DE69836202T2

DE69836202T2 - Katadioptrisches optisches system, optischer kopf, optisches plattenlaufwerk mit dem system sowie optische platte

Info

Publication number: DE69836202T2
Application number: DE69836202T
Authority: DE
Inventors: 103-604 Chul Woo Sungnam-city LEE; 835-1306 Chong Sam Sungnam-city CHUNG; 201-1505 Yong Hoon Suwon-city LEE; Sung Cheol Suwon-city YEON; Joong Eon Uiwang-city SEO; Young Min Tobong-gu CHEONG; Dong-Ho Seodaemun-gu Shin; Kun Ho Suwon-city CHO; Pyong Yong Songpa-gu SEONG; 102-307 Jang Hoon Youngdungpo-gu YOO
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1997-11-22
Filing date: 1998-11-21
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2018-11-22
Also published as: WO1999027532A1; RU2169400C2; HK1024088A1; EP1538614A3; CA2278416C; EP1538614A2; CN1250538A; EP0954859B1; EP0954859A1; JP2001509938A; JP4198763B2; CA2278416A1; MY122310A; CN1133996C; DE69836202D1; BR9806979A; ID23169A; TW419596B

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein katadioptrisches System, einen optischen Aufnehmer und ein optisches Plattenlaufwerk, das ein optisches Fokussiersystem verwendet, sowie ein digitales Datenspeichemedium, auf dem Informationen aufgezeichnet werden und von dem Informationen von dem optischen Aufnehmer und dem optischen Plattenlaufwerk ausgelesen werden.
Stand der Technik
Verschiedene Verfahren zum Erhöhen der Aufzeichnungsleistung in einem optischen Aufzeichnungsgerät und/oder Wiedergabegerät sind untersucht worden. Diese grundlegenden Verfahrensweisen bestehen in der Reduzierung der Wellenlänge von verwendetem Licht und in der Vergrößerung der numerischen Apertur (NA) einer verwendeten Objektivlinse, wodurch die Größe eines gebündelten Lichtpunktes reduziert wird. Ein optisches Fokussiersystem zum Reduzieren der Größe eines gebündelten Lichtpunktes durch Vergrößern der numerischen Apertur (NA) wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Das in 1 gezeigte optische Fokussiersystem, das die Größe eines gebündelten Lichtpunktes unter Verwendung eines Nahfeldes reduziert, umfasst eine asphärische Linse 1 und eine sphärische Linse 2, die als feste Immersionslinse bezeichnet wird. Wenn das optische Fokussiersystem als Objektivlinse für eine optische Platte 4 verwendet wird, trägt ein Schieber 3 die sphärische Linse 2 über die Oberfläche der Platte 4 und hält den Abstand zwischen der sphärischen Linse 2 und der Platte 4 auf weniger als 100 nm vor. Die asphärische Linse 1 bricht einen Laserlichtstrahl, der von einer Lichtquelle (nicht gezeigt) emittiert wird, und die sphärische Linse 2 fokussiert den von der asphärischen Linse 1 gebrochenen Laserlichtstrahl auf der Innenseite seiner Fläche, die der Platte 4 zugewandt ist. Die Fläche der sphärischen Linse 2, auf der der Laserlichtstrahl fokussiert wird, bildet ein Nahfeld, und somit werden Informationen über das Nahfeld auf der Platte 4 aufgezeichnet oder von dieser ausgelesen.
Wenn ein Material, das die sphärische Linse 2 bildet, auf der Innenseite der sphärischen Linse 2 eine Brechzahl „n" aufweist, wird der Konvergenzwinkel groß und das Moment des Laserlichtes wird reduziert. Demzufolge wird eine Wellenlänge des Laserlichtstrahles auf λ/n reduziert. Die numerische Apertur wird weiterhin auf NA/λ erhöht. Somit ist die Größe des Lichtpunktes, der letztendlich auf der Innenseite der Fläche der sphärischen Linse 2 gebildet wird, proportional zu NA/λ. Infolgedessen kann die Größe des Punktes unter Verwendung der Brechzahl „n" des Mediums der sphärischen Linse 2 reduziert werden.
Das optische Fokussiersystem aus 1 umfasst jedoch die asphärische Linse 1 und die sphärische Linse 2, die getrennt hergestellt werden. Dementsprechend ist es schwierig, das optische Fokussiersystem so zu montieren oder einzustellen, dass eine gewünschte optische Eigenschaft erreicht wird. Da das optische Fokussiersystem einfallendes Laserlicht mit einem Strahlendurchmesser von wenigstens 3 mm oder größer erfordert, wird die Größe aller optischen Komponenten, einschließlich einer Lichtaufnahmeeinheit, vergrößert. Wenn die Neigung des einfallenden Strahles, um die ein Laserstrahl von einem normalerweise verwendeten Winkel in Bezug auf eine optische Platte abweicht, aufgrund eines sich bewegenden optischen Aufnehmers oder einer sich drehenden optischen Platte pendelt, ist es weiterhin schwierig, ein Signal normal aufzuzeichnen oder wiederzugeben.
Weiterhin ist die kürzeste Wellenlänge von Licht einer gegenwärtig verfügbaren Laserdioden-Lichtquelle etwa 600 nm.
Weiterhin beträgt die numerische Apertur der Objektivlinse gegenwärtig etwa 0,6. Wenn somit eine numerische Apertur von 0,6 oder mehr erforderlich ist, ist die Leistung eines optischen Aufnehmers sehr empfindlich gegenüber der Neigung eines einfallenden Strahles. Dementsprechend ist es schwierig, das bestehende optische Fokussiersystem zu nutzen, um ein optisches Aufzeichnungsgerät und/oder ein optisches Wiedergabegerät zu kommerzialisieren.
Ein optischer Aufnehmer, der die oben genannten Probleme praktisch überwindet, wird in EP A 0373 700 offengelegt.
Offenlegung der Erfindung
Somit besteht eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines optischen Fokussiersystems zum Bündeln eines Lichtstrahles unter Verwendung eines neuartigen optischen Systems, um somit eine hervorragende Leistung in Bezug auf eine Neigung eines einfallenden Strahles zu erzielen, die optischen Komponenten kompakt zu gestalten und die Größe eines gebündelten Lichtpunktes zu reduzieren.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines optischen Aufnehmers, der das oben genannte optische Fokussiersystem verwendet.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen des oben genannten optischen Fokussiersystems.
Eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines optischen Plattenlaufwerkes, das das oben genannte optische Fokussiersystem verwendet.
Eine fünfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines optischen Aufnehmers, einschließlich einer Ausleseschicht zum Verstärken eines Lichtstrahles, der Informationen enthält, die auf einer optischen Platte aufgezeichnet sind.
Eine sechste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer optischen Platte, um genaueres Lesen von aufgezeichneten Informationen zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß werden ein Gerät und ein Verfahren entsprechend den anhängenden Patentansprüchen bereitgestellt. Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden aus den abhängigen Patentansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung hervorgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines herkömmlichen optischen Fokussiersystems zum Erzeugen eines Nahfeldes.
2 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines optischen Fokussiersystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die 3A bis 3C sind Ansichten zum Erläutern von optischen Fokussiersystemen für eine magneto-optische Platte, die von dem in 2 gezeigten optischen Fokussiersystem abgeändert sind.
Die 4A bis 4C sind Ansichten zum Erläutern der Änderungen des in 3A gezeigten optischen Fokussiersystems, die ein Luftlager auf einer Fläche einer optischen Platte ausbilden.
Die 5A und 5B sind Ansichten zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens des in 2 gezeigten optischen Fokussiersystems.
6 ist eine Ansicht und zeigt ein optisches System eines optischen Aufnehmers, der das optische Fokussiersystem aus 3A annimmt.
Die 7A bis 7C sind Ansichten und zeigen Änderungen des optischen Fokussiersystems aus 2, die geeignet sind für Montage in einem optischen Aufnehmer.
Die 8 bis 10B zeigen Konstruktionen von optischen Plattenlaufwerken, die ein erfindungsgemäßes optisches Fokussiersystem verwenden.
Die 11A bis 11C sind Ansichten zum Erläutern einer Biegung, die in einem der in den 8 bis 10B gezeigten optischen Plattenlaufwerken verwendet wird.
12A ist eine Ansicht zum Erläutern einer optischen Platte, auf der Informationen durch ein in den 8 bis 10B gezeigtes optisches Plattenlaufwerk aufgezeichnet werden oder von der Informationen durch ein in den 8 bis 10B gezeigtes optisches Plattenlaufwerk ausgelesen werden.
12B ist eine Ansicht und zeigt ein optisches Fokussiersystem, das eine Ausleseschicht auf einer Fläche eines nahfeldbildenden Teiles aufweist, anstelle einer in 12A gezeigten optischen Platte mit einer Ausleseschicht.
Die 13A bis 13D sind Ansichten zum Erläutern anderer Abänderungen eines erfindungsgemäßen optischen Fokussiersystems; und
Die 14A und 14B sind Ansichten zum Erläutern eines weiteren optischen Plattenlaufwerkes gemäß der Erfindung.
Arten für die Ausführung der Erfindung
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst ein optisches Fokussiersystem 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine lichtbrechende Fläche 201 und eine erste Reflexionsfläche 203, die beide zu einer Lichtquelle (nicht gezeigt) hin angeordnet sind, und eine Strahlfokussierungsfläche 204 sowie einen zweiten Reflexionsabschnitt 205, die beide zu einer optischen Platte 100 hin angeordnet sind. In dem optischen Fokussiersystem 20 weisen die erste und die zweite Fläche 203 und 205 Vollreflexions-Merkmale auf, die ihnen durch eine Beschichtung und so weiter verliehen werden. Die lichtbrechende Fläche 201 und die Strahlfokussierungsfläche 204 werden jedoch nicht mit einer Reflexionsbeschichtung behandelt und weisen eine Lichtübertragungseigenschaft auf. Die lichtbrechende Fläche 201 und die Strahlfokussierungsfläche 204 umfassen die optische Achse des optischen Fokussiersystems 20. Die erste Reflexionsfläche 203 ist in dem äußeren Bereich der lichtbrechenden Fläche 201 angeordnet, und die zweite Reflexionsfläche 205 ist in dem äußeren Bereich der Strahlfokussierungsfläche 204 angeordnet. Eine optische Fläche, die aus der Strahlfokussierungsfläche 204 und der zweiten Reflexionsfläche 203 besteht, hat eine Form einer glatten Fläche oder eine gekrümmte Form nahe der glatten Fläche.
Die lichtbrechende Fläche 201, die eine Form einer kugelförmigen Fläche aufweist, ist konkav oder vertieft zu der Strahlfokussierungsfläche 204 hin. Die erste Reflexionsfläche 203 weist eine asphärische Form auf. Die lichtbrechende Fläche hat einen ersten Krümmungsradius und die erste Reflexionsfläche hat einen zweiten Krümmungsradius, der einen Absolutwert aufweist, der größer ist als der des ersten Krümmungsradius. Entsprechend den Vorzeichenkonventionen haben alle konvexen Flächen einen positiven Krümmungsradius und haben alle konkaven Flächen einen negativen Krümmungsradius. Daher hat die lichtbrechende Fläche 201 den ersten Krümmungsradius mit negativem Vorzeichen, und die erste Reflexionsfläche 203 hat den zweiten Krümmungsradius mit negativem Vorzeichen. Das optische Fokussiersystem 20 ist so ausgelegt, dass die Apertur der lichtbrechenden Fläche 201 ausreichend kleiner ist als die des optischen Fokussiersystems 20. Das heißt, das optische Fokussiersystem 20 ist so ausgelegt, dass die lichtbrechende Fläche 201 auf der optischen Fläche des optischen Fokussiersystems 20 auf der Seite der Lichtquelle eine weitaus geringere Belegung aufweist als die erste Reflexionsfläche 203. Weiterhin ist das optische Fokussiersystem so ausgelegt, dass der größte Teil des Laserlichtstrahls, der von der ersten Reflexionsfläche 203 reflektiert worden ist, auf die Strahlfokussierungsfläche 204 fokussiert wird.
Die lichtbrechende Fläche 201 bricht einen Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle in radialstrahliger Form einfällt. Die erste Reflexionsfläche 203 reflektiert den von dem zweiten Reflexionsabschnitt 205 reflektierten Lichtstrahl, nachdem dieser von dem lichtbrechenden Abschnitt 201 gebrochen wird, zu der Strahlfokussierungsfläche 204 hin, die sich auf der Mitte der optischen Fläche befindet, die zu der optischen Platte 100 hin angeordnet ist. Somit fokussiert das optische Fokussiersystem 20 aus 2 den größ ten Teil des Lichtstrahles 10, der durch den lichtbrechenden Abschnitt 201 einfällt, als Lichtpunkt auf die Strahlfokussierungsfläche 204. Infolgedessen wird auf der Strahlfokussierungsfläche 204 ein Strahlfleck gebildet, der ein Nahfeld erzeugt, das zum Aufzeichnen und/oder Auslesen von Informationen auf die oder von der optischen Platte 100 verwendet wird. Die erste Reflexionsfläche 203 reflektiert Fremdlicht beziehungsweise Umgebungslicht, das auf die Fläche derselben einfällt. Die zweite Reflexionsfläche 205 reflektiert ebenfalls Fremdlicht.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Apertur des lichtbrechenden Abschnittes 201, das heißt eine Breite des lichtbrechenden Abschnittes 201 senkrecht zu der Längsachse des Lichtstrahles 10, etwa 0,8 mm. Ein Lichtpunkt, der auf die Strahlfokussierungsfläche 204 fokussiert ist, ist etwa 0,35 μm in der Größe und bildet ein Nahfeld, das als „abklingendes Feld" oder „Evaneszenzfeld" bezeichnet wird. Es ist hinlänglich bekannt, dass ein Nahfeld ein elektromagnetisches Feld ist, das in einer Wellenlänge von Nutzlicht vorliegt. Wenn daher eine Fläche der optischen Platte 100 innerhalb des Abstandes einer Wellenlänge des Lichtstrahles 10 von der Strahlfokussierungsfläche 204 des optischen Fokussiersystems 20 angeordnet ist, können Informationen auf die Aufzeichnungsfläche der in der Nähe der Strahlfokussierungsfläche 204 befindlichen optischen Platte 100 über das Nahfeld aufgezeichnet oder von dieser ausgelesen werden. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen der Oberfläche der Strahlfokussierungsfläche 204 und einer Fläche der optischen Platte 100, die zu dem optischen Fokussiersystem 20 hin angeordnet ist, weniger als 100 nm.
Weiterhin nutzt das optische Fokussiersystem 20 aus 2 den Lichtstrahl 10, der nur durch den lichtbrechenden Abschnitt 201 einfällt. Daher kann ein gewünschter Lichtpunkt nur mit dem Lichtstrahl erzielt werden, der im Vergleich zu dem optischen Fokussiersystem aus 1 einen weitaus kleineren Strahlendurchmesser hat. Vorzugsweise ist der Strahlendurchmesser des verwendeten Lichtstrahles 10 kleiner als 1 mm. Bei Verwendung in einem optischen Aufnehmer kann das optische Fokussiersystem 20 aus 2 somit die Größe aller optischen Komponenten, einschließlich der Lichtempfangseinheit, im Vergleich zu dem optischen Fokussiersystem aus 1 reduzieren. Das optische Fokussiersystem 20 an sich kann in einem herkömmlichen optischen Aufnehmer verwendet werden, der einen Laserstrahl mit einem Strahldurchmesser von 3 mm verwendet.
Das oben genannte optische Fokussiersystem 20 aus 2 kann in einem optischen Aufnehmer für eine optische Platte mit geprägten Pits und in einem optischen Aufnehmer für eine optische Platte mit Phasenänderung, die sowohl Aufzeichnen als auch Lesen ermöglicht, verwendet werden.
Nachstehend wird der besseren Übersichtlichkeit wegen eine auf der gleichen Seite wie die lichtbrechende Fläche befindliche Reflexionsfläche als eine „erste Reflexionsfläche" definiert, und eine auf der gleichen Seite wie die Strahlfokussierungsfläche befindliche Reflexionsfläche wird als die „zweite Reflexionsfläche" definiert.
Die 3A bis 3C zeigen optische Fokussiersysteme, die gegenüber dem in 2 gezeigten so abgeändert sind, dass die Änderungen für eine magneto-optische Platte geeignet sind. Das in 3A gezeigte optische Fokussiersystem 30 umfasst ein Fokussierelement 31 und einen Strahl-Fokussierabschnitt 33. Der Strahl-Fokussierabschnitt 33 wird auf dem optischen Fokussiersystem 30 dergestalt ausgebildet, dass er den gleichen optischen Mittelpunkt hat wie der einer Fläche des optischen Fokussiersystems 30, das zu der magneto-optischen Platte 110 hin angeordnet ist, und eine zylindrische Form aufweist. Das Fokussierelement 31 umfasst eine lichtbrechende Fläche 311 und eine erste Reflexionsfläche 313, die eine Fläche des optischen Fokussiersystems 30 bilden, die zu einer Lichtquelle hin angeordnet ist, und eine zweite Reflexionsfläche 315, die die Fläche des Fokussierelements 31 bildet, das zu der magnetooptischen Platte 110 hin angeordnet ist, ausschließlich des Teiles, das von dem Strahlfokussierungsteil 33 belegt ist.
Der Strahlfokussierungsteil 33 hat eine Dicke und eine Form, die geeignet sind, um daran eine Magnetspule zu befestigen, die für magnetische Aufzeichnung/magnetisches Lesen auf/von der magneto-optischen Platte 110 geeignet sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Strahlfokussierungsteil 33 eine zylindrische Form auf. Hierbei ist die Dicke des Nahfeld-Teiles 33 von einer Fläche der zweiten Reflexionsfläche 315 des Fokussierelementes 31 vorstehend. Die zweite Reflexionsfläche 315 weist eine Reflexionseigenschaft zum Reflektieren von einfallendem Eigenlicht und Fremdlicht auf, und die Reflexionseigenschaft wird durch eine Metallbeschichtung verliehen.
Die lichtbrechende Fläche 311 bricht einen einfallenden Lichtstrahl 10 in radialstrahliger Form. Die zweite Reflexionsfläche 315 reflektiert den von dem lichtbrechenden Teil 311 gebrochenen Lichtstrahl zu der ersten Reflexionsfläche 313 hin. Die erste Reflexionsfläche 313 reflektiert das von dem zweiten Reflexionsteil 315 reflektierte Laserlicht zu dem Strahlfokussierungsteil 33 hin. Der Lichtpunkt, der schließlich durch das optische Fokussiersystem aus 3A fokussiert wird, wird auf einer Fokussierungsfläche 331 des Nahfeld-Teiles 33 gebildet, das zu der magneto-optischen Platte 110 hin angeordnet ist. Daher weisen die lichtbrechende Fläche 311 und die erste Reflexionsfläche 313 jeweils eine Krümmung auf, die sich etwas von einer entsprechenden Krümmung der lichtbrechenden Fläche 201 und der ersten Reflexionsfläche 203 aus 2 unterscheidet. In diesem Fall weist die lichtbrechende Fläche 311 einen Krümmungsradius auf, der einen Absolutwert aufweist, der kleiner ist als der eines Krümmungsradius der ersten Reflexionsfläche 313. Die zweite Reflexionsfläche 315 hat eine glatte Fläche oder eine gekrümmte Fläche nahe der glatten Fläche wie in der zweiten Reflexionsfläche 205, die in dem optischen Fokussiersystem 20 aus 2 zu der optischen Platte 100 hin angeordnet ist.
Ein Betrag von Lichtstrahl, der sich zu der Fokussierfläche 331 ausbreitet, auf der ein Lichtpunkt ausgebildet wird, ist von der Dicke des Strahlfokussierungsteiles 33 abhängig. Je dünner die Dicke des Nahfeld-Teiles 33 ist, umso mehr Laserlicht erreicht die Fokussierfläche 331. Wenn daher die erste Reflexionsfläche 313 weniger als 30% des Lichtstrahles 10, der durch die lichtbrechende Fläche 311 einfällt, sperrt, wird die Dicke des Strahlfokussierungsteiles 33 so bestimmt, dass die zweite Reflexionsfläche 315 nicht mehr als 30% des Lichtstrahles 10 sperrt.
Gemäß einem Versuchsergebnis aus einem Versuch an der Ausführung des optischen Fokussiersystems aus 3A liegt die Dicke des Strahlfokussierungsteiles 33 vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,1 mm ~ 0,2 mm, wenn das Fokussierelement 31 und der Strahlfokussierungsteil 33 aus einem Material mit einer Brechzahl von 1,84 hergestellt werden. Stärker vorzugsweise beträgt sie etwa 0,13 mm. Wenn die Dicke des Strahlfokussierungsteiles 33 gleich 0,13 mm ist, beträgt der Durchmesser eines Bereiches, der von der Fokussierfläche 331 des Nahfeld-Teiles 33 auf der optischen Fläche, die der optischen Platte 100 zugewandt ist, 0,5 mm. Wenn der Strahlfokussierungs teil 33 ausgelegt ist, um die oben genannten Bedingungen zu erfüllen, hat das optische Fokussiersystem 30 eine numerische Apertur von 1,5 und eine Brennweite von 0,477 mm, wobei die optische Fläche des Systems 30, die der optischen Platte 100 zugewandt ist, einen wirksamen Durchmesser von 3,4 mm aufweist, und ein Strahlendurchmesser des einfallenden Laserlichtstrahles 10 beträgt 0,78 mm. Wenn daher das optische Fokussiersystem aus 3A für einen optischen Aufnehmer verwendet wird, können Informationen mit einer Flächenaufzeichnungsdichte von 10 Gbit/Quadratzoll oder mehr auf eine magneto-optische Platte aufgezeichnet oder von dieser ausgelesen werden. Wenn der Strahlfokussierungsteil 33 unter Verwendung eines Materials mit einer Brechzahl von 1,58 hergestellt wird, kann das Fokussierelement 31 ausgelegt werden, um eine numerische Apertur von 1,1 aufzuweisen.
3B zeigt ein optisches Fokussiersystem 40, das gegenüber dem in 3A gezeigten optischen Fokussiersystem abgeändert ist. Das optische Fokussiersystem 40 aus 3B wird als einzelnes optisches Element hergestellt und weist eine lichtbrechende Fläche 401 auf, die in der optischen Fläche ausgebildet wird, die zu einer Lichtquelle (nicht gezeigt) hin angeordnet ist und die konvex zu der Lichtquelle hin ist. Die lichtbrechende Fläche 401 hat einen Krümmungsradius, der einen Absolutwert aufweist, der kleiner ist als der des Krümmungsradius der ersten Reflexionsfläche 403. Der Krümmungsradius der lichtbrechenden Fläche 401 weist ein positives Vorzeichen gemäß der Vorzeichenkonvention auf. Die lichtbrechende Fläche 401 bricht einen einfallenden Lichtstrahl 10 in konvergenter Form, so dass die Brennweite FP auf der Innenseite des optischen Fokussiersystems 40 ausgebildet wird. Eine zweite Reflexionsfläche 405, die eine glatte Form oder eine gekrümmte Form nahe der glatten Fläche hat, reflektiert den Lichtstrahl, der durch die lichtbrechende Fläche 401 gebrochen wird, zu der ersten Reflexionsfläche 403 hin. Die erste Reflexionsfläche 403 reflektiert den Lichtstrahl, der von der zweiten Reflexionsfläche 405 einfällt, zu einem Strahlfokussierungsteil 41, der eine kreisförmige Plattenform aufweist, hin. Das in 3B gezeigte optische Fokussiersystem 40 weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau auf wie der des optischen Fokussiersystems aus 3A, mit der Ausnahme, dass die lichtbrechende Fläche 401 zu der der lichtbrechenden Fläche 311 aus 3A gegenüberliegenden Seite hin konvex ist. Daher wird der von der ersten Reflexionsfläche 403 reflektierte Lichtstrahl als Lichtpunkt auf eine Fokussierfläche 411 des Strahlfokussierungsteiles 41 fokussiert.
3C zeigt eine weitere Änderung des in 3A gezeigten optischen Fokussiersystems 30. Das in 3C gezeigte optische Fokussiersystem umfasst ein Fokussierelement 51 und einen Strahlfokussierungsteil 53. Das Fokussierelement 51 umfasst eine lichtbrechende Fläche 511, die eine konkave oder vertiefte Form aufweist, eine erste Reflexionsfläche 513 von asphärischer Form und eine zweite Reflexionsfläche 515, die eine Form einer glatten Fläche oder einer gekrümmten Fläche nahe der glatten Fläche aufweist. Der Strahlfokussierungsteil 53 wird auf einer Fläche des Fokussierelementes 51 ausgebildet, die zu der magneto-optischen Platte 110 hin angeordnet ist, dergestalt dass der Strahlfokussierungsteil 53 mittig auf der optischen Achse des optischen Fokussiersystems 51 angeordnet ist. Der Strahlfokussierungsteil 53 hat eine zylindrische Form, wobei die optische Achse mit der optischen Achse des Fokussierelementes 51 zusammenfällt und die Fläche, die dem lichtbrechenden Teil 511 zugewandt ist, konvex ist. Eine Fläche 531 des Strahlfokussierungsteiles 53 ist die Fokussierungsfläche, auf die der einfallende Lichtstrahl 10 als letztendlicher Lichtpunkt fokussiert wird. Die lichtbrechende Fläche 511 bricht einen einfallenden Lichtstrahl 10 in radialstrahliger Form. Die zweite Reflexionsfläche 515, die zu der magneto-optischen Platte 110 hin angeordnet ist, reflektiert den von der lichtbrechenden Fläche 511 gebrochenen Lichtstrahl zu der ersten Reflexionsfläche 513 hin. Die erste Reflexionsfläche 513 fokussiert den von der zweiten Reflexionsfläche 515 reflektierten Lichtstrahl auf die Fokussierungsfläche 531 des Strahlfokussierungsteiles 53. Infolgedessen wird ein Nahfeld durch einen auf die Fokussierungsfläche 531 fokussierten Lichtpunkt ausgebildet.
Der Strahlfokussierungsteil 53 ist ausgelegt, um eine größere Brechzahl zu haben als die des Fokussierelementes 51. Dementsprechend wird der Lichtstrahl, der auf den Strahlfokussierungsteil 53 einfällt, durch den Strahlfokussierungsteil 53 weiter konvergiert. Zum Beispiel wird das Fokussierelement 51 aus einem allgemeinen Linsenglas mit einer Brechzahl von etwa 1,55 hergestellt. Der Strahlfokussierungsteil 53 besteht aus GaAs mit einer Brechzahl von etwa 3. Daher ist die Größe eines auf der Fokussierungsfläche 531 ausgebildeten Lichtpunktes die halbe Größe des Lichtpunktes, der durch das optische Fokussiersystem aus 3A gebildet wird.
Das in den 3A bis 3C gezeigte optische Fokussiersystem kann für eine optische Platte mit geprägten Pits, eine optische Platte mit Phasenänderung und eine magneto-optische Platte verwendet werden.
Die 4A bis 4C zeigen optische Köpfe, die das optische Fokussiersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden.
4A zeigt einen optischen Kopf 60, in dem anstelle des Strahlfokussierungsteiles 33 aus 3A ein Schieber 65 an der Fläche des Fokussierelementes 31, die zu der Platte 110 hin angeordnet ist, befestigt ist. Der Schieber 65, der aus einem Material besteht, das eine kleinere Brechzahl als die des Fokussierelementes 31 aufweist, wird an der Fläche der Platte des Fokussierelementes 31 unter Verwendung eines Klebstoffes befestigt. Der Schieber 65 umfasst einen Vorsprung 651, der an einem relativ vom gelegenen Teil des Schiebers 65 in Bezug auf Drehbewegung der magneto-optischen Platte 110 angeordnet ist, und einen Strahlfokussierungsteil 653, der die gleiche optische Achse wie die des Fokussierelementes 31 aufweist. Ein Lichtstrahl 10 wird durch das Fokussierelement 31 auf eine Fläche des Strahlfokussierungsteiles 653, die zu der Platte hin angeordnet ist, fokussiert, und somit wird ein Nahfeld von der Fläche des Strahlfokussierungsteiles 653 erzeugt. Der Vorsprung 651 bildet ein Luftlager zwischen dem Schieber 65 und der magneto-optischen Platte 110, wenn die magneto-optische Platte 110 gedreht wird.
4B zeigt einen optischen Kopf 70A, für den das in 3A gezeigte optische Fokussiersystem 30 geändert wird, um ein Fokussierelement 71 und einen Schieber 75A zu umfassen. Das Fokussierelement 71 und der Schieber 75A bestehen aus Materialien, die die gleiche Brechzahl aufweisen, und sind mit einem Klebstoff, der die gleiche Brechzahl wie die des Fokussierelementes 71 oder des Schiebers 75A aufweist, aneinander befestigt. In 4B bezeichnet die Verweisziffer 711 eine lichtbrechende Fläche; 713 ist eine erste Reflexionsfläche, 715 ist eine zweite Reflexionsfläche, 751A ist ein Vorsprung und 753 ist eine Strahlfokussierungsfläche.
4C zeigt einen optischen Kopf 70B, der einen Schieber 75B mit einer unterschiedlichen Form als die des in 4B gezeigten Schiebers 75A umfasst. Die in 4C gezeigten Elemente weisen im Wesentlichen die gleichen Formen und Funktionen wie die mit den gleichen Verweisziffern in 4B auf. Der Schieber 75B hat eine Nut zum Anbringen einer Magnetspule zum Aufzeichnen von Informationen auf die magneto-optische Platte 110.
5A ist eine Ansicht zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens des optischen Fokussiersystems oder der Fokussierelemente. Zum besseren Verständnis wird das Herstellungsverfahren des in 2 gezeigten optischen Fokussiersystems als Beispiel beschrieben. Eine Form wird verwendet, um eine Form des in 2 gezeigten optischen Fokussiersystems 20 zu formen. Zur Herstellung der Oberform wird eine Form zum Formen der ersten Reflexionsfläche 203 hergestellt, indem eine primäre Formplatte mit einer ausreichenden Dicke, um die lichtbrechende Fläche 201 und die erste Reflexionsfläche 203 zu formen, gefräst wird. Danach wird ein Durchgangsloch 153 zum Einführen der Form 155 für die Form bereitgestellt, so dass die Form 151 vollständig hergestellt wird. Danach wird die Innenfläche der Form 151 zum Formen der Fläche der ersten Reflexionsfläche 203 durch Diamantfräsen hergestellt. Die Form 155 zum Formender lichtbrechenden Fläche 201 wird separat hergestellt.
Nachdem die Formen 151 und 153 hergestellt worden sind, wird die Form 153 in das Durchgangsloch 153 der Form 151 eingeführt, um eine vollständige Oberform herzustellen. Wenn die Oberform durch ein solches Verfahren hergestellt wird, muss ein Teil, an dem die lichtbrechende Fläche 201 und die erste Reflexionsfläche 203 aufeinander treffen, nicht abgerundet werden. Daher ist es zulässig, dass die Oberform ausschließlich unter Verwendung von Diamantfräsen hergestellt wird. Als Nächstes werden die Oberform und die Unterform 157 als Formenbaugruppe montiert und danach wird die Formenbaugruppe verwendet, um das optische Fokussiersystem 20 aus einem Medium mit einer gewünschten Brechzahl zu formen. Wenn eine Form des optischen Fokussiersystems 20 mit Hilfe der Formenbaugruppe geformt wird, wird die Oberfläche des optischen Fokussiersystems 20 beschichtet, so dass die erste und die zweite Reflexionsfläche 203 und 205 Reflexionseigenschaften aufweisen und dass die lichtbrechende Fläche 201 eine lichtbrechende Eigenschaft aufweist und dass die Strahlfokussierungsfläche 204 eine Lichtübertragungseigenschaft aufweist.
5B ist eine Ansicht zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens für die Oberform, das sich von dem unter Bezugnahme auf 5A erläuterten unterscheidet. Eine in 5B gezeigte Oberform dient dem Formen der lichtbrechenden Fläche 201 und der ersten Reflexionsfläche des optischen Fokussiersystems 20 und wird unter Verwendung von Diamantfräsen und so weiter hergestellt. Schritte, die nicht unter Be zugnahme auf 5B erläutert wurden, sind die gleichen wie die unter Bezugnahme auf 5A erläuterten.
6 zeigt einen optischen Aufnehmer, der ein allgemeines optisches System aufweist und das optische Fokussiersystem 30 aus 3A verwendet. In 6 wird ein Lichtstrahl 10, der von einer Laserlichtquelle 61 emittiert wird und eine Wellenlänge von etwa 600 nm aufweist, durch eine Kollimationslinse 63 parallel zu einer optischen Achse der Kollimationslinse 63 gerichtet und fällt danach auf einen Strahlenteiler 65 auf. Der Strahlenteiler 65 sendet den einfallenden Lichtstrahl zu einem Reflexionsspiegel 67, der so angeordnet ist, dass der Laserlichtstrahl 10, der von dem Strahlenteiler 65 einfällt, zu einer lichtbrechenden Fläche 311 des optischen Fokussiersystems 30 hin reflektiert wird. In dem optischen Fokussiersystem 30 weisen die lichtbrechende Fläche 311, die erste und die zweite Reflexionsfläche 313 und 315 und ein Strahlfokussierungsteil 33 die gleichen optischen Eigenschaften wie die unter Bezugnahme auf 3A beschriebenen in Bezug auf den Lichtstrahl 10, der von dem Reflexionsspiegel 67 einfällt, auf. Infolgedessen wird ein Lichtpunkt auf einer Fokussierungsfläche 331 gebildet. Der Abstand zwischen dem optischen Fokussiersystem 30 und einer optischen Platte 110 wird durch ein Luftlager aufrechterhalten und wird kleiner als 100 nm. Ein auf der Fokussierungsfläche 331 gebildeter Lichtpunkt erzeugt ein Nahfeld. Das Nahfeld wird durch eine Informationsaufzeichnungsschicht der Platte 110 verändert. Der reflektierte Lichtstrahl, der diese Änderung enthält, wird danach von dem Reflexionsspiegel 67 und dem Strahlenteiler 65 in Folge reflektiert und fällt danach auf eine Erfassungslinse 69 auf. Die Erfassungslinse 69 überträgt den von dem Strahlenteiler 65 einfallenden Lichtstrahl zu einer Lichtempfangsfläche eines Lichtdetektors 71.
Wenn der optische Aufnehmer aus 6 ausgelegt ist, um für eine magnetooptische Platte verwendet zu werden, wird ein separater Polarisationsstrahlenteiler zwischen die Erfassungslinse 69 und den Lichtdetektor 71 eingefügt, und der Lichtdetektor 71 wird durch zwei Lichtdetektoren ersetzt. Der Polarisationsstrahlenteiler teilt den durch die Erfassungslinse 69 übertragenen Lichtstrahl in zwei linear polarisierte Komponenten. Die beiden Komponenten werden jeweils durch die beiden Lichtdetektoren erfasst.
Die 7A bis 7C sind Ansichten zum Erläutern von Änderungen des unter Bezugnahme auf die 2 bis 4C beschriebenen Fokussiersystems, um eine Form aufzuweisen, die geeignet ist für Anwendung in einem optischen Aufnehmer. Insbesondere veranschaulichen die 7A bis 7C optische Fokussiersysteme 20A und 20b, die gegenüber dem optischen Fokussiersystem 20 aus 2 verändert sind. 7A beschreibt das optische Fokussiersystem 20a, das einen Vorsprung 220 umfasst. 7B beschreibt das optische Fokussiersystem 20b, das eine Halterung 230 enthält, und 7C ist ein Riss, gesehen von der Oberseite des optischen Fokussiersystems 20a beziehungsweise 20b. Die Verweisziffer 10 bezeichnet einen Laserlichtstrahl.
Der in 7A gezeigte Vorsprung 220 wird an einem Teil ausgebildet, an dem der lichtbrechende Teil und der erste Reflexionsteil des optischen Fokussiersystems 20a aufeinander treffen, und weist eine Form auf, die zu einem Reflexionsspiegel 67a hin vorsteht. Wie der Vorsprung 220, wird die in 7B gezeigte Halterung an einem Grenzflächenteil ausgebildet, an dem der lichtbrechende Teil und der erste Reflexionsteil des optischen Fokussiersystems 20b aufeinander treffen. Jedoch wird die Halterung 230 gebildet, indem der Grenzflächenteil zwischen der lichtbrechenden Fläche und der ersten Reflexionsfläche gefräst wird, so dass eine Fläche der Halterung 230, die mit einem Reflexionsspiegel 67b in Berührung kommt, parallel zu der Richtung senkrecht zu der optischen Achse des optischen Fokussiersystems ist. Der Vorsprung 220 und die Halterung 230, gesehen in der Richtung der optischen Fokussiersysteme 20a und 20b weisen die Form eines ringförmigen Bandes auf, wie in 7C gezeigt wird.
Die 8 und 9 zeigen optische Plattenlaufwerke, in denen ein optischer Aufnehmer mit einem erfindungsgemäßen optischen Fokussiersystem in einem allgemeinen Festplattenlaufwerk ausgelegt ist. 8 zeigt ein optisches Plattenlaufwerk für eine optische Platte mit eingeprägten Pits und eine optische Platte mit Phasenänderung. Eine Verweisziffer 80 bezeichnet eine Basis. Eine Verweisziffer 81 bezeichnet eine Laserdiode. Die 82 bezeichnet eine Kollimationslinse, die 83 ist ein Strahlenteiler, die 84 ist ein Reflexionsspiegel, die 85A bezeichnet ein optisches Fokussiersystem aus 2 gemäß der vorliegenden Erfindung, die 86 eine optische Platte, die 87 eine Erfassungslinse, die 88 einen Lichtdetektor, die Verweisziffer 89 einen Schwenkarm und die 90 einen Schwenkarm-Betätiger.
9 zeigt ein optisches Plattenlaufwerk für eine optische Platte mit geprägten Pits, eine optische Platte für Phasenänderung und eine magneto-optische Platte. Die Verweisziffern bezeichnen die gleichen Elemente wie diejenigen aus 8. Eine Verweisziffer 85B bezeichnet ein optisches Fokussiersystem, das in den 3A bis 3C gezeigt wird, die Verweisziffer 88A bezeichnet einen Lichtdetektor zum Erfassen einer S-Polarisationskomponente, die 88B bezeichnet einen Lichtdetektor zum Erfassen einer P-Polarisationskomponente und die Verweisziffer 91 bezeichnet einen Polarisationsstrahlenteiler.
Das optische System des optischen Aufnehmers, der das erfindungsgemäße optische Fokussiersystem verwendet, ist unter Bezugnahme auf 6 beschrieben worden. Da somit das optische System und die Funktion des in den 8 und 9 gezeigten optischen Laufwerkes für den Durchschnittsfachmann erkennbar und verständlich sind, wird eine Erläuterung des Betriebes des optischen Laufwerkes aus den 8 beziehungsweise 9 an dieser Stelle ausgelassen.
Die 10A und 10B sind Ansichten und zeigen ein optisches Plattenlaufwerk, das einen in den 4A bis 4C gezeigten optischen Kopf verwendet. Eine Verweisziffer 85C bezeichnet das gleiche optische Fokussiersystem, wie das in den 4A bis 4C gezeigte. Die Verweisziffer 89B bezeichnet einen Schwenkarm., die 92 einen Magneten, die 93 einen Linearmotor, die 94 ein Joch, die 95 den gleichen Schieber wie der Schieber 65, die in den 4A bis 4C gezeigten Verweisziffern 75A beziehungsweise 75B bezeichnen eine Aufhängung und die 97 bezeichnet einen Spindelmotor. Wenn eine magneto-optische Platte in dem in den 10A und 10B gezeigten optischen Plattenlaufwerk verwendet wird, werden zusätzlich Lichtdetektoren 88A und 88B und der in 9 gezeigte Polarisationsstrahlenteiler 91 bereitgestellt und verwendet.
Die 11A bis 11C sind Ansichten zum Erläutern einer Biegung 98, die zum Aufhängen des optischen Fokussiersystems 85C an der in 10A beziehungsweise 10B gezeigten Aufhängung verwendet wird. Die Biegung 98 umfasst einen Halter 981, der das optische Fokussiersystem 85C und einen Vorsprung 983 hält, wie in 11A gezeigt wird. Die Biegung 98 ist über die Aufhängung an dem Schwenkarm 89B befestigt, wie in 11B gezeigt wird. Der Vorsprung 983 wird als Lagerpunkt für die Bewegung der Biegung 98 verwendet. Das heißt, der Vorsprung 983 ermöglicht, dass sich die Biegung 98 drehgelenkig zentrierend um sich selbst bewegen kann. 11C ist eine vergrößerte Ansicht, die den Vorsprung 983 zeigt, zusammen mit dem Fokussierelement 85C, dem Schieber 95 und der in 10B gezeigten Aufhängung 96. 11C zeigt ein Beispiel, dass ein Vorsprung 983B, der als Lagerpunkt dient, an dem Halter 981 ausgebildet wird und sich von dem Vorsprung 983A der in 11A gezeigten Biegung 98 unterscheidet.
Selbst wenn ein Luftlager, das zwischen dem Schieber 95 und der optischen Platte infolge von durch Drehung der Platte erzeugten Luftstroms erzeugt wird, aufgrund von Spiel oder Toleranz bei der Herstellung eines optischen Plattenlaufwerkes oder anderer Faktoren nicht gleichförmig ist, gewährleistet die Biegung 98, dass ein Abstand zwischen einer Fläche 200 des Schiebers 95, die ein Nahfeld bildet, und der Fläche der optischen Platte stets konstant ist.
12A zeigt eine Schichtstruktur der magneto-optischen Platte 110, die in der hier vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das US-Patent Nr. 5,202,880 beschreibt eine Schichtstruktur einer optischen Platte für ein Nahfeld-Aufzeichnungsverfahren, das ein Nahfeld zum Aufzeichnen und/oder Lesen von Informationen verwendet. Gemäß dem genannten Patent weist die optische Platte für ein Nahfeld-Aufzeichnungsverfahren eine Schichtstruktur auf, in der eine Reflexionsschicht, eine erste dielektrische Schicht, eine Speicherschicht, eine zweite dielektrische Schicht und eine Overcoatschicht oder eine Schutzschicht in Folge auf ein Substrat aufgebracht werden. Auf der Außenfläche der Overcoatschicht wird ein Schmiermittel dergestalt aufgebracht, dass ein Schieber, der einen Kopf trägt, reibungslos und ohne Beschädigung auf der Oberfläche der optischen Platte gleitet. Die magneto-optische Platte, die in der hier vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst weiterhin eine Ausleseschicht, die zwischen der Speicherschicht und der zweiten dielektrischen Schicht der optischen Platte, die die in dem oben genannten Patent bezeichnete Schichtstruktur aufweist, angeordnet ist, und verstärkt lediglich ein gewünschtes Signal. Die Ausleseschicht wird auf den Seiten 27–28 des technischen Digest des INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OPTICAL MEMORY 1995" (Internationales Symposium zu optischen Speichern), das vom 30. August 1995 bis zum 1. September 1995 in der Stadt Kanazawa in Japan stattfand, beschrieben.
12B ist eine Ansicht, in der die in dem oben genannten US-Patent offengelegte optische Platte verwendet wird und eine Ausleseschicht auf der Oberfläche des Schiebers 95 ausgebildet wird, welcher zu der optischen Platte hin angeordnet ist und ein Nahfeld erzeugt.
Die 13A bis 13D zeigen weitere Änderungen eines optischen Fokussiersystems gemäß der hier vorliegenden Erfindung. Die in den 13A bis 13D gezeigten optischen Fokussiersysteme sind Beispiele, in denen ein optisches Element, das eine lichtbrechende Fläche aufweist, und ein Fokussierelement, das eine erste und eine zweite Reflexionsfläche aufweist, und eine Strahlfokussierungsfläche getrennt hergestellt werden. Ein in 13A gezeigtes optisches Fokussierelement 20-1 umfasst ein plankonkaves optisches Element mit einer konkaven lichtbrechenden Fläche 201-1 und ein Fokussierelement mit einer ersten Reflexionsfläche 203-1, einer Strahlfokussierungsfläche 204-1 und einer zweiten Reflexionsfläche 205-1. Eine Fläche des Fokussierelementes, die dem plankonkaven optischen Element zugewandt ist, weist eine Form einer glatten Fläche auf. Ein optisches Fokussiersystem 20-2 aus 13B umfasst ein plankonkaves optisches Element mit einer konkaven lichtbrechenden Fläche 201-2 und ein Fokussierelement mit einer ersten Reflexionsfläche 203-2, einer Strahlfokussierungsfläche 204-2 und einer zweiten Reflexionsfläche 205-2. Eine Fläche des Fokussierelementes aus 13B, die dem plankonkaven optischen Element zugewandt ist, weist eine konvexe Form auf. Ein optisches Fokussiersystem 20-3 aus 13C umfasst ein plankonkaves optisches Element mit einer konvexen lichtbrechenden Fläche 201-3, einer Strahlfokussierungsfläche 204-3 und einer zweiten Reflexionsfläche 205-3. Eine Fläche des Fokussierelementes aus 13C, die den plankonvexen optischen Element zugewandt ist, weist eine glatte Fläche auf. Ein optisches Fokussiersystem 20-4 aus 13D umfasst ein plankonvexes optisches Element mit einer konvexen lichtbrechenden Fläche 201-4 und ein Fokussierelement mit einer ersten Reflexionsfläche 203-4, einer Strahlfokussierungsfläche 204-4 und einer zweiten Reflexionsfläche 205-4. Eine Fläche des Fokussierelementes aus 13D, die dem plankonvexen optischen Element zugewandt ist, weist eine konvexe Fläche auf.
Die 14A und 14B zeigen ein weiteres erfindungsgemäßes optisches Plattenlaufwerk. Das in den 14A und 14B gezeigte optische Plattenlaufwerk ist gegenüber dem optischen Plattenlaufwerk aus den 14A und 14B geändert. In dem optischen Plattenlaufwerk aus 14 bezeichnet die Verweisziffer 84A einen Reflexionsspiegel. Der Reflexionsspiegel 84A ist ein galvanischer Spiegel und wird unter Ver wendung eines elektromagnetischen Effektes angetrieben. Der Reflexionsspiegel 84A wird zum Einstellen einer Neigung des Reflexionsspiegels 84A in Bezug auf eine lichtbrechende Fläche des optischen Fokussiersystems 85C verwendet. Als Bezug beschreibt das US-Patent Nr. 5,748,172, dass der elektromagnetische Effekt genutzt wird, um ein Mikrospiegelarray anzutreiben. Ein Betätiger 90A treibt den Reflexionsspiegel 84A an, wenn genauer Spurverfolgungsbetrieb erforderlich ist. Ein Reflexionsspiegel 99 wird durch einen nicht gezeigten Betätiger oder durch den Betätiger 90A betätigt und überträgt den Lichtstrahl des Strahlenteilers 83 und des Reflexionsspiegels 84A, auch wenn sich ein Schwenkarm 89A bewegt. Der Reflexionsspiegel 99 ist ebenfalls ein galvanischer Spiegel. Eine Laserdiode 81, eine Kollimationslinse 82, ein Strahlenteiler 83, eine Erfassungslinse 87 und ein Lichtdetektor 88 sind an der Basis 80 befestigt.
Bis hierher wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf die optischen Fokussiersysteme zum Erzeugen eines Nahfeldes erläutert, jedoch wird es für den Durchschnittsfachmann erkennbar sein, dass die optischen Fokussiersysteme der Erfindung ebenso in einem optischen System eines Fernfeldes verwendet werden können.
Wie weiter oben beschrieben wurde, können ein optisches Fokussiersystem zum Erzeugen eines Nahfeldes und ein optischer Aufnehmer, der dasselbe gemäß der vorliegenden Erfindung anwendet, die Größe eines Lichtpunktes, der ein Nahfeld ausbildet, reduzieren, selbst wenn ein Laserstrahl einen kleineren Strahldurchmesser aufweist als der für ein vorhandenes optisches Fokussiersystem zum Ausbilden eines Nahfeldes verwendete. Dementsprechend kann der erfindungsgemäße optische Aufnehmer Informationen auf eine optische Platte mit einer Flächenaufzeichnungsdichte von 10 Gbit/Quadratzoll oder mehr aufzeichnen oder von dieser auslesen. Selbst wenn eine Neigung eines einfallenden Strahles aufgrund der Bewegung der Platte oder des optischen Aufnehmers auftritt, können die Informationen weiterhin genau auf einer optischen Platte aufgezeichnet oder von dieser wiedergegeben werden. Die Montage des optischen Fokussiersystems in einem optischen Aufnehmer und die Einstellung des montierten optischen Systems werden problemlos durchgeführt. Weiterhin stellt das optische Fokussiersystem gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur eine äußerst hervorragende Winkeleigenschaft (das heißt Feldeigenschaft) bereit, sondern vergrößert es auch die numerische Apertur im Vergleich zu anderen herkömmlichen optischen Systemen, das heißt eine Linse oder ein Reflexionsspiegel. Somit kann das optische Fokus siersystem für Geräte verwendet werden, die eine solche Feldeigenschaft erfordern, wie zum Beispiel für einen Schrittmotor hoher Dichte, ein Mikroskop und so weiter.

Claims

Optisches Fokussiersystem (20) zur Verwendung mit einem Lichtstrahl (10) zum Bilden eines fokussierten Lichtpunktes, das optische Fokussiersystem umfasst: eine lichtbrechende Fläche (201), auf einer Seite des optischen Fokussiersystems und mit einem ersten Krümmungsradius, eine erste Reflexionsfläche (203), auf der einen Seite, die die lichtbrechende Fläche umgibt und einen zweiten Krümmungsradius aufweist, der von dem ersten Krümmungsradius verschieden ist, eine transparente Strahlfokussierfläche (204), auf der anderen Seite des optischen Fokussiersystems, und eine zweite Reflexionsfläche (205), auf der anderen Seite, wobei die lichtbrechende Fläche (201) einen einfallenden Lichtstrahl bricht, die zweite Reflexionsfläche (205) einen durch die lichtbrechende Fläche (201) gebrochenen Lichtstrahl in Richtung auf die erste Reflexionsfläche (203) reflektiert, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reflexionsfläche die Strahlfokussierungsfläche umgibt und die erste Reflexionsfläche einen von der zweiten Reflexionsfläche (205) reflektierten Laserlichtstrahl als einen fokussierten Lichtpunkt auf die Strahlfokussierungsfläche fokussiert.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 1, wobei die lichtbrechende Fläche (201) die gleiche optische Achse wie die Strahlfokussierungsfläche hat.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 1, wobei ein Absolutwert des ersten Krümmungsradius kleiner als ein Absolutwert des zweiten Krümmungsradius ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 3, wobei die lichtbrechende Fläche (201) eine konkave Form hat, die in Richtung auf die Strahlfokussierungsfläche vertieft ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 4, wobei die lichtbrechende Fläche (201) in Berührung mit der ersten Reflexionsfläche (203) ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 4, wobei die lichtbrechende Fläche (201) von der ersten Reflexionsfläche (203) beabstandet ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 3, wobei die lichtbrechende Fläche (201) eine konvexe Form hat, die in der der Strahlfokussierungsfläche entgegengesetzten Richtung hervorsteht.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 7, wobei die lichtbrechende Fläche (201) mit der ersten Reflexionsfläche (203) in Berührung ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 7, wobei die lichtbrechende Fläche (201) von der ersten Reflexionsfläche (203) beabstandet ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 1, wobei die erste Reflexionsfläche (203) eine asphärische Form hat.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 1, wobei jede der ersten und der zweiten Reflexionsflächen (203, 205) Fremdlicht interzeptiert.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 1, wobei eine Apertur der lichtbrechenden Fläche (201) ausreichend kleiner als die des optischen Fokussiersystems (20) ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 12, wobei die Apertur der ersten lichtbrechenden Fläche (201) kleiner als ungefähr 1 mm ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 13, wobei die Apertur der lichtbrechenden Fläche (201) ungefähr 0,8 mm ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 12, wobei die lichtbrechende Fläche (201) und die erste und die zweite Reflexionsfläche (203, 205) Formen haben, die dem optischen Fokussiersystem (20) ermöglichen, einen Lichtpunkt von der Größe zum Erzeugen eines Nahfeldes auf der Strahlfokussierungsfläche zu bilden.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 15, wobei das optische Fokussiersystem umfasst: ein Fokussierelement (31), das die lichtbrechende Fläche (311) und die erste und die zweite Reflexionsfläche (313, 315) enthält, und einen Strahlfokussierungsteil (33), der eine kreisförmige Fläche enthält, die im Vergleich zu der zweiten Reflexionsfläche hervorstehend ist und als die Strahlfokussierungsfläche dient.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 16, wobei der Strahlfokussierungsteil (33) eine Form hat, die geeignet ist, um eine Magnetspule daran zu befestigen.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 16, wobei das Fokussierelement (31) und der Strahlfokussierungsteil eine Brechzahl von ungefähr 1.84 haben und eine Dicke des Strahlfokussierungsteils (33), die von der zweiten Reflexionsfläche (315) hervorsteht, in dem Bereich von ungefähr 0,1 mm bis 0,2 mm ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 18, wobei die Dicke des Strahlfokussierungsteils (33) bevorzugt 0,13 mm ist und eine Apertur der Strahlfokussierungsfläche ungefähr 0,5 mm ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 15, wobei das optische Fokussiersystem umfasst: ein Fokussierelement (51), das die lichtbrechende Fläche (511) und die erste und die zweite Reflexionsfläche (513, 515) enthält, und einen Strahlfokussierungsteil (53), der eine kreisförmige Fläche enthält, die im Vergleich zu der zweiten Reflexionsfläche hervorstehend ist und als die Strahlfokussierungsfläche dient und eine konvexe Form hat, die in Richtung der lichtbrechenden Fläche hervorsteht.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 20, wobei der Strahlfokussierungsteil (53) eine Form hat, die geeignet ist, um eine Magnetspule daran zu befestigen.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 20, wobei das Fokussierelement (51) eine Brechzahl hat, die kleiner als die des Strahlfokussierungsteils (53) ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 22, wobei das Fokussierelement (51) eine Brechzahl von ungefähr 1.55 hat und der Strahlfokussierungsteil eine Brechzahl von ungefähr 3.0 hat.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 1, wobei die zweite Reflexionsfläche (515) eine im Wesentlichen glatte Fläche ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 24, wobei die Strahlfokussierungsfläche eine im Wesentlichen glatte Fläche ist.
Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 25, wobei die Strahlfokussierungsfläche mit der zweiten Reflexionsfläche (515) in Berührung ist.
Optischer Aufnehmer zum Aufzeichnen von Information auf eine optische Platte und/oder zum Lesen von Information von eineroptischen Platte (110), der einen fokussierten Lichtpunkt verwendet, wobei der optische Aufnehmer umfasst: eine Lichtquelle (61), eine optische Erfassungseinrichtung (71), einen optischen Kopf, der umfasst: eine lichtbrechende Fläche (311), auf einer Seite des optischen Kopfes und mit einem ersten Krümmungsradius, eine erste Reflexionsfläche (313), auf der einen Seite, die die lichtbrechende Fläche umgibt und einen zweiten Krümmungsradius aufweist, der von dem ersten Krümmungsradius verschieden ist, eine transparente Strahlfokussierungsfläche (331), auf der anderen Seite des optischen Kopfes, und eine zweite Reflexionsfläche (315), auf der anderen Seite, eine Lichtweg-Änderungseinrichtung zum Senden eines von der Lichtquelle (61) emittierten Lichtstrahls zu der lichtbrechenden Fläche (311) des optischen Kopfes und zum Senden eines aus der lichtbrechenden Fläche (311) austretenden Lichtstrahls zu der optischen Erfassungseinrichtung (71) und eine Halteeinrichtung, an der der optische Kopf befestigt ist, die den Kopf elastisch hält, so dass sich der Kopf in der Richtung senkrecht zu der geladenen optischen Platte, innerhalb eines vorgegebenen Abstands von einer Aufzeichnungsfläche der geladenen optischen Platte, bewegt, wobei die lichtbrechende Fläche (311) einen einfallenden Lichtstrahl bricht, die zweite Reflexionsfläche (315) einen durch die lichtbrechende Fläche (311) gebrochenen Lichtstrahl in Richtung auf die erste Reflexionsfläche (313) reflektiert, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die zweite Reflexionsfläche die Strahlfokussierungsfläche umgibt und die erste Reflexionsfläche (313) einen von der zweiten Reflexionsfläche (315) reflektierten Laserlichtstrahl als einen fokussierten Lichtpunkt auf die Strahlfokussierungsfläche fokussiert.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 27, wobei die lichtbrechende Fläche (311) dieselbe optische Achse wie die der Strahlfokussierungsfläche hat.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 27, wobei ein Absolutwert des ersten Krümmungsradius kleiner als ein Absolutwert des zweiten Krümmungsradius ist.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 29, wobei die lichtbrechende Fläche (311) eine konkave Form hat, die in Richtung auf die Strahlfokussierungsfläche vertieft ist.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 29, wobei die lichtbrechende Fläche (311) eine konvexe Form hat, die in der der Strahlfokussierungsfläche entgegengesetzten Richtung hervorsteht.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 27, wobei die lichtbrechende Fläche (311) und die erste und die zweite Reflexionsfläche (317, 315) Formen haben, die dem optischen Fokussiersystem ermöglichen, einen Lichtpunkt von der Größe zum Erzeugen eines Nahfeldes auf der Strahlfokussierungsfläche zu bilden.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 32, wobei der optische Aufnehmer Folgendes umfasst: ein Fokussierelement, das eine lichtbrechende Fläche und die erste und die zweite Reflexionsfläche enthält, und einen Schieber (65), der die Strahlfokussierungsfläche enthält und eine Form hat, um ein Luftlager zu erzeugen, so dass der optische Kopf im Ergebnis des auf einer Fläche der geladenen optischen Platte erzeugten Luftstroms über der optischen Platte schwebt.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 33, wobei der Schieber (65) die gleiche Brechzahl wie die von dem Fokussierelement hat.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 33, wobei der Schieber (65) eine Nut enthält, die geeignet ist, um eine Magnetspule, die zum Aufzeichnen von Informationen auf der magneto-optischen Platte verwendet wird, zu befestigen.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 33, wobei der Schieber (65) eine kleinere Brechzahl als die des Fokussierelementes hat.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 32, wobei der optische Kopf Folgendes umfasst: ein Fokussierelement, das die lichtbrechende Fläche und die erste Reflexionsfläche enthält, und einen Schieber (65), der die zweite Reflexionsfläche und die Strahlfokussierungsfläche enthält und eine Form hat, um ein Luftlager zu erzeugen, so dass der optische Kopf im Ergebnis des auf einer Fläche der geladenen optischen Platte erzeugten Luftstroms über der optischen Platte schwebt.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 37, wobei der Schieber (66) die gleiche Brechzahl wie die des Fokussierelementes hat.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 38, wobei der Schieber (66) die zweite Reflexionsfläche auf der Fläche des Schiebers, die der geladenen optischen Platte zugewendet ist, angeordnet hat.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 32, wobei die Fläche ausreichend kleiner als die der zweiten Reflexionsfläche ist.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 40, wobei die Apertur der lichtbrechenden Fläche kleiner als ungefähr 1 mm ist.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 41, wobei die Apertur der lichtbrechenden Fläche ungefähr 0,8 mm ist.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 32, wobei ein Abstand zwischen der Strahlfokussierungsfläche und einer geladenen optischen Platte gleich einer Wellenlänge des von der optischen Quelle emittierten Lichtstrahls oder größer als diese ist.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 43, wobei der Abstand zwischen der Strahlfokussierungsfläche und einer geladenen optischen Platte vorgehalten wird, um kleiner als ungefähr 100 nm zu sein.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 32, wobei die Halteeinrichtung eine Biegung (98) umfasst, die den optischen Kopf drehbar gelagert haft, um den Abstand zwischen der Strahlfokussierungsfläche und der geladenen optischen Platte vorzuhalten, so dass dieser konstant bleibt.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 45, wobei die Biegung (98) einen Halter zum Halten des optischen Kopfes und einen Überstand (983), der auf dem Halter ausgebildet ist um der Biegung zu ermöglichen, auf dem Überstand zentriert, drehbar gelagert bewegt zu werden, umfasst.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 27, wobei die Lichtweg-Änderungseinrichtung (65) den von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahl in die Form eines Parallelstrahls bringt und den parallelen Lichtstrahl zu der lichtbrechenden Fläche sendet.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 47, wobei die Lichtweg-Änderungseinrichtung einen Reflektor (67) umfasst, um einem in die lichtbrechende Fläche einfallenden Lichtstrahl zu ermöglichen, in die lichtbrechende Fläche in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der lichtbrechenden Fläche einzutreten.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 48, wobei der Reflektor (67) auf einem Abschnitt installiert ist, wo sich die lichtbrechende Fläche und die erste Reflexionsfläche treffen.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 27, wobei die optische Erfassungseinrichtung (71) einen einzelnen Lichtdetektor zum Erfassen eines von einer Informationsaufzeichnungsfläche einer optischen Platte mit geprägten Pits und einer optischen Platte (110) mit Phasenänderung reflektierten Lichtstrahls enthält.
Optischer Aufnehmer nach Anspruch 27, wobei die optische Erfassungseinrichtung (71) zwei Lichtdetektoren (71) zum Erfassen eines von einer Informationsaufzeichnungsfläche einer magneto-optischen Platte reflektierten Lichtstrahls enthält.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Fokussiersystems, das einen Lichtstrahl zum Bilden eines fokussierten Lichtpunktes verwendet und Folgendes umfasst: eine lichtbrechende Fläche, auf einer Seite des optischen Fokussiersystems und mit einem ersten Krümmungsradius, eine erste Reflexionsfläche, auf der einen Seite, die die lichtbrechende Fläche umgibt und einen zweiten Krümmungsradius aufweist, der von dem ersten Krümmungsradius verschieden ist, eine transparente Strahlfokussierungsfläche, auf der anderen Seite des optischen Fokussiersystems, und eine zweite Reflexionsfläche, auf der anderen Seite, wobei die lichtbrechende Fläche einen einfallenden Lichtstrahl bricht, die zweite Reflexionsfläche einen durch die lichtbrechende Fläche gebrochenen Lichtstrahl in Richtung auf die erste Reflexionsfläche reflektiert, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die zweite Reflexionsfläche die Strahlfokussierungsfläche umgibt und die erste Reflexionsfläche einen von der zweiten Reflexionsfläche reflektierten Laserlichtstrahl als einen fokussierten Lichtpunkt auf die Strahlfokussierungs-Fläche fokussiert und dass das Verfahren einen Schritt des Fertigens einer Form für die lichtbrechende Fläche und für die erste Reflexionsfläche aus einer primären Formplatte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei in dem Fertigungsschritt ein Diamantfräsverfahren genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei der Fertigungsschritt die folgenden Unterschritte umfasst: Fräsen der primären Formplatte, um eine erste Form für eine Form der ersten Reflexionsfläche zu erzeugen, Ausbilden, in der ersten Form, eines Durchgangsloches, in das eine Form für eine Form der lichtbrechenden Fläche eingeführt wird, und Einführen der zweiten Form durch das in der ersten Form ausgebildete Durchgangsloch.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei in dem Schritt des Fräsens ein Diamantfräsverfahren genutzt wird.
Optisches Plattenlaufwerk zum Aufzeichnen von Informationen auf eine optische Platte und/oder zum Lesen von Information von einer optischen Platte, das einen fokussierten Strahlpunkt verwendet, wobei das optische Plattenlaufwerk umfasst: eine Basis (80), eine Lichtquelle (81), einen Reflektor (84), eine optische Erfassungseinrichtung (88), einen optischen Kopf, der umfasst: eine lichtbrechende Fläche (201), auf einer Seite des optischen Kopfes und mit einem ersten Krümmungsradius, eine erste Reflexionsfläche (203), auf der einen Seite, die die lichtbrechende Fläche umgibt und einen zweiten Krümmungsradius aufweist, der von dem ersten Krümmungsradius verschieden ist, eine transparente Strahlfokussierungsfläche (204), auf der anderen Seite des optischen Kopfes, und eine zweite Reflexionsfläche (205), auf der anderen Seite, eine Lichtweg-Änderungseinrichtung (83) zum Senden eines von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahls zu dem Reflektor und zum Senden eines von der lichtbrechenden Fläche reflektierten Lichtstrahls zu der optischen Erfassungseinrichtung und eine Halteeinrichtung (89), an der der optische Kopf befestigt ist, die den Kopf elastisch hält, so dass sich der optische Kopf in der Richtung senkrecht zu der geladenen optischen Platte, innerhalb eines vorgegebenen Abstands von der geladenen optischen Platte, bewegt, wobei die lichtbrechende Fläche (201) einen von dem Reflektor einfallenden Lichtstrahl bricht, die zweite Reflexionsfläche (206) einen durch die lichtbrechende Fläche (201) gebrochenen Lichtstrahl in Richtung auf die erste Reflexionsfläche (203) reflektiert, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die zweite Reflexionsfläche (205) die Strahlfokussierungsfläche (204) umgibt und die erste Reflexionsfläche (203) einen von der zweiten Reflexionsfläche (205) reflektierten Laserlichtstrahl als einen fokussierten Lichtpunkt auf die Strahlfokussierungsfläche (204) fokussiert.
Optisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 56, wobei die Lichtquelle (81), die optische Erfassungseinrichtung (88) und die Lichtweg-Änderungseinrichtung (83) auf der Basis ortsfest sind.
Optisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 56, wobei der Reflektor (84) ermöglicht, dass ein Lichtstrahl, der aus der Lichtweg-Änderungseinrichtung (83) austritt, in die lichtbrechende Fläche in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der lichtbrechenden Fläche eintritt.
Optisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 58, wobei der Reflektor (84) auf einem Abschnitt, wo sich die lichtbrechende Fläche und die erste Reflexionsfläche treffen, installiert ist.
Optisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 58, wobei der Reflektor (84) ein galvanischer Spiegel ist, wobei eine Neigung einer Reflexionsfläche des Spiegels zu der lichtbrechenden Fläche des optischen Kopfes unter Nutzung eines elektromagnetischen Effektes eingestellt wird.
Optisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 60, wobei das optische Plattenlaufwerk des Weiteren einen Betätiger zum Betätigen des galvanischen Spiegels umfasst, um einen genauen Spurverfolgungsbetrieb des optischen Kopfes zu ermöglichen.
Optisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 56, wobei die Lichtquelle (81), die optische Erfassungseinrichtung (88) und die Lichtweg-Änderungseinrichtung (83) auf der Halteeinrichtung (89) installiert sind.
Optisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 56, wobei der Reflektor (84) auf einem Abschnitt, wo sich die lichtbrechende Fläche und die erste Reflexionsfläche treffen, installiert ist.
Optisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 63, wobei der Reflektor (84) ein galvanischer Spiegel ist, wobei eine Neigung einer Reflexionsfläche des Spiegels zu der lichtbrechenden Fläche des optischen Kopfes unter Nutzung eines elektromagnetischen Effektes eingestellt wird.
Optisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 64, wobei das optische Plattenlaufwerk des Weiteren einen Betätiger (90) zum Betätigen des galvanischen Spiegels umfasst, um einen genauen Spurverfolgungsbetrieb des optischen Kopfes zu ermöglichen.