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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Abtastvorrichtung,
genauer gesagt auf eine optische Vorrichtung, die eine relative
Neigung zwischen einer Objektivlinse und einem Datenträger erfassen
kann.
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Allgemein
zeichnet eine optische Abtastvorrichtung Informationssignale auf
bzw. reproduziert diese, während
sie sich über
einen Datenträger
bewegt, wie beispielsweise über
eine Disk, die auf einer Dreheinrichtung angeordnet ist und sich
dreht. Wenn die sich drehende Disk auf Grund einer ungleichmäßigen Gewichtsverteilung
geneigt ist, werden die Aufzeichnungs-/Reproduzierungssignale gestört.
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Insbesondere
bei einer optischen Abtastvorrichtung, die eine Lichtquelle zum
Emittieren von Licht mit einer relativ geringen Wellenlänge und
eine Objektivlinse mit einer großen numerischen Apertur zur
Erhöhung
der Aufzeichnungsdichte verwendet, wird ein Asymmetrie-Abbildungsfehler
erzeugt, der großteils
auf die Neigung einer Disk zurückzuführen ist,
so dass die Störung
der Aufzeichnungs-/Reproduzierungssignale
schwerwiegender ist.
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Eine
Vorrichtung zum Erfassen und Korrigieren einer relativen Neigung
zwischen einer Disk und einer entsprechenden Linse, wie in 1 gezeigt
ist, wurde vorgeschlagen, um die Störung der Aufzeichnungs-/Reproduzierungssignale
zu verhindern.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Halteelement 10 zum
Halten einer Objektivlinse 3 bewegbar an einem Hauptkörper 20 befestigt.
Ein erster Neigungssensor ist an der äußeren Oberfläche eines oberen
Seitenbereiches 22 des Hauptkörpers 20 zu einer
Disk 1 weisend befestigt, während ein zweiter Neigungssensor
an der inneren Oberfläche
des oberen Seitenbereiches 22 installiert ist. Eine Reflektionsplatte 17 ist
an der oberen Oberfläche
des Halteelementes 10 zum zweiten Neigungssensor weisend angeordnet.
Vorliegend sind fest an dem Halteelement 10 gehaltene Spulenelemente
(nicht gezeigt) um die Objektivlinse 3 angeordnet, so dass
die Objektivlinse 3 durch Interaktion mit einem Permanentmagneten 21,
der an einer Seitenwand des Hauptkörpers 20 vorgesehen
ist, betätigt
werden kann. Obwohl es in der Zeichnung scheint, als sei der obere Seitenbereich 22 in
den Hauptkörper 20 integriert,
ist normalerweise ein Abdeckelement (nicht gezeigt) anstelle des
oberen Seitenbereichs 22 vorgesehen.
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Der
erste Neigungssensor umfasst eine Licht emittierende Diode 11 und
ein Paar von an beiden Seiten der Licht emittierenden Diode 11 angeordneten
Fotodioden 12 und 13, die in der Radialrichtung miteinander
fluchten. Von der Licht emittierenden Diode 11 emittiertes
Licht wird von der Oberfläche
der Disk 1 reflektiert und dann von den Fotodioden 12 und 13 empfangen.
Die Lichtmengen, die von den Fotodioden 12 und 13 erfasst
werden, entsprechen einander, wenn die Disk 1 nicht relativ
zum Hauptkörper 20 geneigt
ist. Wenn die Disk 1 geneigt ist, unterscheiden sich die
von den Fotodioden 12 und 13 erfassten Lichtmengen
voneinander.
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Ähnlich umfasst
der zweite Neigungssensor eine Licht emittierende Diode 14 und
ein Paar von an beiden Seiten der Licht emittierenden Diode 14 angeordneten
Fotodioden 15 und 16, die in der Radialrichtung
miteinander fluchten. Das von der Licht emittierenden Diode 14 emittierte
Licht wird von der Reflektionsplatte 17, die an der oberen
Oberfläche
des Halteelementes 10 angeordnet ist, reflektiert und dann von
den Fotodioden 15 und 16 empfangen. Die von den
Fotodioden 15 und 16 erfassten Lichtmengen entsprechen
einander, wenn das Halteelement 10 nicht relativ zum Hauptkörper 20 geneigt
ist Wenn das Halteelement 10 geneigt ist, unterscheiden
sich die von den Fotodioden 15 und 16 erfassten
Lichtmengen voneinander.
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Bei
den vorbeschriebenen ersten und zweiten Neigungssensoren werden
Erfassungssignale von den Fotodioden 13 und 15 und
den Fotodioden 12 und 16 an (+) und (–) Eingangsanschlüsse eines Differenzverstärkers 18 geleitet,
wo die Signale verarbeitet werden.
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Wenn
die Disk 1 und die Objektivlinse 3 nicht relativ
zueinander geneigt sind, wie in 2A gezeigt
ist, ist ein Ausgangssignalwert des Differenzverstärkers 18 gleich
Null, da die Erfassungssignale der Fotodioden 12 und 13 einander
entsprechen und die Erfassungssignale der Fotodioden 15 und 16 einander
entsprechen, was bedeutet, dass keine relative Neigung zwischen
der Disk 1 und der Objektivlinse 10 vorliegt.
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Wenn
die Disk 1 relativ zum Hauptkörper 20 geneigt ist
und das Halteelement 10 relativ zum Hauptkörper 20 nicht
geneigt ist, wie in 2B gezeigt ist, nimmt die Lichtmenge,
die von der Fotodiode 12 erfasst wird, zu, während die
von der Fotodiode 13 erfasste Lichtmenge abnimmt. Die von
den Fotodioden 15 und 16 erfassten Lichtmengen
entsprechen vorliegend einander. In diesem Fall weist das Differenzsignal
des Differenzverstärkers 18 entsprechend
der Differenz der Erfassungssignale der beiden Fotodioden 12 und 13 einen
positiven Wert auf.
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Zur
Korrektur der Neigung der Disk 1 wird das Halteelement 10 im
gleichen Maße
und in der gleichen Richtung wie die Disk 1 geneigt, wie
in 2C gezeigt ist. Dann sind die von den Fotodioden 12 und 13 des
ersten Neigungssensors erfassten Lichtmengen verschieden, und gleichzeitig
sind die von den Fotodioden 15 und 16 des zweiten
Neigungssensors erfassten Lichtmengen verschieden. Jedoch ist das
Differenzsignal des Differenzverstärkers 18 gleich Null,
was anzeigt, dass die Neigung der Disk 1 korrigiert wurde
und dass keine relative Neigung zwischen der Disk 1 und
der Objektivlinse 3 vorliegt.
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Bei
der zuvor beschriebenen herkömmlichen Diskneigungserfassungsvorrichtung
werden die Neigungen der Disk 1 und des Halteelementes 10 erfasst,
und die Objektivlinse 3, die an dem Halteelement 10 befestigt
ist, wird relativ zu dem Hauptkörper 20 im
gleichen Maße
wie die Neigung der Disk 1 geneigt, so dass eine relative
Neigung der Disk 1 zur Objektivlinse 3 korrigiert
werden kann.
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Da
bei der zuvor beschriebenen Diskneigungserfassungsvorrichtung zwei
oder mehr zusätzliche
Neigungssensoren erforderlich sind, sind die Bauteilanzahl und die
Herstellungskosten jedoch hoch. Da die Reflektionsplatte 17 an
dem Halteelement 10 angeordnet ist, erhöht sich ferner eine auf den
Betätigungsmechanismus
wirkende Last, so dass die Betätigungsleistung
der optischen Abtastvorrichtung verringert wird.
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JP 0925454 , die den Oberbegriff
der unabhängigen
Ansprüche
1 und 5 reflektiert, offenbart eine optische Informationsaufzeichnungs-
und Reproduzierungsvorrichtung, die einen von einer Laserdiode erzeugten
Lichtstrahl aufweist, der auf ein holographisches optisches Element
einfällt.
Gebeugtes Licht wird aufwärts
unter Verwendung eines entsprechend geneigten Spiegels zum Bestrahlen
einer Disk abgelenkt, ohne dass es durch eine Objektivlinse geleitet
wird. Das gebeugte Licht, das von der Disk reflektiert wird, wird über eine
halbierte Erfassungseinrichtung zu einem Neigungserfassungsmittel
geleitet, und seine Differenz wird berechnet und in ein Signal konvertiert,
um eine Neigung der Disk darzustellen.
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EP-A-0,543,557
offenbart eine optische Abtastvorrichtung, deren Steuereinrichtung
eine Lichtstrahlquelle, die einen linearen Lichtstrahl emittiert, und
ein optisches System aufweist, das eine Objektivlinse zum Konvergieren
des linearen Lichtstrahls als eine lineare Abbildung auf eine Aufzeichnungsfläche eines
optischen Informationsspeichermediums und zum Sammeln und Emittieren
eines von der Aufzeichnungsfläche
reflektierten Lichtstrahls umfasst. Eine Neigungssteuereinrichtung
umfasst eine parallele flache Glasplatte zum Ablenken des von dem
optischen System reflektierten Lichtstrahls, mehrere Fotoerfassungseinheiten
und einen Fehlersignalgenerator zum Erzeugen eines Neigungsfehlersignals, das
anzeigt, ob der lineare Lichtstrahl senkrecht zur Aufzeichnungsfläche ausgerichtet
ist.
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US 5,808,985 offenbart eine
Vorrichtung, die ein Neigungsfehlersignal erzeugt, das die Neigung einer
optischen Disk repräsentiert
Die Vorrichtung umfasst eine Quelle für Laserlicht, die einen Laserstrahl
auf die Disk fokussiert und einen solchen Strahl von der Disk reflektiert.
Ein Strahlenteiler ist angeordnet, um den reflektierten Lichtstrahl
zu empfangen und den Lichtstrahl in eine erste Richtung zu richten, sowie
ein Aufbau zum Trennen des reflektierten Strahls von dem Strahlenteiler
in wenigstens vier Bereiche und zum Erzeugen von Erfassungssignalen für jeden Bereich.
Eine Schaltung, die auf die Erfassungssignale reagiert, erzeugt
erste und zweite Spurfehlersignale, wobei die ersten und zweiten Spurfehlersignale
durch verschiedene Kombinationen von Erfassungssignalen erzeugt
werden, und eine Schaltung, die auf die ersten und zweiten Spurfehlersignale
reagiert, ist zum Erzeugen eines Neigungsfehlersignals vorgesehen.
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EP-A-0,569,597
offenbart eine Diskreproduzierungsvorrichtung mit einem blattartigen
transparenten Element, das in einen konvergenten optischen Weg von
optischen Strahlen eingesetzt wird, wobei dieses transparente Element
geneigt wird, um einen Asymmetrie-Abbildungsfehler auf Grund einer
Neigung der optischen Disk zu versetzen.
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DE 42 02 297 offenbart eine
optische Kopfanordnung, die eine Objektivlinse mit einer optischen Achse
(0) für
einen Laserstrahl umfasst und den Laserstrahl an einem gewünschten
Ort auf einer optischen Disk fokussiert, während sie entlang der optischen
Achse bewegt wird. Der Winkel der optischen Disk relativ zu der
optischen Achse der Objektivlinse kann mit Hilfe von Erfassungswicklungen
verändert werden.
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Zur
Lösung
oder Reduzierung der zuvor beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe
der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, eine optische Abtastvorrichtung zu schaffen,
die eine relative Neigung zwischen einer Objektivlinse und einem
Datenträger
erfassen kann, ohne dass ein zusätzlicher Neigungssensor
vorgesehen werden muss.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine optische Abtastvorrichtung gemäß den beiliegenden
Ansprüchen,
Bevorzugte Merkmale der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung hervor.
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Zum
besseren Verständnis
werden nachfolgend beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnung genauer beschrieben, wobei
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1 eine
perspektivische Ansicht ist, die den Aufbau der herkömmlichen
Disk-Neigungserfassungsvorrichtung zeigt;
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2A bis 2C Schnittansichten
sind, welche die Neigungserfassung einer Disk und die Korrektur
der Neigung bei der herkömmlichen Disk-Neigungserfassungsvorrichtung
zeigen;
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3 eine
Ansicht ist, die den Aufbau einer optischen Abtastvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine
Draufsicht ist, welche die Lichterfassungseinheit gemäß 3 zeigt;
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5 eine
Draufsicht ist, die den Aufbau der holographischen Linse gemäß 3 zeigt;
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6 eine
Ansicht ist, die einen Lichtpunkt zeigt, der von dem Neigungsfotoempfänger gemäß 3 empfangen
wird;
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7A und 7B Ansichten
sind, die jeweils Lichtpunkte zeigen, die von dem Neigungsfotoempfänger gemäß 4 empfangen
werden, wenn das Datenträger
geneigt ist und wenn die Neigung korrigiert ist;
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8 und 9 Draufsichten
sind, die eine holographische Linse gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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10 eine
Ansicht ist, die den Aufbau einer optischen Abtastvorrichtung gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 eine
Draufsicht ist, welche die Lichterfassungseinheit gemäß 10 zeigt;
und
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12A und 12B Ansichten
sind, die Lichtpunkte zeigen, die jeweils von dem Neigungsfotoempfänger gemäß 11 empfangen
werden, wenn das Datenträger
nicht geneigt und wenn es geneigt ist.
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Eine
optische Abtastvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie in den 3 und 10 gezeigt
ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass Informationssignale auf einem
Datenträger 30 aufgezeichnet
oder von einem solchen reproduziert werden, wobei der Datenträger eine
Aufzeichnungsfläche 31,
auf der Informationssignale aufgezeichnet werden, und eine Schutzschicht 33 zum
Schutz der Aufzeichnungsfläche 31 umfasst,
die auf der Aufzeichnungsfläche 31 vorgesehen
ist, wo Licht einfällt und
gleichzeitig die Neigung des Datenträgers 30 erfasst werden
kann.
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Unter
Bezugnahme auf 3 umfasst die optische Abtastvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Lichtquelle 35 zum Erzeugen
und Emittieren von Licht, Mittel 50 zum Ändern des
optischen Weges, um den Prozessweg von einfallendem Licht zu ändern, eine
Objektivlinse 70 zum Fokussieren von einfallendem Licht
auf den Datenträger 30,
einen Hauptfotoempfänger 81 zum
Erfassen der Informationssignale und/oder Fehlersignale und Neigungserfassungsmittel
zur Neigungserfassung des Datenträgers 30.
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Die
Lichtquelle 35 ist beispielsweise ein Halbleiterlaser zum
Erzeugen und Emmitieren eines Laserstrahls mit einer Intensitätsverteilung
gemäß einer
Gauss'schen Verteilung.
Das von der Lichtquelle 35 emittierte Licht weist die größte Intensität in einem achsennahen
Bereich auf. Entsprechend wird in dem achsennahen Bereich verteiltes
Licht (dargestellt durch eine gestrichelte Linie) zum Aufzeichnen/Reproduzieren
von Informationssignalen auf/von dem Datenträger 30 verwendet.
Das in einem achsenfernen Bereich verteilte Licht (dargestellt durch
eine durchgezogene Linie), der um den achsennahen Bereich ausgebildet
ist, wird zum Erfassen der Neigung des Datenträgers 30 verwendet.
Das Licht in dem achsenfernen Bereich wird in einer herkömmlichen optischen
Abtastvorrichtung nicht verwendet und geht verloren, da die Intensität des Lichtes
viel schwächer
als das Licht in dem achsennahen Bereich ist. Vorliegend sind die
Größen des
achsennahen Bereiches und des achsenfernen Bereiches relativ festgelegt.
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Das
Mittel 50 zum Ändern
des optischen Weges ist an dem optischen Weg zwischen der Lichtquelle 35 und
der Objektivlinse 70 angeordnet und überträgt das meiste Licht, das von
der Lichtquelle 35 ausgegeben wird, in Richtung des Datenträgers 30 und
reflektiert einfallendes Licht, das von dem Datenträger 30 reflektiert
wurde, zurück
zu der Objektivlinse 70, von wo es zur Lichterfassungseinheit 80 weitergeleitet
wird. Das Mittel 50 zum Ändern des optischen Weges umfasst
beispielsweise, wie es in 3 gezeigt
ist, einen Polarisationsstrahlenteiler 51 zum wahlweisen Übertragen
und Reflektieren von einfallendem Licht gemäß der Polarisation des Lichtes
und eine Wellenplatte 53 zum Ändern der Polarisation des
einfallenden Lichtes. Vorzugsweise wird vorliegend eine vierte Wellenplatte
in Bezug auf die Wellenlänge
des von der Lichtquelle emittierten Lichtes bevorzugt als die Wellenplatte 53 verwendet.
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Entsprechend
dringt nur Licht einer linearen Polarisation des von der Lichtquelle 35 emittierten Lichtes
durch den Polarisationsstrahlenteiler 51, und das Licht
wird zirkular polarisiert, während
es durch die Wellenplatte 53 geleitet wird. Das zirkular
polarisierte Licht wird von dem Datenträger 30 reflektiert, wobei
die Richtung der zirkularen Polarisation umgekehrt wird, und fällt erneut
in die Wellenplatte 53 ein. Das Licht wird wieder linear
polarisiert, jedoch mit einem anderen linearen Polarisationsvektor,
während es
durch die Wellenplatte 53 dringt, und wird schließlich insgesamt
von dem Polarisationsstrahlenteiler 51 reflektiert und
zum Hauptfotoempfänger 81 weitergeleitet.
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Vorzugsweise
ist eine Kollimationslinse 60 zum Fokussieren des einfallenden
Lichtes an dem optischen Weg zwischen dem Mittel 50 zum Ändern des
optischen Weges und der Objektivlinse 70 vorgesehen. Ferner
ist bevorzugt, dass die Brennweite und die Anordnung der Objektivlinse 70 und
der Kollimationslinse 60 derart optimiert ist, dass ein
Lichtpunkt durch Fokussieren des Lichtes in den achsennahen Bereich
auf die Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 abgebildet
wird. Die Kollimationslinse 60 ändert divergentes Licht in
dem achsennahen Bereich, das von Lichtquelle 35 ausgegeben
wird, in paralleles Licht. Die Objektivlinse 70 fokussiert
einfallendes paralleles Licht, um einen Lichtpunkt auf der Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 auszubilden.
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Vorzugsweise
umfasst der Hauptfotoempfänger 81,
wie in 4 gezeigt ist, mehrere Teilplatten A, B, C und
D zum unabhängigen
Empfangen von einfallendem Licht und zum entsprechend unabhängigen Ändern des
einfallenden Lichtes in elektrische Signale, um Informationssignale
der Aufzeichnungsfläche 31 sowie
Fehlersignale zu erfassen.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 3 umfasst das Neigungserfassungsmittel
eine holographische Linse 40 zum Beugen von einfallendem
Licht und einen Neigungsfotoempfänger 83 zum
Empfangen des von der Oberfläche
des Datenträgers,
insbesondere von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33, reflektierten Lichtes und zum Erfassen
der Neigung des Datenträgers 30.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist die holographische Linse 40 zwischen der Lichtquelle 35 und
dem Polarisationsstrahlenteiler 51 angeordnet. Die holographische
Linse 40, wie in 5 gezeigt
ist, umfasst einen ersten Übertragungsbereich 41,
durch den das Licht in dem achsennahen Bereich des Lichts, das von
der Lichtquelle 35 ausgegeben wird, geleitet wird, und
einen zweiten Übertragungsbereich 43,
der um den ersten Übertragungsbereich 41 ausgebildet
ist und durch den das Licht in dem achsenfernen Bereich des einfallenden
Lichts geleitet wird.
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Der
erste Übertragungsbereich 41 überträgt das einfallende
Licht in dem achsennahen Bereich, ohne die Richtung des Lichts zu
verändern.
Der erste Übertragungsbereich 41 ist
aus einem transparenten Element oder aus einem Durchgangsloch (nicht
gezeigt) oder aus einem holographischen Muster (nicht gezeigt) zum
Beugen des einfallenden Lichtes in die nullte Ordnung ausgebildet,
so dass einfallendes Licht diesen unverändert durchdringt. Das Licht
in dem achsennahen Bereich, das durch den ersten Übertragungsbereich 41 geleitet
wird, wird auf die Aufzeichnungsfläche 31 des Datenträgers 30 durch die
Kollimationslinse 60 und die Objektivlinse 70 fokussiert,
um zum Aufzeichnen/Reproduzieren von Informationssignalen verwendet
zu werden.
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Ein
holographisches Muster ist auf den zweiten Übertragungsbereich 43 ausgebildet,
um einfallendes Licht in +erster oder –erster Ordnung zu beugen,
zu übertragen
und abzulenken. Vorliegend ist der zweite Übertragungsbereich 43 vorzugsweise derart
vorgesehen, wie in 3 gezeigt ist, dass der Fokus
des Lichtes in dem achsenfernen Bereich zwischen der Objektivlinse 70 und
dem Datenträger 30 angeordnet
werden kann, so dass das gebeugte Licht, das durch den zweiten Übertragungsbereich 43 geleitet
wird, durch die Kollimationslinse 60 und die Objektivlinse 70 fokussiert
wird und dann auf die Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 einfällt.
Die zuvor genannte fokale Position kann erzielt werden, indem das
Intervall der Abstände
des holographischen Musters zum Beugen des einfallenden Lichtes
mit einem geeigneten Beugungswinkel entsprechend ausgelegt wird.
Vorliegend kann die fokale Position des Lichtes in dem achsenfernen
Bereich zwischen der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 und der Aufzeichnungsfläche 31 positioniert
werden.
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Wenn
der zweite Übertragungsbereich 43 mit
der zuvor genannten fokalen Position vorgesehen wird, fällt das
Licht in dem achsennahen Bereich auf die Objektivlinse 70 parallel
ein, während
das Licht in dem achsenfernen Bereich auf die Objektivlinse 70 in einem
Winkel einfällt.
Entsprechend ist die Lichtmenge, die durch die Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektiert wird, viel größer als
in dem Fall, in dem die holographische Linse 40 nicht vorgesehen
ist.
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Da
das Licht in dem achsenfernen Bereich, das durch die Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektiert wird, auf Grund des Unterschiedes
der fokalen Position einen anderen Abweichungswinkel als das Licht
in dem achsennahen Bereich, das durch die Aufzeichnungsfläche 31 reflektiert
wird, aufweist, und da gleichzeitig das Licht in dem achsenfernen
Bereich, das durch die Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektiert wird, abgelenkt wird, während es durch
den zweiten Übertragungsbereich 43 dringt, wird
das Licht in dem achsenfernen Bereich, das durch die Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektiert wird, durch den Polarisationsstrahlenteiler 51 reflektiert
und von dem Neigungsfotoempfänger 83, der
separat neben dem Hauptfotoempfänger 81 angeordnet
ist, empfangen.
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Das
Licht in dem achsenfernen Bereich, das durch den zweiten Übertragungsbereich 43 geleitet wird,
wird durch Beugung abgelenkt, so dass die Prozessrichtung geändert wird.
Das Licht in dem achsenfernen Bereich durchdringt die Kollimationslinse 60,
wird konvergent und fällt
auf die Objektivlinse 70 ein, um geneigt zu werden. Anschließend wird
das einfallende Licht in einen Brennpunkt zwischen der Objektivlinse 70 und
der Schutzschicht 33 fokussiert, ist divergent und fällt auf
die Schutzschicht 33 ein. Nachdem ein relativ großer Anteil
des Lichtes von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektiert wurde, wird das Licht wieder
durch die Objektivlinse 70 fokussiert, so dass es einen
Divergenzwinkel aufweist, der sich von dem Einfallswinkel auf die
Schutzschicht 33 unterscheidet, wobei der Divergenzwinkel bevorzugt
geringer als der Einfallswinkel auf die Schutzschicht 33 ist.
Gleichzeitig weist das Licht, das an der Oberfläche 33a der Schutzschicht 33 reflektiert
und durch die Objektivlinse 70 fokussiert wurde, einen
Divergenzwinkel auf, der sich von dem Licht in dem achsennahen Bereich,
das durch die Objektivlinse 70 fokussiert wurde, nachdem
es von der Aufzeichnungsfläche 31 reflektiert
wurde, verschieden ist, wobei der Divergenzwinkel bevorzugt größer als das
Licht in dem achsennahen Bereich ist.
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Das
Licht in dem achsennahen Bereich, das durch die Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektiert wurde, wird also durch die
Kollimationslinse 60 beispielsweise fokussiert, und der
Prozessweg des Lichtes wird durch die Mittel 50 zum Ändern des optischen
Weges geändert,
so dass das Licht auf den Neigungsfotoempfänger 83 in einem Winkel
relativ zu dem Licht in dem achsenfernen Bereich einfällt.
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Vorzugsweise
umfasst der Neigungsfotoempfänger 83 quadratische
Platten a, b, c und d zum unabhängigen
Konvertieren von einfallendem Licht in elektrische Signale, um die
Neigung in einer Spurtangentialrichtung und einer Radialrichtung
des Datenträgers 30 zu
erfassen. Grenzlinien zwischen den quadratischen Platten a, b, c
und d des Neigungsfotoempfängers 83 sind
vorliegend bevorzugt parallel zur Spurtangentialrichtung und zur
Radialrichtung des Datenträgers 30 angeordnet,
so dass die quadratische Platte eine 2x2-Matrix
bildet. Wenn also jede der quadratischen Platten a, b, c und d und
ein Erfassungssignal von diesen durch das gleiche Zeichen ausgedrückt werden,
so ist ein Neigungserfassungssignal in der Spurtangentialrichtung
(a + d) – (b
+ c), während
das Neigungserfassungssignal in der Radialrichtung (a + b) – (c + d)
ist.
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Vorliegend
kann der Neigungsfotoempfänger 83 mehrere
Teilplatten aufweisen, die in der Spurtangentialrichtung oder in
der Radialrichtung angeordnet sind, um die Neigung des Datenträgers 30 in
der Spurtangentialrichtung oder der Radialrichtung zu erfassen.
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Die
Bezugsziffer 65 bezeichnet ein Reflektionsprisma zum Reflektieren
von einfallendem Licht, und die Bezugsziffer 75 bezeichnet
eine Detektionslinse zum Fokussieren von einfallendem Licht, das von
den Fotoempfängern 81 und 83 empfangen
werden soll.
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Das
Licht in dem achsennahen Bereich, das von der Lichtquelle 35 der
optischen Abtastvorrichtung mit dem zuvor genannten Aufbau emittiert
wird, wird durch den ersten Übertragungsbereich 41 der holographischen
Linse 40 geleitet und fällt
auf die Kollimationslinse 60 über das Mittel 50 zum Ändern des
optischen Weges ein. Das Licht wird durch die Kollimationslinse 60 parallel
ausgerichtet und durch die Objektivlinse 70 fokussiert,
wodurch ein Lichtpunkt auf der Aufzeichnungsfläche 31 des Datenträgers 30 erzeugt
wird. Das durch die Aufzeichnungsfläche 31 reflektierte
Licht wird durch die Objektivlinse 70, die Kollimationslinse 60 und
das Mittel 50 zum Ändern
des optischen Weges geleitet und von dem Hauptfotoempfänger 81 empfangen.
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Das
Licht in dem achsenfernen Bereich, das von der Lichtquelle 35 emittiert
wird und durch den zweiten Übertragungsbereich 43 der
holographischen Linse 40 geleitet wird, wird gebeugt. Anschließend durchdringt
das Licht, dessen optischer Weg geändert wurde, durch das Mittel 50 zum Ändern des optischen
Weges und fällt
auf die Kollimationslinse 60 ein. Das Licht wird durch
die Kollimationslinse 60 und die Objektivlinse 70 geleitet
und fällt
auf die Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 des Datenträgers 30 ein. Das von
der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektierte Licht durhdringt die Objektivlinse 70,
die Kollimationslinse 60 und das Mittel 50 zum Ändern des
optischen Weges und wird von dem Neigungsfotoempfänger 83 empfangen.
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Wenn
das Aufzeichnungsmedium 30 nicht relativ zur Objektivlinse 70 geneigt
ist, ist der Lichtpunkt, der auf dem Neigungsfotoempfänger 83 erzeugt
wird, in Bezug auf die Teilungsgrenzen der quadratischen Platten
a, b, c und d symmetrisch, wie in 6 gezeigt
ist, und die von jeder der Teilplatten a, b, c und d erfasste Lichtmenge
ist fast die gleiche. Entsprechend sind das Neigungserfassungssignal
(a – b – c + d)
in der Spurtangentialrichtung und das Neigungserfassungssignal (a
+ b – c – d) in
der Radialrichtung etwa 0.
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Wenn
der Datenträger 30 geneigt
ist, beispielsweise um 1° in
der Spurtangentialrichtung, weicht der Lichtpunkt in Richtung der
quadratischen Platten a und d ab, wie in 7A gezeigt
ist, so dass das Neigungserfassungssignal in der Spurtangentialrichtung
(a + d) – (b
+ c) einen positiven Wert aufweist. Wenn die Objektivlinse 70 betätigt wird,
um diese gemäß dem Neigungserfassungssignal
des Datenträgers 30 zu
neigen, bewegt sich der Lichtpunkt in Richtung der quadratischen
Platten b und c, so dass er in der Mitte des Neigungsfotoempfängers 83 angeordnet
ist, wie in 7B gezeigt ist. Das Neigungserfassungssignal
in der Spurtangentialrichtung (a + d) – (b + c) wird 0, was bedeutet,
dass der Datenträger 30 in
der Spurtangentialrichtung nicht länger relativ zur Objektivlinse 70 geneigt
ist. Die Neigung des Datenträgers 30 in
der Radialrichtung wird demselben Prinzip folgend erfasst, und die
Neigung des Datenträgers 30 wird
korrigiert, indem die Neigung der Objektivlinse 70 entsprechend
dem Erfassungssignal gesteuert wird.
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Gemäß der optischen
Abtastvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das Neigungsmaß des Datenträgers 30 erfasst
und die relative Neigung des Datenträgers 30 in Bezug auf
die Objektivlinse 70 korrigiert, indem die Objektivlinse 70 gemäß dem Maß der erfassten
Neigung betätigt
wird. Wenn die Objektivlinse 70 und der Datenträger 30 derart
korrigiert sind, dass sie parallel zueinander angeordnet sind, wird ein
Abbildungsfehler, insbesondere ein Asymmetrie-Abbildungsfehler,
der auf Grund des geneigten Datenträgers 30 erzeugt werden
kann, wenn eine Objektivlinse 70 eine relativ hohe numerische
Apertur aufweist, entfernt wird, so dass das Aufzeichnen/Reproduzieren
stabil erfolgen kann. Vorzugsweise behält die Objektivlinse 70,
während
sie zur Korrektur der Neigung des Datenträgers 30 betätigt wird, einen
In-Spur- und In-Fokus-Zustand bei und führt gleichzeitig eine Nachführoperation
durch, so dass das Bewegungsmaß innerhalb
von 33 μm
erhalten werden kann.
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Bei
der holographischen Linse 40 der optischen Abtastvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in 8 gezeigt
ist, kann ein holographisches Muster zum Beugen von einfallendem
in +erster oder –erster Ordnung
in dem ersten Übertragungsbereich 41 ausgebildet
sein, und der zweite Übertragungsbereich 43 kann
aus einem transparenten Element oder einem holographischen Muster
(nicht gezeigt) zum Beugen und Übertragen
von einfallendem Licht in nullter Ordnung ausgebildet sein. Vorliegend
sind die fokalen Eigenschaften und die Anordnung der Kollimationslinse 60 und
der Objektivlinse 70 festgelegt, so dass das Licht, das
gebeugt und durch den ersten Übertragungsbereich 41 geleitet
wird, als ein Lichtpunkt auf der Aufzeichnungsfläche 31 des Datenträgers 30 ausgebildet
werden kann.
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Wenn
die holographische Linse 40 vorgesehen ist, wird das Licht
in dem achsennahen Bereich, das gebeugt und durch den ersten Übertragungsbereich 41 geleitet
wird, auf die Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 fokussiert,
von dieser reflektiert und anschließend von dem Hauptfotoempfänger 81 erfasst.
Das Licht in dem achsenfernen Bereich, das gerade durch den zweiten Übertragungsbereich 43 dringt,
wird von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 des Datenträgers 30 reflektiert
und dann von dem Neigungsfotoempfänger 83 erfasst.
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Durch
Bewegen der holographischen Linse 40 auf- und abwärts sowie
nach links und nach rechts kann die fokale Position und die Wirkung
des Abbildungsfehlers eines Lichtpunktes, der auf der Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 ausgebildet
wird, verändert
werden. Entsprechend wird die holographische Linse 40 auf
und ab sowie nach links und nach rechts durch eine Betätigungseinrichtung (nicht
gezeigt), die an der holographischen Linse 40 angeordnet
ist, gemäß dem Neigungserfassungssignal
des Datenträgers 30 bewegt,
so dass ein Asymmetrie-Abbildungsfehler,
der auf Grund der Neigung des Datenträgers 30 erzeugt wird,
automatisch korrigiert werden kann. In diesem Fall muss die Objektivlinse 70 nicht
betätigt
werden, um die Neigung zu korrigieren.
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Alternativ,
wie in 9 gezeigt ist, kann ein holographisches Muster
zum Beugen und Übertragen
von einfallendem Licht an der gesamten Oberfläche der holographischen Linse 40 ausgebildet
sein. Vorzugsweise ist das holographische Muster derart ausgebildet,
um einen Großteil
des einfallenden Lichts in nullter Ordnung zu beugen, und um einen kleinen
Anteil des Lichts in +erster oder –erster Ordnung zu beugen und
zu übertragen.
In diesem Fall wird das in nullter Ordnung gebeugte Licht auf die Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30,
der zum Aufzeichnen/Reproduzieren von Informationssignalen verwendet
wird, fokussiert, und das in +erster oder –erster Ordnung gebeugte Licht
wird zum Erfassen der Neigung des Datenträgers 30 verwendet.
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Auch
wenn bei der obigen Beschreibung vorausgesetzt wird, dass das Licht
in dem achsenfernen Bereich, das von der Lichtquelle 35 emittiert
wird, über
die Objektlinse 70 zum Datenträger 30 emittiert wird,
von dem Datenträger 30 reflektiert
wird und schließlich
von dem Neigungsfotoempfänger 83 über die
Objektivlinse 70 empfangen wird, muss das Licht in dem
achsenfernen Bereich, das zum Erfassen der relativen Neigung in
Bezug auf die Objektivlinse 70 des Datenträgers 30 beiträgt, nicht
durch die Objektivlinse 70 geleitet werden. Ferner kann
das Licht in dem achsenfernen Bereich durch die Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 reflektiert
werden und, wie zuvor beschrieben, zur Erfassung der Neigung beitragen.
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Die
optische Abtastvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle zum Aufzeichnen/Reproduzieren
auch als Lichtquelle zum Erfassen der Neigung verwendet werden kann,
und dass verschiedene bevorzugte Ausführungsformen möglich sind.
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10 zeigt
den Aufbau einer optischen Abtastvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Gleiche Bezugsziffern wie in 3 bezeichnen
vorliegend gleichartige Bauteile mit gleichen Funktionen. Im Falle
des Lichts, das von der Lichtquelle 35 zum Aufzeichnen/Reproduzieren
emittiert wird, beispielsweise das Licht in dem achsenahen Bereich,
wie in 3 gezeigt ist, wird ein Teil des Lichtes von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektiert, wenn das Licht auf den Datenträger 30 einfällt. Diese Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, dass der reflektierte Anteil des Lichts
erfasst wird, um die Neigung des Datenträgers 30 zu bestimmen.
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Da
das von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektierte Licht einen Divergenzwinkel aufweist,
der größer als
das von der Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 reflektierte
Licht ist, trifft das Licht um den Lichtpunkt, der von dem von der
Aufzeichnungsfläche 31 reflektierten
Licht gebildet wird, auf einen Lichtempfangsbereich einer Lichterfassungseinheit 180 auf.
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Entsprechend
wird als ein Neigungserfassungsmittel zum Erfassen des reflektierten
Lichtes, wie in 11 gezeigt ist, wenigstens einer
der Neigungsfotoempfänger 183, 184, 185 und 186,
die mehrere Teilplatten a und b, c und d, e und f, und g und h aufweisen,
die in einer Spurtangentialrichtung und/oder in einer Radialrichtung
des Datenträgers 30 angeordnet
sind, an wenigstens einer Seite des Hauptfotoempfängers 81 benötigt. Um
die Neigung in der Spurtangentialrichtung und in der Radialrichtung des
Datenträgers 30 zu
erfassen, sind vorliegend, wie in 11 gezeigt
ist, ein Paar von Neigungsfotoempfängern 183 und 184 an
beiden Seiten des Hauptfotoempfängers 81 entlang
der Spurtangentialrichtung des Datenträgers und ein weiteres Paar
von Neigungsfotoempfängern 185 und 186 an
beiden Seiten entlang der radialen Richtung angeordnet.
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Vorzugsweise
umfasst das Neigungserfassungsmittel ferner eine holographische
Linse 140 an dem optischen Weg zwischen dem Mittel 50 zum Ändern des
optischen Weges und der Objektivlinse 70. Die holographische
Linse 140 umfasst einen ersten Übertragungsbereich 141 zum Übertragen
des von der Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 reflektierten
Lichtes und einen zweiten Übertragungsbereich 143,
der um den ersten Übertragungsbereich 141 ausgebildet
ist, zum Übertragen
von einem Großteil
des Lichtes, das von der Oberfläche 33a der Schutzschicht 33 des
Datenträgers 30 reflektiert wird.
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Die
ersten und zweiten Übertragungsbereiche 141 und 143 sind
derart ausgestattet, dass sie das von dem Datenträger 30 ausgegebene
Licht wahlweise beugen und übertragen.
Beispielsweise erlaubt der erste Übertragungsbereich 141 dem
von dem Datenträger 30 ausgegebenen
Licht, diesen gerade zu durchdringen, während der zweite Übertragungsbereich 143 das
von dem Datenträger 30 ausgegebene
Licht in +erster und –erster
Ordnung beugt und durchlässt.
Die Funktionen der ersten und zweiten Übertragungsbereiche 141 und 143 können umgekehrt
werden.
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Ferner
sind die ersten und zweiten Übertragungsbereiche 141 und 143 bevorzugt
derart ausgestaltet, dass sie das von der Lichtquelle 35 emittierte Licht
gerade übertragen.
Vorliegend wird ein Großteil des
von der Lichtquelle 35 emittierten Lichtes dem ersten Übertragungsbereich 141 zugeführt.
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Ferner
ist eine Kollimationslinse 160 zum Kollimieren des von
der Lichtquelle 35 emittierten und durch die holographische
Linse 140 geleiteten Lichtes von dem optischen Weg zwischen
der holographischen Linse 140 und der Objektivlinse 70 vorgesehen.
Die Kollimationslinse 160 weist bevorzugt eine dem ersten Übertragungsbereich 141 entsprechende
Größe auf.
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Entsprechend
durchdringt das von der Lichtquelle 35 emittierte Licht
zunächst
den Übertragungsbereich 141,
wird durch die Kollimationslinse 160 parallel ausgerichtet und
trifft schließlich über die Objektivlinse 70 auf
den Datenträger 30.
Ferner fällt das
von der Aufzeichnungsfläche 31 reflektierte
Licht auf den ersten Übertragungsbereich 141 über die Kollimationslinse 160 ein.
Das von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektierte Licht fällt direkt auf den zweiten Übertragungsbereich 143 ein,
ohne die Kollimationslinse 160 zu durchdringen.
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Da
der zweite Übertragungsbereich 143 das von
der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektierte und mit einem großen Divergenzwinkel
zugeführte
Licht in +erster und –erster
Ordnung beugt, ist das von der Oberfläche 33a der Schutzschicht 33 reflektierte
Licht in einem vorbestimmten Abstand von dem von der Aufzeichnungsfläche 31 reflektierten Licht
getrennt und bildet ein kreisförmiges
Licht 190 mit einer vorbestimmten Breite um den Hauptfotoempfänger 81,
wie in 12A gezeigt ist.
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Die
holographische Linse 140 und die Kollimationslinse 160 ermöglichen
es dem von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektierten Licht, in einem vorbestimmten
Bereich gesammelt zu werden, so dass die Lichtmengen, die von den
Neigungsfotoempfängern 183, 184, 185 und 186 erfasst
werden, zunehmen. Ein Anteil des von der Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 reflektierten
Lichtes, nicht das von der Oberfläche 33a der Schutzschicht 33 reflektierte
Licht, durchdringt den zweiten Übertragungsbereich 143,
um zur Erfassung der Neigung des Datenträgers 30 beizutragen.
Auch das Licht, das durch den zweiten Übertragungsbereich 143 dringt,
nachdem es von dem Datenträger 30 reflektiert
wurde, muss nicht durch die Objektivlinse 70 geleitet werden.
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Wenn
das Aufzeichnungsmedium 30 bei der optischen Abtastvorrichtung
mit dem zuvor beschriebenen Aufbau nicht geneigt ist, wird das kreisförmige Licht 190,
das von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 reflektiert wird, symmetrisch von den
Neigungsfotoempfängern 183, 184, 185 und 186 empfangen,
wie in 12A gezeigt ist. Der Neigungserfassungssignalwert
in der Spurtangentialrichtung (a – b) + (c – d) und der Neigungserfassungssignalwert
in der Radialrichtung (e – f)
+ (g – h)
sind hierbei etwa null. Wenn der Datenträger 30 um etwa 1° in der Spurtangentialrichtung
geneigt ist, wird das kreisförmige
Licht 190 in Richtung des Neigungsfotoempfängers 184 entlang
der Spurtangentialrichtung versetzt, wie es in 12B gezeigt ist, und der Neigungserfassungssignalwert
in der Spurtangentialrichtung (a – b) + (c – d) ist negativ. Die relative
Neigung zwischen der Objektivlinse 70 und dem Datenträger 30 wird entsprechend
korrigiert, indem die Neigung der Objektivlinse 70 entsprechend
dem Neigungserfassungssignalwert eingestellt wird.
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Gemäß der obigen
Beschreibung und den Zeichnungen sind die Neigungsfotoempfänger 83, 183, 184, 185 und 186 gemäß der vorliegenden
Erfindung jeweils an einer Seite des Hauptfotoempfängers 181 angeordnet,
um das von der Oberfläche 83a der
Schutzschicht 83 des Datenträgers 30 reflektierte und
durch das Mittel 50 zum Ändern des optischen Weges geleitete
Licht zu empfangen. Jedoch sind verschiedene Ausführungsformen
möglich,
wobei bei einer dieser Ausführungsformen
der Neigungsfotoempfänger
an dem Außenumfang
der Objektivlinse 70 zum Datenträger 30 weisend angeordnet
ist. Das technische Konzept der vorliegenden Erfindung besteht somit
darin, dass die Neigung des Datenträgers 30 erfasst wird,
indem das von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 oder der Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 reflektierte
Licht erfasst wird. Natürlich
ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine der zuvor beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt.
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Da
die Neigung des Datenträgers 30 bei
der optischen Abtastvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie zuvor beschrieben, erfasst wird, indem das von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 oder von der Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 reflektierte
Licht empfangen wird, kann die Neigung zwischen der Objektivlinse 70 und
dem Datenträger 30 erfasst
werden, selbst wenn der relative Neigungswinkel größer oder
gleich 1° ist,
was relativ viel ist.
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Ferner
kann die Neigung des Datenträgers 30 fast
ohne Berücksichtigung
der Dicke der Schutzschicht 33 des Datenträgers 30 erfasst
werden. Im Falle einer CD mit einer 1,2 mm dicken Schutzschicht und
einer DVD mit einer 0,6 mm dicken Schutzschicht sowie einer HD-DVD,
die normalerweise eine dünne
Schutzschicht von weniger als 0,6 mm aufweist, beispielsweise 0,1
mm, kann die optische Abtastvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung also
die relative Neigung zwischen der Objektivlinse 70 und
dem Aufzeichnungsmedium 30 erfassen.
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Da
die Neigung des Datenträgers 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung ferner unter Verwendung des Lichtes, das von der Lichtquelle 35 zum
Aufzeichnen/Reproduzieren emittiert und von der Oberfläche 33a der
Schutzschicht 33 oder der Aufzeichnungsfläche 31 des
Datenträgers 30 reflektiert
wird, ohne einen zusätzlichen
Neigungssensor erfasst wird, wird die Anzahl von Bauteilen reduziert
und der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht.