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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Objektivlinse, ein Wiedergabegerät und eine Wiedergabemethode
bzw. ein Wiedergabeverfahren, welche diese Objektivlinse verwenden,
die so ausgebildet ist, dass ein von einer gemeinsamen Lichtquelle
emittierter Lichtstrahl durch eine einzelne bzw. einzige Linse auf
jeweilige Signalaufzeichnungsflächen
wenigstens zweier optischer Platten, die Lichtübertragungsschichten unterschiedlicher
Dicken zur wahlweisen Wiedergabe der optischen Platte aufweisen,
fokussiert werden kann.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
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In der Vergangenheit ist weitverbreitet
die Compact-Disc (nachfolgend als CD bezeichnet) als eine optische
Platte verwendet worden, die ein Aufzeichnungsmedium zur Wiedergabe
aufgezeichneter Information unter Verwendung eines Lichtstrahls
ist. Neuerdings sind jedoch neue Aufzeichnungsmedia zur digitalen
Wiedergabe einer langen Videoaufzeichnung oder dgl. wie beispielsweise
die digitale (vielseitig einsetzbare) Videoplatte (bzw. Digital
Video (Versatile) Disc (nachfolgend als DVD bezeichnet) entwickelt
worden.
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Wenn digitale Information von einem
Aufzeichnungsmedium unter Verwendung eines wie oben beschriebenen
Lichtstrahls auszulesen ist, wird ein Lichtstrahl zu Pits (kleine
Vertiefungen bzw. Veränderungen)
auf Spuren des Aufzeichnungsmediums gestrahlt und sein reflektiertes
Licht detektiert. Ein Pegel des reflektierten Lichts wird berechnet
und durch eine Wiedergabeverarbeitungseinheit und/oder dgl. in binäre Daten
umgewandelt, wodurch aufgezeichnete Information wiedergegeben werden kann.
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1 zeigt
ein Beispiel einer Struktur einer optischen Kopfeinheit für eine CD.
Eine Laserdiode 21, die eine Lichtquelle bildet, emittiert
Laserlicht, dessen Wellenlänge
780 nm beträgt.
Ein Gitter 22 ist so angeordnet, dass ein von der Laserdiode 21 emittiertes
einzelnes Laserlicht in mehrere (im Wesentlichen drei) Laserlichter
geteilt wird, wobei eines dieser drei Laserlichter zum Auslesen
von Daten und für einen
Fokussierungs-Servomechanismus verwendet wird und zwei verbleibende
Laserlichter für
einen Spurführungs-
bzw. Nachführungs-Servomechanismus
verwendet werden.
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Ein Strahlteiler 23, der
eine aus transparenten parallelen Platten gebildete spektroskopische Einrichtung
ist, reflektiert zu einer Objektivlinse 24 das Laserlicht,
das von der Laserdiode 21 emittiert wird und durch das
Gitter 22 auf diese einfällt. Der Strahlteiler gibt
außerdem
von einer CD 100 reflektiertem (konvergierten) Licht, das
durch die Objektivlinse 24 zurückgekommen ist, einen Astigmatismus und
macht, dass dieses Licht durch ihn zu einer Fotodiode 25 hindurchgeht.
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Die Objektivlinse 24 konvergiert
das Laserlicht und macht, dass es auf eine Informationsaufzeichnungsschicht 102 der
CD 100, wo feine Pits angeordnet sind, strahlt. Die Objektivlinse 24 konvergiert
außerdem
das von der Informationsaufzeichnungsschicht 102 der CD 100 reflektierte
Licht und macht, dass es durch den Strahlteiler 23 auf
die Fotodiode 25 einfällt.
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Wird außerdem die numerische Apertur
(NA) der Objektivlinse 24 größer, so wird der Konvergenzwinkel
des Lichts größer, wodurch
das Licht auf einen kleineren Bereich konvergiert werden kann. Bei diesem
Beispiel ist eine Objektivlinse mit der NA von 0,45 als die Objektivlinse 24 verwendet.
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Die Fotodiode 25 ist so
angeordnet, dass sie das zurückkommende
Licht des von der Laserdiode 21 auf die CD 100 gestrahlten
Laserlichts detektiert. Da das Laserlicht vom Gitter 22 in
drei Lichter geteilt wird, weist die Fotodiode 25 ebenfalls
drei damit korrespondierende Lichtempfangsteile auf. Einer dieser Teile
der Fotodiode 25 ist ein Licht emp fangender zum Empfang
des gelesene Daten aufweisenden Laserlichts. Die verbleibenden zwei
Teile derselben werden verwendet, um die zwei Laserlichter zur Spur-
bzw. Nachführung
und zur Steuerung der Nachführung
der Objektivlinse 24 auf der Basis einer Menge der empfangenen
Lichter derart, dass das Laserlicht zum Lesen von Daten auf eine
vorbestimmte Spur gestrahlt werden kann, zu empfangen.
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Das von der Informationsaufzeichnungsschicht 102 reflektierte
und dann auf die Fotodiode 25 einfallende Laserlicht enthält einen
Astigmatismus, da es den Strahlteiler 23 als konvergierendes Licht
passiert. Die Fokusierungsservooperation wird durch Verwendung dieses
Astigmatismusses bewirkt.
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Die CD 100 als ein Aufzeichnungsmedium weist
die auf einem Substrat 101 ausgebildete Informationsaufzeichnungsschicht 102,
die eine Lichtübertragungsschicht
mit einer Dicke t von 1,2 mm ist, und einen auf der Informationsaufzeichnungsschicht 102 ausgebildeten
Schutzfilm 103 auf. Das von der Laserdiode 21 emittierte
Laserlicht durchdringt das transparente Substrat 101 und
bestrahlt dann die Informationsaufzeichnungsschicht 102.
Die Informationsaufzeichnungsschicht 102 weist mit der
aufgezeichneten Information korrespondierende Pits auf. Wenn das
Laserlicht die Pits bestrahlt, wird eine Diffraktion verursacht,
so dass die Intensität
des zurückkommenden
Lichts (das auf dem Aufzeichnungsmedium reflektierte und dann auf
die Fotodiode 25 einfallende Licht) geschwächt ist.
Wenn das Laserlicht einen Abschnitt mit keinem Pit bestrahlt, wird
es intakt reflektiert, so dass die Intensität des zurückkehrenden Lichts verstärkt ist.
Die Fotodiode 25 detektiert solche zurückkehrenden Lichter und wandelt
die Intensität
der zurückkehrenden
Lichter in die Binärzeichen „1", „0" um. Auf diese Weise
werden die auf der CD 100 aufgezeichneten Daten als die
Pits ausgelesen.
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Die aufgezeichnete Information wird
auf die vorstehend beschriebene Weise ausgelesen, indem bewirkt
wird, dass das Laserlicht die Pits der CD während der Ausführung des
Nachführungsservos
und des Fokussierungsservos bestrahlt und dann sein zurückkehrendes
Licht detektiert wird.
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Andererseits ist neuerdings eine
DVD 200 mit einer solchen Struktur, wie sie in der 2 gezeigt ist, vorgeschlagen
worden. Während
die CD 100 eine auf nur einer Innenseitenfläche aufgezeichnete
Information aufweist, weist die DVD 200 eine auf zwei Innenseitenflächen aufgezeichnete
Information auf. Insbesondere ist die DVD 200 aus zwei
Teilen gebildet, in deren einem Teil eine Informationsaufzeichnungsschicht 202 auf
einem Substrat 201 ausgebildet ist und ein Schutzfilm 203 auf
der Informationsaufzeichnungsschicht 202 ausgebildet ist
und in deren anderem Abschnitt eine Informationsaufzeichnungsschicht 302 auf
einem Substrat 301 ausgebildet ist und ein Schutzfilm 303 auf
der Informationsaufzeichnungsschicht 302 ausgebildet ist.
Die zwei Teile sind durch Verbinden beider Schutzfilme 203 und 303 befestigt.
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In der DVD 200 sind, da
die Information in hoher Dichte aufgezeichnet ist, die Substrate 201 und 301 im
Vergleich zu dem der CD 100 in der Dicke kleiner ausgebildet,
um einen Einfluss aufgrund einer Schräge bzw. Schrägverzerrung,
eines Fehlers der Substratdicke usw. zu mildern. In anderen Worten
ist das Substrat 101 der CD 100 so ausgebildet,
dass es 1,2 mm dick ist, während
die Substrate 201 und 301 der DVD 200 so
ausgebildet sind, dass sie jeweils 0,6 mm dick sind. Auch sind eine
Pitlänge
und ein Abstand zwischen Pits in der DVD 200 kleiner als
bei der CD 100 gemacht.
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Da die Aufzeichnungsdichte einer
solchen DVD 200 auf diese Weiser höher als die Aufzeichnungsdichte
der CD 100 ist, wird eine Laserdiode, die ein Laserlicht
mit einer kürzeren
Wellenlängen
(635 bis 650 nm) als das der Laserdiode 21 für die CD
erzeugt, als die Laserdiode 41 der optischen Kopfeinheit
für die
DVD verwendet. Außerdem
weisen anders als die Laserdiode ein Gitter 42, ein Strahlteiler 43,
eine Objektivlinse 44 und eine Fotodiode 45 die gleiche
Struktur wie bei der optischen Kopfeinheit für die CD auf.
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Da jedoch die DVD 200 im
Vergleich mit dem der CD 100 ein winziges Pit aufweist,
ist eine Objektivlinse mit einer numerischen Apertur NA, die größer (NA
= 0,6) als die (NA = 0,45) der Objektivlinse 24 für die CD 100 ist,
als die Objek tivlinse 44 für die DVD 200 verwendet.
Durch Verwendung einer solchen Objektivlinse 44, deren
numerische Apertur groß ist, ist
es möglich,
das Laserlicht auf einen kleineren Bereich zum Lesen der winzigen
Pits zu konvergieren.
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Wie oben beschrieben ist es, da die
Struktur der Objektivlinse zwischen der CD 100 und DVD 200 differiert,
normalerweise erforderlich, unterschiedliche optische Kopfeinheiten
zu verwenden, um die Information vom Aufzeichnungsmedium auszulesen. Wenn
beispielsweise die optische Kopfeinheit für die DVD für die CD zu verwenden ist,
tritt aufgrund einer Differenz zwischen der Dicke der Substrate 101 für die CD 100 und
derjenigen der Substrate 201 und 301 der DVD 200 sowie
einer Differenz zwischen den numerischen Aperturen ein Einfluss
durch die sphärische
Aberration auf.
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Wenn beispielsweise die Wiedergabe
auf einer CD mit dem Substrat, dessen Dicke 1,2 mm beträgt, durch
die Objektivlinse mit der numerischen Apertur von 0,6, die für die DVD 200 mit
dem Substrat, dessen Dicke 0,6 mm beträgt, ausgeführt wird, steigt die auftretende
sphärische
Aberration im Seidel'schen
sphärischen
Aberrationskoeffizienten W40 vierter Ordnung
sogar bis zu 3,6 μm
an. Wird dies durch den quadratischen Mittelwert (= root mean square
= rms) ausgedrückt,
beträgt
sie 0,628 rms·μs (wenn auf
die Wellenlänge λ (= 650 nm)
normiert, 0,412 rms·λ). Aus diesem
Grund ist es bei der optischen Platte generell erforderlich, dass
die Gesamtsumme des quadratischen Mittelwertes der Aberrationen
aller optischer Systeme kleiner als der Marechal-Kriterium-Wert
0,07 rms·λ ist. Deshalb
ist es schwierig, von der CD 100 mit der optischen Kopfeinheit
für die
DVD Daten zu lesen.
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Infolgedessen hat die Anmelderin
der vorliegenden Erfindung beispielsweise in der Japanischen Patentanmeldung
Nr. 277400/1994 vorgeschlagen, dass die optische Kopfeinheit für die DVD
durch Einstellen der NA der Objektivlinse in Abhängigkeit von der Art des verwendeten
Aufzeichnungsmediums auf die CD angewendet werden kann.
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3 und 4 illustrieren das Prinzip
von dem, was vorstehend beschrieben ist. Wie in den 3 und 4 gezeigt
weist diese Struktur zusätzlich zu
der Struktur der in 16 gezeigten
optischen Kopfeinheit für
die DVD außerdem
eine Blende 51, eine Treibereinheit 53 zum Antrieb
dieser Blende 51 und eine Unterscheidungseinrichtung 52 zur
Unterscheidung der Art des Aufzeichnungsmediums auf.
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Wenn die Unterscheidungseinrichtung 52 die Art
des Aufzeichnungsmediums unterscheidet und dann die Treibereinheit 53 arbeitet,
um die Daten von der DVD 200 entsprechend einem Resultat
der Unterscheidung zu lesen, macht sie die Blende 51 weit auf,
so dass die NA der Objektivlinse 44 wie in 3 gezeigt gleich 0,6 sein kann. Im Gegensatz
dazu macht der Treiber 53 beim Lesen der Daten von der CD 100 die
Blende 51 weniger weit auf, so dass die NA der Objektivlinse 44 wie
in 4 gezeigt gleich 0,45
sein kann. In anderen Worten ist es beim Lesen der Daten von der
CD 100 möglich,
die Ausleseoperation durch Reduzierung der numerischen Apertur der
Objektivlinse 44 zum Mildern des Einflusses der sphärischen
Aberration (W40 ist proportional zur vierten
Potenz der numerischen Apertur) auszuführen.
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Wird jedoch eine solche Blende 51 wie
oben beschrieben neu vorgesehen, nimmt die Zahl Teile der optischen
Kopfeinheit zu, was sie teuer macht, und das ganze Gerät wird auch
groß bzw.
sperrig. Da außerdem
die Blende 51 mechanisch betätigt wird, tendiert sie dazu,
durch Vibrationen beeinflusst zu werden. Überdies wirkt die mechanisch
betriebeneBlende 51 mit einer gewissen Verzögerung,
was ein Problem hervorruft und eine Störung verursachen kann.
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Als ein alternatives, wenn auch nicht
gezeigtes Mittel ist ein optisches System vorgeschlagen worden,
bei dem das Auslesen einer CD auch durch Kombination einer Hologrammlinse
mit der Objektivlinse sichergestellt wird. In diesem Fall besteht
jedoch das Problem, dass die Hinzufügung der Hologrammlinse bewirkt,
dass die Kosten ansteigen, und insbesondere ist es sehr schwierig,
die Aberration des optischen Systems zu kontrollieren.
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Aus dem Dokument EP-A-0731 458 (siehe Oberbegriff
des Anspruchs 1) geht eine Objektivlinse hervor, die zwei Berei che
unterschiedlicher numerischer Aperturen zum Fokussieren eines Lichtstrahls bei
verschiedenen Abständen,
die mit jeweiligen Signalaufzeichnungsflächen zweier optischer Platten, die
Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken aufweisen, korrespondieren, aufweist.
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Das Dokument EP-A-0780 838, das Stand der
Technik nach Artikel 54(3) und (4) EPÜ ist, zeigt auch eine Objektivlinse
zum Fokussieren eines Lichtstrahls auf Signalaufzeichnungsflächen optischer Platten,
die Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken aufweisen.
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ZUSAMMNFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im Hinblick auf solche Aspekte ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Objektivlinse,
ein Wiedergabegerät
und ein Wiedergabeverfahren unter Verwendung dieser Objektivlinse,
die das Auslesen sowohl einer DVD als auch einer CD durch eine einzelne
bzw. einzige Linse ohne Hinzufügung
irgendeines peripheren Teils sicherstellen kann, bereitzustellen.
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Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe
stellt die vorliegende Erfindung eine Objektivlinse zur Fokussierung
eines von einer gemeinsamen Lichtquelle emittierten Lichtstrahls
auf jede von einer ersten und einer zweiten Signalaufzeichnungsfläche jeweiliger Lichtübertragungsschichten
in Aufzeichnungsmedia, wobei die Lichtübertragungsschichten unterschiedliche
Dicken aufweisen, bereit. Die Objektivlinse weist auf: ein einzelnes
bzw. einziges Linsenelement mit einer numerischen Apertur von NA
von 0,6 zur Fokussierung des Lichtstrahls auf die erste Signalaufzeichnungsfläche und
eine Korrekturlinsenfläche
auf dem einzigen Linsenelement in einem Bereich einer numerischen
Apertur NA von etwa 0 bis 0,35 zur Korrektur einer Aberration, die
verursacht wird, wenn das einzige Linsenelement den Lichtstrahl
auf die zweite Signalaufzeichnungsfläche fokussiert, dadurch gekennzeichnet,
dass die Korrekturlinsenfläche
auf einer Seite des einzigen Linsenelements angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt
auch ein Wiedergabegerät
bereit, das aufweist: eine optische Kopfeinheit zum Be wirken, dass
ein Lichtstrahl auf jede von einer ersten und zweiten Signalaufzeichnungsfläche jeweiliger
Lichtübertragungsschichten
in Aufzeichnungsmedia strahlt, wobei die Lichtübertragungsschichten unterschiedliche
Dicken aufweisen, und dann umwandeln eines von der ersten oder der zweiten
Signalaufzeichnungsfläche
reflektierten Lichts in ein elektrisches Signal, und eine Wiedergabeverarbeitungseinheit
zur Wiedergabe von auf den Signalaufzeichnungsflächen aufgezeichneten Wiedergabeinformationssignalen
in Abhängigkeit
von dem elektrischen Signal, wobei die optische Kopfeinheit aufweist:
eine Lichtquelle zum Emittieren eines gemeinsamen bzw. normalen
Lichtstrahls, eine optische Teilereinrichtung zum Teilen des Lichtstrahls durch
Reflexion und Durchdringung, eine Objektivlinse, die eine gemeinsame
bzw. normale Linse mit einer numerischen Apertur NA von 0,6 zum
Fokussieren des von der optischen Teilereinrichtung reflektierten
gemeinsamen bzw. normalen Lichtstrahls auf die erste Signalaufzeichnungsfläche ist
und eine in einem Bereich einer numerischen Apertur NA von etwa 0
bis 0,35 angeordnete Korrekturlinsenfläche zur Korrektur einer Aberration,
die verursacht wird, wenn die zweite Signalaufzeichnungsfläche gelesen
wird, aufweist, und eine Lichtdetektoreinrichtung zum Empfang von
Licht, das von der ersten oder der zweiten Signalaufzeichnungsfläche reflektiert
wird und die optische Teilereinrichtung durchdringt, um dieses Licht
in ein elektrisches Signal umzuwandeln, wobei die Wiedergabeverarbeitungseinheit
zum Verarbeiten des elektrischen Signals in Abhängigkeit von dem von der Lichtdetektoreinrichtung
detektierten reflektierten Licht zur Wiedergabe ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturlinsenfläche auf einer
Seite des einzelnen einzigen Linsenelements angeordnet ist.
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Außerdem stellt die vorliegende
Erfindung ein Wiedergabeverfahren zum Fokussieren eines Lichtstrahls
durch eine einzige gemeinsame bzw. normale Linse zum Bestrahlen
jeder von einer ersten und zweiten Signalaufzeichnungsfläche einer
ersten und einer zweiten Lichtübertragungsschicht
in Aufzeichnungsmedia bereit, wobei die zweite Lichtübertragungs schicht
eine größere Dicke
als die erste Lichtübertragungsschicht
aufweist, Umwandeln ihres reflektierten Lichts in ein elektrisches
Signal und Wiedergeben eines auf der Signalaufzeichnungsfläche in Abhängigkeit
von dem elektrischen Signal aufgezeichneten Wiedergabeinformationssignals.
Das Verfahren weist außerdem
den Schritt auf: Verwenden als eine Linse zum Strahlen eines Lichtstrahls auf
die erste oder die zweite Signalaufzeichnungsfläche der Aufzeichnungsmedia
einer so ausgebildeten Objektivlinse mit einer numerischen Apertur
NA von 0,6, dass sie den Lichtstrahl auf die erste Signalaufzeichnungsfläche fokussiert
und dass sie eine in einem Bereich einer numerischen Apertur von
etwa 0 bis 0,35 angeordnete Korrekturlinsenfläche zur Korrektur einer Aberration,
die verursacht wird, wenn die Objektivlinse den Lichtstrahl auf
die zweite Signalaufzeichnungsfläche
fokussiert, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturlinsenfläche auf
einer Seite des einzelnen bzw. einzigen Linsenelements angeordnet
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung, welche die Struktur zum Lesen einer
CD mittels der konventionellen optischen Kopfeinheit für die CD zeigt
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2 ist
eine Darstellung, welche die Struktur zum Lesen einer DVD mittels
der konventionellen optischen Kopfeinheit für die DVD zeigt;
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3 ist
eine schematische Darstellung, welche die Struktur zum Lesen einer
DVD mittels der sowohl der DVD als auch der CD gemeinsamen konventionellen
optischen Kopfeinheit zeigt;
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4 ist
eine schematische Darstellung, welche die Operation des Lesens der
CD mittels der gleichen Kopfeinheit wie in 3 zeigt;
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5 ist
ein strukturelles Blockschaltbild eines optischen Plattenwiedergabegeräts, die
eine Objektivlinse gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet;
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6 ist
eine strukturelle schematische Darstellung der optischen Kopfeinheit
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7 ist
ein Kondensiertlichtdiagramm, das jeweilige Strahlspuren eines Lichtstrahls
zeigt, wenn der Lichtstrahl auf die DVD und ohne eine Platte durch
die Objektivlinse mit der numerischen Apertur NA = 0,6 kondensiert
ist;
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8 ist
ein Diagramm, das die sphärische Aberration
des Lichtstrahls zeigt, die auftritt, wenn in der 7 keine Platte vorhanden ist;
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9 ist
ein Kondensiertlichtdiagramm, das Strahlspuren des Lichtstrahls
zeigt, wenn der Lichtstrahl auf die DVD und die CD durch die Objektivlinse mit
der numerischen Apertur NA = 0,6 kondensiert ist;
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10 ist
ein Kondensiertlichtdiagramm, das Strahlspuren des Lichtstrahls
zur Gewinnung der Objektivlinse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ist
ein Diagramm, das die sphärische Aberration
zur Gewinnung des Zustandes nach 10 zeigt;
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12 ist
ein Diagramm, das die auf der zentralen Seite der optischen Steuerachse
auftretende Wellenfrontaberration beim Lesen der DVD durch die Objektivlinse
für die
DVD zeigt;
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13 ist
ein Diagramm, das die Aberration zeigt, wenn die Lichtübertragungsschicht
durch die Objektivlinse für
die DVD um 0,6 mm verschoben ist;
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14 ist
ein Diagramm, das die Aberration in einer fast optimierten Position
in dem Zustand nach 13 zeigt;
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15 ist
ein Diagramm, das den idealen Zustand einer Nullaberration zum Lesen
der CD durch die Objektivlinse für
die DVD zeigt;
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16 ist
eine perspektivische Darstellung des Aussehens der Objektivlinse
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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17 eine
schematische Darstellung ist, welche die Operation des Lesens der
DVD und der CD unter Verwendung der Objektivlinse gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der Objektivlinse,
des Wiedergabegeräts
und des Wiedergabeverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachstehend unter Verwendung eines Beispiels beschrieben,
das es erlaubt, eine CD unter Verwendung einer optischen Kopfeinheit
für eine
DVD 1 zu lesen, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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5 zeigt
ein Beispiel der Konfiguration des optischen Plattenwiedergabegeräts, bei
dem eine optische Platte zwei optische Platten aufweist, die jeweils
Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken aufweisen, nämlich eine CD 1 und
eine DVD 2 mit ihren jeweiligen Signalaufzeichnungsflächen 1a bzw. 2a.
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Die Dicke einer Lichtübertragungsschicht 1c der
CD 1 von einer Lichteinfallsfläche 1b zur Signalaufzeichnungsfläche 1a ist
gleich t1 und ist größer als die Dicke t2 einer Lichtübertragungsschicht 2c der DVD
von ihrer Lichteinfallsfläche 2b zur
Signalaufzeichnungsfläche 2a.
In diesem Fall ist die Dicke t1 beispielsweise
gleich 1,2 mm und die Dicke t2 beispielsweise
gleich 0,6 mm.
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Insbesondere weist das optische Plattenaufzeichnungsgerät auf: eine
optische Kopfeinheit 3, um zu bewirken,
dass ein Lichtstrahl von beispielsweise 650 nm Wellenlänge die
Signalaufzeichnungsfläche 1a oder 2a durch
die Lichtübertragungsschicht 1c oder 2c mit
der unterschiedlichen Dicke t1 oder t2 bestrahlt, und um das reflektierte Licht
von der CD 1 oder der DVD 2 in ein elektrisches
Signal umzuwandeln, und eine Wiedergabeverarbeitungseinheit 4 zur Wiedergabe
des auf der Signalaufzeichnungsfläche 1a oder 2a in
Abhängigkeit
von dem von der optischen Kopfeinheit 3 abgeleiteten elektrischen
Signal.
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Die Wiedergabeverarbeitungseinheit 4 führt an dem
von der optischen Kopfeinheit 3 detektierten elektrischen
Signal eine Berechnungsverarbeitung aus und erzeugt Wiedergabesignale
wie beispielsweise ein HF-Signal, ein Nachführungsfehlersignal, ein Fokussierungsfehlersignal
usw. Hinsichtlich des HF-Signals werden eine EFM-Demodulation, eine CIRC-Decodierung
usw. am HF-Signal ausgeführt, um
wiedergegebene digitale Daten zu erhalten. Außerdem werden für eine optische
Platte mit beispielsweise einem Durchmesser von 64 mm eine Kompressionsdecodierung
oder dgl. ausgeführt,
um die wiedergegebenen digitalen Daten zu erhalten. Das wiedergegebene
digitale Datenausgangssignal aus der Wiedergabeverarbeitungseinheit
wird von einem Digital-zu-Analog-Wandler (D/A-Wandler) in analoge Audiodaten
eines L- und R-Kanals umgewandelt, die dann von einem Ausgangsanschluss 6 ausgegeben werden.
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Das Nachführungsfehlersignal und das
Fokussierungsfehlersignal werden einer Servoschaltung 7 zugeführt. Die
Servoschaltung 7 führt
entsprechend diesen Signalen eine Nachführungsfehlersteuerung, eine
Fokussierungsfehlersteuerung und eine Schlittensteuerung aus. Insbesondere
wird durch Zuführen
eines Fokusantriebssignals zu einem eine Objektivlinse 8 in
der optischen Kopfeinheit 3 haltenden Zweiachsenmechanismus 9 die
Objektivlinse 8 angetrieben, um sich zur Ausführung der
Fokussierungssteuerung in einer der optischen Platte 1 oder 2 nähernden
oder diese verlassenden Richtung zu bewegen. Außerdem wird durch Extrahieren
einer Niedrigfrequenzbandkomponente des Nachführungsfehlersignals ein Schlittenantriebsignal
erzeugt, um einen Schlittenmechanismus anzutreiben, wodurch bewirkt wird,
dass die ganze optische Kopfeinheit in einer Radiusrichtung der
optischen Platte 1 oder 2 bewegt wird.
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Außerdem erzeugt die Wiedergabeverarbeitungseinheit 4 ein
Spindelfehlersignal von einem durch Eingeben der Wiedergabedaten
in eine PLL-Schaltung abgeleiteten Takt. Dieses Spindelfehlersignal
wird der Servoschaltung 7 zugeführt, die eine auf einer konstanten
Geschwindigkeit (CLV) zu haltende Rotation eines Spindelmotors 10 steuert bzw.
regelt.
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In diesem Fall weist die optische
Kopfeinheit 3 wie in 6 gezeigt
auf: eine Lichtquelle 11, beispielsweise eine Laserdiode,
zum Emittieren eines gemeinsamen bzw. normalen Lichtstrahls (Wellenlänge = 650
nm) auf die Signalaufzeichnungsfläche 1a oder 2a der
CD 1 oder der DVD 2, einen Strahlteiler 13 zum
Empfang des von der Lichtquelle 11 emittierten Lichtstrahls
durch ein Gitter 12 und Teilen des Lichtstrahls, um ihn
durchgehend und reflektierend zu machen, die Objektivlinse 8 zum
Fokussieren des vom Strahlteiler 13 reflektierten Lichtstrahls
auf die Aufzeichnungsfläche 1a oder 2a der
CD 1 oder DVD 2, und einen Fotodetektor, beispielsweise
eine Foto diode, zum Empfang des von der Signalaufzeichnungsfläche 1a oder 2a reflektierten
Lichts durch den Strahlteiler 13 und umwandeln desselben
in ein elektrisches Signal.
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Nun wird nachstehend die Objektivlinse,
die den Lichtstrahl auf die Signalaufzeichnungsfläche 1a oder 2a auf
der CD 1 oder DVD 2 fokussieren kann, detailliert
beschrieben.
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Vor allen Dingen wird ein Prozess
zur Gewinnung der optimalen Objektivlinse, die es ermöglicht, dass
der Lichtstrahl auf die Signalaufzeichnungsfläche 1a oder 2a der
CD 1 oder DVD 2 fokussiert wird, beschrieben.
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7 ist
eine grafische Darstellung, die Strahlspuren des Lichtstrahls in
einem Zustand, bei dem der Lichtstrahl von 650 nm Wellenlänge auf
die DVD 2 mit der Lichtübertragungsschicht 2c von
der Lichteinfallsfläche 2b von
0,6 mm Dicke zur Signalaufzeichnungsfläche 2a durch eine
Objektivlinse mit der numerischen Apertur NA von 0,6 (NA ist durch ein
Intervall von jeweils 0,1 geteilt) emittiert wird, und Strahlspuren
des Lichtstrahls in einem ähnlichen
Zustand, außer
dass die DVD 2 nicht auf jeder Halbseite der jeweiligen
Strahlspuren in Bezug auf eine gezeigte optische Achse L vorhanden
ist, zeigt.
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Diesen Strahlspuren ist zu entnehmen,
dass der die DVD 2 durchdringende Lichtstrahl auf der Signalaufzeichnungsfläche 2a auf
der optischen Achse L fokussiert ist, wodurch die Signalaufzeichnungsfläche 2a auf
der DVD 2 gelesen werden kann, während in einem Zustand, bei
dem die DVD 2 nicht vorhanden ist, der Lichtstrahl aufgrund
der (zum Quadrat der numerischen Apertur NA quadratischen) sphärischen
Aberration über
dem Bereich von 50 Mikrometern kurz fokussiert ist. Der Zustand
der sphärischen Aberration
zu diesem Zeitpunkt ist in 8 gezeigt.
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Andererseits ist 9 eine grafische Darstellung, die unter
der zur Gewinnung der Strahlspuren des Lichtstrahls ähnlich Bedingung,
dass der Lichtstrahl der Wellenlänge
650 nm zur DVD 2 mit der Lichtübertragungsschicht 2c von
0,6 mm Dicke von der Lichteinfallsfläche 2b zur Signalaufzeichnungsfläche 2a durch
die Objektivlinse mit der numerischen Apertur NA von 0,6 (NA ist
in ein Intervall von jeweils 0,1 geteilt) emittiert wird, Strahlspuren
des Lichtstrahls unter einer Bedingung bzw. in einem Zustand zeigt,
dass der Lichtstrahl von 650 nm Wellenlänge auf die CD 1,
welche die Lichtübertragungsschicht 1c von
1,2 mm Dicke von der Lichteinfallsfläche 1b zur Signalaufzeichnungsfläche 1a durch
die Objektivlinse mit der numerischen Apertur NA von 0,6 emittiert wird,
wobei jede Halbseite der jeweiligen Strahlspuren in Bezug auf die
optische Achse L gezeigt ist.
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In diesem Fall ist der Lichtstrahl
nicht auf die Signalaufzeichnungsfläche 1a der CD 1 kondensiert, und
die sphärische
Aberration der zur 8 inversen Richtung
tritt auf der Rückseite
der Signalaufzeichnungsfläche 1a auf,
wodurch es unmöglich
gemacht ist, die Signalaufzeichnungsfläche 1a der CD 1 zu
lesen.
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Infolgedessen richtet die vorliegende
Erfindung die Aufmerksamkeit auf den Punkt, dass es möglich wäre den Lichtstrahl
auf die jeweiligen Signalaufzeichnungsflächen 2a und 1a der
DVD 2 bzw. CD 1 durch eine einzelne bzw, einzige
Objektivlinse zum Lesen zu fokussieren, wenn die Objektivlinse so ausgebildet
ist, dass sie die wie in 11 gezeigte sphärische Aberration
sowohl bei der Lichtkondensierten Position der DVD 2 als
auch der lichtkondensierten Position der CD 1, die in der
die Strahlspuren des Lichtstrahls zeigenden 10 gezeigt ist, bewirkt.
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Insbesondere im Fall der DVD 2 wird
das Auslesen der Signalaufzeichnungsfläche 2a durch Verwendung
des kondensierten Lichtstrahls durch die ganze Linsenfläche der
Objektivlinse hindurch ausgeführt,
und zu diesem Zeitpunkt ist sie so angeordnet, dass die sphärische Aberration
im Bereich von etwa 17 μm
auf der Rückseite
vom fokussierten Punkt auftreten kann, wenn die NA auf der zentralen Seite
von 0,35 ist. Auch im Fall der CD 1 wird das Auslesen der
Signalaufzeichnungsfläche 1a durch Verwendung
des durch den zentralen Abschnitt der Objektivlinse, bei dem die
NA im Bereich von 0 bis 0,35 ist, kondensierten Lichtstrahls ausgeführt, und zu
diesem Zeitpunkt ist sie so angeordnet, dass die sphärische Aberra tion
auf der Rückseite
des fokussierten Punktes im Bereich von etwa 33 μm auftreten kann, wenn die NA
im Bereich von 0,35 bis 0,6 ist.
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Die Wellenfrontaberration, die so
verursacht wird, wenn der Lichtstrahl der Signalaufzeichnungsfläche 2a der
DVD 2 im Fokus ist, ist in der 12 gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass
beim Auslesen der DVD 2 der Lichtstrahl im NA-Bereich von 0,35
bis 0,6 sicher im Fokus ist. Außerdem
ist die Wellenfrontaberration, die im Bereich von etwa NA 0,35 von dem
keine Relation zum Auslesen der DVD 2 aufweisenden Zentrum
auftritt, ein kleiner Wert von etwa 1/6λ, und so verursacht sie keinen
Effekt beim Lesen der DVD 2.
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Andererseits ist eine Wellenfrontaberration W,
wenn der Lichtstrahl auf die Signalaufzeichnungsfläche 1a der
CD 1 fokussiert wird, in anderen Worten wenn die Dicke
der Lichtübertragungsschicht
um 0,6 mm verschoben ist, in der 13 gezeigt.
Hier ist bei Defokussierung a1 eine sphärische Aberration
(NA4) proportional zur vierten Potenz der
NA und a2 ist eine sphärische Aberration (NA2). Eine Wellenfront durch Subtrahieren der
Aberration a2 eines defokussierten Betrags
von der Wellenfron a1 ist die oben beschriebene
Wellenfrontaberration W. Jedoch ist es bei dieser Position unmöglich, die
Signalaufzeichnungsfläche 1a der
CD 1 zu lesen, da eine große Wellenfrontaberration W
auftritt.
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Es wird gefunden, dass die optimale
fokussierte Position zum Lesen der CD 1 auf dieser Seite (bei
einer Position von etwa 17 μm)
von der Position, bei der die Wellenfrontaberration w auftritt,
existiert. In anderen Worten wird durch Subtrahieren des Defokussierungsbetrags
von 1/3λ von
der sphärischen Aberration
a1 (NA4) gefunden,
dass eine vom Ort der Gauß'schen Abbildung betrachtete
Wellenfront existiert, wie sie in 14 gezeigt
ist.
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Diese Wellenfront hat eine sehr kleine
Wellenfront im NA-Bereich von 0 bis 0,35, so dass es möglich ist,
die Signalaufzeichnungsfläche 1a der
CD 1 zu lesen. Indem die Wellenfront zum weiteren Optimieren
flach gemacht wird, wie es in 15 gezeigt ist,
ist es möglich,
das ideale Auslesen auszuführen.
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Um insbesondere den Bereich um etwa
NA = 0 bis 0,35 wie in 15 gezeigt
flach zu machen, kann die Linsenfläche der Objektivlinse so bearbeitet werden,
dass die in 14 gezeigte
Wellenfront korrigiert werden kann.
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Wird hier angenommen, dass ein Brechungsindex
n der Linse gleich 1,5 ist, wird die Phase um n – 1/n verschoben. In anderen
Worten wird die Wellenfront um 0,5/1,5 = 1/3·Δt verschoben. Deshalb reicht
es aus, die Linsenfläche
der Objektivlinse in eine Korrekturlinsenfläche 8a zu bearbeiten,
deren Wellenfront relativ zu der in 14 gezeigten
Wellenfront dreimal λ/2
tiefergemacht ist. Eine Gestalt der Linsenfläche der auf diese Weise bearbeiteten Objektivlinse 8 ist
in 16 gezeigt.
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Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
die Signalaufzeichnungsfläche 2a der
DVD 2 ebenso wie die Signalaufzeichnungsfläche 1a der
CD 1 unter Verwendung der die Korrekturlinsenfläche 8a für die DVD
aufweisenden Objektivlinse 8 wie in 17 gezeigt zu lesen.
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Außerdem ist es beim Lesen der
Signalaufzeichnungsfläche 1a der
CD 1 unter Verwendung der Objektivlinse für die DVD,
da die Lichtübertragungsschicht
der CD 1 um 0,6 mm dicker als die der DVD 2 ist,
notwendig, die Objektivlinse aufgrund des Effekts des Brechungsindex
der Linse nahe an die CD 1 zu bringen. Das heißt, dass
unter der Annahme, dass der Brechungsindex n der Linse gleich 1,5
ist, ein Nahebringen um 0,6/1,5 = 0,4 mm es erlaubt, die CD 1 zu
lesen. Demgemäss
weist die optische Kopfeinheit, welche die Objektivlinse aufweist,
einen nicht gezeigten Antriebsmechanismus auf, der in der Richtung
der optischen Achse um 0,4 mm bewegbar ist.
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Nach der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der die Korrekturlinsenfläche 8a der
Objektivlinse 8 auf der dem Aufzeichnungsmedium zugekehrten
Linsenfläche
ausgebildet ist, ist es auch möglich,
den gleichen oben beschriebenen Effekt durch Ausbildung der Korrekturlinsenfläche auf
der zum Aufzeichnungsmedium entgegengesetzten Seite der Linsenfläche zu erhalten.
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Außerdem ist nach der Beschreibung
der Ausführungsform,
bei der die Objektivlinse beide der Signalaufzeichnungsflächen der
DVD und der CD lesen kann, die vorliegende Erfindung breit auch
auf eine andere Objektivlinse anwendbar, die mehrere Aufzeichnungsmedia,
welche die Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken aufweisen, liest.
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Außerdem kann die vorliegende
Erfindung bei der Wiedergabe von einem von einer Platte verschiedenen
Aufzeichnungsmedium als die Objektivlinse verwendet werden.
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Wie oben beschrieben ist die Objektivlinse gemäß der vorliegenden
Erfindung aus einem einzelnen bzw. einzigen Linsenelement gebildet
und so ausgebildet, dass sie die Korrekturlinsenfläche zur Korrektur
der Aberration, die beim Lesen der Aufzeichnungsmedia, welche die
Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken aufweisen, aufweist, so dass es möglich ist,
den Lichtstrahl auf die Signalaufzeichnungsflächen der Aufzeichnungsmedia,
welche die Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken aufweisen, durch eine einzelne bzw. einzige
Objektivlinse zu fokussieren, um das Auslesen sicherzustellen, und
da es nicht notwendig ist, irgendeine neue Komponente zum peripheren Teil
der Objektivlinse hinzuzufügen,
ist es leicht, die Aberration des optischen Systems zu steuern bzw. kontrollieren.
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Außerdem weist das Wiedergabegerät gemäß der vorliegenden
Erfindung auf: die Lichtquelle zum Emittieren eines gemeinsamen
bzw. normalen Lichtstrahls, die optische Teilereinrichtung zum Teilen des
Lichtstrahls durch Reflexion und Durchdringung, die Objektivlinse,
die eine gemeinsame Linse zum Fokussieren des von der optischen
Teilereinrichtung reflektierten gemeinsamen bzw. normalen Lichtstrahls
auf die jeweiligen Signalaufzeichnungsflächen wenigstens zweier Aufzeichnungsmedia,
welche die Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken aufweisen, ist und die eine Korrekturlinsenfläche zum
Korrigieren der Aberration, die beim Lesen der die Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken auf weisenden Aufzeichnungsmedia durch die
Linse verursacht wird, und die Fotodetektoreinrichtung zum Empfang
des Lichts, das von den jeweiligen Signalaufzeichnungsflächen wenigstens
zweier Aufzeichnungsmedia reflektiert wird und die optische Teilereinrichtung
durchdringt, wobei die Wiedergabeverarbeitungseinheit ausgebildet
ist, um das elektrische Signal in Abhängigkeit von dem von der Fotodetektoreinrichtung
detektierten reflektierten Licht von den jeweiligen Signalaufzeichnungsflächen der
Aufzeichnungsmedia zur Wiedergabe zu verarbeiten, so dass es möglich ist,
den Lichtstrahl auf die Signalaufzeichnungsflächen der die Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken aufweisenden Aufzeichnungsmedia durch eine
einzelne bzw. einzige Objektivlinse zu fokussieren und dadurch das
Auslesen sicherzustellen, was es wiederum zu einem sehr zuverlässiges Wiedergabegerät macht.
Auch ist es möglich,
eine Miniaturisierung des Geräts
zu realisieren und seine Kosten zu senken.
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Außerdem verwendet das Wiedergabeverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Objektivlinse mit der Korrekturlinsenfläche zur
Korrektur der Aberration, die beim Lesen der die Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken aufweisenden Aufzeichnungsmedia verursacht
wird, als die Linse zum Bewerkstelligen, dass der Lichtstrahl auf die
jeweiligen Signalaufzeichnungsflächen
der Aufzeichnungsmedia fokussiert wird, für das Aufzeichnungsmedium mit
der Lichtübertragungsschicht
kleiner Dicke, wobei die Signalaufzeichnungsfläche von dem durch die ganze
Fläche
der Objektivlinse kondensierten Lichtstrahl gelesen wird, dagegen
für das Aufzeichnungsmedium
mit der Lichtübertragungsschicht
großer
Dicke, so dass seine Signalaufzeichnungsfläche von dem durch die Korrekturlinsenfläche kondensierten
Lichtstrahl gelesen wird, so dass es für die unterschiedliche fokale
Abstände
aufweisenden Lichtstrahlen möglich
ist, auf die jeweiligen Signalaufzeichnungsflächen wenigstens zweier Aufzeichnungsmedia,
welche die Lichtübertragungsschichten
unterschiedlicher Dicken aufweisen, fokussiert zu werden, wodurch
ermöglicht
ist, dass die Signalaufzeichnungsflächen der die Lichtübertragungsschichten unterschiedlicher
Dicken aufweisenden Aufzeichnungsmedia sicher ausgelesen werden.