DE60120050T2 - Optisches Abtastgerät, optisches Plattengerät, und Verfahren zur Detektion eines Spurerkennungssignals - Google Patents

Optisches Abtastgerät, optisches Plattengerät, und Verfahren zur Detektion eines Spurerkennungssignals Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung zum Schreiben und/oder Lesen eines Informationssignals auf einem optischen Aufzeichnungsmedium, ein mit einer solchen optischen Abtastvorrichtung ausgestattetes optisches Plattengerät für ein optisches Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben eines Informationssignals sowie ein Verfahren zur Detektierung eines Spurerkennungssignals für die Aufnahme der Position der Aufzeichnungsspur in dem optischen Plattengerät. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein optisches Plattengerät für die Land-Rillen-Aufzeichnung und ein optisches Plattengerät und ein Verfahren zur Detektierung eines Spurerkennungssignals für die Verwendung in Verbindung mit dem optischen Plattengerät.
  • Stand der Technik
  • Als optische Aufzeichnungsmedien werden üblicherweise optische Platten vorgeschlagen. Als Gerät zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Informationssignals unter Verwendung eines solchen optischen Aufzeichnungsmediums wird ein optisches Plattengerät vorgeschlagen. Das optische Plattengerät benutzt optische Platten auf der Basis verschiedener Verfahren als optische Aufzeichnungsmedien. Dieses optische Plattengerät verwendet eine optische Abtastvorrichtung, um ein Informationssignal auf der optischen Platte aufzuzeichnen und von ihr auszulesen.
  • Die optische Abtastvorrichtung enthält eine Lichtquelle, z.B. einen Halbleiterlaser. Das Gerät ist so aufgebaut, daß ein von dieser Lichtquelle erzeugter Lichtstrahl mittels eines Objektiv gesammelt und auf die Signalaufzeichnungsfläche einer optischen Platte gestrahlt wird. Bei dieser Konfiguration schreibt die optische Abtastvorrichtung ein Informationssignal auf die Signalaufzeichnungsfläche, indem der auf die Signalaufzeichnungsfläche gestrahlte Lichtstrahl benutzt wird. Außerdem liest das Gerät das auf der Signalaufzeichnungsfläche aufgezeichnete Informationssignal aus, indem ein Lichtstrahl detektiert wird, der von der Signalaufzeichnungsfläche reflektiert wird, die von dem Lichtstrahl bestrahlt wird.
  • Die optische Abtastvorrichtung schreibt und liest ein Informationssignal entlang von Lands oder Rillen, die auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte spiralförmig oder zylindrisch ausgebildet sind.
  • Derzeit wird bei optischen Platten die Aufzeichnungsdichte für die aufzuzeichnenden Informationssignale erhöht. Als Nurlese-ROM-Disk wird z.B. eine DVR (Handelsname) vorgeschlagen. Diese verwendet eine optische Platte, die wie eine Compaktdisk (CD) (Handelsname) einen Durchmesser von 120 mm hat und stellt eine Aufzeichnungskapazität von 4,7 GB zur Verfügung, die etwa sieben mal so groß ist wie die 650 MB einer Compaktdisk.
  • Auch für wiederbeschreibbare Platten, die Informationssignale aufzeichnen und wiedergeben können, wird die Aufzeichnungsdichte erhöht. Eine solche wiederbeschreibbare Platte ist als DVD ausgebildet. Es wird ein optisches Plattengerät vorgeschlagen, das eine sogenannte DVD-RAM-Disk benutzt. Um die Aufzeichnungsdichte für die aufzuzeichnenden Informationssignale zu erhöhen, benutzt diese DVD-RAM das Land-Rillen-Aufzeichnungssystem, bei dem Informationssignale sowohl auf dem Land als auch in der Rille aufgezeichnet werden und nicht nur, wie bei dem herkömmlichen System, nur in einem von ihnen.
  • In den zurückliegenden Jahren wurde zur weiteren Erhöhung der Aufzeichnungsdichte das DVR-Format als optisches Plattenformat entwickelt. Dieses Format benutzt eine kurzwellige Lichtquelle mit einer Lichtemissionswellenlänge von etwa 405 nm und ein Objektiv mit einer hohen numerischen Apertur (NA) von 0,85. Dieses Format arbeitet ebenfalls mit dem Land-Rillen-Aufzeichnungssystem.
  • Eine wiederbeschreibbare Platte mit hoher Aufzeichnungsdichte, wie die oben erwähnte DVD-RAM, die das Land-Rillen-Aufzeichnungssystem benutzt, verursacht die folgenden Probleme, weil Land und Rille auf etwa die gleiche Breite gesetzt sind.
  • Es gibt den Fall, daß das Land-Aufzeichnungssystem benutzt wird, bei dem Signale ausschließlich auf Lands aufgezeichnet werden, wobei eine optische Platte verwendet wird, bei der das Land breiter ist als die Rille. Wie 1 zeigt, tritt in diesem Fall zwischen dem Spurfehlersignal (TE) und dem Summensignal (SUM) für die zurückkehrenden Strahlen (oder die primären Lichtpunkte, wenn das 3-Punkt-Verfahren benutzt wird) eine Phasenverschiebung um einen Viertelzyklus auf. Es wird davon ausgegangen, daß ein Zyklus von einer Rille bis zur nächsten Rille reicht.
  • Die Spurführungssteuerung wird z.B. so durchgeführt, daß das Spurfehlersignal (TE) zu Null wird. Dieses Signal wird in zwei Fällen zu Null, nämlich dann, wenn ein Lichtstrahl auf ein Land oder wenn er auf eine Rille gestrahlt wird. Der Pegel des Summensignals (SUM) kann benutzt werden, um zwischen diesen beiden Fällen zu unterscheiden.
  • Es wird ein Signal benutzt, um zwischen dem Fall, in dem der Lichtstrahl auf das Land gestrahlt wird, und dem Fall, in dem der Lichtstrahl auf die Rille gestrahlt wird, zu unterscheiden. Dieses Signal wird als Spurerkennungssignal oder als Nebensprechsignal (CTS) bezeichnet. Wenn das oben erwähnte Land-Aufzeichnungssystem benutzt wird, können die Pegel des Summensignals (SUM) in Abhängigkeit davon, ob der Lichtstrahl auf das Land oder auf die Rille gestrahlt wird, stark differieren. Wie 2 zeigt, kann in diesem Fall die Wechselstrom-(AC)-Komponente (AC-SUM) eines Summensignals als Spurerkennungssignal benutzt werden. Wie 2 zeigt, bildet die AC-Komponente des Summensignals ein Spurerkennungssignal, dessen Phase gegenüber derjenigen des Spurfehlersignals um 90° differiert.
  • Das Land-Aufzeichnungssystem benutzt zwei Signale, nämlich das Spurfehlersignal und die AC-Komponente des Summensignals. Deshalb ist es selbst bei einer Schnellsuchoperation möglich, unter Bezugnahme auf die Aufzeichnungsspur die Richtung und die Zahl der von einem Lichtpunkt durchwanderten Spuren zu bestimmen. Dadurch kann die Zahl der durchwanderten Spuren stabil abgezählt und eine Spurführungsservo-Fangoperation durchgeführt werden.
  • Wenn hingegen das Land-Rillen-Aufzeichnungssystem benutzt wird, sind das Land und die Rille im allgemeinen auf etwa gleiche Breite gesetzt, um die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften zu optimieren. Infolgedessen sind die erzeugten Summensignale der obigen Beschreibung, wie in 3 dargestellt, unabhängig davon, ob ein Lichtstrahl auf das Land oder die Rille gestrahlt wird, fast gleich. Es ist nicht möglich, aus diesem Summensignal ein Spurerkennungssignal zu erzeugen.
  • Wenn das System Signale nur auf dem Land oder nur auf der Rille aufzeichnet, wird die Differenz zwischen dem Land und der Rille tendenziell in dem Maß kleiner, wie die Spurabstände im Zusammenhang mit der Forderung nach höherer Aufzeichnungsdichte abnehmen. Beispiele hierfür sind die DVD + RW und die DVD – RW. Es ist deshalb schwierig, aus diesem Summensignal ein Spurerkennungssignal zu erzeugen.
  • Es ist infolgedessen schwierig, während einer schnellen Suchoperation, wie sie für externe Speichervorrichtungen oder professionelle Bildaufzeichnungs- und -editiergeräte benutzt werden, mit einer einzigen Operation auf eine spezifizierte Aufzeichnungsspur zuzugreifen. Es tritt das Problem auf, daß die Zugriffszeit vergrößert wird.
  • Zur Lösung dieser Probleme wird in der offengelegten japanischen Patentpublikation 11-45451 ein Verfahren zum Empfangen eines Spurerkennungssignals oder eines Nebensprechsignals (CTS) offenbart. Bei diesem Verfahren werden zwei seitliche Lichtpunkte auf einer optischen Platte ausgebildet, wobei jeder dieser Lichtpunkte relativ zu einem primären Lichtpunkt um eine Viertelspur verschoben wird. Es hat sich herausgestellt, daß die Differenz zwischen den entsprechenden Gegentaktsignalen ein Signal erzeugt, das gegenüber dem Gegentaktsignal für den primären Lichtpunkt eine 90°-Phasenverschiebung aufweist.
  • In diesem Fall ist die Position eines seitlichen Lichtpunkts, der das maximale Spurfehlersignal verursacht, relativ zu dem primären Lichtpunkt um eine halbe Spur verschoben. Auf der anderen Seite ist die Position eines Lichtpunkts, der das maximale Spurerkennungssignal erzeugt, relativ zu dem primären Lichtpunkt um eine Viertelspur verschoben. Das Spurfehlersignal und das Spurerkennungssignal benutzen unterschiedliche optimale seitliche Lichtpunktpositionen. Es tritt das Problem auf, daß das Spurfehlersignal und das Spurerkennungssignal eine große Amplitudenänderung verursachen, wenn eine optische Platte erhebliche Exzentrizität aufweist oder wenn die Bewegungsrichtung der optischen Abtastvorrichtung von der radialen Richtung der optischen Platte abweicht.
  • JP-A-11045451, auf der der Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche basiert, betrifft eine optische Abtastvorrichtung. Ein Hauptlichtpunkt und ein Paar von Nebenlichtpunkten werden zumindest in Richtung parallel zu einer Spur der optischen Platte geteilt. Aus jedem der in der parallel zur Spurrichtung geteilten Bereiche werden gebeugte Lichtstrahlen detektiert.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll eine optische Abtastvorrichtung, ein Verfahren zur Detektierung eines Spurerkennungssignals und ein optisches Plattengerät zur Verfügung stellen, das die optische Abtastvorrichtung und das Verfahren zum Detektieren des Spurerkennungssignals benutzt, wobei es möglich ist, ein Spurerkennungssignal zu erzeugen und einen sehr schnellen Zugriff zu ermöglichen, ohne daß die Zahl der Teile vergrößert oder die Konfiguration von Bauteilen verkompliziert wird, selbst wenn ein optisches Aufzeichnungsmedium, wie eine DVD-RAM und eine DVR benutzt werden soll, das mit dem Land-Rillen-Aufzeichnungssystem arbeitet.
  • Ein optisches Plattengerät gemäß der Erfindung umfaßt eine optische Abtastvorrichtung zum Schreiben und/oder Lesen eines Informationssignals auf einem optischen Aufzeichnungsmedium, das ein Land und eine Rille aufweist und in der Lage ist, ein Informationssignal sowohl auf dem Land als auch auf der Rille oder einem der beiden aufzuzeichnen, sowie eine Servoschaltung zum Steuern der Position zum Schreiben und/oder Lesen des Informationssignals auf der Basis des Ausgangssignals der optischen Abtastvorrichtung.
  • Ausführungsbeispiele der optischen Abtastvorrichtung, des Verfahrens zur Detektierung des Spurerkennungssignals und des optischen Plattengeräts gemäß der Erfindung ermöglichen ein hervorragendes Spurerkennungssignal auf der Basis einer einfachen Konfiguration, selbst wenn ein Land-Rillen-Aufzeichnungsmedium für die Land-Rillen-Aufzeichnung verwendet wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht die Land-Rillen-Aufzeichnung unter Verwendung herkömmlicher Steuerungsverfahren, wie einer Spurführungsservo-Fangoperation, Abzählen der Zahl der Spurüberquerungen und Richtungen während einer Suche und dgl..
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht also eine optische Abtastvorrichtung und ein optisches Plattengerät für eine Land-Rillen-Aufzeichnung, indem sie z.B. eine DVD-RAM und eine DVR benutzt, wobei die Zahl der Bauteile verringert und die Konfiguration von Bauteilen vereinfacht werden kann, Kosten gespart werden können und ein sehr schneller Zugriff ermöglicht wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auch bei optischen Platten nach anderen Standards einsetzbar, die mit Land-Rillen-Aufzeichnung arbeiten, wie die DVD-RAM und die DVR, und ermöglichen eine optische Abtastvorrichtung und ein optisches Plattengerät mit einer geringen Zahl von Bauteilen und einer einfachen Konfiguration der Bauteile.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen eine optische Abtastvorrichtung, ein Verfahren zur Detektierung eines Spurerkennungssignals und ein die optische Plattenvorrichtung und das Verfahren zum Detektieren des Spurerkennungssignals benutzendes optisches Plattengerät, wobei ein Spurerkennungssignal erzeugt und einen sehr schneller Zugriff ermöglicht werden kann, ohne die Zahl der Bauteile zu erhöhen oder die Konfigu ration von Bauteilen zu verkomplizieren, selbst wenn ein optisches Aufzeichnungsmedium, wie eine DVD-RAM und eine DVR benutzt werden soll, das nach dem Land-Rillen-Aufzeichnungssystem arbeitet.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun beispielhaft auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
  • 1 zeigt eine graphische Darstellung der Relation zwischen einem Spurfehlersignal und einem Summensignal nach dem herkömmlichen Land-Aufzeichnungssystem,
  • 2 zeigt eine graphische Darstellung der Relation zwischen einem Spurfehlersignal und einem Spurerkennungssignal nach dem herkömmlichen Land-Aufzeichnungssystem,
  • 3 zeigt eine graphische Darstellung eines Summensignal nach dem herkömmlichen Land-Rillen-Aufzeichnungssystem,
  • 4 zeigt eine graphische Darstellung der Relation zwischen der Amplitude eines Spurerkennungssignals und der Defokussierungsgröße eines sekundären Lichtpunkts durch Normieren der Amplitude des Spurerkennungssignals für Def0 auf 1,
  • 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines beispielhaften optischen Plattengeräts gemäß der Erfindung,
  • 6 zeigt eine Seitenansicht der Konfiguration des beispielhaften optischen Plattengeräts gemäß der Erfindung,
  • 7 zeigt eine Seitenansicht der Konfiguration einer Lichtquelle für das oben erwähnte optische Plattengerät,
  • 8 zeigt eine Seitenansicht einer anderen Konfiguration der Lichtquelle für das oben erwähnte optische Plattengerät,
  • 9 zeigt eine Frontansicht eines Lichtbeugungselements, das die oben erwähnte Lichtquelle bildet,
  • 10 zeigt eine Seitenansicht einer anderen Konfiguration des beispielhaften optischen Plattengeräts gemäß der Erfindung,
  • 11 zeigt eine Frontansicht einer Konfiguration eines Lichtempfangsabschnitts auf einem optischen Detektorelement des beispielhaften optischen Plattengeräts gemäß der Erfindung sowie die Zustände von Strahlpunkten auf dem optischen Detektorelement,
  • 12 zeigt eine graphische Darstellung des Ergebnisses einer Berechnung der Intensitätsverteilung von gebeugten Strahlen von der optischen Platte auf die Pupille eines Objektivs, wenn die optische Abtastvorrichtung eine optische Platte vom DVR-Typ wiedergibt, wobei ein Strahlpunkt auf der Rille plaziert ist und eine Defokussierung von –0,35 μm auf der optischen Platte vorhanden ist,
  • 13 zeigt eine graphische Darstellung des Ergebnisses einer Berechnung der Intensitätsverteilung von gebeugten Strahlen von der optischen Platte auf die Pupille eines Objektivs, wenn die optische Abtastvorrichtung eine optische Platte vom DVR-Typ wiedergibt, wobei ein Strahlpunkt auf dem Land plaziert ist und eine Defokussierung von –0,35 μm auf der optischen Platte vorhanden ist,
  • 14 zeigt eine graphische Darstellung des Ergebnisses einer Berechnung der Intensitätsverteilung von gebeugten Strahlen von der optischen Platte auf die Pupille eines Objektivs, wenn die optische Abtastvorrichtung eine optische Platte vom DVR-Typ wiedergibt, wobei ein Strahlpunkt auf der Rille plaziert ist und keine Defokussierung auf der optischen Platte vorhanden ist,
  • 15 zeigt eine graphische Darstellung des Ergebnisses einer Berechnung der Intensitätsverteilung von gebeugten Strahlen von der optischen Platte auf die Pupille eines Objektivs, wenn die optische Abtastvorrichtung eine optische Platte vom DVR-Typ wiedergibt, wobei ein Strahlpunkt auf dem Land plaziert ist und keine Defokussierung auf der optischen Platte vorhanden ist
  • 16 zeigt eine graphische Darstellung des Ergebnisses einer Berechnung der Intensitätsverteilung von gebeugten Strahlen von der optischen Platte auf die Pupille eines Objektivs, wenn die optische Abtastvorrichtung eine optische Platte vom DVR-Typ wiedergibt, wobei ein Strahlpunkt auf der Rille plaziert ist und eine Defokussierung von +0,35 μm auf der optischen Platte vorhanden ist,
  • 17 zeigt eine graphische Darstellung des Ergebnisses einer Berechnung der Intensitätsverteilung von gebeugten Strahlen von der optischen Platte auf die Pupille eines Objektivs, wenn die optische Abtastvorrichtung eine optische Platte vom DVR-Typ wiedergibt, wobei ein Strahlpunkt auf dem Land plaziert ist und eine Defokussierung von +0,35 μm auf der optischen Platte vorhanden ist,
  • 18 zeigt eine Seitenansicht der Zustände von gebeugten Strahlen auf einer optischen Platte bei herkömmlicher Land-Aufzeichnung,
  • 19 zeigt eine Vorderansicht des Zustands, in welchem gebeugte Strahlen von einer optischen Platte bei der herkömmlichen Land-Aufzeichnung zu der optischen Abtastvorrichtung zurückkehren,
  • 20 zeigt eine Seitenansicht der Zustände von gebeugten Strahlen auf einer optischen Platte bei der Land-Rillen-Aufzeichnung in dem optischen Plattengerät gemäß der Erfindung,
  • 21 zeigt eine Frontansicht des Zustands, in dem gebeugte Strahlen von einer optischen Platte zu der optischen Abtastvorrichtung zurückkehren, entsprechend der Land-Rillen-Aufzeichnung in dem beispielhaften optischen Plattengerät gemäß der Erfindung,
  • 22 zeigt eine schematische Frontansicht der Intensitätsverteilung von Lichtstrahlen, die von optischen Punkten reflektiert werden, die in einer Richtung auf einem Land-Rillen-Aufzeichnungsmedium defokussiert sind, in der optischen Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung,
  • 23 zeigt eine schematische Frontansicht der Intensitätsverteilung von Lichtstrahlen, die von optischen Punkten reflektiert werden, die in einer anderen Richtung auf einem Land-Rillen-Aufzeichnungsmedium defokussiert sind, in der optischen Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung,
  • 24 zeigt eine Frontansicht einer Konfiguration eines Lichtempfangsabschnitts, der Lichtstrahlen empfängt, die von auf einem Land-Rillen-Aufzeichnungsmedium defokussierten optischen Punkten reflektiert werden, in der beispielhaften optischen Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung,
  • 25 zeigt eine perspektivische Ansicht von variierenden Lichtstrahlabschnitten nach dem astigmatischen Verfahren,
  • 26 zeigt eine graphische Darstellung eines Spurerkennungssignals, das mittels eines beispielhaften Verfahrens zur Spurerkennungssignaldetektierung gemäß der Erfindung detektiert wird,
  • 27 zeigt eine Frontansicht des Zustands von Strahlpunkten auf dem optischen Detektorelement, wenn das oben erwähnte Spurerkennungssignal den Minimalwert erzeugt,
  • 28 zeigt eine Frontansicht des Zustands von Strahlpunkten auf dem optischen Detektorelement, wenn das oben erwähnte Spurerkennungssignal den Maximalwert erzeugt,
  • 29 zeigt eine Frontansicht des Zustands von Strahlpunkten auf dem optischen Detektorelement, wenn das oben erwähnte Spurerkennungssignal wieder den Minimalwert erzeugt,
  • 30 zeigt eine Aufsicht der Relation zwischen Aufzeichnungsspuren und den Richtungen der Anordnung von primären und sekundären Punkten auf einer optischen Platte, wenn die Bewegungsrichtung der optischen Abtastvorrichtung von der radialen Richtung der optischen Platte abweicht,
  • 31 zeigt eine Aufsicht der Relation zwischen Aufzeichnungsspuren und den Richtungen der Anordnung von primären und sekundären Punkten auf einer optischen Platte, wenn die optische Platte eine Exzentrizität verursacht,
  • 32 zeigt eine graphische Darstellung der Relation zwischen Amplitudenänderungen eines Spurfehlersignals und eines Spurerkennungssignals an der inneren und äußeren Peripherie und die Größen der Abweichung zwischen den Bewegungsrichtungen der optischen Abtastvorrichtung und den radialen Richtungen der optischen Platte für das beispielhafte optische Plattengerät gemäß der Erfindung bzw. das herkömmliche optische Plattengerät,
  • 33 zeigt eine graphische Darstellung der Relation zwischen der Amplitude eines Spurerkennungssignals und der Größe der Defokussierung eines sekundären Lichtpunkts,
  • 34 zeigt eine graphische Darstellung der Amplitudenänderungen eines Spurfehlersignals und eines Spurerkennungssignals, wenn die optische Platte in dem beispielhaften optischen Plattengerät gemäß der Erfindung Exzentrizität aufweist
  • 35 zeigt eine graphische Darstellung der Amplitudenänderung eines Spurfehlersignals und eines Spurerkennungssignals, wenn eine optische Platte in dem herkömmlichen optischen Plattengerät Exzentrizität aufweist,
  • 36 zeigt in einer Frontansicht, wie stark die Strahlen ±1. Ordnung in dem oben erwähnten optischen Plattengerät gegenüber einer Pupille versetzt sind, die durch einen Einheitskreis dargestellt ist,
  • 37 zeigt in einer Frontansicht die gesplitteten Positionen für von sekundären Punkten zurückkehrenden Strahlpunkten auf einer Lichtempfangsfläche in der oben erwähnten optischen Abtastvorrichtung,
  • 38 zeigt eine graphische Darstellung der Relation zwischen λ/(Tp·NA) und Def0 in einer ersten Kombination einer Wellenlänge (μm) und einer numerischen Apertur (NA),
  • 39 zeigt eine graphische Darstellung der Relation zwischen λ/(Tp·NA) und Def0 in einer zweiten Kombination einer Wellenlänge λ (μm) und einer numerischen Apertur (NA),
  • 40 zeigt eine graphische Darstellung der Relation zwischen λ/(Tp·NA) und Def0 in einer dritten Kombination einer Wellenlänge λ0 (μm) und einer numerischen Apertur (NA),
  • 41 zeigt die graphische Darstellung einer Gleichung, die die Graphiken von 38 bis 40 verallgemeinert,
  • 42 zeigt eine graphische Darstellung der verallgemeinerten Relation zwischen einem Def0-Wert und λ/{1 – cos(sin–1NA)}[{1 – λ/(Tp·NA)} + 2,35], und
  • 43 zeigt eine graphische Darstellung der Änderung der Defokussierungswerte, die maximale CTS-Amplituden verursachen, wenn die gesplitteten Positionen für Rückkehrstrahlpunkte auf einem Lichtempfangselement variiert werden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
  • Für das als Beispiel dienende optische Plattengerät gemäß der vorliegenden Erfindung, das die als Beispiel dienende optische Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung enthält, steht als Aufzeichnungsmedium eine große Typenvielfalt optischer Platten für die Aufzeichnung und die Wiedergabe von Informationssignalen zur Auswahl. Das optische Plattengerät ermöglicht Land-Rillen-Aufzeichnung, indem es eine optische Platte, z.B. eine sogenannte DVD-RAM, benutzt, die sich für die Land-Rillen-Aufzeichnung eignet.
  • Wie 5 zeigt, besitzt das optische Plattengerät einen Spindelmotor 1 für den Drehantrieb einer als optisches Aufzeichnungsmedium benutzten optischen Platte. Der Spindelmotor 1 besitzt einen mit einem (nicht dargestellten) Plattenteller ausgestattete Antriebswelle. Auf diesem Plattenteller ist eine optische Platte 101 angeordnet und wird mit dem Plattenteller gedreht. Der Spindelmotor 1 wird von einer Servosteuerschaltung 5 und einer Systemsteuerung 7 gesteuert und dreht sich mit einer spezifischen Umdrehungsgeschwindigkeit.
  • Eine optische Abtastvorrichtung 2 schreibt und liest ein Informationssignal auf bzw. von der optischen Platte 101, die von dem Spindelmotor 1 gedreht wird. Die optische Abtastvorrichtung 2 wird von einem Vorschubmotor 3 in radialer Richtung der auf dem Plattenteller angeordneten optischen Platte 101 bewegt. Die optische Abtastvorrichtung 2 und der Vorschubmotor 3 werden ebenfalls unter dem Steuereinfluß der Servosteuerschaltung 5 angesteuert.
  • Die optische Abtastvorrichtung 2 strahlt einen Lichtstrahl auf eine Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte 101 und liest ein Informationssignal von der Signalaufzeichnungsfläche aus, indem sie einen diesem Lichtstrahl entsprechenden reflektierten Lichtstrahl detektiert. Das Signal, das von der optischen Abtastvorrichtung 2 von der optischen Platte 101 ausgelsen wird, wird in einem Vorverstärker 4 verstärkt und einem Signal-Modulations-/-Demodulations- und ECC-Block 6 und der Servosteuerschaltung 5 zugeführt. In Abhängigkeit von dem Typ des wiederzugebenden optischen Aufzeichnungsmediums moduliert und demoduliert der Signal-Modulations-/-Demodulations- und ECC-Block 6 Signale und liefert einen ECC (Fehlerkorrekturcode). Auf der Basis des übertragenen Signals erzeugt der Signal-Modulations-/-Demodulations- und ECC-Block 6 ein Fokusfehlersignal, ein Spurfehlersignal, ein Spurerkennungssignal, ein HF-Signal usw.. Die Servosteuerschaltung 5 steuert die optische Abtastvorrichtung 2 auf der Basis des Fokusfehlersignals, des Spurfehlersignals und des Spurerkennungssignals, die von dem Signal-Modulations-/-Demodulations- und ECC-Block 6 erzeugt werden.
  • Wenn das in dem Signal-Modulations-/-Demodulations- und ECC-Block 6 demodulierte Signal Daten für die Datenspeicherung eines Computers darstellt, wird das Signal über ein Interface 8 einem externen Computer 9 und dgl. zugeführt. In diesem Fall kann der externe Computer 9 und dgl. ein auf der optischen Platte 101 aufgezeichnetes Signal als Wiedergabesignal empfangen.
  • Auf der Basis eines von dem Signal-Modulations-/-Demodulations- und ECC-Blocks 6 ausgegebenen Signals strahlt die optische Abtastvorrichtung 2 einen Lichtstrahl auf die Signalaufzeichnungsfläche der rotierenden optischen Platte 101. Durch das Aufstrahlen der Lichtstrahlen kann ein Informationssignal auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte aufgezeichnet werden.
  • Wie 6 zeigt, besitzt die optische Abtastvorrichtung 2 eine Lichtquelle 10, die rund um eine optische Achse angeordnet ist. Die Lichtquelle 10 besitzt wenigstens einen Lichterzeugungspunkt für die Abstrahlung eines Lichtstrahls. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Lichtquelle drei Lichterzeugungspunkte 10a, 10b und 10c, wie dies in 7 dargestellt ist.
  • Es kann der Fall eintreten, daß die optische Abtastvorrichtung 2 benutzt wird, um ein Informationssignal von dem optischen Aufzeichnungsmedium auszulesen, das mit Hilfe dieser optischen Abtastvorrichtung 2 mit Land-Rillen-Aufzeichnung eingeschrieben wurde. In einem solchen Fall werden die von den Lichterzeugungspunkten 10a, 10b und 10c der Lichtquelle 10 ausgestrahlten Lichtstrahlen einem polarisierenden Strahlenteilerprisma 11 zugeführt. Diese Lichtstrahlen bewirken einen S-Polarisationszustand relativ zu einer dielektrischen Mehrlagenschicht des polarisierenden Strahlenteilerprismas 11. Deshalb reflektiert die dielektrische Mehrlagenschicht fast die gesamte Lichtmenge, so daß die Lichtstrahlen in eine λ/4-Platte 12 eindringen. Der auf die λ/4-Platte 12 auftreffende Lichtstrahl durchläuft diese λ/4-Platte 12, so daß er in einen zirkular polarisierten Zustand gelangt, wandert dann durch eine Kollimatorlinse 13, um zu einem parallelen Lichtstrahl zu werden, und tritt dann in ein Objektiv 14 ein.
  • Das polarisierende Strahlenteilerprisma 11 umfaßt im allgemeinen zwei Dreieckprismen und eine dielektrische Mehrlagenschicht. Die beiden Dreieckprismen sind miteinander verkittet und bilden einen Würfel. Die dielektrische Mehrlagenschicht ist zwischen diesen Dreieckprismen durch Aufdampfen oder Sputtern ausgebildet. Wenn ein Lichtstrahl auf dieses polarisierende Strahlenteilerprisma 11 auftritt, durchläuft die auf die dielektrische Mehrlagenschicht auftreffende P-polarisierte Komponente diese Schicht. Die S-polarisierte Komponente, die auf die dielektrische Mehrlagenschicht auftrifft, wird an dieser Schicht reflektiert.
  • Das Objektiv 14 wird von einem (nicht dargestellten) biaxialen Stellglied gehalten, so daß es in der durch einen Pfeil F angedeuteten Fokussierungsrichtung und in der durch einen Pfeil T angedeuteten Spurführungsrichtung bewegbar ist, wie dies in 6 dargestellt ist. Das Objektiv bringt jeden der auftreffenden Lichtstrahlen auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte 101 zur Konvergenz.
  • Dabei konvergiert einer der von den drei Lichterzeugungspunkten 10a, 10b und 10c ausgestrahlten Lichtstrahlen auf der Signalaufzeichnungsfläche. Die anderen beiden Lichtstrahlen sind auf der Signalaufzeichnungsfläche defokussiert. Das heißt der primäre und die sekundären Lichtstrahlen bewirken unterschiedliche Abstände zwischen dem Objektiv 14 und einem Strahlsammelpunkt.
  • Die drei Lichtstrahlen werden auf die Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte 101 gestrahlt und an dieser Fläche reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen wandern durch das Objektiv 14, die Kollimatorlinse 13 und die λ/4-Platte 12, um linear polarisiert zu werden und erreichen das polarisierende Strahlenteilerprisma 11. In diesem Prisma nehmen die Strahlen relativ zu einer dielektrischen Mehrlagenschicht einen P-Polarisationszustand an. Deshalb durchläuft fast die gesamte Lichtmenge die dielektrische Mehrlagenschicht. Von einem zu der Lichtquelle 10 zurückkehrenden optischen Pfad getrennt wandern Lichtstrahlen über einen optischen Pfad, der durch ein optisches Verzweigungselement 22 und eine Mehrfachlinse 15 verläuft, um in ein optisches Detektorelement 16 einzutreten. Die Mehrfachlinse 15 ist eine Kombination aus einer konkaven Linse und einer Zylinderlinse. Die Mehrfachlinse vergrößert den Abstand zwischen einem reflektierten Lichtstrahl und einem Strahlsammelpunkt und bewirkt Astigmatismus in dem reflektierten Lichtstrahl.
  • Die optischen Bauteile, die die optische Abtastvorrichtung 2 bilden, werden individuell zusammengebaut und in einem (nicht dargestellten) optischen Block gehalten.
  • Wie 7 zeigt, umfaßt die Lichtquelle 10 einen primären Lichterzeugungspunkt 10a, einen ersten sekundären Lichterzeugungspunkt 10b und einen zweiten sekundären Lichterzeugungspunkt 10c. Der primäre Lichterzeugungspunkt 10a erzeugt einen primären Lichtstrahl auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte 101. Wenn der primäre Punkt auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte 101 fokussiert wird, wird der zweite sekundäre Lichterzeugungspunkt 10c nach dem Durchgang durch die Signalaufzeichnungsfläche fokussiert und erzeugt einen zweiten sekundären Lichtstrahl zur Bildung eines zweiten sekundären Lichtpunkts. Bezogen auf den primären Lichtstrahl verursachen der primäre und die sekundären Strahlen unterschiedliche Abstände von dem Objektiv zu den Strahlsammelpunkten. Der primäre Lichtpunkt wird im Abstand von den beiden sekundären Punkten auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte 101 ausgebildet. Der primäre Lichterzeugungspunkt 10a und die sekundären Lichterzeugungspunkte 10b und 10c werden von einem Halteteil 10d getragen und sind in einem Gehäuse 10e angeordnet.
  • Es ist ein Justiermechanismus vorgesehen, mit dem das Gehäuse 10e insgesamt um die optische Achse gedreht werden kann. Dieser Justiermechanismus ermöglicht es, daß die Lichtquelle die relative Position zwischen jedem sekundären Lichtpunkt und einer Aufzeichnungsspur auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte variiert und eine optimale relative Position einstellt und beibehält, ohne daß die Fokussierungsposition des primären Lichtpunkts geändert wird. Jeder sekundäre Lichtpunkt wird an einer Position erzeugt, die die Gleichung S ≌ Tp·n/2 erfüllt, worin S der Absolutwert des Abstands bis zu dem primären Lichtpunkt in der zu den auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte ausgebildeten Aufzeichnungsspuren senkrechten Richtung ist, Tp der Spurabstand und n eine ganze Zahl ist.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung bezeichnet der Spurabstand (Tp) die Entfernung von einem Land zu dem nächsten Land oder die Entfernung von einer Rille zu der nächsten Rille. Diese Bedeutung ist auch dann anwendbar, wenn das Land-Rillen-System für die Aufzeichnung von Informationssignalen benutzt wird, die sowohl dem Land als auch der Rille auf der optischen Platte entsprechen.
  • Wie oben erwähnt wurde, verursachen der primäre Lichtstrahl und die sekundären Lichtstrahlen verschiedene Abstände von dem Objektiv 14 zu den Strahlsammelpunkten. Es sei angenommen, daß Def die Differenz zwischen den Abständen von dem Objektiv 14 zu den Strahlsammelpunkten für den primären Lichtstrahl und die sekundären Lichtstrahlen bezeichnet. Wenn λ die Lichtemissionswellenlänge der Lichtquelle 10 bezeichnet, Tp den Spurabstand auf der optischen Platte 101 ist und NA die numerische Apertur des Objektivs 14 bezeichnen, und wenn Def0 = [0,178λ/{1 – cos(sin–1NA)}]·[{1–(λ/(Tp·NA))} + 2,35], sollte der Abstand Def der Beziehung 0,4 × Def0 ≤ Def ≤ 1,7 × Def0 entsprechen.
  • Wie 8 zeigt, kann die Lichtquelle 10 auch so konfiguriert sein, daß sie einen Lichterzeugungspunkt 10a und ein Lichtbeugungselement 17 aufweist. Wie 9 zeigt, ist das Lichtbeugungselement 17 als ein holographisches Muster mit Brechkraft (holographisches Element) ausgebildet. Wenn von dem Lichterzeugungspunkt 10a ein Lichtstrahl ausgeht, wird dieser Lichtstrahl von dem Lichtbeugungselement 17 gebeugt und in einen Lichtstrahl nullter Ordnung und Lichtstrahlen ±1. Ordnung zerlegt. Der Lichtstrahl nullter Ordnung ist der gleiche wie der primäre Lichtstrahl, der von dem Lichterzeugungspunkt 10a ausgeht und geradlinig weiterwandert. Der Lichtstrahl +1. Ordnung entspricht dem ersten sekundären Lichtstrahl, der nicht von dem Lichterzeugungspunkt 10a ausgeht, sondern von einem ersten virtuellen Lichterzeugungspunkt 10f, der von dem Lichterzeugungspunkt 10a abweicht. Der Strahl –1. Ordnung entspricht dem zweiten sekundären Lichtstrahl, der nicht von dem Lichterzeugungspunkt 10a ausgeht, sondern von einem zweiten virtuellen Lichterzeugungspunkt 10g, der von dem Lichterzeugungspunkt 10a abweicht. In Bezug auf den primären Lichtstrahl verursachen die sekundären Lichtstrahlen unterschiedliche Abstände von dem Objektiv zu den Strahlsammelpunkten. Der primäre Lichtstrahl bildet einen primären Lichtpunkt. Der sekundäre Lichtstrahl bildet einen sekundären Lichtpunkt. Der primäre Lichtpunkt und die sekundären Lichtpunkte werden auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte 101 im Abstand voneinander ausgebildet.
  • Die Lichtquelle 10 ist mit einem Justiermechanismus versehen, um das Lichtbeugungselement 17 um die optische Achse zu drehen. Dieser Justiermechanismus ermöglicht es, daß die Lichtquelle die relative Position zwischen jedem sekundären Lichtpunkt und einer Aufzeichnungsspur auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte variiert und eine optimale relative Position einstellt und beibehält, ohne daß die Fokussierungsposition des primären Lichtpunkts geändert wird. Jeder sekundäre Lichtpunkt wird an einer Position erzeugt, die die Gleichung S ≅ Tp·n/2 erfüllt, worin S der Absolutwert des Abstands bis zu dem primären Lichtpunkt in der zu den auf der Signalaufzeichnungsfläche der optischen Platte ausgebildeten Aufzeichnungsspuren senkrechten Richtung ist, Tp der Spurabstand und n eine ganze Zahl ist.
  • Das Lichtbeugungselement 17 kann mit einem polarisierenden holographischen Element ausgestattet sein. In diesem Fall kann das Lichtbeugungselement 17, wie in 10 dargestellt, zwischen dem polarisierenden Strahlenteilerprisma 11 und der λ/4-Platte 12 angeordnet sein, statt, wie oben, zwischen der Lichtquelle 10 und dem polarisierenden Strahlenteilerprisma 11. Das polarisierende holographische Element arbeitet als Hologramm für einen zur optischen Achse gerichteten Lichtstrahl. Das polarisierende holographische Element kann so ausgebildet sein, daß es auf einen von der optischen Platte zurückkehrenden Lichtstrahl keine optische Wirkung ausübt.
  • Wie 11 zeigt, umfaßt das optische Detektorelement 16 einen ersten primären Lichtempfangsabschnitt 18, einen ersten sekundären Lichtempfangsabschnitt 19, einen zweiten sekundären Lichtempfangsabschnitt 20 und einen zweiten primären Lichtempfangsabschnitt 21. Der erste primäre Lichtempfangsabschnitt 18 empfängt einen von dem primären Lichtpunkt reflektierten primären Lichtstrahl. Der erste sekundäre Lichtempfangsabschnitt 19 empfängt einen von dem ersten sekundären Lichtpunkt reflektierten ersten sekundären Lichtstrahl. Der zweite sekundäre Lichtempfangsabschnitt 20 empfängt einen von dem zweiten sekundären Lichtpunkt reflektierten zweiten sekundären Lichtstrahl. Der zweite primäre Lichtempfangsabschnitt 21 empfängt unabhängig einen Lichtstrahl, der von dem von dem primären Lichtpunkt reflektierten primären Lichtstrahl abzweigt. 6 zeigt, wie der primäre reflektierte Lichtstrahl zu dem zweiten primären Lichtempfangsabschnitt 21 abzweigt. Zu diesem Zweck ist zwischen dem polarisierenden Strahlenteilerprisma 11 und der Mehrfachlinse 15 ein optisches Verzweigungselement, z.B. ein Wollaston-Prisma, angeordnet.
  • Der erste primäre Lichtempfangsabschnitt 18 umfaßt ein Lichtempfangselement k und vier Lichtempfangselemente a, b, c und d. Das Lichtempfangselement k empfängt nur den zentralen Teil eines reflektierten Lichtstrahls aus dem primären Lichtpunkt. Die Lichtempfangselemente a, b, c und d sind radial zum Zentrum des ersten primären Lichtempfangsabschnitts angeordnet, um auf der Basis eines dem astigmatischen Verfahren ähnlichen Prinzips ein Fokusfehlersignal zu detektieren. Die Lichtempfangselemente a, c und die Lichtempfangselemente b, d sind unter Zwischenfügung des Lichtempfangselements k im Zentrum des ersten primären Lichtempfangsabschnitts 18 diagonal angeordnet. Die fünf Lichtempfangselemente k, a, b, c und d liefern unabhängige optische Detektorsignale k, a, b, c bzw. d. Der erste primäre Lichtempfangsabschnitt 18 ist dadurch gekennzeichnet, daß er das Lichtempfangselement k aufweist, das nur den zentralen Teil des reflektierten Lichtstrahls aus dem primären Lichtpunkt empfängt. Selbst wenn Strahlen ±1. Ordnung einander überlappen, um die optische Intensität zu erhöhen und den Lichtpunkt zu bewegen, kann eine Änderung des Fokusfehlersignals aufgrund dieser Bewegung des Lichtpunkts verhindert werden.
  • Der zweite primäre Lichtempfangsabschnitt 21 umfaßt ein einziges Lichtempfangselement s, das einen Lichtstrahl empfängt, der von dem primären Lichtpunkt reflektiert und von dem optischen Verzweigungselement abgezweigt wird. Das Lichtempfangselement s gibt ein optisches Detektorsignal s aus. Das optische Detektorsignal s wird das sogenannte HF-Signal, das von der optischen Platte 101 ausgelesen wird.
  • Der sekundäre Lichtempfangsabschnitt 19 umfaßt drei parallel angeordnete Lichtempfangselemente e, i, f. Der sekundäre Lichtempfangsabschnitt 20 umfaßt drei parallel angeordnete Lichtempfangselemente h, j und g. In dem sekundären Lichtempfangsabschnitt 19 ist das Lichtempfangselement i sandwichartig zwischen den Lichtempfangselementen e und f angeordnet. In gleicher Weise ist in dem sekundären Lichtempfangsabschnitt 20 das Lichtempfangselement j sandwichartig zwischen den Lichtempfangselementen h und g angeordnet. Diese sechs Lichtempfangselemente e, i, f, h, j und g geben unabhängige optische Signale e, i, f, h, j und g aus.
  • Ein von dem optischen Detektorelement 16 ausgegebenes optisches Detektorsignal wird von einem auf dem Halbleitersubstrat des optischen Detektorelements 16 ausgebildeten (nicht dargestellten) Verstärker aus einem Strom in eine Spannung umgewandelt. Das umgewandelte Signal wird dann einer internen Rechenschaltung oder einer externen Rechenschaltung (außerhalb des optischen Detektorelements) zugeführt, die mit dem Lichtempfangsabschnitt 18, 19, 20 oder 21 verbunden ist. Die Rechenschaltung verarbeitet ein Fokusfehlersignal FE, ein Spurfehlersignal TE, ein Spurerkennungssignal CTS und ein HF-Signal folgendermaßen.
  • Das Spurerkennungssignal CTS wird durch die folgende Operation erzeugt. CTS = {(e + f) – i} – {(g + h) – j}
  • Das Fokusfehlersignal FE, das Spurfehlersignal TE und das HF-Signal werden durch die folgenden Operationen erzeugt. Das Fokusfehlersignal FE wird auf der Basis eines Prinzips erzeugt, das dem astigmatischen Verfahren ähnelt. Das Spurfehlersignal TE wird auf der Basis des sogenannten differentiellen Gegentaktverfahrens erzeugt. FE = (a + c) – (b + d) TE = {(a + d) – (b + c)} – K·{(e – f) + (g – h)} (worin K ein Koeffizient ist) RF = s
  • Im folgenden wird das Prinzip der Signaldetektierung nach dem Spurerkennungs-Detektierungsverfahren gemäß der Erfindung beschrieben.
  • Dieses Detektierungsverfahren erzeugt auf der Basis des primären Lichtpunkts sekundäre Lichtpunkte mit unterschiedlichem Fokus. Die Anordnung ist so getroffen, daß dann, wenn der primäre Lichtpunkt fokussiert ist, um die Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationssignalen zu ermöglichen, die sekundären Lichtpunkte nicht fokussiert sind.
  • In diesem Zustand ist der primäre Lichtpunkt fokussiert, wenn Strahlpunkte Aufzeichnungsspuren auf der optischen Platte überqueren. Das Land und die Rille liefern eine gleiche Intensitätsverteilung der reflektierten Lichtstrahlen. Der sekundäre Lichtpunkt ist hingegen defokussiert. Eine Änderung des Interferenzzustands an der Wellenfläche verursacht eine große Differenz in der Intensitätsverteilung der reflektierten Lichtstrahlen auf dem Land und der Rille. Es ist möglich, Spuren zu erkennen, indem die Änderungen der Intensitätsverteilung in den von den sekundären Lichtpunkten reflektierten Lichtstrahlen benutzt werden.
  • 12 bis 17 zeigen Ergebnisse der Berechnung der Intensitätsverteilungen und der Phasenverteilungen gebeugter Strahlen von der optischen Platte auf die Pupille eines Objektivs in der optischen Abtastvorrichtung, die als optische Platte eine DVR (Handelsname) benutzt.
  • Die Rechenergebnisse basieren auf den folgenden Bedingungen. Der von der optischen Abtastvorrichtung ausgestrahlte Lichtstrahl hat eine Wellenlänge von 405 nm. Das Objektiv hat eine numerische Apertur (NA) von 0,85. Die optische Platte hat einen Spurzyklus von 0,60 μm. Die Rille hat eine Phasenhubtiefe von λ/6. Das Land und die Rille sind rechteckig und haben gleiche Breite (0,30 μm).
  • 12 bis 17 zeigen Intensitätsverteilungen in den reflektierten Lichtstrahlen unter den folgenden Bedingungen. 12, 14 und 16 zeigen, daß ein optischer Punkt auf der Rille plaziert ist. 13, 15 und 17 zeigen, daß ein optischer Punkt auf dem Land plaziert ist. 14 und 15 zeigen, daß ein optischer Punkt fokussiert ist (keine Defokussierung). 12 und 13 zeigen eine Defokussierung von –0,35 μm auf der optischen Platte. 16 und 17 zeigen eine Defokussierung von +0,35 μm auf der optischen Platte.
  • Das Land-Rillen-Aufzeichnungssystem zeichnet Informationssignale sowohl auf dem Land als auch in der Rille auf. Falls der Spurzyklus in herkömmlicher Weise einen Abstand zwischen Lands und zwischen Rillen aufweist, wird der Spurzyklus (Spurabstand) relativ zu dem Punktdurchmesser groß. Deshalb überlappen gebeugte Strahlen von der optischen Platte einander auf der Pupille des Objektivs in einer Art und Weise, die sich von dem Land-Aufzeichnungsverfahren und dem Rillen-Aufzeichnungsverfahren erheblich unterscheidet.
  • 18 zeigt die Wiedergabe einer optischen Platte unter Verwendung des herkömmlichen Land-Aufzeichnungssystems. Normalerweise verursacht diese Wiedergabe keine Überlappung zwischen einem Strahl nullter Ordnung und Strahlen ±1. Ordnung. Wenn jedoch das Land-Rillen-Aufzeichnungssystem benutzt wird, bewirkt ein Spurzyklus häufig eine gegenseitige Überlappung zwischen dem Strahl nullter Ordnung und den Strahlen ± 1. Ordnung im Zentrum der Pupille, wie dies in 20 dargestellt ist. In 12, 14, 15 und 17 wird die Überlappungsregion durch eine herausragende Intensität im Zentrum der reflektierten Lichtstrahlen repräsentiert.
  • Wie aus 14 und 15 klar erkennbar ist, ändert der fokussierte Zustand (keine Defokussierung), unabhängig davon, ob der optische Punkt auf dem Land oder auf der Rille plaziert ist, die Intensitätsverteilung in den reflektierten Lichtstrahlen nicht. Dies ist ein Grund dafür, daß das Summensignal nicht als Spurerkennungssignal für das Land-Rillen-Aufzeichnungssystem benutzt werden kann. Im Gegensatz hierzu bewirkt ein defokussierter Zustand eine Differenz in der Intensitätsverteilung der reflektierten Lichtstrahlen, die davon abhängt, ob der optische Punkt auf dem Land oder auf der Rille plaziert ist, wie dies in 12, 13, 16 und 17 dargestellt ist. Darüber hinaus kehrt die Richtung der Defokussierung die Polarität der Änderungen in der Intensitätsverteilung um.
  • Für den Fall, daß zum Detektieren eines Fokusfehlersignals das astigmatische Verfahren benutzt wird, schlagen die Anmelder die in der japanischen Patentanmeldung 11-277544 offenbarte Anordnung vor. Das heißt, die Mehrfachlinse 15 bewirkt, daß der reflektierte Lichtstrahl einen Astigmatismus von 45° gegenüber der Richtung des auf die Aufzeichnungsspur zurückzuführenden Beugungsmusters erfährt, wie dies in 25 dargestellt ist. Wie 25 zeigt, ist der Lichtempfangsabschnitt des optischen Detektorelements 16 annähernd in der Mitte zweier Fokallinien angeordnet, die aufgrund des Astigmatismus ausgebildet werden. Die Oberfläche des Lichtempfangsabschnitts des Lichtempfangselements 9 ist annähernd in der Mitte einer Richtung angeordnet, die den Astigmatismus verursacht, und einer Richtung, die orthogonal zu der vorgenannten Richtung verläuft und keinen Astigmatismus aufweist. Das heißt die Oberfläche des Lichtempfangsabschnitts ist etwa in der Mitte des Fokus und einer Richtung parallel zu einer Erzeugenden der Zylinderfläche der Mehrfachlinse 15 angeordnet. Bei Fokussierung wird ein zurückkehrender Strahlpunkt fast zu einem Kreis und zu einer Fokallinie an beiden Enden des Fangbereichs. Wenn der primäre Lichtstrahl auf der optischen Platte fokussiert ist, wird der reflektierte Lichtstrahlpunkt fast zu einem Kreis auf dem Lichtempfangselement und zu einer Fokallinie an beiden Enden des Fokussierungs-Fangbereichs. Daraus resultiert eine S-förmige Fokusfehlerkurve.
  • Wenn der primäre Lichtstrahl auf der optischen Platte fokussiert ist, kann ein Beugungsmuster des reflektierten Lichtstrahls auf der Pupille des Objektivs und ein Beugungsmuster auf dem Lichtempfangsabschnitt erzeugt werden. Auf dem Lichtempfangsabschnitt wird entlang einer Richtung, die bewirkt, daß der Strahl fokussiert wird, bevor er den Lichtempfangsabschnitt erreicht, ein Lichtpunkt mit dem inversen Muster erzeugt. Diese Richtung ist orthogonal zu der Richtung parallel zur Erzeugenden der Zylinderfläche der Mehrfachlinse.
  • Wenn der Lichtempfangsabschnitt die in 11 dargestellte Konfiguration hat, kann ein von dem defokussierten sekundären Lichtpunkt zurückkehrender Lichtstrahl aufgeteilt und aufgenommen werden, wie dies in 24 dargestellt ist. In diesem Fall läßt sich ein Spurerkennungssignal entsprechend der Gleichung für das oben erwähnte Spurerkennungssignal CTS gewinnen. Dabei muß eine Änderung im Ausgangssignal jedes Lichtempfangsabschnitts benutzt werden, die auf eine Änderung in der Intensitätsverteilung auf dem Land und der Rille zurückzuführen ist, wie dies in 22 und 23 dargestellt ist.
  • 22 und 23 zeigen schematisch die Änderungen in der Intensitätsverteilung der von dem defokussierten sekundären Lichtpunkt zurückkehrenden Lichtstrahlen. In 22 wird die Intensität im Zentrum größer. In 23 wird die Intensität an der Peripherie größer. Man kann dies so interpretieren, daß die Intensität zwischen den Zuständen von 22 und 23 variiert.
  • Um eine solche Änderung der Intensitätsverteilung als Signal zu detektieren, besitzt der Lichtempfangsabschnitt mehrere Lichtempfangselemente, wie dies in 11 dargestellt ist. Es sind z.B. drei Lichtempfangselemente x, y und z parallel angeordnet, wie dies in 24 dargestellt ist. Ein von dem sekundären Lichtpunkt reflektierter Lichtstrahl wird in drei Teile unterteilt, nämlich in das Zentrum und die beiden peripheren Endbereiche. Wenn die optischen Detektorausgangssignale dieser Lichtempfangselemente x, y und z als x, y und z bezeichnet werden, wird die folgende Operation durchgeführt. (y) oder (x + z) oder (x + z) – y
  • Für ein praktisch ausgeführtes Lichtempfangselement entspricht diese Operation der oben erwähnten Gleichung {(e + f) – i} – {(g + h) – j}. 26 zeigt die Änderung der Intensitätsverteilung innerhalb des optischen Punkts, wenn das Spurerkennungssignal detektiert wird, und die entsprechende Änderung des Spurerkennungssignals. Wie diese Figur zeigt, bewirkt eine zyklische Änderung eine Phasenverschiebung um einen viertel Spurabstand.
  • Es ist wünschenswert, die relative Position zwischen den primären und den sekundären Lichtpunkten auf der optischen Platte beizubehalten, so daß der sekundäre Lichtpunkt auf dem Land positioniert ist, wenn der primäre Lichtpunkt auf der Rille positioniert ist. Wenn die Operation zur Ermittlung des Spurfehlersignals sich von der oben beschriebenen unterscheidet, kann es wünschenswert sein, sowohl den primären als auch die sekundären Lichtpunkte auf der Rille zu positionieren. In diesem Fall kehrt sich die Polarität des Spurerkennungssignals um.
  • Die folgende Gleichung muß befriedigt werden, um die oben erwähnte relative Position zwischen den primären und den sekundären Lichtpunkten auf der optischen Platte zu erzeugen. S ≅ Tp·n/2worin S den Absolutwert des Abstands bis zu dem primären Lichtpunkt in Richtung der Normalen zu den auf der Aufzeichnungsfläche ausgebildeten Aufzeichnungsspuren, Tp den Spurabstand der Aufzeichnungsspur und n eine ganze Zahl bezeichnet. Es ist insbesondere wünschenswert, die sekundären Lichtpunkte an zwei Positionen zu erzeugen, die die folgende Gleichung befriedigen. S ≅ +P/2 S ≅ –P/2
  • Die sekundären Lichtpunkte müssen nicht symmetrisch zu dem primären Lichtpunkt erzeugt werden. S ≅ +nP/2 S ≅ –mP/2worin n > m, n < m oder n = m.
  • Wie 26 zeigt, verursacht das Spurerkennungssignal (CTS-Signal) eine Phasenverschiebung um einen viertel Zyklus relativ zu dem Spurfehlersignal TE, wenn der Abstand zwischen den Rillen mit einem Zyklus angenommen wird. Die Zustände (A) und (C) in 26 minimieren das Spurerkennungssignal. In diesen Zuständen verursacht ein von einem sekundären Lichtpunkt reflektierter Lichtstrahl eine hohe optische Intensität im Zentrum, wie dies in 27 und 29 dargestellt ist. Ein von dem anderen sekundären Lichtpunkt reflektierter Lichtstrahl verursacht eine hohe optische Intensität an der Peripherie. Im Gegensatz hierzu maximiert der Zustand (B) in 26 das Spurerkennungssignal. In diesem Zustand bewirkt ein von einem sekundären Lichtpunkt reflektierter Lichtstrahl eine hohe optische Intensität an der Peripherie, wie dies in 28 dargestellt ist. Ein von dem anderen sekundären Lichtpunkt reflektierter Lichtstrahl verursacht eine hohe optische Intensität im Zentrum.
  • Das Spurerkennungssignal (CTS-Signal) kann durch die folgenden Operationen ermittelt werden. Wenn z.B. eine Lichtquelle mit mehreren Lichterzeugungspunkten benutzt wird, kann eine der folgenden Operationen verwendet werden, indem nur ein sekundärer Punkt benutzt wird, um die Zahl der benötigten Lichterzeugungspunkte zu verringern. CTS = (–i) CTS = (e + f) CTS = (e + f) – i
  • Entsprechend diesen Operationen bewirkt das Spurerkennungssignal jedoch einen Offset, der einem Gleichstrom ähnelt (DC-Offset). Außerdem verringert eine geringfügige Defokussierung den Kontrast der auf das Land und die Rille zurückzuführenden Intensitätsänderungen, wodurch die Amplitude für das Spurerkennungssignal verkleinert wird. Um diese Probleme zu lösen, kann man ein stabiles Spurerkennungssignal nach einer der folgenden Gleichungen ermitteln, indem sowohl der erste als auch der zweite sekundäre Lichtpunkt benutzt wird. CTS = (–i) – (–j) CTS = (e + f) – (g + h) CTS = {(e + f) – i} – K·{(g + h) – j}
  • Der Wert K in dieser Gleichung dient dazu, Effekte zu vermeiden, die auf die Rillentiefe oder eine geringfügige Positionsabweichung oder eine Lichtmengendifferenz in virtuellen Lichterzeugungspunkten zurückzuführen sind, die durch ein holographisches Muster erzeugt werden.
  • Durch die Erzeugung des Spurerkennungssignals wird es möglich, verschiedene herkömmliche Spurführungssteuerverfahren für die Implementierung des Land-Rillen-Aufzeichnungssystems zu benutzen, bei dem eine optische Platte verwendet wird, bei der Land und Rille etwa gleiche Breite haben. Zu den herkömmlichen Spurführungssteuerverfahren gehören diejenigen, die bei dem Land-Aufzeichnungssystem oder bei dem Rillen-Aufzeichnungssystem angewendet werden.
  • Wenn das Spurerkennungssignal in der oben beschriebenen Weise gewonnen wird, implementiert die Benutzung dieses Signals als CPI-Signal für die herkömmliche Spurführungssteuerung eine Spurführungsservo-Fangoperation und das Zählen der Spurüberquerungen und -richtungen (Zählen der Überquerungen). Das CPI-Signal hat gegenüber dem Spurfehlersignal eine Phasendifferenz von einem viertel Spurzyklus. Das CPI-Signal wird in herkömmlicher Weise für eine Spurführungsservo-Fangoperation und das Zählen der Spurüberquerungen in dem Land- oder Rillen-Aufzeichnungssystem benutzt.
  • Im folgenden wird ein Vergleich angestellt zwischen dem optischen Plattengerät gemäß der vorliegenden Erfindung und dem in der offengelegten japanischen Patentpublikation 11-45451 beschriebenen optischen Plattengerät. Die folgende Beschreibung betrifft die Ergebnisse des Vergleichs der Amplitudenänderungen in dem Spurfehlersignal und dem Spurerkennungssignal. Eine Bedingung besteht darin, daß die Bewegungsrichtung der optischen Abtastvorrichtung von der radialen Richtung der optischen Platte abweicht. Eine andere Bedingung besteht darin, daß die optische Platte eine große Exzentrizität verursacht.
  • 31 zeigt den Fall, daß die Bewegungsrichtung der optischen Abtastvorrichtung von der radialen Richtung der optischen Platte abweicht. Wie in dieser Figur dargestellt ist, ändern die innere und die äußere Peripherie der optischen Platte 101 die Relation zwischen der Aufzeichnungsspur T und dem sekundären Lichtpunkt, d.h. die Spurphase. 31 illustriert auch den Fall, daß die optische Platte eine starke Exzentrizität verursacht. Auch in diesem Fall ändert eine Umdrehung der optischen Platte 101 die Relation zwischen der Aufzeichnungsspur T und dem sekundären Lichtpunkt (Spurphase). Die Diagramme in 31 sind etwas übertrieben, um die Änderungen leichter erkennen zu können.
  • Diese Phänomene können bei der Herstellung von optischen Plattengeräten leicht auftreten und beeinträchtigen das System. Man kann feststellen, bis zu welchem Grad das System beeinträchtigt wird, indem man die Änderungen des Spurfehlersignals und des Spurerkennungssignals aufgrund von Spurphasenabweichungen prüft.
  • Wenn eine DVR-Disk wiedergegeben wird, verursachen beide optischen Abtastvorrichtungen eine Amplitudenänderung in dem Spurfehlersignal und in dem Spurerkennungssignal entlang der inneren und äußeren Peripherie in dem gleichen Intervall zwischen dem primären Lichtpunkt und dem sekundären Lichtpunkt. Die Graphiken in 32 zeigen, wie sich diese Amplitudenänderung in Abhängigkeit von der Größe L in 30 zwischen der Bewegungsrichtung der optischen Abtastvorrichtung und der radialen Richtung der optischen Platte verschlechtert.
  • 32 läßt klar erkennen, daß das optische Plattengerät gemäß der Erfindung gegenüber einer Abweichung etwa fünfmal weniger empfindlich ist als der Stand der Technik. Das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 11-45451 beschriebene optische Plattengerät ist gekennzeichnet durch eine Abweichung um 1/4 Spurabstand zwischen dem primären und dem sekundären Lichtpunkt. Wenn dieser Zustand nicht verändert wird, erfährt das Spurfehlersignal eine große Amplitudenänderung. Infolgedessen basiert der Vergleich auf einer Abweichung um 3/8 Spurabstand, um Amplitudenänderungen in dem Spurfehlersignal und dem Spurerkennungssignal auszugleichen. Auch im Fall einer starken Exzentrizität wird ein Oszilloskop benutzt, um die Änderungen in dem Spurfehlersignal und in dem Spurerkennungssignal bei beiden optischen Plattengeräten unter den gleichen Bedingungen zu messen. Die Diagramme von 34 und 35 zeigen die Vergleichsergebnisse der tatsächlichen Messungen. In diesen Figuren entspricht die Abszissenachse der Zeit, und die Ordinatenachse entspricht der Amplitude. Man erkennt, daß die Amplitudenänderung in dem optischen Plattengerät gemäß der Erfindung gering ist.
  • Im folgenden wird die Größe der auf den sekundären Lichtpunkt angewendeten Defokussierung beschrieben. Für die Kompatibilität mit einem neuen Plattenformat ist es wichtig, geeignete Defokussierungsgrößen zu setzen, die von den verschiedenen Formaten abhängen, wenn der Spielraum des Systems berücksichtigt wird. Bei dem Verfahren zur Detektierung des Spurerkennungssignals gemäß der Erfindung variiert z.B. die Amplitude des Spurerkennungssignals mit der Größe der Defokussierung für den zweiten Lichtpunkt, wie dies in 33 dargestellt ist.
  • Wenn die optische Platte in der Richtung geneigt ist, in der die sekundären Lichtpunkte angeordnet sind, ändert das Verfahren zur Detektierung des Spurerkennungssignals gemäß der Erfindung die Defokussierungsgröße für den sekundären Lichtpunkt, so daß die Amplitude des Spurerkennungssignals schwankt. Wenn andere externe Störungen eingeschlossen werden, sollte die Größe der auf die sekundären Lichtpunkte angewendeten Defokussierung so eingestellt werden, daß die Amplitude des Spurerkennungssignals maximiert werden kann.
  • Im folgenden wird die Herleitung von Relationsgleichungen für die Ermittlung einer Defokussierungsgröße beschrieben, die eine maximale Amplitude des Spurerkennungssignals liefern soll.
  • Die Intensitätsverteilung innerhalb eines optischen Punkts hängt davon ab, wie die Pupille von der Phasenrelation auf der Wellenfläche zwischen Strahlen abhängt, die durch die Land-Rillen-Struktur gebeugt werden, speziell zwischen einem Strahl nullter Ordnung und Strahlen ±1. Ordnung. Die Änderung des Defokussierungs-Beugungsmusters auf der Pupille ist unabhängig von der numerischen Apertur (NA) des Objektivs und von der Wellenlänge λ. Das Frings-Zernike-Polynom zur Darstellung einer Wellenfläche sieht einen als Z4-Term bezeichneten Defokussierungs-Term vor. Wenn der Z4-Term benutzt wird, wird die Größe der Defokussierung, die die maximale Amplitude des Spurerkennungssignals liefert, ein Wert, der von der numerischen Apertur (NA) und der Wellenlänge λ unabhängig ist.
  • Wie die folgende Gleichung (1) zeigt, wird ein Wert für den Defokussierungs-Term (Z4-Term) unter Verwendung der numerischen Apertur (NA) und der Wellenlänge λ (μm) in die Defokussierungsgröße Def (μm) umgewandelt. Def (μm) = λ (μm)/{1 – cos(sin–1NA)} (1)
  • Ein Wert Def0 (μm), der eine Defokussierungsgröße ausdrückt, der das maximale Spurerkennungssignal liefert, ist gegeben durch Def0 (μm) ∝ λ (μm)/{1 – cos(sin–1NA)} (2)
  • Es wird auch berücksichtigt, daß Def0 mit den Überlappungszuständen zwischen dem Strahl nullter Ordnung und den Strahlen ±1. Ordnung in den von der optischen Platte reflektierten Strahlen variiert.
  • Der Spurabstand Tp ist die Breite zwischen Lands und ändert sich mit den folgenden drei Kombinationen von Wellenlänge λ (μm) und numerischer Apertur (NA). Wie 38 bis 40 zeigen, wird eine Simulation durchgeführt, um herauszufinden, wie Def0 sich ändert, wenn λ/(Tp·NA) variiert wird. Die für die drei Kombinationen benutzten Werte sind (λ, NA) = (0,405; 0,85), (λ, NA) = (0,66; 0,6) und (λ, NA) = (0,78; 0,45). Wie 36 zeigt, bezeichnet λ/(Tp·NA) hier eine Größe, die angibt, wie stark die Strahlen ±1. Ordnung auf der durch einen Einheitskreis dargestellten Pupille versetzt sind.
  • In 38 bis 40 repräsentiert die Abszissenachse (1 – λ/(Tp·NA)), und die Ordinatenachse repräsentiert Def0 (μm). Zur Vereinfachung der Diskussion zeigen die Graphiken lineare Annäherungen, wobei davon ausgegangen wird, daß Def0 innerhalb des Bereichs von 1±0,4 für (1 – λ/(Tp·NA)) linear variiert. 38 zeigt die Gleichung (3). 39 zeigt die Gleichung (4). 40 zeigt die Gleichung (5). Y = 0,1669X + 0,3599 (3) Y = 0,5524X + 1, 388 (4) Y = 1,3098X + 3,0489 (5)
  • Diese Ergebnisse werden benutzt, um ein Verhältnis der Werte für den Term X nullter Ordnung und den Term X erster Ordnung zu ermitteln. In der Graphik von 41 sind auf der Abszissenachse Werte für den Term X erster Ordnung aufgetragen, und auf der Ordinatenachse für den Term X nullter Ordnung. Die Graphiken von 38 bis 40 werden deshalb durch die folgende Gleichung (6) verallgemeinert. Y = K1·(X + 2,35) (worin K1 ein Koeffizient ist) (6)
  • Wie oben erwähnt wurde, kann die folgende Gleichung (7) formuliert werden. 1 – cos K1 = K2·λ/{1 – cos(sin–1NA)} (7)
  • Dies kann in Form der folgenden Gleichung (8) formuliert werden. Def0 = K2·λ/{1 – cos(sin–1NA)}({1 – λ/(Tp·NA)} + 2,35] (8)
  • In der Graphik von 42 sind auf der Ordinatenachse durch Simulation ermittelte Werte von Def0 aufgetragen, die den in 38 bis 40 angegebenen Bedingungen sowie weiteren Formaten entsprechen, die derzeit in Entwicklung sind. Auf der Abszissenachse ist λ/{1 – cos(sin–1NA)}[{1 – λ/(Tp·NA)} + 2,35] aufgetragen. Aus dieser Graphik wird als Gradient K2 = 0,178 ermittelt.
  • Hieraus wird hergeleitet, daß Def0 (μm), das auf der Basis des Simulationsergebnisses die zu maximierende Defokussierungsgröße relativ zu dem Spurerkennungssignal repräsentiert, durch die folgende Gleichung (9) definiert wird, in der dei Wellenlänge mit λ (μm), der Spurabstand mit Tp (μm) und die numerische mit Apertur NA bezeichnet sind. Def0 = 0,178λ/{1 – cos(sin–1NA)}[{1 – λ/(Tp·NA)} + 2,35] (9)
  • Wenn in der Praxis die Defokussierungsgröße eingestellt wird, sollte diese Größe innerhalb des Bereichs von etwa dem 0,4- bis 1,7-fachen von Def0 feinjustiert werden. Dabei ist die Wirkung von Änderungen in der Größe der Defokussierung zu berücksichtigen, die auf Schrägstellung, Amplitudenänderungen des Spurfehlersignals aufgrund der Defokussierung des sekundären Lichtpunkts und dgl. zurückzuführen sind. Wie 33 zeigt, ist es innerhalb dieses Bereichs möglich, eine Spurerkennungssignalamplitude für 60% oder mehr der Defokussierungsgröße für die maximale Amplitude zu gewährleisten, ohne daß besondere Probleme auftreten.
  • In 33 entspricht die Defokussierungsgröße Def0 der maximalen Amplitude (CTS-Amplitude auf der Ordinatenachse) für das Spurerkennungssignal. In diesem Fall ist Def0 etwa gleich 0,37 μm. Die bei 33 angewendeten Bedingungen sind (λ, NA, Tp) = (0,4 (μm), 0,85, 0,6 (μm)). Auch für andere Werte für (λ, NA, Tp) erhält man eine Beziehung zwischen der CTS-Amplitude und der Größe der Defokussierung auf der Basis von Def0, die ähnlich ist wie in 33.
  • In 4 ist die Ordinatenachse für die Defokussierungsgröße Def0 auf 1 normiert. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Amplitude und der Größe der Defokussierung des Spurerkennungssignals für einen breiteren Defokussierungsbereich unter den gleichen Bedingungen wie in 33. Wenn die Amplitude 60% der Amplitude des Spurerkennungssignals in diesem Zeitpunkt betragen oder größer soll, reicht diese Amplitude etwa von 0,4 Def0 bis 1,7 Def0.
  • Wie oben erwähnt wurde, sollte die optimalen Defokussierungsgröße innerhalb des Bereichs zwischen 0,4 Def0 und 1,7 Def0 gesetzt werden. Dadurch läßt sich ein Spurerkennungssignal gewinnen, das gekennzeichnet ist durch einen breiten RW-Spielraum, einen ausreichenden Spielraum für die Schrägstellung usw. Außerdem kann es notwendig sein, für die obere Grenze der Defokussierungsgröße einen großen Spielraum sicherzustellen, der die Auswirkung der Teilungspositionen für die oben erwähnten optischen Rückkehrpunkte auf die CTS-Amplitude berücksichtigt. Zu diesem Zweck ist es optimal, die Größe der Defokussierung innerhalb des Bereichs zwischen 0,4 Def0 und 1,5 Def0 zu setzen. Wenn das System hohe Genauigkeit liefert und mit kleinem Spielraum zufriedenstellend arbeitet, kann die Amplitude des Spurerkennungssignals für die Defokussierungsgröße, die die maximale Amplitude bewirkt, 30% oder mehr betragen. Die Defokussierungsgröße reicht von 0,2 Def0 bis 2,0 Def0.
  • Der von dem sekundären Punkt zurückkehrende Lichtstrahl wird durch die Grenze zwischen Lichtempfangsflächen geteilt. Bei der oben erwähnten Simulation wird diese Grenze zu einer Teilungsposition und wird annähernd auf das Zentrum der Überlappung zwischen dem Strahl nullter Ordnung und dem Strahl positiver oder negativer erster Ordnung gesetzt, wie dies in 37 dargestellt ist. Die Änderung dieser Teilungsposition (Grenzposition) bewirkt eine geringfügige Änderung des Defokussierungswerts, der die maximale CTS-Amplitude bewirkt.
  • 43 zeigt die Änderungen des Defokussierungswerts, der die maximale CTS-Amplitude bewirkt, für den Fall, daß die Teilungsposition für einen Rückkehrstrahlpunkt (die Grenzposition zwischen Lichtempfangsflächen) auf ±27,5% und ±42,5% des Punktradius des Rückkehrstrahls gesetzt wird. In diesem Fall lautet die Bedingung z.B. (λ, NA, Tp) = (0,66 (μm), 0,6, 1,23 (μm)). Wie aus dieser Graphik erkennbar ist, kann die Änderung der Punktteilungsposition den Defokussierungswert, der die maximale CTS-Amplitude bewirkt, auf etwa das 0,8-fache verkleinern.
  • Auch bei Land-Rillen-Aufzeichnung mit einem Land-Rillen-Aufzeichnungsmediums, bei dem die Breiten der Lands und Rillen annähernd gleich sind, können die optische Abtastvorrichtung, ermöglichen das optische Plattengerät und das Verfahren zur Detektierung des Spurerkennungssignals gemäß der Erfindung ein exzellentes Spurerkennungssignal auf der Basis einer einfachen Konfiguration. Es ist auch möglich, das herkömmliche Spursteuerungsverfahren zu benutzen. In einem Beispiel für das Spursteuerungsverfahren muß lediglich das CPI-Signal durch das Spurerkennungssignal gemäß der Erfindung ersetzt werden. Es ist infolgedessen möglich, eine Fangoperation für das Spurführungsservo und das Abzählen der Spurüberquerungen und -richtungen (Überquerungszählung) zu realisieren.
  • In der vorangehenden Beschreibung wurden Fälle erläutert, in denen optische Bauteile und -elemente individuell angeordnet sind. Die optische Abtastvorrichtung und das optische Plattengerät gemäß der Erfindung sind nicht hierauf beschränkt. Die einzelnen optischen Bauteile und -elemente können auch integriert sein. Außerdem wird in der vorangehenden Beschreibung für die Aufnahme des Fokusfehlersignals ein astigmatisches Verfahren benutzt. Die Erfindung ist auch hierauf nicht beschränkt. Sie ist auch wirksam, wenn das sogenannte Punktgrößenverfahren, das Messerkantenverfahren usw. angewendet werden.
  • Wenn ein Spurzyklus bewirkt, daß der Strahl nullter Ordnung, die Strahlen ±1. Ordnung einander vollständig überlappen, ist es möglich, ein Spurerkennungssignal zu erzeugen, das durch eine große Intensitätsverteilung und Amplitude in einem defokussierten Lichtpunkt gekennzeichnet ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Selbst wenn der Strahl nullter Ordnung und die Strahlen ±1. Ordnung einander nicht vollständig überlappen, ist es möglich, mit Hilfe ähnlicher Operationen ein Spurerkennungssignal zu erzeugen.

Claims (30)

  1. Optische Abtastvorrichtung (2), die aufweist: eine Lichtquelle (10) mit wenigstens einem Lichterzeugungspunkt (10a; 10b; 10c), der einen Lichtstrahl ausstrahlt, ein Objektiv (14), das diesen Lichtstrahl auf eine Signalaufzeichnungsfläche eines optischen Aufzeichnungsmediums (101) strahlt, und eine optische Detektoreinrichtung (16) zum Empfangen eines von der Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums reflektierten Lichtstrahls, wobei ein von der Lichtquelle ausgestrahlter Lichtstrahl einen primären Lichtstrahl umfaßt, der einen primären Lichtpunkt zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben eines Informationssignals auf der Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums bildet, und einen sekundären Lichtstrahl, der einen sekundären Lichtpunkt in einer Position im Abstand von dem primären Lichtpunkt auf der Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Lichtstrahl sich von dem primären Lichtstrahl in dem Abstand von dem Objektiv zu einem Strahlsammelpunkt unterscheidet und die Abstanddifferenz Def die folgende Bereichsbedingung erfüllt: 0,4 × Def0 ≤ Def ≤ 1,7 × Def0,wobei angenommen wird, daß die Lichtemissions-Wellenlänge der Lichtquelle gleich λ ist, der Spurabstand des optischen Aufzeichnungsmediums gleich Tp ist und die numerische Apertur gleich NA ist und daßDef0 = [0,178λ/{1 – cos(sin–1NA}]·({1 – (λ/(Tp – NA))} +2,35] ist und der primäre Lichtpunkt im Abstand von dem sekundären Lichtpunkt auf der Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums erzeugt wird.
  2. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der sekundäre Lichtpunkt in einer Position erzeugt wird, die die Beziehung S ≈ Tp·n/2 erfüllt, wobei angenommen wird, daß S der Absolutwert des Abstands bis zu dem primären Lichtpunkt in Richtung der Normalen zu den auf der Signalaufzeichnungsfläche ausgebildeten Aufzeichnungsspuren ist, Tp der Spurabstand ist und n eine ganze Zahl ist.
  3. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Lichtquelle einen primären Lichterzeugungspunkt (10a) zur Erzeugung eines primären Lichtstrahls und einen sekundären Lichterzeugungspunkt (10b; 10c) zur Erzeugung des sekundären Lichtstrahls auf weist, der sich von dem primären Lichtstrahl in dem Abstand von dem Objektiv zu dem Strahlsammelpunkt unterscheidet.
  4. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Lichtquelle die genannten sekundären Lichterzeugungspunkte aufweist, die einen ersten sekundären Lichterzeugungspunkt umfassen, der vor dem Passieren der Signalaufzeichnungsfläche fokussiert wird, wenn der primäre Lichtpunkt auf der Signalaufzeichnungsfläche fokussiert ist, um einen ersten sekundären Lichtstrahl zur Bildung eines ersten sekundären Lichtpunkt zu erzeugen, sowie einen zweiten sekundären Lichterzeugungspunkt, der nach dem Passieren der Signalaufzeichnungsfläche fokussiert wird, wenn der primäre Lichtpunkt auf der Signalaufzeichnungsfläche fokussiert ist, um einen zweiten sekundären Lichtstrahl zur Bildung eines zweiten sekundären Lichtpunkts zu erzeugen.
  5. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Lichtquelle einen Einstellmechanismus aufweist zum Einstellen der Positionsbeziehung zwischen dem sekundären Lichtpunkt und einer Aufzeichnungsspur auf der Signalaufzeichnungsfläche, ohne die Fokussierungsposition des primären Lichtpunkts auf der Signalaufzeichnungsfläche zu ändern.
  6. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Lichtquelle einen Lichterzeugungspunkt aufweist zur Erzeugung des primären Lichtstrahls sowie eine sekundäre Lichtstrahlerzeugungseinrichtung (17) zur Erzeugung des sekundären Lichtstrahls aus dem von dem Lichterzeugungspunkt erzeugten primären Lichtstrahl.
  7. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die sekundäre Lichtstrahlerzeugungseinrichtung ein Lichtbeugungselement (17) ist, das die Beugung eines von dem genannten Lichterzeugungspunkt erzeugten Strahls benutzt, um den sekundären Lichtstrahl zu erzeugen, der sich von dem primären Lichtstrahl in dem Abstand von dem Objektiv zu einem Strahlsammelpunkt unterscheidet.
  8. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Lichtbeugungselement ein Hologrammelement (17) ist, das auftreffendes Licht beugt und zur Konvergenz bringt.
  9. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Hologrammelement ein Polarisations-Hologrammelement (17) ist.
  10. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die optische Detektoreinrichtung einen ersten primären Lichtempfangsabschnitt (18) zum Empfangen reflektiertem primärem Licht aus dem primären Lichtpunkt aufweist sowie einen sekundären Licht empfangsabschnitt (19; 20) zum Empfangen von reflektiertem sekundärem Lichts aus dem sekundären Lichtpunkt.
  11. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die optische Detektoreinrichtung die sekundären Lichtempfangsabschnitte aufweist, die einen ersten sekundären Lichtempfangsabschnitt (19) zum Empfangen eines ersten sekundären reflektierten Lichtstrahls von einem ersten sekundären Lichtpunkt aufweist sowie einen zweiten sekundären Lichtempfangsabschnitt (20) zum Empfangen eines zweiten sekundären reflektierten Lichtstrahls von einem zweiten sekundären Lichtpunkt.
  12. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 10, ferner mit einem optischen Abzweigungselement (22) zum Abzweigen eines primären reflektierten Lichtstrahls zu einer Stelle, die sich von dem ersten primären Lichtempfangsabschnitt der optischen Detektoreinrichtung unterscheidet, wobei die optische Detektoreinrichtung einen zweiten primären Lichtempfangsabschnitt (21) für den unabhängigen Empfang eines aus dem primären reflektierten Lichtstrahl abgezweigten Lichtstrahls aufweist.
  13. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 10, bei der der erste Lichtempfangsabschnitt ein zentrales Lichtempfangselement für primäres Licht zum Empfangen eines zentralen Teils eines reflektierten Lichtstrahls aus dem primären Lichtpunkt aufweist sowie vier periphere Lichtempfangselemente für primäres Licht, die radial um den zentralen Teil des ersten primären Lichtempfangsabschnitts angeordnet sind und periphere Teile des primären Lichtstrahls empfangen mit Ausnahme des zentralen Teils, der von dem zentralen Lichtempfangselement für den Lichtstrahl empfangen wird.
  14. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 10, bei der der sekundäre Lichtempfangsabschnitt ein zentrales Lichtempfangselement aufweist für den sekundären Lichtstrahl zum Empfangen eines zentrales Teils eines von dem ersten Lichtpunkt reflektierten sekundären Lichtstrahls sowie zwei periphere Lichtempfangselemente für sekundäres Licht, die parallel in der Nähe der beiden Seiten des zentralen Lichtempfangselements für den sekundären Lichtstrahl angeordnet sind.
  15. Optisches Plattengerät, das aufweist: eine optische Abtastvorrichtung zum Einschreiben und/oder Auslesen eines Informationssignals in/aus einem optischen Aufzeichnungsmedium, das ein Land und eine Rille besitzt und ein Informationssignal in dem Land oder der Rille oder in beiden aufzeichnen kann, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist, und eine Servoschaltung (5) zum Steuern der Position zum Einschreiben und/oder Auslesen des Informationssignals auf der Basis des Ausgangssignals der optischen Abtastvorrichtung.
  16. Optisches Plattengerät nach Anspruch 15, bei dem der sekundäre Lichtpunkt an einer Position erzeugt wird, die die Beziehung S ≈ Tp·n/2 erfüllt, wobei angenommen wird, daß S der Absolutwert des Abstands bis zu dem primären Lichtpunkt in Richtung der Normalen zu den auf der Signalaufzeichnungsfläche ausgebildeten Aufzeichnungsspuren ist, Tp der Spurabstand ist und n eine ganze Zahl ist.
  17. Optisches Plattengerät nach Anspruch 15, bei dem die optische Detektoreinrichtung einen ersten primären Lichtempfangsabschnitt zum Empfangen eines von dem primären Lichtpunkt reflektierten primären Lichtstrahls aufweist sowie einen sekundären Lichtempfangsabschnitt zum Empfangen eines von dem sekundären Lichtpunkt reflektierten sekundären Lichtstrahls.
  18. Optisches Plattengerät nach Anspruch 17, bei dem die optische Abtastvorrichtung auf der Basis eines Detektorsignals aus dem sekundären Lichtempfangsabschnitt der optischen Detektoreinrichtung ein Spurerkennungssignal erzeugt, um festzustellen, ob der primäre Lichtstrahl auf ein Land oder auf eine Rille des optischen Aufzeichnungsmediums strahlt.
  19. Optisches Plattengerät nach Anspruch 17, bei dem die optische Detektoreinrichtung die sekundären Lichtempfangsabschnitte enthält, die einen ersten sekundären Lichtempfangsabschnitt umfassen zum Empfangen eines ersten sekundären Lichtstrahls, der von einem ersten sekundären Lichtpunkt reflektiert wird, sowie einen zweiten sekundären Lichtempfangsabschnitt umfassen zum Empfangen eines zweiten sekundären Lichtstrahls, der von einem zweiten sekundären Lichtpunkt reflektiert wird.
  20. Optisches Plattengerät nach Anspruch 17, bei dem die optische Abtastvorrichtung auf der Basis eines Detektorsignals aus einem ersten sekundären Lichtempfangsabschnitt und eines Detektorsignals aus einem zweiten sekundären Lichtempfangsabschnitt der optischen Detektoreinrichtung ein Spurerkennungssignal erzeugt, um festzustellen, ob der primäre Lichtstrahl auf ein Land oder auf eine Rille des optischen Aufzeichnungsmediums strahlt.
  21. Optisches Plattengerät nach Anspruch 17, bei dem der erste Lichtempfangsabschnitt ein zentrales Lichtempfangselement für primäres Licht zum Empfangen eines zentralen Teils eines reflektierten Lichtstrahls aus dem primären Lichtpunkt aufweist sowie vier periphere Lichtempfangselemente für primäres Licht, die radial um den zentralen Teil des ersten primären Lichtempfangsabschnitts angeordnet sind und periphere Teile des primären Lichtstrahls empfangen mit Ausnahme des zentralen Teils, der von dem zentralen Lichtempfangselement für den Lichtstrahl empfangen wird.
  22. Optisches Plattengerät nach Anspruch 17, bei dem der sekundäre Lichtempfangsabschnitt ein zentrales Lichtempfangselement aufweist für den sekundären Lichtstrahl zum Empfangen eines zentrales Teils eines von dem ersten Lichtpunkt reflektierten sekundären Lichtstrahls sowie zwei periphere Lichtempfangselemente für sekundäres Licht, die parallel in der Nähe der beiden Seiten des zentralen Lichtempfangselements für den sekundären Lichtstrahl angeordnet sind.
  23. Optisches Plattengerät nach Anspruch 22, bei dem die optische Abtastvorrichtung auf der Basis eines Detektorsignals, das aus den zwei peripheren Lichtempfangselementen für den sekundären Lichtstrahl und/oder dem zentralen Lichtempfangselement für den sekundären Lichtstrahl gewonnen wird, die in dem sekundären Lichtempfangsabschnitt enthalten sind, ein Spurerkennungssignal erzeugt, um festzustellen, ob der primäre Lichtstrahl auf ein Land oder auf eine Rille des optischen Aufzeichnungsmediums strahlt.
  24. Optisches Plattengerät nach Anspruch 22, bei dem die optische Abtastvorrichtung auf der Basis der Detektorsignaldifferenz, die aus den zwei peripheren Lichtempfangselementen für den sekundären Lichtstrahl und dem zentralen Lichtempfangselement für den sekundären Lichtstrahl gewonnen werden, die in dem sekundären Lichtempfangsabschnitt enthalten sind, ein Spurerkennungssignal erzeugt, um festzustellen, ob der primäre Lichtstrahl auf ein Land oder auf eine Rille des optischen Aufzeichnungsmediums strahlt.
  25. Optisches Plattengerät nach Anspruch 22, bei dem die optische Detektoreinrichtung die sekundären Lichtempfangsabschnitte enthält, die einen ersten sekundären Lichtempfangsabschnitt umfassen zum Empfangen eines ersten sekundären Lichtstrahls, der von einem ersten sekundären Lichtpunkt reflektiert wird, sowie einen zweiten sekundären Lichtempfangsabschnitt zum Empfangen eines zweiten sekundären Lichtstrahls, der von einem ersten sekundären Lichtpunkt reflektiert wird.
  26. Optisches Plattengerät nach Anspruch 25, bei dem die optische Abtastvorrichtung unter Bezugnahme auf ein Signal auf der Basis der Differenz zwischen einem ersten Detektorsignal, das aus den zwei peripheren Lichtempfangselementen für den sekundären Lichtstrahl und/oder dem zentralen Lichtempfangselement für den sekundären Lichtstrahl gewonnen wird, die in dem ersten sekundären Lichtempfangsabschnitt enthalten sind, und einem zweiten Detektorsignal, das aus den zwei peripheren Lichtempfangselementen für den sekundären Lichtstrahl und/oder dem zentralen Lichtempfangselement für den sekundären Lichtstrahl gewonnen wird, die in dem zweiten sekundären Lichtempfangsabschnitt enthalten sind, ein Spurerkennungssignal erzeugt, um festzustellen, ob der primäre Lichtstrahl auf ein Land oder auf eine Rille des optischen Aufzeichnungsmediums strahlt.
  27. Optisches Plattengerät nach Anspruch 25, bei dem die optische Abtastvorrichtung unter Bezugnahme auf ein Signal auf der Basis der Differenz zwischen einem ersten Differenzsignal, das durch die Detektorsignaldifferenz aus den zwei peripheren Lichtempfangselementen für den sekundären Lichtstrahl und dem zentralen Lichtempfangselement für den sekundären Lichtstrahl gewonnen wird, die in dem ersten sekundären Lichtempfangsabschnitt enthalten sind, und einem zweiten Differenzsignal auf der Basis der Detektorsignaldifferenz, die aus den zwei peripheren Lichtempfangselementen für den sekundären Lichtstrahl und dem zentralen Lichtempfangselement für den sekundären Lichtstrahl gewonnen wird, die in dem zweiten sekundären Lichtempfangsabschnitt enthalten sind, ein Spurerkennungssignal erzeugt, um festzustellen, ob der primäre Lichtstrahl auf ein Land oder auf eine Rille des optischen Aufzeichnungsmediums strahlt.
  28. Verfahren zur Detektierung eines Spurerkennungssignals mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen einer Lichtquelle (10) mit wenigstens einem Lichterzeugungspunkt (10a; 10b; 10c), der einen Lichtstrahl ausstrahlt, eines Objektivs (14) zum Sammeln und Aufstrahlen des Lichtstrahls auf eine Signalaufzeichnungsfläche eines optischen Aufzeichnungsmediums (101), das ein Land und eine Rille aufweist und ein Informationssignal entweder auf dem Land oder Rille oder beiden aufzeichnen kann, und einer optischen Detektoreinrichtung (16) zum Empfangen eines von der Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums reflektierten Lichtstrahls, Bereitstellen eines von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichtstrahls, der einen primären Lichtstrahl umfaßt, der auf der Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums einen primären Lichtpunkt zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben eines Informationssignals bildet, sowie einen sekundären Lichtstrahl, der auf der Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums einen sekundären Lichtpunkt in einer Position im Abstand von dem primären Lichtpunkt bildet, Verwenden einer optischen Abtastvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der sekundäre Lichtstrahl sich von dem primären Lichtstrahl in dem Abstand von dem Objektiv zu einem Strahlsammelpunkt unterscheidet und die Abstanddifferenz Def die folgende Bereichsbedingung erfüllt: 0,4 × Def0 ≤ Def ≤ 1,7 × Def0, wobei angenommen wird, daß die Lichtemissions-Wellenlänge der Lichtquelle gleich λ ist, der Spurabstand des optischen Aufzeichnungsmediums gleich Tp ist und die numerische Apertur gleich NA ist und daß Def0 = [0,178λ/{1 – cos(sin–1NA}]·[{1 – (λ/(Tp – NA))} + 2,35] ist und der primäre Lichtpunkt im Abstand von dem sekundären Lichtpunkt auf der Signalaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums erzeugt wird, und Erzeugen eines Spurerkennungssignals auf der Basis des Ausgangssignals der optischen Detektoreinrichtung, um festzustellen, ob der primäre Lichtstrahl ein Land oder eine Rille des optischen Aufzeichnungsmediums bestrahlt.
  29. Verfahren zur Detektierung eines Spurerkennungssignals nach Anspruch 28 mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen der genannten optischen Detektoreinrichtung, die einen ersten primären Lichtempfangsabschnit zum Empfangen eines primären reflektierten Lichts aus dem primären Lichtpunkt und einen sekundären Lichtempfangsabschnitt zum Empfangen eines sekundären reflektierten Lichts aus dem sekundären Lichtpunkt aufweist, und Erzeugen des Spurerkennungssignals auf der Basis eines Detektorsignals aus dem sekundären Lichtempfangsabschnitt der optischen Detektoreinrichtung.
  30. Verfahren zur Detektierung eines Spurerkennungssignals nach Anspruch 29 mit den Verfahrensschritten: Ermöglichen, daß die optische Detektoreinrichtung die sekundären Lichtempfangsabschnitte enthält, die einen ersten sekundären Lichtempfangsabschnitt zum Empfangen eines von einem ersten sekundären Lichtpunkt reflektierten ersten sekundären Lichtstrahls und einen zweiten sekundären Lichtempfangsabschnitt zum Empfangen eines von einem zweiten sekundären Lichtpunkt reflektierten zweiten sekundären Lichtstrahls umfassen, und Ausgeben des Spurerkennungssignals auf der Basis des Detektorsignals aus dem ersten sekundären Lichtempfangsabschnitt und des Detektorsignals aus dem zweiten sekundären Lichtempfangsabschnitt der optischen Detektoreinrichtung.
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