JPH04232633A - 光磁気記録媒体用ピックアップ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，光磁気ディスク，光
磁気カード等の光磁気記録媒体の記録／再生のためのピ
ックアップ装置に関する。

【０００２】ここで記録／再生とは，記録のみ，再生の
み，および記録と再生を含む。

【０００３】

【従来の技術】光磁気ディスクの記録情報（データ）の
再生は，光磁気ディスクに直線偏光の光ビームを投射し
，光磁気ディスクにおける磁性体の磁化極性の変化を反
射光ビームの偏光面方向の変化，偏光面の回転という形
で検出して（Ｋｅｒｒ　効果）いるが，偏光面回転角変
化は１（ｄｅｇ　）以下と小さい。そこで従来は高ＳＮ
比の再生信号を得るために偏光ビーム・スプリッタを用
いて，回転角が見かけ上大きくなるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，偏光ビ
ーム・スプリッタを用いると光学系が大型化しかつ重量
化するので，アクセス・タイムを速くすることができな
い。また偏光ビーム・スプリッタは高価である為ピック
アップ装置自体の値段が高くなるという問題もある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明による光磁気記
録媒体用光ピックアップ装置は，光磁気記録媒体からの
反射光をコリメートまたは集光する光学系，上記光学系
によってコリメートまたは集光される光の光路上に配置
され，光磁気記録媒体からの反射光の互いに直交する偏
光成分の回折効率が上記反射光の偏光面回転角を増幅す
るような値に設定された偏光依存型グレーティング素子
，上記偏光依存型グレーティング素子によって回折され
た光の上記互いに直交する偏光成分のいずれか一方のみ
をそれぞれ通過させる少なくとも２つの検光子，および
これらの検光子をそれぞれ通過した偏光成分をそれぞれ
受光する少なくとも２つの光検出器を備えているもので
ある。

【０００６】

【作用】光磁気記録媒体からの反射光は上記光学系によ
ってコリメートまたは集光されながら上記偏光依存型グ
レーティング素子に入射する。上記反射光に生じている
偏光面回転角は，上記偏光依存型グレーティング素子に
おける回折効率の違いによって見かけ上増大され，上記
偏光依存型グレーティング素子による回折光における互
いに直交する偏光成分の大きさの比率によって表わされ
る。これらの偏光成分が対応する検光子を通して上記光
検出器によって受光されるので，上記光検出器の出力信
号の比較結果によって読取信号が表わされることになる
。

【０００７】

【実施例】まず図１〜図４を参照してこの発明における
光磁気ディスク用ピックアップ装置で用いられる偏光依
存型グレーティング素子による偏光面回転角の増幅の原
理について説明する。

【０００８】図１に示すように光源から出射された直線
偏光をもつ投射ビームＡを偏光依存型グレーティング素
子２を通して（０次光）光磁気ディスクに投射する。ま
た図２に示すように光磁気ディスクからの反射光Ｂを偏
光依存型グレーティング素子２に入射させる。

【０００９】この反射光Ｂは光磁気ディスクに記録され
ている情報によって偏光面が回転を受ける（Ｋｅｒｒ　
効果）。図３に示すように，反射光ＢのＳ偏光成分をＢ
ｓ　，Ｐ偏光成分をＢｐ　，回転角をθ０　とする。

【００１０】反射光Ｂは偏光依存型グレーティング素子
２で回折される。その±１次回折光を符号Ｃで表わす。

【００１１】依存型グレーティング素子２のＰ偏光およ
びＳ偏光に対する１次回折光の回折効率をそれぞれηｐ
　およびηｓ　とする。ηｐ　をηｓ　より大きく設定
しておく。Ｐ偏光およびＳ偏光成分はそれぞれ効率ηｐ
　，ηｓ　で回折されるので，図４に示すように，回折
光ＣにおけるＰ偏光成分およびＳ偏光成分の比率が変化
し，偏光回転角θ１　が見かけ上大きくなる。図４にお
いてηｐ　＝３０％，ηｓ　＝５％（ηｐ　＞ηｓ　）
の場合について示してある。

【００１２】また，図４は図３と比べてそのベクトルの
スケールを拡大して示してある。

【００１３】図５は第１の実施例を示し，光磁気ディス
ク記録／再生用ピックアップ装置の光学系を示している
。

【００１４】この光学系は光源としての半導体レーザ２
０，偏光依存型グレーティング素子１５，コリメート・
レンズ１４，対物レンズ１３，ならびに検光子機能付受
光素子１８および１９から構成されている。

【００１５】図６は偏光依存型グレーティング素子１５
の構成を模式的に示し，その一部の拡大図が図７に示さ
れている。

【００１６】この偏光依存型グレーティング素子１５で
は，入射光の波長（半導体レーザ２０の出射光の波長）
λの　１／２　以下の周期をもつ２種類の超高密度等間
隔直線状グレーティング２３および２４が透明基板２２
上に形成されている。第１の超高密度グレーティング２
３は適当な間隔をあけて設けられており，その包絡線は
鎖線２５で示すように第３の等間隔直線状グレーティン
グを表わしている。等間隔グレーティング２５の間隔（
周期）は入射光の波長λ以上である。第３のグレーティ
ング２５の凹溝に相当する部分に第２の超高密度グレー
ティング２４が設けられており，この第２の超高密度グ
レーティング２４は第１の超高密度グレーティング２３
に直交している。両超高密度グレーティング２３と２４
の厚さ（深さ）は等しい。

【００１７】周期が入射光の波長λの　１／２　以下の
超高密度グレーティングは入射光を回折することはなく
（入射光はそのまま透過する），入射光に対して複屈折
特性を示す。すなわち，入射光の偏光方向に応じて異な
る屈折率を示す。

【００１８】第１の超高密度グレーティング２３の周波
をＡ１　，凸条の幅をａ１　とする。第２の超高密度グ
レーティング２４の周期をＡ２　，凸条の幅をａ２　と
する。これらの超高密度グレーティング２３，２４のデ
ューティ比ｋはそれぞれａ１　／Ａ１　，ａ２　／Ａ２
　で表わされる。

【００１９】超高密度グレーティング２３，２４は複屈
折特性を示すから，グレーティング２５に平行な（グレ
ーティング２５の凸条の長手方向に平行な）方向の偏光
をもつ光に対する屈折率ｎｐ　とグレーティング２５に
垂直な方向の偏光の光に対する屈折率ｎｔ　とは異なる
値を示し，しかもこれらの屈折率ｎｐ　，ｎｔ　は図８
に示すようにデューティ比ｋに応じて変化する。

【００２０】たとえば超高密度グレーティング２３，２
４のデューティ比をそれぞれｑ，ｍとした場合に，グレ
ーティング２５に平行な方向の偏光をもつ光に対しては
，グレーティング２５は屈折率がｎｐｑとｎｑｍとが交
互に繰返すグレーティングとなり，グレーティング２５
に垂直な方向の偏光をもつ光に対してはグレーティング
２５は屈折率がｎｔｑとｎｔｍとが交互に繰返すグレー
ティングとなる。

【００２１】グレーティングの回折効率はグレーティン
グの屈折率差に依存する。したがって，グレーティング
２５に平行な方向の偏光をもつ光の回折効率は（ｎｐｍ
−ｎｐｑ）によって決定され，グレーティング２５に垂
直な方向の偏光をもつ光の回折効率は（ｎｔｍ−ｎｔｑ
）によって決定される。

【００２２】以上のことから超高密度グレーティング２
３，２４のデューティ比を適切に設定することにより，
互いに直交する２つの偏光成分の両方を回折させ，かつ
２つの偏光成分の回折効率を例えば上述のようにηｐ　
＝３０％，ηｓ　＝５％とすることができる。

【００２３】図５において，検光子機能付受光素子１８
と１９は全く同じものであり，これらにそれぞれ設けら
れている検光子１６，１７を通過する光の偏光方向が上
述したＰ偏光およびＳ偏光であり，これらが互いに９０
°の角度をなすように，これらの受光素子１８，１９が
配置されている。

【００２４】検光子機能付受光素子１８の３分割フォト
ダイオード２１の独立した受光部をそれぞれ符号２１ａ
，２１ｂおよび２１ｃで示す。

【００２５】また，検光子機能付受光素子１９の３分割
フォトダイオード２１の独立した受光部をそれぞれ符号
２１ｄ，２１ｅおよび２１ｆで示す。これらの受光部２
１ａ〜２１ｃと受光部２１ｄ〜２１ｆの配列方向は直交
している。また受光部２１ａ〜２１ｃの分割方向は光磁
気ディスク１２のトラック方向と直交している。さらに
，半導体レーザ２０から出射し光磁気ディスク１２に投
射される直線偏光の光の偏光方向は検光子１６，１７の
偏光方向とそれぞれ４５°の角度をなすように半導体レ
ーザ２０が配置されている。

【００２６】半導体レーザ２０からの出射光は偏光方向
依存型グレーティング素子１５を通過し（０次回折光）
，コリメート・レンズ１４でコリメートされ，さらに対
物レンズ１３により集光されて光磁気ディスク１２に照
射される。 このレーザ光は光磁気ディスク１２の記録情報（磁化）
によりその偏光面が回転される。光磁気ディスク１２か
らの反射光は再び，対物レンズ１３およびコリメート・
レンズ１４を通過し，コリメート・レンズ１４により集
光されながら偏光方向依存型グレーティング素子１５に
入射する。偏光方向依存型グレーティング素子１５に入
射した光は偏光方向依存型グレーティング素子により回
折される。±１次の回折光はさらに集光されながら検光
子機能付受光素子１８および１９にそれぞれ入射し，そ
れぞれの素子に設けられた検光子１６，１７を通過する
偏光方向の光がフォトダイオード２１上の各受光部２１
ａ〜２１ｃ，２１ｄ〜２１ｆによって受光される。各受
光部２１ａ〜２１ｃ，２１ｄ〜２１ｆからは入射した光
量に応じたレベルの受光信号がそれぞれ出力される（こ
れらの出力信号も符号２１ａ〜２１ｃ，２１ｄ〜２１ｆ
でそれぞれ表わす）。一方の受光素子１８は集光される
光の焦点の手前に，他方の受光素子１９は焦点を通過し
た位置にそれぞれ配置されている。

【００２７】受光部２１ｂ，２１ｄおよび２１ｆの出力
信号の和信号と受光部２１ａ，２１ｃおよび２１ｅの出
力信号の和信号との差｛（２１ｂ＋２１ｄ＋２１ｆ）−
（２１ａ＋２１ｃ＋２１ｅ｝をとることによりフォーカ
シング・エラー信号（ＣＳＤ：Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ　Ｓ
ｐｏｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ法を利用）が得られる。ま
た受光部２１ａの出力信号と受光部２１ｃの出力信号と
の差（２１ａ−２１ｃ）をとることによりトラッキング
・エラー信号（プッシュプル法を利用）が得られる。ト
ラッキング・エラー信号は（２１ａ−２１ｂ）でも，（
２１ｂ−２１ｃ）の演算によっても得られる。さらに受
光部２１ａ，２１ｂおよび２１ｃの出力信号の和信号と
受光部２１ｄ，２１ｅおよび２１ｆの出力信号の和信号
との差｛（２１ａ＋２１ｂ＋２１ｃ）−（２１ｄ＋２１
ｅ＋２１ｆ｝をとることにより偏光回転角を検知するこ
とができ，記録情報の読取信号が得られる。受光素子１
９の受光部２１ｄ，２１ｅ，２１ｆの並び方向を受光素
子１８のそれと同じ方向としてもよい。この場合には受
光素子１９の出力信号を用いてトラッキング・エラー信
号を得ることができる。

【００２８】第１の実施例で用いた入射光の波長λ（半
導体レーザ２０の出射光の波長）の　１／２　以下の周
期を持つ２種類の超高密度直線状グレーティング素子２
３および２４が透明基板２２上に形成されている偏光依
存型グレーティング素子１５の代わりに，図９に示すよ
うなＬｉＮｂＯ３　基板２６上に所定周期でプロトン交
換領域２７を形成し，このプロトン交換領域２７の間に
ＳｉＯ２　膜２８を形成することにより構成される偏光
依存型グレーティング素子２９を用いることができる。 偏光依存型グレーティング素子２９における回折効率は
ＳｉＯ２　膜２８の厚さｄ及びプロトン交換領域２７の
深さｔにより制御することができる。

【００２９】ＬｉＮｂＯ３　結晶の常光線に対する屈折
率をｎ０　，異常光線に対する屈折率をｎｅ　とする。 またＬｉＮｂＯ３結晶のプロトン交換領域における常光
線に対する屈折率をＮ０　，異常光線に対する屈折率を
Ｎｅ　とする。これらの屈折率は次のような数値をもつ
。 ｎ０　＝２．２６ ｎｅ　＝２．１８ Ｎ０　＝２．２２ Ｎｅ　＝２．３１

【００３０】プロトン交換によって異常光線に対する屈
折率は大きく正の方向に変化する。また常光線に対する
屈折率の変化は小さくかつ負の方向である。

【００３１】したがって，プロトン交換による屈折率分
布型のグレーティングでは異常光線の回折効率は高く，
常光線の回折効率は小さい。

【００３２】図１０に破線で示すグラフは，プロトン交
換による屈折率分布型のグレーティングにおける１次回
折光の回折効率および０次光（透過光の透過率）を示す
ものである。横軸の偏光回転角は常光線の偏光方向を０
度（ｄｅｇ），異常光線の偏光方向を９０度（ｄｅｇ　
）としてある。

【００３３】ＳｉＯ２　の屈折率ｎｓ　は１．４６であ
り，空気の屈折率１よりも大きい。またＳｉＯ２　の異
方性はない。したがって，ＳｉＯ２　膜２８によって構
成されるレリーフ型グレーティングは常光線および異常
光線に等しく回折を生じさせる。また，ＳｉＯ２　膜２
８によるレリーフ型グレーティングとプロトン交換によ
る屈折率分布型グレーティングとは等しい周期をもちか
つ半周期分位置が相互にずれている。

【００３４】この結果，ＳｉＯ２　膜２８によるグレー
ティングはプロトン交換によるグレーティングにおける
異常光線の回折効率を低くするように作用し，異常光線
の回折効率を高くするように作用する。

【００３５】図９に示す偏光依存型グレーティング素子
の１次回折光の回折効率η１　は次式で与えられる。 η１　＝Ｊ１　（ＫＴ）

【００３６】ここでＪ１　は一次のベッセル関数であり
，ＫＴは次式で与えられる。

【００３７】常光線の場合 ＫＴ＝｛（ｎｓ　−１）ｄ＋（ｎ０　−Ｎ０　）ｔ｝π
／λ

【００３８】異常光線の場合 ＫＴ＝｛（ｎｓ　−１）ｄ＋（ｎｅ　−Ｎｅ　）ｔ｝π
／λ

【００３９】図１１はＳｉＯ２　膜２８の厚さｄを
０．４　μｍにした場合におけるプロトン交換領域２７
の深さｔに対する回折効率η１　の変化を常光線と異常
光線について示したものである。

【００４０】ＳｉＯ２　膜２８の厚さｄ＝０．４　μｍ
，プロトン交換領域２７の深さｔ＝約０．７　μｍで，
常光線の回折効率η０　＝約５％，異常光線の回折効率
ηｅ　＝約２４％を得ることができる（λ＝７８０ｍｍ
　とする）。

【００４１】また，ＳｉＯ２　膜２８の厚さｄ＝０．５
　μｍ，プロトン交換の深さｔ＝約１μｍとすると，常
光線の回折効率η０　＝約５％，異常光線の回折効率η
ｅ　＝約３０％を得ることができる。

【００４２】このようにして，ＳｉＯ２　膜２８の厚さ
ｄとプロトン交換領域２７の深さｔを制御することによ
り，常光線と異常光線について所望の回折効率を得るこ
とができるようになる。

【００４３】したがって，この偏光依存型グレーティン
グ素子２９を図５に示す偏光依存型グレーティング素子
１５に代えて光ピックアップ装置に用いることができる
。

【００４４】図１２は偏光依存型グレーティング素子２
９を対物レンズ１３とコリメート・レンズ１４との間に
配置した第２実施例を示すものである。この光ピックア
ップ装置の動作は図５に示すものと同じである。

【００４５】もし必要ならば，対物レンズ１３とコリメ
ート・レンズ１４との間，またはコリメート・レンズ１
４と半導体レーザ２０との間にビーム・スプリッタを配
置し，光磁気ディスク１２からの反射光をこのビーム・
スプリッタで側方に偏向し，この偏向された光に偏光依
存型グレーティング素子を作用させるようにしてもよい
。

【００４６】

【発明の効果】以上のようにして本発明による光磁気デ
ィスク面での偏光面の変化を見かけ上大きくするために
従来のように偏光ビーム・スプリッタを用いる必要がな
くなり，複製が容易で小型，軽量な偏光依存型グレーテ
ィング素子（たとえば上述のような入射光の波長λの　
１／２　以下の周期を持つ２種類の超高密度直線状グレ
ーティング素子２３および２４が透明基板２２上に形成
されている偏光依存型グレーティング素子１５またはＬ
ｉＮｂＯ３　基板２６上に所定周期でプロトン交換領域
２７を形成し，このプロトン交換領域２７の間にＳｉＯ
２　膜２８を装荷した偏光依存型グレーティング素子２
９）を用いることができる。

【００４７】このことにより光学系全体の軽量化が図ら
れることになり，アクセス・タイムの高速化が実現する
。また偏光依存型グレーティング素子の複製も容易であ
り，装置全体の低廉化にも貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】投射ビームが偏光依存型グレーティング素子に
入射し透過および回折される様子を描いたものである。

【図２】光磁気ディスクからの反射光ビームが偏光依存
型グレーティング素子に入射し透過および回折される様
子を示すものである。

【図３】反射光の入射光に対する偏光回転角および偏光
成分を示すベクトル図である。

【図４】図３の反射光がηｓ　＝３０％，ηｐ　＝５％
の偏光依存型グレーティング素子によって回折された光
の偏光成分を示すベクトル図である。

【図５】第１の実施例による光磁気ディスク用ピックア
ップ装置の光学系を示す斜視図である。

【図６】２種類の超高密度直線状グレーティング素子に
より構成される偏光依存型グレーティング素子を模式的
に示す斜視図である。

【図７】図６に示す偏光依存型グレーティング素子の一
部を拡大して示す斜視図である。

【図８】デューティ比と屈折率との関係を示すグラフで
ある。

【図９】ＬｉＮｂＯ３　基板上にプロトン交換領域およ
びＳｉＯ２膜を形成した偏光依存型グレーティング素子
を示す断面図である。

【図１０】図８に示す偏光依存型グレーティング素子の
偏光回転角と回折効率との関係を示すグラフである。

【図１１】ＳｉＯ２　膜の厚さを一定としてプロトン交
換領域の深さを変えたときの常光線と異常光線の回折効
率の変化を示すグラフである。

【図１２】第２の実施例による光磁気ディスク用ピック
アップ装置の光学系を示すものである。

【符号の説明】

２　　偏光依存型グレーティング素子 １２　　光磁気ディスク １３　　対物レンズ １４　　コリメート・レンズ １５　　偏光依存型グレーティング素子１６，１７　　
検光子 １８，１９　　検光子機能付受光素子 ２０　　半導体レーザ ２１　　３分割フォトダイオード ２２　　透明基板 ２３，２４　　超高密度等直線状グレーティング２５　
　等間隔グレーティング ２６　　ＬｉＮｂＯ３　基板 ２７　　プロトン交換領域 ２８　　ＳｉＯ２　膜

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光磁気記録媒体からの反射光をコリメ
   ートまたは集光する光学系，上記光学系によってコリメ
   ートまたは集光される光の光路上に配置され，光磁気記
   録媒体からの反射光の互いに直交する偏光成分の回折効
   率が上記反射光の偏光面回転角を増幅するような値に設
   定された偏光依存型グレーティング素子，上記偏光依存
   型グレーティング素子によって回折された光の上記互い
   に直交する偏光成分のいずれか一方のみをそれぞれ通過
   させる少なくとも２つの検光子，およびこれらの検光子
   をそれぞれ通過した偏光成分をそれぞれ受光する少なく
   とも２つの光検出器，を備えた光磁気記録媒体用ピック
   アップ装置。
2. 【請求項２】　　直線偏光の光を出射する光源，上記光
   源から出射された光を光磁気記録媒体上に集光する第１
   の光学系，光磁気記録媒体からの反射光をコリメートま
   たは集光する第２の光学系，上記第２の光学系によって
   コリメートまたは集光される光の光路上に配置され，光
   磁気記録媒体からの反射光の互いに直交する偏光成分の
   回折効率が上記反射光の偏光面回転角を増幅するような
   値に設定された偏光依存型グレーティング素子，上記偏
   光依存型グレーティング素子によって回折された光の上
   記互いに直交する偏光成分のいずれか一方のみをそれぞ
   れ通過させる少なくとも２つの検光子，およびこれらの
   検光子をそれぞれ通過した偏光成分をそれぞれ受光する
   少なくとも２つの光検出器，を備えた光磁気記録媒体用
   ピックアップ装置。
3. 【請求項３】　　上記第１の光学系が第２の光学系の少
   なくとも一部を兼用している請求項２に記載の光磁気記
   録媒体用ピックアップ装置。
4. 【請求項４】　　上記光源から出射する光の偏光方向が
   上記反射光の互いに直交する偏光成分とそれぞれ４５度
   の角度をなしている請求項２に記載の光磁気記録媒体用
   ピックアップ装置。
5. 【請求項５】　　上記偏光依存型グレーティング素子が
   ，入射光の波長の　１／２　以下の周期をもちかつ互い
   に直交する２種類の超高密度グレーティングを有し，第
   １の種類の超高密度グレーティングが，入射光の１波長
   以上の間隔の第３のグレーティングを表わす包絡線パタ
   ーンを形成するように配置され，第２の種類の超高密度
   グレーティングが，第３のグレーティングの溝に相当す
   る部分に設けられている，請求項１または２に記載の光
   磁気記録媒体用ピックアップ装置。
6. 【請求項６】　　上記偏光依存型グレーティング素子が
   光学的異方性をもつ結晶板の主面にイオン交換領域が周
   期的に形成され，これによりイオン交換領域において常
   光線に対する屈折率が低くなり，異常光線に対する屈折
   率が高くなっており，イオン交換領域以外の領域上に，
   常光線の回折効率を高めかつ異常光線の回折効率を低め
   るための光を透過する物質によるグレーティング膜が形
   成されているものである請求項１または２に記載の光磁
   気記録媒体用ピックアップ装置。