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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Messkopf, der in
einer Bildplattenvorrichtung zur Aufzeichnung von Information auf
einer Bildplatte oder zum Lesen von Information von einer Bildplatte vorgesehen
ist, und wobei der optische Messkopf imstande ist, ein entsprechendes
Signal durch Projizieren eines Laserstrahls auf die Bildplatte zu
erhalten.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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Bildplatten,
die Information wiedergeben können,
wenn ein Laserstrahl projiziert wird, werden als Aufzeichnungsmedien
zum Speichern von Information, wie etwa Bild und Ton, verwendet.
Als solche optische Bildplatten wird eine DVD (Digital Versatile Disc)
verwendet und eine BD (Blu-ray Disc) mit höherer Dichte (mehr Speicherkapazität) als eine
DVD ist seit kurzem auf dem Markt erhältlich. Die Bildplattenvorrichtung,
die diese Bildplatten als Aufzeichnungsmedium verwendet, gibt auf
der Bildplatte gespeicherte Information wieder, indem sie die Bildplatte dreht
und indem sie einen Laserstrahl auf eine Aufzeichnungsoberfläche der
Bildplatte projiziert.
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Normalerweise
unterstützt
ein einziger optischer Messkopf die Wiedergabe von Information von einer
DVD und einer BD, um Platz und Kosten der Bildplattenvorrichtung
zu sparen. Da außerdem
Laserstrahlen entsprechend einer DVD und einer BD verschiedene Wellenlängen haben,
weist der optische Messkopf Laserstrahlquellen auf, die Laserstrahlen
mit entsprechenden Wellenlängen
emittieren kön nen.
Der optische Messkopf ist mit einer der Bildplatte zugewandten Objektivlinse
versehen und der Laserstrahl, der von den Laserstrahlquellen emittiert
und durch ein optisches System des optischen Messkopfes hindurchgeführt wurde,
wird auf einer Aufzeichnungsschicht der Bildplatte komprimiert, nachdem
er durch die Objektivlinse hindurchgegangen ist.
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Wenn
der Laserstrahl durch die Objektivlinse hindurchgeht, wird im Laserstrahl
ein Abbildungsfehler erzeugt. Da außerdem die Bildplatte einen
Aufbau einschließlich
eines Substrats aufweist, das eine auf der Aufzeichnungsschicht
angeordnete Schutzschicht ist, wird ein weiterer Abbildungsfehler
erzeugt, wenn der Laserstrahl durch das Substrat hindurchgeht. Normalerweise
ist die Objektivlinse dazu ausgelegt, einen Typ von Bildplatte (in
vielen Fällen eine
BD) zu unterstützen,
so dass der in dem Laserstrahl nach dem Durchgang durch die Objektivlinse erzeugte
Abbildungsfehler mit dem durch das Substrat der BD erzeugten Abbildungsfehler
aufgehoben wird. Somit hat der Laserstrahl nur einen kleinen Wellenabbildungsfehler,
wenn er auf der Aufzeichnungsschicht komprimiert wird.
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6 ist
ein schematisches Diagramm eines optischen Messkopfs. Der in 6 gezeigte
optische Messkopf B beinhaltet eine Quelle 101 für Laserstrahlen
blauer Farbe, die einen Laserstrahl blauer Farbe emittiert, eine
Quelle 102 für
Laserstrahlen roter Farbe, die einen Laserstrahl roter Farbe emittiert, ein
dichroitisches Prisma 103, das den Laserstrahl blauer Farbe
hindurchgehen lässt
und den Laserstrahl roter Farbe reflektiert, eine Kollimatorlinse 104, die
divergierende Strahlen in parallele Strahlen umwandelt, einen Strahlteiler 105 als
optisches Element, das einen Teil eines einfallenden Laserstrahls reflektiert
und den Rest desselben durchgehen lässt, eine Objektivlinse 106,
die den Laserstrahl an einer vorgegebenen Position auf einer Bildplatte
Ds komprimiert, ein Photodetektorelement 107, das den durch
die Bildplatte Ds reflektierten Laserstrahl erfasst, und eine Erfassungslinse 108,
die den Laserstrahl auf dem Photodetektorelement 107 komprimiert.
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Der
von der Quelle 101 für
Laserstrahlen blauer Farbe emittierte Laserstrahl geht durch das
dichroitische Prisma 103 hindurch, tritt in die Kollimatorlinse 104 ein
und wird in parallele Strahlen umgewandelt, wenn er durch die Kollimatorlinse 104 hindurchgeht.
Der in parallele Strahlen umgewandelte Laserstrahl tritt in den
Strahlteiler 105 ein und eine Hälfte des einfallenden Lichts
geht durch den Strahlteiler 105 hindurch und tritt in die
Objektivlinse 106 ein. Der Laserstrahl, der in die Objektivlinse 106 eintritt,
wird zu einem Laserfleck komprimiert, der auf die Bildplatte Ds
projiziert wird.
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Außerdem geht
der von der Bildplatte Ds reflektierte Laserstrahl zur Objektivlinse 106 zurück und wird
zu im Wesentlichen parallelen Strahlen, die in den Strahlteiler 105 eintreten.
Eine Hälfte
des Laserstrahls, der in den Strahlteiler 105 eintritt,
wird reflektiert und tritt in die Erfassungslinse 108 ein.
Dann wird sie komprimiert und tritt in das Photodetektorelement 107 ein.
Der Laserstrahl wird durch das Photodetektorelement 107 in
ein elektrisches Signal umgewandelt und auf der Bildplatte aufgezeichnete
Information wird nach Maßgabe
des umgewandelten elektrischen Signals erfasst.
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Außerdem ist
der optische Messkopf B mit einem Beugungsgitter 109 versehen,
das das Beugungslicht 0. Ordnung und das Beugungslicht 1. Ordnung
von dem durch die Bildplatte Ds reflektierten Laserstrahl trennt.
Das Photodetektorelement 107 weist einen ersten Photoerfassungsabschnitt 1071 in der
Mitte und zwei zweite Photoerfassungsabschnitte 1072 auf,
die den ersten Photoerfassungsabschnitt 1071 sandwichartig
einschließen.
Das Beugungslicht 0. Ordnung des durch das Beugungsgitter 109 gebeugten
Lichts wird durch den ersten Photoerfassungsabschnitt 1071 erfasst,
während
das Beugungslicht 1. Ordnung durch den zweiten Photoerfassungsabschnitt 1072 erfasst
wird. Der erste Photoerfassungsabschnitt 1071 erfasst ein
RF-Signal, das ein Datensignal und ein Fokusfehlersignal ist. Der zweite
Photoerfassungsabschnitt 1072 erfasst ein Steuerungssignal
(d. h. ein Spurfolgefehlersignal) zur Antriebssteuerung des optischen
Messkopfs B.
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Jedoch
unterscheiden sich die Dicke eines Plattensubstrats, die Wellenlänge eines
entsprechenden Laserstrahls und eine numerische Apertur NA der Objektivlinse
für ein
DVD-Medium von denjenigen für
eine BD. Wenn daher eine Objektivlinse für eine BD zum Komprimieren
des Laserstrahls auf der Aufzeichnungsschicht einer DVD verwendet
wird, wird in dem Laserstrahl, der auf die Aufzeichnungsschicht
des DVD-Mediums projiziert wird, ein Wellenabbildungsfehler mit
einer großen
Abbildungsfehlerkomponente erzeugt.
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Wenn
ein Wellenabbildungsfehler mit einer großen Abbildungsfehlerkomponente
erzeugt wird, kann ein Komprimierungspunkt des Laserstrahls, der auf
der Aufzeichnungsoberfläche
der Bildplatte komprimiert wird (nachstehend als Laserfleck bezeichnet),
einen großen
Fleckdurchmesser haben oder ein schwaches bzw. trübes kreisförmiges Licht
(ein Halo) kann sich um den Laserfleck bilden. Als Ergebnis kann
ein Nebensprechen oder Jitter zunehmen und die Genauigkeit bei der
Wiedergabe von Information von der Bildplatte oder die Aufzeichnung
von Information auf der Bildplatte kann verringert sein.
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Um
die Erzeugung dieses Wellenabbildungsfehlers zu unterdrücken, wird
das folgende Verfahren in dem in 6 gezeigten
optischen Messkopf übernommen.
Ein Abstand zwischen der Quelle 102 für Laserstrahlen roter Farbe
und der Kollimatorlinse 104 (ein schließlich eines durch das dichroitische
Prisma 103 gebogenen Abschnitts) wird eingestellt (normalerweise
ist er kürzer
als ein Abstand zwischen der Quelle 101 für Laserstrahlen
blauer Farbe und der Kollimatorlinse 104), so dass die
Quelle 102 für
Laserstrahlen roter Farbe an einer Position eines Abstands angeordnet
ist, welcher bewirkt, dass der Laserstrahl roter Farbe nicht zu
parallelen Strahlen wird. Ein Komprimierungspunkt des Laserstrahls roter
Farbe, der durch die Objektivlinse 106 komprimiert wird,
wird von einem Komprimierungspunkt des Laserstrahls blauer Farbe
verschoben (der Komprimierungspunkt des Laserstrahls roter Farbe
ist weiter entfernt). Auf diese Weise wird, da die Quelle 101 für Laserstrahlen
blauer Farbe und die Quelle 102 für Laserstrahlen roter Farbe
so angeordnet sind, dass ihre Komprimierungspunkte voneinander verschoben werden,
die Erzeugung von Abbildungsfehlern in dem Laserstrahl, der auf
der Bildplatte Ds komprimiert wird, unterdrückt.
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Außerdem offenbart
JP-A-2003-223728 einen Aufbau, in dem ein einziger optischer Abnehmer zum
Lesen von Bildplatten mit unterschiedlicher Substratdicke, entsprechenden
Wellenlängen
und numerischen Aperturen verwendet wird, und es wird eine Objektivlinse
mit einer speziellen Form bereitgestellt.
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Des
Weiteren offenbart JP-A-2001-222838 eine Erfindung, in der der Abbildungsfehler
eines auf jede Bildplatte projizierten Laserstrahls durch Verwendung
eines Flüssigkristallelements
korrigiert wird.
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Da
jedoch ein Unterschied zwischen den Abständen der Quelle 101 für Laserstrahlen
blauer Farbe und der Quelle 102 für Laserstrahlen roter Farbe von
der Kollimatorlinse 104 vorliegt (nachstehend als Lichtemissionspunktunterschied
bezeichnet), ist der Komprimierungspunkt, an dem der Lichtstrahl
durch die Erfassungslinse 108 komprimiert wird, auch zwischen
dem Laserstrahl blauer Farbe und dem Laserstrahl roter Farbe unterschiedlich.
Insbesondere ist, wie in 6 gezeigt ist, der Komprimierungspunkt des
Laserstrahls blauer Farbe von der Erfassungslinse weiter entfernt
als der Komprimierungspunkt des Laserstrahls roter Farbe.
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Beispielsweise
wird, wenn der erste Photoerfassungsabschnitt 1071 des
Photoerfassungselements 107 am Komprimierungspunkt des
Laserstrahls blauer Farbe angeordnet ist, das Beugungslicht 0. Ordnung
des Laserstrahls blauer Farbe durch den ersten Photoerfassungsabschnitt 1071 erfasst und
das Beugungslicht 1. Ordnung desselben wird durch den zweiten Photoerfassungsabschnitt 1072 erfasst.
Jedoch wird das Beugungslicht 0. Ordnung des Laserstrahls roter
Farbe schwach bzw. trübe,
so dass es nicht durch den ersten Photoerfassungsabschnitt 1071 komprimiert
und nicht mit ausreichender Präzision
erfasst wird. In gleicher Weise wird das Beugungslicht 1. Ordnung
des Laserstrahls roter Farbe nicht durch den zweiten Photoerfassungsabschnitt 1072 komprimiert
und wird schwach bzw. trübe,
so dass es nicht mit ausreichender Präzision erfasst wird.
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Auf
diese Weise kann, wenn das Beugungslicht 0. Ordnung und das Beugungslicht
1. Ordnung, die zum ersten Photoerfassungsabschnitt 1071 und zum
zweiten Photoerfassungsabschnitt 1072 projiziert werden,
nicht ausreichend erfasst werden, die Bildplatte Ds nicht ausreichend
präzise
gelesen werden und die Präzision
bei der Antriebssteuerung des optischen Messkopfs B ist herabgesetzt.
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Außerdem sind,
da die in JP-A-2003-223728 offenbarte Erfindung die Objektivlinse
mit der speziellen Form verwendet, viel Arbeit und Zeit zur Herstellung
der Objektivlinse mit Spezialform notwendig. Als Ergebnis steigen
die Herstellungskosten des optischen Abnehmers (eines optischen
Messkopfs).
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Außerdem sollten,
da die in JP-A-2001-222838 offenbarte Erfindung das Flüssigkristallelement
zur Korrektur des Abbildungsfehlers verwendet, das Flüssigkristallelement
und weitere Komponenten für
einen Antriebsmechanismus, der das Flüssigkristallelement antreibt,
hinzugefügt
werden. Daher können
die Abmessungen und Kosten für den
optischen Messkopf zunehmen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts
des vorstehend beschriebenen Problems ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen optischen Messkopf bereitzustellen, der ein ausreichendes
Steuerungssignal erhalten kann, das für die Antriebssteuerung des
optischen Messkopfs notwendig ist, eine präzise Steuerung durchführen kann
und eine hohe Zuverlässigkeit
aufweist, ohne ein kompliziertes Element und ein zusätzliches
optisches Element hinzuzufügen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines optischen Messkopfs, der Bildplatten mit zwei verschiedenen
Substratdicken durch eine einzige Objektivlinse und ein einziges
Photodetektorelement lesen kann, ohne ein kompliziertes Element
und ein zusätzliches
optisches Element hinzuzufügen.
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Ein
optischer Messkopf gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine erste Laserstrahlquelle
zum Emittieren eines ersten Laserstrahls, der eine erste Bildplatte
unterstützt,
eine zweite Laserstrahlquelle zum Emittieren eines zweiten Laserstrahls,
der eine zweite Bildplatte unterstützt, eine Objektivlinse zum
Komprimieren des ersten oder des zweiten Laserstrahls auf einer
Aufzeichnungsoberfläche
der ersten oder zweiten Bildplatte, ein optisches Beugungselement,
um den durch die erste Bildplatte oder die zweite Bildplatte reflektierten ersten
oder den zweiten Laserstrahl hindurchgehen zu lassen und um Beugungslicht
0. Ordnung und Beugungslicht 1. Ordnung unabhängig zu trennen, eine Erfassungslinse
zum Komprimieren des Beugungslichts 0. Ordnung des ersten oder des
zweiten Laserstrahls auf einer optischen Achse und zum Komprimieren
des Beugungslichts 1. Ordnung des ersten oder des zweiten Laserstrahls
an einer symmetrischen Position in Bezug auf den Komprimierungspunkt
des Beugungslichts 0. Ordnung des ersten oder des zweiten Laserstrahls
und ein Photodetektorelement einschließlich eines ersten Photoerfassungsabschnitts
zum Erfassen des Beugungslichts 0. Ordnung des ersten oder des zweiten
Laserstrahls, der durch die Erfassungslinse hindurchgegangen ist,
und zweier zweiter Photoerfassungsabschnitte, die in Bezug auf den
ersten Photoerfassungsabschnitt zum Erfassen des Beugungslichts
1. Ordnung des ersten oder des zweiten Laserstrahls symmetrisch
angeordnet sind, wobei der erste Photoerfassungsabschnitt und die
zwei zweiten Photoerfassungsabschnitte auf derselben Ebene angeordnet sind.
Das Photodetektorelement ist so angeordnet, dass sich der erste
Photoerfassungsabschnitt zwischen dem Komprimierungspunkt des Beugungslichts
0. Ordnung des ersten Laserstrahls und dem Komprimierungspunkt des
Beugungslichts 0. Ordnung des zweiten Laserstrahls befindet, der
an einer Position komprimiert wird, die näher an der Erfassungslinse
als der Komprimierungspunkt des ersten Laserstrahls ist, und dass
die optische Achse des Beugungslichts 0. Ordnung senkrecht zum ersten Photoerfassungsabschnitt
wird. Das optische Beugungselement verändert eine Phase des Beugungslichts
1. Ordnung des ersten oder des zweiten Laserstrahls so, dass das
Beugungslicht 1. Ordnung, das an einer Position komprimiert wird,
die näher
an der Erfassungslinse des ersten Laserstrahls ist, auf einem der
zweiten Photoerfassungsabschnitte des Photodetektorelements komprimiert
wird und dass das Beugungslicht 1. Ordnung, das an einer Position komprimiert
wird, die von der Erfassungslinse des zweiten Laserstrahls weiter
entfernt ist, auf der anderen der zweiten Photoerfassungsabschnitte
komprimiert wird.
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Gemäß diesem
Aufbau kann das Beugungslicht 0. Ordnung, das ein Strahl für ein Datensignal des
ersten Laserstrahls und des zweiten Laserstrahls ist, projiziert
werden, so dass es ein Fleck mit derselben Größe und derselben Form wie der
erste Photoerfassungsabschnitt ist. Daher kann das Lesen von Daten
präzise
ausgeführt
werden.
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Außerdem erfasst
einer der zweiten Photoerfassungsabschnitte das Beugungslicht 1.
Ordnung des ersten Laserstrahls, während der andere der zweiten
Photoerfassungsabschnitte das Beugungslicht 1. Ordnung des zweiten
Laserstrahls erfasst. Daher kann die Steuerung des optischen Messkopfs präzise erfasst
werden.
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Gemäß diesem
Aufbau wird eine Position des Photodetektorelements verschoben und
die Formen des ersten Hologramms und des zweiten Hologramms des
Hologrammelements werden optimiert. Somit kann das Lesen einer Bildplatte
mit mehreren Substratdicken unter Verwendung einer einzigen Objektivlinse
und eines einzigen Photodetektorelements durchgeführt werden,
ohne irgendein zusätzliches optisches
Element einzusetzen.
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Somit
können
Aufbauelemente des optischen Messkopfs reduziert werden, so dass
die Größe und Herstellungskosten
des optischen Messkopfs gesenkt werden können. Da außerdem die Anzahl der optischen
Elemente, durch die der Laserstrahl hindurchgeht, reduziert werden
kann, können
der Energieverlust und Abbildungsfehler des Laserstrahls, wenn der
Laser durch die optischen Elemente hindurchgeht, verringert werden.
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Vorzugsweise
beinhaltet in dem oben beschriebenen Aufbau das optische Beugungselement ein
erstes Hologramm, das auf einer Oberfläche zum Trennen des ersten
Laserstrahls ausgebildet ist, und ein zweites Hologramm, das auf
der anderen Oberfläche
zum Trennen des zweiten Laserstrahls ausgebildet ist, und das erste
oder das zweite Hologramm trennt den ersten oder den zweiten Laserstrahl
unabhängig.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das optische
Beugungselement das erste Hologramm zum Trennen des Beugungslichts 0.
Ordnung und des Beugungslichts 1. Ordnung von dem ersten Laserstrahl
und das zweite Hologramm zum Trennen des Beugungslichts 0. Ordnung
und des Beugungslichts 1. Ordnung von dem zweiten Laserstrahl, wobei
das erste und das zweite Hologramm jeweils in regulärer Weise
auf der Oberfläche angeordnet
sind.
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Ein
optischer Messkopf gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine erste
Laserstrahlquelle zum Emittieren eines ersten Laserstrahls, der
eine kürzere
Wellenlänge entsprechend
einer ersten Bildplatte mit einer kleineren Dicke eines Plattensubstrats
aufweist, eine zweite Laserstrahlquelle zum Emittieren eines zweiten Laserstrahls,
der eine längere
Wellenlänge
entsprechend einer zweiten Bildplatte mit einer größeren Dicke
des Plattensubstrats aufweist, eine Kollimatorlinse, die den ersten
Laserstrahl in parallele Strahlen umwandelt und den zweiten Laserstrahl
in Licht mit einem kleinen Divergenzwinkel umwandelt, eine Objektivlinse
zum Komprimieren des ersten oder des zweiten Laserstrahls auf einer
Aufzeichnungsoberfläche
der ersten oder der zweiten Bildplatte, ein Hologrammelement einschließlich eines
ersten Hologramms, das auf einer Oberfläche zum Trennen des Beugungslichts
0. Ordnung und des Beugungslichts ±1. Ordnung von lediglich
dem ersten Laserstrahl, der durch die erste Bildplatte reflektiert
wird, ausgebildet ist, und eines zweiten Hologramms, das auf der anderen
Oberfläche
zum Trennen des Beugungslichts 0. Ordnung und des Beugungslichts ±1.
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Ordnung
von lediglich dem zweiten Laserstrahl, der von der zweiten Bildplatte
reflektiert wird, ausgebildet ist, eine Erfassungslinse zum Komprimieren
des Beugungslichts 0. Ordnung des ersten oder des zweiten Laserstrahls
auf einer optischen Achse und zum Komprimieren des Beugungslichts ±1. Ordnung
des ersten oder des zweiten Laserstrahls an einer symmetrischen
Position in Bezug auf den Komprimierungspunkt des Beugungslichts
0. Ordnung des ersten oder des zweiten Laserstrahls und die optische
Achse des Beugungslichts 0. Ordnung und ein Photodetektorelement
einschließlich
eines ersten Photoerfassungsabschnitts zum Erfassen des Beugungslichts
0. Ordnung des ersten oder des zweiten Laserstrahls, der durch die
Erfassungslinse hindurchgegangen ist, und zweier zweiter Photoerfassungsabschnitte,
die in Bezug auf den ersten Photoerfassungsabschnitt zum Erfassen
des Beugungslichts ±1.
Ordnung des ersten oder des zweiten Laserstrahls symmetrisch angeordnet
sind, wobei der erste Photoerfassungsabschnitt und die zwei zweiten Photoerfassungsabschnitte
auf derselben Ebene angeordnet sind. Das Photodetektorelement ist
so angeordnet, dass sich der erste Photoerfassungsabschnitt zwischen
dem Komprimierungspunkt des Beugungslichts 0. Ordnung des ersten
Laserstrahls und dem Komprimierungspunkt des Beugungslichts 0. Ordnung
des zweiten Laserstrahls befindet, der an einer Position komprimiert
wird, die näher
an der Erfassungslinse als der Komprimierungspunkt des ersten Laserstrahls
ist, und dass die optische Achse des Beugungslichts 0. Ordnung senkrecht
zum ersten Photoerfassungsabschnitt wird. Das erste Hologramm ändert eine
Phase des Beugungslichts ±1. Ordnung
des ersten Laserstrahls so, dass das Beugungslicht ±1. Ordnung,
das an einer Position komprimiert wird, die näher an der Erfassungslinse
des ersten Laserstrahls ist, auf einem der zweiten Photoerfassungsabschnitte
des Photodetektorelements komprimiert wird, und das zweite Hologramm ändert eine
Phase des Beugungslichts ±1.
Ordnung des zweiten Laserstrahls, so dass das Beugungslicht –1. Ordnung,
das an einer Position komprimiert wird, die von der Erfassungslinse
des zweiten Laserstrahls weiter entfernt ist, auf der anderen der
zweiten Photoerfassungsabschnitte des Photodetektorelements komprimiert
wird.
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Gemäß diesem
Aufbau kann das Beugungslicht 0. Ordnung, das ein Strahl für ein Datensignal des
ersten Laserstrahls und des zweiten Laserstrahls ist, projiziert
werden, so dass es ein Fleck mit derselben Größe und derselben Form wie der
erste Photoerfassungsabschnitt ist. Daher kann das Lesen von Daten
präzise
durchgeführt
werden.
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Außerdem erfasst
einer der zweiten Photoerfassungsabschnitte das Beugungslicht –1. Ordnung des
ersten Laserstrahls, während
das andere der zweiten Photoerfassungsabschnitte das Beugungslicht
+1. Ordnung des zweiten Laserstrahls erfasst. Daher kann die Steuerung
des optischen Messkopfs präzise
durchgeführt
werden.
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Gemäß diesem
Aufbau wird eine Position des Photodetektorelements verschoben und
die Formen des ersten Hologramms und des zweiten Hologramms des
Hologrammelements werden optimiert. Somit kann das Lesen einer Bildplatte
mit mehreren Substratdicken unter Verwendung einer einzigen Objektivlinse
und eines einzigen Photodetektorelements durchgeführt werden,
ohne irgendein zusätzliches optisches
Element einzusetzen.
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Somit
können
Aufbauelemente des optischen Messkopfs reduziert werden, so dass
die Größe und Herstellungskosten
des optischen Messkopfs gesenkt werden können. Da außerdem die Anzahl der optischen
Elemente, durch die der Laserstrahl hindurchgeht, reduziert werden
kann, können
der Energieverlust und Abbildungsfeh ler des Laserstrahls, wenn der
Laser durch die optischen Elemente hindurchgeht, verringert werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
einen optischen Messkopf vorzusehen, der ein ausreichendes Steuerungssignal
erhalten kann, das zur Antriebssteuerung des optischen Messkopfs notwendig
ist, eine präzise
Steuerung durchführen kann
und eine hohe Zuverlässigkeit
besitzt, ohne ein kompliziertes Element und ein zusätzliches
optisches Element hinzuzufügen.
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Weiterhin
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
einen optischen Messkopf bereitzustellen, der imstande ist, Bildplatten
mit zwei unterschiedlichen Substratdicken durch eine einzige Objektivlinse
und ein einziges Photodetektorelement ohne ein kompliziertes Element
und ein zusätzliches optisches
Element zu lesen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Diagramm eines optischen Messkopfs gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine schematische Draufsicht eines Hologrammelements, das in einem
optischen Messkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehen ist.
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3 ist
ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Querschnitts des
in 2 gezeigten Hologrammelements.
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4 zeigt
ein Diagramm von Komprimierungspunkten von Beugungslicht 0. Ordnung
und Beugungslicht ±1.
Ordnung, wenn sie durch die Erfassungslinse für den Laserstrahl BL blauer
Farbe und den Laserstrahl RL roter Farbe komprimiert werden.
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5 zeigt
ein Diagram eines weiteren Beispiels entsprechend 4.
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6 zeigt
ein schematisches Diagramm eines konventionellen optischen Messkopfs.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. 1 zeigt ein schematisches Diagramm
eines optischen Messkopfs gemäß der vorliegenden
Erfindung. Ein in 1 gezeigter optischer Messkopf
A kann eine BD und eine DVD lesen, aber dies bedeutet keine Einschränkung. In 1 ist
ein Laserstrahl BL blauer Farbe durch eine ausgezogene Linie gezeigt
und ein Laserstrahl RL roter Farbe ist durch eine gestrichelte Linie
gezeigt.
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Der
optische Messkopf A beinhaltet eine Quelle 1 für Laserstrahlen
blauer Farbe, die einen Laserstrahl BL blauer Farbe mit kürzerer Wellenlänge emittiert,
eine Quelle 2 für
Laserstrahlen roter Farbe, die einen Laserstrahl RL roter Farbe
mit längerer Wellenlänge emittiert,
ein dichroitisches Prisma 3, das den Laserstrahl BL blauer
Farbe hindurchgehen lässt
und den Laserstrahl RL roter Farbe reflektiert, eine Kollimatorlinse 4,
die divergierende Strahlen in parallele Strahlen umwandelt, einen
Strahlteiler 5 als optisches Element, das einen Teil eines
einfallenden Laserstrahls reflektiert und den Rest desselben hindurchgehen
lässt,
eine Objektivlinse 6, die den Laserstrahl an einer vorgegebenen
Position auf einer Bildplatte Ds komprimiert, ein Hologrammelement 7, das
Beugungslicht 0. Ordnung und Beugungslicht ±1. Ordnung von dem durch
die Bildplatte Ds reflektierten Laserstrahl trennt, ein Photodetektorelement 8, das
den durch die Bildplatte Ds reflektierten Laserstrahl erfasst, und
eine Er fassungslinse 9, die den Laserstrahl auf dem Photodetektorelement 8 komprimiert.
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Die
Objektivlinse 6 ist so ausgebildet, dass sie an den Laserstrahl
BL blauer Farbe angepasst ist, so das kein Abbildungsfehler erzeugt
wird, wenn der Laserstrahl BL blauer Farbe auf das Substrat der Bildplatte
Ds (BD) projiziert wird. Ein Abstand zwischen der Quelle 1 für Laserstrahlen
blauer Farbe und der Kollimatorlinse 4 weist eine ausreichende Länge auf,
die notwendig ist, damit die Kollimatorlinse 4 den Laserstrahl
BL blauer Farbe, welcher divergierende Strahlen ist, die von der
Quelle 1 für
Laserstrahlen blauer Farbe emittiert werden, in parallele Strahlen
umwandelt. Außerdem
kann, wenn der Laserstrahl RL roter Farbe projiziert wird, die Objektivlinse 6 viele
Abbildungsfehler erzeugen. Um die Abbildungsfehler zu unterdrücken, ist
die Quelle 2 für Laserstrahlen
roter Farbe so angeordnet, dass ein Unterschied zwischen einem Abstand
von der Quelle 2 für
Laserstrahlen roter Farbe zur Kollimatorlinse 4 und einem
Abstand von der Quelle 1 für Laserstrahlen blauer Farbe
zur Kollimatorlinse 4 besteht (als Lichtemissionspunktunterschied
bezeichnet). Somit wird bewirkt, dass der Laserstrahl RL roter Farbe,
der von der Quelle 2 für
Laserstrahlen roter Farbe emittierte divergierende Strahlen ist,
durch die Kollimatorlinse 4 einen kleineren Divergenzwinkel
aufweist, aber nicht in parallele Strahlen umgewandelt wird.
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Ein
Vorwärts-Lichtpfad
des Laserstrahls BL blauer Farbe ist wie folgt. Der von der Quelle 1 für Laserstrahlen
blauer Farbe emittierte Laserstrahl BL blauer Farbe geht durch das
dichroitische Prisma 3 hindurch und tritt in die Kollimatorlinse 4 ein.
Der Laserstrahl BL blauer Farbe wird in parallele Strahlen umgewandelt,
wenn er durch die Kollimatorlinse 4 hindurchgeht. Der in
parallele Strahlen umgewandelte Laserstrahl tritt in den Strahlteiler 5 ein
und eine Hälfte
des einfallenden Lichts geht durch den Strahlteiler 5 hindurch und
tritt in die Objektivlinse 6 ein. Der Laserstrahl BL blauer
Farbe, der in die Objektivlinse 6 eintritt, wird komprimiert
und auf die Bildplatte (BD) projiziert.
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Außerdem ist
ein Vorwärts-Lichtpfad
des Laserstrahls RL roter Farbe wie folgt. Der von der Quelle 2 für Laserstrahlen
roter Farbe emittierte Laserstrahl RL roter Farbe wird durch das
dichroitische Prisma 3 reflektiert, so dass er sich biegt
und in die Kollimatorlinse 4 eintritt. Der Laserstrahl
RL roter Farbe, der in die Kollimatorlinse 4 eintritt,
wird in Licht mit kleinerem Divergenzwinkel umgewandelt. Der Laserstrahl
RL roter Farbe, der von der Kollimatorlinse 4 ausgeht,
tritt in den Strahlteiler 5 ein und eine Hälfte des
einfallenden Lichts geht durch den Strahlteiler 5 hindurch
und tritt in die Objektivlinse 6 ein. Der Laserstrahl RL
roter Farbe, der in die Objektivlinse 6 eintritt, wird
komprimiert und auf die Bildplatte (DVD) projiziert.
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Obwohl
das Hologrammelement 7 zwischen dem Strahlteiler 5 und
der Objektivlinse 6 angeordnet ist, wie in 1 gezeigt,
weicht das Beugungslicht ±1.
Ordnung im Vorwärts-Lichtpfad
von einem optischen Pfad (dem Rückwärts-Lichtpfad)
des Laserstrahls ab, nachdem es durch die Bildplatte (BD oder DVD)
reflektiert wurde, so dass es ignoriert werden kann.
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2 zeigt
eine schematische Draufsicht eines Hologrammelements, das an einem
optischen Messkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehen ist. 3 ist ein
schematisches Diagramm zur Darstellung eines Querschnitts des in 2 gezeigten
Hologrammelements. Das Hologrammelement 7, das in den 2 und 3 gezeigt
ist, die bloße schematische
Diagramme sind, und das Hologrammelement können eine Form haben, die sich
von derjenigen eines Hologrammelements unterscheidet, das wirklich
verwendet wird. Das in 2 gezeigte Hologrammelement 7 hat
eine plattenartige Form. Wie später
beschrieben wird, ist das Hologrammelement 7 mit einem
ersten Hologramm 71 zum Beugen des Laserstrahls BL blauer
Farbe und einem zweiten Hologramm 72 zum Beugen des Laserstrahls
RL roter Farbe ausgestattet. Das in 2 gezeigte
Hologrammelement 7 zeigt das dem Laserstrahl BL blauer
Farbe entsprechende erste Hologramm 71, aber es sollte
nicht als Einschränkung
verstanden werden. Das Hologrammelement 7 ist mit mehreren
gekrümmten
Rillen bzw. Riefen 710 auf seiner Oberfläche versehen.
Da die gekrümmten
Rillen 710 ausgebildet sind, kann eine Phase des Beugungslichts ± 1. Ordnung
geändert
werden.
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Weiterhin
ist, wie in 3 gezeigt ist, das Hologrammelement 7 mit
dem auf einer ersten Oberfläche 7a ausgebildeten
ersten Hologramm 71 (siehe 2) und dem
auf einer zweiten Oberfläche 7b,
die der ersten Oberfläche 7a gegenüberliegt,
ausgebildeten zweiten Hologramm 72 versehen. Das erste Hologramm 71 kann
das Beugungslicht 0. Ordnung und das Beugungslicht ±1. Ordnung
nur von dem Laserstrahl BL blauer Farbe trennen. Das zweite Hologramm 72 kann
das Beugungslicht 0. Ordnung und das Beugungslicht ±1. Ordnung
nur von dem Laserstrahl RL roter Farbe trennen. Von dem ersten Hologramm 71 und
dem zweiten Hologramm 72 ist jedes mit mehreren gekrümmten Rillen 720 in
derselben Weise wie diejenigen, die in 2 gezeigt
sind, versehen.
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Wie
in 3 gezeigt ist, weisen die vertieften Rillen 710 des
ersten Hologramms 71 und die vertieften Rillen 720 des
zweiten Hologramms 72 voneinander verschiedene Tiefen der
Rillen auf. Jede der Tiefen der Rillen entspricht der Wellenlänge von
jedem des Laserstrahls BL blauer Farbe und des Laserstrahls RL roter
Farbe, so dass nur der entsprechende Laserstrahl gebeugt werden
kann.
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Der
durch die Bildplatte reflektierte Laserstrahl BL blauer Farbe tritt
in die Objektivlinse 6 ein, um im Wesentlichen parallel
Strahlen zu sein, und tritt dann in das Hologrammelement 7 ein.
Der Laserstrahl, der in das Hologramm 7 eintritt, wird
in Beugungslicht 0. Ordnung und Beugungslicht ±1. Ordnung getrennt. Das
Hologrammelement 7 beinhaltet das erste Hologramm 71,
das so ausgebildet ist, dass Phasen des Beugungslichts +1. Ordnung
und des Beugungslichts –1.
Ordnung des Laserstrahls BL blauer Farbe sich voneinander unterscheiden.
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Außerdem tritt
das durch die Bildplatte reflektierte Laserstrahl RL roter Farbe
in die Objektivlinse 6 ein, um konvergierende Strahlen
zu sein, die ein wenig konvergieren, und tritt dann in das Hologrammelement 7 ein.
Der Laserstrahl, der in das Hologrammelement 7 eintritt,
wird in Beugungslicht 0. Ordnung und Beugungslicht ±1. Ordnung
getrennt. Das Hologrammelement 7 beinhaltet das zweite
Hologramm 72, das so ausgebildet ist, dass Phasen des Beugungslichts
+1. Ordnung und des Beugungslichts –1. Ordnung des Laserstrahls
RL roter Farbe sich voneinander unterscheiden.
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4 zeigt
ein Diagramm von Komprimierungspunkten von Beugungslicht 0. Ordnung
und Beugungslicht ±1.
Ordnung, wenn sie durch die Erfassungslinse für den Laserstrahl BL blauer
Farbe und den Laserstrahl RL roter Farbe komprimiert werden. Der
in das Beugungslicht 0. Ordnung und das Beugungslicht ±1. Ordnung
getrennte Laserstrahl BL blauer Farbe wird durch den Strahlteiler 5 reflektiert und
durch die Erfassungslinse 9 komprimiert. In diesem Fall
wird das Beugungslicht 0. Ordnung an einer Position (einem ersten
Komprimierungspunkt P1) komprimiert, das um einen Abstand L1 von
der Erfassungslinse 9 entfernt ist. Außerdem werden das Beugungslicht
+1. Ordnung und das Beugungslicht –1. Ordnung an symmetrischen
Positionen in Bezug auf den ersten Komprimierungspunkt P1 gebildet,
der in der optischen Achse des Beugungslichts 0. Ordnung verschoben
ist, wie in 4 gezeigt. Dies geschieht deshalb,
weil das Beugungslicht +1. Ordnung und das Beugungslicht –1. Ordnung
ihre Phasen ändern und
durch die Erfassungslinse 9 komprimiert werden, wenn das
erste Hologramm 71 das Beugungslicht ±1. Ordnung trennt. Der Komprimierungspunkt
des Beugungslichts –1.
Ordnung ist weiter von der Erfassungslinse 9 entfernt,
aber es sollte nicht als Einschränkung
verstanden werden.
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Außerdem wird
der Laserstrahl RL roter Farbe, der durch das zweite Hologramm 72 in
das Beugungslicht 0. Ordnung und das Beugungslicht ±1. Ordnung
getrennt wird, durch den Strahlteiler 5 reflektiert, tritt
in die Erfassungslinse 9 ein und wird durch dieselbe auf
dieselbe Weise komprimiert. In diesem Fall wird aufgrund des Lichtemissionspunktunterschieds
der Laserstrahl RL roter Farbe an einer Position (einem zweiten
Komprimierungspunkt P2) komprimiert, der von der Erfassungslinse
um einen Abstand L2 entfernt ist, der kürzer als der erste Komprimierungspunkt
P1 ist. Außerdem
wird es, ebenfalls hinsichtlich des Beugungslichts ±1. Ordnung, ähnlich wie
im Fall des Laserstrahl BL blauer Farbe an einer symmetrischen Position
in Bezug auf den zweiten Komprimierungspunkt P2 gebildet, um in
die Richtung der optischen Achse des Beugungslichts 0. Ordnung verschoben
zu werden. Der Komprimierungspunkt des Beugungslichts –1. Ordnung
ist von der Erfassungslinse 9 weiter entfernt, aber es
sollte nicht als Einschränkung
verstanden werden.
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Wie
in 4 gezeigt ist, weist das Photodetektorelement 8 dieselbe
Form wie das herkömmliche
Photodetektorelement 8 auf und beinhaltet einen ersten
Photoerfassungsabschnitt 81 zum Erfassen des Beugungslichts
0. Ordnung, einen zweiten Photoerfassungsabschnitt 82 zum
Erfassen des Beugungslichts ±1.
Ordnung und einen dritten Photoerfassungsabschnitt 83.
Der zweite Photoerfassungsab schnitt 82 und der dritte Photoerfassungsabschnitt 83 sind
in Bezug auf den ersten Photoerfassungsabschnitt 81 in
symmetrischer Weise ausgebildet, und der erste Photoerfassungsabschnitt 81 ist
so angeordnet, dass er zur optischen Achse des Beugungslichts 0.
Ordnung senkrecht ist. Da der erste Photoerfassungsabschnitt 81 des
Photodetektorelements 8 zwischen dem ersten Komprimierungspunkt
P1 und dem zweiten Komprimierungspunkt P2 angeordnet ist, weisen
das Beugungslicht 0. Ordnung des Laserstrahls BL blauer Farbe und
das Beugungslicht 0. Ordnung des Laserstrahls RL roter Farbe Strahlflecken
auf, die im Wesentlichen von derselben Größe und derselben Form sind,
um auf den ersten Photoerfassungsabschnitt 81 projiziert
zu werden.
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In
diesem Fall beinhaltet das Hologrammelement 7 ein erstes
Hologramm 71 und ein zweites Hologramm 72. Das
erste Hologramm 71 hat eine Form, um die Phase des Beugungslichts ±1. Ordnung
zu ändern,
so dass der Komprimierungspunkt des Beugungslichts +1. Ordnung,
das auf der Seite komprimiert wird, die näher an der Erfassungslinse 9 des Laserstrahls
BL blauer Farbe ist, auf dem zweiten Photoerfassungsabschnitt 82 überlappt
wird. Das zweite Hologramm 72 hat eine Form, um die Phase des
Beugungslichts ±1.
Ordnung zu ändern,
so dass der Komprimierungspunkt des Beugungslichts –1. Ordnung,
das auf der Seite komprimiert ist, die von der Erfassungslinse 9 des
Laserstrahls RL roter Farbe weiter entfernt ist, auf dem dritten
Photoerfassungsabschnitt 83 überlappt wird.
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Da
das Hologrammelement 7 vorgesehen ist, kann das Beugungslicht
0. Ordnung, das ein Laserstrahl für Datensignale des Laserstrahls
BL blauer Farbe und des Laserstrahls RL roter Farbe ist, erfasst werden,
und das Beugungslicht 1. Ordnung, das ein Laserstrahl für eine Antriebssteuerung
ist, kann erfasst werden.
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Da
außerdem
das Hologrammelement 7 vorgesehen und die Position des
Photodetektorelements 8 eingestellt ist, können die
Datensignale des Laserstrahl BL blauer Farbe und des Laserstrahl
RL roter Farbe und das Steuerungssignal durch Verwenden des einzigen
Photodetektorelements 8 erfasst werden, ohne das Photodetektorelement 8 so
auszubilden, dass es eine spezielle Form hat, oder ein spezielles
optisches Element hinzuzufügen.
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Somit
können
die Bildplatten (zum Beispiel eine BD und eine DVD) mit verschiedenen
Substratdicken unter Verwendung der einzigen Objektivlinse 6 und
des einzigen Photodetektorelements 8 gelesen werden, ohne
die Aufbauelemente des optischen Messkopfs A zu vermehren oder ein
kompliziertes optisches Element zu verwenden. Als Ergebnis kann das
Ansteigen der Herstellungskosten des optischen Messkopfs A vermieden
und die Flexibilität
beim Entwurf des optischen Messkopfs A gesteigert werden.
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In
dem vorstehend beschriebenen Beispiel ändert das Hologrammelement 7,
das für
den optischen Messkopf A der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
die Phasen des Beugungslichts 1. Ordnung des Laserstrahls BL blauer
Farbe und des Laserstrahls RL roter Farbe durch das erste Hologramm 71 und
das zweite Hologramm 72. Daher wird in einem der Laserstrahlen
das Beugungslicht –1.
Ordnung an der Position komprimiert, die weiter entfernt als das
Beugungslicht +1. Ordnung ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung
nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Es ist möglich,
das Hologramm in weitem Umfang zu übernehmen, in dem das Beugungslicht +1.
Ordnung und das Beugungslicht –1.
Ordnung in symmetrischer Weise in Bezug auf den Komprimierungspunkt
des Beugungslichts 0. Ordnung komprimiert werden, um in axialer
Richtung daraus verschoben zu werden.
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Beispielsweise
ist es, wie in 5 gezeigt ist, möglich, das
zweite Hologramm 72 so auszubilden, dass das Beugungslicht
+1. Ordnung des Laserstrahls RL roter Farbe weiter entfernt als
das Beugungslicht –1.
Ordnung komprimiert wird. Somit kann das Beugungslicht +1. Ordnung
des Laserstrahls BL blauer Farbe auf dem zweiten Photoerfassungsabschnitt 82 komprimiert
werden und auch das Beugungslicht +1. Ordnung des Laserstrahls RL
roter Farbe kann auf dem zweiten Photoerfassungsabschnitt 82 komprimiert
werden. Als Ergebnis ist es nicht erforderlich, dass das Photodetektorelement 8 den
dritten Photoerfassungsabschnitt 83 aufweist, und das Photodetektorelement
kann in einem einfachen Aufbau ausgebildet werden, so dass die Flexibilität beim Entwurf
des optischen Messkopfs gesteigert werden kann.
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In
dem oben beschriebenen Beispiel beinhaltet das Hologrammelement 7 das
erste Hologramm 71, das auf der ersten Oberfläche 7a vorgesehen
ist und den Laserstrahl BL blauer Farbe in das Beugungslicht 0.
Ordnung und das Beugungslicht ±1. Ordnung
trennen kann, und das zweite Hologramm 72, das auf der
zweiten Oberfläche 7b vorgesehen
ist und das Laserstrahl RL roter Farbe in das Beugungslicht 0. Ordnung
und das Beugungslicht ±1.
Ordnung trennen kann. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht
auf diesen Aufbau beschränkt.
Es ist möglich, Vertiefungsrillen
zum Beugen des Laserstrahls BL blauer Farbe und Vertiefungsrillen
zum Beugen des Laserstrahls RL roter Farbe regulär auf einer Oberfläche vorzusehen.
Als das Hologrammelement kann man Laserstrahlen mit verschiedenen
Wellenlängen unabhängig jeweils
in das Beugungslicht 0. Ordnung und das Beugungslicht ±1. Ordnung
trennen.
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In
dem oben beschriebenen Beispiel beinhaltet der optische Messkopf
A der vorliegenden Erfindung die Quelle 1 für Laserstrahlen
blauer Farbe, die den Laserstrahl BL blauer Farbe für eine BD
emit tiert, und die Quelle 2 für Laserstrahlen roter Farbe, die
den Laserstrahl RL roter Farbe für
eine DVD emittiert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen
Aufbau beschränkt.
Die vorliegende Erfindung kann in weitem Umfang auf optische Messköpfe angewendet
werden, die mit zwei Laserstrahlquellen verschiedener Wellenlängen ausgestattet
sind.
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Der
optische Messkopf der vorliegenden Erfindung kann auf eine Bildplattenvorrichtung
angewendet werden, die Bildplatten einschließlich einer CD, einer DVD,
einer BD und dergleichen als Aufzeichnungsmedien verwendet.