NL1007179C2

NL1007179C2 - Optisch opneemstelsel.

Info

Publication number: NL1007179C2
Application number: NL1007179A
Authority: NL
Inventors: Yang-Oh Choi
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1998-07-08
Also published as: JPH10112054A; US5905254A; CN1181537A; FR2754096A1; NL1007179A1; FR2754096B1

Description

Titel: Optisch opneemstelsel.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een optisch opneemstelsel voor het lezen van informatie-signalen, die zijn opgeslagen op een optische schijf met een registratieoppervlak, waarbij het optisch opneemstelsel 5 omvat: een orgaan voor het voortbrengen van een lichtbundel; een optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel; een orgaan voor het detecteren van het informatie-signaal buiten het registratieoppervlak van de optische schijf; en een objectieflens.

10 Een dergelijke inrichting is bekend uit het

Amerikaanse octrooischrift nr. 4.023.033. Het bezwaar van een dergelijk stelsel zijn het uitlijnen en de omvangrijke afmetingen en structuur ervan.

Er bestaat derhalve behoefte aan een optisch opneem-15 stelsel met gereduceerde afmetingen en met een eenvoudiger structuur, waarbij voorts de uitlijning gemakkelijker is dan bij het bekende systeem.

Het optisch opneemstelsel volgens de uitvinding wordt daartoe gekenmerkt, doordat de lichtbundel een P- en 20 een S-polarisatiecomponent omvat en dat het optische opneemstelsel voorts een 1/4λ plaatje omvat voor het veranderen van de polarisatiecomponent van de lichtbundel, die daardoor wordt doorgelaten; en dat het optische orgaan voor het splitsen van de lichtbundel is voorzien van een 25 eerste en tweede oppervlak, waarbij het eerste oppervlak één van de polarisatiecomponenten naar de optische schijf via het 1/4λ plaatje reflecteert en de andere component doorlaat en de lichtbundel doorlaat, die wordt gereflecteerd door de optische schijf, waarvan de polarisatie-30 component is omgezet in de andere polarisatiecomponent door heen en weer te gaan via het 1/4λ plaatje naar het tweede oppervlak, dat de lichtbundel, die daarop valt, reflecteert naar het detectieorgaan, waardoor het optische opneem- 1007179 2 stelsel de informatiesignalen buiten het registratie-oppervlak kan lezen.

Volgens een voordelig aspect van de uitvinding reflecteert het tweede oppervlak van het optische orgaan, 5 een deel van de veranderde invallende polarisatielicht- bundel naar het detectieorgaan, om het tweede oppervlak te laten dienen als meskant.

De onderhavige uitvinding zal nu aan de hand van de tekeningen en de beschrijving in het volgende nader worden 10 toegelicht, waarbij: fig. 1 een schematisch zijaanzicht toont van een bekende optische inrichting; fig. 2 een schematisch zijaanzicht toont van een optisch opneemstelsel met een bundelsplitser volgens een 15 eerste voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding; en fig. 3 een schematisch zijaanzicht toont van een optisch opneemstelsel met een bundelsplitser volgens een tweede voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding.

Eén van de gebruikelijke problemen in een optische 20 informatieregistratieschijf, bijvoorbeeld een laserschijf, heeft betrekking op het optreden van focusseringsfouten en er is reeds een astigmatische werkwijze voor het oplossen van het probleem voorgesteld.

In fig. 1 is een bekend optisch opneemstelsel 100 25 weergegeven dat gebruik maakt van de astigmatische methode zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift nr. 4.023.033. Het optische opneemstelsel 100 omvat een lichtbron 110, een bundelsplitser 120, een objectieflens 130, een optische informatieregistratieschijf 140 (hierna 30 aangeduid als optische schijf), een cilindrische lens 150 en een optische detector 160. In het stelsel 100 valt een lichtbundel 112, die wordt uitgezonden uit de lichtbron 110, bijvoorbeeld een laserdiode, op de bundelsplitser 120 en wordt gedeeltelijk gereflecteerd door een reflectie-35 oppervlak 122 dat daarin is opgenomen. Het licht dat wordt gereflecteerd door het reflectieoppervlak 122 wordt 1007179 3 gefocusseerd door de objectieflens 130 op een registratie-oppervlak 144 van de optische schijf 140 als een gefocus-seerde lichtbundel. De gefocusseerde lichtbundel, die wordt gereflecteerd door de optische schijf 140, wordt geconver-5 geerd door de objectieflens 130 en wordt gedeeltelijk doorgelaten via de bundelsplitser 120, astigmatisch gemaakt door passage ervan door de cilindrische lens 150 en valt daarna op een lichtopvang-oppervlak 162 van de optische detector 160, waarbij het lichtopvangoppervlak 162 is 10 verdeeld in vier vierkante foto-elektrische cellen (niet getekend) die een vierkant vormen. Elk van de foto-elektrische cellen brengt een uitgang voort in de vorm van een lichtintensiteitsmeting. Twee uitgangen uit twee foto-elektrische cellen die diagonaal tegenover elkaar zijn 15 geplaatst in het vierkante lichtopvangoppervlak worden naar een eerste opteller gezonden en die uit de andere twee foto-elektrische cellen worden naar een tweede opteller respectievelijk gezonden. De resultaten uit de eerste en tweede optellers worden vervolgens gezonden naar een 20 differentiaalversterker (niet getekend) die op zijn beurt een bijbehorende focusserings-fout opwekt door de twee uitgangen uit de eerste en tweede optellers te vergelijken, waarbij de focusseringsfout eenvoudigweg een verschil is tussen de twee uitgangen uit het paar optellers.

25 Daar de beeldvorm van de lichtflux op het lichtvang- oppervlak 162 van de optische detector 160 astigmatisch is, verandert deze afhankelijk van de relatieve positie van het registratieoppervlak 144 van de optische schijf 140 ten opzichte van een convergentiepunt 142 van de lichtbundel.

30 Om de verandering in de beeldvorm van de lichtflux te detecteren wordt de cilindrische lens 150 geplaatst tussen het convergentiepunt 142 en de optische detector 160 op een zodanige wijze dat de beeldvorm van de lichtflux op het lichtopvangoppervlak 162 cirkelvormig wordt wanneer de 35 lichtbundel exact gefocusseerd is (focusseringsfout nul) op het registratieoppervlak 144 en dit staat bekend in de 10 07 1 79 4 techniek als een "juist gefocusseerde" positie. Indien de optische schijf 140 wordt bewogen langs een optische as die wordt getrokken tussen de juist gefocusseerde positie en het centrum van de objectieflens 130, wordt het focus-5 seringsfoutsignaal niet-nul met een teken dat de richting van de verplaatsing van het registratieoppervlak 144 van de optische schijf 140 vanuit de "juist gefocusseerde" positie aanduidt, en daardoor de focusseringsfout detecteert.

Eén van de voornaamste tekortkomingen van het in het 10 bovenstaande beschreven optische opneemstelsel 100 zijn de grote afmetingen ervan vanwege het gebruik van de cilindrische lens 150 die is geplaatst tussen de optische detector 160 en de bundelsplitser 120 en daardoor de totale optische baan van het optische opneemstelsel 100 verlengt, 15 hetgeen op zijn beurt de totale afmetingen van het optische opneemstelsel 100 omvangrijk maken.

Voorts vereist deze bekende astigmatische werkwijze een cilindrische lens 150 die een bundelvlek focusseert op een astigmatische wijze. Daar bovendien de gebruikelijke 20 cilindrische lens 150 die hierbij wordt gebruikt niet planair is, is het moeilijk om de cilindrische lens 150 nauwkeurig uit te richten met het convergentiepunt 142 en het centrum van het lichtopvangoppervlak 162 van de optische detector 160 op een zodanige wijze dat het centrum 25 van het lichtopvangoppervlak 162 samenvalt met het centrum van de cirkelvorm van het lichtfluxbeeld wanneer de lichtbundel "juist gefocusseerd" is op het registratieoppervlak 144 van de optische schijf 140.

In fig. 2 en 3 zijn schematische zijaanzichten 30 weergegeven van optische opneemstelsels 200 en 300 volgens een eerste en tweede voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding respectievelijk. Er wordt opgemerkt dat dezelfde delen in fig. 2 en 3 worden weergegeven door dezelfde verwijzingscijfers.

35 In fig. 2 is een schematisch zijaanzicht getoond van het optische opneemstelsel 200 volgens een eerste 1007179 5 uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, omvattende een lichtbron 210, bijvoorbeeld een halfgeleiderlaser of een laserdiode, voor het opwekken van een lichtbundel die P- en S-gepolariseerde lichtcomponenten bevat met een 5 golflengte λχ, een ΐ/4λ plaatje 230, een objectief lens 240, een optische detector 260 en een bundelsplitser 220, die is voorzien van een basis 223, die doorzichtig is voor de lichtbundel, een eerste en een tweede oppervlak 222, 224, waarbij de bundelsplitser 220 bijvoorbeeld kan worden 10 voortgebracht door het neerslaan op het eerste oppervlak 222 van een eerste materiaal, dat de P-gepolariseerde 1ichtcomponent, die daarop valt, reflecteert en de S-gepolariseerde lichtcomponent doorlaat, en door het tweede oppervlak 224 te bekleden met een tweede materiaal 15 dat de invallende lichtbundel reflecteert. De objectieflens 240, het 1/4λ plaatje 230 en de bundelsplitser 220 zijn zodanig opgesteld, dat het 1/4λ plaatje 230 is aangebracht tussen de objectieflens 240 en de bundelsplitser 220, en een optische as, die een brandpunt van de objectieflens 240 20 verbindt met het centrum van de objectieflens 240, gaat door het centrum van het 1/4λ plaatje 230 en ook de eerste en tweede oppervlakken 222, 224 van de bundelsplitser 220 ontmoet met een vooraf bepaalde hoek, waarbij de vooraf bepaalde hoek bij voorkeur 45° is. De lichtbron 210 is 25 geplaatst in een zodanige positie, dat een lichtbundel, die daaruit wordt geconvergeerd door de objectieflens 240, na eerst te zijn gereflecteerd door het eerste oppervlak 222 en vervolgens door het 1/4λ plaatje 230 te zijn gegaan, zal worden gefocusseerd op een punt langs de optische as, 30 waarbij de lichtbundel in lijn staat langs een eerste lijn die de lichtbron 210 verbindt met een eerste snijpunt van de optische as met het eerste oppervlak 222 van de bundelsplitser 220. De eerste lijn staat loodrecht op de optische as wanneer de vooraf bepaalde hoek 45° is.

35 Wanneer een lichtbundel, die uitgaat uit de licht bron 210, valt op de bundelsplitser 220, laat het eerste 1007179 6 oppervlak 222 van de bundelsplitser 220 de S-gepolariseerde lichtcomponent door en reflecteert de P-gepolariseerde 1ichtcomponent. De P-gepolariseerde lichtbundel die wordt gereflecteerd door het oppervlak 222, wordt doorgelaten via 5 het ΐ/4λ plaatje 230 en wordt vervolgens gefocusseerd op het registratieoppervlak van de optische schijf 250 door de objectieflens 240. Daarna wordt de P-gepolariseerde lichtbundel, die wordt gereflecteerd door het registratieoppervlak van de optische schijf 250, eerst geconvergeerd 10 door de objectieflens 240, wordt vervolgens doorgelaten via het ΐ/4λ plaatje 230 en zet daardoor de P-gepolariseerde lichtbundel om in een S-gepolariseerde lichtbundel. De S-gepolariseerde lichtbundel, die wordt omgezet uit de P-gepolariseerde lichtbundel, wordt doorgelaten via het 15 eerste oppervlak 222 van de bundelsplitser 220 en valt op het tweede oppervlak 224. De S-gepolariseerde bundel wordt vervolgens gereflecteerd door het tweede oppervlak 224 van de bundelsplitser 220 naar de optische detector 260, na door het eerste oppervlak 222 te zijn gegaan, waarbij de 20 S-gepolariseerde lichtbundel die wordt omgezet uit de P-gepolariseerde lichtbundel wordt weergegeven door gestreepte lijnen in fig. 2. Daar de lichtbundel, die op de bundelsplitser 220 valt een niet-parallelle lichtbundel is en de bundelsplitser 220 een hoek maakt ten opzichte van de 25 optische as, kan de basis 223 van de bundelsplitser 220 dik genoeg worden gemaakt om een astigmatische aberratie voort te brengen voor de lichtbundel, om daardoor de S-gepolariseerde lichtbundel om te zetten in een astigmatische lichtbundel, en op deze wijze de optische detector 260 een 30 focusseringsfoutsignaal te laten detecteren.

De optische detector 260 bevindt zich in het focusseringspunt van de omgezette S-gepolariseerde lichtbundel, die wordt gereflecteerd door het tweede oppervlak van de bundelsplitser 220 en is geplaatst op een 35 tweede lijn die het centrum van de detector 260 en een tweede snijpunt van de optische as verbindt met het tweede 1007170 7 oppervlak 224 van de bundelsplitser 220, waarbij de tweede lijn loodrecht staat op de optische as wanneer de vooraf bepaalde hoek 45° is. De optische baan van de omgezette S-gepolariseerde lichtbundel uit de optische detector 260 5 naar het eerste snijpunt wordt gelijk aan de optische baan uit de lichtbron 210 naar het eerste snijpunt. De optische detector 260 kan de intensiteit meten van een lichtbundel die daarop is gedetecteerd. De astigmatische lichtbundel, die wordt gereflecteerd door het tweede oppervlak 224 van 10 de bundelsplitser 220, valt op de optische detector 260 en laat het optische opneemstelsel 200 het informatiesignaal buiten het registratieoppervlak van de optische schijf 250 registreren.

In vergelijking met het optisch opneemstelsel 100 15 volgens de stand van de techniek heeft het optische opneemstelsel 200 volgens de uitvinding een eenvoudiger uitlijnproces en een eenvoudiger structuur. Dit wordt bereikt door daarin de bundelsplitser 220 met voldoende dikte om een astigmatische aberratie voort te brengen en 20 het eerste en tweede oppervlak 222, 224 op te nemen, waarbij het eerste oppervlak 222 van de bundelsplitser 220 wordt gevormd door bekleding met een eerste materiaal, dat de P-gepolariseerde invallende lichtcomponent reflecteert en de S-gepolariseerde lichtcomponent daardoor laat 25 passeren, en het tweede oppervlak 224 van de bundelsplitser 220 wordt voortgebracht door het bekleden met een tweede materiaal, dat de invallende lichtbundel reflecteert, waardoor de cilindrische lens 150 in het optische opneemstelsel 100 volgens de stand der techniek wordt geëlimi-30 neerd en daardoor de totale optische baan van het optische opneemstelsel 200 wordt gereduceerd. Daar voorts het eerste en tweede oppervlak 222, 224 zijn geïntegreerd in de bundelsplitser 220 is het uitrichten van het optische opneemstelsel 200 volgens de uitvinding veel gemakkelijker 35 dan het uitrichten van het optische opneem-stelsel 100 volgens de stand der techniek.

1007179 8

Als alternatief is in fig. 3 een schematisch zijaanzicht getoond van een optisch opneemstelsel 300, waarin is opgenomen een bundelsplitser 320 volgens een tweede voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding. De 5 bundelsplitser 320 is gelijk aan die van de eerste voorkeursuitvoeringsvorm, getoond in fig. 2 behalve dat een deel 325 van het tweede oppervlak 324 is bekleed met een materiaal dat de S-polarisatiecomponent van de lichtbundel reflecteert en een resterend deel is bekleed met een 10 materiaal dat de S-polarisatiecomponent van de lichtbundel doorlaat, waarbij het tweede oppervlak 324 in tweeën is verdeeld door een lijn die gaat door een snijpunt tussen de optische as en het tweede oppervlak 324, en waarbij het deel 325 een deel is van het tweede oppervlak 324 beneden 15 het snijpunt. Een bovenrand van het deel 325 van het tweede oppervlak 324 dient als meskant, en laat daardoor het optische opneemstelsel 300 het informatiesignaal reproduceren buiten het registratieoppervlak van de optische schijf 250.

20 In vergelijking met de eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de tweede uitvoeringsvorm de dikte van de bundelsplitser 320 reduceren. Dit wordt bereikt door het gebruik van de bovenrand van het deel 325 van het tweede oppervlak 324 als meskant. Derhalve is het niet nodig dat 25 de bundelsplitser 320 voldoende dik is om een astigmatische aberratie voort te brengen.

In de eerste uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding, die beschreven is voor een optisch opneemstelsel 200, dat de bundelsplitser 220 omvat, die in 30 staat is tot het opwekken van een astigmatische aberratie, kan, indien de bundelsplitser 220 niet voldoende dik is om de astigmatische aberratie voort te brengen, een optische inrichting, bijvoorbeeld een Fresnellens, worden gevormd op een deel van het tweede oppervlak 224 van de bundelsplitser 35 220, waarbij de Fresnellens een lichtbundel, die daardoor heengaat, astigmatisch kan maken, waarbij het deel is 1007179 9 geplaatst op een positie, waarop de lichtbundel die wordt gereflecteerd voor de optische schijf, valt.

Hoewel de onderhavige uitvinding is beschreven onder verwijzing naar voorkeursuitvoeringsvormen, kunnen andere 5 modificaties en variaties aangebracht worden zonder het kader en de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding zoals uiteengezet in de volgende conclusies, te overschrij den.

1007179

Claims

1. Optisch opneemstelsel voor het lezen van informatie-signalen, die zijn opgeslagen op een optische schijf met een registratieoppervlak, waarbij het optisch opneemstelsel omvat: 5 een orgaan voor het voortbrengen van een lichtbundel; een optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel; een orgaan voor het detecteren van het 10 informatiesignaal buiten het registratieoppervlak van de optische schijf; en een objectieflens, met het kenmerk, dat de lichtbundel een P- en een S-polarisatiecomponent omvat en dat het optische opneem-15 stelsel voorts een 1/4λ plaatje omvat voor het veranderen van de polarisatiecomponent van de lichtbundel, die daardoor wordt doorgelaten; en dat het optische orgaan voor het splitsen van de lichtbundel is voorzien van een eerste en tweede oppervlak, waarbij het eerste oppervlak één van de 20 polarisatiecomponenten naar de optische schijf via het 1/4λ plaatje reflecteert en de andere component doorlaat en de lichtbundel doorlaat, die wordt gereflecteerd door de optische schijf, waarvan de polarisatiecomponent is omgezet in de andere polarisatiecomponent door heen en weer te gaan 25 via het ΐ/4λ plaatje naar het tweede oppervlak, dat de lichtbundel, die daarop valt, reflecteert naar het detectieorgaan, waardoor het optische opneemstelsel de informatiesignalen buiten het registratieoppervlak kan lezen. 30

2. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de objeetieflens de lichtbundel focusseert naar het registratieoppervlak van de optische schijf en de 1007 1 79 lichtbundel, die wordt gereflecteerd door het registratie-oppervlak, convergeert op het detectieorgaan.

3. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 1 of 2, met 5 het kenmerk, dat het ΐ/4λ plaatje is aangebracht tussen het optische orgaan en de objeetieflens.

4. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de objectieflens is aangebracht 10 tussen het 1/4λ plaatje en de optische schijf.

5. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het eerste oppervlak van het optische orgaan zodanig is aangebracht dat deze een helling 15 maakt met een vooraf bepaalde hoek ten opzichte van een optische as die wordt gevormd door het verbinden van een centraal punt van de objectieflens en een brandpunt van de obj ectieflens.

6. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de vooraf bepaalde hoek 45° is.

7. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het tweede oppervlak wordt 25 gescheiden van het eerste oppervlak met een vooraf bepaalde afstand waardoor het licht, dat door het optische orgaan gaat, astigmatisch wordt gemaakt.

8. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 30 1-7, met het kenmerk, dat het orgaan voor het voortbrengen van een lichtbundel is geplaatst op een zodanige positie, dat de lichtbundel daaruit wordt gefocusseerd door de objectieflens in een punt langs de optische as, waarbij de lichtbundel wordt uitgelijnd langs een eerste lijn die het 35 orgaan voor het voortbrengen van een lichtbundel verbindt 1007179 met een snijpunt van de optische as met het eerste oppervlak van het optische orgaan.

9. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 5 1-8, met het kenmerk, dat het detectieorgaan is geplaatst in een brandpunt van de lichtbundel, die wordt gereflecteerd door het tweede oppervlak van het optische orgaan, waarbij de lichtbundel wordt gefocusseerd door de objectieflens na te zijn gereflecteerd door de optische 10 schijf, en loodrecht wordt uitgelijnd ten opzichte van een tweede lijn, die het centrum van het detectieorgaan en een snijpunt van de optische as met het tweede oppervlak van het optische orgaan verbindt.

10. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-9, met het kenmerk, dat het tweede oppervlak is bekleed met een materiaal, dat de invallende lichtbundel reflecteert.

11. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat slechts een deel van het tweede oppervlak, waarop de lichtbundel, die wordt gereflecteerd door de optische schijf, valt, is bekleed met het materiaal, dat de invallende lichtbundel reflecteert, waarbij lichtbundels, 25 die vallen op het resterende deel ervan, worden doorgelaten buiten het optische opneemstelsel, waardoor ruis wordt gereduceerd.

12. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 30 l-ll, met het kenmerk, dat een Fresnellens is aangebracht op een deel van het tweede oppervlak, waarbij de Fresnellens een lichtbundel, die daardoor heengaat, astigmatisch maakt.

13. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-12, met het kenmerk, dat het tweede oppervlak van het 1007179 optische orgaan, een deel van de veranderde invallende polarisatielichtbundel reflecteert naar het detectieorgaan, om het tweede oppervlak te laten dienen als meskant.

14. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-13, met het kenmerk, dat het tweede oppervlak een deel omvat, waarbij dit deel wordt gekozen uit delen van het tweede oppervlak, dat is verdeeld in tweeën door een lijn die gaat door het snijpunt tussen een optische as en het 10 tweede oppervlak, waarbij de optische as wordt gevormd door het verbinden van een centraal punt van de objeetieflens en een brandpunt ervan. 1007179