DE69523260T2

DE69523260T2 - Optischer Kopf unter Verwendung der Hyperauflösungstechnik

Info

Publication number: DE69523260T2
Application number: DE69523260T
Authority: DE
Inventors: Akitomo Ohba; Masahiko Sato; Jun-Ichi Takahashi
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2015-11-15
Also published as: EP0713216A1; DE69523260D1; US5802036A; EP0713216B1; US5724334A

Description

Optischer Kopf unter Verwendung der Hyperauflösungstechnik Die Erfindung betrifft einen optischen Kopf und insbesondere einen optischen Kopf, der auf eine Datenverarbeitungsvorrichtung zur optischen Datenaufzeichnung und -wiedergabe Anwendung findet und bei dem die Aufzeichnungsdichte durch Nutzung von Hyperauflösungstechnik erhöht ist.
Bei einem optischen Kopf, der in einer Datenverarbeitungsvorrichtung zur optischen Datenaufzeichnung und -wiedergabe auf/von einem Aufzeichnungsmedium, z. B. einer optischen Platte, mittels Änderungen von Profilen, optischen Eigenschaften oder magnetischen Eigenschaften eingesetzt wird, besteht Bedarf an einer Erhöhung der Speicherkapazität. Zur Erhöhung der Aufzeichnungsdichte ist es wirksam, einen auf dem Aufzeichnungsmedium erzeugten Fleck bzw. Punkt zu verkleinern.
Da der optische Punkt durch eine Objektivlinse (Sammel- bzw. Konvergenzlinse) erzeugt wird, die Laserlicht auf dem Aufzeichnungsmedium konvergiert, und der Durchmesser des optischen Punkts eine Beziehung hat, die proportional zu λ/NA ist (wobei λ die Wellenlänge des Laserlichts und NA die numerische Apertur ist), läßt sich dieser Durchmesser nicht unter den Beugungsgrenzwert verringern. Zum Verkleinern des optischen Punkts laufen daher Forschungsarbeiten zu Halbleiterlasern im Einsatz als Lichtquellen mit dem Ziel einer Verkürzung der Wellenlänge λ des Laserlichts, und ferner wird eine Objektivlinse verwendet, deren Wert der numerischen Apertur NA möglichst groß ist.
Jedoch sind die Verfähren zum Erzielen einer kürzeren Wellenlänge in einem Halbleiterlaser und zum Erhöhen der numerischen Apertur NA an ihre Grenzen gestoßen. Daher untersucht man in den letzten Jahren die Hyperauflösungstechnik als Verfahren zum Reduzieren des Punktdurchmessers. Herkömmlich ist die Hyperauflösungstechnik als Verfahren bekannt, bei dem die Lichtstärke des Mittelabschnitts der Lichtstrahlen abgeschwächt und dann durch eine Objektivlinse konvergiert wird, wodurch man die Größe des Lichtpunkts unter den Wert seiner Beugungsgrenze reduzieren kann. Ein solcher optischer Kopf ist in der EP-A-0346844 beschrieben, die dem Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht.
Ein optischer Kopf mit befriedigender Signalwiedergabe ist z. B. in der JP-A-2-12624 (EP-A-0346844) vorgeschlagen, bei dem die Hyperauflösungstechnik auf den optischen Kopf angewendet wird, wodurch mit einer Lichtpunktgröße aufgezeichnet und wiedergegeben werden kann, die größer als der Beugungsgrenzwert ist. Im vorgeschlagenen optischen Kopf wird ein Mittelabschnitt (im Querschnitt) des Lichtstroms des Laserlichts so abgeschirmt, daß ein kleinerer Lichtpunkt als der Beugungsgrenzwert auf dem Aufzeichnungsmedium erzeugt, dann das reflektierte Licht vom Aufzeichnungsmedium erneut bzw. rekonvergiert und nur der Hauptstrahl des reflektierten Lichts detektiert wird.
Fig. 1A zeigt ein Beispiel für einen Aufbau eines herkömmlichen optischen Kopfs, der die zuvor erläuterte Hyperauflösungstechnik nutzt. Dieser herkömmliche optische Kopf besteht auf einer Lichtquelle (Halbleiterlaser) 1, einer Kollimatorlinse 2, einem Hyperauflösungsfilter 3, einem Strahlteiler 5, einer Objektivlinse 6, einer Rekonvergenzlinse 8, einer Lochblende 9 und einem Photodetektor 10, und ein Lichtpunkt wird auf einer Datenoberfläche eines Datenaufzeichnungsmediums 7 erzeugt.
Im folgenden wird der Betrieb dieser herkömmlichen Vorrichtung erläutert. Das vom Halbleiterlaser 1 als Lichtquelle emittierte Laserlicht wird durch die Kollimatorlinse 2 parallel gerichtet und fällt danach auf das Hyperauflösungsfilter 3. Am Hyperauflösungsfilter 3 schirmt eine Lichtabschirmplatte 35 in Bandform gemäß Fig. 2A, die sich in einem Bereich befindet, der die Mitte des Lichtstroms 36 (im Querschnitt) des einfallenden Laserlichts kreuzt, dieses einfallende Laserlicht teilweise ab, wodurch man eine Lichtstärkeverteilung gemäß Fig. 2B erhält.
Wie Fig. 1A zeigt, wird das Laserlicht, das das Hyperauflösungsfilter 3 durchlaufen hat, durch den Strahlteiler 5 übertragen, und ein Lichtpunkt mit extrem kleinem Durchmesser wird durch die Objektivlinse 6 erzeugt und auf die Datenoberfläche des Datenaufzeichnungsmediums 7 abgestrahlt.
Die Lichtstärkeverteilung auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 ist durch eine Vollinie 38 in Fig. 2C dargestellt. Aus einem Vergleich mit der auch in Fig. 2C durch eine Strichlinie 37 gezeigten Lichtstärkeverteilung, die man vom herkömmlichen optischen Kopf ohne Verwendung des Hyperauflösungsfilters 3 erhält, wird deutlich, daß der erzeugte Lichtpunkt einen Hauptlappen 40 mit schmaler Breite hat. Jedoch ist, die Lichtstärke eines Randabschnitts des Lichtpunkts höher als die der normalen Lichtstärkeverteilung 37 (Strichlinie), was durch die Zähl 39 in Fig. 2C dargestellt und im weiteren als "Nebenlappen" bezeichnet ist:
Der Lichtpunkt wird beschreibungsgemäß erzeugt, und das vom Datenaufzeichnungsmedium 7 reflektierte Laserlicht wird durch die Objektivlinse 6 gemäß Fig. 1A übertragen. Das übertragene Licht fällt auf den Strahlteiler 5 auf und wird an diesem Strahlteiler reflektiert. Das reflektierte Licht, d. h. das am Strahlteiler 5 mit geänderter Lichtwegrichtung reflektierte Licht; fällt auf die Rekonvergenzlinse 8, an der das Licht rekonvergiert wird. Das rekonvergierte Licht wird durch die Lochblende 9 übertragen und fällt danach auf den Photodetektor 10, wodurch es in ein Wiedergabesignal umgewandelt wird.
Gemäß Fig. 1B hat der konvergierte Lichtpunkt am Rekonvergenzpunkt einen Hauptlappen 41 sowie Nebenlappen 42 und ist wie der auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 gemäß Fig. 2C erzeugte Lichtpunkt profiliert. Dieser Hauptlappen 41 besteht zumeist aus der reflektierten Lichtkomponente des auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 erzeugten Hauptlappens 40. Die an oder nahe dem Brennpunkt positionierte Lochblende 9 dient zum Beseitigen der Nebenlappen 42 und zum alleinigen Durchlassen des Hauptlappens 41, um die durch das reflektierte Licht von den Nebenlappen 39 auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 verursachte Wiedergabesignalbeeinträchtigung zu unterdrücken.
Im zuvor beschriebenen herkömmlichen optischen Kopf kann durch Reduzieren der Lichtstärke mit dem Hyperauflösungsfilter 3 der Lichtpunkt (Hauptstrahl), dessen Größe gegenüber dem Beugungsgrenzwert verringert ist, auf der Datenoberfläche des Datenaufzeichnungsmediums 7 erzeugt werden. Dadurch läßt sich die Aufzeichnungsdichte steigern und die Spurdichte in Radialrichtung des Datenaufzeichnungsmediums 7 erhöhen.
Da aber bei diesem herkömmlichen optischen Kopf die reflektierte Lichtkomponente der Nebenlappen 39 auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 wegen der numerischen Aperturgrenze der Objektivlinse 6 in den Hauptlappen 41 eingemischt ist, kann das Verfahren, durch das nur der Hauptlappen 41 mit der Lochblende 9, einem Schlitz usw. detektiert werden soll, die Wiedergabesignalbeeinträchtigung nicht ausreichend unterdrücken. Als Verfahren zur Überwindung dieses Problems wurde ein optischer Kopf vorgeschlagen, der gemäß Fig. 3 eine dreigeteilte Photodetektoranordnung 45 hat, bei der der Photodetektor 10 so angeordnet ist, daß der Hauptlappen 41 und die Nebenlappen 42 durch Lichtempfangsflächen 45a, 45b bzw. 45c optisch getrennt aufgefangen werden (JP-A-2-206036).
Bei diesem optischen Kopf wird das an den Lichtempfangsflächen 45b und 45c erhaltene photoelektrische Umwandlungssignal der Nebenlappen 42 aus dem photoelektrischen Umwandlungssignal des Hauptlappens 41 gedämpft, das an der Lichtempfangsfläche 45a des dreigeteilten Photodetektors 45 empfangen wird, und mit Hilfe des resultierenden Differenzsignals erfolgt eine phasenrichtige Entfernung der reflektierten Lichtkomponenten der Nebenlappen 39 auf dem Aufzeichnungsmedium 7, die in den Hauptlappen 41 eingemischt sind.
Bei allen zuvor erläuterten herkömmlichen optischen Köpfen werden verschiedene Einrichtung zum Verhindern der Wiedergabesignalbeeinträchtigung eingesetzt, die durch das Umlaufen bzw. die Weitergabe des reflektierten Lichts der Nebenlappen 39 auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 zum Hauptlappen 41 auf dem Photodetektor 10 verursacht ist. Allerdings ist es bei erhöhter Datenaufzeichnungsdichte problematisch, daß keine dieser Einrichtungen die Wiedergabesignalbeeinträchtigung ausreichend verhindern kann.
Ferner existiert ein herkömmlicher optischer Kopf, bei dem man durch Positionieren einer Anzahl von Photodetektoren am Rand der Objektivlinse die Apertur der Objektivlinse im Lichtempfangssystem scheinbar vergrößert (JP-A-2-116032) oder bei dem das Rücklauf licht von der optischen Platte durch eine Objektivlinse detektiert wird, die eine größere NA als die für das einfallende Licht hat (JP-A-6-84199). Jedoch werden bei diesen herkömmlichen optischen Köpfen die Hyperauflösungseffekte nicht genutzt. Außerdem besteht ihre Aufgabe in einer Erhöhung der Wiedergabesignalamplitude.
Eine Aufgabe der Erfindung ist, die Probleme im Stand der Technik zu überwinden und einen optischen Kopf bereitzustellen, bei dem die Wiedergabesignalbeeinträchtigung auch bei hoher Aufzeichnungsdichte stark reduziert werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, einen optischen Kopf bereitzustellen, bei dem sich Stärkeänderungen des reflektierten Lichts oder durchgelassenen Lichts von einem phasenmodulierenden Datenaufzeichnungsmedium verstärken lassen. Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein optischer Kopf bereitgestellt, der aufweist:
eine Lichtquelle zum Emittieren von Laserlicht;
ein Hyperauflösungsfilter zum Bereitstellen einer vorbestimmten Lichtstärkeverteilung auf einem Datenaufzeichnungsmedium im Hinblick auf das Laserlicht von der Lichtquelle;
eine Objektivlinse zum Konvergieren des Laserlichts, das das Hyperauflösungsfilter durchlaufen hat, auf dem Datenaufzeichnungsmedium und zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnüngsmedium;
eine Rekonvergenzlinseneinrichtung zum Rekonvergieren des Lichts, das vom Datenaufzeichnungsmedium reflektiert und durch die Objektivlinse übertragen wurde;
eine Photodetektoreinrichtung zum Detektieren eines Mittelabschnitts eines Stroms des durch die Rekonvergenzlinseneinrichtung rekonvergierten Lichts,
wobei die Objektivlinse eine numerische Apertur hat, die zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnungsmedium größer als zum Konvergieren des Lichts darauf ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein optischer Kopfbereitgestellt, der aufweist:
eine Lichtquelle zum Emittieren von Laserlicht;
ein Hyperauflösungsfilter zum Bereitstellen einer vorbestimmten Lichtstärkeverteilung auf einem Datenaufzeichnungsmedium im Hinblick auf das Laserlicht von der Lichtquelle;
eine Objektivlinse zum Konvergieren des Laserlichts, das das Hyperauflösungsfilter durchlaufen hat, auf dem Datenaufzeichnungsmedium und zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnungsmedium;
eine optische Rekonvergenzeinrichtung zum Rekonvergieren des Lichts, das vom Datenaufzeichnungsmedium reflektiert und durch die Objektivlinse übertragen wurde;
eine Lichtdurchgangsbegrenzungseinrichtung zum Durchlassen eines Mittelabschnitts eines Stroms des durch die optische Rekonyergenzeinrichtung rekonvergierten Lichts;
eine Photodetektoreinrichtung zum Detektieren des Lichts, das die Lichtdurchgangsbegrenzungseinrichtung durchlaufen hat; und
eine optische Auflichteinrichtung zum Veranlassen, daß das Licht nach Durchlaufen der Lichtdurchgangsbegrenzungseinrichtung gebeugt/gestreut wird und auf die Photodetektoreinrichtung fällt, während es eine Aperturbegrenzung durch eine feste Apertur erfährt,
wobei die Objektivlinse eine numerische Apertur hat, die zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnungsmedium größer als zum Konvergieren des Lichts darauf ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein optischer Kopf bereitgestellt, der aufweist:
eine Lichtquelle zum Emittieren von Laserlicht;
eine Hyperauflösung erzeugende Einrichtung zum Erzeugen eines Hyperauflösungslichtpunkts auf einem Datenaufzeichnungsmedium vom Lichtdurchlaßtyp;
eine Lichtkonvergenzlinse zum Konvergieren des Lichts, das die Hyperauflösung erzeugende Einrichtung durchlaufen hat, auf dem Datenaufzeichnungsmedium;
eine Lichtsammellinse zum Auffangen des Lichts, das durch das Datenaufzeichnungsmedium durchgelassen wurde;
eine Rekonvergenzlinseneinrichtung zum Rekonvergieren des Lichts von der Lichtsammellinse; und
eine Photodetektoreinrichtung zum Detektieren eines Mittelabschnitts des durch die Rekonvergenzlinseneinrichtung rekonvergierten Lichts,
wobei die Lichtsammellinse eine größere numerische Apertur äls die Lichtkonvergenzlinse hat.
Da im optischen Kopf gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung die Objektivlinse eine NA hat, die zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnungsmedium größer als zum Konvergieren des Lichts darauf ist, ist die NA-Begrenzung in der Objektivlinse beim Lichtauffangen geringer als beim herkömmlichen optischen Kopf, so daß auch der Großteil der hohen Ortsfrequenzkomponente des Punkts vom Datenaufzeichnungsmedium die Objektivlinse durchläuft und auf die Rekonvergenzlinseneinrichtung fällt.
Da im optischen Kopf gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung das Licht nach Durchlaufen der Lichtdurchgangsbegrenzungseinrichtung gebeugt/gestreut wird und auf den Phötodetektor auffällt sowie die Aperturbegrenzung durch eine feste Apertur erfährt, können auch dann, wenn die Objektivlinse eine zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnungsmedium größere NA als zum Konvergieren des Lichts darauf hat, Stärkeänderungen des reflektierten Lichts auf dem Datenaufzeichnungsmedium vom Phasenmodulationstyp verstärkt werden.
Eine der zuvor erwähnten Druckschriften des Stands der Technik (JP-A-6-84199) schlägt eine optische Lesevorrichtung vor, bei der das reflektierte Licht von einer optischen Platte durch eine Objektivlinse mit einer NA detektiert wird, die größer als die für das Auflicht ist. Allerdings dient, die vorgeschlagene Lesevorrichtung zum Vergrößern von Amplituden des Aufzeichnungssignals durch Auffangen aller Lichtstrahlen, die an einem reflektierenden Film mit Lichtstrahlabhängigkeit reflektiert werden, und ist nicht mit einem Hyperauflösungsfilter versehen. Somit unterscheidet sich die vorgeschlagene Vorrichtung in Aufbau und Funktion vom erfindungsgemäßen optischen Kopf, bei dem sich durch Nutzung des Hyperauflösungsfilters die Wiedergabesignalbeeinträchtigung verhindern läßt, die durch das Umlaufen des reflektierten Lichts der Nebenlappen auf dem Datenaufzeichnungsmedium verursacht ist, die beim Verkleinern des Lichtpunkts auftreten.
Im optischen Kopf gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung besteht das Objektivlinsensystem aus einer Konvergenzobjektivlinse und einer Sammelobjektivlinse. Die Ursache für die Wiedergabesignalbeeinträchtigung infolge des Einmischens der Nebenlappen auf der optischen Platte in die Position des Hauptlappens liegt in der Beseitigung der hohen Ortsfrequenzkomponente des Punkts auf der optischen Platte durch die numerische Aperturbegrenzung der lichtsammelnden Objektivlinse. Indem man also die NA der Sammelobjektivlinse größer als die der Konvergenzobjektivlinse macht, wird es möglich, das Licht dieser hohen Ortsfrequenzkomponente aufzufangen, wodurch die Einmischung des Lichts der Nebenlappen auf dem Datenaufzeichnungsmedium in die Position des Hauptlappens auf ein Minimum unterdrückt werden kann: Sind die Nebenlappen mit Hilfe einer Lochblende, eines Schlitzes usw. endgültig beseitigt, läßt sich nur der Hauptlappen optisch auffangen.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:
Fig. 1A eine Darstellung einer herkömmlichen optischen Systemkonfiguration und Fig. 1B eine Darstellung einer Lichtstärkeverteilung eines durch eine Konvergerizlinse im herkömmlichen optischen System erzeugten Punkts;
Fig. 2A bis 2C Diagramme von Hyperauflösungseffekten im herkömmlichen optischen System, wobei Fig. 2A eine Anordnung eines im System verwendeten Hyperauflösungsfilters zeigt und Fig. 2B sowie 2C die erhaltene Lichtstärkeverteilung zeigen;
Fig. 3 eine Darstellung eines Beispiels für eine Photodetektoreinrichtung in einem herkömmlichen optischen System;
Figur. 4 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 5A bis 5 G Diagramme der Lichtstärkeverteilung auf dem Datenaufzeichnungsmedium und auf der Photodetektoreinrichtung in den erfindungsgemäßen Ausführungsformen;
Fig. 6 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 7 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 8 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 9 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 10 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 11 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer siebenten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 12 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer achten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 13 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer neunten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 14 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer zehnten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 15 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer elften erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
Fig. 16 eine Ansicht einer Systemkonfiguration eines optischen Systems einer zwölften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 4 zeigt eine Systemkonfiguration einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In der Zeichnung dienen die gleichen oder ähnliche Zahlen oder Symbole für die gleichen oder ähnliche Elemente wie in Fig. 1A, wobei auf deren erneute Erläuterung verzichtet wird. Gemäß Fig. 4 weist das System eine Lichtquelle 1, eine Kollimatorlinse 2, ein Hyperauflösungsfilter 3, einen Strahlteiler 5, eine Lochblende 9, einen Photodetektor 12 und einer Rekonvergenzlinse 13 auf.
Im herkömmlichen optischen Kopf von Fig. 1A dient die Objektivlinse 6 sowohl zum Konvergieren des Lichts auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 als auch zum Auffangen des vom Datenaufzeichnungsmediums 7 reflektierten Licht, und ihre NA ist beim Lichtkonvergieren und Lichtauffangen gleich. Gemäß Fig. 4 ist in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform dagegen die NA der Objektivlinse 12 zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnungsmedium 7 größer als die beim Lichtkonvergieren tatsächlich verwendete NA.
Das heißt, durch Bereitstellen der Objektivlinse 12, deren Durchmesser größer als das auf die Objektivlinse 12 durch den Strahlteiler S fallende Licht ist, ist die NA der Objektivlinse 12 beim Lichtauffangen größer als beim Lichtkonvergieren. Außerdem ist entsprechend der NA der Objektivlinse 12 zum Lichtauffangen der Durchmesser der verwendeten Rekonvergenzlinse 13 größer als bei der herkömmlichen Rekonvergenzlinse 8.
Im folgenden wird der Betrieb der Vorrichtung dieser ersten Ausführungsform erläutert. Das von der Lichtquelle 1 abgestrahlte Laserlicht wird durch die Kollimatorlinse 2 parallel gerichtet, fällt dann auf die Objektivlinse 12, nachdem ein Teil des Strahlenstroms durch das Hyperauflösungsfilter 3 abgeschirmt und moduliert wurde, und das resultierende Licht wird durch den Strahlteiler 5 übertragen, wodurch das Licht auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 konvergiert wird, das z.B. eine Plattenform oder Kartenform hat. Wegen des bereits erläuterten Hyperauflösungseffekts wird der Durchmesser des durch die Objektivlinse 12 auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 konvergierten Punkts kleiner als ohne Hyperauflösungsfilter, wobei aber gleichzeitig Nebenlappen auftreten.
Die Objektivlinse 12 sammelt die durch die Vertiefungen auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 modulierten und reflektierten Lichtstrahlen in einer NA, die zum Auffangen des Lichts größer als zum Konvergieren des Lichts ist, und ändert sie in parallele Strahlen. Die parallelen Strahlen, die am Strahlteiler 5 reflektiert werden und ihren Weg ändern, fallen auf die Rekonvergenzlinse 13, wodurch das Licht rekonvergiert und nur der Lichtstrom an einem Mittelabschnitt durch die am Brennpunkt positionierte Lochblende 9 übertragen wird.
Das übertragene Licht fällt auf den Photodetektor 10, wo das Licht photoelektrisch zum Wiedergabesignal umgewandelt wird. Die Lichtstärkeverteilung auf dem Datenaufzeichnungsmedium für den Fall, in dem die Wellenlänge des von der Lichtquelle 1 emittierten Laserlichts 0,78 um beträgt, die verwendete Objektivlinse 12 eine Brennweite von 3 mm und eine NA von 0,45 hat und das verwendete Hyperauflösungsfilter 3 ein Abschirmband mit einer Breite von 0,9 mm hat, das den Strahldurchmesser um 30% reduziert, ist in Fig. 5A gezeigt. Daß die Lichtstärkeverteilung aus einem Hauptlappen 54 und Nebenlappen SS besteht, entspricht dem Stand der Technik.
Führt man nur die Nebenlappen 55 des konvergierten Punkts gemäß der zuvor dargestellten Lichtstärkeverteilung heraus, entspricht die Lichtstärkeverteilung des auf dem Photodetektor 10 erzeugten Bilds Fig. 5B und 5C. Fig. 5B zeigt den Fall, in dem wie im Stand der Technik die NA der Objektivlinse beim Lichtauffangen die gleiche wie beim Lichtkonvergieren ist. In diesem Fall sind die Nebenlappen 55 auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 in die Hauptlappenposition eingemischt; so daß sich nicht nur die Nebenlappen 56 entwickeln, sondern auch eine Lichtkomponente 57, die durch das Umlaufen der Nebenlappen 55 an der Position des Hauptlappens bewirkt ist, was eine Ursache für die Wiedergabesignalbeeinträchtigung wird. Dies liegt daran, daß die hohe Ortsfrequenzkomponente des Punkts auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 als Ergebnis der NA-Begrenzung der Objektivlinse beim Lichtauffangen entfernt wird.
Andererseits zeigt Fig. 5C für die Anordnung gemäß dieser ersten Ausführungsform der Erfindung die Lichtstärkeverteilung am Photodetektor 10, wenn die verwendete Objektivlinse 12 eine größere NA beim Lichtauffangen als beim Lichtkonvergieren hat. Die Nebenlappen in Fig. 5C bestehen aus zwei Nebenlappen 58, die etwa in den gleichen Formen wie die Nebenlappen 55 in der Lichtstärkeverteilung auf dem Aufzeichnungsmedium 7 wiederhergestellt wurden, was die Unterdrückung der Einmischung der Nebenlappen 55 auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 in die Position des Hauptlappens zeigt.
Wird daher gemäß Fig. 4 nur den Hauptlappen durch die Lochblende 9 (oder einen Schlitz) durchgelassen, werden die Nebenlappen 58 beseitigt, und da kein Umlaufen des Lichts von den Nebenlappen 55 auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 vorliegt, unterdrückt man die Wiedergabesignalbeeinträchtigung. Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. In Fig. 6 ist eine Systemkonfiguration der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform gezeigt. In der Zeichnung werden die gleichen oder ähnliche Bezugszahlen oder Symbole für die gleichen oder ähnliche Elemente wie in Fig. 4 verwendet, und auf ihre erneute Erläuterung wird verzichtet. Gemäß Fig. 6 sind in dieser Ausführungsform ein zweiter Strahlteiler 20, eine zweite Rekonvergenzlinse 21, ein zweiter Photodetektor 22, ein Dämpfungsglied 23 und ein Differenzverstärker 24 zwischen dem Strahlteiler 5 und der Rekonvergenzlinse 13 von Fig. 4 vorgesehen.
Das System dieser zweiten Ausführungsform arbeitet wie folgt: Die vom Datenaufzeichnungsmedium 7 reflektierten Lichtstrahlen werden durch die Objektivlinse 12 parallel gerichtet und dann durch den Strahlteiler 5 reflektiert, bevor sie auf den Strahlteiler 20 fallen. Der Strahlteiler 20 überträgt die Lichtstrahlen vom Strahlteiler 5, und die übertragenen Strahlen fallen auf die Rekonvergenzlinse 13. Die von der Rekonvergenzlinse 13 auffallenden Strahlen werden reflektiert.
Somit überträgt die Rekonvergenzlinse 13 die aus dem Hauptlappen und den Nebenlappen bestehenden reflektierten Lichtstrahlen vom Datenaufzeichnungsmedium 7, und die übertragenen Lichtstrahlen werden auf die Lichtempfangsfläche des Photodetektors 10 abgestrahlt, nachdem die Nebenlappen durch die Lochblende 9 beseitigt sind. Hierbei werden diese Nebenlappen durch die Lochblende 9 reflektiert, und das reflektierte Licht wird durch die Rekonvergenzlinse 13 übertragen, das übertragene Licht wird am Strahlteiler 20 reflektiert, und das reflektierte Licht wird auf der Lichtempfangsfläche des Photodetektors 22 über die Rekonvergenzlinse 21 rekonvergiert.
Daher enthält das durch photoelektrische Umwandlung am Photodetektor 22 erhaltene Signal eine wenn auch kleine Signalkomponente, die aus den Nebenlappen besteht. Diese wird zum Dämpfungsglied 23 und nach Dämpfung auf einen geeigneten Wert zum Differenzverstärker 24 geführt. Andererseits liefert der Photodetektor 10 ein elektrisches Signal (Wiedergabesignal) durch photoelektrische Umwandlung des Lichts, das hauptsächlich aus dem Hauptlappen auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 besteht, aber auch eine Lichtkomponente aufweist, die aus einem kleinen Nebenlappenbetrag besteht, und führt dieses elektrische Signal zum Differenzverstärker 24. Dadurch läßt sich vom Differenzverstärker 24 ein hochqualitatives Wiedergabesignal erhalten, in dem der Effekt von den Nebenlappen stark unterdrückt ist.
Führt man in dieser zweiten Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform nur die Nebenlappen aus dem auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 erzeugten konvergierten Punkt heraus und erzeugt ein Bild davon am Photodetektor 10 in einem Zustand ohne Lochblende 9, besteht die Lichtstärkeverteilung am Photodetektor 10 aus den Nebenlappen 58 gemäß Fig. 5C, die nahezu in den gleichen Formen wie die Nebenlappen 55 der Lichtstärkeverteilung auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 wiederhergestellt sind. Da also nur der Hauptlappen durch die Lochblende 9 durchgelassen wird, sind die Nebenlappen 58 beseitigt. Da es auch zu keinem Umlaufen der auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 gebildeten Nebenlappen 55 kommt, wird die Beeinträchtigung des Wiedergabesignals unterdrückt.
Im folgenden wird eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform anhand von Fig. 7 erläutert. In der Zeichnung werden die gleichen Bezugszahlen für die gleichen Elemente wie in Fig. 4 verwendet, und auf ihre erneute Erläuterung wird verzichtet. Gemäß Fig. 7 kommt in dieser dritten Ausführungsform anstelle der Lochblende 9 und des Photodetektors 10 ein dreigeteilter Photodetektor 28 zum Einsatz, der mit den dreigeteilten Photodetektor 45 von Fig. 3 identisch ist.
Wie bereits erläutert wurde, erfolgt durch den dreigeteilten Photodetektor 28 das Auffangen und photoelektrische Umwandeln des Hauptlappens und der Nebenlappen getrennt voneinander, und aus dem resultierenden elektrischen Signal wird das sich aus den Nebenlappen ergebende elektrische Signal auf geeignete Weise gedämpft, um ein Differenzsignal zu erzeugen, das sich aus der Differenz zum Hauptlappen ergibt, wodurch man ein Wiedergabesignal erhält.
Dä auch in dieser dritten Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform die Lichtstärkeverteilung des auf dem dreigeteilten Photodetektor 28 erzeugten Bilds bei alleinigem Herausführen der Nebenlappen 55 aus dem konvergierten Punkt auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 Fig. 5C entspricht, kommt es nicht zum Umlaufen der Nebenlappen 55 auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 in die Position des Hauptlappens, wodurch die Wiedergabesignalbeeinträchtigung unterdrückt werden kann. Als nächstes wird eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform erläutert. Fig. 8 zeigt eine Systemkonfiguration eines optischen Kopfs der vierten Ausführungsform. In der Zeichnung werden die gleichen Bezugszahlen und Symbole für die gleichen Elemente wie in Fig. 4 verwendet, und auf ihre erneute Erläuterung wird verzichtet. Gemäß Fig. 8 ist in dieser vierten Ausführungsform anstelle der Kollimatorlinse 2 eine infinite Objektivlinse 31 vorgesehen.
In dieser vierten Ausführungsform wird das Laserlicht von der Lichtquelle 1 durch das Hyperauflösungsfilter 3 und einen Strahlteiler 30 übertragen, das übertragene Licht fällt auf die Objektivlinse 31 und wird dann durch die Objektivlinse 31 fokussiert und auf dem Datenäufzeichnungsmedium 7 konvergiert. Das vom Datenaufzeichnungsmedium 7 reflektierte Licht fällt durch die Objektivlinse 31 auf den Strahlteiler 30 und wird von ihm reflektiert, und das reflektierte Licht wird durch den an der Stelle des Brennpunkts angeordneten Photodetektor 10 aufgefangen.
Auch in dieser vierten Ausführungsform ist wie in den anderen Ausführungsformen die NA der Objektivlinse 31 beim Lichtauffangen größer als beim Lichtkonvergieren, so daß die Nebenlappen entfernt werden und es nicht zum Umläufen der auf dem Datenaufzeichnungsmedium erzeugten Nebenlappen kommt, was zur Unterdrückung der Wiedergabesignalbeeinträchtigung führt: Zu beachten ist, daß die Erfindung nicht auf die zuvor erläuterten Ausführungsformen beschränkt ist. Zu Typen anderer verfügbarer Filter zum Einsatz als Hyperauflösungsfilter 3 gehören ein Lichtstärkemodulationstyp oder ein Lichtphasenmodulationstyp, der eine Lichtabschirmplatte oder eine Lichtphasenplatte zum Modulieren des Lichts oder ein Prisma zum Trennen des Lichtwegs nutzt. Zu Formen der Lichtabschirmplatte oder Phasenplatte gehören eindimensionale gemäß Fig. 2A oder zweidimensionale, wobei im Fall der zweidimensionalen Form die Platte eine Scheibenform oder Ringform haben kann. Zur Erläuterung der Ausführungsformen ist nur die Komponente erster Ordnung der Nebenlappen des Hyperauflösungspunkts erwähnt, wobei aber verständlich ist, daß auch Nebenlappen höherer Ordnung vorhanden sein können.
Das Datenaufzeichnungsmedium 7 kann auf ein Medium angewendet sein, das Vertiefungen vom Phasenmodulationstyp, Vertiefungen vom Lichtstärkemodülationstyp und Vertiefungen vom Modulationstyp mit Neigung der Polarisationsebene hat. Insbesondere kann das Datenaufzeichnungsmedium 7 z. B. auf eine Kompaktplatte vom nur lesbaren Typ unter Nutzung von Welligkeitsvariationen, vom einmal beschreibbaren und mehrmals lesbaren Typ, vom wiederbeschreibbaren Phasenänderungstyp und vom magnetooptischen Typ angewendet sein.
Da erläuterungsgemäß die NA der Objektivlinse zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnüngsmedium größer als zum Konvergieren des Lichts darauf ist und die hohe Ortsfrequenzkomponente des Punkts auf dem Datenaufzeichnungsmedium zum Großteil die Objektivlinse durchläuft, bevor sie auf das optische Rekonvergenzsystem fällt, läßt sich das Einmischendes Nebenlappenlichts auf dem Datenaufzeichnungsmedium in die Hauptlappenposition unterdrücken. Auch wenn die Datenaufzeichnungsdichte hoch wird, kann man so die Beeinträchtigung des Wiedergabesignals stark unterdrücken.
Da ferner die NA der lichtkonvergierenden Objektivlinse die gleiche wie im Stand der Technik ist, wird die durch Kippen der Objektivlinse oder des Datenaufzeichnungsmediums verursachte Ausweitung von Strahlen in gleichem Maß wie im Stand der Technik unterdrückt.
Zuvor wurde der erste Aspekt der Erfindung erläutert, der die erste bis vierte Ausführungsform erfaßt.
Nachstehend wird der zweite Aspekt der Erfindung erläutert, der die fünfte bis siebente Ausführungsform erfaßt.
Fig. 9 zeigt eine Systemkonfiguration der fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform. In der Zeichnung werden gleiche oder ähnliche Zahlen oder Symbole für gleiche oder ähnlich Elemente wie in Fig. 1A verwendet, und auf ihre erneute Erklärung wird verzichtet. Gemäß Fig. 9 verfügt das System über eine Lichtquelle 1, eine Kollimatorlinse 2, ein Hyperauflösungsfilter 3, einen Strahlteiler 5, eine Lochblende 9, einen Photodetektor 10, eine Objektivlinse 12, eine Rekonvergenzlinse 13, eine Detektionslinse 14 und eine Apertur 15.
Im herkömmlichen optischen Kopf von Fig. 1A dient die Objektivlinse 6 sowohl zum Konvergieren des Lichts auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 als auch zum Auffängen des vom Datenaufzeichnungsmedium 7 reflektierten Lichts, und ihre NA ist beim Lichtkonvergieren und Lichtauffangen gleich. Gemäß Fig. 9 ist in dieser fünften Ausführungsform die NA der Objektivlinse 12 zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnungsmedium 7 größer als die beim Lichtkonvergieren tatsächlich genutzte NA. Das heißt, durch Bereitstellen der Objektivlinse 12, deren Durchmesser größer als das auf die Objektivlinse 12 durch den Strahlteiler 5 fallende Licht ist, ist die NA der Objektivlinse 12 beim Lichtauffangen größer als beim Lichtkonvergieren. Außerdem ist entsprechend der NA der Objektivlinse 12 zum Lichtauffangen die verwendete Rekonvergenzlinse 13 größer im Vergleich zur herkömmlichen Rekonvergenzlinse 8:
Das genutzte Datenaufzeichnungsmedium 7 ist vom Phasenmodulationstyp mit Vertiefungen, in denen Daten als Welligkeitssänderungen auf der Aufzeichnungsfläche einer Platte, z. B. einer Kompaktplatte, aufgezeichnet sind. Allerdings kann die Form des Datenaufzeichnüngsmediums 7 eine Plattenform oder Kartenform sein.
Nunmehr wird der Betrieb der Vorrichtung dieser fünften Ausführungsform erläutert. Das von der Lichtquelle 1 abgestrahlte Laserlicht wird durch die Kollimatorlinse 2 parallel gerichtet, dann fällt das parallele Licht auf die Objektivlinse 12, nachdem ein Teil des Strahlenstroms durch das Hyperauflösüngsfilter 3 abgeschirmt und moduliert wurde, und das resultierende Licht wird durch den Strahlteiler 5 übertragen, wodurch das Licht auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 vöm Phasenmodulationstyp konvergiert wird. Wegen des zuvor erläuterten Hyperauflösungseffekts wird der Durchmesser des durch die Objektivlinse 12 auf dem Datenäufzeichnungsmedium 7 konvergierten Punkts kleiner ohne Hyperauflösungsfilter 3, · wobei aber gleichzeitig Nebenlappen auftreten.
Die Objektivlinse 12 sammelt die durch die Vertiefungen auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 modulierten und reflektierten Lichtstrahlen in einer NA, die zum Lichtauffangen größer als zum Lichtkonvergieren ist, und ändert sie in parallele Strahlen. Die parallelen Strahlen, die am Strahlteiler 5 reflektiert werden und ihren Weg ändern, fallen auf die Rekonvergenzlinse 13, wodurch das Licht rekonvergiert und nur der Lichtstrom an einem Mittelabschnitt durch die am Brennpunkt positionierte Lochblende 9 übertragen wird.
Die Lichtstärkeverteilung auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 für den Fall, daß die Wellenlänge des von der. Lichtquelle 1 emittierten Laserlichts 0,78 um beträgt, die verwendete Objektivlinse 12 eine Brennweite von 3 mm und eine NA von 0,45 hat und das verwendete Hyperauflösungsfilter 3 ein Abschirmband mit einer Breite von 0,9 mm hat, das den Strahldurchmesser um 30% reduziert, ist in Fig. 5A gezeigt. Dies zeigt, daß die Lichtstärkeverteilung wie im Stand der Technik aus einem Hauptlappen 54 und Nebenlappen 55 besteht.
Führt man nur die Nebenlappen 55 des konvergierten Punkts gemäß der zuvor dargestellten Lichtstärkeverteilung heraus, entspricht die Lichtstärkeverteilung am rekonvergierten Lichtpunkt Fig. 5B und 5C. Fig. 5B zeigt den Fall, in dem wie im Stand der Technik die NA der Objektivlinse beim Lichtauffangen die gleiche wie beim Lichtkonvergieren ist. In diesem Fall sind die Nebenlappen 55 auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 in die Hauptlappenposition eingemischt, so daß sich nicht nur die Nebenlappen 56 entwickeln, sondern auch eine Lichtkomponente 57, die durch das Umlaufen der Nebenlappen 55 an der Position des Hauptlappens bewirkt ist, was eine Ursache für die Wiedergabesignalbeeinträchtigung wird. Dies liegt daran, daß die hohe Ortsfrequenzkomponente des Punkts auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 als Ergebnis der NA-Begrenzung der Objektivlinse beim Lichtauffangen entfernt wird.
Dagegen zeigt Fig. 5C für die Anordnung gemäß dieser fünften Ausführungsform der Erfindung die Lichtstärkeverteilung an der Lochblende 9, wenn die verwendete Objektivlinse 12 eine größere NA beim Lichtauffangen als beim Lichtkonvergieren hat. Die Nebenlappen in Fig. 5C bestehen aus zwei Nebenlappen 58, die etwa in den gleichen Formen wie die Nebenlappen 55 in der Lichtstärkeverteilung auf dem Aufzeichnungsmedium 7 wiederhergestellt wurden, was die Unterdrückung der Einmischung der Nebenlappen 55 auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 in die Position des Hauptlappens zeigt.
Läßt man daher gemäß Fig. 9 nur den Hauptlappen durch die Lochblende 9 (oder einen Schlitz) durch, werden die Nebenlappen 58 beseitigt, und da kein Umlaufen des Lichts von den Nebenlappen 55 auf dem Dätenaufzeichnungsmedium 7 vorliegt, unterdrückt man die Wiedergabesignalbeeinträchtigung.
Hat das Dateriaufzeichnungsmedium 7 Vertiefungen vom Phasenmodulationstyp, z. B. wie bei einer Kompaktplatte, wird die Phase des auf den Vertiefungsabschnitt abgestrahlten Lichts so moduliert, daß das Licht gebeugt/gestreut wird. Das reflektierte Licht vom Datenaufzeichnungsmedium 7 wird aus der Apertur der Objektivlinse 12 50 gestreut, daß die Menge des Rücklauflichts (reflektierten Lichts) zum Signaldetektionssystem klein wird. Durch Nutzung dieser Änderung wird das reflektierte Licht als Wiedergabesignal ausgelesen. Ist aber die NA der Objektivlinse 12 beim Lichtauffangen groß, wird der gleiche Lichtpunkt wie der Lichtpunkt nach der Modulation des Lichts auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 an der Lochblende 9 wiederhergestellt, und auch die Änderung der Menge des Rücklauflichts (reflektierten Lichts) wird klein, was eine kleine Amplitude des Wiedergabesignals ergibt.
Somit wird in dieser fünften Ausführungsform nur der Hauptlappen herausgeführt, in dem das Umlaufen der Nebenlappen 55 durch die Lochblende 9 unterdrückt wurde, und das resultierende Licht wird erneut gebeugt/gestreut und dann durch die Detektionslinse 14 aufgefangen. Das so aufgefangene Licht erfährt eine Aperturbegrenzung durch eine vorbestimmte Apertur 15, bevor es auf den Photodetektor 10 fällt. Dadurch wird die Änderung der Lichtmenge groß, was eine Amplitudenverringerung des Wiedergabesignals verhindert.
Als nächstes wird die sechste Ausführungsform der Erfindung erläutert. Fig. 10 zeigt eine Systemkonfiguration der sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In der Zeichnung werden die gleichen oder ähnliche Bezugszahlen oder Symbole für die gleichen oder ähnliche Elemente wie in Fig. 9 verwendet, und auf ihre erneute Erläuterung wird verzichtet. Gemäß Fig. 10 sind in dieser sechsten Ausführungsform ein zweiter Strahlteiler 20, eine zweite Rekonvergenzlinse 21, ein zweiter Photodetektor 22, ein Dämpfungsglied 23 und ein Differenzverstärker 24 zwischen dem Strahlteiler 5 und der Rekonvergenzlinse 13 von Fig. 9 vorgesehen.
Das System dieser sechsten Ausführungsform arbeitet wie folgt: Die Lichtstrahlen vom Datenaufzeichnungsmedium 7 werden durch die Objektivlinse 12 parallel gerichtet und dann durch den Strahlteiler 5 reflektiert, bevor sie auf den Strahlteiler 20 fallen. Der Strahlteiler 20 überträgt die Lichtstrahlen vom Strahlteiler 5, und die übertragenen Strahlen fallen auf die Rekonvergenzlinse 13. Die von der Rekonvergenzlinse 13 auffallenden Strahlen werden reflektiert.
Somit überträgt die Rekönvergenzlinse 13 die aus dem Hauptlappen und den Nebenlappen bestehenden reflektierten Lichtstrahlen vom Dätenaufzeichnungsmedium 7, und die übertragenen Lichtstrahlen werden auf die Lichtempfangsfläche des Photodetektors 10 abgestrahlt, nachdem die Nebenlappen durch die Lochblende 9 beseitigt sind. Die Lichtstrahlen durchlaufen die Photodetektionslinse 14 und die Apertur 15 und werden auf die Lichtempfängsfläche des Photodetektors 10 abgestrahlt. Hierbei werden die zuvor genannten Nebenlappen durch die Lochblende 9 und die Apertur 15 reflektiert; und das so reflektierte Licht wird durch die Rekonvergenzlinse 13 übertragen, am Strahlteiler 20 reflektiert und auf der Lichtempfangsfläche des Photodetektors 22 über die Rekonvergenzlinse 21 rekonvergiert.
Daher hat das durch photoelektrische Umwandlung am Photodetektor 22 erhaltene elektrische Signal eine Signalkomponente, die aus den Nebenlappen besteht. Diese wird zum Dämpfungsglied 23 und nach Dämpfung auf einen geeigneten Wert zum Differenzverstärker 24 geführt. Andererseits liefert der Photodetektor 10 ein elektrisches Signal (Wiedergabesignal) durch photoelektrische Umwandlung des Lichts, das hauptsächlich aus dem Hauptlappen auf dem Dätenaufzeichnungsmediuin 7 besteht, aber auch eine Lichtkomponente aufweist, die aus einer kleinen Nebenlappenmenge besteht, und führt dieses elektrische Signal zum Differenzverstärker 24. Auf diese Weise läßt sich vom Differenzverstärker 24 ein hochqualitatives Wiedergabesignal erhalten, in dem der Effekt von den Nebenlappen stark unterdrückt ist.
Werden in dieser sechsten Ausführungsform wie in der fünften Ausführungsform nur die Nebenlappen 55 aus dem auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 erzeugten konvergierten Punkt herausgeführt und wird ein Bild davon an der Lochblende 9 erzeugt, besteht die Lichtstärkeverteilung an der Lochblende 9 aus den Nebenlappen 58 gemäß Fig. 5C, die nahezu in den gleichen Formen wie die Nebenlappen 55 der Lichtstärkeverteilung auf dem Datenaufzeichnungsmedium wiederhergestellt sind. Da also nur der Hauptlappen durch die Lochblende 9 übertragen wird, sind die Nebenlappen 58 beseitigt. Weil es außerdem zu keinem Umlaufen der auf dem Datenaufzeichnungsmedium gebildeten Nebenlappen 55 kommt, ist die Beeinträchtigung des Wiedergabesignals unterdrückt.
Zudem wird in dieser sechsten Ausführungsform nur der Hauptlappen herausgeführt, und nach seinem erneuten Beugen/Streuen wird er durch die Detektionslinse 14 aufgefangen, das Licht fällt auf den Photodetektor 10, während es die Aperturbegrenzung durch die feste Apertur 15 erfährt, was eine Senkung der Amplitude des Wiedergabesignals verhindert.
Als nächstes wird eine siebente erfindungsgemäße Ausführungsform erläutert. Fig. 11 zeigt eine Systemkonfiguration eines optischen Kopfs der siebenten Ausführungsform. In der Zeichnung werden die gleichen Bezugszahlen für die gleichen Elemente wie in Fig. 9 verwendet, und auf eine erneute Erläuterung wird verzichtet.
Gemäß Fig. 11 ist anstelle der Detektionslinse 14 in der fünften Ausführungsform die Vorrichtung dieser siebenten Ausführungsform mit einer Apertur 15 und einem Photodetektor 10 versehen, die direkt im Streulicht angeordnet sind, das die Lochblende 9 durchlaufen hat. Die Vorrichtung dieser siebenten Ausführungsform erzeugt den gleichen vorteilhaften Effekt wie in der fünften und sechsten Ausführungsform:
Nunmehr wird die achte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Fig. 12 zeigt eine Systemkonfiguration der Vorrichtung der achten Ausführungsform. In der Zeichnung werden die gleichen Zahlen für die gleichen Elemente wie in Fig. 9 verwendet, ohne die Erläuterungen zu wiederholen. Gemäß Fig. 12 kommt in dieser achten Ausführungsform keine Kollimatorlinse 2, sondern eine Objektivlinse 34 vom finiten Typ zum Einsatz. Möglich ist, eine weitere Apertur im Lichtweg zwischen der Lichtquelle 1 und dem Strahlteiler 33 vorzusehen, so daß die NA der Objektivlinse 34 beim Lichtkonvergieren kleiner als beim Lichtauffangen sein kann.
In dieser achten Ausführungsform wird das Laserlicht von der Lichtquelle 1 durch das Hyperauflösungsfilter 3 übertragen, das übertragene Licht fällt auf die Objektivlinse 34 und wird dann durch die Objektivlinse 34 fokussiert und auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 konvergiert. Das vom Datenaufzeichnungsmedium 7 reflektierte Licht fällt durch die Objektivlinse 34 auf den Strahlteiler 33 und wird von ihm reflektiert, und nach Entfernung der Nebenlappen durch die an der Stelle des Brennpunkts angeordnete Lochblende 9 wird das Licht gestreut und fällt auf die Detektionslinse 14.
Wie in den anderen Ausführungsformen ist auch in dieser achten Ausführungsform die NA der Objektivlinse 34 beim Lichtauffangen größer als beim Lichtkonvergieren, so daß die Nebenlappen durch die Lochblende 9 entfernt werden und es nicht zum Umlaufen der auf dem Datenaufzeichnungsmedium 7 erzeugten Nebenlappen kommt. Dadurch läßt sich die Wiedergabesignalbeeinträchtigung unterdrücken und die Amplitudenverringerung des Wiedergabesignals verhindern.
Zu beachten ist, daß die Erfindung nicht auf die zuvor erläuterten Ausführungsformen beschränkt ist. Zu Typen anderer verfügbarer Filter zum Einsatz als Hyperauflösungsfilter 3 gehören ein Lichtstärkemodulationstyp oder ein Lichtphasenmodulationstyp, der eine Lichtabschirmplatte oder eine Lichtphasenplatte zum Modulieren des Lichts oder ein Prisma zum Trennen des Lichtwegs nutzt. Zu Formen der Lichtabschirmplatte oder Phasenplatte gehören eindimensionale gemäß Fig. 2A oder zweidimensionale, wobei im Fall der zweidimensionalen Form die Platte eine Scheibenform oder Ringform haben kann. Zur Erläuterung der Ausführungsformen ist nur die Komponente erster Ordnung der Nebenlappen des Hyperauflösungspunkts erwähnt, wobei aber verständlich ist, daß Nebenlappen höherer Dimensionsordnung auch vorhanden sein können.
Für die Ausführungsformen wurde das Datenaufzeichnungsmedium 7 als solches Aufzeichnungsmedium wie eine Kompaktplatte erläutert, die Vertiefungen vom Phasenmodulationstyp zum Aufzeichnen der Daten als Welligkeitsvariationen hat. Ohne das Problem einer Amplitudenverringerung des Wiedergabesignals hervorzurufen, kann die Erfindung aber auch auf ein Aufzeichnungsmedium mit Phasenänderung angewendet werden, das Vertiefungen zum Modulieren der Lichtstärke hat und die Daten als Phasenvariationen aufzeichnet und wiedergibt, oder auf ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium mit Vertiefungen, in denen das Kippen einer Polarisationsebene des Rücklauflichts durch Variieren der Magnetisierungsrichtungen des Magnetfilms moduliert wird, wodurch sich das Einmischen der auf dem Dateriaufzeichnungsmedium erzeugten Nebenlappen in die Position des Hauptlappens an der Lochblende unterdrücken läßt.
Da erläuterungsgemäß die NA der Objektivlinse zum Lichtauffangen vom Datenaufzeichnungsmedium größer als zum Lichtkonvergieren darauf ist und die hohe Ortsfrequenzkomponente des Punkts auf dem Datenaufzeichnungsmedium zum Großteil die Objektivlinse durchläuft, bevor sie auf das optische Rekonvergenzsystem fällt, läßt sich das Einmischen des Nebenlapperilichts auf dem Datenaufzeichnungsmedium in die Hauptlappenposition an der Lochblende unterdrücken. Auch wenn die Datenaufzeichnungsdichte hoch wird, kann man so die Beeinträchtigung des Wiedergabesignals stark unterdrücken.
Zudem wird gemäß diesem zweiten Aspekt der Erfindung nur der Hauptlappen herausgeführt, bei dem das Umlaufen der Nebenlappen unterdrückt ist, und nach seinem erneuten Beugen/- Streuen durch die Detektionslinse aufgefangen und veranlaßt, auf den Photodetektor zu fällen, während er die Aperturbegrenzung mit Hilfe einer festen Apertur erfährt. So lassen sich Variationen der Lichtmenge erhöhen, die vom phasenmodulierenden Datenaufzeichnungsmedium reflektiert wird, was die Verringerung der Wiedergabesignalamplitude verhindert.
Da ferner die NA der lichtkonvergierenden Objektivlinse die gleiche wie im Stand der Technik ist, wird der Effekt der durch Kippen der Objektivlinse oder des Datenaufzeichnungsmediums verursachten Ausweitung von Strahlen genauso wie im Stand der Technik unterdrückt.
Für den dritten Aspekt der Erfindung werden im folgenden eine neunte bis zwölfte Ausführungsform anhand der Zeichnungen erläutert.
Im Vergleich zum optischen Kopf des Stands der Technik, in dem aufgrund der Tatsache; daß das Datenaufzeichnungsmedium vom Reflexionstyp ist, die Objektivlinse sowohl zum Lichtkonvergieren als auch zum Lichtauffangen dient, verwendet die Vorrichtung gemäß diesem Aspekt der Erfindung ein Datenaufzeichnungsmedium vom Durchlaßtyp, so daß der optische Kopf als Durchlaßkopf konfiguriert ist. Somit ist neben der Objektivlinse zum Lichtkonvergieren eine Objektivlinse zum Lichtauffangen vorgesehen, deren NA größer als die der Objektivlinse zum Lichtkonvergieren ist, was das Einmischen des Nebenlappenlichts in den Hauptlappen des auf dem Photodetektor rekonvergierten Lichts unterdrückt.
Fig. 13 zeigt eine Systemkonfiguration des optischen Kopfs der neunten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Gemäß Fig. 13 wird das von der Lichtquelle 1 emittierte Licht durch die Kollimatorlinse 2 parallel gerichtet, es wird durch das Hyperauflösungsfilter 3 moduliert, das einen Hyperauflösungspunkt erzeugt, und anschließend wird es auf dem Datenaufzeichnüngsmedium 77 konvergiert. Aufgrund der Hyperauflösungseffekte wird der Durchmesser des konvergierten Lichtpunkts kleiner als ohne Hyperauflösungsfilter 3, wobei aber auch Nebenlappen auftreten.
Die lichtsammelnde Objektivlinse 4b fängt das Licht auf, das nach Modulation durch Vertiefungen auf dem Datenaufzeichnungsmedium 77 durchgelassen wird, und richtet das Licht parallel. Die NA der lichtsammelnden Objektivlinse 4b ist größer als die der lichtkonvergierenden Objektivlinse 4a. Das parallele Licht wird durch eine Rekonvergenzlinse 13 konvergiert, und nur das Licht an einem Mittelabschnitt wird durch die Lochblende 9 durchgelassen, die an oder nahe der Brennpunktposition angeordnet ist. Das übertragene Licht wird durch den Photodetektor 10 aufgefangen, wodurch man das Datenwiedergabesignäl erhält.
Auch an dieser Brennpunktposition erzeugt der konvergierte Lichtpunkt die Nebenlappen 58. Somit dient die Lochblende 9 zum Abdecken der Nebenlappen 58 und zum alleinigen Durchlassen des Hauptlappens 41 durch die Lochblende 9.
Fig. 14 zeigt eine Systemkonfiguration eines optischen Kopfs der zehnten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
In dieser zehnten Ausführungsform ist zur Anordnung der zuvor erläuterten neunten Ausführungsform eine Struktur zugefügt, mit der das Wiedergabesignal mittels eines Differenzsignals zwischen der Nebenlappenkomponente und der Hauptlappenkomponente detektiert wird.
In der Konfiguration von Fig. 14 wird die Komponente der durch die Lochblende 9 reflektierten Nebenlappen am Strahlteiler 17 reflektiert, an der Rekonvergenzlinse 21 konvergiert und durch den Photodetektor 22 aufgefangen. Das durch den Photodetektor 22 aufgefangene Signal wird durch ein Dämpfungsglied 23 gedämpft, und das gedämpfte Signal wird zusammen mit dem durch den Photodetektor 10 aufgefangenen Ausgangssignal in einen Differenzverstärker 24 eingegeben, wodurch ein Differenzsignal für das zu detektierende Wiedergabesignal gebildet wird. Dadurch wird das Signal vom Photodetektor 10 durch das Signal vom kompensierenden Photodetektor 22 kompensiert, was die Beeinträchtigung des Datenwiedergabesignals unterdrückt.
Fig. 15 zeigt eine Systemkonfiguration eines optischen Kopfs der elften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
In dieser elften Ausführungsform nutzt die Vorrichtung anstelle der Lochblende 9 und des Photodetektors 10, die in der neunten Ausführungsform zum Einsatz kommen, einen dreigeteilten Photodetektor 40 zum Empfangen des Lichts. In diesem Fall wird das Nebenlappensignal gedämpft, und mit Hilfe eines Differenzsignals läßt sich das Wiedergabesignal detektieren und eine hochpeglige Signaldetektion realisieren.
Fig. 16 zeigt eine Systemkonfiguration der zwölften erfindungsgemäßen Ausführungsform. Diese Ausführungsform verwendet finite Linsen 18a und 18b. In diesem Fall kann auch eine infinite Linse wie in der neunten Ausführungsform genutzt werden.
Während die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte verständlich sein, daß die Beschreibung zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung diente und Änderungen im Rahmen der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung gemäß der Festlegung durch die Ansprüche abzuweichen.
Zum Beispiel kann das in der Anmeldung erwähnte Hyperauflösungsfilter vom Lichtstärkemodulationstyp sein, bei dem eine Lichtabdeckplatte zum Abdecken des Lichts oder ein Prisma zum Aufteilen des Lichtwegs zum Einsatz kommt, oder vom optischen Phasenmodulationstyp, bei dem eine Phasenplatte zum Modulieren des Lichts genutzt wird. Seine Form kann eindimensional oder zweidimensional sein, z.B. kreisförmig oder ringförmig.
Obwohl ferner die Ausführungsformen nur die Komponente erster Ordnung der Nebenlappen des Hyperauflösungslichtpunkts betreffen, können Nebenlappen höherer Ordnung vorhanden sein. Das Datenaufzeichnungsmedium kann eines sein, das Vertiefungen zum Modulieren von Phasen, Vertiefungen zum Modulieren der Lichtstärke oder Vertiefungen zum Modulieren der Neigung einer Polarisationsfläche des Lichts verwendet und z. B. in Form einer Kompaktplatte realisiert ist, oder es kann ein Aufzeichnungs-/Wiedergabemedium vom Phasenänderungstyp oder ein optomagnetisches Medium sein.
Gemäß dem zuvor erläuterten dritten Aspekt der Erfindung ist die NA des Lichtauffangsystems 4b größer als die des Lichtkonvergenzsystems 4a, so daß die Beeinträchtigung des Datenwiedergabesignals auf ein Minimum unterdrückt ist, wobei durch eine größere Differenz der NA-Werte zwischen ihnen der Grad der Einmischung des Nebenlappenlichts in den Hauptlappen verkleinert werden kann, Dadurch läßt sich eine weitere Unterdrückung der Beeinträchtigung des Wiedergabesignals erreichen.

Claims

1. Optischer Kopf mit:

einer Lichtquelle (1) zum Emittieren von Laserlicht;

einem Hyperauflösungsfilter (3) zum Bereitstellen einer vorbestimmten Lichtstärkeverteilung im Hinblick auf das Laserlicht von der Lichtquelle; und

einer Lichtkonvergenz- und -auffangeinrichtung zum Konvergieren des Lichts, das das Hyperauflösungsfilter durchlaufen hat, auf einem Datenaufzeichnungsmedium und Auffangen des Lichts davon, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtkonvergenz- und -auffangeinrichtung eine numerische Apertur hat, die zum Auffangen des Lichts vom Aufzeichnungsmedium größer als zum Konvergieren des Lichts auf dem Aufzeichnungsmedium ist.

2. Optischer Kopf nach Anspruch 1, wobei die Lichtkonvergenz- und -auffangeinrichtung aufweist:

eine Objektivlinse (12) zum Konvergieren des Laserlichts, das das Hyperauflösungsfilter (3) durchlaufen hat, auf dem Datenäufzeichnungsmedium und zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnungsmedium;

eine Rekonvergenzlinseneinrichtung (13) zum Rekonvergieren des Lichts, das vom Datenaufzeichnungsmedium reflektiert und durch die Objektivlinse (12) übertragen wurde;

eine Photodetektoreinrichtung (10) zum Detektieren eines Mittelabschnitts eines Stroms des durch die Rekonvergenzlinserieinrichtung (13) rekonvergierten Lichts, wobei die Objektivlinse (12) eine numerische Apertur hat, die zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnungsmedium größer als zum Konvergieren des Lichts darauf ist.

3. Optischer Kopf nach Anspruch 2, wobei die Rekonvergenzlinseneinrichtung aufweist: eine Strahlteilereinrichtung (5), durch die das Laserlicht nach Durchlaufen des Hyperauflösüngsfilters auf die Objektivlinse fällt und von der das Licht nach Durchlaufen der Objektivlinse reflektiert wird, um seinen Lichtweg zu ändern, und eine Rekonvergenzlinse (13), die das Licht nach Reflektieren von der Strahlteilereinrichtung rekonvergiert, und die Photodetektoreint-ichtung aufweist: eine Lichtdurchgangsbegrenzungseinrichtung (9), die an einem Brennpunkt der Rekönvergenzlinse angeordnet ist und die einen Hauptlappen des durch die Rekonvergenzlinseneinrichtung rekonvergierten Lichts durchläßt, und eine Photodetektoreinrichtung (10) zum Detektieren des Lichts, das die Lichtdurchgangsbegrenzungseinrichtung (9) durchlaufen hat.

4. Optischer Kopf nach Anspruch 3, wobei die Rekonvergenzlinseneinrichtung aufweist: einen Strahlteiler (20), durch den das von der Strahlteilereinrichtung (5) reflektierte Licht übertragen wird und dann auf die Rekonvergenzlinse (13) fällt und durch den das von der Rekonvergenzlinse (13) auffallende Licht reflektiert wird; eine zusätzliche Rekonvergenzlinse (21), die das durch den Strahlteiler (20) reflektierte Licht rekonvergiert; einen zusätzlichen Photodetektor (22), der das durch die zusätzliche Rekonvergenzlinse (24) konvergierte Licht detektiert; und eine Differenzeinrichtung (23, 24), die ein Ausgangssignal vom zusätzlichen Photodetektor (22) dämpft und eine Differenz im Hinblick auf ein detektiertes Signal von der Photodetektoreinrichtung (10) ermittelt.

5. Optischer Kopf nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Photodetektoreinrichtung (10) einen dreigeteilten Photodetektor aufweist, der Lichtempfangsflächen zum voneinander getrennten Auffangen eines Hauptlappens und von Nebenlappen aus dem durch die Rekönvergenzlinseneinrichtung rekonvergierten Licht hat.

6. Optischer Kopf nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Objektivlinse (12) durch ein finites Linsensystem oder ein infinites Linsensystem gebildet ist.

7. Optischer Kopf nach Anspruch 1, wobei die Lichtkonvergenz- und -auffangeinrichtung aufweist:

eine Objektivlinse (12) zum Konvergieren des Laserlichts, das das Hyperauflösungsfilter (3) durchlaufen hat, auf dem Datenaufzeichnungsmedium und zum Auffangen des Lichts vom Datenaufzeichnungsmedium;

eine optische Rekonvergenzeinrichtung (13) zum Rekonvergieren des Lichts, das vom Datenaufzeichnungsmedium reflektiert und durch die Objektivlinse (12) übertragen wurde,

eine Lichtdurchgangsbegrenzungseinrichtung (9) zum Durchlassen eines Mittelabschnitts eines Stroms des durch die optische Rekonvergenzeinrichtung (13) rekonvergierten Lichts;

eine Photodetektoreinrichtung (10) zum Detektieren des Lichts, das die Lichtdurchgangsbegrenzungseinrichtung (9) durchlaufen hat; und

eine optische Auflichteinrichtung (14) zum Veranlassen, daß das Licht nach Durchlaufen der Lichtdurchgangsbegrenzungseinrichtung gebeugt/gestreut wird und auf die Photodetektoreinrichtung (10) fällt, während es eine Aperturbegrenzung durch eine feste Apertur (15) erfährt, wobei die Objektivlinse (12) eine numerische Apertur hat, die zum Auffangen des Lichts vom Datenäufzeichnungsmedium größer als zum Konvergieren des Lichts darauf ist.

8. Optischer Kopf nach Anspruch 7, wobei die optische Rekonvergenzeinrichtung aufweist: eine Strahlteilereinrichtung (5), durch die das Laserlicht nach Durchlaufen des Hyperauflösungsfilters auf die Objektivlinse fällt und von der das Licht nach Durchlaufen der Objektivlinse reflektiert wird, um seinen Lichtweg zu ändern, und eine Rekonvergenzlinse (13), die das Licht nach Reflektieren von der Strahlteilereinrichtung (5) rekonvergiert.

9. . Optischer Kopf nach Anspruch 8, wobei die optische Rekonvergenzeinrichtung aufweist: einen Strahlteiler (20), durch den das von der Strahlteilereinrichtung (5) reflektierte Licht übertragen wird und dann auf die Rekonvergenzlinse (13) fällt und von dem das von der Rekonvergenzlinse (13) auffallende Licht reflektiert wird; eine zusätzliche Rekonvergenzlinse (21), die das vom Strahlteiler (20) reflektierte Licht rekonvergiert; einen zusätzlichen Photodetektor (22), der das durch die zusätzliche Rekonvergenzlinse (21) konvergierte Licht detektiert; und eine Differenzeinrichtung (23, 24), die ein Ausgangssignal vom zusätzlichen Photodetektor (22) dämpft und eine Differenz im Hinblick auf ein detektiertes Signal von der Photodetektöreinrichtung (10) ermittelt.

10. Optischer Kopf nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die optische Auflichteinrichtung aufweist: eine Detektionslinse (14), die das Licht nach Durchlaufen der Lichtdurchgangsbegrenzungseinrichtung (9) auffängt, und eine feste Apertur (15), die einen Randabschnitt des Lichtstroms nach Durchlaufen der Detektionslinse (14) begrenzt und durch die das Licht auf die Photodetektoreinrichtung (10) fällt.

11. Optischer Kopf nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Datenaufzeichnungsmedium ein Medium vom Phasenmodulationstyp ist, bei dem Daten als Welligkeitsvariationen auf einer Datenfläche des Mediums vorab aufgezeichnet sind.

12. Optischer Kopf nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Objektivlinse (12) durch ein finites Linsensystem oder ein infinites Linsensystem gebildet ist.

13. Optischer Kopf nach Anspruch 1, wobei das Hyperauflösungsfilter (3) einen Hyperauflösungslichtpunkt auf einem Datenaufzeichnungsmedium (77) vom Lichtdurchlaßtyp erzeugt;

die Lichtkonvergenz- und -auffangeinrichtung aufweist:

eine Lichtkonvergenzlinse (4a) zum Konvergieren des Lichts, das das Hyperauflösungsfilter durchlaufen hat, auf dem Datenaufzeichnungsmedium;

eine Lichtsammellinse (4b) zum Auffangen des Lichts, das durch das Datenaufzeichnungsmedium durchgelassen wurde;

eine Rekonvergenzlinseneinrichtung (13) zum Rekonvergieren des Lichts von der Lichtsammellinse (4b); und eine Photodetektoreinrichtung (10) zum Detektieren eines Mittelabschnitts des durch die Rekönvergenzlinseneinrichtung (13) rekonvergierten Lichts, wobei die Lichtsammellinse (4b) eine größere numerische Apertur als die Lichtkonvergenzlinse (4a) hat.

14. Optischer Kopf nach Anspruch 13, wobei die Lichtsammellinse (4b) durch eine lichtsammelnde Objektivlinse gebildet ist.

15. Optischer Kopf nach Anspruch 13 oder 14, der ferner aufweist einen Strahlteiler (17) zum Reflektieren einer von der Photodetektoreinrichtung (10) reflektierten Nebenlappenkomponente, eine kompensierende Lichtdetektoreinrichtung (22) zum Konvergieren und Auffangen des Lichts vom Strahlteiler (17) und einen Differenzverstärker (24) zum Ermitteln einer Differenz von Signalen von der Photodetektoreinrichtung (10) und der kompensierenden Lichtdetektoreinrichtung (22).

16. Optischer Kopf nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Photodetektoreinrichtung (10) durch einen dreigeteilten Photodetektor (40) gebildet ist.

17. Optischer Kopf nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Lichtkonvergenzlinse (4a) oder die Lichtsammellinse (4b) durch ein finites Linsensystem oder ein infinites Linsensystem gebildet ist.