JPH05314563A - 光学ヘッド、及び、信号検出手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学異方性素子を用い光学部品を大幅に削減
した安価な光学ヘッドを実現する。 【構成】 光学異方性素子を貼り合わせた平行平面板と
その表面に設けられた無位相ビームスプリッター膜と、
４分割フォトダイオード、２分割フォトダイオード、２
個のフォトダイオードによりエラー信号検出、及び、光
磁気信号検出を行う。 【効果】 半導体レーザ、対物レンズ、光学異方性素
子、及び、フォトダイオード、のみで構成した超小型、
軽量、光学ヘッドを実現させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光メモリー装置の光学
ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学ヘッド構成を以下に示す。半
導体レーザから出射したレーザ光をコリメータレンズに
より平行化し、ビームスプリターにより反射し、対物レ
ンズにより記録媒体上に集光する。記録媒体で反射され
た戻り光は、前記ビームスプリッターを透過し、その
後、偏光ビームスプリッターで、フォーカスエラー信号
検出系と、トラッキングエラー信号検出系に分離され
る。フォーカスエラー信号は非点収差法によって得ら
れ、また、トラッキングエラー信号はプッシュプル信号
によって得られる。従って、フォーカスエラー信号は、
４分割フォトダイオードの対角和の差信号によって得ら
れ、トラッキングエラー信号は、２分割フォトダイオー
ドの差信号によって得られる。また、光磁気信号は、４
分割フォトダイオードの総和と２分割フォトダイオード
の総和との差信号によって得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、偏光ビームス
プリッターでビームを分けているので、光学ヘッドが大
きくなり、また、光学部品点数が多い為に光学ヘッドの
価格が高くなる、という問題があった。

【０００４】そこで、本発明はこの様な問題を解決する
もので、その目的とするところは、小型で、光学部品点
数の少ない安価な光学ヘッドを提供するところにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による光学ヘッド
は、 （１） 記録媒体に光を集光させ、光磁気信号を検出す
る光学ヘッドにおいて、記録媒体からの戻り光の集光光
束中に光学異方性をもつ平行平面板を備える事を特徴と
する。

【０００６】（２） 前記光学異方性を持つ平行平面板
の表面にレーザ光を分離するビームスプリッターの機能
を持ち、ｐ成分とｓ成分の位相差を約０度に抑えた光学
薄膜を備える事を特徴とする。

【０００７】（３） 請求項１記載の光学異方性を持つ
平行平面板の光学軸の方向を、記録媒体に入射するレー
ザ光の偏光方向に対し４５度の角度とする事を特徴とす
る。

【０００８】（４） 前記光学異方性を持つ平行平面板
を、光学軸を各々、記録媒体に入射するレーザ光の偏光
方向に対し土４５度の角度を持つような２枚の光学異方
性を持つ３角プリズムの貼り合わせによって構成する事
を特徴とする。

【０００９】本発明による信号検出手段は、 （５） 光学軸に対して常光線と異常光線に分離された
光が集光される位置の光電変換素子を少なくとも一方を
４分割とし、４分割光電変換素子のそれぞれの対角和の
差信号により合焦を検出するためのフォーカスエラー信
号を得る事を特徴とする。

【００１０】（６） 前記光電変換素子において、４分
割光電変換素子以外の光電変換素子を２分割光電変換素
子とし、２分割光電変換素子の差信号によりトラッキン
グエラー信号を得る事を特徴とする。

【００１１】（７） 光学軸に対して常光線と異常光線
に分離された光を受光するそれぞれの分割光電変換素子
において、２組の分割光電変換素子の総和間での差信号
により、光磁気信号を検出する事を特徴とする請求項５
記載の信号検出手段。

【００１２】（８） 光学軸に対して常光線と異常光線
に分離された光を受光する光電変換素子の両脇に、トラ
ッキングエラー信号を得る為のサブビームの記録媒体か
らの戻り光を受光する光電変換素子を備え、各々の差信
号によりトラッキングエラー信号を得る事を特徴とす
る。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）本発明における第１の実施例に基づく光学
ヘッドの概略図を図１に示す。図は、有限系の対物レン
ズを用いたものである。半導体レーザ１０１より出射し
たレーザ光は、ビームスプリッター１０４で一部反射さ
れ、有限系対物レンズ１０２により、情報の記録再生の
行われる記録媒体１０３上に集光される。記録媒体１０
３で反射された戻り光は、対物レンズ１０２に戻る。戻
り光は、対物レンズ１０２により集光されビームスプリ
ッター１０４で一部透過される。ビームスプリッター１
０４は、Ｓ波１００％透過、Ｐ波５０％透過するよう光
学薄膜の構成が成されている。ここで、光磁気信号成分
はＰ波のカー回転角分の回転を検出するものである。ま
た、Ｐ波の反射率は光学ヘッドの光利用効率を考慮して
決定されるもので、５０％にこだわる必要はなく、光学
ヘッドの種類によって様々な値をとることが可能であ
る。ここで、ビームスプリッター膜は、Ｐ成分とＳ成分
との位相差を１０度以下に抑えている誘電体多層膜で構
成されている。ビームスプリッター１０４で透過された
光は、光学異方性物質１０５により２つの光束１０６，
１０７、に分離されフォトダイオード１０８，１０９に
入射する。図２に光学異方性物質１０５の光の入射側か
ら見た概略図を示す。光学異方性物質１０５の光学軸２
０１は、Ｐ波２０２の方向に対し４５度となる角度に設
定されている。これにより、記録媒体からの戻り光の、
光学軸方向２０１の成分は、光束１０６となりフォトダ
イオード１０８に入射する。一方、記録媒体からの戻り
光の、光学軸方向２０１と垂直の成分は、光束１０７と
なりフォトダイオード１０９に入射する。従って、フォ
トダイオード１０８とフォトダイオード１０９の差信号
を検出する事により光磁気信号を得る事ができる。ま
た、光束１０８と１０７の間隔は、光学異方性物質１０
５の、常光線と異常光線に対する屈折率の差と、厚みに
依り、屈折率差が大きければ大きいほど間隔は広くな
り、厚みが厚くなるほど広くなる。

【００１４】（実施例２）本発明における第２の実施例
に基づくフォトダイオード形状を図３に示す。光学異方
性物質１０５によって分離した光束の１０６が入射する
フォトダイオードを４分割とし、３０１，３０２，３０
３，３０４に示し、それぞれ、フォトダイオードＳ１、
フォトダイオードＳ２、フォトダイオードＳ３、フォト
ダイオードＳ４とする。また、光束１０７が入射するフ
ォトダイオードを２分割とし、３０８，３０９，に示
し、それぞれ、フォトダイオードＳ５、フォトダイオー
ドＳ６、とする。集束光中に置かれた光学異方性物質
が、非点収差を発生させる平行平面板となる。従って、
記録媒体と対物レンズが合焦にある時、４分割フォトダ
イオード上のスポットは３０５に示す形状となり、記録
媒体と対物レンズが合焦より遠くにある時、４分割フォ
トダイオード上のスポットは３０６に示す縦長の長円形
の形状となり、記録媒体と対物レンズが合焦より近くに
ある時、４分割フォトダイオード上のスポットは３０７
に示す横長の長円形の形状となる。ここで、４分割フォ
トダイオードの対角和の差の演算を行う事によりフォー
カスエラー信号が得られる。フォトダイオードの演算を
次式に示す。

【００１５】（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４） また、４分割フォトダイオードの横に置かれた２分割フ
ォトダイオードには、光学異方性物質１０５によって分
離された光束１０７が集光する。記録媒体と対物レンズ
が合焦にある時、２分割フォトダイオード上のスポット
は３１０に示す形状となり、フォトダイオード３０８と
フォトダイオード３０９の差を取る事によりトラッキン
グエラー信号が得られる。演算式は Ｓ５−Ｓ６ となる。

【００１６】また、光磁気信号はフォトダイオード１０
８とフォトダイオード１０９の差によって得られるの
で、図３に示すフォトダイオードでは、４分割フォトダ
イオードの全和と、２分割フォトダイオードの全和との
差に相当する。従って、演算式は （Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）−（Ｓ５＋Ｓ６） となる。

【００１７】（実施例３）本発明における第３の実施例
に基づく光学異方性物質を図４に示す。（ａ）に断面図
を示し、（ｂ）に光線の入射側から見た形状を示す。こ
れは、複屈折材料でできた三角プリズムを貼り合わせる
事によって平行平面板を構成しているものである。４０
１は光学軸４０４をレーザの入射ビームの偏光方向に対
し４５度の角度を持つように設定され、４０２は光学軸
４０５をレーザの入射ビームの偏光方向に対し４０４と
は対称の４５度の角度を持つように設定されている。従
って、この複屈折材料の貼り合わせ面４０３によって、
偏光方向４０６の入射光は２方向に角度をもって分離さ
れる。

【００１８】本発明における第３の実施例に基づく光学
異方性物質を用いた光学ヘッドの概略図を図５に示す。
これは実施例１で示した光学ヘッド同様に有限系の対物
レンズを用いたものである。半導体レーザ１０１より出
射したレーザ光は、ビームスプリッター１０４で一部反
射され、有限系対物レンズ１０２により、情報の記録再
生の行われる記録媒体１０３上に集光される。記録媒体
１０３で反射された戻り光は、対物レンズ１０２に戻
る。戻り光は、対物レンズ１０２により集光されビーム
スプリッター１０４で一部透過される。ビームスプリッ
ター１０４は、Ｓ波１００％透過、Ｐ波５０％透過する
よう光学薄膜の構成が成されている。ビームスプリッタ
ー１０４で透過された光は、光学異方性物質５０１によ
り角度を持った２つの光束５０２，５０３、に分離され
フォトダイオード５０４，５０５に入射する。図４に示
した様に、記録媒体からの戻り光の、光学軸方向４０４
の成分は、光束５０２となりフォトダイオード５０４に
入射する。一方、記録媒体からの戻り光の、光学軸方向
４０５の成分は、光束５０３となりフォトダイオード５
０５に入射する。従って、フォトダイオード５０４とフ
ォトダイオード５０５の差信号を検出する事により光磁
気信号を得る事ができる。また、フォトダイオード５０
４と５０５の間隔は２００ミクロン以上とするのが望ま
しく、複屈折材料に水晶を用いると厚さ１．５ミリ有効
径３ミリとすれば、２００ミクロンの間隔が実現でき
る。フォーカスエラー信号検出、トラッキングエラー信
号検出、及び、光磁気信号検出は、実施例２の図３に示
したフォトダイオード形状と同じものを用い、演算も実
施例２と同式である。

【００１９】（実施例４）本発明における第４の実施例
に基づく光学ヘッドの概略図を図６に示す。図は、有限
系の対物レンズを用いたものである。半導体レーザ１０
１より出射したレーザ光は、回折素子６０３により、ト
ラッキングエラー信号を得るためのサブビームと、メイ
ンビームに分離された後、ビームスプリッター１０４で
一部反射され、有限系対物レンズ１０２により、情報の
記録再生の行われる記録媒体１０３上に集光される。記
録媒体１０３で反射された戻り光は、対物レンズ１０２
に戻る。戻り光は、対物レンズ１０２により集光されビ
ームスプリッター１０４で一部透過される。ビームスプ
リッター１０４は、Ｓ波１００％透過、Ｐ波５０％透過
するよう光学薄膜の構成が成されており、しかも、ｐ成
分とｓ成分との位相差は１０度以下に抑えられている。
ここで、光磁気信号はＰ波のカー回転角分の回転を検出
することによって得られる。ビームスプリッター１０４
で透過された光は、光学異方性物質５０１により２つの
光束５０２，５０３、に分離されフォトダイオード６０
１，６０２に入射する。第４の実施例に基づくフォトダ
イオードを図７に示す。ここで、４分割フォトダイオー
ド、７０１，７０２，７０３，７０４を、それぞれ、フ
ォトダイオードＳ１、フォトダイオードＳ２、フォトダ
イオードＳ３、フォトダイオードＳ４とし、また、２分
割フォトダイオード、７０６，７０７，を、それぞれ、
フォトダイオードＳ５、フォトダイオードＳ６、とし、
７０９をフォトダイオードＳ７、７１０をフォトダイオ
ードＳ８とする。回折素子６０３によって回折されなか
ったメインビームの記録媒体からの戻り光は、光学異方
性物質５０１により分離され、４分割フォトダイオード
７０１，７０２，７０３，７０４にスポット７０５とし
て、２分割フォトダイオード７０６，７０７にスポット
７０８として、それぞれ入射する。一方、回折素子６０
３によって回折されたサブビームはメインビームと同様
に、光学異方性物質５０１により、スポット７１２、７
１４と、７１１，７１３に分離され、スポット７１１と
７１２は同じフォトダイオード７０９に、スポット７１
３と７１４は同じフォトダイオード７１０に入射する。

【００２０】フォーカスエラー信号は実施例２に示した
ものと同様に４分割フォトダイオードの対角和の差信号
を検出する事によって得られる。演算式は （Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４） となる。

【００２１】トラッキングエラー信号は、トラック溝の
情報を回折素子６０３によって分離されたサブビームに
よって得られるため、フォトダイオード７０９と７１０
の差信号を検出する事によって得られる。演算式は Ｓ７−Ｓ８ となる。

【００２２】また、ウォブルの有るトラック溝の検出に
は、２分割フォトダイオード７０６と７０７の差を検出
する事によって行う。演算式は Ｓ５−Ｓ６ となる。トラック溝のウォブル検出には全和信号を用い
ても良く、その場合の演算式は Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６ か、または Ｓ５＋Ｓ６ によって得られる。

【００２３】光磁気信号検出は、サブビームを除いた演
算方法をとる必要がある。従って、光磁気信号は、４分
割フォトダイオードの全和と、２分割フォトダイオード
の全和との差によって得られる。演算式は （Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）−（Ｓ５＋Ｓ６） となる。

【００２４】尚、フォトダイオードＳ１、Ｓ２，Ｓ３，
Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８は同一のフォトダイオー
ドを構成する基板上に構成されており、同一のパッケー
ジ内に納められている。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、光
メモリー装置における光学ヘッドで、光学異方性物質で
構成された平行平面板を用いることにより、光学部品点
数を大幅に削減した、小型軽量で、しかも、安価な光磁
気信号検出用光学ヘッドを実現させた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に基づく光学ヘッドを
示す概略図。

【図２】 本発明における第１の実施例に基づく光学異
方性素子を示す概略図。

【図３】 本発明における第２の実施例に基づくフォト
ダイオード形状、及び、信号検出方法を示す概略図。

【図４】 本発明における第３の実施例に基づく光学異
方性素子を示す概略図。

【図５】 本発明における第３の実施例に基づく光学ヘ
ッドを示す概略図。

【図６】 本発明における第４の実施例に基づく光学ヘ
ッドを示す概略図。

【図７】 本発明における第４の実施例に基づくフォト
ダイオードを示す概略図。

【符号の説明】

１０１ 半導体レーザ １０２ 対物レンズ １０３ 記録媒体 １０４ ビームスプリッター １０５ 光学異方性素子 １０８，１０９ フォトダイオード

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に光を集光させ、光磁気信号を
   検出する光学ヘッドにおいて、記録媒体からの戻り光の
   集光光束中に光学異方性をもつ平行平面板を備える事を
   特徴とする光学ヘッド。
2. 【請求項２】 前記光学異方性を持つ平行平面板の表面
   にレーザ光を分離するビームスプリッターの機能を持
   ち、ｐ成分とｓ成分の位相差を約０度に抑えた光学薄膜
   を備える事を特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光学異方性を持つ平行平
   面板の光学軸の方向を、記録媒体に入射するレーザ光の
   偏光方向に対し４５度の角度とする事を特徴とする請求
   項１記載の光学ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１記載の光学異方性を持つ平行平
   面板を、光学軸を各々、記録媒体に入射するレーザ光の
   偏光方向に対し土４５度の角度を持つような２枚の光学
   異方性を持つ３角プリズムの貼り合わせによって構成す
   る事を特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
5. 【請求項５】 光学軸に対して常光線と異常光線に分離
   された光が集光される位置の光電変換素子を少なくとも
   一方を４分割とし、４分割光電変換素子のそれぞれの対
   角和の差信号により合焦を検出するためのフォーカスエ
   ラー信号を得る事を特徴とする信号検出手段。
6. 【請求項６】 請求項５記載の光電変換素子において、
   ４分割光電変換素子以外の光電変換素子を２分割光電変
   換素子とし、２分割光電変換素子の差信号によりトラッ
   キングエラー信号を得る事を特徴とする請求項５記載の
   信号検出手段。
7. 【請求項７】 光学軸に対して常光線と異常光線に分離
   された光を受光するそれぞれの分割光電変換素子におい
   て、２組の分割光電変換素子の総和間での差信号によ
   り、光磁気信号を検出する事を特徴とする請求項５記載
   の信号検出手段。
8. 【請求項８】 光学軸に対して常光線と異常光線に分離
   された光を受光する光電変換素子の両脇に、トラッキン
   グエラー信号を得る為のサブビームの記録媒体からの戻
   り光を受光する光電変換素子を備え、各々の差信号によ
   りトラッキングエラー信号を得る事を特徴とする請求項
   ５記載の信号検出手段。