DE3828461C2

DE3828461C2 - Verfahren und Einrichtung zur optischen Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Information auf einem Aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE3828461C2
Application number: DE3828461A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Chaya; Tatsuya Narahara
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-08-26
Filing date: 1988-08-22
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2008-08-23
Also published as: GB2209089B; US5046061A; NL8802052A; GB8819254D0; GB2209089A; DE3828461A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Information auf einem Aufzeichnungsmedium gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei welchem ein optisches Band, eine optische Platte bzw. Scheibe oder dergleichen als Aufzeichnungsme dium verwendet wird. Weiterhin bezieht sich die Erfin dung auf eine optische Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabe einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der das Aufzeich nungsmedium durch einen Lichtstrahl abgetastet wird, und zwar unter Verwendung einer akusto-optischen Ablenkeinrich tung (AOD).

Es wurde bereits eine optische Aufzeichnungs- und/oder Wie dergabeeinrichtung vorgeschlagen, bei der ein optisches Band, eine optische Scheibe oder Platte oder dergleichen, als Aufzeichnungsmedium verwendet und mittels eines Licht strahls abgetastet wird, und zwar unter Verwendung einer akusto-optischen Ablenkeinrichtung (AOD), um im Aufzeich nungsmedium Informationssignale zu speichern oder solche Signale aus dem Aufzeichnungsmedium auszulesen bzw. wieder zugeben. Eine derartige optische Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeeinrichtung ist z. B. in der japanischen Patent publikation Nr. 61-61724 beschrieben.

Diese konventionelle optische Aufzeichnungs- und/oder Wie dergabeeinrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 näher beschrieben und enthält eine Laserstrahl quelle 101, die z. B. eine Laserdiode sein kann. In der Aufzeichnungsbetriebsart der Einrichtung wird ein von der Laserstrahlquelle 101 emittierter Lichtstrahl moduliert, und zwar in Abhängigkeit von Informationssignalen, die auf gezeichnet werden sollen, so daß die Intensität des Licht strahls schwankt. In der Wiedergabebetriebsart weist der Lichtstrahl jedoch eine feste Intensität auf, die geringer als die Intensitäten des Lichtstrahls in der Aufzeichnungs betriebsart ist. Der Lichtstrahl wird dann in einen paral lelen Laserstrahl transformiert, und zwar mit Hilfe einer bestimmten optischen Einrichtung, beispielsweise mittels einer Kollimatorlinse 102. Anschließend gelangt der Licht strahl in eine akusto-optische Ablenkeinrichtung 103. Der in die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 einfallende Lichtstrahl wird durch die akusto-optische Ablenkeinrich tung 103 abgelenkt. Diese akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 enthält einen Transducer 103a bzw. Wandler sowie ein absorbierendes Element 103b, wobei Transducer 103a und ab sorbierendes Element 103b an gegenüberliegenden Seiten der akusto-optischen Ablenkeinrichtung 103 angeordnet sind. Die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 empfängt über den Transducer 103a ein Treiber- bzw. Steuersignal, das dem Transducer 103a von einer Ablenktreiberschaltung 103c bzw. Ablenksteuerschaltung zugeführt wird, um wiederholt den Ab lenkwinkel des Lichtstrahls innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs zu ändern, der in Fig. 1 mit dem Doppelpfeil α markiert ist.

Anschließend passiert der Lichtstrahl eine Zylinderlinse 104, zwei Übertragungslinsen 105 und 106 bzw. Relaylinsen sowie schließlich eine Objektivlinse 107. Die Objektivlinse 107 fokussiert den Lichtstrahl auf eine Aufzeichnungsfläche 109 eines optischen Aufzeichnungsmediums 108.

Der in die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 einfallen de Lichtstrahl wird so gesteuert, daß er um einen vorbe stimmten Winkel abgelenkt werden kann, welcher innerhalb des Winkelbereichs α liegt, der in Fig. 1 durch den Doppel pfeil markiert ist. Es läßt sich daher die Position auf der Aufzeichnungsfläche 109, in die der Lichtstrahl durch die Objektivlinse 107 fokussiert wird, innerhalb eines Bereichs von einem ersten Fokuspunkt f₀ in Fig. 1 bis zu einem zwei ten Fokuspunkt f₁ in Fig. 1 verschieben. Das Aufzeichnungs medium 108 läßt sich somit durch den Lichtstrahl abtasten bzw. scannen.

In der Zwischenzeit wird das optische Aufzeichnungsmedium 108 in Richtung senkrecht zur Papierebene der Fig. 1 be wegt, also entlang einer Richtung senkrecht zur Abtastrich tung des Lichtstrahls.

Während der Aufzeichnungsbetriebsart laufen auf der Auf zeichnungsfläche 109 des optischen Aufzeichnungsmediums 108 chemische oder physikalische Änderungen infolge der Be strahlung mit dem Lichtstrahl ab, so daß sich auf diese Weise die Informationssignale aufzeichnen bzw. speichern lassen.

Um die Informationssignale mit Hilfe der optischen Auf zeichnungs- und/oder Wiedergabeeinrichtung reproduzieren zu können, die in der oben beschriebenen Weise auf dem opti schen Aufzeichnungsmedium 108 aufgezeichnet worden sind, wird ein an der Aufzeichnungsfläche 109 reflektierter Lichtstrahl gewonnen, um detektiert zu werden. Um diesen reflektierten Lichtstrahl abnehmen zu können, kann bei spielsweise ein Strahlteiler 110 zwischen der Kollimator linse 102 und der akusto-optischen Ablenkeinrichtung 103 angeordnet sein, wie ebenfalls in der japanischen Patentpu blikation Nr. 61-261724 beschrieben worden ist. Insbesonde re wird in der Wiedergabebetriebsart der Lichtstrahl in der oben beschriebenen Weise abgelenkt, um die Aufzeichnungs fläche 109 abzutasten, wobei er an der Aufzeichnungsfläche 109 reflektiert und zurück in die Objektivlinse 107 gelenkt wird. Der reflektierte Lichtstrahl durchläuft dann die Übertragungslinsen 106 und 105, die Zylinderlinse 104 und die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103, bevor er in den Strahlteiler 110 eintritt. Der reflektierte Lichtstrahl wird dann durch den Strahlteiler 110 in Richtung einer op tischen Detektoreinrichtung 111 abgelenkt, die z. B. eine Detektorlinse, einen optischen Detektor oder dergleichen enthalten kann. Die optische Detektoreinrichtung 111 de tektiert somit den am Strahlteiler 110 reflektierten Licht strahl und reproduziert auf diese Weise die Informationssi gnale.

Es sei darauf hingewiesen, daß im Falle einer akusto-opti schen Ablenkeinrichtung 103 innerhalb einer solchen opti schen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeeinrichtung der in die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 einfallende Lichtstrahl in einen Lichtstrahl nullter Ordnung, der die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 ohne Beugung pas siert, und in einen Lichtstrahl erster Ordnung aufgespalten wird, der die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 mit ei ner durch sie verursachten Beugung passiert. Der Licht strahl nullter Ordnung, der die akusto-optische Ablenkein richtung 103 passiert hat, ist ein Lichtstrahl, der mit dem einfallenden Lichtstrahl hinsichtlich der Ausbreitungsrich tung und des Polarisationszustands übereinstimmt. Unterdes sen wird aber auch der Lichtstrahl mit der ersten Ordnung bzw. Beugungsordnung abgelenkt, wobei auch sein Polarisa tionszustand durch die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 verändert wird. Der Lichtstrahl erster Ordnung, der die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 passiert hat, ist da her ein Lichtstrahl, der linear polarisiert ist, und zwar in Richtung senkrecht zur Polarisationsrichtung des einfal lenden Lichtstrahls.

Der Lichtstrahl nullter Ordnung kommt dann ähnlich wie der Lichtstrahl erster Ordnung zum Aufzeichnungsmedium 109. Da der Lichtstrahl nullter Ordnung durch die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 nicht abgelenkt wird, ist er immer auf eine Position auf der Aufzeichnungsfläche 109 des opti schen Aufzeichnungsmediums 108 fokussiert, die ein wenig versetzt gegenüber dem Abtastbereich des Lichtstrahls er ster Ordnung ist, der vom Punkt f₀ bis zum anderen Punkt f₁ in Fig. 1 reicht.

Unter dieser Bedingung schreibt der Lichtstrahl nullter Ordnung, der auf die Aufzeichnungsfläche 109 des optischen Aufzeichnungsmediums 108 fokussiert ist, in der Aufzeich nungsbetriebsart Informationssignale in die Aufzeichnungs fläche 109 ein, ähnlich wie der Lichtstrahl erster Ordnung. Andererseits wird jedoch in der Wiedergabebetriebsart der Lichtstrahl nullter Ordnung durch die Aufzeichnungsfläche 109 in ähnlicher Weise wie der Lichtstrahl erster Ordnung reflektiert. Der durch die Aufzeichnungsfläche 109 reflek tierte Lichtstrahl nullter Ordnung gelangt dann in die op tische Detektoreinrichtung 111, ähnlich wie der Lichtstrahl erster Ordnung, der durch die Aufzeichnungsfläche 109 re flektiert worden ist.

Da der Lichtstrahl nullter Ordnung auf die Aufzeichnungs fläche 109 fokussiert und von dieser reflektiert wird und anschließend in die optische Detektoreinrichtung 111 ge langt, läßt sich keine genaue Aufzeichnung und Wiedergabe sicherstellen.

Um den schädlichen Einfluß des Lichtstrahls nullter Ordnung zu vermeiden, der die Aufzeichnungsfläche 109 erreicht, wurde bereits vorgeschlagen, eine Abschirmplatte 112 an ei ner Zwischenposition zwischen den Übertragungslinsen 105 und 106 vorzusehen, und zwar in einem Bereich, in welchem der Lichtstrahl nullter Ordnung fokussiert ist, wie die Fig. 1 zeigt. Auf diese Weise läßt sich der Lichtstrahl nullter Ordnung mit Hilfe der Abschirmplatte 112 heraus blenden.

Nähert sich jedoch der Lichtstrahl erster Ordnung dem Lichtstrahl nullter Ordnung an, wenn der Winkel, unter den der Lichtstrahl erster Ordnung durch die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 abgelenkt wird, klein ist, so besteht die Gefahr, daß durch die Abschirmplatte 112 sowohl der Lichtstrahl erster Ordnung als auch der Lichtstrahl nullter Ordnung ausgeblendet bzw. unterbrochen werden. Eine Auf zeichnung oder Wiedergabe von Informationssignalen durch den Lichtstrahl erster Ordnung ist daher nur möglich, wenn der Lichtstrahl erster Ordnung in einem Winkelbereich des Abtastwinkels abgelenkt werden kann, in welchem er nicht durch die Abschirmplatte 112 ausgeblendet wird.

Der Winkelbereich, in welchem der Lichtstrahl erster Ord nung durch die akusto-optische Ablenkeinrichtung 103 abge lenkt werden kann, beträgt mehrere Grad und ist daher klein. Innerhalb des Winkelbereichs, in dem der Lichtstrahl erster Ordnung abgelenkt werden kann, liegt der effektive Winkelbereich zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von In formationssignalen, der dann noch weiter durch die Ab schirmplatte 112 reduziert wird. Dies führt zu einem Hin dernis bei der Verbesserung der Aufzeichnungsdichte von In formationssignalen auf der Aufzeichnungsoberfläche 109 des optischen Aufzeichnungsmediums. Darüber hinaus muß der Ort der Abschirmplatte 112 mit einem hohen Genauigkeitsgrad aufrechterhalten werden, was zu einer schwierigen Montage und Einstellung der Einrichtung und damit zu einer schlechteren praktischen Handhabung führt.

Andererseits wurde bereits vorgeschlagen, den Lichtstrahl nullter Ordnung und den Lichtstrahl erster Ordnung vonein ander zu trennen, und zwar mittels einer optischen Einrich tung, die eine polarisationsabhängige spezifische Durchläs sigkeit aufweist, z. B. mit Hilfe eines Polarschirms, der die Differenz der Polarisationszustände zwischen dem Licht strahl nullter Ordnung und dem Lichtstrahl erster Ordnung ausnutzt. Es ist jedoch erforderlich, eine Einrichtung zur Trennung des Lichtstrahls nullter Ordnung vom Lichtstrahl erster Ordnung und eine weitere unabhängige Einrichtung zur Abnahme des Lichtstrahls vorzusehen, der an der Aufzeich nungsfläche 109 des optischen Aufzeichnungsmediums 108 re flektiert worden ist, um den Lichtstrahl zu detektieren. Dies führt zu einer komplizierten Konstruktion der oben be schriebenen Einrichtung.

In der EP 0 181 005 A2 ist eine optische Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung be schrieben, bei welcher ein oder zwei Laserstrahlen auf die Oberfläche eines Aufzeich nungsmediums fokussiert werden und ein an dem Aufzeichnungsmedium reflektierter Strahl infolge des zweimaligen Durchtritts durch eine λ/4-Platte eine Drehung seiner Polarisationsrichtung um 90° erfährt und somit durch einen polarisationsabhängigen Strahlteiler aus dem optischen Strahlengang abgelenkt und auf einen Detektor gerichtet werden kann. Bei dieser Einrichtung wird jedoch der aufzeichnende oder abtastende Strahl weder durch eine akustooptische Ablenkeinrichtung noch in anderer Weise abgelenkt, so daß die Schwierigkeit der Trennung von Strahlen nullter und erster Ordnung von vornher ein nicht auftritt.

Die DE 35 34 776 A1 beschreibt eine optische Kopfanordnung zum Aufzeichnen von In formationen auf eine optische Scheibe oder zum Auslesen von bereits aufgezeichneten Informationen. Der aufzeichnende oder abtastende Lichtstrahl wird dabei durch die in ei nem LiNbO₃-Kristall erzeugten akustischen Oberflächenwellen aufgrund von Bragg'scher Reflexion abgelenkt und in Richtung auf das Aufzeichnungsmedium umgelenkt. Auch bei diesem Verfahren tritt demzufolge das Problem einer Trennung von Strahlen nullter und erster Ordnung nicht auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Information auf einem Aufzeichnungsmedium anzugeben, bei welchem eine genaue Aufzeichnung und/oder Wiedergabe si chergestellt ist und welches eine höhere Aufzeichnungsdichte ermöglicht.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu ent nehmen. Im Patentanspruch 5 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden der Lichtstrahl erster Ordnung, der durch die akusto-optische Ablenkeinrichtung abgelenkt wird, und der Lichtstrahl nullter Ordnung, der durch die akusto-optische Ablenkeinrichtung nicht abgelenkt wird, mit Hilfe der Strahlteilereinrichtung voneinander ge trennt. Der Lichtstrahl erster Ordnung trifft dann über die Polarisationseinrichtung auf die Aufzeichnungsfläche eines optischen Aufzeichnungsmediums auf. Die Polarisationsein richtung ist in diesem Fall eine λ/4 Wellenlängenplatte (λ = Wellenlänge des Lichts). Der Lichtstrahl erster Ord nung wird daher an der Aufzeichnungsoberfläche des opti schen Aufzeichnungsmediums reflektiert und kann somit durch dieselbe Strahlteilereinrichtung wieder entnommen bzw. ge wonnen werden.

Der Lichtstrahl nullter Ordnung, der keinen Beitrag zur Aufzeichnung oder zur Wiedergabe der Informationssignale liefert, wird so geführt, daß er das optische Aufzeichnungsmedium nicht erreichen kann. Eine Aufzeichnung und/oder Wiedergabe kann somit im gesamten Abtastbereich des Lichtstrahls erster Ordnung erfolgen.

Wie bereits erwähnt, kann der an der Aufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums reflektierte Lichtstrahl erster Ordnung durch dieselbe Strahlteilereinrichtung ent nommen bzw. gewonnen werden, die auch zur Trennung des Lichtstrahls nullter Ordnung vom Lichtstrahl erster Ordnung dient. Die Strahlteilereinrichtung weist somit zwei Funk tionen auf, so daß keine zweite Strahlteilereinrichtung er forderlich ist. Hierdurch läßt sich der Aufbau der opti schen Einrichtung vereinfachen und verkleinern.

Die Erfindung stellt weiterhin eine optische Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeeinrichtung zur Verfügung, die einen einfachen und kleinen Aufbau aufweist, eine genaue Auf zeichnung und/oder Wiedergabe im gesamten Abtastbereich des Lichtstrahls erster Ordnung sicherstellt und eine verbes serte Aufzeichnungsdichte besitzt. Wird als Laserstrahl quelle eine Laserdiode verwendet, die einen Laserstrahl mit elliptischem Querschnitt erzeugt, so läßt sich die Kon struktion der optischem Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabe einrichtung nach der Erfindung noch weiter vereinfachen, da dann kein optisches Element mehr verwendet zu werden braucht, das als Strahlaufweiter dient.

Anhand der Zeichnung wird neben dem Stand der Technik die Erfindung nachfolgend im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine konventionelle optische Aufzeichnungs- und/ oder Wiedergabeeinrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine optische Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeeinrichtung nach einem bevor zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Ein richtung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen modifizierten Teil der optischen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeein richtung nach Fig. 2,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterla sers, der als Lichtquelle innerhalb der optischen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeeinrichtung dient,

Fig. 6 eine mit einem Halbleiterlaser ausgestattete Ein richtung zur Erzeugung eines Abtastlichtstrahls,

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung verschiedener Parameter der in Fig. 6 gezeigten Einrichtung zur Erzeugung des Abtastlichtstrahls, und

Fig. 8A, 8B und 8C verschiedene Querschnitte und Orientie rungen der Polarisationsebenen eines Laserstrahls, eines Parallellichtstrahls und eines einfallenden Lichtstrahls innerhalb der Einrichtung nach Fig. 6 zur Erzeugung des Abtastlichtstrahls.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine optische Aufzeichnungs- und/ oder Wiedergabeeinrichtung nach der Erfindung. Die optische Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeeinrichtung enthält eine Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabelichtquelle 1, die eine Laserdiode sein kann. Ein Aufzeichnungs- und/oder Wiederga be-Lichtstrahl, der von der Aufzeichnungs- und/oder Wieder gabelichtquelle 1 emittiert wird, weist eine vorbestimmte Wellenlänge auf, z. B. 780 nm oder dergleichen, und wird während der Aufzeichnungsbetriebsart der Einrichtung in Ab hängigkeit von Informationssignalen moduliert, die aufge zeichnet werden sollen, so daß sich seine Intensität ent sprechend ändert. In der Wiedergabebetriebsart weist der genannte Lichtstrahl eine feste Intensität auf, die niedri ger ist als diejenige des Lichtstrahls in der Aufzeich nungsbetriebsart. Der Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabe strahl ist linear polarisiert, und zwar in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2, also in einer Rich tung parallel zur Zeichenebene der Fig. 3.

Sowohl in der Aufzeichnungsbetriebsart als auch in der Wie dergabebetriebsart wird der Aufzeichnungs- und/oder Wieder gabelichtstrahl mit Hilfe einer Kollimatorlinse 2 in einen parallelen Lichtstrahl transformiert und dann in eine aku sto-optische Ablenkeinrichtung (AOD) 3 geleitet.

Die akusto-optische Ablenkeinrichtung 3 enthält einen Mate rialteil 3a aus einem anisotropen Kristall, z. B. aus TeO₂ oder PbMoO₄ und nutzt die Tatsache aus, daß sich der Beu gungswinkel der Bragg-Beugung oder der des Debye-Sears-Ef fekts proportional zur Frequenz der Ultraschallwellen er höht, die in das Materialteil 3a hineingestrahlt werden. Durch Modulation der Frequenz der Ultraschallwellen, die in das Materialteil 3a transmittiert werden, läßt sich die Polarisation des Lichts steuern.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine akusto-opti sche Ablenkeinrichtung mit anisotroper Bragg-Beugung als akusto-optische Ablenkeinrichtung 3 verwendet. Der Auf zeichnungs- und/oder Wiedergabelichtstrahl, der auf das Me dium 3a der akusto-optischen Ablenkeinrichtung 3 auftrifft, wird in einen Lichtstrahl nullter Ordnung bzw. nullter Beu gungsordnung und in einen Lichtstrahl erster Ordnung bzw. erster Beugungsordnung unterteilt, und zwar aufgrund seiner Beugung im Materialteil 3a.

Die akusto-optische Ablenkeinrichtung 3 mit anisotroper Bragg-Beugung weist ferner einen Transducer 3b bzw. Wandler und ein Absorptionselement 3c an gegenüberliegenden Seiten flächen des Materialteils 3a auf. Der Transducer 3b emp fängt ein Steuersignal V_T und erzeugt Ultraschallwellen. Das Steuersignal V_T (Treibersignal) wird von einer Ablenk steuerschaltung 3d erhalten und frequenzmoduliert, und zwar in Antwort auf ein vorbestimmtes Abtast- bzw. Scannsignal. Werden Ultraschallwellen in das Materialteil 3a hineinge strahlt, so ändert sich der Beugungswinkel des Lichtstrahls erster Ordnung innerhalb einer Ebene, in welcher der Trans ducer 3b und das Absorptionselement 3c einander gegenüber liegend angeordnet sind, also innerhalb einer Ebene, die parallel zur Zeichenebene der Fig. 3 liegt. Dabei bewegt sich der Ablenkwinkel bzw. Beugungswinkel innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs, der in Fig. 3 mit θ markiert ist, während der Lichtstrahl das Materialteil 3a passiert. Die Änderung des Beugungswinkels ist im wesentlichen pro portional zur Frequenz der Ultraschallwellen, die vom Transducer 3b erzeugt werden. Da die Frequenz der Ultra schallwellen in Antwort auf das Abtastsignal moduliert wird, läßt sich der Beugungswinkel des Lichtstrahls erster Ordnung in Abhängigkeit des Abtastsignals steuern. Der Beu gungswinkel wird gemessen, nachdem der Lichtstrahl das Ma terialteil 3a passiert hat.

Das Materialteil 3a der akusto-optischen Ablenkeinrichtung 3 ändert ferner den Polarisationszustand des Lichtstrahls erster Beugungsordnung. Durchläuft der Lichtstrahl erster Beugungsordnung das Materialteil 3a, so wird er in einen Lichtstrahl transformiert, der linear polarisiert ist, und zwar in Richtung senkrecht zur Polarisationsrichtung des Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabelichtstrahls vor dem Ein treten in das Materialteil 3a, wie durch den Doppelpfeil B in den Fig. 2 und 3 angegeben ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Lichtstrahl nullter Ord nung bezüglich seiner Fortpflanzungsrichtung und seines Po larisationszustands dem Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabe strahl vor Eintritt in das Materialteil 3a entspricht. Dem zufolge sind der Lichtstrahl erster Ordnung und der Licht strahl nullter Ordnung in zueinander senkrechten Richtungen polarisiert.

Der in den Lichtstrahl nullter Ordnung und in den Licht strahl erster Ordnung aufgespaltene Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabelichtstrahl gelangt dann in einen Polarisations strahlteiler 5, und zwar über eine Zylinderlinse 4. Der Lichtstrahl nullter Ordnung wird daher durch eine Refle xionsfläche des Polarisationsstrahlteilers 5 reflektiert, wie durch das Bezugszeichen R₀ in Fig. 2 angegeben ist, da die Reflexionsfläche des Polarisationsstrahlteilers 5 par allel zur Polarisationsrichtung des Lichtstrahls nullter Ordnung liegt. Dagegen läuft der Lichtstrahl erster Ordnung durch den Polarisationsstrahlteiler 5 hindurch, wie mit dem Bezugszeichen I₁ in Fig. 2 angegeben ist, da er linear po larisiert ist, und zwar senkrecht zur Polarisationsrichtung des Lichtstrahls nullter Ordnung, wie zuvor beschrieben. Auf diese Weise werden der Lichtstrahl nullter Ordnung und der Lichtstrahl erster Ordnung durch den Polarisations strahlteiler 5 voneinander getrennt.

Nach Passieren des Polarisationsstrahlteilers 5 durchläuft der Lichtstrahl erster Ordnung eine λ/4-Platte 6. Der Lichtstrahl erster Ordnung wird daher durch die λ/4-Platte te 6 zirkular polarisiert und erreicht anschließend über zwei Übertragungslinsen 7 und 8 eine Objektivlinse 9. Die Objektivlinse 9 fokussiert den Lichtstrahl erster Ordnung auf die Aufzeichnungsoberfläche 11 eines optischen Auf zeichnungsmediums 10. Das optische Aufzeichnungsmedium 10 kann z. B. eine Scheibe bzw. Platte, eine Karte oder ein Band sein. Die Aufzeichnungsfläche 11 des optischen Auf zeichnungsmediums 10 ist lichtempfindlich.

Der Lichtstrahl erster Ordnung wird in Abhängigkeit eines vorbestimmten Abtastsignals gesteuert, so daß er innerhalb eines vorbestimmten Beugungswinkelbereichs, der in Fig. 3 durch den Doppelpfeil θ markiert ist, abgelenkt werden kann. Nach Durchlaufen der Übertragungslinsen 7 und 8 läßt er sich somit in einem vorbestimmten Winkelbereich ablen ken, der in Fig. 3 durch den Doppelpfeil λ markiert ist. Demzufolge läßt sich der Punkt, in welchem der Lichtstrahl erster Ordnung auf der Aufzeichnungsoberfläche 11 durch die Objektivlinse 9 fokussiert ist, innerhalb eines Bereichs bewegen, der von einer ersten Fokusposition F₀ in Fig. 3 bis zu einer zweiten Fokusposition F₁ in Fig. 3 reicht, wo bei die Bewegung in Abhängigkeit des vorbestimmten Abtast signals erfolgt. Das optische Aufzeichnungsmedium 10 wird in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 3 be wegt, also in einer Richtung senkrecht zur Abtastrichtung des Lichtstrahls erster Ordnung.

In der Aufzeichnungsbetriebsart finden chemische oder phy sikalische Änderungen auf der Aufzeichnungsoberfläche 11 des optischen Aufzeichnungsmediums 10 statt, und zwar in folge der auftreffenden Lichtenergie des Lichtstrahls er ster Ordnung, wenn dieser als Aufzeichnungslichtstrahl über die Aufzeichnungsoberfläche 11 bewegt wird, so daß sich vorbestimmte Informationssignale auf der Aufzeichnungsflä che 11 aufzeichnen bzw. speichern lassen.

Demgegenüber wird in der Wiedergabebetriebsart der Licht strahl erster Ordnung des Wiedergabelichtstrahls an der Aufzeichnungsoberfläche 11 reflektiert und durchläuft dann der Reihe nach die Objektivlinse 9, die Übertragungslinsen 8 und 7 sowie das λ/4-Plättchen 6. Dabei ist der Licht strahl zirkular polarisiert, und zwar entgegengesetzt zu derjenigen Richtung vor der Reflexion an der Aufzeichnungs oberfläche 11. Durchläuft daher der Lichtstrahl erster Ord nung die λ/4-Platte 6, so wird er in einen linear polari sierten Lichtstrahl transformiert, derart, daß nunmehr sei ne Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrich tung des Lichtstrahls erster Ordnung vor dem Eintreten in das λ/4-Plättchen 6 nach Durchlaufen der akusto-optischen Ablenkeinrichtung 3 ist, wie durch die Pfeilmarkierung C in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Der Lichtstrahl erster Ordnung wird daher durch die Reflexionsfläche des Polarisa tionsstrahlteilers 5 reflektiert, wie durch das Bezugszei chen R₁ in Fig. 2 angegeben ist, und gelangt anschließend zu einer Detektorlinse 12. Die Detektorlinse 12 fokussiert den Lichtstrahl erster Ordnung auf einen optischen Sensor 13. Der optische Sensor 13 empfängt den Lichtstrahl erster Ordnung und erzeugt ein Reproduktionssignal.

Bei der optischen Aufzeichnungs- und/oder Leseeinrichtung nach der Erfindung wird der Lichtstrahl nullter Ordnung, der die akusto-optische Ablenkeinrichtung 3 passiert hat, mit Hilfe des Polarisationsstrahlteilers 5 vom Lichtstrahl erster Ordnung getrennt und erreicht daher nicht die Auf zeichnungsfläche 11 des optischen Aufzeichnungsmediums 10. Demzufolge läßt sich eine genaue Aufzeichnung und/oder Wie dergabe von Informationssignalen im gesamten Abtastbereich des Lichtstrahls erster Ordnung auf der Aufzeichnungsfläche 11 sicherstellen.

Da der Lichtstrahl erster Ordnung in der Wiedergabebe triebsart, der durch die Aufzeichnungsoberfläche 11 re flektiert wird, mit Hilfe des Polarisationsstrahlteilers 5 aus dem Lichtweg herausgelenkt wird, der zurück zur Auf zeichnungs- und/oder Wiedergabelichtquelle 1 führt, kann er ohne weiteres durch den optischen Detektor 13 detektiert werden, um die Informationssignale zu reproduzieren.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern auch in geeigneter Weise modifiziert werden kann. Im obigen Ausfüh rungsbeispiel ist erwähnt, daß der Lichtstrahl nullter Ord nung durch die Reflexionsoberfläche des Polarisations strahlteilers 5 reflektiert wird, während der Lichtstrahl erster Ordnung den Polarisationsstrahlteiler 5 durchläuft und das Aufzeichnungsmedium 10 erreicht. Gemäß Fig. 4 läßt sich dieser Sachverhalt aber auch so abwandeln, daß der Lichtstrahl nullter Ordnung den Polarisationsstrahlteiler 5 durchläuft, während der Lichtstrahl erster Ordnung durch die Reflexionsoberfläche des Polarisationsstrahlteilers 5 reflektiert wird und das Aufzeichnungsmedium 10 erreicht.

Bei der Abwandlung nach Fig. 4 ist der Polarisationsstrahl teiler 5 so angeordnet, daß seine Reflexionsfläche parallel zur Polarisationsrichtung des Lichtstrahls erster Ordnung verläuft, wie durch die Pfeilmarkierung B in Fig. 4 gezeigt ist. Der Lichtstrahl erster Ordnung wird daher in Richtung des Bezugszeichens R₁ in Fig. 4 durch die Reflexionsfläche des Polarisationsstrahlteilers 5 zum optischen Aufzeich nungsmedium 10 reflektiert und läuft nach Austritt aus dem Polarisationsstrahlteiler 5 zunächst durch die λ/4-Platte 6 hindurch. Der Lichtstrahl nullter Ordnung passiert den Polarisationsstrahlteiler 5 in Richtung I₀ in Fig. 4, da er in einen linear polarisierten Lichtstrahl umgewandelt wor den ist, wobei seine Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung des Lichtstrahls erster Ordnung liegt, bevor er in den Polarisationsstrahlteiler 5 ein tritt. Demzufolge erreicht der Lichtstrahl erster Ordnung die Detektorlinse 12. Auch mit der Anordnung nach Fig. 4 lassen sich ähnliche Wirkungen wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erzielen, da der an der Aufzeichnungs fläche 11 des optischen Aufzeichnungsmediums 10 reflektier te Lichtstrahl in gleicher Weise, wie zuvor erwähnt, abge nommen wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Zylinderlinse 4 und die Übertragungslinsen 7 und 8 nicht unbedingt erforderlich sind, so daß sie in der Praxis auch fortgelassen werden können.

Ein Halbleiterlaser, der als Laserdiode 1 verwendet werden kann, erzeugt einen Laserstrahl, dessen Eigenschaften nach folgend beschrieben werden. Entsprechend der Fig. 5, in der zur Orientierung ein rechtwinkliges Koordinatensystem XYZ eingezeichnet ist, enthält ein Halbleiterlaser 22 in seinem Inneren einen pn-Übergangsbereich 22B, dessen ebene Ausdeh nung sich in der XY-Ebene erstreckt, die im Zentralbereich eines quaderförmigen Halbleiterchips 22A liegt, und dessen Dickenausdehnung sich in Vertikalrichtung erstreckt, also in Richtung der Z-Achse. Der Halbleiterlaser 22 emittiert einen Laserstrahl LB0 nach außen in Tiefenrichtung, also in X-Richtung, und zwar ausgehend von einem Emissionsbereich 22D, der an der Vorderfläche 22c des Halbleiterchips 22A liegt.

Der vom Halbleiterlaser 22 emittierte Laserstrahl LBO weist entsprechend Fig. 6 einen elliptischen Querschnitt auf, wo bei in Fig. 6 ein rechtwinkliges Koordinatensystem einge zeichnet ist, und zwar bezogen auf die Vorderfläche 22C des Halbleiterchips 22A. Der elliptische Querschnitt weist eine kleine Achse in Breitenrichtung des pn-Übergangsbereichs 22B auf, also in Richtung der Y-Achse, sowie eine Hauptach se in Vertikalrichtung senkrecht zur Breitenrichtung, also in Richtung der Z-Achse.

Die Polarisationsebene des Laserstrahls LBO oszilliert in Richtung der Y-Achse, derart, daß sie sich in Breitenrich tung des pn-Übergangsbereichs 22B ausdehnt, wie durch die Pfeilmarkierung n0 in Fig. 5 angegeben ist.

Soll ein Lichtpunkt zur Abtastung eines optischen Aufzeich nungsmediums mit Hilfe der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Anordnung erzeugt werden, in der ein Halbleiterlaser mit den oben beschriebenen Eigenschaften und eine akusto-opti sche Ablenkeinrichtung zum Einsatz kommen, so ist es wün schenswert, um die Lichtenergie eines einfallenden Licht strahls mit größtmöglichem Wirkungsgrad in einen Beugungs lichtstrahl erster Ordnung umzuwandeln, daß der einfallende Lichtstrahl einen solchen Querschnitt aufweist, daß er das gesamte akustische Wellenmuster bestrahlen kann, welches innerhalb der akusto-optischen Ablenkeinrichtung erzeugt wird, und daß ferner die Richtung der Polarisation des li near polarisierten einfallenden Lichtstrahls (in den Fig. 2 und 4 mit der Pfeilmarkierung A gekennzeichnet) mit der Ausbreitungsrichtung des akustischen Wellenmusters koinzi diert. Wird daher eine solche Anordnung verwendet, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, so läßt sich ein Abtastlichtstrahl mit höherem Wirkungsgrad erzeugen.

Entsprechend der Fig. 6 wird ein Laserstrahl LBO, der von einem Halbleiterlaser 22 emittiert wird, mit Hilfe einer Kollimatorlinse 23 in einen parallelen Lichtstrahl LB11 um gewandelt, wobei die Kollimatorlinse 23 eine infinite kon jugierte Konvexlinse sein kann. Der parallele Lichtstrahl LB11 tritt dann in einen Rotationspolarisator 24 ein.

Der Rotationspolarisator 24 kann z. B. eine λ/2-Platte sein, wobei er so positioniert ist, daß seine optische Ach se um einen Winkel von 45°, bezogen auf den parallelen Lichtstrahl LB11, geneigt ist. Demzufolge wird die Polari sationsebene des parallelen Lichtstrahls LB11, der auf den Rotationspolarisator 24 auftrifft, um einen Winkel von 90° gedreht, so daß ein weiterer bzw. einfallender Lichtstrahl LB12 erhalten wird, der aus dem Rotationspolarisator 24 austritt. Dieser Lichtstrahl LB12 wird dann in die akusto optische Ablenkeinrichtung 25 geleitet.

Die akusto-optische Ablenkeinrichtung 25 emittiert somit einen Abtastlichtstrahl LB13, der gegenüber dem einfallen den Lichtstrahl LB12 in der ZX-Ebene abgelenkt ist. Der Ab tastlichtstrahl LB13 wird in Anwort auf ein Steuersignal erzeugt, das einem Transducer der akusto-optischen Ablenk einrichtung 25 zugeführt wird, und zwar in ähnlicher Weise, wie dies bereits im Zusammenhang mit der Fig. 3 erläutert worden ist.

Die Querschnittsformen und Orientierungen der Polarisa tionsebenen des Laserstrahls LBO, der von dem als Licht quelle dienenden Halbleiterlaser 22 emittiert wird, des parallelen Lichtstrahls LB11 und des einfallenden Licht strahls LB12 ändern sich in diesem Zusammenhang entspre chend den Fig. 8A, 8B und 8C.

Insbesondere zeigt der Laserlichtstrahl LBO entsprechend Fig. 8A, der von dem Halbleiterlaser 22 emittiert wird, ei nen elliptischen Querschnitt mit der kleinen Achse in Y- Richtung und der Hauptachse in Z-Richtung, wobei seine Po larisationsebene entlang der Y-Achse verläuft, wie durch die Pfeilmarkierung nO angegeben ist.

Da der Laserlichtstrahl LBO mit Hilfe der Kollimatorlinse 23 in den parallelen Lichtstrahl LB11 umgewandelt wird, zeigt auch der parallele Lichtstrahl LB11, der von der Kol limatorlinse 23 ausgeht, entsprechend Fig. 8B einen ellip tischen Querschnitt mit einer kleinen Achse in Y-Richtung und einer Hauptachse in Z-Richtung, wobei seine Polarisa tionsebene entlang der Y-Achse verläuft, wie durch die Pfeilmarkierung n1 gekennzeichnet ist.

Im Gegensatz dazu ist der einfallende Lichtstrahl LB12 so polarisiert, daß er entsprechend Fig. 8C einen elliptischen Querschnitt mit einer kleinen Achse in Y-Richtung und einer Hauptachse in Z-Richtung aufweist, da der Rotationspolari sator 24 den parallelen Lichtstrahl LB11 um einen Winkel von 90° dreht. Der einfallende Lichtstrahl LB12 schwenkt dabei in Z-Richtung, wie durch die Pfeilmarkierung n2 ge zeigt ist.

Der entlang der Einfallsachse der akusto-optischen Ablenk einrichtung 25 in diese eintretende Lichtstrahl LB12 weist somit eine Hauptachse auf, die sich in Ausbreitungsrichtung c bzw. in Z-Richtung des akustischen Wellenmusters er streckt, welches innerhalb der akusto-optischen Ablenkein richtung 25 erzeugt wird. Dagegen liegt die kleine Achse des Lichtstrahls LB12 in einer Richtung senkrecht zur Aus breitungsrichtung c des akustischen Wellenmusters, also in Y-Richtung. Der einfallende Lichtstrahl LB12 weist somit einen Querschnitt auf, der im wesentlichen der Form des akustischen Wellenmusters entspricht, dessen Hauptachse ebenfalls in Z-Richtung und dessen kleine Achse in Y-Rich tung verlaufen.

Weiterhin kann der einfallende Lichtstrahl LB12 so auf das Wellenmuster auftreffen, daß seine Polarisationsebene in einer Richtung quer zum optischen Beugungsgitter liegt, welches durch das akustische Wellenmuster erzeugt wird, so daß die durch das akustische Wellenmuster hervorgerufene Bragg-Beugung mit höchstem Wirkungsgrad erfolgen kann. Dem zufolge läßt sich ein Lichtstrahl mit noch höherer Licht intensität als Abtastlichtstrahl LB13 erzeugen.

Soll entsprechend der Fig. 8 ein elliptischer Abtastlicht strahl LB13 auf der Eingangsfläche der akusto-optischen Ab lenkeinrichtung 25 gemäß Fig. 6 erzeugt werden, der eine kleine Achse D_Y und eine Hauptachse D_Z aufweist, so ergibt sich ein Abstand D_X zwischen dem Halbleiterlaser 22 und der Kollimatorlinse 23 gemäß folgender Gleichung:

Der Abstand D_X sollte dabei die folgende Bedingung bezüg lich der Richtung der kleinen Achse erfüllen:

Hierbei sind D_Y eine Länge der kleinen Achse, D_Z eine Länge der Hauptachse, θ_Y der Öffnungswinkel des Laserstrahls LBO entlang der kleinen Achse und θ_Z der Öffnungswinkel des La serstrahls LBO entlang der Hauptachse, wie in Fig. 7 ge zeigt ist.

Ein Experiment hat gezeigt, daß bei Verwendung eines Halb leiterlasers als Lichtquelle ein Lichtstrahl mit einer Öff nung D_Y = 3 mm und D_Z = 10 mm oder dergleichen, als Ein fallslichtstrahl LB12 benutzt werden kann, der die oben ge nannte Bedingung erfüllt.

Beim oben beschriebenen Aufbau weist der einfallende Licht strahl LB12 eine solche elliptische Form auf, daß der Ab tastlichtstrahl LB13 durch das akustische Wellenmuster in nerhalb der akusto-optischen Ablenkeinrichtung 25 mit hohem Wirkungsgrad erzeugt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Information auf einem Auf zeichnungsmedium (10), bei welchem ein von einer Laserstrahlquelle (1; 22) emittiertes Strahlungsbündel durch eine Kollimatoreinrichtung (2; 23) kollimiert und einer akustoopti schen Ablenkeinrichtung (3; 25) zugeführt wird, in der ein Strahl nullter Ordnung und ein Strahl erster Ordnung erzeugt werden, deren Polarisationsrichtungen aufeinander senkrecht stehen, und der Strahl erster Ordnung für die Aufzeichnung und/oder Wiedergabe verwen det wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen nullter und erster Ordnung einer Strahlteilereinrichtung (5) mit einer Polari sationsstrahl-Aufspaltfläche zugeführt und voneinander getrennt werden, und der Strahl erster Ordnung nacheinander einer λ/4-Platte (6) und einer Fokussiereinrichtung (9) zur Fokussierung auf das Aufzeichnungsmedium zugeführt wird, wobei bei der Wiedergabe der Strahl erster Ordnung an dem Aufzeichnungsmedium reflektiert wird, in umgekehrter Richtung durch die λ/4-Platte (6) hindurchtritt, erneut zu der Strahlteilereinrichtung (5) gelangt und nachfolgend in geeigneter Weise detektiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Polarisationsstrahl-Aufspaltfläche der Strahlteilereinrichtung (5) den Strahl nullter Ordnung ablenkt und den Strahl erster Ord nung hindurchläßt und bei der Wiedergabe den Strahl erster Ordnung auf einen Detektor (13) ablenkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Polarisationsstrahl-Aufspaltfläche der Strahlteilereinrichtung (5) den Strahl erster Ordnung ablenkt und den Strahl nullter Ord nung hindurchläßt und bei der Wiedergabe den Strahl erster Ordnung hindurchläßt, wo nach dieser auf einen Detektor (13) auftrifft.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Laserstrahlquelle (1; 22) eine Laserdiode ist, die derart angeordnet ist, daß sie ein Strahlungsbündel mit ellipti schem Querschnitt erzeugt, wobei die große Achse der Ellipse parallel zur Ausbreitungs richtung der akustischen Schallwellen in der akustooptischen Ablenkeinrichtung liegt und wobei die Polarisationsrichtung der Laserstrahlung nach dem Durchtritt durch die Kolli matoreinrichtung (2; 23) durch eine Polarisationseinrichtung (24) derart verändert wird, daß sie parallel zu der großen Achse der Ellipse liegt.

5. Optische Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeeinrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit

1. einer Laserstrahlquelle (1; 22),
2. einer Kollimatoreinrichtung (2; 23) zur Umwandlung des von der Laserstrahlquelle (1; 22) emittierten Strahlungsbündels in ein paralleles Strahlungsbündel,
3. einer akustooptischen Ablenkeinrichtung (3; 25) zur Erzeugung eines Strahl nullter Ord nung und eines Strahls erster Ordnung,
4. einer Strahlteilereinrichtung (5) mit einer Polarisationsstrahl-Aufspaltfläche zur Tren nung der Strahlen nullter und erster Ordnung voneinander, einer λ/4-Platte (6) im Strahlengang des Strahls erster Ordnung,
5. einer Fokussiereinrichtung (9) zur Fokussierung des Strahls erster Ordnung auf ein opti sches Aufzeichnungsmedium (10) und
6. einem Detektor (13) zum Empfang des Strahls erster Ordnung bei der Wiedergabe.

6. Einrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, bei welcher zwischen der Laserstrahlquelle (22) und der akustooptischen Ablenkeinrichtung (25) eine Polarisationseinrichtung (24) angeordnet ist.