JPH02236830A - 光ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、記録媒体からのレーザ反射光を光検出器で受
光し、その受光出力に基づいてフォーカスエラー信号あ
るいはトラッキングエラー信号などのサーボ信号を生成
する光ヘッドに関する。

〔発明の技術的背景およびその課題〕

従来、この種の光ヘッドとして第７図に示すものがあり
、光磁気記録再生用の光ヘッドを示している． 図において、１は光源系、２は検出系、３は光磁気記録
媒体としての光磁気ディスクである．光源系１において
、１１はレーザ光源としての半導体レーザ、ｌ２はコリ
メートレンズ、１３は例えばＰ偏光反射率Ｒｐが２０％
、Ｓ偏光反射率Ｒｓが１００％のビームスプリッタ′、
１４は対物レンズである。

検出系２において、２１はビームスプリッタ１３からの
反射光をＰ，Ｓ両偏光に分離するＰＢＳ（偏光ビームス
プリッタ）、２２は検出レンズ、２３はシリンドリカル
レンズや傾斜した平行平板あるいは変形プリズム（特公
昭６３−１３１３５）等の非点収差発生素子、２４は４
分割フォトディテクタ、２５は２分割フォトディテクタ
である．なお、図では省略してあるが、ＰＢＳ２１によ
るＰ，Ｓ両偏光の分離が両方のフォトディテクタ２４．
２５に対して同等になるように、検出系２は、直線偏光
に対して４５６傾いている．また、このように検出系２
を傾けないで、検出系２とビームスプリッタｌ３との間
に１／２波長板をその光学軸をビームスブリッタ１３の
入射面に対して２２．５゜傾けて配設しても同様の効果
が得られる．半導体レーザ１１からのレーザ光はコリメ
ートレンズ１２で平行光束にされ、ビームスプリッタ１
３を透過して対物レンズｌ４で光磁気ディスク３に向け
て集光される．光磁気ディスク３に集光されたレーザ光
は基板３ａを介して垂直磁性膜３ｂで反射され、この反
射光は対物レンズ１４で平行光束にされてビームスプリ
ッタ１３を介して検出系２のＰＢＳ２　１に向けられる
。

ＰＢＳ２１は、ビームスプリッタ１３からの光をＰ，Ｓ
両偏光に分離し、ＰＢＳ２　１を透過したＰ偏光は検出
レンズ２２で集光されて非点収差発生素子２３を介して
４分割フォトディテクタ２４の受光面にスポットを形成
し、ＰＢＳ２１で反射されたＳ偏光は２分割フォトディ
テクタ２５の受光面にスポットを形成する。

４分割フォトディテクタ２４におけるスポットの形状は
、光磁気ディスク３に焦点が合ったときは円になり、焦
点が外たときは非点収差により４分割の対角位置の方向
にのびた楕円状になる．また、２分割フォトディテクタ
２５の分割線は光学的にディスクのトラック方向に．一
致されており、レーザ光がトラックに乗っているときは
２つの領域の光量が同じになり、トラックから外れてい
るときは２つの領域の光量に差が生じる．また、光磁気
ディスク３に照射されるレーザ光は半導体レーザ１１の
特性によって直線偏光にされており、この直線偏光は垂
直磁性膜３ｂの磁化方向（記録情報）に応じて左右いず
れかの方向に回転される．そして、この回転方向は４分
割フォトディテクタ２４と２分割フォトディテクタ２５
における受光量の差となって現れ、その受光量の差から
光磁気再生信号が得られる． 第８図は上記検出系２における回路図であり、４分割フ
ォトディテクタ２４の４つの領域２４ａ〜２４ｄによる
各受光出力は、２対の対角位置のそれぞれ２つの領域（
２４ａと２４ｃ，２４ｂと２４ｄ）ごとに加算され、こ
の加算出力どうしの差がフォーカスエラー信号として取
り出される．また、２分割フォトディテクタ２５０２つ
の領域２５ａ，２５ｂの各受光出力の差がトラッキング
エラー信号として取り出される．さらに、４分割フォト
ディテクタ２４の総受光出力と２分割フォトディテクタ
２５の総受光出力との差は光磁気再生信号として取り出
され、これによって同相のノイズ成分が除去されるとと
もに、直線偏光の回転方向すなわち光磁気ディスク３に
記録された情報が差動検出される． ところで、光磁気ディスク用の透明基板としては光学的
均一性に優れたガラス基板が適しているが、量産性やコ
ストの面からプラスチック化が望まれており、コンパク
トディスクなどに使用されているポリカーボネート基板
が有力となっている．しかしながら、このポリカーボネ
ートは複屈折が大きいため次のような現象が生じる， ディスクに集光されるレーザ光は円錐状に絞り込まれる
ので、その光線は光束の中心部では基板に対して垂直に
なるが、周辺部になるに従って基板に対する入射角が大
きくなる．このため、周辺部分の光は基板の複屈折によ
るリターディションを受け、検出系２に導かれる光束の
周辺部分は第９図に示したように楕円偏光にされる．第
９図において矢印は磁化によって回転されていない場合
の直線偏光の方向を示しており、ＰＢＳ２１で分離され
るＰ偏光とＳ偏光の各強度は、楕円偏光と直線偏光の直
線Ｐ方向および直線Ｓ方向の各成分に相当する。したが
って、楕円偏光成分によりフォトディテクタ２４　．２
５の受光面における強度分布が不均一になり、第１０図
に示したように４分割フォトディテクタ２４の４つの領
域のうち一方の対角対（２４ｂ，２４ｄ）の受光量が他
方の対角対（２４ａ，２４ｃ）の受光量より多くなり、
フォーカスエラー信号にオフセットが生じたり、フォト
ディテクタ上でのトラック横切り成分がアンバランスと
なる． このため、例えば検出系２の光学的な位置関係などの調
整時に、複屈折が小さいかもしくは複屈折が殆どないガ
ラスやＰＭＭＡ等を基板にした光磁気ディスクを用いた
場合など、ポリカーボネートのように複屈折の大きな光
磁気ディスクの記録再生を行うと、ベストフォーカス位
置がずれたりフォーカスエラー信号へのトラック横切り
ノイズが増加するという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、光ヘッドにおいて、光束に生じる外乱の影響
を受けないフォーカスエラー信号やトラッキングエラー
信号などのサーボ信号を生成し、安定したサーボ制御を
行えるようにすることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、光ヘッドにおいて、複合レンズなどの光学素
子により光束の内側の光を光検出器の受光面の外周の領
域に集光するとともに光束の外側の光を受光面の中央の
領域に集光し、受光面における外周の領域の受光出力に
基づいてサーボ信号を生成するようにした。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例の光ヘッドの光学系を示す図であ
り、光磁気記録再生用の光ヘッドを示す。

なお、前記第７図と同符号のものは同じ要素を示し、そ
の説明は省略する． 図において４は検出系であり、４１はＰＢＳ，４２は複
合レンズ、４３は５分割フォトディテクタ、４４は受光
面が単一の領域からなるフォトディテクタである．なお
、検出系４は前記第７図について説明した検出系２と同
様に光源系ｌに対して４５６傾けられている。また、こ
の実施例においても前記同様に１／２波長板を用いるこ
とができる． 光磁気ディスク３からの反射光は対物レンズｌ４で集光
されてビームスプリッタｌ３でＰＢＳ４ｌに向けて反射
される。ＰＢＳ４　１に入射する光束のうち、ＰＢＳ４
　１で反射されたＳ偏光はフォトディテクタ４４の受光
面に導かれ、ＰＢＳ４　１を透過したＰ偏光は複合レン
ズ４２を介して５分割フォトディテクタ４３の受光面に
集光される．第３図は複合レンズ４２の断面図であり、
図示のように複合レンズ４２の片面にはシリンドリカル
レンズ４２ａが形成されている。また、反対側の面には
シリンドリカルレンズ４２ａと対向する中央部に曲率半
径の大きな長焦点レンズ部４２ｂが形成され、さらに、
その外周には曲率半径の小さな短焦点レンズ部４２ｃが
形成されている．一方、５分割フォトディテクタ４３の
受光面は、第４図に示したように、外周のぼぼ四角形の
４つの領域４３ａ〜４３ｄと中央の小さな円形の領域４
３ｅとに分割されている． 第２図は複合レンズ４２の作用を説明する図であり、前
記ＰＢＳ４　１を透過したＰ偏光の光束が複合レンズ４
２に入射されると、複合レンズ４２の外周部分すなわち
シリンドリカルレンズ４２ａ以外の部分に入射した光は
短焦点レンズ部４２ｃによって５分割フォトディテクタ
４３の中央に収束される．また、シリンドリカルレンズ
４２ａに入射した光束は非点収差が付与されて５分割フ
ォトディテクタ４３の外周の領域４３ａ〜４３ｄに集光
される． すなわち、・第４図に示したように、ＰＢＳ４　１から
複合レンズ４２に入射する光束の外側の光は５分割フォ
トディテクタ４２の中央の領域４３ｅのみにスポットＳ
０を形成して受光され、光束の内側の光はその殆どが外
周の領域４３ａ〜４３ｄでスボッ｝Ｓ，，Ｓ．，Ｓ３を
形成して受光される。

なお、゛複合レンズ４２と５分割フォトディテクタ４３
の位置関係は、シリンドリ力ルレンズ４２ａによる非点
収差のスポットＳ＋　　−Ｓ：＋　　（第４図）が受光
面の対角位置の領域に形成されるように設定されている
。また、５分割フォトディテクタ４３は、外周の領域４
３ａ〜４３ｄを分ける分割線が光学的にディスクのトラ
ック方向およびそれと直交する方向に一致するように配
設されている。

第６図は複合レンズ４２′の他の実施例を示す図であり
、第３図のものに対応して同じ作用を行う部分には同じ
符号を付記してある。

第６図（ａ）のものは、片側の面の中央部にシリンドリ
力ルレンズ４２ａを形成するとともに、その反対側の面
に一定曲率の凸面を形成し、さらにシリンドリカル４２
ａ′側め面の外周を凸面にして長焦点レンズ部４２ｂと
短焦点レンズ部４２ｃを形成したものである。また、同
図（ロ）のものは、長焦点レンズ部４２ｂと短焦点レン
ズ部４２ｃとをフレネルレンズで構成し、シリンドリカ
ルレンズ４２ａもフレネルレンズと同様に曲面を細分化
して薄型に形成したのもである。なお、同図の複合レン
ズによっても前記第３図の複合レンズ４２と同様の作用
が行われることについては格別の説明を要しないであろ
う。

第５図は実施例における回路図であり、５分割フォトデ
ィテクタ４３において、一方の対角位置にある領域４３
ａ，４３ｃの各受光出力の加算出力から、他の対角位置
の領域４３ｂ，４３ｄの各受光出力の加算出力が減算さ
れ、この減算出力がフォーカスエラー信号として出力さ
れる．なお、検出系２は、光磁気ディスク３に照射した
ビームの径が最小になったときに上記フォーカスエラー
信号が零になるように調整されている。

また、隣接する領域４３ｂ，４３Ｃの受光出力の加算出
力から、他の隣接する領域４３ａ　，４３ｄの受光出力
の加算出力が減算され、トラッキングエラー信号として
出力される。

さらに、外周の領域４３ａ〜４３ｄおよび中央の領域４
３ｅの受光出力すなわち５分割フォトディテクタ４３の
総受光出力から、単一のフォトディテクタ４４の受光出
力が減算され、光磁気再生信号が差動検出される。

上記のように、フォーカスエラー信号およびトラッ″キ
ングエラー信号の各サーボ信号は光束の内側の光の受光
出力に基づいて生成されるため、ディスク基板の複屈折
など外乱による影響が現れず、安定したサーボ制御を行
うことができる。なお、前記の各光学系は、光ヘッドの
デフォーカス時でも、５分割フォトディテクタ４３の中
央の領域４３ｅに形成されるスポットが外周の領域４３
ａ〜４３ｄに架かることがないように設定されている。

また、対物レンズ１４で集光された外側の光は、非点収
差が与えられることなく５分割フォトディテクタ４３の
中央に集光されるので、仮に第３図（ａ）あるいは（Ｃ
）におけるビーム径Ｓ．が中夫の領域４３ｅの外径より
も大きくなったとしても、外周の領域４３ａ〜４３ｄに
均等に光量が分布するので、フォーカスエラー信号に悪
影響を与えることがない， 上記の実施例では、複合レンズ４２はＰＢＳ４１と５分
割フォトディテクタ４３との間に配設されているが、こ
の複合レンズ４２をビームスプリッタ１３とＰＢＳ４　
１との間に配設し、受光面が単一であるフォトディテク
タ４４の代わりに、５分割フォトディテクタ４３と同様
のディテクタを用いるようにしてもよい。この場合は、
前記同様のサーボ信号が、２つの５分割フォトディテク
タによって得られるため、各ディテクタからの出力信号
の極性を合わせることによって倍の出力のサーボ信号を
得ることができ、サーボ制御がより安定する，また、こ
の場合、ディスク基板の複屈折が再生信号に影響を与え
るほど大きいときは、５分割フォトディテクタの中央の
領域での受光出力を再生信号として用いないようにすれ
ば、良好な光゛磁気再生信号を得ることができる。

上記の実施例では、光磁気ディスクにおけるディスク基
板の複屈折による外乱について説明したが、光学素子の
迷光や光束の強度分布ムラ、光学素子の入射角度依存性
、光束のケラレ、光ヘッドのアクセス時やディスクの傾
きあるいはディスクの反りなどによって生じるスポット
の位置ずれなど、各種の外乱に対しても同様の効果が得
られる。

また、本発明は光磁気記録再生用の光ヘッドに限らず、
ビデオディスク、ＣＤなど、他の光ディスクについて反
射光に基づくサーボ信号の生成を行うような各種の光ヘ
ッドにも適用できることはいうまでもない。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明の光ヘッドによれば、複合レ
ンズなどの光学素子により光束の内側の光を光検出器の
受光面の外周の領域に集光するとともに光束の外側の光
を受光面の中央の領域に集光し、光検出器の外周の領域
の受光出力に基づいてサーボ信号を生成するようにした
ので、光束に生じる外乱の影響を受けないフォーカスエ
ラー信号やトラッキングエラー信号などのサーボ信号が
得られ、安定したサーボ制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の光ヘッドの光学系を示す図、 第２図は実施例における複合レンズの゜作用を説明する
図、 第３図は実施例における複合レンズの断面図、第４図は
実施例における′５分割フォトディテクタの受光面を示
す図、 第５図は実施例における回路図、 第６図は実施例における複合レンズの他の例を示す図、 第７図は従来の光ヘッドの光学系を示す図、第８図は従
来の光ヘッドの回路図、 第９図はＰＢＳに入射される光束の偏光状態を示す図、 第ｌＯ図は複屈折によるスポットの強度分布の不均一を
説明する図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録媒体に照射したレーザ光の反射光を対物レン
   ズで集光し、この集光した光の受光出力に基づいてサー
   ボ信号を生成するようにした光ヘッドにおいて、 受光面が中央の領域とその外周の領域とに分割された光
   検出器と、前記対物レンズで集光された光束の外側の光
   を前記光検出器の中央の領域に集光するとともに上記光
   束の内側の光を上記光検出器の外周の領域に集光する光
   学素子とを備え、 上記光検出器の外周の領域の受光出力に基づいてサーボ
   信号を生成するようにしたことを特徴とする光ヘッド。
2. （２）前記光学素子はその中央部にシリンドリカルレン
   ズを有し、該シリンドリカルレンズで前記外周の領域に
   非点収差を発生させ、該外周の領域の受光出力に基づい
   てフォーカスエラー信号を生成するようにしたことを特
   徴とする請求項１記載の光ヘッド。