JPH04178941A - 光学的情報再生装置 - 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〕 本発明は情報を光学的情報記録担体から再生する光学的
情報再生装置に関するものである。さらに詳しくは、本
発明は磁気光学効果を利用した光情報記録担体に記録さ
れた情報を再生する光磁気ディスク装置用の光ヘッドの
構成に関するものである。

〔従来の技術〕

光磁気ディスク装置は、データ記憶容量が大きいこと、
さらにデータの書換えが可能な事などにより注目されて
いる。既に光磁気記録再生装置は実用化されているが、
これら装置におけるデータ記録方式はマーク間記録とい
われる方式であり、近年この光磁気ディスク装置のデー
タ容量を上げるためのマーク長記録（エツジ記録）方法
の検討がなされている。

マーク長記録された光ディスクから記録された情報を正
確に再生するためには、光ヘッドもマーク長記録された
情報ビットのエツジ位置を正確に読み取る事が要求され
る。

従来の光磁気ディスク用の光ヘッドにおいては、半導体
レーザからの光束を対物レンズにより微小スポット光と
し、このスポット光を用いてマーク間記録方式によりデ
ータの記録を行い、またこの微小スポット光の情報ビッ
トからの反射光量の変化をいわゆる差動検出して情報の
再生が行われていた。

このような従来の差動検出方式においては、入射直線偏
光の偏光方向と４５度をなす偏光軸方向を有する偏光ビ
ームスプリッタ−を用いて、反射光を２つの信号光に分
解し、この両光束から２つの信号を検出し、これから差
動信号を作り出していた。

マーク長記録された情報ビットのエツジを読み取るため
には、従来の光磁気ディスク用の光ヘッドから得られた
信号に対して電気信号処理を行なう方式が検討されてい
る。また、光学的に、直接情報ビットのエツジ位置を読
みとる方法も検討されている。

〔発明が解決しようとしている課題〕

既１三述べたように、データ容量を増大させることがで
きるマーク長記録方式においては、情報ビットのエツジ
位置が重要な意味を有する。マーク長記録された情報の
再生において、従来方式であるガウス分布状の光量分布
を有する単一微小スポット光を情報ビット上に投光し、
この情報ビットからの反射光の光量変化を差動検出する
方式では、投光スポット光の光量分布がある広がりを有
するガウス分布であり、この反射光束全体の光量変化を
検出する方式ではエツジ検出能力が低いという問題点が
ある。また、差動検出により得られた信号からエツジ位
置を検出する際に信号の直流的な変動による、ジッタが
発生するという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、半導体レーザからの直線偏光光束を対物レン
ズを介して情報記録面上にスポット光となるように投光
し、前記スポット光の反射光または透過光を前記情報記
録面における磁気光学効果により新たに生じた偏光成分
を持つ光束とそれに直交する偏光成分を持つ光束とに分
離し、この分離した２つの光束に対し両方または一方の
光束の光量を独立に調節した後、この２つの光束の偏光
方向を合わせて合成干渉させ、それを受光光学系によっ
て結像し、その結像点、付近におかれた光検出器の少な
くとも２つの独立な受光面からの出力信号を用いて、前
記情報記録面の情報トラック上に記録された情報磁区エ
ツジ検出を行なうことにより情報ビットのエツジ検出能
力の高い光磁気情報再生用光ヘッドを実現するものであ
る。

〔実施例〕

以下図面に従い本発明の光学的情報再生装置を説明する
。

第１図は本発明の光磁気情報再生用ヘッドの第１実施例
の概略図である。同図において、■は直線偏光（この光
束の電界ベクトルの方向をＥで示す）を発する半導体レ
ーザ、２はこのレーザからの光束を平行光束に変換する
コリメータレンズ、３は図中矢印Ｅ方向の偏光成分はほ
とんど透過し、これと直交する方向の偏光成分を１００
％反射する第１の偏光ビームスプリッタ−１４は対物レ
ンズである。５は対物レンズによる投光スポット、６は
光磁気ディスクに設けられた１つの情報トラック、７は
光スポットのトラッキング用に設けられた案内溝である
。８は第２の偏光ビームスプ、リッター、９は半透鏡、
１０は１／２波長板、１１は偏光方向にかかわらず約５
０％の光を透過し約５０％の光を反射するビームスプリ
ッタ−（以後ニュートラルビームスプリッタと称す）、
１２は全反射鏡、１３−１は第１のセンサーレンズ、１
３−２は第１のセンサーレンズ１３−１と同一の第２の
センサーレンズ、１４−１１．１’４−１２はそれぞれ
第１のセンサーレンズ１３−１の焦平面付近にある第１
の光検出器の上側受光面と下側受光面、１４−２１．１
４−２２はそれぞれ第２のセンサーレンズ１３−２の焦
平面付近にある第２の光検出器の上側受光面と下側受光
面である。

半導体レーザ１から発した光束は、直線偏光であり、そ
の電界ベクトルの方向は、図中Ｅで示される方向である
。このＥの方向をｐ方向とし、これと直交する方向をＳ
方向とする。この光束はコリメータレンズ２により平行
光束に変換される。

この光束は第１の偏光ビームスプリッタ−３を透過し、
対物レンズ４により不図示の光磁気ディスクの透明基盤
を透過し、ＴｂＦｅＣｏなどの光磁気記録膜を有する情
報トラック６上に光スポット５として結像される。

この光磁気記録膜により、磁気カー効果を受けた反射光
束は、Ｅの方向と直交するＳ方向の偏光成分を有する。

この偏光成分は第１の偏光ビームスプリッタ−３により
全て反射され、一方元々のｐ方向の偏光成分はその一部
が反射され、第２の偏光ビームスプリッタ−８に入射す
る。第２の偏光ビームスプリッタ−８は、Ｓ方向の偏光
成分を１００％反射し、ｐ方向の偏光成分は１００％透
過するという特性を有する。したがって、第２の偏光ビ
ームスプリッタ−８を透過した光束は全てｐ偏光成分で
あり他方第２の偏光ビームスプリッタ−８により反射さ
れた光束は全てＳ偏光である。

第２の偏光ビームスプリッタ−８を透過したＰ偏光成分
は、半透鏡９により、その一部は反射され、残りは半透
鏡９を透過する。

半透鏡９を透過した光束は、不図示のオートフォーカス
制御用フォーカス検出光学系、オートトラッキング制御
用トラッキング検出光学系へ導かれる。これら各検出光
学系は従来公知の各種方式を用いる事ができる。

他方半透鏡９により反射された光束は、１／２波長板１
０により偏光方向を９０°回転され、Ｓ偏光成分の光束
としてニュートラルビームスプリッタ−１１に達する（
以後の説明では、第２の偏光ビームスプリッタ８を透過
し、半透鏡９によって反射され１７２波長板１０を透過
してニュートラルビームスプリッタ−１１に達する光成
分を光束Ａと称す）。

第２の偏光ビームスプリッタ−８で反射されたＳ偏光成
分は、光路長補償板１０−２を通り全反射鏡１２により
そのすべてを反射され、ニュートラルビームスプリッタ
−１１に達する（以後この光成分を光束Ｂと称する）。

ニュートラルビームスプリッタ−１１により光束への光
の約５０％は反射し、光束Ｂの光の約５０％はニュート
ラルビームスプリッタ−１１を透過し、合成され干渉し
てセンサーレンズ１３−１により、２分割光検出器１４
−１上に結像される。

他方、光束Ａの光の約５０％は、ニュートラルビームス
プリッタ−１１を透過し、光束Ｂの先の約５０％は、ニ
ュートラルビームスプリッタ−１１により反射されて、
合成され干渉してセンサーレンズ１３−２により２分割
光検出器１４−２上に結像される。なお光束Ａの光と光
束Ｂの光は各々の光路長差によって生じる位相差を補正
するため光路長補償板１０−２により干渉効果が最大に
なるように（位相差ゼロの干渉、又は位相差大の干渉）
調整される。

この２分割光検出器１４−１．１４−２は、情報トラッ
ク方向と直交する境界線で分割された独立な有効受光面
１４−１１．１４−１２．１４−２１．１４−２２を有
している。

第２図は光磁気記録膜上の情報トラック内に記録された
１つの情報磁区１５（磁化の方向Ｍ）上に光スポット５
が入射した場合を示している。

二の光スポットを形成する入射光束１６上での電界ベク
トルをＥｉとする。この方向は先の第１図の説明に述べ
たようにｐ方向であり、これを１７のように示す。この
入射光束が光スポット５として光磁気記録膜で反射され
ると、磁気カー効果を受け、情報磁区１５の磁化の方向
に応じ直線偏光の偏光方向がθだけ回転し、反射光束１
８上での電界ベクトルは１９で示されるようになる。こ
の電界ベクトルのＳ偏光成分を２０で示す。この図の場
合において、光スポツト内には情報磁区のエツジが存在
せず、反射光束はエツジの情報を持たない。

第３図は光磁気記録膜上の情報トラック内に記録された
情報磁区のエツジ上にスポット光５の中心が入射した場
合を示している。

入射光束１６上での電界ベクトルの方向は先の第２図の
場合と同じであり、１７で示される。スポット光５が入
射する情報磁区はエツジ２１を境に、２２．２３で示さ
れるように互いにその磁化の方向が異なっている。入射
スポット光５の波面の内、磁化２２の影響を受ける領域
を５−１、磁化２３の影響を受ける領域を５−２とする
。領域５−１の光は磁化２２による磁気カー効果を受け
、反射光束２４のこの領域に対応する部分の光２４−１
は、先の第２図と同じ方向にカー回転を受け、その電界
ベクトルは２５で示され、このＳ偏光成分は２６で示さ
れる。

一方、波面５−２の光は磁化２３による磁気カー効果を
受け、反射光束２４のこの領域に対応する部分の光２４
−２は、２４−１とは反対方向へ偏光面が回転し、２７
で示されるような電界ベクトルとなり、そのＳ偏光成分
は２８となる。

このＳ偏光成分２６．２８を比較するとわかるように、
その方向が逆になっている。言い替えると反射光束２４
のＳ偏光成分の位相分布は、情報磁区エツジ２１を境に
位相がπ異っている。以後本発明の信号処理を説明する
ためには、まずセンサーレンズ１３−１．２分割光検出
器１４−１の系について述べる。

第４図は、第３図での波面２４のＳ偏光に対する結像関
係を示す図である。同図において、光磁気記録膜に入射
した光スポット５は反射され、反射光束２４はその波面
上Ｓ偏光成分について、２４−１と２４−２とは位相差
πを有するものとなる。この光束がセンサーレンズ１３
−１により結像されると、この位相差により、単一の光
スポットとはならず、中心部にゼロを持つ振幅分布２９
をもつ。

したがって、光スポット５の中心が情報磁区エツジ上に
入射した場合の、光束Ｂによる２分割光検出器１４−１
上での振幅分布の寄与は、図中２９によって示された様
になる。

第５図は、光磁気記録膜上の情報トラック内に記録され
た情報磁区エツジ上にスポット光５が入射し、かつ、光
スポット５の中心が上記情報磁区エツジからすこしずれ
た場合を示している。光スポット５の波面の内磁化２２
の影響を受ける領域を５−１１、反射光束２４のこの領
域に対応する部分の光を２４−１１とし、光スポット５
の波面の内磁化２３の影響を受ける領域を５−１２、反
射光束２４のこの領域に対応する部分の光を２４−１２
とする。

２４−１１の部分の光については、第３図２４−１の部
分の光と同一の偏光回転を受けており、その電界ベクト
ルは２５で示されるものと同じであり、Ｓ偏光成分は２
６で示されるものと同じである。

一方２４−１２の部分の光については、第３図２４−２
と同一の偏光回転を受けており、その電界ベクトルは２
７で示されるものと同じであり、そのＳ偏光成分は２８
で示されるものと同じである。

したがって、２４−１１と２４−１２のＳ偏光成分の位
相分布は、情報磁区エツジ２１を境にπ異っている。第
６図は、第５図での波面２４のＳ偏光に対する結像関係
を示す図である。

２４−１１と２４−１２の位相差πによりこの光束がセ
ンサーレンズ１３−１により結像されると単一のスポッ
トとならず、振幅が０となる部分ができるが、これは、
情報磁区エツジ２１と光スポット５の中心がずれている
事を反映し、光軸中心からずれている。

第７図は、第３図での波面２４のＰ偏光に関する結像関
係を示す図である。Ｐ偏光成分においては、第３図に示
す２４−１．２４−２部分の光は全く位相差を持たない
。この場合、この光束がセンサーレンズ１３−１により
結像されると、第７図の３１に示す様な振幅分布をもつ
。光束Ａの光は途中１／２波長板１０により偏光方向を
９０″回軸されているが、瞳内での位相分布が一様であ
るという事実は何ら上述の作用により影響をうけない。

したがって光束Ａによる２分割光検出器Ｊ４−１上での
振幅分布の寄与は３１で示された様になる。

なお、第４図の２９、第６図の３０、第７図の３１の振
幅分布曲線は、各々の振幅絶対値の最大値により規格化
されたものである。一般の光磁気記録媒体においては、
第２図、第３図および第５図に示されたカー回転角θの
大きさは、０．　５°〜１゜程度であり、反射光のＳ偏
光成分の振幅（第３図の２６．２８）は、Ｐ偏光成分の
振幅の数パーセントに満たない。

２分割光検出器１４−１上での振幅針幅は、光束Ａ１光
束Ｂからの寄与の和となる。光束Ａからの振幅の寄与を
Ｅい光束Ｂからの振幅の寄与をＥＢとすれば、２分割光
検出器１４−１上での光強度分布■は、以上の様に表わ
される。

１−ＣＥＡ十Ｅ１１）’＝ＥＡ”　＋ＥＢ”　　＋２Ｅ
ＡＥＢ・・・（１） ここでＥＡは、前述投光スポット５が、情報磁区エツジ
上に入射したかしないかにかかわらず一定で絶対値が大
きく、ＥＢは、上述の様に光スポット５が、情報磁区エ
ツジ上に入射したかしないか、また光スポット５が情報
磁区エツジに入射している場合、情報磁区エツジが光ス
ポツト内のどこにあるかにより分布が異なる。磁区エツ
ジ情報をもつＥＢは、上記（１）式第３項で示される様
に一定で絶対値の大きなＥＡにより増幅されて、２分割
光検出器１４−１上に光強度としてあられれる。

第８図（ａ）（ｂ）は、光スポット５の中心がちょうど
情報磁区エツジ上に入射した場合の光検出器１４−１お
よび１４−２上の光強度分布を示す図である。曲線３２
−１．３２−２が光束Ａ。

光束Ｂの干渉後の光強度分布を示す。

第８図（ａ）は光検出器１４−１上の光の強度分布であ
り、光束Ａがつくる強度分布３３が、光束Ｂと干渉した
結果、３２−１に示すような光軸に関して非対称な形に
なっている。この理由は、光束Ａのつくる振幅分布３１
　（第７図）と光束Ｂのつくる振幅分布２９（第４図）
が、光検出器１４−１１上では同位相的（ｉｎ　　ｐｈ
ａｓｅ）に重ね合わさり、光検出器１４−１２上では逆
位相的（ｏｕｔ　　ｏｆ　　ｐｈａｓｅ）に重ね合わさ
るからである。逆にこのようになるように光束Ａの光路
と光束Ｂ光路の光路長差が光路長補償板１０−２により
調整されている。この時、干渉系のもう１つのアームの
系、センサーレンズ１３−２、および光検出器１４−２
の系において、光検出器１４−２上の光強度分布をみる
と、第８図（ｂ）のようになっている。すなわち、光検
出器１４−１１に対応する光検出器１４−２１上では光
束Ａ。

光束Ｂが逆位相的に重ね合わさり、光検出器１４−２２
上では同位相的に重ね合わさっている。したがって第８
図（ａ）と第８図（ｂ）とは光軸に関し軸対称の分布と
なる。したがって各光検出器ｉからの信号をＳｉで表わ
すと、 （Ｓ＋４−＋＋−３ｔ４−２１）（Ｓ１４−１２　３＋
４−ｖｘ）＝　（Ｓ１４−１１　３１４−１２）　　（
３１４−２１−３１４−２□）・・・（２） により、エツジの情報を含んだ光束Ｂの光強度分布の光
軸を挟んで上、下の位置での差を検出する事ができる。

先に述べたように、投光スポット内での情報磁化のエツ
ジが存在するか否か、又存在する時投光光スポット内の
どこに存在するかにより、第６図に示したように光束Ｂ
が形成する光軸上、下での光検出器上での振幅分布が異
なり、これを上述したように検出すれば、情報磁化エツ
ジが検出できる。

本実施例において光束Ａの光量が半透鏡９の反射率によ
り自由に変えられる事は重要である。

光束Ａの光量を光束Ｂの光量に対して変化させる事によ
り、光束Ａと光束Ｂの干渉効果を最大になるように調整
できる。さらに、光磁気情報再生装置において情報読み
出し時のノイズは、媒体ノイズ、レーザ光源のノイズ、
光検出器のノイズなどがあるが、どのノイズが支配的で
あるかは、記録媒体、受光素子などの選択によって異な
る。本発明においては、半透鏡９の反射率を適切に選ぶ
事により最もＳ／Ｎが高くなる様な前記ＥＡの値を選ぶ
事ができる。

第９図は本実施例における情報磁区エツジとエツジ検出
信号を示す図である。エツジ検出信号は光検出器１４−
１１から１４−２２の信号を先の第２式の様に処理した
ものである。このパルスの正負の方向は光路長差補償板
による調整により逆転させる事もできる。

本実施例では、先の（２）式のような信号処理を行なう
事により、両信号に共通に存在するノイズをキャンセル
するという効果もある。

第１０図は、各受光面からの信号の演算を示す図である
。

第１１図は、本発明の光磁気情報再生用ヘッドの第２の
実施例を示す概念図である。第１図と共通する部材には
同じ番号、がぶってあり、説明は略す。

３８は、光束Ａの光について前記トラック方向のセンサ
ーレンズ１３−１．１３−２に対する実効的なＮＡを制
限するために設けられた開口絞りである。

第１２図は、絞り３８を用いない場合におけるセンサー
レンズ１３−１．および１３−２によりつくられる光束
Ａのつくるスポット３９および光束Ｂのつくるスポット
４０の大きさと位置関係を示すものである。

３９にくらべ４０は大きく拡がっており、３９と４０が
重ならない部分４１が存在する。この部分では、光束Ａ
と光束Ｂの合成干渉が起こらず、磁区エツジの情報を持
つ光束Ｂからの光強度への寄与は非常に小さい。

第１３図は絞り３８を用いた場合のセンサーレンズ１３
−１および１３−２によりつくられる、光束Ａのつくる
スポット４２および光束Ｂのつくるスポット４０の大き
さと位置関係を示すものである。

光束Ｂのつくるスポット４ｏは、第１２図のものと同一
である。絞り３８により、光束Ａに対して前記トラック
方向のセンサーレンズ１３−１゜センサーレンズ１３−
２に対する実効的ＮＡが減少したため、光束Ａのつくる
スポット４２は前記トラック方向に拡がり、光束Ｂのつ
（るスポット４０の大部分と重なり合う。

したがって磁区エツジ情報をもつ光束Ｂの光の大部分が
、光束Ａの光と合成干渉され、無駄なく光強度として、
光検出器３４−１．３４−２で信号としてとらえられる
。

この３分割光検出器３４−１．３４−２は、情報トラッ
ク方向と直交する境界線で分割された独立な有効受光面
３４−１１．３４−１２．３４−１３．３４−２１．３
４−２２．３４−２３を有している。

以上の実施例の説明において、光束Ａの偏光方向を９０
°回転し光束Ｂの偏光方向と同じくし干渉させているが
、本発明の主旨は両光束の干渉により、どちらの光束の
偏光方向を回転させてもよいし、両者共に回転させて同
一偏光方向にしてもよい。

また、以上の説明では光磁気ディスクからの信号検出の
場合について述べたが本発明は、垂直磁気膜を用いた高
精度マグネチックリニアスケールの読み出しや、光磁気
ディスクと同様にいずれかの偏光に位相変化を与える物
体に対する走査型レーザ顕微鏡に応用する事ができる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明は、光磁気記録膜によって生
ずる反射光の線光の回転により生じた偏光成分とそれに
直交する偏光成分を、適当な光量比で合成干渉して結像
し、それを少なくとも２つに分割された光検出器を用い
て検出することにより、高精度に情報磁区エツジを検出
する光学的情報再生装置を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光磁気情報再生用ヘッドの第１実施例
を示す図、 第２図は情報磁区の中心に光スポットが入射した場合を
示す図、 第３図は情報磁区のエツジに光スポットが入射した場合
を示す図、 第４図は第３図での波面のＳ偏光に対する結像関係を示
す図、 第５図は情報磁区のエツジからずれた位置に光スポット
が入射した場合を示す図、 第６図は第５図での波面のＳ偏光に対する結像関係を示
す図、 第７図は第３図での波面のＰ偏光に対する結像関係を示
す図、 第８図（ａ）、（ｂ）は光検出器上での光の強度分布を
示す図、 第９図は情報磁区エツジとエツジ検出信号を示す図、 第１０図は各受光面からの信号の演算を示す図、第１１
図は本発明の光磁気情報再生用ヘットの第２実施例を示
す図、 第１２図及び第１３図は光束Ａ及び光束Ｂによりつくら
れるスポットの様子を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザからの光束を投光光学系により、対
   物レンズを介して微小スポット光として情報記録面上に
   設けられた情報トラックに導き、前記情報記録面からの
   反射光／または透過光を、前記対物レンズを介して受光
   光学系により光検出器に導き、磁気光学効果を利用して
   前記情報記録面上に記録された情報の再生を行う光学的
   情報再生装置において、 前記光検出器は前記情報トラック方向と直交する境界線
   で少なくとも２分割された少なくとも２つの独立な有効
   受光面を有し、前記投光スポット光の前記情報トラック
   からの反射光または透過光を、前記磁気光学効果により
   新たに発生した偏光成分を有する光と、前記偏光成分と
   直交する偏光成分を有する光に分離し、それぞれの分離
   した偏光の光に対し、または、どちらか一方の偏光の光
   に対して独立に光量を調節する機能を有する素子を持ち
   前記２つの偏光の光の偏光方向を、または、どちらか一
   方の偏光の光を回転させ、前記２つの偏光の光の偏光方
   向を一致させ、一方の偏光の光のうちで他方の偏光と一
   致する成分をとり出し、上記２つの偏光の光を合成、干
   渉させ、その光を前記受光光学系により、前記光検出器
   上に結像させ、前記光検出器の少なくとも２つの有効受
   光面からの信号出力を用いて、前記情報トラック上に記
   録された情報磁区エッジを検出する事を特徴とする光学
   的情報再生装置。