DE69322056T2 - Detektorelement zum Ermitteln des Fokusfehlers und damit versehener optischer Abtaster - Google Patents

Detektorelement zum Ermitteln des Fokusfehlers und damit versehener optischer Abtaster

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DE69322056T2
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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG (Gebiet der Erfindung)
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches System für einen optischen Abtaster, welcher in einem optischen Speicherplattensystem verwendet wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fokusfehlerdetektorelement, welches ein einzelnes Linsenelement mit ersten und zweiten Linsenoberflächen enthält, welche in der Nähe zu und beabstandet von einer Quelle einfallenden Lichtes sind, wobei die erste Linsenoberfläche eine positive Stärke aufweist, während die zweite Linsenoberfläche eine negative Stärke aufweist. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die erste Linsenoberfläche eine rotationssymmetrische Oberfläche, während die zweite Linsenoberfläche eine torische Oberfläche ist. Ein derartiges Fokusfehlerdetektorelement ist vorgesehen zum Erzeugen eines Fokusfehlersignals durch Erzeugen eines Astigmatismus zum Fokussieren einer Objektivlinse auf eine optische Platte zu jeder Zeit.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Optische Abtastkopfanordnung, welche enthält: eine Lichtquelle; ein Kollimatormittel zum Umwandeln von Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle emittiert wurden, in im wesentlichen paralleles Licht; ein Lichtsammelmittel zum Sammeln des parallelen Lichtes auf einem Informationsträgermedium; ein Lichtteilermedium zum Teilen des Lichtes, welches durch das Informationsträgermedium moduliert wurde; ein Lichtempfangsmittel zum Empfangen des durch das Informationsträgermedium modulierten Lichtes.
    • (Beschreibung des Standes der Technik)
  • In dem optischen Speicherplattensystem muß ein gebündelter Lichtpunkt, gebildet durch eine Objektivlinse, auf einer Oberfläche eines Informationsträgers zu jeder Zeit fokussiert sein. Um dieses zu erreichen, ist es notwendig, jede Abweichung des gebündelten Lichtpunktes von der Informationsträgeroberfläche zu erfassen, so daß ein Fehler, wenn erfaßt, zurückgeleitet werden kann, um eine Servokontrolle auszuführen. Das optische Abtastkopfsystem des Standes der Technik, welches in dem optischen Speicherplattensystem verwendet wird, ist in der Fig. 5 dargestellt.
  • Für die Diskussion des Standes der Technik werden gemäß Fig. 5 von einem Halbleiterlaser 25 emittierte Lichtstrahlen durch eine Kollimatorlinse 26 in ein paralleles Bündel von Licht umgewandelt, welches anschließend durch eine Objektivlinse 27 auf der Informationsträgeroberfläche 29, welche auf einer rückseitigen Oberfläche eines Substrates 28 einer optischen Scheibe gebildet ist, gebündelt wird. Das durch die Informationsträgeroberfläche 29 modulierte Licht wird von dieser Reflektiert, um so in Richtung auf einen Strahlteiler 30 durch die Objektivlinse 27 sich zu bewegen. Wenn das reflektierte Licht durch die Objektivlinse 27 tritt, wird es in einen parallel zurückfallenden Strahl umgewandelt. Der Strahlteiler 30 lenkt den zurückkehrenden Strahl so ab, daß er auf einen Fotodetektor 34 durch eine konvexe Linse 31 gelangt, dann durch eine zylindrische Linse 32 und schließlich durch eine konkave Linse 33. Eine Veränderung in dem Abstand zwischen der Objektivlinse 27 und der Informationsträgeroberfläche 29 ergibt eine Defokussierung. Demnach, sobald die Defokussierung auftritt, wird der modulierte, zurückkehrende Strahl, welcher von der Informationsträgeroberfläche 29 reflektiert ist, nicht ein paralleles Lichtbündel nachdem er durch die Objektivlinse 27 hindurchgetreten ist, und kann nach außen divergieren oder konvergieren. Auf der anderen Seite tritt ein Astigmatismus auf dem Fotodetektor 34 aufgrund des Vorhandenseins der zylindrischen Linse 32 auf. Wenn der Fotodetektor 34 intermedia bezüglich des astigmatischen Unterschiedes angeordnet wird, wird ein im wesentlicher runder Lichtpunkt auf dem Fotodetektor 34 gebildet, wenn eine Im-Brennpunkt-Bedingung vorliegt. Wenn das auf den Fotodetektor 34 einfallende Licht jedoch abhängig von einem Brennpunktfehler divergiert oder konvergiert, variiert das Punktprofil auf dem Fotodetektor 34 mit dem durch die zylindrische Linse 32 verursachten Astigmatismus. Durch Erfassen einer Veränderung in Mustern der Lichtverteilung mittels des Quadrantenfotodetektors 34 ist es möglich, ein Fokusfehlersignal zu erhalten (s. "Principles of Optical Disc System" von G. Bouwhuis et al., Adam Hilger Ltd., 1985, Kapitel 2, Seite 79).
  • Unter der Annahme, daß die Brennweite der Objektivlinse 27 fob ist, und die zusammengesetzte Brennweite eine Anordnung der konvexen und konkaven Linsen 31 und 33 fdt ist, ist die Empfindlichkeit des optischen Fokusfehler detektorsystems proportional zu fob²/(fdt² · Δf), wobei Δf den Abstand zwischen zwei Brennpunkten darstellt, erzeugt durch eine zylindrische Oberfläche der zylindrischen Linse 32. Auf der anderen Seite ist die Größe des auf dem Quadrantenfotodetektor 24 gebildeten Lichtpunktes proportional zu fdt/Δf. Demnach, da Δf bestimmt ist, wenn die notwendige Empfindlichkeit sichergestellt ist, ist die Größe des Lichtpunktes proportional zu der Brennweite fdt des optischen Detektorsystems. Wenn die Größe des Lichtpunktes, welcher auf den Quadrantenfotodetektor 34 fällt, zu klein ist, ist es nicht nur schwierig, den Fotodetektor 34 relativ zu dem Lichtpunkt genau zu positionieren, sondern es kann die Breite einer Lücke zwischen jedem benachbarten Fotodetektor nicht länger vernachlässigt werden. Wenn daher die Brennweite fdt des optischen Detektorsystems gewählt wird, so daß sie einen großen Wert annimmt, wird die Größe des optischen Systems groß, was es schwierig macht, den optischen Abtastkopf kompakt zu halten. Die konkave Linse 33 wird verwendet, um die vorstehenden Probleme zu eliminieren, da sie einen Teil eines optischen Telefotosystems bildet, in welchem konkave und konvexe Linsen verwendet werden, wobei die konvexe Linse auf einer Seite der konkaven Linse benachbart zu einer Lichtquelle angeordnet ist, und welche im allgemeinen ein kurzes optisches System für eine Brennweite aufweist.
  • Mit dem in der Fig. 5 dargestellten System benötigt der Zusammenbau jedoch eine präzise Anpassung was das optische System teuer macht, da die drei Linsen für das optische Fokusfehlerdetektorsystem notwendig sind. Auch, obwohl diese mit einer torischen Oberfläche ersetzt wurde, wird die konkave Linse weiterhin für das optische System benötigt, um kompakt zu werden, und daher werden zwei Linsen, d. h. torische und die konkave Linsen, benötigt.
  • Aus dem US-Patent 4,641,296 ist ein optisches Abtastkopfsystem zum genauen Erfassen der relativen Positionen eines Punktes eines Gausschen Strahles und einer Aufzeichnungsspur bekannt. Dieses optische Abtastkopfsystem schließt eine Objektivlinse ein, welche angepaßt ist, um in einer Abtastrichtung für die Abtastung der Abtastspur durch den Strahlpunkt bewegt zu werden. Das System enthält eine konvexe Linse mit einer ersten Oberfläche in der Nähe des eintretenden Lichtes, welche eine rotationssymmetrische Oberfläche ist, mit einer positiven Stärke, und eine torische Linse mit einer zweiten Oberfläche, beabstandet von dem eintreffenden Licht, welche eine torische Oberfläche ist mit einer negativen Stärke.
  • Das US-Patent 5,095477 offenbart ein Fokuskontrollsystem mit einem Linsen- System mit einem plankonvexen Linsenteil und einem zylindrischen Linsenteil, gebildet als ein einheitlicher Körper, so daß eine optische Achse der plankonvexen Linse und eine optische Achse der zylindrischen Linse mit einer optischen Achse des Linsensystems übereinstimmen.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes optisches Fokusfehlerdetektorelement zur Verfügung zu stellen, welches eine einzelne Linse verwendet und daher in der Größe kompakt ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch ein Fokusfehlerdetektorelement gemäß den Ansprüchen 1 und 9 erreicht. Die oben erwähnte optische Abtastkopfanordnung - gemäß der vorliegenden Erfindung - enthält das Fokusfehlerdetektorelement gemäß den Ansprüchen 1 oder 9.
  • Bis zu diesem Punkt verwendet die vorliegende Erfindung eine einzelne Linse einer Struktur mit einer ersten und einer zweiten Linsenoberfläche, wobei die erste Linsenoberfläche benachbart zu und gegenüber einer Quelle des eintreffenden Lichtes ist, die erste Linsenoberfläche eine torische Linsenoberfläche mit einer positiven Stärke ist, während die zweite Linsenoberfläche eine rotationssymmetrische Linsenoberfläche mit einer negativen Stärke ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, da das optische Fokusfehlerdetektorelement derart ist, daß das einfallende Licht durch die erste Linsenoberfläche gebündelt wird, d. h. die torische Linsenoberfläche, welche gleichzeitig einen Astigmatismus erzeugt, wobei die negative Stärke der zweiten Linsenoberfläche ein Telephotosystem bildet, kann ein optisches Fokusfehlerdetektorsystem, kompakt in der Größe für eine gegebene Brennweite, realisiert werden.
  • Wie oben diskutiert, macht die vorliegende Erfindung Gebrauch von einer einzelnen Linse, die eine torische Linsenoberfläche einer positiven Stärke und die rotationssymmetrische Linsenoberfläche eine negative Stärke aufweist, in der Richtung von der Quelle des einfallenden Lichtes her gesehen, um ein Fokusfehlersignal gemäß der Astigmatismusmethode zur Verfügung zu stellen. Da das optische Fokusfehlerdetektorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung eine reduzierte Länge für eine gegebene Brennweite aufweist, kann daher ein opti scher Abtastkopf mit kompakter Größe realisiert werden. Die Verwendung einer asphärischen Linsenoberfläche eliminiert eine sphärische Aberration, welche auf einem Fotodetektor auftreten würde, was es möglich macht, eine hochpräzise Fokusfehlererfassung zu bilden, während der Fotodetektor eine relativ große Positionierungstoleranz haben kann.
  • Nicht nur kann das Fokusfehlerdetektorelement der vorliegenden Erfindung präzise und genau durch die Verwendung eines Glasschmelzverfahrens mit einer verminderten Fokusfehlererfassung massenproduziert werden, sondern es ist auch mit einer Fokusfehlererfassung möglich, die bezüglich der Temperaturcharakteristik zu bevorzugen ist.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Dieses und andere Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klar, die in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen derselben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, erstellt ist:
  • Fig. 1 (a) und 1 (b) sind schematische Diagramme, die ein optisches System eines Fokusfehlerdetektorelementes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • Fig. 2 ist ein Diagramm, welches eine Veränderung in Mustern des Lichtpunktes auf einer lichtempfangenden Oberfläche mit Veränderung in dem Fokusfehler darstellt;
  • Fig. 3(a) und 3(b) sind schematische Diagramme, die ein optisches System des Fokusfehlerdetektorelementes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm, welches eine optische Abtastkopfanordnung darstellt, die das Fokusfehlerdetektorelement der vorliegenden Erfindung verwendet; und
  • Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm, welches die optische Abtastkopfanordnung darstellt, welches ein Fokusfehlerdetektorsystem des Standes der Technik verwendet.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Gemäß Fig. 1 treten Lichtstrahlen, die von einer Informationsträgeroberfläche reflektiert wurden und anschließend als ein paralleles Lichtbündel, wie durch 1 angedeutet, wiedergegeben werden, in ein Fokusfehlerdetektorelement 2 ein. In einem Querschnitt entlang X dieses Fokusfehlerdetektorelementes 2 weist eine erste Linsenoberfläche eine Asphäre 3 auf, und eine zweite Linsenoberfläche weist ebenfalls eine asphärische Form 4 auf. Auf der anderen Seite, in einem Querschnitt entlang Y, weist die erste Linsenoberfläche eine Sphäre 5 auf, und die zweite Linsenoberfläche verbleibt in asphärischer Form 4, wie in dem Querschnitt entlang X. Demnach stellt die erste Linsenoberfläche eine anamorphe Oberfläche dar, in welcher ein Querschnitt der torischen Oberfläche asphärisch ist, und die zweite Linsenoberfläche ist rotationssymmetrisch asphärisch.
  • Da die erste Linsenoberfläche eine anamorphe Oberfläche ist, weist sie einen anderen Radius der Krümmung in dem X-Querschnitt auf als in dem Y-Querschnitt, und daher weist sie unterschiedliche Brennpunkte 6 und 7 in den X- bzw. Y-Querschnitten auf. Wo der Brennpunkt der Objektivlinse nicht auf dem Informationsträgermedium liegt, wird das Lichtbündel 1, welches auf das Fokusfehlerdetektorelement 2 auftrifft, leicht divergieren oder konvergieren, und daher weicht der Punkt, an dem das Lichtbündel konvergiert, von beiden Brennpunkten 6 und 7 ab. Eine Veränderung in den Mustern des Lichtpunktes auf einen Fotodetektor 8, welcher zwischen den Brennpunkten 6 und 7 angeordnet ist, was mit einer Abweichung des Brennpunktes der Objektivlinse verbunden ist, ist in einem Punktdiagramm gemäß Fig. 2 dargestellt. Wie dort gezeigt, variiert das Muster des Lichtpunktes auf dem Fotodetektor 8 mit der Stärke der Defokussierung der Objektivlinse. Ein Fokusfehlersignal kann durch Detektion der Veränderung in dem Muster des Lichtpunktes mit dem Fotodetektor 8 eines Quadrantenabtastsystems erhalten werden.
  • Die asphärische Oberfläche 4, welche die zweite Linsenoberfläche des Fokusfehlerdetektorelementes 2 bildet, ist so entworfen und so ausgeformt, daß eine an dem Brennpunkt es jedem erscheinende sphärische Aberration der sphärischen Oberfläche 5, die einen Teil der ersten Linsenoberfläche bildet, ausgeglichen werden kann, um es dem Licht zu erlauben, gleichförmig auf dem Fotodetektor 8 verteilt zu werden. Auf der anderen Seite ist die asphärische Oberfläche 3, die einen weiteren Teil der ersten Linsenoberfläche des Fokusfehlerdetektor elementes 2 bildet, so entworfen und geformt, um es einer Kombination der asphärischen Oberfläche 3 mit der asphärischen Oberfläche 4 der zweiten Linsenoberfläche zu erlauben, die sphärische Aberration, die an dem Brennpunkt 6 auftritt, auszugleichen. Indem dieses geschieht, können beide sphärischen Aberrationen, die an den Brennpunkten 6 bzw. 7 auftreten, ausgeglichen werden.
  • Das Fokusfehlerdetektorelement 2 der vorliegenden Erfindung erfüllt bevorzugt die folgende Beziehung:
  • 0.5 < (WD + d)/f < 0.9,
  • wobei
  • 1/f = (1/f&sub1; + 1/f&sub2;)/2, und
  • 1/WD = (1/WD&sub1; + 1/WD&sub2;)/2,
  • wobei WD&sub1; und WD&sub2; entsprechende Abstände von zwei Brennpunkten darstellen, die durch entsprechende symmetrische Oberflächen der torischen Oberfläche, d. h. der ersten Linsenoberfläche, die senkrecht aufeinanderstehen, gebildet werden, f&sub1; und f&sub2; stellen entsprechende Brennweiten dar, d stellt die Dicke der Linse dar.
  • Wenn der Quotient (WD + d)/f die unterste Schranke unterschreitet, wird die asphärische Oberfläche, die die zweite Linsenoberfläche bildet, darin versagen, die sphärische Aberration auszugleichen. Auf der anderen Seite, wenn der Quotient die oberste Schranke überschreitet, wird eine Eigenschaft des optischen Telephotosystems reduziert, was es schwierig macht, das optische Fokusfehlerdetektorsystem kompakt zu halten.
  • Das Fokusfehlerdetektorelement 2 der vorliegenden Erfindung erfüllt ebenfalls bevorzugt die folgende Beziehung:
  • 0.05 < R&sub1;/f(n - 1) < 0.45,
  • wobei R&sub1; den Krümmungsradius der asphärischen Oberfläche darstellt, welches die torische Oberfläche ist, die die erste Linsenoberfläche bildet, n den Brechungsindex darstellt, und f die Brennweite des Querschnittes der asphärischen Oberfläche der torischen Oberfläche darstellt. Wenn der Quotient von R&sub1;/f(n - 1) die unterste Schranke überschreitet, wird der Krümmungsradius der zweiten Linsenoberfläche zu klein, um eine Verarbeitung zu erreichen. Auf der anderen Seite, wenn der Quotient die obere Schranke überschreitet, wird eine Eigenschaft des optischen Telephotosystems reduziert, was es schwierig macht, das optische Fokusfehlerdetektorsystem kompakt zu halten.
  • Weiterhin erfüllt das Fokusfehlerdetektorelement der vorliegenden Erfindung bevorzugt die folgende Beziehung:
  • 0.8 < d(WD + d)(n - 1)/f < 2.8
  • Wenn sie eines der obersten und untersten Schranken überschreitet, wird eine Korrektur der Sinusbedingungen schwierig werden, und es wird eine leichte Inklination des Fokusfehlerdetektorelementes während der Positionsjustierung in einem Asymmetriefehler münden, welcher möglicherweise die Verläßlichkeit des Fokusfehlersignals reduziert.
  • Im folgenden werden verschiedene Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, welche die vorstehenden Beziehungen erfüllen.
  • In diesen Beispielen werden die folgenden Begriffe durch die folgenden Symbole ausgedrückt:
  • Brennweite: fdt
  • Wenn jedoch die Brennweite in dem X-Querschnitt und die in dem Y-Querschnitt durch f&sub1; und f&sub2; ausgedrückt werden, dann gilt:
  • 1/fdt = (1/f&sub1; + 1/f&sub2;)/2
  • Durchmesser eines parallelen Lichtbündels: &phi;EFF
  • Arbeitsabstand: WD
  • Wenn jedoch der Arbeitsabstand in dem X-Querschnitt und der in dem Y-Querschnitt durch WD&sub1; und WD&sub2; ausgedrückt werden, dann gilt:
  • 1/WD = (1/WD&sub1; + 1/WD&sub2;)/2
  • Krümmungsradius der j-ten Oberfläche: Rj
  • Linsendicke: d
  • Brechungsindex der Linse: n
  • Die Wellenlänge des Entwurfs ist 785 nm.
  • Die asphärische Oberfläche der ersten Linsenoberfläche in dem X-Querschnitt ist bestimmt durch die folgende Gleichung:
  • wobei:
  • z: Abstand zwischen der Ebene, in welcher der Scheitelpunkt der asphärischen Oberfläche und ein Punkt der asphärischen Oberfläche eine Höhe X von dem Kontakt der optischen Achse entfernt sind,
  • X: Höhe von der optischen Achse,
  • K&sub1;: konische Konstante,
  • AD&sub1;, AE&sub1;, AF&sub1; und AG&sub1;: asphärische Koeffizienten der vierten, der sechsten, der achten und der zehnten Ordnung, und
  • CVY: Krümmung des Y-Querschnittes.
  • Die asphärische Oberfläche der zweiten Linsenoberfläche in dem X-Querschnitt, welche die rotationssymmetrische asphärische Oberfläche ist, wird durch die folgende Gleichung bestimmt:
  • wobei:
  • p² = X² + Y²
  • z: Abstand zwischen der Ebene, in welcher der Scheitelpunkt der asphärischen Oberfläche und ein Punkt auf der asphärischen Oberfläche um eine Höhe p von dem Kontakt der optischen Achse entfernt sind,
  • K&sub2;: konische Konstante, und
  • AD&sub2;, AE&sub2;, AF&sub2; und AG&sub2;: asphärische Koeffizienten der vierten, der sechsten, der achten und der zehnten Ordnung.
    • [Beispiel 1]
  • fdt = 31.600
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 14.685
  • R&sub1; = 3.00
  • R&sub2; = 1.63004
  • d = 4.0
  • n = 1.67473
  • K&sub1; = -0.1713000 · 10&supmin;¹
  • AD&sub1; = -0.3875290 · 10&supmin;&sup4;
  • AE&sub1; = 0.1046910 · 10&supmin;&sup4;
  • AF&sub1; = -0.7166867 · 10&supmin;&sup5;
  • AG&sub1; = -0.1477903 · 10&supmin;&sup5;
  • CVY = 0.3308172
  • K&sub2; = 0.4478535
  • AD&sub2; = 0.1487395 · 10&supmin;&sup4;
  • AE&sub2; = 0.1487395 · 10&supmin;¹
  • AF&sub2; = -0.2738604 · 10&supmin;²
  • AG&sub2; = 0.2048760 · 10&supmin;¹
    • [Beispiel 2]
  • fdt = 30.988
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 24.787
  • R&sub1; = 4.00
  • R&sub2; = 1.63004
  • d = 2.00
  • n = 1.67473
  • K&sub1; = -0.8050141 · 10&supmin;²
  • AD&sub1; = -0.2203695 · 10&supmin;&sup4;
  • AE&sub1; = -0.1084451 · 10&supmin;&sup5;
  • AF&sub1; = -0.6811355 · 10&supmin;&sup7;
  • AG&sub1; = -0.1541943 · 10&supmin;&sup8;
  • CVY = 0.2473791
  • K&sub2; = 0.3021952
  • AD&sub2; = 0.7479430 · 10&supmin;³
  • AE&sub2; = 0.5576422 · 10&supmin;&sup4;
  • AF&sub2; = 0.4077495 · 10&supmin;&sup5;
  • AG&sub2; = 0.5354332 · 10&supmin;&sup6;
    • [Beispiel 3]
  • fdt = 31.162
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 19.112
  • R&sub1; = 5.20
  • R&sub2; = 4.80194
  • d = 6.0
  • n = 1.51062
  • K&sub1; = -0.2005790 · 10&supmin;¹
  • AD&sub1; = -0.2194097 · 10&supmin;&sup4;
  • AE&sub1; = -0.5704753 · 10&supmin;&sup6;
  • AF&sub1; = -0.1821633 · 10&supmin;&sup7;
  • AG&sub1; = -0.9108300 · 10&supmin;¹&sup0;
  • CVY = -0.1888844
  • K&sub2; = 0.1026386 · 10&spplus;¹
  • AD&sub2; = 0.1276237 · 10&supmin;²
  • AE&sub2; = 0.1127486 · 10&supmin;³
  • AF&sub2; = 0.1058971 · 10&supmin;&sup4;
  • AG&sub2; = 0.1507675 · 10&supmin;&sup5;
    • [Beispiel 4]
  • fdt = 31.667
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 14.304
  • R&sub1; = 2.80
  • R&sub2; = 1.43036
  • d = 3.50
  • n = 1.78537
  • K&sub1; = -0.2118540 · 10&supmin;¹
  • AD&sub1; = 0.3929928 · 10&supmin;&sup5;
  • AE&sub1; = 0.2777817 · 10&supmin;&sup4;
  • AF&sub1; = -0.1397035 · 10&supmin;&sup4;
  • AG&sub1; = 0.3117647 · 10&supmin;&sup5;
  • CVY = 0.3549910
  • K&sub2; = 0.4387882
  • AD&sub2; = 0.1415121 · 10&supmin;¹
  • AE&sub2; = 0.1974914 · 10&supmin;¹
  • AF&sub2; = -0.1327082 · 10&supmin;¹
  • AG&sub2; = 0.4749120 · 10&supmin;¹
  • Fig. 3 stellt das Fokusfehlerdetektorelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie dort gezeigt, werden von einer Informationsträgeroberfläche reflektierte Lichtstrahlen anschließend als ein paralleles Lichtbündel, wie durch 9 angedeutet, zurückgeworfen, und treten in ein Fokusfehlerdetektorelement 10 ein. In einem X-Querschnitt dieses Fokusfehlerdetektorelementes 10 weist eine erste Linsenoberfläche eine asphärische Form 11 auf, und eine zweite Linsenoberfläche weist ebenfalls eine asphärische Form 12 auf. Auf der anderen Seite, in einem Y-Querschnitt, verbleibt die erste Linsenoberfläche in einer asphärischen Form 11, wie in dem X-Querschnitt, und die zweite Linsenoberfläche weist eine sphärische Form 13 auf. Demnach ist die erste Linsenoberfläche 11 rotationssymmetrisch asphärisch und die erste Linsenoberfläche 13 stellt eine anamorphe Oberfläche dar, in welcher ein Querschnitt der torischen Oberfläche asphärisch ist.
  • Da die entsprechenden Krümmungsradien der zweiten Linsenoberfläche in den X- und Y-Querschnitten so entworfen sind und so ausgewählt sind, daß sie leicht voneinander abweichen, weisen die ersten und zweiten Linsenoberflächen unterschiedliche Brennpunkte 14 bzw. 15 in den X- bzw. Y-Querschnitten auf.
  • Wo der Brennpunkt der Objektivlinse nicht auf den Informationsträgermedium liegt, wird das auf das Fokusfehlerdetektorelement 10 auffallende Lichtbündel 9 leicht divergieren oder konvergieren, und daher weicht der Punkt, in welchem das Lichtbündel konvergiert, von beiden Brennpunkten 14 und 15 ab. Ein Fokusfehlersignal kann daher durch Erfassung der Veränderung in dem Muster des Lichtpunktes mit dem Fotodetektor 16 eines Quadrantenabtastsystems erhalten werden.
  • Die sphärische Oberfläche 11, welche die erste Linsenoberfläche des Fokusfehlerdetektorelementes 10 bildet, ist so relativ zu der sphärischen Oberfläche 13, welche einen Teil der zweiten Linsenoberfläche bildet, entworfen und ausgeformt, daß eine sphärische Aberration, die an dem Brennpunkt 15 auftritt, ausgeglichen werden kann. Auf der anderen Seite ist die asphärische Oberfläche 12, die einen anderen Teil der zweiten Linsenoberfläche des Fokusfehlerdetektorelementes 10 bildet, so entworfen und ausgeformt, daß sie einer Kombination der asphärischen Oberfläche 12 mit der asphärischen Oberfläche 11 der ersten Linsenoberfläche erlaubt, die sphärische Aberration, die an dem Brennpunkt 14 auftritt, auszugleichen. Durch dieses können beide sphärische Aberrationen an den Brennpunkten 14 bzw. 15 ausgeglichen werden.
  • Das Fokusfehlerdetektorelement 10 gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt bevorzugt die folgende Beziehung:
  • 0.2 < (WD + d)/f < 0.9,
  • wobei:
  • 1/f = (1/f&sub1; + 1/f&sub2;)/2, und
  • 1/WD = (1/WD&sub1; + 1/WD&sub2;)/2,
  • wobei WD&sub1; und WD&sub2; entsprechende Abstände zweier Brennpunkte, die durch entsprechende symmetrische Oberflächen der torischen Oberfläche, d. h. der zweiten Linsenoberfläche, erzeugt wurden, die senkrecht aufeinanderstehen, darstellen, f&sub1; und f&sub2; entsprechende Brennweiten darstellen, d die Dicke der Linse darstellt.
  • Wenn der Quotient von (WD + d)/f die unterste Schranke überschreitet, wird die asphärische Oberfläche, die die erste Linsenoberfläche bildet, darin versagen, die sphärische Aberration auszugleichen. Auf der anderen Seite, wenn der Quotient die oberste Schranke überschreitet, wird eine Eigenschaft des optischen Telephotosystems reduziert werden, was es schwierig macht, das optische Fokusfehlerdetektorsystem kompakt zu halten.
  • Ebenfalls erfüllt das Fokusfehlerdetektorelement 10 der vorliegenden Erfindung bevorzugt die folgende Beziehung:
  • 0.05 < R&sub1;/f(n - 1) < 0.3,
  • wobei R&sub1; den Krümmungsradius der asphärischen Oberfläche, welche die die erste Linsenoberfläche bildende torische Oberfläche ist, darstellt, n den Brechungsindex darstellt, und f die Brennweite des Querschnittes der asphärischen Oberfläche der torischen Oberfläche darstellt. Wenn der Quotient von R&sub1;/f(n - 1) die unterste Schranke überschreitet, wird der Krümmungsradius der zweiten Linsenoberfläche zu klein sein, um eine Verarbeitung zu erzielen. Auf der anderen Seite, wenn der Quotient die höchste Schranke überschreitet, wird eine Eigenschaft des optischen Telephotosystems vermindert werden, was es schwierig macht, das optische Fokusfehlerdetektorsystem kompakt zu halten.
  • Weiterhin erfüllt das Fokusfehlerdetektorelement 10 der vorliegenden Erfindung bevorzugt die folgende Beziehung:
  • 0.8 < d(WD + d)(n - 1)/f < 2.8
  • Wenn sie eine der obersten oder der untersten Schranke überschreitet, wird eine Korrektur der Sinusbedingungen schwierig und eine leichte Inklination des Fokusfehlerdetektorelementes während der Positionsjustierung wird in einem Koma münden, welches möglicherweise die Verläßlichkeit des Fokusfehlersignals reduziert.
  • Im folgenden werden verschiedene Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, welche die vorstehenden Beziehungen erfüllen.
  • In diesen Beispielen werden die folgenden Begriffe durch die folgenden Symbole ausgedrückt:
  • Brennweite: fdt
  • Wenn jedoch die Brennweite in dem X-Querschnitt und die in dem Y-Querschnitt durch f&sub1; und f&sub2; ausgedrückt werden, dann gilt:
  • 1/fdt = (1/f&sub1; + 1/f&sub2;)/2
  • Durchmesser eines parallelen Lichtbündels: &phi;EFF
  • Arbeitsabstand: WD
  • Wenn jedoch der Arbeitsabstand in dem X-Querschnitt und der in dem Y-Querschnitt durch WD&sub1; und WD&sub2; ausgedrückt werden, dann gilt:
  • 1/WD = (1/WD&sub1; + 1/WD&sub2;)/2
  • Krümmungsradius der j-ten Oberfläche: Rj
  • Linsendicke: d
  • Brechungsindex der Linse: n
  • Die Wellenlänge des Entwurfs ist 785 nm.
  • Der Grad der Asphäre der ersten Linsenoberfläche in dem X-Querschnitt ist durch die folgende Gleichung bestimmt:
  • wobei:
  • p² = X² + Y²
  • z: Abstand zwischen der Ebene, in welcher der Scheitelpunkt der asphärischen Oberfläche und ein Punkt auf der asphärischen Oberfläche um eine Höhe p von dem Kontakt der optischen Achse entfernt sind,
  • K&sub1;: konische Konstante, und
  • AD&sub1;, AE&sub1;, AF&sub1; und AG&sub1;: asphärische Koeffizienten der vierten, der sechsten, der achten und der zehnten Ordnung.
  • Die asphärische Oberfläche der zweiten Linsenoberfläche in dem X-Querschnitt wird durch die folgende Gleichung bestimmt:
  • z: Abstand von der Ebene, in welcher der Scheitelpunkt der asphärischen Oberfläche an einem Punkt auf der asphärischen Oberfläche um eine Höhe Y von dem Kontakt der optischen Achse entfernt ist,
  • X: Höhe von der optischen Achse,
  • K&sub2;: konische Konstante, und
  • AD&sub2;, AE&sub2;, AF&sub2; und AG&sub2;: asphärische Koeffizienten der vierten, der sechsten, der achten und der zehnten Ordnung, und
  • CVY: Krümmung des Y-Querschnittes.
    • [Beispiel 5]
  • fdt = 32.117
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 11.984
  • R&sub1; = 2.65
  • R&sub2; = 1.12926
  • d = 4.0
  • n = 1.71026
  • K&sub1; = -0.1 104228
  • AD&sub1; = -0.1158928 · 10&supmin;³
  • AE&sub1; = -0.1445470 · 10&supmin;³
  • AF&sub1; = -0.3851351 · 10&supmin;&sup5;
  • AG&sub1; = -0.4369094 · 10&supmin;&sup5;
  • K&sub2; = 0.2335549
  • AD&sub2; = 0.8920485 · 10&supmin;³
  • AE&sub2; = -0.3250252 · 10&supmin;²
  • AF&sub2; = 0.1659971 · 10&supmin;¹
  • AG&sub2; = -0.2306803 · 10&supmin;¹
  • CVY = 0.9021158
    • [Beispiel 6]
  • fdt = 34.066
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 6.158
  • R&sub1; = 2.90
  • R&sub2; = 0.65222
  • d = 7.20
  • n = 1.49248
  • K&sub1; = -0.1726124
  • AD&sub1; = -0.1243311 · 10&supmin;²
  • AE&sub1; = -0.1 137175 · 10&supmin;³
  • AF&sub1; = -0.2835593 · 10&supmin;&sup5;
  • AG&sub1; = -0.1844569 · 10&supmin;&sup5;
  • K&sub2; = 0.1980265
  • AD&sub2; = -0.4046773 · 10&supmin;¹
  • AE&sub2; = -0.1725523
  • AF&sub2; = 0.0
  • AG&sub2; = 0.0
  • CVY = 0.1622616 · 10&spplus;¹
    • [Beispiel 7]
  • fdt = 31.173
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 21.697
  • R&sub1; = 3.00
  • R&sub2; = 2.52827
  • d = 2.5
  • n = 1.57428
  • K&sub1; = -0.75643459562
  • AD&sub1; = -0.7564345 · 10&supmin;³
  • AE&sub1; = -0.6187928 · 10&supmin;&sup4;
  • AF&sub1; = -0.3751770 · 10&supmin;&sup5;
  • AG&sub1; = -0.7469007 · 10&supmin;&sup6;
  • K&sub2; = 0.1809195 · 10&supmin;¹
  • AD&sub2; = 0.5705348 · 10&supmin;&sup4;
  • AE&sub2; = 0.2871857 · 10&supmin;&sup5;
  • AF&sub2; = 0.7066748 · 10&supmin;&sup5;
  • AG&sub2; = -0.2475722 · 10&supmin;&sup5;
  • CVY = 0.4018057
    • [Beispiel 8]
  • fdt = 31.227
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 20.759
  • R&sub1; = 2.28
  • R&sub2; = 1.68980
  • d = 1.8
  • n = 1.73786
  • K&sub1; = -0.1929328 · 10&supmin;³
  • AD&sub1; = -0.3002341 · 10&supmin;³
  • AE&sub1; = -0.3949699 · 10&supmin;&sup4;
  • AF&sub1; = 0.3343833 · 10&supmin;&sup6;
  • AG&sub1; = -0.2004097 · 10&supmin;&sup5;
  • K&sub2; = 0.3640967 · 10&supmin;¹
  • AD&sub2; = -0.5395745 · 10&supmin;³
  • AE&sub2; = -0.2681155 · 10&supmin;³
  • AF&sub2; = 0.3753713 · 10&supmin;&sup4;
  • AG&sub2; = -0.9786757 · 10&supmin;&sup4;
  • CVY = 0.5971229
    • [Beispiel 9]
  • fdt = 32.705
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 9.347
  • R&sub1; = 2.25
  • R&sub2; = 0.70176
  • d = 3.4
  • n = 1.89623
  • K&sub1; = -0.2321354
  • AD&sub1; = -0.1289327 · 10&supmin;²
  • AE&sub1; = -0.6030017 · 10&supmin;&sup6;
  • AF&sub1; = -0.5330987 · 10&supmin;&sup7;
  • AG&sub1; = -0.8095291 · 10&supmin;&sup8;
  • K&sub2; = 0.2103020 · 10&supmin;¹
  • AD&sub2; = 0.1391917 · 10&supmin;²
  • AE&sub2; = 0.1309584 · 10&supmin;²
  • AF&sub2; = 0.1320272 · 10&supmin;²
  • AG&sub2; = 0.9380020 · 10&supmin;³
  • CVY = 0.1446525
    • [Beispiel 10]
  • fdt = 34.534
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 7.100
  • R&sub1; = 4.057
  • R&sub2; = 0.985
  • d = 8.0
  • n = 1.67293
  • K&sub1; = -0.3381690
  • AD&sub1; = -0.9160915 · 10&supmin;&sup5;
  • AE&sub1; = -0.2016442 · 10&supmin;&sup6;
  • AF&sub1; -0.4610659 · 10&supmin;&sup8;
  • AG&sub1; = -0.1733891 · 10&supmin;&sup9;
  • K&sub2; = -0.5173224 · 10&supmin;¹
  • AE&sub2; = -0.3685024 · 10&supmin;²
  • AE&sub2; = -0.3478071 · 10&supmin;²
  • AF&sub2; = -0.2739039 · 10&supmin;²
  • AG&sub2; = -0.4175221 · 10&supmin;²
  • CVY = 0.9522743
    • [Beispiel 11]
  • fdt = 45.584
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 3.500
  • R&sub1; = 3.278
  • R&sub2; = 0.275
  • d = 7.5
  • n = 1.67293
  • K&sub1; -0.3352776
  • AD&sub1; = -0.4891159 · 10&supmin;&sup5;
  • AE&sub1; = -0.2884040 · 10&supmin;&sup5;
  • AF&sub1; = -0.1165152 · 10&supmin;&sup6;
  • AG&sub1; = -0.1812497 · 10&supmin;&sup7;
  • K&sub2; = 0.1585410 · 10&supmin;¹
  • AD&sub2; = -0.1160176 · 10&spplus;¹
  • AE&sub2; = -0.1433568 · 10&spplus;²
  • AF&sub2; = -0.7639761 · 10&spplus;²
  • AG&sub2; = -0.4292383 · 10&spplus;&sup4;
  • CVY = 3.2072873
    • [Beispiel 12]
  • fdt = 36.493
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 9.500
  • R&sub1; = 2.723
  • R&sub2; = 0.788
  • d = 5.0
  • n = 1.67293
  • K&sub1; = -0.3156623
  • AD&sub1; = -0.2255406 · 10&supmin;&sup4;
  • AE&sub1; = -0.6897670 · 10&supmin;&sup6;
  • AF&sub1; = -0.2864539 · 10&supmin;&sup7;
  • AG&sub1; = -0.1737668 · 10&supmin;&sup8;
  • K&sub2; = -0.4359494 · 10&supmin;¹
  • AD&sub2; = -0.1839847 · 10&supmin;²
  • AE&sub2; = -0.1467300 · 10&supmin;²
  • AF&sub2; = -0.1103593 · 10&supmin;²
  • AG&sub2; = -0.1 169886 · 10&supmin;²
  • CVY = 1.230243
    • [Beispiel 13]
  • fdt = 32.905
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 11.463
  • R&sub1; = 2.700
  • R&sub2; = 1.0384
  • d = 4.0
  • n = 1.78537
  • K&sub1; -0.2215763
  • AD&sub1; = -0.3024613 · 10&supmin;³
  • AE&sub1; = -0.3617484 · 10&supmin;&sup4;
  • AF&sub1; = -0.831 1590 · 10&supmin;&sup6;
  • AG&sub1; = -0.1002066 · 10&supmin;&sup5;
  • K&sub2; = 0.6560873 · 10&supmin;¹
  • AD&sub2; = -0.1093289 · 10&supmin;¹
  • AE&sub2; = -0.1376520 · 10&supmin;¹
  • AF&sub2; = -0.6680648 · 10&supmin;²
  • AG&sub2; = -0.3397097 · 10&supmin;¹
  • CVY = 1.214692
    • [Beispiel 14]
  • fdt = 36.515
  • &phi;EFF = 3
  • WD = 7.500
  • R&sub1; = 3.549
  • R&sub2; = 0.8808
  • d = 7.0
  • n = 1.67293
  • K&sub1; = -0.3209675
  • AD&sub1; = -0.1502002 · 10&supmin;&sup4;
  • AE&sub1; = -0.5667526 · 10&supmin;&sup6;
  • AF&sub1; = -0.2117580 · 10&supmin;&sup7;
  • AG&sub1; = -0.2219057 · 10&supmin;&sup8;
  • K&sub2; = 0.8799912 · 10&supmin;¹
  • AD&sub2; = -0.2633023 · 10&supmin;³
  • AE&sub2; = -0.1159465 · 10&supmin;²
  • AF&sub2; = -0.1595099 · 10&supmin;²
  • AG&sub2; = -0.8151816 · 10&supmin;²
  • CVY = 1.198303
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, mit der Verwendung der Glasaufschmilzmethode, kann das Fokusfehlerdetektorelement der vorliegenden Erfindung mit hoher Präzision bei niedrigen Kosten gefertigt werden. Da eine Veränderung in der Brennweite mit Veränderung in der Temperatur minimal ist, verglichen mit der bei Fertigung aus Plastik, kann ein Fokusfehlerdetektorelement erhalten werden, welches in der Lage ist, ein Fokusfehlersignal zur Verfügung zu stellen, welches nicht wesentlich mit Veränderung in der Temperatur variiert.
  • In Fig. 4 ist eine optische Abtastkopfanordnung dargestellt, welche das Fokusfehlerdetektorelement mit der zuvor beschriebenen Struktur enthält. Wie dort gezeigt, werden Lichtstrahlen, die von einem Halbleiterlaser 17 ausgesandt werden, durch eine Kollimatorlinse 18 in ein paralleles Lichtbündel umgewandelt, welches anschließend durch eine Objektivlinse 19 auf einer Informationsträgeroberfläche 21, die an einer Rückseite eines Substrates 20 einer optischen Scheibe gebildet ist, gebündelt wird. Das durch die Informationsträgeroberfläche 21 modulierte Licht wird von dieser reflektiert, um sich so auf einen Strahlteiler 22 durch die Objektivlinse 19 zuzubewegen. Wenn das reflektierte Licht durch die Objektivlinse 19 tritt, wird es in einen parallel zurückfallenden Strahl umge wandelt. Der Strahlteiler 22 beugt den zurückkehrenden Strahl so, daß er auf einen Fotodetektor 24 durch das Fokusfehlerdetektorelement, identifiziert durch 23, tritt, wodurch ein Lichtpunkt auf dem Fotodetektor 24 gebildet wird. Da das Fokusfehlerdetektorelement 23 zwei Brennpunkte aufweist, die durch die torische Oberfläche gebildet werden, ist der Fotodetektor 24 so angeordnet, daß er seiner lichtempfangenden Oberfläche erlaubt, zwischen diesen Brennpunkten zu liegen.
  • Diese Anordnung, wenn der Punkt, an welchem die Lichtstrahlen, die durch die Objektivlinse 19 gebündelt sind, konvergieren, von der Informationsträgeroberfläche 21 abweicht, wird der zurückkehrende Strahl, welcher von der Informationsträgeroberfläche 21 reflektiert wurde, nicht paralleles Licht, sogar obwohl die Strahlen durch die Objektivlinse 19 getreten sind, aber divergiert oder konvergiert, wenn sie nach außen von der Objektivlinse 19 treten. In dem Fall, daß dieses parallele Licht auf den Fotodetektor 24 fällt, wird ein im wesentlichen runder Lichtpunkt auf dem Fotodetektor 24 gebildet. Wenn jedoch das auf den Fotodetektor 24 fallende, zurückkehrende Licht konvergiert oder divergiert, als Folge eines Fokusfehlers, stellt der Lichtpunkt, welcher auf dem Fotodetektor 24 gebildet ist, ein Muster dar, welches abhängig von dem durch das Fokusfehlerdetektorelement 23 erzeugten Astigmatismus variiert. Daher, wenn der Fotodetektor 24 in der Form eines Quadrantenfotodetektors mit vier getrennten Fotodetektoren verwendet wird, kann ein elektrisches Signal als ein Fokusfehlersignal extrahiert werden, welches für das Muster des auf den Fotodetektor 24 fallenden Lichtes beschreibend ist.

Claims (16)

1. Fokusfehlerdetektorelement (2), welches ein einzelnes Linsenelement mit ersten und zweiten Linsenoberflächen (3, 4; 5) enthält, welche in der Nähe und beabstandet von einer Quelle einfallenden Lichtes sind, wobei die erste Linsenoberfläche (3; 5) eine positive Stärke aufweist, während die zweite Linsenoberfläche (4) eine negative Stärke aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsenoberfläche eine torische Oberfläche ist, die zweite Linsenoberfläche eine rotationssymmetrische Oberfläche ist, und das einzelne Linsenelement die folgende Beziehung erfüllt:
0.5 < (WD + d)/f < 0.9,
wobei 1/f = (1/f&sub1; + 1/f&sub2;)/2 und 1/WD = (1/WD&sub1; + 1/WD&sub2;)/2, und wobei WD&sub1; und WD&sub2; entsprechende Abstände von zwei Brennpunkten (6, 7) darstellen, die durch die torische Oberfläche der zweiten Linsenoberfläche (4) erzeugt werden, f&sub1; und f&sub2; entsprechende Brennweiten darstellen, und d die Dicke des Linsenelementes darstellt.
2. Fokusfehlerdetektorelement (2) nach Anspruch 1, wobei die rotationssymmetrische Oberfläche mit der negativen Stärke, welche die zweite Linsenoberfläche (4) bildet, eine asphärische Oberfläche ist.
3. Fokusfehlerdetektorelement (2) nach Anspruch 1, wobei eines der Teilformen der torischen Oberfläche, die die erste Linsenoberfläche (3; 5) bildet, welche in einem entsprechenden Querschnitt liegt, welcher auf zwei symmetrischen Ebenen senkrecht zueinander liegt, asphärisch ist.
4. Fokusfehlerdetektorelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine rotationssymmetrische Oberfläche, welche die zweite Linsenoberfläche (4) bildet, asphärisch ist, mit einer sphärischen Aberation, welche relativ zu einer der Teilformen der torischen Oberfläche korrigiert wurde, welche die erste Linsenoberfläche bildet, welche sphärisch ist, wobei die Teilformen in zwei symmetrischen Ebenen senkrecht zueinander liegen.
5. Fokusfehlerdetektorelement (2) nach Anspruch 1, wobei das einzelne Linsenelement die folgende Beziehung erfüllt:
0.05 < R&sub1;/{f · (n - 1)} < 0.45,
wobei R&sub1; den Kurvenradius der ersten Linsenoberfläche (3) repräsentiert, welche in einem Querschnitt liegt, und n einen Brechungsindex derselben darstellt.
6. Fokusfehlerdetektorelement (2) nach Anspruch 1, wobei das einzelne Linsenelement die folgende Beziehung erfüllt:
0.8 < d(WD + d)(n - 1)/f < 2.8,
wobei n den Brechungsindex darstellt.
7. Fokusfehlerdetektorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das einzelne Linsenelement unter Verwendung eines Glasformverfahrens gebildet ist.
8. Optische Abtastkopfanordnung, welche enthält:
eine Lichtquelle (17);
ein Kollimatormittel (18) zum Umwandeln von Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle (17) emittiert wurden, in im wesentlichen paralleles Licht;
ein Lichtsammelmittel (19) zum Sammeln des parallelen Lichtes auf einem Informationsträgermedium (21);
ein Lichtteilermedium (22) zum Teilen des Lichtes, welches durch das Informationsträgermedium (21) moduliert wurde;
ein Lichtempfangsmittel zum Empfangen des durch das Informationsträgermedium modulierten Lichtes, gekennzeichnet durch ein Fokusfehlerdetektorelement (2) eines Designs, welches in einem der Ansprüche 1 bis 7 beschrieben ist.
9. Fokusfehlerdetektorelement (10), welches ein einzelnes Linsenelement mit ersten und zweiten Linsenoberflächen (11, 12, 13) enthält, welche in der Nähe und beabstandet von einer Quelle einfallenden Lichtes sind, wobei die erste Linsenoberfläche (11) eine rotationssymmetrische Oberfläche ist mit einer positiven Stärke, während die zweite Linsenoberfläche (12, 13) eine torische Oberfläche ist mit einer negativen Stärke,
dadurch gekennzeichnet, daß das einzelne Linsenelement die folgende Beziehung erfüllt:
0.2 < (WD + d)/f < 0.9,
wobei 1/f = (1/f&sub1; + 1/f&sub2;)/2 und 1/WD = (1/WD&sub1; + 1/WD&sub2;)/2, und wobei WD&sub1; und WD&sub2; entsprechende Abstände von zwei Brennpunkten (14, 15) darstellen, die durch die torische Oberfläche der zweiten Linsenoberfläche (12, 13) erzeugt werden, f&sub1; und f&sub2; entsprechende Brennweiten darstellen, und d die Dicke des Linsenelementes darstellt.
10. Fokusfehlerdetektorelement (10) nach Anspruch 9, wobei die rotationssymmetrische Oberfläche mit der positiven Stärke, welche die erste Linsenoberfläche (11) bildet, eine asphärische Oberfläche ist.
11. Fokusfehlerdetektorelement (10) nach Anspruch 9, wobei eines der Teilformen der torischen Oberfläche, welche die zweite Linsenoberfläche (12, 13) bildet, welche in einem entsprechenden Querschnitt liegt, welcher auf zwei symmetrischen Ebenen senkrecht zueinander liegt, asphärisch ist.
12. Fokusfehlerdetektorelement (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei eine rotationssymmetrische Oberfläche, welche die erste Linsenoberfläche (11) bildet, asphärisch ist, mit einer sphärischen Aberration, welche relativ zu einer der Teilformen der torischen Oberfläche korrigiert wurde, welche die zweite Linsenoberfläche (12, 13) bildet, welche sphärisch ist, wobei die Teilformen in zwei symmetrischen Ebenen senkrecht zueinander liegen.
13. Fokusfehlerdetektorelement (10) nach Anspruch 9, wobei das einzelne Linsenelement die folgende Beziehung erfüllt:
0.05 < R&sub1;/{f · (n - 1)} < 0.3,
wobei R&sub1; den Krümmungsradius der ersten Linsenoberfläche (11) darstellt, welche in einem Querschnitt liegt, und n einen Brechungsindex derselben darstellt.
14. Fokusfehlerdetektorelement (10) nach Anspruch 9, wobei das einzelne Linsenelement die folgende Beziehung erfüllt:
0.8 < d(WD + d)(n - 1)/f < 2.8,
wobei n den Brechungsindex darstellt.
15. Fokusfehlerdetektorelement (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das einzelne Linsenelement durch Verwendung eines Glasformverfahrens gebildet ist.
16. Optische Abtastkopfanordnung, welche enthält:
eine Lichtquelle (17);
ein Kollimatormittel (18) zum Umwandeln von Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle (17) emittiert wurden, in im wesentlichen paralleles Licht;
ein Lichtsammelmittel (19) zum Sammeln des parallelen Lichtes auf einem Informationsträgermedium (21);
ein Lichtteilermittel (22) zum Teilen des Lichtes, welches durch das Informationsträgermedium (21) moduliert wurde;
ein Lichtempfangsmedium (24) zum Empfangen des durch das Informationsträgermedium modulierten Lichtes, gekennzeichnet durch ein Fokusfehlerdetektorelement (10) mit einem Design, welches in einem der Ansprüche 9 bis 15 beschrieben ist.
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