JP2578203B2

JP2578203B2 - 光ヘッド

Info

Publication number: JP2578203B2
Application number: JP1112025A
Authority: JP
Inventors: 勝春佐藤; 直治梁川
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1989-05-02
Filing date: 1989-05-02
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JPH02292758A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、光磁気記録媒体からのレーザ反射光に基づ
いてサーボ信号と光磁気再生信号を生成する光ヘッドに
関する。

〔発明の技術的背景およびその課題〕

従来、この種の光ヘッドとして第９図に示すものがあ
る。

図において、11はレーザ光源としての半導体レーザ、
12は集光レンズ、13は光の透過と反射を行う分離プリズ
ム、14は対物レンズ、15は記録媒体としての光磁気ディ
スク、16は一方向に集光作用をもつシリンドリカルレン
ズ、17はP,S両偏光を分離する偏光ビームスプリッタ、1
8および19は光信号を電気信号に変換する第１受光素子
および第２受光素子である。

半導体レーザ11からのレーザ光は集光レンズ12で集光
されて分離プリズム13で対物レンズ14側に反射され、対
物レンズ14によって回折限界まで集光されて光磁気ディ
スク15に照射される。

光磁気ディスク15からの反射光は対物レンズ14で集束
光束（一点に収束するように進む光線束）にされて分離
プリズム13を透過し、シリンドリカルレンズ16で非点収
差が付与されて偏光ビームスプリッタ17に向けられる。
そして、偏光ビームスプリッタ17を透過したＰ偏光を第
１受光素子18の受光面にスポットを形成し、偏光ビーム
スプリッタ17で反射されたＳ偏光は第２受光素子19の受
光面にスポットを形成する。

この種の光ヘッドに係わる光磁気記録再生方式では、
ディスクの垂直磁性膜の磁化の方向によって情報信号を
記録し、ディスクで反射されるレーザ光の直線偏光の回
転方向を検出して記録信号を再生する。すなわち、記録
信号は偏光ビームスプリッタ17で分離されるP,S両偏光
の光量の差となって現れることになり、第１受光素子18
と第２受光素子19の受光出力の差によって光磁気再生信
号が差動検出される。

また、各受光素子18,19の受光出力からフォーカスサ
ーボ信号とトラッキングサーボ信号が生成される。な
お、上記の例ではフォーカスサーボ信号は非点収差法に
より生成される。

しかしながら、上記のような従来の光ヘッドにおいて
は、非点収差を付与するためのシリンドリカルレンズ等
を必要とし、さらに、P,S両偏光を直角に分離するよう
にしているため、受光素子を２つ用いなければならず、
部品点数が多くなるばかりか光路と部品との位置関係に
精度を要し、調整作業や信頼性の点で問題があった。ま
た、P,S両偏光の光路が直角になっているため、光ヘッ
ド自体が大きくなるという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、光磁気再生用の光ヘッドにおいて、部品点
数を減らし、かつ、光路をコンパクトにし、光ヘッド自
体を小型化できるようにするとともに調整誤差を低減し
て信頼性を高めることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、光磁気再生用の光ヘッドにおいて、内部に
偏光分離膜面を形成たプリズムを用い、対物レンズから
の集束光束を上記プリズムの平行な反射面によって内面
反射させて偏光分離膜面でP,S両偏光の光束に分離し、
この分離された光束を入射光束と略平行な方向に出射さ
せて、光学系を小型化するとともに信頼性を向上させ
た。

〔実施例〕

第１図は本発明第１実施例の光ヘッドの光学系を示す
図である。なお、以下、実施例の図面において前記第９
図と同符号のものは同じ要素を示し、その説明は省略す
る。

第１図において、１は屈折率の異なる２種類の光学材
料で構成されたプリズム、10は光磁気再生信号とサーボ
信号を取り出すための受光素子であり、プリズム１は集
光レンズ12からのレーザ光を対物レンズ14に向けて反射
するとともに対物レンズ14から光束P,S両偏光を分離し
て２つの光束を受光素子10に導き、さらにこれらの光束
に非点収差を付与する。

第２図はプリズム１と受光素子10の光学系を拡大した
図である。

プリズム１は、屈折率n_A＝1.51の光学材料でできた断
面斜方形の第１の光学部材1Aと、屈折率n_B＝1.762の平
板状の第２の光学部材1Bとを貼り合わせて構成されてお
り、５面の作用面1₁〜1₅を有している。1₁は光の反射と
透過を行う入射側透過面、1₂は２つの光学部材1A,1Bの
貼り合わせ面に形成された偏光分離膜面、1₃および1₄は
反射面、1₅は光を透過する出射側透過面である。

また、プリズム１は、対物レンズ14から入射される光
束（集束光束）の光軸Ｌに対して、入射側透過面1₁が45
゜、偏光分離膜面1₂と反射面1₃,1₄がいずれも90゜、出
射側透過面1₅が40.5゜になるように、各面の角度が設定
されており、さらに、入射側透過面1₁の法線と光軸Ｌと
を含む面（入射面）が光磁気デイスク15のトラック方向
に対して45゜傾くように傾斜して配置されている。

入射側透過面1₁は、Ｐ偏光に対する透過率T_Pと反射率
R_Pの比（T_P/R_P）が1/2で、Ｓ偏光に対する反射光R_Sと透
過率T_Sの比（R_S/T_S）が、1/100の偏光分離膜面となって
おり、集光レンズ12からのレーザ光を対物レンズ14に向
けて反射し、光磁気ディスク15で反射されて対物レンズ
14で集光された光束の一部は入射側透過面1₁を透過・屈
折して第１の光学部材1A内に導かれる。なお、この入射
側透過面1₁をハーフミラーとしてもよい。また、集光レ
ンズ12からのレーザ光のうち入射側透過面1₁を透過する
光を検出して、光源11のオートパワーコントロールに使
用するようにしてもよい。

入射側透過面1₁を透過・屈折した光束は偏光分離膜面
1₂に達し、この偏光分離膜面1₂において、光束のＳ偏光
成分（実線）は反射され、Ｐ偏光成分（破線）は透過さ
れる。そして、反射されたＳ偏光は反射面1₄に向けら
れ、透過したＰ偏光は反射面1₃で反射されて再び偏光分
離膜面1₂を透過して反射面1₄に向けられる。

このように第２の光学部材1Bの厚み（偏光分離膜面1₂
と反斜面1₃の間隔）によってP,S両偏光の各光束は平行
に分離され、この分離された状態で反射面1₄で反射さ
れ、出射側透過面1₅で透過・屈折されて受光素子10に導
かれる。

また、対物レンズ14からの光束は集束光束となってお
り、さらに、その光軸Ｌに対して傾斜した入射側透過面
1₁と出射側透過面1₅を透過することによって、P,S両偏
光に分離された光束にはそれぞれ非点収差が生じる。な
お、この実施例においては、光軸Ｌに対して入射側透過
面1₁を45゜、出射側透過面1₅を40.5゜にそれぞれ設定
し、さらに、屈折率n_A,n_Bを前記のように設定すること
によって、非点収差の発生量を調整し、かつ、受光素子
10の受光面上におけるスポットの歪（コマ収差）を低減
するようにしている。

以上のように、受光素子10に導かれるP,S両偏光の各
光束は、各光軸が平行に接近した状態で分離されるの
で、１つの受光素子10によて受光することができる。し
かも、対物レンズ14からの光束と略平行の方向になって
いるので、光学形がコンパクトになる。また、シリンド
リカルレンズ等を配置しなくても非点収差を付与するこ
とができる。

上記の実施例では偏光分離膜面1₂と反射面1₃が平行に
なっているが、偏光分離膜面1₂に対して反射面1₃を傾斜
させることによって、受光素子10上に形成されるP,S両
偏光のスポットの位置の調整や、非点収差量の調整ある
いはコマ収差低減の調整を行うことができる。

第７図は受光素子10の受光面を示す図であり、受光面
には２つの円形の受光領域10₁,10₂が形成され、各受光
領域10₁,10₂はトラック方向とそれに直角な方向の分割
線によってそれぞれ４つの領域（a,b,c,dおよびe,f,g,
h）に分割されている。また、受光素子10は同図の矢印
Ａの方向が第１図および第２図の紙面と平行の上下方向
に一致するように配置され、前記のように、入射側面1₁
における入射面とトラック方向とは45゜傾いているた
め、受光面におけるトラック方向は図の矢印Ｂの方向に
なっている。

なお、第７図に示したように、光磁気ディスク15に焦
点が合っているときは各受光領域10₁,10₂に円形のスポ
ットがそれぞれ形成され、遠点または近点のいすれか一
方に焦点がずれているときは楕円状のスポットが形成さ
れる。

いま、領域ａ〜ｈの各受光出力を対応する領域の符号
で表し、出力信号の加算を“＋”、減算を“−”で表す
と、フォーカスサーボ信号（Ｆ）、トラッキングサーボ
信号（Ｔ）および光磁気再生信号（Ｒ）は、Ｆ＝〔（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）〕＋〔（ｅ＋ｇ）−（ｆ＋ｈ）〕、Ｔ＝〔（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｃ）〕＋〔（ｅ＋ｈ）−（ｆ＋ｇ）〕、Ｒ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）−（ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ）のようにしてそれぞれ生成することができる。

上記のようにして得られる光磁気再生信号（Ｒ）はC/
Nの良い信号となり、またフォーカスサーボ信号につい
ては、ディスク基盤の複屈折によるP,S両偏光の強度分
布のムラが互いに相殺されるとともにトラック横切りノ
イズの低減され、良好なサーボ信号となる。また、この
フォーカスサーボ信号とトラッキングサーボ信号はいず
れもP,S両偏光に基づいて生成されるため、片方の成分
に基づいて生成する従来のものより振幅が倍になり、安
定したサーボが行える。

また、上記の実施例で受光素子10の受光領域10₁,10₂
はそれぞれ円形の４分割のものを用いているが、例えば
第８図（ａ）に示したように３つの短冊形の領域ａ′,
b′,c′に分割したものを併用したり、同図（ｂ）に示
したように２つの短冊形の領域ａ″,b″に分割したもの
を併用するようにしてもよい。なお、同図（ａ）の場合
は短冊形の分割線は４分割線に対して45゜に配置され、
フォーカスエラー信号を得ることが可能となる。また、
同図（ｂ）の場合は短冊形の分割線は４分割線に対して
平行（および直角）に配置され、プッシュプル法による
トラッキングエラー信号を得ることが可能となる。

また、受光素子10は光軸Ｌに対して直角になるように
配置しているが、受光素子10を光軸Ｌに対して傾けるこ
とにより、受光面上のビームスポットの歪を除去するこ
とも可能である。

第３図は本発明第２実施例の光ヘッドの光学系を示す
図である。図において、２は屈折率の異なる２種類の光
学材料で構成されたプリズムであり、このプリズム２は
分離プリズム13からの光束のP,S両偏光を分離して２つ
の光束を受光素子10に導き、さらにこれらの光束に非点
収差を付与する。

第４図はプリズム２と受光素子10の光学系を拡大した
図である。

プリズム２は、屈折率n_A＝1.51の光学材料でできた平
板状の第１の光学部材2Aと屈折率n_B＝1.76の光学材料で
できた平板状第２の光学部材2Bとを貼り合わせて構成さ
れており、５面の作用面2₁〜2₅を有している。2₁は入射
光を透過する入射側透過面、2₂は光学部材2A,2Bの貼り
合わせ面に形成された偏光分離膜面、2₃および2₄は反射
面、2₅は光を透過する出射側透過面であり、入射側透過
面2₁と反射面2₄、偏光分離膜面2₂と出射側透過面2₅は、
それぞれ同一面において形成されている。また、上記各
作用面2₁〜2₅は略平行に設定され、入射側透過面2₁の法
線と光軸Ｌの角度が略55゜になるように、プリズム２は
配置されている。さらに、プリズム２は、入射側透過面
2₁の法線と光軸Ｌとを含む面（入射面）が、光磁気ディ
スク15のトラック方向に対して45゜傾くように傾斜して
配置されている。

対物レンズ14で集光されて分離プリズム13を透過した
光束は入射側透過面2₁を透過・屈折して偏光分離膜面2₂
に達し、この偏光分離膜面2₂において、Ｓ偏光（実線）
は反射され、Ｐ偏光（破線）は透過される。そして、反
射されたＳ偏光は反射面2₄に向けられ、透過したＰ偏光
は反射面2₃で反射されて再び偏光分離膜面2₂を透過して
反射面2₄に向けられる。このように第２の光学部材2Bの
厚みによってP,S両偏光の各光束は平行に分離され、こ
の分離された状態で反射面2₄で反射され、出射側透過面
2₅から受光素子10に導かれる。

また第１実施例と同様に、集束光束が、その光軸Ｌに
対して傾斜した入射側透過面2₁と出射側透過面2₅を透過
することによって、P,S両偏光に分離された光束にはそ
れぞれ非点収差が生じる。

以上のようにこの実施例においても、分離されたP,S
両偏光の各光束は、光軸が平行に接近しているので、１
つの受光素子10によて受光することができ、しかも、対
物レンズ14からの光束と略平行方向になっているので、
光学系がコンパクトになる。また、シリンドリカルレン
ズ遠を配置しなくても非点収差を付与することができ
る。

また、この実施例においても、第１実施例で説明した
と同様に、受光素子10の受光出力に基づいて光磁気再生
信号、フォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ
信号を生成することができる。

なお、この実施例では、第1,第２の光学部材2A,2Bの
屈折率n_A,n_Bを前記のように設定して、受光素子10上で
の集光位置を調整している。また、略平行な各作用面2₁
〜2₅を光軸Ｌに対して略55゜に設定しているが、各作用
面2₁〜2₅の光軸Ｌに対する角度や、作用面どうしの相対
角度の設定を変えることにより、非点収差の発生量の調
節、コマ収差低減の調節、受光素子10上のスポットの間
隔の調整あるいはプリズム自体の大きさの調整などを行
うことができる。

第５図は本発明第３実施例の各光ヘッドの光学系を示
す図である。図において、３は屈折率の異なる２種類の
光学材料で構成されたプリズムであり、第２実施例のプ
リズム２と同様に、分離プリズム13からの光束のP,S両
偏光を分離して非点収差を発生させる。

第６図はプリズム３と受光素子10の光学系を拡大した
図である。

プリズム３は、屈折率n_A,n_Bがともに1.51以上の光学
材料でできた断面斜方形の第１の光学部材3Aと平板状の
第２の光学部材3Bとを貼り合わせて構成されており、５
面の作用面3₁〜3₅を有している。3₁は入射光を透過する
入射側透過面、3₂は第1,第２の光学部材3A,3Bの貼り合
わせ面に形成された偏光分離膜面、3₃および3₄は反射
面、3₅は光を透過する出射側透過面である。

このプリズム３は、分離プリズム13からの光束の光軸
Ｌに対して、入射側透過面3₁と出射側透過面3₅の各法線
が45゜、偏光分離面3₂と反射面3₃,3₄の法線がいずれも
略65゜になるように、各面の角度が設定され、入射側透
過面3₁の法線と光軸Ｌと含む面（入射面）が、光磁気デ
ィスク15のトラック方向に対して45゜傾くように配置さ
れている。

分離プリズム13を透過した光束は入射側透過面3₁を透
過・屈折した偏光分離膜面3₂に達し、この偏光分離膜面
3₂において、光束のＳ偏光（実線）は反射されて反射面
3₄に向けられ、Ｐ偏光（破線）は透過され、反射面3₃で
反射されて再び偏光分離膜面3₂を透過して反射面3₄に向
けられる。このように第２の光学素子3Bの厚みによって
平行に分離されたP,S両偏光の各光束は、ともに反射面3
₄で反射されて出射側透過面3₅から受光素子10に導かれ
る。

また、前記各実施例と同様に、集束光束が、その光軸
Ｌに対して傾斜して入射側透過面3₁と出射側透過面3₅を
透過することによって、P,S両偏光に分離された光束に
はそれぞれ非点収差が生じる。

以上のように、受光素子10に導かれるP,S両偏光の各
光束は、前記各実施例と同様に、光軸Ｌに対して略平行
で接近した光束として分離されるため、１つの受光素子
10によて受光することができる。また、シリンドリカル
レンズ等を配置しなくても非点収差を付与することがで
きる。

また、この実施例においても、前記同様に受光素子10
の受光出力に基づいて光磁気再生信号、フォーカスサー
ボ信号およびトラッキングサーボ信号を生成することが
できる。

なお、この実施例においては、光軸Ｌに対して入射側
透過面3₁と出射側透過面3₅とを略45゜にし、偏光分離膜
面3₂と反射面3₃,3₄の法線を略65゜に設定することによ
って、非点収差の発生量を調整し、かつ、コマ収差を低
減するようにしている。

また、この実施例のものは、分離プリズム13からの入
射光束が光軸Ｌに対して略±４゜以内の場合に適してお
り、前記のように入射側面3₁の角度光軸Ｌに対して45゜
で、屈折率n_A,n_Bは1.51以上に設定されているので、反
射面3₃と反射面3₄は全反斜面として作用する。したがっ
て、この反斜面の部分に反射膜等のコーティングを必要
としていない。

また、この実施例においては、反射面3₃,3₄の法線は
略65゜に設定されているので、前記第２の場合よりも、
光学系の高さが抑えられている。

以上各実施例において、光束はプリズム内で２面によ
って反射されるので、プリズムの移動による光路の変化
は小さく、信頼性が高まる。また、光束はプリズム内で
往復反射されるので、光路に必要な距離が小さくなり、
光ヘッド自体を小型化することができる。

なお、上記各実施例において、偏光分離膜面1₂,2₂,3₂
によるP,S両偏光の分離のしかたは逆にすることもでき
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光ヘッドによれば、内部
に偏光分離膜面に形成したプリズムを用い、対物レンズ
で集光された集束光束を上記プリズムの平行な反斜面に
よって内面反射させて偏光分離膜面でP,S両偏光の光束
に分離し、この分離された光束を入射光束と平行な方向
に出射させるようにしたので、受光素子などの部品点数
が減らし、かつ、光路をコンパクトにすることができ
る。したがって、光ヘッド自体を小型化できるとともに
調整誤差を低減して信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の光ヘッドの光学系を示す
図、第２図は第１図の一部拡大図、第３図は本発明第２実施例の光ヘッドの光学系を示す
図、第４図は第３図の一部拡大図、第５図は本発明第３実施例の光ヘッドの光学系を示す
図、第６図は第６図の一部拡大図、第７図は各実施例に係わる受光素子の受光面を示す図、第８図は各実施例に係わる受光素子の受光面の他の例を
示す図、第９図は本発明に係わる従来の光ヘッドの光学系を示す
図である。 1,2,3……プリズム、1₁,2₁,3₁……入射側透過面、1₂,
2₂,3₂……偏光分離膜面、1₃,1₄,2₃,2₄,3₃,3₄……反射
面、1₅,2₅,3₅……出射側透過面、10……受光素子、14…
…対物レンズ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光磁気記録媒体からのレーザ反射光を対物
レンズで集光してP,S両偏光の光束に分離し、この分離
した光束を光検出器で受光してサーボ信号と光磁気再生
信号を生成するようにした光ヘッドにおいて、上記対物レンズからの集束光束が入射されるとともに前
記光検出器に対して出射するものであって、この入射さ
れた光束を反射する反射面と、この反射面に略平行に配
された偏光分離膜面とを含んでなるプリズムを備え、前記偏光分離面は、前記プリズムに入射された集束光束
をP,S両偏光の光束に分離するとともに、その一方の光
束を反射し他方の光束を透過させ、該他方の光束は前記
反射面で反射させることにより前記一方の光束に対して
平行となるようにしたものであり、前記プリズムは、前記集束光束が透過される傾斜透過面
を備えたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】光磁気記録媒体からのレーザ反射光を対物
レンズで集光してP,SR両偏光の光束に分離し、この分離
した光束を光検出器で受光してサーボ信号と光磁気再生
信号を生成するようにした光ヘッドにおいて、上記対物レンズからの集束光束の光軸に対して傾斜した
入射側透過面と、この入射側透過面と略平行に配された
出射側透過面と、上記入射側透過面に入射した光束を反
射する第１反射面と、この第１反射面に略平行に配され
るとともにこの第１反射面からの反射光束を上記出射側
透過面に反射する第２反射面と、上記第１反射面と第２
反射面の間に略平行に配された偏光分離膜面とを有する
プリズムを備え、前記対物レンズからの集束光束を上記プリズムの入射透
過面に傾斜して入射させ、上記第１反射面と第２反斜面
と内面反射するとともに偏光分離膜面でP,S両偏光の光
束に分離し、この分離された光束を上記入射した集束光
束を略平行にして出射側透過面から出射させるようにし
たことを特徴とする光ヘッド。
【請求項３】前記プリズムの前記入射透過面をレーザ光
源からの光束を光磁気記録媒体の方向に反射させる反射
面と共用させるようにしたことを特徴とする請求項２記
載の光ヘッド。
【請求項４】前記入射側透過面および出射側透過面は前
記対物レンズからの集束光束の光軸に対して略45゜に傾
斜し、前記反射面は上記光軸に対して略直角に配されて
なることを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
【請求項５】前記入射側透過面と出射側透過面および前
記反射面が略平行に配されてなることを特徴とする請求
項２記載の光ヘッド。
【請求項６】前記集束光束の光軸に対して、前記反射面
は前記入射側透過面および出射側透過面よりもより平行
になるように配されてなることを特徴とする請求項２記
載の光ヘッド。
【請求項７】前記プリズムは、前記集束光束の光軸に対
して傾斜した入射側透過面と出射側透過面とにより前記
分離されたP,S両偏光の光束にそれぞれ非点収差を発生
させるものであることを特徴とする請求項２乃至６記載
の光ヘッド。
【請求項８】前記プリズムは、前記入射側透過面の法線
と前記集束光束の光軸を含む面が、前記光磁気記録媒体
のトラックと、略45゜となるように配されていることを
特徴とする請求項２記載の光ヘッド。