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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen optischen Abnehmer mit einer katadioptrischen Objektivlinse.
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Es werden verschiedene Verfahren
untersucht, um die Aufnahmekapazität für eine optische Aufnahme- und
Wiedergabevorrichtung zu erhöhen, wobei
die grundlegenden Schemata darin bestehen, eine Größe eines
fokussierten Punktes durch Verringern einer Lichtwellenlänge zu reduzieren
und durch Erhöhen
einer numerischen Apertur (NA) einer Objektivlinse. Ein optisches
Fokussiersystem zum Erhöhen
von NA, um die Größe eines
fokussierten Punktes zu reduzieren, wird unten unter Bezugnahme
auf 1 beschrieben.
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Ein optisches Fokussiersystem, wie
es in 1 gezeigt ist,
verwendet ein Nahfeld, um die Größe eines
fokussierten Punktes zu reduzieren, wobei es eine herkömmliche
asphärische
Linse 1 und eine sphärische
Linse 2, welche Festimmersionslinse genannt wird, umfasst.
In dem Fall, in dem das oben beschriebene optische Fokussiersystem
als eine Objektivlinse für
eine optische Speicherplatte 4 verwendet wird, sollte ein
Schieber 3 zwischen der Objektivlinse und der Speicherplatte 4 vorgesehen
sein, um die Objektivlinse darauf zuzuführen und zu bewegen. Der Schieber 3 bewegt
die sphärische
Linse 2 bezüglich
der Oberfläche
der Speicherplatte 4 und hält den Abstand zwischen der
sphärischen
Linse 2 und der Speicherplatte 4 auf weniger als
100 nm. Die asphärische
Linse 1 bricht das Laserlicht, das von einer (nicht abgebildeten)
Lichtquelle emittiert wird. Die sphärische Linse 2 fokussiert
das durch die asphärische
Linse 1 gebrochene Laserlicht auf die innere Oberfläche der
sphärischen
Linse 2, die in Richtung der Speicherplatte 4 vorgesehen
ist. Die innere Oberfläche
der sphärischen
Linse 2, auf welche das Laserlicht fokussiert wird, bildet
ein Nahfeld. Folglich wird Information über das Nahfeld auf der Speicherplatte 4 aufgenommen
oder von der Speicherplatte 4 ausgelesen.
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Wenn ein Medium, das die sphärische Linse 2 bildet,
einen Brechungsindex "n" aufweist, wird ein Winkel, auf den das
Laserlicht auf die innere Oberfläche
der sphärischen
Linse 2 fokussiert wird, groß und der Impuls des Laserlichts
wird reduziert. Als Folge wird ein Effekt des Reduzierens der Wellenlänge des Laserlichts
auf λ/n
erzeugt. Somit wird auch die NA auf NA/λ erhöht. Daher ist die Größe des fokussierten Punktes,
der schließlich
auf der Oberfläche
der sphärischen
Linse 2 gebildet wird, proportional zu 1/n2. Demzufolge
kann die Größe des Punktes
unter Verwendung des Brechungsindex n des Mediums der sphärischen
Linse 2 reduziert werden.
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Da jedoch das optische Fokussiersystem von 1 die asphärische Linse 1 und
die sphärische
Linse 2 beinhaltet, welche beide separat voneinander hergestellt
wurden, ist es schwierig, das optische Fokussiersystem mit den gewünschten
optischen Eigenschaften zusammenzusetzen und zu justieren. Da das
optische Fokussiersystem ein einfallendes Laserlicht mit einem Strahldurchmesser von
mehr als oder gleich 33 mm erfordert, wird die Größe aller
optischen Komponenten einschließlich eines
Lichtrezeptors groß.
Ebenso ist es schwer, Signale stabil aufzunehmen oder wiederzugeben, wenn
ein einfallender Laserstrahl von einem normalen Winkel bezüglich der
optischen Speicherplatte aufgrund von Vibration eines sich bewegenden
optischen Abnehmers oder einer sich drehenden optischen Speicherplatte
schräg
wegläuft.
Die Wellenlänge
von Licht einer gegenwärtig
verfügbaren
Laserdiodenlichtquelle beträgt
wenigstens etwa 500 nm und die NA der Objektivlinse ist etwa 0,6.
Wenn daher eine NA größer oder
gleich 0,6 benötigt
wird, hängt
das Verhalten des optischen Abnehmers sehr empfindlich von der Neigung
des einfallenden Strahls ab. Folglich ist es sehr viel schwerer,
das oben beschriebene optische Fokussiersystem bei der kommerziellen
Umsetzung des optischen Aufnahme- und Wiedergabeinstruments zu verwenden.
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Die
EP
2904902 (Philips) offenbart eine optische Abtastvorrichtung
mit einem Objektivlinsensystem, das aus Reflektoren besteht, die
auf der Oberfläche
eines transparenten Körpers
angeordnet sind. Da die Reflektoren sowohl den Strahlungsstrahl
fokussieren und ihn innerhalb des Körpers falten, wird eine sehr
kompakte Schreib- und/oder Leseeinheit erhalten. Die Abtastvorrichtung
kann eine sehr robuste und stabile Form erhalten, indem die Strahlungsquelle
und das Nachweissystem an der Oberfläche des transparenten Körpers befestigt
werden.
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Die
US
5125750 (Corle et al.) offenbart ein optisches Aufnahmesystem,
das eine - optische Lese/Schreib-Anordnung umfasst, welche eine
Objektivlinse zum Lesen oder Schreiben von einem optischen Medium
beinhaltet, einschließlich
einer Festimmersions linse, die zwischen der Objektivlinse vorgesehen
ist und eine Oberfläche
aufweist, die nur wenig vom Aufzeichnungsmedium beabstandet ist.
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Im Hinblick darauf, die oben beschriebenen Probleme
zu lösen
oder zu verringern, ist es eine Aufgabe von bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung, einen optischen Abnehmer mit einer katadioptrischen
Objektivlinse bereit zu stellen, der exzellente Eigenschaften bezüglich schräg einfallenden Lichtstrahlen
aufweist und der die Reduktion der Größe eines fokussierten Punktes
ermöglicht
und gleichzeitig die optischen Komponenten kompakt und leicht macht.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung, wird ein optischer Abnehmer bereit gestellt, um Information
auf einem Aufnahmemedium unter Verwendung eines Nahfelds aufzunehmen
und wiederzugeben, wobei der optische Abnehmer umfasst: eine Einheit,
die Laserlicht auf ein Aufzeichnungsmedium emittiert und das von
dem Aufzeichnungsmedium reflektierte Licht erfasst; und eine katadioptrische Objektivlinse,
die einen ersten reflektierenden Bereich, der das von der Einheit
auftreffende Licht reflektiert, einen fokussierenden Bereich, der
das von der Einheit auftreffende Licht als einen fokussierten Punkt
fokussiert, und einen zweiten reflektierenden Bereich, der das von
dem ersten reflektierenden Bereich reflektierte Licht auf den fokussierenden
Bereich reflektiert, wobei die Einheit und die katadioptrische Objektivlinse
integriert sind, um das Licht von der Einheit über die Abschnitte mit Ausnahme
des zweiten reflektierenden Bereichs der zweiten Fläche auf
die katadioptrische Objektivlinse auftrifft, wobei der optische
Abnehmer dadurch gekennzeichnet ist, dass das Nahfeld so genutzt
wird, dass der erste reflektierende Bereich und der fokussierende
Bereich eine erste Fläche
der katadioptrischen Objektivlinse bilden.
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Diese Einheit kann umfassen: eine
Lichtquelle; einen Detektor, der das Licht erfasst, das von einer
Informationsaufzeichnungsfläche,
die auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet ist, reflektiert und
durch die katadioptrische Objektivlinse hindurch gelassen wird;
und eine optische Vorrichtung, die einen optischen Weg so einstellt,
dass das Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, auf die
katadioptrische Objektivlinse gerichtet wird, und das Licht, das von
der katadioptrischen Objektivlinse reflektiert wird, auf den Detektor
gerichtet wird.
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Die Lichtquelle befindet sich bevorzugt
auf der optischen Achse der katadioptrischen Objektivlinse.
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Die Lichtquelle ist vorzugsweise
von der Einheit beabstandet.
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Der Abnehmer ist vorzugsweise von
der Einheit beabstandet.
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Die Einheit kann umfassen: eine Lichtquelle; eine
Vielzahl von Detektoren, die das Licht erfassen, das von einer Informationsaufzeichnungsfläche auf dem
Aufzeichnungsmedium reflektiert und durch die katadioptrische Objektivlinse
hindurchgelassen wird; eine Strahlteilereinrichtung, die das auftreffende Licht
teilt und das aufgeteilte Licht an jeden der Vielzahl von Detektoren
ausgibt; und eine optische Vorrichtung, die einen optischen Weg
so einstellt, dass das Licht, das von der Lichtquelle emittiert
wird, auf die katadioptrische Objektivlinse gerichtet wird, und das
Licht, das von der katadioptrischen Objektivlinse reflektiert wird
auf die Strahlteilereinrichtung gerichtet wird.
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Die Lichtquelle befindet sich bevorzugt
auf der optischen Achse der katadioptrischen Objektivlinse.
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Die Strahlteilereinrichtung ist bevorzugt
ein Wollastonprisma.
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Die Lichtquelle kann von der Einheit
beabstandet sein.
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Der Detektor ist vorzugsweise von
der Einheit beabstandet.
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Für
ein besseres Verständnis
der Erfindung, und um zu zeigen, wie Ausführungsformen derselben in die
Praxis umgesetzt werden können,
wird nun exemplarisch auf die beigefügten diagrammatischen Figuren
Bezug genommen. Es zeigen
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1 eine
Ansicht zur Erläuterung
eines herkömmlichen
optischen Fokussiersystems, das ein Nahfeld erzeugt;
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2 ein
optisches System gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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3 ein
optisches System gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
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Ein in 2 dargestelltes
optisches Abnehmersystem besitzt eine Einheit 20, die mit
einer Laserdiode 21 integriert ist, die eine Lichtaussendeeinrichtung
ist, und eine Fotodiode 23, die eine Lichtempfangseinrichtung
ist, und ein Strahlteilerprisma 22. Eine katadioptrische
Objektivlinse 30, zum Fokussieren des von der Laserdiode 21 der
Einheit 20 emittierte Licht auf eine Speicherplatte 40 und Übertragen
des reflektierten Lichts von der Speicherplatte 40 auf
die Einheit 20 ist zwischen den Einheiten 20 und
der Speicherplatte 40 vorgesehen. Die Objektivlinse 30 hat
eine Form, bei der die Einheit 20 auf der gegenüberliegenden Seite der Speicherplatte
beansprucht wird.
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Wie 2 zeigt,
wird das durch die Laserdiode 21 der Einheit 20 ausgegebene
Laserlicht über das
Strahlteilerprisma 22 gesendet und trifft in einer divergenten
Form auf die katadioptrische Objektivlinse 30 auf. In dieser
Ausführungsform
werden die Einheit 20 und die katadioptrische Objektivlinse 30 unter Verwendung
des gleichen Materials mit einem bestimmten Brechungsindex hergestellt.
Daher trifft das Licht von der Laserdiode 21 auf die katadioptrische Objektivlinse 30 auf,
ohne gebrochen zu werden. Zum Zwecke der Erläuterung wird angenommen, dass
eine Oberflächenrichtung
der Speicherplatte 40 eine erste Oberfläche ist und eine Oberfläche in Richtung
der Laserlichtquelle eine zweite Oberfläche ist. Die katadioptrische
Objektivlinse 30 weist einen ersten reflektierenden Bereich 30–1 der
ersten Oberfläche
auf, der in Richtung der Speicherplatte 40 vorgesehen ist,
einen Fokussierbereich, auf dem ein fokussierter Punkt gebildet
wird, und einen zweiten reflektierenden Bereich 30–2.
Der zweite reflektierende Bereich 30–2 ist ein übrigbleibender
Teil mit Ausnahme der Oberfläche,
die in Kontakt mit der Einheit 20 der zweiten Oberfläche steht
und eine asphärische Form
aufweist. Die erste Oberfläche
der katadioptrischen Objektivlinse 30 sendet das Licht
nur auf den fokussierenden Bereich im zentralen Teil der ersten Oberfläche aus
und reflektiert das Licht in Richtung des zweiten reflektierenden
Bereichs 30–2 der
zweiten Oberfläche
im restlichen ersten reflektierenden Bereich 30–1 ohne
den fokussierenden Bereich. Daher wird das Laser licht, das vom ersten
reflektierenden Bereich 30–1 der
ersten Oberfläche
und dem zweiten reflektierenden Bereich 30–2 der zweiten Oberfläche reflektiert
wird, auf den fokussierenden Bereich der ersten Oberfläche in Form
eines fokussierten Punktes fokussiert. Der auf den Fokussierbereich
der ersten Oberfläche
fokussierte Punkt bildet ein Nahfeld. Daher wird Information auf
den Bereich der Speicherplatte 40 aufgezeichnet, der innerhalb des
Abstands einer Wellenlänge
des Laserlichts vom Fokussierbereich der ersten Oberfläche liegt,
und daraus ausgelesen. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen der
ersten Oberfläche
und der Speicherplatte 40 weniger als 100 nm. Das durch
die katadioptrische Objektivlinse 30 gebildete Nahfeld
wird durch eine Informationsaufzeichnungsschicht auf der Speicherplatte 40 geändert. Das
reflektierte Licht, das für
eine Änderung
steht, wird durch das Strahlteilerprisma 22 reflektiert
und auf die Fotodiode 23 fokussiert.
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3 zeigt
ein optisches System gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Man erhält das in 3 gezeigte optische System durch Modifizieren
des in 2 gezeigten optischen
Systems zur Verwendung als eine magnetooptische Platte. Dieses optische
System umfasst ein Wollastonprisma 24 zwischen dem Strahlteilerprisma
und der Fotodiode 25. Hier ist das Wollastonprisma 24 ein
Prisma, um Signale von der magnetooptischen Platte 40–1 gemäß einem
Polarisationszustand zu separieren, was für einen Fachmann offensichtlich
ist. Daher wird auf eine ausführliche
Beschreibung verzichtet. Die Fotodiode 25 von 3 hat eine Struktur, bei
der zwei Fotodioden zu einer Gerätebaugruppe,
einem sog. Package, angeordnet sind, so dass zwei durch das Wollastonprisma 24 separierte
Lichtstrahlen nachgewiesen werden können.
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Da die Elemente der 3, die die gleichen Bezugszeichen wie
jene von 2 aufweisen,
die gleichen Funktionen wie die von 2 besitzen,
wird auf deren detaillierte Beschreibung verzichtet. Nachfolgend
wird die Arbeitsweise der zusätzlichen
Elemente beschrieben. Wie oben beschrieben wurde, wird Licht, das
von der Laserdiode 21 emittiert wurde, auf die magnetooptische
Platte 40–1 fokussiert,
und das von der magnetooptischen Scheibe 40-1 reflektierte
Licht trifft auf das Strahlteilerprisma 22 entlang der
gleichen optischen Wegstrecke, wie beim Fokussierpfad. Das auf das
Strahlteilerprisma 22 auftreffende Licht wird durch dieses
reflektiert und trifft auf das Wollastonprisma 24. Das Wollastonprisma 24 gibt
das einfallende Licht als zwei aufgespaltene Lichtstrahlen an die
Fotodiode 25 aufgrund der optischen Eigenschaften aus.
Die Fotodiode 25 fokussiert das durch das Wollastonprisma 24 aufgespaltene
Licht in eins zu eins entsprechend an jede der zum Package zusammengefassten
Fotodioden (nicht abgebildet).
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen wurden
nur bezüglich
des Falls beschrieben, bei dem die Einheit 20 und die Objektivlinse 30 denselben Brechungsindex
besitzen. Jedoch können
die Einheit 20 und die Objektivlinse 30 aus verschiedenen
Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex hergestellt werden.
Es ist ebenso möglich,
dass die Laserdiode 21 und die Fotodiode 23 in
der Einheit 20 am Strahlteilprisma 22 befestigt
sind oder in einer separaten Einheit vorgesehen sind, wobei beide
um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sind. Ferner
beschreiben die obigen Ausführungsformen,
dass die Objektivlinse 30 als ein Schieber 3 fungiert,
wie in 1 gezeigt ist.
Jedoch kann ein separater Schieber zwischen die Objektivlinse 30 und
den Speicherplatten 40 und 40–1 vorgesehen sein, welche
die gleiche Funktion implementiert wie oben.
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Wie beschrieben wurde, ermöglicht es
die vorliegende Erfindung, dass die Komponenten des optischen Systems
kompakt und leicht sind, und dass der optische Abnehmer dünn ist,
so dass er für
ein schmales Gerät
wie einen Notebook-Computer verwendet werden kann.
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Obwohl nur bestimmte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung speziell beschrieben wurden, versteht es
sich von selbst, dass zahlreiche Modifikationen innerhalb des Umfangs
der Ansprüche durchgeführt werden
können.