JPH065581B2 - 光学ヘツド - Google Patents

光学ヘツド

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JPH065581B2
JPH065581B2 JP58070327A JP7032783A JPH065581B2 JP H065581 B2 JPH065581 B2 JP H065581B2 JP 58070327 A JP58070327 A JP 58070327A JP 7032783 A JP7032783 A JP 7032783A JP H065581 B2 JPH065581 B2 JP H065581B2
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light
reflected light
disk
reflected
lens
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JP58070327A
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俊次 大原
勲 佐藤
富夫 吉田
健二 小石
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0908Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only

Landscapes

  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオディスク等のようにディスク上に記録
された情報を光学的に読み取る光学的再生装置、あるい
はディスクに情報を光学的に記録再生しようとする光学
的記録再生装置に係り、特に記録再生およびサーボのた
めの光学系に関する。
従来例の構成とその問題点 近年ガスレーザに代って、半導体レーザを用いた光情報
処理装置の開発が盛んになってきた。光ディスク装置は
その1例である。光ディスク装置とは半導体レーザの光
を情報記録媒体であるディスク上でφ1μm以下の微小
スポット光に絞り、ディスクに記録されている信号を再
生したり、又はディスクに情報を高密度に記録再生する
ものである。
記録再生可能な光ディスク装置に用いられる半導体レー
ザは高出力の光パワーが出力できるものが要望される。
一般に高出力でCW(定常)発振可能な半導体レーザ
は、その発光領域の縦・横比が異なるため、ビームの拡
り角が非等方的である。
例えば第1図に高出力で、CW発振可能な半導体レーザ
の遠視野像における平行と垂直方向の出射光分布の1例
を示したが、光強度がピークの半分になる各々の方向の
半値角をθ11,θιとすると、 θ11=5゜,θι=12.5゜,θι/θ11=2.5…(1) となる。なお第1図で縦軸は光強度、横軸は拡り角であ
る。このように高出力半導体レーザのビーム拡り角の比
θι/θ11は約2.5倍程度である。
このような非等方的な拡り角を有する半導体レーザの光
を、ディスク上で円い、等方的な微小スポット光に絞り
込めための光ディスク装置の1例が特開昭55−108
612号公報で提案されている。第2図にその概略を示
した。すなわち半導体レーザ1から出た光ビームを集光
レンズ2で集め平行光に直し、半導体レーザ1の接合面
に対して平行方向のみレンズ作用を持ち、かつアフォー
カルに配置された凹と凸のシリンドリカルレンズ3,4
により半導体レーザの接合面に平行方向のみの平行ビー
ムを拡げ、垂直方向とほぼ同等な幅のビーム径にして絞
りレンズ5でディスク6上に絞り込む構成であり、ディ
スク上で等方的な微小スポット光が得られる。しかし、
この方法は(1)光学系が大きくなる欠点を有している。
また、かかる装置においては少なくとも2つのサーボ技
術が必要である。1つはディスクの回転に伴い回転方向
と垂直な方向にディスクが面ブレをおこすが、前記面ブ
レに対し前記φ1μm以下に絞られた微小スポット光が
常にディスク上に照射できるように光学系を追従させる
サーボで、このサーボはフォーカスサーボと呼ばれてい
る。他方はディスクの回転に伴い前記トラックが偏心等
によりディスクの半径方向に移動するが、これに対し常
に前記微小スポット光が前記トラック上を照射するよう
に光学系を追従させるサーボで、このサーボはトラッキ
ングサーボと呼ばれている。
前記フォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行う
ためのサーボ信号(誤差信号)はディスクの反射光より
得ており、具体的な従来の光学系を同様に第2図に示し
た。
第2図において、7は偏光ビームスプリッタでレーザの
偏光方向に応じて透過あるいは反射する。8はλ/4板
で、ディスク6よりの反射光はλ/4板8を再び通り、
その偏光方向が変えられ偏光ビームスプリッタ7で反射
される。9は凸レンズ、10は分割ミラーで、この分割
ミラーにより光ビームは2分割され、かつ方向を変えら
れ11,12の光検出器にそれぞれ導かれる。光検出器
11はその光入射方向からみると11a,11bに示す
ように2分割されており、2分割された各光検出器11
a,11bの出力の差より前記フォーカスサーボのため
のフォーカス誤差信号を得ている。また光検出器12は
その光入射面からみると12a,12bに示すように2
分割されており、2分割された各光検出器12a,12
bの出力の差より前記トラッキングサーボのためのトラ
ッキング誤差信号を得、前記4ケの各光検出器の出力の
緩和よりディスク上に記録された情報を読み出す再生信
号を得ている。
第2図に示す従来の光学系では、前述した2つの欠点の
外、以下に示す欠点も有している。
(2)反射光を2分割するために、分割ミラーから成る光
学素子を必要とし、このミラーの経時変化、例えば表面
に付着するゴミあるいは温度変動,振動等による分割ミ
ラーの位置ずれ等が両サーボ信号を乱し、制御成能を悪
くする。
(4)偏光ビームスプリッタ,λ/4板,凸レンズ,ミラ
ー等の光学部品が全て空間的に離れてバラバラに配置さ
れているため、光学系全体として大きくなる上に、各光
学部品での光反射損失あるいは光透過損失が大きくな
り、レーザ光を有効に利用できない。
発明の目的 本発明は主に上記欠点に鑑みてなされた発明であり、記
録再生のための光学系をより小さくし、光損失および経
時変化の少ない光学プリズムを用いた新規な光学ヘッド
を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明では、ディスク上に微小スポットを照射するため
の光源である半導体レーザーからの出射光を集め平行光
に直す集光レンズと、前記平行光の光束幅の一方を拡大
する拡大手段と、前記拡大された平行光光路中に置か
れ、入射される光ビームを反射光または透過光に偏光方
向に応じて分離する偏光ビームスプリッタと、前記反射
光および透過光の光路中に置かれたλ/4板と、前記λ
/4板を透過した前記反射光を前記ディスク上に絞り込
む絞りレンズとを備える光学ヘッドにおいて、 前記絞りレンズ、前記λ/4板および前記偏光ビームス
プリッタを透過した前記ディスクからの反射光の一部を
略直角に反射させる全反射面と、前記ディスクからの反
射光の他の部分を透過させる透過面と、前記全反射面で
略直角に反射された反射光を絞るための半凸レンズとを
有した分割プリズムと、 前記半凸レンズにより絞られた反射光のほぼ結像位置に
置かれ2分割された第1の光検出器と、 前記分割プリズムの透過面を透過した光を受光する2分
割された第2の光検出器とを備えることにより、従来の
光学系より小さく、経時変化および光損失の少ない光学
系を実現している。
実施例の説明 以下図面に従い本発明を詳しく説明する。第3図は本発
明の一実施例を示した図である。第2図と同じ構成要素
については同一の番号を付した。第3図において、集光
レンズにてコリメートされた光束幅I1の平行ビームPは
拡大プリズム13のa面から入射し、光束幅I2の平行光
に拡大されb面で全反射し、c面から光束幅I2の平行ビ
ームQとなって出力される。この時、入射光Pの光軸X
−X′と出射光Qの光軸Y−Y′とは略直交している。
以下、この拡大プリズム13について詳しく述べる。
入射光P(平行光)は、拡大プリズム13の端面aに入
射し屈折してプリズムの中に入る。この時の条件は、ス
ネルの法則から(2)式で与えられる。n0sinθ1=n1sinθ
2…………(2) ただし、 n(≒1):空気の屈折率 n :プリズムの屈折率 θ :入射角 θ :屈折角 端面aにて平行光束幅I1はI2に拡大されるが、その比m
=I2/I1は(3)式で与えられる。
m=I2/I1=cosθ/cosθ………(3) つぎに入射光Pと出射光Qとの光軸X−X′とY−Y′
を略直交させるため、拡大プリズム13の端面bにて全
反射させる。この時の入射角θは(4)式で与えられ
る。
θ≒(90+θ−θ)/2………(4) 端面bにて入射角θで全反射させ、かつ端面cにてそ
の反射光が略垂直入射して出射するためのプリズムの各
頂角は、 θ≒θ+θ …………(5) θ≒θ …………(6) となる。
以上の条件を満足するプリズムを製作すれば、入射光束
I1がm倍の出射光束I2となり、入射光Pの光軸X−X′
と出射光Qの光軸Y−Y′は略直交する。
具体的に前記第(1)式の条件である半導体レーザの拡り
角比2.5からm=2.5,屈折率n0=1,n1=1.51とすると
各頂角は以下の様に求まる。
θ=72゜,θ=39゜,θ≒61.5゜,θ≒100.5゜ なお端面aに入る光ビームの偏光方向は、端面aに対し
てP偏向になっていることが望ましい。何故なら、一般
に半導体レーザは接合面に平行方向に偏向しており、か
つ第1図に示すようにθ11<θιとなっているため、
平行方向のビーム径を拡大する必要があるためである。
また光入射角もθ=72゜と大きく、P偏向の方がより
端面aを透過しやすくなる。なお、端面aに対しては使
用する特定のレーザ波長と特定の入射角度θの条件で
その時の反射損失が最も少なくなるような反射防止膜を
蒸着している。このように拡大プリズム13で半導体レ
ーザの接合面に平行方向のみビーク径を拡げ、半導体レ
ーザをほぼ円形の平行光にした後全反射させている。そ
して偏光ビームスプリッタ7で反射、λ/4板8を通過
後、絞りレンズ5にてディスク6上でほぼ円形の等方的
な微小スポット光が得られることとなる。
一方、ディスク6よりの反射光は偏光ビームスプリッタ
7を透過しディスク7上に記録された信号を再生し、か
つフォーカストラッキング制御をかけるための分割プリ
ズム14に導かれる。
以下、この分割プリズムについて詳しく説明する。
第4図に分割プリズム14の斜示図を示す。すなわち、
反射光路中にて前記ディスクよりの反射光の空間的に約
半分は全反射面dで全反射され、凸レンズをその光軸方
向と略平行にほぼ半分に割った半凸レンズ15に導かれ
る。凸レンズの光軸中心とレーザ中心はほぼ一致してい
る。
従って反射光の約半分は半凸レンズ15で絞られ、その
結像位置に置かれた光検出器に照射される。光検出器1
1は、その光入射面からみると、11a,11bに示す
2分割の構造をしており、前記11a,11bの各光検
出器の出力差よりフォーカス誤差信号が得られる。
一方、前記反射光の残り半分は透過面eを通過し、光検
出器12に導びかれる。光検出器12はその光入射面か
らみると12a,12bに示す2分割の構造をしてお
り、前記12,12の各光検出器の出力差よりトラ
ッキング誤差信号は得られる。いわゆる遠視野像の動き
からトラッキング誤差信号は得られる。
またディスクよりの再生信号は例えば前記11,12の
両光検出器の出力の緩和から得られる。
第3図の構成でフォーカス誤差信号を得る原理について
詳しく説明する。
第5図はフォーカス誤差信号を得る方法についてのみ説
明するために第3図を簡略化して示した図であり、第3
図と同様の構成要素については同一の付合を付した。第
5図においてaは絞りレンズ5とディスク6間が所望の
距離より近づきすぎた場合、bは丁度所望の距離、すな
わちディスク面上に入射光がフォーカスされた場合、c
は前記所望の距離より長くなった場合をそれぞれ示して
いる。
まず、第5図aに示したように絞りレンズ5とディスク
6とが前記所望の距離より近づきすぎると、半凸レンズ
11により絞られる反射光の結像位置A1は、光検出器1
1より遠くなる。従って、この場合、光検出器11b上
受光される光量より光検出器11aに受光される光量の
方が多くなる。逆に第5図cに示すように絞りレンズ5
とディスク6とが前記所望の距離よりも遠ざかると、光
検出器11aに受光される光量より光検出器11bに受
光される光量の方が多くなる(反射光の結像位置A3が凸
レンズ側に近づく)。
また第5図bに示すようにディスク6上に入射光がフォ
ーカスされた場合は、光検出器11上に半凸レンズによ
り結像された反射光A2が照射されるため、光検出器11
a,11bの受光量は等しくなる。
従って、前記両者の光検出器11a,11bの受光量が
等しくなるようにサーボをかければフォーカスサーボが
実現できる。
なお第3図に示すように拡大プリズムと分割プリズムは
λ/4板とともに偏光ビームスプリッタに接着し1体構
造となっている。
ただしλ/4板については細かく回転調整を行う必要が
あるためλ/4板のみ分離して構成することも可能であ
る。
発明の効果 以上のように、本発明の構成によれば、分割ミラーを用
いず分割プリズムにより反射光を2分しているため、分
割ミラーの特性の経時変化,位置ズレれも無い。
また光学系全体としても各プリズム,偏光ビームスプリ
ッタとが1体構造となっているため、光入射面,出射面
が少なく光学部品の各端面での反射損失が少なくなり有
効にレーザ光が利用でき、かつ光学系の大きさも従来に
比べ著しく小さくすることができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体レーザの遠視野像の光強度分布特性図、
第2図は従来の光ディスク装置の構成を示す図、第3図
aは本発明の一実施例における光学ヘッドの正面図、b
は同側面図、cは同平面図、第4図は同実施例における
分割プリズムの斜視図、第5図a,b,cはフォーカス
誤差信号を得る方法を説明するための図である。 1……半導体レーザ、2……集光レンズ、5……絞りレ
ンズ、6……ディスク、7……偏光ビームスプリッタ、
8……λ/4板、11……第1の光検出器、12……第
2の光検出器、13……拡大プリズム、14……分割プ
リズム、15……半凸レンズ、I1……短かい方の平行光
幅、a……拡大プリズムの光入射面、b……拡大プリズ
ムの全反射面、d……分割プリズムの全反射面、e……
分割プリズムの透過面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小石 健二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭58−14234(JP,U)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディスク上に微少スポットを照射するため
    の光源である半導体レーザーからの出射光を集め平行光
    に直す集光レンズと、前記平行光の光束幅の一方を拡大
    する拡大手段と、前記拡大された平行光光路中に置か
    れ、入射される光ビームを反射光または透過光に偏光方
    向に応じて分離する偏光ビームスプリッタと、前記反射
    光および透過光の光路中に置かれたλ/4板と、前記λ
    /4板を透過した前記反射光を前記ディスク上に絞り込
    む絞りレンズとを備える光学ヘッドにおいて、 前記絞りレンズ、前記λ/4板および前記偏光ビームス
    ピリッタを透過した前記ディスクからの反射光の一部を
    略直角に反射させる全反射面と、前記ディスクからの反
    射光の他の部分を透過させる透過面と、前記全反射面で
    略直角に反射された反射光を絞るための半凸レンズとを
    有した分割プリズムと、 前記半凸レンズにより絞られた反射光のほぼ結像位置に
    置かれ2分割された第1の光検出器と、 前記分割プリズムの透過面を透過した光を受光する2分
    割された第2の光検出器とを備えたことを特徴とする光
    学ヘッド。
  2. 【請求項2】拡大手段と偏光ビームスプリッタとλ/4
    板と分割プリズムとを一体構造にしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の光学ヘッド。
JP58070327A 1983-04-20 1983-04-20 光学ヘツド Expired - Lifetime JPH065581B2 (ja)

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JPS59195344A JPS59195344A (ja) 1984-11-06
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JPS6289018A (ja) * 1985-10-15 1987-04-23 Konishiroku Photo Ind Co Ltd ビ−ム整形光学系
JPH0280318U (ja) * 1988-12-02 1990-06-20
US5544144A (en) * 1990-11-14 1996-08-06 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Optical head structure having compactly arranged parts

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JPS59195344A (ja) 1984-11-06

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