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Die
Erfindung betrifft eine optische Abtasteinrichtung zum Abtasten
eines ersten Typs eines Aufzeichnungsträgers, der eine erste Informationsschicht
und eine erste transparente Schicht mit einer ersten Dicke hat,
und zum Abtasten eines zweiten Typs eines Aufzeichnungsträgers, der
eine zweite Informationsschicht und eine zweite transparente Schicht
mit einer zweiten, von der ersten Dicke unterschiedlichen Dicke
hat, wobei die Einrichtung eine Strahlungsquelle zum Erzeugen eines
Strahlungsbündels
sowie ein Linsensystem umfasst, das zum Fokussieren des Strahlungsbündels durch
die erste transparente Schicht in einen Brennpunkt auf der ersten
Informationsschicht entworfen ist. Die Erfindung betrifft auch ein
Verfahren zum optischen Abtasten eines Aufzeichnungsträgers vom
ersten oder zweiten Typ. Das Abtasten enthält Schreiben, Lesen und/oder
Löschen
von Information in dem Aufzeichnungsträger.
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Die
transparente Schicht in optischen Aufzeichnungsträgern hat
im Allgemeinen die Aufgabe, die Informationsschicht vor Umgebungseinflüssen zu
schützen
und mechanische Unterstützung
für den
Aufzeichnungsträger
zu verschaffen, d. h. sie wirkt als Substrat für die Informationsschicht.
Die Dicke der transparenten Schicht ist ein Kompromiss zwischen
der gewünschten
Steifigkeit des Aufzeichnungsträgers
und der numerischen Apertur des zum Abtasten der Informationsschicht
verwendeten Strahlungsbündels.
Wenn für
einen neuen Aufzeichnungsträgertyp
die numerische Apertur vergrößert wird,
um die Speicherdichte der Informationsschicht zu vergrößern, ist
es häufig
notwendig, die Dicke der transparenten Schicht zu verringern, um
den Einfluss einer Schräglage
der Platte auf die Qualität
des Strahlungsbündels
zu verringern. Folglich wird es unterschiedliche Aufzeichnungsträgertypen
auf dem Markt geben, die unterschiedliche Dicken der transparenten Schicht
haben. Ein kompatibler Plattenspieler sollte imstande sein, unterschiedliche
Aufzeichnungsträgertypen
abzutasten, ungeachtet der Dicke der transparenten Schicht.
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Die
transparente Schicht, durch die ein Strahlungsbündel die Informationsschicht
abtastet, bringt eine so genannte sphärische Aberration in das Strahlungsbündel ein.
Die sphärische
Aberration kann in dem Linsensystem kompensiert werden, wodurch
das Strahlungsbündel
nahe seinem Brennpunkt nahezu frei von sphärischer Aberration ist.
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Wenn
ein Linsensystem, das hinsichtlich einer ersten Dicke der transparenten
Schicht kompensiert ist, zum Abtasten eines Aufzeichnungsträgers mit
einer transparenten Schicht mit einer zweiten, unterschiedlichen Dicke
verwendet wird, wird die Qualität
des Brennpunktes infolge der unter- oder überkompensierten sphärischen
Aberration verschlechtert sein.
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Die
mit der Nummer EP-A-0 610 055 veröffentlichte europäische Patentanmeldung
beschreibt die Verwendung einer Objektivlinsenstruktur mit doppeltem
Brennpunkt in einem optischen Aufnehmer, der auf optischen Aufzeichnungsmedien
mit unterschiedlichen Dicken der transparenten Schicht lesen und
schreiben kann; die Objektivlinse ist ein zusammengesetztes System
aus einer Hologrammlinse und einer herkömmlichen brechenden Objektivlinse.
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In
der nicht vorveröffentlichten
internationalen Patentanmeldung IB96/00182 wird eine Einrichtung zum
Abtasten optischer Aufzeichnungsträger vom ersten und zweiten
Typ beschrieben. Diese Einrichtung verwendet ein Linsensystem, das
zum Fokussieren eines Strahlungsbündels durch die erste transparente
Schicht auf einen besten Brennpunkt auf der ersten Informationsschicht
entworfen ist. Beim Abtasten eines Aufzeichnungsträgers vom
zweiten Typ bildet das Linsensystem einen paraxialen Brennpunkt
auf der zweiten Informationsschicht. Der beste Brennpunkt eines
Bündels
ist der Punkt entlang der Achse des Bündels, der die höchste Intensität aufweist.
Der paraxiale Brennpunkt eines Bündels
ist der Punkt der Achse des Bündels,
durch den oder auf den die paraxialen Strahlen des Bündels fokussiert
werden. Die am Aufzeichnungsträger
reflektierte Strahlung wird von einem strahlungsempfindlichen Detektionssystem
detektiert. Beim Abtasten eines Aufzeichnungsträgers vom ersten Typ verwendet
das Detektionssystem alle Strahlung in dem reflektierten Bündel oder
die Strahlung in einem äußeren ringförmigen Gebiet
des Querschnitts des reflektierten Bündels. Beim Abtasten eines
Aufzeichnungsträgers
vom zweiten Typ detektiert das Detektionssystem nur Strahlung aus
einem zentralen Gebiet des Querschnitts des Strahlungsbündels. Da
das Linsensystem nicht entworfen ist, um ein Strahlungsbündel durch
die Dicke der zweiten transparenten Schicht hindurch konvergieren
zu lassen, wird das Strahlungsbündel
beim Durchgang durch die zweite transparente Schicht unkorrigierte
sphärische
Aberration erleiden. Indem die Detektion auf die Strahlen in einem
zentralen Gebiet des Bündels
beschränkt
wird, werden die mit starker Aberration behafteten Strahlen in dem äußeren ringförmigen Gebiet
des Bündels
dann einen verminderten Einfluss auf die Ausgangssignale des Detektionssystems
haben.
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In
der nicht vorveröffentlichten
internationalen Patentanmeldung IB97/00175 – siehe die internationale Veröffentlichungsnummer
WO-A-9708691 –,
die ein relevantes Dokument nach Art. 54(3) EPÜ ist, wird ein kompatibler
optischer Aufnehmer beschrieben, der eine Kombination aus einem
ringförmigen
Lichtsteuerungsmittel und einer Objektivlinse zum Auslesen/Beschreiben
von optischen Aufzeichnungsträgern
mit unterschiedlichen Dicken der transparenten Schicht verwendet.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ist eine optische Abtasteinrich tung
entworfen worden, wie in Anspruch 1 beansprucht.
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Im
Allgemeinen ist der Ring konzentrisch zu dem oben erwähnten ringförmigen und
zentralen Gebiet und bildet ein Zwischengebiet zwischen dem zentralen
Gebiet und dem äußeren ringförmigen Gebiet
in einem Querschnitt des Strahlungsbündels. Der Ring kann in einem
als Ring geformten Gebiet angeordnet sein, das das ringförmige Gebiet
und das zentrale Gebiet des Linsensystems trennt.
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Wenn
das Linsensystem ein Strahlungsbündel
durch die erste transparente Schicht hindurch fokussiert, werden
die Strahlen in dem ringförmigen
Gebiet oder in dem kombinierten Gebiet aus dem ringförmigen Gebiet
und dem zentralen Gebiet des Bündels
hinsichtlich der beim Durchlaufen der ersten transparenten Schicht
erlittenen sphärischen
Aberration korrigiert und bilden den besten Brennpunkt. Die Mittel
zum Positionieren, wie z. B. ein Fokusservosystem, nutzen in den
Strahlen in zumindest dem ringförmigen
Gebiet enthaltene Information, um den besten Brennpunkt auf der
Informationsschicht zu positionieren.
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Wenn
das Linsensystem ein Strahlungsbündel
durch die zweite transparente Schicht hindurch fokussiert, bilden
die Strahlen in dem zentralen Gebiet des Bündels den paraxialen Brennpunkt.
Die Mittel zum Positionieren nutzen in den Strahlen in dem zentralen
Gebiet enthaltene Information, um den paraxialen Brennpunkt auf
der Informationsschicht zu positionieren. Die Strahlen in dem ringförmigen Gebiet
haben wegen der unkompensierten sphärischen Aberration eine große Winkelablenkung.
Daher können
diese Strahlen nach der Reflexion am Aufzeichnungsträger so geformt
werden, dass sie nicht von dem relativ kleinen Detektionssystem
eingefangen werden und nicht die von dem Detektionssystem gebildeten
elektrischen Signale beeinflussen. Strahlen in einem Zwischenbereich
zwischen dem zentralen Gebiet und dem ringförmigen Gebiet werden jedoch
eine relativ kleine Ablenkung aufweisen und werden weiterhin auf
das Detektionssystem einfallen, obwohl diese Strahlen nicht die
richtige Korrektur der sphärischen
Aberration für
den zwei ten Aufzeichnungsträgertyp
haben, und dadurch verschlechtert sich die Qualität der von
dem Detektionssystem gebildeten Detektionssignale.
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Dieses
Problem wird durch Versehen der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung mit einem
lichtundurchlässigen
Ring in dem optischen Weg zwischen der Strahlungs quelle und dem
Detektionssystem gelöst. Das
Wort "lichtundurchlässig" bedeutet, dass auf
den Ring einfallendes Licht nicht dem Weg folgt, dem es ohne den
Ring gefolgt wäre,
d. h. solches Licht fällt
nicht mehr auf das Detektionssystem. Wenn der Ring sowohl in dem
in Vorwärtsrichtung
verlaufenden Strahlungsbündel
als auch in dem reflektierten Bündel
angeordnet ist, werden die von dem Detektionssystem generierten
elektrischen Signale weniger durch die seitliche Bewegung des Objektivlinsensystems
beeinflusst. Der Ring kann dann auf dem Linsensystem angeordnet
sein. Wenn der Ring nur in dem reflektierten Bündel angeordnet ist, wird die
Abtasteinrichtung eine verbesserte Toleranz hinsichtlich einer Schräglage des
Aufzeichnungsträgers
haben.
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Es
sei bemerkt, dass die europäische
Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
EP-A-0610 055 ein Linsensystem offenbart, das mit einem Hologramm
oder Gitter kombiniert ist. Die Linse ist über ihre gesamte Fläche für den Durchgang
von Strahlung durch eine erste Dicke einer transparenten Schicht
hin zu einem ersten Brennpunkt korrigiert. Das Gitter beugt einen
Teil der Strahlung in einem zentralen Gebiet des eingehenden Strahlungsbündels in
ein Teilbündel,
das nach Brechung durch die Linse für den Durchgang durch eine
zweite Dicke einer transparenten Schicht hin zu einem zweiten Brennpunkt
korrigiert wird. Das Linsensystem und das Gitter sammeln das einfallende
Strahlungsbündel
zu einem Bündel,
das zwei Teilbündel mit
verschiedenen Vergenzen umfasst. Somit bildet die Kombination aus
dem Linsensystem und dem Gitter zwei beste Brennpunkte. Im Gegensatz
dazu sammelt das erfindungsgemäße Linsensystem
das Strahlungsbündel
zu einem Bündel
mit einer einzigen Vergenz und bildet einen einzigen besten Brennpunkt.
Wenn das erfindungsgemäße Linsensystem
von einem nur brechenden Typ, einem nur reflektierenden Typ oder
einem nur brechenden und reflektierenden Typ ist, lässt es nahezu
alle Energie des einfallenden Strahlungsbündels zum ersten Brennpunkt
durch und zweigt keinen Teil der Energie zu einem Teilbündel ab,
das den zweiten Brennpunkt bildet. Der Ausdruck "nahezu die gesamte Energie des Strahlungsbündels" bedeutet, dass nur normale
Verluste infolge von Reflexionen bei Übergängen von einem Medium in ein
anderes, infolge von Absorption in Medien und infolge von lichtundurchlässigen Teilen
der Linse nicht berücksichtigt
werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum optischen Abtasten
eines ersten Typs eines Aufzeichnungsträgers mit einer ersten Informationsschicht
und einer ersten transparenten Schicht einer ersten Dicke und eines
zweiten Typs eines Aufzeichnungsträgers mit einer zweiten Informationsschicht und
einer zweiten transparenten Schicht mit einer zweiten, von der ersten
Dicke unterschiedlichen Dicke gemäß Anspruch 4 verschafft.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1A eine
erfindungsgemäße Abtasteinrichtung,
die einen Aufzeichnungsträger
vom ersten Typ abtastet;
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1B einen
Aufzeichnungsträger
vom zweiten Typ;
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2 einen
Querschnitt einer mit einem lichtundurchlässigen Ring versehenen Objektivlinse;
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3 die
Strahlungsintensität
entlang der optischen Achse beim Abtasten eines Aufzeichnungsträgers vom
zweiten Typ;
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4 eine
Vorderansicht der Objektivlinse von 2; und
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5 ein
Detektionssystem der Abtasteinrichtung.
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1A zeigt
eine Einrichtung zum Abtasten eines optischen Aufzeichnungsträgers 1.
Der Aufzeichnungsträger
umfasst eine transparente Schicht 2, auf deren einer Seite
eine Informationsschicht 3 angeordnet ist. Die von der
transparenten Schicht abgewandte Seite der Informationsschicht wird
durch eine Schutzschicht 4 vor Umgebungseinflüssen geschützt. Die
transparente Schicht 2 wirkt als Substrat für den Aufzeichnungsträger, indem
sie für
mechanische Unterstützung
für die
Informationsschicht sorgt. Die transparente Schicht kann auch allein
die Funktion haben, die Informationsschicht zu schützen, während die
mechanische Unterstützung
von einer Schicht auf der anderen Seite der Informationsschicht,
beispielsweise durch die Schutzschicht 4 oder eine weitere
transparente Schicht und Informationsschicht verschafft wird, die
mit der Informationsschicht 3 verbunden ist. Information
kann in dem Aufzeichnungsträger
in Form von optisch detektierbaren Marken gespeichert werden, die
in nahezu parallelen, konzentrischen oder spiralförmigen Spuren
in der Informationsschicht 3, in der Figur nicht abgebildet,
angeordnet sind. Die Marken können
in beliebiger optisch lesbarer Form vorliegen, z. B. in Form von Vertiefungen
(Pits), Gebieten mit einem Reflexionskoeffizient oder einer Magnetisierungsrichtung,
die sich von denen ihrer Umgebung unterscheiden, oder einer Kombination
dieser Formen.
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Die
Abtasteinrichtung umfasst eine Strahlungsquelle 5, beispielsweise
einen Halbeiterlaser, der ein divergierendes Strahlungsbündel 6 emittiert.
Ein Strahlteiler 12, beispielsweise eine halbdurchlässige Platte,
reflektiert die Strahlung zu einem Linsensystem. Das Linsensystem
umfasst eine Kollimatorlinse 7' und eine Objektivlinse 7.
Die Kollimatorlinse 7' bildet
ein kollimiertes Bündel,
das auf eine Objektivlinse 7 mit einem einzigen Brennpunkt
einfällt.
Die Kollimatorlinse und die Objektivlinse können in einer einzigen Objektivlinse
kombiniert sein. Das Linsensystem 7', 7 mit einer optischen
Achse 8 transformiert das Strahlungsbündel 6 in ein konvergierendes
Bündel 9 mit
einer einzigen Vergeht, das auf der Informationsschicht 3 einen
Brennpunkt 10 bildet. Obwohl die Objektivlinse in der Figur
als einzelnes Linsenelement angedeutet ist, kann sie auch ein Hologramm
umfassen, das in Transmission oder Reflexion arbeitet, oder ein
Gitter, um Strahlung aus einem das Strahlungsbündel führenden Wellenleiter auszukoppeln.
Strahlung des von der Informationsschicht 3 reflektierten
und ein reflektiertes Bündel 11 bildenden
konvergierenden Bündels 9 kehrt
auf dem optischen Weg des in Vorwärtsrichtung konvergierenden
Bündels 9 zurück. Das
Linsensystem 7, 7' konvergiert
das reflektierte Bündel 11 zu
einem konvergierenden reflektierten Bündel 13 und der Strahlteiler 12 trennt
das in Vorwärtsrichtung
verlaufende und das reflektierte Bündel durch Durchlassen von
zumindest einem Teil des reflektierten Bündels 13 zu einem
Detektionssystem 14. Das Detektionssystem fängt die
Strahlung ein und wandelt sie in ein oder mehrere elektrische Signale
um. Eines dieser Signale ist ein Informationssignal 15,
dessen Wert die aus der Informationsschicht 3 ausgelesene
Information repräsentiert.
Ein anderes Signal ist ein Fokusfehlersignal 16, dessen
Wert die axiale Höhendifferenz
zwischen dem Brennpunkt 10 und der Informationsschicht 3 repräsentiert.
Das Fokusfehlersignal wird als Eingangssignal für einen Fokusservocontroller 17 verwendet,
der die axiale Position der Objektivlinse 7 steuert, wobei
die axiale Position des Brennpunktes 10 so gesteuert wird, dass
der Brennpunkt nahezu mit der Ebene der Informationsschicht 3 zusammenfällt. Der
zum Generieren des Fokusfehlersignals verwendete Teil des Detektionssystems,
der ein oder mehrere strahlungsempfindliche Detektionselemente und
eine elektronische Schaltung enthält, die das Ausgangssignal
der Detektionselemente verarbeitet, wird Fokusfehlerdetektionssystem
genannt. Das Fokusservo system zum Positionieren des Linsensystems
umfasst das Fokusfehlerdetektionssystem, den Fokusservocontroller
und ein Stellglied zum Bewegen des Linsensystems.
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2 zeigt
einen Querschnitt einer Ausführungsform
18 der
Objektivlinse
7. Die Objektivlinse hat eine numerische
Apertur von 0,6. Die Linse kann biasphärisch sein und aus einem einzigen
Kunststoffmaterial beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt
sein. Das Material der Linse ist Polymethylmethacrylat (PMMA) mit einer
Brechzahl von 1,4885 bei der Entwurfswellenlänge von 650 nm. Die Daten der
Linse sind:
Brennweite | 3,30
mm |
Dicke
auf der optischen Achse | 2,95
mm |
optischer
Durchmesser | 3,96
mm |
freier
Arbeitsabstand | 1,5
mm. |
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Die
Linse hat zwei Oberflächen
19 und
20,
wobei die erste der Strahlungsquelle und die zweite dem Aufzeichnungsträger
1 zugewandt
ist. Die Form der Oberfläche
19 wird
durch das Polynom
gegeben, in dem die Konstanten
die folgenden Werte haben: a
2 = 0,25317630,
a
4 = 0,00671352, a
6 = 0,00045753,
a
8 = –0,00010526
und a
10 = 0,00000860. Die Form der Oberfläche
20 über die
Breite des Strahlungsbündels
wird durch die Gleichung (1) gegeben, in der die Konstanten die
folgenden Werte haben: a
2 = –0,10009614,
a
4 = 0,02163729, a
6 = –0,00788082,
a
8 = 0,00205921 und a
10 = –0,00023477.
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Das
Linsensystem 7, 7' ist
so entworfen, dass es auf der Informationsschicht 3 einen
besten Brennpunkt bildet, d. h. einen Brennpunkt mit einem Strehl-Verhältnis nahe
1. Aus diesem Grund ist das Linsensystem über seinen gesamten Querschnitt,
d. h. in seinem zentralen und ringförmigen Gebiet, hinsichtlich
der vom konvergierenden Bündel 9 beim
Durchlaufen der transparenten Schicht 2 des Aufzeichnungsträgers 1 erfahrenen
sphärischen
Aberration 1 korrigiert. Die Wellenfront des konvergierenden
Bündels
nahe dem Brennpunkt 10 ist nahezu kugelförmig. 1B zeigt
einen Aufzeichnungsträger 21 eines
anderen Typs, der eine Informationsschicht 23 und eine
transparente Schicht 22 mit einer Dicke hat, die sich von
der Dicke der transparenten Schicht 2 unterscheidet. Wenn
zum Abtasten dieses Aufzeichnungsträgers die gleiche Einrichtung
verwendet wird, wird das Linsensystem 7, 7' nicht richtig
für die
transparente Schicht 22 korrigiert werden. Der Fokusservocontroller 17 wird
die Position der Objektivlinse 7 so einstellen, dass die
mittlere Abweichung der Wellenfront des Bündels von einer Kugelform nahe
der Informationsschicht 23 über den Querschnitt des Bündels minimal
ist. Die verbleibende sphärische
Aberration bei der Position der Informationsschicht führt zu einer Wellenfront,
die über
die gesamte Apertur stark wellig verläuft, wodurch der Brennfleck
stark mit Aberration behaftet ist. Ein derartiger Brennfleck ist
zum Abtasten des Aufzeichnungsträgers 21 weniger
geeignet.
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Die
Informationsschicht 23 kann jedoch mit dem konvergierenden
Bündel 9 korrekt
abgetastet werden, wenn die Informationsschicht axial nicht bei
der Position des besten Brennpunktes, sondern nahe oder bei der Position
des paraxialen Brennpunktes des konvergierenden Bündels 9 angeordnet
ist. In einem kleinen Bereich um die Position des paraxialen Brennpunktes
herum ist die Wellenfront des mit Aberration behafteten, konvergierenden
Bündels
in einem zentralen Teil der Öffnung
nahezu kugelförmig.
Der Brennfleck umfasst eine kleine, zentrale Region hoher Intensität, die von
Strahlen in dem zentralen Gebiet der Öffnung herrührt, und eine große Region
niedriger Intensität,
die die kleine Region umgibt und von Strahlen außerhalb des zentralen Gebietes
herrührt.
Die Qualität
der zentralen Region des Brennflecks ist dann für korrektes Abtasten der Informationsschicht 23 ausreichend,
während
die äußere Region
so gemacht werden kann, dass sie das Abtasten nicht beeinflusst.
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3 zeigt
die Strahlungsintensität
entlang der optischen Achse der Objektivlinse 7 beim Abtasten
eines Aufzeichnungsträgers
vom zweiten Typ für
den Fall, dass der Aufzeichnungsträger vom zweiten Typ ein Substrat
hat, das 0,6 mm dicker ist als das Substrat des Aufzeichnungsträgers vom
ersten Typ. Die vertikale Achse zeigt die normalisierte Strahlungsintensität I des
konvergierenden Bündels 9 und
die horizontale Achse zeigt den Abstand z zum paraxialen Brennpunkt
weg vom Linsensystem, in Mikrometern gemessen. Der beste Brennpunkt,
welchen Punkt entlang der optischen Achse eine Abtasteinrichtung
normalerweise auf der Informationsschicht 23 positionieren
würde,
liegt 24 μm
vom paraxialen Brennpunkt entfernt, wie in der Figur durch eine
vertikale, gestrichelte Linie angegeben wird. Jedes lokale Maximum
der Kurve in der Figur entspricht einem Ort, an dem die Strahlung
des konvergierenden Bündels
in einem kleinen Bereich nahe der optischen Achse konzentriert ist.
An den meisten Stellen entlang der horizontalen Achse weist die
Intensitätsverteilung des
Flecks in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse Ringe mit einer
relativ hohen Intensität
um die optische Achse herum oder eine hohe, relativ flache Hintergrundintensität auf, wobei
beide das Abtasten der Informationsschicht stören. In einer kleinen Region
um z herum, gleich 6 μm,
sind die Ringe praktisch nicht vorhanden und ist das Hintergrundniveau
stark verringert. Wenn die Informationsschicht 23 bei dieser
Position entlang der optischen Achse angeordnet ist, kann die Schicht
korrekt abgetastet werden. Es sei bemerkt, dass diese bevorzugte
Position nicht notwendigerweise mit einem Maximum der Intensität entlang
der optischen Achse übereinstimmt.
Wenn das Substrat vom zweiten Aufzeichnungsträgertyp dünner ist als das Substrat vom
ersten Aufzeichnungsträgertyp,
folgt die Intensität
entlang der optischen Achse einer gleichartigen Kurve wie der in 3 gezeigten,
wobei aber die Position des besten Brennpunkts näher beim Linsensystem liegt als
die Position des paraxialen Brennpunkts.
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Die
bevorzugte Position der Informationsschicht 23 hängt von
der Dickendifferenz zwischen den zwei transparenten Schichten 2 und 22 und
von der numerischen Apertur des Bündels 9 in einer unten
dargestellten Weise ab. Wenn die Informationsschicht 23 an
einem axialen Ort weg von der genannten bevorzugten Position positioniert
wird, nimmt die Qualität
des Brennflecks schnell ab, was zu einer geringeren Qualität der in
dem Detektionssystem 14 generierten Signale führt. Ein
Verweis auf die Position des paraxialen Brennpunktes soll hier im
Weiteren ein Verweis auf die bevorzugte Position sein.
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Das
Abflachen des zentralen Gebietes der Wellenfront beim Abtasten der
Informationsschicht 23 von Aufzeichnungsträger 21 geht
mit einer Zunahme der Ablenkung des äußeren Teils der Wellenfront
einher. Daher vereinigen sich die Randstrahlen in dem äußeren Teil
der Öffnung
zu einem so genannten Randbrennpunkt, der relativ weit vom paraxialen
Brennpunkt entfernt ist. Der beste Brennpunkt des mit Aberration
behafteten Bündels
liegt zwischen dem paraxialen und dem Randbrennpunkt. Der relativ
große
Abstand zwischen dem paraxialen und dem Randbrennpunkt ermöglicht es,
die Randstrahlen vor der Detektion abzufangen, wodurch ein großer Teil
des störenden
Einflusses der unkompensierten sphärischen Aberration aus den
von dem Detektionssystem generierten Signalen entfernt wird. Es
sei bemerkt, dass der paraxiale, der beste und der Randbrennpunkt
beim Abtasten von Aufzeichnungsträger 1 zusammenfallen.
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In
der erfindungsgemäßen Einrichtung
sind Maßnahmen
getroffen worden, um sicherzustellen, dass der beste Brennpunkt
bei der Informationsschicht 3 von Aufzeichnungsträger 1 und
der paraxiale Brennpunkt bei der Informationsschicht 23 von
Aufzeichnungsträger 21 positioniert
ist. Hierzu ist der Querschnitt des reflektierten Bündels 13 in zwei
Gebiete unterteilt, d. h. ein zentrales Gebiet und ein das zentrale
Gebiet umgebendes ringförmiges
Gebiet. Beim Abtasten eines Aufzeichnungsträgers vom ersten Typ kommen
alle Strahlen des Bündels
in dem zentralen und dem ringförmigen
Gebiet vom besten Brennpunkt her. Beim Abtasten eines Aufzeichnungsträgers vom
zweiten Typ kommen die Strahlen in dem zentralen Gebiet hauptsächlich vom
paraxialen Brennpunkt und die Strahlen in dem ringförmigen Gebiet
sind Randstrahlen, die nicht vom paraxialen Brennpunkt kommen. Das
gleiche zentrale und gleiche ringförmige Gebiet können in
den nach vorn verlaufenden Bündeln 6 und 9 angedeutet
werden. Die Maßnahmen
haben zur Folge, dass das Fokusservosystem in den Strahlen in zumindest
dem ringförmigen
Gebiet des reflektierten Bündels 13 enthaltene
Information verwendet, um den besten Brennpunkt auf der Informationsschicht
eines Aufzeichnungsträgers
vom ersten Typ zu positionieren, und in den Strahlen in dem zentralen
Gebiet enthaltene Information verwendet, um den paraxialen Brennpunkt
auf der Informationsschicht eines Aufzeichnungsträgers vom
zweiten Typ zu positionieren.
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Die
Größe des zentralen
Gebietes muss so gewählt
werden, dass die Informationsschicht eines Aufzeichnungsträgers vom
zweiten Typ korrekt abgetastet wird. Wenn die Größe zu groß gemacht wird, wird die sphärische Aberration
die Qualität
des paraxialen Brennpunktes zu stark beeinflussen. Wenn die Größe zu klein
gemacht wird, wird die kleine numerische Apertur des Bündels in
dem zentralen Gebiet zu einem anscheinend großen paraxialen Brennfleck führen, was
das Auslesen kleiner Details erschwert. Ein Kompromiss kann durch
Verwendung der folgenden Näherungsformel
für die
Modulationsübertragungsfunktion
(MTF: modulation transfer function) bei der Informationsschicht
für den
paraxialen Brennpunkt gefunden werden:
mit ν = 1/p,
ν
c =
2 NA
c/λ,
ε = 4π
2 W 2 / 40/180,
und mit ν die Raumfrequenz, p die Periode
der minimal lesbaren Details in der Informationsschicht
23, ν
c die räumliche
Grenzfrequenz, NA
c die numerische Apertur
des auf den Aufzeichnungsträger
einfallenden und das zentrale Gebiet des Bündels durchlaufenden Strahlungsbündels und λ die Wellenlänge des
Strahlungsbündels.
W
40 ist die sphärische Aberration nach Seidel
ausgedrückt,
in Einheiten von λ bei
der Informationsschicht
23 und am Rand des genannten Strahlungsbündels, n
ist die Brechzahl der transparenten Schicht
22 und Δd der absolute
Wert der Dickendifferenz zwischen den transparenten Schichten
22 und
2.
Das linke Glied in eckigen Klammern in Formel (2) ist die MTF eines
idealen Abbildungssystems, das rechte Glied in eckigen Klammern
ist ein Multiplikationsfaktor, der die Auswirkung der sphärischen
Aberration in dem Strahlungsbündel
berücksichtigt.
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Der
optimale Wert von NAc zum Abtasten eines
Aufzeichnungsträgers
vom zweiten Typ kann aus Formel (2) durch Einfügen der Werte für λ, p, n, Δd und Finden
des Wertes von NAc abgeleitet werden, der
den höchsten
Wert von MTF(ν)
ergibt, beispielsweise durch Bilden der Ableitung in Bezug auf NAc aus Formel (2). Die Größe des zentralen Gebietes ist
jetzt gleich der Größe des gesamten
Querschnitts des reflektierten Bündels
multipliziert mit dem genannten Wert von NAc geteilt
durch die numerische Apertur des gesamten reflektierten Bündels. Als
Beispiel ist eine optische Abtasteinrichtung entworfen worden, um
einen Aufzeichnungsträger
vom ersten Typ, der eine Dicke der transparenten Schicht von 0,6
mm hat, mit einem Strahlungsbündel der
Wellenlänge λ = 635 nm
und NA0 = 0,60 abzutasten, wobei NA0 die numerische Apertur des gesamten Strahlungsbündels ist.
Die Einrichtung sollte auch imstande sein, einen Aufzeichnungsträger vom
zweiten Typ, der eine Dicke der transparenten Schicht von 1,2 mm
(Δd = 0,6
mm), eine Brechzahl von 1,58 und kleinste Details in Form eines
Spurmittenabstandes mit p = 1,6 μm
hat, abzutasten. Der optimale Wert von NAc ist
0,33 und der Durchmesser des zentralen Gebietes ist gleich dem Durchmesser
des gesamten Querschnitts des reflektierten Bündels mal 0,55 (= 0,33/0,60).
Wegen der einander entgegenwirkenden Auswirkungen der sphärischen
Aberration, die die Fleckgröße mit zunehmender
Apertur vergrößert, und
Beugung, die die Fleckgröße mit zunehmender
numerischer Apertur verkleinert, ist die Toleranz des Wertes von
NAc und der Größe des zentralen Gebietes relativ
groß.
Für Einrichtungen
mit geringer Leistungsfähigkeit
beträgt
die Toleranz 25% und für
hochleistungsfähige
Einrichtungen ist die Toleranz vorzugsweise gleich 10%.
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Die
Qualität
des Abtastflecks auf der Informationsschicht
23 ist für Werte
von W
40 innerhalb des zentralen Gebietes
bis zu einer Wellenlänge
hin ausreichend. Aus dem Ausdruck für W
40 in
Gleichung (2) kann man ableiten, dass die numerische Apertur NA
c des das zentrale Gebiet durchlaufenden
konvergierenden Bündels
9 vorzugsweise
kleiner oder gleich
ist.
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Der
Durchmesser des zentralen Gebietes in einem Querschnitt des reflektierten
Bündels 11 oder 13 ist
vorzugsweise kleiner oder gleich NAc(max)/NA0 mal dem Durchmesser des gesamten reflektierten
Bündels in
der Ebene des Querschnitts. NA0 ist die
numerische Apertur des gesamten konvergierenden Bündels 9.
Bei Verwendung der Parameterwerte des Beispiels in dem vorhergehenden
Absatz ergibt dies einen maximalen Wert von NAc gleich
0,39. Die entsprechende kleinste tangentiale Abmessung von Bits
db auf der Informationsschicht, die noch
korrekt ausgelesen werden können,
ist etwa gleich λ/(4NAc), d. h. 0,42 μm Bitlänge für 650 nm Wellenlänge und
NAc gleich 0,39. Der bevorzugte Wert von
NAc, d. h. NAc(opt),
wird erhalten, wenn W40 etwa gleich λ/2 ist, oder
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Wenn
n gleich 1,58 und Δd
gleich 0,6 mm und λ gleich
650 nm ist, beträgt
die optimale numerische Apertur des zentralen Gebietes 0,33. Der
Wert von NAc ist vorzugsweise größer als λ/(4db), um Details auf der Informationsschicht
lesen zu können,
die eine tangentiale Abmessung von db und
größer haben.
Wenn die kleinste tangentiale Bitabmessung 0,6 μm beträgt und λ gleich 650 nm ist, dann ist
NAc vorzugsweise größer als 0,27.
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Die
bevorzugte Position der Informationsschicht entlang der optischen
Achse in 3 kann auch in Form der Parameter
von Gleichung (2) ausgedrückt
werden. Die optimale Position kann gefunden werden, indem die defokussierende
Aberration W20 gleich –W40 gesetzt
wird. Die resultierende Defokussierung z weg vom paraxialen Brennpunkt
ist dann
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Wenn
NAc gleich 0,33, n gleich 1,58 und Δd gleich
0,6 mm ist, liegt die Defokussierung, d. h. die bevorzugte Position,
6 μm vom
paraxialen Brennpunkt entfernt. Dies entspricht einer Defokussierung
von etwa zwei Fokustiefen des zentralen Gebietes des konvergierenden
Bündels 9.
Eine brauchbare Abtastqualität
kann noch erhalten werden, wenn die Position innerhalb eines Bereiches
von der bevorzugten Position minus einer halben Fokustiefe des das
zentrale Gebiet durchlaufenden Strahlungsbündels bis zu der bevorzugten
Position plus der halben Fokustiefe gewählt wird. Die Fokustiefe ist
gleich λ/(2NAc 2), was für die gegebenen
Parameterwerte gleich 3 μm
ist, was zu einem Bereich von 4,5 bis 7,5 μm vom paraxialen Brennpunkt
entfernt führt.
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Die
Qualität
des paraxialen Brennpunktes kann weiter verbessert werden, indem
das ringförmige
Gebiet eine Korrektur der sphärischen
Aberration erhält,
die für
die erste transparente Schicht geeignet ist und das zentrale Gebiet
eine für
die zweite transparente Schicht geeignete Korrektur der sphärischen
Aberration erhält.
Wenn die Objektivlinse ein Strahlungsbündel durch die zweite transparente
Schicht konvergieren lässt, bilden
die Strahlen des das zentrale Gebiet durchlaufenden Bündels den
paraxialen Brennpunkt, wobei die Strahlen hinsichtlich der sphärischen
Aberration korrigiert werden, die sie beim Durchlaufen der zweiten
transparenten Schicht erleiden. Wenn die Objektivlinse ein Strahlungsbündel durch
die erste transparente Schicht konvergieren lasst, bildet das Bündel, das
das kombinierte Gebiet aus dem ringförmigen Gebiet und dem zentralen
Gebiet durchläuft,
den besten Brennpunkt. In diesem Fall werden nur die das ringförmige Gebiet
durchlaufenden Strahlen hinsichtlich der beim Durchlaufen der ersten
transparenten Schicht erlittenen sphärischen Aberration korrigiert,
während
die das zentrale Gebiet durchlaufenden Strahlen hinsichtlich der
beim Durchlaufen der zweiten transparenten Schicht erlittenen sphärischen
Aberration korrigiert werden. Es stellt sich heraus, dass die Korrektur
des zentralen Gebietes der Objektivlinse für eine Dicke der transparenten
Schicht, die sich von der Dicke der transparenten Schicht, für die der
ringförmige
Teil korrigiert ist, unterscheidet, nur einen relativ geringen Einfluss
auf die Qualität
des besten Brennpunktes hat.
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Im
Allgemeinen ist ein Brennpunkt korrekt auf einer Informationsebene
po sitioniert, wenn das Fokusfehlersignal 16 einen Wert
null hat. Wenn in einer Abtasteinrichtung, die eine Objektivlinse
gemäß der obigen ersten
Ausführungsform
hat, das Fokusser vosystem so eingestellt ist, dass der auf der ersten
Informationsschicht 3 liegende erste Brennpunkt sich bei
einem Nulldurchgang des Fokusfehlersignals befindet, liegt der zweite
Brennpunkt im Allgemeinen beim Nulldurchgang des Fokusfehlersignals
nicht genau auf der Informationsschicht 23. Dies kann behoben
werden, indem beim Abtasten eines Aufzeichnungsträgers vom
zweiten Typ zu dem Fokusfehlersignal 16 eine konstante
Fokusoffsetspannung addiert wird. Der Nachteil einer vom abgetasteten
Aufzeichnungsträgertyp
abhängigen
Offsetspannung kann durch Abwandlung der Objektivlinse überwunden
werden. Hierzu wird eine Brennpunktkorrektur vorzugsweise zum zentralen
Gebiet der Objektivlinse hinzugefügt, wodurch das zentrale Gebiet
eine Brennpunktkorrektur erhält,
die sich von der Korrektur unterscheidet, die für die sphärische Aberration, die es in
das Bündel
einbringt, angemessen ist. Die zusätzliche Brennpunktkorrektur
sorgt dafür,
dass der zweite Brennpunkt bei einem Nulldurchgang des Fokusfehlersignals auf
der zweiten Informationsschicht liegt. Die Größe der zusätzlichen Brennpunktkorrektur
liegt in der Größenordnung
einer Fokustiefe der Objektivlinse, d. h. in der Größenordnung
von 1 μm,
und kann von der Geometrie des Fokusfehlerdetektionssystems abhängen. Die
vom Aufzeichnungsträger
abhängige
zusätzliche
Fokusoffsetspannung ist dann nicht mehr erforderlich.
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Wie
oben erwähnt,
müssen
die Randstrahlen des Strahlungsbündels 11 beim
Abtasten eines Aufzeichnungsträgers
vom zweiten Typ vor der Detektion abgefangen werden. Strahlen im
zentralen Gebiet des Strahlungsbündels 11 werden
in richtiger Weise zum Detektionssystem 14 hin fokussiert,
während
die Randstrahlen des Strahlungsbündels 11 aufgrund
der sphärischen
Aberration eine so große
Winkelablenkung haben, dass sie vom Detektionssystem 14 nicht
abgefangen werden. Strahlen in einer Zwischenregion zwischen der
zentralen Region des Bündels
und den Randstrahlen werden jedoch weiterhin auf das Detektionssystem treffen,
obwohl diese Strahlen nicht die richtige sphärische Aberrationskorrektur
für den
ersten Aufzeichnungsträgertyp
haben, und dadurch verschlechtert sich die Qualität der von
dem Detektionssystem gebildeten Detektionssignale.
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Dieses
Problem wird gelöst,
indem die Abtasteinrichtung mit einem lichtundurchlässigen Ring
versehen wird, der auf dem Linsensystem angeordnet sein kann. Die
Breite und Position des Ringes müssen
so sein, dass er die oben erwähnten
Strahlen in der Zwischenregion abfängt. Das Wort "lichtundurchlässig" bedeutet, dass auf
den Ring einfallendes Licht nicht dem Weg folgt, dem es ohne den
Ring gefolgt wäre,
d. h. solches Licht fällt
nicht mehr auf das Detektionssystem.
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2 zeigt
einen Querschnitt der Objektivlinse 18, die einen solchen
lichtundurchlässigen
Ring aufweist. Ein ringförmiges
Gebiet 25 und ein zentrales Gebiet 26 sind durch
einen Zwischenring 27 getrennt. 4 zeigt
eine Vorderansicht der Objektivlinse 18 und des Ringes 27.
Der Pfeil r0 gibt den Radius des gesamten
Strahlungsbündels 11 am
Ort des Ringes an, entsprechend der numerischen Apertur NA0. Die Pfeile r1 und
r2 geben die Radien des inneren bzw. des äußeren Kreises
des Ringes 27 an. Die Größe von r1 ist
vorzugsweise so, dass der innere Kreis auf der Position des äußeren Begrenzungskreises
des zentralen Gebietes liegt, entsprechend der numerischen Apertur
NAC, mit einer Toleranz von 10% des Wertes
von r0. Die Breite des Ringes hängt unter
anderem von der Geometrie des Detektionssystems 14 ab.
Ein breiter Ring entfernt unerwünschte
Strahlen wirksam aus dem Detektionssystem, während ein kleiner Ring einen
höheren
Strahlungsdurchsatz hat. Als Kompromiss hat ein in dem nach vorn
verlaufenden und reflektierten Strahlungsbündel angeordneter Ring vorzugsweise
eine Breite r2 – r1 zwischen
5% und 25% des erwähnten
Radius und eine optimale Breite von 10%.
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Der
bevorzugte Wert des Radius r1 des Ringes
kann aus Gleichung (4) abgeleitet werden, wenn r1/r0 = NAc/NA0 genommen wird:
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Der
Ring kann mehrere Ausgestaltungen haben. Er kann eine oder mehrere
tiefe "V"-Rillen oder -Hügel umfassen,
parallel oder senkrecht zu dem inneren Kreis des Ringes, die das
einfallende Licht, auf dem Ring in Richtungen brechen, wo sie die
Detektionsignale kaum oder gar nicht mehr beeinflussen. Der Ring kann
auch eine Reihe kleiner, flacher Pits oder Rillen umfassen, die
als Gitter arbeiten, das das einfallende Licht vom laufenden Bündel weg
beugt. Ein solches Gitter kann leicht auf einer Linse angebracht
werden, die aus einem Glaskörper
und einer transparenten Schicht aufgebaut ist, welche eine oder
beide Seiten des Körpers
bedeckt, und auf einer Kunststofflinse. Der Ring kann einen reflektierenden
Dünnfilmüberzug umfassen, um
auf den Ring einfallendes Licht zu reflektieren. Der Ring kann auch
eine absorbierende Schicht umfassen, wie z. B. Tinte, um einfallendes
Licht zu absorbieren. Der Ring kann 2(2n + 1) Abschnitte gleicher
Länge umfassen,
mit n = 0, 1, 2, ..., wobei die Abschnitte abwechselnd transparent
und lichtundurchlässig
sind. Ein solcher Ring, der auf dem Hin- und Rückweg wirkt, bildet ein wirksames Hindernis
für auf
den Ring einfallende Strahlung und hat gleichzeitig den Vorteil,
dass er mehr vom Aufzeichnungsträger
in höherer
Ordnung gebeugte Strahlung durchlässt als ein gleichmäßig lichtundurchlässiger Ring.
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Jeder
dieser Ringe kann zu beiden Seiten der Objektivlinse oder der Kollimatorlinse
angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass der Ring immer korrekt
in Bezug auf das Linsensystem ausgerichtet ist. Der Ring kann auch
auf dem Strahlteiler 12 in 1A angeordnet
sein, sodass er nicht mit dem Strahlungsbündel 6 aus dem Laser 5,
sondern nur mit dem reflektierten Strahlungsbündel 11 in Wechselwirkung
tritt. Bei Verwendung einer halbdurchlässigen Platte als Strahlteiler,
wie in 1A gezeigt, kann der Ring auf
der zum Detektionssystem 14 gerichteten Seite der Platte
angebracht werden. Wenn der Ring nur in dem reflektierten Bündel 11 angeordnet
ist, ist der Ring vorzugsweise breiter als der auf der Linse angeordnete
Ring und bewegt sich vorzugsweise zwischen 55% und 75% des Radius
des reflektierten Bündels
am Ort des Ringes mit einer Toleranz von ±5% des erwähnten Radius.
Diese Anordnung hat den zusätzlichen
Vorteil, dass sie ein robusteres Auslesen von Information ergibt,
wenn ein Aufzeichnungsträger
vom ersten Typ in eine Schräglage
gebracht wird.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
des Detektionssystems
14. Das Detektionssystem umfasst
einen Quadrantendetektor, der vier strahlungsempfindliche Detektionselemente
28,
29,
30 und
31 hat.
Das auf diese Elemente einfallende Strahlungsbündel
11 ist astigmatisch
gemacht worden, beispielsweise durch den Durchgang durch die in
1A gezeigte
schräge
Platte
12. Die vier elektrischen Ausgangssignale der Detektionselemente
können
zur Bildung eines Fokusfehlersignals entsprechend dem so genannten
Astigmatismusverfahren, das unter anderem aus
US 4 358 200 bekannt ist, verwendet
werden. Die Größe des Detektors
wird verwendet, um zwischen Strahlung in dem zentralen Gebiet und
in dem ringförmigen
Gebiet des einfallenden Bündels
zu unterscheiden, wie sie zur Positionierung des paraxialen oder
des besten Brennpunkts auf der Informationsschicht verwendet wird.
Einerseits muss die Größe der Elemente
groß genug
sein, um beim Abtasten eines Aufzeichnungsträgers vom ersten Typ das meiste
des Strahlungsbündels
aufzufangen. Andererseits muss die Größe genügend klein sein, um die Randstrahlen
beim Abtasten eines Aufzeichnungsträgers vom zweiten Typ nicht
abzufangen. Die Kompromissgröße der Elemente
hängt von
der Wellenlänge
der Strahlung, der numerischen Apertur NA
D der
Objektivlinse auf der Seite des Detektionssystems und der Menge
an in das Strahlungsbündel
11 eingebrachtem
Astigmatismus ab. Die Länge
k der einen Seite des Detektionssystem quadrats liegt vorzugsweise
in einem Bereich von 0,6 mal k
opt bis 1,4
mal k
opt, wobei der optimale Wert für k, k
opt, gegeben wird durch
wobei W
22 die
astigmatische Maximum-Minimum-Wellenfrontverformung ist, ausgedrückt in Einheiten
der Wellenlänge,
die in das reflektierte Bündel
11 eingebracht
und über
den gesamten Querschnitt des Bündels
gemessen worden ist. Die Toleranz für k bedeutet, dass die Detektorform
nicht auf ein Quadrat begrenzt ist, sondern innerhalb des Toleranzbereiches
rechteckig sein kann. Eine übliche
in das Bündel
11 eingebachte
Menge an Astigmatismus ist 5λ Wenn
NA
D gleich 0,1 und die Wellenlänge gleich
650 nm ist, liegt die Länge
k vorzugsweise zwischen 118 μm
und 51 μm,
mit einem optimalen Wert bei 85 μm.
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Wenn
in das Strahlungsbündel
11 kein
Astigmatismus eingebracht ist, wird der obere Wert des bevorzugten
Bereiches für
die Größe k des
Detektionssystems gegeben durch
wobei W
40 die
sphärische
Aberration aufgrund eines einzelnen Durchgangs durch die Dickendifferenz
beim größten Durchmesser
des Strahlungsbündels
11 ist,
d. h. bei der numerischen Apertur NA
0, und
NA
1 die numerische Apertur beim inneren
Kreis des ringförmigen
Teils des Strahlungsbündels
9 ist.
Das Glied W
40 wird in Gleichung (2) gegeben.
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Der
untere Wert des bevorzugten Bereiches für k ist 0,6 mal kmax.
Bei der Objektivlinse 18 mit einem Ring 27, der
sich von 0,55 bis 0,65 mal r0, d. h. dem
Durchmesser des Strahlungsbündels,
erstreckt, ist der Wert von NA1/NA0 gleich 0,65 und die maximale Größe des Detektionssystems
wird gegeben durch kmax = 25λ/NAD. Mit den obigen Werten für λ und NAD ergibt dies kmax =
162 μm und
eine Untergrenze von 97 μm.
Die größere zulässige Größe des Detektionssystems
bei Verwendung eines lichtundurchlässigen Ringes ist auf die Unterdrückung von
Strahlen durch den Ring beim Übergang
vom zentralen Gebiet zum ringförmigen
Gebiet zurückzuführen.
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Die
Größe des Astigmatismus
W
22 ist vorzugsweise so, dass
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Eine
Reihe von Experimenten wurde ausgeführt, um die Qualität verschiedener
aus dem Detektionssystem abgeleiteter Signale zu zeigen, wenn unterschiedliche
Linsensysteme in einer optischen Abtasteinrichtung verwendet werden.
Die Dicke der ersten transparenten Schicht 2 vom ersten
Aufzeichnungsträgertyp
betrug 0,6 mm und die der zweiten transparenten Schicht 22 vom
zweiten Aufzeichnungsträgertyp
betrug 1,2 mm. Die numerische Apertur der gesamten Linse betrug
0,6. Das aus den vier Ausgangssignalen der vier Detektionselemente 28–31 beim
Abtasten eines Aufzeichnungsträgers
vom zweiten Typ abgeleitete Informationssignal hatte etwa die gleiche
Qualität,
wenn ein Linsensystem ohne den lichtundurchlässigen Ring und wenn ein Linsensystem
mit dem lichtundurchlässigen
Ring verwendet wurde. Dies zeigt, dass das Vorhandensein des Ringes
die Qualität
des Informationssignals beim Auslesen von Aufzeichnungsträgern vom
ersten Typ nicht wesentlich beeinflusst.
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Beim
Auslesen eines Aufzeichnungsträgers
vom zweiten Typ unter Verwendung eines Linsensystems ohne den erfindungsgemäßen Ring
betrug der Jitter in dem Informationssignal etwa 8%. Bei Verwendung
eines Linsensystems mit einem erfindungsgemäßen Ring reduzierte der Jitter
sich auf 6%.
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Die
Qualität
des Fokusfehlersignals hängt
stark von der Qualität
der von dem Strahlungsbündel 11 nahe
dem Detektionssystem gebildeten astigmatischen Brennlinien ab. Die
erste Ausführungsform
des Linsensystems liefert beim Abtasten eines Aufzeichnungsträgers vom
zweiten Typ eine wesentliche Verbesserung der Qualität der Brennlinien
im Vergleich zu den Brennlinien bei Verwendung eines unkorrigierten
Linsensystems. Durch die verbesserte Qualität nimmt der Einfangbereich
des Fokusservosystems zu und wird die Verwendung größerer Detektionselemente
möglich,
wodurch die Detektion beim Auslesen von Aufzeichnungsträgern vom
zweiten Typ verbessert wird. Auch die Positionierungstoleranz des
Detektionssystems 14 nimmt durch die verbesserte Qualität zu. Bei
einer speziellen Abtasteinrichtung, die ein nicht korrigiertes,
bekanntes Linsensystem verwendet, führte ein Positionsfehler des
Detektionssystems von 10 μm
zu einer Brennpunktverschiebung von 2 μm. Bei Verwendung eines korrigierten
Linsensystems in der gleichen Einrichtung, die den Positionsfehler
von 10 μm
hatte, war die Brennpunktverschiebung kleiner als 0,2 μm.
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Obwohl
die Erfindung anhand der in 1A gezeigten
Abtasteinrichtung beschrieben worden ist, wird deutlich sein, dass
der erfindungsgemäße lichtundurchlässige Ring
in jeder beliebigen Abtasteinrichtung verwendet werden kann, die
den besten und den paraxialen Brennpunkt nutzt, insbesondere die
Einrichtungen der vier Klassen, die in der internationalen Patentanmeldung
IB96/00182 unter Verweis auf die 1A, 2A, 2B, 3, 4, 5, 6 und 7 beschrieben
wird. Diese Anmeldung verschafft auch eine umfassende Darstellung
der Mittel zum Positionieren des besten und des paraxialen Brennpunkts.