JP3857235B2 - 光学装置及び光記憶装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、一般的に光学装置に関し、特に、該光学装置を使用した光記憶装置に関する。
背景技術
光ディスクは、音声、文字、画像情報等を記録再生する媒体として、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、デジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯディスク）、ミニディスク（ＭＤ）等で使用されている。これらの光ディスクは近年急速に発展するマルチメディア化の中で中核となるメモリ媒体として脚光を浴びており、通常カートリッジケースの中に収容された状態で使用される。光ディスクカートリッジが光ディスク装置内にローディングされ、光ピックアップにより光ディスクに対するデータのリード／ライトが行われる。
最近の光ディスク装置の光ピックアップは、小型化を実現するため、レーザダイオード、レーザビームの反射及び透過を行うビームスプリッタ、光ディスクからの反射光を受光する光検出器等を含んだ固定光学アセンブリと、キャリッジ及びキャリッジに取り付けられた対物レンズを有するアクチュエータを含んだ移動光学アセンブリとから構成される。キャリッジはボイスコイルモータ（ＶＣＭ）により、一対のレールに沿って光ディスクの半径方向に移動される。
固定光学アセンブリのレーザダイオードから出射されたライトパワーのレーザビームはコリメータレンズによりコリメートされた後、偏光ビームスプリッタを透過し、アクチュエータのビーム立ち上げミラーにより反射されて対物レンズにより光ディスク上にフォーカスされ、光ディスクにデータが書き込まれる。一方、データの読み出しは、光ディスクにリードパワーのレーザビームを照射することにより行われる。光ディスクからの反射光は対物レンズによりコリメートビームにされた後、固定光学アセンブリの偏光ビームスプリッタにより反射され、この反射光が光検出器で検出されて電気信号に変換される。
光ピックアップの更なる小型化を実現するため、レーザダイオードからの発散光を直接偏光ビームスプリッタに入射させる構成の光ピックアップが開発されている。この光ピックアップでは、光ディスクで反射された収束光が偏光ビームスプリッタに戻ってきてその一部が反射されるため、光検出器への集光のためのレンズを省略することができる。さらに光ピックアップのコンパクト化を図るために、最近では、レーザダイオード、偏光ビームスプリッタ、光出力モニタ、サーボ検知系、ＲＦ信号検知系及びプリアンプ回路を集積一体化した光ピックアップ（光学ヘッド）の開発が盛んに行われている。
これらの光ピックアップでは、偏光ビームスプリッタの偏光分離膜へ入射する発散光の入射角度が分布を持つため、偏光分離膜の透過率及び反射率、偏光成分の位相差及び偏光面方向等が分布を持つことになる。これらの分布による特性の劣化を防ぐため、光源から出射された発散光の開口径を小さくして、偏光ビームスプリッタへの入射角度の分布の影響を抑えてきた。このため従来は、光の利用効率が低くても問題とならない再生専用のミニディスク装置等において、発散光を偏光ビームスプリッタに入射させる構成の光ピックアップを採用して、光ピックアップの小型化が図られている。
書き換え可能な光ディスク装置では、高速記録、高速転送が要求されるため、光源からの光の取り込み光量を大きくする必要がある。このような装置の小型化を行うと、偏光ビームスプリッタの偏光分離膜への入射角度分布による光学特性の分布が装置の性能を抑制することになる。図１を参照すると、レーザダイオード２から出射された発散光４の進行方向の分布状態が示されている。レーザダイオード２は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６の偏光分離膜８に対するＰ偏光の発散光を出射する。ここで、Ｐ偏光は電気ベクトルの振動方向が偏光分離面８への散乱光４の入射面内にある直線偏光であり、Ｓ偏光は電気ベクトルの振動方向が入射面と垂直方向の直線偏光であると定義する。
図１に示すように、レーザダイオード２から出射されたＰ偏光の発散光４はＸ軸方向及びＹ軸方向に広がりを持つとともに、光軸上の光（主光線）４ａは４５°の入射角で偏光分離面（ＢＳ面）８に入射する。即ち、図３に示すように、レーザダイオード２から出射された発散光４の偏光方向（Ｐ偏光）とＰＢＳ６のＢＳ面８に対する理想入射面１０とが、平行となるようにＰＢＳ６が配置されている。但し、理想入射面１０とは以下のように定義される面を言う。即ち、理想入射面１０とは、図３に示すように光軸上の光４ａと、その光がＰＢＳ６のＢＳ面８によって反射された反射光とを含む面を意味する。よって、理想入射面１０はＢＳ面８に垂直である。
ところで、レーザダイオード２から出射された発散光４はＸ軸方向及びＹ軸方向に広がりを持つため、発散光４のＸ軸方向の外周の光線４ｂは理想入射面１０と平行ではなくある角度θを持つことになる。よって、光線４ｂのＢＳ面８に対する入射面は理想入射面１０とθの角度をなすことになる。レーザダイオード２から出射された発散光４の偏光方向は、光軸上の光線４ａ及び発散光４の外周の光線４ｂで変わることなく同一方向であるため、光線４ｂの偏光方向はその光線の入射面から角度θを持つことになる。上に定義したように、Ｐ偏光は電気ベクトルの振動方向が入射面内にある直線偏光であるから、光線４ｂの偏光方向は入射面と平行でないため、光線４ｂはＰ偏光に加えてＢＳ面８に対する若干のＳ偏光成分を持つことになる。
即ち、図４に示すようにＢＳ面８の透過軸（Ｐ偏光方向）と入射光４ｂの偏光方向が角度θをなすため、ＢＳ面８を透過した光線４ｂはその偏光方向がθ回転されることになる。このため、図２に示す発散光４の断面１２において、中心領域１２ａの偏光方向１４はＰ偏光であるが、Ｘ軸方向に広がったサイド領域１２ｂの偏光方向１４´は発散光の広がりに応じて回転し、発散光の断面１２内で図２に示すような偏光方向の分布が生じることになる。即ち、偏光方向の回転角は、理想入射面１０に垂直な方向に角度分布を有する。この偏光方向の分布は、媒体上に集光されたビームスポット内でも同様に生じることになる。図４において、符号１５は光の進行方向を示している。
図５を参照すると、偏光ビームスプリッタを透過後図示しないコリメータレンズにより平行光１６に変換され、対物レンズ１８で媒体２０上に集光され、媒体２０により反射された反射光が再び偏光ビームスプリッタに入射するまでの偏光面の方向が示されている。ＰＢＳ通過後の往路の偏光方向は、ＰＢＳへの入射面方向となる。媒体２０で反射され再びＰＢＳに戻る復路の偏光方向は、幾何学的には往路と同じ偏光方向である。しかしながら平行光１６の外周の光線についてはコリメータレンズで収束されながらＰＢＳに入射するため、収束光の外周の光線についてはその偏光方向と再度入射するＰＢＳに対する入射面方向とが角度を有する。このため、あたかも偏光面の回転が生じたように見える。復路の光量分布が対称な場合には、このような偏光面の回転は何ら問題ないが、実際には復路の光量分布は非対称であるため、光学特性が劣化する。
書き換え可能な光ディスクには、図６に示すようにトラッキング用の案内溝２２が形成されており、ディスクのトラック２４上に照射されたレーザ光は、隣接する案内溝２２により回折を受け、図６中に点線で示すような回折光２６を生じる。この回折光２６は、トラック２４からの反射光２８と干渉し、ボールシェイプ状の明暗パターンが形成される。このため、案内溝２２をビームスポットが横断する際にはこのボールシェイプ状の明暗パターンが変動して、あたかも偏光面が回転したようになる。このため、光磁気記録媒体に記録された情報を再生する際の偏光面の回転に基づく再生信号に対して、トラック横断信号からの漏れ込み信号が問題となる。
図７は光磁気信号（ＭＯ信号）の最短マークであるＭＯ２Ｔ信号に対して、トラックエラー信号（ＴＥＳ）の漏れ込みを示している。光磁気情報検知のようにビームスポットがトラックを追従している場合には問題ないが、媒体上にゴミやトラックの欠陥等があると、ＭＯ信号へのこれらの欠陥に起因するノイズの漏れ込みによりＭＯ信号は検出できなくなる。また、書き換え可能な光ディスクでは、アドレス検出用に図８Ａに示すようなウオブルトラック３０或いは図８Ｂに示すように片側ウオブルトラック３２を形成した光ディスクが知られている。ウオブルトラックとは、例えば２２ｋＨｚなどの所定の周波数で本来のトラック中心から左右に微小な距離だけずらして形成された波状のトラックであり、その位相に基づいてディスク上のアドレスを判定できるようになっている。従って、ディスクにアドレスを記録する必要がなく、より多くの情報を記録することができる。これらのウオブルトラック３０又は片側ウオブルトラック３２は周波数帯域が高いため、トラッキングサーボはウオブリングによる蛇行を追従しないため、やはりＭＯ信号への漏れ込みにより信号検知が困難になる。
このようなＭＯ信号への漏れ込みによる外乱を抑制する方法の一例として、特開平７−５７３２０号公報には、光ディスクのトラック方向とＰＢＳへの発散光の入射面の方向が垂直となるようにレーザダイオード、ＰＢＳ及び光ディスクを配置する方法が開示されている。しかしこの方法では、レーザダイオードからの光の広がり角の分布方向や偏光方向及び偏光ビームスプリッタの分光特性等が固定化されてしまう。また、特願平１２−４０８４９号公報では、ＭＯ検出系の復路光路の一部をマスクする方法によって、ＭＯ信号への漏れこみ信号を抑制する方法が提案されている。この方法では、マスク位置の調整等が難しい。
発明の開示
よって、本発明の目的は、発散光又は収束光を偏光ビームスプリッタに入射させる際の偏光面の回転によるＣＮＲの劣化を抑制した光学装置を提供することである。
本発明の他の目的は、発散光又は収束光を偏光ビームスプリッタに入射させる際の偏光面の回転によるＣＮＲの劣化を抑制可能な光記憶装置を提供することである。
本発明の一側面によると、発散光を出射する光源と、該発散光を偏光成分に応じて透過又は反射する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタ透過後の発散光を平行光に変換するコリメータレンズと、該平行光を物体上にフォーカスする対物レンズと、前記コリメータレンズと前記対物レンズの間に配置された、該偏光ビームスプリッタへの前記発散光の入射面と垂直方向又は平行方向に主軸を有し、Ｐ偏光とＳ偏光の間に＋９０°±１５°又は−９０°±１５°の位相差を生じさせる第１光学素子と、を具備したことを特徴とする光学装置が提供される。
好ましくは、第１光学素子はビームスプリッタへの発散光の入射面と垂直方向又は平行方向に光学軸を有する１／４波長板から構成される。代替案として、第１光学素子は、平行光の入射面がビームスプリッタへの発散光の入射面と平行又は垂直に配置された反射ミラーと、該反射ミラー上に設けられた位相差発生膜から構成される。
更に好ましくは、光学装置は、物体からの反射光を偏光方向が互いに直交する偏光成分に分離する第２光学素子と、該第２光学素子と偏光ビームスプリッタの間に配置された−９０°±１５°又は＋９０°±１５°の位相差を生じさせる第３光学素子を更に具備している。第２光学素子は例えばウオラストンプリズムから構成される。好ましくは、第３光学素子は偏光ビームスプリッタの偏光分離面に形成された位相差発生膜から構成される。或いは、第３光学素子は偏光ビームスプリッタに接着されたガラスブロックの全反射面に形成された位相差発生膜から構成される。
本発明の他の側面によると、少なくとも光記憶媒体に記憶された情報を読み出し可能な光記憶装置であって、発散光を出射する光源と、該発散光を偏光成分に応じて透過又は反射する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタ透過後の発散光を平行光に変換するコリメータレンズと、該平行光を物体上にフォーカスする対物レンズと、前記光記憶媒体で反射された反射光から再生信号を検出する再生信号検出器と、前記反射光から前記光記憶媒体上にフォーカスされた光のサーボ信号検出を行うサーボ信号検出器と、前記コリメータレンズと前記対物レンズの間に配置された、該偏光ビームスプリッタへの前記発散光の入射面と垂直方向又は平行方向に主軸を有し、Ｐ偏光とＳ偏光の間に＋９０°±１５°又は−９０°±１５°の位相差を生じさせる第１光学素子と、を具備したことを特徴とする光記憶装置が提供される。
好ましくは、第１光学素子はビームスプリッタへの発散光の入射面と垂直方向又は平行方向に光学軸を有する１／４波長板から構成される。代替案として、第１光学素子は、平行光の入射面がビームスプリッタへの発散光の入射面と平行又は垂直に配置された反射ミラーと、該反射ミラー上に設けられた位相差発生膜から構成される。好ましくは、偏光ビームスプリッタの偏光分離面は円筒面形状を有しており、偏光ビームスプリッタに接着されたガラスブロックの全反射面は、再生信号検出器上に反射光が集光されるような円筒面形状を有している。
発明を実施するための最良の形態
まず、図９を参照して本発明の光記憶装置の原理について説明する。レーザダイオード３４より出射したＰ偏光の発散光３５は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３６を透過し、コリメータレンズ４０で平行光４２に変換される。発散光３５の横方向外周の光線は偏光分離膜３８の理想入射面に対して所定の角度を有するため、コリメータレンズ４０通過後の平行光４２は円５０で示すように偏光方向の分布を有している。この平行光４２はＰＢＳ３６に対する発散光３５の理想入射面に対して、光学軸が平行又は垂直となるように配置された１／４波長板４８を通過することで、偏光面の回転した部分では楕円偏光となり、円５２で示すような偏光分布を有する。この平行光４２は対物レンズ４４で光ディスク４６上にフォーカスされる。１／４波長板４８はＰ偏光とＳ偏光の間に＋９０°±１５°又は−９０°±１５°の位相差を生じさせる波長板を採用可能である。好ましくは、Ｐ偏光とＳ偏光の間に＋９０°±５°又は−９０°±５°の位相差を生じさせるのが望ましい。
光ディスク４６からの反射光は対物レンズ４４で平行光に変換される。この反射光は光ビームの同じ位置では偏光面の回転方向が円５４で示すように往路の回転方向から逆転して戻って来る。このため、１／４波長板４８がない状態では、図５に示したように復路の偏光面とＰＢＳ３６に対する入射面がなす角度が大きくなる。しかし、本発明ではＰＢＳ３６に対する入射面と垂直方向又は平行方向に光学軸を有する１／４波長板４８を配置したことにより、この角度を小さく抑えられ、１／４波長板４８通過後の偏光分布は円５６に示すように往路の偏光分布と同様となる。１／４波長板４８としては、一軸性又は二軸性の複屈折材料を用いた１／４波長板を使用できる。
復路の平行光はコリメータレンズ４０で収束光に変換されてＰＢＳ３６に入射し、Ｐ偏光成分の約３０％が偏光分離膜３８で反射されＳ偏光成分の約９７％が偏光分離膜３８で反射される。この反射光は１／４波長板５８、ウオラストンプリズム６０、マルチレンズ６０を介してＭＯ信号検出用フォトディテクタ６４上に集光される。１／４波長板５８は１／４波長板４８で発生させた位相差を補償するものである。本発明では１／４波長板４８で発生した位相差と１／４波長板５８で発生した位相差の和が０°±１５°、好ましくは０°±５°の範囲内であるようにする。１／４波長板５８を透過した収束光はウオラストンプリズム６０で常光線と異常光線に分離され、それぞれ２つに分割されたフォトディテクタ６４に入射し、これらのフォトディテクタで検出された信号を従来良く知られた方法で作動検出することにより、光磁気信号（ＭＯ信号）が検出される。このように１／４波長板４８で発生する位相差と１／４波長板５８で発生する位相差の和が０°に近づくように設計することにより、ＭＯ信号そのものを高く保持した状態で、光ディスクの案内溝、媒体欠陥等に起因するノイズのＭＯ信号への漏れ込み量を低減することができる。
図１０を参照すると、本発明の変形例の原理図が示されている。この変形例では図９に示した１／４波長板４８を使用する代わりに、表面又は裏面に位相差発生膜を有するビーム立ち上げミラー６６で平行光４２を反射することにより、図９に示した原理図と同様な効果を得ることができる。図１０に示した構成では、ビーム立ち上げミラー６６の表面６６ａに＋９０°又は−９０°の反射位相差を生じる位相差発生膜がコーティングされている。この位相差発生膜は例えば誘電体多層膜から構成される。ビーム立ち上げミラー６６の表面６６ａ上に位相差発生膜を形成する代わりに、その裏面６６ｂ上に位相差発生膜を形成するようにしても良い。この場合には、ビーム立ち上げミラー６６の表面６６ａに反射防止膜を形成する必要がある。このように、ビーム立ち上げミラー６６に位相差制御の機能を持たせることで、部品点数を増加させないでディスクの案内溝、媒体欠陥等に起因するノイズのＭＯ信号への漏れ込みを低減することができる。
本発明の光ディスク装置は、図１１に示したような情報記録のためにピット７０の形成されたＲＯＭディスクに光磁気膜を成膜したコンカラントＲＯＭ、ＲＡＭ媒体においても非常に有効である。図１１において、符号７２は光磁気マーク（ＭＯマーク）であり、ビームスポット７４は矢印７６方向に移動する。コンカラントＲＯＭ、ＲＡＭ媒体では、ＲＯＭ信号（ピット７０による光量変化）と、ＲＡＭ信号（ＭＯマーク７２による偏光成分の変化）を同時に読み出すことが要求されるが、本発明によれば偏光成分の変化と光量分布の変化を選別できるため、ＲＯＭ信号のＲＡＭ信号への漏れ込みを抑制することができる。
図１２を参照すると、本発明実施形態に係る光ディスク装置の光ピックアップの概略構成図が示されている。図１３は図１２に示したビームスプリッタユニット部分の概略斜視図である。Ｓｉ基板７６上にＭＯ信号検出用フォトディテクタ７８、サーボ信号検出用フォトディテクタ８０、半導体レーザのパワーモニタ用フォトディテクタ８２が一体的に形成されている。基板７６上には更にレーザダイオード８４と反射プリズム８６が搭載されている。反射プリズム８６は例えばＢＫガラス（Ｓｈｏｔｔ社製）から作製されており、反射面には無位相反射膜がコーティングされている。反射プリズム８６は、例えばガラスモールド法、研磨加工等により作製される。８８はコバールから形成されたキャップであり、基板７６上に形成された各フォトディテクタ７８，８０，８２、レーザダイオード８４及び反射プリズム８６を気密封止している。
キャップ８８上にはガラス基板９０上に形成されたホログラム９２が接着されている。１枚のガラス基板にエッチングにより複数のホログラムパターンを形成し、ダイシング加工により個々のホログラムに切り出すことにより、一度に多数のホログラムを量産することが可能である。ホログラム９２にはフォーカシング誤差信号とトラッキング誤差信号を分離するための回折格子がパターニングされている。
ホログラム９２のガラス基板９０上にはビームスプリッタユニット９４が光学接着剤より搭載固定されている。ビームスプリッタユニット９４は円筒面９８と斜面１００を有するガラスブロック９６と、このガラスブロック９６に接着されたガラスブロック１０２を含んでいる。ガラスブロック９６の円筒面９８上には偏光分離膜９９が形成されている。ガラスブロック１０２は円筒面９８に丁度フィットする凹状の円筒面１０４と円筒反射面１０６を有しており、ガラスブロック１０２の凹状円筒面１０４がガラスブロック９６の円筒面９８に光学接着剤により接着されている。ガラスブロック１０２の円筒反射面１０６には誘電体多層膜から形成された位相差発生膜がコーティングされている。好ましくは、ガラスブロック９６の斜面１００及びガラスブロック１０２の円筒反射面１０６には反射膜がコーティングされている。ガラスブロック９６の下面には集光用ホログラムレンズ１１０の形成されたガラス板１０８が接着されている。また、ガラスブロック１０２の下面には反射光を常光線と異常光線に分離するためのウオラストンプリズム１１２が接着されている。
１１４はコリメータレンズであり、半導体レーザ８４から出射されたＰ偏光の発散光を平行光に変換する。１２０は偏光分離膜９９への発散光の入射面と垂直方向又は平行方向に光学軸を有する１／４波長板であり、１／４波長板１２０通過後の平行光は図９の円５２で示すような偏光分布を有する。この平行光は対物レンズ１１６により光磁気ディスク１１８の記録面上にフォーカスされる。
しかして、レーザダイオード８４から出射されたＰ偏光の発散光は反射プリズム８６により垂直方向に光路を変換されてホログラム９２を透過し、約７０％の透過率で偏光分離膜９９を透過する。偏光分離膜９９で反射されたレーザ光は斜面１００で反射されて、集光用ホログラムレンズ１１０でパワーモニタ用フォトディテクタ８２に集光され、フォトディテクタ８２の出力信号により半導体レーザ８４のパワーを所定レベルとなるように制御する。偏光分離膜９９を透過した発散光はコリメータレンズ１１４で平行光に変換され、１／４波長板１２０を透過することによりその一部の光が楕円偏光に変換されてから、対物レンズ１１６により光磁気ディスク１１８の記録面上にフォーカスされる。
光磁気ディスク１１８の記録面で反射された反射光は、書き込み情報により磁気カー回転を生じ、Ｓ偏光成分を含むようになる。この反射光は対物レンズ１１６により平行光に戻されて、１／４波長板１２０を透過することにより図９の円５６で示すような偏光分布を有するようになる。反射光は更に、コリメータレンズ１１４により収束されながらビームスプリッタユニット９４に入射する。反射光中のＰ偏光成分は約７０％の透過率で偏光分離膜９９を透過し、Ｐ偏光成分の約３０％が偏光分離膜９９により反射される。一方、反射光中のＳ偏光成分は約９７％の反射率で偏光分離膜９９で反射される。反射光中では、Ｓ偏光成分の割合は非常に小さいが、偏光分離膜９９でＳ偏光成分の殆どを反射することにより、Ｓ偏光成分の割合を高めている。
偏光分離膜９９で反射された光はガラスブロック１０２の円筒反射面１０６で下方に全反射され、ウオラストンプリズム１１２に入射する。円筒反射面１０６には位相差発生膜が形成されているため、１／４波長板１２０で発生した位相差がこの位相差発生膜によりキャンセルされる。円筒反射面１０６で反射した光はウオラストンプリズム１１２で常光線と異常光線に分離され、フォトディテクタ７８で検出される。即ち、フォトディテクタ７８は常光線成分を検出するフォトディテクタと、異常光線成分を検出するフォトディテクタとを含んでいる。この２つのフォトディテクタ７８で検出された信号を従来良く知られた方法で作動検出することにより、光磁気信号が検出される。
一方、偏光分離膜９９を透過した反射光はホログラム９２に入射し、ホログラム９２により回折されたビームがサーボ検出用フォトディテクタ８０に入射する。実際には、図１５に示すようにサーボ検出用フォトディテクタ８０はフォーカシング誤差検出用フォトディテクタ８０ａと、トラッキング誤差検出用フォトディテクタ８０ｂを含んでいる。
ホログラムの作製は、例えば電子ビームやレーザビームの直接描画により行う。直接描画では、ホログラムの干渉縞断面に傾斜をつけ、高効率化を図る必要が生じるが、多重描画により作製が可能である。これ以外のホログラムの作製方法としては、予めホログラムパターンを大きく直接描画し、ステッパーにより縮小してマスクを作製し、フォトリソグラフィによりパターンを転写する方法がある。この場合には、フォトレジスト等をマスクとし、イオンビームによるエッチングで干渉縞パターンを作製する。また、ホログラムを補助露光系として、ホログラフィック露光により作製することも可能である。
図１４Ａ及び図１４Ｂは発散光の各光線が偏光ビームスプリッタの偏光分離面に入射する角度を表す三次元グラフである。図１４Ａは平らな偏光分離面に入射する入射角度を表す三次元グラフであり、図１４Ｂは最適設計された本実施形態の円筒分離面に対する入射角度を表す三次元グラフである。三次元グラフのＸＹ平面は発散ビームの断面を示しており、Ｘ方向が、偏光分離面が発散光の光軸に対して傾いている方向に相当する。三次元グラフの高さが入射角度を表している。
図１４Ａに示されている入射角度分布の最大値は±５．０４°であり、入射角度の標準偏差は２．２５°である。また、入射角度分布は主にＸ方向に生じており、Ｙ方向にはほとんど分布が生じていない。偏光ビームスプリッタの特性は入射角度に大きく依存するので、許容される入射角度分布は図１４ＡのＺで示されるようにせいぜい±１°程度であり、平らな偏光分離面を有する偏光ビームスプリッタに発散光が入射する場合には、偏光ビームスプリッタの特性が補償されないことがわかる。
図１４Ｂに示す円筒型分離面の設計の目標値は、入射角度分布の最大値が±０．５°以内であり、入射角度の標準偏差が０．１°以下である。実際は、入射角度分布の最大値が±０．２２°、入射角度の標準偏差が０．０８°となっている。図１４Ｂから明らかなように、円筒型偏光分離面を有する偏光ビームスプリッタに発散光が入射する場合は、入射角度の分布が小さく抑えられる。その結果、偏光ビームスプリッタの特性が保証されるため、レーザダイオードから出射された発散光が偏光ビームスプリッタを経由して効率良く光磁気ディスクへと向かい、光磁気ディスクからの戻り光に含まれる信号光が効率良く分離される。また、光学系の位相差も生じない。このような円筒分離面を有する偏光ビームスプリッタは、光源の側に配置されても特性が保証されるため、光ビームの径が小さい位置にサイズの小さな円筒分離面を有する偏光ビームスプリッタを配置することにより、コンパクトな光ピックアップを実現することができる。
図１５を参照すると、複数のフォトディテクタとプリアンプ回路の接続関係を示す図が示されている。パワーモニタ用フォトディテクタ８２はパワーモニタ用プリアンプ１２２に接続されており、パワーモニタ用フォトディテクタ８２で検出された光量に応じた信号がパワーモニタ用プリアンプ１２２から出力される。この出力信号に応じて、レーザダイオード８４の出力が制御される。サーボ検知用フォトディテクタ８０は、４つのフォーカシング誤差検出用フォトディテクタ８０ａと、４つのトラッキング誤差検出用フォトディテクタ８０ｂを含んでいる。フォーカシング誤差検出用フォトディテクタ８０ａは、フォーカシング検出用プリアンプ１２４に接続されており、フォーカシング誤差検出用フォトディテクタ８０ａの出力が２つ分づつ足し合わされてフォーカシング検出用プリアンプ１２４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出用プリアンプ１２４によって検出されてフォーカシング誤差信号として出力される。
一方、トラッキング誤差検出用フォトディテクタ８０ｂは、トラッキング誤差検出用プリアンプ１２６に接続されており、トラッキング誤差検出用フォトディテクタ８０ｂの出力が２つ分づつ足し合わされて、トラッキング誤差検出用プリアンプ１２６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誤差検出用プリアンプ１２６によって検出されてトラッキング誤差信号として出力される。また、２つのＭＯ信号検出用フォトディテクタ７８は双方ともＭＯ検出用プリアンプ１２８及びＩＤ検出用プリアンプ１３０に接続されており、ＭＯ検出用プリアンプ１２８によって２つのＭＯ信号検出用フォトディテクタ７８の出力の差分が検出されてＭＯ信号として出力される。ＩＤ検出用プリアンプ１３０によって２つのＭＯ信号検出用フォトディテクタ７８の出力の和が検出されて、ＩＤ信号として出力される。
以下、本実施形態の具体的な実施例について説明する。表１にはこの具体例で使用した光学素子の位相差を示す。具体的実施例、比較例とも位相差はトータルで３５９°＝−１°となっている。

表２はこの具体的実施例で使用した光学系の仕様と記録マーク条件を示す。この具体的実施例では、ＴｂＦｅＣｏからなる単層の磁性層を有する通常の光磁気記録媒体を使用したが、記録層、再生層を少なくとも有する多層の磁性層のＭＳＲ媒体を使用しても本発明の効果を得ることができる。

表１及び表２に示した光学系を用いて、エラー率のスライスレベルのオフセットマージンを測定した結果を図１６に示す。比較例の光学系は１／４波長板を有していない。比較例では、オフセットが０のレベルでのエラー率が悪く且つマージンも狭い。これに対して、具体的実施例では、オフセット０でのエラー率は１０^−５以下であり、１０^−５以下のオフセットマージンも±１０ｍＶであり、実用上問題ないレベルが得られた。比較例で用いた装置では、記録媒体によってエラー率がばらつくが、具体的実施例では媒体によるばらつきも低く抑えられる。このことから、本発明により媒体欠陥等に起因するノイズのＭＯ信号への漏れ込みを抑制することにより、記録再生特性が改善されることが明らかとなった。
さらに本発明は、図１７に示すような高周波のウオブル信号で変調したＲＯＭ信号をＭＯ検知系で再生するグルーブ・ベースバンド・リコーディング（ＧＢＲ）にも有効である。図１７において、１３４はグルーブ、１３６はランド、１３８はビームスポットをそれぞれ示している。ＧＢＲ技術は、ディスクに刻んだグルーブ１３４の両エッジをそれぞれ独立に蛇行させることで信号を載せる多値記録技術である。
図１８を参照すると、本発明の光ピックアップを具備した光記憶装置１４０の概略構成図が示されている。ハウジング１４２内にはスピンドルモータ１４４が設けられており、インレットドア１４６を介して光ディスクカートリッジ１１９を装置内に挿入すると、内部の光ディスク１１８のローディングが行われる。ローディングされた光ディスク１１８の下側には、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）により光ディスクのトラックを横切る方向に移動自在なキャリッジ１４８が設けられている。キャリッジ１４８上には対物レンズ１１６及びビーム立ち上げプリズム１１５が搭載されている。
固定光学系１５０に設けられているレーザダイオード等の発光素子からの光ビームをビーム立ち上げプリズム１１５により反射して対物レンズ１１６に入射し、光ディスク１１８の記録面にビームスポットをフォーカスする。対物レンズ１１６はフォーカシングアクチュエータにより光軸方向に移動制御され、更にトラッキングアクチュエータにより光ディスクのトラックを横切る半径方向に移動される。
産業上の利用可能性
本発明は、発散光が偏光ビームスプリッタを透過した後に、偏光分離面に対する入射面と垂直或いは平行方向を主軸とする＋９０°又は−９０°の位相差を生じさせる光学素子を配置することで、光記録媒体で反射された反射光が再び偏光分離面に入射するときに、反射光の偏光方向と再度入射する偏光ビームスプリッタの偏光分離面に対する入射面のなす角度を抑制することができる。これにより、媒体の欠陥及び案内溝等に起因するノイズのＭＯ信号への漏れ込み量を低減することができる。特に円筒状偏光分離面を有する偏光ビームスプリッタを用いることで、偏光分離面への入射角度分布を低減し、記録再生特性を向上することができる。
以上の説明では、本発明を光磁気ディスク装置の光ピックアップに適用した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のタイプの光ディスク装置、光カード装置及び光テープ装置等の光ピックアップにも同様に適用可能である。さらに、本発明は光の偏光を利用した光学装置、例えば偏光顕微鏡等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は発散光の偏光分離面に対する進行方向を示す図；
図２は偏光ビームスプリッタ透過後の発散光断面の偏光方向を示す図；
図３は偏光分離面に対する理想入射面を説明する図；
図４は偏光分離膜の透過軸方向と入射光の偏光方向の関係を示す模式図；
図５はレーザ光の偏光面と偏光ビームスプリッタの入射面との関係を示す模式図；
図６はディスクの案内溝からの回折パターンを示す模式図；
図７はトラック横断信号のＭＯ信号への漏れ込みを示す図；
図８Ａはウオブルトラックの模式図；
図８Ｂは片側ウオブルトラックの模式図；
図９は１／４波長板を使用した本発明の原理を説明する模式図；
図１０は位相差発生膜を有するビーム立ち上げミラーを使用した本発明の原理を説明する模式図；
図１１はコンカラントＲＯＭ，ＲＡＭのマークを示す模式図；
図１２は本発明実施形態の光ピックアップの構成を示す図；
図１３は実施形態の光ピックアップのフォトディテクタ基板及びビームスプリッタユニット部分の斜視図；
図１４Ａは平らな偏光分離面に対する入射角度分布を示す図；
図１４Ｂは円筒面形状の偏光分離面に対する入射角度分布を示す図；
図１５は実施形態に用いた集積型フォトディテクタとプリアンプとの接続関係を示す図；
図１６は比較例と比較した本発明実施形態のエラー率のオフセットマージンを測定した結果を示す図；
図１７はＧＢＲの模式図；
図１８は本発明の光ピックアップを具備した光記憶装置の概略構成図である。

Claims (14)

1. 発散光を出射する光源と、
   該発散光を偏光成分に応じて透過又は反射する偏光ビームスプリッタと、
   該偏光ビームスプリッタ透過後の発散光を平行光に変換するコリメータレンズと、
   該平行光を物体上にフォーカスする対物レンズと、
   前記コリメータレンズと前記対物レンズの間に配置された、該偏光ビームスプリッタへの前記発散光の入射面と垂直方向又は平行方向に主軸を有し、Ｐ偏光とＳ偏光の間に＋９０°±１５°又は−９０°±１５°の位相差を生じさせる第１光学素子と、
   を具備したことを特徴とする光学装置。
2. 前記第１光学素子は、前記ビームスプリッタへの前記発散光の入射面と垂直方向又は平行方向に光学軸を有する１／４波長板から構成される請求項１記載の光学装置。
3. 前記第１光学素子は、前記平行光の入射面が前記ビームスプリッタへの前記発散光の入射面と平行又は垂直に配置された反射ミラーと、該反射ミラー上に設けられた位相差発生膜から構成される請求項１記載の光学装置。
4. 前記物体からの反射光を偏光方向が互いに直交する偏光成分に分離する第２光学素子と、該第２光学素子と前記偏光ビームスプリッタの間に配置された−９０°±１５°又は＋９０°±１５°の位相差を生じさせる第３光学素子を更に具備した請求項１記載の光学装置。
5. 前記第２光学素子はウオラストンプリズムから構成される請求項４記載の光学装置。
6. 前記偏光ビームスプリッタは偏光分離面を有しており、前記第３光学素子は該偏光分離面に形成された位相差発生膜から構成される請求項４記載の光学装置。
7. 前記偏光ビームスプリッタに接着された全反射面を有するガラスブロックを更に具備し、
   前記第３光学素子は該全反射面に形成された位相差発生膜から構成される請求項４記載の光学装置。
8. 少なくとも光記憶媒体に記憶された情報を読み出し可能な光記憶装置であって、
   発散光を出射する光源と、
   該発散光を偏光成分に応じて透過又は反射する偏光ビームスプリッタと、
   該偏光ビームスプリッタ透過後の発散光を平行光に変換するコリメータレンズと、
   該平行光を光記憶媒体上にフォーカスする対物レンズと、
   前記光記憶媒体で反射された反射光から再生信号を検出する再生信号検出器と、
   前記反射光から前記光記憶媒体上にフォーカスされた光のサーボ信号検出を行うサーボ信号検出器と、
   前記コリメータレンズと前記対物レンズの間に配置された、該偏光ビームスプリッタへの前記発散光の入射面と垂直方向又は平行方向に主軸を有し、Ｐ偏光とＳ偏光の間に＋９０°±１５°又は−９０°±１５°の位相差を生じさせる第１光学素子と、
   を具備したことを特徴とする光記憶装置。
9. 前記第１光学素子は、前記ビームスプリッタへの前記発散光の入射面と垂直方向又は平行方向に光学軸を有する１／４波長板から構成される請求項８記載の光記憶装置。
10. 前記第１光学素子は、前記平行光の入射面が前記ビームスプリッタへの前記発散光の入射面と平行又は垂直に配置された反射ミラーと、該反射ミラー上に設けられた位相差発生膜から構成される請求項８記載の光記憶装置。
11. 前記物体からの反射光を偏光方向が互いに直交する偏光成分に分離する第２光学素子と、該第２光学素子と前記偏光ビームスプリッタの間に配置された−９０°±１５°又は＋９０°±１５°の位相差を生じさせる第３光学素子を更に具備した請求項８記載の光記憶装置。
12. 前記第２光学素子はウオラストンプリズムから構成される請求項１１記載の光記憶装置。
13. 前記偏光ビームスプリッタは偏光分離面を有しており、前記第３光学素子は該偏光分離面に形成された位相差発生膜から構成される請求項１１記載の光記憶装置。
14. 前記偏光ビームスプリッタに接着された全反射面を有するガラスブロックを更に具備し、
    前記第３光学素子は該全反射面に形成された位相差発生膜から構成される請求項１１記載の光記憶装置。

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