JP2544639B2 - 光ピックアップ - Google Patents

光ピックアップ

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JP2544639B2
JP2544639B2 JP62304110A JP30411087A JP2544639B2 JP 2544639 B2 JP2544639 B2 JP 2544639B2 JP 62304110 A JP62304110 A JP 62304110A JP 30411087 A JP30411087 A JP 30411087A JP 2544639 B2 JP2544639 B2 JP 2544639B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、コンパクトディスク、レーザディスク、画
像ファイル、文書ファイル等の光ディスク装置の光ピッ
クアッに関する。
(発明の背景) 従来用いられている光ピックアップの一例を第6図に
示す。1はレーザ光束を発するレーザダイオードであ
る。レーザダイオード1より出射するレーザ光束は直線
偏光しており、その向きが後述の偏光ビームスプリッタ
4の斜面4aへの入射面と平行になるようにレーザダイオ
ード7が配置される。このときレーザ光束の断面形状は
第7図に示すように後述の記録媒体7の半径方向が短い
略楕円形となっている。2はレーザダイオード1からの
光束を平行光束とするコリメータレンズ、3はレーザダ
イオード1から出射する断面形状が楕円形の光束を略円
形に整形する整形プリズム(アナモフィック)である。
4は光束の偏光成分のうち斜面4aに対する入射面に平行
な成分(P成分)は通過し、垂直な成分(S成分)は斜
面4aで反射する偏光ビームスプリッタ、5は互いに垂直
な方向の直線偏光成分の間に1/4波長の光路差(90°の
位相差)が生じるように厚さが決められた1/4波長板で
ある。6は1/4波長板5からの光束を記録媒体7上に結
像させる対物レンズである。8はフォーカシング時には
矢印I方向、トラッキング時には矢印II方向に対物レン
ズ6を駆動させる駆動系である。
9は偏光ビームスプリッタ4からの光束を受けて集光
する受光レンズ、10は受光レンズからの光束を2方向に
分離するハーフプリズム、11はハーフプリズム10が分離
した一方の光束を受けて電気信号を発するトラックエラ
ー検知用の2分割光検出器である。12はハーフプリズム
10が分離した一方の光束を受け、単一方向(本図におい
ては紙面において上下方向)にのみレンズとして機能す
るシリンドリカルレンズ、13はシリンドリカルレンズ12
からの光束を受けて、電気信号を発するフォーカスエラ
ー検知用の4分割光検出器である。ここで9〜13は検光
系と呼ばれる。又、読取位置への移動は、光ピックアッ
プ全体(2点鎖線で示す)が矢印III方向に移動してな
される。
このような構成において、レーザダイオード1より出
射した直線偏光している光束は、コリメータレンズ2で
平行光束となり、整形プリズム3に入射する。ここで、
整形プリズム3に入射する略楕円形のレーザ光束の記録
媒体7の半径方向の径(短い径)をDi、入射角をθi
屈折角をθo、整形プリズム3より出射するレーザ光束
の記録媒体7の半径方向の径をDoとすると、DiとDoには
次の関係が生じ、楕円率の改善がなされる(第7図〜第
9図参照)。
Do=Di(cosθo/cosθi) … 整形プリズム3を出射したレーザ光束は、次に偏光ビ
ームスプリッタ4に入射する。ここで、直線偏光の向き
が偏光ビームスプリッタ4の斜面4aへの入射面と平行
(P成分)であるので、光束は偏光ビームスプリッタ4
の斜面4aを通過し、1/4波長板5に入射する。ここで、
光束90°の位相差を生じ、直線偏光から円偏光となる。
円偏光となった光束は対物レンズ6で集光され、記録媒
体7上に結像する。記録媒体7からの戻り光束は1/4波
長板5で再び90°の位相差を生じ、円偏光から直線偏光
となる。ここでの直線偏光は、レーザダイオード1から
出射した直線偏光(P成分)とは、位相差で180°、つ
まり直交するような直線偏光(S成分)となる。そし
て、偏光ビームスプリッタ4に入射し、斜面4aで反射
し、受光レンズ9で集光される。受光レンズ9で集光さ
れた光束はハーフプリズム10に入射し、2方向に分離さ
れる。分離された一方の光束はトラックエラー検知用の
2分割光検出器11に結像する。他方の光束は、シリンド
リカルレンズ12を介してフォーカスエラー検知用の4分
割光検出器13に結像する。
ここで、トラックエラー検知用の2分割検出器11上の
ビームスポットの一例を(b)、フォーカスカラー検知
用の4分割光検出器13上のビームスポットの一例を
(c)に示す。トラックエラー信号,フォーカスエラー
信号,情報再生信号は各光検出器11,13の各分割面での
出力A〜Fを用いて下記のように表される。
トラックエラー信号 :A−B フォーカスエラー信号 :(C+E)−(D+F) 情報再生信号 :A+B 尚、上記トラックエラー検知方法はプッシュプル法、
フォーカスカラー検知方法は非点収差法と呼ばれてい
る。
(発明が解決しようとする問題点) 上記構成の光ピックアップにおいては、光束の楕円率
の改善を行う整形プリズム3と記録媒体7に入射する光
束と記録媒体7よりの戻り光束とを分離する偏光ビーム
スプリッタ4との2個の光学素子が用いられており、こ
れらの2個の光学素子は高価であり、更に、専有スペー
スも大きく取り、光ピックアップが大型となる問題点が
ある。又、重量も重く、アクセスタイムの短縮化を阻害
する問題点もある。更に、組立工数も多くかかるという
問題もある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、小型,軽量でアクセスタイムの短縮化が容易にで
き、組立工数が削減でき、更に、コストも安い光ピック
アップを提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決する本発明は、レーザ光源からの光
束を対物レンズを用いて記録媒体上に結像させ、前記記
録媒体からの戻り光束を検出することにより少なくとも
フォーカシング,トラッキングを行う光ピックアップに
おいて、前記対物レンズと対向し、前記対物レンズの光
軸と垂直な第1の面と、前記レーザ光源と対向し、前記
第1の面に対して傾斜した第2の面と、前記第1の面と
第2の面とを橋絡する第3の面とを有するプリズムと、
前記レーザ光源から出て前記プリズムの第2の面に入射
後、前記第1の面より出射する光束が整形され、且つ前
記対物レンズの光軸と平行になるようにすると共に、前
記記録媒体からの戻り光束が前記第2の面で反射し、入
射光束と分離され、分離された戻り光束が更に、前記第
1の面で反射されて前記第3の面から出射する光束と直
接前記第3の面から出射する光束の2つの光束に分離さ
れて前記プリズムから出射されるようにしたことを特徴
とするものである。
(作用) 本発明の光ピックアップにおいて、レーザ光源より出
た光束は、対物レンズと対向し対物レンズの光軸と垂直
な第1の面と、レーザ光源と対向し第1の面に対して傾
斜した第2の面とを有するプリズムの第2の面に入射
し、第1の面より出射する時に整形され、且つ、対物レ
ンズの光軸と平行となる。又記録媒体からの戻り光束
は、第2の面で反射し、入射光束と分離される。分離さ
れた戻り光束は、同じプリズム内に更に2方向に分離さ
れて該プリズムより出射される。従って、本発明によれ
ば、1個のプリズムで入射光束の整形,記録媒体に入射
する光束と戻り光束との分離,分離された戻り光束の2
方向への分離という3つの機能を持たせることができ
る。このため、本発明によれば部品点数を大幅に削減す
ることができ、装置を小型・軽量化することができ、ア
クセスタイムの短縮化が容易にでき、組立工数が削減で
き、更にコストの安い光ピックアップを提供することが
できる。
(実施例) 次に、第1図を用いて本発明の第1の実施例を説明す
る。尚、第1の実施例を示す第1図において、従来例を
示す第6図と対応する部分には同一符号を付し、それら
の説明は省略する。
本実施例において、従来例と相違する点は、コリメー
タレンズ2と対物レンズ6との間に偏光ビームスプリッ
タ4と1/4波長板5とが配設されていた代わりに、頂角
θのプリズム20が配設されている点である。このプリズ
ム20は対物レンズ6と対向し、対物レンズ6の光軸と垂
直な面Gと、レーザダイオード1と対向し、面Gに対し
て傾斜した面Hと、面Gに対して直交し、面Gと面Hと
を橋絡する面Iとから構成されている。そして、記録媒
体7からの戻り光束が面Hで反射した反射光束の中心線
が、面Gと面Hとの角部に合致するようにプリズム20は
配設されている。更に、コリメータレンズ2よりのレー
ザ光束は、面Hに対して入射角φ、屈折角θとなるよう
に、レーザダイオード1が配置され、又、プリズム20の
屈折率nが選ばれている。
次に、上記構成の作動を説明する。コリメータレンズ
2よりのレーザ光束は、プリズム20の面Hに入射角φで
入射し、cosθ/cosφ倍に記録媒体7の半径方向の径が
拡大され、楕円率の改善がなされる。そして、面Gより
略垂直に出射し、対物レンズ6で集光され、記録媒体7
上に結像する。記録媒体7からの戻り光束は、対物レン
ズ6により平行光束され、面Gに略垂直に入射し、面H
で反射する。反射光束の中心線は面Gと面Iとの角部に
合致するので、光束は中心線を境に二分され、一方の光
束は面Gで反射し、面Iを透過し、反記録媒体7方向に
出射し、検光される。又、他方の光束は面Iを透過し、
記録媒体7方向に出射し、検光される。
上記構成によれば、プリズム20が整形プリズムと、記
録媒体7に入射する光束と記録媒体7で反射する光束と
を分離するビームスプリッタの役割とを果たすことによ
り、光ピックアップが小型・軽量となり、アクセスタイ
ムの短縮化が容易に行えるようになる。又、構成部品点
数も少なくなるので組立工数が削減でき、コストも安く
なる。更に、プリズム20を用いて、面Iより出射する戻
り光束は、記録媒体7方向と反記録媒体7方向との2方
向に分離される。よって、検光系におけるトラックエラ
ー検知用の光束とフォーカスエラー検知用の光束を分離
する光学素子(従来例を示す第6図においてはハーフプ
リズム10)を不要とすることができる。
次に、第2図を用いて本発明の第2の実施例を説明す
る。尚、第2の実施例を示す第2図において、従来例を
示す第6図と対応する部分には同一符号を付し、それら
の説明は省略する。
本実施例において、従来例と相違する点は、コリメー
タレンズ2と対物レンズ6との間に偏光ビームスプリッ
タ4と1/4波長板5とが配設されていた代わりに、頂角
θのプリズム23が配設されている点である。このプリズ
ム23は対物レンズ6と対向し、対物レンズ6の光軸と垂
直な面Mと、レーザダイオード1と対向し、面Mに対し
て傾斜した面Nと、面Mに対し角度βで交わり、面Mと
面Nとを橋絡する面Oとから構成されている。そして、
記録媒体7からの戻り光束が面Nで反射し、その反射光
束の中心線が、面Mと面Oとの角部に合致するようにプ
リズム23は配設されている。更に、コリメータレンズ2
よりのレーザ光束は、面Nに対して入射角φ、屈折角θ
となるように、レーザダイオード1が配置され、又、プ
リズム23の屈折率nが選ばれている。24は面Oに設けら
れ、断面形状が二等辺三角形の付加プリズムである。
次に、上記構成の作動を説明する。コリメータレンズ
2よりのレーザ光束は、プリズム23に入射角φで入射
し、cosθ/cosφ倍に記録媒体7の半径方向の径が拡大
され、楕円率の改善がなされる。そして、面Mより略垂
直に出射し、対物レンズ6に集光され、記録媒体7上に
結像する。記録媒体7からの戻り光束は、対物レンズ6
により平行光束とされ、面Mに略垂直に入射し、面Nで
反射する。反射光束の中心線は面Mと面Oとの角部に合
致するので、光束は中心線を境に二分され、一方の光束
は面Mで反射し、面Oを通過し、付加プリズム24に入射
する。ここで、方向が変換され、付加プリズム24の一方
の等辺より出射する。又、他方の光束は面Oを通過し、
付加プリズム24に入射する。ここで、方向が変換され、
付加プリズム24の他方の等辺より出射する。そして、2
つの光束は検光系に入る。
上記構成によれば、プリズム23が整形プリズムと、記
録媒体7に入射する光束と記録媒体7で反射する光束と
を分離するビームスプリッタの役割とを果たすることに
より、光ピックアップが小型・軽量となり、アクセスタ
イムの短縮化が容易に行えるようになる。又、構成部品
点数も少なくなるので組立工数が削減でき、コストも安
くなる。更に、プリズム23を用いて、面Oより出射する
戻り光束を2方向に分離することができ、検光系におい
て、トラックエラー検知用の光束とフォースエラー検知
用の光束とを分離するビームスプリッタを不要とするこ
とができる。図において、2点鎖線は付加プリズム24が
ない場合を示す。実線は付加プリズム24を設けた場合の
面Oよりの光束の出射を示している。この図から分かる
ように、付加プリズム24を設けないとすると、面Oより
の出射角αはプリズム23の頂角θ,β及び屈折率nによ
って決まってしまう。しかし、本実施例のように、付加
プリズム24を設け、この付加プリズム24を適宜選択する
ことにより、出射角を任意に選択できるようになる。
次に、第3図乃至第5図を用いて本発明の第3の実施
例を説明する。本実施例は磁性体に直線偏光を照射する
と、透過光又は反射光の偏光面が回転し、その回転方向
は磁性体の磁化の向きによって反転する性質を利用した
光磁気記録に用いられる光ピックアップに適する。
第3の実施例を示す第3において、41は光源であるレ
ーザダイオード、42はレーザダイオード41よりの光束を
平行光束とするコリメータレンズ、43は1/2波長板であ
る。44は頂角θのプリズム、45はフォーカシング時には
矢印I方向に、トラッキング時には矢印II方向に移動
し、コリメータレンズ44よりの平行光束を記録媒体であ
る光ディスク46上に結像させる対物レンズである。プリ
ズム44は対物レンズ45と対向し、対物レンズ45の光軸と
垂直な面Pと、レーザダイオード41と対向し、面Pに対
して傾斜した面Qと、面Pに対して直交し、面Pと面Q
とを橋絡する面Rとから構成されている。そして、面Q
には光ディスク46から戻り光束の少なくとも一部が面Q
で反射するよう必要に応じて、コーティングが施されて
おり、又、その反射光束の中心線が、面Pと面Rとの角
部に合致するように、プリズム44は配設されている。更
に、コリメータレンズ42よりのレーザ光束は面Qに対し
て入射角φ、屈折角θとなるように、レーザダイオード
41が配置され、又、プリズム44の屈折率nは選ばれてい
る。47,48は互いに直交する偏光面を有し、プリズム44
の面R近傍にそれぞれ配設される偏光素子、49,50は偏
光素子47,48側にそれぞれ配設される第1,第2の2分割
光検出器である。そして、読取位置への移動は、光ピッ
クアップ全体(2点鎖線で示す)が矢印III方向に移動
することによりなされる。又、51はプリズム44の面R上
に設けられた集束レンズである。
次に、上記構成の作動を説明する。レーザダイオード
41より出射した光束は、コリメータレンズ42によって平
行光束とされ、1/2波長以下43によって偏光面が調節さ
れ、プリズム44の面Qに入射角φで入射し、cosθ/cos
φ倍に光ディスク46の半径方向の径が拡大され、楕円率
の改善がなされる。そして、面Pより略垂直に出射し、
対物レンズ45に集光され、ディスク46上に結像する。光
ディス46からの戻り光束は、対物レンズ45により平行光
束とされ、面Pに略垂直に入射し、面Qで反射する。反
射光束の中心線は、面Pと面Rとの角部に合致するの
で、光束は中心線を境に二分され、一方の光束は面Pで
反射し、面Rより出射する。又、他方の光束は直接面R
より出射する。面Rより出射した2つの光束は集光レン
ズ51により集光され、一方の光束は偏光素子47を介し、
2分割光検出器48上に結像する。又、他方の光束は偏光
素子48を介し、2分割検出器50上に結像する。
ここで、第4図を用いて簡単に光磁気記録の再生原理
を述べる。光ディスク46には、例えば“1"の情報には上
向磁化を、“0"の情報には下向磁化をそれぞれ対応さ
せ、2値の情報が書き込まれている。第4図において、
Iは入射偏光、Rは反射偏光である。反射偏光Rはその
方位角が入射偏光よりもθk(カー回転角)分だけ傾い
た光となる。磁化の方向によりθkは正負に変化するの
で、偏光素子47(又は48)を入射偏光の消光角よりθだ
け傾いて設置すると2分割検出器49(又は50)に結像す
る光は図の矢印Aになったり、Bになったりして強度変
化を生じる。
次に、2分割光検出器49,50上のビームスポットの一
例を第3図の(b),(c)に示す。そして、トラック
エラー信号,フォーカスエラー信号,情報再生信号は光
検出器49,50の各分割面での出力G〜Jを用い、下記の
ように表される。
トラックエラー信号 :G/H−I/J フォーカスエラー信号 :(H+J)−(G+I) 情報再生信号 :(G+H)−(I+J) この場合の回路の一例を第5図に示す。この図におい
て、60a〜60dは、光検出器49,50の各面で発生した電流
を電圧に変換する初段アンプ、61a〜61dは加算アンプ、
62a〜62dは差動アンプである。
又、トラックエラー信号を (G+H)−(I+J) としてもよい。この場合、情報再生信号と同じ検出方法
となるが、トラックエラー信号は情報再生信号に比べて
周波数帯域が、普通2ケタ以上低いので、フィルタ回路
を通すことにより、両者を分離できる。
上記構成によれば、プリズム44が整形プリズムと、光
ディスク46(記録媒体)に入射する光束と光ディスク46
で反射した光束とを分離するビームスプリッタの役割と
をは果たすことにより、光ピックアップが小型・軽量と
なり、アクセスタイムの短縮化が容易に行えるようにな
る。又、構成部品点数も少なくなるので組立工数が削減
できる。更に、プリズム44を用いて面Rより出射する戻
り光束は光ディスク46方向と反光ディスク46方向との2
方向に分離することができる。よって、検光系における
トラックエラー検知用の光束とフォーカスエラー検知用
の光束とを分離する光学素子を不要とすることができ
る。又、集光レンズ51を適宜選択することにより、面R
より出射する2本の光束の出射角を任意に選択できる。
1/2波長板43を戻り光束の偏光面が偏光素子47,48の偏光
面に対し略45°(第4図におけるθ≒45°∵θkは微小
角)となるように調整すれば、カー効果による再生信号
最大にすることができる。
尚、本発明は上記第1〜第3の実施例に限るものでは
ない。例えば、上記第1〜第3の実施例では情報の再生
を行う光ピックアップにて説明を行ったが、情報の記録
や消去を行う光ピックアップにも適用できることは言う
までもない。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、小型・軽量で
アクセスタイムの短縮化が容易にでき、組立工数が削減
でき、コストも安い光ピックアップを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図、第2図は
本発明の第2の実施例を示す構成図、第3図は本発明の
第3の実施例を示す構成図、第4図は第3図における光
磁気記録の再生原理を示す説明図、第5図は第3図にお
ける回路の一例を示す図、第6図は従来例を示す構成
図、第7図は第6図におけるレーザダイオードより出射
する光束のX-X断面を示す図、第8図は第6図における
整形プリズムの説明図、図9図は第6図における整形プ
リズムを出射した光束のY-Y断面を示す図である。 1,41……レーザダイオード 2,42……コリメータレンズ 3……整形プリズム 4……偏光ビームスプリッタ 5……1/4波長板 6,45……対物レンズ 7……記録媒体 8……駆動系 9……受光レンズ 10……ハーフプリズム 11,49,50……2分割光検出器 12……シリンドリカルレンズ 13……4分割光検出器 20,23,44……プリズム 24……付加プリズム 43……1/2波長板 46……光ディスク 47,48……偏光素子 60a〜60d……初段アンプ 61a〜61d……加算アンプ 62a〜62d……差動アンプ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光源からの光束を対物レンズを用い
    て記録媒体上に結像させ、前記記録媒体からの戻り光束
    を検出することにより少なくともフォーカシング,トラ
    ッキングを行う光ピックアップにおいて、 前記対物レンズと対向し、前記対物レンズの光軸と垂直
    な第1の面と、前記レーザ光源と対向し、前記第1の面
    に対して傾斜した第2の面と、前記第1の面と第2の面
    とを橋絡する第3の面とを有するプリズムと、 前記レーザ光源から出て前記プリズムの第2の面に入射
    後、前記第1の面より出射する光束が整形され、且つ前
    記対物レンズの光軸と平行になるようにすると共に、前
    記記録媒体からの戻り光束が前記第2の面で反射し、入
    射光束と分離され、分離された戻り光束が更に、前記第
    1の面で反射されて前記第3の面から出射する光束と直
    接前記第3の面から出射する光束の2つの光束に分離さ
    れて前記プリズムから出射されるようにしたことを特徴
    とする光ピックアップ。
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