NL1009796C2

NL1009796C2 - Optisch opneemapparaat.

Info

Publication number: NL1009796C2
Application number: NL1009796A
Authority: NL
Inventors: Chul-Woo Lee; Jang-Hoon Yoo
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 1999-05-19
Also published as: GB2310308B; NL1004954A1; FR2744831B1; US6147955A; JP2003178483A; IT1289866B1; JP2001236687A; KR970063070A; JP2003051135A; NL1009796A1; FR2744831A1; GB2310308A; DE19700504C2; GB9700072D0; US5909424A; KR100238266B1; JP3068480B2; JP2001236686A; ITMI970014A1; JPH09219035A

Description

Titel: Optisch opneemapparaat

De uitvinding heeft betrekking op een optisch opneemapparaat, dat wordt toegepast bij een optische opneeminrichting, en meer in het bijzonder op een optisch opneemapparaat, dat het uitlezen van informatie vanaf 5 optische schijven met verschillende dikten en het registreren van informatie daarop mogelijk maakt.

Bij het optisch opnemen staat een objectieflens tegenover een registratie-oppervlak van een optische schijf voor het focusseren van licht om informatie te registreren 10 op het registratie-oppervlak van de schijf of voor het ontvangen van licht, dat is gereflecteerd vanaf het oppervlak van de schijf om informatie te lezen.

Recentelijk is onderzoek uitgevoerd naar een optische aandrijving, waarin de aandrijving plaats biedt aan 15 schijven met verschillende dikten door het gebruik van een lensapparaat dat zowel een hologramlens als een brekings-lens omvat.

Fig. 1 en 2 tonen focusseringstoestanden van een conventioneel optisch opneemapparaat van licht, dat invalt 20 met afgebogen licht van de nulde orde en afgebogen licht van de eerste orde op een dunne schijf, resp. een dikke schijf. Een brekingslens 2 en een hologramlens 1 zijn opeenvolgend aangebracht langs een optische baan vanuit elk van de schijven 3a en 3b. De hologramlens 1 heeft een 25 roosterpatroon 11 voor het afbuigen van licht 4, dat gaat door de hologramlens 1. Terwijl licht dat wordt uitgezonden vanuit een lichtbron (niet getekend) gaat door de hologramlens 1, wordt derhalve het licht verdeeld in een afgebogen licht 41 van de eerste orde, resp. een niet-afgebogen licht 30 40 van de nulde orde. Terwijl het afgebogen licht 41 van de eerste orde en het niet-afgebogen licht van de nulde orde 40 door elk van de objectieflenzen 2 gaat, wordt het licht 41 en 40 gefocusseerd met verschillende intensiteiten, en 1009796 2 vormt daardoor een brandpunt op de dunne schijf 3a en op de dikke schijf 3b.

Het boven beschreven lensapparaat kan informatie registreren op schijven met verschillende dikten en kan 5 informatie daaruit uitlezen onder gebruikmaking van licht van de nulde orde en licht van de eerste orde. Wanneer echter het invallende licht is verdeeld in licht van de nulde orde en licht van de eerste orde, wordt het rendement van het lichtgebruik lager. Dat wil zeggen, daar het 10 invallende licht is verdeeld in licht van de nulde orde en licht van de eerste orde door de hologramlens 2, is de werkelijke hoeveelheid licht, die wordt gebruikt voor het registreren van informatie slechts 15%. Ook wordt, wanneer informatie wordt weergegeven, informatie slechts bevat in 15 hetzij licht van de nulde orde hetzij licht van de eerste orde. Derhalve wordt licht van de eerste orde of licht van de nulde orde zonder informatie gedetecteerd door een foto-detector en het gedetecteerde licht kan ruis voortbrengen. Het bovengenoemde probleem kan worden verholpen door de 20 hologramlens van het lensapparaat te bewerken. Dit vereist echter een zeer nauwkeurig proces om een fijn patroon op het hologram te etsen, waardoor de vervaardigingskosten toenemen.

Doel van de uitvinding is te voorzien in een optisch 25 opneemapparaat, waarbij delen ervan kunnen worden vervaardigd en gemakkelijk samengevoegd tegen lage kosten.

Een ander doel van de uitvinding is te voorzien in een optisch opneemapparaat, dat een hoog rendement heeft ten aanzien van het lichtgebruik en een lage sferische 30 aberratie.

Om de bovengenoemde doeleinden te bereiken, wordt voorzien in een optische inrichting, omvattende: een lichtbron; een objectieflens die tegenover een schijf staat met een lichtdoorlaatgedeelte, verdeeld in een centraal, 35 tussengelegen en omtreksgebied respectievelijk correspond-rende met een gebied dichtbij de as, een tussengebied en 1009796 3 een gebied ver van de as voor invallend licht, waarbij de kromming van de centrale en omtreksgebieden is geoptimaliseerd voor een dunne schijf en die van het tussengebied is geoptimaliseerd voor een dikke schijf; een fotodetector 5 voor het detecteren van licht dat wordt gereflecteerd vanaf de schijf, een bundelsplitser, opgesteld tussen de objeetieflens en de lichtbron voor het overdragen/reflecteren van licht vanaf de lichtbron naar de objectieflens en voor het reflecteren/overdragen van licht, 10 dat wordt gereflecteerd vanaf de schijven naar de fotodetector .

De bovengenoemde doeleinden en voordelen van de uitvinding zullen duidelijker worden door het in detail beschrijven van een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan onder 15 verwijzing naar de tekeningen, waarin: fig. 1 een schematisch diagram is van een conventioneel lensapparaat met een hologramlens die focusseert op een dunne schijf; fig. 2 een schematisch diagram is van het lensapparaat 20 van fig. 1, dat focusseert op een dikke schijf; fig. 3 een schematisch diagram is van een optisch opneemapparaat volgens de uitvinding; figs. 4 en 5 perspectivische en vooraanzichten zijn van een objeetieflens, die wordt gebruikt in het optisch 25 opneemapparaat volgens de uitvinding; fig. 6 een diagram is dat een optische baan toont door de objectieflens van het optisch opneemapparaat volgens de uitvinding; fig. 7 een vergroot aanzicht is van het gedeelte A in 30 fig. 6.

Bij een optisch opneemapparaat volgens de uitvinding wordt, om het opwekken van sferische aberratie uit licht van een tussengebied te voorkomen, wanneer informatie wordt weergegeven vanaf een dikke schijf, het tussengebied, dat 35 is opgesteld tussen een nabij zijnd gebied en een ver gebied met betrekking tot een centrale optische as, de 1009796 4 kromming van een tussengebied corresponderende met het tussengebied van het licht geoptimaliseerd met betrekking tot de dikke schijf. Ook wordt het licht-ontvangend gebied van een fotodetector beperkt zodat licht van het verre 5 gebied dit niet kan bereiken, wanneer informatie wordt weergegeven vanaf de dikke schijf. Hierbij geeft het dichtbij zijnde gebied een gebied weer rond de centrale as van de lens met verwaarloosbare aberratie. Ook stelt het verre gebied een gebied voor dat zich betrekkelijk ver 10 bevindt vanaf de optische as in vergelijking met het dichtbij zijnde gebied, en het tussengebied stelt een gebied voor tussen de dichtbij zijnde en verre gebieden.

Fig. 3 is een schematisch diagram van een optisch weergeefapparaat volgens de uitvinding. Evenals bij een 15 algemeen optisch opneemapparaat, zijn een objectieflens 20, een bundelsplitser 60 en een detectielens 40 opeenvolgend opgesteld in een optische baan tussen een schijf 30 en een fotodetector 90, en is een lichtbron 80 opgesteld in een andere optische baan vanuit de bundelsplitser 60.

20 De schijf 30 kan hetzij een dunne (digitaal veel zijdige) schijf 30a, hetzij een dikke (compacte) schijf 30b zijn. De verwijzing WD-d geeft de afstand aan tussen de objectieflens 20 en de dunne schijf 30a en WDC geeft de afstand aan tussen de objeetieflens 20 en de dikke schijf 25 30b. Dat wil zeggen, dat bij een lees- of inschrijf- bewerking, de werkafstand voor de dunne schijf 30a groter is dan voor de dikke schijf 30b.

In het optisch opneemapparaat met de bovengenoemde structuur volgens de uitvinding, wordt de objectieflens 20 30 gekarakteriseerd zoals getoond in fig. 4 en 5.

De objectieflens 20 heeft een tussengebied A2 in de vorm van een "doughnut" of ring aan ten minste één zijde, met een buitendiameter die minder is dan de totale significante lichtdoorlaat-gebiedsdiameter. Ook zijn een 35 centraal gebied Al en een omtreksgebied A3 respectievelijk binnen en buiten het tussengebied A2 geplaatst. Hierbij 1009796 5 zijn de krommingen van de centrale en omtreksgebieden Al en A3 geoptimaliseerd voor een dunne digitale videoschijf (DVD) en die van het tussengebied A2 is geoptimaliseerd voor een dikke compacte schijf (CD). Ook kan, afhankelijk 5 van de omstandigheden, het tussengebied A2 verdeeld zijn in een aantal subgebieden. Bij voorkeur is de fotodetector 90 ontworpen om slechts licht op te vangen dat door de centrale en tussengebieden Al en A2 van de objectieflens 20 is gegaan, wanneer informatie wordt weergegeven vanaf de 10 dikke schijf, waarbij licht van het verre gebied niet wordt gedetecteerd door de fotodetector 90.

Derhalve wordt, zoals getoond in fig. 6 en 7, wanneer informatie wordt weergegeven vanaf de dikke CD 30b, slechts licht binnen de gestreepte lijn gefocusseerd op de dikke CD 15 30b. Daar licht van het dichtbij zijnde gebied gaat door de objectieflens, wordt hierbij minder sferische aberratie voortgebracht, zelfs hoewel de kromming van het centrale gebied Al, dat correspondeert met het dichtbij zijnde gebied is geoptimaliseerd voor de dunne DVD 30a. Ook gaat, 20 bij het weergeven van informatie vanaf de dunne DVD 30a licht door de centrale en omtreksgebieden Al en A3 waarvan de kromming is geoptimaliseerd voor de dunne schijf, en vormt daarbij een brandpunt op een oppervlak, dat informatie omvat, van de dunne schijf 30a.

25 Wanneer een numerieke apertuur (NA) van de gebieden, corresponderend met de dichtbij - en tussengebieden minder is dan 0,4, kan een klein brandpunt worden gevormd op de dikke schijf, waarbij het kleine brandpunt is geoptimaliseerd voor de CD schijf. Volgens proefnemingen verdient het 30 de voorkeur dat de breedte van het ringvormige tussengebied groter is dan 50 μπι vanaf de dunne schijf voor een stabiele weergeefkarakteristiek. Ook worden de gegevens van de objectieflens voor het gebied, dat is geoptimaliseerd voor de CD en DVD samengevat in respectievelijk tabellen 1 en 2. 35 Zoals in het bovenstaande beschreven kunnen bij het

optisch weergeefapparaat volgens de uitvinding de dikke CD

1 009796 6

Zoals in het bovenstaande beschreven kunnen bij het optisch weergeefapparaat volgens de uitvinding de dikke CD en de dunne DVD compatibel worden gebruikt en kan een signaal worden gedetecteerd zonder ruis op te nemen 5 ongeacht de dikte van de schijf. Ook kan de objectieflens gemakkelijk worden vervaardigd door een gewoon persgiet- of spuitgietproces, hetgeen de vervaardigingskosten verlaagt.

Tabel 1 - Data op het tussengebied van de objectieflens.

10 _________________________________

Gebogen Brekings- Asferische

Kromming Dikte oppervlak index coëfficiënt 15 K = 0,00000 voor- A = -3,51258E-03 zijde 2,40632 2,600000 1,505 B = -6,19938E-04 lens C = -2,32191E-04 _____D = 0,00000 20 K = -24,72000 achter- A = 4,46350E-03 zijde -5,11700 1,563295 1,580 B = -3,69750E-03 lens C = 8,23880E-04 ___D = -7,45950E-05 25 schijf oo 1,200000 1,550 Niet van _ toepassing

Tabel 2 - Data op de centrale en omtreksgebieden.

Gebogen Brekings- Asferische 30 Kromming Dikte

Joppervlak index coëfficiënt j I K = -0,872110 voor- A = 4,79500E-03 35 zijde 2,09200 2,600000 1,505 B = 6,25260E-05 lens C = 1,24380E-05 ____D = -1,76880E-04 K = -24,72000 IC : Ja 40 achter- CUF = 0,000000 zijde -5,11700 1,563295 A = 4,46350E-03 lens B = -3,69750E-03 C = 8,23880E-04 ____ D = -7,45950E-05 45 schijf oo 0,600000 1,550 Niet van |____toepassing_ 1009796

Claims

1. Optisch opneemapparaat voor een optische inrichting, die verenigbaar is met verschillende typen optische geheugenmedia, welk optisch opneemapparaat omvat: een lichtbron, 5 een objectieflens, die licht doorlaat, dat wordt uitgezonden door de lichtbron naar een optisch geheugenmedium, welke objectieflens een aantal delen heeft met onderling verschillende optische eigenschappen, waarbij een van het aantal lensdelen in staat is om het licht op 10 het optische geheugenmedium te focusseren ongeacht het type optisch geheugenmedium, een fotodetector voor het detecteren van licht, dat wordt gereflecteerd vanaf het optische geheugenmedium, en een bundelsplitsend orgaan voor het ontvangen van 15 het licht dat wordt uitgezonden door de lichtbron voor overdracht naar de objectieflens en voor het ontvangen van het licht dat wordt gereflecteerd vanaf het optische geheugenmedium voor overdracht naar de fotodetector.

2. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 1, met het 20 kenmerk, dat het aantal lensdelen het volgende omvat: een eerste gedeelte in staat tot het focusseren van het licht dat door de lichtbron wordt uitgezonden op het optisch geheugenmedium ongeacht de dikte van het optisch geheugenmedium, 25 een tweede gedeelte in staat tot het focusseren van het door de lichtbron uitgezonden licht op het optisch geheugenmedium, wanneer het optisch geheugenmedium een eerste voorafbepaalde dikte heeft, en een derde gedeelte in staat tot het focusseren van 30 het door de lichtbron uitgezonden licht op het optisch geheugenmedium, wanneer het optisch geheugenmedium een tweede voorafbepaalde dikte heeft, die verschilt van de eerste voorafbepaalde dikte. 1009796

3. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat slechts het licht, dat door het eerste gedeelte en het tweede gedeelte passeert wordt gefocusseerd op het optische geheugenmedium, wanneer het optische 5 geheugenmedium de eerste voorafbepaalde dikte heeft en slechts het licht dat door het eerste en het derde gedeelte passeert wordt gefocusseerd op het optische geheugenmedium, wanneer het optische geheugenmedium de tweede voorafbepaalde dikte heeft.

4. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de eerste voorafbepaalde dikte groter is dan de tweede voorafbepaalde dikte.

5. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het eerste gedeelte is opgesteld in het 15 centrale gedeelte van de lens dat het middelpunt omvat, het tweede gedeelte is opgesteld aangrenzend aan het eerste gedeelte en het derde gedeelte is opgesteld aangrenzend aan het tweede gedeelte aan de buitenomtrek van de lens.

6. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 5, met het 20 kenmerk, dat het eerste gedeelte vrijwel schijfvormig is uitgevoerd, het tweede gedeelte vrijwel ringvormig is uitgevoerd en het eerste gedeelte omgeeft en het derde gedeelte vrijwel ringvormig is uitgevoerd en het tweede gedeelte omgeeft.

7. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de optische eigenschappen van het eerste gedeelte en van het derde gedeelte gelijk zijn en de optische eigenschappen van het tweede gedeelte verschillen van zowel die van het eerste gedeelte als die van het derde 30 gedeelte.

8. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de optische eigenschappen de kromming omvatten, waarbij de kromming van het tweede gedeelte verschilt van de kromming van het eerste gedeelte en van 35 het derde gedeelte.

9. Optisch opneemapparaat volgens conclusies 2 of 8, 1009796 met het kenmerk, dat het tweede gedeelte een uitgesneden deel aan het oppervlak daarvan omvat.

10. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het eerste gedeelte en het tweede gedeelte een 5 numerieke apertuur van minder dan 0,4 hebben.

11. Optisch opneemapparaat volgens conclusies 2 of 10, met het kenmerk, dat de fotodetector alleen gereflecteerd licht vanaf het optisch geheugenmedium ontvangt, dat oorspronkelijk naar dat optisch geheugenmedium is 10 doorgelaten door het eerste en tweede gedeelte van de lens, wanneer de dikte van het geheugenmedium een eerste voorafbepaalde dikte is.

12. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de afstand van de objectieflens vanaf het 15 oppervlak van het optisch geheugenmedium varieert volgens de dikte van het optisch geheugenmedium.

13. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de afstand een eerste voorafbepaalde afstand is wanneer het optisch geheugenmedium de eerste 20 voorafbepaalde dikte heeft en de afstand een tweede voorafbepaalde afstand is wanneer het optisch geheugenmedium de tweede voorafbepaalde dikte heeft, waarbij de eerste voorafbepaalde afstand geringer is dan de tweede voorafbepaalde afstand.

14. Optisch opneemapparaat volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het optisch geheugenmedium hetzij een compact disk, hetzij een digitale videoschijf is.

15. Objectieflens voor gebruik in een optisch opneemapparaat, dat verenigbaar is met verschillende typen 30 van optische geheugenmedia, welke objectieflens een aantal gedeelten heeft met verschillende optische eigenschappen, waarbij een van het aantal lensgedeelten in staat is licht op het optische geheugenmedium te focusseren onafhankelijk van het type optisch geheugenmedium.

16. Objectieflens volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het optisch geheugenmedium hetzij een compact 1009796 disk, hetzij een digitale videoschijf is.

17. Objectieflens volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de objectieflens een discontinu gekromd oppervlak heeft.

18. Objectieflens volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het aantal gedeelten van de objectieflens integraal zijn gevormd.

19. Objeetieflens volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het aantal lensgedeelten ten minste bestaat 10 uit: een eerste gedeelte, dat in staat is tot het focusseren van licht, dat wordt uitgezonden door een lichtbron, op het optisch geheugenmedium, onafhankelijk van de dikte van het optisch geheugenmedium, 15 een tweede gedeelte, dat in staat is tot het focusseren van het licht, dat door de lichtbron wordt uitgezonden op het optisch geheugenmedium, wanneer het optisch geheugenmedium een eerste voorafbepaalde dikte heeft, en 20. een derde gedeelte, dat in staat is tot het focusseren van het licht, dat wordt uitgezonden door een lichtbron, op het optisch geheugenmedium, wanneer dat optisch geheugenmedium een tweede voorafbepaalde dikte heeft, die verschilt van de eerste voorafbepaalde dikte.

20. Objectieflens volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat slechts het licht dat door het eerste en het tweede gedeelte passeert wordt gefocusseerd op het optisch geheugenmedium wanneer het optisch geheugenmedium de eerste voorafbepaalde dikte heeft.

21. Objectieflens volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de eerste voorafbepaalde dikte groter is dan de tweede voorafbepaalde dikte.

22. Objectieflens volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het eerste gedeelte is opgesteld in het 35 centrale deel van de lens met inbegrip van het middelpunt, het tweede gedeelte is opgesteld aangrenzend aan het eerste 1009796 gedeelte en het derde gedeelte is opgesteld aangrenzend aan het tweede gedeelte aan de buitenomtrek van de lens.

23. Objectieflens volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het eerste gedeelte vrijwel schijfvormig is 5 uitgevoerd, het tweede gedeelte vrijwel ringvormig is uitgevoerd rond het eerste gedeelte en het derde gedeelte vrijwel ringvormig is uitgevoerd rond het tweede gedeelte.

24. Objectieflens volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de optische eigenschappen van het eerste 10 gedeelte en het derde gedeelte gelijk zijn en de optische eigenschappen van het tweede gedeelte verschillen van zowel die van het eerste gedeelte als die van het derde gedeelte.

25. Objectieflens volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat de optische eigenschappen van de lens kromming 15 omvatten, waarbij de kromming van het tweede gedeelte verschilt van die van het eerste gedeelte en van het derde gedeelte.

26. Objectieflens volgens conclusies 19 of 25, met het kenmerk, dat het tweede gedeelte een uitgesneden gedeelte 20 aan het oppervlak daarvan heeft.

27. Objectieflens volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het eerste en het tweede gedeelte een numerieke apertuur van minder dan 0,4 hebben.

28. Objectieflens volgens conclusie 26, met het 25 kenmerk, dat het optische geheugenmedium hetzij een compact disk, hetzij een digitale videodisk is.

29. Werkwijze voor het focusseren van een lichtbron op een optisch geheugenmedium in een optische inrichting, die verenigbaar is met verschillende typen optische 30 geheugenmedia, welke werkwijze de stappen omvat van: het opvangen van het licht uit een licht emitterende bron, het focusseren van een eerste gedeelte van het licht op het optisch geheugenmedium onafhankelijk van het 35 type van het optisch geheugenmedium, 1009796 het focusseren van een tweede gedeelte van het licht op het optisch geheugenmedium wanneer het optisch geheugenmedium van een eerste voorafbepaald type is, en het focusseren van een derde gedeelte van het licht 5 op het optisch geheugenmedium wanneer het optisch geheugenmedium van een tweede voorafbepaald type is.

30. Werkwijze volgens conclusie 29, met het kenmerk, dat alleen het eerste gedeelte van het licht en het tweede gedeelte van het licht op het optisch geheugenmedium worden 10 gefocusseerd wanneer het optisch geheugenmedium van het eerste voorafbepaalde type is en alleen het eerste gedeelte van het licht en het derde gedeelte van het licht op het optisch geheugenmedium worden gefocusseerd wanneer het optisch geheugenmedium van het tweede voorafbepaalde type 15 is.

31. Werkwijze volgens conclusie 29, met het kenmerk, dat de dikte van het eerste voorafbepaalde type groter is dan de dikte van het tweede voorafbepaalde type.

32. Werkwijze volgens conclusie 30, met het kenmerk, 20 dat het eerste voorafbepaalde type een compact disk is en het tweede voorafbepaalde type een digitale videoschijf. 1009796