DE102005009642B4

DE102005009642B4 - Optical signal pickup with beam shaping device

Info

Publication number: DE102005009642B4
Application number: DE102005009642A
Authority: DE
Inventors: Steffen Dr. Reichel; Michael Dr. Stursbridge Weisser; Ralf Domres; Axel Laschke
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2025-03-04
Also published as: DE102005009642A1

Abstract

Optischer Signalaufnehmer zum Lesen und/oder Beschreiben von Datenträgern, mit einer Lichtquelle und einer Strahlformungseinrichtung, wobei die Strahlformungseinrichtung einen Lichtleiter in Form einer transparenten Stange umfasst, welche zumindest entlang eines Längsabschnitts einen zylindersymmetrischen lichtleitenden Bereich aufweist, wobei Durchmesser und Länge des Lichtleiters so bemessen sind, dass das durch den Lichtleiter transmittierte Licht der Lichtquelle zumindest durchschnittlich 1,5 mal im Lichtleiter reflektiert wird, und wobei die Lichtquelle eine blau emittierende Laserdiode umfasst.Optical signal pickup for reading and / or writing to data carriers, comprising a light source and a beam shaping device, wherein the beam shaping device comprises a light guide in the form of a transparent rod, which has a cylindrically symmetrical light conducting region at least along a longitudinal section, the diameter and length of the light guide being so dimensioned in that the light transmitted by the light guide of the light source is reflected at least on average 1.5 times in the light guide, and wherein the light source comprises a blue emitting laser diode.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Signalaufnehmer mit Strahlformungseinrichtung.The The invention relates to an optical signal receiver with beam shaping device.

Optische Signalaufnehmer werden zumeist mit Laserdioden betrieben. Das Strahlprofil der Lichtstrahlen einer Laserdiode weist im Querschnitt im allgemeinen eine elliptische Intensitätsverteilung sowie eine asymmetrische Abstrahlcharakteristik auf. Ein derartiges Profil ist jedoch nachteilig, um mit dem optischen System eines Signalaufnehmers einen möglichst kleinen, symmetrischen Fokus zu erreichen, wie er etwa für das Schreiben und Lesen von DVD-Datenträgern gefordert wird.optical Signal transducers are usually operated with laser diodes. The beam profile the light rays of a laser diode has in cross section in general an elliptical intensity distribution as well as an asymmetrical emission characteristic. Such a thing Profile is disadvantageous, however, with the optical system of a Signal pick-a possible to achieve a small, symmetrical focus, as he does for writing and reading DVD discs is required.

So beschreibt die WO 03/102939 A1 ein kleines optisches Plattenlaufwerk, das eine Laserdiode zur Erzeugung eines Laserstrahls umfasst, wobei sich die Laserdiode an einer festen Stelle im Laufwerk befindet. Zur Fokussierung des Laserstrahls auf einem optischen Datenträger ist ein Objektiv vorgesehen, wobei der Laserstrahl durch eine Lichtführung von der Laserdiode zum Objektiv geführt wird. Ferner umfasst das Laufwerk einen Detektor zum Detektieren von Licht, das vom optischen Datenträger reflektiert wurde, wobei sich der Detektor derart in der Nähe des Objektivs befindet, dass das reflektierte Licht nach dem Durchgang durch das Objektiv detektiert wird. Detektor und Objektiv befinden sich auf einem beweglichen Arm.That's how it describes WO 03/102939 A1 a small optical disk drive comprising a laser diode for generating a laser beam, the laser diode being at a fixed location in the drive. For focusing the laser beam on an optical disk, a lens is provided, wherein the laser beam is guided by a light guide from the laser diode to the lens. Furthermore, the drive comprises a detector for detecting light which has been reflected by the optical data carrier, wherein the detector is located in the vicinity of the objective such that the reflected light is detected after passing through the objective. Detector and lens are on a moving arm.

Um den geforderten kleinen Fokus zu erhalten, wird daher mit verschiedenen Maßnahmen angestrebt, vor der Fokussierung auf den Datenträger ein möglichst symmetrisches Intensitätsprofil zu erzeugen.Around To obtain the required small focus, therefore, with different activities the aim is to have as symmetrical an intensity profile as possible before focusing on the data carrier to create.

Eine Maßnahme hierzu sind anamorph wirkende Prismen. Optische Signalaufnehmer mit solchen Prismen sind beispielsweise aus der EP 1 453 045 A2 bekannt. Nachteilig ist hier jedoch, daß für die Wirkung eines solchen Prismas eine präzise Ausrichtung der Laserdiode und der weiteren optischen Komponenten erforderlich ist.One measure for this are anamorphic prisms. Optical signal pickups with such prisms are for example from the EP 1 453 045 A2 known. The disadvantage here, however, that for the effect of such a prism precise alignment of the laser diode and the other optical components is required.

Auch die außerdem bekannte Verwendung gekreuzter Zylinderlinsen oder diffraktiver Elemente erfordern eine hohe Positioniergenauigkeit.Also the moreover known use of crossed cylindrical lenses or diffractive Elements require a high positioning accuracy.

Die US 6,317546 B1 zeigt eine optische Wellenführungsvorrichtung, welche in einem dielektrischen Substrat gebildet ist. Die Vorrichtung hat eine Längsachse und die nach außen zeigende Oberfläche der Vorrichtung ist relativ zu einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse steht in einem anderen als einem rechten Winkel angeordnet.The US 6,317,546 B1 shows an optical waveguide device formed in a dielectric substrate. The device has a longitudinal axis and the outwardly facing surface of the device is disposed at a different angle than a plane perpendicular to the longitudinal axis.

Die DE 198 36 649 A1 zeigt ein medizinische Handstück zur Ausrichtung eines Laserstrahls auf ein Behandlungsfeld. Relativ zur Laserquelle ist das Handstück beweglich. Innerhalb des Handstücks befindet sich nach einer Strahlführungseinrichtung eine mikrooptisch wirksame Fläche, welche durch mikrooptische Arrays realisiert werden kann. In Abhängigkeit von der Struktur dieser Fläche kann die Intensitätsverteilung geändert und der Strahl geformt werden.The DE 198 36 649 A1 shows a medical handpiece for aligning a laser beam on a treatment field. Relative to the laser source, the handpiece is movable. Within the handpiece is located after a beam guiding device, a micro-optically active surface, which can be realized by micro-optical arrays. Depending on the structure of this surface, the intensity distribution can be changed and the beam shaped.

Die US 6,532,244 B1 zeigt ein Beleuchtungssystem mit einem Multimode-Diodenlaser und zwei optischen Fasern. Nach Austritt aus der ersten Faser wird das Licht durch ein optisches System in die zweite Faser gelenkt, welche einen größeren Kerndurchmesser als die erste Faser sowie eine höhere numerische Apertur als das optische System hat. Ein die zweite Faser verlassender Strahl hat eine Intensitätsverteilung mit scharfen Kanten, und eine Unifomität, die besser als ±10% ist über die zentralen 90% des Strahls.The US 6,532,244 B1 shows an illumination system with a multi-mode diode laser and two optical fibers. After exiting the first fiber, the light is directed through an optical system into the second fiber, which has a larger core diameter than the first fiber and a higher numerical aperture than the optical system. A beam leaving the second fiber has an intensity distribution with sharp edges, and a unifomity better than ± 10% over the central 90% of the beam.

Die US 5,764,828 A zeigt eine optische Vorrichtung zur Steuerung des Divergenzwinkels eines ringförmigen Strahls.The US 5,764,828 A shows an optical device for controlling the divergence angle of an annular beam.

Die Strahlformung durch Ausblenden von Teilen des Strahls ist zwar eine vergleichsweise einfache Möglichkeit, allerdings auf Kosten der Lichtausbeute.The Although beam forming by hiding parts of the beam is one comparatively easy way but at the expense of the light output.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strahlformung insbesondere für optische Signalaufnehmer bereitzustellen, die geringere Anforderungen an die Justage und Ausrichtung der optischen Elemente erfordert und gleichzeitig eine gute Lichtausbeute liefert.Of the The invention is therefore based on the object, a beam shaping in particular for optical Signal receiver to provide the lower requirements requires the adjustment and alignment of the optical elements and simultaneously provides a good light output.

Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is already in the most surprising simple manner solved by the subject of independent claim 1. advantageous Embodiments and further developments are specified in the subclaims.

Demgemäss sieht die Erfindung einen optischen Signalaufnehmer mit Strahlformungseinrichtung vor, welche einen Lichtleiter in Form einer transparenten Stange umfasst, der zumindest entlang eines Längsabschnitt einen zylindersymmetrischen lichtleitenden Bereich aufweist. Der Begriff zylindersymmetrisch wird dabei im Sinne der Erfindung als zylindersymmetrisch bezüglich der optischen Achse verstanden. Die transparente Stange des Lichtleiters kann kostengünstig mit hoher Querschnittsgenauigkeit gefertigt werden.Accordingly, see The invention relates to an optical signal receiver with beam shaping device ago, which a light guide in the form of a transparent rod comprising, at least along a longitudinal portion of a cylindrically symmetric having light-conducting area. The term cylindrically symmetric is in the context of the invention as cylindrically symmetric with respect to understood optical axis. The transparent rod of the light guide can be inexpensive be manufactured with high cross-sectional accuracy.

Dazu kann der Lichtleiter zumindest entlang eines Längsabschnitts eine Reflexionsfläche mit rundem, beziehungsweise kreisförmigem Querschnitt aufweisen. Ein erfindungsgemäßer optischer Signalaufnehmer umfasst neben der Strahlformungseinrichtung eine geeignete Lichtquelle. Unter einem Signalaufnehmer wird dabei im Sinne der Erfindung nicht nur eine Leseeinrichtung, sondern auch eine Schreib- oder Schreib/Leseeinrichtung verstanden. Dementsprechend kann eine erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung auch in CD- oder DVD-Brennern oder ähnlichen Geräten eingesetzt werden.To For example, the light guide can have a reflection surface along at least along a longitudinal section round or circular Have cross-section. An inventive optical signal pickup comprises in addition to the beam shaping device, a suitable light source. Under a signal sensor is not in the context of the invention only a reading device, but also a writing or writing / reading device Understood. Accordingly, a beam shaping device according to the invention also used in CD or DVD burners or similar devices become.

Gemäß einer aufgrund ihrer Einfachheit bevorzugten Ausführungsform weist der Lichtleiter dabei entlang seiner gesamten Länge eine Reflexionsfläche mit rundem Querschnitt auf, wodurch sich dementsprechend ein Lichtleiter mit zylindrischer Reflexionsfläche ergibt.According to one because of its simplicity preferred embodiment, the light guide along its entire length a reflection surface with a round cross-section, resulting in a light guide accordingly with cylindrical reflection surface results.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass die Reflexion des von der Lichtquelle emittierten und in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts an einer derartigen Reflexionsfläche zu einer sehr guten Homogenisierung der räumlichen Intensitätsverteilung und damit einer symmetrischen Abstrahlcharakteristik führt. Die erfindungsgemäße Lösung ist außerdem technisch wesentlich einfacher zu realisieren, als etwa asphärische Flächen refraktiver oder reflektierender optischer Elemente. Insbesondere erlaubt eine erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung mit Lichtleiter in überraschender Weise wesentlich größere Toleranzen in der Ausrichtung der Lichtquelle.It has been surprising shown that the reflection of the emitted from the light source and light coupled into the optical fiber at such reflecting surface to a very good homogenization of the spatial intensity distribution and thus leads to a symmetrical radiation characteristic. The inventive solution Furthermore technically much easier to implement, such as aspheric surfaces more refractive or reflective optical elements. In particular, allows one Beam shaping device according to the invention with light guide in surprising Way much larger tolerances in the orientation of the light source.

Die transparente Stange des Lichtleiters kann beispielsweise nach Art eines Wellenleiters einen Kern und zumindest entlang wenigstens eines Abschnitts einen Mantel mit niedrigerem Brechungsindex als der des Kerns und/oder nach Art eines Gradientenindex-Lichtleiters einen sich in radialer Richtung kontinuierlich ändernden, insbesondere abnehmenden Brechungsindex aufweisen. Im letzteren Fall erfolgt die Reflexion dann nicht an einer scharf begrenzten Reflexionsfläche. Auch kann zumindest ein Bereich der transparenten Stange mantellos sein. Diese Weiterbildung schließt insbesondere auch eine entlang ihrer gesamten Länge mantellose transparente Stange ein. Ein zumindest abschnittsweise vorhandener Mantel ist unempfindlicher gegen Verschmutzung oder Kratzern auf der Oberfläche und dadurch bewirktes Herausstreuen von Licht. Demgegenüber bietet eine mantellose oder zumindest abschnittsweise mantellose Ausführung der Erfindung den Vorteil, dass sich größere numerische Aperturen erreichen lassen, da die numerische Apertur NA eines Lichtleiters im allgemeinen durch die Beziehung NA = (n1 2 – n2 2)1/2 gegeben ist, wobei n₁ der Brechungsindex des lichtführenden Mediums und n₂ der Brechungsindex des das lichtführende Medium umgebenden Mediums ist. Allgemein kann eine hohe numerische Apertur zur Erreichung einer guten Durchmischung und Homogenisierung der räumlichen Intensitätsverteilung dementsprechend erreicht werden, indem die Reflexionsfläche des Lichtleiters eine an ein gasförmiges Medium oder Vakuum angrenzende Oberfläche eines lichtleitenden Mediums umfasst.The transparent rod of the optical waveguide may, for example, have a core in the manner of a waveguide and a cladding with a lower refractive index at least along at least one section and / or in the manner of a graded-index optical waveguide a refractive index that continuously changes in the radial direction, in particular decreases. In the latter case, the reflection then does not take place on a sharply delimited reflection surface. Also, at least a portion of the transparent rod may be loose. This development also includes, in particular, a transparent bar which is sheathed along its entire length. An at least partially present coat is less sensitive to contamination or scratches on the surface and thereby scattered out scattering of light. In contrast, a jacketless or at least partially jacketless embodiment of the invention has the advantage that it is possible to achieve larger numerical apertures, since the numerical aperture NA of a light guide in general by the relationship NA = (n 1 2 - n 2 2 ) 1.2 where n _{1 is} the refractive index of the light-guiding medium and n _{2 is} the refractive index of the medium surrounding the light-guiding medium. In general, a high numerical aperture for achieving good mixing and homogenization of the spatial intensity distribution can accordingly be achieved by the reflection surface of the light guide comprising a surface of a light-conducting medium adjacent to a gaseous medium or vacuum.

Im Falle eines mantellosen Abschnitts ist der Brechungsindexunterschied, da das umgebende Medium in diesem Fall im allgemeinen Luft mit n₂ ≅ 1 ist, dementsprechend groß.In the case of a non-jacket portion, since the surrounding medium in this case is generally n ₂ ≅ 1 air, the refractive index difference is correspondingly large.

Je größer die numerische Apertur, desto größer ist bekanntlich der Winkel desjenigen Lichts gegenüber der Mittenachse des Lichtleiters, welches noch im Lichtleiter durch Totalreflexion geleitet werden kann. Dementsprechend erhöht sich mit der numerischen Apertur auch der erfassbare Raumwinkel des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts und damit die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Günstig ist es dabei, wenn der Lichtleiter eine numerische Apertur von zumindest 0.3, bevorzugt von zumindest 0.5, besonders bevorzugt von zumindest 0.7 aufweist.ever bigger the numerical aperture, the larger as is known, the angle of that light with respect to the center axis of the light guide, which are still passed in the light guide by total reflection can. Accordingly increased with the numerical aperture also the detectable solid angle the light emitted by the light source and thus the efficiency the device according to the invention. Cheap it is when the optical fiber has a numerical aperture of at least 0.3, preferably of at least 0.5, more preferably of at least 0.7.

Die Effizienz der Homogenisierung der Winkelverteilung des Lichts zur Erreichung einer symmetrischen Abstrahlcharakteristik ist außerdem von der Anzahl der Reflexionen des Lichts an der Reflexionsfläche des Lichtleiters abhängig. Die Anzahl der Reflexionen hängt dabei unter anderem vom Verhältnis aus Länge und Durchmesser des Lichtleiters ab. Es zeigt sich überraschenderweise, dass eine sehr gute Strahlformung bereits dann gelingt, wenn das Verhältnis von Durchmesser d zu Länge L des lichtleitenden Bereichs des Lichtleiters L/d zumindest 10, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt zumindest 15 beträgt.The efficiency of the homogenization of the angular distribution of the light to achieve a symmetrical radiation characteristic is also dependent on the number of reflections of the light at the reflection surface of the light guide. The number of reflections depends, among other things, on the ratio of length and diameter of the light guide. It turns out, surprisingly, that a very good beam shaping already succeeds when the ratio of diameter d to length L of the light-guiding region of the light conductor L / d at least 10, preferably at least 12, more preferably at least 15.

Da die im Lichtleiter auftretende Winkelverteilung auch von der numerischen Apertur abhängt, ist es von Vorteil, auch diese Größe bei der Dimensionierung des Lichtleiters zu berücksichtigen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dazu vorgesehen, dass das Produkt aus numerischer Apertur mit dem Verhältnis von Länge L zu Durchmesser d des lichtleitenden Bereichs des Lichtleiters, also die Größe NA·L/d zumindest 10, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt zumindest 15 beträgt.There the angular distribution occurring in the light guide also from the numerical Aperture depends it is an advantage, even this size in the sizing of the light guide. According to one advantageous development of the invention is intended that the product of numerical aperture with the ratio of length L to diameter d of light-conducting region of the light guide, so the size NA · L / d at least 10, preferably at least 12, more preferably at least 15.

Eine gute Durchmischung der Winkelverteilung des emittierten Lichts wird weiterhin bereits dann erreicht, wenn Durchmesser und Länge des Lichtleiters so bemessen sind, dass das durch den Lichtleiter transmittierte Licht der Lichtquelle zumindest durchschnittlich 1,5 mal, bevorzugt zumindest durchschnittlich 2,0 mal, besonders bevorzugt zumindest durchschnittlich 2,5 mal im Lichtleiter reflektiert wird. Die Abmessungen des Lichtleiters können dementsprechend auch an die räumliche Intensitätsverteilung des von der Lichtquelle emittierten Lichts angepasst werden.A good mixing of the angular distribution of the emitted light is Continue to be achieved already when the diameter and length of the Fiber optic are dimensioned so that the transmitted through the light guide Light of the light source at least 1.5 times on average, preferably at least 2.0 times on average, more preferably at least an average of 2.5 times in the light guide is reflected. The dimensions of the Light guide can accordingly also to the spatial intensity distribution be adapted to the light emitted from the light source.

Um beispielsweise bei einer mantellosen oder abschnittsweise mantellosen Ausführung des Lichtleiters Verschmutzungen der Oberfläche des Lichtleiters zu vermeiden, kann in vorteilhafter Weiterbildung eine staubdichte Verkapselung des Lichtleiters vorgesehen werden.Around For example, in a loose or partially jacketless execution of the light guide to avoid contamination of the surface of the light guide, can in an advantageous development of a dust-tight encapsulation be provided of the light guide.

Bevorzugte Materialien für den Lichtleiter sind weiterhin Glas oder Kunststoff. Kunststoff ist leicht und kostengünstig zu verarbeiten, wohingegen Glas im allgemeinen bessere optische Eigenschaften aufweist. Diese beiden Materialien können selbstverständlich auch kombiniert werden, beispielsweise in Gestalt einer kunststoffummantelten Glasstange.preferred Materials for the light guide is still glass or plastic. plastic is easy and inexpensive whereas glass generally performs better Features. Of course, these two materials too be combined, for example in the form of a plastic-coated Glass rod.

Zur Verbesserung der Lichtausbeute können besonders vorteilhaft weiterhin die Eintritts- und/oder Austrittsfläche des Lichtleiters mit einer Antireflexbeschichtung versehen sein, um Reflexionsverluste zu minimieren und hohe Lichtausbeuten zu erzielen.to Improvement of the light yield can Particularly advantageous continue the entrance and / or exit surface of the Be provided with an anti-reflective coating light guide to Minimize reflection losses and achieve high luminous efficiencies.

Je nach Lichtquelle kann weiterhin ein eingangsseitig zum Lichtleiter angeordnetes Fokussierungs- oder Defokussierungselement, insbesondere eine Linse vorgesehen werden. Mit einem solchen Element kann die Winkelverteilung der eingangsseitigen Lichtstrahlen aufgeweitet werden, um auf diese Weise die mittlere Anzahl der Reflexionen der Lichtstrahlen im Lichtleiter zu erhöhen und damit die Homogenisierungseigenschaften der Strahl formungseinrichtung zu verbessern.ever After light source can continue to an input side to the light guide arranged focusing or Defokussierungselement, in particular a lens can be provided. With such an element, the Angular distribution of the input-side light beams expanded In this way, the average number of reflections of the light rays to increase in the light guide and thus the homogenization properties of the beam shaping device to improve.

Um die Einkopplung von asymmetrisch von der Lichtquelle abgestrahltem Licht zu verbessern, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung anstelle einer Reflexionsfläche mit entlang der gesamten Länge des Lichtleiters rundem Querschnitt vorgesehen, einen Lichtleiter zu verwenden, dessen Reflexionsfläche am Eintrittsende einen elliptischen Querschnitt aufweist. Der Lichtleiter kann dann so gegenüber der Lichtquelle orientiert werden, dass ein möglichst großer Anteil des Lichts in den Lichtleiter eingekoppelt wird.Around the coupling of asymmetrically emitted from the light source To improve light is according to one another embodiment the invention instead of a reflection surface along along the entire length of the Fiber optic round cross-section provided, a light guide to use its reflection surface has an elliptical cross-section at the entrance end. The light guide can be so opposite be oriented to the light source, that as large a proportion of the light in the Fiber optic is coupled.

Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung ist zur Erhöhung der Einkoppeleffizienz vorgesehen, dass zumindest ein Abschnitt des Lichtleiters konisch geformt ist, so dass insbesondere die Querschnitte der Reflexionsflächen am Eintritts- und Austrittsende unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der Lichtleiter kann dann so angeordnet werden, dass das Ende mit dem größeren Durchmesser das Eintrittsende bildet. Auf diese Weise kann zusätzlich ein Fokussierungseffekt erreicht werden. Allgemein kann zur Fokussierung gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft ein Lichtleiter mit einem sich vom Eintrittszum Austrittsende hin verjüngenden Querschnitt des lichtleitenden Bereichs vorgesehen werden. Die Verjüngung kann sowohl eine Abnahme des Durchmessers, als auch in einer Abnahme der Querschnittsfläche des lichtleitenden Bereichs sein.According to one more Development of the invention is to increase the Einkoppeleffizienz provided that at least a portion of the light guide conical is shaped so that in particular the cross sections of the reflection surfaces on Entry and exit end have different diameters. The light guide can then be arranged so that the end with the larger diameter the entry end forms. In this way, in addition to a Focusing effect can be achieved. General can be used for focusing according to one more Development of the invention advantageously a light guide with a tapering from the entrance to the exit end of the cross-section of the photoconductive Be provided for in the area. The rejuvenation can be both a decrease of the diameter, as well as in a decrease in the cross-sectional area of the be light-conducting area.

Besonders bevorzugt wird der Lichtleiter im optischen Signalaufnehmer in Verbindung mit einer Laserdiode als Lichtquelle eingesetzt, da gerade Laserdioden Licht mit asymmetrischer Intensitätsverteilung abstrahlen. Allerdings kann sich auch bei Leuchtdioden dieses Problem ergeben, so dass in diesem Fall die Erfindung auch vorteilhaft mit einer Leuchtdiode als Lichtquelle eingesetzt werden kann.Especially Preferably, the light guide in the optical signal sensor in connection used with a laser diode as a light source, since just laser diodes Emit light with asymmetrical intensity distribution. Indeed This problem can also arise with LEDs, so that In this case, the invention also advantageous with a light emitting diode can be used as a light source.

Besonders vorteilhaft kann die Erfindung insbesondere in Verbindung mit blau emittierenden Laserdioden eingesetzt werden. Besonders bei derartigen Laserdioden können aufgrund der kurzen Wellenlänge sehr kleine Fokus-Durchmesser erreicht werden, so dass sich Datenträger mit einer besonders hohen Datendichte beschreiben und/oder lesen lassen. Solche Laserdioden sind beispielsweise für zukünftige Generationen von DVD-Geräten geplant.Especially Advantageously, the invention in particular in conjunction with blue emitting laser diodes are used. Especially with such Laser diodes can because of the short wavelength very small focus diameter be achieved so that disks with a particularly high Describe and / or read data density. Such laser diodes are for example future Generations of DVD devices planned.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.in the The following is the invention with reference to embodiments and below Reference to the drawings closer explains being same and similar Elements are provided with the same reference numerals and the features various embodiments can be combined with each other.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optischen Signalaufnehmers, 1 a schematic view of an embodiment of an optical signal pickup according to the invention,

2 eine Querschnittansicht des in 1 dargestellten Lichtleiters, 2 a cross-sectional view of in 1 represented light guide,

3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strahlformungseinrichtung mit mantellosem Lichtleiter in Verkapselung, 3 An embodiment of a beam shaping device according to the invention with a loose fiber optic cable in encapsulation,

4A bis 4C Längs- und Querschnittansichten eines Ausführungsbeispiels mit elliptischem Querschnitt am Eintrittsende des Lichtleiters, und 4A to 4C Longitudinal and cross-sectional views of an embodiment with elliptical cross-section at the entrance end of the light guide, and

5 bis 8 Winkelverteilungen der Lichtintensität vor und nach der Strahlformung. 5 to 8th Angular distributions of light intensity before and after beam shaping.

In 1 ist in schematischer Ansicht von Komponenten eines erfindungsgemäßen optischen Signalaufnehmers gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Der optische Signalaufnehmer 1 ist durch ein gestrichelt gezeichnetes Kästchen symbolisiert. Von einer Laserdiode 20 wird Licht mit einer im allgemeinen nicht radialsymmetrischen, sondern vielmehr zumeist elliptischen Intensitätsverteilung emittiert. Das Licht trifft im Signalaufnehmer anschließend auf die erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung 3. Diese umfasst erfindungsgemäß einen Lichtleiter 5, welcher zumindest entlang eines Längsabschnitt einen zylindersymmetrischen lichtleitenden Bereich aufweist. Insbesondere weist der Lichtleiter 5 dazu entlang zumindest eines Längsabschnitts eine Reflexionsfläche mit rundem, beziehungsweise kreisförmigem Querschnitt auf. Bevorzugt wird Glas und/oder Kunststoff als Material für den Lichtleiter 5 verwendet.In 1 is shown in a schematic view of components of an optical signal pickup according to the invention according to a first embodiment of the invention. The optical signal pickup 1 is symbolized by a dashed box. From a laser diode 20 Light is emitted with a generally not radially symmetric, but rather mostly elliptical intensity distribution. The light then impinges on the beam shaping device according to the invention in the signal receiver 3 , This includes according to the invention a light guide 5 which has a cylindrically symmetrical light-conducting region at least along a longitudinal section. In particular, the light guide 5 along at least one longitudinal section on a reflection surface with a circular or circular cross-section. Preference is given to glass and / or plastic as the material for the light guide 5 used.

Die Lichteintrittsfläche 13 und Lichtaustrittsfläche 15 des Lichtleiters 5 sind jeweils mit Antireflex-Beschichtungen 16, beziehungsweise 17 versehen, um die Ein- und Auskopplung des Lichts zu verbessern.The light entry surface 13 and light exit surface 15 of the light guide 5 are each with antireflective coatings 16 , respectively 17 provided to improve the coupling and decoupling of the light.

Ein Querschnitt durch den Lichtleiter 5 ist in 2 dargestellt. Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Beispiel eines Lichtleiters 5 in Form einer transparenten Stange 5 mit einem zur Laserdiode 20 zeigenden Eintrittsende und einem Austrittsende für das Licht umfasst dieser einen Kern 7 und einen den Kern entlang seiner gesamten Länge umgebenden Mantel 9. Der Mantel 9 weist nach Art eines Wellenleiters einen niedrigerem Brechungsindex als der Kern 7 auf. Dadurch ergibt sich eine Reflexionsfläche 11 als Grenzfläche zwischen Mantel 9 und Kern 7. Der Kern 7 bildet demgemäss auch den lichtleitenden. Bereich 8 des Lichtleiters 5.A cross section through the light guide 5 is in 2 shown. In the in the 1 and 2 illustrated example of a light guide 5 in the form of a transparent rod 5 with one to the laser diode 20 showing the entrance end and an exit end for the light comprises this one core 7 and a jacket surrounding the core along its entire length 9 , The coat 9 has a lower refractive index than the core, like a waveguide 7 on. This results in a reflection surface 11 as an interface between mantle 9 and core 7 , The core 7 accordingly also forms the photoconductive. Area 8th of the light guide 5 ,

Selbstverständlich kann auch ein Gradientenindex-Lichtleiter verwendet werden, bei welchem in radialer Richtung kein scharfer Brechungsindex-Sprung vorhanden ist, sondern bei welchem der Brechungsindex in radialer Richtung ausgehend von dessen optischer Achse zumindest innerhalb eines Zylinderabschnitts innerhalb des Lichtleiters kontinuiertlich abnimmt. Ebenso wie bei einer Ausführungsform mit scharf begrenztem Übergang zwischen Mantel und Kern ist aber auch bei dieser Ausführungsform der lichtleitende Bereich zylindersymmetrisch.Of course you can also a gradient index light guide be used, wherein in the radial direction no sharp Refractive index jump is present, but at which the refractive index in radial direction, starting from the optical axis at least within a cylindrical section within the light guide continuous decreases. As in an embodiment with a sharply limited transition but also between jacket and core in this embodiment the photoconductive region is cylindrically symmetric.

Bei dem in 1 dargestellten Beispiel weist der Kern 7 weiterhin eine besonders einfach herstellbare, im wesentlichen zylindrische Form mit entlang der Länge L gleichbleibendem Durchmesser d auf. Der Querschnitt des lichtleitenden Bereichs 8, beziehungsweise des Kerns 7 ist dabei insbesondere entlang der gesamten Länge des Lichtleiters 5 rund, beziehungsweise kreisförmig.At the in 1 illustrated example, the core 7 Furthermore, a particularly easy to produce, substantially cylindrical shape with along the length L constant diameter d. The cross section of the photoconductive area 8th , or the core 7 is in particular along the entire length of the light guide 5 round, or circular.

Durch die Reflexion des hindurchtretenden Lichts an der kreisförmigen Grenzfläche kommt es in überraschender Weise zu einer guten Homogenisierung der räumlichen Intensitätsverteilung. Dies bedeutet im Sinne der Erfindung, dass eine asymmetrische Winkelverteilung des Lichts mittels der Strahlformungseinrichtung in eine symmetrische oder zumindest wesentlich symmetrischere Winkelverteilung geändert wird.By the reflection of the passing light at the circular interface comes it in surprising Way to a good homogenization of the spatial intensity distribution. This means in the sense of the invention that an asymmetric angular distribution of the light by means of the beam shaping device in a symmetrical or at least substantially more symmetrical angular distribution is changed.

Um eine schnelle Durchmischung zu erreichen, ist dabei eine hohe numerische Apertur des Lichtleiters 5 vorteilhaft. Realisierbar ist bei einem wie in den 1 bis Lichtleiter numerische Aperturen von zumindest 0.3, zumindest 0.5, oder sogar von zumindest 0.7. Beispielsweise können für den Kern optische Gläser mit Brechungsindices von n₂ = 1.52, n₂ = 1.58, oder sogar n₂ = 1.81 und für den Mantel ein Glas mit einem Brechungsindex von n₁ = 1.48 (alle Angaben für eine Wellenlänge von 587 Nanometer) verwendet werden. Damit ergeben sich numerische Aperturen von NA = 0.35 (n₂ = 1.52), beziehungsweise NA = 0.55 (n₂ = 1.58), oder sogar von NA = 1.00 (n₂ = 1.81).In order to achieve a fast mixing, there is a high numerical aperture of the light guide 5 advantageous. Realizable in a like in the 1 to optical fiber numerical apertures of at least 0.3, at least 0.5, or even at least 0.7. For example, for the core optical glasses with refractive indices of n ₂ = 1.52, n ₂ = 1.58, or even n ₂ = 1.81 and for the cladding a glass with a refractive index of n ₁ = 1.48 (all data for a wavelength of 587 nanometers) can be used. This results in numerical apertures of NA = 0.35 (n ₂ = 1.52), or NA = 0.55 (n ₂ = 1.58), or even of NA = 1.00 (n ₂ = 1.81).

Das Verhältnis von Länge L zu Durchmesser d des lichtleitenden Bereichs 8 des Lichtleiters, L/d, beträgt weiterhin für eine gute Homogenisierung zumindest 10, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt zumindest 15. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn die Maße des Lichtleiters so ausgewählt werden, dass das Produkt aus numerischer Apertur des Lichtleiters 5 mit dem Verhältnis von Länge L zu Durchmesser d des lichtleitenden Bereichs des Lichtleiters, NA·L/d zumindest 10, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt zumindest 15 beträgt. Demgemäss wird, wenn ein Kern mit einem Brechungsindex von n₂ = 1.52 und ein Mantel mit einem Brechungsindex von n₁ = 1.48 verwendet wird (NA = 0.35), die Länge des Lichtleiters 5 vorteilhaft so bemessen, dass gilt: L ≥ 10·d/0.35, bevorzugt L ≥ 12·d/0.35, besonders bevorzugt L ≥ 15·d/0.35. Entscheidend für die Homogenisierung des Strahlungsfelds der Laserdiode ist die Anzahl der Reflexionen der Lichtstrahlen an der Reflexionsfläche 11. Die Anzahl der Reflexionen hängt dabei sowohl von der Eintrittsposition eines Lichtstrahls, als auch von dessen Winkel ab. Für alle hindurchtretenden Lichtstrahlen kann aber leicht ein -beispielsweise mittels einer Raytracing-Simulation ermittelbarer-Mittelwert der Anzahl der Reflexionen aller möglichen Lichtstrahlen an der Reflexionsfläche 11 angegeben werden. Es hat sich dabei überraschend erwiesen, dass bereits geringe Werte dieser mittleren Reflexionsanzahl zu einer sehr guten Homogenisierung führen. So können Durchmesser und Länge des lichtleitenden Bereichs des Lichtleiters 11 so bemessen werden, daß das durch den Lichtleiter transmittierte Licht der Laserdiode 20 zumindest durchschnittlich 1,5 mal, bevorzugt zumindest durchschnittlich 2,0 mal, besonders bevorzugt zumindest durchschnittlich 2,5 mal im Lichtleiter reflektiert wird. Bereits bei derart geringen Werten der durchschnittlichen Reflexionen wird die räumliche Verteilung des Lichts im allgemeinen hinreichend gut, insbesondere vergleichbar mit anderen bekannten Methoden, wie etwa der Strahlformung mit anamorphen Prismen homogenisiert.The ratio of length L to diameter d of the photoconductive region 8th of the optical waveguide, L / d, is furthermore at least 10, preferably at least 12, particularly preferably at least 15, for good homogenization. It is particularly advantageous if the dimensions of the optical waveguide are selected such that the product of the numerical aperture of the optical waveguide 5 with the ratio of length L to diameter d of the light-guiding region of the optical waveguide, NA · L / d is at least 10, preferably at least 12, particularly preferably at least 15. Accordingly, when a core having a refractive index of n ₂ = 1.52 and a cladding having a refractive index of n ₁ = 1.48 is used (NA = 0.35), the length of the optical fiber is used 5 advantageously such that: L ≥ 10 · d / 0.35, preferably L ≥ 12 · d / 0.35, more preferably L ≥ 15 · d / 0.35. Decisive for the homogenization of the radiation field of the laser diode is the number of reflections of the light rays at the reflection surface 11 , The number of reflections depends both on the entry position of a light beam and on its angle. For all passing light beams, however, it is easy to determine, for example by means of a ray tracing simulation, a mean value of the number of reflections of all possible light rays at the reflection surface 11 be specified. It has surprisingly been found that even low values of this average number of reflections lead to a very good homogenization. Thus, the diameter and length of the light-conducting region of the light guide 11 be dimensioned so that the light transmitted through the optical fiber light of the laser diode 20 at least an average of 1.5 times, preferably at least an average of 2.0 times, more preferably at least 2.5 times on average reflected in the optical fiber. Even with such low values of the average reflections, the spatial distribution of the light is generally sufficiently well, in particular comparable to other known methods, such as beamforming, homogenized with anamorphic prisms.

Anhand der mittleren Anzahl der Reflexionen zeigt sich noch ein besonderer Vorteil der Erfindung. Ist die Laserdiode 20 nicht perfekt bezüglich der axialen Mittenachse des Lichtleiters 5 ausgerichtet, so treffen die Lichtstrahlen im Mittel schräger auf die Achse, so dass sich die mittlere Anzahl der Reflexionen erhöht. Damit steigt aber auch gleichzeitig wieder die Homogenisierungswirkung der erfindungsgemäßen Strahlformungseinrichtung. Dementsprechend erlaubt die erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung größere Toleranzen, als dies mit bisher bekannten Lösungen der Fall ist.On the basis of the average number of reflections still shows a particular advantage of the invention. Is the laser diode 20 not perfect with respect to the axial center axis of the optical fiber 5 Aligned so hit the light rays on the average obliquely on the axis, so that increases the average number of reflections. At the same time, however, the homogenization effect of the beam shaping device according to the invention increases again. Accordingly, the beam shaping device according to the invention allows greater tolerances than is the case with previously known solutions.

Ist die Winkelverteilung der von der Laserdiode 20 ausgehenden Lichtstrahlen zu gering, um eine hinreichende mittlere Anzahl von Reflexionen zu erhalten, kann beispielsweise auch optional eine eingangsseitig zum Lichtleiter 5 angeordnete Linse 25 als Fokussierungselement eingesetzt werden, so dass die Winkelverteilung der eingangsseitigen Lichtstrahlen aufgeweitet wird.Is the angular distribution of the laser diode 20 Outgoing light rays too low to obtain a sufficient average number of reflections, for example, an optional input side to the light guide 5 arranged lens 25 be used as a focusing element, so that the angular distribution of the input-side light beams is widened.

Nach der Strahlformung der Lichtstrahlen durch die Strahlformungseinrichtung 3 werden die Lichtstrahlen bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mittels einer Linse 22 auf einen Strahlteiler 26 fokussiert. Die am Strahlteiler 26 reflektierten Strahlen treffen dann auf einen steuerbaren Verstellspiegel 28, mit welchem der Laserstrahl, beispielsweise zum Spurführen des Laserstrahls positionierbar ist. Der Laserstrahl wird dann mittels einer Objektivlinse 24 auf die Oberfläche eines optischen Mediums, beispielsweise einer DVD fokussiert. Die vom optischen Speichermedium zurückreflektierten Strahlen passieren schließlich den Strahlteiler 26 und werden dann mittels einer Linse 23 auf einen Photodetektor 30 fokussiert und dort in elektrische Signale umgewandelt. Zur Spursteuerung des Lichtstrahls mittels des Spiegels kann der Photodetektor 30 beispielsweise ein Vier-Quadranten-Detektor sein. Der Aufbau eines solchen optischen Systems mit Verstellspiegel 28 und Mehrquadranten-Detektor ist dem Fachmann bekannt, so dass hier nicht detailliert darauf eingegangen wird.After beam shaping of the light beams by the beam shaping device 3 the light rays at the in 1 shown embodiment by means of a lens 22 on a beam splitter 26 focused. The at the beam splitter 26 reflected beams then hit a controllable adjustment mirror 28 , with which the laser beam, for example, for tracking the laser beam is positionable. The laser beam is then transmitted by means of an objective lens 24 focused on the surface of an optical medium, such as a DVD. The rays reflected back from the optical storage medium finally pass through the beam splitter 26 and then by means of a lens 23 on a photodetector 30 focused and converted there into electrical signals. For tracking control of the light beam by means of the mirror, the photodetector 30 for example, a four-quadrant detector. The structure of such an optical system with adjustment mirror 28 and multi-quadrant detector is known in the art, so that will not be discussed in detail here.

Aufgrund der Homogenisierung der räumlichen Intensitätsverteilung, die nach dem Durchgang durch die Strahlformungseinrichtung 3 nahezu oder im wesentlichen radialsymmetrisch ist, kann durch die Fokussierung mit der Objektivlinse 24 ein besonders kleiner Fokus-Durchmesser auf dem optischen Datenträger erhalten. Damit wird, verglichen mit einem optischen Signalaufnehmer ohne eine erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung 3 das Auslesen und/oder Schreiben kleinerer Bitstrukturen ermöglicht. Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere auch bei Verwendung einer blau emittierenden Laserdiode 20 zum Lesen und/oder Schreiben von DVD-Datenträgern der nächsten Generation entscheidend, da sich nur mit entsprechenden Fokussierungseigenschaften des optischen Systems gegenüber bisher verwendeten Lichtquellen überhaupt ein kleinerer Fokus mit derartigen blauen Lasern erzeugen lässt.Due to the homogenization of the spatial intensity distribution after passing through the beam shaping device 3 is almost or substantially radially symmetrical, can by focusing with the objective lens 24 get a particularly small focus diameter on the optical disk. This is compared with an optical signal pickup without a beam shaping device according to the invention 3 allows the reading and / or writing of smaller bit structures. The advantages of the invention are in particular also when using a blue-emitting laser diode 20 for reading and / or writing DVD discs of the next generation crucial, since only with corresponding focusing properties of the optical system compared to previously used light sources can ever produce a smaller focus with such blue lasers.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung 3. Der Lichtleiter 5 dieses Ausführungsbeispiels ist mantellos. Dementsprechend bildet der gesamte Lichtleiter 5 hier den lichtleitenden Bereich 8 und die Reflexionsfläche 11 ist die Umfangs-Außenfläche 10 des Lichtleiters 5. Der Lichtleiter 5 weist wieder entlang seiner gesamten Länge runden, beziehungsweise kreisförmigen Querschnitt auf, so dass er in seiner Form dem Kern 7 des in den 1 und 2 gezeigten Beispiels entspricht und der lichtleitende Bereich ebenfalls zylindersymmetrisch bezüglich der optischen Achse des Lichtleiters 5 ist. 3 shows a further embodiment of a beam shaping device according to the invention 3 , The light guide 5 This embodiment is without a jacket. Accordingly, the entire optical fiber forms 5 here the light-conducting area 8th and the reflection surface 11 is the peripheral outer surface 10 of the light guide 5 , The light guide 5 again has round or circular cross-section along its entire length, so that in its shape it is the core 7 in the 1 and 2 shown example, and the photoconductive region also cylindrically symmetrical with respect to the optical axis of the optical fiber 5 is.

Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass die Totalreflexion an der Fläche 10 durch äußere Verschmutzung beeinträchtigt werden kann. Um dies zu vermeiden, ist eine staubdichte Verkapselung 35 vorgesehen, welche den Lichtleiter 5 umgibt. Zwischen der Verkapselung 35 und der Mantel-Außenfläche 10 des Lichtleiters 5 ist ein Hohlraum 37 freigelassen. Auf diese Weise ist die Reflexionsfläche 11 des Lichtleiters 5 eine an ein gasförmiges Medium – im vorliegenden Beispiel die im Hohlraum eingeschlossene Luftangrenzende Oberfläche des lichtleitenden Mediums des Lichtleiters 5. Auf diese Weise wird ein besonders hoher Brechungsindexsprung an der Reflexionsfläche 11, beziehungsweise hier der Mantel-Außenfläche 10 des Lichtleiters 5 erreicht. Wird beispielsweise wieder ein optisches Glas mit einem Brechungsindex von n₂ = 1.52 für den Lichtleiter 5 verwendet, so ergibt sich eine numerische Apertur von NA = 1,00. Solch ein Glas oder Kunststoff mit relativ kleiner Brechzahl hat typischerweise ein höhere Transmission – speziell bei kleinen Wellenlängen, also im blauen Bereich des sichtbaren Lichtes – und ist im Allgemeinen auch kostengünstiger als ein Glas oder Kunststoff mit relativ hoher Brechzahl, z. B. mit n₂ = 1,81.Here, however, the problem arises that the total reflection on the surface 10 can be affected by external pollution. To avoid this, is a dustproof encapsulation 35 provided, which the light guide 5 surrounds. Between the encapsulation 35 and the outer shell surface 10 of the light guide 5 is a cavity 37 released. In this way, the reflection surface 11 of the light guide 5 one to a gaseous medium - in the present example, the trapped in the cavity air-contacting surface of the photoconductive medium of the light guide 5 , In this way, a particularly high refractive index jump on the reflection surface 11 , or here the outer shell surface 10 of the light guide 5 reached. For example, if an optical glass with a refractive index of n ₂ = 1.52 for the optical fiber again 5 is used, the result is a numerical aperture of NA = 1.00. Such a relatively small refractive index glass or plastic typically has a higher transmission - especially at small wavelengths, ie in the blue range of visible light - and is generally also less expensive than a relatively high refractive index glass or plastic, e.g. With n ₂ = 1.81.

Die 4A bis 4C zeigen Längs- und Querschnittansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung 3. Dabei zeigt 4A einen Längsschnitt durch den Lichtleiter 5, 4B eine Querschnittansicht am Eintrittsende 13 und 4C eine Querschnittansicht am Austrittsende des Lichtleiters 5.The 4A to 4C show longitudinal and cross-sectional views of another embodiment of a beam-forming device according to the invention 3 , It shows 4A a longitudinal section through the light guide 5 . 4B a cross-sectional view at the entrance end 13 and 4C a cross-sectional view at the outlet end of the light guide 5 ,

Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Lichleiter einen konisch geformten, lichteintrittsseitigen Abschnitt 40 und einen zylindrischen, lichtaustrittsseitigen Abschnitt 41 auf. Entlang des Abschnitts 41 weist die den durch den Kern 7 gebildeten lichtführenden Bereich 8 begrenzende Reflexionsfläche 11 ähnlich zu dem in 1 und 2 gezeigten Beispiel einen runden, beziehungsweise kreisförmigen Querschnitt auf. Dies ist nochmals anhand der Querschnittansicht der 4C verdeutlicht.In this embodiment, the optical fiber has a conically shaped, light-entry side portion 40 and a cylindrical, light exit side section 41 on. Along the section 41 the one through the core 7 formed light-guiding area 8th limiting reflection surface 11 similar to the one in 1 and 2 Example shown on a round, or circular cross-section. This is again with reference to the cross-sectional view of 4C clarified.

Im Unterschied zu den vorangegangenen Beispielen ist die Reflexionsfläche 11 am Eintrittsende 13, wie anhand von 4B deutlich wird, außerdem elliptisch geformt. Diese Ausführungsform der Erfindung ist vorteilhaft, da diese Form einer elliptisch deformierten Winkelverteilung der Lichtintensität einer Laserdiode angepasst ist, so dass die Einkopplung verbessert wird.In contrast to the previous examples, the reflection surface is 11 at the entrance end 13 as based on 4B becomes clear, also shaped elliptical. This embodiment of the invention is advantageous because this shape is adapted to an elliptically deformed angular distribution of the light intensity of a laser diode, so that the coupling is improved.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung verjüngt sich weiterhin aufgrund des konischen Abschnitts 40 der Querschnitt des lichtleitenden Bereichs. Zwar entspricht hier beispielhaft die kleine Halbachse der elliptischen Reflexionsfläche am Eintrittsende 13 im wesentlichen dem Radius der kreisförmigen Reflexionsfläche am Austrittsende 15, allerdings wird die Querschnittsfläche kleiner. Auf diese Weise wird zusätzlich. zur Strahlformung außerdem eine Konzentrierung und Fokussierung des Lichts im Lichtleiter 5 erreicht. Dies kann selbstverständlich auch beispielsweise mit einem sich vom Eintrittsende 13 zum Austrittsende 15 hin verjüngenden lichtführenden Bereich mit durchgehend kreisförmigem Querschnitt erreicht werden.In this embodiment of the invention also tapers due to the conical section 40 the cross section of the photoconductive region. Although here corresponds to the example of the small semi-axis of the elliptical reflection surface at the entrance end 13 essentially the radius of the circular reflection surface at the exit end 15 However, the cross-sectional area becomes smaller. This way will be additional. for beam shaping also a concentration and focusing of the light in the light guide 5 reached. This can of course also, for example, with a from the entrance end 13 to the exit end 15 towards tapering light-guiding area can be achieved with a continuous circular cross-section.

Die 5 bis 8 zeigen Winkelverteilungen der Lichtintensität vor und nach der Strahlformung mittels einer erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung 3. Dabei zeigen die 5 und 7 Verteilungen vor der Strahlformung. 7 zeigt dabei das Strahlprofil in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. In 5 ist die Intensität entlang der in 7 eingezeichneten Richtungen A und B dargestellt. Insbesondere entlang der Richtung B ist das Strahlprofil stark asymmetrisch, wobei in der in 5 dargestellten Winkelverteilung B sogar mehrere Maxima zu erkennen sind.The 5 to 8th show angular distributions of the light intensity before and after the beam shaping by means of a beam shaping device according to the invention 3 , The show 5 and 7 Distributions before beam forming. 7 shows the beam profile in a plane perpendicular to the propagation direction. In 5 is the intensity along in 7 drawn directions A and B shown. Particularly along the direction B, the beam profile is highly asymmetrical, with the beam in the in 5 shown angle distribution B even several maxima can be seen.

In den 6 und 8 sind die entsprechenden Verteilungen nach der Strahlformung, also nach dem Austritt aus dem Lichtleiter dargestellt. Wie anhand dieser Figuren deutlich wird, ist selbst eine stark asymmetrische Winkelverteilung mittels der Erfindung vollständig in eine radialsymmetrische Verteilung überführbar.In the 6 and 8th the corresponding distributions are shown after the beam shaping, ie after the exit from the light guide. As is clear from these figures, even a highly asymmetric angular distribution by means of the invention can be completely converted into a radially symmetric distribution.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen beispielhaften Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden. Bezugszeichenliste 1 optischer Signalaufnehmer 3 Strahlformungseinrichtung 5 Lichtleiter 7 Kern von 5 8 lichtleitender Bereich von 5 9 Mantel von 5 10 Umfangs-Außenfläche von 5 11 Reflexionsfläche von 5 13 Lichteintrittsfläche von 5 15 Lichteintrittsfläche von 5 16, 17 Antireflex-Beschichtung 20 Laserdiode 22, 23, 24, 25 Linse 26 Strahlteiler 28 Spiegel 30 Photodetektor 32 optisches Speichermedium 35 staubdichte Verkapselung für 5 37 Hohlraum 40 konischer Längsabschnitt 41 zylindrischer Längsabschnitt d Durchmesser von 8 L Länge von 8 It will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to the embodiments described above, but rather can be varied in many ways. In particular, the features of the individual exemplary embodiments may also be combined with each other. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 optical signal pickup 3 Beamformer 5 optical fiber 7 Core of 5 8th photoconductive area of 5 9 Coat of 5 10 Peripheral outer surface of 5 11 Reflection surface of 5 13 Light entry surface of 5 15 Light entry surface of 5 16 . 17 Anti-reflection coating 20 laser diode 22 . 23 . 24 . 25 lens 26 beamsplitter 28 mirror 30 photodetector 32 optical storage medium 35 dustproof encapsulation for 5 37 cavity 40 conical longitudinal section 41 cylindrical longitudinal section d diameter of 8th L length of 8th

Claims

Optical signal pickup for reading and / or Describe volumes, with a light source and a beam shaping device, wherein the beam-shaping device a light guide in the form of a transparent Bar comprises, which at least along a longitudinal portion of a cylindrically symmetric photoconductive Area, wherein the diameter and length of the light guide so dimensioned are that the light transmitted through the light guide light of the light source at least an average of 1.5 times reflected in the light guide, and wherein the light source comprises a blue emitting laser diode.

Optical signal sensor according to claim 1, characterized in that that the light transmitted through the light guide of the light source at least an average of 2.0 times reflected in the light guide.

Optical signal sensor according to claim 1, characterized in that that the light transmitted through the light guide of the light source is reflected at least 2.5 times in the light guide on average.

Optical signal sensor according to claim 1, characterized in that that the Optical fiber at least along a longitudinal section with a reflection surface having a round cross-section.

Optical signal sensor according to claim 1 or 4, characterized characterized in that transparent rod a core and at least along at least a portion of a sheath with a lower refractive index than the core or a gradient index light guide comprises.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least a portion of the transparent rod is loose.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the reflection surface of the light guide at the entrance end has an elliptical cross-section.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least a portion of the light guide conical is shaped.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims through a light pipe with one from the entrance to the exit end rejuvenating Cross section of the photoconductive region.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the light guide has a numerical aperture NA of at least 0.3.

Optical signal sensor according to claim 10, characterized in that the light guide has a numerical aperture NA of at least 0.5.

Optical signal sensor according to claim 10, characterized in that the light guide has a numerical aperture NA of at least 0.7.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the ratio of length L to diameter d of the light-conducting region of the light guide L / d is at least 10.

Optical signal sensor according to claim 10, characterized characterized in that the ratio of length L to diameter d of the light-conducting region of the light guide L / d is at least 12.

Optical signal sensor according to claim 10, characterized characterized in that the ratio of length L to diameter d of the light-conducting region of the light guide L / d is at least 15.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the product of numerical aperture with the relationship from diameter d to length L of the photoconductive region of the waveguide, NA · d / L at least 10 is.

Optical signal sensor according to claim 16, characterized characterized in that the product of numerical aperture with the relationship from diameter d to length L of the photoconductive region of the waveguide, NA · d / L at least 12 amounts to.

Optical signal sensor according to claim 16, characterized characterized in that the product of numerical aperture with the relationship from diameter d to length L of the photoconductive region of the waveguide, NA · d / L at least 15 is.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the light guide is at least partially made of glass is made.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the light guide is at least partially made of plastic is made.

Optical signal pickup, characterized by an input side to the light guide arranged focusing or Defokussierungselement.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims by a dust-tight encapsulation of the light guide.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the reflection surface of the light guide to an a gaseous Medium or vacuum adjacent surface of a photoconductive medium includes.

Optical signal sensor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the entry and / or exit surface of the Light guide are provided with an anti-reflection coating.