JP2573616B2 - 光磁気ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、３ビーム分散型変形ウォラストンプリズム
を用いて３ビームを分散した９ビームのうち、５ビーム
に着目してサーボエラー信号と光磁気信号とを検出する
ようにした光磁気ヘッドに関する。

従来の技術 光磁気ヘッドは、サーボエラーと光磁気信号を１ビー
ム式で検出するのか或いは３ビーム式で検出するのかで
区別できるが、従来の光磁気ヘッドは、光学系や光セン
サ調整系が簡素に構成できるという理由から１ビーム式
を採用するものが大半であった。

第４図に示す１ビーム式の光磁気ヘッドは、往路光学
系が、レーザダイオード1,コリメートレンズ2,一対のア
ナモルフィックバイプリズム3,3,2つのハーフミラー4,
5,45度ミラー6,対物レンズ７等を順配列して構成され
る。対物レンズ７は、光磁気ディスクＤに対向配置さ
れ、対物レンズアクチュエータ（図示せず）によってフ
ォーカス方向及びトラッキング方向にサーボ駆動可能に
支持されている。

ディスク側に配設された一方のハーフミラー５の往路
光軸と直交する分岐方向には、再生信号検出光学系８が
配置されており、他方のハーフミラー４の往路光軸と直
交する分岐方向に、サーボエラー信号検出光学系９が配
置されている。従って、光磁気再生信号を検出する光学
系８と、サーボエラー信号を検出する光学系９の２つの
復路光学系とが存在する。

光磁気再生信号検出光学系８は、1/2波長板8a,凸レン
ズ8b,偏光ビームスプリッタ8cを順配列し、偏光ビーム
スプリッタ8cによって分岐される直交２方向にそれぞれ
光センサ8d,8eを配設して構成されている。光磁気再生
信号は、光磁気ディスクＤにレーザ光を照射し、ディス
ク面で反射される戻り光の偏光面を正逆に回転させて光
信号を形成し、この戻り光を偏向ビームスプリッタ8cを
介して２方向に分岐し、その分岐光を光センサ8d,8eに
結像して得られる電気信号の差動出力から検出する。

一方、サーボエラー検出光学系９は、凸レンズ9a,ハ
ーフミラー9bの順に配列し、ハーフミラー9bを介して直
交２方向に分岐される一方の側に凹レンズ9c,円筒レン
ズ9d,4分割光センサ9eの順に配列してフォーカスエラー
信号検出系を形成するとともに、他方の側に２分割光セ
ンサ9fを配置してトラッキングエラー信号検出系を形成
してある。フォーカスエラー信号は、４分割光センサ9e
の対角方向の一対の受光素子にて検出される出力信号の
差分をとる非点収差法により検出される。また、トラッ
キングエラー信号は、２分割光センサ9fの左右の受光素
子の受光出力の差分をとるプッシュプル法により検出さ
れる。

発明が解決しようとする問題点 従来の光磁気ヘッドは、１ビーム式の特徴である光学
系の構成が簡単でレーザ光の利用効率が高いなどの長所
を有するが、その反面、１ビーム式であるが故に、ディ
スクの面振れや偏芯が大きくなるほどトラッキングエラ
ー信号検出系にオフセットが発生しやすく、極端な場合
にはエラー検出不能な状態に陥ってしまうことがあり、
またプッシュプル法では強力なトラッキングサーボをか
けることができず、安定したトラッキングサーボが行え
ない等の問題があった。

これに対し、３ビーム式は１ビーム式に比べ、トラッ
キング特性が良く安定したトラッキングサーボが行える
が、その反面、光学系の部品点数が多く、光学系や光セ
ンサ調整系等の構成が複雑化しやすいために、量産化に
不向きであった。例えば、特開昭60−129935号「光学的
情報処理装置」や、特開昭60−251526号「光情報記録再
生装置」等に開示された光磁気ヘッドは、３ビーム用に
波長が異なる２種類のレーザ光を発する光源、すなわち
複数光源を用いる必要があり、しかも信号再生用の主ビ
ームとトラッキングエラー信号用の２つの副ビームを導
くための往路光学系が非常に複雑であった。また、これ
らの光磁気ヘッドは、光磁気再生信号の検出に偏光ビー
ムスプリッタを用いているため、消光比が低くしかも偏
光面の回転に対するカー回転角の分解能が悪く、分光量
の差分によって検出される光磁気再生信号についてそれ
ほど高いCN比を得ることができないために、信号再生特
性が悪いといった欠点があった。さらにまた、トラッキ
ングエラー信号を生成するための２つの副ビームも、透
過型光学楔を回転させることにより適正なトラッキング
検出精度が得られるよう必ず照射位置を最適調整する必
要があり、また仮に最適調整された状態においても、楔
の角度に応じて分散された２つの副ビームによるトラッ
キングエラーの検出精度には、分散角度に応じた一定の
限界が避けられないものであった。

また、例えば、特開昭59−77649号「光磁気ディスク
再生装置」に開示された光磁気ヘッドは、信号検出楔を
構成する光学素子の数を減らすため、光磁気ディスクか
らの反射光を微小分離角を有する偏光プリズム（ウォラ
ストンプリズム）に導き、±１次光の２ビームすなわち
ｐ偏光とｓ偏光に分散させ、それぞれを光センサに導い
てサーボエラー信号と再生信号を得る構成とされてい
る。しかしながら、このものは、光磁気ディスクに照射
され１ビームのレーザ光を、信号検出系の偏光プリズム
において２ビームに分散し、一方のビームをトラッキン
グエラー信号を検出するための４分割受光素子からなる
光センサに導き、他方のビームを光磁気再生信号専用の
光センサに導く構成とされている。このため、４分散受
光素子からなる一方の光センサの合成受光出力と、他方
の光センサの受光出力との差を演算して光磁気信号を出
力する差分増幅器に対し、受光素子（フォトダイオー
ド）の起電力を電圧変換する抵抗に付随する熱雑音が４
対１の比（受光素子数の比）で悪影響を及ぼす欠点があ
った。換言すれば、反転入力と非反転入力との間の大幅
な信号源インピーダンスの違いがCMRR（同相除去比）を
低下させてしまい、CMRRを大きくとれないだけにノイズ
に弱く、CN比も低下するといった問題を抱えるものであ
った。

本発明は、３ビーム式の光磁気ヘッドを簡素化しかつ
小型化し、量産に適した構成とするとともに、信号再生
特性等の性能のより一層の向上を図ることを目的として
いる。

問題点を解決するための手段 本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、該レー
ザ光源からから出射されたレーザ光を０次光及び±１次
光の３ビームに回折する回折格子と、該回折格子により
回折された３ビームを光磁気ディスクに照射する対物レ
ンズと、該対物レンズを介して前記光磁気ディスクから
戻る戻り光を往路から分波する分波手段と、該分波手段
により分波された３ビームを１ビームごとに０次光及び
±１次光の３ビームに分散する３ビーム分散側変形ウォ
ラストンプリズムと、該３ビーム分散型変形ウォラスト
ンプリズムにより３行３列のマトリクス状に分散された
９ビームbij（i,j＝1,2,3）のうち、中央のビームb22を
受光するフォーカスエラー検出用の４分割受光素子と、
該４分割受光素子の両側に配置され、ビームb21,b23を
受光する光磁気信号検出用の一対の受光素子と、前記４
分割受光素子を囲繞して対角配置され、ビームb11とb33
か又はビームb13とb31を受光するトラッキングエラー検
出用の一対の受光素子とを具備することを特徴とするも
のである。

作用 レーザ光源から射出されたレーザ光は、３ビームに分
散されて光磁気ディスクに照射される。光磁気ディスク
で反射された戻り光は、復路の信号検出系に導かれ、３
ビーム分散型変形フォラストンプリズムにより１ビーム
ごとに３ビームに分散され、マトリクス状の９ビームに
分散される。このマトリクス状に分散した９ビームbij
（i,j＝1,2,3）の中の５ビームすなわちb22とb21,b23と
b11,b33（か又はb13,b31）を、８個の光センサの中央の
４分割受光素子と両側の一対の受光素子及び対角配置さ
れた一対の受光素子に結像させ、それぞれの差出力に応
じてフォーカスエラー信号と光磁気再生信号及びトラッ
キングエラー信号を検出する。

実施例 以下、本発明の実施例について第１図ないし第３図を
参照して説明する。第１図は、本発明に係る光磁気ヘッ
ドの光学系の基本構成例を示す図である。

光磁気ヘッドは、光学系を構成する光学素子を本体オ
プトベース10上に水平に配列し、光源から水平方向に出
射されるレーザ光を90度反射させ垂直上方の光磁気ディ
スクＤに照射する光路構成が採られている。これによっ
て、光磁気ヘッド本体が薄型に構成されている。

光磁気ヘッドの光源としては、レーザダイオード11が
用いられている。レーザダイオード11は、オプトベース
10上の一端に配設され、レーザ光が他端方向に向けて出
射される。レーザ光の出射方向には、コリメートレンズ
12,一対のアナモルフィックバイプリズム13,13,回折格
子14、ハーフミラー15,45度ミラー16の順に、これら光
学素子をオプトベース10上に配設してある。45度ミラー
16の垂直上方には、光磁気ディスクＤに近接対向するよ
う、対物レンズ17を対物レンズアクチュエータ18を介し
てフォーカスサーボ及びトラッキグサーボ駆動可能に支
持してある。対物レンズ17は、対物レンズアクチュエー
タにより、フォーカス方向（光磁気ディスクＤに垂直な
方向）とトラッキング方向（光磁気ディスクＤの半径方
向）とに揺動駆動される。これにより光磁気ディスクＤ
の面プレに対する焦点補正及び記録トラックの偏心に対
する正確な追従制御が行われる。一方、光磁気ディスク
Ｄに照射されたレーザ光は、光磁気ディスク面にて反射
され、往路を遡上する経路を通って戻される。この戻り
光は、ハーフミラー15を介して往路と直交する方向に分
離され、その進行方向に復路が形成される。この復路
に、オプトベース10上に複数の光学素子を配列してなる
信号検出光学系20が構成されている。

信号検出光学系20は、ハーフミラー15側から、1/2波
長板21,凸レンズ22,3ビーム分散型変形ウォラストンプ
リズム23,円筒レンズ24,光センサ25を順に配列して構成
されている。３ビーム分散型変形ウォラストンプリズム
23は、複屈折性結晶を用いた偏光子であり、光の進行方
向の違いから直線偏光を得る消光比の高い光学素子であ
る。ここに用いた３ビーム分散型は、２ビーム分散型が
ｐ偏光波とｓ偏光波の２ビーム（±１次光）に屈折され
て透過させるものと異なり、ｐ偏光波とｓ偏光波の２ビ
ーム（±１次光）の外にｐ偏光波とｓ偏光波の混合波
（０次光）を加えた３ビームに屈折させて透過させる働
きを有するものである。

光センサ25は、８分割構成であり、基板251上に配置
した４分割受光素子252と、その両側に各一対より成る
４つの受光素子253,254,255,256を配置して構成されて
いる。基板251には、中央に４分割受光素子252が配置さ
れ、この４分割受光素子252を挟む両側と４分割受光素
子の１つの対角方向とに、各一対の受光素子253,255及
び254,256が対称に配置されている。

次に、上記構成の光学系における、レーザ光の光路に
ついて説明する。

レーザダイオード11からは、レーザ光が非対称に広が
って出射される。このレーザ光は、コリメートレンズ12
を通して平行ビームに成形される。このコリメートレン
ズ12は、開口数の大きいものが用いられ、レーザダイオ
ード11から出射されるレーザ光のビーム利用効率を良く
している。この平行ビームは、ビーム断面が楕円状とな
っている。この楕円平行ビームは、一対のアナモルフィ
ックバイプリズム13,13を通して屈折させることにより
楕円形の長軸と短軸とを一方の軸に合致させて正円形に
ビーム成形される。こうして、レーザ光は円形平行ビー
ムに成形される。こののち、レーザ光は、回折格子14を
通して０次光と±１次光との３ビームに分散される。

３ビームに分散されたレーザ光は、ハーフミラー15を
直進し、45度ミラー16を介して垂直上方に90度反射され
て対物レンズ17に至り、対物レンズ17により収束されて
光磁気ディスクＤにスポット照射される。このとき、０
次光のビームスポットは、光磁気ディスクＤの記録トラ
ック上に照射され、±１次光のビームスポットがその記
録トラックを挟んで光磁気ディスクＤの径方向に前後し
て照射される。なお、回折格子14には、０次光により光
磁気ディスクＤへの光磁気記録を行う際に、±１次光が
影響しない光量比のものが用いられる。

レーザ光は、光磁気ディスクＤの記録トラックに照射
された後、その面で反射され、対物レンズ17,45度ミラ
ー16を介して往路と逆の経路を通ってハーフミラー15ま
で戻される。この戻り光は、ハーフミラー15を介して往
路と直交する復路に配置された信号検出系20に導かれ
る。

復路に戻されたレーザ光は、先ず1/2波長板21を通
り、そこで光の偏光面の角度補正が行われる。次に、凸
レンズ22により収束されたのち、３ビーム分散型変形ウ
ォラストンプリズム23を介して０次光と±１次光に分散
され、３ビームの戻り光は計９ビームの戻り光とされ
る。すなわち、０次光と±１次光との３ビームが、第２
図に示したように、３ビーム分散型変形ウォラストンプ
リズム23により３行３列のマトリクス状に分散された９
ビームbij（i,j＝1,2,3）とされる。これら９ビーム
は、中央ビームb22が４分割受光素子252に結像し、中央
ビーム両側の各２本のビームb11,b21及びb23,b33が、そ
れぞれ受光素子253,255,256,254に結像する。すなわ
ち、光センサ25の中央の４分割受光素子252には、真中
の０次光が結像し、左右側対角位置の受光素子253,254
には、３ビーム分散型変形ウォラストンプリズム23によ
って０次光を分散した±１次光が結像する。また、受光
素子252の両側に配置された受光素子255,256には、３ビ
ーム分散型変形ウォラストンプリズム23によって±１次
光を分散した列方向の２つの分散光がそれぞれ結像す
る。

次に、上記の信号検出系によるサーボエラー信号の検
出及び光磁気再生信号の検出について、第３図を併せ説
明する。

先ず、サーボエラー信号検出のうちの光磁気ディスク
の面に垂直な方向のフォーカスエラー信号の検出は、４
分割受講素子252への０次光（ビームb22）の入射態様に
従って行われる。円筒レンズ24を介して非対称に収束さ
れる０次光は、ジャストフォーカスのとき円形スポット
状に４分割受光素子252の中央に結像される。４分割受
光素子252によって受光されたビームb22は、電気信号A,
B,C,Dに光電変換されるが、ここでは電気信号A,B,C,Dの
対角方向の受光出力和の差分をとることにより、 Ｆ・Ｅ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） の算式によって、フォーカスエラー信号が検出され、対
物レンズアクチュエータ18の駆動に帰還される。すなわ
ち、例えば光磁気ディスクＤに面振れが生じていて、対
物レンズ17の焦点位置が遠近方向にズレると、４分割受
光素子252の結像状態が対角方向に広がり楕円状にな
る。従って、結像がＡ−Ｃ方向に楕円状に広がったとき
に例えば正信号として検出され、Ｂ−Ｃ方向に楕円状に
広がったときに負信号として検出される。このサーボエ
ラー信号によって、対物レンズアクチュエータ18にフォ
ーカスサーボがかけられ、対物レンズアクチュエータ18
がフォーカス方向にサーボ制御される。この駆動制御に
よって対物レンズ17は０次光の収束ビームスポットをジ
ャストフォーカス状態に保つようにフォーカス方向に制
御される。これにより、対物レンズ17が光磁気ディスク
Ｄの面振れに対してジャストフォーカス状態に正しく追
従制御される。

一方、トラッキングエラー信号は、対角方向に配置し
た受光素子253,254に分散ビームb11,b33を受光させて検
出される。すなわち、レーザ光の往路に配置した回折格
子14によって分散された±１次光の光磁気ディスクＤで
反射された戻り光を受光して信号検出が行われるのであ
るが、その際に、最もビーム間距離の離れた±１次光す
なわちビームb11,b33が、４分割受光素子252を挟む受光
素子253,254にて受光検出され、電気信号E,Fに変換され
る。この電気信号E,Fの差分をとることで、 Ｔ・Ｅ＝Ｅ−Ｆ なる演算によりトラッキングエラー信号が検出される。
従って、この３ビーム方式のトラッキングエラー信号の
検出は、回折格子14によって分散された±１次光を、記
録トラックに照射される０次光の左右のトラック溝に照
射し、±１次光をさらに３ビームに分散させた中の、中
央ビームb22からの分散の乖離度がもっとも大きな２ビ
ームb11,b33の受光出力の差分をとることにより行われ
るため、トラッキングエラーは非常に感度よく検出され
る。

このため、±１次光が光磁気ディスクＤの偏芯によっ
て光磁気ディスクＤの径方向にズレると、一方のビーム
が記録トラックのピットの凸部にかかり、他方のビーム
が記録トラックのピットの凹部にかかる。このトラック
のピットの深さの段差は、レーザ光の1/2の波長と同一
の高さか或いはその倍数で形成されているため、周知の
ごとく、光磁気ディスクＤから反射される一方の反射光
に光の干渉作用が生じる。こうして、レーザ光の記録ト
ラックに対するトラッキング方向のズレに応じて正信号
又は負信号が検出される。この信号に応じて、対物レン
ズアクチュエータ18にトラッキングサーボがかけられ、
対物レンズアクチュエータ18がトラッキング方向にサー
ボ駆動される。この駆動によって、対物レンズ17がトラ
ッキング方向に揺動され、０次光が記録トラックを正し
く追従するようにトラッキングサーボが与えられる。こ
の結果、０次光のビームスポットは記録トラックを正確
に追従し、良好な再生が約束されることになる。

次に、光磁気再生信号は、光磁気ディスクＤから戻さ
れる０次光が３ビーム分散型変形ウォラストンプリズム
23を介して分散された±１次光（ビームb21,b23）を４
分割受光素子252の両側に配置された受光素子255,256に
結像することにより検出される。この±１次光は、受光
素子255,256により受光検出されたのち電気信号G,Hに変
換される。この電気信号G,Hを MO＝Ｇ−Ｈ に従って差分演算すると、その差分出力によりラジオ周
波数帯域の光磁気信号が検出される。この光磁気再生信
号の検出は、光磁気記録された光磁気ディスクＤにレー
ザ光を照射し、これを反射させることによって生じる偏
光面の回転を、記録磁界の方向に対して正逆に生じさせ
て光の点滅とし、この光信号のいわゆるカー回転角を検
出することによって行われる。先ず、偏光面の回転を生
じたレーザ光は、その０次光、±１次光が３ビーム分散
型変形ウォラストンプリズム23を通すことによってさら
に各３ビームに分散される。その結果、偏光面にカー回
転を生じたレーザ光が異なる分解比で±１次光として分
散され、高い分解比で得られる±１次光から精度よく光
磁気再生信号が検出される。

なお、上記実施例において、トラッキングエラー信号
をビームb11,b33の受光出力差として検出するようにし
たが、同様の対角関係にある一対のビームb13,b31の受
光出力差として検出してもよい。

発明の効果 以上説明したとおり、本発明によれば、光磁気ディス
クで反射された３ビームの戻り光を、３ビーム分散型変
形ウォラストンプリズムにより１ビームごとに３ビーム
に分散し、マトリクス状に分散した９ビームbij（i,j＝
1,2,3）の中の５ビームすなわちb22とb21,b23とb11,b33
（か又はb13,b31）を８分割光センサの中央の４分割受
光素子と両側の各一対の受光素子及び対角配置された一
対の受光素子に結像させ、それぞれの差出力に応じてフ
ォーカスエラー信号と光磁気再生信号及びトラッキング
エラー信号を検出するようにしたので、トラッキングエ
ラー信号とフォーカスエラー信号と光磁気信号とが、互
いに別個のグループに属する受光素子の受光出力から得
ることができ、受光出力差を演算する差動増幅器におけ
るCMRR（同相除去比）が低下しないため、CN比を大きく
確保することができ、またトラッキングエラー信号が、
マトリクスの中心に位置するビームから見て両極端に分
散したビームb11とb33か又はb13とb31の差信号として得
られるため、この差信号のトラッキングずれに対する感
度は非常に高く、従ってトラッキングサーボ自体の精度
と即応性は非常に高く、トラッキング性能の向上が信号
再生精度の向上に寄与するため、よりCN比の高い信号の
再生が行え、光磁気ヘッドの信号再生の特性が向上させ
ることができ、さらにまた偏光プリズムとして３ビーム
分散型変形ウォラストンプリズムを用いたので、消光比
を大きくとることができ、十分に高いCN比が得られるこ
とで、光磁気ヘッドのより高性能化を達成することがで
きる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る光磁気ヘッドにおける光学系の
構成を示す構成図、第２図は、そのレーザ光の分散状態
について示す概略説明斜視図、第３図は、エラー信号及
び光磁気信号検出の一例について説明する説明図、第４
図は、従来の光磁気ヘッドの光学系の一例を示す構成図
である。 11……レーザダイオード（レーザ光源） 14……回折格子 15……ハーフミラー 17……対物レンズ 20……信号検出系 23……３ビーム分散型変形ウォラストンプリズム 25……光センサ Ｄ……光磁気ディスク

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光を出射するレーザ光源と、該レー
   ザ光源からなる出射されたレーザ光を０次光及び±１次
   光の３ビームに回折する回折格子と、該回折格子により
   回折された３ビームを光磁気ディスクに照射する対物レ
   ンズと、該対物レンズを介して前記光磁気ディスクから
   戻る戻り光を往路から分波する分波手段と、該分波手段
   により分波された３ビームを１ビームごとに０次光及び
   ±１次光の３ビームに分散する３ビーム分散型変形ウォ
   ラストンプリズムと、該３ビーム分散型変形ウォラスト
   ンプリズムにより３行３列のマトリクス状に分散された
   ９ビームbij（i,j＝1,2,3）のうち、中央のビームb22を
   受光するフォーカスエラー検出用の４分割受光素子と、
   該４分割受光素子の両側に配置され、ビームb21,b23を
   受光する光磁気信号検出用の一対の受光素子と、前記４
   分割受光素子を囲繞して対角配置され、ビームb11とb33
   か又はビームb13とb31を受光するトラッキングエラー検
   出用の一対の受光素子とを具備することを特徴とする光
   磁気ヘッド。