JPH03178064A - 光ヘッド装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、いわゆる書換え型（Ｅ−ＤＲＡＷ）の光磁気
ディスクの記録、再生に用いる光ヘッド装置に関する。

（従来の技術］ 従来の光ヘッド装置には、種々の構成のものがあるが、
その一つにホログラム素子を用いたものがある。この構
成の光ヘッド装置は、従来のヘッドで必要とされるビー
ムスプリフタやレンズを用いなくても簡単な構成で焦点
誤差信号、トラ・ノキング誤差信号および記録信号の検
出が可能なものである。例えば、第２図に示すように光
源である半導体レーザ１と、半導体レーザの放射光２を
コリノートするコリメートレンズ３と、記録媒体である
光ディスク８に半導体レーザの光を収束さ一仕る収束レ
ンズ４と、光ディスクからの戻り光を６分割光検出器７
に導くホログラム素子５とから構成されている。

この光ヘッド装置では半導体レーザ１から光ディスク８
への行きの光に対してはホログラム素子５の非回折光す
なわち透過光を用い、光ディスクからの戻り光に対して
は回折した光を用いて誤差信号および記録信号を検出す
る。

［発明が解決しようとする課題］ 光磁気ディスクは、再生専用のコンパクトディスクやビ
デオディスクとの記録信号の記録方式が異なり、ディス
クに直線偏光を入射した際にカー効果により反射光の偏
光面が回転することを利用している。したがって光磁気
ディスクは、従来の技術で説明したホログラム素子を用
いた光ヘッド装置では再生することが不可能である。

本発明の目的は、ホログラム素子を光磁気ディスクヘッ
ド装置に適用できなかった欠点を解消して、小型、軽量
かつ光の利用率の高い光磁気ディスクヘッド装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、光源と、前記光源の像を記録媒体上に絞り込
む結像レンズ系と、前記記録媒体からの戻り光を前記結
像レンズ系の光軸外に回折分離するホログラム素子と、
前記記録媒体と前記ホログラム素子との間に配置された
４分の１波長板と、前記光軸外に分離された＋１次回折
光を受光する光検出器から構成されている光ヘッド装置
であって、 前記ホログラム素子は、前記光源から出射する光の偏光
面の方向と直交する光だけを回折し前記光源から出射す
る光は透過させる複屈折回折格子型素子であり、少なく
とも前記記録媒体上のトラック方向に垂直な分割線に対
して対称に配置された２つのホログラム領域より構成さ
れ、記録信号を前記２つのホログラム領域からの＋１次
回折光の差より検出する。

また本発明は、光源と、前記光源の像を記録媒体上に絞
り込む結像レンズ系と、前記記録媒体からの戻り光を前
記結像レンズ系の光軸外に回折分離するホログラム素子
と、前記記録媒体と前記ホログラム素子との間に配置さ
れた４分の１波長板と、前記光軸外に分離された＋１次
回折光と一１次回折光を受光する光検出器から構成され
ている光ヘッド装置であって、 前記ホログラム素子は、前記光源から出射する光の偏光
面の方向と直交する光だけを回折し前記光源から出射す
る光は透過させる複屈折回折格子型素子であり、少なく
とも前記記録媒体上のトラック方向に垂直な分割線に対
して対称に配置された第１および第２のホログラム領域
より構成され、記録信号を前記第１のホログラム領域か
らの±１次回折光の和と、前記第２のホログラム領域か
らの±１次回折光の和との差より検出する。

〔作用］ 本発明の作用・原理は次の通りである。

本発明の光ヘッド装置では、ホログラム素子を用いて光
磁気ディスク用ヘッドを実現するために、光磁気ディス
クの記録信号の読み取り方式として、円偏光の位相差を
用いる方式を採用している。従来の光磁気ディスクの信
号の読み取り方式は、ディスクに直線偏光を入射した際
にカー効果により反射光の偏光面が回転することを利用
しているのに対して、この方式は、円偏光を入射した場
合はディスク記録媒体の磁化の向きが上向きか下向きか
に応じて、同じくカー効果により反射光の位相が変わる
ということを利用する方法である。このような位相差は
、記録媒体の磁化の向きの違いが光路長の違いと等価で
あることを意味しており、磁化の向きが反転しているピ
ットの部分では、ある深さの窪みとなっていると考えて
もよい。このピットのトランク方向の境界では、このよ
うに考えた窪みの上部からの反射光と窪みの下部からの
反射光との干渉により、光強度分布がトラック方向にア
ンバランスとなる。そこでこの方式では、トラック方向
にアンバランスとなった反射光を各光検出素子がトラッ
ク方向に並んだ２分割検出器で受光し、２つの光検出素
子の出力の差をとることにより記録信号を検出できる。

この円偏光の位相差を用いた信号読み取り方式は、１９
８８年発行ＶＯＬ、１２．　Ｎｏ、２の日本応用磁気学
会誌（ｐ２１．５−２１８）にＪ、Ｃ，Ｌｅｈｕｒｅａ
ｕらによって「円偏光の光磁気読みだし系への応用」と
題して詳細に述べられている。

さらに、ホログラム素子を用いて光の利用率の高い光磁
気ディスクヘッドを実現するために、ホログラム素子を
複屈折回折格子型構造としている。

複屈折回折格子型のホログラム素子を光ヘッドに使用す
る場合、光源から出射しディスク媒体に向かう行きの光
は常光としてその素子の透過光を用い、ディスクから光
検出器へ向かう戻り光を異常光としてその素子からの回
折光を利用すれば光を効率良く利用することができる。

このような複屈折回折格子は偏光子として応用が検討さ
れており、セカンドオプトエレクトロニクスコンファレ
ンスのテクニカルダイジェスト第１６７頁から第１６９
頁に掲載の責野、他著ｒＢＩＲＥＦＲＩＮＧＥＮＴ　Ｇ
ＲＡＴＩＮＧ　ｒ’０ＬＡＲＩＺＥＲＪの論文に述べら
れている。

〔実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の第１の実施例を示す図で、第２図の
従来の光ヘッド装置と同一の要素は、同じ符号で示して
いる。この光ヘッド装置は、光源である半導体レーザ１
と、半導体レーザの像を記録媒体である光デイスク８上
に絞り込むコリメートレンズ３および収束レンズ４より
成る結像レンズ系と、記録媒体からの戻り光を結像レン
ズ系の光軸外に回折分離するホログラム素子５と、コリ
メートレンズ３と収束レンズ４との間に配置された４分
の１波長板（λ／４板）６と、ホログラム素子５により
光軸外に分離された＋１次回折光を受光する６分割光検
出器７から構成されている。

ホログラム素子５は、半導体レーザｌから出射する光の
偏光面の方向と直交する光だけを回折し半導体レーザ１
から出射する光は透過させる複屈折回折格子型素子であ
り、第３図に一例を示す。

複屈折結晶であるニオブ酸リチウムのＸ板あるいはＹ板
５２に安息香酸によるプロトン交換を施すと、結晶光学
軸に平行な偏光の光である異常光に対する屈折率は約０
．１３増加し、その光学軸に垂直な偏光の光である常光
に対する屈折率は約０．０４Ｍ少する。そこでプロトン
交換を施した交換領域５３と施さない非交換領域５４と
を周期的に配置して、回折格子として作用させることが
できる。この格子に、交換領域５３を通過する常光と非
交換領域５４を通過する常光の位相差を相殺するために
、第３図に示すように交換領域５３上に位相補償膜５５
を形成すると、常光に対してはこのホログラム素子は回
折格子としては働かず、常光は回折することなく透過す
る。つまり、このホログラム素子は単なる透明基板に見
える。一方、異常光に対しては、その位相差がπとなる
ように交換領域５３の深さを設定すると、異常光を完全
に回折することができる。すなわち、この素子の常光の
透過率は１００％で、−方、異常光の透過率は０％とな
り完全に回折される。

本実施例ではホログラム素子は、複屈折回折格子型構造
として複屈折結晶材料ニオブ酸リチウムにプロトン交換
法で格子の回折効率に異方性を持たせて実現させている
が、特願昭６１−１７０２４４号明細書に記載の格子溝
のついた複屈折媒質にその媒質の常光あるいは異常光の
一方の屈折率と同じ物質をその格子溝に充填することに
よっても可能である。また、ホログラム素子は、特願昭
６２−９８８５４号明細書に記載の格子溝のついた等方
性媒質に液晶などの複屈折材料を充填した複屈折回折格
子型構造においても実現可能である。

以上のような複屈折回折格子型構造のホログラム素子５
は、第４図に示すように、回折方向が異なる４つのホロ
グラム領域より構成されている。

すなわち、記録媒体上のトランク方向に垂直な分割線４
４に対して対称に配置された２つの第１および第２のホ
ログラム領域３６．３７と、分割綿４４上に光軸に対し
て対称に配置された２つの第３および第４のホログラム
領域３８．３９より構成されている。

記録信号は第１および第２のホログラム領域３６゜３７
からの＋１次回折光の差より検出し、焦点誤差信号は第
１および第２のホログラム領域３６．３７からの＋１次
回折光より検出する。また、トラッキング誤差信号は、
第３および第４のホログラム領域３８．３９からの＋１
次回折光の差により検出する。

第５図は、このホログラム素子内の分割領域とトラック
との方向関係とを示すために省略線２５を介してλ／４
板６と収束レンズ４と光ディスク８を同時に示しである
。

光源である半導体レーザ１の直線偏光である放射光２は
、その偏光面がホログラム素子５の結晶光学軸と垂直と
なるように設定しており、ホログラム素子５には常光と
して入射する。その放射光２はホログラム素子に回折さ
れずに透過し、コリメートレンズ３でコリメート光１０
に変換され、λ／４板６によって円偏光に変換される。

そして、収束レンズ４で光デイスク８上に収束される。

光ディスク８からの戻り光は収束レンズ４．λ／４板６
．コリメートレンズ３を逆の経路で通る。λ／４板６で
は円偏光はもとの放射光２の偏光面と垂直な直線偏光に
変換され、戻り光は異常光としてホログラム素子５に入
射する。そのため、戻り光は素子５により完全に回折さ
れ、その＋Ｉ次次回先光６分割光検出器７に入射する。

光ディスク８からの戻り光のうちトラック方向４５に垂
直な分割線４４に対して対称に配置された第１ホログラ
ム領域３６と第２ホログラム領域３７に入射した光は、
それぞれ６分割光検出器７の光検出素子３１．３２．３
３．３４の分割線上の点４０および４１に収束する。ま
た、同時に分割線４４上に光軸に対して対称に配置され
た第３ホログラム領域３８と第４ホログラム領域３９に
入射した光も、６分割光検出器の光検出素子３０．２９
上の点４２および４３に収束する。第１ホログラム領域
３６は、半導体レーザ１より出射し発散する球面波と回
折光の収束点４０から発散する球面波との干渉縞に相当
するホログラムパターンを持っている。他の第２．第３
．第４ホログラム領域３７．３８．３９も同様に半導体
レーザ１からの発散する球面波とそれぞれの回折光の収
束点４１．４２．４３から発散する球面波との干渉縞に
相当するホログラムパターンを持っている。

第６図は、６分割光検出器７上の回折光の状態を説明す
るための図である。第６図（ａ）は、光デイスク８上に
光ビームが収束している合焦状態を示す図で、第５図（
ｂ）および（Ｃ）はディスク面が変位して収束レンズ４
から遠ざかった場合と近づいた場合である。そこで６分
割光検出器７内の４つの光検出素子３１．３２．３３．
３４の出力をＶ（３１）、　Ｖ（３２ＬＶ（３３Ｌ　Ｖ
（３４）とすると、焦点誤差信号は（Ｖ（３１）＋　Ｖ
　（３４）　）−（Ｖ　（３２）　＋　Ｖ　（３３）　
）から得られる。

一方、トラッキング誤差信号は、光デイスク８上の絞り
込みスポットがトラックの中心からずれると戻り光の光
強度分布がアンバランスになることを利用して検出して
いる。すなわち、トラック誤差が発生すると第３ホログ
ラム領域３８と第４ホログラム領域３９に入射する光量
に差が生じる。それぞれの領域３８．３９からの回折光
が収束し入射する２つの光検出素子３０．２９の出力を
Ｖ（３０）、　Ｖ（２９）とすると、トラッキング誤差
信号はＶ　（２９）　−Ｖ　（３０）より得られる。

記録信号の検出には作用の項でも述べたように、円偏光
による読み取り方式を用いている。光ディスク８からの
円偏光の反射光の光強度分布はピント部分の窪みの効果
によりその境界部ではトラック方向にアンバランスとな
るため、トラック方向に沿って配置されている第１ホロ
グラム領域３６と第２ホログラム領域３７に入射する光
量の差より記録信号を検出できる。すなわち、それぞれ
の領域３６、３７からの回折光が収束し入射する第６図
に示される４つの光検出素子３Ｌ　３２．３３．３４の
出力をＶ（３１）、　Ｖ（３２）、　Ｖ（３３）、　Ｖ
（３４）とすると、再生信号はＶ（３１）→−Ｖ（３３
）　−（ν（３２）　＋　Ｖ　（３４））より得られる
。

第７図は本発明の第２の実施例を示すもので、このホロ
グラム素子では＋１次光の他に、半導体レーザ１を挾ん
で対称な位置に一１次光も発生・収束するので、この光
を受ける記録信号検出用に２分割光検出ＸＷ　ＩＩを第
８図に示すように配置している。２分割光検出器１１は
、光検出素子／１６．４７により槽底される。ここで、
−１次の回折光では第１、第２．第３．第４のホログラ
ム領域からの収束光４８．４９．５０．５１のうち光検
出素子４６．４７に収束する光４８．４９のみを用いる
。光検出素子４６．４７の出力をＶ（４６Ｌ　Ｖ（４７
）とすると再生信号はＶ（３１）＋Ｖ（３３）　＋Ｖ（
４６）　−（Ｖ（３２）　−１−Ｖ（３４）　＋Ｖ（４
７））より得られ、より光の利用率が高くなるので高い
Ｃ／Ｎ比で再生信号を検出できる。

第９図（ａ）、　（ｂ）は、本発明の第３および第４の
実施例を示すもので、第１および第２の実施例のコリメ
ートレンズ３と収束レンズ４を一つの結像レンズ９で置
き換えたものである。

以上の各実施例は、記録信号、焦点誤差信号およびトラ
ッキング誤差信号を検出する例について説明したが、記
録信号のみ、あるいは記録信号と焦点誤差信号、あるい
は記録信号とトラッキング誤差信号をそれぞれ検出する
実施例も構成できることは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明のホログラム素子を用いた光ヘッド装置では、従
来のホログラム素子を用いた光ヘッド装置にλ／４板を
挿入し、かつホログラム素子を複屈折回折格子型構造に
することにより、従来信号の読み取りが不可能であった
光磁気ディスクの信号を高効率に再生することができる
。

また、従来の光磁気ディスク用光ヘッド装置では多数の
光学部品が必要であったのに対して、本発明の光ヘッド
装置ではホログラム素子を用いているため小型、軽量な
光ヘッド装置の提供が可能である。

また、本発明の光ヘッド装置では光検出器の全出力を検
出することにより、コンパクトディスクやビデオディス
クの再生にも使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は従来
のホログラム素子を用いた光ヘッド装置の基本構成図、 第３図は第１図の実施例に用いるホログラム素子の構造
を説明するための図、 第４図は第１図の実施例のホログラム素子のホログラム
領域を示す図、 第５図は第１図の光ヘッド装置の部分斜視図、第６図は
６分割光検出器上の回折光状態を説明するための図、 第７図は本発明の第２の実施例を示す図、第８図は本発
明の第２の実施例の用いる光検出器と回折光の集光状態
を説明するための図、第９図は本発明の第３および第４
の実施例を示す図である。 １・・・・・半導体レーザ ２・・・・・放射ビーム ３・・・・・コリメートレンズ ・・収束レンズ ・・ホログラム素子 ・・λ／　４　Ｉｆｉ ・・６分割光検出器 ・・光ディスク ・・結像レンズ ・・コリメート光 ・・２分割光検出器 ・・省路線 ３１、３２゜ ４６、４７・・・光検出素子 ３８、３９・・・格子領域 ４２、４３ ５０、５１・・・収束点 ・・・分割線 ・・・トラック方向 ・・・ニオブ酸リチウム板 ・・・交換領域 ・・・非交換領域 ・・・位相補償膜 ４　・　・　・ ５　・　・　・ ６　・　・　・ ７　・　・　・ ８　・　・　・ ９　・　・　・ １０・　・　・ １工・　・　・ ２５・　・　・ ２９、　３０゜ ３３．３４゜ ３６、　３７゜ ４０、　４１゜ ４８、　４９゜ ４４・　・ ４５・　・ ５２・　・ ５３・　・ ５４・　・ ５５・　・ 第 図 第 ２図 第４図 第７図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、前記光源の像を記録媒体上に絞り込む結
   像レンズ系と、前記記録媒体からの戻り光を前記結像レ
   ンズ系の光軸外に回折分離するホログラム素子と、前記
   記録媒体と前記ホログラム素子との間に配置された４分
   の１波長板と、前記光軸外に分離された＋１次回折光を
   受光する光検出器から構成されている光ヘッド装置であ
   って、前記ホログラム素子は、前記光源から出射する光
   の偏光面の方向と直交する光だけを回折し前記光源から
   出射する光は透過させる複屈折回折格子型素子であり、
   少なくとも前記記録媒体上のトラック方向に垂直な分割
   線に対して対称に配置された２つのホログラム領域より
   構成され、記録信号を前記２つのホログラム領域からの
   ＋１次回折光の差より検出する光ヘッド装置。
2. （２）光源と、前記光源の像を記録媒体上に絞り込む結
   像レンズ系と、前記記録媒体からの戻り光を前記結像レ
   ンズ系の光軸外に回折分離するホログラム素子と、前記
   記録媒体と前記ホログラム素子との間に配置された４分
   の１波長板と、前記光軸外に分離された＋１次回折光と
   −１次回折光を受光する光検出器から構成されている光
   ヘッド装置であって、 前記ホログラム素子は、前記光源から出射する光の偏光
   面の方向と直交する光だけを回折し前記光源から出射す
   る光は透過させる複屈折回折格子型素子であり、少なく
   とも前記記録媒体上のトラック方向に垂直な分割線に対
   して対称に配置された第１および第２のホログラム領域
   より構成され、記録信号を前記第１のホログラム領域か
   らの±１次回折光の和と、前記第２のホログラム領域か
   らの±１次回折光の和との差より検出する光ヘッド装置
   。