DE10147594A1

DE10147594A1 - Optik für einen optischen Kopf

Info

Publication number: DE10147594A1
Application number: DE10147594A
Authority: DE
Inventors: Shuichi Takeuchi; Koichi Maruyama
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2002-04-11
Also published as: KR20020025025A; TW546488B; CN1217218C; CN1348111A; US20020060972A1; US7158468B2; KR100797622B1

Abstract

Beschrieben ist eine Optik für einen zum Lesen und/oder Schreiben von Daten bestimmten optischen Kopf eines Speicherplattenlaufwerks. Das Speicherplattenlaufwerk ist für eine erste und eine zweite optische Speicherplatte verwendbar. Die zweite Speicherplatte hat eine Schutzschicht, die dicker als die der ersten Speicherplatte ist. Die Datendichte der zweiten Speicherplatte ist geringer als die der ersten Speicherplatte. Eine Lichtquelle sendet wahlweise einen ersten Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge und einen zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge aus. Eine Objektivlinse bündelt den ersten und den zweiten Laserstrahl auf die erste bzw. die zweite Speicherplatte. Der zweite Laserstrahl fällt als divergentes Licht auf die Objektivlinse. Der erste Laserstrahl fällt in Form eines Strahls auf die Objektivlinse, dessen Divergenz kleiner als die des zweiten Strahls ist. In einem ausschließlichen Bereich hoher numerischer Apertur ist eine Beugungslinsenstruktur ausgebildet. Diese ist so gestaltet, dass sie für einen Teil des ersten Laserstrahls die Aberrationen kompensiert und einen Teil des zweiten Laserstrahls Aberrationen verursacht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Optik für einen optischen Kopf, der für zwei Arten von optischen Speicherplattenplatten mit unterschiedlichen Eigenschaften einsetzbar ist, sowie eine Objektivlinse für eine solche Optik.

Es gibt mehrere Arten von optischen Speicherplatten mit unterschiedlichen Eigen schaften, wie sie z. B. die Dicke einer Schutzschicht, die Datendichte und derglei chen darstellen. Beispielsweise hat eine Kompaktspeicherplatte, kurz CD, oder eine beschreibbare Kompaktspeicherplatte, kurz CD-R, eine Schutzschicht, deren Dicke 1,20 mm beträgt. Die Datendichte der CD oder der CD-R ist vergleichswei se gering. Eine vielseitig einsetzbare Digitalspeicherplatte, kurz DVD, hat dagegen eine Schutzschicht mit einer Dicke von 0,6 mm. Die Datendichte einer solchen DVD ist vergleichsweise hoch.

Eine Optik für einen optischen Kopf, der dem Aufzeichnen und/oder dem Ausle sen von Daten dient und im folgenden auch als Schreib/Lesekopf bezeichnet wird, enthält üblicherweise eine Laserdiode, eine Objektivlinse zum Bündeln des von der Laserdiode ausgesendeten Laserstrahls auf optische Speicherplatten, und einen Sensor zum Empfangen des an den optischen Speicherplatten reflektierten Lichtstrahls sowie zur Signalerzeugung. Im Hinblick auf die Verkleinerung eines solchen optischen Schreib/Lesekopfes ist es von Vorteil, wenn eine einzige Ob jektivlinse für verschiedene Typen von optischen Speicherplatten einsetzbar ist. Um den optischen Schreib/Lesekopf vergleichsweise dünn zu halten, ist es wei terhin von Vorteil, wenn die Brennweite der Objektivlinse vergleichsweise kurz ist.

Ist jedoch der auf die Objektivlinse fallende Lichtstrahl paralleles Licht, so bereitet es bei kurzer Brennweite Schwierigkeiten, einen ausreichenden Arbeitsabstand bereitzustellen, der erforderlich ist, auf einer optischen Speicherplatte mit dicker Schutzschicht, z. B. einer CD oder einer CD-R, Daten aufzuzeichnen bzw. auszu lesen.

Die numerische Apertur, kurz NA, wird in Abhängigkeit der Datendichte der opti schen Speicherplatte festgelegt. Für eine Speicherplatte mit hoher Datendichte, z. B. eine DVD, muss ein vergleichsweise kleiner Strahlpunkt erzeugt werden. Um einen solch kleinen Strahlpunkt für eine DVD zu erzeugen, ist die NA etwa gleich 0,60. Für eine Speicherplatte mit geringer Datendichte, z. B. eine CD oder eine CD-R, muss dagegen der Strahlpunkt größer sein. Die NA sollte deshalb etwa 0,45 betragen. Ist die Strahlpunktgröße klein im Vergleich zur Breite einer Spur der optischen Speicherplatte, und arbeitet insbesondere das eingesetzte Daten ausleseverfahren mit Lichtbeugung, wie das beim Auslesen von einer CD der Fall ist, so ist nicht für ausreichende Beugungswirkung gesorgt und die aufgezeichne ten Daten werden möglicherweise nicht korrekt ausgelesen. Bei Verwendung einer CD oder einer CD-R wird deshalb der Durchmesser des auf die Objektivlinse fallenden Lichtstrahls üblicherweise begrenzt, um die numerische Apertur zu verringern und einen geeigneten, d. h. einen nicht zu kleinen Strahlpunkt auf der CD oder der CD-R zu erzeugen.

Um die NA in Abhängigkeit der verwendeten Speicherplatte zu verändern, ist in einem herkömmlichen optischen Schreib/Lesekopf eine variable Blende auf der Strahleintrittsseite der Objektivlinse angeordnet, um die Blendengröße mecha nisch zu ändern. Eine solche Konstruktion erfordert jedoch einen vergleichsweise großen Raum und steht demnach der Verkleinerung der Optik entgegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Optik für einen optischen Schreib/Lesekopf anzugeben, die es ermöglicht, die Brennweite der Objektivlinse unter Bereitstellung eines ausreichenden Arbeitsabstandes selbst für eine opti sche Speicherplatte mit einer vergleichsweisen dicken Schutzschicht zu verkürzen und ferner eine ausreichende numerische Apertur einzustellen, ohne auf der Strahleintrittsseite der Objektivlinse eine Blende vorsehen zu müssen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Optik mit den Merkmalen des An spruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben.

Gemäß der Erfindung ist eine Optik für einen optischen Schreib/Lesekopf (opti scher Kopf) für ein Speicherplattenlaufwerk, das mit optischen Speicherplatten arbeitet. Das Laufwerk ist für verschiedene Typen von optischen Speicherplatten verwendbar, z. B. für eine erste Speicherplatte und eine zweite Speicherplatte. Die Schutzschicht der zweiten Speicherplatte ist dicker als die der ersten Speicher platte. Die Datendichte der zweiten Speicherplatte ist geringer als die der ersten Speicherplatte. Die Optik hat eine Lichtquelle, die wahlweise einen ersten Laser strahl mit einer ersten Wellenlänge und einen zweiten Laserstrahl mit einer zwei ten Wellenlänge aussendet. Der erste Laserstrahl wird für die erste Speicherplatte und der zweite Laserstrahl für die zweite Speicherplatte verwendet. Die zweite Wellenlänge ist länger als die erste Wellenlänge. Die Optik hat ferner eine Objek tivlinse, die den ersten Laserstrahl auf die erste Speicherplatte und den zweiten Laserstrahl auf die zweite Speicherplatte bündelt. Der zweite Laserstrahl trifft als divergenter Lichtstrahl auf die Objektivlinse. Der erste Laserstrahl trifft als Strahl auf die Objektivlinse, dessen Divergenz kleiner als die des zweiten Laserstrahls ist.

Mit diesem Aufbau kann die Brennweite der Objektivlinse verkürzt werden, wo durch selbst für eine Speicherplatte, die eine vergleichsweise dicke Schutzschicht hat, ein ausreichender Arbeitsabstand bereitgestellt wird.

Eine Fläche der Objektivlinse ist in einen im folgenden als "gemeinsamer Bereich" bezeichneten Bereich, der sich im zentralen Teil der Fläche befindet, und einen im folgenden als "ausschließlicher Bereich" bezeichneten Bereich hoher numerischer Apertur unterteilt, der sich in einem Randbereich der Linse befindet und den gemeinsamen Bereich umgibt. In dem ausschließlichen Bereich hoher numeri scher Apertur ist eine Beugungslinsenstruktur ausgebildet, die mehrere konzentri sche Ringzonen mit sehr kleinen Stufen enthält. Die Beugungslinsenstruktur ist so ausgebildet, dass sie für den durch sie tretenden Teil des ersten Laserstrahls Aberrationen kompensiert, während sie für den durch sie tretenden Teil des zweiten Laserstrahls Aberrationen verursacht. Der durch den gemeinsamen Bereich und den ausschließlichen Bereich hoher numerischer Apertur tretende erste Laserstrahl wird auf die erste Speicherplatte gebündelt, um auf dieser einen Strahlpunkt zu erzeugen. Der durch den gemeinsamen Bereich tretende Teil des zweiten Laserstrahls wird auf die zweite Speicherplatte gebündelt, um dort einen Strahlpunkt zu erzeugen, während der durch den ausschließlichen Bereich hoher numerischer Apertur tretende Teil des zweiten Laserstrahls infolge der Abberatio nen auf die zweite Speicherplatte zerstreut wird.

Auf diese Weise kann für jede der Speicherplatten eine ausreichende numerische Apertur eingestellt werden, ohne auf der Strahleintrittsseite der Objektivlinse eine Blende vorsehen zu müssen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Objektivlinse für einen optischen Schreib/Lesekopf eines Laufwerks vorgesehen. Das Laufwerk ist für mindestens eine erste optische Speicherplatte und eine zweite optische Speicher platte verwendbar. Die beiden Speicherplatten unterscheiden sich in der Dicke ihrer Schutzschicht sowie in ihrer Datendichte voneinander. Die Schutzschicht der zweiten Speicherplatte ist dicker als die der ersten Speicherplatte. Die Daten dichte der zweiten Speicherplatte ist geringer als die der ersten Speicherplatte. Auf die Objektivlinse fallen wahlweise ein erster Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge und ein zweiter Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge, die länger als die erste Wellenlänge ist. Die Objektivlinse bündelt den ersten Laserstrahl auf die erste Speicherplatte und den zweiten Laserstrahl auf die zweite Speicherplat te.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Fläche der Objektivlinse in einen gemeinsamen Bereich, der sich im zentralen Teil der Fläche befindet, und in einen ausschließlichen Bereich hoher numerischer Apertur unterteilt, der sich im Randbereich der Linse befindet und den gemeinsamen Bereich umgibt. In dem ausschließlichen Bereich hoher numerischer Apertur ist eine Beugungslinsen struktur ausgebildet, die mehrere konzentrische Ringzonen mit sehr kleinen Stu fen enthält. Die Beugungslinsenstruktur ist ausgebildet, für den durch sie treten den Teil des ersten Laserstrahls Aberrationen zu kompensieren und für den durch sie tretenden Teil des zweiten Laserstrahls Aberrationen zu verursachen. Der durch den gemeinsamen Bereich und den ausschließlichen Bereich hoher NA tretende erste Laserstrahl wird auf die erste Speicherplatte gebündelt, um auf dieser einen Strahlpunkt zu erzeugen. Der durch den gemeinsamen Bereich tretende Teil des zweiten Laserstrahls wird auf die zweite Speicherplatte gebün delt, um auf dieser einen Strahlpunkt zu erzeugen, während der durch den aus schließlichen Bereich hoher NA tretende Teil des zweiten Laserstrahls auf die zweite Speicherplatte zerstreut wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Beugungslinsenstruktur in dem aus schließlichen Bereich hoher NA so ausgebildet, dass sie die sphärische Aberrati on in Abhängigkeit der Wellenlänge des durch sie tretenden Lichtes ändert.

Der gemeinsame Bereich kann als kontinuierliche, d. h. glatte Fläche ohne Stufen ausgebildet sein. Alternativ kann der gemeinsame Bereich mit einer Beugungslin senstruktur versehen sein, die mehrere konzentrische Ringzonen mit sehr kleinen Stufen enthält.

In diesem Fall kann die Beugungslinsenstruktur in dem gemeinsamen Bereich ausgebildet sein, die chromatische Aberration zu kompensieren.

Der auf die Objektivlinse fallende erste Laserstrahl kann ein divergenter, ein paralleler oder ein konvergenter Lichtstrahl sein.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer für einen optischen Schreib/Lesekopf bestimmten Optik gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2A eine Vorderansicht der Objektivlinse der Optik,

Fig. 2B eine Querschnittsdarstellung der in Fig. 2A gezeigten Objektivlinse,

Fig. 2C eine vergrößerte Querschnittsteildarstellung der in Fig. 2A gezeigten Objektivlinse,

Fig. 3 die Anordnung von Objektivlinse und optischer Speicherplatte in dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4A und 4B die sphärische Aberration bzw. die chromatische Aberration in dem ersten Ausführungsbeispiel bei Verwendung einer ersten optischen Speicherplatte,

Fig. 5A und 5B die sphärische Aberration bzw. die chromatische Aberration in dem ersten Ausführungsbeispiel bei Verwendung einer zweiten optischen Speicherplatte,

Fig. 6A und 6B eine Darstellung eines Strahlpunktes bzw. einen Graphen mit der Intensitätsverteilung des ersten Ausführungsbeispiels bei Verwen dung einer zweiten optischen Speicherplatte,

Fig. 7A und 7B die sphärische Aberration bzw. die chromatische Aberration eines zweiten Ausführungsbeispiels bei Verwendung der ersten Speicher platte,

Fig. 8A und 8B die sphärische Aberration bzw. die chromatische Aberration in dem zweiten Ausführungsbeispiel bei Verwendung der zweiten Speicher platte,

Fig. 9A und 9B eine Darstellung des Strahlpunktes bzw. einen Graphen mit der Intensitätsverteilung in dem zweiten Ausführungsbeispiel bei Ver wendung der zweiten Speicherplatte,

Fig. 10 eine Objektivlinse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 11A und 11 B die sphärische Aberration bzw. die chromatische Aberration in dem dritten Ausführungsbeispiel bei Verwendung der ersten Speicher platte,

Fig. 12A und 12B die sphärische Aberration bzw. die chromatische Aberration in dem dritten Ausführungsbeispiel bei Verwendung der zweiten Speicher platte,

Fig. 13A und 13B eine Darstellung des Strahlpunktes bzw. einen Graphen mit der Intensitätsverteilung in dem dritten Ausführungsbeispiel bei Verwen dung der zweiten Speicherplatte,

Fig. 14 eine Objektivlinse gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 15A und 15B die sphärische Aberration bzw. die chromatische Aberration in dem vierten Ausführungsbeispiel bei Verwendung der ersten Speicher platte,

Fig. 16A und 16B die sphärische Aberration bzw. die chromatische Aberration in dem vierten Ausführungsbeispiel bei Verwendung der zweiten Speicher platte,

Fig. 17A und 17B eine Darstellung des Strahlpunktes bzw. einen Graphen mit der Intensitätsverteilung in dem vierten Ausführungsbeispiel bei Verwen dung der zweiten Speicherplatte,

Fig. 18 die Anordnung von Objektivlinse und Speicherplatte gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,

Fig. 19A und 19B die sphärische Aberration bzw. die chromatische Aberration in dem fünften Ausführungsbeispiel bei Verwendung der ersten Speicher platte,

Fig. 20A und 20B die sphärische Aberration bzw. die chromatische Aberration in dem fünften Ausführungsbeispiel bei Verwendung der zweiten Speicher platte, und

Fig. 21A und 21B eine Darstellung des Strahlpunktes bzw. eines Graphen mit der Intensitätsverteilung in dem fünften Ausführungsbeispiel bei Ver wendung der zweiten Speicherplatte.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren für einen optischen Schreib/Lesekopf bestimmte Optiken an Hand von Ausführungsbeispielen be schrieben.

Zunächst wird der Gesamtaufbau einer solchen Optik beschrieben. Anschließend werden verschiedene Optiken als Ausführungsbeispiele beschrieben.

In den Ausführungsbeispielen dient ein optischer Schreib/Lesekopf dazu, Daten aus zwei Typen von optischen Speicherplatten mit verschiedenen Datenaufzeich nungsdichten aufzuzeichnen bzw. von diesen auszulesen. In den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen ist der optische Schreib/Lesekopf ausgebildet, das Aufzeichnen bzw. Auslesen von Daten auf einer DVD, die eine vergleichswei se hohe Datenaufzeichnungsdichte hat, und einer CD oder CD-R vorzunehmen, die eine vergleichsweise geringe Datenaufzeichnungsdichte hat.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Optik 100. Die Optik 100 enthält ein erstes Laser modul 21, ein zweites Lasermodul 22, einen Strahlteiler 23, eine Kollimatorlinse 24 und eine Objektivlinse 10.

Die Lasermodule 21 und 22 stellen jeweils eine Vorrichtung dar, die einstückig mit einer Laserdiode und einem Fotosensor versehen ist.

Die Objektivlinse 10 ist über einen an sich bekannten Fokussiermechanismus in Richtung ihrer optischen Achse bewegbar. Ferner ist sie über einen an sich be kannten Spureinstellmechanismus in radialer Richtung der optischen Speicher platte bewegbar.

Um eine erste optische Speicherplatte D1, z. B. eine DVD, zu verwenden, die eine hohe Datenaufzeichnungsdichte und eine vergleichsweise dünne Schutzschicht von z. B. 0,6 mm hat, ist ein roter Lichtstrahl, dessen Wellenlänge in einem Be reich von 635 nm bis 665 nm liegt, erforderlich, um auf der Datenaufzeichnungs fläche der Speicherplatte D1 einen kleinen Strahlpunkt zu erzeugen.

Um dagegen eine zweite optische Speicherplatte D2, z. B. eine CD oder CD-R, zu verwenden, die eine geringe Datenaufzeichnungsdichte und eine vergleichsweise dicke Schutzschicht von z. B. 1,20 mm hat, wird ein anderer Lichtstrahl eingesetzt, der eine längere Wellenlänge hat.

Bei Verwendung einer CD-R ist wegen deren spektralem Reflexionsvermögen ein Lichtstrahl im nahen Infrarotbereich erforderlich. In der Optik 100 hat das erste Lasermodul 21 eine Laserdiode, die einen Laserstrahl mit 650 nm aussendet, und das zweite Lasermodul 22 eine Laserdiode, die einen Laserstrahl von 780 nm aussendet.

In dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau ist das erste Lasermodul 21 so angeordnet, dass sein Lichtaussendepunkt mit dem vorderen Brennpunkt der Kollimatorlinse 24 zusammenfällt, so dass ein aus der Kollimatorlinse 24 austretender erster Lichtstrahl als paralleles Licht auf die Objektivlinse 10 fällt. Die Objektentfernung der Objektivlinse 10 ist damit auf Unendlich eingestellt.

Das zweite Lasermodul 22 ist so angeordnet, dass sich sein Lichtaussendepunkt kollimatorlinsenseitig des vorderen Brennpunktes der Kollimatorlinse 24 befindet, so dass ein aus der Kollimatorlinse 24 austretender zweiter Lichtstrahl als diver gentes Licht auf die Objektivlinse 10 fällt. Die Objektentfernung in der Objektivlin se 10 ist damit auf Endlich eingestellt.

In Fig. 1 trifft der von dem ersten Lasermodul 21 ausgesendete erste Laserstrahl als paralleler Strahl auf die Objektivlinse 10. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Der auf die erste Objektivlinse 10 fallende erste Laserstrahl kann auch ein geringfügig konvergenter oder ein geringfügig diver genter Strahl sein, wobei sein Divergenzgrad kleiner als der des zweiten Laser strahls ist.

Wird die in Fig. 1 mit der durchgezogenen Linie dargestellte erste Speicherplatte D1 verwendet, so wird das erste Lasermodul 21 betätigt. In diesem Fall ist die Objektivlinse 10 an der in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien angedeuteten Positi on angeordnet. Der von der Laserdiode des ersten Lasermoduls 21 ausgesendete erste Laserstrahl, dessen Wellenlänge 650 nm beträgt, fällt auf die Objektivlinse 10, wie in Fig. 1 mit den durchgezogenen Linien dargestellt ist, und wird durch die Objektivlinse 10 zu einem Strahlpunkt auf der Datenaufzeichnungsfläche der ersten Speicherplatte D1 geformt.

Wird die zweite Speicherplatte D2, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, verwen det, so wird das zweite Lasermodul 22 betätigt. In diesem Fall befindet sich die Objektivlinse 10 in der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Position, die näher an der Speicherplatte angeordnet ist als die durchgezogen dargestellte Position der Objektivlinse 10. Der von der Laserdiode des zweiten Lasermoduls 22 ausgesen dete zweite Laserstrahl, dessen Wellenlänge 780 nm beträgt, fällt auf die Objek tivlinse 10 als divergenter Strahl und wird von letzterer zu einem Strahlpunkt auf der Datenaufzeichnungsfläche der zweiten Speicherplatte D2 geformt.

Der an der ersten Speicherplatte D1 oder der zweiten Speicherplatte D2 reflek tierte Laserstrahl tritt durch die Objektivlinse 10, die Kollimatorlinse 24 und den Strahlteiler 23 und wird von dem Fotosensor empfangen, der sich in dem ersten Lasermodul 21 oder dem zweiten Lasermodul 22 befindet. Auf Grundlage des Ausgangssignals dieses Fotosensors wird ein Fokussierfehlersignal, ein Spurfeh lersignal und beim Auslesen von Daten ein Wiedergabesignal erfasst.

Indem wie oben erläutert bei Verwendung der zweiten Speicherplatte D2 der Laserstrahl zu einem divergenten Strahl geformt wird, kann der Abstand zwischen einem Strahlpunkt und der Objektivlinse 10 verglichen mit dem Fall, in dem ein paralleler Strahl aus der Kollimatorlinse 24 tritt, vergrößert werden. Selbst wenn die Brennweite der Objektivlinse 10 vergleichsweise kurz ist, ist deshalb ein aus reichender Arbeitsabstand vorhanden, wenn die zweite Speicherplatte D2 ver wendet wird. Mit dem oben erläuterten Aufbau kann deshalb die Dicke der ge samten Optik 100 verringert werden.

Die Fig. 2A bis 2C zeigen den Aufbau der Objektivlinse 10. Fig. 2A ist dabei eine Vorderansicht, Fig. 2B eine Querschnittsansicht und Fig. 2C eine vergrößerte Querschnittsteilansicht der Objektivlinse 10.

Die Objektivlinse 10 ist eine bikonvexe Kunststofflinse mit einer ersten asphäri schen Fläche 11 und einer zweiten asphärischen Fläche 12. Die erste Fläche 11 ist in einen im zentralen Teil angeordneten gemeinsamen Bereich RC und einen ausschließlichen Bereich RE hoher NA unterteilt, der sich außerhalb des gemein samen Bereiches RC befindet. Der gemeinsame Bereich RC trägt zur Bündelung eines Lichtstrahls bei geringer numerischer Apertur NA (etwa 0,45 bis 0,50) bei, die notwendig und hinreichend für die zweite Speicherplatte D2 ist. Der aus schließliche Bereich RE hoher NA trägt zur Bündelung eines Lichtstrahls bei hoher numerischer Apertur NA (etwa 0,60) bei, die nur für die erste Speicherplatte D1 erforderlich ist.

An der ersten Fläche 11 ist innerhalb des ausschließlichen Bereichs RE hoher NA eine Beugungslinsenstruktur mit mehreren gestuften, konzentrischen Ringzonen ausgebildet, wie in den Fig. 2A und 2C gezeigt ist. Die gestuften Abschnitte, d. h. die Grenzen zwischen benachbarten Ringzonen, verlaufen parallel zur optischen Achse. Der gemeinsame Bereich RC der ersten Fläche 11 sowie die zweite Flä che 12 sind kontinuierliche, d. h. glatte Flächen und nicht mit einer solchen, über Stufenabschnitte verfügenden Beugungslinsenstruktur versehen.

Die in dem ausschließlichen Bereich RE hoher NA ausgebildete Beugungslinsen struktur hat im Hinblick auf die sphärische Aberration eine wellenlängenabhängige Charakteristik. Wird der erste Laserstrahl auf die erste Speicherplatte D1 gebün delt, so sorgt die Beugungslinsenstruktur für eine gute Kompensation der sphäri schen Aberration, während sie bei Bündelung des zweiten Laserstrahls auf die zweite Speicherplatte D2 eine sphärische Aberration bezüglich des Teils des zweiten Laserstrahls erzeugt, der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tritt.

Bei Verwendung der ersten Speicherplatte D1 werden folglich der durch den gemeinsamen Bereich RC tretende Teil des ersten Laserstrahls und der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tretende Teil des ersten Laserstrahls auf denselben Punkt der ersten Speicherplatte D1 gebündelt, wodurch eine hohe NA erreicht und ein Strahlpunkt geringer Größe auf der ersten Speicherplatte D1 erzeugt wird. Bei Verwendung der zweiten Speicherplatte D2 wird der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tretende Teil des zweiten Laserstrahls auf die Speicherplatte D2 zerstreut und nur der Teil des zweiten Laserstrahls, der durch den gemeinsamen Bereich RC tritt, auf die zweite Speicherplatte D2 ge bündelt. Auf diese Weise wird eine vergleichsweise kleine NA erreicht und auf der zweiten Speicherplatte D2 ein vergleichsweise großer Strahlpunkt erzeugt, der für die zweite Speicherplatte D2 ausreichend ist.

Gemäß dem oben erläuterten Aufbau ist die Beugungslinsenstruktur an der ersten Fläche 11 nur in dem ausschließlichen Bereich RE hoher NA ausgebildet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Es sind verschie dene Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann in dem gemeinsamen Bereich RC eine andere Beugungslinsenstruktur ausgebildet sein, um eine Aberration, z. B. die chromatische Aberration zu kompensieren. Ferner kann die Beugungslin senstruktur anstatt an der ersten Fläche 11 auch an der zweiten Fläche 12 aus gebildet sein.

Numerische Ausführungsbeispiele

Im Folgenden werden fünf numerische Ausführungsbeispiele angegeben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein erstes numerisches Ausführungsbeispiel wird auf den in Fig. 3 gezeigten Aufbau angewendet. In Fig. 3 sind die Objektivlinse 10, die erste optische Spei cherplatte D1 und die zweite optische Speicherplatte D2 gezeigt. Die numerischen Werte sind in Tabelle 1 angegeben.

In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die erste Fläche 11 in den gemeinsamen Bereich RC und den ausschließlichen Bereich RE hoher NA unterteilt. Der ge meinsame Bereich RC ist in einem Bereich 0 ≦ h < 1,50 (mm) und der ausschließ liche Bereich RE hoher NA in einem Bereich 1,50 ≦ h definiert. Dabei bezeichnet h die Höhe über der optischen Achse der Objektivlinse 10. Der gemeinsame Be reich RC ist eine kontinuierliche, d. h. glatte Fläche ohne Stufenabschnitte, wäh rend der ausschließliche Bereich RE hoher NA mit einer Beugungslinsenstruktur versehen ist, welche die sphärische Aberration in Abhängigkeit der Wellenlänge des durchgehenden Lichtes ändert.

Die Krümmung des gemeinsamen Bereichs RC und die Basiskurve des aus schließlichen Bereichs RE hoher NA definieren unterschiedliche asphärische Flächen, die durch verschiedene Koeffizienten festgelegt sind. Die vorstehend genannte Basiskurve ist dabei durch die Flächenform einer brechenden Linse ohne Beugungslinsenstruktur gegeben. Die zweite Fläche 12 ist eine rotations symmetrische, asphärische Fläche, die keine Beugungslinsenstruktur hat.

Auch der gemeinsame Bereich RC und die Basiskurve des ausschließlichen Bereichs RE hoher NA der ersten Fläche 11 bilden rotationssymmetrische, asphä rische Flächen. Eine rotationssymmetrische, asphärische Fläche wird allgemein durch folgende Gleichung ausgedrückt:

worin
X(h) einen Durchbiegungswert (SAG), d. h. den Abstand eines auf der Fläche liegenden Punktes mit der Höhe h über der optischen Achse von einer an der optischen Achse anliegenden Tangentialebene,
c die Krümmung (1/r) am Flächenscheitel,
K die Kegelschnittkonstante und
A₄, A₅, A₈, A₁₀ und A₁₂ auf die Fläche bezogene Asphärenkoeffizienten vierter, sechster, achter, zehnter bzw. zwölfter Ordnung bezeichnen.

Eine optische Zusatzweglänge ϕ(h), welche durch die Beugungslinsenstruktur hinzukommt, wird durch folgende optische Weglängendifferenzfunktion ausge drückt:

ϕ(h) = (P₂h² + P₄h⁴ + P₆h⁶ + . . .) × m × λ

worin
P₂, P₄ und P₆ Koeffizienten zweiter, vierter bzw. sechster Ordnung,
h die Höhe über der optischen Achse,
m die Beugungsordnung und
λ die Arbeitswellenlänge bezeichnen.

Die optische Wegdifferenz ϕ(h) bezeichnet die Differenz zwischen der optischen Weglänge eines hypothetischen Lichtstrahls, der nicht durch Beugungslinsen struktur tritt, und der optischen Weglänge eines Lichtstrahls, der durch die Beu gungslinsenstruktur gebeugt wird, und zwar in der Höhe h über der optischen Achse. Die optische Wegdifferenz ϕ(h) stellt also die optische Zusatzweglänge für jeden durch die Beugungslinsenstruktur gebeugten Lichtstrahl dar. Das positive Vorzeichen der Zusatzweglänge gibt an, dass die optische Weglänge auf der optischen Achse durch die Zusatzweglänge verlängert ist.

Die tatsächliche mikroskopische Form der Beugungslinsenstruktur ist dadurch festgelegt, dass λ × m (m: Ganzzahl), d. h. ein ganzzahliges Vielfaches von λ, von ϕ(h) subtrahiert wird, um entsprechend einer Fresnel-Linse eine stufenförmige optische Zusatzweglänge ϕ'(h) zu erzeugen. Insbesondere ist die Zusatzweglänge ϕ'(h) durch folgende Gleichung gegeben:

ϕ'(h) (MOD(P₂h² + P₄h⁴ + P₆h⁶ + . . . + CONST, 1) - CONST) × λ_B

worin MOD eine Modulofunktion und λ_B eine Blaze-Wellenlänge ist, bei der die von einer winzigen Stufe der Beugungslinsenstruktur erzeugte optische Weglän gendifferenz gleich einer Wellenlänge und damit die Beugungswirkung maximal wird. Die Konstante CONST definiert die Phase einer Ringzonengrenze und kann ein beliebiger Wert sein, der folgende Bedingung erfüllt: 0 ≦ CONST < 1. Die Modulofunktion MOD (x, y) stellt den Rest dar, der auftritt, wenn x durch y dividiert wird.

Ist (MOD(P₂h² + P₄h⁴ + P₆h⁶ + . . . + CONST, 1) gleich Null, so stellt eine Position in der Höhe h über der optischen Achse die Position der Grenze zwischen zwei Ringzo nen dar.

In Tabelle 1 sind Koeffizienten, die den gemeinsamen Bereich RC, die Basiskurve des ausschließlichen Bereichs RE hoher NA und die Beugungslinsenstruktur festlegen, Abstände zwischen den Flächen, der Brechungsindex für die d-Linie, die Abbe-Zahl νd sowie Koeffizienten, welche die Asphärenform der zweiten Fläche 12 festlegen, angegeben.

In Tabelle 1 bezeichnet NA₁ die numerische Apertur, f₁ die Brennweite der Objek tivlinse 10 (Einheit: mm), λ₁ die Wellenlänge (Einheit: nm), WD₁ den Arbeitsab stand (Einheit: mm) und OD₁ die Objektentfernung (Einheit: mm), wenn die erste Speicherplatte D1 verwendet wird. Ferner bezeichnet NA₂ die numerische Apertur, f₂ die Brennweite der Objektivlinse 10 (Einlneit: mm), λ₂ die Wellenlänge (Einheit: nm), WD₂ den Arbeitsabstand (Einheit: mm) und OD₂ die Objektentfernung (Ein heit: mm), wenn die zweite Speicherplatte D2 verwendet wird.

Tabelle 1

Fig. 4A zeigt die sphärische Aberration SA und die Sinusbedingung SC der Ob jektivlinse des ersten Ausführungsbeispiels für die erste Speicherplatte D1 bei einer Wellenlänge von 650 nm. Fig. 4B zeigt die durch die sphärischen Aberratio nen dargestellten chromatischen Aberrationen bei Wellenlängen von 650 nm, 645 nm und 655 nm. In den Graphen gibt jeweils die horizontale Achse die Größe der Aberration (Einheit: mm) und die vertikale Achse die numerische Apertur NA an.

Bei Verwendung der ersten Speicherplatte D1 trifft der erste Laserstrahl (Wellen länge: 650 nm) als paralleles Licht (Objektentfernung: ∞) auf die Objektivlinse 10. In diesem Fall arbeitet der ausschließliche Bereich RE hoher NA so, dass er die Aberration kompensiert. Der durch den gemeinsamen Bereich RC tretende Teil des Laserstrahls und der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tre tende Teil des Laserstrahls werden deshalb so auf einen einzigen Punkt gebün delt, dass ein Strahlpunkt erzeugt wird, der ausreichend klein ist, um auf der ersten Speicherplatte D1 Daten aufzuzeichnen bzw. auszulesen.

Fig. 5A zeigt die sphärische Aberration SA und die Sinusbedingung SC der Ob jektivlinse des ersten Ausführungsbeispiels für die zweite Speicherplatte D2 bei einer Wellenlänge von 780 nm. Fig. 5B zeigt die durch die sphärischen Aberratio nen dargestellten chromatischen Aberrationen der Wellenlängen von 780 nm, 775 nm und 785 nm.

Bei Verwendung der zweiten Speicherplatte D2 trifft der zweite Laserstrahl (Wel lenlänge: 780 nm) als divergenter Lichtstrorn (Objektentfernung: -52,0 mm) auf die Objektivlinse. In diesem Fall erzeugt der ausschließliche Bereich RE hoher NA die in Fig. 5A gezeigte sphärische Aberration. Wie in dem Strahlpunktdiagramm nach Fig. 6A und in der Intensitätsverteilung nach Fig. 6B gezeigt, bildet nur der Teil des Laserstrahls, der durch den gemeinsamen Bereich RC tritt, einen Strahlpunkt, der geeignet ist, auf der zweiten Speicherplatte D2 Daten aufzuzeichnen bzw. auszulesen. Der Teil des Laserstrahls, der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tritt, wird auf die Speicherplatte D2 zerstreut, und zwar innerhalb eines von dem Strahlpunkt beabstandeten Ringbereichs.

Es ist darauf hinzuweisen, dass in Fig. 3 der zweite Laserstrahl durch einen Strahl dargestellt ist, der nur auf den gemeinsamen Bereich RC trifft. In Fig. 3 ist nur der Teil angegeben, der zur Erzeugung des Strahlpunktes auf der zweiten Speicher platte D2 beiträgt. In der praktischen Anwendung trifft der zweite Laserstrahl auch auf den ausschließlichen Bereich RE hoher NA. Wegen der Charakteristik der in dem ausschließlichen Bereich RE hoher NA ausgebildeten Beugungslinsenstruk tur wird jedoch der durch die Beugungslinsenstruktur tretende Laserstrahl zer streut und trägt nicht zur Erzeugung des Strahlpunktes bei. Deshalb ist in Fig. 3 und entsprechend in den folgenden Ausführungsbeispielen der Teil des Laser strahls, der auf den ausschließlichen Bereich RE hoher NA trifft, nicht dargestellt.

Zweites Ausführungsbeispiel

Tabelle 2 gibt den numerischen Aufbau einer Objektivlinse 10A an, die entspre chend einem zweiten Ausführungsbeispiel die Objektivlinse 10 nach Fig. 3 ersetzt. Abgesehen von der Struktur in dem ausschließlichen Bereich RE hoher NA ent spricht der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels dem des ersten Ausfüh rungsbeispiels.

Tabelle 2

Fig. 7 A zeigt die sphärische Aberration SA und die Sinusbedingung SC der Ob jektivlinse des zweiten Ausführungsbeispiels für die erste Speicherplatte D1 bei einer Wellenlänge von 650 nm. Fig. 7B zeigt die durch die sphärischen Aberratio nen dargestellten chromatischen Aberrationen bei Wellenlängen von 650 nm, 645 nm und 655 nm.

Bei Verwendung der ersten Speicherplatte D1 fällt der erste Laserstrahl (Wellen länge: 650 nm) als paralleles Licht (Objektentfernung: ∞) auf die Objektivlinse 10A. In diesem Fall arbeitet der ausschließliche Bereich RE hoher NA so, dass er die Aberration kompensiert. Der durch den gemeinsamen Bereich RC tretende Teil des Laserstrahls und der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tretende Teil des Laserstrahls werden deshalb zu einem einzigen Punkt gebün delt, um so einen Strahlpunkt zu erzeugen, der ausreichend klein ist, um auf der ersten Speicherplatte D1 Daten aufzuzeichnen bzw. auszulesen.

Fig. 8A zeigt die sphärische Aberration SA und die Sinusbedingung SC der Ob jektivlinse des zweiten Ausführungsbeispiels für die Speicherplatte D2 bei einer Wellenlänge von 780 nm. Fig. 8B zeigt die durch die sphärischen Aberrationen dargestellten chromatischen Aberrationen bei Wellenlängen von 780 nm, 775 nm und 785 nm.

Bei Verwendung der zweiten Speicherplatte D2 fällt der zweite Laserstrahl (Wel lenlänge: 780 nm) als divergenter Lichtstrom (Objektentfernung: -52,0 mm) auf die Objektivlinse. In diesem Fall erzeugt der ausschließliche Bereich RE hoher NA die in Fig. 8A gezeigte sphärische Aberration. Wie in dem Punktdiagramm nach Fig. 9A und in der Intensitätsverteilung nach Fig. 9B gezeigt, bildet deshalb nur der durch den gemeinsamen Bereich RC tretende Teil des Laserstrahls einen Strahl punkt, der geeignet ist, auf der zweiten Speicherplatte D2 Daten aufzuzeichnen bzw. auszulesen. Der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tretende Teil des Laserstrahls wird in einen von dem Strahlpunkt beabstandeten Ringbe reich auf die Speicherplatte D2 zerstreut.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 10 zeigt eine Vorderansicht einer Objektivlinse 10B, die gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel die Objektivlinse 10 nach Fig. 3 ersetzt. Entsprechend dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die erste Fläche 11 der Objek tivlinse 10B in den gemeinsamen Bereich RC (0 ≦ h < 1,50) und den ausschließli chen Bereich RE hoher NA (1,50 ≦ h) unterteilt. In dem ausschließlichen Bereich RE hoher NA ist eine Beugungslinsenstruktur vorgesehen, welche die sphärische Aberration in Abhängigkeit der Wellenlänge des durch die sie hindurchtretenden Lichtes ändert. In dem dritten Ausführungsbeispiel ist in dem gemeinsamen Bereich RC eine weitere Beugungslinsenstruktur ausgebildet, die der Kompensa tion der chromatischen Aberration dient. Die zweite Fläche 12 der Objektivlinse 10B ist eine rotationssymmetrische, asphärische Fläche ohne Beugungslinsen struktur.

In Tabelle 3 ist der numerische Aufbau der Objektivlinse 10B des dritten Ausfüh rungsbeispiels angegeben.

Tabelle 3

Fig. 11A zeigt die sphärische Aberration SA und die Sinusbedingung SC der Objektivlinse des dritten Ausführungsbeispiels für die erste Speicherplatte D1 bei einer Wellenlänge von 650 nm. Fig. 11B zeigt die durch die sphärischen Aberra tionen dargestellten chromatischen Aberrationen bei Wellenlängen von 650 nm, 645 nm und 655 nm.

Bei Verwendung der ersten Speicherplatte D1 fällt der erste Laserstrahl (Wellen länge: 650 nm) als paralleles Licht (Objektentfernung: ∞) auf die Objektivlinse 10B. In diesem Fall arbeitet der ausschließliche Bereich RE hoher NA so, dass er die Aberration kompensiert. Deshalb werden der durch den gemeinsamen Bereich RC tretende Teil des Laserstrahls und der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tretende Teil des Laserstrahls auf einzigen Punkt gebündelt, um einen Strahlpunkt zu erzeugen, der ausreichend klein ist, um auf der Speicherplatte D1 Daten aufzuzeichnen bzw. auszulesen.

Fig. 12A zeigt die sphärische Aberration SA und die Sinusbedingung SC der Objektivlinse des dritten Ausführungsbeispiels für die zweite Speicherplatte D2 bei einer Wellenlänge von 780 nm. Fig. 12B zeigt die durch die sphärischen Aberra tionen dargestellten chromatischen Aberrationen bei Wellenlängen von 780 nm, 775 nm und 785 nm.

Bei Verwendung der zweiten Speicherplatte D2 fällt der zweite Laserstrahl (Wel lenlänge: 780 nm) als divergenter Lichtstrorn (Objektentfernung: -52,0 mm) auf die Objektivlinse. In diesem Fall erzeugt der ausschließliche Bereich RE hoher NA die in Fig. 12A gezeigte sphärische Aberration. Wie in dem Punktdiagramm nach Fig. 13A und in der Intensitätsverteilung nach Fig. 13B gezeigt, erzeugt nur der durch den gemeinsamen Bereich RC tretende Teil des Laserstrahls einen Strahlpunkt, der geeignet ist, auf der zweiten Speicherplatte D2 Daten aufzuzeichnen bzw. auszulesen. Der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tretende Teil des Laserstrahls wird in einen von dem Strahlpunkt beabstandeten Ringbereich auf die Speicherplatte D2 zerstreut.

Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 14 zeigt eine Rückansicht einer Objektivlinse 10C, die gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel die Objektivlinse 10 nach Fig. 3 ersetzt. In dem vierten Aus führungsbeispiel ist die zweite Fläche 12 der Objektivlinse 10C in den gemeinsa men Bereich RC (0 ≦ h < 1,20) und den ausschließlichen Bereich RE hoher NA (1,20 ≦ h) unterteilt. In dem ausschließlichen Bereich RE hoher NA ist eine Beu gungslinsenstruktur ausgebildet, welche die sphärische Aberration in Abhängigkeit der Wellenlänge des durch sie hindurchtretenden Lichtes ändert. Die erste Fläche 11 der Objektivlinse 10C ist eine rotationssymmetrische, asphärische Fläche ohne Beugungslinsenstruktur.

In Tabelle 4 ist der numerische Aufbau der Objektivlinse 10C des vierten Ausfüh rungsbeispiels angegeben.

Tabelle 4

Fig. 15A zeigt die sphärische Aberration SA und die Sinusbedingung SC der Objektivlinse des vierten Ausführungsbeispiels für die erste Speicherplatte D1 bei einer Wellenlänge von 650 nm. Fig. 15B zeigt die durch die sphärischen Aberra tionen dargestellten chromatischen Aberrationen bei Wellenlängen von 650 nm, 645 nm und 655 nm.

Bei Verwendung der ersten Speicherplatte D1 fällt der erste Laserstrahl (Wellen länge: 650 nm) als paralleles Licht (Objektentfernung: ∞) auf die Objektivlinse 10C. In diesem Fall arbeitet der ausschließliche Bereich RE hoher NA so, dass er die Aberration kompensiert. Der durch den gemeinsamen Bereich RC tretende Teil des Laserstrahls und der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tretende Teil des Laserstrahls werden so auf einen einzigen Punkt gebündelt, um einen Strahlpunkt zu erzeugen, der ausreichend klein ist, um auf der ersten Spei cherplatte D1 Daten aufzuzeichnen bzw. auszulesen.

Fig. 16A zeigt die sphärische Aberration SA und die Sinusbedingung SC der Objektivlinse des vierten Ausführungsbeispiels für die zweite Speicherplatte D2 bei einer Wellenlänge von 780 nm. Fig. 16B zeigt die durch die sphärischen Aberrationen dargestellten chromatischen Aberrationen bei Wellenlängen von 780 nm, 775 nm und 785 nm.

Bei Verwendung der zweiten Speicherplatte D2 fällt der zweite Laserstrahl (Wel lenlänge: 780 nm) als divergenter Lichtstrorn (Objektentfernung: -52,0 mm) auf die Objektivlinse. In diesem Fall erzeugt der ausschließliche Bereich RE hoher NA die in Fig. 16A gezeigte sphärische Aberration. Wie in dem Punktdiagramm nach Fig. 17A und der Intensitätsverteilung nach Fig. 17B gezeigt, erzeugt deshalb nur der durch den gemeinsamen Bereich RC tretende Teil des Laserstrahls einen Strahl punkt, der geeignet ist, auf der zweiten Speicherplatte D2 Daten aufzuzeichnen bzw. auszulesen. Der Teil des Laserstrahls, der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tritt, wird in einen von dem Strahlpunkt beabstandeten Ringbereich auf die Speicherplatte D2 zerstreut.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Fig. 18 zeigt eine Objektivlinse 10D gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel sowie die erste und die zweite Speicherplatte D1, D2. In dem fünften Ausfüh rungsbeispiel ist der auf die Objektivlinse treffende erste Laserstrahl ein leicht konvergenter Strahl. Der auf die Speicherplatte D2 fallende zweite Laserstrahl ist entsprechend den anderen Ausführungsbeispielen ein leicht divergenter Strahl.

In dem fünften Ausführungsbeispiel ist die erste Fläche 11 der Objektivlinse 10D in den gemeinsamen Bereich RC (0 ≦ h < 1,18) und den ausschließlichen Bereich RE hoher NA (1,18 ≦ h) unterteilt. In dem ausschließlichen Bereich RE hoher NA ist eine Beugungslinsenstruktur ausgebildet, die in Abhängigkeit der Wellenlänge des durch sie hindurchtretenden Lichtes die sphärische Aberration ändert. Der gemeinsame Bereich RC der ersten Fläche ist eine kontinuierliche, d. h. glatte Fläche, die keine Beugungslinsenstruktur hat. Die zweite Fläche 12 der Objek tivlinse 10D ist eine rotationssymmetrische, asphärische Fläche ohne Beugungs linsenstruktur.

In Tabelle 5 ist der numerische Aufbau der Objektivlinse 10D des fünften Ausfüh rungsbeispiels angegeben.

Tabelle 5

Fig. 19A zeigt die sphärische Aberration SA und die Sinusbedingung SC der Objektivlinse des fünften Ausführungsbeispiels für die erste Speicherplatte D1 bei einer Wellenlänge von 650 nm. Fig. 19B zeigt die durch die sphärischen Aberra tionen dargestellten chromatischen Aberrationen bei Wellenlängen von 650 nm, 645 nm und 655 nm.

Bei Verwendung der ersten Speicherplatte D1 fällt der erste Laserstrahl (Wellen länge: 650 nm) als leicht konvergenter Strahl (Objektentfernung: 260,00 mm) auf die Objektivlinse 10D. In diesem Fall arbeitet der ausschließliche Bereich RE hoher NA so, dass er die Aberration kompensiert. Der durch den gemeinsamen Bereich RG tretende Teil des Laserstrahls und der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tretende Teil des Laserstrahls werden so auf einen einzigen Punkt gebündelt, um einen Strahlpunkt zu erzeugen, der ausreichend klein ist, um auf der ersten Speicherplatte D1 Daten aufzuzeichnen bzw. auszulesen.

Fig. 20A zeigt die sphärische Aberration SA und die Sinusbedingung SC der Objektivlinse des fünften Ausführungsbeispiels für die zweite Speicherplatte D2 bei einer Wellenlänge von 780 nm. Fig. 20B zeigt die durch die sphärischen Aberrationen dargestellten chromatischen Aberrationen bei Wellenlängen von 780 nm, 775 nm und 785 nm.

Bei Verwendung der zweiten Speicherplatte D2 fällt der zweite Laserstrahl (Wel lenlänge: 780 nm) als divergenter Lichtstrorn (Objektentfernung: -40,3 mm) auf die Objektivlinse. In diesem Fall erzeugt der ausschließliche Bereich RE hoher NA die in Fig. 20A gezeigte sphärische Aberration. Wie in dem Punktdiagramm nach Fig. 21A und der Intensitätsverteilung nach Fig. 21B gezeigt, erzeugt nur der durch den gemeinsamen Bereich RC tretende Teil des Laserstrahls einen Strahlpunkt, der geeignet ist, auf der zweiten Speicherplatte D2 Daten aufzuzeichnen bzw. auszulesen. Der durch den ausschließlichen Bereich RE hoher NA tretende Teil des Laserstrahls wird in einen von dem Strahlpunkt beabstandeten Ringbereich zerstreut.

Wie oben erläutert, sieht die Erfindung vor, die Größe der Konvergenz bzw. Diver genz eines auf eine Objektivlinse fallenden Laserstrahls in Abhängigkeit der Dicke der Schutzschicht der verwendeten Speicherplatte zu variieren. Dadurch erreicht man selbst für eine Speicherplatte mit einer vergleichsweise dicken Schutzschicht einen ausreichenden Arbeitsabstand der Objektivlinse. Die Brennweite der Objek tivlinse kann so verkürzt werden, was zur Verkleinerung des optischen Schreib/Lesekopfes beiträgt.

Eine Fläche der Objektivlinse ist in den gemeinsamen Bereich RC und in den ausschließlichen Bereich RE hoher NA unterteilt. In dem ausschließlichen Bereich RE hoher NA ist eine Beugungslinsenstruktur ausgebildet, um die sphärische Aberration in Abhängigkeit der Wellenlänge zu ändern. Mit diesem Aufbau werden bei einer Speicherplatte mit hoher Datendichte die Teile des Lichtstrahls, die durch den gemeinsamen Bereich RC und den ausschließlichen Bereich RE hoher NA treten, auf einen Punkt gebündelt, um eine hohe NA zu realisieren. Bei einer Speicherplatte mit geringer Datendichte wird ein durch den gemeinsamen Bereich RC tretender Teil des Laserstrahls auf die Speicherplatte gebündelt, während der durch den ausschließlichen Bereich RE tretende Teil zerstreut wird, so dass er nicht zur Erzeugung des Strahlpunktes beiträgt. Auf diese Weise erhält man eine geeignete NA.

Claims

1. Optik für einen zum Lesen und/oder Schreiben von Daten bestimmten opti schen Kopf eines Speicherplattenlaufwerks, das für mindestens zwei Typen von optischen Speicherplatten verwendbar ist, von denen ein erster Spei cherplattentyp eine dünnere Schutzschicht und eine größere Datendichte als ein zweiter Speicherplattentyp hat, wobei die Optik versehen ist mit
einer Lichtquelle, die wahlweise einen ersten Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge und einen zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge aussendet, die länger als die erste Wellenlänge ist, und
einer Objektivlinse, die den ersten bzw. den zweiten Laserstrahl auf die jeweilige Speicherplatte bündelt, wobei der zweite Laserstrahl als divergenter Strahl und der erste Laserstrahl als Strahl, dessen Divergenz kleiner als die des zweiten Strahls ist, auf die Objektivlinse trifft, wobei
eine Fläche der Objektivlinse in einen zentralen, gemeinsamen Bereich und einen den gemeinsamen Bereich umgebenden ausschließlichen Bereich ho her numerischer Apertur unterteilt ist, in dem eine Beugungslinsenstruktur ausgebildet ist, die mehrere konzentrische Ringzonen mit Stufen enthält und ausgebildet ist, für den durch sie tretenden Teil des ersten Laserstrahls Ab errationen zu kompensieren und für den durch sie tretenden Teil des zweiten Laserstrahls Aberrationen zu verursachen,
der durch den gemeinsamen Bereich und den ausschließlichen Bereich tretende erste Laserstrahl so auf die Speicherplatte des ersten Speicher plattentyps gebündelt wird, dass er auf dieser einen Strahlpunkt erzeugt,
der durch den gemeinsamen Bereich tretende Teil des zweiten Laserstrahls so auf die Speicherplatte des zweiten Speicherplattentyps gebündelt wird, dass er auf dieser einen Strahlpunkt erzeugt, und
der durch den ausschließlichen Bereich tretende Teil des zweiten Laser strahls infolge der durch die Beugungslinsenstruktur verursachten Aberration auf die Speicherplatte des zweiten Speicherplattentyps zerstreut wird.

2. Optik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem aus schließlichen Bereich ausgebildete Beugungslinsenstruktur die sphärische Aberration in Abhängigkeit der Wellenlänge des durch sie tretenden Lichtes ändert.

3. Optik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gemein same Bereich als glatte Fläche ohne Stufen ausgebildet ist.

4. Optik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gemeinsamen Bereich eine Beugungslinsenzone ausgebildet ist, die mehre re konzentrische Ringzonen mit Stufen enthält.

5. Optik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem gemein samen Bereich ausgebildete Beugungslinsenstruktur die chromatische Aber ration kompensiert.

6. Optik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass der erste Laserstrahl als paralleler Lichtstrahl auf die Objektivlinse fällt.

7. Optik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser strahl als konvergenter Strahl auf die Objektivlinse fällt.

8. Objektivlinse für einen zum Lesen und/oder Schreiben von Daten bestimm ten optischen Kopf eines Speicherplattenlaufwerks, das für mindestens zwei Typen von optischen Speicherplatten verwendbar ist, von denen ein erster Speicherplattentyp eine dünnere Schutzschicht und eine größere Daten dichte als ein zweiter Speicherplattentyp hat, wobei
auf die Objektivlinse wahlweise ein erster Laserstrahl mit einer ersten Wel lenlänge und ein zweiter Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge fällt, die länger als die erste Wellenlänge ist,
die Objektivlinse den ersten Laserstrahl auf die Speicherplatte des ersten Speicherplattentyps und den zweiten Laserstrahl auf die Speicherplatte des zweiten Speicherplattentyps bündelt,
eine Fläche der Objektivlinse in einen zentralen, gemeinsamen Bereich und einen den gemeinsamen Bereich umgebenden ausschließlichen Bereich ho her numerischer Apertur unterteilt ist, in dem eine Beugungslinsenstruktur ausgebildet ist, die mehrere konzentrische Ringzonen mit Stufen enthält und ausgebildet ist, für den durch sie tretenden Teil des ersten Laserstrahls Ab errationen zu kompensieren und für den durch sie tretenden Teil des zweiten Laserstrahls Aberrationen zu verursachen,
der durch den gemeinsamen Bereich und den ausschließlichen Bereich tretende erste Laserstrahl so auf die Speicherplatte des ersten Speicher plattentyps gebündelt wird, dass er auf dieser einen Strahlpunkt erzeugt,
der durch den gemeinsamen Bereich tretende Teil des zweiten Laserstrahls so auf die Speicherplatte des zweiten Speicherplattentyps gebündelt wird, dass er auf dieser einen Strahlpunkt erzeugt, und
der durch den ausschließlichen Bereich tretende Teil des zweiten Laser strahls infolge der durch die Beugungslinsenstruktur verursachten Aberration auf die Speicherplatte des zweiten Speicherplattentyps zerstreut wird.

9. Objektivlinse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem ausschließlichen Bereich ausgebildete Beugungslinsenstruktur die sphäri sche Aberration in Abhängigkeit der Wellenlänge des durch sie tretenden Lichtes ändert.

10. Objektivlinse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Bereich als glatte Fläche ohne Stufen ausgebildet ist.

11. Objektivlinse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gemeinsamen Bereich eine Beugungslinsenzone ausgebildet ist, die mehrere konzentrische Ringzonen mit Stufen enthält.

12. Objektivlinse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem gemeinsamen Bereich ausgebildete Beugungslinsenstruktur die chromati sche Aberration kompensiert.

13. Objektivlinse nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Laserstrahl als paralleler Strahl auf die Objektivlinse fällt.

14. Objektivlinse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Laserstrahl als konvergenter Strahl auf die Objektivlinse fällt.