DE4113409A1 - Optischer kopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Kopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen die Struktur eines bekannten optischen Kopfes. Fig. 7 enthält die schematische Ansicht des in einer optischen Plattenanordnung verwendeten optischen Kopfes, Fig. 8 eine Seiten­ schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung im optischen Kopf und Fig. 9 eine Anordnung der optischen Komponenten der Lichtemissionsvorrichtung.

In den Figuren sind eine Platte 1 als Aufzeichnungs­ medium, ein Plattenmotor 2, eine optische Basis 3, eine Objektivlinsen-Antriebseinheit 4, eine Objektivlinse 5 und ein an einem Teil der Antriebs­ einheit 4 angeordneter reflektierender Spiegel 6, der einen von einer Lichtemissionsvorrichtung 50 emittierten Lichtstrahl 9 leitet, gezeigt. Eine Sammelvorrichtung 40 ist zusammengesetzt aus der Objektivlinsen-Antriebseinheit 4, der Objektiv­ linse 5 und dem Spiegel 6. Eine Unterlage 7 dient zur Stützung des Plattenmotors 2 und optischen Basis 3, usw. Eine optische Achse 9a stellt die Mitte des Lichtstrahls 9 dar. Ein Strahlenmikropunkt 10 wird von der Objektiv­ linse 5 auf eine Datenaufzeichnungsfläche auf der Platte 1 fokussiert. Weiterhin sind ein Halbleiterlaser 11, eine Kollimatorlinse 12, die den vom Halbleiterlaser 11 emittierten Licht­ strahl in einen Parallelstrahl umwandelt, und ein Halbprisma 13 gezeigt. Die Lichtemissions­ vorrichtung 50 ist aus dem Halbleiterlaser 11, der Kollimatorlinse 12 und dem Halbprisma 13 zusammengesetzt. Weiterhin enthalten die Figuren eine Tragstütze 14 für den Halbleiterlaser 11, eine Abdeckung 15, einen polarisierenden Strahlen­ teiler 16, ein Foucault-Prisma 17, Sammellinsen 18 und 19, einen Spaltlicht-Detektor 20 zur Erfassung von Spurfehlern, Spaltlicht-Detektoren 21a und 21b zur Erfassung von Brennpunktfehlern und eine λ/2 Platte 24.

Die grundsätzliche Arbeitsweise des bekannten optischen Kopfes wird im folgenden erläutert. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird vom Halbleiterlaser 11 emittiertes Licht durch die Kollimatorlinse 12 in einen parallelen Strahl umgewandelt, und der parallele Strahl passiert anschließend das Halbprisma 13 und wird von der Lichtemissionsvor­ richtung 50 als Lichtstrahl 9 emittiert. Die Ob­ jektivlinsen-Antriebseinheit 4 ist, wie in Fig. 7 dargestellt ist, fahrbar in einer radialen Richtung (eine Richtung von B) der Platte 1 mittels eines Gleitlagers ausgebildet und wird währenddessen durch einen (nicht gezeigten) Linearmotor in radialer Richtung (Richtung B) angetrieben. Der emittierte Lichtstrahl 9 wird durch den am einen Ende der Objektivlinsen-Antriebseinheit 4 montierten Spiegel 6 auf die Objektivlinse 5 gerichtet und wird dann in den Strahlenmikropunkt 10 mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 2 µm auf der Datenaufzeichnungsfläche der Platte 1 fokussiert. Wie nicht näher beschrieben ist, korrigiert die Objektivlinsen-Antriebseinheit 4 Brennpunktfehler und Spurfehler relativ zur Datenaufzeichnungs­ fläche der Platte 1 durch Antrieb der Objektiv­ linse 5 in Richtung der optischen Achse und in radialer Richtung (eine Richtung von B) senkrecht zur Oberfläche der Platte 1.

Der von der Oberfläche der Platte 1 reflektierte Lichtstrahl wird weiterhin über die Objektivlinse 5 und den Spiegel 6 vom Halbprisma 13 reflektiert, wie in Fig. 9 dargestellt ist, und mittels des polarisierenden Strahlenteilers 16 in zwei Richtungen aufgeteilt. Der durch den Strahlenteiler 16 hindurchgegangene Lichtstrahl 22 des in zwei Teile aufgespaltenen Lichtstrahls wird durch die Sammellinse 19 auf den Photodetektor 20 kondensiert. Der Photodetektor 20 wandelt das auftreffende Licht in elektrische Signale um und ein Spurfehler wird aufgrund eines Differential­ ausgangs der Signale erfaßt. Andererseits wird der vom polarisierenden Strahlenteiler 16 reflek­ tierte Lichtstrahl weiterhin durch das Foucault- Prisma 17 in einen Lichtstrahl 23a und einen Lichtstrahl 23b aufgespalten und ebenfalls durch die Sammellinse 18 konvergiert, so daß sie auf die Photodetektoren 21a und 21b auftreffen, die zur Erfassung von Brennpunktfehlern dienen und am Abbildungspunkt angeordnet sind. Der Brenn­ punktfehler wird mittels jedes Differential­ ausgangs erfaßt. Die vorgenannte Objektivlinsen- Antriebseinheit 4 bewegt die Objektivlinse 5 in Richtung der optischen Achse und in radialer Richtung in Abhängigkeit von der Größe der Spur­ fehler und Brennpunktfehler, um diese zu korri­ gieren. Hier kann eine Information von der Platte 1 erhalten werden durch Addition der von dem Photodetektor 20 und den Photodetektoren 21a und 21b ausgegebenen Signale.

Bei diesem bekannten optischen Kopf ist die Höhe des optischen Plattengerätes abhängig von der Höhe des optischen Kopfes (H in Fig. 7). Genauer gesagt, ist die Höhe H des optischen Kopfes die Summe der Höhe hl zwischen der Oberfläche der Platte 1 und der Mitte des reflektierenden Spiegels 6 oder der Höhe zwischen der oberen Oberfläche der Platte 1 und der Mitte der optischen Achse des von der Lichtemissionsvorrichtung 50 ausgegebenen Lichtstrahls 9, der Höhe h2 enthaltend die Höhe zwischen der Mitte der optischen Achse 9a des Lichtstrahls 9 und einer Mitte der Höhe optischer Komponenten wie der Kollimatorlinse 12, oder der Bodendicke der optischen Basis 3 oder dergleichen, und der Höhe h3 der Dicke der Unterlage 7.

Bei dem bekannten optischen Plattengerät mit der vorbeschriebenen Struktur ist es erforderlich, einen Raum für die Anordnung eines nicht darge­ stellten Objektivlinsenhalters oder eines Antriebs­ kreises innerhalb der Höhe h1 zwischen der oberen Oberfläche der Platte 1 und der Mitte des reflektie­ renden Spiegels 6 beim Entwurf der Objektivlinsen- Antriebseinheit 4 vorzusehen, und daher ergibt sich eine Grenze für die Herabsetzung der Größe des Gerätes. Darüber hinaus wird die Höhe h2 hauptsächlich bestimmt durch die Abmessung der in der Lichtemissionsvorrichtung 50 verwendeten Elemente und daher ist es schwierig, die Höhe h2 zu reduzieren. Zusätzlich hat auch die Höhe h3 eine untere Grenze angesichts der Sicherstellung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit.

Die Erfindung dient dem Bestreben, diese Nachteile zu vermeiden, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes optisches Plattengerät zu schaffen, bei dem die Höhe des optischen Kopfes reduziert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Eine vorteil­ hafte Ausbildung des erfindungsgemäßen optischen Kopfes ergibt sich aus Anspruch 2.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt ein optischer Kopf: eine Lichtemissionsvorrichtung zur Emission eines Lichtstrahls entlang eines ersten optischen Pfades; eine Sammelvorrichtung zur Fokussierung des Lichts auf einem Aufzeichnungsmedium; und einen Wandler für die Umwandlung der optischen Achse des Lichtstrahls von einer ersten optischen Achse in eine zu dieser parallele und im Abstand einer gegebenen Höhe verlaufende zweite optische Achse, wobei der Wandler zwischen der Lichtemissions­ vorrichtung und der Sammelvorrichtung angeordnet ist.

Als Wandler für die Umwandlung der optischen Achse wird ein Prisma mit zwei reflektierenden- Flächen, die parallel zueinander in einem vor­ gegebenen Abstand voneinander liegen, verwendet. Das von der Lichtemissionsvorrichtung emittierte Licht wird durch die beiden reflektierenden Flächen reflektiert, und die erste optische Achse des Strahls wird in die zweite optische Achse umgewandelt.

Daher ist die zweite optische Achse gegenüber der ersten optischen Achse mehr zur Unterlage hin angeordnet, und die Höhe H des optischen Kopfes ist reduziert durch die Verringerung der Höhe h1 in Fig. 7.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines optischen Kopfes gemäß einem ersten Ausführungs­ beispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine erläuternde Darstellung eines optischen Wandlers,

Fig. 3 die Anordnung der optischen Komponenten einer Lichtemissionsvorrichtung,

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung zur Illustration der Beziehung zwischen einer Lagever­ setzung eines Prismas für die Umwandlung der optischen Achse und einer Versetzung der optischen Achse,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines optischen Kopfes gemäß einem zweiten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine erläuternde Darstellung der Umwandlung einer optischen Achse beim optischen Kopf nach Fig. 5,

Fig. 7 die Seitenansicht eines bekannten optischen Kopfes,

Fig. 8 eine Seitenschnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung des bekannten optischen Kopfes, und

Fig. 9 eine Anordnung der optischen Komponen­ ten der Lichtemissionsvorrichtung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Platte 1 als Auf­ zeichnungsmedium, einen Plattenantriebsmotor 2, eine optische Basis 3, eine Objektivlinsen-Antriebs­ einheit 4, eine Objektivlinse 5, eine an einem Teil der Antriebseinheit 4 befestigten reflektieren­ den Spiegel 6, der zur Führung eines zweiten Lichtstrahls 30, dessen optische Achse durch ein Prisma 8 umgewandelt wurde, zu der Objektivlinse 5 dient, und eine Sammelvorrichtung 40, die aus der Objektivlinsen-Antriebseinheit 4, der Objektivlinse 5 und dem reflektierenden Spiegel 6 gebildet ist. Außerdem sind eine Unterlage 7 zum Halten des Plattenmotors 2 und der optischen Basis oder dergleichen, das Prisma 8 zur Umwandlung der einen optischen Achse in eine andere, ein von einer Lichtemissionsvorrichtung emittierter erster Lichtstrahl 9, eine erste, die Mitte des ersten Lichtstrahls 9 darstellende optische Achse 9a, ein durch die Objektivlinse 5 auf eine Daten­ aufzeichnungsfläche der Platte 1 fokussierter Strahlenmikropunkt 10, ein Halbleiterlaser 11, eine Kollimatorlinse 12 zur Umwandlung des vom Halbleiterlaser 11 ausgestrahlten Lichts in einen parallelen Strahl und ein Halbprisma 13 gezeigt. Weiterhin sind eine Haltevorrichtung 14 für den Halbleiterlaser 11, eine Abdeckung 15, ein polarisierender Strahlenteiler 16, ein Foucault-Prisma 17, Sammellinsen 18 und 19, ein Spaltlicht-Detektor 20 zur Erfassung von Spurfehlern und eine λ/2-Platte 24 ersichtlich.

Schließlich sind der durch das Prisma 8 aus dem ersten Lichtstrahl gebildete zweite Lichtstrahl 30 und die dessen Mitte darstellende zweite optische Achse 30a gezeigt.

Es wird nun die grundsätzliche Arbeitsweise des optischen Kopfes nach dem ersten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 erkennbar ist, wird ein vom Halbleiterlaser 11 emittiertes Licht durch die Kollimatorlinse 12 in einen parallelen Strahl umgewandelt, d. h. den von der Lichtemissionsvor­ richtung 50 ausgegebenen ersten Lichtstrahl 9 nach Durchlauf durch das Halbprisma 13. Der erste Licht­ strahl wird in das Prisma 8 geführt, das zwei zueinander parallele reflektierende Flächen auf­ weist. Der erste Lichtstrahl wird dann in den zweiten Lichtstrahl 30 mit der optischen Achse 30a umgewandelt, die gegenüber der ersten optischen Achse 9a um die Höhe h4 versetzt ist. Das Prisma 8 ist derart angeordnet, daß die zusätzliche Höhe h4 im rechten Winkel relativ zur Oberfläche der Platte 1 und unterhalb dieser gebildet wird. Demgemäß wird beim optischen Kopf nach dem ersten Ausführungsbeispiel dessen Höhe H im Vergleich zum bekannten optischen Kopf um die zusätzliche Höhe h4 reduziert. Weiterhin kann die durch die Erfindung erhaltene Höhe h4 der optischen Achse mittels des Prismas 8 frei geändert werden. Der zweite Lichtstrahl 30, dessen optische Achse umgewandelt wurde, wird weiterhin durch den an einem Teil der Objektiv­ linsen-Antriebseinheit 4 befestigten reflektieren­ den Spiegel 6 zur Objektivlinse 5 geführt und dann in einen Strahlenpunkt von etwa 1 bis 2 µm Durchmesser auf der Datenaufzeichnungsfläche der Platte 1 fokussiert.

Die Fig. 4A und 4B zeigen eine örtliche Versetzung des optischen Pfades des austretenden Lichts in Bezug auf die optische Achse des in das Prisma einfallenden Lichts. Im Fall örtlicher Versetzungen in einer parallelen Richtung wie nach oben und unten (eine Richtung von C), rechts und links (eine Richtung von D) des Prismas 8 und in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungs­ ebene findet keine Versetzung der optischen Achse statt. Eine örtliche Versetzung in einer Dreh­ richtung (eine Richtung von E) bewirkt jedoch auch Versetzungen der optischen Achse. Im allge­ meinen wird die Größe Δ einer solchen Versetzung bestimmt durch den Versetzungs-Drehwinkel Δ R und einen Brechungsindex n. Wenn ein übliches optisches Material mit einem Brechungsindex n von etwa 1,5 für das Prisma verwendet wird und eine Winkelversetzung Δ R von 10 mrad auftritt, ergibt sich eine leichte Versetzung der optischen Achse von etwa 30 µm. Diese örtliche Versetzung ist auch eine parallele Versetzung. Eine derartige Versetzung kann die Intensitätsverteilung des Lichtpunktes auf dem Spaltlicht-Detektor 20 zur Erfassung von Spurfehlern in Fig. 3 beeinträchtigen, aber die Größe einer derartigen örtlichen Versetzung kann als ausreichend gering angesehen werden, um in Anbetracht der Größe von Verschlechterungen aufgrund thermischer Änderungen und Alterser­ scheinungen vernachlässigt zu werden. Dies ergibt sich daraus, daß die Verwendung des Prismas 8 einfach eine parallel örtliche Versetzung bewirkt.

Wie vorerwähnt ist, ist es gemäß der Erfindung möglich, da das Prisma die erste optische Achse in die zweite optische Achse umwandelt, die parallel und in einem vorgegebenen Abstand zur ersten optischen Achse verläuft, die Lage der optischen Achse des von der Lichtemissions­ vorrichtung emittierten Lichtstrahls frei zu ändern, darüber hinaus ist es möglich, die Größe des optischen Kopfes erheblich zu reduzieren.

Im ersten Ausführungsbeispiel ist das Prisma 8 auf der Seite der Lichtemissionsvorrichtung 50 angeordnet. Alternativ hierzu kann das Prisma 8 auf der Seite der Sammelvorrichtung 40 positioniert werden, die relativ zu der Lichtemissionsvor­ richtung 50 bewegbar ist, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist; und es wird das gleiche Ergebnis erzielt.

In Fig. 5 und 6 ist das Prisma 8 an der Vorder­ seite des reflektierenden Spiegels befestigt, der eine Lichtsammelvorrichtung 40 bildet. Es sind weiterhin gezeigt ein erster, von der Lichtemissionsvorrichtung 50 emittierter Licht­ strahl 9, eine erste optische Achse 9a, die die Mitte des ersten Lichtstrahls 9 darstellt, ein zweiter, durch Umwandlung der optischen Achse des ersten Lichtstrahls 9 erhaltener Licht­ strahl 30, eine zweite optische Achse 30a, die die Mitte des zweiten Lichtstrahls 30 darstellt, und eine Höhe h4, die der Pegeldifferenz zwischen der ersten optischen Achse 9a und der zweiten optischen Achse 30a entspricht.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß ein gleich­ artiges Ergebnis erzielt werden kann, wenn die Lichtsammelvorrichtung 40 und die Lichtemissions­ vorrichtung 50 in einer Einheit enthalten sind.

Claims (2)

1. Optischer Kopf zur Emission eines von einer Lichtquelle ausgestrahlten Lichtstrahls auf ein Aufzeichnungsmedium, gekennzeichnet durch

• a) eine Lichtemissionsvorrichtung (50) zur Emission eines Lichtstrahls (9) entlang einer ersten optischen Achse (9a) ;
• b) eine Wandlungsvorrichtung (8) zur Umwandlung der ersten optischen Achse (9a) des Lichtstrahls in eine parallel und in vorgegebenem Abstand zu dieser verlaufende zweite optische Achse (30a); und
• c) eine Lichtsammelvorrichtung (40) zur Fokussierung eines von der Wandlungsvor­ richtung (8) emittierten Lichtstrahls (30) auf das Aufzeichnungsmedium (1).

2. Optischer Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wandlungsvorrichtung ein Prisma (8) mit zwei parallel zueinander und in vorgegebenem Abstand voneinander liegenden reflektierenden Flächen aufweist, und daß sie die Umwandlung der ersten optischen Achse (9a) in die zweite optische Achse (30a) durch Reflexion des von der Lichtemissionsvor­ richtung (50) emittierten Lichtstrahls (9) mittels der beiden reflektierenden Flächen bewirkt.