JPH041940A - 光ヘッド装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、光記録媒体に情報の記録、再生を行うための
光ヘッド装置に関するものである。

（従来の技術） 光記録媒体に情報の記録、再生を行うための光ヘッド装
置において、光源の半導体レーザから発散光として出射
する光ビームは、通常ｐ−ｎ接合面に平行な方向の放射
角がｐ−ｎ接合面に垂直な方向の放射角に比べて狭いと
いう性質を有している。光記録媒体上に直径１ｐｍ程度
の微小スポットを形成するためには、この光ビームの断
面形状を略円形に変換して対物レンズに入射させる必要
がある。再生専用型の光ヘッド装置においては、半導体
レーザから出射した光ビームを平行光に変換するコリメ
ータレンズとして開口数の小さいものを用い、光ビーム
の中心部分だけを取り出すことにより断面形状が略円形
の光ビームを得るという方法が一般に用いられている。

しかし、この方法はコリメータレンズでの光量の損失が
大きく、光８己録媒体上で低い光出力しか得られないた
め、光磁気や追記型、相変化型等の記録動作を行う光ヘ
ッド装置には適用できない。これらの光ヘッド装置にお
いては、コリメータレンズでの光量の損失を小さくする
ため、コリメータレンズとして開口数の太きいものが用
いられる。この場合コリメータレンズを透過した光ビー
ムの断面形状は、半導体レーザのｐ−ｎ接合面に平行な
方向を短軸、ｐ−ｎ接合面に垂直な方向を長軸とする楕
円形になる。従って、この楕円の短軸方向の径を拡大し
て断面形状が略円形の光ビームを得るための手段が必要
になる。このような手段としては、例えば特公昭６１−
５３７７５号公報に記載のプリズムが知られている。

第５図にこのプリズムを用いた従来の光磁気用光ヘッド
装置の構成例を示す。光源の半導体レーザ１から発散光
として出射した光ビームは、コリメータレンズ２で平行
光に変換されたのちプリズム３に入射する。このプリズ
ム３の入射面は半導体レーザ１のｐ−ｎ接合面に垂直で
あり入射した光ビームが所定の角度だけ屈折されるよう
に設けられ、出射面は入射面で屈折された光ビームが略
垂直に出射するように設けられている。光ビームはこの
プリズム３を透過後、半導体レーザ１のｐ−ｎ接合面に
平行な方向（第５図において紙面に平行な方向）の径の
み拡大され断面形状が略円形となる。このとき、入射す
る光ヒームの波長に対するプリズム３の屈折率をｎ、プ
リズム３における光ビームの径のｐ−ｎ接合面に平行な
方向の拡大率をｋとすると、入射面における入射角φお
よび屈折角θ（θはプリズム３の頂角に等しい）は、 を満たすように定めればよい。例えば、光ビームの波長
が７８０ｎｍで に＝２．０ の場合、プリズム３の材料としてＢＫ７を用いるとする
と、 ｎ＝１．５１０７２２ であるから φ＝６６．６°、θ＝３７．４゜ となる。プリズム３で断面形状が略円形に変換された光
ビームはビームスプリッタ６および７を透過したのち、
対物レンズ１０で収束光に変換されて光磁気記録媒体１
１上に照射される。光磁気記録媒体１１からの反射光は
対物レンズ１０を逆向きに透過して再び平行光に変換さ
れたのち、一部がビームスプリッタ７で反射され、残り
はビームスプリッタ７を透過する。ビームスプリッタフ
の反射光は１／２波長板１８を透過して偏光面が４５°
回転したのち、偏光ビームスプリッタ１９で透過光と反
射光に分離される。

偏光ビームスプリッタ１９の透過光および反射光は、そ
れぞれ収束レンズ２０および２１で収束光に変換された
のち、光検出器２２および２３で受光される。光検出器
２２および２３からの出力の差をとることにより、光磁
気記録媒体１１に記録された情報が再生される。一方、
ビームスプリッタ７の透過光は一部がビームスプリッタ
６で反射される。ビームスプリッタ６の反射光は収束レ
ンズ１３で収束光に変換されたのち、ハーフミラ−１４
で透過光と反射光に分離される。ハーフミラ−１４の反
射光はナイフエツジ１５を介して２分割光検出器１６で
受光される。

２分割光検出器１６の二つの受光面からの出力の差をと
ることにより、公知のナイフェツジ法の原理を用いてフ
ォーカスエラー信号が検出される。ハーフミラ−１４の
透過光は直接２分割光検出器１７で受光される。２分割
光検出器１７の二つの受光面からの出力の差をとること
により、公知のプッシュプル法の原理を用いてトラック
エラー信号が検出される。

第６図には、第５図と同様のプリズムを２個用いた従来
の光磁気用光ヘッド装置の構成例を示す。ここでは第５
図におけるプリズム３が、同じ材料、同じ形状の第一の
プリズム４および第二のプリズム５に置き換えられてい
る。第一のプリズム４および第二のプリズム５の入射面
は共に半導体レーザ１のｐ−ｎ接合面に垂直であり入射
した光ビームが互いに逆向きに所定の角度だけ屈折され
るように設けられ、出射面は共に入射面で屈折された光
ビームが略垂直に出射するように設けられている。入射
する光ビームの波長に対する第一のプリズム４および第
二のプリズム５の屈折率をそれぞれｎｌ、ｎ２、第一の
プリズム４および第二のプリズム５における光ビームの
径のｐ−ｎ接合面に平行な方向の拡大率をそれぞれに１
、ｋ２とすると、第一のプリズム４の入射面における入
射角φ□および屈折角θ０、第二のプリズム５の入射面
における入射角Φ２および屈折角θ２（θ１、θ２はそ
れぞれ第一のプリズム４および第二のプリズム５の頂角
に等しい）は、 を満たすように定めればよい。例えば、光ビームの波長
が７８０ｎｍで に１に２＝２．０、ｋ１＝に２ の場合、第一のプリズム４および第二のプリズム５の材
料として共にＢＫ７を用いるとすると、ｎ１＝ｎ２＝１
．５１０７２２ であるから φ１＝Φ２＝５３．２°、θ１＝θ２：３２．０゜とな
る。この場合、第一のプリズム４に入射する光ビームと
第二のプリズム５がら出射する光ビームは略平行になる
ため、第５図に比べて光ヘッド装置の設計が容易になる
。他の部分の構成は第５図と同一であるので説明は省略
する。

（発明が解決しようとする課題） 以上に述べた従来の光ヘッド装置においては、プリズム
に入射する光ビームの波長が周囲温度等により変化した
場合、それに伴ってプリズムの屈折率も変化する。従っ
て、プリズムから出射する光ビームに角度ずれが生じ、
それに伴って光記録媒体上に形成される光スポットに位
置ずれが生じるという問題がある。半導体レーザのｐ−
ｎ接合面に平行な方向が光記録媒体のトラックに直交す
る方向の場合、光スポットの位置ずれはトラックオフセ
ットとして観測される。この場合の位置ずれの許容量は
±０．１ｐｍ程度と比較的大きい。一方、半導体レーザ
のｐ−ｎ接合面に平行な方向が光記録媒体のトラックに
平行な方向の場合、光スポットの位置ずれは再生信号の
ジッタとして観測される。この場合の位置ずれの許容量
はかなり小さい。例えば、５．２５インチの光記録媒体
に２−７変調で記録を行う場合、最内周における最短ピ
ット長は０．７６１１ｍとなる。再生信号のジッタの許
容値をこの±２％とすると、光スポットの位置ずれの許
容量は±０．０１５μｍとなる。

第３図には第５図の光ヘッド装置のプリズム３における
、光ビームの波長変化に伴うプリズム出射時の角度ずれ
の様子を示す。光ビームの波長が中心波長の近傍で１ｎ
ｍ増加したときのプリズム３の屈折率の増加量をΔｎ、
そのときのプリズム出射時の角度ずれ量をαとすると、 ａ＝　ｌΔｎｔａｎθ１ が成り立つ。

例えば、光ビームの中心波長が７８０ｎｍ、プリズム３
の材料がＢＫ７、入射角および屈折角がΦ＝６６．６°
、θ＝３７．４゜ の場合、 Δｎ＝　−２，０９Ｘ１０＝ であるため α＝１．６０Ｘ１０−５ となる。ここで、光ビームの波長の変化量を５ｎｍ、対
物レンズ１０の焦点距離を３．０ｍｍとすると、光記録
媒体上での光スポットの位置ずれ量は０．２４１１ｍと
なり、許容量を大きく上回る。

第４図には第６図の光ヘッド装置の第一のプリズム４お
よび第二のプリズム５における、光ビームの波長変化に
伴うプリズム出射時の角度ずれの様子を示す。光ビーム
の波長が中心波長の近傍で１ｎｍ増加したときの第一の
プリズム４および第二のプリズム５の屈折率の増加量を
それぞれΔｎ０、Δ−１そのときのプリズム出射時の角
度ずれ量をαとすると、が成り立つ。

例えば、光ビームの中心波長が７８０ｎｍ、第一のプリ
ズム４および第二のプリズム５の材料が共にＢＫ７、入
射角および屈折角が φ□＝Φ２＝５３．２°、θ１＝θ２：３２．０゜の場
合、 Δｎ１＝Δｎ２＝−２．０９刈０−５ であるため α＝３．８３Ｘ１０−６ となる。ここで同様に、光ビームの波長の変化量を５ｎ
ｍ、対物レンズ１０の焦点距離を３．０ｍｍとすると、
光記録媒体上での光スポットの位置ずれ量は０．０５７
ｐｍとなる。このように、プリズムを２個にすることに
より位置ずれ量はかなり小さくすることができるが、そ
れでもまだ許容値を上回る。

本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、光ビ
ームの波長変化に伴うプリズム出射時の角度ずれ量が小
さく、その結果として光記録媒体上での光スポットの位
置ずれ量が許容値以下と小さい光ヘッド装置を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の光ヘッド装置は、半導体レーザと、該半導体レ
ーザから発散光として出射した光ビームを平行光に変換
するコリメータレンズと、該コリメータレンズで平行光
に変換された光ビームが入射する第一の入射面と前記光
ビームが出射する第一の出射面を有する第一のプリズム
であって、前記第一の入射面は前記半導体レーザのｐ−
ｎ接合面に垂直であり入射した光ビームが所定の角度だ
け屈折されるように設けられ、かつ前記第一の出射面は
前記第一の入射面で屈折された光ビームが略垂直に出射
するように設けられた第一のプリズムと、該第一のプリ
ズムから出射した光ビームが入射する第二の入射面と前
記光ビームが出射する第二の出射面を有する第二のプリ
ズムであって、前記第二の入射面は前記半導体レーザの
ｐ−ｎ接合面に垂直であり入射した光ビームが前記第一
の入射面とは逆向きに所定の角度だけ屈折されるように
設けられ、かつ前記第二の出射面は前記第二の入射面で
屈折された光ビームが略垂直に出射するように設けられ
た第二のプリズムと、該第二のプリズムから出射した光
ビームを収束光に変換して光記録媒体上に照射する対物
レンズと、前記光記録媒体から反射した光ビームを受光
する光検出器を有する光ヘッド装置であって、前記光ビ
ームの前記第一の入射面における入射角、屈折角をそれ
ぞれΦ１、θ１、前記第二の入射面における入射角、屈
折角をそれぞれΦ２、θ２とし、前記光ビームの波長が
中心波長の近傍で１ｎｍ増加したときの前記第一のプリ
ズムおよび前記第二のプリズムの屈折率の増加量をそれ
ぞれΔｎ１、Δｎ２とするとき、 φ１−０１＝φ２−０２ および を満足することを特徴とする。

（作用） 本発明の光ヘッド装置は の条件を満足させることにより、光ビームの波長の変化
量を５ｎｍ、対物レンズの焦点距離を３．０ｍｍとする
と、光記録媒体上での光スポットの位置ずれ量は０．０
１５ｐｍとなり、許容値以下に抑えることができる。さ
らに、 φ１−θ１＝Φ２−θ２ の条件を満足させることにより第一のプリズムに入射す
る光ビームと第二のプリズムから出射する光ビームは略
平行になるため、第６図の場合と同様に光ヘッド装置の
設計は容易である。

（実施例） 以下に図面を参照して本発明の実施例につき説明する。

第１図に本発明の光磁気用光ヘッド装置の実施例の構成
を示す。第一のプリズム４および第二のプリズム５以外
の部分の構成は第６図と同一であるので説明は省略−す
る。第１図において、例えば光ビームの波長が７８０ｎ
ｍで に１に２＝２．０ の場合、第一のプリズム４の材料としてＢａＳＦ４、第
二のプリズム５の材料としてＢＫ７を用いれば、ｎ１＝
　１．６４０３５０、ｎ、＝１．５１０７２２であるか
ら Φ、＝４９．９°、Φ２＝５４．９°、θ１＝２７．８
°、θ２＝３２．８゜とすればよい。このとき Δｎ１＝−３．７４刈Ｏ１Δｎ２＝＝−２，０９刈０−
５であるため、プリズム出射時の角度ずれ量はα＝１．
２５刈０−８ と全０− ８るいは、第一のプリズム４の材料としてＦ８、第二の
プリズム５の材料としてＢＫ７を用いれば、ｎｌ　＝　
１．５８５６９４、ｎ２＝１．５１０７２２であるから Φ１＝５１゜１°、Φ２＝５４．３°、θ１＝２９．４
°、θ２＝３２．５’とすればよい。このとき Δｎ１＝−３，３８×１０、Δｎ２：＝＝　２−０９　
Ｘ　１０−５であるため、プリズム出射時の角度ずれ量
はα＝１．２６Ｘ１０−７ となる。

ＢａＳＦ４には一般にあまり使われないため値段がやや
高価になるという問題があるが、Ｆ８にはそのような問
題はない。

また、例えば光ビームの波長が７８０ｎｍでに１に２＝
２．５ の場合、第一のプリズム４の材料として８Ｆ９、第二の
プリズム５の材料としてＢＫ７を用いれば、ｎ１＝　１
．６４２０８９、ｎ２：＝：　１−５１０７２２である
から φ１＝５５．２°、φ２＝６０．３°、θ□＝３０．０
°、θ２＝３５．１゜とすればよい。このとき ム、＝−４，１９Ｘ１０　、嶋＝−２，０９Ｘ１０−５
であるため、プリズム出射時の角度ずれ量はα＝４．１
２Ｘ１０−８ となる。

また、例えば光ビームの波長が８３０ｎｍでに１に２＝
２．０ の場合、第一のプリズム４の材料としてＦ３、第二のプ
リズム５の材料としてＢＫ７を用いれば、ｎ□＝　１．
６００６３８、−＝１．５０９７４４であるから φ、＝５０．７°、φ２＝５４．４°、θ＝２８．９°
、θ２＝３２．６゜とすればよい。このとき ム、＝　−３，１０Ｘ１０　　、嶋＝−１，８４Ｘ１０
−５であるため、プリズム出射時の角度ずれ量はα＝４
．８８ｘｌＯ−８ となる。

また、例えば光ビームの波長が８３０ｎｍでに１に２＝
２．５ の場合、第一のプリズム４の材料としてＳＦ５、第二の
プリズム５の材料としてＢＫ７を用いれば、ｎ１＝　１
．６５７４２４、−＝　１．５０９７４４であるから φ１＝５５．０°、φ２＝６０．５°、θ１＝２９．６
°、θ２＝３５．２゜とすればよい。このとき 社、：　−３，７６Ｘ１０　、嶋＝　−１，８４Ｘ１０
−５であるため、プリズム出射時の角度ずれ量はα＝１
．０４ｘｌＯ−７ となる。

第２図には本発明の追記型または相変化型光ヘッド装置
の実施例の構成を示す。第一のプリズム４および第二の
プリズム５には第１図と同じものが用いられている。第
一のプリズム４および第二のプリズム５で断面形状が略
円形に変換された光ビームは偏光ビームスプリッタ８お
よび１／４波長板９を透過したのち、対物レンズ１０で
収束光に変換されて追記型または相変化型の光記録媒体
１２上に照射される。

光記録媒体１２からの反射光は対物レンズ１０を逆向き
に透過して再び平行光に変換され、１／４波長板９を透
過したのち偏光ビームスプリッタ８で全て反射される。

偏光ビームスプリッタ８の反射光は収束レンズ１３で収
束光に変換されたのち、ハーフミラ−１４で透過光と反
射光に分離される。ハーフミラ−１４の反射光はナイフ
ェツジ１５を介して２分割光検出器１６で受光される。

２分割光検出器１６の二つの受光面からの出力の差をと
ることにより、公知のナイフェツジ法の原理を用いてフ
ォーカスエラー信号が検出される。ハーフミラ−１４の
透過光は直接２分割光検出器１７で受光される。２分割
光検出器１７の二つの受光面からの出力の差をとること
により、公知のプッシュプル法の原理を用いてトラック
エラー信号が検出される。また、２分割光検出器１７の
二つの受光面からの出力の和をとることにより、光記録
媒体１２に記録された情報が再生される。

以上に述べた実施例においては、第二のプリズム５の材
料としてＢＫ７が用いられているため、第１図のビーム
スプリッタ６や第２図の偏光ビームスプリッタ８の材料
がＢＫ７であれば、第二のプリズム５とこれらを一体化
することも可能である。もちろん、第二のプリズム５の
材料としてはＢＫ７以外のものを用いても構わない。

（発明の効果） 以上に述べたように、本発明によれば、光ビームの波長
変化に伴うプリズム出射時の角度ずれ量が小さく、その
結果として光記録媒体上での光スポットの位置ずれ量を
許容値以下に抑えることができると共に、第一のプリズ
ムに入射する光ビームと第二のプリズムから出射する光
ビームが略平行になるため設計が容易な光ヘッド装置を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光磁気用光ヘッド装置の実施例の構成
を示す図、第２図は本発明の追記型または相変化型光ヘ
ッド装置の実施例の構成を示す図、第３図は第５図の光
ヘッド装置のプリズムにおける、光ビームの波長変化に
伴うプリズム出射時の角度ずれの様子を示す図、第４図
は第６図の光ヘッド装置の第一のプリズムおよび第二の
プリズムにおける、光ビームの波長変化に伴うプリズム
出射時の角度ずれの様子を示す図、第５図はプリズムを
用いた従来の光磁気用光ヘッド装置の構成例を示す図、
第６図はプリズムを２個用いた従来の光磁気用光ヘッド
装置の構成例を示す図である。 図において、 １１．・半導体レーザ、２・・・コリメータレンズ、３
・・・プリズム、４・・・第一のプリズム、５・・・第
二のプリズム、６，７・・・ビームスプリッタ、８・・
・偏光ビームスプリッタ、９・・・１７４波長板、１０
・・・対物レンズ、１１・・・光磁気記録媒体、１２・
・・光記録媒体、１３・・・収束レンズ、１４・・・ハ
ーフミラ−１１５・・・ナイフェツジ、１６、１７・・
・２分割光検出器、１８・・・１７２波長板、１９・・
・偏光ビームスプリッタ、 ２０、２１・・・収束レンズ、２２．２３・・・光検出
器である。 第１図 １、半導体レーザ ２：コリメータレンズ ４、第一のプリズム（ＢａＳＦ４） １０、対物レンズ １１：光磁気記録媒体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体レーザと、該半導体レーザから発散光として出射
   した光ビームを平行光に変換するコリメータレンズと、
   該コリメータレンズで平行光に変換された光ビームが入
   射する第一の入射面と前記光ビームが出射する第一の出
   射面を有する第一のプリズムであって、前記第一の入射
   面は前記半導体レーザのｐ−ｎ接合面に垂直であり入射
   した光ビームが所定の角度だけ屈折されるように設けら
   れ、かつ前記第一の出射面は前記第一の入射面で屈折さ
   れた光ビームが略垂直に出射するように設けられた第一
   のプリズムと、該第一のプリズムから出射した光ビーム
   が入射する第二の入射面と前記光ビームが出射する第二
   の出射面を有する第二のプリズムであって、前記第二の
   入射面は前記半導体レーザのｐ−ｎ接合面に垂直であり
   入射した光ビームが前記第一の入射面とは逆向きに所定
   の角度だけ屈折されるように設けられ、かつ前記第二の
   出射面は前記第二の入射面で屈折された光ビームが略垂
   直に出射するように設けられた第二のプリズムと、該第
   二のプリズムから出射した光ビームを収束光に変換して
   光記録媒体上に照射する対物レンズと、前記光記録媒体
   から反射した光ビームを受光する光検出器を有する光ヘ
   ッド装置において、前記光ビームの前記第一の入射面に
   おける入射角、屈折角をそれぞれΦ＿１、Θ＿１、前記
   第二の入射面における入射角、屈折角をそれぞれΦ＿２
   、Θ＿２とし、前記光ビームの波長が中心波長の近傍で
   １ｎｍ増加したときの前記第一のプリズムおよび前記第
   二のプリズムの屈折率の増加量をそれぞれΔｎ＿１、Δ
   ｎ＿２とするとき、 Φ＿１−Θ＿１＝Φ＿２−Θ＿２ および ｜Δｎ＿２ｔａｎΘ＿２−Δｎ＿１ｔａｎΘ＿１（ｃｏ
   ｓΦ＿２／ｃｏｓΘ＿２）｜＜１０＾−＾６を満足する
   ことを特徴とする光ヘッド装置。