JPH08221820A - 光磁気ディスク装置および光磁気記録媒体および光ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 案内溝と案内溝間の両方に信号を記録して狭
トラックピッチ化する光磁気ディスクにおいて、隣接ト
ラックからの信号のクロストークをキャンセルさせる溝
深さの許容幅を拡大させる。 【構成】 光磁気ディスク２の表面上の光スポット１を
案内溝４と案内溝間３の境界に配置させる。また溝深さ
をほぼλ／８とさせる。さらに再生光学系に入射直線偏
光方向成分とそれと直交する直線偏光成分の間に、基板
リターデーション及びカー楕円率による位相差と合わせ
てほぼλ／８の位相差を与える。また案内溝再生時と案
内溝間再生時にはこの位相差の符号を反転させる。これ
を光学系を２つに分離して行えば案内溝と案内溝間を同
時に再生できる。 【効果】 溝深さの許容幅が拡大し、光磁気記録媒体の
生産性を向上できる。案内溝と案内溝間を同時に再生で
きるので情報の転送速度を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光記録媒体から光学的に
情報を再生する光ディスク装置に係り、特に光ディスク
のトラックピッチを狭めて記録密度を向上させる技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の記述は例えばシンポジウム・オブ
・オプティカル・メモリ９４・テクニカルダイジェスト
(1994年）３５ー３７、４１ー４２頁（Symposium of Op
ticalMemory '94 Technical Digest (1994) pp.35-37,4
1-42 )に記載されている。ここでは光磁気ディスクの記
録密度を向上させるために従来とほぼ等しい案内溝ピッ
チのまま、案内溝と案内溝間の幅をほぼ等しくして、記
録情報を担う光磁気ドメインを案内溝と案内溝間の両方
に記録して記録密度をほぼ２倍とする技術が述べられて
いる。たとえスポットが再生しようとする案内溝（案内
溝間）の隣の案内溝間（案内溝）にかかったとしても溝
深さを調整すれば位相差の効果により隣の光磁気ドメイ
ンからの信号のクロストークをキャンセルできるという
ものである。溝深さはほぼλ／６が最適であることが述
べられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、クロストークをキャンセルするための溝深さ、溝
幅、光学系の位相差ずれなどの精度が非常に厳しいとい
う問題点がある。この理由について以下に説明する。

【０００４】図１に従来例における光磁気ディスク表面
上の光磁気ドメイン及び光スポットの配置の例を示す。
ここでは光スポット１は光磁気ディスク２上の案内溝間
３にトラッキング制御されており、光磁気ドメイン５０
１による信号のみ再生し、隣接する案内溝４内の光磁気
ドメイン５０２からのクロストークをキャンセルするよ
うに案内溝の深さを設定する。入射する光スポットの偏
光状態が図２(a)に示すようにP偏光成分だけであり、磁
気的カー効果によるドメイン内外での偏光回転の効果が
図２(b)(c)のようになっているとすると反射光全体にお
けるP、S両偏光成分は近似的に

【０００５】

【数１】

【０００６】

【数２】

【０００７】のように表わせる。ここでSは偏光回転に
よって生じる入射偏光の偏光方向と直交する偏光成分、
Pは入射偏光と同じ方向の偏光成分、それぞれの添字１
は再生すべき光磁気ドメイン５０１内の反射光、２は案
内溝間３上の光磁気ドメイン５０１外の反射光、３はク
ロストークとなる隣接案内溝４内の光磁気ドメイン５０
２内の反射光、４は隣接案内溝４内の光磁気ドメイン５
０２外の反射光を示す。またψは溝深さdから

【０００８】

【数３】

【０００９】で与えられる位相差である。このとき光磁
気信号は入射光の直線偏光の方向に対して４５°傾いた
偏光ビームスプリッタにより差動検出されるから

【００１０】

【数４】

【００１１】となる。ただし

【００１２】

【数５】

【００１３】である。ここでS１ーS２が信号であり、S
３ーS４がクロストークに相当するからクロストークを
なくすためには溝深さによる位相差を

【００１４】

【数６】

【００１５】となるように選べばよいことがわかる。係
数ηは集光された光スポットの再生すべき案内溝（また
は案内溝間）上にある光量に対するそれに隣接した案内
溝間（または案内溝）上にある光量との比であり、スポ
ット径に対する溝幅または溝間幅により決まるパラメー
タである。したがってクロストークキャンセルを一定の
溝深さで溝内でも溝間でも行うためには溝幅と溝間幅は
等しくなければならないことがわかる。次に溝深さの精
度を調べるために信号対クロストーク比を

【００１６】

【数７】

【００１７】のように定義すればクロストークキャンセ
ル条件を満たす溝深さにおいて

【００１８】

【数８】

【００１９】となるので、例えば溝深さλ／６（λはデ
ィスク基板内での光の波長）でクロストークキャンセル
を行う場合、η＝0.5であるから｜dX／dψ ｜＝1.155と
なりクロストークを１／１０に抑えるためには近似的に
は溝深さのずれを±0.1／（1.155×２π×２）＝±0.00
7λ程度とする必要があり仮に空気中での光波長0.68μ
m、基板の屈折率を1.5とするとこれは約±３nmの精度と
なる。精度をなるべくゆるめるためにはηを小さく、案
内溝を浅くすればよいが記録密度が低下するので意味が
ない。

【００２０】これに対して本発明の目的はこの調整精度
を緩和することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は光磁気ディスクの表面に照射される光スポ
ットを案内溝と案内溝間の境界に配置させる。また溝の
深さをほぼλ／８とさせる。さらに再生光学系に入射直
線偏光方向成分とそれと直交する直線偏光成分の間に、
基板リターデーション及びカー楕円率による位相差と合
わせてほぼλ／８の位相差を与える。また案内溝再生時
と案内溝間再生時にはこの位相差の符号を反転させる。
これを光学系を２つに分離して行えば案内溝と案内溝間
を同時に再生できる。

【００２２】

【作用】光磁気信号のクロストークキャンセル効果は光
ヘッドによってP偏光とS偏光に加わる位相差によって変
化する。これについて以下説明する。

【００２３】戻り光に位相差ξをつけたとするとこれま
での式においてSをS exp（iξ）と置き換えればよいか
ら同様にして光磁気信号は

【００２４】

【数９】

【００２５】となる。したがって仮に溝深さが数６の条
件からずれていても

【００２６】

【数１０】

【００２７】によって決まる位相差を与えればクロスト
ークキャンセルが行えることがわかる。この場合ψは案
内溝を再生する場合と、案内溝間を再生する場合で符号
が異なるから位相差の符号も光学系内で切り替える必要
がある。

【００２８】またこのとき信号振幅対クロストーク振幅
比は

【００２９】

【数１１】

【００３０】となるのでクロストークキャンセル条件を
満たす溝深さにおいてこの偏微分が

【００３１】

【数１２】

【００３２】となる。近似的にはこれをなるべく小さく
すれば溝深さの精度を向上できる。ηはスポット内の溝
内と溝間内の光量比であるから溝幅と溝間幅を等しくし
ようとすればあまり大きくできないので、この式の分子
を０とすることは難しい。したがってψ＝π／２、すな
わち溝深さλ／８近傍でなるべくηを大きくすれば溝深
さの調整精度を緩和できる。実際に溝幅と溝間幅を等し
くする条件のもとでηを大きくするにはスポットを溝と
溝間の中間に配置すればη＝１が実現できる。このとき
数１２は0.5となりクロストークを１／１０とする溝深
さの調整精度は±0.016λとなる。先に述べた例に比べ
てこれは２倍以上精度が緩和されている。またこのとき
数１０より位相差ξは４５°すなわちλ／８板を用いれ
ばよい。

【００３３】光スポットを溝と溝間の中間に配置すると
信号とクロストークがまったく同等となり、光学系によ
り加わる位相差により再生する信号を選択することにな
る。したがって光記録媒体からの反射光を２つに分岐し
てそれぞれにおいて符号のことなる位相差を直交する２
つの直線偏光間に与えれば、案内溝に記録された情報と
それに隣接した１つの案内溝間の情報を同時に再生する
ことができ、情報の転送速度を向上させることができ
る。

【００３４】しかしながら実際には位相差ξには光磁気
ディスク基板のリターデーションや記録膜のカー楕円率
も含まれるので、光学系の位相差はこれを含めてλ／８
板に相当するように調整する必要がある。

【００３５】

【実施例】図１はすでに述べたように従来の実施例であ
る。ここでは案内溝間３の光磁気ドメイン５０１の情報
を再生する場合の例を示している。この場合光スポット
１は案内溝間３上に配置される。同様にして案内溝上の
光磁気ドメイン５０２を再生する場合には案内溝４上に
光スポットを配置すればよい。

【００３６】これに対して本発明では図３に示すように
光スポット１を案内溝間３と案内溝４の境界上に配置し
ている。このとき再生する光学系の位相差を最適化すれ
ば、基板内光波長λに対して溝深さdをλ／８とするこ
とによりクロストークを一定の値以下とする溝深さの幅
を最大とすることができる。

【００３７】この効果を図４に示す。ここでは図３のス
ポット配置の場合を考えη＝１である。グラフ横軸は溝
深さ縦軸がクロストーク、曲線ごとに付加された数字は
光学系の位相差である。クロストークを１／１０すなわ
ちー２０dB以下とする溝深さの許容幅を最大とする位相
差にはアンダーラインが引いてあり、ここではそれは４
５°、溝深さ0.125λすなわちλ／８である。またその
ときの許容幅0.03λを右下に示している。これは先に予
想した値0.016λ×２にほぼ一致している。

【００３８】図５、図６は溝上、溝間光量比を変えた場
合の計算例であり、図５はη＝0.5でほぼ従来例に相当
し、図６はそれより小さくη＝0.3である。この場合、
傾向としては図４とほぼ同様であるものの溝深さの許容
幅を最大とする溝深さはλ／８からやや浅く、λ／１０
近傍となっている。そこでこれを中心としてλ／８を含
む範囲としてλ／１３からλ／８の範囲を考えれば、従
来のような溝間または溝上の中心にスポットを配置する
場合に対しても溝深さの許容幅を最大とする溝深さを見
つけることができる。

【００３９】図４、５、６の溝深さ許容幅を最大とする
溝深さにおいて位相差が最適値からずれた場合を考える
と例えばクロストーク ー２０dB以下とする位相差のず
れ量はいずれもほぼ±５°程度で変わっていないことが
わかる。

【００４０】次にη＝１とし、案内溝の情報と案内溝間
の情報を同時に再生する光ヘッドの実施例を図７に示
す。半導体レーザ６からの光をコリメートレンズ７で平
行光とし、ビームスプリッタ８を通して対物レンズ９に
より光磁気ディスク２上に集光する。反射光はビームス
プリッタ８を反射して、光束の半分だけ挿入されたλ／
２板１１１により光束の半分だけ紙面平行方向の偏光成
分と紙面垂直方向の偏光成分の位相差を反転させる。次
に位相差４５°に相当するλ／８板１２を透過させる
と、λ／２板１１１を透過した光としない光ではこの４
５°の位相差の符号が実効的に逆転することになる。さ
らに差動検出のために第２のλ／２板１１２によりこの
光の偏光方向を４５°回転させて偏光ビームスプリッタ
１３に入射させ、これを透過、及び反射した光を第１の
λ／２板１１１を通過した領域と通過していない領域に
分けて光検出器１４a,b、１５a,bにより検出しそれぞれ
差動増幅器１６a、bにより光磁気信号を得れば、溝間の
光磁気信号と溝上の光磁気信号を独立に同時に再生でき
る。

【００４１】図８は本発明による光ヘッドの第２の実施
例である。ビームスプリッタ８１を反射した光磁気ディ
スク２からの反射光はλ／２板１１により偏光方向を４
５°回転したのち、ビームスプリッタ８２により２つの
光に分離される。それぞれをλ／８板１２１、１２２を
通してから偏光ビームスプリッタ１３１、１３２により
互いに直交する直線偏光成分に分離し、光検出器１４a,
b、１５a,bにより光電変換してそれぞれ差動増幅器１６
a,bにより光磁気信号を得る。このとき２つのλ／８板
１２１、１２２の進相軸方向を紙面内方向からそれぞれ
逆方向に４５°回転させれば２つの光磁気信号は溝間と
溝上の再生信号となる。

【００４２】しかしながら実際には位相差ξには光磁気
ディスク基板のリターデーションや記録膜のカー楕円率
も含まれるので、光学系の位相差はこれを含めてλ／８
板に相当するように調整する必要がある。そのためには
あらかじめこれらによる位相差を補償する波長板を設
け、その後で±４５°の位相差を与えるλ／８板を設置
することも考えられる。

【００４３】光スポットを案内溝と案内溝間の境界に配
置するためには従来のトラッキング誤差信号を最大また
は最小になるように制御する必要がある。図９にそのた
めの新しいトラッキング誤差信号の一例を示す。光磁気
ディスク２表面を反射した光は対物レンズ９を通って、
光検出器１７a,b,cに入射している。ここで途中の光学
系は簡単のため省略している。従来のトラッキング誤差
信号は光束を中心を通る案内溝方向の分割線で分割した
２つの光検出器の出力の差動信号を用いていた。このた
めここでは１７aと１７cの出力の差動信号がこれに近
く、これをトラッキング誤差信号とすれば従来通り、案
内溝中心または案内溝間中心に光スポットを制御するこ
とができる。したがってこれを信号記録時に用いればよ
い。一方、再生時には１７aと１７bまたは１７bと１７c
の差動出力をトラッキング誤差信号とすれば案内溝と案
内溝間の境界に光スポットを制御することができる。

【００４４】また他の方法を図１０に示す。ここでは光
磁気ディスク２の表面上にメインスポット１のほかに２
つのサブスポット１８１、１８２を配置している。サブ
スポットをつくる方法としては回折格子を用いるか、光
源をあらかじめ３つ用意すればよい。ここでメインスポ
ットが案内溝間３と案内溝４の境界に位置するときに、
２つのサブスポットをそれぞれ案内溝間３と案内溝４に
配置するようにするに３つのスポットの位置関係を調整
しておく。そして図１１に示すようにこれら３つの光ス
ポットを検出すればよい。メインスポットによるトラッ
キング誤差信号は記録時に用い、サブスポットによるト
ラッキング誤差信号は再生時に用いる。これらのトラッ
キング誤差信号をトラッキングアクチュエータにフィー
ドバックすれば光スポットは再生時には案内溝と案内溝
間に位置し、記録時には案内溝または案内溝間に配置さ
せることができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明により、案内溝と案内溝間の両方
に情報を記録して狭トラックピッチ化した高密度光磁気
ディスクにおいて隣接トラックからの信号のクロストー
クをキャンセルさせるための溝深さの許容幅を拡大し、
光磁気記録媒体の生産性を向上させることができる。ま
た案内溝とそれに隣接する案内溝間の信号を同時に独立
に再生することができるので情報の転送速度を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例における光磁気ディスク表面上の光磁気
ドメイン及び光スポットの配置。

【図２】カー効果により入射偏光と直交する偏光成分が
発生しドメイン内外でその符号が異なることを説明する
図。

【図３】本発明における光スポットの配置。

【図４】本発明における溝深さ、位相差とクロストーク
の関係。

【図５】従来例における溝深さ、位相差とクロストーク
の関係。

【図６】溝間、溝上光量比の小さい場合の溝深さ、位相
差とクロストークの関係。

【図７】本発明の光ヘッドの第１の実施例。

【図８】本発明の光ヘッドの第２の実施例。

【図９】トラッキング誤差信号検出の第１の実施例。

【図１０】トラッキング誤差信号検出の第２の実施例に
おけるスポット配置。

【図１１】トラッキング誤差信号検出の第２の実施例。

【符号の説明】 １‥‥光スポット、２‥‥ディスク、３‥‥案内溝間、
４‥‥案内溝、５‥‥光磁気ドメイン、５０１‥‥案内
溝間の光磁気ドメイン、５０２‥‥案内溝内の光磁気ド
メイン、６‥‥半導体レーザ、７‥‥コリメートレン
ズ、８、８１、８２‥‥ビームスプリッタ、９‥‥対物
レンズ、１１、１１１、１１２‥‥λ／２板、１２、１
２１、１２２‥‥λ／８板、１３、１３１、１３２‥‥
偏光ビームスプリッタ、１４a,b,１５a,b‥‥光検出
器、１６a,b‥‥差動増幅器、１７a,b,c‥‥トラッキン
グ誤差信号用光検出器、１８１、１８２‥‥サブスポッ
ト、１９１、１９２、１９３‥‥トラッキング誤差信号
用光検出器、２０a,b‥‥差動増幅器。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】案内溝、及び隣接する案内溝間に情報を記
   録した光磁気記録媒体にレーザ光を集光し、反射光の偏
   光状態の変化から記録された情報を再生する光磁気ディ
   スク装置であって、信号再生時に集光された光スポット
   の案内溝上にある光量と案内溝間にある光量がほぼ等し
   いことを特徴とする光磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】案内溝、及び隣接する案内溝間に情報を記
   録した光磁気記録媒体にレーザ光を集光し、反射光の偏
   光状態の変化から記録された情報を再生する光磁気ディ
   スク装置であって、集光された光スポットを案内溝と案
   内溝間の境界に配置する手段を有することを特徴とする
   光磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】案内溝、及び隣接する案内溝間に情報を記
   録した光磁気記録媒体にレーザ光を集光し、反射光の偏
   光状態の変化から記録された情報を再生する光磁気ディ
   スク装置であって、案内溝内の情報と案内溝間の情報を
   同時に再生する手段を有することを特徴とする光磁気デ
   ィスク装置。
4. 【請求項４】案内溝を有する光磁気ディスク基板とその
   上に形成された光磁気記録膜によって構成され、案内溝
   と案内溝間の幅がほぼ等しく、案内溝、及び隣接する案
   内溝間に情報を記録する光磁気記録媒体であって、これ
   を再生する光磁気ディスク装置の光磁気ディスク基板内
   での光波長をλとするとき案内溝の深さがほぼλ／８で
   あることを特徴とする光磁気記録媒体。
5. 【請求項５】案内溝を有する光磁気ディスク基板とその
   上に形成された光磁気記録膜によって構成され、案内溝
   と案内溝間の幅がほぼ等しく、案内溝、及び隣接する案
   内溝間に情報を記録する光磁気記録媒体であって、これ
   を再生する光磁気ディスク装置の光磁気ディスク基板内
   での光波長をλとするとき案内溝の深さがλ／１３以上
   λ／８以下であることを特徴とする光磁気記録媒体。
6. 【請求項６】光磁気記録媒体からの反射光の光束を２つ
   に分岐させて、各々の光束において直交する直線偏光成
   分に符号の異なる位相差を与えて光磁気信号を得る光ヘ
   ッド。
7. 【請求項７】請求項第６項において分岐を光束内の案内
   溝に直交する分割線による領域の分割で行う光ヘッド。
8. 【請求項８】請求項第６項において分岐を光束全域での
   光量の分割で行う光ヘッド。
9. 【請求項９】請求項第１項または第２項においてさらに
   光磁気記録媒体での情報の記録機能を有し、記録時には
   案内溝上または案内溝間に光スポットを配置する光磁気
   ディスク装置。
10. 【請求項１０】請求項第３項においてさらに光磁気記録
    媒体での情報の記録機能を有し、記録時には同時に１つ
    の時系列信号を記録する光磁気ディスク装置。