DE19640837A1 - Optical recording and reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, die insbesondere eine Information von wenigstens zwei Platten mit verschiedener Stärke wiedergeben und eine Information auf diese Platten aufzeichnen kann.The invention relates to an optical recording and Playback device, in particular information from Play at least two disks of different thickness and can record information on these disks.
Eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung zeichnet eine Information, wie beispielsweise Bild- oder Tondaten, auf einen Aufzeichnungsträger, beispielsweise eine oder mehrere Platten, auf und gibt diese Information von der Platte oder den Platten wieder. Eine Platte hat einen Auf bau, bei dem eine Informationsaufzeichnungsfläche auf einem Substrat ausgebildet ist. Das Substrat kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial oder Glas bestehen. Um eine Information von einer Platte mit hoher Aufzeichnungsdichte zu lesen oder auf eine derartige Platte eine Information zu schreiben, muß der Durchmesser des Lichtfleckes sehr klein sein. Dazu wird im allgemeinen eine kleine numerische Aper tur der Objektivlinse gewählt und wird eine Lichtquelle mit Licht kurzer Wellenlänge verwandt. Wenn jedoch eine Licht quelle mit Licht kurzer Wellenlänge verwandt wird, ist die Schräglagetoleranz der Platte bezüglich der optischen Achse verringert. Eine in dieser Weise verringerte Schräglagetole ranz kann wieder dadurch erhöht werden, daß die Stärke der Platte verringert wird.An optical recording and reproducing device draws information such as image or Sound data on a recording medium, for example a or more plates, and gives this information from the Plate or the plates again. A record has an open construction in which an information recording area on a Substrate is formed. For example, the substrate consist of a plastic material or glass. To one Information from a high density disk to read or information on such a disc write, the diameter of the light spot must be very small be. This is generally done using a small numerical aper ture of the objective lens and a light source with Short wavelength light related. However, if a light source with light of short wavelength is the Tilt tolerance of the plate with respect to the optical axis decreased. A leaning angle reduced in this way ranz can be increased again by the strength of the Plate is reduced.
Wenn angenommen wird, daß der Schräglagewinkel der Platte gleich 0 ist, dann ergibt sich die Größe des Koma- Aberrationskoeffizienten W₃₁ als:If it is assumed that the banking angle of the Plate is 0, then the size of the coma results Aberration coefficient W₃₁ as:
wobei d und n jeweils die Stärke und den Brechungsindex der Platte wiedergeben. Aus der obigen Beziehung ergibt sich, daß der Koma-Aberrationskoeffizient proportional zur dritten Potenz der numerischen Apertur NA ist. Unter Berücksichti gung der Tatsache, daß die numerische Apertur NA der Objekt linse, die für eine herkömmliche Compact Disc CD benötigt wird, gleich 0,45 ist, und daß die numerische Apertur NA, die für eine herkömmliche digitale Bildplatte oder eine digitale Vielseitigkeitsplatte DVD benötigt wird, gleich 0,6 (wegen der höheren Informationsdichte) ist, hat die DVD einen Koma-Aberrationskoeffizienten, der etwa gleich dem 2,34-fachen des Wertes bei einer CD mit gleicher Stärke für einen gegebenen Schräglagewinkel ist. Die maximale Schrägla getoleranz einer DVD ist damit nur etwa gleich der Hälfte derjenigen einer herkömmlichen CD. Damit die maximale Schräglagetoleranz einer DVD mit der einer CD konform geht, sollte daher die Stärke d der DVD verringert werden.where d and n are the strength and refractive index of each Play disc. From the above relationship, that the coma aberration coefficient is proportional to the third Is the power of the numerical aperture NA. Taking into account due to the fact that the numerical aperture NA is the object lens needed for a conventional compact disc CD is equal to 0.45 and that the numerical aperture NA, that for a conventional digital video disc or one digital versatility disc DVD is needed, equal to 0.6 (because of the higher information density) the DVD has a coma aberration coefficient that is approximately equal to that 2.34 times the value for a CD with the same strength for is a given bank angle. The maximum slant tolerance of a DVD is only about half that of a conventional CD. So that the maximum Tilt tolerance of a DVD that conforms to a CD the thickness d of the DVD should therefore be reduced.
Eine derartige Platte mit verringerter Stärke, die mit einer Lichtquelle kürzerer Wellenlänge (hohe Dichte) arbei tet, beispielsweise eine DVD, kann jedoch in einer Aufzeich nungs- und Wiedergabevorrichtung wie beispielsweise einem Plattenantrieb für eine herkömmliche CD, die mit einer Lichtquelle längerer Wellenlänge arbeitet, nicht benutzt werden, da eine Platte mit einer nicht dem Standard entspre chenden Stärke durch eine sphärische Aberration in einem Maß beeinflußt wird, das dem Unterschied in der Stärke der Plat te gegenüber der Stärke einer normalen Platte entspricht. Wenn die sphärische Aberration extrem zunimmt, hat der Lichtfleck, der auf der Platte gebildet wird, nicht die Lichtintensität, die zur Informationsaufzeichnung benötigt wird, was eine genaue Informationsaufzeichnung verhindert. Während der Wiedergabe der Information ist darüber hinaus das Signalrauschverhältnis zu niedrig, um die aufgezeichne te Information genau wiederzugeben.Such a plate with reduced thickness, with a light source of shorter wavelength (high density) tet, for example a DVD, but can be recorded in one and playback device such as one Disk drive for a conventional CD with a Light source of longer wavelength works, not used because a plate with one does not meet the standard strength through spherical aberration in one measure is affected, the difference in the thickness of the plat equivalent to the thickness of a normal plate. If the spherical aberration increases extremely, the Spot of light that is formed on the plate, not that Light intensity required for information recording what prevents accurate information recording. During the playback of the information is beyond the signal to noise ratio too low to record precise information.
Es wird daher eine optische Aufzeichnungs- und Wieder gabevorrichtung benötigt, die mit einer Lichtquelle kurzer Wellenlänge von beispielsweise 650 nm arbeitet, und mit Platten verschiedener Stärke, wie beispielsweise einer CD oder einer DVD, kompatibel ist.It therefore becomes an optical recording and re-recording Giving device needed with a light source short Wavelength of 650 nm, for example, works with Disks of various thicknesses, such as a CD or a DVD that is compatible.
Zu diesem Zweck werden Forschungen an Vorrichtungen durchgeführt, die eine Information auf zwei verschiedene Plattenarten mit verschiedener Stärke mit einer einzigen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung auf zeich nen und wiedergeben können und mit einer Lichtquelle kürze rer Wellenlänge arbeiten. Linsenanordnungen aus einer Kom bination einer Hologrammlinse und einer Brechungslinse sind beispielsweise in der JP-OS-7-98431 beschrieben.For this purpose, research on devices carried out information on two different Types of plates of different thicknesses with a single optical recording and reproducing apparatus on and play back and shorten with a light source working at the wavelength. Lens assemblies from a com combination of a hologram lens and a refractive lens described for example in JP-OS-7-98431.
Die Fig. 1 und 2 der zugehörigen Zeichnung zeigen die Fokussierung von Beugungslicht nullter Ordnung und erster Ordnung auf Platten 3a und 3b mit verschiedener Stärke je weils. Wie es in diesen beiden Figuren dargestellt ist, sind eine Hologrammlinse 1, die mit einem Muster 11 versehen ist, und eine Brechungsobjektivlinse 2 im Lichtweg vor den Plat ten 3a und 3b angeordnet. Das Muster 11 beugt einen Licht strahl 4 von einer nicht dargestellten Lichtquelle, der durch die Hologrammlinse 1 hindurchgeht, um dadurch das hindurchgehende Licht in gebeugtes Licht 41 erster Ordnung und gebeugtes Licht 40 nullter Ordnung aufzuteilen, die jeweils an einer anderen Stelle auf der optischen Achse mit einer anderen Intensität durch die Objektivlinse 2 fokus siert werden. Die beiden verschiedenen Fokussierungspunkte sind die angemessenen Fokussierungspunkte auf der dickeren Platte 3b und der dünneren Platte 3a jeweils, so daß Daten lese- und -schreibvorgänge bezüglich Platten mit verschiede ner Stärke möglich sind. Figs. 1 and 2 of the accompanying drawings show the focusing of zero-order diffraction light and first order on plates 3 a and 3 b with different thicknesses depending weils. As shown in these two figures, a hologram lens 1 , which is provided with a pattern 11 , and a refractive objective lens 2 are arranged in the light path in front of the plates 3 a and 3 b. The pattern 11 diffracts a light beam 4 from a light source, not shown, which passes through the hologram lens 1 , thereby dividing the passing light into first-order diffracted light 41 and zero-order diffracted light 40 , each at a different location on the optical axis be focussed with a different intensity through the objective lens 2 . The two different focus points are the appropriate focus points on the thicker plate 3 b and the thinner plate 3 a, so that data read and write operations are possible with respect to plates with different thicknesses.
Wenn ein derartiges Linsensystem verwandt wird, wird jedoch durch die Aufteilung des Lichtes in zwei Strahlen (d. h. Licht nullter Ordnung und erster Ordnung) durch die Hologrammlinse 1 der Nutzungswirkungsgrad des tatsächlich benutzten Lichtes (reflektiert und teilweise zweimal ge beugt, erster Ordnung) auf etwa 15% herabgesetzt. Da wei terhin während des Lesevorgangs die Information nur von einem der beiden Lichtstrahlen getragen wird, während der andere Lichtstrahl keine Information trägt, wird der Licht strahl, der keine Information trägt, als Störung oder Rau schen erfaßt. Schließlich erfordert die Herstellung einer derartigen Hologrammlinse einen Arbeitsvorgang mit hoher Genauigkeit zum Ätzen eines feinen Hologramm-Musters, was die Herstellungskosten erhöht.When such a lens system is used, however, by dividing the light into two beams (ie, zero-order and first-order light) by the hologram lens 1, the efficiency of use of the light actually used (reflected and partially diffracted twice, first-order) becomes about 15 % reduced. Further, since the information is only carried by one of the two light beams while the other light beam is carrying no information during the reading process, the light beam which carries no information is detected as a fault or noise. Finally, the manufacture of such a hologram lens requires an operation with high accuracy for etching a fine hologram pattern, which increases the manufacturing cost.
Fig. 3 der zugehörigen Zeichnung zeigt schematisch eine weitere herkömmliche optische Aufzeichnungs- und Wiedergabe vorrichtung, die in der US-PS-5 281 797 beschrieben ist. Diese optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung enthält eine variable Blende 1a zum Verändern des Öffnungs durchmessers, so daß Daten auf eine Platte mit Licht länge rer Wellenlänge sowie auf eine Platte mit Licht kürzerer Wellenlänge aufgezeichnet werden können, wobei die Platten jedoch die gleiche Stärke haben, und eine Information von diesen Platten wiedergegeben werden kann. Die variable Blen de 1a ist zwischen einer Objektivlinse 2 und einer Kollima torlinse 5 vorgesehen. Die variable Membran 1a steuert einen Lichtstrahl 4 von einer Lichtquelle 9, der über einen Strahlteiler 6 übertragen wird, indem sie in passender Weise die Fläche des Strahldurchgangsbereiches, d. h. die numeri sche Apertur NA, einstellt. Die diametrale Apertur der va riablen Membran 1a wird nach Maßgabe der von der benutzten Platte benötigten Lichtfleckgröße eingestellt, und es geht immer der ringförmige Strahl 4a des zentralen Bereiches hindurch, während selektiv der Strahl 4b des Umfangsberei ches durchgelassen oder blockiert wird. In Fig. 3 sind wei terhin eine Fokussierungslinse 7 und ein Photodetektor 8 dargestellt. Fig. 3 of the accompanying drawings schematically shows another conventional optical recording and reproducing device described in US Pat. No. 5,281,797. This optical recording and reproducing device contains a variable aperture 1 a for changing the opening diameter, so that data can be recorded on a plate with light of longer wavelength and on a plate with light of shorter wavelength, but the plates have the same strength, and information can be reproduced from these disks. The variable lens 1 a is provided between an objective lens 2 and a collimator lens 5 . The variable membrane 1 a controls a light beam 4 from a light source 9 , which is transmitted via a beam splitter 6 by appropriately adjusting the area of the beam passage area, ie the numerical aperture NA. The diametrical aperture of the variable membrane 1 a is adjusted in accordance with the light spot size required by the plate used, and it always goes through the annular beam 4 a of the central area, while selectively the beam 4 b of the peripheral area is let through or blocked. In Fig. 3 a focusing lens 7 and a photodetector 8 are white terhin shown.
Wenn bei einer optischen Vorrichtung mit dem oben be schriebenen Aufbau die variable Blende aus einer mechani schen Blende besteht, hängt die Änderung ihrer konstruktiven Resonanzcharakteristik von der effektiven Apertur der Blende ab. Der Einbau der Blende an einem Betätigungsglied zum Betreiben der Objektivlinse ist in der Praxis schwierig. Um dieses Problem zu beseitigen, könnten Flüssigkristalle zur Bildung der Blende benutzt werden. Das jedoch behindert in starkem Maße die Ausbildung des Systems im Kleinformat, beeinträchtigt die Wärmebeständigkeit und Dauerhaftigkeit und erhöht die Herstellungskosten.If in an optical device with the above be wrote the variable aperture from a mechani the aperture, the change depends on their constructive Resonance characteristics from the effective aperture of the aperture from. The installation of the panel on an actuator for Operating the objective lens is difficult in practice. Around To solve this problem, liquid crystals could be used Forming the aperture can be used. However, that hinders in strong training of the system in small format, affects heat resistance and durability and increases manufacturing costs.
Als Alternative können auch separate Objektivlinsen für jede Platte vorgesehen werden, so daß eine bestimmte Objek tivlinse für eine bestimmte Platte benutzt wird. Da in die sem Fall jedoch eine Antriebseinrichtung benötigt wird, um die Linsen zu wechseln, wird der Aufbau kompliziert und nehmen die Herstellungskosten entsprechend zu.As an alternative, separate objective lenses can also be used each plate can be provided so that a specific object tivlinse is used for a particular plate. There in the sem case, however, a drive device is needed to changing the lenses, the structure becomes complicated and manufacturing costs increase accordingly.
Durch die Erfindung soll daher eine optische Aufzeich nungs- und Wiedergabevorrichtung geschaffen werden, die unter geringen Kosten und problemlos hergestellt werden kann.The invention is therefore intended to be an optical recording tion and playback device are created, the can be produced at low cost and without problems can.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll weiterhin der Lichtausnutzungsgrad höher sein und sollen Lichtflecken mit geringerer Aberration gebildet werden können.In the device according to the invention should continue the degree of light utilization should be higher and should be light spots can be formed with less aberration.
Dazu umfaßt die erfindungsgemäße optische Aufzeich nungs- und Wiedergabevorrichtung eine Lichtquelle, eine Objektivlinse, die im Lichtweg von der Lichtquelle vorgese hen ist, der Ebene einer Platte zugewandt ist und einen bestimmten effektiven Durchmesser hat, einen Strahlteiler, der zwischen der Objektivlinse und der Lichtquelle vorgesehen ist, einen Photodetektor zum Erfassen des Lichtes, das vom Lichtteiler abgeteilt und von der Platte reflektiert wird, und eine Lichtsteuereinrichtung, die im Lichtweg zur Objek tivlinse vorgesehen ist, um das Licht im Zwischenbereich zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich eines einfallenden Lichtstrahls zu steuern.For this purpose, the optical recording according to the invention comprises a light source, a Objective lens that is read in the light path from the light source hen is facing the level of a plate and one has a certain effective diameter, a beam splitter, provided between the objective lens and the light source is a photodetector for detecting the light emitted by the Light splitter is separated and reflected from the plate, and a light control device which is in the light path to the object tivlinse is provided to the light in the intermediate area between the area near the axis and the area away from the axis to control the incident light beam.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine im wesentlichen sphärische Linse oder Fresnel-Linse als Objek tivlinse verwandt werden. Die Lichtsteuereinrichtung kann getrennt an einem separaten Bauteil vorgesehen sein. Die Lichtsteuereinrichtung kann auch an irgendeinem optische Bauelement vorgesehen sein, das im Lichtweg zum Photodetek tor angeordnet ist.In the device according to the invention, an im essential spherical lens or Fresnel lens as object tiv lens can be used. The light control device can be provided separately on a separate component. The Light control device can also be connected to any optical Component may be provided in the light path to the photodetec gate is arranged.
Die Lichtsteuereinrichtung kann in Form eines Beschich tungsfilmes zum Blockieren, Absorbieren, Streuen oder Re flektieren des Lichtes vorgesehen sein. Die Lichtsteuerein richtung kann auch als ein unabhängiges transparentes Bau element, das im Lichtdurchgangsbereich vorgesehen ist, oder als eine Lichtsteuerrille oder -nut an einem bestehenden optischen Bauelement vorgesehen sein, um das Licht zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich zu streuen oder zu reflektieren.The light control device can be in the form of a coating film for blocking, absorbing, scattering or re be inflected of light. The light control direction can also act as an independent transparent building element that is provided in the light passage area, or as a light control groove or groove on an existing one Optical component can be provided to the light between to scatter the area close to the axis and the area remote from the axis or to reflect.
Der Lichtsteuerfilm oder die Lichtsteuernut als Licht steuereinrichtung haben die Form eines Ringes oder eines Polygonalzuges, beispielsweise eines Rechteckes oder Quadra tes. Es ist bevorzugt, daß die Lichtsteuernut so ausgebildet ist, daß sie unter einem bestimmten Winkel schräg verläuft oder sphärisch ist, wobei ihre Bodenebene nicht senkrecht bezüglich des Lichtweges verläuft, so daß das einfallende Licht in einer Richtung reflektiert werden kann, die nicht parallel zum Lichtweg verläuft.The light control film or the light control groove as light control device have the shape of a ring or one Polygonal traction, for example a rectangle or quadra tes. It is preferred that the light control groove be so formed is that it slants at a certain angle or is spherical with its bottom plane not perpendicular runs with respect to the light path, so that the incident Light can be reflected in a direction that is not runs parallel to the light path.
Bei der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung ist es bevorzugt, daß der Photodetek tor einen Erfassungsbereich mit einer Größe, die dem Licht des achsennahen Bereiches entspricht, das von einer dicken Platte reflektiert wird, und einen Erfassungsbereich mit einer Größe hat, die dem Licht des achsennahen und achsen fernen Bereiches entspricht, das von einer dünnen Platte reflektiert wird, so daß für die dicke Platte nur das ach sennahe Licht erfaßt wird, während für die dünne Platte sowohl das achsennahe als auch das achsenferne Licht erfaßt werden.In the optical recording and Display device, it is preferred that the photodetec tor a detection area with a size that the light of the area close to the axis corresponds to that of a thick Plate is reflected, and with a detection area of a size that corresponds to the light of the axis and axis distant area corresponds to that of a thin plate is reflected, so that only the ach for the thick plate near-light is detected while for the thin plate both near-axis and off-axis light are detected will.
Es ist weiterhin bevorzugt, daß der Photodetektor einen ersten Erfassungsbereich, der in mehrere Teile unterteilt ist, und einen zweiten Erfassungsbereich hat, der in mehrere Teile unterteilt ist und den ersten Erfassungsbereich um gibt. Der erste Erfassungsbereich hat eine Größe, die dem Licht des achsennahen Bereiches entspricht, das von der dicken Platte reflektiert wird, und der zweite Erfassungs bereich hat eine Größe, die dem Licht des achsennahen und achsenfernen Bereiches entspricht, das von der dünnen Platte reflektiert wird, so daß für die dicke Platte nur das ach sennahe Licht erfaßt wird, während für die dünne Platte sowohl das achsennahe als auch das achsenferne Licht erfaßt werden. Es ist weiterhin bevorzugt, daß der zweite Erfas sungsbereich das Licht außerhalb des achsennahen Bereiches, d. h. das Licht des achsenfernen Bereiches, in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Platte und der Objektivlinse emp fängt.It is further preferred that the photodetector is one first detection area, which is divided into several parts and has a second detection area that is divided into several Parts is divided and the first detection area around gives. The first detection area has a size that the Light of the area close to the axis corresponds to that of the thick plate is reflected, and the second detection area has a size that is close to the axis and corresponds to the area away from the axis, that of the thin plate is reflected, so that only the ach for the thick plate near-light is detected while for the thin plate both near-axis and off-axis light are detected will. It is further preferred that the second detection area outside the area close to the axis, d. H. the light of the area away from the axis, depending from the distance between the plate and the objective lens emp catches.
Es ist insbesondere bevorzugt, daß der erste Erfas sungsbereich und der zweite Erfassungsbereich des Photode tektors, der den ersten Erfassungsbereich umgibt, beide, was ihren Gesamtaufbau anbetrifft, vertikal und horizontal sym metrisch sind. Insbesondere sind die jeweiligen Bereiche in jeweils vier Teile symmetrisch unterteilt.It is particularly preferred that the first acquisition area and the second detection area of the photode tector that surrounds the first detection area, both what their overall structure, vertical and horizontal sym are metric. In particular, the respective areas are in each divided four parts symmetrically.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnungen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigenThe following is based on the associated drawings a particularly preferred embodiment of the invention described in more detail. Show it
Fig. 1 und 2 schematisch eine herkömmliche optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit einer Holo grammlinse, wobei die Zustände dargestellt sind, in denen ein Lichtstrahl auf einer dünnen Platte und auf einer dicken Platte jeweils fokussiert ist, Fig. 1 and 2 schematically a conventional optical recording and reproducing apparatus grams lens having a Holo, wherein the states are shown in which a light beam on a thin plate and on a thick plate is respectively focused,
Fig. 3 schematisch eine weitere herkömmliche optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, Fig. 3 shows schematically a further conventional optical recording and reproducing apparatus,
Fig. 4 schematisch das Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrich tung, Fig. 4 schematically shows the embodiment of the processing to the invention OF INVENTION optical recording and Wiedergabevorrich,
Fig. 5 in einer Teilansicht die Beziehung zwischen einem Photodetektor und einem Lichtsteuerfilm bei der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung, Fig. 5 a partial view of the relationship between a photodetector and a light control film at the position shown in Fig. 4 device,
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Acht-Segment-Photode tektor für die erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 6 is a plan view of an eight-segment Photode Tektor for the inventive device,
Fig. 7-9 Draufsichten, die den Lichtempfangsbereich zeigen, der auf dem Acht-Segment-Photodetektor durch eine Objektivlinsenposition relativ zu einer dünnen Platte und zu einer dicken Platte jeweils gebildet wird, und Fig. 7-9 are plan views showing the light receiving region of the photodetector eight-segment is formed by an objective lens position relative to a thin disc and a thick disc, respectively on, and
Fig. 13 in einem Diagramm ein Fokussignal, das von dem in Fig. 6 dargestellten Acht-Segment-Photodetektor erhalten wird. Fig. 13 is a diagram showing a focus signal obtained from the eight-segment photodetector shown in Fig. 6.
Gemäß der Erfindung wird unter den Lichtstrahlen, die zum Photodetektor gehen, der Lichtstrahl um die mittlere Achse des Lichtweges, d. h. das Licht im Zwischenbereich zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich (mit vielen Komponenten der sphärischen Aberration), blockiert oder abgeschirmt, so daß das Licht mit weniger Komponenten der sphärischen Aberration den Photodetektor erreicht, wo durch das Fokussignal stabilisiert wird. Es läßt sich somit ein Plattenantrieb, der kompatibel für Platten mit verschie dener Stärke, beispielsweise eine CD mit einer Stärke von 1,2 mm und eine digitale Bildplatte mit einer Stärke von 0,6 mm, verwandt werden kann, problemlos mit niedrigen Kosten herstellen. Der achsennahe Bereich ist der Bereich um die mittlere Achse der Linse (als optische Achse in der Optik definiert), der eine im wesentlichen vernachlässigbare Aber ration hat, während der achsenferne Bereich der Bereich ist, der weiter als der achsennahe Bereich von der optischen Achse entfernt ist, wobei der Zwischenbereich der Bereich zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich ist.According to the invention, among the light rays that go to the photodetector, the light beam around the middle one Axis of light path, d. H. the light in the intermediate area between the area near the axis and the area away from the axis (with many components of spherical aberration) or shielded so that the light with fewer components of spherical aberration reaches the photodetector where is stabilized by the focus signal. So it can be a disk drive that is compatible for disks with various their strength, for example a CD with a strength of 1.2 mm and a digital image plate with a thickness of 0.6 mm, can be used easily with low cost produce. The area close to the axis is the area around the middle axis of the lens (as optical axis in optics defined), which is an essentially negligible but ration, while the off-axis area is the area the wider than the near-axis area of the optical Axis is removed, with the intermediate area being the area between the area near the axis and the area away from the axis.
Fig. 4 zeigt schematisch das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabe vorrichtung, wobei in Fig. 4 die Lichtfokusierungen auf einer dünnen Platte und auf einer dicken Platte im Vergleich zueinander dargestellt sind. Fig. 4 shows schematically the embodiment of the optical recording and reproducing device according to the invention, wherein in Fig. 4, the light focusing on a thin plate and on a thick plate are shown in comparison to each other.
In Fig. 4 sind eine dünne Platte 300a (beispielsweise eine digitale Bildplatte mit einer Stärke von 0,6 mm) und eine dicke Platte (beispielsweise eine CD mit einer Stärke von 1,2 mm) dargestellt.In Fig. 4, a thin plate 300 a (for example a digital image plate with a thickness of 0.6 mm) and a thick plate (for example a CD with a thickness of 1.2 mm) are shown.
Eine gemeinsame Objektivlinse 200 ist vor der digitalen Bildplatte 300a und der CD 300b angeordnet. Die Objektivlin se 200, die einen bestimmten effektiven Durchmesser hat, fokussiert einfallendes Licht 400 von einer Lichtquelle 900 auf die Platte 300a oder 300b oder empfängt das von der Platte 300a oder 300b reflektierte Licht. Eine Lambda-Vier telplatte 500 ist an der Rückseite der Objektivlinse 200 vorgesehen. Ein Strahlteiler 700 befindet sich zwischen der Lambda-Viertelplatte 500 und einer Kollimatorlinse 600, die neben der Lichtquelle 900 angeordnet ist.A common objective lens 200 is arranged in front of the digital image plate 300 a and the CD 300 b. The objective lens 200 , which has a certain effective diameter, focuses incident light 400 from a light source 900 onto the plate 300 a or 300 b or receives the light reflected from the plate 300 a or 300 b. A four-wave lambda plate 500 is provided on the back of the objective lens 200 . A beam splitter 700 is located between the quarter-wave plate 500 and a collimator lens 600 , which is arranged next to the light source 900 .
Eine Fokussierungslinse 800, ein Lichtsteuerelement 810 und ein Photodetektor 820 sind im Lichtweg des reflektierten Lichtes vom Strahlteiler 700 angeordnet. Der Photodetektor 820 ist elektrisch mit einer magneto-optischen Plattenbe stimmungseinrichtung 830 verbunden. Die magneto-optische Plattenbestimmungseinrichtung 830 ist mit einem Differenti alverstärker 841 und einem Addierer 842 zum Bilden eines magneto-optischen Signals verbunden.A focusing lens 800 , a light control element 810 and a photodetector 820 are arranged in the light path of the reflected light from the beam splitter 700 . The photodetector 820 is electrically connected to a magneto-optical plate determination device 830 . The magneto-optical disk determining device 830 is connected to a differential amplifier 841 and an adder 842 for forming a magneto-optical signal.
Bei der optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrich tung mit dem oben beschriebenen Aufbau besteht das Licht steuerelement 810 aus einem transparenten Material und weist das Lichtsteuerelement 810 auf seiner Oberfläche einen Lichtsteuerfilm 811 auf, um das Licht im Zwischenbereich zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich, das viele Komponenten der sphärischen Aberration hat, unter den hindurchgehenden und zum Photodetektor 820 gehenden Licht strahlen zu absorbieren, zu streuen oder zu reflektieren.In the optical recording and Wiedergabevorrich processing with the above-described structure is the light control member 810 made of a transparent material and has the light control member 810 on its surface a light controlling film 811 to the light in the intermediate region between the near axis and the far axis area that many Components of the spherical aberration have to absorb, scatter or reflect rays under the light passing through and going to the photodetector 820 .
Das heißt mit anderen Worten, daß in der in Fig. 5 dargestellten Weise der Lichtsteuerfilm 811 das Licht des Zwischenbereiches zwischen dem achsennahen und dem achsen fernen Bereich, das viele Komponenten der sphärischen Aber ration hat, steuert, z. B. blockiert, absorbiert, streut, beugt, bricht oder reflektiert. Das hat zur Folge, daß nur die Lichtstrahlen des achsennahen und des achsenfernen Be reiches den Photodetektor 820 erreichen. Der Lichtsteuerfilm 811 zum Blockieren des Lichtes des Zwischenbereiches kann verschiedene Formen, wie beispielsweise die Form eines Kreisringes oder eines Polygonzuges, beispielsweise eines Quadrates oder eines Fünfecks, haben. Bei verschiedenen Ausbildungsformen kann der Lichtsteuerfilm 811 auch als Beschichtungsfilm oder als eine physikalische oder körperli che Struktur zum Blockieren des Lichtweges vorgesehen sein. Unter dem Lichtsteuerfilm 811 ist eine Einrichtung zur Lichtsteuerung im weitesten Sinne zu verstehen.In other words, in the manner shown in FIG. 5, the light control film 811 controls the light of the intermediate region between the near-axis and the far-axis region, which has many components of the spherical aberration, e.g. B. blocks, absorbs, scatters, bends, breaks or reflects. As a result, only the light beams of the near-axis and off-axis loading areas reach the photodetector 820 . The light control film 811 for blocking the light of the intermediate area may have various shapes, such as the shape of a circular ring or a polygon, for example a square or a pentagon. In various configurations, the light control film 811 can also be provided as a coating film or as a physical or physical structure for blocking the light path. The light control film 811 is to be understood as a device for light control in the broadest sense.
Der Photodetektor 820 hat den folgenden Aufbau.The photodetector 820 has the following structure.
Was den Gesamtaufbau anbetrifft, so ist der Photodetek tor 820 quadratisch. Ein erster Erfassungsbereich 821, der in vier Teile unterteilt ist, befindet sich in der Mitte, und ein zweiter Erfassungsbereich 822, der in vier Teile unterteilt ist, ist um den ersten Erfassungsbereich 821 herum vorgesehen. Der erste Erfassungsbereich 821 weist vier quadratische Lichterfassungselemente A1, B1, C1 und D1 auf, und der zweite Lichterfassungsbereich 822 weist vier L-för mige Lichterfassungselemente A2, B2, C2 und D2 auf.As for the overall structure, the photodetector 820 is square. A first detection area 821 , which is divided into four parts, is located in the middle, and a second detection area 822 , which is divided into four parts, is provided around the first detection area 821 . The first detection area 821 has four square light detection elements A1, B1, C1 and D1, and the second light detection area 822 has four L-shaped light detection elements A2, B2, C2 and D2.
Der erste Erfassungsbereich 821 ist so groß wie ein äußeres Quadrat, das tangential bezüglich des Lichtvertei lungsbereiches gezogen wird, der durch das Licht erzeugt wird, das durch die Innenseite des Lichtsteuerfilmes 811 geht, wenn sich die Objektivlinse 200 im fokussierten Zu stand bezüglich der digitalen Bildplatte 300a befindet. In diesem Zustand ist der zweite Erfassungsbereich 822 groß genut, um alle Lichtstrahlen abzudecken, die jenseits des Lichtsteuerfilms 811 auftreffen. Das wird im folgenden an hand der Fig. 7-12 näher beschrieben.The first detection area 821 is as large as an outer square drawn tangentially with respect to the light distribution area generated by the light that passes through the inside of the light control film 811 when the objective lens 200 is in focus with respect to the digital image plate 300 a is located. In this state, the second detection area 822 is large enough to cover all light rays that strike beyond the light control film 811 . This is described in more detail below with reference to FIGS . 7-12.
Fig. 7 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß sich die Objektivlinse 200 in einer fokussierten Position be züglich der digitalen Bildplatte 300a befindet. Der Licht verteilungsbereich des achsennahen Lichtes, das durch die Innenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, tangiert innen den ersten Erfassungsbereich 821. Das Licht, das über die Außen seite des Lichtsteuerfilmes 811 geht, ist eng nur im zweiten Erfassungsbereich 822 verteilt. Fig. 7 shows the light distribution in the event that the objective lens 200 is in a focused position with respect to the digital image plate 300 a. The light distribution area of the near-axis light that passes through the inside of the light control film 811 affects the first detection area 821 on the inside. The light that goes over the outside of the light control film 811 is narrowly distributed only in the second detection area 822 .
Fig. 8 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß die Objektivlinse 200 im fernfokussierten Zustand bezüglich der digitalen Bildplatte 300a ist. Wie es in Fig. 8 dargestellt ist, erstreckt sich dann die Lichtverteilung horizontal, das heißt über die horizontalen Lichtempfangselemente B2, B1, D1 und D2. Fig. 8 shows the light distribution in the event that the objective lens 200 is in the far-focused state with respect to the digital image plate 300 a. As is shown in FIG. 8, the light distribution then extends horizontally, that is to say over the horizontal light receiving elements B2, B1, D1 and D2.
Fig. 9 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß die Objektivlinse 200 sich in einer nahfokussierten Position bezüglich der digitalen Bildplatte 300a befindet. Dann ist in der in Fig. 9 dargestellten Weise der Lichtverteilungs bereich 820c vertikal langgestreckt, so daß er sich über die vertikalen Lichtempfangselemente A2, A1, C1 und C2 er streckt. Fig. 9 shows the light distribution in the event that the objective lens 200 is in a closely focused position with respect to the digital image plate 300 a. Then, in the manner shown in FIG. 9, the light distribution area 820 c is elongated vertically, so that it extends over the vertical light receiving elements A2, A1, C1 and C2.
Fig. 10 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß sich die Objektivlinse 200 in einer fokussierten Position bezüglich einer CD 300b befindet. Der Lichtverteilungsbe reich für das achsennahe Licht, das durch die Innenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, tangiert innen den ersten Erfas sungsbereich 821, wie es bei der digitalen Bildplatte 300a der Fall ist. Das Licht, das über die Außenseite des Licht steuerfilmes 811 geht, ist weit im zweiten Erfassungsbereich 822 verteilt, derart, daß der zweite Erfassungsbereich 822 den Lichtverteilungsbereich für das Licht, das über die Außenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, innen tangiert. Fig. 10 shows the light distribution in the event that the objective lens 200 is in a focused position with respect to a CD 300 b. The light distribution area for the near-axis light that passes through the inside of the light control film 811 affects the inside of the first detection area 821 , as is the case with the digital image plate 300 a. The light that goes over the outside of the light control film 811 is widely distributed in the second detection area 822 , such that the second detection area 822 affects the light distribution area for the light that goes over the outside of the light control film 811 inside.
Fig. 11 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß die Objektivlinse 200 im fernfokussierten Zustand bezüglich der CD 300b ist. Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, ist dann die Lichtverteilung horizontal langgestreckt, so daß sie über die horizontalen Lichtempfangselemente B2, B1, D1 und D2 geht. Dabei ist das Licht, das durch die Innenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, auch im ersten Erfassungsbereich 821 verteilt, und ist das Licht, das über die Außenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, so verteilt, daß es im zweiten Erfassungsbereich 822 horizontal langgestreckt ist. Fig. 11 shows the light distribution in the case that the objective lens 200 is in the far-focused state with respect to the CD 300 b. As shown in FIG. 11, the light distribution is then elongated horizontally, so that it passes over the horizontal light receiving elements B2, B1, D1 and D2. Here, the light that passes through the inside of the light control film 811 is also distributed in the first detection area 821 , and the light that passes through the outside of the light control film 811 is distributed such that it is horizontally elongated in the second detection area 822 .
Fig. 12 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß sich die Objektivlinse 200 in einem nahfokussierten Zustand bezüglich der CD 300b befindet. Im Gegensatz zu Fig. 11 ist in diesem Fall der Lichtverteilungsbereich vertikal langge streckt, so daß er über die vertikalen Lichtempfangselemente A2, A1, C1 und C2 geht. Dabei ist jedoch das Licht, das über die Innenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, gleichfalls im ersten Erfassungsbereich 821 verteilt. Fig. 12 shows the light distribution in the case that the objective lens 200 is in a near-focused state with respect to the CD 300 b. In contrast to Fig. 11, the light distribution area is vertically elongated in this case, so that it goes over the vertical light receiving elements A2, A1, C1 and C2. However, the light that passes over the inside of the light control film 811 is also distributed in the first detection area 821 .
Wie es oben beschrieben wurde, erreicht gemäß der Er findung nur das Licht, das über die Innenseite des Licht steuerfilms 811 geht, d. h. das achsennahe Licht mit geringer sphärischen Aberration, den ersten Erfassungsbereich 821.As described above, according to the invention, only the light that passes through the inside of the light control film 811 , that is, the near-axis light with little spherical aberration, reaches the first detection area 821 .
Beim Betrieb der erfindungsgemäßen optischen Aufzeich nungs- und Wiedergabevorrichtung werden dann, wenn eine Information von einer dünnen Platte, beispielsweise einer digitalen Bildplatte 300a, wiedergegeben wird oder auf diese aufgezeichnet wird, Signale verwandt, die sowohl vom ersten als auch vom zweiten Erfassungsbereich 821 und 822 erzeugt werden. Wenn eine Information von einer dicken Platte, bei spielsweise einer CD 300b, wiedergegeben werden soll oder auf eine derartige Platte eine Information aufgezeichnet werden soll, dann wird nur ein Signal vom ersten Erfassungs bereich und nicht vom zweiten Erfassungsbereich 821 ver wandt.In the operation of the optical recording and reproducing device according to the invention, when information is reproduced from a thin plate, for example a digital image plate 300 a, or is recorded on it, signals are used which originate from both the first and the second detection area 821 and 822 can be generated. If information from a thick disk, for example a CD 300 b, is to be reproduced or information is to be recorded on such a disk, then only a signal from the first detection area and not from the second detection area 821 is used .
Fig. 13 zeigt eine graphische Darstellung zum Vergleich eines Fokussignals S1, das aus dem Signal erhalten wird, das nur vom ersten Erfassungsbereich 821 für den Fall erzeugt wird, daß der Lichtsteuerfilm 811 bei einer dicken Platte, beispielsweise einer CD, benutzt wird, mit einem Fokussignal S2, das von allen Signalen erhalten wurde, die vom ersten und zweiten Erfassungsbereich 821 und 822 für den Fall er zeugt werden, daß der Lichtsteuerfilm 811 nicht bei einer dicken Platte, beispielsweise nicht bei einer CD, benutzt wird. Die Breite des ersten Erfassungsbereiches 821 für den Photodetektor, der dabei benutzt wurde, lag bei 90 µm, und die Breite des zweiten Erfassungsbereiches 822, der den ersten Erfassungsbereich 821 umschließt, lag bei 160 µm. Wie es in Fig. 13 dargestellt ist, wird dann, wenn bei einer CD 300b der Lichtsteuerfilm 811 verwandt wird und der erste Erfassungsbereich 821 benutzt wird, ein stabileres Fokussi gnal S1 verglichen mit dem Fall erhalten, in dem der erste und der zweite Erfassungsbereich 821 und 822 benutzt werden. Bei einer CD wird weiterhin dafür gesorgt, daß das achsen ferne Licht, das ein hohes Maß an sphärischer Aberration zeigt, weit im zweiten Erfassungsbereich 822 verteilt wird. Das Fokussignal S2 nimmt daher zu, und die Symmetrie für die Fokussierungsrichtung kann beibehalten werden. Fig. 13 is a graph showing a comparison of a focus signal S1 obtained from the signal generated only by the first detection area 821 in the case that the light control film 811 is used on a thick plate such as a CD with one Focus signal S2 obtained from all the signals generated by the first and second detection areas 821 and 822 in the event that the light control film 811 is not used on a thick disk such as a CD. The width of the first detection area 821 for the photodetector used was 90 μm, and the width of the second detection area 822 , which encloses the first detection area 821 , was 160 μm. As shown in FIG. 13, when the light control film 811 is used in a CD 300 b and the first detection area 821 is used, a more stable focus signal S1 is obtained compared to the case where the first and second detection areas 821 and 822 can be used. In the case of a CD, it is further ensured that the off-axis light, which shows a high degree of spherical aberration, is widely distributed in the second detection area 822 . The focus signal S2 therefore increases and the symmetry for the focusing direction can be maintained.
Um in der oben beschriebenen Weise bei der erfindungs gemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung eine Information von zwei Platten mit verschiedener Stärke, d. h. von einer CD und von einer digitalen Bildplatte, zu lesen, werden ein Lichtsteuerfilm und ein Acht-Segment-Pho todetektor verwandt, derart, daß nur das achsennahe Licht am Photodetektor empfangen wird, wenn die Information von einer CD gelesen wird, und das achsennahe und achsenferne Licht vom Photodetektor empfangen werden, wenn die Information nicht von einer CD gelesen wird. Wenn daher eine dicke Plat te benutzt wird, wird ein Signal erhalten, das dem achsenna hen Bereich entspricht. Wenn eine dünne Platte benutzt wird, wird ein relativ stabiles Signal erhalten, das beiden Berei chen, d. h. dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich, entspricht.To fiction in the manner described above according to optical recording and reproducing apparatus information from two plates of different thickness, d. H. from a CD and a digital video disc, too will read a light control film and an eight-segment pho related to the detector, such that only the near-axis light on Photodetector is received when the information is from a CD is read, and the off-axis and off-axis light be received by the photodetector when the information is not read from a CD. Therefore, if a thick plat te is used, a signal is received that corresponds to the axis hen area corresponds. If a thin plate is used a relatively stable signal is obtained, the two areas chen, d. H. the area close to the axis and the area away from the axis, corresponds.
Verglichen mit herkömmlichen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtungen verwendet in der oben beschrie benen Weise die erfindungsgemäße Vorrichtung somit eine das Licht blockierende oder streuende Einrichtung, die einfach und leicht herzustellen ist, beispielsweise einen Lichtsteu erfilm, der auf einem transparenten Element ausgebildet ist, oder eine lichtblockierende oder -streuende Nut, die auf der Objektivlinse ausgebildet ist, während im Gegensatz dazu die herkömmliche Vorrichtung eine komplizierte und mit hohen Kosten verbundene Hologrammlinse verwendet. Da das Licht ausgenutzt wird, ohne durch eine Hologrammlinse aufgeteilt zu werden, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung auch einen höheren Lichtausnutzungsgrad. Da weiterhin eine Signal er halten wird, das den Plattentyp unterscheiden kann, ist ein separates Bauelement zum Unterscheiden des Plattentyps nicht erforderlich.Compared to conventional optical recording and Playback devices used in the above benen the device of the invention thus a Light blocking or scattering device that is simple and is easy to manufacture, for example a lighting control film, which is formed on a transparent element, or a light blocking or diffusing groove on the Objective lens is formed, while in contrast the conventional device a complicated and high Cost associated hologram lens used. Because the light is exploited without being divided by a hologram lens to become, the device according to the invention also has a higher degree of light utilization. As he continues to signal that can distinguish the plate type is a separate component for distinguishing the plate type not required.
Claims (16)
einer Lichtquelle,
einer Objektivlinse, die im Lichtweg von der Lichtquel le angeordnet ist, der Ebene einer Platte zugewandt ist und einen bestimmten effektiven Durchmesser hat,
einem Lichtteiler, der zwischen der Objektivlinse und der Lichtquelle vorgesehen ist, und
einem Photodetektor, der das vom Lichtteiler abgeteilte und von der Platte reflektierte Licht erfaßt, gekennzeichnet durch
eine Lichtsteuereinrichtung (810), die im Lichtweg zur Objektivlinse (800) angeordnet ist, um das Licht des Zwi schenbereiches zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich des einfallenden Lichtstrahles zu steuern.1. Optical recording and reproducing device with
a light source,
an objective lens which is arranged in the light path from the light source, faces the plane of a plate and has a certain effective diameter,
a light splitter provided between the objective lens and the light source, and
a photodetector, which detects the light divided by the light divider and reflected by the plate, characterized by
a light control device ( 810 ) which is arranged in the light path to the objective lens ( 800 ) in order to control the light of the intermediate region between the near-axis and the off-axis region of the incident light beam.
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