【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は光ビームを用いて情報の記録・再生・
消去等を行なう光磁気記憶装置の光学ヘツドに関
する。
従来、光磁気記憶装置において、光源として半
導体レーザを用いた場合、光透過効率を向上させ
る為およびレーザ光を円形スポツトに絞り込む為
にビーム成形用のプリズム又は一対のシリンドリ
カルレンズを通過させてビームの形を半導体レー
ザ特有の楕円から円に変えており、その後ビーム
スプリツターを通して情報記録体にレーザ光を投
射させていた。
第２図は従来光磁気デイスク装置のヘツド部の
構成説明図である。１は半導体レーザ光源、２は
集光レンズ、３は偏光子、４はビーム成形用プリ
ズム、５はビームスプリツター、６は絞りレン
ズ、７は光磁気デイスク、８は記憶媒体、９はガ
イドトラツク、１０はスポツトレンズ、１１は検
光子、１２は光検出器である。尚、光磁気デイス
ク７は図示しない駆動装置により所定の速度で回
転させうる構造をとる。
本発明は上記の如き磁気光学ヘツドの改良に関
するものであり、分割線で合わさつた２個の受光
素子で構成され、かつ、この分割線に直交する線
に沿つて微小距離ずれた位置に出力光が結像する
ように光学的に光検出器を配置し、この２個の受
光素子の出力の差によつてフオーカスエラー信号
を得ることによつて、光学系の部品点数の極力低
減した構成にて、良好なフオーカスエラー信号を
得ることを目的とする。
以下、本発明に係わる磁気光学ヘツドの一実施
例を図面をもとに詳細に説明する。
第１図は本発明による一実施例を示す構成説明
図である。１は半導体レーザ、２は集光レンズ、
３は偏光子、１３はレーザ光入射側端面に誘電体
を多層コートした成形プリズムであり、レーザ光
出射端面はいずれも光軸に対して直角にカツトさ
れている（該プリズムの作用については再生手法
で後述する。）。６は絞りレンズ、７は光磁気デイ
スク、８は記憶媒体、９は光磁気デイスクに既設
されているガイドトラツクである。１０は、光検
出器１２の上に所定の大きさの光スポツトを形成
するためにスポツトレンズ、１１は磁気情報を検
出するための検光子である。
以上の構成からなる本発明装置の作用は次のと
おりである。
() 記録および消去
まず、情報の記録は図示しないレーザ変調回
路により情報信号に応じて半導体レーザ１から
射出されるレーザビームを時間的に強度変調し
て行なう。上記の手法により半導体レーザ１か
ら射出されたレーザビームは集光レンズ２によ
りコリメートされて、所定の方位に設定された
偏光子３を通り成形プリズム１３に入射する。
該プリズムに入射したレーザビームは第１図に
おいて紙面内の方向のみ
The present invention uses a light beam to record, reproduce, and record information.
The present invention relates to an optical head of a magneto-optical storage device that performs erasing and the like. Conventionally, when a semiconductor laser is used as a light source in a magneto-optical storage device, the beam is passed through a beam shaping prism or a pair of cylindrical lenses in order to improve light transmission efficiency and focus the laser light into a circular spot. The shape was changed from the ellipse typical of semiconductor lasers to a circle, and the laser beam was then projected onto the information recording medium through a beam splitter. FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of a head portion of a conventional magneto-optical disk device. 1 is a semiconductor laser light source, 2 is a condensing lens, 3 is a polarizer, 4 is a beam shaping prism, 5 is a beam splitter, 6 is an aperture lens, 7 is a magneto-optical disk, 8 is a storage medium, and 9 is a guide track. , 10 is a spot lens, 11 is an analyzer, and 12 is a photodetector. The magneto-optical disk 7 has a structure that allows it to be rotated at a predetermined speed by a drive device (not shown). The present invention relates to an improvement in the above-mentioned magneto-optical head, which is composed of two light-receiving elements joined together by a dividing line, and outputs light at a position offset by a minute distance along a line perpendicular to the dividing line. By optically arranging the photodetector so that the image is formed, and obtaining a focus error signal from the difference in the output of these two light-receiving elements, the number of parts in the optical system is reduced as much as possible. The purpose is to obtain a good focus error signal. Hereinafter, one embodiment of the magneto-optical head according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an embodiment according to the present invention. 1 is a semiconductor laser, 2 is a condensing lens,
3 is a polarizer, 13 is a molded prism whose end face on the laser beam incident side is coated with a multilayer dielectric material, and the laser beam output end face is cut perpendicular to the optical axis (the function of this prism will be described in the reproduction). (Described later in the method.) 6 is an aperture lens, 7 is a magneto-optical disk, 8 is a storage medium, and 9 is a guide track already installed on the magneto-optical disk. 10 is a spot lens for forming a light spot of a predetermined size on the photodetector 12, and 11 is an analyzer for detecting magnetic information. The operation of the device of the present invention having the above configuration is as follows. () Recording and Erasing First, information is recorded by temporally intensity-modulating the laser beam emitted from the semiconductor laser 1 according to an information signal using a laser modulation circuit (not shown). The laser beam emitted from the semiconductor laser 1 by the above method is collimated by the condenser lens 2, passes through the polarizer 3 set in a predetermined direction, and enters the shaping prism 13.
The laser beam incident on the prism is directed only in the plane of the paper in Figure 1.
【式】入射角、ｎ：
プリズム媒質の屈折率）で示される屈折の拡大
を受けて射出する。尚、前記拡大率は利用する
半導体レーザ１の発光特性に応じて適宣設定さ
れるもので楕円型ビームを円形ビームにに変換
することを目的としたものである。次に円形に
変換されたレーザビームは絞りレンズ６により
記憶媒体８の上に微小光スポツトとして照射さ
れる。このようにして該照射点は変調レーザビ
ームの照射エネルギーを受けて昇温し、公知の
原理による熱磁気記録がなされる。
ところで、光磁気デイスク７は図示しない光
磁気デイスク駆動装置により回転運動を行うよ
うに、さらに光磁気ヘツドは該光磁気デイスク
の半径方向に図示しない直進駆動装置により所
定の速度で移動するように構成されている。し
たがつて前記照射点は後述するサーボシステム
の効果により光磁気デイスク７に既設されたガ
イドトラツク９に沿つて記憶媒体８上を遷移す
るため変調レーザビームのパルス列に応じたビ
ツト列が形成される。
尚、消去動作も原理的には記録動作と同等で
あり、記録時とは逆向きの磁化反転が達成され
るよう例えば外部励磁コイルによる補助磁界を
利用して行なう。
次に、微小光スポツトが一定の大きさで記憶
媒体８の表面を照射し、かつ所定の場所に情報
を記録するために光磁気デイスク７に既設され
たガイドトラツク９上を正確にトレースするべ
く設けられたサーボシステムについて説明す
る。
第３図は記憶媒体８ならびにガイドトラツク
９から反射されたレーザビームが成形プリズム
１３の斜面で反射され、スポツトレンズ１０、
検光子１１を通過して光検出器１２の上に到達
した様子を示す図である。光検出器１２は第
１、第２、第３、第４の素子ａ、ｂ、ｃ、ｄか
らなる４分割光検出器であり、反射レーザビー
ムの光軸中心に対して、該光検出器１２の分割
中心は一方の分割線の方向に微小距離δだけズ
レる様配置されている。さらに、反射レーザビ
ームの結像位置より光軸方向に任意距離だけズ
レた位置に支持されている。第３図ａ，ｂ，ｃ
は記録媒体８と絞りレンズ６との相対距離を変
化したときの反射レーザビームの形状を表わ
し、それぞれ、相対距離が長いとき、適切なと
き、短かいときを表す。前記第１、第２、第
３、第４の素子ａ、ｂ、ｃ、ｄの出力をそれぞ
れS1、S2、S3、S4とするとｂの状態において
Ｇ×（S1＋S2）−（S3＋S4）＝０となる様に図示
しない増中器のよりゲインＧを調整すると、相
対距離の変化に応じて素子の出力には不平衡が
生じるためフオーカスエラー信号Sf＝Ｇ（S1＋
S2）−（S2＋S4）は第４図に示すような傾斜を
とる。
該フオーカスエラー信号は、絞りレンズ６を
光軸方向に移動できる図示しない駆動装置（例
えばボイスコイル型アクチユエータ）にその運
動特性に応じて増巾調整、位相補償をされてフ
イードバツクされて絞りレンズ６と記憶媒体８
との相対距離を一定に保つようにコントロール
される。
一方、第３図ｄに示した様な位置関係にある
ガイドトラツク９からの反射光は、ガイドトラ
ツク９がλ/8位相溝あるいは反射率が他の部分
と異なる様な構成であつても、照射点中心とガ
イドトラツク９の中心線が一致したときあるい
はハズレたときの干渉パターンは、ズレ量なら
びにズレた方向によつて変化することはよく知
られている。従つて、素子出力和（S1＋S4）
と（S2＋S3）を比較することによりズレ量な
らびにズレた方向を検出することができる。即
ちトラツクエラー信号St＝｛（S1＋S4）−（S2＋
S3）｝を得て、増巾調整、位相補償を施して、
図示しないトラツク追跡装置（例えば、磁気光
学ヘツド全体を移動するリニアモータ型追跡装
置、あるいは絞りレンズ６のみを移動するリニ
アモータ型追跡装置を利用する）にフイードバ
ツクされて前記照射点がガイドトラツク９上を
正確にトレースするようにコントロールされ
る。
() 再生動作。
記録された情報信号の再生は半導体レーザ１
から一定の強さのレーザビームを射出して行な
う。射出されたレーザビームは集光レンズ２に
よりコリメートされて所定の方位に設定された
偏光子８を通り、第５図に示すAOの方位の偏
光となる。次に該偏光レーザビームは成形プリ
ズム１３に入射するが、該プリズムの入射端面
には一例としてTP＝0.7（Ｐ偏光のエネルギー透
過率）、RP＝0.3（Ｐ偏光のエネルギー反射率）、
TS＝0.01（Ｓ偏光のエネルギー透過率）、RS＝
0.99（Ｓ偏光のエネルギー反射率）の偏光特性
を持つように誘電体の多層コートが形成され
る。従つて、AOの偏光方位をＰ偏光の方位に
一致させると、該成形プリズム１３から出射す
るレーザビームは記録の項で詳述した効果によ
りビーム成形されると同時に半導体レーザ１の
射出エネルギーの約７割のエネルギーをもつた
直線偏光レーザビームＡとなる。次に該レーザ
ビームは絞りレンズ６により記憶媒体８上に微
小光スポツト１６を結ぶ。こうして、前述した
サーボシステムにより該微小光スポツトは正確
に情報ビツト列を走査することになる。
そして、第６図に示す様に前記微小光スポツ
トが記録ビツト１４上および非記録部１５（磁
化方向が１４と反対向き）上を走査するとその
磁化方向に応じて、記憶媒体８からの反射レー
ザビームはカー効果で知られるように偏光方位
がぞれぞれ＋α、−αだけ回転して、第５図の
Ｂ１，Ｂ２の偏光となる。尚、αはカー回転角
であり、図中B1、B2は記憶媒体８の反射率
（＜1.0）を考慮して記載した。
そして、該、反射レーザビーム、再び絞りレ
ンズ６を通り該成形プリズム１３に到達する。
ここで該プリズムの斜面には前述した様な偏光
特性をもつ誘電体多層コートがなされている結
果、第５図Ｂ１′，Ｂ２′の如き偏光特性もつレ
ーザビームが左方に反射される（B1′P＝B1P×
√P、B2′P＝B2P×√P、B1′S＝B1S×√S、
B2′S×√Sの関係をもつ）。従つて、前述の反
射特性により偏光回転角αはβとなり回転角増
大の効果を受ける。こうして、該反射レーザビ
ームはスポツトレンズ１０を通り第５図に示し
たＣの方位に検光子１１を設定すると、光検出
器１２には第７図の如き記録情報に応じて強度
変調されたレーザビームはが到達する。従つて
第３図に示した光検出器１２に各分割素子の出
力S1、S2、S3、S4の総和を得ることにより情
報を再生することができる。
上記構成の磁気光学ヘツド上述した様にビー
ム成形とビームスプリツターの機能を合せもつ
成形プリズム１３を用いることにより光学系を
簡素化することができるだけでなく、該成形プ
リズム斜面に適切な偏光特性をもつ誘電体多層
コートを施すことにより再生光のカー回転角を
増大させ得るため、再生信号のＳ／Ｎ向上を計
ることができる。
尚、本発明の実施例では成形プリズム１３の
斜面に誘電体多層コートを施した場合で説明し
たが第８図に示す様に斜面にコートを施さない
場合にもビーム入射角度を選択することにより
同様な偏光特性を持つため、本発明が適用され
る。さらに、記憶媒体を含む記憶素子構成とし
て、デイスク形態のみならずドラム状、テープ
状、シート状の形態をとつた場合にも本発明は
適用できる。さらに、利用する半導体レーザ１
の射出するレーザビームの偏光度が良好な場合
には偏光子３を省いて本発明を適用することも
できる。[Formula] Incident angle, n: the refraction magnification shown by the refractive index of the prism medium. The magnification factor is appropriately set depending on the emission characteristics of the semiconductor laser 1 used, and is intended to convert an elliptical beam into a circular beam. Next, the laser beam converted into a circular shape is irradiated onto the storage medium 8 by the aperture lens 6 as a minute light spot. In this way, the irradiated point receives the irradiation energy of the modulated laser beam and is heated, and thermomagnetic recording is performed according to a known principle. Incidentally, the magneto-optical disk 7 is configured to be rotated by a magneto-optical disk drive device (not shown), and the magneto-optical head is configured to move in the radial direction of the magneto-optical disk at a predetermined speed by a linear drive device (not shown). has been done. Therefore, the irradiation point moves on the storage medium 8 along the guide track 9 already installed on the magneto-optical disk 7 due to the effect of the servo system described later, so that a bit string corresponding to the pulse train of the modulated laser beam is formed. . Note that the erasing operation is also basically the same as the recording operation, and is performed using, for example, an auxiliary magnetic field from an external excitation coil to achieve magnetization reversal in the opposite direction to that during recording. Next, a minute light spot illuminates the surface of the storage medium 8 with a constant size, and accurately traces the guide track 9 already installed on the magneto-optical disk 7 in order to record information at a predetermined location. The provided servo system will be explained. FIG. 3 shows that the laser beam reflected from the storage medium 8 and the guide track 9 is reflected by the slope of the shaping prism 13, and the spot lens 10,
3 is a diagram showing how the light passes through the analyzer 11 and reaches the top of the photodetector 12. FIG. The photodetector 12 is a four-division photodetector consisting of first, second, third, and fourth elements a, b, c, and d, and the photodetector 12 is arranged with respect to the optical axis center of the reflected laser beam. The 12 division centers are arranged so as to be shifted by a minute distance δ in the direction of one division line. Furthermore, it is supported at a position shifted by an arbitrary distance in the optical axis direction from the imaging position of the reflected laser beam. Figure 3 a, b, c
represents the shape of the reflected laser beam when the relative distance between the recording medium 8 and the aperture lens 6 is changed, and represents when the relative distance is long, appropriate, and short, respectively. If the outputs of the first, second, third, and fourth elements a, b, c, and d are respectively S1, S2, S3, and S4, then in state b, G×(S1+S2)−(S3+S4)=0. When the gain G of the intensifier (not shown) is adjusted so that the output of the element becomes unbalanced according to the change in relative distance, the focus error signal Sf=G(S1+
S2)-(S2+S4) takes a slope as shown in FIG. The focus error signal is fed back to the aperture lens 6 by a driving device (for example, a voice coil type actuator), not shown, which can move the aperture lens 6 in the optical axis direction, with amplification adjustment and phase compensation according to the motion characteristics of the aperture lens 6. and storage medium 8
controlled to maintain a constant relative distance. On the other hand, the reflected light from the guide track 9 in the positional relationship shown in FIG. It is well known that the interference pattern when the center of the irradiation point and the center line of the guide track 9 match or deviate changes depending on the amount of deviation and the direction of deviation. Therefore, the element output sum (S1+S4)
By comparing (S2+S3), the amount of deviation and the direction of deviation can be detected. That is, the track error signal St={(S1+S4)−(S2+
S3)}, then perform width adjustment and phase compensation,
The irradiation point is placed on the guide track 9 by feedback to a track tracking device (not shown) (for example, a linear motor type tracking device that moves the entire magneto-optical head, or a linear motor type tracking device that moves only the aperture lens 6). is controlled to accurately trace. () Playback behavior. The recorded information signal is reproduced using a semiconductor laser 1.
A laser beam of a certain intensity is emitted from the The emitted laser beam is collimated by the condensing lens 2, passes through the polarizer 8 set in a predetermined direction, and becomes polarized light in the direction A O shown in FIG. Next, the polarized laser beam enters the shaping prism 13, and the incident end face of the prism has, for example, T P =0.7 (energy transmittance of P-polarized light), R P =0.3 (energy reflectance of P-polarized light),
T S = 0.01 (energy transmittance of S-polarized light), R S =
A multilayer coating of dielectric material is formed to have a polarization characteristic of 0.99 (energy reflectance of S-polarized light). Therefore, when the polarization direction of A O is made to match the direction of P polarization, the laser beam emitted from the shaping prism 13 is shaped by the effect detailed in the recording section, and at the same time the emission energy of the semiconductor laser 1 is changed. The result is a linearly polarized laser beam A with approximately 70% energy. Next, the laser beam focuses a minute optical spot 16 on the storage medium 8 through the aperture lens 6. In this way, the minute light spot accurately scans the information bit string by the aforementioned servo system. Then, as shown in FIG. 6, when the minute light spot scans the recording bit 14 and the non-recording part 15 (the magnetization direction is opposite to 14), the reflected laser beam from the storage medium 8 is emitted depending on the magnetization direction. As known from the Kerr effect, the polarization directions of the beams are rotated by +α and -α, respectively, resulting in polarizations B1 and B2 in FIG. 5. Note that α is the Kerr rotation angle, and B1 and B2 in the figure are written taking into consideration the reflectance (<1.0) of the storage medium 8. Then, the reflected laser beam passes through the aperture lens 6 again and reaches the shaping prism 13.
Here, the slope of the prism is coated with a dielectric multilayer coating having polarization characteristics as described above, so that the laser beam having polarization characteristics as shown in FIG. 5 B1' and B2' is reflected to the left (B1 ′ P = B1 P ×
√ P , B2′ P = B2 P ×√ P , B1′ S = B1 S ×√ S ,
B2′ S ×√ S ). Therefore, due to the above-mentioned reflection characteristics, the polarization rotation angle α becomes β, resulting in the effect of increasing the rotation angle. In this way, the reflected laser beam passes through the spot lens 10, and when the analyzer 11 is set in the direction C shown in FIG. The beam reaches. Therefore, information can be reproduced by obtaining the sum of the outputs S1, S2, S3, and S4 of each divided element on the photodetector 12 shown in FIG. In the magneto-optical head having the above configuration, as described above, by using the shaped prism 13 which has both the functions of beam shaping and beam splitter, it is possible not only to simplify the optical system, but also to provide the slope of the shaped prism with appropriate polarization characteristics. Since the Kerr rotation angle of the reproduction light can be increased by applying a dielectric multilayer coating, it is possible to improve the S/N of the reproduction signal. In the embodiment of the present invention, a case has been described in which a dielectric multilayer coating is applied to the slope of the shaped prism 13, but as shown in FIG. Since they have similar polarization characteristics, the present invention is applied to them. Further, the present invention is applicable to the case where the storage element including the storage medium is not only in the form of a disk but also in the form of a drum, tape, or sheet. Furthermore, the semiconductor laser 1 to be used
If the degree of polarization of the emitted laser beam is good, the present invention can be applied without the polarizer 3.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明に係る磁気光学ヘツドの一実施
例の構成説明図、第２図は従来の磁気光学ヘツド
の構成説明図、第３図は光検出器とレーザビーム
との関係を表わす図、第４図はフオーカスエラー
信号の一例を表わす図、第５図は反射情報光の偏
光状態の説明図、第６図は記録情報と再生用レー
ザビームとの関係を示す説明図、第７図は再生出
力の一例を示す波形図、第８図はガラスによる偏
光の透過、反射特性を表わすグラフ図である。
図中、１：半導体レーザ、２：集光レンズ、
３：偏光子、６：絞りレンズ、８：記憶媒体、
９：ガイドトラツク、１０：スポツトレンズ、１
１：検光子、１２：光検出器、１３：成形プリズ
ム、１４：記録ビツト、１６：再生レーザビー
ム。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the magneto-optical head according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of a conventional magneto-optical head, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between a photodetector and a laser beam. , FIG. 4 is a diagram showing an example of a focus error signal, FIG. 5 is an explanatory diagram of the polarization state of reflected information light, FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between recorded information and a reproduction laser beam, and FIG. The figure is a waveform diagram showing an example of reproduction output, and FIG. 8 is a graph diagram showing the transmission and reflection characteristics of polarized light through glass. In the figure, 1: semiconductor laser, 2: condensing lens,
3: Polarizer, 6: Aperture lens, 8: Storage medium,
9: Guide track, 10: Spot lens, 1
1: Analyzer, 12: Photodetector, 13: Shaped prism, 14: Recording bit, 16: Reproducing laser beam.