JPH01319148A - 光磁気記録用の光学ヘッド - 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、光磁気記録用の光学ヘッドに関する。 〔従来の技術〕 最近、高密度、大容量、高いアクセス速度、並びに高い
記録及び再生速度を含めた種々の要求を満足する光学的
記録法を開発しようとする努力が成されている。 広範囲な光学的記録法の中で、光磁気記録は、情報を記
録した後、これを消去することができ、新たな情報を再
び記録することができるというユニークな利点のために
、最も大きな魅力に満ちている。 この光磁気記録で使用される記録媒体は、記録層として
１層又は多層の垂直磁化膜（ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　１ａ
ｙｅｒ　ｏｒ　１ａｙｅｒｓ）を有する、この磁化膜は
、例えばアモルファスのＧｄＦｅやＧｄＣｏ、　ＧｄＦ
ｅＣｏ、　ＴｂＦｅ５ＴｂＣｏ、　ＴｂＦｅＣｏなどか
らなる。記録層は一般に同心円状又はらせん状のトラッ
クを成しており、このトラックの上に情報が記録される
。記録すべき情報は、予め２値化されており、この情報
が膜面に対し「上向き」の磁化を有するビットと、「下
向台」の磁化を有するビットの２つの信号で記録される
。これらのビットは、デジタル信号の０、ｌの何れか一
方と他方にそれぞれ相当するので前者を０ビツト、後者
を！ビットと言うことにする。しかし、一般には記録さ
れるトラックの磁化は、記録前に強力な外部磁場を印加
することによって例えば「上向き」に揃えられる。この
処理は初期化（ｌｎｉｔｌａｌｉｚｅ）と呼ばれる。そ
の上でトラックに「下向き」の磁化を有する１ビツトを
形成する。情報は、この「下向き」の１ビツトの有無及
び／又はビット長によって記録される。 ところで、このような光磁気記録に用いられる光学ヘッ
ドは、０，１の各ビットを検知するために、複雑な構成
をしている。第２Ａ図は、最も代表的な差動法による検
出システムを採用した光学ヘッドの概念構成図である。 偏光光源として、一般にはレーザーダイオード（１）が
使用される。レーザーダイオード（１）で発光されたレ
ーザービームは、第２Ａ図のＡ−Ａ°矢視断面でみると
、第２Ｂ図（１）に示すように、楕円形状の光束断面を
有する。このとき、偏光面は第２Ｂ図に矢印工で示すよ
うに、短軸に平行な方向にある。 レーザービームは、次にコリメーターレンズ（２）に入
射する。コリメーターレンズ（２）は、ビームを平行光
束にする。 平行光束にされたビームは、次に１／２波長板（３）に
入射する。１／２波長板（３）は、自身の光学軸が入射
光の偏光面に対し、一般には２２゜５°傾けて配置され
る。その結果、偏光面はα−２２，５Ｘ２−４５°回転
させられる。４５８は、４５°差勧法という最も一般的
な方法における数値であって、非対称差動法と呼ばれる
方法では、例えばα−４０〜４３°位に設定される１回
転させられた結果を、第２Ｂ図（３）に示す。 次いでビームは、第１プリズム（４）、第２プリズム（
５）と入射する。これらのプリズムは、ビームの断面形
状を楕円から真円に整形するためのものであり、配置の
姿勢は、所定の１姿勢に決定される。これらのプリズム
を通っても、ビームの偏光面は、第２Ｂ図（４）、（５
）に示すように回転することはない。 整形されたビームは、次にメインビームスプリッタ（′
６）に入射する。メインビームスプリッタ（６）は、記
録媒体（ＭＯ）からの反射光を検出光学系へと導くため
のものである。 ビームスプリッタ（６）を遣ったビームは、対物レンズ
（７）により集光されて記録媒体（ＭＯ）に入射する。 入射したビームは、記録媒体（ＭＯ）で反射されて同じ
道を帰る。しかし、反射の際に偏光面は角度βだけ回転
させられる（この現象はＫｅｒｒ効果と呼ばれる）、偏
光面の回転は、入射したビームの当った個所が０ビツト
（磁化が上向き）か、１ビツト（磁化が下向き）かで時
計回り（十０１）か反時計回り（−０１）の２通りに分
かれる。この様子を第２Ｂ図（１００）、（２００）に
示す、磁化の上向き、下向きのいずれが、十〇、となる
か−〇、となるかは、磁性体の種類によりて変る。 媒体で反射されたビームは、再び対物レンズ（７）を通
って、メインビームスプリッタ（６）に入射し、そこで
２分されて、１つは光ｉｌｌ　（１）方向、１つは検出
光学系方向へと向う。 検出光学系に向ったビームは、偏光ビームスプリッタ（
８）に入射し、そこでＰ成分とＳ成分に分割される。光
ベクトルのＳ成分を第３図に実線の矢で示す０点線の矢
は回転前のビームの偏光方向であるビームが、０ビツト
からの反射ビームの場合〔第３図（ａ）〕と、１ビット
からの反射ビームの場合〔第３図（ｂ）〕とで、Ｓ成分
の大きさが異なることが理解されよう。 他方、光ベクトルのＰ成分を第４図に実線の矢で示す０
点線の矢は回転前のビームの偏光方向である。ここでも
、ビームがθビットからの反射ビームの場合〔第４図（
ａ）〕と１ビットからの反射ビームの場合〔第４図（ｂ
）〕とで、Ｐ成分の大きさが異なる。 分割されたＳ成分、Ｐ成分の一方は、次いで第１ディテ
クタ（９）に入射し、他方は第２ディテクタ（１０）に
入射し、それぞれ電気信号に変換される。変換される電
気信号は、Ｓ成分、Ｐ成分の２乗に比例する。従って、
第１ディテクタ（９）、第２ディテクタ（１０）の各出
力は、０ビツトからの反射ビームの分割成分を受光した
場合と、１ビツトからのそれを受光した場合とで異なり
、従って、記録媒体（ＭＯ）に記録された情報が電気信
号の形で再生される。 ディテクタは、−個でもよいが、第１ディテクタ（９）
と第２ディテクタ（１０）の出力のＡＣ成分は、爪皮逆
位相となるので、両者の差動をとると、ＡＣ出力が倍に
なるばかりでなく、光源（１）のゆらぎなどによるノイ
ズを除去できる。 これが差動法の原理であり、第１ディテクタ（９）と第
２ディテクタ（１０）の各出力は、図示していない差動
増幅器に入力される。 〔発明が解決しようとする課題〕 従って、光磁気記録用の光学ヘッドは、構成部品点数が
、第２図に示しただけでも１０点と多く、そのためヘッ
ドを小型化できない、重い、製造コストが高い、各部品
の配置固定に手間どる、などの問題点があった。 本発明の目的は、これらの問題点が解消された光学ヘッ
ドを提供することにある。 〔ｌ１題を解決するための手段〕 そのため、本発明は、レーザーダイオード、コリメータ
ーレンズ、第１の１／２波長板、第１ワンビーム・グレ
ーティング・カプラー、第２ワンビーム・グレーティン
グ・カプラー、対物レンズ、第１ワンビーム・グレーテ
ィング・カプラーでカップルされた偏光成分を受光する
第１ディテクタ、及び第２ワンビーム・グレーティング
・カプラーでカップルされた偏光成分を受光する第２デ
ィテクタからなることを特徴とする光磁気記録用の光学
ヘッドを提供する。 〔作　用〕 本発明の特徴は、従来のヘッドにおける、第１゜第２プ
リズム、メインビームスプリッタ及び偏光ビームスプリ
フタの４点を、２つの第１２第２ワンビーム・グレーテ
ィング・カプラーの２点で代用させた点にある。 ワンビーム・グレーティング・カプラー（以下、単にＯ
ＧＣと略す）の構成は、例えば、■オーム社昭和６０年
２月２５日発行の単行本「光集積回路」の第９９貝に記
載されている。 ＯＧＣは、基板放射によるワンビームカプラーであり、
基板内のビームを外部に導く手段としてプリズムを用い
るものであり、極めて小型のものである。 ＯＧＣは、透明基板（ｌｌａ）と、その上に形成された
導波層（１ｌ　ｂ）と、裏面に接合されたプリズム部（
１１ｃ）からなる、導波層の表面には、図示していない
が、グレーティングが形成されている。 ＯＧＣは、導波層内方向（第５図の矢Ｂ）から入射した
光をプリズム部方向に折り曲げて出射させる（第５図の
矢Ｃ）性質を持つ。 一方、ＯＧＣは、第６図に示すように、矢り方向からプ
リズム部（ｌｌｃ）に入射した偏光をＰ成分とＳ成分に
分割し、それらの一方をカップルして導波層（ｌｌａ）
内を導いて矢Ｅ方向に出射し、他方を透過させて矢Ｆ方
向に出射させる性質を持つ。 具体的に個々のＯＧＣが、Ｐ成分とＳ成分のどちらをカ
ップルするかは、導波層（ｌｌａ）表面に刻まれたグレ
ーティングの溝のピッチの細かさによる。 他方、ＯＧＣは第６図の矢Ｆ方向から逆向きに入射した
偏光ビームについては、大部分を矢り方向に逆向きに出
射させる。 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明は、これに限られるものではない。

【実施例１】 第１Ａ図は、本実施例の光学ヘッドの構成を示す概念図
である。 このヘッドは、レーザーダイオード（１）、コリメータ
ーレンズ（２）、第１の１／２波長板（３）、第１ワン
ビーム・グレーティング・カプラー（１１）、第２ワン
ビーム・グレーティング・カプラー（１２）、対物レン
ズ（７）、第１ワンビーム・グレーティング・カプラー
（１１）でカップルされた偏光成分を受光する第１ディ
テクタ（９）、及び第２ワンビーム・グレーティング・
カプラー（１２）でカップルされた偏光成分を受光する
第２ディテクタ（ｌＯ）からなる。 レーザーダイオード（１）を出射した偏光ビームは、ま
ずコリメーターレンズ（２ａ）を通って平行光束とされ
た後、第１の１／２波長板（３）に入射して、偏光面は
角度α回転させられる（第１Ｂ図（３）参照）。 回転させられたビームは、第１のＯ（１；Ｃ（１１）、
続いて第２のＱＣ；Ｃ（１２）を通って、光束断面形伏
を真円に整形される。この過程は、従来のヘッド（第２
Ａ図）で第１のプリズム（４）、第２のプリズム（５）
を通る過程と同じである。 真円に整形されたビームは、次に対物レンズ（７）を通
って記録媒体（ＭＯ）に入射し、そこで反射される。 反射ビームは、既述のように、反射した部分のビットが
Ｏビットか１ビツトかで、それぞれ偏光面が−０１又は
十０１回転している。 −０１又は十〇０回転したビームは、媒体への往路に沿
って戻り、対物レンズ（７）を通って、第２０ＧＣ（１
２）に入射する。入射した偏光ビームは、ここでＰ成分
とＳ成分に分割される。 第２０ＧＣ（１２）が例えばＳ成分をカップルするもの
とすれば、第３図に実線矢で示すＳ成分がカップルされ
、導波層内を通って、第２デイテクク（１０）に受光さ
れる。 残りのＰ成分（第４図実線矢参照）は、第２０ＧＣ（１
２）を通過して往路に沿って第１０ＧＣ（１１）に入射
する。入射した偏光ビームは、ここでＰ成分とＳ成分に
分割される。 しかし、第１００Ｇ　（１１）は、第２０ＧＣ（１２）
とは反対に例えばＰ成分をカップルするものにしておく
。 そうすると、入射したＰ成分は、第１ｏｃｃ（１１）に
よってカップルされ、導波層内を通って、第１ディテク
タ（９）に受光される。 そして、第１１第２ディテクタ（９）、（１０）の出力
は、従来技術と同様に差動増幅器に導かれ、電気信号と
して情報が再生される。 〔実施例２］ 第７Ａ図は、本実施例の光学ヘッドの構成を示す概念図
である。 このヘッドは、レーザーダイオード（１）、コリメータ
ーレンズ（２）、第１の１／２波長板（３）、第１０Ｇ
Ｃ（１１）、第２０ＧＣ（１２）、対物レンズ（７）、
第１０ＧＣ（１１）でカップルされた偏光成分を受光す
る第１ディテクタ（９）、第２００Ｃ（１２）でカップ
ルされた偏光成分を受光する第２ディテクタ、並びに第
１ＱＣ；Ｃ（１１）と第２０ＧＣ（１２）との間に挿入
された第２の１／２波長板（１３）からなる。 実施例１では、第１００Ｃ（１１）と第２０ＧＧ（１２
）とは、カップルする偏光成分が、一方がＰ成分、他方
がＳ成分と、異なるものであったが、本実施例では、同
一のＯＧＣを使用する。 そのため、両者の間に第２の１／２波長板（１３）を配
置した。この第２の１／２波長板（１３）は、光学軸を
入射ビームの偏光面に対して４５°（１１けておく、従
つて、入射ビームは１／２波長板（１３）を透過すると
、偏光面が２Ｘ４５−９０°回転する。 レーザーダイオード（１）を出射した偏光ビームは１、
まずコリメーターレンズ（２ａ）を通って平行光束とさ
れた後、第１の１／２波長板（３）に入射して、偏光面
は角度α回転させられる（第７Ｂ図（３）参照）。 回転させられたビームは、第１のＯＧＣ（１１）に入射
し、光束断面の短軸が延ばされる（第７Ｂ図（１１）参
照）。 次いでビームは、第２の１／２波長板（１３）に入射し
て、偏光面が９０’回転した（第７Ｂ図（１３）参照）
後、第２００Ｃ（１２）に入射して、光束断面は真円に
整形される（第７Ｂ図（１２）参照）。 真円に整形されたビームは、次に対物レンズ（７）を通
りで記録媒体（ＭＯ）に入射し、そこで反射される。 反射ビームは、既述のように、反射した部分のビットが
Ｏビットかｌビットかで、それぞれ偏光面が一〇、又は
十〇１回転している。 −θ８“又は十〇、回転したビームは、媒体への往路に
沿って戻り、対物レンズ（７）を通って、第２０ＧＣ（
１２）に入射する。入射した偏光ビームは、ここでＰ成
分とＳ成分に分割される。 第２０ＧＣ（ｔ２）が例えばＳ成分をカップルするもの
とすれば、第３図に実線矢で示すＳ成分がカップルされ
、導波層内を通って、第２ディテクタ（１０）に受光さ
れる。 残りのＰ成分（第４図実線矢参照）は、第２０ＧＣ（１
２）を通過して往路に沿って第２の１／２波長Ｆｉ（１
３）に入射し、ここでＰ成分は、偏光面を９０”回転さ
せられてＳ成分となる。 このＳ成分は、次いで往路を戻って、第１０ＧＣ（１１
）に入射する。入射した偏光ビームは、ここでＰ成分と
Ｓ成分に分割される。 しかし、第１０ＧＣ（１１）は、第２００Ｃ（１２）と
同じ例えばＳ成分をカップルするものである。 そのため、入射したＳ成分は、第ｔｏｃｃ　（ｉｌ）に
よってカップルされ、導波層内を通って、第１ディテク
タ（９）に受光される。 そして、第１１第２ディテクタ（９）、（１０）の各出
力は、従来技術と同様に差動増幅器に導かれ、電気信号
として情報が再生される。 実施例２は、実施例１に比べて第２の１／２波長板（１
３）が増えるものの、第１、第２０ＧＣ（１１）、（１
２）が同一のものでよいという利点の他に、次の利点が
ある。ＯＧＣ透過係数の偏光依存性のために、光源方向
からの入射ビーム、つまり偏光面がα傾いた直線偏光は
、ＯＧＣ透過後に偏光状態が変化してしまう０例えば楕
円偏光になったり、傾き角が更に時計回り方向又は反時
計回り方向に回転する。その結果、例えば再生信号のＣ
／Ｎ比が低下する問題がてる。ところが、同じ種類のＯ
ＧＣを２個使用し、間に偏光面を９０＠回転させる第２
の１／２波長板を配置すると、その問題点がキャンセル
されてなくなる。第２実施例は、第１実施例に比べ、こ
の利点がある。 〔実施例３〕 これは、第２００Ｃ（１２）及び第２ディテクタ（１０
）の代りに、特別なＯＧＣを使用した外は、第１又は第
２実施例と同じである。 特別なＯＧＣとは、第８図（導波路を上から見た様子）
に示すようなもので、これ自体も、例えば、Ｏｐｌｕｇ
　Ｅ、　　１９８６年３月号第１０４員に記載されてお
り、公知である。 この特別なＯＧＧは、導波層表面に、カップリング用の
グレーティング（１２ａ）外に、グレーティングビーム
スブリツタ−（１２ｂ）、並びに導波層端末に４つの第
３ディテクタ（１４）が形成されたものである。 このＯＧＣによれば、カップルされたＰ成分又はＳ成分
が導波層中で４分割され、それぞれのディテクターで受
光され、電気信号に変換される。 そして、各電気信号を第８図に示す付加回路（１５）を
通すことによって、■Ｐ酸成分又はＳ成分）の電気信号
（情報信号）、■トラッキング用電気信号及び■フォー
カシング用電気信号が得られる。情報信号■は、第１デ
ィテクタ（９）の出力と共に差動増幅器に導かれる。 それに対して従来のヘッド（第２Ａ図参照）は、（１）
最も一般的な非点収差法によるフォーカシング及び１ビ
ームのプッシュプル（ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ　）法による
トラッキングのために２つのビームスプリッタと、フォ
ーカシング用の４分割ディテクタと、トラッキング用デ
ィテクタが必要である。 従って、実施例３の光学ヘッドは、フォーカシング及び
トラ・ツキングをも含めて考えた場合、従来のヘッドに
比べて格段に部品点数が少ない。 〔発明の効果〕 以上の通り、本発明では、ＯＧＣを光磁気記録用の光学
ヘッドに応用したので、従来のヘッドに比べて、部品点
数が減少し、従うて、ヘッドの小型化、軽量化、製造コ
ストの低下、組み立ての容易化等の効果がもたらされる
。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、本発明の実施例１にかかる光学ヘッドの構
成を示１概念図である。 第１Ｂ図は、第１Ａ図の各位置におけるビームの断面形
状と偏光面（Ｉで示す）を説明する説明図である゛。 第２Ａ図は、従来の光磁気記録用の光学ヘッドの構成を
示す概念図である。 第２Ｂ図は、第２Ａ図の各位置におけるビームの断面形
状と偏光面（Ｉで示す）を説明する説明図である。 第３図は、偏光ビームがＰ成分Ｓ成分に分割され、Ｓ成
分がどのような大きさになるかを説明する説明図である
。 第４図は、偏光ビームがＰ成分Ｓ成分に分割され、Ｓ成
分がどのような大きさになるかを説明する説明図である
。 第５図は、ワンビーム・グレーティング・カプラーの概
略斜視図である。 第６図は、ワンビーム・グレーティング・カプラーの斜
視側面図である。但し、導波層と基板を区別していない
。 第７Ａ図は、本発明の実施例２にかかる光学ヘッドの構
成を示す概念図である。 第７Ｂ図は、第７Ａ図の各位置におけるビームの断面形
状と偏光面（Ｉで示す）を説明する説明図である。 第８図は、実施例３で使用した特殊なワンビーム・グレ
ーティング・カプラーの平面図と付加回路を合わせて示
す概念図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ｌ・・・・・・・・・レーザーダイオード２・・・・・
・・・・コリメーターレンズ３・・・・・・・・・第１
の１／２波長板４・・・・・・・・・プリズム ５・・・・・・・・・プリズム ６・・・・・・・・・メインビームスプリッタ７・・・
・・・・・・対物レンズ ８・・・・・・・・・偏光ビームスプリッタ９・・・・
・・・・・第１ディテクタ １０・・・・・・第２ディテクタ １１・・・・・・第１ワンビーム・グレーティング・カ
プラー １１ａ・・・透明基板 １１ｂ・・・導波層 １１ｃ・・・プリズム部 １２・・・・・・第２ワンビーム・グレーティング・カ
プラー １３・・・・・・第２の１／２波長板 １４・・・・・・ディテクタ １５・・・・・・付加回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　レーザーダイオード、コリメーターレンズ、第１の
   １／２波長板、第１ワンビーム・グレーティング・カプ
   ラー、第２ワンビーム・グレーティング・カプラー、対
   物レンズ、第１ワンビーム・グレーティング・カプラー
   でカップルされた偏光成分を受光する第１ディテクタ、
   及び第２ワンビーム・グレーティング・カプラーでカッ
   プルされた偏光成分を受光する第２ディテクタからなる
   ことを特徴とする光磁気記録用の光学ヘッド。 ２　前記第１ワンビーム・グレーティング・カプラーと
   第２ワンビーム・グレーティング・カプラーは基板放射
   によるワンビームカプラーであり、基板内のビームを外
   部に導く手段としてプリズムを用い、該プリズムがレー
   ザーダイオードのビーム整形プリズムを兼ねることを特
   徴とする請求項第１項記載の光学ヘッド。 ３　前記第１ワンビーム・グレーティング・カプラーと
   、第２ワンビーム・グレーティング・カプラーとの間に
   、第２の１／２波長板を設けたことを特徴とする請求項
   第１項記載の光学ヘッド。