JPH03157843A - 光学ピックアップ装置 - Google Patents

光学ピックアップ装置

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JPH03157843A
JPH03157843A JP1298615A JP29861589A JPH03157843A JP H03157843 A JPH03157843 A JP H03157843A JP 1298615 A JP1298615 A JP 1298615A JP 29861589 A JP29861589 A JP 29861589A JP H03157843 A JPH03157843 A JP H03157843A
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light beams
light beam
recording medium
recording
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Atsushi Fukumoto
敦 福本
Michio Oka
美智雄 岡
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、光磁気ディスク等の記録媒体より情Ｂ１発明
の概要 本発明は、光磁気ディスク等の記録媒体より情報信号を
読み出す光学ピックアップ装置において、光源より発せ
られた光ビームを光分割素子を用いて偏光方向が互いに
直交する直線偏光状態であるとともに進行方向が互いに
異なる２つの光ビームに分割するとともに、位相変換素
子を用いてこれら２つの光ビームの光ビームの進行方向
に直交する面内で互いに直交する２軸についての振動成
分間の位相を変換することにより、記録媒体上に互いに
偏光状態の異なる２つのビームスポットをこれらビーム
スポットの−・部を重ね合わせて照射するようにして、
読出しを行う範囲を１つのビームスポットの大きさより
も小さくして、高解像度の続出しが行えるようにしたも
のである。
Ｃ１従来の技術 従来、いわゆる光磁気ディスクのように、いわゆる垂直
磁化の磁化方向の違いにより情報信号を記録し、記録さ
れた情報信号を光学的に読み出すように構成された記録
媒体が提案されている。
このような記録媒体に記録された情報信号を読み出す光
学ピックアンプ装置は、この記録媒体上に直線偏光状態
の光ビームを集光して照射するとともに、この光ビーム
の上記記録媒体よりの反射光ビームの直線偏光の方向の
変化を検出するように構成されている。上記記録媒体よ
りの反射光ビームは、上記光ビームが照射された部分の
磁化の方向に対応して、カー効果により偏光方向が変化
させられている。したがって、上記反射光ビームの偏光
方向の変化を、例えば、偏光依存性のあるビームスプリ
ッタを介して光検出器により光強度を検出する等の手段
により検出すれば、上記記録媒体の磁化方向の違いを検
出することができる。
Ｄ１発明が解決しようとする課題 ところで、上述のような記録媒体においては、上記光学
ピックアップ装置により照射される光ビームが上記記録
媒体上に集光されてなるビームスポットの大きさによっ
て、単位面積あたりに記録できる情報信号の量、すなわ
ち、記録密度が制限されている。これは、上記記録媒体
における記録密度を向上させて、上記ビームスポットの
大きさに対して上記記録媒体上における磁化方向の変化
の空間周波数が所定のカットオフ周波数よりも高くなる
と、上記反射光ビームより上記情報信号を読み出すこと
ができなくなるからである。
このカットオフ周波数ｆｃは、上記光ビームを集光させ
る対物レンズの開口数をＮＡとし、上記光ビームの波長
をλとすると、これら開口数ＮＡ及び波長λが上記ビー
ムスポットの大きさと一定の関係を有しているため、 ｆ、＝２ＮＡ／λ　　　　、、、、、、１．（第１式）
で示される。例えば、対物レンズのＮＡが０．５、光源
より発せられる光ビームの波長λが０．７８μｍである
光学ピックアップ装置を用いる場合には、空間周波数が
１２８０１ｉｎｓ／ｌ１ｍで記録された情報信号の読出
しが可能であり、これ以上の高周波数で記録された情報
信号を読み出すことはできない。
光磁気ディスクのように、ディスクの周方向に形成され
径方向に配列された記録トラック上に記録ビットを配列
させて情報信号の記録を行う記録媒体においては、上記
情報信号を読み出す光学ピックアップ装置についてのカ
ットオフ周波数によって、上記記録トラック方向の記録
密度及び記録トラック間のピッチの双方が制限される。
記録トラック間のピッチについては、このピッチに対応
する空間周波数が上記カットオフ周波数よりも高周波数
であると、隣接する２以上の記録トラックについての読
出し信号が混じり合い、いわゆるクロストークが発生す
ることとなる。
上記第１式より、光学ピックアップ装置の対物レンズの
開口数ＮＡを大きくすれば、あるいは、上記光ビームの
波長λを短くすれば、この光学ピックアップ装置により
読出し可能な記録密度を向上させることができる。しか
しながら、対物レンズの開口数を大きくすると、例えば
収差の補正が充分に行えなくなり、良好な特性を有する
レンズを設計、製造することが困難となる。また、光源
として多く用いられる半導体レーザ素子においては、発
光する光ビームの波長を短くすることは、短波長光はど
光エネルギーが大きい等のため、この半導体レーザ素子
の設計、製造を困難となす。
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるもの
であって、対物レンズの開口数を大きくすることなく、
また、光ビームの波長を短くすることなく、これら開口
数及び波長により決まるカットオフ周波数を越える空間
周波数を有して高記録密度で記録された情報信号の読出
しを行うことができる光学ピックアップ装置を提供する
ことを目的とする。
８１課題を解決するための手段 上述の課題を解決し上記目的を達成するため、本発明に
係る光学ピックアップ装置は、光ビームを発する光源と
、上記光ビームを偏光方向が互いに直交する直線偏光状
態であるとともに進行方向が万いに異なる２つの光ビー
Ｊ・に分割する光分割素子と、この光分割素子により分
割された２つの光ビー１、が入射され入射された光ビー
ムの進行方向に直交する面内で互いに直交する２軸につ
いての振動成分間の位相を変換する位相変換素子とを備
え、記録媒体十に互いに偏光状態の異なる２つノヒ−−
ムスボントをこわ７らビームスポットの−・部を重ね合
わせて照射してなるものである。
Ｆ７作用 本発明に係る光？ピックアンプ装置によれば、記録媒体
十に庁いに偏光状態の異なる２つのビームスポットがこ
れらビームスポットの一部が重ね合わされて照射される
ので、１−記記録媒体七には、３種類の偏光状態の光ビ
ームが照射される領域が形成され、この３種類の偏光状
態の光ビームのうぢ情報信号の続出しに関与する光ビー
ムの照射される領域は、１つのビームスポンドよりも小
さい。
Ｇ、実施例 以１・、本発明の具体的な実施例を図面を参照しながら
説明する。
本発明に係る光学ピンクアップ装置は、第１図に示すよ
うに、光源となる半導体レーザ素子ｌを有し、乙の半導
体レーザ素子ｌより発せられる光ビームを、所定の光学
デバイスを介して、記録媒体となるディスク２上に照射
するように構成された装置である。
上記半導体レーザ素子１より発ゼられた光ビームｂ１は
、位相の揃ったコヒーレントな光ビームであり、また、
進行方向に直交する第１図中矢印へで示す一方向の偏光
方向を有する直線偏光状態となされている。なお、第１
図においζは、上記矢印Ａは、紙面に垂直な方向として
示し°Ｃある。
上記光ビームｂ１は、コリメータレンズ３により平行光
ビームｂ２となされ、１／２波長板からなる第１の旋光
子４に入射される。上記平行光ビームｂ２は、上記第１
の旋光子４を透過することにより、偏光方向を４５°回
転された光ビームｂ。
となる。
、−の光ビームｂ３は、光分割素子となるウォラストン
プリズム（Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ　Ｉ”ｌｉｓｍ）　５に
入射される。このつＡラストンプリズム５は、入射され
る光ビームｂ、を、進行方向が互いに第１図中矢印θで
示す”所定角変異なり、光景の等しい２つの光ビームｂ
、、ｂ、に分割する。また、−上記ウォラストンプリズ
ム５により分割された２つの光ビームｂ４．ｂｓは、第
１図中矢印Ｐ及び矢印Ｓで示ずように、偏光方向が互い
に直交する直線偏光状態となされている。
上記ウォラストンプリズム５は、例えば所定の結晶構造
を有し複屈折性を呈する材料からなる２つのプリズム５
ａ、５ｂが、互いに結晶軸方向を直交させるとともに、
入射する光ビームの進行方向に対して所定の傾き角とな
された接合面５ｃを有して接合されてなるものである。
このウォラストンプリズム５に入射された光ビームｂ、
のうちの上記接合面５ｃに対するＰ偏光成分とＳ偏光成
分とについては、上記接合面５ｃを通過する前後の屈折
率の変化のしかたが逆になる。そのため、上記Ｐ偏光成
分と上記Ｓ偏光成分とは、上記接合面５Ｃにおける屈折
の方向が逆方向となり、この接合面５ｃで分割される。
このウォラストンプリズム５により分割された光ビーム
ｂａ、ｂｓの光量は、」−記第１の旋光子４を光軸間り
に回転させることにより、同＝−となるように調整する
ことができる。
なお、第１図においては、上記矢印Ｐは上記矢印Ａと同
一方向であり、また、上記矢印θは、紙面に平行な面内
にある。
そして、上記ウォラストンプリズム５により分割された
２つの光ビームｂ、、ｂ、は、位相変換素子となる１／
４波長板６に入射される。この１／４波長板６は、入射
された光ビームｂａ、ｂｓの進行方向に直交する面内で
互いに直交する２軸についての振動成分間の位相を変換
し、これら光ビームｂ−，ｂｓを、互いに回転方向が逆
の円偏光状態の２つの光ビームｂｂ、ｂ’ｒとなすよう
に配設されている。すなわち、この１／４波長板６は、
結晶軸方向が上記各党ビームｂａ、ｂｓの偏０ 光方向に４５″をなすように配設されている。
上記１／４波長板６を透過した互いに回転方向が逆の円
偏光状態の２つの光ビームｂａ、ｂｙは、ビームスプリ
ッタ７を透過し、次いで、対物レンズ８により、上記デ
ィスク２上にそれぞれ集光される。すなわち、上記ディ
スク２上には、第２図に示すように、第２図中矢印Ｃ及
び矢印りで示す互いに回転方向が逆の円偏光状態であっ
て、第２図中矢印Φ、で示す所定の直径Φ、を有する２
つのビームスポットβ１．β、が形成される。
第２図中矢印Δ８で示す上記各ビームスポットβ１．β
２の中心間の間隔Δ８は、上記対物レンズ８の焦点距離
をｒとし、上記ウォラストンプリズム５により分割され
た２つの光ビームｂ、、ｂ。
の進行方向のなす角をθとすると、Δａ＝ｒθにより示
されるので、上記焦点路Ｍｆ及び上記各θを変更するこ
とにより適宜設定できる。そして、上記間隔Δ、は、上
記ビームスポットβ１．β２の直径Φ、よりも小さくな
され、これら２つのビームスポットβ３．β２が上記デ
ィスク２上において一部が重なり合うようになされてい
る。上記各ビームスボンドβ１．β２が互いに重なり合
った重複部分β、に照射される光ビームは、上記各光ビ
ームｂ６．ｂｔがそれぞれコヒーレントであることによ
り、これら光ビームｂ、、ｂ、が互いに干渉し、第２図
中矢印Ｅで示すように、上記各ビームスポットβ１．β
、の中心間を結ぶ方向の直線偏光状態となされている。
また、第２図中矢印ｉＩｌで示す上記重複部分β、の上
記各ビームスポットβ１．β２の中心間を結ぶ方向の長
さｉｎは、Ｎ、＝Φ、−Δ、により示すことができる。
したがって、この長さｌｌは、上記各ビームスポットβ
１．β２の直径Φ、よりも小さく、また、上記間隔Δ、
を変更することにより、適宜設定できる。
ところで、上記ディスク２上には、記録トラックＴ、が
形成されている。この記録トラックＴ７は、上記ディス
ク２の内周側より外周側に亘って渦巻状に形成されてお
り、路上記ディスク２の周方向に形成された状態となさ
れている。この記録１ ２ トラックＴＲ上には、垂直磁化の方向の違いにより情報
信号を記録する複数の記録ピッ）Ｐｙが、第２図中矢印
して示す上記記録トラックＴ、のトラック方向に配列さ
れて形成されている。
直線偏光状態の光ビームが上記各記録ピットＰＴ上に照
射されると、この光ビームは、照射された記録ビットＰ
Ｔの垂直磁化の方向に応じて、カー効果により偏光方向
を変化されて反射される。また、円偏光状態の光ビーム
がこれら記録ピットＰ７上に照射されると、この光ビー
ムは、カー効果の影響を受けず、円偏光状態のままで反
射される。
すなわち、上記各光ビームｂ６．ｔ）＋の上記ディスク
２よりの反射光ビームｂ、、ｂ、は、上記重複部分β、
より反射される光ビームが上記カー効果により直線偏光
の方向を変化させらるが、上記各ビームスポットβ１．
β２の上記重複部分β。
以外の部分より反射される光ビームは円偏光状態のまま
反射される。
そして、この光学ピックアップ装置は、上記各ビームス
ポットβ１．β７間を結ぶ方向が、上記記録トラックＴ
、のトラック方向となるように、上記ディスク２に対し
て位置決めされている。また、上記各記録ピットＰＴは
、第２図中矢印りで示す所定のピット長！、及び第２図
中矢印Δ。
で示す所定のビット間隔Δ、を有して形成されている。
上記ピット長ｌ、は記録される情報信号の記録形式によ
っては常に一定でなく情報信号の内容に応じて変化する
場合があるが、このピット長２゜の最小値ｍｉｎ　ｐ、
Ｐは、上記記録トラックＴｌｌのトラック方向の空間周
波数が、上記重複部分β３の上記各ビームスポットβ１
．β２の中心間を結ぶ方向の長さ２．に対応するカット
オフ周波数を越えないように定められている。また、上
記ビット間隔Δ、も、上記ピット長ｆｆ１ｐと同様に、
記録される情報信号の記録形式によっては常に一定でな
く情報信号の内容に応じて変化する場合があるが、この
ビット間隔Δ、の最小値ｗｉｎΔ、は、上記記録トラッ
クＴ、のトラック方向の空間周波数が、上記長さ！、に
対応するカットオフ周波数を越え３ ４ ないように定められている。
上記ディスク２よりの反射光ビームｂａ、ｂｑば、１記
対物レンズ８を介して平行光ビームとなされて、上記ビ
ームスプリンタフに戻る。そして、これら反射光ビーム
ｂゎ、１）、ば、このビームスブリッタフにおいて反射
されて、第２の旋光子９に入射する。
上記第２の旋光子９においては、上記各反射光ビーＡｂ
、、ｂ、のうちの上記重複部分β、より反射された光ビ
ームが、第１図中矢印Ｆで示す方向の直線偏光状態であ
るため、この偏光の方向を光軸間りに４５°回転させら
れる。−上記各反射光ビーノ、ｂｎ、ｂｑのうちの上記
重複部分β、基以外部分より反射された光ビームは、円
偏光状態であるため、上記旋光子９において偏光状態を
変化させられない。
」−記旋光子を透過した光ビームは、検出レンズ１０に
より収束光ビームとなされて偏光ビームスプリッタ１１
に入射される。この偏光ビームスプリンタ１１において
、Ｊ−記各反射光ビームｂ１１゜■）、のうちの（−記
重複部分β３より反射された光ビー１、は、−上記第２
のｈ４光子９により直線偏光の方向全光軸回りに４５°
回転させられているので、略５０％が透過して第１の光
検出器１２１−に集光し、残る略５０％が反射されて第
２の光検出器１３−ｈに集光する。また、上記各反射光
ビーム１）、。
ｂ、のうちの上記重複部分β、より反射された光ビーム
の」−記偏光ビームスプリンタ１１における透過率及び
反射率は、を記カー効果による直線偏光方向の変動に応
じて変動する。そして、上記各反射光ビームｂ８．ｂ、
のうちのに記重複部分β。
以外の部分より反射された光ビームは、円偏光状態とな
されているので、上記偏光ビームスプリッタ１１におい
ては、常に、略５０％が透過して第１の光検出器１２−
にに集光し、残る略５０％が反射されて第２の光検出器
１３」二に集光する。
１ユ記第１及び第２の光検出器１２．１３は、例えばフ
ォトトランジスタやフォトダイオードからなる。これら
光検出器１２．１３の出力は、互いに差し引かれ、いわ
ゆる差動検出方式？、こより、十５ ６ 記ディスク２に記録された情報信号の読取り信号となさ
れる。ずなわぢ、上記各光検出器１２．１３の出力のう
ぢ、１−記カー効果に応じた上記偏光ビームスプリッタ
１１における透過率及び反射率の変動成分に対応する出
力だけが取り出され、変動しない成分については互いに
相殺されて零となる。
上述のように、本発明に係る光学ピックアップ装置にお
いては、−上記各ビームスポットβ１．β。
の直径Φ８に対応するカットオフ周波数よりも高周波数
の空間周波数を有して上記ディスク２に記録された情報
信号壱読み出すことができる。
なお、本発明に係る光学ピックアップ装置におい°ζ、
光分割素子は、上述のようなウメラストンプリズム５に
限定されず、回折格子と旋光子とにより構成されたもの
を用いてもよい。また、この光学ピンクアップ装置は、
上記半導体１ノ−ザ１を上記記録トランクＴ、の１−ラ
ック方向に対し”Ｃ光軸間りに４５°回転させれば、上
記第１の旋光子４を用いることなく構成することができ
る。さらに、この光学ピックアップ装置は、−１、記偏
光ビームスプリッタ１１及び」−記各光検出器１２．１
３を光軸間りに４５°回転さセれば、上記第２の旋光子
９を用いることなく構成することができる。
そして、本発明に係る光学ピックアンプ装置は、−ト述
のように構成し、第３図に示すように、１−記ディスク
２」二に形成される各ビームスポットβ１゜β、がこれ
らビームスボンドβ１．β２間を結ぶ方向が上記記録ト
ラックＴｌｌのトラック方向に直交するように配設して
用いることができる。このように配設された光学ピンク
アップ装置においては、第３図中矢印Δ１で示す記録ト
ラック１６間のトランクピッチΔ、が、上記各ビームス
ポットβ６．β２の直径Φ７に対応するカットオフ周波
数よりも高い空間周波数に対応する間隔となされて記録
された情報信号を、いわゆるクロストークを生しること
なく読み出すことができる。
さらに、本発明に係る光学ピックアップ装置においては
、上記第１図及び第２図に示したように、２つのビーム
スポットβ１．β２がＬ記記録Ｉ・う７ ８ ツクＴ、のトランク方向に配列されて形成されるように
構成、配設して、上記１／４波長板６を光軸向りに略４
５°回転させると、第４図に示すように、上記重複部分
β３に照射される光ビームが、第４図中矢印Ｇで示すよ
うに、円偏光状態となされる。すなわち、この場合には
、上記ウォラストンプリズム５を透過した各光ビームは
、上記１／４波長板６により、偏光方向を変化させられ
ることなく、互いの位相を９０”ずらされた状態となる
。したがって、上記各ビームスポットβ１．β２は、第
４図中に矢印Ｈ及び矢印ｒで示すように、それぞれ互い
に直交する方向の直線偏光状態の光ビームにより形成さ
れ、上記重複部分β３にはこれら光ビームが干渉した円
偏光状態の光ビームが照射される。
このように構成した光学ピックアップ装置においては、
上記第１及び第２の光検出器１２．１３の出力を差動検
出すると、上記各ビームスポットβ１．β２の上記重複
部分β、基以外一対の部分より反射された光ビームの上
記カー効果による変動成分が検出される。この場合の上
記各光検出器は、第５図に示すように、上記各ビームス
ポットβ８．β２の上記重複部分β３以外の一対の部分
より反射された光ビームβ１．β、の一方のみについて
光強度を検出する受光面１４を有するように構成する。
なお、この受光面】４は、第６図に示すように、光強度
を検出しようとする光ビームβ４．β、の一方の断面積
よりも小さな面積を有してなるものとしてもよい。上記
各光検出器１２１３は、光強度を検出しようとする光ビ
ームの断面積の略々４０％程度以上の面積の受光面１４
を有していれば、充分に上記光ビームの強度を検出する
ことができる。
この光学ピックアップ装置においても、第１図及び第２
図に示した２つのビームスポットββ２が上記記録トラ
ックＴ９のトラック方向に配列されて形成されるように
構成、配設した光学ピックアップ装置と同様に、上記各
ビームスポットβ１．β２の直径Φ８に対応するカット
オフ周波数よりも高周波数の空間周波数を有して上記デ
イ９ ０ スフ２に記録された情報信号を読み出すことができる。
Ｈ１発明の効果 上述のように、本発明に係る光学ピックアップ装置にお
いては、記録媒体上に互いに偏光状態の異なる２つのビ
ームスポットがこれらビームスポットの一部が重ね合わ
されて照射される。
したがって、上記記録媒体上には、３種類の偏光状態の
光ビームが照射される領域が形成される。
この３種類の偏光状態の光ビームのうち、情報信号の続
出しに関与する偏光状態である光ビームの照射される領
域は、１つのビームスポットよりも小さい。
この光学ピックアップ装置においては、読出し可能な情
報信号の空間周波数は、情報信号の読出しに関与する偏
光状態である光ビームの照射される領域に等しい大きさ
のビームスポットによって情報信号の読出しを行う場合
と同等となる。
すなわち、本発明は、対物レンズの開口数を大きくする
ことなく、また、光ビームの波長を短くすることなく、
これら開口数及び波長により決まるカットオフ周波数を
越える空間周波数を有して高記録密度で記録された情報
信号の読出しを行うことができる光学ピックアップ装置
を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る光学ピックアップ装置の構成を概
略的に示す側面図であり、第２図は上記光学ピックアン
プ装置により記録媒体上に形成されるビームスポットの
状態を模式的に示す拡大平面図である。 第３図は本発明に係る光学ピックアップ装置の他の使用
例において記録媒体上に形成されるビームスポットの状
態を模式的に示す拡大平面図である。 第４図は本発明に係る光学ピックアップ装置の他の構成
例において記録媒体上に形成されるビームスポットの状
態を模式的に示す拡大平面図であ　１　− ２ リ、第５図はＬ記第４図に示すビームスポットを形成す
る光学ピンクアンプ装置を構成する光検出器の構成を模
式的に示す拡大正面図であり、第６図は上記第４図に示
すビームスポットを形成する光学ピックアップ装置を構
成する光検出器の構成の他の例を模式的に示す拡大正面
図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・半導体１ノ−ザ５
・・・・・・・・・・・・・・・・ウズラストンプリ６
・・・・・・・・・・・・・・弓／４波長板β１．β？
・・・・・・・・ビームスボッ［β１・・・・・・・・
・・・・・・重複部分ズム 特許　出願人　ソニー株式会礼

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光ビームを発する光源と、 上記光ビームを、偏光方向が互いに直交する直線偏光状
    態であるとともに進行方向が互いに異なる２つの光ビー
    ムに分割する光分割素子と、上記光分割素子により分割
    された２つの光ビームが入射され、入射された光ビーム
    の進行方向に直交する面内で互いに直交する２軸につい
    ての振動成分間の位相を変換する位相変換素子とを備え
    、記録媒体上に互いに偏光状態の異なる２つのビームス
    ポットをこれらビームスポットの一部を重ね合わせて照
    射してなる光学ピックアップ装置。
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