NL1007369C2

NL1007369C2 - Optisch opneemstelsel.

Info

Publication number: NL1007369C2
Application number: NL1007369A
Authority: NL
Inventors: Yang-Oh Choi
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 1998-07-08
Also published as: JPH10134393A; NL1007369A1; US6021105A; CN1181582A; NL1007368A1; KR19980029874A; NL1007368C2; FR2755283A1; FR2755283B1

Description

Titel: Optisch opneemstelsel.

De uitvinding heeft betrekking op een optisch opneemstelsel voor het lezen van informatiesignalen, die zijn opgeslagen op een optische schijf, waarbij het optisch opneemstelsel omvat: een orgaan voor het opwekken van een 5 lichtbundel; een optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel; en organen voor het detecteren van de informatiesignalen buiten de optische schijf en een objectieflens.

Een dergelijk optisch opneemstelsel is bekend uit 10 het Amerikaanse octrooischrift nr. 4.023.033.

Het bezwaar van een dergelijk stelsel zijn de grote afmetingen en de omvangrijke structuur ervan.

Er bestaat derhalve behoefte aan een optisch opneemstelsel met gereduceerde afmetingen en met een eenvoudiger 15 structuur.

De uitvinding voorziet nu in deze behoefte en het optisch opneemstelsel volgens de onderhavige uitvinding wordt daartoe gekenmerkt, doordat de lichtbundel een eerste en een tweede polarisatiecomponent omvat en dat het optisch 20 opneemstelsel voorts omvat: een Μ λ plaatje voor het veranderen van de polarisatiecomponent van de lichtbundel, die daardoor wordt doorgelaten; en dat het optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel een optisch orgaan voor het reflecteren van de eerste polarisatiecomponent in 25 de richting van de optische schijf omvat, waarbij het Μ λ plaatje zich bevindt tussen dit optische orgaan en de optische schijf en voor het doorlaten van de tweede polarisatiecomponent om slechts de eerste polarisatiecomponent te gebruiken voor het lezen van de informatie-30 signalen buiten de optische schijf.

In een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel een basis, die vervaardigd is van glas, een polarisatielaag die de eerste polarisatiecomponent van de 35 lichtbundel reflecteert en de tweede polarisatiecomponent 10 07 3 6 9 2 ervan doorlaat, en een buigingsrooster om de invallende lichtbundel astigmatisch te maken.

De uitvinding zal nu aan de hand van de tekeningen en de beschrijving in het volgende nader worden toegelicht, 5 waarbij: fig. 1 een schematisch zijaanzicht aangeeft van een bekende optische kop; en fig. 2 een schematisch zijaanzicht weergeeft van een optisch opneemstelsel met een bundelsplitser volgens de 10 onderhavige uitvinding.

Eén van de gebruikelijke problemen in een optische informatie-registratieschijf, bijvoorbeeld een laserschijf, heeft betrekking op het optreden van focusseringsfouten en er is ter oplossing van dit probleem reeds een astigma-15 tische werkwijze ingevoerd.

In fig. 1 is een bekend optisch opneemstelsel 100 weergegeven, dat gebruik maakt van de astigmatische werkwijze, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift nr. 4.023.033. Het optische opneemstelsel 100 omvat een 20 lichtbron 110, een bundelsplitser 120, een objectieflens 130, een optische informatie-registratieschijf 140 (hierna aangeduid als optische schijf), een cilindrische lens 150 en een optische detector 160. In het stelsel 100 valt een lichtbundel 112 die wordt uitgezonden vanuit een lichtbron 25 110, bijvoorbeeld een laserdiode, op de bundelsplitser 120 en wordt gedeeltelijk gereflecteerd door een reflectieoppervlak 122, dat daarin is opgenomen. De lichtbundel, die wordt gereflecteerd door het reflectieoppervlak 122, wordt gefocus-seerd via de objeetieflens 130 op een registratieoppervlak 30 144 van de optische schijf 140 als een gefocusseerde licht bundel. De gefocusseerde lichtbundel, die wordt gereflecteerd door de optische schijf 140 wordt geconvergeerd door de objectieflens 130 en wordt gedeeltelijk doorgelaten door de bundelsplitser 120 die astigmatisch is gemaakt door de 35 passage ervan door de cilindrische lens 150 en valt daarna op een lichtopvangoppervlak 162 van de optische detector 160, 1007369 3 waarbij het lichtopvangoppervlak 162 wordt verdeeld in vier vierkante foto-elektrische cellen (niet getekend) die in de vorm van een vierkant zijn opgesteld. Elk van de foto-elektrische cellen brengt een uitgang voort in de vorm van 5 een lichtintensiteitsmeting. Twee uitgangen uit twee foto-elektrische cellen die diagonaal tegenover elkaar zijn geplaatst in het vierkante lichtopvangoppervlak worden gezonden naar een eerste opteller en die uit de andere twee foto-elektrische cellen worden gezonden naar een tweede 10 opteller respectievelijk. De resultaten uit de eerste en tweede optellers worden vervolgens gezonden naar een differentiaalversterker (niet getekend) die op zijn beurt een bijbehorende focusseringsfout zal opwekken door de twee uitgangen uit de eerste en tweede optellers te vergelijken, 15 waarbij de focusseringsfout eenvoudig het verschil is tussen de twee uitgangen uit het paar optellers.

Daar de beeldvorm van de lichtflux op het lichtopvangoppervlak 162 van de optische detector 160 astigmatisch is, verandert deze afhankelijk van de 20 relatieve positie van het registratieoppervlak 144 van de optische schijf 140 ten opzichte van het convergentiepunt 142 van de lichtbundel. Om de verandering in de beeldvorm van de lichtflux te detecteren wordt de cilindrische lens 150 aangebracht tussen het convergentiepunt 142 en de 25 optische detector 160 op een zodanige wijze dat de beeldvorm van de lichtflux op het lichtopvangoppervlak 162 cirkelvormig wordt, wanneer de lichtbundel exact is gefocusseerd (focusseringsfout nul) op het registratieoppervlak 144 en dit is bekend als een "juist-30 gefocusseerde" positie in de techniek. Indien de optische schijf 140 wordt bewogen langs een optische as, die wordt getrokken tussen de juist-gefocusseerde positie en het centrum van de objectieflens 130, wordt het focus-seringsfoutsignaal niet-nul met een teken dat de richting 35 van de verplaatsing aanduidt van het registratieoppervlak 144 van de optische schijf 140 vanaf de "juist- 10 07 309 4 gefocusseerde" positie, en detecteert daardoor de focusseringsfout.

Eén van de voornaamste tekortkomingen van de in het bovenstaande beschreven optische opneemstelsel 100 zijn de 5 grote afmetingen ervan vanwege de plaatsingen van de cilindrische lens 150 en de optische detector 160, die tegenover de optische schijf 140 zijn geplaatst ten opzichte van de bundelsplitser 120 en daardoor de totale afmetingen van het optische opneemstelsel 100 omvangrijk 10 maken.

In fig. 2 is een schematisch zijaanzicht weergegeven van een optisch opneemstelsel 200 volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een lichtbron 210, bijvoorbeeld een halfgeleiderlaser of een laserdiode voor het opwekken van 15 een lichtbundel met een P- en een S-gepolariseerde licht-component met een golflengte λ:, een % λ plaatje 230, een objectieflens 240, een optische detector 260 en een bundel-splitser 220, die is voorzien van een basis 224 die doorzichtig is voor de lichtbundel, een polarisatielaag 223, 20 die is aangebracht op een bovenoppervlak van de basis 224 en een buigingsrooster 222, dat bevestigd is aan een bodem-oppervlak van de basis 224.

De objectieflens 240, het Μ λ plaatje 230 en de bundelsplitser 220 zijn zodanig aangebracht dat het 25 Μ λ plaatje 230 is aangebracht tussen de objectieflens 240 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 Vk λ plaatje 230 en ook de polarisatielaag 223 van de 30 bundelsplitser 220 onder een vooraf bepaalde hoek treft. De lichtbron 210 is zodanig aangebracht dat de P-gepolari-seerde component van de lichtbundel, die wordt geconvergeerd door de objectieflens 240 na eerst te zijn gereflecteerd door de polarisatielaag 223 en vervolgens is door-35 gelaten via het U λ plaatje 230, zal worden gefocusseerd in een punt langs de optische as.

1007 369 « 5

Wanneer de lichtbundel, die uitgaat vanuit de lichtbron 210 op de bundelsplitser 220 valt, reflecteert de polarisatielaag 223 van de bundelsplitser 220 de P-gepolariseerde lichtcomponent in de richting van het 5 Μ λ plaatje 230 en laat vervolgens de S-gepolariseerde lichtcomponent door en maakt daardoor de S-gepolariseerde lichtcomponent nutteloos bij het lezen van informatie-signalen, die zijn opgeslagen op een optische schijf 250, waarbij de lichtbundel uit de lichtbron 210 is uitgericht 10 langs een eerste lijn die de lichtbron 210 verbindt met een snijpunt van de optische as met de polarisatielaag 223 van de bundelsplitser 220. De objectieflens 240 focusseert de P-gepolariseerde lichtbundel op de optische schijf 250 na te zijn doorgelaten via het Μ λ plaatje 230, waarbij het 15 yt λ plaatje kan zijn aangebracht tussen de bundelsplitser 220 en de objectieflens 240, en de objectieflens 240 is aangebracht tussen de bundelsplitser 220 en de optische schijf 250.

Daarna wordt de P-gepolariseerde lichtbundel, die 20 wordt gereflecteerd door de optische schijf 250, eerst geconvergeerd door de objectieflens 220, wordt vervolgens doorgelaten via het % λ plaatje 230 en wordt daardoor omgezet in een S-gepolariseerde lichtbundel. De S-gepolariseerde lichtbundel die wordt omgezet uit de 25 P-gepolariseerde lichtbundel zal worden doorgelaten door de polarisatielaag 223 van de bundelsplitser 220, waarbij de omgezette S-gepolariseerde lichtbundel die wordt doorgelaten via de polarisatielaag 223 van de bundelsplitser 220 wordt weergegeven door gestreepte lijnen in 30 fig. 2. De omgezette S-gepolariseerde lichtbundel die gaat door de basis 224 van de bundelsplitser 220 valt, na te zijn doorgelaten door de polarisatielaag 223 van de bundelsplitser 220 op het buigingsrooster 222, waarbij het buigingsrooster 222 een aantal groeven heeft, waarbij elke 35 groef bijvoorbeeld een elliptische vorm heeft en de omgezette S-gepolariseerde invallende lichtbundel 1007 369 6 astigmatisch maakt na daardoor te zijn gereflecteerd, waardoor de optische detector 260 een focusseringsfout-signaal kan detecteren door gebruik te maken van de astigmatische werkwijze. In dit geval valt de astigmatische 5 S-gepolariseerde lichtbundel op de optische detector 260 na door de basis 224 en de polarisatielaag 223 van de bundel-splitser 220 te zijn gegaan, waarbij het centrum van de optische detector 260 is geplaatst in een brandpunt van de astigmatische S-gepolariseerde lichtbundel, die door de 10 bundelsplitser 220 is gereflecteerd. De optische detector 260 is zodanig uitgelijnd, dat het detectie-oppervlak ervan loodrecht staat op een tweede lijn, die wordt gevormd door het verbinden van het centrum van de optische detector 260 en het snijpunt van de optische as 15 met de polarisatielaag 223 van de bundelsplitser 220. In een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is de hoek tussen de eerste en tweede lijnen kleiner dan 90 graden.

De optische detector 260 kan de intensiteit van een 20 invallende lichtbundel meten. De astigmatische lichtbundel, d.w.z. de omgezette S-gepolariseerde lichtbundel na reflectie door het buigingsrooster 222 van de bundelsplitser 220, valt op de optische detector 260 en laat het optische opneemstelsel 200 het informatiesignaal weergeven 25 buiten de optische schijf 250.

Daar het buigingsrooster 222 is bevestigd aan het bodemoppervlak van de basis 224 is het mogelijk dat de optische detector 260 kan worden geplaatst tussen de lichtbron 210 en de objectieflens 240, die de totale 30 afmetingen van het optische opneemstelsel 200 zullen reduceren. De optische baan van de omgezette S-gepolariseerde lichtbundel uit de polarisatielaag 223 van de bundelsplitser 220 naar de optische detector 260, is gelijk aan de optische baan uit de lichtbron 210 naar de polarisa-35 tielaag 223 van de bundelsplitser 220.

1007369 7

In vergelijking met het bekende optische opneem-stelsel 100 heeft het optische opneemstelsel 200 volgens de uitvinding een eenvoudiger structuur. Dit wordt bereikt door het daarin opnemen van de bundelsplitser 220 met een 5 polarisatielaag 223, die wordt aangebracht op het bovenoppervlak van de basis 224 en het buigingsrooster 222, dat is bevestigd aan het bodemoppervlak van de basis 224, waarbij de polarisatielaag 223 een P-gepolariseerde licht-component reflecteert en een S-gepolariseerde licht-10 component doorlaat, en het buigingsrooster 222 van de bundelsplitser 220 de S-gepolariseerde lichtcomponent astigmatisch maakt na daardoor te zijn gereflecteerd, en waardoor de longitudinale afmetingen van het optische opneemstelsel 200 worden gereduceerd.

15 Hoewel de uitvinding is beschreven met betrekking tot voorkeursuitvoeringsvormen zijn andere modificaties en variaties mogelijk zonder het kader en de beschermings-omvang van de onderhavige uitvinding zoals uiteengezet in de conclusies te overschrijden.

1007 369

Claims

1. Optisch opneemstelsel voor het lezen van informatiesignalen, die zijn opgeslagen op een optische schijf, waarbij het optisch opneemstelsel omvat: een orgaan voor het opwekken van een lichtbundel; 5 een optisch orgaan voor het splitsen van de licht bundel ; en organen voor het detecteren van de informatiesignalen buiten de optische schijf en een objectieflens, met het kenmerk, dat de lichtbundel een eerste en 10 een tweede polarisatiecomponent omvat en dat het optisch opneemstelsel voorts omvat: een XA λ plaatje voor het veranderen van de polarisatiecomponent van de lichtbundel, die daardoor wordt doorgelaten; en dat het optisch orgaan voor het splitsen 15 van de lichtbundel een optisch orgaan voor het reflecteren van de eerste polarisatiecomponent in de richting van de optische schijf omvat, waarbij het Μ λ plaatje zich bevindt tussen dit optische orgaan en de optische schijf en voor het doorlaten van de tweede polarisatiecomponent om slechts 20 de eerste polarisatiecomponent te gebruiken voor het lezen van de informatiesignalen buiten de optische schijf.

2. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het optisch orgaan voor het splitsen van de 25 lichtbundel een basis omvat, die is vervaardigd van glas, een polarisatielaag die de eerste polarisatiecomponent van de lichtbundel reflecteert en de tweede polarisatiecomponent ervan doorlaat, en een buigingsrooster om de lichtbundel die daarop valt astigmatisch te maken. 30

3. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de objectieflens de eerste polarisatie- 1007 369 component van de lichtbundel naar de optische schijf focusseert, waarbij de eerste polarisatiecomponent van de lichtbundel eerst wordt gereflecteerd door de polarisatie-laag van het optisch orgaan voor het splitsen van de 5 lichtbundel en vervolgens wordt doorgelaten via het V λ plaatje alvorens de objectief lens binnen te treden, en de eerste polarisatiecomponent van de lichtbundel die wordt gereflecteerd door de optische schijf op het detectieorgaan convergeert, waarbij de eerste polarisatiecomponent van de 10 lichtbundel die wordt gereflecteerd door de optische schijf wordt omgezet in de tweede polarisatiecomponent door het passeren door het Μ λ plaatje en de omgezette tweede polarisatiecomponent van de lichtbundel wordt doorgelaten door de polarisatielaag van het optisch orgaan voor het 15 splitsen van de lichtbundel en vervolgens gereflecteerd wordt naar het detectieorgaan door het buigingsrooster van het optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel, waardoor het optisch opneemstelsel de informatiesignalen buiten het registratieoppervlak kan lezen. 20

4. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat het buigingsrooster van het optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel een aantal groeven heeft. 25

5. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat elk van de groeven in het buigingsrooster elliptisch van vorm is waardoor de lichtbundel die daarop valt, astigmatisch wordt gemaakt. 30

6. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel zodanig is aangebracht dat dit een helling maakt onder een vooraf bepaalde hoek ten 35 opzichte van een optische as die wordt gevormd door het 10 07 369 verbinden van een centraal punt van de objectieflens en een brandpunt van de objectieflens.

7. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 5 1-6, met het kenmerk, dat het orgaan voor het opwekken van een lichtbundel op een zodanige positie is aangebracht dat de eerste polarisatiecomponent van de lichtbundel daaruit wordt gefocusseerd door de objectieflens op een punt langs de optische as na reflectie door de polarisatielaag, 10 waarbij de lichtbundel is uitgelijnd langs een eerste lijn die de opwekkingslijn verbindt met een snijpunt van de optische as met de polarisatielaag van het optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel.

8. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het detectieorgaan is geplaatst in een brandpunt van de tweede polarisatiecomponent van de lichtbundel door de objectieflens na reflectie door het buigingsrooster. 20

9. Optisch opneemstelsel volgens conclusie 7 of 8, 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 verbinden van het centrum van het 25 detectieorgaan en een snijpunt van de optische as met de polarisatielaag van het optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel.

10. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 30 1-9, met het kenmerk, dat het X λ plaatje is aangebracht tussen het optisch orgaan voor het splitsen van de lichtbundel en de objectieflens.

11. Optisch opneemstelsel volgens één der conclusies 35 1-10, met kenmerk, dat de objectieflens is aangebracht tussen het X λ plaatje en de optische schijf. 1007 369