DE69022447T2

DE69022447T2 - Optischer Kopf.

Info

Publication number: DE69022447T2
Application number: DE69022447T
Authority: DE
Inventors: Katsuharu Satoh; Naoharu Yanagawa
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2010-03-03
Also published as: EP0385500B1; JP2657413B2; EP0385500A3; JPH02230517A; EP0385500A2; US5084850A; DE69022447D1

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft einen optischen Kopf zur Aufzeichnung, Wiedergabe oder Löschung von Information mittels eines Laserstrahls und insbesondere eine fokussierende Servovorrichtung zur Steuerung eines Lichtflecks eines Laserstrahls durch Justierung einer Position einer Objektivlinse inittels des reflektierten Laserstrahls.

STAND DER TECHNIK

Als optische Aufzeichnungsmedien sind eine Laser-Bildplatte (LVD), eine digitale Audioplatte (DAD), ein Compact-Disk-Festspeicher (CD-ROM) und ein photomagnetischer Plattenspeicher herkömmlich bekannt. Ein optischer Kopf wird verwendet, um Information von diesen Platten zu lesen und Information auf diese Platten zu schreiben. Der optischen Kopf emittiert einen Laserstrahl, um Information zu lesen, die auf einer Platte aufgezeichnet ist, und uin Information auf die Platte zu schreiben. Der Laserstrahl muß genau auf die Informationsaufzeichnungsoberfläche der Platte abgestrahlt werden. Zu diesem Zweck wird der optische Kopf gewöhnlich durch eine fokussierende Servovorrichtung und eine spurführende Servovorrichtung gesteuert.
Eine herkömmliche fokussierende Servovorrichtung wandelt einen Strahl, der von der Informationsaufzeichnungsoberfläche der Platte reflektiert worden ist, in elektrische Signale um und steuert ein Stellorgan für den Fokussierungsvorgang, so daß Fokusfehlersignale unter den elektrischen Signalen zu Null werden. Als ein Verfahren des fokussierenden Servobetriebes ist ein Verfahren bekannt, das den Astigmatismus verwendet. In EP-A-0 218 250 wird eine fokussierende Servovorrichtung beschrieben, die für dieses Verfahren vorgesehen ist und eine zylindrische Linse zur Astigmatismuserzeugung sowie einen Photodetektor vom Quadrantentyp umfaßt. Die zylindrische Linse erzeugt zwei elliptische Lichtflecke auf einem optischen Weg. Der Quadranten-Photodetektor ist in einer derartigen Weise angeordnet, daß seine Licht empfangende Oberfläche, welche in vier Bereiche oder Abschnitte unterteilt ist, in einer vorbestimmten Position angeordnet ist, bei der ein wirklich kreisförmiger Lichtfleck des Laserstrahls auf die Licht empfangende Oberfläche reflektiert wird, wenn der Laserstrahl richtig auf der Platte fokussiert ist. Wenn der Quadranten-Photodetektor in einer Position angeordnet ist, welche nach vorne oder nach hinten von der vorbestimmten Position abweicht, so wird ein elliptischer Lichtfleck gebildet. In dem Fall, daß der Brennpunkt eines Laserstrahls von einem Pit der Platte entlang seiner optischen Achse abweicht, wird in der Richtung einer diagonalen Linie, die durch die ersten und dritten Bereiche oder die zweiten und vierten Bereiche hindurchtritt, ein elliptischer Lichtfleck gebildet. Der Photodetektor stellt ein elektrisches Ausgangssignal bereit, das einer Differenz der Menge des empfangenen Lichts zwischen zwei Bereichen, die ein diagonales Paar bilden, und zwei Bereichen entspricht, die das andere diagonale Paar bilden. In diesem Fall, wenn die Differenz der Mengen des empfangenen Lichts nicht Null ist, fällt der Brennpunkt nicht mit der reflektierenden Oberfläche eines Pits der Platte zusammen. Ein fokussierender Servovorgang wird durchgeführt, so daß die Differenz der Menge des empfangenen Lichts Null wird.
Die Genauigkeit des fokussierenden Servovorganges steht in Verbindung mit der optischen Eigenschaft des Materials eines Substrats, mit dem die Aufzeichnungsoberfläche der Platte bedeckt ist. Als ein Material eines Plattensubstrats wird häufig Glas oder Polvmethylmethacrylat-Harz (PMMA) mit Blick auf deren optische Eigenschaften, wie die Transparenz verwendet. Aus Sicht der Kosten und der Massenproduktion wird jedoch in Betracht gezogen, daß ein Polycarbonat-Harz verwendet wird. Ein Polycarbonat-Harz besitzt als eine optische Eigenschaft einen hohen Doppelbrechungsindex. Wenn das Material eines Plattensubstrats einen hohen Doppelbrechungsindex besitzt, so hat das Material die folgende nachteilige Wirkung auf den fokussierenden Servovorgang. D.h., ein Laserstrahl wird beim Hindurchtritt durch das Substrat der Platte in der Gestalt eines Konus zusammengeführt. Zu diesem Zeitpunkt erreichen Strahlen nahe seiner optischen Achse senkrecht die Aufzeichnungsoberf läche der Platte, wobei jedoch Strahlen an einer äußeren Peripherie des Strahlenbündels dort mit einem großen Einfallswinkel einfallen. In diesem Fall, wenn ein Polycarbonat-Harz, das einen hohen Doppelbrechungsindex besitzt, für ein Substrat verwendet wird, mit dem die Aufzeichnungsoberfläche der Platte bedeckt ist, werden die Strahlen bei der äußeren Peripherie an einem Einfallspunkt und an einem Reflexionspunkt doppelt reflektiert. Diese Doppelreflektion verursacht ein Phänomen, daß die Phase der Strahlen an der Peripherie des Strahlenbündels im Vergleich mit den Strahlen nahe dem Mittelbereich seiner optischen Achse verzögert ist. Dieses Phänomen wird "Retardierung" genannt. Im Ergebnis werden die Strahlen an der Peripherie des Strahlenbündels elliptisch polarisiert. Es erscheinen dort einige ungleichmäßige Teile, die jeweils wegen der elliptische Polarisation des Lichts eine hohe Lichtintensität an einer Peripherie eines Lichtflecks aufweisen, der auf der Licht empfangenden Oberfläche des Photodetektors gebildet wird. Wenn einige dieser Hochintensitätsteile auf zwei getrennten Bereichen (zum Beispiel zwei Zellen des ersten und dritten Quadranten) erscheinen, so verursacht dieses einen Zustand, bei dem eine Differenz der Menge des empfangenen Lichts zwischen zwei diagonalen Paaren von Bereichen des Photodetektors ungeachtet einer guten Fokussierung auftritt. In diesem Zustand wird der Brennpunkt einer Objektivlinse unnötig bewegt, wobei das Fokussieren des Servomittels nicht betrieben wird, wenn es notwendig ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Kopf mit einer Fokussteuerung bereitzustellen, welche ohne einen Einfluß durch Doppelbrechung als ein Ergebnis des Substratmaterials einer Platte bewirkt werden kann.
Um diese Aufgabe zu erfüllen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein optischer Kopf zur Bewirkung des Aufzeichnens/der Wiedergabe von Information durch Bestrahlung eines Auf zeichnungsmediums mit Laserlicht angegeben, welcher die Merkmale von Anspruch 1 umfaßt.
Der erfindungsgemäße optische Kopf ist dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsachse des linear polarisierten Lichts und die Einfallsfläche des Strahlenteilers für das polarisierte Licht in bezug aufeinander unter einem Winkel von 45º angeordnet sind. Ferner erzielt das Operationsmittel für jeden Quadranten- Photodetektor und in bezug auf einen Astigmatismus ein differentielles Ausgangssignal zwischen einem Summenausgangssignal von einem Paar von Licht empfangenden Bereichen, wo eine Intensität empf angenen Lichts erhöht wird, was herbeigeführt wird, wenn wegen der Doppelbrechung des Oberflächenmaterials die Retardierung der Lichtstrahlen an der Peripherie des Strahlenbündels auftritt, welches auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums trifft, und einem Summenausgangssignal von dem anderen Paar von Licht empfangenden Bereichen, wo eine Intensität empfangenen Lichts nicht verändert wird, wenn die Lichtstrahlen im Mittelabschnitt des Bündels senkrecht auf die Oberfläche treffen. Das erhaltene, differentielle Ausgangssignal wird verarbeitet, um das Fokussierungs-Fehlersignal zu erzielen.
Das Wesen, der Gebrauch und weitere Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Einzelheiten in bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Beziehung mit den im folgenden kurz beschriebenen, beigefügten Zeichnungen besser verständlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Kopfs;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Positionsbeziehung zwischen bestimmten Elementen eines optischen Systems in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Kopfes;
Fig. 3 eine Ansicht eines Zustands von Lichtflecken, welche auf der Licht empfangenden Oberfläche eines ersten Quadranten-Photodetektors gebildet werden;
Fig. 4 eine Ansicht eines Aufbaus eines optischen Kopfs entsprechend eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer elliptischen Polarisation an einer Peripherie eines Strahlenbündels;
Fig. 6 eine Ansicht einer Ungleichmäßigkeit der Intensitätsverteilung von Licht auf der Licht empfangenden Oberfläche des Quadranten-Photodetektors;
Fig. 7 eine Ansicht einer Ausführungsform des Operationssystems eines erfindungsgemäßen optischen Kopfes; und
Fig. 8 und 9 zwei Ansichten von Schaltkreisen, die jeweils entsprechend ein Operationssystem eines optischen Kopfs entsprechend der Erfindung zeigen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen fokussierenden Servovorrichtung F zeigt.
Die fokussierende Servovorrichtung F uinfaßt ein Lichtbestrahlungssystem l zur Bestrahlung der Aufzeichnungsoberfläche Db einer Platte D mit einem Laserstrahl, um so einen Fleck (womit im folgenden ein Informationsleselichtfleck bezeichnet wird) auf der Aufzeichnungsoberfläche Db zu bilden, ein Detektionssystem 2 zur Umwandlung von reflektiertem Licht von der Platte D in elektrische Signale, ein Operationssystem 3 zum Aufnehmen eines Fokussierungs-Fehlersignals für einen fokussierende Servovorgang und eines Spurführungs-Fehlersignals für einen Spurführungsservovorgang aus den elektrischen Signalen, die von dem Detektionssystem 2 übertragen werden, ein Antriebssystem 4 zur Einstellung einer Position und einer Neigung einer Objektivlinse in Reaktion auf ein Fokussierungs-Fehlersignal und ein Spurführungs-Fehlersignal.

Lichtbestrahlungssystem

Zunächst wird nun der Aufbau des Lichtbestrahlungssystems 1 erklärt.
Das Lichtbestrahlungssystem 1 besitzt einen Halbleiterlaser 11 als eine Laserlichtguelle. Eine Kollimatorlinse 12 ist in dem optischen Weg des Laserlichts vorgesehen, welches von dem Halbleiterlaser emittiert wird. Die Kollimatorlinse 12 wandelt diffuses Licht in ein Bündel paralleler Strahlen um. Eine Objektivlinse 15 ist gegenüber der Platte D vorgesehen. Die Objektivlinse 15 führt das Bündel paralleler Strahlen zusammen, um es auf der Aufzeichnungsoberfläche Db der Platte D zu fokussieren.
Ein erster polarisierender Strahlenteiler 13 (im folgenden als PBS bezeichnet) ist in dem optischen Weg zwischen der Kollimatorlinse 12 und der Objektivlinse 15 vorgesehen. Der PBS besitzt eine Funktion, Strahlen mit einer bestimmten Polarisationsebene von dem Strahlenbündel mit einer bestimmten Trennrate zu separieren. In dem optischen Weg zwischen dem ersten PBS 13 und der Objektivlinse 15 ist eine Viertelwellenlängen-Platte zur Verschiebung der Phase der Laserstrahls um eine viertel Wellenlänge vorgesehen.
Das Lichtbestrahlungssystem 1 wird nun erklärt.
Der Halbleiterlaser 11 emittiert Laserlicht, welches linear polarisiert ist. Das emittierte Laserlicht ist diffuses Licht, welches durch die Kollimatorlinse 12 in ein Bündel paralleler Strahlen umgewandelt wird. Das Bündel paralleler Strahlen tritt durch den ersten PBS 13 hindurch. Danach erzeugt die Viertel- Wellenlängenplatte 14 eine optische Weglängendifferenz von einer Viertel Wellenlänge zwischen zwei linear polarisierten Lichtstrahlen, deren Polarisationsebenen zueinander senkrecht angeordnet sind. Die Objektivlinse 15 führt den Laserstrahl des Bündels paralleler Strahlen zusammen, um einen Lichtfleck zum Lesen von Information von der Platte D auf der Auf zeichnungsoberfläche Db der Platte D zu bilden.
Das Informationsleseflecklicht wird durch die Aufzeichnungsoberfläche der Platte D reflektiert. Die Objektivlinse 15 wandelt das Laserlicht, welches reflektiert und von dort umgekehrt worden ist, in ein Bündel paralleler Strahlen um, welches dann erneut durch die Viertelwellenlängen-Platte 14 hindurchtritt. Daher besteht zu diesem Zeitpunkt eine optische Weglängendifferenz, die einer halben Wellenlänge entspricht, zwischen zwei linear polarisierten Lichtstrahlen des reflektierten Laserlichts, deren Polarisationsebenen zueinander senkrecht angeordnet sind. D. h., zu diesem Zeitpunkt ist die Polarisationsebene des reflektierten Laserlichts um 90º gegenüber der Polarisationsebene zur Anfangszeit gedreht. Das reflektierte Licht tritt erneut in den ersten PBS 13 ein und wird durch den ersten PBS 13 wegen seiner verschiedenen Polarisationsebenen zu einem anderen optischen Weg gerichtet, um es zu dem Detektionssystem 2 zu führen.

Detektionssystem

Das Detektionssystem 2 besitzt eine Detektionslinse 21 zum Zusammenführen des reflektierten Laserlichts. In dem optischen Weg zwischen der Detektionslinse 21 und ihrem Brennpunkt ist ein Astigmatismus erzeugendes Mittel 22 zur Erzielung von zwei elliptischen Lichtflecken in dessen Lichtweg des reflektierten Lichts vorgesehen, welches durch das Astigmatismus erzeugende Mittel 22, wie einer zylindrischen Linse, einer abgeschrägten planparallelen Platte oder einem deformierten Prisma, hindurchgetreten ist. In dem optischen Weg zwischen der Detektionslinse 21 und zwei elliptischen Lichtflecken ist ein zweiter PBS 23 vorgesehen, welcher schräg unter einem Winkel von 45º in bezug auf das linear polarisierte Licht des reflektierten Lichts angeordnet ist, um gleiche Strahlenbündel des reflektierten Lichts in einen ersten Detektionslichtweg und ein zweites Detektionsbündel zu trennen. Statt dessen kann das gesamte Detektionssystem 2 unter einem Winkel von 45 in bezug auf das linear polarisierte Licht des reflektierten Lichts geneigt sein. Ferner kann die optische Achse einer Halbwellenplatte unter einem Winkel von 22,5º in bezug auf die Einfallsfläche des ersten PBS 13 zwischen dem Detektionssystem 2 und dem ersten PBS 13 schräg angeordnet sein.
Ein erster Quadranten-Photodetektor 24 ist in einer vorbestimmten Position angeordnet, wo ein Querschnitt des Strahlenbündels einen exakten Kreis auf seiner Licht empfangenden Oberfläche bildet, wenn der Laserstrahl richtig fokussiert ist. Ein zweiter Quadranten-Photodetektor 25 ist in einer spiegelbildlichen Position in dem zweiten Detektionslichtweg angeordnet, wo das reflektierte Licht durch den zweiten PBS 23 ein Spiegelbild bildet.
Als nächstes wird nun der Betrieb des Detektionssystems 2 erklärt.
Das Bündel paralleler Strahlen, welches von der Platte D reflektiert wird, wird durch die Detektionslinse 21 zusammengeführt und tritt durch das Astigmatismus erzeugende Mittel 22 hindurch. Der zweite PBS 23 erlaubt einem halben Teil des reflektierten Lichts, welches zusammengeführt worden ist, durch diesen hindurchzutreten, um wegen der Differenz der Polarisationsebenen des reflektierten Lichts einen ersten optischen Detektionsweg bereitzustellen, während der übrige halbe Teil davon von dem PBS 23 reflektiert wird, um einen zweiten optischen Detektionsweg bereitzustellen. Wenn der Abstand zwischen der Objektivlinse 15 und der Aufzeichnungsoberfläche der Platte D nicht geändert wird, d.h. der Laserstrahl exakt auf der Aufzeichnungsoberfläche Db fokussiert ist, so bildet das reflektierte Licht jeweils entsprechend zwei wirklich kreisförmige Lichtflecken auf den Licht empfangenden Oberflächen des ersten und zweiten optischen Detektors. Wenn jedoch der Abstand dazwischen aus einem bestimmten Grund geändert wird, um den Brennpunkt des Laserlichts zu veranlassen, von der Aufzeichnungsoberfläche Db der Platte D abzuweichen, so werden unter dem Einfluß des Astigmatismus zwei elliptische Lichtflecke jeweils entsprechend auf den Licht empfangenden Oberflächen der ersten und zweiten Quadranten-Photodetektoren 24, 25 gebildet.
Fig. 2 ist eine Ansicht, die eine Positionbeziehung zwischen den Licht empfangenden Oberflächen der ersten und zweiten PBS's 13, 23 und der ersten und zweiten Quadranten-Photodetektoren 24, 25 zeigt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, fallen eine Trennlinie ld&sub1; der Licht empfangenden Oberfläche des Quadranten-Photodetektors 24 und eine Trennlinie ld&sub2; der Licht empfangenden Oberfläche des Quadranten-Photodetektors 25 optisch mit der Spurerstreckungsrichtung der Platte D zusammen.
Wenn der Brennpunkt des Laserlichts von der Aufzeichnungsoberfläche Db der Platte D abwiechen ist, so wird ein Lichtfleck, welcher eine deformierte elliptische Gestalt aufweist, deren Apsislinie mit einer Diagonallinie zusammenfällt, die durch zwei Bereiche oder Quadranten hindurchtritt, welche diagonal auf den Licht empfangenden Oberflächen eines jeden Quadranten-Photodetektors 24, 25 angeordnet sind, gebildet. D.h., ein Lichtfleck, dessen Apsislinie sich diagonal in den zweiten und vierten Quadranten 24a, 24c erstreckt, wird auf der Licht empfangenden Oberfläche des ersten Quadranten-Photodetektors 24 gebildet, während ein Lichtfleck, dessen Apsislinie sich diagonal in den ersten und dritten Quadraten 25a, 25c erstreckt, gebildet wird. Daher ist die Apsislinie des ersten Quadranten-Photodetektors 24 symmetrisch zu der des zweiten Quadranten-Photodetektors 25 in bezug auf eine Trennlinie einer Licht empfangenden Oberfläche angeordnet. D.h., die Apsislinie der deformierten Ellipse, die auf dem ersten Photodetektor 24 gebildet ist, ist senkrecht zu der Apsislinie der deformierten Ellipse, die auf dem zweiten Photodetektor gebildet ist.
Fig. 3 zeigt Zustände von Lichtflecken, die jeweils entsprechend auf den Licht empfangenden Oberflächen der ersten und zweiten Quadranten-Photodetektoren 24, 25 gebildet werden.
Fig. 3a zeigt einen Zustand, bei dem die Objektivlinse 15 zu nahe an der Platte D angeordnet ist. Fig. 3b zeigt einen Zustand, bei dem der Brennpunkt des Laserlichts mit der Aufzeichnungsoberfläche Db der Platte D zusammenfällt. Fig. 3c zeigt einen Zustand, bei dem die Objektivlinse 15 zu weit von der Aufzeichnungsoberfläche Db der Platte D entfernt angeordnet ist. Wenn der Brennpunkt sich auf der Aufzeichnungsoberfläche Db der Platte D befindet, so wird, wie es in Fig 3b gezeigt ist, ein Lichtfleck S&sub0; auf der Licht empfangenden Oberfläche auf jedem der zwei Photodetektoren 24, 25 gebildet. Wenn der Brennpunkt von der Aufzeichnungsoberfläche der Platte D abgewichen ist, wobei zum Beispiel die Objektivlinse 15 zu nahe an der Platte D angeordnet ist, so wird ein elliptischer Lichtfleck S&sub1; auf der Licht empfangenden Oberfläche von jedem der Quadranten-Lichtdetektoren 24, 25 gebildet. Wenn die Objektivlinse 15 zu weit entfernt von der Platte D angeordnet ist, so wird ein elliptischer Lichtfleck S&sub2;, dessen Apsislinie sich senkrecht zu der des elliptischen Lichtflecks S&sub1;, befindet, auf der Licht empfangenden Oberfläche ein jeden der Quadranten-Lichtdetektoren 24, 25 gebildet. Wenn das Astigmatismus erzeugende Mittel 22 so angeordnet ist, daß sein Winkel in bezug auf die optische Achse geändert wird, so kann die Anordnung der Lichtflecken S&sub1;, S&sub2; in den Zustand umgekehrt werden, welcher in Fig. 3 gezeigt ist. D.h. in diesem Fall, falls die Qbjektivlinse 15 zu nahe an der Platte D angeordnet ist, daß ein elliptischer Lichtfleck in der gleichen Weise, wie der des Lichtflecks S&sub2; auf der Licht empfangenden Oberf läche eines jeder Detektoren 24, 25 gebildet wird. Wenn jedoch die Objektivlinse 15 zu weit entfernt von der Platte D angeordnet ist, so ist es möglich, daß ein elliptischer Lichtfleck, wie die elliptische Lichtfleck S&sub1;, darauf gebildet wird.
Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, können anstelle des Astigmatismus erzeugenden Mittels 22 zwei Astigmatismus erzeugende Mittel 26, 27 jeweils entsprechend symmetrisch in bezug auf den PBS 23 in der Mitte des ersten und zweiten optischen Detektionswegs angeordnet werden.
Wenn ein Material, welches eine große Doppelbrechung aufweist, wie ein Polycarbonat-Harz, als Substrat von der Platte D verwendet wird, ergeben sich zwei ungleiche Bereiche N, N, die jeweils eine höhere Lichtintensität im Vergleich mit den anderen übrigen Bereichen des Photodetektors aufweisen, wie es aus den Fig. 3(a) bis 3(c) ersichtlich ist.
Der Grund für diese Erscheinung wird erklärt werden.
Laserlicht wird auf der Oberfläche der Platte D in der Gestalt eines Konus zusammengeführt. Daher treffen die Strahlen in einem Mittelbereich des Strahlenbündels senkrecht auf das Substrat, während die Strahlen an einer Peripherie des Strahlenbündels mit einem relativ großen Einfallswinkel auf das Substrat treffen. Dementsprechend werden die Strahlen am Rand des Strahlenbündels durch eine Retardierung (Verzögerung der Phase) beeinflußt, wodurch verursacht wird, daß die Strahlen am Rand des Strahlenbündels elliptisch polarisiert werden, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.
In Fig. 5 ist die Richtung der linearen Polarisation, welche nicht durch die Magnetisierung auf der Aufzeichnungsoberfläche zu dem Zeitpunkt der Informationsaufzeichnung gedreht ist, durch einen Pfeil bezeichnet, wobei zwei Intensitäten von p-polarisiertem Licht und s-polarisiertem Licht jeweils entsprechend zwei Komponenten in den Richtungen einer Linie P und einer Linie S in einer elliptischen Polarisation und einer linearen Polarisation entsprechen. Demgemäß wird die Verteilung der Intensität auf der Licht empfangenden Oberfläche eines jeden der zwei Photodetektoren 24, 25 wegen der Komponente der elliptischen Polarisation ungleichmäßig, um dabei zwei schraff ierte Bereiche in einem Paar von Quadranten 24b, 24d zu erzeugen, welche in einer diagonalen Richtung angeordnet sind. Jeder der zwei schraffierten Bereiche besitzt eine größere Menge empfangenen Lichts. Daher besitzt jedes der Paare von Quadranten 24b, 24d, 25a, 25c in den Licht einpfangenden Oberflächen ein größere Lichtmenge als die von jedem anderen Paar von Quadranten 24a, 24c, 25b, 25d, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Aus diesem Grund wird, selbst wenn der Brennpunkt der Objektivlinse 15 gerade auf der Aufzeichnungsoberfläche Db der Platte D eingestellt ist, die Menge des empfangenen Lichts der Bereiche 24b, 24d, 25a, 25c größer als die der Bereiche 24a, 24c, 25b, 25d. Daher wird der fokussierende Servovorgang unnötigerweise ausgeführt. Dazu im Gegensatz wird, selbst wenn die Menge empfangenen Lichts der diagonalen Bereiche 24a, 24c, 25b, 25d größer als die der anderen diagonalen Bereiche 24b, 24d, 25a, 25c ist, d.h., selbst wenn der fokussierende Servobetrieb notwendig ist, der Servobetrieb nicht ausgeführt.

Operationssystem

Fig. 7 zeigt einen Schaltkreis eines Operationssystems 3. Das Operationssystem 3 ist elektrisch mit den ersten und zweiten Quadranten-Photodetektoren 24, 25 verbunden. Das Operationssystem umfaßt eine Additionsschaltung 301A als ein erstes Operationsmittel' eine Additionsschaltung 302A als ein zweites Operationsmittel, eine Subtraktionsschaltung 303S als ein drittes Operationsmittel, eine Additionsschaltung 304A als ein viertes Operationsmittel' eine Additionsschaltung 305A als ein fünftes Operationsmittel, eine Subtraktionsschaltung 306S als ein sechstes Operationsmittel und eine Additionsschaltung 307A als ein siebentes Operationsmittel.
Die Eingangsanschlüsse der Additionsschaltung 301a sind mit den zwei Licht empfangenden Oberflächen 24b, 24d des ersten Quadranten-Photodetektors 24 verbunden, welche jeweils entsprechend in einer diagonalen Richtung angeordnet sind. Die Anschlüsse der Additionsschaltung 302A sind mit den zwei Licht empfangenden Kreisen 24a, 24c des ersten Photodetektors 24 in der anderen diagonalen Richtung verbunden. Der Plus-Eingangsanschluß der Subtraktionsschaltung 303S ist mit dem Ausgangsanschluß der Additionsschaltung 301A verbunden, während der Minus-Eingangsanschluß der Subtraktionsschaltung 303S mit dem Ausgangsanschluß der Additionsschaltung 302A verbunden ist.
Die Eingangsanschlüsse der Additionsschaltung 304A sind mit den zwei Licht empfangenden Oberflächen 25b, 25d des zweiten Quadranten-Lichtdetektors 25 verbunden, welche jeweils entsprechend in einer diagonalen Richtung angeordnet sind. Die Eingangsanschlüsse der zweiten Additionsschaltung 305A sind mit den zwei Licht empfangenden Oberflächen 25a, 25c des zweiten Lichtdetektors 25 verbunden, welche jeweils entsprechend in der anderen diagonalen Richtung angeordnet sind. Der Plus-Eingangsanschluß der Subtraktionsschaltung 306S ist mit dem Ausgangsanschluß der Additionsschaltung 304A verbunden, während der Minus-Eingangsanschluß der Subtraktionsschaltung 306S mit dem Ausgangsanschluß der Additionsschaltung 305A verbunden ist. Ferner sind die Eingangsanschlüsse der Additionsschaltung 307A jeweils entsprechend mit dem Ausgangsanschluß der Subtraktionsschaltung 303S und dem Ausgangsanschluß der Subtraktionsschaltung 306S verbunden.
Der Betrieb dieses Schaltungssystems wird jetzt erklärt werden.
Die Additionsschaltung 301A berechnet die Gesamtmenge des Lichts, das von den Licht empfangenden Oberflächen 24b, 24d empfangen wurde, die in einer diagonalen Richtung angeordnet sind, um ein erstes Signal auszugeben. Die Additionsschaltung 302A berechnet die Gesamtmenge des Lichts, welches durch die Licht empfangenden Oberflächen 24a, 24c in der anderen diagonalen Richtung empfangen wurde, um ein zweites Signal auszugeben. Die Subtraktionsschaltung 303S als das dritte Operationsmittel subtrahiert das zweite Signal von dem ersten Signal, um ein drittes Signal auszugeben.
Die Additionsschaltung 304A als das vierte Operationsmittel berechnet die Gesamtmenge des Lichts, das von den Licht empfangenden Oberflächen 25b, 25d des zweiten Photodetektors 25 empfangen wird, welche in einer diagonalen Richtung angeordnet sind, um ein viertes Signal aus zugeben, während die Additionsschaltung 305A als das fünfte Operationsmittel die Gesamtmenge des Lichts berechnet, das von den Licht empfangenden Oberflächen 25a, 25c davon empfangen wird, die in der anderen diagonalen Richtung angeordnet sind, um ein fünftes Signal auszugeben. Die Subtraktionsschaltung 306S subtrahiert das fünfte Signal von dem vierten Signal, um ein sechstes Signal auszugeben. Danach addiert die Additionsschaltung 307A als das siebente Operationsmittel das dritte und das sechste Signal zusammen, um ein Fokussierungs-Fehlersignal φFE auszugeben.
Wenn der Brennpunkt sich auf der Aufzeichnungsoberfläche Db befindet, so wird ein wirklich kreisförmiger Lichtfleck auf jeder Licht empfangenden Oberfläche gebildet und die Lichtmenge, die von jeder der vier getrennten Licht empfangenden Bereiche 24a, 24b, ... 24d empfangen wird, ist untereinander gleich. Der zweite Photodetektor 25 besitzt einen Zustand wie der des ersten Photodetektors 24. Daher wird zu diesem Zeitpunkt das Fokussierungs-Fehlersignal Null, d.h. das Fokussierungs-Fehlersignal wird nicht ausgegeben. In dem Fall, daß die Objektivlinse 15 sich zu nahe an der Platte D befindet, wird das Fokussierungs- Fehlersignal ein Minuswert. In dem Fall, daß die Objektivlinse 15 sich zu weit entfernt von der Platte D befindet, wird das Fokussierungs-Fehlersignal ein Pluswert. In diesem Fall werden ein Paar von Bereichen des ersten Photodetektors 24, die eine ungleichmäßige Intensitätsverteilung des Lichts aufweisen, und ein Paar von Bereichen des zweiten Photodetektors 25, die eine ungleichmäßige Intensitätsverteilung des Lichts aufweisen, gegenseitig aufgehoben, um dabei den Einfluß durch die Doppelbrechung des Substrats der Platte zu beseitigen.
Das charakteristische Merkmal dieser Erfindung besteht darin, daß die zwei Photodetektoren vom Quadrantentyp so angeordnet sind, daß in bezug auf den PBS 23 Spiegelbilder gebildet werden, und der Einfluß der Doppelbrechung durch ein Operationsverfahren beseitigt wird. Bei der Ausführungsform, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist, werden zwei Quadranten-Photodetektoren ausschließlich als Photodetektoren für den Fokussierungs-Servovorgang verwendet.
Um jedoch die Effektivität des oben beschriebenen Systems zu erhöhen, kann einer der Quadranten-Photodetektoren zur Aufnahme eines Spurführungs-Fehlersignals φTE und und eines magnetooptischen Wiedergabesignals (φRF verwendet werden, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. D.h., eine Additionsschaltung 308A berechnet eine Gesamtmenge von Licht, welches durch die zwei aneinandergrenzen den Licht empfangenden Bereiche 25b, 25c des zweiten Photodetektors 25 empfangen wird. Eine Additionsschaltung 309A berechnet eine Gesamtmenge des Lichts, welches durch die anderen zwei Licht empfangenden Bereiche 25a, 25d des zweiten Lichtdetektors 25 empfangen wird. Eine Subtraktionsschaltung 310S subtrahiert das Ausgangssignal der Additionsschaltung 309A von dem Ausgangssignal der Additionsschaltung 308A, um ein Spurführungs-Fehlersignal φTE auszugeben. In diesem Fall erstreckt sich die Spur der Platte D entlang der Trennlinie 1d2 zur Trennung der zwei Licht empfangenden Oberflächen des zweiten Photodetektors 25 in ein Paar der Licht empfangenden Bereiche 25b, 25c und ein Paar der Licht empfangenden Bereiche 25a, 25d. Daher wird, wenn ein Einfallsstrahl sich gerade auf einer Aufzeichnungsspur der Platte D befindet, ein Lichtfleck auf der Licht empfangenden Oberfläche des zweiten Photodetektors 25 in zwei gleiche Halbkreise durch die Trennlinie 1d2 getrennt. Wenn der Einfallsstrahl von der Spur abweicht, so wird der Lichtfleck von der Trennlinie 1d2 zu irgendeiner Seite abgelenkt. Wenn der Brennpunkt des Einfallsstrahl sich gerade auf der Platte D und der Lichtfleck gerade auf der Spur befinden, so wird das Spurführungs-Fehlersignal Null. Wenn der Lichtfleck von der Spur abgelenkt wird, so wird daß Spurführungs-Fehlersignal ein Plusoder ein Minuswert. Wegen der Ungleichförmigkeit der Intensitätsverteilung des Lichts auf jeder Licht empfangenden Oberfläche, die gegenseitig aufgehoben wird, wird in diesem Fall das Spurführungs-Fehlersignal (φTE nicht durch die Doppelbrechung des Substrats beeinflußt.
Eine Additionsschaltung 311A addiert die Ausgangssignale der Additionsschaltungen 301A, 302A zusammen. Eine Additionsschaltung 312A addiert die Ausgangssignale der Additionsschaltungen 304A, 305A zusammen. Ferner subtrahiert eine Subtraktionsschaltung 313S das Ausgangssignal der Additionsschaltung 312A von dem Ausgangssignal der Additionsschaltung 311A, um ein magnetooptisches Wiedergabesignal φRF auszugeben.
Das Operationssystem 3 kann zusammengesetzt sein, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. D.h., wenn ein Fokussierungs-Fehlersignal berechnet wird, addiert eine Additionsschaltung 316A als ein achtes Operationsmittel das erste Signal als das Ausgangssignal der Additionsschaltung 301A des ersten Operationsmittels und das vierte Signal als das Ausgangssignal der Additionsschaltung 304A des vierten Operationsmittels zusammen, um ein achtes Signal auszugeben. Zusätzlich addiert eine Additionsschaltung 317A als ein neuntes Operationsmittel das zweite Signal als das Ausgangssignal der Additionsschaltung 302A des zweiten Operationsmittels und das fünfte Signal als das Ausgangssignal der Additionsschaltung 305A das fünften Operationsmittels zusammen, um ein neuntes Signal auszugeben. Ferner subtrahiert eine Subtraktionsschaltung 318S das neunte Signal von dem achten Signal, um ein Fokussierungs-Fehlersignal φFE aus zugeben.
In einem Fall, wenn das Detektionssystem 2 von der Position bei 45º zu dem linear polarisierten Licht verschoben ist, oder in einem Fall, wenn eine bestimmte Ungleichförmigkeit der Polarisationsschicht-(Substrat)-Kennwerte oder einer Ungleichheit der Verteilung der Empfindlichkeit jeder Licht empfangenden Elements auftritt, können die Ausgangssignale der entsprechenden Licht empfangenden Bereiche unausgeglichen sein, was im Auftreten einer Offset-Komponente in einem Fokussierungsfehler resultiert. Aus diesem Grund kann mindestens eines der variablen Widerstandsmittel 314R, 315R, 319R, 320R, wie sie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt sind, vorgesehen sein, um eine solche Offset-Komponente zu dem Zeitpunkt der Berechnung der Ausgangssignale von den entsprechenden Licht empfangenden Bereichen zu beseitigen.

Antriebssystem

Das Antriebssystem 4 besitzt ein Antriebsmittel, wie ein Vortrieb, der mit einer Wicklung zur Änderung der Position, der Richtung und des Winkels der Objektivlinse versehen ist, und ist elektrisch mit dem Operationssystem 3 verbunden.
Das Fokussierungs-Fehlersignal CFE und das Spurführungs-Fehlersignal (φTE werden auf das Antriebssystem 4 übertragen. Das Antriebssystem 4 empfängt das Fokussierungs-Fehlersignal (φFE und das Spurführungs-Fehlersignal φTE, wobei, falls jedes Signal nicht Null ist, der vortrieb so gesteuert wird, daß jedes Signal Null wird, indem die Position und der Winkel der Objektivlinse 14 bewegt werden, um den Abstand zwischen der Objektivlinse 15 und der Platte D und die Position des Lichtflecks zum Lesen von Information in bezug auf die Spur der Platte D einzustellen.

Claims

1. Optischer Kopf zur Bewirkung der Aufzeichnung/Wiedergabe von Information durch Bestrahlung der Oberfläche eine Aufzeichnungsmediums mit Laserlicht, wobei der optische Kopf umfaßt:

ein Lichtbestrahlungsmittel (1), das eine Lichtquelle (11) zur Bestrahlung des Aufzeichnungsmediums mit Laserlicht, das linear polarisiert ist, und Mittel zur Abgabe von Licht aufweist, das durch das Aufzeichnungsmedium reflektiert ist;

ein Konvergierungsmittel (21) zum Zusammenführen der Lichtabgabe von dem Lichtbestrahlungsmittel (1);

einen Polarisationslichtstrahlenteiler (23) zum Aufteilen von Laserlicht, das durch das Aufzeichnungsmedium reflektiert wird und das Konvergierungsmittel (21) auf zwei verschiedenen optischen Wegen entsprechend den Ebenen der Polarisation verläßt;

erste und zweite Quadranten-Photodetektoren (24, 25) mit vier Licht empfangenden Bereichen, die jeweils entsprechend in den optischen Wegen angeordnet sind, welche durch den Polarisationslichtstrahlteiler (23) aufgespaltet sind;

ein Astigmatismus erzeugendes Mittel (22, 26, 27) zur Erzeugung eines Astigmatismus in dem Licht, das zu den ersten und zweiten Quadranten-Photodetektoren (24, 25) geführt wird; und

ein Operationsmittel (3) zur Verarbeitung der Ausgangssignale von den Licht empfangenden Bereichen (24a-d, 25a-d) der ersten und zweiten Photodetektoren (24, 25), um ein Fokussierungs-Fehlersignal zu liefern,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Polarisationsachsen des linear polarisierten Lichts und die Einfallsfläche des Polarisationslichtstrahlenteilers (23) in bezug aufeinander unter einem Winkel von 45º angeordnet sind; und daß

das Operationsmittel (3) für jeden Quadranten-Photodetektor (24, 25) und in bezug auf einen Astigmatismus ein differentielles Ausgangssignal zwischen einem Summenausgangssignal von einem Paar der Bereiche (24b, 24d, 25a, 25c), wo eine Intensität des empfangenen Lichts erhöht ist, was verursacht wird, wenn eine Retardierung von den Lichtstrahlen am Rand des Strahlenbündels, das auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums auftrifft, wegen einer Doppelbrechung des Oberflächenmaterials auftritt, und einem Summenausgangssignal von dem anderen Paar der Bereiche (24a, 24c, 25b, 25d) ermittelt, wo eine Intensität von empfangenen Licht nicht verändert wird, wenn die Lichtstrahlen in einem Mittelbereich cies Bündels senkrecht auf die Oberfläche treffen, wobei das differentielle Ausgangssignal verarbeitet wird, um das Fokussierungs-Fehlersignal zu ermitteln.

2. Optischer Kopf entsprechend Anspruch 1, wobei das Operationsmittel enthält:

ein erstes Additionsmittel (301A, 305A), um für jeden der ersten und zweiten Quadranten-Photodetektoren (24, 25) ein Summenausgangssignal von einem Paar der Bereiche (24b, 24d, 25a, 25c) zu ermitteln, wo eine Intensität von empfangenem Licht erhöht wird, was verursacht wird, wenn die Retardierung auftritt;

ein zweites Additionsmittel (302A, 304A) zur Ermittlung eines Summenausgangssignals von dem anderen Paar der Bereiche (24b, 24d, 25a, 25c), wo eine Intensität von empfangenem Licht nicht verändert wird, wenn die Lichtstrahlen senkrecht auf die Oberfläche treffen;

entsprechende Subtraktionsmittel (303S, 306S) zum Ermitteln einer Differenz zwischen den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Additionsmittels (301A, 302A; 304A, 305A); und

ein drittes Additionsmittel (307A) zum Ermitteln einer Summe der Ausgangssignale von den entsprechenden Subtraktionsmitteln (303S, 306S) entsprechend den ersten und zweiten Photodetektoren (24, 25).

3. Optischer Kopf gemäß Anspruch 1, wobei das Operationsmittel enthält:

ein erstes Additionsmittel (301A, 304A), um für jeden der ersten und zweiten Quadranten-Photodetektoren (24, 25) ein Summenausgangssignal von einem Paar der Bereiche (24b, 24d; 25b, 25d) zu ermitteln, wo eine Intensität des empfangenen Lichts erhöht wird, was verursacht ist, wenn die Retardierung auftritt;

ein zweites Additionsmittel (302A, 305A), um für jeden der ersten und zweiten Quadranten-Photodetektoren (24, 25) ein Summenausgangssignal von dem anderen Paar der Bereiche (24a, 24c; 25a, 25c) zur ermitteln, wo eine Intensität des empfangenen Lichts nicht verändert wird, wenn die Lichtstrahlen auf die Oberfläche senkrecht treffen; und

ein Subtraktionsmittel (318S) zum Ermitteln eines differentiellen Ausgangssignals zwischen den Summenausgangssignalen von jedem der ersten (301A, 304A) und zweiten (302A, 305A) Additionsmittel.

4. Optischer Kopf gemäß den Ansprüchen 2 oder 3, wobei das Operationsmittel mindestens ein Offset-Einstellmittel in der Form eines veränderlichen Widerstandsmittels (314R, 315R, 319R, 320R) an dem Eingang zu dem dritten Additionsmittel (307A) oder an dem Eingang zu dem Subtraktionsmittel (318S) enthält.

5. Optischer Kopf gemäß Anspruch 1, wobei das Astigmatismus erzeugende Mittel (22) in einem optischen Weg des Laserlichts an einer Stelle vor dem Polarisationslichtstrahlenteiler (23) angeordnet ist.

6. Optischer Kopf gemäß Anspruch 1, wobei das Astigmatismus erzeugende Mittel (22) ein Paar von Elementen (26, 27) aufweist, die in zwei optischen Wegen angeordnet sind, welche durch den Polarisationslichtstrahlenteiler (23) aufgespaltet sind.

7. Optischer Kopf gemäß Anspruch 1, wobei das Astigmatismus erzeugende Mittel eine zylindrische Linse, eine abgeschrägte planparallele Platte oder ein geformtes Prisma umfaßt.

8. Optischer Kopf gemäß Anspruch 2, wobei das erste Additionsmittel (301A, 305A) entsprechende Ausgangssignale von einem Paar von Bereichen (24b, 24d, 25a, 25c), welche in einer diagonalen Richtung angeordnet sind, des ersten (24) oder zweiten Quadranten-Photodetektors (25) zusammenaddiert und das zweite Additionsmittel (302A, 304A) entsprechende Ausgangssignale von dem anderen Paar von Bereichen (24a, 24c; 25b, 25d), die in der Richtung angeordnet sind, welche senkrecht zu der ersten diagonalen Richtung ist, des ersten (24) oder zweiten Quadranten-Photodetektors (25) zusammenaddiert.

9. Optischer Kopf gemäß Anspruch 3, wobei das erste Additionsmittel (301A, 304A) Ausgangssignale von einem Paar von Bereichen (24b, 24d), die in einer diagonalen Richtung angeordnet sind, des ersten Quadranten-Photodetektors (24) und Ausgangssignale von einem Paar von Bereichen (25b, 25d), die in derselben Richtung wie der einen diagonalen Richtung angeordnet sind, des zweiten Quadranten-Photodetektors (25) zusammenaddiert und das zweite Additionsmittel (302A, 305A) Ausgangssignale von dem anderen Paar von Bereichen (24a, 24c), die in der Richtung angeordnet sind, die senkrecht zu der einen diagonalen Richtung verläuft, des ersten Quadranten-Photodetektors (24) und Ausgangssignale von dem anderen Paar von Bereichen (25a, 25c) , die in der Richtung, die senkrecht zu der einen diagonalen Richtung verläuft, des zweiten Quadranten-Photodetektors (25), zusammenaddiert

10. Optischer Kopf gemäß Anspruch 1, wobei das Operationsmittel eine Funktion besitzt, um ein differentielles Ausgangssignal zwischen einem Summenausgangssignal von zwei aneinandergrenzenden Bereichen (25a, 25d) einer Seite einer Trennlinie (ld&sub2;) zur Teilung der Licht empfangenden Oberfläche von einem der Photodetektoren und einem Summenausgangssignal von zwei aneinandergrenzenden Bereichen (25b, 25c) auf der anderen Seite der Trennlinie (ld&sub2;) zu berechnen, um dabei ein Spurführungs-Fehlersignal zu ermitteln, wobei die Trennlinie (ld&sub2;) mit einer Spur zusammenfällt, welche sich in der Richtung der Platte erstreckt.