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Die
vorliegende Erfindung betrifft optische Aufnahmevorrichtungen.
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Eine
optische Aufnahmevorrichtung wird im allgemeinen in CD-Playern,
DVDPs, CD-ROM-Treibern und DVD-ROM-Treibern verwendet, um Informationen
auf einem berührungsfreien
Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnen oder/oder von demselben zu reproduzieren.
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Der
DVDP (Digital Versatile Disc Player, DVD-Player) und die DVD-ROM
sind in der Lage, Daten hoher Dichte aufzuzeichnen und zu reproduzieren,
so daß sie
vorzugsweise bei Video- und Audioprodukten verwendet werden. Insbesondere
ist die optische Aufnahmevorrichtung zur Verwendung im DVDP in der
Lage, Informationen auf DVD aufzuzeichnen und/oder von einer DVD
zu reproduzieren und wird so hergestellt, daß sie mit einem Medium der
CD-Familie, wie zum Beispiel CD, CD-R (beschreibbar), CD-I (interaktiv)
und CD-G (Grafik), kompatibel ist.
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Die
Dicke von DVDs ist jedoch, unter Berücksichtigung des zulässigen Fehlers
im Neigungswinkel einer Disk und der numerischen Apertur (NA) eines
Objektivs, anders als die Medien der CD-Familie genormt worden.
Das heißt,
die Normdicke der Medien der CD-Familie beträgt 1,2 mm, während die
Normdicke von DVDs 0,6 mm beträgt.
Wenn eine optische Aufnahmevorrichtung für DVDs für Medien der CD-Familie verwendet
wird, treten auf Grund des Unterschieds in der Dicke zwischen diesen
zwei Arten von Disks sphärische Aberrationen
auf. Im Ergebnis der sphärischen
Aberrationen kann keine ausreichende Lichtstärke für die Aufzeichnung eines Informationssignals
bereitgestellt werden, oder das Signal, das von der CD reproduziert
wird, ist oft qualitätsverschlechtert.
Außerdem
ist der Spurabstand einer DVD mindestens zweimal so dicht wie der einer
CD, und der Raum zwischen den Stegen ist viel schmaler, so daß die DVD-Speicherkapazität um ein Mehrfaches
größer als
die CD- Speicherkapazität ist. Da
eine CD und eine DVD unterschiedliche Dicken und Speicherkapazitäten aufweisen,
sind die Wellenlängen
der Laserstrahlen, die für
die DVD verwendet werden, anders als für die CD verwendeten. Die CD
verwendet zum Beispiel einen Infrarotstrahl, der eine Wellenlänge von
780 nm zum Aufzeichnen und/oder Reproduzieren von Informationen
hat, während
die DVD einen roten Laserstrahl verwendet, der eine Wellenlänge von
635 nm für
dieselbe Operation hat.
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Wie
oben beschrieben, sind die Wellenlängen von Lasern, die für die DCD
und die CD verwendet werden, unterschiedlich, weil die DVD und die
CD unterschiedliche Dicken haben. Es ist daher schwierig, Informationen
von der DVD und der CD unter Verwendung eines einzigen optischen
Systems zu reproduzieren. Als Versuch zur Lösung dieses Problems ist ein
Linsenwechselverfahren entwickelt worden. Gemäß dem Linsenwechselverfahren
werden zwei Objektive, eins für
die CD und das andere für
die DVD, installiert. Auch wenn es die Produktkonstruktion komplizierter
macht und die Herstellungskosten erhöht, ist dies das beste bekannte Verfahren
zur Verwendung bei DVD und CD. Tatsächlich verwenden Toshiba und
Hitachi dieses Verfahren immer noch in ihren Produkten.
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Dann
wurde ein neues Verfahren zum Lesen von Informationen von zwei Medien
gleichzeitig unter Verwendung nur eines DVD-Objektivs eingeführt. Ein
NA-Kontrollsystem und ein Ringsystem sind typische Beispiele dafür. Da diese
beiden Systeme nur ein Objektiv verwenden, sind sie kostengünstig und
vereinfachen den Produktaufbau. Ferner kann auch ein Hologramm,
das zwei Brennpunkte bei einem DVD-Objektiv verwendet oder ein nicht
sphärisches
Objektiv, das den numerischen Aperturen (NAs) der zwei Medien entspricht,
verwendet werden.
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In
der Zwischenzeit werden optische Aufnahmevorrichtungen je nach der
Art des Licht aufnehmenden Elementes, das verwendet wird, in optische
Aufnahmevorrichtungen auf der Basis eines Gegentaktverfahrens unter
Verwendung eines viergeteilten lichtaufnehmenden Elementes und optische
Aufnahmevorrichtungen auf der Basis eines Dreistrahlverfahrens unter
Verwendung eines achtgeteilten lichtaufnehmenden Elementes eingeteilt.
Die optische Dreistrahlaufnahmevorrichtung wird im allgemeinen für Scheiben
hoher Dichte verwendet, wenn eine genaue Nachführservoleistung sehr erwünscht ist.
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Wie
in 1 zu sehen ist, umfaßt die optische Dreistrahlaufnahmevorrichtung
eine LD (Laserdiode) 101 zum Emittieren von zwei Lichtstrahlen
verschiedener Wellenlänge;
ein Beugungsgitter 102 zum Aufspalten eines Laserstrahls
von der LD 101 in drei getrennte Strahlen, nämlich einen
Hauptstrahl und zwei Nebenstrahlen; einen Strahlteiler 103 zum
Reflektieren eines Strahls vom Beugungsgitter 102 zu einer
optischen Scheibe und Senden eines reflektierten Strahls von der
optischen Scheibe; eine Kollimatorlinse 104 zum Zusammenfassen
paralleler Strahlen vom Strahlteiler 103, so daß sich ein
Strahlfleck auf einer informationsaufzeichnenden Fläche der
optischen Scheibe bildet, und Transformieren eines divergenten Strahls
des Strahlflecks, der von der informationsaufzeichnenden Fläche der
optischen Scheibe reflektiert wird, in einen parallelen Strahl (oder
kollimierten Strahl); ein Objektiv 105 zum Zusammenfassen
des reflektierten Lichtes, das durch den Strahlteiler 103 gesendet
wurde, und einen Fotodetektor 106 zur fotoelektrischen
Transformation von drei Strahlflecken, die vom Objektiv 105 zusammengefaßt wurden,
in elektrische Signale.
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Je
nachdem, ob das informationsaufzeichnende Medium eine CD oder eine
DVD ist, gibt die LD 101 der optischen Aufnahmevorrichtung
Laserstrahlen ab, die unterschiedliche Wellenlängen haben. Ein abgegebener
Laserstrahl wird dann vom Beugungsgitter 102 in einen Hauptstrahl
und Nebenstrahlen aufgespaltet. Mit anderen Worten, spaltet das
Beugungsgitter 102 den Laserstrahl in einen Hauptstrahl
0. Ordnung zum Lesen eines Informationssignals aus dem Laserstrahl,
der von der LD 101 abgegeben wurde, und für eine Fokusservoeinrichtung
der optischen Scheibe und Nebenstrahlen ±1. Ordnung für eine Spurservoeinrichtung
der optischen Scheibe.
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Die
aufgespalteten Strahlen werden durch den Strahlteiler 103 zur
optischen Scheibe hin reflektiert und durch das Kollimatorobjektiv 104 auf
der optischen Scheibe fokussiert, um Strahlflecken zu bilden, und wieder
an der optischen Scheibe reflektiert. Die reflektierten Strahlen
von der optischen Scheibe laufen durch den Strahlteiler 103 und
werden von dem Objektiv 105 gesammelt und vom Fotodetektor 106 festgestellt.
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Wie
in 2 illustriert, wird ein achtteiliges lichtaufnehmendes
Element, das aus acht diskreten fotoelektrischen Endstellen (Terminals)
A, B, C, D, E1, E2, F1, F2 besteht, als Fotodetektor 106 verwendet.
Vier Aufspaltterminals in der Mitte, A, B, C, D, gehören zu einem
Abschnitt 106a des Hauptstrahls, der einen reflektierten
Strahl des Hauptstrahls aufnimmt, und die anderen vier Aufspaltterminals,
E1, E2, F1, F2, auf beiden Seiten des Abschnitts 106a des
Hauptstrahls gehören
zu einem Nebenstrahlabschnitt 106b. Die Zahl und die Position
der Terminals des Abschnitts 106a des Hauptstrahls und
des Nebenstrahlabschnitts 106b können je nach der gewünschten
Produktkonstruktion variiert werden.
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Der
Fotodetektor 106 stellt einen Hauptstrahl fest, der auf
den Abschnitt 106a des Hauptstrahls fokussiert ist, und
liest Informationen, die im Strahl gespeichert sind und stellt einen
Fokussiersignalfehler der optischen Scheibe fest. Ferner stellt
der Fotodetektor 106 einen Spursignalfehler der optischen
Scheibe unter Verwendung des Nebenstrahls fest, der auf den Nebenstrahlabschnitt 106b fokussiert
ist.
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Die
Laserwellenlängen,
die von der LD 101 abgegeben werden, hängen jedoch davon ab, welche
Art von Scheiben verwendet wird. Wenn das optische System auf eine
dieser Wellenlängen
eingestellt wird, fällt der
Nebenstrahl nicht korrekt auf den Nebenstrahlfleckteil 106b des
Fotodetektors 106, wie in 3 gezeigt. Um
dies zu verhindern, wird nun die optische Aufnahmevorrichtung so
ausgelegt, daß der
Beugungswinkel oder der Rotationswinkel des Beugungsgitters 102 sich
adaptiv auf die Art der Scheibe, die verwendet wird, einstellt.
Wenn der Rotationswinkel des Beugungsgitters 102 geändert wird,
ist die Abweichung des Nebenstrahls von seinem Einfallweg auf den
Fotodetektor 106 vernachlässigbar, da der Bereich des
Rotationswinkels nicht größer als
5 Grad ist. Wenn jedoch der Beugungswinkel geändert wird, variiert der Grad
der Abweichung des Nebenstrahls entsprechend den Wellenlängen der
verwendeten Laser. Um einfallende Nebenstrahlen aufzunehmen, die
von ihrem Einfallweg abweichen, ist vorgeschlagen worden, mehrere
Nebenstrahl fleckteile 106b an jeder Stelle zu bilden,
an der die Nebenstrahlen einfallen. Dies hat jedoch nur den Aufbau
des Fotodetektors 106 komplizierter gemacht. Wie in 3 gezeigt, überlappen
sich in diesem Fall mehr als ein Nebenstrahl, die unterschiedliche
Wellenlängen
haben. Daher ist es sehr schwer, die richtige Anordnung für die Nebenstrahlfleckteile 106b zu
bestimmen, so daß alle
Nebenstrahlen, die unterschiedliche Wellenlängen haben, aufgenommen werden.
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US20030053394-A1 offenbart
eine optische Aufnahmevorrichtung, die eine Laserdiode zum Emittieren
von zwei Lichtstrahlen verschiedener Wellenlänge, ein Beugungsgitter zum
Aufspalten eines Laserstrahls von der Laserdiode in drei diskrete
Strahlen, nämlich
einen Hauptstrahl und zwei Nebenstrahlen, einen Strahlteiler zum
Reflektieren eines Strahls am Beugungsgitter zu einer optischen
Scheibe und Senden eines reflektierten Strahls von der optischen
Scheibe, ein Objektiv zum Zusammenfassen des reflektierten Lichtes, das
durch den Strahlteiler übertragen
wurde, und einen Fotodetektor zur fotoelektrischen Transformation
von drei (ein Hauptstrahl und zwei Nebenstrahlen) Strahlflecken,
die vom Objektiv zusammengefaßt
wurden, in elektrische Signale umfaßt, wobei der Fotodetektor
aus einem lichtaufnehmenden Element besteht, auf dem der Hauptstrahl
und die gebrochenen Nebenstrahlen von einer der Wellenlängen projiziert
und in elektrische Signale transformiert werden, während nur
die Wellenlängen
projiziert und in elektrische Signale transformiert werden, wobei
nur der Hauptstrahl der anderen Wellenlänge projiziert und in elektrische
Signale transformiert wird.
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Auch
wenn es optische Aufnahmevorrichtungen gibt, die zu DVDs und CDs
kompatibel sind, weisen sie mehrere Probleme auf, die gelöst werden
müssen.
Jüngste
technische Fortschritte in der CD-Industrie haben zu einer BD (Blue
Ray Disc) mit einer Kapazität
von 25 GB geführt,
und es besteht die sehr große
Möglichkeit,
daß neue
Scheiben mit anderen Spezifikationen und größeren Kapazitäten in der
nahen Zukunft entwickelt werden. Leider sind die vorerwähnten Verfahren
für CDs
und DVDs mit bestehenden Spezifikationen gedacht. Dementsprechend
besteht die Notwendigkeit, ein optisches System zur Reproduktion
von Informationen von diesen Scheiben mit neu entwickelten Spezifikationen
neu zu entwerfen oder ein neues optisches System zur Reproduktion
von Informationen von diesen neu entwickelten Scheiben zu entwickeln.
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Es
besteht also die Notwendigkeit, eine optische Aufnahmevorrichtung
zu entwickeln, die kompatibel zu CDs und DVDs und andere Scheiben
ist, die unterschiedliche Spezifikationen haben, welche in der nahen Zukunft
entwickelt werden könnten.
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Es
ist daher ein Ziel der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, eine optische Aufnahmevorrichtung bereitzustellen, die
Informationen auf Scheiben, die verschiedene Spezifikationen haben,
aufzeichnen und/oder von denselben zu reproduzieren, indem ein Brechungsindex
der Nebenstrahlen, die auf ein lichtaufnehmendes Element fal len,
eingestellt wird, um sicherzustellen, daß die Nebenstrahlen nicht von
ihrem Einfallsweg zu ihrem lichtaufnehmenden Element abweichen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine optische Aufnahmevorrichtung bereitgestellt,
die eine Laserdiode zum Emittieren von zwei Lichtstrahlen unterschiedlicher
Wellenlänge,
ein Beugungsgitter zum Aufspalten eines Laserstrahls von der LD
in drei diskrete Strahlen, nämlich
einen Hauptstrahl und zwei Nebenstrahlen, einen Strahlteiler zum
Reflektieren eines Strahls am Beugungsgitter auf eine optische Scheibe
und Übertragen
eines reflektierten Strahls von der optischen Scheibe, ein Objektiv
zum Zusammenfassen des reflektierten Lichts, das durch den Strahlteiler übertragen
wurde, und einen Fotodetektor zur fotoelektrischen Transformation
von drei (ein Hauptstrahl und zwei Nebenstrahlen) Strahlflecken,
die vom Objektiv zusammengefaßt
wurden, in elektrische Signale, umfaßt. Der Fotodetektor umfaßt: ein
Substrat zum Übertragen
von drei Strahlen (ein Hauptstrahl und zwei Nebenstrahlen), die
an der optischen Scheibe reflektiert wurden; einen Flüssigkristall
zum Brechen der zwei Nebenstrahlen, die durch das Substrat übertragen
werden, bei unterschiedlichen Brechungsindizes entsprechend der
Wellenlänge
eines Laserstrahls, der von der Laserdiode ausgegeben wurde; ein
Elektrodenmaterial zur Zuführung
von Energie zum Flüssigkristall;
einen Schalter zum Einstellen der Stärke der angelegten Spannung
an das Elektrodenmaterial; und ein lichtaufnehmendes Element, auf
welches der Hauptstrahl und die gebrochenen Nebenstrahlen, während sie
das Substrat und den Flüssigkristall
durchlaufen, projiziert und in elektrische Signale transformiert
werden, wobei die Nebenstrahlen verschiedener Wellenlänge auf
dieselbe Stelle des lichtaufnehmenden Elementes fallen.
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In
einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird das Substrat aus lichtübertragenden Materialien hergestellt,
einschließlich
Glas und Kunst stoff, und bildet eine obere oder untere Halbkugel,
in der die kugelige Oberfläche
des Substrats, die dem Flüssigkristall
zugewandt ist, konkav oder konvex geformt ist, um den Flüssigkristall
aufzunehmen, und die zwei Nebenstrahlen, die durch die kugelige Oberfläche laufen,
gebrochen werden.
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In
einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung stellt der Schalter die Stärke der Spannung ein, die dem
Flüssigkristall
entsprechend der Wellenlänge
eines Laserstrahls zugeführt wird,
der von der Laserdiode ausgegeben wird, und der Ausrichtungswinkel
der Moleküle
des Flüssigkristalls wird
je nach der Stärke
der Spannung geändert,
wodurch der Brechungsindex der Nebenstrahlen, die durch den Flüssigkristall
laufen, geändert
wird.
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Das
Substrat wird vorzugsweise aus lichtübertragenden Materialien hergestellt,
einschließlich
Glas und Kunststoff, und mehrere Flüssigkristallschichten werden
mit einem vorgegebenen Abstand voneinander gebildet, und das Elektrodenmaterial
wird auf und unter den jeweiligen Flüssigkristallschichten gebildet.
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In
einer als Beispiel dienenden Ausführungsform liefert der Schalter
Energie selektiv und gleichzeitig an jede Elektrodematerialschicht.
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Das
Elektrodenmaterial wird vorzugsweise auf bzw. unter den Flüssigkristallschichten
angeordnet und weist eine spezielle Verstärkung auf Grund eines Elektrodenmusters
derselben auf.
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Weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in den angehängten Ansprüchen dargelegt.
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die Beschreibung bestimmter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, lediglich durch Beispiele, unter Verweis
auf die begleitenden Zeichnungen verständlicher.
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen optischen Aufnahmevorrichtung
in Betrieb.
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2 ist
eine Draufsicht auf den Fotodetektor von 1.
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3 ist
eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, bei dem Nebenstrahlen,
die verschiedene Wellenlängen
haben, auf den Fotodetektor von 1 fallen.
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4 ist
eine Draufsicht, die eine Beziehung zwischen einem Hauptstrahl und
einem Nebenstrahl zeigt, der auf eine optische Scheibe projiziert
wird.
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5 ist
eine Querschnittsansicht eines Fotodetektors zur Verwendung in einer
optischen Aufnahmevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
eine Draufsicht auf ein Elektrodenmuster des Schalters von 1.
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7A und 7B sind
Draufsichten, die einen Zustand zeigen, bei dem Nebenstrahlen auf
eine Fotodiode fallen, worauf ein Fotodetektor der vorliegenden
Erfindung angewendet wird.
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8 ist
eine Querschnittsansicht eines Fotodetektors zur Verwendung in einer
optischen Aufnahmevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Es
wird nun detailliert auf die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung verwiesen, wobei deren Beispiele in den begleitenden Zeichnungen
illustriert werden, wobei ähnliche
Bezugszahlen durchgängig
auf ähnliche
Elemente verweisen. Die Ausführungsformen
werden unten beschrieben, um die vorliegende Erfindung durch Verweis
auf die Figuren zu erläutern.
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Das
Laserlicht, das von einer Laserdiode (LD) einer optischen Aufnahmevorrichtung
ausgegeben wird, wird im allgemeinen in einen Hauptstrahl und Nebenstrahlen
aufgespaltet. Der Hauptstrahl ist ein Strahl 0. Ordnung zum Lesen
eines Informationssignals und für
die Fokusservoeinrichtung einer optischen Scheibe. Die Nebenstrahlen
sind Strahlen ±1.
Ordnung für
den Spurfokus einer optischen Scheibe.
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Wie
vorher diskutiert, werden die Strahlen, die durch einen Strahlteiler
geteilt sind, zu einer optischen Scheibe hin reflektiert und durch
ein Kollimatorobjektiv auf die optische Scheibe fokussiert. Wie
in
4 gezeigt, fällt
der Hauptstrahl auf den zentralen Teil, und ein Paar von Nebenstrahlen
E und F fällt
auf beide Seiten. Geraden, die jeden Nebenstrahl mit dem Hauptstrahl
und der Spur der optischen Scheibe verbinden, liegen unter einem
Winkel ⎕ Nun kann ein Abstand, d, zwischen dem Hauptstrahl
und jedem der Nebenstrahlen mit folgender Gleichung berechnet werden. Gleichung
1
wobei m eine Verstärkung der Laserdiode angibt;
L
LDtoGT bezeichnet einen Strahlweg von der
Laserdiode zu einer Beugungsgitterebene; ⎕ bezeichnet eine
Wellenlänge
und p bezeichnet ein Gitterintervall.
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Wenn
der Beugungswinkel gemäß der Spezifikation
der Scheibe für
ein optisches System eingestellt wird, dessen Photosphäre eine
feste Vergrößerung hat, ändert sich
der Abstand zwischen dem Hauptstrahl und jedem der Nebenstrahlen,
die auf einen Fotodetektor fallen, d. h. der Abstand zwischen dem
Strahl 0. Ordnung und den Strahlen ±1. Ordnung, gemäß der Spezifikation
der Scheibe.
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In
Gleichung 1 sind die Wellenlänge
(⎕) und das Gitterintervall (p) Festwerte. Wenn also das
Beugungsgitter eine eingebaute Art ist oder fast an derselben Position
entsprechend den Wellenlängen
angeordnet ist, bleibt der Strahlweg von der Laserdiode zur Beugungsgitterebene
fast derselbe, ungeachtet der Wellenlängen.
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Aus
Gleichung 1 kann der Abstand, DPD, zwischen
dem Strahl 0. Ordnung und den Strahlen ±1. Ordnung, die auf den Fotodetektor
fallen, folgendermaßen
erhalten werden.
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Gleichung 2
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- DPD = M × d wobei
M eine Lichtaufnahmevergrößerung bezeichnet.
Eine Position, auf die ein Nebenstrahl fällt, kann daher gemäß Gleichung
2 durch Ändern
der Lichtaufnahmevergrößerung eingestellt
werden. Mit anderen Worten, wird es durch Einstellen der Lichtaufnahmevergrößerung,
die entsprechend der Wellenlängen
berechnet wird, möglich,
die Nebenstrahlen verschiedener Wellenlängen auf dieselbe Position
des lichtaufnehmenden Elementes fallen zu lassen, selbst wenn die
Laserstrahlen verschiedene Wellenlängen haben.
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Die
optische Aufnahmevorrichtung der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist derart ausgelegt, daß die Lichtaufnahmevergrößerung des
Fotodetektors eingestellt werden kann. 5 ist eine
Querschnittsansicht eines Fotodetektors zur Verwendung in der optischen
Aufnahmevorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Mit
Verweis auf 5, umfaßt der Fotodetektor ein Substrat 10,
das mindestens eine gekrümmte
Fläche
hat, einen Flüssigkristall 15,
der einen variablen Brechungsindex entsprechend der Spannung hat,
ein ITO (Indiumzinnoxid) 17, das als Elektrode für die Zufuhr
von Energie zum Flüssigkristall 15 wirkt,
eine Fotodiode 20, die als lichtaufnehmendes Element fungiert,
und einen Schalter 25 zur Steuerung der Stärke einer
angelegten Spannung an den Flüssigkristall 15 über das
ITO 17.
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Hier
ist das Substrat 10 aus lichtdurchlässigen Materialien hergestellt,
wie zum Beispiel Glas oder Kunststoff, und hat einen oberen Halbkugelraum
am Boden. Bei Betrachtung von der oberen Ebene, auf die der Hauptstrahl
und die Nebenstrahlen einfallen, ragt die Fläche von Substrat 10 vor
und fungiert als konvexe Linse. Sie bildet also einen Brennpunkt
und eine Brennweite entsprechend ihrer Krümmung. Das heißt, nach dem
Durchlaufen des Substrats 10 werden der Hauptstrahl und
die Nebenstrahlen auf einen speziellen Brennpunkt entsprechend der
Wellenlänge
fokussiert. Es gilt, je größer die
Wellenlänge,
desto größer ist
die Brennweite. Es ist auch möglich,
eine konkave Oberfläche
des Substrats herzustellen. In solch einem Fall fungiert das Substrat 10 als
konkave Linse, die in der Lage ist, die Strahlen auf einen speziellen
Brennpunkt zu fokussieren.
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Nachdem
der Hauptstrahl und die Nebenstrahlen das Substrat 10 durchlaufen,
laufen sie durch den Flüssigkristall 15.
Die Ausrichtung der Moleküle
des Flüssigkristalls ändert sich,
wenn eine Spannung über
das ITO 17 an denselben angelegt wird, und dies bewirkt
eine Änderung
am Brechungsindex des Flüssigkristalls. Genauer
gesagt, wenn eine Spannung an den Flüssigkristall 15 über das
ITO 17 angelegt wird, wird der Ausrichtungswinkel der Moleküle des Flüssigkristalls
geändert.
Wenn der Ausrichtungswinkel der Flüssigkristalle 15 geändert wird,
werden die Nebenstrahlen, die gebrochen werden, während sie
das Substrat 10 durchlau fen, nochmals vom Flüssigkristall 15 gebrochen.
Der Hauptstrahl und die Nebenstrahlen haben also geänderte Brennweiten,
und das bedeutet, daß die
Lichtaufnahmevergrößerung für die Strahlen
geändert
ist.
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Bevor
zum Beispiel eine Betriebsspannung an den Flüssigkristall 15 angelegt
wird, hat der Flüssigkristall 15 einen
vorgegebenen Brechungsindex (n1). Wenn jedoch
die Betriebsspannung voll angelegt wird (100%), wird der Brechungsindex
des Flüssigkristalls 15 auf
n2 geändert.
In diesem Fall werden der Hauptstrahl und die Nebenstrahlen zwischen
den Molekülen
des Flüssigkristalls
gebrochen, wenn sie durch den Flüssigkristall 15 laufen.
Durch Einstellen der Stärke
der Betriebsspannung, die an den Flüssigkristall 15 angelegt
wird, wird es also möglich,
den Brechungsindex der Nebenstrahlen zu ändern. Wenn die Nebenstrahlen ±1. Ordnung
unter einem Winkel auf die Oberfläche von Substrat 10 des
Fotodetektors fallen, werden sie entsprechend dem Brechungsindex
gebrochen.
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Wenn
also die Betriebsspannung, die an den Flüssigkristall 15 mit
der Form einer konvexen Linse angelegt wird, entsprechend der Wellenlänge eingestellt
wird und wenn der Brechungsindex der Nebenstrahlen sich entsprechend
ihrer Wellenlänge ändert (d.
h. je größer die
Wellenlänge
des Nebenstrahls, desto größer der
Brechungsindex, und je kürzer
die Wellenlänge
des Nebenstrahls, desto kleiner der Brechungsindex), werden die
Nebenstrahlen, die unterschiedliche Wellenlängen haben, bei verschiedenen
Brechungsindizes gebrochen, während
sie durch den Flüssigkristall 15 laufen,
und kommen schließlich
in derselben Position an.
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Die
Einstellung einer angelegten Spannung an den Flüssigkristall 15 wird
von Schalter 25 vorgenommen. Im Endeffekt stellt der Schalter 25 die
angelegte Spannung an ITO 17 entsprechend der Spezifikation eines
Mediums ein, auf dem die Informationen aufgezeichnet und/oder von
dem sie repro duziert werden. Wenn die an die Moleküle des Flüssigkristalls
angelegte Spannung eingestellt wird, ändert sich der Brechungsindex,
und damit wird die Brennweite des Nebenstrahls auch geändert. Im
Ergebnis dessen wird es möglich, den
Nebenstrahl auf eine gewünschte
Position zu lenken.
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Wenn
gemäß dem Fotodetektor
der vorliegenden Ausführungsform
die angelegte Spannung am Flüssigkristall 15 entsprechend
den verschiedenen Wellenlängen
von Laserstrahlen zur Verwendung bei der Aufzeichnung und/oder.
Reproduktion von Informationen auf BDs, CDs und DVDs eingestellt
wird (z. B. 104 nm, 650 nm bzw. 780 nm), wird der Ausrichtungswinkel
der Moleküle
des Flüssigkristalls
geändert.
Der Brechungsindex der Nebenstrahlen, die auf den Flüssigkristall
fallen, wird also geändert
und die Nebenstrahlen fallen schließlich auf dieselbe Stelle.
Inzwischen können
das Substrat 10, der Flüssigkristall 15,
das ITO 17, der Schalter 25 und die Fotodiode 20 des
Fotodetektors als ein Körper
oder getrennt eingebaut werden. Außerdem wird vorzugsweise eine
achtteilige Fotodiode als Fotodiode 20 verwendet, andere
Arten von Fotodioden können
aber ebenfalls verwendet werden.
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Da
die Brennweite der Nebenstrahlen durch die Änderung im Brechungsindex derselben
verschoben (oder geändert)
wird, wie in 7A gezeigt, werden alle Nebenstrahlen
des Lasers mit unterschiedlichen Brennweiten auf dieselbe Stelle
der Fotodiode 20 projiziert, die die Nebenstrahlen ±1. Ordnung
aufnimmt. Eine DVD-RAM addiert andererseits die Strahlen ±1. Ordnung
und die Strahlen 0. Ordnung, die unter Verwendung eines Differentialastigmatismusverfahrens
erzeugt werden, und bildet einen Brennpunkt. Daher benötigt die DVD
RAM eine zusätzliche
vierteilige Fotodiode. 7B illustriert eine Draufsicht
auf einen Fotodetektor, der eine zusätzliche vierteilige Fotodiode
für die
DVD RAM umfaßt.
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8 ist
eine Querschnittsansicht eines Fotodetektors zur Verwendung in einer
optischen Aufnahmevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in der Zeichnung gezeigt, umfaßt der Fotodetektor
ein Substrat 30, das aus einem lichtdurchlässigen Material
hergestellt ist, wie zum Beispiel Glas oder Kunststoff; erste und
zweite Flüssigkristallschichten 35, 36;
zwei Paar von ITO 37, wobei jedes auf und unter den Flüssigkristallschichten 35, 36 angeordnet
ist; eine Fotodiode 40 zur Verwendung bei der Feststellung
von Licht; und einen Schalter 45 für die selektive oder gleichzeitige
Zufuhr von Energie zu den Flüssigkristallschichten 35, 36.
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Wie
in der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Substrat
30 aus lichtdurchlässigen Materialien
hergestellt, wie zum Beispiel Glas oder Kunststoff, ist aber in
der zweiten Ausführungsform eben.
Der Schalter
45 hat, wie in
6 gezeigt,
ein konzentrisches Elektrodenmuster. Dieses Elektrodenmuster wird
durch Gleichung 3 unten bestimmt. Gleichung
3
wobei r
M ein M-ter Radius
ist, ⎕ eine Wellenlänge
ist und f eine Brennweite ist.
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Es
gibt vorzugsweise zwei Schalter 45 unter dem Substrat 30.
Die Schalter 45 zum Anlegen einer Spannung an jede der
Flüssigkristallschichten 35, 36 haben
ihre eigene Vergrößerung,
die durch Gleichung 3 bestimmt wird, um sicherzustellen, daß die Nebenstrahlen
auf eine gewünschte
Position fallen.
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Tatsächlich können die
Schalter 45 auf verschiedene Weise in den Fotodetektor
eingebaut werden. Wenn zum Beispiel beiden Flüssigkristallschichten 35, 36 keine
Energie zugeführt
wird, sind die Schalter 45 dafür ausgelegt, eine konstante
Lichtaufnahmevergrößerung zu
bilden. Wenn der ersten Flüssigkristallschicht 35 Energie
zugeführt
wird, sind die Schalter 45 so ausgelegt, daß sie eine
erste Lichtaufnahmevergrößerung bilden,
und wenn der zweiten Flüssigkristallschicht 36 Energie
zugeführt
wird, sind die Schalter 45 so ausgelegt, daß sie eine
zweite Lichtaufnahmevergrößerung bilden.
Und schließlich,
wenn beiden Flüssigkristallschichten 35, 36 Energie
zugeführt
wird, sind die Schalter 45 dafür ausgelegt, eine dritte Lichtaufnahmevergrößerung zu
bilden. Die Schalter 45 können ferner unterschiedlich
ausgelegt sein, wobei die Art der Wellenlängen und das Konstruktionssystem
der optischen Aufnahmevorrichtung berücksichtigt werden.
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Tabelle
1 unten illustriert eine Ausführungsform
des Fotodetektors zur Verwendung in der optischen Aufnahmevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Tabelle
1
| | BD | DVD
RAM | DVD | CD |
| Wellenlänge (nm) | 408 | 656 | 658 | 785 |
| Spurabstand
(μm) | 0,32 | 1,23 | 0,74 | 1,60 |
| Beugungsgitterintervall
(μm) | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Vergrößerung der Laserdiode
(m) | 9,091 | 8,772 | 8,772 | 8,772 |
| Lichtaufnahmevergößerung (M) | 18,928 | 11,299 | 11,299 | 9,467 |
| DPD (μm) | 160,000 | 160,000 | 160,000 | 160,000 |
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Wie
in Tabelle 1 zu sehen ist, betragen die Wellenlängen für BD, DVD RAM, DVD und CD 408
nm, 658 nm, 658 nm bzw. 785 nm, und die Spurabstände derselben betragen 0,32 μm, 1,23 μm, 0,74 μm bzw. 1,60 μm. Aus den
Spurabständen
kann man schlußfolgern,
daß die
Speicherkapazität
jeder Scheibe der Reihe nach am größten bei BD, DVD, DVD RAM und
CD ist (d. h. die größte kommt
zuerst). Die Vergrößerungen
der Laserdioden für
die Scheiben betragen 9,091, 8,772, 8,772 bzw. 8,772. Vorausgesetzt,
daß das
Beugungsgitterintervall auf 20 für
alle Scheiben eingestellt ist und die Lichtaufnahmevergrößerungen
auf 18,928, 11,299, 11,299 bzw. 9,467 zum Aufzeichnen und/oder Reproduzieren
von Informationen auf und/oder von den Scheiben eingestellt sind,
beträgt
der Abstand zwischen den Strahlen der ±1. Ordnung und dem Strahl
0. Ordnung 160,000 μm
für alle.
Mit anderen Worten, ist es jetzt möglich zu bewirken, daß alle Strahlen
der ±1.
Ordnung auf dieselbe Stelle fallen, indem einfach die Lichtaufnahmevergrößerung geändert wird.
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Der
Fotodetektor zur Verwendung in der optischen Aufnahmevorrichtung
der vorliegenden Erfindung ermöglicht
also, die Lichtaufnahmevergrößerung durch
Installieren des Substrats 10 oder 30 und der
Kristallschicht(en) 15 oder 35, 36 vor
der Fotodiode 20 oder 40 und Einstellen der Stärke einer
angelegten Spannung an der/den Flüssigkristallschicht(en) 15 oder 35, 36 oder
Anlegen einer Spannung selektiv oder gleichzeitig an das Elektrodenmuster
der Schalter 45, die unterschiedliche Vergrößerungen
haben, zu ändern.
Um zu erreichen, daß die
Nebenstrahlen, die von der Scheibe auf dieselbe Position oder eine
gewünschte
Position reflektiert werden, müssen
die Strahlen mit dem richtigen Brechungsindex gebrochen werden,
oder es müßte eine geeignete
Spannung angelegt werden, um eine spezielle Vergrößerung zu
erhalten. Auf diese Weise können Strahlen
der ±1.
Ordnung auf dieselbe Position projiziert werden, unabhängig von
den Wellenlängen.
Die optische Aufnahmevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist
also in der Lage, Informationen auf Scheiben, die verschiedene Spezifikationen
haben, aufzuzeichnen und/oder Informationen von denselben zu reproduzieren.
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Und
schließlich
umfaßt
der Fotodetektor zur Verwendung in der optischen Aufnahmevorrichtung
der vorliegenden Erfindung das Substrat 10 oder 30,
den Flüssigkristall
(Schichten) 15 oder 35, 36 und den Schalter 25 oder 45.
Dieser einfache Aufbau ermöglicht
es, die Strahlen der ±1.
Ordnung auf dieselbe Stelle zu projizieren. Insgesamt gesehen, wurden
der Aufbau des Fotodetektors und die Schaltungskonfiguration sehr
vereinfacht, so daß die
Baugruppe und die Zuverlässigkeit
derselben verbessert wurden. Im Ergebnis dessen können die
Herstellungskosten verringert werden. Ferner kann die einfache Konstruktion
des optischen Systems zu einer kleinen optischen Aufnahmevorrichtung
führen.
Der Fotodetektor der vorliegenden Erfindung kann auf alle Arten
von optischen Scheiben angewendet werden, die unterschiedliche Wellenlängen haben. Mit
anderen Worten, besteht keine Notwendigkeit, einen neuen Fotodetektor
jedes Mal zu entwickeln, wenn eine neue Spezifikation entwickelt
wird.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellen also eine optische Aufnahmevorrichtung
bereit, in der der Brechungsindex eines Nebenstrahls, der auf ein
lichtaufnehmendes Element fällt, eingestellt
wird, um sicherzustellen, daß der
Nebenstrahl nicht auf eine Position fällt, die vom lichtaufnehmenden
Element abweicht, wodurch Informationen auf Scheiben mit verschiedenen
Spezifikationen aufgezeichnet und/oder von denselben reproduziert
werden können.
