Катадиоптрическая оптическая система, оптическая воспроизводящая головка и накопитель на оптических дисках, использующие эту систему, и оптический диск

 

Оптическая фокусирующая система включает: преломляющую поверхность, находящуюся на одной стороне оптической фокусирующей системы и имеющую первый радиус кривизны; первую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой одной стороне, окружающую преломляющую поверхность и имеющую второй радиус кривизны, отличающийся от первого радиуса кривизны; прозрачную поверхность фокусировки луча с другой стороны оптической фокусирующей системы и вторую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой другой стороне и окружающую поверхность фокусировки луча. Преломляющая поверхность преломляет падающий световой луч, вторая отражающая поверхность отражает световой луч, преломленный преломляющей поверхностью, на первую отражающую поверхность, и первая отражающая поверхность фокусирует лазерный световой луч, отраженный от второй отражающей поверхности, на поверхность фокусировки луча в виде сфокусированного светового пятна. Оптическая фокусирующая система может использоваться в оптической воспроизводящей головке. Оптическая воспроизводящая головка использует оптическую фокусирующую систему для того, чтобы получить из светового, например лазерного, луча, испускаемого из источника света, световое пятно, используемое для записи или считывания информации на носителе записи. Оптическая воспроизводящая головка использует эффект поля в ближней зоне, обеспечиваемый оптической фокусирующей системой согласно настоящему изобретению, чтобы обеспечить возможность сверхвысокой плотности записи или считывания. Дополнительно оптическая фокусирующая система согласно изобретению может использовать световой луч, имеющий диаметр меньше диаметра лазерного луча, используемого для известной оптической фокусирующей системы, предназначенной для формирования поля в ближней зоне. Таким образом, оптическая воспроизводящая головка согласно изобретению может записывать или считывать информацию на оптическом диске, имеющем поверхностную плотность записи 1,55 Гбит/см² (10 Гбит/дюйм²) или более. При отклонении падающего луча вследствие движения диска или оптической воспроизводящей головки информация записывается на или воспроизводится с оптического диска точно. Сборка оптической фокусирующей системы и юстировка собранной оптической фокусирующей системы легко выполняются. 6 с. и 61 з.п.ф-лы, 14 ил.

Область техники Настоящее изобретение относится к катадиоптрической оптической системе, оптической воспроизводящей головке и накопителю на оптических дисках, использующих оптическую фокусирующую систему, а также к носителю цифровых данных, на котором информация записывается и с которого информация считывается посредством оптической воспроизводящей головки и накопителя на оптических дисках.

Уровень техники, к которой относится изобретение Ранее уже были изучены различные способы увеличения объема записи в оптических устройствах записи и/или воспроизведения. Основные из этих методов заключаются в том, чтобы уменьшить длину волны используемого света и увеличить числовую апертуру (ЧА) используемого объектива, уменьшая таким образом размер сфокусированного светового пятна. Оптическая фокусирующая система, предназначенная для уменьшения размера сфокусированного светового пятна посредством увеличения числовой апертуры, описаны со ссылкой на фиг. 1.

Наиболее близкими техническими решениями из известного уровня техники для заявленного изобретения являются US N 5777953 G 11 В 11/00, EP N 0373699 G 11 В 7/135, US N 4835380 G 11 В 7/12, DE N 19828678, 19850110 G 11 В 7/09.

Оптическая фокусирующая система, представленная на фиг. 1, которая уменьшает размер сфокусированного светового пятна, используя поле в ближней зоне, включает асферическую линзу 1 и сферическую линзу 2, называемые твердой иммерсионной линзой. Когда оптическая фокусирующая система используется в качестве объектива для оптического диска 4, скользящий контакт 3 переносит сферическую линзу 2 над поверхностью диска 4 и поддерживает расстояние меньше, чем 10 нм между сферической линзой 2 и диском 4. Асферическая линза 1 преломляет лазерный световой луч, испускаемый источником света (не показан), и сферическая линза 2 фокусирует лазерный световой луч, преломленный асферической линзой 1, на внутреннюю поверхность сферической линзы, обращенной к диску 4. Поверхность сферической линзы 2, на которую фокусируется лазерный световой луч, формирует поле в ближней зоне, и, таким образом, посредством поля в ближней зоне информация записывается на диск 4 или считывается с него.

В случае когда материал, из которого выполнена сферическая линза 2, имеет показатель преломления "n" на внутренней части сферической линзы 2, угол сходимости лазерного светового луча становится большим и импульс лазерного света уменьшается. Следовательно, длина волны лазерного светового луча уменьшается до значения λ/n. Числовая апертура (ЧА) также увеличивается до значения ЧА/λ. Таким образом, размер светового пятна, которое в конечном итоге формируется на внутренней поверхности сферической линзы 2, пропорционален ЧА/λ. В результате размер пятна может быть уменьшен при использовании показателя преломления "n" среды сферической линзы 2.

Однако оптическая фокусирующая система фиг. 1 включает асферическую линзу и сферическую линзу 2, которые изготавливаются отдельно. Соответственно, трудно собирать или юстировать оптическую фокусирующую систему таким образом, чтобы получить необходимые оптические характеристики. Так как оптическая фокусирующая система требует, чтобы диаметр падаю щего лазерного светового луча был больше или равен 3 мм, размер всех оптических деталей, включая блок приема света, увеличивается. Также в случае когда отклонение падающего луча, состоящее в том, что лазерный луч отклоняется от обычно используемого угла относительно оптического диска, что происходит вследствие колебания перемещающейся оптической воспро изводящей головки или вращения оптического диска, трудно нормально записывать или воспроизводить сигнал.

Далее, самая короткая длина волны света доступного в настоящее время лазерного диодного источника света составляет приблизительно 600 нм.

Также в настоящее время числовая апертура объектива составляет приблизительно 0,6. Таким образом, в случае когда требуется числовая апертура 0,6 или больше, работа оптической воспроизводящей головки оказывается намного чувствительнее к отклонению падающего луча. Соответственно трудно использовать существующую оптическую фокусирующую систему для того, чтобы сделать коммерчески выгодным устройство оптической записи и/или воспроизведения.

Сущность изобретения Таким образом, первая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить оптическую фокусирующую систему для фокусировки светового луча, используя новейшую оптическую систему для получения отличных эксплуатационных характеристик относительно отклонения падающего луча, сделать оптические детали компактными и уменьшить размер сфокусированного светового пятна.

Вторая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить работу оптической воспроизводящей головки, используя вышеупомянутую оптическую фокусирующую систему.

Третья задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ изготовления вышеупомянутой оптической фокусирующей системы.

Четвертая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить работу накопителя на оптических дисках, используя вышеупомянутую оптическую фокусирующую систему.

Пятая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить работу оптической воспроизводящей головки, включающей считывающий слой для усиления светового луча, содержащего информацию, записанную на оптическом диске.

Шестая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить работу оптического диска, позволяющего осуществить более точное считывание записанной информации.

Для осуществления первой задачи настоящего изобретения формируется оптическая фокусирующая система для использования со световым лучом для формирования сфокусированного светового пятна. Оптическая фокусирующая система содержит: преломляющую поверхность, находящуюся на одной стороне оптической фокусирующей системы с первым радиусом кривизны; первую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой одной стороне, окружающую преломляющую поверхность и имеющую второй радиус кривизны, отличающийся от первого радиуса кривизны; прозрачную поверхность фокусировки луча с другой стороны оптической фокусирующей системы и вторую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой другой стороне и окружающую поверхность фокусировки луча, в которой преломляющая поверхность преломляет падающий световой луч, вторая отражающая поверхность отражает световой луч, преломленный преломляющей поверхностью, на первую отражающую поверхность, и первая отражающая поверхность фокусирует лазерный световой луч, отраженный от второй отражающей поверхности, на поверхность фокусировки луча в виде сфокусированного светового пятна.

Вторая задача настоящего изобретения решается посредством формирования оптической воспроизводящей головки для оптического диска. Оптическая воспроизводящая головка, записывающая и/или считывающая информацию на оптическом диске посредством использования сфокусированного светового пятна, содержит: источник света; оптическое средство детектирования; оптическую головку, содержащую: преломляющую поверхность, находящуюся на одной стороне оптической головки и имеющую первый радиус кривизны;
первую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой одной стороне, окружающую преломляющую поверхность и имеющую второй радиус кривизны, отличающийся от первого радиуса кривизны;
прозрачную поверхность фокусировки луча с другой стороны оптической головки и
вторую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой другой стороне и окружающую поверхность фокусировки луча,
в которой преломляющая поверхность преломляет падающий световой луч, вторая отражающая поверхность отражает световой луч, преломленный преломляющей поверхностью, на первую отражающую поверхность, и первая отражающая поверхность фокусирует лазерный световой луч, отраженный от второй отражающей поверхности, на поверхность фокусировки луча в виде сфокусированного светового пятна;
средство изменения оптического пути для перенаправления светового луча, излучаемого источником света, на преломляющую поверхность оптической головки, и для перенаправления светового луча, выходящего от преломляющей поверхности, на упомянутое оптическое средство детектирования и
крепежное средство, к которому прикрепляется оптическая головка, упруго поддерживающее оптическую головку таким образом, чтобы оптическая головка смещалась в направлении, перпендикулярном к упомянутому загруженному оптическому диску, в пределах предварительно определенного расстояния от упомянутого загруженного оптического диска.

Третья задача настоящего изобретения осуществляется посредством способа изготовления оптической фокусирующей системы, использующей световой луч для формирования сфокусированного светового пятна и содержащую вогнутую преломляющую поверхность на одной стороне оптической фокусирующей системы, имеющую первый радиус кривизны; выпуклую первую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой одной стороне, окружающую преломляющую поверхность и имеющую второй радиус кривизны, отличающийся от первого радиуса кривизны; прозрачную поверхность фокусировки луча на другой стороне оптической фокусирующей системы и вторую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой другой стороне и окружающую поверхность фокусировки луча, в которой преломляющая поверхность преломляет падающий световой луч, вторая отражающая поверхность отражает световой луч, преломленный преломляющей поверхностью, на первую отражающую поверхность, и первая отражающая поверхность фокусирует лазерный световой луч, отраженный от второй отражающей поверхности, на поверхность фокусировки луча.

Способ изготовления содержит этап:
изготовление пресс-формы для преломляющей поверхности и первой отражающей поверхности из исходной пластинчатой заготовки. На этапе изготовления используется способ алмазной резки.

Этап изготовления содержит подэтапы:
резку исходной пластинчатой заготовки для создания первой пресс-формы, соответствующей форме первой отражающей поверхности;
формирование в первой пресс-форме сквозного отверстия, в которое вставляется вторая пресс-форма, соответствующая форме преломляющей поверхности, и
вставку второй пресс-формы в сквозное отверстие, сформированное в первой пресс-форме.

Также настоящее изобретение обеспечивает накопитель на оптических дисках для записи и/или считывания информации на оптическом диске, используя сфокусированное световое пятно.

Накопитель на оптических дисках содержит:
основание;
источник света;
отражатель;
средство оптического детектирования;
оптическую головку, содержащую:
преломляющую поверхность, находящуюся на одной стороне оптической головки и имеющую первый радиус кривизны;
первую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой одной стороне и окружающую преломляющую поверхность и имеющую второй радиус кривизны, отличающийся от первого радиуса кривизны;
прозрачную поверхность фокусировки луча с другой стороны оптической головки; и
вторую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой другой стороне и окружающую поверхность фокусировки луча,
в котором: преломляющая поверхность преломляет световой луч, падающий от отражателя; вторая отражающая поверхность отражает световой луч, преломленный преломляющей поверхностью, на первую отражающую поверхность; и первая отражающая поверхность фокусирует лазерный световой луч, отраженный от второй отражающей поверхности, на поверхность фокусировки луча в виде сфокусированного светового пятна;
средство изменения оптического пути для перенаправления светового луча, излучаемого источником света, на преломляющую поверхность оптической головки и для перенаправления светового луча, отраженного от преломляющей поверхности, на упомянутое оптическое средство детектирования и
крепежное средство, к которому прикрепляется оптическая головка, упруго поддерживающее оптическую головку таким образом, чтобы оптическая головка смещалась в направлении, перпендикулярном к упомянутому загруженному оптическому диску, в пределах предварительно определенного расстояния от упомянутого загруженного оптического диска.

Также формируется оптическая воспроизводящая головка для считывания информации с оптического диска, используя поле в ближней зоне.

Оптическая воспроизводящая головка содержит:
оптическую фокусирующую систему для формирования поля в ближней зоне для считывания информации с загруженного оптического диска и
слой считывания, нанесенный на оптическую поверхность оптической фокусирующей системы, обращенную к упомянутому загруженному оптическому диску, предназначенный для усиления отраженного светового луча, содержащего информацию, записанную на слое записи упомянутого загруженного оптического диска.

Изобретение также обеспечивает оптический диск для применения с оптической воспроизводящей головкой для использования поля в ближней зоне для считывания информации.

Оптический диск содержит:
подложку;
слой записи, который нанесен на подложку и на котором записывается информация;
слой считывания, нанесенный на слой записи и предназначенный для усиления светового луча, содержащего информацию, записанную на слое записи;
диэлектрический слой, нанесенный на слой считывания и
защитный слой, нанесенный на диэлектрический слой.

Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
на фиг. 1 представлена схема, поясняющая традиционную оптическую фокусирующую систему, предназначенную для создания поля в ближней зоне;
на фиг. 2 представлена схема, поясняющая оптическую фокусирующую систему согласно предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения;
на фиг. 3А-3В представлены схемы, поясняющие оптические фокусирующие системы магнитооптического диска, которые являются модификациями оптической фокусирующей системы, показанной на фиг. 2;
на фиг. 4А-4В представлены схемы, поясняющие те модификации оптической фокусирующей системы, показанной на фиг. 3А, в которых образуется воздушный подшипник на поверхности оптического диска;
фиг. 5А и 5Б изображают чертежи, поясняющие способ изготовления оптической фокусирующей системы, показанной на фиг. 2;
на фиг. 6 представлена схема оптической системы оптической воспроизводящей головки, адаптированной к оптической фокусирующей системе фиг. 3А;
фиг. 7А-7В изображают модификации оптической фокусирующей системы фиг. 2, которые приемлемы для сборки в оптической воспроизводящей головке;
на фиг. 8-10Б представлены конструкции накопителей на оптических дисках, использующих оптическую фокусирующую систему согласно настоящему изобретению;
на фиг. 11А-11В представлены виды чертежей, поясняющие консоль, используемую в накопителях на оптических дисках, показанных на фиг. 8-10Б;
фиг. 12А изображает чертеж, поясняющий оптический диск, на котором записывается или считывается информация посредством накопителя на оптических дисках, показанного на фиг. 8 - 10Б;
фиг. 12Б изображает оптическую фокусирующую систему, имеющую слой считывания на поверхности участка формирования поля в ближней зоне вместо оптического диска, имеющего слой считывания, показанный на фиг. 12А;
на фиг. 13А - 13Г представлены схемы, поясняющие другие модификации оптической фокусирующей системы согласно настоящему изобретению и
фиг. 14А и 14Б изображают чертежи, поясняющие другой накопитель на оптических дисках согласно изобретению.

Предпочтительные варианты реализации изобретения
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов реализации со ссылками на сопровождающие чертежи.

Оптическая фокусирующая система 20, изображенная на фиг. 2, согласно варианту реализации настоящего изобретения включает преломляющую поверхность 201 и первую отражающую поверхность 203, обе из которых обращены к источнику света (не показан), а также поверхность 204 фокусировки луча и вторую отражающую часть 205, обе из которых расположены со стороны оптического диска 100. В оптической фокусирующей системе 20, первая и вторая поверхности 203 и 205 имеют характеристики полного отражения, задаваемые посредством покрытия и т.п. Однако преломляющая поверхность 201 и поверхность 204 фокусировки луча не покрываются отражающим покрытием и имеют свойство пропускания света. Через преломляющую поверхность 201 и поверхность 204 фокусировки луча проходит оптическая ось оптической фокусирующей системы 20. Первая отражающая поверхность 203 расположена на внешней области преломляющей поверхности 201, а вторая отражающая поверхность 205 расположена на внешней области поверхности 204 фокусировки луча. Оптическая поверхность, которая состоит из поверхности 204 фокусировки луча и из второй отражающей поверхности 205, имеет форму плоской поверхности или изогнутую форму, близкую к плоской поверхности.

Преломляющая поверхность 201, которая имеет форму сферической поверхности, является вогнутой или углубленной к поверхности 204 фокусировки луча. Первая отражающая поверхность 203 имеет асферическую форму. Преломляющая поверхность имеет первый радиус кривизны, а первая отражающая поверхность имеет второй радиус кривизны, имеющий абсолютное значение больше абсолютного значения первого радиуса кривизны. Согласно правилу знаков все выпуклые поверхности имеют положительный радиус кривизны, а все вогнутые поверхности имеют отрицательный радиус кривизны. Поэтому, преломляющая поверхность 201 имеет первый радиус кривизны, а первая отражающая поверхность 203 имеет второй радиус кривизны. Оптическая фокусирующая система 20 рассчитывается таким образом, чтобы апертура преломляющей поверхности 201 была достаточно мала по сравнению с апертурой оптической фокусирующей системы 20. То есть оптическая фокусирующая система рассчитывается таким образом, чтобы на оптической поверхности оптической фокусирующей системы 20, расположенной на стороне источника света, преломляющая поверхность 201 имела охват намного меньший, чем первая отражающая поверхность 203. Также, оптическая фокусирующая система рассчитывается таким образом, что большая часть лазерного светового луча, отражаемого от первой отражающей поверхности 203, была сфокусирована на поверхности 204 фокусировки луча.

Преломляющая поверхность 201 преломляет падающий из источника света световой луч так, что он становится расходящимся. Первая отражающая поверхность 203 отражает световой луч, отраженный от второй отражающей части 205 после преломления его преломляющей частью 201, на поверхность 204 фокусировки луча, размещенную в центре оптической поверхности, расположенной вблизи оптического диска 100. Таким образом, оптическая фокусирующая система 20 фиг. 2 фокусирует в виде светового пятна большую часть светового луча 10, падающего через преломляющую часть 201 на поверхность 204 фокусировки луча. В результате световое пятно, формирующее поле в ближней зоне, используемое для записи и/или считывания информации на оптическом диске 100, формируется на поверхности 204 фокусировки луча. Первая отражающая поверхность 203 отражает внешний или окружающий свет, падающий на ее поверхность. Вторая поверхность 205 отражения также отражает внешний свет.

В этом варианте реализации апертура преломляющей части 201, то есть ширина преломляющей части 201, перпендикулярная к продольной оси светового луча 10, составляет приблизительно 0,8 мм. Световое пятно, сфокусированное на поверхности 204 фокусировки луча, составляет в размере приблизительно 0,35 мкм и формирует поле в ближней зоне, называемое "нераспространяющееся поле". Как известно, поле в ближней зоне - это электромагнитное поле, существующее в пределах одной длины волны используемого света. Поэтому, когда поверхность оптического диска 100 расположена от поверхности 204 фокусировки луча оптической фокусирующей системы 20 в пределах расстояния, составляющего одну длину волны светового луча 10, тогда информация может быть записана на или считана с поверхности записи информации оптического диска 100, расположенного вблизи поверхности 204 фокусировки луча, посредством поля в ближней зоне. Предпочтительно, чтобы расстояние между поверхностью 204 фокусировки луча и поверхностью оптического диска 100, расположенной в направлении оптической фокусирующей системы 20, было менее 100 нм.

Также оптическая фокусирующая система 20 фиг. 2 использует световой луч 10, падающий только через преломляющую часть 201. Поэтому необходимое световое пятно может быть получено только со световым лучом, имеющим намного меньший диаметр луча по сравнению с оптической фокусирующей системой фиг. 1. Предпочтительно, чтобы диаметр используемого светового луча 10 был менее 1 мм. Таким образом, при использовании в оптической воспроизводящей головке оптическая фокусирующая система 20 фиг. 2 может уменьшить размер всех оптических деталей, включая блок приема света, по сравнению с оптической фокусирующей системой фиг. 1. Оптическая фокусирующая система 20 по сути может использоваться в обычной оптической воспроизводящей головке, которая использует лазерный луч, имеющий диаметр 3 мм.

Вышеупомянутая оптическая фокусирующая система 20 фиг. 2 может использоваться в оптической воспроизводящей головке для оптического диска с рельефной записью, а также в оптической воспроизводящей головке для оптического диска с фазовой модуляцией, позволяя осуществлять и запись, и считывание.

В дальнейшем для ясности объяснения отражающая поверхность, расположенная на той же самой стороне, что и преломляющая поверхность, обозначается как "первая отражающая поверхность", а отражающая поверхность, расположенная на той же самой стороне, что и поверхность фокусировки луча, обозначается как "вторая отражающая поверхность".

Фиг. 3А-3В изображают оптические фокусирующие системы, являющиеся модификацией оптической фокусирующей системы, показанной на фиг. 2 таким образом, чтобы модификации соответствовали магнитооптическому диску. Оптическая фокусирующая система 30, показанная на фиг. 3А, включает фокусирующий элемент 31 и участок 33 фокусировки луча. Участок 33 фокусировки луча сформирован на оптической фокусирующей системе 30 для того, чтобы иметь один и тот же оптический центр, что и для той поверхности оптической фокусирующей системы 30, которая располагается вблизи магнитооптического диска 110 и имеет цилиндрическую форму. Фокусирующий элемент 31 включает: преломляющую поверхность 311 и первую отражающую поверхность 313, которые образуют поверхность оптической фокусирующей системы 30, расположенную в направлении к источнику света, и вторую отражающую поверхность 315, образующую поверхность фокусирующего элемента 31, расположенную в направлении к магнитооптическому диску 110, исключая часть, занятую участком 33 фокусировки луча.

Участок 33 фокусировки луча имеет толщину и форму, подходящую для прикрепления к нему катушки электромагнита, которая используется для магнитной записи/считывания магнитооптического диска 110. В этом варианте реализации участок 33 фокусировки луча имеет цилиндрическую форму. Здесь толщина формирователя 33 поля в ближней зоне является высотой формирователя 33 поля в ближней зоне, выступающего из второй отражающей поверхности 315 фокусирующего элемента 31. Вторая отражающая поверхность 315 имеет отражающие свойства для отражения внутреннего или внешнего падающего света, и эти отражающие свойства задаются посредством металлического покрытия.

Преломляющая поверхность 311 преломляет световой луч, падающий из источника света, в расходящемся виде. Вторая отражающая поверхность 315 отражает световой луч, преломленный преломляющей частью 311, на первую отражающую поверхность 313. Первая отражающая поверхность 313 отражает падающий лазерный свет, отраженный от второй отражающей части 315, на участок 33 фокусировки луча. Световое пятно, сфокусированное в конечном итоге посредством оптической фокусирующей системы фиг. 3А, формируется на поверхности 331 фокусировки формирователя 33 поля в ближней зоне, расположенного в направлении к магнитооптическому диску 110. Поэтому и преломляющая поверхность 311 и первая отражающая поверхность 313 имеют кривизну, незначительно отличающуюся от соответствующей кривизны преломляющей поверхности 201 и первой отражающей поверхности 203 из фиг. 2. В этом случае преломляющая поверхность 311 имеет абсолютное значение радиуса кривизны, меньшее, чем абсолютное значение радиуса кривизны первой отражающей поверхности 313. Вторая отражающая поверхность 315 имеет плоскую поверхность или изогнутую поверхность, близкую к плоской поверхности, как и у второй отражающей поверхности 205, расположенной ближе к оптическому диску 100 в оптической фокусирующей системе 20 фиг. 2.

Световой поток, попадающий на фокусирующую поверхность 331, на которой формируется световое пятно, зависит от толщины участка 33 фокусировки луча. Чем меньше толщина формирователя 33 поля в ближней зоне, тем больше лазерного света достигает поверхности 331 фокусировки. Поэтому, когда первая отражающая поверхность 313 перекрывает менее 30% светового луча 10, проходящего через преломляющую поверхность 311, толщина участка 33 фокусировки луча задается таким образом, чтобы вторая отражающая поверхность 315 не перекрывала более 30% светового луча 10.

Согласно экспериментальному результату, полученному при испытании разработанной оптической фокусирующей системы фиг. 3А, когда фокусирующий элемент 31 и участок 33 фокусировки луча изготавливаются из материала с показателем преломления, равным 1,84, толщина участка 33 фокусировки луча предпочтительно находится в диапазоне приблизительно 0,1-0,2 мм. Более предпочтительно, она составляет приблизительно 0,13 мм. Когда толщина участка 33 фокусировки луча составляет 0,13 мм, тогда диаметр области, занятой фокусирующей поверхностью 331 формирователя 33 поля в ближней зоне на оптической поверхности, обращенной к оптическому диску 100, составляет 0,5 мм. Когда участок 33 фокусировки луча разработан в соответствии с вышеупомянутыми условиями, тогда оптическая фокусирующая система 30 имеет числовую апертуру 1,5 и фокусное расстояние 0,477 мм, оптическая поверхность системы 30, обращенная к оптическому диску 100, имеет эффективный диаметр 3,4 мм, а диаметр падающего лазерного светового луча 10 составляет 0,78 мм. Поэтому, когда для оптической воспроизводящей головки используется оптическая фокусирующая система фиг. 3А, информация может записываться на или считываться с магнитооптического диска при поверхностной плотности записи 1,55 Гбит/см² (10 Гбит/дюйм²) или более. В случае когда участок 33 фокусировки луча изготавливается с использованием материала, с показателем преломления 1,58, фокусирующий элемент 31 может быть разработан так, чтобы иметь числовую апертуру 1,1.

Фиг. 3Б изображает оптическую фокусирующую систему 40, являющуюся модификацией оптической фокусирующей системы 30, показанной на фиг. 3А. Оптическая фокусирующая система 40 фиг. 3Б изготавливается в виде единого оптического элемента, и имеет преломляющую поверхность 401, которая сформирована на оптической поверхности, расположенной в направлении к источнику света (не показан), и является выпуклой по направлению к источнику света. Радиус кривизны преломляющей поверхности 401 имеет абсолютное значение, меньшее абсолютного значения радиуса кривизны первой отражающей поверхности 403. Радиус кривизны преломляющей поверхности 401 имеет положительный знак согласно правилу знаков. Преломляющая поверхность 401 преобразует падающий световой луч 10 в сходящийся таким образом, чтобы фокус FP образовался внутри оптической фокусирующей системы 40. Вторая отражающая поверхность 405, имеющая плоскую форму или изогнутую форму, близкую к плоской поверхности, отражает на первую отражающую поверхность 403 световой луч, преломленный преломляющей поверхностью 401. Первая отражающая поверхность 403 отражает световой луч, падающий со второй отражающей поверхности 405, на участок 41 фокусировки луча, имеющий форму круглой пластинки. Оптическая фокусирующая система 40, показанная на фиг. 3Б, имеет по существу такую же структуру, что и оптическая фокусирующая система фиг. 3А, за исключением того, что преломляющая поверхность 401 является выпуклой в противоположную сторону по отношению к преломляющей поверхности 311 фиг. 3А. Следовательно световой луч, отраженный от первой отражающей поверхности 403, фокусируется в виде светового пятна на поверхность 411 фокусировки участка 41 фокусировки луча.

Фиг. 3В изображает другую модификацию оптической фокусирующей системы 30, показанной на фиг. 3А. Оптическая фокусирующая система 50, показанная на фиг. 3В, включает фокусирующий элемент 51 и участок 53 фокусировки луча. Фокусирующий элемент 51 включает: преломляющую поверхность 511, имеющую вогнутую или углубленную форму, первую отражающую поверхность 513 асферической формы и вторую отражающую поверхность 515, имеющую форму плоской поверхности или изогнутой поверхности, близкой к плоской. Участок 53 фокусировки луча сформирован на поверхности фокусирующего элемента 51, расположенной в направлении к магнитооптическому диску 110, таким образом, чтобы участок 53 фокусировки луча был центрирован на оптической оси оптической фокусирующей системы 51. Участок 53 фокусировки луча имеет цилиндрическую форму, оптическая ось его совпадает с оптической осью фокусирующего элемента 51, а поверхность, обращенная к преломляющей части 511, является выпуклой. Поверхность 531 участка 53 фокусировки луча является поверхностью фокусировки, на которую фокусируется падающий световой луч 10 в виде сформированного светового пятна. Преломляющая поверхность 511 преломляет падающий световой луч 10 в расходящийся. Вторая отражающая поверхность 515, расположенная в направлении к магнитооптическому диску 110, отражает световой луч, преломленный преломляющей поверхностью 511, на первую отражающую поверхность 513. Первая отражающая поверхность 513 фокусирует световой луч, отраженный от второй отражающей поверхности 515, на фокусирующую поверхность 531 участка 53 фокусировки луча. В результате поле в ближней зоне формируется посредством светового пятна, сфокусированного на фокусирующую поверхность 531.

Участок 53 фокусировки луча рассчитывается так, чтобы иметь показатель преломления выше показателя преломления фокусирующего элемента 51. Соответственно световой луч, падающий на участок 53 фокусировки луча, дополнительно направляется в фокус участком 53 фокусировки луча. Например фокусирующий элемент 51 изготавливается из обычного оптического стекла, с показателем преломления приблизительно 1,55. Участок 53 фокусировки луча выполняется из GaAs, имеющего показатель преломления приблизительно 3. Следовательно размер светового пятна, сформированного на поверхности 531 фокусировки, равен половине размера светового пятна, сформированного оптической фокусирующей системой фиг. 3А.

Оптические фокусирующие системы, показанные на фиг. 3А-3В, могут использоваться для оптического диска с рельефной записью, для оптического диска с фазовой модуляцией и для магнитооптического диска.

Фиг. 4А-4В изображают оптические головки, использующие оптическую фокусирующую систему согласно настоящему изобретению.

Фиг. 4А изображает оптическую головку 60, в которой вместо участка 33 фокусировки луча из фиг. 3А на поверхность фокусирующего элемента 31, расположенную ближе к диску 110, прикрепляется скользящий контакт 65. Скользящий контакт 65, который изготавливают из материала с показателем преломления, меньшим, чем показатель преломления фокусирующего элемента 31, прикрепляется к поверхности фокусирующего элемента 31 диска с использованием адгезива. Скользящий контакт 65 включает выступ 651, расположенный на передней части скользящего контакта 65 относительно вращательного движения магнитооптического диска 110, а участок 653 фокусировки луча имеет ту же самую оптическую ось, что и фокусирующий элемент 31. Световой пучок 10 фокусируется фокусирующим элементом 31 на поверхность участка 653 фокусировки луча, расположенного ближе к диску и, таким образом, с поверхности участка 653 фокусировки луча генерируется поле в ближней зоне. При вращении магнитооптического диска 110 выступ 651 формирует воздушный подшипник между скользящим контактом 65 и магнитооптическим диском 110.

Фиг. 4Б изображает оптическую головку 70А, в которой оптическая фокусирующая система 30, показанная на фиг. 3А, модифицируется таким образом, чтобы она включала фокусирующий элемент 71 и скользящий контакт 75А. Фокусирующий элемент 71 и скользящий контакт 75А изготовлены из материалов, имеющих один и тот же показатель преломления, и прикрепляются друг к другу адгезивом, имеющим тот же самый показатель преломления, что и у фокусирующего элемента 71 или скользящего контакта 75А. На фиг. 4Б, позиция 711 обозначает преломляющую поверхность, позиция 713 - первую отражающую поверхность, 715 - вторую отражающую поверхность, 715А - выступ и 753 - поверхность фокусировки луча.

Фиг. 4В изображает оптическую головку 70Б, включающую скользящий контакт 75Б, имеющий форму, отличающуюся от формы скользящего контакта 75А, показанного на фиг. 4Б. Элементы, показанные на фиг. 4В, имеют по существу те же самые формы и функции, что и те, которые имеют такие же номера позиций на фиг. 4Б. Скользящий контакт 75Б имеет выемку для вложения катушки электромагнита, предназначенной для записи информации на магнитооптический диск 110.

Фиг. 5А изображает чертеж, поясняющий способ изготовления оптических фокусирующих систем или фокусирующих элементов. Для ясности объяснения способ изготовления оптической фокусирующей системы, показанной на фиг. 2, описывается в виде примера. Для формовки оптической фокусирующей системы 20, показанной на фиг. 2, используется прессование. Чтобы сформовать оптическую фокусирующую систему 20, используется верхняя пресс-форма, составленная из пресс-форм 151 и 155, и нижняя пресс-форма 157. Для изготовления верхней пресс-формы пресс-форма для формирования первой отражающей поверхности 203 изготавливается посредством резки исходной пластинчатой заготовки, имеющей толщину, достаточную для формования преломляющей поверхности 201 и первой отражающей поверхности 203. Впоследствии в ней формируется сквозное отверстие 153 для вставки пресс-формы 155, в результате чего пресс-форма 151 оказывается полностью изготовленной. Тем временем внутренняя поверхность пресс-формы 151 для формирования поверхности первой отражающей поверхности 203 изготавливается с помощью алмазной резки. Пресс-форма 155 для формирования преломляющей поверхности 201 изготавливается отдельно.

Сразу после изготовления пресс-форм 151 и 155 пресс-форма 155 вставляется в сквозное отверстие 153 пресс-формы 151, чтобы образовывать законченную верхнюю пресс-форму. Когда верхнюю пресс-форму изготавливают, используя такой способ, та часть, где стыкуются преломляющая поверхность 201 и первая отражающая поверхность 203, не закругляется. Следовательно допускается, чтобы верхняя форма изготавливалась, используя только алмазную резку. Затем, верхняя пресс-форма и нижняя пресс-форма 157 собираются в виде сборки пресс-формы, и затем сборка пресс-формы используется для прессования оптической фокусирующей системы 20 из материала, имеющего желаемый показатель преломления. После прессовки формы оптической фокусирующей системы 20 с помощью сборки пресс-формы поверхность оптической фокусирующей системы 20 покрывается таким образом, чтобы первая и вторая отражающие поверхности 203 и 205 имели отражающие свойства, преломляющая поверхность 201 имела свойства преломления, а поверхность 204 фокусировки луча обладала свойством пропускания света.

Фиг. 5Б изображает чертеж, поясняющий способ изготовления верхней пресс-формы, отличающийся от того способа, который пояснялся со ссылкой на фиг. 5А. Верхняя пресс-форма, изображенная на фиг. 5Б, служит для формирования преломляющей поверхности 201 и первой отражающей поверхности оптической фокусирующей системы 20 и изготавливается с использованием алмазной обработки и т. п. Этапы, которые не поясняются для фиг. 5Б, - те же самые, что пояснялись для фиг. 5А.

Фиг. 6 изображает оптическую воспроизводящую головку, которая имеет обычную оптическую систему и использует оптическую фокусирующую систему 30 фиг. 3А. На фиг. 6 световой луч 10, который испускается из лазерного источника 61 света и имеет длину волны приблизительно 600 нм, коллимируется коллимирующей линзой 63 так, чтобы он был параллельным оптической оси коллимирующей линзы 63, и затем падает на светоделитель 65. Светоделитель 65 пропускает падающий лазерный световой луч к отражающему зеркалу 67, которое установлено так, чтобы лазерный световой луч 10, выходящий из светоделителя 65, отражался на преломляющую поверхность 311 оптической фокусирующей системы 30. В оптической фокусирующей системе 30 преломляющая поверхность 311, первая и вторая отражающие поверхности 313 и 315 и участок 33 фокусировки луча имеют те же оптические характеристики, которые описаны со ссылкой на фиг. 3А относительно светового луча 10, падающего от отражающего зеркала 67. В результате на поверхности 331 фокусировки формируется световое пятно. Промежуток между оптической фокусирующей системой 30 и оптическим диском 110 поддерживается воздушным подшипником и составляет менее 100 нм. Световое пятно, сформированное на фокусирующей поверхности 331, создает поле в ближней зоне. Поле в ближней зоне измеряется посредством слоя записи информации диска 110. Отраженный световой луч, содержащий такое изменение, последовательно отражается от отражающего зеркала 67 и светоделителя 65 и затем падает на детектирующую линзу 69. Детектирующая линза 69 пропускает световой луч, падающий из светоделителя луча 65, на светочувствительную поверхность фотоприемника 71.

В случае когда оптическая воспроизводящая головка фиг. 6 предназначена для использования с магнитооптическим диском, между детектирующей линзой 69 и фотоприемником 71 устанавливается отдельный поляризационный светоделитель и световой детектор 71 заменяется двумя световыми детекторами. Поляризационный светоделитель делит световой луч, проходящий через детектирующую линзу 69, на две линейно-поляризованных составляющих. Две составляющих детектируются двумя световыми детекторами соответственно.

Фиг. 7А-7В представляют схемы, поясняющие модификации оптических фокусирующих систем, описанных со ссылкой на фиг. 2-4В, которые должны иметь форму, подходящую для использования в оптической воспроизводящей головке. В частности фиг. 7А-7В иллюстрируют оптические фокусирующие системы 20а и 206, модифицированные из оптической фокусирующей системы 20 фиг. 2. Фиг. 7А изображает оптическую фокусирующую систему 20а, включающую выступ 220, фиг. 7Б изображает оптическую фокусирующую систему 20б, включающую поддерживающее средство 230, и фиг. 7В изображает вид сверху оптической фокусирующей системы 20а или 206. Номер позиции 10 обозначает лазерный световой луч.

Выступ 220, показанный на фиг. 7А, формируется на части, где соединяются преломляющая часть и первая отражающая часть оптической фокусирующей системы 20а, и имеет выступающую к отражающему зеркалу 67а форму. Подобно выступу 220 поддерживающее средство 230, показанное на фиг. 7Б, формируется на пограничной части, где стыкуются преломляющая часть и первая отражающая часть оптической фокусирующей системы 20б. Однако поддерживающее средство 230 формируется посредством обрезания пограничной части между преломляющей поверхностью и первой отражающей поверхностью таким образом, чтобы поверхность поддерживающего средства 230, контактирующая с отражающим зеркалом 67б, была параллельна направлению, перпендикулярному оптической оси оптической фокусирующей системы. Выступ 220 и поддерживающее средство 230, рассматриваемые в направлении оптической оси оптических фокусирующих систем 20а и 206, имеют форму кольцевой полосы, как изображено на фиг. 7В.

Фиг. 8 и 9 изoбpaжaют структуру накопителей на оптических дисках, в которых оптическая воспроизводящая головка, имеющая оптическую фокусирующую систему согласно настоящему изобретению, встраивается в обычный накопитель на жестких дисках. Фиг. 8 изображает накопитель на оптических дисках с рельефной записью, а также накопитель на оптических дисках с фазовой модуляцией. Номер позиции 80 обозначает основание. Номер позиции 81 обозначает лазерный диод, 82 - коллимирующую линзу, 83 - светоделитель, 84 - отражающее зеркало, 85А - оптическую фокусирующую систему согласно фиг. 2 в соответствии с настоящим изобретением, 86 - оптический диск, 87 - детектирующую линзу, 88 - световой детектор, 89 - качающийся рычаг, а 90 - привод качающегося рычага соответственно.

Фиг. 9 изображает накопитель на оптическом диске с рельефной записью, на оптическом диске с фазовой модуляцией, а также на магнитооптическом диске. Номера позиций обозначают те же самые элементы, что и на фиг. 8. Номер позиции 85Б обозначает оптическую фокусирующую систему, показанную на фиг. 3А-3В, 88А - обозначает световой детектор для детектирования S-составляющей поляризации, 88Б обозначает световой детектор для обнаружения P-составляющей поляризации и 91 обозначает поляризационный светоделитель.

Оптическая система оптической воспроизводящей головки, использующей оптическую фокусирующую систему согласно настоящему изобретению, была описана со ссылкой на фиг. 6. Таким образом, поскольку оптическая система и функции накопителя на оптических дисках, изображенные на фиг. 8 и 9, очевидны для специалистов, объяснение действия накопителя на оптических дисках фиг. 8 или 9 опущено.

Фиг. 10А и 10Б изображают накопитель на оптических дисках, использующий оптическую головку, изображенную на фиг. 4А-4В. Номер позиции 85В обозначает такую же оптическую фокусирующую систему, как и изображенные на фиг. 4А-4В. Позиция 89Б обозначает качающийся рычаг, 92 - магнит, 93 - двигатель звуковой катушки, 94 - ярмо, 95 - такой же скользящий контакт, что и скользящие контакты 65, 75А или 75Б, показанные на фиг. 4А-4Б, 96 - подвеска и 97 - шпиндельный двигатель. В случае когда в накопителе на оптическом диске, показанном на фиг. 10А и 10Б, используется магнитооптический диск, дополнительно обеспечиваются и используются световые детекторы 88А и 88Б и поляризационный светоделитель 91, изображенные на фиг. 9.

Фиг. 11А-11Б изображают чертежи, поясняющие консоль 98, используемую для подвешивания оптической фокусирующей системы 85Б к подвеске 96, изображенной на фиг. 10А или 10Б. Консоль 98 включает оправу 981, поддерживающую оптическую фокусирующую систему 85В, и выступ 983, как показано на фиг. 11А. Консоль 98 закрепляется на качающемся рычаге 89Б с помощью подвески 96, как показано на фиг. 11Б. Выступ 983 используется в качестве точки опоры для движения консоли 98. То есть выступ 983 позволяет консоли 98 качаться вокруг точки опоры. Фиг. 11В изображает в увеличенном виде выступ 983 вместе с фокусирующим элементом 85В, скользящим контактом 95 и подвеской 96, показанными на фиг. 10Б. Фиг. 11В изображает пример такого выступа 983Б, служащего точкой опоры и сформированного в оправе 981, который отличается от выступа 983А консоли 98, показанной на фиг. 11А.

Даже тогда, когда воздушный подшипник, формируемый между скользящим контактом 95 и оптическим диском в результате движения воздушного потока, создаваемого посредством вращения диска, является неоднородным из-за люфта при производстве накопителя на оптическом диске или из-за других факторов, консоль 98 служит для того, чтобы промежуток между поверхностью 200 скользящего контакта 95, формирующей поле в ближней зоне, и поверхностью оптического диска, всегда поддерживался постоянным.

Фиг. 12А изображает структуру слоев магнитооптического диска 110, используемого в настоящем изобретении. Патент США N 5202880 раскрывает структуру слоев оптического диска для способа записи посредством поля в ближней зоне, в котором используется поле в ближней зоне для записи и/или считывания информации. Согласно этому патенту оптический диск, в котором применяется способ записи посредством поля в ближней зоне, имеет такую структуру слоев, в которой отражающий слой, первый диэлектрический слой, слой памяти, второй диэлектрический слой, а также покровный или защитный слой последовательно наносятся на подложку. На внешней поверхности защитного слоя помещается смазочный материал таким образом, чтобы скользящий контакт, несущий головку, скользил плавно, не оставляя какого-либо повреждения на поверхности оптического диска. Магнитооптический диск, используемый в настоящем изобретении, дополнительно включает слой считывания, который располагается между слоем памяти и вторым диэлектрическим слоем оптического диска, имеющего структуру слоев согласно вышеупомянутому патенту, и усиливающий только желательный сигнал. Слой считывания раскрывается на страницах 27-28 в сборнике тезисов докладов симпозиума "Международный симпозиум по оптической памяти 1995'', ("INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OPTICAL MEMORY 1995''), проводившегося в r.Kanazawa, Япония, с 30 августа по 1 сентября 1995 г.

Фиг. 12Б изображает чертеж варианта реализации, в котором используется оптический диск, раскрытый в вышеупомянутом патенте США, а слой считывания формируется на поверхности скользящего контакта 95, который расположен в направлении к оптическому диску и создает поле в ближней зоне.

Фиг. 13А-13Г изображают другие модификации оптической фокусирующей системы согласно настоящему изобретению. Оптические фокусирующие системы, показанные на фиг. 13А-13Г, являются примерами, в которых оптический элемент, имеющий преломляющую поверхность, и фокусирующий элемент, имеющий первую и вторую отражающие поверхности и поверхность фокусировки луча, изготавливаются отдельно. Оптическая фокусирующая система 20-1, показанная на фиг. 13А, включает: плосковогнутый оптический элемент, имеющий вогнутую преломляющую поверхность 201-1 и фокусирующий элемент, имеющий первую отражающую поверхность 203-1, поверхность 204-1 фокусировки луча и вторую отражающую поверхность 205-1. Поверхность фокусирующего элемента, обращенная к плосковогнутому оптическому элементу, имеет форму плоской поверхности. Оптическая фокусирующая система 20-2 фиг. 13Б включает: плосковогнутый оптический элемент, имеющий вогнутую преломляющую поверхность 201-2; и фокусирующий элемент, имеющий первую отражающую поверхность 203-2, поверхность 204-2 фокусировки луча и вторую отражающую поверхность 205-2. Поверхность фокусирующего элемента фиг. 13Б, которая обращена к плосковогнутому оптическому элементу, имеет выпуклую форму. Оптическая фокусирующая система 20-3 фиг. 13В включает: плосковыпуклый оптический элемент, имеющий выпуклую преломляющую поверхность 201-3 и фокусирующий элемент, имеющий первую отражающую поверхность 203-3, поверхность 204-3 фокусировки луча и вторую отражающую поверхность 205-3. Поверхность фокусирующего элемента фиг. 13В, которая обращена к плосковыпуклому оптическому элементу, имеет форму плоской поверхности. Оптическая фокусирующая система 20-4 фиг. 13Г включает: плосковыпуклый оптический элемент, имеющий выпуклую преломляющую поверхность 201-4 и фокусирующий элемент, имеющий первую отражающую поверхность 203-4, поверхность 204-4 фокусировки луча и вторую отражающую поверхность 205-4. Поверхность фокусирующего элемента фиг. 13Г, которая обращена к плосковыпуклому оптическому элементу, имеет выпуклую поверхность.

Фиг. 14А и 14В изображают другой накопитель на оптических дисках согласно изобретению. Накопитель на оптическом диске, показанный на фиг. 14А и 14Б, отличается от накопителя на оптическом диске из фиг. 10А и 10Б. В накопителе на оптическом диске фиг. 14 номер позиции 84А обозначает отражающее зеркало. Отражающее зеркало 84А представляет собой зеркало с гальванометрическим приводом и приводится в действие посредством использования электромагнитного эффекта. Отражающее зеркало 84А используется для регулировки наклона отражающего зеркала 84А относительно преломляющей поверхности оптической фокусирующей системы 85В. Патент США N 5748172 в качестве ссылки раскрывает использование электромагнитного эффекта для управления микрозеркальной матрицей. Привод 90А приводит в действие отражающее зеркало 84А, когда требуется функционирование с точным отслеживанием дорожек. Отражающее зеркало 99 приводится в действие непоказанным приводом или приводом 90А и перенаправляет световой луч между светоделителем 83 и отражающим зеркалом 84А даже тогда, когда качающийся рычаг 89А находится в движении. Отражающее зеркало 99 также является зеркалом с гальванометрическим приводом. Лазерный диод 81, коллимирующая линза 82, светоделитель 83, детектирующая линза 87 и световой детектор 88 установлены на основе 80.

До сих пор настоящее изобретение пояснялось в отношении оптических фокусирующих систем, предназначенных для создания поля в ближней зоне, но для специалистов должно быть очевидно, как использовать оптические фокусирующие системы изобретения в оптической системе с полем в дальней зоне.

Как описано выше, оптическая фокусирующая система для формирования поля в ближней зоне и оптическая воспроизводящая головка, использующая эту систему согласно настоящему изобретению, могут снизить размер светового пятна, образующего поле в ближней зоне, даже при том, что лазерный луч имеет меньший диаметр, чем диаметр лазерного луча, используемого в существующих оптических фокусирующих системах для формирования поля в ближней зоне. Соответственно оптическая воспроизводящая головка согласно настоящему изобретению может записывать или воспроизводить информацию с оптического диска, обеспечивая поверхностную плотность записи 1,55 Гбит/см² (10 Гбит/дюйм²) или более. Также, даже если возникает отклонение падающего луча вследствие движения диска или оптической воспроизводящей головки, информация может быть достоверно записана на или воспроизведена с оптического диска. Сборка оптической фокусирующей системы в оптическую воспроизводящую головку и юстировка собранной оптической системы легко выполняются. Дополнительно, оптическая фокусирующая система согласно настоящему изобретению не только обеспечивает превосходные угловые свойства (то есть свойства поля), но также и увеличивает числовую апертуру по сравнению с другими традиционными оптическими системами, то есть линзой или отражающим зеркалом. Таким образом, оптическая фокусирующая система может использоваться для применения в устройствах, требующих подобных свойств поля, например в таких устройствах, как прецизионный шаговый двигатель, микроскоп и т.д.

Хотя здесь были подробно описаны только некоторые варианты воплощения изобретения, должны быть очевидно, что к ним могут быть сделаны многочисленные модификации, не выходя за рамки и не отклоняясь от сущности изобретения.

Формула изобретения

1. Оптическая фокусирующая система для формирования сфокусированного светового пятна, оптическая фокусирующая система, содержащая преломляющую поверхность, находящуюся на одной стороне оптической фокусирующей системы и имеющую первый радиус кривизны; первую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой одной стороне, окружающую преломляющую поверхность и имеющую второй радиус кривизны, отличающийся от первого радиуса кривизны; прозрачную поверхность фокусировки луча с другой стороны оптической фокусирующей системы и вторую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой другой стороне и окружающую поверхность фокусировки луча, в которой преломляющая поверхность преломляет падающий световой луч, вторая отражающая поверхность отражает световой луч, преломленный преломляющей поверхностью, на первую отражающую поверхность, и первая отражающая поверхность фокусирует лазерный световой луч, отраженный от второй отражающей поверхности, на поверхность фокусировки луча в виде сфокусированного светового пятна.

2. Оптическая фокусирующая система по п.1, отличающаяся тем, что преломляющая поверхность имеет ту же самую оптическую ось, что и поверхность фокусировки луча.

3. Оптическая фокусирующая система по п.1, отличающаяся тем, что абсолютное значение первого радиуса кривизны меньше, чем абсолютное значение второго радиуса кривизны.

4. Оптическая фокусирующая система по п.3, отличающаяся тем, что преломляющая поверхность имеет вогнутую форму, углубленную в сторону поверхности фокусировки луча.

5. Оптическая фокусирующая система по п.4, отличающаяся тем, что преломляющая поверхность соприкасается с первой отражающей поверхностью.

6. Оптическая фокусирующая система по п.4, отличающаяся тем, что преломляющая поверхность отделена от первой отражающей поверхности.

7. Оптическая фокусирующая система по п.3, отличающаяся тем, что преломляющая поверхность имеет выпуклую форму, выступающую в направлении, противоположном поверхности фокусировки луча.

8. Оптическая фокусирующая система по п.7, отличающаяся тем, что преломляющая поверхность соприкасается с первой отражающей поверхностью.

9. Оптическая фокусирующая система по п.7, отличающаяся тем, что преломляющая поверхность отделена от первой отражающей поверхности.

10. Оптическая фокусирующая система по п.1, отличающаяся тем, что первая отражающая поверхность имеет асферическую форму.

11. Оптическая фокусирующая система по п.1, отличающаяся тем, что каждая из первой и второй отражающих поверхностей перекрывает внешний свет.

12. Оптическая фокусирующая система по п.1, отличающаяся тем, что апертура преломляющей поверхности достаточно мала по сравнению с апертурой оптической фокусирующей системы.

13. Оптическая фокусирующая система по п. 12, отличающаяся тем, что апертура преломляющей поверхности меньше приблизительно 1 мм.

14. Оптическая фокусирующая система по п. 13, отличающаяся тем, что апертура преломляющей поверхности составляет приблизительно 0,8 мм.

15. Оптическая фокусирующая система по п. 12, отличающаяся тем, что преломляющая поверхность, первая и вторая отражающие поверхности имеют формы, позволяющие оптической фокусирующей системе формировать световое пятно, имеющее размер, подходящий для создания поля в ближней зоне на поверхности фокусировки луча.

16. Оптическая фокусирующая система по п.15, отличающаяся тем, что оптическая фокусирующая система содержит фокусирующий элемент, включающий преломляющую поверхность, первую и вторую отражающие поверхности, и участок фокусировки луча, включающий круглую поверхность, которая выступает вглубь по сравнению со второй отражающей поверхностью и служит в качестве поверхности фокусировки луча.

17. Оптическая фокусирующая система по п. 16, отличающаяся тем, что участок фокусировки луча имеет форму, подходящую для установки на него катушки электромагнита.

18. Оптическая фокусирующая система по п.16, отличающаяся тем, что фокусирующий элемент и участок фокусировки луча имеют показатель преломления приблизительно 1,84, а толщина участка фокусировки луча, выступающего из второй отражающей поверхности, находится в диапазоне приблизительно 0,1 - 0,2 мм.

19. Оптическая фокусирующая система по п. 18, отличающаяся тем, что толщина участка фокусировки луча предпочтительно равна 0,13 мм, а апертура поверхности фокусировки луча составляет приблизительно 0,5 мм.

20. Оптическая фокусирующая система по п.15, отличающаяся тем, что оптическая фокусирующая система содержит фокусирующий элемент, включающий преломляющую поверхность, первую и вторую отражающие поверхности, и участок фокусировки луча, включающий круглую поверхность, который выступает вглубь по сравнению со второй отражающей поверхностью и служит в качестве поверхности фокусировки луча, а также имеет выпуклую форму, выступающую в сторону преломляющей поверхности.

21. Оптическая фокусирующая система по п. 20, отличающаяся тем, что участок фокусировки луча имеет форму, подходящую для прикрепления к нему катушки электромагнита.

22. Оптическая фокусирующая система по п.20, отличающаяся тем, что фокусирующий элемент имеет показатель преломления меньше, чем показатель преломления участка фокусировки луча.

23. Оптическая фокусирующая система по п.22, отличающаяся тем, что фокусирующий элемент имеет показатель преломления приблизительно 1,55, а участок фокусировки луча имеет показатель преломления приблизительно 3.

24. Оптическая фокусирующая система по п.1, отличающаяся тем, что вторая отражающая поверхность имеет по существу плоскую форму.

25. Оптическая фокусирующая система по п.24, отличающаяся тем, что поверхность фокусировки луча имеет по существу плоскую форму.

26. Оптическая фокусирующая система по п.25, отличающаяся тем, что поверхность фокусировки луча соприкасается со второй отражающей поверхностью.

27. Блок оптической воспроизводящей головки для записи и/или считывания информации на оптическом диске, который записывает и/или считывает информацию на оптическом диске, используя сфокусированное световое пятно, при этом блок оптической воспроизводящей головки для записи и/или считывания информации на оптическом диске содержит источник света; оптическое средство детектирования; оптическую головку, содержащую: преломляющую поверхность, находящуюся на одной стороне оптической головки и имеющую первый радиус кривизны; первую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой одной стороне, окружающую преломляющую поверхность и имеющую второй радиус кривизны, отличающийся от первого радиуса кривизны; прозрачную поверхность фокусировки луча с другой стороны оптической головки и вторую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой другой стороне и окружающую поверхность фокусировки луча, в которой преломляющая поверхность преломляет падающий световой луч, вторая отражающая поверхность отражает световой луч, преломленный преломляющей поверхностью, на первую отражающую поверхность, и первая отражающая поверхность фокусирует лазерный световой луч, отраженный от второй отражающей поверхности, на поверхность фокусировки луча в виде сфокусированного светового пятна, средство изменения оптического пути для перенаправления светового луча, излучаемого источником света, на преломляющую поверхность оптической головки и для перенаправления светового луча, выходящего с преломляющей поверхности, на упомянутое оптическое средство детектирования; и крепежное средство, к которому прикрепляется оптическая головка, упруго поддерживающее оптическую головку таким образом, чтобы оптическая головка смещалась в направлении, перпендикулярном к упомянутому загруженному оптическому диску, в пределах предварительно определенного расстояния от упомянутого загруженного оптического диска.

28. Блок оптической воспроизводящей головки по п.27, отличающийся тем, что преломляющая поверхность имеет ту же самую оптическую ось, что и поверхность фокусировки луча.

29. Блок оптической воспроизводящей головки по п.27, отличающийся тем, что абсолютное значение первого радиуса кривизны меньше, чем абсолютное значение второго радиуса кривизны.

30. Блок оптической воспроизводящей головки по п.29, отличающийся тем, что преломляющая поверхность имеет вогнутую форму, углубленную в сторону поверхности фокусировки луча.

31. Блок оптической воспроизводящей головки по п.29, отличающийся тем, что преломляющая поверхность имеет выпуклую форму, выступающую в направлении, противоположном поверхности фокусировки луча.

32. Блок оптической воспроизводящей головки по п.27, отличающийся тем, что преломляющая поверхность, первая и вторая отражающие поверхности имеют формы, позволяющие оптической фокусирующей системе формировать световое пятно, имеющее размер, подходящий для создания поля в ближней зоне на поверхности фокусировки луча.

33. Блок оптической воспроизводящей головки по п.32, отличающийся тем, что оптическая головка содержит фокусирующий элемент, включающий преломляющую поверхность, первую и вторую отражающие поверхности, и скользящий контакт, включающий поверхность фокусировки луча и имеющий форму, подходящую для формирования воздушного подшипника для плавного движения оптической головки по упомянутому загруженному оптическому диску в результате воздушного потока, генерируемого на поверхности упомянутого загруженного оптического диска.

34. Блок оптической воспроизводящей головки по п.33, отличающийся тем, что скользящий контакт имеет тот же самый показатель преломления, что и показатель преломления фокусирующего элемента.

35. Блок оптической воспроизводящей головки по п.33, отличающийся тем, что скользящий контакт включает выемку для вложения катушки электромагнита, используемой для записи информации на магнитооптический диск.

36. Блок оптической воспроизводящей головки по п.33, отличающийся тем, что скользящий контакт имеет показатель преломления меньше, чем показатель преломления фокусирующего элемента.

37. Блок оптической воспроизводящей головки по п.32, отличающийся тем, что оптическая головка содержит фокусирующий элемент, включающий преломляющую поверхность, первую отражающую поверхность, и скользящий контакт, включающий вторую отражающую поверхность и поверхность фокусировки луча и имеющий форму, подходящую для формирования воздушного подшипника для плавного движения оптической головки по упомянутому загруженному оптическому диску в результате воздушного потока, генерируемого на поверхности упомянутого загруженного оптического диска.

38. Блок оптической воспроизводящей головки по п.37, отличающийся тем, что скользящий контакт имеет тот же самый показатель преломления, что и показатель преломления фокусирующего элемента.

39. Блок оптической воспроизводящей головки по п.38, отличающийся тем, что скользящий контакт имеет вторую отражающую поверхность, расположенную на той поверхности скользящего контакта, которая обращена к упомянутому загруженному оптическому диску.

40. Блок оптической воспроизводящей головки по п.32, отличающийся тем, что апертура преломляющей поверхности достаточно мала по сравнению с апертурой второй отражающей поверхности.

41. Блок оптической воспроизводящей головки по п.40, отличающийся тем, что апертура преломляющей поверхности составляет приблизительно менее 1 мм.

42. Блок оптической воспроизводящей головки по п.41, отличающийся тем, что апертура преломляющей поверхности составляет приблизительно 0,8 мм.

43. Блок оптической воспроизводящей головки по п.32, отличающийся тем, что промежуток между поверхностью фокусировки луча и загруженным оптическим диском меньше или равен длине волны светового луча, испускаемого из оптического источника.

44. Блок оптической воспроизводящей головки по п.43, отличающийся тем, что промежуток между поверхностью фокусировки луча и загруженным оптическим диском поддерживается менее чем приблизительно 100 нм.

45. Блок оптической воспроизводящей головки по п.32, отличающийся тем, что упомянутое крепежное средство содержит консоль, которая поддерживает, качаясь вокруг точки опоры, оптическую головку так, чтобы сохранять постоянным промежуток между поверхностью фокусировки луча и поверхностью загруженного оптического диска.

46. Блок оптической воспроизводящей головки по п.45, отличающийся тем, что консоль содержит оправу для поддерживания оптической головки и выступ, сформированный на оправе, позволяющий консоли совершать поворотное движение вокруг точки опоры, находящейся на выступе.

47. Блок оптической воспроизводящей головки по п.27, отличающийся тем, что упомянутое средство изменения оптического пути формирует световой луч, испускаемый из источника света в виде параллельного луча, и перенаправляет параллельный световой луч на преломляющую поверхность.

48. Блок оптической воспроизводящей головки по п.47, отличающийся тем, что упомянутое средство изменения оптического пути содержит отражатель, позволяющий световому лучу, падающему на преломляющую поверхность, входить в преломляющую поверхность в направлении, по существу перпендикулярном к преломляющей поверхности.

49. Блок оптической воспроизводящей головки по п.48, отличающийся тем, что отражатель устанавливается на участке, где соприкасаются преломляющая поверхность и первая отражающая поверхность.

50. Блок оптической воспроизводящей головки по п.27, отличающийся тем, что оптическое средство детектирования включает один световой детектор для детектирования светового луча, отраженного от поверхности записи информации одного из дисков: оптического диска с рельефной записью и диска с фазовой модуляцией.

51. Блок оптической воспроизводящей головки по п.27, отличающийся тем, что оптическое средств детектирования включает два световых детектора для детектирования светового луча, отраженного от поверхности записи информации магнитооптического диска.

52. Способ изготовления оптической фокусирующей системы, которая используется со световым лучом для формирования сфокусированного светового пятна и которая содержит вогнутую преломляющую поверхность, находящуюся на одной стороне оптической фокусирующей системы и имеющую первый радиус кривизны; выпуклую первую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой одной стороне, окружающую преломляющую поверхность и имеющую второй радиус кривизны, отличающийся от первого радиуса кривизны; прозрачную поверхность фокусировки луча на другой стороне оптической фокусирующей системы и вторую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой другой стороне и окружающую поверхность фокусировки луча; в которой преломляющая поверхность преломляет падающий световой луч, вторая отражающая поверхность отражает световой луч, преломленный преломляющей поверхностью, на первую отражающую поверхность, и первая отражающая поверхность фокусирует лазерный световой луч, отраженный от второй отражающей поверхности, на поверхность фокусировки луча, способ изготовления содержит следующие этапы: изготавливают пресс-формы для преломляющей поверхности и первой отражающей поверхности из исходной пластинчатой заготовки.

53. Способ по п.52, отличающийся тем, что на этапе изготовления используют способ алмазной резки.

54. Способ по п.52, отличающийся тем, что этап изготовления содержит подэтапы: осуществляют резку исходной пластинчатой заготовки для создания первой пресс-формы, соответствующей форме первой отражающей поверхности, формируют в первой пресс-форме сквозное отверстие, в которое вставляют вторую пресс-форму, соответствующую форме преломляющей поверхности, и вставляют вторую пресс-форму в сквозное отверстие, сформированное в первой пресс-форме.

55. Способ по п.54, отличающийся тем, что на этапе резки используют способ алмазной резки.

56. Накопитель на оптических дисках для записи и/или считывания информации на оптическом диске посредством использования сфокусированного светового пятна, накопитель на оптических дисках, содержащий основание; источник света; отражатель; средство оптического детектирования; оптическую головку, содержащую преломляющую поверхность, находящуюся на одной стороне оптической головки и имеющую первый радиус кривизны; первую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой одной стороне и окружающую преломляющую поверхность и имеющую второй радиус кривизны, отличающийся от первого радиуса кривизны; прозрачную поверхность фокусировки луча с другой стороны оптической головки и вторую отражающую поверхность, находящуюся на упомянутой другой стороне и окружающую поверхность фокусировки луча, в котором преломляющая поверхность преломляет световой луч, падающий от отражателя; вторая отражающая поверхность отражает световой луч, преломленный преломляющей поверхностью, на первую отражающую поверхность, и первая отражающая поверхность фокусирует лазерный световой луч, отраженный от второй отражающей поверхности, на поверхность фокусировки луча в виде сфокусированного светового пятна, средство изменения оптического пути для перенаправления светового луча, выходящего из источника света, на преломляющую поверхность оптической головки, и для перенаправления светового луча, выходящего с преломляющей поверхности, на упомянутое оптическое средство детектирования; и крепежное средство, к которому прикрепляется оптическая головка, упруго поддерживающее оптическую головку таким образом, чтобы оптическая головка смещалась в направлении, перпендикулярном к упомянутому загруженному оптическому диску, в пределах предварительно определенного расстояния от упомянутого загруженного оптического диска.

57. Накопитель на оптических дисках по п.56, отличающийся тем, что источник света, упомянутое оптическое средство детектирования и средство изменения оптического пути закрепляются на основе.

58. Накопитель на оптических дисках по п.56, отличающийся тем, что отражатель позволяет световому лучу, выходящему из упомянутого средства изменения оптического пути, попадать на преломляющую поверхность в направлении по существу перпендикулярном к преломляющей поверхности.

59. Накопитель на оптических дисках по п.58, отличающийся тем, что отражатель устанавливается на участке, где соприкасаются преломляющая поверхность и первая отражающая поверхность.

60. Накопитель на оптических дисках по п.58, отличающийся тем, что отражатель представляет собой зеркало с гальванометрическим приводом, в котором наклон отражающей поверхности зеркала к преломляющей поверхности оптической головки регулируется с использованием электромагнитного эффекта.

61. Накопитель на оптических дисках по п.60, отличающийся тем, что накопитель на оптических дисках дополнительно содержит привод для приведения в действие зеркала с гальванометрическим приводом, чтобы обеспечить возможность функционирования с точным отслеживанием дорожек.

62. Накопитель на оптических дисках по п.56, отличающийся тем, что источник света, упомянутое оптическое средство детектирования и средство изменения оптического пути устанавливаются на средстве опоры.

63. Накопитель на оптических дисках по п.56, отличающийся тем, что отражатель устанавливается на участке, где соприкасаются преломляющая поверхность и первая отражающая поверхность.

64. Накопитель на оптических дисках по п.63, отличающийся тем, что отражатель представляет собой зеркало с гальванометрическим приводом, в котором наклон отражающей поверхности зеркала к преломляющей поверхности оптической головки регулируется с использованием электромагнитного эффекта.

65. Накопитель на оптических дисках по п.64, отличающийся тем, что накопитель на оптических дисках дополнительно содержит привод для приведения в действие зеркала с гальванометрическим приводом, чтобы обеспечить возможность функционирования с точным отслеживанием дорожек.

66. Блок оптической воспроизводящей головки для считывания информации с оптического диска посредством использования поля в ближней зоне, оптическая воспроизводящая головка, содержащая оптическую фокусирующую систему для создания поля в ближней зоне для считывания информации с загруженного оптического диска и слой считывания, нанесенный на оптическую поверхность оптической фокусирующей системы, обращенную к упомянутому загруженному оптическому диску, предназначенный для усиления отраженного светового луча, содержащего информацию, записанную на слое записи упомянутого загруженного оптического диска.

67. Оптический диск для применения с оптической воспроизводящей головкой с использованием поля в ближней зоне для считывания информации, оптический диск, содержащий подложку; слой записи, который нанесен на подложку и на котором записывается информация; слой считывания, нанесенный на слой записи и предназначенный для усиления светового луча, содержащего информацию, записанную на слое записи; диэлектрический слой, нанесенный на слой считывания, и защитный слой, нанесенный на диэлектрический слой.

Приоритеты по пунктам:
22.11.97 по пп.1 - 26;
29.05.98 по пп.27 - 67.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18