JPH05114157A - 光ヘツド - Google Patents

光ヘツド

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JPH05114157A
JPH05114157A JP3273916A JP27391691A JPH05114157A JP H05114157 A JPH05114157 A JP H05114157A JP 3273916 A JP3273916 A JP 3273916A JP 27391691 A JP27391691 A JP 27391691A JP H05114157 A JPH05114157 A JP H05114157A
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collimator lens
semiconductor laser
light
beam splitter
optical
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Shiyouhei Kobayashi
章兵 小林
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型にでき、しかも半導体レーザからの発散
ビームを効率良く利用できる光ヘッドを提供する。 【構成】 コリメータレンズ3と集光手段6との間に、
コリメータレンズ3からの楕円形状のビームを、その短
軸方向に拡大してほぼ円形のビームに変換し、光情報記
録媒体で反射され、集光手段6を経て入射する戻り光
を、断面が楕円形状のビームに変換するビーム整形手段
4を設けると共に、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との間で、楕円形状のビーム
を楕円の長軸とほぼ直交する方向に分離するように配置
する。

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
記録、再生を行うための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を具える。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】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、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N
A、第1,第2のプリズム22,23の屈折率をn0
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。このため、
上述したように、NA=0.15のコリメータレンズを
用いた場合には、発散ビームの利用効率が悪くなるとい
う問題がある。
【0010】この問題を解決するには、コリメータレン
ズの開口数(NA)を大きくすればよいが、このように
すると、(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には、P偏光反射
率が低下して、正確なビーム分離ができなくなってしま
う。
【0011】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、小型にでき、しかも半導体レー
ザからの発散ビームを効率良く利用できるよう適切に構
成した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】上記目的を達成するた
め、この発明では、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、この半導体レーザか
らの発散ビームを平行ビームに変換するコリメータレン
ズと、このコリメータレンズからの平行ビームを光情報
記録媒体にスポットとして照射する集光手段と、前記光
情報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具え
る光ヘッドにおいて、前記コリメータレンズと前記集光
手段との間に、前記コリメータレンズからの楕円形状の
ビームを、その短軸方向に拡大してほぼ円形のビームに
変換し、前記光情報記録媒体で反射され、前記集光手段
を経て入射する戻り光を、断面が楕円形状のビームに変
換するビーム整形手段を設けると共に、前記ビームスプ
リッタを、前記半導体レーザと前記コリメータレンズと
の間で、前記楕円形状のビームを楕円の長軸とほぼ直交
する方向に分離するように配置する。
【0013】
【作用】一般に、半導体レーザは、断面が楕円形状の発
散ビームを放射するが、この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。そこで、この発明では、コリメータレンズの開口数
(NA)を、例えば、NA= sin(θ⊥)として、半導
体レーザから放射される発散ビームの殆ど全ての光線を
効率良く取り込むようにする。
【0014】この場合、楕円の短軸方向に対しては、拡
がり角θ//以上の光線は、殆ど存在しないので、すなわ
ち光線はコリメータレンズの開口を一杯に満たしていな
いので、コリメータレンズで平行ビームに変換した後
も、その断面は楕円のままである。このため、この平行
ビームをそのまま集光手段で集光して、光情報記録媒体
上に照射しても小さなスポットを形成することができな
いので、この発明では、コリメータレンズからの平行ビ
ームを、ビーム整形手段で楕円の短軸方向に拡大して、
ほぼ円形ビームに変換してから、集光手段で集光して光
情報記録媒体上にスポットとして照射する。
【0015】また、ビームスプリッタを、半導体レーザ
とコリメータレンズとの間に配置した場合、ビームスプ
リッタに入射する光線の入射角は一定ではなく、その変
化量は発散ビームの拡がり角に依存することになる。そ
こで、この発明では、ビームの分離方向を、楕円の長軸
にほぼ直交する方向とする。このようにすると、光線の
入射角変化量は、楕円の短軸方向の拡がり角θ//で決ま
り、実質的に入射角変化が小さくなって、ビームを正確
に分離できる。したがって、コリメータレンズの開口数
を大きくしても、ビームスプリッタに対する光線の入射
角変化を小さくできるので、半導体レーザからの発散ビ
ームを効率良く利用でき、しかも半導体レーザとコリメ
ータレンズとの間にビームスプリッタを配置することで
小型化が図れる。
【0016】
【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
具える。ビームスプリッタ2は、第1のプリズム11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。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1
0a,10bをもって構成する。
【0017】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。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16,17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
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
たので、光ヘッドを有効に小型化することができる。ま
た、コリメータレンズ3の開口数を、(3)式で表され
るように大きくしたので、半導体レーザ1からの発散ビ
ームを効率良く利用できる。さらに、ビームスプリッタ
2を、楕円形状のビームを楕円の長軸とほぼ直交する方
向に分離するように配置したので、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できる。したがっ
て、コリメータレンズ3の開口数を大きくしても、ビー
ムスプリッタ2を、図5および図6に示した特性を有す
るように構成すれば、正確にビームを分離することがで
きる。
【0023】なお、上述した実施例では、プリズムを用
いてビームスプリッタ2を構成したが、ホログラム等を
用いて構成することもできる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、半導
体レーザと開口数の大きなコリメータレンズとの間にビ
ームスプリッタを配置すると共に、ビームスプリッタに
よるビームの分離方向を楕円ビームの長軸にほぼ直交す
る方向とすることにより、ビームスプリッタへの光線の
入射角変化を実質的に小さくすることができる。したが
って、小型で、ビームの利用効率の良い光ヘッドを得る
ことができる。
【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)

    【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、この半導体レーザからの
    発散ビームを平行ビームに変換するコリメータレンズ
    と、このコリメータレンズからの平行ビームを光情報記
    録媒体にスポットとして照射する集光手段と、前記光情
    報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具える
    光ヘッドにおいて、前記コリメータレンズと前記集光手
    段との間に、前記コリメータレンズからの楕円形状のビ
    ームを、その短軸方向に拡大してほぼ円形のビームに変
    換し、前記光情報記録媒体で反射され、前記集光手段を
    経て入射する戻り光を、断面が楕円形状のビームに変換
    するビーム整形手段を設けると共に、前記ビームスプリ
    ッタを、前記半導体レーザと前記コリメータレンズとの
    間で、前記楕円形状のビームを楕円の長軸とほぼ直交す
    る方向に分離するように配置したことを特徴とする光ヘ
    ッド。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6614720B1 (en) 1999-04-28 2003-09-02 Sharp Kabushiki Kaisha Optical pickup device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6614720B1 (en) 1999-04-28 2003-09-02 Sharp Kabushiki Kaisha Optical pickup device

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