JPH07254185A - 近視野光走査記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で高密度記録，再生が行える近視野光走
査記録装置を提供することを目的とする。 【構成】 光磁気記録媒体１８とハーフミラー２１によ
り外部共振をなす光学系を構成し、光学系の光磁気記録
媒体１８側の端部に回折限界よりさらに小さな領域に光
エネルギーを集中できるエヴァネッセント光を発生する
射出開口部１７を備えるとともに、光磁気記録媒体１８
からの戻り光のカー回転を検出するためのファラデー素
子２２を有し、これらの構成により高密度記録、装置の
極小型軽量化ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光によって情報を記録、
または再生する近視野光走査記録再生装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザなどの光源から発する光束
のもつエネルギーをレンズなどの集光手段を用いて高密
度、高エネルギーの状態に変換して記録媒体に熱などに
より作用することで情報を記録し、記録媒体からの反射
光の強度を電気信号に変換することにより記録情報の再
生を行うものがある。それぞれにいろいろな方式が提案
されているが、特に光の物理的性質であるところの偏光
を利用した光磁気記録再生方式がその特性の高さから大
きく普及しつつある。

【０００３】図２に従来の光磁気記録再生装置の構成図
を示す。図２において、光源であるところの半導体レー
ザ１から射出された光束はコリメータレンズ２によって
平行光束に変換され、偏光プリズム３を透過し、はね上
げミラー４で折り曲げられ対物レンズアクチュエータ３
０によって動かされる対物レンズ５に達する。対物レン
ズ５に到達した平行光束はその集光作用により収斂しつ
つ記録面６におよそ１μｍの結像スポットとして照射さ
れる。照射された記録面６の温度は光磁気記録媒体のキ
ューリー点と呼ばれる温度まで昇温し、光磁気記録媒体
の着磁力が消失して、外部磁界（不図示）により与えら
れた方向に着磁し記録が行われる。一方、記録面６で反
射された光束は再び対物レンズ５へ回帰し略平行光束に
変換されて偏光プリズム３へと入射する。この偏光プリ
ズム３の内部に設けられた戻り光を分離する偏光膜７の
作用により光束の一部は検出器側へと反射分離される。
分離された光束は集光レンズ８を透過し収斂されつつ、
無偏光プリズム９内の光分離面で一部が反射され、残り
が透過される。透過した光束はシリンドリカルレンズ１
０を透過し、さらに４分割された受光面をもつ第１の光
検出器１１へと入射する。この第１の光検出器１１は、
対物レンズ５から照射されたスポットを記録面６の目標
とするトラック及び焦点位置にディスクの動きに応じて
追従させるトラッキング制御，フォーカシング制御を行
うためのエラー信号等を出力する。このエラー信号の検
出方法には様々な方式が提案されているが、ここでは最
もオーソドックスな方式であるプッシュプル法，非点収
差法を説明する。まず、スポットを所定のトラックに沿
うように制御させるためのトラッキングエラー検出方式
の一つであるプッシュプル法について図２及び図３を用
いて説明を行う。図２において記録面６からの反射光は
前述のごとく対物レンズ５，偏光プリズム３，集光レン
ズ８，シリンドリカルレンズ１０等を経て第１の光検出
器１１へと到達する。到達した光はトラック（不図示）
の段差の影響を受けて正反射光である０次回折及び±１
次回折光に分離し、お互いに重なりあって第１の光検出
器１１に到達する。この重なった部分は前記段差による
位相差によって暗部となる。この暗部は図３に示すよう
にトラックラインと平行に左右２つできることになり、
またトラックに対してスポットが左右いずれかの方向に
偏位するに従ってその大きさを変えることになる。スポ
ットがトラックに偏位なく所定の位置に照射されている
ときは左右バランスよく第１の光検出器１１に反射光が
入射する。すなわちこの暗部を左右に分割するように第
１の光検出器１１を配置し、その差動信号をとることに
よってエラー信号を得ることができる。

【０００４】次に、記録面６への照射スポットが最も高
密度に記録再生動作が行えるように、すなわち最小のス
ポットとして照射されるように制御するためのフォーカ
シング制御について図２，図４を用いて説明する。図２
において偏光プリズム３で分離された光束は集光レンズ
８，無偏光プリズム９を経てシリンドリカルレンズ１０
に入射する。このシリンドリカルレンズ１０によって光
束には非点収差が与えられる。この収差をフォーカシン
グエラー検出に積極的に利用しようとしたものが非点収
差法である。第１の光検出器１１に照射された光束はシ
リンドリカルレンズ１０の作用を受けデフォーカスに伴
い図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ）に示すような照
射パターンの変化を生じる。そこで、フォーカスが合っ
たとき図４（ｂ）の最小錯乱円の照射パターンをとるよ
う第１の光検出器１１の位置を調整すると、第１の光検
出器１１に４分割のものを用い、この４分割した第１の
光検出器１１からの出力のたすき方向の和をとり、さら
にその和の差動信号を演算することで、フォーカスエラ
ー信号を得ることができる。

【０００５】以上説明した方法によりトラッキング、お
よびフォーカシングエラー信号が得られ、この信号を図
２に示す対物レンズアクチュエータ３０にフィードバッ
クすることにより光磁気ディスクの目的の位置を正確に
光走査することができる。

【０００６】次に、記録面６にあらかじめ記録されてい
る光磁気による信号の再生方法について図２を用いて説
明する。対物レンズ５から照射された光束には直線偏光
が用いられており、反射光の偏光面は記録面６の光磁気
記録媒体のカー効果と呼ばれる偏光面の回転作用を受け
入射時の偏光面と比較してわずかに回転している。また
記録面６の磁化方向が反転すれば反対方向に回転するこ
とになる。このカー効果にともなう偏光面の回転を光強
度の変化として検出することにより記録面６の記録情報
を読み取ることができる。光強度として取り出す場合、
無偏光プリズム９によって反射された光束を検光子１２
によって直交する２つの偏波モードに分離し、２つの受
光部をもつ第２の光検出器１３によって電気信号に変換
し、その差動信号を取り出すことにより偏光方向の回転
を電気信号強度の変化として検出することができる。

【０００７】以上、光磁気記録再生装置による信号の記
録と再生、及びトラッキング，フォーカシング制御の基
本的な動作原理を説明した。ところで、近年は光磁気記
録再生装置の利用機器への組み込み性の向上、アクセス
時間の短縮化のためにさらなる小型化が望まれている。
このため、外部共振による半導体レーザ１を利用した光
磁気ヘッドが提案されている。図５に従来の光磁気記録
再生装置の光磁気ヘッドの原理図を示す。図５（ａ）は
両端にＡＲ（無反射）コーティングを施したＬＤ（レー
ザダイオード）の両側にλ／４板を配置して外部共振器
を構成している。このような構成では図中のＩ，IIに示
すような互いに直行する２つの偏光モードが存在する。
例えばＩの場合、ＬＤ内のＴＭ（磁場変調モード）偏光
は図中左側のλ／４板を通過することにより右円偏光と
なり、反射鏡で反射された後、ふたたびλ／４板を通過
してＬＤに帰還するが、このときはＴＥ（電場変調モー
ド）偏光となっている。図中右側のλ／４板でも同様に
ＴＥ偏光から左円偏光を経てＴＭ偏光への偏光状態の変
換が行われ一往復でもとの偏光状態へ戻る。同様にIIの
場合はＴＥ偏光，左円偏光，ＴＭ偏光，右円偏光，ＴＥ
偏光となる。このように共振器中を一往復することによ
り、Ｉ，IIの両偏光モードともＬＤ内部でＴＥ偏光とＴ
Ｍ偏光を一回ずつ経由する。そのためＬＤの異方性によ
るＴＥ偏光，ＴＭ偏光間の位相差，利得差は相殺され、
両偏光モードは全く対等に同一周波数で発振する。一
方、光磁気記録媒体のように磁気旋光性をもつ物質は直
線偏光に対して偏光面を回転する働きがあるが、これは
左右の両円偏光間に位相差を与えることと等価である。
そこで図５（ｂ）に示すように片側の反射鏡を光磁気記
録媒体で置き換えることにより、媒体面で左右の異なる
円偏光となるＩ，IIの両偏光モード間に位相差が与えら
れ、それぞれわずかに異なった周波数で発振する。発振
した両モードを偏光子を通して合成することにより、周
波数差に対応するビート信号が検出できる。媒体面での
カー回転角をθとすると両モードの周波数差Δｆは（数
１）で表される。

【０００８】

【数１】

【０００９】光磁気ディスクの場合は媒体の磁化方向の
反転を検出する必要があるが、このままではカー回転角
の符号変化を識別することはできない、そのため図５
（ｃ）に示すように共振器中にファラデー回転子を挿入
することにより、ビート周波数にバイアスを与える。フ
ァラデー回転子の回転角をφとすると、媒体のカー回転
角の符号変化に対応してビート周波数ｆは（数２）に示
すように変化する。

【００１０】

【数２】

【００１１】これらの（数１），（数２）から分かるよ
うに、ビート周波数ｆのシフト量とバイアス周波数は、
共振器光学長Ｌとファラデー回転子の回転角φを選ぶこ
とにより独立に設定することができる。図６は従来の光
磁気記録再生装置の光磁気ディスクの記録データに対応
するビート信号を模式的に示すもので、この信号を周波
数フィルタ回路を通すことにより記録面６の光磁気記録
データを再生することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光磁気記録再生装置の構成では、光の物理的性質で
あるところの回折の影響により、波長と光学系の明るさ
で規定される結像スポットの大きさ、すなわち光エネル
ギーを回折限界以下に集中させることができず、このた
め記録密度を増大し、記録容量の大きな記録を実現する
ことができなかった。

【００１３】本発明は上記課題を解決するもので、小型
で、回折限界を越えることができる高密度記録、再生が
可能で、書き換え可能な光磁気による近視野光走査記録
再生装置を提供することを目的とする

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、両側へ光を射出する半導体レーザと、この
半導体レーザの両側に配設されたコリメータレンズと、
このコリメータレンズの半導体レーザとは反対側にそれ
ぞれ配設された１／４波長板と、この１／４波長板のコ
リメータレンズとは反対側にそれぞれ配設された集光レ
ンズと、一方の集光レンズによる焦点位置に配設された
ハーフミラーと、このハーフミラーを透過した光を略平
行光に変換する変換レンズと、この変換レンズにより変
換された光を２つの偏光成分に分離する分離手段と、こ
の分離手段により分離された光を検出する検出手段と、
他方の集光レンズによる焦点位置に配設された光ファイ
バとを備えたものである。

【００１５】

【作用】本発明は上記構成により、装着される光磁気記
録媒体を外部共振器の一方の反射鏡に用い、光磁気記録
媒体の信号の検出をビート信号の周波数シフトにより検
出することができるとともに、半導体レーザから射出さ
れる光の波長より小さな領域に光エネルギーを集中させ
ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例における近視野光走
査記録再生装置について図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施例における外部共振型レーザを
用いた近視野光走査記録再生装置の構成図で、光源であ
るところの半導体レーザ１から射出された直線偏光から
なる光束は対向する二つの開口よりそれぞれ空間的に反
対方向に向いている。さらにそれぞれの光束はコリメー
タレンズ２ａ，２ｂにより平行光束に変換される。コリ
メータレンズ２ａ，２ｂにより変換されたそれぞれの平
行光は１／４波長板３ａ，３ｂを透過し、直線偏光から
円偏光へと変換される。図中左側、すなわち光磁気記録
媒体１８側へ伝達する光束はカップリングレンズ１４に
よってファイバプローブ１５の入射側の開口部１６へと
集光される。開口部１６より入射した光束はファイバー
プローブ１５のコア内部を伝達していく。このコア部分
は先端になるにつれコア部分が次第に細くなるいわゆる
テーパ状になっており、その先端部分、すなわち光磁気
記録媒体１８への射出開口部１７の開口は伝達光波の波
長より極小さく数十ｎｍとなっている。進行波と呼ばれ
ている一般の光波は、この射出開口部１７より外部にそ
のエネルギーを伝達することができない。しかしながら
エヴァネッセント光とよばれる局在波は射出開口部１７
からわずかな距離であるが光波の持つエネルギーを外部
に、また極小さな領域に伝達することができる。このエ
ヴァネッセント光は、前述のようにファイバプローブ１
５のコア部分を絞り込みその先端部分の射出開口部１７
の開口を数十ｎｍとすることによって発生させることが
できる。しかしながら、このエヴァネッセント光のエネ
ルギーを伝達できる距離は極近傍（波長程度）に限られ
るため、この距離以内に光磁気記録媒体１８と射出開口
部１７との距離は接近させる必要があり、さらに十分効
果的にエネルギーを光磁気記録媒体１８に与えるために
は光磁気記録媒体１８と射出開口部１７との距離を射出
開口部１７の直径かそれ以下にする必要がある。以上の
ような条件を満たすことにより光磁気記録媒体１８に対
してエヴァネッセント光による記録、すなわちキューリ
ー温度まで光磁気記録媒体１８を昇温させることが可能
となるとともに、光磁気記録媒体１８の磁気情報を後述
するように拾い上げることができる。光磁気記録媒体１
８で反射したエヴァネッセント光は再び射出開口部１７
へと入射しファイバプローブ１５のコア内部で進行波に
変換され開口部１６より外部へと放射される。放射され
た光束はカップリングレンズ１４によって略平行光に変
換され１／４波長板３ａ，コリメータレンズ２ａを経て
再び半導体レーザ１へと回帰する。さらに、半導体レー
ザ１から図中右側、すなわち光検出器１９側へと伝播し
た光束は１／４波長板３ｂ，ファラデー素子２２を透過
した後、集光レンズ２０によってハーフミラー２１に入
射する。このハーフミラー２１の反射面は集光レンズ２
０側に設定されていると共に、集光レンズ２０の焦点位
置に設置されている。このハーフミラー２１の反射面で
反射された光束は再び集光レンズ２０に回帰し、略平行
光に変換されファラデー素子２２，１／４波長板３ｂを
透過して半導体レーザ１へと到達する。以上のように、
この光学系は光磁気記録媒体１８とハーフミラー２１の
反射面との間で繰り返し反射が起こる、外部共振器をな
している。ところで、光検出器１９側の１／４波長板３
ｂと集光レンズ２０との間にはファラデー素子２２が配
置されているが、これは光磁気記録媒体１８の再生に関
わり、カー回転信号の検出のための周波数シフトによる
ビート信号発生のためのバイアスを与えるもので、先に
説明した従来例に準じるものである。ここで、ファラデ
ー素子２２の回転角をφとすると、光磁気記録媒体１８
のカー回転角の符号変化に対応してビート周波数ｆは
（数３）のように変化する。

【００１７】

【数３】

【００１８】したがって、ビート周波数ｆのシフト量と
バイアス周波数は、共振器光学長Ｌとファラデー素子２
２を選ぶことにより独立に設定することができる。この
ビート周波数ｆのシフトを検出し、光磁気記録媒体１８
の磁気情報を読み出すためにある程度の強度に達してハ
ーフミラー２１を透過した光束は再コリメータレンズ２
３で略平行光束に変換され、検光子２４を通り、アバラ
ンシェフォトダイオード（ＡＰＤ）からなる光検出器１
９で電気信号に変換された後スペクトルアナライザ２５
により周波数分析が行われ光磁気記録媒体１８の磁気情
報が取り出される。

【００１９】一方、記録方法に関しては前述のごとくフ
ァイバプローブ１５の先端よりエヴァネッセント光を発
生させその光エネルギーにより、光磁気記録媒体１８の
一部分をキューリ温度まで昇温させ、外部磁界発生手段
４０による磁界により光磁気記録媒体１８の磁化方向を
変更させ記録を行う。

【００２０】ところで、ファイバプローブ１５は光磁気
記録媒体１８の表面に対して数十ｎｍの距離まで接近さ
せることが必要である。このためファイバプローブ１５
の先端はエアースライダ２６と一体となった構造をして
いる。また、ファイバプローブ１５の開口部１６と先端
の射出開口部１７との間はフレキシブルな光ファイバで
連絡されており、エアースライダ２６の動き（リニアア
クセス）に対して開口部１６より図中右側の光学系は、
装置本体または駆動キャリッジ等に固定されている。

【００２１】なお、このエアースライダ２６はいわゆる
ハードディスクドライブと同様な動作原理によるもので
基板の回転動作等の動きによって基板とスライダー間に
相対的な動きが生じた際、空気による安定した浮上を得
ることによって前述の近接を保つことができるものであ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明は、両側へ光を射出
する半導体レーザと、この半導体レーザの両側に配設さ
れたコリメータレンズと、このコリメータレンズの半導
体レーザとは反対側にそれぞれ配設された１／４波長板
と、この１／４波長板のコリメータレンズとは反対側に
それぞれ配設された集光レンズと、一方の集光レンズに
よる焦点位置に配設されたハーフミラーと、このハーフ
ミラーを透過した光を略平行光に変換する変換レンズ
と、この変換レンズにより変換された光を２つの偏光成
分に分離する分離手段と、この分離手段により分離され
た光を検出する検出手段と、他方の集光レンズによる焦
点位置に配設された光ファイバとを備えたことにより、
装着される光磁気記録媒体を外部共振器の一方の反射鏡
に用い、光磁気記録媒体の信号の検出をビート信号の周
波数シフトにより検出することができるとともに、半導
体レーザから射出される光の波長より小さな領域に光エ
ネルギーを集中させることができ、記録密度を高密度化
するとともに装置を小型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における外部共振型レーザを
用いた近視野光走査記録再生装置の構成図

【図２】従来の光磁気記録再生装置の構成図

【図３】従来の光磁気記録再生装置の動作説明図

【図４】従来の光磁気記録再生装置の動作説明図

【図５】従来の光磁気記録再生装置の光磁気ヘッドの原
理図

【図６】従来の光磁気記録再生装置の光磁気ディスクの
記録データに対応するビート信号を模式的に示す図

【符号の説明】

１ 半導体レーザ １５ ファイバプローブ １８ 光磁気記録媒体 １９ 光検出器 ２１ ハーフミラー ２２ ファラデー素子 ２４ 検光子 ２５ スペクトルアナライザ ２６ エアースライダ ４０ 外部磁界発生手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両側へ光を射出する半導体レーザと、前記
   半導体レーザの両側に配設されたコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズの前記半導体レーザとは反対側に
   それぞれ配設された１／４波長板と、前記１／４波長板
   の前記コリメータレンズとは反対側にそれぞれ配設され
   た集光レンズと、一方の前記集光レンズによる焦点位置
   に配設されたハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過
   した光を略平行光に変換する変換レンズと、前記変換レ
   ンズにより変換された光を２つの偏光成分に分離する分
   離手段と、前記分離手段により分離された光を検出する
   検出手段と、他方の前記集光レンズによる焦点位置に配
   設された光ファイバとを備えたことを特徴とする近視野
   光走査記録再生装置。
2. 【請求項２】前記光ファイバの前記集光レンズとは反対
   側の端面の開口部の直径を前記半導体レーザより射出さ
   れる光の波長より小さくしたことを特徴とする請求項１
   記載の近視野光走査記録再生装置。
3. 【請求項３】前記光ファイバの前記集光レンズとは反対
   側に磁界を発生させる手段を設けたことを特徴とする請
   求項１記載の近視野光走査記録再生装置。