DE19636595C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Lesen optischer Speichermedien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Lesen und/oder Beschreiben opti­ scher Speichermedien, insbesondere Compact Discs, mit in einer Informationsträgerschicht liegenden, zur Informationsspeicherung dienenden, im wesentlichen parallel verlaufenden Spuren.

Optische Speichermedien, insbesondere CD, CD-ROM, WORM-CD und MOD, sind seit geraumer Zeit bekannt (Laser Focus World, September 1995, S. 103-111). Gegenüber an­ deren Speichermedien haben sie insbesondere den Vorteil einer hohen Speicherdichte. In­ formationen können auf Compact Discs und ähnlichen optischen Speichermedien durch eine Abfolge von Vertiefungen innerhalb einer Informationsträgerschicht gespeichert werden. Diese Vertiefungen (Pits) sind auf spiralförmig von innen nach außen verlaufenden Spuren angeordnet. Benachbarte Spuren, die mittels einer durchgehenden Vertiefung (Groove) von­ einander getrennt sind, verlaufen somit im wesentlichen parallel zueinander. Im Falle der WORM-CD werden die Pits erzeugt, indem der Fokus eines Laserstrahlbündels auf der von ihm abgetasteten Spur der Informationsträgerschicht über eine modulierte Intensität stellen­ weise einen Materialabtrag bewirkt. Bei magneto-optischen Speichern, z. B. MOD, wird die Information auf den Spuren der Informationsträgerschicht in Punkten mit bestimmter ma­ gnetischer Ausrichtung gespeichert. Zum Beschreiben der MOD wird die ferromagnetische Informationsträgerschicht durch Laserstrahlung punktuell bis zur Curie-Temperatur erhitzt, um dort anschließend mit einem externen Magnetfeld eine definierte Magnetisierung einzu­ stellen. Als Laserquelle dient bei den beschriebenen Verfahren in der Regel eine Laserdiode, deren Strahlung mittels einer Kollimatorlinse zunächst in ein paralleles Strahlungsbündel und anschließend über eine Speicherfokussierlinse auf einer Spur zum Fokus gebracht wird. Zur Fokusnachführung wird die von dem Speichermedium reflektierte und durch die Speicherfo­ kussieroptik zurückgeführte Strahlung in einen Auswertearm gelenkt und auf eine Fotodiode oder ein Fotodiodenarray gebracht. Wegen des diesbezüglichen Standes der Technik wird beispielsweise auf die EP 0 559 435 A1 (Beschreibung zu Fig. 11) verwiesen. Zur Erhö­ hung der Ausbeute der in den Auswertearm gelangenden Strahlung und zur Vermeidung eines optischen Feedbacks wird in der Regel in den Strahlengang zwischen Kollimator und Speicherfokussieroptik ein polarisierender Auskoppelstrahlteiler sowie zwischen dem Aus­ koppelstrahlteiler und der Speicherfokussieroptik eine λ/4-Platte gebracht (Laser Focus World, September 1995, S. 103-111). Um den Fokus der eingesetzten Laserstrahlung über den gesamten Arbeitsbereich des optischen Speichermediums bewegen zu können, befindet sich die Speicherfokussieroptik in einem beweglichen Lesekopf, wobei die Strahlung der Speicherfokussieroptik über einen Umlenkspiegel zugeführt wird.

Zum Lesen des beschriebenen Speichermediums kann der gleiche optische Aufbau genutzt werden. Jedoch muß dann mit einer geringeren Laserleistung gearbeitet werden. Die auf dem optischen Speichermedium gespeicherte Information wird gewonnen, indem die vom Speichermedium zurück reflektierte Strahlung im Auswertearm einer Fotodiode oder einem Fotodiodenarray zugeführt wird. Dabei kann es sich um dieselbe Fotodiode (bzw. -array) handeln, die auch zur Regelung der Fokusnachführung genutzt wird.

Zur Erhöhung der Schreib- und Lesegeschwindigkeit ist es bekannt, gleichzeitig mehrere Spuren mit der Laserstrahlung zu beaufschlagen. Aus der DE 26 34 243 ist es bekannt, das Licht eines Lasers über einen Strahlteiler in zwei Teilstrahlen aufzuteilen, die jeweils durch einen Modulator für die Strahlungsintensität geführt werden. Die Teilstrahlen werden mit Abstand zueinander und nicht völlig parallel auf einen Umlenkspiegel und dann auf die Speicherfokussieroptik gebracht. Dies führt dazu, daß auf dem optischen Speichermedium gleichzeitig zwei nebeneinanderliegende Fokusse erzeugt werden, mit deren Hilfe zwei be­ nachbarte Spuren gleichzeitig beschrieben bzw. gelesen werden können. Aus der EP 0 653 748 A1 ist ein optischer Plattenspeicher bekannt, bei dem auch mehr als zwei nebeneinan­ derliegende Spuren gleichzeitig beschrieben oder gelesen werden können. Aus der EP 0 559 435 A1 ist es bekannt, das Licht zweier Laserstrahlungsquellen über ein Hologrammelement derart auf eine Speicherfokussieroptik zu bringen, daß hierdurch zwei auf benachbarte Spu­ ren eines optischen Speichermediums gerichtete Fokusse erzeugt werden.

Zur Erhöhung der Speicherkapazität ist es bekannt (Laser Focus World, September 1995, S. 109), optische Plattenspeicher mit mehreren übereinanderliegenden Informationsträger­ schichten zu versehen. Dabei werden die einzelnen Informationsträgerschichten durch verti­ kales Verschieben des Fokus der beaufschlagten Laserstrahlung erreicht. Hierfür müssen zumindest die oberen Informationsträgerschichten für die verwendete Laserstrahlung teil­ transmissiv sein. Der Stand der Technik bezüglich der Datenträger mit mehreren Informati­ onsträgerschichten hat insbesondere den Nachteil, daß nicht mehrere Spuren gleichzeitig be­ schrieben oder ausgelesen werden können.

Aus der DE-OS 26 34 243 (S. 10, 2. Abs.) ist es bekannt, zur Spurführung den eine zweite Spur beschreibenden Strahl mit einer Frequenz von etwa 20 KHz senkrecht zur Aufzeich­ nungsrichtung zwischen dieser zweiten Spur und einer ersten Spur hin und her zu bewegen.

Des weiteren sind für die kontrollierte Ablenkung von Laserstrahlen mit Schallwellen aku­ sto-optische Deflektoren bekannt (der Elektroniker Nr. 1/1974; EL 25). Ein akusto-opti­ scher Deflektor umfaßt einen Festkörper, in den über einen Transduktor Ultraschallwellen eingebracht werden. Die Periodizität geeigneter Ultraschallwellen führt bei einer den Fest­ körper durchlaufenden elektromagnetischen Strahlung zur Bragg-Reflexion, und damit zu einer Ablenkung eines Teils des Strahls um einen bestimmten Winkel. Durch eine Variation der Ultraschallfrequenz wird dabei eine Variation des Ablenkungswinkels der Strahlung er­ reicht. Derartige akusto-optische Deflektoren (AOD's) sind auch aus der EP 0 490 013 A1 bekannt. Insbesondere offenbart die EP 0 490 013 A1 einen elektrooptischen Scanner mit einem optischen Wellenleiter und einem akustischen Wellenleiter, die auf einem trans­ parenten Substrat parallel zueinander angeordnet sind. Durch eine akusto-optische Wech­ selwirkung zwischen den Lichtwellen im optischen Wellenleiter mit einer im akustischen Wellenleiter laufenden akustischen Oberflächenwelle wird ein Teil der Lichtwellen aus dem optischen Wellenleiter heraus kontrolliert abgelenkt. Es ist offenbart, diesen elektroopti­ schen Scanner zum Lesen und/oder Beschreiben eines bandförmigen Informationsträgers einzusetzen, bei dem die zu beschreibenden Spuren senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bandes verlaufen. Hierfür wird der zum Lesen und/oder Beschreiben des Bandes genutzte Laserstrahl bei laufendem Band entlang einer vollständigen Spur geführt und anschließend auf die benachbarte parallele Spur gebracht.

Die vorgenannten Verfahren und Vorrichtungen haben jeweils den Nachteil, daß mit einem einzigen Strahlbündel jeweils nur eine einzige Spur zusammenhängend beschrieben und/oder gelesen werden kann. Aus der US 5,046,061 ist eine Vorrichtung zum Lesen und/oder Beschreiben optischer Spei­ chermedien bekannt, bei der die zum Lesen bzw. Schreiben genutzte Laserstrahlung mittels eines akusto-optischen Deflektors in ein oszillierendes Teilstrahlungsbündel und ein stati­ sches Teilstrahlungsbündel aufgespaltet wird. Das statische Teilstrahlungsbündel wird aus dem weiteren Strahlengang ausgeblendet, um eine Überlagerung der beiden Teilstrahlen auf dem Speichermedium bzw. im Falle des Lesens auf dem Detektor zu verhindern. Hierzu wird offenbart, eine Blende in den Strahlengang einzusetzen oder aber einen eingestellten Unterschied zwischen den Polarisationsrichtungen der beiden Teilstrahlungsbündel auszunut­ zen, indem eine polarisationsrichtungsabhängige Blende oder ein polarisationsrichtungsab­ hängiger Strahlteiler eingesetzt wird. Es soll jedenfalls verhindert werden, das statische Teil­ strahlungsbündel auf das Speichermedium auftreffen zu lassen. Das statische Teilstrahlungs­ bündel bleibt somit völlig ungenutzt.

Aus der JP 6-309692 A2 (siehe auch US 5,557,601) ist ein Schreib-/Lesegerät für optische Speichermedien bekannt, bei dem zwei Strahlungsquellen genutzt werden und die Strahlen­ führung derart gestaltet ist, daß die entsprechenden Foki auf dem Speichermedium stets ört­ lich voneinander getrennt sind. Die beiden Strahlungsquellen können ohne weiteres mit ver­ schiedenen Modulationen beaufschlagt werden, und die zugehörigen Strahlungsbündel kön­ nen ohne besondere weitere Maßnahmen verschiedenen Detektoren zugeführt werden, sind also völlig unabhängig voneinander. Ein Strahl soll dabei zur Detektion von Fokusfehlern, Spurführungsfehlern, Löschen von alter Information und Schreiben neuer Information die­ nen, während der zweite Strahl in bekannter Weise zum Schreiben und/oder Lesen einge­ setzt wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen der eingangs ge­ nannten Art, bei denen das von einer Strahlungsquelle ausgehende Strahlungsbündel mittels eines akusto-optischen Deflektors (AOD) in ein oszillierendes Teilstrahlungsbündel und ein statisches Teilstrahlungsbündel aufgespaltet wird, zur Verfügung zu stellen, die eine Nut­ zung beider Teilstrahlungsbündel ermöglichen.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zum Lesen optischer Speichermedien, bei dem ein Laserstrahlungsbündel mittels eines akusto-optischen Deflektors (AOD) in ein oszillie­ rendes Teilstrahlungsbündel und ein statisches Teilstrahlungsbündel aufgespaltet wird, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß beide Teilstrahlungsbündel auf die Informationsträgerschicht fokussiert und nach ihrer Reflektion am optischen Speichermedium getrennt ausgewertet werden, wobei während eines Lesevorganges der Fokus des oszillierenden Teilstrahlungs­ bündels mit seiner Oszillationsbewegung mindestens zwei nebeneinanderliegende Spuren abwechselnd abtastet und das oszillierende Teilstrahlungsbündel zur Erfassung der auf den mindestens zwei Spuren gespeicherten Information ausgewertet und die erfaßte Information nach Spurzugehörigkeit geordnet wird, und der Fokus des statischen Teilstrahlungsbündels eine einzige Spur permanent abtastet und das statische Teilstrahlungsbündel zum Erfassen der auf der von ihr abgetasteten Spur gespeicherten Information und/oder zur Regelung der Fokusnachführung ausgewertet wird.

Der Wechsel zwischen den Spuren muß derart schnell erfolgen, daß der Fokus des oszillie­ renden Teistrahlungsbündels, z. B. bei sich drehender CD, eine gerade ausgelesene Spur dann wieder erreicht hat, wenn dort weitere Information zur Verfügung steht. Somit wird es erreicht, daß durch einen einzigen Strahl, der nacheinander mehrere Spuren abtastet und von jeder der Spuren Informationen aufnimmt, diese Spuren gleichzeitig und vollständig ausgele­ sen werden. Die Ordnung der erfaßten Informationen nach Spurzugehörigkeit erfolgt über eine geeignete Software, die diese Informationen unter Berücksichtigung der Position des Fokus auf dem Speicherelement kontrolliert an Anwendungen oder Datenspeichereinheiten weiterleitet.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zum Beschreiben und/oder Lesen optischer Speichermedien, bei dem ein Laserstrahlungsbündel in seiner Intensität moduliert wird, das Laserstrahlungsbündel mittels eines akusto-optischen Deflektors (AOD) in ein oszillierendes Teilstrahlungsbündel und ein statisches Teilstrahlungsbündel aufgespaltet wird, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das statische Teilstrahlungsbündel aus dem weiteren Strahlen­ gang ausgeblendet wird, ein statisches Ersatzstrahlungsbündel in den weiteren Strahlengang eingekoppelt wird, und das oszillierende Teilstrahlungsbündel und das Ersatzstrahlungsbün­ del auf die Informationsträgerschicht fokussiert werden, wobei während des Schreibvorgangs der Fokus des oszillierenden Teilstrahlungsbündels mit seiner Oszillationsbewegung minde­ stens zwei nebeneinanderliegende Spuren abwechselnd abtastet und gleichzeitig dem in den AOD eingekoppelten Laserstrahlungsbündel die für die gerade abgetastete Spur bestimmte Information aufmoduliert wird, und der Fokus des Ersatzstrahlungsbündels eine einzige Spur permanent abtastet und das Ersatzstrahlungsbündel zur Regelung der Fokusnachführung aus­ gewertet wird.

Es ist vorteilhaft, die vorgenannten erfindungsgemäßen Verfahren so auszuführen, daß die Frequenz der Schwingung des oszillierenden Teilstrahlungsbündels mindestens 1 MHz be­ trägt. Hierdurch kann eine Datenrate von mehr als 1 MBit/s erreicht werden.

Des weiteren ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäßen Verfahren so auszuführen, daß zum Lesen oder Beschreiben optischer Speichermedien mit mindestens zwei übereinanderliegen­ den Informationsträgerschichten, wobei zumindest die oberhalb der untersten Informations­ trägerschicht befindlichen Informationsträgerschichten teiltransparent sind, Laserstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen auf das optische Speichermedium gegeben wird, in jeder Informationsträgerschicht ein oszillierender und ein statischer Fokus erzeugt werden, wobei die Wellenlänge(n) der in der(n) unteren Informationsträgerschicht(en) zum Fokus gebrach­ ten Strahlung innerhalb des Transparenzbereichs der darüberliegenden Informationsträger­ schicht(en) liegt(en), und die Fokusse durch eine Speicherfokussieroptik mit chromatischer Längsaberration erzeugt werden.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Lesen optischer Speichermedien mit einer Strahlungsquelle, insbesondere einer Laserdiode, einer Kollimatoroptik zur Erzeugung eines im Durchmesser konstanten Strahlungsbündels, einem das Strahlungsbündel in ein os­ zillierendes Teilstrahlungsbündel und ein statisches Teilstrahlungsbündel aufspaltenden aku­ sto-optischen Deflektor (AOD), einer beide Teilstrahlungsbündel auf die Informationsträger­ schicht fokussierenden Speicherfokussieroptik, einem Auskoppelstrahlteiler zur Auskopplung beider vom Speichermedium durch die Speicherfokussieroptik reflektierten Teilstrahlungs­ bündel in einen mindestens zwei Detektorelemente aufweisenden, zur Auswertung der re­ flektierten Strahlung dienenden Auswertearm wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Auswertearm Mittel zur Trennung der vom Speichermedium reflektierten Strahlung in das statische Teilstrahlungsbündel und das oszillierende Teilstrahlungsbündel vorgesehen sind und das erste Detektorelement für das statische Teilstrahlungsbündel und das zweite Detek­ torelement für das oszillierende Teilstrahlungsbündel vorgesehen ist.

Der akusto-optische Deflektor (AOD) kann ohne weitere die geforderten, im MHz-Bereich liegenden Frequenzen erreichen.

Mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Beschreiben und/oder Lesen opti­ scher Speichermedien mit einer in der Strahlungsintensität modulierbaren ersten Strahlungs­ quelle, insbesondere einer Laserdiode, einer Kollimatoroptik zur Erzeugung eines im Durchmesser konstanten Strahlungsbündels, einem das Strahlungsbündel in ein oszillierendes Teilstrahlungsbündel und ein statisches Teilstrahlungsbündel aufspaltenden akusto-optischen Deflektor (AOD), eine Ausblendeinheit zur Ausblendung des statischen Teilstrahlungsbün­ dels, einer das oszillierende Teilstrahlungsbündel auf die Informationsträgerschicht fokussie­ renden Speicherfokusssieroptik, einem Auskoppelstrahlteiler zur Auskopplung der vom Spei­ chermedium durch die Speicherfokussieroptik reflektierten Strahlung in einen mindestens ein Detektorelement zur Auswertung der reflektierten Strahlung aufweisenden Auswertearm wird die Aufgabe gelöst durch eine Ersatzstrahlungsquelle, insbesondere eine Laserdiode, und eine zweite aus der Strahlung der Ersatzstrahlungsquelle ein statisches Ersatzstrahlungsbündel kon­ stanten Durchmessers erzeugende Kollimatoroptik, Mittel zur Einkopplung des Ersatzstrah­ lungsbündels in den der Ausblendeinheit folgenden Strahlengang, wobei das Ersatzstrah­ lungsbündel das ausgeblendete statische Teilstrahlungsbündel ersetzt, und im Auswertearm angeordnete Mittel zur Trennung der vom Speichermedium reflektierten Strahlung in das Ersatzstrahlungsbündel und das oszillierende Teilstrahlungsbündel.

Ein akusto-optischer Deflektor erzeugt mit seinem statischen Teilstrahlungsbündel (Strah­ lungsbündel nullter Ordnung) einen Strahlungsanteil, der im Vergleich zum oszillierenden Strahlungsbündel (Strahlungsbündel erster Ordnung) relativ lange Zeit auf einer Spur bleibt. Beim Beschreiben eines Speichermediums würde daher dieses statische Teilstrahlungsbündel diese Spur zerstören, da ihm die gleiche Informationsfolge aufmoduliert ist, wie dem oszil­ lierenden Teilstrahlungsbündel, das statische Teilstrahlungsbündel also sämtliche Informa­ tionen auf eine Spur übertragen würde, die eigentlich für mehrere benachbarte Spuren be­ stimmt sind. Somit ist es zwingend, das statische Teilstrahlungsbündel auszublenden, bevor es das optische Speichermedium erreicht. Da jedoch ein statisches Teilstrahlungsbündel zur Spurnachführung nötig ist, wird statt dessen die Strahlung einer Ersatzstrahlungsquelle in den Strahlengang derart eingekoppelt, daß sie das ursprüngliche statische Teilstrahlungsbün­ del ersetzt. Das Ersatzstrahlungsbündel kann allein zur Spurführung genutzt werden. In die­ sem Falle würde die von der Ersatzstrahlung belegte Spur des Speichermediums nicht be­ schrieben. Dieser Nachteil wird aber dadurch kompensiert, daß durch das oszillierende Teil­ strahlungsbündel eine Vielzahl von Spuren gleichzeitig beschrieben werden kann. Es ist aber auch möglich, die Ersatzstrahlungsquelle in ihrer Intensität zu modulieren und somit die durch sie beaufschlagte Spur zu beschreiben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschreiben und/oder Lesen kann auch so ausge­ bildet werden, daß die Ausblendeinheit zur Ausblendung des statischen Teilstrahlungsbün­ dels aus einer die Teilstrahlungsbündel fokussierenden Ausblendfokussieroptik, einer in der Brennebene der Ausblendfokussieroptik angeordneten Punktblende und einer Ausblendkol­ limatoroptik besteht.

Durch die Ausblendfokussieroptik wird das statische Teilstrahlungsbündel auf die Punkt­ blende fokussiert und auf diese Weise aus dem nachfolgenden Strahlengang ausgeblendet. Solange das oszillierende Teilstrahlungsbündel nicht in der Position des statischen Teilstrah­ lungsbündels befindlich ist, passiert es die Ausblendeinrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschreiben und/oder Lesen kann auch so ausge­ bildet sein, daß das Mittel zur Einkopplung des Ersatzstrahlungsbündels ein im Strahlengang zwischen Ausblendeinheit und Speicherfokussieroptik angeordneter Einkoppelstrahlteiler ist.

Ein in den Strahlengang des oszillierenden Teilstrahlungsbündels gesetzter Einkoppelstrahl­ teiler stellt eine besonders einfache und kostengünstige Methode zur Einkopplung des Er­ satzstrahlungsbündels dar.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch so ausgebildet sein, daß

• a) die Mittel zur Trennung der vom Speichermedium reflektierten Strahlung ein Auswer­ testrahlungsteiler zur Aufspaltung der vom Speichermedium reflektierten Strahlung in zwei gleiche Strahlungsanteile, für jeden Strahlungsanteil jeweils eine Fokussieroptik, für den ersten Strahlungsanteil eine in der Brennebene der ersten Fokussieroptik angeordnete, am Ort des Fokus des statischen Strahlungsbündels durchlässige und im übrigen Bereich un­ durchlässige Lochblende und für den zweiten Strahlungsanteil eine in der Brennebene der zweiten Fokussieroptik angeordnete, für die Strahlung des statischen Strahlungsbündels un­ durchlässige Punktblende sind,
• b) im Strahlengang hinter der Lochblende und der Punktblende jeweils eine Abbildungsoptik zur Abbildung des Fokus des die Lochblende bzw. die Punktblende passierenden Strahlungs­ bündels auf den jeweiligen Detektor angeordnet ist.

Da der statische Strahlungsanteil im Auswertearm allein von einer einzigen Spur stammt, das oszillierende Teilstrahlungsbündel jedoch in Abfolge die Information mehrerer Spuren enthält, ist es erforderlich, zum Auslesen der Information im Auswertearm den statischen Strahlungsanteil vom oszillierenden zu trennen und jeweils einem gesonderten Detektor zu­ zuführen. Im Falle des Beschreibens des Speichermediums muß der statische Strahlungsan­ teil ebenfalls gesondert ausgewertet werden, da ansonsten die modulierten Intensitäten des oszillierenden Teilstrahlungsbündels die Auswertung zur Spurführung stören würden.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch so ausgebildet sein, daß im Strahlen­ gang zwischen der Ablenkeinheit und der Speicherfokussieroptik eine erste Umlenkeinrich­ tung vorgesehen ist, die die auftreffende Strahlung in Richtung auf die Speicherfokus­ sieroptik reflektiert.

Hierdurch kann es erreicht werden, daß der Schreib-/Lesekopf von den optischen Elementen allein die Speicherfokussieroptik und die Umlenkeinrichtung enthalten muß. Bei einer derar­ tigen Konstellation ist für das Betreiben des AOD zu beachten, daß der notwendige Auslen­ kungswinkel der Oszillationsbewegung vom Abstand zwischen dem AOD und der Speicher­ fokussieroptik abhängt. Befindet sich der AOD nicht im beweglichen Lesekopf, muß der Auslenkungswinkel dem sich ständig ändernden Abstand zwischen AOD und erster Umlen­ keinrichtung laufend angepaßt werden.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch so ausgebildet sein, daß die erste Um­ lenkeinrichtung ein Spiegel ist und der Auskoppelstrahlteiler im Strahlengang zwischen Ab­ lenkeinheit und Spiegel angeordnet ist.

Des weiteren können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch so ausgebildet sein, daß die Umlenkeinrichtung ein halbdurchlässiger Umlenkstrahlteiler und gleichzeitig der Aus­ koppelstrahlteiler ist. Auf diese Weise wird ein gesonderter Auskoppelstrahlteiler erspart. Jedoch ist zumindest ein Teil des Auswertearmes dann Bestandteil des Schreib-/Lesekopfes.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch so ausgebildet sein, daß der Auskop­ pelstrahlteiler polarisierend ist, wobei die Polarisationsrichtung der von der Strahlungsquelle emittierten, noch nicht vom Speichermedium reflektierten Strahlung mit der Polari­ sationsrichtung des Auskoppelstrahlteilers übereinstimmt, und daß im Strahlengang zwischen Auskoppelstrahlteiler und Speichermedium eine λ/4-Platte angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine optimale Ausbeute der Strahlung für den Auswertearm erreicht sowie ein optisches Feedback verhindert.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch so ausgebildet sein, daß im Strahlen­ gang zwischen dem AOD und dem Einkoppelstrahlteiler ein die von dem AOD kommende Strahlung reflektierender, polarisierender erster Umlenkstrahlteiler angeordnet ist, wobei die Polarisationsrichtung der von der ersten Strahlungsquelle emittierten Strahlung um 90° zu der des ersten Umlenkstrahlteilers verdreht ist, im Strahlengang zwischen Einkoppel­ strahlteiler und Speicherfokussieroptik ein die vom Einkoppelstrahlteiler kommende Strah­ lung reflektierender, polarisierender zweiter Umlenkstrahlteiler angeordnet ist, wobei die Polarisationsrichtung der reflektierten Strahlung zu der des zweiten Umlenkstrahlteilers um 90° verdreht ist, der zweite Umlenkstrahlteiler gleichzeitig der Auskoppelstrahlteiler ist, im Strahlengang zwischen dem ersten und zweiten Umlenkstrahlteiler zwei Spiegel vorgesehen und Umlenkstrahlteiler und Spiegel derart angeordnet sind, daß der erste und zweite Um­ lenkstrahlteiler in einer Reihe mit der Strahlungsquelle und dem AOD liegen, die Aus­ blendeinheit zur Ausblendung des statischen Teilstrahlungsbündels zwischen dem ersten Umlenkstrahlteiler und dem Einkoppelstrahlteiler angeordnet ist und im Strahlengang der vom Speichermedium reflektierten Strahlung zwischen dem Auskoppelstrahlteiler und dem ersten Umlenkstrahlteiler eine λ/2-Platte angeordnet ist.

In diesem Fall sind die λ/2-Platte und die Rückseite des ersten Umlenkstrahlteilers schon Teil des Auswertearmes.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch so ausgebildet sein, daß zum Lesen und/oder Beschreiben mindestens zwei übereinanderliegende Informationsträgerschichten aufweisender optischer Speichermedien, insbesondere Compact Discs, bei denen zumindest die oberhalb der untersten Informationsträgerschicht befindliche(n) Informationsträger­ schicht(en) teiltransparent ist (sind), für jede Informationsträgerschicht eine andere Wellen­ länge eingesetzt ist, wobei für jede eingesetzte Wellenlänge jeweils (eine) eigene Strah­ lungsquelle(n) vorgesehen ist (sind), die Strahlung jeder eingesetzten Wellenlänge durch die einzige Speicherfokussieroptik geführt ist, wobei die Speicherfokussieroptik chromatische Längsaberration aufweist und hierdurch auf jede Informationsträgerschicht die Strahlung jeweils einer anderen der eingesetzten Wellenlängen fokussiert ist, (ein) Mittel zur im we­ sentlichen parallelen Einkopplung der Strahlungsbündel unterschiedlicher Wellenlänge in die Speicherfokussieroptik vorgesehen ist (sind), für jede eingesetzte Wellenlänge der durch die optischen Elemente gegebene Aufbau im Strahlengang zwischen Strahlungsquelle(n) und dem(n) Mittel(n) zur parallelen Einkopplung gleich ist.

Auf diese Art und Weise kann die Datenübertragungsrate für die zuvor dargestellten Vor­ richtungen zum Lesen sowie zum Beschreiben und/oder Lesen von optischen Speicherme­ dien nochmals vervielfältigt werden. Die Strahlung jeder der eingesetzten Wellenlängen durchläuft die gleichen optischen Elemente: Kollimatoroptik, AOD, ggf. Ausblendeinrich­ tung, ggf. Einkoppelstrahlteiler, Auskoppelstrahlteiler, ggf. Umlenkeinrichtung, λ/4-Platte, Speicherfokussieroptik, sowie die Elemente des Auswertearms. Die Anordnung kann dabei so erfolgen, daß ein gemeinsamer AOD für die Strahlung sämtlicher eingesetzten Wellen­ längen verwendet wird oder für jede Wellenlänge ein eigener AOD. Dieselben Alternativen ergeben sich hinsichtlich der Umlenkstrahlteiler und Einkoppelstrahlteiler sowie ggf. hin­ sichtlich der im Strahlengang zwischen Strahlungsquelle und Ablenkeinrichtung(en) plazier­ ten Spiegel und λ/2-Platten.

Der Begriff "im wesentlichen parallele Einkopplung" geht im Falle der oszillierenden Teil­ strahlungsbündel von der Mittelachse der Oszillationsbewegung aus. Da grundsätzlich für jedes oszillierende Teilstrahlungsbündel ein anderer AOD zuständig sein kann, sind die Teilstrahlungsbündel in der Regel nicht parallel zueinander. Sind die eingekoppelten Strah­ lenbündel in dem vorgenannten Sinne auch "koaxial", treffen die statischen Strahlungsbün­ del auf genau untereinander liegende Spuren unterschiedlicher Informationsträgerschichten. Im Falle bloßer paralleler Einkopplung können die von den statischen Strahlungsbündeln beaufschlagten Spuren auch seitlich zueinander versetzt sein.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch so ausgebildet sein, daß das Mittel zur im wesentlichen parallelen Einkopplung die erste Umlenkeinrichtung für den Strahlengang der Wellenlänge λ₃ der ersten Strahlungsquelle ist, wobei die erste Umlenkeinrichtung ein teiltransmissiver Strahlteiler ist, der für die Wellenlänge λ₃ reflektierend und für die Wel­ lenlänge λ₂ der zweiten Strahlungsquelle transmissiv ist und daß die Strahlungsbündel der Wellenlänge λ₂ durch den ersten Umlenkstrahlteiler geführt sind.

Des weiteren ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen so auszubilden, daß als weiteres Mittel zur im wesentlichen parallelen Einkopplung der Strahlungsbündel eine zweite Umlenkeinrichtung mit der ersten Umlenkeinrichtung und der Speicherfokussierop­ tik in einer Reihe ausgerichtet und die erste Umlenkeinrichtung zwischen der zweiten Um­ lenkeinrichtung und der Speicherfokussieroptik angeordnet ist, wobei die zweite Umlenk­ einrichtung die Strahlung der Wellenlänge λ₂ in Richtung auf die Speicherfokussieroptik reflektiert.

Auf diese Weise können die optischen Elemente für die Strahlengänge der Strahlungsbündel unterschiedlicher Wellenlänge in platzsparender Weise parallel zueinander aufgebaut wer­ den, wodurch sich die Möglichkeit eröffnet, für beide Strahlengänge dieselben optischen Elemente zu verwenden. Des weiteren wird es hierdurch ermöglicht, im beweglichen Schreib-/Lesekopf allein die Speicherfokussieroptik, ggf. eine λ/4-Platte sowie die Ablenk­ einrichtungen anzuordnen und die restlichen optischen Elemente aus in einem statischen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterzubringen.

Es ist auch vorteilhaft, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen so auszubilden, daß die erste und die zweite Umlenkeinrichtung für die Wellenlänge λ₁ der Strahlung einer dritten Strah­ lungsquelle transmissiv sind und die Strahlungsbündel der Wellenlänge λ₁ durch die erste und zweite Umlenkeinrichtung geführt sind.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen so auszubilden, daß eine die Strahlung der Wellenlänge λ₁ in Richtung auf die Speicherfokussieroptik reflektierende dritte Umlenkeinrichtung in einer Reihe mit der ersten und zweiten Umlenkeinrichtung an­ geordnet ist.

In dieser Weise fortfahrend läßt sich die Anzahl der eingesetzten Wellenlängen grundsätzlich beliebig erhöhen.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können vorteilhaft so ausgebildet sein, daß die teil­ transmissiven Umlenkeinrichtungen dichroitische Filter sind.

In dichroitischen Materialien wird einfallende Strahlung in Abhängigkeit der Ausrichtung des elektrischen Feldes und in Abhängigkeit der Strahlungsfrequenz abgeschwächt (Optik; Eugene Hecht, 1989, S. 295ff). Mit Hilfe dichroitscher Materialien hergestellte Filter sind bekannt.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch so ausgebildet sein, daß die teiltrans­ missiven Umlenkeinrichtungen diffraktiv optische Elemente sind.

Schließlich ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen so auszubilden, daß die Strahlungsquellen einzeln ansteuerbare Laserdioden sind.

Dies hat den Vorteil, daß verschiedene Informationsträgerschichten unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Informationen beschrieben werden können.

Im folgenden sind anhand von Figuren vier bevorzugte Ausbildungsformen der erfindungs­ gemäßen Vorrichtungen beschrieben.

Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1: eine Leseeinheit,

Fig. 2: einen Auswertearm,

Fig. 3: eine erste Ausführungsform einer Schreib-/Leseeinheit,

Fig. 4: eine zweite Ausbildungsform einer Schreib-/Leseeinheit,

Fig. 5: einen Teil des Strahlengangs der Schreib-/Leseeinheit gem. Fig. 4 und

Fig. 6: eine Schreib-/Leseeinheit zum Beschreiben und/oder Lesen von Speichermedien mit drei Informationsträgerschichten.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Leseeinheit zum gleichzeitigen Auslesen dreier Spuren 1a, 1b, 1c, der Informationsträgerschicht 2 einer hier nur im Ausschnitt und stark vergrößert dar­ gestellten WORM-CD 3. Aus der Laserdiode 4 tritt linear polarisiertes Licht in eine Kolli­ matoroptik 5, die ein Strahlungsbündel 6 konstanten Durchmessers erzeugt. Das Strah- lungsbündel 6 tritt in einen akusto-optischen Deflektor (AOD) 7, durch den ein statisches Teilstrahlungsbündel 8 und ein oszillierendes Teilstrahlungsbündel 9 erzeugt wird. Das os­ zillierende Teilstrahlungsbündel 9 ist in Fig. 1 durch den Strahlungsverlauf in seinen beiden extremen Positionen dargestellt. Beide Teilstrahlungsbündel 8 und 9 durchlaufen einen po­ larisierenden Auskoppelstrahlteiler 10. Die Polarisationsrichtung des Auskoppelstrahlteilers 10 stimmt mit der Polarisationsrichtung der von der Strahlungsquelle 4 emittierten Strahlung überein, so daß die beiden Teilstrahlungsbündel 8 und 9 ohne wesentlichen Strahlungsverlust transmittieren. Anschließend treffen die Teilstrahlungsbündel 8 und 9 auf einen Spiegel 11 durch den die Teilstrahlungsbündel 8 und 9 in Richtung auf eine λ/4-Platte 12 reflektiert werden. Nach Durchtritt durch die λ/4-Platte 12 werden die Teilstrahlungsbündel 8 und 9 von der Speicherfokussieroptik 13 in die Ebene der Spuren 1a, 1b, 1c fokussiert. Das stati­ sche Teilstrahlungsbündel 8 bleibt durchgehend auf die Spur 1b gerichtet, während das os­ zillierende Teilstrahlungsbündel 9 von Spur 1a bis 1c und zurück mit einer Frequenz im MHz-Bereich oszilliert. Das Oszillieren des Teilstrahlungsbündels 9 bedeutet dabei ein nicht unbedingt sinusförmiges Hin- und Herschwenken, das gegebenfalls ruckartig verläuft, um eine gewisse Zeit auf einer Spur zu verharren. Von den Spuren 1a, 1b, 1c der CD 3 werden die Teilstrahlungsbündel 8 und 9 zurück in Richtung auf die Speicherfokussieroptik 13 re­ flektiert. Durch die λ/4-Platte 12 hindurchtretend und vom Spiegel 11 reflektiert treten die Teilstrahlungsbündel 8 und 9 in den Auskoppelstrahlteiler 10 ein. Aufgrund des zweimaligen Durchlaufens der λ/4-Platte 12 hat sich die Polarisationsrichtung der beiden Teilstrahlungs­ bündel 8 und 9 um 90° gedreht, so daß sie nunmehr vom Auskoppelstrahlteiler 10 nahezu verlustfrei in einen Auswertearm 14 (Fig. 2) hineinreflektiert werden.

Im Auswertearm 14 werden die Teilstrahlungsbündel auf ihren Informationsgehalt hin aus­ gewertet. Die Information läßt sich aus Intensitätsschwankungen gewinnen, die sich auf­ grund der Reflexion der Teilstrahlungsbündel 8 und 9 an den Spuren 1a, 1b, 1c der CD 3 ergeben. Vom Auskoppelstrahlteiler 10 fallen die Teilstrahlungsbündel 8 und 9 auf einen Auswertestrahlteiler 15, der die auftreffende Strahlung in zwei gleiche Anteile 17 und 18 aufteilt. Der Strahlungsanteil 17 wird von einer Ausblendoptik 16 auf die Ebene einer Lochblende 19 fokussiert, die allein die von der Spur 1b reflektierte Strahlung passieren läßt. Das oszillierende Teilstrahlungsbündel 9 wird ausgeblendet, sobald es im Strahlengang nicht mehr vollständig mit dem statischen Teilstrahlungsbündel 8 übereinstimmt. Eine erste Detektorfokussierlinse 20 bildet den Fokus des statischen Teilstrahlungsbündels 8 auf den ersten Detektor 21 ab. Die vom Detektor 21 festgestellten Intensitätsschwankungen werden von einer hier nicht dargestellten Auswerteeinheit auf den Informationsgehalt des statischen Teilstrahlungsbündels 8 ausgewertet. Des weiteren dient der erste Detektor 21 als Regelgrö­ ßeneingang für die Spurnachführung.

Der zweite Strahlungsanteil 18 wird von einer zweiten Ausblendoptik 22 auf die Ebene einer Punktblende 23 fokussiert. Durch die Punktblende 23 wird der von der Spur 1b reflektierte Strahlungsanteil ausgeblendet. Das oszillierende Teilstrahlungsbündel 9 dagegen kann die Punktblende 23 passieren, sobald der Strahlungsverlauf des oszillierenden Teilstrah­ lungsbündels 9 nicht mehr mit dem des statischen Teilstrahlungsbündels 8 übereinstimmt. Von der zweiten Detektorfokussieroptik 24 wird der Fokus des oszillierenden Teilstrah­ lungsbündels 9 auf den zweiten Detektor 25 abgebildet. Über den Detektor 25 werden somit die Spuren 1a und 1c ausgelesen.

Mit einer Einheit gem. Fig. 1 ist ein Beschreiben der Spuren 1a, 1b, 1c nicht sinnvoll mög­ lich, da das statische Teilstrahlungsbündel 8 gleichzeitig mit dem oszillierenden Teilstrah­ lungsbündel 9 die Information für alle drei Spuren 1a, 1b und 1c aufmoduliert bekäme und dadurch die Spur 1b zerstört werden würde. Auf Grund dessen weist der Aufbau einer Schreib-/Leseeinheit gem. Fig. 3 einen von dem der Leseeinheit gem. Fig. 1 unterschiedli­ chen Aufbau auf. Gleiche optische Elemente mit gleichen Funktionen haben in den Fig. 3 und 4 dieselben Bezugszahlen.

Die Laserdiode 26 in Fig. 3 ist steuerbar, d. h. die von der Laserdiode 26 emittierte Strah­ lung in ihrer Intensität modulierbar. Die von der Laserdiode 26 emittierte Strahlung fällt auf eine Kollimatoroptik 5 und von dort aus in Form eines im Durchmesser konstanten Strah­ lungsbündels 6 auf einen AOD 7, der ein statisches Teilstrahlungsbündel 8 und ein oszillie­ rendes Teilstrahlungsbündel 9 erzeugt. Die beiden Teilstrahlungsbündel 8 und 9 treffen auf eine Ausblendeinrichtung 27, durch die das statische Teilstrahlungsbündel 8 ausgeblendet wird. Die Ausblendeinrichtung 27 besteht aus einer Ausblendfokussieroptik 28, einer Punktblende 29 und einer Ausblendkollimatoroptik 30. Das oszillierende Teilstrahlungsbün­ del 9 passiert die Punktblende 29 dann, wenn die Strahlengänge der beiden Teilstrahlungs­ bündel 8 und 9 nicht vollständig übereinstimmen. Damit auch die Spur 1b beschrieben und gelesen werden kann muß das ausgeblendete statische Teilstrahlungsbündel 8 durch ein Er­ satzstrahlungsbündel 31 ersetzt werden. Das Ersatzstrahlungsbündel 31 entstammt einer hier nicht dargestellten zweiten Strahlungsquelle, deren Strahlung in der Wellenlänge mit der der Laserdiode 26 (Fig. 4) übereinstimmt. Das Ersatzstrahlungsbündel 31 wird über einen für das oszillierende Teilstrahlungsbündel 9 teildurchlässigen Einkoppelstrahlteiler 32 in den Strahlengang derart eingekoppelt, daß es den Verlauf nimmt, den ein nicht ausgeblendetes statisches Teilstrahlungsbündel 8 genommen hätte. Das oszillierende Teilstrahlungsbündel 9 und das Ersatzstrahlungsbündel 31 stimmen in der Richtung ihrer linearen Polarisation überein, so daß sie gemeinsam durch den polarisierenden Auskoppelstrahlteiler IO transmit­ tieren. Hiernach treffen die Strahlungsbündel 8 und 31 auf den Spiegel 11, der sie in Rich­ tung auf die Speicherfokussieroptik 13 reflektiert.

Der weitere Strahlungsverlauf über die Speicherfokussieroptik, die Reflexion an den Spuren bis in den Auswertearm stimmt mit dem entsprechenden Strahlengang gem. den Fig. 1 und 2 überein. Im Fall des Beschreibens der CD 3 wird das am zweiten Detektor anliegende Si­ gnal des oszillierenden Teilstrahlungsbündels 8 jedoch nicht ausgewertet. Das Ersatzstrah­ lungsbündel 31 ist in seiner Intensität nicht moduliert, weshalb die Spur 1b hiermit nicht beschrieben werden kann. Das Ersatzstrahlungsbündel 31 dient dann allein der Spurführung.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausbildungsform eines Schreib-/Lesekopfes. Auch in Fig. 4 sind für die optischen Elemente bei gleicher Funktion dieselben Bezugszahlen verwendet worden wie in den Fig. 1-3. Nach dem Durchtritt des Strahlungsbündels 6 durch den AOD 7 treffen die Teilstrahlungsbündel 8 und 9 auf einen polarisierenden ersten Umlenkstrahltei­ ler 33. Die Polarisationsrichtung der Strahlung ist gegenüber der des ersten Umlenkstrahl­ teilers um 90° verdreht, so daß die Teilstrahlungsbündel 8 und 9 vom ersten Umlenkstrahl­ teiler 33 in Richtung auf den Spiegel 34 reflektiert werden. Vom Spiegel 34 werden die Teilstrahlungsbündel 8 und 9 auf die Ausblendeinrichtung 27 geleitet, wo das statische Teil­ strahlungsbündel 8 von der Punktblende 29 ausgeblendet wird. Mittels des Einkoppel­ strahlteilers 22 wird das Ersatzstrahlungsbündel 31 in den Strahlengang eingekoppelt. Die von der zweiten Laserdiode emittierte Strahlung wird von einer ebenfalls hier nicht darge­ stellen Kollimatoroptik gebündelt. Das Ersatzstrahlungsbündel 31 und das Teilstrahlungs­ bündel werden über einen weiteren Spiegel 35 und einen zweiten Umlenkstrahlteiler 36 weitergeleitet und treffen auf den Spiegel 11. Die beiden Strahlungsbündel 8 und 31 werden in bereits dargestellter Weise über die Speicherfokussieroptik 13 auf die Spuren 1a, 1b und 1c der CD 3 fokussiert, von dort wieder zum Spiegel 11 reflektiert. Beim zweimaligen Durchgang durch die λ/4-Platte 12 werden die übereinstimmenden Polarisationsrichtungen der Strahlungsbündel 8 und 31 um 90° verdreht. Auf Grund dessen transmittieren die rück­ laufenden Strahlungsbündel 8 und 31 den zweiten Umlenkstrahlteiler 36, der damit gleich­ zeitig als Auskoppelstrahlteiler zur Auskopplung in den Auswertearm dient. Hiernach treffen die Strahlungsbündel 9 und 31 im Auswertearm auf eine λ/2-Platte 37 und anschließend auf den ersten Umlenkstrahlteiler 33. Die λ/2-Platte 37 wird in Fig. 4 also nur von den von der CD 3 reflektierten Strahlung getroffen. Die λ/2-Platte 37 bewirkt eine weitere Drehung der Polarisationsrichtung der Strahlungsbündel 8 und 31 um 90°, so daß die Teilstrahlungsbün­ del vom ersten Umlenkstrahlteiler 33 auf die weiteren Elemente des hier nicht dargestellten Auswertearmes 14 reflektiert werden.

Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine Schreibe-/Leseeinheit, die es ermöglicht, gleichzeitig Spuren in verschiedenen Informationsträgerschichten 2a, 2b und 2c auszulesen bzw. zu beschreiben. Hierfür werden Laserdioden 4a, 4b und 4c eingesetzt, die jeweils un­ terschiedliche Wellenlängen λ₁, λ₂ bzw. λ₃ aufweisen. Der Strahlengang für eine der Wel­ lenlängen entspricht dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten. Wegen der Funktion der Kolli­ matoroptiken 5a, 5b, 5c der AOD's 7a, 7b, 7c, der ersten und zweiten Umlenkstrahlteiler 33a, 33b, 33c bzw. 36a, 36b, 36c, der Spiegel 11a, 11b, 11c, der λ/4-Platte 12 und der λ/2-Platte 37a, 37b, 37c wird auf die Beschreibung zu den Fig. 4 und 5 verwiesen. Die Speicherfokussieroptik 38 in Fig. 6 weist eine ausgeprägte chromatische Längsaberration auf. Im allgemeinen nimmt der Brechungsindex mit zunehmender Wellenlänge im sichtbaren und benachbarten Bereich ab, weshalb die Brennweite mit wachsendem λ zunimmt. Für die­ sen Fall soll gelten, daß die Wellenlänge λ₁ der aus der Laserdiode 4a stammenden Strah­ lung größer ist als λ₂ (Laserdiode 4b) und letztere wiederum größer als λ₃ (Laserdiode 4c). Die Strahlung der Wellenlänge λ₁ wird somit auf die Spuren der Informationsträgerschicht 2a fokussiert. Die Brennebenen der Wellenlänge λ₂ bzw. λ₃ befinden sich in den Informati­ onsträgerschichten 2b bzw. 2c. Die Laserdioden 4a, 4b und 4c sind unabhängig voneinander ansteuerbar, so daß in die verschiedenen Informationsträgerschichten 2a, 2b und 2c unter­ schiedliche Informationen geschrieben werden können.

Bezugszeichenliste

1-1

cSpuren

2-2

cInformationsträgerschicht

3

WORM-CD

4-4

cLaserdiode

5-5

cKollimatoroptik

6

Strahlungsbündel

7-7

cakusto-optischer Deflektor

8

statisches Teilstrahlungsbündel

9

oszill. Teilstrahlungsbündel

10

Auskoppelstrahlteiler

11-11

cSpiegel

12

λ/4-Platte

13

Speicherfokussieroptik

14

Auswertearm

15

Strahlteiler

16

erste Ausblendeoptik

17

erster Strahlungsanteil

18

zweiter Strahlungsanteil

19

Lochblende

20

erste Detektorfokussieroptik

21

erster Detektor

22

zweite Ausblendeoptik

23

Punktblende

24

zweite Detektorfokussieroptik

25

zweiter Detektor

26

Laserdiode

27

Ausblendeinrichtung

28

Ausblendfokussieroptik

29

Punktblende

30

Ausblendkollimatoroptik

31

Ersatzstrahlungsbündel

32

Einkoppelstrahlteiler

33-33

cerster Umlenkstrahlteiler

34

Spiegel

35

Spiegel

36-36

czweiter Umlenkstrahlteiler

37-37

cλ/2-Platte

38

Speicherfokussieroptik

Claims (23)

1. Verfahren zum Lesen optischer Speichermedien (3), insbesondere Compact Discs, mit in einer Informationsträger­ schicht (2) liegenden, zur Informationsspeicherung dienen­ den, im wesentlichen parallel verlaufenden Spuren (1a, 1b, 1c), bei dem

• a) ein Laserstrahlungsbündel (6) mittels eines akusto-opti­ schen Deflektors (AOD) (7) in ein oszillierendes Teil­ strahlungsbündel (9) und ein statisches Teilstrahlungs­ bündel (8) aufgespaltet wird, und
• b) beide Teilstrahlungsbündel (8 bzw. 9) auf die Informati­ onsträgerschicht (2) fokussiert und nach ihrer Reflektion am optischen Speichermedium (3) getrennt ausgewertet wer­ den, wobei während eines Lesevorganges
  • a) der Fokus des oszillierenden Teilstrahlungsbündels (9) mit seiner Oszillationsbewegung mindestens zwei nebeneinanderliegende Spuren (1a, 1b, 1c) abwechselnd abtastet und das oszillierende Teilstrahlungsbündel (9) zur Erfassung der auf den mindestens zwei Spuren (1a, 1b, 1c) gespeicherten Information ausgewertet und die erfaßte Information nach Spurzugehörigkeit geord­ net wird, und
  • b) der Fokus des statischen Teilstrahlungsbündels (8) eine einzige Spur (1a, 1b, 1c) permanent abtastet und das statische Teilstrahlungsbündel (8) zum Erfassen der auf der von ihr abgetasteten Spur (1a, 1b, 1c) ge­ speicherten Information und/oder zur Regelung der Fo­ kusnachführung ausgewertet wird.

2. Verfahren zum Beschreiben optischer Speichermedien (3), insbesondere Compact Discs, mit in einer Informations­ trägerschicht (2) liegenden, zur Informationsspeicherung dienenden, im wesentlichen parallel verlaufenden Spuren (1a, 1b, 1c), bei dem

• a) ein Laserstrahlungsbündel (6) in seiner Intensität modu­ liert wird,
• b) das Laserstrahlungsbündel (6) mittels eines akusto-opti­ schen Deflektors (AOD) (7) in ein oszillierendes Teil­ strahlungsbündel (9) und ein statisches Teilstrahlungs­ bündel (8) aufgespaltet wird,
• c) das statische Teilstrahlungsbündel (8) aus dem weiteren Strahlengang ausgeblendet wird,
• d) ein statisches Ersatzstrahlungsbündel (31) in den weite­ ren Strahlengang eingekoppelt wird, und
• e) das oszillierende Teilstrahlungsbündel (9) und das Er­ satzstrahlungsbündel (31) auf die Informationsträger­ schicht (2) fokussiert werden, wobei während des Schreib­ vorgangs
  • a) der Fokus des oszillierenden Teilstrahlungsbündels (9) mit seiner Oszillationbewegung mindestens zwei nebeneinanderliegende Spuren (1a, 1b, 1c) abwechselnd abtastet und gleichzeitig dem in den AOD (7) einge­ koppelten Laserstrahlungsbündel (6) die für die ge­ rade abgetastete Spur (1a, 1b, 1c) bestimmte Informa­ tion aufmoduliert wird, und
  • b) der Fokus des Ersatzstrahlungsbündels (31) eine ein­ zige Spur (1a, 1b, 1c) permanent abtastet und das Er­ satzstrahlungsbündel (31) zur Regelung der Fokusnach­ führung ausgewertet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Schwingung des oszillierenden Teilstrahlungsbündels mindestens 1 MHz beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lesen oder Beschreiben optischer Speichermedien (3) mit mindestens zwei übereinanderliegenden Informationsträgerschichten (2a, 2b, 2c), wobei zumindest die oberhalb der untersten Infor­ mationsträgerschicht (2a) befindlichen Informationsträgerschichten (2b, 2c) teiltransparent sind,

• a) Laserstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen auf das optische Speichermedium (3) ge­ geben wird,
• b) in jeder Informationsträgerschicht (2a, 2b, 2c) ein oszillierender und ein statischer Fokus erzeugt werden, wobei die Wellenlänge(n) der in der(n) unteren Informationsträger­ schicht(en) (2a, 2b) zum Fokus gebrachten Strahlung innerhalb des Transparenzbereichs der darüberliegenden Informationsträgerschicht(en) (2b, 2c) liegt(en), und
• c) die Fokusse durch eine Speicherfokussieroptik (38) mit chromatischer Längsaberration erzeugt werden.

5. Vorrichtung zum Lesen optischer Speichermedien (3), insbesondere Compact Discs, mit in einer Informations­ trägerschicht (2) liegenden, zur Informationsspeicherung dienenden, im wesentlichen parallel verlaufenden Spuren (1a, 1b, 1c), mit

• a) einer Strahlungsquelle (4), insbesondere einer Laserdi­ ode,
• b) einer Kollimatoroptik (5) zur Erzeugung eines im Durch­ messer konstanten Strahlungsbündels (6),
• c) einem das Strahlungsbündel (6) in ein oszillierendes Teilstrahlungsbündel (9) und ein statisches Teilstrah­ lungsbündel (8) aufspaltenden akusto-optischen Deflektor (AOD) (7),
• d) einer beide Teilstrahlungsbündel (8 bzw. 9) auf die In­ formationsträgerschicht (2) fokussierenden Speicherfokus­ sieroptik (13, 38),
• e) einem Auskoppelstrahlteiler (19) zur Auskopplung beider vom Speichermedium (3) durch die Speicherfokussieroptik (13, 38) reflektierten Teilstrahlungsbündel (8 bzw. 9) in einen mindestens zwei Detektorelemente (21, 25) aufweisen­ den, zur Auswertung der reflektierten Strahlung dienenden Auswertearm (14), dadurch gekennzeichnet, daß
• f) im Auswertearm (14) Mittel zur Trennung der vom Speicher­ medium reflektierten Strahlung in das statische Teil­ strahlungsbündel (8) und das oszillierende Teilstrah­ lungsbündel (9) vorgesehen sind und
• g) das erste Detektorelement (21) für das statische Teil­ strahlungsbündel (8) und das zweite Detektorelement (25) für das oszillierende Teilstrahlungsbündel (9) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung zum Beschreiben und/oder Lesen opti­ scher Speichermedien (3), insbesondere Compact Discs, mit in einer Informationsträgerschicht (2) liegenden, zur Informa­ tionsspeicherung dienenden, im wesentlichen parallel verlau­ fenden Spuren (1, 1a, 1b, 1c), mit

• a) einer in der Strahlungsintensität modulierbaren ersten Strahlungsquelle (4), insbesondere einer Laserdiode,
• b) einer Kollimatoroptik (5) zur Erzeugung eines im Durch­ messer konstanten Strahlungsbündels (6)
• c) einem das Strahlungsbündel (6) in ein oszillierendes Teilstrahlungsbündel (9) und ein statisches Teilstrah­ lungsbündel (8) aufspaltenden akusto-optischen Deflektor (AOD) (7),
• d) einer Ausblendeinheit (27) zur Ausblendung des statischen Teilstrahlungsbündels (8),
• e) einer das oszillierende Teilstrahlungsbündel (9) auf die Informationsträgerschicht (2) fokussierenden Speicherfo­ kussieroptik (13, 38),
• f) einem Auskoppelstrahlteiler (10) zur Auskopplung der vom Speichermedium (3) durch die Speicherfokussieroptik (13, 38) reflektierten Strahlung in einen mindestens ein Detektorelement (21, 25) zur Auswertung der reflektierten Strahlung aufweisenden Auswertearm (14), gekennzeichnet durch,
• g) eine Ersatzstrahlungsquelle, insbesondere eine Laserdi­ ode, und eine zweite aus der Strahlung der Ersatzstrah­ lungsquelle ein statisches Ersatzstrahlungsbündel (31) konstanten Durchmessers erzeugende Kollimatoroptik,
• h) Mittel zur Einkopplung des Ersatzstrahlungsbündels (31) in den der Ausblendeinheit (27) folgenden Strahlengang, wobei das Ersatzstrahlungsbündel (31) das ausgeblendete statische Teilstrahlungsbündel (8) ersetzt, und
• i) im Auswertearm (14) angeordnete Mittel zur Trennung der vom Speichermedium (3) reflektierten Strahlung in das Er­ satzstrahlungsbündel (31) und das oszillierende Teil­ strahlungsbündel (9).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblendeinheit (27) zur Ausblendung des statischen Teilstrahlungsbündels (8) aus einer die Teilstrahlungsbündel (8, 9) fokussierenden Ausblendfokussieroptik (28), einer in der Brennebene der Ausblendfo­ kussieroptik (28) angeordneten Punktblende (29) und einer Ausblendkollimatoroptik (30) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Einkopplung des statischen Ersatzstrahlungsbündels (31) ein im Strahlengang zwischen Aus­ blendeinheit (27) und Speicherfokussieroptik (38) angeordneter Einkoppelstrahlteiler (32) ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Mittel zur Trennung der vom Speichermedium (3) reflektierten Strahlung
  • 1. ein Auswertestrahlungsteiler (15) zur Aufspaltung der vom Speichermedium (3) reflektierten Strahlung in zwei gleiche Strahlungsanteile (17, 18),
  • 2. für jeden Strahlungsanteil (17, 18) jeweils eine Fokussieroptik (16, 22),
  • 3. für den ersten Strahlungsanteil (17) eine in der Brennebene der ersten Fokussierop­ tik (16) angeordnete, am Ort des Fokus des statischen Strahlungsbündels (8, 31) durchlässige und im übrigen Bereich undurchlässige Lochblende (19) und
  • 4. für den zweiten Strahlungsanteil (18) eine in der Brennebene der zweiten Fokus­ sieroptik (22) angeordnete, für die Strahlung des statischen Strahlungsbündels (8, 31) undurchlässige Punktblende (23), sind,
• b) im Strahlengang hinter der Lochblende (19) und der Punktblende (23) jeweils eine Ab­ bildungsoptik (20, 24) zur Abbildung des Fokus des die Lochblende (19) bzw. die Punkt­ blende (23) passierenden Strahlungsbündels (8, 9, 31) auf den jeweiligen Detektor (21, 25) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß im Strah­ lengang zwischen dem AOD (7) und der Speicherfokussieroptik (38) eine erste Umlenkein­ richtung (11, 11a, 11b, 11c) vorgesehen ist, die die auftreffende Strahlung in Richtung auf die Speicherfokussieroptik (38) reflektiert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Umlenkein­ richtung (11, 11a, 11b, 11c) ein Spiegel ist und der Auskoppelstrahlteiler (10) im Strahlengang zwischen AOD (7) und Spiegel angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung (11, 11a, 11b, 11c) ein halbdurchlässiger Umlenkstrahlteiler und gleichzeitig der Auskoppel­ strahlteiler (10) ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ koppelstrahlteiler (10) polarisierend ist, wobei die Polarisationsrichtung der von der Strah­ lungsquelle (4, 4a, 4b, 4c) emittierten, noch nicht vom Speichermedium (3) reflektierten Strahlung mit der Polarisationsrichtung des Auskoppelstrahlteilers (10) übereinstimmt, und
daß im Strahlengang zwischen Auskoppelstrahlteiler (10) und Speichermedium (3) eine λ/4- Platte (12) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskoppelstrahltei­ ler (10) polarisierend ist, wobei die Polarisationsrichtung der von der Strahlungsquelle (4, 4a, 4b, 4c) emittierten, noch nicht vom Speichermedium (3) reflektierten Strahlung zu der Polarisationsrichtung des Auskoppelstrahlteilers (10) um 90° verdreht ist, und
daß im Strahlengang zwischen Auskoppelstrahlteiler (10) und Speichermedium (3) eine λ/4- Platte (12) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) im Strahlengang zwischen dem AOD (7, 7a, 7b, 7c) und dem Einkoppelstrahlteiler (32) ein die von dem AOD (7, 7a, 7b, 7c) kommende Strahlung reflektierender, polarisierender erster Umlenkstrahlteiler (33) angeordnet ist, wobei die Polarisationsrichtung der von der ersten Strahlungsquelle (4, 4a, 4b, 4c) emittierten Strahlung um 90° zu der des ersten Umlenkstrahl­ teilers (33) verdreht ist,
• b) im Strahlengang zwischen Einkoppelstrahlteiler (32) und Speicherfokussieroptik (13, 38) ein die vom Einkoppelstrahlteiler (32) kommende Strahlung reflektierender, polarisierender zweiter Umlenkstrahlteiler (36) angeordnet ist, wobei die Polarisationsrichtung der reflek­ tierten Strahlung zu der des zweiten Umlenkstrahlteilers (36) um 90° verdreht ist,
• c) der zweite Umlenkstrahlteiler (36) gleichzeitig der Auskoppelstrahlteiler (10) ist,
• d) im Strahlengang zwischen dem ersten (33) und zweiten (36) Umlenkstrahlteiler zwei Spiegel (34, 35) vorgesehen und Umlenkstrahlteiler (33, 36) und Spiegel (34, 35) derart an­ geordnet sind, daß der erste (33) und zweite (36) Umlenkstrahlteiler in einer Reihe mit der Strahlungsquelle (4, 4a, 4b, 4c) und dem AOD (7, 7a, 7b, 7c) liegen,
• e) die Ausblendeinheit (27) zur Ausblendung des statischen Teilstrahlungsbündels (8) zwi­ schen dem ersten Umlenkstrahlteiler (33) und dem Einkoppelstrahlteiler (32) angeordnet ist und
• f) im Strahlengang der vom Speichermedium (3) reflektierten Strahlung zwischen dem Aus­ koppelstrahlteiler (10) und dem ersten Umlenkstrahlteiler (33) eine λ/2-Platte (37) angeord­ net ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lesen und/oder Beschreiben mindestens zwei übereinanderliegende Informationsträger­ schichten (2a, 2b, 2c) aufweisender optischer Speichermedien (3), insbesondere Compact Discs, bei denen zumindest die oberhalb der untersten Informationsträgerschicht (2a) be­ findliche(n) Informationsträgerschicht(en) (2b, 2c) teiltransparent ist (sind), für jede Infor­ mationsträgerschicht (2, 2a, 2b, 2c) eine andere Wellenlänge eingesetzt ist, wobei

• a) für jede eingesetzte Wellenlänge jeweils (eine) eigene Strahlungsquelle(n) (4, 4a, 4b, 4c) vorgesehen ist (sind),
• b) die Strahlung jeder eingesetzten Wellenlänge durch die einzige Speicherfokussieroptik (38) geführt ist, wobei die Speicherfokussieroptik (38) chromatische Längsaberration auf­ weist und hierdurch auf jede Informationsträgerschicht (2, 2a, 2b, 2c) die Strahlung jeweils einer anderen der eingesetzten Wellenlängen fokussiert ist,
• c) (ein) Mittel zur im wesentlichen parallelen Einkopplung der Strahlungsbündel (8, 9, 31) unterschiedlicher Wellenlänge in die Speicherfokussieroptik (38) vorgesehen ist (sind),
• d) für jede eingesetzte Wellenlänge der durch die optischen Elemente gegebene Aufbau im Strahlengang zwischen Strahlungsquelle(n) (4, 4a, 4b, 4c) und dem(n) Mittel(n) zur parallelen Einkopplung gleich ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur im we­ sentlichen parallelen Einkopplung die erste Umlenkeinrichtung (11c) für den Strahlengang der Wellenlänge λ₃ der ersten Strahlungsquelle (4c) ist, wobei die erste Umlenkeinrichtung (11c) ein teiltransmissiver Strahlteiler ist, der für die Wellenlänge λ₃ reflektierend und für die Wellenlänge λ₂ der zweiten Strahlungsquelle (4b) transmissiv ist und daß die Strah­ lungsbündel (8, 9, 31) der Wellenlänge λ₂ durch den ersten Umlenkstrahlteiler (11c) geführt sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als weiteres Mittel zur im wesentlichen parallelen Einkopplung der Strahlungsbündel (8, 9, 31) eine zweite Umlenk­ einrichtung (11b) mit der ersten Umlenkeinrichtung (11c) und der Speicherfokussieroptik (38) in einer Reihe ausgerichtet und die erste Umlenkeinrichtung (11c) zwischen der zwei­ ten Umlenkeinrichtung (11b) und der Speicherfokussieroptik (38) angeordnet ist, wobei die zweite Umlenkeinrichtung (11b) die Strahlung der Wellenlänge λ₂ in Richtung auf die Spei­ cherfokussieroptik (38) reflektiert.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (11c) und die zweite (11b) Umlenkeinrichtung für die Wellenlänge λ₁ der Strahlung einer dritten Strah­ lungsquelle (4a) transmissiv sind und die Strahlungsbündel (8, 9, 31) der Wellenlänge λ₁ durch die erste (11c) und zweite (11b) Umlenkeinrichtung geführt sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Strahlung der Wellenlänge λ, in Richtung auf die Speicherfokussieroptik (38) reflektierende dritte Um­ lenkeinrichtung (11a) in einer Reihe mit der ersten (11c) und zweiten (11b) Umlenkeinrich­ tung angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-20, dadurch gekennzeichnet, daß die teil­ transmissiven Umlenkeinrichtungen (11a, 11b, 11c) dichroitische Filter sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-20, dadurch gekennzeichnet, daß die teil­ transmissiven Umlenkeinrichtungen (11a, 11b, 11c) diffraktiv optische Elemente sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-22, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen (4a, 4b, 4c) einzeln ansteuerbare Laserdioden sind.