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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung zum
Aufnehmen/Wiedergeben mit hoher Dichte, die zu optischen Platten,
die unterschiedliche Formate aufweisen, kompatibel ist, und insbesondere
eine optische Abtastvorrichtung zum Aufnehmen/Wiedergeben mit hoher
Dichte, die zu optischen Platten, die unterschiedliche Formate aufweisen,
kompatibel ist, die eine einzige Objektivlinse verwendet, und die
imstande ist, eine chromatische Aberration, die durch unterschiedliche
Wellenlängen
des Lichts verursacht wird, und/oder eine sphärische Aberration aufgrund
von Unterschieden in der Dicke von optischen Platten zu korrigieren.
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Optische
Abtastvorrichtungen sind Vorrichtungen zum Aufnehmen von Informationen
auf oder Wiedergeben von Informationen von einer optischen Platte
durch das Fokussieren eines Laserstrahls auf die optische Platte
mit einer Objektivlinse. Die Aufnahme- und Wiedergabekapazität wird durch
die Größe des fokussierten Leuchtflecks
bestimmt. Die Größe eines
fokussierten Leuchtflecks steht mit der Wellenlänge (λ) des Laserstrahls und der numerischen
Apertur (NA) der Objektivlinse, wie in Formel (1) gezeigt, in Beziehung: Größe des fokussierten Leuchtflecks ∼ λ/NA (1)
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Für eine höhere Aufnahmedichte
von etwa 15 Gigabyte oder mehr muss die Größe des Leuchtflecks, der auf
eine Platte fokussiert wird, weiter verringert werden. Um einen
kleinen Leuchtfleck zum Aufnehmen mit hoher Dichte auszubilden,
ist es, wie man aus Formel (1) ableiten kann, wesentlich, einen
blauen Laser als Lichtquelle zum Aussenden von Licht, das eine kleine
Wellenlänge
von etwa 410 nm aufweist, und eine Objektivlinse mit einer NA von
0,6 oder mehr zu verwenden.
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Auf
der anderen Seite ist die Coma W31, die
aufgrund der Neigung der optischen Platte auftritt, mit dem Neigungswinkel
(⊝) der
Informationen aufnehmenden Oberfläche der Platte zu der optischen
Achse, dem Brechungsindex (n) des Plattensubstrats und der NA der
Objektivlinse wie durch Formel (2) ausgedrückt assoziiert:
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Um
eine Toleranz hinsichtlich der Neigung der Platte zum Aufnehmen
mit hoher Dichte zu garantieren, besteht eine Tendenz, die Dicke
(d) des Plattensubstrats zu verringern. Zum Beispiel weisen Compactdisks (CDs)
eine Dicke von 1,2 mm und Digital Versatile Disks (DVDs) eine Dicke
von 0,6 mm auf. Ebenso besteht eine große Möglichkeit, dass die Dicke von
Medien der Future-Generation-DVD-Familie (so genannte High-Definition
(HD) – DVDs),
die jüngst
entwickelt worden sind, auf 0,6 mm oder weniger festgelegt wird.
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Optische
Abtastvorrichtungen zum Aufnehmen/Wiedergeben mit hoher Dichte auf/von
Future-Generation-DVDs verwenden eine Lichtquelle zum Aussenden
eines blauen Laserstrahls und eine Objektivlinse, die optimiert
ist, um für
das blaue Laserlicht und die Dicke eines Future-Generation-DVD-Substrats
geeignet zu sein.
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Für die Kompatibilität mit bestehenden
Platten, wie DVDs, benötigt
die optische Abtastvorrichtung zum Aufnehmen und Wiedergeben mit
hoher Dichte eine andere Lichtquelle zum Aussenden eines roten Laserstrahls.
Der Grund dafür,
dass sowohl blaues als auch rotes Licht in der optischen Abtastvorrichtung
für Future-Generation-DVDs
verwendet wird, liegt in der Kompatibilität mit beschreibbaren DVDs (DVD-R)
und mehrfachschichtigen DVDs, welche ein geringes Reflexionsvermögen für blaues
Licht aufweisen.
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Die
Objektivlinse der optischen Abtastvorrichtung für Future-Generation-DVDs ist
so konzipiert, dass sie für
blaues Licht und die Dicke von Future-Generation-DVD-Substrat kompatibel
ist. Wenn somit eine DVD als Aufnahmemedium verwendet wird, weist
ein roter Lichtfleck, der durch die Objektivlinse auf die Aufnahmeoberfläche fokussiert
wird, bedingt durch einen Unterschied in den Wellenlängen von
rotem und blauem Licht eine chromatische Aberration auf. Zudem tritt,
wenn die Dicke eines verwendeten Future-Generation-DVD-Substrats zu derjenigen
eines DVD-Substrats unterschiedlich ist, eine sphärische Aberration,
verursacht durch die Dickenunterschiede der Platten, auf.
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1 illustriert
den optischen Wegunterschied (OPDrms) hinsichtlich
der Wellenlängenvariationen
von Licht, das auf die Objektivlinse fällt, in einer optischen Abtastvorrichtung, die
eine Objektivlinse verwendet, die ausschließlich für 405 nm-Licht konzipiert ist.
In 1 bezieht sich OPDrms auf
den Grad der Aberration in einem Lichtfleck, der durch die Objektivlinse
fokussiert wird, und ist in Wellenlängen ausgedrückt.
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Wie
in 1 gezeigt, tritt, wenn 405 nm-Licht auf die Objektivlinse
fällt,
beinahe keinerlei Aberration auf, so dass der OPDrms bei
405 nm nahe bei Null liegt. Im Gegensatz dazu beträgt der OPDrms, wenn 650 nm-Licht auf die Objektivlinse
fällt,
bei dieser Wellenlänge
aufgrund der erhöhten
Aberration 0,15 λ.
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Somit
ist, wenn man bedenkt, dass in dem entsprechenden Gebiet eine Standardaberration
von OPDrms = 0,07 λ erlaubt ist, die optische Abtastvorrichtung
für Future-Generation-DVDs,
die für
das Fokussieren von 650 nm-Licht mit der Objektivlinse, die für 405 nm-Licht
optimiert ist, konzipiert ist, nicht mit DVDs kompatibel. In anderen
Worten benötigt
die optische Abtastvorrichtung für
Future-Generation-DVDs für
die Kompatibilität
mit DVDs eine Einrichtung zum Korrigieren der zuvor erwähnten chromatischen
und/oder sphärischen Aberration.
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Mit
Bezug auf 2 enthält eine konventionelle aberrationskorrigierende
Vorrichtung eine Objektivlinse 3 zum Fokussieren eines
einfallenden Strahls und eine Kondensorlinse 5 zum weiteren
Bündeln
des durch die Objektivlinse 3 fokussierten Strahls, um
einen Lichtfleck auf einer optischen Platte 1 auszubilden.
Wie in 3 gezeigt, wird die Entfernung zwischen der Kondensorlinse 5 und
der Objektivlinse 3 gemäß der Dickenvariationen
(Δd) des
optischen Plattensubstrats 1 und Wellenlängenvariationen
des verwendeten Lichts angepasst, so dass eine Aberration korrigiert
werden kann.
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Jedoch
ist bei einer solchen konventionellen aberrationskorrigierenden
Vorrichtung, die zwei Linsen, die Kondensorlinse 5 und
die Objektivlinse 3, verwendet, die Anordnung der zwei
Linsen kompliziert. Zudem müssen
die Objektivlinse 3 und die Kondensorlinse 5 sowohl
für die
Nachführ-
als auch die Fokussierungssteuerung und für die Anpassung der Entfernung
zwischen der Objektivlinse 3 und der Kondensorlinse 5 bewegt
werden, so dass die Struktur des gesamten Aktuators kompliziert
wird.
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EP-A-0,881,834
(NEC Corporation) offenbart eine optische Schreib/Lesekopfvorrichtung,
die erste und zweite optische Systeme aufweist, die Laserlicht mit verschiedenen
Wellenlängen
aussenden und empfangen, die für
optische Plattenmedien verschiedener Dicke geeignet sind, und erteilt
insbesondere mit Hinsicht auf Compactdisks (CDs) und Digital Versatile
Disks (DVDs), die für
Licht mit 780 nm bzw. 650 nm geeignet sind, Lehre. Dieses Dokument
lehrt die Benutzung einer wellenlängenselektiven Phasenplatte,
die einer Objektivlinse benachbart platziert ist, um die Phasenverteilung
nur eines der Lichter mit unterschiedlichen Wellenlängen zu
verändern,
um eine sphärische
Aberration, die durch die unterschiedlichen Dicken der optischen Plattenmedien
verursacht wird, zu korrigieren. Dieses Dokument bildet den Oberbegriff
der hier angehängten Ansprüche.
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Mit
Hinblick darauf, die obigen Probleme zu lösen oder zu verringern, ist
es ein Ziel von Ausführungsformen
der gegenwärtigen
Erfindung, eine optische Abtastvorrichtung zum Aufnehmen/Wiedergeben
mit hoher Dichte, die eine einzige Objektivlinse verwendet, zur
Verfügung
zu stellen, in welcher eine chromatische Aberration, die durch unterschiedliche
Wellenlängen
von Licht verursacht wird, und/oder eine sphärische Aberration aufgrund
von Dickenunterschieden optischer Platten mit einer verbesserten
Konfiguration korrigiert werden kann, und die somit kompatibel für optische
Platten ist, die unterschiedliche Formate aufweisen.
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Gemäß der gegenwärtigen Erfindung
wird eine optische Abtastvorrichtung zur Verfügung gestellt, wie sie in den
angehängten
Ansprüchen
dargelegt ist. Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden aus den
abhängigen
Ansprüchen
und der folgenden Beschreibung ersichtlich.
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Zu
einem besseren Verständnis
der Erfindung, und um zu zeigen, wie Ausführungsformen derselben ausgeführt werden
können,
wird sich im Weiteren beispielhaft auf die begleitenden schematischen
Zeichnungen bezogen, in denen:
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1 ein
Graph ist, der den optischen Wegunterschied (OPDrms)
hinsichtlich von Wellenlängenvariationen
von Licht illustriert, das auf eine Objektivlinse fällt, die
für 405
nm-Licht optimiert
ist;
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2 eine
schematische Ansicht einer konventionellen aberrationskorrigierenden
Vorrichtung ist;
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3 die
Funktionsweise der konventionellen aberrationskorrigierenden Vorrichtung
von 2 illustriert;
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4 ein
Diagramm ist, das die optische Anordnung einer kompatiblen optischen
Abtastvorrichtung zum Aufnehmen und Wiedergeben mit hoher Dichte
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der gegenwärtigen
Erfindung illustriert;
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5 eine
ebene Ansicht eines Teils einer Digital Versatile Disk (DVD) ist,
die lediglich drei Linien von Vertiefungen mit einem Spurabstand
von 0,74 μm
und einer Minimummarkierungslänge
von 0,40 μm
zeigt;
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6 eine
Grafik ist, die ein Signal illustriert, das von der zentralen Spur
von 5 wiedergegeben wird;
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die 7 bis 9 die
augenförmigen
Muster der Signale S0, Sm bzw.
Ssub von 6 illustrieren;
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10 ein
Wiedergabesignal S illustriert, das unter Verwendung der Signale
Sm und Ssub von 6 mit
einem Verstärkungsfaktor
k von 3,5, unter Benutzung von Formel (3), verarbeitet und weiterhin
angepasst wurde, um dieselben DC- und AC-Komponenten, wie diejenigen des Signals
S0 von 6 zu enthalten;
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11 das
augenförmige
Muster des Wiedergabesignals S von 10 illustriert;
und
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12 die
optische Anordnung einer anderen Ausführungsform der kompatiblen
optischen Abtastvorrichtung zum Aufnehmen/Wiedergeben mit hoher
Dichte gemäß der gegenwärtigen Erfindung
illustriert.
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Mit
Bezug auf 4, enthält eine bevorzugte Ausführungsform
einer kompatiblen optischen Abtastvorrichtung zum Aufnehmen/Wiedergeben
mit hoher Dichte gemäß der gegenwärtigen Erfindung
eine erste und eine zweite Lichtquelle 11 und 21 zum
Aussenden von Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen, eine
Objektivlinse 17 zum Fokussieren eines einfallenden Strahls,
um einen Lichtfleck auf einer optischen Platte 10 auszubilden,
eine erste, zweite und dritte Einrichtung zum Ändern des optischen Wegs 13, 23 und 15 zum Ändern des
Laufwegs eines einfallenden Strahls, eine Lichtteilereinrichtung
zum Teilen des von der zweiten Lichtquelle 21 einfallenden
Strahls, um zumindest zwei Lichtflecken auf der optischen Platte 10 auszubilden,
einen ersten und einen zweiten Photodetektor 19 und 29 zum
Empfangen der von der optischen Platte 10 reflektierten
Strahlen, um Signale über
eine photoelektrische Umwandlung zu detektieren und eine erste und
eine zweite Signalverarbeitungseinheit 20 und 30 zum
Ermitteln eines Wiedergabesignals der optischen Platte 10 aus
den Signalen, die von dem ersten und dem zweiten Photodetektor 19 und 29 detektiert
werden.
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In
der gegenwärtigen
Ausführungsform
stellt die optische Platte 10 eine erste optische Platte
oder eine zweite optische Platte, die unterschiedliche Formate aufweisen,
dar. Die erste optische Platte kann zum Beispiel ein Medium der
Future-Generation-Digital-Versatile-Disk-Familie
(so genannte High-Definition (HD) – DVDs) mit einer Substratdicke
(die Dicke von der Lichteinfallsoberfläche bis zu der Informationsaufnahmefläche) von
0,6 mm oder weniger sein, und die zweite optische Platte kann zum
Beispiel ein Medium der DVD-Familie (im Weiteren als DVDs bezeichnet)
mit einer Substratdicke von 0,6 mm sein.
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Die
erste Lichtquelle 11, die erste Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 13, der erste Photodetektor 19 und
die erste Signalverarbeitungseinheit 20 werden zum Aufnehmen
eines Informationssignals auf der und/oder zum Wiedergeben eines
Informationssignals von der ersten optischen Platte verwendet. Insbesondere
sendet die erste Lichtquelle 11 eine relativ kleine Lichtwellenlänge, zum
Beispiel ungefähr
400 nm-Licht, aus, das für
die erste optische Platte geeignet ist. Der von der ersten Lichtquelle 11 ausgesendete divergierende
Strahl wird durch eine Kollimatorlinse 12 kollimiert.
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Die
erste Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 13 enthält zum Beispiel, wie in 4 gezeigt, einen
Strahlteiler zum Durchlassen eines Teils des einfallenden Strahls
und zum Reflektieren des Rests des einfallenden Strahls. Der Strahlteiler
kann im Gegensatz zu dem in 4 gezeigten
Strahlteiler vom kubischen Typ, ein Strahlteiler von einem flachen
Typ oder einem Prismentyp sein.
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Alternativ
kann die erste Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs einen Polarisationsstrahlteiler (nicht gezeigt)
zum Durchlassen oder Reflektieren des einfallenden Strahls gemäß der Polarisation,
um den Laufweg des einfallenden Strahls zu verändern, und eine Phasenverzögerungssplatte
(nicht gezeigt), die auf dem optischen Weg zwischen dem Polarisationsstrahlteiler
und der dritten Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 15 angebracht ist, um eine Verzögerung in
der Phase des einfallenden Strahls zu verursachen, enthalten. Vorzugsweise
ist die Phasenverzögerungssplatte
ein Viertel-Wellenlängen-Plättchen zum
Verzögern
der Phase des einfallenden Strahls um λ/4.
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Die
Objektivlinse 17 ist für
die Substratdicke der ersten optischen Platte und die Wellenlänge des
von der ersten Lichtquelle 11 ausgesendeten Lichts optimiert
und weist eine NA von 0,6 oder mehr auf. Aus diesem Grund tritt,
wenn Licht, das von der zweiten Lichtquelle 21 ausgesendet
wird, durch die Objektivlinse 17 auf die optische Platte
fokussiert wird, eine chromatische Aberration aufgrund eines Unterschieds
in den Wellenlängen
der Strahlen von der ersten und der zweiten Lichtquelle 11 und 21 auf.
Zusätzlich
tritt, wenn die Substratdicke der ersten optischen Platte sich von
derjenigen der zweiten optischen Platte unterscheidet, wie später beschrieben
wird, eine sphärische
Aberration in dem, nachdem er von der zweiten Lichtquelle 21 ausgesendet wurde,
auf die zweite Platte fokussierten Lichtfleck aufgrund eines Unterschieds
in der Substratdicke auf. Die chromatische Aberration und/oder die
sphärische
Aberration werden jedoch durch die Lichtteilereinrichtung, den zweiten
Photodetektor 29 und die zweite Signalverarbeitungseinheit 30,
die später
beschrieben werden, korrigiert, und somit ist die optische Abtastvorrichtung
gemäß der gegenwärtigen Erfindung
für die
erste und die zweite optische Platte kompatibel.
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Die
dritte Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 15 wird auf dem optischen Weg zwischen
der ersten Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 13 und der Objektivlinse 17 angebracht,
leitet einen der von der ersten und zweiten Lichtquelle 11 und 12 ausgesendeten
Strahlen weiter und reflektiert den anderen Strahl, wodurch sie
den Laufweg der von der ersten und zweiten Lichtquelle 11 und 12 ausgesendeten
Strahlen verändert.
Die dritte Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 15 kann ein Strahlteiler mit einer Spiegeloberfläche 15a zum
Durchlassen des von der ersten Lichtquelle 11 ausgesendeten
Strahls und Reflektieren des von der zweiten Lichtquelle 21 ausgesen deten
Strahls sein. Vorzugsweise ist die Spiegeloberfläche 15a so beschichtet,
dass sie in der Lage ist, blaues Licht durchzulassen und rotes Licht
zu reflektieren.
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Der
erste Photodetektor 19 empfängt den von ersten optischen
Platte, nachdem er von der ersten Lichtquelle 11 ausgesendet
wurde, reflektierten Strahl über
nacheinander die Objektivlinse 17, die dritte Einrichtung
zum Ändern
des optischen Wegs 15 und die erste Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 15 und detektiert über photoelektrische Umwandlung
Signale des empfangenen Strahls. Die erste Signalverarbeitungseinheit 20 ermittelt
unter Verwendung der von dem ersten Photodetektor detektierten Signale
ein Wiedergabeinformationssignal von der ersten optischen Platte.
In der gegenwärtigen
Ausführungsform
ist die optische Abtastvorrichtung, wie zuvor beschrieben, in der
Lage, ein Informationssignal auf einer Future-Generation-DVD aufzunehmen,
und ein aufgenommenes Informationssignal von einer Future-Generation-DVD
wiederzugeben.
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Auf
der anderen Seite nehmen die zweite Lichtquelle 21, die
zweite Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 23, die Lichtteilereinrichtung, der
zweite Photodetektor 29 und die zweite Signalverarbeitungseinheit 30 gemeinsam
ein Informationssignal auf der zweiten optischen Platte auf und/oder
geben ein Informationssignal von dieser wieder. Insbesondere sendet
die zweite Lichtquelle 21 eine relativ lange Lichtwellenlänge aus,
zum Beispiel ungefähr
650 nm-Licht, die für
die zweite optische Platte geeignet ist. Ein von der zweiten Lichtquelle 21 ausgesendeter
divergierender Strahl wird durch eine Kollimatorlinse 22 kollimiert.
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Der
parallele Strahl wird durch die Lichtteilereinrichtung in zumindest
zwei Strahlen, einschließlich
eines ersten Strahls I und eines zweiten Strahls II, gespaltet.
Der erste und der zweite Strahl I und II werden durch die Objektivlinse 17 auf
die optische Platte 10 fokussiert, wodurch ein Hauptlichtfleck
und ein Nebenlichtfleck entstehen. Vorzugsweise kann die Lichtteilereinrichtung
ein holographisches optisches Element (HOE) 25 enthalten,
das geeignet ist, einen vorherbestimmten Grad an sphärischer
Aberration für
den zweiten Strahl II zu verursachen, sowie den einfallenden Strahl
in den ersten und zweiten Strahl I und II zu teilen. In diesem Fall
stellt der erste Strahl I den durch das HOE 25 gebrochenen
Strahl 0-ter Ordnung und der zweite Strahl II den durch das HOE 25 gebrochenen
Strahl ± 1-ter
Ordnung dar.
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Die
zweite Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 23, die auf dem optischen Weg zwischen
dem HOE 25 und der dritten Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs angeordnet ist, verändert den Laufweg des einfallenden
Strahls. Insbesondere wird Licht, das von der zweiten Lichtquelle 21 einfällt, durch
die zweite Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 23 zu der dritten Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 15 geleitet, und wird Licht, das von der
dritten Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs einfällt,
durch die zweite Einrichtung zum Ändern des optischen Wegs 23 zu
dem zweiten Photodetektor 19 geleitet. Die zweite Einrichtung
zum Ändern
des optischen Wegs 23 kann, wie die erste Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 11, einen Strahlteiler oder eine Kombination
aus einem Polarisationsstrahlteiler (PBS) und einer Phasenverzögerungsplatte
darstellen.
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Der
erste und der zweite Strahl I und II aus dem HOE 25 verlaufen
nacheinander durch die zweite und die dritte Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 23 und 15 und werden durch die
Objektivlinse 17 als ein Hauptlichtfleck und ein Nebenlichtfleck
auf dieselbe Spur der optischen Platte 10 fokussiert.
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Der
Hauptlichtfleck und der Nebenlichtfleck auf der optischen Platte 10 weisen
eine chromatische Aberration, verursacht durch einen Unterschied
in den Wellenlängen
von Licht, das von der ersten und der zweiten Lichtquelle 11 und 21 ausgesendet
wird, auf. Wenn die zweite optische Platte, deren Substratdicke
von derjenigen der ersten optischen Platte verschieden ist, verwendet
wird, weisen der Hauptlichtfleck und der Nebenlichtfleck ebenso,
verursacht durch einen Unterschied in den Substratdicken, eine sphärische Aberration auf.
Im Vergleich mit dem Hauptlichtfleck weist der Nebenlichtfleck des
Weiteren eine beabsichtigte chromatische Aberration, die durch das
HOE 25 verursacht wird, auf.
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Nachdem
sie von der optischen Platte 10 reflektiert worden sind,
werden der erste und der zweite Strahl I und II von dem zweiten
Photodetektor 29 über
die Objektivlinse 17, die dritte Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 15, die zweite Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 23 und eine Kondensorlinse 28 empfangen.
Die Kondensorlinse 28 bündelt
den ersten und zweiten Strahl I und II, die durch die zweite Einrichtung
zum Ändern
des optischen Wegs 23 gelaufen sind. Der zweite Photodetektor 29 enthält ein erstes
und ein zweites lichtempfangendes Element 29a und 29b zum
Empfangen des ersten bzw. des zweiten Strahls I und II.
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Die
zweite Signalverarbeitungseinheit 30 korrigiert die chromatische
Aberration und/oder die sphärische
Aberration aufgrund eines Dickenunterschieds, die zuvor beschrieben
wurden, in den elektrischen Signalen, die über die photoelektrische Umwandlung
durch das erste und das zweite lichtempfangende Element 29a und 29b erhalten
werden, und gibt ein Wiedergabesignal aus. Insbesondere enthält die zweite
Signalverarbeitungseinheit 30 eine Differentialeinheit 33 zum
Subtrahieren der von dem ersten und dem zweiten lichtempfangenden
Element 29a und 29b ausgegebenen Signalen, eine
Verstärkungssteuerung 35 zum
Verstärken
eines Subtraktionssignals, das von der Differentialeinheit 33 ausgegeben
wird, mit einem Verstärkungsfaktor
k und einen Summierer 37 zum Summieren eines Signals, das
von der Verstärkungssteuerung 35 ausgegeben
wird, und des Signals, das von dem ersten empfangenden Element 29a ausgegeben
wird.
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In
anderen Worten verarbeitet die zweite Signalverarbeitungseinheit 30,
wenn ein Informationssignal von der zweiten optischen Platte wiedergegeben
wird, die von dem ersten und dem zweiten lichtempfangenden Element 29a und 29b ausgegebenen
Detektionssignale unter Verwendung der unten angegebenen Formel
(3) und gibt ein Wiedergabesignal S aus, das bezüglich einer chromatischen Aberration
und einer sphärischen
Aberration aufgrund eines Dickenunterschieds korrigiert worden ist: S = Sm +
k(Sm – Ssub) (3)worin
Sm ein Hauptwiedergabesignal kennzeichnet,
das aus dem Hauptlichtfleck stammt, welches von dem ersten lichtempfangenden
Element 29a empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt
worden ist, Ssub ein Nebenwiedergabesignal
kennzeichnet, das aus dem Nebenlichtfleck stammt, welches von dem
zweiten lichtempfangenden Element 29b empfangen und in
ein elektrisches Signal umgewandelt worden ist, und k ein Verstärkungsfaktor
ist.
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Der
Verstärkungsfaktor
k variiert gemäß dem Grad
des Dickenunterschieds zwischen der ersten und der zweiten optischen
Platte und wird durch einen den k-Wert anpassen den Schaltkreis (nicht
gezeigt) gesteuert, so dass der Jitter des Wiedergabesignals von
der zweiten optischen Platte minimiert wird. In diesem Fall überwacht
der den k-Wert anpassende Schaltkreis vorzugsweise den Jitter des
Wiedergabesignals, das von der zweiten Signalverarbeitungseinheit 30 ausgegeben
wird, passt den Verstärkungsfaktor
k gemäß dem Überwachungsergebnis
an und gibt das Ergebnis an die Verstärkungssteuerung 35 zur
Verstärkungssteuerung
zurück.
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In
dem Fall, in dem zwei Lichtflecken, ein Hauptlichtfleck und ein
Nebenlichtfleck, auf dieselbe Spur der optischen Platte 10 durch
das HOE 25, wie zuvor erwähnt, fokussiert werden, ist
der Nebenlichtfleck von dem Hauptlichtfleck in Spurrichtung der
optischen Platte beabstandet. Dem gemäß wird es bevorzugt, dass die
zweite Signalverarbeitungseinheit 30 weiterhin einen Verzögerer 31,
wie in 4 gezeigt, zum Kompensieren einer Zeitverzögerung zwischen
den von den Lichtflecken stammenden Signalen umfasst. Der Verzögerer 31 wird
zum Beispiel zwischen dem Ausgabeende des zweiten lichtempfangenden
Elements 29a und einem Eingabeende der Differentialeinheit 33 angebracht.
Der Verzögerer 31 verzögert die
Phase des vorhergehenden Signals, das zum Beispiel von dem zweiten
lichtempfangenden Element 29b ausgegeben wird, um die Phasen
der von dem ersten lichtempfangenden Element und dem zweiten lichtempfangenden
Element 29a und 29b ausgegebenen Signale einander
anzupassen.
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Während des
Betriebs der optischen Abtastvorrichtung gemäß der gegenwärtigen Erfindung,
die die mit Bezug auf 4 beschriebene Konfiguration
aufweist, arbeitet die erste Lichtquelle 11, wenn eine
optische Platte der Future-Generation-DVD-Familie mit einem ersten
Format als die optische Platte 10 verwendet wird, derart,
dass sie ein blaues Licht aussendet. Der von der ersten Lichtquelle 11 ausgesendete
divergierende Strahl wird durch die Kollimatorlinse 12 kollimiert,
verläuft
nacheinander durch die erste und dritte Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 13 und 15 und fällt auf die Objektivlinse 17.
Die Objektivlinse 17 fokussiert den einfallenden Strahl,
um einen Lichtfleck auf der Aufnahmefläche der optischen Platte mit
dem ersten Format auszubilden. Wenn zum Beispiel die optische Platte
mit dem ersten Format beschreibbar ist, kann ein Informationssignal
durch den auf die Aufnahmefläche
fokussierten Lichtfleck aufgenommen werden.
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Licht,
das von der optischen Platte mit dem ersten Format reflektiert wird,
fällt nacheinander über die Objektivlinse 17 und
die dritte Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 15 auf die erste Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 13. Der einfallende Strahl wird durch die
erste Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 13 reflektiert, durch die Kondensorlinse 18 gebündelt und
von dem ersten Photodetektor 19 empfangen. Während der
Wiedergabe wird ein elektrisches Signal, das von dem ersten Photodetektor 19 empfangen
wurde, der ersten Signalverarbeitungseinheit 20 zur Verfügung gestellt,
und die erste Signalverarbeitungseinheit 20 gibt ein Informationssignal
aus, das von der optischen Platte mit dem ersten Format wiedergegeben wird.
Es wird erkannt werden, dass die Detektionssignale des ersten Photodetektors 19 dazu
verwendet werden, Fokussierungs- und Spurfehlersignale festzustellen,
so dass die Objektivlinse 17 in einer normalen Fokussierposition
entlang der Spurmitte der optischen Platte abtastet.
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Auf
der anderen Seite arbeitet die zweite Lichtquelle 21, wenn
eine optische Platte der DVD-Familie mit einem zweiten Format als
die optische Platte 10 verwendet wird, derart, dass sie
rotes Licht aussendet. Der von der zweiten Lichtquelle 21 ausgesendete
divergierende Strahl wird durch die Kollimatorlinse 22 kollimiert
und durch das HOE 25 gebrochen, um in einen ersten Strahl
I und einen zweiten Strahl II, der eine sphärische Aberration aufweist,
aufzuspalten.
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Der
erste und der zweite Strahl I und II durchlaufen die zweite Einrichtung
zum Ändern
des optischen Wegs 23, werden durch die dritte Einrichtung
zum Ändern
des optischen Wegs 15 reflektiert und fallen auf die Objektivlinse 17.
Die Objektivlinse 17 fokussiert den einfallenden ersten
und zweiten Strahl I und II, um einen Hauptlichtfleck und einen
Nebenlichtfleck auf derselben Spur der Aufnahmefläche der
optischen Platte mit dem zweiten Format auszubilden. Wenn die optische
Platte mit dem ersten Format beschreibbar ist, kann ein Informationssignal
durch den auf die Aufnahmefläche
fokussierten Hauptlichtfleck aufgenommen werden.
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Der
erste und der zweite durch die optische Platte mit dem zweiten Format
reflektierte Strahl I und II durchlaufen die Objektivlinse 17,
werden durch die dritte Einrichtung zum Ändern des optischen Wegs 15 zu der
zweiten Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 23 gelenkt, werden durch die zweite
Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 23 reflektiert, durch die Kondensorlinse 23 gebündelt und
durch das erste bzw. zweite lichtempfangende Element 29a und 29b empfangen.
Während
der Wiedergabe werden elektrische Signale, die durch das erste und
zweite lichtempfangende Element 29a und 29b detektiert
wurden, der zweiten Signalverarbeitungseinheit 30 übergeben,
und die zweite Signalverarbeitungseinheit 30 gibt ein Informationssignal
aus, das von der optischen Platte mit dem zweiten Format wiedergegeben
wird, von welchem eine chromatische Aberration und/oder eine sphärische Aberration
verursacht durch einen Dickenunterschied von optischen Platten,
die zuvor beschrieben worden sind, entfernt wurden.
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Wie
bei dem Detektionssignal des ersten Photodetektors 19,
wird erkannt werden, dass die Detektionssignale des zweiten Photodetektors 29 dazu
verwendet werden, Fokussierungs- und Spurfehlersignale festzustellen,
so dass die Objektivlinse 17 in einer normalen Fokussierposition
entlang der Spurmitte der optischen Platte abtastet.
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Die
Funktionsweise der in 4 gezeigten kompatiblen optischen
Abtastvorrichtung gemäß der gegenwärtigen Erfindung
wird mit Bezug auf die 5 bis 11 beschrieben
werden. Es wird die Wiedergabe eines Signals ohne chromatische Aberration
und/oder sphärische
Aberration verursacht durch eine unterschiedliche Substratdicke
von optischen Platten beschrieben werden, wenn die optische Platte
mit dem zweiten Format, eine optische Platte aus der DVD-Familie,
verwendet wird.
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5 illustriert
einen Teil einer DVD mit drei Vertiefungslinien mit 0,74 μm Spurabstand
und einer 0,40 μm
Minimummarkierungslänge,
und 6 illustriert ein Signal, das von der zentralen
Spur der optischen Platte von 5 wiedergegeben
wird.
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Mit
Bezug auf 6 kennzeichnen gestrichelte
Linien, gekennzeichnet durch S0, ein Wiedergabesignal
von der zentralen Spur der in 5 gezeigten
DVD, welches mit einer Lichtquelle, die eine Wellenlänge von
650 nm aufweist, und einer Objektivlinse 17 mit einer NA
von 0,6, die so konzipiert ist, dass sie für ein 0,6 mm dickes Plattensubstrat
geeignet ist, wiedergegeben wird. Der Jitter-Wert des Wiedergabesignals
S0 ist 8,64 %, und das augenförmige Muster
des Signals S0 ist in 7 gezeigt.
In 6 kennzeichnen durchgezogene Linien, gekennzeichnet
durch Sm, ein Wiedergabesignal von der zentralen
Spur der in 5 gezeigten DVD, welches mit
einer Lichtquelle, die eine Wellenlänge von 650 nm aufweist, und
einer Objektivlinse, die so konzipiert ist, dass sie für ein 0,55
mm dickes Plattensubstrat und eine Wellenlänge von 400 nm geeignet ist, wiedergegeben
wird. Der Jitter-Wert des Wiedergabesignals ist 24,16 %, und das
augenförmige
Muster des Signals Sm ist in 8 gezeigt.
Gestrichelte Linien, gekennzeichnet durch Ssub,
kennzeichnen ein Wiedergabesignal von der DVD von 5,
wenn weiterhin ein zweiter Strahl II, in dem durch Verwenden des
HOE 25 eine sphärische
Aberration entsprechend einer Substratdicke von 50 μm verursacht
wurde, als ein Nebenlichtfleck auf die Aufnahmefläche fokussiert
wird. Der Jitter-Wert des Wiedergabesignals Ssub ist
30 % oder mehr, und das augenförmige
Muster des Signals Ssub ist in 9 gezeigt.
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10 illustriert
ein Wiedergabesignal S, das durch Aberrationskorrektur der Signale
Sm und Ssub unter Verwendung
von Formel (3) mit einem Verstärkungsfaktor
k von 3,5, der durch den Verstärkungsanpasser 35 der
zweiten Signalverarbeitungseinheit 30 von 4 gesetzt
wird, erhalten wurde, i.e. Sm + 3,5 (Sm – Ssub), und deren DC- und AC-Komponenten angepasst
wurden, um dieselben, wie diejenigen des Wiedergabesignals S0 zu sein. Wie in 10 gezeigt
sind die Wiedergabesignale S und S0 beinahe
dieselben. Das Wiedergabesignal hat das in 11 gezeigte
augenförmige
Muster, und der Jitter-Wert des Wiedergabesignals ist 8,88 %, der ähnlich dem
des Jitter-Werts (8,64 %) des Signals S0 ist,
das mit einer Lichtquelle, die eine Wellenlänge von 650 nm aufweist, und
einer Objektivlinse für
DVDs wiedergegeben wird.
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Somit
kann, obwohl eine optische Platte der DVD-Familie verwendet wird,
die optische Abtastvorrichtung gemäß der gegenwärtigen Erfindung,
die die obige Konfiguration besitzt, ein Wiedergabesignal ausgeben,
aus dem eine chromatische Aberration und/oder eine sphärische Aberration
verursacht durch einen Dickenunterschied der Plattensubstrate durch
eine Verarbeitung unter Anwendung der Formel (3) entfernt worden
sind.
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12 illustriert
die optische Anordnung einer anderen bevorzugten Ausführungsform
einer optischen Abtastvorrichtung gemäß der gegenwärtigen Erfindung.
Wie in 12 gezeigt, enthält die optische
Abtastvorrichtung eine erste und eine zweite Lichtquelle 11 und 21 zum
Aussenden von Strahlen, die unterschiedliche Wellenlängen aufweisen,
eine Objektivlinse 17 zum Fokussieren eines einfallenden
Strahls, um einen Lichtfleck auf einer optischen Platte 10 auszubilden,
eine erste, zweite und dritte Einrichtung zum Ändern des optischen Wegs 13, 53 und 15,
eine Lichtteileinrichtung zum Aufspalten des von der zweiten Lichtquelle 21 ausgesendeten
einfallenden Strahls, um zumindest zwei Lichtflecken auf der optischen
Platte 10 auszubilden, einen ersten und einen zweiten Photodetektor 19 und 59 zum
Empfangen des von der optischen Platte reflektierten Strahls und
eine erste und eine zweite Signalverarbeitungseinheit 20 und 60 zum
Bestimmen von Wiedergabesignalen aus elektrischen Signalen, die
jeweils von dem ersten und dem zweiten Photodetektor 19 und 59 detektiert
wurden. In 12 sind dieselben Elemente,
wie die in 4 illustrierten, durch dieselben
Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine Beschreibung derselben wird
hier nicht vorgenommen.
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Wie
in der vorherigen Ausführungsform,
die mit Bezug auf 4 beschrieben wurde, werden
die zweite Lichtquelle 21, die zweite Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 53, die Lichtteilereinrichtung, der zweite
Photodetektor 59 und die zweite Signalverarbeitungseinheit 60 verwendet,
um ein Informationssignal auf einer optischen Platte der DVD-Familie
mit einem zweiten Format aufzunehmen und/oder ein Informationssignal
von dieser wiederzugeben.
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Licht,
das, nachdem es von der zweiten Lichtquelle 21 ausgesendet
worden ist, durch die Kollimatorlinse 22 kollimiert wird,
wird durch die Lichtteilereinrichtung in zumindest zwei Strahlen,
einen ersten und einen zweiten Strahl I' und II', aufgespaltet. Der erste und der zweite
Strahl I' und II' werden durch die
Objektivlinse 17 auf die optische Platte 10 fokussiert,
um einen Hauptlichtfleck bzw. einen Nebenlichtfleck auszubilden.
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In
der gegenwärtigen
Ausführungsform
kann die Lichtteilereinrichtung ein Polarisations-HOE 55 zum Erzeugen
eines ersten Strahls I',
der eine polarisierte Komponente, zum Beispiel eine P-polarisierte
Komponente, besitzt, und eines zweiten Strahls II', der die andere
Polarisationskomponente, zum Beispiel eine S-polarisierte Komponente,
aufweist, sein. Hier verursacht das Polarisations-HOE 55 einen
vorherbestimmten Grad an sphärischer
Aberration nur in dem S-polarisierten zweiten Strahl II'. Der erste und der
zweite Strahl I' und II' sind Strahlen 0-ter
Ordnung bzw. 1-ter Ordnung, die durch das Polarisations-H0E 55 gebrochen
werden.
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Die
zweite Einrichtung zum Ändern
des Wegs 53, die auf dem optischen Weg zwischen dem Polarisations-H0E 55 und
der dritten Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 15 angeordnet ist, ändert den optischen Weg des
einfallenden Strahls. In der gegenwärtigen Ausführungsform kann die zweite
Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 53 ein Strahlteiler sein. Der Strahlteiler
lässt den
von der zweiten Lichtquelle 21 einfallenden Strahl unabhängig von
seiner Polarisation durch, so dass er zu der dritten Einrichtung
zum Ändern des
optischen Wegs 15 verläuft.
Der Strahlteiler reflektiert den von der dritten Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 15 einfallenden Strahl unabhängig von
seiner Polarisation, so dass er zu dem zweiten Photodetektor 59 verläuft.
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Dem
gemäß werden
der erste und der zweite durch das Polarisations-H0E 55 aufgespaltete
Strahl I' und II' durch die Objektivlinse 17 auf
die optische Platte 10 fokussiert. Hier wird von dem ersten
Strahl I' ein Hauptlichtfleck
und von dem zweiten Strahl II' ein
Nebenlichtfleck auf derselben Spur der optischen Platte ausgebildet.
Aus diesem Grund benötigt
die zweite Signalverarbeitungseinheit 60, anders als die
zweite Signalverarbeitungseinheit 30 (siehe 4)
der vorherigen Ausführungsform,
keinen Verzögerer.
Der Hauptlichtfleck und der Nebenlichtfleck besitzen ähnliche
Charakteristiken wie diejenigen des Hauptlichtflecks und des Nebenlichtflecks,
die in der vorherigen Ausführungsform
beschrieben sind, außer
dass sie unterschiedlich polarisierte Komponenten aufweisen.
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Auf
der anderen Seite kann die optische Abtastvorrichtung von 12 weiterhin
einen Polarisationsstrahlteiler 58 auf dem optischen Weg
zwischen der zweiten Einrichtung zum Ändern des Lichtwegs 53 und dem
zweiten Photodetektor 59 zum Aufspalten in den ersten und
den zweiten Strahl I' und
II', die nacheinander, nachdem
sie von der optischen Platte 10 reflektiert wurden und
durch die Objektivlinse 17 verliefen, gemäß ihrer
Polarisation durch die Objektivlinse 17 und die dritte
und zweite Einrichtung zum Ändern
des optischen Wegs 15 und 53 verliefen, so dass
sie zu dem ersten und dem zweiten lichtempfangenden Element 59a und 59b des
zweiten Photodetektors 59 verlaufen, umfassen. Es wird
erkannt werden, dass das erste und das zweite lichtempfangende Element 59a und 59b des
zweiten Photodetektors 59 so angeordnet sind, dass sie in
der Lage sind, den ersten und den zweiten durch den Polarisationsstrahlteiler 58 aufgespalteten
Strahl I' und II' unabhängig von
einander zu empfangen.
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Wenn
eine Information von einer optischen Platte der DVD-Familie mit
einem zweiten Format wiedergegeben wird, verarbeitet die zweite
Signalverarbeitungseinheit 60 die elektrischen Signale,
die, nachdem sie von dem ersten und dem zweiten lichtempfangenden
Element 59a und 59b empfangen worden sind, einer photoelektrischen
Umwandlung unterlagen, wie in der vorherigen Ausführungsform
unter Verwendung der wandlung unterlagen, wie in der vorherigen
Ausführungsform
unter Verwendung der obigen Formel (3), so dass sie ein Wiedergabesignal
ausgibt, das bezüglich
einer chromatischen Aberration und/oder einer sphärischen
Aberration aufgrund eines Unterschieds in der Substratdicke der
optischen Platte korrigiert wurde. Die zweite Signalverarbeitungseinheit 60 weist
dieselbe Struktur wie die zweite Signalverarbeitungseinheit 30 von 4 auf,
außer
dass in der zweiten Signalverarbeitungseinheit 60 der gegenwärtigen Ausführungsform
kein Verzögerer
vorhanden ist. Aus diesem Grund sind die wesentlichen Bestandteile
der zweiten Signalverarbeitungseinheit 60 mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet, die in 4 verwendet
sind, und eine Beschreibung dieser Bestandteile erfolgt hier nicht.
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Um
eine sphärische
Aberration, verursacht durch eine Dickeabweichung der optischen
Platten der Future-Generation-DVD-Familie, zu korrigieren, kann
in der optischen Abtastvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
das optische System zum Aufnehmen von Informationen auf einer optischen
Platte der Future-Generation-DVD-Familie mit einem ersten Format
oder zum Wiedergeben von Informationen von dieser dasselbe oder
ein ähnliches
sein, wie das optische System, das verwendet wird, Informationen
auf einer optischen Platte der DVD-Familie mit einem zweiten Format,
wie zuvor mit Bezug auf die 4 und 12 beschrieben,
aufzunehmen oder von dieser wiederzugeben.
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Insbesondere
wird eine Lichtteilereinrichtung (nicht gezeigt) zwischen der ersten
Lichtquelle 11 und der ersten Einrichtung zum Ändern des
optischen Wegs 13 zum Aufspalten eines einfallenden Strahls,
so dass ein Hauptlichtfleck und ein Nebenlichtfleck mit sphärischer
Aberration auf die optische Platte mit dem ersten Format fokussiert
werden, zur Verfügung
gestellt. Sodann werden zwei Strahlen, die von der optischen Platte mit
dem ersten Format reflektiert werden, von unterschiedlichen lichtempfangenden
Elementen (nicht gezeigt) des ersten Photodetektors 19 empfangen,
und empfängt
und verarbeitet unter Benutzung der obigen Formel (3) die erste
Signalverarbeitungseinheit 20 elektrische Signale, die
von dem ersten Photodetektor 19 detektiert werden, wodurch
sie ein Wiedergabesignal ausgibt, das bezüglich der sphärischen
Aberration, die durch die Dickeabweichung der optischen Platten
der Future-Generation-DVD-Familie verursacht wird, korrigiert ist.
Die sphärische
Aberration kann durch Anpassen des Verstär kungsfaktors k in der ersten
Signalverarbeitungseinheit 20 bei dem Arbeitsvorgang unter
Verwendung der obigen Formel (3) entfernt werden.
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Durch
das Fokussieren eines Nebenlichtflecks mit sphärischer Aberration zusammen
mit einem Hauptlichtfleck auf eine optische Platte und dem folgenden
Ermitteln eines Wiedergabesignals durch, wie oben beschrieben, die
Bearbeitung der zwei Strahlen, die von der optischen Platte reflektiert
werden, unter Verwendung der obigen Formel (3) können eine chromatische Aberration
und/oder eine sphärische
Aberration und eine Coma, die durch eine Neigung der optischen Platte
verursacht wird, korrigiert werden, wodurch der Jitter eines Wiedergabesignals
stark verbessert wird.
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Wie
zuvor erwähnt,
weist die optische Abtastvorrichtung zum Aufnehmen/Wiedergeben mit
hoher Dichte gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Konfiguration auf, in welcher ein Nebenlichtfleck
mit sphärischer
Aberration zusammen mit einem Hauptlichtfleck auf eine optische
Platte fokussiert wird, und ein Wiedergabesignal durch die Verarbeitung
der zwei Strahlen, die von der optischen Platte reflektiert werden
und von dem Photodetektor empfangen werden, unter Verwendung von
Formel (3), ermittelt wird.
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Die
Verwendung einer einzelnen Objektivlinse in der optischen Abtastvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung vereinfacht die Konfiguration eines Aktuators. Die optische
Abtastvorrichtung kann eine chromatische Aberration, die durch die
Verwendung einer Lichtquelle, die unterschiedliche Wellenlängen aufweist,
verursacht wird, und/oder eine sphärische Aberration, die durch
Dickenvariationen eines optischen Plattensubstrats verursacht werden,
korrigieren und dadurch ein Wiedergabesignal ermitteln, das hinsichtlich
des Jitters verbessert ist. Somit ist die erfindungsgemäße optische
Abtastvorrichtung für
optische Platten mit unterschiedlichen Formaten, zum Beispiel, für Future-Generation-DVDs und
DVDs, kompatibel.
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Auch
wenn einige bevorzugte Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben worden sind, wird von dem Fachmann erkannt
werden, dass verschiedene Abänderungen
und Modifikationen erfolgen können,
ohne dass der Bereich der Erfindung, wie in den angehängten Ansprüchen definiert,
verlassen wird.