DE69701013T2

DE69701013T2 - Objektivlinsenvorrichtung und optische Abtastvorrichtung mit derselben

Info

Publication number: DE69701013T2
Application number: DE69701013T
Authority: DE
Inventors: Chong-Sam Chung; Chul-Woo Lee; Pyong-Yong Seong
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1997-02-17
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: US5870369A; CN1164035A; CN1090784C; KR970071532A; KR0176595B1; DE69701013D1; BR9701083A; JP2768665B2; EP0805440A1; MY128091A; EP0805440B1; JPH1055563A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Objektivlinsenvorrichtung, die für eine Vielzahl von optischen Discs mit unterschiedlicher Dicke und für einen optischen Abtaster, der diese aufnimmt, angewandt werden kann.
Im allgemeinen wird ein optischer Aufnehmer(Abtaster) eines CD Spielers (CDP), ein digitaler Videodiscspieler (DVDP) etc. verwendet, um Information auf und von einem Aufzeichnungsmedium kontaktlos aufzuzeichnen und zu reproduzieren.
Vorzugsweise wird der optische Aufnehmer, in dem DVDP, der ein Aufzeichnen und Reproduzieren mit hoher Dichte ermöglicht, für ein Aufzeichnungsmedium wie etwa einer digitalen Videodisc (DVD), einer Compactdisc (CD) oder einem CD-ROM in kompatibler Weise verwendet.
Jedoch unterscheidet sich die Standarddicke der DVD von der der CD oder des CD- ROMs infolge der Inklinationsabweichung der Disc und der numerischen Apertur einer Objektivlinse. Das bedeutet, daß eine sphärische Aberration auftritt, wenn ein optischer Aufnehmer für eine DVD dann für eine CD verwendet wird, da die Dicke der DVD sich von der Dicke der CD unterscheidet. In diesem Fall kann keine ausreichende Lichtintensität zum Aufzeichnen eines Informationssignals erhalten werden oder ein reproduziertes Signal wird durch die sphärische Aberration zerstört.
Im Hinblick zur Lösung oder zur Reduktion der zuvor genannten Probleme ist eine Objektivlinsenvorrichtung und eine optische Abtasteinrichtung wie folgt vorgeschlagen worden.
Bei der Objektivlinsenvorrichtung, die von dem Anmelder vorgeschlagen wurde, wird Licht einer mittleren Region zwischen einer nahen Achsenregion, in der die sphärische Aberration, die um die mittlere optische Achse herum auftritt, nicht erfolgt, und einer fernen Achsenregion, die die nahe Achsenregion umgibt, blockiert, und ein optischer Punkt mit geringem peripheren Licht wird ohne Lichtinterferenz in der Mittelregion erzeugt.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist eine Lichtsteuervorrichtung zum Blockieren oder Streuen eines Lichts 122 eines einfallenden Lichts 120, das auf den mittleren Bereich zwischen dem nahen Achsenbereich und dem fernen Achsenbereich auftrifft, vorgesehen. In Fig. 1 schließt die Lichtsteuervorrichtung ein transparentes Teil 110 mit einer Lichtsteuerschicht 111 ein, um das Licht, das auf den Mittelbereich auftrifft zu blockieren oder zu streuen. In Fig. 2 schließt die Lichtsteuervorrichtung eine Lichtsteueröffnung 111' ein, die in einer Objektivlinse 100' gebildet ist, um das Licht 122, das auf den Mittelbereich auftrifft, zu streuen.
Der nahe Achsenbereich ist ein Bereich um die Mittelachse der Linse (optischer Weg), wo zu vernachlässigende sphärische Aberration existiert, ohne Einfluß auf die Mittelstrahlen des einfallenden Lichts 121. Der ferne Achsenbereich ist ein Bereich, der weiter von dem optischen Weg als der nahe Achsenbereich liegt, und in dem ein Licht 123 einfällt, wodurch die Mittelstrahlen beeinflußt werden. Auch der Mittelbereich ist eine Region zwischen dem nahen Achsenbereich und dem fernen Achsenbereich.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines optischen Aufnehmers zeigt, der in der in Fig. 1 gezeigten Objektivlinsenvorrichtung aufgenommen ist.
Der optische Aufnehmer nimmt das transparente Teil 110 mit der Lichtsteuerschicht 111, die unter Bezugnahme der Fig. 1 beschrieben wurde, auf. So passiert Licht, das von einer Lichtquelle 150 emitiert worden ist, durch einen Strahlenteiler 140 und wird dann über eine Kollimationslinse 130 kollimiert, um so auf eine Objektivlinse 100, parallel zu einem optischen Weg, aufzutreffen. Die Lichtstrahlen 121 und 123 werden durch die Objektivlinse 100 konvergiert, um einen optischen Punkt auf einer optischen Disc 10 zu bilden. Demnach ist die Objektivlinsenvorrichtung für eine Vielzahl von Discs 10 mit unterschiedlicher Dicke, wie etwa einer CD und einer DVD, kompatibel.
Dann wird das Licht von der optischen Disc 10 reflektiert und von einem Photodetektor 170 über die Objektivlinse 100, die Kollimationslinse 130 und den Strahlenteiler 140 empfangen. Der Photodetektor 170 ist aus mindestens vier unterteilten Platten zusammengesetzt, die das empfangene Signal in ein elektrisches Signal wandeln, das als Fehlersignal oder Informationssignal verwendet werden soll. Hier ist eine Kondensorlinse 160 zwischen dem Strahlenteiler 140 und dem Photodetektor 170 angebracht.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel des optischen Aufnehmers zeigt, der die Objektivlinsenvorrichtung, die in Fig. 2 gezeigt ist, aufgenommen hat.
Der optische Aufnehmer nimmt eine Objektivlinse 100' mit einer Lichtsteueröffnung 111' zum Streuen des Lichts 122, das in den mittleren Bereich einfällt, auf. Hier stellen die Elemente, die mit den gleichen Bezugszeichen, wie die der Fig. 3 bezeichnet sind, die gleichen Elemente, wie die, die unter Bezugnahme der Fig. 3 gezeigt wurden, dar.
Fig. 5 ist ein Graph, der einen anfänglichen Fokusfehler des optischen Aufnehmers, der eine CD als Aufzeichnungsmedium aufnimmt, zeigt. Der optische Aufnehmer schließt eine Objektivlinse mit einer numerischen Apertur von 0,6 und einem Durchmesser von 4,04 mm ein, und die Objektivlinse weist eine ringförmige Lichtsteueröffnung auf, die einen inneren Durchmesser von 1,2 mm und eine Breite von 0,15 mm aufweist, auf.
Hier stellt die X-Achse den Grad der Defokussierung dar und die Y-Achse stellt eine detektierte Spannung als einen Index des Fehlergrads dar.
In Fig. 5 gibt es zwei Bereiche A und B, wo der detektierte Spannungswert Null ist. Der Bereich A tritt auf, wenn der optische Aufnehmer in eine "fokussierte" Position gebracht wird, um eine anfängliche Fokusposition zu steuern. Im Gegensatz dazu tritt der Bereich B infolge der sphärischen Aberration auf, die durch die Dickendifferenz der Aufzeichnungsmedien bedingt ist, und eine Wellenform in der Nähe des Bereichs B, einschließlich dem Bereich B, wird als parasitäre Wellenform bezeichnet. Die parasitäre Wellenform existiert, weil der Fokus des Strahls, der den fernen Achsenbereich passiert, über einen breiten Bereich durch die sphärische Aberration der Objektivlinse gebildet wird.
Wenn die parasitäre Wellenform existiert, kann der Bereich B als die "fokussierte" Position infolge der mechanischen Vibration des Aufzeichnungsmediums betrachtet werden.
WO97/08691 ist Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPC und zwar nur im Hinblick auf fünf beanspruchte koreanische Prioritäten. Das Dokument zeigt eine Linsenvorrichtung, mit einer Lichtsteuereinrichtung, zum Steuern von Licht in einem intermediären Bereich des einfallenden Lichtstrahls.
Um das zuvor genannte Problem zu überwinden und reduzieren, ist es Ziel der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, eine Objektivlinsenvorrichtung bereitzustellen, die eine genauere Detektion eines anfänglichen Fokusfehlersignals durch Reduktion der Größe einer parasitären Wellenform, die durch eine sphärische Aberration bewirkt wird, zu ermöglichen, und einen optischen Aufnehmer (optischer Abtaster), der die Objektivlinsenvorrichtung aufnimmt.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, ist eine Objektivlinsenvorrichtung vorgesehen, die umfaßt: eine Objektivlinse, die an einer Position auf einem optischen Weg eines auf einem Aufzeichnungsmedium einfallenden Lichts angeordnet ist, um das auftreffende Licht zu konvergieren, um einen optischen Punkt auf einer Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsmediums zu bilden, wobei die Vorrichtung mit einem ersten Lichtsteuerabschnitt versehen ist, um zumindest einen Teil des Lichts, das durch eine Objektivlinse geht, zu blockieren, und einem zweiten Lichtsteuerabschnitt, um einen Bereich des Lichts, das durch einen fernen Achsenbereich der Objektivlinse hindurchtritt, zu blockieren, um Licht hindurch zu lassen, das unter Überwindung des ersten und des zweiten Lichtsteuerabschnitts auf den verbleibenden Bereich auftrifft.
Vorzugsweise sind der erste und der zweite Steuerabschnitt auf einem lichtdurchlässigen Element vorhanden, das an einer Position auf dem optischen Weg angeordnet und von der Objektivlinse getrennt ist.
Alternativ dazu sind der erste und zweite Lichtsteuerabschnitt auf wenigstens einer Seite der Objektivlinse ausgebildet.
Der erste und zweite Lichtsteuerabschnitt können eine Steuerschicht enthalten, die auf wenigstens einer Seite des lichtdurchlässigen Elements ausgebildet ist.
Eine numerische Apertur der Objektivlinse kann 0,6 betragen, wobei der erste Lichtsteuerabschnitt mit einer Ringform so ausgebildet ist, daß sich der Innen- und der Außenradius desselben an einem Abschnitt einer Auftrefffläche der Objektivlinse befinden, d. h., einem Abschnitt, dessen numerische Apertur zwischen 0,37 und 0,4 liegt, und der zweite Lichtsteuerabschnitt mit einer Ringform so ausgebildet ist, daß sich der Innen- und der Außenradius desselben an einem Abschnitt der Auftrefffläche der Objektivlinse befinden, wobei die numerische Apertur des Abschnitts zwischen 0,44 und 0,46 liegt.
Der erste Lichtsteuerabschnitt kann auf wenigstens einer Seite der Objektivlinse ausgebildet sein, um wenigstens einen Teil des Lichts, das auf einen Mittelbereich der Objektivlinse auftrifft, oder wenigstens einen Teil des Lichts, das durch den Mittelbereich hindurchtritt, zurückzuhalten oder zu streuen, und der zweite Lichtsteuerabschnitt kann auf wenigstens einer Seite der Objektivlinse ausgebildet sein, um wenigstens einen Teil des Lichts, das auf einen fernen Achsenbereich der Objektivlinse auftrifft, oder wenigstens einen Teil des Lichts, das durch den fernen Achsenbereich hindurchtritt, zurückzuhalten oder zu streuen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, ist ein optischer Aufnehmer bereitgestellt, der umfaßt: eine Objektivlinsenvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt, eine Lichtquelle zum Ausstrahlen eines Lichts, eine Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs, die ein auftreffendes Licht ableitet,
eine Objektivlinsenvorrichtung, die auf einem optischen Weg zwischen der Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs und einem Aufzeichnungsmedium angeordnet ist, um den auftreffenden Strahl zu konvergieren und einen optischen Punkt auf dem Aufzeichnungsmedium zu erzeugen, einen Photodetektor zum Empfangen des Lichts, das durch die Objektivlinsenvorrichtung und die Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs hindurchtritt, nachdem es von dem Aufzeichnungsmedium reflektiert wurde, um ein Fehlersignal und ein Informationssignal zu detektieren.
Eine Kollimationslinse kann auf einem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und der Objektivlinse angeordnet sein, um ein einfallendes Licht zu kollimieren.
Eine Astigmatismuslinse kann auf dem Weg zwischen der Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs und dem Photodetektor angeordnet sein.
Eine optische Linsenvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder ein Aufnehmer gemäß dem zweiten Aspekt kann eines oder mehrere der folgenden optionalen Merkmale enthalten:
(i) Der erste und zweite Lichtsteuerabschnitt kann eine Steuerschicht, die aus einer reflektierenden Beschichtung auf der Oberfläche der Objektivlinse gebildet ist, aufweisen.
(ii) Der erste und zweite Lichtsteuerabschnitt kann eine Lichtsteuerstruktur enthalten, die an der Oberfläche der Objektivlinse ausgebildet ist, um das auftreffende Licht zu streuen oder zu reflektieren.
(iii) Das Lichtsteuermuster kann eine ringförmige Öffnung sein.
(iv) Die Lichtsteuerstruktur kann einen Kerbenaufbau haben.
(v) Die Lichtsteuerstruktur kann eine vorstehende Treppenform oder eine Keilform haben.
(vi) Der erste und der zweite Lichtsteuerabschnitt können einen zahnförmigen Abschnitt zum Streuen oder Ablenken des auftreffenden Lichts enthalten.
(vii) Der erste und der zweite Lichtsteuerabschnitt schließen eine Vielzahl von feinen Sägezahnstrukturen zum Streuen des auftreffenden Lichts ein.
(viii) Die numerische Apertur der Objektivlinse kann 0,6 sein, der erste Lichtsteuerabschnitt weist eine Ringform auf und ist so geformt, daß der innere und äußere Radius davon an einem Abschnitt einer Auftrefffläche der Objektivlinse gelegen sind, wobei der Abschnitt eine numerische Apertur zwischen 0,37 und 04 aufweist, und der zweite Lichtsteuerabschnitt mit einer Ringform so ausgebildet ist, daß sich der Innen- und der Außenradius desselben an einem Abschnitt der Auftrefffläche der Objektivlinse befinden, wobei die numerische Apertur des Abschnitts zwischen 0,44 und 0,46 liegt.
(ix) Eine Kollimationslinse kann auf einem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und der Objektivlinse angeordnet sein, um auftreffendes Licht zu kollimieren.
(x) Eine Astigmatismuslinse kann auf einem optischen Weg zwischen der Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs und dem Photodetektor angeordnet sein.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie deren Ausführungsbeispiele verwirklicht werden können, wird nun als Beispiel bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, wobei:
Fig. 1 eine Darstellung ist, die eine optische Anordnung einer Objektivlinsenvorrichtung zeigt;
Fig. 2 eine Darstellung ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel einer optischen Anordnung der Objektivlinsenvorrichtung ist;
Fig. 3 eine Darstellung ist, die eine optische Anordnung einer optischen Aufnehmervorrichtung ist, die die Objektivlinsenvorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist aufnimmt;
Fig. 4 eine Darstellung ist, die die optische Anordnung einer optischen Aufnehmereinrichtung, die die in Fig. 2 gezeigte Objektivlinsenvorrichtung aufnimmt, zeigt;
Fig. 5 ein Graph ist, der ein anfängliches Fokusfehlersignal zeigt, das von einem Photodetektor der optischen Aufnehmer, die in Fig. 3 und 4 gezeigt sind, detektiert wird wobei eine CD als Aufzeichnungsmedium angenommen wird.
Fig. 6 eine Darstellung ist, die die optische Anordnung einer Objektivlinsenvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine Darstellung ist, die die optische Anordnung einer Objektivlinsenvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 bis 12 Vergrößerungen von dem mit E bezeichneten Bereich einer in Fig. 7 gezeigten Objektivlinse sind, um verschiedene modifizierte Beispiele der ersten und zweiten Lichtsteuerflächen der in Fig. 7 gezeigten Objektivlinsen zu zeigen;
Fig. 13 eine Darstellung ist, die die optische Anordnung einer Objektivlinsenvorrichtung gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 eine Darstellung ist, die die optische Anordnung eines optischen Aufnehmers, der die in Fig. 6 gezeigte Objektivlinsenvorrichtung aufnimmt, zeigt;
Fig. 15 eine Darstellung ist, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des in Fig. 14 gezeigten Photodetektors zeigt;
Fig. 16 eine Darstellung ist, die die Verteilung des Lichts, das von dem in Fig. 15 gezeigten Photodetektors empfangen wird, zeigt, wenn eine relativ dicke Disc als Aufzeichnungsmedium aufgenommen wird;
Fig. 17 eine Darstellung ist, die die Lichtverteilung zeigt, die von dem in Fig. 15 gezeigten Photodetektor empfangen wird, wenn eine relativ dünne Disc als Aufzeichnungsmedium verwendet wird;
Fig. 18 eine Darstellung ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel des in Fig. 14 gezeigten Photodetektors zeigt;
Fig. 19 bis 21 Darstellungen sind, die die Lichtverteilung zeigen, die von dem in Fig. 18 gezeigten Photodetektor empfangen wird, wenn eine relativ dünne Disc als Aufzeichnungsmedium aufgenommen wird;
Fig. 22 bis 24 Darstellungen sind, die die Lichtverteilung, die von dem in Fig. 18 gezeigten Photodetektor empfangen wird zeigt, wenn eine relativ dicke Disc als Aufzeichnungsmedium aufgenommen wird;
Fig. 25 ein Graph ist, der ein anfängliches Fokusfehlersignal durch den Photodetektor des optischen Aufnehmers detektiert, gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wobei eine CD als Aufzeichnungsmedium aufgenommen ist;
Fig. 26 eine Darstellung ist, die eine optische Anordnung eines optischen Aufnehmers zeigt, der die in Fig. 7 gezeigte Objektivlinsenvorrichtung aufnimmt; und
Fig. 27 eine Darstellung ist, die die optische Anordnung eines optischen Aufnehmers zeigt, der die Objektivlinsenvorrichtung, die in Fig. 13 gezeigt ist, aufnimmt.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, schließt eine Objektivlinsenvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Objektivlinse 200 ein, die auf einem optischen Weg des Lichts, das auf ein Aufzeichnungsmedium 10 auftrifft, plaziert ist, und eintransparentes Teil 210, das in dem optischen Weg des Lichts plaziert ist und von der Objektivlinse 200 getrennt ist.
Die Objektivlinse 200 fokussiert ein einfallendes Licht 220, um einen optischen Punkt auf einer Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsmediums 10 zu bilden. Eine sphärische Aberration der Objektivlinse 200 wird für die Objektivlinsenvorrichtung verwendet, um kompatibel für das Aufzeichnungsmedium, das die Discs 20 und 30 mit unterschiedlichen Dicken einschließt, zu sein. Demnach wird das Licht 222, das auf den mittleren Bereich der Objektivlinse 200 trifft, blockiert oder gestreut. Das Licht 223 und 225, das auf den fernen Achsenbereich der Objektivlinse 200 auftrifft, wird verwendet, wenn die dünne Disc 20 wie etwa eine DVD als Aufzeichnungsmedium verwendet wird. Auch Licht 221, das auf den nahen Achsenbereich der Objektivlinse 200 auftrifft, wird verwendet, wenn die relativ dicke Disc 30 wie eine CD oder die dünne Disc 20 als Aufzeichnungsmedium verwendet werden.
Das transparente Teil 210 weist eine erste Lichtsteuerfläche 211 auf, um das Licht 222, das durch den mittleren Bereich der Objektivlinse 200 passiert, zu blockieren, und eine zweite Lichtsteueroberfläche 213, um das Licht, das durch den fernen Achsenbereich geht, teilweise zu blockieren, das bedeutet, das Licht 224. Das Licht, das auf einen anderen Bereich als auf die erste und zweite Lichtsteuerfläche 211 und 213 auftrifft, geht durch das transparente Teil 210 hindurch.
Die erste und zweite Lichtsteuerfläche 211 und 213 werden gebildet, indem eine reflektierende Beschichtung oder eine Blockierschicht auf einen bestimmten Bereich zumindest einer Fläche des transparenten Teils 210 abgeschieden wird. Die erste und zweite Lichtsteuerfläche 211 und 213 hat vorzugsweise eine ringförmige Form; sie kann jedoch auch eine kreisförmige, dreieckige, rechtwinklige oder irgendeine andere polygone Form aufweisen.
Fig. 7 ist eine Darstellung, die eine Objektivlinsenvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Objektivlinsenvorrichtung schließt eine Objektivlinse 300 ein, die einen ersten Lichtsteuerbereich 310 und einen zweiten Lichtsteuerbereich 330 aufweist, die in der Lichteinfallsfläche der Objektivlinse 300 ausgebildet sind, das bedeutet, in einer Fläche der Objektivlinse, die auf der anderen Seite des Aufzeichnungsmediums liegt.
Der erste Lichtsteuerbereich 310 blockiert oder streut zumindest einen Teil des Lichts 222, das auf den mittleren Bereich der Objektivlinse 300 auftrifft und der zweite Lichtsteuerbereich 330 blockiert oder streut das Licht, das auf den fernen Achsenbereich der Objektivlinse 300 auftrifft teilweise, das bedeutet das Licht 224. Der erste Lichtsteuerbereich 310 und der zweite Lichtsteuerbereich 330 können auch so ausgebildet sein, daß sie die gleiche Form haben.
Fig. 8 ist eine Darstellung, die den vergrößerten Bereich E der Objektivlinse 300 zeigt. Wie in Fig. 8 gezeigt, können der erste und zweite Lichtsteuerbereich 310 und 330 ein reflektives Teil 320 sein, wie etwa eine reflektierende Beschichtung oder ein Spiegel zum Reflektieren des einfallenden Strahls.
Auch der erste und zweite Lichtsteuerbereich 310 und 330 kann eine Lichtsteuerstruktur zum Streuen oder Ablenken des einfallenden Lichts sein.
Modifizierte Beispiele der Lichtsteuerstruktur werden unter Bezugnahme der Fig. 9 bis 12 beschrieben.
Wie in Fig. 7 und 9 gezeigt, wird die Lichtsteuerstruktur als Kerbenöffnung 322 gebildet, die das darauf auftreffende Licht streut oder reflektiert. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, kann die Lichtsteuerstruktur als vorstehende Keilform 324 und als vorstehende Treppenform (nicht gezeigt) gebildet sein. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, kann die Lichtsteuerstruktur auch als Sägezahnbereich 326 zum Streuen oder Reflektieren des einfallenden Lichts ausgebildet sein. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, kann die Lichtsteuerstruktur auch als feines Sägezahnmuster 328 zum Streuen des einfallenden Lichts ausgebildet sein.
Vorzugsweise haben der erste und zweite Lichtsteuerbereich 310 und 330 eine ringförmige Form und können eine runde, dreieckige, rechtwinklige oder irgendeine andere polygone Form aufweisen.
Wenn der erste und zweite Lichtsteuerbereich 310 und 330 eine Ringform aufweisen, können die Positionen des ersten und zweiten Lichtsteuerbereichs 310 und 330 durch eine numerische Apertur (NA) definiert werden, da NA wie folgt definiert ist signifikanter Durchmesser
wobei n ein Brechungsindex des Mediums ist.
Wenn z. B. eine Objektivlinse mit einer NA von 0,6 angenommen wird, ist der erste Lichtsteuerbereich 310 vorzugsweise an einer Stelle angeordnet, wo der innere und äußere Durchmesser desselben den Bereichen mit den jeweiligen NAs von 0,37 und 0,4 entsprechen. Auch der zweite Lichtsteuerbereich 330 ist vorzugsweise an einer Stelle angeordnet, wo der innere und äußere Durchmesser davon den Bereichen entspricht, die jeweils NAs von 0,44 und 0,46 aufweisen.
Fig. 13 ist eine Darstellung, die die Objektivlinsenvorrichtung gemäß eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigen.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, sind ein erster Lichtsteuerbereich 310' und ein zweiter Lichtsteuerbereich 330' in der Oberfläche einer Objektivlinse 300' ausgebildet, die dem Aufzeichnungsmedium zugewandt ist. Der erste und zweite Lichtsteuerbereich 310' und 330' haben die gleiche Struktur wie der erste und zweite Lichtsteuerbereich 310 und 330, die unter Bezugnahme der Fig. 7 bis 12 beschrieben wurden. Jedoch unterscheiden sich die Anordnungen und Radien von jedem Lichtsteuerbereich von denen in Fig. 7 bis 12.
Der erste und zweite Lichtsteuerbereich kann auch in beiden Oberflächen der Objektivlinse ausgebildet sein, wobei die Lichtsteuerbereiche auf dem gleichen optischen Weg angeordnet sind. In diesem Fall sind die Radien des ersten und zweiten Lichtsteuerbereichs auf der Oberfläche, die dem Aufzeichnungsmedium zugewandt sind, kleiner als jene, die auf der anderen Oberfläche der Objektivlinse ausgebildet sind.
Zwischenzeitlich wird eine Konvexlinse als Objektivlinse in den vorherigen Ausführungsbeispielen verwendet; jedoch kann die Konvexlinse durch eine flache Linse wie etwa einer Hologrammlinse oder einer Fresnellinse auf der Grundlage der Beugungstheorie ersetzt werden. Die Beugungstheorie ist wohlbekannt und wird aus diesem Grund nicht näher beschrieben.
In der zuvor beschriebenen Objektivlinsenvorrichtung wird Licht, das auf den mittleren oder fernen Achsenbereich auftrifft teilweise blockiert oder gestreut durch sphärische Aberration, wodurch die Größe der parasitären Wellenform stark reduziert wird.
Fig. 14 ist eine Darstellung, die einen optischen Aufnehmer zeigt, der die in Fig. 6 gezeigte Objektivlinsenvorrichtung verwendet.
Der optische Aufnehmer schließt eine Lichtquelle 250, eine Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs 240, eine Objektivlinsenvorrichtung und einen Photodetektor 270 ein.
Die Lichtquelle 250 emittiert einen Laserstrahl mit einer vorbestimmten Wellenlänge. Vorzugsweise wird ein kleiner Halbleiterlaser als Lichtquelle 250 angenommen. Die Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs 240 leitet das Licht durch Transmission und/oder Reflexion des einfallenden Strahls ab. Das heißt, daß die Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs 240 Licht, das von der Lichtquelle 250 emittiert worden ist, zu einem Aufzeichnungsmedium 10 hin transmittiert und das von dem Aufzeichnungsmedium 10 reflektierte Licht zu dem Photodetektor 270 reflektiert. Die Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs 240 kann ein Halbspiegel oder ein Polarisationsstrahlenteiler sein, der nur einen polarisierten Strahl transmittiert. Auch ein optisches Hologrammelement (HOE, nicht gezeigt) mit einem bestimmten Beugungsmuster kann angenommen werden.
Die Objektivlinsenvorrichtung ist auf dem optischen Weg zwischen der Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs 240 und dem Aufzeichnungsmedium 10 wie unter Bezugnahme der Fig. 6 beschrieben, angeordnet und schließt eine Objektivlinse 200 zum Konvergieren des Lichts ein, das zu dem Aufzeichnungsmedium 10 emittiert wurde und ein transparentes Teil 210 mit einer ersten Lichtsteuerschicht 211 und einer zweiten Lichtsteuerschicht 213, die das zu der Objektivlinse 200 emittierte Licht teilweise blockiert.
Der Photodetektor 270 empfängt Licht über die Objektivlinse 200 und der Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs 240, nachdem es von dem Aufzeichnungsmedium 10 reflektiert wurde, um ein Fokusfehlersignal, ein Trackingfehlersignal und ein Informationssignal (Radiofrequenzsignal) von dem Aufzeichnungsmedium 10 zu detektieren.
Vorzugsweise schließt der optische Aufnehmer weiter eine Kollimationslinse 230 ein, die auf dem optischen Weg zwischen der Lichtquelle 250 und der Objektivlinse 200 zum Kollimieren des einfallenden Lichts angeordnet ist. Demgemäß wird Licht, das auf die Objektivlinse 200 auftrifft, parallel gehalten. Auch kann der optische Aufnehmer weiter eine Astigmatismuslinse 260 auf dem optischen Weg zwischen der Einrichtung zum Wandeln des optischen Wegs 240 und dem Photodetektor 270 einschließen.
Vorzugsweise ist der Photodetektor 270 aus vier geteilten Platte A, B, C und D, wie in Fig. 15 gezeigt, aufgebaut, um ein Fokusfehlersignal gemäß einer Astigmatismusmethode zu detektieren.
In diesem Fall hat ein Punkt, der auf dem Zentrum des Photodetektors 270 gebildet wird, Mittelbereiche 221a und 221b, die dem Licht 221 (siehe Fig. 14), das auf den nahen Achsenbereich einfällt, entspricht, und periphere Bereiche 225a und 225b, die dem Licht 225 (siehe Fig. 14), das auf den fernen Achsenbereich, wie in Fig. 16 und 17 gezeigt, auftrifft, entsprechen.
Fig. 16 ist eine Darstellung, die die Verteilung des Lichts während eines "fokussierten" Zustands zeigt, wenn eine relativ dicke Disc als Aufzeichnungsmedium angenommen wird, und Fig. 17 ist eine Darstellung, die die Verteilung des Lichts während eines "fokussierten" Zustands zeigt, wenn eine relativ dünne Disc, wie etwa eine DVD als Aufzeichnungsmedium angenommen wird. Wenn man Fig. 16 mit Fig. 17 vergleicht, ändern sich die Durchmesser der Mittelbereiche 221a und 221b, die dem Licht des nahen Achsenbereichs entsprechen, kaum. Jedoch werden die Durchmesser der peripheren Bereiche 225a und 225b, die dem Licht des fernen Achsenbereichs entsprechen und die Durchmesser der Bereiche 222a und 222b, die durch die erste Lichtsteuerschicht 211 blockiert werden und die Durchmesser der Bereiche 224a und 224b, die durch die zweite Lichtsteuerschicht 213 blockiert werden, bemerkenswert verändert.
In Fig. 16 erreicht der mittlere Bereich 221a die Mitte des Photodetektors 270 und der periphere Bereich 225a schließt die Peripherie des Photodetektors 270 ein. In Fig. 17 erreicht der mittlere Bereich die Mitte des Photodetektors 270 und der periphere Bereich 225b existiert auch in dem Photodetektor und schließt den mittleren Bereich 221b ein.
Auch der Photodetektor 270 kann aus vier unterteilten rechtwinkligen Platten A&sub1;, B&sub1;, C&sub1; und D&sub1; zusammengesetzt sein und vier unterteilten L-förmigen Platten A&sub2;, B&sub2;, C&sub2; und D&sub2; wie in Fig. 18 gezeigt.
Fig. 19 bis 21 zeigen die Verteilung des Lichts, das von dem Photodetektor empfangen wird, wenn eine relativ dünne Disc als Aufzeichnungsmedium angenommen wird und Fig. 22 bis 24 zeigen die Verteilung des Lichts, das von dem Photodetektor aufgenommen wird, wenn eine relativ dicke Disc als Aufzeichnungsmedium angenommen wird.
Die unterteilten rechtwinkligen Platten A&sub1;, B&sub1;, C&sub1; und D&sub1; sind dergestalt, daß sie eine vorbestimmte Größe aufweisen, so daß sie die maximale Lichtmenge von dem nahen Achsenbereich empfangen, wenn Information von einer relativ dicken Disc gelesen wird und, daß sie eine minimale Lichtmenge von dem fernen Achsenbereich aufnehmen, und so das Licht von sowohl dem nahen Achsenbereich, der eine bestimmte Größe beibehält, als auch dem minimierten fernen Achsenbereich empfangen. Auch wenn Information von der relativ dicken Disc gelesen wird, erreicht das Licht des fernen Achsenbereichs die L-förmigen unterteilten Platten A&sub2;, B&sub2;, C&sub2; und D&sub2;, wie in Fig. 22 gezeigt ist.
Die Fig. 19 bis 21 zeigen die Verteilung des Lichts, das von dem Photodetektor empfangen wird, wenn eine relativ dünne Disc als Aufzeichnungsmedium angenommen wird. Genauer stellt Fig. 19 den Fall dar, in dem die Objektivlinsenvorrichtung in dem "fokussierten" Status ist, Fig. 20 stellt den Fall dar, in dem die Objektivlinsenvorrichtung entfernt von der dünnen Disc ist und Fig. 21 stellt den Fall dar, in dem die Objektivlinsenvorrichtung nahe der dünnen Disc ist.
Auch Fig. 22 bis 24 sind Darstellungen, die die Verteilung des Lichts zeigen, das von dem Photodetektor empfangen wird, wenn eine relativ dicke Disc als Aufzeichnungsmedium angenommen wird. Noch genauer stellt Fig. 22 den Fall dar, in dem die Objektivlinsenvorrichtung in dem "fokussierten" Zustand ist, Fig. 23 stellt den Fall dar, in dem die Objektivlinsenvorrichtung entfernt von der dicken Disc ist, und Fig. 24 stellt den Fall dar, daß die Objektivlinsenvorrichtung nahe der dicken Disc ist.
Der Photodetektor mit der obigen Struktur verwendet alle Signale, die durch die unterteilten rechtwinkligen Platten A&sub1;, B&sub1;, C&sub1; und D&sub1; und die geteilten L-förmigen Platten A&sub2;, B&sub2;, C&sub2; und D&sub2;, hindurchgehen, wenn Information von einer dicken Disc gelesen wird und verwendet nur das Signal, das durch die unterteilten rechtwinkligen Platten A&sub1;, B&sub1;, C&sub1; und D, hindurchgeht, wenn Information von einer dünnen Disc gelesen wird.
Fig. 25 ist ein Graph, der ein anfängliches Fokusfehlersignal zeigt, das von dem Photodetektor des optischen Aufnehmers gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung detektiert wird, wobei eine CD als Aufzeichnungsmedium angenommen wird. Das anfängliche Fokusfehlersignal, das in Fig. 25 gezeigt ist, wird mit dem der Fig. 5 verglichen.
Gemäß der Objektivlinsenvorrichtung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird die Lichtinterferenz, die durch die sphärische Aberration des Lichts, das durch den fernen Achsenbereich durchgeht, durch die zweite Lichtsteuerfläche, die auf dem transparenten Teil ausgebildet ist, unterdrückt, so daß die Größe der parasitären Wellenform B um 40% abnimmt. Demnach kann die parasitäre Wellenform, die durch die mechanische Vibration des optischen Aufnehmers und der Vibration des Aufzeichnungsmediums bewirkt wird, verhindert werden.
Fig. 26 ist eine Darstellung, die die optische Anordnung eines optischen Aufnehmers zeigt, wobei die Objektivlinseneinrichtung, wie sie in Fig. 7 bis 12 gezeigt ist, angenommen wird.
Der optische Aufnehmer ist im wesentlichen der gleiche wie der in Fig. 14 bis 24 gezeigte, deshalb haben Elemente, die mit den gleichen Bezugszeichen, wie die in Fig. 7 bezeichnet sind, die gleiche Funktion. Bei dem obigen optischen Aufnehmer können die Stellen der ersten und zweiten Lichtsteuerflächen in bezug auf eine vorbestimmte numerische Apertur durch eine numerische Apertur (NA) ausgedrückt werden.
Wenn die erste und zweite Lichtsteuerfläche 310 und 330 ringförmig ist, bedeutet das, daß die NA wie folgt definiert wird:
wobei n der Brechungsindex ist. Demnach kann eine Disc 20 mit einer Dicke von 0,6 mm ± 0,15 mm und einem Brechungsindex von 1,5 ± 1 und eine Disc 30 mit einer Dicke von 1,2 mm ± 0,15 mm und einem Brechungsindex von 1,5 ± 1 als Aufzeichnungsmedium 10 angenommen werden. Um die Größe der parasitären Wellenform in effektiver Weise herabzusetzen wird bevorzugt, daß die erste Lichtsteuerfläche 310 an einem Bereich gebildet ist, wo ihr innerer und äußerer Radius an Bereichen angeordnet sind, die jeweils der numerischen Apertur von 0,37 und 0,4 entsprechen, und die zweite Lichtsteuerfläche 330 an einem Bereich angebracht ist, wo ihr innerer und äußerer Radius an Bereichen angeordnet sind, die der numerischen Apertur von 0,44 und 0,46 entsprechen, wenn eine Objektivlinse mit einer numerischen Apertur von 0,6 angenommen wird.
Fig. 27 ist eine Darstellung, die die optische Anordnung eines optischen Aufnehmers zeigt, wenn die in Fig. 13 gezeigte Objektivlinsenvorrichtung angenommen wird.
Der optische Aufnehmer ist im wesentlichen der gleiche wie der unter Bezugnahme der Fig. 14 bis 24 gezeigte.
Hier stellen die Bezugszeichen, die die gleichen wie die der Fig. 13 und 14 sind, Elemente dar, die die gleiche Funktion wie die der Fig. 13 und 14 haben.
Die Objektivlinsenvorrichtung, die für den optischen Aufnehmer gemäß der vorliegenden Erfindung angenommen wird, kann auch die erste und zweite Lichtsteuerfläche 310' und 320' auf beiden Flächen der Objektivlinse einschließen.
In diesem Fall sind die entsprechenden Radien der ersten und zweiten Lichtsteuerfläche 310' und 320', die so ausgebildet sind, daß sie dem Aufzeichnungsmedium gegenüberliegen, kleiner als jene, die auf der anderen Seite ausgebildet sind.
Die optischen Aufnehmer gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung haben demnach sowohl eine Lichtsteuerfläche am fernen Achsenbereich als auch im mittleren Bereich, so daß das Licht dadurch blockiert oder gestreut wird, wodurch die Größe der parasitären Wellenform stark reduziert wird. Als Folge kann der Effekt der mechanischen Vibration eliminiert werden, wenn eine anfängliche Fokusposition des optischen Aufnehmers gesteuert wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme der spezifischen Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, werden weitere Modifikationen und Änderung für den Fachmann im Schutzumfang der begleitenden Ansprüche, offensichtlich sein.

Claims

1. Objektivlinsenvorrichtung, die umfaßt:

eine Objektivlinse (200, 300, 300'), die an einer Position auf einem optischen Weg eines Lichtes angeordnet ist, das auf ein Aufzeichnungsmedium (10) auftrifft, um das auftreffende Licht zu sammeln und einen Lichtpunkt auf einer Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsmediums zu erzeugen, wobei die Vorrichtung mit einem ersten Lichtsteuerabschnitt (211, 310, 310') versehen ist, der wenigstens einen Teil des Lichtes, das durch eine Objektivlinse (200, 300, 300') hindurchtritt, zurückhält, sowie mit einem zweiten Lichtsteuerabschnitt (213, 330, 330'), der einen Teil des Lichtes, das durch einen fernen Achsenbereich der Objektivlinse (200, 300, 300') hindurchtritt, zurückhält, um Licht hindurchzulassen, das unter Überwindung des ersten und des zweiten Lichtsteuerabschnitts (211, 313, 310, 330, 310', 330') auf den verbleibenden Bereich auftrifft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Steuerabschnitt (211, 213) auf einem lichtdurchlässigen Element (210) vorhanden sind, das an einer Position auf dem optischen Weg angeordnet und von der Objektivlinse (200) getrennt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Lichtsteuerabschnitt (310, 330, 310', 330') auf wenigstens einer Seite der Objektivlinse, (300, 300) ausgebildet sind.

4. Objektivlinsenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste und der zweite Lichtsteuerabschnitt (211, 213) eine Steuerschicht enthalten, die auf wenigstens einer Seite des lichtdurchlässigen Elementes (210) ausgebildet ist.

5. Objektivlinsenvorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, wobei eine numerische Apparatur der Objektivlinse (200) 0,6 beträgt, der erste Lichtsteuerabschnitt (211) mit einer Ringform so ausgebildet ist, daß sich der Innen- und der Außenradius desselben an einem Abschnitt einer Auftrefffläche der Objektivlinse (200) befinden, d. h. einem Abschnitt, dessen numerische Apparatur zwischen 0,37 und 0,4 liegt, und der zweite Lichtsteuerabschnitt (213) mit einer Ringform so ausgebildet ist, daß sich der Innen- und der Außenradius desselben an einem Abschnitt der Auftrefffläche der Objektivlinse (200) befinden, wobei die numerische Apparatur des Abschnitts zwischen 0,44 und 0,46 liegt.

6. Objektivlinsenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

der erste Lichtsteuerabschnitt (310, 310') auf wenigstens einer Seite der Objektivlinse (300, 300') ausgebildet ist und wenigstens einen Teil des Lichtes, das auf einen Mittelbereich der Objektivlinse auftrifft, oder wenigstens einen Teil des Lichtes, das durch den Mittelbereich hindurchtritt, zurückhält oder streut; und

der zweite Lichtsteuerabschnitt (330, 330') auf wenigstens einer Seite der Objektivlinse (300, 300') ausgebildet ist und wenigstens einen Teil des Lichtes, das auf einen fernen Achsenbereich der Objektivlinse (300, 300') auftrifft, oder wenigstens einen Teil des Lichtes, das durch den fernen Achsenbereich hindurchtritt, zurückhält oder streut.

7. Optische Abtasteinrichtung, die umfaßt:

eine Objektivlinsenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche;

eine Lichtquelle (250), die ein Licht ausstrahlt;

eine Einrichtung (240) zum Wandeln des optischen Weges, die ein auftreffendes Licht ableitet;

eine Objektivlinse (200, 300, 300'), die auf einem optischen Weg zwischen der Einrichtung (240) zum Wandeln des optischen Weges und einem Aufzeichnungs medium (10) angeordnet ist, um den auftreffenden Strahl zu sammeln und einen Lichtpunkt auf dem Aufzeichnungsmedium (10) zu erzeugen; und

einen Photodetektor (270), der das durch die Objektivlinsenvorrichtung (200, 300, 300') und die Einrichtung (240) zum Wandeln des optischen Weges hindurchtretende Licht empfängt, nachdem es von dem Aufzeichnungsmedium (10) reflektiert wurde, um ein Fehlersignal und ein Informationssignal zu erfassen.

8. Optische Abtasteinrichtung nach Anspruch 7, die des weiteren umfaßt: eine Kollimationslinse (230), die auf einem optischen Weg zwischen der Lichtquelle (250) und der Objektivlinse (200) angeordnet ist, um ein auftreffendes Licht zu kollimieren.

9. Optische Abtasteinrichtung nach Anspruch 8, die des weiteren umfaßt: eine Astigmatismus-Linse (260), die auf einem optischen Weg zwischen der Einrichtung (240) zum Wandeln des optischen Weges und dem Photodetektor (270) angeordnet ist.

10. Optische Linsenvorrichtung nach Anspruch 3 oder 6 bzw. Abtasteinrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste und der zweite Lichtsteuerabschnitt (310, 310', 330, 330') eine Steuerschicht enthalten, die aus einer reflektierenden Beschichtung an der Oberfläche der Objektivlinse (300, 300) besteht.

11. Optische Linsenvorrichtung nach Anspruch 3 oder 6 bzw. Abtasteinrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste und der zweite Lichtsteuerabschnitt (310, 310', 330, 330') eine Lichtsteuerstruktur enthalten, die an der Oberfläche der Objektivlinse (300, 300') ausgebildet ist, um das auftreffende Licht zu streuen oder zu reflektieren.

12. Objektivlinsenvorrichtung nach Anspruch 11 bzw. Abtasteinrichtung nach Anspruch 11, wobei es sich bei der Lichtsteuerstruktur um ein ringförmiges Loch handelt.

13. Optische Linsenvorrichtung nach Anspruch 10 bzw. Abtasteinrichtung nach Anspruch 10, wobei die Lichtsteuerstruktur einen Kerbenaufbau hat.

14. Optische Linsenvorrichtung nach Anspruch 11 bzw. Abtasteinrichtung nach Anspruch 11, wobei die Lichtsteuerstruktur eine vorstehende Treppenform oder eine Keilform hat.

15. Optische Linsenvorrichtung nach Anspruch 3 oder 6 bzw. Abtasteinrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste und der zweite Lichtsteuerabschnitt einen zahnförmigen Abschnitt zum Streuen oder Ablenken des auftreffenden Lichtes enthalten.

16. Optische Linsenvorrichtung nach Anspruch 3 oder 6 bzw. Abtasteinrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste und der zweite Lichtsteuerabschnitt (310, 310', 330, 330') eine Vielzahl von feinen Sägezahnstrukturen zum Streuen des auftreffenden Lichtes enthalten.