DE4401733C2

DE4401733C2 - Optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät

Info

Publication number: DE4401733C2
Application number: DE4401733A
Authority: DE
Inventors: Haruki Tokumaru; Koichi Maruyama; Syunitirou Wakamiya
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Pentax Corp; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1993-01-21
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2014-01-22
Also published as: DE4401733A1; US5471456A

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein Gerät dieser Art ist aus US-A 5 153 870 bekannt.

Bei diesem Gerät ist der Durchmesser des auf das Aufzeichnungsmedium fallen den Strahls auf ein Minimum entsprechend einem Brechungsgrenzwert be schränkt. Die durch diesen Brechungsgrenzwert bestimmte Datendichte ist damit gleichfalls beschränkt. Um die aufzuzeichnende Datenmenge zu erhöhen, muß also der Aufzeichnungsbereich des Aufzeichnungsmediums vergrößert werden. In der Praxis gibt es jedoch einen Grenzwert des Durchmessers eines plattenförmi gen Aufzeichnungsträgers.

Es wurden auch bereits bandförmige Aufzeichnungsmedien verwendet, die einen größeren Aufzeichnungsbereich als plattenförmige haben.

Beim Aufzeichnen von Daten auf ein Band sowie bei ihrer Wiedergabe wird ein Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf über das Band hinweggedreht, um die Auf zeichnungs- und Wiedergabegeschwindigkeit zu erhöhen. Dies ist bei den ma gnetischen Video-Aufzeichnungsgeräten der Fall.

Im Gegensatz zu der magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe muß bei dem optischen Verfahren das Aufzeichnungsmedium durch einen Strahl mit hoher Ge schwindigkeit abgetastet werden. Bei einem optischen Aufzeichnungs- und Wie dergabesystem muß zusätzlich eine Scharfeinstellvorrichtung den Strahl auf das Aufzeichnungsmedium fokussieren, und eine Spurhaltevorrichtung muß den Strahl auf einer vorbestimmten Aufzeichnungsspur des Aufzeichnungsmediums führen.

Bei den bisherigen Geräten mit optischen drehbaren Speicherplatten muß zur Bewegung des Strahls relativ zum Aufzeichnungsmedium das Objektiv nicht be wegt werden. Es kann deshalb leicht zum Fokussieren und zur Spurhaltung ver stellt werden.

Wird aber ein bandförmiges Aufzeichnungsmedium verwendet, so muß nicht nur dieses, sondern auch der Strahl über das Band hinwegbewegt werden. Zur Be wegung des Strahls muß das Objektiv sehr schnell bewegt werden. Da es dabei aber einer Zentrifugalkraft ausgesetzt ist, wird eine genaue Fokussierung und Spurhaltung durch Objektivverstellung schwierig.

Würde nun bei dem eingangs genannten bekannten Gerät die Linsengruppe zum Scharfeinstellen in Richtung der optischen Achse bewegt, so würde ihre Bewe gung zum Objektiv hin ein Konvergieren des auf das Objektiv treffenden Licht strahls bewirken. Dadurch würde die numerische Apertur des Objektivs wesentlich verringert. Entsprechend würde der Strahldurchmesser beim Auftreffen auf das Aufzeichnungsmedium erhöht, was zu verstärktem Nebensprechen und geringe rer Datendichte führen würde. Andererseits würde das Verstellen der Linsen gruppe zur Lichtquelle hin den Lichtstrahl divergieren, so daß durch Vignettierung die nutzbare Lichtmenge begrenzt würde.

Würde die Linsengruppe in einer Ebene quer zur optischen Achse verstellt, um die Spurhaltung durchzuführen, so würde der von der Lichtquelle abgegebene Lichtstrahl geneigt, so daß die von dem Objektiv nicht aufgenommene Lichtmenge zunähme. Die damit verbundene Änderung des Nutzungsgrades könnte vermie den werden, wenn der Durchmesser des auf das Objektiv treffenden Lichtstrahls vergrößert würde. Dies würde jedoch den Nutzungsgrad des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes verringern.

Diese Überlegungen haben zu der Aufgabenstellung geführt, ein optisches Auf zeichnungs- und Wiedergabegerät anzugeben, bei dem die vorstehend genann ten Einstellungen möglich sind, ohne die dabei zu erwartenden Nachteile hervor zurufen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einem Gerät nach der Erfindung sind eine Lichtquelle, ein Drehkopf mit einer Ablenkvorrichtung, die einen Lichtstrahl in einer bestimmten Richtung ablenkt, und ein Objektiv vorgesehen, das ein Bild mit dem Lichtstrahl auf einem optischen Aufzeichnungsmedium erzeugt. Der Drehkopf dreht sich um die optische Achse des Lichtstrahls, der auf den Drehkopf fällt, und eine bewegliche Linsengruppe zwischen der Lichtquelle und dem Drehkopf kann zumindest in Richtung der opti schen Achse und/oder quer zu ihr bewegt werden.

Eine Relaislinsengruppe ist zwischen der beweglichen Linsengruppe und dem Objektiv vorgesehen, wobei die Austrittspupille der beweglichen Linsengruppe mit der Relaislinsengruppe in optisch konjugierter Lage zur Eintrittspupille des Objek tivs gehalten wird.

Da die Relaislinsengruppe die Austrittspupille der verstellbaren Linsengruppe konjugiert zu der Eintrittspupille des Objektivs hält, tritt keine oder nur eine ge ringe Änderung des Durchmessers und der Position des auf das Objektiv treffen den Strahls bei der Verstellung der beweglichen Linsengruppe auf. Deshalb ergibt sich keine Durchmesservergrößerung des Strahls durch Verringerung der numeri schen Apertur, und es wird ein Lichtverlust durch Vignettierung vermieden. Somit führt die Erfindung zu einem einfachen und zuverlässigen optischen Aufzeich nungs- und Wiedergabegerät.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines optischen Aufzeich nungs- und Wiedergabegeräts als Ausführungsbei spiel,

Fig. 2 eine beispielsweise Darstellung des optischen Systems des in Fig. 1 gezeigten Gerätes,

Fig. 3 eine Darstellung des optischen Systems, in dem eine Kollimatorlinse in Richtung der optischen Achse gegenüber einer in Fig. 2 gezeigten Refe renzposition um 180 µm verstellt ist,

Fig. 4 eine Darstellung des optischen Systems, in dem die Kollimatorlinse in Richtung der optischen Achse gegenüber einer in Fig. 2 gezeigten Refe renzposition um -180 µm verstellt ist,

Fig. 5 eine Darstellung des optischen Systems, in dem die Kollimatorlinse in einer Ebene quer zur opti schen Achse gegenüber einer in Fig. 2 gezeigten Referenzposition um 150 µm verstellt ist,

Fig. 6 ein optisches Vergleichssystem ohne Relaislinsen gruppe, bei dem eine Kollimatorlinse in Richtung der optischen Achse um 180 µm verstellt ist,

Fig. 7 das optische Vergleichssystem, bei dem die Kolli matorlinse in Richtung der optischen Achse um -180 µm verstellt ist,

Fig. 8 ein optisches Vergleichssystem ohne Relaislinsen gruppe, bei dem eine Kollimatorlinse in einer Ebene quer zur optischen Achse um 150 µm ver stellt ist,

Fig. 9 das optische System eines optischen Aufzeich nungs- und Wiedergabegeräts als weiteres Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 10 die Prinzipdarstellung eines optischen Mehrstrahlsystems für ein optisches Aufzeich nungs- und Wiedergabegerät als weiteres Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 11 eine Darstellung des konjugierten Abstandes, der durch eine in Fig. 10 gezeigte Relaislinsengruppe bestimmt ist, und

Fig. 12 die Prinzipdarstellung eines optischen Systems für ein optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabe gerät als weiteres Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt ein optisches, mit einem magneto-optischen band förmigem Aufzeichnungsträger arbeitendes Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem. Die Oberfläche eines optischen Aufzeich nungsbandes 8 ist mit einem Magnetfilm versehen, auf dem Da ten durch Wärme und ein Magnetfeld aufgezeichnet werden, wozu ein Laserstrahl dient. Die Wiedergabe der aufgezeichneten Da ten erfolgt mit dem magneto-optischen Kerr-Effekt, der bei Reflexion eines Lese-Laserstrahls an dem Aufzeichnungsträger auftritt, wie es auch bei einer konventionellen magneto-opti schen Speicherplatte der Fall ist.

Die von einem Halbleiterlaser 1 abgegebenen Strahlen werden mit einer Kollimatorlinse 2 parallelgerichtet und über einen ersten Strahlenteiler 3 geleitet. Im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel ist die Kollimatorlinse 2 in Richtung der opti schen Achse Ax und in einer Ebene Y quer zu der optischen Achse Ax verstellbar um die Scharfeinstellung (Fokussierung) und die Spurhaltung auszuführen.

Der über den ersten Strahlenteiler 3 geleitete Strahl wird einer Relaislinsengruppe mit Linsen 4 und 5 zugeführt. Der Halbleiterlaser 1, die Kollimatorlinse 2, der erste Strahlen teiler 3 und die Relaislinsen 4 und 5 sind in einem festste henden Geräteteil A angeordnet.

Der aus der Relaislinse 5 austretende Strahl wird an der er sten Reflexionsfläche 6a eines Prismas 6 normal zur optischen Achse Ax reflektiert. Das eine Ablenkvorrichtung bildende Prisma 6 befindet sich in einem Drehkopf B, der sich um die optische Achse Ax relativ zu dem feststehenden Geräteteil A dreht. Die an der ersten Relexionsfläche 6a reflektierten Strahlen werden nochmals an einer zweiten Reflexionsfläche 6b des Prismas 6 reflektiert, so daß sie dann parallel zur opti schen Achse Ax gerichtet sind.

Der an der zweiten Reflexionsfläche 6b reflektierte Strahl fällt dann auf ein Objektiv 7 innerhalb des Drehkopfes B und wird auf das optische Band 8 konvergiert, so daß er dort ei nen Lichtpunkt erzeugt. Dieser wird in einer Ebene normal zur Rotationsachse (d. h. zur optischen Achse Ax) des Drehkopfes B längs einer Kreislinie geführt, wenn sich der Drehkopf B dreht. Der Radius des Kreises, auf dem das Objektiv 7 bewegt wird, ist mit R bezeichnet.

Die Relaislinse 4 kondensiert die von der Kollimatorlinse 2 abgegebenen Strahlen und erzeugt ein Bild 1' des Halbleiter lasers 1. Die Relaislinse 5 konvertiert das Bild 1' in ein paralleles Licht, das auf das Prisma 6 bzw. das Objektiv 7 fällt. Die Relaislinsen 4 und 5 zwischen der Kollimatorlinse 2 und dem Objektiv 7 tragen zur Freizügigkeit des Aufbaus des optischen Systems bei und verbessern damit die Lichtnutzung, die verringert wäre, wenn die Kollimatorlinse 2 bewegt werden müßte.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die Relais linsen 4 und 5 dazu, die Austrittspupille der Kollimatorlinse 2 in eine zur Eintrittspupille des Objektivs 7 konjugierte Lage zu bringen. Da die Relaislinsen 4 und 5 zwischen der Kollimatorlinse 2 und der Objektivlinse 7 liegen, wird ein Bild der Austrittspupille der Kollimatorlinse 2 auf die Ein trittspupille des Objektivs 7 projiziert, so daß eine wirksa me Lichtübertragung stattfindet, unabhängig von der Bewegung der Kollimatorlinse 2 in Richtung der optischen Achse Ax bei der Scharfeinstellung oder innerhalb der Ebene Y normal zur optischen Achse Ax zur Spurhaltung.

Ein an dem optischen Band 8 reflektierter Lichtstrahl wird mit dem Objektiv 7 parallelgerichtet und über die Relaislin sen 5 und 4 auf den ersten Strahlenteiler 3 geleitet. Das an diesem reflektierte Licht wird durch eine Halbwellenplatte 9 geleitet, mit der die Polarisationsrichtung um 45° gedreht wird. Anschließend erfolgt mit einem Polarisationsstrahlen teiler 10 eine Aufteilung in P-polarisiertes Licht und S-po larisiertes Licht.

Das P-polarisierte Licht wird nach dem Strahlenteiler 10 mit einer Kondensorlinse 11 auf ein erstes lichtempfindliches Element 12 gerichtet. Das S-polarisierte Licht wird nach dem Strahlenteiler 10 mit einer Kondensorlinse 13 auf ein zweites lichtempfindliches Element 14 gerichtet.

Da die Intensität der jeweiligen polarisierten Lichtkomponen te abhängig von der Richtung des Magnetfeldes im Bereich des optischen Bandes 8 ist, auf dem der Lichtfleck erzeugt wird, ergeben sich Wiedergabesignale entsprechend dem Unterschied der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente 12 und 14. Dieser Unterschied wird mit einem Subtrahierer 15 erfaßt. Ein Spurfehlersignal und ein Fokusfehlersignal ergeben sich durch Erfassen mindestens eines der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente 12 und 14. Die Kollimatorlinse 2 wird mit einer nicht dargestellten Vorrichtung entsprechend dem Spurfehlersignal oder dem Fokusfehlersignal verstellt, um eine entsprechende Fehlerkompensation durchzuführen. Jedes der lichtempfindlichen Elemente 12 und 14 hat geteilte Licht aufnahmebereiche, um in bekannter Weise einen Spurfehler oder einen Fokusfehler zu erfassen. Da entsprechende Verfahren be kannt sind, wird dies hier nicht weiter erläutert.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Fokus sierung und die Spurhaltung mit der Kollimatorlinse 2 reali siert. Die Relaislinsen 4 und 5 sind gleichartige positive Linsen und symmetrisch angeordnet, so daß ihre Brennpunkte zusammenfallen. Sie haben daher insgesamt keine Brechkraft und eine Winkelvergrößerung von -1. Die konjugierte Länge d der Relaislinsen 4 und 5 ist deshalb bei diesem Ausführungs beispiel konstant und beträgt

d = 4f + 2H.

Darin ist f die Brennweite der positiven Linse (d. h. der Re laislinsen 4 und 5) und HH jeweils der Abstand zwischen den Hauptpunkten der positiven Linsen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die konju gierte Länge unabhängig vom Abstand zwischen der Kollimator linse 2 und der Relaislinse 4 also konstant. Die Relaislinsen 4 und 5 können deshalb an beliebiger Stelle zwischen der Kol limatorlinse 2 und dem Objektiv 7 angeordnet sein, wenn der Abstand zwischen der Austrittsfläche der Kollimatorlinse 2 und der Eintrittsfläche des Objektivs 7 weitgehend identisch mit der konjugierten Länge d der Relaislinsen 4 und 5 ist.

Fig. 2 zeigt den konkreteren Aufbau des in Fig. 1 gezeigten optischen Systems. Die numerischen Daten der optischen Ele mente sind in den folgenden Tabellen enthalten. Darin ist die Flächenzahl ausgehend von dem Halbleiterlaser 1 angegeben. Der Krümmungsradius ist r, die Dicke der Linsen ist d. Der Brechungsindex an der d-Linie (588 nm) ist nd, die Abbe-Zahl ist ν, und der Brechungsindex bei der Wellenlänge 780 nm ist n780.

Da als Ablenkvorrichtung das Prisma 6 dient, wird dessen Dicke durch einen verringerten Wert ersetzt, um die konju gierte Länge zu berechnen.

Die folgende Tabelle 1 zeigt den Aufbau der Kollimatorlinse 2. Diese besteht aus fünf Einzellinsen, deren zweite und dritte miteinander verbunden sind. In Tabelle 1 ist d₀ der Abstand zwischen dem Halbleiterlaser 1 und der ersten Linsen fläche der Kollimatorlinse 2.

Tabelle 1

Tabelle 2 zeigt den Aufbau des Strahlenteilers 3. Dabei ist d₁ der Abstand zwischen der letzten Linsenfläche der Kolli matorlinse 2 und der ersten Fläche des Strahlenteilers 3. Die verringerte Dicke des Strahlenteilers 3 beträgt 3,972 mm.

Tabelle 2

Tabelle 3 zeigt den Aufbau der Relaislinsen 4 und 5. Diese bestehen jeweils aus positiven und negativen Einzellinsen, die miteinander verbunden sind, damit sie insgesamt dieselbe positive Brechkraft haben, und sie sind symmetrisch angeord net. Die Relaislinsen 4 und 5 haben übereinstimmende Brenn weite. Die konjugierte Länge der Relaislinsen 4 und 5, die in diesem Ausführungsbeispiel konstant ist, beträgt 199,984 mm. Der Abstand zwischen der letzten Fläche des Strahlenteilers 3 und der ersten Fläche der Relaislinse 4 ist d₂.

Tabelle 3

Tabelle 4 zeigt den Aufbau des Ablenkprismas 6. Die verrin gerte Dicke beträgt 37,068 mm. Der Abstand zwischen der letz ten Linsenfläche der Relaislinse 5 und der ersten Fläche des Prismas 6 ist d₃.

Tabelle 4

Tabelle 5 zeigt den Aufbau des Objektivs 7. Der Abstand zwi schen der letzten Fläche des Prismas 6 und der ersten Fläche des Objektivs 7 ist d₄.

Tabelle 5

In diesem Ausführungsbeispiel hat der Abstand zwischen der Austrittsfläche der Kollimatorlinse 2 und der Eintrittsfläche des Objektivs 7 den Wert 199,984 mm und stimmt mit der konju gierten Länge der Relaislinsen 4 und 5 überein. In der Be rechnung sind die Dicken des Strahlenteilers 3 und des Pris mas 6 durch reduzierte Werte ersetzt.

Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist die Scharfeinstellgenauigkeit derart, daß bei einer Ver stellung der Kollimatorlinse in Richtung der optischen Achse um eine Einheit 1 eine Änderung der hinteren Brennpunktslage des Objektivs um 0,17 eintritt. Die Spurgenauigkeit ist der art, daß bei einer Verstellung der Kollimatorlinse innerhalb einer Ebene normal zur optischen Achse um eine Einheit 1 eine Änderung der Strahlposition um 0,41 eintritt.

Fig. 3 zeigt den Strahlengang, wenn die Kollimatorlinse in Richtung der optischen Achse um +180 µm gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Position verstellt ist. Die Verstellung der Kollimatorlinse 2 verursacht eine Änderung von -30 µm der hinteren Brennpunktslage des Objektivs. Das Vorzeichen ist positiv, wenn die Verstellung in Richtung zum optischen Band hin vorgenommen wird.

Fig. 4 zeigt den Strahlengang, wenn die Kollimatorlinse in Richtung der optischen Achse um -180 µm gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Position verstellt ist. Die Verstellung der Kollimatorlinse 2 verursacht eine Änderung von +30 µm der hinteren Brennpunktslage des Objektivs.

In den in Fig. 3 und 4 gezeigten Fällen fällt der Strahl ohne Durchmesseränderung auf das Objektiv. Fig. 5 zeigt den Strah lengang für eine Verstellung der Kollimatorlinse innerhalb einer Ebene normal zur optischen Achse gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Position um 150 µm. Die Verstellung der Kolli matorlinse bewirkt eine Verlagerung des Strahls um 61 µm, es tritt jedoch keine Vignettierung auf. Deshalb fällt der Strahl auch dann noch auf das Objektiv 7.

Fig. 6 und 7 zeigen Vergleichsbeispiele zu den Fig. 3 und 4. Bei einem in Fig. 6 gezeigten optischen System ohne Re laislinse ist die Kollimatorlinse 2 in Richtung der optischen Achse um +180 µm verstellt. Bei einem optischen System ohne Relaislinse nach Fig. 7 ist die Kollimatorlinse 2 in Richtung der optischen Achse um -180 µm verstellt.

Wie Fig. 6 zeigt, bewirkt eine Verstellung der Kollimatorlin se in Richtung der optischen Achse bei der Scharfeinstellung ein Konvergieren des auf das Objektiv treffenden Strahls. Der Durchmesser d' dieses Strahls wird sehr klein. Daher wird die numerische Apertur des von dem Objektiv 7 abgegebenen Strahls wesentlich verringert. Entsprechend nimmt der Durchmesser des auf das Aufzeichnungsmedium fallenden Strahls zu, wodurch ein verstärktes Nebensprechen und eine geringere Datendichte auf treten.

Wie Fig. 7 zeigt, bewirkt ein Verstellen der Kollimatorlinse zur Lichtquelle 1 hin ein Divergieren des Strahls, wie es strichpunktiert angedeutet wird. Dadurch wird infolge Vignet tierung die nutzbare Lichtmenge begrenzt. Der Öffnungswinkel der strichpunktierten Linien ist übertrieben dargestellt.

Fig. 8 zeigt ein Vergleichsbeispiel zu Fig. 5. Bei einem op tischen System ohne Relaislinse ist die Kollimatorlinse 2 in einer Ebene normal zur optischen Achse um 150 µm verstellt. Wie Fig. 8 zeigt, wird mehr als die Hälfte des Lichtes ausge schlossen, so daß dieses Licht nicht auf das Objektiv 7 trifft.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräts. Bei diesem Ausführungs beispiel ist die Ablenkvorrichtung ein Spiegel 20 in dem Drehkopf B. Wenn dieser sich um die optische Achse Ax dreht, wird mit dem Lichtstrahl eine zylindrische Innenfläche C ab getastet, deren Rotationsmitte auf der optischen Achse Ax liegt. Das optische Band 8 befindet sich auf der zylindri schen Innenfläche C. Die Relaislinse 4 ist in dem stationären Geräteteil A angeordnet, während sich die Relaislinse 5 in dem Drehkopf B nahe dem Objektiv 7 befindet. Der Aufbau des optischen Systems dieses zweiten Ausführungsbeispiels stimmt im übrigen mit demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels überein. In Fig. 9 sind Elemente, die auch in Fig. 2 gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Sie werden hier nicht weiter erläutert.

Der Aufbau der Kollimatorlinse 2 stimmt mit demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels bzw. der Tabelle 1 überein. Die Tabellen 6 und 7 enthalten numerische Daten der Relaislinsen 4 und 5 und der Kollimatorlinse 7 für das zweite Ausführungs beispiel. In Tabelle 6 ist der Abstand zwischen der letzten Linsenfläche der Kollimatorlinse 2 und der ersten Linsenflä che der Relaislinse 4 mit d₅ angegeben. In Tabelle 7 bezeich net d₆ den Abstand zwischen der letzten Linsenfläche der Re laislinse 5 und der ersten Linsenfläche des Objektivs 7.

Tabelle 6

Tabelle 7

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hat der Abstand zwischen der Austrittsfläche der Kollimatorlinse 2 und der Eintritts fläche des Objektivs 7 die Länge 199,984 mm und stimmt mit der konjugierten Länge der Relaislinsen 4 und 5 überein.

Die Fokussierung und Spurhaltung werden ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Kollimatorlinse 2 vorge nommen. Die Fokussierempfindlichkeit ist derart, daß bei ei ner Verstellung der Kollimatorlinse 2 in Richtung der opti schen Achse um eine Einheit 1 die hintere Brennpunktslage des Objektivs 7 um 0,36 geändert wird. Die Spurhalteempfindlich keit ist derart, daß bei einer Verstellung der Kollimatorlin se 2 in einer Ebene normal zur optischen Achse um eine Ein heit 1 eine Verlagerung des Strahls um 0,6 erfolgt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Mehrstrahl systems anhand der Fig. 10 beschrieben. Bei diesem System wird eine Änderung des Abstandes zwischen den einzelnen von dem Halbleiterlaser abgegebenen Strahlen auf dem Aufzeich nungsmedium während der Scharfeinstellung verhindert.

Die Vergrößerung eines aus drei Linsenelementen bestehenden optischen Systems wird im folgenden anhand der Fig. 11 erläu tert, um dieses Ausführungsbeispiel besser verständlich zu machen. In der folgenden Beschreibung ist die Brechkraft der Kollimatorlinse 2 (Fokussierlinse), der Relaislinse (Linsen 4 und 5) und des Objektivs 7 mit A, B bzw. C bezeichnet. Die Symbole dx, d1 und d2 bezeichnen den Abstand des vorderen Hauptpunktes der Kollimatorlinse 2 zur Lichtquelle 1M, den Abstand zwischen dem hinteren Hauptpunkt der Fokussierlinse 2 und dem vorderen Hauptpunkt der Relaislinsen und den Abstand zwischen dem hinteren Hauptpunkt der Relaislinsen und dem vorderen Hauptpunkt des Objektivs 7. Die Konstante D, die sich durch die Verstellung der Fokussierlinse nicht ändert, ist D = dx + d1.

Die resultierende Vergrößerung m des in Fig. 10 gezeigten op tischen Systems ist

m = (1 - dx . A) [(1 - C . d2 - (D - dx) X] - dx . X ... (1)

Dabei ist X = (B - B . C . d2 + C).

Die Änderung der Vergrößerung durch Fokussieren beträgt:

δm/δdx = - A[1 - C . d2 - (D - 2 . dx) (B - B . C . d2 + C)] = - A . C [(d2 - 1/C) - (d1 - dx) (d2 - 1/C) B + (d1 - dx)]... (2)

Bei der Erfindung erhält die Gleichung (2) den Wert Null, um die Änderung der Vergrößerung zu eliminieren, die durch Fo kussieren auftreten würde. Weder A noch C können Null sein, da im ersten Fall keine Fokussierung stattfindet und C einen positiven Wert haben muß, um einen Lichtpunkt zu erzeugen.

Damit die Gleichung (2) den Wert Null erhält, muß der folgen de Ausdruck Null sein:

[(d2 - 1/C) - (d1 - dx)(d2 - 1/C)B + (d1 - dx)] = 0 ... (3)

Daraus ergibt sich

B=1/(d1 - dx) + 1/(d2 - 1/C) ... (4)

Die Gleichung (4) zeigt, daß die Relaislinse den Punkt F1 mit dem Abstand d1 - dx von der Relaislinse und den Punkt F2 mit dem Abstand d2 - 1/C von dem Objektiv (d. h. den vorderen Brenn punkt des Objektivs) zueinander konjugiert. Die Relaislinsen 4 und 5 konjugieren also den Punkt F1, der den Abstand dx zum hinteren Hauptpunkt der Kollimatorlinse 2 auf der Objektiv seite hat, mit dem vorderen Brennpunkt F2 des Objektivs 7, wobei dx durch den Abstand zwischen der Lichtquelle 1M und dem vorderen Hauptpunkt der Kollimatorlinse 2 gegeben ist.

Die in Fig. 10 gezeigte optische Anordnung stimmt mit der in Fig. 1 gezeigten im wesentlichen überein, jedoch ist der Halbleiterlaser 1 (Fig. 1) durch einen Mehrstrahl-Halbleiter laser 1M ersetzt. Der Mehrstrahl-Halbleiterlaser 1M besteht aus einer Anordnung mehrerer horizontal nebeneinander ange ordneter Lichtemitter. Ein Bild dieser Emitteranordnung wird mit den Relaislinsen 4 und 5 und dann auf dem optischen Band 8 als eine in Fig. 10 querliegende Bildanordnung erzeugt.

Bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel haben gemäß Tabelle 1 der vordere Hauptpunkt und der hintere Haupt punkt der Kollimatorlinse 2 einen Abstand von 5,139 mm zur ersten Linsenfläche auf der Rückseite und einen Abstand von 9,6 mm zur neunten Fläche auf der Frontseite.

Ferner ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Abstand dx zwischen der Lichtquelle 1M und dem vorderen Hauptpunkt der Fokussierlinse 2 mit 10,000 mm angegeben, und der Punkt F1 auf der Objektivseite hat einen mit dx übereinstimmenden Ab stand zum hinteren Hauptpunkt der Fokussierlinse 2 sowie ei nen Abstand von 0,400 mm zur Austrittsfläche der Fokussier linse 2 auf der Objektivseite.

Der vordere Brennpunkt F2 des Objektivs 7 hat einen Abstand von 0,344 mm zur Eintrittsfläche des Objektivs 7 an der Vor derseite. Entsprechend ist der Abstand zwischen den Punkten F1 und F2 mit 199,984 mm identisch mit der konjugierten Länge der Relaislinsen 4 und 5. Die Dicken des Strahlenteilers 3 und des Prismas 6 sind in der Berechnung mit verringerten Werten angesetzt.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Vergrößerung in der Referenzposition 0,408. Die Vergrößerung bei Verstellung der Fokussierlinse um -180 µm zum Scharfeinstellen des Bildes an der Position +30 µm (das positive Vorzeichen bezieht sich auf die Richtung zum optischen Band 8 hin) ist 0,408. Die Vergrößerung bei Verstellung der Fokussierlinse um +180 µm zum Scharfeinstellen des Bildes in der Position -30 µm ist gleichfalls 0,408. Es tritt also keine Änderung der Vergröße rung auf.

Wenn bei dem ersten Ausführungsbeispiel keine Relaislinsen 4 und 5 vorhanden wären, so würde die Vergrößerung in der Refe renzposition den Wert -0,408 haben. Die Vergrößerung bei Ver stellen der Fokussierlinse um -280 µm zur Scharfeinstellung des Bildes in der Position +30 µm (positives Vorzeichen be zeichnet die Richtung zum optischen Band 8 hin) würde -0,261 sein. Die Vergrößerung bei Verstellung der Fokussierlinse um +130 µm zum Scharfeinstellen des Bildes in der Position -30 µm würde -0,550 sein. Es träte also nicht nur eine beachtliche Änderung der Vergrößerung auf, sondern der Abstand zwischen den Lichtpunkten würde sich auch ändern.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel haben die Relaislinsen 4 und 5 eine konjugierte Länge von 199,984 mm, und der vordere Brennpunkt F2 des Objektivs 7 liegt 0,165 mm hinter der er sten Linsenfläche.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel liegt der Punkt F1, der auf der Objektivseite von dem hinteren Hauptpunkt X2 der Kol limatorlinse 2 einen Abstand übereinstimmend mit dem Abstand dx zwischen der Lichtquelle 1M und dem vorderen Hauptpunkt X1 der Kollimatorlinse 2 hat, in einem Abstand von 199,984 mm zum hinteren Hauptpunkt der Kollimatorlinse 2, der mit der konjugierten Länge der Relaislinsen 4 und 5 übereinstimmt.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Vergrößerung bei Referenzposition 0,600. Die Vergrößerung bei Verstellung der Kollimatorlinse um -83 µm zum Scharfeinstellen des Bildes an der Position +30 µm ist 0,600. Die Vergrößerung bei Verstel lung der Fokussierlinse um +83 µm zum Scharfeinstellen des Bildes an der Position -30 µm ist gleichfalls 0,600. Es tritt also keine Änderung der Vergrößerung auf.

Die Erfindung kann auch auf ein konventionelles optisches Speicherplattengerät o. ä. angewendet werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel haben die Relaislinsen 4 und 5, deren Winkelvergrößerung -1 ist, eine konstante konjugierte Länge. Es ist aber auch möglich, afokale Relaislinsen vorzusehen, deren Winkelvergrößerung nicht -1 ist, oder auch Relaislinsen mit begrenzter Brenn weite, wenn die Austrittspupille der Kollimatorlinse (d. h. der verstellbaren Linse) 2 konjugiert zur Eintrittspupille des Objektivs 7 liegt. Dies läßt sich aus der Gleichung (4) ableiten, in der die Vergrößerung der Relaislinsen nicht auf tritt. Die Winkelvergrößerung von -1 beeinflußt die Position der Relaislinsen nicht. Wenn diese eine Vergrößerung -1 ha ben, existiert der oben genannten Hauptpunkt nicht.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Kollimatorlinse 2 zum Fokussieren und zur Spurhaltung verstellt. Es ist aber auch möglich, eine zusätzliche ver stellbare Linse zur Spurhaltung und Fokussierung zwischen den Relaislinsen und dem Objektiv vorzusehen. Ferner ist es mög lich, separate verstellbare Linsen zur Spurhaltung und Fokus sierung zu benutzen, wie es Fig. 12 zeigt. Hier befindet sich eine zweite Relaislinse mit Einzellinsen 4A und 5A zwischen den ersten Relaislinsen (d. h. Kollimatorlinsen 4 und 5). Die Relaislinse 4A ist in dem feststehenden Geräteteil A und die Relaislinse 5A in dem Drehkopf B angeordnet. Bei dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel dient die zweite Relaislinse (Kollimatorlinse) 4A in dem feststehenden Geräteteil A zur Fokussierung und zur Spurhaltung. Es ist aber auch möglich, eine der Kollimatorlinsen 2 und 4A zum Fokussieren und die andere Kollimatorlinse 4A oder 2 zur Spurhaltung zu benutzen.

Wie aus der vorgehenden Beschreibung hervorgeht, tritt bei Anwendung der Erfindung auf ein Mehrstrahlsystem mit einer in Richtung der optischen Achse zum Fokussieren verstellbaren, zum Objektiv zusätzlich vorgesehenen Linse keine Vergröße rungsänderung auf, und der Abstand zwischen den Einzelstrah len bleibt unverändert.

Da bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die verstellbare Linse außerhalb des Drehkopfes angeordnet ist, kann die Fokussie rung und/oder Spursteuerung leicht realisiert werden, und der Drehkopf kann klein und leicht konstruiert sein.

Da die Relaislinsen die Austrittspupille der verstellbaren Linse konjugiert zu der Eintrittspupille des Objektivs hal ten, tritt keine oder nur eine geringe Änderung des Durchmes sers und der Position des auf das Objektiv treffenden Strahls bei der Verstellung der beweglichen Linse auf. Deshalb ergibt sich keine Durchmesservergrößerung des Strahls durch Verrin gerung der numerischen Apertur, und es wird ein Lichtverlust durch Vignettierung vermieden. Somit führt die Erfindung zu einem einfachen und zuverlässigen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät.

Claims

1. Optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät mit einer Lichtquelle (1), mit einem Drehkopf (B), der eine Ablenk vorrichtung (6) enthält, welche das Licht der Lichtquelle (1) in einer vorbestimmten Richtung ablenkt, mit einem objektiv (7) zum Erzeugen eines Bildes auf einem opti schen Aufzeichnungsmedium (8), wobei der Drehkopf (B) um die optische Achse (Ax) des von der Lichtquelle (1) auf ihn abgegebenen Lichtes rotiert, und mit einer in dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle (1) und dem Dreh kopf (B) angeordneten Linsengruppe (2), dadurch gekenn zeichnet, daß die Linsengruppe zumindest in Richtung der optischen Achse (Ax) und/oder in einer Ebene quer zur op tischen Achse (Ax) verstellbar ist und daß eine Relais linsengruppe (4, 5) zwischen der verstellbaren Linsen gruppe (2) und dem Objektiv (7) angeordnet ist, wobei die Austrittspupille der verstellbaren Linsengruppe (2) durch die Relaislinsengruppe (4, 5) weitgehend konjugiert zur Eintrittspupille des Objektivs (7) gehalten wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere bewegliche Linsengruppe (2), die in einer Ebene quer zur optischen Achse (Ax) verstellbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine quer zur optischen Achse (Ax) verstellbare Linsengruppe und eine in Richtung der optischen Achse (Ax) verstell bare Linsengruppe durch eine einzige Linse (2) gebildet sind.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Relaislinsengruppe (4, 5) aus minde stens zwei Linsenelementen (4, 5) besteht.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenelemente (4, 5) gleichartig ausgebildet und symme trisch zu einer zwischen ihnen liegenden Ebene angeordnet sind, wobei die Winkelvergrößerung der Relaislinsengruppe -1 ist.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenelemente (4, 5) an einem stationären Element (A) gehalten sind, das auch die Lichtquelle (1) trägt.

7. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines (4) der Linsenelemente (4, 5) an einem stationären Element gehalten ist, das auch die Lichtquelle (1) trägt, und daß das andere Linsenelement (5) in dem Drehkopf (B) angeordnet ist.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Linsengruppe (2) ei ne Kollimatorlinse ist, die das Licht parallel ausrich tet.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Mehrstrahl-Laser (1M) ist.

10. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einem vorbestimmten Abstand (dx) zum hinteren Hauptpunkt der verstellbaren Linsen gruppe (2) angeordneter Punkt durch die Relaislinsengrup pe (4, 5) weitgehend konjugiert zu einem vorderen Brenn punkt des Objektivs (7) gehalten wird und der vorbe stimmte Abstand (dx) mit dem Abstand zwischen der Licht quelle (1M) und dem vorderen Hauptpunkt der verstellbaren Linsengruppe (2) übereinstimmt, wobei der hintere Haupt punkt als der Hauptpunkt der verstellbaren Linsengruppe (2) auf der Objektivseite und der vordere Hauptpunkt als der Hauptpunkt der verstellbaren Linsengruppe (2) auf der Lichtquellenseite definiert ist, und wobei der vordere Punkt als der Brennpunkt des Objektivs (7) auf der Licht quellenseite definiert ist.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abstand (dx) mit der Brennweite der ver stellbaren Linsengruppe (2) übereinstimmt.

12. Gerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Relaislinsengruppe (4, 5) abgegebenen Strahlen parallelgerichtet sind.