JP3742325B2 - 光学ヘッド装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、光ディスク上に記録された情報を読み取る機能を有する光ディスク装置、あるいは光ディスク上に情報を書き込む機能がさらに付加された光磁気ディスク装置に適用される光学ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置あるいは光磁気ディスク装置などのディスク装置は、レーザ光を光ディスクに向けて照射し、その反射光を受光部に入射させるように構成された光学ヘッド装置を備えており、受光部に入射した光から光ディスク上に記録された情報を読み取るように構成されている。図１１に、この種の光学ヘッド装置の一例を模式的に示す。この従来の光学ヘッド装置１００は、光源部１と、整形プリズム９と、偏光ビームスプリッタ１０２と、レンズ部１０３とを備えている。なお、受光部Ｊは、偏光ビームスプリッタ１０２の左側に備えられている。
【０００３】
上記光源部１は、内部に備えられた半導体レーザ素子から発せられるレーザ光を平行光束光とし、これを偏光ビームスプリッタ１０２に向けて出射するように構成されている。半導体レーザ素子から出射するレーザ光は、一般に、その断面形状が楕円形状を呈しており、上記整形プリズム９は、このようなレーザ光を透過させることによって、偏光ビームスプリッタ１０２に入射する光の断面形状を略真円形状にすることができるように構成されている。また、光源部１から出射したレーザ光は、主として直線偏光光（この従来例ではＰ偏光光とする）からなり、偏光ビームスプリッタ１０２は、Ｐ偏光光の一部を透過させる一方、その残りを反射するように（すなわちＰ偏光光の一部のみを透過させるように）構成された半透膜１２１を有している。また、レンズ部１０３は、所定の焦点距離を有する対物レンズ１３１と、真円形状を呈した孔状のアパーチャ１３２とを備えている。
【０００４】
図１２（ａ）に表われているように、上記光学ヘッド装置１００では、光源部１から出射したレーザ光Ｒ１′は、図１１に示すように、整形プリズム９により断面形状が略真円形状とされて、偏光ビームスプリッタ１０２に向かって進行し、その一部が偏光ビームスプリッタ１０２を透過する。偏光ビームスプリッタ１０２を透過した光ビームＲ２′は、図１１に示すように、断面形状が略真円形状のままレンズ部１０３に入射する。レンズ部１０３において、光ビームＲ２′は、まず、アパーチャ１３２を通ることによって、断面形状が真円形状となるように絞られ、次いで、対物レンズ１３１に入射し、光ディスクＤ上に集光される。このとき、光ビームＲ２′は、略真円形状とされているため、アパーチャ１３２によるけられが極力抑制される。また、光ディスクＤに形成されたビームスポットＰ′は、図１１に示すように、アパーチャ１３２を通ることにより真円形状となるので、光ディスクＤに記録された情報を良好に読み取ることが可能となる。
【０００５】
一方、図１２（ｂ）に表われているように、光ディスクＤ上に集光された光は、光ディスクＤで反射される。この反射光は、再びレンズ部１０３に入射することにより、平行光束光Ｒ６′とされ、偏光ビームスプリッタ１０２に向かって進行する。この平行光束光Ｒ６′は、その一部が偏光ビームスプリッタ１０２で反射して、受光部Ｊに入射することができる。これにより、光ディスクＤ上に記録された情報が読み取られる。
【０００６】
ここで、上記半透膜１２１のＰ偏光透過率Ｔｐを仮に０．６とすると、上記レーザ光Ｒ１′は、上記アパーチャ１３２によるけられが極力抑制されるとはいえども、その約６０％程度しか光ディスクＤに到達しない。そこで、光ディスクＤ上に記録された情報を確実に読み取るために、光ディスクＤに照射される光量を確保しようとする場合、半透膜１２１のＰ偏光透過率Ｔｐをより大とする必要がある。しかしながら、半透膜１２１のＰ偏光反射率（Ｒｐ）は、Ｒｐ＝１−Ｔｐとなるため、Ｐ偏光透過率Ｔｐをより大とすればＰ偏光反射率Ｒｐは、より小となる。したがって、レンズ部３から偏光ビームスプリッタ１０２へ進行する平行光束光Ｒ６′のうち、偏光ビームスプリッタ１０２で反射して受光部Ｊに入射する光は、その光量がより小となってしまい、Ｓ／Ｎ比が悪化する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このような問題を解決すべく、図１３にその一例を示す光学ヘッド装置が提案されている。この光学ヘッド装置２００は、先の従来例（光学ヘッド装置１００）に対して、ビーム変換手段４をさらに設けたものであり、この点が先の従来例とは異なっている。
【０００８】
上記ビーム変換手段４は、レンズ部１０３に入射する光ビームＲ３″に対して、その光路における光軸を含む平面Ｆにより２分割された第１の領域Ｓ１″および第２の領域Ｓ２″をそれぞれ通る直線偏光光が互いに直交する偏光面を有するように変換する構成とされている。
【０００９】
具体的には、このビーム変換手段４は、偏光ビームスプリッタ１０２とレンズ部１０３との間に、偏光ビームスプリッタ１０２を透過した光ビームＲ２″の光路の半分を遮るようにして、λ／２波長板４ａを配置することにより構成されている。なお、λ／２波長板４ａは、これを透過する直線偏光光の偏光面を９０度回転させるように構成されたものである。
【００１０】
図１４（ａ）に表われているように、上記光学ヘッド装置２００では、偏光ビームスプリッタ１０２を透過した光ビームＲ２″（Ｐ偏光光）のうち、上記第１の領域Ｓ１″に対応する領域を通る光ビームＲ２ａ″は、λ／２波長板４ａを透過してレンズ部１０３に入射する。一方、上記第２の領域Ｓ２″に対応する領域を通る光ビームＲ２ｂ″は、直接レンズ部１０３に入射する。これにより、レンズ部１０３に入射する光ビームＲ３″は、第１の領域Ｓ１″を通る光ビームＲ３ａ″がＳ偏光光、第２の領域Ｓ２″を通る光ビームＲ３ｂ″がＰ偏光光とされる。その後、光ビームＲ３ａ″および光ビームＲ３ｂ″は、図１４（ａ）におけるレンズ部１０３の左側および右側をそれぞれ通って光ディスクＤ上に集光される。
【００１１】
そして、図１４（ｂ）に表われているように、上記光ビームＲ３ａ″（および光ビームＲ３ｂ″）は、光ディスクＤで反射して、図１４（ｂ）におけるレンズ部１０３の右側（および左側）を通って平行光束光Ｒ６ｂ″（および平行光束光Ｒ６ａ″）とされ、偏光ビームスプリッタ１０２に向かって進行する。その後、平行光束光Ｒ６ａ″は、λ／２波長板４ａを透過する一方、平行光束光Ｒ６ｂ″は、そのまま進行する。これにより、平行光束光Ｒ６ａ″は、Ｐ偏光光からＳ偏光光に変換された平行光束光Ｒ７ａ″となり、平行光束光Ｒ６ｂ″は、変換されずにＳ偏光光のままとされた平行光束光Ｒ７ｂ″となり、偏光ビームスプリッタ１０２に入射する。したがって、上記半透膜１２１は、上述したように、Ｐ偏光光の一部のみを透過させるので、平行光束光Ｒ７ａ″および平行光束光Ｒ７ｂ″は、偏光ビームスプリッタ１０２で全反射して受光部Ｊに入射する。
【００１２】
このように、上記光学ヘッド装置２００では、半透膜１２１のＰ偏光透過率Ｔｐに左右されることなく、光ディスクＤからの反射光を高効率的に受光部Ｊまで到達させることができる。これにより、半透膜１２１のＰ偏光透過率Ｔｐをより大とすることによって、光源部１からのレーザ光を効率的に光ディスクＤ上に到達させることができる。したがって、光ディスクＤに照射されるレーザ光の光量を容易に確保することができる。
【００１３】
ところで、光ディスクＤ上に形成されるビームスポットは、一般に、集光されたレーザ光が照射する範囲のうち、ビーム強度が最大強度の１／ｅ2（「ｅ」は自然対数）以上となる領域とされ、その半径Ｒは、レーザ光の波長をλ、開口数をＮＡ、対物レンズ１３１の焦点距離をｆ、アパーチャの半径をｒ、定数をｋとしたとき、以下の数式１で求められる。
【００１４】
【数１】
【００１５】
しかしながら、上記光学ヘッド装置２００において、レンズ部１０３に入射する光ビームＲ３″として、Ｓ偏光光である光ビームＲ３ａ″およびＰ偏光光である光ビームＲ３ｂ″を独立させて考えた場合、光ビームＲ３ａ″および光ビームＲ３ｂ″はそれぞれ、アパーチャ１３２の半分の領域、すなわち半円のアパーチャを通って光ディスクＤ上に集光されることとなるので、図１３におけるｘ軸方向の開口数ＮＡｘがｙ軸方向の開口数ＮＡｙの半分になってしまう。したがって、上記数式１により、光ビームＲ３ａ″および光ビームＲ３ｂ″からそれぞれ形成されるビームスポットＰ″は、ｘ軸方向の径がｙ軸方向の径の２倍となり、すなわち、図１３に示すように、楕円形状となってしまう。したがって、対物レンズ１３１で光ビームＲ３″を集光してビームスポットＰ″を形成しているとはいえども、あまり小さく絞り込むことができなくなる。その結果、光ディスクＤに記録された情報を確実に読み取ることができなくなることがあった。
【００１６】
実際に、波長λが４０５ｎｍのレーザ光を出射する光源部１と、真円形状のアパーチャ１３２を有しかつ開口数ＮＡが０．８５であるレンズ部１０３とを備えた光学ヘッド装置２００について調べてみると、光ディスクＤ上でのビーム強度の分布は、横軸を光ビームの軸からの距離ｄとし、縦軸をビーム強度としたとき、図１５に示すグラフのようになり、ｙ軸方向においてビーム強度が中心部に集中している一方、ｘ軸方向においてはビーム強度が中心部に集中せず拡散しているのがよくわかる。なお、図１５において、ビーム強度＝１／ｅ2＝０．１３５となるときの距離ｄの値がビームスポット径であり、ビームスポットのｘ軸方向の径（≒０．４μｍ）がｙ軸方向の径（≒０．２μｍ）の約２倍になっているのがわかる。
【００１７】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光ディスク上に形成されるビームスポットの形状が楕円形状となるのを防止することができる光学ヘッド装置を提供することをその課題とする。
【００１８】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１９】
すなわち、本願発明により提供される光学ヘッド装置は、平行光束光とされたレーザ光を光源部から偏光ビームスプリッタに向けて出射し、この偏光ビームスプリッタを透過した光ビームを、上記偏光ビームスプリッタ側に孔状のアパーチャが設けられているレンズ部により光ディスク上に集光させる一方、この光ディスクで反射した反射光を上記レンズ部により平行光束光とし、この平行光束光を上記偏光ビームスプリッタで反射させることによって受光部に入射させるように構成された光学ヘッド装置であって、上記光源部と上記レンズ部との間には、上記レンズ部に入射する光ビームに対して、その光路における光軸を含む平面により２分割された第１の領域および第２の領域をそれぞれ通る直線偏光光が互いに直交する偏光面を有するように変換するビーム変換手段が設けられており、上記アパーチャは、楕円形状を呈しており、その短軸で２分割した２つの半楕円形領域がそれぞれ上記第１の領域および上記第２の領域と対応するように配置されていることを特徴としている。
【００２０】
好ましい実施の形態においては、上記ビーム変換手段は、上記偏光ビームスプリッタと上記レンズ部との間に、上記偏光ビームスプリッタを透過した光ビームの光路の半分を遮るようにして、λ／２波長板を配置することにより構成されている。
【００２１】
好ましい実施の形態においてはまた、上記アパーチャの長軸寸法が、その短軸寸法のほぼ２倍である構成とすることができる。
【００２２】
一般に、レーザ光の照射により光ディスク上に形成されるビームスポットの径は、上記数式１で求められ、アパーチャの開口数に反比例する。ここで、アパーチャが真円形状に形成されている場合、このアパーチャを２分割したときの一方の領域は、その分割線に沿った方向における寸法がこれと直交する方向における寸法の２倍となる。したがって、このアパーチャを２分割したときの一方の領域のみを通る光線は、上記分割線に対応する方向に短軸を有する楕円形状とされたビームスポットとなって光ディスク上に集光される。
【００２３】
本願発明においては、上記ビーム変換手段の作用により、上記第１の領域を通る直線偏光光と、上記第２の領域を通る直線偏光光とは、偏光面が互いに直交するため、これらが互いに異なる光線であると見なすことができる。これらの直線偏光光はそれぞれ、アパーチャを２分割した領域を通るが、本願発明ではアパーチャは、楕円形状とされており、その短軸で２分割した２つの半楕円形領域がそれぞれ上記第１の領域および上記第２の領域と対応するように配置されているため、アパーチャの長軸寸法を短軸寸法の２倍とすることによって、各半楕円形領域において、その分割線に沿った方向における寸法と、この分割線に直交する方向における寸法とを同等とすることができる。したがって、上記第１の領域を通る直線偏光光は、アパーチャの半楕円形領域を通ることによって、真円形状とされたビームスポットとなって光ディスク上に集光される。一方、上記第２の領域を通る直線偏光光もまた、真円形状とされたビームスポットとなって光ディスク上に集光される。その結果、光ディスク上に形成されるビームスポットを、全体として真円形状とすることができる。
【００２４】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記レンズ部に入射する光ビームの断面形状は、楕円形状を呈しており、その短軸方向が上記アパーチャの短軸方向と対応している。
【００２５】
好ましい実施の形態においてはさらにまた、上記レンズ部に入射する光ビームの断面形状は、その長軸寸法が短軸寸法のほぼ２倍とされた楕円形状を呈している。
【００２６】
このような構成によれば、上記レンズ部に入射する光ビーム断面形状と上記アパーチャの形状とを略同等とすることが可能となるので、上記アパーチャによる光ビームのけられを抑制することができる。したがって、上記光源部から出射されるレーザ光を効率的に用いることができる。
【００２７】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２９】
図１は、本願発明に係る光学ヘッド装置の一例を示す概略斜視図、図２は、図１の光学ヘッド装置の要部を模式的に示す斜視図である。図３は、図２におけるビーム変換手段を拡大して示す図であり、図３（ａ）は、このビーム変換手段の作用を説明するための概略斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の側面図である。図４は、図２の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、図４（ａ）は、往路を示し、図４（ｂ）は、復路を示す。また、図５は、図１の光学ヘッド装置について光ディスク上でのビーム強度の分布を調べたときの結果を示す図である。なお、これらの図において、従来例を示す図１１ないし図１５に表された部材、部分等と同等のものにはそれぞれ同一の符号を付してある。
【００３０】
図１および図２に表れているように、光学ヘッド装置Ａは、光ディスク装置あるいは光磁気ディスク装置などのディスク装置に備えられており、レーザ光を光ディスクＤに向けて照射し、その反射光を、上記ディスク装置内に設けられかつ光ディスクＤ上に記録された情報を読み取るための受光部Ｊに入射させるように構成されている。この光学ヘッド装置Ａ１は、光源部１と、偏光ビームスプリッタ２と、ビーム変換手段４と、レンズ部３とを備えている。なお、図１においては、偏光ビームスプリッタ２からの光ビームを立ち上げミラーＭにより屈曲させてレンズ部３に入射させているが、図２においては、簡略化のため立ち上げミラーＭを省略している。また、受光部Ｊは、図１および図２において、偏光ビームスプリッタ２の左側に備えられている。
【００３１】
上記光源部１は、その内部に備えられた半導体レーザ素子から発せられるレーザ光をコリーメータレンズ（図示略）などにより平行光束光とし、これを偏光ビームスプリッタ２に向けて出射するように構成されている。半導体レーザ素子は、一般に、主として直線偏光光からなるレーザ光を発し、この光源部１は、本実施形態では、この直線偏光光が図１のｘｚ平面と平行な偏光面を有するＰ偏光光となるように構成されている。また、光源部１から発せられるレーザ光Ｒ１は、図２に示すように、その断面形状が楕円形状となるのが一般的であり、この光学ヘッド装置Ａでは、従来の光学ヘッド装置１００，２００と同様に、光源部１からのレーザ光の断面形状を略真円形状にするための整形プリズム９が備えられているものとしている。
【００３２】
上記偏光ビームスプリッタ２は、入射する直線偏光光の一部を透過させる一方、その残りを反射する半透膜２１を内部に備えている。より詳細には、偏光ビームスプリッタ２は、たとえば２つの直角プリズム２ａを斜面どうしで接合するなどして形成され、半透膜２１は、２つの直角プリズム２ａの斜面（接合面）間に設けられている。この半透膜２１は、Ｐ偏光光のみを透過させるように構成されており、具体的には、Ｐ偏光透過率Ｔｐが０．９、Ｐ偏光反射率Ｒｐが０．１、Ｓ偏光透過率Ｔｓが０、Ｓ偏光反射率Ｒｓが１とされている。
【００３３】
上記ビーム変換手段４は、レンズ部３に入射する光ビームＲ３が以下のような光となるように変換するための手段である。すなわち、光ビームＲ３は、その光路を光ビームＲ３の光軸を含む平面Ｆにより２分割して、その一方（図２の左側）を第１の領域Ｓ１、他方を第２の領域Ｓ２としたとき、第１の領域Ｓ１および第２の領域Ｓ２をそれぞれ通る直線偏光光の偏光面が互いに直交するように変換された光である。
【００３４】
具体的には、このビーム変換手段４は、図３（ｂ）に示すように、偏光ビームスプリッタ２とレンズ部３との間に、偏光ビームスプリッタ２を透過した光ビームＲ２の光路の半分を遮るようにして、λ／２波長板４ａを配置することにより構成されている。より詳細には、このλ／２波長板４ａは、その結晶光軸がｘｙ平面内においてｘ軸に対して４５度傾いた構成とされており、透過する直線偏光光の偏光面を９０度回転させるように構成されている。また、λ／２波長板４ａは、その端面が上記平面Ｆ上に載るように配置されている。このλ／２波長板４ａは、本実施形態では、光ビームＲ２の光路の左半分、すなわち上記第１の領域Ｓ１と対応する領域を遮るように配置されており、Ｐ偏光光とされた光ビームＲ２は、図３（ａ）に示すように、第１の領域Ｓ１を通る直線偏光光がＳ偏光光とされる一方、第２の領域Ｓ２を通る直線偏光光がＰ偏光光のままとなっている光ビームＲ３に変換される。
【００３５】
上記レンズ部３は、図２に示すように、所定の焦点距離を有する対物レンズ３１と、この対物レンズ３１に入射する光を絞ってその断面形状を整える孔状のアパーチャ３２とを備えている。本実施形態では、対物レンズ３１は、図１に示すように、平行光束光とされている光ビームＲ３を光ディスクＤ上に集光することができるように、この対物レンズ３１をフォーカス方向に移動可能なアクチュエータ３０に保持されている。より詳細には、アクチュエータ３０には、貫通孔３３が形成されており、対物レンズ３１は、その一方の開口部を塞ぐように配置されている。また、貫通孔３３の他方の開口部は、光ビームＲ３の入射口として開口したままの状態とされており、この開口部が上記アパーチャ３２として形成されている。
【００３６】
上記アパーチャ３２は、図２に示すように、楕円形状を呈しており、その短軸が上記平面Ｆ上に載るように配置されている。すなわち、アパーチャ３２は、短軸で２分割した２つの半楕円形領域３２ａ，３２ｂがそれぞれ上記第１の領域Ｓ１および第２の領域Ｓ２と対応するように配置されている。また、このアパーチャ３２は、長軸寸法が短軸寸法のほぼ２倍とされている。
【００３７】
次に、この光学ヘッド装置Ａの作用について図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して説明する。なお、これらの図中において、この光学ヘッド装置Ａ内を進行する光Ｒ１ないしＲ７のうち、Ｐ偏光光とされているものは実線で表示され、Ｓ偏光光とされているものは破線で表示されている。
【００３８】
まず、往路について図４（ａ）を参照して説明する。光源部１から平行光束光とされたレーザ光（Ｐ偏光光）Ｒ１が出射されると、このレーザ光Ｒ１は、まず、整形プリズム９を通って偏光ビームスプリッタ２に入射する。このレーザ光Ｒ１は、図２に示すように、断面形状が楕円形状を呈しているが、整形プリズム９を通ることにより断面形状が略真円形状とされて、偏光ビームスプリッタ２に入射する。偏光ビームスプリッタ２は、上記半透膜２１がＰ偏光透過率Ｔｐ＝０．９とされているので、レーザ光Ｒ１のうちの９０％を透過させる。
【００３９】
偏光ビームスプリッタ２を透過した光ビームＲ２は、レンズ部３に向かって進むが、光ビームＲ２のうち、上記第１の領域Ｓ１に対応する領域、すなわち図４（ａ）において光軸を含む平面Ｆの左側を通る光ビームＲ２ａは、λ／２波長板４ａを透過してレンズ部３に入射する一方、上記第２の領域Ｓ２に対応する領域、すなわち図４（ａ）において光軸を含む平面Ｆの右側を通る光ビームＲ２ｂは、直接レンズ部３に入射する。これにより、レンズ部３に入射する光ビームＲ３は、第１の領域Ｓ１を通る光ビームＲ３ａがＳ偏光光、第２の領域Ｓ２を通る光ビームＲ３ｂがＰ偏光光とされる。
【００４０】
そして、光ビームＲ３は、アパーチャ３２を通って対物レンズ３１に入射し、これにより光ディスクＤ上に集光される。このとき、光ビームＲ３ａ，Ｒ３ｂはそれぞれ、アパーチャ３２の半楕円形領域３２ａ，３２ｂを通って対物レンズ３１に入射し、図２に示すように、光ディスクＤ上にビームスポットＰを形成する。このビームスポットＰの半径Ｒは、上記数式１により求められる。ここで、半楕円形領域３２ａ，３２ｂは、アパーチャ３２を短軸で２分割した領域とされており、かつ、アパーチャ３２の長軸寸法は、短軸寸法のほぼ２倍とされているので、各光ビームＲ３ａ，Ｒ３ｂにおいて、図２におけるｘ軸方向の開口数ＮＡｘとｙ軸方向の開口数ＮＡｙとが同等となる。したがって、ビームスポットＰは、従来の光学ヘッド装置２００のように楕円形状とはならずに、略真円形状となる。
【００４１】
次いで、復路について図４（ｂ）を参照して説明する。上記レンズ部３で集光された光は、光ディスクＤで反射することにより、レンズ部３に向かって拡散しつつ進行する。この反射光Ｒ５のうち、図４（ｂ）において上記平面Ｆの左側の通る反射光Ｒ５ａは、光ディスクＤに対して右側から入射した光Ｒ４ｂが光ディスクＤで反射したものであり、この光Ｒ４ｂは、上記光ビームＲ３ｂがレンズ部３を透過したものである。したがって、反射光Ｒ５ａは、Ｐ偏光光であることになる。一方、反射光Ｒ５のうち、図４（ｂ）において平面Ｆの右側の通る反射光Ｒ５ｂは、Ｓ偏光光であることになる。このような構成とされた反射光Ｒ５は、レンズ部３を通ることにより再び平行光束光Ｒ６とされる。
【００４２】
この平行光束光Ｒ６は、偏光ビームスプリッタ２に向かって進むが、平行光束光Ｒ６のうち、図４（ｂ）において平面Ｆの左側を通る平行光束光Ｒ６ａは、λ／２波長板４ａを透過して偏光ビームスプリッタ２に入射する一方、図４（ｂ）において平面Ｆの右側を通る平行光束光Ｒ６ｂは、直接偏光ビームスプリッタ２に入射する。ここで、平行光束光Ｒ６ａは、反射光Ｒ５ａがレンズ部３を通ったものであるためＰ偏光光であり、平行光束光Ｒ６ｂは、反射光Ｒ５ｂがレンズ部３を通ったものであるためＳ偏光光であるため、偏光ビームスプリッタ２に入射する平行光束光Ｒ７は、図４（ｂ）において平面Ｆの左側を通る平行光束光Ｒ７ａがＳ偏光光となり、図４（ｂ）において平面Ｆの右側を通る平行光束光Ｒ７ｂもまたＳ偏光光となる。
【００４３】
したがって、偏光ビームスプリッタ２は、上記半透膜２１がＳ偏光反射率Ｒｓ＝１とされているので、レーザ光Ｒ７の全てが偏光ビームスプリッタ２で反射し、受光部Ｊに入射する。
【００４４】
このように、上記構成を有する光学ヘッド装置Ａでは、半透膜２１のＰ偏光透過率Ｔｐを比較的大とすることによって光ディスクＤに照射される光ビームの光量を確保することができる一方、これにともなって受光部Ｊに入射する光ビームの光量が小となるの防止することができる。したがって、光ディスクＤ上に記録された情報を確実に読み取ることができるとともに、Ｓ／Ｎ比が悪化するのを防止することができる。
【００４５】
さらに、上記光学ヘッド装置Ａでは、上述したように、光ディスクＤ上に形成されるビームスポットを真円形状とすることができる。したがって、ビームスポットをより小さく絞り込むことができ、光ディスクＤに記録された情報をより確実に読み取ることが可能となる。
【００４６】
実際に、波長λが４０５ｎｍのレーザ光を出射する光源部１と、楕円形状のアパーチャ３２を有しかつ開口数ＮＡが０．８５であるレンズ部３とを備えた光学ヘッド装置Ａについて調べてみると、光ディスクＤ上でのビーム強度の分布は、横軸を光ビームの軸からの距離とし、縦軸をビーム強度としたとき、図５に示すグラフのようになり、ビーム強度がｘ軸方向およびｙ軸方向の双方において中心部に集中しており、図１５に示す従来例の場合のようにｘ軸方向においてビーム強度が拡散していないのがよくわかる。なお、図５において、ビーム強度＝１／ｅ2＝０．１３５となるときの距離ｄの値がビームスポット径であり、ビームスポットのｘ軸方向の径とｙ軸方向の径とがほぼ等しく（≒０．２μｍ）なっているのがわかる。
【００４７】
図６は、本願発明に係る光学ヘッド装置の他の例を示す概略斜視図であり、図７は、図６の光学ヘッド装置の要部を模式的に示す斜視図である。図８は、図７の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、図８（ａ）は、往路を示し、図８（ｂ）は、復路を示す。また、図９は、図７の光学ヘッド装置について光ディスク上でのビーム強度の分布を調べたときの結果を示す図である。なお、以下において、先の実施形態（光学ヘッド装置Ａ）と同一または類似の要素には、先の実施形態と同様の符号を付している。
【００４８】
図６に示す光学ヘッド装置Ｂは、断面形状が楕円形状を呈するとともに、その短軸方向が上記アパーチャ３２の短軸方向と対応する光ビームＲ３Ｂが上記レンズ部３に入射するように構成されており、この点が先の光学ヘッド装置Ａとは異なっている。具体的には、先の光学ヘッド装置Ａにおける光源部１の代わりに光源部１Ｂが備えられている。
【００４９】
上記光源部１Ｂは、図７に示すように、断面形状が楕円形状を呈するとともに、その短軸方向が上記アパーチャ３２の短軸方向と対応するレーザ光Ｒ１Ｂを出射するように構成されている。また、レーザ光Ｒ１Ｂの断面形状における楕円は、その長軸寸法が短軸寸法のほぼ２倍とされている。
【００５０】
このような光学ヘッド装置Ｂにおいては、図７に示すように、光源部１Ｂとレンズ部３との間には、上記整形プリズム９など光源部１Ｂから出射されたレーザ光Ｒ１Ｂを屈折させる部材が設けられおらず、また、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、光源部１Ｂの出射面１１と、偏光ビームスプリッタ２の入射面２２および出射面２３と、λ／２波長板４ａと、アパーチャ３２と、対物レンズ３１の主平面３１ａとが互いに平行となるように構成されている。これにより、光源部１Ｂから出射されたレーザ光Ｒ１Ｂは、図７に示すように、その断面形状が維持された状態で、上記偏光ビームスプリッタ２およびλ／２波長板４ａを通って上記レンズ部３に入射するので、レンズ部３に入射する光ビームＲ３Ｂの断面形状は、楕円形状を呈するとともに、その短軸方向が上記アパーチャ３２の短軸方向と対応し、かつその長軸寸法が短軸寸法のほぼ２倍とされるのである。
【００５１】
したがって、アパーチャ３２の形状と光ビームＲ３Ｂの断面形状とを略同等とすることが可能となるので、アパーチャ３２による光ビームＲ３Ｂのけられを抑制することができる。その結果、光源部１Ｂから出射されたレーザ光の大部分を光ディスクＤに照射することができるとともに、受光部Ｊに入射させることができる。
【００５２】
また、一般に、光をレンズで集光するときには収差が生じ、この収差はアパーチャ（入射瞳）により入射光を絞り込むほど小となるので、先の光学ヘッド装置Ａのように、断面形状が真円形状とされた光ビームを楕円形状のアパーチャ３２で絞り込んだ場合では、光ディスクＤ上に形成されたビームスポットにおいて、ｘ軸方向の径とｙ軸方向の径とが収差により若干乖離してしまう。しかし、この光学ヘッド装置Ｂでは、アパーチャ３２の形状と光ビームＲ３Ｂの断面形状とが略同等とすることが可能であるので、アパーチャ３２によって光ビームＲ３Ｂが絞り込まれる割合がｘ軸方向およびｙ軸方向の双方において同等となる。したがって、光ディスクＤ上に形成されたビームスポットにおいて、ｘ軸方向の径とｙ軸方向の径とが収差により乖離してしまうのを防止することができる。
【００５３】
実際に、断面形状が楕円形状を呈しかつ波長λが４０５ｎｍであるレーザ光を出射する光源部１Ｂと、楕円形状のアパーチャ３２を有しかつ開口数ＮＡが０．８５であるレンズ部３とを備えた光学ヘッド装置Ｂについて調べてみると、光ディスクＤ上のビーム強度は、図９に示すように、ｘ軸方向とｙ軸方向とにおいて同様に分布し、ビームスポットのｘ軸方向の径とｙ軸方向の径とが同等となっているのがわかる。したがって、この光学ヘッド装置Ｂによれば、光ディスクＤ上に形成されたビームスポットがより真円形状に近い形状となるのがよくわかる。
【００５４】
また、この光学ヘッド装置Ｂは、上述したように、整形プリズム９が備えられていないので、従来の光学ヘッド装置１００，２００に比して製造コストを減少することができる。
【００５５】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記した実施形態では、ビーム変換手段４として、λ／２波長板４ａが偏光ビームスプリッタ２とレンズ部３との間に配置された構成とされているが、これに限ることはなく、図１０に示すような構成としてもよい。すなわち、図１０におけるビーム変換手段４′は、光源部１と偏光ビームスプリッタ２との間に、光源部１から出射されたレーザ光Ｒ１の光路の半分を遮るようにして、λ／２波長板４ａを配置し、かつ、偏光ビームスプリッタに設けられた半透膜として、λ／２波長板４ａと対応する領域が、たとえばＰ偏光透過率Ｔｐ＝０、Ｐ偏光反射率Ｒｐ＝１、Ｓ偏光透過率Ｔｓ＝０．９、Ｓ偏光反射率Ｒｓ＝１とされた透過特性を有するとともに、残りの領域が、たとえばＰ偏光透過率Ｔｐ＝０．９、Ｐ偏光反射率Ｒｐ＝０．１、Ｓ偏光透過率Ｔｓ＝０、Ｓ偏光反射率Ｒｓ＝１とされた透過特性を有している半透膜２１′を用いることにより構成されている。
【００５６】
また、たとえば、上記光学ヘッド装置Ａでは、整形プリズム９が備えられた構成とされているが、整形プリズム９を除去した構成とされていてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、本願発明によれば、光ディスク上に形成されるビームスポットの形状が楕円形状となるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る光学ヘッド装置の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１の光学ヘッド装置の要部を模式的に示す斜視図である。
【図３】図２におけるビーム変換手段を拡大して示す図であり、（ａ）は、このビーム変換手段の作用を説明するための概略斜視図、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図４】図２の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、（ａ）は、往路を示し、（ｂ）は、復路を示す。
【図５】図１の光学ヘッド装置について光ディスク上でのビーム強度の分布を調べたときの結果を示す図である。
【図６】本願発明に係る光学ヘッド装置の他の例を示す概略斜視図である。
【図７】図６の光学ヘッド装置の要部を模式的に示す斜視図である。
【図８】図７の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、（ａ）は、往路を示し、（ｂ）は、復路を示す。
【図９】図７の光学ヘッド装置について光ディスク上でのビーム強度の分布を調べたときの結果を示す図である。
【図１０】本願発明に係る光学ヘッド装置の他の例を模式的に示す概略斜視図である。
【図１１】従来の光学ヘッド装置の一例を模式的に示す概略斜視図である。
【図１２】図１１の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、（ａ）は、往路を示し、（ｂ）は、復路を示す。
【図１３】従来の光学ヘッド装置の他の例を模式的に示す概略斜視図である。
【図１４】図１３の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、（ａ）は、往路を示し、（ｂ）は、復路を示す。
【図１５】図１３の光学ヘッド装置について光ディスク上でのビーム強度の分布を調べたときの結果を示す図である。
【符号の説明】
１，１Ｂ 光源部
２ 偏光ビームスプリッタ
３ レンズ部
４ ビーム変換手段
４ａ λ／２波長板
３２ アパーチャ
Ａ，Ｂ 光学ヘッド装置
Ｄ 光ディスク
Ｊ 受光部
Ｓ１ 第１の領域
Ｓ２ 第２の領域
【発明の属する技術分野】
本願発明は、光ディスク上に記録された情報を読み取る機能を有する光ディスク装置、あるいは光ディスク上に情報を書き込む機能がさらに付加された光磁気ディスク装置に適用される光学ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置あるいは光磁気ディスク装置などのディスク装置は、レーザ光を光ディスクに向けて照射し、その反射光を受光部に入射させるように構成された光学ヘッド装置を備えており、受光部に入射した光から光ディスク上に記録された情報を読み取るように構成されている。図１１に、この種の光学ヘッド装置の一例を模式的に示す。この従来の光学ヘッド装置１００は、光源部１と、整形プリズム９と、偏光ビームスプリッタ１０２と、レンズ部１０３とを備えている。なお、受光部Ｊは、偏光ビームスプリッタ１０２の左側に備えられている。
【０００３】
上記光源部１は、内部に備えられた半導体レーザ素子から発せられるレーザ光を平行光束光とし、これを偏光ビームスプリッタ１０２に向けて出射するように構成されている。半導体レーザ素子から出射するレーザ光は、一般に、その断面形状が楕円形状を呈しており、上記整形プリズム９は、このようなレーザ光を透過させることによって、偏光ビームスプリッタ１０２に入射する光の断面形状を略真円形状にすることができるように構成されている。また、光源部１から出射したレーザ光は、主として直線偏光光（この従来例ではＰ偏光光とする）からなり、偏光ビームスプリッタ１０２は、Ｐ偏光光の一部を透過させる一方、その残りを反射するように（すなわちＰ偏光光の一部のみを透過させるように）構成された半透膜１２１を有している。また、レンズ部１０３は、所定の焦点距離を有する対物レンズ１３１と、真円形状を呈した孔状のアパーチャ１３２とを備えている。
【０００４】
図１２（ａ）に表われているように、上記光学ヘッド装置１００では、光源部１から出射したレーザ光Ｒ１′は、図１１に示すように、整形プリズム９により断面形状が略真円形状とされて、偏光ビームスプリッタ１０２に向かって進行し、その一部が偏光ビームスプリッタ１０２を透過する。偏光ビームスプリッタ１０２を透過した光ビームＲ２′は、図１１に示すように、断面形状が略真円形状のままレンズ部１０３に入射する。レンズ部１０３において、光ビームＲ２′は、まず、アパーチャ１３２を通ることによって、断面形状が真円形状となるように絞られ、次いで、対物レンズ１３１に入射し、光ディスクＤ上に集光される。このとき、光ビームＲ２′は、略真円形状とされているため、アパーチャ１３２によるけられが極力抑制される。また、光ディスクＤに形成されたビームスポットＰ′は、図１１に示すように、アパーチャ１３２を通ることにより真円形状となるので、光ディスクＤに記録された情報を良好に読み取ることが可能となる。
【０００５】
一方、図１２（ｂ）に表われているように、光ディスクＤ上に集光された光は、光ディスクＤで反射される。この反射光は、再びレンズ部１０３に入射することにより、平行光束光Ｒ６′とされ、偏光ビームスプリッタ１０２に向かって進行する。この平行光束光Ｒ６′は、その一部が偏光ビームスプリッタ１０２で反射して、受光部Ｊに入射することができる。これにより、光ディスクＤ上に記録された情報が読み取られる。
【０００６】
ここで、上記半透膜１２１のＰ偏光透過率Ｔｐを仮に０．６とすると、上記レーザ光Ｒ１′は、上記アパーチャ１３２によるけられが極力抑制されるとはいえども、その約６０％程度しか光ディスクＤに到達しない。そこで、光ディスクＤ上に記録された情報を確実に読み取るために、光ディスクＤに照射される光量を確保しようとする場合、半透膜１２１のＰ偏光透過率Ｔｐをより大とする必要がある。しかしながら、半透膜１２１のＰ偏光反射率（Ｒｐ）は、Ｒｐ＝１−Ｔｐとなるため、Ｐ偏光透過率Ｔｐをより大とすればＰ偏光反射率Ｒｐは、より小となる。したがって、レンズ部３から偏光ビームスプリッタ１０２へ進行する平行光束光Ｒ６′のうち、偏光ビームスプリッタ１０２で反射して受光部Ｊに入射する光は、その光量がより小となってしまい、Ｓ／Ｎ比が悪化する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このような問題を解決すべく、図１３にその一例を示す光学ヘッド装置が提案されている。この光学ヘッド装置２００は、先の従来例（光学ヘッド装置１００）に対して、ビーム変換手段４をさらに設けたものであり、この点が先の従来例とは異なっている。
【０００８】
上記ビーム変換手段４は、レンズ部１０３に入射する光ビームＲ３″に対して、その光路における光軸を含む平面Ｆにより２分割された第１の領域Ｓ１″および第２の領域Ｓ２″をそれぞれ通る直線偏光光が互いに直交する偏光面を有するように変換する構成とされている。
【０００９】
具体的には、このビーム変換手段４は、偏光ビームスプリッタ１０２とレンズ部１０３との間に、偏光ビームスプリッタ１０２を透過した光ビームＲ２″の光路の半分を遮るようにして、λ／２波長板４ａを配置することにより構成されている。なお、λ／２波長板４ａは、これを透過する直線偏光光の偏光面を９０度回転させるように構成されたものである。
【００１０】
図１４（ａ）に表われているように、上記光学ヘッド装置２００では、偏光ビームスプリッタ１０２を透過した光ビームＲ２″（Ｐ偏光光）のうち、上記第１の領域Ｓ１″に対応する領域を通る光ビームＲ２ａ″は、λ／２波長板４ａを透過してレンズ部１０３に入射する。一方、上記第２の領域Ｓ２″に対応する領域を通る光ビームＲ２ｂ″は、直接レンズ部１０３に入射する。これにより、レンズ部１０３に入射する光ビームＲ３″は、第１の領域Ｓ１″を通る光ビームＲ３ａ″がＳ偏光光、第２の領域Ｓ２″を通る光ビームＲ３ｂ″がＰ偏光光とされる。その後、光ビームＲ３ａ″および光ビームＲ３ｂ″は、図１４（ａ）におけるレンズ部１０３の左側および右側をそれぞれ通って光ディスクＤ上に集光される。
【００１１】
そして、図１４（ｂ）に表われているように、上記光ビームＲ３ａ″（および光ビームＲ３ｂ″）は、光ディスクＤで反射して、図１４（ｂ）におけるレンズ部１０３の右側（および左側）を通って平行光束光Ｒ６ｂ″（および平行光束光Ｒ６ａ″）とされ、偏光ビームスプリッタ１０２に向かって進行する。その後、平行光束光Ｒ６ａ″は、λ／２波長板４ａを透過する一方、平行光束光Ｒ６ｂ″は、そのまま進行する。これにより、平行光束光Ｒ６ａ″は、Ｐ偏光光からＳ偏光光に変換された平行光束光Ｒ７ａ″となり、平行光束光Ｒ６ｂ″は、変換されずにＳ偏光光のままとされた平行光束光Ｒ７ｂ″となり、偏光ビームスプリッタ１０２に入射する。したがって、上記半透膜１２１は、上述したように、Ｐ偏光光の一部のみを透過させるので、平行光束光Ｒ７ａ″および平行光束光Ｒ７ｂ″は、偏光ビームスプリッタ１０２で全反射して受光部Ｊに入射する。
【００１２】
このように、上記光学ヘッド装置２００では、半透膜１２１のＰ偏光透過率Ｔｐに左右されることなく、光ディスクＤからの反射光を高効率的に受光部Ｊまで到達させることができる。これにより、半透膜１２１のＰ偏光透過率Ｔｐをより大とすることによって、光源部１からのレーザ光を効率的に光ディスクＤ上に到達させることができる。したがって、光ディスクＤに照射されるレーザ光の光量を容易に確保することができる。
【００１３】
ところで、光ディスクＤ上に形成されるビームスポットは、一般に、集光されたレーザ光が照射する範囲のうち、ビーム強度が最大強度の１／ｅ2（「ｅ」は自然対数）以上となる領域とされ、その半径Ｒは、レーザ光の波長をλ、開口数をＮＡ、対物レンズ１３１の焦点距離をｆ、アパーチャの半径をｒ、定数をｋとしたとき、以下の数式１で求められる。
【００１４】
【数１】
しかしながら、上記光学ヘッド装置２００において、レンズ部１０３に入射する光ビームＲ３″として、Ｓ偏光光である光ビームＲ３ａ″およびＰ偏光光である光ビームＲ３ｂ″を独立させて考えた場合、光ビームＲ３ａ″および光ビームＲ３ｂ″はそれぞれ、アパーチャ１３２の半分の領域、すなわち半円のアパーチャを通って光ディスクＤ上に集光されることとなるので、図１３におけるｘ軸方向の開口数ＮＡｘがｙ軸方向の開口数ＮＡｙの半分になってしまう。したがって、上記数式１により、光ビームＲ３ａ″および光ビームＲ３ｂ″からそれぞれ形成されるビームスポットＰ″は、ｘ軸方向の径がｙ軸方向の径の２倍となり、すなわち、図１３に示すように、楕円形状となってしまう。したがって、対物レンズ１３１で光ビームＲ３″を集光してビームスポットＰ″を形成しているとはいえども、あまり小さく絞り込むことができなくなる。その結果、光ディスクＤに記録された情報を確実に読み取ることができなくなることがあった。
【００１６】
実際に、波長λが４０５ｎｍのレーザ光を出射する光源部１と、真円形状のアパーチャ１３２を有しかつ開口数ＮＡが０．８５であるレンズ部１０３とを備えた光学ヘッド装置２００について調べてみると、光ディスクＤ上でのビーム強度の分布は、横軸を光ビームの軸からの距離ｄとし、縦軸をビーム強度としたとき、図１５に示すグラフのようになり、ｙ軸方向においてビーム強度が中心部に集中している一方、ｘ軸方向においてはビーム強度が中心部に集中せず拡散しているのがよくわかる。なお、図１５において、ビーム強度＝１／ｅ2＝０．１３５となるときの距離ｄの値がビームスポット径であり、ビームスポットのｘ軸方向の径（≒０．４μｍ）がｙ軸方向の径（≒０．２μｍ）の約２倍になっているのがわかる。
【００１７】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光ディスク上に形成されるビームスポットの形状が楕円形状となるのを防止することができる光学ヘッド装置を提供することをその課題とする。
【００１８】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１９】
すなわち、本願発明により提供される光学ヘッド装置は、平行光束光とされたレーザ光を光源部から偏光ビームスプリッタに向けて出射し、この偏光ビームスプリッタを透過した光ビームを、上記偏光ビームスプリッタ側に孔状のアパーチャが設けられているレンズ部により光ディスク上に集光させる一方、この光ディスクで反射した反射光を上記レンズ部により平行光束光とし、この平行光束光を上記偏光ビームスプリッタで反射させることによって受光部に入射させるように構成された光学ヘッド装置であって、上記光源部と上記レンズ部との間には、上記レンズ部に入射する光ビームに対して、その光路における光軸を含む平面により２分割された第１の領域および第２の領域をそれぞれ通る直線偏光光が互いに直交する偏光面を有するように変換するビーム変換手段が設けられており、上記アパーチャは、楕円形状を呈しており、その短軸で２分割した２つの半楕円形領域がそれぞれ上記第１の領域および上記第２の領域と対応するように配置されていることを特徴としている。
【００２０】
好ましい実施の形態においては、上記ビーム変換手段は、上記偏光ビームスプリッタと上記レンズ部との間に、上記偏光ビームスプリッタを透過した光ビームの光路の半分を遮るようにして、λ／２波長板を配置することにより構成されている。
【００２１】
好ましい実施の形態においてはまた、上記アパーチャの長軸寸法が、その短軸寸法のほぼ２倍である構成とすることができる。
【００２２】
一般に、レーザ光の照射により光ディスク上に形成されるビームスポットの径は、上記数式１で求められ、アパーチャの開口数に反比例する。ここで、アパーチャが真円形状に形成されている場合、このアパーチャを２分割したときの一方の領域は、その分割線に沿った方向における寸法がこれと直交する方向における寸法の２倍となる。したがって、このアパーチャを２分割したときの一方の領域のみを通る光線は、上記分割線に対応する方向に短軸を有する楕円形状とされたビームスポットとなって光ディスク上に集光される。
【００２３】
本願発明においては、上記ビーム変換手段の作用により、上記第１の領域を通る直線偏光光と、上記第２の領域を通る直線偏光光とは、偏光面が互いに直交するため、これらが互いに異なる光線であると見なすことができる。これらの直線偏光光はそれぞれ、アパーチャを２分割した領域を通るが、本願発明ではアパーチャは、楕円形状とされており、その短軸で２分割した２つの半楕円形領域がそれぞれ上記第１の領域および上記第２の領域と対応するように配置されているため、アパーチャの長軸寸法を短軸寸法の２倍とすることによって、各半楕円形領域において、その分割線に沿った方向における寸法と、この分割線に直交する方向における寸法とを同等とすることができる。したがって、上記第１の領域を通る直線偏光光は、アパーチャの半楕円形領域を通ることによって、真円形状とされたビームスポットとなって光ディスク上に集光される。一方、上記第２の領域を通る直線偏光光もまた、真円形状とされたビームスポットとなって光ディスク上に集光される。その結果、光ディスク上に形成されるビームスポットを、全体として真円形状とすることができる。
【００２４】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記レンズ部に入射する光ビームの断面形状は、楕円形状を呈しており、その短軸方向が上記アパーチャの短軸方向と対応している。
【００２５】
好ましい実施の形態においてはさらにまた、上記レンズ部に入射する光ビームの断面形状は、その長軸寸法が短軸寸法のほぼ２倍とされた楕円形状を呈している。
【００２６】
このような構成によれば、上記レンズ部に入射する光ビーム断面形状と上記アパーチャの形状とを略同等とすることが可能となるので、上記アパーチャによる光ビームのけられを抑制することができる。したがって、上記光源部から出射されるレーザ光を効率的に用いることができる。
【００２７】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２９】
図１は、本願発明に係る光学ヘッド装置の一例を示す概略斜視図、図２は、図１の光学ヘッド装置の要部を模式的に示す斜視図である。図３は、図２におけるビーム変換手段を拡大して示す図であり、図３（ａ）は、このビーム変換手段の作用を説明するための概略斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の側面図である。図４は、図２の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、図４（ａ）は、往路を示し、図４（ｂ）は、復路を示す。また、図５は、図１の光学ヘッド装置について光ディスク上でのビーム強度の分布を調べたときの結果を示す図である。なお、これらの図において、従来例を示す図１１ないし図１５に表された部材、部分等と同等のものにはそれぞれ同一の符号を付してある。
【００３０】
図１および図２に表れているように、光学ヘッド装置Ａは、光ディスク装置あるいは光磁気ディスク装置などのディスク装置に備えられており、レーザ光を光ディスクＤに向けて照射し、その反射光を、上記ディスク装置内に設けられかつ光ディスクＤ上に記録された情報を読み取るための受光部Ｊに入射させるように構成されている。この光学ヘッド装置Ａ１は、光源部１と、偏光ビームスプリッタ２と、ビーム変換手段４と、レンズ部３とを備えている。なお、図１においては、偏光ビームスプリッタ２からの光ビームを立ち上げミラーＭにより屈曲させてレンズ部３に入射させているが、図２においては、簡略化のため立ち上げミラーＭを省略している。また、受光部Ｊは、図１および図２において、偏光ビームスプリッタ２の左側に備えられている。
【００３１】
上記光源部１は、その内部に備えられた半導体レーザ素子から発せられるレーザ光をコリーメータレンズ（図示略）などにより平行光束光とし、これを偏光ビームスプリッタ２に向けて出射するように構成されている。半導体レーザ素子は、一般に、主として直線偏光光からなるレーザ光を発し、この光源部１は、本実施形態では、この直線偏光光が図１のｘｚ平面と平行な偏光面を有するＰ偏光光となるように構成されている。また、光源部１から発せられるレーザ光Ｒ１は、図２に示すように、その断面形状が楕円形状となるのが一般的であり、この光学ヘッド装置Ａでは、従来の光学ヘッド装置１００，２００と同様に、光源部１からのレーザ光の断面形状を略真円形状にするための整形プリズム９が備えられているものとしている。
【００３２】
上記偏光ビームスプリッタ２は、入射する直線偏光光の一部を透過させる一方、その残りを反射する半透膜２１を内部に備えている。より詳細には、偏光ビームスプリッタ２は、たとえば２つの直角プリズム２ａを斜面どうしで接合するなどして形成され、半透膜２１は、２つの直角プリズム２ａの斜面（接合面）間に設けられている。この半透膜２１は、Ｐ偏光光のみを透過させるように構成されており、具体的には、Ｐ偏光透過率Ｔｐが０．９、Ｐ偏光反射率Ｒｐが０．１、Ｓ偏光透過率Ｔｓが０、Ｓ偏光反射率Ｒｓが１とされている。
【００３３】
上記ビーム変換手段４は、レンズ部３に入射する光ビームＲ３が以下のような光となるように変換するための手段である。すなわち、光ビームＲ３は、その光路を光ビームＲ３の光軸を含む平面Ｆにより２分割して、その一方（図２の左側）を第１の領域Ｓ１、他方を第２の領域Ｓ２としたとき、第１の領域Ｓ１および第２の領域Ｓ２をそれぞれ通る直線偏光光の偏光面が互いに直交するように変換された光である。
【００３４】
具体的には、このビーム変換手段４は、図３（ｂ）に示すように、偏光ビームスプリッタ２とレンズ部３との間に、偏光ビームスプリッタ２を透過した光ビームＲ２の光路の半分を遮るようにして、λ／２波長板４ａを配置することにより構成されている。より詳細には、このλ／２波長板４ａは、その結晶光軸がｘｙ平面内においてｘ軸に対して４５度傾いた構成とされており、透過する直線偏光光の偏光面を９０度回転させるように構成されている。また、λ／２波長板４ａは、その端面が上記平面Ｆ上に載るように配置されている。このλ／２波長板４ａは、本実施形態では、光ビームＲ２の光路の左半分、すなわち上記第１の領域Ｓ１と対応する領域を遮るように配置されており、Ｐ偏光光とされた光ビームＲ２は、図３（ａ）に示すように、第１の領域Ｓ１を通る直線偏光光がＳ偏光光とされる一方、第２の領域Ｓ２を通る直線偏光光がＰ偏光光のままとなっている光ビームＲ３に変換される。
【００３５】
上記レンズ部３は、図２に示すように、所定の焦点距離を有する対物レンズ３１と、この対物レンズ３１に入射する光を絞ってその断面形状を整える孔状のアパーチャ３２とを備えている。本実施形態では、対物レンズ３１は、図１に示すように、平行光束光とされている光ビームＲ３を光ディスクＤ上に集光することができるように、この対物レンズ３１をフォーカス方向に移動可能なアクチュエータ３０に保持されている。より詳細には、アクチュエータ３０には、貫通孔３３が形成されており、対物レンズ３１は、その一方の開口部を塞ぐように配置されている。また、貫通孔３３の他方の開口部は、光ビームＲ３の入射口として開口したままの状態とされており、この開口部が上記アパーチャ３２として形成されている。
【００３６】
上記アパーチャ３２は、図２に示すように、楕円形状を呈しており、その短軸が上記平面Ｆ上に載るように配置されている。すなわち、アパーチャ３２は、短軸で２分割した２つの半楕円形領域３２ａ，３２ｂがそれぞれ上記第１の領域Ｓ１および第２の領域Ｓ２と対応するように配置されている。また、このアパーチャ３２は、長軸寸法が短軸寸法のほぼ２倍とされている。
【００３７】
次に、この光学ヘッド装置Ａの作用について図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して説明する。なお、これらの図中において、この光学ヘッド装置Ａ内を進行する光Ｒ１ないしＲ７のうち、Ｐ偏光光とされているものは実線で表示され、Ｓ偏光光とされているものは破線で表示されている。
【００３８】
まず、往路について図４（ａ）を参照して説明する。光源部１から平行光束光とされたレーザ光（Ｐ偏光光）Ｒ１が出射されると、このレーザ光Ｒ１は、まず、整形プリズム９を通って偏光ビームスプリッタ２に入射する。このレーザ光Ｒ１は、図２に示すように、断面形状が楕円形状を呈しているが、整形プリズム９を通ることにより断面形状が略真円形状とされて、偏光ビームスプリッタ２に入射する。偏光ビームスプリッタ２は、上記半透膜２１がＰ偏光透過率Ｔｐ＝０．９とされているので、レーザ光Ｒ１のうちの９０％を透過させる。
【００３９】
偏光ビームスプリッタ２を透過した光ビームＲ２は、レンズ部３に向かって進むが、光ビームＲ２のうち、上記第１の領域Ｓ１に対応する領域、すなわち図４（ａ）において光軸を含む平面Ｆの左側を通る光ビームＲ２ａは、λ／２波長板４ａを透過してレンズ部３に入射する一方、上記第２の領域Ｓ２に対応する領域、すなわち図４（ａ）において光軸を含む平面Ｆの右側を通る光ビームＲ２ｂは、直接レンズ部３に入射する。これにより、レンズ部３に入射する光ビームＲ３は、第１の領域Ｓ１を通る光ビームＲ３ａがＳ偏光光、第２の領域Ｓ２を通る光ビームＲ３ｂがＰ偏光光とされる。
【００４０】
そして、光ビームＲ３は、アパーチャ３２を通って対物レンズ３１に入射し、これにより光ディスクＤ上に集光される。このとき、光ビームＲ３ａ，Ｒ３ｂはそれぞれ、アパーチャ３２の半楕円形領域３２ａ，３２ｂを通って対物レンズ３１に入射し、図２に示すように、光ディスクＤ上にビームスポットＰを形成する。このビームスポットＰの半径Ｒは、上記数式１により求められる。ここで、半楕円形領域３２ａ，３２ｂは、アパーチャ３２を短軸で２分割した領域とされており、かつ、アパーチャ３２の長軸寸法は、短軸寸法のほぼ２倍とされているので、各光ビームＲ３ａ，Ｒ３ｂにおいて、図２におけるｘ軸方向の開口数ＮＡｘとｙ軸方向の開口数ＮＡｙとが同等となる。したがって、ビームスポットＰは、従来の光学ヘッド装置２００のように楕円形状とはならずに、略真円形状となる。
【００４１】
次いで、復路について図４（ｂ）を参照して説明する。上記レンズ部３で集光された光は、光ディスクＤで反射することにより、レンズ部３に向かって拡散しつつ進行する。この反射光Ｒ５のうち、図４（ｂ）において上記平面Ｆの左側の通る反射光Ｒ５ａは、光ディスクＤに対して右側から入射した光Ｒ４ｂが光ディスクＤで反射したものであり、この光Ｒ４ｂは、上記光ビームＲ３ｂがレンズ部３を透過したものである。したがって、反射光Ｒ５ａは、Ｐ偏光光であることになる。一方、反射光Ｒ５のうち、図４（ｂ）において平面Ｆの右側の通る反射光Ｒ５ｂは、Ｓ偏光光であることになる。このような構成とされた反射光Ｒ５は、レンズ部３を通ることにより再び平行光束光Ｒ６とされる。
【００４２】
この平行光束光Ｒ６は、偏光ビームスプリッタ２に向かって進むが、平行光束光Ｒ６のうち、図４（ｂ）において平面Ｆの左側を通る平行光束光Ｒ６ａは、λ／２波長板４ａを透過して偏光ビームスプリッタ２に入射する一方、図４（ｂ）において平面Ｆの右側を通る平行光束光Ｒ６ｂは、直接偏光ビームスプリッタ２に入射する。ここで、平行光束光Ｒ６ａは、反射光Ｒ５ａがレンズ部３を通ったものであるためＰ偏光光であり、平行光束光Ｒ６ｂは、反射光Ｒ５ｂがレンズ部３を通ったものであるためＳ偏光光であるため、偏光ビームスプリッタ２に入射する平行光束光Ｒ７は、図４（ｂ）において平面Ｆの左側を通る平行光束光Ｒ７ａがＳ偏光光となり、図４（ｂ）において平面Ｆの右側を通る平行光束光Ｒ７ｂもまたＳ偏光光となる。
【００４３】
したがって、偏光ビームスプリッタ２は、上記半透膜２１がＳ偏光反射率Ｒｓ＝１とされているので、レーザ光Ｒ７の全てが偏光ビームスプリッタ２で反射し、受光部Ｊに入射する。
【００４４】
このように、上記構成を有する光学ヘッド装置Ａでは、半透膜２１のＰ偏光透過率Ｔｐを比較的大とすることによって光ディスクＤに照射される光ビームの光量を確保することができる一方、これにともなって受光部Ｊに入射する光ビームの光量が小となるの防止することができる。したがって、光ディスクＤ上に記録された情報を確実に読み取ることができるとともに、Ｓ／Ｎ比が悪化するのを防止することができる。
【００４５】
さらに、上記光学ヘッド装置Ａでは、上述したように、光ディスクＤ上に形成されるビームスポットを真円形状とすることができる。したがって、ビームスポットをより小さく絞り込むことができ、光ディスクＤに記録された情報をより確実に読み取ることが可能となる。
【００４６】
実際に、波長λが４０５ｎｍのレーザ光を出射する光源部１と、楕円形状のアパーチャ３２を有しかつ開口数ＮＡが０．８５であるレンズ部３とを備えた光学ヘッド装置Ａについて調べてみると、光ディスクＤ上でのビーム強度の分布は、横軸を光ビームの軸からの距離とし、縦軸をビーム強度としたとき、図５に示すグラフのようになり、ビーム強度がｘ軸方向およびｙ軸方向の双方において中心部に集中しており、図１５に示す従来例の場合のようにｘ軸方向においてビーム強度が拡散していないのがよくわかる。なお、図５において、ビーム強度＝１／ｅ2＝０．１３５となるときの距離ｄの値がビームスポット径であり、ビームスポットのｘ軸方向の径とｙ軸方向の径とがほぼ等しく（≒０．２μｍ）なっているのがわかる。
【００４７】
図６は、本願発明に係る光学ヘッド装置の他の例を示す概略斜視図であり、図７は、図６の光学ヘッド装置の要部を模式的に示す斜視図である。図８は、図７の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、図８（ａ）は、往路を示し、図８（ｂ）は、復路を示す。また、図９は、図７の光学ヘッド装置について光ディスク上でのビーム強度の分布を調べたときの結果を示す図である。なお、以下において、先の実施形態（光学ヘッド装置Ａ）と同一または類似の要素には、先の実施形態と同様の符号を付している。
【００４８】
図６に示す光学ヘッド装置Ｂは、断面形状が楕円形状を呈するとともに、その短軸方向が上記アパーチャ３２の短軸方向と対応する光ビームＲ３Ｂが上記レンズ部３に入射するように構成されており、この点が先の光学ヘッド装置Ａとは異なっている。具体的には、先の光学ヘッド装置Ａにおける光源部１の代わりに光源部１Ｂが備えられている。
【００４９】
上記光源部１Ｂは、図７に示すように、断面形状が楕円形状を呈するとともに、その短軸方向が上記アパーチャ３２の短軸方向と対応するレーザ光Ｒ１Ｂを出射するように構成されている。また、レーザ光Ｒ１Ｂの断面形状における楕円は、その長軸寸法が短軸寸法のほぼ２倍とされている。
【００５０】
このような光学ヘッド装置Ｂにおいては、図７に示すように、光源部１Ｂとレンズ部３との間には、上記整形プリズム９など光源部１Ｂから出射されたレーザ光Ｒ１Ｂを屈折させる部材が設けられおらず、また、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、光源部１Ｂの出射面１１と、偏光ビームスプリッタ２の入射面２２および出射面２３と、λ／２波長板４ａと、アパーチャ３２と、対物レンズ３１の主平面３１ａとが互いに平行となるように構成されている。これにより、光源部１Ｂから出射されたレーザ光Ｒ１Ｂは、図７に示すように、その断面形状が維持された状態で、上記偏光ビームスプリッタ２およびλ／２波長板４ａを通って上記レンズ部３に入射するので、レンズ部３に入射する光ビームＲ３Ｂの断面形状は、楕円形状を呈するとともに、その短軸方向が上記アパーチャ３２の短軸方向と対応し、かつその長軸寸法が短軸寸法のほぼ２倍とされるのである。
【００５１】
したがって、アパーチャ３２の形状と光ビームＲ３Ｂの断面形状とを略同等とすることが可能となるので、アパーチャ３２による光ビームＲ３Ｂのけられを抑制することができる。その結果、光源部１Ｂから出射されたレーザ光の大部分を光ディスクＤに照射することができるとともに、受光部Ｊに入射させることができる。
【００５２】
また、一般に、光をレンズで集光するときには収差が生じ、この収差はアパーチャ（入射瞳）により入射光を絞り込むほど小となるので、先の光学ヘッド装置Ａのように、断面形状が真円形状とされた光ビームを楕円形状のアパーチャ３２で絞り込んだ場合では、光ディスクＤ上に形成されたビームスポットにおいて、ｘ軸方向の径とｙ軸方向の径とが収差により若干乖離してしまう。しかし、この光学ヘッド装置Ｂでは、アパーチャ３２の形状と光ビームＲ３Ｂの断面形状とが略同等とすることが可能であるので、アパーチャ３２によって光ビームＲ３Ｂが絞り込まれる割合がｘ軸方向およびｙ軸方向の双方において同等となる。したがって、光ディスクＤ上に形成されたビームスポットにおいて、ｘ軸方向の径とｙ軸方向の径とが収差により乖離してしまうのを防止することができる。
【００５３】
実際に、断面形状が楕円形状を呈しかつ波長λが４０５ｎｍであるレーザ光を出射する光源部１Ｂと、楕円形状のアパーチャ３２を有しかつ開口数ＮＡが０．８５であるレンズ部３とを備えた光学ヘッド装置Ｂについて調べてみると、光ディスクＤ上のビーム強度は、図９に示すように、ｘ軸方向とｙ軸方向とにおいて同様に分布し、ビームスポットのｘ軸方向の径とｙ軸方向の径とが同等となっているのがわかる。したがって、この光学ヘッド装置Ｂによれば、光ディスクＤ上に形成されたビームスポットがより真円形状に近い形状となるのがよくわかる。
【００５４】
また、この光学ヘッド装置Ｂは、上述したように、整形プリズム９が備えられていないので、従来の光学ヘッド装置１００，２００に比して製造コストを減少することができる。
【００５５】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記した実施形態では、ビーム変換手段４として、λ／２波長板４ａが偏光ビームスプリッタ２とレンズ部３との間に配置された構成とされているが、これに限ることはなく、図１０に示すような構成としてもよい。すなわち、図１０におけるビーム変換手段４′は、光源部１と偏光ビームスプリッタ２との間に、光源部１から出射されたレーザ光Ｒ１の光路の半分を遮るようにして、λ／２波長板４ａを配置し、かつ、偏光ビームスプリッタに設けられた半透膜として、λ／２波長板４ａと対応する領域が、たとえばＰ偏光透過率Ｔｐ＝０、Ｐ偏光反射率Ｒｐ＝１、Ｓ偏光透過率Ｔｓ＝０．９、Ｓ偏光反射率Ｒｓ＝１とされた透過特性を有するとともに、残りの領域が、たとえばＰ偏光透過率Ｔｐ＝０．９、Ｐ偏光反射率Ｒｐ＝０．１、Ｓ偏光透過率Ｔｓ＝０、Ｓ偏光反射率Ｒｓ＝１とされた透過特性を有している半透膜２１′を用いることにより構成されている。
【００５６】
また、たとえば、上記光学ヘッド装置Ａでは、整形プリズム９が備えられた構成とされているが、整形プリズム９を除去した構成とされていてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、本願発明によれば、光ディスク上に形成されるビームスポットの形状が楕円形状となるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る光学ヘッド装置の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１の光学ヘッド装置の要部を模式的に示す斜視図である。
【図３】図２におけるビーム変換手段を拡大して示す図であり、（ａ）は、このビーム変換手段の作用を説明するための概略斜視図、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図４】図２の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、（ａ）は、往路を示し、（ｂ）は、復路を示す。
【図５】図１の光学ヘッド装置について光ディスク上でのビーム強度の分布を調べたときの結果を示す図である。
【図６】本願発明に係る光学ヘッド装置の他の例を示す概略斜視図である。
【図７】図６の光学ヘッド装置の要部を模式的に示す斜視図である。
【図８】図７の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、（ａ）は、往路を示し、（ｂ）は、復路を示す。
【図９】図７の光学ヘッド装置について光ディスク上でのビーム強度の分布を調べたときの結果を示す図である。
【図１０】本願発明に係る光学ヘッド装置の他の例を模式的に示す概略斜視図である。
【図１１】従来の光学ヘッド装置の一例を模式的に示す概略斜視図である。
【図１２】図１１の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、（ａ）は、往路を示し、（ｂ）は、復路を示す。
【図１３】従来の光学ヘッド装置の他の例を模式的に示す概略斜視図である。
【図１４】図１３の光学ヘッド装置内を進行する光の光路を説明するための図であり、（ａ）は、往路を示し、（ｂ）は、復路を示す。
【図１５】図１３の光学ヘッド装置について光ディスク上でのビーム強度の分布を調べたときの結果を示す図である。
【符号の説明】
１，１Ｂ 光源部
２ 偏光ビームスプリッタ
３ レンズ部
４ ビーム変換手段
４ａ λ／２波長板
３２ アパーチャ
Ａ，Ｂ 光学ヘッド装置
Ｄ 光ディスク
Ｊ 受光部
Ｓ１ 第１の領域
Ｓ２ 第２の領域
Claims (5)
- 平行光束光とされたレーザ光を光源部から偏光ビームスプリッタに向けて出射し、この偏光ビームスプリッタを透過した光ビームを、上記偏光ビームスプリッタ側に孔状のアパーチャが設けられているレンズ部により光ディスク上に集光させる一方、この光ディスクで反射した反射光を上記レンズ部により平行光束光とし、この平行光束光を上記偏光ビームスプリッタで反射させることによって受光部に入射させるように構成された光学ヘッド装置であって、
上記光源部と上記レンズ部との間には、上記レンズ部に入射する光ビームに対して、その光路における光軸を含む平面により２分割された第１の領域および第２の領域をそれぞれ通る直線偏光光が互いに直交する偏光面を有するように変換するビーム変換手段が設けられており、
上記アパーチャは、楕円形状を呈しており、その短軸で２分割した２つの半楕円形領域がそれぞれ上記第１の領域および上記第２の領域と対応するように配置されていることを特徴とする、光学ヘッド装置。 - 上記アパーチャの長軸寸法は、その短軸寸法のほぼ２倍である、請求項１に記載の光学ヘッド装置。
- 上記レンズ部に入射する光ビームの断面形状は、楕円形状を呈しており、その短軸方向が上記アパーチャの短軸方向と対応している、請求項１または２に記載の光学ヘッド装置。
- 上記レンズ部に入射する光ビームの断面形状は、その長軸寸法が短軸寸法のほぼ２倍とされた楕円形状を呈している、請求項３に記載の光学ヘッド。
- 上記ビーム変換手段は、上記偏光ビームスプリッタと上記レンズ部との間に、上記偏光ビームスプリッタを透過した光ビームの光路の半分を遮るようにして、λ／２波長板を配置することにより構成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の光学ヘッド装置。
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