JPH06289322A

JPH06289322A - 光検出ユニット

Info

Publication number: JPH06289322A
Application number: JP7586393A
Authority: JP
Inventors: Wataru Kubo; 渉久保; Takashi Takishima; 俊滝島; Isao Okuda; 功奥田; Koichi Maruyama; 晃一丸山; Masahiro Ono; 政博大野
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1993-04-01
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 1994-10-18
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JP3401288B2

Abstract

(57)【要約】【目的】分離される光束の間の角度を小さくすること
ができ、グレーティング面と受光領域との間の距離、及
び光軸に対する受光素子の角度を任意に設定することが
できる光検出ユニットを提供することを目的とする。【構成】入射端面に周期性を持つ透過型のグレーティ
ング面が形成され、入射した光束をグレーティング面に
より０次回折光と１次回折光とに分離し、両光束を入射
端面に対して非平行な射出端面から射出させるグレーテ
ィングプリズム１２と、分離された２つの光束をそれぞ
れ受光する少なくとも２つの受光領域を備える受光素子
１３とから構成されることを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、グレーティング面に
より光束を分離し、この分離した光束をそれぞれ別個の
受光領域で受光する光検出ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のグレーティングと受光素子とを
組み合せた光検出ユニットは、例えば、特開平３−１５
２４２８号公報等に開示される。この公報には、グレー
ティングと受光素子とが一体に構成された偏光検出装置
が開示される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光検出ユニットは、平板状のグレーティング素
子を用いているため、分離された光束の間の角度が大き
く、同一平面上に受光領域を確保するためにグレーティ
ング面と受光領域との距離がかなり小さく設定されてお
り、製造や組み付け時の位置合わせが困難となる。

【０００４】また、光軸に対して受光素子を一定角度傾
けて配置する必要があり、位置決めが困難であるという
問題がある。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、分離される光束の間の角度
を小さくすることができ、グレーティング面と受光領域
との間の距離、及び光軸に対する受光素子の角度を任意
に設定することができる光検出ユニットを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる光検出
ユニットは、上記の目的を達成させるため、互いに非平
行な入射端面と射出端面とのいずれか一方に周期性を持
つ透過型のグレーティング面が形成され、入射端面から
入射した光束を０次回折光と１次回折光とに分離して射
出端面から射出させるグレーティングプリズムと、分離
された２つの光束をそれぞれ受光する少なくとも２つの
受光領域を備える受光素子とが近接配置して構成された
ことを特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下、この光検出ユニットの実施例を説明す
る。

【０００８】

【実施例１】図１は、実施例１にかかる光検出ユニット
が組み込まれた光磁気ディスク装置の光学系を示す。

【０００９】半導体レーザー１から発した発散光束は、
コリメートレンズ２により平行光束とされ、２つのアナ
モフィックプリズム３,４により断面円形に整形され
る。アナモフィックプリズム４には直角プリズム５が接
合され、接合面がハーフミラー面５ａとされている。ハ
ーフミラー面５ａで反射された光束は、集光レンズ６に
より半導体レーザー１の自動出力調整用の受光素子７上
に集光する。

【００１０】ハーフミラー面５ａを透過した光束は、ミ
ラー８により反射され、対物レンズ９を介して光磁気デ
ィスク２０の信号記録面に収束される。対物レンズ９と
ミラー８とは、光磁気ディスク２０のラジアル方向ｘに
スライドされる図示せぬヘッド内に設けられている。ま
た、対物レンズ９は、ヘッド内に設けられたアクチュエ
ータ上に設けられており、その光軸方向ｚ、及びディス
クのラジアル方向ｘに駆動される。

【００１１】一方、光磁気ディスク２０から反射された
光束は、ハーフミラー面５ａにより反射され、λ／２板
１０により偏光方向が４５゜回転させられ、集光レンズ
１１により収束光とされてグレーティングプリズム１２
に入射する。グレーティングプリズム１２に入射した光
束は、入射端面に形成されたグレーティング面により０
次回折光と１次回折光とに分離され、受光素子１３上に
形成された２つの受光領域に達する。受光素子１３は、
ディスクからの反射光の光軸に対して垂直に設けられて
おり、従来の装置と比較するとその位置決めが容易であ
る。

【００１２】実施例の光検出ユニットは、図２に示すよ
うに、λ／２板１０、集光レンズ１１を介して入射する
光束を１次回折光と０次回折光とに分離するグレーティ
ングプリズム１２と、このグレーティングプリズム１２
により分離された光束を受光する２つの受光領域１３
ａ、１３ｂを有する受光素子１３とが一体に形成されて
構成される。図２中、(a)は図１中のｘ−ｙ平面内の説
明図、(b)はｙ−ｚ平面内の説明図、(c)はｘ−ｚ平面内
の説明図である。

【００１３】グレーティングプリズム１２は、図３(a)
に示すように、入射端面に形成されたグレーティング面
により、ブラッグ角で入射する光束のグレーティングの
溝に平行な振動成分と垂直な振動成分とを０次回折光と
１次回折光として分離し、分離された一方の０次回折光
をそのまま射出端面から射出させ、他方の１次回折光を
内面反射させた後に射出端面から０次回折光と平行に射
出させる。

【００１４】グレーティングプリズム１２の具体的な数
値構成は、表１の(a)に示されるとおりである。表中、
プリズムのグレーティング面に対向する頂点の角度をθ
c、残りの頂点の角度をそれぞれθa、θb、プリズムの
屈折率をｎ、グレーティング面への光束の入射角度をθ
in、グレーティングパターンのピッチをｐ、使用波長を
λとする。なお、入射角、射出角は、いずれも面の法線
に対する角度である。

【００１５】

【表１】

【００１６】グレーティングに対する光束の入射角度を
ブラッグ角に設定し、かつ、波長λとグレーティングピ
ッチｐとの割合λ／ｐを１．６程度に設定すると、グレ
ーティングの溝に垂直な振動成分と平行な振動成分とが
０次回折光と１次回折光とに振分けられ、かつ、グレー
ティングによる偏光分離特性が最良となる。グレーティ
ングプリズム１２は、この条件を満たすことにより、入
射光束をＰ成分とＳ成分との２つの偏光成分に分離して
射出させる。

【００１７】光磁気ディスク２０により反射されたレー
ザー光の偏光方向は、スポットが結像される位置のディ
スクの磁化方向に対応して磁気カー効果により回転する
ため、これを４５゜回転させて２つの直線偏光成分に分
離し、それぞれ別個の受光領域により検出し、その差動
をとることにより光磁気記録信号を読み出すことができ
る。

【００１８】また、受光領域１３ａ，１３ｂは、対物レ
ンズ９が光磁気ディスク２０に対して合焦しているとき
の反射光の焦点位置から光学的に前後等距離の位置に配
置されており、両受光領域上でのスポットサイズを比較
することにより、対物レンズ９の光磁気ディスク２０に
対する合焦状態(フォーカシングエラー)を検出すること
ができる。

【００１９】受光素子１３の受光領域１３ａ，１３ｂ
は、図４に拡大して示すようにそれぞれ光磁気ディスク
２０のタンジェンシャル方向に相当する方向と平行な３
つの分割ラインにより分割された４つの短冊状の領域Ａ
〜Ｄ、Ｅ〜Ｈに分割されている。そして、受光領域１３
ａ，１３ｂには、グレーティングプリズム１２により分
離されたＰ偏光光束(０次回折光)、Ｓ偏光光束(１次回
折光)がそれぞれ入射する。

【００２０】それぞれの受光領域からの信号は、図示せ
ぬ演算回路により演算され、ディスクに記録された光磁
気記録信号ＭＯ、物理的な凹凸により記録されたプリフ
ォーマット信号ＲＯ、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラ
ックエラー信号ＴＥとして図示せぬ再生回路、サーボ回
路へ出力される。

【００２１】各信号は、各受光領域の出力を受光領域と
同一の記号により表現すると、以下の式により求められ
る。

【００２２】

【数１】ＭＯ＝(Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ)−(Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ) ＲＯ＝(Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ)＋(Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ) ＦＥ＝ (Ａ＋Ｄ−Ｂ−Ｃ)−(Ｅ＋Ｈ−Ｆ−Ｇ) ＴＥ＝ (Ｂ−Ｃ)＋(Ｇ−Ｆ)

【００２３】この実施例によれば、情報信号とエラー信
号とを共通の受光領域を用いて検出することができ、受
光素子の構成を単純化してコストを下げることができる
と共に、後述する他の実施例と比較すると集光光路が単
一であるため、その占める空間を小さくし、装置全体を
小型にすることができる。

【００２４】

【実施例２】図５は、この発明の実施例２の光検出ユニ
ットを利用した光磁気ディスク装置の光学系を示す。半
導体レーザー１から対物レンズ９に到る素子は上述した
実施例１と同様である。

【００２５】光磁気ディスク２０からの反射光のうち直
角プリズム５のハーフミラー面５ａで反射された成分
は、図６に示すようにグレーティング板１４に入射して
０次回折光と＋１次回折光、−１次回折光とに分離さ
れ、それぞれ集光レンズ１１を介して受光素子１５上に
集光する。

【００２６】グレーティング板１４には、図６(ｄ)に示
すように、図中左側となる一方側から図中右側となる他
方側へ向けて徐々にピッチが小さくなる同心円の円弧か
ら成る不等ピッチのグレーティングが形成されている。
このグレーティング板を透過することにより、０次回折
光はそのまま透過すると共に、＋１次回折光は発散し、
−１次回折光は収束する。

【００２７】グレーティング板１４をそのまま透過した
０次回折光は、光軸に沿って集光され、グレーティング
プリズム１２'に入射し、各偏光成分に分離されて受光
領域１５ａ，１５ｂに達する。この実施例では、実施例
１のようにλ／２板を設ける代わりに、グレーティング
プリズム１２'を４５°回転させた状態で受光素子１５
の中央に設けている。グレーティングプリズム１２'
は、実施例１で示したグレーティングプリズム１２の相
似形であり、頂角、回折角等は表１の(ａ)に示される通
りである。

【００２８】一方、グレーティング板１４により発散さ
れた＋１次回折光は、集光レンズ１１による集光点より
後方に位置する集光点の手前で受光領域１５ｃにより受
光される。また、グレーティング板１４により収束され
た−１次回折光は、集光レンズ１１による集光点より手
前に位置する集光点の後方で受光領域１５ｄにより受光
される。

【００２９】図７は、受光素子１５の受光領域を拡大し
て示したものである。受光領域１５ｃ，１５ｄは、図４
に示した実施例１と同様であり、Ａ〜Ｈで示される短冊
状の領域から構成されている。また、受光領域１５ａ，
１５ｂは、それぞれ分割されない単一の領域Ｉ，Ｊから
構成され、グレーティングプリズム１２'によって偏光
分離されたＰ偏光光束とＳ偏光光束とをそれぞれ受光す
る。

【００３０】光磁気記録信号ＭＯ、プリフォーマット信
号ＲＯ、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラックエラー信
号ＴＥは、各受光領域の出力を受光領域と同一の記号に
より表現すると、以下の式により求められる。

【００３１】

【数２】ＭＯ＝Ｉ−ＪＲＯ＝(Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ)＋(Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ)＋(Ｉ＋Ｊ) ＦＥ＝ (Ａ＋Ｄ−Ｂ−Ｃ)−(Ｅ＋Ｈ−Ｆ−Ｇ) ＴＥ＝ (Ｂ−Ｃ)＋(Ｇ−Ｆ)

【００３２】この実施例によれば、情報信号とエラー信
号とを独立した受光領域により検出できるため、各信号
間の干渉による影響が少なく、正確な信号を得ることが
できる。また、実施例１の受光素子１３と比較すると、
光磁気記録信号ＭＯを検出するための受光領域１５ａ，
１５ｂの面積を小さくすることができる。受光素子の応
答速度は受光領域の面積が小さいほど高くなるため、実
施例２の構成によれば、より高い周波数の信号を検出す
ることが可能となる。

【００３３】

【実施例３】図８は、この発明の実施例３の光検出ユニ
ットを利用した光磁気ディスク装置の光学系を示す。実
施例３は、受光素子１５の手前に設けられたグレーティ
ングプリズム１６の構成のみが異なり、他の構成は実施
例２の装置と同様である。

【００３４】グレーティングプリズム１６は、図３の
(ｂ)に示すように、光が射出する端面に偏光分離のため
のグレーティングが形成されている。そして、分離され
た光束を受光するために受光素子１５は、図９に示すよ
うにグレーティングプリズム１６から所定距離離れて配
置されている。

【００３５】このグレーティングプリズム１６の具体的
な数値構成は、前掲の表１の(ｂ)欄に示すとおりであ
る。受光素子１５の受光領域の配置、各信号の検出方法
は、実施例２と同一である。

【００３６】

【実施例４】図１０は、この発明の実施例２の光検出ユ
ニットを利用した光磁気ディスク装置の光学系を示す。

【００３７】実施例４の光学系は、光磁気ディスク２０
からの反射光をグレーティング板１４により０次と±１
次の３つの回折光に分離し、集光レンズ１１で集光させ
る。そして、０次回折光は、図１１に示されるように光
路中に設けられた微小偏向プリズム１７により光路外に
向けて垂直に反射され、グレーティングプリズム１２'
が貼り付けられた光磁気信号検出用の受光素子１８によ
り受光される。グレーティングプリズム１２'の構成
は、実施例２と同一である。光磁気信号検出用の第１の
受光素子１８は、隣接する２つの受光領域１８ａ，１８
ｂを備えており、これらの受光領域１８ａ，１８ｂは、
図１２に示されるようにそれぞれ分割されない単一の領
域Ｉ，Ｊから構成される。

【００３８】一方、±１次回折光は、微小偏向プリズム
１７の後方に設けられたエラー信号検出用の第２の受光
素子１９により受光される。エラー信号検出用受光素子
１９は、２つの受光領域１９ａ，１９ｂを備えており、
それぞれの受光領域は、図４に示す実施例１の受光素子
と同様に４つの短冊状の受光領域Ａ〜Ｈを備えている。
各信号の検出方法は、実施例２と同一である。

【００３９】実施例４の構成によれば、エラー信号と光
磁気信号とを別個の受光素子により検出できるため、光
束の漏れ込みや迷光の影響が少なく、実施例１〜３のよ
うにそれぞれの受光領域が同一パッケージ内にあるより
も微小な光電流の干渉による影響を防止することができ
る。

【００４０】また、光磁気信号検出用の受光素子への光
路とエラー信号検出用の受光素子への光路とを直交させ
ることができ、光学設計、機構設計上の自由度が向上
し、装置全体の空きスペースを有効に利用することがで
きる。

【００４１】さらに、０次回折光を±１次回折光の光路
から分離するため、グレーティング板１４による回折角
度が比較的小さくともそれぞれの光束を分離することが
可能となり、グレーティング板１４による回折角度を小
さく設定することにより±１次回折光のスポット像の収
差を小さくすることができ、安定したエラー信号の検出
が可能となる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、グレーティングが形成されたプリズムと受光素子と
を組み合せて利用することにより、受光素子へ入射させ
る２つの光束の角度を任意に設定することができ、受光
素子との間隔、光軸に対する受光素子の角度を任意に定
めることが可能となる。特に、受光素子を光軸に対して
垂直に設定する場合には、受光素子の位置決め、調整等
が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の光検出ユニットを利用した光磁気
ディスク装置の説明図である。

【図２】図１の装置の受光系の説明図であり、(a)は
図１中のｘ−ｙ平面内の説明図、(b)はｙ−ｚ平面内の
説明図、(c)はｘ−ｚ平面内の説明図である。

【図３】実施例に用いられるグレーティングプリズム
単体の説明図である。

【図４】実施例１の受光素子の受光領域を示す平面図
である。

【図５】実施例２の光検出ユニットを利用した光磁気
ディスク装置の説明図である。

【図６】図５の装置の受光系の説明図であり、(a)は
図５中のｘ−ｙ平面内の説明図、(b)はｙ−ｚ平面内の
説明図、(c)はｘ−ｚ平面内の説明図である。

【図７】実施例２の受光素子の受光領域を示す平面図
である。

【図８】実施例３の光検出ユニットを利用した光磁気
ディスク装置の説明図である。

【図９】図８の装置の受光系の説明図であり、(a)は
図８中のｘ−ｙ平面内の説明図、(b)はｙ−ｚ平面内の
説明図、(c)はｘ−ｚ平面内の説明図である。

【図１０】実施例４の光検出ユニットを利用した光磁
気ディスク装置の説明図である。

【図１１】図１０の装置の受光系の説明図であり、
(a)は図１０中のｘ−ｙ平面内の説明図、(b)はｙ−ｚ平
面内の説明図、(c)はｘ−ｚ平面内の説明図である。

【図１２】実施例４の光磁気信号検出用受光素子の受
光領域を示す平面図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザー５ａ…ハーフミラー面９…対物レンズ１１…集光レンズ１２，１２'，１６…グレーティングプリズム１３，１５，１８，１９…受光素子１４…グレーティング板１７…微小偏向プリズム２０…光磁気ディスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸山晃一東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者大野政博東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに非平行な入射端面と射出端面とのい
ずれか一方に周期性を持つ透過型のグレーティング面が
形成され、前記入射端面から入射した光束を０次回折光
と１次回折光とに分離して前記射出端面から射出させる
グレーティングプリズムと、分離された２つの光束をそれぞれ受光する少なくとも２
つの受光領域を備える受光素子とが近接配置して構成さ
れたことを特徴とする光検出ユニット。
【請求項２】前記グレーティングプリズムは、前記入射
端面に前記グレーティング面が形成されていることを特
徴とする請求項１に記載の光検出ユニット。
【請求項３】前記グレーティングプリズムは、前記グレ
ーティング面により分離された０次回折光と１次回折光
とのいずれか一方を前記入射端面に対して非平行な反射
面で内面反射させた後、両光束を前記射出端面からほぼ
平行な状態で射出させることを特徴とする請求項２に記
載の光検出ユニット。
【請求項４】前記グレーティングプリズムと前記受光素
子とが一体に接合されていることを特徴とする請求項１
に記載の光検出ユニット。
【請求項５】前記グレーティングプリズムと前記受光素
子とが僅かな空気間隔を隔てて隣接していることを特徴
とする請求項１に記載の光検出ユニット。
【請求項６】前記受光素子は、該受光素子に入射する光
束に対して垂直に設けられていることを特徴とする請求
項１に記載の光検出ユニット。