DE3507139A1 - Optisches system zum spur-abtasten eines informations-aufzeichnungstraegers - Google Patents

Description

Henkel, Feiler, Hänzel & Partner .:..-..- -..-.:.. -..^:. Patentanwälte

KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA
Kawasaki, Japan

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MKF-59P710-2

Optisches System zum Spur-Abtasten eines Informations-

Aufzeichnungsträgers

MKF-59P710-2

Kabushiki Kaisha Toshiba

Optisches System zum Spur-Abtasten eines Informations-Auf Zeichnungsträgers

Die Erfindung betrifft ein optisches System zum Spur-Abtasten eines Informations-AufZeichnungsträgers, etwa einer optischen Platte, zum Aufzeichnen und Wiedergeben oder zum Aufzeichnen, Wiedergeben und Löschen von Informationen mittels mehrerer Strahlen; insbesondere betrifft die Erfindung ein optisches System, das einen

Einzel 1ichtstrahl in mehrere Lichtstrahlen zu teilen vermag.

In neuerer Zeit sind verschiedenartige optische (Aufzeichnungs/Wiedergabe-)Köpfe zum Aufzeichnen von Infor-

mationen auf optischen Platten und zum Auslesen der Informationen aus ihnen entwickelt und auf verschiedenen Gebieten eingesetzt worden. Mittels eines solchen optischen Kopfes wird ein Laserstrahl, der entsprechend

der aufzuzeichnenden Information intensitätsmoduliert 25

wird, durch ein Objektiv (Linsensystem) auf eine sich drehende Aufzeichnungsfläche der optischen Platte fokussiert, um eine fortlaufende Änderung des Zustands der Aufzeichnungsfläche, z.B. in Form sog. "Pits" bzw. Grübchen o.dgl., zu bewirken oder eine optische Eigenschaft, wie Lichtbrech- oder Reflexionsvermögen der Platte zu verändern, um auf diese Weise die Information auf der Aufzeichnungsfläche aufzuzeichnen. Wenn ein Wiedergabe-Laserstrahl mittels des Objektivs auf die Aufzeichnungsfläche fokussiert wird, erfährt er eine Lichtintensitäts-35

modulation durch die Bereiche mit fortlaufend verändertem Zustand. Das Auslesen der Information erfolgt dabei

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dadurch, daß der Wiedergabe-Laserstrahl durch einen optischen Detektor in ein elektrisches Signal umgesetzt wird.

Eine optische Platte mit einer Führungs-Spur oder Spurführung (tracking guide) zur Bezeichnung eines Bereichs oder einer Fläche, in welchem bzw. welcher Informationen aufgezeichnet werden sollen, ist an sich bekannt. Gleichfalls bekannt ist ein optischer Kopf zum Aufzeichnen von Informationen auf einer optischen Platte bei gleichzeitiger Bestätigung, daß die Information in der Spur genau aufgezeichnet worden ist. Bei einem solchen optischen Kopf, bei dem ein Wiedergabestrahl nicht nur bei Wiedergabe, sondern auch bei Aufzeichnung auf die optische Platte fokussiert wird, wird ein mittels eines Aufzeichnungsstrahls abgetasteter (traced) Bereich (gleichzeitig) auch durch einen Wiedergabelichtstrahl abgetastet. Es kann sich daher möglicherweise als unmöglich erweisen, eine evtl. Abweichung eines Aufzeichnungslichtstrahls von einer vorbestimmten Spur und damit auch eine mögliche Beschädigung zu verhindern, die durch den Aufzeichnungslichtstrahl an einem vom Aufzeichnungsbereich verschiedenen Bereich hervorgerufen wird. Wenn zudem in der Spur fehlerhafte Bereiche vorhanden sind, die nicht festgestellt werden können, kann es sich als unmöglich erweisen, in diesen fehlerhaften Bereichen Informationen aufzuzeichnen.

Zur Lösung des oben geschilderten Problems sind bereits optische Köpfe entwickelt worden, bei denen zusätzlich zu einem Aufzeichnungs/Wiedergabelichtstrahl ein Voroder Leitstrahl auf eine optische Platte und die mittels Aufzeichnungs- und Wiedergabelichtstrahls abgetastete Fläche gebündelt wird (vgl. USA-Patentanmeldung Serial No. 673,764 und die entsprechende EP-OS 84 114 044.5). Bei derartigen optischen Köpfen müssen mehrere Lichtstrahlen unter geringfügig verschiedenen Einfallswinkeln

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auf die optische Platte gerichtet werden. Bisher wurde jedoch noch kein optisches System vorgeschlagen, das diesem Erfordernis zu genügen vermag.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines optischen Systems zum Fokussieren mehrerer (Licht-)Strahlen auf einen Informations-Aufzeichnungsträger, wobei dieses System mehrere Lichtstrahlen zu erzeugen vermag, die unter geringfügig unterschiedlichen Einfallswinkeln auf den Aufzeichnungsträger auftreffen.

Diese Aufgabe wird bei einem optischen System zum Spur-Abtasten eines Informations-AufZeichnungsträgers mit mehreren Strahlen erfindungsgemäß gelöst durch eine Lichtquelle mit einem einzigen ersten Lichtstrahlemissionspunkt, um an letzterem einen einzigen Lichtstrahl zu liefern, eine Einrichtung zum Aufteilen des einzigen Lichtstrahls in zwei oder mehr Lichtstrahlen(bündel) und

2Q zum Leiten derselben in zueinander geringfügig verschiedenen Richtungen und ein Objektiv oder Linsensystem zum Konvergieren eines Lichtstrahls zu einer für Aufzeichnung und Wiedergabe geeigneten Aufzeichnungsfläche.

2g Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines optischen Kopfes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung der Bahn eines Laserstrahls bei einem Objektiv-Linsensystem gemäß Fig. 1 ,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Aufzeichnungslaser-Treiberschaltung gemäß Fig. 1,

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Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Abwandlung der Schaltung nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Blockschaltbild zur näheren Veranschaulichung des optischen Kopfes gemäß Fig. 1,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der optischen Anordnung des optischen Kopfes nach Fig. 6, IO

Fig. 7 und 8 eine Seitenansicht bzw. eine schaubildliche Darstellung eines optischen Systems zum Trennen eines Multiplex-Laserstrahls in einen Aufzeichnungs-, einen Wiedergabe- und einen Leitlaserstrahl,

Fig. 9 und 10 schematische Darstellungen einer optischen Anordnung eines Prismen-Teilerabschnitts zum Aufteilen eines einzigen Laserstrahls in mehrere Laserstrahlen,

Fig. 11 eine schematische Schnittdarstellung eines reflektierenden Elements bei einem Prismen-Teilerabschnitt zum Aufteilen eines Einzellaserstrahls in mehrere Strahlen,

Fig. 12 eine schematische Darstellung der optischen Anordnung eines anderen Prismen-Teilerabschnitts zum Aufteilen eines einzigen Laserstrahls in mehrere Strahlen,

Fig. 13 eine schematische Schnittdarstellung eines anderen reflektierenden Elements für einen Prismen-Teilerabschnitt zum Aufteilen eines einzigen Laserstrahls in mehrere Laserstrahlen,

Fig. 14 eine schematische Schnittdarstellung eines Durch-

laßelements bei einem Prismen-Teilerabschnitt zum Aufteilen eines einzigen Laserstrahls in mehrere Strahlenbündel) und 5

Fig. 15 eine schematische Darstellung der ein Durchlaßelement nach Fig. 14 verwendenden optischen Anordnung eines Strahlteilerabschnitts zum Aufteilen eines einzigen Laserstrahls in mehrere Strahlen(bündel).

Bei dem in Fig. 1 dargestellten optischen Aufzeichnungs/ Wiedergabe-Kopf gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Aufzeichnungs-Laser, z.B. ein Halbleiter-Laser 11, durch eine Aufzeichnungslaser-Ansteuer- oder -Treiberschaltung 13 in einem Aufzeichnungsmodus nach Maßgabe eines Aufzeichnungssignals von einem Aufzeichnungs-Signalgenerator 12 angesteuert. Ein vom Aufzeichnungs-Laser 11 erzeugter Laserstrahl wird entsprechend dem Aufzeichnungssignal intensitätsmoduliert. Der so modulierte Aufzeichnungs-Laserstrahl wird zu einem Lichtverarbeitungsteil (photoprocessing section) 19 zum Multiplexen mehrerer Licht- oder Laserstrahlen und zum Trennen der gebündelten Lichtstrahlen geliefert. Zusätzlich zum Aufzeichnungs-Laserstrahl erzeugt der Aufzeichnungs-Laser 11 auch einen Überwachungs-Laserstrahl, der durch eine Überwachungsschaltung 15 in ein elektrisches Signal umgesetzt wird. Letzteres wird als Rückkopplungssignal der Treiberschaltung 13 zugeführt. Der Aufzeichnungs-Laser 11 erzeugt somit einen intensitätsmodulierten Aufzeichnungs-Laserstrahl eines vorgegebenen Intensitätspegels.

Der Lichtverarbeitungsteil 19 empfängt auch einen anderen, einen vorgegebenen konstanten Pegel besitzenden Laserstrahl, der von einem Wiedergabe- und Leit-Laser, z.B. einem Halbleiter- Laser 16 erzeugt wird, der seinerseits

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sowohl im Wiedergabe- als auch im Aufzeichnungsmodus durch eine Wiedergabe- und Leitlaser-Treiberschaltung betrieben bzw. angesteuert wird. Der vom Laser 16 emittierte Laserstrahl wird im Lichtverarbeitungsteil 19 in Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen aufgeteilt. Zusätzlich zu den Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen erzeugt der Laser 16 auch den Überwachungs-Laserstrahl, der durch eine Wiedergabe- und Leit-Überwachungsschaltung 117 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das seinerseits als Rückkopplungssignal zur Laser-Treiberschaltung rückgekoppelt wird. Der Wiedergabe- und Leit-Laser 16 liefert dabei den Laserstrahl mit einem vorgegebenen konstanten Intensitätspegel.

Die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen werden im Aufzeichnungsmodus bzw. in der Aufzeichnungsbetriebsart durch den Lichtverarbeitungsteil 19 gebündelt (multiplexed) . Im Wiedergabemodus bzw. in der Wiedergabebetriebsart werden die Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen durch den Lichtverarbeitungsteil 19 gebündelt. In Aufzeichnungs- und Wiedergabemodus werden die gebündelten (multiplex-verknüpften) Laserstrahlen über einen einzigen Strahlengang in ein Objektiv 20 gerichtet. Gemäß Fig. 2 wird der gebündelte Laserstrahl durch das Objektiv 20 fokussiert, um auf einer lichtreflektierenden Fläche (d.h. einer Aufzeichnungsfläche 22) der einer Aufzeichnung/Wiedergabe unterworfenen optischen Platte 21 einen Strahlfleck zu bilden. Wenn im Aufzeichnungsmodus das Objektiv 20 im Fokussierzustand gehalten wird, werden Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Leit-Strahlflache 24, 25 bzw. 26 entsprechend den Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen in kleinen gegenseitigen Abständen auf einer Aufzeichnungs-Spur 23 auf der Aufzeichnungsfläche 22 erzeugt. Wenn das Objektiv im Wiedergabemodus im Fokussierzustand gehalten wird, werden auf der Spur 23 der Aufzeichnungsfläche

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Wiedergabe- und Leit-Strahlflecke 25 bzw. 26 entsprechend den Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen in einem kleinen gegenseitigen Abstand erzeugt. Wenn die optische Platte 21 in Drehung versetzt wird, werden die betreffenden Bereiche der Spur 23 in der Reihenfolge des Leit-Strahlflecks 26, des Aufzeichnungs-Strahlflecks 24 und des Wiedergabe-Strahlflecks 25 aufeinanderfolgend abgetastet. Wenn die Intensität des Aufzeichnungs-Laserstrahls eine vorbestimmte Größe übersteigt, ergibt sich auf dem Aufzeichnungsflächenbereich, auf dem der Aufzeichnungs-Strahl fleck erzeugt wird, eine Eigenschaftsänderung (z.B. die Entstehung eines Grübchens ("Pit") oder eine Änderung der optischen Eigenschaften, wie Brechungs- oder Reflektionsindex) . Auf diese Weise wird auf der Aufzeichnungsfläche nach Maßgabe der Aufzeichnungsinformation (jeweils) ein im folgenden als "Pit" bezeichnetes Grübchen erzeugt oder eine Änderung der optischen Eigenschaften der Aufzeichnungsfläche hervorgerufen. Wenn die Aufzeichnungsfläche 22 mit dem Wiedergabe-Laserstrahl eines vorgegebenen konstanten Pegels bestrahlt wird und der Wiedergabe-Strahlfleck 25 die Aufzeichnungs-Spur 23 abtastet, erfährt der Wiedergabestrahl eine Intensitätsmodulation in den Bereichen, in denen die Pits erzeugt sind oder sich die optischen Eigenschaften, wie Brechungsoder Reflektionsindex, ändern. Wenn der Leit-Strahlfleck einen Bereich erreicht, in welchem Zusatzinformationen bezüglich Spuradresse und Sektoradresse in Form von Pits 33 aufgezeichnet sind, erfährt der Leit-Laserstrahl eine entsprechende Intensitätsmodulation.

Der von der Aufzeichnungsfläche 22 reflektierte Laserstrahl tritt durch das Objektiv 20 hindurch und in den Lichtverarbeitungsteil 19 ein. Der Laserstrahl wird durch den Lichtverarbeitungsteil 19 in den Aufzeichnungs-Laserstrahl, den Wiedergabe-Laserstrahl und den Leit-Laserstrahl aufgeteilt. Der Aufzeichnungs-Laserstrahl wird dabei

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gedämpft oder abgeschirmt. Der Wiedergabe-Laserstrahl wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, das einem Informationsdetektor 28 zum Reproduzieren der auf der Aufzeichnungsfläche 22 der optischen Platte 21 aufgezeichneten Information, einem Defokussierdetektor 30 zur Feststellung eines defokussierten Zustands des Objektivs 20 und einem Fotodetektor in einem Spurfehlerdetektor zur Feststellung, ob der Laserstrahl die Aufzeichnungs-Spur 23 einwandfrei abtastet oder verfolgt, eingespeist wird. Der Leit-Laserstrahl wird auch auf einen Fotodetektor eines zusätzlichen Informationsdetors 27 geworfen, der zum Reproduzieren der auf der Aufzeichnungsfläche 22 der optischen Platte 21 aufgezeichneten Zusatz- oder Hi Ifsinformation (für Spuradresse und Sektoradresse) dient. Die vom Dekofussierdetektor 30 und vom Spurfehlerdetektor 29 gelieferten Signale werden einem Defokussier- und Spurfehlersignalgenerator 31 eingespeist, um in ein Defokussier- und ein Spurfehlersignal umgewandelt zu werden, die einer Objektiv-Treibereinheit zugeführt werden, welche ihrerseits das Objektiv 20 längs seiner optischen Achse bewegt und es in einer Richtung senkrecht zur Aufzeichnungs-Spur verschiebt. Das Objektiv 20 wird auf diese Weise im Fokussierzustand gehalten und in einer solchen Richtung ausgerichtet, daß der Laserstrahl die Aufzeichnungs-Spur einwandfrei abzutasten oder zu verfolgen vermag.

Die Aufzeichnungslaser-Treiberschaltung 13 besitzt den in Fig. 3 im einzelnen gezeigten Aufbau. Der Aufzeichnungs-Laser 11 ist dabei über eine Torschaltung (gate) 40 und einen Strom/Spannungswandler 41 mit einer Konstantspannungsquelle 39 verbunden. Der Strom/Spannungswandler 41 ist seinerseits an einen Schaltkreis 42 angeschlossen, der betätigbar ist, um einen Bezugsspannungsgenerator 43 mit dem Strom/Spannungswandler 41 zu ver-

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binden, wenn der Aufzeichnungs-Laser 13 bzw. 11 angesteuert ist. Der Strom/Spannungswandler 41 wird durch eine vom Bezugsspannungsgenerator 43 zugeführte Bezugsspannung betätigt, wenn die Aufzeichnungslaser-Treiberschaltung 13 aktiviert ist. Die Torschaltung 40 ist mit dem Aufzeichnungssignalgenerator 12 verbunden und wird in Abhängigkeit von dem durch diesen erzeugten Aufzeichnungssignal durchgeschaltet und gesperrt. Eine Lichtintensitäts-Modulationsspannung wird durch den Strom/ Spannungswandler 41 in ein Stromsignal umgewandelt. Letzteres wird dem Aufzeichnungs-Laser 11 zugeführt, der nach Maßgabe dieses Aufzeichnungssignals einen Laserstrahl erzeugt. Der Schaltkreis 42 wird betätigt, um den Strom/Spannungswandler 41 nach dem Aktivieren der Aufzeichnungslaser-Treiberschaltung 13 mit einem Komparator 45 zu verbinden. Der Aufzeichnungssignalgenerator 12 ist außerdem an eine Abtast/Halteschaltung 44 angeschlossen, die ihrerseits mit einer Monitor- oder Überwachungschaltung 15 zum Überwachen des vom Aufzeichnungs-Laser 11 erzeugten Laserstrahls verbunden ist. Bei jedesmaliger Erzeugung des entsprechenden Signals (EIN-Signals) durch den Aufzeichnungssignalgenerator 12 wird somit ein Überwachungsausgangssignal von der überwachungsschaltung 15 durch die Abtast/Halteschaltung 44 abgegriffen bzw. abgetastet. Mit anderen Worten : jedesmal dann, wenn der Aufzeichnungs-Laser 11 den Laserstrahl erzeugt, wird die Lichtintensität abgetastet (sampled). Das Abtastausgangssignal wird durch den Komparator 45 mit der Bezugsspannung vom Bezugsspannungsgenerator 43 verglichen. Ein Vergleichsergebnis wird dem Strom/Spannungswandler 41 über den Schaltkreis 42 zugeführt. Der vom Strom/Spannungswandler 41 zum Aufzeichnungs-Laser 11 fließende Strom wird (dabei) so eingestellt, daß der Ausgangs-Laserstrahl vom Aufzeichnungs-Laser 11 konstant bleibt. Gemäß Fig. 4 kann anstelle der Abtast/Halteschaltung 44 nach Fig. 3 ein Spitzendetektor 46 vorgesehen sein. In diesem Fall

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kann eine Spitze oder ein Scheitel des überwachungsausgangssignals von der Überwachungschaltung 15 durch den Spitzendetekor 46 abgetastet werden. 5

Gemäß Fig. 5 umfaßt der Lichtverarbeitungsteil 19 einen Strahlteilerabschnitt 35, einen optischen Multiplexer 36 zum Bündeln oder Multiplexen mehrerer Laserstrahlen, einen optischen Trenner 37 zur Verhinderung eines Zurücklaufens des Laserstrahls zu den Lasereinheiten 15 und 16 sowie einen Laserstrahl-Separator 38 zum Auftrennen der gebündelten Laserstrahlen. Gemäß Fig. 6 umfaßt der Strahlteilerabschnitt 35 insbesondere einen optischen Refraktor, etwa ein Prisma 60, und eine Kollimatorlinse 61, während der optische Multiplexer 3 ein dichroitisches Prisma 62 und ein Filter 63 aufweist. Der optische Trenner oder Isolator 37 umfaßt einen polarisierenden Strahlteiler 64 und eine Λ/4-Scheibe 65, während der Laserstrahl-Separator 38 eine Messerschneide 53 aufweist.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten optischen System wird der von der Lasereinheit 16 emittierte Einzellaserstrahl durch die Kollimatorlinse 62 kollimiert und durch das Prisma 61 gebrochen, so daß der Einzel laserstrahl in die Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen aufgetrennt wird. Die aufgetrennten Licht- oder Laserstrahlen fallen in das dichroitische Prisma 62 ein. Die Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen besitzen jeweils eine Wellenlänge von 780 nm. Diese Laserstrahlen werden durch das dichroitische Prisma 62 reflektiert und auf den polarisierenden Strahlteiler 64 geworfen. Der vom Aufzeichnungs-Laser 11 emittierte Aufzeichnungs-Laserstrahl wird auf dieselbe Weise, wie vorstehend beschrieben, durch eine Kollimator-Linse 48 kollimiert. Dabei tritt ein kollimierter Laserstrahl in das dichroitische Prisma 62 ein. Der Aufzeichnungs-Laserstrahl besitzt eine Wellenlänge von 830 nm, so daß er durch das dichroitische Prisma 62 hindurch-

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· Abtritt und auf demselben Strahlengang wie Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen auf den polarisierenden Strahlteiler 64 auftrifft. Die vom polarisierenden Strahlteiler 64 gelieferten Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen fallen über die X/4-Scheibe 65 in das Objektiv 20 ein und werden durch dieses fokussiert, um auf der Aufzeichnungsfläche 22 entsprechende Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Leit-Strahlflecke 24, 25 bzw. 26 zu erzeugen. Die von der Aufzeichnungsfläche 22 reflektierten Laserstrahlen werden über das Objektiv 20 und die ?i/4-Scheibe 65 auf den polarisierenden Strahlteiler 64 geworfen. Wenn der Laserstrahl die Λ/4-Scheibe 65 durchläuft (reciprocates), wird die Polarisationsebene des Laserstrahls um 90° gedreht. Infolgedessen wird der Laserstrahl durch den polarisierenden Strahlteiler 64 reflektiert. Die vom polarisierenden Strahlteiler 64 reflektierten Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen werden durch eine Projektionslinse 52 fokussiert und durch die Messerschneide 53 i η die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen aufgetrennt. Der Aufzeichnungs-Laserstrahl wird durch die Messerschneide 53 gedämpft, reflektiert oder abgeschirmt. Der Wiedergabe-Laserstrahl wird auf den Informationsdetektor 28, den Defokussierdetektor 30 und den Fotodetektor 51 des Spurfehlerdetektors 29 geworfen. Der Leit-Laserstrahl fällt dagegen auf den Fotodetektor 54 des Zusatzinformationsdetektors 27.

Im folgenden ist ein optisches System zum Auftrennen des gebündelten (multiplexed) Laserstrahls in die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen anhand der Fig. 7 und 8 im einzelnen erläutert. Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 und 8 ist die Messerschneide 53 oder die Lichtabschirmplatte 53 in den Strahlbrennpunkten (beam waists) der Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen angeordnet, die durch die Projektionslinse 52

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im Fokussier- bzw. Scharfstellzustand bestimmt werden. Die Strahlbrennpunkte der Aufzeichnungs- und Leit-Laserstrahlen werden auf der Messerschneide oder Lichtabschirmplatte 53 erzeugt. Genauer gesagt: die Messerschneide ist aus der Richtung Y her eingeführt und erstreckt sich längs der Richtung X in der Weise, daß die Kante oder Schneide mit der optischen Achse der Projektionslinse ausgefluchtet ist. Die Richtung Y ist als die Richtung definiert, in welcher sich ein Bild der Aufzeichnungs-Spur der optischen Platte erstreckt, wenn dieses zum Fotodetektor 51 durch ein optisches System projiziert wird, das zwischen der Aufzeichnungsfläche 22 (d.h. der lichtreflektierenden Fläche) der optischen Platte 21

IQ und dem Fotodetektor 51 angeordnet ist. Die Richtung X ist als die senkrecht zur Richtung Y liegende Richtung definiert. Wie vorstehend beschrieben, werden die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Leit-Laserstrahlen zu sehr eng beabstandeten Strahlflecken 24, 25 bzw. 26 auf der Aufzeichnungs-Spur 23 der Aufzeichnungsfläche 22 fokussiert, wenn das Objektiv (Linsensystem) im Fokussierzustand gehalten wird. Ein Aufzeichnungs-Laserstrahl 14, ein Wiedergabe-Laserstrahl 17 und ein Leit-Laserstrahl 18, die von den die Strahlflecke 24, 25 bzw. 26 aufweisenden Bereichen reflektiert und über das Objektiv 20 zur Projektionslinse 52 übertragen werden, liegen nicht parallel zu Hauptlichtstrahlen W, R bzw. P, sondern sind diesen gegenüber gemäß Fig. 7 und 8 geneigt. Die Strahlbrennpunkte werden daher an verschiedenen Stellen auf der Brennfläche der Projektionslinse 52 erzeugt. Da die Messerschneide oder Lichtabschirmplatte 53 so angeordnet ist, daß die Aufzeichnungs- und Leit-Strahlflecke auf der Messerschneide oder Lichtabschirmplatte 53 gebildet werden, fällt nur der Wiedergabe-Laserstrahl 17 auf den Defokussierdetektor 30, den Informationsdetektor 28 und den Fotodetektor 51 des Spurfehlerdetektors

Der Fotodetektor 47 erfaßt somit das die Information darstellende Aufzeichnungssignal, das den defokussierten Zustand angebende Defokussiersignal und das einen Spur(f(jhrungs)fehler angebende Spurführungssignal.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 und 8 ist ein meßfreier oder lichtunterdrückender Abschnitt 55 auf einem Bereich der Messerschneide oder Lichtabschirmplatte 53 vorgesehen, auf dem sich im Fokussierzustand der Aufzeichnungs-Strahlfleck befindet. Ein Fotodetektor 54 des zusätzlichen Detektors 27 zum Abgreifen des Leit-Laserstrahls ist auf einem Abschnitt der Messerschneide oder Lichtabschirmplatte 53 angeordnet, auf dem der Leit-Strahlfleck im Fokussierzustand erzeugt wird. Der Aufzeichnungs-Laserstrahl wird durch den meßfreien Abschnitt der Lichtabschirmplatte 53 abgeschirmt oder unterdrückt. In diesem Fall wird der Leit-Laserstrahl durch den Fotodetektor 54 in ein elektrisches Zusatzinformationssignal für Spur- und Sektorpositionen umgewandelt.

Der als Defokussierdetektor 30, als Informationsdetektor 28 und als Spurfehlerdetektor 29 dienende Fotodetektor 51 weist vier Fotodetektor- oder Lichtmeßbereiche 51-1, 51-2, 51-3 und 51-4 auf. Die Lichtmeßbereiche 51-1 und 51-4 sind, ebenso wie die Lichtmeßbereiche 51-2 und 51-3, in Y-Richtung angeordnet. Die Lichtmeßbereiche 51-1 und 51-2 sind (weiterhin), ebenso wie die Lichtmeßbereiche 51-3 und 51-4,längs der X-Richtung angeordnet. Die vier rechteckigen Lichtmeßbereiche 51-1 bis 51-4 sind so ausgebildet, daß der Hauptlichtstrahl R des Wiedergabe-Laserstrahls 17 den Schnittpunkt dieser Bereiche passiert, Beim Fotodetektor 51 werden durch die Lichtmeßbereiche 51-1 bis 51-4 vier Meßsignale der Pegel L1, L2, L3, bzw. L4 geliefert.

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Das Wiedergabesignal wird durch Addieren der vier von den Lichtmeßbereichen 51-1 bis 51-4 reproduzierten Meßsignale der Pegel L1, L2, L3 bzw. L4 erhalten, um damit ein Summensignal (L1 + L2 + L3 + L4) zu gewinnen und somit die auf der Aufzeichnungsfläche 22 der optischen Platte 21 aufgezeichnete Information zu reproduzieren bzw. wiederzugeben.

Das Defokussiermeßsignal wird in der Weise erzeugt, daß erstes und zweites Meßsignal durch den Addierer zu einer Summe addiert werden, drittes und viertes Meßsignal durch einen anderen Addierer zu einer Summe addiert werden und die Differenz zwischen diesen Summen durch einen Operationsverstärker abgeleitet wird. Mit anderen Worten: das Defokussiersignal wird durch ein Differenzsignal {(L1 + L2) - (L3 + L4)J erzeugt.

Wenn das Objektiv 20 im Scharfstell- oder Fokussierzustand gehalten wird, in welchem ein kleinster Strahlfleck entsprechend dem Strahlbrennpunkt des durch das Objektiv 20 fokussierten Laserstrahls auf der Aufzeichnungsfläche 22 der optischen Platte 21 erzeugt wird, befindet sich gemäß Fig. 8 der durch die Projektionslinse 52 gebildete Strahlbrennpunkt (beam waist) des Wiedergabe-Laserstrahls 17 in der Nähe der Messerschneide 53. Infolgedessen beträgt das Defokussiermeßsignal ^(L1 + L2) - (13 + L4)} nahezu Null. Wenn dagegen das Objektiv von der optischen Platte 21 hinweg verschoben und im Defokussierzustand gehalten wird, wird der Strahlbrennpunkt des Wiedergabe-Laserstrahls durch die Projektionslinse 52 zwischen der Messerschneide 53 und der Projektionslinse 52 erzeugt. Infolgedessen entspricht das Defokussiermeßsignal {(L1 + L2) - (L3 + L4)} nicht der Größe Null, sondern einer positiven Größe. Wenn sich andererseits das Objektiv 20 aus der Fokussierstellung

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der optischen Platte 21 annähert und in einen Defokussierzustand übergeht, wird der Strahlbrennpunkt des Wiedergabe-Laserstrahls 17 durch die Projektionslinse 52 zwischen der Messerschneide 53 und dem Fotodetektor .51 entwickelt. In diesem Fall entspricht das Defokussiermeßsignal {(L1 + L2) - (L3 + L4)J nicht Null, sondern einer negativen Größe. Wenn dieses Defokussiermeßsignal der Objektiv-Treibereinheit 32 zugeführt wird, wird das Objektiv (Linsensystem) 20 stets im Fokussierzustand gehalten.

Das Spur(führungs)fehlersignal wird in der Weise erhalten oder abgeleitet, daß erstes und viertes Meßsignaldurch einen Addierer addiert werden, zweites und drittes Meßsignal durch einen (anderen) Addierer addiert werden und eine Differenz zwischen den von diesen Addierern gelieferten Summen durch einen Operationsverstärker verstärkt wird. Dies bedeutet, daß das Spurfehlersignal als Differenzsignal {(L1 + L4) - (L2 + L3)} erzeugt oder geliefert wird.

Wenn der Laserstrahl die Führungs- oder Aufzeichnungsspur einwandfrei abtastet, wird das Objektiv 20 so be- tätigt oder betrieben, daß ein Beugungsmuster der Aufzeichnungs-Spur 23 auf einer Lichtempfangsfläche des Fotodetektors 51 symmetrisch um eine Achse des Fotodetektors 51 herum parallel zur Y-Achse erzeugt wird. Demzufolge entspricht das Spurfehlersignal -£(L1 + L4) (L2 + L3)3 praktisch Null. Wenn dagegen der Laserstrahl die Aufzeichnungs-Spur oder Spurführung nicht einwandfrei abtastet, wird das Beugungsmuster der Spur 23 auf der Lichtempfangsfläche des Fotodetektors 51 in asymmetrischer Form um die Achse des Fotodetektors 51 parallel

zur Y-Achse gebildet. In diesem Fall entspricht das Spurfehlersignal {(L1 + L4) - (L2 + L3)} nicht Null,

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.a*- sondern einer negativen oder positiven Größe. Dieses Spurfehlersignal wird der Objektiv-Treibereinheit 32 zugeführt, und das Objektiv 20 wird so ausgerichtet, daß der aus ihm austretende Laserstrahl die betreffende Spur oder Spurführung einwandfrei verfolgt.

Im folgenden ist das optische System des Strahlteilerabschnitts 35 beschrieben. Das optische System des Strahlteilerabschnitts 35 gemäß Fig. 6 ist in Fig. 9 in vereinfachter Form als optische Anordnung dargestellt. Gemäß Fig. 9 umfaßt das Prisma 60 zum Aufteilen eines einzigen Laserstrahls in zwei Laserstrahlen eine senkrecht zur optischen Achse 59 liegende Lichteinfallsfläche 60-1, eine erste, parallel zur Lichteinfallsfläche 60-1 liegende Lichtaustrittsfläche 60-2 und eine zweite Lichtaustrittsfläche 60-3, die nicht parallel zur Lichteinfallsfläche 60-1 liegt. Der von der Halbleiter-Lasereinheit 11 emittierte und durch die Kollimatorlinse 61 auf einen größeren Durchmesser als dem des Objektivs 20 kollimierte Laserstrahl fällt auf die Lichteinfallsfläche 60-1 und tritt an den Lichtaustrittsflächen 60-2 und 60-3 aus. In diesem Fall läuft der an der ersten Lichtaustrittsfläche 60-2 austretende Lichtstrahlanteil, d.h.

der Wiedergabe-Lichtstrahl, geradlinig, d.h. ohne Brechung, zum Objektiv 20, während der an der zweiten Lichtaustrittsfläche 60-2 austretende Lichtstrahlanteil, d.h. der Leit-Lichtstrahl, lurch die zweite Lichtaustrittsfläche 60-2 gebrochen wird, so daß er sich in einer Richtung ausbreitet, die von der Richtung verschieden ist, in welcher der an der ersten Lichtaustrittsfläche 60-2 austretende Lichtstrahlanteil verläuft. Demzufolge fallen zwei kollimierte Lichtstrahlen in verschiedenen Richtungen auf das Objektiv 20, so daß konvergierte oder gesammelte Lichtstrahlflecken mit einem sehr kleinen gegenseitigen Abstand auf der Auf-

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zeichnungs-Spur oder Spurführung (tracking guide) an der lichtreflektierenden Schicht 21 erzeugt werden. Bei der optischen Anordnung gemäß Fig. 9 wird ein virtuelles Bild des Lichtflecks der Lasereinheit 11 zusätzlich zum tatsächlichen Bild des Lichtflecks der Lasereinheit 11 als Objektivpunkt oder Objektpunkt durch das Prisma 60 gebildet. Dies bedeutet, daß durch die Kollimatorlinse 61 und das Objektiv 20 tatsächliche und virtuelle Bilder erzeugt werden.

Ersichtlicherweise verwendet ein optisches System zum Auftrennen eines einzigen Lichtstrahls in drei Lichtstrahlen gemäß Fig. 10 ein Prisma 60 mit einer Lichteinfallsflache 60-1, einer ersten, parallel zur Lichteinfallsfläche 60-1 liegenden Lichtautrittsflache 60-2 sowie einer zweiten und einer dritten Lichtaustrittsfläche 60-3 bzw. 60-4, die nicht parallel zur Lichteinfall sflache 60-1 liegen. Während sich die an der ersten Lichtaustrittsfläche 60-2 austretende Lichtstrahlkomponente auf geradem Wege zum Objektiv 20 bewegt, werden die an zweiter und dritter Lichtaustrittsfläche 60-3 bzw. 60-4 austretenden Lichtstrahlkomponenten durch diese Flächen 60-3 und 60-4 gebrochen, so daß sie zum Objektiv 20 in Richtungen laufen, die von der Richtung der an der ersten Lichtaustrittsfläche 60-2 austretenden Komponente verschieden sind, so daß auf der lichtreflektierenden Fläche 21 ein konvergierter bzw. gesammelter Lichtstrahlfleck erzeugt wird. Das optische System des Strahlteilerabschnitts 35 ist nicht auf die Anordnungen gemäß Fig. 9 und 10 beschränkt, die sich auf die Lichtbrechung stützen, vielmehr kann auch gemäß den Fig. 11 bis 15 ein optisches System angewandt werden, das ein reflektierendes Element verwendet.

Das in Fig. 12 dargestellte optische System arbeitet mit

35 "'39 -1-8-- ! -33-

einem reflektierenden Element 70 gemäß Fig. 11. Das reflektierende Element 70 ist eine Glasplatte eines keilförmigen Querschnittsprofils. Genauer gesagt: dieses Element besitzt eine Oberseite 72 und eine Unterseite 73, die nicht parallel zueinander angeordnet und optisch flach ausgebildet sind, wobei die Unterseite unter einem Winkel««gegenüber der Oberseite schräggestellt oder geneigt ist. Ober- und Unterseite 72 bzw. 73 sind jeweils mit Überzugsschichten 70-1 bzw. 70-2 versehen, die zweckmäßige Lichtreflexions- und Lichtdurchlaßeigenschaften entsprechend dem Lichtintensitätsverhältnis der Lichtstrahlen, das als Folge der Teilung eines einzigen Laserstrahls erzielt werden soll, besitzen. Beispielsweise besitzt die Überzugsschicht 70-1 auf der Oberseite 72 ein Lichtreflexionsvermögen von 38% und eine Lichtdurchlässigkeit von 62%, während die Überzugsschicht 70-2 auf der Unterseite 73 ein Lichtreflexionsvermögen von 100% und eine Lichtdurchlässigkeit von 0% besitzt.

Wenn gemäß Fig. 12 ein einziger Laserstrahl La auf die Oberseite 72 des reflektierenden Elements 70 gerichtet wird, werden Laserstrahlen mit 38% der Lichtintensität des Laserstrahls La als reflektiertes Laserstrahlbündel Lb 0-ter Ordnung von der Oberseite 72 zum Objektiv 20 reflektiert. Laserstrahlen mit 62% der Intensität des einfallenden Laserstrahls La werden in das reflektierende Element 70 eingeleitet und an der Unterseite 73 zu 100% zur Oberseite 72 reflektiert. Ein Teil der zur Oberseite 72 des reflektierenden Elements 70 laufenden Laserstrahlen tritt an der Oberseite 72 aus und wird als reflektiertes Laserstrahlbündel Lc 1-ter Ordnung zum Objektiv 20 gerichtet. Das Laserstrahlbündel Lc 1-ter Ordnung besitzt 38% (d.h. 62% χ 62%) der Lichtintensität des einfallenden Einzellaserstrahls La. Dieses Laser-Strahlbündel Lc wird unter einem Winkel MP= 2^) gegenüber dem Laserstrahlbündel Lb 0-ter Ordnung von der Ober-

ORiGiNAL Inspected

seite 72 hinweg gerichtet. Lichtstrahlen, die nicht als reflektiertes Laserstrahlbündel Lc 1-ter Ordnung zur Außenseite des reflektierenden Elements 70 gerichtet, sondern in das Element 70 (zurück) reflektiert werden, werden von der Unterseite 73 erneut zur Oberseite 72 reflektiert. Ein Teil der Lichtstrahlen wird über die Oberseite 72 des reflektierenden Elements 70 als reflektiertes Laserstrahlbündel Ld 2-ter Ordnung zum Objektiv 20 gerichtet. Dieses Laserstrahlbündel Ld 2-ter Ordnung wird von der Oberseite 72 unter einem Winkel/ (γ = 4<*) gegenüber dem reflektierten Laserstrahlbündel Lb 0-ter Ordnung hinweg gerichtet. Das reflektierte Laserstrahlbündel Ld 2-ter Ordnung besitzt 14,6% (d.h. 62% χ 100% χ 38%, 100% χ 62% ) der Lichtintensität des einfallenden Einzel laserstrahl La. Das reflektierte Laserstrahlbündel 2-ter Ordnung besitzt eine vernachlässigbar kleine Lichtintensität, während das reflektierte Laserstrahlbündel 1-ter Ordnung und das reflektierte Laser-Strahlbündel 0-ter Ordnung in ihrer Lichtintensität praktisch gleich sind. Das Laserstrahlbündel 0-ter Ordnung wird daher als reflektierter Laserstrahl benutzt, während das reflektierte Laserstrahlbündel 1-ter Ordnung als Leit-Laserstrahl benutzt wird.

Das reflektierende Element 70 gemäß Fig. 11 besitzt wünschenswerterweise ein zufriedenstellend hohes Lichtreflexionsvermögen seiner Unterseite 73 von bevorzugt über 50%. Weiterhin ist das reflektierende Element 70 vorzugsweise so angeordnet, daß seine Dicke in dem die Lichtstrahlen 0-ter Ordnung reflektierenden Bereich größer ist als seine Dicke in dem die Lichtstrahlen 2-ter Ordnung reflektierenden Bereich. Wenn die Dicke des reflektierenden Elements 70 gemäß Fig. 11 in dem die Lichtstrahlen 0-ter Ordnung reflektierenden Bereich größer wäre als in dem die Lichtstrahlen 1-ter Ordnung reflektierenden Bereich, würden Lichtstrahlen 0-ter Ordnung,

J O W ί ΙΟί) _ OjQ _

. 35

1-ter Ordnung und 2-ter Ordnung in verschiedenen Richtungen gerichtet werden, so daß sie einander nicht schneiden und nicht auf das Objektiv 20 fallen können. Bei der An-Ordnung gemäß Fig. 12 werden dagegen die Lichtstrahlen 0-ter Ordnung, 1-ter Ordnung und 2-ter Ordnung in einander schneidenden bzw. kreuzenden Richtungen gerichtet, so daß diese Lichtstrahlen auf das Objektiv 20 fallen können.

Im folgenden sei das reflektierende Element 70 gemäß Fig. 11 und 12 näher betrachtet. Dabei seien das Lichtreflexionsvermögen der Überzugsschicht 72-1 auf der Fläche 72, an welcher der Lichtstrahl La einfällt, mit R, der Lichtdurchlässigkeitsgrad der Überzugsschicht mit (1 - R) und das Lichtreflexionsvermögen der Überzugsschicht 72-2 an der Unterseite 73, an welcher der einfallende Lichtstrahl La im reflektierenden Element 70 reflektiert wird, mit r bezeichnet.

Wenn die Lichtintensität des einfallenden Lichtstrahls oder Strahlenbündels La zu 1 vorausgesetzt wird, ist die Lichtmenge des reflektierten Lichtstrahls oder Strahlenbündels Lb O-ter Ordnung,der bzw. das ausschließlich an der Oberseite 72 reflektiert wird, gleich R und die Lichtmenge des reflektierten Lichtstrahlbündels Lc 1-ter Ordnung, das an der Unterseite 73 nur einmal reflektiert wird, gleich (1 - R) r. Demzufolge wird eines dieser reflektierten Lichtstrahlenbündel Lb oder Lc als Wiedergabe-Laserstrahl 17 benutzt, während das andere dieser Lichtstrahlenbündel als Leit-Laserstrahl 18 benutzt wird, und die reflektierten Lichtstrahlenbündel 2-ter und höherer Ordnung, die an der Unterseite 73 mindestens zweimal reflektiert werden, werden vernachlässigt. Der Wirkungsgrad E des Lichts des Wiedergabe-Laserstrahls 17 und des Leit-Laserstrahls 18 wird als Lichtintensitätsverhältnis des einfallenden Laserstrahls La zur Summe der

ORIGINAL INSFECTED

. ae-Lichtintensität der reflektierten Laserstrahlbündel 0-ter Ordnung und 1-ter Ordnung angegeben. Hieraus ergibt sich:

E = R + r(l - R)²

= r {R - (1 - MZr)Y + (1 - 1/4r) ... (1).

In diesem Fall wird zweckmäßig mehr als die Hälfte der Lichtintensität des einfallenden Laserstrahls La für den Wiedergabe-Laserstrahl 17 und den Leit-Laserstrahl benutzt, so daß der Wirkungsgrad E vorteilhaft über 50% liegt. Die Bedingung für E > 1/2, unabhängig von der Größe des Lichtreflexionsvermögens R, sollte nach Gleichung (1) betragen :

1 - 1/4r > 1/2 ... (2)

Durch Auflösung von Gleichung (2) für r ergibt sich : r > 1/2

Mit anderen Worten: damit der Wirkungsgrad E gleich 50% ist, muß die Beziehung r £ 1/2 für das Lichtrefle xionsvermögen r der Überzugsschicht 70-2 auf der Unterseite 73 gelten, an welcher der einfallende Laserstrahl La im reflektierenden Element 70 reflektiert wird.

Im folgenden sei das Lichtreflexionsvermögen der flachen Oberseite 72 für den Fall betrachtet, daß das reflektierte Laserstrahlbündel Lb 0-ter Ordnung und das reflektierte' Laserstrahlbündel 1-ter Ordnung die gleiche Lichtintensität besitzen. In diesem Fall ergibt sich R durch Auflösen folgender Gleichung :

R = r(l - R)² ... (3)

Durch Auflösung von Gleichung (3) für R ergibt sich :

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R = 1 + (1 + V4r+l)/2r

Da O < R < 1 gilt, erhält man :

R = 1 + (1 - Ar+l)/2r

= (1 - MZr) + (2 - ν7τΤΪ)/2 r ... (4)

Gemäß Gleichung (1) ist der Wirkungsgrad E nur dann minimal, wenn folgendes gilt :

R=I- MZt.

Im folgenden ist ein Verfahren bzw. eine Möglichkeit zur Einstellung des Lichtintensitätsverhältnisses zwischen den beiden reflektierten Laserstrahlbündeln Lb und Lc ohne wesentliche Verschlechterung des Wirkungsgrads E erläutert.

Im Fall von r < 3/4 gilt 2 - VTrTl > 0. Wenn dabei das Lichtreflexionsvermögen R der optisch flachen Oberseite 72 einer Bedingung R > 1 - 1/2r, insbesondere R > (1 - 1/2 r) + (2 - V"4r+1)/2r genügt, nimmt der Wirkungsgrad E nicht die Mindestgröße an, auch wenn das Lichtmengenver-

_O[- hältnis zwischen den beiden reflektierten Laserstrahlbündeln variiert wird. Im Fall von r > 4/3 gilt 2 - v4r+l < 0. Demzufolge werden R und r in einem Bereich von R < (1 - MZt) + (2 - ^CVc)IZv in dem Fall bestimmt, wenn die Lichtintensitäten der beiden reflektierten Laserstrah-

_g0 len oder Laserstrahlbündel einander ähnlich (annähernd gleich) sind. Wenn die Lichtintensitäten der beiden reflektierten Laserstrahlbündel Lb und Lc stark unterschiedlich sind, werden R und r in einem Bereich von R > (1 1/2r) - (2 - V"4r+1)/2r bestimmt, wobei jedoch der Wirkungs-

_oc grad E nicht die Mindestgröße annimmt. Im folgenden sei

die Lichtintensität r(l - R)² des reflektierten Laserstrahlbündels Lc 1-ter Ordnung betrachtet. Wenn R aus-

reichend klein ist, führt eine kleine Änderung von R zu einer großen Veränderung der Lichtmenge r(l - R)². Wenn R nahe bei 1 liegt, ändert sich die Lichtmenge r(l - R)² auch bei einer großen Änderung von R nicht wesentlich. Wie sich aus Gleichung (1) ergibt, hängt der Wirkungsgrad E des Lichts des Wiedergabe-Laserstrahls 17 und des Leit-Laserstrahls 18 in großem Maß von Lichtreflexionsvermögen der flachen Unterseite 73 ab. Ein reflektierendes Element 70, das sich auf die Totalreflexion anstelle eines aufgetragenen Mehrschichtüberzugs auf der flachen Unterseite 73 zur Vergrößerung des Lichtreflexionsvermögens r stützt, kann kostensparend bereitgestellt werden und ein Lichtreflexionsvermögen von nahezu 100% gewährleisten.

Ein in Fig. 13 dargestelltes reflektierendes Element 70 besteht aus zwei Glasscheiben oder -platten 71-1 und 71-2. Die erste Glasplatte 71-1 besitzt einen vergleichsweise großen Reflexionsindex n1 und ein keilförmiges Querschnittsprofil. Sie weist nicht-parallele, optisch flache Ober- und Unterseiten 72-1 bzw. 73-1 auf, von denen die Unterseite von einem Winkel zur Oberseite geneigt ist. Die Unterseite 73-1 ist mit einer Überzugsschicht 70-1 eines zweckmäßigen Lichtreflexionsvermögens und einer zweckmäßigen Lichtdurchlässigkeit entsprechend dem Lichtintensitätsverhältnis der Lichtstrahlen oder Strahlenbündel versehen, die durch Aufteilung eines einzigen Laserstrahls erhalten werden sollen. Die zweite Glasplatte 71-2 besitzt einen Brechungsindex n2, der kleiner ist als der Brechungsindex n1 der ersten Glasplatte 71-1, und sie weist parallele, optisch flache Ober- und Unterseiten 72-2 bzw. 73-2 auf. Die Oberseite 72-2 der zweiten Glasplatte 71-2 ist mit Hilfe eines Klebmittels unter Zwischenfügung der Überzugschicht 70-1 mit der Unterseite 73-1 der ersten Glasplatte 71-2 verklebt. Wenn beim reflektierenden Element 70 gemäß Fig.

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.49-

ein einziger Laserstrahl La über die Oberseite 72-1 der ersten Glasplatte 71-1 auf deren Unterseite 73-1 geworfen wird, werden die Laserstrahlen dieses Laser-Strahls oder Laserstrahlbündels La an der Unterseite 73-2 als Laserstrahlbündel Lb 0-ter Ordnung teilweise reflektiert, um über die Oberseite 72-1 der ersten Glasplatte 71-1 zum Objektiv 20 gerichtet zu werden. Der Rest des einfallenden einzelnen Laserstrahls La tritt über die Unterseite 73-1 der ersten Glasplatte 71-1, die Überzugsschicht und die Oberseite 72-2 der zweiten Glasplatte 71-2 in letztere ein, um auf die Unterseite 73-2 der zweiten Glasplatte 71-2 unter einem Einfallswinkel aufzutreffen, der größer ist als der Gesamt- oder Totalreflexionswinkel. Der Rest des einfallenden einzelnen Laserstrahls La wird an der Unterseite 73-2 der zweiten Glasplatte 71-2 total reflektiert. Die Strahlen des reflektierten Laserstrahls laufen zum Teil in die erste Glasplatte 71-1 durch deren Unterseite 73-1, die Überzugsschicht 70-1 und die Oberseite 72-2 der zweiten Glasplatte 71-2, um an der Oberseite 72-1 der ersten Glasplatte 71-1 als reflektiertes Laserstrahlbündel Lc 1-ter Ordnung zum Objektiv 20 hin gerichtet zu werden. Die restlichen, an der Unterseite 73-2 der zweiten Glasplatte 71-2 total reflektierten Strahlen des einfallenden einzelnen Laserstrahls La werden durch die Überzugsschicht wiederum reflektiert und in die zweite Glasplatte 71-2 geworfen und sodann an der Unterseite 73-2 der zweiten Glasplatte 71-2 total reflektiert, um durch die zweite Glasplatte 71-2 und die erste Glasplatte 71-1 hindurchzutreten und als reflektiertes Laserstrahlbündel Lc 2-ter Ordnung zum Objektiv 20 gerichtet zu werden.

Bei den reflektierenden Elementen 70 gemäß Fig. 11 bis wird der Einzel laserstrahl durch Reflexion in mehrere Strahlen aufgeteilt. Dieselbe Wirkung kann jedoch auch mittels Durchlässigkeit mit Hilfe eines reflektierenden

ORIGINAL INSPECTED

Elements 80 gemäß Fig. 14 und 15 erreicht werden.Das reflektierende Element 80 gemäß Fig. 14 besteht, ähnlich wie das reflektierende Element 70 gemäß Fig. 11, aus einer Glasplatte eines keilförmigen Querschnittsprofils mit (nicht-)^parallelen, optisch flachen Ober- und Unterseiten 82 und 83, von denen die Unterseite unter einem Winkelo£-zur Oberseite geneigt ist. Ober- und Unterseiten 82 und 83 sind mit Überzugsschichten 80-1 bzw. 80-2 eines zweckmäßigen Lichtreflexionsvermögens und einer zweckmäßigen Lichtdurchlässigkeit entsprechend dem Lichtintensitätsverhältnis der aus einem einzigen Laserstrahl zu gewinnenden Lichtstrahlen oder Strahlenbündel versehen. Wenn gemäß Fig. 15 ein einziger Laserstrahl La auf die Oberseite 82 des reflektierenden Elements 80 geworfen wird, gehen seine Einzelstrahlen zum Teil als Laserstrahlbündel Lb 0-ter Ordnung durch das reflektierende Element 80 hindurch, um an dessen Unterseite 83 zum Objektiv 20 gerichtet zu werden. Ein Teil des einfallenden einzelnen Laserstrahls La wird durch die Unterseite 83 zur Oberseite 82 zurückgeworfen und an letzterer erneut zur Unterseite 83 reflektiert. Dieser Laserstrahl tritt teilweise durch die Unterseite 83 hindurch, um als Laserstrahlbündel Lc 1-ter Ordnung vom reflektierenden Element 80 zum Objektiv 20 gerichtet zu werden. Die restlichen Lichtstrahlen werden von der Unterseite 83 zu der Oberseite 82 reflektiert und von der Oberseite 82 zur Unterseite 83 zurückgeworfen. Ebenso tritt der auf die Unterseite 83 auftreffende Laserstrahl bzw. das Laserstrahlbündel zum Teil durch die Unterseite 83 hindurch, um als Laserstrahlbündel Lb 2-ter Ordnung vom reflektierenden Element 80 zum Objektiv 20 gerichtet zu werden.

Bei den reflektierenden Elementen gemäß Fig. 11 bis 13 sind die Überzugsschichten 70-1 und 70-2 als halbdurchlässige Spiegel ausgebildet. Wenn der Halbleiter-Laser als Lichtquelle 34 ein Multimodus-Halbleiter-Laser zur Erzeugung

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eines Laserstrahls über einen vergleichsweise breiten Wellenlängenbereich hinweg ist, können anstelle der Überzugsschichten an Ober- und Unterseite 72 bzw. 73 dichroitische Schichten angeordnet sein, die zweckmäßiges Lichtreflexionsvermögen und zweckmäßige Lichtdurchlässigkeit besitzen und die Lichtstrahlen einer vorbestimmten Wellenlänge selektiv reflektieren. Wenn das reflektierende Element mit derartigen dichroitischen Schichten versehen ist, werden Lichtstrahlen einer vorbestimmten Wellenlänge durch Ober- und Unterseite 72 bzw. 73 selektiv zum Objektiv 20 hin reflektiert.

Wie vorstehend beschrieben, wird mit der Erfindung somit ein optisches System geschaffen, das mehrere Lichtstrahlen oder Lichtstrahlenbündel zu erzeugen vermag, die mit zueinander geringfügig unterschiedlichen Einfallswinkeln auf einen Informations-Aufzeichnungsträger gerichtet werden können. Das optische System gemäß der Erfindung bietet darüber hinaus die folgenden Vorteile :

1. Ein reflektiertes Lichtstrahlenbündel Lc 1-ter Ordnung, ein reflektiertes Lichtstrahlenbündel Ld 2-ter Ordnung usw. werden unter kleinen Winkeln gegenüber einem reflektierten Laserstrahlbündel Ld O-ter Ordnung erzeugt. Eine optische Einrichtung zum Ausschalten reflektierter Lichtstrahlenbündel höherer Ordnung kann daher einen sehr einfachen Aufbau besitzen.

2. Es ist möglich, ein großes Verhältnis der Summe der Intensitäten der reflektierten Lichtstrahlenbündel Lb und Lc O-ter bzw. 1-ter Ordnung zur Intensität des gesamten einfallenden Lichtstrahls (d.h. Wirkungsgrad) einzustellen.

3. Die Störung der Wellenfront mehrerer aus einem einzigen Laserstrahl gewonnener Laserstrahlen oder -strahlen-

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-V--
₁ -3*·

bündel kann stark verringert werden.

4. Es kann ein gewünschtes Lichtintensitätsverhältnis 5 zwischen den reflektierten Lichtstrahlenbündeln Lb und Lc 0-ter bzw. 1-ter Ordnung eingestellt werden.

5. Die Ausgestaltung als Vorrichtung zur Erzeugung mehrerer Laserstrahlen ist sehr einfach, so daß sich das

IO Gerät mit gleichbleibender Güte und kostensparend auf Großserien-Fertigungsbasis herstellen läßt.

6. Gewünschtenfal Is ist es ohne weiteres möglich, die (Einfalls-)Winkel der reflektierten Lichtstrahlen-

15 bündel Lb und Lc 0-ter bzw. 1-ter Ordnung zu variieren,

Claims (10)

MKF-59P710-2 Kabushiki Kaisha Toshiba Patentansprüche

1. Optisches System zum Spur-Abtasten eines Informations-Auf Zeichnungsträgers mit mehreren Strahlen, gekennzeichnet durch

eine Lichtquelle (16, 34) mit einem einzigen ersten Lichtstrahlemissionspunkt, um an letzterem einen einzigen Lichtstrahl zu liefern,

eine Einrichtung (35, 60, 70, 81) zum Aufteilen des einzigen Lichtstrahls in zwei oder mehr Lichtstrahlen-(bündel) und zum Leiten derselben in zueinander geringfügig verschiedenen Richtungen und ein Objektiv oder Linsensystem (20) zum Konvergieren eines Lichtstrahls zu einer für Aufzeichnung und Wiedergabe geeigneten Aufzeichnungsfläche (22).

2. Optisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (38, 53) zum Auftrennen eines von der Aufzeichnungsfläche reflektierten Lichtstrahls in mehrere Lichtstrahlen oder -strahlenbündel und eine Detektoreinrichtung (29, 30, 51) zum Erfassen oder Abgreifen eines der getrennten Lichtstrahlen.

3. Optisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (61) zum Kollimieren eines Lichtstrahls von der Lichtquelle.

4. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Strahlteilereinrichtung (35, 60, 70, 81)

-2- 3 5 υ 7 1 3

einen optischen Refraktor (60) mit einer Lichtstrahl-Einfal lsflache (60-1), die optisch flach ausgebildet ist und an welcher der kollimierte Lichtstrahl einfällt, sowie zwei oder mehr Lichtstrahl-Austrittsflächen (60-2, 60-3, 60-4), an denen ein getrennter Lichtstrahl austritt, aufweist und daß mindestens eine der Lichtstrahl-Austrittsflächen (60-2) parallel zur Lichtstrahl-Einfallsfläche angeordnet ist, während die anderen Lichtstrahl-Austrittsflächen (60-3, 60-4) nicht parallel zur Lichtstrahl-Einfallsfläche liegen.

5. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Strahlteilereiririchtung (35, 60, 70, 81) einen optischen Refraktor (60) mit einer Lichtstrahl-Einfallsfläche (60-1), die optisch flach ausgebildet ist und an welcher der kollimierte Lichtstrahl einfällt, sowie einer ersten und einer zweiten Lichtstrahl-Austrittsfläche (60-2, 60-3), an denen jeweils ein getrennter Lichtstrahl austritt, aufweist und daß die erste Lichtstrahl-Austrittsfläche (60-2) zur Lichtstrahl-Einfallsfläche parallel liegt, während die zweite Lichtstrahl-Austrittsfläche (60-3) zur Lichtstrahl-Eintrittsfläche nicht parallel angeordnet ist.

6. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Strahlteilereinrichtung (35, 60, 70, 81) einen optischen Reflektor (60) mit einer Lichtstrahl-Einfallsfläche (60-1), die optisch flach ausgebildet ist und an welcher der kollimierte Lichtstrahl einfällt, sowie einer ersten, einer zweiten und einer dritten Lichtstrahl-Austrittsfläche (60-2, 60-3, 60-4), an denen jeweils ein getrennter Lichtstrahl austritt,aufweist, daß die erste Lichtstrahl-Austrittsfläche (60-2) zur Lichtstrahl-Einfallsfläche

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parallel ausgebildet ist und daß zweite und dritte Lichtstrahl-Austrittsfläche (60-3, 60-4) nicht parallel zur Lichtstrahl-Einfallsfläche (60-1) liegen.

7. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Strahlteilereinrichtung (35, 60, 70, 81) einen Reflektorkörper (70) mit einer ersten und mit einer zweiten Fläche (72, 73), die optisch flach ausgebildet sind und nicht parallel zueinander liegen, einer auf der ersten Fläche (72) vorgesehenen ersten Schicht (70-1), an welcher der kollimierte Lichtstrahl einfällt und welche einen Teil des einfallenden Lichtstrahls durchläßt und seinen restlichen Anteil reflektiert, und einer zweiten Schicht (70-2) aufweist, die an der zweiten Fläche (73) angeordnet ist und im wesentlichen einen Teil des einfallenden Lichtstrahls reflektiert, der den Reflektorkörper (70) zur zweiten Fläche (73) hin durchläuft.

8. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Strahlteilereinrichtung (35, 60, 70, 81) einen ersten Reflektorkörper (71-1) mit einer ersten und einer zweiten Fläche (72-1, 73-1), die optisch flach ausgebildet und zueinander nicht parallel angeordnet sind, einer auf der zweiten Fläche (73-1) vorgesehenen ersten Schicht (70-1), zu welcher der an der ersten Fläche (72-1) einfallende und den ersten Reflektorkörper (71-1) durchlaufende kollimierte Lichtstrahl gerichtet wird und die einen Teil des einfallenden Lichtstrahls durchläßt, seinen restlichen Teil dagegen reflektiert, sowie einen zweiten Reflektorkörper (71-2) mit einer dritten und einer vierten Fläche (72-2, 73-2), die optisch flach ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind,

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-4- 35Ü7

umfaßt, wobei eine dritte Schicht (70-2)mit der zweiten Fläche (73-1) verbunden ist und ein den zweiten Reflektorkörper (71-2) in Richtung auf die vierte Fläche (73-2) durchlaufender, einfallender Lichtstrahl durch die vierte Fläche (73-2) praktisch reflektierbar ist.

9. Optisches System nach Anspruch 1,

IQ dadurch gekennzeichnet,

daß die Strahlteilereinrichtung (35, 60, 70,81) ein Reflektorkörper (81) ist, der eine erste und eine zweite Fläche (82, 83), die optisch flach ausgebildet und zueinander nicht parallel angeordnet sind, eine auf der zweiten Fläche (83) angeordnete erste Schicht (80-2), zu welcher der an der ersten Fläche (82) einfallende und den Reflektorkörper (81) durchlaufende kollimierte Lichtstrahl gerichtet wird und die einen Teil des einfallenden Lichtstrahls durchläßt,

2Q seinen restlichen Anteil aber reflektiert, und eine auf der ersten Fläche (82) vorgesehene zweite Schicht (80-1) aufweist, an welcher der kollimierte Lichtstrahl einfällt und die einen Teil des einfallenden, von der ersten Schicht (80-2) reflektierten und den Reflektorkörper (81) in Richtung auf die erste Fläche (82) durchlaufenden Lichtstrahls durchläßt, während sie den restlichen Anteil dieses einfallenden Lichtstrahls reflektiert.

₃q

10. Optisches System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Lichtquelle (16, 34) einen Lichtstrahl oder ein -strahlenbündel eines vergleichsweise breiten Wellenlängenbereichs erzeugt und daß erste und zweite Schicht

g₅ (70-1, 70-2) Lichtstrahlenkompon^nten bestimmter Wellenlänge selektiv reflektieren.

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