DE3534776C2

DE3534776C2 -

Info

Publication number: DE3534776C2
Application number: DE3534776A
Authority: DE
Inventors: Mitsushige Kondo; Shinsuke Shikama; Keizo Kono; Teruo Nagaokakyo Kyoto Jp Fujita; Toshiaki Suita Osaka Jp Suhara; Hiroshi Toyonaka Osaka Jp Nishihara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-10-01
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1991-12-05
Also published as: DE3534776A1; DE3546796C2; DE3546795C2; US4718052A

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Kopfanordnung zum Aufzeichnen von Informationen auf eine optische Scheibe entlang einer vorbestimmten Spur oder zum Abtasten bereits aufgezeichneter Informationen, mit
einer Laserstrahlquelle zur Abgabe eines divergierenden Laserstrahls;
einer Kollimatoreinrichtung zum parallelen Ausrichten des divergierenden Laserstrahls;
einer Strahlenabzweigeinrichtung;
einem konvergierenden optischen Element zum Konvergieren des Strahles, durch die Strahlenabzweigeinrichtung auf die optische Scheibe gelangt ist, um einen Strahlenfleck zu bilden, und zum Umwandeln des von der Oberfläche der optischen Scheibe reflektierten Strahles in einen parallelen Strahl, der zur Strahlenabzweigeinrichtung gerichtet ist;
einem Photodetektor, der in einer Stellung angeordnet ist, in der er den parallelen Strahl empfängt, der diese Stellung erreicht, nachdem er in die Strahlenabzweigeinrichtung vom konvergierenden optischen Element eingetreten und dort abgebogen wurde;
einem Frequenzwobbeloszillator, der einen Signalgenerator zur Erzeugung eines Wobbelsignals enthält;
einem Filter zum Herausfiltern der Wobbelfrequenzkomponente des Wobbelfrequenzoszillators von dem Photodetektor;
einem Phasendetektor zum Erfassen eines Ausgangs des Filters auf der Grundlage des Ausgangs des Wobbelsignalgenerators; und
einem Abgleichmechanismus zum Abgleichen der Stellung des Strahls in Bezug auf die optische Scheibe in Übereinstimmung mit einem von dem Phasendetektor abgegebenen Signal, damit der Strahlenfleck der Spur folgt.

Aus der EP-PS 00 44 194 ist ein optisches Servo-Positioniersystem zum Aufzeichnen von Informationen auf eine optische Scheibe entlang einer vorbestimmten Spur oder zum Abtasten bereits aufgezeichneter Informationen bekannt. Dieses System besitzt eine Lichtquelle, die einen parallelen Laserstrahl abgibt, welcher eine Strahlenabzweigeinrichtung durchläuft. Eine Objektivlinse ist als konvergierendes optisches Element zum Konvergieren des Strahles vorgesehen, der durch die Strahlenabzweigeinrichtung auf die optische Scheibe gelangt, um einen Strahlenfleck zu bilden. Ferner dient die Objektivlinse zum Umwandeln des von der Oberfläche der optischen Scheibe reflektierten Strahles in einen parallelen Strahl, der wiederum zur Strahlenabzweigeinrichtung gerichtet ist. Ein Photodetektor ist in einer Stellung angeordnet, in der er den Strahl empfängt, der diese Stellung erreicht, nachdem er in die Strahlenabzweigeinrichtung eingetreten und von dort nicht mehr zur Lichtquelle, sondern zum Photodetektor gelenkt wurde. Ferner ist ein Frequenzwobbeloszillator mit einem Signalgenerator zur Erzeugung eines Wobbelsignals vorgesehen. An den Photodetektor ist ein Subtraktionselement angeschlossen, das als Filter zum Herausfiltern der Wobbelfrequenzkomponente dient. Der Ausgang des Subtraktionselementes führt zu einem Schaltungsteil, welcher als Phasendetektor zum Erfassen eines Ausgangs des Subtraktionselementes auf der Grundlage des Ausgangs des Wobbelsignalgenerators dient. Schließlich weist das bekannte System auch einen Abgleichmechanismus zum Abgleichen der Stellung des Strahls in Bezug auf die optische Scheibe in Übereinstimmung mit einem von dem zuvor beschriebenen Schaltungsteil abgegebenen Signal auf, damit der Strahlenfleck der Spur folgt.

Dieses bekannte System ist aus diskreten optsichen Teilen zusammengesetzt. Dieses ist jedoch von Nachteil, da ein Aufbau aus diskreten optischen Teilen die Verwendung eines Feinabgleichmechanismus erfordert, um die optischen Achsen dieser Teile akkurat zueinander auszurichten. Hinzukommt, daß eine diskrete Anordnung vergleichsweise viel Platz benötigt und nicht so kompakt aufgebaut werden kann, wie es in manchen Anwendungsfällen erwünscht ist. Außerdem ist eine diskrete Anordnung von optischen Teilen gegenüber mechanischen Einwirkungen wie z. B. Erschütterungen recht anfällig.

Ein weiteres Problem bildet die mechanische Verstellung des auf die optische Scheibe gerichteten Strahles mit Hilfe eines Spiegels, der von dem Mechanismus bewegt wird. Aufgrund der Massenträgheit des Spiegels ist die Verstellgeschwindigkeit des Laserstrahls nur begrenzt, was zu unerwünschten zeitlichen Verzögerungen beim Aufzeichnen oder Abtasten führen kann.

Fig. 1 veranschaulicht eine schematische Konstruktion eines Spurfolge-Sensorabschnitts einer weiteren bereits bekannten optischen Kopfanordnung mit einem Halbleiterlaser 121, einer Kollimatorlinse 122, einem Strahlenabzweiger 123, einem Oszillatorspiegel 124, der leicht Richtung des Pfeiles C schwingt, einem leicht in Richtung des Pfeiles D rotierenden Ablenkspiegel 125, einer Objektivlinse 126, einer optischen Scheibe 127, eine Informationsspur 128 auf der optischen Scheibe 127. Darüber hinaus bezeichnet die Bezugsziffer 129 eine Photodetektor, der einen reflektierten Strahl nach dem Lesen der Information von der Informationsspur 128 empfängt und ein der gelesenen Information entsprechendes elektrisches elektrischen Signalanschluß des Photodetektors 129, 131 einen Oszillator und 132 einen Tiefpaßfilter, der als Enveloppendetektor dient. Die Bezugsziffer 133 bezeichnet einen Phasendetektor, der die Phase des Ausgangssignals des die Scheiben Auslesedaten beschneiden - den Tiefpaßfilters 132 auf der Basis des Ausgangssignals des Oszillators 131 erfaßt. Die Bezugsziffer 134 bezeichnet ein Tiefpaßfilter, während die Bezugsziffer 135 einen Verstärker bezeichnet, der ein Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 134 empfängt und ein Signal zum Antrieb des Ablenkspiegelgels 125 in Übereinstimmung mit der Polarität des Ausgangssignal abgibt.

Die bekannte optische Kopfanordnung entsprechend der oben beschrieben Konstruktion arbeitet wie folgt. Ein von dem Halbleiterlaser 121 abgegebener Strahl wird mittels der Kollimatorlinse 122 zu einem parallelen Strahl umgeformt, gelangt durch den Strahlenabzweiger 123 und wird vom oszillierenden Spiegel 124 und dem Ablenkspiegel 125 reflektiert und auf die optische Scheibe 127 mittels der Objektivlinse 126 fokussiert. Die optische Scheibe 127 wird mittels eines nicht näher dargestellten Motors gedreht und der auf die Informationsspur 157 fokussierte Strahl einer Modulation entsprechend dem auf der Spur aufgezeichneten Informationsinhalt unterzogen und reflektiert. Der reflektierte Strahl gelangt zurück längs des beschriebenen optischen Pfades, passiert die Objektivlinse 126 und wird vom Ablenkspiegel 125 und Oszillatorspiegel 124 reflektiert. Anschließend wird seine Laufrichtung um 90° mittels des Strahlenablenkers 123 umgelenkt und anschließend trifft der Strahl auf den Photodetektor 129 und wird dort in ein elektrisches Signal umgeformt. Dieses elektrische Signal wird das Playback-Signal vom Ausgangsanschluß 130 abgegeben und für verschiedene Zwecke verwendet.

Das am Ausgangsanschluß 130 anstehende elektrische Signal wird ebenfalls zur Steuerung eines fokussierenden Fleckes des Lesestrahls während des Spurnachlaufs für die Informationsspur 128 verwendet. Fig. 3 zeigt eine partielle Ansicht zur Darstellung, in welchem Zustand der fokussierte Fleck des Lesestrahls auf der optischen Scheibe 127 auftrifft. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, befindet sich eine Kette langer und kurzer Pits 137 auf der Spur 128 und ein fokussierter Fleck 136 oszilliert unter dem Einfluß des Oszillattionsspiegels 124, der minutiöse infolge des Oszillators 131 oszilliert, in einer Richtung senkrecht zur Spur 128, wie in der Figur durch das Bezugszeichen Lt angezeigt ist.

Die Fig. 2(a) bis (f) verdeutlichen die Spurnachfolgesteuerung für die Spur 128 unter Verwendung der Oszillation des fokussierten Flecks 136, von denen die Fig. 2(a) bis (c) drei Spuren unterschiedlicher Mitten S des fokussierten Flecks 136 in Bezug auf eine Mittellinie L der Spur 128 zeigen, während die Fig. 3(d) bis (f) die Ausgangs-Wellenformen des Tiefpaßfilter 132 entsprechend den in den Fig. 3(a) bis (c) dargestellten Fällen zeigen. Die Informationen werden gelesen, während der fokussierte Fleck 136 leicht in einer die Spur 128 schneidenden Richtung oszilliert, wie oben beschrieben wurde, wobei im Ausgangssignal des Photodetektors 129 über den Tiefpaßfilter 132 die Richtung der Abweichung von der Mittellinie L als Phasenverschiebung der Signale 2(d) und (f) (bei einer Phasenverschiebung von 180° zueinander in Bezug auf den Ausgang des Oszillators 131) und die Größe der Abweichung als Signalamplitude gemäß Fig. 2 erfaßt werden kann. Das vom Photodetektor 129 abgegebene Playback-Signal wird der Fassung durch den Tiefpaßfilter 132 unterworfen, der als ein Enveloppendetektor dient, wobei die in den Fig. 2(d) bis (f) dargestellten Ausgangssignale erhalten werden. Ist der fokussierte Fleck 136 gemäß der Darstellung in Fig. 2 exakt auf die Mittellinie L der Spur 128 mit den Pits 137 ausgerichtet, so entspricht dieser Zustand dem in Fig. 2(b) dargestellten Zustand, so daß das Ausgangssignal eine Komponente doppelter Frequenz der Oszillationsfrequenz des fokussierten Flecks 136 aufweist, nämlich eine Komponente mit doppelter Frequenz der Oszillationsfrequenz des Oszillators 131 (Fig. 2(e)).

Nachstehend soll das Prinzip der Erzeugung des in den Fig. 2(d) bis (f) dargestellten Signals mit Bezug auf die Fig. 4 und 5 näher erläutert werden. Fig. 4 zeigt die Ausgangswellenformen, die vom Photodetektor 129 abgegeben werden, wenn der Strahlenfleck 136 drei Spuren n-1, n und n+1 auf der Scheibe 127 kreuzt, die exzentrisch in einer Richtung mit vorgegebener Geschwindigkeit rotiert. Wie dargestellt, enthält das Ausgangssignal eine hochfrequente Komponente (die dem auf der Scheibe gespeicherten Informationssignal entspricht), die durch die "x" gekennzeichnet ist, und eine Hüllkurve, die durch eine strichpunktierte Linie und mit einem "y" ist nicht in den Zwischenpunkten "a" und "b" zwischen den Spuren enthalten. Wie aus dieser Figur zu entnehmen ist, erreicht die Amplitude des hochfrequenten Signals "x" ein Maximum, wenn die Mitte des Flecks 136 mit der Spurmitte zusammenfällt. Zu diesem Zeitpunkt nimmt daher die Hüllkurve "y" einen parabolischen Extremwert an. Wird dieses Ausgangssignal aus Fig. 4 durch den Tiefpaßfilter 132 gemäß Fig. 1 zum Entfernen der hochfrequenten Komponente "x" geleitet, so kann das Hüllkurvensignal, wie in Fig. 5 dargestellt ist, herausgefiltert werden. In Fig. 5 repräsentiert der Ursprung 0 die Mitte der Spur n und der Ausgang des Tiefpaßfilters 132 entsprechend der Hüllkurve "y" wird auf der Ordinatenachse aufgetragen. Wird die Zeitspanne der Oszillationsfrequenz des Spiegels 124 unterhalb der Abschneidefrequenz des Tiefpaßfilters 132 angesetzt, so werden die in den Fig. 5(a), (b) und (c) dargestellten Modulationen des Spurverfolgungs- Fehlerpunkten A, B und C auferlegt, was dazu führt, daß die Ausgangssignale (d), (e) und (f) dem Ausgang des Tiefpaßfilters 132 überlagert werden.

Bei symmetrischen Spurnachfolge-Fehlerpunkten A und C werden Ausgänge (d) und (f) erhalten, die die ursprüngliche Spiegeloszillationsfrequenz und einander entgegengerichtete Phasen aufweisen, während beim Punkt B entsprechend einer Spurübereinstimmung ein Signal (e) erhalten wird, daß eine Frequenzkomponente mit doppelter Frequenz der Spiegeloszillationsfrequenz aufweist. Diese Signale (d), (e) und (f) entsprechend den zuvor im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschriebenen Signalen (d), (e) und (f). Der Ausgang des Tiefpaßfilters, der die oben beschriebene Charakteristik aufweist, wird vom Phasendetektor 133 erfaßt, der eine Multiplikationsfunktion auf der Grundlage des Ausgangs des Oszillators 131 aufweist, und gelangt anschließend durch den Tiefpaßfilter, so daß ein Gleichstromausgangssignal entsprechend der obigen Abweichung erhalten wird.

Fig. 6 ist ein charakteristisches Diagramm für die Beziehung zwischen dem Gleichspannungsausgangssignal D des Tiefpaßfilters 134 zur Abweichung der Oszillationsmitte S des fokussierten Flecks 136 von der Mitte der Spur 128. Diese Charakteristik ist bekannt für eine gute Linearität in einem brauchbaren Bereich. Wird das Gleichspannungsausgangssignal D mittels des Verstärkers 135 verstärkt und der Ablenkungsspiegel 125 mit negativer Rückkopplung durch den Ausgang des Verstärkers angetrieben, kann der fokussierte Fleck 136 die Spur entlang der Mitte L der Spur 128 nachfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorbekannte Anordnung so weiterzuentwickeln, daß sie kompakt ist und zuverlässig arbeitet und daß die Verstellung des Laserstrahles tragheitslos erfolgt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kollimatoreinrichtung, die Strahlenabzweigeinrichtung und das konvergierende optische Element in einer lichtleitenden Schicht eines auf einem Substrat ausgebildeten dielektrischen Dünnfilmes enthalten sind; die Laserstrahlquelle den divergierenden Laserstrahl in die lichtleitende Schicht abgibt; das konvergierende optische Element als Gitterkoppler ausgebildet ist; zwischen der Kollimatoreinrichtung und der Strahlenabzweigeinrichtung ein akustischer Oberflächenwellengenerator zur Erzeugung periodischer Schwankungen des Brechungsindex auf der Grundlage eines optisch-elastischen Effektes der lichtleitenden Schicht in Folge einer akustischen Oberflächenwelle vorgesehen ist, wodurch der parallele Strahl periodisch bezüglich der Kollimatoreinrichtung abgelenkt wird; und daß der Frequenzwobbeloszillator zusätzlich einen Oszillator zur Erzeugung eines Signals zum Antreiben des akustischen Oberflächenwellengenerators enthält, wobei das Wobbelsignal die Oszillationsfrequenz des Oszillators mit einer vorbestimmten Periode innerhalb eines vorbestimmten Bereichs übersteigt.

Durch die erfindungsgemäße Integration der optischen Elemente auf einem einzelnen Substrat ist es möglich geworden, die Größe der Vorrichtung zu reduzieren und kompakt zu gestalten und ihren Aufbau zu vereinfachen. Hierzukommt, daß die Bauteile nunmehr vollkommen erschütterungssicher angeordnet sind. Zur Umlenkung des Laserstrahles aus der lichtleitenden Schicht heraus in Richtung auf die optische Scheibe wird als konvergierendes optisches Element erfindungsgemäß ein Gitterkoppler verwendet. Dieser hat gegenüber einem winklig angeordneten Spiegel den Vorteil, daß er nur eine sehr geringe Bauhöhe besitzt und sich somit mühelos in das Substrat integrieren läßt.

Einen weiteren Kernpunkt der Erfindung stellt die Anordnung eines akustischen Oberflächenwellengenerators zwischen der Kollimatoreinrichtung und der Strahlenabzweigeinrichtung dar. Mit einem akustischen Oberflächenwellengenerator ist es nämlich möglich, den Strahl trägheitslos und somit verzögerungsfrei ablenken zu können. Ein weiterer Vorteil des akustischen Oberflächenwellengenerators liegt - wie bei dem Gitterkoppler - in seiner niedrigen Bauhöhe, so daß auch hier die Integration in das Substrat ohne Schwierigkeiten möglich ist. Erfindungsgemäß von Bedeutung ist auch dabei die Anordnung des akustischen Oberflächenwellengenerators zwischen der Kollimatoreinrichtung und der Strahlenabzweigeinrichtung. In diesem Abschnitt läuft nämlich der Strahl nur in einer Richtung, und zwar von der Lichtquelle in Richtung des Gitterkopplers zur Umlenkung auf die optische Scheibe. Somit wird von dem akustischen Oberflächenwellengenerator nur diejenige Komponente des Laserstrahles abgelenkt, die in Richtung auf die optische Scheibe verläuft, jedoch nicht mit der von der optischen Scheibe reflektierten Komponente zusammenfällt. Auf diese Weise wird die reflektierte Komponente von jeglichen störenden und die Meßergebnisse verfälschenden Einflüssen des akustischen Oberflächenwellengenerators freigehalten.

Um den Laserstrahl in Abhängigkeit von der Wobbelfrequenz hin- und herzubewegen, ist erfindungsgemäß der Frequenzwobbeloszillator zusätzlich mit einem Oszillator zur Erzeugung eines Signals zum Antreiben des akustischen Oberflächenwellengenerators versehen, wobei das Wobbelsignal die Oszillationsfrequenz des Oszillators mit einer vorbestimmten Periode innerhalb eines vorbestimmten Bereiches übersteigt. Danach wird der akustische Oberflächenwellengenerator mit einer Oszillationsfrequenz betrieben, welche von der Wobbelfrequenz überlagert wird.

Zusammenfassend ist festzuhalten, daß mit der erfindungsgemäßen optischen Kopfanordnung eine besonders kompakte Vorrichtung geschaffen wird, welche ein trägheitsloses und somit verzögerungsfreies Ablenken des Strahles in Abhängigkeit von der Wobbelfrequenz ermöglicht.

Zwar ist aus der JP-OS 59 79 441 eine optische Kopfanordnung bekannt, bei der ebenfalls die optischen Elemente in ein Substrat integriert sind und ein akustischer Oberflächenwellengenerator vorgesehen ist. Jedoch arbeitet diese optische Kopfanordnung nach einem gänzlich anderen Prinzip, wonach nämlich die rücklaufende Komponente des Lichtstrahles nicht zurück auf das konvergierende optische Element 10, sondern getrennt von der hinlaufenden Komponente direkt auf eine Photozellenanordnung 6 reflektiert wird. Dementsprechend ist auch der Verlauf des Laserstrahles anders als bei der erfindungsgemäßen Kopfanordnung. Eine Strahlenabzweigeinrichtung fehlt. Deshalb stellt sich in dieser Druckschrift auch gar nicht die Frage, an welcher Stelle zwischen der Kollimatoreinrichtung 11 und dem konvergierenden optischen Element 10 der akustischen Oberflächenwellengenerator 13 anzuordnen ist.

Aus der US-PS 44 25 023 ist eine der JP-OS 59 79 441 ähnliche Abtastvorrichtung beschrieben, die einen Lichtstrahl lediglich in einer Ebene ablenkt und aussendet, jedoch keine reflektierten Komponenten aufnimmt und somit auch keine Photodetektoren vorgesehen sind.

Die Erfindung konnte daher von der JP-OS 59 79 441 und der US-PS 44 25 023 nicht nahegelegt werden.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend sollen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer anderen bekannten optischen Kopfanordnung;

Fig. 2(a) bis (f) veranschaulichen die Beziehungen zwischen den Bewegungspfad eines Strahlenfleckes und den Ausgangssignalen der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Spur und einem Strahlenfleck;

Fig. 4 veranschaulicht die Kurvenzüge der von dem in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendeten Photodetektor abgegebenen Ausgangssignale;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Betrag der Spurabweichung und dem Filterausgang in der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Betrag der Abweichung und dem Gleichstromausgang in der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 7 veranschaulicht eine optische Kopfanordnung mit einem akustischen Oberflächenwellengenerator gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 veranschaulicht die Wirkung einer akustischen Oberflächenwelle auf die Vorwärtsbewegung eines Strahles;

Fig. 9 zeigt eine Abwandlung der optischen Kopfanordnung gemäß Fig. 7;

Fig. 10(a) zeigt eine bekannte optische Kopfanordnung mit sowohl einer Spurverfolgungs- als auch einer automatischen Fokussierungseinrichtung, und

Fig. 10(b) und (c) zeigen einen Querschnitt bzw. eine Draufsicht auf einen Strahlenfleck in Bezug auf eine Spur;

Fig. 11(a) bis (c) zeigen verschiedene optische Pfade im fokussierten und nichtfokussierten Zustand bei der Vorrichtung gemäß Fig. 10(a);

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Fokussierungsstellung und dem Ausgang Sf gemäß Fig. 10(a);

Fig. 13(a) bis (c) veranschaulichen die Beziehungen zwischen der Positionierung des Strahlenfleckes in Bezug auf die Spur und die daraus resultierenden elektrischen Ausgangssignale; und

Fig. 14 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Betrag des Spurennachlauffehlers und dem Ausgangssignal St.

In Fig. 7 ist eine optische Kopfanordnung dargestellt, die auf den oben beschriebenen Prinzipien der vorliegenden Erfindung beruht, und das in ein Substrat 31, das einen elastischen optischen Effekt aufweist und aus LiNbO₃ besteht, und eine lichtleitende Schicht, die durch einen Dünnfilm auf der Oberfläche des Substrates 31 gebildet ist, enthält. Im Falle eines LiNbO₃-Substrates wird die lichtleitende Schicht 32 durch Formung eines Titanfilmes auf einer optisch polierten Substratfläche mit einer Dicke von mehreren hundert Angström durch Zerstäuben oder Elektronenstrahlverdampfung, die von einer Wärmediffusion gefolgt ist, geschaffen. Die Bezugsziffer 33 bezeichnet einen Halbleiter-Laserchip (LD), das an einer Endfläche der lichtleitenden Schicht 32 angebracht ist. Der abgegebene Lichtstrahl 34 pflanzt sich durch die lichtleitende Schicht 32 fort. Die Bezugsziffer 35 bezeichnet eine auf der lichtleitenden Schicht 32 ausgebildete Kollimatorlinse, während die Bezugsziffer 36 einen geführten Strahl bezeichnet, der durch die Linse 35 parallel ausgerichtet ist.

Eine auf dem lichtleitenden Pfad 32 beispielsweise durch Aufschichten von Metall wie Aluminium (Al) oder Gold (Au) ausgebildete kammförmige Elektrode für einen interdigitalen Wandler ist mit der Bezugsziffer 37 versehen. Eine akustische Oberflächenwelle 38 wird auf der lichtleitenden Schicht erzeugt, indem ein hochfrequentes Signal der Elektrode 37 zugeführt wird. Die Bezugsziffer 39 bezeichnet einen parallel gerichteten Strahl, der durch die akustische Oberflächenwelle 38 nach der Bragg′schen Methode abgelenkt wurde. Die Bezugsziffer 40 bezeichnet einen Strahlenabzweiger, der auf die lichtleitenden Schicht 32 ausgebildet ist. Die Bezugsziffer 41 bezeichnet einen Gitterkoppler des Kovergenztyps, der ebenfalls auf der lichtleitenden Schicht 32 zur Umwandlung des parallel geführten Strahls 39 in einen fokussierten Strahl 42 angeordnet ist, wobei der fokussierte Strahl 42 sich in einer Richtung fortpflanzt, die die leitende Schichtoberfläche kreuzt. Mit der Bezugsziffer 45 ist eine optische Scheibe als Informationsaufzeichnungsmedium bezeichnet, während die Bezugsziffer 46 ein mittiges Loch der optischen Scheibe 45 kennzeichnet, die mittels eines nicht näher dargestellten Motors um dieses Loch gedreht wird. Die Bezugsziffer 43 bezeichnet einen Strahl, der durch Abtrennen vom Strahl 39 durch den Strahlenabzweiger 40 gewonnen wird, nachdem der durch die Informationsoberfläche der Scheibe 45 moduliert wurde, und der dann reflektiert und erneut kollimiert wird mittels des Gitterkopplers 41. Die Bezugsziffer 44 bezeichnet einen Photodetektor, der den Strahl 43 empfängt; die Bezugsziffer 45 bezeichnet einen Ausgangsanschluß des Photodetektors; und die Bezugsziffer 46 einen Oszillator, der sowohl einen Wobbeloszillator 48 als auch einen Wobbelsignalgenerator 47 enthält. Die Oszillationsfrequenz des Oszillators 46 wird durch das Ausgangssignal des Wobbelsignalgenerators 47 variiert. Die Bezugsziffer 49 bezeichnet einen Verstärker, der das Ausgangssignal des Oszillators 46 verstärkt und das verstärkte Ausgangssignal an die kammförmige Elektrode 37 legt. Die Bezugsziffer 50 bezeichnet einen Hochpaßfilter, der das hochfrequente Signal vom Photodetektor erhält, während die Bezugsziffer 51 einen Phasendetektor zum Erfassen der Phasenlage des Ausgangssignals des Hochpaßfilters 50 bezeichnet, der als ein Enveloppendetektor unter Führung des Ausgangssignals des Wobbelsignalgenerators 47 dient. Mit der Bezugsziffer 52 ist ein Tiefpaßfilter (LPF) bezeichnet, der das Ausgangssignal des Detektors 51 empfängt. Die Bezugsziffer 53 bezeichnet einen Verstärker zum Verstärken des Ausgangssignals des LPF 52 und die Bezugsziffer 54 eine Betätigungseinrichtung zum Antrieb des Substrates 31 in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Spur auf der Scheibe 45 gemäß dem Ausgangssignal des Verstärkers 53.

Nachstehend wird die Funktionsweise des in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Ausführungsbeispieles einer optischen Kopfanordnung näher erläutert. Der von dem Halbleiter-Laserchip 33 abgegebene Lichtstrahl wird mittels der Kollimatorlinse 35 kollimiert. Diese Dünnfilm- Linse oder Kollimatorlinse 35 auf der lichtleitenden Schicht macht von Änderungen eines effektiven Brechungsindex Gebrauch, der beispielsweise in bekannter Weise durch Änderungen der Dicke der lichtleitenden Dünnfilmschicht verursacht wird. Die Linse 35 dient zur Umwandlung des abgegebenen Lichtstrahles 34 in einen parallelen Strahl 36 und kann durch jede andere Einrichtung mit derselben Funktion ersetzt werden.

Der durch die Linse 35 kollimierte Lichtstrahl 36 wird mittels Bragg′scher Ablenkung in einen Ablenkungsstrahl 39 infolge der Wirkung eines sinusförmigen Wechsels des Brechungsindex, der auf einem elastisch-optischen Effekt beruht, der durch die akustische Oberflächenwelle (SAW) 38 verursacht, die auf der Oberfläche der lichtleitenden Schicht 32 erzeugt wird abgelenkt.

Das Prinzip dieser Ablenkung wird nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die Fig. 8 näher erläutert. Fällt der parallele Lichtstrahl 36 unter einem Bragg′schen Winkel R_B in Bezug auf die akustische Oberflächenwelle 38 auf, die von der kammförmigen Elektrode 37 abgegeben wird, so wird der Laserstrahl in eine Richtung R_B abgelenkt, die der folgenden Bedingung genügt:

sin R_B = λ/2nλ_u (1)

worin
λ: Wellenlänge des Laserstrahls
λ_u: Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle
n: effektiver Brechungsindex der lichtleitenden Schicht
bedeutet.

Die Fortpflanzungsrichtung des Laserstrahls wechselt um 2 R_B. Es ist möglich, den Ablenkungswinkel elektrisch einen bestimmten Bereich überstreichen zu lassen, in dem die der kammförmmigen Elektrode zugeführte Hochfrequenz im Bereich der Frequenz von Ultraschallwellen zu wobbeln, die der obenstehenden Gleichung (1) genügt. Um den Strahl unter Verwendung einer derartigen Ablenkung durch die akustische Oberflächenwelle 38 abzulenken, ist es erforderlich, ein Substrat zu verwenden, das eine große photoelastische Konstante aufweist. In diesem Zusammenhang sind LiNbO₃-Kristalle, die in diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden dafür bekannt, ausgezeichnete photoelastische Wirksamkeit zu entfalten.

Die Ablenk- bzw. Wobbelgeschwindigkeit bei einer derartigen elastooptischen Lichtablenkung soll nachstehend näher bestimmt werden. Als Faktor zur Bestimmung der Operationsgeschwindigkeit einer derartigen Licht-Ablenkeinrichtung wird die Zeit τ angesehen, die eine gleichmäßige akustischen Oberflächenwellenverteilung im Bereich des Lichtwellenstrahles gestattet. Beträgt der Durchmesser des auffallenden Lichtstrahles D wie in Fig. 8 dargestellt ist und ist die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle auf dem Substrat v_a, so ergibt sich folgende Gleichung für die Zeit τ:

τ = D/v_a (2)

Beträgt beispielsweise D=5 mm, so ist im Falle der Verwendung von LiNbO₃ die Fortpflanzungsgeschwindigkeit v_a ca. 6,6×10³ m/sek., so daß eine Zeit τ≈0,75 µs resultiert. Daraus resultiert, daß eine Hochgeschwindigkeitswobbelung bzw. Ablenkungsfrequenz des ein bestimmtes Gebiet überstreichenden Lichtstrahles über 1 MHz möglich ist. Es versteht sich, daß durch Verringerung der Wobbelfrequenz des Oszillators 48 die Möglichkeit besteht, den Strahl mit einer Frequenz hin- und herzubewegen (beispielsweise mit mehreren zehn kHz oder mehr) ähnlich der mechanischen Oszillation von Spiegeln nach dem Stand der Technik.

Gemäß Fig. 7 fällt der schwenkend abgelenkte Strahl 39 auf den Strahlenablenker 40. Der Strahlenablenker 40 kann beispielsweise dadurch gebildet werden, daß eine Rille in der Größenordnung von µm in der lichtleitenden Schicht geformt wird. Es ist aber auch jedes andere Verfahren anwendbar, wenn sichergestellt wird, daß der Strahlenablenker den auftreffenden Strahl 39 von dem von der Scheibe reflektierten Strahl 43 trennen kann. Der durch Strahlenablenker 40 gelangte Strahl trifft auf den Gitterkoppler 41 des konvergenten Typs auf, der auf der Oberfläche des lichtleitenden Pfades ausgebildet ist, wobei der Strahl von der lichtleitenden Schicht nach oben zusammenläuft, wie dies die Bezugsziffer 42 andeutet. Bei einem derartigen Gitterkoppler des konvergenten Typs (Beugungsgitterlinse) ist die Phase des Beugungsgitters als Phasendifferenz zwischen dem auftreffenden Strahl und dem abgelenktem (fokussierten) Strahl gegeben und der Koppler kann dadurch gebildet werden, daß die Art der Beugungslinie durch Berechnen und Anwenden eines Elektronenstrahlzeichnungsverfahrens festgelegt wird. Der durch den Strahl 42 gebildete und auf der Scheibe 45 konvergierende Strahlenfleck oszilliert minutiös wie bekannt ist, da sein Einfallwinkel auf den Gitterkoppler 41 in der lichtleitenden Schichtfläche minutiös hin und her abgelenkt wird. Die positionelle Beziehung zwischen dem Substrat 31 und der Scheibe 45 wird so festgelegt, daß die Richtung der Oszillation senkrecht zur Spur verläuft. Auf diese Weise wird die Strahlenkomponente, die von der Scheibe 45 reflektiert und wieder zu einem geführten Strahl mittels des Gitterkopplers 41 konvergiert wurde, vom auftreffenden Strahl 39 mittels des Strahlenablenkers 40 getrennt und wird zu einem geführten Strahl 43, der auf den Photodetektor 44 auftrifft, der an einer Endfläche des lichtleitenden Pfades montiert ist und der diesen Strahl in ein elektrisches Signal umwandelt.

Der Photodetektor 51, LPF 52 und der Verstärker 53 arbeiten mit Ausnahme der nachfolgenden Abänderungen in konventioneller Weise. Zunächst wird ein Referenzeingang des Phasendetektors 51 mit dem Ausgang des Wobbelsignalgenerators 47 verbunden. Dies erfolgt aus dem Grunde, weil der Wobbelsignalgenerator 47 in diesem Ausführungsbeispiel die Funktion hat, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das dem des spiegeloszillierenden Oszillators 30 gemäß Fig. 1 entspricht, d. h. ein Signal zu erzeugen, durch das der Ablenkungswinkel einen bestimmten Bereich überstreicht. Eine zweite Abänderung besteht darin, daß der Tiefpaßfilter 132 gemäß Fig. 1, der den Stand der Technik veranschaulicht, durch einen Hochpaßfilter 50 ersetzt wird. Insbesondere kann der Lichtablenker, der den photoelektrischen Effekt im optischen Kopf gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, eine Lichtablenkung mit einer Hochgeschwindigkeit von 1 MHz oder mehr bewirken, wie zuvor erwähnt wurde, so daß eine Schwenkung mit einer Frequenz durchgeführt wird, die größer ist als die auf der Scheibe gespeicherte Information und eine Schwenkungsfrequenzspektrumkomponente, die im Lesesignal durch die minütliche Oszillation des Strahlenflecks erzeugt wird, wird auf eine Frequenz festgelegt, die höher ist als die der Scheibeninformation. Um daher ein Signal zu erhalten, das die in Fig. 2(d) bis (f) dargestellten Spurfolge-Fehlerdaten vom Lesesignal erhält, ist es erforderlich, den Hochpaßfilter 132 zu verwenden, der derartige Dämpfungscharakteristiken aufweist, daß er nur die Scheibeninformation abschneidet, wobei der Hochpaßfilter mit dem Eingangsanschluß des Phasendetektors 51 verbunden ist. Es versteht sich von selbst, daß in solchen Fällen, wo die Minutenoszillation mit einer niedrigen Frequenz durchgeführt wird, als die Scheibeninformation und Spektralkomponente, der Hochpaßfilter durch einen Tiefpaßfilter ersetzt werden kann, um die Scheibeninformationskomponente abzuschneiden.

Bei der erfindungsgemäßen optischen Kopfanordnung, die in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist und zuvor erläutert wurde, kann ein Spurnachlauf-Fehlersignal (vgl. Fig. 6) durch minütliches Oszillieren eines fokussierten Flecks auf einer Scheibenflächerspur nach denselben Prinzipien wie dies im Zusammenhang mit den bekannten Lösungen erläutert wurde, erfaßt werden, und eine Abweichung der Strahlenfleckmitte von der Spur kann durch Antreiben der Betätigungseinrichtung 54 mittels negativer Rückkopplung über den Verstärker 53 durch Bewegen des gesamten Substrates 31 korrigiert werden.

In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, in dem die gleichen Teile wie in Fig. 7 mit denselben Bezugsziffern versehen sind. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel in der Weise, daß der Ausgang des LPF 52 an einen Anschluß 55 des Kipp- oder Ablenksignalgenerators gelegt wird, wobei die Betätigungseinrichtung 54 gemäß Fig. 7 weggelassen wird. Der Anschluß 55 ist ein Eingangsanschluß zum Ändern des Off-set des Kipp- oder Ablenksignalgenerators 47. Wird ein Ausgangssignal vom Filter an den Eingangsanschluß 55 gelegt, so ändert sich der Off-set eines mit dem Oszillator 46 verbundenen Ablenksignals und dementsprechend ändert sich die Ablenk-Mittenfrequenz des Kipp- oder Ablenkfrequenzoszillators 48, wodurch ein Wechsel der Oszillationsmitte des Strahlenflecks auf der Scheibe hervorgerufen wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird ein Spurnachfolgefehler- Erfassungssignal am Ausgang des LPF 52 negativ auf den Anschluß 55 zurückgekoppelt, wobei nicht nur die Spurerfassung, sondern auch eine Korrektur der Mittenposition des Strahlenflecks in Bezug auf eine Spurabweichung auf rein elektrische Weise ohne Verwendung mechanischer Vorrichtungen erzielt werden kann. In Fällen, wo die Oszillation des Strahlenflecks mit einer niedrigeren Frequenz als dem Scheibeninformations- Spektralband durchgeführt wird, kann der Hochpaßfilter 50 durch einen Tiefpaßfilter ersetzt werden, wie dies im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 der Fall ist.

Nach den Merkmalen der vorliegenden Erfindung kann darüber hinaus eine optische Kopfanordnung vorgesehen werden, bei der eine Fokussensorfunktion zusätzlich zur vorbeschriebenen Spurfolge-Sensorfunktion durchgeführt werden kann.

Ein optischer Sensor, der sowohl eine Spurnachfolge-Sensorfunktion als auch eine Fokussensor-Funktion aufweist, ist beispielsweise in der Druckschrift "Philips Technical Review", Vol. 40, Nr. 6 (1982), Seite 150, beschrieben.

Dieser bekannte optische Sensor ist gemäß Fig. 10 aufgebaut. Fig. 10(a), (b) und (c) zeigt einen Halbleiterlaser 151, einen vom Halbleiterlaser 151 abgegebenen Strahl 152, einen Strahlenabzweiger 153 zum Abtrennen eines reflektierten Strahles 156 von einem abgegebenen Strahl 155 an seiner Reflektionsoberfläche 154, eine Kollimatorlinse 157 zum Überführen des abgegebenen Strahls 155 in einen parallelen Strahl 158, eine Objektivlinse 159 zum Bündeln des parallelen Strahls 158 zu einem Strahlenfleck 162 auf einer Informationsoberfläche der optischen Fläche 160, ein Pit 163 als Informationseinheit, die auf der Informationsoberfläche 161 ausgebildet ist, wobei das Pit 163 beispielsweise 0,4 bis 0,5 µm breit, 2 bis 4µm lang und ungefähr 0,1 µm tief ist. Eine Informationsspur 164 setzt sich aus mehreren in Reihe zueinander angeordneten Pits 163 zusammen. Eine Fokussierungs-Betätigungseinrichtung 165 bewegt die Objektivlinse 159 in einer Richtung y senkrecht zur Informationsoberfläche, um die Brennpunktstellung der Objektivlinse in Übereinstimmung mit der Informationsoberfläche 161 zu bringen (dieser Zustand wird nachstehend als "Brennpunktstellung" bezeichnet) in Abhängigkeit von einem Signal (das nachstehend als Fokussierungsabweichungssignal bezeichnet wird), das eine Abweichung der Informationsoberfläche 161 von der Brennpunktstellung der Objektivlinse angibt. Mit der Bezugsziffer 166 ist ein Keilprisma zum Teilen des reflektierten Strahles 156 in zwei Strahlen 167 und 168 bezeichnet, während die Bezugsziffer 169 einen Photodetektor bezeichnet, der zwei Teil-Photodetektoren 169a und 169b enthält, die aus zwei Elementen D₁, D₂ und zwei Elementen D₃, D₄ zusammengesetzt sind, wobei der Abstand den Elementen D₁ und D₂ und der zwischen den Elementen D₃ und D₄ jeweils 5 bis 10 µm beträgt. Die Bezugszeichen A₁, A₂, A₄ und A₄ bezeichnen Ausgänge der vier Elemente D₁, D₂, D₃ und D₄ des Photodetektors 169.

Mit der Bezugsziffer 170 ist ein Differenzialverstärker zur Berechnung der Differenz A₁-A₂ bezeichnet, die Bezugsziffer 171 bezeichnet einen Differenzialverstärker zur Berechnung der Differenz A₄-A₃, die Bezugsziffer 172 einen Addierer zum Addieren der Ausgangssignale der Differenzialverstärker 170 und 171 und zur Abgabe eines Fokussier-Abweichungssignals ((A₁+A₄)-(A₂+A₃)) und das Bezugszeichen S_f repräsentiert ein Signal, das proportional zum Betrag der Fokussierungsabweichung ist, das am Ausgang des Addierers 172 ansteht. Mit diesem Signal wird die Fokussierungs-Betätigungseinrichtung 165 gesteuert, so daß die Informationsoberfläche 161 sich stets in der Brennpunktstellung der Objektivlinse 159 befindet. Die Bezugsziffer 173 bezeichnet einen Addierer zur Berechnung von (A₁+A₂) und die Bezugsziffer 175 einen Differenzialverstärker zur differentiellen Verstärkung der Ausgänge der Addierer 173 und 174 zur Abgabe eines Signals (das nachstehend als "Spurnachführ-Abweichungssignal" bezeichnet wird) ((A₁+A₂)-(A₃+A₄)), das eine Abweichung zwischen der Informationsspur 164 und dem Strahlenfleck 162 angibt. Die Bezugsziffer 176 bezeichnet eine Spurnachführ- Betätigungseinrichtung zur Bewegung des gesamten optischen Wiedergabesystems in einer Richtung X senkrecht zur Spur, während S_t ein Spurnachführ-Abweichungssignal entsprechend dem Ausgang des Differenzialverstärkers 175 bezeichnet. Dieses Signal wird dazu verwendet, die Spurnachführ-Betätigungsvorrichtung 176 so steuern, daß der Strahlenfleck 162 kontinuierlich auf die Informationsspur 164 gerichtet.

Mit der Bezugsziffer 177 ist ein Addierer zum Addieren der Ausgangssignale der Addierer 173 und 174 bezeichnet, weil sein Ausgang S_i ein elektrisches Signal ist, das durch die Wiedergewinnung einer Information auf der optischen Scheibe 160 erzielt wird. Bei einer Informationsverarbeitung des Signals S_i kann ein gewünschtes TV-Signal oder Audiosignal erhalten werden. Die Bezugsziffer 178 bezeichnet einen Motor zum Rotieren der Scheibe 160 und die Bezugsziffer 179 eine elektronische Signalverarbeitungsschaltung Gewinnung der oben bezeichneten Signal S_f, S_t und S_i.

Nachstehend soll die Funktionsweise der oben beschriebenen optischen Kopfanordnung näher erläutert werden. Der vom Halbleiterlaser 151 abgegebene Strahl 152 wird auf die Informationsspur 164 auf der optischen Scheibe 160 gebündelt. Der reflektierte Strahl, der die auf der Spur 164 vorliegenden Information repräsentiert, wird erneut mittels der Objektivlinse 159 kollimiert und anschließend zu einem konvergenten, reflektierenden Strahl 156 über die Kollimatorlinse 157 geformt und in zwei Strahlen 167 und 168 mittels des Keilprismas 166 aufgeteilt.

In den fokussierten Flecken der Strahlen 167 und 168 sind die Photodetektoren 169a bzw. 169b angeordnet, bei denen es sich um Photodetektoren des zweigeteilten Typs handelt. Die Signale S_f, S_t und S_i werden auf der Grundlage der Ausgangssignale der Photodetektoren 169a und 169b gewonnen und die Fokussierungs-Betätigungseinrichtungen 165 und die Spurnachführ-Betätigungseinrichtung 176 werden entsprechend den Signalen S_f und S_t angesteuert, die als Korrektursignale dienen, so daß Korrekturen von Fokussierungsabweichungen und Spurnachführabweichungen durchgeführt werden können.

Die optische Scheibe 160 unterliegt einer positionellen Abweichung (typischerweise 300 bis 500 µm) in y-Richtung, wenn sie mittels des Motors 178 gedreht wird. Andererseits ist der durch die Objektivlinse 159 geformte Strahlenfleck 162 1 bis 2 µm groß und die Brennpunkttiefe liegt in der Größenordnung von 1 bis 2 µm, so daß eine Fokussierungsabweichung mit der Drehung der Scheibe auftritt. Die daraus resultierenden Fokussierungsabweichungen ebenso wie die Spurnachführ-Fehler- bzw. Abweichungen werden in der folgenden Weise korrigiert.

Fig. 11 zeigt Strahlen, die auf die in der Nähe der Objektivlinse 159 angeordneten Photodetektoren 169a und 169b in dem Fall auftreffen, wo die Informationsoberfläche 161 der Scheibe 160 sich in der Brennpunktstellung (Fig. 11(b)) und in den Fällen, wo die Informationsoberfläche nach vorne oder nach hinten von der Brennpunktstellung abweicht (Fig. 11(a) und (c)). Befindet sich die Informationsoberfläche 161 der Scheibe 160 in der Brennpunktstellung, verlaufen die auf den an einem Konvergenzpunkt der reflektierten Strahlen angeordneten Photodetektor auftreffenden Strahlen, wie in Fig. 11(b) dargestellt ist. In diesem Fall sind die Photodetektoren 169a und 169b so angeordnet, daß die auf D₁ und D₂ auftreffenden Strahlen sowie die auf D₃ und D₄ auftreffenden Strahlen eine gleich Intensität aufweisen. Wenn dagegen die Informationsoberfläche 161 auf der Scheibe 160 nach vorne oder nach hinten von der Brennpunktstellung abweicht, verhalten sich die auf die Photodetektoren 169a und 169b auftreffenden Strahlen, wie in den Fig. 11(a) und (c) dargestellt ist. Demzufolge wird das Ausgangssignal S_f des Addierers 172 wie in Fig. 12 dargestellt ist, in Bezug auf eine Fokussierungsabweichung, so daß das Ausgangssignal S_f der Fokussierungs- Betätigungseinrichtung 165 in der Weise angesteuert werden kann, daß die Fokussierungs-Abweichung der Objektivlinse kontinuierlich verändert werden kann, was an sich bekannt ist.

Die Mitte der optischen Scheibe 160 ist in vielen Fällen nicht koinzident mit der Rotationsmitte aufgrund von Montagefehlern o. dgl., was zu einer Spurnachführ- Abweichung bei der Rotation der Scheibe führt. Die Fig. 13(a), (b) und (c) zeigen reflektierte Strahlenintensitäten in Stellung unmittelbar nach dem Keilprisma 166 in dem Fall, wo der Strahlenfleck nahe dem Fokus der Objektivlinse sich auf der Mitte der Informationsspur 164 (Fig. 13(a)) befindet und ebenfalls in den Fällen wo er von der Spurmitte (Fig. 13(b) und (c)) abweicht. Befindet sich der Strahlenfleck 162 auf der Mitte der Spur 164 wie in Fig. 13(a) dargestellt ist (was nachstehend als "Auf-Spur-Zustand" bezeichnet wird), so verläuft die Strahlenverteilung unmittelbar nach dem Keilprisma 166 symmetrisch in Querrichtung, dabei die zweigeteilten PhotodetektorEn 169a und 169b kreuzend. Wird dagegen der Strahlenfleck 162 in Positionen gebildet, die von der Mitte der Spur 164 abweichen, wie dies in den Fig. 13(b) und (c) dargestellt ist, so verläuft die Strahlenverteilung unmittelbar nach dem Keilprisma 166 asymmetrisch in Querrichtung und die Strahlenverteilung in Querrichtung weicht in Abhängigkeit davon ab, in welcher Richtung der Strahlenfleck 162 von der Spur 164 abweicht. Demzufolge variiert das Ausgangssignal S_t des Differenzialverstärkers 175 wie in Fig. 14 dargestellt ist, entsprechend den Abweichungen (die nachstehend als "Spurnachführ-Abweichung" bezeichnet werden) des Strahlenflecks 162 von der Spur 164, so daß mit diesem Ausgangssignal S_t die Spurnachführ-Betätigungseinrichtung 176 so gesteuert werden kann, daß der Strahlenfleck 162 in dem "Aufspur-Zustand" wie bekannt ist, gehalten werden kann.

Das in der oben beschriebenen Weise aufgebaute konventionelle optische Informations-Aufzeichnungs- und -Wiedergabesystem macht die Verwendung eines optischen Systems erforderlich, das mehrere optische Komponenten wie Linsen enthält, um die Funktionen der Lichtbündelung, Auf-Spur-Erfassung und Spurnachführ-Erfassung durchführen zu können, wobei es nicht leicht ist, dieses optische System abzugleichen.

Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die optischen Komponenten monolitisch auf einem einzelnen Substrat ausgebildet, wobei ein Lichtbündelungsmechanismus, ein Signalerfassungsmechanismus, ein Fokussensor und ein Spurnachführsensor ausgebildet sind, so daß auf diese Weise ein Abgleich des optischen Systems nicht erforderlich ist und eine bemerkenswerte Verringerung der Anzahl optischer Teile erzielt werden kann.

Claims

1. Optische Kopfanordnung zum Aufzeichnen von Informationen auf eine optische Scheibe (45) entlang einer vorbestimmten Spur oder zum Abtasten bereits aufgezeichneter Informationen, mit
einer Laserstrahlquelle (33) zur Abgabe eies divergierenden Laserstrahls (34);
einer Kollimatoreinrichtung (35) zum parallelen Ausrichten (36) des divergierenden Laserstrahls (34);
einer Strahlenabzweigeinrichtung (40);
einem konvergierenden optischen Element (41) zum Konvergieren (42) des Strahles (39), der durch die Strahlenabzweigeinrichtung (40) auf die optische Scheibe (45) gelangt ist, um einen Strahlenfleck zu bilden, und zum Umwandeln des von der Oberfläche der optischen Scheibe (45) reflektierten Strahles (42) in einen parallelen Strahl, der zur Strahlenabzweigeinrichtung (40) gerichtet ist;
einem Photodetektor (44), der in einer Stellung angeordnet ist, in der er den parallelen Strahl (43) empfängt, der diese Stellung erreicht, nachdem er in die Strahlenabzweigeinrichtung (44) vom konvergierenden optischen Element (41) eingetreten und dort abgebogen wurde;
einem Frequenzwobbeloszillator (48), der einen Signalgenerator (47) zur Erzeugung eines Wobbelsignals enthält;
einem Filter (50) zum Herausfiltern der Wobbelfrequenzkomponente des Wobbelfrequenzoszillator (48) von dem Photodetektor (44);
einem Phasendetektor (51) zum Erfassen eines Ausgangs des Filters (50) auf der Grundlage des Ausgangs des Filters (50) auf der Grundlage eines Ausgangs des Wobbelsignalgenerators (48); und
einen Abgleichmechanismus zum Abgleichen der Stellung des Strahls (42) in Bezug auf die optische Scheibe (45) in Übereinstimmung mit einem von dem Phasendetektor (51) abgegebenen Signal, damit der Strahlenfleck der Spur folgt;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kollimatoreinrichtung (35), die Strahlenabzweigeinrichtung (40) und das konvergierende optische Element (41) in einer lichtleitenden Schicht (32) eines auf einem Substrat (31) ausgebildeten dielektrischen Dünnfilmes enthalten sind;
die Laserstrahlquelle (33) den divergierenden Laserstrahl (34) in die lichtleitende Schicht (32) abgibt;
das konvergierende optische Element als Gitterkoppler (41) ausgebildet ist;
zwischen der Kollimatoreinrichtung (35) und der Strahlenabzweigeinrichtung (40) ein akustischer Oberflächenwellengenerator (37) zur Erzeugung periodischer Schwankungen des Brechungsindex auf der Grundlage eines optisch-elastischen Effektes der lichtleitenden Schicht (32) in Folge einer akustischen Oberflächenwelle (38) vorgesehen ist, wodurch der parallele Strahl (39) periodisch bezüglich der Kollimatoreinrichtung (35) abgelenkt wird; und daß der Frequenzwobbeloszillator (48) zusätzlich einen Oszillator (46) zur Erzeugung eines Signals zum Antreiben des akustischen Oberflächenwellengenerators (37) enthält, wobei das Wobbelsignal die Oszillationsfrequenz des Oszillators (46) mit einer vorbestimmten Periode innerhalb eines vorbestimmten Bereichs übersteigt.

2. Optische Kopfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der akustische Oberwellengenerator (37) aus einer kammförmigen Elektrode besteht, die auf der lichtleitenden Schicht (32) gebildet ist.

3. Optische Kopfanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableichmechanismus aus einer Verstelleinrichtung (54) besteht, die das gesamte Substrat (31) in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Spur auf der optischen Scheibe (45) bewegt.

4. Optische Kopfanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableichmechanismus aus einer Rückkopplungsschaltung besteht, die das Ausgangssignal des Phasendetektors (51) rückkoppelt auf den Wobbelsignalgenerator (47), so daß die Oszillations- Mittenfrequenz des Wobbelfrequenzoszillators (48) variiert wird.

5. Optische Kopfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkfrequenzbereich des Wobbelfrequenzoszillators (48) um einen Wert größer ausgewählt ist als ein besetztes Frequenzspektrum der auf der optischen Scheibe (45) aufgezeichneten Information.

6. Optische Kopfanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (50) aus einem Hochpaßfilter besteht.

7. Optische Kopfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wobbelfrequenzbereich des Wobbelfrequenzoszillators (48) um einen Wert kleiner als ein besetztes Frequenzspektrum der auf der optischen Scheibe (45) aufgezeichneten Information ausgewählt ist.

8. Optische Kopfanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (50) aus einem Tiefpaßfilter besteht.