NL1007172C2

NL1007172C2 - Optisch opneemstelsel.

Info

Publication number: NL1007172C2
Application number: NL1007172A
Authority: NL
Inventors: Yang-Oh Choi
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1998-07-08
Also published as: FR2754097B1; NL1007172A1; US5939710A; FR2754097A1; CN1181585A; JPH10112053A

Description

Titel: Optisch opneemstelsel.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een optisch opneemstelsel voor het lezen van informatiesignalen die zijn opgeslagen op een optische schijf, waarbij het optische opneemstelsel omvat: een orgaan voor het 5 voortbrengen van een lichtbundel; een orgaan voor het detecteren van de lichtbundel; een orgaan voor het splitsen van de lichtbundel; een objectieflens en een cilindrische lens voor het voortbrengen van een astigmatische aberratie, wanneer de lichtbundel daar doorheen gaat.

10 Een dergelijk optisch opneemstelsel is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift no. 4.023.033. Hierin wordt een optisch opneemstelsel beschreven dat gebruik maakt van een astigmatische werkwijze voor het detecteren van een focusseringsfout. Het bezwaar van dit bekende stelsel is 15 dat er relatief grote afmetingen zijn.

Er bestaat nu behoefte aan een optisch opneemstelsel met gereduceerde afmetingen en een relatief eenvoudige structuur.

De uitvinding voorziet nu in deze behoefte en het 20 optisch opneemstelsel volgens de uitvinding wordt daartoe gekenmerkt, doordat de lichtbundel eerste en tweede polarisatiecomponenten bevat; en dat het optisch opneemstelsel voorts omvat: een 1/4λ plaatje voor het veranderen van de polarisatiecomponent van de lichtbundel die daar 25 doorheen wordt doorgelaten; en dat het orgaan voor het splitsen van de lichtbundel een optische reflectieorgaan omvat voor het reflecteren van de eerste polarisatiecomponent in een richting van de optische schijf via het 1/4λ plaatje en voor het reflecteren van de tweede 30 polarisatiecomponent naar een verschillende richting weg vanaf de richting van de optische schijf om slechts de eerste polarisatiecomponent te gebruiken voor het lezen van de informatiesignalen buiten de optische schijf.

1007172 2

De onderhavige uitvinding zal nu aan de hand van de tekeningen en de beschrijving in het volgende nader worden toegelicht.

Fig. 1 toont een schematisch zijaanzicht van het 5 bekende optische opneemstelsel; en fig. 2 toont een schematisch zijaanzicht van een optisch opneemstelsel, dat gebruik maakt van een bundel-splitser volgens de onderhavige uitvinding.

Een van de gebruikelijke problemen in een optische 10 informatie-registratieschijf, laserschijf, staat in verband met het optreden van focusseringsfouten en om dit probleem op te lossen, is een astigmatische werkwijze voorgesteld.

In fig. 1 is een bekend optisch opneemstelsel 100 weergegeven, dat gebruik maakt van de astigmatische werk-15 wijze, zoals wordt beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage no. 4.023.033. Het optische opneemstelsel 100 omvat een lichtbron 110, een bundelsplitser 120, een objectieflens 130, een optische informatie-registratieschi jf 140 (die hierna wordt aangeduid als optische 20 schijf), een cilindrische lens 150 en een optische detector 160. In het stelsel 100 valt een lichtbundel 112 die is uitgezonden uit de lichtbron 110, bijvoorbeeld een laser-diode, op de bundelsplitser 120 en wordt gedeeltelijk gereflecteerd, door een daarin opgenomen reflectie-25 oppervlak 122. De lichtbundel, die wordt gereflecteerd door het reflectie-oppervlak 122, wordt gefocusseerd door de objectieflens 130 op een registratie-oppervlak 144 van de optische schijf 140 als een gefocusseerde lichtbundel. De gefocusseerde lichtbundel die wordt gereflecteerd door de 30 optische schijf 140 wordt geconvergeerd door de objectief-lens 130 en gedeeltelijk doorgelaten via de bundelsplitser 120, astigmatisch gemaakt door de passage ervan door de cilindrische lens 150 en valt daarna op een licht-opvang-oppervlak 162 van de optische detector 160, waarbij het 35 licht-opvangoppervlak 162 is verdeeld in vier vierkante foto-elektrische cellen (niet getekend) die zodanig zijn 1007172 3 opgesteld dat ze een vierkant vormen. Elke foto-elektrische cel brengt een uitgang voort in de vorm van een licht-intensiteitsmeting. Twee uitgangen uit twee foto-elektrische cellen, die diagonaal tegenover elkaar zijn 5 geplaatst in het vierkante licht-opvangoppervlak worden gezonden naar een eerste opteller en die uit de andere twee foto-elektrische cellen worden naar een tweede opteller respectievelijk gezonden. Resultaten uit de eerste en tweede optellers worden vervolgens gezonden naar een 10 differentiaalversterker (niet getekend) die op zijn beurt een bijbehorende focusseringsfout zal voortbrengen door het vergelijken van de twee uitgangen uit de eerste en tweede optellers, waarbij de focusseringsfout eenvoudig het verschil is tussen de twee uitgangen uit het paar optel-15 Iers.

Daar de beeldvorm van de lichtflux op het licht-opvangoppervlak 162 van de optische detector 160 astig-matisch is, verandert deze afhankelijk van de relatieve positie van het registratie-oppervlak 144 van de optische 20 schijf 140 ten opzichte van een convergentiepunt 142 van de lichtbundel. Om de verandering van de beeldvorm van de lichtflux te detecteren wordt de cilindrische lens 150 geplaatst tussen het convergentiepunt 142 en de optische detector 160 op een zodanige wijze dat de beeldvorm van de 25 lichtflux op het licht-opvangoppervlak 162 circulair wordt wanneer de lichtbundel exact wordt gefocusseerd (focusseringsfout nul) op het registratie-oppervlak 144 en dit staat bekend als een "juist gefocusseerde" positie in de techniek. Indien de optische schijf 140 wordt bewogen 30 langs een optische as die wordt getrokken tussen de juist gefocusseerde positie en het centrum van de objectieflens 130, wordt het focusseringsfoutsignaal niet-nul met een teken dat de richting de verplaatsing van het registratie-oppervlak 144 van de optische schijf 140 vanaf de "juist 35 gefocusseerde" positie aangeeft, en daardoor de focusseringsfout detecteert.

1007172 4

Een van de voornaamste tekortkomingen van het in het bovenstaande beschreven optisch opneemstelsel 100 is de grote afmeting ervan vanwege de plaatsingen van de cilindrische lens 150 en de optische detector 160, die aan de 5 overkant van de optische schijf 140 ten opzichte van de bundelsplitser 120 zijn geplaatst, en daardoor de totale afmetingen van het optische opneemstelsel 100 omvangrijk maken.

In fig. 2 is een schematisch zijaanzicht weergegeven 10 van het optische opneemstelsel 200 volgens de onderhavige uitvinding, dat een lichtbron 210 bevat, bijvoorbeeld een halfgeleiderlaser of een laserdiode, voor het opwekken van een lichtbundel die P- en S-gepolariseerde lichtcomponenten bevat met een golflengte λι; een ΐ/4λ plaatje 230, een 15 objectieflens 240, een optische detector 260, een cilindrische lens 270 en een bundelsplitser 220, voorzien van een basis 224 die doorzichtig is voor de lichtbundel en een faselaag 223, waarbij de bundelsplitser 220 bijvoorbeeld kan worden voortgebracht door de faselaag 223, die is voor-20 zien van eerste en tweede materialen, afwisselend bovenop de basis 224 te laten neerslaan, waarbij de brekingsindex van het eerste materiaal voor de P-gepolariseerde lichtcomponent verschilt van die van het tweede materiaal voor de S-gepolariseerde lichtcomponent, waardoor de 25 faselaag 223 een fasehoekverschil geeft tussen de invallende P- en S-gepolariseerde componenten.

De objectieflens 240, het 1/4λ plaatje 230 en de bundelsplitser 220 zijn zodanig opgesteld, dat het 1/4λ plaatje 230 is aangebracht tussen de objectieflens 240 30 en de bundelsplitser 220 en een optische as, die een brandpunt van de objectieflens 240 en het centrum van de objectieflens 240 verbindt, gaat door het centrum van het ΐ/4λ plaatje 230 en ook de faselaag 223 ontmoet van de bundelsplitser 220 met een vooraf bepaalde hoek. De 35 lichtbron 210 is geplaatst op een zodanige positie dat de P-gepolariseerde component van de lichtbundel die daardoor 1007172 5 wordt geconvergeerd door de objectieflens 240, na eerst te zijn gereflecteerd door de faselaag 223 en vervolgens te zijn doorgelaten door het 1/4λ plaatje 230, zal worden gefocusseerd op een punt langs de optische as.

5 Wanneer de lichtbundel, die uitgaat vanuit de licht bron 210, op de bundelsplitser 220 valt, reflecteert de faselaag 223 van de bundelsplitser 220 de P- en S-gepolari-seerde licht component en respectievelijk, naar verschillende richtingen, vanwege de fasehoekverschillen tussen de 10 invallende P- en S-gepolariseerde componenten, waarbij de lichtbundel wordt uitgericht langs een eerste lijn die de lichtbron 210 verbindt met een snijpunt van de optische as met de faselaag 223 van de bundelsplitser 220. De faselaag 223 is zodanig ontworpen dat deze de P-gepolariseerde 15 lichtcomponent reflecteert in de richting van de objectief-lens 240 via het ΐ/4λ plaatje 230, maar de S-gepolariseerde lichtbundel reflecteert naar een verschillende richting om daardoor de S-gepolariseerde lichtcomponent af te buigen van de richting van de objectieflens 240, hetgeen de 20 S-gepolariseerde lichtcomponent nutteloos maakt bij het lezen van informatiesignalen die zijn opgeslagen op een optische schijf 250. Vervolgens focusseert de objectieflens 240 de invallende P-gepolariseerde lichtcomponent op het registratie-oppervlak van de optische schijf 250.

25 Vervolgens wordt de P-gepolariseerde lichtbundel die wordt gereflecteerd door het registratie-oppervlak van de optische schijf 250 eerst geconvergeerd door de objectieflens 240, wordt vervolgens doorgelaten via het 1/4λ plaatje 230 en wordt daardoor omgezet in een 30 S-gepolariseerde lichtbundel. De S-gepolariseerde lichtbundel die wordt omgezet vanuit de P-gepolariseerde lichtbundel wordt gereflecteerd door de faselaag 223 van de bundelsplitser 220 naar een richting die verschilt van de richting naar de lichtbron 210. De omgezette S-gepolari-35 seerde lichtbundel, die wordt gereflecteerd door de bundelsplitser 220 wordt weergegeven door gestreepte lijnen in 1007172 6 fig. 2, waarbij het centrum van de optische detector 260 is geplaatst in een brandpunt van de omgezette S-gepolari-seerde lichtbundel, die wordt gereflecteerd door de faselaag 223 van de bundelsplitser 220. De omgezette 5 S-gepolariseerde lichtbundel gaat door de cilindrische lens 270 en verandert daardoor de omgezette S-gepolariseerde lichtcomponent in een astigmatische lichtbundel, en maakt het derhalve mogelijk dat de optische detector 260 een focusseringsfoutsignaal detecteert door het gebruik van een 10 astigmatische werkwijze. De hoek tussen een tweede lijn en de eerste lijn is kleiner dan 90 graden, waarbij de tweede lijn wordt gevormd door het centrum van de optische detector 260 te verbinden met een snijpunt van de optische as met de faselaag 223. Voorts is de optische detector 260 15 opgesteld tussen de lichtbron 210 en de objectieflens 240, en reduceert daardoor de totale afmeting van het optische opneemstelsel 200. De optische baan van de omgezette S-gepolariseerde lichtbundel uit de faselaag 223 van de bundelsplitser 220 naar de optische detector 260 wordt 20 gelijk aan de optische baan vanuit de lichtbron 210 naar de faselaag 223 van de bundelsplitser 220.

De optische detector 260 kan de intensiteit van een lichtbundel, die daarop wordt gereflecteerd, meten. De astigmatische lichtbundel, dat wil zeggen de omgezette 25 S-gepolariseerde lichtbundel die gaat door de cilindrische lens 270 na te zijn gereflecteerd door de faselaag 223 van de bundelsplitser 220, valt op de optische detector 260 en maakt het daardoor mogelijk dat het optische opneemstelsel 200 het informatiesignaal buiten het registratie-oppervlak 30 van de optische schijf 250 weergeeft.

In vergelijking met het optische opneemstelsel 100 volgens de stand der techniek, heeft het optische opneemstelsel 200 volgens de uitvinding een eenvoudiger structuur. Dit wordt bereikt door het daarin opnemen van 35 de bundelsplitser 220 met een faselaag 223 die wordt gevormd door het afwisselend bekleden van eerste en tweede 1007172 7 materialen voor het reflecteren van elk van de gepolariseerde lichtcomponenten naar verschillende richtingen respectievelijk, waarbij de brekingsindex van het eerste materiaal voor de P-gepolariseerde lichtcomponent 5 verschillend is van die van het tweede materiaal voor de S-gepolariseerde 1ichtcomponent, hetgeen de lengte-afmeting in het optische opneemstelsel 200 reduceert.

Hoewel de onderhavige uitvinding is beschreven met betrekking tot voorkeursuitvoeringsvormen, kunnen andere 10 modificaties en variaties worden aangebracht zonder het kader en de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding te overschrijden, zoals uiteengezet in de volgende conclusies.

1007172

Claims

1. Optisch opneemstelsel voor het lezen van informatie-signalen die zijn opgeslagen op een optische schijf, waarbij het optische opneemstelsel omvat: een orgaan voor het voortbrengen van een 5 lichtbundel; een orgaan voor het detecteren van de lichtbundel; een orgaan voor het splitsen van de lichtbundel; een objectieflens en een cilindrische lens voor het voortbrengen van een astigmatische aberratie, wanneer de 10 lichtbundel daar doorheen gaat, met het kenmerk, dat de lichtbundel eerste en tweede polarisatiecomponenten bevat; en dat het optisch opneemstelsel voorts omvat: een 1/4λ plaatje voor het veranderen van de 15 polarisatiecomponent van de lichtbundel die daar doorheen wordt doorgelaten; en dat het orgaan voor het splitsen van de lichtbundel een optische reflectieorgaan omvat voor het reflecteren van de eerste polarisatiecomponent in een richting van de optische schijf via het 1/4λ plaatje en 20 voor het reflecteren van de tweede polarisatiecomponent naar een verschillende richting weg vanaf de richting van de optische schijf om slechts de eerste polarisatiecomponent te gebruiken voor het lezen van de informatie-signalen buiten de optische schijf. 25

2. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de objectieflens de lichtbundel focusseert naar de optische schijf en de lichtbundel convergeert die wordt gereflecteerd door de optische schijf op het 30 detectieorgaan via het optische reflectieorgaan dat de tweede polarisatiecomponent van de invallende lichtbundel reflecteert naar het detectieorgaan, waarbij de eerste polarisatiecomponent van de lichtbundel die wordt 1007172 gereflecteerd door de optische schijf wordt omgezet in de tweede polarisatiecomponent door passage door het 1/4λ plaatje alvorens op het optische reflectieorgaan te vallen, hetgeen het optische opneemstelsel de informatiesignalen 5 buiten het registratie-oppervlak laat lezen.

3. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het optische reflectieorgaan een basis omvat, die is vervaardigd van glas, en een faselaag, 10 waarbij de faselaag elk van de polarisatiecomponenten reflecteert in verschillende richtingen, en waarbij elk van de polarisatiecomponenten onderling verschillende fasehoeken hebben.

4. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de faselaag wordt vervaardigd door het afwisselend bekleden van een oppervlak ervan met eerste en tweede materialen.

5. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het optische reflectieorgaan zodanig is opgesteld dat dit een helling met een vooraf bepaalde hoek maakt ten opzichte van een optische as die wordt gevormd door een centraal punt van de objectieflens 25 te verbinden met een brandpunt van de objectieflens.

6. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 3-5, met het kenmerk, dat het orgaan voor het voortbrengen van de lichtbundel zodanig wordt geplaatst dat de eerste 30 polarisatiecomponent van de lichtbundel daaruit wordt gefocusseerd door de objectieflens op dat punt langs de optische as na te zijn gereflecteerd door het optische reflectieorgaan, waarbij de lichtbundel wordt uitgericht langs een eerste lijn die het orgaan voor het voortbrengen 35 van de lichtbundel verbindt met een snijpunt van de 1007172 optische as met de faselaag van het optische reflectie-orgaan.

7. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 3-6, met het kenmerk, dat het detectieorgaan wordt geplaatst in 5 een brandpunt van de tweede polarisatiecomponent van de lichtbundel na te zijn gereflecteerd door de faselaag, waarbij de eerste component vanuit de lichtbundel die is gereflecteerd door de optische schijf wordt omgezet in de tweede polarisatiecomponent na passage door het 10 1/4λ plaatje.

8. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de hoek tussen de eerste en een tweede lijn kleiner is dan 90 graden, waarbij de tweede lijn wordt gevormd door het centrum van het detectieorgaan te 15 verbinden met een snijpunt van de optische as met de faselaag van het optische reflectieorgaan.

9. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-8, met het kenmerk, dat het ΐ/4λ plaatje is aangebracht tussen het optische reflectieorgaan en de objectieflens.

10. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-9, met het kenmerk, dat de objectieflens is aangebracht tussen het 1/4λ plaatje en de optische schijf. 1007172