DE19640837B4

DE19640837B4 - Optical recording and reproducing apparatus

Info

Publication number: DE19640837B4
Application number: DE19640837A
Authority: DE
Inventors: Kun-ho Suwon Cho; Eung-Ho Kim; Jang-Hoon Yoo; Kyung-hwa Suwon Rim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2016-10-03
Also published as: GB2306045A; KR970023055A; FR2739717B1; JPH09120572A; FR2739717A1; JP3872145B2; KR100200858B1; GB2306045B; ITMI961992A1; DE19640837A1; IT1285223B1; NL1004079A1; NL1004079C2; GB9620677D0

Abstract

Optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit
einer Lichtquelle (900),
einer Objektivlinse (200), die im Lichtweg von der Lichtquelle (900) angeordnet ist, der Ebene einer Aufzeichnungs- oder Wiedergabeplatte zugewandt ist und einen bestimmten effektiven Durchmesser hat,
einem Lichtteiler (700), der zwischen der Objektivlinse (200) und der Lichtquelle (900) vorgesehen ist,
einem Photodetektor (820), der das vom Lichtteiler (700) abgeteilte und von der Aufzeichnungs- oder Wiedergabeplatte reflektierte Licht erfasst, und
einer Lichtsteuereinrichtung (810), die im Lichtweg des Lichtes angeordnet ist und dem Photodetektor (820) zugewandt ist, um einen einfallenden Lichtstrahl derart zu steuern, dass verhindert wird, dass Licht eines Zwischenbereiches zwischen einem achsennahen und einem achsenfernen Bereich des einfallenden Lichtstrahls den Photodetektor (820) erreicht, und das Licht des achsennahen und des achsenfernen Bereichs durch die Lichtsteuereinrichtung (810) hindurchgeht.Optical recording and reproducing apparatus with
a light source (900),
an objective lens (200) disposed in the light path from the light source (900) facing the plane of a recording or reproducing plate and having a certain effective diameter,
a light splitter (700) provided between the objective lens (200) and the light source (900),
a photodetector (820) detecting the light separated by the light divider (700) and reflected by the recording or reproducing plate, and
a light control means (810) disposed in the light path of the light and facing the photodetector (820) for controlling an incident light beam so as to prevent light of an intermediate region between an axis near and an off-axis portion of the incident light beam from the photodetector (820), and the light of the near-axis and off-axis regions passes through the light control means (810).

Description

Priority: 4 October 1995 - Republic of Korea - No. 95-33913

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, die insbesondere eine Information von wenigstens zwei Platten mit verschiedener Stärke wiedergeben und eine Information auf diese Platten aufzeichnen kann.The The invention relates to an optical recording and reproducing apparatus, in particular an information of at least two plates with different Strength play back and record information on these discs.

Eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung zeichnet eine Information, wie beispielsweise Bild- oder Tondaten, auf einen Aufzeichnungsträger, beispielsweise eine oder mehrere Platten, auf und gibt diese Information von der Platte oder den Platten wieder. Eine Platte hat einen Aufbau, bei dem eine Informationsaufzeichnungsfläche auf einem Substrat ausgebildet ist. Das Substrat kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial oder Glas bestehen. Um eine Information von einer Platte mit hoher Aufzeichnungsdichte zu lesen oder auf eine derartige Platte eine Information zu schreiben, muß der Durchmesser des Lichtfleckes sehr klein sein. Dazu wird im allgemeinen eine kleine numerische Apertur der Objektivlinse gewählt und wird eine Lichtquelle mit Licht kurzer Wellenlänge verwandt. Wenn jedoch eine Lichtquelle mit Licht kurzer Wellenlänge verwandt wird, ist die Schräglagetoleranz der Platte bezüglich der optischen Achse verringert. Eine in dieser Weise verringerte Schräglagetoleranz kann wieder dadurch erhöht werden, daß die Stärke der Platte verringert wird.A optical recording and reproducing apparatus draws a Information, such as image or sound data, on a record carrier, for example one or more plates, and gives this information from the Plate or the plates again. A plate has a construction in which an information recording area is formed on a substrate. The substrate may, for example made of a plastic material or glass. For an information to read from or on a record with high recording density such a plate to write information, the diameter must be the spot of light be very small. This is generally a small numerical aperture of the objective lens is selected and becomes a light source with short wavelength light related. However, when using a light source with short wavelength light is the skew tolerance the plate relative the optical axis is reduced. One reduced in this way Skew tolerance can be increased again by this be that the Strength the plate is reduced.

Wenn angenommen wird, daß der Schräglagewinkel der Platte gleich θ ist, dann ergibt sich die Größe des Koma-Aberrationskoeffizienten W₃₁ als:

wobei d und n jeweils die Stärke und den Brechungsindex der Platte wiedergeben. Aus der obigen Beziehung ergibt sich, daß der Koma-Aberrationskoeffizient proportional zur dritten Potenz der numerischen Apertur NA ist. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die numerische Apertur NA der Objektlinse, die für eine herkömmliche Compact Disc CD benötigt wird, gleich 0,45 ist, und daß die numerische Apertur NA, die für eine herkömmliche digitale Bildplatte oder eine digitale Vielseitigkeitsplatte DVD benötigt wird, gleich 0,6 (wegen der höheren Informationsdichte) ist, hat die DVD einen Koma-Aberrationskoeffizienten, der etwa gleich dem 2,34-fachen des Wertes bei einer CD mit gleicher Stärke für einen gegebenen Schräglagewinkel ist. Die maximale Schräglagetoleranz einer DVD ist damit nur etwa gleich der Hälfte derjenigen einer herkömmlichen CD. Damit die maximale Schräglagetoleranz einer DVD mit der einer CD konform geht, sollte daher die Stärke d der DVD verringert werden.Assuming that the slant angle of the slab is θ, the magnitude of the coma aberration coefficient W _{31 is given} as:

where d and n represent the thickness and refractive index of the disk, respectively. From the above relationship, it is found that the coma aberration coefficient is proportional to the cube of the numerical aperture NA. In consideration of the fact that the numerical aperture NA of the object lens required for a conventional compact disc CD is equal to 0.45 and that the numerical aperture NA required for a conventional digital image disc or a digital versatile disc DVD is is equal to 0.6 (because of the higher information density), the DVD has a coma aberration coefficient approximately equal to 2.34 times the value for a CD of equal strength for a given skew angle. The maximum skew tolerance of a DVD is thus only about half that of a conventional CD. So that the maximum skew tolerance of a DVD is compatible with that of a CD, the thickness d of the DVD should be reduced.

Eine derartige Platte mit verringerter Stärke, die mit einer Lichtquelle kürzerer Wellenlänge (hohe Dichte) arbeitet, beispielsweise eine DVD, kann jedoch in einer Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung wie beispielsweise einem Plattenantrieb für eine herkömmliche CD, die mit einer Lichtquelle längerer Wellenlänge arbeitet, nicht benutzt werden, da eine Platte mit einer nicht dem Standard entsprechenden Stärke durch eine sphärische Aberration in einem Maß beeinflußt wird, das dem Unterschied in der Stärke der Platte gegenüber der Stärke einer normalen Platte entspricht. Wenn die sphärische Aberration extrem zunimmt, hat der Lichtfleck, der auf der Platte gebildet wird, nicht die Lichtintensität, die zur Informationsaufzeichnung benötigt wird, was eine genaue Informationsaufzeichnung verhindert. Während der Wiedergabe der Information ist darüber hinaus das Signalrauschverhältnis zu niedrig, um die aufgezeichnete Information genau wiederzugeben.A such reduced-thickness plate associated with a light source shorter wavelength (high density) works, such as a DVD, but can work in a recording and reproducing apparatus such as a disk drive for a conventional CD longer with a light source wavelength does not work, because a plate with a not the Standard appropriate strength through a spherical Aberration is affected to a degree the difference in strength opposite the plate the strength a normal plate corresponds. When the spherical aberration increases extremely, the light spot formed on the plate does not have that Light intensity, which is needed for information recording, what an accurate Information recording prevented. While playing the information is about it in addition, the signal-to-noise ratio too low to accurately reflect the recorded information.

Es wird daher eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung benötigt, die mit einer Lichtquelle kurzer Wellenlänge von beispielsweise 650 nm arbeitet, und mit Platten verschiedener Stärke, wie beispielsweise einer CD oder einer DVD, kompatibel ist.It becomes therefore an optical recording and reproducing apparatus needed those with a short wavelength light source of, for example, 650 nm works, and with plates of different strength, such as a CD or a DVD, is compatible.

Zu diesem Zweck werden Forschungen an Vorrichtungen durchgeführt, die eine Information auf zwei verschiedene Plattenarten mit verschiedener Stärke mit einer einzigen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung aufzeichnen und wiedergeben können und mit einer Lichtquelle kürzerer Wellenlänge arbeiten. Linsenanordnungen aus einer Kombination einer Hologrammlinse und einer Brechungslinse sind beispielsweise in der JP-OS-7-98431 A und in der EP 0 610 055 A2 beschrieben.For this purpose, research is being conducted on apparatuses capable of recording and reproducing information on two different types of disk of different thicknesses with a single optical recording and reproducing apparatus and operating with a shorter wavelength light source. Lens arrangements of a combination of a hologram lens and a refractive lens are exemplified in U.S. Patent Nos. 5,378,774 JP-OS-7-98431 A and in the EP 0 610 055 A2 described.

Die 1 und 2 der zugehörigen Zeichnung zeigen die Fokussierung von Beugungslicht nullter Ordnung und erster Ordnung auf Platten 3a und 3b mit verschiedener Stärke jeweils. Wie es in diesen beiden Figuren dargestellt ist, sind eine Hologrammlinse 1, die mit einem Muster 11 versehen ist, und eine Brechungsobjektivlinse 2 im Lichtweg vor den Platten 3a und 3b angeordnet. Das Muster 11 beugt einen Lichtstrahl 4 von einer nicht dargestellten Lichtquelle, der durch die Hologrammlinse 1 hindurchgeht, um dadurch das hindurchgehende Licht in gebeugtes Licht 41 erster Ordnung und gebeugtes Licht 40 nullter Ordnung aufzuteilen, die jeweils an einer anderen Stelle auf der optischen Achse mit einer anderen Intensität durch die Objektivlinse 2 fokussiert werden. Die beiden verschiedenen Fokussierungspunkte sind die angemessenen Fokussierungspunkte auf der dickeren Platte 3b und der dünneren Platte 3a jeweils, so daß Datenlese- und -schreibvorgänge bezüglich Platten mit verschiedener Stärke möglich sind.The 1 and 2 The accompanying drawing shows the focusing of zero order diffraction light and first order on plates 3a and 3b with different strength each. As shown in these two figures are a hologram lens 1 that with a pattern 11 is provided, and a refractive lens 2 in the light path in front of the plates 3a and 3b arranged. The pattern 11 bows a ray of light 4 from a light source, not shown, passing through the hologram lens 1 passes through, thereby the transmitted light in diffracted light 41 first order and diffracted light 40 zeroth order, each at a different location on the optical axis with a different intensity through the objective lens 2 be focused. The two different focus points are the appropriate focus dots on the thicker plate 3b and the thinner plate 3a respectively, so that data reading and writing operations with respect to disks of different thickness are possible.

Wenn ein derartiges Linsensystem verwandt wird, wird jedoch durch die Aufteilung des Lichtes in zwei Strahlen (d. h. Licht nullter Ordnung und erster Ordnung) durch die Hologrammlinse 1 der Nutzungswirkungsgrad des tatsächlich benutzten Lichtes (reflektiert und teilweise zweimal gebeugt, erster Ordnung) auf etwa 15% herabgesetzt. Da weiterhin während des Lesevorgangs die Information nur von einem der beiden Lichtstrahlen getragen wird, während der andere Lichtstrahl keine Information trägt, wird der Lichtstrahl, der keine Information trägt, als Störung oder Rauschen erfaßt. Schließlich erfordert die Herstellung einer derartigen Hologrammlinse einen Arbeitsvorgang mit hoher Genauigkeit zum Ätzen eines feinen Hologramm-Musters, was die Herstellungskosten erhöht.However, when such a lens system is used, the division of the light into two beams (ie zeroth order and first order light) is by the hologram lens 1 the utilization efficiency of the light actually used (reflected and partially diffracted twice, first order) is reduced to about 15%. Further, since during the reading operation the information is carried by only one of the two light beams while the other light beam carries no information, the light beam carrying no information is detected as noise. Finally, the manufacture of such a hologram lens requires a high accuracy operation for etching a fine hologram pattern, which increases the manufacturing cost.

3 der zugehörigen Zeichnung zeigt schematisch eine weitere herkömmliche optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, die in der US-PS-5 281 797 beschrieben ist. Diese optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung enthält eine variable Blende 1a zum Verändern des Öffnungsdurchmessers, so daß Daten auf eine Platte mit Licht längerer Wellenlänge sowie auf eine Platte mit Licht kürzerer Wellenlänge aufgezeichnet werden können, wobei die Platten jedoch die gleiche Stärke haben, und eine Information von diesen Platten wiedergegeben werden kann. Die variable Blende 1a ist zwischen einer Objektivlinse 2 und einer Kollimatorlinse 5 vorgesehen. Die variable Membran 1a steuert einen Lichtstrahl 4 von einer Lichtquelle 9, der über einen Strahlteiler 6 übertragen wird, indem sie in passender Weise die Fläche des Strahldurchgangsbereiches, d. h. die numerische Apertur NA, einstellt. Die diametrale Apertur der variablen Membran 1a wird nach Maßgabe der von der benutzten Platte benötigten Lichtfleckgröße eingestellt, und es geht immer der ringförmige Strahl 4a des zentralen Bereiches hindurch, während selektiv der Strahl 4b des Umfangsbereiches durchgelassen oder blockiert wird. In 3 sind weiterhin eine Fokussierungslinse 7 und ein Photodetektor 8 dargestellt. 3 The accompanying drawing schematically shows another conventional optical recording and reproducing apparatus shown in FIG U.S. Patent No. 5,281,797 is described. This optical recording and reproducing apparatus includes a variable aperture 1a for changing the aperture diameter so that data can be recorded on a longer wavelength light plate as well as on a shorter wavelength light plate, but the plates have the same thickness and information can be reproduced from these plates. The variable aperture 1a is between an objective lens 2 and a collimator lens 5 intended. The variable membrane 1a controls a ray of light 4 from a light source 9 that has a beam splitter 6 is transmitted by appropriately adjusting the area of the beam passing area, that is, the numerical aperture NA. The diametrical aperture of the variable membrane 1a is set in accordance with the spot size required by the used disk, and the annular beam always passes 4a of the central area while selectively the beam 4b the peripheral area is transmitted or blocked. In 3 continue to be a focusing lens 7 and a photodetector 8th shown.

Wenn bei einer optischen Vorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau die variable Blende aus einer mechanischen Blende besteht, hängt die Änderung ihrer konstruktiven Resonanzcharakteristik von der effektiven Apertur der Blende ab. Der Einbau der Blende an einem Betätigungsglied zum Betreiben der Objektivlinse ist in der Praxis schwierig. Um dieses Problem zu beseitigen, könnten Flüssigkristalle zur Bildung der Blende benutzt werden. Das jedoch behindert in starkem Maße die Ausbildung des Systems im Kleinformat, beeinträchtigt die Wärmebeständigkeit und Dauerhaftigkeit und erhöht die Herstellungskosten.If in an optical device having the structure described above the variable aperture consists of a mechanical aperture, the change depends its constructive resonance characteristic of the effective aperture the aperture off. The installation of the panel on an actuator to operate the objective lens is difficult in practice. Around could eliminate this problem Liquid crystals for Formation of the aperture can be used. However, that hinders in strong Measures the Formation of the system in small format, affects the heat resistance and durability and increased the manufacturing costs.

Als Alternative können auch separate Objektivlinsen für jede Platte vorgesehen werden, so daß eine bestimmte Objektivlinse für eine bestimmte Platte benutzt wird. Da in diesem Fall jedoch eine Antriebseinrichtung benötigt wird, um die Linsen zu wechseln, wird der Aufbau kompliziert und nehmen die Herstellungskosten entsprechend zu.When Alternative can also separate objective lenses for each Plate be provided so that a certain objective lens for a particular plate is used. In this case, however, one Drive device required is to change the lenses, the construction becomes complicated and the manufacturing costs increase accordingly.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung zu schaffen, die unter geringen Kosten und problemlos hergestellt werden kann.It An object of the invention is an optical recording and To provide reproducing apparatus, which at low cost and can be easily made.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll weiterhin der Lichtausnutzungsgrad höher sein und sollen Lichtflecken mit geringerer Aberration gebildet werden können.at the device according to the invention should continue to be the degree of light utilization higher and light spots can be formed with less aberration.

Diese Aufgabe wird durch eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by an optical recording and reproducing apparatus solved with the features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine im wesentlichen sphärische Linse oder Fresnel-Linse als Objektivlinse verwandt werden. Die Lichtsteuereinrichtung kann getrennt an einem separaten Bauteil vorgesehen sein. Die Lichtsteuereinrichtung kann auch an irgendeinem optische Bauelement vorgesehen sein, das im Lichtweg zum Photodetektor angeordet ist.at the device according to the invention can a substantially spherical one Lens or Fresnel lens can be used as an objective lens. The light control device can be provided separately on a separate component. The light control device can also be provided on any optical device, the is angeordet in the light path to the photodetector.

Die Lichtsteuereinrichtung kann in Form eines Beschichtungsfilmes zum Blockieren, Absorbieren, Streuen oder Reflektieren des Lichtes vorgesehen sein. Die Lichtsteuereinrichtung kann auch als ein unabhängiges transparentes Bauelement, das im Lichtdurchgangsbereich vorgesehen ist, oder als eine Lichtsteuerrille oder -nut an einem bestehenden optischen Bauelement vorgesehen sein, um das Licht zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich zu streuen oder zu reflektieren.The Light control device may be in the form of a coating film for Blocking, absorbing, scattering or reflecting the light provided be. The light controller may also be considered an independent transparent Component provided in the light passage region, or as one Light control groove or groove on an existing optical device be provided to the light between the near-axis and the axis away Scatter or reflect area.

Der Lichtsteuerfilm oder die Lichtsteuernut als Lichtsteuereinrichtung haben die Form eines Ringes oder eines Polygonalzuges, beispielsweise eines Rechteckes oder Quadrates. Es ist bevorzugt, daß die Lichtsteuernut so ausgebildet ist, daß sie unter einem bestimmten Winkel schräg verläuft oder sphärisch ist, wobei ihre Bodenebene nicht senkrecht bezüglich des Lichtweges verläuft, so daß das einfallende Licht in einer Richtung reflektiert werden kann, die nicht parallel zum Lichtweg verläuft.Of the Light control film or the Lichtsteuernut as a light control device have the shape of a ring or a Polygonalzuges, for example a rectangle or square. It is preferable that the light control groove is so designed that she slanting at a certain angle or being spherical, wherein its ground plane is not perpendicular to the light path, so that this incident light can be reflected in a direction that is not runs parallel to the light path.

Bei der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung ist es bevorzugt, daß der Photodetektor einen Erfassungsbereich mit einer Größe, die dem Licht des achsennahen Bereiches entspricht, das von einer dicken Platte reflektiert wird, und einen Erfassungsbereich mit einer Größe hat, die dem Licht des achsennahen und achsenfernen Bereiches entspricht, das von einer dünnen Platte reflektiert wird, so daß für die dicke Platte nur das achsennahe Licht erfaßt wird, während für die dünne Platte sowohl das achsennahe als auch das achsenferne Licht erfaßt werden.In the optical recording and reproducing apparatus of the present invention, it is preferable that the photodetector has a detection area having a size close to the light of the axis a range reflected from a thick plate and having a detection area of a size corresponding to the light of the near-axis and off-axis area reflected from a thin plate, so that only the near-axis light is detected for the thick plate , while for the thin plate both the near-axis and the off-axis light are detected.

Es ist weiterhin bevorzugt, daß der Photodetektor einen ersten Erfassungsbereich, der in mehrere Teile unterteilt ist, und einen zweiten Erfassungsbereich hat, der in mehrere Teile unterteilt ist und den ersten Erfassungsbereich umgibt. Der erste Erfassungsbereich hat eine Größe, die dem Licht des achsennahen Bereiches entspricht, das von der dicken Platte reflektiert wird, und der zweite Erfassungsbereich hat eine Größe, die dem Licht des achsennahen und achsenfernen Bereiches entspricht, das von der dünnen Platte reflektiert wird, so daß für die dicke Platte nur das achsennahe Licht erfaßt wird, während für die dünne Platte sowohl das achsennahe als auch das achsenferne Licht erfaßt werden. Es ist weiterhin bevorzugt, daß der zweite Erfassungsbereich das Licht außerhalb des achsennahen Bereiches, d. h. das Licht des achsenfernen Bereiches, in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Platte und der Objektivlinse empfängt.It is further preferred that the Photodetector a first detection area, which is divided into several parts is divided, and has a second detection area in several parts is divided and surrounds the first detection area. The first detection area has a size that matches the light of the axis Range reflected from the thick plate, and the second detection area has a size that corresponds to the light of the near-axis and far away from the thin plate, so that for the thick plate only the near-axis light is detected while for the thin plate both the near-axis and the off-axis light are detected. It is further preferred that the second detection area the light outside the area near the axis, d. H. the light of the off-axis area, depending on from the distance between the plate and the objective lens.

Es ist insbesondere bevorzugt, daß der erste Erfassungsbereich und der zweite Erfassungsbereich des Photodetektors, der den ersten Erfassungsbereich umgibt, beide, was ihren Gesamtaufbau anbetrifft, vertikal und horizontal symmetrisch sind. Insbesondere sind die jeweiligen Bereiche in jeweils vier Teile symmetrisch unterteilt.It is particularly preferred that the first detection area and the second detection area of the photodetector, which surrounds the first detection area, both what their overall structure are symmetrical, vertical and horizontal. Especially the respective areas are divided symmetrically into four parts each.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnungen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigenin the The following is based on the accompanying drawings a particularly preferred embodiment closer to the invention described. Show it

1 und 2 schematisch eine herkömmliche optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit einer Hologrammlinse, wobei die Zustände dargestellt sind, in denen ein Lichtstrahl auf einer dünnen Platte und auf einer dicken Platte jeweils fokussiert ist, 1 and 2 schematically a conventional optical recording and reproducing apparatus with a hologram lens, the states are shown, in which a light beam is focused on a thin plate and on a thick plate, respectively,

3 schematisch eine weitere herkömmliche optische Auf zeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, 3 schematically another conventional optical recording and reproducing apparatus,

4 schematisch das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, 4 schematically the embodiment of the optical recording and reproducing apparatus according to the invention,

5 in einer Teilansicht die Beziehung zwischen einem Photodetektor und einem Lichtsteuerfilm bei der in 4 dargestellten Vorrichtung, 5 in a partial view, the relationship between a photodetector and a light control film in the in 4 illustrated device,

6 eine Draufsicht auf einen Acht-Segment-Photodetektor für die erfindungsgemäße Vorrichtung, 6 a top view of an eight-segment photodetector for the device according to the invention,

7–9 Draufsichten, die den Lichtempfangsbereich zeigen, der auf dem Acht-Segment-Photodetektor durch eine Objektivlinsenposition relativ zu einer dünnen Platte und zu einer dicken Platte jeweils gebildet wird, und 7 - 9 Plan views showing the light receiving area formed on the eight-segment photodetector by an objective lens position relative to a thin plate and a thick plate, respectively, and

13 in einem Diagramm ein Fokussignal, das von dem in 6 dargestellten Acht-Segment-Photodetektor erhalten wird. 13 in a diagram, a focus signal coming from the in 6 shown eight-segment photodetector is obtained.

Gemäß der Erfindung wird unter den Lichtstrahlen, die zum Photodetektor gehen, der Lichtstrahl um die mittlere Achse des Lichtweges, d. h. das Licht im Zwischenbereich zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich (mit vielen Komponenten der sphärischen Aberration), blockiert oder abgeschirmt, so daß das Licht mit weniger Komponenten der sphärischen Aberration den Photodetektor erreicht, wodurch das Fokussignal stabilisiert wird. Es läßt sich somit ein Plattenantrieb, der kompatibel für Platten mit verschiedener Stärke, beispielsweise eine CD mit einer Stärke von 1,2 mm und eine digitale Bildplatte mit einer Stärke von 0,6 mm, verwandt werden kann, problemlos mit niedrigen Kosten herstellen. Der achsennahe Bereich ist der Bereich um die mittlere Achse der Linse (als optische Achse in der Optik definiert), der eine im wesentlichen vernachlässigbare Aberration hat, während der achsenferne Bereich der Bereich ist, der weiter als der achsennahe Bereich von der optischen Achse entfernt ist, wobei der Zwischenbereich der Bereich zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich ist.According to the invention becomes the light beam among the light beams going to the photodetector around the middle axis of the light path, d. H. the light in the intermediate area between the near-axis and the off-axis area (with many components the spherical one Aberration), blocked or shielded, so that the light with fewer components the spherical one Aberration reaches the photodetector, whereby the focus signal is stabilized. It can be thus a disk drive that is compatible with disks with different Strength, For example, a CD with a thickness of 1.2 mm and a digital Image plate with a thickness of 0.6 mm, can be used easily at low cost produce. The near-axis area is the area around the middle Axis of the lens (defined as optical axis in optics), the a substantially negligible one Aberration has while the off-axis area is the area further than the near-axis Area away from the optical axis, with the intermediate area the area between the near-axis and the off-axis area is.

4 zeigt schematisch das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, wobei in 4 die Lichtfokussierungen auf einer dünnen Platte und auf einer dicken Platte im Vergleich zueinander dargestellt sind. 4 schematically shows the embodiment of the optical recording and reproducing apparatus according to the invention, wherein in 4 the light focuses are shown on a thin plate and on a thick plate in comparison to each other.

In 4 sind eine dünne Platte 300a (beispielsweise eine digitale Bildplatte mit einer Stärke von 0,6 mm) und eine dicke Platte (beispielsweise eine CD mit einer Stärke von 1,2 mm) dargestellt.In 4 are a thin plate 300a (for example, a 0.6 mm thick digital image plate) and a thick plate (for example, a 1.2 mm thick CD).

Eine gemeinsame Objektivlinse 200 ist vor der digitalen Bildplatte 300a und der CD 300b angeordnet. Die Objektivlinse 200, die einen bestimmten effektiven Durchmesser hat, fokussiert einfallendes Licht 400 von einer Lichtquelle 900 auf die Platte 300a oder 300b oder empfängt das von der Platte 300a oder 300b reflektierte Licht. Eine Lambda-Viertelplatte 500 ist an der Rückseite der Objektivlinse 200 vorgesehen. Ein Strahlteiler 700 befindet sich zwischen der Lambda-Viertelplatte 500 und einer Kollimatorlinse 600, die neben der Lichtquelle 900 angeordnet ist.A common objective lens 200 is in front of the digital image plate 300a and the CD 300b arranged. The objective lens 200 , which has a certain effective diameter, focuses incident light 400 from a light source 900 on the plate 300a or 300b or receive that from the plate 300a or 300b reflected light. A lambda quarter plate 500 is at the back of the objective lens 200 intended. A beam splitter 700 is located between the lambda quarter plate 500 and one collimator lens 600 , in addition to the light source 900 is arranged.

Eine Fokussierungslinse 800, ein Lichtsteuerelement 810 und ein Photodetektor 820 sind im Lichtweg des reflektierten Lichtes vom Strahlteiler 700 angeordnet. Der Photodetektor 820 ist elektrisch mit einer magneto-optischen Plattenbestimmungseinrichtung 830 verbunden. Die magneto-optische Plattenbestimmungseinrichtung 830 ist mit einem Differentialverstärker 841 und einem Addierer 842 zum Bilden eines magneto-optischen Signals verbunden.A focusing lens 800 , a light control element 810 and a photodetector 820 are in the light path of the reflected light from the beam splitter 700 arranged. The photodetector 820 is electrically with a magneto-optical disk determining device 830 connected. The magneto-optical disk determining device 830 is with a differential amplifier 841 and an adder 842 connected to form a magneto-optical signal.

Bei der optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau besteht das Lichtsteuerelement 810 aus einem transparenten Material und weist das Lichtsteuerelement 810 auf seiner Oberfläche einen Lichtsteuerfilm 811 auf, um das Licht im Zwischenbereich zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich, das viele Komponenten der sphärischen Aberration hat, unter den hindurchgehenden und zum Photodetektor 820 gehenden Lichtstrahlen zu absorbieren, zu streuen oder zu reflektieren.In the optical recording and reproducing apparatus having the above-described structure, the light control element is composed 810 made of a transparent material and has the light control element 810 on its surface a light control film 811 to detect the light in the intermediate region between the near-axis and the off-axis region, which has many components of spherical aberration, under the passing and the photodetector 820 absorbing, scattering or reflecting light rays.

Das heißt mit anderen Worten, daß in der in 5 dargestellten Weise der Lichtsteuerfilm 811 das Licht des Zwischenbereiches zwischen dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich, das viele Komponenten der sphärischen Aberration hat, steuert, z. B. blockiert, absorbiert, streut, beugt, bricht oder reflektiert. Das hat zur Folge, daß nur die Lichtstrahlen des achsennahen und des achsenfernen Bereiches den Photodetektor 820 erreichen. Der Lichtsteuerfilm 811 zum Blockieren des Lichtes des Zwischenbereiches kann verschiedene Formen, wie beispielsweise die Form eines Kreisringes oder eines Polygonzuges, beispielsweise eines Quadrates oder eines Fünfecks, haben. Bei verschiedenen Ausbildungsformen kann der Lichtsteuerfilm 811 auch als Beschichtungsfilm oder als eine physikalische oder körperliche Struktur zum Blockieren des Lichtweges vorgesehen sein. Unter dem Lichtsteuerfilm 811 ist eine Einrichtung zur Lichtsteuerung im weitesten Sinne zu verstehen.In other words, that means in the in 5 shown, the light control film 811 the light of the intermediate region between the near-axis and the off-axis region having many components of spherical aberration controls, e.g. B. blocks, absorbs, scatters, bends, breaks or reflects. This has the consequence that only the light rays of the near-axis and the off-axis region the photodetector 820 to reach. The light control film 811 For blocking the light of the intermediate region may have various shapes, such as the shape of a circular ring or a polygon, for example, a square or a pentagon. In various embodiments, the light control film 811 also be provided as a coating film or as a physical or physical structure for blocking the light path. Under the light control film 811 is to understand a device for lighting control in the broadest sense.

Der Photodetektor 820 hat den folgenden Aufbau. Was den Gesamtaufbau anbetrifft, so ist der Photodetektor 820 quadratisch. Ein erster Erfassungsbereich 821, der in vier Teile unterteilt ist, befindet sich in der Mitte, und ein zweiter Erfassungsbereich 822, der in vier Teile unterteilt ist, ist um den ersten Erfassungsbereich 821 herum vorgesehen. Der erste Erfassungsbereich 821 weist vier quadratische Lichterfassungselemente A1, B1, C1 und D1 auf, und der zweite Lichterfassungsbereich 822 weist vier L-förmige Lichterfassungselemente A2, B2, C2 und D2 auf.The photodetector 820 has the following structure. As far as the overall structure is concerned, so is the photodetector 820 square. A first detection area 821 , which is divided into four parts, is located in the middle, and a second detection area 822 , which is divided into four parts, is around the first detection area 821 provided around. The first detection area 821 has four square light detection elements A1, B1, C1 and D1, and the second light detection area 822 has four L-shaped light detection elements A2, B2, C2 and D2.

Der erste Erfassungsbereich 821 ist so groß wie ein äußeres Quadrat, das tangential bezüglich des Lichtverteilungsbereiches gezogen wird, der durch das Licht erzeugt wird, das durch die Innenseite des Lichtsteuerfilmes 811 geht, wenn sich die Objektivlinse 200 im fokussierten Zustand bezüglich der digitalen Bildplatte 300a befindet. In diesem Zustand ist der zweite Erfassungsbereich 822 groß genut, um alle Lichtstrahlen abzudecken, die jenseits des Lichtsteuerfilms 811 auftreffen. Das wird im folgenden anhand der 7–12 näher beschrieben.The first detection area 821 is as large as an outer square drawn tangentially with respect to the light distribution area generated by the light passing through the inside of the light control film 811 goes when the objective lens 200 in the focused state with respect to the digital image plate 300a located. In this state, the second detection area 822 big enough to cover all the light rays that are beyond the light control film 811 incident. This will be explained below using the 7 - 12 described in more detail.

7 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß sich die Objektivlinse 200 in einer fokussierten Position bezüglich der digitalen Bildplatte 300a befindet. Der Lichtverteilungsbereich des achsennahen Lichtes, das durch die Innenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, tangiert innen den ersten Erfassungsbereich 821. Das Licht, das über die Außenseite des Lichtsteuerfilmes 811 geht, ist eng nur im zweiten Erfassungsbereich 822 verteilt. 7 shows the light distribution in the event that the objective lens 200 in a focused position with respect to the digital image plate 300a located. The light distribution area of the near-axis light passing through the inside of the light control film 811 goes, touches the first detection area inside 821 , The light that passes over the outside of the light control film 811 is tight is only in the second coverage 822 distributed.

8 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß die Objektivlinse 200 im fernfokussierten Zustand bezüglich der digitalen Bildplatte 300a ist. Wie es in 8 dargestellt ist, erstreckt sich dann die Lichtverteilung horizontal, das heißt über die horizontalen Lichtempfangselemente B2, B1, D1 und D2. 8th shows the light distribution in the event that the objective lens 200 in the far-focused state with respect to the digital image disk 300a is. As it is in 8th is shown, the light distribution then extends horizontally, that is, via the horizontal light receiving elements B2, B1, D1 and D2.

9 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß die Objektivlinse 200 sich in einer nahfokussierten Position bezüglich der digitalen Bildplatte 300a befindet. Dann ist in der in 9 dargestellten Weise der Lichtverteilungsbereich 820c vertikal langgestreckt, so daß er sich über die vertikalen Lichtempfangselemente A2, A1, C1 und C2 erstreckt. 9 shows the light distribution in the event that the objective lens 200 in a near-focused position with respect to the digital image plate 300a located. Then in the in 9 shown, the light distribution area 820c vertically elongated so as to extend over the vertical light-receiving elements A2, A1, C1 and C2.

10 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß sich die Objektivlinse 200 in einer fokussierten Position bezüglich einer CD 300b befindet. Der Lichtverteilungsbereich für das achsennahe Licht, das durch die Innenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, tangiert innen den ersten Erfassungsbereich 821, wie es bei der digitalen Bildplatte 300a der Fall ist. Das Licht, das über die Außenseite des Lichtsteuerfilmes 811 geht, ist weit im zweiten Erfassungsbereich 822 verteilt, derart, daß der zweite Erfassungsbereich 822 den Lichtverteilungsbereich für das Licht, das über die Außenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, innen tangiert. 10 shows the light distribution in the event that the objective lens 200 in a focused position with respect to a CD 300b located. The light distribution area for the near-axis light passing through the inside of the light control film 811 goes, touches the first detection area inside 821 as with the digital image plate 300a the case is. The light that passes over the outside of the light control film 811 goes is far in the second coverage area 822 distributed, such that the second detection area 822 the light distribution area for the light that passes over the outside of the light control film 811 goes inside, touched.

11 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß die Objektivlinse 200 im fernfokussierten Zustand bezüglich der CD 300b ist. Wie es in 11 dargestellt ist, ist dann die Lichtverteilung horizontal langgestreckt, so daß sie über die horizontalen Lichtempfangselemente B2, B1, D1 und D2 geht. Dabei ist das Licht, das durch die Innenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, auch im ersten Erfassungsbereich 821 verteilt, und ist das Licht, das über die Außenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, so verteilt, daß es im zweiten Erfassungsbereich 822 horizontal langgestreckt ist. 11 shows the light distribution in the event that the objective lens 200 in the far-focused state with respect to the CD 300b is. As it is in 11 is shown, then the light distribution is horizontally elongated so that it goes over the horizontal light receiving elements B2, B1, D1 and D2. Here, the light passing through the inside of the light control film 811 goes, even in the first coverage 821 distributed, and is the light that is on the outside te of the light control film 811 goes, so distributed that it is in the second coverage area 822 horizontally elongated.

12 zeigt die Lichtverteilung für den Fall, daß sich die Objektivlinse 200 in einem nahfokussierten Zustand bezüglich der CD 300b befindet. Im Gegensatz zu 11 ist in diesem Fall der Lichtverteilungsbereich vertikal langgestreckt, so daß er über die vertikalen Lichtempfangselemente A2, A1, C1 und C2 geht. Dabei ist jedoch das Licht, das über die Innenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, gleichfalls im ersten Erfassungsbereich 821 verteilt. 12 shows the light distribution in the event that the objective lens 200 in a near-focused state with respect to the CD 300b located. In contrast to 11 In this case, the light distribution area is vertically elongated to pass over the vertical light receiving elements A2, A1, C1 and C2. However, it is the light that passes over the inside of the light control film 811 goes, also in the first coverage area 821 distributed.

Wie es oben beschrieben wurde, erreicht gemäß der Erfindung nur das Licht, das über die Innenseite des Lichtsteuerfilms 811 geht, d. h. das achsennahe Licht mit geringer sphärischen Aberration, den ersten Erfassungsbereich 821.As described above, according to the invention, only the light reaching over the inside of the light control film reaches 811 ie the near-field light with low spherical aberration, the first detection area 821 ,

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung werden dann, wenn eine Information von einer dünnen Platte, beispielsweise einer digitalen Bildplatte 300a, wiedergegeben wird oder auf diese aufgezeichnet wird, Signale verwandt, die sowohl vom ersten als auch vom zweiten Erfassungsbereich 821 und 822 erzeugt werden. Wenn eine Information von einer dicken Platte, beispielsweise einer CD 300b, wiedergegeben werden soll oder auf eine derartige Platte eine Information aufgezeichnet werden soll, dann wird nur ein Signal vom ersten Erfassungsbereich und nicht vom zweiten Erfassungsbereich 821 verwandt.In operation of the optical recording and reproducing apparatus of the present invention, when information is acquired from a thin disk such as a digital image disk 300a , is reproduced or recorded on, signals related to both the first and the second detection area 821 and 822 be generated. If information from a thick disk, such as a CD 300b , is to be reproduced or information is to be recorded on such a disk, then only one signal from the first detection area and not from the second detection area 821 related.

13 zeigt eine graphische Darstellung zum Vergleich eines Fokussignals S1, das aus dem Signal erhalten wird, das nur vom ersten Erfassungsbereich 821 für den Fall erzeugt wird, daß der Lichtsteuerfilm 811 bei einer dicken Platte, beispielsweise einer CD, benutzt wird, mit einem Fokussignal S2, das von allen Signalen erhalten wurde, die vom ersten und zweiten Erfassungsbereich 821 und 822 für den Fall erzeugt werden, daß der Lichtsteuerfilm 811 nicht bei einer dicken Platte, beispielsweise nicht bei einer CD, benutzt wird. Die Breite des ersten Erfassungsbereiches 821 für den Photodetektor, der dabei benutzt wurde, lag bei 90 μm, und die Breite des zweiten Erfassungsbereiches 822, der den ersten Erfassungsbereich 821 umschließt, lag bei 160 μm. Wie es in 13 dargestellt ist, wird dann, wenn bei einer CD 300b der Lichtsteuerfilm 811 verwandt wird und der erste Erfassungsbereich 821 benutzt wird, ein stabileres Fokussignal S1 verglichen mit dem Fall erhalten, in dem der erste und der zweite Erfassungsbereich 821 und 822 benutzt werden. Bei einer CD wird weiterhin dafür gesorgt, daß das achsenferne Licht, das ein hohes Maß an sphärischer Aberration zeigt, weit im zweiten Erfassungsbereich 822 verteilt wird. Das Fokussignal S2 nimmt daher zu, und die Symmetrie für die Fokussierungsrichtung kann beibehalten werden. 13 FIG. 12 is a graph for comparing a focus signal S1 obtained from the signal only from the first detection area. FIG 821 is generated in the case that the light control film 811 is used on a thick disk such as a CD, with a focus signal S2 obtained from all the signals from the first and second detection areas 821 and 822 be generated in the event that the light control film 811 not on a thick plate, for example not on a CD. The width of the first detection area 821 for the photodetector used was 90 μm, and the width of the second detection range 822 , the first detection area 821 encloses, was 160 microns. As it is in 13 is shown, then when a CD 300b the light control film 811 is used and the first detection area 821 is used to obtain a more stable focus signal S1 as compared with the case where the first and second detection areas 821 and 822 to be used. In a CD, it is further ensured that the off-axis light, which exhibits a high degree of spherical aberration, is far in the second detection range 822 is distributed. Therefore, the focus signal S2 increases, and the symmetry for the focusing direction can be maintained.

Um in der oben beschriebenen Weise bei der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung eine Information von zwei Platten mit verschiedener Stärke, d. h. von einer CD und von einer digitalen Bildplatte, zu lesen, werden ein Lichtsteuerfilm und ein Acht-Segment-Photodetektor verwandt, derart, daß nur das achsennahe Licht am Photodetektor empfangen wird, wenn die Information von einer CD gelesen wird, und das achsennahe und achsenferne Licht vom Photodetektor empfangen werden, wenn die Information nicht von einer CD gelesen wird. Wenn daher eine dicke Platte benutzt wird, wird ein Signal erhalten, das dem achsennahen Bereich entspricht. Wenn eine dünne Platte benutzt wird, wird ein relativ stabiles Signal erhalten, das beiden Bereichen, d. h. dem achsennahen und dem achsenfernen Bereich, entspricht.Around in the manner described above in the optical inventive Recording and reproducing apparatus information of two disks with different strength, d. H. from a CD and from a digital image disk, to read, a light control film and an eight-segment photodetector are used, such that only the near-axis light is received at the photodetector when the information is read from a CD, and the near-axis and off-axis light from Photodetector are received when the information is not from a CD is read. Therefore, when a thick plate is used, get a signal that corresponds to the near-axis area. If a thin one Plate is used, a relatively stable signal is obtained, the two areas, d. H. the axis-near and the axis-distant Range, corresponds.

Verglichen mit herkömmlichen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtungen verwendet in der oben beschriebenen Weise die erfindungsgemäße Vorrichtung somit eine das Licht blockierende oder streuende Einrichtung, die einfach und leicht herzustellen ist, beispielsweise einen Lichtsteuerfilm, der auf einem transparenten Element ausgebildet ist, oder eine lichtblockierende oder -streuende Nut, die auf der Objektivlinse ausgebildet ist, während im Gegensatz dazu die herkömmliche Vorrichtung eine komplizierte und mit hohen Kosten verbundene Hologrammlinse verwendet. Da das Licht ausgenutzt wird, ohne durch eine Hologrammlinse aufgeteilt zu werden, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung auch einen höheren Lichtausnutzungsgrad. Da weiterhin ein Signal erhalten wird, das den Plattentyp unterscheiden kann, ist ein separates Bauelement zum Unterscheiden des Plattentyps nicht erforderlich.Compared with conventional optical recording and Reproduction devices used in the manner described above the device according to the invention thus a light blocking or scattering device, the simple and easy to manufacture, for example a light control film, which is formed on a transparent element, or a light blocking or scattering groove formed on the objective lens, while in contrast, the conventional device a complicated and costly hologram lens used. Because the light is exploited without passing through a hologram lens to be split, the device according to the invention also has a higher degree of light utilization. Further, since a signal is obtained that distinguishes the disc type can not be a separate device for distinguishing the plate type required.

Claims

Optical recording and reproducing apparatus with a light source ( 900 ), an objective lens ( 200 ) in the light path from the light source ( 900 ) facing the plane of a recording or reproducing plate and having a certain effective diameter, a light splitter ( 700 ) located between the objective lens ( 200 ) and the light source ( 900 ), a photodetector ( 820 ), that of the light divider ( 700 detected light reflected from the recording or reproducing plate, and a light control device ( 810 ), which is arranged in the light path of the light and the photodetector ( 820 ) to control an incident light beam so as to prevent Light of an intermediate region between an axis-near and an off-axis region of the incident light beam, the photodetector ( 820 ), and the light of the near-axis and the off-axis region is detected by the light control device (FIG. 810 ) goes through.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the light control device ( 810 ) is provided as a separate transparent component.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the light control device ( 810 ) in the form of a coating film ( 811 ) is provided, which can control the light emitted from the light source.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the photodetector ( 820 ) into a first detection area ( 821 ), which is divided into several parts, and into a second detection area ( 822 ), which is divided into several parts.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the first detection area ( 821 ) has a size similar to the near-axis light emitted by a thick recording or reproducing plate ( 300b ), and corresponds to the off-axis and off-axis light transmitted from a thin recording or reproducing plate (Fig. 300a ) is reflected.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the first and the second detection area ( 821 . 822 ) of the photodetector ( 820 ) are divided symmetrically into four parts each and form a square in the overall structure.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the photodetector ( 820 ) has a size similar to the near-axis light emitted by a thick recording or reproducing plate ( 300b ), and corresponds to the off-axis and off-axis light transmitted from a thin recording or reproducing plate (Fig. 300a ), and the photodetector ( 820 ) into a first area ( 821 ) and a second area ( 822 ), which is divided into several parts.

Device according to claim 7, characterized in that the first region ( 821 ) has a size similar to the near-axis light emitted by a thick recording or reproducing plate ( 300b ), and corresponds to the off-axis and off-axis light transmitted from a thin recording or reproducing plate (Fig. 300a ) is reflected.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the first and the second area ( 821 . 822 ) of the photodetector ( 820 ) are symmetrically divided into four parts each and form a square in the overall structure.