JPH0670681B2 - 光ディスク装置 - Google Patents
光ディスク装置Info
- Publication number
- JPH0670681B2 JPH0670681B2 JP58070326A JP7032683A JPH0670681B2 JP H0670681 B2 JPH0670681 B2 JP H0670681B2 JP 58070326 A JP58070326 A JP 58070326A JP 7032683 A JP7032683 A JP 7032683A JP H0670681 B2 JPH0670681 B2 JP H0670681B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- incident
- parallel
- optical
- semiconductor laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording 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
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/04—Prisms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (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
的記録再生装置等の光ディスク装置に関する。
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
的記録再生装置等の光ディスク装置に関する。
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。
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。
一般に商出力で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。
ザは高出力の光パワーが出力できるものが要望される。
一般に商出力で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θ″,θ⊥とすると、 θ″=5°,θ⊥=12.5°,θ⊥/θ″=2.5……
(1) となる。なお第1図で縦軸は光強度、横軸は拡がり角で
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θ⊥/θ″は約2.5倍程度ある。
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θ″,θ⊥とすると、 θ″=5°,θ⊥=12.5°,θ⊥/θ″=2.5……
(1) となる。なお第1図で縦軸は光強度、横軸は拡がり角で
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θ⊥/θ″は約2.5倍程度ある。
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
込むための光ディスク装置の1例として特公昭56−41号
公報にプリズムを用いた方法が提案されている。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
光を、集光レンズ2で集め平行光に直した後、プリズム
3で半導体レーザ1の接合面に平行方向のみビームを拡
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る。
を、ディスク上で円い、等方的な微小スポット光に絞り
込むための光ディスク装置の1例として特公昭56−41号
公報にプリズムを用いた方法が提案されている。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
光を、集光レンズ2で集め平行光に直した後、プリズム
3で半導体レーザ1の接合面に平行方向のみビームを拡
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る。
しかしこの方法は半導体レーザ1の光軸X−X′と絞り
レンズ5の光軸Y−Y′とが平行、あるいは直交せず、
定められた角αで交わるため、後で詳しく説明するよう
に光学系を小さくすることができない。
レンズ5の光軸Y−Y′とが平行、あるいは直交せず、
定められた角αで交わるため、後で詳しく説明するよう
に光学系を小さくすることができない。
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。
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、具体的な光学系の1例を同じ第2図に示して
いる。
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、具体的な光学系の1例を同じ第2図に示して
いる。
第2図において、4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。7はλ/4板
で、ディスク6よりの反射光はλ/4板7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4で反射さ
れる。8は凸レンズ、9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10,1
1の光検出器にそれぞれ導かれる。光検出器10はその光
入射方向からみると10a,10b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10a,10b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11はその光入射面からみると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11a,11b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
出器の出力の総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。
偏光方向に応じて透過あるいは反射する。7はλ/4板
で、ディスク6よりの反射光はλ/4板7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4で反射さ
れる。8は凸レンズ、9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10,1
1の光検出器にそれぞれ導かれる。光検出器10はその光
入射方向からみると10a,10b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10a,10b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11はその光入射面からみると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11a,11b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
出器の出力の総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、小型化する時、半導体
レーザからの光出射光軸X−X′とディスクからフォー
カス誤差信号を検出する光検出器までの反射光路の光軸
Z−Z′が第2図に示すようにある角度β(=90°−
α)をもって開いており、かつ比較的両光軸が長くなる
ためこの開き角βが欠点となって光学系を小さくするこ
とが出来ない。
レーザからの光出射光軸X−X′とディスクからフォー
カス誤差信号を検出する光検出器までの反射光路の光軸
Z−Z′が第2図に示すようにある角度β(=90°−
α)をもって開いており、かつ比較的両光軸が長くなる
ためこの開き角βが欠点となって光学系を小さくするこ
とが出来ない。
発明の目的 本発明は、上記欠点に鑑みなされたもので、記録再生の
ための光学系を小さくでき、かつ、コンパクトな光ディ
スク装置を提供することを目的とする。
ための光学系を小さくでき、かつ、コンパクトな光ディ
スク装置を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明は上記目的を達するため、半導体レーザと、光検
出手段と、前記半導体レーザからの光を平行光にするレ
ンズと、前記平行光の短い方の光束幅を拡大する入射面
と、前記入射面で拡大された入射光を全反射させる反射
面と、前記反射面で反射された平行光が垂直入射する出
射面とを有し、前記入射面に入射する平行光と前記出射
面より出射する平行光とが略直角になるように前記各面
を構成した拡大プリズムと、前記出射面より出射した平
行光を光ディスクに導くとともに、前記光ディスクから
の反射光を前記光検出手段に導く光学手段とを備え、前
記半導体レーザからの出射光の光軸と、前記光検出手段
への入射光の光軸とが略平行になるように構成したもの
である。
出手段と、前記半導体レーザからの光を平行光にするレ
ンズと、前記平行光の短い方の光束幅を拡大する入射面
と、前記入射面で拡大された入射光を全反射させる反射
面と、前記反射面で反射された平行光が垂直入射する出
射面とを有し、前記入射面に入射する平行光と前記出射
面より出射する平行光とが略直角になるように前記各面
を構成した拡大プリズムと、前記出射面より出射した平
行光を光ディスクに導くとともに、前記光ディスクから
の反射光を前記光検出手段に導く光学手段とを備え、前
記半導体レーザからの出射光の光軸と、前記光検出手段
への入射光の光軸とが略平行になるように構成したもの
である。
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1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ている。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12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。
明の1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ている。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12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12について詳しく述べる。
入射光P(平行光)は、拡大プリズム12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。
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=n1sinθ2………………(2) ただしn0(≒1):空気の屈折率 n1 :プリズムの屈折率 θ1 :入射角 θ2 :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。
I2/I1は(3)式で与えられる。
m=I2/I1=cosθ2/cosθ1…………(3) つぎに入射光Pと出射光との光軸X−X′とY−Y′を
略直交させるため拡大プリズム12の端面bにて全反射さ
せる。この時の入射角θ3は(4)式で与えられる。
略直交させるため拡大プリズム12の端面bにて全反射さ
せる。この時の入射角θ3は(4)式で与えられる。
θ3≒(90+θ1−θ2)/2…………(4) 端面bにて入射角θ3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、 θ4≒θ2+θ3……………………(5) θ5≒θ3………………………………………(6) 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
出射光の光軸Y−Y′は略直交する。
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、 θ4≒θ2+θ3……………………(5) θ5≒θ3………………………………………(6) 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。
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。
θ1=72°,θ2=39°,θ5≒61.5°, θ4≒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。
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θ″<θ⊥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θ1=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
θ1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。
向しており、かつ第1図に示すようにθ″<θ⊥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θ1=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
θ1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。
また全反射面bは、光入射角θ3≒61.5°と大きいため
全反射するが、経時変化でこの面に指紋や油がついた場
合、全反射の条件が変わる恐れがある。したがってこの
面は前記全反射面に入射する光の入射角θ3と波長λに
対して反射損失の少ない膜をつける。
全反射するが、経時変化でこの面に指紋や油がついた場
合、全反射の条件が変わる恐れがある。したがってこの
面は前記全反射面に入射する光の入射角θ3と波長λに
対して反射損失の少ない膜をつける。
このように拡大プリズムの光入射面には光の反射損失の
少ない膜、全反射面には光の透過損失の少ない膜をつ
け、かつ前記光入射面に対しP偏向で前記平行光を入射
させることにより、光エネルギーの損失を防ぎ効率よく
光をディスクまで伝達することが可能となる。
少ない膜、全反射面には光の透過損失の少ない膜をつ
け、かつ前記光入射面に対しP偏向で前記平行光を入射
させることにより、光エネルギーの損失を防ぎ効率よく
光をディスクまで伝達することが可能となる。
さて12の拡大プリズムで半導体レーザの接合面に平行方
向のみビーム径を拡げ、レーザ光をほぼ円形にした後光
ビームを全反射させる。そして偏光ビームスプリッタ
4、λ/4板7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。
向のみビーム径を拡げ、レーザ光をほぼ円形にした後光
ビームを全反射させる。そして偏光ビームスプリッタ
4、λ/4板7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4
により反射され、第2図に示したと同じ公知のフォーカ
ス,トラッキング制御をかけるための反射光学系へと導
かれる。
により反射され、第2図に示したと同じ公知のフォーカ
ス,トラッキング制御をかけるための反射光学系へと導
かれる。
反射光学系において凸レンズ8より光検出器10までの距
離は、フォーカス制御の検出感度を上げるために出来る
だけ長い方が望ましい。
離は、フォーカス制御の検出感度を上げるために出来る
だけ長い方が望ましい。
第3図の実施例の構成によれば、比較的短かくすること
が困難な半導体レーザからの光出射光軸(あるいは集光
レンズにて平行になった平行光の光軸)とフォーカス制
御信号等を検出する反射光路の光軸をほぼ平行にするこ
とができる。また拡大プリズムの端面aへの平行光Pの
入射角度であるが、これも基準面Y−Y′に対して、偏
光ビームスプリッタ端面fを押しあて、かつ平行光Pが
Y−Y′面に垂直になるように調整すれば自と入射角度
が決まることとなる。
が困難な半導体レーザからの光出射光軸(あるいは集光
レンズにて平行になった平行光の光軸)とフォーカス制
御信号等を検出する反射光路の光軸をほぼ平行にするこ
とができる。また拡大プリズムの端面aへの平行光Pの
入射角度であるが、これも基準面Y−Y′に対して、偏
光ビームスプリッタ端面fを押しあて、かつ平行光Pが
Y−Y′面に垂直になるように調整すれば自と入射角度
が決まることとなる。
なお第3図の構成では、拡大プリズムと凸レンズと偏光
ビームスプリッタとλ/4板はお互いに接しており一体構
造となっている例を示したが、分離して配置することも
可能である。
ビームスプリッタとλ/4板はお互いに接しており一体構
造となっている例を示したが、分離して配置することも
可能である。
発明の効果 以上説明したように、本発明は、拡大プリズムを設け、
光源、例えば半導体レーザの接合面に平行方向のビーム
径を拡大し、ほぼ円形の平行光に直しかつ全反射させる
ことにより、半導体レーザの光軸X−X′と拡大プリズ
ムにて拡大された平行光の光軸Y−Y′とが略直交する
ようにできるため、光学系を組み立てる際、レーザ光軸
の設定が容易になり組立て性が良くなる。
光源、例えば半導体レーザの接合面に平行方向のビーム
径を拡大し、ほぼ円形の平行光に直しかつ全反射させる
ことにより、半導体レーザの光軸X−X′と拡大プリズ
ムにて拡大された平行光の光軸Y−Y′とが略直交する
ようにできるため、光学系を組み立てる際、レーザ光軸
の設定が容易になり組立て性が良くなる。
また比較的短かくすることが困難な制御信号を得るため
の反射光の光軸と半導体レーザの光軸を略平行にできる
ため、光学系を小さく、コンパクトにすることが可能と
なる。さらに、光源と光検出手段とを同一平面上に取り
付けることができるので、温度変動があっても、光源と
光検出手段とは、拡大プリズムを含む光源系に対して等
しい動きとなり、光源と光検出手段との関係は常に一定
に保たれ、温度変動に対して安定な制御を行うことがで
きる。
の反射光の光軸と半導体レーザの光軸を略平行にできる
ため、光学系を小さく、コンパクトにすることが可能と
なる。さらに、光源と光検出手段とを同一平面上に取り
付けることができるので、温度変動があっても、光源と
光検出手段とは、拡大プリズムを含む光源系に対して等
しい動きとなり、光源と光検出手段との関係は常に一定
に保たれ、温度変動に対して安定な制御を行うことがで
きる。
同時に拡大プリズムの光入射面に対しては反射損失の少
ない膜、全反射面に対しては指紋等の影響を除くため透
過損失の少ない膜をつけ、かつ光入射面に対してはP偏
向で光が入射するので光エネルギーの損失が少なく有効
に光エネルギを利用することが可能となる。
ない膜、全反射面に対しては指紋等の影響を除くため透
過損失の少ない膜をつけ、かつ光入射面に対してはP偏
向で光が入射するので光エネルギーの損失が少なく有効
に光エネルギを利用することが可能となる。
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図は従来のプリズムを用いた光ディスク装置の構成
を示す図、第3図は本発明の一実施例における拡大プリ
ズムを用いた光ディスク装置の構成を示す図である。 12……拡大プリズム、I1……平行光の光束幅、 a……入射面、b……反射面。
第2図は従来のプリズムを用いた光ディスク装置の構成
を示す図、第3図は本発明の一実施例における拡大プリ
ズムを用いた光ディスク装置の構成を示す図である。 12……拡大プリズム、I1……平行光の光束幅、 a……入射面、b……反射面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (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 特開 昭50−2950(JP,A) 実開 昭56−96401(JP,U)
Claims (1)
- 【請求項1】半導体レーザと、光検出手段と、 前記半導体レーザからの光を平行光にするレンズと、 前記平行光の短い方の光束幅を拡大する入射面と、前記
入射面で拡大された入射光を全反射させる反射面と、前
記反射面で反射された平行光が垂直入射する出射面とを
有し、前記入射面に入射する平行光と前記出射面より出
射する平行光とが略直角になるように前記各面を構成し
た拡大プリズムと、 前記出射面より出射した平行光を光ディスクに導くとと
もに、前記光ディスクからの反射光を前記光検出手段に
導く光学手段とを備え、 前記半導体レーザからの出射光の光軸と、前記光検出手
段への入射光の光軸とが略平行になるように構成したこ
とを特徴とする光ディスク装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070326A JPH0670681B2 (ja) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | 光ディスク装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070326A JPH0670681B2 (ja) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | 光ディスク装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59195202A JPS59195202A (ja) | 1984-11-06 |
| JPH0670681B2 true JPH0670681B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=13428204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58070326A Expired - Lifetime JPH0670681B2 (ja) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | 光ディスク装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0670681B2 (ja) |
-
1983
- 1983-04-20 JP JP58070326A patent/JPH0670681B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59195202A (ja) | 1984-11-06 |
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