DE69112266T2

DE69112266T2 - Optischer Kopf.

Info

Publication number: DE69112266T2
Application number: DE69112266T
Authority: DE
Inventors: Yukio Kurata; Takahiro Miyake; Hideaki Sato; Yoshio Yoshida
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1991-05-15
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-05-16
Also published as: KR910020663A; JPH0421928A; KR960010330B1; CA2041928C; EP0457573B1; JP2975395B2; DE69112266D1; EP0457573A1; CA2041928A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen optischen Kopf zur Verwendung in optischen Datenwiedergabegeräten, die so ausgebildet sind, daß sie Daten von nur lesbaren optischen Platten wie sogenannten CDs, Laserplatten usw. lesen, und in optischen Datenaufzeichnungs-/-wiedergabegeräten, die so ausgebildet sind, daß sie Daten auf einer/von einer optischen Platte vom Typ zum direkten Lesen nach dem Schreiben (DRAW = Direct Read After Write) oder zum Neubeschreiben aufzeichnen und lesen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines optischen Kopfs, wie er in herkömmlichen optischen Datenwiedergabegeräten und optischen Aufzeichnungs-/Wiedergabegeräten verwendet wird.
Ein Lichtstrahl wird von einem Halbleiterlaser 1 abgestrahlt und an einem Beugungselement 2 gebeugt und in einen Beugungsstrahl nullter Ordnung (Hauptstrahl) und Beugungsstrahlen ±1-ter Ordnung (ein Paar Unterstrahlen) aufgeteilt. In Fig. 8 liegen die Beugungsstrahlen ±1-ter Ordnung in einer Ebene rechtwinklig zur Papierfläche.
Der Hauptstrahl und die Unterstrahlen werden in einem Beugungselement weiter gebeugt. Die vom Hauptstrahl und den Unterstrahlen jeweils erzeugten Beugungslichtstrahlen nullter Ordnung werden durch eine Kollimatorlinse 4 gestrahlt, um durch eine Objektivlinse 5 auf ein Aufzeichnungsmedium 6 fokussiert zu werden.
Die am Aufzeichnungsmedium 6 reflektierten, zurücklaufenden Strahlen treten durch die Objektivlinse 5 und die Kollimatorlinse 4 hindurch und werden im Beugungselement 3 gebeugt. Die Beugungslichtstrahlen erster Ordnung werden dann auf ein lichtempfangendes Element 7 gerichtet, von dein ein Datensignal, ein Spurabweichungssignal und ein Fokussierabweichungssignal erhalten werden können.
Wenn z. B. Daten in Form körperlicher Grübchen auf dem plattenförmigen Aufzeichnungsmedium 6 aufgezeichnet werden, werden die Daten dadurch ausgelesen, daß der Beugungslichtstrahl nullter Ordnung, wie er durch den Hauptstrahl im Beugungselement 3 gebildet wird, auf die körperlichen Grübchen fokussiert wird. Das zurückkehrende Licht, das zum Beugungslicht nullter Ordnung gehört, wird erneut im Beugungselement 3 gebeugt, um Beugungslichtstrahlen erster Ordnung zu erzeugen. Das Datensignal wird aus der Intensität dieser Beugungslichtstrahlen erster Ordnung hergeleitet.
Die Beugungslichtstrahlen nullter Ordnung, wie sie durch die zwei Unterstrahlen im Beugungselement 3 erzeugt werden, werden auf Positionen fokussiert, die symmetrisch zum Beugungslicht nullter Ordnung liegen, wie es im Beugungselement 3 aus dem Hauptstrahl erzeugt wird. Diese Positionen sind in Spurrichtung stark, in radialer Richtung aber wenig gegenüber der Position auf dem Aufzeichnungsmedium 6 versetzt, auf die das Beugungslicht nullter Ordnung des Hauptstrahls fokussiert wird. Die zurücklaufenden Lichtstrahlen werden jeweils im Beugungselement 3 gebeugt, um Beugungslichtstrahlen erster Ordnung zu erzeugen. Das Spurabweichungssignal wird aus den Intensitäten dieser Beugungslichtstrahlen erster Ordnung hergeleitet.
Fig. 9 zeigt das Beugungselement 3, wie vom Aufzeichnungsmedium 6 her gesehen. Wie in Fig. 9 dargestellt, ist das Beugungselement 3 in zwei Beugungsbereiche 3a und 3b unterteilt, die durch eine Trennlinie 3e gegeneinander abgegrenzt sind und in denen jeweils Gitter 3c bzw. 3d ausgebildet sind. Die Gitter 3c und 3d haben voneinander verschiedene Teilungsweiten, und ihre Richtungen stehen rechtwinklig zur Trennlinie 3e. Hierbei ist die Richtung der Trennlinie 3e so eingestellt, daß sie mit der radialen Richtung des Aufzeichnungsmediums 6 übereinstimmt.
Wie in Fig. 10 dargestellt, ist das lichtempfangende Element 7 in fünflichtempfangende Bereiche 7a bis 7e unterteilt.
Wenn der vom Halbleiterlaser 1 her aufprojizierte Lichtstrahl genau auf das Aufzeichnungsmedium 6 fokussiert ist, wird ein Teil des zurücklaufenden Lichts, das dem Beugungslicht nullter Ordnung entspricht, wie aus dem Hauptstrahl im Beugungselement 3 erzeugt, im Beugungsbereich 3a des Beugungselements 3 gebeugt, um Beugungslicht erster Ordnung zu erzeugen. Dieses Beugungslicht erster Ordnung wird auf eine Trennlinie 7f fokussiert, die die lichtempfangenden Bereiche 7a und 7b voneinander trennt, um ein fleckförmiges Beugungsbild Q&sub1; zu erzeugen. Ein anderer Teil des zurücklaufenden Lichts, das dem Beugungslicht nullter Ordnung des Hauptstrahls, wie im Beugungselement 3 erzeugt, entspricht, wird im Beugungsbereich 3b des Beugungselements 3 gebeugt, um Beugungslicht erster Ordnung zu erzeugen. Dieses Beugungslicht erster Ordnung wird auf den lichtempfangenden Bereich 7c fokussiert, um ein fleckförmiges Beugungsbild Q&sub2; zu erzeugen. Die zurücklaufenden Lichtstrahlen, die den Beugungslichtstrahlen nullter Ordnung entsprechen, wie sie aus den zwei Unterstrahlen im Beugungselement 3 erzeugt werden, bilden jeweils zwei fleckförmige Beugungsbilder Q&sub3; und Q&sub4; sowie zwei fleckförmige Beugungsbilder Q&sub5; und Q&sub6; in den zwei lichtempfangenden Bereichen 7d und 7e.
Wenn angenommen wird, daß S1a bis S1e jeweils die von den lichtempfangenden Bereichen 7a bis 7e ausgegebenen Signale bezeichnen, kann das Fokusabweichungssignal durch Berechnen von (S1a - S1b) erhalten werden. Das Spurabweichungssignal kann durch Berechnen von (S1d - S1e) erhalten werden, und das Datensignal kann durch Berechnen von (S1a + S1b + S1c) erhalten werden.
Ein optischer Kopf des Typs, wie er vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis Fig. 10 beschrieben wurde, ist aus EP-A-0 320 276 bekannt.
Jedoch wird bei einem herkömmlichen System der vom Halbleiterlaser 1 aufprojizierte Lichtstrahl im Beugungselement 2 in einen Hauptstrahl und zwei Unterstrahlen aufgeteilt,wodurch die Lichtintensität des Hauptstrahls geringer als die des ursprünglichen Lichtstrahls ist. Daher ist esschwierig, eine ausreichende Lichtintensität bereitzustellen, wenndas verwendete Aufzeichnungsmedium 6 vom beschreibbaren Typist, wie eine Platte für direktes Lesen nach dem Schreiben,eine neu beschreibbare Platte usw.
Ein Abfall in der Lichtintensität des Hauptstrahlsbewirkt, daß die Menge des vom lichtempfangenden Element 7 empfangenen Lichts abnimmt. Im Ergebnis wird die Erkennung des Datensignals und des Fokusabweichungssignals schwierig, wodurch das Aufzeichnen und Wiedergeben von Datennicht genau vorgenommen werden können.
Um zu verhindern, daß die Lichtintensität des Hauptstrahls abnimmt, kann ein anderer optischer Kopf verwendet werden, der kein Beugungselement 2 beinhaltet und in dem keine Unterstrahlen erzeugt werden.
Wie in Fig. 11 dargestellt, läuft bei einem solchen optischen Kopf, der vom Halbleiterlaser 1 aufprojizierte Lichtstrahl durch die Kollimatorlinse 4 und die Objektivlinse 5, und er wird auf einen Punkt auf dem Aufzeichnungsmedium 6 fokussiert. Das Spurabweichungssignal wird aus der Lichtintensitätsverteilung des am Aufzeichnungsmedium 6 reflektierten zurücklaufenden Lichts hergeleitet.
Das heißt, daß, wie es in Fig. 15 dargestellt ist, der Lichtstrahl durch die Objektivlinse 5 konvergiert wird und er auf dem Aufzeichnungsmedium 6 einen Lichtfleck 9 ausbildet. Wenn der Lichtfleck 9 zentrisch auf eine Spur 8 gerichtet wird, ist die Lichtintensitätsverteilung des zurücklaufenden Lichts zu beiden Seiten einer Mittellinie 1&sub2; - 1&sub2; symmetrisch, wie in Fig. 18 veranschaulicht. In Fig. 18 haben schraffiert wiedergegebene Bereiche geringe Lichtintensität, und die Mittellinie 1&sub2; - 1&sub2; entspricht einer Mittellinie 1&sub1; - 1&sub1; des in Fig. 15 dargestellten Lichtflecks 9.
Wenn dagegen, wie es in den Fig. 14 und 16 dargestellt ist, der Lichtfleck 9 an einer Position ausgebildet ist, die nach innen oder außen gegen die Mitte der Spur 8 verschoben ist, ist die Lichtintensitätsverteilung des zurücklaufenden Lichts zu den beiden Seiten der Mittellinie 1&sub2; - 1&sub2; nicht symmetrisch, wie in den Fig. 17 und 19 dargestellt.
Wie in Fig. 12 dargestellt, ist zum Erhalten des Spurabweichungssignals dafür gesorgt, daß eine Trennlinie 3e' eines Beugungselements 3' mit der Spurrichtung zusammenfällt, d. h., daß sie rechtwinklig zur radialen Richtung ist.
Wie es in Fig. 13 dargestellt ist, ist ein lichtempfangendes Element 7' in drei lichtempfangende Bereiche 7a' bis 7c' unterteilt.
Ein Teil des zurücklaufenden Lichts wird im Beugungsbereich 3a' des Beugungselements 3' gebeugt, um Beugungslicht erster Ordnung zu erzeugen. Dieses Beugungslicht erster Ordnung wird auf eine Trennlinie 7d' fokussiert, die die lichtempfangenden Bereiche 7a' und 7b' voneinander trennt, um ein fleckförmiges Beugungsbild Q&sub1;' auszubilden. Ein anderer Teil des zurücklaufenden Lichts wird im Beugungsbereich 3b' des Beugungselements 3' gebeugt, und das zugehörige Beugungslicht erster Ordnung wird auf den lichtempfangenden Bereich 7c' fokussiert, um ein fleckförmiges Beugungsbild Q&sub2;' auszubilden.
Wenn angenommen wird, daß S2a bis S2c jeweils die Ausgangssignale repräsentieren, wie sie von den lichtempfangenden Bereichen 7a' bis 7c' ausgegeben werden, kann das Fokusabweichungssignal durch Berechnen von (S2a - S2b) erhalten werden. Das Spurabweichungssignal kann durch Berechnen von (S2a + S2b) - S2c erhalten werden, und das Datensignal kann durch Berechnen von (S2a + S2b + S2c) erhalten werden.
Jedoch ist es schwierig, mit dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten optischen Kopf ein genaues Fokusabweichungssignal zu erhalten.
Das heißt, daß dann, wenn der Lichtstrahl genau auf das Aufzeichnungsmedium 6 fokussiert ist, die auf dem lichtempfangenden Element 7' ausgebildeten Beugungsbilder Q&sub1;' und Q&sub2;' theoretisch Flecke sind. Jedoch sind die Beugungsbilder Q&sub1;' und Q&sub2;' in der Praxis wegen Differenzen im Funktionsvermögen verschiedener optischer Teile, Toleranzen beim Zusammenbau des optischen Systems oder Differenzen hinsichtlich der Schwingungswellenlänge des Halbleiterlasers 1 in gewissem Ausmaß aufgeweitet. Dies bewirkt, daß im Fokusabweichungssignal ein Versatz vorliegt, wenn die Fokussierung korrekt ist.
Um das Auftreten eines Versatzes zu vermeiden, kann daran gedacht werden, das Beugungselement 3' in solcher Weise feineinzustellen, daß, wie in Fig. 21 dargestellt, das Beugungsbild Q&sub1;' gleichmäßig auf die lichtempfangenden Bereiche 7a' und 7b' verteilt ist. Anders gesagt, wird dafür gesorgt, daß die jeweils von den lichtempfangenden Bereichen 7a' und 7b' empfangenen Lichtmengen gleich sind.
Wenn jedoch, wie es vorstehend erörtert wurde, die Position des Lichtflecks 9 gegenüber der Mitte der Spur 8 verschoben ist, ist die Lichtintensitätsverteilung des zurücklaufenden Lichts zu den beiden Seiten der Mittellinie 1&sub2; - 1&sub2; nicht symmetrisch, wie in den Fig. 17 und 19 dargestellt. Im Ergebnis ist auch die Lichtintensitätsverteilung des auf das Beugungselement 3' fallenden zurücklaufenden Lichts ungleichmäßig, was bewirkt, daß die Lichtintensitätsverteilung des Beugungsbilds Q&sub1;' variiert und sich die jeweils von den lichtempfangenden Bereichen 7a' und 7b' empfangenen Lichtmengen unterscheiden. Ein herkömmlicher optischer Kopf hat daher den Nachteil, daß im Fall eines Spurabweichungsfehlers ein Versatz im Fokusabweichungssignal selbst dann auftritt, wenn die Fokussierung korrekt ist, was eine genaue Fokuseinstellung erschwert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen optischen Kopf zu schaffen, mit dem eine Fokusabweichung selbst dann genau erfaßt werden kann, wenn eine Spurabweichung auftritt.
Die Erfindung schafft einen optischen Kopf zum Aufprojizierein eines Lichtflecks auf ein Aufzeichnungsmedium, mit:
- einem Beugungselement zum Empfangen von am Aufzeichnungsmedium reflektiertem Licht, mit einer Unterteilung des Beugungselements in einen Fokuserfassungsbereich und einen Spurerfassungsbereich entlang einer ersten Trennlinie, die sich in einer Richtung erstreckt, die einer quer zur Spurrichtung auf dem Aufzeichnungsmedium verlaufenden Richtung entspricht, wobei der Spurerfassungsbereich entlang einer zweiten Trennlinie, die sich in einer der Spurrichtung entsprechenden Richtung erstreckt, in Spurunterbereiche unterteilt ist; und
- einem lichtempfangenden Element mit einem Fokussierlicht empfangenden Bereich zum Empfangen desjenigen Lichtanteils, der durch den Fokuserfassungsbereich gebeugt wurde, und zwei Spurführungslicht empfangenden Bereichen zum Empfangen der jeweiligen reflektierten Lichtanteile, die von den Spurerfassungsunterbereichen gebeugt wurden, wobei der Fokussierlicht empfangende Bereich entlang einer Trennlinie unterteilt ist, die sich in einer der Richtung der ersten Trennlinie des Beugungselements entsprechenden Richtung erstreckt, so daß eine Verschiebung des reflektierten Lichtstrahls wegen einer Spurabweichung eine Bewegung des vom Fokussierlicht empfangenden Bereich empfangenen Lichtanteils in der Richtung dieser Trennlinie hervorruft.
Gemäß der Erfindung trifft am Aufzeichnungsmedium reflektiertes, zurücklaufendes Licht auf das Beugungselement, um Beugungslichtstrahlen zu erzeugen. Die in zwei Spurbeugungsbereichen des Beugungselements erzeugten Beugungslichtstrahlen werden jeweils durch zwei Spurführungslicht empfangende Bereiche des lichtempfangenden Elements empfangen. Eine Spurabweichungserkennung wird dadurch ausgeführt, daß die von den Spurführungslicht empfangenden Bereichen ausgegebenein Ausgangssiginale verglichen werden.
Andererseits wird das in einem Fokusbeugungsbereich des Beugungselements erzeugte Beugungslicht von zwei benachbarten Fokussierlicht empfangenden Bereiche des lichtempfangenden Elements empfangen. Die Fokusabweichungserkennung wird dadurch ausgeführt, daß die von den Fokussierlicht empfangenden Bereichen ausgegebenein Signale verglichen werden.
Hierbei ist der Fokusbeugungsbereich von den Spurführungsbereichen durch eine Trennlinie abgetrennt, die sich in einer Richtung erstreckt, die rechtwinklig zur Spurrichtung des Aufzeichnungsmediums steht. Eine solche Anordnung ermöglicht es, daß das im Fokusbeugungsbereich erzeugte Beugungslicht selbst im Fall einer Spurabweichung immer im wesentlichen konstante Lichtintensität aufweist. Daher kann durch Feineinstellen des Beugungselements verhindert werden, daß im Fokusabweichungssiginal ein Versatz auftritt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 bis 6 veranschaulichen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beugungselement veranschaulicht.
Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht, die ein lichtempfangendes Element veranschaulicht.
Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht, die veranschaulicht, wie sich Beugungsbilder auf dem lichtempfangenden Element erstrecken.
Fig. 4 ist eine schematische Vorderansicht, die einen optischen Kopf veranschaulicht.
Fig. 5 ist eine schematische Seitenansicht, die den optischen Kopf von Fig. 4 veranschaulicht.
Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht, die ein anderes Beugungselement der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 7 ist eine schematische Vorderansicht, die einen optischen Kopf gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 8 bis Fig. 10 veranschaulichen ein erstes herkömmliches Beispiel.
Fig. 8 ist eine schematische Vorderansicht, die einen optischen Kopf veranschaulicht.
Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beugungselement veranschaulicht.
Fig. 10 ist eine schematische Draufsicht, die ein lichtempfangendes Element veranschaulicht.
Fig. 11 bis Fig. 21 veranschaulichen ein zweites herkömmliches Beispiel.
Fig. 11 ist eine schematische Vorderansicht, die einen optischen Kopf veranschaulicht.
Fig. 12 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beugungselement veranschaulicht.
Fig. 13 ist eine schematische Draufsicht, die ein lichtempfangendes Element veranschaulicht.
Fig. 14 bis Fig. 16 sind erläuternde Ansichten, die jeweils Relativpositionen zwischen einer Spur und einem Lichtfleck veranschaulichen.
Fig. 17 bis Fig. 19 sind erläuternde Ansichten, die jeweils die Lichtintensitätsverteilung zurücklaufenden Lichts abhängig von den Relativpositionen zwischen der Spur und dem Lichtfleck gemäß dein Fig. 14 bis 16 veranschaulichen.
Fig. 20 ist eine schematische Draufsicht, die veranschaulicht, wie Beugungsbilder über das lichtempfangende Element verteilt sind.
Fig. 21 ist eine schematische Draufsicht, die veranschaulicht, wie Beugungsbilder über das lichtempfangende Element verteilt sind, wenn das Beugungselement feineingestellt ist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 6 wird nachfolgend ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, wird in einem optischen Kopf gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Lichtstrahl von einem als Lichtquelle verwendeten Halbleiterlaser 11 abgestrahlt und in einem Beugungselement 12 gebeugt. Beugungslicht nullter Ordnung durchläuft eine Kollimatorlinse 13 (Kollimiereinrichtung), wo es von divergierendem Licht in kollimiertes umgesetzt wird, und es trifft danach auf ein Strahlformungsprisma 14 (Strahlformungseinrichtung). Das Strahlformungsprisma 14 ist eine optische Komponente, die so konzipiert ist, daß sie den Nutzungsgrad der Energie des Lichtstrahls verbessert und die im wesentlichen elliptische Lichtintensitätsverteilung des vom Halbleiterlaser 11 abgestrahlten Lichtstrahls in eine im wesentlichen kreisförmige Lichtinteinsitätsverteilung umformt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der vom Halbleiterlaser 11 abgestrahlte Lichtstrahl durch das Strahlformungsprisma 14 in der Richtung der kurzen Achse seiner Ellipse (x-Richtung in der Figur) aufgeweitet.
Nach dem Durchlaufen des Strahlformungsprismas 14 wird der Lichtstrahl durch eine Objektivlinse 15 auf ein Aufzeichnungsmedium 16 fokussiert. Die Kollimatorliinse 13, das Strahlformungsprisma 14 und die Objektivlinse 15 bilden ein optisches System.
Optische Platten, wie solche vom nur lesbaren Typ, vom Typ für direktes Lesen nach dem Schreiben sowie neu beschreibbare Platten, können als Aufzeichnungsmedium 16 verwendet werden. Spuren (die in der Figur nicht dargestellt sind), die aus ausgerichteten Grübchen, Führungsgräben oder dergleichen bestehen sind auf dem Aufzeichnungsmedium 16 ausgebildet.
Das vom Aufzeichnungsmedium 16 reflektierte, zurücklaufende Licht wird durch die Objektivlinse 15 konvergiert. Danach wird die Lichtintensitätsverteilung desselben durch das Strahlformungsprisma 14 wieder in im wesentlichen elliptische Form zurückgeformt, wobei die kurze Achse mit der X-Richtung zusammenfällt. Das geformte, zurücklaufende Licht tritt durch die Kollimatorlinse 13 undwird auf das Beugungselement 12 gerichtet. Das zurücklaufende Licht wird im Beugungselement 12 so gebeugt,daß Beugungslichtstrahlen erzeugt werden, die dann auf einlichtempfangendes Element 17 gerichtet werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist das Beugungselement 12, wie es vom Aufzeichnungsmedium 16 her gesehen wird, durch Trennlinien 12g und 12h in drei Beugungsbereiche 12a bis 12c unterteilt. In den Beugungsbereichen 12a bis 12c sind jeweils Gitter 12d bis 12f ausgebildet.
Die Trennlinie 12g erstreckt sich in y-Richtung, entsprechend der radialen Richtung des Aufzeichnungsmediums 16. Die Trennlinie 12h beginnt an der Mitte der Trennlinie 12g und erstreckt sich in x-Richtung, rechtwinklig zur radialen Richtung des Aufzeichnungsmediums 16, d. h. in der Spurrichtung des Aufzeichnungsmediums 16. Die Beugungsbereiche 12b und 12c (Spurführungs-Beugungsbereiche) sind so konzipiert, daß sie jeweils gleiche Fläche aufweisen. Außerdem ist dafür gesorgt, daß die Fläche des Beugungsbereichs 12a (Fokussierbeugungsbereich) der Summe der Fläche der Beugungsbereiche 12b und 12c entspricht. Der durch das auf das Beugungselemeint 12 auftreffende zurücklaufende Lichtgebildete Querschnitt 19 weist im wesentlichen elliptische Form auf. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel fällt die Hauptachse (y- Richtung) des Querschnitts 19 mit der Richtung der Trennlinie 129 überein. Anders gesagt, entspricht die Hauptachse des zurücklaufenden Lichts der radialen Richtung des Aufzeichnungsmediums 16.
Hierbei ist die radiale Richtung als diejenige Richtung definiert, die sich vom Rotationszentrum des Aufzeichnungsmediums 16 zur Position erstreckt, an der der Lichtstrahl auf das Aufzeichnungsmedium 16 gestrahlt wird. Was die Spurrichtung betrifft, ist sie als die rechtwinklig zur radialen Richtung stehende Richtung auf dem Aufzeichungsmedium 16 definiert. Die der radialen Richtung entsprechende Richtung ist als Projektion der radialen Richtung auf das Beugungselement 12 definiert, während die der Spurrichtung entsprechende Richtung als Projektion der Spurrichtung auf das Beugungselement 12 definiert ist.
Das im Beugungsbereich 12a ausgebildete Gitter 12d verfügt über eine Gitterrichtung rechtwinklig zur Trennlinie 129. Die Gitterrichtung des im Beugungsbereich 12b ausgebildeten Gitters 12e sowie die Gitterrichtung des im Beugungsbereich 12c ausgebildeten Gitters 12f sind in zueinander entgegengesetzten Richtungen in bezug auf die Trennlinie 12h geneigt. Hierbei sind die Teilungsweiten der Gitter 12d bis 12f sowie die Neigung der Gitter 12e und 12f jeweils abhängig von den Relativpositionen der Beugungsbereiche 12a bis 12c und der auf dem lichtempfangendein Element 17 ausgebildeten Beugungsbilder P&sub1; bis P&sub3;, was später beschrieben wird, bestimmt. Um Aberrationen zu korrigieren, können bestimmte Gitterlinien der Gitter 12d und 12f konzipiert werden, falls erforderlich so, daß sie schwache Kurven bilden.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das lichtempfangende Element 17 in vier rechteckige lichtempfangende Bereiche 17a bis 17d unterteilt. Die lichtempfangenden Bereiche 17a bis 17d sind in der der Spurrichtung des Aufzeichnungsmediums 16 entsprechenden x-Richtung ausgerichtet, und sie erstrecken sich in der der radialen Richtung des Aufzeichnungsmediums 16 entsprechenden y-Richtung. Die zwei mittleren lichtempfangenden Bereiche 17a und 17b (Fokussierlicht empfangende Bereiche) sind durch eine Trennlinie 17e unterteilt. Die Trennlinie 17e erstreckt sich in der der radialen Richtung des Aufzeichnungsmediums 16 entsprechenden y-Richtung. Die lichtempfangenden Bereiche 17c und 17d (Spurführungslicht empfangende Bereiche) sind in x-Richtung jeweils um einen vorgegebeinen Abstand von den lichtempfangenden Bereichen 17a und 17b getrennt.
Wenn der vom Halbleiterlaser 11 abgestrahlte Lichtstrahl genau auf das Aufzeichnungsmedium 16 fokussiert wird, bildet das im Beugungsbereich 12a des Beugungselements 12 gebildete Beugungslicht auf der Trennlinie 17e das fleckförmige Beugungsbild P&sub1; aus. Indessen bildet das im Beugungsbereich 12b erzeugte Beugungslicht auf dem lichtempfangenden Bereich 17c das fleckförmige Beugungsbild P&sub2; aus, und das im Beugungsbereich 12c erzeugte Beugungslicht bildet auf dem lichtempfangenden Bereich 17d das fleckförmige Beugungsbild P&sub3; aus.
Wenn keine Fokusabweichung vorliegt, ist das Beugungsbild P&sub1; gleich auf die lichtempfangenden Bereiche 17a und 17b verteilt und bildet in idealer Weise einen Fleck auf der Trennlinie 17e. Wenn dagegen eine Fokusabweichung vorliegt, weitet sich das Beugungsbild P&sub1; entweder auf dem lichtempfangenden Bereich 17a oder dem lichtempfangenden Bereich 17b aus. Wenn angenommen wird, daß Sa bis Sd jeweils die von den lichtempfangenden Bereichen 17a bis 17d ausgegebeinen Ausgaingssignale sind, kann das Fokusabweichungssignal mittels eines einfachen Messerschneideverfahrens dadurch erhalten werden, daß (Sa - Sb) berechnet wird. Das Spurabweichungssignal wird dadurch erhalten, daß die jeweiligen Lichtmengen des Beugungslichts von den Beugungsbereichen 12b und 12c, die durch die sich in der der Spurrichtung des Aufzeichnungsmediums 16 entsprechenden x-Richtung erstreckende Trennlinie 12h unterteilt sind, verglichen werden und (Sc - Sd) mittels eines Gegentaktverfahrens berechnet wird. Außerdem wird das Datensignal durch Berechnen von (Sa + Sb + Sc + Sd) erhalten.
Beim vorstehend angegebenen Aufbau kann eine Toleranz der verschiedenen Komponenten bewirken, daß sich das Beugungsbild P&sub1; mit gewissem Ausmaß aufweitet, wenn der vom Halbleiterlaser 1 abgestrahlte Lichtstrahl genau auf das Aufzeichnungsmedium 16 fokussiert ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, sollte das Beugungselement 12 in diesem Fall so feineingestellt sein, daß das Beugungsbild P&sub1; gleichmäßig auf die lichtempfangenden Bereiche 17a und 17b verteilt ist, d. h. so, daß die Ausgaingssignale Sa und Sb von den lichtempfangenden Bereichen 17a und 17b gleich sind. Demgemäß befindet sich bei diesem Ausführungsbeispiel selbst dann, wenn die Lichtintensitätsverteilung des auf das Beugungselement 12 treffenden zurücklaufenden Lichts wegen einer Spurabweichung schwankt, diese Schwankung in der Richtung parallel zur Trennlinie 129. Dies ermöglicht es, daß die jeweils von den lichtempfangenden Bereichen 17a und 17b, auf denen das Beugungsbild P&sub1; auf das Beugungslicht vom Beugungsbereich 12a ausgebildet wird, empfangenen Lichtmengen trotz der Änderung der Lichtintensitätsverteilung des zurücklaufenden Lichts unverändert bleiben. Im Ergebnis ruft eine Spurabweichung keinen Versatz des Fokusabweichungssignals hervor,wodurch das Fokusabweichungssignal genau erfaßt werden kann.
Darüber hinaus wird der vom Halbleiter 11 abgestrahlte Lichtstrahl beim vorliegenden Ausführungsbeispiel auf das Aufzeichnungsmedium 16 gestrahlt, ohne daß er in einen Hauptstrahl und Unterstrahlen aufgeteilt wird, wodurch die Lichtintensität des abgestrahlten Lichts nicht verringert ist. Daher kann, da der Nutzungsgrad des abgestrahlten Lichts hoch ist, die erforderliche Lichtintensität selbst dann leicht sichergestellt werden, wenn das verwendete Aufzeichnungsmedium 16 ein solches vom beschreibbaren Typ ist.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Beugungselemeint 12 so konzipiert, daß die Fläche des Beugungsbereichs 12a und die Summe der jeweiligen Flächen der Beugungsbereiche 12b und 12c gleich sind. Jedoch müssen die Fläche des Beugungsbereichs 12a und die Summe der jeweiligen Flächen der Beugungsbereiche 12b und 12c nicht notwendigerweise gleich sein. Außerdem kann, da das auf das Beugungselement 12 gerichtete, zurücklaufende Licht im wesentlichen elliptische Inteinsitätsverteilung hat, das Beugungselement 12 auch entsprechend mit elliptischer Form aufgebaut sein.
Beim vorstehenden Ausführungsbeispiel entspricht die Richtung (y-Richtung) der Hauptachse des Querschnitts 19 des auf das Beugungselement 12 gerichteten zurücklaufenden Lichts der radialen Richtung des Aufzeichnungsmediums 16. Wie in Fig. 6 dargestellt, sollte das Beugungselement 12 beim obigen Ausführungsbeispiel um 90º verdreht sein, wenn die Hauptachse des Querschnitts 19 des auf das Beugungselement 12 gerichteten zurücklaufenden Lichts der Richtung rechtwinklig zur radialen Richtung des Aufzeichnungsmediums 16 (Spurrichtung) entspricht. Außerdem sollte das lichtempfangende Element 17 beim obigen Ausführungsbeispiel, dessen Position abhängig vom Halbleiterlaser 11 bestimmt wird, um 90º verdreht sein.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung erörtert. Hierbei sind Komponenten mit derselben Funktion wie solchen, die in den Figuren zum vorstehend genannten Ausführungsbeispiel dargestellt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Der optische Kopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist in ein Aufzeichnungs-/Wiedergabegerät für eine magnetooptische Platte eingebaut. Ein deutlicher Unterschied zwischen der beim ersten Ausführungsbeispiel erörterten Konfiguration und derjenigen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt darin, daß das vorliegende Ausführungsbeispiel statt des Strahlformungsprismas 14 (siehe Fig. 4) einen polarisierenden Strahlteiler 21 (Polarisationselement) mit Lichtstrahl Formungsfunktion verwendet. Der polarisierende Strahlteiler 21 ist so konzipiert, daß die Oberflächen 21a und 21c, auf die Licht auffällt oder von denen Licht austritt, nicht parallel sind, sondern sich unter einem vorgegebenen Winkel schneiden, um den Lichtstrahl-Querschnitt zu formen.
Ein von einem Halbleiterlaser 11 abgestrahlter Lichtstrahl läuft durch ein Beugungselement 12 und eine Kollimatorlinse 13 und wird auf den polarisierenden Strahlteiler 21 gerichtet, wo seine im wesentlichen elliptische Lichtintensitätsverteilung in im wesentlichen kreisförmige Lichtintensitätsverteilung umgeformt wird. Danach wird der Lichtstrahl mittels einer Objektivlinse 15 auf eine als Aufzeichnungsmedium verwendete magnetooptische Platte 20 fokussiert.
Die Polarisationsebene des an der magnetooptischen Platte 20 reflektierten, zurücklaufenden Lichts wird durch den magnetischen Kerreffekt verdreht. D. h., daß die Polarisationsebene des zurücklaufenden Lichts abhängig davon, ob die Magnetisierung einer in der magnetooptischen Platte 20 ausgebildeten magnetischen Domäne, die eine zum Aufzeichnen von Daten verwendete Einheit bildet, nach oben oder unten gerichtet ist, in zueinander entgegengesetzten Richtungen verdreht wird.
Das zurücklaufende Licht tritt durch die Objektivlinse 15 und fällt auf die Oberfläche 21a des polarisierenden Strahl teilers 21. Eine eine Datenkomponente des zurücklaufenden Lichts enthaltende Polarisationskomponente, deren Polarisationsebene verdreht und moduliert ist, wird rechtwinklig an einer Grenzfläche 21b reflektiert (Richtung a&sub1; in der Figur) , und sie wird auf ein optisches System zur Datensignalerkennung 18 gerichtet.
Indessen wird eine andere polarisierte Komponente des zurücklaufenden Lichts, d. h. diejenige polarisierte Komponente, die keine Datenkomponente enthält, in einer Richtung a&sub2; durch die Grenzfläche 21b gestrahlt. Nachdem die im wesentlichen kreisförmige Lichtintensitätsverteilung derselben an der Oberfläche 21c des polarisierenden Strahlteilers 21 in im wesentlichen elliptische Lichtintensitätsverteilung zurückgeformt wurde, läuft die hindurchgestrahlte, polarisierte Komponente durch die Kollimatorlinse 13 und wird auf das Beugungselement 12 gerichtet.
Die Konfigurationen des Beugungselements 12 und eines lichtempfangenden Elements 17 sind denen analog, die beim ersten Ausführungsbeispiel erörtert wurden. Das auf das Beugungselement 12 fallende, zurücklaufende Licht wird in Beugungsbereichein 12a bis 12c (in Fig. 7 nicht dargestellt) gebeugt, um Beugungslichtstrahlen zu erzeugen, die dann auf das lichtempfangende Element 17 gerichtet werden. Ein Fokusabweichungssignal und ein Spurabweichungssignal werden auf dieselbe Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel erhalten. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Erkennung des Datensignals im optischen System zur Datensignalerkennung 18 und nicht im lichtempfangenden Element 17 ausgeführt.
Der im optischen Kopf des vorliegenden Ausführungsbeispiels verwendete polarisierende Strahlteiler 21 verfügt über Lichtstrahl-Formungsfunktion, wodurch kein Strahlformungsprisma anzubringen ist. Dies ermöglicht die Konstruktion eines kompakten und leichten optischen Kopfs zur Verwendung bei einem Aufzeichungs-/Wiedergabegerät für magnetooptische Platten. Andere Funktionen und Wirkungen des optischen Kopfs des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind denen ähnlich, wie sie beim vorigen Ausführungsbeispiel erörtert wurden.
Die Erfindung kann ohne Abweichung vom Schutzbereich der Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert ist, auf andere spezielle Formen realisiert werden.

Claims

1. Optischer Kopf zum Aufstrahlen eines Lichtflecks auf ein Aufzeichnungsmedium (16; 20), mit:

- einem Beugungselement (12) zum Empfangen von am Aufzeichnungsmedium reflektiertem Licht, mit einer Unterteilung des Beugungselements in einen Fokuserfassungsbereich (12a) und einen Spurerfassungsbereich (12b, 12c) entlang einer ersten Trennlinie (12g), die sich in einer Richtung erstreckt, die einer quer zur Spurrichtung auf dem Aufzeichnungsmedium verlaufenden Richtung entspricht, wobei der Spurerfassungsbereich entlang einer zweiten Trennlinie (12h) , die sich in einer der Spurrichtung entsprechenden Richtung erstreckt, in Spurunterbereiche (12b, 12c) unterteilt ist; und

- einem lichtempfangenden Element (17) mit einem Fokussierlicht empfangenden Bereich (17a, 17b) zum Empfangen desjenigen Lichtanteils (P&sub1;), der durch den Fokuserfassungsbereich (12a) gebeugt wurde, und zwei Spurführungslicht empfangenden Bereichen (17c, 17d) zum Empfangen der jeweiligen reflektierten Lichtanteile (P&sub2;, P&sub3;), die von den Spurerfassungsunterbereichen gebeugt wurden, wobei der Fokussierlicht empfangende Bereich (17a, 17b) entlang einer Trennlinie (17e) unterteilt ist, die sich in einer der Richtung der ersten Trennlinie (129) des Beugungselements (12) entsprechenden Richtung erstreckt, so daß eine Verschiebung des reflektierten Lichtstrahls wegen einer Spurabweichung eine Bewegung des vom Fokussierlicht empfangenden Bereich (17a, 17b) einpfangenein Lichtanteils (P&sub1;) in der Richtung dieser Trennlinie (17e) hervorruft.

2. Optischer Kopf nach Anspruch 1, mit:

- einer Lichtquelle (11);

- einer Fokussiereinrichtung (15), zum Fokussieren von von der Lichtquelle abgestrahltem Licht auf ein Aufzeichnungsmedium (16; 20);

- wobei das Beugungselement (12) zum Beugen von zurücklaufendem Licht, das am Aufzeichnungsmedium in einer Richtung abweichend von der des Lichts von der Lichtquelle reflektiert wird, im optischen Pfad zwischen der Lichtquelle und der Fokussiereinrichtung angeordnet ist; und

- dem lichtempfangenden Element (17) zum Empfangen von Beugungslichtstrahlen, die im Beugungselement aus dem zurücklaufenden Licht erzeugt wurden, um eine Fokusabweichung und eine Spurführungsabweichung zu erfassen;

- wobei das Beugungselement (12) folgendes beinhaltet:

-- zwei Spurführungs-Beugungsbereiche (12b, 12c), die durch eine Trennlinie (12h) voneinander getrennt sind, die sich in der der Spurrichtung des Aufzeichnungsmediums entsprechenden Richtung erstreckt; und

-- einen Fokussier-Beugungsbereich (12a) der durch eine andere Trennlinie (129), die sich in der der radialen Richtung des Aufzeichnungsmediums erstreckt, vonden Spurführungs- Beugungsbereichen (12b, 12c) getrennt ist; und

- das lichtempfaingende Element (17) folgendes beinhaltet:

-- zwei Spurführungslicht empfangendebereiche (17c, 17d) zum jeweiligen Empfangen der in denSpurführungs-Beugungsbereichen (12b, 12c) des Beugungselements erzeugten gebeugten Lichtstrahlen; und

-- zwei aneinander angrenzende Fokussierungslicht empfangende Bereiche (17a, 17b) zum Empfangen der im Fokussierungs- Beugungsbereich (12a) des Beugungselementserzeugten Beugungs Lichtstrahlen.

3. Optischer Kopf nach Anspruch 2, ferner mit einer Kollimiereinrichtung (13) zum Umsetzen des von der Lichtquelle (11) erzeugten Lichts in kollimiertes Licht, die im optischen Pfad zwischen der Lichtquelle (11) und der Fokussiereinrichtung (15) angeordnet ist.

4. Optischer Kopf nach Anspruch 3, ferner mit einer Strahlformungseinrichtung (14) zum Formen der Lichtintensitätsverteilung des von der Lichtquelle (11) abgestrahlten Lichts in eine im wesentlichen kreisförmige Lichtintensitätsverteilung, die im optischen Pfad zwischen der Kollimiereinrichtung (13) und der Fokussiereinrichtung (15) angeordnet ist.

5. Optischer Kopf nach Anspruch 2, ferner mit:

- einem Polarisationselement (21b) zum Unterteilen des vom Aufzeichnungsmedium (20) reflektierten, zurücklaufenden Lichts in polarisierte Komponenten, das im optischen Pfad zwischen dem Beugungselement (12) und der Fokussiereinrichtung (15) angeordnet ist; und

- einem optischen System (18) für eine Datensignalerfassung zum Empfangen einer der durch das Polarisationselement abgetrennten polarisierten Komponenten, um ein Datensignal zu erfassen.

6. Optischer Kopf nach Anspruch 5, ferner mit einer Kollimiereinrichtung (13) zum Umsetzen des von der Lichtquelle (11) abgestrahlten Lichts in kollimiertes Licht, wobei diese Kollimiereinrichtung (13) im optischen Pfad zwischen dem Beugungselement (12) und dem Polarisationselement (21) angeordnet ist.

7. Optischer Kopf nach Anspruch 6, ferner mit einer Formungseinrichtung (21c) zum Formen der Lichtintensitätsverteilung des von der Lichtquelle (11) abgestrahlten Lichts in eine im wesentlichen kreisförmige Lichtintensitätsverteilung, und die im optischen Pfad zwischen der Kollimiereinrichtung (13) und dem Polarisationselement (21b) angeordnet ist.

8. Optischer Kopf nach Anspruch 7, bei dem das Polarisationselement (21b) und das Strahlformungselement (21c) als Einheit (21) ausgebildet sind.

9. Optischer Kopf nach Anspruch 2, bei dem die Richtung der Grenzlinie (17e), die die zwei aneinander angrenzenden Fokussierlicht empfangenden Bereiche (17a, 17b) des lichtempfangenden Elements (17) voneinander trennt, so ausgerichtet ist, daß diese Grenzlinie (17e) und die optische Achse des im Fokussier-Beugungsbereich (12a) des Beugungselements (12) erzeugten gebeugten Lichts in derselben Ebene liegen.

10. Optischer Kopf nach Anspruch 2, bei dem jeweils in den zwei Spurführungs-Beugungsbereichen (12b, 12c) des Beugungselements (12) ausgebildete Gitter (12e, 12f) in zueinander entgegengesetzten Richtungen in bezug auf die Trennlinie (12h) geneigt sind, die sich in der der Spurrichtung entsprechenden Richtung erstreckt.