JP3735932B2 - 光学ピックアップ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／または再生を行なうための光学ピックアップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような光磁気ディスクの記録／再生を行なうための光学ピックアップは、図１２に示すように構成されている。
図１２において、光学ピックアップ１は、半導体レーザ素子２，回折格子３，ビームスプリッタ４，コリメータレンズ５，対物レンズ６，ウォラストンプリズム７，マルチレンズ８及び光検出器９を備えている。
【０００３】
このような構成の光学ピックアップ１においては、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光は、回折格子３を通ってビームスプリッタ４に入射し、このビームスプリッタ４で、半導体レーザ素子２から出射された光ビームと光磁気ディスクＭＯの信号記録面からの戻り光ビームが分離される。
ビームスプリッタ４は、一般に、一対の光学プリズムとこれら一対の光学プリズムの間に蒸着またはスパッタリング等により形成された誘電体多層膜によって構成されている。
【０００４】
上記ビームスプリッタ４により分離されて透過した半導体レーザ素子２からの例えばＰ偏光成分の光ビームは、コリメータレンズ５に入射し、コリメータレンズ５によって平行な光ビームに変換されて対物レンズ６に入射する。
対物レンズ６は、入射光を光磁気ディスクＭＯの信号記録面のある一点に収束させると共に、図示しないアクチュエータによってフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動される。
光磁気ディスクＭＯの信号記録面に照射された上記光ビームは、信号記録面の磁化の方向によってカー効果により、その偏光方向が回転され、Ｓ偏光成分を含んだ光ビームとなる。
光磁気ディスクＭＯの信号記録面からの戻り光ビームは、再び対物レンズ６及びコリメータレンズ５を介してビームスプリッタ４に入射し、ビームスプリッタ４で９０度偏光されると共に、上記Ｓ偏光成分が分離される。
【０００５】
このビームスプリッタ４により分離された戻り光ビームは、ウォラストンプリズム７に入射され、ウォラストンプリズム７で複数の光ビームに分割されて、マルチレンズ８に入射される。
マルチレンズ８に入射された戻り光ビームは、フォーカスエラー検出のための非点収差が発生されると共に、光検出器までの戻り光ビームの光路長の短縮が図られている。
光検出器９は、マルチレンズ８を介してウォラストンプリズム７で複数の光ビームに分割された戻り光ビームを受光するために、その受光面が、各分割ビームに対応した複数の受光部から構成されており、各受光部からの検出信号に基づいて、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号等のエラー信号及び光磁気ディスクＭＯの読取信号が生成されるようになっている。
かくして、光学ピックアップ１によれば、光磁気ディスクＭＯに記録された情報信号の再生が行われることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ウォラストンプリズム７は、第一のプリズム７ａと第二のプリズム７ｂとが接着層７ｃを挟んで一体に構成されている。
上述の光学ピックアップ１においては、光磁気ディスクＭＯに記録された情報信号の再生に関して、このようなウォラストンプリズム７を使用している。すなわち、光検出器９の分割された受光部に、戻り光の常光成分と異常光成分とがそれぞれ入射することで、各分割受光部の出力信号に基づいて、記録情報の再生をしている。
【０００７】
ところが、このような従来のウォラストンプリズム７では、常光と異常光の分離（分割）角が比較的小さくなっている。
このため、光検出器９の分割された受光部で、上記各分割された光を受光して、情報信号を再生しようとする場合には、分割された戻り光ビームの間隔が十分大きくなるように、ウォラストンプリズム７と光検出器９との距離を十分大きく取る必要がある。従って、光学ピックアップ１全体が大型化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑み、信号検出に用いる戻り光の分離角が大きくなるようにして、光学ピックアップを小型に構成できる光分離素子と、この光分離素子を使用した光学ピックアップを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、光源と対物レンズと光分離素子と光検出器とを含む光学ピックアップにおいて、光の入射面に偏光分離膜を設けた一軸性の複屈折材料からなる一軸性結晶素子であって、この一軸性結晶素子の光学軸が前記偏光分離膜を介して入射する光磁気成分を含む戻り光ビームの光軸に対して常光成分と異常光成分の屈折率差が最大となるような角度を有する面内にあり、さらに、前記一軸性結晶素子の光学軸が、入射する戻り光ビームの偏光方向に対して、所定の角度だけ傾斜して配設されている光分離素子を用いることにより、達成される。
本発明では、一軸性結晶素子の光学軸が、戻り光ビームの光軸に対して、常光成分と異常光成分の屈折率差が最大となるような角度を有する面内にあるようにするために、下記のように光分離素子を構成する。
まず、一軸性結晶素子により光分離素子を構成する場合には、一軸性結晶素子の光学軸が、偏光分離膜を介して入射する光磁気成分を含む戻り光ビームの光軸に直交する面に対して、戻り光ビームの光軸に直交する面に対する一軸性結晶素子の入射面のなす角度をθｍ２、一軸性結晶素子内を通過する異常光成分の屈折角をθｅ４としたとき、（θｍ２−θｅ４）傾斜した角度を有する面内にある構成とする。
また、光学的に等方性を有する材質から成るプリズムである第一のプリズムブロックと一軸性の複屈折材料から成る一軸性結晶プリズム（即ち一軸性結晶素子によるプリズム）である第二のプリズムブロックとの間に偏光分離膜を挟んで光分離素子を構成する場合には、一軸性結晶プリズムの光学軸が、偏光分離膜を介して入射する光磁気成分を含む戻り光ビームの光軸に直交する面に対して、戻り光ビームの光軸に直交する面に対する第二のプリズムブロックの入射面のなす角度をθｍ２、第二のプリズムブロック内を通過する異常光成分の屈折角をθｅ４としたとき、（θｍ２−θｅ４）傾斜した角度を有する面内にある構成とする。
また、二つの一軸性の複屈折材料から成る一軸性結晶プリズム（即ち一軸性結晶素子によるプリズム）の間に偏光分離膜を挟んで光分離素子を構成する場合には、第一の一軸性結晶プリズムの光学軸が、入射する光磁気成分を含む戻り光ビームの光軸に直交する面に対して、戻り光ビームの光軸に直交する面に対する第一の一軸性結晶プリズムの入射面のなす角度をθｍ１、第一の一軸性結晶プリズム内を通過する異常光成分の屈折角をθｅ２としたとき、（θｍ１−θｅ２）傾斜した角度を有する面内にあって、第二の一軸性結晶プリズムの光学軸が、第一の一軸性結晶プリズムから接着層を介して入射する戻り光ビームの光軸に直交する面に対して、戻り光ビームの光軸に直交する面に対する第二の一軸性結晶プリズムの入射面のなす角度をθｍ２、第二の一軸性結晶プリズムにより屈折される光線の屈折角をθｏｅ４，θｅｏ４としたとき、｛θｍ２−（θｏｅ４＋θｅｏ４）／２｝傾斜した角度を有する面内にある構成とする。
【００１０】
上記構成によれば、光分離素子を構成する少なくとも一つの一軸性結晶プリズムの光学軸が、常光成分及び異常光成分の屈折率の差を最大にするように、配置されていることから、常光成分及び異常光成分の屈折角の差が最大となる。従って、常光成分及び異常光成分の分離角が最大となることから、光分離素子と光検出器との間の光路長がより短く設定されることになる。
【００１１】
【実施形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図１０を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１２】
図１は、本発明による光磁気ディスク装置用の光学ピックアップの一実施形態を示している。
図１において、光学ピックアップ１０は、光源としての半導体レーザ素子１１，回折格子１２，第１の光分離素子としてのビームスプリッタ１３，コリメータレンズ１４，対物レンズ１５，第２の光分離素子１６，マルチレンズ１７及び光検出器１８とから構成されている。
【００１３】
上記半導体レーザ素子１１は、半導体の再結合発光を利用した発光素子であり、レーザ光源として使用される。半導体レーザ素子１１から出射した光ビームは、回折格子１２に導かれる。
【００１４】
上記回折格子１２は、入射光を回折させるものであり、半導体レーザ素子１１から出射した光ビームを、光磁気ディスクＭＯの接線方向に０次回折光から成る主ビーム及びプラスマイナス１次回折光から成るサイドビームの少なくとも３本の光ビームに分離するために使用される。
【００１５】
上記ビームスプリッタ１３は、半導体レーザ素子からの光ビームと、光ディスクＭＯからの戻り光ビームを分離する光分離素子（第１の光分離素子）として機能するものである。このビームスプリッタ１３は、その反射面１３ａが対物レンズ１４の光軸に対して４５度傾斜した状態で配設されており、半導体レーザ素子１１から出射した光ビームと光磁気ディスクＭＯの記録面からの戻り光を分離する。これにより、半導体レーザ素子１１からの例えばＰ偏光の光ビームが、ビームスプリッタ１３を透過するようになっている。
【００１６】
上記コリメータレンズ１４は、凸レンズであって、ビームスプリッタ１３を透過した光ビームを平行光に変換する。
【００１７】
対物レンズ１５は、凸レンズであって、コリメータレンズ１４からの平行光をを、回転駆動される光磁気ディスクＭＯの記録面の所望のトラック上に結像させる。
【００１８】
光磁気ディスクＭＯの記録面に照射された光ビームは、戻り光ビームとして、再び対物レンズ１５，コリメータレンズ１４を介してビームスプリッタ１３に導かれる。そして、このビームスプリッタ１３の反射面１３ａにより反射された戻り光ビームは、光分離素子１６に入射されることになる。
【００１９】
上記光分離素子１６は、上記ビームスプリッタ１３に対して第２の光分離素子であり、後述する常光と異常光との各光路が互いに大きな角度を有するように分離するものである。この光分離素子１６は、二つのプリズムブロック１６ａ，１６ｂを接着層１６ｃを挟んで貼り合わせることにより、構成されている。
対物レンズ１５側の第一のプリズムブロック１６ａは、光学的に等方性を有する材質である例えばガラスから成るガラスプリズムであり、これに対して光検出器１８側の第二のプリズムブロック１６ｂは、一軸性の複屈折結晶、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）から成る一軸性結晶プリズムである。
【００２０】
これにより、光分離素子１６を透過する光ビームＬは、図３に示すように、第一面にて、プリズムブロック１６ａ入射し、第二面にて、接着層１６ｃを透過することにより、プリズムブロック１６ａからプリズムブロック１６ｂに入射し、さらに第三面にて、プリズムブロック１６ｂから出射することになる。その際、各面における屈折は、各面を境界とする光透過媒質の屈折率を順次にｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４として、各面の入射光に対する角度をそれぞれθｍ１，θｍ２，θｍ３とし、第一面に対する入射角θ１，屈折角θ２、第二面に対する入射角θ３，屈折角θ４、第三面に対する入射角θ５，屈折角θ６として、第一面に入射する光ビームと第三面から出射する光ビームの全体の屈折角をθ０とすれば、スネルの法則によって、
【数１】

【数２】

【数３】

となり、また各角度の間には、以下の関係が成立する。即ち、
【数４】

【数５】

【数６】

【数７】

【００２１】
ここで、一軸性結晶プリズム１６ｂは、入射する収束光に対して、二つの光ビーム、即ち常光成分Ｐｏと異常光成分Ｐｅに偏光分離する。
この際、波面進行方向がベクトルｋである入射光に関して、ベクトルｋに垂直で且つ原点を通る平面上における複屈折楕円体（図４参照）の長軸方向及び短軸方向にＤベクトルをもつ二つの偏光は、その偏光方向が媒質中を伝搬しても変化せず、しかも二つの偏光方向は互いに直交している。そして、二つの偏光の位相速度が等しくなるとき、その方向が光学軸と呼ばれ、ここでは光学軸は長軸方向即ちｚ軸方向に一致している。
【００２２】
ここで、Ｄベクトルがｙ軸に平行である第一の偏光に対する屈折率ｎｏｒｄは、ｎｏである。これに対して、ＤベクトルがＯＰ方向に平行な第二の偏光に対する屈折率ｎｅｘｔは、
【数８】

で与えられることになる。この場合、第一の偏光即ち常光線は、屈折後の偏光方向Ｅベクトルは、Ｄベクトルと平行であり、前述したスネルの法則を満足するが、第二の偏光即ち異常光線は、屈折後の偏光方向ＥベクトルがＤベクトルに対して平行ではないので、スネルの法則を満足せず、而も屈折率ｎｅｘｔは、方向によって変化することになる。
従って、上記常光線の屈折率ｎｏと異常光線の屈折率ｎｅｘｔの差が最大となるためには、θ＝９０度なる条件が必要となり、これは進行波が光学軸に対して垂直に入射するということである。
【００２３】
かくして、第二のプリズムブロック１６ｂは、常光線及び異常光線に対して異なる屈折率、即ち常光線に対する屈折率ｎｏ３，異常光線に対する屈折率ｎｅ３を有することから、第二のプリズムブロック１６ｂの光学軸が、第１のプリズムブロック１６ａへの入射光線の光軸に直交する面に対して（θｍ２−θｅ４）なる角度だけ傾斜して配設されると、常光線については、
【数９】

なる関係が成立し、また異常光線については、
【数１０】

なる関係が成立することになる。これにより、第二のプリズムブロック１６ｂにより、常光成分Ｐｏと異常光線Ｐｅがそれぞれ屈折角θｏ６及びθｅ６で分離されることになる。
【００２４】
具体的には、第二のプリズムブロック１６ｂの光学軸は、図５に示すように、矢印Ｏ１で示すように、入射する戻り光ビームの光軸方向Ｉに対して、第一のプリズムブロック１６ａへの入射光線の光軸に直交する面に対して（θｍ２−θｅ４）の傾きを有する面内にあって、且つＸ，Ｙ平面内において、入射する戻り光ビームのＰ偏光方向（ｘ面に直交するｙ面内にある）に対して、４５度だけ傾斜している。
これにより、ガラスプリズムである第一のプリズムブロック１６ａから接着層１６ｃを介して入射する光磁気成分を含む戻り光ビームに基づいて、第二のプリズムブロック１６ｂの入射面における法線に対してｙ面内において、角度θｏをなす光軸方向Ｉｏを有する常光成分である第一の光ビームと、また第二のプリズムブロック１６ｂの入射面における法線に対してｙ面内において、角度θｅ（θｅ＞θｏ，ただしｎｅ＜ｎｏｒｄ）をなす光軸方向Ｉｅを有する異常光成分である第二の光ビームが得られる。かくして、光分離素子１６にて、ビームスプリッタ１３で反射されたＰ偏光入射する戻り光ビームのうち、常光成分の光ビームと、異常光成分の光ビームとが分離されることになる。
【００２５】
マルチレンズ１７は、シリンドリカルレンズであって、光分離素子１６により分離された各光ビームに非点収差を与えるようになっている。
【００２６】
光検出器１８は、図２に示すように、各光ビームの結像位置に配設されていると共に、光分離素子１６により分離された二つの光ビーム及び回折格子１２により分離されたサイドビームに対して、それぞれ分割受光部を有するように構成されている。
即ち、光検出器１８は、戻り光の常光成分Ｐｏが入射する受光部１８ａと、戻り光の異常光成分Ｐｅが入射する受光部１８ｂと、上記サイドビームが入射する受光部１８ｃ，１８ｄとを備えており、受光部１８ａは、図示のように縦横に４分割された分割受光部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えている。
【００２７】
そして、受光部１８ａの各分割受光部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ及びＳｄは、演算回路１９ａ及び１９ｂに入力され、また受光部１８ｂからの検出信号Ｓｉは、演算回路１９ａに入力される。さらに、受光部１８ｃ，１８ｄからの検出信号Ｓｅ，Ｓｆは、それぞれ演算回路１９ｃに入力される。
かくして、演算回路１９ａにより、上記検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ及びＳｉに基づいて、ＭＯ信号及びＣＤ信号が、
【数１１】

【数１２】

により算出されることになる。
また、演算回路１９ｂにより、上記検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄに基づいて、フォーカス信号ＦＣＳが、いわゆる非点収差法によって、
【数１３】

により算出される。
さらに、演算回路１９ｃにより、上記検出信号Ｓｅ，Ｓｆに基づいて、トラッキング信号ＴＲＫが、
【数１４】

により算出される。
【００２８】
本実施形態による光学ピックアップ１０によれば、レーザ光源１１から出射される光ビームは、回折格子１２及びビームスプリッタ１３を透過した後、コリメータレンズ１４により平行光に変換され、対物レンズ１５により光磁気ディスクＭＯの情報記録面に収束される。
この光磁気ディスクＭＯの情報記録面で反射された戻り光は、反射する際、情報記録面の磁化磁性に応じてカー効果を受け、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で反射され、光分離素子１６に入射する。
【００２９】
ここで、この光分離素子１６を透過する際、戻り光の第一の偏光成分である常光成分が、屈折率ｎｏで屈折すると共に、第二の偏光成分である異常光成分が、屈折率ｎｅｘｔで屈折することになり、常光成分と異常光成分が分離されることになる。その際、光分離素子１６の第二のプリズムブロック１６ｂは、その光学軸が、入射する戻り光の光軸に直交する面に対して前述のように（θｍ２−θｅ４）だけ傾斜して配設されていることから、上記屈折率ｎｏと屈折率ｎｅｘｔの差が最大となるように設定されることになる。これにより、第二のプリズムブロック１６ｂによる常光成分と異常光成分の分離角も最大となる。従って、光分離素子１６から光検出器１８までの光路長が比較的短く選定されることになる。
【００３０】
かくして、光分離素子１６により分割された常光成分及び異常光成分は、それぞれマルチレンズ１７を介して、光検出器１８の受光部１８ａ及び１８ｂに入射すると共に、回折格子１２で分割されたサイドビームが、光検出器１８の受光部１８ｃ，１８ｄに入射することになる。これにより、演算回路１９ａにより、上記検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ及びＳｉに基づいて、ＭＯ信号及びＣＤ信号が、算出されることになる。
これに対して、演算回路１９ｂにより、上記検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄに基づいて、フォーカス信号ＦＣＳが算出され、また、演算回路１９ｃにより、上記検出信号Ｓｅ，Ｓｆに基づいて、トラッキング信号ＴＲＫが算出される。
【００３１】
かくして、本実施形態による光学ピックアップ１０によれば、光分離素子１６の第二のプリズムブロック１６ｂの光学軸の配置によって、第二のプリズムブロック１６ｂにより分離される常光成分と異常光成分とが、最大の分離角で分離されることになるので、光分離素子１６から光検出器１８までの光路長が比較的短く構成されることになり、光学ピックアップ１０が、全体として小型に構成されることになる。
【００３２】
尚、上述した実施形態の光学ピックアップ１０においては、第二のプリズムブロック１６ｂの光学軸は、第一のプリズムブロックから入射する戻り光ビームの光軸方向Ｉに対して所定の傾きを有する面内にあり、且つ戻り光ビームのＰ偏光方向に対して４５度だけ傾斜して配設されているが、これに限らず、戻り光ビームのＰ偏光方向に対して４５度よりも小さい角度あるいは大きい角度だけ傾斜していてもよい。
また、光分離素子１６は、二つのプリズムブロック１６ａ，１６ｂを有しているが、この第一のプリズムブロック１６ａを省略し、一軸性結晶材料でなるひとつのプリズムブロック１６ｂと、その光ビームの入射面に設けた、例えば誘電体多層膜等でなる偏光分離膜１６ｃとからなるものとして構成するようにしてもよい。このような光分離素子１６はビームスプリッタ１３と同じように、光源からの光と光磁気ディスクＭＯの信号記録面にて反射された戻り光とを偏光分離するのに用いることができるので、ビームスプリッタ１３を省略した構成を実現することが可能になる。
【００３３】
図７及び図８は、本発明による光学ピックアップの第二の実施形態を示している。
図７において、光学ピックアップ２０は、半導体レーザ素子２１，回折格子２２，ビームスプリッタ２３，コリメータレンズ２４，対物レンズ２５，光分離素子２６，マルチレンズ２７及び光検出器２８とから構成されている。
【００３４】
上記半導体レーザ素子２１，回折格子２２，ビームスプリッタ２３，コリメータレンズ２４，対物レンズ２５，マルチレンズ２７は、図１及び図２の光学ピックアップ１０における半導体レーザ素子１１，回折格子１２，ビームスプリッタ１３，コリメータレンズ１４，対物レンズ１５，マルチレンズ１７と同じ構成であり、その効果も同様である。
【００３５】
上記光分離素子２６は、二つのプリズムブロック２６ａ，２６ｂを接着層２６ｃを挟んで貼り合わせることにより、構成されている。
対物レンズ２５側の第一のプリズムブロック２６ａ及び光検出器２８側の第二のプリズムブロック２６ｂは、それぞれ一軸性の複屈折結晶、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）から成る一軸性結晶プリズムである。
【００３６】
ここで、第一のプリズムブロック２６ａが、常光線及び異常光線に対して異なる屈折率、即ち常光線に対する屈折率ｎｏ２，異常光線に対する屈折率ｎｅ２を有することから、第一のプリズムブロック２６ａの光学軸が、入射光線の光軸に直交する面に対して（θｍ１−θｅ２）なる角度だけ傾斜して配設される。
また、第二のプリズムブロック２６ｂが、常光線及び異常光線に対して異なる屈折率、即ち常光線に対する屈折率ｎｏ３，異常光線に対する屈折率ｎｅ３を有することから、第二のプリズムブロック２６ｂにより屈折角θｏｅ４，θｅｏ４で屈折される光線に等しい屈折率ｎｅｘｔを与えるためには、第二のプリズムブロック２６ｂの光学軸が、入射光線の光軸に直交する面に対して、
【数１５】

【数１６】

で与えられるθｏｅ４，θｅｏ４により、（θｍ２−（θｏｅ４＋θｅｏ４）／２なる角度だけ傾斜して配設されることにより、同様にして、スネルの法則によって、第三面にて、屈折角θｏｏ６，θｏｅ６，θｅｏ６，θｅｅ６で、屈折することになる。
【００３７】
かくして、第一のプリズムブロック２６ａ及び第二のプリズムブロック２６ｂにより、常光成分Ｐｏと異常光線Ｐｅがそれぞれ屈折角θｏｏ６，θｏｅ６，θｅｏ６，θｅｅ６で分離されることになる。
具体的には、第一のプリズムブロック２６ａの光学軸は、図９に示すように、矢印Ｏ１で示すように、入射する戻り光ビームの光軸方向Ｉに対して、実質的に直交する面内にあって、且つ入射する戻り光ビームのＰ偏光方向（ｘ面に直交するｙ面内にある）に対して、４５度だけ傾斜している。
また、第二のプリズムブロック２６ｂの光学軸は、図９に示すように、矢印Ｏ２で示すように、入射する戻り光ビームの光軸方向Ｉに対して、実質的に直交する面に対して所定の傾きを有し、且つ入射する戻り光ビームのＰ偏光方向に対して、直交している。即ち、第二のプリズムブロック２６ｂの光学軸は、第一のプリズムブロック２６ａにおける光学軸に対して４５度だけ傾斜している。
【００３８】
これにより、第一のプリズムブロック２６ａの入射面（第一面）にて、この入射面に直交する光軸方向Ｉを有するＰ偏光入射する戻り光ビームに基づいて、第二のプリズムブロック２６ｂの入射面における法線に対してｙ面内において、角度θｏをなす光軸方向Ｉｏを有する常光成分である第一の光ビームと、また第二のプリズムブロック２６ｂの入射面における法線に対してｙ面内において、角度θｅ（θｅ＞θｏ，ただしｎｅ＜ｎｏ）をなす光軸方向Ｉｅを有する異常光成分である第二の光ビームが得られる。さらに、上記第一の光ビームと第二の光ビームとの間に、戻り光ビームと同じ光軸方向Ｉを有する常光成分及び異常光成分の合成成分である第三の光ビームが得られる。
かくして、光分離素子２６にて、ビームスプリッタ２３で反射されたＰ偏光入射する戻り光ビームのうち、常光成分の第一の光ビームと、異常光成分の第二の光ビームと、そして常光成分及び異常光成分の合成成分である第三の光ビームが分離されることになる。
【００３９】
光検出器２８は、図８に示すように、各光ビームの結像位置に配設されていると共に、光分離素子２６により分離された二つの光ビーム及び回折格子２２により分離されたサイドビームに対して、それぞれ分割受光部を有するように構成されている。
即ち、光検出器２８は、戻り光のうち、第三の光ビーム（光軸方向Ｉ）が入射する中央の受光部２８ａと、第一の光ビーム（光軸方向Ｉｏ）及び第二の光ビーム（光軸方向Ｉｅ）が入射する受光部２８ｂ，２８ｃと、上記サイドビームが入射する受光部２８ｄ，２８ｅとを備えており、受光部２８ａは、図示のように縦横に４分割された分割受光部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えている。
そして、受光部２８ａの各分割受光部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ及びＳｄは、演算回路２９ａ及び２９ｃに入力され、また受光部２８ｂ及び２８ｃからの検出信号Ｓｉ，Ｓｊは、演算回路２９ｂ及び２９ｃに入力される。さらに、受光部２８ｄ，２８ｅからの検出信号Ｓｅ，Ｓｆは、それぞれ演算回路２９ａ，２９ｃに入力される。
【００４０】
かくして、演算回路２９ａにより、上記検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄに基づいて、フォーカス信号ＦＣＳが、いわゆる非点収差法によって、
【数１７】

により算出される。
また、演算回路２９ｂにより、上記検出信号Ｓｉ，Ｓｊに基づいて、ＭＯ信号が、
【数１８】

により算出される。
さらに、演算回路２９ｃにより、上記検出信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ及びＳｉ，Ｓｊに基づいて、ＣＤ信号が、
【数１９】

により算出される。
また、演算回路２９ｄにより、上記検出信号Ｓｅ，Ｓｆに基づいて、トラッキング信号ＴＲＫが、
【数２０】

により算出される。
【００４１】
このような構成の光学ピックアップ２０によれば、レーザ光源２１から出射される光ビームは、回折格子２２及びビームスプリッタ２３を透過した後、コリメータレンズ２４により平行光に変換され、対物レンズ２５により光磁気ディスクＭＯの情報記録面に収束される。
この光磁気ディスクＭＯの情報記録面で反射された戻り光は、反射する際、情報記録面の磁化磁性に応じてカー効果を受け、対物レンズ２５及びコリメータレンズ２４を介してビームスプリッタ２３で反射され、光分離素子２６に入射する。
【００４２】
ここで、この光分離素子２６を透過する際、戻り光の第一の偏光成分である常光成分が、屈折率ｎｏｒｄで屈折すると共に、第二の偏光成分である異常光成分が、屈折率ｎｅｘｔで屈折することになり、常光成分と異常光成分が分離されることになる。その際、光分離素子２６の第一のプリズムブロック２６ａ及び第二のプリズムブロック２６ｂは、その光学軸が、入射する戻り光の光軸に直交する面に対して前述のように、それぞれ（θｍ１−θｅ２），｛θｍ２−（θｏｅ４＋θｅｅ４）／２｝だけ傾斜して配設されていることから、上記屈折率ｎｏｒｄと屈折率ｎｅｘｔの差が最大となるように設定されることになる。これにより、第二のプリズムブロック２６ｂによる常光成分と異常光成分の分離角も最大となる。従って、光分離素子２６から光検出器２８までの光路長が比較的短く選定されることになる。
【００４３】
かくして、光分離素子２６により分割された常光成分及び異常光成分は、それぞれマルチレンズ２７を介して、光検出器２８の受光部２８ａ，２８ｂ及び２８ｃに入射すると共に、回折格子２２で分割されたサイドビームが、光検出器２８の受光部２８ｄ，２８ｅに入射することになる。これにより、演算回路２９ａ，２９ｂ，２９ｃ及び２９ｄにより、ＭＯ信号及びＣＤ信号と、トラッキング信号ＴＲＫ及びフォーカス信号ＦＣＳが算出される。
【００４４】
かくして、本実施形態による光学ピックアップ２０によれば、光分離素子２６の第一のプリズムブロック２６ａと第二のプリズムブロック２６ｂの光学軸の配置によって、第一のプリズムブロック２６ａ及び第二のプリズムブロック２６ｂにより分離される常光成分と異常光成分とが、最大の分離角で分離されることになるので、光分離素子２６から光検出器２８までの光路長が比較的短く構成されることになり、光学ピックアップ２０が、全体として小型に構成されることになる。
【００４５】
図１１は、本発明の光学ピックアップの第三の実施形態を示している。
この光学ピックアップ３０は、半導体レーザ素子３１，回折格子３２，ビームスプリッタ３３，コリメータレンズ３４，対物レンズ３５，光検出器３８を備えている。
【００４６】
上記半導体レーザ素子３１，回折格子３２，コリメータレンズ３４，対物レンズ３５は、図１及び図２の光学ピックアップ１０における半導体レーザ素子１１，回折格子１２，コリメータレンズ１４，対物レンズ１５，と同じ構成であり、その効果も同様である。
この光学ピックアップ３０では、ビームスプリッタ３３は、半導体レーザ素子３１からの光ビームと、光ディスクＭＯの信号記録面にて反射された戻り光ビームを分離する素子である。さらに、ビームスプリッタ３０は、この戻り光ビームの常光と異常光とを、これらの光路が互いに大きな角度を有するように分離する素子として構成されている。したがって、このビームスプリッタ３３は、図１の光学ピックアップ１０におけるビームスプリッタ１３と光分離素子１６とを兼ねる構成となっている。
【００４７】
このため、ビームスプリッタ３３は、第１のプリズムブロック３３ａが光学的に等方性を有する材質，例えばガラス等により形成されている。第２のプリズムブロック３３ｂは、一軸性の複屈折結晶、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）から成る一軸性結晶プリズムである。これらの二つのプリズムブロック３３ａ，３３ｂは誘電体多層膜等で形成された偏光分離膜３３ｃを挟むようにして配設されている。
【００４８】
本実施形態による光学ピックアップ３０によれば、レーザ光源３１から出射される光ビームは、回折格子３２を通って少なくとも３本の光ビームに分割された後、ビームスプリッタ３３に入射して、一部が図において上方に反射さる。この光ビームは、コリメータレンズ３４により平行光に変換され、対物レンズ３５により光磁気ディスクＭＯの情報記録面に収束される。
この光磁気ディスクＭＯの情報記録面で反射された戻り光は、反射する際、情報記録面の磁化磁性に応じてカー効果を受け、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３３を透過する。
【００４９】
ここで、このビームスプリッタ３０を透過する際、戻り光の第一の偏光成分である常光成分が、屈折率ｎｏで屈折すると共に、第二の偏光成分である異常光成分が、屈折率ｎｅｘｔで屈折することになり、常光成分と異常光成分が分離されることになる。その際、ビームスプリッタ３３の第二のプリズムブロック３３ｂは、その光学軸が、入射する戻り光の光軸に直交する面に対して図１の光学ピックアップの光分離素子の第二の光学ブロック１６ｂと同じように、（θｍ２−θｅ４）だけ傾斜して配設されていることから、常光と異常光の各屈折率ｎｏと屈折率ｎｅｘｔの差が最大となるように設定されている。これにより、第二のプリズムブロック３３ｂによる常光成分と異常光成分の分離角も最大となる。
【００５０】
したがって、この光学ピックアップ３０では、ビームスプリッタ３０と光検出器３８までの光路長を比較的短く選定することができる。しかも、この光学ピックアップ３０では、光磁気信号の検出のために常光と異常光とを、これらの光路の角度が大きくなるように分離する素子を別途設ける必要がないので、その分さらに全体を小型に形成することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、光分離素子を構成する少なくとも一つの一軸性結晶プリズムの光学軸が、常光成分及び異常光成分の屈折率の差を最大にするように、配置されていることから、常光成分及び異常光成分の分離角が最大となるので、光分離素子と光検出器との間の光路長がより短く設定されることになる。これにより、光学ピックアップが小型に構成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学ピックアップの第一の実施形態を示す概略図である。
【図２】図１の光学ピックアップにおける光検出器の平面図である。
【図３】図１の光学ピックアップの光分離素子における光の屈折状態を示す概略図である。
【図４】図３の光分離素子における複屈折楕円体を示す概略図である。
【図５】図３の光分離素子での屈折状態を示す概略斜視図である。
【図６】図３の光分離素子での屈折状態を示す概略側面図である。
【図７】本発明による光学ピックアップの第二の実施形態を示す概略図である。
【図８】図７の光学ピックアップにおける光検出器の平面図である。
【図９】図７の光学ピックアップにおける光分離素子での屈折状態を示す概略斜視図である。
【図１０】図９の光分離素子での屈折状態を示す概略側面図である。
【図１１】本発明の光学ピックアップの第４の実施形態を示す概略図である。
【図１２】従来の光学ピックアップの一例の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０・・・光学ピックアップ、１１・・・半導体レーザ素子、１２・・・回折素子、１３・・・ビームスプリッタ、１４・・・コリメータレンズ、１５・・・対物レンズ、１６・・・光分離素子、１６ａ・・・ガラスプリズム、１６ｂ・・・一軸性結晶プリズム、１６ｃ・・・接着層、１７・・・マルチレンズ、１８・・・光検出器、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ・・・演算回路、２０・・・光学ピックアップ、２１・・・半導体レーザ素子、２２・・・回折格子、２３・・・ビームスプリッタ、２４・・・コリメータレンズ、２５・・・対物レンズ、２６・・・光分離素子、２６ａ，２６ｂ・・・一軸性結晶ブロック、２６ｃ・・・偏光分離膜、２７・・・マルチレンズ、２８・・・光検出器、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ・・・演算回路

Claims (3)

1. 光ビームを出射する光源と、
   この光源から出射された光ビームを光磁気記録媒体の記録面上に合焦するように照射する対物レンズと、
   この光源と対物レンズとの間に配設されていて且つこの光源からの光ビームと前記対物レンズを介した光磁気記録媒体の記録面からの戻り光ビームを分離する光分離素子と、
   前記光分離素子によって分離された戻り光ビームの各光ビームを受光する光検出器とを含んでおり、
   前記光分離素子が、
   光の入射面に偏光分離膜を設けた一軸性の複屈折材料からなる一軸性結晶素子であって、
   この一軸性結晶素子の光学軸が、前記偏光分離膜を介して入射する光磁気成分を含む戻り光ビームの光軸に直交する面に対して、前記戻り光ビームの光軸に直交する面に対する前記一軸性結晶素子の入射面のなす角度をθｍ２、前記一軸性結晶素子内を通過する異常光成分の屈折角をθｅ４としたとき、（θｍ２−θｅ４）傾斜した角度を有する面内にあり、
   さらに、前記一軸性結晶素子の光学軸が、入射する戻り光ビームの偏光方向に対して、所定の角度だけ傾斜して配設されていることを特徴とする光学ピックアップ。
2. 光ビームを出射する光源と、
   この光源から出射された光ビームを光磁気記録媒体の記録面上に合焦するように照射する対物レンズと、
   この光源と対物レンズとの間に配設されていて且つこの光源からの光ビームと前記対物レンズを介した光磁気記録媒体の記録面からの戻り光ビームを分離する光分離素子と、
   前記光分離素子によって分離された戻り光ビームの各光ビームを受光する光検出器とを含んでおり、
   前記光分離素子が、
   偏光分離膜を挟むように配設された二つのプリズムブロックから構成されていて、
   第一のプリズムブロックが光学的に等方性を有する材質から成るプリズムであり、
   第二のプリズムブロックが一軸性の複屈折材料から成る一軸性結晶プリズムであって、
   この一軸性結晶プリズムの光学軸が、偏光分離膜を介して入射する光磁気成分を含む戻り光ビームの光軸に直交する面に対して、前記戻り光ビームの光軸に直交する面に対する前記第二のプリズムブロックの入射面のなす角度をθｍ２、前記第二のプリズムブロック内を通過する異常光成分の屈折角をθｅ４としたとき、（θｍ２−θｅ４）傾斜した角度を有する面内にあり、
   さらに、前記一軸性結晶プリズムの光学軸が、入射する戻り光ビームの偏光方向に対して、所定の角度だけ傾斜して配設されていることを特徴とする光学ピックアップ。
3. 光ビームを出射する光源と、
   この光源から出射された光ビームを光磁気記録媒体の記録面上に合焦するように照射する対物レンズと、
   この光源と対物レンズとの間に配設されていて且つこの光源からの光ビームと前記対物レンズを介した光磁気記録媒体の記録面からの戻り光ビームを分離する第１の光分離素子と、
   この第１の光分離素子により分離された戻り光ビームを複数本の光ビームに分割する第２の光分離素子と、
   前記光分離素子によって分割された戻り光ビームの各光ビームを受光する光検出器とを含んでおり、
   前記第２の光分離素子が、
   接着層を挟むように配設された、二つのプリズムブロックから構成されていて、
   双方のプリズムブロックが一軸性の複屈折材料から成る一軸性結晶プリズムであって、
   第一の一軸性結晶プリズムの光学軸が、入射する光磁気成分を含む戻り光ビームの光軸に直交する面に対して、前記戻り光ビームの光軸に直交する面に対する前記第一の一軸性結晶プリズムの入射面のなす角度をθｍ１、前記第一の一軸性結晶プリズム内を通過する異常光成分の屈折角をθｅ２としたとき、（θｍ１−θｅ２）傾斜した角度を有する面内にあって、しかも入射する戻り光ビームの偏光方向に対して、所定の角度だけ傾斜して配設され、
   第二の一軸性結晶プリズムの光学軸が、第一の一軸性結晶プリズムから接着層を介して入射する戻り光ビームの光軸に直交する面に対して、前記戻り光ビームの光軸に直交する面に対する前記第二の一軸性結晶プリズムの入射面のなす角度をθｍ２、前記第二の一軸性結晶プリズムにより屈折される光線の屈折角をθｏｅ４，θｅｏ４としたとき、｛θｍ２−（θｏｅ４＋θｅｏ４）／２｝傾斜した角度を有する面内にあって、しかも入射する戻り光ビームの偏光方向に対して、所定の角度だけ傾斜して配設されている
   ことを特徴とする光学ピックアップ。

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