-
Technisches
Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf optische Aufnahmevorrichtungen und insbesondere auf eine
optische Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen und/oder Wiedergeben
einer digitalen Videoplatte (DVD) und einer Kompaktplatte (CD).
-
Technischer
Hintergrund
-
Eine optische Platte mit einer Dicke
von ungefähr
1,2 mm, wie z. B. eine CD-ROM (Kompaktplatte, Nur-Lese-Speicher)
ist vorgesehen, um Informationen mittels eines Halbleiterlasers
zu lesen. Bei dieser Art optischer Platte wird durch Fokusstellsteuerung
und Spurstellsteuerung für
eine Objektivlinse zum Aufnehmen ein Vertiefungsabschnitt einer
Signalaufnahmeoberfläche
mit einem Laserstrahl bestrahlt, um ein Signal wiederzugeben. In
neuerer Zeit weisen solche optischen Platten eine immer höhere Dichte
auf, um eine Animation aufzunehmen, die für eine lange Zeitspanne andauert.
-
Zum Beispiel wurde ein DVD-Standard
vorgeschlagen, um 4,7 GByte auf einer Seite der optischen Platte
mit einem Durchmesser von 12 cm, der gleich dem einer CD-ROM ist,
aufzunehmen. Ein transparentes Substrat der DVD hat eine Dicke von
ungefähr
0,6 mm. Eine einzelne DVD, die zwei solche transparenten Substrate
aufweist, die miteinander Rückseite
an Rückseite
angelegt sind, kann 9,4 GByte aufnehmen. Weiterhin gibt es dort
als eine einmal beschreibbare optische Platte mit demselben Durchmesser
und Dicke des Substrates und der Aufzeichnungsdichte, wie der für die CD-ROM
eine CD-R (Kompaktplatte, beschreibbar).
-
Da mit der DVD, der CD-ROM und der
CD-R drei verschiedene Arten von optischen Platten in naher Zukunft
in demselben Gerät
auftreten werden, ist eine Vorrichtung erforderlich, die diese drei
verschiedenen Arten von optischen Platten miteinander vereinbar
wiedergeben kann. Die DVD und die CD-ROM oder die CD-R können allerdings
nicht durch eine einzelne Aufnahmevorrichtung wiedergegeben werden,
da sich die Dicke der transparenten Substrate unterscheidet.
-
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 5-303766 wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, die mittels einer
einzelnen optischen Aufnahmevorrichtung die Wiedergabe einer optischen
Platte hoher Dichte mit einem dünnen
transparenten Substrat mit einer Dicke von 0,6 mm und die Wiedergabe
einer optischen Platte mit Standarddichte und einem transparenten
Standardsubstrat mit einer Dicke von 1,2 mm erlaubt. Bei dieser Vorrichtung
wird eine Objektivlinse mit einer im ganzen Text numerischen Apertur
von 0,6 verwendet, die dazu entworfen wurde, die optische Platte
hoher Dichte durch einen Laserstrahl mit einer kurzen Wellenlänge wiederzugeben.
Wenn die optische Platte mit Standarddichte wiedergegeben werden
soll, wird eine asphärische optische
Vorrichtung auf der Seite der Lichtquelle der Objektivlinse eingefügt, die
mit einer Apertur zum Abschirmen des Randes des Laserstrahls versehen
ist, um die effektive nummerische Apertur der Objektivlinse zu verringern.
-
Um die effektive numerische Apertur
einer Objektivlinse zu verändern,
wird in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-321065 eine
Vorrichtung offenbart, die selektiv den Rand eines Laserstrahls
abschirmt, der von einem Halbleiterlaser ausgestrahlt wird, um den
Laserstrahl zu sammeln, und die einen Flüssigkristall, der selektiv
die Polarisationsebene eines Laserstrahls rotiert, und eine Polarisationsplatte
aufweist, die nur den Durchgang des Laserstrahls erlaubt, der in
einer bestimmten Richtung polarisiert ist, und die die optischen
Platten mit Substraten mit verschiedenen Dicken vereinbar wiedergeben
kann. Während
die Vorrichtungen miteinander vereinbar die DVD und die CD-ROM mit
Substraten von verschiedenen Dicken wiedergeben kann, kann sie nicht
die CD-R wiedergeben, weil ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von
635 nm verwendet wird. Der Grund ist wie folgt.
-
1 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Tiefe einer Vertiefung
(pit) und der Intensität des
reflektierten Lichtes für
jeden Laserstrahl mit einer verschiedenen Wellenlänge zeigt.
Wenn ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 635 nm verwendet wird,
ist, wie in 1 gezeigt,
die Intensität
des reflektierten Lichtes am höchsten,
wenn die Tiefe der Vertiefung ungefähr 105 nm beträgt. Wenn
andererseits ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 780 nm verwendet wird,
ist die Intensität
des reflektierten Lichts am höchsten
bei einer Tiefe der Vertiefung von ungefähr 125 nm. In dem Fall der
CD-R verändert
sich die Reflexion merklich mit der Wellenlänge des Laserstrahls, da organischer
Farbstoff für
die Aufnahmeschicht verwendet wird und eine genügende Intensität des reflektierten
Lichtes nicht mittels eines Einzel-Wellenlängenlasers mit einer Wellenlänge von
635 nm erhalten werden kann. Somit kann die CD-R nicht geeignet
wiedergegeben werden. Daher ist ein Laser mit zwei Wellenlängen für die optische
Aufnahmevorrichtung erforderlich, die fähig ist, die DVD und die CD-R
oder die CD-ROM miteinander vereinbar wiederzugeben. Wenn ein Laserstrahl
mit einer Wellenlänge
von 430 nm auf Grund des Trends zu kurzen Wellenlängen in
der näheren
Zukunft verwendet werden wird, wird solch ein Laser, der zwei Wellenlängen ausstrahlt,
noch mehr erforderlich werden. Die EP-0 610 055 A2 (vgl. den Oberbegriff
von Anspruch 1) offenbart eine Verbund-Objektivlinse mit zwei Brennpunkten und
der entsprechenden Vorrichtung zur Benutzung zweier verschiedener
Informationsträger
mit verschiedenen Dicken.
-
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine optische Aufnahmevorrichtung bereitzustellen, die
Aufnehmen und/oder Wiedergeben für
optische Platten durchführen
kann, die Substrate mit verschiedenen Dicken aufweisen, indem sie
einen Laserstrahl mit zwei verschiedenen Wellenlängen benutzt.
-
Offenbarung
der Erfindung
-
Die Erfindung ist in Anspruch 1 offenbart.
-
Nach der vorliegenden Erfindung enthält eine
optische Aufnahmevorrichtung, die Aufnehmen und/oder Wiedergeben
an einer ersten optischen Platte mit einem ersten transparenten
Substrat und an einer zweiten optischen Platte mit einem zweiten
transparenten Substrat mit einer Dicke, die geringer als die des ersten
optischen Substrates ist, durchführt,
eine Objektivlinse, Laserstrahlerzeugungsmittel und eine optische Vorrichtung.
Die Objektivlinse ist gegenüber
der ersten oder der zweiten optischen Platte angeordnet. Die Laserstrahlerzeugungsmittel
erzeugen selektiv einen ersten Laserstrahl mit einer ersten Wellenlänge und
einen zweiten Laserstrahl mit einer zweiten Wellenlänge, die
verschieden von der ersten Wellenlänge ist. Die optische Vorrichtung
enthält
einen zentralen Bereich, der zwischen der Objektivlinse und den
Laserstrahlerzeugungsmitteln angeordnet ist, der den Durchgang des
ersten Laserstrahls ohne eine Änderung
erlaubt und durch Beugung den Durchmesser des zweiten Laserstrahls
vergrößert, und
einen Randbereich, der den Durchgang des ersten Laserstrahls ohne
eine Änderung
erlaubt und den zweiten Laserstrahl durch Beugung im wesentlichen
abschirmt.
-
Ein Hologramm ist in dem Zentralbereich
der optischen Vorrichtung gebildet.
-
Ein Beugungsgitter ist in dem Randbereich
der optischen Vorrichtung gebildet.
-
Das Beugungsgitter weist variable
Beugungskonstanten auf.
-
Vorzugsweise polarisieren die Lasererzeugungsmittel
den ersten Laserstrahl in einer ersten Richtung und den zweiten
Laserstrahl in einer zweiten Richtung, die verschieden von der ersten
Richtung ist. In dem Randbereich der optischen Vorrichtung ist ein
Polarisationsfilter gebildet, der eine Polarisationsrichtung aufweist,
die senkrecht zu der zweiten Richtung ist.
-
Vorzugsweise ist ein Polarisationsglas
in dem Randbereich der optischen Vorrichtung gebildet, die den Laserstrahl
mit der zweiten Wellenlänge
absorbiert.
-
Vorzugsweise ist das Laserstrahlerzeugungsmittel
ein Halbleiterlaser mit einer Verpackung und ersten und zweiten
Laserchips. Der erste Laserchip ist innerhalb der Verpackung angeordnet
und oszilliert den ersten Laserstrahl. Der zweite Laserchip ist
innerhalb der Verpackung angeordnet und oszilliert den zweiten Laserstrahl.
-
Vorzugsweise liegt die erste Wellenlänge zwischen
620 nm und 680 nm und ist die zweite Wellenlänge zwischen 765 nm und 795
nm.
-
Vorzugsweise ist die Objektivlinse
an die erste optische Platte angepasst und hat eine numerische Apertur
zwischen 0,55 und 0,65.
-
Vorzugsweise hat die Objektivlinse
bei Einfall des zweiten Laserstrahls eine effektive numerische Apertur
zwischen 0,40 und 0,50.
-
Somit wird beim Aufnehmen und/oder
Wiedergeben der ersten optischen Platte der erste Laserstrahl durch
die optische Vorrichtung ohne jede Veränderung übermittelt und durch die Objektivlinsen
auf eine Signalaufnahmeoberfläche
der ersten optischen Platte fokussiert. Andererseits wird beim Aufnehmen
und/oder Wiedergeben einer zweiten optischen Platte der Rand des
zweiten Laserstrahls wesentlich durch den Randbereich der optischen
Vorrichtung abgeschirmt, und es wird der Durchmesser des Zentralbereichs
des zweiten Laserstrahls durch den Zentralbereich der optischen
Vorrichtung vergrößert, so
dass der zweite Laserstrahl durch die Objektivlinse auf die Signalaufnahmeoberfläche der
zweiten optischen Platte fokussiert wird. Somit kann die optische
Aufnahmevorrichtung an der ersten und der zweiten optischen Platte
mit Substraten verschiedener Dicken Aufnehmen und/oder Wiedergeben
durchführen.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Tiefe einer Vertiefung
einer optischen Platte und der Intensität des daran reflektierten Lichtes
für jeden
Laserstrahl mit einer verschiedenen Wellenlänge zeigt.
-
2 ist
ein Diagramm, das den Aufbau einer optischen Aufnahmevorrichtung
in Übereinstimmung mit
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
3 ist
ein Blockdiagramm, das eine Gesamtanordnung einer Vorrichtung zur
Wiedergabe optischer Platten mit der in 1 gezeigten optischen Aufnahmevorrichtung
zeigt.
-
4 ist
eine Draufsicht, die den Aufbau des in 2 gezeigten Halbleiterlasers zeigt.
-
5 ist
eine Draufsicht der in 2 gezeigten
optischen Vorrichtung.
-
6 ist
eine Querschnittsansicht der in 5 gezeigten
optischen Vorrichtung. 7 ist
ein Diagramm, das einen optischen Weg zeigt, wenn ein Laserstrahl
mit einer Wellenlänge
von 635 nm in die in den 5 und 6 gezeigte optische Vorrichtung
gelangt.
-
8 bis 12 sind Diagramme, die optische
Wege zeigen, wenn ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von
780 nm in die in den 5 und 6 gezeigte optische Vorrichtung
gelangt.
-
13 ist
eine Querschnittsansicht, die in Vergrößerung einen zentralen Bereich
der in 6 gezeigten optischen
Vorrichtung zeigt.
-
14 ist
ein Diagramm, das eine Funktion einer Phasendifferenz zeigt, die
für die
Bestimmung der Höhe
jedes Schrittes von ringförmigen
konvexen Teilen in einem in 13 gezeigten
Hologramm benutzt wird.
-
15 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Höhe jedes Schrittes der ringförmigen konvexen
Teile in dem Hologramm und dem Beugungsgrad nullter und ± erster
Ordnung für
einen Laserstrahl mit der Wellenlänge von 635 nm zeigt.
-
16 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Höhe jeden Schrittes der ringförmigen konvexen
Teile in dem Hologramm und dem Beugungsgrad nullter und ± erster
Ordnung für
den Laserstrahl mit der Wellenlänge
von 780 nm zeigt.
-
17 ist
ein Diagramm, das die in den 15 und 16 gezeigten Beugungswirkungsgrade
zur Bestimmung der Höhe
jedes Schrittes der ringförmigen
konvexen Teile gemeinsam zeigt.
-
18 ist
ein Diagramm, das einen optischen Weg des Laserstrahls mit der Wellenlänge von
635 nm bei der Wiedergabe einer DVD durch die in 2 gezeigte optische Aufnahmevorrichtung
zeigt.
-
19 ist
ein Diagramm, das einen optischen Weg des Laserstrahls mit der Wellenlänge von
780 nm bei der Wiedergabe einer CD-R oder einer CD-ROM durch die
in 2 gezeigte optische
Aufnahmevorrichtung zeigt.
-
20 ist
ein Diagramm, das eine Abänderung
der in 6 gezeigten optischen
Aufnahmevorrichtung zeigt.
-
21 bis 28 sind Querschnittsansichten,
die weitere Abänderungen
der optischen Vorrichtung zeigen.
-
29 ist
eine Draufsicht, die eine Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
-
30 bis 33 sind Diagramme, die optische
Wege zeigen, wenn der Laserstrahl mit der Wellenlänge von
780 nm in die in 29 gezeigte
optische Vorrichtung gelangt.
-
34 ist
eine Draufsicht, die noch eine weitere Abänderung der optischen Vorrichtung
zeigt.
-
35 ist
ein Diagramm, das eine Polarisationsrichtung eines Polarisationsfilters
zeigt, der in dem in 34 gezeigten
Randbereich gebildet ist.
-
36 ist
eine Draufsicht, die eine weitere Abänderung der optischen Vorrichtung
zeigt.
-
37 ist
ein Diagramm, das ein Polarisationsglas in dem Randbereich der in 36 gezeigten optischen Vorrichtung
teilweise in Vergrößerung zeigt.
-
38 ist
ein Diagramm, das ein optisches System der optischen Aufnahmevorrichtung
nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
39 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Brennweite und der
Wellenlänge
der in 38 gezeigten
Kollimatorlinse zeigt.
-
40A ist
ein Diagramm, das einen optischen Weg zeigt, wenn der Laserstrahl
mit der Wellenlänge von
635 nm in die Kollimatorlinse gelangt, und 40B ist ein Diagramm, das einen optischen
Weg zeigt, wenn der Laserstrahl mit der Wellenlänge von 780 nm in die Kollimatorlinse
gelangt.
-
41A ist
ein Diagramm, das eine Abänderung
des Halbleiterlasers mit einem optischen Pfad zeigt, wenn der Laserstrahl
mit der Wellenlänge
von 635 nm in die Kollimatorlinse gelangt, und 41B ist ein Diagramm, das einen optischen
Weg zeigt, wenn der Laserstrahl mit der Wellenlänge von 780 nm von dem in 41A gezeigten Halbleiterlaser
in die Kollimatorlinse gelangt.
-
42 ist
ein Diagramm, das eine Abänderung
des Halbleiterlasers mit einem optischen System der optischen Aufnahmevorrichtung
zeigt.
-
43 ist
ein Diagramm, das einen Aufbau des in 42 gezeigten
Halbleiterlasers zeigt.
-
44A ist
eine Seitenansicht, die eine Abänderung
des Halbleiterlasers zeigt, und 44B ist
eine Draufsicht des in 44A gezeigten
Halbleiterlasers.
-
45 ist
ein Diagramm, das eine Anordnung von zwei Laserchips in dem Halbleiterlaser
zeigt.
-
46 ist
ein Diagramm, das eine Abänderung
der zwei Laserchips in dem Halbleiterlaser zeigt.
-
47 ist
ein Diagramm, das eine weitere Abänderung der zwei Laserchips
in dem Halbleiterlaser zeigt.
-
48 ist
eine Teilschnitt-Perspektivdarstellung, die eine weitere Abänderung
des Halbleiterlasers zeigt.
-
49A ist
ein Schaltungsdiagramm des in 48 gezeigten
Halbleiterlasers, und 49B bis 49D sind weitere Schaltungsdiagramme.
-
50 ist
ein Diagramm, das das optische System der optischen Aufnahmevorrichtung
in Übereinstimmung
mit einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
51A ist
eine Draufsicht der optischen Aufnahmevorrichtung, und 51B ist eine Querschnittsansicht,
die die optische Aufnahmevorrichtung von 51A zeigt.
-
52A ist
eine Draufsicht, die eine Abänderung
der optischen Aufnahmevorrichtung zeigt, und 52B ist eine Querschnittsansicht, die
die optische Aufnahmevorrichtung von 52A zeigt.
-
Beste Ausführungsform
zum Durchführen
der Erfindung
-
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nun unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
Es ist zu beachten, dass die gleichen oder die entsprechenden Teile
in den Zeichnungen die gleichen Bezugsziffern haben und deren Beschreibung
hier nicht wiederholt werden wird.
-
[Standard- und Wiedergabebedingung
für die
jeweilige optische Platte]
-
Die folgende Tabelle zeigt Nennwerte
und Wiedergabebedingungen für
eine CD-ROM, eine CD-R und DVD, die miteinander kompatibel durch
eine optische Wiedergabevorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wiedergegeben werden.
-
-
Für
die CD-ROM beträgt,
wie in der Tabelle gezeigt, die Dicke des Substrates 1,2 mm (mit
einer Abweichung von ±0,1
mm), beträgt
die minimale Länge
der Vertiefung 0,90 μm
(mit einer Abweichung von ±0,1 μm), beträgt der Spurabstand
1,6 μm (mit
einer Abweichung von ±0,1 μm) und beträgt das Reflexionsvermögen mindestens
60 bis 70% für
Laserstrahlen mit einer Wellenlänge
von 780 nm. Weiterhin beträgt
der Strahldurchmesser des Laserstrahls während der Wiedergabe 1,5 μm (mit einer
Abweichung von ±0,1 μm), beträgt die numerische
Apertur der Objektivlinse 0,45 (mit einer Abweichung von ±0,05)
und beträgt
die Wellenlänge des
Laserstrahls 780 nm (mit einer Abweichung von ±15 nm). Die CD-R hat den
gleichen Durchmesser des Substrates, die gleiche minimale Länge der
Vertiefung, den gleichen Spurabstand, das gleiche Reflexionsvermögen, den
gleichen Strahldurchmesser während
der Wiedergabe, die gleiche numerische Apertur der Objektivlinse
und die gleiche Wellenlänge
des Laserstrahls wie die CD-ROM.
-
Bei der DVD beträgt andererseits die Dicke des
Substrates 0,6 mm (mit einer Abweichung von ±0,05 mm), beträgt die minimale
Länge der
Vertiefung 0,40 μm
(mit einer Abweichung von ±0,1 μm), beträgt der Spurabstand
0,74 μm
(mit einer Abweichung von ±0,01 μm) und beträgt für einen
Laserstrahl mit einer Wellenlänge von
635 nm das Reflexionsvermögen
mindestens 70% (für
eine DVD mit einer Schicht) oder mindestens 20 bis 40% (für eine DVD
mit zwei Schichten). Weiterhin beträgt der Strahldurchmesser des
Laserstrahls während der
Wiedergabe 0,9 μm
(mit einer Abweichung von ±0,5 μm), beträgt die numerische
Apertur der Objektivlinse 0,60 (mit einer Abweichung
von ±0,05)
und beträgt
die Wellenlänge
des Laserstrahls 635 nm (mit einer Abweichung von 620 bis 680 nm).
-
[Aufbau der optischen
Aufnahmevorrichtung]
-
Unter Bezug auf 2 enthält eine optische Aufnahmevorrichtung
nach einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung: eine Objektivlinse 7, die gegenüber einer optischen
Platte angeordnet ist; einen Halbleiterlaser 1, der selektiv
Laserstrahlen mit Wellenlängen
von 635 nm (mit einer Abweichung ±15 nm) und von 780 nm (mit
einer Abweichung von ±15
nm) erzeugt; eine optische Vorrichtung 5, die unmittelbar
unter der Objektivlinse 7 angeordnet ist; einen Aktuator 6,
der sowohl die Objektivlinse 7 als auch die optische Vorrichtung 5 hält, einen
Spiegel 4, der unmittelbar unter der Objektivlinse 7 und
der optischen Vorrichtung 5 angeordnet ist, um einen Laserstrahl,
der von einem Halbleiterlaser 1 in eine Richtung parallel
zu einer Hauptoberfläche
der optischen Platte gerichtet ist, in eine Richtung senkrecht zu
der Hauptoberfläche
der optischen Platte zur reflektieren; einen Halbspiegel 2,
der den Laserstrahl, der von dem Halbleiterlaser 1 an den
ansteigenden Spiegel 4 gerichtet ist, senkrecht reflektiert;
eine Kollimatorlinse 3, die zwischen dem ansteigenden Spiegel 4 und
dem Halbspiegel 2 angeordnet ist, um den Laserstrahl parallel
einzustellen, der von einem Halbleiterlaser 1 gerichtet
ist; und einen Fotodetektor 8 zum Empfangen des Laserstrahls,
der von der optischen Platte reflektiert wird.
-
Somit wird die Hälfte des Laserstrahls, der
von dem Halbleiterlaser 1 emittiert wird, durch den Halbspiegel 2 zu
der Kollimatorlinse zur parallelen Einstellung reflektiert und durch
den ansteigenden Spiegel 4 nach oben gelenkt. Der nach
oben gelenkte Laserstrahl wird mittels der Objektivlinse 7 über die
optische Vorrichtung 5 gesammelt und auf eine signalaufnehmende
Oberfläche 9a oder 99a über ein
transparentes Substrat 9 der DVD oder ein transparentes
Substrat 99 der CD mit Polycarbonat fokussiert. Der Laserstrahl,
der von der signalaufnehmenden Oberfläche 9a oder 99a reflektiert
wird, gelangt über
das transparente Substrat 9 oder 99, die Objektivlinse 7,
die optische Vorrichtung 5, den Spiegel 4 und
die Kollimatorlinse 3 zurück an den Halbspiegel 2.
Die Hälfte
des Laserstrahls wird über
den Halbspiegel 2 übertragen
und durch den Fotodetektor detektiert.
-
Hier ist die Objektivlinse 7 an
die DVD angepasst und weist eine numerische Apertur von 0,60 (mit einer
Abweichung von ±0,05)
auf. Mit anderen Worten ist die Objektivlinse daraufhin entworfen,
um den parallel ausgerichteten Laserstrahl mit der Wellenlänge von
635 nm auf eine Signalaufnahmeoberfläche 9a der DVD zu
fokussieren.
-
Der Halbleiterlaser 1 enthält weiterhin
Laserchips 1a und 1b, die die Laserstrahlen mit
der Wellenlänge von
635 nm bzw. 780 nm oszillieren lassen. Bei der Wiedergabe der DVD
wird der Laserchip 1a durch eine Halbleiterlaser-Treiberschaltung 18 aktiviert.
Bei der Wiedergabe der CD-ROM oder der CD-R wird der Laserchip 1b durch
die Halbleiterlaser-Treiberschaltung 18 aktiviert.
-
Wie in 3 gezeigt,
enthält
die optische Aufnahmevorrichtung 10 ferner einen Stellmechanismus 13, der
die Steuerung der Fokussierung und die Steuerung der Spur für die Objektivlinse 7 durchführt. Die
Steuerung der Fokussierung erlaubt es, dass die Objektivlinse 7 senkrecht
hinsichtlich der Hauptoberfläche
der optischen Platte so bewegt wird, dass der Laserstrahl immer
auf der signalaufnehmenden Oberfläche 9a oder 99a fokussiert
ist. Zusätzlich
erlaubt die Steuerung der Spur, dass die Objektivlinse 7 senkrecht
hinsichtlich der Richtung bewegt wird, in der eine Spur bewegt wird,
so dass der Laserstrahl immer auf die Spur gerichtet ist.
-
Eine Vorrichtung zur Wiedergabe einer
optischen Platte, die diese optische Aufnahmevorrichtung benutzt,
enthält
einen Vorverstärker 11,
eine Stellschaltung 12, eine Bestimmungsschaltung 14,
eine Anweisungsschaltung 15, eine RF-Demodulationsschaltung 16,
eine Charakteristik-Schaltschaltung 17, eine Halbleiterlaser-Treiberschaltung 18 und
eine Steuerschaltung 19.
-
Ein Fotodetektor 8 detektiert
den Laserstrahl, der von der signalaufnehmenden Oberfläche 9a oder 99a reflektiert
wird, um ein Wiedergabesignal zu erzeugen, das dann an den Vorverstärker 11 angelegt
wird. Das Wiedergabesignal wird an die Bestimmungsschaltung 14,
die RF-Demodulationsschaltung und die Stellschaltung 12 angelegt,
nachdem es durch den Vorverstärker 11 verstärkt wurde.
Die Stellschaltung 12 steuert einen Stellmechanismus 13 in
Abhängigkeit
von einem Fehlersignal der Fokussierung und ein Spurfehlersignal des
angelegten Wiedergabesignals 10. Andererseits bestimmt
die Bestimmungsschaltung 14 die An (DVD, CD-ROM oder CD-R)
der optischen Platte, die in die Vorrichtung eingebracht wurde,
in Abhängigkeit
von dem angelegten Wiederga besignal und legt das Ergebnis der Bestimmung
an die Anweisungsschaltung 15 an. Die Anweisungsschaltung 15 schaltet
die Laserchips 1a und 1b des Halbleiterlasers 1 zur
Anpassung an die identifizierte optische Platte und legt somit in Übereinstimmung
mit dem angelegten Ergebnis der Bestimmung eine Anweisung an die
Steuerschaltung 19 an. Die Anweisungsschaltung 15 schaltet
auch die RF-Demodulationsschaltung 16, um die Wiedergabe der identifizierten
optischen Platte anzupassen, und legt somit in Übereinstimmung mit dem angelegten
Ergebnis der Bestimmung auch eine Anweisung an die Charakteristik-Schaltschaltung 17 an.
Die Steuerschaltung 19 steuert die Halbleiterlaser-Treiberschaltung 18 so,
dass die Laserchips 1a und 1b in Übereinstimmung
mit der Anweisung von der Anweisungsschaltung 15 geschaltet
werden. Die Charakteristik-Schaltschaltung 17 schaltet
die Charakteristiken der RF-Demodulationsschaltung 16, um in Übereinstimmung
mit der Anweisung von der Anweisungsschaltung 15 eine Wiedergabe
durchzuführen,
die geeignet für
die optische Platte ist, die in die Vorrichtung eingelegt ist.
-
Unter Bezug auf 4 enthält der Halbleiterlaser 1 zusätzlich zu
den Laserchips 1a und 1b eine Basis 1c,
an die diese Laserchips 1a und 1b angebracht sind,
und ein Gehäuse 1d zum
Aufnehmen der Laserchips 1a und 1b und der Basis 1c.
Drei Aussparungen k1, k2 und k3 sind in dem Gehäuse 1d gebildet, und
die Laserchips 1a und 1b sind so angebracht, dass
ihre Ausstrahlöffnungen
PA und PB auf einer imaginären
Linie zwischen den Aussparungen k2 und k3 angeordnet sind. Der Halbleiterlaser 1 ist
so positioniert, dass die Stellen, die durch den Laserstrahl von
den Laserchips 1a und 1b auf der signalaufnehmenden
Oberfläche 9a oder 99a gebildet
werden, symmetrisch auf beiden Seiten der Spur angeordnet sind.
Insbesondere ist der Halbleiterlaser 1 so positioniert,
dass die Richtung von k2–k3
der Richtung der Spur (der radialen Richtung) der optischen Platte
entspricht. Diese Anordnung wird später detailliert beschrieben
werden.
-
Es ist zu beachten, dass, während diese
Laserchips 1a und 1b einzeln gefertigt und auf
die Basis 1c angebracht werden, sie auch zusammen durch
Kristallwachstum auf einem Halbleitersubstrat hergestellt werden
können.
Zusätzlich
beträgt
die Entfernung L zwi schen den Ausstrahlöffnungen PA und PB der Laserchips 1a und 1b z.
B. zwischen 100 μm
und 500 μm.
-
Unter Bezug auf die 5 bis 7 weist
die optische Vorrichtung 5 einen zentralen Bereich 5b in
runder Form und dessen Randbereich 5a auf. Der Zentralbereich 5b erlaubt
den Durchgang des Laserstrahls mit der Wellenlänge 635 nm ohne irgendeine
eine Änderung
und erhöht
durch Beugung den Durchmesser des Laserstrahls mit der Wellenlänge von
780 nm. Daher ist ein Hologramm 20 in dem Zentralbereich 5b gebildet.
Andererseits erlaubt der Randbereich 5a den Durchgang des
Laserstrahls mit der Wellenlänge
635 nm ohne irgendeine Änderung
und schirmt wesentlich den Laserstrahl mit der Wellenlänge 780 durch
Beugung ab. Daher ist ein Beugungsgitter 21 in dem Randbereich 5a gebildet.
-
Wie in 6 gezeigt,
hat der Querschnitt des zentralen Bereiches 5b der optischen
Vorrichtung 5 allgemein in dreieckiger Form vorstehende
Bereiche, wohingegen der Querschnitt des Randbereiches 5a vorstehende
Bereiche in Quadraten ähnlicher
Form aufweist. Insbesondere enthält
das Hologramm 20 im zentralen Bereich 5b eine
koaxial gebildete Anzahl von ringförmigen konvexen Teilen 22.
Jeder ringförmig
konvexe Teil 22 hat vier Stufen 22a. Die Abstände P1 der
ringförmigen
konvexen Teile 22 werden umso enger, je näher sie dem
Randbereich sind, so dass das Hologramm 20 eine Linsenwirkung
aufweist. Die Höhe
jeder Stufe 22a wird bestimmt so, dass das Hologramm 20 nur
als Linse für
den Laserstrahl mit der Wellenlänge
von 780 nm dient. Die Höhe
jedes Schritts 22a wird später im Detail beschrieben werden.
Andererseits enthält
das Beugungsgitter 21 in dem Randbereich 5a eine
Anzahl von konvexen Teilen in einem gestreiften Muster (im Folgenden
als gestreifte konvexe Teile 23 bezeichnet, die in derselben
Richtung gebildet sind. Da die gestreiften konvexen Teile 23 mit
konstanten Abständen
P2 (vorzugsweise zwischen 8 μm
und 12 μm)
gebildet werden, hat das Beugungsgitter 21 dieselben Beugungskonstanten.
Die Höhe
des gestreiften konvexen Teils 23 wird auch so bestimmt,
dass das Beugungsgitter 21 nur für den Laserstrahl mit der Wellenlänge von
780 nm wirkt. Die Höhe
des gestreiften konvexen Teils 23 wird noch später im Detail
beschrieben werden. Es ist zu beachten, dass die optische Vorrichtung 5 mit
solch einem Aufbau einfach durch Ätzen eines Glases 24 hergestellt
werden kann.
-
Unter Bezug auf die 7 bis 12 wird
nun die Funktion der optischen Vorrichtung 5 beschrieben
werden.
-
Wenn, wie in 7 gezeigt, ein parallel ausgerichteter
Laserstrahl 25 mit der Wellenlänge von 635 nm in die optische
Vorrichtung 5 gelangt, wird der eingegangene Laserstrahl 25 durch
die optische Vorrichtung ohne irgendeine Beugung durchgelassen.
Dies geschieht, weil die optische Vorrichtung 5 überhaupt
nicht auf den Laserstrahl 25 mit der Wellenlänge von
635 nm wirkt. Der durchgelassene Laserstrahl 25 dringt
ein und wird durch die Objektivlinse 7 gesammelt und auf
die signalaufnehmende Oberfläche 9a der
DVD 26 fokussiert. Es ist zu beachten, dass in 7 ein Teil des Querschnitts
der optischen Vorrichtung 5 in Vergrößerung gezeigt ist.
-
Andererseits, wenn, wie in den 8 und 9 gezeigt, der parallel ausgerichtete
Laserstrahl 27 mit der Wellenlänge 780 nm in die optische
Vorrichtung 5 gelangt, vergrößert der Laserstrahl 28 des
Laserstrahls 27, der durch die optische Vorrichtung 5 durchgelassen
wurde, seinen Durchmesser, während
er nach außen
gelangt. Da der Durchmesser des Laserstrahls 27, der in
die optische Vorrichtung 5 gelangt, zusätzlich größer als der des zentralen Bereiches 5b ist,
gelangt der Laserstrahl 27 auch in den Randbereich 5a.
Das Beugungsgitter 21 ist in dem Randbereich 5a so
gebildet, dass der Rand des Laserstrahls 27 stark sowohl
nach der linken als auch der rechten Seite um den Laserstrahl 28 gebeugt
wird. Insbesondere gelangt der Beugungsstrahl 29 + erster
Ordnung auf Grund des Beugungsgitters 21 hinsichtlich des
Laserstrahls 28 in der Zeichnung nach links. Währenddessen
der Beugungsstrahl 30 – erster
Ordnung auf Grund des Beugungsgitters 21 hinsichtlich des
Laserstrahls 28 in der Zeichnung nach rechts gerät. Somit
wird nur der Laserstrahl 28, der durch den zentralen Bereich 5b der
optischen Vorrichtung 5 durchgelassen wurde, durchgelassen
und durch die Objektivlinse 7 gesammelt und auf die signalaufnehmende
Oberfläche 99a der
CD-ROM fokussiert. Da die Laserstrahlen 29 und 30,
die durch den Randbereich 5a der optischen Vorrichtung 5 gelangen,
stark durch das Beugungsgitter 31 gebeugt werden, das in
dem Randbereich 5a gebildet ist, gelangen sie nicht in
die Objektivlinse 7. Mit anderen Worten wird der Rand des
Laserstrahls 27 mit der Wellenlänge 780 nm, der durch die optische
Vorrichtung 5 geleitet wurde, im wesentlichen durch den
Randbereich 5a der optischen Vorrichtung 5 abgeschirmt.
-
Hier ist der Laserstrahl 28,
der durch die optische Vorrichtung 5 geleitet wird und
dessen Durchmesser anwächst,
während
er nach außen
gelangt, ein Beugungsstrahl LB-1 der – ersten Ordnung. Genau genommen,
gibt es neben dem Beugungsstrahl LB-1 der – ersten Ordnung einen Beugungsstrahl
LBO 0-ter Ordnung, einen Beugungsstrahl der + ersten Ordnung (nicht
gezeigt) oder dergleichen. Allerdings wird die Intensität solcher
Beugungsstrahlen so gering wie möglich
gehalten. Der nach außen
gehende Beugungsstrahl der – ersten Ordnung
LB1 wird auf Grund der folgenden Gründe verwendet. Da die Objektivlinse 7 für die DVD 26 entworfen
ist, erlaubt ein bloßes
Abschirmen des Randes des Laserstrahls 27 mit der Wellenlänge 780
nm nicht ein genaues Fokussieren des Laserstrahls, der durch die
Objektivlinse 7 parallel durchgeleitet wurde, auf die Signalaufzeichnungsoberfläche 99a der
CD-ROM 31. Somit wird eine Aberration bewirkt. Daher werden
der Durchmesser des zentralen Bereichs 5a der optischen
Vorrichtung 5 und die Form des Hologramms 20,
das in dem zentralen Bereich 5b gebildet ist, so bestimmt,
dass die effektive numerische Apertur der Objektivlinse 7 für den Beugungsstrahl
0-ter Ordnung LBO und den Beugungsstrahl – erster Ordnung LB-1 0,45
beträgt.
Es ist zu beachten, dass in 8 ein
Teil des Querschnitts der optischen Vorrichtung 5 in Vergrößerung gezeigt ist.
-
Während
die Laserstrahlen 29 und 30, die durch den Randbereich 5a der
optischen Vorrichtung 5 geleitet werden, bei dieser Beschreibung
so gebeugt werden, dass sie, wie in den 11 und 12 gezeigt,
nicht in die Objektivlinse 7 gelangen, würden sie
nicht auf denselben Punkt fokussiert, selbst wenn die Laserstrahlen 29 und 30 in
die Objektivlinse 7 gelangen.
-
Die optische Vorrichtung 5 ist
an einem Aktuator 6 befestigt, um die Objektivlinse 7,
wie in 2 gezeigt, zu
halten. Der Aktuator 6 ist mit dem in 3 gezeigten Stellmechanismus 13 verbunden.
In Abhängigkeit
von einem Fokusfehlersignal des Fotodetektors 8 bewegt
der Stellmechanismus 13 den Aktuator 6 in einer Richtung
einer optischen Achse, und in Abhängigkeit von einem Spurfehlersignal
des Fotodetektors 28 bewegt der Stellmechanismus 13 den
Aktuator 6 in der radialen Richtung der optischen Platte.
Da die optische Vorrichtung 5 somit an der Objektivlinse 7 festgestellt
ist, bewegt sie sich mit der Objektivlinse 7.
-
Wie oben beschrieben, schirmt die
optische Vorrichtung 5 den Rand des Laserstrahls 27 mit
der Wellenlänge
von 780 nm wesentlich ab und beugt den zentralen Bereich des Laserstrahls 27 nach
außen,
um seinen Durchmesser zu vergrößern, wodurch
der Laserstrahl 27 auf der Signalaufzeichnungsoberfläche 99a der CD-ROM 31 fokussiert
wird. Zusätzlich
erlaubt die optische Vorrichtung 15 den Durchgang des Laserstrahls mit
der Wellenlänge
von 635 nm ohne irgendeine Beugung, wodurch der Laserstrahl 25 auf
der Signalaufzeichnungsoberfläche 9a der
DVD 26 fokussiert wird.
-
15 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Höhe h1 jeden Schritts 22a und
dem Wirkungsgrad der Beugung ηm
zeigt, wobei λ =
635 nm, n = 2,3368 und n0 = 1 beträgt. Wie aus der 15 ersichtlich ist, ist
der Wirkungsgrad der Beugung 0-ter Ordnung n0 des Laserstrahls mit
der Wellenlänge
von 635 nm am höchsten
und ist der Wirkungsgrad der Beugung der – ersten Ordnung η – 1 und
ist der Wirkungsgrad der Beugung + erster Ordnung η1 am niedrigsten,
wenn h = 0,475 μm
beträgt.
-
16 ist
eine Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Höhe h1 jeden Schritts 22a und
dem Wirkungsgrad der Beugung ηn
zeigt, wobei λ =
780 nm, n = 2,3368 und n0 = 1 ist. Wie aus 16 ersichtlich ist, ist der Wirkungsgrad
der Beugung der – ersten
Ordnung η – 1 des
Laserstrahls und der Wellenlänge
von 780 nm am höchsten
und sind der Wirkungsgrad der Beugung der 0-ten Ordnung n0 und der
Wirkungsgrad der Beugung der + ersten Ordnung η1 am niedrigsten, wenn h =
0,455 μm
beträgt.
-
Wie oben beschrieben, wird die Höhe h1 so
bestimmt, dass der Beugungsstrahl 0-ter Ordnung des Laserstrahls
mit der Wellenlänge
von 635 nm und der Beugungsstrahl der – ersten Ordnung des Laserstrahls mit
der Wellenlänge
von 780 nm groß sind.
Wie in 17 gezeigt, muss
z. B. die Höhe
h1 zwischen 0,448 μm und
0,482 μm
betragen, um den Wirkungsgrad der Beugung 0-ter Ordnung n0 für die Wellenlänge von
635 nm auf mindestens 90% und den Wirkungsgrad der Beugung der – ersten
Ordnung η – 1 für die Wellenlänge von 780
nm auf mindestens 70% zu bringen.
-
Nun wird ein Verfahren zur Bestimmung
einer Höhe
h2 eines gestreiften konvexen Bereichs 23 im Diffusionsgitter 21 beschrieben
werden, das in dem Randbereich 5a der optischen Vorrichtung 5 gebildet
wird. Die Höhe
h2 wird in Übereinstimmung
mit der folgenden Gleichung (6) bestimmt, wobei m eine ganze Zahl
ist, λ eine
Wellenlänge
des Laserstrahls ist, der ohne Beugung durchgehend soll, n ein Brechungskoeffizient
des Materials für
den gestreiften konvexen Bereich 23 im Beugungsgitter 21 ist
und n0 ein Brechungskoeffizient in der Nähe des gestreiften konvexen
Bereiches 23 ist (normalerweise der Brechungskoeffizient
von Luft). h2 = m × λ/(n – n0) (6)
-
Unter der Annahme, dass m = 1, λ = 635 nm,
n = 2,3368 und n0 = 1 sind, beträgt
dann h2 = 0,475 μm.
-
Indem die Höhe h2 wie oben beschrieben
bestimmt wird, wird das Beugungsgitter 21 mit einer Wellenlängentrennschärfe gebildet,
die den Durchgang des Laserstrahls mit der Wellenlänge von
635 nm ohne irgendeine Beugung erlaubt und die Beugung des Laserstrahls
mit der Wellenlänge
von 780 nm erlaubt.
-
Es ist zu beachten, dass das Beugungsgitter 21 mit
einer Wellenlängentrennschärfe versehen
werden kann, indem auf dem Beugungsgitter 21 eine Schicht
aus Cyaninfarbstoff gebildet wird, der einen Brechungskoeffizient
aufweist, der sich mit der Wellenlänge verändert. Der Cyaninfarbstoff
hat einen Brechungskoeffizient von 1,50 für den Laserstrahl mit der Wellenlänge von
635 nm und er hat einen Brechungskoeffizient von 1,65 für den Laserstrahl
mit der Wellenlänge
von 780 nm. Andererseits hat das aus Glas gebildete Beugungsgitter
einen Brechungskoeffizient von 1,50 für den Laserstrahl mit der Wellenlänge von
sowohl 635 nm als auch 780 nm. Somit wirkt das Beugungsgitter nicht
für den
Laserstrahl mit der Wellenlänge
von 635 nm. Dementsprechend wird das Beugungsgitter mit der Wellenlängentrennschärfe gebildet,
die die Brechung des Laserstrahls mit der Wellenlänge von
780 nm, aber nicht die des Laserstrahl mit der Wellenlänge 635
nm erlaubt.
-
[Betrieb der optischen
Aufnahmevorrichtung]
-
Der Betrieb der optischen Aufnahmevorrichtung
mit diesem Aufbau wird nun beschrieben werden.
-
Bei der Wiedergabe der DVD wird der
Laserchip 1a durch eine in 18 gezeigte
Halbleiterlaser-Treiberschaltung 18 aktiviert. Somit wird
die Hälfte
des Laserstrahls mit der Wellenlänge
von 635 nm, der von dem Halbleiterlaser 1 emittiert wurde,
durch den Halbspiegel 2 reflektiert, durch die Kollimatorlinse 3 parallel
ausgerichtet, durch den Spiegel 4 umgelenkt und durch die
optische Vorrichtung 5 ohne irgendeine Beugung durchgelassen.
Der durchgelassene Laserstrahl wird an die Objektivlinse 7 geleitet
und durch sie gesammelt und durch das transparente Substrat 9 auf
der DVD auf die signalaufnehmende Oberfläche 9a fokussiert.
Der Strahldurchmesser des Laserstrahls auf der signalaufnehmenden
Oberfläche
beträgt
0,9 μm (mit
einer Abweichung von ±0,1 μm).
-
Wie in 19 gezeigt,
wird andererseits bei der Wiedergabe der CD-R oder der CD-ROM der Laserchip 1b durch
die Halbleiterlaser-Treiberschaltung 18 aktiviert. Somit
wird die Hälfte
des Laserstrahls mit der Wellenlänge
von 780 nm, der von dem Halbleiterlaser 1 emittiert wird,
durch den Halbspiegel 2 reflektiert, durch die Kollimatorlinse 3 parallel
ausgerichtet und durch den ansteigenden Spiegel 4 umgelenkt.
Daraufhin wird der Rand des Laserstrahls durch die optische Vorrichtung
5 im wesentlichen abgeschirmt, und nur dessen zentraler Bereich
wird durch Beugung im Durchmesser vergrößert. Der Laserstrahl, der
durch den zentralen Bereich 5b der optischen Vorrichtung 5 durchgegangen
ist, wird an die Objektivlinse 7 geleitet und durch sie gesammelt
und durch das transparente Substrat 99 der CD-R oder der
CD-ROM auf die signalaufnehmenden Oberfläche 99a fokussiert.
Der Strahldurchmesser des Laserstrahls auf der signalaufnehmenden
Oberfläche 99a beträgt 1,5 μm (mit einer
Abweichung von ±0,1 μm).
-
Nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist, wie oben beschrieben, ein Hologramm 20 gebildet,
um den Durchgang des Laserstrahls mit der Wellenlänge von
635 nm durch den zentralen Bereich der optischen Vorrichtung 5,
die unmittelbar hinter der Objektivlinse 7 angeordnet ist,
ohne irgendeine Beugung zu ermöglichen
und um den Durchmesser des Laserstrahls mit der Wellenlänge von
780 nm durch Beugung zu vergrößern. Weiterhin
ist das Beugungsgitter 21 gebildet, um den Durchgang des
Laserstrahls mit der Wellenlänge
von 635 nm durch den Randbereich 5a der optischen Vorrichtung
ohne irgendeine Beugung zu ermöglichen
und um den Laserstrahl mit der Wellenlänge 780 nm im wesentlichen
durch Beugung abzuschirmen. Daher wird der Laserstrahl mit der Wellenlänge von
635 nm auf die signalaufnehmende Oberfläche 9a der DVD durch
die Objektivlinse 7 fokussiert, und der Laserstrahl mit
der Wellenlänge
von 780 mit wird auf die signalaufnehmende Oberfläche 99a der
CD-R oder der CD-ROM 31 fokussiert.
Demzufolge kann die optische Aufnahmevorrichtung nach dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kompatibel die DVD, die CD-R und die CD-ROM wiedergeben.
-
Zusätzlich verwendet die optische
Aufnahmevorrichtung den Laserstrahl mit der Wellenlänge von
635 nm, der am geeignetsten für
die DVD ist, und sie verwendet auch den Laserstrahl mit der Wellenlänge von
780 nm, der am geeignetsten für
die CD-R oder die CD-ROM ist. Somit kann die optische Aufnahmevorrichtung sowohl
die DVD als auch die CD-R und die CD-ROM geeignet wiedergeben.
-
Weiterhin wird die optische Aufnahmevorrichtung
hergestellt, indem einfach zu der herkömmlichen optischen Aufnahmevorrichtung
eine optische Vorrichtung 5 hinzugefügt wird, die sowohl ein Hologramm 20 als auch
ein Beugungsgitter 21 aufweist. Daher kann die optische
Aufnahmevorrichtung nahezu in derselben Größe wie die herkömmliche
optische Aufnahmevorrichtung hergestellt werden.
-
Da weiterhin die optische Vorrichtung 5 an
der Objektivlinse 7 befestigt ist, kann ein genaues Fokussieren
des Laserstrahls auf der signalaufnehmenden Oberfläche selbst
dann erreicht werden, wenn die Objektivlinse 7 für das Fokussieren
und für
die Spur bewegt wird. Da die optische Vorrichtung 5 kein
Teil aufweist, das elektrisch oder mechanisch beeinflusst werden
könnte,
ist es zusätzlich
weniger störungsanfällig.
-
[Abänderung der optischen Vorrichtung]
-
Während
der ringförmige
konvexe Bereich 22 des Hologramms 20, das in einem
zentralen Bereich 5b dieser optischen Vorrichtung 5 gebildet
ist, wie in 6 gezeigt,
Stufen auf der inneren Seite hat, kann er, wie in 20 gezeigt, auf der äußeren Seite Stufen haben.
-
Während
der ringförmige
konvexe Bereich 22 dieses Hologramms 20, wie in 6 gezeigt, vier Stufen 22a hat,
kann er, wie in 21 gezeigt,
sieben Stufen aufweisen und die Anzahl der Stufen ist nicht besonders begrenzt.
-
Während
der ringförmige
konvexe Bereich 22 des Hologramms 20 eine Anzahl
von Stufen aufweist, kann ein ringförmiger konvexer Bereich 32 gebildet
werden, der anstelle der Stufen eine geneigte Oberfläche 32a aufweist.
-
Während,
wie in den 23 und 24 gezeigt, das Hologramm 20 und
das Beugungsgitter 21 auf derselben Oberfläche in dieser
optischen Vorrichtung 5 gebildet sind, können sie
auf wechselseitig gegenüberliegenden
Oberflächen
gebildet werden. In diesem Fall kann, wie in 23 gezeigt, das Beugungsgitter auf der Oberfläche auf
der Seite der Objektivlinse 7 und das Hologramm 20 auf
der Oberfläche
der gegenüber
liegenden Seite bildet werden, oder, wie in 24 gezeigt, kann das Hologramm 20 auf
der Oberfläche
auf der Seite der Objektivlinse 7 und das Beugungsgitter 21 auf
der Oberfläche
auf der gegenüber
liegenden Seite gebildet werden. Wenn das Hologramm 20 und
das Beugungsgitter 21 durch Ätzen geformt werden und wenn
die Höhe der
konvexen Bereiche 22 und 23 des Hologramms 20 und
des Beugungsgitters 21 verschieden sind, kann die optische
Vorrichtung 5 einfacher hergestellt werden, indem somit
das Hologramm 20 und das Beugungsgitter 21 auf
den verschiedenen Oberflächen
gebildet werden.
-
Zusätzlich können ähnlich, wenn das Hologramm 20 auf
dem ringförmigen
konvexen Bereich 32 mit der geneigten Oberfläche 32a gebildet
wird, das Hologramm 20 und das Beugungsgitter 21 auf
sich wechselseitig gegenüber
liegenden Oberflächen,
wie in den 25 und 26 gezeigt, gebildet werden.
-
Das Beugungsgitter 21 der
optischen Vorrichtung 5 nach der Erfindung hat variierende
Beugungskonstanten, wie in 29 gezeigt.
Insbesondere werden die Abstände
der gestreiften konvexen Bereiche des Beugungsgitters, das in dem
Randbereich 5a der optischen Vorrichtung 5 gebildet
wird, von der rechten zur linken Seite in der Zeichnung nach und
nach enger.
-
Nun wird eine Beugungsfunktion der
optischen Vorrichtung 5 unter Bezug auf die 30 bis 33 beschrieben werden.
-
Wenn ein Laserstrahl 27 mit
der Wellenlänge
von 780 nm in die optische Vorrichtung 5 gelangt, geht der
zentrale Bereich des Laserstrahls 27, der in ein Hologramm
eingetreten ist, in einen Laserstrahl 28 über, der
nach und nach, wie oben beschrieben, seinen Durchmesser vergrößert. Der
Rand des Laserstrahls 27, der in ein Beugungsgitter eingetreten
ist, wird wesentlich nach außen über den
Laserstrahl 28 gebeugt. Hier bewegt sich der Beugungsstrahl 29 der
+ ersten Ordnung auf der linken Seite, während er sei nen Durchmesser verringert,
wohingegen sich der Beugungsstrahl 30 der – ersten
Ordnung auf der rechten Seite bewegt, während er seinen Durchmesser
vergrößert.
-
Da das Beugungsgitter, das in dem
Randbereich 5a der optischen Vorrichtung 5 gebildet
wird, variierende Beugungskonstanten hat, bewegen sich der Beugungsstrahl
der + ersten Ordnung 29 und der Beugungsstrahl der – ersten
Ordnung 30 nicht durch den gleichen Weg durch die optische
Vorrichtung 5 zurück, durch
den sie sich vorbewegt hatten. Somit kann das Rauschen auf Grund
der Beugungsstrahlen 29 und 30 verringert werden.
-
Zusätzlich braucht der Randbereich 5a der
optischen Vorrichtung 5 nur den Laserstrahl mit der Wellenlänge von
780 nm wesentlichen abzuschirmen, und ein Polarisationsfilter kann
in dem Randbereich 34a der optischen Vorrichtung 34,
wie in 34 gezeigt, gebildet
werden. Ein Hologramm wird in dem Zentralbereich 34b der
optischen Vorrichtung 34 auf ähnliche Weise, wie oben beschrieben,
gebildet. Das Polarisationsfilter, das in dem Randbereich 34a gebildet
wird, hat eine Polarisationsrichtung in einer Längsrichtung der Zeichnung,
wie in 35 gezeigt. Somit
erlaubt der Randbereich 34a den Durchgang des Laserstrahls,
der in der Längsrichtung
der Zeichnung polarisiert ist, ohne irgendeine Beugung, aber er
schirmt durch Reflexion den Laserstrahl ab, der in einer Querrichtung
zu der Zeichnung polarisiert ist. Bei der optischen Aufnahmevorrichtung mit
solch einer optischen Vorrichtung 34 muss der Halbleiterlaser 1 den
Laserstrahl mit der Wellenlänge
von 635 nm in der Längsrichtung
der Zeichnung polarisieren, und er muss den Laserstrahl mit der
Wellenlänge
von 780 nm in der Querrichtung der Zeichnung polarisieren. Während der
gesamte Laserstrahl der Wellenlänge von
635 nm durch die optische Vorrichtung 34 gelangt, wird
somit der Rand des Laserstrahls der Wellenlänge von 780 nm durch den Randbereich 34a abgeschirmt
und nur dessen zentraler Bereich wird durch das Hologramm gebeugt
und erreicht die Objektivlinse 7, während er seinen Durchmesser
vergrößert.
-
Wie in 36 gezeigt,
kann ein Polarisationsglas im Randbereich von 35a der optischen
Vorrichtung 35 gebildet sein. Wie in dem oben beschriebenen
Fall wird ein Holo gramm in dem Zentralbereich 35b der optischen
Vorrichtung 35 gebildet. Das Polarisationsglas wird erhalten,
indem eine Glasoberfläche
gebrannt wird, auf die Silberatome in gestreckten Formen, wie in 37 gezeigt, für die Absorption
des Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 780 nm angebracht werden.
Das Seitenverhältnis
R1/R2 der angebrachten Silberatome beträgt zwischen 1 und 5. Bei der
optischen Vorrichtung 35 wird das Seitenverhältnis R1/R2
eingestellt, um nur den Laserstrahl mit der Wellenlänge von
780 nm zu absorbieren. Wenn solch eine optische Vorrichtung 35 verwendet
wird, wird dementsprechend der gesamte Laserstrahl mit der Wellenlänge von
635 nm durch die optische Vorrichtung 35 durchgelassen,
wohingegen der Rand des Laserstrahls mit der Wellenlänge von
780 nm durch das Polarisationsglas abgeschirmt wird und dessen zentraler
Bereich gebeugt wird, um die Objektivlinse 7 zu erreichen,
während
er seinen Durchmesser vergrößert.
-
Es ist zu beachten, dass das Glas
nur den Laserstrahl mit der Wellenlänge von 780 nm durch Absorption
abschirmen muss, wobei ein farbiges Glas zum Absorbieren des Laserstrahls
der Wellenlänge
von 780 nm anstelle des Polarisationsglases verwendet werden kann.
-
Obwohl der zentrale Bereich der optischen
Vorrichtung selektiv ein Beugungsphänomen in Übereinstimmung mit der Wellenlänge des
Laserstrahls bewirkt, ist weiterhin die vorliegende Erfindung nicht
darauf beschränkt,
und der zentrale Bereich der optischen Vorrichtung kann selektiv
ein Beugungsphänomen
in Übereinstimmung
mit einer Polarisationsebene des Laserstrahls bewirken. Insbesondere
kann der zentrale Bereich der optischen Vorrichtung nur Laserstrahlen
beugen, die in der Querrichtung in der Zeichnung polarisiert sind, und
nicht Laserstrahl beugen, die in der Längsrichtung in der Zeichnung
polarisiert sind.
-
[Abänderung des Halbleiterlasers]
-
Wenn die Laserchips 1a und 1b auf
derselben Ebene angeordnet sind, die, wie in 38 gezeigt, senkrecht zu einer optischen
Achse ist, verändert
sich die Brennweite für
die Kollimatorlinse 3 mit einem einzelnen Material in Übereinstimmung
mit der Wellenlänge
des Laserstrahls. Insbesondere ist die Brennweite der Kollimatorlinse 3 für die Wellenlänge von
780 nm um 0,15 mm länger
als die der Wellenlänge
von 635 nm. Solch eine Veränderung
in der Brennweite bewirkt chromatische Aberration.
-
Wenn die Laserchips 1a und 1b auf
einem Brennpunkt der Kollimatorlinse 3 für den Laserstrahl
mit der Wellenlänge
von 635 nm angeordnet sind, wird z. B. ein Laserstrahl 25 mit
der Wellenlänge
von 635 nm, der von dem Laserchip 1a emittiert wird, durchgeleitet
und durch die Kollimaterlinse 3, wie in 40A gezeigt, parallel ausgerichtet. Allerdings
wird, wie in 40B gezeigt,
ein Laserstrahl 27 mit der Wellenlänge von 780 nm, der von dem
Laserchip 1b emittiert wird, nicht parallel ausgerichtet,
selbst nachdem er durch die Kollimatorlinse 3 geleitet
wurde. Somit wird der Laserstrahl 27 mit der Wellenlänge von
780 nm nicht genau auf die signalaufnehmenden Oberfläche der
CD-R oder der CD-ROM durch die Objektivlinse fokussiert, wodurch
chromatische Aberration bewirkt wird.
-
Um eine solche chromatische Aberration
zu vermeiden, ist dann vorzugsweise der Laserchip 1a durch eine
erste Brennweite F1 von der Kollimatorlinse so beabstandet, dass
der Laserstrahl 25 mit der Wellenlänge von 635 nm durchgeleitet
wird und durch die Kollimatorlinse 3 parallel ausgerichtet
wird, und ist der Laserchip 1b durch eine zweite Brennweite
F2, die um 0,15 mm länger
als die erste Brennweite F1 ist, von der Kollimatorlinse 3 so
beabstandet, dass der Laserstrahl mit der Wellenlänge von
780 nm durchgeleitet wird und durch die Kollimatorlinse 3,
wie in 41B gezeigt,
parallel ausgerichtet wird.
-
Es ist zu beachten, dass in 38 ein Strahlteiler 36 zwischen
der optischen Vorrichtung 5 und der Kollimatorlinse 3 anstelle
des Halbspiegels 2 angeordnet ist. Somit ist eine Sammellinse 37 zwischen
dem Strahlteiler 36 und dem Fotodetektor 8 angeordnet,
um den Laserstrahl von dem Strahlteiler 36 zu dem Fotodetektor 8 zu
sammeln.
-
Um eine Verschiebung der optischen
Achsen zu vermeiden, braucht weiterhin nur eine Ausstrahlungsöffnung für die Laserstrahlen
mit den Wellenlängen
von 635 nm und 780 nm bereitgestellt zu werden. Wie in 42 gezeigt, hat z. B. der
Halbleiterlaser 31 einen optischen Wellenleiter 39,
um die Laserstrahlen mit den Wellenlängen von 635 nm und 780 nm
zu vereinen. Der optische Wellenleiter 39 hat, wie in 43 gezeigt, eine Y-Form
und enthält
zwei Einfallöffnungen,
die entgegen den Ausstrahlöffnungen
der Laserchips 1a bzw. 1b angeordnet sind, und
eine Ausstrahlöffnung,
die in Verbindung mit diesen zwei Einfallöffnungen steht. Nach solch
einem Halbleiterlaser 38 sind die Leuchtpunkte der Laserstrahlen
mit den Wellenlängen
von 635 nm und 780 nm im Wesentlichen die gleichen, so dass eine
Verschiebung der optischen Achsen verhindert wird.
-
Während,
wie in den 44A und 44B gezeigt, die Laserchips 1a und 1b,
die nebeneinander liegen, auf der Basis 1c angebracht sind,
ist, wie in 45 gezeigt,
ein bestimmter Abstand PL1 zwischen ihren Ausstrahlungspunkten PA
und PB vorgesehen. Die Entfernung PL1 entspricht einer Breite der
Laserchips 1a und 1b, die allgemein zwischen 300
um und 350 um liegt. Da eine Verschiebung der Ausstrahlungsöffnungen
PA und PB Aberration bewirken kann, ist die Entfernung PL1 vorzugsweise
so gering wie möglich.
-
Dann werden, wie in 46 gezeigt, die Ausstrahlungspunkte PA
und PB vorzugsweise von den Zentren der Laserchips 1a und 1b versetzt
gebildet, um die Entfernung PL2 dazwischen zu verringern. Andernfalls kann,
nachdem die Ausstrahlungspunkte PA und PB in den Zentren der Laserchips 1a und 1b gebildet
wurden, wie in 47 gezeigt,
ein Abstand PL3 zwischen den Ausstrahlungspunkten PA und PB verringert
werden, indem die Seitenenden der Laserchips 1a und 1b,
die nebeneinander liegen, abgeschnitten werden.
-
Wie oben beschrieben, sind die Laserchips 1a und 1b so
angeordnet, dass sie mit einer ihrer Seiten aneinander liegen und
die Abstände
zwischen den Ausstrahlungspunkten PA und PB und einer ihrer Seiten kürzer als
die Abstände
zwischen den Ausstrahlungspunkten PA und PB und den anderen Seiten
sind, die jeweils entgegengesetzt zu den einen Seiten liegen.
-
Weiterhin muss der Halbleiterlaser 1 einen
Fotodetektor aufweisen, um den davon emittierten Laserstrahl zu überwachen.
Wenn zwei Laserchips 1a und 1b, wie oben beschrieben,
vorgesehen sind, können
zwei Fotodetektoren vorgesehen sein, die den Laserchips 1a und 1b entsprechen.
Wie in 48 gezeigt, ist
allerdings vorzugsweise ein einzelner Fotodetektor 44 vorgesehen,
um die Laserstrahlen mit den Wellenlängen von 635 nm und 780 nm
zu überwachen,
die von den Rückseiten
der Laserchips 1a und 1b austreten.
-
Der Halbleiterlaser 1 hat
vier Anschlüsse 45 bis 48.
Wie in 49A gezeigt,
ist der Anschluss 45 mit den Anodenelektroden der Laserchips 1a und 1b und
einer Kathodenelektrode eines Fotodetektors 44 verbunden.
Der Anschluss 46 ist mit einer Kathodenelektrode des Laserchips 1a verbunden.
Der Anschluss 47 ist mit einer Kathodenelektrode des Laserchips 1b verbunden.
Der Anschluss 48 ist mit einer Anodenelektrode des Fotodetektors 44 verbunden.
Da der Anschluss 45 mit den einen Elektroden des Laserchips 1a und 1b und des
Fotodetektors 44 verbunden ist, kann die Anzahl der Anschlüsse für den Halbleiterlaser 1 verringert
werden.
-
Wie in 49 gezeigt,
können
die Anschlüsse 45 und 48 auch
jeweils mit den Anoden- und
Kathodenelektroden des Fotodetektors 44 verbunden sein.
-
Ersatzweise ist, wie in 49C gezeigt, der Anschluss 45 mit
den Kathodenelektroden der Laserchips 1a und 1b und
des Fotodetektors 44 verbunden, ist der Anschluss 46 mit
der Anodenelektrode des Laserchips 1a verbunden, ist der
Anschluss 47 mit der Anodenelektrode des Laserchips 1b verbunden
und ist der Anschluss 48 mit der Anodenelektrode des Fotodetektors 44 verbunden.
-
Ersatzweise kann, wie in 49D gezeigt, der Anschluss 45 mit
den Kathodenelektroden der Laserchips 1a und 1b und
der Anodenelektrode des Fotodetektors 44 verbun den sein,
kann der Anschluss 46 mit der Anodenelektrode des Laserchips 1a verbunden
sein, kann der Anschluss 47 mit der Anodenelektrode des Laserchips 1b und
der Anschluss 48 mit der Kathodenelektrode des Fotodetektors 44 verbunden
sein.
-
[Anordnung des optischen
Systems]
-
50 ist
eine Aufsicht, die nur ein optisches System dieser optischen Aufnahmevorrichtung
zeigt. Es ist zu beachten, dass in 50 ein
Beugungsgitter 40 für
ein Drei-Strahl-Verfahren
zwischen dem Halbleiterlaser 1 und dem Halbspiegel 2 angeordnet
ist. Zusätzlich
ist ein Wollaston-Prisma 41 zwischen dem Halbspiegel 2 und
dem Fotodetektor 8 angeordnet, um den Laserstrahl mit der
Wellenlänge
von 635 nm oder 780 nm in einer vorbestimmten Stellung auf dem Fotodetektor 8 zu
sammeln.
-
Während
die Objektivlinse 7 und die optische Vorrichtung 5 an
der oberen Seite des Spiegels 4 in 50 gezeigt sind, sind sie unmittelbar über dem
Spiegel 4 angeordnet. Mit anderen Worten ist die optische Achse
der Objektivlinse 7 senkrecht zu der optischen Achse des
Halbleiterlasers 1 und nicht parallel zu ihr.
-
Wie in 51A gezeigt,
ist das in 50 gezeigte
optische System in einem Körper 42 aufgenommen.
Dieser Körper 42 wird
zwischen zwei Führungswellen 43 unterstützt. Da
die Führungswellen 43 in
einer radialen Richtung der optischen Platte vorgesehen sind, kann
sich die optische Aufnahmevorrichtung mit solch einem optischen
System und dem Körper 42 in
der radialen Richtung der optischen Platte entlang der Führungswellen 43 bewegen.
Somit kann die Objektivlinse 7 in einer Richtung zu einer
oder weg von einer Laufachse ( dem Zentrum der optischen Platte)
eines Spindelmotors 44 bewegt werden.
-
Bei der in 51A gezeigten optischen Aufnahmevorrichtung
ist die optische Achse LN1 des Laserstrahls, der in den Spiegel 4 eintritt,
mit einer Senkrechten LN2 hinsichtlich der zwei Führungswellen 43 ausgerichtet,
so dass für
eine relativ lange Entfernung GL1 zwischen den Führungswellen 43 gesorgt
ist.
-
Daher ist das optische System vorzugsweise
so angeordnet, dass die optische Achse LN1 des Laserstrahls, der
in den Spiegel 4 eintritt, hinsichtlich der Senkrechten
LN2 für
die zwei Führungswellen 43 gewinkelt ist,
um einen spitzen Winkel θ zu
bilden (z. B. zwischen 30° und
45°). Mit
solch einer Anordnung wird dafür gesorgt,
dass zwischen den Führungswellen 43 eine
Entfernung GL2 enger als diese Entfernung GL1 ist.
-
Für
die in 51A gezeigte
Anordnung können,
falls der Halbleiterlaser 1 so angeordnet ist, dass eine Linie
LN3, die durch die Ausstrahlöffnungen
der Laserchips 1a und 1b geht, wie in 51B gezeigt, parallel zu
einer Hauptoberfläche
der optischen Platte ist, die Laserstrahlen mit Wellenlängen von
635 nm und 780 nm von den Laserchips 1A und 1B Lichtpunkte
bilden, die jeweils auf beiden Seiten der Spur der optischen Platten symmetrisch
sind.
-
Wenn der Halbleiterlaser 1 so
angeordnet ist, dass die Linie LN3, die durch die Ausstrahlöffnungen
der Laserchips 1a und 1b geht, parallel zu der
Hauptoberfläche
der optischen Platte ist, würden
anderenfalls für den
Fall der in 52a gezeigten
Anordnung die Laserstrahlen Leuchtpunkte bilden, die asymmetrisch
auf den beiden Seiten der Spur sind. Wie in 52B gezeigt, ist es somit wünschenswert,
den Halbleiterlaser 1 so anzuordnen, dass die Linie LN3,
die durch die Ausstrahlöffnungen
der Laserchips 1a und 1b geht, hinsichtlich der
Hauptoberfläche
der optischen Platte gewinkelt ist, um einen spitzen Winkel θ zu bilden,
der gleich dem in 52A gezeigten
ist.
-
Zusätzlich ist das in 52B gezeigte Gehäuse 1d des
Halbleitersubstrats 1 mit einer Aussparung 1e versehen,
die parallel zu den unteren und oberen Oberflächen des Körpers 42 ist. Mit
solch einer Aussparung 1e, die in dem Gehäuse 1d des
Halbleiterlasers 1 gebildet wird, wird eine Dicke T2 für den Körper 42 erhalten, die
geringer als die in 51B gezeigte
Dicke T1 des Körpers 42 ist.
-
Während
die oben beschriebene optische Aufnahmevorrichtung auf die Wiedergabe
gerichtet ist, kann sie auch auf die Aufzeichnung oder sowohl auf
die Aufzeichnung als auch auf die Wiedergabe gerichtet sein.
