JP3288083B2 - 光学的情報再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的情報記録媒体に
記録されている情報を再生する光学的情報再生装置に関
し、特に、磁気光学効果を利用した光学的情報記録媒体
に記録されている情報を再生するため、光学ヘッド部分
を改良した光学的情報再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学的情報記録再生方式で用いられる記
録媒体は、その大きさに対してデータ記録容量が大きい
という点で、コンピュータの外部記憶手段として有効に
利用されている。中でも、光磁気記録再生方式の記録媒
体は、データの書換えが可能であること点で極めて有用
である。このような光磁気記録媒体に情報を記録する方
式には、マーク間記録方式及びマーク長記録方式（エッ
ジ記録方式）が知られている。そして、後者は前者に比
べてデータ容量を多くすることができる点で有利である
が、この方式によって記録された記録媒体から正確に情
報を再生するためには、光学ヘッド部分で情報ビットの
エッジ位置を読取る際の正確さが要求される。

【０００３】光磁気記録媒体への情報記録は、光源とし
ての半導体レーザからの光を対物レンズにより記録面上
に集束し、微小な光スポットとして結像して、この光ス
ポットを用いて、マーク長記録方式で行われている。ま
た、光磁気記録媒体からの情報再生は、半導体レーザか
らの光を対物レンズにより記録面上に集束し、微小な光
スポットとして結像して、この光スポットからの反射光
の偏光状態の変化を光量変化に変換し、差動検出するこ
とにより実現している。

【０００４】このような書き換え可能な光磁気情報記録
再生装置の光学ヘッドとして、例えば、図２２に示すよ
うな従来例が用いられている。ここでは、半導体レーザ
２１３を光源として、ここからの発散光をコリメータレ
ンズ２１４を介して平行光束とし、ビーム整形プリズム
２１５、偏光ビームスプリッタ２１６を介して対物レン
ズ２１７に与え、ここで集光して、情報記録媒体２１８
の磁性層に光スポットを形成している。一方、その個所
に対しては、磁気ヘッド２１９により外部磁界が与えら
れている。そして、情報記録媒体２１８からの反射光
は、再び、対物レンズ２１７を介して偏光ビームスプリ
ッタ２１６に戻り、ここで、その一部を分離し制御光学
系にもたらす。前記制御光学系では、上記分離光束を、
別に用意した偏光ビームスプリッタ２２０で更に分離
し、その一方を再生光学系２１に与えて、情報信号を得
ると共に、他方を集光レンズ２２７、ハーフプリズム２
２８を介して光検出器２２９に与え、また、ナイフエッ
ジ２３０を介して光検出器２３１に与えて、光学ヘッド
の制御信号を得ている。

【０００５】再生光学系２２１は、光束の偏光方向を４
５度回転させるための１／２波長板２２２と、光束を集
束する集光レンズ２２３と、光束を分離する偏光ビーム
スプリッタ２２４と、偏光ビームスプリッタ２２４によ
り分離された光束のそれぞれを検出する光検出器２２５
および２２６からなる。再生信号は、この光検出器２２
５、２２６からの信号を差動検出して得られる。

【０００６】このような装置において、光磁気信号は、
次のようにして得られる。すなわち、光磁気記録の情報
記録媒体では、磁化の方向の違いにより情報を記録す
る。これに直線偏光の光を与えると、磁化の方向の違い
で、直線偏光の偏光方向が右回りか左回りになる。例え
ば、図１９で示すように、情報記録媒体に入射する直線
偏光の偏光方向を座標軸Ｐ方向とし、また、下向き磁化
に対する反射光は＋θ_k回転したＲ₊ 、上向き磁化に対
する反射光は−θ_k 回転したＲ_- とすると、検光子を透
過してくる光はＲ₊ に対しＡ、Ｒ_- に対しＢとなり、こ
れを光検出器で検出すると、光強度の差として情報を得
ることができる。上記従来例では、偏光ビームスプリッ
タ２２４が検光子の役目をしていて、分離した一方の光
束に対し、Ｐ軸から＋４５度、他方の光束に対しＰ軸か
ら−４５度の方向の検光子として機能する。すなわち、
光検出器２２５、２２６で得られた信号成分は、逆相と
なるので、ここの信号を差動検出することで、ノイズが
軽減された再生信号を得られるのである。

【０００７】今、記録に際して、光スポットによる熱
で、情報記録媒体に記録されるピットの記録感度が急峻
な場合、ピットの大きさのばら付きを或る一定量以下に
することができるので、ピットエッジ記録が可能とな
り、記録密度を増加させることができるが、情報記録媒
体に記録されるピットの記録感度がなだらかな場合、ピ
ットの大きさにばら付きを生じてしまう。しかし、ピッ
トのセンター位置は変わらない。そこで、情報記録媒体
に対する情報の記録は、ピットのセンター位置に情報の
意味を持たせるピット位置記録方式で行ない、このピッ
トエッジの再生は、前記装置のピット位置記録に対する
再生信号が電気的に設定したスライスレベルを横切る位
置として求めている。しかしながら、更に、高密度化が
なされた段階では、最小ピットの大きさが光スポットの
大きさと同程度か、それ以下になってくると、光学ヘッ
ドなどの伝達特性が劣化してくるために、光学的手段で
検出された信号において、直流成分に変動が生じてしま
い、一定のスライスレベルでエッジを検出するとエッジ
シフトが生じてしまう。

【０００８】これを解決するために、トラックに対して
垂直な方向に分割線を持つ分割光検出器を用いて、差動
検出で、光学的に微分検出を行ない、直流成分の変動を
減少させた状態でピットエッジの検出を行なうようにし
た方式も提唱された。図１９からも解るように、Ｓ₊ 、
Ｓ_- の２つの成分は大きさが同じで位相がπだけずれた
成分である。つまり、Ｓ偏光成分のみに注目すると、光
磁気のピットは位相差がπの位相ピットとみなせること
になる。特開平３−１２０６４５号公報では、Ｓ偏光成
分と偏光成分の両方を、整合フィルターを利用して、検
出することで、ピットエッジの光学的な検出を実現する
方式が示されている。しかしながら、ここでは、光学ヘ
ッドとしての最適設計がなされておらず、部分品の点数
が多く、構造的に複雑であるという欠点がともなってい
る。また、特公平２−１９５５４６号公報では、図１９
で示したＲ₊ 、Ｒ_- の光を１／４波長板を用いて、図２
０に示すような右回りの楕円偏光（ａ）と左回りの楕円
偏光（ｂ）とに変換し、これが図２１に示すような、そ
れぞれ右回りと左回りの円偏光に分離できることで、旋
光性プリズムを用いて、２つの円偏光を分離検出する方
式について述べている。しかし、光磁気ピットのエッジ
部を光学的に検出するものではない。

【０００９】また、このような再生に、例えば、特開平
３−２６８２５２号公報に示されているように、回折限
界に絞られた微小な光スポットを用いる場合、情報ビッ
トのエッジからの反射光の振る舞いは、位相型の０／π
エッジ、位相型の０／π格子からの回折が支配的にな
る。これは、幾何的もしくは幾何光学的な反射光の振る
舞いとは、原理的に大きく異なるもので、この新しい原
理により、正確な新しいエッジ検出装置が実現できる。

【００１０】このように、情報ビットのエッジからの回
折反射光を利用して、エッジ検出を行う場合、より品質
のよい信号を得るため、特願平２−２７８７０２号、特
願平２−２７９７１０号、特願平２−３０７９１０号、
特願平２−３１０５２４号の各特許出願の明細書におい
て開示されるように、既に、空間的に不均一な光学フィ
ルタ（例えば、位相フィルタ）や分割センサを用いる装
置が提案されている。また、回折パターンの空間的な光
量の不均一性を分割センサに導くために、プリズムなど
の波面分離素子を用いる装置が、特願平２−３１０６８
２号の特許出願の明細書に示されている。

【００１１】ところで、特開平３−１０４０４１号公報
に示されるエッジ検出法では、上記のようなエッジによ
る回折現象が無視でき、かつ、カー効果による楕円化
（この場合、Ｐ，Ｓ両偏光の位相差）を無視できるよう
な、特別な場合において、エッジの両側のドメインによ
るカー効果の偏光状態（円偏光に位相差のみがつく、す
なわち、直線偏光の回転のみ）それぞれが、そのままフ
ァーフィールドを幾何的に２分するため、λ／４板によ
る偏光操作が可能であり、偏光ビームスプリッタを検光
子とする構成により、ファーフィールドでジッタ方向に
強度差が生じるという特徴が示されている。

【００１２】また、同様な再生原理を採用したものとし
て、特開昭６２−１８８０４７号公報に示されるものも
ある。通常は、カー効果により、入射した直線偏光がド
メインの向きに応じて、左右回りの楕円偏光に変換さ
れ、かつ、その長軸の傾きが、入射直線偏光に対して±
θ_K 傾くが、ここに開示される装置では、非記録部から
の反射光は入射直線偏光のままで、記録部からの反射光
のみが直線偏光のまま傾くのである。そして、ファーフ
ィールド上でλ／４板の方位を合わせて置き、記録部か
らの直線偏光の傾きを、前記λ／４板で、位相の変化
（＝９０°）に変換し、これを検光子を通すことによ
り、非記録部からの直線偏光と干渉させるのである。こ
の時、通常の一般的な干渉では、干渉項＝cos ９０°＝
０となり、干渉項が消失するが、この特殊な構成による
エッジ検出法では、ファーフィールド上でジッタ方向に
光強度の差が出るのである。これらの従来例では、媒体
上のドメインを凹凸ピットと等価とみなし、ジッタ方向
に強度差が生じることを示しているが、前述の回折現象
を利用する検出法においては、磁気ドメインは、屈折率
が変化する位相型ドメインとして機能し、そのエッジは
位相型の０／πエッジであるため、ファーフィールド上
のエッジによる回折パターン強度はジッタ方向に対称と
なり、ジッタ方向の強度差が生じない。このため、ここ
で開示された検出原理を用いてエッジを検出することは
不可能である。また、前述の回折現象を用いた方法によ
ると、ファーフィールドにおいて、λ／４板により、偏
光の回転に応じて位相差を与えても、それがドメインに
起因する位相差でない限り、ドメインのエッジの情報が
入っていないことから、干渉などの方法を用いても、エ
ッジ検出が不可能であるという違いがある。

【００１３】また、先述の特開平３−１２０６４５号公
報には、分割センサ上に媒体の平面のイメージを再現す
るレンズを置く方法が示されている。しかし、ここで
は、再結像により媒体の像を得ているにも拘らず、その
再結像方式の場合は、ファーフィールドを分割する方式
と同様な動作であることが示されている。しかして、前
述の回折現象を利用した方法で、再結像用レンズを用い
ると、これによる回折でパターンが変換され、ファーフ
ィールドでの検出と同じ動作を得ることが不可能である
という違いがでる。

【００１４】

【発明が解決しようとしている課題】上述のようなエッ
ジによる回折現象が無視でき、かつ、カー効果による楕
円化要因を無視できるような、従来例においては、ファ
ーフィールド中に挿入されたレンズは単なる集光機能だ
けを持ち、また、ファーフィールド中の各種光学素子の
振る舞いにおいても回折現象が無視される。また、再結
像を行っても、ファーフィールド上で検出する場合と同
じ結果という従来例においても、レンズの回折機能を使
ったパターンの変換は無視されている。

【００１５】しかしながら、上記の回折現象が支配的な
系において、エッジと光スポットとの相対位置の変化に
基く、ファーフィールドにおける回折パターンの変化
を、分割センサで検出する場合、センササイズが大きく
なり、コスト高となるばかりでなく、センサの応答性の
低下、センサの空間的感度ムラによるエッジ検出のジッ
タ発生などの問題が生じる。そこで、レンズによりファ
ーフィールドで、再び、スポットに結像し、例えば、フ
ーリエ変換回折パターンとし、センササイズの問題を解
決しようとすると、分割されたセンサ間のクロストーク
を考えると、センサの分割線ギャップが数μｍから１０
μｍほど必要なため、微小な再結像スポットの空間的分
割が不可能であるという問題が生じる。

【００１６】また、プリズムなどの波面分割素子により
ファーフィールドを空間的に分割しようとすると、その
光学素子による回折パターン（例えば、そのフーリエ変
換回折像）が再結像スポットの位置に現われる。これ
は、本来のエッジからの回折パターンの再回折パターン
とは異なるという問題が生じる。

【００１７】また、回折現象を用いたエッジ検出方式に
おいては、ドメインによる回折を受けないフレネル反射
成分と、それと直交する偏光成分と、ドメインによる回
折を受けたカー反射成分との合波干渉による強度分布の
変化を検出するが、両者が媒体で受ける位相差（楕円偏
光を生じる）、回折により空間的に変調される振幅・位
相分布などが検出信号に及ぼす影響が大きいため、偏光
子、位相子の空間的分布、挿入位置なども、同等の影響
を及ぼし、安易な操作では、信号品質を劣化させるとい
う問題点もある。つまり、従来例のいくつかは、波長
板、検光子が必須であるが、回折を用いたエッジ検出方
式では、そのような光学素子によるエッジ検出が困難で
ある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、対物レ
ンズにより略回折限界に絞られた光スポットが用いら
れ、光スポットのサイズ程度、もしくは、それ以下の記
録ドメインからの回折光の一部を、前記対物レンズ、偏
光素子、再結像レンズを介して、光スポットと略共役な
位置に、新たな回折パターンとして変換し、波面分割素
子、複像素子および複数の受光領域を持った光検出器を
一体化したセンサユニットにより、光電変換し、その出
力を演算することにより、良好な空間差分信号を得るこ
とが可能となり、光スポットのサイズ以下の記録ドメイ
ンのエッジを検出することができることになる。

【００１９】また、本発明によれば、複数のトラックを
有し、磁化の向きの違いにより情報ピットを記録する情
報記録媒体に対し、光と熱と磁気の相互作用を利用して
情報を記録または／かつ再生する際、直線偏光の光を情
報記録媒体に入射し、その反射光束より、情報ピットの
境界部を光学的に検出するようにした光学的情報再生装
置において、反射光の経路中に、波面分割素子および円
偏光分離素子を配置し、前記波面分割素子により、前記
反射光をトラックに平行方向な２つの光束に分離し、ま
た、前記円偏光分離素子により、右回りと左回りの円偏
光の光束に分離し、これら４光束の光量変化から、情報
ピットの境界部を検知し、情報を再生するのである。

【００２０】また、同様の光磁気情報記録再生装置にお
いて、反射光束中に、おおむね半光束に影響を与える１
／２波長板と、円偏光分離素子とを配置し、これらを通
過してきた右回りと左回りの円偏光の２光束の光量変化
より、情報ピットの境界部を検知するものである。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
具体的に説明する。図１には、本発明による光磁気記録
媒体再生用の光学的情報再生装置の光学ヘッドが、概略
的に示されている。同図において、符号１は波長λ（λ
＝８３０ｎｍ）の直線偏光（その電界ベクトルの方向を
Ｅで示す）を発する半導体レーザ、２はこの光束を平行
光束に変換するコリメータレンズ、３はＥ方向の偏光成
分（Ｓ偏光）を殆ど透過し、これと直交する方向の偏光
成分（Ｐ偏光）を１００％反射する第１の偏光ビームス
プリッタ、４は対物レンズである。そして、これらを備
えることで、投光光学系が構成されている。また、符号
５は対物レンズ４により回折限界に結像された投光スポ
ット、６は光磁気ディスクに設けられた１つの情報トラ
ック、７は投光スポット５のトラッキング用に設けられ
た案内溝である。前記情報トラック６はＥ方向に延びて
おり、検出される情報磁区（ドメイン）エッジはこれと
直交する方向にある。符号８は第２の偏光ビームスプリ
ッタで、本来Ｐ偏光を１００％透過し、Ｓ偏光を１００
％反射するものであるが、差動検出を行うため、Ｅ方向
に対して透過光軸を中心に４５度傾けて配置してある。
符号９は第２の偏光ビームスプリッタの反射光をスポッ
トに結ぶためのセンサレンズ、また、１０は透過光をス
ポットに結ぶためのセンサレンズで、単に集光に用いる
従来のレンズとは異なり、対物レンズ４並みの収差補正
を行ったものである。符号１１，１２は後述するプリズ
ム一体型分割センサであり、各々の分割線は情報磁区エ
ッジの方向Ｘに向けられている。

【００２２】半導体レーザ１から発せられた直線偏光光
束（Ｓ偏光）は、コリメータレンズ２により平行な光束
となり、第１の偏光ビームスプリッタ３を透過して、対
物レンズ４により、光磁気ディスクの透明基板（図示せ
ず）を透過して、ＴｂＦｅＣｏなどの光磁気記録膜に形
成された情報トラック６上に、光スポット５として結像
される。なお、通常は、コリメータの後に、レーザ１の
楕円光量分布を円形に変換するビーム整形プリズムを入
れるのが一般的であるが、ここでは、これを省略してい
る。

【００２３】前記光磁気記録膜により磁気カー効果（偏
光方向の回転）を受けた反射光は、Ｅ方向と直交する偏
光成分（Ｐ偏光）をも有しており、この偏光成分は第１
の偏光ビームスプリッタ３で反射され、一方、Ｅ方向の
偏光成分（Ｓ偏光）はその一部が第１の偏光ビームスプ
リッタ３で反射され、第２の偏光ビームスプリッタ８の
方へ向かう。なお、第１および第２の偏光ビームスプリ
ッタの間にビームスプリッタを挿入し、その反射光束
を、各種オートフォーカス用フォーカス誤差検出光学
系、オートトラッキング用トラッキング誤差検出用光学
系に導くが、ここではその説明を省略する。

【００２４】第２の偏光ビームスプリッタに入射した光
は、Ｅ方向に対してアナライザの角度を±４５°に設定
したのと同様の偏光方向を選択し、反射光、透過光に分
けられる。その結果、反射光と透過光とに含まれる光磁
気信号の相対位相は１８０°ずれ、逆相の信号が得られ
る。これを差動検出することにより、同相であるレーザ
１の光源ノイズや、媒体のフレネル反射率の変動などの
媒体ノイズを除去した、２倍の光磁気信号を得ることが
可能となる。

【００２５】次に、本発明の回折現象を利用したエッジ
検出原理について説明する。図２には、磁区による偏光
の変化が模式的に示されている。図１においてＥ方向の
偏波（Ｓ偏光）を投光した場合の反射光の偏光状態は図
２の（ａ）であり、記録されている磁区が上向きか下向
きかで、偏光の回転角θ_k の正負が反転する。なお、厳
密には、反射光の偏光は、右回り、左回りの楕円偏光と
なるが、ここでは簡単のため、まず、長軸方向の直線偏
光の回転というモデルで説明し、後に楕円偏光について
説明する。図２において、（ｂ）と（ｃ）とは、−θ
_K ，θ_K だけ回転した直線偏光をＳ，Ｐ成分に分解し、
それを時間軸に展開したものである（厳密な楕円偏光モ
デルの場合も、Ｐ成分にその位相シフトを与えればよ
く、以下の説明が成り立つ）。この図から明らかなよう
に、磁区の向きにより、偏光の回転が±θ_K 反転すると
いうことは、図１の系ではＰ成分の位相がπだけシフト
するということに対応する。従って、Ｐ成分だけで考え
ると、磁区の上向き、下向きの並びは位相差が０とπの
位相物体の並びと考えられる。その磁壁つまりエッジ部
は、０／π位相エッジとして働き、位相変化として極め
て大きなものであり、かつ、ステップ状の急峻な変化で
あることがわかる。

【００２６】図３は、そのような位相型エッジ、位相型
格子からの回折波面を説明するための模式図である。図
３において、光磁気膜２０に記録された上向き磁区２１
と下向き磁区２２の配列は、上述したように、Ｐ成分で
考えると、符号２３で示すような微小な０／πの位相差
物体の配列と考えることができる。このエッジからの回
折波を対物レンズ４の瞳面もしくはファーフィールド領
域２４で観察すると、図１におけるＥ方向の成分、つま
り、Ｓ成分については、特に振幅・位相が空間的に変調
された物体が存在しないため、その光量分布が、符号２
５のような通常のガウシアンとなる。一方、Ｐ偏光成分
は、０／πの位相エッジからの回折を受けて、中心で割
れた２山の光量分布となる。なお、これは、微小物体と
光の相互作用である回折によるものであり、従来例に示
されるような回折現象ができる程小さい場合とは、勿
論、原理的に異なる。例えば、図３の場合、光量分布は
２つの山に別れるが、これらは独立した光束ではなく、
回折限界スポット５内の各点からの波面が干渉してファ
ーフィールドに作る回折パターンである。つまり、幾何
的に上向き磁区２１からの反射偏光の光束と下向きの磁
区２２からの反射偏光の光束が並んだものではなく、そ
れぞれの磁区の各点からの波面がファーフィールド上の
至る所に存在し、干渉して、形成された一つの波面であ
る。いわば、上向きおよび下向き磁区からの波面が混じ
り合った結果、生じたパターンであり、これを、従来例
に示されたような、各々の磁区からの偏光を幾何的に考
え、空間的に分離し、特定することは不可能である。

【００２７】図４に示すものは、図３において、回折限
界スポット５をＸ方向に走査した場合、レンズ４の瞳面
上のＰ偏光の回折波面をフーリエ変換により求めたもの
である。ここで、（ａ）〜（ｇ）は、スポット径で規格
化したスポット位置のＸ座標の違いを示している。図
中、実線は回折波面の振幅分布を表わし、破線は位相は
分布を表わす。図４の（ａ）では、下向き磁区２２のみ
にスポット５が投光してる場合で、振幅はガウシアンで
あり、位相は符号２３で示されるπrad だけシフトを受
けている。エッジがスポット内に入り込むと、（ｂ）〜
（ｆ）のように、振幅分布は中心にくぼみが生じ、光軸
とエッジが一致する（ｄ）では、２つの山に分離する。
位相分布は、エッジが入ることにより、（ｂ），（ｃ）
のようにπrad を中心にモデュレーションを受け、
（ｄ）において０rad を中心とするモデュレーションに
飛ぶ。以下，エッジが光スポットから出て行くにつれ、
モデュレーションが小さくなり、位相が０rad の上向き
磁区２１からの回折波面では、（ｇ）に示すように、位
相は０rad となり，振幅分布もガウシアンに戻る。この
結果からも解るように、本発明の回折現象を利用したエ
ッジ検出では、エッジが光軸からずれた位置（ｂ），
（ｃ），（ｅ），（ｆ）においても、各々の磁区の各点
からの波面の重ね合わせにより、回折パターンが生じ、
特に、その位相分布は、空間的な偏光状態の分布に対応
し、その位相の非対称性を利用したエッジ検出が可能と
なることが解る。ここでは、幾何的、幾何光学的に
（ｂ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）の波面を特定の磁区か
らの反対偏光状態で記述することが不可能であり、従来
例とは、検出原理が異なるのである。また、光磁気ドメ
インが凹凸ピットとして作用する従来例では、ファーフ
ィードルの振幅分布に非対称が生じることが示される
が、これは、本発明のような位相ドメインとは異なる。

【００２８】さて、このように光磁気磁区による回折
で、波面にモデュレーションを受けたＰ偏光と、磁区に
よるモデュレーションを受けないＳ偏光とを、第２の偏
光ビームスプリッタで、２つの直交する偏光面に射影し
合波する場合、Ｓ偏光の波面の分布は、例えば、図４の
（ｇ）に示された振幅分布、位相分布に相似である。実
際には、図２の（ａ）に示したように、記録媒体からの
反射直後の偏光状態は、カー効果により楕円偏光とな
り、Ｓ偏光に対するＰ偏光の位相差は０ではなく、わず
かにシフトしているが、Ｓ偏光の位相分布は、例えば、
図４の（ｇ）と同じように一様であり、Ｓ偏光の位相の
方がわずかにシフトしていると考えれば、何等、問題は
ない。そして、そのＳ偏光と図４に示された各Ｐ偏光と
を、±４５°の偏光面に斜影し、それぞれの空間分布に
従って各点で合成したものが、第２のビームスプリッタ
の透過光、および、反射光となる。図４の（ａ），
（ｇ）のように、光軸に対して対称な波面の場合は、合
成した波面も対称となるが、エッジが存在する（ｂ）〜
（ｆ）の場合は、振幅分布は光軸に対称であるが、位相
分布が非対称であるから、合成した波面の分布は非対称
となる。

【００２９】また、図４の（ｇ）の場合、図２の（ｃ）
に対応していて、Ｓ偏光のわずかな位相差を無視すれ
ば、検光子の角度＋４５°で合成すると、光束内では一
様で、ほぼ同相の波面であるため、互いに強め合うこと
になる。また、検光子の角度−４５°で合成すると、Ｐ
波の振幅の斜影にマイナスが付き、丁度、位相がπrad
ずれた逆相となり、光束内で互いに弱め合うことにな
る。従って、＋４５°側の全光量（光強度）は、Ｓ，Ｐ
両偏光の干渉項がcos ０＝１となり、ここで，ほぼ最大
となり、−４５°側の全光量は、干渉項がcos π＝−１
となり，ほぼ最小となる。図４の（ａ）、すなわち、図
２の（ｂ）では、それが逆転する。図４の（ｄ）では、
光軸の左右で、Ｓ，Ｐ偏光の位相差は、楕円偏光化を、
つまり、Ｓ偏光波の位相シフトを無視すると、ほぼ±π
／２であり、光強度で考えると、cos±π／２＝０とな
り，ほぼ同じグレーレベルとなり、光束内の全光量も最
大、最小値の中心値となる。すなわち、本発明のような
回折限界スポットによる光磁気磁区の検出においては、
上記のように、磁区のカー効果による偏光状態の変化に
加え、回折による偏光状態、波面の変化が生じている。
そして、第２の偏光ビームスプリッタ８の透過光・反射
光の全光量を検出すると、磁区の方向に（図４の
（ａ），（ｇ））対応して、全光量が変調され、最大、
最小値が表われ、エッジ（図４の（ｄ））はその中間値
となり、かつ、透過光と反射光とで、差動検出が可能で
ある。

【００３０】また、第２の偏光ビームスプリッタ８の透
過光・反射光の強度分布の変化を、２分割センサなど
で、ファーフィールドにおいて差分検出すると、エッジ
のない領域（図４の（ａ），（ｇ））では、差分信号は
０となり、楕円偏光の位相差によりエッジがあると、干
渉・合成したファーフィールドの波面の光強度分布に非
対称が表われ、エッジが光軸上にある場合（図４の
（ｄ））に、差分信号は最大もしくは最小値をとるか
ら、エッジ検出が可能となる。

【００３１】本発明においては、図１に示したように、
第２の偏光ビームスプリッタ８の透過光・反射光を、さ
らに、センサレンズ９，１０により光スポットに結ぶ。
この場合にも、本発明では回折現象が生じ、従来例のよ
うな単なる集光作用ではないから、ファーフィールド検
出と再結像検出とが同じではない。

【００３２】以下に、図４のＰ偏光とガウシアンＳ偏光
との±４５°偏光面への射影、合成後における、直交す
る直線偏光の分布のフーリエ変換像が、センサレンズ９
および１０によるスポット位置に形成されるというモデ
ルについて考える。図４の（ａ），（ｇ）のような、一
様な位相分布を持ったＰ偏光と、同様なＳ偏光とを合成
した波面は、やはり、一様な位相分布とガウシアン振幅
分布とを持つため、そのフーリエ変換像は、一様な位相
分布とガウシアン振幅分布を持ち、その強度分布はガウ
シアンとなる。図４の（ｂ）〜（ｆ）のように、エッジ
により非対称な位相分布を有する場合は、合成した直線
偏光の分布も非対称となる。例えば、図４の（ｄ）の場
合に、先ず簡単のため、カー効果による楕円化を無視
し、偏光面のみが回転するという図２の（ｂ），（ｃ）
のモデルで考察してみると、前述したように合成光の強
度はグレーレベルとなる。第２の偏光ビームスプリッタ
８に入射する波面に関しては、図５の（ａ），（ｂ）を
参照するとよい。これらは、図４に示した位相分布を表
わすものと同じで、それぞれ、０／πエッジとπ／０エ
ッジによる回折波面の位相分布を模式的に示す。図５の
（ｃ），（ｄ）は、そのような位相分布を持つＰ偏光
と、一様な位相分布（０rad としている）を持つＳ偏光
による偏光状態について開示するものである。図５の
（ａ）のＰ偏光の位相が−π／２の領域３１は、同図の
（ｃ）の波形３６で表わされ、これとＳ偏光波形３５と
の合成により、長軸がＳ方向に一致した右回り楕円偏光
となる。同じように、領域３２のＰ偏光は、図５の
（ｄ）の波形３８であり、これとＳ偏光３５との合成に
より、図５の（ｃ）の場合と同じ楕円形であるが、左回
りの楕円偏光３９となる。同様に、もう一方のエッジの
場合の図５の（ｂ）の領域３３の偏光は、図５の
（ｄ）、また、領域３４の偏光は、図５の（ｃ）で表わ
される。また、図５では、振幅の影響について説明して
いないが、図４の（ｄ）に示されるように、光軸上では
Ｐ偏光振幅は０なので、Ｓ偏光という直線偏光である
が、光軸から離れ、周辺に行くに従って、ガウシアン分
布のＳ偏光振幅は小さくなり、また、図４の（ｄ）のよ
うに、回折によって、Ｐ偏光振幅は大きいので、図５の
（ｃ），（ｄ）の楕円偏光の楕円率が変化し、ξ方向の
瞳の端では、Ｓ偏光振幅がＰ偏光振幅より十分小さけれ
ば、ほとんど、Ｐ偏光に近い偏光状態となっている。

【００３３】以上は、簡単のため、カー効果による楕円
化については省略した説明である（図２の（ｂ），
（ｃ）のモデル）。回折を用いたエッジ検出において
は、このカー効果における偏光の楕円化、Ｓ，Ｐ両偏光
の位相差は大きな意味を持ち、従来例のようにそれを無
視することはできない。図５の（ｅ）および（ｆ）は、
カー効果によって、Ｓ偏光に対するＰ偏光の位相がわず
かにシフトし、楕円偏光になる効果を考慮して示したも
ので、図５の（ｃ），（ｄ）に対応する偏光の振動を表
わしたものである。ここでは、前述のように、等価的に
Ｓ偏光４０に、その位相差を与えたモデルで示しておく
が、楕円偏光３７，３９に対して、カー回転角、カー楕
円率ともに異なる楕円偏光４１，４２が得られることが
理解されよう。さらに、図４の（ｂ），（ｃ），
（ｅ），（ｆ）のような中間状態においては、位相分
布、振幅分布が、より複雑であるから、そのようなＰ偏
光とＳ偏光とを合成した波面の空間的分布は、さらに複
雑となる。従って、従来例で示されているような、各磁
区のカー効果（それも直線偏光の回転のみ）だけでファ
ーフィールドの偏光状態を考えることは不可能で、カー
回転角、カー楕円率が不均一に分布した偏光状態となっ
ている。

【００３４】すなわち、本発明による回折限界スポット
による磁区エッジ検出においては、カー効果と回折効果
により、ファーフィールド領域では、偏光状態は空間的
に不均一であり、それは、幾何、幾何光学的な再生原理
の場合と大きく異なり、磁区のカー効果のみで記述する
ことが不可能な分布を持っている。次に、そのような偏
光状態の、第２偏光プリズム８の透過、反射後の波面に
ついて考える。検光子（±４５°）への射影により得ら
れる直線偏光は、Ｓ成分、Ｐ成分それぞれに、cos （±
４５°）、sin （±４５°）を乗じ、重ね合わせた波と
なる。例えば、図５の（ｃ）の偏光３７の場合は、Ｓ偏
光からの射影成分ａ・sin ωｔと、それに対し、位相が
−π／２rad であるＰ偏光からの射影成分ｂ・sin ｛ω
ｔ−（π／２）｝＝−ｂ・cos ωｔとの合成波となり、
（ａ² ＋ｂ² ）^-2・sin ｛ωｔ−tan （ｂ／ａ）｝で表
わされる。ここで，ａ，ｂは，それぞれ，検光子に射影
されたＳ，Ｐ偏光の振幅、ωは光の角周波数である。図
５の（ｄ）の場合は、Ｓ偏光３５からの射影成分ａ・si
n ωｔと、Ｐ偏光３８からの寄与分ｂ｛sin ωｔ＋（π
／２）｝＝ｂ・cos ωｔとの合成波（ａ² ＋ｂ² ）^-2・
sin ｛ωｔ−tan （ｂ／ａ）｝となる。つまり，合成す
る振幅の大きさにより、合成された波の振幅と位相が決
まり、偏光状態が図５の（ｃ）と（ｄ）とで表わされる
領域では、位相が反転していることが解る。

【００３５】図４の（ｂ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）の
ような、より一般的な場合は、Ｓ偏光からの射影成分ａ
ｓｉｎωｔと、任意の位相シフトθを持つ、Ｐ偏光の射
影成分ｂ・sin （ωｔ＋θ）の合成波（ａ² ＋２ａｂ・
cos θ＋ｂ² ）^-2sin ［ωｔ−tan ^-1｛ｂ・sin θ／
（ａ＋ｂ・cos θ）｝］となる。つまり、各点における
合成された直線偏光の振幅と位相は、合成される２つの
直線偏光の各点での振幅と位相により変化し、さらに複
雑な空間的振幅公布・位相分布をもった直線偏光波面を
形成する。従って、もはや、従来例のような幾何的、幾
何光学的に考えられた波面とは本質的に異なるものとな
っている。

【００３６】なお、図５（ｅ），（ｆ）で考えたよう
な、厳密なカー効果についても、前述の一般化したＰ偏
光の射影成分の位相θに楕円化の効果を入れ、Ｓ偏光の
位相シフトを本来に戻して考えれば、上記の説明が成り
立つであろうことは明らかである。このようにして得ら
れた直交する直線偏光波面を、レンズ９，１０で再びス
ポットに結像すると、回折により、さらにパターンが変
化する。例えば、前述の図４の（ｄ）に対応する、図５
（ａ），（ｃ），（ｄ）について考えると、前述の計算
のように、光軸を境界として、（ａ² ＋ｂ² ）^-2sin
｛ωｔ−tan （ｂ／ａ）｝と（ａ² ＋ｂ² ）^-2sin ｛ω
ｔ−tan ^-1（ｂ／ａ）｝で表わされる波面分布をもった
ファーフィールド波面となっている。つまり、位相が±
tan ^-1（ｂ／ａ）では、カー効果が微小であるため、ｂ
≪ａにおいて位相差の絶対値は小さいが、図４の（ｇ）
で、ほぼ表わされる振幅ａの分布と、図４の（ｄ）でほ
ぼ表わされる振幅ｂの分布とを見ればわかるように、位
相の絶対値は光軸から遠ざかる程大きくり、かつ、光軸
を中心に正負が反転している。そして、振幅分布は２乗
和の平均であるから対称形である。この波面の再結像面
パターンは、例えば、フーリエ変換により求めることが
可能である。ここでも、簡単のため、スカラーで考える
と、ファーフィールド上のＳ，Ｐ両偏光成分の振幅が、
各々、検光子において空間的に均一な減衰を受け、その
センサレンズによるフーリエ変換像を重ねたものが、各
再結像スポットの回折パターンになるモデルを構成す
る。

【００３７】図６は、そのようにして、図４に示される
Ｐ偏光ファーフィールド・パターンから求めた、Ｐ偏光
からの再結像パターンへの寄与の状態を示す模式図であ
る。図６において、実線は振幅分布を表わし、破線は位
相分布を表わす。同図から明らかなことは、本発明のよ
うな回折限界スポットで、同等の大きさの光磁気磁区を
回折現象を用いて再生する場合には、ピックアップレン
ズの瞳径（ＮＡ）が有限であるために、再結像しても、
ディスク上のスポット、光磁気磁区の振幅・位相分は再
現しないことである。また、図６の（ａ）と（ｇ）のよ
うに、完全なガウシアンとはならず、回折パターンが載
る形となる。さらに、特開平３−１２０６４５号公報に
所載の再結像検出とは大きく異なる。すなわち、ファー
フィールド（図４）と再結像面（図６）においては、振
幅分布と位相分布が、従来例とは全く異なるので、ファ
ーフィールド上のエッジ検出と再結像面のエッジ検出が
同じである筈がないのである。

【００３８】Ｓ偏光の、検光子を通した後の波面の再結
像は、基本的にはガウシアンで、図６の（ｇ）に相似で
あり、それと図６の各分布とを重ね合わせて、再結像パ
ターンが得られる。

【００３９】図６の（ｄ）に示されているように、エッ
ジがスポットの中心にある場合は、Ｐ偏光が検光子に斜
影した後の波面の再結像の振幅分布は光軸対称であり、
位相は非対称となり、０，πrad の値をとる。カー効果
の楕円化を無視した、単純な直線偏光回転モデルについ
ていえば、Ｓ偏光からの寄与分の位相分布は０rad で均
一であるから、合波後の強度分布は、位相差０rad で強
め合い、cos ０＝＋１であり、位相差がπrad で弱め合
い、cos π＝−１である。楕円偏光の効果は、そのわず
かな位相差分をシフトして、強度分布の最大値、最小値
を変化させ、変調度を僅かに劣化させることになる。

【００４０】図７は、図１の実施例のプリズム一体型分
割センサ１１、１２の構成を示す模式図である。プリズ
ム一体型分割センサ５０は、Ａｌフレーム上のＳｉ−Ｐ
ＩＮフォトダイオード５２を、光学的に透明なポリカー
ボネート樹脂により、モールド・パッケージしたもので
ある。なお、２分割受光領域５３のギャップは、領域間
の光学的、電気的、熱的なクロストークが無視できるレ
ベルまで、離してある。モールド５１の形状は、プリズ
ム状になっており、丁度、２つの三角プリズムを結合さ
せることで、入射した光束５４を２つに波面に分割し、
その分割光束をそれぞれの受光領域５３に導く構成とな
っている。このような構成により、前述したような再結
像スポットの空間的差分検出を行うことができる。受光
領域間のクロストークについては、ギャップが数１０μ
ｍ程度では、発生したキャリアの拡散などによる電気的
クロストークが支配的で、逆バイアスなどによる低減効
果もあるが、それのみで解決しようとすると、数１０Ｖ
の電源が必要であったり、暗電流が増加するという問題
を生じる。

【００４１】本発明のように、光学的波面分割手段によ
り光束を空間的に分割し、クロストークの少ない受光領
域５２で光電変換した信号が得られる場合には、差動増
幅器により、この信号からクロストークの少ない差分信
号を得ることが可能となる。また、本発明では、再結像
レンズ９，１０が十分に収差補正されており、再結像回
折パターンも数μｍ〜数１０μｍと微小である。このよ
うに、従来のような分割センサによる検出では、センサ
の実用的ギャップが５〜１５μｍであるから、ほとんど
の光量が入ってしまい、クロストークの小さな良好な差
分信号を得ることが不可能であるが、これは、本発明に
より、初めて可能となるものである。なお、再結像レン
ズ９，１０の焦点距離を伸し、再結像回折パターンを拡
大する別の方法もあるが、対物レンズ４の焦点距離４〜
５ｍｍに対して、１００μｍ程度の再結像回折パターン
を得ようとすると、再結像レンズ９，１０の焦点距離を
数１００ｍｍにする必要があり、装置が大型化するの
で、現実的ではない。

【００４２】また、本発明による、光学的空間分割にお
いては、再結像位置、つまり、再結像レンズ９、１０の
焦点位置に、センサ５０のプリズム５１の波面分割部を
置くのが望ましい。そうすることにより、プリズム５１
の分割線による新たな回折の影響を極力避け、また、そ
の回折によるパターンの拡がりを十分カバーできる大き
さの受光領域５２を、前述したクロストークを低減した
相対位置に配置することが可能である。つまり、空間分
割後には、分割されたそれぞれの光量全体を検出すれば
よく、その中の回折パターンなどによる光量分布を検出
する必要がないのであり、このことも、本発明の特長で
ある。従って、再結像位置の前後近傍において、再結像
の回折パターンに非対称性の逆転などの、差分検出信号
波形に大きな変化をもたらすパターン変化がない範囲
で、プリズム５１の分割線位置を光軸方向に移動するこ
とができる。更に、本発明においては、光束を波面分割
するプリズム５１部と受光領域５２とが一体化されてい
るため、位置合わせ調整が楽になる。対称な光量分布を
もつ光束を使って、センサ５０全体の焦平面内のＹ軸方
向では２つのセンサ出力、その和信号が最大になるよう
に調整し、また、Ｘ軸方向では２つのセンサ出力が等し
くなり、差信号が最小になるように仮調整する。そし
て、その上で、実際の光磁気信号を再生しながら、光軸
方向、および、分割線を中心とした回転方向の調整を含
む微調整を行えばよい。

【００４３】図７ないし図１３に本発明によるそれぞれ
別の実施例を示す。図８の実施例においては、波面分割
のためのプリズム部を片方にだけ設けている。このよう
な構成により、調整の簡略化が図れる。図７の実施例の
場合は、センサ本体５０のｘ方向の移動や分割線まわり
の回転に対し、分割された２光束の相対的移動量が大き
いが、図８の場合、プリズム効果のない方の移動量は小
さく、調整時の２つの受光領域の移動のクロストークが
小さく調整しやすくなる。

【００４４】図９は、エッジ方向に４分割したセンサ５
０の場合の実施例を示し、単なる空間的２分割による差
分ではなく、多分割した各受光領域からの信号を演算処
理することにより、補正したエッジ信号を得るような場
合にも、本発明が適用可能なことを示すものである（各
受光領域に光束を導びくように、４つの三角プリズムを
組み合わせた波面分割プリズムを構成している）。

【００４５】図１０の実施例では、プリズムにより分割
した光束を交叉して受光領域に導びいている。これを樹
脂モールドにより作成する場合、型を用いるため、モー
ルドの成型精度、離型のし易さに応じて、図示のよう
に、凹凸両方のプリズム形状を選択することが可能であ
る。特に、本発明においては、分割線、および、分割線
近傍の精度は高いものが要求されるため、ガラス封入、
その他の誘電体を使用してプリズム形状を加工、研磨す
る方法、あるいは、モールドに対して追加工、研磨をす
る方法も考えられるので、この凹凸の選択の自由度は重
要である。

【００４６】図１１の実施例では、例えば、特願平４−
４７７８９号明細書に示される「四つ葉のクローバ検
出」と呼ばれる、田字型の４分割センサを用いるエッジ
検出に本発明を適用している。本実施例においては、波
面分割用に、プリズムの各４面の法線ベクトルが異なる
方向を向くように前記プリズムを作成しており、そし
て、中心に入射した光束は、各プリズム面で波面分割さ
れ、各受光領域５５に導びかれるようになっている。

【００４７】図１２の実施例においては、図１に示した
ものと同じ光学ヘッドの光学系において、特に、第２の
偏光ビームスプリッタ８、分割センサ１１，１２を一体
化している。なお、この場合、再結像レンズは一つで済
み、その光束をセンサユニット５６に入射させるように
なっている。また、図１の実施例に示したような、第２
の偏光ビームスプリッタ８を光軸を中心に回転させる構
成は、本実施例においても実現可能であるが、説明を簡
単にするために、第１の偏光ビームスプリッタによって
検出光学系に導びかれた光束内にλ／２板を挿入し、偏
光を４５°回転させてから、再結像レンズによりセンサ
ユニット５６に導びく構成を採用している。このような
構成について以下に説明する。図１２の（ａ）におい
て、プリズム５７は第２の偏光ビームスプリッタと波面
分割プリズムとを兼ねており、偏光分割面５８では、紙
面内の偏光を透過し、紙面に垂直な方向の偏光を反射す
る。ここでは、偏光分割面５８に対して、図面の左より
再結像回折パターンが入射する。また、光軸はセンサユ
ニット５６の中心、つまり、偏光分割面５８の分割線上
に一致させる。紙面に垂直な方向の偏光成分は、偏光分
割面５８により空間的に２分割され、そして、それぞれ
の光束は受光領域５９ａ，５９ｂに導びかれる。一方、
紙面に平行な方向の偏光成分は、偏光分割面５８を透過
し、波面分割プリズム５７の、別の分割面により空間的
に２分割された受光領域５９ｃ，５９ｄに導かれる。そ
して、受光領域５９ａおよび５９ｃの出力を差動増幅す
ることにより、同相成分を除去した差動信号が得られ、
同様にして、受光領域５９ｂおよび５９ｄの出力から差
動信号が得られる。更に、これら差動信号との差動をと
ることによって、空間的差分信号が得られる。

【００４８】図１２の（ｂ）は、さらに簡略化したセン
サユニット５６の実施例であり、分割受光領域を一つの
Ｓｉ基板上の分割フォトダイオードで実現したものであ
る。ここでは、偏光分割面５８で反射、分割された光束
は、受光領域５９ａ，５９ｄに導かれ、また、透過した
光束はプリズム５７の効果で波面分割され、受光領域５
９ｂ，５９ｃに導かれる。本実施例においては、偏光分
割面５８への入射角度が、通常の偏光ビームスプリッタ
と異なり、かつ、樹脂モールドとの屈折率差、その上へ
の成膜などに問題があり、偏光分割面５８の偏光分離特
性が劣る可能性や、受光領域５９ａ，５９ｄへの光束入
射角度が大きくなるために感度が落ちるなどの可能性が
ある。

【００４９】図１２に示した実施例では、図１に示した
実施例に比べて、再結像レンズを１つにすることが可能
で、かつ、図１の再結像レンズ９、センサ１１側の光学
分岐が不用になり、平面内の構成となる上に、光学ヘッ
ドとしての大きさも格段に小さくなる効果がある。

【００５０】図１３に示す実施例も、図１２の実施例と
同様、図１に示した光学ヘッドの光学系において、第２
の偏光ビームスプリッタ８、分割センサ１１，１２を一
体化したもので、再結像レンズは１つでよく、また、λ
／２板を必要としない構成も可能である。しかし、ここ
では、説明を簡単にするため、λ／２板を入れ、偏光面
を４５°回転させた場合を挙げている。本実施例では、
第２の偏光ビームスプリッタ８の代わりに複像素子（ウ
ォラストン・プリズム、ロション・プリズムなど）を用
いる。図１３の（ａ）において、センサ・ユニット６０
は、ウォラストン・プリズム６１、波面分割プリズム６
２、モールド部６３、分割受光領域６４よりなる一体構
造をとっている。そして、ウォラストン・プリズムに入
射した再結像光束は、正常光線、異常光線に沿った２つ
の光束に分けられ、ウォラストン・プリズムを射出する
時には、ｘ方向、つまり、トラックに平行な方向に対し
て２つの直交する偏光光束に分離する。更に、この各光
束を、波面分割プリズム６２により空間的に２分割し、
合計４つの光束とし、ｘ方向に分割された４つの受光領
域６４に、それぞれ、導くようになっている。

【００５１】ここでは、上下２組の受光領域からの信号
が得られるが、１組内で差動をとると、空間的差分信号
が得られ、それを、更に差動増幅することにより、同相
成分を除去した差動エッジ信号が得られる。勿論、先
に、ｘ方向の奇数番目の受光領域の信号同志と偶数番目
の受光領域の信号同志の差動により、同相成分を除去し
た後、次に、それらの差動により、差分信号を得てもよ
い。本実施例は、図１２の（ａ）の実施例に比べ、受光
領域を同一平面内に配置することが可能であるから、一
つの分割Ｓｉ−ＰＩＮフォトダイオードで構成すること
が可能で、小型化できるが、ウォラストン・プリズムは
偏光ビームスプリッタより高価である点を留意する必要
がある。

【００５２】図１３の（ｂ）は、同じく、ウォラストン
・プリズム６１と、波面分割プリズム６５と、モールド
部６６と、４つの受光領域６７を持つフォトダイオード
とから構成される。但し、ウォラストン・プリズムは、
トラックに平行な方向ｘに対し、図１３の（ａ）場合に
対して９０度、回軸した構成となっており、４つの光束
を田字型状の領域に分離するように構成されている。ウ
ォラストン・プリズムに入射した光束は、ウォラストン
・プリズムの射出面で、ｘ方向に垂直な方向に対して直
交する２つの偏光光束に分離される。この偏光光束は、
波面分割プリズム６５により、ｘ方向に対して空間的に
２分割され、４つの受光領域６７に対して、それぞれ、
導かれる。４つの受光領域６７からの信号からは、それ
ぞれ、上下を差動増幅することで、同相成分を除去する
差動検出信号が得られ、左右を差動増幅することで、差
分検出信号が得られる。これは、どちらを先に演算して
もよい。本実施例は、図１３の（ａ）の実施例に対比し
て、プリズム６５による波面分割線が１箇所でよいた
め、一体化構造の作成に有利となるが、田字型の４分割
であり、ｘ方向のみでなく、その直交方向についても、
精度・調整が厳しくなる。

【００５３】以上の実施例の説明においては、便宜的
に、記録媒体上の光スポット５内には一つのエッジがあ
る場合のみを仮定して説明しているが、つまり、前述
の、同一出願人による従来例以外に知られる従来例で
は、単なるエッジ検出であるから、それらとの違いを明
確にするため、それらが対象とする光スポット内１のエ
ッジの検出について、対比して、詳細に説明している
が、しかし、本発明は、光スポットの大きさが解像限界
となるそれら従来例と異なり、記録されたドメインとス
ポットとの相互作用を回折現象を使って検出するもので
あって、光スポット内に複数のエッジが存在する場合に
も適用可能なものである。

【００５４】なお、以上の説明においては、λ＝０．８
３μｍ、ＮＡ＝０．５程度を仮定し説明したが、勿論、
それらのパラメータ、スポットサイズ、ドメインサイズ
の変化により、図示した回折パターンは変化するが、本
発明は、それに対応することが可能である。また、ここ
では、従来例との検出原理の違いを説明するために、便
宜上、フーリエ変換を用いて説明したが、キルヒホッフ
の境界条件では適応不可能な領域であって、本来より厳
密な解析によるべきであり、ヘルムホルツの波動方程式
を用いて境界要素法などの数値計算により求めた結果と
違いがあるが、しかし、本発明の情報再生装置を説明す
るためには、特に不都合を生じるものではない。

【００５５】図１４は、本発明を光磁気情報再生装置の
光学ヘッドの再生光学系に用いる場合の実施例を示す。
図１４において、符号１０１は円偏光分離素子としての
旋光性プリズムである。この旋光性プリズム１０１は、
右まわり円偏光と左まわり円偏光に対する屈折率が異な
るので、光磁気記録媒体からの反射光束が通過すると、
右まわり円偏光と左まわり円偏光とは、異なる屈折角で
射出される。また、符号１０２は波面分割素子で、トラ
ックに平行な方向（矢印Ｔ方向）に光束を分割するもの
である。更に、符号１０３は集光レンズ、１０４は４分
割光検出器である。つまり、トラックに平行な方向に分
割された２光束の内、例えば、右側の光束の左回り円偏
光成分が検出器の受光面１０４−１に入射し、右回り円
偏光成分が同じく受光面１０４−２に入射する。また、
左側の光束の左回り円偏光成分が受光面１０４−３に入
射し、右回り円偏光成分が受光面１０４−４に入射する
のである。

【００５６】それぞれの受光面から得られる検出信号
を、信号（１０４−１），（１０４−２），（１０４−
３），（１０４−４）とすると、差動アンプ１０５，１
０６では、それぞれ、｛信号（１０４−２）−信号（１
０４−１）｝，｛信号（１０４−４）−信号（１０４−
３）｝の値を得る。そして、さらに差動アンプ１０７に
より［｛信号（１０４−１）＋信号（１０４−４）｝−
｛信号（１０４−２）＋信号（１０４−３）｝］の差動
で、エッジ検出信号１０８を得る。

【００５７】次に、図１５を用いて、その検出原理をさ
らに詳しく説明する。図１５において、（ａ）は対物レ
ンズによる光スポットの再生位置を示している。ここで
は、［Ｉ］は下向き磁化を再生している状態を、［Ｉ
Ｉ］は上向き磁化を再生している状態を、［ＩＩＩ］
は、ピットのエッジ部で左側が下向き磁化の状態を、更
には、［ＩＶ］もピットのエッジ部で左側が上向き磁化
の状態を、それぞれ、示すものである。なお、図中、Ｔ
はトラックに平行な方向での、光スポットの走査方向を
示す。

【００５８】（ｂ）は［Ｉ］〜［ＩＶ］のそれぞれの状
態の反射光束で、光磁気記録媒体から出た直後の光束の
分布を示している。また、（ｃ）は、同様に、ファーフ
ィールド面での分布を示している。ここでは、入射光
は、図１９に示すように、Ｐ軸方向に偏光した直線偏光
（Ｐ偏光）とする。（ｂ−１），（ｃ−１）はＰ偏光の
振幅分布、（ｂ−２），（ｃ−２）はＳ偏光分布（大き
さは無視）、（ｂ−３），（ｃ−３）はＰ偏光を基準に
した時のＳ偏光の位相の分布、（ｂ−４），（ｃ−４）
は光束左側の偏光状態、（ｂ−５），（ｃ−５）は光束
右側の偏光状態を示すものである。

【００５９】［Ｉ］の下向き磁化の場合、光磁気記録媒
体を出た個所（ｂ）でのＰ偏光、Ｓ偏光の振幅分布は、
同じ左右対称の形となっている。偏光の分布は、左右同
じであるが、図１９に示すように、右回りに回転した直
線偏光（Ｒ＋）とする。また、この時のＰ偏光とＳ偏光
の位相差を０とする。これらがファーフィールド面
（ｃ）においても、Ｐ偏光、Ｓ偏光は、左右対称で、Ｓ
偏光の位相も変わらず０であり、左右の偏光状態も変ら
ない。

【００６０】［ＩＩ］の上向き磁化の場合、光磁気記録
媒体を出た個所（ｂ）でのＰ偏光、Ｓ偏光の振幅分布
は、［Ｉ］と同様に左右対称である。ただし、Ｓ偏光の
位相は［Ｉ］に比べπだけ違っていて、その偏光状態
も、左右とも［Ｉ］とは反対に、左回りに回転した直線
偏光（Ｒ−）となる。ファーフィールド面（ｃ）におい
ても、Ｐ偏光、Ｓ偏光の振幅分布は左右対称で、Ｓ偏光
の位相はπであり、左右の偏光状態も左回りに回転した
直線偏光である。

【００６１】［ＩＩＩ］の、ピットエッジで左側が下向
き磁化の場合、光磁気記録媒体を出た個所（ｂ）でのＰ
偏光の振幅分布は、［Ｉ］［ＩＩ］と同様に左右対称で
あるが、Ｓ偏光の振幅分布は２つに分かれており、その
位相分布は左側が０となり、右側がπとなる。また、こ
の時の偏光状態は、左側が右回りに回転した直線偏光
（Ｒ＋）に、右側が左回りに回転した直線偏光になって
いる。これがファーフィールド面（ｃ）では、Ｐ偏光の
振幅分布が左右対称であり、Ｓ偏光の振幅分布が２つに
分かれたままであり、また、Ｓ偏光の位相分布に変化が
生じ、左側が−π／２、右側が＋π／２となる。つま
り、偏光状態は、例えば、その左側が右回りの楕円偏
光、右側が左回りの楕円偏光となる。それぞれの楕円偏
光の楕円率、大きさは同じで、それらの長軸はＰ偏光方
向にある。

【００６２】［ＩＶ］の、ピットエッジで左側が上向き
磁化の場合は、［ＩＩＩ］の場合に比べてその左右が逆
の状態となる。

【００６３】図１４において旋光性プリズム１が配置さ
れているのは、図１５の（ｃ）で示したファーフィール
ド面である。偏光状態が直線偏光である場合（［Ｉ］，
［ＩＩ］の場合）には、直線偏光は、その大きさが同じ
の右回り円偏光と左回り円偏光の合成より、信号（１０
４−１）と信号（１０４−２）、および、信号（１０４
−３）と信号（１０４−４）の各出力信号は、同じ大き
さとなり、エッジ検出信号１０８は０となる。一方、偏
光状態が楕円偏光となる場合（［ＩＩＩ］，［ＩＶ］の
場合）には、それぞれの楕円偏光は、図２０および図２
１で示したように、その大きさが異なる右回り円偏光と
左回り円偏光との合成となる。［ＩＩＩ］の場合は、
｛信号（１０４−２）−信号（１０４−１）｝＜０，
｛信号（１０４−４）−（信号１０４−３）｝＞０とな
り、エッジ検出信号１０８としては、［｛信号（１０４
−１）＋信号（１０４−４）｝−｛信号（１０４−２）
＋信号（１０４−３）｝］＞０の正の信号が得られる。
また、［ＩＶ］の場合は，逆に｛信号（１０４−２）−
信号（１０４−１）｝，｛信号（１０４−４）−信号
（１０４−３）｝＜０となり、エッジ検出信号１０８と
しては、［｛信号（１０４−１）＋信号（１０４−
４）｝−｛信号（１０４−２）＋信号（１０４−
３）｝］＜０の負の信号が得られる。

【００６４】図１６は、磁界変調方式で記録された光磁
気ピットを、図１４の再生系で検出した時のエッジ検出
信号を示すものである。ここで、（ａ）は、光磁気媒体
上にピットエッジ記録方式による光磁気ピット列を記録
した状態を示す。ここでは、斜線部を上向き磁化とす
る。また、矢印Ｔはトラックに平行な方向での光スポッ
トの移動方向である。そして、図１４の再生光学系によ
り、（ｂ）に示すエッジ検出信号が得られる。

【００６５】図１７は、本発明の光磁気情報記録再生装
置で用いる光学ヘッドの他の再生光学系を示す。図１７
において、前記同様に、符号２０１は旋光性プリズム、
２０３は集光レンズである。また、符号２０９はトラッ
クに平行な方向（矢印Ｔ方向）で、光束のおおむね半分
に影響を与える１／２波長板である。ここでは、１／２
波長板２０９の進相軸または遅相軸が入射直線偏光の方
向に置かれている。この１／２波長板２０９を通過する
と、光束の状態は、図１５の（ｃ）より、図１８の
（ｄ）へと変換される。ここでは、１／２波長板２０９
により、右側の光束の、Ｐ偏光に対するＳ偏光の位相
が、πだけ進められるものとする。その結果、［Ｉ］，
［ＩＩ］の下向きおよび上向き磁化の時の左右の偏光状
態は、同じ方向の直線偏光から異なる方向の直線偏光に
変換されるが、直線偏光であるため、旋光性プリズム２
０１により分離されるところの、右回りおよび左回り円
偏光の光量は同じである。一方、［ＩＩＩ］，［ＩＶ］
のエッジが来た時の左右の偏光状態は、回転方向が異成
る楕円偏光から、回転方向が同じ楕円偏光に変換され
る。［ＩＩＩ］の場合、左右とも右回りの楕円偏光とな
り、旋光性プリズム２０１を通過した後、右回り円偏光
の光量が大きくなる。逆に、［ＩＶ］の場合、左右とも
左回りの楕円偏光となり、旋光性プリズム２０１を通過
した後、左回り円偏光の光量が大きくなる。符号２１０
は２分割検出器で、旋光正プリズム２０１で分離された
左回り円偏光が受光面２１０−１、右回り円偏光が受光
面２１０−２により検出されるものとし、それぞれの検
出信号を信号（２１０−１），信号（２１０−２）とす
ると、差動アンプ２１１により得られるピットエッジ検
出信号２１２は、｛信号（２１０−２）−信号（２１０
−１）｝であり、［Ｉ］，［ＩＩ］の状態で、０とな
り、［ＩＩＩ］の状態で正の信号、［ＩＶ］の状態で、
負の信号となり、図１６の（ｂ）のエッジ検出信号とは
同等のものが得られる。

【００６６】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、回折限界
スポットを用い、微小記録ドメインからの回折光の一部
を対物レンズ、偏光素子、再結像レンズを用いて、スポ
ットとの共役位置に、新たな回折パターンとして変換
し、波面分割素子、複像素子および複数の受光領域を有
する一体化した光検出器によって光電変換し、その出力
を演算し、良好な空間差分検出信号を得ることでできる
ので、ジッタの少ないエッジ検出が可能になり、スポッ
ト内に複数エッジがある場合の情報再生が可能となる。
このため、記憶媒体について、高密度化による大容量メ
モリが実現でき、かつ、コンパクトで信頼性の高い情報
再生装置を実現するという効果がある。

【００６７】また、光磁気媒体からの反射光束中に、波
面分割素子と円偏光分離素子を配置し、これらを通過
し、分離した４つの光束の光量変化を検知することによ
り、また、反射光束中に、おおむね半光束に影響を与え
る１／２波長板と円偏光分離素子を配置し、これらを通
過し、分離した２つの光束の光量変化を検知することに
より、光学的に光磁気ピットのエッジ部の検知が行え、
直線成分の変動が少ない再生信号が得られるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す光ヘッドの構成図であ
る。

【図２】カー効果による偏光の変化を示す模式図であ
る。

【図３】本発明の再生原理の説明図である。

【図４】本発明におけるファーフィールドパターンの変
化を示す模式図である。

【図５】本発明における偏光分布を説明するための模式
図である。

【図６】本発明における再結像回折パターンの変化を示
す模式図である。

【図７】本発明による別の実施例を示すセンサユニット
の模式図である。

【図８】本発明による別の実施例を示すセンサユニット
の模式図である。

【図９】本発明による別の実施例を示すセンサユニット
の模式図である。

【図１０】本発明による別の実施例を示すセンサユニッ
トの模式図である。

【図１１】本発明による別の実施例を示すセンサユニッ
トの模式図である。

【図１２】本発明による別の実施例を示すセンサユニッ
トの模式図である。

【図１３】本発明による別の実施例を示すセンサユニッ
トの模式図である。

【図１４】本発明の光磁気情報記録再生装置に用いる光
ヘッドの再生光学系である。

【図１５】図１４の再生光学系の再生原理を説明する図
である。

【図１６】エッジ検出信号の波形図である。

【図１７】他の再生光学系である。

【図１８】図１７の再生光学系の再生原理を説明する図
である。

【図１９】再生原理を説明する図である。

【図２０】楕円偏光と円偏光の関係を説明する図であ
る。

【図２１】楕円偏光と円偏光の関係を説明する図であ
る。

【図２２】従来例の光学系の構成図である

【符号の説明】

４ 対物レンズ ５ 光スポット ９，１０ 再結像レンズ １１，１２，５０，５４，５６，６０ センサ・ユニ
ット １０１ 旋光正プリズム １０２ 波面分割素子 １０３ 集光レンズ １０４ 光検出器 １０９ １／２波長板 １１０ 光検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 進 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 11/105

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザからの光を対物レンズを介し情報
   記録面上に集束し、光スポットとして結像し、前記情報
   記録面からの反射光を、前記対物レンズおよび再結像レ
   ンズを介して、光スポットと光学的に共役な位置に配置
   した光検出器に導き、前記情報記録面上に記録された情
   報の再生を行う光学的情報再生装置において、光スポッ
   トを略回折限界に絞り、光スポットのサイズ以下の情報
   記録ドメインからの回折光の一部を、前記対物レンズ、
   偏光素子および前記再結像レンズによって、回折パター
   ンに変換し、更に、波面分割手段により、前記回折パタ
   ーンを空間的に複数に分離し、分離した各光強度を前記
   光検出器内の複数の各受光領域に導いて検出することを
   特徴とする光学的情報再生装置。
2. 【請求項２】 前記波面分割手段は、振れ角の異なる複
   数のプリズムの組み合わせで構成され、かつ、前記受光
   領域と一体化構造であることを特徴とする請求項１に記
   載の光学的情報再生装置。
3. 【請求項３】 前記複数の受光領域の内、空間的差分関
   係にある複数の受光領域の信号から、電気的演算処理に
   より、差分信号を得て、前記情報記録ドメインのエッジ
   を検出するように構成したことを特徴とする請求項１に
   記載の光学的情報再生装置。
4. 【請求項４】 レーザからの光を対物レンズを介し情報
   記録面上に集束し、光スポットとして結像し、前記情報
   記録面からの反射光を、前記対物レンズおよび再結像レ
   ンズを介して、光スポットと光学的に共役な位置に配置
   した光検出器に導き、前記情報記録面上に記録された情
   報の再生を行う光学的情報再生装置において、光スポッ
   トを略回折限界に絞り、光スポットのサイズ以下の情報
   記録ドメインからの回折光の一部を、前記対物レンズ、
   偏光素子および前記再結像レンズによって、回折パター
   ンに変換し、更に、複像素子と波面分割素子により、前
   記回折パターンを空間的に複数に分離し、分離した各光
   強度を前記光検出器内の複数の各受光領域に導いて検出
   することを特徴とする光学的情報再生装置。
5. 【請求項５】 前記複像素子がウォラストンプリズムま
   たはロションプリズムであり、前記波面分割手段が、振
   れ角の異なる複数のプリズムの組み合わせで構成され、
   かつ、前記受光領域と一体化構造であることを特徴とす
   る請求項４に記載の光学的情報再生装置。
6. 【請求項６】 前記複数の受光領域の内、空間的差分関
   係にある複数の受光領域の信号から、電気的演算処理に
   より、差分信号を得て、前記情報記録ドメインのエッジ
   を検出することを特徴とする請求項４に記載の光学的情
   報再生装置。
7. 【請求項７】 複数のトラックを有し、磁化の向きの違
   いにより情報ピットを記録する情報記録媒体に対し、光
   と熱と磁気の相互作用を利用して情報を記録または／か
   つ再生する際、直線偏光の光を情報記録媒体に入射し、
   その反射光束より、情報ピットの境界部を光学的に検出
   するようにした光学的情報再生装置において、反射光の
   経路中に、波面分割素子および円偏光分離素子を配置
   し、前記波面分割素子により、前記反射光をトラックに
   平行方向な２つの光束に分離し、また、前記円偏光分離
   素子により、右回りと左回りの円偏光の光束に分離し、
   これら４光束の光量変化から、情報ピットの境界部を検
   知し、情報を再生するように構成したことを特徴とする
   光学的情報再生装置。
8. 【請求項８】 複数のトラックを有し、磁化の向きの違
   いにより情報ピットを記録する情報記録媒体に対し、光
   と熱と磁気の相互作用を利用して情報を記録または／か
   つ再生する際、直線偏光の光を情報記録媒体に入射し、
   その反射光束より、情報ピットの境界部を光学的に検出
   するようにした光学的情報再生装置において、反射光の
   経路中に、おおむね、半光束に影響を与える１／２波長
   板および円偏光分離素子を配置し、これらを通過してき
   た、右回りおよび左回りの円偏光の２光束の光量変化か
   ら、情報ピットの境界部を検知し、情報を再生するよう
   に構成したことを特徴とする光学的情報再生装置。