JP2659239B2

JP2659239B2 - 光ヘッド

Info

Publication number: JP2659239B2
Application number: JP1112024A
Authority: JP
Inventors: 勝春佐藤; 直治梁川
Original assignee: PAIONIA KK
Current assignee: PAIONIA KK
Priority date: 1989-05-02
Filing date: 1989-05-02
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JPH02292736A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は記録媒体からのレーザ反射光を集光した光束
を二本の光束に分離し、この分離した光束を受光素子で
受光してサーボ信号を生成するようにした光ヘッドに関
し、特に、光磁気記録再生装置に用いるのに適した光ヘ
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８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偏光は第
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エ
ラー信号とトラッキングエラー信号（サーボ信号）が生
成される。なお、上記の例では、フォーカスエラー信号
は非点収差法によって生成される。

しかしながら、上記のような従来の光ヘッドにおいて
は、分離されたP,S両偏光の光束は離れた位置に焦点を
結び、それぞれ２つの受光素子18,19で受光するように
しているため、各受光素子について３軸方向に調整する
必要がある。このため、調整作業や信頼性の点で問題が
あった。また、部品点数も多くなって光ヘッド自体が大
きくなるという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、光束を分離して受光するような光ヘッドに
おいて、部品点数を減らして光ヘッド自体を小型化でき
るようにするとともに、調整位置の自由度を増し、調整
作業を容易にしながら信頼性を向上させることを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明は、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
束を受光素子で受光して該光束の非点収差に基づいてサ
ーボ信号を生成するようにした光ヘッドにおいて、対物
レンズで集束した光束を、光束分離手段の第１プリズム
と第２プリズムの入射側透過面に傾斜して入射させるこ
とにより、非点収差を付与するとともに、第１プリズム
と第２プリズムの接合面に形成した偏光分離膜面でP,S
両偏光に分離し、Ｐ偏光を偏光分離膜面に略平行な第２
プリズムの内部反射面で反射することにより、P,S両偏
光を互いに接近した二本の光束とし、このP,S両偏光を
受光素子の２組の受光領域でそれぞれ個別に受光するよ
うにした。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例の光ヘッドの光学系を示す図で
ある。なお、前記第８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、２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２に導き、さらにこれらの光束に非点収
差を発生される。

第２図はプリズム１と受光素子２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平
板状の第１の光学部材1A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は入射
光を透過する入射側透過面、1₂は光学部材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り、入射側透過
面1₁と反射面1₄、偏光分離膜面1₂と出射側透過面1₅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1₁〜1₅は略平行に設定され、プリ
ズム１は、入射側透過面1₁の法線と対物レンズ14から入
射される光束（集束光束）の光軸Ｌとの角度が略55゜に
なるように配置され、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1₁を透過・屈折して偏光分離膜面1₂
に達し、この偏光分離膜面1₂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
と反射面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から受光素子２に導かれる。

また、対物レンズ14からの光束は集光光束となってお
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。

このように、プリズム１から出射される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２によっ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な方向になっ
ているので、光学系がコンパクトになる。また、シリン
ドリカルレンズ等を配置しなくても非点収差を付与する
ことができる。なお、この実施例では、第1,第２の光学
部材1A,1Bの各屈折率n_A,n_Bを前記のように設定して、受
光素子２上での集光位置を設定している。また、略平行
な各作用面1₁〜1₅を光軸Ｌに対して略55゜に設定してい
るが、各作用面1₁〜1₅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２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３図は受光素子２の受光面を示す図である。

図示のように、プリズム１側に向けられる受光面には
それぞれが平行に３分割された第1,第２の二つの受光領
域2₁,2₂が形成されており、受光素子２は、同図の矢印
Ａの方向が第１図および、第２図の紙面と平行な上下方
向に一致するように配置されている。

第１受光領域2₁の分割線21と第２受光領域2₂の分割線
22は互いに直交方向にされ、各分割線21,22はトラック
方向に対して45゜の方向になっている。すなわち、前記
のように、入射側透過面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、受光面に対するトラック方
向は図の矢印Ｂの方向になる。なお、短冊状に分割され
た各領域（a,b,c,d,e,f）は受光量に応じてそれぞれ独
立な信号を出力する。

受光素子２に導かれる２つの光束にはプリズム１によ
って非点収差が発生しており、受光素子２上に形成され
るスポットの形状は第４図のようになる。光磁気ディス
ク15上でのレーザビームのスポット径が最小になったと
きすなわちベストフォーカス位置のときは、同図（ｂ）
のように各受光領域2₁,2₂内に円形のスポットが形成さ
れる。

同図（ａ）は対物レンズ14がベストフォーカス位置よ
り近点にあるときのスポットを示し、第２受光領域2₂に
おいては中央部分の領域ｅ内に含まれる楕円状のスポッ
トが形成され、第１受光領域2₁においては中央部分の領
域ｂとその両外側部分の領域a,cに跨がる楕円状のスポ
ットが形成される。

同図（ｃ）は対物レンズ14がベストフォーカス位置よ
り遠点にあるときのスポットを示し、各受光領域2₁,2₂
における楕円状のスポットの方向は、同図（ａ）の近点
の場合と逆になる。

いま、領域ａ〜ｆ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。

第１受光領域2₁においてF₁＝ａ＋ｃ−ｂで得られ信号
は、フォーカス位置に応じて第５図（ａ）に示したよう
な信号となり、第２受光領域2₂においてF₂＝ｅ−（ｄ＋
ｆ）で得られる信号は第５図（ｂ）に示したような信号
となる。

これらの信号は、そのままフォーカスエラー信号とし
て使用することもできるが、それぞれ非対称になるの
で、本実施例では、両信号の加算出力をフォーカスエラ
ー信号として取出している。

すなわち、フォーカスエラー信号（Ｆ）は、Ｆ＝（ａ＋ｃ＋ｅ）−（ｂ＋ｄ＋ｆ） ……（１）によって生成され、第６図に示したように対称になると
ともに、第５図のものに比べて信号レベルが大きなもの
となる。

なお、トラックを横切る時の受光量の変化は、受光領
域2₁,2₂の両スポットにおいてトラック方向と直角な方
向の光量分布としてそれぞれ現れるが、受光領域2₁の
（ａ＋ｃ）の信号に現れるトラック横切りによるエラー
成分と受光領域2₂の（ｄ＋ｆ）の信号に現れる同エラー
成分とは略等しく、上式（１）により明らかなように、
これらのエラー成分は差分となって相殺されるので、フ
ォーカスエラー信号に対するトラック横切ノイズは軽減
される。

また、トラッキングエラー信号（Ｔ）および光磁気再
生信号（Ｒ）は、Ｔ＝（ａ＋ｆ）−（ｄ＋ｃ）Ｒ＝（ａ＋ｂ＋ｃ）−（ｄ＋ｅ＋ｆ）によって生成され、このトラッキングエラー信号には中
央部分の領域b,eの受光出力が含まれていないので、感
度の良い信号となっている。

なお、レーザ反射光の光量に基づいて再生信号を生成
するようなものにおいては、その再生信号（Ｒ′）は、Ｒ′＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆのようにして生成することができる。また、上記の再生
信号（Ｒ′）は、中央部分の領域b,eの受光出力を含め
ないで、Ｒ′＝ａ＋ｃ＋ｄ＋ｆ、とすることにより、感度を高めることも可能である。さ
らに、光磁気再生信号（Ｒ）については、Ｒ＝ｂ−ｅとすることにより、ディスク盤の複屈折によって生じる
光束周辺部の強度分布のムラの影響を無くし、C/Nを改
善することができる。

以上実施例において、受光領域2₁,2₂の分割線21,22の
方向は互いに直交する方向になっているので、分離され
る２光束の間隔が商品誤差あるいは組付け誤差等によっ
て変化しても、この光束の間隔の変化は、受光領域2₂に
ついての矢印Ａ方向（第３図）の自由度で吸収すること
ができる。

上記の実施例では、受光領域2₁,を2₂3分割にしている
が、中央部分の領域b,eを他の領域と平行に２分割し、
この２分割された領域の受光出力の差でプッシュプルト
ラッキングエラー信号を得るようにすると、さらに信頼
性を向上させることができる。

また、第７図に示したように受光領域2₁′,2₂′を構
成するとともに、プリズム１の配置を変え、非点収差に
よるスポットの長手方向がトラック方向およびトラック
方向と直角な方向になるように配置することにより、フ
ォーカスエラー信号は一方の受光領域（2₁′または
2₂′）あるいは両方の受光領域（2₁′および2₂′）の受
光出力から生成することができる。この場合、トラッキ
ングエラー信号は、分割線がトラックと平行となる一方
の受光領域の内の外側２つの領域（分割領域）の受光出
力から得ることができる。

〔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、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受光素子で受
光して該光束の非点収差に基づいてサーボ信号を生成す
るようにした光ヘッドにおいて、対物レンズで集束した
光束を、光束分離手段の第１プリズムと第２プリズムの
入射側透過面に傾斜して入射させることにより、非点収
差を付与するとともに、第１プリズムと第２プリズムの
接合面に形成した偏光分離膜面でP,S両偏光に分離し、
Ｐ偏光を偏光分離膜面に略平行な第２プリズムの内部反
射面で反射することにより、P,S両偏光を互いに接近し
た二本の光束とし、このP,S両偏光を受光素子の２組の
受光領域でそれぞれ個別に受光するようにしたので、P,
S両偏光を離れた２つの受光素子で受光する必要がなく
なり、部品点数を減らして光ヘッド自体を小型化するこ
とができるとともに、受光素子の調整位置の自由度が増
し、調整作業を容易にしながら信頼性を向上させること
ができる。なお、実施例によれば、信号の感度も向上
し、外乱の影響も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明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図は実施例における受光素子の受光面を示す図、第４図は実施例におけるフォーカス位置に応じたスポッ
トの状態を示す図、第５図は実施例における受光領域から得られる信号の一
例を示す図、第６図は実施例におけるフォーカスエラー信号を示す
図、第７図は実施例における受光面の他の例を示す図、第８図は従来の光ヘッドの一例を示す図である。１……プリズム、２……受光素子、2₁,2₂……受光領
域、21,22……分割線。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体からのレーザ反射光を対物レンズ
で集光した後、P,S両偏光の光束に分離し、この分離し
た光束を受光素子で受光して該光束の非点収差に基づい
てサーボ信号を生成するようにした光ヘッドにおいて、前記対物レンズからの集束光束が入射されるとともに前
記受光素子に対して出射するための互いに略平行な入射
側透過面と出射側透過面とを有する第１プリズムと、前
記第１プリズムの前記出射側透過面に接合された板状の
プリズムであって前記出射側透過面に略平行な内部反射
面を有する第２プリズムとから構成され、前記第１プリ
ズムと前記第２プリズムとの接合面を偏光分離膜面とさ
れた光束分離手段を備え、前記対物レンズからの集束光束を、前記第１プリズムと
第２プリズムの入射側透過面に傾斜して入射させること
により非点収差を付与するとともに、前記偏光分離膜面
での透過および反射によりP,S両偏光に分離して透過し
たＰ偏光を前記内部反射面で反射することにより分離さ
れたP,S両偏光を互いに接近した二本の光束とし、前記光束分離手段で分離されたP,S両偏光の光束を、前
記受光素子の２組の受光領域でそれぞれ個別に受光する
ようにしたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】前記第１プリズムと前記第２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、前記記録媒体のトラック方向と、略45゜となるよう
に配置され、前記受光素子の２組の受光領域は、前記記録媒体のトラ
ック方向に対して略45゜となるように配置されるもので
あることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項３】前記受光素子の２組の受光領域は、中央部
とその両側部分の３つの平行な領域に分割され、前記受
光領域どうしの分割線が互いに直交する方向にあること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の光ヘッド。
【請求項４】前記受光素子の２組の受光領域について、
１の非点収差時のスポットをその長手方向を上記２組の
受光領域のいずれか一方の受光領域における分割線と平
行にしてその受光領域の中央部分の領域で受光し、一方
の受光領域の中央部分の領域と他方の受光領域の外側部
分の領域との受光出力和と、それ以外の領域の受光出力
和との差に基づいてフォーカスサーボ信号を生成するよ
うにしたことを特徴とする請求項３記載の光ヘッド。
【請求項５】前記受光素子の２組の受光領域は、中央部
とその両側部分の３つの平行な領域に分割され、前記受
光領域どうしの分割線が互いに直交する方向にあり、前
記受光素子の２組の受光領域について、１の非点収差時
のスポットをその長手方向を上記２組の受光領域のいず
れか一方の受光領域の分割線と平行にしてその受光領域
の中央部分の領域で受光し、一方の受光領域の外側部分
の領域の受光出力差と他方の受光領域の外側部分の領域
の受光出力差との和に基づいてトラッキングサーボ信号
を生成す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。