JPH0785523A

JPH0785523A - 光磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH0785523A
Application number: JP5232624A
Authority: JP
Inventors: Masashi Suenaga; 正志末永; Shigeru Nakamura; 滋中村; Yasuhiko Muneyoshi; 恭彦宗吉
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】光学系を小型化および軽量化する。調整箇所
を少なくする。【構成】光磁気ディスク用ピックアップ装置１００の
半導体レーザ１と対物レンズ３の間に、偏光分離光学素
子として変形ウォラストンプリズム６および旋光子とし
てファラデー素子７を配置した。【効果】光磁気ディスク装置を小型，軽量化できる。
調整箇所を減らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光磁気ディスク装置
に関し、更に詳しくは、光磁気ディスクに情報を記録お
よび／または再生を行う光磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、垂直磁化が可能な信号記録層を有
し、この信号記録層での磁化方向の変化によって情報を
記録する光磁気ディスクが提案されている。この光磁気
ディスクに情報を書き込むには、信号記録層に対してレ
ーザ光を照射して信号記録層の微小領域のみをキュリー
温度以上に加熱し保磁力を消失させ、その上で外部磁界
を印加し、この微小領域の磁化方向を変化させる。この
光磁気ディスクから情報を読み取るには、信号記録層に
レーザ光等の単一偏光方向を有する光束を照射し、反射
光の偏光方向の変化を検出する。反射光は、信号記録層
において反射されるときにカー効果により信号記録層で
の磁化方向に応じて偏光方向を変化させられる。そこ
で、反射光の偏光方向の変化を検出することで、信号記
録層での磁化方向すなわち光磁気ディスクから情報を読
み取ることが出来る。従って、光磁気ディスク装置は、
光磁気ディスクより情報を読み取るために、光磁気ディ
スクの信号記録層にレーザ光を照射するとともに、この
信号記録層よりの反射光を検出するように構成された光
磁気ディスク用ピックアップ装置を備えている。

【０００３】従来の光磁気ディスク用ピックアップ装置
は、半導体レーザ等の光源と，この光源から発られる光
束をコリメータレンズおよび対物レンズ等の光学素子を
介して光磁気ディスク上に集光する光学系と，光磁気デ
ィスクからの反射光の光路を変えるためのビームスプリ
ッタと，光検出器へ集光するための検出レンズと，偏光
分離のための偏光ビームスプリッタと，シリンドリカル
レンズ等を有して構成されている。光磁気ディスクから
の反射光は、検出レンズを透過し、偏光ビームスプリッ
タによって偏光方向の差異によって偏光され、シリンド
リカルレンズによって非点収差を生じさせられ、偏光方
向の異なる光束に分離されて、光検出器の複数の受光面
にそれぞれ集光される。そして、各受光面からの出力信
号の差信号から、光磁気ディスクに書き込まれた情報の
読み取り信号が得られる。また、複数の受光面により非
点収差の状態の違いをそれぞれ検出すれば、焦点ずれ検
出信号が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の光磁気ディスク
装置では、上記光磁気ディスク用ピックアップ装置の光
学部品の点数が多いために、光学系が大型化および重量
化する問題点がある。また、調整箇所が多くなる問題点
がある。そこで、この発明の目的は、光学系を小型化お
よび軽量化できると共に，調整箇所を少なくすることが
出来る光磁気ディスク用ピックアップ装置を備えた光磁
気ディスク装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の光磁気ディス
ク装置は、直線偏光の光を出射する光源と、上記光源か
ら出射された光を光磁気ディスク上に集光しかつ光磁気
ディスクからの反射光を集光する光学系とを有する光磁
気ディスク用ピックアップ装置を備えた光磁気ディスク
装置において、上記光磁気ディスク用ピックアップ装置
の光源と光磁気ディスクとの間の光路中に、偏光成分を
微小角分離可能な偏光分離光学素子と、直線偏光を旋光
させる旋光子とを挿入したことを構成上の特徴とするも
のである。

【０００６】上記構成において、上記偏光分離光学素子
として、光学軸が互いに非直角の角度を有する少なくと
も２個の結晶体を持つ変形ウォラストンプリズムを用
い、その変形ウォラストンプリズムの上記光源側の結晶
体の光学軸が、上記光源から出射される直線偏光に対し
て平行または直交状態にあるようにすることが好まし
い。あるいは、上記偏光分離光学素子として、ある基準
軸に対して平行な偏光方向の光を回折し，前記基準軸に
対して直交した偏光方向の光を透過させる第１回折格子
と、前記基準軸に対して直交した偏光方向の光を回折
し，前記基準軸に対して平行な偏光方向の光を透過する
第２回折格子とを用いることが好ましい。

【０００７】

【作用】光磁気ディスク用ピックアップ装置の光源から
出射される直線偏光の光は、光学系により光磁気ディス
ク上に集光される。光磁気ディスクからの反射光は、光
学系により集光され、偏光分離光学素子により偏光分離
されて、偏光成分毎に光検出器の複数の受光面に投射さ
れる。そして、各受光面からの信号の差信号から、光磁
気ディスクに書き込まれた情報の読み取り信号が得られ
る。旋光子は、良好な信号雑音比を得るために、光源か
ら光磁気ディスクに向かう光に対して、光磁気ディスク
からの反射光の直線偏光方向をなるべく４５゜傾ける働
きをする。このように、この発明の光磁気ディスク装置
によれば、光磁気ディスク用ピックアップ装置が、光源
と光磁気ディスクとの間の光路中に、偏光分離光学素子
と旋光子とを挿入した簡単な構成で済むため、光学系を
小型化および軽量化できると共に，調整箇所を少なくす
ることが出来る。

【０００８】

【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明を説明
する。なお、これによりこの発明が限定されるものでは
ない。

【０００９】−第１実施例− 図１９は、この発明の光磁気ディスク装置の第１実施例
の構成図である。この光磁気ディスク装置１０００は、
光磁気ディスクＤと，スピンドルＳと，回転制御系Ｒｃ
と，光磁気ディスク用ピックアップ装置１００と，信号
処理系Ｐａと，ピックアップ駆動系Ｐｄと，駆動制御系
Ｐｃと，ドライブコントローラＤｃとを具備している。
光磁気ディスク用ピックアップ装置１００以外の構成要
素は、対応する公知の構成要素と同様の構成である。

【００１０】図１に、光磁気ディスク用ピックアップ装
置１００の光学構成図を示す。この光磁気ディスク用ピ
ックアップ装置１００は、半導体レーザ１と，コリメー
タレンズ２と，回折格子５と，変形ウォラストンプリズ
ム６と，ファラデー素子７と，対物レンズ３と，光検出
器８および光検出器９とを具備して構成されている。

【００１１】上記回折格子５は、例えば三方晶系の結晶
で光学的に負の一軸結晶であるニオブ酸リチウム（Ｌｉ
ＮｂＯ₃ ）である。よって、その屈折率楕円体は、光学
軸方向に偏平な回転対称な楕円体である。なお、回折格
子５は、水晶，ルチル（ＴｉＯ₂ ）等の複屈折性物質で
あってもよい。図２に、回折格子５の凸部５２と凹部５
３の断面を示す。回折格子５の屈折率をｎとし，凸部５
２の高さ（＝凹部５３の深さ）をｄとすると、凸部５２
を透過する光束の光路長はｎｄである。また、回折格子
５の周囲が空気であれば、凹部５３を透過する光束の光
路長ｄである。そこで、凸部５２を透過する光束と凹部
５３を透過する光束の光路長差ΔＯＰは、 ΔＯＰ＝（ｎ−１）ｄ …(１) である。光路長差ΔＯＰが透過光波長の整数倍であれ
ば、凸部５２を透過する光束と凹部５３を透過する光束
の位相ずれはなく、回折格子の働きはない。光路長差Δ
ＯＰが透過光波長の整数倍でなければ、凸部５２を透過
する光束と凹部５３を透過する光束の位相がずれるの
で、回折格子として働く。特に、光路長差ΔＯＰが透過
光波長の（整数＋１／２）倍であれば、凸部５２を透過
した光束と凹部５３を透過した光束の位相が１８０゜ず
れ、０次回折方向に出射する光束は互いに打ち消し合
い、０次回折光束は生じない。よって、透過光は、主に
±１次回折方向に回折される。

【００１２】ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）の常光
線屈折率ｎｏ＝２．２６２，透過光波長λ＝７８０ｎ
ｍ，溝深さｄ（μｍ）とするとき、(１)式より、 ΔＯＰ／λ＝（ｎｏ−１）ｄ／λ＝1.618ｄ …(２) となる。この(２)式のグラフを図３の直線５４に示す。
ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）の異常光線屈折率ｎ
ｅ＝２．１７９，透過光波長λ＝７８０ｎｍ，溝深さｄ
（μｍ）とするとき、 ΔＯＰ／λ＝（ｎｅ−１）ｄ／λ＝1.512ｄ …(３) となる。この(３)式のグラフを図３の直線５５に示す。
図３の縦軸の値が整数になれば、上述したように回折格
子の作用はない。例えば、溝深さｄ＝１．８５μｍの場
合、常光線に対してはΔＯＰ／λ＝３となるので、回折
格子として作用せず、単に透過する。一方、異常光線に
対してはΔＯＰ／λ＝２．８となり、回折格子として作
用し、強い０次光と弱い±１次光とを生じる。

【００１３】上記回折格子５は、直線の格子溝が不等間
隔に並んだ不等間隔直線型格子構造または非直線の格子
溝が不等間隔に並んだ不等間隔非直線型格子構造により
実現される。図４および図５は、不等間隔直線型格子構
造の回折格子１０１の構造の説明図である。また、図５
および図６は、回折格子１０１の作用の説明図である。
図４に示すように、回折格子１０１を含む平面内にｘ軸
とｙ軸をとり、設計上の座標原点をＯとする。また、図
５に示すように、前記座標原点Ｏを通り，前記ｘ軸およ
びｙ軸に垂直なｚ軸をとり、そのｚ軸上で前記座標原点
Ｏから距離ｆでｙ軸に平行な線を焦線Ｐとする。そし
て、その焦線Ｐを中心軸を持つと共に半径が（ｆ＋ｎ
λ）の円筒Ｓｎ（ｎ＝１，２，３，…）を想定し、その
円筒Ｓｎとｘ−ｙ平面の交線を直線群１０３ｎとする。
このとき、図４に示すように、直線群１０３ｎのＸ軸上
の位置Ｘｎ（ｎ＝１，２，３，…）は、Ｘｎ＝√｛（ｆ＋ｎλ）²−ｆ²｝ …(４) である。そして、回折格子１０１の格子溝１０２は、前
記直線群１０３ｎの一部である。

【００１４】図５および図６に示すように、回折格子１
０１に入射し直線群１０３ｎで回折し焦線Ｐに集束する
光束は、焦線Ｐにおいて同位相になり、強め合うので、
＋１次光となる。一方、直線群１０３ｎで＋１次光とは
反対方向に回折する光束は、回折格子による回折角の対
称性によって、ｚ軸上で座標原点Ｏから距離−ｆだけ離
れｙ軸に平行な焦線Ｑから発散する−１次光となる。す
なわち、回折格子１０１は、＋１次光に対しては焦線距
離ｆの正の円柱レンズとして作用し、正の非点収差を与
え、＋１次光を焦線Ｐに集光する。また、−１次回折光
に対しては焦点距離−ｆの負の円柱レンズとして作用
し、負の非点収差を与え、−１次光を焦線Ｑから発散す
る光束とする。

【００１５】図７は、不等間隔非直線型格子構造の回折
格子２０１の構造の説明図である。また、図８は、回折
格子２０１の作用の説明図である。図７に示すように、
回折格子２０１を含む平面内にｘ軸とｙ軸をとり、設計
上の座標原点をＯとする。そして、楕円２０３ｎ（ｎ＝
１，２，３，…）の長軸をｘ軸上にとり、短軸をｙ軸上
にとり、楕円２０３ｎの長軸方向半径ＲＸｎを、ＲＸｎ＝√｛（ｆｘ＋ｎλ）²−ｆｘ²｝ …(５) とし、短軸方向半径ＲＹｎを、ＲＹｎ＝√｛（ｆｙ＋ｎλ）²−ｆｙ²｝ …(６) とする。ただし、ｆｘ＞ｆｙとする。そして、楕円２０
３ｎの一部（楕円弧）を回折格子２０１の格子溝２０２
とする。

【００１６】図８に示すように、前記座標原点Ｏを通
り，前記ｘ軸およびｙ軸に垂直なｚ軸をとる。このと
き、この回折格子２０１によれば、ｘ−ｚ平面において
は、＋１次光はｚ軸上で座標原点Ｏから距離ｆｘだけ離
れた点に収束し、−１次光はｚ軸上で座標原点Ｏから距
離−ｆｘだけ離れた点から出たように発散する。一方、
ｙ−ｚ平面においては、＋１次光はｚ軸上で座標原点Ｏ
から距離ｆｙだけ離れた点に収束し、−１次光はｚ軸上
で座標原点Ｏから距離−ｆｙだけ離れた点から出たよう
に発散する。すなわち、＋１次光は、ｘ軸方向には焦線
Ｐｘを結び、ｙ軸方向には焦線Ｐｙを結ぶ。また、−１
次光は、ｘ軸方向には焦線Ｑｘから出たように発散し、
ｙ軸方向には焦線Ｑｙから出たように発散する。よっ
て、この同心楕円型の回折格子２０１は、＋１次光に対
しては焦線距離がｆｘとｆｙの正のトロイダルレンズと
して作用し、−１次光に対しては焦線距離が−ｆｘと−
ｆｙの負のトロイダルレンズとして作用し、絶対値が等
しい正と負の微小角度だけ異なる方向に＋１次光と−１
次光とを出射する。

【００１７】図９は、変形ウォラストンプリズム６の説
明図である。変形ウォラストンプリズム６は、水晶，ニ
オブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ），ルチル（ＴｉＯ
₂ ），方解石等の複屈折性物質から構成されている。半
導体レーザ１側の結晶体６ａの光学軸は、出射光２１の
偏光方向と平行または直交状態にある。また、光磁気デ
ィスクＤ側の結晶体６ｂの光学軸は、上記結晶体６ａの
光学軸に対して４５°傾いている。図１０に、光軸方向
から見た結晶体６ａ，６ｂの光学軸の状態を示す。図９
に示すように、結晶体６ａの光学軸に対して入射光２０
の偏光方向が直交している場合、出射光２１の偏光方向
は、入射光２０の偏光方向に対して４５°傾いた直線偏
光になる。図１１に示すように、変形ウォラストンプリ
ズム６に逆入射する反射光の偏光方向が結晶体６ａの光
学軸に対して平行（結晶体６ｂの光学軸に対して４５°
傾いている）の場合、変形ウォラストンプリズム６から
出射光は、偏光方向がそれぞれ直交した光束１１，光束
１２および直進する光束１３の３つの光束に分離され
る。すなわち、反射光２２は、結晶体６ｂに垂直入射す
るため、結晶体６ｂの光学軸方向により、常光線Ｏと異
常光線Ｅとに光量比１：１で分けられ、結晶体６ｂ中を
直進する。次に、常光線Ｏは、結晶体６ａに斜め入射す
るため、結晶体６ａの光学軸方向により、常光線Ｏ’と
異常光線Ｅ’とに光量比１：１で分けられる。そして、
常光線Ｏから常光線Ｏ’は屈折率差を感じないため、常
光線Ｏ’は直進する。これに対し、常光線Ｏから異常光
線Ｅ’は屈折率差を感じるため、異常光線Ｅ’は屈折さ
れて向きを変える。他方、異常光線Ｅも、結晶体６ａに
斜め入射するため、結晶体６ａの光学軸方向により、異
常光線Ｅ”と常光線Ｏ”とに光量比１：１で分けられ
る。そして、異常光線Ｅから異常光線Ｅ”は屈折率差を
感じないため、異常光線Ｅ”は直進する。これに対し、
異常光線Ｅから常光線Ｏ”は屈折率差を感じるため、常
光線Ｏ”は屈折されて向きを変える。この結果、異常光
線Ｅ’が光束１１となり、常光線Ｏ”が光束１２とな
り、常光線Ｏ’および異常光線Ｅ”が光束１３となり、
光量比は１：１：２となる。光束１１，光束１２の分離
角は、例えば９．１５°である。

【００１８】なお、上記変形ウォラストンプリズム６の
結晶体６ａ，６ｂの光学軸の角度を４５°としたが、９
０°以外の任意の角度としてもよい。９０゜にすると基
本ウォラストンプリズムになるが、この場合、直進する
光がないため、光が往復通過する光磁気ディスク用ピッ
クアップ装置１００には使用できない。

【００１９】ファラデー素子７は、透明基板上にガーネ
ットを成膜した構造であり、図に示していない永久磁石
を組み込んだホルダーによって保持されている。このフ
ァラデー素子７の特性は、例えば、波長λ＝７８０ｎｍ
において挿入損失−２．５ｄＢ以下，回転角度２２．５
±１°，飽和磁化１８００Ｇである。このとき、変形ウ
ォラストンプリズム６からの出射光２１（図９）は、フ
ァラデー素子７を透過することにより偏光方向が２２．
５°回転し、半導体レーザ１の偏光方向に対して２２．
５°か６７．５°の偏光方向となる。

【００２０】図１２に、半導体レーザ１と光検出器８お
よび光検出器９を示す。光検出器８は、３つの受光面８
ａ，８ｂ，８ｃを持っている。一方、光検出器９は、５
つの受光面９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅを持ってい
る。

【００２１】次に、上記光磁気ディスク用ピックアップ
装置１００の動作を説明する。図１に戻り、半導体レー
ザ１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光とさ
れ、回折格子５で０次光，＋１次光，−１次光の３つの
光束に分離され、偏光分離光学素子である変形ウォラス
トンプリズム６を透過し、ファラデー素子７で偏光方向
を２２．５゜旋光され、対物レンズ３によって集光さ
れ、光磁気ディスクＤ上に３スポットを形成する。０次
光は、対物レンズ３により光磁気ディスクＤ上に焦点を
結ぶ。＋１次光は、正の非点収差を有するため、光磁気
ディスクＤ上よりも対物レンズ３に近い位置に焦線を結
ぶ。−１次光は、負の非点収差を有するため、光磁気デ
ィスクＤ上よりも対物レンズ３から遠い位置に焦線を結
ぶ。例えば、対物レンズ３の焦点距離ｆが３．０ｍｍ，
ＮＡが０．６、±１次光が０次光に対して±０．７４５
°の方向に分離されている場合、±１次光のスポット
は、０次光のスポットに対して光磁気ディスクＤ上で３
９μｍ離れた位置にある。

【００２２】０次光および±１次光は、光磁気ディスク
Ｄによって反射される。０次光は、光磁気ディスクＤに
記録された情報によって変調を受ける。また、±１次光
は、光磁気ディスクＤの凹凸のピットによって変調を受
ける。反射してきた０次光および±１次光は、対物レン
ズ３を透過し、ファラデー素子７で２２．５゜旋光され
る。従って、反射光の直線偏光方向は、元の光に対して
４５゜傾けられる。変形ウォラストンプリズム６は、反
射してきた０次光および±１次光のそれぞれを光束１
１，１２，１３に分離する。

【００２３】光束１１は、回折格子５で分離されない偏
光方向である（その偏光方向の屈折率では、回折格子５
が回折格子として働かない）ため、回折格子５を透過
し、コリメータレンズ２により集光され、光検出器８に
投射される。受光面８ａには０次光が投射され、受光面
８ｂには＋１次光が投射され、受光面８ｃには−１次光
が投射される。光束１２は、回折格子５によって分離さ
れる偏光方向である（その偏光方向の屈折率では、回折
格子５が回折格子として働く）ため、回折格子５で３つ
の光束に分離される。光束１２は、もともと０次光およ
び±１次光の３光束のため、９つの光束になる。これら
９つの光束は、コリメータレンズ２により集光され、光
検出器９に投射される。受光面９ａには０次光，＋１次
光，−１次光の３つの光束が投射され、受光面９ｂには
０次光，＋１次光の２つの光束が投射され、受光面９ｃ
には０次光，−１次光の２つの光束が投射され、受光面
９ｄには＋１次光が投射され、受光面９ｅには−１次光
が投射される。光束１３は、直進するため、受光されな
い。

【００２４】光検出器８の受光面８ａは、光束１１の０
次光の光量に比例した光量信号を出力する。また、受光
面８ｂは、光束１１の＋１次光の光量に比例した光量信
号を出力する。また、受光面８ｃは、光束１１の−１次
光の光量に比例した光量信号を出力する。受光面８ａか
ら出力される光量信号より、後述するように光束１２の
０次光成分を減算して、読み取り信号が得られる。受光
面８ｂから出力される光量信号は、図示せぬエンベロー
プ検波回路によって変調度信号に変換される。また同様
に、受光面８ｃから出力される光量信号も、エンベロー
プ検波回路によって変調度信号に変換される。これら変
調度信号の差を、図示せぬ差動演算回路によって求める
ことで、焦点ずれ検出信号が得られる。なお、このよう
な焦点ずれ検出信号を用いない自動焦点方式を用いる場
合には、回折格子５を省略することが出来る。

【００２５】光検出器９の受光面９ａは、光束１２の０
次光，＋１次光，−１次光を合せた光量に比例した光量
信号を出力する。一方、受光面９ｄは、光束１２の＋１
次光の光量に比例した光量信号を出力する。また、受光
面９ｅは、光束１２の−１次光の光量に比例した光量信
号を出力する。そこで、受光面９ａの光量信号から受光
面９ｄおよび９ｅの光量信号を図示せぬ差動演算回路に
よって引いて、光磁気ディスクＤ上の記録情報を純粋に
０次光成分が得られる。この０次光成分と前記光検出器
８の受光面８ａの光量信号とを、図示せぬ差動演算回路
により演算し、先述したように、読み取り信号が得られ
る。なお、光検出器９の受光面９ｂ，９ｃは、必ずしも
必要でない。すなわち、それらの光量信号は、必ずしも
必要ではない。

【００２６】−第２実施例− 図１３に、この発明の第２実施例による光磁気ディスク
装置が備えている光磁気ディスク用ピックアップ装置の
光学構成図を示す。この光磁気ディスク用ピックアップ
装置２００は、第１実施例の光磁気ディスク用ピックア
ップ装置１００に較べると、コリメータ２がなく有限系
になっている点と，回折格子１４および光検出器１７の
構成とが異なっている。回折格子１４は、半導体レーザ
１からの光は格子溝のある部分を透過し，変形ウォラス
トンプリズム６からの光は格子溝のない部分を透過する
ように範囲および位置を決めて、格子溝を形成されてい
る。光検出器１７は、光検出器８と同じ形状をしてお
り、図１４に示すように、３つの受光面１７ａ，１７
ｂ，１７ｃを有している。

【００２７】半導体レーザ１からの出射光は、回折格子
１４で３光束に分離され、変形ウォラストンプリズム６
を透過し、ファラデー素子７で偏光方向を２２．５°旋
光され、対物レンズ３によって集光され、光磁気ディス
クＤ上に３スポットを形成する。光磁気ディスクＤによ
り反射された光は、対物レンズ３を透過し、ファラデー
素子７で偏光方向を２２．５°旋光され、変形ウォラス
トンプリズム６によって偏光方向が直交する光束１５お
よび光束１６に分離され、回折格子１４を単に透過して
光検出器８および光検出器１７に投射される。光束１５
および光束１６は、第１実施例における光束１１と同様
の光束である。そこで、光検出器８の受光面８ａの光量
信号および光検出器１７の受光面１７ａの光量信号を、
図示せぬ差動演算回路により演算して、読み取り信号が
得られる。また、光検出器８の受光面８ｂ，８ｃからの
光量信号または光検出器１７の受光面１７ｂ，１７ｃか
らの光量信号により、第１実施例と同様にして、焦点ず
れ検出信号が得られる。

【００２８】−第３実施例− 図１５に、この発明の第３実施例による光磁気ディスク
装置が備えている光磁気ディスク用ピックアップ装置の
光学構成図を示す。この光磁気ディスク用ピックアップ
装置３００は、第１実施例の光磁気ディスク用ピックア
ップ装置１００と較べると、変形ウォラストンプリズム
６の代りに、第１回折格子３１および第２回折格子３２
を用いる点と，光検出器３３の構成とが異なっている。

【００２９】第１回折格子３１および第２回折格子３２
は、例えばルチル（ＴｉＯ₂ ）である。なお、水晶，方
解石，ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）等の複屈折性
物質であってもよい。図１６に、第１回折格子３１の凸
部６２と凹部６３の断面を示す。第１回折格子３１の屈
折率をｎとし，凸部６２の高さ（＝凹部６３の深さ）を
ｄとすると、凸部６２を透過する光束の光路長はｎｄで
ある。また、第１回折格子３１の周囲が空気であれば、
凹部６３を透過する光束の光路長ｄである。そこで、凸
部６２を透過する光束と凹部６３を透過する光束の光路
長差ΔＯＰは、 ΔＯＰ＝（ｎ−１）ｄ …(７) である。光路長差ΔＯＰが透過光波長の整数倍であれ
ば、凸部６２を透過する光束と凹部６３を透過する光束
の位相ずれはなく、回折格子の働きはない。光路長差Δ
ＯＰが透過光波長の整数倍でなければ、凸部６２を透過
する光束と凹部６３を透過する光束の位相がずれるの
で、回折格子として働く。特に、光路長差ΔＯＰが透過
光波長の（整数＋１／２）倍であれば、凸部６２を透過
した光束と凹部６３を透過した光束の位相が１８０゜ず
れ、０次回折方向に出射する光束は互いに打ち消し合
い、０次回折光束は生じない。よって、透過光は、主に
±１次回折方向に回折される。

【００３０】ルチル（ＴｉＯ₂ ）の常光線屈折率ｎｏ＝
２．５２５，透過光波長λ＝７８０ｎｍ，溝深さｄ（μ
ｍ）とするとき、(７)式より、 ΔＯＰ／λ＝（ｎｏ−１）ｄ／λ＝1.955ｄ …(８) となる。この(８)式のグラフを図１７の直線６４に示
す。ルチル（ＴｉＯ₂ ）の異常光線屈折率ｎｅ＝２．７
９５，透過光波長λ＝７８０ｎｍ，溝深さｄ（μｍ）と
するとき、 ΔＯＰ／λ＝（ｎｅ−１）ｄ／λ＝2.301ｄ …(９) となる。この(９)式のグラフを図１７の直線６５に示
す。図１７の縦軸の値が整数になれば、上述したように
回折格子の作用はない。例えば、溝深さｄ＝０．５１μ
ｍの場合、常光線（直線６４）に対してはΔＯＰ／λ＝
１となるので、回折格子として作用せず、単に透過す
る。一方、異常光線（直線６５）に対してはΔＯＰ／λ
＝１．１７となり、凸部６２を通過した光束の位相と凹
部６３を通過した光束の位相がずれるため、回折格子の
作用により、０次光および±１次光に分離される。この
ときの光量比は、およそ７：１である。すなわち、光磁
気ディスクＤで反射された光のうち、第１回折格子３１
により異常光線のみが分離されることになる。

【００３１】また、例えば溝深さｄ＝０．４３μｍの場
合、常光線（図１７の曲線６４）に対してはΔＯＰ／λ
＝０．８４となり，０次光および±１次光に分離され
る。このときの光量比は、およそ７：１である。一方、
異常光線に対してはΔＯＰ／λ＝１となり、回折格子と
して作用しない。従って、溝深さｄ＝０．４３μｍとし
ても、偏光分離光学素子として用いることが出来る。

【００３２】第２回折格子３２は、第１回折格子３１と
同様の構成であるが、次の条件（１）または条件（２）
を満たす必要がある。条件（１） (ａ)第２回折格子３２の格子溝方向は、第１回折格子３
１の格子溝方向と平行でない。 (ｂ)第２回折格子３２の光学軸方向は、第１回折格子３
１の光学軸方向と平行でない。 (ｃ)第２回折格子３２が回折格子として作用する光の波
長は、第１回折格子３１が回折格子として作用する光の
波長と同じでもよい。具体的には、両者の材料の屈折率
が同じなら、両者の溝深さが同じでもよい。

【００３３】条件（２） (ａ)第２回折格子３２の格子溝方向は、第１回折格子３
１の格子溝方向と平行でない。 (ｂ)第２回折格子３２の光学軸方向は、第１回折格子３
１の光学軸方向と平行である。 (ｃ)第２回折格子３２が回折格子として作用する光の波
長は、第１回折格子３１が回折格子として作用する光の
波長と異なる。具体的には、両者の材料の屈折率が同じ
なら、両者の溝深さが異なる。

【００３４】例えば、第１回折格子３１と全く同じ構成
の第２回折格子３２を、その格子溝方向が第１回折格子
３１の格子溝方向と平行にならないように置けば、上記
条件（１）を満たすことになる。この場合、第１回折格
子３１を透過してきた常光線は、第２回折格子３２から
みれば異常光線となるため、上述したように０次光およ
び±１次光に分離される。一方、第１回折格子３１を透
過してきた異常光線の一部は、第２回折格子３２からみ
れば常光線となるため、分離されず、単に透過する。か
くして、偏光方向の異なった光を検出でき、この光を光
検出器９，３３で検出し、差動をとることにより、光磁
気信号を得ることが出来る。また、第１回折格子３１と
第２回折格子３２の格子溝方向の角度を調整すれば、光
量を微調することが出来る。

【００３５】なお、変形ウォラストンプリズム６は往路
において光を分離しないが、第１回折格子３１および第
２回折格子３２は往路においても光を分離するので、両
者は完全には等価でない。しかし、往路において分離し
た光は特に利用しないこと，復路においてカー回転のｐ
成分とｓ成分の検出ができることを考えれば、両者は実
質的に等価であり、変形ウォラストンプリズム６を、第
１回折格子３１および第２回折格子３２で代替できる。
ただし、往路で不必要に光を分離しないという観点で
は、変形ウォラストンプリズム６の方が有利である。

【００３６】別の構成として、ルチル（ＴｉＯ₂ ）の板
の同一面または表裏面に、溝深さｄ＝０．５１μｍの格
子溝と，溝深さｄ＝０．４３μｍの格子溝とを、格子溝
方向が平行でないように形成すれば、上記条件（２）を
満たすことになる。すなわち、１つの光学素子で第１回
折格子３１と第２回折格子３２の両方の機能を行うこと
が出来る。

【００３７】光検出器３３は、前記光検出器８または１
７と同じ構造をしている。

【００３８】半導体レーザ１からの光は、コリメータレ
ンズ２で平行光とされ、回折格子５で３つの光束に分離
され、偏光分離光学素子である第１回折格子３１と第２
回折格子３２とを透過し、ファラデー素子７で偏光方向
を２２．５°旋光され、対物レンズ３によって集光さ
れ、光磁気ディスクＤ上に３スポットを形成する。光磁
気ディスクＤにより反射された光は、ファラデー素子７
で偏光方向を２２．５°旋光され、ある基準軸に対して
平行な偏光を回折する第１回折格子３１と前記基準軸に
対して直交した偏光を回折する第２回折格子３２とによ
りそれぞれの偏光方向が直交している光束１１および光
束１２に分離され、それら光束１１および光束１２は光
検出器３３および光検出器９に投射される。そして、光
検出器３３および光検出器９の出力を、図示せぬ差動演
算回路により演算して、焦点ずれ検出信号および読み取
り信号を得ることが出来る。

【００３９】なお、±１次回折光に非点収差を与える溝
深さｄ＝０．５１１μｍの格子溝を片面に形成すると共
に，他面に溝深さｄ＝０．５１μｍの格子溝と溝深さｄ
＝０．４３μｍの格子溝とを形成することにより、偏光
分離光学素子としての機能と±１次光に非点収差を与え
る機能とを備えた複合光学素子を構成し、これを回折格
子５，第１回折格子３１および第２回折格子３２の代り
に用いてもよい。

【００４０】−第４実施例− 図１８に、この発明の第４実施例による光磁気ディスク
装置が備えている光磁気ディスク用ピックアップ装置の
光学構成図を示す。この光磁気ディスク用ピックアップ
装置４００は、第２実施例の光磁気ディスク用ピックア
ップ装置２００と較べると、ウォラストンプリズム６お
よび光検出器８の代りに前記第３実施例の第１回折格子
３１，第２回折格子３２および光検出器３３を用いる点
が異なっている。なお、偏光分離光学素子としての機能
と±１次光に非点収差を与える機能とを備えた前記複合
光学素子を、回折格子１４，第１回折格子３１および第
２回折格子３２の代りに用いてもよい。

【００４１】

【発明の効果】この発明の光磁気ディスク装置によれ
ば、光源と光磁気ディスクとの間の光路中に、偏光分離
光学素子と旋光子とを挿入した簡単な構成の光磁気ディ
スク用ピックアップ装置で済むため、光学系を小型化お
よび軽量化できると共に，調整箇所を少なくすることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例による光磁気ディスク装
置が備えている光磁気ディスク用ピックアップ装置の光
学構成図である。

【図２】図１の光磁気ディスク用ピックアップ装置にお
ける回折格子の格子溝の説明図である。

【図３】図１の光磁気ディスク用ピックアップ装置にお
ける回折格子の格子溝の深さと位相差の説明図である。

【図４】不等間隔直線型格子構造の回折格子のｘ−ｙ面
の構造説明図である。

【図５】不等間隔直線型格子構造の回折格子のｘ−ｚ面
の構造説明図である。

【図６】不等間隔直線型格子構造の回折格子の集光発散
作用の説明図である。

【図７】不等間隔非直線型格子構造の回折格子のｘ−ｙ
面の構造説明図である。

【図８】不等間隔非直線型格子構造の回折格子の集光発
散作用の説明図である。

【図９】図１の光磁気ディスク用ピックアップ装置にお
ける変形ウォラストンプリズムの斜視図である。

【図１０】図９の変形ウォラストンプリズムの光学軸の
説明図である。

【図１１】図９の変形ウォラストンプリズムにおける偏
光分離作用の説明図である。

【図１２】図１の光磁気ディスク用ピックアップ装置に
おける半導体レーザと光検出器の配置図である。

【図１３】この発明の第２実施例による光磁気ディスク
装置が備えている光磁気ディスク用ピックアップ装置の
光学構成図である。

【図１４】図１３の光磁気ディスク用ピックアップ装置
における光検出器の斜視図である。

【図１５】この発明の第３実施例による光磁気ディスク
装置が備えている光磁気ディスク用ピックアップ装置の
光学構成図である。

【図１６】図１５の光磁気ディスク用ピックアップ装置
における回折格子の格子溝の説明図である。

【図１７】図１５の光磁気ディスク用ピックアップ装置
における回折格子の格子溝の深さと位相差の説明図であ
る。

【図１８】この発明の第４実施例による光磁気ディスク
装置が備えている光磁気ディスク用ピックアップ装置の
光学構成図である。

【図１９】この発明の第１実施例による光磁気ディスク
装置の構成図である。

【符号の説明】

１半導体レーザ２コリメータレンズ３対物レンズ５，１４，３１，３２回折格子６変形ウォラストンプリズム７ファラデー素子８，９，１７，３３光検出器Ｄ光磁気ディスク１００，２００，３００，４００光磁気ディスク用
ピックアップ装置１０００光磁気ディスク装
置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宗吉恭彦東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線偏光の光を出射する光源と、上記光
源から出射された光を光磁気ディスク上に集光しかつ光
磁気ディスクからの反射光を集光する光学系とを有する
光磁気ディスク用ピックアップ装置を備えた光磁気ディ
スク装置において、上記光磁気ディスク用ピックアップ装置の光源と光磁気
ディスクとの間の光路中に、偏光成分を微小角分離可能
な偏光分離光学素子と、直線偏光を旋光させる旋光子と
を挿入したことを特徴とする光磁気ディスク装置。
【請求項２】請求項１に記載の光磁気ディスク装置に
おいて、上記偏光分離光学素子として、光学軸が互いに
非直角の角度を有する少なくとも２個の結晶体を持つ変
形ウォラストンプリズムを用い、その変形ウォラストン
プリズムの上記光源側の結晶体の光学軸が、上記光源か
ら出射される直線偏光に対して平行または直交状態にあ
ることを特徴とする光磁気ディスク装置。
【請求項３】請求項１に記載の光磁気ディスク装置に
おいて、上記偏光分離光学素子として、ある基準軸に対
して平行な偏光方向の光を回折し，前記基準軸に対して
直交した偏光方向の光を透過させる第１回折格子と、前
記基準軸に対して直交した偏光方向の光を回折し，前記
基準軸に対して平行な偏光方向の光を透過する第２回折
格子とを用いることを特徴とする光磁気ディスク装置。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載
の光磁気ディスク装置において、上記旋光子の回転旋光
角を２２．５°とすることを特徴とする光磁気ディスク
装置。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかに記載
の光磁気ディスク装置において、上記光源と光磁気ディ
スクとの間の光路中に、上記光源から出射された直線偏
光の光を３光束に分割し、±１次光に非点収差を与える
回折格子を挿入したことを特徴とする光磁気ディスク装
置。