JP2005025934A - 光学ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】 非点収差を補正して、検出信号のジッターを抑えて正確なトラッキング制御を実現し、光磁気ディスクに記録された信号の読み取り特性の劣化を抑える。
【解決手段】 光ビームを出射する光源１１と、光ビームを、透明樹脂基板を有する光磁気ディスクＭＯの信号記録面上に合焦させる対物レンズ１５と、光１１源から出射された光ビームと対物レンズ１５を介した光磁気ディスクの信号記録面からの戻り光ビームとを分離する偏光ビームスプリッタ１３と、ビームスプリッタ１３によって分離された信号記録面からの戻り光ビームを受光する光検出器１９と、光源から光磁気ディスクに至る光路中に配置され、光磁気ディスクの透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消す光学素子１４，２２と、光学素子を、その光軸に対する直交する平面内で取り付けの向きを位置決めし、及び／又は、光ビームの光軸に対し傾斜させて位置決め支持する光学素子支持機構２３とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ディスク、光磁気ディスク、相変化型ディスク等の光学式記録媒体に情報の記録又は再生を行うために用いられる光学ピックアップに関する。

従来、情報の記録又は再生を行うために用いられる光学ピックアップとして、図１に示すように構成されたものが用いられている。

図１に示す光学ピックアップ１は、光源としての半導体レーザ素子２を備える。半導体レーザ素子２から出射された光ビームは、回折格子３により３本の光ビームに分割され、偏光ビームスプリッタ４に入射する。偏光ビームスプリッタ４の誘電体多層膜４ａで一部が透過された光ビームは、コリメータレンズ５に入射して平行光に変換されて、対物レンズ６に入射する。対物レンズ６は、この平行光を光磁気ディスクＭＯの信号記録面に集光する。

この信号記録面で反射された戻り光ビームは、再び対物レンズ６及びコリメータレンズ５を透過して偏光ビームスプリッタ４に入射する。この偏光ビームスプリッタ４の誘電体多層膜４ａにて一部が反射された記録信号を含む光ビームは、回折格子３による分割方向と直交する方向にさらにウォラストンプリズム７にて少なくとも三つの光ビームに分割される。このウォラストンプリズム７から出射した光ビームは、マルチレンズ８を透過して、光検出器９に入射する。

このような構成を備える光学ピックアップ１において、光ビームは、光検出器９の内部に入射し、光検出器９の内部にて受光素子上にて分割して設けた各受光面からの検出信号に基づいて、光磁気ディスクＭＯの読み取り信号及びフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等の信号が生成される。なお、光磁気ディスクＭＯの読み取りは、光磁気ディスクＭＯの信号記録面によって、カー効果に基づいて光ビームの偏光面が回転されることを利用して行われる。

このような光学ピックアップ１を用いて情報の記録又は再生が行われる光学式記録媒体としての光磁気ディスクＭＯは、記録トラックに沿って形成された溝であるプリグルーブが形成されるとともに金属製の信号記録層が形成されている。この信号記録層は、光透過性を有するディスク基板上に形成されている。このディスク基板は、ポリカーボネート等の透明樹脂により形成されている。同様に、相変化型のディスクにおいても、その信号記録層が設けられたディスク基板には上述のプリグルーブが形成されている。

このようなポリカーボネート等の透明樹脂製のディスク基板は、光を透過する性質とともに複屈折性を有しており、入射する光線の偏光方向によって異なる屈折率を有することから、入射する光ビームに対して非点収差を付与してしまう。また、ディスク基板に形成したプリグルーブは、入射光に対して回折格子として作用し、位相分布を生じさせ、この位相分布が非点収差を発生させている。このような非点収差により、光学式記録媒体に記録された信号の読取性能を劣化しまっている。

本発明は、以上の点に鑑み、非点収差を補正して、検出信号のジッターを抑え、且つ正確にトラッキング制御でき、光学式記録媒体に記録された信号の読み取り特性の劣化を抑えることができる光学ピックアップを提供することを目的とする。

上述のような目的を達成するために提案される本発明に係る光学ピックアップは、光ビームを出射する光源と、光ビームを、透明樹脂基板を用いたディスク状記録媒体の信号記録面上に合焦させる光集束手段と、光源から出射された光ビームと光集束手段を介したディスク状記録媒体の信号記録面からの戻り光ビームとを分離する光分離手段と、光分離手段によって分離された信号記録面からの戻り光ビームを受光する光検出器と、光源からディスク状記録媒体に至る光路中に配置され、ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消す光学素子と、光学素子を、その光軸に対する直交する平面内で取り付けの向きを位置決めし、及び／又は、光ビームの光軸に対し傾斜させて位置決め支持する光学素子支持機構とを備える。

ここで、前記光学素子には、光源からの光ビームを平行光ビームに変換するコリメータレンズが用いられ、コリメータレンズは、ディスク状記録媒体の透明樹脂の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すように、光ビームの光軸に対して傾斜させて光学素子支持機構に支持されている。

また、前記光学素子には、前記ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すように入射面が形成された円筒レンズが用いられる。

さらに、前記光学素子には、ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すように構成されたビームスプリッタが用いられる。

さらにまた、前記光学素子には、ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すように構成されたホログラム素子を用いることができる。

さらにまた、前記光学素子には、前記ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すように入射面が形成されている平行平板を用いることができる。

本発明に係る光学ピックアップは、ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すようにしているので、記録媒体に記録された信号を読み取って得られる検出信号のジッターを抑え、且つディスク状記録媒体の記録トラックを正確にトラッキング制御して走査することができるので、良好な記録再生特性を実現できる。

以下、本発明に係る光学ピックアップを図面を参照して説明する。

本発明に係る光学ピックアップ１０は、図２及び図３に示すように、光源１１と、回折格子２４、光分離手段としてのビームスプリッタ１３、光分割素子としてのウォラストンプリズム１７、コリメータレンズ１４、光路折り曲げミラーとしての立ち上げミラー２１、光集束手段としての対物レンズ１５、マルチレンズ１８、光検出器１９を備えている。

光源１１は例えば半導体レーザ素子であり、レーザ光を出射する。半導体レーザ素子１１から出射された光ビームは発散光のまま、回折格子２４を介して、光分離手段としての偏光ビームスプリッタ１３に照射される。回折格子２４は、後述するように、傾斜した平行平板としての平行板ガラス２２を収容固定するホルダー２３に収容固定され、半導体レーザ素子１１から出射された光ビームを回折することで０次回折光、及び±１次回折光の少なくとも３本の回析ビームを発生させる。図面上では簡略化のために１本の光ビームで表している。この分割された３本の光ビームの並ぶ方向は、この場合、図２の紙面に垂直である。また、平行平板２２の傾斜支持構造は、後で詳しく述べる。

次に、ビームスプリッタ１３には、光磁気信号成分を含む光ビームを分離するために、例えば偏光ビームスプリッタが用いられる。偏光ビームスプリッタ１３は、二つのプリズムの傾斜面を合わせた境界面に、光軸に対して４５度傾斜した誘電体多層膜１３ａが形成され、その偏光特性が、例えばＳ偏光成分の透過率ＴＳが約１０パーセント以下、Ｐ偏光成分の透過率ＴＰがほぼ６３パーセント程度、Ｓ偏光成分の反射率ＲＳが９０パーセント程度、Ｐ偏光成分の反射率ＲＰが３５パーセント程度となるように構成する。

また、偏光ビームスプリッタ１３は、分割素子としてのウォラストンプリズム１７を一体に備えている。ビームスプリッタ１３によって透過された光ビームは、コリメータレンズ１４により平行光線とされる。この平行光ビームは、光路折り曲げミラーとして、４５度に傾斜した反射面を有する立ち上げミラー２１によって、その光路を図３に示されているように、９０度折り曲げられて、対物レンズ１５に入射される。

対物レンズ１５に入射した光ビームは、この対物レンズ１５によって、ディスク状記録媒体としての光磁気ディスクＭＯの信号記録面上のある一点に集光される。即ち、信号記録面上のトラック上に０次回折光が、この０次回折光を挟んで前後にそれぞれ＋１次回折光及び−１次回折光が照射される。光磁気ディスクＭＯの信号記録面からの反射光，即ち、戻り光ビームはカー効果に基づいてその偏光面が回転された光磁気信号成分を含んでいる。

ウォラストンプリズム１７は、光磁気ディスクＭＯの信号記録面で反射された戻り光ビームが、再び対物レンズ１５及びコリメータレンズ１４を介してビームスプリッタ１３に入射し、その誘電体多層膜１３ａにより反射された光が入射する。この光は偏光面に対して４５度方向の検波により、光磁気ディスクＭＯの信号記録面にてカー回転されることによるＭＯ信号を含む光成分と、検波作用を受けない光成分に分けられる。

このウォラストンプリズム１７から出射した少なくとも３本の光ビームが入射するマルチレンズ１８は、その入射面が例えば円筒表面でなり、入射する光ビームに非点収差を付与する。さらに、マルチレンズ１８の出射面は凹状に形成されることにより、マルチレンズ１８から出射する光ビームが光検出器１９に至る光路長を調整する。

光検出器１９の受光素子１９ｃは、その受光面が図３に示すような複数の受光部に分割されている。即ち、受光素子１９ｃは、その中央にて四分割されて形成された受光部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、図４においてこれらの上下左右の位置にそれぞれ配置された受光部Ｅ，Ｆ及びＩ，Ｊとから構成されている。これにより、光学ピックアップ１０においては、図２のマルチレンズ１８により非点収差が与えられた光ビームが図４の中央部の四分割の受光部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した場合、図２に示す対物レンズ１５を、図示しない対物レンズアクチュエータ（二軸アクチュエータ）によって、光軸方向に微動することで、戻り光ビームを合焦状態とすることができる。このフォーカシング制御は、４分割の受光部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号に基づいて、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算に基づくフォーカスエラー信号がゼロとなるように、対物レンズ１５を微動させることにより行われる。

さらに、戻り光ビームのうち、図２の光源１１から出射されて、回折格子２４によって分割された３本のビームに基づく２本のサイドビーム（±１次光）は、それぞれ図４に示す受光部ＥとＦとに入射する。光学ピックアップ１０では、この受光部ＥとＦとの出力信号に基づいて、（Ｅ−Ｆ）の演算によるトラッキングエラー信号がゼロになるように、対物レンズ１５をトラッキング方向（光磁気ディスクＭＯの径方向）に微動することにより、トラッキング制御が行われる。

また、戻ってきた０次光のうち、ウォラストンプリズム１８により分割された光ビームは、それぞれ図３の受光部Ｉ及びＪに入射する。光学ピックアップ１０では、この受光部Ｉ及びＪの出力信号の差動をとることにより、光磁気信号の検出がされる。光学ピックアップ１０では、上述したように、光磁気ディスクＭＯに入射する光ビームの非点収差を低減することにより、光検出器１９によって検出されるＭＯ信号に有害なジッターが発生することを抑え、且つ光検出器１９によって検出されるトラッキングエラー信号を劣化されることなく有効に防止できるものである。

ところで、本発明に係る光学ピックアップ１０を用いて情報信号の記録又は再生が行われる光磁気ディスクＭＯは、ポリカーボネート樹脂等の光透過性を有する合成樹脂を用いて形成したディスク基板を有し、このディスク基板上に金属製の信号記録層が形成されている。また、ディスク基板には、記録トラックに沿って形成された溝であるプリグルーブが形成されている。

ところで、光透過性を有するポリカーボネート樹脂等の合成樹脂により形成されたディスク基板は、この基板を構成する合成樹脂が有する複屈折性によって、以下のように、入射する光ビームに対して非点収差を発生させる。

さらに、ディスク基板に形成されたプリグルーブは、例えばその幅を１．１μｍ程度、その深さをλ／８程度とする溝として形成されている。なお、光源１１から出射される光ビームの波長である。このプリグルーブは、後述するように、入射する光ビームに対して同様に非点収差を発生させることになる。

先ず、ディスク基板を構成する透明樹脂の複屈折性による非点収差を説明すると、この非点収差は、以下のようにして発生する。即ち、図５示すように、光磁気ディスクＭＯに対する光源からの光ビームの入射位置において、このディスクＭＯの半径方向をｘ，接線方向をｙとし、さらに垂直方向をｚとなるように座標系を設定し、対物レンズから光磁気ディスクＭＯの入射位置に対して集光する入射光線に関して、入射偏光（電界方向）がｘ方向の直線偏光とする。さらに、ディスク基板の複屈折率ｎが、ｘ，ｙ，ｚ方向に関して、それぞれｎｘ，ｎｙ，ｎｚとし、ｎｘ＝ｎｙ＝１．５（＝ｎ），ｎｚ＝１．５−（５×１０^−４）でモデル化し、図６における入射光ビームのｘ方向及びｙ方向の両端の各光線ａ，ｂ，ｃ，ｄに関して、それぞれ焦点位置とその差（非点隔差）を求める。

ここで、ディスク基板内を通る光線（波面法線）に関し、光線ｃ，ｂは、図７に示すように、偏光方向は異なるが、その屈折率差は小さいと考えられるので、ディスク基板内では、共にθｋの角度で進むものとする。

複屈折性を有する異方性媒質中における波面法線方向とエネルギーの流れである光線方向は異なることから、光線ｃ，ｂについて、光線の角度θｓｃ，θｓｂを求めると、光線ｃに関しては、

となり、また光線ｂに関しては、

となる。これにより、図８に基づいて、ディスク基板の厚さをｔ（＝１．２ｍｍ）として、非点隔差ΔＺ（空気中に換算）を求めると、

となる。

ここで、対物レンズのＮＡを０．４５とすると、θｋ＝１７．４５度，ΔＺ＝０．５３３（μｍ）となる。さらに、非点収差のＲＭＳ（二乗平均）値Ｗ_２２に関しては、波長λを７８０ｎｍとして、

となる。

これに対して、プリグルーブによる非点収差は、以下のようにして発生する。即ち、プリグルーブは、図９に示すように、対物レンズからの入射光ビームに対して、回折格子として作用することになり、例えば０次光及び±１次光に分割される。そして、これらの０次光及び±１次光が互いに重なり合うことによって、図９の下段に示すような強度分布を示すことになると共に、図１０に示すような位相分布を生ずることになる。この位相分布は、非点収差に適宜のデフォーカスを加えた場合の波面収差（図１１参照）に非常によく似た形状を有している。従って、この位相分布によって非点収差が発生することになると共に、加えるデフォーカスを変化させることにより、再生信号のジッター値が大きく変動することになる。

光ディスクによる複屈折がないものとして、このジッター値の変動を計算機によりシミュレーションした結果は、図１２に示すようになる。この場合、曲線ａは、無収差且つイコライザなしの場合、曲線ｂは、故意に非点収差を付加（ディスク上にて０．７５μｍ）でイコライザなしの場合、曲線ｃは、故意に非点収差を付加（ディスク上にて０．７５μｍ）でイコライザありの場合、さらに曲線ｄは、無収差且つイコライザありの場合を示している。なお、上記のシミュレーションで使用される再生信号の波形整形用のイコライザは、ＥＦＭ信号の３Ｔ周期の周波数成分が強調されるように構成されたものである。このシミュレーションによれば、曲線ｃが、左右対称型になると共に、ジッター値１０％となるデフォーカスの幅が広くなることが分かる。

従って、ディスク基板に設けたプリグルーブによる非点収差を打ち消すためには、故意に加える非点収差の量を以下のようにして適宜に設定すればよい。即ち、図１０における位相分布が変化する要因は、０次光と±１次光との、瞳の半径で正規化したずれ量に相当する、λ／ＮＡと光磁気ディスクＭＯのトラックピッチＴｐの比、そして０次光と、０次光及び±１次光との合成波面との位相差と考えられる。λ／ＮＡを一定にして、トラックピッチＴｐを変化させると、図１３及び図１４に示すように、非点収差の量は、

に比例し、また０次光と、０次光及び±１次光との合成波面との位相差ψにも比例すると考えられる。ここで、０次光と、０次光及び±１次光との合成波面との位相差ψは、φをプリグルーブの往復位相深さ，ａをグルーブ幅／Ｔｐ，Ａｒｇを偏角(degree)とすると、

となる。

従って、プリグルーブにより発生する非点収差は、Ｋを定数として、

で表されることになる。これに対して、トラックピッチＴｐ及びグルーブの深さ及び幅を変化させて、図１２のように計算機によるシミュレーションを行なって、曲線ｃとなるように、式８との比較を行ない、上記定数Ｋを求めると、プリグルーブによる非点収差は、Ａｒｇを偏角(degree)とすると、

となる。

なお、図１３及び図１４は、図６に示す光磁気ディスクのプリグルーブによる０次光及び±１次光のスポットの相互の関係を示し、図１３は、０次光及び±１次光のスポットが瞳上で重なり合い、非点収差となる位相分布が発生する状態を示し、図１４は、０次光及び±１次光のスポットが瞳上で互いに離間され、非点収差となる位相分布が発生しなくなった状態の一例を示す。

実際に、光磁気ディスクＭＯであるミニディスク（ＭＤ）の記録再生に用いられる光学ピックアップにおいては、その規格から、トラックピッチＴｐ＝１．６μｍ，波長λ＝７８０ｎｍ，対物レンズＮＡ＝０．４５であるので、グルーブ幅及び深さが規格を満たす範囲は、グルーブ幅については、１．０乃至１．２μｍ，グルーブ深さについては、λ／７乃至λ／９となり、この範囲内における非点収差の値Ｗ_２２は、０．０１４７乃至０．０２７０（λｒｍｓ）となる。

かくして、ＭＤ用の光学ピックアップの場合、ディスク基板の透明樹脂の複屈折性による非点収差は、０．０１４１±０．００１１８（λｒｍｓ）となり、またプリグルーブによる非点収差は、０．０２０９±０．００６２（λｒｍｓ）となるので、全体としての非点収差は、０．０３５０±０．００７４（λｒｍｓ）となる。本発明では、上述の数８、数９に基づいて、もしくはこれに多少の製造技術上の公差を考慮して補正すべき非点収差の量を求めて、これを打ち消す程度に光集束手段に入射する光軸を傾けたり、あるいは同様にして求めた非点収差の量に基づいて、これを相殺するように非点収差相殺手段を構成する光学素子を形成する。

具体的には、光磁気ディスクの一種であるＭＤ用の光学ピックアップにおける非点収差補正の最適値は、実際には以下のようにして得ることができる。

即ち、再生信号のジッタ(Jitter)値Ｊ１及びイコライザをかけた後の信号のジッタ値Ｊ２のデフォーカス特性に関して、非点収差補正が少ない場合には、全体の非点収差がマイナスとなるので、光ディスク上で光ビームが形成するスポット形状は、デフォーカスに対して図１５の下段に示すようになり、デフォーカスの近い側でのジッタの劣化要因がＭＴＦ劣化であるので、イコライザによるジッタ改善が有効である。これに対して、デフォーカスの遠い側での劣化要因は、隣接トラックからのクロストークによるものであるので、イコライザによるジッタ改善効果は殆どない。ここで、実際のＭＤにおけるジッタ値とデフォーカスとの関係は、図１６に示すようになる。

これに対して、非点収差補正が適正である場合には、全体の非点収差がほぼ０となるので、スポット形状は、デフォーカスに対して図１７の下段に示すように、対称となり、イコライザによるジッタ改善効果もデフォーカスに対して対称となるので、デフォーカストレランスも最も広くなる。ここで、実際のＭＤにおけるジッタ値とデフォーカスとの関係は、図１８に示すようになる。

また、非点収差補正が過剰である場合には、全体の非点収差がプラスとなるので、スポット形状は、補正不足の場合と逆に、デフォーカスに対して図１９の下段に示すようになる。この場合、デフォーカスの遠い側でのジッタの劣化要因がＭＴＦ劣化であるので、イコライザによるジッタ改善が有効である。これに対して、デフォーカスの近い側での劣化要因は、隣接トラックからのクロストークによるものであるので、イコライザによるジッタ改善効果は殆どない。ここで、実際のＭＤにおけるジッタ値とデフォーカスとの関係は、図２０に示すようになる。

なお、上述した図１６、図１８及び図２０に示した実際のＭＤにおけるジッタ値とデフォーカスとの関係は、イコライザとして図２１に示す特性のものが使用されている。これにより、非点収差補正は、図１７及び図１８の場合に、最適値となり、ディスク基板の透明樹脂の複屈折性及びプリグルーブによる非点収差が実質的に排除されることになる。

これに対して、上記非点収差を打ち消すためには、後述する図２７に示すように、対物レンズ１５に入射する光ビームの光軸に対して平行平板２２を傾斜させて配置するようにする。このため、平行平板、例えば平行な板ガラスでなる補正板２２は、ホルダー２３内で、光軸Ｌに対して、この光軸Ｌと平行平板２２の入射面とのなす角度θが以下のようになるように位置決め固定される。

先ず、光ディスクによって発生する非点収差が、ディスク基板による複屈折に基づくものだけである場合には、例えば、対物レンズ１５の焦点距離ｆ_０＝３．４で、コリメータレンズ１４の焦点距離ｆ_ｃ＝１０．８とすると、平行平板２２にとって必要な補正量δは、例えば光ディスクにおいて０．５μｍの非点収差が発生するとすると、

となる。

ここで、例えば平行平板２２の厚さｔ＝０．７（mm），屈折率Ｎ＝１．５とすれば、次式に代入して、

であり、
θ＝約８度（平行平板２２の光軸Ｌに対する傾斜角度）が求められる。

また、上記非点収差を打ち消すように、対物レンズ１５に入射する光ビームの光軸を傾ける場合、具体的には、例えば図２２に示すように、５μｍ程度の非点隔差を補正するためには、光軸Ｌに対して、立ち上げミラー２１を角度θ＝０．７度だけ傾けるようにしてもよい。

あるいは、同様の非点収差を補正するためには、図２３に示すように、コリメータレンズ１４を光軸Ｌに対して角度θ＝１．５度だけ傾斜させても、軸外収差で非点収差を補正することができる。

このような光学素子だけでなく、光学系にホログラム素子を回折格子２４の代わりに用いる場合には、このホログラム素子をその厚みと屈折率により決まる角度だけ傾斜させてもよい（図示せず）。

また、ホログラム素子は、傾斜させないで、ホログラムパターンの設計により、光ビームに対して、有害な非点収差を打ち消す方向に非点収差を付与するように構成してもよい。

さらに、上述の光学ピックアップと同一の光学系において、コリメータレンズや立ち上げミラーを傾けないで、これらとは別に、曲率半径ｒ＝２０００mmの円筒レンズを挿入しても、上記と同一の条件の非点収差を補正することができる。この場合、円筒レンズは傾けない。これと同様の機能を発揮する光学素子として、以下のものを利用することもできる。

例えば、回折作用により同一の効果を発揮するようにホログラム面を形成したホログラム素子を、この円筒レンズのかわりに用いてもよい。また、このような光学素子として、上述と同一の条件にて非点収差を補正する場合には、例えば図２４の（ａ）（ｂ）（ｃ）にそれぞれ示す各ビームスプリッタを利用することができる。これらのビームスプリッタはキューブ状に構成されており、偏光ビームスプリッタでも無偏光ビームスプリッタでもよい。

図２４（ａ）に示すビームスプリッタ５１は、例えば光学系において、図２に示すビームスプリッタ１３と同じ位置に配置され、その光分離膜としての例えば誘電体多層膜５１ａ等は同様の構成である。このビームスプリッタ５１は、三角柱状の二つのプリズムと、これらの斜面に挟み込まれるように配置された厚みの薄い硝材５４とから構成されている。この二つプリズムを構成する硝材５２，５３は互いに同じ材料もしくは同じ屈折率を備える材料で形成されており、硝材５４はこれらと異なる屈折率を有する材料で構成されている。これにより、入射面（図において下面）から入射した光ビームに対して非点収差を付与するようになっており、光ディスク等において生じた有害な非点収差と逆方向の非点収差を光ビームに与えて、これを補正するようになっている。具体的には、例えば、ビームスプリッタ５１は、第１の硝材５２と第２の硝材５３の間に第３の硝材５４をはさむようにして貼り合わせて形成されている。これら第１乃至第３の硝材５２，５３，５４はそれぞれ光学的に等方性の材質でできた通常の光学ガラスで形成されている。そして、第１の硝材５２と第２の硝材は同一の材料で形成されており、その屈折率ｎ＝１．５のものが選定され、第３の硝材５４としては、屈折率ｎ＝１．７のものが選定される。そして、貼り合わせ面の光軸に対する傾斜角度θ１は４５度である。さらに、第３の硝材５４の図における厚みｔ＝０．０５ｍｍとされている。

また、図２４（ｂ）は別のビームスプリッタの構成例を示している。図において、ビームスプリッタ６１は三角柱状の硝材６２と６３との各傾斜面を貼り合わせて形成され、貼り合わせ面には光分離膜６１ａが形成されている。この硝材６２，６３は同一の材質で同一の屈折率のもので形成されているが、光分離膜６１は、光源１１及び光ディスクに対して４５度の傾斜角で配置される。この光分離膜６１に対して、互いに貼り合わされる三角柱状のプリズムである硝材６２，６３の端部が光分離膜６１との間でなす角度θ２及びθ３に関して、一方が４５度であり他方が４５度と僅かに異なるように設定されている。これにより、入射面（図において下面）から入射した光ビームに対して非点収差を付与するようになっており、光ディスク等において生じた有害な非点収差と逆方向の非点収差を光ビームに与えて、これを補正するようになっている。この場合、具体的には、硝材６２、６３は同一の等方性材質で形成されており、その屈折率ｎ＝１．５で同じである。しかしながら、硝材６２の図示された光分離膜６１ａに対する角度θ２は４５度であるが、硝材６３の図示された光分離膜６１ａに対する角度θ３は４５度±２．６度に設定されている。そして、光源１１から入射面までの距離ｌは５ｍｍに設定されている。尚、このビームスプリッタ６１も図２に示す光学系における偏光ビームスプリッタ１３と同じ位置に配置されるが、グレーティング１２はあってもなくてもよい。

図２４（ｃ）はさらに別のビームスプリッタの構成例を示している。このビームスプリッタ７１は、光学ピックアップの光学系において図２４（ｂ）のビームスプリッタ６１と同様に配置される。図において、ビームスプリッタ７１は三角柱状の二つの硝材７２，７３の互いの傾斜面を貼り合わせて構成され、二つの硝材７２，７３の屈折率は僅かに異なるものが選定されている。これにより、入射面（図において下面）から入射した光ビームに対して非点収差を付与するようになっており、光ディスク等において生じた有害な非点収差と逆方向の非点収差を光ビームに与えて、これを補正するようになっている。具体的には、二つの硝材７２，７３の貼り合わせ面には光分離膜７１ａが形成されている。この硝材７２は等方性材質でなる屈折率ｎ＝１．５の材料でなり、硝材７３は等方性材質でなる屈折率ｎ＝１．５００６の材料が選定されている。貼り合わせ面の光軸に対する傾斜角度は４５度で、光源１１から入射面までの距離ｌは５ｍｍに設定されている。

このような各ビームスプリッタ５１，６１，７１を利用することにより、図２に示す光学ピックアップにおいて、図２２、図２３の場合と同様の条件において、非点収差を補正することができる。

上述のような構成を備えた本発明に係る光学ピックアップ１０は、光源１１から出射した光ビームは、回折格子２４によって、図２の紙面に垂直な方向に３本の光ビームに分割されて、偏光ビームスプリッタ１３に入射する。この光ビームのうち、例えばＰ偏光の成分は、その略６０パーセント以上が誘電体多層膜１３ａを透過してコリメータレンズ１４に入射し、平行な光ビームにされたあと、対物レンズ１５に入射する。対物レンズ１５では、この光ビームを光磁気ディスク１６の信号記録面に合焦するようにし、この信号記録面では、メインビームと、このメインビームを挟んで前後に１／４トラック分ずつずれた２本のサイドビームがスポットを形成する。

光磁気ディスクＭＯの信号記録面に照射された光ビームは、カー効果をうけてその偏光面が回転され、このような光磁気信号を含む反射光は、戻り光として再び対物レンズ１５及びコリメータレンズ１４を通って、偏光ビームスピリッタ１３に入射する。ここで、誘電体多層膜１３ａにより、戻り光の光磁気信号を含む成分の大部分と、それ以外の光成分の例えば３５パーセント程度は、反射され図２の左の方向に向かって反射される。さらに、偏光ビームスプリッタ１３から出射した戻り光は、ウォラストンプリズム１７により分割され、マルチレンズ１８に入射して非点収差が与えられて、光検出器１９に入射する。

そして、本発明に係る光学ピックアップ１０においては、平行平板である補正板２２が、光軸Ｌに対してθだけ傾斜して配置されている。これにより、光磁気ディスクＭＯに入射する光が、ディスク基板の透明樹脂の複屈折性及びプリグルーブによって非点収差が与えられても、この非点収差は打ち消されることになる。このため、従来のように光磁気信号等に、許容範囲以上のジッターが発生することがなく、正確な信号検出，サーボ制御を行うことができる。

次に、この光学ピックアップ１０に好適に使用される回折素子用ホルダーについて、図２５乃至図２９を参照して説明する。図２５は、回折格子２４を支持した光学素子用ホルダー２３の平面図、図２６はその底面図、図２７は回折格子２４を支持した光学素子用ホルダー２３の中央縦断面図、図２８は側断面図である。ここで、図２９は、光学ピックアップ１０のスライドベース３１を示しており、例えばアルミダイキャスト製の長い枠体３２に、対物レンズを微動するための対物レンズアクチュエータを収容する部分３３と、光学ピックアップ１０を収容する部分を備えている。このスライドベース３１は、平行な二本の軸Ａ１，Ａ２に支持されて、矢印方向に摺動することでシーク動作を行うようになっている。

この枠体３２の光学ピックアップ１０を構成する光学素子を収容する部分は、図において紙面の背後の方向に向かって、各光学素子を挿入して固定するようにそれぞれ開口が形成されている。枠体３２の光学素子を挿入固定する挿入孔３４は、図示されているように、下部の横長の部分と、上部のこれより横方向が短い部分とを備えるように、その開口の外形が曲折して設けられている。これにより、光学素子である回折格子２４を支持した光学素子用ホルダー２３を誤って逆さに装着することがないようになっているとともに、図２９の紙面手前から差し込むだけで、光学素子用ホルダー２３の位置決めが行える。

図２７に示すように、回折格子２４を支持する光学素子用ホルダー２３（以下、単に、ホルダー２３という。）は、横方向に長い鍔状の第１の部分２５と、これより横方向の寸法の短い第２の部分２６とが、合成樹脂により一体に成形されて構成されている。ホルダー２３の中心部は、図２７において上下の方向に、光学ピックアップ１０の光軸Ｌに沿って光ビームが通過し得る連続した貫通孔２５ａ，２６ａが設けられている。

上記第２の部分２６は、図２５に示すように、一方の面である上面に開口２６ｃが形成され、この開口２６ｃは、回折格子２４を収容し得る深さを有し、貫通孔２６ａと連通している。そして、開口２６ａは、略平行四辺形状に形成され、その一辺が図示されているように、図において、水平な方向に対して角度Ｃだけ傾斜している。即ち、言い換えれば、開口２６ａは、図１の光学ピックアップ１０の光軸の方向に対して直交する平面内で、角度Ｃだけ回転させて形成されている。

さらに、図２７に示されているように、貫通孔２６ａの内径をこの開口２６ｃの内径より小さくすることで、傾斜面２６ｅと段部２６ｄを形成している。この段部２６ｄに回折格子２４を載置し、その側面と、傾斜面２６ｅとの間に接着剤２４ａを充填することで、この回折格子２４を所定の角度Ｃにて簡単に位置決めし、固定することができるようになっている。このように、回折格子２４を角度Ｃだけ回転させたのは、回折格子２４により分割された二本のプラスマイナス１次回折光が、光磁気ディスクＭＯの記録面上で、メインビームのスポットに対して前後に、正確に、１／４トラックづつずれた位置に、サイドスポットを形成するためである。これにより、トラッキングエラー信号を最大レベルで得ることができるように、適切に位置決めされ、困難な調整をできるだけ少なくするようになっている。

さらに、ホルダー２３の第１の部分２５の裏面には、開口２５ｃが形成されている。この開口２５ｃは、平行平板としての平行板ガラス２２が収容し得る大きさと深さでなっており、図２６の左右には隙間２７，２７を有している。また、開口２５ｃは、貫通孔２５ａと連通しており、貫通孔２５ａの内径をこの開口２５ｃの内径より小さくすることで、傾斜面２５ｄと傾斜段部２５ｂを形成している。ここで、傾斜段部２５ｂの傾斜角度θは、上述した光磁気ディスクで発生する光ビームの非点収差を打ち消すことができる光軸Ｌに対する角度θと一致している。

かくして、平行板ガラス２２を図２７にて下方から挿入するだけで、この平行板ガラス２２は適切な角度θに位置決めされるので、傾斜面２５ｄと平行板ガラス２２の側面に、隙間２７，２７からそれぞれ接着剤２２ａを充填するだけで、位置決め固定がなされる。

このように、回折格子２４と平行板ガラス２２を固定した状態で、ホルダー２３を図２９の枠体３２の開口１２に挿入し、接着剤を適用することで、回折格子２４と平行板ガラス２２とを図２に示す光学ピックアップ１０の光軸に位置決め固定することができる。したがって、このようなホルダー２３がない場合に、枠体３２に回折格子２４と平行板ガラス２２とを位置決めして固定する場合に比較して、極めて簡単に光学ピックアップ１０を組み立てることができる。

さらに、ホルダー２３では、図２６に示すように、回折格子２４と平行板ガラス２２とにより構成される内部空間Ｓと連通された貫通孔２５ｆを備えている。これにより、外部環境の温度変化等で、密閉された空気が膨張，収縮することで、回折格子２４が破壊されないようになっている。

本発明は、以上の実施の形態に限られない。図２では、光磁気検出用の光学ピックアップを示しているが、本発明はピット信号を検出するコンパクトディスク等の光学ピックアップにも適用できる。この場合、偏光ビームスプリッタは偏光性を有しないビームスプリッタを用いてもよい。また、ウォラストンプリズムを省略してもよい。また、図２ではウォラストンプリズムを使用しているが、光分割素子として、例えばホログラム素子や１／４波長板と他のビームスプリッタの組み合わせ等の他の素子を利用してもよい。さらに、場合によって、コリータレンズ１４を使用しない発散光学系により、光学ピックアップを構成してもよい。

さらに、上述の実施形態では、平行平板やコリメータレンズ、立ち上げミラーを傾けて、対物レンズに入射する光ビームを光軸に対して傾斜させているが、他の光学素子を傾けたり、他の光学素子について、非点収差を補正する構成とする等の手段をとってもよい。

従来の光学ピックアップを示す側面図である。 本発明による光学ピックアップを示す概略正面図である。 図２に示す光学ピックアップの概略側面図である。 本発明に係る光学ピックアップの光検出器の受光部の配置の一例を示す図である。 本発明に係る光学ピックアップにおける光磁気ディスクの座標系を示す概略平面図である。 本発明に係る光学ピックアップにおける光磁気ディスクに対する入射光を示す部分拡大斜視図である。 図６に示す光磁気ディスクのディスク基板に入射した光を示す部分拡大断面図である。 図７に示す入射光による複屈折による非点隔差を示す部分拡大断面図である。 光磁気ディスクのプリグルーブによる回折を示す概略斜視図及びこの回折による強度分布を示す概略平面図である。 光磁気ディスクのプリグルーブの回折による位相分布を示す概略斜視図である。 非点収差に適宜のデフォーカスを加えた場合の波面収差を示す概略斜視図である。 プリグルーブを有する光磁気ディスクのジッター値とデフォーカスとの関係を計算機によりシミュレーションした結果を示すグラフである。 光磁気ディスクのプリグルーブによる０次光及び±１次光のスポットの相互の関係を示し、０次光及び±１次光のスポットが瞳上で重なり合った状態を示す概略平面図である。 光磁気ディスクのプリグルーブによる０次光及び±１次光のスポットの相互の関係を示し、０次光及び±１次光のスポットが瞳上で互いに離間された状態の一例を示す概略平面図である。 光学ピックアップにおける非点収差補正不足の場合のジッター値とデフォーカスとの関係を示すグラフ及びスポット形状を示す図である。 ＭＤに対する非点収差補正不足の場合のジッター値とデフォーカスとの関係を測定した実測データを示すグラフである。 本発明に係る光学ピックアップにおける非点収差補正最適の場合のジッター値とデフォーカスとの関係を示すグラフ及びスポット形状を示す図である。 ＭＤに対する非点収差補正最適の場合のジッター値とデフォーカスとの関係を測定した実測データを示すグラフである。 光学ピックアップにおける非点収差補正過剰の場合のジッター値とデフォーカスとの関係を示すグラフ及びスポット形状を示す図である。 ＭＤに対する非点収差補正過剰の場合のジッター値とデフォーカスとの関係を測定した実測データを示すグラフである。 図１６、図１８及び図２０の場合に使用されるイコライザの特性を示すグラフである。 本発明に係る光学ピックアップの光軸を傾斜させる構成の一例を示す部分拡大部である。 本発明に係る光学ピックアップにおいて、コリメータレンズを光軸に対して傾斜させる構成の一例を示す部分拡大部である。 本発明に係る光学ピックアップにおいて、有害な非点収差を補正できるビームスプリッタの構成例を示す概略図である。 本発明に係る光学ピックアップに用いられる光学素子ホルダーを示す平面図である。 図２５に示す光学素子ホルダーの底面図である。 図２５に示す光学素子ホルダーの正面中央縦断面図である。 図２５に示す光学素子ホルダーの側面図である。 図２５に示す光学素子ホルダーが装着されるスライドベースの底面図である。

符号の説明

１０ 光学ピックアップ、 １１ レーザー光源、 １３ 偏光ビームスプリッタ、 １４ コリメータレンズ、 １５ 対物レンズ、 ＭＯ 光磁気ディスク、 １９ 光検出器、 ２２ 平行平板、 ２３ 光学素子用ホルダー、 ２４ 回折格子

Claims (6)

1. 光ビームを出射する光源と、
   前記光ビームを、透明樹脂基板を用いたディスク状記録媒体の信号記録面上に合焦させる光集束手段と、
   前記光源から出射された光ビームと前記光集束手段を介したディスク状記録媒体の信号記録面からの戻り光ビームとを分離する光分離手段と、
   前記光分離手段によって分離された前記信号記録面からの戻り光ビームを受光する光検出器と、
   前記光源から前記ディスク状記録媒体に至る光路中に配置され、前記ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消す光学素子と、
   前記光学素子を、その光軸に対する直交する平面内で取り付けの向きを位置決めし、及び／又は、前記光ビームの光軸に対し傾斜させて位置決め支持する光学素子支持機構と
   を備えることを特徴とする光学ピックアップ。
2. 前記光学素子は、前記光源からの光ビームを平行光ビームに変換するコリメータレンズであり、
   前記コリメータレンズは、前記ディスク状記録媒体の透明樹脂の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すように、前記光ビームの光軸に対して傾斜させて前記光学支持機構に支持されていることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
3. 前記光学素子は、前記ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すように入射面が形成された円筒レンズであることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
4. 前記光学素子は、前記ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すように構成されたビームスプリッタであることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
5. 前記光学素子は、前記ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すように構成されたホログラム素子であることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
6. 前記光学素子は、前記ディスク状記録媒体の透明樹脂基板の複屈折性によって光ビームに与えられる非点収差を打ち消すように入射面が形成されている平行平板であることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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