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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Hologramm-Lasereinheit, die in einer optischen
Vorrichtung zum optischen Aufzeichnen/Wiedergeben von Information auf/von
einem Informationsträger
wie einer optischen Platte befestigt ist und eine die Hologramm-Lasereinheit
als Lichtquelle enthaltende optische Abtastvorrichtung. Im Besonderen
betrifft die Erfindung eine optische Abtastvorrichtung mit zwei
Brennweiten zum präzisen
Aufzeichnen/Wiedergeben von Information für zwei Arten von optischen
Platten mit verschiedenen Substratdicken und Brechungsindizes und
eine als Lichtquelle der optischen Abtastvorrichtung verwendete
Hologramm-Lasereinheit.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In
den vergangenen Jahren wurden optische Platten in vielen Gebieten
wie Audio-, Video- und Computeranwendungen verwendet oder es wurde versucht,
diese hierfür
aufgrund ihrer Eigenschaft eine große Menge von Informationssignalen
bei hoher Dichte speichern zu können
zu verwenden. Compact-Disks (CDs), Videoplatten, Mini-Disks (MDs) und
magnetooptische Platten für
Computer, die eine breite Marktdurchdringung aufweisen, verwenden überlicherweise
Substrate derselben Dicke, d. h. 1.2 mm dicke Substrate. Eine Objektivlinse
einer optischen Abtastvorrichtung ist demnach derart gestaltet,
dass ein bei 1.2 mm dicken Substraten auftretender Abbildungsfehler
kompensiert werden kann.
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Andererseits
wurde eine Vielzahl von Studien hinsichtlich der Erhöhung der
Aufzeichnungskapazität
(des Aufzeichnungsbereichs) von optischen Platten durchgeführt. Diese
Studien betreffen die numerische Apertur (NA) von Objektivlinsen
zum Verbessern der optischen Auflösung und Ausbildung mehrerer
Aufzeichnungsschichten.
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Nimmt
die NA der Objektivlinse zu, so nimmt der Durchmesser eines konvergierten
Lichtstrahls proportional zur NA ab, jedoch nimmt die Toleranz der
Verkippung einer Platte proportional zur dritten Potenz der NA ab.
Um zu vermeiden, dass die Toleranz der Plattenverkippung (Plattenverkippungstoleranz)
bei Zunahme der NA der Objektivlinsen abnimmt, muss die Dicke des
Substrats der Platte erniedrigt werden. Beispielsweise wird eine
Plattenverkippungstoleranz, welche im Wesentlichen mit derjenigen übereinstimmt,
falls die NA der Objektivlinse 0.5 beträgt und die Substratdicke 1.2
mm beträgt,
erreicht, falls die NA der Objektivlinse ungefähr 0.6 beträgt und die Substratdicke ungefähr 0.6 mm
entspricht. Jedoch ist eine Platte mit einem derart dünnen Substrat
nicht weiter kompatibel mit optischen Platten mit der konventionellen
Substratdicke.
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Eine
mehrschichtige Platte, bei welcher eine Mehrzahl von Aufzeichnungsschichten
mit einem dazwischen liegend angeordneten transparenten Substrat
mit einer bestimmten Dicke ausgebildet sind, stellt eine erheblich
vergrößerte Aufzeichnungskapazität bereit.
In einer derartigen mehrschichtigen Platte ist jedoch die effektive
Substratdicke, wie sie von einer Objektivlinse aus gesehen wird,
verschieden für
die entsprechenden Aufzeichnungsschichten. Folglich ist eine korrekte
Informations-aufzeichnung/Wiedergabe unter Verwendung einer optischen Abtastvor-richtung
nicht möglich.
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Um
die oben beschriebenen Probleme zu lösen schlägt JP 7-98431 beispielsweise
die Verwendung einer zusammengesetzten Objektivlinse bestehend aus
einer Kombination einer lichtbrechenden Objektivlinse und einer
Hologrammlinse vor.
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Gemäß diesem
Verfahren enthält
eine optische Platte ein Plastik- oder Glas-Substrat mit einer Dicke
von beispielsweise 0.6 mm. Die lichtbrechende Objektivlinse ist
derart gestaltet, dass ein durch die Hologrammlinse ohne Beugung
hindurchgetretener Lichtstrahl auf die optische Platte mit einer
Substratdicke von 0.6 mm ohne Abbildungsfehler konvergiert werden
kann. Die Hologrammlinse ist derart gestaltet, dass ein Lichtstrahl,
der von der Hologrammlinse aus gebeugt wurde und durch die lichtbrechende
Objektivlinse hindurchgetreten ist auf eine optische Platte mit
einer anderen Substratdicke, z. B. einer Dicke von 1.2 mm ohne Abbildungsfehler
konvergiert werden kann.
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JP
7-182690 schlägt
beispielsweise ein weiteres Verfahren zur Lösung der obigen Probleme vor, wobei
die zusätzliche
Linse auseinandergezogen wird oder mechanisch zusammengezogen wird
um einen Lichtstrahl auf optische Platten mit verschiedenen Substratdicken
zu konvergieren.
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Gemäß diesem
Verfahren wird die zusätzliche
Linse zwischen einem Halbleiterlaser und einer Objektivlinse angeordnet
und an dem fixierten Teil eines optischen Kopfes angebracht. Folglich
wird die zusätzliche
Linse nicht gemeinsam mit der Objektivlinse angetrieben. Die zusätzliche
Linse kann eine konkave Linse, eine konvexe Linse oder sogar eine Holgrammlinse
sein.
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Jedoch
sind die obigen bekannten Verfahren von Nachteil hinsichtlich der
folgenden Punkte.
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Das
die zusammengesetzte Objektivlinse verwendende Verfahren weist die
folgenden Probleme auf. Die lichtbrechende Objektivlinse und die
Hologrammlinse müssen
gemeinsam aufgebaut werden, so dass die optischen Achsen dieser
Linsen hochpräzise
miteinander übereinstimmen,
so dass die Verkippungen der Linsen hochpräzise parallel zueinander sind.
Dies erfordert komplexe, hochpräzise Ausrichtungen
und hieraus resultiert eine schwerer durchführbare Massenproduktion der
gewünschten optischen
Abtastvorrichtung.
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Selbst
wenn die komplexen, hochpräzisen Ausrichtungen
korrekt abgeschlossen werden, können
die Ausrichtungen möglicherweise
im Laufe der Zeit auf Grund von Umweltfaktoren degradieren. Dies
erschwert es, die Zuverlässigkeit
einer Vorrichtung aufrecht zu erhalten oder zu verbessern, sofern diese
eine derartige Abtastvorrichtung beinhaltet.
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Ein
Objektivtubus ist zudem zum Kombinieren der beiden Linsen erforderlich.
Dies erhöht
die Anzahl der Komponenten.
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Die
Fähigkeit
der Objektivlinse zur Spurverfolgung kann durch das vergrößerte Gewicht
der zusammengesetzten Linse erniedrigt werden.
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Die
Dicke und Größe der zusammengesetzten
Linse vergrößert sich,
da zwei Linsen aufeinander gebondet werden müssen.
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Das
Verfahren, bei dem die zusätzliche
Linse auseinandergezogen oder zusammengezogen wird, weist die folgenden
Probleme auf.
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Die
optische Achse der Objektivlinse und die der zusätzlichen Linse müssen übereinstimmen,
falls die zusätzliche
Linse auseinandergezogen wird. Die Positionierung der zusätzlichen
Linse in Richtung der optischen Achse und die Verkippung hierzu
muss hochpräzise
sein. Um dies zu erreichen ist ein hochpräziser Mechanismus zum Auseinanderziehen
und Zusammenziehen der zusätzlichen
Linse erforderlich. Hieraus resultiert eine Vergrößerung der
Vorrichtungsgröße sowie
eine Erhöhung
der Produktionskosten und eine Verschlechterung der Massenproduktivität.
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Da
die zusätzliche
Linse ihrerseits bewegbar ist verändert sich die Position der
Linse leicht durch Umweltfaktoren, wodurch es schwierig wird die
Zuverlässigkeit
aufrecht zu erhalten oder zu verbessern.
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EP 0 747 893 A2 offenbart
einen optischen Kopf für
verschiedene Arten von Platten mit einer Lichtquelle und einer holographischen
Komponente zum Konvergieren eines Lichtstrahls auf die Platten. Die
in diesem Dokument dargestellte Anordnung weist eine zusammengesetzte
Linse auf, welche aus einer Objektivlinse und einer holographischen
optischen Komponente besteht.
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EP 0 610 055 A2 offenbart
eine zusammengesetzte Objektivlinse mit zwei Brennpunkten, welche
aus einer Objektivlinse und einer holographischen optischen Komponente
besteht.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Hologramm-Lasereinheit dieser Erfindung, welche ganzheitlich und
an einem optischen System gesichert ist, das eine Objektivlinse
zum Konvergieren eines Lichtstrahls auf eine erste und eine zweite
Platte mit verschiedenen Substratdicken enthält, weist eine Laserlichtquelle,
einen optischen Detektor und eine optische Komponente auf, wobei die
optische Komponente zwischen der Laserlichtquelle und der Objektivlinse
angeordnet ist und eine Hologrammkomponente zur Signaldetektion
auf einer der Laserlichtquelle gegenüberliegenden optischen Komponente
ausgebildet ist, wobei die Hologramm-Lasereinheit sich dadurch auszeichnet,
dass eine Kompensations komponente für Abbildungsfehler auf einer
Oberfläche
der der Objektivlinse gegenüberliegenden
optischen Komponente ausgebildet ist und die optische Komponente
derart gestaltet ist, dass ein von der Laserlichtquelle ausgehender
und auf die erste Platte und die zweite Platte ohne Abbildungsfehler
durch die Objektivlinse konvergierter Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen
aufgeteilt wird.
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Bei
einer Ausführungsform
dieser Erfindung wird die optische Komponente in Zwei Teile mit
einer zwischenliegenden Luftschicht geteilt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler auf einem
Teil eines zentralen Bereiches der Oberfläche der optischen Komponente
ausgebildet und weist eine sphärische
Linsenfunktion auf.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
enthält die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler einen sphärischen
Linsenbereich und ein den sphärischen
Linsenbereich bedeckendes uniaxiales Kristallmaterial, so dass ein
auf die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler auftreffender
Lichtstrahl in eine Lichtkomponente, die die Abbildungsfehlerkompensation
abhängig
von einer Polarisationsrichtung des Lichtstrahls erhält und eine
Lichtkomponente, die keine Abbildungsfehlerkompensation erhält, aufgeteilt
wird, wobei ein Verhältnis
dieser Komponenten beliebig einstellbar ist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler in eine
Mehrzahl konzentrischer Flächen aufgeteilt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung beträgt
die Anzahl der konzentrischen Flächen
drei oder mehr.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler ein Hologramm
mit konzentrischen Mustern.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das Hologramm ein Blaze-Hologramm.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler und die
der Laserlichtquelle gegenüberliegende
Hologrammkomponente auf einem gemeinsamen Substrat ausgebildet.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler und die
der Laserlichtquelle gegenüberliegende
Hologrammkomponente auf verschiedenen Substraten mit darauf angebrachten
Markierungen zu deren Positionierung ausgebildet, wobei die Substrate
zur Ausbildung der optischen Komponente aufeinander gebondet sind.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird eine optische Abtastvorrichtung
mit zwei Brennweiten bereitgestellt. Die optische Abtastvorrichtung
enthält:
eine erste Platte mit einer ersten Dicke und einem ersten Brechungsindex
und eine zweite Platte mit einer zweiten Dicke und einem zweiten Brechungsindex;
und
eine Objektivlinse zum Konvergieren eines Lichtstrahls
von der Lichtquelle auf die erste Platte und die zweite Platte ohne
Abbildungsfehler,
wobei eine Hologramm-Lasereinheit als Lichtquelle verwendet
wird und die Hologramm-Lasereinheit umfasst: eine Laser-Lichtquelle,
einen optischen Detektor und eine optische Komponente, wobei die
optische Komponente zwischen der Laser-Lichtquelle und der Objektivlinse
angeordnet ist und eine Hologramm-Komponente zur Signaldetektion
auf einer der Laser-Lichtquelle
gegenüberliegenden
Oberfläche
der optischen Komponente ausgebildet ist und wobei eine Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler
auf einer der Objektivlinse gegenüberliegenden Oberfläche der
optischen Komponente ausgebildet ist und die optische Komponente
derart gestaltet ist, dass der von der Laser-Lichtquelle ausgehende
und über
die Objektivlinse auf die erste Platte und die zweite Platte ohne
Abbildungsfehler konvergierte Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen
aufgeteilt wird.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler auf einem
Teil eines zentralen Bereichs der Oberfläche der optischen Komponente
ausgebildet und weist eine sphärische
Linsenfunktion auf.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung enthält
die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler
einen sphärischen
Linsenbe reich und ein den sphärischen
Linsenbereich bedeckendes uniaxiales Kristallmaterial, so dass ein
auf die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler auftreffender
Lichtstrahl in eine Lichtkomponente, die die Abbildungsfehlerkompensation
abhängig
von einer Polarisationsrichtung des Lichtstrahls erhält, und eine
Lichtkomponente, die keine Abbildungsfehlerkompensation erhält, aufgeteilt
wird, wobei ein Verhältnis
dieser Komponenten beliebig einstellbar ist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler
eine konkave Linsenfunktion für
den Fall auf, dass eine optische Dicke der ersten Platte bezüglich des
ersten Brechungsindex kleiner ist als eine optische Dicke der zweiten
Platte bezüglich
des zweiten Brechungsindex und weist eine konvexe Linsenfunktion
auf, falls die optische Dicke der ersten Platte bezüglich des
ersten Brechungsindex größer ist
als die optische Dicke der zweiten Platte bezüglich des zweiten Brechungsindex.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist eine Lichtmenge eines Lichtstrahls für die erste
Platte wenigstens doppelt so groß wie eine Lichtmenge eines
Lichtstrahls für
die zweite Platte.
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Folglich
weist die optische Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung zwei Brennweichen
auf und gibt zwei Arten von Lichtstrahlen aus. Das gesamte optische
System stimmt im Wesentlichen hinsichtlich der Konstruktion mit
einer konventionellen optischen Abtastvorrichtung, welche eine Hologramm-Lasereinheit
als Lichtquelle aufweist, überein
und damit ist keine Erhöhung
der Anzahl von Komponenten gegeben. Mit anderen Worten lässt sich
eine neuartige optische Abtastvorrichtung mit zwei Brennweiten dadurch
realisieren, dass lediglich die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler
auf der optischen Komponente der Hologramm-Lasereinheit ohne Erhöhung der
Anzahl von Komponenten des optischen Systems einschließlich der
Hologramm-Lasereinheit ausgebildet wird.
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Die
Hologramm-Lasereinheit ist an einem festgemachten Bereich des optischen
Systems gesichert. Lediglich die Objektivlinse ist bei Verfolgung
einer Exzentrität
und des Gleichen einer Platte wie in einem konventionellen System
bewegbar. Demnach wird die Größe der optischen
Abtastvorrichtung ihrerseits nicht erhöht.
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Da
ein beweglicher Bereich wie bei einer Linsenschaltvorrichtung nicht
erforderlich ist, ist eine hochpräzise Installation der optischen
Abtastvorrichtung möglich
und folglich lässt
sich eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit
erzielen.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler kann beispielsweise lediglich auf der zentralen
Fläche
der Oberseite der optischen Komponente ausgebildet sein. Da der
Brennpunkt für
einen durch die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler hindurchtretenden
Lichtstrahl verschieden ist von derjenigen für einen durch den anderen dezentralen
Bereich der optischen Komponente hindurchtretenden Lichtstrahl ändert sich
die NA der Objektivlinse für
diese Lichtstrahlen. Dies ermöglicht
es, den Durchmesser des konvergierten Lichtfleckes zu verändern und
verbessert die Verkippungseigenschaften der Platte.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler kann eine sphärische
Linsenfunktion aufweisen. Da die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler
an dem fixierten Bereich des optischen Systems gesichert ist kann
ein Abbildungsfehler durch eine Verschiebung zwischen der Objektivlinse
und der Kompensationskomponente für Abbildungsfehler hinsichtlich
der optischen Achse bei Verschieben der Objektivlinse bei der Spurverfolgung generiert
werden. Ein derartiger Abbildungsfehler kann auf ein Niveau unterdrückt werden,
dass der Abbildungsfehler kaum ein Problem verursacht verglichen
mit dem Fall, bei dem der Abbildungsfehler unter Verwendung von
nicht sphärischen
Linsen kompensiert wird.
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Die
sphärische
Linse der Kompensationskomponente für Abbildungsfehler kann mit
einem uniaxialen Kristallmaterial bedeckt sein. Das Verhältnis einer
die Abbildungsfehlerkompensation erhaltenden Lichtkomponente zu
einer die Fehlerkompensation nicht erhaltenden Lichtkomponente lässt sich in
Abhängigkeit
von der Polarisationsrichtung des auf die Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler auftreffenden
Lichtstrahls beliebig einstellen. Somit kann die Lichtverwertungsrate
der zweiten Platte leicht verändert
werden. Eine derartige Kompensationskomponente für Abbildungsfehler verhält sich
als ob diese in eine unendliche Anzahl von Flächen unterteilt ist, obwohl
diese tatsächlich
nicht in Flächen unterteilt
ist. Dies verhindert die Erzeugung von für das Profil des konvergierten
Lichtfleckes unnötigem Beugungslicht
höherer
Ordnungen und folglich wird der Durchmesser des konvergierten Lichtflecks
reduziert. Zusätzlich
wird die Erzeugung von un nötigem Beugungslicht
und damit die Erniedrigung der Intensität des konvergierten Lichtstrahls
verhindert, zumal Beugung nicht verwendet wird, abgesehen von der Verwendung
eines Hologramms.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler kann in eine Mehrzahl von Flächen unterteilt sein. Dies
unterdrückt
die Erzeugung von für das
Profil des konvergierten Lichtfleckes für die zweite Platte unnötigem Beugungslicht
höherer
Ordnungen und reduziert damit den Durchmesser des konvergierten
Lichtflecks.
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Ist
die Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler in eine Mehrzahl von Flächen unterteilt, vorzugsweise
in drei oder mehr Flächen,
so lässt
sich die Nebenmaximaintensität
im Lichtprofil des konvergierten Lichtfleckes vermindern. Somit
kann der effektive Strahldurchmesser reduziert werden.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler kann aus einem Hologramm aufgebaut sein. Das Hologramm
verhält
sich als ob dieses in eine unendliche Anzahl von Flächen unterteilt
ist, obwohl dieses tatsächlich
nicht in Flächen
unterteilt ist. Dies verhindert die Erzeugung von für den konvergierten
Lichtfleck unnötigem
Beugungslicht höherer Ordnung.
Folglich kann die Nebenmaximaintensität im Strahlprofil vermindert
werden und der effektive konvergierte Lichtfleckdurchmesser lässt sich
reduzieren. Damit kann hochaufgelöstes Aufzeichnen und Wiedergeben
erzielt werden.
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Das
Verhältnis
des gebeugten Lichts nullter Ordnung zum gebeugten Licht erster
Ordnung kann durch Ändern
der Form (Grabentiefe, Abstand, usw.) des Hologramms verändert werden.
Dadurch ist es möglich
die Lichtverwertungsrate für
die zweite Platte einfach zu ändern.
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Ist
das Hologramm ein Blaze-Hologramm kann unnötiges Beugungslicht wie Licht
erster Ordnung unterdrückt
werden. Dies erhöht
die Lichtverwertungseffizienz.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler und die Hologrammkomponente zur Signaldetektion
können
auf verschiedenen Substraten mit Markierungen zur Positionierung
ausgebildet sein. Die sich ergebenden Substrate werden aufeinander
gebondet zur Vervollständigung
der optischen Komponente. Dieser Aufbau verbessert zusätzlich die
Massen-Produktivität der Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler
und da mit der Hologramm-Lasereinheit und der optischen Abtastvorrichtung.
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Falls
Hologramme auf beiden Oberflächen der
optischen Komponente ausgebildet werden, können diese Hologramme durch
denselben Verfahrensschritt hergestellt werden. Dies ermöglicht ein
einfaches und hochpräzises
Zentrieren zwischen den Hologrammen und ermöglicht damit ausgezeichnete Massenproduktivität. Da die
optische Komponente nicht durch Bonden ausgebildet wird, wird die
Zuverlässigkeit
zudem verbessert.
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Die
optische Abtastvorrichtung bei Verwendung der Hologramm-Lasereinheit mit
dem oben beschriebenen Aufbau ist ausgezeichnet hinsichtlich Massenproduktivität und Zuverlässigkeit.
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Die
optische Abtastvorrichtung kann eine Kompensationskomponente für Abbildungsfehler
mit einer sphärischen
Linsenfunktion verwenden, wobei die sphärische Linse mit einem uniaxialen
Kristallmaterial bedeckt ist. Die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler
ist derart gestaltet, dass diese eine konkave Linsenfunktion aufweiset,
falls die optische Dicke der ersten Platte hinsichtlich deren Brechungsindex
kleiner ist als die optische Dicke der zweiten Platte hinsichtlich
deren Brechungsindex, was dann gegeben ist, falls die Brennweite
der Hologramm-Lasereinheit, bei der ein Lichtstrahl auf die erste
Platte ohne Abbildungsfehler konvergiert werden kann kürzer ist
als die Brennweite der Hologramm-Lasereinheit, bei der ein Lichtstrahl
auf die zweite Platte ohne Abbildungsfehler konvergiert werden kann,
und die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler weist eine
konvexe Linsenfunktion auf, falls die optische Dicke der ersten
Platte hinsichtlich deren Brechungsindex größer ist als die optische Dicke
der zweiten Platte hinsichtlich deren Brechungsindex, was dann gegeben
ist, falls die Brennweite der Hologramm-Lasereinheit, bei der ein
Lichtstrahl auf die erste Platte ohne Abbildungsfehler konvergiert
werden kann länger
ist als die Brennweite der Hologramm-Lasereinheit, bei der ein Lichtstrahl
auf die zweite Platte ohne Abbildungsfehler konvergiert werden kann.
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Die
Lichtmenge des Strahls für
die erste Platte kann doppelt so hoch oder doppelt so groß als diejenige
des Strahls für
die zweite Platte eingestellt werden. Mit dieser Einstellung wird
verhindert, dass die Signalqualität auf Grund einer erhöhten Dichte degradiert.
Mit anderen Worten kann die Lichtstrahlintensität für die Platte mit hoher Dichte
vergrößert werden,
falls eine der beiden Platten eine Platte mit hoher Dichte ist.
Folglich wird das Problem von Signalknappheit unterdrückt.
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Somit
ermöglicht
die hierin beschriebene Erfindung die Vorteile (1) Angeben einer
Hologramm-Lasereinheit zum Bereitstellen von genauer Informationsaufzeichnung/Wiedergabe
für zwei
Arten von optischen Platten mit verschiedenen Substratdicken und
Brechungsindizes bei Einbau in eine optische Abtastvorrichtung,
(2) Angeben einer Hologramm-Lasereinheit zur Erzielung einer kleinen,
dünnen
optischen Abtastvorrichtung mit ausgezeichneter Massenproduktivität und Zuverlässigkeit
und (3) Angeben einer optischen Abtastvorrichtung mit zwei Brennweiten
einschließlich
einer Hologramm-Lasereinheit als Lichtquelle.
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Diese
und weitere Vorteile der Erfindung werden einem Fachmann durch Lesen
und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug
zu den begleitenden Figuren ersichtlich.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
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1 zeigt
eine schematische Vorderseitenansicht eines optischen Systems einer
optischen Abtastvorrichtung mit zwei Brennweiten gemäß Beispiel 1
der Erfindung.
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2 zeigt
eine detaillierte Schnittdarstellung einer Hologramm-Lasereinheit gemäß Beispiel 1
der Erfindung.
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3 zeigt
eine Draufsicht einer optischen Komponente gemäß Beispiel 2 der Erfindung.
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4A und 4B sind
Schnittdarstellungen zur Erläuterung
des Linsenbetriebs gemäß Beispiel
2 der Erfindung.
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5 zeigt
einen Graphen mit einer durch eine Verschiebung einer Kompensationskomponente für Abbildungsfehler
generierten Abbildungsfehlergröße mit Bezug
zur optischen Achse.
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6 ist
eine Draufsicht auf eine optische Komponente gemäß Beispiel 3 der Erfindung.
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7 zeigt
eine Ansicht zur Erläuterung
des Strahlprofils eines konvergierten Strahls gemäß Beispiel
3 der Erfindung.
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8A zeigt
eine Draufsicht auf eine kommerziell erhältliche Objektivlinse für DVD, bei
der ein lichtschattierter Bereich im Zentrum ausgebildet ist.
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8B zeigt
einen Graphen zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Durchmesser des
lichtschattierten Bereichs der Objektivlinse aus 8A und
dem Profil eines konvergierten Strahls.
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9A und 9B sind
Draufsichten auf verschiedene optische Komponenten gemäß Beispiel
4 der Erfindung in Zusammenhang mit Schnittansichten hiervon.
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10A und 10B sind
Draufsichten auf eine entsprechende Schnittansicht einer optischen Komponente
gemäß Beispiel
5 der Erfindung.
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11A, 11B und 11C sind Ansichten zur Darstellung der Schritte
beim Bonden eines Substrates, auf dem eine Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler
ausgebildet ist und einem Substrat auf dem eine Hologrammkomponente
zur Servo-Signaldetektion ausgebildet ist gemäß Beispiel 6 der Erfindung.
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12A und 12B zeigen
eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer entsprechenden optischen
Komponente gemäß Beispiel
7 der Erfindung.
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13 zeigt
eine Draufsicht auf eine optische Komponente gemäß Beispiel 8 der Erfindung.
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14A und 14B sind
Schnittansichten zur Darstellung des Linsenbetriebs einer Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler
aus 13 gemäß Beispiel
8 der Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen mit Referenz
zu den begleitenden Abbildungen beschrieben.
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(Beispiel 1)
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Eine
optische Abtastvorrichtung einschließlich einer Hologramm-Lasereinheit gemäß Beispiel
1 der Erfindung wird mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben.
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Die
optische Abtastvorrichtung dieses Beispiels weist zwei Brennweiten
auf, wobei ein Lichtstrahl auf zwei Arten von Platten (optische
Platten) 9-1 und 9-2 mit
verschiedenen Substratdicken ohne Abbildungsfehler konvergiert werden
kann und enthält
ein optisches System bestehend aus einer Hologramm-Lasereinheit 1,
einer Kollimatorlinse 7 und einer Objektivlinse 8.
Die Dicken der Platten 9-1 und 9-2 sind jeweils
T1 und T2 (T1<T2).
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2 stellt
die Hologramm-Lasereinheit im Detail dar. Die Hologramm-Lasereinheit 1 ist
an einem Basissubstrat 20 gesichert und enthält einen Halbleiterlaser 2 sowie
einen aus einer Photodiode bestehenden optischen Detektor 3,
die beispielsweise gemeinsam in einem zylindrischen oder rechteckförmigen parallel
flachen Gehäuse 21 aus
Metall oder Harz ausgebildet sind.
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Eine
blockförmige
optische Komponente 4 ist auf der Oberseite des Gehäuses 21 angeordnet. Eine
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-1 ist im Zentrum der Oberseite der optischen Komponente 4 ausgebildet.
Auf der Unterseite der optischen Komponente 4 ist eine
Hologrammkomponente zur Signaldetektion 5 ausgebildet.
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Der
Betrieb der optischen Abtastvorrichtung mit der obigen Konstruktion
wird im Folgenden beschrieben. Vom Halbleiterlaser 2 der
Hologramm-Lasereinheit 1 nach
oben emittiertes Licht trifft auf die optische Komponente 4 auf.
Ein Teil des auftreffenden Lichtes (ein Lichtstrahl im zentralen
Bereich) wird einer Wellenfrontumwandlung (Abbildungsfehlerkompensation)
durch die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-1 unterworfen
und trifft durch die Kollimatorlinse 7. Das Licht trifft
sodann auf die oberhalb der Kollimatorlinse 7 angeordnete
Objektivlinse 8, als ob dieses auf die Information aufzeichnende
Oberfläche
der Platte 9-2 mit der Dicke T2 ohne Abbildungsfehler konvergiert
wird, wie mit Hilfe der unterbrochenen Linien in 1 dargestellt ist.
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Der
andere Teil des einfallenden Lichts (ein Lichtstrahl im dezentralen
Bereich), der die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-1 nicht passiert
hat, wird auf die Information aufzeichnende Oberfläche der
Platte 9-1 mit
der Dicke T1 ohne Abbildungsfehler konvergiert, wie mit Hilfe der
durchgezogenen Linien in 1 dargestellt ist.
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Von
der Platte 9-1 (oder 9-2) reflektiertes Licht
kehrt entlang derselben Strecke durch die Objektivlinse 8,
die Kollimatorlinse 7 und die optische Komponente 4 zurück und wird
dann an der Hologrammkomponente zur Signaldetektion 5 gebeugt, um
auf den optischen Detektor 3 aufzutreffen. Das auftreffende
Licht wird sodann durch den optischen Detektor 3 einer
photoelektrischen Umwandlung zur Detektion des Informationssignals
unterworfen.
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Obwohl
die optische Abtastvorrichtung aus Beispiel 1 zwei Brennweiten aufweist
und immer zwei Lichtstrahlen ausgibt, ist das gesamte optische System
im Wesentlichen hinsichtlich dessen Aufbau mit einer konventionellen
optischen Abtastvorrichtung unter Verwendung einer Hologramm-Lasereinheit als Lichtquelle
identisch. Keine zusätzlichen
Komponenten sind erforderlich. Mit anderen Worten kann eine neuartige
optische Abtastvorrichtung mit zwei Brennweiten dadurch realisiert
werden, indem lediglich die optische Komponente 4 der Hologramm-Lasereinheit 1 einer
minimalen Verarbeitungsmenge ohne Erhöhung der Anzahl der Komponenten
des optischen Systems einschließlich
der Hologramm-Lasereinheit unterzogen wird.
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Die
Hologramm-Lasereinheit 1 in Beispiel 1 ist an einem fixierten
Teil des optischen Systems wie oben beschrieben gesichert. Lediglich
die Objektivlinse 8 ist beweglich, sofern das optische
System einer Exzentrität
und Ähnlichem
der Platte zu folgen hat, wie dies in einem konventionellen System
der Fall ist. Entsprechend wird die Größe der optischen Abtastvorrichtung
nicht erhöht.
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Da
ein beweglicher Bereich wie eine Linsenschaltvorrichtung nicht erforderlich
ist, ist eine hochpräzise
Installation der optischen Abtastvorrichtung möglich und folglich lässt sich
eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit
erreichen.
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(Beispiel 2)
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Eine
Holgramm-Lasereinheit gemäß Beispiel 2
der Erfindung wird mit Bezug auf 3, 4A, 4B und 5 beschrieben.
Die Hologramm-Lasereinheit
dieses Beispiels ist durch eine Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-2 charakterisiert,
die auf einer optischen Komponente 4 ausgebildet ist. Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-2, die im Wesentlichen mit der Kompensationskomponente 6-1 aus
Beispiel 1 übereinstimmt
wird detailliert beschrieben.
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In 3 ist
eine Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-2 mit
runder Form auf der zentralen Fläche
der Oberseite der optischen Komponente 4 ausgebildet. Deren
Durchmesser ist ausreichend klein verglichen mit dem Durchmesser
eines einfallenden Strahls 7.
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Wie
in Beispiel 1 wird lediglich der zentrale Bereich des durch die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-2 hindurchgetretenen Lichtstrahls der
Abbildungsfehlerkompensation zum Konvergieren auf die Information
aufzeichnende Oberfläche
einer Platte mit einem dickeren Substrat unterworfen.
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Da
die Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-2 lediglich auf der zentralen Fläche der Oberseite
der optischen Komponente 4 ausgebildet ist, ist der Brennpunkt
eines durch die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler hindurchtretenden
Lichtstrahls verschieden von derjenigen eines Lichtstrahls, der
durch die dezentrale Fläche
der optischen Komponente hindurchtritt. Folglich ändert sich
die NA der Objektivlinse für
diese Lichtstrahlen. Dadurch ist es möglich, den Durchmesser des
konvergierten Lichtflecks zu ändern
und die Verkippungscharakteristik der Platte zu verbessern.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-2 im Beispiel 2 ist eine Linse mit sphärischer
Linsenfunktion. Ist beispielsweise eine zweite Platte (die Platte 9-2 in 1)
dicker als die erste Platte (die Platte 9-1 in 2)
oder hat die Erstere einen größeren Brechungsindex
als die Letztere, so dient die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-2 als
wie in 4A gezeigte konkave Linse. Ist
im Gegensatz hierzu die zweite Platte dünner als die erste Platte oder
hat die Erstere einen kleineren Brechungs index als die Letztere,
so dient die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-2 als wie
in 4B gezeigte konvexe Linse.
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Die
Abbildungsfehlerkompensation kann ebenso bei Verwendung von nicht
sphärischen
Linsen erreicht werden. Jedoch ist die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-2 an
einem fixierten Teil eines optischen Systems als Teil einer Hologramm-Lasereinheit
gesichert, welche wie oben beschrieben getrennt von der Objektivlinse
ist. Wird die Objektivlinse mit Bezug zur optischen Achse während der
Spurverfolgung verschoben, so wird ein Abstand zwischen der Objektivlinse
und der Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-2 hinsichtlich
der optischen Achse (hierin wird ein derartiger Abstand als „optische
Achsenverschiebung" beschrieben)
erzeugt.
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Wird
eine nichtsphärische
Linse als Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-2 verwendet,
so nimmt das durch die optische Achsenverschiebung hervorgerufene
Maß an
Abbildungsfehler zu verglichen mit dem Fall bei Verwendung der sphärischen
Linse. Dies kann einen Lichtstrahl davon abhalten, auf die Information
aufzeichnende Oberfläche der
Platte mit hoher Präzision
konvergiert zu werden.
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Wird
eine sphärische
Linse verwendet, so weist die durch eine optische Achsenverschiebung zwischen
der sphärischen
Linse und der Objektivlinse möglicherweise
hervorgerufene Menge an Abbildungsfehler einen linearen Zusammenhang
mit dem Strahldurchmesser wie in 5 gezeigt
auf. Entsprechend lässt
sich der durch die optische Achsenverschiebung hervorgerufene Abbildungsfehler
im Wesentlichen durch Verschieben einer Bildoberfläche in Richtung
der optischen Achsenverschiebung (der Richtung vertikal zur optischen
Achse) auslöschen. 5 zeigt
die Verschiebung einer Lichtpfadlänge (Kompensationsfehler) an
beliebigen Positionen auf der Objektivlinse in der radialen Richtung,
falls eine optische Achsenverschiebung von 0.4 mm erzeugt wird.
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Folglich
ist die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-2 in
Beispiel 2 nicht von durch optische Achsenverschiebung hervorgerufenen
Problemen betroffen.
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(Beispiel 3)
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Eine
Hologramm-Lasereinheit gemäß Beispiel
3 der Erfindung wird mit Bezug zu 6, 7, 8A und 8B beschrieben.
Wie in den vorhergehen den Beispielen ist die Hologramm-Lasereinheit dieses
Beispiels dadurch charakterisiert, dass eine Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-3 auf
einer optischen Komponente 4 ausgebildet ist. Die Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-3 wird
detailliert beschrieben.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-3 in Beispiel 3, siehe 6,
ist ringförmig
im Gegensatz zur kreisförmigen
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-2 in Beispiel 2. Folglich ist die Oberseite
der optischen Komponente 4 in 3 Flächen unterteilt: einer zentralen
kreisförmigen
Fläche,
auf der die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-3 nicht
ausgebildet ist; einer ringförmigen
Fläche
der Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-3; und einer dezentralen Fläche, auf
der die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-3 nicht
ausgebildet ist. Dies unterscheidet sich wesentlich von der Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-2 gemäß Beispiel 2,
bei welcher die Oberseite der optischen Komponente 4 in
zwei Flächen
unterteilt ist, der inneren Fläche
(auf der die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler ausgebildet
ist) und der äußeren Fläche (auf
der die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler nicht ausgebildet
ist). Nachfolgend wird der durch die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-3 in
Beispiel 3 erzielte Effekt, im Vergleich zur Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-2 aus
Beispiel 2 mit Bezug zu 7, 8A und 8B beschrieben.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-2 gemäß Beispiel 2 ist einfach geformt und
weist folglich eine gute Fertigbarkeit verglichen mit der Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-2 gemäß Beispiel
3 auf. Jedoch ist die Fläche der
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-2 in Bezug zu dem einfallenden Strahl 7 größer als diejenige
der Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-3.
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Ist
die Fläche
der Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler groß bezogen
auf einen einfallenden Strahl 7, so zeigt der auf die erste
Platte konvergierte Lichtfleck, d. h. ein Lichtfleck der nicht der
Abbildungsfehlerkompensation unterworfen wurde, eine wie in 7 liniert
dargestellte Intensitätsverteilung.
Obwohl sich der Einfluss von Beugungslicht höherer Ordnung erheblich zeigt
und der Durchmesser des konvergierten Lichtstrahls klein wird, steigt
die Intensität
der Nebenmaxima 10 an. Folglich nimmt der effektive Strahldurchmesser
zu.
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Dieses
Problem wird detaillierter mit Bezug zu 8A und 8B beschrieben. 8A zeigt eine
kommerziell erhältliche
Objektivlinse für
DVD (digital video disc, digitale Videoplatte), bei der ein lichtschattierter
Bereich im Zentrum ausgebildet ist. 8B zeigt
einen Graphen mit dem Zusammenhang zwischen dem Radius r des lichtschattierten Bereichs
der Objektivlinse aus 8A und dem Profil des konvergierten
Strahls. Die die Symbole ⦁ verbindende Linie stellt den
Zusammenhang zwischen dem Radius r (mm) des lichtschattierten Bereichs und
dem Durchmesser (μm)
des konvergierten Strahls dar, wobei die die Symbole ∎ verbindende
Linie den Zusammenhang zwischen dem Radius r (mm) des lichtschattierten
Bereichs und der Nebenmaximaintensität (%) darstellt.
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Wie
dem Graphen entnommen werden kann wird bei Vergrößerung des Radius r die Intensität der Nebenmaxima
merklich größer.
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Ausbilden
eines Bereichs mit verschiedenen Brennpunkten, d. h. des Abbildungsfehlerkompensationsbereichs,
im zentralen Bereich des optischen Systems einschließlich der
Kollimatorlinse 7 und der Objektivlinse 8 führt im Wesentlichen
zur selben Erscheinung wie Diejenige, die sich beim lichtschattierten
zentralen Bereich des anderen dezentralen Bereichs des optischen
Systems zeigt. Folglich weist die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-2 aus
Beispiel 2, bei der der Radius r (entsprechend zur tatsächlich lichtschattierten
Fläche)
größer ist,
eine größere Intensität der Nebenmaxima
auf und somit ist der sich ergebende effektive Strahldurchmesser
größer im Vergleich
zur Kompensationskomponente für
optische Abbildungsfehler 6-3 in Beispiel 3.
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Im
Gegensatz hierzu ist der Radius r der Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-3 aus
Beispiel 3 mit einem zentralen Loch wesentlich reduziert und die
Intensität
der Nebenmaxima 10 nimmt ab. Somit ergibt sich das als
unterbrochene Linie in 7 dargestellte Strahlprofil.
Auf diese Art und Weise kann eine Erhöhung der Intensität der Nebenmaxima
unterdrückt
werden und folglich lässt sich
der effektive Strahldurchmesser reduzieren.
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(Beispiel 4)
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Eine
Hologramm-Lasereinheit gemäß Beispiel
4 wird mit Bezug zu 9A und 9B beschrieben.
Wie in den vorhergehenden Beispielen ist die Hologramm-Lasereinheit
dieses Beispiels durch eine auf einer optischen Komponente 4 ausgebildete Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-4 ausgezeichnet.
Die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-4 wird
detailliert beschrieben.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-4 aus Beispiel 4 ist in drei oder mehr Flächen unterteilt,
im Gegensatz hierzu ist die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-3 aus Beispiel
3 in zwei Flächen
unterteilt.
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Im
Detail ist die Oberseite der optischen Komponente 4, welche
in 9A dargestellt ist, in 4 Flächen unterteilt: einer zentralen
kreisförmigen
Fläche,
die einen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt; einer
umgebenden ringförmigen
Fläche,
die keinen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt; einer äußeren ringförmigen Fläche, die
einen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt; und einer
dezentralen Fläche,
die keinen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt.
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9B zeigt
eine alternative Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-4' gemäß Beispiel
4 der Erfindung. Bei der Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-4' ist die Oberseite
der optischen Komponente 4 in 5 Flächen unterteilt: einer zentralen
kreisförmigen
Fläche,
die keinen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt; einer
inneren ringförmigen
Fläche,
die einen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt; einer umgebenden
ringförmigen
Fläche,
die keinen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt; einer äußeren ringförmigen Fläche, die
einen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt; und einer
dezentralen Fläche,
die keinen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt.
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Folglich
sind die Kompensationskomponenten für Abbildungsfehler 6-4 und 6-4' radial in drei oder
mehr Flächen
wie in 9A und 9B gezeigt
unterteilt.
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Die
Kompensationskomponenten für
Abbildungsfehler 6-4 und 6-4' in Beispiel 4 mit drei oder mehr
unterteilten Flächen
weisen die folgenden Vorteile gegenüber der Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-3 in
Beispiel 3 mit zwei unterteilten Flächen auf.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-3 in 6 ist vorteilhaft,
da der effektive Durchmesser des auf die erste Platte konvergier ten
Strahls reduziert werden kann. Jedoch weist diese ein wie oben beschriebenes
Problem auf. Dieses ist dadurch gegeben, dass bei Konvergieren des Strahls
auf die zweite Platte mittels der Kompensationskomponente für Abbildungsfehler
die zentrale kreisförmige
Fläche,
welche keinen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt, als
lichtschattierte Fläche
für die
andere Fläche
wirkt, welche einen Abbildungsfehlerkompensationsbereich darstellt.
Somit zeigt sich in der Intensitätsverteilung
des auf die zweite Platte konvergierten Lichtflecks (d. h. ein der Abbildungsfehlerkompensation
unterworfener Lichtfleck) trotz geringem Durchmesser des konvergierten Stahls
der erhebliche Einfluss von Beugungslicht höherer Ordnung, wodurch die
Intensität
der Nebenmaxima 10 des Strahlprofils zunimmt. Hieraus resultiert eine
Zunahme des effektiven Strahldurchmessers.
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Jedoch
sind die Kompensationskomponenten für Abbildungsfehler 6-4 und 6-4' in Beispiel
4 radial in drei oder mehr Flächen
unterteilt (d. h. die Oberseite der optischen Komponente 4 ist
in vier oder mehr Flächen
unterteilt). Damit kann eine Zunahme der Intensität der Nebenmaxima
des konvergierten Strahls für
sowohl die erste als auch die zweite Platte unterdrückt werden
und der effektive Strahldurchmesser lässt sich deshalb reduzieren.
Somit zeigen beide auf die erste und zweite Platte konvergierte
Strahlen bessere Eigenschaften zumal die Anzahl der unterteilten
Flächen
der Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler größer ist
wegen der mit Bezug zu 8A und 8B beschriebenen Gründe.
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(Beispiel 5)
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Eine
Hologramm-Lasereinheit gemäß Beispiel
5 wird mit Bezug zu 10A und 10B beschrieben.
Wie in den vorhergehenden Beispielen ist die Hologramm-Lasereinheit
dieses Beispiels durch eine auf der optischen Komponente 4 ausgebildete Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-5 ausgezeichnet.
Die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-5 wird
detailliert beschrieben.
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Eine
optische Abtastvorrichtung mit der Hologramm-Lasereinheit aus Beispiel
5 ist nicht ausschließlich
zur Verwendung für
konventionelle Platten wie CDs gedacht, sondern ebenso für Platten
mit einem geringeren Substratdurchmesser zur Erzielung von höheren Dichten.
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Nimmt
die Dichte einer Platte zu, so kann die sich ergebende Signalqualität degradieren
(das S/N Verhältnis
kann degradieren). Um die Degra dation der Signalqualität so gut
als möglich
zu unterdrücken sollte
eine Lichtstrahlintensität
so groß als
möglich sein
um Signalknappheit zu kompensieren.
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Jedoch
nimmt die Lichtstrahlintensität
bei Verwendung einer Linse mit zwei Brennweiten für jede Platte
ab, da der Lichtstrahl in zwei Strahlen geteilt wird. Folglich sollte
bei einer Linse mit zwei Brennweiten der Platte mit hoher Dichte
der Vorzug gegenüber
der konventionellen Platte hinsichtlich der Lichtstrahlintensität gegeben
werden. Jedoch nimmt in diesem Fall die Lichtstrahlintensität für die konventionelle
Platte erheblich ab. Deshalb ist es zur Realisierung der Erfindung
wichtig zwischen den beiden Platten auszugleichen.
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Um
einen derartigen Ausgleich zu erzielen ist die Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-5 im
Beispiel 5 radial in zehn Flächen
mit einem Abstand von 0.1 mm unterteilt (d. h. die Oberseite der optischen
Komponente 4 ist in elf Flächen unterteilt). Die in 10A dargestellten schraffierten Flächen der
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-5 entsprechen Flächen für die zweite Platte, die Abbildungsfehlerkompensationsbereiche
darstellen, während
deren andere Flächen
den Flächen
für die erste
Platte entsprechen, die keine Abbildungsfehlerkompensationsbereiche
darstellen.
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Die
von den beiden Platten zu empfangenden Lichtmengen wurden hinsichtlich
der Intensitätsverteilung
des auf die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-5 auftreffenden
Strahls berechnet. Die hierbei von der ersten und zweiten Platte empfangenen
Lichtmengen entsprechen ungefähr
70 und ungefähr
30 bei einer gesamten Lichtmenge von 100. Somit empfängt die
erste Platte eine ungefähr 2.3
Mal so große
Lichtmenge wie die zweite Platte.
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Wird
demgemäß eine Platte
mit hoher Dichte als eine der Platten zur Signalwiedergabe durch
die optische Abtastvorrichtung verwendet, so sollte die Lichtmenge
für die
Platte mit hoher Dichte wenigstens doppelt so groß als diejenige
der anderen Platte eingestellt werden. Bei Verwendung einer derartigen Einstellung
können
die Probleme der Signalknappheit und folglich der Degradation der
Signalqualität umgangen
werden.
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(Beispiel 6)
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Die
Hologramm-Lasereinheit gemäß Beispiel
6 der Erfindung wird mit Bezug zu 11A und 11C beschrieben. Die Hologramm-Lasereinheit dieses
Beispiels zeichnet sich durch das Herstellungsverfahren einer optischen
Komponente 4 wie im Folgenden detailliert beschrieben aus.
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In
den obigen Beispielen 1 bis 5 ist die Hologrammkomponente zur Signaldetektion 5 auf
der Unterseite der optischen Komponente 4, auf deren Oberseite
eine der Kompensationskomponenten für Abbildungsfehler 6-1 bis 6-5 (in
diesem Beispiel allgemein als Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6 bezeichnet)
ausgebildet ist.
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Die
Servo-Hologrammkomponente zur Signaldetektion 5 wird beispielsweise
durch Ätzen
ausgebildet. Die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6 wird
durch ein Gussverfahren, bei der ein Metallträger gegen eine Harzoberfläche gepresst wird,
ausgebildet. Da somit die Servo-Hologrammkomponente
zur Signaldetektion 5 und die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6 nicht durch
ein gemeinsames Verfahren ausgebildet werden ist es schwierig diese
Komponenten auf demselben Substrat bei guter Massenproduktivität herzustellen.
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Um
dieses Problem zu umgehen sind die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6 und
die Hologrammkomponente 5 in Beispiel 6 auf getrennten
Harzsubstraten als entsprechende optische Komponenten 4-1 und 4-2 zusammen
mit Markierungen 30 ausgebildet. Dann werden die beiden optischen
Komponenten 4-1 und 4-2 gegeneinander gebondet,
so dass die Markierungen 30 miteinander übereinstimmen
und somit die beiden optischen Komponenten vereinigen.
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Da
bei diesem Verfahren die beiden optischen Komponenten 4-1 und 4-2 einfach
zueinander ausgerichtet werden können
wird die Massenproduktivität
der optischen Komponente 4, d. h. der Hologramm-Lasereinheit und
der resultierenden optischen Abtastvorrichtung, nicht eingeschränkt, wodurch
eine erhebliche Kosteneinsparung erreicht wird.
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(Beispiel 7)
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Eine
Hologramm-Lasereinheit gemäß Beispiel
7 der Erfindung wird mit Bezug zu 12A und 12B beschrieben. Die Hologramm-Lasereinheit dieses Beispiels wird durch
eine auf einer optischen Komponente 4 ausgebildete Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-7 ge kennzeichnet.
Die Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-7 wird detailliert beschrieben.
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Wie
in 12A und 12B gezeigt
ist die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-7 in
Beispiel 7 aus einem Hologramm aufgebaut. Das Hologramm 6-7 ist
lediglich in der zentralen Fläche der
Oberseite einer optischen Komponente 4 bezüglich eines
einfallenden Strahls 7 ausgebildet, wie in 3 für Beispiel
2 gezeigt ist.
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Das
Hologramm 6-7 stellt eine sphärische Linsenfunktion für die gebeugte
Lichtkomponente erster Ordnung bereit, jedoch nicht für die gebeugte Lichtkomponente
nullter Ordnung. Somit wird die gebeugte Lichtkomponente erster
Ordnung auf die zweite Platte ohne Abbildungsfehler konvergiert, während die
Lichtkomponente nullter Ordnung und durch die dezentralen Bereiche,
in denen das Hologramm 6-7 nicht ausgebildet ist, hindurchtretendes Licht
auf die erste Platte ohne Abbildungsfehler konvergiert werden.
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Das
Verhältnis
der Lichtmengen der gebeugten Lichtkomponente nullter Ordnung und
der gebeugten Lichtkomponente erster Ordnung kann durch Ändern der
Tiefe der Gräben
des Hologramms 6-7 geändert
werden. Folglich kann durch Vergrößern des Verhältnisses
der Lichtmenge der gebeugten Lichtkomponente nullter Ordnung die
durch die zentrale Fläche,
wo das Hologramm 6-7 ausgebildet ist, hindurchtretende
Lichtkomponente auf die erste Platte konvergiert werden. Folglich
nimmt der Einfluss von Beugungslicht höherer Ordnungen auf den konvergierten
Lichtfleck ab und dadurch kann ein Ansteigen der Intensität der Nebenmaxima
unterdrückt werden.
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Somit
dient die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-7 im
Beispiel 7 als ob diese in eine unendliche Anzahl von Flächen unterteilt
wäre, obwohl
diese tatsächlich
nicht in Flächen
unterteilt ist. Dies verhindert die Erzeugung von für das Profil des
konvergierten Lichtfleckes unnötigem
Beugungslicht höherer
Ordnung und dadurch kann der effektive Strahldurchmesser reduziert
werden. Somit kann Informationsaufzeichnung/-wiedergabe bei hoher
Auflösung
realisiert werden.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-7 weist vorzugsweise eine durch Sägen geformte
Blaze-Sektion auf. Ein Blaze- Hologramm
kann unnötiges
Beugungslicht wie Beugungslicht minus erster Ordnung unterdrücken. Dies vergrößert die
zum konvergierten Lichtstrahl beitragende Lichtmenge, d. h. die
Lichtverwertungseffizienz.
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Wie
in Beispiel 5 erlaubt es das Hologramm 6-7, die Intensitäten der
Lichtstrahlen für
die beiden Arten von Platten durch Einstellen der Flächen des Hologramms
und der Beugungseffizienz (Tiefe der Gräben) zu ändern.
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Ist
in diesem Beispiel, wie auch im Beispiel 5, eine der beiden Arten
von Platten eine Platte hoher Dichte, so kann die Lichtmenge für die Platte
hoher Dichte in einfacher Weise wenigstens doppelt so groß gewählt werden
wie diejenige der anderen Platte. Entsprechend wird bei der Wiedergabe
von auf der Platte hoher Dichte aufgezeichneter Information die
Signalqualität
davon abgehalten auf Grund einer Abnahme der Lichtstrahlintensität zu degradieren.
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Da
in Beispiel 7 die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-7 aus
einem Hologramm aufgebaut ist, kann diese gemeinsam mit der Hologrammkomponente
zur Signaldetektion 5, welche auf der gegenüber- liegenden
Oberfläche
der optischen Komponente ausgebildet ist, während desselben Herstellungsschrittes
ausgebildet werden. Die Ausrichtung dieser Hologramme in Bezug zur
optischen Achse lässt
sich einfach durchführen.
Folglich kann eine Hologramm-Lasereinheit mit ausgezeichneter Massenproduktivität und Zuverlässigkeit
realisiert werden.
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(Beispiel 8)
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Eine
Hologramm-Lasereinheit gemäß Beispiel
8 der Erfindung wird mit Bezug zu 13, 14A und 14B beschrieben.
Die Hologramm-Lasereinheit
dieses Beispiels ist durch eine auf der Oberseite einer optischen
Komponente 4 ausgebildete Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-8 gekennzeichnet.
Die Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-8 wird im Detail beschrieben.
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Die
Kompensationskomponente für
Abbildungsfehler 6-8 des Beispiels 8 enthält eine plan-konkave
Linse (oder eine plan-konvexe Linse, nicht dargestellt) 29 und
ein uniaxiales Kristallmaterial 40, das die Linsenoberfläche bedeckt.
Der Brechungsindex des uniaxialen Kristallmaterials 40 an entweder
dessen Nebenachse oder dessen Hauptachse und der Brechungsindex
der Linse werden im Wesentlichen gemeinsam eingestellt.
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Wird
beispielsweise, wie in 14A gezeigt, die
Polarisationsrichtung eines einfallenden Lichtstrahls zur optischen
Achse des uniaxialen Kristallmaterials 40, dessen Brechungsindex
im Wesentlichen mit dem der Linse übereinstimmt, ausgerichtet,
so erkennt der einfallende Lichtstrahl die Linse nicht und tritt
durch diese ohne von ihr abgelenkt zu werden hindurch.
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Wird
im Gegensatz hierzu, wie in 14B gezeigt,
die Polarisationsrichtung eines einfallenden Lichtstrahls zur optischen
Achse des uniaxialen Kristallmaterials 40, dessen Brechungsindex
verschieden von denjenigen der Linse ist, ausgerichtet, so erkennt
der einfallende Lichtstrahl die Linse als eine Linse mit einem zur
Differenz der Brechungsindizes zwischen der Linse 29 und
dem uniaxialen Kristallmaterial 40 entsprechenden Brechungsindex
und erfährt
eine Ablenkung durch die Linse.
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Im
Besonderen wird in Beispiel 8 durch die Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler 6-8 hindurchtretendes
Licht in eine Komponente, die die Kompensationsfunktion erfährt sowie
eine Komponente, die keine Kompensationsfunktion in Abhängigkeit
vom Winkel zwischen der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtstrahls
und der optischen Achse des uniaxialen Kristallmaterials 40 erfährt, unterteilt.
Zudem kann das Verhältnis
der beiden Komponenten beliebig verändert werden.
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Somit
dient die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-8 in
Beispiel 8 als ob diese in eine unendliche Anzahl von Flächen unterteilt
ist, obwohl diese tatsächlich
in keine Flächen
unterteilt ist, wie auch die Kompensationskomponente für Abbildungsfehler 6-7 im
Beispiel 7. Dies verhindert das Erzeugen von für das Profil des konvergierten
Lichtfleckes unnötigem
Beugungslicht höherer
Ordnungen und somit kann der effektive Strahldurchmesser reduziert
werden.
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Da
dieses Beispiel keine Beugung nutzt im Unterschied zur Verwendung
eines Hologramms, wird die Erzeugung von unnötigem Beugungslicht und damit
eine Verkleinerung der konvergierten Strahlintensität verhindert.
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Ist
in diesem Beispiel eine der zwei Arten von Platten eine Platte hoher
Dichte, so kann die Lichtmenge der Platte mit hoher Dichte auf einfache
Weise wenigstens doppelt so groß wie
diejenige der anderen Platte durch Einstellen des Winkels zwischen der
Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtstrahls und der optischen
Achse des uniaxialen Kristallmaterials 40 eingestellt werden.
Wird demgemäß auf der
Platte mit hoher Dichte aufgezeichnete Information wiedergegeben,
so wird die Signalqualität
davon abgehalten, auf Grund einer Abnahme der Lichtstrahl-intensität zu degradieren.
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In
den obigen Beispielen wird die optische Komponente mit Kompensationskomponente
für Abbildungsfehler
und die Hologramm-komponente zur Signaldetektion gemeinsam auf den
Ober- und Unterseiten eines transparenten Substrats ausgebildet oder
es wird die aus zwei Substraten aufgebaute optische Komponente,
welche entsprechend die ohne zwischenliegenden Spalt aufeinander
gebondete Kompensationskomponente für Abbildungsfehler und die
Hologrammkomponente zur Signaldetektion aufweisen, verwendet. Es
ist ebenso möglich,
eine sogenannte optische Komponente vom geteilten Typ (division-type)
zu verwenden, bei der die beiden Substrate mit einer zwischenliegenden
Luftschicht gebondet sind.