DE69123192T2

DE69123192T2 - Optischer Kopf für magnetooptisches Informationswiedergabegerät

Info

Publication number: DE69123192T2
Application number: DE69123192T
Authority: DE
Inventors: Osamu Koyama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2011-07-26
Also published as: JPH0489643A; US5293371A; EP0468800A1; JP2798185B2; EP0468800B1; DE69123192D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen optischen Kopf für ein magnetooptisches Informationswiedergabegerät zum wiedergeben der Information, welche auf einem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium unter Anwendung eines magnetooptischen Effekts magnetisch aufgezeichnet wurde.

Bemerkungen zum Stand der Technik

Die Untersuchung und die Entwicklung eines optischen Spei chers zum Aufnehmen und zum wiedergeben der Information durch einen Halbleiterlaserstrahl für die Verwendung als ein Speicher mit hoher Aufzeichnungsdichte wurden in jüngster Zeit zielstrebig vorangetrieben, und insbesondere ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium, welches das Löschen und das Wiedereinschreiben der Information erlaubt, wird als vielversprechend angesehen. In dem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium wird die Information durch Anwenden eines örtlichen Temperaturanstiegs auf einer magnetischen Dünnschicht durch Punkteinstrahlung eines Laserstrahls magnetisch aufgezeichnet, und die Information wird durch einen magnetooptischen Effekt (insbesondere den Kerr-Effekt) wiedergegeben. Der Kerr-Effekt stellt eine Erscheinung dar, in welcher eine Polarisationsebene gedreht wird, wenn ein Licht durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium reflektiert wird.
In einem dem Stand der Technik entsprechenden optischen Kopf für das magnetooptische Wiedergabegerät wird ein Aufbau eines optischen Kopfes, welcher einen Kristall verwendet, als eine Einrichtung zum wiedergeben der Information beschrieben.
In einem in Fig. 1 gezeigten optischen Kopf 101 wird ein Lichtstrahl von einem Halbleiterlaser 102 durch eine Beleuchtungslinse 103 kollimiert, durch eine Strahlteileinrichtung 104 reflektiert und durch eine Objektivlinse 105 auf einer magnetooptischen Scheibe 106 gesammelt, welche ein magnetooptisches Auf zeichnungsmedium ist. Der durch die magnetooptische Scheibe 106 reflektierte Lichtstrahl tritt durch die Objektivlinse 105 und die Strahlteileinrichtung 104 und wird durch eine Strahlteileinrichtung 107 in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt, in einen reflektierten Strahl und in einen durchgelassenen Strahl. Der reflektierte Strahl wird durch eine Linse 108 auf einen Servo-Fehlererfassungs- Fotosensor 109 gerichtet. Der Fotosensor 109 erzeugt gemäß einer Form eines Punkts auf einer Fotosensorfläche ein Erfassungssignal und führt es einem Servo-Fehlersignalgenerator 112 zu, welcher daraufhin ein Fokussierfehlersignal und ein Spurverfolgungsfehlersignal erzeugt, welche verwendet werden, um die Objektivlinse 105 durch eine Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) in eine gewünschte Position zu steuern.
Andererseits wird der durch die Strahlteileinrichtung 107 durchgelassene Lichtstrahl auf eine Halbwellenlängenplatte 111 gerichtet, durch ein Wollaston-Prisma 113 in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt, welche rechtwinklige Polarisationskomponenten aufweisen, und sie werden durch eine Linse 114 auf eine Fotoerfassungseinrichtung 115 gerichtet. Die Fotoerfassungseinrichtung 115 weist zwei Erfassungseinrichtungen für die vorstehend erwähnten zwei Lichtstrahlen auf und erzeugt zwei Erfassungsausgabesignale, welche die Änderungen der jeweiligen Polarisationskomponenten darstellen, und führt sie einer Wiedergabesignal-Erfassungseinrichtung 116 zu, welche die zwei Erfassungsausgabesignale vergleicht, um eine Drehung zu erfassen (Kerr-Drehung der Polarisationsebene des Lichtstrahls, verursacht bei der Reflexion durch die senkrecht magnetisierte Schicht der magnetooptischen Scheibe 106), so daß ein die Drehung darstellendes Wiedergabesignal erzeugt wird.
Mit Bezug auf Fig. 2 und Fig. 3 wird ein Prinzip der Zweistrahl-Aufteilung durch das Wollaston-Prisma 113 erläutert. Das Wollaston-Prisma 113 wird durch Zusammenfügen eines Quarzes 120, welcher eine optische Achse 130 parallel zu einer Y-Achse aufweist, und eines Quarzes 121, welcher eine optische Achse 131 parallel zu einer Z-Achse aufweist, aufgebaut. Ein einfallendes Licht, welches entlang einer X-Achse einstrahlt, ist ein linear polarisiertes Licht, welches in einer XY-Ebene polarisiert ist. Die Halbwellenlängen platte 111 ist angeordnet, um die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts um 45º zu drehen.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des dem Stand der Technik entsprechenden Wollaston-Prismas 113, welches in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn das einfallende Licht, welches in die Richtung von 45º mit Bezug auf die Y-Achse polarisiert ist, vom Quarz 120 zum Quarz 121 hindurchtritt, wird eine Projektionskomponente zur Y-Achse nachfolgend den Wirkungen eines außergewöhnlichen Lichtbrechungs index und eines gewöhnlichen Lichtbrechungsindex ausgesetzt und tritt als ein linear polarisiertes Licht 122 aus, welches in der XY-Ebene polarisiert ist. Andererseits wird eine Projektionskomponente des zu der Z-Achse einfallenderi Lichts nachfolgend den Wirkungen des gewöhnlichen Lichtbrechungsindex und des außergewöhnlichen Lichtbrechungsindex ausgesetzt und tritt als ein linear polarisiertes Licht 123 aus, welches in einer Ebene rechtwinklig zu der XY-Ebene polarisiert ist. Somit tritt das einfallende Licht, welches in die Richtung von 45º mit Bezug auf die Y-Achse polarisiert ist, als zwei linear polarisierte Lichter 122 und 123 aus, welche rechtwinklig zueinander sind und dieselbe Intensität aufweisen. Die Polarisationsrichtung des durch die magnetooptische Scheibe 106 reflektierten Lichtstrahls, wird vor dem Eintritt in die Halbwellenlängenplatte 111 infolge des Einflusses des Kerr-Effekts von der Y-Achse um θK oder -θK abgelenkt. Wenn sich die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts zwischen der Richtung entsprechend θK und der Richtung entsprechend -θK periodisch ändert, weisen die zwei austretenden Lichter 122 und 123 dieselbe Amplitude und entgegengesetzte Phasen auf.
Demgemäß wird durch Differenzieren der Ausgaben der Erfassungseinrichtungen für die zwei Ausgabelichter eine Lichtstärkeänderung (Geräusch) infolge eines Fremdmaterials auf der magnetooptischen Scheibe ausgeschlossen, und ein C/N- Verhältnis des wiedergegebenen Signais wird vergrößert.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel treten jedoch die folgenden Probleme auf. Erstens ist die Strahlteileinrich tung 107 erforderlich, um den Lichtstrahl zur Erzeugung des Servosignals und den Lichtstrahl zur Erzeugung des Wiedergabesignals auszubilden. Zweitens ist die Halbwellenlängenplatte 111 erforderlich, um die gewünschte Polarisationsrichtung des auf das Wollaston-Prisma 113 gerichteten Lichtstrahls einzustellen. Drittens ist eine große Anzahl von Schritten für das Justieren des Winkels der Halbwellenlängenplatte 111 erforderlich.
EP-A-0395832 (Stand der Technik unter Artikel 54(3)EPC) be schreibt einen optischen Kopf zur Verwendung in einem magnetooptischen Aufzeichnungs-/Wiedergabe-Gerät, welches einen Halbleiterlaser und eine Einrichtung zum Fokussieren des Lichtstrahls vom Halbleiterlaser in einem Punkt auf dem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium aufweist. Eine Licht strahlteileinrichtung ist angeordnet, um den durch das Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen unterschiedlicher Polarisation aufzuteilen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf die vorstehende Beschreibung ist es ein Ziel der Erfindung, einen optischen Kopf für ein magnetooptisches Informationswiedergabegerät zu schaffen, welcher die Wiedergabe eines Signals in hoher Qualität durch die Verwendung eines Kristallelements erlaubt und die Verminderung des Gewichts, der Größe und der Dicke erleichtert.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, einen optischen Kopf für ein magnetooptisches Informationswiedergabegerät zu schaffen, welcher die Senkung der Kosten durch Verminderung der Anzahl der Teile erlaubt.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein optischer Kopf für ein magnetooptisches Informationswiedergabegerät aufgezeigt, welcher aufweist:
einen Halbleiterlaser,
eine Einrichtung zum Fokussieren eines Lichtstrahls des Halbleiterlasers zu einem feinen Punkt auf einem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium und
eine Lichtstrahlteileinrichtung zum Aufteilen des durch das Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichtstrahls in einen ersten Lichtstrahl mit einer Polarisationskomponente in einer ersten Richtung, im wesentlichen 45º mit Bezug auf die Polarisationsrichtung des Halbleiterlasers, und in einen zweiten Lichtstrahl mit einer Polarisationskomponente in einer Richtung rechtwinklig zu der ersten Richtung.
Der optische Kopf ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlteileinrichtung ein erstes Glas, einen einachsigen Kristall und ein zweites Glas aufweist, welche in dieser Reihenfolge in der Einfalirichtung des Lichtstrahls von magnetooptischen Aufzeichnungsmedium angeordnet sind,
die Senkrechten zu den Grenzflächen zwischen dem ersten Glas und dem einachsigen Kristall sowie zwischen dem zweiten Glas und dem einachsigen Kristall, welche jeweils durch die optische Achse der Lichtstrahlteileinrichtung verlaufen, in einer Ebene vorliegen, welche den ersten und den zweiten Lichtstrahl aufweist, und
die optische Achse des einachsigen Kristalls in die erste Richtung eingestellt ist.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein optisches Element angeordnet, welches ein optisches Element mit der Lichtstrahlteileinrichtung aufweist, zum Aufteilen eines einfallenden Lichtstrahls in einen ersten Lichtstrahl mit einer Polaritätskomponente in einer ersten Richtung, im wesentlichen 45º mit Bezug auf die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtstrahls, und in einen zweiten Lichtstrahl mit einer Polarisationskomponente in einer Richtung rechtwinklig zu der ersten Richtung.
Das Element ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlteileinrichtung ein erstes Glas, einen einachsigen Kristall und ein zweites Glas aufweist, welche in der Reihenfolge in der Einfalisrichtung des Lichtstrahls zur Lichtstrahlteileinrichtung angeordnet sind,
wobei die Senkrechten auf den Grenzschichten jeweils zwischen dem ersten Glas und dem einachsigen Kristall sowie zwischen dem zweiten Glas und dem einachsigen Kristall, welche durch die optische Achse der Lichtstrahlteileinrichtung verlaufen, in einer Ebene vorliegen, welche den ersten und den zweiten Lichtstrahl aufweist, und
die optische Achse des einachsigen Kristalls in die erste Richtung eingestellt ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 zeigen Ausführungen gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen eine perspektivische Ansicht und eine Vorderansicht zur Darstellung einer Funktion eines Lichtstrahlteilelements der Erfindung,
Fig. 6A und Fig. 6B zeigen eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines optischen Kopfs für ein magnetooptisches Informat ionswiedergabegerät, welches das erfindungsgemäße Lichtstrahlteilelement verwendet,
Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine Änderung eines Lichtpfads bei Veränderung einer Wellenlänge,
Fig. 9 zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtstrahlteilelement, und
Fig. 10 zeigt eine Draufsicht eines anderen optischen Kopf 5 für das magnetooptische Informationswiedergabegerät, welches das erfindungsgemäße Lichtstrahlteilelement verwendet.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In einem magnetooptischen Informationswiedergabegerät strahlt ein Lichtpunkt von einem Halbleiterlaser, welcher eine Lichtquelle ist, auf eine Magnetdünnschicht eines magnetooptischen Aufzeichnungsmediums ein, die Information wird auf dem Aufzeichnungsmedium durch einen örtlichen Temperaturanstieg des Aufzeichnungsmediums aufgezeichnet, und die Information wird durch einen magnetooptischen Effekt (insbesondere einen Kerr-Effekt) wiedergegeben. Der Kerr-Effekt ist als eine Erscheinung definiert, in welcher eine Polan sationsebene gedreht wird, wenn das Licht durch das magnetooptische Aufzeichnungsmedium reflektiert wird. Ein Prinzip der Wiedergabe der Information durch die Anwendung des magnetooptischen Effekts wird mit Bezug auf Fig. 4 und Fig. 5 erläutert. Ein optisches Element 1, welches eine Lichtstrahlteileinrichtung zum Aufteilen des durch das Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichtstrahls ist, weist ein erstes Glas 2, einen einachsigen Kristall 3 und ein zweites Glas 4 auf, welche in dieser Reihenfolge in der Einfallrichtung angeordnet sind. Ein auf das optische Element 1 einwirkender Lichtstrahl 5 ist ein linear polarisiertes Licht, welches durch einen Halbleiterlaser abgestrahlt und durch das Aufzeichnungsmedium reflektiert wird und eine Polarisationsebene aufweist, welche um einen kleinen Winkel ±θK mit Bezug auf eine Y-Achse, abhängig vom Vorhandensein oder Fehlen der durch den Kerr-Effekt aufgezeichneten Information, gedreht ist. Eine optische Achse 7 des einachsigen Kristalls 3 ist in die Richtung von 45º mit Bezug auf die Y-Achse eingestellt und weist einen außergewöhnlichen Lichtbrechungsindex nE in der Richtung der optischen Achse und einen gewöhnlichen Lichtbrechungsindex n&sub0; in eine Richtung rechtwinklig zu der vorstehend erwähnten Richtung auf. Die Richtung der optischen Achse 7 des einachsigen Kristalls 3 ist in der Richtung von im wesentlichen 45º mit Bezug auf die Polarisationsrichtung des Halbleiterlasers, welcher die Lichtquelle ist. Die senkrechten Linien zu den jeweils verbundenen Ebenen des ersten Glases 2 und des einachsigen Kristalls 3 sowie des zweiten Glases 4 und des einachsigen Kristalls 3 sind in der Ebene, in welcher die zwei Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 enthalten sind.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird die Richtung der optischen Achse des einachsigen Kristalls 3 durch eine E-Achse dargestellt, und eine Richtung rechtwinklig dazu wird durch eine O-Achse dargestellt. Der einfallende Lichtstrahl 5 wird in zwei rechtwinklige Amplitudenkomponenten zerlegt, eine Fresnel-Komponente R und eine Kerr-Komponente K. Eine Beziehung zwischen R, K und dem Kerr-Drehwinkel findet Ausdruck durch:
tan(±θK) = K/R ... (1)
wenn der Kerr-Drehwinkel ±θK ist, wird die folgende Beziehung erfüllt:
UE (+) = 1/ 2(R - ±K) . . . (2)
U&sub0; (+) = 1/ 2 (R + ±K) ... (3)
wenn UE(±) und U&sub0;(±) jeweils die auf die E-Achse und die O- Achse proj izierten Amplitudenkomponenten sind.
Die Lichtstrahlen der jeweiligen Amplitudenkomponenten verursachen an den Grenzflächen der Gläser 2 und 4 (welche den Brechungsindex n aufweisen) und des einachsigen Kristalls 3 verschiedene Unterschiede der Brechungsindizees nE-n und n&sub0;- n. Somit werden sie gemäß dem Snellschen Gesetz in zwei Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 aufgeteilt (siehe Fig. 4). Sie werden durch die Fotodetektoren 10-1 und 10-2 erfaßt.
Die zwei Lichtstrahlen sind ein erster Lichtstrahl mit einer Polarisationskomponente in der Richtung von im wesentlichen 45º mit Bezug auf die Polarisationsrichtung des Halbleiterlasers und ein zweiter Lichtstrahl mit einer Polarisationskomponente in der Richtung rechtwinklig zu der vorstehend erwähnten Richtung
Die Lichtstärken I&sub1;(±) und I&sub2;(±) (wenn die Kerr-Drehung ¹θK ist) der Lichtstrahlen 11-1 und 11-2 auf den Fotodetektoren werden ausgedrückt durch:
I&sub1; (±) = (UE(±))² = ½ (R - 1K)² ½ R² - ±RK ... (4)
I&sub2;(±) = (U&sub0;(±))² = ½ (R + ±K)² ½ R² - ±R ... (5)
wobei R² » K² ist.
Durch Differenzieren der elektrischen Ausgaben der Fotodetektoren, welche die Lichtstärken der zwei Lichtstrahlen darstellen, durch einen Differenzverstärker 19, wird ein magnetooptisches Signal RF erzeugt.
RF∞I&sub2; (t) - I&sub1; (±) = ±2RK ... (6)
Die Fotodetektoren 10-1 und 10-2 werden auch verwendet, um ein Servosignal zu erfassen (Fokussier- und Spurverfolgungssignal), zum Positionieren des feinen Lichtpunkts auf dem magnetooptischen Medium (nicht gezeigt), zusätzlich zu der Erfassung des magnetooptischen Signals.
Als das Servosignal wird gewöhnlich die Form des Lichtstrahls oder die Lichtstärkeverteilung auf dem Fotodetektor erfaßt. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Lichtstrahl exakt auf dem mehrteiligen Fotodetektor positioniert ist, und die Position des Lichtpunkts auf dem Aufzeichnungsmedium wird so gesteuert, daß die Operationswerte der Ausgaben der jeweiligen Fotodetektoren die Zielwerte erreichen.
Ein magnetooptisches Informationswiedergabegerät, welches das erfindungsgemäße Lichtstrahlteilelement 1 verwendet, wird mit Bezug auf Fig. 6A und Fig. 6B erläutert. In dem Lichtstrahlteilelement 1 der Fig. 6A und der Fig. 6B wird eine Polarisationsstrahl-Teileinrichtung durch Abscheiden aus der Dampfphase auf einer Fügeebene des Glases 2 und des einachsigen Kristalls 3 aufgetragen. Um ein gutes magnetooptisches Wiedergabesignal zu erzeugen, weist ein Bestimmungsstück der Polarisationsstrahl-Teileinrichtung eine P-Polarisationsdurchlässigkeit tp = 100 % und eine S- Polarisationsdurchlässigkeit ts = 20 % auf.
Der vom Halbleiterlaser 12 abgestrahlte linear polarisierte Lichtstrahl wird durch eine Beleuchtungslinse 13 kollimiert. Die Polarisationsrichtung des Halbleiterlasers ist senkrecht zu der Zeichnungsebene in der Vorderansicht (Fig. 6A). Der auf das Lichtstrahlteilelement 1 einstrahlende Lichtstrahl mit der S-Polarisation wird zu ungefähr 80 % reflektiert und wird auf einen Spiegel 14 gerichtet. Der durch den Spiegel 14 reflektierte Lichtstrahl wird durch eine Objektivlinse 15 zu einem feinen Punkt auf eine vorbestimmte Spur auf dem Aufzeichnungsmedium fokussiert. Der Lichtpunkt wird durch eine Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) durch Antreiben der Objektivlinse senkrecht zu der Spur und entlang der optischen Achse positioniert. Der reflektierte Lichtstrahl, welcher die magnetooptische Signalinformation auf dem Aufzeichnungsmedium 16 aufweist, wird durch die Objektivlinse kollimiert, durch den Spiegel 14 abgelenkt und wieder auf das Lichtstrahlteilelement 1 gerichtet. Die magnetooptische Signalinformation wird durch das Lichtstrahlteilelement 1 in eine P-Polarisationskomponente umgewandelt. In der Polarisationsstrahl-Teileinrichtung wird die P-Polarisationskomponente im wesentlichen zu 100 % durchgelassen, und die S-Polarisationskomponente wird zu 20 % durchgelassen. Demgemäß wird der Kerr-Drehwinkel verstärkt, so daß ein großes S/N- Verhältnis erreicht wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird der einfallende Lichtstrahl in die Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 aufgeteilt, welche die zwei Polarisationskomponenten aufweisen, welche durch die gekoppelten Ebenen der Gläser 2 und 4 und des einachsigen Kristalls 3 in der Richtung von im wesentlichen 45º mit Bezug auf die Polarisationsrichtung des Halbleiterlasers und rechtwinklig zueinander sind. Die Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 werden durch eine Linse 17 auf die Fotodetektoren 10-1 und 10-2 fokussiert. Das magnetooptische Signal wird aus einem Unterschied der Ausgabe der Fotodetektoren erzeugt, und das Servosignal wird von mindestens einem der Fotodetektoren erzeugt.
Es ist ein Merkmal der vorliegenden Ausführungsform, daß die Halbwellenlängenpiatte und das Erzeugen des Servosignal-Erfassungslichtstrahls 6-1 und des Wiedergabesignal-Erfassungslichtstrahls 6-2 durch das einzelne optische Element, d. h. das Lichtstrahlteilelement 1, nicht erforderlich sind. Dies gestattet die Verringerung der Anzahl der Teile und der Anzahl der Montage- und Justierschritte im Vergleich zu jenen der optischen Köpfe gemäß dem Stand der Technik.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Form oder die Lichtstärkeverteilung des Lichtstrahls auf dem Fotodetektor gewöhnlich als das Servosignal erfaßt. Der Lichtstrahl wird exakt auf den mehrteiligen Fotodetektoren positioniert, und die Position des Lichtpunkts wird so gesteuert, daß die Operationswerte der Ausgaben der jeweiligen Fotodetektoren die Zielwerte erreichen.
Demgemäß ist es bei der Wiedergabe des magnetooptischen Signals in einer hohen Qualität wichtig, daß sich diese Zielwerte umgebungsbedingt mit Bezug auf die Position des Lichtstrahls auf dem Aufzeichnungsmedium nicht verändern.
Dementsprechend ist es notwendig, die Wellenlängenabhängigkeit (Streuung) der Brechungsindizees des einachsigen Kristalls 3 und der Gläser 2 und 4 zu berücksichtigen. Dies wird mit Bezug auf Fig. 7 und Fig. 8 erläutert.
In Fig. 7 bezeichnen die Bezugszeichen 6-1 und 6-2 zwei durch das optische Lichtstrahlteilelement 1 geteilte Lichtstrahlen. Die Vollinien zeigen Lichtpfade der projizierten Bilder 11-1 und 11-2, wenn die Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 exakt auf den Fotodetektoren positioniert sind. Werden z. B. viergeteilte Sensoren als die Fotodetektoren 10-1 und 10-2 verwendet und sie sind exakt auf den Teillinien positioniert, wie in Fig. 8 gezeigt ist, sind die Operationswerte an den Ausgängen der jeweiligen Fotodetektoren die Zielwerte der Steuerung, und der Lichtpunkt auf dem Aufzeichnungsmedium wird exakt fokussiert und folgt der gewünschten Spur.
Es ist an dieser Stelle darauf hinzuweisen, daß der Halbleiterlaser (nicht gezeigt), welcher als die Lichtquelle verwendet wird, gewöhnlich eine Kennlinie aufweist, in der sich eine Wellenlänge mit einer Temperatur und einer Ausgabe verändert. Die Wellenlänge-Temperatur-Abhängigkeit beträgt nor malerweise 0,2 0,3 nm/ºC. Unter Raumtemperaturbedingung von ±30 ºC ist die Wellenformänderung von 12 18 nm einbezogen. Wird das magnetooptische Signal aufgezeichnet oder gelöscht, sind die Ausgabeänderungen im Bereich von etwa 3 mW bis etwa 30 mW, und die Wellenlängenänderung ist norma lerweise 3 6 nm. Da sich die Wellenlänge des Halbleiterlasers ändert, verändern sich auch der außergewöhnliche Lichtbrechungsindex n&sub0; des einachsigen Kristalls 3 und der Brechungsindex n der Gläser 2 und 4. Demzufolge ändert sich der Lichtpfad, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 7 und Fig. 8 gekennzeichnet ist, und die Positionen der projizierten Bilder 11-1 und 11-2 der Lichtstrahlen auf den Fotodetektoren sind verschoben. Folglich werden beim Fokussieren und Verfolgen der Spur abhängig vom Servosystem Versetzungen erzeugt, und eine Kreuzkopplung zwischen dem Fokussieren und dem Verfolgen der Spur wird vergrößert.
Dies sind ernste Probleme beim exakten Wiedergeben des magnetooptischen Signals.
In dem optischen Kopf für das magnetooptische Informationswiedergabegerät, welches das durch den Kristall und die zwei Gläser ausgebildete erfindungsgemäße Lichtstrahlteilelement verwendet, ist es erwünscht, daß die Änderung des Lichtstrahl-Austrittwinkels aus dem Lichtstrahlteilelement aus reichend klein ist, so daß die magnetooptische Signalinformation genau und stabil wiedergegeben wird, selbst wenn sich die Wellenlänge des Halbleiterlasers, welcher die Lichtquelle darstellt, mit der Temperatur oder der Ausgabe ändert.
Gemäß einer Ausführungsform des optischen Kopf 5 für das magnetooptische Informationswiedergabegerät wird der Lichtstrahl vom Halbleiterlaser auf einen feinen Punkt auf dem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium fokussiert, und der durch das Auf zeichnungsmedium reflektierte Lichtstrahl wird durch die Lichtstrahlteileinrichtung aufgeteilt in einen ersten Lichtstrahl mit einer Polarisationsrichtung, welche in der Richtung von ungefähr 45º mit Bezug auf die Polansationsrichtung des Halbleiterlasers ist, und einen zweiten Lichtstrahl mit einer Polarisationskomponente, welche rechtwinklig zu der vorstehend erwähnten Richtung ist. Die Lichtstrahlteileinrichtung weist ein erstes Glas, einen einachsigen Kristall und ein zweites Glas auf, welche in dieser Reihenfolge entlang der Einfallrichtung des Lichtstrahls angeordnet sind. Senkrechte Linien jeweils zu den gekoppelten Ebenen des ersten Glases und des einachsigen Kristalls sowie des zweiten Glases und des einachsigen Kristalls sind in der Ebene, in welcher der erste und der zweite Lichtstrahl enthalten sind, und die optische Achse des einachsigen Kri stalls ist in die Richtung von ungefähr 45º mit Bezug auf die Polarisationsrichtung des Halbleiterlasers eingestellt. Das erste und das zweite Glas und der einachsige Kristall weisen Brechung sindizees, Streuungen und Verbindungswinkel auf, so daß die Lichtstrahl-Austrittwinkel aus der Licht strahlteileinrichtung für die erste und die zweite Wellenlänge des Halbleiterlasers für mindestens einen des ersten und zweiten Lichtstrahls gleich sind.
In der vorstehend beschriebenen Anordnung ist die Änderung des Lichtstrahl-Austrittwinkels aus dem Lichtstrahlteilelement ausreichend klein, selbst wenn sich die Wellenlänge des Halbleiterlasers mit der Temperatur oder der Ausgabe verändert. Demzufolge ist die Abweichung des Lichtstrahls auf dem Fotodetektor, welcher das Servosignal erfaßt, gering, und die magnetooptische Signalinformation kann exakt und zuverlässig wiedergegeben werden.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In Fig. 9 weist das erfindungsgemäße Lichtstrahlteilelement 1 ein erstes Glas 2, einen einachsigen Kristall 3 und ein zweites Glas 4 auf, welche in dieser Reihenfolge in der Einfallsrichtung des Lichtstrahls angeordnet sind. Ein von einem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium (nicht gezeigt) reflektierter Lichtstrahl 5 geht durch das Lichtstrahlteilelement 1. Die dabei verursachte Richtung des Kerr-Drehwinkels ist mit der in Fig. 4 übereinstimmend. Ein Grundaufbau des Lichtstrahlteilelements stimmt mit dem in Fig. 4 überein. Ein Lichtstrahl 6-1 (der andere ist nicht gezeigt) der zwei Lichtstrahlen, welche durch das Lichtstrahlteilelement 1 geteilt worden sind, wird ausführlich beschrieben. Die Erläuterung für den einen Lichtstrahl ist gleichermaßen auf den anderen Lichtstrahl anwendbar, und in den in Fig. 8 gezeigten Fotodetek toren 10-1 und 10-2 kann die erforderliche Servosignalinformation (zum Fokussieren und zum Verfolgen der Spur) durch Verwenden eines der beiden Lichtstrahlen erreicht werden. Demgemäß ist die Erläuterung für einen Lichtstrahl zum Verständnis der Erfindung ausreichend.
Wird angenommen, daß die Wellenlänge des Halbleiterlasers λj (j=1, 2) ist, der Brechungsindex des Glases 2 n1j, der Brechungsindex des einachsigen Kristalls 3 n2j und der Brechungsindex des Glases 4 n3j ist (wenn das Argument j die erste und zweite Wellenlänge bedeutet), werden die folgenden Beziehungen erfüllt. Während der einachsige Kristall 3 einen außergewöhnlichen Lichtbrechungsindex nE und einen gewöhnlichen Lichtbrechungsindex n&sub0; aufweist, ist n2j einer von diesen aus dem vorstehend beschriebenen Grund. Ein Einfallwinkel und ein Austrittwinkel in dem Lichtstrahlteilelement 1 werden durch i1j (j=1, 2) vertreten. Zur Vereinfachung der Berechnung wird angenommen, daß der Lichtstrahl senkrecht zum Lichtstrahlteilelement 1 einwirkt und i&sub0; für die erste und die zweite Wellenlänge konstant ist, obgleich die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Ein Spitzenwinkel des einachsigen Kristalls wird durch α dargestellt, und die Spitzenwinkel der Gläser 2 und 4 werden durch β und γ vertreten (β = i&sub0;)

- 15 -

Nach dem Snellschen Gesetz werden die folgenden Beziehungen für die erste Wellenlänge λ&sub1; erfüllt.
n&sub1;&sub1; sin i&sub0; = n&sub2;&sub1; sin i&sub1;&sub1; ... (7)
n&sub2;&sub1; sin i&sub2;&sub1; = n&sub3;&sub1; sin i&sub3;&sub1; ... (8)
n&sub3;&sub1; sin i&sub4;&sub1; = sin i&sub5;&sub1; ... (9)
i&sub1;&sub1; + i&sub2;&sub1; = α ... (10)
i&sub3;&sub1; + i&sub4;&sub1; = γ ... (11)
Auf ähnliche Weise werden die folgenden Beziehungen für die zweite Wellenlänge λ&sub2; erfüllt.
n&sub1;&sub2; sin i&sub0; = n&sub2;&sub2; sin i&sub1;&sub2; ... (12)
n&sub2;&sub2; sin i&sub2;&sub2; = n&sub3;&sub2; sin i&sub3;&sub2; ... (13)
n&sub3;&sub2; sin i&sub4;&sub2; = sin i&sub5;&sub2; ... (14)
i&sub1;&sub2; + i&sub2;&sub2; = α ... (15)
i&sub3;&sub2; + i&sub4;&sub2; = γ ... (16)
Da erwünscht ist, daß die folgende Beziehung zwischen der ersten und der zweiten Wellenlänge erfüllt ist,
i&sub5;&sub2;= i&sub5;&sub2; ... (17)
wird die folgende Beziehung aus den Gleichungen (7), (8) und (10) abgeleitet.
Aus den Gleichungen (12), (13) und (14) folgt Aus den Gleichungen (9) , (11) , (14) , (16) und (17) ergibt sich
n&sub3;&sub1; sin (γ - i&sub3;&sub1;) = n&sub3;&sub2; sin (γ - i&sub3;&sub2;) ... (20)
Aus den Gleichungen (18), (19) und (20) folgt
Die Brechungsindizees und die Streuungsspitzenwinkel der Gläser 2 und 4 und des einachsigen Kristalls 3 werden ausgewählt, um die Gleichung (21) zu erfüllen. Es wurde durch die Untersuchung bewiesen, daß kein praktisches Problem vorliegt, wenn die folgende Bedingung in einem herkömmlichen optischen Kopf erfüllt ist.
Eine Differenz zwischen der ersten Wellenlänge λ&sub1; und der zweiten Wellenlänge λ&sub2; kann ungefähr ±15 nm sein, unter Berücksichtigung der Wellenlängenänderung von ±6 ±9 nm infolge der Teinperaturänderung des Halbleiterlasers und der Wellenlängenänderung von 3 6 nm infolge der Ausgabeänderung
Ein erstes Beispiel ist nachstehend gezeigt.
Wird angenommen, daß α = 90º, β = γ = 450 sind, vereinfacht sich die Gleichung (22) wie folgt.
Das Glasmaterial wird ausgewählt, um der folgenden Formel zu entsprechen.
Demzufolge beträgt der Lichtstrahl-Austrittwinkel aus dem Lichtstrahlteilelement 1 ungefähr Null Grad, und der Einfluß durch die Abweichung wird vermindert, selbst wenn die Linse hinter dem Lichtstrahlteilelement angeordnet ist.
SK12 wird für das Glas 2 verwendet, Quarz findet für den einachsigen Kristall Einsatz, und BK7 wird für das Glas 4 verwendet.
Unter der Annahme, daß λ&sub1; = 790 nm und λ&sub2; = 805 nm betragen, ergeben sich für n1j n3j:
Ähnliche Daten sind für i1j i5j für das außergewöhnliche Licht und für das gewöhnliche Licht gezeigt (Einheit = Grad). Bei der Anwendung auf die Gleichung (23) beträgt sie 3,16 x 10&supmin;&sup5; für das außergewöhnliche Licht und 5,20 x 10&supmin;&sup5; für das gewöhnliche Licht, und der Winkel ist 6,5" für das außergewöhnliche Licht und 10,8" für das gewöhnliche Licht, welche klein sind.
Da in dem ersten Ausführungsbeispiel die Abweichung des Lichtaustrittwinkels aus der Lichtstrahlteileinrichtung 1 für die Wellenlängenänderung sowohl für das außergewöhnliche Licht als auch für das gewöhnliche Licht gering ist, kann entweder der Fotodetektor 10-1 oder der Fotodetektor 10-2 zum Erfassen des Servosignals verwendet werden. Da ferner der Lichtaustrittwinkel nahe Null Grad ist, tritt die Abweichüng kaum auf, selbst wenn die Linse (nicht gezeigt) hinter dem Lichtstrahlteilelement 1 angeordnet ist. Selbst wenn das Material der Gläser 2 und 4 geändert wird, werden im wesentlfchen dieselben Kennwerte erreicht.
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist nachstehend gezeigt. Es wird angenommen, daß α=90º und β=γ=45º sind, PSK1 für die Gläser 2 und 4 verwendet wird und Quarz für den einachsigen Kristall Einsatz findet.
In der Annahme, daß λ&sub1; = 790 nm und λ&sub2;=805 nm sind, ergeben sich für nij(=n3j) und n2j:
wobei n&sub1;&sub1; = n&sub3;&sub1; und n&sub1;&sub2; = n&sub3;&sub2; sind.
Ähnliche Daten sind für i1j i5j für das außergewöhnliche Licht und für das gewöhnliche Licht gezeigt.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Abweichung des Lichtaustrittwinkels aus der Lichtstrahlteileinrichtung 1 für die Wellenlängenänderung für das außergewöhnliche Licht und das gewöhnliche Licht ebenfalls gering, und entweder der Fotodetektor 10-1 oder der Fotodetektor 10-2 kann verwendet werden, um das Servosignal zu erfassen. Da ferner der Lichtaustrittwinkel nahe Null Grad ist, tritt die Abweichung kaum auf, selbst wenn die Linse (nicht gezeigt) hinter dem Lichtstrahlteilelement 1 angeordnet ist.
Ein drittes Ausführungsbeispiel ist nachstehend gezeigt. Es wird angenommen, daß α = 90º, β = 45º und γ = 43,180º sind und SK15 für das Glas 2 verwendet wird, Quarz für den einachsigen Kristall Einsatz findet und FKS für das Glas 4 verwendet wird.
Unter der Annahme, daß λ&sub1; = 790 nm und λ&sub2; = 805 nm betragen, sind n1j n3j nachstehend angegeben:
Ännliche Daten sind für i1j i5j für das außergewöhnliche Licht und das gewöhnliche Licht gezeigt (Einheit = Grad). Da der Lichtstrahl-Austrittwinkel durch i5j-(45-γ) gegeben ist, beträgt der Winkel +0,53º für das außergewöhnliche Licht und -0,53º für das gewöhnliche Licht.
In dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Abweichung des Lichtaustrittwinkels aus der Lichtstrahlteileinrichtung 1 für die Wellenlängenänderung für das außergewöhnliche Licht und das gewöhnliche Licht ebenfalls gering, und es kann entweder der Fotodetektor 10-1 oder der Fotodetektor 10-2 zum Erfassen des Servosignals verwendet werden. Ferner tritt die Abweichung kaum auf, selbst wenn die Linse (nicht gezeigt) hinter dem Lichtstrahlteilelement 1 angeordnet ist.
Der Aufbau des magnetooptischen Informationswiedergabegeräts, welches das erfindungsgemäße Lichtstrahlteilelement 1 verwendet, ist ähnlich zu dem in Fig. 6 gezeigten.
Der von dem Aufzeichnungsmedium reflektierte Lichtstrahl wird in die Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 geteilt, die zwei Polarisationskomponenten aufweisen, welche an den gefügten Ebenen der Gläser 2 und 4 und des einachsigen Kristalls 3 rechtwinklig zueinander sind. Werden das Lichtstrahlteilelement des ersten, zweiten oder drittem Ausführungsbeispiels verwendet, beträgt der Teuwinkel der Lichtstrahlen ungefähr 1º. Die Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 werden durch die Linse 17 auf die Fotodetektoren 10-1 und 10-2 fokussiert. Das magnetooptische Signal wird durch die Differentialausgabe der Fotodetektoren erzeugt, und das Servosignal wird durch mindestens einen der Fotodetektoren erzeugt. Da in dem vorliegenden Gerät die Winkelabweichung der durch das Lichtstrahlteilelement 1 geteilten Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 sehr gering ist, ist die Abweichung des Lichtstrahl auf dem Fotodetektor gering, selbst wenn sich die Wellenlänge des Halbleiterlasers 12 mit der Temperatur oder der Ausgabe ändert, und die stabile und exakte Wiedergabe des magnetooptischen Signals wird erreicht.
Fig. 10 zeigt eine andere Ausführungsform des optischen Kopfs für das erfindungsgemäße magnetooptische Informationswiedergabegerät. Der von Halbleiterlaser 12 abgestrahlte linear polarisierte Lichtstrahl wird durch die Beleuchtungslinse 13 kollimiert. Die Polarisationsrichtung des Halbleiterlasers ist in der Zeichnungsebene. Die Polarisationsstrahl-Teileinrichtung 18 weist eine Strahlregenerierfunktion auf, so daß der einfallende Lichtstrahl in einen Lichtstrahl regeneriert wird, welcher eine im wesentlichen isotrope Intensitätsverteilung aufweist. Um ein hochqualitatives magnetooptisches Wiedergabesignal zu erreichen, weist das Bestimmungsstück der Polarisationsstrahl-Teileinrichtung eine P-Polarisationsdurchlässigkeit tp= 80 % und eine S-Polarisationsdurchlässigkeit ts = 0 % auf. Der durch die Polarisationsstrahl-Teileinrichtung 18 durchgelassene Lichtstrahl wird auf den Spiegel 14 gerichtet. Der reflektierte Lichtstrahl, welcher die magnetooptische Signalinformation auf dem Aufzeichnungsmedium 16 aufweist, wird wieder zur Polarisationsstrahl-Teileinrichtung 18 gerichtet, über einen Pfad, welcher ähnlich dem in der Ausführungsform der Fig. 6 ist. Die magnetooptische Signalinformation ist die S- Polarisationskomponente für die Polarisationsstrahl-Teileinrichtung 18. Da die S-Polarisationskomponente im wesentlichen zu 100 % reflektiert wird und die P-Polarisationskomponente durch die Polarisationssträhl-Teileinrichtung zu 20 % reflektiert wird, erfolgt die Verstärkung des Kerr-Effekts und ein hohes S/N-Verhältnis wird erhalten.
Der durch die Linse 17 auf das Lichtstrahlteilelement 1 gerichtete Lichtstrahl wird in die Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 aufgeteilt, welcher zwei rechtwinklige Polarisationskomponenten aufweist, wie es in der Ausführungsform der Fig. 6 der Fall ist, und die Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 werden auf die Fotodetektoren 10-1 und 10-2 fokussiert.
In dem vorliegenden Gerät ist die Abweichung des Winkels der durch das Lichtstrahlteilelement 1 geteilten Lichtstrahlen 6-1 und 6-2 sehr gering, selbst wenn sich die Wellenlänge des Halbleiterlasers 12 mit der Temperatur oder der Ausgabe ändert. Demgemäß ist die Abweichung des Lichtstrahls auf dem Fotodetektor gering, und die stabile und exakte Wiedergabe des magnetooptischen Signais wird erreicht.
In dem optischen Kopf für das magnetooptische Informationswiedergabegerät, welches das Lichtstrahlteilelement mit dem Kristall und den zwei Gläsern verwendet, sind die Brechungsindizees, die Streuungen und die Fügewinkel des Kristalls und der Gläser so ausgewählt, daß die Abweichung des Lichtstrahl-Austrittwinkels aus dem Lichtstrahlteilelement ausreichend gering ist, selbst wenn sich die Wellenlänge des Halbleiterlasers, welcher die Lichtquelle ist, mit der Temperatur oder der Ausgabe ändert, und die Abweichung des Lichtstrahls auf dem Fotodetektor, welcher das Servosignal erfaßt, ist ausreichend gering. Demgemäß kann die magnetooptische Signalinformation exakt und stabil wiedergegeben werden. Die Polarisationsstrahl-Teileinrichtung und das Lichtstrahlteilelement können durch Abscheiden der Polarisationsstrahl-Teileinrichtung aus der Dampfphase auf der Fügeebene des Glases und des Kristalls integriert werden, so daß die Verminderung des Gewichts, der Größe und der Kosten des optischen Kopf 5 erleichtert wird.

Claims

1. Optischer Kopf für ein magnetooptisches Informationswiedergabegerät mit:

- einem Halbleiterlaser (12),

- einer Einrichtung (15) zum Fokussieren eines Licht strahls vom Halbleiterlaser (12) in einem feinen Punkt auf einem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium und

- einer Lichtstrahlteileinrichtung (1) zum Aufteilen des durch das Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichtstrahls (5) in einen ersten Lichtstrahl (6-1) mit einer Polarisationskomponente (P) in eine erste Richtung (E), im wesentlichen 45º mit Bezug auf die Polarisationsrichtung des Halbleiterlasers (12), und in einen zweiten Lichtstrahl (6-2) mit einer Polarisationskomponente (S) in einer Richtung (O), rechtwinklig zu der ersten Richtung (E),

- dem optischen Kopf,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Lichtstrahlteileinrichtung (1) ein erstes Glas (2), einen einachsigen Kristall (3) und ein zweites Glas (4) aufweist, welche in dieser Reihenfolge in der Richtung des Einfalls des Lichtstrahls (5) vom magnetooptischen Aufzeichnungsmedium angeordnet sind,

- die Senkrechten zu den Grenzflächen zwischen dem ersten Glas (2) und dem einachsigen Kristall (3) sowie dem zweiten Glas (4) und dem einachsigen Kristall (3), welche jeweils durch die optische Achse der Lichtstrahlteileinrichtung (1) gehen, in einer Ebene (X-Z) enthalten sind, welche den ersten Lichtstrahl (6-1) und den zweiten Lichtstrahl (6-2) aufweist, und

- die optische Achse (7) des einachsigen Kristalls (3) in die erste Richtung (E) eingestellt ist.

2. Optischer Kopf für ein magnetooptisches Informationswiedergabegerät gemäß Anspruch 1, wobei das erste Glas (2) und das zweite Glas (4) und der einachsige Kristall (3) solche Brechungsindizees (n), Streuungen und Fugewinkel aufweisen, daß die Lichtstrahl-Austrittwinkel aus der Lichtstrahlteileinrichtung (1) im wesentlichen konstant sind, ungeachtet der Anderungen der Wellenlänge des Lichts vom Halbleiterlaser (12).

3. Optischer Kopf für ein magnetooptisches Informationswiedergabegerät gemäß Anspruch 1, wobei eine Polarisationsstrahl-Teileinrichtung durch Abscheiden aus der Dampfphase auf der Grenzfläche zwischen dem ersten Glas (2) und dem einachsigen Kristall (3) angeordnet ist.

4. Optischer Kopf für ein magnetooptisches Informationswiedergabegerät gemäß Anspruch 1, wobei der erste Lichtstrahl (6-1) und der zweite Lichtstrahl (6-2), welche durch die Lichtstrahlteileinrichtung (1) geteilt worden sind, im wesentlichen parallel zu dem Lichtstrahl sind, welcher auf die Lichtstrahlteileinrichtung (1) einfällt und von dem Aufzeichnungsmedium reflektiert ist.

5. Optisches Wiedergabegerät, welches einen optischen Kopf gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

6. Optisches Element mit:

- einer Lichtstrahlteileinrichtung (1) zum Aufteilen eines einfallenden Lichtstrahls in einen ersten Lichtstrahl (6-1) mit einer Polarisationskomponente (P) in einer ersten Richtung (E), im wesentlichen 45º mit Bezug auf die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtstrahls, und in einen zweiten Lichtstrahl (6-2) mit ei ner Polarisationskomponente (S) in einer Richtung (O), rechtwinklig zu der ersten Richtung (E),

- das Element dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lichtstrahlteileinrichtung (1) ein erstes Glas (2), einen einachsigen Kristall (3) und ein zweites Glas (4) aufweist, welche in der Reihenfolge in der Richtung des Einfalls des Lichtstrahls in die Lichtstrahlteileinrichtung (1) angeordnet sind,

- wobei die Senkrechten zu den Grenzflächen zwischen dem ersten Glas (2) und dem einachsigen Kristall (3) sowie dem zweiten Glas (4) und dem einachsigen Kristall (3), welche jeweils durch die optische Achse (X) der Lichtstrahlteileinrichtung (1) verlaufen, in einer Ebene (X-Z) enthalten sind, welche den ersten Lichtstrahl (6- 1) und den zweiten Lichtstrahl (6-2) aufweist, und