JP2573453B2 - データキャリヤ上のデータの記録及び読取りの少なくとも一方の為の光学ヘッド - Google Patents

データキャリヤ上のデータの記録及び読取りの少なくとも一方の為の光学ヘッド

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JP2573453B2
JP2573453B2 JP4253249A JP25324992A JP2573453B2 JP 2573453 B2 JP2573453 B2 JP 2573453B2 JP 4253249 A JP4253249 A JP 4253249A JP 25324992 A JP25324992 A JP 25324992A JP 2573453 B2 JP2573453 B2 JP 2573453B2
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
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    • G—PHYSICS
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学的にデータを記録し
得、且つ記録されたデータを光学的に読取り得るデータ
キャリヤディスクの分野に関し、特にデータキャリヤ上
のデータの記録及び読取りの少なくとも一方の為の光学
ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】データキャリヤディスク上へのデータの
記録は例えば熱感応コーティングの如き放射感応コーテ
ィングの摂動によって行われる。従って、従来知られて
いた光学ヘッドはＧａＡｓ型半導体レーザと、焦点を無
限遠にセットするためのレンズと、１つ又は２つのアナ
モルフィックデバイスと、偏向分割又は分離体と、四分
の一波長プレートと、焦点合わせレンズと、ディスク上
に焦点を合わせ、且つトラックをなぞるためのサーボモ
ータシステムとを含む。
【０００３】第１図は先行技術によるデバイスの一例を
示しており、このデバイスでは偏光分割又は分離体とし
て、半導体レーザが接合平面に従って直線偏光され、例
えば２個の接合された或いは接着されたプリズムにより
構成される立方体であり得る偏光ビームスプリッタ(spl
itter)16を用いることが可能である。２個のプリズムの
斜辺により構成される分離又は分割表面３はそれが偏光
分割又は分離機能を有するように処理されている。その
表面は所与の偏光を有する全ての放射を透過させ、前記
放射から90°の偏光を有する全ての放射を反射させる。
【０００４】従って第１図ではレーザ源からの放射ＦA
が完全にディスク４に送られる。軸Δx と合致する光学
軸を有するレンズ６がレーザ１と偏光ビームスプリッタ
16間に配置されている。放射ＦA はレンズ６を通過する
ことによりおおむね平行光にされ、従って放射全体がビ
ームスプリッタ16のフェース17に達する。このレンズ
は、レーザ１により構成されるビームＦA の最大の開口
部に対し球面収差を有さないように構成されている。
【０００５】次に偏光スプリッタ16により送出されたビ
ームＦc は平行な四分の一波長プレート５に達し、この
プレートは入射ビームＦc の偏光に対し45°で配向され
ている。この四分の一波長プレートは光学減結合をおこ
なうことを可能にする。従って情報キャリヤ４の表面に
より反射された源１からの放射はもはや同じ偏光を有さ
ず、従って干渉をも生起し得ない。
【０００６】更に直線偏光された入射波は円偏光例えば
左旋光方向に偏光されて四分の一波長プレート５から送
出される。この波は記録−読取りヘッドのエレメントに
送られ、ディスクにより反射される。次にこの波は円
形、しかし右旋光方向で依然偏光されて四分の一波長プ
レート５に戻される。従って前記波は四分の一波長プレ
ート５を通過した後、直線的に、しかし元の偏光から90
°偏光されてビームスプリッタ16に戻される。従ってビ
ームスプリッタ16を通過するとき面３上に反射が生じ
る。
【０００７】従って第１図のディスク４の表面により反
射されたビームは、四分の一波長プレート５と偏光分割
立方体16の分離面３とによりレーザ１により放出された
ビームから分離される。ビームＦは、準点状のスポット
Ｔを構成しながらディスク上で完全に焦点が合せられて
いるとき、戻りビームＦB は例えが平凸レンズであり得
る収束レンズ10を通過後１点に焦点が合せられている。
読取り中、検出手段11によりこの点の近傍で検出され得
るビームＦB のパワーは点Ｔでのディスク４の表面状態
の関数である。エッチングされたぎざぎざの刻み目の存
在はディスク４の反射能がないか或いは減少しているこ
とを示す。反対にエッチングされていない部分ではビー
ムは全て反射される。従ってビームＦB のパワーはディ
スクの回転とヘッドの放射状の前進とに応じて変調さ
れ、リリーフの変調のタイミングは前もってディスクに
記入されている。更に、記録中及び読取り中、検出手段
11はｚの変位の形で現わされた焦点合せエラー（点Ｔは
正確にはディスクの平面にはない）を検出し得ることが
望ましい。これらのエラーの検出信号はレンズ８の位置
を制御するため回路19を介して用いられる。これらの検
出手段は又、ディスク４の放射状軸の変位の形で表わさ
れた放射状トラックエラー（点Ｔは読取りの場合エッチ
ングされたトラックになく、或いは記録の場合前もって
エッチングされたトラックの形で一般に具体化されるこ
とが望まれるトラックにない）を検出することを可能に
し得る。
【０００８】ガルバノメータミラー２がビームＦc の経
路に配置され、軸の周りでのその旋回は放射状の制御を
確保する。このミラー２は軸Δx に沿って受容されたビ
ームＦc を軸Δz に従って向けるためレンズ８の前面に
配置される。次にレンズ８はデータキャリヤディスク４
上でビームＦに焦点を合わせ、このディスクは矢印７に
より表わされた回転運動をおこなう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザにより放
出されたビームは楕円形である。従って半導体レーザか
ら出る光ビームは接合部に対し例えば垂直方向で30°
の、平行な平面で10°の発散、即ち２つの軸間で３の係
数、を有し得、前記レーザは接合部の方向で直線偏光さ
れる。
【００１０】第２図は充分に開いている(open)レンズ６
と連結された半導体レーザ１は方向15で偏光された楕円
形断面に平行な光ビームを生起することを示す。
【００１１】ディスク上で最大のパワーと最小のスポッ
トとを有するためには、ビームを円形にすることが必要
である。アナモルフィックデバイスはレーザから出る楕
円形断面を有するビームを円柱形ビームに変換すること
を可能にする。
【００１２】一定の条件下でジオプタに当るビームはそ
の楕円性（入射平面に対し垂直な楕円の長軸）を失う。
従って第３図に図示されたようにジオプタ12に当る楕円
形断面を有するビームはＹ／Ｘ＝cos Ａ／cos ｉに従っ
てその楕円性を失う。
【００１３】Ａ′Ｃ＝Ｙ及びＢＨ＝Ｘとすると、又sin
ｉ＝n sin Ａでありn はジオプタが作られる材料の屈折
率であり、即ちｍ＝Ｙ／Ｘとすると、
【００１４】
【数２】
【００１５】となり、
【００１６】
【数３】
【００１７】なので、従って、
【００１８】
【数４】
【００１９】である。
【００２０】上記した従来の光学ヘッドは、アナモルフ
ィックデバイス及び偏光分割又は分離体の両者を有して
いたため、光学ヘッド全体の寸法が比較的大きく成らざ
るえず、従ってその重量も重く、また部品点数及び光学
面が多いのでセッティングも繁雑なものであった。
【００２１】従って、本発明の目的は構成部品点数が少
なく、小型で軽量な、安価にて作成可能な光学ヘッドを
提供することである。
【００２２】
【課題を解決する為の手段】上記した本発明の目的は、
楕円形横断面を持つビームを放射するレーザ源と、デー
タキャリヤからの反射光を検出する為の光検出器手段
と、前記レーザ源と前記データキャリヤの間に位置し、
前記レーザ源から放射されたビームを前記データキャリ
ヤの方へ向けると共に、前記データキャリヤからの反射
光を前記光検出器手段の方へ向ける２等辺プリズムと、
を備え、前記プリズムは前記レーザ源から放射されたビ
ームを、該ビームの通過の際に、円形な横断面を有する
ビームに変換し、且つ前記データキャリヤからの反射光
をレーザ源の方向に返すことなく、光検出器手段の方向
へ反射する単一の面を有し、前記プリズムの２つの等し
い角度Ａは次式
【００２３】
【数５】
【００２４】により与えられ、ｍは楕円形の長軸と短軸
の比であり、ｎはプリズムの屈折率であり、プリズムの
前記単一の面上へのビームの入射角ｉは次式 sin ｉ＝n sin Ａ により与えら、前記光検出器手段は前記プリズムにより
反射された光の伝搬方向に対して垂直な平面に位置して
いることを特徴とするデータキャリヤ上のデータの記録
及び読取りの少なくとも一方の為の光学ヘッドによって
達成される。また、上記した本発明の目的は、楕円形横
断面を持つビームを放射するレーザ源と、データキャリ
ヤからの反射光を検出する為の光検出器手段と、前記レ
ーザ源と前記データキャリヤの間に位置し、前記レーザ
源から放射されたビームを前記データキャリヤの方へ向
けると共に、前記データキャリヤからの反射光を前記光
検出器手段の方へ向ける単一の２等辺プリズムと、前記
プリズムと前記光検出器手段との間に配置された平凸レ
ンズとを備え、前記プリズムは前記レーザ源から放射さ
れたビームを、該ビームの通過の際に、円形な横断面を
有するビームに変換し、且つ前記データキャリヤからの
反射光をレーザ源の方向に返すことなく、光検出器手段
の方向へ反射する単一の面を有し、前記プリズムの２つ
の等しい角度Ａは次式
【数３】 により与えられ、ｍは楕円形の長軸と短軸の比であり、
ｎはプリズムの屈折率で あり、前記プリズムの前記単一
の面上へのビームの入射角ｉは次式 sin ｉ＝n sin Ａ により与えられ、前記平凸レンズは、前記プリズムの面
の一つに接着されていることを特徴とするデータキャリ
ヤ上のデータの記録及び読取りの少なくとも一方の為の
光学ヘッドによっても達成される。
【００２５】本発明による光学ヘッドは、プリズムの単
一の面にて、レーザ源から放射されたビームを、該ビー
ムの通過の際に、円形な横断面を有するビームに変換
し、データキャリヤに放射すると共に、データキャリヤ
からの反射光をレーザ源の方向に返すことなく光検出器
手段の方向へ反射するので、その構成が極めて単純化さ
れ得、光学面の数及び構成部品を少なくでき、従って安
価にて構成可能で、且つ全体の寸法も小さく、軽量で、
しかもわずかのセッティングしか要さないものである。
【００２６】本発明の好ましい実施態様によれば、所与
の方向に従って偏光され視準整正されたビームを放出
し、反射ミラーを介して前記キャリヤの照明スポットを
投影するレンズの入射瞳を照明する半導体レーザ源と照
明スポットがキャリヤによって運ばれるトラックを追跡
することを可能にする制御手段とを有しており、光学分
割又は分離手段がデータキャリヤから到来するこのレン
ズにより集められた放射を光検出器手段に戻すため前記
源と反射ミラー間に配置されており、四分の一波長プレ
ートがこれらの分割手段とデータキャリヤ間に配置され
ており、この四分の一波長プレートは入射光の偏光と比
較してディスクにより反射された光偏光をπ／２回転さ
せることを可能にしており、前記分割手段はアナモルフ
ィックプリズムにより構成されており、レーザ源により
放出された放射のためのこのプリズムの入口面は偏光分
割処理を受けており、この処理によりレーザ源からの入
射光が完全に透過させられ、偏光方向がレーザ源により
放出されたビームの方向に対し直角であるデータキャリ
ヤにより反射された光が完全に反射される。
【００２７】
【実施例】本発明を非制限的具体例と添付図面に関し以
下で詳細に説明する。
【００２８】本発明によるデバイスの一具体例を第４図
に図示する。第４図中第１図と同一のエレメントは同じ
符号が付されている。
【００２９】本発明の一具体例によるデバイスではビー
ムの歪像は、二等辺プリズムのベースであるプリズム18
の入口面13の法線に対しビームを傾斜させることにより
得られる。
【００３０】このプリズム18は又偏光ビームスプリッタ
として作用し、このためその入口面13は偏光分割処理を
受け、この処理により偏光が楕円の短軸に従って配向さ
れる入射光が完全に透過され、ディスク４の表面上で反
射後戻る90°偏光された光が完全に反射される。
【００３１】従ってプリズム18はアナモルフィック部材
として役立つ。 mをビームの楕円性（長軸と短軸の比）
とすると、この二等辺プリズム18の角度Ａは次式
【００３２】
【数６】
【００３３】で選択され、ここでn はプリズムの屈折率
であり、ｉは、外側への及び戻りパスの両方における二
等辺プリズムの側面でビームを出現させるためsin ｉ＝
n sinＡである前記プリズム上へのビームの入射角であ
る。例えば、 m＝2.56に対し、Ｂでは角度Ａ＝39°９′
で入射角が72°23′の屈折率 n＝1.516 の二等辺ガラス
プリズムがある。
【００３４】本発明の一具体例によるデバイスは第１図
の先行技術によるデバイスの主要なエレメントを用い
る。しかし、偏光ビームスプリッタはアナモルフィック
プリズムにより作製され、このプリズムの入口面は偏光
分割処理を受けている。このプリズムについては前記で
説明した。
【００３５】入射光の偏光に比べディスクにより90°反
射された光の偏光を回転させ得る四分の一波長プレート
５は中立線が対角である正方形に配向されており、プリ
ズム18の側面の１つに接着されている。
【００３６】レンズ10は、第４図に図示されたように、
例えばプリズム18の他の側面14に接着され得る平凸レン
ズの形状で作製され得る。これは検出手段11の焦点合せ
を可能にする。
【００３７】従って本具体例では、エレメントが同じキ
ャリヤと一体を成す統合されたヘッド40を得ることが可
能である。この統合された光学ヘッド40は、ＧａＡｓ半
導体レーザ１と、焦点を無限遠にセットするためのレン
ズ６と、アナモルフィック分割システム16と、反射ミラ
ー２と、レンズ８を含む。
【００３８】本例におけるシステム16は二等辺プリズム
18と、配向され接着された四分の一波長プレート５と、
選択的に戻りビームの焦点を合せるための接着されたレ
ンズ10とを含む。
【００３９】光検出器手段11は例えば２つの四分円セル
であり得る。従ってこのセルは３つの作用を遂行する。
即ち、引き算により焦点合せエラー信号（非対称的セン
サ）を、加算により高周波数読取り信号を、サンプリン
グによりトラックに従うエラー信号を得ることが可能で
ある。しかし他の型のセンサを用いることが可能であ
る。例えばこれは４つの四分円のセルでも良い。
【００４０】次に光検出器手段11は、第５図に示されて
いるように４つの四分円に従って配備された４つの光検
出器を含む。これらの光検出器は軸Δに対し直角に配備
されている。レンズ10は、ディスクの放射状軸に従う変
位の形で表わされた放射状トラックエラー（焦点Ｔが読
取りの場合エッチングされたトラックになく、或いは記
録の場合前もってエッチングされたトラックの形で一般
に作製することが所望されるトラックにもない）と同
様、Δz に平行な変位の形で表わされた焦点合せエラー
（焦点合せ点Ｔは正確にはディスクの平面にない）を検
出することを可能にするためこれらの光検出器の平面上
で反射されたビームに焦点を合せる。最後に、読取りの
場合、これらの光検出器手段は収束点Ｔでのディスクの
表面状態の関数である。エッチングされた刻み目の存在
はディスク４の反射能の妨害又は減少を意味する。反対
にエッチングされていない部分ではビームは完全に反射
される。従って光検出器に達する読取りビームの出力は
ディスクの回転中及びヘッドの放射状の前進中に変調さ
れ、リリーフの変調のタイミングは前もって前記ディス
ク上に記入される。
【００４１】第５図にはこれらの光検出器の具体例が図
示されている。該具体例は放射状のトラックエラー信
号、焦点合せエラー信号、及び可能性として読取り信号
を得ることを可能にする。検出手段は軸Δに対し垂直な
平面に配備された４つの光検出器20，21，22，23を含
む。
【００４２】４つの光検出器は、出来る限り互いに接近
するように、焦点合せエラーがない場合ビームＦB のパ
ワーが４つの光検出器に同等に分配されるように、軸Δ
の周りで四角形に配備され、エラーがあっても或いはな
くても、ビームＦB により光検出器の平面に形成された
スポットは、光検出器がビームＦB のほとんど全てのパ
ワーを検出するために、完全にそれらの表面に含まれ
る。従ってこれらの４つの光検出器20，21，22，23の夫
々の出力信号の合計はスポットの位置でのディスク上に
刻み目があるかないかを示しており、従って読取り信号
を構成する。ビームＦB は従って点Ｂ′に収束する無非
点収差ビームである。光検出器の平面で得られたスポッ
トは円形であり、軸Δの中心に位置する。
【００４３】非対称的方法と呼ばれ、ヨーロッパ特許出
願第 0029755号に記載の先行技術による焦点合せエラー
検出方法の場合、光学デバイスの軸と軸Δx 間で変位ｄ
が生起され、ビームＦは無非点収差である。ここでは第
１図に記載のデバイスから何の目的にも役立たないミラ
ー２を除いた第６図に記載のデバイスを考慮する場合、
光学軸はレンズ８の光学中心０をもはや通過せず、ディ
スク４により反射されたビームはもはや入射ビームと合
致しない。焦点合せエラーがない場合でも、２つのビー
ムは２ｄ変位される。従ってレンズ10を通過後角変位β
が生じる。ビームＦB は点Ｂ′に収束するが、しかしそ
の軸は軸Δと角度βを構成する。次に焦点ずれは軸Δに
対し垂直な検出平面での光スポットの変位を生起し、こ
れは、焦点合せエラーが零の時、同じ光エネルギの部分
を受容するように配備された２つの光検出器により検出
され得る。
【００４４】放射状トラックエラーの場合、ディスク４
上の焦点が前もってエッチングされたトラック又はデー
タ搬送トラックに関し変位される時、入射ビームの１部
分だけが反射され、強度はもはや軸Δに関し対称的に配
備された２つの光検出器間で同等に分布されない。光学
軸と軸Δx 間で生起された変位ｄが記録された溝への接
線方向でのディスク上の変位に対応する場合、軸Δの周
りに四角形で配備された４つの光検出器を配置すること
が必要である。
【００４５】本発明による一体化された光学ヘッドは全
ての記録装置−読取り装置で、及び歪像と半導体レーザ
からのビームの偏光分割とを用いる全ての光学ディスク
読取り装置で用いられ得る。
【００４６】本発明によるデバイスはアナモルフィック
分割システムと呼ばれる光学システムにより単純化され
一体化された光学ヘッドを作製することを可能にする。
この光学ヘッドはレーザ源からビームを放出する作用
と、光電検出手段により反射されたビームを受容する作
用を遂行し、前記２つの作用は完全に別個である。この
光学ヘッドは数が減らされたエレメントを含み、従って
全体の寸法は小さく、わずかのセッティングしか必要と
されない。従って先行技術によるデバイスと比較する
と、本発明によるデバイスはヘッドのエレメントの数を
減らすという利点を有しており、これによりキャリヤの
数、光学フェースの数、ヘッドの全体寸法、従ってその
重量と価格が減らされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術によるデバイスの構成図。
【図２】夫々本発明による特別な点を示す説明図。
【図３】夫々本発明による特別な点を示す説明図。
【図４】本発明による光学ヘッドの一具体例を示す構成
図。
【図５】光検出器の具体例を示す斜視図。
【図６】焦点合せエラー検出を説明するための構成図で
ある。
【符号の説明】
１ レーザ ４ ディスク ６ レンズ ５ 四分の一波長プレート 16 ビームスプリッタ 18 プリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−150142（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−68235（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 楕円形横断面を持つビームを放射するレ
    ーザ源と、 データキャリヤからの反射光を検出する為の光検出器手
    段と、 前記レーザ源と前記データキャリヤの間に位置し、前記
    レーザ源から放射されたビームを前記データキャリヤの
    方へ向けると共に、前記データキャリヤからの反射光を
    前記光検出器手段の方へ向ける単一の２等辺プリズム
    と、 を備え、 前記プリズムは前記レーザ源から放射されたビームを、
    該ビームの通過の際に、円形な横断面を有するビームに
    変換し、且つ前記データキャリヤからの反射光をレーザ
    源の方向に返すことなく、光検出器手段の方向へ反射す
    る単一の面を有し、 前記プリズムの２つの等しい角度Ａは次式 【数１】 により与えられ、ｍは楕円形の長軸と短軸の比であり、
    ｎはプリズムの屈折率であり、 プリズムの前記単一の面上へのビームの入射角ｉは次式 sin ｉ＝n sin Ａ により与えら、 前記光検出器手段は前記プリズムにより反射された光の
    伝搬方向に対して垂直な平面に位置している ことを特徴
    とするデータキャリヤ上のデータの記録及び読取りの少
    なくとも一方の為の光学ヘッド。
  2. 【請求項２】 四分の一波長プレートがプリズムに結合
    されており、この四分の一波長プレートが、キャリヤに
    反射された光の偏光を入射ビームの偏光方向に比較して
    π／２ラジアンだけ回転させるものである請求項１に記
    載の光学ヘッド。
  3. 【請求項３】 四分の一波長プレートはプリズムの面の
    １つに接着されていることを特徴とする請求項２に記載
    の光学ヘッド。
  4. 【請求項４】 平凸レンズがプリズムと光検出器手段間
    に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光
    学ヘッド。
  5. 【請求項５】 光検出器手段は２つの四分円を有するセ
    ルにより構成されていることを特徴とする請求項１に記
    載の光学ヘッド。
  6. 【請求項６】 光検出器手段は４つの四分円を有するセ
    ルにより構成されていることを特徴とする請求項１に記
    載の光学ヘッド。
  7. 【請求項７】 データキャリヤがディスクであることを
    特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
  8. 【請求項８】 楕円形横断面を持つビームを放射するレ
    ーザ源と、 データキャリヤからの反射光を検出する為の光検出器手
    段と、 前記レーザ源と前記データキャリヤの間に位置し、前記
    レーザ源から放射されたビームを前記データキャリヤの
    方へ向けると共に、前記データキャリヤからの反射光を
    前記光検出器手段の方へ向ける単一の２等辺プリズム
    と、 前記プリズムと前記光検出器手段との間に配置された平
    凸レンズとを備え、 前記プリズムは前記レーザ源から放射されたビームを、
    該ビームの通過の際に、円形な横断面を有するビームに
    変換し、且つ前記データキャリヤからの反射光をレーザ
    源の方向に返すことなく、光検出器手段の方向へ反射す
    る単一の面を有し、 前記プリズムの２つの等しい角度Ａは次式 【数２】 により与えられ、ｍは楕円形の長軸と短軸の比であり、
    ｎはプリズムの屈折率であり、 前記プリズムの前記単一の面上へのビームの入射角ｉは
    次式 sin ｉ＝n sin Ａ により与えられ、 前記平凸レンズは、前記プリズムの面の一つに接着され
    ていることを特徴とするデータキャリヤ上のデータの記
    録及び読取りの少なくとも一方の為の光学ヘッド。
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