JPH04328339A

JPH04328339A - 複数ビーム光ヘッド

Info

Publication number: JPH04328339A
Application number: JP3124552A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Oikawa; 克哉及川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1992-11-17
Also published as: US5299059A

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光記録再生装置におけ
る複数ビーム光ヘッドの光学構成に関するものであり、
特に１つの光源から発せられる光ビームを複数のビーム
に分枝する光ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
光記録再生装置の光ヘッドとして、複数の光ビームを記
録媒体に対しスポット状に照射して、複数の情報トラッ
クに対し同時に情報の記録再生を行い、情報の転送レー
トを向上させる並行書き込み／読み出し用の光ヘッドの
開発が行われている。光ビームの数が多いほど同時に読
み出しや書き込みの行われる情報トラックの数が多くな
り、情報の転送レートが向上する。複数の光ビームを発
生する方法としては、大別して、複数の発光源をもつ光
源や複数の光源を用いる方法と、単一の発光源からの光
ビームを複数の光ビームに分枝する方法との２つがある
。前者の例としては、複数のＬＤ（半導体レーザ）とプ
リズム等の光学素子との組み合わせによる方法、あるい
は複数の発光点を有するＬＤアレイを用いる方法がある
。このうち、複数のＬＤとプリズム等との組み合わせに
よる方法は、使用する光学素子の部品点数が増加し光ヘ
ッドの構成が複雑になるのみならず、個々のＬＤからの
発光ビーム光のアライメントが必要になる等の欠点があ
る。

【０００３】ＬＤアレイを用いる方法について、図６を
参照しながら説明する。図６の（ａ），（ｂ）は、それ
ぞれ、従来の光ヘッド光学系の一部をそれぞれｘｚ平面
、ｘｙ平面へ投影した図である。ここで、２１は複数発
光点をもつＬＤアレイ、２２はコリメータレンズ、２３
はビーム整形器を兼ねたビームスプリッタ、２４は像回
転プリズム、２５は対物レンズ、２６は情報を担う記録
媒体である。図６の（ｃ）は、記録媒体２６の表面の一
部を示す図である。記録媒体２６には情報トラック２８
が並列配置されている。

【０００４】ＬＤアレイ２１の複数の発光点から発せら
れた発散光束は、コリメータレンズ２２を通過すること
により、該コリメータレンズの光軸に対する画角に応じ
た複数の平行ビームになる。この平行ビームは、ビーム
スプリッタ２３で断面形状をほぼ円形となる様に整形さ
れた後、像回転プリズム２４を通過し、対物レンズ２５
で集光され、記録媒体２６上にＬＤアレイの発光点に対
応した複数のスポットを形成する。これら複数のスポッ
トからの光は、情報トラック２８に記録されている情報
に対応して、反射光量変化や偏光方向回転等の変調を受
け、反射ビームとして対物レンズ２５を経て平行ビーム
とされた後に、像回転プリズム２４を通過し、ビームス
プリッタ２３で２７の方向へと偏向せしめられる。この
偏向光は、不図示の検出手段により検知され、上記反射
光量変化や偏向方向回転等の変調量が検出される。これ
ら検出手段は周知である。

【０００５】記録媒体２６に形成されるスポットの間隔
ｄはコリメータレンズ２２に対するＬＤアレイ発光点の
画角が小さい場合には、次式で与えられる：ｄ≒（ｆｏ
　／ｆｃ　）（１／α）Ｌここで、ｆｏ　，ｆｃ　はそれぞれ対物レンズ２５、コ
リメータレンズ２２の焦点距離であり、ＬはＬＤアレイ
２１上での発光点の間隔であり、αはＬＤ発光の楕円断
面ビームを円形断面に整形するための整形比で１．５〜
２程度である。光ヘッドに対する諸条件、特に小型軽量
性やＬＤ発光光の光利用効率等により、現在好適な（ｆ
ｃ　／ｆｏ　）の値は、２〜３程度である。また、ＬＤ
アレイ２１の発光点間隔Ｌは、チップ間の熱的クロスト
ークやチップ位置調整精度等により、１００μｍ程度が
限界とされている。これにより、記録媒体２６上でのス
ポット間隔ｄは２０〜３０μｍ程度が限界である。

【０００６】一方、情報トラック２８の配列ピッチＰは
、情報記録密度向上のため小さいほど好ましく、例えば
光ディスクでは１．６μｍ程度とされている。このため
、隣接する情報トラック２８の並行読み出しを行うため
に、図６の（ｃ）に示されている様に、光ビームスポッ
ト配列方向を情報トラック延在方向に対し角度２θだけ
傾ける配置が採用される。このスポット配列方向の傾き
は前記像回転プリズム２４によって生ぜしめられる。該像回転プリズム２４をｘ方向を中心として角度θ回転
させることにより、記録媒体２６上のスポット配列方向
に２θの傾き変化が生ずる。

【０００７】情報トラックピッチＰと像回転角との関係
は、Ｐ＝ｄｓｉｎ２θ ・・・・・・・・・・（１）となり、ｄ＝３０μｍ、Ｐ＝１．６μｍとすると、θは
ほぼ１．５度となる。また、像回転プリズム２４の回転
角θのばらつきとこれによるピッチＰのばらつきとの関
係は、上記式（１）の微分により、 ΔＰ＝２ｄｃｏｓ２θ・ｄθ ・・・・・・・・・・（２）となる。これにより、ピッチ０．１μｍの精度で調整を
行うためには、像回転角θにほぼ６分の精度が必要とな
り、組立て調整に大きな負担を要する。

【０００８】更に、上記のスポット間隔ｄを生ずるため
には、対物レンズ２５に３０分近くの画角が必要である
。情報再生時の高解像度を得るためには対物レンズ２５
としてＮＡが０．５５程度と高いものを使用するので、
上記画角が３０分と大きい場合には、全てのスポットに
対し良好な結像を要求するのはレンズ設計上困難であり
、良好な結像を確保するためには、同一対物レンズを通
過させる光ビームの数は２本程度が限界となる。

【０００９】１つのＬＤと回折格子を利用したビーム分
枝手段とを用いて、複数ビーム光ヘッドを構成すること
もできる。周知の様に、回折格子によるビーム分枝は、
回折次数に応じた回折角により分枝を行うものであり、
回折格子のピッチにより回折角が選択できるため、この
回折角即ち分枝角を小さくとることにより、上記の如き
欠点は解消される。しかし、この方法には、次の様な問
題がある。第１に、回折格子は各次数により回折強度が
大きく異なり、同一光量の複数ビームの利用には適して
いない。同様に、利用次数以外の回折光による光量ロス
がある。第２に、回折格子は使用光の波長により回折角
が変動するために、ＬＤの発振波長がばらついたり動作
時温度特性等により波長変動が生じたりした場合には、
ビーム分枝角に変動が生ずる。

【００１０】更に、光ビームの分枝はウォラストンプリ
ズムを用いて行うことができる。図７はその方法につい
ての説明図である。ウォラストンプリズム３１は水晶等
の一軸性結晶の三角プリズム３２，３３を結晶主軸方向
が互いに直交する様に貼り合わせたものからなる。３４
，３５はそれぞれ三角プリズム３２，３３の結晶主軸方
向を示す。３６は入射ＬＤ光の偏光方向を表し、この偏
光方向はプリズム入射面で結晶主軸方向と角度φをなす
。入射光は、三角プリズム３２中で、偏光方向が互いに
直交する常光及び異常光として進行し、プリズム境界面
３７に到達する。プリズム３３はプリズム３２と結晶主
軸が直交しているために、プリズム境界面３７通過の前
後で、各偏光成分に関し常光・異常光の関係が逆転し、
即ちプリズム３２において常光屈折率ｎｏ　を感じた偏
光成分がプリズム３３では異常光屈折率ｎｅ　を感じ、
プリズム３２において異常光屈折率ｎｅ　を感じた偏光
成分がプリズム３３では常光屈折率ｎｏ　を感じ、かく
して２つの偏光成分は異なる屈折角で屈折を生ずる。こ
れにより光ビームは２つに分枝される。入射光の波長が
７８０ｎｍで、プリズム材料として水晶結晶（ｎｏ　＝
１．５３８５９、ｎｅ　＝１．５４７９４９）を用いた
場合には、分枝角は約１度となる。また、分枝光量比は
入射光の偏光方向角φによりｓｉｎ２　φ：ｃｏｓ２　
φで表される。これにより、分枝光量は、ほぼ自由に決
定され得る。

【００１１】しかしながら、ウォラストンプリズムは２
ビームの分枝であり、それ以上の分枝のためには複数の
ウォラストンプリズムを組み合わせねばならず、光ヘッ
ドの構成が複雑になる。また、分枝角が約１度であるた
め、整形比２程度のビーム整形手段を用いた後でも２ビ
ーム間のなす角度は３０分程度であり、前記ＬＤアレイ
の場合と同様に、像回転プリズムの組立て調整に大きな
負担を要し、また良好な結像を確保するためには同一対
物レンズを通過させる光ビームの数は２本程度が限界と
なる。

【００１２】一方、光ビームの分枝は、例えば一軸性結
晶からなる直角三角プリズムを用い、該プリズムの斜面
を全反射面とし他の２つの面を入射面及び射出面とし、
該プリズムの結晶主軸の方向を反射面により反射された
光ビームの方向と一致させることにより、行うことがで
きる。しかしながら、この方法においても、一軸性結晶
の屈折率楕円体より得られた最大屈折率と最小屈折率の
みを用いるため、分枝により得られるビームは２つであ
り、３ビーム以上の分枝は行われず、また分枝角も１度
程度の大きいものとなる。

【００１３】そこで、本発明は、以上の様な技術的背景
に鑑み、光量ロスが少なく、使用光の波長変動に対し安
定で、特に３０分以下の分枝角が得られる複数ビーム光
ヘッドを提供することを目的とする。また、本発明は、
並行読み出しに好適で、対物レンズに要求される結像特
性が比較的緩やかで、３つ以上のビームを発生する複数
ビーム光ヘッドを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題を解決するものとして、直線偏光を複数の光ビーム
に分枝する光ビーム分枝手段を有し、該光ビーム分枝手
段からの複数ビームを記録媒体にスポット結像させる光
ヘッドであって、上記光ビーム分枝手段が一軸性結晶か
らなる略直角三角形状のプリズムであり、該プリズムが
、その斜面を全反射面とし略直交する２つの側面を入射
面及び射出面とし、且つ該プリズムの結晶主軸方向が全
反射面の面法線方向、該全反射面への入射波面の法線方
向、全反射面からの反射波面の法線方向、上記入射波面
法線と反射波面法線とにより決まる平面の法線方向、及
び該平面と全反射面との交線方向の全てに対し０度以外
の角度をなす様に、配置されていることを特徴とする、
複数ビーム光ヘッド、が提供される。

【００１５】本発明は、一軸性結晶からなる三角プリズ
ムの一面を反射面とし、且つ結晶主軸が射出面に対し非
平行且つ非垂直の配置となすことにより、入射ビームを
３つ以上に分枝する分枝手段を用い、同一光学系を用い
て３つ以上のスポット光による並行読み出し可能な光ヘ
ッドを提供するものである。上記分枝手段は、結晶の複
屈折を用いているために、回折格子を利用したビーム分
枝手段に比べ、使用波長の変動に対しビーム分枝角の変
動が小さく押えられる。また、回折格子を用いた分枝手
段に比べて、分枝光量比の選定の自由度が増加し、特に
等分光量に設定することが容易となる。次に、上記分枝
手段は、従来のウォラストンプリズム等と異なり、一軸
性結晶の屈折率楕円体により決定される最大の屈折率ｎ
’及び最小の屈折率ｎの他にこれら２つの中間の屈折率
を用いた複屈折によるビーム分枝を行うため、一素子で
最大４ビームまでの分枝が可能となる。更に、最大の屈
折率ｎ’と最小の屈折率ｎとの中間の屈折率を用いるた
め、従来の最大屈折率と最小屈折率とに基づく屈折角ま
たは反射角の差を用いる方法に比べて、分枝角を小さく
とることが可能である。

【００１６】以下に、図２を用いて、本発明に係るビー
ム分枝の原理を説明する。図２において、４１は一軸性
結晶の屈折率楕円体であり、その最長軸及び最短軸の長
さをｎ’，ｎ（ｎ＜ｎ’）とする。４２は結晶の反射面
である。結晶の主軸の方向余弦は（ｓｉｎα・ｃｏｓβ
，ｓｉｎα・ｓｉｎβ，ｃｏｓα）である。反射面法線
の方向はｘ方向であり、入射波面法線の方向がｘｙ平面
内にある様にとる。反射面４２への結晶内での入射光の
入射角（入射波面法線方向と反射面法線方向とのなす角
度）をθ”ｉｎととり、該反射面からの結晶内での反射
光の反射角（反射波面法線方向と反射面法線方向とのな
す角度）をθ”ｏｕｔ　ととる。一般に、結晶内では、
入射光は屈折率ｎを感ずる常光と屈折率ｎ”ｉｎを感ず
る異常光とからなり、反射光は屈折率ｎを感ずる常光と
屈折率ｎ”ｏｕｔ　を感ずる異常光とからなる。

【００１７】ｎ”ｉｎは、Δｎ＝ｎ’−ｎとして、ｎ”
ｉｎ　　＝ｎ｛１＋（Δｎ／ｎ）・［１−ｓｉｎ２　α
・ｓｉｎ２　（β＋θ”ｉｎ）］｝・・・・・・・・・
・（３）で表される。ここで、入射波面法線方向と結晶主軸方向
とが異なる様にとると、ｎ”ｉｎ≠ｎである。同様に、
ｎ”ｏｕｔ　は、Δｎ＝ｎ’−ｎとして、ｎ”ｏｕｔ　
＝ｎ｛１＋（Δｎ／ｎ）・［１−ｓｉｎ２　α・ｓｉｎ
２　（β−θ”ｏｕｔ）］｝・・・・・・・・・・（４
）で表される。ここで、反射波面法線方向と結晶主軸方向
とが異なる様にとると、ｎ”ｏｕｔ　≠ｎである。また
、結晶主軸が入射波面法線方向と反射面法線方向とによ
り作られる面の法線方向と０度以外の角をなすとき（α
≠０）には、−θ”ｉｎ＋θ”ｏｕｔ　≠２βであれば
、ｎ”ｏｕｔ　≠ｎ”ｉｎとすることができる。

【００１８】即ち、偏光成分の上記反射面４２での反射
の前後の変化としては、（イ）常光→常光、（ロ）常光
→異常光、（ハ）異常光→常光、（ニ）異常光→異常光
、の４通りがあり得る。そして、それぞれについて、以
下の関係が成り立つ：（イ）ｎｓｉｎθ”ｉｎ＝ｎｓｉｎθ”ｏｕｔ（ロ）ｎ
ｓｉｎθ”ｉｎ＝ｎ”ｏｕｔ　ｓｉｎθ”ｏｕｔ（ハ）
ｎ”ｉｎｓｉｎθ”ｉｎ＝ｎｓｉｎθ”ｏｕｔ（ニ）ｎ
”ｉｎｓｉｎθ”ｉｎ＝ｎ”ｏｕｔ　ｓｉｎθ”ｏｕｔ
・・・・・・・・・・（５） θ”ｉｎ，θ”ｏｕｔ　，ｎ”ｉｎ，ｎ”ｏｕｔ　は上
記式（３）、（４）、（５）を同時に満たすものである
が、結晶主軸が全反射面の面法線方向と０度以外の角を
なし（即ち、同時にα＝９０°，β＝０°とならない）
、且つ全反射面と、入射波面法線方向と出射波面法線方
向とにより作られる面との交線方向に対し０度以外の角
をなす（即ち、同時にα＝９０°，β＝±４５°ではな
い）ときには、反射前後で、前記ｎ”ｏｕｔ　≠ｎ”ｉ
ｎの条件が成立する及び／または反射時に反射面で常光
、異常光の偏波の合成分解が行われるため、上記式（５
）の（イ）〜（ニ）で与えられるθ”ｏｕｔ　のうちの
少なくとも２つは異なるものとなり、ビームの分岐が生
ずる。ここで、（イ）は通常の均一媒質中の反射則と同
等であり、θ”ｉｎ＝θ”ｏｕｔ　を与える。上記（ロ
）、（ニ）は、ｎ”ｏｕｔ　がθ”ｏｕｔ　に依存する
ために、複雑な関係となるが、Δｎが小さいため、θ”
ｏｕｔ　は（イ）の場合とそれほど変わらず、この点を
考慮して結晶主軸方向を設定することにより、反射波面
法線方向と結晶主軸方向とを所望の角度に設定すること
が可能である。

【００１９】以上即ち、α≠０°且つα≠９０°の場合
には、反射面４２での反射の前後で、常光及び異常光の
双方が偏光方向回転を受けるので、上記（イ）〜（ニ）
の全ての反射が生ずる。そして、−θ”ｉｎ＋θ”ｏｕ
ｔ＝２βの場合には３ビームの分枝が可能であり、その
他の場合は４ビームの分枝が可能である。また、一般に
ｎ”ｉｎ及びｎ”ｏｕｔ　の少なくとも一方は、ｎとｎ
’との中間の値をとるので、上記（イ）〜（ニ）の反射
においては、ｎとｎ’のみを利用するものより小さな分
枝角を得ることができる。尚、α＝９０°でβ≠０°且
つβ≠±４５°の場合には、上記（イ）、（ニ）の反射
が生ずるが、結晶主軸方向を入射波面法線方向及び反射
波面法線方向に対し適宜の角度をもたせることにより、
ｎ”ｏｕｔ　≠ｎ”ｉｎとなり、（ニ）の場合のθ”ｏ
ｕｔ　は（イ）でのものと異なっており、２ビームの分
枝が可能である。そして、この際、βの設定により、ｎ
”ｉｎ／ｎ”ｏｕｔ　の比をｎ’／ｎまたはｎ／ｎ’に
比べて小さくとることにより、分枝角を従来のものより
小さくすることができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【００２１】図３は本発明による複数ビーム光ヘッドの
第１の実施例の構成部材として用いられるビーム分枝手
段の斜視図を示すものである。図において、５１は水晶
（一軸性結晶）よりなる直角２等辺三角プリズムであり
、ｘｚ平面に平行な面５２から光ビームが入射し、ｙｚ
平面に平行な面５３から光ビームが射出する。斜面５４
が反射面である。結晶主軸の方向は５５であり、該方向
は面５２と平行な面内にあり且つ面５３と角度４５度を
なしている。プリズム５１に入射する光ビームは面５２
に垂直に入射する直線偏光であり、ｚ方向またはそれと
直交する方向に偏光方向を有する。この光ビームは面５
２に対し垂直入射するため、結晶入射後も波面法線方向
は変わらない。入射波面法線方向及び反射波面法線方向
と反射面５４の法線方向とは１つの平面を形成し、結晶
主軸方向５５はこの面に対し４５度の角度をなしている
。

【００２２】プリズム５１に入射する光ビームの偏光方
向と結晶主軸方向５５とが角度４５度をなすため、この
光ビームは入射面５２を通過後に、ｓｉｎ４５：ｃｏｓ
４５＝１：１の割合で常光及び異常光に分枝される。上
記の様に、光ビームは面５２に対し垂直入射するため、
常光及び異常光は双方とも波面法線方向は上記入射ビー
ムの進行方向と同一（ｙ方向）であり、反射面５４に対
し４５度の角度をなす。ここで、上記式（３）に従い、
異常光の屈折率を算出すると、ｎ”ｉｎ＝ｎ｛１＋（Δｎ／ｎ）｝＝ｎ’・・・・・・
・・・・（６）となる。

【００２３】ｎｓｉｎθ”ｉｎ，ｎ”ｉｎｓｉｎθ”ｉ
ｎ≧１となるため、反射面５４では、常光及び異常光と
も全反射を生ずる。また、反射面５４上での電場ベクト
ルは、常光、異常光の偏光ベクトルの射影であり、ｚ方
向及びそれに垂直の方向のそれぞれに常光成分及び異常
光成分が１：１の割合で分配される。

【００２４】反射後の波面法線方向は、ｘｙ平面と平行
な平面内にある。反射後の異常光の屈折率は、上記式（
４）から、ｎ”ｏｕｔ　＝ｎ｛１＋（Δｎ／ｎ）・［１−（１／２
）ｓｉｎ２　（４５°−θ”ｏｕｔ　）］｝・・・・・
・・・・・（７）となる。

【００２５】上記（イ）の常光→常光の反射では、θ”
ｉｎ＝θ”ｏｕｔ　＝４５°であり、反射ビームの波面
法線方向はｘ方向である。そして、偏光方向は、ｙ方向
であり、その反射面５４への射影は上記反射面５４上の
ｚ方向に垂直な成分方向と一致しており、この成分の電
場の半分が（イ）の反射を行うことになる。この反射光
ビームは結晶の面５３に垂直入射することになり、該射
出面５３に垂直な射出ビームが得られる。

【００２６】上記（ロ）の常光→異常光の反射、（ハ）
の異常光→常光の反射、及び（ニ）の異常光→異常光の
反射については、いずれも上記式（５），（６），（７
）に従ってθ”ｏｕｔ　が決定される。これらのθ”ｏ
ｕｔ　は４５度からずれているため、射出面５３から射
出する際に屈折を生ずる。射出面５３から射出する光線
の射出角（射出面５３の面法線方向となす角）θｏｕｔ
　は、反射角θ”ｏｕｔ　及び屈折率ｎ”ｏｕｔから、
次の式により求められる：ｎ”ｏｕｔ　ｓｉｎ（θ”ｏｕｔ　−４５°）＝ｓｉｎ
θｏｕｔ結晶プリズムが水晶で、波長λ＝７８０ｎｍの
ＬＤ光を用い、ｎ＝１．５３８５９、ｎ’＝１．５４７
９４９とした時の各θｏｕｔ　を以下の表１に示す：

【
００２７】

【表１】 θ”ｏｕｔ　≒４５°であるため、結晶中での反射ビー
ムの常光及び異常光の偏光方向は、ほぼｙ方向及びほぼ
ｚ方向となる。よって、反射ビームの常光及び異常光の
大きさはそれぞれ反射面におけるｚ方向及び該ｚ方向と
垂直な方向（ｙ方向の反射面への射影方向）の電場成分
の大きさにほぼよっているが、この２成分とも入射ビー
ムの常光及び異常光の等しい寄与により合成されている
ため、前記（イ）〜（ニ）の反射による分枝はほぼ同程
度のものとなる。かくして、上記表１に示される様なほ
ぼ等分枝角度でほぼ等強度の４つの分枝光ビームが得ら
れる。

【００２８】図１は、以上の様なビーム分枝手段を備え
た光ヘッドの構成図である。図において、１１は半導体
レーザ（ＬＤ）であり、１２はコリメータレンズであり
、１３は水晶からなる上記の如きビーム分枝手段（三角
プリズム）である。１４はビーム整形を兼ねたビームス
プリッタであり、１５は像回転プリズムであり、１６は
対物レンズであり、１７は記録媒体である。該記録媒体
において、情報トラックはｚ方向に延在しており、該情
報トラックがｙ方向に並列配置されている。

【００２９】ＬＤ１１からの光ビームはほぼ直線偏光の
発散光であり、コリメータレンズ１２により平行ビーム
とされる。このビームは図１中で、ｐ方向（ｚ方向及び
コリメータレンズ１２の光軸方向の双方に垂直な方向）
に偏光方向をもつ様にＬＤの配置が設定されている。こ
の場合、ＬＤの構造により、通常、ビーム断面はアスペ
クト比が２程度の楕円形となり、その長軸はｚ方向であ
る。

【００３０】このビームは、三角プリズム１３の入射面
に垂直に入射する。三角プリズム１３は上記図３に関し
説明した様に配置されている。従って、該プリズムによ
り、ｘｙ平面内で、等光量で等分枝角の４つのビームに
分枝される。その分枝ビームのうちの１つはコリメータ
レンズ１２の光軸上にある。そして、以後の光学素子は
該光軸とアライメント調整されている。

【００３１】プリズム１３から射出された４つの射出ビ
ームはビームスプリッタ１４に入射する。該ビームスプ
リッタは２つの機能を有しており、１つは記録媒体１７
からの戻り光を検出手段の方へと偏向する機能であり、
他の１つはプリズム１３からの光ビームを整形する機能
である。このビーム整形により、ｚ方向に長軸をもつ楕
円ビームをｙ方向に拡大し、ほぼ円形のビームとなす。同時に、このビーム整形機能に基づき、４つのビームの
ｘｙ平面内での偏角（分枝角）は同率で縮小される。４
つのビームは像回転プリズム１５を通過後、対物レンズ
１６で集光され記録媒体１７上に４つのスポットを形成
する。

【００３２】この４つのスポットは、像回転プリズム１
５が存在しない時または該プリズムの底面がｘｙ平面と
平行に位置している時には、ｙ方向に沿って一列に並ぶ
。その間隔ｄは、対物レンズ１６に入射する画角θｏｂ
（これは三角プリズム１３による分枝角をビーム整形比
で除したものに相当する）と対物レンズ１６の焦点距離
ｆ０　とによって、ｄ＝ｆ０　ｔａｎθｏｂと表される
。焦点距離３ｍｍの対物レンズ、ビーム整形比２程度の
ビームスプリッタ１４を使用し、上記表１の値を用いる
と、ｄ＝７．０４μｍとなる。

【００３３】像回転プリズム１５の配置を適宜選択し、
即ち光軸のまわりに該プリズムを回転させることにより
、スポット列を回転させることが可能である。１．６μ
ｍピッチで並列配置された４つの情報トラック上にそれ
ぞれ４つのスポットを位置させるための回転角θは、上
記式（１）より約６．５６°となる。また、トラックピ
ッチ０．１μｍの精度の調整のために必要とされる像回
転プリズム配置の精度は、上記式（２）よりほぼ２５．
１’となり、上記従来例の６’程度と比べて４倍程度精
度を緩めることができる。更に、４ビームの対物レンズ
入射の最大画角は１６．２’であり、狭いので、対物レ
ンズの結像性能をそれほど高めずとも十分良好に４ビー
ムを結像させることが可能である。

【００３４】尚、本実施例では、並行読み出しのために
、４ビーム等光量分枝を行っているが、三角プリズム１
３への入射ＬＤ偏光方向と結晶主軸とのなす角φを適宜
選択することにより、２ビームを組としてｃｏｓ２　φ
：ｓｉｎ２　φの比で分枝光量比を変えることが可能で
ある。

【００３５】反射後の常光及び異常光への分配の強度比
は、反射面の法線方向、入射光（常光または異常光）の
偏光方向、反射後にとり得る偏光方向（結晶軸及び反射
光の波面法線方向により決定される）に応じて決まるの
で、これらの組み合わせによりほぼ同等の分枝角をもつ
もののうちで異なる分枝強度比をもついくつかの組み合
わせが存在する場合がある。このとき所望の分枝強度比
に近いものを選択することができ、本発明ではこれを結
晶軸方向の選定により行うことができる。

【００３６】図５は本発明による複数ビーム光ヘッドの
第２の実施例の構成部材として用いられるビーム分枝手
段の斜視図を示すものである。図において、５１は水晶
（一軸性結晶）よりなる直角２等辺三角プリズムであり
、ｘｚ平面に平行な面５２から光ビームが入射し、ｙｚ
平面に平行な面５３から光ビームが射出する。斜面５４
が反射面である。結晶主軸の方向は５６であり、該方向
は入射面５２、射出面５３及び反射面５４の全てに垂直
な面内にあり且つ反射面５４の法線方向と角度βをなし
ている。

【００３７】上記第１の実施例と同様に、ｘ方向または
ｚ方向に偏光方向をもつ直線偏光を入射面５２に入射さ
せる。プリズム入射後の光ビームの常光及び異常光の偏
光面はそれぞれｚ方向、ｘ方向を向いており、反射面５
４で全反射した後に、常光の偏光面はｚ方向となり、異
常光の偏光面はｘｙ平面と平行な面内にある。このため
、常光→異常光の反射及び異常光→常光の反射は生ずる
ことがなく、ビーム分枝により２つのビームのみが得ら
れる。そのうちの１つは常光→常光の通常の均質媒質中
の反射と同様の反射によるものであり、射出面５３から
垂直に射出する。他の１つは、異常光→異常光の反射に
よるものであり、結晶中において、反射面５４への入射
ビームの入射角θ”ｉｎと反射面５４からの反射ビーム
の反射角θ”ｏｕｔ　との間には、上記式（３），（４
），（５）から、以下の関係が成り立つ。尚、本実施例
でも、上記第１の実施例と同様の理由で、θ”ｉｎ＝４
５°である：　　　　　　｛１＋（Δｎ／ｎ）［１−ｓｉｎ２　（β
＋θ”ｉｎ）］｝ｓｉｎθ”ｉｎ　　　　＝｛１＋（Δ
ｎ／ｎ）［１−ｓｉｎ２　（β−θ”ｏｕｔ　）］｝ｓ
ｉｎθ”ｏｕｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・・・・・・・・（８）また、射出面５３より射出する
時には屈折を生ずるので、射出ビームの射出角（射出面
５３の法線方向とのなす角）θｏｕｔ　は次の関係を満
たす：　　　　　　ｎ｛１＋（Δｎ／ｎ）［１−ｓｉｎ
２　（β−θ”ｏｕｔ　）］｝・　　　　　　ｓｉｎ（
θ”ｏｕｔ　−４５°）＝ｓｉｎθｏｕｔ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・（９）与え
られたθｏｕｔ　に対して、以上の２式（８），（９）
を解くことにより、βを値を設定することができる。

【００３８】図４は、以上の様な図５のビーム分枝手段
を備えた光ヘッドの構成図である。図４において、上記
図１におけると同様の部材には同一の符号が付されてい
る。ビーム分枝手段（三角プリズム）１３’は、上記図
５のプリズムである。本実施例では、上記図１の光ヘッ
ドと比べて、像回転プリズムを不要としている。

【００３９】図１に関し説明したと同一の条件でＬＤ１
１を発光させると、上記図５に関し説明した様に、プリ
ズム１３’で２つのビームに分枝される。一方の分枝ビ
ームはプリズム１３’の射出面から垂直に射出し、他方
の分枝ビームはｘｙ平面内において光軸とθｏｕｔ　の
角度をなして射出する。この２つのビームの開き角はビ
ーム整形器を兼ねたビームスプリッタ１４を通過するこ
とにより縮小される。そして、対物レンズ１６により集
光された２つのビームは、記録媒体１７上に２つのスポ
ットを形成する。

【００４０】スポット間隔を１．６μｍ、対物レンズ１
６の焦点距離を３ｍｍ、ビーム整形比を２とすると、必
要とされるθｏｕｔ　は０．０６１１１°となる。この
θｏｕｔ　値を得るために、上記式（８），（９）を用
いてβを求めると、β＝３．２５°となる。スポット間
隔調整は、ビームスプリッタ１４をｚ方向を中心として
回転することにより、可能である。

【００４１】本実施例は、像回転プリズムをもたないた
めに、構成が簡略化されるという利点を有する。また、
本実施例においては、記録媒体上のスポット配列方向は
情報トラック延在方向に垂直である。このため、各トラ
ックに関しヘッダ部が揃って配置されている記録媒体の
再生では、従来の２スポットでは上記図６（ｃ）に示さ
れる様に配列方向がトラックに対し斜めであるので信号
読み取りのタイミングを各トラック毎に独立させるかま
たは位置ずれを補正せねばならなかったが、本実施例で
は、１つのスポットによる読み取りに合わせて、他のス
ポットによる読み取りタイミングをとれば、十分良好に
再生可能であり、再生回路が簡略化される。

【００４２】

【発明の効果】以上の様に、本発明の光ヘッドによれば
、一軸性結晶の最大屈折率と最小屈折率との間の屈折率
を使用して、簡素な構成により少ない光量ロスで分枝角
の小さいビーム分枝や所望光量比での３ビームまたは４
ビームの分枝を行うことが可能となる。これにより、記
録媒体上の微小トラックピッチに合わせて所望の微小間
隔の複数スポットを形成することができる。そして、像
回転プリズムを使用しなくとも隣接情報トラック上に複
数スポットを形成でき、また該像回転プリズムを使用す
る場合においてはその回転角設定の精度を緩くしても良
好なスポット配置が得られる。更に、対物レンズに対す
る画角を小さくできるので、該対物レンズの画角特性を
厳しくしなくても、同一の対物レンズを用いて複数の分
枝ビームを良好な結像性能でスポット結像させることが
できる。加えて、本発明は、複屈折を利用するため、使
用光波長が変動しても、分枝角の変動が小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による複数ビーム光ヘッドの第１の実施
例の構成図である。

【図２】本発明に係るビーム分枝の原理の説明図である
。

【図３】本発明による複数ビーム光ヘッドの第１の実施
例の構成部材として用いられるビーム分枝手段の斜視図
である。

【図４】本発明による複数ビーム光ヘッドの第２の実施
例の構成図である。

【図５】本発明による複数ビーム光ヘッドの第２の実施
例の構成部材として用いられるビーム分枝手段の斜視図
である。

【図６】従来の光ヘッド光学系の一部を示す図である。

【図７】ウォラストンプリズムを用いた光ビーム分枝の
説明図である。

【符号の説明】

１１　　　　半導体レーザ１２　　　　コリメータレンズ１３，１３’　　　　分枝プリズム１４　　　　ビーム整形器兼用ビームスプリッタ１５　
　　　像回転プリズム１６　　　　対物レンズ１７　　　　記録媒体４１　　　　屈折率楕円体４２　　　　反射面５１　　　　分枝プリズム５２　　　　入射面５３　　　　射出面５４　　　　反射面５５，５６　　　　結晶主軸方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　直線偏光を複数の光ビームに分枝する
光ビーム分枝手段を有し、該光ビーム分枝手段からの複
数ビームを記録媒体にスポット結像させる光ヘッドであ
って、上記光ビーム分枝手段が一軸性結晶からなる略直
角三角形状のプリズムであり、該プリズムが、その斜面
を全反射面とし略直交する２つの側面を入射面及び射出
面とし、且つ該プリズムの結晶主軸方向が全反射面の面
法線方向、該全反射面への入射波面の法線方向、全反射
面からの反射波面の法線方向、上記入射波面法線と反射
波面法線とにより決まる平面の法線方向、及び該平面と
全反射面との交線方向の全てに対し０度以外の角度をな
す様に、配置されていることを特徴とする、複数ビーム
光ヘッド。
【請求項２】　　上記プリズムの結晶主軸方向が、全反
射面への入射波面の法線方向と全反射面からの反射波面
の法線方向とにより作られる平面内にないことを特徴と
する、請求項１に記載の複数ビーム光ヘッド。
【請求項３】　　上記プリズムの結晶主軸方向が、全反
射面への入射波面の法線方向と全反射面からの反射波面
の法線方向とにより作られる平面内にあり、且つ該平面
と全反射面との交線方向及び全反射面の法線方向の双方
に対し０度以外の角度をなしていることを特徴とする、
請求項１に記載の複数ビーム光ヘッド。