JP3782916B2 - 光情報記憶装置および光学素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の光情報記憶媒体に光を照射してアクセスする光情報記憶装置、およびその光情報記憶装置に用いられる光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスクは、音声、文字、画像等の情報を記録再生する光情報記憶媒体として、ＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＤＶＤ，ＰＤ，ＭＯ，ＭＤ等で使用されている。この光ディスクでは、一般に、同心円状あるいは渦巻き状の案内溝（トラック）に挟まれた帯状の領域に情報が記録される。そして、光情報記憶媒体のトラックに沿って集光スポットを移動させて情報アクセスを行う光情報記憶装置としては、据え置き型や、車載型、拐帯型などという様々な形態の装置が開発されている。特にＭＤは、若者を中心に人気があり、光ディスクのジャケットサイズに近い非常にコンパクトな携帯型の装置が販売台数を伸ばしている。また、最近では、モバイルＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等に付属させる外部記憶装置として、コンパクトな光情報記憶装置の開発が期待されている。
【０００３】
一般に、光情報記憶装置には、光ディスクのトラック上に光のスポットを形成して情報アクセスを行う光学ヘッドが備えられている。そして、上述したようなコンパクトな光情報記憶装置を開発するために、光源としてのＬＤ（レーザダイオード）、ＢＳ（ビームスプリッタ）、光出力モニタ用の光検知器、サーボ検知用の光学部品や光検知器、ＲＦ信号検知用の光学部品や光検知器、さらにはプリアンプ回路までが一体化、集積化された光学ヘッドの開発が盛んに行われており、その光学ヘッドの光学部品が一体化された光学素子の開発も盛んである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような一体化、集積化された光学ヘッドでは、集光スポットがトラックに沿って移動するときの集光スポットのふらつきに起因するノイズや、情報のアドレス等をトラック自身の蛇行で表すウォブリングに起因するノイズが顕著化することが予測される。そこで、光学ヘッドの一体性を維持したままでこれらの再生信号に混入するノイズを低減して、コンパクトな光情報記憶装置を実現することが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、信号品質が高くて信号再生の信頼性も高く、高密度記録が可能なコンパクトな光情報記憶装置、およびそのような光情報記憶装置に用いられる一体化された光学素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の光情報記憶装置は、光を出射する光源と、光源からの出射光を、記憶された情報に応じた信号光を少なくとも一部に含む戻り光を生じる光情報記憶媒体に集光するとともに、光情報記憶媒体からの戻り光を光源側に向かわせる対物光学系と、
光源と対物光学系との間に位置し、光源からの出射光を対物光学系に導くとともに、光情報記憶媒体で反射され、対物光学系を経由して戻ってきた戻り光から信号光を分離する光学素子とを備え、
上記光学素子が、
光源からの出射光を透過させて対物光学系に導くとともに、信号光を反射させることにより信号光を戻り光から分離する分離面と、
分離面で反射された信号光を所定方向に反射する主要部、および、主要部の光学的性質とは異なる光学的性質を有するマスク部からなる反射面とを有するものであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第１の光情報記憶装置は、上記マスク部が、光を吸収するものであってもよく、
上記マスク部が、光を透過させるものであってもよく、
上記マスク部が、上記主要部による光反射の方向とは異なる方向に光を反射するものであってもよく、あるいは、
上記マスク部が、上記主要部による光反射の方向と同じ方向に光を反射するとともに、その主要部で光反射時に生じる光の位相差とは異なる位相差を生じさせるものであってもよい。
【０００８】
また、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記マスク部が、偏光方向に応じた光学的性質を有するものであることが望ましい。
【０００９】
また、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記マスク部が、光情報記憶媒体に形成されたトラックの幅方向に相当する方向に長尺な帯状の形状を有するものであることが望ましく、
上記マスク部が、光情報記憶媒体に形成されたトラックの幅方向に相当する方向に離れて２箇所に形成されてなるものであることが、より望ましい。
【００１０】
本発明の第１の光情報記憶装置には、上述したようなマスク部が設けられているので、後述する第１の原理によってノイズが低減される。また、そのようなマスク部を有する反射面を有する光学素子は、上述したような一体化された光学素子としての製造や設計が容易であるので、本発明の第１の光情報記憶装置はコンパクトな装置として実現することができる。
【００１１】
上記マスク部が、光を吸収するものである場合には、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記反射面が、光学素子の表面であり、かつ、光学素子の内部側から信号光が入射するものであって、
上記マスク部が、反射面の所定部分について光学素子の外部側に吸光物質が付けられてなるものであることが望ましい。
【００１２】
そのように吸光物質が付けられてなるマスク部としては、光を吸収する顔料が塗布されてなるものであってもよく、
テープ状の吸光物質が張り付けられてなるものであってもよい。
【００１３】
このように吸光物質が付けられてなるマスク部は作成が容易であり、光学素子および光情報記憶装置のコストダウンを図ることができる。
【００１４】
また、そのように吸光物質が付けられてなるマスク部が形成される場合には、上記反射面が、全反射条件を満たすものであることが好適である。
【００１５】
反射面が全反射条件を満たしている場合には、吸光物質による光吸収の効果が顕著であるため、ノイズの低減に特に有効でなる。
【００１６】
また、上記マスク部が、光を透過させあるいは反射させるものである場合には、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記反射面が、光学素子の表面であり、かつ、光学素子の内部側から信号光が入射するものであって、
前記マスク部が、反射面の所定部分に設けられた凹部あるいは凸部であることが望ましい。
【００１７】
このような凹部あるいは凸部であるマスク部は、ガラスモールドによって容易に形成することができ、光学素子および光情報記憶装置のコストダウンを図ることができる。
【００１８】
さらに、上記マスク部が、主要部で光反射時に生じる光の位相差とは異なる位相差を生じさせるものである場合には、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記反射面が、光学素子の表面であり、かつ、光学素子の内部側から信号光が入射するものであって、
上記マスク部が、反射面の所定部分について光学素子の外部側に誘電体膜が形成されてなるものであることが望ましい。
【００１９】
このような誘電体膜が形成されたマスク部も作成が容易であり、光学素子および光情報記憶装置のコストダウンを図ることができる。
【００２０】
また、上記目的を達成する本発明の第２の光情報記憶装置は、光を出射する光源と、
光源からの出射光を、記憶された情報に応じた信号光を少なくとも一部に含む戻り光を生じる光情報記憶媒体に集光するとともに、光情報記憶媒体からの戻り光を光源側に向かわせる対物光学系と、
光源と対物光学系との間に位置し、光源からの出射光を対物光学系に導くとともに、光情報記憶媒体で反射され、対物光学系を経由して戻ってきた戻り光から信号光を分離する光学素子とを備え、
上記光学素子が、
光源からの出射光を透過させて対物光学系に導くとともに、信号光を反射させることによりその信号光を戻り光から分離する分離面と、
分離面で反射された信号光を所定方向に反射する反射面と、
反射面で反射された光の光束の所定部分を遮る遮光体とを有するものであることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２の光情報記憶装置は、上記遮光体が、上記所定部分の光を吸収するものであってもよく、
上記遮光体が、上記所定部分の光を反射するものであってもよく、あるいは、
上記遮光体が、上記所定部分の光を屈折させるものであってもよい。
【００２２】
また、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記遮光体が、光情報記憶媒体に形成されたトラックを横切る方向に相当する方向に長尺な帯状の形状を有するものであることが望ましく、
上記遮光体が、光情報記憶媒体に形成されたトラックを横切る方向に相当する方向に離れて２箇所に設けられてなるものであることが、より望ましい。
【００２３】
本発明の本発明の第２の光情報記憶装置には、第１の光情報記憶装置におけるマスク部の機能と同様な機能を担う遮光体が光学素子に設けられているので、第２の光情報記憶装置においても、後述する第１の原理によってノイズが低減される。また、そのような遮光体を有する光学素子も、上述したような一体化された光学素子としての製造や設計が容易であるので、本発明の第２の光情報記憶装置もコンパクトな装置として実現することができる。
【００２４】
上記目的を達成する本発明の第３の光情報記憶装置は、光を出射する光源と、光源からの出射光を、記憶された情報に応じた信号光を少なくとも一部に含む戻り光を生じる光情報記憶媒体に集光するとともに、光情報記憶媒体からの戻り光を光源側に向かわせる対物光学系と、
光源と対物光学系との間に位置し、光源からの出射光を対物光学系に導くとともに、光情報記憶媒体で反射され、対物光学系を経由して戻ってきた戻り光から信号光を分離する光学素子とを備え、
上記光学素子が、光源からの出射光を透過させて対物光学系に導くとともに、信号光を反射させることによりその信号光を戻り光から分離する分離面と、分離面で反射された信号光を所定方向に反射する反射面とを有するものであって、さらに、
上記分離面と上記反射面が、分離面と反射面とのそれぞれで光を反射した結果、合計で±１５°以内の位相差を生じるものであることを特徴とする。
【００２５】
本発明の本発明の第３の光情報記憶装置は、上記分離面と上記反射面が、分離面と反射面とのそれぞれで光を反射した結果、合計で±１０°以内の位相差を生じるものであることが望ましい。
【００２６】
本発明の本発明の第３の光情報記憶装置によれば、このような位相差を生じるため、後述する第２の原理によってノイズが低減される。また、そのような位相差を生じる光学素子も、上述したような一体化された光学素子としての製造や設計が容易であるので、本発明の第３の光情報記憶装置もコンパクトな装置として実現することができる。
【００２７】
本発明の第１、第２、および第３の光情報記憶装置は、上記分離面が、光源からの出射光を凹面側から凸面側へと透過させて対物光学系に導く２次曲面であることが望ましく、特には、
上記分離面が、光源からの出射光を凹面側から凸面側へと透過させて対物光学系に導く、円筒面の一部からなる面であることが望ましい。
【００２８】
このような２次曲面や円筒面の分離面は、平面の分離面に較べてノイズの発生を抑えることができるので、本発明の光情報記憶装置におけるノイズ低減をより一層向上することができる。
【００２９】
上記目的を達成する本発明の第１の光学素子は、所定性質の光を反射することによって、その所定性質の光を少なくとも一部に含む光からその所定性質の光を分離する分離面と、
分離面で反射された光を所定方向に反射する主要部、および、主要部の光学的性質とは異なる光学的性質を有するマスク部からなる反射面とを有することを特徴とする。
【００３０】
また、上記目的を達成する本発明の第２の光学素子は、所定性質の光を反射することによって、その所定性質の光を少なくとも一部に含む光からその所定性質の光を分離する分離面と、
分離面で反射された光を所定方向に反射する反射面と、
反射面で反射された光の光束の所定部分を遮る遮光体とを有することを特徴とする。
【００３１】
また、上記目的を達成する本発明の第３の光学素子は、所定性質の光を反射することによって、その所定性質の光を少なくとも一部に含む光からその所定性質の光を分離する分離面と、
分離面で反射された光を所定方向に反射する反射面とを有し、
上記分離面と上記反射面が、分離面と反射面とのそれぞれで光を反射した結果、合計で±１５°以内の位相差を生じるものであることを特徴とする。
【００３２】
なお、本発明の光学素子については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明の光学素子には、上記の基本形態のの光学素子のみではなく、前述した光情報記憶装置の各形態に対応する各種の形態の光学素子が含まれる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明するに当たり、先ず比較例について説明し、その後、本発明の具体的な実施形態について説明する。
【００３４】
図１は、光情報記憶装置の第１比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【００３５】
この光学ヘッドが前提とする光情報記憶媒体は光磁気ディスク（ＭＯ）６である。
【００３６】
この光学ヘッドには、光源としてレーザダイオード１が備えられており、レーザダイオード１は偏向した発散光を、断面が楕円形の光束として発する。レーザダイオード１から発せられた発散光は、コリメートレンズ２で並行光に変換され、ビーム整形プリズム３で断面が円形になるように光束の形が整形される。
【００３７】
整形された並行光束は第１の偏向ビームスプリッタ４に入射し分離面を透過し、対物レンズ５によって光磁気ディスク６のトラック上に集光される。情報書込みの際には、書き込み情報に応じた上向きあるいは下向きの磁極が、光磁気ディスク６上の照射光の位置に、照射光の熱や、ここでは図示しない磁気ヘッドで発生される外部磁界によって形成されて、情報が２値データ形式で記憶されることとなる。一方、情報読出しの際には、磁極が形成されている光磁気ディスクに照射光が照射され、光磁気ディスクによって反射されて反射光（戻り光）が発生する。光が反射される際には偏光方向が、カー効果によって所定の微小角度だけ、磁極の向きに応じた方向（＋方向あるいは−方向）へと回転される。
【００３８】
光磁気ディスク６による反射光（戻り光）は、対物レンズ５を経て第１の偏光ビームスプリッタ４まで戻り、分離面によって反射される。ビームスプリッタ４の分離面によって反射された光のうち所定割合の光は、第２の偏光ビームスプリッタ７の分離面によってさらに反射され、λ／２板８によって偏光方向が４５°回転され、第１の集光レンズ９で集束される。その後、第３の偏光ビームスプリッタ１０によって、互いに直交する偏光成分に分離され、分離された各成分が２つのフォトディテクタ１１，１２それぞれによってディテクトされ各成分の強度の差として差動信号が求められる。これによって、光磁気ディスク６に記憶されている２値データに応じた２値信号（ＭＯ信号）が検知される。
【００３９】
また、第１の偏光ビームスプリッタ４により反射された光の一部分は第２の偏光ビームスプリッタ７の分離面を透過し、第２の集光レンズ１３によって収束される。そして、収束された光はハーフプリズム１４によって２分割され、２分割された光の一方はハーフプリズム１４によって反射され、他方はハーフプリズム１４を透過する。ハーフプリズム１４によって反射された光はフォトディテクタ１５によるトラッキング検知に用いられ、ハーフプリズム１４を透過した光はナイフエッジ１６とフォトディテクタ１７によるフォーカス検知に用いられる。トラッキング検知およびフォーカス検知それぞれの検知結果は、対物レンズ５の位置を調整する、図示を省略したアクチュエータにフィードバックされ、対物レンズ５の位置が調整される。
【００４０】
このように、第１比較例の光学ヘッドでは多くの光学素子が必要である。このため、作成工数や調整工数が多くて製作コストが高いという問題や、光学系の安定性が低いという問題や、光学ヘッドのサイズや光情報記憶装置のサイズが大きいという問題が生じる。
【００４１】
第２比較例は、図１に示す光学ヘッドの問題点を解決した光学ヘッドが組み込まれた光情報記憶装置である。
【００４２】
図２は、第２比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【００４３】
この光学ヘッド２０の光源はレーザダイオード２１であり、このレーザダイオード２１は直線偏光したレーザ光を発散光の形態で発する。レーザ光の偏光方向は、この図２の面内方向である。また、この光学ヘッド２０が前提とする光情報記憶媒体も光磁気ディスク（ＭＯ）４０である。
【００４４】
この光学ヘッド２０には光学素子３０が備えられており、この光学素子３０は、平面の分離面３１を有する偏光ビームスプリッタ、反射面３２を有する反射プリズム、サーボ検知用ホログラム３３、ウォラストンプリズム３４などが一体化された素子である。このため、光学ヘッド２０を構成する光学素子の数が少なく、光学系の安定性が高い。また、この光学素子３０は、レーザダイオード２１に充分に近接した位置に、キャップ２８に支えられて配置されており、その位置ではレーザ光の光束が充分に小さく、光学素子３０のサイズも充分に小さい。このため光学ヘッド２０の小型化が実現される。
【００４５】
レーザダイオード２１から発せられたレーザ光は、立ち上げミラー２２によって反射されて光学素子３０に入射し、光学素子３０のサーボ検知用ホログラム３３を透過して分離面３１へと向かい、分離面３１に約４５°の角度で入射する。この分離面３１は、いわゆる偏光膜によって構成されている。
【００４６】
サーボ検知用ホログラム３３を透過して分離面３１へと向かった光のうちの一部の光は、分離面３１によって反射されて光量モニタ用フォトディテクタ２３に入射される。そして、光量モニタ用フォトディテクタ２３によって光量が検知され、光量の検知結果がレーザダイオード２１にフィードバックされることによりレーザダイオード２１のレーザ出力が制御される。
【００４７】
また、サーボ検知用ホログラム３３を透過して分離面３１へと向かった光のうちの多くの光は、分離面３１を透過してコリメートレンズ２４に導かれる。コリメートレンズ２４に導かれた光は、コリメートレンズ２４によって平行光に変換され、対物レンズ２５によって光磁気ディスク４０に集光照射される。光磁気ディスク４０には情報が２値化されて記憶されており、光磁気ディスク４０に集光照射された光の偏光方向がカー効果によって所定の微少角度だけ、情報を表す値に応じた方向（＋方向あるいは−方向）へと回転する。
【００４８】
光磁気ディスク４０によって反射された光は、対物レンズ２５およびコリメートレンズ２４を経て光学素子３０へと戻る。光学素子３０の分離面３１は、戻って来た光のうち、レーザダイオード２１からの出射光の偏光方向と同じ偏光方向の成分を、所定の透過率で透過させてサーボ検知用ホログラム３３に導く。そして、サーボ検知用ホログラム３３に入射した光は、サーボ検知用ホログラム３３によって各サーボ検知用フォトディテクタ２６へと分割集光されて、各サーボ検知用フォトディテクタ２６によるフォーカス検知やトラッキング検知に用いられる。
【００４９】
また、光学素子３０の分離面３１は、光磁気ディスク４０によって反射されて戻って来た光のうち、レーザダイオード２１からの出射光の偏光方向と直交する偏光方向の成分のほぼ１００％と、出射光の偏光方向と同じ偏光方向の成分の一部分とを反射する。これによって、光磁気ディスク４０による光反射の際に、カー効果によって偏光方向が回転された効果が増幅される。観点を変えると、カー効果によって偏光方向が回転された成分が信号光として分離されたこととなる。
【００５０】
分離面３１で反射された光は、分離面３１に対して平行な反射面３２によって全反射されてウォラストンプリズム３４に入射され、ウォラストンプリズム３４によって常光線と異常光線に分離される。この常光線と異常光線との光量比は、カー効果による偏光方向が＋方向であるか−方向であるかに関わらずほぼ一定であり、光量の大小関係は、カー効果による偏光方向が＋方向であるか−方向であるかに応じて逆転する。ウォラストンプリズム３４によって分離された２つの光線は、各信号検知用フォトディテクタ２７によってディテクトされてそれぞれの光量が求められ、これらの信号検知用フォトディテクタ２７の差動によりＭＯ信号が検知される。
【００５１】
ところで、分離面３１に入射する光は、レーザダイオード２１側から入射する場合には発散光であり、光磁気ディスク４０側から入射する場合には収束光である。このため、分離面３１への入射角度に分布を生じる。
【００５２】
従来の装置では、ＭＤを中心とした再生専用の携帯型ドライブ装置が主流であったため、光源であるレーザダイオードからの光の開口がＮＡ＝０．１程度に制限されており、このような入射角度の分布は小さく抑えられている。ところが、最近では、高速で情報を記録する要求が高まっており、レーザダイオードからの取り込み光量を増やすために、開口をＮＡ＝０．２程度まで大きくする必要がある。この結果、分離面に入射する光の入射角度が、分離面を構成している偏光膜の偏光特性が保証されている角度範囲を超えてしまうおそれがある。
【００５３】
そこで、円筒面の一部からなる分離面を採用することで、偏光膜への入射角度分布を小さくして偏光特性を向上させ、情報の記録再生能力を改善する技術が提案されている。以下説明する第２比較例では、円筒面の一部からなる分離面が採用されている。
【００５４】
図３は、第３比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【００５５】
この図３に示す光学ヘッド５０を構成している構成部分のうち、図２に示す光学ヘッド２０の構成部分と同等の構成部分については、図２に示す構成部分に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。
【００５６】
この図３に示す光学ヘッド５０の光学素子６０は、円筒面の一部からなる分離面６１を有しており、この分離面６１に入射する光の入射角度は、４５°を中心とする小さな入射角度範囲内に収まっている。このため、分離面６１では所望の偏光特性が発揮され、光学素子６０は、信号光を分離する能力が高い。
【００５７】
この分離面６１にレーザダイオード２１側から入射した光の一部は分離面６１で反射され、斜面６２で反射され、光量モニタ用ホログラム６３によって光量モニタ用フォトディテクタ２３に集光されて光量が検知される。
【００５８】
また、図２を参照した説明同様に、分離面６１に光磁気ディスク４０側から入射した光の所定成分は、分離面６１で反射される。その後、分離面６１の曲率と同程度の曲率を有する反射面６４によって全反射されることにより収束され、ウォラストンプリズム３４に入射されて２つの光線に分離され、各信号検知用フォトディテクタ２７によってディテクトされ、これらの信号検知用フォトディテクタ２７の差動によりＭＯ信号が検知される。
【００５９】
このように、円筒面の一部からなる分離面が採用されることで入射角度の分布は小さく抑えられるが、発散光や収束光が分離面に入射する場合には、入射光の進行方向の分布も生じており、このような進行方向分布に起因して、以下説明するようにＳＮ（シグナルノイズ）比の低下が生じる。特に、光情報記憶装置のうち、ＭＯ等といった、信号強度が信号光の偏光方向変化に敏感な装置においては、このような進行方向分布に起因したＳＮ比低下が大きく、対策が必要である。
【００６０】
以下、上述した進行方向分布に起因するＳＮ比低下について説明する。
【００６１】
図４は、進行方向の分布状態を示す図である。
【００６２】
図４（Ａ）には、上述した分離面に相当する面７０と、光源７１が示されており、光源７１から発せられた発散光は図に矢印で示すＸ方向およびＹ方向に広がりを持つとともに、約４５°の入射角度で面７０に入射する。図４（Ａ）および図４（Ｂ）には、面７０における発散光束の丸い断面７２が示されている。
【００６３】
ここで、面７０に対する発散光束の中心線Ｌの射影は、Ｙ方向を示す矢印と重なるものとし、光源７１から発せられる光は、中心線ＬとＹ方向を示す矢印とを含む平面内の方向に偏光しているものとする。また、面７０は、面内方向の偏光成分（いわゆるＳ偏光成分）を反射し、そのＳ偏光成分に対して偏光方向が直交するＰ偏光成分を透過させるという偏光特性を有するものとする。このような偏光特性は、偏光膜の一般的な特性である。
【００６４】
図４（Ｂ）には、面７０を透過した光の偏光方向７３が矢印で示されており、これらの偏光方向７３は、以下説明するように、面７０の偏光特性によって分布を生じている。面７０に入射した光のうち、面７０によって反射されるＳ偏光成分の偏光方向は、面７０の面内方向であって、かつ、光の入射方向に直交する方向である。このため、発散光束の断面７２のうちＹ方向を示す矢印近辺の中心領域７２ａでは、Ｓ偏光成分の偏光方向は、ほぼＸ方向である。このため、この中心領域７２ａ内における透過光の偏光方向７３は、光源７１から発せられた光の本来の偏光方向と殆ど変わらない。これに対して、発散光束の断面７２のうちＹ方向を示す矢印から離れたサイド領域７２ｂでは、発散光束の広がりに応じてＳ偏光成分の偏光方向がＸ方向から傾き、その結果、サイド領域７２ｂにおける透過光の偏光方向７３は、本来の偏光方向であるＹ方向から傾いた偏光方向となる。つまり、光源７１から発せられた光が面７０を透過する際にサイド領域７２ｂでは偏光方向が回転し、その結果、光の断面７２内で偏光方向に分布が生じる。そして、このような偏光方向の分布は、光情報記憶媒体上の集光スポット内でも同様に生じることとなる。以下の説明では、発散光束の断面７２における中心領域７２ａおよびサイド領域７２ｂと、それら中心領域７２ａおよびサイド領域７２ｂそれぞれに対応する集光スポット内における領域とを区別せずに用いる場合がある。
【００６５】
図５は、光情報記憶媒体上の集光スポットを示す図である。
【００６６】
通常の光情報記憶装置では、図４に示すＹ方向が光情報記憶媒体のトラック７４の長さ方向（図５の上下方向）に相当するような光学的配置が採用され、集光スポット７５が２本のトラック７４の間をそれらのトラック７４に沿って移動するようにトラッキングサーボが実行される。その結果、２つのサイド領域７２ｂそれぞれが２本のトラック７４それぞれをなぞることとなる。このように、サイド領域７２ｂがトラック７４をなぞると、光情報記憶媒体による反射光にはトラック７４で回折された光が混じることとなる。このような集光スポット７５は、トラッキングサーボのサーボゲインが小さい帯域では、トラック７４を横切る方向にふらついており、集光スポット７５がこのようにふらつくと、２本のトラック７４それぞれで回折された光量の相互間に偏りが生じ、集光スポット７５の全体として考えると、反射光（戻り光）の偏光方向に回転が生じてしまうこととなる。このような偏光の回転は、記録情報とは無関係な回転であるが、記録情報に応じた本来の偏光の回転と同様に、信号検知用フォトディテクタの差動信号として検知されてしまいノイズ信号となる。
【００６７】
さらに、ＭＤ等においては、後述するようなウォブルトラックが形成されており、ウォブルトラックに起因するノイズによるＳＮ比の低下が生じることとなる。
【００６８】
図５（Ａ）には、集光スポット７５を挟む２本のトラック７４の双方が、後述するウォブルトラックである場合が示されており、図５（Ｂ）には、集光スポット７５を挟む２本のトラック７４のうち片側のトラックがウォブルトラックである場合が示されている。このような片側ウォブルのフォーマットは、ランドグループ記録による高密度記録を実現するために近年開発されたものである。
【００６９】
ウォブルトラックは、トラッキングサーボが有効な帯域よりも高帯域での蛇行が形成されたトラックであり、この蛇行は、画像や文章などを表す情報のアドレスなどに相当するＩＤ情報を表している。このような高帯域での蛇行にはトラッキングサーボが追随不可能であるため、集光スポット７５はトラック７４を横切る方向に相対的にふらつくこととなり、反射光量がトラック７４の蛇行に応じて揺らぐ。この反射光量の揺らぎが検知されることによりＩＤ情報が検知される。
【００７０】
本来は、このようなＩＤ情報は光量変化だけで検知され、偏光回転に基づいてＭＯ信号が検知される際にはＩＤ情報は検知されないはずであるが、上述したように、サイド領域７２ｂにおける偏光方向が中央領域７２ａとは異なる偏光であるために、ウォブルトラックに起因する集光スポット７５のふらつきによって反射光（戻り光）に偏光の回転が生じ、ＭＯ信号の検知時にＩＤ情報の信号が漏れ込んでノイズ信号となる。
【００７１】
図６は、ＭＯ信号とノイズ信号とを比較するグラフである。
【００７２】
このグラフの縦軸は、信号検出用フォトディテクタの差動信号の出力電圧を示し、横軸は時間を示している。
【００７３】
短い周期の信号は、光情報記憶媒体に記録された最短マークであるいわゆる２Ｔパターンに応じたＭＯ信号Ｓ１であり、長い周期の信号は、集光スポットがトラックを完全に横断したときのノイズ信号Ｓ２である。このようなノイズ信号Ｓ２の振幅は、ＭＯ信号Ｓ１の振幅に較べて数倍の大きさを有するため、集光スポットがトラックに対して多少ふらつくだけでも大きなノイズが生じてＳＮ比が大きく低下することとなる。
【００７４】
以下、本発明の具体的な実施形態について説明する。
【００７５】
図７は、本発明の光情報記憶装置の一実施形態を示す図である。
【００７６】
この光情報記憶装置１００には、光情報記憶媒体の一例である光磁気ディスク２００を保持して回転させるモータ３００と、モータの回転を制御する回転制御回路３１０が備えられている。なお、本発明にいう光情報記憶媒体としては、光磁気ディスクに限らず、相変化型ディスクも使用可能であることは言うまでもない。以下の説明では光情報記憶媒体として光磁気ディスク２００が採用されているものとする。
【００７７】
また、この光情報記憶装置１００には、光磁気ディスク２００にレーザ光を集光照射する光学ヘッド４００と、そのレーザ光の出力を制御するレーザ出力制御回路５１０と、光学ヘッド４００によって光磁気ディスク２００に照射される照射光のフォーカスおよびトラッキングを制御するフォーカス・トラッキング制御回路５２０が備えられている。
【００７８】
さらに、この光情報記憶装置１００には、磁気ヘッド６００と、磁界制御回路６１０が備えられており、情報書込み時には、光学ヘッド４００により光磁気ディスク２００上に照射光が集光された位置に磁気ヘッド６００によって外部磁界が付加され、その外部磁界の強度や向き等が磁界制御回路６１０によって、光磁気ディスク２００に書き込まれる書込情報を表す入力信号に応じて制御される。そして、光学ヘッド４００による照射光の熱と、磁気ヘッド６００による外部磁界によって書込情報が書き込まれる。
【００７９】
さらにまた、この光情報記憶装置１００にはＭＯ信号検出回路５３０が備えられており、情報再生時には、光磁気ディスク（ＭＯ）２００に記憶されている記憶情報を表すＭＯ信号がＭＯ信号検知回路５３０によって検知されて出力される。
【００８０】
図８は、図７に四角１つで示した光学ヘッドの斜視図であり、この光学ヘッドには本発明の光学素子の一実施形態が組み込まれている。
【００８１】
この図８に示す光学ヘッド４００の構成要素のうち、図３に示す光学ヘッド５０の構成要素と同等な構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
この図８に示す光学素子４１０の特徴は、反射面６４のうち斜線が付された部分にマスク部４１１が形成されていることであり、ここでは、マスク部４１１は、光を吸収する帯状の部分として形成されている。反射面６４のうちマスク部４１１を除く部分が本発明にいう主要部に相当する。また、この図８には、分離面６１によって反射されて反射面６４上に到達した光４２０が丸く示されており、その光４２０のうち、図５に示すトラック７４に起因する回折光を含む部分４２１も２つ示されている。このような２つの部分４２１を有する光４２０の様子のことを以下では「ボールシェイプ」と称する。回折光を含む２つの部分４２１を貫く方向は、図５に示すトラック７４を横切る方向に相当し、この方向に長尺な帯状の部分としてマスク部４１１が形成されている。このようなマスク部４１１が形成されていることによって、後述する原理によりノイズが低減されている。また、ノイズ低減がマスク部４１１の形成によって実現されているため、光学素子４１０の、多数の素子がコンパクトに一体化されているという長所や、製造が容易な構造であるという長所が維持されており、コンパクトで低コストな光情報記憶装置の実現に大きく貢献する。
【００８３】
マスク部４１１の作成方法や、本発明にいうマスク部のバリエーションについては後述する。
【００８４】
コリメートレンズ２４および対物レンズ２５は、本発明にいう対物光学系を構成している。また、この図８には多数の端子８０が示されており、これらの端子８０を介してフォトディテクタとプリアンプ回路が接続されている。
【００８５】
図９は、フォトディテクタおよびプリアンプ回路の接続構造を示す図である。
【００８６】
この図９に示す光量モニタ用フォトディテクタ２３は、光量モニタ用プリアンプ８１に接続されており、光量モニタ用フォトディテクタ２３でディテクトされた光の光量に応じた光量モニタ信号が光量モニタ用プリアンプ８１から出力される。出力された光量モニタ信号は、図７に示すレーザ出力制御回路５１０に入力され、レーザ出力の制御に利用される。
【００８７】
また、図９に示すように、サーボ検知用フォトディテクタ２６としては４つのフォーカシング検知用フォトディテクタ２６ａと４つのトラッキング検知用フォトディテクタ２６ｂが存在する。そして、４つのフォーカシング検知用フォトディテクタ２６ａは、フォーカシング検知用プリアンプ８２に接続されており、フォーカシング検知用フォトディテクタ２６ａの出力が２つ分ずつ足し合わされてフォーカシング検知用プリアンプ８２に入力される。そして、足し合わされた出力相互の差分がフォーカシング検知用プリアンプ８２によって検知されてフォーカシング検知信号として出力される。また、４つのトラッキング検知用フォトディテクタ２６ｂはトラッキング検知用プリアンプ８３に接続されており、トラッキング検知用フォトディテクタ２６ａの出力が２つ分ずつ足し合わされて、トラッキング検知用プリアンプ８３に入力される。そして、足し合わされた出力相互の差分がトラッキング検知用プリアンプ８３によって検知されてトラッキング検知信号として出力される。これらフォーカシング検知信号およびトラッキング検知信号は、図７に示すフォーカス・トラッキング制御回路５２０に入力され、フォーカス制御やトラッキング制御に用いられる。
【００８８】
さらに、図９に示す２つの信号検知用フォトディテクタ２７は双方ともＭＯ検知用プリアンプ８４およびＩＤ検知用プリアンプ８５に接続されており、ＭＯ検知用プリアンプ８４によって２つの信号検知用フォトディテクタ２７の出力の差分が検知されてＭＯ検知信号として出力される。また、ＩＤ検知用プリアンプ８５によって２つの信号検知用フォトディテクタ２７の出力の和が検知されてＩＤ検知信号として出力される。
【００８９】
以下、図８に示すマスク部４１１が形成されることによってノイズが低減される原理について説明する。以下ではこの原理のことを第１の原理と称する。
【００９０】
図１０は、ボールシェイプが遮蔽される様子を示す図であり、図１１は、ボールシェイプが遮光される位置と信号強度との関係を示すグラフである。
【００９１】
図１０には、トラックに起因する回折光を含む部分４２１を２つ有する、ボールシェイプ形の光４２０がナイフエッジ４３０で遮蔽される様子が示されている。ナイフエッジ４３０は、回折光を含む２つの部分４２１を貫く方向のエッジ端４３１を有している。光４２０が検知された信号の強度は、ナイフエッジ４３０が、エッジ端４３１に直交する方向（図１０の矢印方向）に移動すると、以下説明するように変化する。
【００９２】
図１１のグラフの横軸は、ボールシェイプ形の光４２０を遮蔽しているナイフエッジ４３０のエッジ端４３１の位置（遮蔽位置）を示しており、ボールシェイプの中央が原点である。また、図１１のグラフの縦軸は、信号強度を示している。
【００９３】
このグラフには、図６のグラフに示す２ＴパターンのＭＯ信号Ｓ１の信号強度と遮蔽位置との関係を表す実線Ｍ１と、集光スポットがトラックを横断するときのノイズ信号Ｓ２の信号強度と遮蔽位置との関係を表す点線Ｍ２が示されている。これら実線Ｍ１および点線Ｍ２は、以下に示す条件の下で計算によって求められたものである。
図１１のグラフの実線Ｍ１が示すＭＯ信号強度は、ボールシェイプ形の光４２０がナイフエッジ４３０により遮蔽される領域が増加するにつれて、まず減少し、−０．５ｍｍ付近でやや増加して減少し、その後平坦に推移し、０．５ｍｍ付近で再び若干増加して、その後減少するという傾向を示す。これは、ボールシェイプ形の光４２０のうち原点付近の部分については、ＭＯ信号に殆ど貢献していないことを示している。
【００９４】
これに対して、図１１のグラフに示す点線Ｍ２が示すノイズ信号強度は、ナイフエッジ４３０によるボールシェイプ形の光４２０の遮蔽領域が増加するにつれて単調に減少し、特に±０．５ｍｍ以内の遮蔽位置では急激に減少する。これは、ボールシェイプ形の光４２０のうち原点付近の部分は、ノイズ信号に大きく貢献していることを示している。
【００９５】
従って、ボールシェイプ形の光４２０のうち原点付近の部分だけが遮蔽されると、ＭＯ信号強度が維持されるとともにノイズ信号強度が減少し、ＳＮ比が向上する。また、遮蔽領域の増加に伴ってＭＯ信号強度がやや増加する２カ所が遮蔽されると、ＭＯ信号強度が増加するとともにノイズ信号強度が減少し、ＳＮ比が向上する。
【００９６】
本発明の光情報記憶装置および光学素子では、以上説明した第１の原理によってノイズが低減される。
【００９７】
次に、図８に示すマスク部４１１の形成方法と、本発明にいうマスク部のバリエーションについて説明する。
【００９８】
図１２は、マスク部の形成方法の一例と、本発明にいうマスク部の第１例を示す図である。
【００９９】
この図１２には、図８に示す光学素子４１０を構成する構成部品のうちの一部の構成部品が示されており、この図１２に示されている構成部品は、この図１２の奥行き方向に柱状の形状を有しており、後述するような長尺材を輪切りにすることにより多量かつ安価に製造することができる。
【０１００】
マスク部４１１は、反射面６４の光学素子外部側に、光を吸収する吸光物質４４０が所定方向に帯状に付けられることにより形成されている。吸光物質４４０が反射面６４に付けられたことによって、マスク部４１１では光が反射面６４を透過して吸光物質４４０に吸収されることとなる。そして、吸光物質４４０が帯状に付けられたことによりマスク部４１１が形成されているので、反射面６４に到達したボールシェイプの一部が上述したように遮蔽されるのと同様な効果を生じる。つまり、マスク部４１１に到達した光が実質的に遮蔽されることとなる。
【０１０１】
吸光物質４４０を反射面６４に付ける技術としては、蒸着などに代表されるいわゆる膜形成技術や、吸光物質を溶媒に溶かして塗布する技術や、テープ状の吸光物質４４０を粘着物質で張り付ける技術などが、吸光物質４４０の性質に応じて採用される。
【０１０２】
吸光物質の一例を以下に掲げる。
吸光物質 ： Ｓ偏光の反射率 Ｐ偏光の反射率
油性インク ： ４１％ ２２％
ポリイミドテープ ： ７５％ ５６％
シリコンテープ ： ６７％ ４％
ここには、３種類の吸光物質それぞれが反射面６４に付けられた場合におけるマスク部４１１での反射率を、Ｓ偏光とＰ偏光とのそれぞれについて検討した結果が示されており、Ｐ偏光の方向は反射面６４が曲率を有する方向である。なお、主要部での反射率は、Ｓ偏光とＰ偏光との双方において１００％である。
【０１０３】
シリコンのテープが反射面６４に接着されて形成されたマスク部４１１では、Ｐ偏光の光に対する反射率が４％まで抑制されるとともに、Ｓ偏光の光に対する反射率は６７％という高い反射率である。ここで、光情報記憶装置の光学系における一般的な光学的配置の下では、Ｐ偏光の反射率がＳ偏光の反射率よりも抑制されると、ＭＯ信号の検知能力が向上する。従って、シリコンテープの接着により形成されたマスク部４１１は、ノイズの低減のみならず、信号検知能力の向上にも貢献する。
【０１０４】
ポリイミドテープが反射面６４に接着されて形成された場合のマスク部４１１では、Ｓ偏光の反射率が７５％であり、Ｐ偏光の反射率が５６％であって、いずれもやや高い反射率である。しかし、ポリイミドテープは、強度や、高温での耐久特性に優れた材料であり、光学素子のコストダウンに貢献する。
【０１０５】
油性インクが反射面６４に塗布されてマスク部４１１が形成される場合には、インクジェットマーカ等を使用した製造が可能であり、製造作業の制御性や光学素子の量産性が向上する。
【０１０６】
図１３は、本発明にいうマスク部の第２例を示す図である。
【０１０７】
この図１３には、反射面６４の光学素子外部側に突条４４１が設けられることによってマスク部４１１が形成されている例が示されている。このような突条４４１が設けられると、全反射条件が崩れて光がマスク部４１１を透過し、あるいは、光がマスク部４１１において、反射面６４のうちマスク部４１１を除く部分で反射した光の進行方向とは異なる方向へと反射する。この結果、反射面６４に到達した光の光束のうちマスク部４１１に到達した部分が実質的に遮蔽され、上述した第１の原理によってノイズが低減される。また、突条４４１は、ガラスモールドによって反射面６４と一体に形成することができるので、光学素子等の製造コストが低い。
【０１０８】
図１４は、本発明にいう遮光体が設けられた実施形態の説明図である。
【０１０９】
この実施形態では、ウォラストンプリズム３４に、図８に示すマスク部４１１と同様に光束の一部を遮蔽する遮光体４５０が張り付けられており、このような遮光体４５０が設けられると、上述した第１の原理によってノイズが低減されることとなる。
【０１１０】
図１５は、本発明にいうマスク部の第３例を示す図である。
【０１１１】
本発明にいう反射面は平面であってもよく、この図１５には、図２に示す反射面３２同様の平面の反射面４１２を有する光学素子の構成部品が示されている。そして、この平面の反射面４１２にもマスク部４１３が帯状に形成されており、反射面４１２のうちマスク部４１３を除く部分が主要部である。このマスク部４１３は、誘電体膜４１４が反射面３２の光学素子外部側に形成されることによって形成されている。そして、この誘電体膜４１４が形成されたことによって、反射面４１２のうちマスク部４１３を除く主要部によって反射される光が反射時に生じる位相差と、マスク部４１３によって反射される光が反射時に生じる位相差とが異なっている。主要部で生じる位相差は、偏光回転の検知に適した位相差となるように設計されているので、マスク部４１３によって反射された光は、偏光回転が検知されにくく、マスク部４１３によって光が実質的に遮蔽されることとなる。この結果、上述した第１の原理によってノイズが低減される。
【０１１２】
図１６は、本発明にいうマスク部の第４例を示す図である。
【０１１３】
この図１６には、反射面４１２に光学素子の外部側から溝４１５が設けられることによってマスク部４１３が形成されている例が示されている。このような溝４１５が設けられると全反射条件が崩れて光がマスク部４１３を透過することとなり、マスク部４１３に到達した光は実質的に遮蔽されており、ノイズが低減される。
【０１１４】
図１７は、本発明にいう遮光体が設けられた他の実施形態の説明図である。
【０１１５】
この図１７で説明する実施形態では、反射面４１２を有する部品４１６の、ウォラストンプリズム３４に接着される面に溝４１７が設けられている。この溝４１７が本発明にいう遮光体の一例であり、このような溝４１７が設けられると、この溝４１７に到達した光が反射されあるいは屈折されて実質的に遮蔽されることとなり、ノイズが低減される。
【０１１６】
図１８は、図８に示す光学素子４１０の製造方法の説明図である。
【０１１７】
図８に示す光学素子４１０を構成している部品のうち、所定方向に柱状の形状を有する部品については、ガラスモールド法や切削により、その所定方向に長尺な原材４６０を作製し、その原材４６０に吸収物質４４０を、上述した方法で帯状に付ける。その後、長尺な原材４６０を、図に点線で示すように輪切りにし、最後に、図８に示すサーボ検知用ホログラム３３等を張り付けることによって光学素子４１０を製造する。
【０１１８】
このような製造方法によれば、光学素子４１０の生産性が向上し、量産によるコスト低減が実現される。
【０１１９】
図１９は、本発明にいうマスク部の第５例を示す図である。
【０１２０】
この第５例では、上述した長尺な原材４６０に吸収物質４４０が２本の帯状に付けられてマスク部が形成される。このように吸収物質４４０が付けられることにより、図１１のグラフを参照して説明した、遮蔽に伴ってＭＯ信号強度がやや増加する２つの領域が実質的に遮蔽されて、いわゆる超解像の効果が実現され、ノイズの低減を図ると共にＭＯ信号の増強を図ることができる。
【０１２１】
光学素子の取り付けマージンや、部品の製造マージンを考慮すると図１８に示すように１本の帯状に吸光物質を付けることが有効である。しかし、実装精度の向上などにより、更に高品質の製品を作ることが可能になった場合には、この図１９に示すように２本の帯状に吸光物質を付けることが有効である。
【０１２２】
図２０は、本発明にいうマスク部の第６例を示す図である。
【０１２３】
この第６例では、上述した長尺な原材４６０に吸収物質４４０が断続的な帯状に付けられてマスク部が形成され、断続的な帯状に付けられた吸収物質４４０を２分するように原材４６０が輪切りにされる。この第６例では、図１０に示すボールシェイプ形の光４２０のうち、トラックに起因する回折光を含む２つの部分４２１が実質的に遮蔽されることとなる。その結果、ノイズ信号をほぼ理想的に取り除くことができる。
【０１２４】
図１８〜図２０では、１本の帯状、２本の帯状、断続的な帯状に形成された吸光物質について説明したが、同様に、図１３に示す突条４４１は、１本の突条、２本の突条、断続的な突条として形成されてもよい。また、図１６に示す溝４１５も、１本の溝、２本の溝、断続的な溝として形成されてもよい。
【０１２５】
図２１は、図３に示す第２比較例の信号検知能力と、図７および図８に示す実施形態の信号検知能力とを比較した結果を表すグラフである。
【０１２６】
ここでは、以下に示す条件下で実験を行い、その実験の結果に基づいて信号検知能力を比較した。また、信号検知能力を総合的に指標する値として信号検知のエラー率を採用し、信号検知時に信号波形をスライスするスライスレベルを変化させて、各スライスレベルにおけるエラー率の変化を測定した。
図２１の横軸はスライスレベルを表すオフセット値を示しており、縦軸は、信号検知のエラー率を示している。
【０１２７】
また、図２１には、図３に示す第２比較例の信号検知能力を表す、正方形が付されたグラフＮ１と、図８に示す図７および図８に示す実施形態の信号検知能力を表す、菱形が付されたグラフＮ２が示されている。
【０１２８】
正方形が付されたグラフＮ１が示すエラー率は、最低でも１．００Ｅ−５を上回っているのに対して、菱形が付されたグラフＮ２が示すエラー率は、−１０〜＋１６という広いオフセット範囲において１．００Ｅ−６以下という非常に低いエラー率を示している。つまり、図８に示すマスク部４１１の位置にシリコンテープが帯状に貼りつけられていることによって、エラーマージンが飛躍的に改良され、極めておおきなエラーマージンが実現されることが確認された。これにより、本発明による情報の再生特性の効果が、総合特性の向上として確認されたこととなる。
【０１２９】
最後に、上述した第１の原理とは異なる第２の原理に基づいた実施形態について説明する。
【０１３０】
図２２は、第２の原理に基づいた実施形態を示す図である。
【０１３１】
この実施形態の構成は、図７に示す光学ヘッド４００に代えて、この図２２に示す光学ヘッド７００が用いられる点を除き、図７に示す構成と同様である。また、この図２２に示す光学ヘッド７００の構成要素のうち、図８に示す光学ヘッド４００の構成要素と同じ構成要素については、図８に示す符号と同一の符号を付して説明を省略する。
【０１３２】
この図２２に示す光学ヘッド７００の光学素子７１０が有する分離面７１１および反射面７１２は、それぞれの面での光反射時に生じる光の位相差が合計で±１５°以内となるように設計されており、この点が、この実施形態の特徴である。また、このように設計されている点を除き、分離面７１１は、図８に示す分離面６１と同様な面である。
【０１３３】
このように設計された分離面７１１および反射面７１２を有する光学素子７１０では、以下説明する第２の原理によってノイズが低減されている。
【０１３４】
図２３は、第２の原理の説明図である。
【０１３５】
この図２３に矢印で示すＹ方向は、図４に示すＹ方向と同等な方向であり、光源７１から発せられた光の本来の偏光方向を表している。図４を参照して説明したように、発散光束の断面７２内のサイド領域７２ｂでは、光の進行方向の分布に起因して、分離面で偏光方向が回転する。図２２に示すレーザダイオード２１からの出射光が分離面７１１を透過する場合にも同様に偏光方向の回転が生じる。図２３に矢印で示すＡ０方向は、サイド領域７２ｂの光が分離面７１１を透過した後の偏光方向を示しており、本来の偏光方向であるＹ方向から角度Δだけ回転している。このように偏光方向が回転した光が光磁気ディスクに導かれ、光磁気ディスクによって反射されて戻ってくる。ここで、Ａ０方向に偏光した光が光磁気ディスクへと向かった経路を辿って戻ってきた戻り光について考えると、光磁気ディスクによる反射によって光束の上下左右が反転するので、戻り光の偏光方向はＡ１方向である。一方、この戻り光は、Ａ０方向に偏光した光が光磁気ディスクへと向かった経路を辿って戻ってきたので、この戻り光に対する分離面７１１のいわゆるＰ偏光方向はＡ０方向である。つまり、分離面７１１にとってみると偏光方向が角度２ΔだけＰ偏光方向から回転した光が入射したこととなり、分離面７１１による偏光回転の拡大作用によって偏光方向の回転角度２Δが、以下の式に示すように角度２Δ＋δに拡大される。
【０１３６】
ｔａｎ（２Δ＋δ）＝（ＲＳ／ＲＰ）0.5×ｔａｎ２Δ
ここで、ＲＳは、いわゆるＳ偏光方向の成分に対する分離面７１１の反射率であり、ＲＰは、いわゆるＰ偏光方向の成分に対する分離面７１１の反射率である。典型的には、ＲＳは１００％、ＲＰは８０％程度である。
【０１３７】
このように偏光方向の回転が拡大された結果、分離面７１１で反射された光の偏光方向は、図２３に矢印で示すＢ方向となる。そしてこのＢ方向に偏光した光は図２２に示す反射面７１２に入射し、反射面７１２で反射された光が図２２に示すウォラストンプリズム３４に入射する。そして、このウォラストンプリズム３４は、Ｙ方向を基準として±方向に偏光が傾いているほど信号強度が大きくなるように配置されている。従って、反射面７１２で反射された後の光の偏光方向がＹ方向から傾くほど、ウォブリングなどによるノイズが大きくなる。一方、本来のＭＯ信号成分を検知する能力の向上を図ると、分離面７１１および反射面７１２における光反射時に生じる光の位相差の合計は、０°あるいは１８０°に近いことが望ましい。そこで、以下では、位相差の合計が０°である場合と１８０°である場合とのそれぞれについて、反射面７１２で反射された後の光の偏光方向を検討する。
【０１３８】
分離面７１１および反射面７１２それぞれで生じる光の位相差が合計で１８０°であるものとすると、反射面７１２で反射された光の偏光方向は、その位相差によって、図２３に矢印で示すＣ方向となる。このため、ウォラストンプリズム３４に到達した光は、基準方向であるＹ方向に対して角度３Δ＋δだけ偏光方向が回転した光に相当する。
【０１３９】
これに対し、分離面７１１および反射面７１２それぞれで生じる光の位相差が合計で０°であるものとすると、反射面７１２で反射された光の偏光方向はＢ方向となる。このため、ウォラストンプリズム３４に到達した光は、基準方向であるＹ方向に対して角度Δ＋δだけ偏光方向が回転した光に相当する。
【０１４０】
従って、位相差の合計が０°である場合の方が、１８０°である場合よりもノイズが小さいこととなる。
【０１４１】
図２４は、位相差を考慮したときのＭＯ信号とノイズ信号を表すグラフである。
【０１４２】
このグラフの縦軸は、シミュレーションによって得られた信号強度を任意単位で示しており、横軸は、光磁気ディスク上での集光スポットの移動量を示している。但し、この移動量は、ＭＯ信号についてはトラックに沿った方向への移動量を表し、ノイズ信号（フラレ）については、トラックを横断する方向への移動量を表している。
【０１４３】
このグラフには、分離面７１１および反射面７１２における位相差の合計が１８０°である場合に、集光スポットが２Ｔパターンの記録マーク上を通過するときのＭＯ信号強度を表す実線Ｐ１が示されており、同様に、位相差の合計が１８０°である場合に、集光スポットがトラックを横断するときのノイズ信号（フラレ）強度を表す実線Ｐ２と、位相差の合計が０°である時の２ＴパターンのＭＯ信号強度を表す点線Ｐ３と、位相差の合計が０°である時のノイズ信号（フラレ）強度を表す点線Ｐ４が示されている。
【０１４４】
実線Ｐ１が表すＭＯ信号強度と、点線Ｐ３が表すＭＯ信号強度は、互いに符号が逆転している関係にあり、信号の絶対値および信号振幅は同じである。
【０１４５】
ところで、ＭＯ信号が検知されるときには、ＭＯ信号の信号振幅が大きいほどエラー率は低く、ノイズ信号（フラレ）の信号振幅が大きいほどエラー率は高い。そこで、位相差の合計が１８０°である場合と０°である場合について、ＭＯ信号の信号振幅とノイズ信号（フラレ）の信号振幅とを比較すると、位相差の合計が１８０°である場合には、ノイズ信号（フラレ）の信号振幅はＭＯ信号の信号振幅の数倍である。これに対して、位相差の合計が０°である場合には、ノイズ信号（フラレ）の信号振幅はＭＯ信号の信号振幅と同じ程度である。
【０１４６】
この図２４に示す点線Ｐ４は、集光スポットがトラックを横断するときのノイズ信号（フラレ）強度を表しているが、実際にノイズとして現れる信号強度は、トラッキングサーボ時の集光スポットのふらつきや、上述したウォブルトラックに対する集光スポットの相対的なふらつきに依存する。従って、実際にノイズとして現れる信号強度がＭＯ信号の信号強度に対して充分に小さければ実用上は支障がない。そこで、集光スポットのふらつきに伴うノイズ信号の信号強度をＭＯ信号の信号強度で除算して得られる信号比を、分離面および反射面における位相差の合計値に対して求めると、以下に示す値が得られる。
【０１４７】
このように、位相差の合計が０°である場合の方が、１８０°である場合よりもノイズが小さいので、図２２に示す分離面７１１および反射面７１２における位相差の合計は０°に近いことが望ましい。但し、光学素子の製造精度などによって、位相差の合計を完全に０°にすることは困難である。以下、位相差の合計として許容される範囲を検討する。
【０１４８】
実際に用いられる光情報記憶媒体には、複屈折特性があり、この複屈折特性によっても光の位相差Δ１が生じる。一方、上述したように、光情報記憶装置の光学系でも位相差Δ２が生じる。
【０１４９】
光情報記憶媒体として最も一般的な、ポリカーボネート材料の基板を有する光情報記憶媒体の場合には、例えば基板厚みが１．２ｍｍであると、複屈折特性によって、赤外線から可視光に至る波長領域の光に対し光路差にして数十ｎｍ分の位相差を生じ、角度表示ではΔ１＝±２０°となる。また、位相差Δ１および位相差Δ２が生じることにより信号強度はｃｏｓ（Δ１＋Δ２）倍となる。
【０１５０】
ここで、信号劣化が許容される目安として、信号強度の８０％を基準とすると、ｃｏｓ（｜Δ１＋Δ２｜）＜ｃｏｓ３６°であるので、Δ２＝０°±１５°以内、あるいはΔ２＝１８０°±１５°以内となる。一方、上述したフラレの影響を考慮すると、位相差Δ２は０°に近いことが望ましいので、結局Δ２＝０°±１５°以内であることが望ましい。そして、分離面７１１および反射面７１２における位相差の合計をこのような±１５°以内という範囲内に抑えることにより、光情報記憶装置の情報再生能力向上という目的が達せられる。信号特性の劣化を更に抑えて、信号強度の８５％を基準とすると、位相差の合計は±１０°以内であることが望ましい。
【０１５１】
なお、上記説明した各実施形態では、光情報記憶媒体として光磁気ディスクが採用されているが、本発明にいう光情報記憶媒体は光磁気ディスクに限定されるものではなく、相変化型ディスクやＲＯＭディスクであってもよい。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、集光スポットのふらつき等に起因するノイズが低減され、その結果、高密度記録再生が可能なコンパクトな光情報記憶装置が実現される。
【０１５３】
さらに、本発明の光学素子は多量かつ安価に製造することができるので光情報記憶装置の製造コストが低い。
【図面の簡単な説明】
【図１】光情報記憶装置の第１比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【図２】光情報記憶装置の第２比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【図３】光情報記憶装置の第３比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【図４】進行方向の分布状態を示す図である。
【図５】光情報記憶媒体上の集光スポットを示す図である。
【図６】ＭＯ信号とノイズ信号とを比較するグラフである。
【図７】本発明の光情報記憶装置の一実施形態を示す図である。
【図８】本発明の光学素子の一実施形態が組み込まれている光学ヘッドの斜視図である。
【図９】フォトディテクタおよびプリアンプ回路の接続構造を示す図である。
【図１０】ボールシェイプが遮蔽される様子を示す図である。
【図１１】ボールシェイプが遮光される位置と信号強度との関係を示すグラフである。
【図１２】マスク部の形成方法の一例と、本発明にいうマスク部の第１例を示す図である。
【図１３】本発明にいうマスク部の第２例を示す図である。
【図１４】本発明にいう遮光体が設けられた実施形態の説明図である。
【図１５】本発明にいうマスク部の第３例を示す図である。
【図１６】本発明にいうマスク部の第４例を示す図である。
【図１７】本発明にいう遮光体が設けられた他の実施形態の説明図である。
【図１８】光学素子の製造方法の説明図である。
【図１９】本発明にいうマスク部の第５例を示す図である。
【図２０】本発明にいうマスク部の第６例を示す図である。
【図２１】第２比較例の信号検知能力と、本発明の実施形態の信号検知能力とを比較した結果を表すグラフである。
【図２２】第２の原理に基づいた実施形態を示す図である。
【図２３】第２の原理の説明図である。
【図２４】位相差を考慮したときのＭＯ信号とノイズ信号を表すグラフである。
【符号の説明】
２１ レーザダイオード
２２ 立ち上げミラー
２３ 光量モニタ用フォトディテクタ
２４ コリメートレンズ
２５ 対物レンズ
２６ サーボ検知用フォトディテクタ
２６ａ フォーカシング検知用フォトディテクタ
２６ｂ トラッキング検知用フォトディテクタ
２７ 信号検知用フォトディテクタ
２８ キャップ
３１ 分離面
３２ 反射面
３３ サーボ検知用ホログラム
３４ ウォラストンプリズム
４０ 光磁気ディスク
６１ 分離面
６２ 斜面
６３ 光量モニタ用ホログラム
６４ 反射面
７４ トラック
７５ 集光スポット
８０ 端子
８１ 光量モニタ用プリアンプ
８２ フォーカシング検知用プリアンプ
８３ トラッキング検知用プリアンプ
８４ ＭＯ検知用プリアンプ
８５ ＩＤ検知用プリアンプ
１００ 光情報記憶装置
２００ 光磁気ディスク
３００ モータ
３１０ 回転制御回路
４００ 光学ヘッド
４１０ 光学素子
４１１，４１３ マスク部
４１２ 反射面
４１４ 誘電体膜
４１５ 溝
４１７ 溝
４２０ ボールシェイプ形の光
４３０ ナイフエッジ
４４０ 吸光物質
４４１ 突条
４５０ 遮光体
４６０ 原材
５１０ レーザ出力制御回路
５２０ フォーカス・トラッキング制御回路
５３０ ＭＯ信号検出回路
６００ 磁気ヘッド
６１０ 磁界制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の光情報記憶媒体に光を照射してアクセスする光情報記憶装置、およびその光情報記憶装置に用いられる光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスクは、音声、文字、画像等の情報を記録再生する光情報記憶媒体として、ＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＤＶＤ，ＰＤ，ＭＯ，ＭＤ等で使用されている。この光ディスクでは、一般に、同心円状あるいは渦巻き状の案内溝（トラック）に挟まれた帯状の領域に情報が記録される。そして、光情報記憶媒体のトラックに沿って集光スポットを移動させて情報アクセスを行う光情報記憶装置としては、据え置き型や、車載型、拐帯型などという様々な形態の装置が開発されている。特にＭＤは、若者を中心に人気があり、光ディスクのジャケットサイズに近い非常にコンパクトな携帯型の装置が販売台数を伸ばしている。また、最近では、モバイルＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等に付属させる外部記憶装置として、コンパクトな光情報記憶装置の開発が期待されている。
【０００３】
一般に、光情報記憶装置には、光ディスクのトラック上に光のスポットを形成して情報アクセスを行う光学ヘッドが備えられている。そして、上述したようなコンパクトな光情報記憶装置を開発するために、光源としてのＬＤ（レーザダイオード）、ＢＳ（ビームスプリッタ）、光出力モニタ用の光検知器、サーボ検知用の光学部品や光検知器、ＲＦ信号検知用の光学部品や光検知器、さらにはプリアンプ回路までが一体化、集積化された光学ヘッドの開発が盛んに行われており、その光学ヘッドの光学部品が一体化された光学素子の開発も盛んである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような一体化、集積化された光学ヘッドでは、集光スポットがトラックに沿って移動するときの集光スポットのふらつきに起因するノイズや、情報のアドレス等をトラック自身の蛇行で表すウォブリングに起因するノイズが顕著化することが予測される。そこで、光学ヘッドの一体性を維持したままでこれらの再生信号に混入するノイズを低減して、コンパクトな光情報記憶装置を実現することが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、信号品質が高くて信号再生の信頼性も高く、高密度記録が可能なコンパクトな光情報記憶装置、およびそのような光情報記憶装置に用いられる一体化された光学素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の光情報記憶装置は、光を出射する光源と、光源からの出射光を、記憶された情報に応じた信号光を少なくとも一部に含む戻り光を生じる光情報記憶媒体に集光するとともに、光情報記憶媒体からの戻り光を光源側に向かわせる対物光学系と、
光源と対物光学系との間に位置し、光源からの出射光を対物光学系に導くとともに、光情報記憶媒体で反射され、対物光学系を経由して戻ってきた戻り光から信号光を分離する光学素子とを備え、
上記光学素子が、
光源からの出射光を透過させて対物光学系に導くとともに、信号光を反射させることにより信号光を戻り光から分離する分離面と、
分離面で反射された信号光を所定方向に反射する主要部、および、主要部の光学的性質とは異なる光学的性質を有するマスク部からなる反射面とを有するものであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第１の光情報記憶装置は、上記マスク部が、光を吸収するものであってもよく、
上記マスク部が、光を透過させるものであってもよく、
上記マスク部が、上記主要部による光反射の方向とは異なる方向に光を反射するものであってもよく、あるいは、
上記マスク部が、上記主要部による光反射の方向と同じ方向に光を反射するとともに、その主要部で光反射時に生じる光の位相差とは異なる位相差を生じさせるものであってもよい。
【０００８】
また、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記マスク部が、偏光方向に応じた光学的性質を有するものであることが望ましい。
【０００９】
また、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記マスク部が、光情報記憶媒体に形成されたトラックの幅方向に相当する方向に長尺な帯状の形状を有するものであることが望ましく、
上記マスク部が、光情報記憶媒体に形成されたトラックの幅方向に相当する方向に離れて２箇所に形成されてなるものであることが、より望ましい。
【００１０】
本発明の第１の光情報記憶装置には、上述したようなマスク部が設けられているので、後述する第１の原理によってノイズが低減される。また、そのようなマスク部を有する反射面を有する光学素子は、上述したような一体化された光学素子としての製造や設計が容易であるので、本発明の第１の光情報記憶装置はコンパクトな装置として実現することができる。
【００１１】
上記マスク部が、光を吸収するものである場合には、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記反射面が、光学素子の表面であり、かつ、光学素子の内部側から信号光が入射するものであって、
上記マスク部が、反射面の所定部分について光学素子の外部側に吸光物質が付けられてなるものであることが望ましい。
【００１２】
そのように吸光物質が付けられてなるマスク部としては、光を吸収する顔料が塗布されてなるものであってもよく、
テープ状の吸光物質が張り付けられてなるものであってもよい。
【００１３】
このように吸光物質が付けられてなるマスク部は作成が容易であり、光学素子および光情報記憶装置のコストダウンを図ることができる。
【００１４】
また、そのように吸光物質が付けられてなるマスク部が形成される場合には、上記反射面が、全反射条件を満たすものであることが好適である。
【００１５】
反射面が全反射条件を満たしている場合には、吸光物質による光吸収の効果が顕著であるため、ノイズの低減に特に有効でなる。
【００１６】
また、上記マスク部が、光を透過させあるいは反射させるものである場合には、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記反射面が、光学素子の表面であり、かつ、光学素子の内部側から信号光が入射するものであって、
前記マスク部が、反射面の所定部分に設けられた凹部あるいは凸部であることが望ましい。
【００１７】
このような凹部あるいは凸部であるマスク部は、ガラスモールドによって容易に形成することができ、光学素子および光情報記憶装置のコストダウンを図ることができる。
【００１８】
さらに、上記マスク部が、主要部で光反射時に生じる光の位相差とは異なる位相差を生じさせるものである場合には、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記反射面が、光学素子の表面であり、かつ、光学素子の内部側から信号光が入射するものであって、
上記マスク部が、反射面の所定部分について光学素子の外部側に誘電体膜が形成されてなるものであることが望ましい。
【００１９】
このような誘電体膜が形成されたマスク部も作成が容易であり、光学素子および光情報記憶装置のコストダウンを図ることができる。
【００２０】
また、上記目的を達成する本発明の第２の光情報記憶装置は、光を出射する光源と、
光源からの出射光を、記憶された情報に応じた信号光を少なくとも一部に含む戻り光を生じる光情報記憶媒体に集光するとともに、光情報記憶媒体からの戻り光を光源側に向かわせる対物光学系と、
光源と対物光学系との間に位置し、光源からの出射光を対物光学系に導くとともに、光情報記憶媒体で反射され、対物光学系を経由して戻ってきた戻り光から信号光を分離する光学素子とを備え、
上記光学素子が、
光源からの出射光を透過させて対物光学系に導くとともに、信号光を反射させることによりその信号光を戻り光から分離する分離面と、
分離面で反射された信号光を所定方向に反射する反射面と、
反射面で反射された光の光束の所定部分を遮る遮光体とを有するものであることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２の光情報記憶装置は、上記遮光体が、上記所定部分の光を吸収するものであってもよく、
上記遮光体が、上記所定部分の光を反射するものであってもよく、あるいは、
上記遮光体が、上記所定部分の光を屈折させるものであってもよい。
【００２２】
また、本発明の第１の光情報記憶装置は、上記遮光体が、光情報記憶媒体に形成されたトラックを横切る方向に相当する方向に長尺な帯状の形状を有するものであることが望ましく、
上記遮光体が、光情報記憶媒体に形成されたトラックを横切る方向に相当する方向に離れて２箇所に設けられてなるものであることが、より望ましい。
【００２３】
本発明の本発明の第２の光情報記憶装置には、第１の光情報記憶装置におけるマスク部の機能と同様な機能を担う遮光体が光学素子に設けられているので、第２の光情報記憶装置においても、後述する第１の原理によってノイズが低減される。また、そのような遮光体を有する光学素子も、上述したような一体化された光学素子としての製造や設計が容易であるので、本発明の第２の光情報記憶装置もコンパクトな装置として実現することができる。
【００２４】
上記目的を達成する本発明の第３の光情報記憶装置は、光を出射する光源と、光源からの出射光を、記憶された情報に応じた信号光を少なくとも一部に含む戻り光を生じる光情報記憶媒体に集光するとともに、光情報記憶媒体からの戻り光を光源側に向かわせる対物光学系と、
光源と対物光学系との間に位置し、光源からの出射光を対物光学系に導くとともに、光情報記憶媒体で反射され、対物光学系を経由して戻ってきた戻り光から信号光を分離する光学素子とを備え、
上記光学素子が、光源からの出射光を透過させて対物光学系に導くとともに、信号光を反射させることによりその信号光を戻り光から分離する分離面と、分離面で反射された信号光を所定方向に反射する反射面とを有するものであって、さらに、
上記分離面と上記反射面が、分離面と反射面とのそれぞれで光を反射した結果、合計で±１５°以内の位相差を生じるものであることを特徴とする。
【００２５】
本発明の本発明の第３の光情報記憶装置は、上記分離面と上記反射面が、分離面と反射面とのそれぞれで光を反射した結果、合計で±１０°以内の位相差を生じるものであることが望ましい。
【００２６】
本発明の本発明の第３の光情報記憶装置によれば、このような位相差を生じるため、後述する第２の原理によってノイズが低減される。また、そのような位相差を生じる光学素子も、上述したような一体化された光学素子としての製造や設計が容易であるので、本発明の第３の光情報記憶装置もコンパクトな装置として実現することができる。
【００２７】
本発明の第１、第２、および第３の光情報記憶装置は、上記分離面が、光源からの出射光を凹面側から凸面側へと透過させて対物光学系に導く２次曲面であることが望ましく、特には、
上記分離面が、光源からの出射光を凹面側から凸面側へと透過させて対物光学系に導く、円筒面の一部からなる面であることが望ましい。
【００２８】
このような２次曲面や円筒面の分離面は、平面の分離面に較べてノイズの発生を抑えることができるので、本発明の光情報記憶装置におけるノイズ低減をより一層向上することができる。
【００２９】
上記目的を達成する本発明の第１の光学素子は、所定性質の光を反射することによって、その所定性質の光を少なくとも一部に含む光からその所定性質の光を分離する分離面と、
分離面で反射された光を所定方向に反射する主要部、および、主要部の光学的性質とは異なる光学的性質を有するマスク部からなる反射面とを有することを特徴とする。
【００３０】
また、上記目的を達成する本発明の第２の光学素子は、所定性質の光を反射することによって、その所定性質の光を少なくとも一部に含む光からその所定性質の光を分離する分離面と、
分離面で反射された光を所定方向に反射する反射面と、
反射面で反射された光の光束の所定部分を遮る遮光体とを有することを特徴とする。
【００３１】
また、上記目的を達成する本発明の第３の光学素子は、所定性質の光を反射することによって、その所定性質の光を少なくとも一部に含む光からその所定性質の光を分離する分離面と、
分離面で反射された光を所定方向に反射する反射面とを有し、
上記分離面と上記反射面が、分離面と反射面とのそれぞれで光を反射した結果、合計で±１５°以内の位相差を生じるものであることを特徴とする。
【００３２】
なお、本発明の光学素子については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明の光学素子には、上記の基本形態のの光学素子のみではなく、前述した光情報記憶装置の各形態に対応する各種の形態の光学素子が含まれる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明するに当たり、先ず比較例について説明し、その後、本発明の具体的な実施形態について説明する。
【００３４】
図１は、光情報記憶装置の第１比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【００３５】
この光学ヘッドが前提とする光情報記憶媒体は光磁気ディスク（ＭＯ）６である。
【００３６】
この光学ヘッドには、光源としてレーザダイオード１が備えられており、レーザダイオード１は偏向した発散光を、断面が楕円形の光束として発する。レーザダイオード１から発せられた発散光は、コリメートレンズ２で並行光に変換され、ビーム整形プリズム３で断面が円形になるように光束の形が整形される。
【００３７】
整形された並行光束は第１の偏向ビームスプリッタ４に入射し分離面を透過し、対物レンズ５によって光磁気ディスク６のトラック上に集光される。情報書込みの際には、書き込み情報に応じた上向きあるいは下向きの磁極が、光磁気ディスク６上の照射光の位置に、照射光の熱や、ここでは図示しない磁気ヘッドで発生される外部磁界によって形成されて、情報が２値データ形式で記憶されることとなる。一方、情報読出しの際には、磁極が形成されている光磁気ディスクに照射光が照射され、光磁気ディスクによって反射されて反射光（戻り光）が発生する。光が反射される際には偏光方向が、カー効果によって所定の微小角度だけ、磁極の向きに応じた方向（＋方向あるいは−方向）へと回転される。
【００３８】
光磁気ディスク６による反射光（戻り光）は、対物レンズ５を経て第１の偏光ビームスプリッタ４まで戻り、分離面によって反射される。ビームスプリッタ４の分離面によって反射された光のうち所定割合の光は、第２の偏光ビームスプリッタ７の分離面によってさらに反射され、λ／２板８によって偏光方向が４５°回転され、第１の集光レンズ９で集束される。その後、第３の偏光ビームスプリッタ１０によって、互いに直交する偏光成分に分離され、分離された各成分が２つのフォトディテクタ１１，１２それぞれによってディテクトされ各成分の強度の差として差動信号が求められる。これによって、光磁気ディスク６に記憶されている２値データに応じた２値信号（ＭＯ信号）が検知される。
【００３９】
また、第１の偏光ビームスプリッタ４により反射された光の一部分は第２の偏光ビームスプリッタ７の分離面を透過し、第２の集光レンズ１３によって収束される。そして、収束された光はハーフプリズム１４によって２分割され、２分割された光の一方はハーフプリズム１４によって反射され、他方はハーフプリズム１４を透過する。ハーフプリズム１４によって反射された光はフォトディテクタ１５によるトラッキング検知に用いられ、ハーフプリズム１４を透過した光はナイフエッジ１６とフォトディテクタ１７によるフォーカス検知に用いられる。トラッキング検知およびフォーカス検知それぞれの検知結果は、対物レンズ５の位置を調整する、図示を省略したアクチュエータにフィードバックされ、対物レンズ５の位置が調整される。
【００４０】
このように、第１比較例の光学ヘッドでは多くの光学素子が必要である。このため、作成工数や調整工数が多くて製作コストが高いという問題や、光学系の安定性が低いという問題や、光学ヘッドのサイズや光情報記憶装置のサイズが大きいという問題が生じる。
【００４１】
第２比較例は、図１に示す光学ヘッドの問題点を解決した光学ヘッドが組み込まれた光情報記憶装置である。
【００４２】
図２は、第２比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【００４３】
この光学ヘッド２０の光源はレーザダイオード２１であり、このレーザダイオード２１は直線偏光したレーザ光を発散光の形態で発する。レーザ光の偏光方向は、この図２の面内方向である。また、この光学ヘッド２０が前提とする光情報記憶媒体も光磁気ディスク（ＭＯ）４０である。
【００４４】
この光学ヘッド２０には光学素子３０が備えられており、この光学素子３０は、平面の分離面３１を有する偏光ビームスプリッタ、反射面３２を有する反射プリズム、サーボ検知用ホログラム３３、ウォラストンプリズム３４などが一体化された素子である。このため、光学ヘッド２０を構成する光学素子の数が少なく、光学系の安定性が高い。また、この光学素子３０は、レーザダイオード２１に充分に近接した位置に、キャップ２８に支えられて配置されており、その位置ではレーザ光の光束が充分に小さく、光学素子３０のサイズも充分に小さい。このため光学ヘッド２０の小型化が実現される。
【００４５】
レーザダイオード２１から発せられたレーザ光は、立ち上げミラー２２によって反射されて光学素子３０に入射し、光学素子３０のサーボ検知用ホログラム３３を透過して分離面３１へと向かい、分離面３１に約４５°の角度で入射する。この分離面３１は、いわゆる偏光膜によって構成されている。
【００４６】
サーボ検知用ホログラム３３を透過して分離面３１へと向かった光のうちの一部の光は、分離面３１によって反射されて光量モニタ用フォトディテクタ２３に入射される。そして、光量モニタ用フォトディテクタ２３によって光量が検知され、光量の検知結果がレーザダイオード２１にフィードバックされることによりレーザダイオード２１のレーザ出力が制御される。
【００４７】
また、サーボ検知用ホログラム３３を透過して分離面３１へと向かった光のうちの多くの光は、分離面３１を透過してコリメートレンズ２４に導かれる。コリメートレンズ２４に導かれた光は、コリメートレンズ２４によって平行光に変換され、対物レンズ２５によって光磁気ディスク４０に集光照射される。光磁気ディスク４０には情報が２値化されて記憶されており、光磁気ディスク４０に集光照射された光の偏光方向がカー効果によって所定の微少角度だけ、情報を表す値に応じた方向（＋方向あるいは−方向）へと回転する。
【００４８】
光磁気ディスク４０によって反射された光は、対物レンズ２５およびコリメートレンズ２４を経て光学素子３０へと戻る。光学素子３０の分離面３１は、戻って来た光のうち、レーザダイオード２１からの出射光の偏光方向と同じ偏光方向の成分を、所定の透過率で透過させてサーボ検知用ホログラム３３に導く。そして、サーボ検知用ホログラム３３に入射した光は、サーボ検知用ホログラム３３によって各サーボ検知用フォトディテクタ２６へと分割集光されて、各サーボ検知用フォトディテクタ２６によるフォーカス検知やトラッキング検知に用いられる。
【００４９】
また、光学素子３０の分離面３１は、光磁気ディスク４０によって反射されて戻って来た光のうち、レーザダイオード２１からの出射光の偏光方向と直交する偏光方向の成分のほぼ１００％と、出射光の偏光方向と同じ偏光方向の成分の一部分とを反射する。これによって、光磁気ディスク４０による光反射の際に、カー効果によって偏光方向が回転された効果が増幅される。観点を変えると、カー効果によって偏光方向が回転された成分が信号光として分離されたこととなる。
【００５０】
分離面３１で反射された光は、分離面３１に対して平行な反射面３２によって全反射されてウォラストンプリズム３４に入射され、ウォラストンプリズム３４によって常光線と異常光線に分離される。この常光線と異常光線との光量比は、カー効果による偏光方向が＋方向であるか−方向であるかに関わらずほぼ一定であり、光量の大小関係は、カー効果による偏光方向が＋方向であるか−方向であるかに応じて逆転する。ウォラストンプリズム３４によって分離された２つの光線は、各信号検知用フォトディテクタ２７によってディテクトされてそれぞれの光量が求められ、これらの信号検知用フォトディテクタ２７の差動によりＭＯ信号が検知される。
【００５１】
ところで、分離面３１に入射する光は、レーザダイオード２１側から入射する場合には発散光であり、光磁気ディスク４０側から入射する場合には収束光である。このため、分離面３１への入射角度に分布を生じる。
【００５２】
従来の装置では、ＭＤを中心とした再生専用の携帯型ドライブ装置が主流であったため、光源であるレーザダイオードからの光の開口がＮＡ＝０．１程度に制限されており、このような入射角度の分布は小さく抑えられている。ところが、最近では、高速で情報を記録する要求が高まっており、レーザダイオードからの取り込み光量を増やすために、開口をＮＡ＝０．２程度まで大きくする必要がある。この結果、分離面に入射する光の入射角度が、分離面を構成している偏光膜の偏光特性が保証されている角度範囲を超えてしまうおそれがある。
【００５３】
そこで、円筒面の一部からなる分離面を採用することで、偏光膜への入射角度分布を小さくして偏光特性を向上させ、情報の記録再生能力を改善する技術が提案されている。以下説明する第２比較例では、円筒面の一部からなる分離面が採用されている。
【００５４】
図３は、第３比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【００５５】
この図３に示す光学ヘッド５０を構成している構成部分のうち、図２に示す光学ヘッド２０の構成部分と同等の構成部分については、図２に示す構成部分に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。
【００５６】
この図３に示す光学ヘッド５０の光学素子６０は、円筒面の一部からなる分離面６１を有しており、この分離面６１に入射する光の入射角度は、４５°を中心とする小さな入射角度範囲内に収まっている。このため、分離面６１では所望の偏光特性が発揮され、光学素子６０は、信号光を分離する能力が高い。
【００５７】
この分離面６１にレーザダイオード２１側から入射した光の一部は分離面６１で反射され、斜面６２で反射され、光量モニタ用ホログラム６３によって光量モニタ用フォトディテクタ２３に集光されて光量が検知される。
【００５８】
また、図２を参照した説明同様に、分離面６１に光磁気ディスク４０側から入射した光の所定成分は、分離面６１で反射される。その後、分離面６１の曲率と同程度の曲率を有する反射面６４によって全反射されることにより収束され、ウォラストンプリズム３４に入射されて２つの光線に分離され、各信号検知用フォトディテクタ２７によってディテクトされ、これらの信号検知用フォトディテクタ２７の差動によりＭＯ信号が検知される。
【００５９】
このように、円筒面の一部からなる分離面が採用されることで入射角度の分布は小さく抑えられるが、発散光や収束光が分離面に入射する場合には、入射光の進行方向の分布も生じており、このような進行方向分布に起因して、以下説明するようにＳＮ（シグナルノイズ）比の低下が生じる。特に、光情報記憶装置のうち、ＭＯ等といった、信号強度が信号光の偏光方向変化に敏感な装置においては、このような進行方向分布に起因したＳＮ比低下が大きく、対策が必要である。
【００６０】
以下、上述した進行方向分布に起因するＳＮ比低下について説明する。
【００６１】
図４は、進行方向の分布状態を示す図である。
【００６２】
図４（Ａ）には、上述した分離面に相当する面７０と、光源７１が示されており、光源７１から発せられた発散光は図に矢印で示すＸ方向およびＹ方向に広がりを持つとともに、約４５°の入射角度で面７０に入射する。図４（Ａ）および図４（Ｂ）には、面７０における発散光束の丸い断面７２が示されている。
【００６３】
ここで、面７０に対する発散光束の中心線Ｌの射影は、Ｙ方向を示す矢印と重なるものとし、光源７１から発せられる光は、中心線ＬとＹ方向を示す矢印とを含む平面内の方向に偏光しているものとする。また、面７０は、面内方向の偏光成分（いわゆるＳ偏光成分）を反射し、そのＳ偏光成分に対して偏光方向が直交するＰ偏光成分を透過させるという偏光特性を有するものとする。このような偏光特性は、偏光膜の一般的な特性である。
【００６４】
図４（Ｂ）には、面７０を透過した光の偏光方向７３が矢印で示されており、これらの偏光方向７３は、以下説明するように、面７０の偏光特性によって分布を生じている。面７０に入射した光のうち、面７０によって反射されるＳ偏光成分の偏光方向は、面７０の面内方向であって、かつ、光の入射方向に直交する方向である。このため、発散光束の断面７２のうちＹ方向を示す矢印近辺の中心領域７２ａでは、Ｓ偏光成分の偏光方向は、ほぼＸ方向である。このため、この中心領域７２ａ内における透過光の偏光方向７３は、光源７１から発せられた光の本来の偏光方向と殆ど変わらない。これに対して、発散光束の断面７２のうちＹ方向を示す矢印から離れたサイド領域７２ｂでは、発散光束の広がりに応じてＳ偏光成分の偏光方向がＸ方向から傾き、その結果、サイド領域７２ｂにおける透過光の偏光方向７３は、本来の偏光方向であるＹ方向から傾いた偏光方向となる。つまり、光源７１から発せられた光が面７０を透過する際にサイド領域７２ｂでは偏光方向が回転し、その結果、光の断面７２内で偏光方向に分布が生じる。そして、このような偏光方向の分布は、光情報記憶媒体上の集光スポット内でも同様に生じることとなる。以下の説明では、発散光束の断面７２における中心領域７２ａおよびサイド領域７２ｂと、それら中心領域７２ａおよびサイド領域７２ｂそれぞれに対応する集光スポット内における領域とを区別せずに用いる場合がある。
【００６５】
図５は、光情報記憶媒体上の集光スポットを示す図である。
【００６６】
通常の光情報記憶装置では、図４に示すＹ方向が光情報記憶媒体のトラック７４の長さ方向（図５の上下方向）に相当するような光学的配置が採用され、集光スポット７５が２本のトラック７４の間をそれらのトラック７４に沿って移動するようにトラッキングサーボが実行される。その結果、２つのサイド領域７２ｂそれぞれが２本のトラック７４それぞれをなぞることとなる。このように、サイド領域７２ｂがトラック７４をなぞると、光情報記憶媒体による反射光にはトラック７４で回折された光が混じることとなる。このような集光スポット７５は、トラッキングサーボのサーボゲインが小さい帯域では、トラック７４を横切る方向にふらついており、集光スポット７５がこのようにふらつくと、２本のトラック７４それぞれで回折された光量の相互間に偏りが生じ、集光スポット７５の全体として考えると、反射光（戻り光）の偏光方向に回転が生じてしまうこととなる。このような偏光の回転は、記録情報とは無関係な回転であるが、記録情報に応じた本来の偏光の回転と同様に、信号検知用フォトディテクタの差動信号として検知されてしまいノイズ信号となる。
【００６７】
さらに、ＭＤ等においては、後述するようなウォブルトラックが形成されており、ウォブルトラックに起因するノイズによるＳＮ比の低下が生じることとなる。
【００６８】
図５（Ａ）には、集光スポット７５を挟む２本のトラック７４の双方が、後述するウォブルトラックである場合が示されており、図５（Ｂ）には、集光スポット７５を挟む２本のトラック７４のうち片側のトラックがウォブルトラックである場合が示されている。このような片側ウォブルのフォーマットは、ランドグループ記録による高密度記録を実現するために近年開発されたものである。
【００６９】
ウォブルトラックは、トラッキングサーボが有効な帯域よりも高帯域での蛇行が形成されたトラックであり、この蛇行は、画像や文章などを表す情報のアドレスなどに相当するＩＤ情報を表している。このような高帯域での蛇行にはトラッキングサーボが追随不可能であるため、集光スポット７５はトラック７４を横切る方向に相対的にふらつくこととなり、反射光量がトラック７４の蛇行に応じて揺らぐ。この反射光量の揺らぎが検知されることによりＩＤ情報が検知される。
【００７０】
本来は、このようなＩＤ情報は光量変化だけで検知され、偏光回転に基づいてＭＯ信号が検知される際にはＩＤ情報は検知されないはずであるが、上述したように、サイド領域７２ｂにおける偏光方向が中央領域７２ａとは異なる偏光であるために、ウォブルトラックに起因する集光スポット７５のふらつきによって反射光（戻り光）に偏光の回転が生じ、ＭＯ信号の検知時にＩＤ情報の信号が漏れ込んでノイズ信号となる。
【００７１】
図６は、ＭＯ信号とノイズ信号とを比較するグラフである。
【００７２】
このグラフの縦軸は、信号検出用フォトディテクタの差動信号の出力電圧を示し、横軸は時間を示している。
【００７３】
短い周期の信号は、光情報記憶媒体に記録された最短マークであるいわゆる２Ｔパターンに応じたＭＯ信号Ｓ１であり、長い周期の信号は、集光スポットがトラックを完全に横断したときのノイズ信号Ｓ２である。このようなノイズ信号Ｓ２の振幅は、ＭＯ信号Ｓ１の振幅に較べて数倍の大きさを有するため、集光スポットがトラックに対して多少ふらつくだけでも大きなノイズが生じてＳＮ比が大きく低下することとなる。
【００７４】
以下、本発明の具体的な実施形態について説明する。
【００７５】
図７は、本発明の光情報記憶装置の一実施形態を示す図である。
【００７６】
この光情報記憶装置１００には、光情報記憶媒体の一例である光磁気ディスク２００を保持して回転させるモータ３００と、モータの回転を制御する回転制御回路３１０が備えられている。なお、本発明にいう光情報記憶媒体としては、光磁気ディスクに限らず、相変化型ディスクも使用可能であることは言うまでもない。以下の説明では光情報記憶媒体として光磁気ディスク２００が採用されているものとする。
【００７７】
また、この光情報記憶装置１００には、光磁気ディスク２００にレーザ光を集光照射する光学ヘッド４００と、そのレーザ光の出力を制御するレーザ出力制御回路５１０と、光学ヘッド４００によって光磁気ディスク２００に照射される照射光のフォーカスおよびトラッキングを制御するフォーカス・トラッキング制御回路５２０が備えられている。
【００７８】
さらに、この光情報記憶装置１００には、磁気ヘッド６００と、磁界制御回路６１０が備えられており、情報書込み時には、光学ヘッド４００により光磁気ディスク２００上に照射光が集光された位置に磁気ヘッド６００によって外部磁界が付加され、その外部磁界の強度や向き等が磁界制御回路６１０によって、光磁気ディスク２００に書き込まれる書込情報を表す入力信号に応じて制御される。そして、光学ヘッド４００による照射光の熱と、磁気ヘッド６００による外部磁界によって書込情報が書き込まれる。
【００７９】
さらにまた、この光情報記憶装置１００にはＭＯ信号検出回路５３０が備えられており、情報再生時には、光磁気ディスク（ＭＯ）２００に記憶されている記憶情報を表すＭＯ信号がＭＯ信号検知回路５３０によって検知されて出力される。
【００８０】
図８は、図７に四角１つで示した光学ヘッドの斜視図であり、この光学ヘッドには本発明の光学素子の一実施形態が組み込まれている。
【００８１】
この図８に示す光学ヘッド４００の構成要素のうち、図３に示す光学ヘッド５０の構成要素と同等な構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
この図８に示す光学素子４１０の特徴は、反射面６４のうち斜線が付された部分にマスク部４１１が形成されていることであり、ここでは、マスク部４１１は、光を吸収する帯状の部分として形成されている。反射面６４のうちマスク部４１１を除く部分が本発明にいう主要部に相当する。また、この図８には、分離面６１によって反射されて反射面６４上に到達した光４２０が丸く示されており、その光４２０のうち、図５に示すトラック７４に起因する回折光を含む部分４２１も２つ示されている。このような２つの部分４２１を有する光４２０の様子のことを以下では「ボールシェイプ」と称する。回折光を含む２つの部分４２１を貫く方向は、図５に示すトラック７４を横切る方向に相当し、この方向に長尺な帯状の部分としてマスク部４１１が形成されている。このようなマスク部４１１が形成されていることによって、後述する原理によりノイズが低減されている。また、ノイズ低減がマスク部４１１の形成によって実現されているため、光学素子４１０の、多数の素子がコンパクトに一体化されているという長所や、製造が容易な構造であるという長所が維持されており、コンパクトで低コストな光情報記憶装置の実現に大きく貢献する。
【００８３】
マスク部４１１の作成方法や、本発明にいうマスク部のバリエーションについては後述する。
【００８４】
コリメートレンズ２４および対物レンズ２５は、本発明にいう対物光学系を構成している。また、この図８には多数の端子８０が示されており、これらの端子８０を介してフォトディテクタとプリアンプ回路が接続されている。
【００８５】
図９は、フォトディテクタおよびプリアンプ回路の接続構造を示す図である。
【００８６】
この図９に示す光量モニタ用フォトディテクタ２３は、光量モニタ用プリアンプ８１に接続されており、光量モニタ用フォトディテクタ２３でディテクトされた光の光量に応じた光量モニタ信号が光量モニタ用プリアンプ８１から出力される。出力された光量モニタ信号は、図７に示すレーザ出力制御回路５１０に入力され、レーザ出力の制御に利用される。
【００８７】
また、図９に示すように、サーボ検知用フォトディテクタ２６としては４つのフォーカシング検知用フォトディテクタ２６ａと４つのトラッキング検知用フォトディテクタ２６ｂが存在する。そして、４つのフォーカシング検知用フォトディテクタ２６ａは、フォーカシング検知用プリアンプ８２に接続されており、フォーカシング検知用フォトディテクタ２６ａの出力が２つ分ずつ足し合わされてフォーカシング検知用プリアンプ８２に入力される。そして、足し合わされた出力相互の差分がフォーカシング検知用プリアンプ８２によって検知されてフォーカシング検知信号として出力される。また、４つのトラッキング検知用フォトディテクタ２６ｂはトラッキング検知用プリアンプ８３に接続されており、トラッキング検知用フォトディテクタ２６ａの出力が２つ分ずつ足し合わされて、トラッキング検知用プリアンプ８３に入力される。そして、足し合わされた出力相互の差分がトラッキング検知用プリアンプ８３によって検知されてトラッキング検知信号として出力される。これらフォーカシング検知信号およびトラッキング検知信号は、図７に示すフォーカス・トラッキング制御回路５２０に入力され、フォーカス制御やトラッキング制御に用いられる。
【００８８】
さらに、図９に示す２つの信号検知用フォトディテクタ２７は双方ともＭＯ検知用プリアンプ８４およびＩＤ検知用プリアンプ８５に接続されており、ＭＯ検知用プリアンプ８４によって２つの信号検知用フォトディテクタ２７の出力の差分が検知されてＭＯ検知信号として出力される。また、ＩＤ検知用プリアンプ８５によって２つの信号検知用フォトディテクタ２７の出力の和が検知されてＩＤ検知信号として出力される。
【００８９】
以下、図８に示すマスク部４１１が形成されることによってノイズが低減される原理について説明する。以下ではこの原理のことを第１の原理と称する。
【００９０】
図１０は、ボールシェイプが遮蔽される様子を示す図であり、図１１は、ボールシェイプが遮光される位置と信号強度との関係を示すグラフである。
【００９１】
図１０には、トラックに起因する回折光を含む部分４２１を２つ有する、ボールシェイプ形の光４２０がナイフエッジ４３０で遮蔽される様子が示されている。ナイフエッジ４３０は、回折光を含む２つの部分４２１を貫く方向のエッジ端４３１を有している。光４２０が検知された信号の強度は、ナイフエッジ４３０が、エッジ端４３１に直交する方向（図１０の矢印方向）に移動すると、以下説明するように変化する。
【００９２】
図１１のグラフの横軸は、ボールシェイプ形の光４２０を遮蔽しているナイフエッジ４３０のエッジ端４３１の位置（遮蔽位置）を示しており、ボールシェイプの中央が原点である。また、図１１のグラフの縦軸は、信号強度を示している。
【００９３】
このグラフには、図６のグラフに示す２ＴパターンのＭＯ信号Ｓ１の信号強度と遮蔽位置との関係を表す実線Ｍ１と、集光スポットがトラックを横断するときのノイズ信号Ｓ２の信号強度と遮蔽位置との関係を表す点線Ｍ２が示されている。これら実線Ｍ１および点線Ｍ２は、以下に示す条件の下で計算によって求められたものである。
【００９４】
これに対して、図１１のグラフに示す点線Ｍ２が示すノイズ信号強度は、ナイフエッジ４３０によるボールシェイプ形の光４２０の遮蔽領域が増加するにつれて単調に減少し、特に±０．５ｍｍ以内の遮蔽位置では急激に減少する。これは、ボールシェイプ形の光４２０のうち原点付近の部分は、ノイズ信号に大きく貢献していることを示している。
【００９５】
従って、ボールシェイプ形の光４２０のうち原点付近の部分だけが遮蔽されると、ＭＯ信号強度が維持されるとともにノイズ信号強度が減少し、ＳＮ比が向上する。また、遮蔽領域の増加に伴ってＭＯ信号強度がやや増加する２カ所が遮蔽されると、ＭＯ信号強度が増加するとともにノイズ信号強度が減少し、ＳＮ比が向上する。
【００９６】
本発明の光情報記憶装置および光学素子では、以上説明した第１の原理によってノイズが低減される。
【００９７】
次に、図８に示すマスク部４１１の形成方法と、本発明にいうマスク部のバリエーションについて説明する。
【００９８】
図１２は、マスク部の形成方法の一例と、本発明にいうマスク部の第１例を示す図である。
【００９９】
この図１２には、図８に示す光学素子４１０を構成する構成部品のうちの一部の構成部品が示されており、この図１２に示されている構成部品は、この図１２の奥行き方向に柱状の形状を有しており、後述するような長尺材を輪切りにすることにより多量かつ安価に製造することができる。
【０１００】
マスク部４１１は、反射面６４の光学素子外部側に、光を吸収する吸光物質４４０が所定方向に帯状に付けられることにより形成されている。吸光物質４４０が反射面６４に付けられたことによって、マスク部４１１では光が反射面６４を透過して吸光物質４４０に吸収されることとなる。そして、吸光物質４４０が帯状に付けられたことによりマスク部４１１が形成されているので、反射面６４に到達したボールシェイプの一部が上述したように遮蔽されるのと同様な効果を生じる。つまり、マスク部４１１に到達した光が実質的に遮蔽されることとなる。
【０１０１】
吸光物質４４０を反射面６４に付ける技術としては、蒸着などに代表されるいわゆる膜形成技術や、吸光物質を溶媒に溶かして塗布する技術や、テープ状の吸光物質４４０を粘着物質で張り付ける技術などが、吸光物質４４０の性質に応じて採用される。
【０１０２】
吸光物質の一例を以下に掲げる。
吸光物質 ： Ｓ偏光の反射率 Ｐ偏光の反射率
油性インク ： ４１％ ２２％
ポリイミドテープ ： ７５％ ５６％
シリコンテープ ： ６７％ ４％
ここには、３種類の吸光物質それぞれが反射面６４に付けられた場合におけるマスク部４１１での反射率を、Ｓ偏光とＰ偏光とのそれぞれについて検討した結果が示されており、Ｐ偏光の方向は反射面６４が曲率を有する方向である。なお、主要部での反射率は、Ｓ偏光とＰ偏光との双方において１００％である。
【０１０３】
シリコンのテープが反射面６４に接着されて形成されたマスク部４１１では、Ｐ偏光の光に対する反射率が４％まで抑制されるとともに、Ｓ偏光の光に対する反射率は６７％という高い反射率である。ここで、光情報記憶装置の光学系における一般的な光学的配置の下では、Ｐ偏光の反射率がＳ偏光の反射率よりも抑制されると、ＭＯ信号の検知能力が向上する。従って、シリコンテープの接着により形成されたマスク部４１１は、ノイズの低減のみならず、信号検知能力の向上にも貢献する。
【０１０４】
ポリイミドテープが反射面６４に接着されて形成された場合のマスク部４１１では、Ｓ偏光の反射率が７５％であり、Ｐ偏光の反射率が５６％であって、いずれもやや高い反射率である。しかし、ポリイミドテープは、強度や、高温での耐久特性に優れた材料であり、光学素子のコストダウンに貢献する。
【０１０５】
油性インクが反射面６４に塗布されてマスク部４１１が形成される場合には、インクジェットマーカ等を使用した製造が可能であり、製造作業の制御性や光学素子の量産性が向上する。
【０１０６】
図１３は、本発明にいうマスク部の第２例を示す図である。
【０１０７】
この図１３には、反射面６４の光学素子外部側に突条４４１が設けられることによってマスク部４１１が形成されている例が示されている。このような突条４４１が設けられると、全反射条件が崩れて光がマスク部４１１を透過し、あるいは、光がマスク部４１１において、反射面６４のうちマスク部４１１を除く部分で反射した光の進行方向とは異なる方向へと反射する。この結果、反射面６４に到達した光の光束のうちマスク部４１１に到達した部分が実質的に遮蔽され、上述した第１の原理によってノイズが低減される。また、突条４４１は、ガラスモールドによって反射面６４と一体に形成することができるので、光学素子等の製造コストが低い。
【０１０８】
図１４は、本発明にいう遮光体が設けられた実施形態の説明図である。
【０１０９】
この実施形態では、ウォラストンプリズム３４に、図８に示すマスク部４１１と同様に光束の一部を遮蔽する遮光体４５０が張り付けられており、このような遮光体４５０が設けられると、上述した第１の原理によってノイズが低減されることとなる。
【０１１０】
図１５は、本発明にいうマスク部の第３例を示す図である。
【０１１１】
本発明にいう反射面は平面であってもよく、この図１５には、図２に示す反射面３２同様の平面の反射面４１２を有する光学素子の構成部品が示されている。そして、この平面の反射面４１２にもマスク部４１３が帯状に形成されており、反射面４１２のうちマスク部４１３を除く部分が主要部である。このマスク部４１３は、誘電体膜４１４が反射面３２の光学素子外部側に形成されることによって形成されている。そして、この誘電体膜４１４が形成されたことによって、反射面４１２のうちマスク部４１３を除く主要部によって反射される光が反射時に生じる位相差と、マスク部４１３によって反射される光が反射時に生じる位相差とが異なっている。主要部で生じる位相差は、偏光回転の検知に適した位相差となるように設計されているので、マスク部４１３によって反射された光は、偏光回転が検知されにくく、マスク部４１３によって光が実質的に遮蔽されることとなる。この結果、上述した第１の原理によってノイズが低減される。
【０１１２】
図１６は、本発明にいうマスク部の第４例を示す図である。
【０１１３】
この図１６には、反射面４１２に光学素子の外部側から溝４１５が設けられることによってマスク部４１３が形成されている例が示されている。このような溝４１５が設けられると全反射条件が崩れて光がマスク部４１３を透過することとなり、マスク部４１３に到達した光は実質的に遮蔽されており、ノイズが低減される。
【０１１４】
図１７は、本発明にいう遮光体が設けられた他の実施形態の説明図である。
【０１１５】
この図１７で説明する実施形態では、反射面４１２を有する部品４１６の、ウォラストンプリズム３４に接着される面に溝４１７が設けられている。この溝４１７が本発明にいう遮光体の一例であり、このような溝４１７が設けられると、この溝４１７に到達した光が反射されあるいは屈折されて実質的に遮蔽されることとなり、ノイズが低減される。
【０１１６】
図１８は、図８に示す光学素子４１０の製造方法の説明図である。
【０１１７】
図８に示す光学素子４１０を構成している部品のうち、所定方向に柱状の形状を有する部品については、ガラスモールド法や切削により、その所定方向に長尺な原材４６０を作製し、その原材４６０に吸収物質４４０を、上述した方法で帯状に付ける。その後、長尺な原材４６０を、図に点線で示すように輪切りにし、最後に、図８に示すサーボ検知用ホログラム３３等を張り付けることによって光学素子４１０を製造する。
【０１１８】
このような製造方法によれば、光学素子４１０の生産性が向上し、量産によるコスト低減が実現される。
【０１１９】
図１９は、本発明にいうマスク部の第５例を示す図である。
【０１２０】
この第５例では、上述した長尺な原材４６０に吸収物質４４０が２本の帯状に付けられてマスク部が形成される。このように吸収物質４４０が付けられることにより、図１１のグラフを参照して説明した、遮蔽に伴ってＭＯ信号強度がやや増加する２つの領域が実質的に遮蔽されて、いわゆる超解像の効果が実現され、ノイズの低減を図ると共にＭＯ信号の増強を図ることができる。
【０１２１】
光学素子の取り付けマージンや、部品の製造マージンを考慮すると図１８に示すように１本の帯状に吸光物質を付けることが有効である。しかし、実装精度の向上などにより、更に高品質の製品を作ることが可能になった場合には、この図１９に示すように２本の帯状に吸光物質を付けることが有効である。
【０１２２】
図２０は、本発明にいうマスク部の第６例を示す図である。
【０１２３】
この第６例では、上述した長尺な原材４６０に吸収物質４４０が断続的な帯状に付けられてマスク部が形成され、断続的な帯状に付けられた吸収物質４４０を２分するように原材４６０が輪切りにされる。この第６例では、図１０に示すボールシェイプ形の光４２０のうち、トラックに起因する回折光を含む２つの部分４２１が実質的に遮蔽されることとなる。その結果、ノイズ信号をほぼ理想的に取り除くことができる。
【０１２４】
図１８〜図２０では、１本の帯状、２本の帯状、断続的な帯状に形成された吸光物質について説明したが、同様に、図１３に示す突条４４１は、１本の突条、２本の突条、断続的な突条として形成されてもよい。また、図１６に示す溝４１５も、１本の溝、２本の溝、断続的な溝として形成されてもよい。
【０１２５】
図２１は、図３に示す第２比較例の信号検知能力と、図７および図８に示す実施形態の信号検知能力とを比較した結果を表すグラフである。
【０１２６】
ここでは、以下に示す条件下で実験を行い、その実験の結果に基づいて信号検知能力を比較した。また、信号検知能力を総合的に指標する値として信号検知のエラー率を採用し、信号検知時に信号波形をスライスするスライスレベルを変化させて、各スライスレベルにおけるエラー率の変化を測定した。
【０１２７】
また、図２１には、図３に示す第２比較例の信号検知能力を表す、正方形が付されたグラフＮ１と、図８に示す図７および図８に示す実施形態の信号検知能力を表す、菱形が付されたグラフＮ２が示されている。
【０１２８】
正方形が付されたグラフＮ１が示すエラー率は、最低でも１．００Ｅ−５を上回っているのに対して、菱形が付されたグラフＮ２が示すエラー率は、−１０〜＋１６という広いオフセット範囲において１．００Ｅ−６以下という非常に低いエラー率を示している。つまり、図８に示すマスク部４１１の位置にシリコンテープが帯状に貼りつけられていることによって、エラーマージンが飛躍的に改良され、極めておおきなエラーマージンが実現されることが確認された。これにより、本発明による情報の再生特性の効果が、総合特性の向上として確認されたこととなる。
【０１２９】
最後に、上述した第１の原理とは異なる第２の原理に基づいた実施形態について説明する。
【０１３０】
図２２は、第２の原理に基づいた実施形態を示す図である。
【０１３１】
この実施形態の構成は、図７に示す光学ヘッド４００に代えて、この図２２に示す光学ヘッド７００が用いられる点を除き、図７に示す構成と同様である。また、この図２２に示す光学ヘッド７００の構成要素のうち、図８に示す光学ヘッド４００の構成要素と同じ構成要素については、図８に示す符号と同一の符号を付して説明を省略する。
【０１３２】
この図２２に示す光学ヘッド７００の光学素子７１０が有する分離面７１１および反射面７１２は、それぞれの面での光反射時に生じる光の位相差が合計で±１５°以内となるように設計されており、この点が、この実施形態の特徴である。また、このように設計されている点を除き、分離面７１１は、図８に示す分離面６１と同様な面である。
【０１３３】
このように設計された分離面７１１および反射面７１２を有する光学素子７１０では、以下説明する第２の原理によってノイズが低減されている。
【０１３４】
図２３は、第２の原理の説明図である。
【０１３５】
この図２３に矢印で示すＹ方向は、図４に示すＹ方向と同等な方向であり、光源７１から発せられた光の本来の偏光方向を表している。図４を参照して説明したように、発散光束の断面７２内のサイド領域７２ｂでは、光の進行方向の分布に起因して、分離面で偏光方向が回転する。図２２に示すレーザダイオード２１からの出射光が分離面７１１を透過する場合にも同様に偏光方向の回転が生じる。図２３に矢印で示すＡ０方向は、サイド領域７２ｂの光が分離面７１１を透過した後の偏光方向を示しており、本来の偏光方向であるＹ方向から角度Δだけ回転している。このように偏光方向が回転した光が光磁気ディスクに導かれ、光磁気ディスクによって反射されて戻ってくる。ここで、Ａ０方向に偏光した光が光磁気ディスクへと向かった経路を辿って戻ってきた戻り光について考えると、光磁気ディスクによる反射によって光束の上下左右が反転するので、戻り光の偏光方向はＡ１方向である。一方、この戻り光は、Ａ０方向に偏光した光が光磁気ディスクへと向かった経路を辿って戻ってきたので、この戻り光に対する分離面７１１のいわゆるＰ偏光方向はＡ０方向である。つまり、分離面７１１にとってみると偏光方向が角度２ΔだけＰ偏光方向から回転した光が入射したこととなり、分離面７１１による偏光回転の拡大作用によって偏光方向の回転角度２Δが、以下の式に示すように角度２Δ＋δに拡大される。
【０１３６】
ｔａｎ（２Δ＋δ）＝（ＲＳ／ＲＰ）0.5×ｔａｎ２Δ
ここで、ＲＳは、いわゆるＳ偏光方向の成分に対する分離面７１１の反射率であり、ＲＰは、いわゆるＰ偏光方向の成分に対する分離面７１１の反射率である。典型的には、ＲＳは１００％、ＲＰは８０％程度である。
【０１３７】
このように偏光方向の回転が拡大された結果、分離面７１１で反射された光の偏光方向は、図２３に矢印で示すＢ方向となる。そしてこのＢ方向に偏光した光は図２２に示す反射面７１２に入射し、反射面７１２で反射された光が図２２に示すウォラストンプリズム３４に入射する。そして、このウォラストンプリズム３４は、Ｙ方向を基準として±方向に偏光が傾いているほど信号強度が大きくなるように配置されている。従って、反射面７１２で反射された後の光の偏光方向がＹ方向から傾くほど、ウォブリングなどによるノイズが大きくなる。一方、本来のＭＯ信号成分を検知する能力の向上を図ると、分離面７１１および反射面７１２における光反射時に生じる光の位相差の合計は、０°あるいは１８０°に近いことが望ましい。そこで、以下では、位相差の合計が０°である場合と１８０°である場合とのそれぞれについて、反射面７１２で反射された後の光の偏光方向を検討する。
【０１３８】
分離面７１１および反射面７１２それぞれで生じる光の位相差が合計で１８０°であるものとすると、反射面７１２で反射された光の偏光方向は、その位相差によって、図２３に矢印で示すＣ方向となる。このため、ウォラストンプリズム３４に到達した光は、基準方向であるＹ方向に対して角度３Δ＋δだけ偏光方向が回転した光に相当する。
【０１３９】
これに対し、分離面７１１および反射面７１２それぞれで生じる光の位相差が合計で０°であるものとすると、反射面７１２で反射された光の偏光方向はＢ方向となる。このため、ウォラストンプリズム３４に到達した光は、基準方向であるＹ方向に対して角度Δ＋δだけ偏光方向が回転した光に相当する。
【０１４０】
従って、位相差の合計が０°である場合の方が、１８０°である場合よりもノイズが小さいこととなる。
【０１４１】
図２４は、位相差を考慮したときのＭＯ信号とノイズ信号を表すグラフである。
【０１４２】
このグラフの縦軸は、シミュレーションによって得られた信号強度を任意単位で示しており、横軸は、光磁気ディスク上での集光スポットの移動量を示している。但し、この移動量は、ＭＯ信号についてはトラックに沿った方向への移動量を表し、ノイズ信号（フラレ）については、トラックを横断する方向への移動量を表している。
【０１４３】
このグラフには、分離面７１１および反射面７１２における位相差の合計が１８０°である場合に、集光スポットが２Ｔパターンの記録マーク上を通過するときのＭＯ信号強度を表す実線Ｐ１が示されており、同様に、位相差の合計が１８０°である場合に、集光スポットがトラックを横断するときのノイズ信号（フラレ）強度を表す実線Ｐ２と、位相差の合計が０°である時の２ＴパターンのＭＯ信号強度を表す点線Ｐ３と、位相差の合計が０°である時のノイズ信号（フラレ）強度を表す点線Ｐ４が示されている。
【０１４４】
実線Ｐ１が表すＭＯ信号強度と、点線Ｐ３が表すＭＯ信号強度は、互いに符号が逆転している関係にあり、信号の絶対値および信号振幅は同じである。
【０１４５】
ところで、ＭＯ信号が検知されるときには、ＭＯ信号の信号振幅が大きいほどエラー率は低く、ノイズ信号（フラレ）の信号振幅が大きいほどエラー率は高い。そこで、位相差の合計が１８０°である場合と０°である場合について、ＭＯ信号の信号振幅とノイズ信号（フラレ）の信号振幅とを比較すると、位相差の合計が１８０°である場合には、ノイズ信号（フラレ）の信号振幅はＭＯ信号の信号振幅の数倍である。これに対して、位相差の合計が０°である場合には、ノイズ信号（フラレ）の信号振幅はＭＯ信号の信号振幅と同じ程度である。
【０１４６】
この図２４に示す点線Ｐ４は、集光スポットがトラックを横断するときのノイズ信号（フラレ）強度を表しているが、実際にノイズとして現れる信号強度は、トラッキングサーボ時の集光スポットのふらつきや、上述したウォブルトラックに対する集光スポットの相対的なふらつきに依存する。従って、実際にノイズとして現れる信号強度がＭＯ信号の信号強度に対して充分に小さければ実用上は支障がない。そこで、集光スポットのふらつきに伴うノイズ信号の信号強度をＭＯ信号の信号強度で除算して得られる信号比を、分離面および反射面における位相差の合計値に対して求めると、以下に示す値が得られる。
【０１４７】
【０１４８】
実際に用いられる光情報記憶媒体には、複屈折特性があり、この複屈折特性によっても光の位相差Δ１が生じる。一方、上述したように、光情報記憶装置の光学系でも位相差Δ２が生じる。
【０１４９】
光情報記憶媒体として最も一般的な、ポリカーボネート材料の基板を有する光情報記憶媒体の場合には、例えば基板厚みが１．２ｍｍであると、複屈折特性によって、赤外線から可視光に至る波長領域の光に対し光路差にして数十ｎｍ分の位相差を生じ、角度表示ではΔ１＝±２０°となる。また、位相差Δ１および位相差Δ２が生じることにより信号強度はｃｏｓ（Δ１＋Δ２）倍となる。
【０１５０】
ここで、信号劣化が許容される目安として、信号強度の８０％を基準とすると、ｃｏｓ（｜Δ１＋Δ２｜）＜ｃｏｓ３６°であるので、Δ２＝０°±１５°以内、あるいはΔ２＝１８０°±１５°以内となる。一方、上述したフラレの影響を考慮すると、位相差Δ２は０°に近いことが望ましいので、結局Δ２＝０°±１５°以内であることが望ましい。そして、分離面７１１および反射面７１２における位相差の合計をこのような±１５°以内という範囲内に抑えることにより、光情報記憶装置の情報再生能力向上という目的が達せられる。信号特性の劣化を更に抑えて、信号強度の８５％を基準とすると、位相差の合計は±１０°以内であることが望ましい。
【０１５１】
なお、上記説明した各実施形態では、光情報記憶媒体として光磁気ディスクが採用されているが、本発明にいう光情報記憶媒体は光磁気ディスクに限定されるものではなく、相変化型ディスクやＲＯＭディスクであってもよい。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、集光スポットのふらつき等に起因するノイズが低減され、その結果、高密度記録再生が可能なコンパクトな光情報記憶装置が実現される。
【０１５３】
さらに、本発明の光学素子は多量かつ安価に製造することができるので光情報記憶装置の製造コストが低い。
【図面の簡単な説明】
【図１】光情報記憶装置の第１比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【図２】光情報記憶装置の第２比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【図３】光情報記憶装置の第３比較例に組み込まれている光学ヘッドを示す図である。
【図４】進行方向の分布状態を示す図である。
【図５】光情報記憶媒体上の集光スポットを示す図である。
【図６】ＭＯ信号とノイズ信号とを比較するグラフである。
【図７】本発明の光情報記憶装置の一実施形態を示す図である。
【図８】本発明の光学素子の一実施形態が組み込まれている光学ヘッドの斜視図である。
【図９】フォトディテクタおよびプリアンプ回路の接続構造を示す図である。
【図１０】ボールシェイプが遮蔽される様子を示す図である。
【図１１】ボールシェイプが遮光される位置と信号強度との関係を示すグラフである。
【図１２】マスク部の形成方法の一例と、本発明にいうマスク部の第１例を示す図である。
【図１３】本発明にいうマスク部の第２例を示す図である。
【図１４】本発明にいう遮光体が設けられた実施形態の説明図である。
【図１５】本発明にいうマスク部の第３例を示す図である。
【図１６】本発明にいうマスク部の第４例を示す図である。
【図１７】本発明にいう遮光体が設けられた他の実施形態の説明図である。
【図１８】光学素子の製造方法の説明図である。
【図１９】本発明にいうマスク部の第５例を示す図である。
【図２０】本発明にいうマスク部の第６例を示す図である。
【図２１】第２比較例の信号検知能力と、本発明の実施形態の信号検知能力とを比較した結果を表すグラフである。
【図２２】第２の原理に基づいた実施形態を示す図である。
【図２３】第２の原理の説明図である。
【図２４】位相差を考慮したときのＭＯ信号とノイズ信号を表すグラフである。
【符号の説明】
２１ レーザダイオード
２２ 立ち上げミラー
２３ 光量モニタ用フォトディテクタ
２４ コリメートレンズ
２５ 対物レンズ
２６ サーボ検知用フォトディテクタ
２６ａ フォーカシング検知用フォトディテクタ
２６ｂ トラッキング検知用フォトディテクタ
２７ 信号検知用フォトディテクタ
２８ キャップ
３１ 分離面
３２ 反射面
３３ サーボ検知用ホログラム
３４ ウォラストンプリズム
４０ 光磁気ディスク
６１ 分離面
６２ 斜面
６３ 光量モニタ用ホログラム
６４ 反射面
７４ トラック
７５ 集光スポット
８０ 端子
８１ 光量モニタ用プリアンプ
８２ フォーカシング検知用プリアンプ
８３ トラッキング検知用プリアンプ
８４ ＭＯ検知用プリアンプ
８５ ＩＤ検知用プリアンプ
１００ 光情報記憶装置
２００ 光磁気ディスク
３００ モータ
３１０ 回転制御回路
４００ 光学ヘッド
４１０ 光学素子
４１１，４１３ マスク部
４１２ 反射面
４１４ 誘電体膜
４１５ 溝
４１７ 溝
４２０ ボールシェイプ形の光
４３０ ナイフエッジ
４４０ 吸光物質
４４１ 突条
４５０ 遮光体
４６０ 原材
５１０ レーザ出力制御回路
５２０ フォーカス・トラッキング制御回路
５３０ ＭＯ信号検出回路
６００ 磁気ヘッド
６１０ 磁界制御回路
Claims (6)
- 光を出射する光源と、
前記光源からの出射光を、記憶された情報に応じた信号光を少なくとも一部に含む戻り光を生じる光情報記憶媒体に集光するとともに、該光情報記憶媒体からの戻り光を前記光源側に向かわせる対物光学系と、
前記光源と前記対物光学系との間に位置し、前記光源からの出射光を前記対物光学系に導くとともに、前記光情報記憶媒体で反射され、前記対物光学系を経由して戻ってきた戻り光から信号光を分離する光学素子とを備え、
前記光学素子が、
前記光源からの出射光を透過させて前記対物光学系に導くとともに、前記信号光を反射させることにより該信号光を前記戻り光から分離する分離面と、
前記分離面で反射された信号光を所定方向に反射する主要部、および、該主要部の光学的性質とは異なる光学的性質を有するマスク部からなる反射面とを有するものであり、
前記反射面が、前記光学素子の表面部分に存在する、該光学素子の内部側から入射する信号光を内部側に反射する面であり、
前記マスク部が、前記光学素子の外部側に吸光物質がマークされてなるものであることを特徴とする光情報記憶装置。 - 光を出射する光源と、
前記光源からの出射光を、記憶された情報に応じた信号光を少なくとも一部に含む戻り光を生じる光情報記憶媒体に集光するとともに、該光情報記憶媒体からの戻り光を前記光源側に向かわせる対物光学系と、
前記光源と前記対物光学系との間に位置し、前記光源からの出射光を前記対物光学系に導くとともに、前記光情報記憶媒体で反射され、前記対物光学系を経由して戻ってきた戻り光から信号光を分離する光学素子とを備え、
前記光学素子が、
前記光源からの出射光を透過させて前記対物光学系に導くとともに、前記信号光を反射させることにより該信号光を前記戻り光から分離する分離面と、
前記分離面で反射された信号光を所定方向に反射する主要部、および、該主要部の光学的性質とは異なる光学的性質を有するマスク部からなる反射面とを有するものであり、
前記反射面が、前記光学素子の表面部分に存在する、該光学素子の内部側から入射する信号光を内部側に反射する面であり、
前記マスク部が、前記光学素子の外部側に突出した凸部であることを特徴とする光情報記憶装置。 - 光を出射する光源と、
前記光源からの出射光を、記憶された情報に応じた信号光を少なくとも一部に含む戻り光を生じる光情報記憶媒体に集光するとともに、該光情報記憶媒体からの戻り光を前記光源側に向かわせる対物光学系と、
前記光源と前記対物光学系との間に位置し、前記光源からの出射光を前記対物光学系に導くとともに、前記光情報記憶媒体で反射され、前記対物光学系を経由して戻ってきた戻り光から信号光を分離する光学素子とを備え、
前記光学素子が、
前記光源からの出射光を透過させて前記対物光学系に導くとともに、前記信号光を反射させることにより該信号光を前記戻り光から分離する分離面と、
前記分離面で反射された信号光を所定方向に反射する主要部、および、該主要部の光学的性質とは異なる光学的性質を有するマスク部からなる反射面とを有するものであり、
前記反射面が、前記光学素子の表面部分に存在する、該光学素子の内部側から入射する信号光を内部側に反射する面であり、
前記マスク部が、前記光学素子の外部側から内部側に凹んだ凹部であることを特徴とする光情報記憶装置。 - 所定性質の光を反射することによって、該所定性質の光を少なくとも一部に含む光から該所定性質の光を分離する分離面と、
前記分離面で反射された光を所定方向に反射する主要部、および、該主要部の光学的性質とは異なる光学的性質を有するマスク部からなる反射面とを有する、
前記反射面が、前記光学素子の表面部分に存在する、該光学素子の内部側から入射する信号光を内部側に反射する面であり、
前記マスク部が、前記光学素子の外部側に吸光物質がマークされてなるものである
ことを特徴とする光学素子。 - 所定性質の光を反射することによって、該所定性質の光を少なくとも一部に含む光から該所定性質の光を分離する分離面と、
前記分離面で反射された光を所定方向に反射する主要部、および、該主要部の光学的性質とは異なる光学的性質を有するマスク部からなる反射面とを有する、
前記反射面が、前記光学素子の表面部分に存在する、該光学素子の内部側から入射する信号光を内部側に反射する面であり、
前記マスク部が、前記光学素子の外部側に突出した凸部であることを特徴とする光学素子。 - 所定性質の光を反射することによって、該所定性質の光を少なくとも一部に含む光から該所定性質の光を分離する分離面と、
前記分離面で反射された光を所定方向に反射する主要部、および、該主要部の光学的性質とは異なる光学的性質を有するマスク部からなる反射面とを有する、
前記反射面が、前記光学素子の表面部分に存在する、該光学素子の内部側から入射する信号光を内部側に反射する面であり、
前記マスク部が、前記光学素子の外部側から内部側に凹んだ凹部であることを特徴とする光学素子。
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