DE69116605T2

DE69116605T2 - Optischer Abtastkopf

Info

Publication number: DE69116605T2
Application number: DE69116605T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Kadowaki; Yoshiaki Komma; Naoyasu Miyagawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1990-06-06
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JP2684822B2; JPH0440634A; EP0460368A2; US5293367A; DE69116605D1; EP0460368B1; EP0460368A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft einen optischen Abtastkopf zum optischen Wiedergeben von Informationen von einem optischen Aufzeichnungsmedium wie einer optischen Platte oder einer op tischen Karte.
Ein optisches Aufzeichnungsmedium wie eine optische Platte wird mit einem Muster einer Nut oder Vertiefungen ("pits") ausgebildet, die aufgezeichnete Informationen darstellen. Einige optische Abtastkäpfe werden bei der Wiedergabe von Informationen von einem derartigen optischen Aufzeichnungsmedium verwendet. Im allgemeinen führt der optische Abtastkopf einen Laserstrahl dem optischen Aufzeichnungsmedium zu und erfaßt den von dem optischen Aufzeichnungsmedium zurück reflektierten Laserstrahl. Da der reflektierte Laserstrahl von einem Muster auf dem optischen Aufzeichnungsmedium abhängt, stellt der reflektierte Laserstrahl Informationen auf dem optischen Aufzeichnungsmedium dar. Auf diese Weise ermöglicht die Erfassung des reflektierten Laserstrahls die Wiedergabe der Informationen.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung JP-A-64-55 745, die US-A-4 358 200, die US-A-4 665 310, die US-A-4 731 772 und die US-A-4 929 823 offenbaren fortgeschrittene optische Abtastköpfe, die ein holographisches optisches Element aufweisen, das in einein optischen Pfad bzw. Strahlengang neben einer Lichtquelle einem optischen Aufzeichnungsmedium und einer Photodetektoreinheit angeordnet ist. Das holographische optische Element ist derart aufgebaut, daß Fokussierungs- und Spurführungs-Fehlersignale durch Erfassen von Beugungs-Lichtstrahlen erhalten werden, die aus dem holographischen optischen Element ausgegeben werden. Die Verwendung des holographischen optischen Elements ermöglicht einen kompakten und kleinen Aufbau des optischen Abtastkopfes.
Wie nachstehend beschrieben weist der in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung JP-A-64-55 745 offenbarte optische Abtastkopf einige Probleme auf.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten optischen Abtastkopf zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird ein optischer Abtastkopf gemäß Anspruch 1 geschaffen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines herkömmlichen optischen Abtastkopfes.
Fig. 2 bis 4 zeigen schematische Draufsichten auf die Photodetektoreinheit gemäß Fig. 1.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines optischen Aotastkopfes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Hybridvorrichtung bei dem optischen Abtastkopf gemäß Fig. 5.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf das holographische optische Element gemäß Fig. 5.
Fig. 8 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Photodetektoreinheit gemäß Fig. 5.
Fig. 9 bis 11 zeigen schematische Draufsichten auf die Photodetektoreinheit gemäß Fig. 5.
Fig. 12 zeigt eine Draufsicht auf ein holographisches optisches Element bei einem optischen Abtastkopf gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 13 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Photodetektoreinheit bei dem optischen Abtastkopf gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 14 zeigt eine Schnittansicht eines optischen Abtastkopfes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen optischen Abtastkopf, der in der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung JP-A-64-55 745 offenbart ist.
Gemäß Fig. 1 weist der herkömmliche optische Abtastkopf eine Halbleiterlaser-Lichtquelle 1 auf, die einen Laserlichtstrahl 9 aussendet, der auf einen Beugungsgitterabschnitt 4a einer Beugungsgitteroberfläche 4 eines Beugungselementes (eines holographischen optischen Elements) 2 fällt. Der einfallende Lichtstrahl 9 wird durch das Beugungselement 2 in einen Beugungs-Lichtstrahl 0. Ordnung 9a und ein Paar von Beugungs- Lichtstrahlen 1. Ordnung loa und ha aufgeteilt. Der Beugungs-Lichtstrahl 0. Ordnung 9a wird zum Erfassen eines Vertiefungssignals (eines Signals von aufgezeichneten Informationen) von einer optischen Platte 7 und auch zum Erfassen eines Fokussierungsfehlers auf der optischen Platte 7 verwendet. Das Paar der Beugungs-Lichtstrahlen 1. Ordnung 10a und 11a wird zum Erfassen eines Spurführungsfehlers auf der optischen Platte 7 verwendet. Die Beugungs-Lichtstrahlen 9a, loa sowie 11a treffen auf eine holographische Gitteroberfläche 3 des Beugungselements 2, und es ergeben sich Beugungs-Lichtstrahlen 0. Ordnung entsprechend den Lichtstrahlen 9a, 10a bzw. 11a. Die aus der holographischen Gitteroberfläche 3 des Beugungselements 2 ausgegebenen Beugungs-Lichtstrahlen 0. Ordnung gehen durch eine Kollimatorlinse 5 und eine Objektivlinse 6 und werden zu Lichtpunkten 9b, 10b sowie 11b auf einer Informations-Aufzeichnungsoberfläche der optischen Platte 7 Fokussiert. Die Lichtpunkte 9b, 10b sowie 11b stammen von den Lichtstrahlen 9a, 10a bzw. 11a ab. Die Lichtpunkte 10b sowie 11b befinden sich an entgegengesetzten Seiten des Lichtpunktes 9b und sind in einer Tangentialrichtung der optischen Platte 7 getrennt.
Die Lichtstrahlen werden durch die Informations-Aufzeichnungsoberfläche der optischen Platte 7 zurückreflektiert, gehen durch die Objektivlinse 6 und die Kollimatorlinse 5 und kehren zu der holographischen Gitteroberfläche 3 des Beugungselementes 2 zurück. Die holographische Gitteroberfläche 3 weist aufgeteilte holographische Gitterabschnitte 3a sowie 3b auf, die Beugungs-Lichtstrahlen 0. Ordnung, ein Paar Beu gungs-Lichtstrahlen 1. Ordnung 9c, 10c sowie 11c sowie ein Paar Beugungs-Lichtstrahlen 1. Ordnung 9d, 10d sowie 11d aus den einfallenden Lichtstrahlen erzeugen. Die Beugungs-Lichtstrahlen 0. Ordnung kehren zu der Laserlichtquelle 1 zurück. Die Beugungs-Lichtstrahlen 1. Ordnung 9c, 10c, 11c, 9d, 10d sowie 11d gehen durch einen Nicht-Beugungsabschnittes 4b des Beugungselementes 2 hindurch und fallen auf eine 6-Segment- Photodetektoreinheit 8 und erzeugen Lichtpunkte 9e, 10e, 11e, 9f, 10f bzw. 11f auf der Photodetektoreinheit 8.
Gemäß Fig. 2 bis 4 weist die Photodetektoreinheit 8 geteilte Segmente A, B, C, D, E, sowie F auf. Wenn der Lichtstrahl 9a genau auf die optische Platte 7 Fokussiert ist, nehmen die Lichtpunkte 9e, be, 11e, 9f, 10f sowie 11f auf der Photodetektoreinheit 8 Formen wie in Fig. 3 dargestellt an. Wenn der Lichtstrahl 9a auf der optischen Platte 7 in eine erste Richtung defokussiert ist, nehmen die Lichtpunkte 9e, be, 11e, 9f, 10f sowie 11f auf der Photodetektoreinheit 8 Formen wie in Fig. 2 dargestellt an. Wenn der Lichtstrahl 9a auf der optischen Platte 7 in eine zweite Richtung defokussiert ist, nehmen die Lichtpunkte 9e, 10e, 11e, 9f, 10f sowie 11f auf der Photodetektoreinheit 8 Formen wie in Fig. 4 dargestellt an.
Ein Hochfrequenz-Informationssignal (das Vertiefungssignal) RF, ein Fokussierungs-Fehlersignal FE sowie ein Spurführungs- Fehlersignal TE werden auf der Grundlage der Ausgangssignale aus den Segmenten A bis F der Photodetektoreinheit 8 erzeugt. Die Erzeugung des Fokussierungs-Fehlersignals FE verwendet ein "double knife edge"- ("Doppelmesser-Rand-") Verfahren. Die Erzeugung des Spurführungs-Fehlersignales TE verwendet ein Dreistrahlverfahren. Im einzelnen werden das Fokussierungs-Fehlersignal FE, das Spurführungs-Fehlersignal TE und das Hochfreguenz-Informationssignal RF durch Ausführen der folgenden Berechnungen erzeugt.
FE = (A + D) - (B + C)
TE = E - F
RF = A + B + C + D
wobei die Zeichen A, B, C, D, E sowie F die Ausgangssignale aus den Photodetektorsegmenten A, B, C, D, E bzw. F bezeichnen.
Der herkömmliche optische Abtastkopf gemäß Fig. 1 bis 4 weist die folgenden Nachteile auf. Zum Verhindern, daß die Beugungs-Lichtstrahlen 9c, 10c, 11c, 9d, 10d sowie 11d durch die Beugungsgitteroberfläche 4 des holographischen optischen Ele ments erneut gebeugt werden, ist es erforderlich, daß die Dicke des holographischen optischen Elementes 2 groß ist, während die Fläche des Beugungsgitterabschnittes 4a der Beugungsgitteroberfläche 4 gering ist. Das dicke holographische optische Element 2 verursacht, daß der gesamte optische Abtastkopf schwer ist. Der kleine Beugungsgitterabschnitt 4a erfordert eine hohe Genauigkeit der Ausrichtung des hobgraphischen optischen Elementes 2 während des Zusammenbaus des optischen Abtastkopfes.
Die EP-A-354 019 offenbart eine optische Vorrichtung, die diese Nachteile teilweise überwindet. Ein besonderes Ausführungsbeispiel dieser Vorrichtung ist in Fig. 3 von EP-A- 354 019 abgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel fällt der reflektierte Strahl von der optischen Platte auf ein Beugungselement und wird dann zu einem Photodetektor geführt, der die Funktion eines Lichtaufnahmeelementes hat, wobei die Erfassung von Spurführungsfehlern durchgeführt wird. Das Gitterelement weist mehrere Gitterabschnitte und der Photodetektor mehrere unabhängige Photoerfassungs-Abschnitte auf.
Der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert auf diesem Schriftstück.

BESCHREIBUNG DES ERSTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Gemäß Fig. 5 weist ein optischer Abtastkopf eine Halbleiterlaser-Lichtquelle 100 zum Aussenden eines kohärenten Laserlichtstrahles 800 mit einer Wellenlänge von beispielsweise ungefähr 780 nm auf. Die Lichtquelle 100, einer Photodetektoreinheit 50 und ein Block 30 sind in einer Packung bzw. einem Gehäuse 20 untergebracht. Der Block 30 ist mit der Lichtquelle 100 verbunden, um zu ermöglichen, daß Wärme von der Lichtquelle 100 entweichen kann. Die Lichtquelle 100, die Photodetektoreinheit 50 und das Gehäuse 20 bilden eine Hybridvorrichtung. Die Hybridvorrichtung ist mit einem Verbindungsanschluß 101 versehen, über den die Lichtquelle 100 und die Photodetektoreinheit 50 elektrisch mit einer (nicht dargestellten) externen Schaltung verbunden werden können. Der Verbindungsanschluß 101 verläuft über eine untere Wand des Gehäuses 20, und die Photodetektoreinheit 50 wird unterhalb des Inneren des Gehäuses 20 derart angebracht, daß Verbindungsleitungen bzw. -drähte zwischen der Photodetektoreinheit 50 und dem Verbindungsanschluß 101 kurz sein können.
Der aus der Lichtquelle 100 ausgesendete Laserlichtstrahl 800 geht durch ein holographisches optisches Übertragungselement 60 hindurch, fällt auf eine Kondensorlinse oder eine Objektivlinse 80 und wird durch die Linse 80 auf einem optischen Aufzeichnungsmedium 40 Fokussiert. Das optische Aufzeichnungsmedium 40 weist ein Substrat oder eine Sockelplatte 41 auf, das bzw. die mit einem Schutzfilm 42 beschichtet ist. Das Substrat 41 ist mit einem Muster einer Rille oder von Vertiefungen (einer Spur) ausgebildet, die aufgezeichnete Informationen darstellen. Der Lichtstrahl wird reflektiert und von dem optischen Aufzeichnungsmedium 40 zurück gebeugt, geht durch die Linse 80 hindurch und kehrt zu dem holographischen optischen Element 60 zurück. Der Lichtstrahl geht durch das holographische optische Element 60 hindurch und erreicht dann die Photodetektoreinheit 50. Die Linse 80 kann durch ein Fokussierungs-Steuerstellglied 910 und ein Spurführungs-Steuerstellglied 920 bewegt werden.
Ein Beugungs-Lichtstrahl 0. Ordnung, der durch das holographische optische Element 60 auf der Grundlage des Laserlichtstrahls 800 aus der Lichtquelle 100 erzeugt worden ist, wird durch die Linse 80 auf dem optischen Aufzeichnungsmedium fokussiert. Der zu dem holographischen optischen Element 60 von dem optischen Aufzeichnungsmedium 40 zurückgekehrte Laserlichtstrahl wird in einen Beugungs-Lichtstrahl 0. Ordnung und andere Beugungs-Lichtstrahlen 81, 82, 83, 84, 85 sowie 86 aufgeteilt. Der Beugungs-Lichtstrahl 0. Ordnung bewegt sich zu der Lichtquelle 100 zurück. Die Beugungs-Licht strahlen 81 bis 86 fallen auf die Photodetektoreinheit 50. Die Beugungs-Lichtstrahlen 81 sowie 82 werden zum Erzeugen eines Fokussierungs-Fehlersignals verwendet. Die Beugungs- Lichtstrahlen 83 bis 86 werden zum Erzeugen eines Spurführungs-Fehlersignals verwendet.
Gemäß Fig. 6 weist die Hybridvorrichtung die Lichtquelle 100 und die Photodetektoreinheit 50 auf, die in dem Gehäuse 20 untergebracht sind. Verbindungs- bzw. Bonddrähte bzw. -Leitungen 23 verlaufen zwischen der Photodetektoreinheit 50 und Segmenten des Verbindungsanschlusses 101 und zwischen der Lichtquelle 100 und Segmenten des Verbindungsanschlusses 101. Die Photodetektoreinheit 50 weist eine Anordnung von 6-Segment-Photodetektoren 501, 502, 503, 504, 505 sowie 506 auf. Das holographische optische Element 60 und die Anordnung der Photodetektoren 501 bis 506 werden derart aufgebaut, daß sie die folgenden Bedingungen erfüllen. Wenn der aus der Lichtquelle 100 ausgesendete Lichtstrahl 800 genau auf dem optischen Aufzeichnungsmedium 40 fokussiert ist, wird der aus dem holographischen optischen Element 60 kommende Fokussierungsfehler-Erfassungs-Lichtstrahl 81 in einem Punkt P1 an der Grenze zwischen den Photodetektoren 502 sowie 503 fokussiert, und der aus dem holographischen optischen Element 60 kommende Fokussierungsfehler-Erfassungs-Lichtstrahl 82 wird in einem Punkt P2 an der Grenze zwischen den Photodetektoren 504 sowie 505 fokussiert. Darüber hinaus werden die aus dem holographischen optischen Element 60 kommenden Spurführungsfehler-Erfassungs-Lichtstrahlen 83, 84, 85 und 86 in Punkten P3, P4, P5 sowie P6 innerhalb der Oberflächen der Photodetektoren 501 und 506 fokussiert. Das Beugungsmuster auf dem holographischen optischen Element 60 wird durch Aufzeichnung von Beugungs- bzw. Interferenzrändern auf einem vorbestimmten Abschnitt des ursprünglichen Teiles für das holographische optische Element 60 erzeugt, wobei sich die Beugungsränder aus der Interferenz bzw. Überlagerung zwischen dem Bezugs-Lichtstrahl, der aus einer sich an dem Lichtaussendepunkt der Lichtquelle 100 befindenden Bezugslichtquelle ausgesendet wurde, und den aus den Objekt-Lichtquellen ausgesendeten Objekt-Lichtstrahlen ergeben, die an den Brennpunkten Pl bis P6 aufgestellt sind. Das holographische optische Element 60 wird durch ein bekanntes Verfahren wie ein Zweistrahl-Interferometrieverfahren oder durch ein von einem Computer erzeugtes Hologrammverfahren hergestellt.
Gemäß Fig. 7 weist das holographische optische Element 60 eine kreisförmige Arbeitsoberfläche auf, die in halbkreisförmige holographische Gitterbereiche 641 und 642 aufgeteilt ist. Rechteckförmige holographische Gitterbereiche 643 und 644 verlaufen in dem halbkreisförmigen holographischen Gitterbereich 641. Rechteckförmige holographische Gitterbereiche 645 und 646 verlaufen in dem halbkreisförmigen holographischen Gitterbereich 642. Die rechteckförmigen holographischen Gitterbereiche 643 bis 646 sind um den Mittelpunkt der kreisförmigen Arbeitsoberfläche des holographischen optischen Elementes 60 in gleichen Winkelabständen angeordnet. Die halbkreisförmigen holographischen Gitterbereiche 641 sowie 642 sind derart aufgebaut, daß sie verursachen, daß zwei Fokussierungsfehler-Erfassungs-Beugungs-Lichtstrahlen jeweils entlang unterschiedlichen Richtungen verlaufen. Im einzelnen ist der halbkreisförmige holographische Gitterbereich 641 mit ei nem Muster von Linien ausgebildet, und der halbkreisförmige holographische Gitterbereich 642 ist mit einem Muster von Linien ausgebildet, das bezüglich dem Muster in dem halbkreisförmigen holographischen Gitterbereich 641 geneigt ist. Die rechteckförmigen holographischen Gitterbereiche 643 bis 646 sind derart aufgebaut, daß sie Spurführungsfehler-Erfassungs- Beugungs-Lichtstrahlen verursachen. Im einzelnen sind die rechteckförmigen holographischen Gitterbereiche 643 bis 646 mit Mustern von parallelen Linien ausgebildet, die jeweils in unterschiedliche Richtungen verlaufen. Darüber hinaus unterscheiden sich die Richtungen der Linien der rechteckförmigen holographischen Gitterbereiche 643 bis 646 von den Richtungen der Linien der halbkreisförmigen holographischen Gitterbereiche 641 und 642. In Fig. 7 bezeichnen die Zeichen X und Y Achsen eines angenommenen zweidimensionalen orthogonalen bzw. rechtwinkligen Koordinatensystems, dessen Ursprung mit dem Mittelpunkt der kreisförmigen Arbeitsoberfläche des holographischen optischen Elementes 60 übereinstimmt. Die X- Achse verläuft in eine Richtung, die der Tangentialrichtung des optischen Aufzeichnungsmediums 40 entspricht, d.h. der Richtung einer Vertiefungsfolge (einer Spur) auf dem Aufzeichnungsmedium 40. Die Y-Achse verläuft in eine Richtung, die der Radialrichtung des optischen Aufzeichnungsmediums entspricht, d.h. der Richtung senkrecht zu der Vertiefungsfolge. Die rechteckformigen holographischen Gitterbereiche 643 bis 646 zur Spurführungs-Fehlererfassung liegen jeweils in den Quadranten des X-Y-Koordinatensystems.
Der halbkreisförmige holographische Gitterbereich 642 erzeugt den Beugungs-Lichtstrahl 81, der auf die Grenze zwischen den Photodetektoren 502 und 503 gemäß Fig. 8 fällt. Der halbkreisförmige holographische Gitterbereich 641 erzeugt den Beugungs-Lichtstrahl 82, der auf die Grenze zwischen den Photodetektoren 504 und 505 gemäß Fig. 8 fällt. Der rechteckförmige holographische Gitterbereich 643 erzeugt den Beugungs-Lichtstrahl 83, der auf den Photodetektor 501 gemäß Fig. 8 fällt. Der rechteckförmige holographische Gitterbereich 646 erzeugt den Beugungs-Lichtstrahl 84, der auf den Photodetektor 501 gemäß Fig. 8 fällt. Der rechteckförmige ho lographische Gitterbereich 645 erzeugt den Beugungs-Lichtstrahl 85, der auf den Photodetektor 506 gemäß Fig. 8 fällt. Der rechteckförmige holographische Gitterbereich 644 erzeugt den Beugungs-Lichtstrahl 86, der auf den Photodetektor 506 gemäß Fig. 8 fällt.
Fig. 9, 10 und 11 zeigen den Zusammenhang zwischen den Photodetektoren 501 bis 506 und den Beugungs-Lichtstrahlen 81 bis 86 unter verschiedenen Bedingungen der Fokussierung des Lichtstrahls 800 auf dem optischen Aufzeichnungsmedium 40. Wenn der Lichtstrahl 800 genau auf dem optischen Aufzeichnungsmedium 40 Fokussiert ist, erzeugen die Beugungs-Lichtstrahlen 81 bis 86 kleine Punkte auf den Photodetektoren 501 bis 506 gemäß Fig. 10. Wenn der Lichtstrahl 800 in einer ersten Richtung defokussiert ist, erzeugen die Beugungs-Lichtstrahlen 81 bis 86 große Kreise und Halbkreise auf den Photodetektoren 501 und 506 gemäß Fig. 9. Wenn der Lichtstrahl 800 in einer zweiten Richtung defokussiert ist, erzeugen die Beugungs-Lichtstrahlen 81 bis 86 große Kreise und Halbkreise auf den Photodetektoren 501 bis 506 gemäß Fig. 11.
Ein Hochfrequenz-Informationssignal (ein Hochfrequenz-Vertiefungssignal), ein Fokussierungs-Fehlersignal sowie ein Spurführungs-Fehlersignal werden auf der Grundlage der Ausgangssignale aus den Photodetektoren 501 bis 506 erzeugt. Im einzelnen wird das Fokussierungs-Fehlersignal durch Subtrahieren der Summe der Ausgangssignale aus den Photodetektoren 502 und 505 von der Summe der Ausgangssignale aus den Photodetektoren 503 und 504 erzeugt. Die Erzeugung des Fokussierungs-Fehlersignals verwendet ein bekanntes "double knife edge"-Verfahren. Das Spurführungs-Fehlersignal wird durch Vergleichen der Phasen der Ausgangssignale aus den Photodetektoren 501 und 506 entsprechend einem bekannten Phasendifferenzverfahren erzeugt. Im einzelnen werden gemäß Fig. 8 die Ausgangssignale aus den Photodetektoren 501 sowie 506 einem Phasenvergleicher 900 zugeführt, und ihre Phasen werden durch den Phasenvergleicher 900 miteinander verglichen. Der Phasenvergleicher 900 gibt ein Signal aus, das ein Ergebnis des Phasenvergleichs darstellt. Das Ausgangssignal aus dem Phasenvergleicher 900 wird als das Spurführungs-Fehlersignal verwendet. Das Hochfrequenz-Informationssignal wird durch Summieren der Ausgangssignale aus den Photodetektoren 501 bis 506 erzeugt.
Dieses Ausführungsbeispiel kennzeichnet, daß der von dem optischen Aufzeichnung smedium 40 reflektierte und zurückgebeugte Lichtstrahl durch die holographischen Gitterbereiche 643 bis 646 des holographischen optischen Elementes 60 in die Beugungs-Lichtstrahlen 83 bis 86 aufgeteilt wird, und daß das Spurführungs-Fehlersignal auf der Grundlage der Erfassung der Beugungs-Lichtstrahlen 83 bis 86 durch die Photodetektoren 501 und 506 entsprechend dem Phasendifferenzverfahren erzeugt wird. In Zusammenhang mit diesem Merkmal weist diese Erfindung die folgenden Vorteile auf. Da es ausreicht, daß nur eine Oberfläche des holographischen optischen Elementes 60 mit den holographischen Gittern ausgebildet ist, kann die Dicke des holographischen optischen Elementes 60 gleich einem kleinen Wert, beispielsweise einem Wert von ungefähr 0,1 bis 1 mm sein. Ein dünnes holographisches optisches Element 60 ermöglicht, daß der ganze optische Abtastkopf kompakt und leicht ist. Da das Spurführungs-Fehlersignal durch den Phasenvergleich erzeugt wird, wird das Spurführungs-Fehlersignal durch Positions- bzw. Lagefehler der holographischen Gitterbereiche 643 bis 646 nur zu einem geringen Ausmaß beeinflußt. Dies kann eine sehr strenge bzw. genaue Ausrichtung zwischen den optischen Bauteilen beseitigen, so daß die Effektivität der Herstellung des optischen Abtastkopfes erhöht werden kann.

BESCHREIBUNG DES ZWEITEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 12 und 13 zeigen Abschnitte eines zweiten Ausführungsbeispiels, daß ähnlich dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 bis 11 außer von Aufbauänderungen ist, die nachstehend erwähnt werden.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das holographische optische Element 60 (siehe Fig. 5 und 7) durch ein holographisches optisches Element 61 ersetzt. Gemäß Fig. 12 weist das holographische optische Element 61 eine kreisförmige Arbeitsoberfläche auf, die in aufgeteilte holographische Gitterbereiche 647, 648, 649, 650 sowie 651 geteilt ist. Der holographische Gitterbereich 647 stimmt ungefähr in der Form mit der kreisförmigen Arbeitsoberfläche des holographischen optischen Elements 61 überein. Der kreisförmige holographische Gitterbereich 647 ist mit einem rhombischen Gittermuster einer ersten Gruppe von parallelen Linien und einer zweiten Gruppe von parallelen Linien ausgebildet, die zu den Linien der ersten Gruppe geneigt sind. Der kreisförmige holographische Gitterbereich 647 verursacht zwei Beugungs-Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenfronten für die Fokussierungs-Fehlererfassung. Die holographischen Gitterbereiche 648 bis 651 sind rechteckförmig und um den Mittelpunkt der kreisförmigen Arbeitsoberfläche des holographischen optischen Elements 61 in gleichen Winkelabständen angeordnet. Die rechteckförmigen holographischen Gitterbereiche 648 bis 651 sind derart angeordnet, daß sie Spurführungsfehler-Erfassungs-Beugungs-Lichtstrahlen verursachen. Im einzelnen sind die rechteckförmigen holographischen Gitterbereiche 648 bis 651 mit Mustern von parallelen Linien ausgebildet, die jeweils in unterschiedliche Richtungen verlaufen. Darüber hinaus unterscheiden sich die Richtungen der Linien der rechteckförinigen holographischen Gitterbereiche 648 bis 651 von den Richtungen der Linien des kreisförmigen holographischen Gitterbereiches 647. Die rechteckförmigen holographischen Gitterbereiche 648 bis 651 sind ähnlich zu den rechteckförmigen holographischen Gitterbereichen 643 bis 646 gemäß Fig. 7.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Photodetektoreinheit 50 (siehe Fig. 6 und 8) durch eine Photodetektoreinheit 51 ersetzt. Gemäß Fig. 13 weist die Photodetektoreinheit 51 eine Anordnung von 8-Segment-Photodetektoren 507, 508, 509, 510, 511, 512, 513 sowie 514 auf. Der kreisförmige holographische Gitterbereich 647 erzeugt ein Beugungs-Lichtstrahl 87, der auf die Photodetektoren 508 bis 510 gemäß Fig. 13 fällt. Darüber hinaus erzeugt der kreisförmige holographische Gitterbereich 647 einen Beugungs-Lichtstrahl 88, der auf die Photodetektoren 511 bis 513 gemäß Fig. 13 fällt. Der rechteckförmige holographische Gitterbereich 648 erzeugt einen Beugungs-Lichtstrahl 89, der auf den Photodetektor 507 gemäß Fig. 13 fällt. Der rechteckförmige holographische Gitterbereich 651 erzeugt einen Beugungs-Lichtstrahl 90, der auf den Photodetektor 507 gemäß Fig. 13 fällt. Der recteckförmige holographische Gitterbereich 650 erzeugt einen Beugungs-Lichtstrahl 91, der auf den Photodetektor 514 gemäß Fig. 13 fällt. Der rechteckförmige holographische Gitterbereich 649 erzeugt den Beugungs-Lichtstrahl 92, der auf den Photodetektor 514 gemäß Fig. 13 fällt.
Ein Hochfrequenz-Informationssignal (ein Hochfrequenz-Vertiefungssignal), ein Fokussierungs-Fehlersignal und ein Spurführungs-Fehlersignal werden auf der Grundlage der Ausgangssignale aus den Photodetektoren 507 bis 514 erzeugt. Im einzelnen wird das Fokussierungs-Fehlersignal aus der Differenz zwischen dem Photodetektoren 509 und 512 erzeugt. Die Erzeugung des Fokussierungs-Fehlersignales verwendet ein bekanntes "spot size"- ("Punktgrößen" )- Erfassungsverfahren. Das Fokussierungs-Fehlersignal kann durch die Differenz zwischen der Summe der Ausgangssignale aus den Photodetektoren 509, 511 und 513 sowie der Summe der Ausgangssignale aus den Photodetektoren 508, 510 und 512 erzeugt werden. Das Spurführungs-Fehlersignal wird durch einen Vergleich der Phasen der Ausgangssignale aus den Photodetektoren 507 und 514 gemäß einem bekannten Phasendifferenzverfahren erzeugt. Das Hochfrequenz-Informationssignal wird durch das Summieren der Ausgangssignale aus den Photodetektoren 507 bis 514 erzeugt.
Das holographische Muster auf dem kreisförmigen Bereich 647 des holographischen optischen Elementes 61 ist derart aufgebaut, daß es die folgenden Bedingungen erfüllt. Wenn ein Lichtstrahl genau auf ein optisches Aufzeichnungsmedium Fokussiert ist, erzeugen die Beugungs-Lichtstrahlen 87 und 88, die aus dem holographischen optischen Element 61 kommen, gleich große Punkte auf der Photodetektoreinheit 51, und die Brennpunkte bezüglich der Beugungs-Lichtstrahlen 87 und 88 liegen vor bzw. hinter der Lichtaufnahmeoberfläche der Photodetektoreinheit 51.
Es sei bemerkt, daß das Fokussierungs-Fehlersignal entsprechend einem "single knife edge"- (Einzelmesser-Rand-) Verfahren erzeugt werden kann.

BESCHREIBUNG DES DRITTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 14 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel dar, das ähnlich dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 bis 11 ist, außer daß das holographische optische Übertragungselement 60 (siehe Fig. 5) durch ein holographisches optisches Reflektionselement ersetzt ist.
Eine Lichtquelle sendet einen Lichtstrahl aus, der auf einem optischen Aufzeichnungsmedium fokussiert ist. Der Lichtstrahl wird reflektiert und durch das optische Aufzeichnungsmedium gebeugt. Ein holographisches optisches Element weist geteilte Bereiche auf, die mit unterschiedlichen holographischen Mustern ausgebildet werden. Die geteilten Bereiche des holographischen optischen Elementes beugen den durch das optische Aufzeichnungsmedium reflektierten und gebeugten Lichtstrahl und erzeugen dadurch jeweils Beugungs-Lichtstrahlen. Die geteilten Bereiche des holographischen optischen Elementes liegen jeweils in Quadranten eines immaginären X-Y-Koordinatensystems. Eine X-Achse des Koordinatensystems verläuft in einer Richtung, die einer Richtung einer Vertiefungsfolge auf dem optischen Aufzeichnungsmedium entspricht, d.h. einer Tangentialrichtung des optischen Aufzeichnungsmediums. Eine Y- Achse des Koordinatensystems verläuft in einer Richtung, die einer Richtung senkrecht zu der Richtung der Vertiefungsfolge entspricht, d.h. einer Radialrichtung des optischen Aufzeichnungsmediums. Photodetektoren empfangen die durch die geteilten Bereiche des holographischen optischen Elementes erzeugten Beugungs-Lichtstrahlen und wandeln die empfangenen Beugungs-Lichtstrahlen in entsprechende elektrische Signale um. Phasen der elektrischen Signale werden verglichen, und ein Spurführungs-Fehlersignal wird auf der Grundlage eines Ergebnisses des Phasenvergleiches erzeugt.

Claims

1. Optischer Abtastkopf, der auf einem optischen Aufzeichnungsmedium (40) mit einer Vertiefungsfolge arbeitet, wobei eine Richtung der Vertiefungsfolge als eine Tangentialrich tung des optischen Aufzeichnungsmediums und eine Richtung senkrecht zu der Richtung der Vertiefungsfolge als eine Radialrichtung des optischen Aufzeichnungsmediums definiert sind, mit:

einer Lichtquelle (100), die einen Lichtstrahl aussendet,

einer Vorrichtung (80) zum Fokussieren des aus der Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahles auf dem optischen Aufzeichnungsmedium, wobei der Lichtstrahl durch das optische Aufzeichnungsmedium reflektiert und gebeugt wird, einem holographischen optischen Element (60; 61) mit ersten, zweiten, dritten und vierten aufgeteilten Bereichen (643-646; 648-651), die mit unterschiedlichen holographischen Mustern ausgebildet sind, wobei die ersten, zweiten, dritten und vierten aufgeteilten Bereiche den durch das optische Aufzeichnungsmedium reflektierten und gebeugten Lichtstrahl beugen und Beugungs-Lichtstrahlen aus den durch das optische Aufzeichnungsmedium jeweils reflektierten und gebeugten Lichtstrahl erzeugen, wobei die ersten, zweiten, dritten und vierten aufgeteilten Bereiche (643-646; 648-651) jeweils in Quadranten eines imaginären X-Y-Koordinatensystems liegen, eine X-Achse des Koordinatensystems in einer Richtung verläuft, die der Tangentialrichtung des optischen Aufzeichnungsmediums entspricht, und eine Y-Achse des Koordinatensystems in einer Richtung verläuft, die der Radialrichtung des optischen Aufzeichnungsmediums entspricht, einem ersten und einem zweiten Photodetektor (501, 507; 506; 514) zum Empfangen der durch die aufgeteilten Bereiche des holographischen optischen Elementes erzeugten gebeugten Lichtstrahlen und zum Umwandeln der empfangenen Beugungs- Lichtstrahlen in entsprechende elektrische Signale und

einer Vorrichtung (900) zum Erzeugen eines Spurführungs Fehlersignales auf der Grundlage der elektrischen Signale,

dadurch gekennzeichnet, daß

die ersten und die dritten aufgeteilten Bereiche gegenüber einander bezüglich dem Ursprung des Koordinatensystems sind, und die zweiten und vierten aufgeteilten Bereiche gegenüber einander bezüglich dem Ursprung des Koordinatensystems sind,

der erste Photodetektor (501, 507) die Beugungs-Lichtstrahlen (84, 83; 90, 89) empfängt, die durch die ersten und dritten aufgeteilten Bereiche (643, 646; 648, 651) des hob graphischen optischen Elementes erzeugt wurden, und die empfangenen Beugungs-Lichtstrahlen zu einem ersten elektrischen Signal umwandelt, das einer Resultierenden der empfangenen Beugungs-Lichtstrahlen entspricht,

der zweite Photodetektor (506, 514) die Beugungs-Licht strahlen (86, 85; 92, 91) empfängt, die durch die zweiten und vierten aufgeteilten Bereiche (644, 645; 649, 650) des hobgraphischen optischen Elementes erzeugt wurden, und die empfangenen Beugungs-Lichtstrahlen zu einem zweiten elektrischen Signal umwandelt, das einer Resultierenden der empfangenen Beugungs-Lichtstrahlen entspricht, und

die Spurführungs-Fehlersignal-Erzeugungsvorrichtung (900) Phasen der ersten und zweiten elektrischen Signale vergleicht und das Spurführungs-Fehlersignal auf der Grundlage eines Ergebnisses des Phasenvergleiches erzeugt.

2. Optischer Abtastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das holographische optische Element (60) einen weiteren Bereich (641, 642), aufweist, der mit einem vorbestimmten Muster zum Erzeugen von zwei Fokussierungsfehler-Erfassungs-Beugungs-Lichtstrahlen (82, 81) aus dem durch das optische Aufzeichnungsmedium reflektierten und gebeugten Lichtstrahl ausgebildet ist, und außerdem eine Vorrichtung (502, 505) zum Erzeugen eines Fokussierungs-Fehlersignales durch Verwendung der Fokussierungsfehler-Erfassungs-Beugungs-Lichtstrahlen bei einem "double knife edge"-Verfahren aufweist.

3. Optischer Abtastkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeteilten Bereiche (643 bis 646; 648 bis 651) rechteckförmige holographische Gitterbereiche sind, die in dem weiteren Bereich verlaufen, wobei der weitere Bereich eine kreisförmige Arbeitsoberfläche aufweist, die in zwei halbkreisförmige holographische Gitterbereiche (641, 642) aufgeteilt ist, die mit einem Muster von zueinander geneigten Linien ausgebildet sind.

4. Optischer Abtastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasholographische optische Element (61) einen weiteren Bereich (647) aufweist, der mit einem vorbestimmten Muster zum Erzeugen von zwei Fokussierungsfehler-Erfassungs- Beugungs-Lichtstrahlen (87, 88) mit unterschiedlichen Brennpunkten aus dem durch das optische Aufzeichnungsmedium reflektierten und gebeugten Lichtstrahl ausgebildet ist, und außerdem eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Fokussierungs- Fehlersignales durch Verwendung der Fokussierungsfehler-Erfassungs-Beugungs-Lichtstrahlen bei einem "spot size"-Erfassungsverfahren aufweist.

5. Optischer Abtastkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeteilten Bereiche (648 bis 651) rechteckförmige holographische Gitterbereiche sind, die in dem weiteren Bereich (647) verlaufen, wobei der weitere Bereich eine kreisförmige Arbeitsoberf läche aufweist und mit einem rhombischen Gittermuster einer ersten Gruppe von parallelen Linien und einer zweiten Gruppe von parallelen Linien ausgebildet ist, die zu den Linien der ersten Gruppe geneigt sind.