DE10206923A1 - Optische Abtastbeugungslinse und eine diese Linse verwendende optische Abtastvorrichtung - Google Patents

Optische Abtastbeugungslinse und eine diese Linse verwendende optische Abtastvorrichtung

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Kaneyoshi Yagi
Masato Kawabata
Toshiaki Katsuma
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Abstract

Optische Abtastbeugungslinse (8), dergestalt, dass mindestens eine Oberfläche einer Sammellinse derart als asphärische Oberfläche ausgeformt ist, dass ein Lichtstrom einer Wellenlänge lambda¶1¶ an einer ersten vorbestimmten Position konvergiert. Mindestens eine Oberfläche der Sammellinse (8) ist mit einer Zonenplatte ausgeformt, welche eine derartige Wellenlängenselektivität aufweist, dass ein Lichtstrom der Wellenlänge lambda¶2¶ an einer zweiten vorbestimmten Position konvergiert, während der Lichtstrom der Wellenlänge lambda¶1¶ ohne Veränderung durch sie hindurch gelassen wird. Die Sammellinse ist für die Lichtströme der Wellenlängen lambda¶1¶ und lambda¶2¶ transparent.

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Abtastbeugungslinse und eine diese Linse verwendende optische Abtastvorrichtung. In einer optischen Abtastvorrichtung, welche für zwei oder mehr Arten von optischen Aufzeichnungsmedien zusammen verwendet werden kann, in welcher Lichtstrahlen mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen abhängig von der Art der optischen Aufzeichnungsmedien als Beleuchtungslicht für die optischen Aufzeichnungsmedien verwendet werden, kann die optische Abtastbeugungslinse diese Lichtstrahlen vorteilhaft auf ihre entsprechenden Aufzeichnungsmedien fokussieren.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren waren vielfältige Arten von optischen Aufzeichnungsmedien in der Entwicklung und es sind optische Abtastvorrichtungen bekannt, welche Aufzeichnung und Wiedergabe einer Mehrzahl an Arten optischer Aufzeichnungsmedien gemeinsam ausführen können. Zum Beispiel ist ein System bekannt, welches Aufzeichnung und Wiedergabe von DVD (digital versatile disc) und CD-R (recordable optical disc) unter Verwendung einer einzigen optischen Abtastvorrichtung durchführt.
In solchen zwei Arten von optischen Aufzeichnungsmedien wird z. B. sichtbares Licht von ungefähr 650 nm für DVD verwendet um die Aufzeichnungsdichte zu verbessern, während nahes Infrarot von ungefähr 780 nm für CD-R benutzt werden muß, da es keine Sensitivität für Licht im sichtbaren Bereich besitzt. Eine optische Abtastvorrichtung, welche für beide gemeinsam verwendet werden kann, basiert auf einem Typus mit einem Stahl mit zwei Wellenlängen, welcher zwei Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen als Bestrahlungslicht verwendet.
In einem Fall, in dem die Dicke der Platte oder die numerische Apertur für die zwei oben erwähnten Arten von optischen Aufzeichnungsmedien unterschiedlich ist, ist es jedoch notwendig, dass eine solche optische Abtastvorrichtung für die jeweiligen verschiedenen Lichtwellenlängen zur Aufzeichnung/Wiedergabe unterschiedliche Fokussierfunktionen besitzt.
Um diesen Anforderungen zu entsprechen, ist eine Vorrichtung mit zwei entsprechend dem optischen Aufzeichnungsmedium zur Aufzeichnung/Wiedergabe austauschbaren Objektivlinsen mit jeweils unterschiedlicher Fokussierfunktion bekannt. Dies verkompliziert jedoch den Aufbau der optischen Abtastvorrichtung und steht Forderungen zu ihrer Verkleinerung und der Reduzierung der Kosten entgegen.
Eine Vorrichtung, welche diesen Anforderungen entspricht, sieht ein um die optische Achse zentriertes Zonenbeugungsgitter auf einer Oberfläche einer beidseitig asphärischen Sammellinse vor (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2000-81566). Da gebeugtes Licht der gleichen Ordnung als tatsächliches Aufzeichnungs-/Wiedergabelicht hinsichtlich der zwei Wellenlängen des Lichts verwendet wird, wirkt diese Beugungslinse nicht als ein Beugungsgitter mit einer Wellenlängenselektivität. Daher kann in der in dieser Veröffentlichung offenbarten Beugungslinse der Freiheitsgrad in der Einstellung der Fokussierposition bedeutend eingeschränkt sein, so dass Fälle auftreten können, in denen zwei Lichtströme mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen in der Praxis schwer auf zwei unterschiedliche Stellen fokussiert werden können.
Andererseits wurde eine Beugungslinse, in welcher zwei nur auf ihre entsprechenden Wellenlängen wirkenden Zonenplatten mit einer Wellenlängenselektivität auf den jeweiligen Seiten einer flachen Glasscheibe auf der Lichtquellenseite einer Objektivlinse ausgeformt sind in Anmeldungen der selben Anmelderin vorgeschlagen (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2001-272516 und Nr. 2001-272517).
Das oben erwähnte Verfahren derselben Anmelderin ist ziemlich gut, da es zwei Lichtwellenlängen sicher auf optische Aufzeichnungsmedien mit jeweils unterschiedlichen Werten der NA und der Dicke fokussieren kann, indem Zonenplatten mit einer Wellenlängenselektivität verwendet werden.
Das die flache Glasscheibe selbst keine Brechkraft besitzt, ist es jedoch notwendig, daß ein Beugungsgitter, welches einen auf die flache Scheibe einfallenden parallelen Lichtstrom konvergiert, die gesamte fokussierende und aberrationskorrigierende Wirkung hervorbringt. Sogar wenn ein gewisser Abstand in der Nähe der optischen Achse als Gitterabstand verwendet werden kann, kann der Gitterabstand daher in Randnähe kleiner werden, wodurch es schwieriger wird die Gitter, insbesondere treppenförmige Gitter, herzustellen. Obwohl dies kein besonders großes Problem ist, wenn die Technik zur Herstellung solcher feiner Gitter selbstverständlich verbessert wird, gibt es einen großen Bedarf, Lösungen für dieses Problem in Hinblick auf die Zeit und Kosten zur Herstellung der Beugungsgitter zum jetzigen Zeitpunkt zu finden.
Zusammenfassung der Erfindung
Angesichts der oben erwähnten Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine optische Abtastbeugungslinse vorzusehen, welche zwei Lichtwellenlängen auf entsprechende Aufnahmeoberflächen von optischen Aufzeichnungsmedien mit jeweils unterschiedlichen Plattendicken fokussieren kann, und eine diese Linse verwendende optische Abtastvorrichtung. Insbesondere kann die optische Abtastbeugungslinse Aberrationen/Abbildungsfehler positiv korrigieren, während sie ein Beugungsgitter ermöglicht, welches einen Gitterabstand einer solchen Größe aufweist, dass es in Randbereichen der Linse in einem Abstand zur optischen Achse einfach gefertigt werden kann, ohne die Struktur der optischen Abtastvorrichtung zu verkomplizieren.
Die optische Abtastbeugungslinse entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Sammellinse mit mindestens einer Oberfläche, welche mit einer derartigen asphärischen Oberfläche ausgebildet ist, dass ein Lichtstrom einer Wellenlänge λ1 an einer ersten vorbestimmten Position konvergiert;
wobei mindestens eine Oberfläche der Sammellinse mit einer Zonenplatte ausgeformt ist, welche eine derartige Wellenlängenselektivität aufweist, dass ein Lichtstrom einer Wellenlänge λ2 an einer zweiten vorbestimmten Position konvergiert, wohingegen der Lichtstrom der Wellenlänge λ1 ohne Veränderung durch sie hindurch gelassen wird; und
wobei die Sammellinse für die Lichtströme der Wellenlängen λ1 und λ2 transparent ist.
Vorzugsweise besteht die besagte Zonenplatte aus einem konzentrischen Gitter mit einem gestuften Querschnitt.
Vorzugsweise beträgt die Anzahl der Stufen in dem gestuften konzentrischen Gitter 3.
Vorzugsweise ist jede der beiden Oberflächen der Sammellinse mit einer derartigen Zonenplatte ausgebildet, dass der Lichtstrom der Wellenlänge λ2 an der zweiten vorbestimmten Position konvergiert.
Vorzugsweise ist jede der beiden Oberflächen der Sammellinse mit einer derartigen Zonenplatte ausgebildet, dass der Lichtstrom der Wellenlänge λ2 an der zweiten vorbestimmten Position konvergiert.
Vorzugsweise ist jede der beiden Oberflächen der Sammellinse mit einer derartigen asphärischen Oberfläche ausgebildet, dass der Lichtstrom der Wellenlänge λ1 an der ersten vorbestimmten Position konvergiert.
Vorzugsweise wird die Zonenplatte durch Anlagerung von Titandioxid in einer vorbestimmten Form auf einem Linsensubstrat gebildet.
Die optische Abtastvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst die optische Abtastbeugungslinse der vorliegenden Erfindung und ist zum Beschreiben oder Auslesen von zwei Arten optischer Aufzeichnungsmedien mit jeweils unterschiedlichen Dicken eingerichtet; wobei eine der optischen Aufzeichnungsmedien mit dem Lichtstrom der Wellenlänge λ2 beschrieben oder ausgelesen wird, wohingegen das andere mit dem Lichtstrom der Wellenlänge λ1 beschrieben oder ausgelesen wird.
Vorzugsweise ist ein auf die optische Abtastbeugungslinse einfallender Lichtstrom ein im Wesentlichen paralleler Lichtstrom.
Vorzugsweise ist die NA hinsichtlich des Lichtstroms des einen optischen Aufzeichnungsmediums kleiner eingestellt ist als die NA hinsichtlich des Lichtstroms des anderen optischen Aufzeichnungsmediums, wobei die Zonenplatte auf einer lichtquellenseitigen Oberfläche der Sammellinse ausgeformt ist.
Das eine optische Aufzeichnungsmedium ist zum Beispiel CD-R, während das andere optische Aufzeichnungsmedium zum Beispiel DVD ist.
In der optischen Abtastlinse entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Zonenplatte mit einer Wellenlängenselektivität auf mindestens einer Oberfläche einer Sammellinse ausgeformt, während mindestens eine Oberfläche der Sammellinse asphärisch ist.
Wenn mindestens eine Oberfläche der Sammellinse mit einer solchen asphärischen Oberfläche ausgeformt ist, dass ein Lichtstrom der Wellenlänge λ1 an einer ersten vorbestimmten Position konvergiert, kann der Lichtstrom der Wellenlänge λ1 auf die Aufnahmeoberfläche eines ersten optischen Aufzeichnungsmediums fokussiert werden, während Abbildungsfehler verringert werden. Andererseits kann der Zustand der Fokussierung des Lichtstroms der Wellenlänge λ2 auf die Aufnahmeoberfläche eines zweiten optischen Aufzeichnungsmediums mit einer Dicke, welche sich von der des ersten optischen Aufzeichnungsmediums unterscheidet, durch Unterschiede in der Dicke und der Wellenlänge unvorteilhaft sein, wodurch sich Aberrationen vergrößern können. Deshalb wird eine auf mindestens einer Oberfläche der Sammellinse ausgeformte Zonenplatte, welche nur auf den Lichtstrom der Wellenlänge λ2 einwirkt, verwendet, um den Lichtstrom der Wellenlänge λ2 in einem Zustand mit geringen Aberrationen/Abbildungsfehlern auf die Aufnahmeoberfläche des zweiten optischen Aufzeichnungsmediums zu fokussieren.
Während die Sammellinse eine Form aufweist, die ihr Brechkraft verleiht, wird eine asphärische Form verwendet, um den Lichtstrom der Wellenlänge λ1 zur Aufzeichnung/Wiedergabe des ersten optischen Aufzeichnungsmediums vorteilhaft zu konvergieren, und eine Zonenplatte wird verwendet, um den Lichtstrom der Wellenlänge λ2 zur Aufzeichnung/Wiedergabe des zweiten optischen Aufzeichnungsmediums vorteilhaft zu konvergieren, wodurch eine bestimmtes Ausmaß des Abstands des Beugungsgitters, welches die Zonenplatte ausmacht, auch in Randbereichen gesichert werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1A, 1B und 1C sind Vorder-, Seiten- und vergrößerte Ausschnittsansichten, welche eine optische Abtastbeugungslinse entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer optischen Abtastvorrichtung, welche eine optische Abtastbeugungslinse benutzt, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3A und Fig. 3B sind Ansichten, welche die Wirkung der in Fig. 1A bis 1C gezeigten optischen Abtastbeugungslinse darstellen;
Fig. 4A, 4B und 4C sind Vorder-, Seiten- und vergrößerte Ausschnittsansichten, welche die optische Abtastbeugungslinse entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 5A, 5B und 5C sind Vorder-, Seiten- und vergrößerte Ausschnittsansichten, welche die optische Abtastbeugungslinse entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen; und
Fig. 6A, 6B und 6C sind Vorder-, Seiten- und vergrößerte Ausschnittsansichten, welche die optische Abtastbeugungslinse entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Zunächst wird eine optische Abtastvorrichtung, welche die optische Abtastbeugungslinse entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet, unter Bezugnahme auf Fig. 2 erklärt.
In dieser optischen Abtastvorrichtung erzeugt ein Halbleiterlaser 1B, 1C einen Laserstrahl 2, wenn er mit Spannung von einer LD-Spannungsquelle 1A (Anmerkung des Übersetzers: LD: Laserdiode) versorgt wird. Ein halbdurchlässiger Spiegel 3 reflektiert den Laserstrahl 2, eine Kollimationslinse 4 wandelt den so reflektierten Laserstrahl 2 in im wesentlichen paralleles Licht um, und eine als Objektivlinse wirkende optische Abtastbeugungslinse 8 wandelt das parallele Licht in konvergentes Licht um, mit welchem ein Aufzeichnungsbereich 6A einer optischen Platte 6 beleuchtet wird. Der Halbleiterlaser 1B ist eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls im nahen Infrarotbereich mit einer Wellenlänge von ungefähr 780 nm für CD- R (Recordable Optical Disc), wohingegen der Halbleiterlaser 1C eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls zum Beispiel in einem sichtbaren Bereich mit einer Wellenlänge von 650 nm für DVD (Digital Versatile Disc) ist. Der von den Halbleiterlasern 1B, 1C erzeugte Laserstrahl 2 beleuchtet den halbdurchlässigen Spiegel 3 durch einen halbdurchlässigen Spiegel 1D hindurch. Ein Wechselschalter 1E ist zwischen der LD-Spannungsquelle 1A und den Halbleiterlasern 1B, 1C angebracht. Wird der Wechselschalter 1E betätigt, wird an einem der Halbleiterlasern 1B, 1C Spannung angelegt.
In dem Aufzeichnungsbereich 6A sind Signalinformation tragende Vertiefungen (engl.: Pits) in einer Spur aufgebracht. Das von dem Aufzeichnungsbereich 6A reflektierte Licht des Laserstrahls 2, welches die Signalinformation trägt, fällt durch die optische Abtastbeugungslinse 8 und die Kollimationslinse 4 auf den halbdurchlässigen Spiegel 3, wird durch den halbdurchlässigen Spiegel 3 gelassen, um so auf eine Vier-Teilstücke- Diode/Vierquadrantendiode 7 einzufallen. Da die jeweiligen Lichtmengen, welche an den vier verschiedenen Diodenpositionen empfangen werden, in der Photodiode 7 in Form von elektrischen Signalen erhalten werden, wird eine vorbestimmte arithmetische Verarbeitung entsprechend der empfangenen Lichtmengen in einem Rechenelement, welches nicht dargestellt ist, durchgeführt, wodurch Datensignale und jeweilige Fehlersignale zum Fokussieren und Nachsteuern erzeugt werden.
Da der halbdurchlässige Spiegel 3 in den optischen Weg des von der optischen Platte 6 zurückgestrahlten Lichts in einem um 45° geneigten Zustand eingebracht ist, wirkt er wie eine Zylinderlinse, so daß der durch den halbdurchlässigen Spiegel 3 hindurchgehende Lichtstrahl einen Astigmatismus aufweist, wodurch der Betrag des Fokussierfehlers entsprechend der Form des Lichtflecks des zurückgestrahlten Lichts auf der Vierquadrantenphotodiode 7 bestimmt wird. Die Kollimationslinse 4 kann hier unter entsprechenden Umständen weggelassen werden. Es kann auch ein Gitter zwischen den Halbleiterlasern 1B, 1C und dem halbdurchlässigen Spiegel 3 eingebracht werden, so daß Spurfehler (engl.: tracking errors) mittels dreier Lichtstrahlen erkannt werden können.
Daher ist die optische Abtastvorrichtung entsprechend dieser Ausführungsform so aufgebaut, daß Signale für jede optische Platte 6, CD-R und DVD, aufgezeichnet und wiedergegeben werden können.
Die CD-R und DVD haben hier jeweils eine Schutzschicht aus PC (Polycarbonat, mit Brechungsindex nd = 1,514).
Währenddessen ist die geometrische Dicke der CD-R auf 1,2 mm standardisiert, wohingegen die geometrische Dicke der DVD im wesentlichen auf 0,6 mm standardisiert ist. Um sicher entsprechend jeder der optischen Platten 6 zu fokussieren, ist es notwendig, eine Anordnung mit verschiedenen Fokussiervorgängen entsprechend der jeweiligen Wellenlänge des Lichts zur Aufnahme/Wiedergabe bereitzustellen.
Des weiteren unterscheiden sich CD-R und DVD in der NA des Aufnahme-/Wiedergabelichts. So ist die NA für ersteres 0,45, während die NA für letzteres 0,60 ist. Daher müssen Einflüsse der sphärischen Aberration entsprechend dem Aufnahme-/Wiedergabelicht für die DVD, welche eine größere NA hat, mit einbezogen werden.
Folglich sind, wie in der in Fig. 1A bis 1C gezeigten optischen Abtastbeugungslinse 8, beide Oberflächen 8a, 8b der optischen Abtastbeugungslinse 8 asphärisch, während die Oberfläche 8a auf der Seite der Lichtquelle mit einer Zonenplatte 12 mit einer Wellenlängenselektivität versehen ist, so daß sowohl die CD-R als auch die DVD mit der oben erwähnten optischen Abtastvorrichtung vorteilhaft beschrieben/ausgelesen werden. Folglich, wenn eine CD-R 26 zur Aufnahme/Wiedergabe, wie in Fig. 3A gezeigt, an eine festgelegte Position (auf einem Drehtisch/Plattenteller) gebracht wird, fällt der Laserstrahl 2 vom Halbleiterlaser 1B mit einer Wellenlänge von 780 nm (λ2) im wesentlichen parallel auf die optische Abtastbeugungslinse 8, wodurch der einfallende Laserstrahl 2 durch die optische Abtastbeugungslinse 8 auf die Aufnahmefläche 26A der CD-R 26 fokussiert wird, während Aberrationen durch die auf der lichtquellenseitigen Oberfläche 8a (im weiteren als erste Oberfläche bezeichnet) der optischen Abtastbeugungslinse 8 ausgebildeten Zonenplatte 12 korrigiert werden.
Wenn eine DVD 36 zur Aufnahme/Wiedergabe, wie in Fig. 3B gezeigt, an eine festgelegte Position (auf dem Drehtisch) gebracht wird, fällt der Laserstrahl 2 vom Halbleiterlaser 1C mit einer Wellenlänge von 650 nm (λ1) im wesentlichen parallel auf die optische Abtastbeugungslinse 8, wodurch der einfallende Laserstrahl 2 durch die konvexe Form der optischen Abtastbeugungslinse 8 und der asphärischen Formen der beiden Oberflächen 8a und 8b der Linse 8 vorteilhaft auf die Aufnahmefläche 36A der DVD 36 fokussiert wird.
Da die auf der ersten Oberfläche 8a ausgebildete Zonenplatte 12 keine fokussierende Wirkung hinsichtlich des Laserlichts 2 mit einer Wellenlänge von 650 nm (λ1) hat (sich daher 100% Beugungslicht nullter Ordnung ergibt), wird dieses Laserlicht 2 entsprechend der ursprünglichen Form der Linse 8 gebrochen.
Fig. 1C zeigt die Querschnittstruktur der ersten Oberfläche 8a der oben erwähnten optischen Abtastbeugungslinse 8, und illustriert den Zustand, in dem die erste Oberfläche 8a der konvergenten Glaslinse 8 mit einer Zonenplatte 12A versehen ist, welche einen verzerrten, einseitig mit Stufen versehenen Querschnitt aufweist (mit einer Schritthöhe h und einer Bodenfläche, welche die ursprüngliche Kontur der ersten Oberfläche 8a darstellt). Da die Anzahl der Stufen 3 ist, während jede Stufe eine Höhe h aufweist, ist die gesamte Höhe der Stufen 3h.
Wie in Fig. 4A bis 4C gezeigt, kann auch die Oberfläche 8b (im weiteren als zweite Oberfläche bezeichnet), welche sich auf der Seite des optischen Aufzeichnungsmediums befindet, mit einer Zonenplatte 12B, welche im wesentlichen die gleiche Form wie die in Fig. 1A bis 1C dargestellte gestufte Form aufweist, versehen sein. Wenn beide Oberflächen der optischen Abtastbeugungslinse 8 mit den Zonenplatten 12A, 12B ausgeformt sind, wird es einfacher Aberrationen zu korrigieren.
Spezielle Gitterganghöhen der Zonenplatten 12A, 12B werden in Hinblick auf NA und ähnliches der für DVD und CD-R benötigten Linsen bestimmt.
Die Höhe h jeder Stufe wird auf einen solchen Wert festgesetzt, daß der Anteil von gebeugtem Licht erster Ordnung des Laserlichts 2 mit einer Wellenlänge von 780 nm (λ2) für das Aufzeichnen/Wiedergeben von CD-R zunimmt, während der Anteil von gebeugtem Licht nullter Ordnung, des Laserlichts 2 mit einer Wellenlänge von 650 nm (λ1) für das Aufzeichnen/Wiedergeben von DVD 100% wird.
Wenn der Querschnitt jeder der Zonenplatten 12A, 12B daher so geformt ist, daß er einen gestuften Anteil auf einer Seite statt einer rechteckigen Form aufweist, kann einer der ± Anteile des Beugungslichts erster Ordnung allein ausgegeben werden, wodurch verhindert werden kann, daß der unbenutzte Anteil des gebeugten Lichts unnötiges Rauschen erzeugt.
Die Zonenplatten 12A, 12B sind integral aus dem Linsensubstrat aus Glas ausgeformt.
Fig. 5A bis 5C und Fig. 6A bis 6C zeigen verschiedene Ausführungsformen der optischen Abtastbeugungslinse 8. Die Fig. 5A bis 5C zeigen ein abgeändertes Beispiel der Querschnittstruktur der Zonenplatte 12A der ersten Oberfläche 8a der optischen Abtastbeugungslinse 8, in welcher die Orientierung der Stufen umgekehrt zu der in Fig. 1A bis 1C gezeigten Zonenplatte 12A ist. Andererseits zeigen Fig. 6A bis 6C ein abgeändertes Beispiel der Querschnittstruktur der Zonenplatte 12B der zweiten Oberfläche 8b der optischen Abtastbeugungslinse 8, in welcher die Orientierung der Stufen umgekehrt zu der in Fig. 4A bis 4C gezeigten Zonenplatte 12B ist.
Es kann eine der zwei Zonenplatten 12A, 12B alleine eingesetzt werden.
Des weiteren kann eine Kombination der in Fig. 1A bis 1C gezeigten Zonenplatte 12A mit der in Fig. 4A bis 4C oder in Fig. 6A bis 6C gezeigten Zonenplatte 12B, oder eine Kombination der in Fig. 5A bis 5C gezeigten Zonenplatte 12A mit der in Fig. 4A bis 4C oder in Fig. 6A bis 6C gezeigten Zonenplatte 12B verwendet werden.
Der maximale Außendurchmesser der Zonenplatten 12A, 12B kann unter Berücksichtigung des jeweiligen Strahldurchmessers von zwei unterschiedliche Wellenlängen aufweisenden Laserstrahlen 2, welche auf diese Zonenplatten einfallen, gesetzt werden. Welcher maximale Außendurchmesser größer oder kleiner ist, kann ungefähr anhand der NA der Linse festgesetzt werden.
Die optische Abtastbeugungslinse der vorliegenden Erfindung kann nicht nur, wie in der obigen Ausführungsform, aus einem Stück integral aus Glas geformt sein, sondern auch aus Plastik. Des weiteren kann bei der Verwendung von Glas oder Plastik als Linsensubstrat eine Zonenplatte auf der Linse durch Anlagern von Titandioxid (TiO2) oder anderen verschiedenartigen Materialien wie Metallen, Metalloxiden und Nichtmetallen zum Beispiel gebildet werden. Die Zonenplatte kann nicht nur durch Anlagern, sondern auch durch Sputtern, Plattieren, Walzlackieren und ähnliches hergestellt werden.
Das Beugungsgitter der Zonenplatte kann auch andere Stufenzahlen als 3 aufweisen. Zum Beispiel können auch solche verwendet werden, die mehr als 3 Stufen aufweisen oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Während jede der Zonenplatten Aberrationen unter Berücksichtigung eines Lichtflusses einer der Wellenlängen korrigiert, kann sie auch zusätzlich zu der aberrationskorrigierenden Wirkung eine lichtbeugende Wirkung haben, um so einen Teil der durch die Oberflächenform verursachten Beugungsleistung zu übernehmen.
Während in den oben erwähnten Ausführungsformen beide Oberflächen des Linsensubstrats asphärisch sind, kann auch eine Oberfläche alleine asphärisch sein.
Die zur Aufzeichnung/Wiedergabe in der optischen Abtastvorrichtung der vorliegenden Erfindung vorgesehenen optischen Aufzeichnungsmedien sind nicht auf DVD oder CD-R beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf Fälle, in denen zwei Arten optischer Aufzeichnungsmedien mit unterschiedlichen Spezifikationen für die benutzten Wellenlängenbereiche von einer gemeinsamen optischen Abtastvorrichtung beschrieben/ausgelesen werden.
In der optischen Abtastbeugungslinse und der optischen Abtastvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist, wie zuvor erklärt, mindestens eine Oberfläche der Sammellinse mit einer derartigen asphärischen Oberfläche versehen, daß ein Lichtstrom einer Wellenlänge λ1 an einer ersten festgelegten Position konvergiert, wodurch der Lichtstrom der Wellenlänge λ1 auf die Aufzeichnungsfläche eines ersten optischen Aufzeichnungsmediums fokussiert werden kann, während Aberrationen verringert werden. Andererseits kann das Fokussieren eines Lichtstroms einer Wellenlänge λ2 auf die Aufzeichnungsfläche eines zweiten optischen Aufzeichnungsmediums, welches eine andere Dicke aufweist als das erste optische Aufzeichnungsmedium, abhängig von der ursprünglichen Form der Sammellinse und der Wirkung der asphärischen Oberfläche, nicht derart vorteilhaft sein. Jedoch wird durch eine auf mindestens einer der Oberflächen der Sammellinse ausgebildete Zonenplatte, welche nur auf den Lichtstrom der Wellenlänge λ2 einwirkt, dieser Lichtstrom in einem Zustand kleiner Aberrationen auf die Aufzeichnungsfläche eines zweiten optischen Aufzeichnungsmediums fokussiert.
Während die Brechungswirkung durch die Form der Sammellinse bewirkt wird, wird eine asphärische Form zum vorteilhaften Konvergieren des Lichtstroms der Wellenlänge λ1 zum Beschreiben/Auslesen des ersten optischen Aufzeichnungsmediums verwendet und eine Zonenplatte wird zum vorteilhaften Konvergieren des Lichtstroms der Wellenlänge λ2 zum Beschreiben/Auslesen des zweiten optischen Aufzeichnungsmediums verwendet. Diese ausgeklügelte Methode erlaubt es einer einzigen optischen Abtastlinse, zwei Arten von optischen Aufzeichnungsmedien mit jeweils unterschiedlichen Dicken vorteilhaft zu beschreiben/auszulesen, während eine bestimmte Größe der Aussparungen des Beugungsgitters, welches die Zonenplatte bildet, sogar am Rand gewährleistet wird.
In einer optischen Abtastbeugungslinse ist mindestens eine Oberfläche einer Sammellinse mit einer derartigen asphärischen Oberfläche versehen, daß ein Lichtstrom einer Wellenlänge λ1 an einer ersten vorbestimmten Position konvergiert. Mindestens eine Oberfläche der Sammellinse ist mit einer Zonenplatte versehen, welche eine derartige Wellenlängenselektivität aufweist, daß ein Lichtstrom der Wellenlänge λ2 an einer zweiten vorbestimmten Position konvergiert, während der Lichtstrom der Wellenlänge λ1 ohne Veränderung durch sie hindurch gelassen wird. Die Sammellinse ist für die Lichtströme mit den Wellenlängen λ1 und λ2 transparent.

Claims (10)

1. Optische Abtastbeugungslinse umfassend eine Sammellinse mit mindestens einer Oberfläche, welche mit einer derartigen asphärischen Oberfläche ausgebildet ist, dass ein Lichtstrom einer Wellenlänge λ1 an einer ersten vorbestimmten Position konvergiert;
wobei mindestens eine Oberfläche der Sammellinse mit einer Zonenplatte ausgeformt ist, welche eine derartige Wellenlängenselektivität aufweist, dass ein Lichtstrom einer Wellenlänge λ2 an einer zweiten vorbestimmten Position konvergiert, wohingegen der Lichtstrom der Wellenlänge λ1 ohne Veränderung durch sie hindurch gelassen wird; und
wobei die Sammellinse für die Lichtströme der Wellenlängen λ1 und λ2 transparent ist.
2. Optische Abtastbeugungslinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonenplatte aus einem konzentrischen Gitter mit einem gestuften Querschnitt besteht.
3. Optische Abtastbeugungslinse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Stufen in dem gestuften konzentrischen Gitter 3 beträgt.
4. Optische Abtastbeugungslinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Oberflächen der Sammellinse mit einer derartigen Zonenplatte ausgebildet ist, dass der Lichtstrom der Wellenlänge λ2 an der zweiten vorbestimmten Position konvergiert.
5. Optische Abtastbeugungslinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Oberflächen der Sammellinse mit einer derartigen asphärischen Oberfläche ausgebildet ist, dass der Lichtstrom der Wellenlänge λ1 an der ersten vorbestimmten Position konvergiert.
6. Optische Abtastbeugungslinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonenplatte durch Anlagerung von Titandioxid in einer vorbestimmten Form auf einem Linsensubstrat gebildet wird.
7. Optische Abtastvorrichtung umfassend die optische Abtastbeugungslinse nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zum Beschreiben oder Auslesen von zwei Arten optischer Aufzeichnungsmedien mit jeweils unterschiedlichen Dicken eingerichtet ist; wobei eine der optischen Aufzeichnungsmedien mit dem Lichtstrom der Wellenlänge λ2 beschrieben oder ausgelesen wird, wohingegen das andere mit dem Lichtstrom der Wellenlänge λ1 beschrieben oder ausgelesen wird.
8. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die optische Abtastbeugungslinse einfallender Lichtstrom ein im Wesentlichen paralleler Lichtstrom ist.
9. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die NA hinsichtlich des Lichtstroms des einen optischen Aufzeichnungsmediums kleiner eingestellt ist als die NA hinsichtlich des Lichtstroms des anderen optischen Aufzeichnungsmediums; und wobei die Zonenplatte auf einer lichtquellenseitigen Oberfläche der Sammellinse ausgeformt ist.
10. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das eine optische Aufzeichnungsmedium CD-R ist, während das andere optische Aufzeichnungsmedium DVD ist.
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