[发明专利]折射元件的清洁方法和用于近场光学系统的光学扫描设备

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种清洁近场型光学扫描设备的折射元件的方法。本发明还涉及近场型光学扫描设备。

背景技术

光学扫描设备借助在光盘上聚焦为小光点的辐射束来扫描光盘。扫描光盘意味着从光盘中的或光盘上的信息层中读取或在信息层上写入。可以在光盘上进行读取和/或记录的最大数据密度与聚焦在光盘上的辐射光点的尺寸成反比。聚焦在光盘上的光点越小，能够被记录在光盘上的数据密度越大。前述的光点尺寸又是由光学辐射源(例如激光器)生成的扫描光束的波长λ和也可以被称为物镜的聚焦透镜的数值孔径(NA)的比例所决定的。

在本领域中已知的是，获得大于一的数值孔径(NA)要求所谓的“近场”设置，其中将光学扫描设备的折射元件放置在物镜和光盘之间，使得折射元件与光盘的出射表面以远小于波长的一半的距离间隔开，在实践中该距离小于几十纳米。

当从光盘读取或向光盘写入时能实现上述距离要求的已知的光学扫描设备设计是利用了滑动器的系统，类似于利用了致动器的有源反馈系统和磁性记录系统。

对于滑动器和致动器这两种设计来说，技术挑战在于保持折射元件的出射表面没有污染物和灰尘。这种在辐射路径中附着在表面上的污染物或灰尘会不利地影响光学信号或光学扫描设备精确控制到光盘表面的距离的能力，导致性能的退化，或者在极端的情况下导致光学扫描设备的故障。

美国专利No.6,625,110描述了一种适用于防止灰尘积累在基于滑动器的近场光头中的方法。它描述了使用附着于滑动器悬臂上的超声波振荡器，通过使滑动器共振进行透镜除污。美国专利No.6,625,110还公开了在滑动器上使用灰尘收集电极，以及借助清洁器单元来机械地清洁光头。

发明内容

本发明的目的是提供一种高度适用于近场型有源反馈(基于致动器的)光学扫描系统的清洁方法。该目的通过根据以权利要求1所述为特征的本发明的方法来实现。这是基于以下认识，即因为对灰尘和污染物的敏感度不同，所以和滑动器系统相比，基于致动器的光学扫描系统的目标问题不同。滑动器系统依赖于具有大的气悬表面，其具有正和负压力点以建立使滑动器漂浮在其上的流体力学气压。因此，滑动器系统对于较大的灰尘颗粒非常敏感，所述较大的灰尘颗粒如果积累在任意压力点中则会干扰气流，减小流体力学气压并可能导致滑动器与光盘碰撞。支撑滑动器的薄的板簧通常无法从这种碰撞中得以幸免。相反，我们发现基于致动器的光学扫描系统不受较大灰尘颗粒的影响，这是由于致动器的支撑铰链要坚固得多，使其可以从与光盘的碰撞中得以幸免。然而，我们已经发现这种系统对于较小尺寸的污染物非常敏感，这种污染物例如来自指纹中的有机物质，优先积累在折射元件的边缘处。通过对用在基于致动器的光学扫描系统中的固体浸没透镜(SIL)在使用前和延长的使用后的光学显微镜图像进行研究，我们观察到污染物优选地积累在透镜的边缘处，不利地影响了辐射穿过元件的透射。考虑到出瞳的小直径和污染物的小特征尺寸，利用滑动器的借助刷净和/或超声波振动来机械地清洗的已知清洗方法不适用于基于致动器的光学扫描系统。根据权利要求1的方法包括使待清洁的折射元件与清洁垫接触，使得沿着折射元件的接触边缘产生接触，因为该方法允许优先清洁折射元件的边缘，所以通过该方法改进了清洁效率。

在有利的实施例中，选择沿着清洁轴的相对运动的方向，使得接触边缘跟随着折射元件。这种方法所具有的优势在于将污垢从折射元件的表面推开，消除了污染折射元件中心的风险。

通过权利要求3的方法获得了改进的实施例，这是因为可以从当今的基于致动器的近场光学扫描设备中获得的透镜倾斜机构可用于有利地旋转折射元件。优选地，旋转轴选择为平行于接触边缘。此外，优选的是选择接触边缘，使得它对应于当扫描光盘时折射元件相对于光盘运动的切线方向。我们通过实验发现，污染物优先地堆积在折射元件相对于扫描方向的跟随边缘处，因此所述方法允许有效率地清洁折射元件中最易于污染物堆积的那些区域。

为了改进清洁效率，优选地执行多个清洁步骤。优选地，该清洁方法包括第二旋转步骤以及第二清洁步骤，所述第二旋转步骤包括绕着旋转轴在与第一旋转步骤中的旋转方向相反的方向上旋转折射元件，所述第二清洁步骤至少包括清洁垫在清洁方向上相对于折射元件的相对运动。所述方法允许对折射元件相对于光盘扫描方向的跟随边缘以及前导边缘区域这两者进行有效率的清洁，所述区域是最易于污染物堆积的区域。