JPH06295465A

JPH06295465A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH06295465A
Application number: JP5284928A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kuwayama; 哲郎桑山; Kiyonobu Endo; 清伸遠藤; Kazuya Matsumoto; 和也松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1994-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】光学系の複雑化を避け、かつ高Ｓ／Ｎで信号
検出が可能となる光ピックアップを提供する。【構成】偏光光束を発する光源２０と、対物レンズ２
３と、光源２０から記録媒体２４に至る光路中に配され
た第１及び第２のプリズム２２ａ，２２ｂからなるビー
ムスプリッター２２’と、記録媒体２４からの反射光束
を検出する検出手段２８とを有し、光源２０からの光束
を第１のプリズム２２ａを介して反射させ記録媒体２４
に導くとともに、該記録媒体からの反射光束を第１及び
第２のプリズム２２ａ，２２ｂを透過させることによっ
て記録媒体２４に照射される光束から前記反射光束を分
離し、第２のプリズム２２ｂは前記反射光束を互いに偏
光方向が直交する第１及び第２の光束に分割する一軸性
結晶からなり、検出手段２８は前記第１及び第２の光束
を各々検出する第１及び第２の検出器を有し、該第１及
び第２の検出器の検出出力を差分して情報信号を得る手
段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報担体の情報記録面
に光を照射し、情報の検出又は記録を行なう光ピックア
ップ装置に関し、特に小型・低コストで高Ｓ／Ｎ信号再
生が行なえる光ピックアップ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年書
き換え可能な光ディスク記録媒体およびその媒体を利用
した光ディスク記録再生装置の研究、開発が盛んに行な
われている。このような光ディスク記録媒体の一つに光
磁気記録媒体がある。光磁気記録媒体（以下単に記録媒
体と称す）からの信号再生は、カー効果又はファラデー
効果と呼ばれる磁気−光学効果を利用して行なわれる。
すなわち記録媒体からの反射光又は透過光の偏光面は記
録媒体入射時の偏光面から僅かであるが回転しており、
その回転成分を偏光板等で強度変調に変換して信号検出
を行なう。

【０００３】この偏光面の回転角は大略１°前後なの
で、検出される信号成分は微小となり、信号検出の光ピ
ックアップ装置には幾つかの工夫がなされている。

【０００４】図９は従来より用いられている光ピックア
ップ装置の概略図を示したものである。同図において半
導体レーザ（以下単にＬＤと称す）１から発せられた光
束はコリメータレンズ２で平行光束に変換される。平行
光束はその後ビームスプリッター３を通過し、対物レン
ズ４により記録媒体５上に大略φ１μｍのスポットに集
光される。記録媒体５から反射された光束はカー効果及
びファラデー効果で偏光面変調を受け再び対物レンズ４
を通過し、ビームスプリッター３により入射光束と分離
される。分離された光束は、第２のビームスプリッター
６により一部反射され、レンズ系７を通り光センサ８に
入射する。レンズ系７は公知の方式、例えば非点収差
系、ナイフエッジ系、フーコプリズム系で構成されてお
り、記録媒体５と対物レンズ４との間隔の情報、即ちＡ
Ｆ誤差信号が得られる。またこれも公知のプッシュプル
法等で情報トラックとのズレ、即ちＡＴ誤差信号も得ら
れる。これらの誤差信号を図示していない対物レンズの
駆動系（一般にはアクチュエータという）にフィードバ
ックして、正確な焦点位置で、正確にトラッキングを行
い、信号の検出又は記録を行なう。

【０００５】第２のビームスプリッター６を通過する残
りの光束は、１／２波長板９を通り偏光ビームスプリッ
ター１０にて２方向に分割される。１／２波長板９の光
学的結晶軸を入射光束の偏光軸に対し２２．５°傾けて
配置すると、偏光ビームスプリッター１０により２分割
される光量は等しく、かつ偏光板をそれぞれの光束に４
５°，−４５°の透過軸を持たせて配置したものと等価
になる。２分割された光束はそれぞれセンサー集束レン
ズ１１，１２によって信号検出用センサー１３，１４に
集束され、該信号検出用センサー１３，１４からの電気
信号を差分する（差動検出）ことにより、記録媒体５上
の情報信号の検出が行なえる。

【０００６】この差動検出法の利点を以下に説明する。

【０００７】図１０は、１／２波長板９から偏光ビーム
スプリッター１０に至り、ここで分割されセンサー１
３，１４に到達する信号振幅成分を模式的に示したもの
である。同図において縦軸を入射光束の偏光方向とする
と記録媒体５より反射された光束は光磁気パターンの磁
区の磁化の向き（上向きあるいは下向き）により、その
偏光面がθ_K あるいは−θ_K 回転する。１／２波長板９
と偏光ビームスプリッター１０の組み合せは透過軸を４
５°傾けて偏光板を配置した系と等価であるから、仮想
の透過軸ｘ，ｘ′（それぞれ±４５°傾けた破線の軸）
への投影成分の差Ｓ₁ とＳ₁ ′が信号振幅成分となる。

【０００８】回転角度θ_K と−θ_K は光磁気パターンに
よって時間的に変化するため、信号検出用センサー１
３，１４で受光された信号の信号強度変化は図１１
（ａ），（ｂ）に示すように分割された光束でそれぞれ
位相が１８０°ずれている。

【０００９】光磁気信号は以上の如く位相が反転する
が、通常ノイズ成分（記録媒体５からのノイズ、ＬＤ１
からの光のゆらぎノイズ等）はこれらの信号に乗りこの
ノイズ成分は同相となっている。

【００１０】従って、センサー１３，１４から得られる
信号の差動をとると信号成分は強め合い、ノイズ成分は
減少することになり、光学系の配置が正確に行なわれて
いればＳ₁ ²とＳ₁ ′² は等しく、又ノイズ振幅も等しい
ので信号は２倍となりノイズは０となる（図１１（ｃ）
図示）。

【００１１】このように図９に示したような差動検出法
はＳ／Ｎの良い信号が検出できる利点がある。

【００１２】しかしながら、上記のような光ピックアッ
プ装置においては、部品数が多く、また、各光学部品間
の位置調整が必要なことから、製品のコストアップや、
信頼性低下の原因となっていた。

【００１３】これらの欠点を部分的に補う発明として、
図９図示の偏光ビームスプリッター１０のかわりに、ウ
ォラストンプリズムを用いる構成の光ピックアップ装置
が提案されている。

【００１４】図１２は、そのような光ピックアップ装置
の概略図を示したものである。同図においてビームスプ
リッター６を透過した光束は、１／２波長板９を通った
後水晶、方解石等で作られたウォラストンプリズム１５
に入射する。このプリズム１５は、結晶軸の向きが相互
に直交した一組のプリズムより構成されており、入射光
束を相互に直交した振動面内で振動する一組の直線偏光
に分離し、夫々を光軸に対して微小な角度だけ偏向して
射出する働きを有している。

【００１５】このため、センサー集光レンズ１１の焦点
位置には、二つの光スポットが生じ、夫々光検出器１
６，１７で検出され、差動検出が行なわれることとな
る。

【００１６】図１２の光ピックアップ装置は、図９図示
の２つの偏光ビームスプリッターを使用する光ピックア
ップ装置と比較し、偏光ビームスプリッター１０が不要
となることや、単一の基板上に作製された一組の光検出
器１６，１７を使用することから、電気的特性をそろえ
ることが可能で、差動検出が有効に行なえること、セン
サーレンズが１つだけとなるので、調整が容易となるこ
と等、多くの利点がある。

【００１７】しかしながら、本公知例においても、ビー
ムスプリッター６、センサー集光レンズ７、フォーカス
エラー、トラッキングエラー検出用光検出器８が必要と
なり、構成が複雑である欠点を有している。

【００１８】本発明の目的は、上記の従来例の欠点であ
った光学系の複雑化を避け、かつ高Ｓ／Ｎで信号検出が
可能となる光ピックアップを提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、所定の方向に偏光した
光束を発する光源と、該光源から発せられた光束を記録
媒体上に集光する対物レンズと、前記光源から前記記録
媒体に至る光路中に配された第１及び第２のプリズムか
らなるビームスプリッターと、情報に応じて偏光状態に
変調を受けた前記記録媒体からの反射光束を検出する検
出手段とを有し、前記光源からの光束を前記第１のプリ
ズムを介して反射させ前記記録媒体に導くとともに、該
記録媒体からの反射光束を前記第１及び第２のプリズム
を透過させることによって前記記録媒体に照射される光
束から前記反射光束を分離する光ピックアップ装置にお
いて、前記第２のプリズムは前記反射光束を互いに偏光
方向が直交する第１及び第２の光束に分割する一軸性結
晶からなり、前記検出手段は前記第１及び第２の光束を
各々検出する第１及び第２の検出器を有し、前記第１及
び第２の検出器の検出出力を差分して情報信号を得る手
段を有することを特徴とする光ピックアップ装置、が提
供される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の光ピックアップ装置について
詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明の光ピックアップ装置の参考
例を示す概略構成図である。同図においてＬＤ２０より
発せられた光束はコリメーターレンズ２１にて平行光束
となり、ビーム・スプリッター２２を透過し、対物レン
ズ２３により記録媒体２４上に微小スポットで集光す
る。記録媒体２４からの反射光束は再び対物レンズ２３
を通り、ビーム・スプリッター２２で反射されて１／２
波長板２５を通過し、その偏光面方向を４５°回転し、
ウォラストンプリズム２６に入射する。この結果、光束
は、紙面内で振動する直線偏光と、紙面に垂直な面内で
振動する直線偏光とに分けられ、センサーレンズ２７に
より集光される。

【００２２】図１（ｂ）および図１（ｃ）は、光検出器
２８の受光部２９の分割の例を示した図である。対物レ
ンズ２３と記録媒体２４との関係が合焦の位置にあると
き、光束は図１（ｂ），（ｃ）の斜線部で示す領域に広
がっている。いま、各受光面Ａ〜Ｆからの信号出力をそ
れぞれＩ_A ，Ｉ_B ，Ｉ_C ，Ｉ_D ，Ｉ_E ，Ｉ_F とすると、
フォーカスエラー信号Ｉ_AF1 は、Ｉ_AF1 ＝（Ｉ_A ＋Ｉ_B ＋Ｉ_E ＋Ｉ_F ）−（Ｉ_C ＋Ｉ_D ）で与えられる。

【００２３】いま、図１（ｂ）において記録媒体２４が
対物レンズ２３に対して遠ざかった場合には、図１
（ｂ）の破線に示すように光スポットが小さくなり、こ
の結果出力Ｉ_C ，Ｉ_D が大きくなってフォーカスエラー
信号Ｉ_AF1 は負の値をとる。また、記録媒体２４が近づ
いたときには、受光部２９上の光スポットの大きさは大
きくなり、この結果フォーカスエラー信号Ｉ_AF1 は正の
値をとる。

【００２４】図１（ｃ）に示す同心円形の受光部２９を
用いた場合にも、外側の受光面と内側の受光面の出力の
差をとることにより、同様にフォーカスエラー信号検出
が可能となる。

【００２５】一方、トラッキングエラー信号検出は、本
参考例においても、従来公知であるプッシュプル法で得
ることができる。すなわち、Ｉ_AT1 ＝（Ｉ_A ＋Ｉ_C ＋Ｉ_E ）−（Ｉ_B ＋Ｉ_D ＋Ｉ_F ）を計算することにより、トラッキングエラー信号検出が
可能となる。

【００２６】次に本参考例の光ピックアップ装置によっ
て光磁気による情報信号が差動検出できる理由を示す。

【００２７】図１において、記録媒体２４からの反射光
は磁気−光学効果によって、記録媒体２４の磁気パター
ン（磁化の方向が上向きあるいは下向き）によってその
偏光面がθ_K あるいは−θ_K に回転した状態で１／２波
長板２５に入射する。該１／２波長板２５はその結晶軸
をウォラストンプリズム２６の結晶軸に対し２２．５°
の角度を持たせて配置する。ウォラストンプリズム２６
は前記したように入射光束を相互に直交した振動面を有
する２つの直線偏光に分割するため、これらの光束を受
光部２９で分離検出すると、図２に示すようにそれぞれ
位相が反転した信号として検出できる。

【００２８】図２においてＸ軸はウォラストンプリズム
２６の第１のプリズムの結晶軸、Ｙ軸はこれに直交した
成分を示す軸である。磁気−光学効果で入射光の偏光面
からθ_K あるいは−θ_K の回転を受けた光束は（図２に
おいて破線が偏光面を示す）１／２波長板２５によって
４５°の偏光面回転を受ける。この後ウォラストンプリ
ズム２６によって２分割されるため、その変動振幅（Ｓ
₁ とＳ₁ ′）は等しく、位相は反転した２光束となる。
従ってこれらの２光束をそれぞれ受光部２９で検出すれ
ば記録媒体２４の光磁気信号が得られる。すなわち、図
１（ｂ）の光検出器２８では光磁気情報信号Ｉ_S は、Ｉ_S ＝（Ｉ_A ＋Ｉ_B ＋Ｉ_C ＋Ｉ_D ＋Ｉ_E ＋Ｉ_F ）−（Ｉ
_G ＋Ｉ_H ＋Ｉ_I ＋Ｉ_J ＋Ｉ_K ＋Ｉ_L ）となり、図１（ｃ）の光検出器２８ではＩ_S ＝（Ｉ_A ＋Ｉ_B ＋Ｉ_C ＋Ｉ_D ）−（Ｉ_E ＋Ｉ_F ＋Ｉ
_G ＋Ｉ_H ）で得ることができる。

【００２９】以上、本参考例を実施することにより従来
の光ヘッドでは３個も必要であったビームスプリッター
素子は１個しか必要ではなくなり、装置の小型軽量化
と、高信頼性化とが可能となった。また、光検出器２８
は、同一基板上に差動検出を行なう一組の受光部２９が
作製されていることから、使用温度変化等の外部変動に
強い差動検出を行なうことが可能となった。

【００３０】更に光検出器と同一基板上に一組の増幅回
路を形成すると、この回路間の周波数特性、温度特性も
良好に一致させることが出来、信号品質をより向上させ
ることが可能となる。また、前述のような差動検出を行
なう差動アンプを光検出器内に内蔵させることによっ
て、ノイズに強い検出が出来る。

【００３１】なお、以上の説明では、光学系の配置およ
び微調整を容易にするため、１／２波長板２５を配置し
た例について説明したが、プリズムの結晶軸方向を４５
°に配置し、光検出器２８をこれに対応した位置に配置
しても、同一の効果は得られる。

【００３２】次に、他の参考例を図３に示す。同図にお
いてビームスプリッター２２および１／２波長板２５を
通過した光束（図３ではビームスプリッター２２以前の
光学エレメントは省略している）は、集束レンズ２７を
通って集束光束となり、その後、該集束光束は結晶軸の
向きが直交した２つのプリズム３０ａ，３０ｂ（ウォラ
ストンプリズムを構成する）に加えてプリズム３０ｂと
同じ結晶軸の向きをもつ偏光板３０ｃを設けたことを特
徴とする偏光分離素子３０に入射する。この偏光分離素
子３０を透過した光束は、常光線と異常光線とで異る方
向に射出し、また、常光線と異常光線に対する屈折率Ｎ
ｏとＮｅの差により、等価的光学厚さが変わるため、常
光線と異常光線とでは集光位置が異ってくる。このため
光検出器２８の受光部２９は一方の偏光方向の光束に対
しては収束前の位置に、また、他方の光束に対しては収
束後の発散光束中に置かれることとなる。

【００３３】また図４（ａ）は、図３の参考例において
得られるフォーカスエラー信号を示したものである。図
４（ｂ）、図４（ｃ）はそれぞれ単独の同心円形光検出
器により得られたフォーカスエラー信号であるが、これ
らはいずれも本来のＳ字曲線に対し、好ましくないサイ
ドピークを有している。これに対し、図３の参考例では
収束光状態と発散光状態の光検出器とを組み合せて用い
ているため、図４（ａ）のように不要なピークは消去さ
れ、良好なＳ字のフォーカスエラー信号を得ることがで
きる。なお、図３において、ウォラストンプリズム（３
０ａ，３０ｂのことをいう）を前後に動かすことによ
り、光検出器２８上での二つの光スポットの間隔を微調
整することができる。

【００３４】次に、他の参考例を図５に示す。本参考例
ではビームスプリッター（図５中には不図示）からの光
束は、結晶により作られたプリズム３１により常光線と
異常光線とに分離された後、集束レンズ２７により光検
出器２８上に集光される。なお、このとき光検出器２８
は光束に対して適当な角度だけ傾けて配置することも可
能である。

【００３５】プリズムだけではなく、集光レンズ２７も
結晶で作製することができる。図６にそのような参考例
を示す。同図において３２で示される光学素子は、一面
はプリズム、他面はレンズになっており、この結果、光
検出器２８上には入射光の偏光状態に応じて分離された
収束および発散の光束が得られる。

【００３６】さらに、図７はプリズム３１に加え、集束
レンズ２７をテレタイプの望遠レンズ３３とした参考例
である。このような構成により、差動検出に必要な光束
の分離はさらに良好に行なえることとなる。

【００３７】本発明は、第８図に示す様にビームスプリ
ッター２２′を構成することを特徴としている。これに
つき、以下に説明する。図から分かる様に、ビームスプ
リッター２２′は、第１のプリズム２２ａと第２のプリ
ズム２２ｂとからなり、その境界面は反射機能を有す
る。

【００３８】図８において、レーザー２０からの光束
は、コリメーターレンズ２１により平行光束となり、ビ
ームスプリッター２２′の反射面で反射される。この入
射光束は完全な直線偏光であり、第１のプリズム２２ａ
を構成する光学媒質がガラス等の等方性のものでも、水
晶等の複屈折性のものでも、効果に差は生じない。光磁
気媒体２４より反射された光束は、再びビームスプリッ
ター２２′を透過するが、このとき第２のプリズム２２
ｂが適当な方向に結晶軸を有する一軸性結晶で作られて
いると、この光束は二つの直線偏光に分離されてセンサ
ーレンズ２７′によってセンサー２８に入射し、差動検
出が行なわれる。このときの結晶軸は、図中上下方向の
軸と４５°をなし、かつ、紙面内に対して約４５°回転
した方向であれば良い。

【００３９】以上、入射光束の偏光状態の差により光束
を分離する手段として、ウォラストンプリズムや、単一
プリズムを用いた例を示したが、この分離手段はこれに
限られるものではなく、ロッションプリズム、セナルモ
ンプリズム等種々のものが使用可能である。また、偏光
状態の差に応じて収束、発散の光束を作り出す手段とし
て、結晶の平行平板や凸レンズを用いた例を示したが、
これも凸，凹のテレタイプレンズの組合せ等、種々の手
段が使用可能なことは明らかである。

【００４０】尚、図８の実施例に示した一軸性結晶及び
レンズ２１を、図５乃至図７に示した光学部材で置換す
ることが可能であることはいうまでもない。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の構成に
よれば、小型、低コストでなおかつＳ／Ｎが良い差動検
出型の光ピックアップ装置を提供できる。

【００４２】この光ピックアップ装置によれば、上記の
利点のほか、部品点数が少なくできることや、各部品を
一体化できるため軸合せが簡単で使用中の軸ズレにも強
いこと、また光センサー内に差動アンプ回路を内蔵でき
るためノイズにも強いこと等のメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ピックアップ装置の参考例を示す概
略図及び光検出器の拡大図である。

【図２】光束の信号振幅成分を示した模式図である。

【図３】本発明の他の参考例を示す概略図である。

【図４】フォーカスエラー信号を示す図である。

【図５】本発明の他の参考例を示す概略図である。

【図６】本発明の他の参考例を示す概略図である。

【図７】本発明の他の参考例を示す概略図である。

【図８】本発明の実施例を示す概略図である。

【図９】従来の光ピックアップ装置の概略図である。

【図１０】差動検出法の説明をするための図である。

【図１１】差動検出法の説明をするための図である。

【図１２】ウォラストンプリズムを用いた光ピックアッ
プ装置を示す概略図である。

【符号の説明】

２０レーザー２１コリメーターレンズ２２’ ビームスプリッター２２ａ第１のプリズム２２ｂ第２のプリズム２３対物レンズ２４記録媒体面２７’ センサーレンズ２８光検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の方向に偏光した光束を発する光源
と、該光源から発せられた光束を記録媒体上に集光する
対物レンズと、前記光源から前記記録媒体に至る光路中
に配された第１及び第２のプリズムからなるビームスプ
リッターと、情報に応じて偏光状態に変調を受けた前記
記録媒体からの反射光束を検出する検出手段とを有し、
前記光源からの光束を前記第１のプリズムを介して反射
させ前記記録媒体に導くとともに、該記録媒体からの反
射光束を前記第１及び第２のプリズムを透過させること
によって前記記録媒体に照射される光束から前記反射光
束を分離する光ピックアップ装置において、前記第２のプリズムは前記反射光束を互いに偏光方向が
直交する第１及び第２の光束に分割する一軸性結晶から
なり、前記検出手段は前記第１及び第２の光束を各々検
出する第１及び第２の検出器を有し、前記第１及び第２
の検出器の検出出力を差分して情報信号を得る手段を有
することを特徴とする光ピックアップ装置。