JP3366676B2 - 光学ヘッド - Google Patents

光学ヘッド

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JP3366676B2
JP3366676B2 JP02532193A JP2532193A JP3366676B2 JP 3366676 B2 JP3366676 B2 JP 3366676B2 JP 02532193 A JP02532193 A JP 02532193A JP 2532193 A JP2532193 A JP 2532193A JP 3366676 B2 JP3366676 B2 JP 3366676B2
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    • GPHYSICS
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    • G11B11/10Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
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    • G11B11/10541Heads for reproducing
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    • G11B11/10545Heads for reproducing using optical beam of radiation interacting directly with the magnetisation on the record carrier

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Head (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光学的に情報を記録
再生する光ディスク装置の光学ヘッドに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現代は情報化時代と言われており、その
中核をなす高密度大容量メモリー装置の技術開発が盛ん
に行われている。情報分野からAV分野に至るまでメモ
リー装置に要求される能力としては、前述の高密度、大
容量に加え、高信頼性、高速アクセス、書換え機能等が
挙げられ、それらを満足するものとして、光磁気ディス
ク等の光ディスク装置が最も注目されているが、この発
明はその光磁気ディスク装置における光学ヘッドに関す
るものである。
【0003】従来、光磁気ディスク用光学ヘッドに関す
る技術としては、数多くの報告がなされている。
【0004】以下、図面を参照しながら、従来の光磁気
ディスク用の光学ヘッドについて説明を行う。
【0005】図3は従来の光学ヘッドの概略的な構成図
およびその動作原理を説明する図である。図3におい
て、1は半導体レーザ、2はビームスプリッタ、3は集
光手段である対物レンズ、4は磁気光学効果を有する光
磁気ディスク、5は偏光ビームスプリッタ、6a,6b
は光検出器、7は光磁気ディスク情報信号を出力する差
動アンプである。
【0006】このように構成された従来例について、以
下その動作について説明を行う。
【0007】半導体レーザ1より発せられた光は、ビー
ムスプリッタ2を透過し、対物レンズ駆動装置(図示せ
ず)に組み込まれた対物レンズ3により、光磁気ディス
ク4上に直径1ミクロン程度の光スポットとして集光さ
れる。光磁気ディスク4からの反射光は、逆の経路をた
どり、ビームスプリッタ2により反射分離されて、偏光
ビームスプリッタ5に入射する。ここで半導体レーザ1
は、例えば紙面に平行なP偏光を偏光方向として設置さ
れている。このときビームスプリッタ2は、磁気光学効
果を有する光磁気ディスクの情報を効率よく再生するた
めに、例えばP偏光透過率70%,P偏光反射率30
%,S偏光透過率0%,S偏光反射率100%という特
性の素子を用いる。この特性により、半導体レーザ1の
出射光であるP偏光を、70%透過して光磁気ディスク
4に入射させていわゆる集光系の光伝送効率を確保して
いる。また光磁気ディスク4からのP偏光反射光のうち
70%は半導体レーザ1に戻ることになるが、30%を
反射して光検出器6a,6bへの入射光量を確保してい
る。ここで磁気光学効果による情報信号成分は光磁気デ
ィスク4からS偏光として反射されるため、信号のS/
Nを確保するため光磁気ディスク4からのS偏光反射光
は100%反射して光検出器6a,6bへ入射させてい
る。
【0008】このようにして光磁気ディスク4からの反
射光は、例えば入射光軸を中心にして45度回転設置さ
れた偏光ビームスプリッタ5に入射して、互いに直交す
る2つの偏光成分に分離され、一方は透過して光検出器
6aに入射し、他方は反射されて光検出器6bに入射す
る。したがって光検出器6a,6bの受光量の差を差動
アンプ7で検出することにより、差動検出法によるS/
Nの高い光磁気ディスク情報信号の検出が可能となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成は、偏光ビームスプリッタ5を用いたいわゆる
差動検出法による光磁気ディスク情報信号の検出を実現
するため、機能としては十分であるが、以下のような課
題を有している。
【0010】すなわち、集光系の光伝送効率,光検出器
6a,6bへの入射光量,信号のS/Nを確保するため
に用いるビームスプリッタ2の特性により、半導体レー
ザ1の出射光が光磁気ディスク4に至る集光系光路と、
光磁気ディスク4からの反射光が光検出器6a,6bに
至る検出系光路とが異ならざるをえず、図3に示すよう
に略直交した光学ヘッド構成となった。
【0011】さらに、ビームスプリッタ2および偏光ビ
ームスプリッタ5は、ガラス硝材を研磨して多層膜コー
ティングをおこなった上で接着した素子であり、量産性
に欠けるコストの高い素子である。すなわち、光学ヘッ
ドの小型化・省スペース化および低価格化を達成するこ
とが困難であるという問題点を有していた。
【0012】したがって、この発明の目的は、上記従来
の問題点を解決するもので、構成面からは小型化・省ス
ペース化を達成し、コスト面からは低価格化を実現でき
る光学ヘッドを提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の光学ヘッド
は、直線偏光を出光する光源と、直線偏光に平行な偏光
(P偏光)に対して0次光の光量が高次回折光よりも
大でありかつ直線偏光に直交する偏光光(S偏光)に対
して高次回折光の光量が0次光よりも大であって直線偏
光を入射する第1のホログラム素子と、この第1のホロ
グラム素子を経た光束の0次光を集光する集光手段と、
この集光手段を経た光束が入射する磁気光学効果を有す
る情報記録媒体と、第1のホログラム素子に対して光源
と同じ側で0次光に対して対称に位置し、情報記録媒体
からの射出光を再び第1のホログラム素子に入射させて
得た高次回折光を入射し、互いに直交する偏光成分に分
離する偏光分離機能を有する一対の第2のホログラム素
(9a,9b)と、第2のホログラム素子(9a,9
b)を経た分離光が各々独立して入射し、0次光に対し
て対称に光源の両側に配置された複数の受光領域からな
る光検出手段とで構成されるものである。
【0014】請求項2の光学ヘッドは、請求項1におい
て、第2のホログラム素子が、第1のホログラム素子と
一体に形成されていることを特徴とするものである。
【0015】請求項3の光学ヘッドは、請求項1または
請求項2において、第2のホログラム素子が、ニオブ酸
リチウムを材料としていることを特徴とするものであ
る。請求項4の光学ヘッドは、請求項1または請求項2
において、光検出手段を構成する複数の受光領域は、P
偏光検出用とS偏光検出用の受光領域を有し、全てのP
偏光検出用受光領域の加算信号と、全てのS偏光検出用
受光領域の加算信号との差信号により、磁気光学効果を
有する情報記録媒体の情報信号検出を行うことを特徴と
するものである。
【0016】
【作用】請求項1および請求項4の光学ヘッドによれ
ば、光源からの直線偏光たとえばP偏光が第1のホログ
ラム素子に入射し、第1のホログラム素子を経たP偏光
の0次光が集光手段により集光されて情報記録媒体に入
射する。情報記録媒体からの射出光は再び第1のホログ
ラム素子を経て高次回折光を発生し、この高次回折光は
偏光分離機能を有する第2のホログラム素子に入射し、
互いに直交する偏光成分に分離される。この分離光は各
々独立して受光領域に入射するが、これらの受光領域か
らなる光検出手段の出力信号より情報記録媒体の情報信
号を検出する。しかも、光検出手段を構成する複数の受
光領域は、P偏光検出用とS偏光検出用の受光領域を有
し、全てのP偏光検出用受光領域の加算信号と、全ての
S偏光検出用受光領域の加算信号との差信号により、磁
気光学効果を有する情報記録媒体の情報信号検出を行う
ことができる。
【0017】この場合、第1のホログラム素子を、互い
に直交する直線偏光の一方の偏光光たとえばP偏光に対
して0次光の光量が高次回折光よりも大であり、かつ他
方の偏光光すなわちS偏光に対して高次回折光の光量が
0次光よりも大としたため、集光手段による集光系の光
伝送効率及び光検出素子への入射光量を確保できるとと
もに、信号のS/Nを確保することができる。その上、
第1のホログラム素子および一対の第2のホログラム素
子(9a,9b)により、光源からの出射光が情報記録
媒体に至る集光系光路と、情報記録媒体からの射出光す
なわち、第2のホログラム素子(9a,9b)を経た分
離光が各々独立して入射し、0次光に対して対称に光源
の両側に配置された複数の受光領域からなる光検出手段
に至る検出系光路とが略同一となる光学ヘッド構成が可
能となり、さらに偏光分離機能を有する第2のホログラ
ム素子により、情報信号検出のためのいわゆる偏光分離
手段についても小型化・省スペース化及び低価格化を達
成した上で、コスト面で低価格化を図れる光学ヘッドの
小型化・省スペース化を実現できる。またこの光学ヘッ
ドの小型化・省スペース化に伴い、光路の長さも必然的
に短くなり、温度・湿度などの環境条件の影響が受けに
くくなり品質の安定化を図ることができ、優れた光学ヘ
ッドを実現することができるものである。さらにホログ
ラム素子は量産性に優れているため、ガラス硝材を研磨
し多層膜コーティングした素子に比べて、光学ヘッドの
低価格化を実現することができる。
【0018】請求項2の光学ヘッドによれば、請求項1
において、第2のホログラム素子が、第1のホログラム
素子と一体に形成されていることを特徴とするため、請
求項1の作用のほか、光学ヘッドの一層の小型化・省ス
ペース化を実現できる。
【0019】請求項3の光学ヘッドは、請求項1または
請求項2において、第2のホログラム素子が、ニオブ酸
リチウムを材料としていることを特徴とするため、請求
項1または請求項2と同作用がある。
【0020】
【実施例】この発明の一実施例について、図面を参照し
ながら説明する。
【0021】図1において、1は直線偏光を出光する光
源である半導体レーザ、3は集光手段である対物レン
ズ、4は磁気光学効果を有する情報記録媒体である光磁
気ディスク、7は光磁気ディスク情報信号を出力する差
動アンプ、8はP偏光とS偏光に対して0次光と高次回
折光の光量比率が異なる第1のホログラム素子、9a,
9bはいわゆる偏光分離手段であって、第1のホログラ
ム素子8に対して半導体レーザ1と同じ側に位置し、入
射光光軸を中心として入射光偏光面に対して略45度回
転した光学軸を有するため、互いに直交する偏光成分に
分離する偏光分離機能を有する、ニオブ酸リチウムを材
料とする第2のホログラム素子、10a,10b,10
c,10d,10e,10fはいわゆる光検出手段であ
って、第2のホログラム素子9a,9bを経た分離光が
各々独立して入射する受光領域からなる光検出素子であ
る。また光線について、L1 は集光系光路の0次光、L
2 は集光系光路の1次回折光、L3 は検出系光路の1次
回折光、L4 は検出系光路の0次光、L5 はS偏光とな
る1次回折光、L6 はP偏光となる0次光である。
【0022】このように構成された光学ヘッドについ
て、以下その動作を説明する。
【0023】半導体レーザ1は、例えば紙面に平行なP
偏光を偏光方向として設置されている。この半導体レー
ザ1より発せられた直線偏光(P偏光)は、P偏光とS
偏光に対して0次光と高次回折光の光量比率が異なる第
1のホログラム素子8に入射する。光量比率について
は、P偏光に対して0次光の光量が高次回折光よりも大
であり、かつS偏光に対して高次回折光の光量が0次光
よりも大としている。実施例では説明容易化のため2次
回折光以上の高次回折光を省略して、例えば0次光のP
偏光透過率70%,1次回折光のP偏光透過率30%,
0次光のS偏光透過率0%,1次回折光のS偏光透過率
100%という特性であるとする。
【0024】したがって集光系光路については、半導体
レーザ1からのP偏光は、70%が0次光となって第1
のホログラム素子8を透過し、対物レンズ駆動装置(図
示せず)に組み込まれた対物レンズ3により、光磁気デ
ィスク4上に直径1ミクロン程度の光スポットとして集
光されて0次光L1 が光磁気ディスク4に入射し、これ
により集光系の光伝送効率を確保している。また半導体
レーザ1からのP偏光のうち、30%は+1次および−
1次の回折光L2 となって、対物レンズ3には入射しな
い。
【0025】一方検出系光路については、光磁気ディス
ク4からの反射光が再び第1のホログラム素子8に入射
する。この光磁気ディスク4からのP偏光反射光は集光
系と同様に、70%が0次光L4 となって第1のホログ
ラム素子8を透過して半導体レーザ1に戻ることになる
が、30%は+1次および−1次の回折光L3 となっ
て、各々第2のホログラム素子9a,9bに入射して検
出系への入射光量を確保している。ここで磁気光学効果
による情報信号成分は光磁気ディスク4からS偏光とし
て反射される。第1のホログラム素子8の0次光のS偏
光透過率は0%であり、半導体レーザ1に戻る情報信号
成分は存在せず、このS偏光は100%が+1次および
−1次の回折光L3 となって、各々第2のホログラム素
子9a,9bに入射して信号のS/Nを確保している。
【0026】第1のホログラム素子8に対して、半導体
レーザ1と同じ側に位置し、入射光光軸を中心として入
射光偏光面(P偏光)に対して略45度回転した光学軸
を有する第2のホログラム素子9a,9bは、ニオブ酸
リチウムを材料としており、互いに直交する略同光量の
偏光成分に分離する偏光分離手段としての機能を発揮す
る。つまり第2のホログラム素子9a,9bに入射した
光束は、P偏光が直進透過する0次光L6 となり、S偏
光は主として+1次,−1次回折光L5 となって分離さ
れる。ここで主としてと記したのは、ニオブ酸リチウム
を材料とする第2のホログラム素子9a,9bの場合、
現実にS偏光を全て利用しようと考えると、3次回折
光,5次回折光等の高次回折光を検出する必要があるこ
とに起因している。したがってS偏光検出の次数は検出
能力に影響を与えるが、ここでは本発明の目的に鑑み、
第1のホログラム素子8と同様に1次回折光のみについ
て記述するものとする。
【0027】第2のホログラム素子9a,9bを透過し
て分離された光束のうち0次光(P偏光)L6 は、光検
出手段である光検出素子10b,10eに入射し、1次
回折光(S偏光)L5 は光検出素子10a,10c,1
0d,10fに入射する。したがって光検出素子10
b,10eの加算信号と、光検出素子10a,10c,
10d,10fの加算信号との差信号を差動アンプ7で
検出することにより、差動検出法によるS/Nの高い光
磁気ディスク4の情報信号の検出が可能となる。
【0028】この実施例によれば、第1のホログラム素
子8を、互いに直交する直線偏光の一方の偏光光すなわ
ちP偏光に対して0次光の光量が高次回折光よりも大で
あり、かつ他方の偏光光すなわちS偏光に対して高次回
折光の光量が0次光よりも大としたため、集光手段であ
る対物レンズ3による集光系の光伝送効率および光検出
素子10a〜10fへの入射光量を確保できるととも
に、信号のS/Nを確保することができる。
【0029】その上、第1のホログラム素子8により、
光源である半導体レーザ1からの出射光が情報記録媒体
である光磁気ディスク4に至る集光系光路と、光磁気デ
ィスク4からの射出光が光検出素子10a〜10fに至
る検出系光路とが略同一となる光学ヘッド構成が可能と
なり、光学ヘッドの小型化・省スペース化を実現でき
る。
【0030】またこの光学ヘッドの小型化・省スペース
化に伴い、光路の長さも必然的に短くなり、温度・湿度
などの環境条件の影響が受けにくくなり品質の安定化を
図ることができ、優れた光学ヘッドを実現することがで
きるものである。
【0031】さらにホログラム素子は量産性に優れてい
るため、ガラス硝材を研磨し多層膜コーティングした素
子に比べて、光学ヘッドの低価格化を実現することがで
きる。
【0032】また偏光分離手段が第2のホログラム素子
9a,9bであるため、偏光分離手段についても小形化
・省スペース化および低価格化を実現することができる
ので、光ヘッド構成の簡略化が可能となり、光学ヘッド
の小形化・省スペース化を実現でき、コスト面からも低
価格化を実現できる。
【0033】なお、この実施例では、第2のホログラム
素子9a,9bはニオブ酸リチウムを材料としたが、互
いに直交する略同光量の偏光成分に分離する偏光分離手
段であればこの素子に限定されるものではない。
【0034】例えば、第2のホログラム素子9aは、透
過して分離された光束のうちP偏光が0次光となり光検
出素子10bに入射し、S偏光が1次回折光となり光検
出素子10a,10cに入射する特性であるとする。一
方第2のホログラム素子9bは、透過して分離された光
束のうちS偏光が0次光となり光検出素子10eに入射
し、P偏光が1次回折光となり光検出素子10d,10
fに入射する特性であってもよい。このとき差動アンプ
7への結線は図1とは異なる。しかしこのように構成し
た場合、図1では説明を省略したサーボ信号の検出に対
して有利になる。すなわち図1でサーボ信号を検出する
ときに、光検出素子の対称性から光検出素子10b,1
0eで検出すると、P偏光のみで検出することになり光
磁気ディスク4の複屈折の影響を受け易くなるのに対
し、光検出素子10bにP偏光が入射し、光検出素子1
0eにS偏光が入射する場合には、光磁気ディスク4の
複屈折の影響を受けにくくなるという特有の効果を得る
ことができる。
【0035】この発明の他の一実施例について、図2を
参照しながら説明する。すなわち、図1と相違する点
は、光源としての半導体レーザチップ11,光検出手段
である光検出素子チップ12a,12bを同一の基板1
3に設けたこと、および第2のホログラム素子9a,9
bを第1のホログラム素子8に一体に形成したことであ
り、その他は共通している。
【0036】この場合、第2のホログラム素子9aを透
過して分離された0次光(P偏光)L6 ,1次回折光
(S偏光)L5 は基板13上に構成された光検出素子チ
ップ12aに入射する。第2のホログラム素子9bを透
過して分離された0次光(P偏光)L6 ,1次回折光
(S偏光)L5 は基板13上に構成された光検出素子チ
ップ12bに入射する。
【0037】光検出素子チップ12a,12bにおける
0次光(P偏光),1次回折光(S偏光)の受光領域に
ついては、図1のように詳述しないが、P偏光の全受光
領域の加算信号とS偏光の全受光領域の加算信号との差
信号を差動アンプ(図示せず)で検出することにより、
差動検出法によるS/Nの高い光磁気ディスク4の情報
信号の検出が可能となる。
【0038】この実施例によれば、前記した実施例の作
用効果のほか、光源である半導体レーザチップ11と光
検出素子チップ12a,12bとが、同一の基板13上
に構成されているため、光学ヘッドの構成面からは一層
の小型化・省スペース化を達成し、コスト面からも一層
の低価格化を実現できるとともに、光検出素子チップ
2a,12bからの電気信号用配線処理も基板13上で
形成できるため、配線処理が極めて容易になる。
【0039】また、第2のホログラム素子9a,9bが
第1のホログラム素子8と一体に形成されることによ
り、光学ヘッドの一層の小形化・省スペース化を実現で
きる。
【0040】なお、図1および図2に示す各実施例で
は、第1のホログラム素子8を透過型ホログラムとした
が、反射型ホログラムであっても同様の効果を有するこ
とは言うまでもない。
【0041】
【発明の効果】請求項1もしくは請求項4の光学ヘッド
によれば、第1のホログラム素子を、互いに直交する直
線偏光の一方の偏光光たとえばP偏光に対して0次光の
光量が高次回折光よりも大であり、かつ他方の偏光光す
なわちS偏光に対して高次回折光の光量が0次光よりも
大としたため、集光手段による集光系の光伝送効率及び
光検出素子への入射光量を確保できるとともに、信号の
S/Nを確保することができる。その上、第1のホログ
ラム素子により、光源からの出射光が情報記録媒体に至
る集光系光路と、情報記録媒体からの射出光が光検出手
段に至る検出系光路とが略同一となる光学ヘッド構成が
可能となり、光学ヘッドの小型化・省スペース化を実現
できる。さらに偏光分離機能を有する第2のホログラム
素子により、情報信号検出のためのいわゆる偏光分離手
段についても小型化・省スペース化及び低価格化を達成
できる。またこの光学ヘッドの小型化・省スペース化に
伴い、光路の長さも必然的に短くなり、温度・湿度など
の環境条件の影響が受けにくくなり品質の安定化を図る
ことができ、優れた光学ヘッドを実現することができる
ものである。さらにホログラム素子は量産性に優れてい
るため、ガラス硝材を研磨し多層膜コーティングした素
子に比べて、光学ヘッドの低価格化を実現することがで
きるという効果がある。
【0042】請求項の光学ヘッドによれば、請求項
において、第2のホログラム素子が、第1のホログラム
素子と一体に形成されていることを特徴とするため、請
求項の効果のほか、光学ヘッドの一層の小型化・省ス
ペース化を実現できる。
【0043】請求項の光学ヘッドは、請求項または
請求項において、第2のホログラム素子がニオブ酸リ
チウムを材料としていることを特徴とするため、請求項
または請求項と同効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における光学ヘッドの概略図
である。
【図2】他の実施例における光学ヘッドの概略図であ
る。
【図3】従来の光学ヘッドの概略図である。
【符号の説明】
1 光源である半導体レーザ 3 集光手段である対物レンズ 4 情報記録媒体である光磁気ディスク 8 第1のホログラム素子 9a,9b 偏光分離手段である第2のホログラム素子 10a〜10f 光検出手段である光検出素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−219654(JP,A) 特開 平3−181044(JP,A) 特開 平3−52145(JP,A) 特開 平4−339330(JP,A) 特開 平4−298837(JP,A) 特開 昭63−247941(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 11/10 - 11/105 G11B 7/135

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直線偏光を出光する光源と、前記直線偏
    光に平行な偏光光(P偏光)に対して0次光の光量が高
    次回折光よりも大でありかつ前記直線偏光に直交する偏
    光光(S偏光)に対して高次回折光の光量が0次光より
    も大であって前記直線偏光を入射する第1のホログラム
    素子と、この第1のホログラム素子を経た光束の前記0
    次光を集光する集光手段と、この集光手段を経た光束が
    入射する磁気光学効果を有する情報記録媒体と、前記第
    1のホログラム素子に対して前記光源と同じ側で前記0
    次光に対して対称に位置し、前記情報記録媒体からの射
    出光を再び前記第1のホログラム素子に入射させて得た
    高次回折光を入射し、互いに直交する偏光成分に分離す
    る偏光分離機能を有する一対の第2のホログラム素子
    (9a,9b)と、前記第2のホログラム素子(9a,
    9b)を経た分離光が各々独立して入射し、前記0次光
    に対して対称に前記光源の両側に配置された複数の受光
    領域からなる光検出手段とで構成された光学ヘッド。
  2. 【請求項2】 第2のホログラム素子は、第1のホログ
    ラム素子と一体に形成されていることを特徴とする請求
    項1記載の光学ヘッド。
  3. 【請求項3】 第2のホログラム素子は、ニオブ酸リチ
    ウムを材料としていることを特徴とする請求項1または
    請求項2記載の光学ヘッド。
  4. 【請求項4】 光検出手段を構成する複数の受光領域
    は、P偏光検出用とS偏光検出用の受光領域を有し、全
    てのP偏光検出用受光領域の加算信号と、全てのS偏光
    検出用受光領域の加算信号との差信号により、磁気光学
    効果を有する情報記録媒体の情報信号検出を行う請求項
    1または請求項2記載の光学ヘッド。
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