DE19654673A1

DE19654673A1 - Optischer Aufnehmer

Info

Publication number: DE19654673A1
Application number: DE19654673A
Authority: DE
Inventors: Young Sik Kim
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1996-12-28
Publication date: 1997-07-03
Also published as: US5930219A; JPH09198702A; CN1158476A; KR100206771B1; KR970050349A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Aufnehmer und insbesondere einen verbesserten optischen Aufnehmer, welcher imstande ist, unter Verwendung nur eines optischen Aufnehmers durch Steuerung der numerischen Apertur einer Objektivlinse mittels eines Flüssigkristallverschlusses (liquid crystal shutter, LCS) und eines Beugungshologramms Daten von Platten abzulesen und auf Platten zu schreiben, die jeweils eine unterschiedliche Aufzeichnungsdichte und Dicke aufweisen.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Fig. 1 ist eine Ansicht, welche die Konstruktion eines herkömmlichen optischen Aufnehmers erläutert.

Wie hier gezeigt, ist ein Beugungsgitter 2 neben einer Laserdiode 1 angeordnet, die einen Laserstrahl erzeugt, um den Strahl von der Laserdiode 1 in einen Hauptstrahl und zwei Hilfsstrahlen für eine Spurlagen- Servoeinrichtung zu teilen.

Zudem ist eine Objektivlinse 4 neben einer Kollimatorlinse 3 angeordnet, um paralleles Licht von der Kollimatorlinse 3 auf eine optische Platte D zu fokussieren.

Zwischen dem Beugungsgitter 2 und der Kollimatorlinse 4 ist ein strahlteilendes Prisma 5 angeordnet, um den gemäß den auf der optischen Platte D geschriebenen Informationen reflektierten Strahl und den von dem Beugungsgitter 2 einfallenden Strahl in einem vorbestimmten Verhältnis zu übertragen und zu reflektieren.

Unter dem strahlteilenden Prisma 5 ist eine Sensorlinse 6 angeordnet, um den vom strahlteilenden Prisma 5 reflektierten Strahl zu konzentrieren, und es ist ein optischer Detektor 7 zur Erfassung eines Datensignals des durch die Sensorlinse 6 hindurchgetretenen Strahl s angeordnet.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion tritt der Strahl von der Laserdiode 1 durch das Beugungsgitter 2 und das strahlteilende Prisma 5 und wird durch die Kollimator linse 3 in paralleles Licht umgewandelt, und der Strahl wird dann durch die Objektivlinse 4 fokussiert. Anschlie ßend wird der Strahl gemäß den auf der Oberfläche der optischen Platte D aufgezeichneten Daten reflektiert oder gebeugt.

Danach tritt der von der Oberfläche der optischen Platte D reflektierte Strahl durch die Objektivlinse 4 und die Kollimatorlinse 3, wird von dem strahlteilenden Prisma 5 reflektiert und wird von dem optischen Detektor 7 durch die Sensorlinse 6 hindurch erfaßt.

Wenn jedoch in dem herkömmlichen Aufnehmer eine hoch dichte optische Platte wie eine digitale Bildplatte (digital video disk, DVD) verwendet wird, ist die Aufzeichnungsdichte verglichen mit optischen Platten des herkömmlichen CD-Typs 6- bis 8fach erhöht. Um die darauf aufgezeichneten Daten wiederzugeben, muß also die numerische Apertur der Objektivlinse 4 etwa 0,6 betragen.

Überdies treten beim herkömmlichen optischen Aufnehmer folgende Probleme auf, wenn Daten wiedergegeben werden, welche auf einer hochdichten optischen Platte wie einer DVD mit einer Dicke von 0,6 mm und einer optischen Platte wie einer CD mit einer Dicke von 1,2 mm aufgezeichnet sind.

Die Strahlstärkenverteilung in einem Zustand, wo der Strahl mittels der Objektivlinse 4 mit einer numerischen Apertur NA von 0,6 auf die Oberfläche der optischen Platte D mit einer Dicke von 0,6 mm fokussiert wird, wobei die Linse so ausgelegt ist, daß der Strahl auf die Oberfläche einer optischen Platte D mit einer Dicke von 0,6 mm fokussiert werden kann, wird nämlich durch die in Fig. 2 dargestellte durchgezogenen Linie angezeigt.

Wenn nämlich der Strahl mittels der Objektivlinse 4 auf eine optische Platte D mit einer Dicke von 1,2 mm fokussiert wird, ist, was die Strahlstärkenverteilung be trifft, der Strahlstärkenanteil eines Hauptlappens deutlich verringert im Vergleich zu der DVD mit einer Dicke von 0,6 mm, und die Strahlstärke eines Seitenlappens ist relativ erhöht, so daß ein verstärktes Übersprechen des auf einer benachbarten Spur aufgezeichneten Signals auftritt.

Wenn zum Beispiel mittels der Objektivlinse 4 mit einer numerischen Apertur von 0,6 Daten gelesen werden, die auf einer optischen Platte (vom herkömmlichen CD-Typ) mit einer Dicke von 1,2 mm und einem Spurabstand von 1,6 µm aufgezeichnet sind, dann ist das Übersprechen um mehr als -20dB vermindert.

Wenn schließlich die Objektivlinse 4 mit einer nume rischen Apertur (NA) von 0,6 verwendet wird, um den Strahl auf die Oberfläche einer optischen Platte D mit einer Dicke von 0,6 mm zu fokussieren, ist die sphärische Aberration in Bezug auf die Platte deutlich erhöht, statt die optische Platte mit einer Dicke von 1,2 mm wiederzugeben.

Daher ist es unmöglich, die auf der optischen Platte (der CD) mit einer Dicke von 1,2 mm und auf der DVD mit einer Dicke von 0,6 mm aufgezeichneten Daten mittels des herkömmlichen optischen Aufnehmers stabil wiederzugeben.

KURZE DARLEGUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen optischen Aufnehmer bereitzustellen, der die im Stand der Technik anzutreffenden Probleme überwindet.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines optischen Aufnehmers, welcher imstande ist, unter Verwendung nur eines optischen Aufnehmers durch Steuerung der numerischen Apertur einer Objektivlinse mittels eines Flüssigkristallverschlusses (liquid crystal shutter, LCS) und eines Beugungshologramms Daten von Platten abzulesen und auf Platten zu schreiben, die jeweils eine unterschiedliche Aufzeichnungsdichte und Dicke aufweisen.

Um die obigen Ziele zu erreichen, wird ein optischer Aufnehmer bereitgestellt, der ein Beugungsrichtungsumwandlungsglied zur Umwandlung einer Beugungsrichtung eines Strahls von einer Laserdiode, wobei sich der Strahl auf eine optische Platte zu bewegt, ein Beugungsglied zur selektiven Beugung des durch das Beugungsrichtungsumwandlungsglied hindurchgetretenen Strahl s gemäß einem Beugungszustand sowie eine Objektivlinse zur Fokussierung des Strahls von dem Beugungsglied auf die optische Platte umfaßt.

Zusätzliche Vorteile, Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich anhand der nachstehend gegebenen genauen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, die lediglich als Erläuterung dienen sollen und daher keine Einschränkung für die vorliegende Erfindung darstellen, wobei:

Fig. 1 eine Ansicht ist, welche die Konstruktion eines herkömmlichen optischen Aufnehmers erläutert;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Strahlstärken verteilung von unterschiedlich dicken optischen Platten des Stands der Technik ist;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ist, welche einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 4 eine Ansicht ist, welche die Gesamtkonstruktion eines optischen Aufnehmers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 5A eine perspektivische Ansicht in aufgelösten Einzelteilen ist, welche die Konstruktion eines Flüssigkristallverschlusses (LCS) für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 5B eine perspektivische Ansicht in aufgelösten Einzelteilen ist, welche die Konstruktion eines anderen LCS für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 6 eine Ansicht ist, welche ein Beispiel für die Zuführung einer Spannung zu einem LCS des optischen Aufnehmers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 7A eine Ansicht ist, welche für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Veränderung einer Beugungsrichtung in einem TN-Flüssigkristall in einem Zustand darstellt, wo dem Flüssigkristall einer Flüssigkristallschicht keine Spannung zugeführt wird;

Fig. 7B eine Ansicht ist, welche für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Veränderung einer Beugungsrichtung in einem TN-Flüssigkristall in einem Zustand darstellt, wo dem Flüssigkristall einer Flüssigkristallschicht eine Spannung zugeführt wird;

Fig. 8A eine Vorderansicht ist, welche ein kreisförmiges Beugungshologramm für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 8B eine Vorderansicht ist, welche ein quadratisches Beugungshologramm für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 9A eine Ansicht ist, welche eine Elektrode eines LCS für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, der eine Spannung in dem normalen Weißmodus (NW) zugeführt wird;

Fig. 9B eine Ansicht ist, welche eine Elektrode eines LCS für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, der eine Spannung in dem normalen Schwarzmodus (NB) zugeführt wird;

Fig. 10 eine Tabelle ist, welche für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den auf einer Gitterform eines Beugungshologramms beruhenden Beugungswirkungsgrad darstellt;

Fig. 11 eine graphische Darstellung ist, welche für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Beugungswirkungsgrad eines Beugungshologramms hinsichtlich eines Beugungszustands darstellt;

Fig. 12A eine Ansicht ist, welche einen Zustand dar stellt, wo einer transparenten Elektrode eines LCS keine Spannung zugeführt wird, um das Prinzip der Änderung der numerischen Apertur für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erläutern;

Fig. 12B eine Ansicht ist, welche einen Zustand dar stellt, wo einer transparenten Elektrode eines LCS eine Spannung zugeführt wird, um das Prinzip der Änderung der numerischen Apertur für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erläutern;

Fig. 13 eine Ansicht ist, welche einen Zustand darstellt, wo sich ein Beugungsstrahl bedingt durch ein Beugungshologramm eines optischen Aufnehmers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weit von einer Objektivlinse nach vorne fortpflanzt;

Fig. 14A eine Ansicht ist, welche einen Zustand darstellt, wo sich ein Beugungsstrahl bedingt durch ein Beugungshologramm in Bezug auf eine Objektivlinse seitlich fortpflanzt, wobei eine transparente Elektrode einer Flüssigkristallplatte kreisförmig ist;

Fig. 14B eine Ansicht ist, welche einen Zustand darstellt, wo sich ein Beugungsstrahl bedingt durch ein Beugungshologramm von einer Objektivlinse nach hinten fort pflanzt, wobei eine transparente Elektrode einer Flüssigkristallplatte kreisförmig ist;

Fig. 15A eine Ansicht ist, welche einen Zustand dar stellt, wo sich ein Beugungsstrahl bedingt durch ein Beugungshologramm seitlich zu einer Objektivlinse fortpflanzt, wobei eine transparente Elektrode einer Flüssigkristall platte kreisförmig oder quadratisch ist;

Fig. 15B eine Ansicht ist, welche einen Zustand darstellt, wo sich ein Beugungsstrahl bedingt durch ein Beugungshologramm von einer Objektivlinse nach hinten fortpflanzt, wobei eine transparente Elektrode einer Flüssig kristallplatte kreisförmig oder quadratisch ist;

Fig. 16A eine Ansicht ist, welche ein Gitter darstellt, wenn ein Beugungshologramm eines optischen Aufnehmers gegen eine Indexmodulation gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgewechselt wird;

Fig. 16B eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines auf der Position des Gitters von Fig. 16A beruhenden Beugungswirkungsgrads ist;

Fig. 17 eine Ansicht ist, welche die Konstruktion eines optischen Aufnehmers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;

Fig. 18 eine Ansicht ist, welche eine andere Kon struktion des optischen Aufnehmers von Fig. 17 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;

Fig. 19 eine Ansicht ist, welche die Konstruktion eines optischen Aufnehmers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;

Fig. 20 eine Ansicht ist, welche eine andere Kon struktion des optischen Aufnehmers von Fig. 19 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;

Fig. 21 eine Ansicht ist, welche die Konstruktion eines optischen Aufnehmers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;

Fig. 22A eine Ansicht ist, welche ein Beugungshologramm für einen optischen Aufnehmer gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei dem ein kreisförmiger Sperrfilm ausgebildet ist;

Fig. 22B eine Ansicht ist, welche ein Beugungshologramm für einen optischen Aufnehmer gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei dem eine Mehrzahl von kreisförmigen Sperrfilmen ausgebildet sind; und

Fig. 23 eine Ansicht ist, welche eine andere Kon struktion eines optischen Aufnehmers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und Fig. 4 ist eine Ansicht, welche die Gesamtkonstruktion eines optischen Aufnehmers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Wie hier gezeigt, ist neben einer Laserdiode 11 ein Strahlteiler 12 angeordnet, um unter den Strahlen von der Laserdiode 11 einen Strahl mit einer spezifischen Wellen länge durchzulassen und einen Strahl mit einer spezifischen Wellenlänge zu reflektieren.

Zudem ist eine Kollimatorlinse 13 neben dem Strahlteiler 12 angeordnet, um den von dem Strahlteiler 12 reflek tierten Strahl in einen Parallelstrahl umzuwandeln, wobei die Kollimatorlinse 13 in Bezug auf die Laserdiode 11 senkrecht ist.

Außerdem ist ein Prisma 14 in Form eines rechtwinkligen Dreiecks neben der Kollimatorlinse 13 angeordnet, um den Parallelstrahl von der Kollimatorlinse 13 in eine vor bestimmte Richtung zu reflektieren.

Ferner ist ein Flüssigkristallverschluß (liquid crystal shutter, LCS) (nachstehend als "Flüssigkristallplatte") über dem rechtwinkligen Dreiecksprisma 24 angeordnet, um eine S-Welle in eine P-Welle und eine P-Welle in eine S- Welle des von dem rechtwinkligen Dreiecksprisma 24 reflektierten Parallelstrahls umzuwandeln.

Außerdem ist ein Beugungshologramm 16 über einer Flüs sigkristallplatte 15 zur selektiven Beugung des Strahl s von der Flüssigkristallplatte 15 gemäß dem Beugungszustand angeordnet. Eine Objektivlinse 17 und eine optische Platte D (D₁₂ bezeichnet hier eine optische Platte von der Art einer CD und D₆ bezeichnet eine optische Platte von der Art einer DVD) sind der Reihe nach so über dem Beugungshologramm angeordnet, daß der Strahl von dem Beugungshologramm 16 durch die Objektivlinse 17 auf die optische Platte D fokussiert wird.

Ferner ist ein optischer Detektor 18 neben dem Strahlteiler 12 angeordnet, um das optische Signal, das dem von der optischen Platte D reflektierten Strahl entspricht, in ein elektrisches Signal umzuwandeln und demgemäß ein Video- oder ein Audiosignal auszugeben.

Es wird nun die Konstruktion der Flüssigkristallplatte 15 gemäß der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben werden.

Wie in Fig. 5 bis 7 gezeigt, sind die transparenten Elektroden 23A und 24 in den transparenten Platten 21 und 22 in der Größe und Form des zu steuernden Strahls ausgebildet.

Die transparente Elektrode 23A ist hier kreisförmig, so daß die Flüssigkristallschicht 25 vorzugsweise kreisförmig gebildet wird. Außerdem ist das Beugungshologramm, wie in Fig. 8A dargestellt, kreisförmig und weist ein Interferenzmuster auf.

Jedoch ist das Beugungshologramm 16 nicht auf die kreisförmige Gestalt beschränkt. Vorzugsweise kann dessen Form quadratisch sein, wie in Fig. 8B dargestellt. Außerdem kann die Gestalt der transparenten Elektrode der Flüssigkristallschicht kreisförmig gebildet sein.

Das Beugungshologramm 16 verwendet ein Glas wie BK7 als Medium, LiNbO₃ als nichtlineares Medium und einen Flüssigkristall.

Die transparenten Elektroden 23A, 23B und 24, welche wie in Fig. 6 gezeigt auf den transparenten Substraten 21 und 22 ausgebildet sind, sind in einem Abstand voneinander angeordnet.

Es wird nun das Verfahren zur Berechnung des Abstands "d" zwischen diesen erläutert werden, wobei das Beugungsverhältnis eines ordentlichen Strahl s in Bezug auf die Wellenlänge λ No ist und das Beugungsverhältnis eines außerordentlichen Strahls Ne ist. Eine Bedingung für ein Minimum m-ter Ordnung kann nämlich folgendermaßen formuliert werden:

d = (√(2m)²-1)λ/2δn (1)

wobei λ die Wellenlänge bezeichnet und δn die Differenz zwischen zwei Beugungsverhältnissen bezeichnet.

Wenn der Abstand "d" bestimmt ist, wird TN- Flüssigkristall auf der Flüssigkristallschicht 25 bereitgestellt, die in dem Bereich ausgebildet ist, welcher dem so berechneten Abstand "d" entspricht.

Fig. 7B zeigt ferner, daß sich die Beugungsrichtung in dem TN-Flüssigkristall nicht verändert, wenn den transparenten Elektroden 23A, 23B und 24 der Flüssigkristallplatte 15 eine Spannung zugeführt wird.

Außerdem enthält die TN-Flüssigkristallschicht 25, wie in Fig. 9A gezeigt, Bereiche 25a und 25c, denen Spannung zugeführt wird, wobei diese Bereiche 25a und 25c durch das kreisförmige Bilden der Form der transparenten Elektrode 23A abgegrenzt werden, wobei dem Bereich 25a Spannung zugeführt wird.

Bei Spannungszufuhr wird die Beugungsrichtung der Flüssigkristallschicht, der die Spannung zugeführt wird, beibehalten, so daß der einfallende Strahl (S-Welle) durch die Flüssigkristallschicht hindurchtritt; in der Flüssigkristallschicht, welcher keine Spannung zugeführt wurde, verändert sich jedoch die Beugungsrichtung um 90°, so daß der einfallende Strahl (S-Welle) in die P-Welle verwandelt wird und durch die Flüssigkristallschicht hindurchtritt.

Nachdem nämlich eine kreisförmige transparente Elektrode 23A auf der Flüssigkristallschicht 25 gebildet worden ist, wird ein Flüssigkristall in der Flüssigkristallschicht 25 bereitgestellt. Danach wird die Spannung den transparenten Elektroden 23A und 24 zugeführt. Die S-Welle, die man auf die Flüssigkristallschicht 25′a auftreffen läßt, welcher keine Spannung zugeführt wird, wird in die P-Welle verwandelt, und die S-Welle, die durch den Flüssigkristall hindurchtritt, dem die Spannung zugeführt wird, bleibt unverändert.

Insbesondere trifft der durch den Flüssigkristall hindurchgetretene Strahl auf das Beugungshologramm auf, das ein Beugungsglied ist. Das Beugungshologramm besitzt hinsichtlich der S-Welle einen Rotationswirkungsgrad von 0 (Null), so daß die S-Welle das Beugungshologramm passiert und der der DVD entsprechende Strahl dann zur Objektivlinse übertragen und auf die Platte fokussiert wird. Gleichzeitig beugt das Beugungshologramm die P-Welle, um somit die P-Welle an einer Fortpflanzung in Richtung auf die Platte zu hindern.

Ferner kann das Beugungshologramm 16, das dem optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angepaßt ist, wie in Fig. 10 und 11 gezeigt, den Beugungswirkungsgrad beruhend auf der Gitterform und -tiefe und einem Beugungszustand steuern.

Wenn zum Beispiel das Gitter so gebildet ist, daß es, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 11 dargestellt, eine Tiefe d₀ aufweist, dann besitzt die S-Welle keinen Beugungswirkungsgrad, so daß das Gitter nicht für diese dient. Im Falle der P-Welle erfolgt jedoch, da der Beugungswirkungsgrad hoch ist, bei der P-Welle eine starke Beugung. Daher trifft die P-Welle nicht auf die Objektivlinse auf, um somit die numerische Apertur NA der Objektivlinse zu verringern.

Fig. 10 ist eine Tabelle, welche den auf einer Gitterform eines Beugungshologramms beruhenden Beugungswirkungsgrad für einen optischen Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Darin ist der auf den Formen verschiedener Gitter beruhende maximale Übertragungswirkungsgrad (η_max) einer 1. Ordnung angeführt. In diesem Fall erfüllt der Einfallswinkel der S-Welle die Braggsche Bedingung (θ = 30°), wobei d die Tiefe des Gitters bezeichnet, Λ die Periode des Gitters bezeichnet und λ 780 nm ist.

Daher ist der optische Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen darauf gerichtet, Daten von verschiedenen optischen Platten D₁₂ und D₆, die jeweils eine unterschiedliche Aufzeichnungsdichte und eine unterschiedliche Dicke aufweisen, aufzuzeichnen und wiederzugeben, und zwar durch geeignete Veränderung der numerischen Apertur NA der Objektivlinse 17 mittels der Flüssigkristallplatte 15 und des Beugungshologramms 16, welche dazu dienen, den Beugungszustand des Strahls zu verändern.

Zudem wird der von der Kollimatorlinse 13 in den Parallelstrahl umgewandelte Strahl durch die Objektivlinse 17 auf die Oberfläche der optischen Platte D fokussiert, um somit eine gewünschte Strahlbreite zu erhalten. Diese Strahlbreite verändert sich gemäß der Breite des Strahls, den man auf die Objektivlinse 17 auftreffen läßt.

Daher ist es möglich, durch geeignete Veränderung der numerischen Apertur NA Daten von verschiedenen optischen Platten D₁₂ und D₆, die jeweils eine unterschiedliche Aufzeichnungsdichte und eine unterschiedliche Dicke aufweisen, aufzuzeichnen und wiederzugeben.

Insbesondere gilt: Wenn der Strahl, den man auf die Flüssigkristallplatte 15 auftreffen läßt, ein P-Welle ist, wie in Fig. 12A dargestellt, und wenn der Flüssigkristallplatte 15 keine Spannung zugeführt wird, dann tritt die P-Welle durch die Flüssigkristallplatte 15 hindurch. Während des Durchgangs des P-Wellen-Strahls wird die Beugungsrichtung der P-Welle um 900 verändert und wird in eine S-Welle umgewandelt. Da zudem das Beugungshologramm 16 hinsichtlich der S-Welle einen Beugungswirkungsgrad von 0 (Null) besitzt, läßt das Beugungshologramm 16 den S-Wellen-Strahl durch, um somit mittels der Objektivlinse 17 einen Lichtpunkt auf der optischen Platte der DVD zu bilden.

Wenn dagegen, wie in Fig. 12B dargestellt, der Flüssigkristallplatte 15 wie oben beschrieben eine Spannung zugeführt wird, dann tritt die P-Welle, die man auf die Flüssigkristallplatte 15 auftreffen läßt, durch die Flüssigkristallplatte 15 hindurch. Da das Beugungshologramm 16 hinsichtlich der P-Welle einen hohen Beugungswirkungsgrad besitzt, wird der Strahl weit von der Objektivlinse 17 weg nach außen gebeugt, um somit die numerische Apertur NA zu verringern und mittels der Objektivlinse 17 einen Lichtpunkt auf der optischen Platte D₁₂ der CD zu bilden.

Der Strahl wird auf den Punkt der optischen Platte D₁₂ (für die DVD) oder der optischen Platte D₆ (für die CD) fokussiert. Zugleich pflanzen sich der Strahl 0. Ordnung, der einfach reflektiert wurde, und der gebeugte und reflektierte Strahl ±1. Ordnung in der umgekehrten Richtung fort, treten durch den Strahlteiler 12 hindurch und fallen auf den optischen Detektor 18, wodurch das Signal erfaßt wird.

Hier kann, wie in Fig. 12B gezeigt, der Strahl durch den Gitterteil des Beugungshologramms 16 gebeugt werden und kann sich weit von der Objektivlinse 17 nach außen fortpflanzen. Hier ist es wichtig, den Strahl so zu steuern, daß er nicht den optischen Detektor 18 beeinflußt. Es gibt einige Methoden, um den Strahl weit von der Objektivlinse 17 wegzulenken.

1) Eine Methode, um einen Beugungsstrahl weit von dem Beugungshologramm 16 nach außen abzulenken.
2) Eine Methode, um einen Beugungsstrahl in Bezug auf das Beugungshologramm 16 seitlich abzulenken.
3) Eine Methode, um einen Beugungsstrahl in Bezug auf das Beugungshologramm 16 nach hinten abzulenken.

Insbesondere gilt: Wenn, wie in Fig. 13 gezeigt, der Beugungswinkel (θd) des Strahls, der auf das Beugungshologramm 16 auftrifft und von diesem gebeugt wird, kleiner als der Winkel der Totalreflexion θc ist, nämlich, wenn θd < θc, wie in Fig. 12B gezeigt, dann pflanzt sich der Beugungsstrahl vor dem Beugungshologramm seitlich 16 fort.

Wenn ferner der Beugungswinkel θd des Beugungsstrahls größer als der Winkel θc der Totalreflexionsbedingung ist, wenn nämlich θd < θc, dann treten die S-Wellen sämtlich durch, wie in Fig. 14A gezeigt, während die P-Welle gebeugt wird und nicht hindurchtritt. Die P-Welle wird nämlich innerhalb des Beugungshologramms 16 viele Male abgelenkt und pflanzt sich seitlich in Richtung "a" fort.

Wenn ferner, wie in Fig. 14B gezeigt, das Gitter seitlich um eine vorbestimmte Breite "d" vergrößert wird, die größer ist als die Breite des durch das Beugungsglied hindurchtretenden Strahl s in dem Zustand, wo die Bedingung θd < θc erfüllt ist, dann treten die S-Wellen sämtlich durch, während die P-Welle gebeugt wird und nicht hindurchtritt und sich vom Beugungshologramm 16 weg nach hinten fortpflanzt.

Wenn das Gitter, wie in Fig. 12B gezeigt, in der vorderen Fläche des Beugungshologramms 16 ausgebildet ist, pflanzt sich hier der Beugungsstrahl vor dem Beugungshologramm 16 nach außen fort. Es ist nämlich unmöglich, den Strahl in Bezug auf die Objektivlinse 17 zur Seite hin und nach hinten abzulenken.

Wenn ferner, wie in Fig. 14A und Fig. 14B gezeigt, das Gitter in der anderen Seite des Beugungshologramms 16 ausgebildet ist, ist es möglich, den Beugungsstrahl in Bezug auf die Objektivlinse 17 zur Seite hin und nach hinten abzulenken. Es ist jedoch unmöglich, den Beugungsstrahl vor der Objektivlinse 17 nach außen laufen zu lassen.

Wie oben beschrieben, ist der optische Aufnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen darauf gerichtet, eine kreisförmige transparente Elektrode 23A der Flüssigkristallplatte 15 zu bilden, um somit die Flüssigkristallschicht 25 kreisförmig zu verzerren, und ein kreisförmiges oder quadratisches Beugungshologramm 16 bereitzustellen.

Als nächstes wird in einem optischen Aufnehmer gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine kreisförmige oder quadratische transparente Elektrode 23A bereitgestellt, um somit eine kreisförmige oder quadratische Flüssigkristallschicht 25 zu bilden, und ein kreisförmiges Beugungshologramm, wodurch es möglich ist, ein kreisförmiges Beugungshologramm 16 zu bilden, so daß es möglich ist, durch geeignete Veränderung der numerischen Apertur NA der Objektivlinse 17 Daten aufzuzeichnen und wiederzugeben, die auf verschiedenen optischen Platten D₁₂ und D₆ aufgezeichnet sind, welche jeweils eine unterschiedliche Aufzeichnungsdichte und eine unterschiedliche Dicke aufweisen.

Fig. 15A ist eine Ansicht, welche einen Zustand darstellt, wo sich ein Beugungsstrahl bedingt durch ein Beugungshologramm seitlich zu einer Objektivlinse fortpflanzt, wobei eine transparente Elektrode einer Flüssigkristallplatte kreisförmig oder quadratisch ist, und Fig. 15B ist eine Ansicht, welche einen Zustand darstellt, wo sich ein Beugungsstrahl bedingt durch ein Beugungshologramm von einer Objektivlinse nach hinten fortpflanzt, wobei eine transparente Elektrode einer Flüssigkristallplatte kreisförmig oder quadratisch ist.

Die durchgezogene Linie bezeichnet hier ein S-Welle, der schraffierte Teil bezeichnet eine gebeugte P-Welle und die gestrichelte Linie bezeichnet ein P-Welle, die teilweise gebeugt worden ist.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann anstelle des Beugungshologramms 16 vorzugsweise ein Gitter 16A mit einer Indexmodulation verwendet werden, dessen Beugungswirkungsgrad in dem System verändert wird.

Es wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen der optische Aufnehmer gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert werden.

Wie in Fig. 17 dargestellt, ist die Konstruktion des optischen Aufnehmers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sehr ähnlich, außer daß das Beugungshologramm fehlt. Ein Beugungshologramm 217′a ist nämlich integral in der Objektivlinse 217′ ausgebildet, um somit die Konstruktion des Systems zu vereinfachen.

Insbesondere ist das Beugungshologramm 217′ integral in einer Seite der Objektivlinse 217′ ausgebildet und fokussiert den Strahl von einer Flüssigkristallplatte 215 zur Vertiefung der optischen Platte D.

Zudem ist der optische Aufnehmer gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im wesentlichen darauf gerichtet, eine kreisförmige transparente Elektrode der Flüssigkristallplatte 215 zu bilden, um somit eine kreisförmige Flüssigkristallschicht zu bilden. Überdies ist dabei ein kreisförmiges oder quadratisches Beugungshologramm 217′a der Objektivlinse 217′ ausgebildet. Abweichend von der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 18 dargestellt ist, eine kreisförmige oder quadratische Elektrode der Flüssigkristallplatte 225 gebildet, um somit eine kreisförmige oder quadratische Flüssigkristallschicht zu bilden, wobei vorzugsweise ein kreisförmiges Beugungshologramm 227′a einer Objektivlinse 227′ ausgebildet sein kann.

Wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, durch geeignete Veränderung der numerischen Apertur NA der Objektivlinsen 217′ und 227′ beruhend auf den Beugungshologrammen 217′a und 227′a der Objektivlinsen 217′ und 227′ und den Flüssigkristallplatten 215 und 225 Daten von verschiedenen optischen Platten D₁₂ und D₆, die jeweils eine unterschiedliche Aufzeichnungsdichte und eine unterschiedliche Dicke aufweisen, aufzuzeichnen und wiederzugeben.

In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 211 eine Laserdiode, 212 bezeichnet einen Strahlteiler, 213 bezeichnet eine Kollimatorlinse, 214 bezeichnet ein rechtwinkliges Dreiecksprisma und 218 bezeichnet einen optischen Detektor.

Als nächstes wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen der optische Aufnehmer gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

Zunächst wird, wie in Fig. 19 gezeigt, das Beugungshologramm bei dieser Ausführungsform nicht verwendet. Es ist nämlich ein Beugungshologramm 315′a direkt und integral in einer Flüssigkristallplatte 315′ ausgebildet, um so die Konstruktion des Systems zu vereinfachen.

Das Beugungshologramm 315′a ist nämlich integral in einer Seite der Flüssigkristallplatte 315′ ausgebildet, um den von dem rechtwinkligen Dreiecksprisma 314 reflektierten S-Wellen-Parallelstrahl in den P-Wellenstrahl und den davon reflektierten P-Wellenstrahl in den S-Wellenstrahl umzuwandeln.

Wie in Fig. 19 gezeigt, ist bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine kreisförmige transparente Elektrode der Flüssigkristallplatte 315′ ausgebildet, um somit eine kreisförmige Flüssigkristallschicht zu bilden. Zudem ist ein kreisförmiges oder quadratisches Beugungshologramm 315′a in dem transparenten Substrat der Flüssigkristallplatte 315′ ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 20 dargestellt ist, kann vorzugsweise eine kreisförmige oder quadratische transparente Elektrode der Flüssigkristallplatte 325′ ausgebildet sein, und ein kreisförmiges Beugungshologramm 325′a kann vorzugsweise in dem transparenten Substrat der Flüssigkristallplatte 325′ ausgebildet sein.

Wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, durch geeignete Veränderung der numerischen Apertur NA der Objektivlinse 317 beruhend auf den Beugungshologrammen 315′a und 325′a der Flüssigkristallplatten 315′ und 325′ und den Objektivlinsen 217′ und 227′ Daten von verschiedenen optischen Platten D₁₂ und D₆, die jeweils eine unterschiedliche Aufzeichnungsdichte und eine unterschiedliche Dicke aufweisen, aufzuzeichnen und wiederzugeben.

In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 311 eine Laserdiode, 312 bezeichnet einen Strahlteiler, 313 bezeichnet eine Kollimatorlinse und 318 bezeichnet einen optischen Detektor.

Der optische Aufnehmer gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen darauf gerichtet, mehr als mindestens einen kreisförmigen Sperrfilm 416′a, wie er in Fig. 22A und 22B dargestellt ist, auf einem Beugungshologramm 416′ zu bilden, auf dem, wie in Fig. 21 dargestellt, eine sphärische Aberration auftreten kann.

Wie in Fig. 23 gezeigt, kann bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mehr als mindestens ein kreisförmiger Sperrfilm 427′′a in einem Teil einer Objektivlinse 427′′ ausgebildet sein, in welchem die sphärische Aberration auftreten kann.

Bei dem optischen Aufnehmer gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, Daten von verschiedenen optischen Platten D₁₂ und D₆, die jeweils eine unterschiedliche Aufzeichnungsdichte und eine unterschiedliche Dicke aufweisen, aufzuzeichnen und wiederzugeben, und zwar durch geeignete Steuerung der Breite des Strahls in einem Versuch, die Fortpflanzung des Strahls entsprechend der sphärischen Aberration durch die kreisförmigen Sperrfilme 416′a und 427′′a, die in den Beugungshologrammen 416′ und 427′′ ausgebildet sind, und durch mehr als mindestens einen Sperrfilm 427′′a in den Objektivlinsen 417 und 427′′ zu verhindern.

In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 411 eine Laserdiode, 412 bezeichnet einen Strahlteiler, 413 bezeichnet eine Kollimatorlinse, 414 bezeichnet ein rechtwinkliges Dreiecksprisma, 415 bezeichnet einen Flüssigkristallverschluß und 418 bezeichnet einen optischen Detektor.

Wie oben beschrieben, ist der optische Aufnehmer gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen darauf gerichtet, Daten von zwei verschiedenen optischen Platten, die jeweils eine unterschiedliche Aufzeichnungsdichte und eine unterschiedliche Dicke aufweisen, mittels eines einzigen Aufnehmers aufzuzeichnen und wiederzugeben, indem ein Flüssigkristallverschluß und ein Beugungshologramm als Steuerglied für die numerische Apertur verwendet werden, das darauf gerichtet ist, die numerische Apertur der Objektivlinse zu steuern.

Claims

1. Optischer Aufnehmer, umfassend:
ein Beugungsrichtungsumwandlungsmittel zur Umwandlung einer Beugungsrichtung eines Strahl s von einer Laserdiode, wobei sich der Strahl auf eine optische Platte zu bewegt;
ein Beugungsmittel zur selektiven Beugung des durch das Beugungsrichtungsumwandlungsmittel hindurchgetretenen Strahl s gemäß einem Beugungszustand; sowie
eine Objektivlinse zur Fokussierung des Strahls von dem Beugungsmittel auf die optische Platte.

2. Aufnehmer nach Anspruch 1, wobei das Beugungsmittel integral in einer Seite der Objektivlinse ausgebildet ist.

3. Aufnehmer nach Anspruch 1, wobei das Beugungsmittel integral in einer Seite des Beugungsrichtungsumwandlungsmittels ausgebildet ist.

4. Aufnehmer nach Anspruch 2, wobei mehr als mindestens ein kreisförmiger Sperrfilm in einem Teil der Objektivlinse zur Verringerung einer sphärischen Aberration ausgebildet ist.

5. Aufnehmer nach Anspruch 1, wobei das Beugungsrichtungsumwandlungsmittel umfaßt:
ein Paar transparente Substrate;
eine transparente Elektrode, die jeweils auf den transparenten Substraten ausgebildet ist; und
eine Flüssigkristallplatte mit einer Flüssigkristallschicht, die in dem Substrat vorgesehenen ist, auf welchem die transparente Elektrode ausgebildet ist, wobei das Beugungsmittel ein Beugungshologramm ist.

6. Aufnehmer nach Anspruch 2, wobei das Beugungsrichtungsumwandlungsmittel umfaßt:
ein Paar transparente Substrate;
eine transparente Elektrode, die jeweils auf den transparenten Substraten ausgebildet ist; und
eine Flüssigkristallplatte mit einer Flüssigkristallschicht, die in dem transparenten Substrat vorgesehenen ist, auf welchem die transparente Elektrode ausgebildet ist, wobei das Beugungsmittel ein Beugungshologramm ist, das in einem Teil der Objektivlinse ausgebildet ist.

7. Aufnehmer nach Anspruch 3, wobei das Beugungsrichtungsumwandlungsmittel umfaßt:
ein Paar transparente Substrate;
eine transparente Elektrode, die jeweils auf den transparenten Substraten ausgebildet ist; und
eine Flüssigkristallplatte mit einer Flüssigkristallschicht, die in dem transparenten Substrat vorgesehenen ist, auf welchem die transparente Elektrode ausgebildet ist, wobei das Beugungsmittel ein Beugungshologramm ist, das auf dem transparenten Substrat in einer Seite der Flüssigkristallschicht ausgebildet ist.

8. Aufnehmer nach Anspruch 5, wobei die transparente Elektrode der Flüssigkristallplatte kreisförmig gebildet ist, um somit eine kreisförmige Flüssigkristallschicht zu bilden, so daß die Beugungsfigur des Beugungshologramms quadratisch oder kreisförmig gebildet ist.

9. Aufnehmer nach Anspruch 5, wobei die transparente Elektrode der Flüssigkristallplatte quadratisch oder kreisförmig gebildet ist und dann die Beugungsfigur des Beugungshologramms kreisförmig gebildet ist.

10. Aufnehmer nach Anspruch 6, wobei die transparente Elektrode der Flüssigkristallplatte kreisförmig gebildet ist, um somit eine kreisförmige Flüssigkristallschicht zu bilden, und dann die Beugungsfigur des Beugungshologramms quadratisch oder kreisförmig gebildet ist.

11. Aufnehmer nach Anspruch 6, wobei die transparente Elektrode der Flüssigkristallplatte quadratisch oder kreisförmig gebildet ist, um somit eine quadratische oder kreisförmige Flüssigkristallschicht zu bilden, und dann die Beugungsfigur des Beugungshologramms kreisförmig gebildet ist.

12. Aufnehmer nach Anspruch 7, wobei die transparente Elektrode der Flüssigkristallplatte kreisförmig gebildet ist, um somit eine kreisförmige Flüssigkristallschicht zu bilden, und dann die Beugungsfigur des Beugungshologramms quadratisch oder kreisförmig gebildet ist.

13. Aufnehmer nach Anspruch 7, wobei die transparente Elektrode der Flüssigkristallplatte quadratisch oder kreisförmig gebildet ist, um somit eine quadratische oder kreisförmige Flüssigkristallschicht zu bilden, und dann die Beugungsfigur des Beugungshologramms kreisförmig gebildet ist.

14. Aufnehmer nach Anspruch 1, wobei das Beugungsmittel ein Gitter mit einer variablen Indexmodulation ist.

15. Aufnehmer nach Anspruch 1, wobei der Beugungswinkel θd des Strahls, den man auf das Beugungsmittel auftreffen läßt und der gebeugt wird, kleiner ist als der Winkel θc der Totalreflexionsbedingung.

16. Aufnehmer nach Anspruch 1, wobei der Beugungswinkel θd des Strahls, den man auf das Beugungsmittel auftreffen läßt und der gebeugt wird, größer ist als der Winkel θc der Totalreflexionsbedingung.

17. Aufnehmer nach Anspruch 16, wobei das Beugungsmittel eine Beugungsfigur einschließt, die Abmessungen aufweist, welche um eine vorbestimmte Breite größer gemacht sind als die Abmessungen des Strahls, der durch das Beugungsmittel nach außen tritt.

18. Aufnehmer nach Anspruch 1, wobei der Beugungswinkel θd der Beugung größer als 0,5° ist.