JPS63187442A - 光磁気デイスク装置 - 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〕 本発明は磁気光学的に情報を記録・再生する光磁気ディ
スク装置に関する。

〔従来の技術〕

光磁気ディスク装置は、磁性材料より成る記録媒体にレ
ーザ光を集束して照射し、熱磁気的変化により媒体上の
磁気の変化として情報を記録するとともに、信号再生時
にも媒体にレーザ光を照射し、カー効果、あるいはファ
ラデー効果等の磁気光学的効果により、媒体からの反射
光あるいは透過光の偏光が変化することを利用して信号
の読み出しを行う。この種の光磁気ディスク装置は、光
デイスク装置と同様の高密度大容量の記録が可能な上に
、情報の消去、再記録ができる利用価値の高いファイル
装置として注目されている。

従来、このような光磁気ディスク装置における情報の読
み出しは、媒体に記録された情報により変化した光の偏
光を、検光子によ勺光の強度変化に変換することによっ
て行なわれていた。このような信号の読み出し方法では
、媒体上の磁化の変化した部分、即ち記録時に記録用光
ビームの当った部分からの反射光が、明または暗となシ
、反射率変化形の記録媒体を使用した光デイスク装置と
同様に、反射光全体の強度変化を検出することにより再
生信号がとり出されることになる。

このような検出方法としては、検光子を通過した光を１
つの光検出器（ＡＰＤ）で受ける単純なものや、偏光ビ
ームスプリッタにより２つに分けられた光のそれぞれを
２つの光検出器で受け、その出力の差をとる差動検出法
などが考えられているが、いずれも検光子又は偏光ビー
ムスプリッタを通過した光の全面・光量変化を検出する
もので、その点では明暗変化の検出と本来同じものであ
る。

また検光子を使う方式であるため、媒体への照射光およ
び媒体からの透過光あるいは反射光が直線偏光に近い状
態であることが必要とされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の光磁気ディスク装置における読み出し方
式では、媒体上に集束される読み出し用光ビームスポッ
トが広が＃）（強度分布）を有しているため、反射光の
強度変化は急峻なものとならず、従って再生信号のタイ
ミング情報が不正確で、かつ照射する光の強度変動、媒
体の反射率変動、再生回路の特性変動等の影響を受けや
すく、信号再生における読み出し課りが起シやずいとい
う欠点を肩していた。更に、情報が記録され磁化が変化
した領域（以下、追記形光ディスクと同様にピットと呼
ぶ）の長での変化（パルス幅変調）にょシ、情報を記録
し、再生しようとすると、直流成分あるいはそれに近い
低周波成分まで正確に増幅しないと、信号の跣れが大き
くなり、正確な情報が再生できないという欠点もあった
。

また、従来の光磁気ディスク装置においては、検光子（
′″または偏光ビームスプリッタ）により直線偏光の変
化を光の明暗変化としてとらえて信号の読み出しを行う
ため、媒体への照射光、および媒体からの透過光または
反射光、さらに検光子への入射光がいずれも概略直線偏
光であることが必要とされ、１／４波長板等直線偏光を
円偏光に変える光学素子などを照射光光路あるいは反射
光光路に入れて、照射光と反射光の分離を行う等、追記
形光ディスク装置で使用される方式は採用できなかった
◇このためハーフミラ−等の偏光状態を変化させない光
学素子（プリズム）によシ照射光と反射光の分離を行な
わねばならないが、このような素子では光を反射する分
透過効率が、透過をする分反射効率が低下することにな
り、照射光のパワー効率の低下、および反射光の伝達効
率の低下が避けられず、記録のための照射光パワーを十
分に確保し、かつ読み出しのための検出器受光光量を大
きくすることは困難である欠点も有していた。

さらに、検光子、あるいはビームスプリッタ等の部品を
情報読み出しのために特別に配置しなければならないた
め、光学系の構成が複雑になる欠点もあった。更にまた
、検光子に入射する光の直線偏光からのずれは検出信号
（読み出し信号）のレベル低下、雑音発生の原因となる
ため、光学系を構成する部品および媒体を構成する基板
（保護層）の複屈折等の偏光に影響を与える要因は極め
て小さく抑えなければならないという欠点もあった。

本発明の目的は、記録密度が高く、再生信号の安定性が
良く、かつ光学系の構成が簡単で光の利用効率が高く、
従って大パワーの記録光の照射が可能でかつ読み出し光
受光量も大きく、更に、基板、光学部品の複屈折の影響
を受けＫくく、信頼性の高い記録再生を行うことができ
る光磁気ディスク装置を提供することにある。

〔問題点全解決するための手段〕

本発明の光磁気ディスク装置は、磁気光学的に情報が記
録された記録媒体に対し、概略円偏光をした光を集束し
°〔照射する照射手段と、前記記録媒体からの反射光ま
たは透過光の光路に、前記反射光または透過光のファー
フィールドにおける記録媒体進行方向に対して前後の光
強度の差を検出するように配置された２分割の光検出器
と、この光検出器の２分割されたそれぞれの部分よりの
出力の差をとシ出す差動増幅器とを有することを特徴と
する。

本発明によれば、高い密度で記録された情報を高い分解
能で再生することが出来、信号レベルの変動も少いため
、高密度高信頼性の情報の記録再生を行うことができる
。また、光学系の構成が簡単となり、光利用効率も高い
ため信頼性の高い情報の記録再生を行うことが可能とな
る。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を示す図面を参照して詳しく説
明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。半
導体レーザ２はレーザ駆動回路１から電流を供給されて
、信号読み出しのためのレーザ光を出射する。コリメー
トレンズ３は半導体レーザ２から出射された発散性のレ
ーザ光を平行なレーザ光束に変える。偏光ビームスプリ
ッタ４は記録または読み出しのために記録媒体７に照射
される光束と、記録媒体１から反射されて戻ってくる光
束を分離するためのものであシ、特定の方向に直線偏光
した光を選択的に通過させ、それと直交する方向に偏光
した光を直角方向に反射する。半導体レーザ２から出射
された概ね直線偏光をした光は、ビームスプリッタ４を
ほぼ光強度の低下なしに通過して１／４波長板５に入射
する。

なお、この偏光ビームスプリッタ４は媒体７への照射光
と反射元金分離するためのものであり、偏光特性のない
従来の光磁気ディスク装置で使用されるハーフミラ−を
使用しても良い。但しこの場合は光の透過効率及び戻シ
光に対する反射効率が低下する（ハーフミラ−通過によ
り光強度が低下する）。また、偏光ビームスプリッタ４
のかわりに無’ａｍ”ｌｔ、性のハーフミラ−を使用し
た場合には後述する１／４反長板５をノ・−７ミラーの
前に配置しても良い。

１／４ｉ長板５は偏光ビームスプリッタ４を通過してき
た直線偏光を円偏光に変える。１／４波長板５によシ正
確な円に近い偏光（楕円にならない）を発生するために
は入射光は正確に直線偏光をしていることが好ましく、
偏光ビームスプリッタ４は、それに適するように入射光
の偏光をそろえる効果も有する。対物レンズ６は１／４
波長板５を通過して概略円偏光となった光を集束させ、
記録担体８上の媒体７０表面に光の倣小スポットとして
照射する。対物し／ズ６の記録媒体７に対する位置は、
微小光スポットが所定の位置によく集束きれて形成され
るように位ｔｔ制御されるが、本発明の趣旨には直接関
係がないので説明を省略する。記録担体８の表面に照射
された光は媒体７の磁化状態（記録状態）に応じて位相
を変化させられる。光磁気ディスクにおいては、媒体は
情報記録部（ピット部）では媒体表面に垂直方向に磁化
されて２す、非記録部（イレーズ部）ではその逆方向に
磁化されている（あるいはイレーズ部は磁化されない）
。これに直線偏光が照射されると、カー効果あるいは７
アラデー効果によりその反射光または透過光は入射光よ
シ偏光が傾く（回転する）。このような直線偏光の回転
は旋光と呼ばれるが、フレネルによりこの旋光性は左回
り円偏光と右回り円偏光のそれぞれに対する位相進みと
位相遅れ（あるいはその逆）の合成で説明できることが
示されている（石黒浩三著「光学」共立全書５６　Ｐ１
２５−Ｐ１３０）。即ち、垂直磁化の方向（極性）によ
９円偏光に対しては位相進み又は位相遅れが生じること
になる。これは例えば媒体７上の情報記録部（ビット部
）より反射された円偏光は位相が越み、非記録部（イレ
ーズ部）より反射されだ円偏光は位相が遅れることを翼
体する。

媒体７から反射された光は、対物レンズ６に工って再び
平行な光束に戻される。この対物レンズ６により拡大さ
れ、平行な光束になった状態の光束の強度分布をファー
フィールドにおける光強度分布（ファーフィールドパタ
ーン）と称する。対物レンズ６を通過した元は、１／４
波長板５によｐその円偏光を直線偏光に変えられる。こ
の偏光の方向は入射時とは９０’角度がずれており、偏
光ビームスプリッタ４はこの反射光束の光路を曲げ光検
出器１１に問わせる。なお、１／４波長板５によ９円偏
光をｌｆ−偏光に変えることは不発明の読み出し方式に
おいては必ずしも必要なものではなく円偏光状態のまま
の反射光を光検出器１１で受光するようにしても良い。

但し、１／４波長板５と偏光ビームスプリッタ４を反射
光の分離に利用することによシ効率の高い反射光の分離
が行なわれ、従って光検出器１１に入射する認光世が犬
きくなる。

１／４彼長板５を通過し、円偏光を直線偏光に変えらｎ
ても、あるいは偏光ビームスプリッタ４により反射され
ても記録媒体７における記録状態と非記録状態との違い
で生じた円偏光の位相差は保存されるから、光検出器１
１に入射する光の強度分布は、ビット部と非記録部それ
ぞれの反射によシ位相の異なった光の干渉したものとな
る。このような干渉は、偏光状態の揃った光に対して起
るから、偏光ビームスプリッタ４により反射され、直ｆ
ｔ５ｑｆ／４光に揃えられた状態で始めて起るのではな
く、対物レンズ６を通過して平行光束に直された状態で
も起る。従って、干渉を起こさせるために特に１／４波
長板５．偏光ビームスプリッタ４を反射光るるいは透過
光の光路に入れる必要はない。

記録部（ビット部）と非記録部との反射光（あるいは透
過光）の間に位相差があることは、等制約にビット部に
段差（光学距離の違い）があることと同じになシ、ビッ
トが段差で形成されている場合と同様に、干渉により、
反射光又は透過光のファーフィールドに、媒体進行方向
に対して前後に光強度の差を生じる。

光検出器１１は受光面が媒体進行方向（図の矢印２０）
に対して前後に２分割されているので、入射する媒体７
上りの反射光または透過光のファーフィールドパターン
を前後方向に分けて受光し、それぞれの入射光強度に対
応したＷ流を出力する。

このように記録部（ビット部）と非記録部との反射光（
または透過光）に位相差が存在する場合、その光のファ
ーフィールドにおいて前後方向に光強度の差を生じ、こ
れを前後方向に少くとも２分割された光検出器で受光す
ることにより記録された情報が検出できることは、同−
発明式出願の特開昭５９−２０７０３４号「光学的記録
再生方法」及び特願昭６１−０３００５８号「光磁気デ
ィスク装置」にも詳しく説明されている。

光検出器１１０分割されたそれぞれの部分からの出力電
流の差を差動増幅器でとり、増幅することにより、ビッ
トの前縁または後縁に照射光が当ったとき、正のピーク
又は負のピークを生じる読み出し信号１０１が得られる
。この読み出し信号１０１を読み出し信号処理回路で処
理することにより、記録媒体７に記録された情報が再生
される。

第２図は本発明における記録信号読み出しの原理を説明
するための図である。媒体７には媒両面に垂直な磁化の
方向（極性）の変化（反転）として情報が記録されてお
シ、媒体７０面と概略円偏光をした光が照射されると、
カー効果あるいはファラデー効果により、反射光又は透
過光の位相は入射時から少しずれる。このずれはビット
部（図のＰ領域）と非記録部（図のＮ領域）では正負が
異なり、例えばビット部（Ｐ領域）では位相が進み、非
記録部（Ｎ領域）では位相が遅れることになる。ビット
部からの反射光の位相が進むことは見かけ上ピットが膨
らんでいるのと同じことになる。これとは逆に、ビット
部からの反射光の位相が遅れる場合もあるがこの場合は
ビットが見かけ上凹んでいるのと等価になる。従ってふ
くらみのあるピットに光を照射すると、ビット先端部で
反射光が傾き、ファーフィールドにおける前後方向に光
強度の差を生じるのと同様に、Ｐ領域とＮ領域の境界に
照射光スポットが当ったときには、光検出器１１に入射
する反射光に前後方向の強度差を生じる。第２図の上部
に示す円１４は光検出器１１に入射する光の明暗の分相
を示しでおり、ビット部で位相進みを生じる場合は、膨
らみのあるピットからの反射光と同様、ピット先端部で
は反射光のファーフィールドの前方が明るくなシ後方が
暗くなる。この差を２分割光検出器１１及び差動増幅器
でとらえることにより、ピット先端及び後端でピークを
生じる読み出し信号１０１が得られる。

第３図は７アラデー効果またはカー効果による施光性（
直線偏光の回転）が円偏光に対して位相進みまたは位相
遅れを起す様子を模式的に示すベクトル図である。同図
（５）は直線偏光Ｅ６　＝　ｃｏｓωｔ＝＋ｅ−１０１
との合成によって表わされる（あるいは直線偏光が２つ
の円偏光に分離される）ことを示す図である。同図（Ｂ
）は直線偏光がθだけ傾いた（回転した）状態Ｅθ＝ｅ
”ｃｏｓωｔが位相差のある２つの円偏光ψ１θ＝　’
１．　ｅｉｏζｅ″＝圭　ｉ　（ａ＋ｉ　＋ｌ！ｌ　）
１　−ｉ　（ａ＋ｔ＋＃　）との合成によって表わされ
とψ８θ＝−ｉ−ｅ ることを示す図である。即ち直線偏光が角度θの九九を
受けて回転した場合、左回シ円偏光はθｒａｄだけ位相
が進み、右回シ円偏光はθｒａｄだけ位相が遅れること
になる。第３図（Ｑは直線偏光が一〇の一１θ 飾光を受けて、Ｅ−θ＝ｅ　　ｃｏｓωｔになる場合は
、１　　ｉ（ωを一〇） 左回り円偏光は位相遅れを生じて九−θ＝Ｔｅになシ、
右回９円偏光は位相進みを生じてψＲ□、１ｌ＝１　−
１（ｃ′）＋０）になることを示す図である。

了０ このような飾光の性質より、第３図（０に示すような一
方向の円偏光（図では左回り）が媒質（媒体７）に入射
した場合、媒質の九光状態（媒体７の磁化状態）によう
、同図（匂に示すように位相進みの生じた円偏光ψ１θ
＝ｅ″（（′Ｊ″＋０）マたは同図（０に示すような位
相遅れの生じた円偏光ψ、−〇＝ｉ（ｃｕｔ−０）にな
って媒質を通過（媒体７による反射または透過）するこ
とを示す。即ち、配録部（ビット部）における磁化によ
って直線偏光がθだけ回転し、非記録部（イレーズ部）
における磁化によって一〇だけ回転するとすれば、左回
り円偏光に対してはビット部で位相進み（θｒａｄ　）
、イレーズ部で位相遅れ（−θｒａｄ）が生じることに
なる。勿論、右回り円偏光に対しては位相関係が逆にな
るし、磁化方向が通であっても位相関係は逆になるが、
反射光（又は透過光）の位相関係の反転は読み出し信号
１（Ｊｌの磁性を逆にするだけであり、いずれの方向の
円偏光を照射することにしても、また磁化方向がどちら
であっても、記録された情報の読み出しは同様に可能で
ある。

このようにしてビット部およびイレーズ部からの反射光
（または透過光）の位相が異なれば、前述したように、
反射光（または透過光）のファーフィールドの前後方向
に光強度の差を生じる。２分割の光検出器１１によりそ
の差をとり出すことにより、記録された情報を耽み出す
ことができる。

また、１／４波長板５により円偏光が直線偏光に変換さ
れる効果は常光と異常光間に位相差を生じること、例え
は第３図に示すような偏光ベクトルの虚軸成分が実軸成
分に対して９０°の位相遅れを生じるものとして説明で
きるが、これによる第３図＋ａ　、　（Ｆに示す円偏光
の直線偏光への変換は以下のようになる。

位相進みθを有する左回り円偏光は、ψ２．＝ｅｉ（ｃ
ｕｔ＋θ）＝＝　ｃｏｓ（ωｔ＋θ）＋１ｓｉｎ（ωｔ
＋θ）と表わすことができ、この虚軸成分に９０°位相
おくれの生じた状態は Ｅｔ、θ＝　ｃｏｓ（ωｔ＋θ）＋１ｓｉｎ（ωｔ＋θ
−π／２）＝ｃｏｓ（ωｔ＋θ）−ｉｃｏｓ（ωｔ＋θ
）＝（１−ｉ）ｃｏｓ（ωを十〇）となシ実帖に対して
一４５°傾いた直線偏光となる。

一方、位相遅れ一〇を有する円偏光はψ１−θ＝Ｃ１（
０を一″）＝ｃｏｓ（ωｔ−θ）＋１ｓｉｎ（ωｔ−θ
）と表わせ、これの虚軸成分に９０°位相おくれの生じ
た状態はＥＬ−θ＝ｃｏｓ（ωｔ−θ）＋１ｓｉｎ（ω
ｔ−θ−πン２）＝ｃｏｓ（ωｔ−θ）−ｉｃｏｓ（ω
ｔ−θ）＝（１−ｉ　）　ｃｏｓ（ωｔ−θ）となり、
上記のＥＬθと同じ傾きの直線偏光となるが、位相遅れ
一〇を有している。Ｅｉθは位相進みがθとなっておシ
、結局もとの円偏光どうしの位相差θに＝θ−（−〇）
＝２０は１／４波長板を通り、直線偏光になっても保持
される。これは常光と異常光に対する位相差が９０°で
ない場合にも成立し、結局、複屈折性の媒質を通過して
も円偏光に対するビット部と非記録部の間で生じた位相
差は保持される。

即ち、媒体７からの反射光または透過光の光路に４ｉ、
／ｌ１１３折性の媒質が存在しても、それによる検出信
号のレベル低下、雑音の発生等の影舎をあまり受けない
読み出し信号１０１が得られることになる。また、反射
光（または透過光）の光路に、工／４波長板を入れても
、入れなくても、あるいは偏光ビームスプリッタ４によ
シ一方向の偏光のみが選択的に通過（反射）させられた
としても、ビット部と非記録部の違いによる位相差は保
存される。従って、干渉によってファーフィールドの前
後方向の光強度差が発生する。

第４図は第１図に示す実施例におけるビットの位置と読
み出し信号１０１の関係を示す図である。

図において、波形Ａは読み出し信号１０１の波形を、Ｐ
ｌおよびＰ２はピット（記録部）を示す。非記録領域に
照射光３０が当っているときは光検出器１１に入射する
光の前後方向の強度差は無く、読み出し信号１０１はＯ
レベルであるが、ビットＰ、の先端部に光スポットが商
ったときは、光検出器１１に入射する光は前後方向に強
度差を生じ、読み出し信号１０１は正方向にふれる。光
スポット３０の中心が非記録部とビット部Ｐｌの境界に
当ったときは、読み出し信号１０１のレベルは正のピー
クとなる。光スポット３０がビットＰ１の中に完全に入
ると光検出器１１に入射する光の前後方向の強度差はな
くなシ、読み出し信号１０１のレベルはＯに戻る。光ス
ポット３０がビットの後端に当ると、先端に当った場合
とは逆の向きで光検出器１１に入射する光の前後方向に
強度差を生じ、読み出し信号１０１は負方向にふれる。

読み出し信号１０１はビットの先端及び後端でそれぞれ
逆の極性に変化されるから、読み出し信号１０１には直
流成分が含まれず、従って、低周波までの正確な増幅を
行う必要はなくなる。この読み出し信号１０１の正負の
ピーク点のタイミングを捉えることにな勺、ビットの長
さを変化させる形で媒体７上に記録された情報（ピット
長変調）は正確にとシ出されることになる。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は光磁気ディスクの信号読
み出しのために、記録媒体に対し、概略円偏光をした光
を照射し、その反射光または透過光のファーフィールド
において、媒体上に形成されたビットの先端又は後端に
読み出し光が照射されたとき、媒体の進行方向に対して
前後に光強度の差を生じるようにし、この光を２分割の
光検出器で受光することにより、ビットの先端部または
後端部に光が当ったとき正または負のピークを生じる読
み出し信号を得ておりこれによシ、従来問題となった、
光強度変動、媒体反射率変動等の影響を受けずに、記録
された情報を正確に再生できる効果がある。また本発明
の装置においては読み出し信号には低周波成分が含まれ
ず、従来技術によって１陥変調（ビット長変調）の記録
再生を行う際に必要であった低周波までの正確な信号増
幅が不要となる効果もある。また、本発明によれば、高
い密度で記録された情報を高い分解能で再生することが
出来、光学素子によるレベル変動、雑音の発生の影響等
も少いため、高密度、高信頼性の情報の記録再生を行う
ことができる。更に、光学系の構成が簡単となり、光利
用効率も高いため、信頼性の高い情報の記録を低コスト
で実現することができる効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明における記録信号読み出しの原理を説明するため
の図、第３図はファラデー効果またはカー効果による九
光性が円偏光に対して位相進み、または位相遅れを起す
様子を模式的に示すベクトル図、第４図は第１図に示す
実施例におけるビットの位置と読み出し信号１０１の関
係を示す図である。 １・・・・・・レーザ駆動回路、２・・・・・・半導体
レーザ、３・・・・・・コリメートレンズ、４・・・・
・・偏光ビームスプリッタ、５・・・・・・１／４波長
板、６・・・・・・対物レンズ、７・・・・・・記録媒
体、８・・・・・・記録担体、１１・・・・・・光検出
器、１２・・・・・・差動増幅器、１３・・・・・・読
み出し信号処理回路。 −０，・ 代理人　弁理士　　内　原　　　、−ノ翁ｌ圀 どＵ 躬２図 躬３ゾ （Δ）　　　　　　（δ）（Ｃ） 第４−図 ｈ　　　　　　　　　　／’Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁気光学的に情報が記録された記録媒体に対し、概略円
   偏光をした光を集束して照射する照射手段と、前記記録
   媒体からの反射光または透過光の光路に、前記反射光ま
   たは透過光のファーフィールドにおける前記記録媒体進
   行方向に対して前後の光強度の差を検出するように配置
   された２分割の光検出器と、この光検出器の２分割され
   たそれぞれの部分からの出力の差をとり出す差動増幅器
   とを有することを特徴とする光磁気ディスク装置。