DE69317731T2

DE69317731T2 - Optischer Abtastkopf

Info

Publication number: DE69317731T2
Application number: DE69317731T
Authority: DE
Inventors: Shin-Ichi Kadowaki; Makoto Kato; Seij Nishino; Hiroaki Yamamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: KR0130041B1; US5519685A; EP0597202A1; EP0597202B1; JP3238497B2; KR940012281A; DE69317731D1; JPH06150363A

Description

[Hintergrund der Erfindung]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Abtastkopf zum Abtasten eines Objekts mit einem fokussierten Strahl, um Information, die in dem Objekt mit hoher Dichte gespeichert ist, auszulesen und insbesondere einen optischen Abtastkopf für eine optische Platte (im folgenden auch als optische Disk bezeichnet).
In dem zuvor genannten optischen Abtastkopf setzt im wesentlichen die halbe Breite &epsi; eines fokussierten Strahls die Beschränkungen für die Informationslesefunktion. Hierbei ist &epsi; durch die Wellenlänge λ, eine Lichtquelle und die numerische Apertur NA einer Objektivlinse entsprechend der folgenden Gleichung gegeben:
&epsi; = α x (λ/NA) ... (1),
wobei α eine durch die Öffnungsformen der Aperturen der Objektivlinse und die komplexe Amplitudenverteilung eines Strahls an der Apertur der Objektivlinse zu bestimmende Konstante ist.
Im allgemeinen ist die Informationsaufzeichnungsoberfläche auf einer optischen Disk durch diskrete Muster 50a, 50b, 50c, ..., die wie in Fig. 21 gezeigt in Form von Vertiefungen bzw. Pits vorliegen, gebildet. Die Strahlgröße eines Lesestrahls 50A ist durch Gleichung (1) bestimmt. Wenn demgemäß &epsi; nicht hinreichend klein im Vergleich zur Spurteilung pt ist, liest der Lesestrahl 50A auch Signale aus benachbarten Spuren aus. Ein derartiges Übersprechen verhindert nachteilhafterweise, daß ein Signal auf stabile Art und Weise genau ausgelesen wird.
Um ein derartiges Übersprechen zu unterdrücken ist ein optischer Abtastkopf, der hochdichte Information lesen kann, wie er in der japanischen Patentoffenlegungspublikation Nr. 57-58248 offenbart ist, vorgeschlagen worden. In diesem optischen Abtastkopf werden als Lesestrahlen drei Strahlen, d.h. ein erster Strahl 50A, der in der Mitte lokalisiert ist, und ein zweiter und dritter Strahl 50B und 50C, die entsprechend an beiden Seiten des ersten Strahls 50A, wie in Fig. 21 gezeigt, lokalisiert sind, verwendet. Der zweite und dritte Strahl 50B, 50C sind von dem ersten Strahl 50A durch eine Spurteilung pt in Richtungen, die unter rechten Winkeln zu den Spuren stehen, getrennt.
Der zuvor genannte optische Abtastkopf hat eine Anordnung, wie sie in Fig. 22 gezeigt ist. Insbesondere werden als Lichtquellen ein erster Halbleiterlaser 51, ein zweiter Halbleiterlaser 52 und ein dritter Halbleiterlaser 53 verwendet. Ein von dem ersten Halbleiterlaser 51 emittierter Strahl läuft durch einen ersten Strahlteiler 54, eine Koliimatorlinse 55 und einen zweiten Strahlteiler 56. Dann wird der Strahl durch eine Objektivlinse 57 fokussiert und erreicht die Informaltionsaufzeichnungsoberfläche auf einer optischen Disk 58. Ein von dem zweiten Halbleiterlaser 52 emittierter Strahl und ein von dem dritten Halbleiterlaser 53 emittierter Strahl laufen durch einen dritten Strahlteiler 59, den ersten Strahlteiler 54, die Kollimatorlinse 55 und den zweiten Strahlteiler 56. Dann werden diese Strahlen durch die Objektivlinse 57 fokussiert und erreichen die Informationsaufzeichnungsoberfläche auf der optischen Disk 58. Drei von dem ersten, zweiten und dritten Halbleiterlaser 51, 52, 53 emittierte Strahlen bilden Abbildungen mit einer vorbestimmten Positionsbeziehung auf der Informationsaufzeichnungsoberfläche auf der optischen Disk 58. Das reflektierte Licht dieser Strahlen kehrt zu den ersten bis dritten Halbleiterlasern 51, 52 bzw. 53 zurück, wo die Ausmaße bzw. Intensitäten der Strahlen, die als Signale dienen, durch Selbstkopplungseffekte der Halbleiterlaser 51, 52, 53 ausgelesen werden.
Wenn man annimmt, daß das Ausmaß an Übersprechen von jedem ersten bis dritten Strahl 50A, 50B, 50C in bezug auf benachbarte Spuren gleich k gesetzt wird, werden die Intensitäten des Signallichts SA, SB, SC, die entsprechend vom ersten bis dritten Strahl 50A, 50B, 50C erhalten werden, durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt:
SA = k S&submin;&sub1; + S&sub0; + k S&sbplus;&sub1; (2),
SB = k S&submin;&sub2; + S&submin;&sub1; + k S&sub0; (3),
SC = k S&sub0; + S&submin;&sub1; + k S&sbplus;&sub2; (4),
wobei S&submin;&sub2;, S&submin;&sub1;, S&sub0;, S&sbplus;&sub1; und S&sbplus;&sub2; die Intensitäten des Signallichts bezeichnen, die erhalten werden, wenn die Strahlen auf die Mitten der Spuren -2, -1, 0, +1 bzw. +2 einfallen. In den oben bezeichneten Gleichungen werden die Intensitäten des Signallichts von den zweiten benachbarten Spuren, die entsprechend klein sind, nicht berücksichtigt.
Aus den zuvor genannten Gleichungen (2), (3), (4) wird die folgende Gleichung als Gleichung zur operationellen Verarbeitung bzw. Operationsverarbeitung für eine Unterdrükkung eines Übersprechens erhalten:
Das Ausmaß eines Übersprechens zu dem Zeitpunkt, zu dem die Intensität eines Signallichts durch einen einzelnen Strahl ausgelesen wird, erreicht das Niveau bzw. die Größenordnung von 2k. Wenn allerdings eine Operationsverarbeitung entsprechend Gleichung (5) durchgeführt wird, kann das Ausmaß eines Übersprechens auf 2k²/(1 - 2k²), d.h. auf die Größenordnung von 2k², reduziert werden. Demgemäß kann die Spurteilung pt der aufzuzeichnenden Pits verengt werden.
Um die ersten bis dritten Strahlen 50A, 50B, 50C, die mit der oben bezeichneten Spurteilung pt voneinander beabstandet sind, genau zu fokussieren, ist es erforderlich, daß die von den drei unabhängigen ersten bis dritten Halbleiterlasern 51, 52, 53 emittierten Strahlen mit hoher Genauigkeit eingestellt werden und in einen einzigen Lichtfluß gebracht werden. Andererseits können die Strahlen, die von der optischen Disk 58 reflektiert werden und zurückkehren, da sie einander teilweise überlappen, nicht individuell zu unabhängigen Photodetektoren geleitet werden. Demgemäß werden die Signale durch Selbstkopplungseffekte der ersten bis dritten Halbleiterlaser 51, 52, 53 ausgelesen.
Wenn die Intensitäten des Signallichts ausgelesen werden, ist es schwierig, den Einfluß von Rauschen durch rückkehrendes Licht, das in den ersten bis dritten Halbleiterlasern 51, 52, 53 erzeugt wird, zu vermeiden. Dies verhindert, daß hochpräzise Signale erzielt werden, von denen jedes ein stabiles S/N-Verhältnis aufweist.
In diesem Zusammenhang ist ein Verfahren zum Auslesen der Information von benachbarten Spuren unter Verwendung von unabhängigen Photodetektoren vorgeschlagen worden, wie es in "Multi-Beam Optical Disk Drive for High Data Transfer Rate Systems", Proc. Int. Symp. on Optical Memory, 1991, S. 268-272, von R. Katayama et al. gezeigt ist. Insbesondere werden, wie in Fig. 23 gezeigt, eine ausreichende Entfernung 1 in Aufzeichnungsrichtung zwischen einem Hauptstrahl 60 und einem jeden Unterstrahl 60A, 60B vorgesehen, und ausgegebene Signale, die durch photoelektrisches konvertieren des Hauptstrahls 60 und der Unterstrahlen 60A, 60B erhalten werden, werden einer Operationsverarbeitung unter Verwendung eines adaptiven Filters unterzogen, wodurch regenerierte Signale von benachbarten Spuren sowie eine Zwischensymbolinterferenz in der Aufzeichnungsliniendichterichtung unterdrückt werden.
In dem oben beschriebenen Verfahren ist es allerdings erforderlich, die Punktpositionen des Hauptstrahls 60 und der Unterstrahlen 60A, 60B so einzustellen, daß eine Spur durch den Hauptstrahl 60 und die Unterstrahlen 60A, 60B abgetastet wird, wobei der Abstand 1 (der nicht weniger als einige Zehntel um beträgt) zwischen dem Hauptstrahl 60 und jedem Unterstrahl 60A, 60B sowohl an inneren als auch an äußeren peripheren Abschnitten einer optischen Disk genau eingehalten wird. Dies erfordert ein kompliziertes optisches System und einen komplizierten Steuermechanismus. Dies ist angesichts einer Stabilisierung und einer Miniaturisierung eines optischen Abtastkopfs nachteilhaft. Außerdem sind hier auch eine Zeitsteuerung zum Kompensieren der Zeitverzögerungen zwischen dem Hauptstrahl 60 und den Unterstrahlen 60A, 60B, sowie andere komplizierte Signalverarbeitungen erforderlich.

[Zusammenfassung der Erfindung]

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen optischen Abtastkopf zu schaffen, der ein Übersprechen von benachbarten Spuren und ein Übersprechen in der Aufzeichnungsliniendichterichtung, d.h. eine Zwischensymbolinterferenz, vermeidet.
Zur Lösung der oben bezeichneten Aufgabe verwendet ein erster optischer Abtastkopf gemäß der vorliegenden Erfindung, wie er in Anspruch 1 definiert ist, einen Hauptstrahl und einen Unterstrahl, deren entsprechende Polarisationsebenen unter einem rechten Winkel zueinander stehen. Ein Strahl ist beispielsweise in Form eines Punkts, wie er in einem normalen Airy-Muster fokussiert ist, vorgesehen, wohingegen der andere Strahl beispielsweise in Form eines Zweipeakstrahls, der symmetrisch in bezug auf die optische Achse desselben ist, ausgebildet ist. Der eine und der andere Strahl werden, auf der Pit-Oberfläche einer optischen Disk miteinander überlappend fokussiert, und der fokussierte Strahl wird, so wie er von der Pit-Oberfläche der optischen Disk reflektiert wird, in den Hauptstrahl und den Unterstrahl unter Verwendung der Tatsache, daß die Polarisationsebene des Hauptstrahls unter einem rechten Winkel zur Polarisationsebene des Unterstrahls steht, aufgeteilt. Der Hauptstrahl und der Unterstrahl, die derart voneinander getrennt sind, werden individuell durch Photodetektoren detektiert.
Insbesondere umfaßt der erste optische Abtastkopf eine erste Kohärenzlichtquelle zum Emittieren von kohärentem Licht, das als Hauptstrahl dient; eine zweite Kohärenzlichtquelle zum Emittieren eines kohärenten Lichts mit einer Polarisationsebene, die unter einem rechten Winkel zur Polarisationsebene des kohärenten Lichts, das von der ersten Kohärenzlichtquelle emittiert wird, steht; eine Phasenplatte, auf welche das von der zweiten Kohärenzlichtquelle emittierte Kohärenzlicht einfällt, zum Emittieren eines Unterstrahls, der eine Lichtintensitätsverteilung darstellt, in der Peakwerte auf wenigstens beiden Seiten des Zentrums des Unterstrahls in einer Ebene, die vertikal unter Bezug auf die optische Achse des kohärenten Lichts steht, lokalisiert sind; eine Kondensoreinrichtung zum Überlappen des von der ersten Kohärenzlichtquelle emittierten Hauptstrahls mit dem von der Phasenplatte emittierten Unterstrahl, wodurch bewirkt wird, daß der durch Überlappung resultierende bzw. resultierende überlappte Strahl auf der Informationsaufzeichnungsoberfläche einer optischen Disk fokussiert wird; eine Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen, auf die ein fokussierter Strahl, wie er von der Informationsaufzeichnungsoberfläche der optischen Disk reflektiert wird, einfällt, zum Emittieren des eingefallenen fokussierten Strahls, der in Hauptstrahl und Unterstrahl geteilt ist; eine Photodetektionseinrichtung zum individuellen Detektieren und Liefern der Lichtintensitäten des Hauptstrahls und des Unterstrahls, die von der Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen emittiert worden sind; und eine Auslesesignalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten eines Lesesignals, in dem ein Übersprechen unterdrückt ist, auf der Basis der Ausgangssignale von der Photodetektionseinrichtung.
Entsprechend dem ersten optischen Abtastkopf bildet der Hauptstrahl ein Profil in Form eines normalen scheibenförmigen Airy-Musters, wohingegen der Unterstrahl, dessen Polarisationsebene unter einem rechten Winkel zur Polarisationsebene des Hauptstrahls steht, ein Profil mit einer halben Breite zeigt, die etwas größer als die halbe Breite des Hauptstrahls in der Lichtfokusebene ist. Demgemäß wird der Unterstrahl als Strahl reflektiert, der mehr Information über benachbarte Spuren auf der Informationsaufzeichnungsoberfläche einer optischen Disk enthält.
Der fokussierte Strahl, der von der Informationsaufzeichnungsoberfläche auf der optischen Disk reflektiert worden ist, wird durch die Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen in Hauptstrahl und Unterstrahl geteilt. Dann werden die Lichtintensität des Hauptstrahls und die Lichtintensität des Unterstrahls individuell durch die Photodetektionseinrichtung detektiert.
Gemäß dem ersten optischen Abtastkopf wird die Informationsaufzeichnungsoberfläche auf der optischen Disk mit einem Strahl abgetastet, der durch Überlappen des Hauptstrahls mit dem Unterstrahl erhalten wird, wobei der Hauptstrahl eine Polarisationsebene hat, die unter einem rechten Winkel zur Polarisationsebene des Unterstrahls steht. Hierbei wird, da der Hauptstrahl Information auf der optischen Disk, in der Spuren mit hoher Dichte im wesentlichen bis zum Ausmaß der Beugungsgrenze des fokussierten Hauptstrahls angeordnet sind, ausliest, der Unterstrahl als Hilfsstrahl verwendet, der eine Übersprechkomponente enthält, die größer als die des Hauptstrahls ist. In einem Rücklaufpfad ist die Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen angeordnet, um den Strahl in den Hauptstrahl und den Unterstrahl zu teilen, und die Photodetektionseinrichtung detektiert individuell die Lichtintensität des Hauptstrahls und die Lichtintensität des Unterstrahls. Dies ermöglicht es, daß die Signalverarbeitungseinrichtung ein Informationslesesignal verarbeitet, in dem ein Übersprechen unterdrückt ist. Somit kann aus der hochdichten Informationsaufzeichnungsoberfläche der optischen Disk ein Lesesignal effektiv erhalten werden, in dem ein Übersprechen unterdrückt ist.
Die Phasenplatte bewirkt, daß der auf der optischen Diskoberfläche zu fokussierende Unterstrahl als Strahl vorliegt, der ein Zweipeakstrahlprofil hat, dessen halbe Breite größer als die des Hauptstrahls ist. Somit kann ein einfaches und stabiles optisches System erhalten werden. Demgemäß kann der erste optische Abtastkopf im Vergleich zu einem herkömmlichen Dreistrahlsystem in bezug auf die Exzentrizität einer optischen Disk leicht eingestellt werden.
Vorzugsweise ist der erste optische Abtastkopf so angeordnet, daß die erste und zweite Kohärenzlichtquelle ein paar linear polarisierter Laser sind, die so angeordnet sind, daß die Polarisationsebenen des von ihnen emittierten kohärenten Lichts unter rechten Winkeln zueinander stehen. In einer derartigen Anordnung kann kohärentes Licht, dessen Polarisationsebenen unter rechten Winkeln zueinander stehen, leicht und sicher erhalten werden. Somit kann aus der hochdichten Informationsaufzeichnungsoberfläche der optischen Disk ein Lesesignal, in dem ein Übersprechen unterdrückt ist, leicht und sicher erhalten werden.
Vorzugsweise ist der erste optische Abtastkopf so angeordnet, daß die Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen ein holographisches optisches Element (HOE) zur Polarisation ist, das ein Substrat aufweist, dessen Brechungsindex uniaxial und anisotrop ist, und wobei auf dem Substrat ein Polarisationshologramm durch eine photolithographische Technologie ausgebildet ist. In einer derartigen Anordnung kann die Photodetektionseinrichtung in einer einzelnen Ebene integriert werden, da das holographische Polarisationselement kleiner als ein Element vom Brechnungstyp, wie beispielsweise ein Wollaston-Prisma ist, und das holographische optische Element zur Polarisation im Vergleich mit einem herkömmlichen Element vom Brechungstyp, das eine Polierung erfordert, leichter mit geringeren kosten hergestellt werden kann.
Vorzugsweise ist der erste optische Abtastkopf so vorgesehen, daß die Photodetektionseinrichtung einen Hauptstrahldetektor zum Detektieren der Lichtintensität des Hauptstrahls und eine Unterstrahldetektoreinheit zum Detektieren der Lichtintensität des Unterstrahls aufweist, wobei die Unterstrahldetektoreinheit zwei Photodetektoren, die in tangentialer Richtung der Spur an dem Lesepunkt auf der optischen Disk aufgeteilt sind, aufweist, und daß dort weiter eine Fehlersignalbereitstelleinrichtung zum Bereitstellen eines differentiellen Ausgabesignals als Spurfehlersignal vorgesehen ist, das von den zwei Photodetektoren erhalten wird.
Gemäß einem zweiten optischen Abtastkopf der vorliegenden Erfindung, wie er in Anspruch 5 definiert ist, teilt eine Polarisationsphasenplatte einen von einer einzelnen Kohärenzlichtquelle emittierten Strahl in zwei Strahlen, d.h. in einen Hauptstrahl in Form eines Punkts, wie er unter einem normalen Airy-Muster fokussiert ist, und einen Zweipeakunterstrahl, der symmetrisch in bezug auf die optische Achse desselben ist, wobei diese zwei Strahlen Polarisationsebenen aufweisen, die unter rechten Winkeln zueinander stehen. Diese Strahlen werden miteinander überlappend auf der Informationsaufzeichnungsoberfläche einer optischen Disk fokussiert, und ein fokussierter Strahl, wie er von der Informationsaufzeichnungsoberfläche reflektiert wird, wird in den Hauptstrahl und den Unterstrahl unter Verwendung der Tatsache aufgeteilt, daß die Polarisationsebene des Hauptstrahls unter einem rechten Winkel zur Polarisationsebene des Unterstrahis steht. Der Hauptstrahl und der Unterstrahl, die derart voneinander getrennt sind, werden demgemäß individuell durch Photodetektoren detektiert.
Insbesondere umfaßt ein zweiter optischer Abtastkopf eine kohärenzlichtquelle zum Emittieren von kohärentem Licht, eine Polarisationsphasenplatte, auf die das kohärente Licht, das von der Kohärenzlichtquelle emittiert worden ist, einfällt, zum Emittieren eines Hauptstrahls und eines Unterstrahls, der eine Polarisationsebene aufweist, die unter einem rechten Winkel zur Polarisationsebene des Hauptstrahls steht, und der eine Lichtintensitätsverteilung mit Peakwert auf wenigstens beiden Seiten des Zentrums des Hauptstrahls zeigt; eine Fokussiereinrichtung zum Überlappen des von der Polarisationsphasenplatte ausgesendeten Hauptstahls und Unterstrahls miteinander, wodurch bewirkt wird, daß die resultierenden überlappenden Strahlen auf der Informationsaufzeichnungsoberfläche einer optischen Disk fokussiert werden; eine Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen, auf welche die fokussierten Strahlen, wie sie von der Informationsaufzeichnungsoberfläche auf der optischen Disk reflektiert werden, einfallen zum Teilen des einfallenden Strahls in Hauptstrahl und Unterstrahl; eine Photodetektionseinrichtung zum individuellen Detektieren und Bereitstellen der Lichtintensitäten des Hauptstrahls und des Unterstrahls, die von der Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen geteilt worden sind; und eine Auslesesignalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten eines Lesesignals, in dem ein Übersprechen unterdrückt ist, auf der Basis der Ausgabesignale der Photodetektionseinrichtung.
Entsprechend dem zweiten optischen Abtastkopf erzielt, wenn ein Strahl von der einzelnen Kohärenzlichtquelle durch die Polarisationsphasenplatte läuft, die Polarisationsphasen platte durch Teilung einen Hauptstrahl und einen Unterstrahl, der eine Polarisationsebene unter einem rechten Winkel zur Polarisationsebene des Hauptstrahls aufweist, und der eine Lichtintensitätsverteilung mit Peakwerten auf wenigstens beiden Seiten des Zentrums des Hauptstrahls zeigt. Demgemäß kann aus der einzelnen kohärenzlichtquelle paarweise kohärentes Licht erhalten werden, dessen entsprechende Polarisationsebenen unter rechtem Winkel zueinander stehen. Beim Lesen der Information von einer optischen Disk tasten der Hauptstrahl und der Unterstrahl, wobei sie ohne Interferenz miteinander überlappen, die Oberfläche der optischen Disk ab. Außerdem werden der Hauptstrahl und der Unterstrahl im Rücklaufweg voneinander getrennt, wodurch ermöglicht wird, daß eine Signalverarbeitung durchgefiihrt wird, bei der ein Übersprechen effektiv unterdrückt ist.
Der Hauptstrahl und der Unterstrahl werden durch Durchlaufen eines von der einzelnen Kohärenzlichtquelle emittierten Strahls durch die Polarisationsphasenplatte erzeugt. Demgemäß sind die Strahlachsen des Hauptstrahls und des Unterstrahls immer zueinander ausgerichtet und in bezug auf ihre Position nie gegeneinander verschoben. Bei einem herkömmlichen optischen Abtastkopf wird das optische System selbst kompliziert und der Einstell- und Steuermechanismus wird ebenfalls kompliziert, wenn die Signallesestrahlen mit einer Entfernung zwischen benachbarten Strahlen, die auf das Zehnfache oder mehr des Durchmessers des fokussierten Strahls eingestellt sind, detektiert werden. Weiterhin ist eine derartige Strahldetektion aufgrund der ungleichmäßigen Rotation und Exzentrizität der optischen Disk selbst und anderer Faktoren instabil. Entsprechend des zweiten optischen Abtastkopfs kann ein einfaches und stabiles optisches System erzielt werden, das gleichzeitig parallele Strahlverarbeitungen durchführen kann und das leicht eingestellt werden kann.
Vorzugsweise ist der zweite optische Abtastkopf so angeordnet, daß: die Polarisationsphasenplatte von der Kohärenzlichtquelle emittiertes kohärentes Licht in eine Lichtkomponente mit einer Polarisationsebene in einer Richtung und einer Lichtkomponente mit einer Polarisationsebene in einer anderen Richtung unter rechtem Winkel zu der obengenannten einen Richtung teilt; die Polarisationsphasenplatte als Hauptstahl die Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in der einen Richtung erzeugt; die Polarisationsphasenplatte erste und zweite Zonen hat, deren Flächen einander im wesentlichen gleich sind; die erste Zone dem Teil der Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung keine relative Phasendifferenz gibt, wobei der obengenannte Teil durch die erste Zone läuft; die zweite Zone einem Teil der Lichtkomponente mit der polarisierten Ebene in der anderen Richtung eine relative Phasendifferenz π gibt, wobei der obengenannte Teil durch die zweite Zone läuft; und die Polarisationsphasenplatte als Unterstrahl die Lichtkomponente erzeugt, die durch die erste und zweite Zone läuft.
In einer derartigen Anordnung zeigt der Hauptstrahl auf der Informationsaufzeichnungsoberfläche einer optischen Disk eine halbe Breite von der Größe der Beugungsgrenze. Aufgrund der Transmission durch die Polarisationsphasenplatte wird dem Unterstrahl bei einer 1/2 Zone der Apertur der polarisierten Phasenplatte eine relative Phasendifferenz von π gegeben. Demgemäß wird der Unterstrahl zu einem Zweipeakunterstrahl, der auf der Aufzeichnungsoberfläche einer optischen Disk eine halbe Breite zeigt, die ungefähr zweimal der Beugungsgrenze ist. Deshalb ist dies geeignet, um die Pit-Information einer optischen Disk, die durch den Hauptstrahl an den Basisabschnitten des Profils desselben aufgenommen wird, durch die Information, die durch den Unterstrahl an den Peakabschnitten des Profils desselben aufgenommen wird, auszulöschen Wenn die entsprechenden Strahlzentren miteinander ausgerichtet sind, werden der Hauptstrahl und der Unterstrahl fokussiert und tasten eine vorbestimmte Spur auf der Informationsaufzeichnungsoberfläche der optischen Disk ab. Das Übersprechverhältnis in einem Lesesignal, das durch den Unterstrahl erhalten wird, ist bemerkenswerterweise größer als das Übersprechverhältnis in einem Lesesignal, das durch den Hauptstrahl erhalten wird. Es ist deshalb vorteilhaft, daß der Unterstrahl auf den Pegel verstärkt wird, bei dem der Unterstrahl ein Übersprechen in einem Ausmaß enthält, das dem Ausmaß eines Übersprechens, das in dem Hauptstrahl enthalten ist, gleich ist, oder daß äquivalente Operationen durch elektrische Schaltkreise durchgeführt werden. Durch zur Verfügung stellen und differentielles Detektieren von Strahlen, wenn sie polarisiert und voneinander getrennt sind, so daß das Leistungsverhältnis in dem Bereich von 5:1 zu 10:1 liegt, ist es möglich, die Information auszulesen, wobei ein Übersprechen auf stabile Weise unterdrückt wird.
Vorzugsweise ist der zweite optische Abtastkopf mit der Polarisationsphasenplatte, welche die erste und zweite Zone einschließt, so angeordnet, daß sowohl die erste als auch die zweite Zone in zwei Zonen geteilt ist, so daß die zwei Zonen, die durch Teilen der ersten Zone erhalten werden, und die zwei Zonen, die durch Teilen der zweiten Zone erhalten werden, alternierend um das Zentrum der Polarisationsphasenplatte angeordnet sind. In einer derartigen Anordnung kann aus der einzelnen Kohärenzlichtquelle der Hauptstrahl und der Unterstrahl so erhalten werden, daß sie eine Lichtintensitätsverteilung mit vier Peaks aufweisen, wobei der Unterstrahl durch Schnitte, unter rechten Winkeln zueinander, von Strahlteilen gebildet wird, von denen jeder eine Lichtintensitätsverteilung mit zwei Peaks darstellt, in welcher die Peaks zu beiden Seiten des Zentrums des Hauptstrahls erscheinen. Dies unterdrückt nicht nur Übersprechen von benachbarten Spuren der optischen Disk sondern auch ein Übersprechen in der Aufzeichnungsliniendichterichtung. Es ist deshalb möglich, ein Signal auszulesen, in dem sowohl die Zwischenspurinterferenz als auch die Zwischenssymbolinterferenz unterdrückt sind.
Vorzugsweise ist der zweite optische Abtastkopf so angeordnet, daß: die Polarisationsphasenplatte als Hauptstrahl die Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in einer Richtung aus von der Kohärenzlichtquelle emittierten kohärenten Licht transimittiert, wobei diesem keine relative Phasendifferenz gegeben wird; die Polarisationsphasenplatte eine erste, zweite und dritte Zone aufweist, deren Flächen einander im wesentlichen gleich sind; die erste Zone einem Teil der Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung unter einem rechten Winkel zu der einen Richtung von dem von der Kohärenzlichtquelle emittierten kohärenten Licht eine relative Phasendifferenz von Null gibt, wobei der obengenannte Teil durch die erste Zone läuft; die zweite Zone einem Teil der Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung eine relative Phasendifferenz von π/2 gibt, wobei der obengenannte Teil durch die zweite Zone läuft; die dritte Zone einem Teil der Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung eine relative Phasendifferenz von π gibt, wobei der obengenannte Teil durch die dritte Zone läuft; und die Polarisationsphasenplatte als Unterstrahl die Lichtkomponente erzeugt, welche durch die erste, zweite und dritte Zone läuft.
In einer derartigen Anordnung werden die Teile der Lichtkomponente, die durch die zweite und dritte Zone gelaufen sind, als Unterstrahlteil emittiert, denen entsprechend die relativen Phasendifferenzen von π/2 und π in bezug auf den Teil der Lichtkomponente, der durch die erste Zone gelaufen ist, gegeben werden. Demgemäß kann ein Unterstrahl mit zwei Peaks erhalten werden. In dem Profil des Unterstrahls werden die Basisabschnitte, die sich an den Außenseiten der zwei Hauptkeulen verstärkt erstrecken, im wesentlichen monoton verstärkt, und die Höhen dieser Basisabschnitte sind im Vergleich zu den Höhen der Umkehrpunkte der Basisabschnitte des Powerspektrums der Phasen platte (in der Umgebung von 1,5 x (λf)/a in bezug auf den Radius) niedrig. Dies macht es zweckmäßig, ein Übersprechen von der zweiten Spur, die einer durch den Hauptstrahl abgetasteten Spur benachbart ist, zu unterdrücken. Es ist deshalb möglich, Information auszulesen, in der ein Übersprechen auf stabile Weise unterdrückt ist.
Vorzugsweise ist der zweite optische Abtastkopf so angeordnet, daß: die Polarisationsphasenplatte als Hauptstrahl die Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in der einen Richtung aus dem von der Kohärenzlichtquelle emittierten kohärenten Licht transmittiert, wobei diesem keine relative Phasendifferenz gegeben wird; die polarisierte Phasenplatte zwei Phasenplattenabschnitte umfaßt, von denen jeder erste, zweite und dritte Zonen aufweist, die durch parallele Zonengrenzlinien aufgeteilt sind und deren Flächen einander im wesentlichen gleich sind, wobei die zwei Phasenplattenabschnitte so angeordnet sind, daß die Zonengrenzimien des einen Phasenplattenabschnitts unter rechtem Winkel zu den Zonengrenzlinien des anderen Phasenplattenabschnitts stehen, jede erste Zone einem Teil der Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung unter rechtem Winkel zu der einen Richtung aus dem von der Kohärenzuchtquelle emittierten kohärenten Licht eine relative Phasendifferenz von Null gibt, wobei der oben bezeichnete Teil durch jede erste Zone läuft; jede zweite Zone einem Teil der Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung eine relative Phasendifferenz von π/2 gibt, wobei der oben bezeichnete Teil durch jede zweite Zone läuft; jede dritte Zone einem Teil der Lichtkomponente mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung eine relative Phasendifferenz von π gibt, wobei der oben bezeichnete Teil durch jede dritte Zone läuft; und die Polarisationsphasenplatte als Unterstrahl die Lichtkomponente transmittiert, die durch die ersten, zweiten und dritten Zonen läuft.
In einer derartigen Anordnung können aus der einzigen Kohärenzlichtquelle der Hauptstrahl und der Unterstrahl erhalten werden, der eine Lichtintensitätsverteilung mit vier Peaks zeigt, wobei der Unterstrahl durch Überlagern von Strahlteilen gebildet wird, von denen jeder eine Lichtintensitätsverteilung mit zwei Peaks zeigt, in denen die Peaks an beiden Seiten des Zentrums des Hauptstrahls erscheinen. Dies unterdrückt nicht nur Übersprechen von benachbarten Spuren der optischen Disk sondern auch ein Übersprechen in der Aufzeichnungsliniendichterichtung. Es ist deshalb möglich, ein Signal auszulesen, in dem sowohl Zwischenspurinterferenz als auch Zwischensymbolinterferenz unterdrückt sind.
Wie der erste optische Abtastkopf ist auch der zweite optische Abtastkopf vorzugsweise so vorgesehen, daß: die Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen ein holographisches Element zur Polarisierung mit einem Substrat ist, dessen Brechungsindex uniaxial und anisotrop ist, und wobei ein Polarisationsholog ramm auf dem Substrat ausgebildet ist.
Wie der erste optische Abtastkopf ist auch der zweite optische Abtastkopf vorzugsweise so vorgesehen, daß: die Photodetektionseinrichtung einen Hauptstrahldetektor zum Detektieren der Lichtintensität des Hauptstrahls und eine Unterstrahldetektoreinheit zum Detektieren der Lichtintensität des Unterstrahls aufweist; die Unterstrahldetektoreinheit zwei Photodetektoren umfaßt, die in tangentialer Richtung der Spur an dem Auslesepunkt der optischen Disk geteilt sind; und weiter eine Fehlersignalbereitstelleinrichtung zum Bereitstellen eines differentiellen Ausgangssignals als Spurfehlersignal, das von den zwei Photodetektoren erhalten wird, vorgesehen ist.

[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht der Anordnung eines optischen Abtastkopfs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine integrierte Photodetektoreinheit, die in dem optischen Abtastkopf gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 3 ist eine Schrägansicht eines polarisierenden Hologrammelements, das in dem optischen Abtastkopf gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 4(a) und (b) zeigen Muster, die auf dem polarisierenden holographischen optischen Element, das in dem optischen Abtastkopf gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, gebildet sind, wobei (a) eine Draufsicht und (b) ein Schnitt entlang der Linie b-b in (a) ist;
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die die Phasenzonen einer Phasenplatte, die in dem optischen Abtastkopf gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, darstellt;
Fig. 6 zeigt den Schnittaufbau und die Powerspektrumsprofile der Phasenplatte, die in dem optischen Abtastkopf gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht einer Auslesesignalverarbeitungseinheit, die in dem optischen Abtastkopf gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 8 stellt ein optisches System dar, das verwendet wird, wenn der optische Abtastkopf gemäß der ersten Ausführungsform bei einer mit Furchen versehenen optischen Disk vom Land-Groove-Typ verwendet wird;
Fig. 9 ist eine Draufsicht auf eine integrierte Photodetektoreinheit, die in einer ersten Modifikation des Abtastkopfs gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 10 ist eine Ansicht, die ein Informationsmuster auf einer optischen Disk vom ebenen Typ, die lediglich Pit-Reihen aufweist, zeigt;
Fig. 11(a) ist eine schematische Ansicht, die die Phasenzonen einer Phasenplatte darstellt, die in einer zweiten Modifikation des optischen Abtastkopfs gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird; und
Fig. 11(b) ist eine Ansicht, die eine schematische Verteilung eines fokussierten Strahls zeigt, der in einer Powerspektrumsebene erhalten wird, wenn die oben bezeichnete Phasenplatte verwendet wird;
Fig. 12(a) ist eine schematische Ansicht, die die Phasenzonen einer Phasenplatte darstellt, die in einer dritten Modifikation des optischen Abtastkopfs gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, und
Fig. 12(b) ist eine Ansicht einer schematischen Verteilung des fokussierten Strahls, der in der Powerspektrumsebene erhalten wird, wenn die oben bezeichnete Phasenpiatte verwendet wird;
Fig. 13(a) bis (d) sind schematische Ansichten, die die Phasenzonen von Phasenplatten darstellen, die in anderen Modifikationen des optischen Abtastkopfs gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden;
Fig. 14 ist eine schematische Ansicht der Anordnung eines optischen Abtastkopfs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ist eine schematische Ansicht, welche die Phasenzonen einer Polarisationsphasen platte darstellt, die in dem optischen Abtastkopf gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 16 ist eine schematische Schrägansicht eines polarisierenden holographischen Elements, das in dem optischen Abtastkopf gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 17 ist eine schematische Ansicht, die darstellt, wie eine Oberfläche einer optischen Disk durch einen Hauptstrahl und durch einen Unterstrahl, wenn sie miteinander überlappen, abgetastet wird, welche durch den optischen Abtastkopf gemäß der zweiten Ausführungsform gebildet werden;
Fig. 18 zeigt die Schnittstruktur und die Powerspektrumsprofile der Phasenplatte, die in dem optischen Abtastkopf gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 19(a) bis (d) sind Schnittansichten, welche die Schritte der Herstellung eines polarisierenden holographischen Elements darstellen, das in dem optischen Abtastkopf sowohl gemäß der ersten als auch der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 20 ist eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen der Tiefe einer phasenkompensierenden Furche, der Beugungseffizienz und der Transmissivität eines polarisierenden holographischen optischen Elements darstellen, das in deren Abtastkopf sowohl gemäß der ersten als auch der zweiten Ausführungsform verwendetwird;
Fig. 21 ist eine Ansicht einer schematischen Verteilung des fokussierten Strahls, welche ein Problem eines herkömmlichen optischen Abtastkopfs darstellt;
Fig. 22 ist eine schematische Ansicht der Anordnung eines herkömmlichen optischen Abtastkopfs; und
Fig. 23 ist eine Ansicht, die eine Verteilung eines fokussierten Strahls darstellt, der erhalten wird, wenn ein herkömmlicher optischer Abtastkopf bei einer mit Furchen versehenen optischen Disk vom Land-Groove-Typ verwendet wird.

[Detaillierte Beschreibung der Erfindung]

Im folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen diskutiert.
Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung eines ersten optischen Abtastkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 1 gezeigt, läuft ein linear polarisierter Strahl, der von einer ersten Kohärenzlichtquelle 1A, die einen Halbleiterlaser aufweist, emittiert wird, durch eine erste Kollimatorlinse 2A, einen polarisierenden Strahlteiler 3 und einen Strahlteiler 4A. Dann wird der Strahl durch eine Objektivlinse 5A fokussiert und bildet eine Abbildung auf der Pit- Oberfläche (Aufzeichnungsoberfläche für optische Information) einer optischen Disk 6A. Nachdem die Abbildung gebildet worden ist, wird der Strahl von der Pit-Oberfläche reflektiert und läuft auf einem Rücklaufweg durch die Objektivlinse 5A, den Strahlteiler 4A und ein polarisierendes holographisches optisches Element 7A. Dann werden die Strahlteile, die aus dem polarisierenden holographischen optischen Element 7A austreten, durch eine zweite Kollimatorlinse 2B fokussiert und treffen auf eine integrierte Photodetektoreinheit 8, die neun Photodetektoren umfaßt. In Fig. 1 ist ein Stellglied 5a zur Steuerung der Objektivlinse 5A vorgesehen.
Durch die Funktionsweise des holographischen optischen Elements zum Erreichen eines Punktgrößendetektions(SSD)-Verfahrens und eines Push-Pull-Verfahrens zum Detektieren eines Fokusfehlersignals und eines Spurfehlersignals (siehe offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 50-78341, offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 62-251025, offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 62-251026 und USP 4,929,823) werden die Strahlteile, welche die integrierte Photodetektoreinheit 8 erreicht haben, durch acht Photodetektoren 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 89, 8h, 8i, die sich von dem Photodetektor 8a, der in der optischen Achse der integrierten Photodetektoreinheit 8 lokalisiert ist (Fig. 2 zeigt die Details) unterscheiden, detektiert.
Fig. 3 zeigt die Details des polarisierenden holographischen optischen Elements 7A. Dieses polarisierende holographische optische Element 7A ist ein holographisches optisches Element, dessen Brechungsindex anisotrop ist und es wird unter Verwendung eines Protonenaustausches, bei dem Lithium Li in einem Substrat 7a durch Wasserstoff H ersetzt wird, verarbeitet, wobei das Substrat 7a einen Kristall aus Lithiumniobat (LiNbO&sub3;) umfaßt und einen Brechungsindex aufweist, der uniaxial und anisotrop ist. Wie in Fig. 3 gezeigt, stellt, wenn die protonenausgetauschten Zonen 7b in einem Gittermuster auf dem Substrat 7a des X-geschnittenen LiNbO&sub3; unter Verwendung einer photolithographischen Technologie gebildet werden, das polarisierende holographische optische Element ein (0, π)-Typ-Phasengitter für eine polarisierte Komponente mit einer Polarisationsebene in Y-Richtung dar (im folgenden als ordentliches Licht bezeichnet), und stellt ein uniformes transparentes Substrat für eine polarisierte Komponente mit einer Polarisationsebene in Z-Richtung dar (im folgenden als außerordentliches Licht bezeichnet). Der Strahl von der ersten Kohärenzlichtquelle 1A in Fig. 1 entspricht dem ordentlichen Licht (in Fig. 1 durch ) und wird durch das polarisierende holographische optische Element 7A gebeugt.
Fig. 4(a) und (b) zeigen ein Beispiel von Mustern, die auf dem polarisierenden holographischen optischen Element 7A ausgebildet sind. Fig. 4(a) zeigt konzeptionell Gittermuster auf einer außeraxialen Fresnel-Zonen platte zur Fokusierfehlersignaldetektion, wobei die Gittermuster die protonenausgetauschten 7b und die nicht-ausgetauschten Zonen 7c, die auf dem Substrat 7a aus Lithiumniobat gebildet sind, aufweisen. Außerdem zeigt Fig. 4(a) konzeptionell Gittermuster 7d, 7e zum Detektieren eines Spurfehlersignals (in welchem die protonenausgetauschten Zonen und nicht-ausgetauschten Zonen alternierend auf ähnliche Weise wie in den zuerst genannten Gittermustern gebildet sind). Fig. 4(b) zeigt schematisch die Schnittstruktur des polarisierenden holographischen optischen Elements 7A, entlang der Linie b-b in Fig. 4(a).
Zur Beugung des ordentlichen Lichts mit maximaler Effizienz, wobei das außerordentliche Licht nicht gebeugt wird, sollte die Dicke d&sub3; jeder protonenausgetauschten Zone und die Tiefe d&sub2; jeder phasen kompensierenden Furche (die später zu diskutieren sind) die folgenden Gleichungen erfüllen:
(2π/λ) {Δno × d&sub3; + (1-n&sub0;) × d&sub2; } = -π ... (7)
(2π/λ) {Δne × d&sub3; + (1-ne) × d&sub2; } = 0 ... (8)
wobei λ die Wellenlänge des einfallenden Lichts ist; Δno ein Abfall im Brechungsindex des ordentlichen Lichts aufgrund des Protonenaustausch ist; und Δne ein Anwachsen im Brechungsindex des außerordentlichen Lichts aufgrund des Protonenaustausch ist. (Tabelle 1)
Tabelle 1 zeigt ein Beispiel von Daten, betreffend den Brechungsindex des Substrats 7a des Lithiumniobats und die Änderungen im Brechungsindex aufgrund des Protonenaustauschs.
Wie in Fig. 1 gezeigt, läuft ein von einer zweiten Kohärenzlichtquelle 1B, die einen Haibleiterlaser aufweist, emittierter polarisierter Strahl durch eine dritte Kollimatorlinse 2C, eine Phasenplatte 9 mit zwei Phasenzonen vom (0, π)-Typ, wie sie im Detail in Fig. 6 gezeigt wird, den polarisierenden Strahlteiler 3 und den Strahlteiler 4A. Dann wird der Strahl durch die Objektivlinse 5A fokussiert und bildet auf der Pit-Oberfläche der optischen Disk 6A eine Abbildung aus. Nachdem die Abbildung ausgebildet worden ist, wird der Strahl von der Pit-Oberfläche reflektiert und läuft auf einem Rücklaufweg durch die Objektivlinse 5A, den Strahlteiler 4A und das polarisierende holographische optische Element 7A. Dann werden die Strahlteile, die aus dem polarisierenden holographischen optischen Element 7A austreten durch die zweite Kollimatorlinse 2B fokussiert und erreichen die integrierte Photodetektoreinheit 8.
Die Polarisationsebene des Strahls, der von der zweiten Kohärenzlichtquelle 1B emittiert wird, steht unter rechtem Winkel zur Polarisationsebene des Strahls, der von der ersten Kohärenzlichtquelle 1A emittiert wird. Insbesondere wird, wenn der Strahl von der ersten Kohärenzlichtquelle 1A als ordentliches Licht unter Bezug auf die kristallographischen Achsen des Substrats 7a des polarisierenden holographischen optischen Elements 7A angesehen wird, der Strahl von der zweiten Kohärenzlichtquelle 1B als außerordentliches Licht angesehen.
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, welche die Powerspektrumsprofile der Phasenpiatte 9 darstellen. Ein transparentes Substrat mit einem Brechungsindex n (beispielsweise ist n von Kieseiglas ungefähr 1,45) für eine Wellenlänge von λ = 780 nm, weist eine Stufendifferenz d&sub1; auf, und es wird nun angenommen, daß die folgende Gleichung erfüllt ist:
(1-n) x d&sub1; = λ/2
Aus Gründen der Bequemlichkeit wird ein eindimensionales Modell als Beispiel gezeigt. Wenn die Phasen platte 9 mit einer Aperturbreite 2a durch kollimierte Arten von Licht, wobei jedes eine Wellenlänge λ aufweist, beleuchtet wird, wird eine komplexe Amplitudenverteilung u (ξ), die in der Brennebene der Objektivlinse 5A erhalten wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
In der obengenannten Gleichung ist sincx gleich (sinx)/x, und f ist die Brennweite der Objektivlinse 5A.
Dann wird das Powerspektrum aus der folgenden Gleichung erhalten:
I (ξ) = u (ξ) ² ... (11)
In Fig. 6 zeigen eine lang- und zwei kurz-gestrichelte Linien 21 sinc [(2π/λf) x (a/λ) x ξ], eine gestrichelte Linie 22 zeigt als Referenz sin [(2π/λf) x (a/λ) x ξ], eine feinausgezogene Linie 23 zeigt das Termprodukt von sinc [(2π/λf) x (a/λ) x ξ] und sin [(2π/λf) x (a/λ) x ξ], und eine stark ausgezogene Linie 24 zeigt I(ξ) gemäß Gleichung (11). Eine lang- und kurz-gestrichelte Linie 25 zeigt zum Vergleich das Profil eines fokussierten Strahls, der durch die Öffnungsbreite 2a der Phasenplatte beugungsbeschränkt ist (der Peakwert ist in einer optionalen Skala dargestellt).
Wie aus Fig. 6 offensichtlich, ist die halbe Breite des Zweipeakstrahls 24, wenn er nach Durchlauf durch die Phasenplatte 9 fokussiert wird, ungefähr zweimal soweit ausgedehnt wie die halbe Breite des fokussierten Strahls 25 der Beugungsgrenze. Demgemäß ist sofort offensichtlich, daß der Zweipeakstrahl 24 effektiv als Unterstrahl dient, der ein Übersprechen unterdrücken kann, das zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, zu dem der fokussierte Strahl als Hauptstrahl zum Lesen von Information verwendet wird.
Vorzugsweise ist die Phasenplatte in einer Richtung angeordnet, derart, daß eine Phasengrenzlinie 9a derselben parallel mit der tangentialen Richtung der Spur an dem Auslesepunkt auf der optischen Disk 6A vorliegt. In einer derartigen Anordnung tastet der Zweipeakstrahl 24 als Unterstrahl die Spuren, die der Spur, die durch den fokussierten Strahl 25, der als Hauptstrahl dient, abgetastet werden, benachbart sind, während die Positionsbeziehung, nämlich daß die Peaks des Zweipeakstrahls 24 mit den Basisabschnitt des fokussierten Strahls überlappen, beibehalten wird. Somit kann ein Zwischenspurübersprechen unterdrückt werden.
Alternativ kann die Phasenplatte 9 so angeordnet werden, daß die Phasengrenzlinie 9a derselben unter einem rechten Winkel zur tangentialen Richtung der Spur an dem Auslesepunkt auf der optischen Disk 6A steht. Eine derartige Anordnung ist geeignet, um ein Übersprechen einer Zwischensymbolinterferenz in der Aufzeichnungsliniendichterichtung zu unterdrücken. In diesem Fall können der Hauptstrahl und der Unterstrahl gleichzeitig ohne Zeitverzögerung detektiert werden. Demgemäß kann das Ziel einer Unterdrückung des Übersprechens durch eine einfache Operationsverarbeitung, wie in Fig. 7 gezeigt, erzielt werden.
In Fig. 7 ist eine erste Verstärkungsschaltung 26A, eine zweite Verstärkungsschaltung 26B und eine Differentialoperationsschaltung 27 gezeigt. Eine Ausgabe Sa des Photodetektors 8a der integrierten Photodetektoreinheit 8, die den Unterstrahl empfangen hat, tritt in die zweite Verstärkungsschaltung 26B ein, und die Gesamtsumme S&sub4; der Ausgangssignale der Photodetektoren 8b, 8c, 8d, 8f, 8g, 8h der integrierten Photodetektoreinheit 8, die den Hauptstrahl empfangen hat, wird in die erste Verstärkungsschaltung 26A eingegeben. Die Verstärkungsfaktoren G&sub1;, G&sub2; der ersten und zweiten Verstärkungsschaltungen 26A, 26B können so eingestellt werden, daß eine Übersprechkomponente in einer Ausgabe S&sub5; von der Differentialoperationsschaltung 27 minimiert wird. Wenn beispielsweise das Verhältnis zwischen (i) einer Übersprechkomponente in der Gesamtsumme S&sub4; der Ausgangssignale der Photodetektoren 8b, 8c, 8d, 8f, 8g, 8h, welche den Hauptstrahl empfangen haben, und (ii) eine Signalkomponente in der Ausgabe Sa des Photodetektors 8a, der den Unterstrahl empfangen hat, auf 0,1:1,0 eingestellt werden, wobei die Signalkomponente mit der Übersprechkomponente in der Gesamtsumme S&sub4; in den oben bezeichneten Ausgangssignal identisch ist, kann das Verhältnis des Verstärkungsfaktors G&sub1; der ersten Verstärkungsschaltung 26A zum Verstärkungsfaktor G&sub2; der zweiten Verstärkungsschaltung 26B auf 1:0,1 eingestellt werden.
Voranstehend ist ein Verfahren zum Unterdrücken eines Übersprechens durch eine Differentialoperationsschaltung 27 mit einer einfachen Anordnung diskutiert worden. Es ist allerdings selbstverständlich, daß eine Mehrzahl von Verzögerungsschaltungen und Speicherschaltungen so angeordnet werden können, daß eine mehrstufige Signalverarbeitung durchgeführt wird, so daß eine Übersprechkomponente weiter unterdrückt werden kann und die Wellenformen entzerrt werden können. Außerdem kann ein weit verbreiteter Transversalfilter (siehe das Dokument von R. Katayama et al., das oben angegeben worden ist) bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Der erste optische Abtastkopf wird für eine mit Furchen versehene optische Disk vom Land-Groove-Typ verwendet, in der eine Information mit hoher Dichte leicht aufgezeichnet werden kann, wie in Fig. 8 gezeigt. Wenn als Designbeispiel eine mit Furchen versehene optische Disk verwendet wird, in der die Land-(Groove)-Teilung auf 1,6 um eingestellt wird, wie sie in einer normalen Disk eingestellt wird, kann ein Spurfehlersignal durch ein Push-Pull-Verfahren ausreichend detektiert werden. In Fig. 8 sind ein Strahlpunkt 30 eines Hauptstrahls und Strahlpunkte 31A, 31B eines Unterstrahls 33, der durch die Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen 7 zu trennen ist, gezeigt.
Fig. 9 zeigt eine erste Modifikation des ersten optischen Abtastkopfs. In der ersten Modifikation ist der Photodetektor 8a in der integrierten Photodetektoreinheit 8 in Y-Richtung (parallel zur tangentialen Richtung der Spur an dem Auslesepunkt) in zwei Photodetektoren, d.h. einen ersten Photodetektor 8aa und einen zweiten Photodetektor 8ab geteilt. Mit einer derartigen Anordnung können die Ausgabesignale Saa, Sab des ersten und zweiten Photodetektors 8aa, 8ab einer Operationsverarbeitung unterzogen werden, um ein Übersprechen mit höherer Präzision zu unterdrücken. Das heißt, es kann eine Operation ähnlich zu der durch einen in Zusammenhang mit Fig. 23 diskutierten, adaptiven digitalen Filter durchgeführt werden.
Wenn ein Vierpeakstrahl, wie in Fig. 11 gezeigt, der später diskutiert wird, verwendet wird, kann Information außerdem mit hoher Präzision unter Verwendung eines viergeteilten Photodetektors ausgelesen werden. In einer derartigen Anordnung ist es im Gegensatz zu der Anordnung in Fig. 23 nicht erforderlich, Zeitverzögerungen zwischen den drei Strahlen zu kompensieren. Außerdem können differentielle Ausgaben der zweioder viergeteilten Photodetektoren verwendet werden, um ein Spurfehlersignal aus dem Unterstrahl zu ermitteln. In einer derartigen Anordnung, wobei kein Einfluß eines Fokusierfehlers durch den Hauptstrahl vorliegt, kann ein Spurfehlersignal erhalten werden, das eine stabile Spursteuerung sicherstellt. Im allgemeinen wird es schwierig, ein Spurfehlersignal stabil zu detektieren, wenn die Entfernung zwischen benachbarten Spuren enger wird. Allerdings verwendet der erste optische Abtastkopf das Merkmal eines Zweioder Vierpeakstrahlmusters zur Spursteuerung durch den Unterstrahl. Somit kann Information auf stabile Weise ausgelesen werden, sogar von einer optischen Disk, in der die Entfernung zwischen benachbarten Spuren eng ist.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel eines Informationsmusters einer optischen Disk 6A, die nicht vom Land-Groove-Typ ist, sondern vom ebenen Typ, der lediglich durch Pit-Reihen gekennzeichnet ist. Für eine optische Disk 6A mit einer Spurteilung p und einer Pit-Breite w von ungefähr (1/4) x p, wie in Fig. 10 gezeigt, kann, wenn eine Differenz zwischen Signalen, die von den zweigeteilten ersten und zweiten Photodetektoren 8aa, 8ab, wie in Fig. 9 gezeigt, geliefert werden, berechnet wird, die Detektion eines Spurfehlersignals, die als Dreistrahlverfahren bekannt ist, durch den Unterstrahl auf stabile Weise bewirkt werden.
Der Unterstrahl, dessen Polarisationsebene unter einem rechten Winkel zur Polarisationsebene des Hauptstrahls steht, tastet die optische Disk 6A ab, wobei das Zentrum des Unterstrahls immer mit dem Zentrum des Hauptstrahls auf der Pit-Oberfläche der optischen Disk 6A ausgerichtet ist. In einem Rücklaufweg wird, wenn der Unterstrahl auf das polarisierende holographische optische Element 7A einfällt, der Unterstrahl nicht gebeugt, sondern läuft, als Unterstrahl 34 durch das polarisierende holographische optische Element 7A, wobei er wie in Fig. 8 gezeigt, polarisiert und getrennt wird. Dann wird der Unterstrahl 34 auf dem Photodetektor 8a der integrierten Photodetektoreinheit 8 (siehe Fig. 2) fokussiert und von diesem detektiert.
Demgemäß kann ein Übersprechen durch Subtrahieren einer Ausgabe von dem Anschluß Sa von der Gesamtsumme der Ausgaben von den acht Anschlüssen Sb bis Si der integrierten Photodetektoreinheit 8, die in Fig. 2 gezeigt ist, unterdrückt werden. In Fig. 6 ist das Profil gezeigt, wobei das Verhältnis des Peakwerts der Strahlleistung des Hauptstrahls zu dem Peakwert der Strahlleistung des Unterstrahls auf ungefähr 4:1 eingestellt ist. Außerdem kann ein derartiges Verhältnis auf ungefähr 10:1 zum Auslesen einer optischen Disk mit doppelter Dichte, wie in Fig. 8 gezeigt, eingestellt werden.
Es ist selbstverständlich, daß das System unter optimalen Übersprech-Unterdrückungsbedingungen durch Verwendung einer Verstärkung und Dämpfung in einer elektrischen Schaltung aufgebaut werden kann. Ähnliche Effekte können auch durch Einstellen des Ausgabeverhältnisses zwischen der ersten Kohärenzlichtquelle 1A und der zweiten Kohärenzlichtquelle 1B erzeugt werden.
Fig. 11(a) zeigt schematisch eine Phasenplatte 9B, die in einer zweiten Modifikation des ersten optischen Abtastkopfs verwendet wird. Die Phasenplatte 9B hat Phasenzonen 9b, 9c, die in vier Zonen um das Zentrum derselben eingeteilt sind. Fig. 11(b) zeigt schematisch eine Verteilung eines fokussierten Strahls, der in der Powerspektrumsebene erhalten wird, wenn die Phasenplatte 9B der zweiten Modifikation verwendet wird.
Durch Verwendung dieser Phasenplatte 9B kann ein fokussierter Vierpeakstrahl erhalten werden, so daß Übersprechkomponenten sowohl einer Zwischenspurinterferenz als auch einer Zwischensymbolinterferenz, die erzeugt werden, wenn der Hauptstrahl die Pit-Oberfläche der optischen Disk 6A abtastet, gleichzeitig und parallel ausgelöscht werden können.
Fig. 12(a) zeigt schematisch eine Phasenplatte 9C, die in einer dritten Modifikation des ersten optischen Abtastkopfs verwendet wird. Die Phasenplatte 9C hat Phasenzonen 9d, 9e, die durch parallele Zonengrenzlinien in drei Zonen eingeteilt sind, deren Flächen einander im wesentlichen gleich sind. Fig. 12(b) zeigt ein Strahlprofil 28 (ξ ist nicht kleiner als 0) in der Brennebene eines Objektivlinsensystems mit einer rechteckigen Öffnung 2a, wenn die Phasenplatte 9C der dritten Modifikation verwendet wird.
Fig. 13(a) bis (d) zeigt schematisch Phasenplatten 9D, 9E, 9F, 9G, die in anderen Modifikationen des ersten optischen Abtastkopfs verwendet werden. Wenn die Teilungszahl von 2 auf 4 erhöht wird, werden die Peakpositionen des Unterstrahls weiter von der optischen Achse getrennt vorgesehen.
In jedem ersten optischen Abtastkopf und den Modifikationen desselben, die zuvor genannt worden sind, umfaßt die Phasenplatte einen rechtwinkligen Abschnitt, es können allerdings eine Phasenplatte mit einem sinuswellenförmigen oder dreieckswellenförmigen Schnitt verwendet werden. Außerdem können ein Beugungselement oder eine Phasenpiatte mit einer Amplitudenverteilung verwendet werden.
Fig. 14 zeigt schematisch die Anordnung eines zweiten optischen Abtastkopfs gemäß der vorliegenden Erfindung. In dem zweiten optischen Abtastkopf ist das optische System vom ersten optischen Abtastkopf vereinfacht, um die Anzahl der Komponentenelemente zu verringern.
Wie in Fig. 14 gezeigt, läuft ein von einer Kohärenzlichtquelle 1C, die einen Halbleiterlaser umfaßt, emittierter Strahl durch eine polarisierende Phasenplatte 10, die höchstens mehrere Phasenzonen aufweist, die auf einem Substrat gebildet sind, deren Brechungsindex uniaxial und anisotrop ist (Details hiervon sind in Fig. 15 gezeigt). Dann läuft der Strahl durch eine Kollimatorlinse 2D und einen Strahlteiler 4B. Dann wird der Strahl durch eine Objektivlinse 5B fokussiert und bildet eine Abbildung auf der Pit-Oberfläche einer optischen Disk 6B. In Fig. 14 ist ein Einstellelement 5b zur Steuerung der Objektivlinse 5B vorgesehen.
Eine polarisierte Komponente des Strahls, der von der Kohärenzlichtquelle 1C emittiert worden ist, wird so eingestellt, daß sie in bezug auf ein Substrat eines polarisierenden holographischen optischen Elements 7B (das im Detail in Fig. 16 gezeigt ist), durch welches der Strahl auf einem Rücklaufweg läuft, in einem vorbestimmten Leistungsverhältnis ordentliches Licht (dargestellt durch O) und außerordentliches Licht (dargestellt durch einen breiten Pfeil) enthält. Der von der Kohärenzlichtquelle 1C emittierte Strahl bildet zwei Wellenflächen W&sub1;, W&sub2;, deren Polarisationsebenen voneinander durch die polarisierende Phasenplatte 10 getrennt werden.
Phasengrenzen werden beispielsweise in einer Z-Achsenrichtung des LiNbO&sub3; so gebildet, daß die polarisierende Phasenplatte 10 lediglich als flache Platte wirkt, durch die die ordentliche Lichtkomponente gleichmäßig hindurchläuft (siehe Fig. 15).
In der folgenden Beschreibung wird eine Komponente mit der Wellenfläche W&sub1;, die nicht durch die polarisierende Phasenplatte 10 geändert wird und durch diese gleichmäßig läuft, als Hauptstrahl bezeichnet, und eine Komponente mit der Wellenfläche W&sub2;, deren Polarisationsebene unter einem rechten Winkel zur Wellenoberfläche W&sub1; steht, wird als Unterstrahl bezeichnet. Wie in Fig. 17 gezeigt, bildet der Hauptstrahl in einem Vorwärtsstrahl auf der Pit-Oberfläche einer optischen Disk 6B ein Strahlprofil 34 aus, das eine Beugungsgrenze darstellt, während der Unterstrahl in dem Vorwärtsstrahl ein Strahlprofil mit zwei Peaks 35A, 35B ausbildet, deren Peakzentren komzident mit dem Zentrum des Strahlproflls 34 des Hauptstrahls lokalisiert sind. In Fig. 17 sind ein Strahlpunkt 36 des Hauptstrahls und Strahlpunkte 37A, 37B des Unterstrahls gezeigt. In Fig. 17 ist das Verhältnis des Peakwerts des Hauptstrahls zu dem Peakwert des Unterstrahls auf 10:1 eingestellt. Um ein Übersprechen unter einem differentiellen Betrieb zwischen Signalen, die durch den Hauptstrahl und den Unterstrahl ausgelesen werden, zu minimieren, ist es bevorzugt, das Intensitätsverhältnis zwischen dem Hauptstrahl und dem Unterstrahl einzustellen. Alternativ können auch Vorkehrungen zur Minimierung eines Übersprechens dahingehend getroffen werden, daß eine Operationsverarbeitung durch eine elektrische Schaltung nach den Ausgabeanschlüssen der Photodetektoren durchgeführt wird.
Fig. 18 zeigt den schematischen Schnittaufbau und die Powerspektrumsprofile der polarisierten Phasenplatte 10, die in dem zweiten Abtastkopf verwendet wird. in Fig. 18 sind protonenausgetauschte Zonen 10b, 10c so angeordnet, daß dem außerordentlichen Licht relative Phasendifferenzen von π/2 und π zugefügt werden, wohingegen dem ordentlichen Licht keine relative Phasendifferenz zugefügt wird, wobei die Zone 10a als Referenz dient. Wenn die Wirkung der polarisierenden Phasenplatte 10 für das außerordentliche Licht mit einem eindimensionalen Modell analysiert wird, das als Beispiel ähnlich der Beschreibung, die im Zusammenhang mit Fig. 2 gemacht worden ist, angenommen wird, ist es offensichtlich, daß das folgende Zweipeakstrahlprofil erhalten wird. Zuerst wird das Fourier-Spektrum durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Demgemäß wird das Powerspektrum durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
In Fig. 18 ist ein Zweipeakstrahlprofil 35A und 35B ein Powerspektrum, das der Gleichung (13) entspricht. Ein Profil mit einer lang-kurzgestrichelten Linie 38 zeigt den Term sinc² ((2π/λf) x (a/3) x ξ) in Gleichung (13). Außerdem zeigt ein Profil mit einer langkurzgestrichelten Linie 39 den Term [3 + 4 cos ((2π/λf) x (2/3) x a x ξ - π/2) + 2 cos ((2π/λf) x (4/3) x a x ξ - π)] in Gleichung (13). Ein Profil mit einer gestrichelten Linie 40 zeigt den Term 4 cos ((2π/λf) x (2/3) x a x ξ - π/2) in Gleichung (13). Ein Profil mit einer gestrichelten Linie 41 zeigt den Term ((2π/λf) x (4/3) x a x ξ - π) in Gleichung (13).
Durch Anordnen von höchstens mehreren Phasenzonen in der Apertur hat das Powerspektrum eines Strahls, der durch die polarisierende Phasenplatte 10 läuft, eine halbe Breite (welche auch immer die größere ist), die größer als die des beugungsbeschränkten Profils eines gleichförmigen Strahls mit demselben Strahldurchmesser ist, und deshalb kann ein Strahl gebildet werden, dessen Intensitätsverteilung auf der Achse im wesentlichen in der Nähe von Null liegt.
Alternativ zu dem oben erwähnten optischen Abtastkopf ist es möglich, einen Unterstrahl zu bilden, der geeignet ist, um ein Übersprechen durch Kombination von Strahlen, die vorangegangen diskutiert und gezeigt worden sind, zu unterdrücken, und eine unterschiedliche Phasenplatte kann verwendet werden. Beispielsweise kann die in Fig. 5 oder 11 gezeigte Anordnung als polarisierende Phasenpiatte verwendet werden.
Da eine kreisförmige Öffnung in einem herkömmlichen optischen System verwendet wird, sollte die sinc-Funktion durch eine Bessel-Funktion ersetzt werden. Da allerdings die Wirkung der Unterdrückung eines Übersprechens nicht geändert wird, sogar wenn eine Bessel-Funktion verwendet wird, wäre keine weitere Beschreibung erforderlich.
Aus Gründen der Bequemlichkeit ist die Beschreibung der Anordnung des zweiten optischen Abtastkopfs unter der Annahme durchgeführt worden, daß die Intensitätsverteilung eines von der Kohärenzlichtquelle IC emittierten Strahls ein Profil zeigt, das rotationssymmetrisch in bezug auf die optische Achse ist (beispielsweise eine Gauss-Verteilung). In einem Halbleiterlaser wird allerdings tatsächlich ein elliptischer Strahl aufgrund der Struktur der aktiven Schicht oder dergleichen emittiert. Demgemäß wird auch, wenn der Halbleiterlaser so eingestellt wird, daß er sich um die optische Achse dreht, der fokussierte Punkt (der elliptisch ist, falls der Punkt durch den Hauptstrahl gebildet wird) auf der Oberfläche einer optischen Disk ebenfalls nachteilhafterweise gedreht. Demgemäß ist vorzugsweise ein strahlformendes optisches System zwischen die Kohärenzlichtquelle IC und den Strahlteiler 4B in Fig. 14 zu setzen, um somit die Asymmetrie des Strahlprofils zu korrigieren.
Alternativ kann die Phasengrenze der polarisierenden Phasen platte 10 an einer Position, die durch einen zuvor bestimmten Winkel unter Bezug auf die X-Achse gedreht worden ist, anstelle eines Drehens der Kohärenzlichtquelle 1C gebildet werden. In einem solchen Fall kann das Ziel der vorliegenden Erfindung durch bloßes Feineinstellen der Drehung der polarisierenden Phasenplatte 10 oder der Kohärenzlichtquelle 1C erzielt werden. Somit kann die obengenannte Aufgabe gelöst werden.
In einer anderen Modifikation des zweiten optischen Abtastkopfs kann ein zirkular polarisierter Laser verwendet werden oder eine 1/2-Wellenlängenplatte kann stromabwärts in bezug auf die Laufrichtung eines linear polarisierten Lasersstrahls angeordnet werden. In einer derartigen Anordnung kann das Erfordernis eines von der Kohärenzlichtquelle 1C emittierten Strahls vermieden werden.
In der folgenden Beschreibung wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Trennelements für polarisierte Strahlen auf einem Substrat, dessen Brechungsindex uniaxial und anisotrop ist, diskutiert.
Das polarisierende holographische optische Element desselben Typs betreffend offenbart die USP Nr. 5,062,098 ein Beispiel einer Anwendung desselben, und demgemäß kann eine anisotrope Polarisierung eines anderen Substratmaterials, wie beispielsweise einer Flüssigkristalleinrichtung verwendet werden.
Das zum Herstellen des polarisierenden holographischen optischen Elements im zweiten optischen Abtastkopf verwendete Verfahren ist weiterhin angesichts der Produktionsgenauigkeit und der Kosten hervorragend, wie im folgenden diskutiert wird. Insbesondere führt ein Element, in dem LN einem Protonenaustausch unterzogen worden ist, zu außerordentlichem Licht, das große Variationen des Brechungsindexes (Δne) in den protonenausgetauschten Zonen zeigt, wie in Tabelle 1 gezeigt. Demgemäß dient das Element für das außerordentliche Licht als Beugungsgitter vom Phasentyp, deren Beugungseffekt groß ist. Außerdem bewirkt das Element, daß ordentliches Licht eine geringe Differenz im Brechungsindex (Δno) in den protonenausgetauschten Zonen zeigt. Somit führt das Beugungsgitter mit LN, das einem Protonenaustausch unterzogen worden ist, zu ordentlichem Licht und außerordentlichem Licht, das gleichzeitig Variationen des Brechungsindexes zeigt. Demgemäß kann die obengenannte Trennungsfunktion für polarisierte Strahlen nicht vollkommen erzielt werden, weshalb es erforderlich ist, eine Phasenkompensation hinzuzufügen. In einem herkömmlichen Verfahren (A. Ohba et al., Jap. J. Appl. Phys., 28 (1989) 359) werden dielektrische Filme auf den protonenausgetauschten Zonen gebildet, um eine Phasendifferenz, die im ordentlichen Licht erzeugt wird, zu kompensieren. Dies erfordert nicht nur bei der Herstellung eines polarisierenden holographischen optischen Elements die Schritte eines Aufbringens und Musterns von dielektrischen Filmen, sondern führt auch zu dem Problem einer Positionierung mit hoher Genauigkeit.
Wie bereits in Fig. 3 gezeigt, werden in dem Trennelement für polarisierte Strahlen in dem optischen Abtastkopf gemäß der vorliegenden Erfindung die protonenausgetauschen Zonen 7b in Form von Gittern auf der Oberfläche des LN-Substrats (X-Platte) gebildet, wodurch ein Beugungsgitter gebildet wird, das anisotrop für polarisiertes Licht ist. In einer derartigen Anordnung werden, als Verfahren zur Phasenkompensation, lediglich die protonenausgetauschten Zonen 7b als Phasenkompensationsfurchen im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren geätzt, und eine Phasendifferenz zwischen außerordentlichem Licht, das entsprechend durch die protonenausgetauschten Zonen 7b und nicht-ausgetauschten Zonen 7c läuft, wird subtrahiert. Das heißt, die Phasenkompensationsfurchen führen zu einem Brechungsindex von 1 (= der Brechungsindex von Luft), der kleiner als der des Substrats ist (ordentliches Licht: 1-no, außerordentliches Licht: 1-ne). Demgemäß wird ein Anwachsen des Brechungsindex für das außerordentliche Licht (Δne) aufgrund des Protonenaustausch ausgelöscht wird und die Phasendifferenz eliminiert wird, ein Abfallen des Brechungsindex für das ordentliche Licht durch die Phasenkompensationsfurchen zum Abfallen des Brechungsindex (Δno) für das ordentliche Licht aufgrund des Protonenaustausch addiert, so daß die Phasendifferenz invers erhöht wird. Die Bedingungen, unter denen das ordentliche Licht mit maximaler Effizienz gebeugt wird und das außerordentliche Licht nicht gebeugt wird, sind durch die Gleichungen (7) und (8), die obengenannt worden sind, gegeben.
Fig. 19 zeigt die Schritte einer Herstellung des polarisierenden holographischen optischen Elements 7B.
Wie in (a) gezeigt, wird ein Ta-Film 41 mit einer Dicke von 230 Angström durch ein Sputter-Verfahren auf der Oberfläche eines LN-Substrats (X-Platte) 40, die LiNbO&sub3; mit einer Dicke von 500 um aufweist, gebildet.
Wie in (b) gezeigt, wird der Ta-Film 41 durch ein photolithographisches Verfahren und ein Trockenätzverfahren mit einem Muster versehen, wodurch eine Protonenaustauschmaske 42 in Form eines Gitters gebildet wird.
Wie in (c) gezeigt, wird das Substrat thermisch mit Pyrophosphorsäure (H&sub4;P&sub2;O&sub7;) bei einer Temperatur von 260º behandelt, wobei die Protonenaustauschmasken 42 in Form eines Gitters als Masken dienen, womit protonenausgetauschte Zonen 43, die jeweils eine Tiefe von 2,38 um haben, gebildet werden.
Durch Ätzen mit Flußsäure (HF) werden Phasenkompensationsfurchen 44, wie in (d) gezeigt, gebildet. Das Ätzen mit Flußsäure hat selektive Eigenschaften, dahingehend, daß die protonenausgetauschten Zonen 43 geätzt werden, wohingegen das LN-Substrat 40 nicht geätzt wird. Durch Verwendung derartiger selektiver Eigenschaften können die Phasenkompensationsfurchen gebildet werden, ohne daß eine Positionierung erforderlich ist.
Fig. 20 zeigt die Beziehung zwischen der Tiefe (um) jeder Phasenkompensationsfurche, der Beugungseffizienz (+/- Summe erster Ordnung) (%) und der Transmission (%). Die Daten in Fig. 20 wurden durch Messen der Beugungseffizienz und der Transmission erhalten, während die Phasenkompensationsfurchen sukzessiv geätzt worden sind. Die einfallende Wellenlänge war gleich 780 nm. Fig. 20(a) und (b) zeigen entsprechend die gemessen Ergebnisse des ordentlichen und außerordentlichen Lichts. Bei Erhöhung der Tiefe der Phasenkompensationsfurche zeigt das ordentliche Licht eine Erhöhung der Phasendifferenz, eine Erhöhung der Beugungseffizienz nol und eine Erniedrigung in der Transmission no0. Andererseits wird für das außerordentliche Licht eine Erhöhung in dem Brechungsindex in den protonenausgetauschten Zonen durch die Phasenkompensationsfurchen ausgelöscht. Weiter zeigt das außerordentliche Licht ein Abfallen in der Beugungseffizienz nel und ein Anwachsen in der Transmission. Die Transmission ne0 des außerordentlichen Lichts wird bei einer Ätztiefe von 0,13 um minimiert. Hierbei betrug die Extinktionsrate 24 dB für transmittiertes Licht (außerordentliches Licht) und 17 dB für gebeugtes Licht (ordentliches Licht), wodurch gute Charakteristika geschaffen werden.

Claims

1. Ein optischer Abtastkopf, umfassend:

eine erste Kohärenzlichtquelle (1A) zum Emittieren von kohärentem Licht mit einer Polarisationsebene, das als Hauptstrahl, der auf einer Informationsspur einer optischen Disk (6A) zu fokussieren ist, dient;

eine zweite Kohärenzlichtquelle (1B) zum Emittieren von kohärentem Licht mit einer Polarisationsebene, die in einem rechten Winkel zur Polarisationsebene des kohärenten Lichts, das von der ersten Kohärenzlichtquelle emittiert worden ist, steht;

eine Phasenpiatte (9), auf die das kohärente Licht, das von der zweiten Kohärenzlichtquelle emittiert worden ist, einfällt, zum Emittieren eines Unterstrahls, der eine Verteilung der Lichtintensität darstellt, die Peakwerte auf wenigstens beiden Seiten des Zentrums des Unterstahls in einer Ebene, die in einem rechten Winkel in bezug auf die optische Achse des kohärenten Lichts von der zweiten Kohärenzuchtquelle steht, aufweist;

eine Fokussiereinrichtung (3, 4A, 5A) zum Überlappen des Hauptstahls, der von der ersten Kohärenzlichtquelle emittiert worden ist, mit dem Unterstrahl, der von der Phasenplatte emittiert worden ist, wodurch bewirkt wird, daß der resultierende, durch Überlappung gebildete Strahl auf der Informationsaufzeichnungsoberfläche auf der optischen Disk (6A) fokussiert wird;

eine Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen (7A), auf die ein fokussierter Strahl, wie er von der Informationsaufzeichnungsoberfläche der optischen Disk reflektiert wird, einfällt, zum Trennen und Übertragen des einfallenden Strahls, wenn er in Hauptstrahl und Unterstrahl aufgeteilt ist;

eine Photodetektionseinrichtung (8) zum individuellen Detektieren und Bereitstellen der Lichtintensitäten des Hauptstrahls und des Unterstrahls, die durch die Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen getrennt worden sind; und

eine Verarbeitungseinrichtung für das Lesesignal (Fig. 7) zum Verarbeiten eines Lesesignals, basierend auf den Ausgabesignalen der Photodetektionseinrichtung, so daß ein Nebensprechen in dem von dem Hauptstrahl abgeleiteten Signal durch das von dem Unterstrahl abgeleitete Signal unterdrückt wird.

2. Ein optischer Abtastkopf nach Anspruch 1, in welchem die erste und zweite Kohärenzlichtquelle ein Paar linear polarisierter Laser sind, die derart angeordnet sind, daß die Polarisationsebenen des kohärenten Lichts, das von ihnen ausgestrahlt wird, in rechtem Winkel zueinander stehen.

3. Ein optischer Abtastkopf nach Anspruch 1, in welchem die Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen ein holographisches, optisches Polarisationselement ist, das ein Substrat aufweist, dessen Brechungsindex uniaxial und anisotrop ist, und ein Polarisationsholog ramm auf dem Substrat ausgebildet ist.

4. Ein optischer Abtastkopf nach Anspruch 1, in welchem:

die Photodetektionseinrichtung einen Hauptstrahldetektor zum Detektieren der Lichtintensität des Hauptstrahls und eine Unterstrahldetektoreinheit zum Detektieren der Lichtintensität des Unterstrahls umfaßt;

die Unterstrahldetektoreinheit zwei Photodetektoren umfaßt, so wie sie in tangentialer Richtung der Spur an dem Ablesepunkt der optischen Disk aufgeteilt sind; und

weiter eine Fehlersignalbereitstelleinrichtung zum Bereitstellen eines differentiellen Ausgabesignals als Spurfehlersignal vorgesehen ist, das von den zwei Photodetektoren erhalten wird.

5. Ein optischer Abtastkopf, umfassend:

eine Kohärenzlichtquelle (1C) zum Emittieren von kohärentem Licht;

eine Polarisationsphasenplatte (10), auf die das kohärente Licht, das von der Kohärenzlichtquelle emittiert worden ist, einfällt, so daß ein Hauptstrahl, der auf einer Informationsspur einer optischen Disk (6A) fokussiert werden soll, und ein Unterstrahl resultiert, der eine Polarisationsebene aufweist, die in einem rechten Winkel zur Polarisationsebene des Hauptstrahls steht, und eine Lichtverteilung darstellt, die Peakwerte auf wenigstens beiden Seiten des Zentrums des Hauptstrahls aufweist;

eine Fokussiereinrichtung zum miteinander Überlappen (2D, 4B, 5B) des Hauptstrahls und des durch die Polarisationsphasenplatte transmittierten Unterstrahls, wodurch bewirkt wird, daß der resultierende, durch Überlappung gebildete Strahl auf der Informationsaufzeichnungsoberfläche einer optischen Disk (6B) fokussiert wird;

eine Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen (7B), auf die ein fokussierter Strahl, wie er von der Informationsaufzeichnungsoberfläche auf der optischen Disk reflektiert wird, einfällt, zum Bereitstellen des einfallenden Strahls, derart, daß er in den Hauptstrahl und den Unterstrahl aufgeteilt ist;

eine Photodetektionseinrichtung (8B) zum individuellen Detektieren und Bereitstellen der Lichtintensitäten des Hauptstrahls und des Unterstrahls, die durch die Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen gelaufen sind; und

eine Verarbeitungseinheit für Lesesignale (Fig. 7) zum Verarbeiten eines Lesesignals, basierend auf den Ausgabesignalen der Photodetektionseinrichtung, so daß ein Nebensprechen in dem von dem Hauptstrahl abgeleiteten Signal durch das von dem Unterstrahl abgeleitete Signal unterdrückt wird.

6. Ein optischer Abtastkopf nach Anspruch 5, in welchem:

die Polarisationsphasenplatte das kohärente Licht, das von der Kohärenzlichtquelle emittiert worden ist, in eine Lichtkomponente mit einer Polarisationsebene in einer Richtung und eine Lichtkomponente mit einer Polarisationsebene in einer anderen Richtung, die in einem rechten Winkel zu der einen Richtung steht, aufteilt;

die Polarisationsphasenplatte als Hauptstrahl die Lichtkomponente liefert, deren Polarisationsebene in der einen Richtung liegt;

die Polarisationsphasenplatte erste und zweite Zonen aufweist, deren Gebiete im wesentlichen gleich sind;

die erste Zone einem Teil der Lichtkomponente, deren Polarisationsebene in der anderen Richtung verläuft, keine relative Phasendifferenz gibt, wobei der Teil durch die erste Zone läuft;

die zweite Zone einem Teil der Lichtkomponente, deren Polarisationsebene in der anderen Richtung liegt, eine relative Phasendifferenz von π gibt, wobei der Teil durch die zweite Zone läuft; und

die Polarisationsphasenplatte als Unterstrahl die Lichtkomponente liefert, die durch die erste und zweite Zone gelaufen ist.

7. Ein optischer Abtastkopf nach Anspruch 6, in welchem sowohl die erste als auch die zweite Zone in zwei Zonen geteilt ist, derart, daß die zwei durch Teilen der ersten Zonen gebildeten Zonen und die zwei durch Teilen der zweiten Zonen gebildeten Zonen alternierend um die Mitte der Polarisationsphasenplatte angeordnet sind.

8. Ein optischer Abtastkopf nach Anspruch 5, in welchem:

die Polarisationsphasenplatte als Hauptstrahl die Lichtkomponente mit der Polansationsebene in der einen Richtung aus dem kohärenten Licht, das von der Kohärenzlichtquelle emittiert worden ist, liefert, wobei dieser keine relative Phasendifferenz gegeben wird;

die Polarisationsphasenplatte eine erste, zweite und dritte Zone aufweist, deren entsprechende Gebiete einander im wesentlichen gleich sind;

die erste Zone einem Teil der Lichtkomponente aus dem von der Kohärenzlichtquelle emittierten kohärenten Licht mit einer Polarisationsebene in der anderen Richtung, die in einem rechten Winkel zu der einen Richtung steht, eine Phasendifferenz von Null gibt, wobei der Teil durch die erste Zone läuft;

die zweite Zone einem Teil der Lichtkomponente aus dem von der Kohärenzlichtquelle emittierten kohärenten Licht mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung eine Phasendifferenz von π/2 gibt, wobei der Teil durch die zweite Zone läuft;

die dritte Zone einem Teil der Lichtkomponente aus dem von der Kohärenzlichtquelle emittierten kohärenten Licht mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung eine Phasendifferenz von π gibt, wobei der Teil durch die dritte Zone läuft; und

die Polarisationsphasenplatte als Unterstrahl die Lichtkomponente, die durch die erste, zweite und dritte Zone läuft, liefert.

9. Ein optischer Abtastkopf nach Anspruch 5, in welchem:

die Polarisationsphasenplatte als Hauptlichtstrahl die Lichtkomponente aus dem von der Kohärenzlichtquelle emittierten kohärenten Licht mit der Polarisationsebene in die eine Richtung liefert, wobei dieser keine relative Phasendifferenz gegeben wird;

die Polarisationsphasenplatte zwei Phasenplattenabschnitte umfaßt, wobei jeder erste, zweite und dritte Zonen umfaßt, die durch parallele Zonengrenzlinien gebildet werden und deren Gebiete einander im wesentlichen gleich sind, wobei die zwei Phasenplattenabschnitte so angeordnet sind, daß die Zonengrenzlinien des einen Phasenplattenabschnitts in rechten Winkeln zu den Zonengrenzlinien des anderen Phasenplattenabschnitts stehen;

jede der ersten Zonen einem Teil der Lichtkomponente aus dem von der Kohärenzlichtquelle emittierten kohärenten Licht mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung, die in einem rechten Winkel zu der einen Richtung steht, eine relative Phasendifferenz von Null gibt, wobei der Teil durch jede der ersten Zone läuft;

jede der zweiten Zonen einem Teil der Lichtkomponente aus dem von der Kohärenzlichtquelle emittierten kohärenten Licht mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung eine relative Phasendifferenz von π/2 gibt, wobei der Teil durch jede der zweiten Zone läuft;

jede der dritten Zonen einem Teil der Lichtkomponente aus dem von der Kohärenzlichtquelle emittierten kohärenten Licht mit der Polarisationsebene in der anderen Richtung eine relative Phasendifferenz von π gibt, wobei der Teil durch jede der dritten Zone läuft; und

die Polarisationsphasenplatte als Unterstrahl die Lichtkomponente, die durch die ersten, zweiten und dritten Zonen läuft, liefert.

10. Ein optischer Abtastkopf, nach Anspruch 5, in welchem die Trenneinrichtung für polarisierte Strahlen ein holographisches, optisches Polarisationselement mit einem Substrat aufweist, dessen Brechungsindex uniaxial und anisotrop, und ein Polarisationshologramm auf dem Substrat ausgebildet ist.

11. Ein optischer Abtastkopf nach Anspruch 5, in welchem:

die Unterstrahldetektoreinheit zwei Photodetektoren umfaßt, so wie sie in tangentialer Richtung zur Spur an dem Ablesepunkt der optischen Disk aufgeteilt sind; und

weiter eine Fehlersignalbereitstelleinrichtung zum Bereitstellen eines differentiellen Ausgangssignals als Spurfehlersignal vorgesehen ist, das von den zwei Photodetektoren erhalten wird.