Оптический датчик (варианты), объектив (варианты) и оптический адаптерный прибор (варианты)

 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для записи и воспроизведения информации на носителях записи, представляющих собой диск, карту или ленту. Изобретение представляет собой оптический датчик в оптическом устройстве, совместимый со множеством оптических носителей записи различной толщины, содержащий источник света для излучения светового пучка, объектив для фокусирования светового пучка, излученного от источника света, в единое световое пятно на поверхности информационной записи одного из множества оптических носителей записи, и фотоэлемент для детектирования светового пучка, прошедшего через объектив после отражения от поверхности информационной записи одного из множества носителей записи, на которой фокусируется световое пятно. Объектив имеет внутреннюю зону, кольцевую линзовую зону и наружную зону с центром в вершине. Кольцевая линзовая зона имеет кольцеобразную форму и отделяет внутреннюю зону от наружной зоны. Внутренняя зона, кольцевая линзовая зона и наружная зона имеют асферические формы поверхностей, чтобы фокусировать световой пучок, прошедший через внутреннюю зону и наружную зону, в единое световое пятно, посредством которого информация считывается с поверхности информационной записи тонкого первого оптического носителя записи, и чтобы рассеивать свет, прошедший через кольцевую линзовую зону, так, чтобы этот рассеянный свет не фокусировался на поверхности информационной записи тонкого оптического диска. Считывание информации с поверхности информационной записи толстого оптического диска происходит посредством фокусировки света, прошедшего через внутреннюю зону и кольцевую линзовую зону, в единое световое пятно, и рассеивания света, прошедшего через наружную зону так, чтобы информацию нельзя было считывать с поверхности информационной записи толстого оптического диска. Изобретение позволяет производить запись и воспроизведение информации на поверхности информационной записи носителя оптической записи различных форматов, таких как цифровой многосторонний диск, записываемый компакт-диск, перезаписываемый компакт-диск, компакт-диск и лазерный диск. 6 с. и 57 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к оптическому датчику, содержащему объектив с функцией формирования оптического пятна на поверхности информационной записи носителя оптической записи различных форматов, и, в частности, к оптическому датчику с объективом, который совместим для использования во множестве оптических дисков, каждый из которых имеет различный формат, таких как цифровой многосторонний диск (ЦМСД) (DVD), записываемый компакт-диск (ЗКД) (CD-R), перезаписываемый компакт-диск (ПКД) (CD-RW), компакт-диск (КД) (CD) и лазерный диск (ЛД) (LD).

Носитель записи для записи и воспроизведения такой информации, как изображение, звук или данные, представляет собой диск, карту или ленту. Однако в основном используется дискообразный носитель записи. Ранее оптические дисковые системы были разработаны в виде ЛД, КД и ЦМСД. Однако, когда совместно используются оптические диски, имеющие, соответственно, разные форматы, такие как ЦМСД, ЗКД, КД, ПКД и ЛД, то из-за изменений толщины диска и длины волны происходят оптические искажения. Таким образом, активно изучался оптический датчик, который совместим с различными форматами дисков и который удаляет вышеотмеченные оптические искажения. В результате такого изучения изготовлен оптический датчик, который совместим с различными форматами.

Фиг. 1A и 1B показывают часть обычного оптического датчика, который совместим с различными форматами. Фиг. 1A показывает случай, когда свет фокусируется на тонком оптическом диске, а фиг. 1B представляет собой случай, когда свет фокусируется на толстом оптическом диске. На фиг. 1A и 1B ссылочная позиция 1 обозначает голографическую линзу. Поз. 2 обозначает преломляющий объектив, поз. 3а обозначает тонкий оптический диск, а поз. 3b обозначает толстый оптический диск. Световой поток 4, выходящий из непоказанного источника света, испытывает дифракцию на решетчатой (сетчатой) структуре 11 голографической линзы 1, соответственно, для образования недифрагированного светового пучка 40 нулевого порядка и дифрагированного светового пучка 41 первого порядка. Недифрагированный световой пучок 40 нулевого порядка фокусируется объективом 2 на поверхности информационной записи оптического диска 3a. Дифрагированный световой пучок 41 первого порядка фокусируется объективом 2 на поверхности информационной записи оптического диска 3b. Поэтому оптический датчик, показанный на фиг. 1A и 1B, использует недифрагированный световой пучок 40 первого порядка и дифрагированный световой пучок 41 первого порядка для записи информации на оптические диски соответственно 3a и 3b различной толщины или для считывания информации с этих дисков.

Другой обычный метод рассматривается в выложенной заявке Японии N 07-302437, опубликованной 14 ноября 1995 года. Объектив рассмотренного в этой публикации устройства оптической головки имеет, считая от центра объектива, нечетную зону (нечетные зоны) с фокусом, совпадающим с поверхностью информационной записи тонкого оптического диска, и четную зону (четные зоны) с фокусом, совпадающим с поверхностью информационной записи толстого оптического диска. Таким образом, в случае тонкого оптического диска, для чтения информации с тонкого оптического диска используется световой пучок, прошедший через нечетную зону (нечетные зоны) объектива. Вместе с тем, в случае толстого оптического диска, для чтения информации с толстого оптического диска используется световой пучок, прошедший через четную зону (четные зоны) объектива.

Однако, поскольку оптический датчик, показанный на фиг. 1A и 1B, делит падающий световой пучок на световой пучок нулевого порядка и световой пучок первого порядка, эффективность использования света снижается, т.е., поскольку падающий свет делится объективом 1 на световой пучок нулевого порядка и световой пучок первого порядка, для записи информации на оптический диск или считывания информации с оптического диска используется только световой пучок нулевого порядка либо световой пучок первого порядка, и оптический датчик использует лишь 15% или около того от падающего света, тем самым снижая эффективность использования света. Кроме того, в соответствии с толщиной используемого оптического диска, только один из светового пучка нулевого порядка и светового пучка первого порядка, отраженных от соответствующего оптического диска 3a или 3b, содержит действительно считанную информацию. Таким образом, в операции обнаружения света свет без информации действует как шум для света, содержащего информацию. Вышеуказанная проблема может быть преодолена обработкой голографической линзы 1 линзового устройства. Однако при изготовлении голографической линзы 1 процесс травления для получения тонкой голографической структуры требует высокой точности. Тем самым увеличивается стоимость производства.

В случае рассмотренной выложенной заявки Японии N 7-302437 используется свет, прошедший только через одну из нечетной (нечетных) и четной (четных) областей. В результате снижается эффективность использования света. Кроме того, поскольку число фокусов всегда два, свет без информации действует как шум во время детектирования света, что затрудняет детектирование информации из светового пучка, отраженного от оптического диска.

Раскрытие изобретения Чтобы решить вышеуказанную проблему, целью настоящего изобретения является обеспечение оптического датчика, который имеет прекрасную функцию детектирования сигнала независимо от формата его диска.

Другая цель настоящего изобретения состоит в обеспечении объектива, который используется совместно, по меньшей мере, с двумя подложками, имеющими соответственно различающиеся толщины.

Дополнительные цели и преимущества изобретения частично изложены в нижеследующем описании, а частично будут очевидны из описания или могут изучаться путем эксплуатации изобретения.

Вышеуказанные и иные цели настоящего изобретения достигаются за счет обеспечения оптического датчика, который совместим со множеством оптических носителей записи, при этом оптический датчик включает в себя, по меньшей мере, один источник света, объектив с функцией фокусирования света, излучаемого источником света, в оптимальное световое пятно на поверхности информационной записи одного из множества оптических носителей записи, и фотоэлемент для детектирования светового пучка, прошедшего через объектив после того, как он отразился от поверхности информационной записи оптического носителя записи, на котором сфокусировано это световое пятно. Объектив имеет внутреннюю зону, кольцевую линзовую зону и наружную зону, которые разделены кольцевой линзовой зоной в виде кольца с центром в вершине, причем внутренняя зона, кольцевая линзовая зона и наружная зона имеют асферические формы поверхности для фокусирования света, прошедшего через внутреннюю зону и наружную зону, в единое световое пятно, которым может считываться информация с поверхности информационной записи относительно тонкого первого оптического носителя записи, а рассеянный свет, прошедший через кольцевую линзовую зону, расположенную между внутренней зоной и наружной зоной, не может сфокусироваться на первом оптическом носителе записи во время воспроизведения этого первого оптического носителя записи с тонкой подложкой. Объектив фокусирует свет, прошедший через внутреннюю зону и кольцевую линзовую зону, в единое световое пятно, которым может считываться информация с поверхности информационной записи относительно толстого второго оптического носителя записи, а рассеянный свет, прошедший через наружную зону, не может сфокусироваться на втором оптическом носителе записи с толстой подложкой во время воспроизведения этого второго оптического носителя записи.

Вышеуказанные и иные цели могут далее достигаться обеспечением объектива, который использует, по меньшей мере, две подложки, имеющие соответственно различные толщины для использования света, причем объектив включает в себя внутреннюю зону, кольцевую линзовую зону и наружную зону, которые разделены кольцевой линзовой зоной в виде кольца с центром в вершине, причем внутренняя зона и наружная зона имеют асферические формы поверхности для фокусирования света, прошедшего через внутреннюю зону и наружную зону, в единое световое пятно, которым может считываться информация с поверхности информационной записи относительно более тонкой первой подложки. Кольцевая линзовая зона имеет другую асферическую форму поверхности для рассеивания света, прошедшего через кольцевую линзовую зону, и расположена между внутренней зоной и наружной зоной, так что прошедший свет не может сфокусироваться на первой подложке с меньшей толщиной. Объектив фокусирует световой пучок, прошедший через внутреннюю зону и кольцевую линзовую зону, в единое световое пятно, которым может считываться информация с поверхности информационной записи относительно более толстой второй подложки, и рассеивает свет, прошедший через наружную линзовую зону, так что прошедший свет не может сфокусироваться на второй подложке с большей толщиной.

Краткое описание чертежей Эти и другие цели и преимущества изобретения станут ясны и более понятны из нижеследующего описания предпочтительных вариантов выполнения, рассматриваемого вместе с прилагаемыми чертежами.

Фиг. 1A и 1B показывают обычный оптический датчик с голографической линзой и преломляющим объективом.

Фиг. 2A показывает, что объектив, согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения, образует оптическое пятно на поверхности информационной записи тонкого оптического диска.

Фиг. 2B показывает, что объектив, согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения, образует оптическое пятно на поверхности информационной записи толстого оптического диска.

Фиг. 2C показывает объектив, согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения, если смотреть от источника света, где видны части объектива - внутренняя зона, кольцевая линзовая зона и наружная зона.

Фиг. 2D показывает в увеличенном масштабе часть кольцевой линзовой зоны для идеальной кольцевой линзы, согласно настоящему изобретению.

Фиг. 3A показывает продольные сферические искажения объектива, согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения, во время считывания толстого оптического носителя.

Фиг. 3B показывает искажение волнового фронта объектива, согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения, во время считывания толстого оптического носителя.

Фиг. 4 показывает объектив согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения.

Фиг. 5 показывает в увеличенном масштабе часть кольцевой линзы объектива, согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения.

Фиг. 6 показывает оптическую систему первого типа для оптического датчика с единственным источником света, включающего в себя объектив, согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения.

Фиг. 7 показывает модификацию оптической системы оптического датчика, показанного на фиг. 6.

Фиг. 8A показывает второй тип оптического датчика с объективом, двумя источниками света и единственным фотоэлементом, согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения.

Фиг. 8B показывает модификацию оптического датчика, показанного на фиг. 8A.

Фиг. 9 показывает второй тип оптического датчика с объективом, двумя источниками света и двумя фотоэлементами, согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения.

Фиг. 10 показывает распределение световых потоков в фотоэлементе, когда считывается тонкий оптический диск с использованием оптического датчика, согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения.

Фиг. 11 показывает распределение световых потоков в фотоэлементе, когда считывается толстый оптический диск с использованием оптического датчика, согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения Рассмотрим теперь подробнее настоящие предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения, примеры которых представлены на сопровождающих чертежах, на которых всюду одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам. Эти выполнения описаны ниже для объяснения настоящего изобретения со ссылками на чертежи.

Фиг. 2A-2D показывают объектив, согласно настоящему изобретению. Фиг. 2A показывает оптические пути, когда рабочее расстояние объектива 20 составляет "WD1" при считывании тонкого оптического диска 30A. Фиг. 2B показывает оптические пути, когда рабочее расстояние объектива 20 составляет "WD2" при считывании толстого оптического диска 30B. Фиг. 2C показывает объектив 20, если смотреть от источника света, где видно, что линзовая поверхность 22, лежащая на стороне объектива 20, обращенной к источнику света, разделена на внутреннюю зону (среднюю зону) A1, кольцевую линзовую зону (промежуточную зону) A2 и наружную зону (периферийную зону) A3. Фиг. 2D представляет собой увеличенный вид части кольцевой линзовой зоны A2 объектива 20, где объектив 20 изготовлен идеально.

В объективе 20, согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения, линзовая поверхность 22, которая лежит на стороне объектива 20, обращенной к источнику света, разделена на внутреннюю зону A1 и наружную зону A3 кольцевой линзовой зоной A2, имеющей такой кольцеобразный вид, как эллиптическая или круглая форма с вершиной V1 линзовой поверхности 22 в середине. Здесь вершина V1 представляет собой точку, где ось объектива 20 пересекает линзовую поверхность 22 на стороне источника света. Внутренняя зона A1 и наружная зона A3 имеют асферические формы, которые оптимизированы для образования наилучшего фокуса на поверхности 31A информационной записи тонкого оптического диска 30A. Кроме того, внутренняя поверхность A1 изготовлена для получения малых сферических искажений на поверхности 31B информационной записи толстого оптического диска 30B, но чтобы иметь достаточно малое сферическое искажение для считывания толстого оптического диска 30B. В частности, внутренняя зона A1 имеет числовую апертуру NA, отвечающую нижеследующему соотношению (1) для обеспечения оптимизированного оптического пятна для воспроизведения толстого оптического диска 30B, такого как существующий КД. Внутренняя зона A1, кольцевая линзовая зона A2 и наружная зона A3, соответственно, относятся к ближней осевой зоне, промежуточной осевой зоне и дальней осевой зоне падающего света.

Когда используется свет с длиной волны 650 нм, предпочтительно, чтобы числовая апертура NA объектива 20 составляла 0,37 или более для воспроизведения существующих КД.

0,8/NA размер пятна (1) Здесь представляет длину волны света, а NA представляет числовую апертуру внутренней зоны A1. Предположим, что рабочее расстояние объектива 20 составляет "WD1", когда наилучший фокус образован внутренней зоной A1 и наружной зоной A3, свет (лучи), проходящий через внутреннюю зону A1 и наружную зону A3, образует оптимальное пятно на поверхности 31A информационной записи тонкого оптического диска 30A по отношению к рабочему расстоянию "WD1" и не образует сферических искажений. Кроме того, когда используется свет, проходящий через внутреннюю зону A1 объектива 20, воспроизводится существующий оптический диск 30B, такой как относительно толстый КД. Этот метод рассмотрен в патентной заявке Кореи N 96-3606. Однако для воспроизведения оптического диска, такого как ЛД среди существующих оптических дисков, который использует пятно меньшего размера, требуется числовая апертура не меньше, чем 0,4. Чтобы поднять NA выше 0,37, когда кольцевая линзовая зона A2 имеет асферическую поверхность, расширяющую асферическую форму поверхности внутренней зоны A1, свет, прошедший через кольцевую линзовую зону A2 при воспроизведении ЛД, формирует более сильные оптические искажения до такой степени, что ЛД невозможно воспроизвести. Поэтому кольцевая зона A2 корректирует такие оптические искажения и имеет асферическую форму поверхности, при помощи которой свет, прошедший через кольцевую линзовую зону A2, исправляет оптические искажения в наилучшем положении, где внутренней зоной A1 формируется фокус.

Фиг. 2B показывает оптический путь при воспроизведении толстого оптического диска 30B и показывает, что свет, прошедший через наружную зону A3, не образует пятна на оптическом диске и рассеивается, а свет, прошедший через зоны A1 и A2, фокусируется на поверхности 31B толстого диска 31B. Между тем, когда рабочее расстояние объектива 20 составляет "WD1", свет, проходящий через кольцевую линзовую зону A2, рассеивается на поверхности 31A информационной записи оптического диска 30A. Сплошные линии на фиг. 2A показывают оптические пути света, прошедшего внутреннюю зону A1 и наружную зону A3, когда рабочее расстояние равно "WD1". Пунктирные линии показывают оптический путь света, прошедшего кольцевую линзовую зону A2, в которой свет рассеивается.

Фиг. 3A представляет собой график, показывающий искажения для пояснения рабочего расстояния и оптических продольных сферических искажений объектива 20 при считывании толстого оптического диска 30B. Поскольку внутренняя зона A1 имеет сферические искажения, когда объектив 20 воспроизводит толстый оптический диск 30B, объектив 20 оптически расфокусируется, т.е. регулируется рабочее расстояние, чтобы тем самым иметь минимальное значение сферических искажений. Коэффициент W₄₀ сферических искажений, получаемый вследствие разности дисковых толщин между тонким оптическим диском 30A и толстым оптическим диском 30B, отвечает следующему уравнению (2).

(2) В общем случае оптические искажения, включающие в себя сферические искажения (сферическую аберрацию), выражаются следующим уравнением (3).

W = W₂₀h² + W₄₀h⁴ (3) Здесь W₂₀ является коэффициентом расфокусировки, а h представляет собой вес краевого луча (света).

Корень квадратный из оптических искажений отвечает следующему уравнению (4).

...(4) Поэтому условием коэффициента расфокусировки, который минимизирует оптические искажения, является W₂₀ = -W₄₀, а действительная величина расфокусировки подчиняется следующему уравнению (5).

...(5) Здесь вариации числовой апертуры (NA) внутренней зоны, показатель (n) преломления диска и толщина (d) диска составляют: NA = 0,38, n = 1,58 и d = 0,6 мм. Если кольцевая линзовая зона A2 сконструирована так, чтобы образовывалось наилучшее пятно, а по отношению к толстому оптическому диску 30B, расфокусированному на 8,3 мкм, отсутствуют сферические искажения, можно получить график продольных сферических искажений, как показано на фиг. 3A. В этом случае разность между фокусным расстоянием, образованным внутренней зоной A1, и фокусным расстоянием, образованным кольцевой линзовой зоной A2, становится 8,3 мкм благодаря величине расфокусировки 8,3 мкм на оптической оси. Общее же фокусное расстояние равно 3,3025 мм для внутренней зоны A1 и 3,3111 мм для кольцевой линзовой зоны A2, согласно вычислениям по коммерческой программе (программному обеспечению) для оптических приложений. Величина 8,3 мкм представляет собой результат сделанных вручную вычислений третьего порядка, а 8,6 мкм представляет собой результат вычислений более высокого порядка, включая третий порядок, при использовании оптической программы (программного обеспечения).

Если рабочее расстояние объектива 20 изменяется от "WD1" до "WD2", что сводит оптические искажения света, прошедшего через кольцевую линзовую зону A2, практически к нулю, то свет, прошедший через кольцевую линзовую зону A2, образует оптический путь, показанный на фиг. 2B сплошными линиями, и образует оптимальное пятно на поверхности 31B информационной записи толстого оптического диска 30B. Когда рабочее расстояние "WD2" является оптимальным рабочим расстоянием для воспроизведения толстого оптического диска 30B, кольцевая линзовая зона A2 увеличивает эффективность использования света, а также увеличивает числовую апертуру. В этом случае внутренняя зона A1 сохраняет сферические искажения, которые достаточно малы для воспроизведения толстого оптического диска 30B. Сферические искажения, образуемые внутренней зоной A1, минимизируются, и общие искажения волнового фронта составляют около 0,07 (среднеквадратическое). Таким образом, свет, прошедший через внутреннюю зону A1 и кольцевую линзовую зону A2, образует пятно с размером, уменьшенным на 15% или более, без увеличения оптических искажений на поверхности 31B информационной записи толстого оптического диска 30B по сравнению со случаем, когда кольцевая линзовая зона A2 имеет ту же самую сферическую форму поверхности, что и внутренняя зона A1. Таким образом, можно воспроизводить оптический носитель записи, такой как существующий ЛД, требующий высокой плотности, а также КД. В этом случае свет, прошедший через наружную зону A3, рассеивается и не влияет на оптическое пятно, образуемое на поверхности 31B информационной записи толстого оптического диска 30B. Оптический путь света, прошедшего через наружную зону A3, показан пунктирными линиями на фиг. 2B. Таким образом, на поверхности 31B информационной записи можно сформировать единое оптическое пятно. Примеры рабочих расстояний, описанных выше и показанных на фиг. 2A и 2B, составляют WD1 = 1,897 мм и WD2 = 1,525 мм.

При считывании записанной информации тонкий оптический диск 30A использует свет с относительно короткой длиной волны, тогда как толстый оптический диск 30B использует свет с короткой длиной волны и с относительно длинной длиной волны. Поэтому, когда тонкий оптический диск 30A представляет собой ЦМСД, а толстый оптический диск 30B представляет собой КД, ЛД, ПКД или ЗКД, внутренняя зона A1 и наружная зона A3 имеют асферические формы поверхности, оптимизированные для поверхности информационной записи ЦМСД, а внутренняя зона A1 и кольцевая линзовая зона A2 имеют асферические формы поверхности, где искажения скорректированы и рабочее расстояние оптимизировано так, что информация может воспроизводиться по отношению к поверхности информационной записи КД, ЛД или ПКД либо ЗКД. Кольцевая линзовая зона A2 среди областей A1, A2 и A3 имеет асферическую форму поверхности, определяемую следующим уравнением (6), выражающим эту асферическую поверхность.

В вышеприведенном уравнении функция "Z" представляет собой расстояние от поверхности, перпендикулярной к оптической оси и проходящей через вершину V1 объектива 20, к линзовой поверхности 22, лежащей на стороне объектива 20, обращенной к источнику света. Переменная "h" представляет собой расстояние от оси объектива 20 до конкретной точки перпендикулярно оси. Постоянная "R" представляет собой кривизну, которая становится эталоном для определения асферической формы поверхности, Z_сдвиг представляет собой параметр, который введен для выражения перепада между кольцевой линзовой зоной A2 и внутренней зоной A1. Поскольку уравнение (6) известно специалистам, его подробное описание опущено. Кольцевая линзовая зона A2 имеет выступающую форму или углубленную форму по сравнению с внутренней зоной A1 и наружной зоной A3. Кольцевая линзовая зона A2 выступающей формы увеличена и показана на фиг. 2D. Асферическая форма поверхности, присущая внутренней зоне A1 и наружной зоне A3, может быть выражена удалением компоненты Z_сдвиг смещения в уравнении (6). Ширина кольцевой линзовой зоны A2 определяется для обеспечения пятна, оптимизированного для воспроизведения относительно толстого оптического диска, и занимает, по меньшей мере, 10% поверхности 22 падения в объективе 20, на которую от источника света падает свет. В случае количественного выражения ширина кольцевой линзовой зоны A2 имеет диапазон в интервале значений примерно, 100 и 300 мкм.

Данные, полученные для обеспечения оптимальных асферических форм поверхности для областей A1, A2 и A3, представлены в таблице (в конце описания).

Когда асферические формы поверхностей зон A1, A2 и A3 определяются уравнением (6) и вышеуказанной таблицей, воображаемая поверхность, которая выступает за асферическую поверхность кольцевой линзовой зоны A2, обозначенная пунктирной линией на фиг. 4, становится дальше от вершины V1 объектива 20, чем асферическая поверхность внутренней зоны A1.

Однако для облегчения образования зон A1, A2 и A3 с асферическими формами поверхности на линзовой поверхности, лежащей на стороне, обращенной к источнику света, предпочтительно, чтобы кольцевая линзовая зона A2 обрабатывалась после обработки сначала внутренней зоны A1 и наружной зоны A3. Таким образом, кольцеобразная кольцевая линзовая зона A2 имеет перепад в области контакта с внутренней зоной A1 или наружной зоной A3.

Фиг. 4 показывает объектив 20, который обработан так, чтобы перепад имел место в области, где внутренняя зона A1 соприкасается с кольцевой линзовой зоной A2. Фиг. 5 показывает объектив 20', который обработан так, чтобы перепад имел место в области, где кольцевая линзовая зона A2 соприкасается с наружной зоной A3. Такие перепады создают искажения из-за разности световых путей между светом, проходящим через внутреннюю зону A1, и светом, проходящим через кольцевую линзовую зону A2. Перепад имеет высоту, за счет которой оптические искажения из-за разности световых путей между светом, проходящим через внутреннюю зону A1, и светом, проходящим через кольцевую линзовую зону A2, могут быть удалены для светового пучка с относительно длинной длиной волны, излученной от источника света, или световым пучком для воспроизведения толстого оптического диска. В частности, эта высота перепада определяется так, чтобы разность световых путей между светом, прошедшим через кольцевую линзовую зону A2, и светом, прошедшим через внутреннюю зону A1 объектива 20, стала целым кратным длины волны используемого света, как показано на фиг. 3B. Высота перепада определяется так, чтобы она была значением, за счет которого оптические искажения из-за разности световых путей могли быть удалены путем учета смещения Z_сдвиг в уравнении (6) и ширины кольцевой линзовой зоны A2. Предпочтительно высота перепада составляет, приблизительно, 1 мкм ~ -1,5 мкм, согласно показателю преломления объектива.

Фиг. 6 показывает первый тип оптического датчика с единственным источником света, включающий в себя объектив 20 или 20', согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения. Оптический датчик, показанный на фиг. 6, имеет обычную оптическую систему, которая совместима с оптическими дисками разных отличающихся форматов, использующих одинаковую длину волны света, за счет использования объектива 20 или 20', согласно первому или второму вариантам выполнения настоящего изобретения. Оптический источник 41 излучает лазерный пучок с конкретной длиной волны. Фотоэлемент 43 сконструирован так, чтобы свет, прошедший через наружную зону A3 объектива 20 или 20', не детектировался во время воспроизведения толстого оптического диска 30B. Т.е. фотоэлемент 43 сконструирован так, чтобы во время воспроизведения информации с толстого оптического диска 30B детектировался только свет, прошедший через внутреннюю зону A1 и кольцевую линзовую зону A2 объектива 20 или 20'.

Для ясности, будет описан случай, где оптический датчик, согласно фиг. 6, включает в себя объектив 20 или 20', а оптический источник 41 излучает свет с длиной волны 650 нм. (Световые) лучи с длиной волны 650 нм, излученные из источника 41 света, отражаются от расщепителя 42 пучка. Расщепитель 42 пучка отражает около 50% падающего света, и отраженные лучи становятся практически параллельными (коллимируются) с помощью коллимирующей линзы 70. Поскольку (световые) лучи, падающие от источника света в направлении объектива 20 или 20', могут быть сделаны практически параллельным световым пучком с помощью коллимирующей линзы 70, операция считывания может выполняться более стабильно. Когда выполняется операция воспроизведения в отношении тонкого диска 30A, к примеру, ЦМСД, (световые) лучи, прошедшие через коллимирующую линзу 70, фокусируются объективом 20 или 20' в виде пятна пучка на поверхности 31A информационной записи тонкого диска 30A. В этом случае объектив 20 или 20' имеет рабочее расстояние "WD1" и показан сплошной линией на фиг. 6 в положении A. Поэтому лучи с длиной волны 650 мкм от источника света показаны на фиг. 6 как сплошная линия. Свет, отраженный от поверхности 31A информационной записи тонкого диска 30A, проходит через объектив 20 или 20' и коллимирующую линзу 70, а затем падает на расщепитель 42 пучка. Расщепитель 42 пучка пропускает около 50% падающего света, и пропущенный световой пучок фокусируется на фотоэлемент 43 посредством линзы 44 фотоэлемента. Здесь свет, прошедший через внутреннюю зону A1 и наружную зону A3 объектива 20 или 20', образует пятно конкретного размера на поверхности 31A информационной записи тонкого диска 30A, посредством чего с поверхности 31A информационной записи тонкого диска 30A может считываться информация. Между тем, свет, прошедший через кольцевую линзовую зону A2 объектива 20 или 20', образует полосу в рассеянном виде в положении, отклоненном примерно на 5 мкм на диске 31B от положения пятна, образованного светом, прошедшим через внутреннюю зону A1 и наружную зону A3. Таким образом, свет, прошедший через кольцевую линзовую зону A2, не детектируется фотоэлементом 43 и не действует в качестве шума в отношении эффективного сигнала воспроизведения во время воспроизведения данных с тонкого диска 30A.

Когда выполняется операция воспроизведения с толстого диска 30B, к примеру, КД или ЛД, свет, прошедший через коллимирующую линзу 70, фокусируется объективом 20 или 20' в виде пятна пучка на поверхности 31B информационной записи толстого диска 30B в положении B. В этом случае объектив 20 или 20' имеет рабочее расстояние "WD2" и показан пунктирной линией на фиг. 6. Поэтому световой пучок образует оптический путь, показанный на фиг. 6 пунктирной линией. Здесь, свет, прошедший через внутреннюю зону A1 и кольцевую линзовую зону A2 объектива 20 или 20', образует на поверхности 31B информационной записи толстого диска 30B пятно с размером, посредством которого информация может считываться с поверхности 31B информационной записи толстого диска 30B. Между тем, свет, прошедший через наружную зону A3 объектива 20 или 20', образует пятно, имеющее относительно слабую интенсивность и лежащее в положении, отклоненном от пятна, образованного светом, прошедшим через внутреннюю зону A1 и кольцевую линзовую зону A2. Таким образом, фотоэлемент 43 может считывать информацию с толстого диска 30B, используя свет, прошедший через внутреннюю зону A1 и кольцевую линзовую зону A2 объектива 20 или 20'.

Подробнее, свет, прошедший через внутреннюю зону A1, образует сферические искажения на поверхности 31B информационной записи толстого диска 30B. Однако эти сферические искажения имеют достаточно малую величину для считывания сигнала с толстого диска 30B, и минимизированные оптические искажения сохраняются расфокусировкой света за счет величины сферических искажений на оптической оси. Кривизна линзы и коэффициент асферической поверхности кольцевой линзовой зоны A2 корректируются для неискажающей оптической системы в состоянии, где рабочее расстояние регулируется примерно на 10 мкм, так что дополнительных сферических искажений не образуется. Соответственно числовая апертура увеличивается без увеличения оптических искажений, а размер пятна уменьшается. Таким образом, могут воспроизводиться существующие оптические диски, такие как ЛД, требующие более высокой плотности, чем КД. К сведению, для воспроизведения ЛД нужен размер пятна около 1,2 мкм, а для воспроизведения КД нужен размер пятна около 1,4 мкм. Для воспроизведения ЦМСД нужен размер пятна около 0,9 мкм. В результате, настоящее изобретение может воспроизводить различные оптические диски, такие как ЦМСД, ЛД и КД, используя простой оптический датчик.

Фиг. 10 показывает распределение света в фотоэлементе 43, когда информация с диска 30A воспроизводится, согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения. На фиг. 10 темные части обусловлены светом, прошедшим через внутреннюю зону A1 и наружную зону A3 объектива 20 или 20', и детектируются в качестве эффективного сигнала воспроизведения. Яркие же части между темными частями представляют то, что свет, прошедший через кольцевую линзовую зону A2 объектива 20 или 20', не детектируется фотоэлементом 43 и не детектируется в качестве эффективного сигнала воспроизведения. Фиг. 11 показывает распределение световых пучков в фотоэлементе 43, когда информация с толстого диска 30B воспроизводится с использованием объектива 20 или 20', согласно настоящему изобретению. Надпись "B1" показывает распределение света, прошедшего в фотоэлемент через внутреннюю зону A1, "B2" показывает распределение света, прошедшего через кольцевую линзовую зону A2, а "B3" показывает распределение света, прошедшего через наружную зону A3. Свет, образующий распределения B1 и B2, как показано на фиг. 11, детектируется в качестве эффективного сигнала в фотоэлементе 43, а свет, образующий распределение B3, не детектируется в качестве эффективного сигнала воспроизведения.

Фиг. 7 показывает модификацию оптической системы оптического датчика, показанного на фиг. 6. На фиг. 7 блок 40 включает в себя источник 41 света и фотоэлемент 43, которые образуют единый модуль. Голографический расщепитель 50 пучка представляет собой поляризационную голограмму с высокой оптической эффективностью и получает высокую оптическую эффективность за счет использования четвертьволновой пластины 60. Предпочтительно, чтобы поляризационная голограмма заменялась бы общей голограммой в случае, когда четвертьволновая пластина 60 не используется. (Световые) лучи с длиной волны 650 нм от источника 41 света проходят через голографический расщепитель 50 пучка и четвертьволновую пластину 60, а затем становятся параллельными лучами с помощью коллимирующей линзы 70. Объектив 20 или 20' фокусирует свет, падающий из коллимирующей линзы 70, на поверхность 31A информационной записи тонкого оптического диска 30A или на поверхность 31B информационной записи толстого оптического диска 30B в виде оптического пятна. Подробное описание оптического датчика, показанного на фиг. 7, будет опущено, поскольку объектив 20 или 20' такой же, как и на фиг. 6. Свет, отраженный от поверхности 31A или 31B информационной записи, в конечном счете преобразуется для фокусирования на фотоэлементе 43 посредством голографического расщепителя 50 пучка.

Фиг. 8A показывает оптический датчик, имеющий объектив 20 или 20', два источника 41 и 45 света и единственный фотоэлемент 43 для первого и второго вариантов выполнения настоящего изобретения. Источник 41 света излучает лазерный пучок с длиной волны 650 нм, а источник 45 света излучает лазерный пучок с длиной волны 780 нм. Источник света с длиной волны 780 нм должен использоваться для дисков типа КД, ПКД, ЛД или ЗКД, а источник света с длиной волны 650 мм должен использоваться для дисков типа ЦМСД, КД или ПКД. Когда используется источник 41 света, излучаемые световые лучи образуют оптический путь, показанный на фиг. 8A сплошной линией, и в этом же случае объектив 20 или 20' показан сплошной линией в положении A. Когда используется источник 45 света, излучаемые световые лучи образуют оптический путь, показанный пунктирной линией, и в этом же случае объектив 20 или 20' показан пунктирной линией в положении B. Оптическое пятно, сфокусированное на толстом оптическом диске 30B или на тонком оптическом диске 30A объективом 20 или 20', то же самое, что и показанное на фиг. 6.

Расщепитель 46 пучка представляет собой разделяющий цвета расщепитель, который пропускает свет, поданный от источника 41 света, и отражает свет, поданный от источника 45 света. Свет, отраженный от расщепителя 46 пучка, падает на поляризационный расщепитель 47 пучка. Поляризационный расщепитель 47 пучка имеет оптическую характеристику, которая пропускает или отражает линейно поляризованные пучки, работающие на длинах волн 650 нм и 780 нм. Поляризационный расщепитель 47 пучка пропускает свет, падающий из расщепителя 46 пучка, и прошедший свет с помощью четвертьволновой пластины 60 становится пучком с круговой поляризацией. Пучок с круговой поляризацией фокусируется объективом 20 или 20' на поверхности информационной записи тонкого оптического диска 30A или толстого оптического диска 30B. Световой пучок, отраженный от поверхности информационной записи, проходит через объектив 20 или 20' и коллимирующую линзу 70, а затем становится линейно поляризованным с помощью четвертьволновой пластины 60. Линейно поляризованный свет отражается от поляризационного расщепителя 47 пучка, и отраженный свет фокусируется на фотоэлементе 43 линзой 44 фотоэлемента. Поляризационный расщепитель 47 пучка заменяется расщепителем пучка, который частично пропускает и отражает падающий свет, когда четвертьволновая пластина 60 не используется.

Можно использовать оптический датчик, имеющий объектив, два источника света, единственный фотоэлемент и расщепитель 42 пучка в виде пластины, как показано на фиг. 8B. Фиг. 8B показывает модификацию оптического датчика, показанного на фиг. 8A, путем замены расщепителя пучка в виде куба расщепителем пучка в виде пластины. В дополнение к этому, два источника 41 и 45 света смотрят в противоположных направлениях друг на друга, а фотоэлемент смотрит под углом 90^o к источникам 41 и 45 света. Это является отличием от оптического датчика, показанного на фиг. 8A, в котором источники 41 и 45 света смотрят под прямыми углами по отношению друг к другу, а фотоэлемент 43 смотрит в направлении, противоположном направлению источника 45 света и под прямым углом к источнику 41 света.

Фиг. 9 показывает оптический датчик, имеющий объектив 20 или 20', два источника 41 и 45 света и два фотоэлемента 83 и 105, согласно первому и второму вариантам выполнения настоящего изобретения. На фиг. 9 источник 41 света излучает (световые) лучи с длиной волны 650 нм, фотодетектор 83 соответствует источнику 41 света, и источник 41 света и фотоэлемент 83. Ссылочные позиции 45 и 105 обозначают источник света и фотоэлемент, соответственно, для света с длиной волны 780 нм, а 110 является расщепителем пучка. Другие оптические элементы такие же, как и показанные на фиг. 8A и 8B. Поскольку система оптического датчика, показанная на фиг. 9, может быть понята специалистом на основе описания, представленного для фиг. 8A и 8B, подробное ее описание будет опущено.

До сих пор объектив, согласно настоящему изобретению, описывался со ссылкой на оптический датчик. Однако специалисту ясно, что объектив, согласно настоящему изобретению, может применяться в микроскопе или в устройстве, оценивающем оптические датчики.

Как описано выше, оптический датчик, согласно настоящему изобретению, совместим с дисками, имеющими различные отличающиеся форматы безотносительно к толщине или плотности записи диска, и с используемого диска можно получить великолепный сигнал считывания. Кроме того, объектив, согласно настоящему изобретению, можно изготовить с низкой стоимостью, используя инжекционную отливку. В частности, когда для совместимости оптических дисков используются две или более длин волн, оптический датчик можно выполнить с использованием единственного объектива и единственного фотоэлемента.

Хотя здесь специально описаны лишь некоторые выполнения изобретения, ясно, что в нем можно сделать многочисленные модификации без отхода от духа и объема изобретения.

Формула изобретения

1. Оптический датчик в оптическом устройстве, совместимый со множеством оптических носителей записи различной толщины, содержащий источник света для излучения светового пучка, объектив для фокусирования светового пучка, излученного от источника света, в единое световое пятно на поверхности информационной записи одного из множества оптических носителей записи и фотоэлемент для детектирования светового пучка, прошедшего через объектив после отражения от поверхности информационной записи одного из множества носителей записи, на которой фокусируется световое пятно, отличающийся тем, что объектив имеет внутреннюю зону, кольцевую линзовую зону и наружную зону с центром в вершине, причем кольцевая линзовая зона имеет кольцеобразную форму и отделяет внутреннюю зону от наружной зоны, внутренняя зона, кольцевая линзовая зона и наружная зона имеют асферические формы поверхностей, чтобы фокусировать световой пучок, прошедший через внутреннюю зону и наружную зону, в единое световое пятно, посредством которого информация считывается с поверхности информационной записи одного оптического носителя записи, чтобы рассеивать свет, прошедший через кольцевую линзовую зону, образованную между внутренней зоной и наружной зоной, так, чтобы этот рассеянный свет не фокусировался на поверхности информационной записи, если этот один оптический носитель записи является первым оптическим носителем записи с первой толщиной, и чтобы фокусировать свет, прошедший через внутреннюю зону и кольцевую линзовую зону, в единое световое пятно, посредством которого информация считывается с поверхности информационной записи одного оптического носителя записи, чтобы рассеивать свет, прошедший через наружную зону, так, чтобы этот рассеянный свет не фокусировался на поверхности информационной записи одного оптического носителя записи, если этот один оптический носитель записи является вторым оптическим носителем записи со второй толщиной большей, чем первая толщина.

2. Оптический датчик по п.1, отличающийся тем, что объектив установлен на таком рабочем расстоянии, что свет, прошедший через внутреннюю зону, фокусируется в единое световое пятно с минимальными оптическими искажениями на поверхности информационной записи второго оптического носителя записи во время воспроизведения второго оптического носителя.

3. Оптический датчик по п.2, отличающийся тем, что асферическая форма поверхности внутренней зоны, отстоящей на упомянутом рабочем расстоянии от оптического носителя записи, такова, что свет, прошедший через внутреннюю зону, фокусируется в единое световое пятно на поверхности информационной записи первого оптического носителя записи во время воспроизведения первого оптического носителя, и тот же самый свет фокусируется в оптическое пятно с минимальными оптическими искажениями на поверхности информационной записи второго оптического носителя записи во время воспроизведения второго оптического носителя.

4. Оптический датчик по п.2, отличающийся тем, что асферическая форма поверхности кольцевой линзовой зоны такова, что свет, прошедший через кольцевую линзовую зону, фокусируется в единое световое пятно, не имеющее сферических искажений, на поверхности информационной записи второго оптического носителя записи во время воспроизведения второго оптического носителя с толстой подложкой.

5. Оптический датчик по п.2, отличающийся тем, что разность Z между фокусным расстоянием кольцевой линзовой зоны и фокусным расстоянием внутренней зоны становится величиной расфокусировки, определяемой следующим соотношением:
Z = -(2W₄₀)/(NA)²,
где NA является числовой апертурой во внутренней зоне, а W₄₀ является коэффициентом сферических искажений, который имеет внутренняя зона во время воспроизведения второго оптического носителя записи.

6. Оптический датчик по п.1, отличающийся тем, что числовая апертура внутренней зоны сохраняет значение, по меньшей мере, 0,3 как минимум.

7. Оптический датчик по п.1, отличающийся тем, что кольцевая линзовая зона объектива имеет такую числовую апертуру, что внутренняя зона и кольцевая линзовая зона образуют единое световое пятно на поверхности информационной записи второго оптического носителя записи во время воспроизведения информации со второго оптического носителя.

8. Оптический датчик по п.1, отличающийся тем, что внутренняя зона, кольцевая линзовая зона и наружная зоны образованы на линзовой поверхности объектива со стороны объектива, обращенной к источнику света.

9. Оптический датчик по п.8, отличающийся тем, что воображаемая поверхность, продолжающая асферическую поверхность кольцевой линзовой зоны, отнесена от вершины асферической поверхности внутренней зоны.

10. Оптический датчик по п.8, отличающийся тем, что ширина кольцевой линзовой зоны лежит между примерно 100 и примерно 300 мкм.

11. Оптический датчик по п.10, отличающийся тем, что площадь поверхности кольцевой линзовой зоны составляет, по меньшей мере, 10% от поверхности объектива, на которую падает световой пучок от источника света.

12. Оптический датчик по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, один дополнительный источник света, причем каждый из источника света и, по меньшей мере, одного дополнительного источника света излучает световые пучки с отличающимися длинами волн.

13. Оптический датчик по п.12, отличающийся тем, что он дополнительно содержит расщепитель пучка с характеристикой расщепления пучка по отношению к каждому из множества пучков, соответственно излученных из источника света и, по меньшей мере, одного дополнительного источника света.

14. Оптический датчик по п.1, отличающийся тем, что первый оптический носитель записи представляет собой цифровой многосторонний диск (ЦМСД), а второй оптический носитель записи представляет собой компакт-диск (КД) или лазерный диск (ЛД), когда упомянутый источник света излучает световой пучок с длиной волны, которая применяется для цифрового многостороннего диска (ЦМСД).

15. Оптический датчик по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, один дополнительный источник света, причем первый оптический носитель записи представляет собой цифровой многосторонний диск (ЦМСД), а второй оптический носитель записи представляет собой один из компакт-диска (КД), записываемого компакт-диска (ЗКД), перезаписываемого компакт-диска (ПКД) и лазерного диска (ЛД), когда первый из источников света, излучающих световые пучки, имеет длину волны, которая применяется для цифрового многостороннего диска (ЦМСД), а второй из источников света имеет длину волны, которая применяется для записываемых компакт-дисков (ЗКД).

16. Оптический датчик по п.1, отличающийся тем, что фотоэлемент является единственным детектором, используемым для детектирования светового пучка в качестве оптической информации от первого и второго оптических носителей записи, когда используются, по меньшей мере, два из множества источников света и первый и второй оптические носители записи воспроизводятся совместимо.

17. Оптический датчик по п.1, отличающийся тем, что объектив имеет ступеньку, которая образуется в области, где кольцевая линзовая зона и внутренняя зона соприкасаются друг с другом, и эта ступенька приводит к тому, что разность световых путей между световым пучком, прошедшим через внутреннюю зону упомянутого объектива, и световым пучком, прошедшим через кольцевую линзовую зону, имеет целое кратное число длин волн света, излученного от источника света, во время воспроизведения информации со второго оптического носителя записи.

18. Оптический датчик по п.17, отличающийся тем, что высота ступеньки составляет, примерно, 1,0 - 1,5 мкм.

19. Оптический датчик по п.1, отличающийся тем, что объектив имеет ступеньку, которая образуется в области, где кольцевая линзовая зона и наружная зона соприкасаются друг с другом, и эта ступенька приводит к тому, что разность световых путей между световым пучком, прошедшим через внутреннюю зону объектива, и световым пучком, прошедшим через кольцевую линзовую зону, имеет целое кратное число длин волн света, излученного из источника света, во время воспроизведения информации со второго оптического носителя записи.

20. Объектив, совместимый, по меньшей мере, с двумя подложками с соответственно разной толщиной и поверхностями информационной записи, которые хранят информацию, содержащий внутреннюю зону, кольцевую линзовую зону и наружную зону с центром в вершине, причем кольцевая линзовая зона имеет кольцеобразную форму и отделяет внутреннюю зону от наружной зоны, отличающийся тем, что внутренняя зона, кольцевая линзовая зона и наружная зона имеют асферические формы поверхностей, чтобы фокусировать свет, прошедший через внутреннюю зону и наружную зону, в единое световое пятно, посредством которого информация считывается с поверхности информационной записи первой из, по меньшей мере, двух подложек, которая имеет первую толщину, и чтобы рассеивать свет, прошедший через кольцевую линзовую зону, образованную между внутренней зоной и наружной зоной, так, чтобы этот рассеянный свет не фокусировался на поверхности информационной записи первой подложки, когда должна использоваться эта первая подложка, и чтобы фокусировать свет, прошедший через внутреннюю зону и кольцевую линзовую зону в единое световое пятно, посредством которого информация считывается с поверхности информационной записи второй из, по меньшей мере, двух подложек, которая имеет вторую толщину больше, чем первая толщина, и чтобы рассеивать свет, прошедший через наружную зону так, чтобы этот рассеянный свет не фокусировался на поверхности информационной записи второй подложки, когда должна использоваться эта вторая подложка.

21. Объектив по п.20, отличающийся тем, что разность Z между фокусным расстоянием кольцевой линзовой зоны и фокусным расстоянием внутренней зоны является той же самой, что и величина расфокусировки, определяемая следующим соотношением:
Z = -(2W₄₀)/(NA)²,
где NA является числовой апертурой во внутренней зоне, а W₄₀ является коэффициентом сферических искажений, когда должна использоваться вторая подложка.

22. Объектив по п.20, отличающийся тем, что он имеет ступеньку, которая образуется в области, где кольцевая линзовая зона и внутренняя зона соприкасаются друг с другом, и эта ступенька приводит к тому, что разность световых путей между светом, прошедшим через внутреннюю зону объектива, и светом, прошедшим через кольцевую линзовую область, имеет целое кратное число длин волн светового пучка, излученного из источника света, когда должна использоваться вторая подложка.

23. Объектив по п.20, отличающийся тем, что он имеет ступеньку, которая образуется в области, где кольцевая линзовая зона и наружная зона соприкасаются друг с другом, и эта ступенька приводит к тому, что разность световых путей между светом, прошедшим через внутреннюю зону объектива, и светом, прошедшим через кольцевую линзовую область, имеет целое кратное число длин волн светового пучка, излученного из источника света, когда должна использоваться вторая подложка.

24. Оптический датчик в оптическом устройстве, совместимый с дисками различной толщины, содержащий источник света для излучения светового пучка, объектив, обращенный к одному из этих дисков, который помещен в оптическое устройство, при этом объектив имеет область пропускания света, поделенную соответственно на внутреннюю, кольцевую линзовую и наружную зоны, соответствующие ближней осевой зоне, промежуточной осевой зоне и дальней осевой зоне падающего света, отличающийся тем, что кривизны центральной и периферийной зон оптимизированы для одного диска, если этот один диск имеет первую толщину, а кривизна кольцевой зоны оптимизирована для одного диска, если этот один диск имеет вторую толщину больше, чем первая толщина, фотодетектор для детектирования светового пучка, отраженного от этого одного диска, разделительный блок для отделения падающего светового пучка, прошедшего от источника света, от отраженного светового пучка, отраженного одним диском.

25. Оптический датчик по п.24, отличающийся тем, что внутренняя зона имеет значение NA числовой апертуры, согласно следующему уравнению:
0,8 размер пятна;
где представляет собой длину волны светового пучка, излученного от источника света, а размер пятна представляет собой размер пятна, которое образует на одном диске световой пучок, прошедший через объектив.

26. Оптический датчик по п.25, отличающийся тем, что длина волны составляет 650 нм, а NA составляет, по меньшей мере, 0,37.

27. Оптический датчик по п.24, отличающийся тем, что кольцевая линзовая зона имеет асферическую форму поверхности, посредством которой эта кольцевая линзовая зона корректирует оптические искажения светового пучка от источника света, проходящего через датчик, в положении фокуса внутренней зоны.

28. Оптический датчик по п.27, отличающийся тем, что объектив имеет коэффициент W₂₀ расфокусировки, который минимизирует оптические искажения, согласно следующему уравнению:
W₂₀ = -W₄₀,
где W₄₀ представляет собой коэффициент сферических искажений, получающихся из-за разности первой и второй толщин.

29. Оптический датчик по п.28, отличающийся тем, что значение Z расфокусировки объектива следует уравнению
Z = -(2W₄₀)/(NA)²= -8,3 мкм;
где NA представляет собой числовую апертуру внутренней зоны.

30. Оптический датчик по п.24, отличающийся тем, что ширина кольцевой линзовой зоны образует, по меньшей мере, 10% поверхности падения объектива, через которую проходит свет от источника света.

31. Оптический датчик по п.24, отличающийся тем, что ширина кольцевой линзовой зоны лежит между примерно 100 и примерно 300 мкм.

32. Оптический датчик по п.24, отличающийся тем, что поверхность кольцевой линзовой зоны выступает от поверхности внутренней и наружной зон.

33. Оптический датчик по п.24, отличающийся тем, что поверхность кольцевой линзовой зоны является выемкой в поверхности внутренней и наружной зон.

34. Оптический датчик по п.24, отличающийся тем, что поверхность кольцевой линзовой зоны образует ступеньку с поверхностью одной из внутренней и наружной зон.

35. Оптический датчик по п.34, отличающийся тем, что поверхность кольцевой линзовой зоны образует ступеньку с поверхностью внутренней зоны, причем эта ступенька имеет такое значение, что разность световых путей между светом, прошедшим через внутреннюю зону, и светом, прошедшим через кольцевую линзовую зону, является целым кратным длин волн света, излученного от источника света.

36. Оптический датчик по п.34, отличающийся тем, что поверхность кольцевой линзовой зоны образует ступеньку с поверхностью наружной зоны, причем эта ступенька имеет такое значение, что разность световых путей между светом, прошедшим через внутреннюю зону, и светом, прошедшим через кольцевую линзовую зону, является целым кратным длин волн света, излученного от источника света.

37.Оптический датчик по п.34, отличающийся тем, что он дополнительно содержит коллимирующую линзу, размещенную в линейном тракте между объективом и фотоэлементом, для коллимирования падающего светового пучка, отделенного разделительным блоком, и для передачи отраженного от одного диска светового пучка к разделительному блоку, и линзу фотоэлемента для фокусирования отраженного светового пучка, проходящего через разделительный блок к фотодетектору, при этом разделительный блок представляет собой расщепитель пучка.

38. Оптический датчик по п.24, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок, на котором рядом друг с другом размещены источник света и фотодетектор, разделительный блок, являющийся голографическим расщепителем пучка, и коллимирующую линзу для коллимирования светового пучка, проходящего через голографический расщепитель пучка от источника света, и для передачи отраженного светового пучка от одного диска к голографическому расщепителю пучка, при этом голографический расщепитель пучка направляет отраженный световой пучок к фотодетектору.

39. Оптический датчик по п.38, отличающийся тем, что он дополнительно содержит четвертьволновую пластину, размещенную между голографическим расщепителем пучка и коллимирующей линзой.

40. Оптический датчик по п.38, отличающийся тем, что голографический расщепитель пучка представляет собой поляризационную голограмму.

41. Оптический датчик по п.34, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок, на котором рядом друг с другом размещены источник света и фотодетектор, разделительный блок, являющийся голографическим расщепителем пучка, и коллимирующую линзу для коллимирования светового пучка, проходящего через голографический расщепитель пучка от источника света, и для передачи отраженного от одного диска светового пучка к голографическому расщепителю пучка, при этом голографический расщепитель пучка направляет отраженный световой пучок к фотодетектору.

42. Оптический адаптерный прибор в оптическом устройстве для считывания информации с оптического носителя записи, содержащий первый источник света для излучения первого светового пучка, отличающийся тем, что предусмотрены второй источник света для излучения второго светового пучка, причем в данное время только первый или второй источник света излучает соответственно первый или второй световые пучки, объектив для приема первого или второго светового пучка, излученного от соответствующего первого или второго источника света, и для фокусирования первого или второго светового пучка, излучаемого к оптическому носителю записи, и пропускания светового пучка, отраженного от оптического носителя записи, а также фотодетектор для приема светового пучка, отраженного от оптического носителя записи и проходящего через объектив, для воспроизведения информации.

43. Оптический адаптерный прибор по п.42, отличающийся тем, что первый источник света излучает первый световой пучок, если оптический носитель записи имеет первую толщину, а второй источник света излучает второй световой пучок, если оптический носитель записи имеет вторую толщину больше, чем первая толщина.

44. Оптический адаптерный прибор по п.42, отличающийся тем, что первый световой пучок имеет первую частоту, а второй световой пучок имеет вторую частоту, отличную от первой частоты.

45. Оптический адаптерный прибор по п.43, отличающийся тем, что первый световой пучок имеет первую частоту, а второй световой пучок имеет вторую частоту, отличную от первой частоты.

46. Оптический адаптерный прибор по п.42, отличающийся тем, что объектив представляет собой единственную линзу.

47. Оптический адаптерный прибор по п.42, отличающийся тем, что объектив включает в себя пропускающую свет область, поделенную на внутреннюю, кольцевую линзовую и наружную зоны, причем кривизны центральной и периферийной зон оптимизированы для оптического носителя записи, если этот оптический носитель записи имеет первую толщину, а кривизна кольцевой зоны оптимизирована для оптического носителя записи, если этот оптический носитель записи имеет вторую толщину больше, чем первая толщина.

48. Оптический адаптерный прибор по п.42, отличающийся тем, что объектив включает в себя пропускающую свет область, поделенную на внутреннюю, кольцевую линзовую и наружную зоны, причем кривизны центральной и периферийной зон оптимизированы для оптического носителя записи, если этот оптический носитель записи имеет первую толщину, а кривизна кольцевой зоны оптимизирована для оптического носителя записи, если этот оптический носитель записи имеет вторую толщину.

49. Оптический адаптерный прибор по п.47, отличающийся тем, что поверхность кольцевой линзовой зоны образует ступеньку с поверхностью одной из внутренней и наружной зон.

50. Оптический адаптерный прибор по п.48, отличающийся тем, что поверхность кольцевой линзовой зоны образует ступеньку с поверхностью одной из внутренней и наружной зон.

51. Оптический адаптерный прибор по п.42, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый расщепитель пучка для передачи первого светового пучка от первого источника света и для отражения второго светового пучка от второго источника света, второй расщепитель пучка для передачи первого светового пучка, прошедшего через первый расщепитель пучка, и второго светового пучка, отраженного первым расщепителем пучка, и коллимирующую линзу для коллимирования первого светового пучка и отраженного второго светового пучка, прошедшего через второй расщепитель пучка, и передачи коллимированного светового пучка к объективу, причем второй расщепитель пучка отражает первый и второй световые пучки, отраженные от оптического носителя записи.

52. Оптический адаптерный прибор по п.49, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый расщепитель пучка для передачи первого светового пучка от первого источника света и для отражения второго светового пучка от второго источника света, второй расщепитель пучка для передачи первого светового пучка, прошедшего через первый расщепитель пучка, и второго светового пучка, отраженного первым расщепителем пучка, и коллимирующую линзу для коллимирования первого светового пучка и отраженного второго светового пучка, прошедшего через второй расщепитель пучка, и передачи коллимированного светового пучка к объективу, причем второй расщепитель пучка отражает первый и второй световые пучки, отраженные от оптического носителя записи.

53. Оптический адаптерный прибор по п.42, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый расщепитель пучка для отражения первого светового пучка от первого источника света, второй расщепитель пучка для передачи первого светового пучка, отраженного первым расщепителем пучка, и отражения второго светового пучка, отраженного первым расщепителем пучка, и коллимирующую линзу для коллимирования первого светового пучка и отраженного второго светового пучка, прошедшего через второй расщепитель пучка, и передачи коллимированного светового пучка к объективу, причем первый и второй расщепители пучка передают первый и второй световые пучки, отраженные от оптического носителя записи, к фотодетектору.

54. Оптический адаптерный прибор по п.49, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый расщепитель пучка для отражения первого светового пучка от первого источника света, второй расщепитель пучка для передачи первого светового пучка, отраженного первым расщепителем пучка, и отражения второго светового пучка, отраженного первым расщепителем пучка, и коллимирующую линзу для коллимирования первого светового пучка и отраженного второго светового пучка, прошедшего через второй расщепитель пучка, и передачи коллимированного светового пучка к объективу, причем первый и второй расщепители пучка передают первый и второй световые пучки, отраженные от оптического носителя записи.

55. Оптический адаптерный прибор в оптическом устройстве для считывания информации с оптического носителя записи, содержащий первый источник света для излучения первого светового пучка, отличающийся тем, что предусмотрены второй источник света для излучения второго светового пучка, причем в данное время только один из первого и второго источников света излучает соответственно первый или второй световой пучок, и объектив для приема одного из первого и второго световых пучков, излученных от соответствующего первого или второго источника света, и для фокусирования одного из первого и второго световых пучков, излучаемых к оптическому носителю записи, и пропускания светового пучка, отраженного от оптического носителя записи, а также первый фотодетектор для приема первого светового пучка, отраженного от оптического носителя записи и проходящего через объектив, для воспроизведения информации и второй фотодетектор для приема второго светового пучка, отраженного от оптического носителя записи и проходящего через объектив, для воспроизведения информации.

56. Оптический адаптерный прибор по п.55, отличающийся тем, что первый источник света излучает первый световой пучок, если оптический носитель записи имеет первую толщину, а второй источник света излучает второй световой пучок, если оптический носитель записи имеет вторую толщину больше, чем первая толщина.

57. Оптический адаптерный прибор по п.56, отличающийся тем, что первый световой пучок имеет первую частоту, а второй световой пучок имеет вторую частоту, отличную от первой частоты.

58. Оптический адаптерный прибор по п.55, отличающийся тем, что объектив включает в себя пропускающую свет область, поделенную на внутреннюю, кольцевую линзовую и наружную зоны, причем кривизны центральной и периферийной зон оптимизированы для оптического носителя записи, если этот оптический носитель записи имеет первую толщину, а кривизна кольцевой зоны оптимизирована для оптического носителя записи, если этот оптический носитель записи имеет вторую толщину больше, чем первая толщина.

59. Оптический адаптерный прибор по п.58, отличающийся тем, что поверхность кольцевой линзовой зоны образует ступеньку с поверхностью одной из внутренней и наружной зон.

60. Оптический адаптерный прибор по п.49, отличающийся тем, что дополнительно содержит расщепитель пучка для передачи первого светового пучка от первого источника света и для отражения второго светового пучка от второго источника света, коллимирующую линзу для коллимирования первого светового пучка, прошедшего через расщепитель пучка, и второго светового пучка, отраженного вторым расщепителем пучка, и передачи коллимированного светового пучка к объективу, причем расщепитель пучка передает первый световой пучок, отраженный от оптического носителя записи, к первому фотодетектору и отражает второй световой пучок, отраженный от оптического носителя записи, ко второму фотодетектору.

61. Объектив для использования в оптическом устройстве, совместимом с различными типами оптических носителей памяти, имеющий множество частей с различными оптическими характеристиками, причем одна часть из множества частей объектива фокусирует световой пучок на один из носителей памяти независимо от типа оптического носителя памяти, отличающийся тем, что множество частей объектива включает в себя первую часть для фокусирования светового пучка, излученного от источника света, на одном оптическом носителе памяти независимо от толщины этого одного оптического носителя памяти; вторую часть для фокусирования светового пучка, излученного от источника света, на одном оптическом носителе памяти, если оптический носитель памяти имеет первую заранее заданную толщину, и третью часть для фокусирования светового пучка, излученного от источника света, на одном оптическом носителе памяти, если оптический носитель памяти имеет вторую заранее заданную толщину, которая отлична от первой заранее заданной толщины, и поверхность второй части образует перепад с поверхностью одной из первой и третьей частей.

62. Оптический датчик по п.61, отличающийся тем, что поверхность второй части образует ступеньку с поверхностью первой части, причем ступенька представляет собой такую величину, что разность световых путей между светом, проходящим через первую часть, и светом, проходящим через вторую часть, является целым кратным длин волн светового пучка, излученного от источника света.

63. Оптический датчик по п.61, отличающийся тем, что поверхность второй части образует ступеньку с поверхностью третьей части, причем ступенька представляет собой такую величину, что разность световых путей между светом, проходящим через первую часть, и светом, проходящим через вторую часть, является целым кратным длин волн светового пучка, излученного от источника света.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16