DE4002015C2 - Optischer Kopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Kopf.

In der DE 31 32 818 wird eine Anordnung zum Erfassen eines Fokussierzustandes einer Videoplatte beschrieben. Die Anord­ nung besteht dabei aus einer Lichtquelle zum Aussenden eines P-polarisierten Lichtbündels, welches mittels eines Kollema­ tionsprismas in ein paralleles Lichtbündel umgewandelt wird und dann parallel ein Polarisationsprisma durchläuft. An­ schließend wird das Lichtbündel mittels einer Viertelwellen­ längenplatte und eines Objektivs auf die Videoplatte als Lichtpunkt projiziert. Das von der Videoplatte zurückgestrahl­ te Licht wird wiederum von dem Objektiv aufgefangen, mittels der Viertelwellenlängenplatte in S-polarisiertes Licht umge­ wandelt, welches von dem Polarisationsprisma reflektiert und gegen ein Erfassungsprisma gerichtet wird, und schließlich in einen aus zwei Lichtempfangssektoren bestehenden Lichtdetektor gelangt, welcher ein Fokussierfehlersignal aus der Differenz zwischen den Ausgängen der beiden Lichtdetektoren bildet.

Bei der beschriebenen Anordnung handelt es sich bei dem auf die Prismenfläche auftreffenden Licht und bei dem das Prisma durchlaufenden Licht um paralleles Licht, d. h. das verwendete Parallelogramm-Prisma wird zur Änderung des Lichtweges verwen­ det. Ein Nachteil besteht bei dieser Anordnung darin, daß die Änderung des Lichtes auf Kosten einer längeren Bewegungsdi­ stanz des Lichtes erreicht wird aufgrund einer Reflexion in­ nerhalb des Prismas. Das das Prisma "erregende" Licht konver­ giert nicht in Richtung auf einen Punkt auf dem lichtempfan­ genden Element. Somit wird bei dieser bekannten Anordnung kei­ ne möglichst kleine Distanz zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem lichtempfangenden Element ermöglicht.

In der O 107 461 A1 wird eine optische Signallesevorrichtung beschrieben, bei der zwei Prismen miteinander verbunden wer­ den, wobei die Austrittsfläche nicht parallel zur Eintritts­ fläche des zweiten Prismas verläuft.

In "ABC der Optik" (DE-B; K. Mütze, Verlag W. Dausien, Hanau/Main, 1972, S. 737-739) wird ein Rhomboidprisma be­ schrieben als ein geradsichtiges Prisma mit Parallelversetzung zwischen ein- und austretendem Strahl.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei einem op­ tischen Kopf, mit dem ein Lichtstrahl einer Lichtquelle fokus­ siert und auf eine Fläche zur Informationsaufzeichnung einer optischen Scheibe oder dergleichen gerichtet wird, wobei das von der Aufzeichnungsfläche empfangene Licht durch ein Licht­ empfangselement reflektiert wird, um die Information der In­ formationsaufzeichnungsfläche zu lesen. Ein herkömmlicher op­ tischer Kopf wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 5 er­ läutert. Der optische Kopf enthält eine Lichtquelle 1, bei­ spielsweise ein durch einen Halbleiter gebildetes Laser-emit­ tierendes Element, ein Kollimatorobjektiv 2, welches das Licht der Lichtquelle 1 in im wesentlichen paralleles Licht ein­ stellt, ein trennendes Element 3, beispielsweise einen Halb­ spiegel oder eine polarisierende oder trennende Membran zum Reflektieren von Licht von der Lichtquelle 1, wobei jedoch das vom Informationsaufzeichnungsmedium 5, beispielsweise in Form einer optischen Scheibe, reflektiertes Licht übertragen wird und eine Objektivlinse 4 zum Fokussieren von Licht, das von dem trennenden Element 3 auf die Fläche des Informations­ aufzeichnungsmediums 5 reflektiert wird. Weiterhin sind vorge­ sehen eine zylindrische Linse 6, die nur in einer Richtung ei­ ne fokussierende Wirkung hat, und ein lichtempfangendes Ele­ ment 7, welches das durch die zylindrische Linse 6 fokussierte Licht aufnimmt und das empfangene Licht in ein elektrisches Signal umwandelt.

In dem optischen Kopf wird das von der Lichtquelle 1 emittier­ te Licht im wesentlichen durch die Kollimatorlinse 2 (parallel) ausgerichtet, dann durch das Element 3 reflektiert und auf die Informationsaufzeichnungsfläche des Informations­ aufzeichnungsmediums 5 durch die Objektivlinse 4 in Form eines Punktes fokussiert. Das von der Aufzeichnungsfläche reflek­ tierte Licht gelangt durch die Objektivlinse 4 im wesentlichen als paralleles Licht und geht dann durch das trennende Element 3, wonach es durch die zylindrische Linse 6 hindurchgeführt wird, so daß es in einen linearen Lichtstrahl auf die licht­ empfangende Fläche des lichtempfangenden Elementes 7 fokus­ siert wird.

Die lichtaufnehmende Fläche des lichtempfangenden Elements 7 ist in solche vier sektorielle Abschnitte aufgeteilt, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht ist. Wenn Licht, das auf die Infor­ mationsaufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsmediums 5 gerich­ tet wird, den fokussierten Zustand verläßt oder die Fokussie­ rung radial auswärts in einer Richtung verlagert wird, dann wird die an den vier lichtempfangenden Abschnitten empfangene Lichtmenge unterschiedlich voneinander. Dies führt dazu, daß ein fokussierendes Servosignal und/oder ein Nachführ-Servosig­ nal (Tracking-Servosignal) erhalten wird.

Bei einem optischen Kopf mit dem vorstehend beschriebenen Auf­ bau ist die zylindrische Linse 6 mit zylindrischer Oberfläche erforderlich. Jedoch ist es nachteilig, daß das Polieren einer Fläche der Linse in eine zylindrische Fläche mühselig ist und beim Zusammenbau eine Einjustierung zur Begründung einer Aus­ richtung zwischen der Mitte und der optischen Achse der Linse zueinander erforderlich ist.

Eine Astigmatismus erzeugende Einrichtung zur Beseitigung sol­ cher Nachteile, wie sie vorstehend beschrieben sind, ist in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung mit der Offenlegungs­ nummer 63-58316 beschrieben.

Die Astigmatismus erzeugende Einrichtung ist derart gebildet, daß ein separierendes Element in Form eines Prismas, welches dem trennenden Prisma 3 gemäß vorstehender Beschreibung ent­ spricht, zusätzlich zu der reflektierenden/übertragenden Fläche, welches Licht von einer Lichtquelle reflektiert, je­ doch das reflektierte Licht von einer Informationsaufzeich­ nungsfläche des Aufzeichnungsmediums überträgt, eine Reflexionsfläche zum Reflektieren derart reflektierten Lichtes von der Informationsaufzeichnungsfläche aufweist und der Winkel der reflektierenden Fläche gegenüber der reflektieren­ den/übertragenden Fläche geneigt ist, so daß der Astigmatismus auf 0 reduziert werden kann.

Da der Astigmatismus aufgrund des Winkels zwischen der reflek­ tierenden/übertragenden Fläche und der reflektierenden Fläche des trennenden Elementes erzeugt wird, wird bei einer derarti­ gen Astigmatismus erzeugenden Einrichtung bei einem fehlerhaften Winkel der Astigmatismus ebenfalls fehlerhaft sein und auf dem lichtempfangenden Element wird das erforder­ liche Bild nicht erhalten.

Da ferner der lineare Abstand zwischen der Informations­ aufzeichnungsfläche des Informationsaufzeichnungsmediums und dem lichtempfangenden Element nicht verringert wird, ist außerdem nachteilig, daß der optische Kopf nicht in seiner Ge­ samtgröße oder in seinem Gesamtgewicht reduziert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Kopf zu schaffen, bei dem ein erforderlicher Astigmatismus leicht erhalten werden kann und dessen Erzeugung erleichtert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung schafft insbesondere einen optischen Kopf, bei dem der lineare Abstand zwischen einer Informationsaufzeich­ nungsfläche des Aufzeichnungsmediums und einem lichtaufnehmen­ den Element verringert ist, wodurch die Gesamtgröße und das Gewicht des optischen Kopfes reduziert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen optischen Kopf besteht kein Erfor­ dernis, eine zylindrische Linse zu verwenden, die schwierig herzustellen ist oder ein trennendes Element wie ein Prisma, das zwei Flächen hat, mit welchen der Astigmatismus des opti­ schen Kopfes wie bei einem konventionellen optischen Kopf auf Null reduziert wird. Der Zusammenbau und die Justierung des optischen Kopfes werden bei dem erfindungsgemäßen optischen Kopf erleichtert.

Da das Licht durch zwei reflektierende Flächen innerhalb des Prismas reflektiert wird, kann der Abstand zwischen Objektiv­ linse und dem lichtempfangenden Element stark verringert wer­ den und demzufolge kann der optische Kopf hinsichtlich seiner Gesamtgröße und hinsichtlich seines Gewichtes reduziert wer­ den.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des opti­ schen Kopfes an Hand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines optischen Kopfes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Prismas für den opti­ schen Kopf nach Fig. 1,

Fig. 3A, 3B und 3C schematische Darstellungen zur Veranschau­ lichung unterschiedlicher Arten des Lichtempfanges durch das lichtempfangende Element,

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer unterschiedlichen Weise der Aufteilung der lichtemittierenden Fläche eines lichtempfangenden Elementes,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines bekannten opti­ schen Kopfes, und

Fig. 6 eine Vorderansicht eines lichtempfangenden Elementes eines optischen Kopfes gemäß Fig. 5.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines optischen Kopfes gezeigt, der den erfindungsgemäßen Aufbau hat. Der op­ tische Kopf gemäß Fig. 1 enthält eine Lichtquelle 1, bei­ spielsweise ein Halbleiter-Laser-emittierendes Element, ein Kollimatorobjektiv 2 zum Ausrichten des Lichtes der Lichtquel­ le 1 in im wesentlichen paralleles Licht, ein Prisma zum Re­ flektieren von Licht der Lichtquelle 1, jedoch auch zum Über­ tragen des reflektierten Lichts von einem Informationsauf­ zeichnungsmedium 5, beispielsweise in Form einer optischen Platte, eine Objektivlinse 4 zum Fokussieren von Licht, das vom Prisma 8 reflektiert wird, auf eine Fläche des Informa­ tionsaufzeichnungsmediums 5, und ein lichtaufnehmendes Element 7 zum Empfang von Licht vom Prisma 8 und zur Umwandlung des empfangenen Lichtes in ein elektrisches Signal.

Gemäß Fig. 2 weist das Prisma 8 eine im wesentlichen paralle­ logrammförmige Gestalt bei Seitenansicht auf und weist eine reflektierende/übertragende Fläche 8a auf, die sich unter ei­ nem Winkel von etwa 45° gegenüber einer optischen Achse A-A′ der Objektivlinse 4 erstreckt, welche senkrecht steht zur Flä­ che des Informationsaufzeichnungsmediums 5 und somit eine Funktion ergibt, die ähnlich ist derjenigen des trennenden Elements (Strahlenteiler) 3, der vorstehend in Verbindung mit Fig. 5 erläutert wurde. Das Prisma 8 weist außerdem eine erste reflektierende Fläche 8b auf, die im wesentlichen senkrecht steht zur optischen Achse A-A′ zum Zwecke der Reflexion von Licht bzw. Lichtstrahlen, das bzw. die von der Fläche des In­ formationsaufzeichnungsmediums 5 reflektiert wurden und über die Reflexions/Übertragungsfläche 8a auf die Fläche 8b über­ tragen worden sind, eine zweite reflektierende Fläche 8c, die parallel liegt zur Fläche 8b und dazu dient, von der ersten Fläche 8b reflektiertes Licht zu reflektieren, weiterhin eine übertragende Fläche 8d, die im wesentlichen parallel angeord­ net ist reflektierenden/übertragenden Fläche 8a und dazu dient, von der zweiten reflektierenden Fläche 8c reflektiertes Licht zu übertragen bzw. durchzulassen.

Bei dem beschriebenen optischen Kopf wird Licht, das von der Lichtquelle 1 abgestrahlt wird, durch das Kollimatorobjektiv 2 parallel ausgerichtet, das Licht wird durch die reflektieren­ de/übertragende Fläche 8a des Prismas 8 reflektiert und durch die Objektivlinse 4 bis zu einem Brechungsgrenzwert auf die Informationsaufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsmediums 5 fo­ kussiert.

Das auf die Aufzeichnungsmediumfläche fokussierte und hierauf gerichtete Licht wird entsprechend der Information der Infor­ mationsaufzeichnungsfläche reflektiert und gelangt dann durch die Objektivlinse 4, so daß es auf die reflektieren­ de/übertragende Fläche 8a des Prismas 8 gerichtet wird.

Somit gelangt das Licht durch die reflektierende/übertragende Fläche 8a und wird dann in Richtung auf die zweite reflektie­ rende Fläche 8c durch die erste Fläche 8b reflektiert, wonach es wiederum und durch die zweite reflektierende Fläche 8c re­ flektiert wird und dann aus der übertragenden Fläche 8d aus­ tritt und zum lichtempfangenden Element 7 gelangt.

Das lichtaufnehmende Element 7 wandelt somit ein Informa­ tionssignal des reflektierten Lichts in ein elektrisches Sig­ nal um. Entsprechend werden die optischen Signale auf dem In­ formationsaufzeichnungsmedium 5 als entsprechende elektrische Signale abgegeben.

Glas mit einem Brechungsindex von beispielsweise n=1.51 kann als Material für das Prisma 8 verwendet werden. Fig. 2 veran­ schaulicht einen Zustand für Lichtstrahlen bei einem Prisma 8, wenn der Winkel der reflektierenden/übertragenden Fläche 8a gegenüber der optischen Achse A-A′ 45° beträgt; die Winkel der ersten und zweiten reflektierenden Fläche 8b, 8c gegenüber der optischen Achse A-A′ betragen 90°, der Winkel der Flä­ che 8d 41,2°. Die Verteilung der Lichtstrahlen auf dem licht­ aufnehmenden Element 7 ist in den Fig. 3A, 3B und 3C darge­ stellt, auf die hiermit ausdrücklich hingewiesen wird. Das Prisma 8 erzeugt einen Astigmatismus, wenn ein Lichtstrahl durch die reflektierende/übertragende Fläche 8a hindurchgeht und ebenso durch die übertragende Fläche 8d; wenn das Licht auf die Aufzeichnungsfläche des Mediums 5 fokussiert wird und einen minimalen Durchmesser auf der Informations­ aufzeichnungsfläche des Informationsaufzeichnungsmediums 5 er­ gibt, wird ein Muster mit einer derart kleinen Verzeichnung erhalten, wie es in Fig. 3B gezeigt ist.

Wenn die Objektivlinse 4 außergewöhnlich nahe oder zu entfernt von der Informationsaufzeichnungsfläche des Informationsauf­ zeichnungsmediums 5 gegenüber dem Brennpunkt der Objektivlinse angeordnet ist, wird das sich ergebende Muster vertikal oder horizontal verlängert, wie in den Fig. 3A oder 3C gezeigt ist. Demzufolge kann ein Signal zur Fokussierung bzw. zur Servosteuerung entsprechend einer Differenz im Ausgangssignal von vielen einzelnen lichtempfangenden Abschnitten des licht­ empfangenden Elementes 7 erhalten werden.

Während die erste und zweite reflektierende Fläche 8b, 8c des Prismas 8 bei der beschriebenen Ausführungsform parallele Flächen senkrecht zur optischen Achse A-A′ bilden, kann die Position des Brennpunktes auf dem lichtempfangenden Element 7, der Betrag des Astigmatismus und die Verzeichnung dadurch ge­ steuert werden, daß das Prisma so modifiziert wird, daß die Flächen 8b und 8c etwas gegenüber der senkrechten Linie der optischen Achse A-A′ geneigt werden.

Der gleiche Effekt kann in ähnlicher Weise erreicht werden so­ gar mit einer anderen Modifikation des Prismas 8, bei welcher die reflektierende/übertragende Fläche 8a und die übertragende Fläche 8d etwas gegenüber den einzelnen Positionen gemäß Fig. 2 geneigt sind.

Während die lichtempfangende Fläche des lichtaufnehmenden Ele­ ments 7 des optischen Kopfes gemäß der vorstehenden Ausfüh­ rungsform in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse A-A′ liegt, läßt sich eine Verzeichnung in Form eines Lichtstrahles auf die lichtempfangende Fläche dadurch beseitigen, daß das lichtempfangende Element 7 derart angeordnet wird, daß seine lichtaufnehmende Fläche ein wenig gegenüber der optischen Ach­ se A-A′ geneigt ist.

Außerdem ist es auch möglich, ein auf dem Element 7 empfange­ nes Lichtmuster in plattenförmige Abschnitte zu unterteilen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Ein Fokussierfehlersignal läßt sich von dem modifizierten lichtempfangenden Element 7 erhal­ ten, wenn die plattenförmig geformten Abschnitte unter einem Winkel von 45° angeordnet sind.

Es wird ein optischer Kopf beschrieben, bei dem ein (erforder­ licher) Astigmatismus leicht erreicht bzw. erzeugt werden kann. Der lineare Abstand zwischen der Fläche eines Aufzeich­ nungsmediums und einem lichtempfangenden Element läßt sich re­ duzieren, was zu einer Reduktion der Gesamtgröße und des Ge­ samtgewichtes des optischen Kopfes führt. Der optische Kopf weist ein Prisma mit einer in Seitenansicht betrachteten pa­ rallelogrammförmigen Gestalt auf. Das Prisma enthält eine re­ flektierende/übertragende Fläche, die unter einem Winkel von etwa 45° steht gegenüber einer optischen Achse einer Informa­ tionsaufzeichnungsfläche und dient zur Reflexion von Licht einer Lichtquelle in Richtung auf die Informationsaufzeich­ nungsfläche; erste und zweite reflektierende Flächen erstrecken sich senkrecht zur optischen Achse zur aufeinanderfolgen­ den Lichtreflexion, das auf diese durch die Übertragungsflä­ che übertragen wird, und eine Übertragungsfläche erstreckt sich parallel zur reflektierenden/übertragenden Fläche. Licht bzw. Lichtstrahlen, das bzw. die von der übertragenden Fläche des Prismas erhalten wird/werden, werden in ein elektrisches Signal durch ein lichtempfangendes Element umgewandelt.

Claims (5)

1. Optischer Kopf, mit einer Lichtquelle (1) zum Emittieren von Licht,
mit einem Objektiv (4) zur Projektion von Licht auf eine Fläche eines Informationsaufzeichnungsmediums (5), auf welchem Information aufgezeichnet wird,
wobei das Licht in einer Richtung senkrecht zur Informa­ tionsaufzeichnungsfläche projiziert wird, um zu einem ersten Lichtpunkt auf der Informationsaufzeichnungsfläche zu konvergieren und zum Projizieren des von der Informa­ tionsaufzeichnungsfläche reflektierten Lichts,
mit einem Prisma (8), das eine erste Fläche (8a) besitzt welche einen bestimmten Winkel zu einer optischen Achse (A-A′) des auf die Informationsaufzeichnungsfläche auf­ fallenden Lichtes aufweist, sowie eine zweite, der ersten Fläche (8a) gegenüberliegenden Fläche (8d) und eine dritte Fläche (8b), die im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse angeordnet ist, und eine vierte Fläche (8c), die im wesentlichen parallel zur dritten Fläche (8b) liegt,
mit einem lichtempfangenden Element (7), welches das von der zweiten Fläche (8d) des Prismas (8) austretende Licht empfängt, wobei das von der Lichtquelle (1) emittierte Licht durch die erste Fläche (8a) durch das Objektiv (4) auf die Informationsaufzeichnungsfläche reflektiert wird und dann nach seiner Reflexion durch die Informationsauf­ zeichnungsfläche durch das Objektiv (4) auf die erste Fläche (8a) auftrifft und anschließend durch die dritte Fläche (8b) auf die vierte Fläche (8c) reflektiert wird, wonach das Licht von der vierten Fläche (8c) auf die zwei­ te Fläche (8d) reflektiert wird und dann das Prisma (8) über die zweite Fläche (8d) verläßt, um zu einem zweiten Lichtpunkt auf dem lichtempfangenden Element (7) zu kon­ vergieren.

2. Optischer Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragende Fläche (8d) des Prismas (8) unter dem gleichen oder einem geringfügig kleineren Winkel ge­ neigt ist zur optischen Achse (A-A′) im Vergleich zu dem Winkel der reflektierenden/übertragenden Fläche (8a).

3. Optischer Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite reflektierende Fläche (8b, 8c) des Prismas (8) geringfügig gegenüber einer Ebene geneigt sind, die senkrecht steht zur optischen Achse (A-A′).

4. Optischer Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende/übertragende Fläche (8a) und die übertragende Fläche (d) des Prismas (8) geringfügig ge­ genüber einer Ebene geneigt sind, die einen Winkel von etwa 45° zur optischen Achse (A-A′) einhält.

5. Optischer Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtaufnehmende Element (7) eine lichtempfangen­ de Fläche aufweist, die entweder in einer Ebene liegt oder gegenüber einer Ebene geneigt ist, die senkrecht steht zur optischen Achse (A-A′).