DE29910399U1 - Einrichtung zum Abtasten eines optischen Aufzeichnungsträgers - Google Patents

Einrichtung zum Abtasten eines optischen Aufzeichnungsträgers

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Description

PHN 16.982
1 08.06.1999
Einrichtung zum Abtasten eines optischen Aufzeichnungsträgers.
Die Neuerung betrifft eine Einrichtung zum Abtasten einer Oberfläche mit optisch detektierbaren Marken entlang einer Abtastzeile, wobei die Einrichtung eine Strahlungsquelle zum Emittieren eines Strahlenbündels, ein Objektivsystem zum Führen des Strahlenbündels zur Oberfläche, ein strahlungsempfindliches Detektionssystem zum Empfangen von Strahlung aus der Oberfläche und eine elektronische Schaltung zum Verarbeiten von Ausgangssignalen des Detektionssystems umfasst.
Die Messung von optischen Aberrationen ist kürzlich für das Gebiet der optischen Aufzeichnung relevant geworden, insbesondere die Messung der sphärischen Aberration. Die Informationsdichte auf optischen Aufzeichnungsträgern kann durch Vergrößerung der numerischen Apertur (NA) des zum Lesen und Schreiben von Informationen auf dem Aufzeichnungsträger verwendeten Strahlenbündels erhöht werden. Die Aufzeichnungsträger werden häufig durch eine transparente Schicht hindurch abgetastet, die die Informationsschicht des Aufzeichnungsträgers schützt. Eine geringe Veränderung der Dicke der transparenten Schicht bewirkt eine wesentliche Änderung der sphärischen Aberration, die durch ein Strahlenbündel mit hoher numerischer Apertur, das die transparente Schicht durchläuft, hervorgerufen wird. Diese sphärische Aberration kann durch Verwendung eine Doppellinsen-Objektivsystems verringert werden. Ein solches System hat eine erste Linse und eine zweite Linse, wobei die zweite Linse eine plankonvexe Linse ist, die zwischen der ersten Linse und dem Aufzeichnungsträger angeordnet ist, sowie einen kleinen Abstand zwischen der planen Oberfläche und dem Aufzeichnungsträger. In manchen Anwendungen wird die plankonvexe Linse als feste Immersionslinse bezeichnet.
Der Artikel "High density optical disk system using a new two-element lens and a thin substrate disk" von F. Maeda et al., veröffentlicht in den Tagungsberichten der ISOM96, S. 342-344, beschreibt ein optisches Aufzeichnungssystem mit einem solchen Doppellinsen-Objektivsystem. Die sphärische Aberration infolge von Änderungen der Dicke der transparenten Schicht wird durch Änderung der axialen Lage der plankonvexen Linse des Objektivsystems kompensiert. Das System bestimmt die sphärische Aberration in dem am Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlenbündel und verwendet diesen Wert, um die plankonvexe Linse zu positionieren. Die sphärische Aberration wird aus der Form des Fokusfehlersignals als
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Funktion des Fokusfehlers bestimmt. Die axiale Lage der plankonvexen Linse wird optimiert, um die gewünschte Form zu erhalten. Das Verfahren hat den Nachteil, dass die Form des Fokusfehlersignals als Funktion der Fokusposition analysiert werden muss, was ein Wobbein des Objektivsystems durch den Punkt des besten Fokus erfordert. Während des Wobbeins ist die Lese- und Schreibfähigkeit des optischen Plattensystems geringer.
Der Neuerung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Aberrationsdetektionssystem zu verschaffen, das die obigen Nachteile nicht hat. Eine weitere Aufgabe der Neuerung ist, eine Einrichtung zu verschaffen, um ein genaueres Fokusfehlersignal zu bilden.
Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art gelöst, wobei die Einrichtung neuerungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass das Detektionssystem eine Vielzahl von Detektoren umfasst, wobei jeder Detektor einen Ausgang zum Abgeben eines Detektorsignals aufweist, und dass die Einrichtung eine elektronische Schaltung umfasst zum Bilden einer Zeitdifferenz zwischen entsprechenden Teilen der Detektorsignale in Bezug auf einen Durchgang des Strahlenbündels über einer der Marken und zum Generieren eines eine Wellenfrontaberration des Strahlenbündels repräsentierenden Signals aus der Zeitdifferenz.
Die Neuerung beruht auf der Erkenntnis, dass verschiedene Strahlen innerhalb des Strahlenbündels sich unterschiedlich verhalten, wenn die Wellenfront des Strahlenbündels von der zur Bildung des richtigen Fokusflecks auf der Oberfläche erforderlichen Form abweicht. Eine solche Abweichung tritt auf, wenn das Strahlenbündel von optischen Aberrationen beeinflusst wird. Insbesondere hängt die Position, bei der ein Strahl auf die Oberfläche oder Informationsschicht einfällt, von der Position des Strahls in der Pupille des Strahlenbündels ab. Ein Strahl, der vor dem zentralen Teil des Fokusflecks auf die Informationsschicht auftrifft, wird das Vorhandensein einer Marke in der Schicht früher erfahren als die Strahlen, die den zentralen Teil des Fokusflecks bilden. Es zeigt sich, dass eine geeignete Unterteilung des Detektionssystems in Detektoren eine Messung der Zeitdifferenz zwischen den von der Oberfläche her kommenden Strahlen ermöglicht. Die verschiedenen Detektoren werden für Vorder- und Hinterkanten der Marken verschiedene Durchgangszeiten bestimmen. Eine Messung der Zeitdifferenz zwischen den beim Auftreten eines speziellen Merkmals der Oberfläehe, wie z.B. einer Vorder- oder Hinterkante einer Marke, erhaltenen Detektorausgangssignalen ermöglicht eine Bestimmung der primären optischen Aberrationen.
Die zweite Aufgabe der Neuerung wird durch eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art gelöst, wobei die Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Detektionssystem acht in vier Quadranten angeordnete Detektoren umfasst, wobei jeder Quadrant bei
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einem Radius in einen inneren Teil und einen äußeren Teil aufgespalten ist, wobei jeder Detektor einen Ausgang zum Abgeben eines Detektorsignals aufweist, und dass die Einrichtung eine elektronische Schaltung umfasst zum Bilden einer Zeitdifferenz zwischen entsprechenden Teilen der Detektorsignale in Bezug auf einen Durchgang des Strahlenbündels über einer der Marken und zum Generieren eines Fokusfehlersignals aus der Zeitdifferenz.
Da die Einrichtung Zeitdifferenzen in Abtastrichtung misst, muss die Wellenfront des Strahlenbündels in einer sowohl die Achse des Strahlenbündels als auch die Abtastzeile enthaltenden Ebene von der Kugelform abweichen, um Zeitdifferenzen ungleich null zu messen. Defokussierung, sphärische Aberration und tangentiales Koma sind Beispiele für Wellenfrontabweichungen, die beim Abtasten entlang der Abtastzeile gemessen werden können. Andere Wellenfrontabweichungen, wie transversales Koma, können mit dem gleichen Verfahren bestimmt werden, wenn der Fokusfleck in einer Richtung quer zur Abtastzeile gewobbelt wird und das Detektionssystem eine Trennlinie nahezu parallel zur Abtastzeile hat. Eine Messung der Defokussierung in zwei Richtungen ermöglicht die Bestimmung der Größe von Astigmatismus.
Die Neuerung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Bestimmen des Fokusfehlers und der optischen Aberrationen aus einer Zeit- oder Phasenmessung.
Die Neuerung betrifft auch einen Aufzeichnungsträger mit speziellen Mustern aus Marken, die auf spezifizierten Teilen der Spuren liegen.
Es sei bemerkt, dass das US-Patent Nr. 4.051.527 eine Einrichtung beschreibt, die Zeitdifferenzen zwischen Ausgangssignalen von Detektoren misst und diese Differenzen verwendet, um ein Signal zu bilden, das indikativ für den Abstand zwischen der Mitte des Fokusflecks und der zu folgenden Spur ist. Im Unterschied zu der vorliegenden Neuerung ist das Signal der bekannten Einrichtung relativ unempfindlich gegenüber Wellenfrontabweichungen des Strahlenbündels.
Ausführungsbeispiele der Neuerung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur IA und IB ein durch Koma bzw. sphärische Aberration beeinflusstes Strahlenbündel, das auf eine Oberfläche einfällt,
Figur 2 eine Einrichtung zum Abtasten einer Oberfläche gemäß der Neuerung,
Figur 3 eine Schaltung zum Bilden eines Fokusfehlersignals,
Figur 4 ein Layout eines Detektionssystems und
die Figuren 5A und 5B einen neuerungsgemäßen Aufzeichnungsträger.
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Das Prinzip der Aberrationsmessung soll anhand der Figuren IA und IB erläutert werden. Figur IA zeigt eine aberrationsfreie Wellenfront 1 eines Strahlenbündels und eine durch Koma verformte Wellenfront 2. Strahlen der aberrationsfreien Wellenfront, in der Figur durch ausgezogene Linien dargestellt, schneiden eine Oberfläche 3 im Punkt 4, wenn das Strahlenbündel gut auf die Oberfläche fokussiert ist. Strahlen 5, 6, 7 und 8 der komatischen Wellenfront, mit gestrichelten Linien angedeutet, schneiden die Oberfläche jeweils bei verschiedenen Punkten 9, 10, 10, 9, abhängig von der Steigung des zu einem Strahl gehörenden Teiles der Wellenfront. Wenn das Strahlenbündel sich über die Oberfläche entlang einer Abtastzeile von links nach rechts in der Figur bewegt, wird eine Vorderkante 11 und eine Hinterkante 12 einer Marke 13 in Form einer Einprägung in der Oberfläche von den die Oberfläche bei Punkt 9 schneidenden Strahlen früher bemerkt werden als von den bei Punkt 10 schneidenden Strahlen. Wenn die verschiedenen Teile der Wellenfront von verschiedenen Detektoren aufgefangen werden, werden die Detektoren für ein Merkmal der Marke wie die Vorder- oder Hinterkante unterschiedliche Durchgangszeiten beobachten. Die Durchgangszeiten hängen von der Art der Aberration des Strahlenbündels ab. Figur IB zeigt eine Situation ähnlich derjenigen von Figur IA, wobei das Strahlenbündel sphärischer Aberration unterliegt anstelle von Koma.
Figur 2 zeigt eine Einrichtung zum Abtasten einer Oberfläche in Form eines optischen Aufzeichnungsträgers 21, in welcher Einrichtung das neuerungsgemäße Verfahren zur Messung von Aberration implementiert worden ist. Der Aufzeichnungsträger umfasst eine transparente Schicht 22, an deren einer Seite eine Informationsschicht 23 angeordnet ist. Die von der transparenten Schicht abgewandte Seite der Informationsschicht wird durch eine Schutzschicht 24 vor Umgebungseinflüssen geschützt. Die der Einrichtung zugewandte Seite der transparenten Schicht wird Eintrittsfläche 25 genannt. Die transparente Schicht 22 wirkt als Substrat für den Aufzeichnungsträger, indem sie für die Informationsschicht einen mechanischen Träger bildet. Die transparente Schicht kann auch allein die Aufgabe haben, die Informationsschicht zu schützen, und kann eine Dicke im Bereich von 100 nm bis 100 &mgr;&pgr;&igr; haben, oder die transparente Schicht kann insgesamt fehlen. In diesen Fällen wird die Aufgabe des mechanischen Trägers für den Aufzeichnungsträger von der Schutzschicht 24 oder von einer weiteren Informationsschicht und mit der Informationsschicht 23 verbundenen transparenten Schicht übernommen. Informationen können in der Informationsschicht 23 des Aufzeichnungsträgers in Form von optisch detektierbaren Marken gespeichert werden, die in nahezu parallelen, konzentrischen oder spiralförmigen Spuren angeordnet sind, in der Figur nicht
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abgebildet. Die Marken können in beliebiger optisch lesbarer Form vorliegen, z.B. in Form von Vertiefungen oder von Gebieten mit von ihrer Umgebung abweichendem Reflexionskoeffizienten oder abweichender Magnetisierungsrichtung oder einer Kombination dieser Formen.
Die Abtasteinrichtung umfasst eine Strahlungsquelle 26, beispielsweise einen Halbleiterlaser, die ein divergierendes Strahlenbündel 27 emittiert. Ein Strahlteiler 28, beispielsweise eine halbdurchlässige Platte, reflektiert die Strahlung zu einem Linsensystem. Das Linsensystem umfasst eine Kollimatorlinse 29 und ein Objektivsystem mit einer ersten Linse 30 und einer zweiten Linse 31. Die Kollimatorlinse 29 ändert das divergierende Strahlenbündel 27 in ein kollimiertes Strahlenbündel 32. Die erste Linse 30, mit einer optischen Achse 33, formt das kollimierte Strahlenbündel 32 in ein konvergierendes Strahlenbündel 34 um, das auf die Linse 31 einfällt. Die Kollimatorlinse 29 und die erste Linse 30 können in einer Einzellinse kombiniert werden. Die zweite linse 31 ändert das einfallende Strahlenbündel 34 in ein konvergierendes Strahlenbündel 35, das zu einem Fokusfleck 36 auf der Informationsschicht 23 wird. Die zweite Linse 31 in der Ausführungsform der Figur ist eine plankonvexe Linse. Ihre plane Oberfläche ist der transparenten Schicht 22 zugewandt und bildet eine Lücke zwischen der Linse und der Schicht. Die plane Oberfläche kann ein asphärisches Profil haben, um optische Aberrationen zu kompensieren. Obwohl die Objektivlinse 30 in der Figur als Einzellinsenelement angedeutet wird, kann sie mehrere Elemente umfassen und auch ein Hologramm, das in Transmission oder Reflexion arbeitet, oder ein Gitter zum Auskoppeln von Strahlung aus einem das Strahlenbündel leitenden Wellenleiter. Die Strahlung des an der Informationsschicht 23 reflektierten konvergierenden Strahlenbündels 35 bildet ein reflektiertes Strahlenbündel 37, das auf dem optischen Weg des durchgehenden, konvergierenden Strahlenbündels 34 zurückkehrt. Die erste Linse 30 und die Kollimatorlinse 29 formen das reflektierte Strahlenbündel 37 in ein konvergierendes reflektiertes Strahlenbündel 38 um, und der Strahlteiler 28 trennt die durchgehenden und reflektierten Strahlenbündel, indem zumindest ein Teil des reflektierten Strahlenbündels 38 zu einem Detektionssystem 39 durchgelassen wird. Das Detektionssystem fängt die Strahlung ein und wandelt sie in ein oder mehrere elektrische Detektorsignale 40 um. Die Detektorsignale werden in einer elektronischen Schaltung 41 verarbeitet, um daraus unterschiedliche Signale abzuleiten. Eines dieser Signale ist ein Informationssignal 42, dessen Wert die aus der Informationsschicht 23 ausgelesenen Informationen repräsentiert. Ein anderes Signal ist ein Fokusfehlersignal, dessen Wert die axiale Höhendifferenz zwischen Fokusfleck 36 und Informationsschicht 23 repräsentiert. Das Fokusfehlersignal wird als Eingangssignal für einen Servocontroller 43 verwendet, der die Positionen- der ersten Linse
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30 und/oder der zweiten Linse 31 steuert, wodurch die axiale und die transversale Position des Fokusflecks 36 so gesteuert werden, dass dieser nahezu mit der Ebene der Informationsschicht 23 und der Mitte von Spuren auf dem Aufzeichnungsträger 21 zusammenfällt, denen der Fokusfleck 36 folgen soll.
Der Strahlteiler 28 kann auch ein Gitter sein, das das aus der Strahlungsquelle 26 kommende Strahlenbündel 27 in Transmission durchläßt und einen Teil des reflektierten Strahlenbündels 38 zum Detektionssystem 39 ablenkt. In diesem Fall können die Strahlungsquelle 26 und das Detektionssystem 39 nahe beieinander auf einer Seite des Gitters angeordnet werden.
Das Detektionssystem 39 ist im Fernfeld der Informationsschicht 23 angeordnet, d.h. das Detektionssystem liegt in einer Ebene, wo die unterschiedlichen Beugungsordnungen des aus der Informationsschicht kommenden Strahlenbündels genügend voneinander getrennt sind, mit anderen Worten, in einer Ebene, die genügend weit von dem von dem Objektivsystem 30,31 und der Kollimatorlinse 29 geformten Bild der Informationsschicht entfernt liegen. Figur 2 zeigt eine Draufsicht des Detektionssystems. Das Detektionssystem umfasst zwei konzentrische Detektoren, die entlang einer Trennlinie 50 geteilt sind, was zwei innere Detektoren 51, 52 und zwei äußere Detektoren 53 und 54 ergibt. Die Richtung der Trennlinie liegt senkrecht zu der effektiven Spurrichtung. Die effektive Spurrichtung ist die Richtung der momentan auf dem Aufzeichnungsträger abgetasteten Spur, wie auf dem Detektionssystem durch die Optik zwischen dem Detektionssystem und der die Spur umfassenden Informationsschicht gesehen. Der Durchmesser der inneren Detektoren hängt vom Radius des vom Strahlenbündel 38 auf der Detektoroberfläche gebildeten Fleckes ab. Der Durchmesser liegt vorzugsweise in einem Bereich von 50% bis 80% des Fleckdurchmessers und bevorzugt ungefähr bei 70%.
Figur 3 zeigt auch einen Teil der elektronischen Schaltung 41 zum Ableiten von Aberrationssignalen aus den Detektorsignalen. Die Detektorsignale sind mit einem Addierer 55 verbunden, der ein Ausgangssignal abgibt, das die gesamte auf das Detektionssystem 39 einfallende Strahlungsintensität repräsentiert, und damit die in den Marken des Aufzeichnungsträgers gespeicherten Informationen. Ein Taktextrahierer 56, in Form einer Phasenregelschleife, leitet ein Taktsignal Sc aus dem Ausgangssignal des Addierers 55 ab. Das Taktsignal wird in einer Schaltung 57 verwendet, die das Hochfrequenz- oder binäre Informationssignal Sj aus dem Ausgangssignal des Addierers 55 rückgewinnt. Das Taktsignal Sc wird Zeitgebereinheiten 58, 59, 60 und 61 zugeführt. Die Zeitgebereinheit 58 bestimmt die Zeitdifferenz ta zwischen einer Vorderkante einer Marke in dem aus dem Detektor 53 kommenden Signal und
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der entsprechenden Flanke des Taktsignals. Ebenso bestimmen die Zeitgebereinheiten 59, 60 und 61 die Zeitdifferenzen tb, U und td zwischen einer Vorderkante der gleichen Marke in dem Signal aus den Detektoren 52, 53 bzw. 54 und der gleichen Flanke des Taktsignals Sc. Eine Schaltung 62 kombiniert die Ausgangssignale der Zeitgebereinheiten 58 bis 61 und bildet ein Signal Sab gleich ta - tb - te + td, das die sphärische Aberration in dem Strahlenbündel repräsentiert. Eine Schaltung 63 kombiniert auch die Ausgangssignale der Zeitgebereinheiten 58 bis 61 und bildet ein Signal Sco gleich ta - tb + tc - td, das das Koma in dem Strahlenbündel repräsentiert. Eine Schaltung 64 bildet ein Signal Sf aus den Ausgangssignalen der Zeitgeberschaltungen 58 to 61, welches Signal gleich ta + tb - te - td ist, wobei es den Fokusfehler, d.h. den axialen Abstand zwischen Fokusfleck 36 und Informationsschicht 23 repräsentiert.
Die Ausgangssignale der Schaltung 41 können einen kleinen Off set haben, der in der Praxis durch Abstimmen von Fokus, sphärischer Aberration und Koma auf minimalen Jitter im Informationssignal Si kompensiert werden kann.
Die Schaltung 10 kann spezielle Muster auf dem Aufzeichnungsträger selektieren, die vorteilhafte Eigenschaften haben. Ein Beispiel für ein spezielles Muster ist ein Muster, das mit identischen Mustern in benachbarten Spuren in Phase ist. Das Auslesen solcher Muster wird nicht durch niederfrequentes Nebensprechen aus den benachbarten Spuren beeinflusst. Die Muster befinden sich in Anfangsblöcken von Sektoren, die die Informationsschicht in kleine Speichereinheiten unterteilen.
In einer anderen Ausführungsform selektiert die Schaltung 10 Muster mit Marken mit Perioden von ungefähr &lgr;/&Ngr;&Agr; und 3A/NA aus dem Spektrum von beim Auslesen von Information aus dem Aufzeichnungsträger erhaltenen Mustern und verwendet diese Muster zur Bestimmung der Signale Sab, Sco und Sf. In einer bevorzugten Ausführungsform des optischen Spielers umfasst die elektronische Schaltung jedoch eine Schaltung 65, die aus dem Informationssignal Si ein Freigabesignal für die Zeitgebereinheiten 58, 59, 60 und 61 bildet Der Aufzeichnungsträger für diesen Spieler umfasst, an spezifizierten Stellen, zwei Muster aus Marken bei zwei verschiedenen Raumfrequenzen. Die Schaltung 65 sendet ein Freigabesignal zu den Zeitgebereinheiten, wenn das Strahlenbündel sich an den spezifizierten Stellen befindet. Die Schaltungen 62, 63 und 64 werden jeweils modifiziert, um zwei Differenzen der Ausgangssignale der Zeitgebereinheiten zu bilden, eine für jedes der beiden Muster. Ein Fokusfehlersignal an einem Ausgang der Schaltung 64 ist proportional zum Differenzsignal der genannten zwei Differenzen. Dieses Fokusfehlersignal ist relativ unabhängig vom Typ des Aufzeichnungsträgers. Auf die Schaltung 64 kann ein Tiefpass folgen, um die Hochfrequenzkern-
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ponenten aus dem Ausgangssignal zu entfernen, bevor es der Servoschaltung 43 zugeführt wird.
Es wird deutlich sein, dass die Fokusfehler- und Aberrationssignale auch durch Bestimmung der Zeitdifferenz zwischen jedem der vier Ausgänge von Detektoren 51, 52, 53 und 54 und anschließendes Ausführen der erforderlichen Kombination der Zeitdifferenzen gebildet werden können. Statt durch Bestimmung von Zeitdifferenzen oder Verzögerungen kann das Fokusfehlersignal auch durch Messung von Phasendifferenzen zwischen den Detektorsignalen und dem Taktsignal oder zwischen den Detektorsignalen selbst erhalten werden. Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform 67 des Detektionssystems. Das Detektionssystem hat zwei senkrechte Trennlinien 68 und 69 und eine kreisförmige Trennlinie 70. Die Trennlinie 69 liegt parallel zur effektiven Spurrichtung. Die Trennlinie 69 kann auch um 45° gedreht werden. Der Durchmesser der kreisförmigen Linie ist ähnlich dem einen des Detektionssystems 39. Der äußere Teil des Detektionssystems umfasst vier Detektoren 71 bis 74, mit Detektorsignalen al bis dl. Der innere Teil des Detektionssystems umfasst auch vier Detektoren 75 bis 78, mit Detektorsignalen a2 bis d2. Die Zeitdifferenzen zwischen den Detektorsignalen können in gleicher Weise bestimmt werden wie für die Detektorsignale in der Ausführungsform von Figur 3. Die Signale Ssa, Sco und Sf, die die in dem Strahlenbündel vorhandene sphärische Aberration, Koma bzw. Defokussierung repräsentieren, werden abgeleitet als
Ssa = (tal + tdl) - (ta2 + te) + (tb2 + tc2) - (tb] + tcl)
Sco = (tal + tdl) - (ta2 + te) " (tb2 + te) + (tbl + Sf = (tai + te) + (te + te) - (tb2 + te) - (tbl + tcl),
wobei tai die Zeitdifferenz zwischen dem Detektorsignal al des Detektors 71 und dem Taktsignal Sc ist. Die Steigung der Verzögerung in Einheiten von &lgr;/&Ngr;&Agr;, entsprechend dem Signal Ssa, als Funktion des Wertes der sphärischen Aberration, ausgedrückt als Effektivwert der optischen Weglängendifferenz in Einheiten von &lgr;, im Strahlenbündel ist ungefähr gleich 4/NA. Das gemäß der obigen Gleichung abgeleitete Fokusfehlersignal Sf ist relativ unempfindlich gegenüber Differenzen zwischen Aufzeichnungsträgern unterschiedlichen Typs. Ein Vergleich der Zeitdifferenzen bei zwei unterschiedlichen Raumfrequenzen ist nicht notwendig.
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Da die Einrichtung Zeitdifferenzen in Abtastrichtung misst, muss die Wellenfront des Strahlenbündels in einer Ebene, die sowohl die Achse des Strahlenbündels als auch die Abtastzeile enthält, von der Kugelform abweichen, um Zeitdifferenzen ungleich null zu messen. Defokussierung, sphärische Aberration und tangentiales Koma sind Beispiele für Wellenfrontabweichungen, die beim Abtasten der Abtastzeile gemessen werden können. Andere Wellenfrontabweichungen, wie z.B. transversales Koma, können mit dem gleichen Verfahren bestimmt werden, wenn der Fokusfleck in einer Richtung quer zur Abtastzeile gewobbelt wird und das Detektionssystem eine Trennlinie nahezu parallel zur Abtastzeile hat. Ein radiales Wobbein des Strahlenbündels kann erreicht werden, indem ein Wobbelsignal in den Teil der Sendschaltung 43 eingebracht wird, der das radiale Servo steuert. Die Detektorsignale sollten in einer Weise mit den Zeitgebereinheiten verbunden werden, die der Bewegungsrichtung des Strahlenbündels entspricht. Eine Messung des Defokussierung in zwei Richtungen ermöglicht die Bestimmung der Größe des Astigmatismus.
Figur 5A zeigt eine Draufsicht eines neuerungsgemäßen Aufzeichnungsträgers, der besonders zur Verwendung mit einer Einrichtung geeignet ist, die eine elektronische Schaltung wie in Figur 3 umfasst. Die Spuren, entlang denen die Einrichtung die Information abtastet, sind kreis- oder spiralförmig. In der Figur wird nur eine Spur 26 gezeigt. Figur 5B zeigt eine Vergrößerung eines Teils der Spur 26. Bei festen Winkelpositionen 27 umfasst jede Spur ein Muster aus Marken mit einer Raumfrequenz im Bereich von 0,35- bis 0,5-mal die Grenzfrequenz des Objektivsystems. An anderen Stellen 28 umfasst jede Spur ein Muster aus Marken mit einer Raumfrequenz im Bereich von 0,14- bis 0,2-mal die Grenzfrequenz. Die Muster haben vorzugsweise eine Periode von 3&lgr;/&Ngr;&Agr; und &Igr;&lgr;/NA. Diese Positionen werden von der in Figur 10 gezeigten Schaltung 24 gemessen und anschließend werden die Muster an diesen Positionen verwendet, um einen Wert des Fokusfehlersignals abzuleiten. Um die Aus-Wirkungen von Nebensprechen zwischen benachbarten Spuren auf die Bestimmung des Fokusfehlersignals zu verringern, sind die Muster in benachbarten Spuren vorzugsweise in Phase. Die Muster können zu Anfangsblöcken gehören, in denen Adresseninformationen gespeichert sind. Die Muster können sogenannte VFO-Felder bilden, d.h. Felder, die zum Generieren eines periodischen Signals verwendet werden, um einen Oszillator nachzuführen.
Da der Einfangbereich des Fokusservo, der das oben genannte Fokusfehlersignal verwendet, relativ klein ist, sollte die Einrichtung vorzugsweise ein Fokusfehlersignal aus den Niederfrequenzkomponenten der Detektorsignale ableiten, das einen wesentlich größeren Einfangbereich hat. Wenn der Fokusfleck auf großem Abstand von der Informationsschicht liegt, wird das aus Niederfrequenzkomponenten abgeleitete Fokusfehlersignal· verwendet, und
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dicht bei der Informationsschicht schaltet die Servoschaltung 11 allmählich zu dem aus den Hochfrequenzkomponenten abgeleiteten Fokusfehlersignal um. Die europäische Patentanmeldung Nr. 812 457 beschreibt mehrere Möglichkeiten, ein Fokusfehlersignal aus den Niederfrequenzkomponenten der Detektorsignale abzuleiten sowie Implementierungen des allmählichen Umschaltens.
Das radiale Spurfolgefehlersignal Sr kann in bekannter Weise abgeleitet werden. Bevorzugte Verfahren sind das Push-pull-Verfahren, unter anderem bekannt aus dem US-Patent Nr. 4.057.833, und das differentielle Zeitdetektionsverfahren, beschrieben im US-Patent Nr. 4.785.441.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Abtasten einer Oberfläche mit optisch detektierbaren Marken entlang einer Abtastzeile, wobei die Einrichtung eine Strahlungsquelle zum Emittieren eines Strahlenbündels, ein Objektivsystem zum Führen des Strahlenbündels zur Oberfläche, ein strahlungsempfindliches Detektionssystem zum Empfangen von Strahlung aus der Oberfläche und eine elektronische Schaltung zum Verarbeiten von Ausgangssignalen des Detektionssystems umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssystem eine Vielzahl von Detektoren umfasst, wobei jeder Detektor einen Ausgang zum Abgeben eines Detektorsignals aufweist, und dass die Einrichtung eine elektronische Schaltung umfasst zum Bilden einer Zeitdifferenz zwischen entsprechenden Teilen der Detektorsignale in Bezug auf einen Durchgang des Strahlenbündels über einer der Marken und zum Generieren eines eine Wellenfrontaberration des Strahlenbündels repräsentierenden Signals aus der Zeitdifferenz.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Detektionssystem vier aufeinander folgende Subdetektoren a, b, c und d in Richtung der Abtastzeile umfasst und das tangentiales Koma repräsentierende Signal proportional ist zu

t(a-b) - t(c-d),

wobei t(n-m) die Zeitdifferenz zwischen Detektorsignalen von Subdetektoren m und n ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Detektionssystem vier aufeinander folgende Subdetektoren a, b, c und d in Richtung der Abtastzeile umfasst und das sphärische Aberration repräsentierende Signal proportional ist zu

t(a-b) + t(c-d),

wobei t(n-m) die Zeitdifferenz zwischen Detektorsignalen von Subdetektoren m und n ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Detektoren zu beiden Seiten einer Trennlinie angeordnet sind, die effektiv in einer Richtung senkrecht zur Abtastzeile verläuft.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Detektoren zu beiden Seiten einer Trennlinie angeordnet sind, die effektiv in einer Richtung senkrecht zur Abtastzeile verläuft, mit einer Servoschaltung, die ausgebildet ist, die Position des Strahlenbündels in einer Richtung senkrecht zur Abtastzeile zu wobbeln.
6. Einrichtung zum Abtasten einer Oberfläche mit optisch detektierbaren Marken entlang einer Abtastzeile, wobei die Einrichtung eine Strahlungsquelle zum Emittieren eines Strahlenbündels, ein Objektivsystem zum Führen des Strahlenbündel zur Oberfläche, ein strahlungsempfindliches Detektionssystem zum Empfangen von Strahlung aus der Oberfläche und eine elektronische Schaltung zum Verarbeiten von Ausgangssignalen des Detektionssystems umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssystem acht in vier Quadranten angeordnete Detektoren umfasst, wobei jeder Quadrant bei einem Radius in einen inneren Teil und einen äußeren Teil aufgespalten ist, wobei jeder Detektor einen Ausgang zum Abgeben eines Detektorsignals aufweist, und dass die Einrichtung eine elektronische Schaltung umfasst zum Bilden einer Zeitdifferenz zwischen entsprechenden Teilen der Detektorsignale in Bezug auf einen Durchgang des Strahlenbündels über einer der Marken und zum Generieren eines Fokusfehlersignals aus der Zeitdifferenz.
7. Einrichtung nach Anspruch 7, wobei das Fokusfehlersignal proportional ist zu

(tal + tdl) + (ta2 + td2) - (tb2 + tc2) - (tbl + tcl)

wobei te eine Zeitdifferenz zwischen entsprechenden Teilen eines Detektorsignals e in Bezug auf einen Durchgang des Strahlenbündels über einer der Marken und ein Bezugssignal ist, wobei die mit "1" und "2" bezeichneten Detektorsignale zu Detektoren im äußeren Teil bzw. inneren Teil eines Quadranten gehören und die Detektoren in vier nachfolgenden Quadranten mit "a", "b", "c" und "d" mit bezeichnet werden.
8. Optischer Aufzeichnungsträger, um von einem optischen System abgetastet zu werden, mit einer zuvor bestimmten Grenzfrequenz und einer Informationsschicht, in der Informationen in Form von in Spuren angeordneten optisch lesbaren Marken gespeichert sind, dadurch gekennzeichnet, dass an zuvor bestimmten Teilen entlang der Spuren ein erstes Muster aus Marken und ein zweites Muster aus Marken liegen, wobei das erste Muster eine Raumfrequenz in einem Bereich von 0,14- bis 0,2-mal die Grenzfrequenz und das zweite Muster eine Raumfrequenz in einem Bereich von 0,35- bis 0,5-mal die Grenzfrequenz hat.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004027768A1 (en) * 2002-09-18 2004-04-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method for processing a wobble signal
JP2009170074A (ja) * 2007-09-20 2009-07-30 Panasonic Corp 光ピックアップ光学系、これを用いた光ピックアップ装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4057833A (en) 1974-10-03 1977-11-08 U.S. Philips Corporation Centering detection system for an apparatus for playing optically readable record carriers
NL7600843A (nl) 1976-01-28 1977-08-01 Philips Nv Inrichting voor het uitlezen van een registratie- drager waarop informatie, bijvoorbeeld en/of ge- luidsinformatie, is aangebracht.
US4733065A (en) * 1984-06-27 1988-03-22 Canon Kabushiki Kaisha Optical head device with diffraction grating for separating a light beam incident on an optical recording medium from a light beam reflected therefrom
JPH063648B2 (ja) 1986-01-16 1994-01-12 松下電器産業株式会社 光学的情報再生装置
NL8601876A (nl) * 1986-07-18 1988-02-16 Philips Nv Inrichting voor het aftasten van een optische registratiedrager.
AU594865B2 (en) * 1987-02-12 1990-03-15 Dai Nippon Insatsu Kabushiki Kaisha Data recording/reproducing apparatus for optical card
JP2735220B2 (ja) * 1987-12-02 1998-04-02 株式会社日立製作所 非点収差を有する光束を用いた焦点ずれ検出方法及び光ディスク装置
JP3267748B2 (ja) * 1993-06-08 2002-03-25 パイオニア株式会社 情報再生方法及び光検出器
JPH1064080A (ja) * 1996-08-21 1998-03-06 Pioneer Electron Corp 非点収差フォーカスエラー信号生成方法及び光ピックアップ装置

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