DE4218642C2 - Plattenförmiger Strahlteiler und optisches System zum Abtasten eines optomagnetischen Aufzeichnungsträgers mit diesem Strahlteiler - Google Patents
Plattenförmiger Strahlteiler und optisches System zum Abtasten eines optomagnetischen Aufzeichnungsträgers mit diesem StrahlteilerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen plattenförmigen Strahlteiler und ein optisches
System einer Vorrichtung zum Abtasten eines optomagnetischen
Aufzeichnungsträgers, wobei der plattenförmige Strahlteiler in dem Strahlengang
dieses Systems angeordnet ist.
Eine spezielle Einsatzmöglichkeit der hier in Rede stehenden plattenförmigen
Strahlteiler ist eine Vorrichtung zum Abtasten (Lesen) eines
optomagnetischen Aufzeichnungsträgers. Von dem Aufzeichnungsträger
reflektiertes und polarisiertes Licht wird in zwei Komponenten aufgeteilt,
um den Kerr-Drehwinkel (abhängig von der Information auf dem
Aufzeichnungsträger) und ein Fehlersignal zu erfassen.
Fig. 11 zeigt ein optisches System für eine Vorrichtung zum Abtasten
eines optomagnetischen Aufzeichnungsträgers mit einem herkömmlichen
Strahlteiler.
Ein von einem Halbleiterlaser 1 emittierter Laserstrahl wird durch eine
Collimatorlinse 2 gebündelt und anschließend von einem Strahlteiler 3
und einem totalreflektierenden Prisma abgelenkt, so daß der Strahl über
ein Objektiv 5 auf eine Seite einer Laser-Disk auftrifft. Der von der
Disk D reflektierte Lichtstrahl gelangt durch den Strahlteiler 3 hindurch
zu einem Wollaston-Prisma 6, von dem der Strahl in drei Komponenten
aufgeteilt wird, welche durch Feldlinsen 7a und 7b auf sechs verschiedene
Zonen einer PIN-Photodiode 8 gerichtet werden. Zwei Lichtstrahlen
B1 und B2 mit unterschiedlichen Polarisationsebenen gelangen auf zwei
Lichtempfangsbereiche 8a und 8b der PIN-Photodiode 8. Die Photodiode
gibt ein Signal ab, welches repräsentativ ist für die Differenz der Lichtmengen,
die auf die Lichtempfangsbereiche 8a und 8b gelangen. Der
verbleibende, polarisationsunabhängige Lichtstrahl B3 wird von einem
Lichtempfangsbereich 8c aufgenommen, der in vier Zonen unterteilt ist
und ein Fokussierfehlersignal sowie ein Spurfehlersignal liefert.
Das in dem oben beschriebenen optischen System verwendete Wollaston-Prisma
6 dient als Element zur Aufteilung des von dem Aufzeichnungsträger
D kommenden Lichtstrahls in Polarisations-Komponenten. Durch
die schwierige Herstellung dieses Bauteils ist sein Preis hoch. Um ein
brauchbares Fokussierfehlersignal am Ausgang des Lichtempfangsbereichs
8c und auch ein brauchbares Spurfehlersignal zu erhalten,
muß der Strahlanteil B3 eine vorbestimmte Querschnittsform
aufweisen. Dementsprechend muß mit relativ hohem Aufwand eine
Linsenanordnung (7b) hinter dem Prisma 6 angeordnet werden.
Aus der EP 0 339 722 A1 ist ein optisches System einer Vorrichtung
zum Abtasten eines optomagnetischen Aufzeichnungsträgers bekannt, bei
dem im Strahlengang des von dem Aufzeichnungsträger reflektierten
Lichtstrahls ein für Lichtstrahlen durchlässiger Trägerkörper angeordnet
ist, auf dessen Rückseite die Strahlen reflektiert werden, und auf dessen
Vorderseite eine polarisationsempfindliche strahlteilende Schicht angeordnet
ist. Eine Komponente des Lichtstrahls geht durch diese Schicht
hindurch und fällt auf einen Lichtdetektor. Die andere Komponente wird
von der polarisationsempfindlichen Strahlteilerschicht reflektiert, um
nach nochmaliger Reflexion an der Rückseite des Trägerkörpers auf
einen weiteren Lichtdetektor gelenkt zu werden. Die polarisationsempfindliche
Schicht bewirkt eine vollständige Aufteilung des Lichtstrahls in
die beiden senkrecht aufeinanderstehenden Strahlkomponenten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen plattenförmigen Strahlteiler
und ein optisches System einer Vorrichtung zum Abtasten eines
optomagnetischen Aufzeichnungsträgers, bei dem ein solcher plattenförmiger
Strahlteiler eingesetzt wird, anzugeben, wobei sowohl der
Strahlteiler selbst als auch das diesen Strahlteiler beinhaltende optische
System sich durch einen einfachen und eine kostengünstige Herstellung
ermöglichenden Aufbau auszeichnen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene
Erfindung.
Bei dem erfindungsgemäßen Strahlteiler wird mit relativ einfachen Mitteln
eine solche Aufteilung des Lichtstrahls bewirkt, daß ein erster Teilstrahl
beide Komponenten des auf den Strahlteiler auftreffenden Lichtstrahls
enthält, während außerdem zwei weitere Teilstrahlen erzeugt
werden, die jeweils eine polarisierte Komponente besitzen. Dabei haben
die polarisierten Komponenten der beiden Teilstrahlen jeweils gleiche
Intensität. Damit können diese Teilstrahlen zur Spur- und Fokussiersteuerung
bei Laser-Disks verwendet werden.
Bei einem optomagnetischen Aufzeichnungsträger wird der abtastende
Lichtstrahl mit einem vorgegebenen Kerr-Drehwinkel reflektiert, und
dieser Lichtstrahl gelangt in den Strahlteiler, wo eine Polarisation durch
den eingangsseitigen Polarisationsfilm stattfindet. Von dem optischen
Element werden die Teilstrahlen in ihrer Polarisation um 90 Grad gedreht,
bevor die Teilstrahlen auf die Rückseite des kantenförmigen
Strahlteilers gelangen. Dort werden sie je nach Ausführungsform beide
reflektiert oder es wird ein Teil reflektiert und ein Teil duchgelassen.
Auf diese Weise werden Teilstrahlen gebildet, welche die eine oder die
andere Komponente bzw. beide Komponenten enthalten, so daß diese
Signale hinsichtlich der Komponentenanteile ausgewertet werden können.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen nachfol
gend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Strahlteilers
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Strahlteilers
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Strahlteilers
gemäß einer dritten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus
eines optischen Systems eines opto-magne
tischen Aufzeichnungsträgers unter Verwen
dung des erfindungsgemäßen Strahlteilers;
Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des
Orientierungswinkels des Strahlteilers in
der Einrichtung gemäß Fig. 4;
Fig. 6 eine Schnittansicht eines Strahlteilers
gemäß einer vierten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Strahlteilers
gemäß einer fünften Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 8 eine Schnittansicht eines Strahlteilers
gemäß einer sechsten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung des
Aufbaus eines optischen Systems einer
opto-magnetischen Laser-Disk
unter Verwendung des Strahlteilers gemäß
der vierten Ausführungsform der Erfin
dung;
Fig. 10 eine Darstellung zur Erläuterung des
Orientierungswinkels des Strahlteilers in
der Einrichtung gemäß Fig. 9;
Fig. 11 eine Seitenansicht des Aufbaus eines
konventionellen Strahlteilers und eines
optischen Systems
unter Verwendung des konventionellen
Strahlteilers.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines ersten Aus
führungsbeispiels eines Strahlteilers.
Polarisati
onsfilme 12a und 12b sind jeweils auf den Oberflä
chen flacher Glasplatten 11a und 11b einer Dicke t aufge
bracht. Zwischen den flachen Glasplatten 11a und
11b ist als optisches Element eine Phasendifferenzplatte 13 angeordnet,
die eine Phasendifferenz von λ/2 (wobei λ
die Lichtwellenlänge ist) bei dem hindurchtretenden
Licht bewirkt.
Nach Fig. 1 ist ein orthogonales α,
β-Koordinatensystem so definiert, daß die α-
Achse die vertikale Richtung in der Zeichnungsebene
und die β-Achse die Normale auf der Zeich
nungsebene darstellt. Die Lichtkomponente in der
Polarisationsebene α
wird als P-Wellenkomponente und die Lichtkomponente
der Polarisierungsebene β wird
als S-Wellenkomponente bezeichnet.
Der Einfallswinkel des längs
der optischen Achse B einfallenden Lichts ist mit
R bezeichnet.
Der Einfallswinkel R stimmt etwa mit dem
Brewster-Winkel überein und ist bei einem Brechungs
index von 1,51 der Glasplatten 11a und 11b auf
60 Grad eingestellt.
In Abhängigkeit von dem Brewster-
Winkel R und der Art der Polarisationsfilme 12a, 12b ist
der Strahlteiler 10 so eingestellt, daß 100% der P-
Wellenkomponente und 60% der S-Wellenkomponente
durch die Polarisationsfilme 12a und 12b hindurch
treten sowie 40% der S-Wellenkomponente von
diesen reflektiert werden. Diese Verhältnisse kön
nen optional eingestellt werden.
Da das durch die eine Phasendifferenz vom λ/2
bewirkende Phasendifferenzplatte 13 hindurchgetre
tene Licht bezüglich seiner Polarisationsebene um
90 Grad gedreht wird, wird die P-Wellenkomponente
zu einer S-Wellenkomponente und die S-Wellenkompo
nente zu einer P-Wellenkomponente.
Nachfolgend wird die Wirkung des Strahlteilers 10
näher beschrieben.
Wenn das Licht in den Strahlteiler 10
unter dem Einfallswinkel R eintritt, werden 40% der
S-Wellenkomponente durch den Polarisationsfilm 12a
reflektiert, und die verbleibenden 60% gehen hin
durch. Ebenso passieren 100% der P-Wellenkomponen
te den Polarisationsfilm 12a. Daher werden insge
samt am Polarisationsfilm 12a lediglich 40% der S-
Wellenkomponente des einfallenden Lichts reflek
tiert. Das reflektierte Licht ist in Fig. 1 mit R1
gekennzeichnet.
60% der S-Wellenkomponente und 100% der P-Wellen
komponente, die durch den Polarisationsfilm 12a
hindurchgetreten sind, passieren die Glas
platte 11a und anschließend die Phasendifferenz
platte 13. Wegen der Drehung der Polarisationsebene
um 90 Grad durch die Phasendifferenzplatte 13 weist
das durch die nächste Glasplatte 11b hin
durchtretende Licht 100% der S-Wellenkomponente
und 60% der P-Wellenkomponente auf.
Bei dem nächsten Polarisationsfilm 12b werden 40%
der S-Wellenkomponente reflektiert, und die verblei
benden 60% gehen hindurch. Die P-Wellenkomponente
wird nicht reflektiert. Demzufolge weist das durch
den Polarisationsfilm 12b reflektierte und durch
die Glasplatte 11b zurückkommende Licht nur
40% der S-Wellenkomponente auf. Da diese S-Wellen
komponente wiederum durch die Phasendifferenzplatte
13 hindurchtritt, wird es bezüglich seiner Polari
sationsebene um 90 Grad gedreht, so daß 40% der S-
Wellenkomponente zu 40% der P-Wellenkomponente
werden. Diese P-Wellenkomponente wird nicht durch
den Polarisationsfilm 12a reflektiert und tritt in
ihrer Gesamtheit durch ihn hindurch. Im Ergebnis
wird die von dem Polarisationsfilm 12b reflektierte
Komponente als P-Wellenkomponente parallel zu dem
reflektierten Licht R1
ausgegeben. Das reflektierte Licht mit 40% der P-
Wellenkomponente wird mit R2 bezeichnet.
Weiterhin passieren die verbleibenden 60% der E-
Wellenkomponente und 60% der P-Wellenkomponente in
ihrer Gesamtheit, so wie sie einfallen, den Polari
sationsfilm 12b. Dementsprechend weist das übertra
gene Licht, bezeichnet mit T, das durch den Strahlteiler
10 hindurchgetreten ist, 60% der S-Wellen
komponente und 60% der P-Wellenkomponente auf.
Fig. 1 zeigt den Fall, daß der Strahlteiler 10 im
Strahlengang des von der Wiedergabeseite einer opto-magnetischen
Diskette
zurückkommenden Lichts
angeordnet ist.
Im Strahlengang des reflektierten Lichts R1 mit 40%
der S-Wellenkomponente und dem Strahlengang des
reflektierten Lichts R2 mit 40% der P-Wellenkompo
nente ist jeweils ein lichtempfangender Detektorbereich 21
und 22 einer PIN-Photodiode angeordnet. Durch An
ordnung eines Differenzverstärkers 23, der die
Differenz zwischen den Mengen des durch die beiden
Detektorbereiche empfangenen Lichts
verstärkt (das heißt, die Differenz zwischen einem
I-Ausgangssignal und einem J-Ausgangssignal, die
jeweils der empfangenen Lichtmenge entsprechen),
ist es möglich, die Differenz zwischen dem I-Aus
gangssignal und dem J-Ausgangssignal, also die
Differenz zwischen den Lichtmengen der S-Wellenkom
ponente und der P-Wellenkomponente, zu ermitteln und
so ein Informationssignal der opto-magnetischen Diskette zu
erhalten.
Im Strahlengang des über
tragenen Lichts T ist eine in vier Zonen aufgeteil
te Photodiode 24 angeordnet. Da das hindurchgetre
tene Licht T unabhängig von dem polarisierten Zu
stand des von der Diskette zurückkommenden Lichts ist, ist es mög
lich, ein Fokusfehlersignal und ein Spurfehler
signal durch Erfassung des hindurchgetretenen
Lichts T mittels des viergeteilten Lichtempfangsbe
reichs zu erhalten. Da der Strahlteiler
10 insgesamt aus einer flachen Plattenstruktur
besteht, wird das übertragene Licht
T, das das Element 10 passiert hat, verzerrt und
kann daher als Fokusfehlersignal mittels des viergeteil
ten lichtempfangenden Bereichs ausgewertet werden.
Daher besteht keine Notwendigkeit zur Verwendung
einer zylindrischen Linse entsprechend der Feldlin
se 7b, die beim Stand der Technik, wie in Fig. 11
dargestellt, Verwendung findet.
Es sei bemerkt, daß das Spurfehlersignal über den
viergeteilten lichtempfangenden Bereich mittels des
sogenannten "Gegentakt-Verfahrens" ermittelt werden
kann.
Fig. 4 zeigt detailliert den Aufbau eines optischen
Systems der opto-magnetischen Disketteneinrichtung
unter Verwendung des Strahlteilers 10.
Ein Laserstrahl von einem Halbleiterlaser 31
wird durch eine Kollimatorlinse 32
in einen parallelen Strahl konvertiert. Ein Teil
(in erster Linie die S-Wellenkomponente) des Laser
strahls wird durch einen polarisierenden Strahltei
ler 33 reflektiert, anschließend von einem bewegba
ren Spiegel 34 zur Ausrichtungskorrektur und
schließlich durch ein Totalreflexionsprisma 35
reflektiert, um durch ein Objekt 36 auf die
Wiedergabeseite einer Diskette fokussiert zu wer
den. Das von der Wiedergabeseite der Diskette
reflektierte Licht kommt denselben Weg zurück, gelangt
nach Passieren des Polarisationsstrahl
teilers 33 durch eine Feldlinse 37 und tritt
schließlich in den Strahlteiler 10 ein.
Fig. 5 zeigt den Orientierungswinkel des Strahlteilers
10 in Einfallsrichtung auf den Strahlteiler 10
(das heißt, in Richtung von V in Fig. 4) gesehen.
Unter der Annahme, daß in der Einrichtung gemäß
Fig. 4 die X-Koordinate die horizontale Richtung
und die Y-Koordinate die vertikale Richtung an
zeigt, ist das orthogonale Koordinatensystem mit
den Achsen α und β, das in Fig. 1 dargestellt ist,
um einen Winkel von 45 Grad um die optische Achse
bezüglich des orthogonalen X,Y-Koordinatensystems
gedreht.
Es wird nunmehr angenommen, daß das von der
Diskette zurückkommende Licht mit
einem Kerr-Rotationswinkel versehen ist und seine
Polarisationsebene um einen Winkel Rk, bezogen auf
die Y-Achse, negativ oder positiv verdreht ist, wie
in Fig. 5 dargestellt. Im Strahlteiler 10 gemäß
Fig. 1 wird das Licht entsprechend der um den Win
kel Rk gedrehten Polarisationsebene in eine P-Wel
lenkomponente in Richtung der α-Achse und eine S-
Wellenkomponente in Richtung der β-Achse aufge
teilt. Die Differenz zwischen den beiden Komponen
ten wird durch die lichtempfangenden Bereiche 21
und 22 ermittelt. Demzufolge kann die Drehrichtung
der Polarisationsebene, gegeben durch die positiven
oder negativen Winkel Rk in Fig. 5 durch den Aus
gang des Differentialverstärkers 23 ermittelt wer
den, um das Informationssignal wiederzugeben.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Strahlteilers
gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei
diesem Ausführungsbeispiel ist eine einzelne flache
Glasplatte anstatt der zwei flachen Glasplatten in
Fig. 1 vorgesehen. Im einzelnen weist der Strahlteiler
10A gemäß Fig. 2 eine Struktur auf, bei der der
Polarisationsfilm 12a, eine flache Glasplatte 11
und die Phasendifferenzplatte 13 zur Erzeugung
einer Phasendifferenz von λ/2 sowie der Polarisa
tionsfilm 12b in der genannten Reihenfolge von der
Lichteinfallseite ausgehend angeordnet sind. Der
Strahlteiler 10A funktioniert in derselben Art und
Weise wie der Strahlteiler 10, der in Fig. 1 darge
stellt ist. Daher wird das einfallende Licht in das
reflektierte Licht R1 mit 40% der S-Wellenkompo
nente, das reflektierte Licht R2 mit 40% der P-
Wellenkomponente und das hindurchgetretene Licht T
mit jeweils 60% der S-Wellenkomponente und der P-
Wellenkomponente aufgeteilt.
Eine dritte, in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform
ist noch weiter im Aufbau vereinfacht.
In einem Strahlteiler 10B dieser Ausführungsform
sind die Polarisationsfilme 12a und 12b unmittelbar
auf beide Seiten einer Phasendifferenzplatte 13a
aufgebracht, die aus einem anisotropen Kristall,
beispielsweise Quarz, gebildet ist und solch eine
Dicke t1 aufweist, daß sie eine Phasendifferenz von
λ/2 bei dem durch sie hindurchtretenden Licht
verursacht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel treten durch den
Polarisationsfilm 12a auf der Frontoberfläche 100%
der P-Wellenkomponente und 60% der S-Wellenkompo
nente hindurch. Diese hindurchgetretenen Komponen
ten werden um 90 Grad in ihren Polarisationsebenen
gedreht, während sie durch die Phasendiffe
renzplatte 13a laufen und sind in 100% der
S-Wellenkomponente und 60% der P-Wellenkomponente
geändert, wenn sie den Polarisationsfilm 12b auf
der rückwärtigen Oberfläche erreichen. Durch den
Polarisationsfilm 12b treten jeweils 60% der S-
Wellenkomponente und der P-Wellenkomponente hin
durch und bilden somit das hindurchgetretene Licht
T, während 40% der S-Wellenkomponente reflektiert
werden. Die S-Wellenkomponente ändert sich in eine
P-Wellenkomponente, während sie durch die
Phasendifferenzplatte 13a läuft und tritt
durch den Polarisationsfilm 12a hindurch. Demzufol
ge werden jeweils 40% der P-Wellenkomponente und
der S-Wellenkomponente als reflektiertes Licht R1
und R2 erhalten.
Bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 kann die Phasendiffe
renzplatte 13 auch benachbart zu dem Polarisationsfilm
12a auf der Frontoberfläche angeordnet sein, ge
folgt von der Glasplatte 11 und dem Polari
sationsfilm 12b in der genannten Reihenfolge.
Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung eines vierten
Ausführungsbeispiels des Strahlteilers.
In den Fig. 6 bis 10 sind
die mit den in den Fig. 1 bis 5 übereinstimmenden
Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der in Fig. 6 dargestellte Strahlteiler ist so auf
gebaut, daß ein Polarisationsfilm 12 auf die auf
der Lichteinfallseite liegende Oberfläche einer
flachen Glasplatte 11 aufgebracht ist. Eine Phasen
differenzplatte 13A ist mit der rückwärtigen Ober
fläche der flachen Glasplatte 11 verbunden, und ein
Totalreflexionsfilm 14 ist auf die rückwärtige
Oberfläche der Phasendifferenzplatte 13A aufge
bracht. Die Phasendifferenzplatte 13A verursacht
eine Phasendifferenz von λ/4 (oder 5 λ/4, 9 λ/4,
wobei λ die Wellenlänge des einfallenden Lichts ist)
bei dem hindurchtretenden Licht. Demgemäß wird das
Licht, das nach Hindurchtreten durch die Phasendif
ferenzplatte 13A von dem Totalreflexionsfilm 14
reflektiert wird und durch die Phasendifferenzplat
te 13A hindurchtritt, insgesamt einer Phasendifferenz
von λ/2 unterworfen, wenn es zum zweiten Mal durch
die Phasendifferenzplatte 13A hindurchtritt und
bezüglich seiner Polarisationsebene um 90 Grad
gedreht.
Nach Fig. 6 ist das orthogonale α-, β-
Koordinatensystem so definiert, daß die α-Achse
die vertikale Richtung in der Zeichnungsebene
wiedergibt und die β-Achse die Normale auf
der Zeichnungsebene. Eine Lichtkomponente mit der
Polarisationsebene in Richtung der α-Achse ist eine
P-Wellenkomponente und eine Lichtkomponente mit der
Polarisationsebene in Richtung der β-Achse ist eine
S-Wellenkomponente. Ein Lichteinfallswinkel längs
der optischen Achse einfallenden Lichts wird bezo
gen auf den Strahlteiler 10C mit R festgelegt.
Der Einfallswinkel R stimmt nahezu mit dem
Brewster-Winkel überein und wird beispielsweise auf
etwa 60° eingestellt, wenn die Glasplatte 11
einen Brechungsindex von 1,51 aufweist. In Abhän
gigkeit von der Auslegung des Brewster-Winkels R
und der Art des Polarisationsfilms 12 wird der Strahlteiler
10C so eingestellt, daß 100% der P-Wellenkomponen
te und 60% der S-Wellenkomponente durch den Pola
risationsfilm 12 hindurchtreten und 40% der S-
Wellenkomponente durch diesen reflektiert werden.
Diese Verhältnisse können optional eingestellt
werden.
Da das durch die Phasendifferenzplatte 13A hin
durchgetretene Licht reziprok um 90° bezüglich
seiner Polarisationsebene gedreht wird, ändert sich
die P-Wellenkomponente in die S-Wellenkomponente
und die S-Wellenkomponente in die P-Wellenkomponen
te.
Die Wirkungen des Strahlteilers 10C werden nachfol
gend erläutert.
Wenn das Licht in den Strahlteiler 10C
unter dem Einfallwinkel R eintritt, werden 40% der
S-Wellenkomponente von dem Polarisationsfilm 12
reflektiert und die verbleibenden 60% treten durch
ihn hindurch. Ebenso passieren 100% der P-Wellen
komponente den Polarisationsfilm 12. Daher werden
beim Polarisationsfilm 12 lediglich 40% der S-
Wellenkomponente des einfallenden Lichts reflek
tiert. Dieses reflektierte Licht ist in Fig. 6 mit
R1 bezeichnet.
60% der S-Wellenkomponente und 100% der P-Wellen
komponente, die jeweils durch den Polarisationsfilm
12 hindurchgetreten sind, passieren die
Glasplatte 11 und anschließend die Phasendifferenz
platte 13A mit der nachfolgenden Reflexion dieser
Komponenten durch den Totalreflexionsfilm 14,
während sie die Phasendifferenzplatte 13A passie
ren. Da das durch die Glasplatte 11 zurück
kommende reflektierte Licht nach Passieren der
Phasendifferenzplatte 13A reziprok in seiner Pola
risationsebene um 90° gedreht ist, ist das Ergebnis
100% der S-Wellenkomponente und 60% der P-Wellen
komponente.
Das durch den Totalreflexionsfilm 14 reflektierte
Licht erreicht den Polarisationsfilm 12 erneut.
Nunmehr werden 40% der S-Wellenkomponente am
Polarisationsfilm 12 reflektiert und die verblei
benden 60% treten durch ihn hindurch. Die P-
Wellenkomponente wird nicht reflektiert und pas
siert insgesamt den Polarisationsfilm 12. Demzufol
ge weist das durch den Polarisationsfilm 12 hin
durchgetretene Licht sowohl 60% der S-Wellenkompo
nente als auch 60% der P-Wellenkomponente auf und
ist demzufolge unabhängig von dem Polarisationszu
stand des zurückkommenden Lichts. Das zurückkommen
de Licht ist mit R0 bezeichnet.
Andererseits werden 40% der S-Wellenkomponente,
die durch den Polarisationsfilm 12 zur Umkehr in
die Glasplatte 11 und zum erneuten Passieren
der Phasendifferenzplatte 13A reflektiert worden
sind, durch den Totalreflexionsfilm 14 reflektiert
und passieren anschließend die Phasendifferenzplat
te 13A noch einmal, gefolgt vom Eintritt in die
Glasplatte 11. Durch diesen hin- und herge
henden Verlauf durch die Phasendifferenzplatte 13A
ändern sich 40% der S-Wellenkomponente in eine P-
Wellenkomponente. Diese 40% der P-Wellenkomponente
passieren insgesamt den Polarisationsfilm 12. Das
resultierende Licht ist in Fig. 6 mit R2 bezeich
net.
In Fig. 6 ist der Fall dargestellt, daß der Strahlteiler
10C im Strahlengang des
Lichts von der Wiedergabe
seite einer
Diskette angeordnet ist.
In den Strahlengängen der jeweiligen, oben erläu
terten Lichtkomponenten R0, R1, R2 ist eine PIN-
Photodiode 20 angeordnet, die in sechs Zonen aufge
teilt ist. Die Lichtkomponente R1 mit 40% der S-
Wellenkomponente wird durch den lichtempfangenden
Bereich 21 detektiert. Die Lichtkomponente R2 mit
40% der P-Wellenkomponente wird durch den licht
empfangenden Bereich 22 detektiert. Die von beiden
lichtempfangenden Detektorbereichen aufgenommenen Licht
mengen werden als elektrische Eingangsgrößen in
einen Differenzverstärker 23 eingegeben. Der
Differenzverstärker 23 ermittelt die Differenz
zwischen den durch die beiden lichtempfangenden Detektorbereiche
21 und 22 aufgenommenen Lichtmengen (d. h.
die Differenz zwischen einer I-Ausgangsgröße und
einer J-Ausgangsgröße), so daß das ermittelte
Ergebnis ein reproduziertes Ausgangssignal
der opto-magnetischen Diskette ist.
Der viergeteilte lichtempfangende Bereich 24 ist im Brennpunkt
der Lichtkomponente R0 angeord
net, die jeweils 60% der S-Wellenkomponente und
der P-Wellenkomponente aufweist. Ein Fokusfehler
signal und ein Spurfehlersignal können ausgehend
von Ausgangsgrößen erhalten werden, die durch den
viergeteilten lichtempfangenden Bereich 24 detek
tiert werden. Da der Strahlteiler 10C
vollständig aus der flachen Plattenstruktur gebil
det ist, unterliegt die zweimal durch den Strahltei
ler 10C mittels Reflexion hindurchtretende konden
sierte Lichtkomponente R0 einem Astigmatismus.
Durch Ausnutzung des Astigmatismus kann das Fokus
fehlersignal durch den viergeteilten lichtem
pfangenden Bereich erhalten werden. Daher besteht
keine Notwendigkeit, eine zylindrische Linse, wie
die Feldlinse 7b, die beim Stand der Technik gemäß
Fig. 11 Verwendung findet, zu verwenden. Es sei
darauf hingewiesen, daß das Spurfehlersignal von
dem viergeteilten lichtempfangenden Bereich durch
das sogenannte "Gegentakt-Verfahren" detektiert
werden kann.
Fig. 9 zeigt im Detail den Aufbau eines optischen
Systems der opto-magnetischen Disketteneinrichtung,
bei der der Strahlteiler 10C Verwendung findet.
Ein Laserstrahl, der von einem Halbleiterlaser 31
emittiert wird, wird durch eine Kollimatorlinse 32
in einen parallelen Strahl konvertiert. Ein Teil
(in erster Linie die S-Wellenkomponente) des Laser
strahls wird von einem Strahlteiler 33 reflektiert,
anschließend von einem bewegbaren Spiegel 34 zur
Ausrichtungskorrektur und weiter durch ein Total
reflexionsprisma 35 reflektiert, um schließlich
mittels einer Objektlinse 36 auf die Wiedergabe
seite einer Diskette fokussiert zu werden. Das von
der Wiedergabeseite der Diskette reflektierte
Licht wird längs desselben Strahlengangs zurückge
führt, jedoch nach Durchtritt durch den Strahlen
teiler 33 mittels einer Feldlinse 37 kondensiert,
um schließlich in den Strahlteiler 10C einzutreten.
Fig. 10 zeigt den Orientierungswinkel des Strahlteilers
10C in Einfallsrichtung auf den Strahlteiler
10C gesehen (d. h. in der Richtung des Pfeils V in
Fig. 9). Unter der Voraussetzung, daß in der Ein
richtung gemäß Fig. 9 die X-Achse eines orthogona
len X-Y-Koordinatensystems die Horizontalrichtung
und die Y-Achse die vertikale Richtung repräsen
tiert, ist das orthogonale α-β-Koordinatensystem,
dargestellt in Fig. 6, um 45° um die optische Achse
bezüglich des orthogonalen X,Y-Koordinatensystems
gedreht.
Weiterhin wird die Annahme getroffen, daß das von
der opto-magnetischen Diskette zurückkommende Licht
mit einem Kerr-Rotationswinkel behaftet ist und
seine Polarisationsebene um den Winkel Rk in nega
tiver oder positiver Richtung bezüglich der Y-
Achse, wie in Fig. 10 dargestellt, gedreht ist. In
dem Strahlteiler 10C gemäß Fig. 6 ist die der um den
Winkel Rk gedrehten Polarisationsebene entsprechen
de Komponente in eine P-Wellenkomponente in Rich
tung der α-Achse und eine S-Wellenkomponente in
Richtung der β-Achse aufgeteilt, wobei die Diffe
renz zwischen den beiden Komponenten von den licht
empfangenden Bereichen 21 und 22 detektiert wird.
Demgemäß kann die Drehrichtung der Rotationsebene,
die durch den positiven Rk-Winkel oder den negati
ven Rk-Winkel in Fig. 10 gegeben ist, durch ein
Ausgangssignal des Differentialverstärkers 23
detektiert werden.
Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Strahlteilers. In dem Strahlteiler 10D
gemäß dieser Ausführungsform ist die Phasendiffe
renzplatte 13A zwischen zwei flachen Glasplatten
11a und 11b angeordnet, die eine
übereinstimmende Dicke t aufweisen. Der Polarisa
tionsfilm 12 ist auf die Vorderseite der
Glasplatte 11a aufgebracht, und der Totalre
flexionsfilm 14 ist auf die Rückseite
der Glasplatte 11b aufgebracht. Wie bei der
vierten Ausführungsform, verursacht die Phasendif
ferenzplatte 13A eine Phasendifferenz von λ/2 bei
dem zweimal durch sie hindurchtretenden Licht,
wobei eine Drehung der Polarisationsebene um 90°
erfolgt.
In dem Strahlteiler 10C werden ebenfalls 40% der S-
Wellenkomponente durch den Polarisationsfilm 12
reflektiert zur Bildung der Lichtkomponente R1.
Ebenso werden 100% der P-Wellenkomponente und 60%
der S-Wellenkomponente, die beide durch den Polari
sationsfilm 12 hindurchgetreten sind, vom Totalre
flexionsfilm 14 reflektiert, um reziprok die
Phasendifferenzplatte 13A zu passieren, so daß sie
sich jeweils in 60% der P-Wellenkomponente und 100%
der S-Wellenkomponente ändern. Anschließend wird
die Lichtkomponente R0 mit jeweils 60% der S-Wel
lenkomponente und der P-Wellenkomponente erhalten.
Weiter werden anschließend 40% der S-Wellenkompo
nente, die von dem Polarisationsfilm 12 reflektiert
worden sind, durch den Totalreflexionsfilm 14
reflektiert und ändern sich reziprok nach Hindurch
treten durch die Phasendifferenzplatte 13A in eine
P-Wellenkomponente. Die P-Wellenkomponente wird als
Lichtkomponente R2 nach Hindurchtreten durch den
Polarisationsfilm 12 erhalten.
Eine sechste Ausführungsform, dargestellt in Fig.
8, ist noch weitergehend im Aufbau vereinfacht.
In dem Strahlteiler 10E gemäß dieser Ausführungsform
wird eine Phasendifferenzplatte 13B verwendet, die
aus einem anisotropen Kristall, beispielsweise
Quarz, gebildet ist, und solche eine Dicke Z1 auf
weist, daß sie eine Phasendifferenz von λ/2 bei
dem durch sie reziprok (zweimal) hindurchtretenden
Licht verursacht. Der Polarisationsfilm 12 ist
unmittelbar auf die Frontoberfläche der Phasendif
ferenzplatte 13B aufgebracht und der Total
reflexionsfilm 14 ist unmittelbar auf deren rück
wärtige Oberfläche aufgebracht. Bei dieser Ausfüh
rungsform passieren 100% der P-Wellenkomponente
und 60% der S-Wellenkomponente den Polarisations
film 12. Die hindurchgetretenen Komponenten werden
in ihren Polarisationsebenen während der Ausbreitung
durch die Phasendifferenzplatte 13B um 90°
gedreht, vom Totalreflexionsfilm 14 reflektiert und laufen
anschließend wiederholt durch die
Phasendifferenzplatte 13B, wobei sie sich in
100% der S-Wellenkomponente und 60% der P-Wellen
komponente jeweils ändern, wenn sie zum Polarisa
tionsfilm 12 zurückkehren. Durch den Polarisations
film 12 treten jeweils 60% der S-Wellenkomponente
und der P-Wellenkomponente hindurch, um die Licht
komponente R0 zu bilden. Weitere 40% der S-Wellen
komponente, die vom Polarisationsfilm 12 reflek
tiert werden, ändern sich reziprok in eine P-Wel
lenkomponente während der Ausbreitung durch die
Phasendifferenzplatte 13B und passieren anschlie
ßend den Polarisationsfilm 12, um die Lichtkompo
nente R2 mit 40% der P-Wellenkomponente zu bilden.
Es können beim vierten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 der Polarisations
film 12, die Phasendifferenzplatte 13A, die flache
Glasplatte 11 und der Totalreflexionsfilm 14 auch
in der vorstehenden Reihenfolge von der Einfalls
seite ausgehend angeordnet sein.
Claims (4)
1. Plattenförmiger Strahlteiler (10, 10A, 10B), der unter dem Brewster-Winkel
in einem Lichtstrahlengang aus polarisiertem Licht angeordnet
ist, das eine erste und eine zweite Komponente (S, P) aufweist,
wobei die Schwingungsebenen der beiden Komponenten in einem
Winkel von 90° miteinander stehen, und der den einfallenden
Lichtstrahl in einen beide Komponenten aufweisenden transmittierten
Strahlanteil (T) und in einen beide Komponenten trennenden
reflektierten Strahlanteil (R) aufspaltet, mit
- a) einem Paar Polarisationsfilme (12a, 12b), die parallel zueinander
auf dem plattenförmigen Strahlteiler (10) angeordnet sind und die
jeweils
- - die erste Komponente zu einem vorgegebenen Anteil reflektieren und zu einem vorgegebenen Anteil durchlassen und
- - die zweite Komponente vollständig durchlassen,
und mit
- b) einem optischen Element (13), das zwischen dem Paar Polarisationsfilme (12a, 12b) angeordnet ist und das beim Durchtritt des Lichts eine Drehung der jeweiligen Schwingungsebene der beiden Komponenten um 90° bewirkt.
2. Optisches System einer Vorrichtung zum Abtasten eines optomagnetischen
Aufzeichnungsträgers, bei dem
- - das von dem Aufzeichnungsträger reflektierte und polarisierte Licht, das eine in einer ersten Schwingungsebene schwingende erste Komponente und eine in einer zweiten, senkrecht zur ersten Ebene schwingende zweite Komponente aufweist, auf einen unter dem Brewster-Winkel im Strahlengang angeordneten Strahlenteiler mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen a) und b) gelenkt wird,
- - der vom Strahlteiler transmittierte, beide Komponenten aufweisende Strahlanteil auf eine erste Licht-Detektorvorrichtung (24) gerichtet wird und
- - bei dem die beiden verschiedenen, von dem Strahlteiler getrennt reflektierten Schwingungs-Komponenten auf verschiedene Detektoren (21, 22) einer zweiten Licht-Detektorvorrichtung gelenkt werden.
3. Plattenförmiger Strahlteiler (10C, D, E), der unter dem Brewster-Winkel
in einem Lichtstrahlengang aus polarisiertem Licht
angeordnet ist, das eine erste und eine zweite Komponente aufweist,
wobei die Schwingungsebenen der beiden Komponenten (S, P) in
einem Winkel von 90° miteinander stehen, und der den einfallenden
Lichtstrahl in einen ersten, aus beiden Komponenten bestehenden
reflektierten Strahlanteil, einen zweiten, lediglich aus der ersten
Komponente (S) bestehenden reflektierten Strahlanteil und in einen
dritten, lediglich aus der zweiten Komponente (P) bestehenden
reflektierten Strahlanteil aufspaltet, mit
- a) einem auf der Lichteintrittseite des plattenförmigen Strahlteilers angeordneten Polarisationsfilm (12), der die erste Komponente (S) zu einem vorbestimmten Anteil reflektiert und zu einem vorbestimmten Anteil durchläßt und der die zweite Komponente (P) vollständig durchläßt,
- b) einer auf der Rückseite des plattenförmigen Strahlteilers angeordneten Reflexionsfläche (14), die parallel zu dem Polarisationsfilm (12) angeordnet ist und mit
- c) einem optischen Element (13), das zwischen dem Polarisationsfilm und der Reflexionsfläche angeordnet ist und das beim zweimaligen Durchtritt des Lichts eine Drehung der jeweiligen Schwingungsebene der beiden Komponenten um 90° bewirkt.
4. Optisches System einer Einrichtung zum Abtasten eines optomagnetischen
Aufzeichnungsträgers, bei dem
- - das von dem Aufzeichnungsträger reflektierte polarisierte Licht, das eine in einer ersten Schwingungsebene schwingende erste Komponente und eine in einer zweiten, senkrecht zur ersten Ebene schwingende zweite Komponente aufweist, auf einen unter dem Brewster-Winkel im Strahlengang angeordneten Strahlenteiler mit den im Anspruch 3 angegebenen Merkmalen a) bis c) gelenkt wird und bei dem
- - der vom Strahlteiler (10C, D, E) reflektierte, aus beiden Komponenten bestehende erste Strahlanteil auf eine erste Detektorvorrichtung (24) einer Licht-Detektorvorrichtung, der zweite, aus der ersten Komponente bestehende vom Strahlteiler reflektierte Strahlanteil auf einen zweiten Detektor (22) der Licht-Detektorvorrichtung und der dritte, aus der zweiten Komponente bestehende vom Strahlteiler reflektierte Strahlanteil auf einen dritten Detektor (21) der Licht-Detektorvorrichtung gelenkt wird.
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