JP2576632B2 - 光磁気ヘッド装置 - Google Patents

光磁気ヘッド装置

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光磁気記録媒体に情報信号の記録、再生を
行うための光磁気記録用光ヘッド装置に関する。
(従来の技術) 光ディスクを用いた光記録に用いられる光ヘッド装置
には、微小な光スポットを光ディスク上に形成するため
の焦点誤差検出機能、所望のトラックを正確にトレース
するためのトラック誤差検出機能を有することが求めら
れる。さらに、光磁気記録では、光磁気ディスク媒体で
の入射直線偏光の偏光方向の回転を検出することにより
記録情報の再生を行うために、わずかな偏光方向回転を
精度よく検出する機能も要求される。
第2図は、従来技術による光磁気ヘッドの基本構成を
示すための図である。光源である半導体レーザ1を出射
した光はコリメートレンズ2により平行光3に変換さ
れ、第1偏光ビームスプリッタ4、第2偏光ビームスプ
リッタ5を経て収束レンズ6により光磁気ディスク7上
に集光される。光磁気ディスク7からの反射光は第1偏
光ビームスプリッタ4、第2偏光ビームスプリッタ5に
より、結像光学系光軸外に取りだされる。第2偏光ビー
ムスプリッタ5により取り出された光に記録信号検出の
ために、第1偏光ビームスプリッタ4により取り出され
た光は焦点誤差検出、トラック誤差検出にそれぞれ用い
られる。
第2偏光ビームスプリッタ5より取り出された光は、
記録情報の作動検出のためにλ/2板8により主たる偏光
方向が45度回転させられ、第3偏光ビームスプリッタ9
に導かれる。第3偏光ビームスプリッタ9によって分け
られた2つの光はそれぞれ第1光検出器10、第2光検出
器11により受光され、この2つの光検出器の出力の差信
号から記録情報を再生することができる。このように、
偏光を45度回転させてから偏光ビームスプリッタにより
2つのビームに分けてそれぞれ独立の光検出器で受光す
るのは、反射光強度の変化等の同相信号成分を除去し
て、光磁気信号の品質を向上させるためである。
第1偏光ビームスプリッタ4により取り出された光
は、ビームスプリッタ12により焦点誤差検出用、トラッ
ク誤差検出用の2つのビームに分けられ、焦点誤差はナ
イフエッジ14および第4光検出器15を用いてナイフエッ
ジ法により検出され、トラック誤差は第3光検出器13を
用いてプッシュプル法によりそれぞれ検出される。
(発明が解決しようとする課題) 以上述べた従来技術による光ヘッド装置では、多数の
偏光ビームスプリッタやλ/2板、ナイフエッジなどの光
学部品を巧みに配置する必要があるため、光ヘッドの小
型化、軽量化が困難であった。さらに、高価な偏光ビー
ムスプリッタを多数用いていること、全体の部品点数が
多いこと等から低価格化が困難であった。また組み立て
の工数がおおきいことも低価格化を妨げる要因でもあっ
た。本発明は、従来技術の持つ上述の課題を解決し、小
型軽量で低価格な光磁気ヘッド装置を提供することを目
的とする。
(課題を解決ための手段) 上述の課題を解決するために本発明が提供する手段
は、光源と、該光源からの出射光を光磁気記録媒体の集
光させるための結像光学手段と、前記光磁気記録媒体か
らの戻り光を前記結像光学系光軸外に取り出す手段と、
該手段により取り出された光を回折する光回折型素子
と、前記光回折型素子からの回折光を受光する光検出器
と、前記光回折型素子からの透過光を受光する光検出器
を少なくとも有し、前記光回折型素子は、光学結晶を用
いた複屈折回折格子型の格子型素子であり、かつ、前記
光学結晶の光軸が前記光磁気記録媒体からの反射光の主
たる偏光方向に対し略45度の傾きを有するように配置さ
れていることを特徴とする。または、前記光磁気記録媒
体からの反射光の主たる偏光方向と前記光学結晶の光学
軸とのなす角が、前記回折光を受光する光検出器の出力
と前記透過光を受光する光検出器の出力が略等しくなる
角度と45度との間にあるように配置されることを特徴と
する。
(作用) 以下、本発明の作用について詳細に説明する。本発明
で用いる格子素子は従来技術による情報信号光学系と焦
点誤差、トラック誤差検出用光学系機能を複合した作用
を有するものである。
ニオブ酸リチウムのX板、あるいはY板に、たとえば
安息香酸によるプロトン交換を施すと異常光線に対する
屈折率は約0.13増加し、常光線に対する屈折率は0.04程
度減少する。ここで、交換領域を通過する常光線と、非
交換領域を通過する常光線の間で生じる位相差を位相補
償膜を設ける等の手段で打ち消すことにより、プロトン
交換による屈折率変化はあたかも異常光線のみに生じる
ようにすることができる。したがって、周期的な交換、
非交換領域を設け、上述の位相差相殺手段を講じれば常
光線は屈折率差を感じず、異常光線は屈折率差を感じる
ので、異常光線のみに作用する回折格子を作製すること
ができる。この時に、異常光線が交換領域と非交換領域
との間で受ける位相差がΠとなるようにすれば、異常光
線の透過率をほぼ0%、常光線の透過率をほぼ100%と
することができる。
このような複屈折回折格子については、従来、偏光子
として応用が検討されており、たとえば「セカンドオプ
トエレストロニクスカンファレンス(OEC‘88)テクニ
カルダイジェスト」第168ページから第169ページに掲載
の論文にその報告が述べられている。
第3図は本発明の作用を説明するための図である。本
発明では光磁気ディスクからの反射光の主たる偏光方向
16が、上述の方法により形成された複屈折回折格子57を
有するニオブ酸リチウム結晶17のZ軸18に対しておよそ
45度となるように配置することにより、反射光異常光成
分19、20を回折光21、22、常光成分23を透過光24として
分割することができ、これらの光強度の差信号から、作
動検出による光磁気記録信号を得ることできる。
また、光磁気ディスクからの反射光の主たる偏光方向
16は、上述の方法により形成された複屈折回折格子57を
有するニオブ酸リチウム結晶17のZ軸18に対して0度あ
るいは90度でない角度を有するように配置しても、反射
光の異常光成分19、20を回折光21、22、常光成分23を透
過光24として分割することができる。ここで、回折光と
透過光の強度比は入射する直線偏光光の偏光方向と結晶
の結晶軸とのなす角α、回折効率η、及び受光する回折
光の次数nにより決まる。ここで、nは1でもよい。つ
まり、+1次回折光と−1次回折光、あるいはさらに2
次回折光を含んでいてもよい。作動検出により同相ノイ
ズ成分を除去する観点からは、回折光と透過光の光量の
直流成分は等しいことが望ましく、回折効率η、受光す
る回折光の次数nが決まると、回折光と透過光の光量の
直流成分がほぼ等しくなるような入射直線偏光光の偏光
方向と結晶の結晶軸とのなす角αが決まる。第4図は、
受光する回折光強度γをパラメータとして、透過光強度
で規格化した作動検出後の残留直流成分Rのα依存性を
計算したものである。図の左端が入射直流偏光光の偏光
方向が結晶の常光軸と重なった場合を示し、右端は異常
光軸と重なった場合を示している。γが1のとき、Rは
α=45度のときゼロとなるが、γが1というのは実用的
ではなく、実際は、γは1より小さい値となる。このと
き、γが減少するにつれてRがゼロになる角度が大きく
なる。一方、第5図は光磁気信号の大きさのR依存性を
計算したものである。光磁気信号成分は、γによらずα
が45度のとき最も大きくなる。
従って、αを45度と回折光と透過光の光量の直流成分
がほぼ等しくなる角度の間に設定すれば、信号ノイズ比
を最も大きくすることができる。
さらに、ニオブ酸リチウム結晶上に形成する格子パタ
ーンをホログラムとすることで、回折光を用いて焦点誤
差検出、トラック誤差検出動作を行うことが可能であ
る。
(実施例) 以下に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の第1の実施例を説明するための図で
ある。
半導体レーザ25を出た光はコリーメートレンズ26によ
り平行光27に変換され偏光ビームスプリッタ28を経て収
束レンズ29により光磁気ディスク30上に集光される。光
磁気ディスク30からの反射光に収束レンズ29により再び
平行光に変換されて偏光ビームスプリッタ28に入射し、
結像光学系光軸外に導かれる。偏光ビームスプリッタ28
を出た光はレンズ31により収束光32となって、ニオブ酸
リチウム結晶からなる複屈折回折型素子33に入射する。
この結晶のZ軸は反射光の主たる偏光方向に対して45度
の傾きを持つように設置される。この複屈折回折型素子
33からの+1次回折光34は第1の光検出器35で、−1次
回折光36は第3の光検出器37で、透過光38は第2の光検
出器39でそれぞれ受光し、第1の光検出器35と第3の光
検出器37の出力の和と第2の光検出器39の出力の差から
光磁気記録再生信号を得ることができる。
次に、光磁気ディスクからの反射光の主たる偏光方向
とニオブ酸リチウム結晶のZ軸とのなす角を46.5度に設
定した例を説明する。
本実施例では上述の第1の実施例と同様の構成をと
り、回折光として±1次回折光を用いる。また、格子パ
ターンはプロトン交換法により作製するため、格子パタ
ーンの断面形状は矩形となる。これらのことから、異常
光の透過率がほぼ0%となるような深さの格子を作製し
たとき、±1次回折光の回折効率は、それぞれ約40%と
なり、光検出器で受光回折光効率は約80%となる。上述
の記述法ではγ=0.8になる。従って、αは、第4図か
ら45度と48度の間に設定すればよい。本実施例では46.5
度に設定している。
第6図は複屈折回折型素子40の格子パターンと第1の
光検出器41のセグメント分割パターンの対応関係を示す
ための図である。本実施例では、+1次回折光を用いて
焦点誤差、トラック誤差検出を行うために、複屈折回折
型素子40を4つの領域に分割し、第1の光検出器41を6
つのセグメントに分割している。第1格子パターン部42
には、光スポットが光磁気ディスク上に正しく形成され
ているときに、この領域への入射光を第1光検出器上の
A点58に収束させるような格子が形成されている。全く
同様に、第2格子パターン部43、第3格子パターン部4
4、第4格子パターン部45にはそれぞれ各々の領域への
入射光を、第1光検出器上のB点46、C点47、D点48に
それぞれ収束させるような格子が形成されている。焦点
誤差信号は第1光検出器中央の4セグメントの対角和の
差信号から得られ、トラック誤差信号は第5セグメント
49と第6セグメント50の出力の差信号から得られる。
第7図は本発明の第2の実施例を説明するための図で
ある。本実施例では、全反射プリズム51と複屈折回折型
素子52とレンズ53の一体化をはかり、第1の実施例に比
べてさらに部品点数を削減し、光磁気ヘッド装置の小
型、軽量化を図っているる。全反射プリズムとレンズの
一体化は、接着、あるいは研磨により可能であり、複屈
折格子素子との一体化は接着により可能である。
第8図は本発明の第3の実施例を説明するための図で
ある。本実施例では光検出器54と複屈折回折型素子55を
同一のパッケージの収め、信号検出素子56とすることで
小型化を図っている。さらに、光検出器と複屈折回折型
素子とレンズの3素子を一体化する事も、もちろん可能
である。
以上述べた複屈折格子素子はプレーナーバッチプロセ
スにより容易に作製することができる。例えば、Y板ニ
オブ酸リチウム基板にチタン拡散層を形成したのち所望
の格子パターンのプロトン交換を実施し格子を形成す
る。このプロトン交換領域上に常光線の屈折率差を補償
する厚さを有するNb2O5膜を形成する。さらに基板全面
にわたって反射率を低減させるためにSiO2膜を形成すれ
ばよい。
(発明の効果) 以上述べた実施例によれば、小型、軽量、低価格な光
磁気ヘッド装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第6図は本発明の第1の実施例を説明するため
の図、第2図は従来の技術を説明するための図、第3
図、第4図、第5図は本発明の作用を説明するための
図、第7図は本発明の第2の実施例を説明するための
図、第8図は本発明の第3の実施例を説明するための図
である。 図において、 1……半導体レーザ、2……コリメートリンズ、3……
平行光、4……第1偏光ビームスプリッタ、5……第2
偏光ビームスプリッタ、6……収束レンズ、7……光磁
気ディスク、8……λ/2板、9……第3偏光ビームスプ
リッタ、10……第1光検出器、11……第2検出器、12…
…ビームスプリッタ、13……第3光検出器、14……ナイ
フエッジ、15……第4光検出器、16……反射光偏光方
向、17……ニオブ酸リチウム結晶、18……Z軸、19,20
……異常光成分、21,22……回折光、23……常光成分、2
4……透過光、25……半導体レーザ、26……コリメート
レンズ、27……平行光、28……偏光ビームスプリッタ、
29……収束レンズ、30……光磁気ディスク、31……レン
ズ、32……収束光、33……複屈折回折素子、34……+1
次回折光、35……第1光検出器、36……−1次回折光、
37……第3光検出器、38……透過光、39……第2光検出
器、40……複屈折回折型素子、41……第1光検出器、42
……第1格子パターン部、43……第2格子パターン部、
44……第3格子パターン部、45……第4格子パターン
部、46……B点、47……C点、48……D点、49……第5
セグメント、50……第6セグメント、51……全反射プリ
ズム、52……複屈折回折型素子、53……レンズ、54……
光検出器、55……複屈折回折型素子、56……信号検出素
子、57……複屈折回折格子、58……A点である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、該光源からの出射光を光磁気記録
    媒体の集光させるための結像光学手段と、前記光磁気記
    録媒体からの戻り光を前記結像光学系の光軸外に取り出
    す手段と、該手段により取り出された光を回折する光回
    折型素子と、該光回折型素子の透過光および回折光を検
    出する光検出器とを少なくとも有し、前記光回折型素子
    は、光学結晶を用いた複屈折回折格子型の格子型素子で
    あり、かつ、前記光学結晶の光軸が、前記光磁気記録媒
    体からの反射光の主たる偏光方向に対し略45度の傾きを
    有するように配置されていることを特徴とする光磁気ヘ
    ッド装置。
  2. 【請求項2】光源と、該光源からの出射光を光磁気記録
    媒体に集光させるための結像光学手段と、前記光磁気記
    録媒体からの戻り光を前記結像光学系の光軸外に取り出
    す手段と、該手段により取り出された光を回折する光回
    折型素子と、該光回折型素子からの回折光を検出する光
    検出器と前記光回折型素子からの透過光を受光する光検
    出器を少なくとも有し、前記光回折型素子は、光学結晶
    を用いた複屈折回折格子型の格子型素子であり、かつ、
    前記光磁気記録媒体からの反射光の主たる偏光方向と前
    記光学結晶の光学軸とのなす角が、前記回折光を受光す
    る光検出器の出力と前記透過光を受光する光検出器の出
    力が略等しくなる角度と45度との間にあるように配置さ
    れていることを特徴とする光磁気ヘッド装置。
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