JPH03104041A - 光磁気ディスク装置 - 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、磁気光学情報を光学微分によって再生する光
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の情報の記録方法は、磁性薄膜から
なる記録媒体にレーザ光を集光照射し、記録媒体上の磁
化の変化として情報を記録する熱磁気記録により行われ
る．すなわち、あらかじめ記録層の膜面会体に垂直に外
部磁界をかけ、上向き磁化になるように記録層を磁化さ
せて゜“０”を書き込んだ後、′１”を書き込む部分に
レーザビームをスポット的に照射して加熱する。加熱さ
れた微小部分は保持力Ｈｃが小さくなり、レーザビーム
照射の際微弱な外部バイアス磁界を下向き磁化となる方
向に与えておくと、磁化反転して゜゛１″が記録される
。レーザビームを照射するかしないか、すなわち記録層
に照射された微小スポットの温度を上昇させるかさせな
いかにより、磁気記録パターンを形戒する方法がとられ
る。

一方、情報の読み出しの方法としては、例えば直線偏光
したレーザビームを磁気記録パターンに照射した場合、
その反射光または透過光の偏光面を回転させる効果（そ
れぞれ磁気カー効果、磁気ファラデー効果と呼ばれる）
を記録層は有しているので、例えば磁気カー効果を利用
する場合には、反射光の偏光面の回転角θ８が記録磁化
の方向によって異なることを利用して、反射光が光検出
器に入る前に検光子を通し、磁化の向きに対応した情報
を光量変化として読み出す。

この種の光磁気ディスク装置は、追記型光ディスクとは
異なり情報の書き換え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、記録媒体面上に記録された磁化情報により回
転する偏光面を、検光子により光の強度変化に変換する
方法により行われていた。

この様な信号の読み出し方法では、記録媒体面上の磁化
の変化した部分が明または暗となり、反射率変化型の光
ディスク装置と同様に反射光全体の光量変化を検出する
ことで再生信号が読み出されることになる。

この様な検出方法には、単一の光検出器を用いたものや
、偏光ビームスプリッタにより２つに偏光分割された光
束をそれぞれ２つの光検出器で受光し、その出力の差を
とる差動検出法等がある。

これらの方法は、検光子を通過した光束の全光量の変化
を検出するもので、明暗変化の検出方法と本質的に同じ
ものである。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の光磁気ディスク装置にお
ける読み出し方法では、記録媒体面上に集光される読み
出し用の光スボソトの強度分布が広がり（ガウシアン分
布）を持つため、反射光の強度変化は急峻なものとはな
らない。従って、再生信号のタイミング情報が不正確で
、かつ照射する光スポットの強度変動や記録媒体の反射
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誤りが起こりやすいといった欠
点を有していた。

また更に磁化情報が記録された領域（以下、記録ピット
と称する）の長さの変化を利用して情報を記録（パルス
幅変調）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、信号の乱
れが大きくなり、正確な情報再生ができないといった欠
点があった。そのため、記録密度を高くして行くと安定
に再生することができず、ピット誤り率が増大すること
になり、ディスクの記録容量が制限されるといった欠点
となる。

これら従来の光磁気ディスク装置の読み出し方法の欠点
を解決するため、本出願人は特願昭６２−１５１８０９
号明細書において、第７図に示すように記録媒体の磁化
の変化を４分の１波長板によって光の位相遅れ（または
進み）に変換し、その位相差によって生じるファーフィ
ールドパターンの変化をとらえることにより信号の読み
出しを行う方法を提案している。この方法は、上述した
問題の多くを解決するが、ファーフィールドで信号検出
を行うため集光光学系に比べて光ヘソドのディスク面に
対する傾きなどのトレランスに弱いことや、再生ＳＮ比
が劣化するといった欠点を有している。

本発明の目的は上記のごとき欠点を改善して、記録密度
を高くしても再生信号の安定性が良く、かつ再生信号の
品質が良好で、従って再生ＳＮ比の高い読み出しができ
るため誤り率の少ない光磁気ディスク装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明は、レーザを光源とし、磁気光学的なピット列を
用いて情報の記録再生を行う光磁気ディスク装置であっ
て、 前記ピット列からの反射光または透過光の一部を反射す
るビームスプリッタと、 このビームスプリッタから反射された光束の光路に配置
した波長板と、 この波長板を通過した偏光光束を前記記録ピットのジッ
タ方向に対応して２方向に振幅分割する集光レンズと、 この集光レンズにより２分割された光束の各々を前記ジ
ッタ方向と垂直な方向に微小な開き角もしくは平行な開
きで偏光分割する複像素子からなる検光子と、 前記集光レンズと前記複像素子とにより分離された４つ
の光束のそれぞれを前記集光レンズの集光位置で受光す
る４つの受光部からなる４分割光検出器と、 この４分割光検出器の各々の受光部からの出力信号の差
信号と和信号を取り出す信号処理回路とを有することを
特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、記録媒体の磁化（記録ピット列）の変
化を波長板によって光の位相遅れ（または進み）に変換
し、その位相差によって生じるファーフィールドパター
ンの強度変化をファーフィールド上での検出ではなく集
光した形でとらえることができるめ、信号効率の良い検
出が達威される。

また、記録媒体面の微小な凹凸などによる雑音は、２つ
の光検出器の出力の差（あるいは和）をとることにより
互いにキャンセルし合ってきわめて小さくなるため、雑
音の少ない読み出し信号が得られ、したがって高密度．
高信頼性の情報の記録再生を行うことができる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例について図面を参照して詳しく
説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す模式図である。こ
の光磁気ディスク装置は、磁気光学的なピット列を用い
て情報の記録再生を行う光磁気ディスク装置であり、半
導体レーザ１、コリメートレンズ２、ビーム整形プリズ
ム３、対物レンズ６、ピット列からの反射光の一部を反
射するビームスプリッタ４．５と、ビームスブリッタ５
から反射された光束の光路に配置した波長板８と、波長
板８を通過した偏光光束中に記録ピットのジッタ方向に
対応して２方向に振幅分割するダブルレンズ１０、ダブ
ルレンズ１０により２分割された光束の各々をジン夕方
向と垂直な方向に微小な開き角で偏光分割する複像素子
であるウオーラストンプリズム１１からなる検光子、ダ
ブルレンズ１０とウオーラストンプリズム１１とにより
分離された４つの光束のそれぞれをダブルレンズＩＯの
集光位置で受光する４つの受光部からなる４分割光検出
器ｌ２、４分割光検出器ｌ２の各々の受光部からの出力
信号の差信号と和信号を取り出す信号処理回路１３とを
有している。

以上の構或の光磁気ディスク装置において、半導体レー
ザ１は図には示していないレーザ駆動回路から電流を供
給されて、再生用のレーザ光を出射する。コリメートレ
ンズ２とビーム整形プリズム３は半導体レーザｌから出
射された発散性のレーザ光を円形で平行なレーザ光束に
変える。この光束は、アクチュエー夕上に搭載された対
物レンズ６により光磁気記録媒体７の進行方向（ジッタ
方向）に沿って集光照射される。このときビームスブリ
ッタ４．５は記録媒体７に照射する光束の偏光を一方向
（直線偏光）に揃える働きをする。

すなわち、半導体レーザ１から出射される光束の偏光を
Ｐ偏光とすればビームスプリッタの特性としては例えば
Ｐ偏光を６０％透過させ、Ｓ偏光をすべて反射させる特
性を持つものである。

対物レンズ６は例えば２軸アクチュエー夕上に搭載され
ており、ビームスブリッタ５からの光束を集束させ記録
媒体面上に微小な光スポットを照射する。

記録媒体７に照射された光スポットは記録媒体の磁化状
態（記録状態）に応じて、その偏光方向がわずかにカー
回転されて反射される。記録媒体から反射された光束は
、対物レンズ６によって再び平行光束に戻される。この
記録媒体からの反射光はビームスプリッタ５により上述
したＰ偏光成分の一部とＳ偏光威分の全或分が反射され
、光路を直角に曲げられて波長板８に向かう。ここで、
波長板としては例えば４分の１波長板を用い、この４分
の１波長坂８を出た光は集光レンズの役目も有するダブ
ルレンズＩＯで２方向に分割収束される。ここでダブル
レンズは例えば通常の平凸レンズを光軸面で分割したも
のでよく、焦点距離は同一のものとなる。このとき、４
分の１波長板８を出た光束は記録ピット列の磁化情報に
応じて位相差を有した概略円偏光となっている。このダ
ブルレンズ１０で分割する軸線は、光ビームの走査する
トラック方向（ジッタ方向）に垂直な方向であり、光束
の中心位置に設置する。次にこの２方向に分割され収束
に向かう光束は各々、例えばウ才一ラストンプリズム１
１により開き角をもって２方向に偏光分離される。なお
、ウオーラストンプリズム１１で分離される光束は、偏
光の主軸が各々互いに直交した偏光方向でかつ強度が等
しい特性を有し、ダブルレンズＩＯでの分割方向と空間
的に垂直方向に分離するように配置される。このとき偏
光分割された後の光束は４本となる。ウオーラストンプ
リズム１ｌにより分離された４つの光束は、それぞれの
光束を受光する４分割光検出器１２に入射する。

第３図には４分割光検出器１２の例を示す。それぞれの
受光部Ａ，　Ｂ，　Ｃ，　Ｄにはダブルレンズ１０，ウ
ォーラストンプリズム１ｌによって分割された４つの光
束ａ，ｂ，ｃ，ｄの平均光量分布が示されている。４分
割光検出器１２の軸線ｘ，ｙは記録媒体進行方向（ジン
夕方向）とトラック方向に垂直な方向（軸線Ｘ）に対し
て設置されており、それぞれの入射光強度に比例した電
流を出力する横戒である。

第４図は本発明に係る再生の原理を説明するための図で
ある。ここで記録媒体７は、情報記録部Ｐ（記録ピット
）では記録媒体表面に垂直で一方向に磁化されており、
非記録部Ｎはその逆方向に磁化されている。記録ピット
前縁に読み出し用のビーム１５が照射された場合、照射
部が記録ピッ１・Ｐ側と非記録部Ｎ側とで検光子を通過
した後の、空間的な光量分布が異なることになる。すな
わち、記録ピットＰと非記録部Ｎとでは磁化方向が１８
０度異なり、力一回転角±θ．を有しているため反射光
は４分の１波長板８を通過した後、位相差がカ一回転角
分異なった概略円偏光となる。

数式で説明すると、非記録部Ｎでの反射光の振幅φ７は
、 φ，　＝ｅ　ｘｐ　［−ｊ　（ωｔ−ｃｒ）　］／　（
丁　−（１）で表される。ここで、ωは光の角周波数、
αは４分の１波長仮８の常光偏光方向に対する相対方位
である。一方、記録ピットＰでの反射光の振幅φ２は、 φ。＝ｅｘｐ　（ｊα） ［　（ＣＯＳ　（α一θ）−ＳＩＮ（α−θ））ｅｘｐ
　（ｊωＬ） ＋　（ＣＯＳ　（α−θ）＋ＳＩＮ（α−θ）｝ｅｘｐ
（−ｊωｔ）］／２　　　　　　・・・（２）となる。

ここで、θはカー回転角θえである。

式（１）．　（２）とも左回りの円偏光になることが分
かる。したがって、記録ピットＰと非記録部Ｎとの境界
（ピットエッジ）に再生ビームが照射されたとき、反射
光の偏光状態は記録媒体進行方向（ジッタ方向）に対し
て空間的に２分された状態となる。もちろんこのとき、
記録ピット列が見かけ上、位相回折格子と同様に考えら
れるため、回折現象？生ずるが微小であるため無視でき
る。

この位相差の異なるそれぞれの円偏光がウォーラストン
プリズム１１を通過すると、偏光或分の主軸が９０度異
なる２方向に偏光分離される。このとき、偏光分離の方
向はジッタ方向と垂直な方向に設定しておく。

この２方向に偏光分離された振幅或分のうちＳ偏光戒分
に対する振幅成分は、非記録部Ｎで、Ｅ■＝ ｅｘｐ　［ｊ　（α−ｚ／４）］　ＣＯＳ　（ωｔ−α
）／ＪＴ　　　　　　・・・（３） と表される。一方、記録ピットＰでは、Ｅ，．＝ ｅｘｐ　［ｊ　（α−π／４）］　ＣＯＳ　（ωｔ−ｃ
ｒ＋θ）／ＪＴ　　　　　　・・・（４） と表される。

同様に、Ｐ偏光成分に対しては非記録部Ｎで、Ｅｏ＝ ｅＸｐ　［ｊ　（ｃｒ＋ｙｃ／４）］　ＣＯＳ　（ωｔ
−１−α）ｉＪＴ　　　　　　・・・（５） となる。一方、記録ピットＰでは、 Ｅ，ｐ＝ ｅｘｐ　［ｊ　（α＋π／４）］　ＣＯＳ　（ωｔ＋α
−θ）／φ『　　　　　・・・（６） ？なる。

これらのことより、Ｓ偏光に対しては記録ピットＰから
の反射光或分Ｅ■は非記録部Ｎからの反射光成分Ｅ■よ
り位相がθだけ進むことが分かる。

一方、Ｐ偏光に対しては記録ピットＰからの反射光成分
Ｅ　ｐｐは非記録部Ｎからの反射光或分Ｅｆｉｐより位
相がθだけ遅れることが分かる。

このように、記録ビッｌ−Ｐと非記録部Ｎでの反射光に
はカー回転角θ。だけ位相差が生ずることになり、第４
図に示すように、ピットエッジでは反射光ファーフィー
ルド１４においてジッタ方向の前後方向に光強度の変化
を生ずることになる。よって、前述したようにダブルレ
ンズｌＯによってファーフィールド上でジッタ方向に分
割して、Ｓ偏光戒分，Ｐ偏光成分のそれぞれに対して光
強度の変化をとらえることで、記録された情報を検出す
ることか可能となる。

第５図には信号処理回路ｌ３の構或例を示す。第５図（
ａ）では４分割光検出器１２の受光部ＡとＢにＰ偏光戒
分のジック方向の光強度変化を検出するように差動増幅
器ｌ７を設け、受光部ＣとＤにＳ偏光成分のジッタ方向
の光強度変化を検出するように差動増幅器ｌ８を設ける
。そして、各差動増幅器の出力Ａ−Ｂ，Ｃ−Ｄから、差
動増幅器１９を用いて記録ピットのエッジ情報を出力す
る構成である。

以上の構戒では、出力は結果的に（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ
）と等価であるため、第５図（ｂ）に示すように光検出
器出力の段階で、ＡとＤ，ＢとＣの和算を行い差動増幅
器２０により記録ピットのエッジ情報を出力する構成と
することもできる。この構或には、更にプリフォーマッ
ト信号を検出するため加算回路２ｌを付加できる。

一方ここで、従来の差動型検出と同様な信号を得るには
、（Ａ＋Ｂ）−　（Ｃ＋Ｄ）の演算をすれば良いことが
容易に分かる。

第６図には本実施例に係る動作説明の図を示す．前述し
た強度差信号（Ａ−Ｂ）は、再生ビームｌ５が記録ピッ
トＰの前縁を走査するときの正のピークを生じ、記録ピ
ットの後緑では負のピークを生じる。一方、強度差信号
（Ｃ−Ｄ）は、強度差信号（Ａ−Ｂ）とは位相が１８０
度異なり、記録ピットＰの前縁で負のピークを生じ、記
録ピットの後縁では正のピークを生じる。差動増幅器ｌ
９はこれら２つの強度差信号の差動増幅を行い情報信号
を算出し、読み出し信号（Ａ＋Ｄ）−　（Ｂ＋Ｃ）とし
て出力する。。

上記のように、記録ピットの光学的な微分検出が可能で
あり、記録ピットの前縁，後縁において強度差信号が逆
の極性を有するから、読み出し信号には基本的に直流或
分が含まれず、したがって低周波までの正確な増幅を行
う必要が無い。また、記録ピット以外の記録媒体面の微
小な凹凸、反射率変動、レーザ光の強度分布変動などに
よる反射光のジッタ方向の強度変化は、光検出部Ａ，Ｂ
とＣ，　Ｄに入射する光束の両方に同様に現れるため、
強度差信号（Ａ−Ｂ）と（Ｃ−Ｄ）に対しては同相ノイ
ズとして現れる。読み出し信号は、強度差信号の差動増
幅により求められるため、ノイズは互いに消し合うこと
になり除去される。したがって、読み出し信号には記録
ピット情報のみが正確に再生され、他の要因による影響
（雑音）はきわめて小さく抑えられる。

このように、差動増幅器ｌ９により出力された読み出し
信号（Ａ＋Ｄ）−　（Ｂ＋Ｃ）により、例えば再生クロ
ックとのタイミング関係から、記録ピットのエッジ情報
検出を正確にしかも容易に行うことが可能である。

第２図には本発明の第２の実施例を示す。第１の実施例
ではダブルレンズ１０とウオーラストンプリズム１１の
組合せで光束を４分割していた。そこで、例えばダブル
レンズ自体にウオーラストンプリズムのような複像素子
の効果をもたせたダブルレンズプリズム１６を用いて、
部品点数を削減したものである。

以上の第１の実施例では、振幅分割の後に偏光分割を行
う構戊であるが、偏光分割後に振幅分割する構戊にして
も同様な効果を得ることができる．また、以上の実施例
では基本的な光学系の例を示したが、光学素子や光磁気
記録媒体で生しるリターデーションの影響を位相補償す
る効果を有する位相補償板を、４分の１波長板の前に挿
入する構戊にしてもよい。位相補償板の例としては、２
分の１波長板などが考えられる。

また、以上の実施例では４分の１波長板によってカー回
転角分の位相差を有する概略円偏光化してプッシュプル
差動検出を行っているが、２分の１波長板によって概略
直線偏光のままプッシュブル差動検出を行ってもよい。

この場合にも位相補償板として例えば４分の１波長板な
どを、２分の１波長板の前に挿入する構威にしてもよい
。

また、以上の実施例では光磁気記録媒体からの反躬光を
用いて情報信号を検出する構威であるが光磁気記録媒体
の透過光を用いる構威にしてもよい。

また、以上の実施例では検光子としてウォーラストンプ
リズムを用いているが、他の複像素子、例えばサバール
板やローションプリズムなどを用いても同様な効果を得
ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の光磁気ディスク装置は、記
録ピット列以外の記録媒体面の微小な凹凸、反射率変動
、レーザ光の強度分布変動などによる、反射光の前後方
向の強度変化などの同相ノイズは、互いに消し合い除去
される効果がある。

さらに、読み出し信号には記録ビソトの情報のみが正確
に再生され、他の要因による影響（雑音）はきわめて小
さく抑えられる。

また、記録ピットの前縁，後縁において強度差信号が逆
の極性を有するから、読み出し信号には基本的に直流戒
分が含まれず、したがって低周波までの正確な増幅を行
う信号増幅が不要となる効果もある。

以上のように記録ピットのエッジ情報が検出できるため
、記録密度を従来の２倍以上に高く設定できるといった
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光磁気ディスク装置の第ｌの実施例を
示す図、 第２図は本発明の光磁気ディスク装置の第２の実施例を
示す図、 第３図は本発明に係る光検出器の構或例を説明するため
の図、 第４図は本発明に係る光磁気検出の原理を説明するため
の図、 第５図は本発明に係る信号処理回路の構成例を説明する
図、 第６図は本発明に係る動作説明をするための図、第７図
は従来の光磁気ディスク装置を説明するための図である
。 １・・・・・半導体レーザ ２・・・・・コリメートレンズ ３・・・・・ビーム整形プリズｌ、 ４，５・・・ビームスプリッタ ６・・・・・対物レンズ ７・・・・・光磁気ディスク ８　・ １０・ １１・ １２・ １３・ １６・ ・４分の１波長板 ・ダブルレンズ ・ウォーラストンプリズム ・４分割光検出器 ・信号処理回路 ・ダブルレンズプリズム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザを光源とし、磁気光学的なピット列を用い
   て情報の記録再生を行う光磁気ディスク装置であって、 前記ピット列からの反射光または透過光の一部を反射す
   るビームスプリッタと、 このビームスプリッタから反射された光束の光路に配置
   した波長板と、 この波長板を通過した偏光光束を前記記録ピットのジッ
   タ方向に対応して２方向に振幅分割する集光レンズと、 この集光レンズにより２分割された光束の各々を前記ジ
   ッタ方向と垂直な方向に微小な開き角もしくは平行な開
   きで偏光分割する複像素子からなる検光子と、 前記集光レンズと前記複像素子とにより分離された４つ
   の光束のそれぞれを前記集光レンズの集光位置で受光す
   る４つの受光部からなる４分割光検出器と、 この４分割光検出器の各々の受光部からの出力信号の差
   信号と和信号を取り出す信号処理回路とを有することを
   特徴とする光磁気ディスク装置。