[发明专利]对于表面进行光学扫描用的装置

说明书

本发明涉及对于表面进行光学扫描用的装置，该装置包括为提供辐射光束用的辐射源、装在物镜系统上面以将该辐射光束聚焦在此表面上的物镜，以及用来使物镜系统在给定行程范围内移动用的驱动机构。

这种类型的扫描装置，尤其适合对于其上信息按同心式或螺旋形轨迹排列的圆盘形状光学记录载体进行读出。记录载体上的单条轨迹，可以通过转动该记录载体进行扫描。为了扫描其各条轨迹，必须让物镜横过这些轨迹移动。为了缩短对所存储信息的存取时间，必须能将物镜横过这些轨迹迅速移动。

如开头一段描述的装置，由美国专利4，363，116中可以了解到。在此已知的扫描装置中，物镜被固定在底座上面，底座可以相对被扫描的光学记录载体沿半径方向在给定的行程上移动。该底座上面装有调焦执行机构，能使物镜沿与记录载体平面垂直的方向移动，以便保持辐射光束被聚焦在轨迹面内。该底座是由底座促动机构驱动的，以其而将底座从而能将物镜相对记录载体作径向运动。该底座上面还装有以旋转镜形式出现的能使焦点沿径向移动的可调整元件，以便跟踪由于底座促动机构跟踪过快造成的扫描轨迹的小量径向偏离。该装置的不可动部分，包括容纳有光源和检测机构的光学系统。此光学系统在与记录载体平面平行的径向方向上提供一条通向该底座的准直光束。以与该光束法向成45°角装在底座上的转镜，能将该光束偏向物镜。此转镜总是接收光束而不考虑该底座在上述行程中的位置。

已知装置的缺点是该底座的重量比较大。因此不可能迅速地将焦点移动到记录载体上任选的径向位置，换而言之，无法实现对于信息的短存取时间。

本发明的目的在于提供具有短存取时间的扫描装置。

为此目的，根据本发明的扫描装置，其特征在于：在光源和物镜之间的光束的光路中装有其长度约等于行程长度的光焦度元件，而且该装置包括有装在光源和上述光焦度元件之间的扫描机构，以使该光束能穿过该光焦度元件进行扫描，从而使该光束平行其自身在物镜系统行程数量级的距离范围内移动。通过扫描机构和光焦度元件的组合，就能使光束在物镜系统的行程范围内移动，从而总能使其射在物镜上面。于是不再需要让底座上面带反射镜，从而使其具有较轻的重量，而且移动起来更迅速。对于这种组合，还能使光束射在只让物镜在行程范围内移动而以漂浮方式悬置在促动机构中的物镜上。由于物镜的重量轻，故可以实现非常短的存取时间。

根据本发明的扫描装置特定实施例，其特征在于，光束被聚焦在位于光源一侧的该光焦度元件的焦点处。于是在光焦度元件的物镜一侧的光束便被准直，从而使该元件与物镜之间的距离变成并非关键性的。

如果焦点基本上处在光束扫描所围绕的轴线上，那么该光束就是从光焦度元件的焦点上出发进行扫描的。因而处在光焦度元件和物镜之间光束的主光线，与光焦度元件的光轴保持平行。光束入射在物镜上的角度在物镜的行程范围内并不改变，故由该物镜所形成的焦点是不变的并具有高质量。

根据本发明的扫描装置的优选实施例，其特征在于，该扫描装置包括有转镜。转镜具有简单的结构，并可具有大的转速。

根据本发明的扫描装置特定实施例，其特征在于，该扫描装置包括用来旋转光源的机构。通过将光源、检测系统而且尽可能还有聚光镜在可转动的光学单元中做成一体化，就能使扫描装置具有紧凑的结构。

如果在光束的光路中至少配置一块柱面光学元件，则能获得进一步的好处。从而使光束在转镜上面不是聚焦成点而是聚焦成一条线，以致低光束的反射对于旋转镜反射层上的灰尘和误差较少敏感。假如光焦度元件也是一块柱面光学元件，则其可以较低的成本来制造。

根据本发明的扫描装置优选实施例，其特征在于光焦度元件包括透镜。

根据本发明的进一步特征，如果上述透镜被加工为想象中的圆形透镜的长条形的非中心部位，那么由单块的圆形透镜可以制做出两块而不是一块这样的条形透镜。这些并非中心部位的条形透镜与中心部位的条形透镜具有同样的光学性能。

换一种方法，本发明的特征在于光焦度元件包括凹面反射镜。于是可将两种功能在此反射镜中结合在一起，即光束的准直以及使光源和物镜之间的光路折弯。这种折弯为扫描装置的结构更加紧凑提供可能性。

也可在光源和物镜之间通过配置一块平面反射镜来使光路折弯。

根据本发明扫描装置，其进一步的特征在于它包括用于检测由扫描机构发出的光束方向的检测器，该检测器的输出接在物镜驱动机构的控制输入端。