DE69824456T2

DE69824456T2 - Optischer Aufnahmekopf mit einer Objektivlinse kompatibel mit einer Vielzahl von Formaten optischer Platten

Info

Publication number: DE69824456T2
Application number: DE69824456T
Authority: DE
Inventors: Jang-Hoon Yoo; Chong-sam Sungnam-city Chung; Chul-woo Yongsan-gu Lee; Kun-ho Suwon-city Cho
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2018-02-14
Also published as: HK1041092A1; CN1335605A; CN100380477C; CN1336649A; CN1335611A; HK1040812A1; HK1012519A1; CN1159710C; CN1246847C; DE69809608T2; HK1041089A1; HK1040814B; CN1335526A; CN1264150C; EP0859356B1; HK1041090B; HK1040776A1; CN1336652A; CN1279472A; HK1041095B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Abnehmer, einschließlich einer Objektivlinse mit der Funktion, einen optischen Punkt auf der Informationsaufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums verschiedener Formate zu bilden, und insbesondere auf einen optischen Abnehmer mit einer Objektivlinse, die bei einer Vielzahl von optischen Scheiben kompatibel verwendbar ist, jede mit einem unterschiedlichen Format, wie z.B. eine digitale vielseitige Disk (DVD), eine beschreibbare CD (CD-R), eine wiederbeschreibbare CD (CD-RW), eine Kompaktdisk (CD) und eine Laserdisk (LD).
Ein Aufzeichnungsmedium, um Informationen, wie Video, Audio oder Daten mit hoher Dichte aufzuzeichnen und zu reproduzieren, ist eine Disk, eine Karte oder ein Band. Jedoch wird ein Disk-artiges Aufzeichnungsmedium, das auch als Platte bezeichnet wird, primär verwendet. Ein optisches Disk-System in der Form einer LD, einer CD und einer DVD ist entwickelt worden. Wenn jedoch optische Disks mit jeweils unterschiedlichen Formaten, wie eine DVD, eine CD-R, CD, CD-RW und LD, kompatibel verwendet werden, tritt aufgrund der Variationen der Dicke der Disk und der Wellenlänge optische Aberration auf. Deshalb ist ein optischer Abnehmer, der mit den verschiedenen Formaten der Disk kompatibel ist, und auch die oben erwähnte optische Aberration entfernt, aktiv studiert worden. Als Ergebnis einer solchen Studie wurden optische Abnehmer, die mit den verschiedenen Formaten kompatibel sind, hergestellt worden.
1A und 1B zeigen einen Teil eines herkömmlichen optischen Abnehmers, der mit verschiedenen Formaten kompatibel ist. 1A zeigt einen Fall, wobei Licht auf eine dünne optische Disk fokussiert wird, und 1B ist ein Fall, wobei Licht auf eine dicke optische Disk fokussiert wird. In 1A und 1B bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Hologrammlinse, 2 bezeichnet eine refraktive Objektivlinse, 3a bezeichnet eine dünne optische Disk, und 3b bezeichnet eine dicke optische Disk. Licht 4, das von einer nicht gezeigten Lichtquelle ausgesendet wird, wird durch Beugungsmuster (Gitter) 11 der Hologrammlinse gebeugt, um dadurch nicht-gebeugtes Licht 40 nullter Ordnung und gebeugtes Licht 41 erster Ordnung zu erzeugen. Das nicht-gebeugte Licht 40 nullter Ordnung wird auf eine Informationsaufzeichnungsfläche einer optischen Disk 3a durch die Objektivlinse 2 fokussiert. Das gebeugte Licht 41 erster Ordnung wird auf eine Informa tionsaufzeichnungsfläche einer optischen Disk 3b durch die Objektivlinse 2 fokussiert. Deshalb verwendet der in 1A und 1B gezeigte optische Abnehmer nicht-gebeugtes Licht 40 nullter Ordnung und gebeugtes Licht 41 erster Ordnung, um Informationen von den optischen Disks 3a und 3b mit unterschiedlicher Dicke aufzuzeichnen oder zu lesen. Eine weitere herkömmliche Technologie wird in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 7-302437, Heisei, veröffentlicht am 14. November 1995, offenbart. Eine Objektivlinse einer optischen Kopf-Vorrichtung, die in der oben genannten Publikation offenbart wurde, hat vom Zentrum der Objektivlinse ungeradzahlig nummerierte Bereiche mit einem Brennpunkt, der kongruent mit einer Informationsaufzeichnungsfläche einer dünnen optischen Disk ist, und ungeradzahlig nummerierte Bereiche mit einem Brennpunkt, der kongruent mit einer Informationsaufzeichnungsfläche einer dicken optischen Disk ist. Deshalb wird im Fall der dünnen optischen Disk das Licht, das durch die ungeradzahlig nummerierten Bereiche der Objektivlinse durchgelassen wird, dazu verwendet, Informationen von der dünnen optischen Disk zu lesen. Auch im Fall der dicken optischen Disk wird das Licht, das durch die geradzahlig nummerierten Bereiche der Objektivlinse durchgelassen wird, dazu verwendet, Informationen von der dicken optischen Disk zu lesen.
Weil jedoch der optische Abnehmer, der in 1A und 1B gezeigt ist, das einfallende Licht in Licht nullter Ordnung und Licht erster Ordnung teilt, wird die Effizienz der Lichtverwendung verringert. Das heißt, weil das einfallende Licht durch die Hologrammlinse 1 in Licht nullter Ordnung und Licht erster Ordnung geteilt wird, wird nur das Licht nullter Ordnung oder das Licht erster Ordnung dazu verwendet, Informationen auf die optische Disk aufzuzeichnen oder Informationen von der optischen Disk zu lesen, und der optische Abnehmer verwendet nur etwa 15 % des einfallenden Lichts, wodurch die Effizienz der Lichtverwendung verringert wird. Gemäß der Dicke der verwendeten optischen Disk enthält auch nur eines, das Licht nullter Ordnung oder das Licht erster Ordnung, das von der entsprechenden optischen Disk 3a oder 3b reflektiert wird, tatsächlich gelesene Information. Deshalb wirkt das Licht, das keine Information enthält, als Rauschen in einem Licht-Detektionsvorgang in Bezug auf das Licht, das Information enthält. Das obige Problem kann durch Bearbeitung der Hologrammlinse 1 der Linseneinrichtung überwunden werden. Jedoch erfordert der Ätzprozess während der Bearbeitung der Hologrammlinse 1 zur Erzeugung eines feinen Hologrammmusters eine hohe Präzision. Daher erhöhen sich die Herstellungskosten.
Im Falle des Stands der Technik, der in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 7-302437, Heisei, offenbart wird, das nur das Licht, das nur durch einen der ungeradzahlig nummerierten Bereiche und der geradzahlig nummerierten Bereiche verwendet wird. Als ein Ergebnis wird die Effizienz der Lichtverwendung verringert. Weil die Anzahl der Brennpunkte immer zwei ist, wirkt auch das Licht, das keine Information enthält, als Rauschen während der Licht-Detektion, was es schwierig macht, Information von dem reflektierten Licht von der optischen Disk zu erfassen.
Die oben erwähnte japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 7-302437, Heisei, bildet den Abschnitt vor dem charakterisierenden Teil der unabhängigen Ansprüche.
EP-A-0 838 812, die Stand der Technik nur gemäß Artikel 54(3) EPC darstellt, offenbart einen optischen Abnehmer mit einer Objektivlinse mit ersten, zweiten und dritten geteilten Oberflächen, die konzentrisch bezüglich einer optischen Achse angeordnet sind, so angeordnet, dass ein Strahlungspunkt beim Durchgang durch die ersten und dritten geteilten Oberflächen auf einem ersten optischen Aufzeichnungsmedium mit einer ersten Dicke t1 gebildet wird, und ein Strahlungspunkt beim Durchgang durch die ersten und zweiten Oberflächen auf einem zweiten optischen Medium mit einer Dicke t2, die größer ist als t1, gebildet wird.
Im Hinblick darauf, das obige Problem zu lösen oder zu verringern, ist es das Ziel der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, einen optischen Abnehmer zur Verfügung zu stellen, der eine ausgezeichnete Funktion hinsichtlich der Signaldetektion hat, unabhängig von einem Disk-Format.
Es ist ein weiteres Ziel, eine Objektivlinse zur Verfügung zu stellen, die mit wenigstens zwei Substraten mit jeweils unterschiedlicher Dicke kompatibel verwendet werden kann. Zusätzliche Ziele und Vorteile der Erfindung werden im nachfolgenden Teil der Beschreibung aufgeführt, und werden aus der Beschreibung teilweise naheliegend sein oder können durch Anwendung der Erfindung erfahren werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine optische Abnehmervorrichtung und eine Objektivlinse zur Verfügung gestellt, wie in den Ansprüchen 1 und 16 aufgeführt. Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
Die numerische Apertur der inneren Fläche behält vorzugsweise einen Wert von mindestens 0,3.
Die ringförmige Linsenfläche der genannten Objektivlinse kann eine derartige numerische Apertur haben, dass die innere Fläche und die ringförmige Linsenfläche einen ein zelnen Lichtpunkt auf der Informationsaufzeichnungsfläche des zweiten optischen Aufzeichnungsmediums während der Wiedergabe von Information von dem zweiten optischen Aufzeichnungsmedium bilden.
Die innere Fläche, die ringförmige Linsenfläche und die äußere Fläche können auf einer Linsenoberfläche der Objektivlinse gebildet werden, die der Lichtquellenseite der Objektivlinse zugewandt ist.
Vorzugsweise ist die imaginäre Oberfläche, die durch Ausdehnen der asphärischen Oberfläche der ringförmigen Linsenfläche entsteht, vom Scheitelpunkt der asphärischen Oberfläche der inneren Fläche beabstandet.
Vorzugsweise ist eine Breite der ringförmigen Linsenfläche im Bereich zwischen etwa 100 und etwa 300 μm.
Vorzugsweise ist eine Oberflächenfläche der ringförmigen Linsenfläche wenigstens 10 % einer einfallenden Oberfläche der genannten Objektivlinse von Licht von der Lichtquelle.
Das erste optische Aufzeichnungsmedium ist vorzugsweise eine digitale vielseitige Disk (DVD) und das zweite optische Aufzeichnungsmedium ist entweder eine Kompaktdisk (CD) oder eine Laserdisk (LD), wenn die genannte Lichtquelle Licht mit einer Wellenlänge aussendet, die für die digitale vielseitige Disk (DVD) geeignet ist.
Der Abnehmer kann weiterfin wenigstens eine zusätzliche Lichtquelle umfassen, wobei das genannte erste optische Aufzeichnungsmedium eine digitale vielseitige Disk (DVD) und das genannte zweite optische Aufzeichnungsmedium eines von einer Kompaktdisk (CD), einer beschreibbaren Kompaktdisk (CD-R), einer wiederbeschreibbaren CD (CD-RW) und einer Laserdisk (LD) ist, wobei eine erste der Lichtquellen, die Licht mit einer Wellenlänge aussendet, die für die digitale vielseitige Disk (DVD) geeignet ist, und eine zweite der Lichtquellen, die eine Wellenlänge hat, die für die beschreibbare Kompaktdisk (CD-R) geeignet ist, verw endet werden.
Vorzugsweise ist der Lichtdetektor ein einzelner Detektor, der verwendet wird, um Licht von dem genannten ersten und zweiten optischen Aufzeichnungsmedium als optische Information zu empfangen, wenn wenigstens zwei aus der Vielzahl von Lichtquellen verwendet werden und das genannte erste und zweite optische Aufzeichnungsmedium kompatibel wiedergegeben werden.
Die Höhe des genannten Stufenunterschieds kann etwa 1,0–1,5 μm sein. Vorzugsweise steht eine Oberfläche der ringförmigen Linsenfläche von der Oberfläche des inneren und äußeren Bereichs hervor.
Alternativ dazu kann eine Oberfläche des ringförmigen Linsenbereichs aus den Oberflächen des inneren und äußeren Bereichs ausgeschnitten sein.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie Ausführungsformen derselben realisiert werden können, wird nun beispielhaft auf die begleitenden schematischen Zeichnungen Bezug genommen, worin:
1A und 1B zeigen einen herkömmlichen optischen Abnehmer mit einer Hologrammlinse und einer refraktiven Objektivlinse;
2A zeigt, dass eine Objektivlinse gemäß ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen optischen Punkt auf einer Informationsaufzeichnungsfläche einer dünnen optischen Disk bildet;
2B zeigt, dass die Objektivlinsen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen optischen Punkt auf einer Informationsaufzeichnungsfläche einer dicken optischen Disk bildet;
2C zeigt eine Objektivlinse gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, aus der Richtung einer Lichtquelle gesehen, was Bereiche einer inneren Fläche, einer ringförmigen Linsenfläche und einer äußeren Fläche der Objektivlinse zeigt;
2D zeigt einen vergrößerten ringförmigen Linsenflächenbereich einer idealen ringförmigen Linse der vorliegenden Erfindung;
3A zeigt longitudinale sphärische Aberration der Objektivlinse gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während des Lesens eines dicken optischen Mediums;
3B zeigt Wellenfront-Aberration der Objektivlinse gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während des Auslesens eines dicken optischen Mediums;
4 zeigt eine Objektivlinse gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt einen vergrößerten ringförmigen Linsenbereich der Objektivlinse gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine erste Art eines optischen Systems eines optischen Abnehmers mit einer einzelnen Lichtquelle und einer Objektivlinse gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine Modifikation des optischen Systems des optischen Abnehmers, der in 6 gezeigt ist;
8A zeigt eine zweite Art eines optischen Abnehmers mit einer Objektivlinse, zwei Lichtquellen und einem einzelnen Lichtdetektor gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8B zeigt eine Modifikation des optischen Abnehmers, der in 8A gezeigt ist;
9 zeigt eine dritte Art eines optischen Abnehmers mit einer Objektivlinse, zwei Lichtquellen und zwei Lichtdetektoren gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt die Verteilung der Lichtstrahlen in dem Lichtdetektor, wenn eine dünne optische Disk gelesen wird, indem der optische Abnehmer gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
11 zeigt die Verteilung der Lichtstrahlen in dem Lichtdetektor, wenn eine dritte optische Disk gelesen wird, indem die Objektivlinse gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Es wird nun im Detail Bezug auf die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, wovon Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, worin gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Elemente beziehen. Die Ausführungsformen werden unten der Reihe nach beschrieben, um die vorliegende Erfindung durch Bezug auf die Figuren zu erläutern.
2A bis 2D zeigen eine Objektivlinse gemäß der vorliegenden Erfindung. 2A zeigt optische Wege, wenn ein Arbeitsabstand der Objektivlinse 20 "WD1" ist, während eine dünne optische Disk 30A ausgelesen wird. 2B zeigt optische Wege, wenn ein Arbeitsabstand der Objektivlinse 20 "WD2" ist, während eine dicke optische Disk 30B ausgelesen wird. 2C zeigt eine Objektivlinse 20 aus der Richtung einer Lichtquelle gesehen, was zeigt, dass eine Linsenoberfläche 22, die auf der Lichtquellenseite der Objektivlinse 20 liegt, aufgeteilt ist in eine innere Fläche (zentraler Bereich) A1, eine ringförmige Linsenfläche (Zwischenbereich) A2 und eine äußere Fläche (Randbereich) A3. 2D ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts der ringförmigen Linsenfläche A2 der Objektivlinse 20, wobei die Objektivlinse 20 ideal hergestellt ist.
In der Objektivlinse 20 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Linsenoberfläche 22, die auf der Lichtquellenseite der Objektivlinse 20 liegt, aufgeteilt in die innere Fläche A1, die ringförmige Linsenfläche A2 und die äußere Fläche A3, durch die ringförmige Linsenfläche A2 mit einer Ringform, wie etwa einer elliptischen oder kreisförmigen Form mit einem Scheitelpunkt V1 der Linsenoberfläche 22 in der Mitte. Hier ist der Scheitelpunkt V1 ein Punkt, wo die Achse der Objektivlinse 20 die Linsenoberfläche 22 nach der Lichtquellenseite schneidet. Die innere Fläche A1 und die äußere Fläche A3 haben asphärische Oberflächenformen, die optimiert sind, einen besten Brennpunkt auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31A der dünnen optischen Disk 30A zu bilden. Auch die innere Fläche A1 ist so hergestellt, um eine kleine sphärische Aberration auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31B der dicken optischen Disk 30B zu erzeugen, aber so, dass sie eine genügend kleine sphärische Aberration hat, um die dicke optische Disk 30B auszulesen. Insbesondere hat die innere Fläche A1 eine numerische Apertur NA, die die folgende Beziehung 1 erfüllt, um einen optimalen optischen Punkt zur Wiedergabe der dicken optischen Disk 30B, wie etwa einer CD, zur Verfügung zu stellen. Die innere Fläche A1, die ringförmige Linsenfläche A2 und die äußere Fläche A3 entsprechen einem achsennahen Bereich, einem mittleren Bereich und einem achsenfernen Bereich des einfallenden Lichts.
Wenn Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm verwendet wird, wird bevorzugt, dass die numerische Apertur NA der Objektivlinse 20 gleich 0,37 oder mehr ist, um die CD wiederzugeben. 0,8 λ/NA ~ Punktgröße (1)
Hier bezeichnet λ die Wellenlänge des Lichts, und NA bezeichnet die numerische Apertur der inneren Fläche A1. Unter der Annahme, dass ein Arbeitsabstand der Objektivlinse 20 "WD1" ist, bei dem der beste Brennpunkt durch die innere Fläche A1 und die äußere Fläche A3 gebildet wird, bildet das Licht (Strahlen), das durch die innere Fläche A1 und die äußere Fläche A3 durchgelassen werden, den optimalen Punkt auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31A der dünnen optischen Disk 30A in Bezug auf den Arbeitsabstand "WD1" und erzeugen keine sphärsche Aberration. Auch wenn das Licht, das durch die innere Fläche A1 der Objektivlinse 20 durchgelassen wird, verwendet wird, wird die existierende optische Disk 30B, wie etwa eine relativ dicke CD, wiedergegeben. Diese Technologie ist in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 96-3605 offenbart wor den. Jedoch ist eine numerische Apertur, die nicht kleiner ist als 0,4, erforderlich, um eine optische Disk wiederzugeben, die einen Punkt kleinerer Größe verwendet, wie etwa eine LD unter den existierenden optischen Disks. Um ein großes NA über 0,37 zu erzeugen, wenn die ringförmige Linsenfläche A2 eine asphärische Oberfläche hat, indem die asphärische Oberflächenform der inneren Fläche A1 ausgedehnt wird, erzeugt das Licht, das durch die ringförmige Linsenfläche A2 während der Wiedergabe der LD erzeugt wird, eine größere optische Aberration, und zwar in einem solchen Maße, dass die LD nicht wiedergegeben werden kann. Deshalb korrigiert die ringförmige Linsenfläche A2 eine derartige optische Aberration, und hat eine asphärische Oberflächenform, so dass das Licht, das durch die ringförmige Linsenfläche A2 durchgelassen wird, die optische Aberration an einer besten Stelle korrigiert, wo ein Brennpunkt durch die innere Fläche A1 gebildet wird.
2B zeigt einen optischen Weg während der Wiedergabe der dicken optischen Disk 30B und zeigt, dass das Licht, welches durch die äußere Fläche A3 hindurchgeht, keinen Punkt auf der optischen Disk bildet und gestreut wird, und dass das Licht, das durch die Flächen A1 und A2 hindurchgeht, auf die Oberfäche 31B der dicken Disk fokussiert wird. Währenddessen, wenn der Arbeitsabstand der Objektivlinse 20 "WD2" ist, wird das Licht, das durch die ringförmige Linsenfläche A2 hindurchgeht, auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31A der optischen Disk 30A gestreut. Die durchgezogenen Linien in 2A zeigen die optischen Wege des Lichts, das durch die innere Fläche A1 und die äußere Fläche A3 hindurchgeht, wenn der Arbeitsabstand "WD1" ist. Die gepunktete Linie zeigt den optischen Weg des Lichts, das durch die ringförmige Linsenfläche A2 hindurchgeht, worin das Licht gestreut wird.
3A ist ein Graph, der Aberration darstellt, um einen Arbeitsabstand und eine optische longitudinale sphärische Aberration der Objektivlinse 20 während des Auslesens einer dicken optischen Disk 30B zu erläutern. Weil die innere Fläche A1 sphärische Aberration hat, wenn die Objektivlinse 20 die dicke optische Disk 30B wiedergibt, wird die Objektivlinse 20 optisch defokussiert, d.h. der Arbeitsabstand wird eingestellt, um auf diese Weise einen minimalen Wert der optischen Aberration zu haben. Ein sphärischer Aberrationskoeffizient W₄₀, der durch die Differenz einer Diskdicke zwischen der dünnen optischen Disk 30A und der dicken optischen Disk 30B erzeugt wird, erfüllt die folgende Gleichung 2.
Im Allgemeinen wird die optische Aberration einschließlich der sphärischen Aberration durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt. W = W2 0h2 + W40h4 (3)
Hier ist W₂₀ ein Defokus-Koeffizient und h ist eine Rand-(Licht)-Strahlhöhe.
Die Quadratwurzel der optischen Aberration erfüllt die folgende Gleichung 4.
Deshalb ist die Bedingung für den Defokus-Koeffizient, der die optische Aberration minimiert, durch W₂₀ = –W₄₀ gegeben, und der tatsächliche Defokusbetrag erfüllt die folgende Gleichung (5).
Hier sind die Variationen der numerischen Apertur (NA) der inneren Fläche, der Brechungsindex (n) der Disk und der Dicke (d) der Disk wie folgt: NA = 0,38, n = 1,58 und d = 0,6 mm. Wenn die ringförmige Linsenfläche A2 so ausgestaltet ist, dass ein bester Punkt gebildet wird, und sphärische Aberration in Bezug auf die dicke optische Disk 30B, die um 8,3 μm defokussiert ist, nicht auftritt, kann der Graph der longitudinalen sphärischen Aberration wie in 3A erhalten werden. In diesem Fall wird die Differenz zwischen einer Brennweite, die durch die innere Fläche A1 gebildet wird, und eine Brennweite, die durch die ringförmige Linsenfläche A2 gebildet wird, gleich 8,3 μm, aufgrund des Defokusbetrages von 8,3 μm auf der optischen Achse. Und die Brennweite ist 3,3025 mm für die innere Fläche A1 und 3,3111 mm für die ringförmige Linsenfläche A2, gemäß der Berechnung durch ein kommerzielles Programm (s/w) für Optik. Die 8,3 μm sind ein Ergebnis einer Berechnung dritter Ordnung per Hand, aber 8,6 μm ist ein Ergebnis einer Rechnung höherer Ordnung, einschließlich der dritten Ordnung unter Verwendung des optischen Programms (s/w).
Wenn der Arbeitsabstand der Objektivlinse 20 von "WD1" auf "WD2" geändert wird, was die optische Aberration des Lichts, das durch die ringförmige Linsenfläche A2 hindurchgeht, im Wesentlichen zu null macht, bildet das Licht, das durch die ringförmige Linsenfläche A2 hindurchgeht, den optischen Weg, der in 2B als durchgezogene Linie gezeigt ist, und bildet den optimalen Punkt auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31B der dicken optischen Disk 30B. Wenn der Arbeitsabstand "WD2" der optimale Arbeitsabstand zur Wiedergabe der dicken optischen Disk 30B ist, vergrößert die ringförmige Linsenfläche A2 die Effizienz der Lichtverwendung und erhöht ebenso die numerische Apertur. In diesem Fall erhält die innere Fläche A1 die sphärische Aberration aufrecht, die für die Wiedergabe der dicken optischen Disk 30B ausreichend klein ist. Die sphärische Aberration, die durch die innere Fläche A1 erzeugt wird, wird minimiert, und die gesamte Wellenfrontaberration ist etwa 0,07 λrms. Deshalb bildet das Licht, das durch die innere Fläche A1 und die ringförmige Linsenfläche A2 hindurchgeht, einen Punkt mit reduzierter Größe von 15 % oder mehr, ohne die optische Aberration auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31B der dicken optischen Disk 30B zu erhöhen, im Vergleich zu einem Fall, wenn die ringförmige Linsenfläche A2 dieselbe asphärische Oberflächenform hat wie die der inneren Fläche A1. Deshalb ist es möglich, ein optisches Aufzeichnungsmedium, wie etwa eine existierende LD, die eine hohe Dichte erfordert, als auch eine CD wiederzugeben. In diesem Fall wird das Licht, das durch die äußere Fläche A3 hindurchgeht, gestreut und beeinflusst nicht den optischen Punkt, der auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31B der dicken optischen Disk 30B gebildet wird. Der optische Weg des Lichts, das durch die äußere Fläche A3 hindurchgeht, ist in 2B als gepunktete Linie gezeigt. Deshalb kann ein einzelner optischer Punkt auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31B gebildet werden. Beispiele des Arbeitsabstands, der oben beschrieben wurde und in 2A und 2B gezeigt ist, sind WD1 = 1,897 mm und WD2 = 1,525 mm.
Wenn die aufgezeichnete Information gelesen wird, verwendet die dünne optische Disk 30A das Licht der relativ kurzen Wellenlänge, während die dicke optische Disk 30B beides, das Licht der kurzen Wellenlänge und der relativ langen Wellenlänge, verwendet.
Wenn die dünne optische Disk 30A eine DVD ist und die dicke optische Disk 30B eine CD, eine LD, eine CD-RW oder eine CD-R ist, haben deshalb die innere Fläche A1 und die äußere Fläche A3 die asphärischen Oberflächenformen, die optimiert sind für die Informationsaufzeichnungsfläche der DVD, und die innere Fläche A1 und die ringförmige Linsenfläche A2 haben die asphärischen Oberflächenformen, bei denen die Aberration korrigiert ist, und der Arbeitsabstand ist optimiert, so dass die Information in Bezug auf die Informationsaufzeichnungsflächen der CD, der LD oder CD-RW oder der CD-R wiedergegeben werden kann. Die ringförmige Linsenfläche A2 unter den Flächen A1, A2 und A3 hat eine asphärische Oberflächenform, die bestimmt ist durch die folgende Gleichung (6), die die asphärische Oberfläche ausdrückt.
In der obigen Gleichung (6) ist eine Funktion "Z" ein Abstand von der Oberfläche senkrecht zu der optischen Achse und durch den Scheitelpunkt V1 der Objektivlinse 20 zu der Linsenoberfläche 22, die auf der Lichtquellenseite der Objektivlinse 20 liegt. Eine Variable "h" ist ein Abstand von der Achse der Objektivlinse 20 zu einem bestimmten Punkt senkrecht zu der Achse. Eine Konstante "R" ist eine Krümmung, die ein Bezug zum Bestimmen einer asphärischen Oberflächenform wird. Z_offset ist ein Parameter, der neu eingeführt wird, um einen Stufenunterschied zwischen der ringförmigen Linsenfläche A2 und der inneren Fläche A1 auszudrücken. Weil die Gleichung (6) einem gewöhnlichen Fachmann gut bekannt ist, wird eine genaue Beschreibung davon weggelassen. Die ringförmige Linsenfläche A2 hat eine vorstehende Form oder eine zurückstehende Form, wenn sie mit der inneren Fläche A1 und der äußeren Fläche A3 verglichen wird. Die ringförmige Linsenfläche A2 von der vorstehenden Form ist in 2D vergrößert gezeigt. Die asphärische Oberflächenformen, die der inneren Fläche A1 und der äußeren Fläche A3 eigen sind, können durch Weglassen der Offset-Komponente Z_offset in der Gleichung (6) ausgedrückt werden. Die Breite der ringförmigen Linsenfläche A2 ist so bestimmt, so dass der Punkt zur Wiedergabe der relativ dicken optischen Disk optimiert zur Verfügung gestellt wird, und nimmt wenigstens 10 % einer Einfallsoberfläche 22 der Objektivlinse 20 ein, auf die das Licht von der Lichtquelle fällt. Im Falle eines quantitativen Ausdrucks hat die Breite der ringförmigen Linsenfläche A2 einen Bereich zwischen etwa 100 und 300 μm.
Die erhaltenen Daten, um die Flächen A1, A2 und A3 mit den optimalen asphärischen Oberflächenformen zu versehen, sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Tabelle
Wenn die asphärischen Oberflächenformen der Bereiche A1, A2 und A3 durch die Gleichung (6) und die obige Tabelle bestimmt werden, wird die imaginäre Fläche, die sich von der asphärischen Oberfläche des ringförmigen Linsenbereichs A2 erstreckt und in 4 als die gepunktete Linie dargestellt ist, weiter von dem Scheitelpunkt V1 der Objektivlinse 20 entfernt sein, als die asphärische Oberfläche des inneren Bereichs A1.
Um jedoch die Bereiche A1, A2 und A3 der asphärischen Oberflächenformen auf der Linsenfläche, die auf der Lichtquellenseite liegt, einfach zu bilden, wird bevorzugt, dass der ringförmige Linsenbereich A2 nach dem inneren Bereich A1 und dem äußeren Bereich A3 bearbeitet wird. Deshalb hat der ringförmige Linsenbereich A2 einen Stufenun terschied in einem Kontaktbereich mit dem inneren Bereich A1 oder dem äußeren Bereich A3.
4 zeigt eine Objektivlinse 20, die so gearbeitet ist, dass ein Stufenunterschied in einem Bereich existiert, wo der innere Bereich A1 den ringförmigen Linsenbereich A2 berührt. 5 zeigt eine Objektivlinse 20', die so gearbeitet ist, dass ein Stufenunterschied in einem Bereich existiert, wo der ringförmige Linsenbereich A2 den äußeren Bereich A3 berührt. Solche Stufenunterschiede erzeugen Aberration aufgrund eines Lichtwegunterschieds zwischen dem Licht, welches durch den inneren Bereich A1 und dem ringförmigen Linsenbereich A2 durchgeht. Der Stufenunterschied hat eine Höhe durch den die optische Aberration aufgrund des Lichtwegunterschieds zwischen dem Licht, welches durch den inneren Bereich A1 und den ringförmigen Linsenbereich A2 hindurchgeht, entfernt werden kann, und zwar bezüglich des Lichts mit einer relativ langen Wellenlänge von der Lichtquelle oder des Lichts zur Wiedergabe der dicken optischen Disk. Insbesondere wird die Höhe des Stufenunterschieds so bestimmt, dass ein Lichtwegunterschied zwischen dem Licht, welches durch den ringförmigen Linsenbereich A2, und dem Licht, welches durch den inneren Bereich A1 der Objektivlinse 20 hindurchgeht, ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge des verwendeten Lichts wird, wie in 3B gezeigt ist. Die Höhe des Stufenunterschieds wird zu einem Wert bestimmt, durch den die optische Aberration aufgrund des Lichtwegunterschieds entfernt werden kann, indem der Versatz Z_offset in der Gleichung (6) und die Breite des ringförmigen Linsenbereichs A2 berücksichtigt werden. Vorzugsweise ist die Stufenunterschiedhöhe ungefähr 1 μm bis 1,5 μm, je nach Brechungsindex der Objektivlinse.
6 zeigt eine erste Art eines optischen Abnehmers mit einer einzelnen Lichtquelle mit einer Objektivlinse 20 oder 20' gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der optische Abnehmer, der in 6 gezeigt ist, hat ein typisches optisches System, das unter Verwendung der identischen Lichtwellenlänge mit optischen Disks von verschiedenen unterschiedlichen Formaten kompatibel ist, indem die Objektivlinse 20 oder 20' gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die optische Quelle 41 sendet den Laserstrahl mit einer bestimmten Wellenlänge aus. Ein Lichtempfänger 43 ist so ausgestaltet, dass das Licht, das durch den äußeren Bereich A3 der Objektivlinse 20 oder 20' hindurchgeht, während der Wiedergabe der dicken optischen Disk 30B nicht empfangen wird. Das heißt, der Lichtempfänger 43 ist so ausgestaltet, dass nur das Licht, das durch den inneren Bereich A1 und den ringförmigen Linsenbereich A2 der Objektivlinse 20 oder 20' hindurchgeht, während der Informationswiedergabe von der dicken optischen Disk 30B empfangen wird.
Aus Gründen der Klarheit wird ein Fall beschrieben, bei dem der optische Abnehmer nach 6 die Objektivlinse 20 oder 20' enthält und die optische Quelle 41 das Licht mit der Wellenlänge 650 nm aussendet. Die (Licht-) Strahlen mit 650 nm Wellenlänge, die von der Lichtquelle 41 ausgesendet werden, werden von einem Strahlteiler 42 reflektiert. Der Strahlteiler 42 reflektiert etwa 50 % des einfallenden Lichts und die reflektierten Strahlen werden durch eine Sammellinse 70 im Wesentlichen parallel. Weil die (Licht-) Strahlen, die von der Lichtquelle auf die Objektivlinse 20 oder 20' einfallen, durch die Sammellinse 70 zu im Wesentlichen parallelem Licht gemacht werden können, kann ein stabilerer Lesevorgang durchgeführt werden. Wenn ein Wiedergabevorgang bezüglich einer dünnen Disk 30A, z.B. einer DVD, durchgeführt wird, werden die (Licht-) Strahlen, die durch die Sammellinse 70 hindurchgehen, in Form eines Strahlpunktes auf einer Informationsaufzeichnungsfläche 31A der dünnen Disk 30A durch die Objektivlinse 20 oder 20' fokussiert. In diesem Fall hat die Objektivlinse 20 oder 20' einen Arbeitsabstand "WD1", und ist in 6 als eine durchgezogene Linie an der Position A gezeigt. Deshalb bilden die Strahlen mit 650 nm Wellenlänge einen Lichtweg, der in 6 als durchgezogene Linie gezeigt ist. Das Licht, das von der Informationsaufzeichnungsfläche 31A der dünnen Disk 30A reflektiert wird, geht durch die Objektivlinse 20 oder 20' und die Sammellinse 70 hindurch, und fällt dann auf den Strahlteiler 42. Der Strahlteiler 42 lässt etwa 50 % des einfallenden Lichtes hindurch und das durchgehende Licht wird durch eine Lichterfassungslinse 44 in den Lichtdetektor 43 fokussiert. Hier bildet das Licht, das durch den inneren Bereich A1 und den äußeren Bereich A3 der Objektivlinse 20 oder 20' hindurchgeht, einen Punkt mit einer bestimmten Größe auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31A der dünnen Disk 30A, wodurch Informationen von der Informationsaufzeichnungsfläche 31A der dünnen Disk 30A gelesen werden können. Dabei bildet das Licht, das durch den ringförmigen Linsenbereich A2 der Objektivlinse 20 oder 20' hindurchgeht, ein Band in einer gestreuten Form an einer Stelle auf der Disk 31B, die um etwa 5 μm von der Stelle abweicht, an der der Punkt durch das Licht gebildet wird, welches durch den inneren Bereich A1 und den äußeren Bereich A3 hindurchgeht. Deshalb wird das Licht, das durch den ringförmigen Linsenbereich A2 hindurchgeht, durch den Lichtdetektor 43 nicht detektiert und wirkt nicht als Rauschen in Bezug auf eine effektive Signalwiedergabe während der Wiedergabe von Daten von der dünnen Disk 30A.
Wenn ein Wiedergabevorgang bezüglich einer dicken Disk 30B, z.B. einer CD oder LD, durchgeführt wird, wird das Licht, das durch die Kollimationslinse 70 durchgeht, in Form eines Strahlpunktes auf eine Informationsaufzeichnungsfläche 31B der dicken Disk 30B durch die Objektivlinse 20 oder 20' an der Stelle B fokussiert. In diesem Fall hat die Objektivlinse 20 oder 20' einen Arbeitsabstand "WD2" und ist in 6 als gepunktete Linie gezeigt. Deshalb bildet das Licht einen optischen Weg, der in 6 als gepunktete Linie gezeigt ist. Hier bildet das Licht, das durch den inneren Bereich A1 und den ringförmigen Linsenbereich A2 der Objektivlinse 20 oder 20' durchgeht, einen Punkt auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31B der dicken Disk 30B, wodurch Information von der Informationsaufzeichnungsfläche 31B der dicken Disk 30B gelesen werden kann. Dabei bildet das Licht, das durch den äußeren Bereich A3 der Objektivlinse 20 oder 20' durchgeht, einen Punkt mit einer relativ schwachen Intensität, der an einer Stelle liegt, die von der Stelle abweicht, an der der Punkt durch das Licht, das durch den inneren Bereich A1 und den ringförmigen Linsenbereich A2 hindurchgeht, gebildet wird. Deshalb kann der Lichtdetektor 43 Informationen von der dicken Disk 30B lesen, indem das Licht, das durch den inneren Bereich A1 und den ringförmigen Linsenbereich A2 der Objektivlinse 20 oder 20' hindurchgeht, verwendet wird.
Genauer gesagt, erzeugt das Licht, das durch den inneren Bereich A1 hindurchgeht, auf der Informationsaufzeichnungsfläche 31B der dicken Disk 30B sphärische Abberation. Jedoch hat die sphärische Abberation einen genügend kleinen Betrag, um das Signal von der dicken Disk 30B zu lesen, und die minimierte optische Aberration wird aufrechterhalten, indem das Licht um den Betrag der sphärischen Aberration auf der optischen Achse defokussiert wird. Die Linsenkrümmung und ein asphärischer Oberflächenkoeffizient des ringförmigen Linsenbereichs A2 werden für ein optisches System ohne Aberration in einem Zustand, in dem der Arbeitsabstand zu etwa 10 μm eingestellt ist, korrigiert, so dass keine zusätzliche sphärische Aberration erzeugt wird. Dementsprechend erhöht sich die numerische Apertur, ohne die optische Aberration zu erhöhen, und die Größe des Punkts wird verringert. Deshalb kann eine existierende optische Disk, wie etwa eine LD, die eine höhere Dichte als eine CD erfordert, wiedergegeben werden. Eine Punktgröße von etwa 1,2 μm wird benötigt, um die LD wiederzugeben, und eine Punktgröße von etwa 1,4 μm wird benötigt, um die CD wiederzugeben. Eine Punktgröße von etwa 0,9 μm wird benötigt, um die DVD wiederzugeben. Als ein Ergebnis kann die vorliegende Erfindung die verschiedenen Disks, wie etwa DVD, LD und CD wiedergeben, indem ein einfacher optischer Abnehmer verwendet wird.
10 zeigt eine Verteilung des Lichts in dem Lichtdetektor 43, wenn gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Information von einer dünnen Disk 30A wiedergegeben wird. In 10 entstehen dunkle Bereiche aufgrund des Lichts, das durch den inneren Bereich A1 und den äußeren Bereich A3 der Objektivlinse 20 oder 20' hindurchgeht, und sie werden als ein effizientes Wiedergabesignal empfangen. Jedoch stellen helle Bereiche zwischen den dunklen Bereichen das Licht dar, das durch den ringförmigen Linsenbereich A2 der Objektivlinse 20 oder 20' hindurchgeht, und nicht in dem Lichtdetektor 43 detektiert wird, und nicht als ein effizientes Wiedergabesignal detektiert wird. 11 zeigt die Verteilung der Lichtstrahlen in dem Lichtdetektor 43, wenn Information von der dicken optischen Disk 30B unter Verwendung der Objektivlinse 20 oder 20' gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergegeben wird. Die Bezeichnung "B1" zeigt eine Verteilung des Lichts, das durch den inneren Bereich A1 hindurch in den Lichtdetektor geht, "B2" zeigt eine Verteilung des Lichts, das durch den ringförmigen Linsenbereich A2 hindurchgeht, und "B3" zeigt eine Verteilung des Lichts, das durch den äußeren Bereich A3 hindurchgeht. Das Licht, das die in 11 gezeigten B1- und B2-Verteilungen bildet, wird als effizientes Signal in dem Lichtdetektor 43 detektiert, und das Licht, das die B3-Verteilung bildet, wird nicht als effizientes Wiedergabesignal detektiert.
7 zeigt eine Modifikation des optischen Systems des in 6 gezeigten optischen Abnehmers. In 7 enthält eine Einheit 40 eine Lichtquelle 41 und einen Lichtdetektor 43, die als einzelnes Modul ausgebildet sind. Ein holografischer Strahlteiler 50 ist ein polarisierendes Hologramm mit einer hohen optischen Effizienz, und erhält durch Verwendung einer λ/4-Platte 60 eine hohe optische Effizienz. Es wird bevorzugt, dass ein polarisierendes Hologramm durch ein allgemeines Hologramm ersetzt werden soll, in dem Fall, wenn die λ/4-Platte 60 nicht verwendet wird. Die (Licht-) Strahlen mit 650 nm von der Lichtquelle 41 werden durch den holografischen Strahlteiler 50 und die λ/4-Platte 60 durchgelassen, und sie werden dann durch die Kollimationslinse 70 zu parallelen Strahlen. Die Objektivlinse 20 oder 20' fokussiert das Licht, das von der Kollimationslinse 70 auf die Informationsaufzeichnungsfläche 31A der dünnen optischen Disk 30A oder der Informationsaufzeichnungsfläche 31B der dicken optischen Disk 30B fällt, und zwar in der Form eines optischen Punktes. In dem optischen Abnehmer, der in 7 gezeigt ist, wird eine detaillierte Beschreibung desselben weggelassen, weil die Objektivlinse 20 oder 20' dieselbe ist wie die in 6. Das Licht, das von der Informationsauf zeichnungsfläche 31A oder 31B reflektiert wird, wird schließlich durch den Hologramm-Strahlteiler 50 konvergiert, um auf den Lichtdetektor 43 fokussiert zu werden.
8A zeigt einen optischen Abnehmer mit einer Objektivlinse 20 oder 20', zwei Lichtquellen 41 und 45 und einen einzelnen Lichtdetektor 43 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Lichtquelle 41 sendet einen Laserstrahl von 650 nm, und die Lichtquelle 45 sendet einen Laserstrahl von 780 nm aus. Die Lichtquelle mit 780 nm sollte für eine CD, CD-RW, LD oder eine CD-R-Disk verwendet werden, und die Lichtquelle mit 650 nm sollte für eine DVD, CD oder CD-RW-Disk verwendet werden. Wenn die Lichtquelle 41 verwendet wird, bilden die emittierten Lichtstrahlen einen optischen Weg, der als durchgezogene Linie in 8A gezeigt ist, wobei die Objektivlinse 20 oder 20' als eine durchgezogene Linie an der Stelle A gezeigt ist. Wenn die Lichtquelle 45 verwendet wird, bilden die emittierten Lichtstrahlen einen optischen Weg, der als gepunktete Linie gezeigt ist, wobei die Objektivlinse 20 oder 20' als eine gepunktete Linie an der Stelle B gezeigt ist. Der optische Punkt, der durch die Objektivlinse 20 oder 20' auf die dicke optische Disk 30B oder die dünne optische Disk 30A fokussiert wird, ist dieselbe, wie die in 6 gezeigte.
Ein Strahlteiler 46 ist ein farbtrennender Teiler, der das Licht, das von der Lichtquelle 41 geliefert wird, durchlässt, und das Licht, das von der Lichtquelle 45 geliefert wird, reflektiert. Das von dem Strahlteiler 46 reflektierte Licht fällt auf einen polarisierenden Strahlteiler 47. Der polarisierende Strahlteiler 47 hat eine optische Charakteristik, die linear polarisierte Strahlen durchlässt oder reflektiert, und bezüglich des Lichts mit 650 nm und 780 nm Wellenlänge wirkt. Der polarisierende Strahlteiler 47 lässt das Licht, das von dem Strahlteiler 46 einfällt, durch, und das durchgelassene Licht wird durch eine λ/4-Platte 60 zu einem zirkular polarisierten Strahl. Der zirkular polarisierte Strahl wird durch die Objektivlinse 20 oder 20' auf die Informationsaufzeichnungsfläche der dünnen optischen Disk 30A oder der dicken optischen Disk 30B fokussiert. Das Licht, das von der Informationsaufzeichnungsfläche reflektiert wird, geht durch die Objektivlinse 20 oder 20' und die Kollimationslinse 70 und wird dann durch die λ/4-Platte 60 zu linearisiert polarisiertem Licht. Das linear polarisierte Licht wird von dem polarisierenden Strahlteiler 47 reflektiert, und das reflektierte Licht wird durch die Lichterfassungslinse 44 in den Lichtdetektor 43 fokussiert. Der polarisierende Strahlteiler 47 wird durch einen Strahlteiler ersetzt, der das einfallende Licht teilweise durchlässt und teilweise reflektiert, wenn die λ/4-Platte 60 nicht verwendet wird.
Ein optischer Abnehmer mit einer Objektivlinse, zwei Lichtquellen, einem einzelnen Lichtdetektor und einem plattenartigen Strahlteiler 42 kann, wie in 8B gezeigt, verwendet werden. 8B zeigt eine Modifikation des in 8A gezeigten optischen Abnehmers, in dem ein würfelartiger Strahlteiler durch einen plattenartigen Strahlteiler ersetzt wird. Zusätzlich zeigen die zwei Lichtquellen 41 und 45 relativ zueinander in entgegengesetzte Richtungen, und der Lichtdetektor ist unter einem 90°-Winkel zu den Lichtquellen 41 und 45 angeordnet. Dies ist im Gegensatz zu dem optischen Abnehmer, der in 8A gezeigt ist, worin die Lichtquellen 41 und 45 unter einem rechten Winkel relativ zueinander angeordnet sind, und der Lichtdetektor 43 in eine entgegengesetzte Richtung zu der der Lichtquelle 45 und in einem rechten Winkel zu der Lichtquelle 41 angeordnet ist.
9 zeigt einen optischen Abnehmer mit einer Objektivlinse 20 oder 20', zwei Lichtquellen 41 und 45 und zwei Lichtdetektoren 83 und 105 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 9 emittiert die Lichtquelle 41 (Licht-) Strahlen mit einer Wellenlänge von 650 nm, der Lichtdetektor 83 entspricht der Lichtquelle 41, und die Lichtquelle 41 und der Lichtdetektor 83. Die Bezugszeichen 45 und 105 sind eine Lichtquelle bzw. ein Lichtdetektor für Licht mit 780 nm Wellenlänge und 110 ist ein Strahlteiler. Andere optische Elemente sind dieselben, wie die in 8A und 8B gezeigten. Weil das optische Abnehmersystem, das in der 9 gezeigt ist, aufgrund der bezüglich der 8A und 8B gegebenen Beschreibung von einem Fachmann verstanden werden kann, wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen. Bis hierher ist die Objektivlinse gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf den optischen Abnehmer beschrieben worden. Jedoch ist es dem durchschnittlichen Fachmann klar, dass die Objektivlinse gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf ein Mikroskop oder eine optische Abnehmer-Vorrichtung angewendet werden kann.
Wie oben beschrieben, ist der optische Abnehmer gemäß der vorliegenden Erfindung mit den Disks mit verschiedenen unterschiedlichen Formaten kompatibel, unabhängig von der Dicke oder der Aufzeichnungsdichte der Disk, und es kann ein exzellentes Lesesignal von der verwendeten Disk erhalten werden. Auch die erfindungsgemäße Objektivlinse kann unter Verwendung von Spritzgießen mit niedrigen Kosten hergestellt werden. Insbesondere, wenn zwei oder mehr Wellenlängen für die Kompatibilität der optischen Disks verwendetet werden, kann ein optischer Abnehmer unter Verwendung einer einzelnen Objektivlinse und eines einzelnen Lichtdetektors hergestellt werden.
Während nur bestimmte Ausführungsformen der Erfindung hier genauer beschrieben wurden, wird es offensichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen davon innerhalb des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche gemacht werden können.

Claims

Optische Abnehmervorrichtung, die mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Typ optischer Speichermedien (30A, 30B) kompatibel ist, die sich voneinander unterscheiden, und eine erste bzw. zweite Dicke haben, die sich voneinander unterscheiden, wobei die optische Abnehmervorrichtung umfasst: eine erste Lichtquelle (41); eine Objektivlinse (20, 20'), die mit dem ersten (30A) und dem zweiten (30B) Typ optischer Speichermedien, die sich voneinander unterscheiden und eine erste bzw. eine zweite Dicke, die sich voneinander unterscheiden, sowie Informationsaufzeichnungsflächen (31A, 31B) haben, die Informationen speichern, kompatibel ist, wobei die Objektivlinse (20) so eingerichtet ist, dass sie von der ersten Lichtquelle emittiertes Licht auf das optische Speichermedium leitet, und die Objektivlinse eine Vielzahl von Linsenabschnitten mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften hat; einen Fotodetektor, der von dem optischen Speichermedium reflektiertes Licht erfasst; und eine Strahlenteilereinrichtung, die das von der Lichtquelle emittierte Licht zum Leiten zu der Objektivlinse empfängt und das von dem einen optischen Speichermedium reflektierte Licht zum Leiten zu dem Fotodetektor empfängt; dadurch gekennzeichnet, dass: ein erster (A1) der Vielzahl von Linsenabschnitten der Objektivlinse (20, 20') so eingerichtet ist, dass er das Licht unabhängig davon, ob das optische Speichermedium das erste oder das zweite Medium (30A, 30B) ist, das Licht auf das optische Speichermedium fokussiert; und ein zweiter (A2/A3) der Vielzahl von Linsenabschnitten der Objektivlinse (20, 20') so eingerichtet ist, dass er das von der Lichtquelle emittierte Licht nur auf den ersten oder den zweiten Typ optischer Speichermedien (30A, 30B) fokussiert; und eine Oberfläche der Objektivlinse (20, 20') einen Stufenunterschied zwischen einem der Linsenabschnitte (A1, A2) und einem anderen der Linsenabschnitte (A2, A3) aufweist und der Stufenunterschied ein ganzes Vielfaches der Wellenlänge des von der Lichtquelle (41) emittierten Lichtes ist.
Optischer Abnehmer nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Linsenabschnitten umfasst: einen inneren Bereich (A1), einen ringförmigen Linsenbereich (A2) und einen äußeren Bereich (A3), der an einem Scheitelpunkt (V1) zentriert ist, wobei der ringförmige Linsenbereich (A2) eine Ringform hat und den inneren Bereich (A1) von dem äußeren Bereich (A3) trennt, und wobei der innere Bereich (A1), der ringförmige Linsenbereich (A2) und der äußere Bereich (A3) asphärische Form haben.
Optischer Abnehmer nach Anspruch 2, wobei: der erste der Vielzahl von Linsenabschnitten den inneren Bereich (A1) umfasst; und der zweite Abschnitt beim Lesen von Informationen von dem ersten Medium (30A) den äußeren Bereich (A3) umfasst; und der zweite Bereich beim Lesen von Informationen von dem zweiten Medium (30B) den ringförmigen Linsenbereich (A2) umfasst.
Optischer Abnehmer nach Anspruch 3, wobei: beim Lesen des ersten Mediums (30A) Licht, das durch den inneren Bereich (A1) und den äußeren Bereich (A3) geleitet wird, zu einem einzelnen Lichtpunkt fokussiert wird, mit dem Informationen von der Informationsaufzeichnungsfläche (31A) des ersten Mediums (30A) gelesen werden, und Licht, das durch den ringförmigen Linsenbereich (A2) geleitet wird, gestreut wird, so dass es nicht auf die Informationsaufzeichnungsfläche (31A) des ersten Mediums (30A) fokussiert wird; und beim Lesen des zweiten Mediums (30B) das Licht, das durch den inneren Bereich (A1) und den ringförmigen Linsenbereich (A2) geleitet wird, zu einem einzelnen Lichtpunkt fokussiert wird, mit dem die Informationen von der Informationsaufzeichnungsfläche (31B) des zweiten Mediums (30B) gelesen werden, und Licht, das durch den äußeren Linsenbereich (A3) geleitet wird, gestreut wird, so dass es nicht auf die Informationsaufzeichnungsfläche (31B) des zweiten Mediums (30B) fokussiert wird, und wobei das zweite Medium dicker ist als das erste Medium (30A).
Optischer Abnehmer nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Objektivlinse eine Differenz ΔZ zwischen einer Brennweite des ringförmigen Linsenbereiches (A2) und der des inneren Bereiches (A1) hat, die einem Betrag der Defokussierung entspricht, der durch die folgende Beziehung bestimmt wird: ΔZ = –(2W40)/(NA)2 wobei NA eine numerische Apertur im inneren Bereich (A1) ist und W₄₀ ein Koeffizient der sphärischen Aberration beim Einsatz des zweiten Mediums (30B) ist.
Optische Abnehmervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Objektivlinse (20, 20') eine Reichweite hat, durch die das durch den inneren Bereich geleitete Licht zu einem einzelnen Lichtpunkt fokussiert wird, der beim Lesen des zweiten Mediums (30B) minimale optische Aberration auf der Informationsaufzeichnungsfläche (31B) des zweiten Mediums (30B) hat.
Optischer Abnehmer nach Anspruch 6, wobei die asphärische Oberflächenform des inneren Bereiches (A1) so ist, dass das durch den inneren Bereich hindurchgelassene Licht zu einem einzelnen Lichtpunkt auf der Informationsaufzeichnungsfläche (31A) des ersten optischen Mediums (30A) fokussiert wird und das gleiche Licht zu einem Lichtpunkt fokussiert wird, der bei der Wiedergabe des zweiten optischen Mediums (30B) bei der Reichweite minimale optische Aberration auf der Informationsaufzeichnungsfläche (31B) des zweiten optischen Mediums (30B) hat.
Optischer Abnehmer nach Anspruch 7, wobei die asphärische Form des ringförmigen Linsenbereiches (A2) so ist, dass das durch den ringförmigen Linsenbereich (A2) geleitete Licht zu einem einzelnen Lichtpunkt fokussiert wird, der bei der Wiedergabe des zweiten optischen Aufzeichnungsmediums (30B) mit einem dicken Substrat keine sphärische Aberration auf der Informationsaufzeichnungsfläche (31B) des zweiten optischen Aufzeichnungsmediums (30B) hat.
Optischer Abnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der des Weiteren umfasst: eine zweite Lichtquelle (45), wobei die zweite Lichtquelle Licht emittiert, das bei einem dickeren der optischen Speichermedien zu verwenden ist; und wobei die Objektivlinse (20, 20') den Stufenunterschied hat, der ein ganzes Vielfaches der Wellenlänge des Lichtes der zweiten Lichtquelle (45) ist.
Optischer Abnehmer nach Anspruch 9, der des Weiteren einen Strahlenteiler (46) mit einer Strahlenteilcharakteristik in Bezug auf jeden der Vielzahl von Strahlen umfasst, die von der ersten Lichtquelle (41) bzw. der wenigstens zweiten Lichtquelle (45) emittiert werden.
Optischer Abnehmer nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei der innere Bereich (A1) der Objektivlinse (20, 20') einen Wert der numerischen Apertur NA hat, der die folgende Gleichung erfüllt: 0,8λ/NA ~ Punktgrößewobei λ die Wellenlänge von Licht darstellt, das von der Lichtquelle emittiert wird, und die Punktgröße eine Größe eines Punktes ist, den das durch die Objektivlinse (20, 20') tretende Licht auf einer Platte bildet.
Optischer Abnehmer nach Anspruch 12, wobei die Objektivlinse (20, 20') einen Defokussierungskoeffizienten W₂₀ hat, durch den eine optische Aberration gemäß der folgenden Gleichung auf ein Minimum verringert wird: W20= –W40,wobei W₄₀ ein Koeffizient der sphärischen Aberration ist, der aufgrund einer Differenz zwischen der ersten und der zweiten Dicke entsteht.
Optischer Abnehmer nach Anspruch 12, wobei ein Grad der Defokussierung ΔZ der Objektivlinse (20, 20') der folgenden Gleichung entspricht: ΔZ= –(2W40)/(NA)2,wobei NA ein Wert der numerischen Apertur des inneren Bereiches (A1) ist.
Optischer Abnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, der des Weiteren umfasst: eine Trenneinheit (47), die von der Lichtquelle (41, 45) geleitetes auftreffendes Licht von durch die Platte (30A, 30B) reflektiertem Licht trennt.
Optischer Abnehmer nach Anspruch 14, der des Weiteren umfasst: eine Kollimationslinse (70), die auf einem linearen Weg zwischen der Objektivlinse (20, 20') und dem Lichtdetektor (43) angeordnet ist und das durch die Trenneinheit (47) getrennte auftreffende Licht kollimiert und das von der Platte (30A, 30B) reflektierte Licht zu der Trenneinheit (47) leitet; und eine Lichterfassungslinse (44), die das durch die Trenneinheit (47) tretende Licht auf den Detektor (43) zu fokussiert.
Objektivlinse (20, 20'), die in dem optischen Abnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche eingesetzt werden kann, wobei die Objektivlinse umfasst: eine Vielzahl von Linsenabschnitten (A1, A2, A3) mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften; dadurch gekennzeichnet, dass: ein erster (A1) der Vielzahl von Linsenabschnitten so eingerichtet ist, dass er das Licht unabhängig davon, ob das optische Speichermedium das erste oder das zweite Medium (30A, 30B) ist, auf das optische Speichermedium fokussiert; und ein zweiter (A2, A3) der Vielzahl von Linsenabschnitten so eingerichtet ist, dass er das von der Lichtquelle emittierte Licht nur auf den ersten oder den zweiten Typ optischer Speichermedien (30A, 30B) fokussiert; und eine Oberfläche der Objektivlinse (20, 20') einen Stufenunterschied zwischen einem der Linsenabschnitte (A1, A2) und einem anderen der Linsenabschnitte (A2, A3) aufweist und der Stufenunterschied ein ganzes Vielfaches der Wellenlänge des von der Lichtquelle (41) emittierten Lichtes ist.