JPH0694974A

JPH0694974A - 光ヘッド

Info

Publication number: JPH0694974A
Application number: JP24810992A
Authority: JP
Inventors: Shiyouhei Kobayashi; 章兵小林; Yasuhiro Miyazaki; 靖浩宮崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1992-09-17
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】フォーカスエラー信号の検出および、情報の
記録再生のために、ビームスプリッタが不要で光路を２
分割しない、コンパクトかつ安価な構成の光ヘッドを実
現する。【構成】第１のプリズム３と第２のプリズム４とを組
合せたビームスプリッタ５を通過したビームの、戻りビ
ームの光路に、１／２波長板10、臨界角プリズム11、第
２の凸レンズ12、第２の光検出器15および第３の光検出
器16を配置して光ヘッドを構成する。臨界角プリズム11
は、一軸結晶等の非等方性部材より成り、その内部に存
在する２つの独立したビームの内の、常光の屈折率を異
常光の屈折率よりも小さく設定し、臨界角プリズム11の
反射面11b の角度を、常光の場合に入射角がその常光の
臨界角よりも若干小さな角度となるように、例えば常光
の反射面11b における反射率が約８０％になるように設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学系中に設けた臨界
角プリズムにより情報記録媒体上の光スポットのフォー
カスエラーおよび光磁気信号を検出する、光ヘッドに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ヘッドの従来例としては、例えば、図
４に示すものがある。この従来例は、特開昭63-302452
号公報に開示され、特開平4-13229 号公報で詳細に解説
されたものであり、光源であるレ−ザダイオ−ド23から
放射されたビ−ムは、例えばＰ偏光の拡散光がコリメ−
タレンズ24により平行光束とされ、平行光束はプリズム
25に斜めに入射する。この光束はビ−ムスプリッタ26に
入射し、一部は反射され、残りは透過して全反射ミラ−
27に導かれ、直角方向（紙面手前方向）に光路を変えら
れる。そして、対物レンズ28により情報記録媒体（図示
せず）に集光照射される。なお、ビ−ムスプリッタ26で
の反射光は、レンズ29によりオ−トパワ−コントロ−ル
（ＡＰＣ）用光検出器30に入射する。

【０００３】情報記録媒体の記録層からの反射光は、前
記対物レンズ28により平行光束にされ、全反射ミラ−27
で反射された後、ビ−ムスプリッタ26に入射する。入射
光は反射され、プリズム31に入射し入射面で反射されて
レンズ32に入射する。プリズム31に入射した光束の一部
は90°光路を変えられ臨界角プリズム33に出射する。こ
の光束は、フォ−カシング用の４分割光検出器34に入射
する。一方、前記レンズ32に入射した光束は、レンズ35
により収束光にされて偏光ビ−ムスプリッタ（ＰＢＳ）
36に入射する。このＰＢＳ36は、入射光の偏光方向に対
して45°傾けるように形成してある。図５はＰＢＳ36を
示したもので、ガラス等の光学媒質38、39の一方を横断
面が直角三角形の三角柱とし、他方を横断面を平行四角
形の四角柱とし、互いに接する面に誘電体膜40を設けて
一体としたものである。ＰＢＳ36への入射光のうちＰ偏
光は、誘電体膜40を全て透過し入射光と同じ方向に進む
が、Ｓ偏光は誘電体膜40で反射された後に、光学媒質39
で形成した例えば入射光に対して45°の角度を有する反
射面41に達する。このとき、光学媒質39の屈折率をｎ＝
1.5 とすると、反射面41に入射する角度は臨界角より大
きいため全反射し、入射光と同じ方向で距離ａだけ平行
移動した位置に光束が得られる。

【０００４】ＰＢＳ36の透過光および反射光の光路に
は、例えば２分割光検出器37を設けてあり、透過光、反
射光を電気信号に変換する。そして差動増幅器（図示せ
ず）で透過光、反射光を電気信号として抽出する。この
ように構成してあるので、レ−ザダイオ−ド23を出射し
たＰ偏光は、コリメ−タレンズ24、プリズム25、ビ−ム
スプリッタ26、全反射ミラ−27、対物レンズ28を経て情
報記録媒体に照射される。そして、反射光は情報記録媒
体の磁化の上向き、下向きに応じてカ−回転θkまたは
−θk を受けＳ成分を持った光ベクトルP1またはP2にな
る（図６(a) を参照のこと）。

【０００５】反射光は、再び対物レンズ28を透過してビ
−ムスプリッタ26に入射する。入射光はここで光路を変
え、レンズ枠に設けられたレンズ32に出射し、さらにレ
ンズ35を透過することにより集束光束としてＰＢＳ36に
出射する。ＰＢＳ36は主軸を45°回転されて設けてあ
り、その結果、偏光（P1またはP2）は図６(b) に示すよ
うに45°（元のＰ偏光面からは45°＋θk または45°−
θk ）回転して入射する。ＰＢＳ36の透過光は、図６
(c) のようにＰ成分（P1P 、P2P)のみとなり、反射光は
Ｓ成分（P1S 、P2S ）のみとなる。これらの偏光は２分
割光検出器37で受光され、電気信号に変換される。そし
て、２分割光検出器37と電気的に接続した差動増幅器は
前記電気信号の強弱の差動をとりP1とP2とを区別し、こ
れによって情報信号が抽出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は、臨界角プリズムに入射させてフォーカスエラー
信号を検出するための光路と、偏光ビームスプリッタに
入射させて光磁気信号を検出するための光路との２つに
光路を分割しているため、光ヘッドの大型化を招くとと
もに、光路を２つに分割するビームスプリッタが構成上
必要不可欠になり、コストアップを招く。

【０００７】本発明は、フォーカスエラー信号の検出お
よび情報の記録再生のためにビームスプリッタを必要と
せず、かつ光路を２分割する必要のない、光ヘッドを提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の光ヘッドは、光磁気記録媒体に光ビームを照射して情
報の記録再生を行い、臨界角プリズムによりフォーカス
エラー信号の検出を行う光ヘッドにおいて、前記臨界角
プリズムを非等方性部材により構成し、該非等方性部材
中で複数のビームに分割されたビームの少なくとも１つ
によりフォーカスエラー信号の検出を行い、前記複数の
ビームにより光磁気信号を検出するようにしたことを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】上記構成により、フォーカスエラー信号の検出
および情報の記録再生のためにビームスプリッタを必要
とせず、かつ光路を２つに分割する必要がなくなるか
ら、コンパクトかつ安価な光ヘッドを実現することがで
きる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明の第１実施例の光学ヘッドの構
成を示す図である。図１の光学ヘッドは、断面形状が楕
円になる直線偏光の発散ビームを放射する半導体レーザ
１と、発散ビームを平行ビームに変換するコリメータレ
ンズ２と、楕円ビームを円形ビームに形成するための第
１のプリズム３と、第１のプリズムに結合された第２の
プリズム４と、プリズム４から出射したビームを紙面に
平行に配置した記録媒体（図示せず）へ差し向けるため
の立ち上げミラー６と、記録媒体へ集束ビームを照射す
る対物レンズ７と、ビームを集光する第１の凸レンズ８
と、集光されたビームを検出する第１の光検出器９と、
偏光方向を45°回転する１／２波長板10と、ビームを常
光と異常光とに分ける臨界角プリズム11と、ビームを集
光する第２の凸レンズ12と、常光を検出する第２の光検
出器15と、異常光を検出する第３の光検出器16とを具え
て成るものである。ここで第１のプリズム３と第２のプ
リズム４とは、誘電体多層膜を介して接合され、ビーム
スプリッタ５を構成する。ビームスプリッタ５は、Ｐ偏
光反射率が例えば３０％になり、Ｓ偏光反射率が例えば
約１００％になるように設計されている。

【００１１】臨界角プリズム11は、正方晶系、六方晶
系、三方晶系に属する結晶である一軸結晶より成るもの
とするが、一軸結晶の代わりに他の非等方性部材を用い
てもよい。図中、11c は一軸結晶の光学軸の方向を示し
ており、本実施例においては紙面に平行になるものとす
る。また、11a は臨界角プリズム11にビームが入射する
面を示し、11b は臨界角プリズム11の内部でビームが反
射する反射面を示す。一軸結晶中では２つの独立したビ
ームである常光および異常光が存在するが、本実施例で
は常光の屈折率の方が異常光の屈折率よりも小さくなる
ものとする。なお、上記反射面の角度は、後述する２つ
の戻りビームの内の常光の場合に入射角がその常光の臨
界角よりも若干小さな角度となるように設定しておくも
のとする。

【００１２】図２(a) ，(b）は夫々、第２の光検出器15
および第３の光検出器16の正面図である。第２の光検出
器15は、その上に投影される後述の光磁気記録媒体の情
報トラックに平行な直線および垂直な直線によって、受
光領域15a,15b,15c,15d に４分割されている。なお、第
３の光検出器16は分割されていない。

【００１３】次に第１実施例の作用を説明する。半導体
レーザ１より放射された発散ビームは、コリメータレン
ズ２で平行ビームに変換されて第１のプリズム３に斜め
に入射し、そこで断面形状を楕円から円形に整形された
後、ビームスプリッタ５にＰ偏光ビームで入射する。ビ
ームスプリッタ５内では、Ｐ偏光ビームの内の３０％が
反射されて、第１の凸レンズ８で集光される。集光され
たビームは第１の光検出器９で検出され、半導体レーザ
１のオートパワーコントロールに用いられる。

【００１４】ビームスプリッタ５を透過したＰ偏光ビー
ムの残りの７０％は第２のプリズム４より出射される。
図３（ａ）にはビームスプリッタ５を透過したビームの
光ベクトルをベクトルＥで表わしてある。図中Ｐ軸およ
びＳ軸は夫々、ビームスプリッタ５を基準とするＰ偏光
方向およびＳ偏光方向を示す。第２のプリズム４を出射
したＰ偏光ビームは、立ち上げミラー６で進行方向を９
０°曲げられ、対物レンズ７を経て光磁気記録媒体（図
示せず）に照射される。光磁気記録媒体には磁化の方向
に応じて情報が記録されている。したがって、光磁気記
録媒体で反射されたビームは、その偏光方向を磁化の方
向に応じて反対方向にカー回転角±θ_Kだけ回転され
る。

【００１５】光磁気記録媒体で反射された戻りビーム
は、再び対物レンズ７、立ち上げミラー６、第２のプリ
ズム４を経てビームスプリッタ５に入射する。図３
（ｂ）にはビームスプリッタ５に入射する、光磁気記録
媒体で反射された戻りビームの光ベクトルを表わしてあ
り、磁化の方向によってベクトルＥ₁ またはＥ₂ とな
る。戻りビームの偏光方向は磁化の方向に対応してカー
回転角±θ_Kだけ回転しているので、ベクトルＥ₁ はＰ
軸に対して＋θ_K傾き、ベクトルＥ₂ はＰ軸に対して−
θ_K傾いている。ビームスプリッタ５では、Ｓ偏光ビー
ムはほぼ１００％反射され、Ｐ偏光ビームは上述したよ
うに３０％反射されることから、ビームスプリッタ５に
おける反射後の戻りビームの光ベクトルＥ₁₁およびＥ₂₂
は、図３（ｂ）に示すようにＰ偏光成分のみが減少する
ことになり、見かけ上のカー回転角が±θ _Kよりも大き
い値を取る±θ_K1となる。

【００１６】ビームスプリッタ５で反射された戻りビー
ムは、第２のプリズム４を出射した後、１／２波長板10
でその偏光方向を４５°回転される。１／２波長板10を
透過後の戻りビームは、面11a より臨界角プリズム11内
に入射される。図３（ｃ）には１／２波長板10を透過後
の戻りビームの光ベクトルを表わしてあり、磁化の方向
によってベクトルＥ₁₁₁ またはＥ₂₂₂ となる。図示のよ
うに一軸結晶の光学軸11c が紙面に平行になることか
ら、臨界角プリズム11内に入射されたビームの光ベクト
ルＥ₁₁₁ は紙面内に偏光した異常光Ｅ_1eと紙面に垂直方
向に偏光した常光Ｅ_1oとに分かれ、光ベクトルＥ₂₂₂ は
紙面内に偏光した異常光Ｅ _2eと紙面に垂直方向に偏光し
た常光Ｅ_2oとに分かれることになる。このとき、一軸結
晶の光学軸11c およびビームスプリッタ５のＰ偏光方向
はともに紙面内にあるので、異常光はＰ偏光と同一面内
に偏光していることになり、常光はＳ偏光と同一面内に
偏光していることになる。その際、光ベクトルＥ₁₁₁ で
は常光Ｅ_1oの方が異常光Ｅ_1eより大きくなり、光ベクト
ルＥ₂₂₂ では異常光Ｅ_2eの方が常光Ｅ _2oより大きくな
る。

【００１７】本実施例では、臨界角プリズム11の反射面
11b の角度は、臨界角プリズム11の内部で２つに分かれ
たビームの内の常光の場合に入射角がその常光の臨界角
よりも若干小さな角度になるように（例えば常光の反射
面11b における反射率が約８０％になるように）設定さ
れている。また、前述したように異常光の屈折率が常光
の屈折率よりも大きくなるように設定されているので、
異常光の臨界角は常光の臨界角よりも小さくなる。した
がって、異常光はその異常光の臨界角より大きい入射角
で反射面11b に入射することになり、反射面11b で全反
射されることになる。

【００１８】反射面11b で反射された常光および異常光
は互いに非平行なビーム13および14となって臨界角プリ
ズム11から出射し、第２の凸レンズ12で集光された後
に、第２の光検出器15および第３の光検出器16で夫々検
出される。その際、臨界角プリズム11は、上記従来例の
偏光ビームスプリッタの機能をも兼用することになる。
この検出時に対物レンズ７が光磁気記録媒体に対して合
焦状態になっている場合には、臨界角プリズム11に入射
される戻りビームは平行光となり、反射面11bで反射さ
れる常光は光束中のどの部分の光線も同一反射率で反射
されることになる。

【００１９】一方、この検出時に対物レンズ７が光磁気
記録媒体に対して合焦位置よりも接近し過ぎた位置にあ
る場合には、臨界角プリズム11に入射される戻りビーム
は発散光となる。それに伴い、臨界角プリズム11の反射
面11b に入射する常光の入射角は、図１の臨界角プリズ
ム11の入射光軸を境にして上半分の部分では入射角が増
加して反射率も増加することになるが、下半分の部分で
は入射角が減少して反射率も減少することになる。な
お、上記検出時に対物レンズ７が光磁気記録媒体に対し
て合焦位置よりも遠方の位置にある場合には、上述の接
近し過ぎた位置にある場合とは逆に、臨界角プリズム11
に入射される戻りビームは収束光となり、反射面11b に
入射する常光の入射角は、図１の臨界角プリズム11の入
射光軸を境にして上半分の部分では入射角が減少して反
射率も減少することになり、下半分の部分では入射角が
増加して反射率も増加することになる。

【００２０】このようにして、臨界角プリズム11内で分
割されたビームの一方である常光を用いて、常光の反射
面11b での反射率の変化により、いわゆる臨界角法に基
づくフォーカスエラー信号が得られる。すなわち、第２
の光検出器15の４つの受光領域15a,15b,15c,15d からの
出力信号を夫々Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄとすると、フォ
ーカスエラー信号ＦＥは、次式

【数１】ＦＥ＝Ｉａ−Ｉｂ−Ｉｃ＋Ｉｄ − (1) により求めることができる。また、トラッキングエラー
信号ＴＥは、通常のプッシュプル法によって、次式

【数２】ＴＥ＝Ｉａ＋Ｉｂ−Ｉｃ−Ｉｄ − (2) により求めることができる。

【００２１】一方、光磁気信号は、図３（ａ）〜（ｃ）
で説明したように光磁気記録媒体の磁化の方向に応じて
臨界角プリズム11内の常光および異常光の光量が変化す
ることから、臨界角プリズム11内で分割されたビームで
ある常光および異常光を用いて、常光の光量と異常光の
光量との差から求めることができる。すなわち、光磁気
信号ＲＦは、第３の光検出器16の出力信号をＪとする
と、次式

【数３】ＲＦ＝ｋ・（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ）−Ｊ − (3) により求めることができる。ただし、ｋは反射面11b の
常光の反射率より決定される定数であり、本実施例では
反射面11b の常光の反射率は８０％であるので、ｋ＝１
／０．８＝１．２５である。

【００２２】なお、本発明は上述した例のみに限定され
るものではなく、種々の変形または変更を加えることが
できる。例えば、本実施例では臨界角プリズム11の光学
軸11c を紙面に平行であるものとしたが、これに限定さ
れるものではなく、垂直であってもよい。その場合、常
光とＰ偏光方向が一致し、異常光とＳ偏光方向が一致す
ることになる。また、光学軸11c を紙面に対し４５°を
なすようにすることもでき、その場合、戻りビームの偏
光方向を４５°回転させるための１／２波長板が不要に
なる。また、第２の光検出器15および第３の光検出器16
を臨界角プリズム11に対し十分な距離で離間させるよう
に光学系を構成すれば、第２の凸レンズ12を省略するこ
とができる。

【００２３】さらに、上記実施例では臨界角プリズム11
内で分割されたビームの内の常光を用いてフォーカスエ
ラー信号ＦＥを求めるようにしているが、代わりに異常
光を用いてフォーカスエラー信号を求めるようにしても
よい。その場合、異常光を検出する第３の光検出器16は
少なくとも左右２分割されたものを用いる（例えば、図
１の光検出器16と光検出器15とを入れ替える）必要があ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ォーカスエラー信号の検出を行うための臨界角プリズム
を非等方性部材により構成したから、臨界角法に基づく
フォーカスエラー信号と光磁気信号とを同一の光路で検
出することができ、光ヘッドの光学系のコンパクト化が
可能になる。また、光路を分割するためのビームスプリ
ッタを設けずに光学系を構成できるので、光ヘッドのコ
ストダウンが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の光ヘッドの構成を示す図
である。

【図２】（ａ），（ｂ）は、上記実施例の第２および第
３の光検出器を示す、図１の矢視Ａ図である。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上記実施例の光学
系の各部におけるビームの光ベクトルを表わす図であ
る。

【図４】従来例の光ヘッドの構成を示す図である。

【図５】上記従来例の偏光ビームスプリッタの構成を示
す図である。

【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上記従来例の光学
系の各部におけるビームの光ベクトルを表わす図であ
る。

【符号の説明】

１半導体レーザ２コリメータレンズ３第１のプリズム４第２のプリズム５ビームスプリッタ６立ち上げミラー７対物レンズ８第１の凸レンズ９第１の光検出器 10 １／２波長板 11 臨界角プリズム 11ａ面 11ｂ反射面 11ｃ光学軸 12 第２の凸レンズ 13 常光 14 異常光 15 第２の光検出器 16 第３の光検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光磁気記録媒体に光ビームを照射して情
報の記録再生を行い、臨界角プリズムによりフォーカス
エラー信号の検出を行う光ヘッドにおいて、前記臨界角プリズムを非等方性部材により構成し、該非
等方性部材中で複数のビームに分割されたビームの少な
くとも１つによりフォーカスエラー信号の検出を行い、
前記複数のビームにより光磁気信号を検出するようにし
たことを特徴とする、光ヘッド。