JP3366017B2 - 光ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光磁気ディスク装置な
どに設けられ、記録媒体からの戻り光の直交成分をそれ
ぞれ検出することにより情報を再生する光ヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光磁気ディスク装置では、再生出力を得
るために、偏光分離が行われ、ディスクからの戻り光
が、カー回転角による偏光成分を検出するための２つの
光成分と、フォーカスなどのエラー信号を検出するため
のエラー信号検出用の光成分とに分離される。図７は、
従来の偏光分離手段を使用した光磁気ディスク装置用の
光学系の構成を示し、図８は図７の（ａ）と（ｂ）の経
路における偏光状態を示している。半導体レーザ１から
発せられたレーザ光はコリメートレンズ２により平行光
となり、ビームスプリッタ３に対しＳ波成分として入射
して反射され、さらに全反射プリズム４にて反射されて
対物レンズ５によりディスクＤの記録面に集光される。

【０００３】ディスクＤの記録面からの反射戻り光は、
対物レンズ５と全反射プリズム４を経て戻るが、ディス
クＤの記録面における光磁気記録により、戻り光には図
９（ａ）に示すようなカー回転角（±θｋ）を有する偏
光成分が与えられる。この戻り光は、ビームスプリッタ
３を透過して１／２波長板９を通過するが、この波長板
９を通過することにより図８（ｂ）に示すように偏光面
が４５度回転させられる。さらに戻り光は、ウォラスト
ンプリズム６にて３つの光成分に分離され、受光レンズ
７ａと７ｂを経て６分割のピンホトダイオード８により
受光される。

【０００４】ウォラストンプリズム６にて直交成分であ
るＰ波成分とＳ波成分とに分離された２つの光束Ｂａと
Ｂｂは、ピンホトダイオード８の２つの受光部８ａと８
ｂとにより受光される。この受光部８ａと８ｂのそれぞ
れにて受光されるＰ波成分とＳ波成分のそれぞれの受光
量は図８（ｂ）にてＰｄとＳｄで示す通りである。受光
部８ａと８ｂにおける受光量ＰｄとＳｄの差を求めるこ
とにより戻り光のカー回転方向（＋θｋまたは−θｋ）
が検出されＭＯ再生信号となる。また偏光に依存しない
光束Ｂｃは４分割の受光部８ｃに受光され、これにより
フォーカスとトラッキングのエラー信号が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成の光学
系には以下に列記する問題点がある。 （１）上記従来の光学系は、受光部８ａと８ｂとで、カ
ー回転角が与えられた偏光成分を検出するために、別体
の１／２波長板９を使用して図８（ｂ）に示すように偏
光面を４５度回転させている。よって別体の１／２波長
板９を設ける分だけ光学部品の部品点数が多くなり、ま
たこの１／２波長板９を位置決めして固定するための構
造が必要になる。また１／２波長板９を設けない場合に
は、ウォラストンプリズム６を含む右側の光学部品を全
て光軸に対して４５度回転させて配置しなくてはなら
ず、各光学部品の位置決め固定精度を出しにくくなり、
また光学部品が斜めに配置されることになるため、光学
系が大型化する欠点がある。

【０００６】（２）従来の光学系では、光学部品がそれ
ぞれ独立して設けられているために部品点数が多くな
り、また光路長が全体として長くなっている。このよう
に多数の部品により構成されまた光路長も長い構造にな
るため、光学系全体を可動系に搭載することができず、
光学部品を固定系と可動系とに別けざるをえなくなって
いる。例えば図７に示す光学系を全て光ヘッド内に収納
し、この光ヘッド全体をディスクの記録面に沿って移動
させる場合には、全体の重量が大きすぎることになり、
全体をフォーカス補正方向やトラッキング補正方向へ駆
動することが不可能となる。そのため、光学系全体を光
ヘッド内に収納した場合には、光ヘッド内にて対物レン
ズ５のみをフォーカスとトラッキングのそれぞれの補正
方向へ駆動させることが必要になる。しかしながらこの
場合には、対物レンズ５をトラッキング補正方向へ駆動
したときに、全反射プリズム４により反射された光の光
軸と対物レンズ５の光軸とがずれてしまうため、４分割
の受光部８ｃ上に結ばれる戻り光のスポットが受光部８
ｃの中心からずれて、これがトラッキングエラー信号を
発生させることになって、高精度なトラッキングエラー
検出ができない状態が生じる。

【０００７】また、例えば（Ａ）で示す部分の光学部品
を光ヘッドに搭載してこの部分のみをディスクに沿って
移動させ、また（Ｂ）で示す部分の光学部品を固定側に
設けて、ビームスプリッタ３と全反射プリズム４との間
で空間中に光経路を形成することが考えられるが、この
場合においても対物レンズ５のトラッキング補正動作の
際に、対物レンズ５の光軸と（Ｂ）の固定光学系の光軸
との間にずれが生じて前記と同様の問題が生じる。

【０００８】（３）図７に示す光学系では、偏光分離の
ための素子として、ウォラストンプリズム６を使用して
いる。しかしながら、ウォラストンプリズム６は、水晶
などの異方性結晶を２つ使用し、これを貼合わせて製作
しているため製造コストが高いものとなっている。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、別体の１／２波長板などを設ける必要がなく、且
つ全体を薄型で且つ小型に構成できる光ヘッドを提供す
ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による光ヘッド
は、発光部材から発せられた光を記録媒体に向けて反射
させ且つ前記記録媒体から反射された戻り光の一方の直
交成分に対する透過率が高い第１の偏光層と、この偏光
層を透過した光の偏光面を回転させる位相差層と、この
位相差層を透過した光の一方の直交成分の透過率が高い
第２の偏光層と、を有して一体化された板状光学素子
と、前記第２の偏光層を透過した成分を受光する第１の
受光部材と、前記第２の偏光層により反射された光成分
を受光する第２の受光部材とが設けられており、前記第
１の偏光層と前記位相差層および前記第２の偏光層と
が、前記板状光学素子の板面に、互いに平行に形成さ
れ、前記板状光学素子の端面は、第１の偏光層と第２の
偏光層が設けられた板面に対して傾斜しており、前記傾
斜した端面に前記第２の受光部材が設置されていること
を特徴とするものである。

【００１１】上記手段において、前記第１の偏光層と前
記第２の偏光層とが前記板状光学素子の表面と裏面に分
かれて形成されて、前記両偏光層が一定の間隔で対向す
るものとできる。また、前記第１の受光部材が、前記第
２の偏光層の外側に設置されるものとできる。

【００１２】

【作用】上記手段では、発光部材から発光された光は第
１の偏光層により一方の直交成分が高い反射率となって
反射され、対物レンズにより記録媒体に集光される。記
録媒体の記録面によりカー回転角の偏光を与えられた戻
り光は、対物レンズを経て戻り、第１の偏光層を一方の
直交成分が高い透過率となって通過し、次に波長偏光層
により偏光面が回転させられる。さらに第２の偏光層に
より一方の直交成分が取出され第１の受光部材により受
光される。第２の偏光層では他方の直交成分が反射さ
れ、これが第２の受光部材により受光される。この第１
の受光部材による受光出力強度と第２の受光部材による
受光出力強度との差を取ることにより、カー回転角の方
向が検出され、ＭＯ信号が再生される。

【００１３】また第１の偏光層と位相差層と第２の偏光
層とが一体の板状光学素子を形成し、この板状光学素子
の板面で互いに平行となっているので、薄型で小型な光
ヘッドを得ることができる。薄型で小型な光ヘッドを得
るには、さらに上記第２〜３の手段とすることが好まし
い。

【００１４】以下本発明の実施例を図面により説明す
る。図１は本発明による光ヘッドの基本概念を説明する
ための例を示す部品構成図、図２（ａ）ないし（ｇ）は
図１における各光経路の偏光状態をＰ波成分とＳ波成分
との直交座標で示す説明図である。図１に示す光ヘッド
はその全体が図示しない弾性支持部材に支持されてフォ
ーカス補正ならびにトラッキング補正方向へ微動自在に
支持されており、また光ヘッド全体とこれを前記弾性支
持部材を介して支持している固定部との間に磁気駆動回
路が設けられ、この磁気駆動回路により光ヘッドがフォ
ーカスとトラッキングのそれぞれの補正方向へ微駆動さ
れるようになっている。

【００１５】光ヘッド内には板状光学素子１０が設けら
れている。板状光学素子１０は斜めに配置されている。
板状光学素子１０には透光層としてガラス基板１１が設
けられている。ガラス基板１１の表面側には、第１の偏
光層１２と位相差層として１／２波長層１３が積層され
ている。第１の偏光層１２と１／２波長層１３はそれぞ
れ蒸着などにより膜状に形成され、あるいは板状のもの
が接着されるなどしてガラス基板１１と一体に構成され
ている。発光部材である半導体レーザ１４は前記第１の
偏光層１２の外側に対向し、また半導体レーザ１４から
発せられたレーザ光が偏光層１２により反射される光軸
上に対物レンズ１５が設けられている。半導体レーザ１
４から発せられた拡散レーザ光はＳ波方向にて前記偏光
層１２に入射して反射され、対物レンズ１５により集光
され光磁気ディスクなどの記録媒体Ｍに照射される。

【００１６】上記第１の偏光層１２は、直交する光成分
のうちのＰ波成分の反射光量Ｒｐが小さく、Ｓ波成分の
反射光量Ｒｓが大きく、またＰ波成分の透過光量Ｔｐが
大きく、Ｓ波成分の透過光量Ｔｓが小さくなるように設
定されている。この反射ならびに透過比率は、半導体レ
ーザ１４から発せられる光ビームの光軸Ｂの入射角αと
偏光層１２の設計条件とにより決められ、例えば反射光
量と透過光量の比は８０％：２０％などに設定されてい
る。前記１／２波長層１３は、これを透過する光に対し
λ／２（λは使用光の波長）の位相差を生じさせるもの
であり、記録媒体Ｍにより反射され対物レンズ１５と偏
光層１２を透過した戻り光は、この１／２波長層１３に
より偏光面が４５度回転させられる。なお位相差層とし
ては１／２波長層に限られず、３／２波長層、５／２波
長層などであっても同じである。

【００１７】ガラス基板１１の裏面には、第２の偏光層
１６が設けられている。この偏光層１６はガラス基板１
１に蒸着された膜状あるいは接着された板状のものであ
る。この第２の偏光層１６は、戻り光の入射角と層の設
計条件に基づき、Ｐ波成分に対する反射光量Ｒｐが小さ
く、Ｓ波成分に対する反射光量Ｒｓが大きく、またＳ波
成分に対する透過光量Ｔｐが大きく、Ｓ波成分に対する
透過光量Ｔｓが小さくなるように設定されている。この
反射光量ならびに透過光量の比率は例えば８０％：２０
％あるいは１００％：０％などである。

【００１８】前記第２の偏光層１６の裏面には第１の受
光部材１７が密着して設けられている。また第１の偏光
層１２の表面には第２の受光部材１８が密着して設けら
れている。記録媒体Ｍからの戻り光は集束光束としてガ
ラス基板１１内に入るが、この光軸Ｂ1が第２の偏光層
１６により反射されて光軸Ｂ2で示す経路にて戻る。前
記第１の受光部材１７は光軸Ｂ1が入射する位置に設け
られ、第２の受光部材１８は光軸Ｂ2が入射する位置に
設けられている。

【００１９】第１の受光部材１７と第２の受光部材１８
の受光光量に基づく検出電流は、図示しない電流／電圧
変換部により電圧値に変換され、それぞれ電圧増幅部１
９と２０により増幅される。図１に示す例では、増幅部
２０による増幅利得が増幅部１９による増幅利得の２の
平方根倍となるように増幅抵抗がＲと２平方根Ｒとに設
定されている。各増幅部１９と２０により増幅された電
圧が差動増幅器２１に入力され、電圧差を求めることに
より、カー回転角の変化に基づくＲＦ信号がＭＯ信号と
して得られる。またフォーカスエラー信号は増幅部１９
と２０を経たそれぞれの出力に基づき、両出力からビー
ムサイズの差を求めることにより得ることができる。ま
たトラッキングエラー信号は、一方の受光部材の２分割
の受光領域からの信号に基づきプッシュプル法により得
ることができる。

【００２０】次に上記例による光ヘッドの光学動作につ
いて説明する。図２の（ａ）ないし（ｇ）は図１の各光
経路（ａ）ないし（ｇ）の位置における偏光状態を示し
ているものである。半導体レーザ１４から照射された拡
散レーザ光は、偏波面がＳ波方向に向けられて第１の偏
光層１２に送られる。第１の偏光層１２ではＳ波成分の
反射率が高いため、Ｓ波方向のレーザ光の多くが反射さ
れ、対物レンズ１５にて集束されて記録媒体Ｍに集光さ
れ、光磁気記録が行なわれた記録媒体Ｍに微小スポット
が形成される。

【００２１】記録媒体Ｍにより反射された戻り光は、記
録媒体Ｍの記録面により偏光面にカー回転角が与えられ
ている。図２（ａ）では、戻り光のうちの一方向のカー
回転角θｋの偏波面を実線で示し、他方向のカー回転角
θｋの偏波面を破線で示している。第１の偏光層１２で
は、Ｐ波成分の透過光量Ｔｐが大きく、Ｓ波成分の透過
光量Ｔｓが小さいため、第１の偏光層１２を透過した光
は、図２（ｂ）に示すように、Ｓ波成分の光量が小さく
Ｐ波成分の光量が大きくなって、カー回転角θｋがθｋ
1に強調された偏光状態となる。この光が１／２波長層
１３を透過することにより、図２（ｃ）に示すように偏
光面が４５度回転させられる。

【００２２】この光が光軸Ｂ1で示すようにガラス基板
１１内を進行し、第２の偏光層１６に至る。第２の偏光
層１６では、Ｐ波成分の透過率が高いため、このＰ波成
分が第１の受光部材１７により受光される。すなわち図
２（ｄ）に示すように第２の偏光層１６では、図２
（ｃ）にて実線で示す偏光のＰ波成分（Ｐ軸に投影した
成分）Ｐｄ1が多く透過し、これが受光部材１７により
受光される。

【００２３】図２（ｃ）にて実線で示す偏光のＳ波成分
は、図２（ｅ）に示すようにＳ軸に投影したのと同じも
のになり、この成分のほとんどは第２の偏光層１６によ
り反射され、その光軸Ｂ2はガラス基板１１を透過して
再度１／２波長層１３を透過する。このとき図２（ｆ）
に示すように、偏光面が４５度回転させられる。そして
第１の偏光層１２はＰ波成分の透過率が高いため、この
第１の偏光層１２により図２（ｇ）で示すＰ波成分（図
２（ｆ）の偏光成分をＰ軸に投影した光量）のほとんど
（Ｐｄ2）が第２の受光部材１８により受光される。

【００２４】上記の動作により、第１の受光部材１７と
第２の受光部材１８とで、戻り光の異なる直交成分がそ
れぞれ受光される。ただし、第２の受光部材１８で受光
される成分は、第１の受光部材１７により検出される出
力に比べ、１／２波長層１３を１回だけ余分に通過しさ
らに第１の偏光層１２によりＰ波成分だけが取出される
ので、図２（ｆ）から（ｇ）の段階で光量が２の平方根
で割った分だけ減少する。よって結果的には同じ光量に
対し、第２の受光部材１８からの出力電流は第１の受光
部材１７の出力電流を２の平方根で割った量だけ減衰す
る。そこで、第２の受光部材１８からの出力が電圧に変
換された後に電圧増幅部２０により、電圧増幅部１９の
２の平方根倍の利得にて増幅される。この増幅利得の差
により同等となった検出電圧から差動増幅器２１により
差が求められ、これがＭＯ再生のＲＦ信号として得られ
る。

【００２５】図３は本発明の基本概念を説明するための
他の例を示している。この例と図１に示す例とを比較す
ると、半導体レーザ１４および対物レンズ１５の位置、
およびガラス基板１１の裏面側での第２の偏光層１６が
同じである。ただしガラス基板１１の表面側では１／２
波長層１３の外側に、図１と同じ第１の偏光層１２と、
反射防止膜２５とが途中で分離されて形成されている。
対物レンズ１５からの戻り光は第１の偏光層１２を経て
ガラス基板１１に入射し、第２の偏光層１６により反射
された光は１／２波長層１３と反射防止膜２５を経て第
２の受光部材１８により受光される。

【００２６】図４により、上記の光ヘッドの光学的動作
について説明する。図４と図２とを比較すると（ｅ）ま
では、その機能が同じであり、第１の受光部材１７には
（ｄ）に示すＰ波成分Ｐｄ1が偏光層１６を透過して受
光される。しかしながら、図４（ｅ）に示すＳ波成分
は、１／２波長層１３により偏光面が４５度回転させら
れた後に、第１の偏光層１２を通過することなく、その
まま反射防止膜２５を経て第２の受光部材１８により受
光される。よって受光部材１８により受光される偏光成
分の光量θｄ（図４（ｆ）参照）は、図４（ｅ）に示す
Ｓ波成分の光量とほぼ同じである。

【００２７】したがって、（ｅ）から（ｆ）へ至る過程
において、図２に示すような２の平方根で割った出力の
減少は生じず、第２の受光部材１８により受光される受
光光量と第１の受光部材１７による受光光量とは１：１
である。したがって図３に示す例の場合には、第２の受
光部材１８に接続される電圧増幅部２０ａの増幅利得と
第１の受光部材１７に接続される電圧増幅部１９の増幅
利得が同じでよいことになり、両増幅出力から差動増幅
器２１により差を求めることにより、ＭＯ信号の再生が
できる。

【００２８】また図３の例において、１／２波長層１３
の厚さ寸法などの設計により、この１／２波長層１３と
してＢ１方向へ向かう光に対しては偏光面を４５度回転
させ、逆のＢ２方向へ向かう光に対しては偏光面を回転
させないように構成できる。この場合には、光軸Ｂ２の
光に対して偏光面が回転させられないため、第２の受光
部材１８により受光される光は図４（ｅ）に示すＳ波成
分となる。この場合も第１の受光部材１７と第２の受光
部材１８とで受光される光量は１：１であり、電圧増幅
部１９と２０ａの増幅利得は同じでよい。

【００２９】図５は本発明の実施例を示している。図５
に示す実施例では、ガラス基板１１の端面１１ａが斜め
に傾斜して形成されている。ガラス基板１１の表面側に
は、図１に示したのと同様の第１の偏光層１２と１／２
波長層１３とが形成されており、裏面には同じく図１に
示したのと同じ第２の偏光層１６を介して第１の受光部
材１７が設けられている。そして前記端面１１ａに、反
射防止膜２５を介して第２の受光部材１８が密着して設
けられている。

【００３０】図６は、図５に示す光ヘッドにおける各光
経路（ａ）ないし（ｅ）における偏光状態を示してい
る。図５と図６を対比して説明すると、（ａ）で示すよ
うにカー回転角θｋの偏光が与えられた光は、第１の偏
光層１２を透過することにより、（ｂ）で示すように偏
波面の回転角度がθｋ1に強調され、１／２波長層１３
を透過することにより偏光面が４５度回転させられる
（（ｃ）参照）。第２の偏光層１６では透過率の高いＰ
波成分のほとんどが透過して第１の受光部材１７により
受光される。図６（ｄ）ではこのＰ成分の受光光量をＰ
ｄ1で示している。

【００３１】第２の偏光層１６では図６（ｅ）に示すＳ
波成分Ｓｄ1のほとんどが反射され、これが反射防止膜
２５を透過してそのまま第２の受光部材１８により受光
される。第１の受光部材１７と第２の受光部材１８とで
は、戻り光の異なる直交成分が受光されることになる。
また第１の受光部材１７と第２の受光部材１８とによる
受光光量は１：１であり、両受光部材からの受光出力を
同じ利得により増幅して図１に示したような差動増幅器
２１で差を求めることにより、ＭＯ信号の再生ができ
る。上記図５に示す実施例では、ガラス基板１１を含む
板状光学素子を小型のものにできる。

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】なお、上記の各例では、第１と第２の受光
部材１７，１８がガラス基板１１に密着して設けられて
いるが、各受光部材１７と１８をガラス基板１１から離
して設け、戻り光の光路長を長くしてもよい。

【００３６】さらに、前記それぞれの例では、透光層と
してのガラス基板１１に１／２波長層１３が積層された
構造となっているが、例えば、水晶などの異方性結晶に
より、ガラス基板１１と１／２波長層１３を加えた厚さ
寸法の素子を構成し、これを通過することによりλ／２
の位相差を発生させて、偏光面を４５度回転させるよう
にしてもよい。この場合にはガラス基板１１を設ける必
要はない。あるいは前記の異方性結晶を使用した素子の
裏面にガラス基板を設け、これに第２の偏光層などを介
して受光部材を密着させることにより、薄型でしかも戻
り光の光路長の長い光ヘッドを構成できる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の構成によれば、第１の偏
光層と位相差層および第２の偏光層とを積層させて光学
素子を構成できるため、薄型で小型な光ヘッドを得るこ
とができる。また、本発明による光ヘッドは、光磁気デ
ィスクだけでなく、コンパクトディスクや相変化ディス
クなどに対して同一ヘッドでの対応が可能となる。さら
に、小型、軽量化ができ、光学系全体を補正駆動できる
ので、エラー信号へのオフセットの発生がなくなる。ま
た１／２波長板を単独にて別体に使用する必要がないた
め、部品管理ならびに組み立ての簡素化を図ることがで
きる。

【００３８】板状光学素子を小型化するには、さらに請
求項２〜３記載の構成とすることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光ヘッドの基本概念を説明するた
めの例を示す部品構成図、

【図２】（ａ）ないし（ｇ）は図１に示す光ヘッドの各
光経路部分の偏光状態をＳ波成分とＰ波成分を直交座標
にして示す説明図、

【図３】本発明による光ヘッドの基本概念を説明するた
めの他の例を示す部品構成図、

【図４】（ａ）ないし（ｆ）は図３に示す光ヘッドの各
光経路部分の偏光状態をＳ波成分とＰ波成分を直交座標
にして示す説明図、

【図５】本発明による光ヘッドの実施例を示す部品構成
図、

【図６】（ａ）ないし（ｅ）は本発明の実施例の光ヘッ
ドの各光経路部分の偏光状態をＳ波成分とＰ波成分を直
交座標にして示す説明図、

【図７】従来の光ヘッドを示す部品構成図、

【図８】（ａ）（ｂ）は従来の光ヘッドの各光経路部分
の偏光状態をＳ波成分とＰ波成分を直交座標にして示す
説明図。

【符号の説明】

Ｍ 記録媒体 １０ 光ヘッド １１ ガラス基板 １２ 第１の偏光層 １３ １／２波長層 １４ 半導体レーザ １５ 対物レンズ １６ 第２の偏光層 １７ 第１の受光部材 １８ 第２の受光部材 ２５ 反射防止膜

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光部材から発せられた光を記録媒体に
   向けて反射させ且つ前記記録媒体から反射された戻り光
   の一方の直交成分に対する透過率が高い第１の偏光層
   と、この偏光層を透過した光の偏光面を回転させる位相
   差層と、この位相差層を透過した光の一方の直交成分の
   透過率が高い第２の偏光層と、を有して一体化された板
   状光学素子と、 前記第２の偏光層を透過した成分を受光する第１の受光
   部材と、前記第２の偏光層により反射された光成分を受
   光する第２の受光部材とが設けられており、 前記第１の偏光層と前記位相差層および前記第２の偏光
   層とが、前記板状光学素子の板面に、互いに平行に形成
   され、前記板状光学素子の端面は、第１の偏光層と第２
   の偏光層が設けられた板面に対して傾斜しており、前記
   傾斜した端面に前記第２の受光部材が設置されているこ
   とを特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】 前記第１の偏光層と前記第２の偏光層と
   が前記板状光学素子の表面と裏面に分かれて形成され
   て、前記両偏光層が一定の間隔で対向している請求項１
   記載の光ヘッド。
3. 【請求項３】 前記第１の受光部材が、前記第２の偏光
   層の外側に設置されている請求項１または２記載の光ヘ
   ッド。