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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein zusammengesetztes Reflektionsprisma,
das die Höhe
eines optischen Systems verringern kann und auf eine flache optische
Abnehmervorrichtung, die dasselbe verwendet.
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Bezüglich 1 weist
eine herkömmliche optische
Abnehmervorrichtung ein optisches System auf, in dem ein von einer
(nicht dargestellten) Lichtquelle ausgesendeter Lichtstrahl sich
horizontal ausbreitet, von einem Reflektionsspiegel 5 reflektiert wird,
der eine mit 45° geneigte
Reflektionsfläche 5a aufweist,
sich in Richtung einer Höhe
h ausbreitet und durch eine Objektivlinse 3 gebündelt wird,
um auf eine optische Scheibe 1 fokussiert zu werden.
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Die
Aufzeichnungsdichte wird durch die Größe des Lichtpunktes bestimmt,
der durch die Objektivlinse 3 auf einer Aufzeichnungsfläche der
optischen Scheibe 1 gebildet wird. Die Größe des Lichtpunktes
verringert sich, wenn die Wellenlänge des verwendeten Lichts
kürzer
wird, und eine NA-(numerical aperture – numerische Blende)Zahl der
Objektivlinse 3 wird größer. In
der Annahme, dass der effektive Pupillen-(Sehloch-)Durchmesser EPD
und die effektive Brennweite (focal length) EFL einer Lichtstrahleingabe
in die Objektivlinse 3 jeweils EPD und EFL sind, und ein
Einfallwinkel eines Lichtstrahls der auf die Aufzeichnungsfläche der
optischen Scheibe 1 fokussiert ist, gleich θ ist, gilt:
NA = sinθ und θ = arctan{EPD/(2EFL)}.
Um eine effektive NA-Zahl zu maximieren und um die Größe des Lichtpunktes
unter den oben erwähnten
Umständen
zu minimieren, sollte der in die Objektivlinse 3 einfallende
Lichtstrahl deshalb einen Durchmesser haben, der dem effektiven
Durchmesser der Objektivlinse 3 entspricht.
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Die
Stärke,
insbesondere die Stärke
in Richtung Höhe
h einer herkömmlichen
optischen Abnehmervorrichtung, die eine wie 1 gezeigte
optische Struktur aufweist, wird bestimmt durch den Durchmesser
einer Lichtstrahleingabe in die Objektivlinse 3, die Stärke der
Objektivlinse 3, die Stärke
in Richtung der Höhe
eines (nicht dargestellten) Stellglieds zur Steuerung der Objektivlinse 3,
die Größe des Reflektionsspiegels 5,
und einem Winkel zwischen dem Reflektionsspiegel 5 und
einer horizontalen Ebene, die senkrecht zu der Höhenrichtung liegt.
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Um
die Größe einer
Lichtstrahleingabe in die Objektivlinse 3 zu erhöhen, um
so eine gewünschte NA-Zahl
zu erhalten, muss jedoch in einer herkömmlichen optischen Abnehmervorrichtung,
die die oben erwähnte
Struktur aufweist, der Reflektionsspiegel 5 größer gefertigt
werden. Deshalb ist es schwierig eine kompakte/flache optische Abnehmervorrichtung herzustellen.
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EP 0399650 (Hewlett-Packard)
legt eine optische Baugruppe offen, die folgendes beinhaltet: ein keilförmiges Prisma,
ein gleichschenkliges Prisma, ein Rhomboid-Prisma, ein zweites gleichschenkliges Prisma
und zwei plankonvexe Linsen. Jeder optische Bestandteil ist mit
dem angrenzenden Bestandteil verklebt, um so eine integrale Einheit
zu bilden.
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Bei
der Behandlung der oben erwähnten Probleme
ist es ein Ziel der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, ein zusammengesetztes Reflektionsprisma bereitzustellen,
das die Höhe
eines optischen Systems verringern kann und einer flache optische
Abnehmervorrichtung, die dasselbe verwendet.
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Nach
einem ersten Gesichtpunkt der vorliegenden Erfindung ist hier ein
zusammengesetztes Reflektionsprisma bereitgestellt, das eine Vielzahl von
Prismen umfasst, die ein erstes Prisma und ein zweites Prisma umfassen,
wobei das erste Prisma eine erste Durchlassfläche und eine erste Reflektionsfläche enthält, die
in Bezug auf eine erste horizontale Ebene jeweils so geneigt sind,
dass ein Lichtstrahl eines bestimmten Durchmessers, der sich entlang
einer horizontalen Ebene parallel zu der ersten horizontalen Ebene
ausbreitet und auf die erste Durchlassfläche auftrifft, von der ersten
Reflektionsfläche
so reflektiert wird, dass der reflektierte Lichtstrahl in Bezug
auf die erste horizontale Ebene geneigt wird und in ihre Richtung
durchgelassen wird; und das zweite Prisma eine zweite, eine dritte
und eine vierte Reflektionsfläche
enthält,
wobei das zusammengesetzte Prisma dadurch gekennzeichnet ist, dass
die zweite Reflektionsfläche
so angeordnet ist, dass sie in der ersten horizontalen Ebene liegt, und
die dritte Reflektionsfläche
so angeordnet ist, dass sie parallel zu der zweiten Reflektionsfläche ist und
davon in einer vorgegebenen Richtung um eine Strecke beabstandet
ist, die in der Nähe
des bestimmten Durchmessers liegt, und dass die vierte Reflektionsfläche einen
Winkel von weniger als 45° in Bezug
auf die erste horizontale Ebene bildet, wobei das zweite Prisma
in Bezug auf das erste Prisma so angeordnet ist, dass es den Lichtstrahl
des bestimmten Durchmessers, der von der ersten Reflektionsfläche reflektiert
wird, so empfängt,
dass der Lichtstrahl der Reihe nach von der zweiten, der dritten
und der vierten Reflektionsfläche
reflektiert wird und der Lichtstrahl schließlich in der vorgegebenen Richtung durchgelassen
wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die vierte Reflektionsfläche des
zweiten Prismas einen Winkel von 20° bis 40° in Bezug auf die erste horizontale
Ebene bildet.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die zweite und dritte
Reflektionsfläche
des zweiten Prismas parallel zueinander liegen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass das zweite Prisma
ein Rhomboid-Prisma ist, bei dem die zweite bis vierte Reflektionsfläche und
eine Fläche,
die der vierten Reflektionsfläche
zugewandt ist, eine Rhomboid-Struktur bilden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass ein drittes Prisma
zwischen dem ersten und dem zweiten Prisma vorhanden ist, so dass
sich ein Lichtstrahl, der von der ersten Reflektionsfläche des
ersten Prismas reflektiert wird, direkt zu dem zweiten Prisma ausbreitet.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass das dritte Prisma
ein Dreieckprisma ist, das die Struktur eines rechtwinkligen Dreiecks
hat.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass das erste Prisma
ein Dreieckprisma ist, das die Struktur eines gleichschenkligen
Dreiecks hat, das so angeordnet ist, dass es um einen vorgegebenen
Winkel in Bezug auf die erste horizontale Ebene geneigt ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass das erste und das
zweite Prisma so ausgebildet und angeordnet sind, dass totale innere
Reflektion eines auftreffenden Lichtstrahls an der ersten bis dritten
Reflektionsfläche
auftritt, und dass im Wesentlichen die vierte Reflektionsfläche des
zweiten Prismas eine Fläche
totaler Reflektion ist.
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Vorzugsweise
ist ferner eine optische Abnehmervorrichtung, die das zusammengesetzte
Reflektionsprisma nach einem der vorangehenden Ansprüche enthält und des
Weiteren eine Lichtquelle, eine Objektivlinse, die einen Lichtpunkt
auf einer Aufzeichnungsfläche
eines Aufzeichnungsmediums durch Bündeln eines auftreffenden Lichtstrahls,
der von der Lichtquelle emittiert wird, ausbildet, und ein Stellglied
umfasst, das die Objektivlinse in Fokus- und/oder Spurrichtung steuert,
wobei das zusammengesetzte Reflektionsprisma so eingerichtet ist, dass
es den in einer horizontalen Richtung von der Lichtquelle emittierten
auftreffenden Lichtstrahl empfängt
und den Lichtstrahl vertikal in der vorgegebenen Richtung zu der
Objektivlinse durchlässt.
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Vorzugsweise
sind die zweite und die dritte Reflektionsfläche voneinander in der vorgegebenen Richtung
um weniger als den Durchmesser des auftreffenden Lichtstrahls beabstandet.
In der optischen Abnehmervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 ist des
Weiteren ein Fotodetektor vorhanden, der einen von dem Aufzeichnungsmedium
reflektierten Lichtstrahl empfängt
und nacheinander durch die Objektivlinse und das zusammengesetzte
Reflektionsprisma leitet und den empfangenen Lichtstrahl fotoelektrisch
umwandelt.
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Vorzugsweise
hat das Aufzeichnungsmedium eine Struktur, in der Daten in einem
Aufzeichnungsverfahren der ersten Reflektionsfläche auf dem Aufzeichnungsmedium
aufgezeichnet und/oder von ihm wiedergegeben werden.
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Vorzugsweise
ist wenigstens ein Abschnitt der Objektivlinse an einer Position
unter einem Lichtstrahl angeordnet, der von der Lichtquelle emittiert wird
und auf das zusammengesetzte Reflektionsprisma auftrifft.
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Eine
Vorrichtung kann bereitgestellt werden, die des Weiteren eine Einrichtung
zum Ändern
des Lichtweges umfasst, die einen Ausbreitungsweg eines Lichtstrahls ändert und
auf einem Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem zusammengesetzten Reflektionsprisma
vorhanden ist.
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Vorzugsweise
umfasst die Einrichtung zum Ändern
des Lichtweges: einen polarisierenden Strahlteiler, der einen auftreffenden
Lichtstrahl entsprechend der Polarisation des auftreffenden Lichtstrahls
durchlässt
und reflektiert; und ein Wellenplättchen, das die Polarisation
des auftreffenden Lichtstrahls ändert.
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Vorzugsweise
ist die Einrichtung zum Ändern
des Lichtweges ein Hologrammelement, das einen auftreffenden Lichtstrahl
entsprechend einer Auftreffrichtung selektiv durchlässt oder
beugt und durchlässt,
und die Lichtquelle, das Holgrammelement sowie ein Fotodetektor
sind optisch modularisiert.
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Die
vorliegende Erfindung wird deutlicher durch die, nur beispielhafte,
ausführliche
Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen bezüglich der
beigefügten
Zeichnungen, in denen folgendes gilt:
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1 ist
eine Ansicht, die die Hauptabschnitte einer herkömmlichen optischen Abnehmervorrichtung
zeigt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Reflektionsprismas
nach einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel der Gegebenheiten bei den Winkeln
in dem zusammengesetzten Reflektionsprisma nach der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer optischen Abnehmervorrichtung,
die das zusammengesetzte Reflektionsprisma nach einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet;
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5 ist
eine Ansicht, die die Hauptabschnitte der in 4 dargestellten
optischen Abnehmervorrichtung zeigt;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer optischen Abnehmervorrichtung,
die das zusammengesetzte Reflektionsprisma nach einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet; und
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7 ist
eine Ansicht eines Beispiels eines optischen Moduls, das in der
optischen Abnehmervorrichtung von 6 verwendet
wird.
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Bezüglich 2 umfasst
ein zusammengesetztes Reflektionsprisma 10 nach der vorliegenden Erfindung
ein erstes und zweites Prisma 20 und 40. Ein Lichtstrahl,
der von einer (nicht dargestellten) Lichtquelle im Wesentlichen
parallel zu einer horizontalen Fläche ausgegeben wird, die senkrecht
zu einer Richtung der Höhe
hi eines optischen Systems liegt, wird in das erste Prima 20 eingegeben.
Das Ausmaß des
Lichtstrahls verringert sich bezüglich
der Richtung der Höhe
hi durch die Verwendung unterschiedlicher Winkel zwischen den Flächen des
ersten und zweiten Prismas 20 und 40. Dann wird
der Lichtstrahl durch die Fläche
des zweiten Prismas 40 reflektiert, die bezüglich der
horizontalen Ebene einen Winkel von weniger als 45° bildet und
wird in Richtung der Höhe
hi ausgegeben.
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Kurz
auf 3 eingehend, bezeichnet die Linie am Boden der
Zeichnung die Lage einer bestimmten horizontalen Ebene, von der
aus verschiedene Winkel festgelegt werden, und die nachfolgend zur
Vereinfachung als „erste
horizontale Ebene" bezeichnet
wird.
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Unter
Betrachtung eines Beispiels, in dem das zusammengesetztes Reflektionsprisma 10 nach dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer optischen Abnehmervorrichtung
verwendet wird, wird hier davon ausgegangen, dass die Richtung der
Höhe hi
eines optischen Systems, eine Richtung entlang einer optischen Achse
einer Objektivlinse 61 anzeigt (siehe 4).
Tatsächlich
kann die Bedeutung der Richtung der Höhe hi gemäß einem optischen System, in
dem das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 nach bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, unterschied lich sein.
In 2 bezeichnet „ho" die erste horizontale Ebene oder eine
vorgegebene Richtung parallel zu der horizontalen Ebene.
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Das
erste Prisma 20 besitzt eine erste Durchlassfläche 21 und
eine erste Reflektionsfläche 25,
die einen Lichtstrahl reflektiert, der durch die erste Durchlassfläche 21 eingegeben
wird, um hinsichtlich der ersten horizontalen Ebene, nach unten
geneigt zu sein. Das erste Prisma 20 ist vorzugsweise ein
Dreiecksprima, das die Struktur eines gleichschenkligen Dreiecks
aufweist. Das heißt,
das erste Prisma 20 leitet den Lichtstrahl unter Verwendung seiner
drei Seitenflächen – die erste
Durchlassfläche 21,
die erste Reflektionsfläche 25 und
eine Fläche, die
dem zweiten Prisma 40 zugewandt ist – zurück. Die drei Seitenflächen bilden
vorzugsweise die Struktur eines gleichschenkligen Dreiecks.
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Ein
Lichtstrahl von einer Lichtquelle 51 (siehe 6)
trifft vorzugsweise senkrecht auf die erste Durchlassfläche 21 auf.
Die erste Reflektionsfläche 25 reflektiert
den durch die erste Durchlassfläche 21 senkrecht
eingefallenen Lichtstrahl vorzugsweise total.
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Wenn
ein Brechungsindex n1 des Materials des ersten Prismas 20 bei
1,5 und ein Brechungsindex n2 außerhalb des ersten Prismas,
das heißt,
ein Brechungsindex der Luft 1 beträgt, liegt ein kritischer Einfallwinkel Θ, bei dem
totale innere Reflektion an der ersten Reflektionsfläche auftritt,
bei 41,8°,
was durch Verwendung von Gleichung 1 erreicht wird.
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Wenn
das erste Prisma 20 zum Beispiel so ausgebildet ist, dass
es eine gleichschenklige, rechtwinklige Dreieckstruktur aufweist,
beträgt
deshalb der Winkel bei dem ein Lichtstrahl, der senkrecht durch
die erste Durchlassfläche 21 läuft und
auf die erste Reflektionsfläche 25 trifft,
45°, so
dass der Lichtstrahl intern total durch die erste Reflektionsfläche 25 reflektiert
wird.
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Wenn
das erste Prisma 20 als Dreiecksprisma ausgebildet ist,
das eine gleichschenklige Dreieckstruktur aufweist, ist das erste
Prisma 20, wie in 2 gezeigt,
vorzugsweise so angeordnet, dass es in einem vorbestimmten Winkel
hinsichtlich der ersten horizontalen Ebene so geneigt ist, dass
der Lichtstrahl, der intern total durch die erste Reflektionsfläche 25 reflektiert
wird, mit einem Winkel, der die Bedingung für die totale Reflektion erfüllt, in
das zweite Prisma 40 eingegeben werden kann.
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Das
zweite Prisma 40 umfasst eine zweite Reflektionsfläche 41,
die in der ersten horizontalen Ebene liegt, und die einen Lichtstrahl,
der in das zweite Prisma 40 eingegeben wird, intern nach
oben total reflektiert, nachdem er durch die erste Reflektionsfläche 25 nach
unten reflektiert wurde; eine dritte Reflektionsfläche 45,
die in Richtung der Höhe
hi oberhalb der zweiten Reflektionsfläche 41 angeordnet
ist, reflektiert intern total einen Lichtstrahl, der die zweite
Reflektionsfläche 41 passiert
hat, und ist gleichzeitig an einer Position angeordnet, an der das Ausmaß des Lichtstrahls
in Richtung der Höhe
hi verringert ist, und eine vierte Reflektionsfläche 49 reflektiert
den Lichtstrahl, der dadurch eingegeben wird, dass er von der dritten
Reflektionsfläche 45 in
Richtung der Höhe
hi reflektiert wurde.
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Der
Abstand zwischen der zweiten und dritten Reflektionsfläche 41 und 45,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind, ist kleiner als der Durchmesser des Lichtstrahls,
der auf die erste Durchlassfläche 21 des
ersten Prismas 20 trifft. Durch die Verringerung des Abstands
zwischen der zweiten und dritten Reflektionsfläche 41 und 45,
wird das Ausmaß des
Lichtstrahls in Richtung der Höhe
hi verringert, so dass eine Wellenführung parallel zu der horizontalen
Ebene möglich
ist. Die vierte Reflektionsfläche 49 bildet
hinsichtlich der horizontalen Ebene vorzugsweise eine Winkel von
weniger als 45°, vorzugsweise
30±10° (das heißt, in einem
Bereich von 20° bis
40°). Da
der Einfallwinkel des Lichtstrahls, der von der dritten Reflektionsfläche 45 auf die
vierte Reflektionsfläche 49 trifft,
die Bedingungen für
eine totale Reflektion infolge der Struktur des zweiten Prismas 40 nicht
erfüllt,
ist die vierte Reflektionsfläche 49 vorzugsweise
vergütet,
um eine reflektierende Fläche
darzustellen, vorzugsweise eine total reflektierende Fläche.
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In
der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Prisma 40 vorzugsweise
ein Rhomboid-Prisma, in dem die zweite bis vierte Reflektionsfläche 41, 45 und 49 und
eine der vierten Reflektionsfläche 49 zugewandte
Fläche
eine Rhomboid-Struktur bil den. Das erste und zweite Prisma 20 und 40 sind
außerdem
vorzugsweise so angeordnet und ausgebildet, dass ein Lichtstrahl,
der das erste Prisma 20 durchläuft und auf die zweite Reflektionsfläche 41 des
zweiten Prismas 40 trifft, intern total reflektiert wird,
und der Lichtstrahl wird außerdem durch
die dritte Reflektionsfläche 45 intern
total reflektiert.
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Ferner
ist vorzugsweise ein drittes Prisma 30 zwischen dem ersten
und zweiten Prisma 20 und 40 vorhanden, so dass
ein Lichtstrahl, der durch die erste Reflektionsfläche 25 des
ersten Prismas 20 nach unten reflektiert wird, direkt weiterläuft, um
in das zweite Prisma 40 eingegeben zu werden. Hierbei kann
das dritte Prisma 30 ein Dreiecksprisma sein, das eine
rechtwinklige Dreieckstruktur aufweist.
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Wie
in 3 gezeigt, bildet das erste Prisma 20 hinsichtlich
der ersten horizontalen Ebene einen Winkel von 30°. Das erste
und zweite Prisma 20 und 40 sind so angeordnet,
dass sie zwischen sich einen Winkel von 30° bilden. Das dritte Prisma 30 ist
ein Dreiecksprisma, das eine rechtwinklige Dreieckstruktur aufweist,
die in den Spalt zwischen erstem und zweitem Prisma 20 und 40 passt.
Die vierte Reflektionsfläche 49 des
zweiten Prismas 40 ist hinsichtlich der horizontalen Ebene
mit einem Winkel von 30° ausgebildet.
Da die erste Reflektionsfläche 25 in
diesem Fall, hinsichtlich eines Lichtstrahls, der senkrecht in die
erste Durchlassfläche 21 des
ersten Prismas 20 eingegeben wird, mit einem Winkel von
45° geneigt
ist, wird der Lichtstrahl, der von der ersten Durchlassfläche 21 in
die erste Reflektionsfläche 25 eingegeben
wird, intern total reflektiert und läuft direkt weiter, um in das
zweite Prisma 40 eingegeben zu werden. Der Lichtstrahl,
der in das zweite Prisma 40 eintritt, ist hinsichtlich
der zweiten Reflektionsfläche
41 um 30° geneigt,
das heißt,
mit einem Einfallwinkel von 60°.
Deshalb wird der einfallende Lichtstrahl durch die zweite Reflektionsfläche 41 intern
total reflektiert, um in Richtung der dritten Reflektionsfläche 45 weiterzulaufen.
Der Lichtstrahl trifft dann mit einem Einfallwinkel von 60° auf die
dritte Reflektionsfläche 45 und
wird intern total reflektiert, um in Richtung der vierten Reflektionsfläche 49 weiterzulaufen.
Der Lichtstrahl trifft dann mit einem Einfallwinkel von 30° auf die
vierte Reflektionsfläche 49 und wird
in Richtung Höhe
hi reflektiert.
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Wenn
das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10, wie in 3 gezeigt,
die Winkel-Bedingungen erfüllt,
verhält
sich eine Änderung
im Durchmesser des Lichtstrahls in dem zusammengesetzten Reflektionsprisma 10 wie
folgt. Wenn zum Beispiel der ursprüngliche Durchmesser eines Lichtstrahls, der
in die erste Durchlassfläche 21 eingegeben
wird, 3,2 mm beträgt,
ist der Durchmesser des Lichtstrahls, der auf die zweite Reflektionsfläche 41 des
zweiten Prismas 40 trifft, doppelt so groß (6,4 mm)
und der Lichtstrahl wird intern total reflektiert. Der Lichtstrahl wird
dann unter denselben Bedingungen von der dritten Reflektionsfläche 45,
die parallel zu der zweiten Reflektionsfläche 41 liegt, intern
total reflektiert und triff dann auf die vierte Reflektionsfläche 49.
Da die vierte Reflektionsfläche 49 hinsichtlich
der horizontalen Ebene mit 30° geneigt
ist, trifft der Lichtstrahl mit einem Einfallwinkel von 30° auf die
vierte Reflektionsfläche 49.
Wenn der Lichtstrahl von der die vierte Reflektionsfläche 49 reflektiert
wird, erlangt er dementsprechend wieder seinen ursprünglichen
Durchmesser von 3,2 mm und läuft
weiter in Richtung der Höhe hi.
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Das
heißt,
das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 nach bevorzugten
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung kann so ausgebildet sein, dass das Ausmaß eines
Ausgangs-Lichtstrahls, hinsichtlich eines Eingangs-Lichtstrahls,
nicht verringert ist.
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Ferner
trifft in dem zusammengesetzten Reflektionsprisma 10 nach
dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein Lichtstrahl mit einem Einfallwinkel
von 60° auf
die zweite Reflektionsfläche 41 des
zweiten Prismas 40, was die Bedingung der totalen Reflektion
erfüllt.
Dadurch dass der Abstand zwischen der zweiten und dritten Reflektionsfläche 41 und 45 so
ausgebildet ist, dass er kleiner ist als der Durchmesser des ursprünglichen
Lichtstrahls, der auf die erste Durchlassfläche 21 des ersten
Prismas 20 trifft, und dadurch, dass die Breite der ersten
und zweiten Reflektionsfläche 41 und 45 so
ausgebildet ist, dass der Lichtstrahl von dem ersten Prisma 20 in das
zweite Prisma 40 einfallen und auf die vierte Reflektionsfläche 49 auftreffen
kann, nachdem er folgerichtig durch die zweite und dritte Reflektionsfläche 41 und 45 total
reflektiert wurde, kann der Lichtstrahl sich parallel zu der horizontalen
Ebene ausbreiten, während
das Ausmaß des
Lichtstrahls hinsichtlich der Richtung der Höhe hi verringert wird.
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Deshalb
kann das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 nach den
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die Höhe
eines optischen Systems verringern. Außerdem wird eine bevorzugte
Ausführungsform
eines zusammengesetzten Reflektionsprismas 10 der vorliegenden Erfindung
hinsichtlich 2 und 3 beschrieben, es
sollte jedoch bedacht werden, dass verschiedene Änderungen im Rahmen des technischen
Konzeptes der vorliegenden Erfindung möglich sind.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
einer optischen Abnehmervorrichtung, die das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 nach
der vorliegenden Erfindung verwenden, um ein flaches optisches System
zu bilden, werden nun beschrieben.
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4 bis 6 zeigen
optische Abnehmervorrichtungen nach bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung, die auf ein Aufzeichnungsmedium 50,
zur Aufzeichnung/Wiedergabe von Informationssignalen in einem ersten
Reflektionsflächen-Aufzeichnungs-Verfahren,
angewendet werden. Diese Ausführungsformen
dienen nur als Beispiel, und die optische Abnehmervorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung ist nicht auf das erste Reflektionsflächen-Aufzeichnungs-Verfahren
beschränkt.
Das erste Reflektionsflächen-Aufzeichnungs-Verfahren
wird hierbei auf das Aufzeichnungsmedium 50 angewendet,
das keine typische Schutzschicht aufweist. Ein Lichtstrahl von der
optischen Abnehmervorrichtung trifft auf eine Aufzeichnungsfläche 50a auf,
die ausgebildet ist auf einem Trägermaterial 50c oder
einem Schutzfilm 50b, die eine Stärke von einigen μm, zum Beispiel
5 μm, aufweisen,
und auf der Aufzeichnungsfläche 50a ausgebildet
sind, um die Aufzeichnungsfläche 50a vor
Staub oder Kratzern zu schützen.
Eine Objektivlinse 61 kann so gefertigt sein, dass ihre
Brennweite so kurz ist wie die Stärke einer typischen Schutzschicht,
zum Beispiel ein 0,6 mm starkes Trägermaterial bei einer DVD,
so dass eine flache optische Abnehmervorrichtung gebildet werden
kann.
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Hinsichtlich 4 und 5 umfasst
die optische Abnehmervorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung folgendes: eine Lichtquelle 51;
eine Objektivlinse 61 zur Bündelung eines auftreffenden
Lichtstrahls, der von der Lichtquelle 51 emittiert wird,
und zur Bildung eines Lichtpunktes auf der Aufzeichnungsfläche 50a eines
Aufzeichnungsmediums 50; ein Stellglied 65, das
die Objektivlinse 61 in einer Fokus- und/oder Spurrichtung steuert; das
zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 und einen Fotodetektor,
zum Empfangen eines Lichtstrahls, der durch das Aufzeichnungsmediums 50 reflektiert
wird und folgerichtig die Objektivlinse 61 und das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 durchläuft, um
ein Informationssignal und/oder ein Fehlersignal zu ermitteln und hinsichtlich
des empfangenen Lichtstrahls eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen.
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Vorzugsweise
wird ein Lasergerät,
das eine Kante ausstrahlt oder ein Halbleiterlasergerät, das eine
vertikale Hohlraum-Fläche
ausstrahlt, zur Ausstrahlung eines Lichtstrahls mit einer Wellenlänge von
650 nm oder weniger, als Lichtquelle 51 verwendet.
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Die
Objektivlinse 61 weist eine NA-Zahl von 0,6 oder mehr auf
und eine Brennweite, die so kurz wie möglich ist, damit eine flache
optische Abnehmervorrichtung gebildet werden kann. Die Objektivlinse 61 wird
durch das Stellglied 65 in Fokus- und Spurrichtung gesteuert.
Da die Grundstruktur des Stellglieds 65 in dem Feld, zu
dem die vorliegende Erfindung gehört, wohlbekannt ist, wird eine
ausführliche
Erläuterung
dessen hier weggelassen.
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Das
erste, zweite und/oder dritte Prisma 20, 40 und/oder 30 des
zusammengesetzten Reflektionsprismas 10 ist/sind vorzugsweise
so optimiert, dass das Ausmaß des
von dem zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 ausgegebenen
Lichtstrahls genauso groß oder
größer sein
kann als das Ausmaß des
Lichtstrahls, der von der Lichtquelle 51 ausgestrahlt und
in das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 eingegeben
wird, während
gleichzeitig die Stärke
der optische Abnehmervorrichtung minimiert wird.
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Zu
diesem Zweck hat das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 hinsichtlich 2 und 3 die
oben beschriebene Struktur und ist so angeordnet, dass, wenn der
Lichtstrahl von der Lichtquelle 51 ausgegeben wird, er
durch das zweite Prisma weiterläuft,
das sich an einem unteren Endabschnitt des Stellglieds 65 befindet
und dessen Ausmaß in
Richtung der Höhe
hi durch die Verwendung unterschiedlicher Winkel zwischen den Flächen des
ersten und zweiten Prismas 20 und 40 verringert
ist, und dann wird der Lichtstrahl reflektiert und läuft weiter
in Richtung der Objektivlinse 61, die in Richtung Höhe hi angeordnet
ist.
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Das
heißt,
das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 weist eine Struktur
auf, in der ein einfallender Lichtstrahl, unter Verringerung des
Ausmaßes
des Lichtstrahl in Richtung der Höhe hi, zwischen der zweiten
und dritten Reflektionsfläche 41 und 45 des
zweiten Prismas 40 durch geführt wird. Mit Blick auf die
Richtung der Höhe
hi ragt das erste Prisma 20 des zusammengesetzten Reflektionsprismas 10 oberhalb
des zweiten Prismas 40 hervor. Um eine flachere optische
Abnehmervorrichtung zu bilden, ist das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 so
angeordnet, dass nur das zweite Prisma 40, insbesondere
ein Abschnitt, der der dritten Reflektionsfläche 45 des zweiten
Prismas 40 entspricht, direkt unter dem unteren Endabschnitt
des Stellglieds 65 angeordnet sein kann. Außerdem ist
das Stellglied 65 vorzugsweise so ausgebildet, dass die
oben erwähnte Anordnung
ermöglicht
wird. Wenn das zweite Prisma 40 wie oben beschrieben angeordnet
ist, ist die effektive Stärke
des zusammengesetzten Reflektionsprismas 10, die die Stärke der
optische Abnehmervorrichtung bestimmt, im Wesentlichen gleich dem
Abstand zwischen der zweiten und der dritten Reflektionsfläche 41 und 45.
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Unter
Berücksichtigung
dessen, ist hierbei vorzugsweise das Ausmaß des Lichtstrahls, der von dem
zusammengesetzten Reflektionsprisma 10 in Richtung Objektivlinse 61 ausgegeben
wird, im Wesentlichen dasselbe oder größer als das Ausmaß des Lichtstrahls,
der auf das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 auftrifft,
wobei die Stärke
des zweiten Prismas 40 des optimalen zusammengesetzten
Reflektionsprismas 10 von einem Winkel abhängt, der zwischen
der vierten Reflektionsfläche 49 und
der horizontalen Ebene gebildet wird. Die Stärke der optischen Abnehmervorrichtung
in Richtung der Höhe hi
kann deshalb um so viel reduziert werden, wie der Winkel, der zwischen
der vierten Reflektionsfläche 49 und
der horizontalen Ebene gebildet wird, verringert werden kann. Wenn
das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 wie in 2 gezeigt
ausgebildet ist, kann der Winkel der vierten Reflektionsfläche 49 hinsichtlich
der horizontalen Ebene, wie oben beschrieben, auf 30±10° eingestellt
werden.
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Wenn
das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 angewendet wird,
kann ein Lichtstrahl, der einen relativ großen Durchmesser aufweist und
von der Lichtquelle 51 in Richtung zusammengesetztes Reflektionsprisma 10 ausgestrahlt
wird, unterhalb von dem Stellglied 65 in einer Höhe durchlaufen,
die niedriger ist als der obere Punkt des Durchmessers des Lichtstrahls.
Der ursprüngliche
Durchmesser des Lichtstrahls wird wiederhergestellt, wenn der Lichtstrahl
von der vierten Reflektionsfläche 49 des
zweiten Prismas 40 reflektiert wird.
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Die
optische Abnehmervorrichtung nach dieser Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst des Weiteren eine Einrichtung zum Ändern eines
Lichtweges, die einen Ausbreitungsweg eines Lichtstrahls auf einem
Lichtweg zwischen der Lichtquelle 51 und dem zusammengesetzten
Reflektionsprisma 10 ändert.
Wie in 4 gezeigt, umfasst die Einrichtung zum Ändern des
Lichtweges einen polarisierenden Strahlteiler 55, der einen
auftreffenden Lichtstrahl entsprechend einem Polarisationsteil davon
den auftreffenden Lichtstrahl durchlässt und reflektiert, und ein
Wellenplättchen 57,
zur Änderung der
Polarisation des auftreffenden Lichtstrahls. Das Wellenplättchen 57 ist,
hinsichtlich der Wellenlänge des
Lichtstrahls, der von der Lichtquelle 51 ausgestrahlt wird,
vorzugsweise ein Viertel-Wellenplättchen.
Die Einrichtung zum Ändern
eines Lichtweges kann einen Strahlteiler umfassen, der einen Lichtstrahl
in einem vorbestimmten Verhältnis
durchlässt und
reflektiert.
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Die
optische Abnehmervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst des Weiteren eine Richtlinse 53, die
einen divergenten Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 51 ausgestrahlt
wird, auf dem Lichtweg zwischen der Lichtquelle 51 und
dem zusammengesetzten Reflektionsprisma 10, in einen parallelen
Lichtstrahl konvergiert.
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Wenn,
wie in 4 gezeigt, die Richtlinse 53 und die
Einrichtung zum Ändern
eines Lichtweges vom Typ eines Strahlteilers beinhaltet sind, ist
ferner eine Bündelungslinse 71 auf
dem Lichtweg zwischen der Einrichtung zum Ändern eines Lichtweges und dem
Fotodetektor 79 vorhanden, die einen Lichtstrahl fokussiert,
der in Richtung Fotodetektor 79 weiterläuft, von dem Aufzeichnungsmedium 50 reflektiert
wird und folgerichtig die Objektivlinse 61, das zusammengesetzte
Reflektionsprisma 10 und die Einrichtung zum Ändern eines
Lichtweges durchläuft. Um
ein Focus-Fehlersignal in einem Astigmatismus-Verfahren zu ermitteln,
umfasst eine Astigmatismus-Linsen-Einheit auch eine zylindrische
Linse 73 zur Erzeugung des Astigmatismus; eine Bügellinse 75 zum
leichten Divergieren eines einfallenden Lichtstrahls kann ebenfalls
auf dem Lichtweg zwischen der Einrichtung zum Ändern eines Lichtweges und dem
Fotodetektor 79 vorhanden sein.
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In 4 bezeichnet
das Bezugszeichen 59 einen Überwachungs-Fotodetektor zur Überwachung der
Lichtmenge, die von der Lichtquelle 51 ausgestrahlt wird.
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Die
Ausbreitung eines von der Lichtquelle 51 ausgestrahlten
Lichtstrahls durch die optische Abnehmervorrichtung nach einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun hinsichtlich 4 und 5 beschrieben.
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Zunächst trifft
ein Lichtstrahl, der einen vorbestimmten Durchmesser aufweist, von
der Lichtquelle 51 ausgestrahlt wird, die Richtlinse 53 und
die Einrichtung zum Ändern
eines Lichtweges durchläuft, senkrecht
auf die erste Durchlassfläche 21 des
ersten Prismas 20 des zusammengesetzten Reflektionsprismas 10.
Der Lichtstrahl wird intern total reflektiert durch die erste Reflektionsfläche 25 des
ersten Prismas 20, um hinsichtlich einer horizontalen Ebene,
in einem Abwärtswinkel
weiterzulaufen und trifft in einem Winkel, der die Bedingung der
totalen inneren Reflektion erfüllt,
auf die zweite Reflektionsfläche 41 des
zweiten Prismas 40.
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Der
Lichtstrahl wird durch die zweite Reflektionsfläche 41 intern total
reflektiert und gleichzeitig vergrößert sich der Durchmesser des
Lichtstrahls. Dann wird der Lichtstrahl intern total reflektiert
durch die dritte Reflektionsfläche 45 des
zweiten Prismas 40, das unterhalb des oberen Punktes des
Durchmessers des Lichtstrahls liegt, der auf die erste Durchlassfläche 21 trifft,
und läuft
weiter in Richtung der vierten Reflektionsfläche 49 des zweiten
Prismas 40, die vergütet
ist, um eine totale Reflektion zu erzeugen. Da ein Lichtstrahl in
Parallelrichtung zu der horizontalen Ebene von dem ersten Prisma
in Richtung zweites Prisma 40 geführt wird, bis der Lichtstrahl
auf die vierte Reflektionsfläche 49 trifft,
vergrößert sich
der Durchmesser des Lichtstrahls infolge der geometrischen Struktur
des zweiten Prismas 40 und der gegenseitigen Anordnung
zwischen dem ersten und zweiten Prisma 20 und 40,
während
sich die Größe des Durchgangs
verringert, durch den sich der Lichtstrahl in Richtung Höhe hi ausbreitet.
Der Durchmesser des Lichtstrahls der auf die vierte Reflektionsfläche 49 trifft,
die hinsichtlich der horizontalen Ebene einen Winkel von weniger
als 45° bildet, erlangt
wieder seine ursprüngliche
Größe oder
wird größer als
der Ursprungsdurchmesser und der Lichtstrahl wird in Richtung Objektivlinse 61 reflektiert.
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Der
Lichtstrahl, der in die Objektivlinse 61 einfällt, wird
von der Objektivlinse 61 fokussiert, um auf der Aufzeichnungsfläche 50a des
Aufzeichnungsmediums 50 einen Lichtpunkt zu bilden. Der Lichtstrahl
wird durch die Aufzeichnungsfläche 50a reflektiert
und läuft
zurück
durch die Objektivlinse 61 und das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10, fällt in die
Einrichtung zum Ändern
eines Lichtweges ein und wird von dem polarisierenden Strahlteiler 55 der
Einrichtung zum Ändern
eines Lichtweges reflektiert. Der reflektierte Lichtstrahl wird
von dem Fotodetektor 79 empfangen, nachdem er die Bündelungslinse 71 und
die Astigmatismus-Linsen 73 und 75 durchlaufen
hat.
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Obwohl
die optische Abnehmervorrichtung nach den oben beschriebenen, bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, hinsichtlich 4 und 5 so
beschrieben ist, dass sie eine Einrichtung zum Ändern eines Lichtweges vom
Prisma-Typ umfasst, und das zusammengesetzte Reflektionsprisma 10 eine
Struktur aufweist, die es ermöglicht,
dass ein einfallender Lichtstrahl durch die erste Reflektionsfläche 25 des
ersten Prismas 20 intern total reflektiert wird, kann die
Einrichtung zum Ändern
eines Lichtweges vom Prisma-Typ weggelassen werden, durch das Ausbilden
des zusammengesetzten Reflektionsprismas 10 in der Art,
dass ein einfallender Lichtstrahl durchgelassen und von der ersten
Reflektionsfläche 25 reflektiert
werden kann, und durch die Anordnung des Fotodetektors 79 und/oder
des Überwachungs-Fotodetektors 59,
die zur Ermittlung des Lichtstrahls dienen, der die erste Reflektionsfläche 25 passiert
hat.
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In
der optischen Abnehmervorrichtung nach einer weiteren, bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein Hologrammelement 85 anstelle
der Einrichtung zum Ändern
eines Lichtweges vom Strahlteiler-Typ verwendet werden. Wenn, wie
in 6 und 7 gezeigt, das Hologrammelement 85 als
Einrichtung zum Ändern
eines Lichtweges verwendet wird, umfasst ein optisches Modul 80 die
Lichtquelle 51, das Hologrammelement 85 und einen
Fotodetektor 79. Hierbei ist das Hologrammelement 85 so
ausgebildet, dass es fähig
ist, entsprechend der Richtung aus der der Lichtstrahl einfällt, wahlweise
das Licht durchzulassen, oder es zu beugen und durchzulassen. Wie
in 7 gezeigt, lässt
das Hologrammelement 85 zum Beispiel einen einfallenden
Lichtstrahl durch, der von der Lichtquelle 51 ausgesendet
wird, und beugt und lässt
einen Lichtstrahl durch, der von dem Aufzeichnungsmedium 50 reflektiert
wird, um ihn so in Richtung Fotodetektor 79 weiterzuführen, der
an einer Seite der Lichtquelle 51 angeordnet ist. Da das
in 7 gezeigte Lichtmodul in dem Feld, zu dem die
vorliegende Erfindung gehört,
wohlbekannt ist, wird eine ausführliche
Erläuterung
dessen weggelassen.
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Wenn
die optische Abnehmervorrichtung nach den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wie in 7 gezeigt,
das optische Modul 80 verwendet, ist die Verkleinerung
der optischen Abnehmervorrichtung eher möglich als in der optischen
Abnehmervorrichtung, die die in 4 gezeigte
optische Struktur aufweist.
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Wie
oben beschrieben, wird in dem zusammengesetzten Reflektionsprisma
nach den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, ein von der Lichtquelle ausgestrahlter
Lichtstrahl geführt,
das Ausmaß des
Lichtstrahls wird in Bezug auf die Höhenrichtung verringert, und
der Lichtstrahl wird von einer Fläche reflektiert, die hinsichtlich
der horizontalen Ebene eine Winkel von weniger als 45° bildet,
so dass die Höhe
des optischen Systems, ohne Verringerung des Lichtausmaßes, verringert
werden kann. Wenn der Reflektions-Komplex verwendet wird, trifft
deshalb ein Lichtstrahl, der einen relativ großen Durchmesser aufweist, von
der Lichtquelle auf das zusammengesetzte Reflektionsprisma, läuft unter
dem Stellglied durch, in einer Höhe,
die niedriger ist als der obere Punkt des Durchmesser des Lichtstrahls,
und wird durch die vierte Reflektionsfläche des zweiten Prismas so
reflektiert, dass der ursprüngliche
Durchmesser des Lichtstrahls wiederhergestellt ist. Dadurch wird
eine kleine und flache optische Abnehmervorrichtung erreicht, die eine
gewünschte
NA-Zahl aufweist.
