JP3166783B2 - 光ヘッド - Google Patents

光ヘッド

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JP3166783B2 JP27391691A JP27391691A JP3166783B2 JP 3166783 B2 JP3166783 B2 JP 3166783B2 JP 27391691 A JP27391691 A JP 27391691A JP 27391691 A JP27391691 A JP 27391691A JP 3166783 B2 JP3166783 B2 JP 3166783B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光ディスク、光磁気
ディスク、光カード等の光情報記録媒体に対して情報の
再生等に関与する光ヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の光ヘッドとして、例えば図3に示
すものがある。この光ヘッドは、半導体レーザ31、コ
リメータレンズ32、立ち上げミラー33、対物レンズ
34、凹レンズ35、1/2波長板36、偏光ビームス
プリッタ37、光検出器38およびビームスプリッタ2
1を備える。ビームスプリッタ21は、第1のプリズム
22と第2のプリズム23とを接合して構成され、その
接合面には誘電体多層膜24が設けられている。また、
光検出器38は、図4に受光面の平面図を示すように、
それぞれ帯状に三分割された受光領域を有する二つの受
光部38a,38bをもって構成されている。
【0003】図3に示した光ヘッドにおいて、半導体レ
ーザ31からの直線状に偏光した発散ビームは、ビーム
スプリッタ21に設けられた誘電体多層膜24にP偏光
で入射し、その一部が透過する。ビームスプリッタ21
を透過したビームは、コリメータレンズ32で平行ビー
ムに変換された後、立ち上げミラー33で進行方向を9
0°変えられ、対物レンズ34により図示しない光磁気
記録媒体の記録面に光スポットとして集光される。
【0004】ディスクが光磁気記録媒体の場合では、情
報が磁化の方向により記録されており、集光された光ス
ポットは、カー効果により偏光方向が磁化の方向に応じ
て反対方向に回転されて、反射される。この光磁気記録
媒体で反射された戻り光は、対物レンズ34、立ち上げ
ミラー33、コリメータレンズ32を通ってビームスプ
リッタ21に入射する。ここで、戻り光はカー効果によ
り偏光面が回転しているので、S偏光成分が含まれてい
る。このS偏光成分は、その殆どが誘電体多層膜24で
反射され、P偏光成分はその一部が誘電体多層膜24で
反射される。
【0005】ビームスプリッタ21で反射された戻り光
は、凹レンズ35を透過し、1/2波長板36によりそ
の偏光方向が45°回転されて、偏光ビームスプリッタ
37に導かれ、ここでP偏光成分とS偏光成分とに分離
される。これらP偏光成分およびS偏光成分は、光検出
器38の受光部38aおよび38bでそれぞれ受光さ
れ、その出力に基づいて情報の再生信号、フォーカスエ
ラー信号およびトラッキングエラー信号が検出される。
なお、これらの信号の検出原理については、公知である
ので、説明を省略する。
【0006】図3に示す光ヘッドにおいては、小型化を
図るために、ビームスプリッタ21を半導体レーザ31
とコリメータレンズ32との間に配置している。すなわ
ち、半導体レーザ31とコリメータレンズ32との間
は、ビーム径が小さいので、ビームスプリッタ21を小
さくすることができ、また半導体レーザ31とコリメー
タレンズ32との間の空間を有効に利用できるので、光
ヘッドを小型化することができる。
【0007】しかし、上記のように、例えばビームスプ
リッタ21を半導体レーザ31とコリメータレンズ32
との間に配置した場合には、半導体レーザ31からの発
散ビームがビームスプリッタ21に入射することにな
り、誘電体多層膜24に入射する光線の入射角が一定で
なくなる。すなわち、中心の光線が誘電体多層膜24に
入射する入射角をθ0 、コリメータレンズ32の開口数
をNA、第1,第2のプリズム22,23の屈折率をn
0 とすると、誘電体多層膜24に入射する光線の入射角
θは、
【数1】 θ0 − sin-1{(1/n0)・NA} ≦θ≦ θ0 + sin-1{(1/n0)・NA} ・・・(1) となる。
【0008】したがって、例えば、θ0 =45°、n0
=1.82、NA=0.15とした場合には、θの範囲
が、
【数2】 40.3°≦θ≦49.7° ・・・(2) となるので、誘電体多層膜24を、図5に示す入射角に
対するP偏光反射率特性およびS偏光反射率特性を有
し、かつ図6に示す入射角に対する反射光のP偏光とS
偏光との位相差特性を有するように構成することによ
り、(2)式で表される角度範囲で、正確なビーム分離
が可能となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
レーザは、一般に断面が楕円形状の発散ビームを放射す
る。この楕円の長軸方向の拡がり角は、その強度が中心
のe-2になる角度で25°程度、短軸方向のそれは10
°程度である。したがって、この発散ビームを効率良く
取り込むためには、コリメータレンズの開口数NAは、
NA= sin25°=0.42程度必要となる。
【0010】例えば、コリメータレンズの開口数(N
A)が大のものを使用する場合、(1)式から明らかな
ように、ビームスプリッタの誘電体多層膜に入射する光
線の入射角度の変化も大きくなって、入射角が40°か
ら50°の範囲を越えて変化することになる。このた
め、誘電体多層膜が図5および図6に示した特性を有す
る場合では、P偏光反射率が低下し、ビーム分離面での
ビームの反射率の均一化が期待できなくなる。これで
は、信頼性の得られる光ヘッドを提供できない。
【0011】本発明は、多層膜が形成されたビーム分離
面へ半導体レーザからの発散光を入射させる光学系を備
えた光ヘッドに関し、ビーム分離面でのビームの反射率
の均一化が期待できる信頼性の得られる光ヘッドを提供
することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の光ヘッドは、光
軸に垂直な断面が楕円形状の発散ビームを放射する半導
体レーザと、記録媒体にスポットとして照射する集光手
段と、前記記録媒体で反射された戻り光を前記半導体レ
ーザへ戻る光路から分離するためのビームスプリッタと
を備える光ヘッドにおいて、前記ビームスプリッタは前
記発散ビームの光軸に対して傾斜した多層膜からなる分
離面を有しており、前記分離面へ入射する前記発散ビー
ムの光軸を含み且つ前記分離面に垂直な仮想平面に対し
前記分離面へ入射する前記発散ビームの前記楕円形状の
長軸がほぼ垂直となるように前記ビームスプリッタは配
置されていることを特徴とするものである。
【0013】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示すものであ
る。この光ヘッドは、半導体レーザ1、ビームスプリッ
タ2、コリメータレンズ3、ビーム整形プリズム4、立
ち上げミラー5、対物レンズ6、凹レンズ7、1/2波
長板8、偏光ビームスプリッタ9および光検出器10を
備える。
【0014】ビームスプリッタ2は、第1のプリズム1
1と第2のプリズム12とを接合して構成され、その接
合面には誘電体多層膜13を設けて構成する。
【0015】また、光検出器10は、図2に受光面の平
面図を示すように、それぞれ帯状に三分割された受光領
域を有する二つの受光部10a,10bをもって構成す
る。
【0016】図1において、半導体レーザ1は、直線状
に偏光した断面が楕円形状の発散ビームを放射し、その
発散ビームは、楕円の長軸方向の拡がり角(強度が中心
のe-2になる角度)をθ⊥、短軸方向のそれをθ//とす
ると、当然、θ⊥>θ//が成り立っている。
【0017】図1では、楕円の長軸は紙面に対し垂直で
あるが、ここでは拡がり角θ//で紙面内に放射された光
線を符号14,15で示し、拡がり角θ⊥で紙面と垂直
な面内に放射された光線を、便宜的に紙面内に符号1
6,17で示している。この実施例では、コリメータレ
ンズ3を、光線16,17を取り込めるように、その開
口数(NA)をNA= sin(θ⊥)とする。
【0018】半導体レーザ1からの発散ビームは、ビー
ムスプリッタ2の誘電体多層膜13にP偏光で入射させ
て、その一部を透過させる。ここで、誘電体多層膜13
への光軸の入射角をθ0 とすると、光線14の入射角
は、
【数3】θ0 − sin-1{(1/n0)・sin(θ//) } となり、光線15の入射角は、
【数4】θ0 + sin-1{(1/n0)・sin(θ//) } となる。具体的に、θ⊥=25°、θ//=10°、n0
=1.82、θ0 =45°とすると、
【数5】 NA= sin(θ⊥)=0.42 ・・・(3) 39.5°≦θ≦50.5° ・・・(4) となる。ここで、n0 は第1,第2のプリズム11,1
2の屈折率、θは光線のビームスプリッタ2の誘電体多
層膜13への入射角を表す。
【0019】ビームスプリッタ2を透過したビームは、
コリメータレンズ3で平行ビームに変換する。この際、
紙面内では、光線14,15より外側には、光線が殆ど
存在しないので、平行ビームに変換した後も、そのビー
ムの断面形状は楕円のままである。この断面が楕円の平
行ビームは、ビーム整形プリズム4で楕円の短軸方向を
拡大してほぼ円形ビームとし、これを立ち上げミラー5
で進行方向を90°変えて、対物レンズ6により図示し
ない光情報記録媒体の記録面に光スポットとして集光す
る。
【0020】光磁気記録媒体には、情報が磁化の方向に
より記録されており、集光された光スポットは、カー効
果により偏光方向が磁化の方向に応じて反対方向に回転
されて、反射される。この光磁気記録媒体で反射された
戻り光は、対物レンズ6および立ち上げミラー5を経
て、ビーム整形プリズム4に入射させ、このビーム整形
プリズム4で断面がほぼ円形の平行な戻り光を、再び楕
円形状の平行ビームに変換した後、コリメータレンズ3
を経てビームスプリッタ2に入射させる。ここで、戻り
光はカー効果により偏光面が回転しているので、S偏光
成分が含まれている。このS偏光成分は、その殆どが誘
電体多層膜13で反射され、P偏光成分はその一部が誘
電体多層膜13で反射される。
【0021】ビームスプリッタ2で反射された戻り光
は、凹レンズ7を経て1/2波長板8によりその偏光方
向を45°回転させた後、偏光ビームスプリッタ9に入
射し、ここでP偏光成分とS偏光成分とに分離する。こ
れらP偏光成分およびS偏光成分は、光検出器10の受
光部10aおよび10bでそれぞれ受光し、その出力に
基づいて情報の再生信号、フォーカスエラー信号および
トラッキングエラー信号が検出される。なお、これらの
信号の検出原理については、公知であるので、説明は省
略する。
【0022】この実施例によれば、ビームスプリッタ2
の分離面(誘電多層膜13が配置されている)へ入射す
る楕円形状のビームの長軸が分離面へ入射する発散ビー
ムの光軸(図1の一点鎖線に該当する)を含み且つ前記
分離面に垂直な仮想平面(図1の紙面に相当する)に対
しほぼ垂直となるようにしたので、ビームスプリッタ2
の誘電体多層膜13に入射する光線の入射角変化を
(4)式で決まる範囲にすることが可能となる。
【0023】従って、ビーム分離面でのビーム反射率の
均一化が期待でき、結果としてビームの利用効率を良く
することができる。又、前記実施例の様に、ビームスプ
リッタ2を半導体レーザ1とコリメータレンズ3との間
に配置した場合では、光ヘッドを有効に小型化すること
ができる。
【0024】
【発明の効果】本発明の光ヘッドは、光軸に垂直な断面
が楕円形状の発散ビームを放射する半導体レーザと、記
録媒体にスポットとして照射する集光手段(例えば前記
実施例の場合では対物レンズ6)と、前記記録媒体で反
射された戻り光を前記半導体レーザへ戻る光路から分離
するためのビームスプリッタとを備える光ヘッドにおい
て、前記ビームスプリッタは前記発散ビームの光軸(例
えば前記図1の場合では半導体レーザ1からビームスプ
リッタ2へ向かう光束の中心となる光軸で、一点鎖線で
表示されている)に対して傾斜した多層膜からなる分離
面(例えば前記図1の場合では誘電体多層膜13からな
る面)を有しており、前記分離面へ入射する前記発散ビ
ームの光軸(例えば前記図1の場合では半導体レーザ1
からビームスプリッタ2へ向かう光束の中心となる光軸
で、一点鎖線で表示されている)を含み且つ前記分離面
に垂直な仮想平面(例えば前記図1のばあいでは紙面を
含む平面)に対し前記分離面へ入射する前記発散ビーム
の前記楕円形状の長軸がほぼ垂直となるように前記ビー
ムスプリッタは配置されていることを特徴とするから、
ビーム分離面でのビームの反射率の均一化が期待できる
信頼性の得られる光ヘッドを提供できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す図である。
【図2】図1に示す光検出器の受光面の構成を示す平面
図である。
【図3】従来の技術を説明するための図である。
【図4】図3に示す光検出器の受光面の構成を示す平面
図である。
【図5】図3に示すビームスプリッタの入射角度に対す
るP偏光およびS偏光反射率特性を示す図である。
【図6】同じくP偏光とS偏光との位相差特性を示す図
である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2 ビームスプリッタ 3 コリメータレンズ 4 ビーム整形プリズム 5 立ち上げミラー 6 対物レンズ 7 凹レンズ 8 1/2波長板 9 偏光ビームスプリッタ 10 光検出器 10a,10b 受光部 11,12 プリズム 13 誘電体多層膜

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光軸に垂直な断面が楕円形状の発散ビーム
    を放射する半導体レーザと、記録媒体にスポットとして
    照射する集光手段と、前記記録媒体で反射された戻り光
    を前記半導体レーザへ戻る光路から分離するためのビー
    ムスプリッタとを備える光ヘッドにおいて、 前記ビームスプリッタは前記発散ビームの光軸に対して
    傾斜した多層膜からなる分離面を有しており、前記分離
    面へ入射する前記発散ビームの光軸を含み且つ前記分離
    面に垂直な仮想平面に対し前記分離面へ入射する前記発
    散ビームの前記楕円形状の長軸がほぼ垂直となるように
    前記ビームスプリッタは配置されていることを特徴とす
    る光ヘッド。
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