JPH06274929A - 光学ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機器組み込み性に優れた小型軽量、特に薄型
の光ヘッド装置を実現する。 【構成】 光磁気信号を読みとることのできる光学ヘッ
ド装置であって、４分割光検出器24による非点収差、お
よびプッシュプル法によるフォーカスサーボ、トラッキ
ングサーボを用いている場合、トラッキングエラー信号
検出のための分割線に対して直角をなす分割線を境にし
て、光学軸の異なる偏光膜を光路中に挿入し、その偏光
膜に入射する光線の強度の差動信号をとることによって
光磁気信号を検出することができる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光によって情報を記録
または再生する光学ヘッド装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光を利用して情報の記録や再生を
行う技術はめざましい進歩を遂げている。あらかじめ記
録されている音声や文字，画像データを読み出す再生専
用の光学装置、いわゆるコンパクトディスク，ＣＤ−Ｒ
ＯＭ，レーザディスクなどとそれぞれ呼ばれているもの
で、基本的な技術や市場とも成熟期にある。またコンピ
ュータの２次記憶装置、リライタブルファイリング装置
などに近年ますますその利用範囲を広げてきているデー
タの消去や再書き込み可能な光磁気ディスク装置や相変
化型ディスク装置などの書き換え型ディスク装置などが
現在、技術的改良、市場規模拡大、シェア獲得などを目
指し本格的な立ち上がり時期を向かえつつある。これら
の技術的発展を支えているものは市場のニーズもあるが
半導体レーザ技術，光学技術，媒体技術，信号処理技
術，精密加工技術などの多くの周辺技術発展の寄与する
ところが大きいといえる。今後ますます技術の発展，市
場規模の拡大にともなって、光ディスク装置はデータ記
憶装置としてその地位を築いて行くものと思われる。

【０００３】以下に図面を参照しながら従来の光ヘッド
装置、特に光磁気記録再生ヘッド装置について説明を行
う。図４は従来の光学ヘッド装置の構成を示すものであ
る。図４において、光源であるところの半導体レーザ31
から射出された発散光束はコリメターレンズ32によって
平行光束に変換されプリズム33に入射する。このプリズ
ム33を透過した後平行光束のままはね上げミラー34によ
って対物レンズ35方向に折り曲げられ、対物レンズ35に
入射する。この対物レンズ35の集光作用によって入射し
た平行光束は記録媒体面36に１μm程度の微小スポット
として結像する。結像されたスポットによって記録媒体
面36にあらかじめ記録されたプリピット信号、光磁気信
号、およびトラッキング、フォーカシング動作に必要な
光信号成分をピックアップする。または強度等に変調さ
れた光と外部から与える磁力(図示せず)による光磁気信
号を記録媒体面36に記録する。さらに記録媒体面36から
前記光信号成分を含んだ反射戻り光束を再び対物レンズ
35によって拾い、はね上げミラー34によりプリズム33へ
と導く。プリズム33へ入射した戻り光束は、プリズム33
の内部に設けられた光分離機能膜による光分離面37の作
用による光検出系側へと往路から分離される。分離され
た光束は前段に配置された集光レンズ38により集光作用
を受けつつ無偏光ビームスプリッタ39に入射する。この
無偏光ビームスプリッタ39により光束はサーボ信号検出
側と光磁気信号検出側へと分離される。サーボ信号検出
側へと分離された光束は無偏光ビームスプリッタ39を透
過直後に光軸に対して45°回転されて配置されたシリン
ドリカルレンズ40によって非点収差を与えられ４つに分
離されたＰＩＮ(位置表示)フォトダイオードなどからな
る受光面を持つ光検出器41に到達する。この到達光を処
理することで前述のフォーカシングおよび、トラッキン
グに関わる信号即ちエラー信号を検出することができ
る。この検出方法についてはそれぞれいくつかの方法が
考案されているがここではフォーカシングのために非点
収差法、トラッキングのためにはプッシュプル法を用い
ている。

【０００４】まずフォーカシングに関わる動作説明を行
う。図４において記録媒体面36からの戻り光束は前述し
たごとくプリズム33内の光分離面37によって光検出側へ
分離される。集光レンズ38及びシリンドリカルレンズ40
を透過した光束は前記４分割の光検出器41に到達し、対
物レンズ35と記録媒体面36との相対距離の変化すなわち
デフォーカシングにともなって非点収差による特異なパ
ターンの変化を起こす。この非点収差によるパターンが
対物レンズ35の記録媒体面36へのフォーカス、デフォー
カスに伴って楕円パターン、最小錯乱円と言われる真円
パターン、前述楕円パターンと直角方向の母線を持つ楕
円パターンと各パターンが変化する。この４つの光検出
器41の対角線方向の和それぞれの差動出力をとることに
よって、図５に示すような対物レンズ35の集点ズレ、す
なわちデフォーカスに伴うフォーカスエラー信号の特性
を示す。このエラー信号をフォーカスアクチュエータ42
にフィードバックすることによってフォーカスサーボを
作動させることができる。

【０００５】次にトラッキング動作について説明を行
う。記録媒体面36へ結像した光スポットは案内トラック
または記録ピット(図示せず)により＋１次，−１次の回
折光を発生し、この回折光と正反射光である０次回折光
とが光検出面上で相互にその一部分が干渉を起こしその
エリアでの光強度の減少をきたす。このパターンを図６
に示す。＋１次，−１次と０次回折光とがそれぞれ０次
回折光を中心として線対称の位置にそれぞれ前記の干渉
部分ができる。結像スポットが記録トラック部分または
記録ピット部分の中心に位置している場合にはそれぞれ
の干渉部分の強度バランス即ち前記線対称の線を境とす
る２つのエリアの光強度の和が等しくなる。また結像ス
ポットが前記中心部分からズレを生じた場合には前記２
つのエリアの光強度の和のバランスが崩れ、この崩れ量
即ち光強度の差動信号がトラックエラー信号となる。こ
のトラックずれに伴うトラッキングエラー信号の特性を
図７に示す。図７において光検出器から得られたトラッ
キングエラー信号の極性や大きさに応じて対物レンズ駆
動用コイル(図示せず)に電流が流される。この電流によ
って対向する磁石との間にフレミングの左手の法則に従
った作用が働き対物レンズ35を記録媒体面36のトラック
に追従できるように駆動させることができる。この場
合、対物レンズ35は光束およびトラックに対して直角方
向に駆動しこの駆動扉に応じて記録媒体面36上の結像ス
ポットが動きトラックに追従することができる。またト
ラックアクセスのためのトラックカウント信号もこのエ
ラー信号から得ることができる。

【０００６】さらにまた、前記無偏光ビームスプリッタ
39で光磁気信号検出側へと分離された光束は検光子であ
るところのウォラストンプリズム43へ到達する。このウ
ォラストンプリズム43を透過した光束は２つの互いに直
交する振動面を持つ２つの直線偏光に分離され、集光レ
ンズ38の作用も受けながら２つの検出エリアを持つ光検
出器44へそれぞれ入射する。記録媒体面36に記録された
光磁気信号ビット(図示せず)による垂直磁界の作用によ
る戻り直線偏光の偏波面の回転すなわちカー効果の作用
によるビット情報を２つの光検出器44の差動信号として
得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光学ヘッド装置においては、光検出系側へ導かれた
記録媒体面からの戻り光束は、さらにサーボ信号検出側
と、光磁気検出側へとそれぞれ分離されるためそれぞれ
の光学系と検出器を配置することになり、部品点数の増
大と配置スペースの確保を考慮しなければならないとい
う問題がある。

【０００８】本発明は上記問題を解決するもので、小型
軽量の光学ヘッド装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、半導体レーザと、この半導体レーザからの
射出光を平行光束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光束を記録媒体面に集光す
る対物レンズと、前記記録媒体面からの戻り光束を分離
するビームスプリッタと、このビームスプリッタで分離
された光束を集束させる集光レンズと、この集光レンズ
に非点収差を与えるシリンドリカルレンズと、このシリ
ンドリカルレンズからの集束光を検出する少なくとも４
つに分割された光検出器を持つ光検出器からなる光学ヘ
ッド装置において、前記光検出器の光束入射面上に少な
くとも２つに分割されたそれぞれ直線偏光の振動方向に
対して略45°傾いた結晶軸方向を持つ第１の偏光膜と、
この第１の偏光膜の結晶軸に対して90°傾いた結晶軸方
向をもつ第２の偏光膜からなり、それぞれの偏光膜の分
割境界線は光検出器上での記録媒体面の記録信号列方向
またはトラッキングトラック方向の投影像に対して略直
角をなすように構成したものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記した構成により、１つの検出系で
フォーカス，トラッキングサーボ及び光磁気信号検出を
行うものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１，図２お
よび図３を参照しながら説明する。図１は本発明の第１
の実施例の光学系の構成を示すもので、図中光源である
ところの半導体レーザ15から射出された楕円強度断面を
持つレーザ光束はコリメータレンズ16によって略平行光
束に変換されてプリズム17を透過し、さらにはね上げミ
ラー18によって対物レンズ19側へ折り曲げられこの対物
レンズに入射する。対物レンズ19の集光作用によって光
束は記録媒体面20に１μm程度の光スポットとして結像
し、記録媒体をキューリ点と呼ばれる磁界の消失する温
度まで上昇させるとともに、外部磁界(図示せず)によっ
て磁界方向を反転させ、記録媒体面20へ光磁気信号を記
録する。またカー効果による偏波面回転によって光磁気
再生信号を拾い上げる。記録媒体面20によって反射され
た光束は再び対物レンズ19に入射した後、略平行光に変
換されて、はね上げミラー18で反射され、プリズム17へ
戻る。このプリズム内部に設けられた誘電体多層膜など
で構成された光分離面21の作用によって戻り光束は光検
出系側へ折り曲げられる。折り曲げられた光束は凸レン
ズからなる集光レンズ22に達し、集光作用を受けつつシ
リンドリカルレンズ23へ入射し、このシリンドリカルレ
ンズ23によって非点収差を与えられ、光検出器24へ入射
する。入射した光束は集光レンズ22の焦点位置とシリン
ドリカルレンズ23をいれた場合のその母線方向と直角方
向の焦点位置との間の最小錯乱円と呼ばれる円形の強度
分布を持つ位置に置かれた４つに分割されたＰＩＮフォ
トダイオードなどからなる光検出部を持つ光検出器24に
入射する。この光検出器に入射した光束は従来の技術で
も説明した通り、非点収差法によるフォーカシングサー
ボ、プッシュブル法によるトラッキングサーボに利用さ
れる。またこの４分割光検出器24の検出部であるところ
のフォトダイオードの上面にはそれぞれ直線偏光に対し
て直角な膜特性を持つ偏光膜が２種分割されて設置され
ている。この２種の偏光膜を利用して光磁気信号を検出
する。

【００１２】図２を用いて構造及び作用についてさらに
詳細に説明する。図２において４つに分割された光検出
部を便宜的にそれぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とする。
また記録媒体面からの戻り光束である集束光の最小錯乱
円が十字形状になった光検出部に境界部中央部に位置す
る。光検出部Ｓ１，Ｓ４と、光検出部Ｓ２，Ｓ３との直
線状の境界線を境として、境界の両側の光検出器の和信
号の差動信号をとることによってスポットのトラッキン
グトラックに対する走査方向横変位置、すなわちトラッ
クエラー信号を求めることができる。これは戻り光束の
記録媒体面のトラッキングトラックで発生した±１次回
折光と０次回折光との図に示す２つの領域での干渉によ
る光強度のバランスを取ることによって求められる。こ
の２つの領域での干渉強度が等しくつり合うとき記録媒
体面上でのスポットがトラッキングトラックの中央に位
置することになる。またスポットの焦点位置も記録媒体
の回転にともなう上下方向の乱れ運動に対して正確に、
かつ高速に追従しなければならない。このためのデフォ
ーカス量に相当する信号、すなわちフォーカスエラー信
号を検出するために非点収差法を採用している。集光レ
ンズの後段に非点収差を発生するためのシリンドリカル
レンズをその母線方向を光検出部の境界線に対して45°
傾けて配置する。こうすることによってスポットのデフ
ォーカスにともなって光検出部上での光強度分布が図の
ように変化し、光検出部それぞれの出力から(Ｓ１＋Ｓ
３)−(Ｓ２＋Ｓ４)を演算することによってフォーカス
エラー信号を得ることができる。このようにトラッキン
グ及びフォーカシングエラー信号を得ることによって記
録媒体の動きに対して光スポットを追従動作させること
ができる。

【００１３】また上記したごとく光検出部エリアＳ１，
Ｓ２の上面と、同Ｓ３，Ｓ４の上面にはそれぞれ特性の
異なる偏光膜が構成されており、それぞれのエリアに入
射し、光検出器に到達する光学の差動信号を検出するこ
とにより記録媒体面に記録された光磁気信号を検出する
ことができる。光検出部Ｓ１，Ｓ２上に構成された偏光
膜(1)は光検出器に入射する直線偏光の振動面に対して
略45°傾いた膜特性、すなわち入射直線光に対して最大
透過率、または最小透過率を示す位置から、光線に対し
て直角な面内に45°回転したもの。また光検出部エリア
Ｓ３，Ｓ４の上に構成された偏光膜(2)は上記に説明し
たエリアＳ１，Ｓ２上の偏光膜に対して90°面内に回転
した特性をもつ。このような構成により記録媒体面に記
録された光磁気信号、すなわち垂直磁界の反転によるカ
ー効果のための戻り直線偏光の偏波面の回転をそれぞれ
のエリアに入射し、光検出器へ到達する光強度の差動信
号、すなわち(Ｓ１＋Ｓ２)−(Ｓ３＋Ｓ４)をとることに
よって求めることができる。この光磁気信号によって前
記分割線の前後で差動信号が発生することになるが、こ
の差動信号によってフォーカス及びトラッキングそれぞ
れの差動エラー信号への影響は強度バランス的には相殺
されることになるため、駆動に必要十分なエラー信号を
得ることができる。

【００１４】次に、図３を用いて本発明の第２の実施例
を説明する。図３において、半導体レーザ15から対物レ
ンズ19に至る往路側の光学系の構成及び作用は第１の実
施例と同じである。記録媒体面20からの反射戻り光束は
光分離面21で検出系側へ導かれた直後、すなわち先の集
光レンズ22入射直前に配置された第１の実施例で説明し
た２種類の偏光膜特性を持つ偏光膜プレート25に入射す
る。２種の偏光膜の分割線はシリンドリカルレンズ23透
過前であるためその分割線は先の分割線に対して直角を
なす。これはシリンドリカルレンズ23の作用により最小
錯乱円上では光束断面が見かけ上90°回転するからであ
る。またこの偏光膜プレート25はプリズム17の射出面、
集光レンズ22の後段の任意の場所に設置可能である。但
し光磁気信号検出のための光検出器上での信号の取り方
は第１の実施例と同様に、(Ｓ１＋Ｓ２)−(Ｓ３＋Ｓ４)
を演算することによって求めることができる。

【００１５】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば４つに分割された光検出器の上面にトラック
横断信号のサーボ分割ラインと直角方向に２分された特
性の異なる偏光膜を施すことによってサーボ信号と光磁
気再生信号を１つの面の１つのチップでできている光検
出器でとることができる。このため無偏光ビームスプリ
ッタ、専用の光磁気信号検出器の廃止等光学系の大幅な
簡略化と製造工数及びコストを引き下げることができる
という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における光学ヘッド装置
の構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例における光学ヘッド装置
の主要部分図である。

【図３】本発明の第２の実施例における光学ヘッド装置
の構成図である。

【図４】従来の光学ヘッド装置の構成図である。

【図５】従来の光学ヘッド装置の動作に関わる説明図で
ある。

【図６】従来の光学ヘッド装置の主要部分図である。

【図７】従来の光学ヘッド装置の動作に関わる説明図で
ある。

【符号の説明】

15，31…半導体レーザ、 16，32…コリメータレンズ、
17，33…プリズム、18，34…はね上げミラー、 19，
35…対物レンズ、 20，36…記録媒体面、 21，37…光
分離面、 22，38…集光レンズ、 23，40…シリンドリ
カルレンズ、24，41，44…光検出器、 25…偏光膜プレ
ート、 39…無偏光ビームスプリッタ、 42…フォーカ
スアクチュエータ、 43…ウォラストンプリズム。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザと、この半導体レーザから
   の射出光を平行光束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光束を記録媒体面に集光
   する対物レンズと、前記記録媒体面からの戻り光束を分
   離するビームスプリッタと、該ビームスプリッタで分離
   された光束を集束させる集光レンズと、前記集光レンズ
   に非点収差を与えるシリンドリカルレンズと、前記シリ
   ンドリカルレンズからの集束光を検出する少なくとも４
   つに分割された光検出部を持つ光検出器からなる光学ヘ
   ッド装置において、前記光検出器の光束入射面上に少な
   くとも２つに分割された偏光に対する光学軸の異なる偏
   光分離手段を設けたことを特徴とする光学ヘッド装置。
2. 【請求項２】 前記偏光分離手段は前記光検出器に入射
   する最大の直線偏光の透過方向に対して入射光軸と直角
   の面内に略45°回転した第１の偏光膜と、この第１の偏
   光膜の膜特性に対して前記面内に90°光学軸の回転した
   膜特性をもつ第２の偏光膜からなることを特徴とする請
   求項１記載の光学ヘッド装置。
3. 【請求項３】 前記第１の偏光膜と、第２の偏光膜との
   分割境界線は光検出器上での記録媒体面の記録信号列方
   向またはトラッキングトラック方向の投影像に対して略
   直角をなすことを特徴とする請求項２記載の光学ヘッド
   装置。