JPH07272337A

JPH07272337A - 光ヘッド

Info

Publication number: JPH07272337A
Application number: JP6057246A
Authority: JP
Inventors: Shiyouhei Kobayashi; 章兵小林
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】信号成分の損失を最小限に抑え、Ｃ／Ｎの高
い再生信号を得ることができる光ヘッドを提供する。【構成】単一のパッケージ５内に収容して、少なくと
も、半導体レーザ１と、偏光膜８を介して貼り合わせた
直角二等辺三角形ガラスプリズム６および一軸性複屈折
結晶プリズム７を有するビームスプリッタ２と、光検出
器3,4 とを設け、半導体レーザ１からの出射光を、ビー
ムスプリッタ２において、直角二等辺三角形ガラスプリ
ズム６を経て偏光膜８で反射させて、光情報記録媒体に
導き得るようにし、該光情報記録媒体で反射される戻り
光を、直角二等辺三角形ガラスプリズム６、偏光膜８お
よび一軸性複屈折結晶プリズム７を順次透過させて、そ
の一軸性複屈折結晶プリズム７での常光および異常光を
光検出器3,4 で分離して受光するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光情報記録媒体、特
に、光磁気記録媒体に対して情報の記録再生を行うのに
好適な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、特開平
３−２１２８２８号公報に、図７に示すようなものが開
示されている。この光ヘッドは、半導体レーザ３１、台
形プリズム３２、光検出器３３ａ，３３ｂ等の光学素子
をパッケージ３４内に収納したもので、台形プリズム３
２は、複屈折性材料からなり、その上面３２ａは４５°
傾斜し、この面上にハーフミラー３５が設けられてい
る。

【０００３】図７では、半導体レーザ３１からの光束
を、ハーフミラー３５に入射させ、ここで反射される光
束をパッケージ３４に形成したガラス窓３６から出射さ
せて、対物レンズ３７により光磁気記録媒体３８に照射
している。また、光磁気記録媒体３８で反射される戻り
光は、対物レンズ３７およびガラス窓３６を経てハーフ
ミラー３５に入射させ、このハーフミラー３５を透過す
る戻り光を、台形プリズム３２に入射させてこれを下面
３２ｂを経て透過させることにより、非点収差を与える
と共に、偏光方向が直交する２つの光束に分離し、それ
らの光束をそれぞれ４分割受光領域からなる光検出器３
３ａ，３３ｂで受光している。

【０００４】このようにして、一方の光検出器３３ａま
たは３３ｂの４分割受光領域の出力に基づいて非点収差
法によりフォーカスエラー信号を検出し、また光検出器
３３ａの４分割受光領域の出力の総和と、光検出器３３
ｂの４分割受光領域の出力の総和との差により情報の再
生信号を検出するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した光ヘッド
においては、その公報第４頁左下欄に、フォーカス信号
検出範囲δは、

【数１】で表される、と記載されている。ここで、Ｌは台形プリ
ズム３２の上面３２ａと下面３２ｂの間隔、ｎは台形プ
リズム３２の屈折率、Ｍは対物レンズ３７の横倍率であ
る。また、同公報第４頁右下欄には、台形プリズム３２
として、ｎ＝１．５の一般的な光学ガラスを用い、Ｍ＝
１／５、Ｌ＝２．０〜３．０ｍｍとした場合には、現行
の光ピックアップと同等な１０〜１５μｍのフォーカス
検出範囲を得ることができる旨、記載されている。

【０００６】これに対し、台形プリズム３２を複屈折性
材料で構成した場合の同様の考察はなされていないが、
例えば、複屈折性材料として水晶を用いた場合には、以
下のようになる。この場合、水晶の常光の屈折率は約
１．５３９、異常光の屈折率は約１．５４８である。ま
た、光磁気の場合には、半導体レーザ３１から出射され
る光を、ある程度高効率で光磁気記録媒体３８に照射す
る必要があるため、対物レンズ３７の横倍率Ｍは、０．
２７３程度、必要となる。これらのことを考慮して、δ
＝１０μｍ、ｎ＝１．５３９、Ｍ＝０．２７３とし、
（１）式をＬについて解くと（（１）式に、対物レンズ
３７の開口数がパラメータとして入っていないのは疑問
であるが）、Ｌ＝１．０５ｍｍが得られる。これらの数
値をもとに、光検出器３３ａ，３３ｂ上でのスポットダ
イアグラムを計算すると、図８に示すようになる。すな
わち、この場合には、常光と異常光とが重なり合い、光
検出器３３ａ，３３ｂで完全に分離して受光することが
できないことがわかる。

【０００７】なお、同公報には、図９に示すように、台
形プリズム３２を、２種類の複屈折性材料よりなる三角
または台形プリズム４１ａ，４１ｂを貼り合わせて構成
することにより、光検出器３３ａ，３３ｂの間隔を広げ
て、互いに他の光検出器への光の漏れ込みを防ぐように
したものも開示されている。この場合、分離すべき光の
分離角を大きくすることが可能となるが、フォーカスエ
ラー信号の検出法として、再生専用の光ピックアップに
おいて最も一般的な非点収差法を用いる場合には、所定
の非点収差が得られるように、プリズムの材質やＬの長
さを選定する必要があるため、やはり分離することがで
きなくなる。

【０００８】したがって、光検出器３３ａの４分割受光
領域の出力の総和と、光検出器３３ｂの４分割受光領域
の出力の総和との差を演算しても、結局は、再生信号を
検出することができないことになる。

【０００９】また、図７に示した従来例においては、光
磁気記録媒体３８からの戻り光を、ハーフミラー３５を
透過させて台形プリズム３２に入射させているため、ハ
ーフミラー３５によって信号成分の半分が損失してしま
うという問題もある。

【００１０】この発明は、上述した従来の種々の問題点
に着目してなされたもので、信号成分の損失を最小限に
抑え、Ｃ／Ｎの高い再生信号が得られるよう適切に構成
した光ヘッドを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の光ヘッドは、単一のパッケージ内に収容
して、少なくとも、半導体レーザと、偏光膜を介して貼
り合わせた直角二等辺三角形ガラスプリズムおよび一軸
性複屈折結晶プリズムを有するビームスプリッタと、光
検出器とを設け、前記半導体レーザからの出射光を、前
記ビームスプリッタにおいて、前記直角二等辺三角形ガ
ラスプリズムを経て前記偏光膜で反射させて、光情報記
録媒体に導き得るようにし、該光情報記録媒体で反射さ
れる戻り光を、前記直角二等辺三角形ガラスプリズム、
偏光膜および一軸性複屈折結晶プリズムを順次透過させ
て、その一軸性複屈折結晶プリズムでの常光および異常
光を前記光検出器で分離して受光するよう構成したこと
を特徴とするものである。

【００１２】前記一軸性複屈折結晶プリズムは、直角二
等辺三角形状を有し、前記半導体レーザからの出射光
は、前記直角二等辺三角形ガラスプリズムを経て前記一
軸性複屈折結晶プリズムの斜辺の中心からずれた位置に
入射させるのが、前記一軸性複屈折結晶プリズムでの常
光および異常光を、前記光検出器上にスポットとして集
光する点で好ましい。前記一軸性複屈折結晶プリズム
は、台形状を有するのが、該一軸性複屈折結晶プリズム
を小型かつ安価にできると共に、全体を小型にできる点
で好ましい。前記一軸性複屈折結晶プリズムは、直角二
等辺三角形状を有し、前記ビームスプリッタと前記光検
出器との間には、ガラス平板を設けることが、該一軸性
複屈折結晶プリズムをより小型かつ安価にできる点で好
ましい。前記一軸性複屈折結晶プリズムは、楔形状を有
し、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間には、
ガラスプリズムを設けることが、該楔形状の一軸性複屈
折結晶プリズムからの常光のコマ収差を補正する点で好
ましい。前記光検出器で受光される、前記一軸性複屈折
結晶プリズムでの常光および異常光のいずれか一方に基
づいて、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラ
ー信号を検出するのが、正確なエラー信号を得る点で好
ましい。前記一軸性複屈折結晶プリズムは、ニオブ酸リ
チウムからなることが、該一軸性複屈折結晶プリズムに
よる常光と異常光との屈折率差を大きくして、これらを
干渉することなく分離する点で好ましい。

【００１３】

【作用】この発明において、単一のパッケージ内に設け
られた半導体レーザからの出射光は、ビームスプリッタ
において、直角二等辺三角形ガラスプリズムを経て偏光
膜に入射し、ここで反射される光束が直角二等辺三角形
ガラスプリズムを経てパッケージから出射されて光情報
記録媒体に導かれる。また、光情報記録媒体で反射され
る戻り光は、パッケージ内に入射し、直角二等辺三角形
ガラスプリズム、偏光膜および一軸性複屈折結晶プリズ
ムを順次透過して、常光および異常光に分離され、これ
ら常光および異常光が光検出器で分離して受光される。

【００１４】

【実施例】図１は、この発明の第１実施例を示すもので
ある。この光ヘッドは、単一のパッケージ５内に収容さ
れた、半導体レーザ１、ビームスプリッタ２、光検出器
３および４を有する。パッケージ５は、リード１１を有
するステム１２と、窓ガラス１４を有するキャップ１３
とをもって構成する。

【００１５】パッケージ５内において、ステム１２上に
は、半導体基板９を設け、この半導体基板９上に、金属
または半導体から成るサブマウント１０を介して半導体
レーザ１を固定する。また、ビームスプリッタ２は、直
角二等辺三角形ガラスプリズム６と一軸性複屈折結晶プ
リズム７とを偏光膜８を介して貼り合わせて構成し、そ
の一軸性複屈折結晶プリズム７を半導体基板９上に固定
して設ける。なお、この実施例では、偏光膜８を、Ｓ偏
光成分の反射率が５０％以上、Ｐ偏光成分の透過率が８
０％以上の特性を有するように構成する。

【００１６】また、光検出器３および４は、一軸性複屈
折結晶プリズム７による常光および異常光を受光するよ
うに、半導体基板９に分離して形成する。これら、光検
出器３および４は、図２に拡大平面図を示すように、光
磁気記録媒体（図示せず）の記録トラックの方向および
それと直交する方向の分割線でそれぞれ分割した４分割
受光領域３ａ〜３ｄおよび４ａ〜４ｄをもって構成す
る。なお、半導体レーザ１および光検出器３，４の各受
光領域は、図示しないワイヤを介して所定のリード１１
に接続する。

【００１７】この実施例では、半導体レーザ１からの出
射光を、直角二等辺三角形ガラスプリズム６を経て偏光
膜８にＳ偏光で入射させる。ここで、偏光膜８は、Ｓ偏
光成分の反射率が５０％以上、Ｐ偏光成分の透過率が８
０％以上の特性を有するので、半導体レーザ１からの出
射光は、その５０％以上が偏光膜８で反射されて、直角
二等辺三角形ガラスプリズム６およびパッケージ５の窓
ガラス１４を透過して出射されることになる。このパッ
ケージ５から出射される光束を、図示しない対物レンズ
等の光学手段を介して光磁気記録媒体にスポットとして
照射する。

【００１８】また、光磁気記録媒体で反射される戻り光
は、往路とは逆の光路を通って、窓ガラス１４からパッ
ケージ５内に入射させ、該パッケージ５内において、再
び直角二等辺三角形ガラスプリズム６を経て偏光膜８に
入射させる。

【００１９】ここで、光磁気記録媒体には、情報が磁化
の方向として記録されているので、光磁気記録媒体で反
射される戻り光の偏光方向は、磁化の方向に応じて反対
方向にわずかに回転したものとなる。したがって、再び
偏光膜８に入射するレーザ光は、Ｐ偏光成分を含むこと
になる。この光磁気記録媒体からの戻り光は、偏光膜８
の作用により、Ｓ偏光成分の５０％未満およびＰ偏光成
分の８０％以上が偏光膜８を透過して、一軸性複屈折結
晶プリズム７に入射し、その一軸性複屈折結晶の作用に
より常光と異常光とに分離される。

【００２０】この実施例では、一軸性複屈折結晶の光学
軸を、光磁気記録媒体で反射されて、再び偏光膜８に入
射する戻り光の光軸に垂直な面内で、Ｓ偏光方向に対し
て４５°傾いた方向とする。したがって、偏光膜８に入
射する戻り光の偏光方向は、光磁気記録媒体に記録され
た情報に応じて、一軸性複屈折結晶の光学軸に対する角
度が変化し、一軸性複屈折結晶プリズム７で分離される
常光と異常光との強度が変化することになる。この一軸
性複屈折結晶プリズム７で分離される常光および異常光
を、それぞれ光検出器３および４上に、スポット１５お
よび１６として集光させる。このようにして、光検出器
３，４の受光領域３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄの出力を、そ
れぞれＩａ〜Ｉｄ、Ｊａ〜Ｊｄとするとき、再生信号Ｓ
を、Ｓ＝（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ）−（Ｊａ＋Ｊｂ+ Ｊｃ
+ Ｊｄ）から得る。

【００２１】なお、常光および異常光を、光検出器３お
よび４上に、スポット１５，１６として集光させるため
には、偏光膜８と戻り光の光軸との交点をＡ点とする
と、半導体レーザ１とＡ点との間の屈折率よりも、Ａ点
と半導体基板９との間の屈折率のほうが高いため、半導
体レーザ１とＡ点との間隔よりも、Ａ点と半導体基板９
との間隔の方を大きくする必要がある。

【００２２】このため、この実施例では、一軸性複屈折
結晶プリズム７を直角二等辺三角形状とし、直角二等辺
三角形ガラスプリズム６を、一軸性複屈折結晶プリズム
７よりも小さくして、該一軸性複屈折結晶プリズム７の
斜面の中心より上側にずれた位置に貼り合わせる。ま
た、半導体レーザ１は、できるだけ直角二等辺三角形ガ
ラスプリズム６に近づけて配置して、一軸性複屈折結晶
プリズム７の斜辺の中心より、上側にずれた位置から直
角二等辺三角形ガラスプリズム６に半導体レーザ１から
の出射光を入射させる。

【００２３】また、一軸性複屈折結晶としては、例え
ば、ニオブ酸リチウム、水晶、ルチル、方解石、ＫＤＰ
（ＫＨ₂ＰＯ₄)、ＡＤＰ（ＮＨ₄Ｈ₂ＰＯ₄)、ＭｇＦ₂
等を用いることができるが、光検出器３，４上のスポッ
ト１５，１６を、互いに干渉しないように離間させるた
めには、常光と異常光との屈折率差の大きいものを用い
るのが望ましい。このように、常光と異常光との屈折率
差が大きい一軸性複屈折結晶としては、方解石がある
が、方解石は高価であるので、この実施例では、比較的
常光と異常光との屈折率差が大きく、しかも安価なニオ
ブ酸リチウムを用いる。

【００２４】一方、光検出器３，４上のスポット１５，
１６は、直角二等辺三角形ガラスプリズム６と一軸性複
屈折結晶プリズム７との間を屈折透過するため、非点収
差およびコマ収差を含んでいる。したがって、フォーカ
スエラー信号ＦＥＳおよびトラッキングエラー信号ＴＥ
Ｓは、常光および異常光のスポット１５，１６のいずれ
か一方から検出することができる。しかし、異常光のス
ポット１６は、一軸性複屈折結晶プリズム７を透過する
際、光線毎に屈折率が異なり、その収差量が常光のそれ
よりも大きくなって、スポット１６がスポット１５に対
して回転したりするため、この実施例では、常光のスポ
ット１５を用いて、フォーカスエラー信号ＦＥＳおよび
トラッキングエラー信号ＴＥＳを検出する。

【００２５】すなわち、フォーカスエラー信号ＦＥＳ
は、非点収差およびコマ収差の変化を検出する方法によ
り、ＦＥＳ＝（Ｉａ−Ｉｂ+ Ｉｃ−Ｉｄ）から得、また、トラッキングエラー信号ＴＥＳは、プッ
シュプル法により、ＴＥＳ＝（Ｉａ+ Ｉｂ−Ｉｃ−Ｉｄ）から得る。

【００２６】この実施例によれば、光磁気記録媒体で反
射された戻り光のうち、信号成分であるＰ偏光成分の８
０％以上が偏光膜８を透過して、一軸性複屈折結晶プリ
ズム７に入射するので、従来例で問題であったハーフミ
ラーによる信号成分の損失に比べ、偏光膜８による信号
成分の損失を２０％未満と小さくできる。また、直角二
等辺三角形ガラスプリズム６と一軸性複屈折結晶プリズ
ム７とを偏光膜８を介して貼り合わせたので、直角二等
辺三角形ガラスプリズム６から一軸性複屈折結晶プリズ
ム７へ屈折透過することにより発生する非点収差および
コマ収差を小さく抑えることができる。したがって、一
軸性複屈折結晶プリズム７での常光と異常光とを確実に
分離して、光検出器３，４で受光することができる。

【００２７】以上のことから、この実施例によれば、Ｃ
／Ｎの高い再生信号を得ることができる。なお、Ｃ／Ｎ
をより高めるためには、好ましくは、偏光膜８のＰ偏光
成分の透過率を９０％以上、より好ましくは、９５％以
上とする。

【００２８】図３は、この発明の第２実施例を示すもの
である。この実施例は、第１実施例において、一軸性複
屈折結晶プリズム７の形状を台形とすると共に、サブマ
ウント１０の形状を直方体としたものである。

【００２９】このように、一軸性複屈折結晶プリズム７
を台形状にすれば、その大きさを小さくできるので、安
価にできると共に、サブマウント１０を複雑な形状にす
ることなく、半導体レーザ１をできるだけ直角二等辺三
角形ガラスプリズム６に近づけて配置することができる
利点がある。

【００３０】図４は、この発明の第３実施例を示すもの
である。この実施例は、第２実施例において、一軸性複
屈折結晶プリズム７と直角二等辺三角形ガラスプリズム
６とを同じ形状でかつ同じ大きさにすると共に、ビーム
スプリッタ２と光検出器３，４との間にガラス平板１７
を設けたものである。

【００３１】この実施例によれば、安価なガラス平板１
７を設けることで、一軸性複屈折結晶プリズム７を第２
実施例におけるよりもさらに小さくできると共に、その
形状も直角二等辺三角形とすることができるので、材料
費および加工費を安くでき、全体を安価にできる利点が
ある。

【００３２】図５は、この発明の第４実施例を示すもの
である。この実施例では、第２実施例において、一軸性
複屈折結晶プリズム７を楔形として、ビームスプリッタ
２と光検出器３，４との間にガラスプリズム１８を設け
ると共に、光検出器４を、図６に拡大平面図を示すよう
に、一つの受光領域をもって構成する。

【００３３】この実施例によれば、光検出器３，４に入
射するスポット１５，１６は、直角二等辺三角形ガラス
プリズム６と楔形の一軸性複屈折結晶プリズム７との間
を屈折透過することで非点収差およびコマ収差が発生す
るが、さらに楔形の一軸性複屈折結晶プリズム７とガラ
スプリズム１８との間を屈折透過するので、常光のコマ
収差が補正される。したがって、常光のスポット１５を
用いて、通常の非点収差法によりフォーカスエラー信号
を検出できる利点がある。

【００３４】なお、以上の各実施例においては、光情報
記録媒体を光磁気記録媒体として説明したが、光検出器
３，４の出力の和をとる構成とすれば、光磁気記録媒体
以外の例えば、相変化記録媒体や、コンパクトディスク
等にも有効に適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】この発明によれば、光情報記録媒体から
の戻り光を、偏光膜を透過させ、一軸性複屈折結晶プリ
ズムを経て光検出器で受光するようにしたので、図７に
示したようなハーフミラーを用いるものに比べ、信号成
分の損失をきわめて小さくできる。また、直角二等辺三
角形ガラスプリズムと一軸性複屈折結晶プリズムとを偏
光膜を介して貼り合わせたので、直角二等辺三角形ガラ
スプリズムから一軸性複屈折結晶プリズムへ屈折透過す
ることにより発生する非点収差およびコマ収差を小さく
押さえることができ、これにより一軸性複屈折結晶プリ
ズムでの常光と異常光とを確実に分離して光検出器で受
光することができる。したがって、Ｃ／Ｎの高い再生信
号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す図である。

【図２】図１に示す光検出器の拡大平面図である。

【図３】この発明の第２実施例を示す図である。

【図４】同じく、第３実施例を示す図である。

【図５】同じく、第４実施例を示す図である。

【図６】図５に示す光検出器の拡大平面図である。

【図７】従来の光ヘッドを説明するための図である。

【図８】図７に示す構成の光ヘッドにおけるスポットダ
イアグラムの計算例を示す図である。

【図９】従来の光ヘッドの他の例を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１半導体レーザ２ビームスプリッタ３，４光検出器３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄ受光領域５パッケージ６直角二等辺三角形ガラスプリズム７一軸性複屈折結晶プリズム８偏光膜９半導体基板１０サブマウント１１リード１２ステム１３キャップ１４窓ガラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一のパッケージ内に収容して、少なく
とも、半導体レーザと、偏光膜を介して貼り合わせた直
角二等辺三角形ガラスプリズムおよび一軸性複屈折結晶
プリズムを有するビームスプリッタと、光検出器とを設
け、前記半導体レーザからの出射光を、前記ビームスプリッ
タにおいて、前記直角二等辺三角形ガラスプリズムを経
て前記偏光膜で反射させて、光情報記録媒体に導き得る
ようにし、該光情報記録媒体で反射される戻り光を、前
記直角二等辺三角形ガラスプリズム、偏光膜および一軸
性複屈折結晶プリズムを順次透過させて、その一軸性複
屈折結晶プリズムでの常光および異常光を前記光検出器
で分離して受光するよう構成したことを特徴とする光ヘ
ッド。
【請求項２】前記一軸性複屈折結晶プリズムは、直角
二等辺三角形状を有し、前記半導体レーザからの出射光
は、前記直角二等辺三角形ガラスプリズムを経て前記一
軸性複屈折結晶プリズムの斜辺の中心からずれた位置に
入射させるよう構成したことを特徴とする請求項１記載
の光ヘッド。
【請求項３】前記一軸性複屈折結晶プリズムは、台形
状を有することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項４】前記一軸性複屈折結晶プリズムは、直角
二等辺三角形状を有し、前記ビームスプリッタと前記光
検出器との間には、ガラス平板を設けたことを特徴とす
る請求項１記載の光ヘッド。
【請求項５】前記一軸性複屈折結晶プリズムは、楔形
状を有し、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間
には、ガラスプリズムを設けたことを特徴とする請求項
１記載の光ヘッド。
【請求項６】前記光検出器で受光される、前記一軸性
複屈折結晶プリズムでの常光および異常光のいずれか一
方に基づいて、フォーカスエラー信号およびトラッキン
グエラー信号を検出するよう構成したことを特徴とする
請求項１〜５のいずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項７】前記一軸性複屈折結晶プリズムは、ニオ
ブ酸リチウムからなることを特徴とする請求項１〜６の
いずれか１項記載の光ヘッド。