用于激光束记录器的线性马达.pdf

本发明提供一种用于激光束记录器的线性马达，激光束记录器用于控制光学介质。线性马达包括底座和致动器，致动器以柔性方式安装于底座上，诸如经由板簧。致动器可以包括用作配衡块的平衡块。平衡块优选地由线性马达的基本部件形成。

1、  一种用于激光束记录器的线性马达，所述激光束记录器用于控制光学介质，所述线性马达包括底座和致动器，其中，所述致动器以柔性方式安装于所述底座上。

2、  根据权利要求1所述的线性马达，其中，所述致动器包括用作配衡块的平衡块。

3、  根据权利要求1或2所述的线性马达，其中，所述致动器经由板簧安装于所述底座上。

4、  根据权利要求2或3所述的线性马达，其中，所述平衡块由所述线性马达的基本组件形成。

5、  一种用于激光束记录器的聚焦单元，包括根据前述权利要求的任一项所述的线性马达。

6、  根据权利要求5所述的聚焦单元，其中，所述线性马达是包括所述致动器和传送器的音圈类型的马达。

7、  根据权利要求6所述的聚焦单元，其中，所述传送器包括物体支架。

8、  根据权利要求6或7所述的聚焦单元，其中，磁体安装于所述传送器上。

9、  根据权利要求6至8的任一项所述的聚焦单元，其中，所述平衡块由包含在所述音圈类型的马达中的线圈组件形成。

10、  根据权利要求6或7所述的聚焦单元，其中，线圈组件安装于平移上。

11、  根据权利要求6、7或10所述的聚焦单元，其中，所述平衡块由包含在所述音圈类型的马达中的磁体形成。

12、  一种用于激光束记录器的平移单元，包括根据权利要求1至4的任一项所述的线性马达。

13、  根据权利要求12所述的平移单元，其中，所述平衡块由包含在所述线性马达中的磁体形成。

14、  根据权利要求12所述的平移单元，其中，所述平衡块由包含在所述线性马达中的线圈组件形成。

15、  根据权利要求12、13或14所述的平移单元，还包括安装于所述平移单元上的聚焦单元。

16、  一种激光束记录器，包括根据权利要求5至11的任一项所述的聚焦单元。

17、  根据权利要求16所述的激光束记录器，包括根据权利要求15所述的平移单元。

18、  激光束记录器，包括根据权利要求12至14的任一项所述的平移单元。

用于激光束记录器的线性马达
技术领域
本发明涉及使用激光束记录器控制光学介质，并且具体涉及激光束记录器中所使用的用于在基底上移动聚焦的激光斑点的线性马达。
背景技术
在用于控制光学介质的激光束记录器中，在基底上移动聚焦的激光斑点来以期望的图案照明基底上的例如光抗蚀剂的光敏材料。对于大多数光学介质系统，以坑和/或沟槽来记录螺旋。为了实现此目的，旋转基底，并相对于基底径向地平移激光斑点。即，或者旋转基底能够平移，或者聚焦的斑点能够平移。为了将记录斑点保持聚焦在基底表面上，激光束记录器典型地还包括聚焦单元。聚焦单元在垂直于基底平面的方向上移动激光束记录器的物镜。通过观看记录斑点可以实现聚焦测量。
为了聚焦单元和平移单元的线性运动，经常使用线性马达。为了满足在控制类似HD-DVD和蓝光盘的新的第三代格式时满足关于坑和岸的维度的严格要求，对设备运动有高的精度要求。图1示出了使用原子力显微镜(AFM)对CD、DVD以及蓝光盘进行的扫描的对比。在“Advanced MasteringTechnology For High Density Formats.Deep UV Mastering”，SingulusMastering Publication，2004中讨论了对用于新格式的激光束记录器的需求。通常，对于高密格式，需要小于10nm的径向位置精度。
为了提高线性马达的精度，可以使用标准机电设计步骤。第一步是实行用于设备的机械结构的声机械设计原理。这典型地涉及使所有活动机械结构为刚性的并且重量轻，以实现最大的伺服带宽，减小内部谐振的负面影响并确保在施加有扰动力时，系统具有最小的柔度。另外，典型地使用重的机械底座和低频振荡隔离器，以有助于减轻外部振动的影响。此外，应当使用确保不会有某些静态或动态摩擦变化发生的轴承和马达来设计所有运动，使得系统在动态意义上来说运行“良好”，即作为线性系统没有滞后现象和其它非线性行为。因此，在激光束记录器中通常使用空气轴承及无齿(cogging-less)线性和旋转马达。
通常用于激光束记录器中的线性马达的缺点是反作用力能够激发线性马达的底座，这可以导致系统中别处的动态变化。例如，在聚焦单元中发生的反作用力可以导致对镜像位置的扰动或对物镜的完美竖直运动的偏离的扰动。
发明内容
从而，需要进一步改善激光束记录器中的线性运动的精度，特别是聚焦单元和平移单元的运动的精度。因此，本发明的目标是提供用于具有改善的位置精度的激光束记录器的改善的线性马达。
利用权利要求的特征实现此目的。
本发明基于通过不是以固定的方式而是以柔性的方式(例如经由柔性部分)向线性马达的底座安装线性马达的致动器(或定子)来减小由线性马达引起的反作用力的想法。反作用力由此至少部分地由柔性部分吸收。平衡块可以包含在致动器中，其用作配衡块以更有效地吸收反作用力。
本发明从而提供具有底座和致动器的线性马达，其中，所述致动器以柔性方式安装于所述底座上。所述致动器包括用作配衡块(counter mass)的平衡块。优选地，所述平衡块由所述线性马达的现有并基本的组件形成，使得不需要附加的块或部分。
在本发明的一个实施例中，线性马达用于激光束记录器的聚焦单元中。在此实施例中，聚焦单元包括聚焦线性马达，所述聚焦线性马达适于在垂直于基底平面的方向上移动物镜，以保持记录斑点聚焦于基底表面。聚焦线性马达可以是音圈类型的马达。在此情况下，磁体可以安装于承载物镜的可活动部分上，而根据此实施例的线圈可以用作平衡块。此配置的优点是，在由安装于聚焦致动器上的平衡块形成的系统的谐振频率以上，由驱动物镜支架引起的作用于机器结构上的动态力具有显著减小。以此方式，能够驱动物镜，而实际上无需通过保持聚焦所需的驱动力来激发激光束记录器的结构。
在本发明的第二实施例中，线性马达用于相对于旋转基底平移聚焦的斑点。平移旋转基底而固定聚焦的激光斑点或在旋转基底上平移聚焦的斑点也均是可能的。对于平移单元，致动器可以包括安装于架上的磁体，架通过板簧固定于底座。线圈安装于活动部分上。根据本实施例，磁体可以用作平衡块。以此方式，在此实施例中，在平移单元中也无需附加的部分。此外，在此实施例中，也最小化了底座中与块的相互作用。
在任何情况下，或者致动器(定子)包括线圈，而活动部分(传送器)因此包括永磁体，或者致动器包括永磁体，而传送器包括线圈。
附图说明
下面，将参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1是CD、DVD、以及蓝光盘的AFM扫描的比较；
图2示意性地示出了已知的激光束记录器的基本结构；
图3示意性地示出了在聚焦致动器中包括根据本发明的平衡原理的激光束记录器的结构；
图4示意性地示出了包括根据本发明的平衡原理的激光束记录器的平移单元的结构；
图5示出了根据本发明的激光束记录器。
具体实施方式
与用于控制CD或DVD的激光束记录器相比，用于控制第三代光盘的激光束记录器必需提供特征相对于彼此的更精确的布置。从而，激光束记录器必需具有改善的运动和成像精度及稳定度。本发明具体涉及线性激光束记录器中线性运动的精度的改善。
图2中示意性地示出了激光束记录器系统(LBR)的总体结构。LBR包括厚重的底盘1，底盘例如由花岗岩形成。玻璃基底2可旋转地布置在底盘上。LBR还包括包含聚焦线性马达3的聚焦单元和平移单元4。聚焦线性马达3包括致动器(定子)31和传送器32。传送器单元4也包括具有致动器(定子)41和传送器42的线性马达。传送器单元通过轴承安装于底座1上。底盘1置于底部5上。
本发明具体涉及用于LBR中的线性马达的特征，特别是作为聚焦线性马达和平移线性马达的特征。
聚焦线性马达需要在垂直于基底平面的方向上移动物镜并保持记录斑点聚焦于基底表面上。通过观看记录斑点来进行聚焦测量。焦点应当保持在正确的位置(正好聚焦在基底上)的+/-25mm之内。
图3中参照聚焦单元示例了根据本发明所使用的动态概念。根据本发明的激光束记录器包括具有聚焦线性马达3的聚焦单元。聚焦线性马达3是音圈类型的马达。该单元还包括物体支架和安装于物体支架上的磁体，即马达的可活动部分(传送器)32。聚焦线性马达3包括安装于线圈架上的线圈。线圈架和物体支架各经由板簧以柔性方式安装于诸如聚焦单元的外壳的聚焦单元底座上。从而，包括线圈的致动器31(即音圈线性马达的定子部分)用作配衡块。然而，将线圈安装于传送器上，而将磁体安装于致动器上并从而用作配衡块，也是可能的。聚焦单元可以反过来安装于激光束记录器的平移单元上。
此解决方案的优点是，在某一频率以上，由于驱动物镜支架而作用在机器结构上的力有显著的减小，该频率典型地是由配衡平衡块形成的块弹簧系统的谐振频率。以此方式，能够驱动物镜，而实际上无需通过保持此频率范围中的聚焦所需的驱动力来激发LBR结构。
将由本发明提供的聚焦单元与所采取的用于改善精度的其它已知措施相结合，能够实现聚焦致动器和控制环设计，聚焦致动器和控制环设计容许在所需的频率范围(5kHz的伺服带宽)上20nm之内的聚焦控制以及容许无需在显著的频率范围上在LBR的其它部分中引入扰动力来驱动聚焦致动器。
激光束记录器的径向、线性运动必需相对地慢，并且非常良好地受到控制。图4中能够示意性地看到根据本发明的盒子滑动组件形式的平移单元的结构。平移单元包括安装于平移单元的活动部分42上的线圈。在致动器41中，磁体安装于磁体架上。板簧布置于磁体架和底座之间。即，在本发明的平移单元中，磁体可以用作配衡块。如聚焦单元中的情况，致动器包括线圈也是可能的，线圈在此情况下用作配衡块。因此，在此情况下，磁体安装于传送器上。聚焦单元可以安装在平移单元上。
图5示出了根据本发明的并入了聚焦单元和平移单元的激光束记录器。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1、一种用于控制光学介质的激光束记录器LBR，包括：
(a)底座(1)；
(b)平移单元(4)，包括具有活动部分(42)和致动器(41)的线性马达，其中，所述致动器以柔性方式安装于所述底座(1)上并包括用作配衡块的平衡块；以及
(c)聚焦单元。
2、根据权利要求1所述的LBR，其中，所述聚焦单元包括聚焦线性马达(3)，所述聚焦线性马达(3)是包括聚焦致动器(31)和聚焦传送器(32)的音圈类型的马达，所述聚焦传送器(32)包括物体支架。
3、根据权利要求1或2所述的LBR，其中，平移致动器(41)经由板簧安装于所述底座(1)上。
4、根据权利要求1、2或3所述的LBR，其中，平移平衡块由所述线性马达的基本组件形成。
5、根据权利要求1、2、3或4所述的LBR，其中，磁体安装于所述聚焦传送器(32)上。
6、根据权利要求1至5的任一项所述的LBR，其中，所述平衡块由包含在所述音圈类型的马达中的线圈组件形成。
7、根据权利要求1至6的任一项所述的LBR，其中，线圈组件安装于所述聚焦传送器(32)上。
8、根据权利要求1至7的任一项所述的LBR，其中，所述平衡块由包含在所述音圈类型的马达中的磁体形成。
9、根据权利要求4或7所述的LBR，其中，所述平衡块由包含在所述线性马达中的磁体形成。
10、根据权利要求4、5、7、8或9所述的LBR，其中，所述平衡块由包含在所述线性马达中的线圈组件形成。