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DE3686080T2 - Optische koepfe. - Google Patents

Optische koepfe.

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Publication number
DE3686080T2
DE3686080T2 DE8686302591T DE3686080T DE3686080T2 DE 3686080 T2 DE3686080 T2 DE 3686080T2 DE 8686302591 T DE8686302591 T DE 8686302591T DE 3686080 T DE3686080 T DE 3686080T DE 3686080 T2 DE3686080 T2 DE 3686080T2
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DE
Germany
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optical
half mirror
optical element
optical head
photodetector
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DE8686302591T
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Tomoyuki C O Sony Corpo Ishida
Akira C O Sony Corpor Nakamura
Hiroshi C O Sony Corpor Oinoue
Kenji C O Sony Corpor Shintani
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • G11B7/0909—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only by astigmatic methods
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Köpfe, beispielsweise zur Benutzung in einem optischen Aufzeichnungs/ Wiedergabe-Gerät.
  • Ein optischer Kopf strahlt Lichtstrahlen auf ein optisches Aufzeichnungsmedium, während er auf dieses fokussiert ist, und erfaßt Lichtstrahlen, die von diesem reflektiert werden. Aus diesem Grund müssen, wenn ein derartiger optischer Kopf benutzt wird, die Strahlen in unterschiedliche Richtungen laufend zerlegt werden, wenn sie sich vorwärts und rückwärts ausbreiten, und es muß ein Fokussierungsfehler erfaßt werden.
  • Fig. 1 zeigt einen ersten bereits vorgeschlagenen optischen Kopf 1, der ein kubisches Prisma 2, das durch Kombinieren rechtwinkliger Prismen gebildet ist und als Strahlteiler dient, und eine zylindrische Linse 4 umfaßt, die als ein optisches Element zum Erzeugen eines Astigmatismus zum Erfassen eines Fokussierungsfehlers wirkt.
  • Lichtstrahlen, die von einer Lichtquelle 5 emittiert werden, verlaufen durch das kubische Prisma 2, eine Kollimatorlinse 7 und eine Objektivlinse 8 und treffen auf ein optisches Aufzeichnungsmedium 11. Die Strahlen 6, die von dem optischen Aufzeichnungsmedium reflektiert sind, verlaufen dann durch die Objektivlinse 8 und die Kollimatorlinse 7 und werden durch das Prisma 2 reflektiert, um durch die zylindrischen Linse 4 auf einen Photodetektor 12 zu treffen.
  • Fig. 2 zeigt einen zweiten bereits vorgeschlagenen optischen Kopf 13, der in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 59-167863 offenbart ist. Der optische Kopf 13 ähnelt in gewissem Maße dem optischen Kopf 1, der in Fig. 1 gezeigt ist. Indessen wird ein plattenähnlicher Halbspiegel 14 anstelle des kubischen Prismas und der zylindrischen Linse 4 benutzt. Der Halbspiegel 14 ist durch Bilden eines durchscheinenden Films auf einer Oberfläche einer lichtdurchlässigen Paralleloberflächenplatte gewonnen. Der Halbspiegel 14 ist so angeordnet, daß er in bezug auf konvergierende Lichtstrahlen 6 geneigt ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, so daß die Strahlen 6, die durch den Halbspiegel 14 verlaufen, einen Astigmatismus verursachen. In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß der Halbspiegel sowohl die Strahlzerlegungsfunktion als auch eine Funktion zum Erzeugen eines Astigmatismus zum Erfassen eines Fokussierungsfehlers ausführt.
  • In dem ersten bereits vorgeschlagenen optischen Kopf 1 sind viele optische Elemente (d. h. zwei Dreieckprismen, die das kubische Prisma 2 bilden, und die zylindrische Linse 4) zum zerlegen der Strahlen 6 und zum Erfassen des Fokussierungsfehlers erforderlich. Daher erfordern diese einzelnen Teile und deren Zusammenbau eine hohe Präzision, was zu erhöhten Kosten des optischen Kopfes 1 führt.
  • Im Gegensatz dazu können, da der zweite bereits vorgeschlagene optische Kopf 13 nur eine kleine Anzahl von optischen Elementen erfordert, dessen Kosten verringert werden. Indessen erzeugt in dem optischen Kopf 13 der Halbspiegel 14 zusätzlich zu dem Astigmatismus einen Abbildungsfehler.
  • Fig. 3A bis Fig. 3C zeigen
  • Formen des Strahls 6, der auf den Photodetektor 12 des optischen Kopfes 13 trifft, wenn Linsen, die numerische Apertur- (NA-)Werte von 0.47 und 0.14 haben, für die Objektivlinse 8 bzw. die Kollimatorlinse 7 benutzt werden, ein 3 mm dickes optisches Glas SF11 für die Paralleloberflächenplatte für den Halbspiegel 14 benutzt wird und die Neigung des Halbspiegels 14 in bezug auf die optische Achse der Strahlen 6 zu 45º eingestellt ist.
  • Fig. 3A bis Fig. 3C zeigen
  • Fälle, in denen das optische Aufzeichnungsmedium in Richtung auf den optischen Kopf 13 von einer In-Fokus-Position einen Abstand von 10 um aufweist, wobei das Aufzeichnungsmedium 11 bei der In-Fokus-Position angeordnet ist und wobei das Aufzeichnungsmedium von der In-Fokus-Position in einer Richtung fort von dem optischen Kopf 13 einen Abstand von 10 um aufweist. Wie am besten aus Fig. 3A, Fig. 3B u. Fig. 3C ersichtlich, liegt ein Lichtfleck, der durch die Strahlen 6 gebildet ist, nicht symmetrisch um das Zentrum von lichterfassenden Teilen bis herum, die den Photodetektor 12 bilden, und zwar aufgrund des Abbildungsfehler, der in den Strahlen 6 erzeugt wird, die auf den Photodetektor 12 treffen.
  • Wenn auf diese Weise ein Abbildungsfehler erzeugt wird, treten verschiedene Probleme in dem optischen Kopf 12 auf. Beispielsweise wird, wenn der Lichtfleck der Strahlen 6 aus irgendwelchen Gründen auf dem Photodetektor 12 bewegt wird, ein erlaubter Bereich der Ablenkung des Strahl-Lichtflecks verengt.
  • Zusätzlich wird, wenn nur die Objektivlinse 8 während einer Spurverfolgungsservosteuerung bewegt wird, ein erlaubter Bereich der Abweichung des Lichtflecks der Strahlen 6, d. h. derjenige der Objektivlinse 8, verengt.
  • Wenn ein Spurverfolgungsfehlersignal von einem einzigen Lichtfleck der Strahlen 6 gewonnen wird, wird die Abhängigkeit des Signals auf dem Aufzeichnungsmedium 11 zu einem beträchtlichen Ausmaß zusätzlich zu den zuvor erläuterten zwei Problemen, ausgesetzt, und das sich ergebende Signal wird destabilisiert.
  • Diese Probleme verringern den Ausführungsspielraum des optischen Kopfes 13, der betreffenden optischen Elementen zugeordnet ist (beispielsweise nicht nur dem Halbspiegel 14, sondern auch einem nichtsensitiven Band des Photodetektors 12), eines optischen Systems, eines Spurverfolgungsfehlersignal-Erfassungsverfahrens, ein Servoverfahrens usw. Zusätzlich wird ausserdem die Zuverlässigkeit des optischen Kopfs herabgesetzt.
  • In der Europäischen Patentanmeldung EP-A-0 047 029 ist eine Lösung zur Korrektur des Abbildungsfehlers durch Benutzen einer Platte vorgeschlagen, die ein Substrat umfaßt, das eine dielektrische Schicht enthält, die ihre Dicke verändert, um die Differenzen in den Weglängen zu kompensieren. Die Platte wird senkrecht zu der optischen Hauptachse eines Systems aus optischen Elementen in einer Einrichtung zum Verarbeiten optischer Information eingesetzt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein optischer Kopf vorgesehen der umfaßt: eine Kollimatorlinse, eine Objektivlinse, einen Photodetektor, einen plattenähnlichen Halbspiegel, der vorgesehen ist, um einen Strahl aus einer Lichtquelle derart auf die Kollimatorlinse zu reflektieren, daß der Strahl durch die Kollimatorlinse und die Objektivlinse auf ein optisches Aufzeichnungsmedium trifft und durch die Objektivlinse, die Kollimatorlinse und den Halbspiegel zurückkehrt, um auf den Photodetektor zu treffen, wobei der Durchgang des zurückkehrenden Strahls durch den Halbspiegel einen Astigmatismus erzeugt, und ein plattenähnliches Element zum Korrigieren eines Linsenfehlers, welcher optische Kopf dadurch gekennzeichnet ist, daß der Halbspiegel und das optische Element in Ebenen angeordnet sind, die einander durchschneiden, so daß die Winkelpolaritäten des Halbspiegels und des optischen Elements in bezug auf eine optische Achse des Strahls einander entgegengesetzt sind, und daß der Halbspiegel und das optische Element derart angeordnet sind, daß der zurückkehrende Strahl, nachdem er den Halbspiegel durchlaufen hat, durch das optische Element auf den Photodetektor trifft, um auf diese Weise den Linsenfehler zu eliminieren.
  • Der plattenähnliche Halbspiegel dient als ein Strahlzerleger und erzeugt einen Astigmatismus, beispielsweise zum Erfassen eines Fokussierungsfehlers, und ein Abbildungsfehler, der durch den plattenähnlichen Halbspiegel erzeugt ist, kann durch ein optisches Element zum Korrigieren desselben korrigiert werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen anhand eines verdeutlichenden, jedoch nicht einschränkenden Beispiels mittels der Figuren beschrieben, wobei in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
  • Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines ersten bereits vorgeschlagenen optischen Kopfes, der zuvor beschrieben ist.
  • Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht eines zweiten bereits vorgeschlagenen optischen Kopfes.
  • Fig. 3A bis Fig. 3C zeigen Draufsichten, die einen Strahl-Lichtfleck auf einem Photodetektor in dem zweiten bereits vorgeschlagenen optischen Kopf darstellen.
  • Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht eines optischen Kopfes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines Halbspiegels in dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht eines optischen Elements in dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Fig. 7A bis Fig. 7C zeigen Draufsichten eines Strahl-Lichtflecks auf einem Photodetektor in dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht eines optischen Kopfes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht eines optischen Elements in dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Fig. 4 zeigt einen ersten optischen Kopf 21 als Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, der im wesentlichen dieselbe Anordnung wie diejenige des ersten und des zweiten bereits vorgeschlagenen optischen Kopfes 1 u. 13 mit der Ausnahme hat, daß ein Halbspiegel 22 und ein optisches Element 23 anstelle des kubischen Prismas 2 und der zylindrischen Linse 4 (Fig. 1) oder des Halbspiegels 14 (Fig. 2) benutzt wird.
  • Wie in Fig. 5 gezeigt, ist der Halbspiegel durch Bilden eines Mehrschicht-Abscheidungsfilms 25 auf einer Oberfläche einer Paralleloberflächen-Glasplatte 24 und durch Bilden eines eine Reflexion verhindernden Films 26 auf der anderen Oberfläche derselben hergestellt. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist das optische Element 23 durch Bilden eines eine Reflexion verhindernden Films 28 und 29 auf zwei Oberflächen einer Paralleloberflächen- Glasplatte 27 aus demselben Material und mit derselben Dicke wie die Glasplatte 24 hergestellt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind der Halbspiegel 22 und das optische Element 23 geneigt angeordnet, um Winkelpolaritäten aufzuweisen, die einander in bezug auf die optische Achse des Strahls 6 entgegengesetzt sind. Der Halbspiegel 22 und das optische Element 23 sind in Ebenen angeordnet, die sich einander durchschneiden.
  • In dem optischen Kopf 21 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Strahlen 6 von der Lichtquelle 5 emittiert und durch den Mehrschicht-Abscheidungsfilm 25 des Halbspiegels 22 reflektiert, verlaufen durch eine Kollimatorlinse 7 und eine Objektivlinse 8 und fallen dann auf ein optisches Aufzeichnungsmedium 11. Die Strahlen 6 werden dann durch das Aufzeichnungsmedium 11 reflektiert und verlaufen durch die Objektivlinse 8, die Kollimatorlinse 7, den Abscheidungsfilm 25, die Glasplatte 24 und das optische Element 23 und treffen dann auf einen Photodetektor 12.
  • In diesem Fall fällt, wie aus Fig. 4 ersichtlich, die optische Achse der Strahlen 6 zwischen dem optischen Element 23 und dem Photodetektor 12 im wesentlichen mit derjenigen der Strahlen 6 zwischen dem Aufzeichnungsmedium 11 und dem Halbspiegel 22 zusammen, weil die Strahlen 6 das optische Element 23 durchlaufen haben.
  • Wenn die Strahlen 6 Halbspiegel 22 und das optische Element 23 durchlaufen, werden gleiche Beträge des Astigmatismus und des Abbildungsfehlers darin in Übereinstimmung mit demselben Prinzip erzeugt, das sie in dem Halbspiegel 14 erzeugt, der in dem zuvor vorgeschlagenen Kopf 3, der in Fig. 2 gezeigt ist, benutzt wird. Wie zuvor beschrieben, sind indessen der Halbspiegel 22 und das optische Element 23 so geneigt, daß sie entgegengesetzte Winkelpolaritäten in bezug auf die optische Achse der Strahlen 6 haben. Daher sind der Astigmatismus, der in dem Halbspiegel 22 erzeugt wird, und der Astigmatismus, der in dem optischen Element erzeugt wird, in dieselbe Richtung gerichtet, jedoch sind Abbildungsfehler, die in dem Halbspiegel 22 und dem optischen Element 23 erzeugt werden, in entgegengesetzte Richtungen gerichtet.
  • Als Ergebnis kann der Abbildungsfehler aus den Strahlen 6 beseitigt (oder zumindest verringert) werden, die durch das optische Element 23 verlaufen, und der Astigmatismus darin wird verglichen mit den Strahlen, die durch den Halbspiegel 22 verlaufen, verdoppelt.
  • Fig. 7A, Fig. 7B u. Fig. 7C zeigen Strahl-Lichtflecken der Strahlen 6, die auf den Photodetektor 12 fallen, wenn in dem optischen Kopf 21 dieselben Linsen wie in dem herkömmlichen optischen Kopf 13 für die Objektivlinse 8 und die Kollimatorlinse 7 benutzt werden, 1.5 mm dicke Glasplatten SF11 für die Glasplatten 24 u. 27 benutzt werden und der Halbspiegel 22 und das optische Element 23 um +45º bzw. -45º in bezug auf die optische Achse der Strahlen 6 geneigt sind. Fig. 7A, Fig. 7B u. Fig. 7C entsprechen Fig. 3A, Fig. 3B u. Fig. 3C, die die Strahl-Lichtflecken für den zweiten zuvor vorgeschlagenen optischen Kopf 13 zeigen.
  • Wie aus Fig. 7A, Fig. 7B u. Fig. 7C ersichtlich, sind die Strahl-Lichtflecken der Strahlen 6 symmetrisch um das Zentrum von lichterfassenden Teilen bis angeordnet, die den Photodetektor 12 bilden. Dies verdeutlicht, daß der Abbildungsfehler aus den Strahlen 6, die auf den Photodetektor 12 treffen, beseitigt ist.
  • Ein Fokussierungsfehlersignal wird durch Berechnen von
  • (a + c) - (b + d) gewonnen, wobei a bis d Erfassungsausgangssignale von den lichterfassenden Teilen bis sind, und ein Wiedergabesignal kann durch Berechnen von
  • (a + b + c + d) gewonnen werden.
  • Fig. 8 zeigt einen zweiten optischen Kopf 31 als Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, der im wesentlichen dieselbe Anordnung wie diejenige des optischen Kopfes 21 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat, jedoch mit der Ausnahme, daß ein optisches Element 32 anstelle des optischen Elements 23 benutzt wird.
  • Das optische Element 32 ist in mehr Einzelheiten in Fig. 9 gezeigt. Wie in Fig. 9 gezeigt, ist auf einer Oberfläche einer Paralleloberflächen-Glasplatte 33 desselben Materials wie die Glasplatte 24 des ersten Ausführungsbeispiels und mit der halben Dicke von dieser ein eine Reflexion verhindernder Film 34 ausgebildet, und auf der anderen Oberfläche derselben ist ein eine Reflexion verhindernder Film 35 ausgebildet.
  • Wie besser aus Fig. 8 ersichtlich, ist der optische Kopf 31, der das optische Element 32 hat, von verringerter Dicke in einer Richtung senkrecht zu dem optischen Aufzeichnungsmedium 11.
  • Es sei angemerkt, daß die zuvor beschriebenen optischen Köpfe 21 u. 31 einfach bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind, die beispielhaft beschrieben ist. Materialien, Dicken, Neigungen und dgl. des Halbspiegels 22 und der optischen Elemente 23 u. 32 sind nicht auf solche der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern können innerhalb von Bereichen verändert werden, die die Bedingungen zur Korrektur des Abbildungsfehlers erfüllen.
  • In optischen Köpfen, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor beschrieben ist, darstellen, dient ein plattenähnlicher Halbspiegel als ein Strahlzerleger und erzeugt einen Astigmatismus zum Erfassen eines Fokussierungsfehlers. Ein Abbildungsfehler, der in dem plattenähnlichen Halbspiegel erzeugt wird, kann durch ein optisches Element zum Korrigieren desselben korrigiert werden. Daher kann ein kostengünstiger, hochzuverlässiger optischer Kopf geschaffen werden.

Claims (6)

1. Optischer Kopf (21; 31), der umfaßt:
- eine Kollimatorlinse (7),
- eine Objektivlinse (8),
- einen Photodetektor (12),
- einen plattenähnlichen Halbspiegel (22), der vorgesehen ist, um einen Strahl (6) aus einer Lichtquelle (5) derart auf die Kollimatorlinse (7) zu reflektieren, daß der Strahl durch die Kollimatorlinse (7) und die Objektivlinse (8) auf ein optisches Aufzeichnungsmedium (11) trifft und durch die Objektivlinse (8), die Kollimatorlinse (7) und den Halbspiegel (22) zurückkehrt, um auf den Photodetektor (12) zu treffen, wobei der Durchgang des zurückkehrenden Strahls durch den Halbspiegel (22) einen Astigmatismus erzeugt, und
- ein plattenähnliches Element (23; 32) zum Korrigieren eines Linsenfehlers,
welcher optische Kopf dadurch gekennzeichnet ist,
daß der Halbspiegel (22) und das optische Element (23; 32) in Ebenen angeordnet sind, die einander durchschneiden, so daß die Winkelpolaritäten des Halbspiegels (22) und des optischen Elements (23; 32) in bezug auf eine optische Achse des Strahls (6) einander entgegengesetzt sind, und
daß der Halbspiegel (22) und das optische Element (23; 32) derart angeordnet sind, daß der zurückkehrende Strahl, nachdem er den Halbspiegel (22) durchlaufen hat, durch das optische Element (23; 32) auf den Photodetektor (12) trifft, um auf diese Weise den Linsenfehler zu eliminieren.
2. Optischer Kopf nach Anspruch 1, bei dem das optische Element (23; 32) bewirkt, daß eine optische Achse zwischen dem optischen Element und dem Photodetektor (12) im wesentlichen mit der optischen Achse zwischen dem Aufzeichnungsmedium (11) und dem Halbspiegel (22) zusammenfällt.
3. Optischer Kopf nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das optische Element (23) eine erste Oberfläche (28), die wirksam ist, um den Strahl, der durch diese auf das optische Element trifft, zu übertragen, und eine zweite Oberfläche (29) aufweist, die parallel zu der ersten Oberfläche (28) liegt und wirksam ist, um den Strahl, der durch die erste Oberfläche (28) übertragen ist, zu übertragen.
4. Optischer Kopf nach Anspruch 1, bei dem das optische Element (32) eine erste Oberfläche (34), die wirksam ist, um den Strahl, der durch diese auf das optische Element auftrifft, zu übertragen, und eine zweite Oberfläche (35) aufweist, die parallel zu der ersten Oberfläche (34) liegt und wirksam ist, um den Strahl, der durch die erste Oberfläche (34) übertragen ist, zu reflektieren.
5. Optischer Kopf nach Anspruch 4, bei dem ein Material des optischen Elements (32) dasselbe wie ein Material des Halbspiegels (22) ist und die Dicke des optischen Elements (32) die Hälfte der Dicke des Halbspiegels (22) beträgt.
6. Optischer Kopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das optische Element (23) und der Halbspiegel (22) aus demselben Material bestehen und gleiche Dicken aufweisen.
DE8686302591T 1985-04-09 1986-04-08 Optische koepfe. Expired - Lifetime DE3686080T2 (de)

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