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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung,
die mit einer digitalen, vielseitig verwendbaren Videodisk (DVD)
und einer aufzeichnungsfähigen
CD (CD-R) kompatibel ist; und spezieller eine optische Abtastvorrichtung,
die Informationen kompatibel auf eine digitale, vielseitig einsetzbare
Videodisk (DVD) bzw. eine aufzeichnungsfähige CD (CD-R) aufzeichnen
und von diesen lesen kann, indem eine holographische Linse verwendet
wird.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Eine
optische Abtastvorrichtung zeichnet Informationen wie Video-, Audiodaten
oder Daten mit hoher Dichte auf und liest sie, wobei Disk, Karte
und Band verschiedene Arten von Aufzeichnungsmedien sind. Von diesen
wird in erster Linie der Disk-Typ verwendet. Kürzlich sind auf dem Gebiet
der optischen Speicherplattengeräte
eine Laser-Disk
(LD), eine Kompaktdisk (CD) und eine digitale, vielseitig verwendbare
Disk (DVD) entwickelt worden. Eine solche optische Speicherplatte
enthält
ein Kunststoff- oder Glasmedium mit einer bestimmten Dicke längs einer
axialen Richtung, auf die Licht einfällt, und eine Signalaufzeichnungsfläche, auf
der Informationen auf dem Kunststoff- oder Glasmedium aufgezeichnet werden
und sich befinden.
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Bisher
vergrößert ein
optisches High-Density-Speicherplattensystem die numerische Apertur
einer Objektivlinse zur Erhöhung
einer Aufzeichnungsdichte und nutzt eine Lichtquelle kurzer Wellenlänge von
635 nm oder 650 nm. Folglich kann das optische High-Density-Speicherplattensystem
Signale auf einer digitalen Videodisk aufzeichnen oder von dieser
lesen und kann außerdem
Signale von einer CD lesen. Um jedoch mit einem moderneren CD-Typ
kompatibel zu sein, das heißt
eine aufzeichnungsfähige
CD (CD-R), sollte aufgrund der Aufzeichnungseigenschaft des Aufzeichnungsmediums
CD-R Licht mit einer
Wellenlänge
von 780 nm verwendet werden. Infolgedessen wird die Verwendung der
Lichtstrahl-Wellenlängen
von 780 nm und 635 (oder 650) nm in einer einzelnen optischen Abtastvorrichtung
sehr wichtig für
die Kompatibilität
der DVD und der CD-R. Eine herkömmliche
optische Abtastvorrichtung, die mit der DVD und der CD-R kompatibel ist,
wird nachstehend mit Bezug auf 1 beschrieben.
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1 zeigt
eine optische Abtastvorrichtung, bei der zwei Laserlichtdioden als
Lichtquellen für
eine DVD und eine CD-R sowie eine einzelne Objektivlinse verwendet
werden. Die optische Abtastvorrichtung von 1 nutzt
Laserlicht mit einer Wellenlänge
von 635 nm, wenn eine DVD reproduziert wird, und Laserlicht mit einer
Wellenlänge
von 780 nm, wenn eine CD-R aufgezeichnet und reproduziert wird.
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Das
von einer ersten Laserlichtquelle 11 ausgesendete Licht
mit der Wellenlänge
von 635 nm fällt
auf eine erste Kollimationslinse 12, wobei das Licht als
eine ausgezogene Linie dargestellt ist. Die erste Kollimationslinse 12 ermöglicht es,
dass der einfallende Lichtstrahl ein paralleler Lichtstrahl ist.
Der die erste Kollimationslinse 12 durchlaufende Lichtstrahl
wird durch einen Strahlenteiler 13 reflektiert und geht
anschließend
zu einem Prisma 14 mit Interferenzfilter.
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Das
von einer zweiten Laserlichtquelle 21 ausgesendete Licht
mit der Wellenlänge
von 780 nm durchläuft
eine zweite Kollimationslinse 22, einen Strahlenteiler 23 und
eine Sammellinse 24 und geht anschließend zum Prisma 14 mit
Interferenzfilter, wobei das Licht als punktierte Linie dargestellt
ist. Hier wird der Lichtstrahl der Wellenlänge von 780 nm durch das Prisma 14 mit
Interferenzfilter konvergent gemacht. Ein optisches System, das
eine solche Struktur aufweist, wird "Finites optisches System" genannt. Das Prisma 14 mit
Interferenzfilter überträgt den von
dem Strahlenteiler 13 reflektierten Lichtstrahl der Wellenlänge von
635 nm total und reflektiert den durch die Sammellinse 24 konvergent
gemachten Lichtstrahl der Wellenlänge von 780 nm total. Infolgedessen
fällt der
Lichtstrahl von der ersten Laserlichtquelle 11 in Form
eines Parallelstrahls durch die Kollimationslinse 12 auf
eine Lambda-1/4-Platte 15, während der Lichtstrahl von der
zweiten Laserlichtquelle 21 in Form eines divergenten Strahls
durch die Sammellinse 24 und das Prisma 14 mit
Interferenzfilter auf die Lambda-1/4-Platte 15 fällt. Das
durch die Lambda-1/4-Platte 15 übertragene Licht durchläuft eine
variable Apertur 16 mit einer Dünnschichtstruktur und fällt anschließend auf
eine Objektivlinse 17 ein.
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Der
von der ersten Laserlichtquelle 11 ausgesendete Lichtstrahl
der Wellenlänge
von 635 nm wird durch die Objektivlinse 17 auf eine Informationsaufzeichnungsfläche in der
DVD 18, die eine Dicke von 0,6 mm besitzt, fokussiert.
Deshalb enthält
das von der Informationsaufzeichnungsfläche der DVD 18 reflektierte
Licht Informationen, die auf der Informationsaufzeichnungsfläche aufgezeichnet
sind. Das reflektierte Licht wird durch den Strahlenteiler 13 übertragen
und fällt
anschließend
auf einen Lichtempfänger 19 zum
Detektieren von optischen Informationen ein.
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Falls
das oben beschriebene finite optische System nicht verwendet wird,
wird aufgrund einer Dickendifferenz zwischen DVD 18 und
CD-R 25, wenn der von der zweiten Laserlichtquelle 21 ausgesendete
Lichtstrahl der Wellenlänge
von 780 nm auf eine Informationsaufzeichnungsfläche in der CD-R 25 mit
einer Dicke von 1,2 mm unter Verwendung der oben beschriebenen Objektivlinse 17 fokussiert
wird, sphärische
Aberration erzeugt. Die sphärische
Aberration ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Abstand zwischen
der Informationsaufzeichnungsfläche
der CD-R 25 und der Objektivlinse 17 weiter ist
als der zwischen der Informationsaufzeichnungsfläche der DVD 18 und
der Objektivlinse 17 entlang einer optischen Achse. Um
eine solche sphärische
Aberration zu reduzieren, wird eine Konstruktion des finiten optischen
Systems benötigt,
das die Sammellinse 24 enthält. Durch Verwendung der später mit
Bezug auf 2 beschriebenen variablen Apertur 16 bildet
der Lichtstrahl der Wellenlänge
von 780 nm einen optimierten Leuchtfleck auf der Informationsaufzeichnungsfläche der
CD-R 25. Der von der CD-R 25 reflektierte Lichtstrahl
der Wellenlänge
von 780 nm wird durch den Strahlenteiler 23 reflektiert
und anschließend
in einem Lichtempfänger 26 detektiert.
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Die
variable Apertur 16 des Dünnschichttyps von 1 weist
gemäß 2 eine
Struktur auf, die die Lichtstrahlen selektiv übertragen kann, die auf Bereiche
einfallen, deren numerische Apertur (NA) kleiner oder gleich 0,6
ist, was mit dem Durchmesser o der Objektivlinse 17 übereinstimmt.
Das heißt,
die variable Apertur 16 ist basierend auf der numerischen
Apertur (NA) von 0,45 bezüglich
einer optischen Achse in zwei Bereiche unterteilt. Von den zwei
Bereichen überträgt ein erster
Bereich 1 Lichtstrahlen sowohl der Wellenlänge von
635 nm als auch der Wellenlänge
von 780 nm. Ein zweiter Bereich 2 überträgt den Lichtstrahl der Wellenlänge von 635
nm total und reflektiert den Lichtstrahl der Wellenlänge von
780 nm total. Der Bereich 1 ist ein Bereich mit einer numerischen
Apertur von kleiner oder gleich 0,45; und der Bereich 2 ist
ein äußerer Bereich
relativ zu dem Bereich 1, der mit einer dielektrischen
Dünnschicht überzogen
ist. Der Bereich 1 besteht aus einer Quarz-Dünnschicht
(SiO2), um jede optische Aberration, die
durch den mit dielektrischer Dünnschicht überzogenen
Bereich 2 erzeugt wird, zu entfernen.
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Durch
Verwendung der variablen Apertur 16 bildet das Licht der
Wellenlänge
von 780 nm, das durch den Bereich 1 mit der numerischen
Apertur von 0,45 oder darunter übertragen
wird, einen Leuchtfleck, der für die
CD-R 25 auf der Informationsaufzeichnungsfläche derselben
geeignet ist. Somit nutzt die optische Abtastvorrichtung von 1 einen
optimalen Leuchtfleck, wenn im Diskmodus von DVD 18 zu
CD-R 25 gewechselt wird. Folglich ist die optische Abtastvorrichtung
von 1 kompatibel zur Verwendung mit der CD-R.
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Jedoch
sollte die in 1 gezeigte optische Abtastvorrichtung
und wie sie oben beschrieben ist, ein "finites optisches System" in Bezug auf das
Licht der Wellenlänge
von 780 nm bilden, um jede sphärische
Aberration zu entfernen, die erzeugt wird, wenn eine DVD mit einer
CD-R kompatibel gewechselt wird. Außerdem wird aufgrund der optischen
Dünnschicht,
das heißt
die dielektrische Dünnschicht,
die im Bereich 2 der variablen Apertur 16 mit
der numerischen Apertur (NA) von 0,45 oder darüber gebildet wird, ein Gangunterschied zwischen
dem durch den Bereich 1 mit der NA von 0,45 oder darunter übertragenen
und dem durch den Bereich 2 mit der NA von 0,45 oder darüber übertragenen
Licht erzeugt. Um diese Differenz auszuschalten ist es notwendig,
im Bereich 1 eine optische Dünnschicht zu bilden. Aus diesem
Grund wird im Bereich 1 eine Quarzschicht (SiO2)
und im Bereich 2 eine mehrlagige Dünnschicht gebildet. Jedoch
wird ein solcher Fertigungsprozess nicht nur kompliziert, sondern
sollte die Einstellung der Dicke der Dünnschicht präzise, in
Einheiten von "μm", ausgeführt werden.
So ist es schwierig gewesen, die optische Abtastvorrichtung serienmäßig herzustellen.
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Die
EP 0 838 812 (Konica) offenbart
eine optische Abtastvorrichtung mit einer Lichtquelle zum Aussenden
eines Lichtstroms und ein optisches Sammelsystem mit einer ersten,
zweiten und dritten geteilten Fläche,
die in der genannten Reihenfolge von der Nähe einer optischen Achse des
optischen Sammelsystems geteilt sind, um den von der Lichtquelle
ausgesendeten Lichtstrom zu sammeln, wobei ein durch die erste und die
dritte geteilte Fläche
verlaufender Leuchtfleck auf einem ersten optischen Informationsaufzeichnungsmedium
mit einem durchlässigen
Substrat ausgebildet wird, dessen Dicke t1 ist, und der durch die
erste und die zweite Fläche
verlaufende Leuchtfleck auf einem zweiten optischen Informationsaufzeichnungsmedium
mit einem durchlässigen
Substrat gebildet wird, dessen Dicke t2 ist, die größer als
t1 ist. Die optische Abtastvorrichtung umfasst des Weiteren einen
Bildsensor zum Empfang eines Lichtflusses, der von dem ersten und/oder zweiten
optischen Informationsmedium reflektiert wird. Hier ist anzumerken,
dass die zweite geteilte Fläche aus
einem Hologramm oder einer Fresnel-Linse bestehen kann. Wenn die zweite
geteilte Fläche
aus Hologrammen besteht, wird einer der Lichtflüsse, der in Beugungslicht nullter
Ordnung und Beugungslicht erster Ordnung geteilt ist, verwendet,
um die erste optische Speicherplatte zu reproduzieren, und der andere
wird verwendet, um die zweite optische Speicherplatte zu reproduzieren.
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Die
EP 747 893 (NEC) offenbart
eine Vorrichtung mit optischem Kopf, in der ein holografisches optisches
Element vorgesehen ist, um einen der Lichtstrahlen erster oder zweiter
Wellenlänge
konvergent oder divergent zu machen. Hier sind innerhalb eines einzelnen
Moduls eine kombinierte Laserdiode und ein Lichtempfänger enthalten.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
optischen Abtastvorrichtung, die mit einer Digitalvideoplatte (DVD)
und einer aufzeichnungsfähigen
CD (CD-R) kompatibel ist, indem ein infinites optisches System eingeführt wird
und eine holografische Linse zum Entfernen von sphärischer
Aberration, die aufgrund eines Dickenunterschiedes zwischen optischen
Speicherplatten erzeugt wird, verwendet wird.
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Zusätzliche
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden
Beschreibung erläutert
und werden teilweise aus der Beschreibung deutlich oder können durch
praktische Umsetzung der Erfindung erlernt werden.
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Um
die oben genannten und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung
zu erfüllen,
ist eine optische Abtastvorrichtung vorgesehen, die mit zumindest
zwei Arten von optischen Aufzeichnungsmedien kompatibel ist, indem
eine Lichteinrichtung mit entsprechenden, unterschiedlichen Wellenlängen zum
Aufzeichnen und Lesen von Informationen verwendet wird, wobei die
optische Abtastvorrichtung aufweist: eine Vielzahl von Laserlichtquellen
zum Aussenden von Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen; optische
Elemente zum Ändern
von optischen Wegen von Lichtstrahlen, die von einer Informationsaufzeichnungsfläche der
optischen Aufzeichnungsmedien reflektiert werden; einen Lichtempfänger zum
Detektieren von Informationen der Lichtstrahlen, die von den optischen
Elementen ausgegeben werden; und eine Objektivlinse, die Leuchtflecke
auf den optischen Aufzeichnungsmedien bildet, indem erste und zweite
Lichtstrahlen von jeweils unterschiedlichen Wellenlängen verwendet
werden, wobei der erste Lichtstrahl eine kürzere Wellenlänge als
der zweite Lichtstrahl aufweist, und die Objektivlinse umfasst:
einen inneren Bereich mit einem optischen Mittelpunkt der Objektivlinse;
einen den inneren Bereich umgebenden holografischen Bereich; und
einen den holografischen Bereich umgebenden äußeren Bereich, wobei der innere
Bereich die ersten und zweiten Lichtstrahlen überträgt, der holografische Bereich
den zweiten Lichtstrahl beugt und der äußere Bereich den ersten Lichtstrahl überträgt, wobei
die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Arbeitsabstand,
der ein Abstand zwischen der Objektivlinse und der Informationsaufzeichnungsfläche des
optischen Aufzeichnungsmediums längs
einer optischen Achse ist, in einem verhältnismäßig dicken optischen Aufzeichnungsmedium
kürzer
ist als in einem verhältnismäßig dünnen optischen
Aufzeichnungsmedium.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen, in Verbindung mit
den begleitenden Zeichnungen betrachtet, deutlich und leichter verständlich,
in denen:
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1 ist
eine Darstellung, die die Konstruktion einer herkömmlichen
optischen Abtastvorrichtung zeigt;
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2 ist
eine Darstellung zur Erläuterung
der Struktur einer herkömmlichen
variablen Apertur, die in 1 gezeigt
ist;
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3 ist
eine Darstellung, die ein optisches System einer optischen Abtastvorrichtung
nach einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4A ist
eine Darstellung, die eine Lagebeziehung zwischen einer holografischen
Ringlinse und einer Objektivlinse nach der Ausführung der vorliegenden Erfindung
zeigt; und 4B ist eine Darstellung, die die
ebene Fläche
der holografischen Ringlinse zeigt;
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5A ist
eine Darstellung, die die ebene Fläche der holografischen Ringlinse
zeigt; und 5B ist eine grafische Darstellung,
die diesen Teil des Bereichs von 5A zeigt,
der vergrößert ist;
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6 ist
eine grafische Darstellung, die die Transmissionseffizienz entsprechend
der Rillentiefe der holografischen Ringlinse hinsichtlich zweier
Wellenlängen
zeigt; und
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7 ist
eine Darstellung, die zeigt, dass die holografische Ringlinse und
die Objektivlinse eine Einheit bildend verbunden sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGEN
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Es
wird jetzt ausführlich
Bezug auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung
genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt
sind, in denen sich durchweg gleiche Bezugszahlen auf die gleichen
Elemente beziehen. Die Ausführungen
werden nachstehend beschrieben, um die vorliegende Erfindung durch
Bezug auf die Figuren zu erläutern.
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3 zeigt
ein optisches System einer optischen Abtastvorrichtung nach einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 3 umfasst
die optische Abtastvorrichtung zwei Laserlichtquellen 31 und 39 zum
Aussenden von Lichtstrahlen mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen; zwei
holografische Strahlenteiler 32 und 40 zum Ändern optischer
Lichtwege der Lichtstrahlen, die von Informationsaufzeichnungsflächen der
ersten und der zweiten Art von optischen Speicherplatten reflektiert
werden; einen Strahlenteiler 33, um den einfallenden Lichtstrahl
entsprechend der Lichtwellenlänge
total zu übertragen
oder zu reflektieren; eine Sammellinse 34, damit der einfallende
Lichtstrahl in einer parallelen Form sein kann; eine holografische
Ringlinse 35, um den einfallenden Lichtstrahl entsprechend
seiner Wellenlänge
zu beugen; und eine Objektivlinse 36, um die Lichtstrahlen
auf die entsprechenden Informationsaufzeichnungsflächen der
optischen Speicherplatten 37 und 41 zu fokussieren.
Zwei Lichtempfänger 38 und 42,
die die von den entsprechenden Informationsaufzeichnungsflächen der
optischen Speicherplatten 37 und 41 reflektierten
Lichtstrahlen detektieren, und die Laserlichtquellen 31 und 39 zu
einzelnen Modulen, eine Einheit bildend, verbunden sind, um jeweils
Einheiten 30 und 43 zu bilden. Die Arbeitsweise
der oben ausgeführten
optischen Abtastvorrichtung wird nachstehend beschrieben, wobei
eine DVD und eine CD-R als optische Aufzeichnungsmedien beschrieben
werden.
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Zuerst
wird, wenn Informationen auf einer DVD aufgezeichnet und gelesen
werden, ein Lichtstrahl mit der Wellenlänge von 650 nm (oder 635 nm)
von der ersten Laserlichtquelle 31 ausgesendet, der auf
den holografischen Strahlenteiler 32 einfällt, wobei
das Licht als eine ausgezogene Linie dargestellt ist. Der einfallende
Lichtstrahl geht durch den holografischen Strahlenteiler 32 hindurch
und schreitet zum Strahlenteiler 33 weiter. Wenn Informationen über eine
CD-R aufgezeichnet und gelesen werden, wird von der zweiten Laserlichtquelle 39 ein
Lichtstrahl mit der Wellenlänge
von 780 nm ausgesendet und fällt
auf den holografischen Strahlenteiler 40 ein, wobei das
Licht als punktierte Linie dargestellt ist. Der einfallende Lichtstrahl
geht durch den holografischen Strahlenteiler 40 hindurch
und schreitet zum Strahlenteiler 33 weiter.
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Der
Strahlenteiler 33 überträgt den einfallenden
Lichtstrahl der Wellenlänge
von 650 nm total und reflektiert den einfallenden Lichtstrahl der
Wellenlänge
von 780 nm total. Der total übertragene
oder reflektierte Lichtstrahl geht zur holografischen Ringlinse 35 in
Form eines Parallelstrahls, nachdem er die Sammellinse 34 durchlaufen
hat. Die holografische Ringlinse 35 beugt den einfallenden
Lichtstrahl selektiv nach der Wellenlänge desselben, um die Erzeugung
von sphärischer
Aberration hinsichtlich der Lichtstrahlen zu verhindern, die auf
die Informationsaufzeichnungsflächen
der optischen Speicherplatten 37 und 41 fokussiert
werden.
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4A ist
eine Ansicht, die eine Lagebeziehung zwischen der holografischen
Ringlinse 35 und der Objektivlinse 36 darstellt.
Wie in 4A gezeigt ist, ist die Objektivlinse 36 in
Bereiche A und B aufgeteilt. Der Bereich A, der näher an einer
optischen Achse der Objektivlinse ist, hat wenig Einfluss auf eine
sphärische Aberration,
und der Bereich B, der werter von der optischen Achse entfernt ist,
besitzt einen großen
Einfluss auf die sphärische
Aberration. Außerdem
ist die Objektivlinse 36 am meisten geeignet für eine Speicherplatte mit
einer dünnen
Dicke wie eine DVD. So wird die holografische Ringlinse 35 benötigt, wenn
eine DVD gegen eine dicke Speicherplatte wie eine CD-R gewechselt
wird, um die optische Abtastvorrichtung zu betreiben. Wenn die holografische
Ringlinse 35 beim Aufzeichnen und Lesen von Informationen
auf der CD-R nicht genutzt wird, wird die sphärische Aberration in dem auf
der Informationsaufzeichnungsfläche
der Speicherplatte gebildeten Leuchtfleck groß, wobei die Größe mehr
als 1,7 μm
ist. Im Allgemeinen ist die Größe des auf
der Informationsaufzeichnungsfläche
der CD-R. gebildeten Leuchtflecks 1,4 pm. Die holografische Ringlinse 35 beugt
den Lichtstrahl, der durch den Bereich B der Objektivlinse 36 hindurch
gehen soll, um die Erzeugung von sphärischer Aberration zu verhindern,
für die
ein mit Punkten in 4B dargestelltes Hologramm zwischen
der äußeren Begrenzung
des Bereichs A und des Bereichs B angeordnet ist. Folglich verläuft der
Lichtstrahl, der auf die holografische Ringlinse 35 einfällt und
anschließend
durch den Bereich A der Objektivlinse 36 hindurch geht,
durch die Objektivlinse 36 ohne jede Beugung durch die
holografische Ringlinse 35 und wird anschließend direkt
auf die Speicherplatte fokussiert. Der Lichtstrahl, der auf die
holografische Ringlinse 35 einfällt und durch den Bereich B
der Objektivlinse 36 hindurch geht, wird durch die holografische
Ringlinse 35 gebeugt und schreitet anschließend zu
der Objektivlinse 36 weiter. Der durch die Objektivlinse 36 hindurch
gehende, gebeugte Lichtstrahl macht die Größe des auf die Speicherplatte
fokussierten Leuchtflecks kleiner, und es wird keine sphärische Aberration
erzeugt. Eine Brennfläche
der Speicherplatte, auf die der durch den Bereich B hindurch gehende,
gebeugte Lichtstrahl fokussiert wird, sollte sich mit einer optimierten
Fläche
der Speicherplatte decken, auf die der durch den Bereich A hindurch
gehende Lichtstrahl fokussiert wird. Durch Verwendung der hologra fischen
ringförmigen
Linse 35 wird ein Arbeitsabstand von der Fläche der
Objektivlinse 36 zu den Informationsaufzeichnungsflächen der
Speicherplatten in der CD-R 41 kürzer als in der DVD 37.
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5A ist
eine Darstellung, die den Aufbau der holografischen Ringlinse 35 zeigt.
Ein Bereich D, in dem ein Hologramm in der in 5A gezeigten
holografischen Ringlinse 35 vorgesehen ist, entspricht
der numerischen Apertur von 0,3 bis 0,5, die für die CD-R geeignet sein soll.
In 5A gibt ein Symbol E den Durchmesser der Objektivlinse
für eine
DVD an, deren numerische Apertur (NA) 0,6 ist. Außerdem kann
die in der vorliegenden Erfindung verwendete holografischen Linse 35 die
numerische Apertur (NA) der Objektivlinse entsprechend den Wellenlängen des
Lichtstrahls selektiv einstellen und benötigt keine getrennte Apertur.
Die holografische Ringlinse 35 besitzt die gleiche Funktion
wie eine allgemeine sphärische
Linse, die einen Lichtstrahl in konvergenter oder divergenter Form überträgt. Des
Weiteren besitzt die holografische Ringlinse 35 einen negativen
Brechwert und nutzt ein Phasenverschiebungs-Hologramm. Eine optimierte
Rillentiefe des Hologramms sollte so bestimmt werden, dass die holografische
Ringlinse 35 den einfallenden Lichtstrom entsprechend der
Wellenlänge
derselben selektiv beugt. Die holografische Ringlinse 35 ist
so konstruiert, dass der Lichtstrahl der Wellenlänge von 650 nm eine Transmissionseffizienz
von annähernd
100% aufweist und der Lichtstrahl der Wellenlänge von 780 nm eine Transmissionseffizienz
nullter Ordnung von 0% in Bezug auf einen nicht gebeugten Lichtstrahl
besitzt. Dafür
sollte die Phasenschwankung durch die Rillentiefe der holografischen
Ringlinse 35 in Bezug auf Licht der Wellenlänge von
650 nm 360° sein.
Weil die Phasenschwankung durch 360° erzeugt wird, überträgt die holografische
Ringlinse 35 Licht der Wellenlänge von 650 nm. Die Phasenschwankung
sollte in Bezug auf Licht der Wellenlänge von 780 nm um 180° gemacht
werden, wodurch das Licht der Wellenlänge von 780 nm insgesamt als
Licht erster Ordnung gebeugt wird. Infolgedessen ist die holografische
Ringlinse 35 so ausgelegt, dass sie Licht der Wellenlänge von
650 nm nicht beugt, jedoch Licht der Wellenlänge von 780 nm als Licht erster
Ordnung beugt. Eine optimierte Rillentiefe d der Fläche der
holografischen Ringlinse 35 zum selektiven Beugen von Lichtstrahlen
der Wellenlängen
von 650 nm und 780 nm wird durch die folgenden Gleichungen (1) und
(2) bestimmt.
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Hierbei
ist λ die
Wellenlänge
650 nm, λ' die Wellenlänge 780
nm und n sowie n' bezeichnen
jeweils einen Reflexionsgrad (1,514520) in der Wellenlänge von
650 nm und einen Reflexionsgrad (1,511183) in der Wellenlänge von
780 nm. In den oben erwähnten
Gleichungen (1) und (2) wird die Tiefe d etwa 3,8 μm, wenn m
= 3 und m' = 2 ist.
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5B ist
eine grafische Darstellung, die eine vergrößerte Ansicht des in 5A gezeigten
Hologrammbereichs D darstellt. Der Hologrammbereich D weist Rillen
konstanter Tiefe auf, die durch Ätzen
oder Metallformung hergestellt werden können. Des Weiteren kann der
Hologrammbereich D zusammen mit einem Ringmuster stufenweise ausgebildet
werden.
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6 ist
eine grafische Darstellung, die die Transmissionseffizienz nullter
Ordnung der holografischen Ringlinse 35 entsprechend den
Wellenlängen
von einfallenden Lichtstrahlen zeigt. Wenn die Rillentiefe d der Fläche 3,8 μm ist, wird
Licht der Wellenlänge
von 650 nm durch die holografische Ringlinse 35 mit 100% übertragen
wie es mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist, die mit dem
Symbol „++" überdeckt ist, und das Licht
der Wellenlänge
von 780 nm wird durch die holografische Ringlinse 35 mit
0% übertragen
wie es mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist, die mit einem
Kreis überdeckt
ist. Jetzt beugt die holografische Ringlinse 35 das Licht
der Wellenlänge
von 780 nm als Licht erster Ordnung, wobei der Beugungswirkungsgrad
derselben 40% beträgt.
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Das
gesamte Licht der Wellenlänge
von 650 nm, das auf die holografische Ringlinse 35 mit
den oben genannten Eigenschaften einfällt, wird übertragen und setzt sich anschließend zur
Objektivlinse 36 fort. Der einfallende Lichtstrahl verläuft durch
die Objektivlinse 36 und bildet auf der Informationsaufzeichnungsfläche der
DVD 37 einen Leuchtfleck. Der von der Informationsaufzeichnungsfläche der
DVD 37 reflektierte Lichtstrahl fällt auf den holografischen
Strahlenteiler 35 ein. Nach dem Durchlauf der hologra fischen
Ringlinse 35 fällt
der reflektierte Lichtstrahl auf die Sammellinse 34, den
Strahlenteiler 33 und anschließend auf den holografischen
Strahlenteiler 32 ein, wobei der holografische Strahlenteiler 32 den
reflektierten Strahl auf den Lichtempfänger 38 richtet. Das
auf die holografische Ringlinse 35 einfallende Licht der
Wellenlänge
von 780 nm wird in den Bereich A übertragen und setzt sich anschließend zu
der Objektivlinse 36 fort, wird jedoch im Bereich A gebeugt
und setzt sich dann zu der Objektivlinse 36 fort, wird
jedoch im Bereich B gebeugt und geht zu der Objektivlinse 36 wie
es in 4A dargestellt ist. Daher bildet
der durch die Objektivlinse 36 hindurch gehende Lichtstrahl
einen optimierten Leuchtfleck auf der Informationsaufzeichnungsfläche der
CD-R 41. Der von der Informationsaufzeichnungsfläche der
CD-R 41 reflektierte Lichtstrahl fällt auf den Strahlenteiler 33 ein und
wird anschließend
reflektiert. Das reflektierte Licht setzt sich zu dem holografischen
Strahlenteiler 40 fort und fällt anschließend auf
den Lichtempfänger 42 ein,
indem der optische Lichtweg geändert
wird.
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Die
holografische Ringlinse 35 mit den oben genannten Funktionen
kann mit einer Objektivlinse eine Einheit bildend hergestellt werden,
indem sie auf eine konstante Tiefe nach innen von einer Fläche der
Objektivlinse geätzt
oder in Metall geformt wird. Die eine Einheit bildende holografische
Ringlinse besitzt die gleiche Funktion wie die holografische Ringlinse 35. 7 ist
eine Ansicht, die zeigt, dass die holografische Ringlinse und die
Objektivlinse eine Einheit bildend verbunden sind.
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Wie
oben beschrieben ist, wird die optische Abtastvorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung kompatibel mit einer DVD und einer CD-R genutzt
unter Verwendung einer holografische Ringlinse zur Beseitigung von
sphärischer
Aberration, die als Reaktion darauf erzeugt wird, dass von einer
Speicherplatte zu einer anderen Speicherplatte mit unterschiedlicher
Dicke gewechselt wird, wobei im Fall der CD-R ein Arbeitsabstand kürzer ist
als bei der DVD. Außerdem
bewirkt die optische Abtastvorrichtung Vorteile, die eine leichte
Konstruktion einer holografischen Ringlinse und gute Tauglichkeit
für Serienproduktion
umfassen.
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Während hier
nur bestimmte Ausführungen
der Erfindung speziell beschrieben worden sind, wird deutlich werden,
dass daran zahlreiche Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
