NL9000463A

NL9000463A - OPTICAL INFORMATION DISPLAY DEVICE.

Info

Publication number: NL9000463A
Application number: NL9000463A
Authority: NL
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1991-01-16
Also published as: DE4006286C2; DE4006286A1

Description

Titel: Optische informatieweergeefinrichting.Title: Optical information display device.

De uitvinding heeft betrekking op een optische informatieweergeef-inrichting, welke geschikt is om te worden toegepast in een uitrusting, zoals een optische videoschijf-weergeefinrichting of een digitale audio-schij f-weergeefinrichting.The invention relates to an optical information display device suitable for use in equipment such as an optical video disc display device or a digital audio disc display device.

In fig.lA is een conventionele optische informatie-weergeefinrich-ting afgeheeld. Een lichtbundel, welke afkomstig is uit een lichtbron 1, zoals een laserdiode, wordt vanuit een bundelsplitsingsinrichting 2 gereflecteerd en door een objectieflens 3 geconvergeerd teneinde op het re-gistratie-oppervlak van een schijf 4 een kleine vlek van informatiedetec-tielicht te vormen. Het licht, dat uit het registratieoppervlak van de schijf 4 wordt gereflecteerd, wordt een optisch signaal, dat de als een holte in de schijf 4 geregistreerde informatie voert. Dit optische signaal doorloopt de objectieflens 3 en de bundelsplitsingsinrichting 2 achtereenvolgens naar een fotodetector 5, waar het optische signaal in een elektrisch signaal wordt omgezet om de geregistreerde informatie weer te geven. De objectieflens 3 wordt door een bedieningsinrichting 6 in twee onderling loodrechte richtingen aangedreven, waarvan er één evenwijdig is aan het registratieoppervlak van de schijf 4, en waarvan de andere loodrecht op dit oppervlak staat. De lens 3 wordt zodanig bestuurd, dat het brandpunt daarvan met het registratievlak van de schijf 4 samenvalt, terwijl de vlek van informatiedetectielicht zal zijn gelegen op een spoor op het registratievlak van de schijf 4. Bij het stelsel volgens fig.lA is de optische eenheid functioneel equivalent met een niet-cofocale optische eenheid, als weergegeven in fig.lB.In Fig. 1A, a conventional optical information display device is shown. A light beam emanating from a light source 1, such as a laser diode, is reflected from a beam splitter 2 and converged by an objective lens 3 to form a small spot of information detection light on the recording surface of a disc 4. The light reflected from the recording surface of the disk 4 becomes an optical signal which carries the information recorded as a cavity in the disk 4. This optical signal traverses the objective lens 3 and the beam splitter 2 successively to a photo detector 5, where the optical signal is converted into an electrical signal to display the recorded information. The objective lens 3 is driven by an operating device 6 in two mutually perpendicular directions, one of which is parallel to the recording surface of the disk 4, and the other of which is perpendicular to this surface. The lens 3 is controlled so that its focal point coincides with the recording plane of the disc 4, while the spot of information detection light will be located on a track on the recording plane of the disc 4. In the system of FIG. 1A, the optical unit functionally equivalent to a non-cofocal optical unit, as shown in Fig. 1B.

Zoals beschreven door H.H.Hopkins in zijn artikel, getiteld "Diffraction Theory of Laser Read-out System for Optical Video Disk" (J.O.S.A., Vol.69, No.l, januari 1979) heeft de conventionele inrichting, welke is weergegeven in fig.lA, incoherente overdrachtseigenschappen ten opzichte van de ruimtelijke frequentie van de in de schijf geregistreerde informatie, en vertoont deze het bezwaar, dat het niveau van een gedetecteerd signaal bij een hoge ruimtelijke frequentie laag wordt, zoals aangegeven in fig.2. Voorts wordt bij een hogere ruimtelijke frequentie geen uitgangssignaal gedetecteerd, zodat het onmogelijk is de in de schijf geregistreerde informatie te detecteren.As described by HHHopkins in his article entitled "Diffraction Theory of Laser Read-out System for Optical Video Disk" (JOSA, Vol.69, No. 1, January 1979) has the conventional device shown in FIG. 1A inconsistent transfer properties with respect to the spatial frequency of the information recorded in the disc, and has the drawback that the level of a detected signal at a high spatial frequency becomes low, as shown in FIG. 2. Furthermore, no output signal is detected at a higher spatial frequency, so that it is impossible to detect the information recorded in the disc.

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een optische informatieweergeefinrichting, waarbij bij een grotere ruimtelijke frequentie geen daling in het signaalniveau zal optreden.An object of the invention is to provide an optical information display device, wherein at a greater spatial frequency no drop in the signal level will occur.

Om dit doel te bereiken is de optische informatieweergeefinrichting volgens de uitvinding voorzien van een afschermplaat met een kleine opening in de lichtbaan vanuit een registratiemedium naar de fotodetec-tor in de nabijheid van een punt, dat is toegevoegd aan het punt, waarin het licht vanuit een lichtbron op het registratieoppervlak van het registratiemedium wordt geconvergeerd.To achieve this goal, the optical information display device according to the invention is provided with a shielding plate with a small opening in the light path from a recording medium to the photodetector in the vicinity of a point added to the point in which the light from a light source on the recording surface of the recording medium is converged.

Het verdient volgens de uitvinding de voorkeur te voorzien in lichtgolflengte-omzetorganen, door middel waarvan het uit de lichtbron geëmitteerde licht voor het belichten van het registratiemedium, wordt omgezet in licht met de helft van de golflengte van het geëmitteerde licht.According to the invention, it is preferable to provide light wavelength converters, by means of which the light emitted from the light source for exposing the recording medium is converted into light at half the wavelength of the emitted light.

Bij voorkeur wordt voor deze lichtgolflengte-omzetorganen gebruik gemaakt van een tweede-harmonische generator (SHG) van het vezeltype.Preferably, a fiber-type second harmonic generator (SHG) is used for these light wavelength converters.

Bij een uitvoeringsvorm, waaraan thans de voorkeur wordt gegeven, heeft de objectieflens, welke wordt gebruikt om het uit het registratiemedium teruggekaatste licht te convergeren, in het centrale gedeelte een kleinere lichttransmittantie dan in het resterende oppervlak daarvan.In a presently preferred embodiment, the objective lens used to converge the light reflected from the recording medium has a smaller light transmittance in the central portion than in its remaining surface.

Het bovengenoemde oogmerk van de uitvinding kan ook worden verkregen door gebruik te maken van een fotodetector, welke is voorzien van een aantal lichtdetectie-elementen met een aantal lichtopvangöppervlak-ken, die in een vooraf bepaalde richting zijn opgesteld, en een kies-schakeling, welke op een selectieve wijze een uitgangssignaal met het hoogste niveau van de uitgangssignalen uit het aantal lichtdetectie-elementen verschaft.The above object of the invention can also be achieved by using a photodetector comprising a plurality of light detecting elements having a plurality of light receiving surfaces arranged in a predetermined direction and a selector circuit which selectively provides an output with the highest level of the output signals from the plurality of light detecting elements.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder ver wijzing naar de tekening. Daarbij tonen:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Show:

Fig.lA en 1B schematische afbeeldingen van een conventionele optische weergeefinrichting;Figures 1A and 1B schematic views of a conventional optical display device;

Fig.2 een grafische voorstelling, welke de relatie aangeeft tussen het uitgangs-uitleessignaal van de in fig.l afgeheelde inrichting en de ruimtelijke frequentie;Figure 2 is a graphical representation showing the relationship between the output readout signal of the device shown in Figure 1 and the spatial frequency;

Fig.3A en 3B schematische afbeeldingen zijn van een eerste uitvoeringsvorm van een optische informatieweergeefinrichting volgens de uitvinding;Figures 3A and 3B are schematic illustrations of a first embodiment of an optical information display device according to the invention;

Fig.4 een diagram is, dat een cofocale optische eenheid toont;Fig. 4 is a diagram showing a cofocal optical unit;

Fig.5 en 6 grafische voorstellingen zijn, die verschillende typen lichtintensiteitsverdelingen aangeven, welke worden verkregen door het registratieoppervlak van een schijf met een laserbundel te belichten;Figures 5 and 6 are graphs showing different types of light intensity distributions obtained by illuminating the recording surface of a disk with a laser beam;

Fig.7 een grafische voorstelling is, welke de relatie aangeeft tussen het uitgangsuitleessignaal en de ruimtelijke frequentie;Fig. 7 is a graph showing the relationship between the output readout signal and the spatial frequency;

Fig.8 een schematische afbeelding is van een tweede uitvoeringsvorm van een optische informatieweergeefinrichting volgens de uitvinding;Fig. 8 is a schematic representation of a second embodiment of an optical information display device according to the invention;

Fig.9 een schematische afbeelding is van een derde uitvoeringsvorm van een optische informatieweergeefinrichting volgens de uitvinding;Fig. 9 is a schematic representation of a third embodiment of an optical information display device according to the invention;

Fig.10 een grafische voorstelling is, welke twee typen lichtintensiteitsverdelingen toont, welke worden verkregen door het registratieoppervlak van een schijf met een laserbundel te belichten; enFig. 10 is a graph showing two types of light intensity distributions obtained by illuminating the recording surface of a disk with a laser beam; and

Fig.ll een schematische afbeelding is van een vierde uitvoeringsvorm van een optische informatieweergeefinrichting volgens de uitvinding.Fig. 11 is a schematic representation of a fourth embodiment of an optical information display device according to the invention.

Uitvoeringsvormen volgens de uitvinding zullen nu gedetailleerd worden beschreven onder verwijzing naar de fig.3A - 11.Embodiments of the invention will now be described in detail with reference to Figures 3A-11.

Fig.3A toont een schematische afbeelding van een eerste uitvoeringsvorm van een optische informatieweergeefinrichting volgens de uitvinding. Bij deze inrichting zijn een lichtbron 1, een bundelsplitsings-inrichting 2, een objectieflens 3, een schijf 4, een fotodetector 5 en een bedieningsinrichting 6 op dezelfde wijze opgesteld als bij de in fig.lA afgeheelde inrichting. Volgens de uitvinding echter is een af-schermplaat 9 met een kleine doorgaande opening (hierna betiteld als een kleine opening) in de nabijheid van een punt B, dat is toegevoegd aan het punt A, waarin op het registratieoppervlak van de schijf 4 een vlek van informatiedetectielicht wordt gevormd, tussen de bundelsplit-singsinrichting 2 en de fotodetector 5 aangebïSCht.Fig. 3A shows a schematic representation of a first embodiment of an optical information display device according to the invention. In this device, a light source 1, a beam splitting device 2, an objective lens 3, a disc 4, a photo detector 5 and an operating device 6 are arranged in the same manner as in the device shown in Fig. 1A. According to the invention, however, a shielding plate 9 with a small through-hole (hereinafter referred to as a small opening) is in the vicinity of a point B, which is added to the point A, in which on the recording surface of the disc 4 a spot of information detection light is formed between the beam splitter 2 and the photodetector 5.

Bij het stelsel volgens fig.lA is de optische eenheid, bestaande uit de lichtbron 1, de bundelsplitsingsinrichting 2 en de objectieflens 3 functioneel equivalent met een c o focale optische eenheid, zoals deze schematisch is weergegeven in fig.4, waarbij het licht, afkomstig uit een puntbron 21 twee convexe lenzen 22 en 23 doorloopt om te worden geconvergeerd tot een puntvormig beeld aan het lichtopvangoppervlak van een püntdetector 24.In the system of Fig. 1A, the optical unit consisting of the light source 1, the beam splitter 2 and the objective lens 3 is functionally equivalent to a co-focal optical unit, as shown schematically in Fig. 4, wherein the light coming from a point source 21 passes through two convex lenses 22 and 23 to be converged into a point-shaped image on the light-receiving surface of a point detector 24.

Bij een gebruikelijke niet-cofocale optische eenheid van het in fig.3A afgeheelde type is de verdeling van de lichtintensiteit van het verkregen puntvormige beeld evenredig met ·£(cz)/(cz)J2, waarbij J^z) een Bessel-functie is en kan worden voorgesteld door de kromme, die in fig.5 met een stippellijn a is aangegeven. Bij de in fig.5 afgebeelde co-focale optische eenheid is de verdeling van de lichtintensiteit van het verkregen puntvormige beeld evenredig met £(cz)/(cz)}^, hetgeen kan worden aangegeven door de getrokken lijn b in fig.5. Derhalve kan bij de in fig.3A afgebeelde inrichting met een cofocale optische eenheid informatie met een kleine vlek van informatiedetectielicht worden uitgelezen, waardoor de beeldresolutie en het uitgangsniveau van het uitgelezen signaal worden vergroot. In fig.5 stelt de lijn c de verdeling van de lichtintensiteit voor, welke met een cofocale optische eenheid wordt verkregen, waarbij één van de twee lenzen zodanig is ontworpen, dat deze in het centrale gedeelte een kleinere lichttransmittantie vertoont dan in het resterende oppervlak (d.w.z. dat één lens aan apodisering is onderworpen), en geeft de lijn d de verdeling van de lichtintensiteit aan in het geval, dat de beide lenzen aan een apodisering zijn onderworpen.In a conventional non-cofocal optical unit of the type shown in Fig. 3A, the distribution of the light intensity of the resulting dot image is proportional to met (cz) / (cz) J2, where J ^ z) is a Bessel function and can be represented by the curve, which is indicated by a dotted line a in FIG. In the co-focal optical unit shown in FIG. 5, the distribution of the light intensity of the resulting pointed image is proportional to met (cz) / (cz)} ^, which can be indicated by the solid line b in Fig. 5. Therefore, in the cofocal optical unit arrangement shown in Fig. 3A, information with a small spot of information detection light can be read, thereby increasing the image resolution and the output level of the read signal. In Figure 5, the line c represents the distribution of the light intensity obtained with a cofocal optical unit, one of the two lenses being designed to exhibit a smaller light transmittance in the central portion than in the remaining surface ( ie one lens has been apodized), and the line d indicates the distribution of the light intensity in case the two lenses have been apodized.

De lichtbundel, die op de schijf 4 wordt geconvergeerd, heeft de vorm van een "Airy disk" en het licht in de nabijheid van een aan het registratieoppervlak van de schijf 4 gevormde bundelvlek heeft een inten-siteitsverdeling, als aangegeven in fig.6, waaruit blijkt, dat de intensiteit van het licht in de nabijheid van het midden van de bundelvlek het grootst is, waardoor in de intensiteitsverdelingskromme een uitgesproken uitsteeksel (hoofdlus) optreedt. De hoofdlus is omgeven door meer dan één nevenlus, waardoor overspreken optreedt doordat informatie uit naastgelegen sporen wordt uitgelezen. Volgens de uitvinding blokkeert de afschermplaat 9 met de kleine opening 8 dat gedeelte van het uit de schijf 4 gereflecteerde licht, dat overeenkomt met de nevenlus-sen, waardoor de ongewenste lichtcomponent wordt geëlimineerd, welke anders tot overspreken in het uitleessignaal zou leiden. Derhalve kan de in fig.3A afgeheelde inrichting, waarbij een cofocale optische eenheid wordt toegepast, uitgangssignalen leveren, welke slechts een minimaal overspreken tussen naast elkaar gelegen sporen vertonen.The light beam which is converged on the disk 4 is in the form of an "Airy disk" and the light in the vicinity of a beam spot formed on the recording surface of the disk 4 has an intensity distribution, as shown in FIG. 6, which shows that the intensity of the light is greatest in the vicinity of the center of the beam spot, so that a pronounced protrusion (main loop) occurs in the intensity distribution curve. The main loop is surrounded by more than one side loop, causing cross-talk by reading information from adjacent tracks. According to the invention, the shield plate 9 with the small opening 8 blocks that portion of the light reflected from the disc 4 corresponding to the side loops, thereby eliminating the unwanted light component, which would otherwise lead to cross-talk in the readout signal. Therefore, the device shown in FIG. 3A, using a cofocal optical unit, can provide output signals which exhibit only minimal crosstalk between adjacent tracks.

De in de in fig.3A afgebeelde inrichting gebruikte objectieflens 3 kan zodanig zijn, dat deze in het centrale gedeelte een kleinere licht-transmittantie vertoont dan in het resterende oppervlak. Men kan ook een optische component, welke de lichtflux in het centrale gedeelte van de lichtbundel onderdrukt, in de optische baan tussen de objectieflens 3 en de bundelsplitsingsinrichting 2 opstellen, zoals is aangegeven in fig.The objective lens 3 used in the device shown in Fig. 3A may be such that it exhibits less light transmittance in the central portion than in the remaining surface. An optical component suppressing the light flux in the central portion of the light beam can also be arranged in the optical path between the objective lens 3 and the beam splitter 2, as shown in FIG.

3B. Bij elke methode wordt de diameter van de informatie detecterende lichtbundel verder gereduceerd, waardoor de beeldresolutie wordt verbeterd en de demping van het uitgangssignaalniveau bij een hogere ruimtelijke frequentie wordt tegengegaan.3B. In each method, the diameter of the information detecting light beam is further reduced, improving the image resolution and counteracting the damping of the output signal level at a higher spatial frequency.

Er is reeds een poging gedaan om een verbeterde uitleeswerking te verkrijgen door het centrale gedeelte van een objectieflens te blokkeren zonder gebruik te maken van een cofocale optische eenheid. Deze benadering is effectief voor het reduceren van de diameter van de informatie detecterende lichtbundel doch anderzijds wordt de lichtflux, welke met de nevenlussen overeenkomt, zo sterk vergroot, dat of het uitgangssignaalniveau bij een lage ruimtelijke frequentie wordt gereduceerd of het overspreken toeneemt. Deze problemen worden geëlimineerd met de in de fig.3A en 3B afgebeelde inrichting, waarbij de afschermplaat 9 met de kleine opening 8 op een doeltreffende wijze dat gedeelte van het uit de schijf 4 gereflecteerde licht blokkeert, dat met de nevenlussen overeenkomt .An attempt has already been made to obtain an improved readout effect by blocking the central portion of an objective lens without using a cofocal optical unit. This approach is effective for reducing the diameter of the information detecting light beam, but on the other hand, the light flux corresponding to the side loops is increased so much that either the output signal level is reduced at a low spatial frequency or the cross-talk increases. These problems are eliminated with the apparatus shown in FIGS. 3A and 3B, the shield plate 9 with the small opening 8 effectively blocking that portion of the light reflected from the disc 4 corresponding to the side loops.

De in fig.IA afgebeelde bekende inrichting bezit uitgangskarakte-ristieken, zoals deze in fig.7 met de stippellijn e zijn aangegeven, en een inrichting, waarbij in plaats van een cofocale optische eenheid gebruik wordt gemaakt van een "geapodiseerde" objectieflens, bezit uit- gangskarakteristieken, zoals deze in fig.7 bij de lijn f zijn aangegeven. Deze staan in contrast met de uitgangskarakteristieken van de in fig.3 afgebeelde inrichting, welke zijn aangegeven door de lijn q, evenals bij de kromme, aangegeven door de lijn h, die betrekking heeft op het geval, dat bij de inrichting volgens £ig.3A gebruik wordt gemaakt van een "geapodiseerde" objectieflens.The known device shown in FIG. 1A has output characteristics, as indicated by the dotted line e in FIG. 7, and a device using an "apodized" objective lens instead of a cofocal optical unit. - corridor characteristics, as indicated at line f in Figure 7. These contrast with the output characteristics of the device shown in FIG. 3, which are indicated by the line q, as well as the curve, indicated by the line h, which relates to the case of the device according to FIG. 3A uses an "apodized" objective lens.

Fig.8 is een schematische afbeelding van een tweede uitvoeringsvorm volgens de uitvinding. Bij de afgebeelde inrichting zijn een lichtbron 1, een bundelsplitsingsinrichting 2, een objectieflens 3, een schijf 4, een fotodetector 5 en een bedieningsinrichting 6 op dezelfde wijze opgesteld als bij de in fig.lA afgebeelde inrichting. Volgens de uitvinding echter omvat de fotodetector 5 een fotodetectorstelsel 11, dat bestaat uit een rij puntvormige fotoëlektrische omzetelementen, die elk een cirkelvormig lichtopvangoppervlak met een diameter van 2-3 ym bezitten, en een kiesketen 12, welke de niveaus van de uitgangssignalen uit dé individuele fotoëlektrische omzetelementen met elkaar Vergelijkt en op een selectieve wijze het uitgangssignaal met het hoogste niveau levert.Fig. 8 is a schematic representation of a second embodiment according to the invention. In the illustrated device, a light source 1, a beam splitting device 2, an objective lens 3, a disc 4, a photo detector 5 and an operating device 6 are arranged in the same manner as in the device shown in Fig. 1A. However, according to the invention, the photodetector 5 comprises a photodetector array 11, which consists of a row of point-shaped photoelectric conversion elements, each of which has a circular light receiving surface with a diameter of 2-3 µm, and a selector circuit 12, which defines the levels of the output signals from the individual photoelectric converters Compare and selectively provide the highest level output signal.

Bij het bovenbeschreven stelsel wordt slechts het uitgangssignaal van een fotoêlektrisch omzetelement in het fotodetectorstelsel 11, dat dat gedeelte van het uit de schijf 4 gereflecteerde licht ontvangt, dat overeenkomt met de hoofdlus, op een selectieve wijze opgewekt. Derhalve kan het uitgangsniveau van het detectiesignaal op een bevredigende wijze in het hoge ruimtelijke frequentiegebied hoog worden gehouden terwijl bovendien de ongewenste component, welke anders tot overspreken in het uitleessignaal zou leiden, eveneens kan worden geëlimineerd. Evenals bij het in fig.lA afgebeelde conventionele stelsel kan de objectieflens 3 in een richting dwars op de schijfsporen (d.w.z. in de radiale richting van de schijf 4) worden aangedreven, en wel zodanig, dat de vlek van in-formatiedetectielicht zich op een spoor aan het registratieoppervlak van de schijf 4 zal bevinden. Hetzij tengevolge van deze aandrijfbesturing hetzij tengevolge van een van de tijd afhankelijke verschuiving, welke in de optische as of in een andere referentiefactor kan optreden, kan de positie van een op het fotodetectorstelsel 11 gevormde bundelvlek worden gewijzigd. Volgens de uitvinding echter kan informatie zelfs onder deze omstandigheden op een doeltreffende wijze worden uitgelezen en kunnen de zojuist boven genoemde voordelen worden verkregen.In the above-described system, only the output of a photoelectric converting element in the photo-detector system 11, which receives that portion of the light reflected from the disc 4 corresponding to the main loop, is selectively generated. Therefore, the output level of the detection signal can be satisfactorily kept high in the high spatial frequency range while additionally eliminating the unwanted component, which would otherwise lead to crosstalk in the readout signal. As with the conventional system shown in Fig. 1A, the objective lens 3 can be driven in a direction transverse to the disc tracks (ie, in the radial direction of the disc 4), such that the spot of information detection light is on a track will be on the recording surface of the disc 4. Either due to this drive control or due to a time-dependent shift which may occur in the optical axis or in another reference factor, the position of a beam spot formed on the photodetector array 11 can be changed. However, according to the invention, information can be effectively read even under these conditions and the above-mentioned advantages can be obtained.

Fig.9 is een schematische afbeelding van een derde uitvoeringsvorm van een optische informatieweergeefinrichting volgens de uitvinding. Zoals is aangegeven wordt een lichtbundel, welke afkomstig is uit een lichtbron 1, door een lens 31 geconvergeerd en gericht op een twee-de-harmonische generator (SHG) 32 van het vezeltype. Zoals beschreven in de niet-vooronderzochte Japanse Patent Publication Hei-1-293326 en andere vroegere octrooischriften, is de SHG 32 van het vezeltype zodanig ontworpen, dat de tweede-harmonische van invallend licht wordt opgewekt en de golffronten van tweede-harmonische golven, welke afkomstig zijn uit deze SHG, leiden tot een kegelvormig equifase-oppervlak om de centrale hartlijn van de vezel. M.a.w. emitteert de SHG 32 van het vezeltype een ringvormige lichtbundel, waarbij de diameter van de ring met de afstand tot het uittree-oppervlak van de SHG toeneemt. De SHG 32 van het vezeltype kan worden verkregen door een niet-lineair optisch medium, zoals DAN(4-(Ν,Ν-dimethylamino)-3-acetamidonitrobenzeen), dat in de kern van optische vezels aanwezig is, te kristalliseren.Fig. 9 is a schematic view of a third embodiment of an optical information display device according to the invention. As indicated, a light beam emanating from a light source 1 is converged through a lens 31 and focused on a fiber type two-harmonic generator (SHG) 32. As disclosed in Unexamined Japanese Patent Publication HEI-1-293326 and other prior patents, the fiber type SHG 32 is designed to generate the second harmonic of incident light and the wavefronts of second harmonic waves, which originating from this SHG, lead to a conical equiphase surface around the central axis of the fiber. In other words the fiber type SHG 32 emits an annular beam of light, the diameter of the ring increasing with the distance to the exit surface of the SHG. The fiber type SHG 32 can be obtained by crystallizing a nonlinear optical medium such as DAN (4- (Ν, Ν-dimethylamino) -3-acetamidonitrobenzene) contained in the optical fiber core.

De uit SHG 32 van het vezeltype uittredende lichtbundel wordt door een collimerende lens 33 in de vorm van een kegelvormig prisma met een kegelvlak gecollimeerd. Het gecollimeerde licht wordt door de bundel-splitsingsinrichting 2 gereflecteerd en door de objectieflens 3 geconvergeerd teneinde op het registratieoppervlak van de schijf 4 te worden ge-focusseerd voor het vormen van een kleine vlek van informatiedetectie-licht. De lichtbundel, welke uit de SHG 32 van het vezeltype uittreedt, is ringvormig en derhalve is ook de lichtbundel, welke op de objectief-lens 3 wordt gericht, ringvormig. Deze ringvormige lichtbundel wordt geconvergeerd en uit het registratieoppervlak van de schijf 4 gereflecteerd. Het uit het registratieoppervlak van de schijf 4 gereflecteerde licht voorziet in een optisch signaal, dat behoort bij de informatie, welke is geregistreerd als een holte, "pit" genoemd, in de schijf 4, en dit optische signaal doorloopt de objectieflens 3 en de bundelsplitsings-inrichting 2 naar een condensorlens 34. Daarna wordt het uit het registratieoppervlak van de schijf 4 gereflecteerde licht door de condensorlens 34 geconvergeerd en via de kleine opening 8, welke in de afscherm- plaat 9 is gevormd, op de fotodetector 5 gericht. Dê fotodetector 5 zet het optische signaal om in een elektrisch signaal om de geregistreerde informatie weer te geven. Evenals bij de in fig.3A afgebeelde inrichting is de kleine opening 8 gevormd in de nabijheid van een punt, dat is toegevoegd aan het punt, waarin een vlek van informatiedetectielicht aan het registratieoppervlak van de schijf 4 wordt gevormd.The light beam emerging from SHG 32 of the fiber type is collimated by a collimating lens 33 in the form of a conical prism with a conical surface. The collimated light is reflected by the beam splitter 2 and converged by the objective lens 3 to be focused on the recording surface of the disk 4 to form a small spot of information detecting light. The light beam emerging from the fiber type SHG 32 is annular and therefore the light beam directed at the objective lens 3 is also annular. This annular beam of light is converged and reflected from the recording surface of the disc 4. The light reflected from the recording surface of the disk 4 provides an optical signal associated with the information recorded as a cavity, called a "pit", in the disk 4, and this optical signal traverses the objective lens 3 and the beam splitting device 2 to a condenser lens 34. Thereafter, the light reflected from the recording surface of the disc 4 is converged by the condenser lens 34 and directed through the small aperture 8 formed in the shield plate 9 to the photodetector 5. The photo detector 5 converts the optical signal into an electrical signal to display the recorded information. As with the device shown in Fig. 3A, the small opening 8 is formed in the vicinity of a point added to the point in which a spot of information detection light is formed on the recording surface of the disc 4.

Tengevolge van het gebruik van de SHG 32 van het vezeltype en de aanwezigheid van de kleine opening 8 is de optische eenheid in het stelsel, dat boven is beschreven, functioneel equivalent aan een cofocale optische eenheid met een objectieflens, waarvan het centrale gedeelte ten aanzien van licht is afgeschermd. M.a.w. is de optische eenheid in de in fig.9 afgebeelde inrichting functioneel equivalent met het geval, dat êën van de twèe lenzen in de in fig.4 afgebeelde cofocale optische eenheid aan een apodisering wordt onderworpen. Indien het centrale ge- . deelte van de objectieflens 3 in de optische eenheid bij de in fig.9 afgebeelde inrichting tegen licht wordt afgeschermd, zal deze optische eenheid functioneel equivalent worden aan het geval, dat de beide lenzen in de cofocale optische eenheid, weergegeven in fig.4, aan een apodise-ring zijn onderworpen.Due to the use of the fiber-type SHG 32 and the presence of the small aperture 8, the optical unit in the system described above is functionally equivalent to a cofocal optical unit having an objective lens, the central portion of which, with respect to light is shielded. In other words the optical unit in the device shown in FIG. 9 is functionally equivalent to the case that one of the two lenses in the cofocal optical unit shown in FIG. 4 is subjected to an apodization. If the central ge. part of the objective lens 3 in the optical unit in the device shown in Fig. 9 is shielded from light, this optical unit will become functionally equivalent if the two lenses in the cofocal optical unit shown in Fig. 4 are an apodization.

Derhalve kan niet slechts bij de in fig.3A afgebeelde inrichting doch ook bij de in fig.9 afgebeelde inrichting informatie met een kleinere vlek van informatiedetectielicht worden uitgelezen dan bij de bekende inrichtingen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een normale niet-cofocale optische eenheid, waardoor de beeldresolutie en het uitgangsniveau van het uitgelezen signaal worden vergroot.Therefore, not only with the device shown in Fig. 3A, but also with the device shown in Fig. 9, information with a smaller spot of information detection light can be read than with the known devices, using a normal non-cofocal optical unit, increasing the image resolution and output level of the read signal.

Bij de in fig.9 afgebeelde inrichting heeft het licht in de nabijheid van een aan het registratieoppervlak van de schijf 4 gevormde bundel vlek een intensiteitsverdeling, zoals aangegeven door de lijn k in fig.10. De getrokken lijn 1 in fig.10 toont de intensiteitsverdeling van licht, dat zich bevindt in de nabijheid van een bundelvlek, welke wordt gevormd in een inrichting, waarbij geen gebruik wordt gemaakt van een SHG van het vezeltype.In the device shown in FIG. 9, the light in the vicinity of a beam spot formed on the recording surface of the disc 4 has an intensity distribution, as indicated by the line k in FIG. 10. The solid line 1 in Fig. 10 shows the intensity distribution of light, which is located in the vicinity of a beam spot, which is formed in a device not using a fiber type SHG.

Zoals uit fig.10 blijkt, levert de in fig,9 afgebeelde inrichting, die een ringvormige lichtbundel uit de SHG 32 van het vezeltype aflevert, een smalle hoofdlus (de intensiteit van het licht in de nabijheid van het centrale gedeelte) vergeleken met het geval, dat een niet-ringvormi-ge lichtbundel met dezelfde golflengte het gehele oppervlak van de pupil van de objectieflens 3 treft doch anderzijds leidt deze inrichting tot meer sterke zijlussen, welke informatie uit naastgelegen sporen zullen opnemen waardoor overspreken optreedt. In feite echter blokkeert de af-schermplaat 9 met de kleine opening 8 dat gedeelte van het uit de schöjf 4 gereflecteerde licht, dat met deze nevenlussen overeenkomt, waardoor het ongewenste gedeelte, dat tot overspreken leidt, wordt geëlimineerd. Voorts wordt de ringvormige lichtbundel, welke uit de SHG 32 van het ve-zeltype uittreedt, door de objectieflens 3 geconvergeerd, zodat, vergeleken met de brandvlek, verkregen door het belichten van het gehele deel van de pupil van de objectieflens met een niet-ringvormige lichtbundel met dezelfde golflengte, de diameter van de hoofdlus zal worden gereduceerd, waardoor een betere resolutie wordt verkregen.As shown in FIG. 10, the device shown in FIG. 9, which delivers an annular beam of fiber from the SHG 32 of the fiber type, provides a narrow main loop (the intensity of the light in the vicinity of the central portion) compared to the case that a non-annular beam of the same wavelength strikes the entire surface of the pupil of the objective lens 3, but on the other hand, this device results in more strong side loops, which will receive information from adjacent tracks causing cross-talk. In fact, however, the shield plate 9 with the small aperture 8 blocks that portion of the light reflected from the disk 4 corresponding to these side loops, thereby eliminating the unwanted portion leading to cross-talk. Furthermore, the annular light beam emerging from the fiber-type SHG 32 is converged by the objective lens 3, so that, compared to the focal spot, obtained by exposing the entire portion of the objective lens pupil with a non-annular beam of the same wavelength, the diameter of the main loop will be reduced, providing better resolution.

Dit voordeel, in combinatie met het feit, dat de in fig.9 afge-beelde inrichting gebruik maakt van uitleeslicht met de helft van de golflengte van het licht, dat bij de bekende optische informatieweer-geefinrichtingen wordt toegepast, draagt bij tot een verdere verbetering van de resolutie en verzekert een doeltreffende informatie-uitlezing uit een optische schijf, waarin informatie met een dichtheid is geregistreerd, welke viermaal zo groot is als die van de bekende inrichtingen.This advantage, in combination with the fact that the device shown in FIG. 9 uses reading light at half the wavelength of the light used in known optical information display devices, contributes to a further improvement resolution and ensures effective information reading from an optical disc in which information is recorded with a density four times that of the known devices.

De uitgangskarakteristieken van de in fig.9 afgeheelde inrichting zijn dezelfde als die van de in fig.3A afgebeelde inrichting en zijn aangegeven door de lijn g in fig.5. Wanneer de objectieflens bij de inrichting, weergegeven in fig.9, aan een apodisering wordt onderworpen, zijn de resulterende uitgangskarakteristieken dezelfde als die, welke worden verkregen wanneer de objectieflens bij de in fig.3A afgebeelde inrichting aan een apodisering wordt onderworpen, en deze worden aangegeven door de lijn h in fig.5.The output characteristics of the device shown in Figure 9 are the same as those of the device shown in Figure 3A and are indicated by the line g in Figure 5. When the objective lens is apodized in the device shown in Fig. 9, the resulting output characteristics are the same as those obtained when the objective lens is apodized in the device shown in Fig. 3A, and these are indicated by line h in fig. 5.

Fig.ll is een schematische afbeelding van weer een andere uitvoeringsvorm van een optische informatieweergeefinrichting volgens de uitvinding. Zoals aangegeven omvat de inrichting een lichtbron 1, een bun-delsplitsingsinrichting 2, een objectieflens 3, een schijf 4, een foto-detector 5, een lens 31, een SHG 32 van het vezeltype, een collimator-lens 33 en een condensorlens 34, waarbij de opstelling van deze componen ten dezelfde is als bij de in fig.9 afgeheelde inrichting. Bij deze uitvoeringsvorm echter omvat de fotodetector 5 een fotodetectorstelsel 11, dat bestaat uit een rij puntvormige fotoëlektrische omzetelementen, elk met een cirkelvormig lichtopvangoppervlak met een diameter van 2-3 ym, en een kiesketen 12, welke de niveaus van de uitgangssignalen uit de individuele fotoëlektrische omzetelementen met elkaar vergelijkt en op een selectieve wijze een uitgangssignaal met het hoogste niveau levert. Bij het bovenbeschreven stelsel wordt slechts het uitgangssignaal van het fotoëlektrische omzetelement in het fotodetectorstelsel11, dat dat gedeelte van uit de schijf 4 gereflecteerd licht ontvangt, dat overeenkomt met de hoofdlus, op een selectieve wijze opgewekt. Derhalve kan het uitgangsniveau van het detectiesignaal in het hoge ruimtelijke frequentie-gebied op een bevredigende wijze hoog worden gehouden, terwijl bovendien de ongewenste component, welke anders wordt veroorzaakt door overspreken, eveneens kan worden geëlimineerd. De objectieflens 3 kan worden aangedreven in een richting dwars op de sporen (d.w.z.in de radiale richting van de schijf 4) een en ander zodanig, dat een vlek van informatiedetec-tielicht zich op een spoor aan het registratieoppervlak van de schijf 4 zal bevinden. Hetzij tengevolge van deze aandrijfregeling hetzij tengevolge van een tijdafhankelijke verschuiving, welke in de optische as of in een andere referentiefactor kan optreden, kan de positie van een op het fotodetectorstelsel 11 gevormde bundelvlek worden gewijzigd. Volgens de uitvinding echter kan informatie zelfs onder deze omstandigheden, op een doeltreffende wijze worden uitgelezen en kunnen de bovengenoemde voordelen worden verkregen.Fig. 11 is a schematic representation of yet another embodiment of an optical information display device according to the invention. As indicated, the device includes a light source 1, a beam splitter 2, an objective lens 3, a disc 4, a photo detector 5, a lens 31, a fiber type SHG 32, a collimator lens 33 and a condenser lens 34, the arrangement of these components being the same as in the device shown in Fig. 9. In this embodiment, however, the photodetector 5 comprises a photodetector array 11, which consists of a row of point-shaped photoelectric conversion elements, each having a circular light receiving surface of 2-3 µm in diameter, and a selector circuit 12, which determines the levels of the output signals from the individual photoelectric compares converting elements and selectively provides an output with the highest level. In the above-described system, only the output of the photoelectric converting element in the photo-detector system 11, which receives that portion of light reflected from the disc 4 corresponding to the main loop, is selectively generated. Therefore, the output level of the detection signal in the high spatial frequency region can be satisfactorily kept high while, moreover, the unwanted component otherwise caused by cross-talk can also be eliminated. The objective lens 3 can be driven in a direction transverse to the tracks (i.e., in the radial direction of the disc 4), such that a spot of information detection light will be on a track at the recording surface of the disc 4. Either as a result of this drive control or due to a time-dependent shift which may occur in the optical axis or in another reference factor, the position of a beam spot formed on the photodetector assembly 11 may be changed. However, according to the invention, even under these conditions, information can be read effectively and the above advantages can be obtained.

Zoals boven beschreven bezit de optische informatieweergeefinrichting volgens de uitvinding een kleine opening, welke zich bevindt in de lichtbaan vanuit een registratiemedium naar een fotodetector in de nabijheid van een punt, dat is toegevoegd aan het punt, waarin het licht uit een lichtbron op het registratieoppervlak van het registratiemedium wordt geconvergeerd. Dit maakt het mogelijk, dat informatie met een kléine vlek van informatiedetectielicht wordt uitgelezen, waardoor er derhalve voor gezorgd wordt, dat een detectiesignaal met een bevredigend hoog uitgangsniveau in het hoge ruimtelijke frequentiegebied kan worden verkregen. Aangezien de ruimtelijke frequentie kan worden vergroot zonder dat het niveau van het uitgangssignaal wordt gereduceerd, draagt de inrichting volgens de uitvinding bij tot een registratie met grote dichtheid bij een optische schijf. Een ander voordeel van de optische infor-matieweergeefinrichting volgens de uitvinding is, dat deze dat gedeelte van het uit het registratiemedium gereflecteerde licht elimineert, dat overeenkomt met de nevenlussen in een "Airy disk", waardoor een eventueel overspreken tussen naast elkaar gelegen sporen tot een minimum wordt teruggebracht.As described above, the optical information display device according to the invention has a small aperture located in the light path from a recording medium to a photodetector in the vicinity of a point added to the point in which the light from a light source on the recording surface of the recording medium is converged. This allows information with a small spot of information detection light to be read, thus ensuring that a detection signal with a satisfactorily high output level in the high spatial frequency range can be obtained. Since the spatial frequency can be increased without the level of the output signal being reduced, the device according to the invention contributes to a high density recording with an optical disc. Another advantage of the optical information display device of the present invention is that it eliminates that portion of the light reflected from the recording medium corresponding to the side loops in an "Airy disk", thereby possibly crosstalking adjacent tracks to form an minimum is reduced.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm zijn lichtgolflengte-omzetorga-nen aanwezig, door middel waarvan het licht, dat uit een lichtbron wordt geëmitteerd voor het belichten van het registratiemedium, wordt omgezet in licht met de helft van de golflengte van het geëmitteerde licht, en deze organen dragen ertoe bij de diameter van de vlek van informatie-detectielicht verder te reduceren.In a preferred embodiment, light wavelength converters are provided, by means of which the light emitted from a light source for exposing the recording medium is converted into light at half the wavelength of the emitted light, and these means contribute to to further reduce the diameter of the spot of information detection light.

Indien gewenst kan een tweede-harmonische.generator (SHG) voor de lichtgolflengte-omzetorganen worden gebruikt, zodat informatie wordt uitgelezen met een ringvormige lichtbundel, welke het niet mogelijk maakt, dat licht het centrale gebied van een objectieflens treft. Dit is eveneens een doeltreffende uitvoeringsvorm doordat de diameter van de brandvlek van de informatiedetectielichtbundel kan worden gereduceerd.If desired, a second harmonic generator (SHG) can be used for the light wavelength converters so that information is read with an annular beam that does not allow light to hit the central region of an objective lens. This is also an effective embodiment in that the diameter of the focal spot of the information detection light beam can be reduced.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm heeft de objectieflens voor het convergeren van het uit het registratiemedium gereflecteerde licht in het centrale gedeelte een kleinere lichttransmittantie dan in het resterende oppervlak en draagt deze ertoe bij de diameter van de informatie-detectiebundel te reduceren.In a preferred embodiment, the objective lens for converging the light reflected from the recording medium in the central portion has a smaller light transmittance than in the remaining surface and helps to reduce the diameter of the information detection beam.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de fotodetector een aantal lichtdetectie-elementen met een aantal lichtopvangoppervlakken, die in een vooraf bepaalde richting zijn opgesteld, en een kiesketen, die op een selectieve wijze een uitgangssignaal met het hoogste niveau van de uitgangssignalen uit het aantal lichtdetectie-elementen levert. In dit geval wordt slechts het uitgangssignaal van het lichtdetectie-element, dat dat gedeelte van uit de schijf gereflecteerd licht ontvangt, dat overeenkomt met de hoofdlus, op een selectieve wijze opgewekt, waardoor ervoor gezorgd wordt, dat een detectiesignaal met een bevredigend hoog uitgangsniveau in het hoge ruimtelijke frequentiegebied wordt verkregen, terwijl een eventueel overspreken tussen naast elkaar gelegen sporen tot een minimum wordt teruggebracht.In a preferred embodiment, the photodetector comprises a plurality of light detecting elements having a plurality of light receiving surfaces arranged in a predetermined direction, and a selector circuit selectively providing an output with the highest level of the output signals from the plurality of light detecting elements . In this case, only the output of the light detecting element, which receives that portion of light reflected from the disc corresponding to the main loop, is selectively generated, thereby ensuring that a detection signal having a satisfactorily high output level is the high spatial frequency range is obtained, while any cross-talk between adjacent tracks is minimized.

Claims

1. An optical information display device, characterized by a photo detector, a light source, light wavelength converters, by means of which the light emitted from the light source is converted into light with half the wavelength of the light from the light source, a first optical unit to converge light from the light wavelength converters into a point on the recording surface of a recording medium, a second optical unit to direct light reflected from the recording medium to the photodetector, and a shield plate sandwiched between the first optical unit and the photodetector is arranged, the shield plate having a small opening in the light path to the photodetector in the vicinity of a point added to the point in which the light from the light source is converged on the recording surface of the recording medium .

Optical information display device according to claim 1, characterized in that the light wavelength converters consist of a fiber-type second harmonic generator (SHG), which is obtained by a non-linear optical medium located in the core of an optical fiber to crystallize.

Optical information display device according to claim 1, characterized in that an objective lens in the second optical unit for converging the light reflected from the recording medium in a central portion has a smaller light transmittance than in the remaining surface thereof.

4. Optical information display device, characterized by a photodetector, a light source, light wavelength converters, by means of which the light emitted from the light source is converted into light with half the wavelength of the light from the light source, a first optical unit to convert light from the light wavelength converters at a point on the recording surface of a recording medium, and a second optical unit to direct light reflected from the recording medium onto the photodetector, the photodetector comprising a number of light detecting elements having a plurality of light receiving surfaces arranged in a predetermined direction and selectors selectively providing an output corresponding to the highest level of the outputs from the plurality of light detecting elements.

Optical information display device according to claim 4, characterized in that the light wavelength converters consist of a fiber-type second harmonic generator (SHG), which is manufactured by a non-linear optical medium located in the core of an optical fiber to crystallize.

Optical information display device according to claim 4, characterized in that an objective lens in the second optical unit to converge the light reflected from the recording medium has a lower light transmissivity in a central portion than in the remaining surface thereof.