DE4218642A1 - Lichtteiler und lichtempfangende optische vorrichtung mit einem lichtteiler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichttei­ ler, der in einer opto-magnetischen Platteneinrich­ tung oder dergleichen zum Teilen von Licht mit polarisierten Komponenten, die um einem Winkel von 90 Grad verdreht zueinander angeordnet sind, in drei Komponenten verwendet wird, und eine lichtem­ pfangende optische Vorrichtung, bei der der Licht­ teiler Verwendung findet.

In einer bekannten opto-magnetischen Plattenein­ richtung wird eine polarisierende Teilung vorgenom­ men, um eine Wiedergabe oder eine reproduzierte Ausgangsgröße derart zu erhalten, daß von einer Platte wiederkehrendes Licht in zwei Lichtkomponen­ ten, die die jeweils polarisierten Komponenten in­ folge eines Kerr-Rotationswinkels darstellen, und eine Lichtkomponente zur Fehlersignalerfassung aufgeteilt wird, mittels der ein Fokusfehlersignal und dergleichen detektiert wird.

Fig. 11 zeigt eine Anordnung eines optischen Systems einer opto-magnetischen Platteneinrichtung, bei der ein konventioneller Polarisationsteiler Verwendung findet.

Ein von einem Halbleiterlaser 1 emittierter Laser­ strahl wird durch eine Collimatorlinse 2 in einen parallelen Strahlengang überführt, der zunächst von einem Strahlteiler 3 und anschließend von einem Totalreflektionsprisma 4 reflektiert wird. Hieran anschließend wird der Strahl durch eine Objektlinse 5 auf die Wiedergabeseite einer Diskette D fokus­ siert. Das von der Wiedergabeseite der Diskette D reflektierte und zurückkommende Licht passiert den Strahlteiler 3 und wird durch ein Wollaston-Prisma 6 in drei Komponenten aufgeteilt, die durch Feld­ linsen 7a und 7b geleitet von einer PIN-Photodiode 8 in sechs Zonen aufgeteilt werden. Insbesondere werden zwei Lichtstrahlen B1 und B2, die durch das Wollaston-Prisma 6 zur Erzielung unterschiedlicher Polarisationsebenen aufgeteilt wurden, von zwei lichtempfangenden Bereichen 8a und 8b der PIN-Pho­ todiode 8 aufgenommen. Ein MO-Signal wird durch den Unterschied zwischen den Lichtmengen, die durch die zwei lichtempfangenden Bereiche 8a und 8b emp­ fangen wurden, detektiert. Der verbleibende Licht­ strahl B3 wird polarisationsunabhängig von einem lichtempfangenden Bereich 8c aufgenommen und in vier Zonen aufgeteilt, von denen sowohl Fokusfeh­ lersignale als auch Spurfehlersignale erhalten werden.

Die oben beschriebene lichtempfangende optische Einrichtung verwendet das Wollaston-Prisma 6 als ein Element zur polarisierenden Teilung. Allgemein weist das Wollaston-Prisma 6 zwei Teilstücke aus anisotropem Kristall, beispielsweise Quarz, auf, die miteinander verbunden sind. Dementsprechend sind die Herstellungskosten sehr hoch. Darüber hinaus ist es notwendig, eine zur Erzeugung von Astigmatismus geeignete zylindrische Linse als Feldlinse 7b vorzusehen, um das Fokusfehlersignal von dem viergeteilten lichtempfangenden Bereich 8c der PIN-Photodiode 8 zu erhalten. Dies führt zu einer erhöhten Anzahl optischer Komponenten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lichtteiler zu schaffen, der nicht nur eine polari­ sierende Lichtteilung sondern auch die Erzeugung eines Astigmatismus bei einfachem Aufbau ermög­ licht. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lichtempfangende optische Vorrich­ tung zu schaffen, bei der der Lichtteiler verwendet wird.

Gemäß Anspruch 1 besteht die Erfindung aus einem Lichtteiler, der in einem Strahlengang mit einer ersten und einer zweiten polarisierten Komponente angeordnet ist, die um einen Winkel von 90° um die optische Achse zueinander verdreht angeordnet sind, in dem ein Paar polarisierender Filme, die jeweils die erste polarisierte Komponente und die zweite polarisierte Komponente mit einer vorgegebenen Rate übertragen, parallel zueinander, jedoch unter einem Winkel geneigt zur optischen Achse angeordnet sind, und in dem ein optisches Element zur Drehung der Polarisationsebene des hindurchtretenden Lichtes um 90 Grad zwischen dem Paar polarisierender Filme angeordnet ist.

In einer lichtempfangenden optischen Vorrichtung gemäß Anspruch 2 ist der Lichtteiler in einem Strahlengang mit einer ersten und zweiten polari­ sierten Komponente angeordnet, die um einen Winkel von 90° um die optische Achse zueinander verdreht angeordnet sind, und ein Lichtempfangsbereich zum Empfang der Lichtkomponente, die durch beide Pola­ risationsfilme des Lichtteilers hindurchgetreten ist, und Lichtempfangsbereiche zur Aufnahme der Lichtkomponenten, die jeweils von den Polarisa­ tionsfilmen reflektiert werden, sind vorgesehen.

Gemäß Anspruch 3 besteht die vorliegende Erfindung aus einem Lichtteiler, der in einem Strahlengang mit einer ersten und einer zweiten polarisierten Komponente angeordnet ist, die um einen Winkel von 90° um die optische Achse zueinander verdreht an­ geordnet sind, in dem ein Polarisationsfilm zur Übertragung der ersten und der zweiten polarisier­ ten Komponente in einer vorgegebenen Rate und eine Reflexionsfläche, die hinter dem Polarisationsfilm angeordnet ist, parallel, jedoch unter einem Winkel zur optischen Achse geneigt zueinander angeordnet sind, und in dem ein optisches Element zur Drehung der Polarisationsebene des wiederholt hindurch­ tretenden Lichts um 90 Grad zwischen dem Polarisa­ tionsfilm und der Reflexionsfläche angeordnet ist.

In einer lichtempfangenden optischen Vorrichtung gemäß Anspruch 4 ist der Lichtteiler in einem Strahlengang mit einer ersten und einer zweiten polarisierten Komponente angeordnet, die um einen Winkel von 90° um die optische Achse zueinander verdreht angeordnet sind, und lichtaufnehmende Bereiche sind vorgesehen, um die von dem Polarisa­ tionsfilm des Lichtteilers reflektierte Lichtkompo­ nente, die durch den Polarisationsfilm hindurchge­ tretene, von der Reflexionsfläche reflektierte und anschließend durch den Polarisationsfilm hindurch­ getretene Lichtkomponente R0 und die von der Reflexionsfläche, anschließend von dem Polarisa­ tionsfilm, dann wiederum von der Reflexionsfläche reflektierte und daran anschließend durch den Pola­ risationsfilm hindurchgetretene Lichtkomponente jeweils aufzunehmen.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der Ansprüche 1 und 2 wird, wenn zurückkommendes Licht, dessen Polarisationsebene von einem Kerr-Rotations­ winkel, beispielsweise mittels einer opto-magne­ tischen Diskette, vorgegeben worden ist, in den Lichtteiler eintritt, ein Teil einer polarisierten Komponente durch den Polarisationsfilm reflektiert und die andere polarisierte Komponente tritt hin­ durch. Das optische Element zur Drehung der Polari­ sationsebene um 90°, das auf halbem Wege im Strah­ lengang innerhalb des Lichtteilers angeordnet ist, verursacht bei beiden polarisierten Komponenten eine Drehung um 90°. Anschließend erreichen die Komponenten den nächsten Polarisationsfilm. Beim nächsten Polarisationsfilm wird ebenfalls ein Teil einer polarisierten Komponente reflektiert und die andere polarisierte Komponente tritt hindurch. Das übertragene Licht wird von dem Lichtempfangsbereich beispielsweise zur Detektierung eines Fokusfehlers empfangen. Die von beiden Polarisationsfilmen reflektierten Lichtkomponenten weisen voneinander verschiedene Polarisationsrichtungen auf. Daher kann ein MO-Signal oder dergleichen durch Bestim­ mung der Differenz zwischen den Detektionsausgangs­ signalen dieser Lichtkomponenten erhalten werden.

Gemäß den Ansprüchen 3 und 4 wird, wenn das zurück­ kommende Licht, dessen Polarisationsebene von einem Kerr-Rotationswinkel, beispielsweise durch eine opto-magnetische Diskette, vorgegeben worden ist, in den Lichtteiler eintritt, die vorbestimmte po­ larisierte Komponente zunächst von dem Polarisati­ onsfilm reflektiert und von einem ersten lichtemp­ fangenden Bereich aufgenommen. Anschließend wird die Lichtkomponente, die durch den Polarisations­ film hindurchgetreten ist, von der Reflexionsflä­ che reflektiert, tritt anschließend durch den Po­ larisationsfilm hindurch und wird von einem zweiten lichtempfangenden Bereich aufgenommen. Darüber hinaus wird anschließend die Komponente des durch die Reflexionsfläche reflektierten Lichts, die von dem Polarisationsfilm reflektiert wird, durch die Reflexionsfläche erneut reflektiert und durchdringt den Polarisationsfilm, um von einem dritten licht­ empfangenden Bereich aufgenommen zu werden. Beispielsweise wird in einer opto-magnetischen Disketteneinrichtung durch die Differenz der Men­ gen des von dem ersten lichtempfangenden Bereichs und des von dem dritten lichtempfangenden Bereichs empfangenen Lichts ein MO-Signal detektiert, wäh­ renddessen sowohl ein Fokusfehlersignal als auch ein Spurfehlersignal durch eine Detektionsausgangs­ größe des von dem zweiten lichtempfangenden Bereich aufgenommenen Lichts detektiert wird.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen nachfol­ gend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Lichtteilers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Lichtteilers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Lichtteilers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines optischen Systems einer opto-magne­ tischen Platteneinrichtung unter Verwen­ dung des erfindungsgemäßen Lichtteilers;

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des Orientierungswinkels des Lichtteilers in der Einrichtung gemäß Fig. 4;

Fig. 6 eine Schnittansicht eines Lichtteilers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine Schnittansicht eines Lichtteilers gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Lichtteilers gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung des Aufbaus eines optischen Systems einer opto-magnetischen Platteneinrichtung unter Verwendung des Lichtteilers gemäß der vierten Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 10 eine Darstellung zur Erläuterung des Orientierungswinkels des Lichtteilers in der Einrichtung gemäß Fig. 9;

Fig. 11 eine Seitenansicht des Aufbaus eines konventionellen Lichtteilers und einer lichtempfangenden optischen Einrichtung unter Verwendung des konventionellen Lichtteilers.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines ersten Aus­ führungsbeispiels eines Lichtteilers entsprechend der vorliegenden Erfindung. Durch die Bezugszeichen 11a und 11b in Fig. 1 sind flache Glasplatten übereinstimmender Dicke t bezeichnet. Polarisati­ onsfilme 12a und 12b sind jeweils auf den Oberflä­ chen der flachen Glasplatten 11a und 11b aufge­ bracht. Zwischen den flachen Glasplatten 11a und 11b ist eine Phasendifferenzplatte 13 zwischen­ geordnet, die eine Phasendifferenz von λ/2 (wobei λ die Lichtwellenlänge ist) bei dem hindurchtretenden Licht bewirkt.

In Fig. 1 wird festgelegt, daß ein orthogonales α, β-Koordinatensystem so definiert ist, daß die α- Achse die vertikale Richtung in der Zeichnungsebene und die β-Achse die normale Richtung auf die Zeich­ nungsebene darstellt. Die Lichtkomponente, die die Polarisationsebene in der Richtung von α aufweist, wird als P-Wellenkomponente und die Lichtkomponen­ te, die die Polarisierungsebene in Richtung von β aufweist, als S-Wellenkomponente bezeichnet. Darüber hinaus wird der Einfallswinkel des längs der optischen Achse B einfallenden Lichts bezüglich eines Lichtteilers 10 mit R festgelegt.

Der Einfallswinkel R stimmt beinahe mit dem Brewster-Winkel überein und ist beispielsweise auf ungefähr 60 Grad eingestellt bei einem Brechungs­ index von 1,51 der flachen Glasplatten 11a und 11b. In Abhängigkeit von der Auslegung des Brewster- Winkels R und der Polarisationsfilme 12a, 12b ist der Lichtteiler 10 so eingestellt, daß 100% der P- Wellenkomponente und 60% der S-Wellenkomponente durch die Polarisationsfilme 12a und 12b hindurch­ treten, sowie 40% der S-Wellenkomponente von diesen reflektiert werden. Diese Verhältnisse kön­ nen optional eingestellt werden.

Da das durch die eine Phasendifferenz vom λ/2 bewirkende Phasendifferenzplatte 13 hindurchgetre­ tene Licht bezüglich seiner Polarisationsebene um 90 Grad gedreht wird, wird die P-Wellenkomponente zu einer S-Wellenkomponente und die S-Wellenkompo­ nente zu einer P-Wellenkomponente.

Nachfolgend wird die Wirkung des Lichtteilers 10 näher beschrieben.

Wenn das einfallende Licht in den Lichtteiler 10 unter dem Einfallswinkel R eintritt, wird 40% der S-Wellenkomponente durch den Polarisationsfilm 12a reflektiert und die verbleibenden 60% gehen hin­ durch. Ebenso passieren 100% der P-Wellenkomponen­ te den Polarisationsfilm 12a. Daher werden insge­ samt am Polarisationsfilm 12a lediglich 40% der S- Wellenkomponente des einfallenden Lichts reflek­ tiert. Das reflektierte Licht ist in Fig. 1 mit R1 gekennzeichnet.

60% der S-Wellenkomponente und 100% der P-Wellen­ komponente, die durch den Polarisationsfilm 12a hindurchgetreten sind, passieren die flache Glas­ platte 11a und anschließend die Phasendifferenz­ platte 13. Wegen der Drehung der Polarisationsebene um 90 Grad durch die Phasendifferenzplatte 13 weist das durch die nächste flache Glasplatte 11b hin­ durchtretende Licht 100% der S-Wellenkomponente und 60% der P-Wellenkomponente auf.

Bei dem nächsten Polarisationsfilm 12b werden 40% der S-Wellenkomponente reflektiert und die verblei­ benden 60% gehen hindurch. Die P-Wellenkomponente wird nicht reflektiert. Demzufolge weist das durch den Polarisationsfilm 12b reflektierte und durch die flache Glasplatte 11b zurückkommende Licht nur 40% der S-Wellenkomponente auf. Da diese S-Wellen­ komponente wiederum durch die Phasendifferenzplatte 13 hindurchtritt, wird es bezüglich seiner Polari­ sationsebene um 90 Grad gedreht, so daß 40% der S- Wellenkomponente zu 40% der P-Wellenkomponente werden. Diese P-Wellenkomponente wird nicht durch den Polarisationsfilm 12a reflektiert und tritt in ihrer Gesamtheit durch ihn hindurch. Im Ergebnis wird die von dem Polarisationsfilm 12b reflektierte Komponente als P-Wellenkomponente parallel zu dem, wie obenstehend beschrieben, reflektierten Licht R1 ausgegeben. Das reflektierte Licht mit 40% der P- Wellenkomponente wird mit R2 bezeichnet.

Weiterhin passieren die verbleibenden 60% der E- Wellenkomponente und 60% der P-Wellenkomponente in ihrer Gesamtheit, so wie sie einfallen, den Polari­ sationsfilm 12b. Dementsprechend weist das übertra­ gene Licht, bezeichnet mit T, das durch den Licht­ teiler 10 hindurchgetreten ist, 60% der S-Wellen­ komponente und 60% der P-Wellenkomponente auf.

Fig. 1 zeigt den Fall, daß der Lichtteiler 10 im Strahlengang des von der Wiedergabeseite einer Diskette in einer opto-magnetischen Diskettenein­ richtung zurückkommenden Lichts (kondensiertes Licht) angeordnet ist.

Im Strahlengang des reflektierten Lichts R1 mit 40% der S-Wellenkomponente und dem Strahlengang des reflektierten Lichts R2 mit 40% der P-Wellenkompo­ nente ist jeweils ein lichtempfangender Bereich 21 und 22 einer PIN-Photodiode angeordnet. Durch An­ ordnung eines Differentialverstärkers 23 um die Differenz zwischen den Mengen des durch die beiden lichtempfangenden Bereiche empfangenen Lichts zu erhalten (das heißt, die Differenz zwischen einem I-Ausgangssignal und einem J-Ausgangssignal, die jeweils der empfangenen Lichtmenge entsprechen), ist es möglich, die Differenz zwischen dem I-Aus­ gangssignal und dem J-Ausgangssignal, also die Differenz zwischen den Lichtmengen der S-Wellenkom­ ponente und der P-Wellenkomponente zu ermitteln und so ein MO-Signal der opto-magnetischen Diskette zu erhalten.

Im Strahlengang (im kondensierten Punkt) des über­ tragenen Lichts T ist eine in vier Zonen aufgeteil­ te Photodiode 24 angeordnet. Da das hindurchgetre­ tene Licht T unabhängig von dem polarisierten Zu­ stand des zurückkommenden Lichts ist, ist es mög­ lich, ein Fokusfehlersignal und ein Spurfehler­ signal durch Erfassung des hindurchgetretenen Lichts T mittels des viergeteilten Lichtempfangsbe­ reichs zu erhalten. Insbesondere, da der Lichttei­ ler 10 insgesamt aus einer flachen Plattenstruktur besteht, erfährt das übertragene Licht (kondensier­ te Licht) T, daß das Element 10 passiert hat, einen Astigmatismus. Durch Ausnutzung des Astigmatismus kann das Fokusfehlersignal mittels des viergeteil­ ten lichtempfangenden Bereichs ermittelt werden. Daher besteht keine Notwendigkeit zur Verwendung einer zylindrischen Linse entsprechend der Feldlin­ se 7b, die beim Stand der Technik, wie in Fig. 11 dargestellt, Verwendung findet.

Es sei bemerkt, daß das Spurfehlersignal über den viergeteilten lichtempfangenden Bereich mittels des sogenannten "Gegentakt-Verfahrens" ermittelt werden kann.

Fig. 4 zeigt detailliert den Aufbau eines optischen Systems der opto-magnetischen Disketteneinrichtung unter Verwendung des Lichtteilers 10.

Ein Laserstrahl, der von einem Halbleiterlaser 31 emittiert wird, wird durch eine Collimatorlinse 32 in einen parallelen Strahl konvertiert. Ein Teil (in erster Linie die S-Wellenkomponente) des Laser­ strahls wird durch einen polarisierenden Strahltei­ ler 33 reflektiert, anschließend von einem bewegba­ ren Spiegel 34 zur Ausrichtungskorrektur und schließlich durch ein Totalreflektionsprisma 35 reflektiert, um durch eine Objektlinse 36 auf die Wiedergabeseite einer Diskette fokussiert zu wer­ den. Das von der Wiedergabeseite der Diskette reflektierte Licht kommt denselben Weg zurück, wird jedoch nach Passieren des Polarisationsstrahl­ teilers 33 durch eine Feldlinse 37 kondensiert, um schließlich in den Lichtteiler 10 einzutreten.

Fig. 5 zeigt den Orientierungswinkel des Lichttei­ lers 10 in Einfallsrichtung auf den Lichtteiler 10 (das heißt, in Richtung von V in Fig. 4) gesehen. Unter der Annahme, daß in der Einrichtung gemäß Fig. 4 die X-Koordinate die horizontale Richtung und die Y-Koordinate die vertikale Richtung an­ zeigt, ist das orthogonale Koordinatensystem mit den Achsen α und β, das in Fig. 1 dargestellt ist, um einen Winkel von 45 Grad um die optische Achse bezüglich des orthogonalen X,Y-Koordinatensystems gedreht.

Es wird nunmehr angenommen, daß das von der opto­ magnetischen Diskette zurückkommende Licht mit einem Kerr-Rotationswinkel versehen ist und seine Polarisationsebene um einen Winkel Rk, bezogen auf die Y-Achse, negativ oder positiv verdreht ist, wie in Fig. 5 dargestellt. Im Lichtteiler 10 gemäß Fig. 1 wird das Licht entsprechend der um den Win­ kel Rk gedrehten Polarisationsebene in eine P-Wel­ lenkomponente in Richtung der α-Achse und eine S- Wellenkomponente in Richtung der β-Achse aufge­ teilt. Die Differenz zwischen den beiden Komponen­ ten wird durch die lichtempfangenden Bereiche 21 und 22 ermittelt. Demzufolge kann die Drehrichtung der Polarisationsebene, gegeben durch die positiven oder negativen Winkel Rk in Fig. 5 durch den Aus­ gang des Differentialverstärkers 23 ermittelt wer­ den, um das MO-Signal wiederzugeben.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Lichtteilers gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine einzelne flache Glasplatte anstatt der zwei flachen Glasplatten in Fig. 1 vorgesehen. Im einzelnen weist der Lichttei­ ler 10A gemäß Fig. 2 eine Struktur auf, bei der der Polarisationsfilm 12a, eine flache Glasplatte 11 und die Phasendifferenzplatte 13 zur Erzeugung einer Phasendifferenz von λ/2 sowie der Polarisa­ tionsfilm 12b in der genannten Reihenfolge von der Lichteinfallseite ausgehend angeordnet sind. Der Lichtteiler 10A funktioniert in derselben Art und Weise wie der Lichtteiler 10, der in Fig. 1 darge­ stellt ist. Daher wird das einfallende Licht in das reflektierte Licht R1 mit 40% der S-Wellenkompo­ nente, das reflektierte Licht R2 mit 40% der P- Wellenkomponente und das hindurchgetretene Licht T mit jeweils 60% der S-Wellenkomponente und der P- Wellenkomponente aufgeteilt.

Eine dritte, in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist noch weiter im Aufbau vereinfacht.

In einem Lichtteiler 10B dieser Ausführungsform sind die Polarisationsfilme 12a und 12b unmittelbar auf beide Seiten einer Phasendifferenzplatte 13a aufgebracht, die aus einem anisotropen Kristall, beispielsweise Quarz, gebildet ist und solch eine Dicke t1 aufweise, daß sie eine Phasendifferenz von λ/2 bei dem durch sie hindurchtretenden Licht verursacht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel treten durch den Polarisationsfilm 12a auf der Frontoberfläche 100% der T-Wellenkomponente und 60% der S-Wellenkompo­ nente hindurch. Diese hindurchgetretenen Komponen­ ten werden um 90 Grad in ihren Polarisationsebenen gedreht, während sie sich durch die Phasendiffe­ renzplatte 13a fortpflanzen und sind in 100% der S-Wellenkomponente und 60% der P-Wellenkomponente geändert, wenn sie den Polarisationsfilm 12b auf der rückwärtigen Oberfläche erreichen. Durch den Polarisationsfilm 12b treten jeweils 60% der S- Wellenkomponente und der P-Wellenkomponente hin­ durch, und bilden somit das hindurchgetretene Licht T, während 40% der S-Wellenkomponente reflektiert werden. Die S-Wellenkomponente ändert sich in eine P-Wellenkomponente, während sie sich durch die Phasendifferenzplatte 13a fortpflanzt und tritt durch den Polarisationsfilm 12a hindurch. Demzufol­ ge werden jeweils 40% der P-Wellenkomponente und der S-Wellenkomponente als reflektiertes Licht R1 und R2 erhalten.

Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend geschilderten Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 die Phasendiffe­ renzplatte 13 auch benachbart dem Polarisationsfilm 12a auf der Frontoberfläche angeordnet sein, ge­ folgt von der flachen Glasplatte 11 und dem Polari­ sationsfilm 12b in der genannten Reihenfolge.

Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des Lichtteilers gemäß der vorliegenden Erfindung. In den Fig. 6 bis 10 sind die mit den in den Fig. 1 bis 5 übereinstimmenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in Fig. 6 dargestellte Lichtteiler ist so auf­ gebaut, daß ein Polarisationsfilm 12 auf die auf der Lichteinfallseite liegende Oberfläche einer flachen Glasplatte 11 aufgebracht ist. Eine Phasen­ differenzplatte 13A ist mit der rückwärtigen Ober­ fläche der flachen Glasplatte 11 verbunden, und ein Totalreflexionsfilm 14 ist auf die rückwärtige Oberfläche der Phasendifferenzplatte 13A aufge­ bracht. Die Phasendifferenzplatte 13A verursacht eine Phasendifferenz von λ/4 (oder 5 λ/4, 9 λ/4, wobei λ die Wellenlänge des einfallenden Lichts ist) bei dem hindurchtretenden Licht. Demgemäß wird das Licht, das nach Hindurchtreten durch die Phasendif­ ferenzplatte 13A von dem Totalreflexionsfilm 14 reflektiert wird und durch die Phasendifferenzplat­ te 13A hindurchtritt, erneut einer Phasendifferenz von λ/2 unterworfen, wenn es zum zweiten Mal durch die Phasendifferenzplatte 13A hindurchtritt und bezüglich seiner Polarisationsebene um 90 Grad gedreht.

In Fig. 6 ist festgelegt, daß das orthogonale α, β Koordinatensystem so definiert ist, daß die α-Achse die vertikale Richtung in der Zeichnungsebene wiedergibt und die β-Achse die normale Richtung auf die Zeichnungsebene. Eine Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in Richtung der α-Achse ist eine P-Wellenkomponente und eine Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in Richtung der β-Achse ist eine S-Wellenkomponente. Ein Lichteinfallswinkel längs der optischen Achse einfallenden Lichts wird bezo­ gen auf den Lichtteiler 10C mit R festgelegt.

Der Einfallswinkel R stimmt nahezu mit dem Brewster-Winkel überein und wird beispielsweise mit etwa 60° festgelegt, wenn die flache Glasplatte 11 einen Brechungsindex von 1,51 aufweist. In Abhän­ gigkeit von der Auslegung des Brewster-Winkels R und des Polarisationsfilms 12 wird der Lichtteiler 10C so eingestellt, daß 100% der P-Wellenkomponen­ te und 60% der S-Wellenkomponente durch den Pola­ risationsfilm 12 hindurchtreten und 40% der S- Wellenkomponente durch diesen reflektiert werden. Diese Verhältnisse können optional eingestellt werden.

Da das durch die Phasendifferenzplatte 13A hin­ durchgetretene Licht reziprok um 90° bezüglich seiner Polarisationsebene gedreht wird, ändert sich die P-Wellenkomponente in die S-Wellenkomponente und die S-Wellenkomponente in die P-Wellenkomponen­ te.

Die Wirkungen des Lichtteilers 10C werden nachfol­ gend genauer erläutert.

Wenn das einfallende Licht in den Lichtteiler 10C unter dem Einfallwinkel R eintritt, werden 40% der S-Wellenkomponente von dem Polarisationsfilm 12 reflektiert und die verbleibenden 60% treten durch ihn hindurch. Ebenso passieren 100% der P-Wellen­ komponente den Polarisationsfilm 12. Daher werden beim Polarisationsfilm 12 lediglich 40% der S- Wellenkomponente des einfallenden Lichts reflek­ tiert. Dieses reflektierte Licht ist in Fig. 6 mit R1 bezeichnet.

60% der S-Wellenkomponente und 100% der P-Wellen­ komponente, die jeweils durch den Polarisationsfilm 12 hindurchgetreten sind, passieren die flache Glasplatte 11 und anschließend die Phasendifferenz­ platte 13A mit der nachfolgenden Reflexion dieser Komponenten durch den Totalreflexionsfilm 14, während sie die Phasendifferenzplatte 13A passie­ ren. Da das durch die flache Glasplatte 11 zurück­ kommende reflektierte Licht nach Passieren der Phasendifferenzplatte 13A reziprok in seiner Pola­ risationsebene um 90° gedreht ist, ist das Ergebnis 100% der S-Wellenkomponente und 60% der P-Wellen­ komponente.

Das durch den Totalreflexionsfilm 14 reflektierte Licht erreicht den Polarisationsfilm 12 erneut. Nunmehr werden 40% der S-Wellenkomponente am Polarisationsfilm 12 reflektiert und die verblei­ benden 60% treten durch ihn hindurch. Die P- Wellenkomponente wird nicht reflektiert und pas­ siert insgesamt den Polarisationsfilm 12. Demzufol­ ge weist das durch den Polarisationsfilm 12 hin­ durchgetretene Licht sowohl 60% der S-Wellenkompo­ nente als auch 60% der P-Wellenkomponente auf und ist demzufolge unabhängig von dem Polarisationszu­ stand des zurückkommenden Lichts. Das zurückkommen­ de Licht ist mit R0 bezeichnet.

Andererseits werden 40% der S-Wellenkomponente, die durch den Polarisationsfilm 12 zur Umkehr in die flache Glasplatte 11 und zum erneuten Passieren der Phasendifferenzplatte 13A reflektiert worden sind, durch den Totalreflexionsfilm 14 reflektiert und passieren anschließend die Phasendifferenzplat­ te 13A noch einmal, gefolgt vom Eintritt in die flache Glasplatte 11. Durch diesen hin- und herge­ henden Verlauf durch die Phasendifferenzplatte 13A ändern sich 40% der S-Wellenkomponente in eine P- Wellenkomponente. Diese 40% der P-Wellenkomponente passieren insgesamt den Polarisationsfilm 12. Das resultierende Licht ist in Fig. 6 mit R2 bezeich­ net.

In Fig. 6 ist der Fall dargestellt, wenn der Licht­ teiler 10C im Strahlengang des zurückkommenden Lichts (kondensierten Lichts) von der Wiedergabe­ seite einer in einer opto-magnetischen Disketten­ einrichtung befindlichen Diskette angeordnet ist.

In den Strahlengängen der jeweiligen, oben erläu­ terten Lichtkomponenten R0, R1, R2 ist eine DIN- Photodiode 20 angeordnet, die in sechs Zonen aufge­ teilt ist. Die Lichtkomponente R1 mit 40% der S- Wellenkomponente wird durch den lichtempfangenden Bereich 21 detektiert. Die Lichtkomponente R2 mit 40% der P-Wellenkomponente wird durch den licht­ empfangenden Bereich 22 detektiert. Die von beiden lichtempfangenden Bereichen aufgenommenen Licht­ mengen werden als elektrische Eingangsgrößen in einen Differentialverstärker 23 eingegeben. Der Differentialverstärker 23 ermittelt die Differenz zwischen den durch die beiden lichtempfangenden Bereiche 21 und 22 aufgenommenen Lichtmengen (d. h. die Differenz zwischen einer I-Ausgangsgröße und einer J-Ausgangsgröße), so daß das ermittelte Ergebnis ein reproduziertes Ausgangssignal (MO- Signal) der opto-magnetischen Diskette ist.

Der viergeteilte lichtempfangende Bereich 24 ist im kondensierten Punkt der Lichtkomponente R0 angeord­ net, die jeweils 60% der S-Wellenkomponente und der P-Wellenkomponente aufweist. Ein Fokusfehler­ signal und ein Spurfehlersignal können ausgehend von Ausgangsgrößen erhalten werden, die durch den viergeteilten lichtempfangenden Bereich 24 detek­ tiert werden. Insbesondere, da der Lichtteiler 10C vollständig aus der flachen Plattenstruktur gebil­ det ist, unterliegt die zweimal durch den Lichttei­ ler 10C mittels Reflexion hindurchtretende konden­ sierte Lichtkomponente R0 einem Astigmatismus. Durch Ausnutzung des Astigmatismus kann das Fokus­ fehlersignal durch den viergeteilten lichtem­ pfangenden Bereich erhalten werden. Daher besteht keine Notwendigkeit, eine zylindrische Linse, wie die Feldlinse 7b, die beim Stand der Technik gemäß Fig. 11 Verwendung findet, zu verwenden. Es sei darauf hingewiesen, daß das Spurfehlersignal von dem viergeteilten lichtempfangenden Bereich durch das sogenannte "Gegentakt-Verfahren" detektiert werden kann.

Fig. 9 zeigt im Detail den Aufbau eines optischen Systems der opto-magnetischen Disketteneinrichtung, bei der der Lichtteiler 10C Verwendung findet.

Ein Laserstrahl, der von einem Halbleiterlaser 31 emittiert wird, wird durch eine Kollimatorlinse 32 in einen parallelen Strahl konvertiert. Ein Teil (in erster Linie die S-Wellenkomponente) des Laser­ strahls wird von einem Strahlteiler 33 reflektiert, anschließend von einem bewegbaren Spiegel 34 zur Ausrichtungskorrektur und weiter durch ein Total­ reflexionsprisma 35 reflektiert, um schließlich mittels einer Objektlinse 36 auf die Wiedergabe­ seite einer Diskette fokussiert zu werden. Das von der Wiedergabeseite der Diskette reflektierte Licht wird längs desselben Strahlengangs zurückge­ führt, jedoch nach Durchtritt durch den Strahlen­ teiler 33 mittels einer Feldlinse 37 kondensiert, um schließlich in den Lichtteiler 10C einzutreten.

Fig. 10 zeigt den Orientierungswinkel des Lichttei­ lers 10C in Einfallsrichtung auf den Lichtteiler 10C gesehen (d. h. in der Richtung des Pfeils V in Fig. 9). Unter der Voraussetzung, daß in der Ein­ richtung gemäß Fig. 9 die X-Achse eines orthogona­ len X-Y-Koordinatensystems die Horizontalrichtung und die Y-Achse die vertikale Richtung repräsen­ tiert, ist das orthogonale α-β-Koordinatensystem, dargestellt in Fig. 6, um 45° um die optische Achse bezüglich des orthogonalen X,Y-Koordinatensystems gedreht.

Weiterhin wird die Annahme getroffen, daß das von der opto-magnetischen Diskette zurückkommende Licht mit einem Kerr-Rotationswinkel beaufschlagt ist und seine Polarisationsebene um den Winkel Rk in nega­ tiver oder positiver Richtung bezüglich der Y- Achse, wie in Fig. 10 dargestellt, gedreht ist. In dem Lichtteiler 10C gemäß Fig. 6 ist die der um den Winkel Rk gedrehten Polarisationsebene entsprechen­ de Komponente in eine P-Wellenkomponente in Rich­ tung der α-Achse und eine S-Wellenkomponente in Richtung der β-Achse aufgeteilt, wobei die Diffe­ renz zwischen den beiden Komponenten von den licht­ empfangenden Bereichen 21 und 22 detektiert wird. Demgemäß kann die Drehrichtung der Rotationsebene, die durch den positiven Rk-Winkel oder den negati­ ven Rk-Winkel in Fig. 10 gegeben ist, durch ein Ausgangssignal des Differentialverstärkers 23 detektiert werden, um das MO-Signal zu reproduzie­ ren.

Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Lichtteilers. In dem Lichtteiler 10D gemäß dieser Ausführungsform ist die Phasendiffe­ renzplatte 13A zwischen zwei flachen Glasplatten 11a und 11b zwischenliegend angeordnet, die eine übereinstimmende Dicke t aufweisen. Der Polarisa­ tionsfilm 12 ist auf die Oberfläche der flachen Glasplatte 11a aufgebracht, und der Totalre­ flexionsfilm 14 ist auf die rückwärtige Oberfläche der flachen Glasplatte 11b aufgebracht. Wie bei der vierten Ausführungsform, verursacht die Phasendif­ ferenzplatte 13A eine Phasendifferenz von λ/2 bei dem zweimal durch sie hindurchtretenden Licht, wobei eine Drehung der Polarisationsebene um 90° erfolgt.

In dem Lichtteiler 10C werden ebenfalls 40% der S- Wellenkomponente durch den Polarisationsfilm 12 reflektiert zur Bildung der Lichtkomponente R1. Ebenso werden 100% der P-Wellenkomponente und 60% der S-Wellenkomponente, die beide durch den Polari­ sationsfilm 12 hindurchgetreten sind, vom Totalre­ flexionsfilm 14 reflektiert, um reziprok die Phasendifferenzplatte 13A zu passieren, so daß sie sich jeweils in 60% der P-Wellenkomponente und 100% der S-Wellenkomponente ändern. Anschließend wird die Lichtkomponente R0 mit jeweils 60% der S-Wel­ lenkomponente und der P-Wellenkomponente erhalten. Weiter werden anschließend 40% der S-Wellenkompo­ nente, die von dem Polarisationsfilm 12 reflektiert worden sind, durch den Totalreflexionsfilm 14 reflektiert und ändern sich reziprok nach Hindurch­ treten durch die Phasendifferenzplatte 13A in eine P-Wellenkomponente. Die P-Wellenkomponente wird als Lichtkomponente R2 nach Hindurchtreten durch den Polarisationsfilm 12 erhalten.

Obwohl die zwei flachen Glasplatten 11a, 11b nicht notwendigerweise dieselbe Dicke im Lichtteiler 10D aufweisen müssen, kann bei übereinstimmender Dicke der beiden flachen Glasplatten jedoch die Herstel­ lung der Glasplatten vereinfacht werden.

Eine sechste Ausführungsform, dargestellt in Fig. 8, ist noch weitergehend im Aufbau vereinfacht.

In dem Lichtteiler 10E gemäß dieser Ausführungsform wird eine Phasendifferenzplatte 13B verwendet, die aus einem anisotropen Kristall, beispielsweise Quarz, gebildet ist, und solche eine Dicke Z1 auf­ weist, daß sie eine Phasendifferenz von λ/2 bei dem durch sie reziprok (zweimal) hindurchtretenden Licht verursacht. Der Polarisationsfilm 12 ist unmittelbar auf die Frontoberfläche der Phasendif­ ferenzplatte 13B aufgebracht und der Total­ reflexionsfilm 14 ist unmittelbar auf deren rück­ wärtige Oberfläche aufgebracht. Bei dieser Ausfüh­ rungsform passieren 100% der P-Wellenkomponente und 60% der S-Wellenkomponente den Polarisations­ film 12. Die hindurchgetretenen Komponenten werden in ihren Polarisationsebenen während des Fortpflan­ zens durch die Phasendifferenzplatte 13B um 90° gedreht, vom Totalreflexionsfilm 14 reflektiert und pflanzen sich anschließend wiederholt durch die Phasendifferenzplatte 13B fort, wobei sie sich in 100% der S-Wellenkomponente und 60% der P-Wellen­ komponente jeweils ändern, wenn sie zum Polarisa­ tionsfilm 12 zurückkehren. Durch den Polarisations­ film 12 treten jeweils 60% der S-Wellenkomponente und der P-Wellenkomponente hindurch, um die Licht­ komponente R0 zu bilden. Weitere 40% der S-Wellen­ komponente, die vom Polarisationsfilm 12 reflek­ tiert werden, ändern sich reziprok in eine P-Wel­ lenkomponente während der Fortpflanzung durch die Phasendifferenzplatte 13B und passieren anschlie­ ßend den Polarisationsfilm 12, um die Lichtkompo­ nente R2 mit 40% der P-Wellenkomponente zu bilden.

Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können beim vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 der Polarisations­ film 12, die Phasendifferenzplatte 13A, die flache Glasplatte 11 und der Totalreflexionsfilm 14 auch in der vorstehenden Reihenfolge von der Einfalls­ seite ausgehend angeordnet sein.

Gemäß den Ansprüchen 1 und 2 kann, wie ausführlich vorstehend beschrieben, ein Lichtteiler von gerin­ ger Größe und einfachem Aufbau erhalten werden. Die Verwendung des Lichtteilers ermöglicht die Schaf­ fung einer lichtempfangenden optischen Vorrichtung mit geringen Abmessungen. Darüber hinaus kann, da der Lichtteiler eine Flachplattenstruktur aufweisen kann, um das Auftreten von Astigmatismus bei dem durch den Lichtteiler hindurchtretenden Licht zu ermöglichen, ein Fokusfehler detektiert werden, ohne daß die Notwendigkeit eines zusätzlichen Bau­ teils bestände.

Darüber hinaus können gemäß den Ansprüchen 3 und 4, da das einfallende Licht in drei Komponenten aufge­ teilt wird, die sich in derselben Richtung fort­ pflanzen, lichtempfangende Bereiche zur Detektie­ rung der jeweiligen Lichtkomponenten an einer Stelle zusammengefaßt positioniert werden, so daß die Verwendung einer einzelnen PIN-Photodiode oder dergleichen möglich ist.

Claims (4)

1. Lichtteiler, der in einem Lichtstrahlengang mit einer ersten und einer zweiten polarisier­ ten Komponente positioniert ist, die um einen Winkel von 90° um die optische Achse zueinan­ der verdreht angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Paar Polarisationsfilme (12a, 12b), die jeweils die erste polarisierte Komponente und die zweite polarisierte Komponente in einem vorbestimmten Maß hindurchtreten lassen, parallel zueinander angeordnet und um einen Winkel, bezogen auf die optische Achse, geneigt sind, und
ein optisches Element (13) zur Drehung der Polarisationsebene des durch dieses hindurch­ tretenden Lichts um 90° zwischen dem Paar Polarisationsfilme (12a, 12b) zwischenliegend angeordnet ist.

2. Lichtempfangende optische Vorrichtung, in der der Lichtteiler gemäß Anspruch 1 in einem Lichtstrahlengang mit einer ersten und einer zweiten polarisierten Komponente angeordnet ist, die um einen Winkel von 90° um die opti­ sche Achse zueinander verdreht angeordnet sind, und in der ein lichtempfangender Bereich (24) zum Empfang der durch beide Polarisa­ tionsfilme des Lichtteilers hindurchgetretenen Lichtkomponente (T) und lichtaufnehmende Bereiche (21, 22) zur Aufnahme der jeweilig von den Polarisationsfilmen reflektierten Licht­ komponenten (R1, R2) vorgesehen sind.

3. Lichtteiler, der in einem Lichtstrahlengang mit einer ersten und einer zweiten polarisier­ ten Komponente positioniert ist, die um einen Winkel von 90° um die optische Achse zueinan­ der verdreht angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Polarisationsfilm (12), der die erste und die zweite polarisierte Komponente in einem jeweilig vorbestimmten Maß hindurchtre­ ten läßt, und eine hinter dem Polarisations­ film (12) angeordnete Reflexionsfläche (14) parallel zueinander angeordnet und unter einem Winkel, bezogen auf die optische Achse, geneigt sind, und
ein optisches Element (13A) zur Drehung der Polarisationsebene des wiederholt hindurchtre­ tenden Lichts um 90° zwischen dem Polarisa­ tionsfilm (12) und der Reflexionsfläche (14) zwischenliegend angeordnet ist.

4. Lichtempfangende optische Vorrichtung, in der der Lichtteiler gemäß Anspruch 3 in einem Lichtstrahlengang mit einer ersten und einer zweiten polarisierten Komponente angeordnet ist, die um einen Winkel von 90° um die optische Achse zueinander verdreht angeordnet sind, und in der lichtempfangende Bereiche (21, 22, 24) vorgesehen sind, um die von dem Polarisationsfilm (12) des Lichtteilers reflektierte Lichtkomponente (R1), die durch den Polarisationsfilm (12) hindurchgetretene, von der Reflexionsfläche (14) reflektierte und anschließend durch den Polarisationsfilm (12) hindurchgetretene Lichtkomponente (R0) und die von der Reflexionsfläche (14), anschließend von dem Polarisationsfilm (12), dann wiederum von der Reflexionsfläche (14) reflektierte und daran anschließend durch den Polarisationsfilm (12) hindurchgetretene Lichtkomponente (R2) jeweils aufzunehmen.