JPH03178046A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は尤ヘッド装置に関するものであり、特Ｉ：　ｌ
ｊ＋１転シリフシリンダに巻付けられたテープ媒体にビ
ームを１１６射してデータの記録或いは再生を行う所謂
ヘリカルスキャン方式の光ヘッド装置に用いて好適なも
のである。

（ロ）従来の技術 ヘリカルスキャン方式の光ヘッド装置の一例を第５図に
示す。図において、（１）は有底円筒状の回転シリンダ
であり、モータ（２〉によって回転駆動される。斯かる
回転シリンダ（１）には同転中心部に環９ｔプリズム（
３）が装着されており、又、このプリズム（３〉の反射
面に対向する側面には透孔（１）が形成されていると共
にこの透孔（・１）内に対物レンズ（５）が嵌着されて
いる。一方、斯かる回転ドラム（１）の上方には、その
出射ビームの光軸が前記回転シリンダ（１）の回転軸に
一致する様に光学系（６）が配設されている。斯かる光
学系（６）は、半導体レーザ（７）と、コリメータレン
ズ（８）と、偏光ビームスプリッタ（９）と、Ａ／　−
Ｉ　Ｆｉ　（Ｉ　Ｏ）と、収束レンズ（１１）と、７オ
トセンサ（１２）とよりなる。

下４体レーザ（７）からのビームは、偏光ビームスプリ
ンタ（９）を透過し、λ／４板（］　ｆＪ　）によって
円偏光ビームに変換された後前記反射プリズム（３）に
よりｆｌｌｌｌ方にＪＫ射され、然る後対物レンズ（５
）によりテープ（Ｔ）上に収束される。一方、光テープ
（Ｔンからの反１・ｔビームは、上記と同一の光路を逆
行して偏光ビームスプリッタ（９）に導かれるが、この
時のビームの偏光面が、λ／４板（１（１）の作用によ
り上記人肘時の偏光面に対して直交しているため、この
反射ビームは偏光ビームスブリｌり（９）によりＩｌｌ
方に反対され、然る後収束レンズ（］１）により７オト
センサ（１２）、ｈに収束される。尚、この様な光へ７
ド装置は例えば特開昭６２−１１９０３６号公報（Ｇｌ
　１８７％０８５）に開示されている。

斯かる光ヘッド装置に依れば、テープ（Ｔ）が長子、方
１ｆ」１に移動されると兵に回転シリンダ（１）が回転
駆動されることにより、光テープ（Ｔ）が光ビームによ
り斜めにノｔ　ａされる。ここで、装置が記録モードに
ある時には゛ｉ導体レーザ（ア）からのビームをデータ
に応じて変調せしめることによりテープ上にデータの記
録がなされる。又、装置が再生モードにある時には、゛
卜導体レーザ（７）から一定レベルのビームを出ｑ−ｔ
せしめ、このビームによりテープＬのトランクを走査す
ることにより７オトセンサ（１２〉の出力がトランクに
のデータに応じて変調される。

ところでＩ？を近、データの高密度記録と共に高転込レ
ート化が望まれている。Ｅ記光Ａピ釘、において高転送
レート化そ実現するには、光へノドと光テープの相対速
度をより大きくする方法が考えら／Ｌるが、斯かる方法
においては前記相対速塵を無制隈には丸きくできず、こ
のため転送レーＩ・の向１、にら明らかに限界がある。

そこで最近、光源としてマルチビームを用い、−度に複
数のトラックを、ｉ：Ｗｅ　して１ｑ生時の転送レート
を向上させる方法が検計されている。飴し乍ら１．）、
記促来例において、光源として亙いに分割された光軸を
有するマルチレーザビームを用いると、各ビームにより
走査さｔＬるテープの軌跡が斤いに交差してしまうとい
った不都合が生じる。例えば、光源として３ビームマル
チレーザを用い、この際３つのレーザビームの内、真中
のビームが回転シリンダ（１）の１ｉ１１転軸に一致す
る様に設定すると、回転シリンダ（１）が一回転する際
の各ビームによるテープ走査軌跡は第６図に示す如くな
る。ここで、（ｔ、）が前記真中のビームによる走捏軌
跡、（Ｌｘ）（１３）が両端０各ビームによる走査軌跡
である。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 そこで本発明は、各走な軌跡が交差することのない様な
マルチ出射ビームを有する光ヘッド製７１を提供せんと
するものである。

（ニ）課題を解決するたぬの手段 上記課題に鑑り本発明は、状態の異なる数種のレーザビ
ームを同一光軸上に重ノコて出ｌｌ１１する光源と、λ
／７記ど−ムの光軸を前記状態に応じて分離する光軸分
離下段と、該分離されたビームを媒体上に収束せしめる
レンズ部材とを有することを特徴とする。

（ホ）作　用 光源からは、同一光軸」二に状態の轟なるビームが屯り
とされて出射される。斯かるビームは対物レンズによっ
て媒体りに収束される前に光軸分離手段により分離され
る。媒体上へは、斯様に分離されたビームが対物レンズ
により収束される。

（へ）実施例 以Ｆ本発明の実施例につき図面を参照して説明する。尚
従来例で用いた第５図と同一部分には同一符号を付し説
明を省略する。

第１図は、第１の実施例を示す分解斜視図である。図に
おいて（１，０１）（２０１）（３０１）は半導体レー
ザで、夫々波長の異なるビームを出射する。ここで半導
体レーザ（１０１）はその出射光軸が回転シリン゛ダ（
１）の回転軸に一致する様に配置され、又、半４体レー
ザ（２０１）及び（３０１）は、その出射光軸が互いに
乎行で且つ回転シリンダ（１）の回転軸に対して＋ｆＣ
交する様に配置されている。各゛卜導体レーザ（ｉｎ）
（２０１）（３０りから出１ｆされたビームは、夫々偏
光ビームスプリッタ（１０２）（２０２）（３（１２）
を透過し、更に２／４板（１＋１３）（２０３）（３０
３）によって円偏光ビームに変換される。斯かるビーム
の内、゛Ｐ４体レーザ（１υ１ンか４出射されたビーム
（第１のビーム二波長λ１）及び半導体レーザ（２（１
１）から出射されたビーム（第２のビーム二波長λ、）
はダイクロツクミラー（１３）に入射され、この内形１
のビームはダイクロツクミラー（１３）を透過し、第２
のビームはダイクロツクミラー（１３）により反射され
る。ここでこのダイクロ・／クミラー（］３）は、波長
λ１のビームを透過すると共に波長λ、のビームを反射
するものが用いられている。又、ダイクロツクミラー（
１３）は前記第２のビームがＦ方向に９Ｑ”の角度をも
って反射される様に配置されている。黙して第１及び第
２のビームの光軸はグイクロックミラー（１３）の後方
において共に回転シリンダ（１）の回転軸に一致する様
になる。

Ｉｒｊ記ダイクロンクミラ−（１３）のＦ方には、斯か
る第１及び第２のビームと、半導体レーザ（３（１１）
から出９・ｔされるビーム（第３のビーム二液長大、）
が交葦する位置に更なるダイクロツクミラ−（１，１）
が配されている。斯かるグイクロックミラー（１１）は
、；成長λ４、八、のビームを透過し且つ波長λ、のビ
ームを反射するものが用いられており、こ乃ため前記第
１の及び第２のビームはこのダイクロツクミラー（１・
１）を透過し、第３のビームはこのダイクロツクミラー
（１１〉により反射される。こ二で、このダイクロツク
ミラー（１４〉は、第３のビーム全下方に９０”の角度
をもって反射する様に配：ａされており、このため、第
３のビームの光軸は、第１及び第２のビームと共に回転
シリン１７（１）の同転軸に一致する。然して、半導体
レーザ（ＩＬｌｌ）（２０１）（３０１）から出射され
る第１、第２、第３のビームは、全て回転シリンダ（１
）の回転軸上に重畳された状態にて反射プリズム（３）
に入射される。尚、上記半導体レーザ（１０１）（２０
１）（３０１）、偏定ビームスプリンタ（１０２）（２
０２）（３０２）、λ／１板（Ｔ＋１３）（２４１３）
（３（１３）、ダイクロツクミラー（１３）（１，１）
及び７オトセンサ（］（１４）（２（ｆ４）（３（１４
）は、同転シノンダ（１）力外部に所望の下段により固
定されている。

この様にして反射プリズム（３）に入射され第１、第２
及び第３のビームは、この反対プリズム（３）によって
対物レンズ（５）へと反射されるが、灸・１物レンズ（
５）に入ｑｔされる前に、回転シリンダ（１）に装着さ
れたガラスプリズム（１５）に入射される。斯様にガラ
スプリズム（１５）に入射された各ビームは、ガラスプ
リズム（］５）の屈折率波長分散特性によ−）て光軸が
分離され、３本のビームに変換される。ここで、屈折率
波長分散特性とは、波長に応じて光学材の屈折率が変化
する現象をいい、グラス等の光学材に広く一般的に在合
ミする現象である。斯かるガラスプリズム（１５）に入
射される第１．＠２及び第３のビームは、ガラスプリズ
ム（１５）の入９を面が各ビームの光軸に対して傾斜し
ているため、ガラスプリズム（］５）入射特に屈折され
るが、谷ビームの波長が相違しているため、前記屈折率
波長分散特性の作用により一様には屈折されず、夫々穴
なる角度をもって屈折される。斯かる様子を第４図に示
す。然して第１．第２、第３のビームはガラスプリズム
（１５）を透過した後は光軸が分離された３本のビーム
に分離され、然る後対物レンズ（５）によってテープ上
にスポット収束される。尚、各スポットの間隔は、各ビ
ームのｉ＆Ｍ或いはガラスプリズム（］５）のビーム入
射面の＃ｉ斜角等を変更することにより調節できる。

各ビームのテープからの反射ビームは、入射時と同一の
光路を逆行して偏向ビームスプリッタ（１０２）（２０
２）（３０２）に入射される。この際、先にガラスプリ
ズム（１５）によって分離された各ビームは、逆行時に
ガラスプリズム（１５）に再入射されることにより屈折
され、ガラスプリズム（１５）出射時には各ビームの光
軸が一致される。然して光軸が一致された各ビームは、
反射プリズム（３）によって回転シリンダ（１）の回転
軸に沿う様に反射され、そのｉ＆ダイクロツクミラー（
１４）（１３）により対応する各偏向ビームスプリッタ
（１０２）（２（１２）（３０２）へと導かｉＬる。こ
の様に各偏向ビームスプリッタ（１０２）（２（１２）
（３０２）に！ダかれた第１、第２、第３のご−ムは、
λ／４板（１０３）（２０３）（３０３）の作用により
、入射時に比べて偏向面が９０°回転しているため、各
偏向ビームスプリッタ（１０２）（２０２）（３（”１
２）によりそれぞれ反ｔＡすされ、対応するフすトセン
サ（１０４）（２（＋４　）（３０・１）へと、９かれ
る。

斯かる実＆例に依れば、各ビームが全て同転シｊンダ（
１）の回中云軸を通って反射プリズム（３）に入射さ！
するので、回転シリンダ（１）の回転にｆ’ｔ’Ｌ）反
ｑ−ｔプリズム（３）が回転しても、反射ブリス′ム（
３）によるビームの反射点はずれず、このため反ｑ・ｊ
プリズム（３）以降の光路において、各ビームの光軸が
回転シリンダ（１）に対して変化することはない。従っ
てガラスプリズム（３）により分離される３つのビーム
は常に同様に対物レンズ（５）に入射される。以って、
対物レンズ（５）により収束される各スポットは回転シ
リンダ（１）に対して固定されるので、各ビームスポッ
トは、回転シリンダ（１）の回転に伴い、相反の距離を
一定に保ちつつテープを走査する。従って、各ビームス
ポット間のＸ［！離を調節して各スポットがテープＥの
隣按するトラックＬに位置する様にすれば各スポットに
より隣接する３本のトランクを同時に走査することがで
き、従って通常の再生に比べ３倍のデータ転送レートを
達成することができる。

尚、本実施ｆ列では、第１、第２、第３のビームを同−
光軸上に重畳するためにダイクロツクミラーを用いたが
、代わりにハーフミラ−等を用いても良い、、黙し乍ら
この場合には、ハーフミラ−を通るたびにビーム強度が
低下するため、各半導体レーザの出射強度を適宜調節す
る必要がある。

、＜、　　Ｌ４己実施例では、半導体レーザを３つ配し
、３本のレーザビームにてテープを操作する様にしたが
、史に半導体レーザ及び光学系を配して３本以−１−の
レーザビームにてテープを操作することもできる。

次に本発明の第２の実施例につき第２図を用いて説明す
る。本実施例は先の第１の実施例と同様複数のレーザビ
ームを同一光軸上に重畳し、この先軸が回転シリンダの
回転軸に一致する様になし、対物レンズに入射される直
前において各ビームを分離せしめる様にしているが、ビ
ームを分離する方法として第１の実施例の様に各ビーム
の波長に関連した方法を用いる代わりに、ビームの偏向
面に関連してビームを分離する様にしている。

第２図において、（１１１）（２１１）は半導体レーザ
でｌＩ：いに略同様の出射ビーム特性を有する。半導体
レーザ（Ｉｌ＋）はその出射ビーム（第１のビーム）の
光軸が同転シリンダ（１）の回転軸に一致する様に配設
されており、又半導体レーザ（２１１）はその出射ビー
ム（第２のビーム）の光軸が第１のビームの光軸に直交
する様に配設されている。又、各″Ｐ４体レーザ（１１
１）（２１１）は第１及び第２のビームの偏向面が互い
に直交する様に関係づけられている。同図において、←
→０及びト→Ｑは夫々第１及び第２のビームの偏向方向
を示す。斯かる第１のビームと第２のビームは、ハーフ
ミラ−（１１２）（２１２）により反射及び透過される
。ノ＼−７ミラー（１１２）（２１２）を透過した第１
のビームと第２のビームの交差部には第１のビーム及び
第２のビームが夫々！）波及びＳ波になる様に偏向ビー
ムスプ）　ツタ（２１）が配されている。従って第１の
ビームを偏向ビームスプリッタ（２１）を透過し、第２
のビームは偏向ビームスプリンタ（２１）によりｒ方に
９Ｑ”の角度をもって反射される。然して各ビームの光
軸は一致され、両ビームは共に回転シリンダ（１）のＩ
ｎ転軸に沿って進行する。斯様に光軸が重ねられた第１
及び第２のビームは、その後λ／４板（２２）を透過す
ることにより、円偏向ビームに変換される。

斯かる］１１偏向ビームは、回転シリンダ（１）に装青
されたλ／４板（２３〉を透過することにより再び直線
偏向ビームに変換される。ここで、第１及び第２のビー
ムはその偏向面が互いに直交する様になるが、この際の
各ビームの偏向方向は、λ／４板（２３）のビーム光軸
を軸とした回転角に応じて回転する。促って、反射プリ
ズム（３）に入射する際の各ビームの偏向方向は、λ／
４板（２３）の配置に応じて０山に変更できるが、反射
プリズム（３）が所定の偏光面を存し、この偏光面に対
する反射ビームのｌ）波成分及びＳ波成分間に泣相差が
発生する様な場合には、その影響を防１１．するために
、反射プリズム（３）に入射される前記第１及び第２ビ
ームが夫々Ｉ゛波及びＳ波になる様に２／４板（２３）
を配置する様にすれば良い。

反射プリズム（３）によ−て反射された第１及び第２の
ビームは複屈折材料よりなるプリズム（２４）を透過し
この際、光軸がそれぞれビームに応じて分離される。一
般に複屈折材料は、所定の−・方向に中性軸をイｆし、
この中性軸に９Ｖ行な偏向「１ｉをイｆして入射された
ビームと、この中性軸に暇１在な偏光面を有して入射さ
れたビームとでは屈折率が相違する。尚、斯かる複屈折
材料としては、水晶や方解石等がある。本実施例のプリ
ズム（２４）は、その中性軸が第１のビームの偏光面に
平行になる様に設定されているため、第１のビームと第
２のビームに対するプリズム（２４）の屈折率はｒ７い
に相違する。、従って、前述の如く同一光軸りにおいて
プリズム（２４）に入射された第１及び第２のビームは
、プリズム（２４）によって互いに異なる屈折角をもっ
て屈折さオＬ、然して各ビームの光軸が相違する様にな
る。この様にして分離された第１及び第２のビームは対
物レンズ（５）によってテープ上にスポット４１束され
る。

テープＬにスポット４又束された後このテープにより反
射された第１及び第２のビ・−ムは、−）−＝ｅ入９・
Ｉｌｌ、テとｌ１ｉｌ−の光路を逆行し、ハーフミラ−
（１１２）（２１２）にＪｑかれ、然る後、その半分が
ノ＼−７ミラー（＋１２）（２１２）により反射されて
７オトセンサ（１１３’）　（２１：３　）に導かれる
。

本実施例において、半導体レーザ（ＩＩＩ）（２］１）
、ハーフミラ−（１１２）（２１２）、偏光ビームスブ
リｌり（２１）、ｌ／・１板（２２）、フォトセンサ（
１１３）（２１３）は回転シリンダ（１）外の所望のシ
ャーシに固定されており、又、；、／４板（２３）、及
びプリズム（２４）は反射プリズム（３）及び対物レン
ズ（５）と共に回転シリンダ（１）内に固定され、回転
シリンダ（１）にｆｔ’つて［ＩＪ転する５、ここでも
し仮に、２つのλ／４板（２２）へ （２３）が配されていないと、回転シリンダ（１）の回
転に件って、反射プリズム（３）の反射面上において第
１及び第２のビームの偏光面が回転する様になるため、
反射プリズム（３）により反射された各ビームの偏光面
もビーム丸軸を軸として回転してしまう。このため、プ
リズム（２４）の中性軸と各ビームの偏光方向の関係を
常に一定とすることができず、以ってこのプリズム（２
４）によって２つのビームを良好に分離できなくなって
しまう。前記２つのλ／４板（２２）（２３）は斯かる
小部で↑を解消するべく配設されており、即ち２つの２
／４板（２２）（２３）により、第１及び第２のビーム
の偏光方向を回転シリンダ（１）の回転に同期して回転
せしめて各ビームの偏光面を反ｑ−ｔプリズム（３）の
反射面ヒにおいて固定せしめ、然してプリズム（２＝１
）の中性軸と各ビームの偏光方向の関係を、回転シリン
ダ（１）の回転にかかわらず常に一定にしている。

然して各ビームは、回転シリンダ（１）の回転時におい
ても同様に互いに分離された状態にて対物レンズ（５）
に入射され、このため、対物レンズ（５）により東束さ
れる各ビームのスボ／トは、図中ムシリンダ（１）のｆ
ｌｌ−意の回転位置において回転シリンダ（１）対して
固定される。１足って、回転シリンｙ″（１）にテープ
を巻付けた状態にて半導体レーザ（ＩＩＩ）（２１１）
及び回転ドラム（１）を駆動すると、第１及び第２のビ
ームのスポットが相互の距離を一定に保ちつつテープを
操作する様になる。

次に本発明の第３実施例につき第３図を用いて説明する
。本実施例は、前記第２の実施例に比べ、回転シリンダ
（１）側のλ／４板を省略した点及びプリズムを複屈折
材料に代えて旋光性材料により形成した点において相違
している。この場合、反射プリズム（３）及びブ１ｒズ
ム（２５）へは、円偏光ビームが入射される。プリズム
（２５）は、前述の如く旋光性材料で形成されているが
、先の第２実施例と同様ビームの偏光状態により第１及
び第２のビームを分離する作用をなす。尚、斯かる旋光
性材料としては、水晶のほか、分子内に不斉炭素原ｆを
有する有機物質（グルコース、アスコルビン酸等）があ
る。

旋光性材料に円偏光ビームが入射された場合、偏光面の
回転方向に応じて材料の屈折率が変化する。１足−〕で
、本実施例の様に、偏光面の回転方向が相違する２つの
ビームが旋光性林料よりなるプＪズム（２５）に入射さ
れた場合、各ビームは互いにｌｌＳ：なる屈折μ目こで
屈折される。このため、プリズム（２５）に」！３通の
光軸をもって入肘される第１及び第２のビームは、プリ
ズム（２５）を透過した後は光軸が分離され、然る後斯
様に分離された状態にて夫々のビームが対物レンズ（５
）に入射される様になる。

この際、回転シリンダ（１）が回転しても１反射ブ′リ
ズム（３）から対物レンズ（５）までの各ビームの光路
は、回転シリンダ（１）に対して小史であるので、対物
レンズ（５）によって収束される各ビームの収束点も回
転シリンダ（１）に対して同定される。従って、装置が
記録或いは再生状態にある時には、各ビームのスポット
が互いに一定の距離を保ちつつテープを操作する様にな
り、このスボｌト間の距離を、例えばプリズム（２５）
のビーム入射面の光軸に対する傾斜角を調整する等して
テープのトランクピンチに応じる様に設定すれば、これ
ら２つのビームにより２つのトラックを同時に操作する
ことができる様になる。

尚、”Ｊ　Ｊ実施例では、反射光路において偏光ビーム
スプリッタ（２１）に入Ｑ＝ｔされる各ビー１、の偏光
面は、Ａ／４板（２２）の作用により入射光路における
各ビームの偏光面に対して直交するため、半導体レーザ
（１１１）から出射される第１のビームはセンサ（１１
３）により受光され、又半導体レーザ（２１１）から出
射される第２のビームはセンサ（２１３）により受光さ
れる様になる。

貝ｌ−，、本考案の種々の実施例につき説明したが、何
れの実施例においても、複数のビームにてテーフ′上の
複数のトラｌりを同時に走査でき、従って、再生時にお
けるデータの転送レートを向卜させることができる。尚
、本発明は斯かる実施例に眼定されるものではなく、特
許請求の範囲を脱しない限りにおいて種々の変更が可能
である。

又、本発明はヘリカルスキャン方式の光ヘッド装置のほ
かに、光デイスク装置に用いられる光ヘッド装置にも適
用できる。

（ト）５１！明の効果 以上、本発明に依れば、？３！数のトラックを複数のビ
ームにて同時に走査できるので、媒体の走行速度を変化
させずども複数倍のデータを媒体から＋ｉｊ？取ること
ができ、以ってデータの転送レートを苦しく向−１−さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は夫々本発明の第１、第２及
び第３実施例を示す斜視図、第４図は第１実施間におけ
るガラスプリズムの作用を示す図、第５図は従来例を示
す側断面図、第６図は従来例の光源にマルチレーザビー
ムを用いた場合のテ・−ブー１−におけるビーム走査軌
跡を示す図である。 （１υ１）（２０１）（３０１）及び（１３）（１４）
・・・半導体レーザ及びダイクロツクミラー（光源）　
、　（１１１）（２１１）及び（２１）・・・半導体レ
ーザ及び偏光ビームスプリッタ（光源）、（１５）・・
・ガラスプリズム（光軸合１ｌｉｌ′ｆ−段）　、（２
４）（２５）・・・プリズム（光軸分離手段）、（５）
・・・付物レンズ（レンズ部材）。 第１図 ゛＼１ 第２図 １１１ 第３図 ・１ 第４図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）状態の異なる数種のレーザビームを同一光軸上に
   重ねて出射する光源と、前記ビームの光軸を前記状態に
   応じて分離する光軸分離手段と、該分離されたビームを
   媒体上に収束せしめるレンズ部材とを有することを特徴
   とする光ヘッド装置。
2. （２）各レーザビームは互いに相違する波長を有し、ま
   た光軸分離手段は、屈折率が波長分散性を有する光学部
   材であることを特徴とする請求項（１）に記載り光ヘッ
   ド装置。
3. （３）各レーザビームは偏光状態が互いに相違しており
   、また光軸分離手段は複屈折性を有する光学部材である
   ことを特徴とする請求項（１）に記載の光ヘッド装置。
4. （４）各レーザビームは偏光状態が互いに相違しており
   、また光軸分離手段は旋光性を有する光学部材であるこ
   とを特徴とする請求項（１）に記載の光ヘッド装置。