JP3626003B2 - 光学的情報記憶装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学的情報記憶装置に係り、特に高品質の光磁気信号を記録媒体から再生するのに適した光学的情報記憶装置に関する。
本明細書では、「情報記憶装置」とは、情報を記録媒体に記録し、及び／又は情報を記録媒体から再生する装置を言う。
【０００２】
【従来の技術】
光学的情報記憶装置では、光源から出射された光束を、板状偏光ビームスプリッタで反射して光記録媒体の記録面に照射する。光記録媒体の記録面で反射された光束は、板状偏光ビームスプリッタを通過して光検出器へ導かれる。光記録媒体からの反射光束が板状偏光ビームスプリッタを通過すると、非点収差が発生し、コンパクトディスク（ＣＤ）から信号を再生するＣＤプレーヤ等では、この非点収差を利用してフォーカスエラー信号を生成する。
【０００３】
図９は、ＣＤプレーヤの一例の光学系の概略構成を示す平面図である。同図中、半導体レーザ１４から出射した光束は、回折格子１５に入射し、トラッキングエラーを検出するための副光ビームである±１次光が生成される。回折格子１５を通過した光束は、ハーフミラー１６により振幅分割され、反射率に応じて反射されてコリメータレンズ１７に入射する。コリメータレンズ１７は、入射光を平行光に変換する。平行光に変換された光束は、立ち上げミラー１８により紙面に垂直な方向に反射されて対物レンズ１９に入射し、回折限界まで絞り込まれてＣＤ上のピット２１に照射される。同図では、ＣＤに照射される光束の電気ベクトルの方向を矢印２０で示す。ＣＤの場合、照射される光束の電気ベクトルの方向はあまり重要ではないが、ピット２１の列に対して４５度の方向に設定されている。
【０００４】
ピット２１により反射された光束は、再び対物レンズ１９に入射し、更にコリメータレンズ１７を通過して収束光となる。この収束光は、ハーフミラー１６により振幅分割され、透過率に応じて透過する。ハーフミラー１６を透過する光束は、非点収差及びコマ収差を発生する。ハーフミラー１６を透過した光束は、ハーフミラー１６に対して反対側に傾いた平凹レンズ２２を通過することにより、コマ収差が除去されて非点収差のみが抽出される。そして、平凹レンズ２２を通過した光束は、光検出器２３ａにより検出され、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号が光検出器２３ａの出力に基づいて生成される。
【０００５】
図１０は、光検出器２３ａの概略構成を示す拡大平面図である。光検出器２３ａは、検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなる４分割検出器２４ａと、検出器２５ａ，２６ａとからなる。ＲＦ信号は、４分割検出器２４ａの検出部Ａ〜Ｄの出力光電流Ａ〜Ｄの和であるＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄから生成する。フォーカスエラー信号は、４分割検出器２４ａの検出部Ａ，Ｃの出力光電流Ａ＋Ｃと検出部Ｂ，Ｄの出力光電流Ｂ＋Ｄとの差から生成する。トラッキングエラー信号は、検出器２５ａの出力光電流と検出器２６ａの出力光電流との差から生成する。ＣＤ上のピット２１の列に応じてＣＤの半径方向に現われるプッシュプル信号は、同図中矢印でその発生方向を示すが、トラッキングエラー信号としては用いられない。
【０００６】
図９に示すように、ＣＤプレーヤにおいては、非点収差が発生する方向が、ＣＤの信号が流れる方向に対して略４５度傾くような設計となっている。これは、回折限界まで絞り込まれた光ビームのスポットが、ＣＤ上のピット２１に照射されると、回折現象によりＣＤの半径方向にプッシュプル信号が現われるからである。このプッシュプル信号の周波数は、ＣＤの偏心量、回転数及びトラックピッチにより決まる。又、このプッシュプル信号の信号帯域は、非点収差法により求めたフォーカスエラー信号の帯域と略同じである。
【０００７】
他方、図１１は、ＣＤプレーヤにおいて非点収差が発生する方向が、ＣＤの信号の流れる方向と平行な場合を示す図である。又、図１２は、光検出器２３ｂの概略構成を示す平面図である。図１１中、図９と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
この場合、トラッキングエラー信号は、光検出器２３ｂの検出器２５ｂ，２６ｂの出力光電流の差から生成でき、特に不都合は生じない。しかし、フォーカスエラー信号を生成するのに使用する４分割検出器２Ｂｂの検出部Ａ〜Ｄは、図１２に示すような配置とする必要がある。従って、非点収差の発生方向が、プッシュプル信号の発生方向と平行又は垂直となり、４分割検出器２Ｂｂの分割線（暗線）はプッシュプル信号の発生方向に対して４５度傾くことになる。このため、フォーカスエラー信号にプッシュプル信号がクロストークとして容易に混入し、安定したフォーカスエラー信号が得られなくなる。
【０００８】
尚、ＣＤのような再生専用の記録媒体の場合、記録媒体上に照射される光ビームの偏光方向は、どのような方向であっても特に不都合は生じない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光磁気記録媒体の場合は、信号再生時に光磁気記録媒体の記録面に照射される光ビームの偏光方向が極めて重要である。一般に、光ビームの偏光方向は、トラキングガイド用のグルーブに対して平行又は垂直の場合にノイズが低くなることが知られている。これは、光磁気記録媒体の基板の複屈折及びグルーブの形状に起因している。従って、光磁気記録媒体から信号を再生する光学的情報記憶装置の場合、図１１に示すＣＤプレーヤの場合のように、板状偏光ビームスプリッタを用いて非点収差法によりフォーカスエラー信号を生成しようとすると、プッシュプル信号がクロストークとしてフォーカスエラー信号に混入してしまうと共に、安定したトラキングエラー信号を生成することが極めて難しいという問題があった。他方、光磁気記録媒体の場合、記録面に照射される光ビームの偏光方向をグルーブに対して平行又は垂直にすることが極めて重要であるというジレンマがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、比較的簡単、且つ、安価な構成で、安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成することが可能であり、高品質な光磁気信号を検出することのできる光学的情報記憶装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、請求項１記載の、光源と、該光源から出射される光束を反射して記録媒体の記録面に照射する偏光ビームスプリッタと、該記録面により反射された光束が該偏光ビームスプリッタを通過することにより発生するコマ収差を除去する第１の手段と、該偏光ビームスプリッタ及び該第１の手段により発生される非点収差を除去する第２の手段と、非点収差を発生される第３の手段とを備え、該第２の手段は２つの稜線を有する両面凹シリンドリカルレンズからなり、少なくとも一方の稜線は前記光源からの光束が入射される前記偏光ビームスプリッタの入射面と平行であり、且つ、前記第１〜第３の手段の光軸と直交し、他方の稜線は該偏光ビームスプリッタの入射面に対して４５度傾いており、且つ、該光軸と直交する光学的情報記憶装置によって達成される。
【００１４】
請求項２記載の発明では、請求項１において、前記第１の手段は前記光源からの光束に対して光学的に透明であり、光束が入射する面と出射する面とが平行な光学結晶素子からなる。
請求項３記載の発明では、請求項２において、前記光学結晶素子の面は前記偏光ビームスプリッタの入射面に垂直で光軸を含む面に対して傾いている。
【００１５】
請求項４記載の発明では、請求項２又は３において、前記光学結晶素子はウォラストンプリズムからなる。
請求項５記載の発明では、請求項４において、前記ウォラストンプリズムは一対の貼り合わされた光学結晶からなり、該光学結晶の光学異方性を示す光学軸が互いに直交しない。
【００１６】
請求項１〜５記載の発明によれば、比較的簡単、且つ、安価な構成で、小型の光学系を用いて安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成すると共に、高品質な光磁気信号を検出することができる。
【００１７】
従って、本発明によれば、比較的簡単、且つ、安価な構成で、安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成し、高品質な光磁気信号を検出することが可能となり、小型で高性能な光学的情報記憶装置を実現できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施例を図面と共に説明する。
【００１９】
【実施例】
図１は、本発明になる光学的情報記憶装置の第１実施例の光学系の概略構成を示す平面図である。同図中、半導体レーザ１から出射した光束は、紙面に垂直な方向に電気ベクトル（Ｓ偏光成分）を有し、本実施例では、光学系の光軸に対し２０度傾いて配置された板状偏光ビームスプリッタ２により反射される。板状偏光ビームスプリッタ２は、平板ガラスに偏光ビームスプリッタ用膜が形成された構成を有する。尚、板状偏光ビームスプリッタ２は、光学系の光軸に対し約２０度〜約３５度傾いて配置されていることが望ましい。板状偏光ビームスプリッタ２の偏光反射特性は、Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分に対する透過率を夫々Ｔｐ，Ｔｓとし、Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分に対する反射率を夫々Ｒｐ，Ｒｓとすると、Ｔｐ：Ｒｐ＝８０：２０、Ｔｓ：Ｒｓ＝２０：８０に設定されている。
【００２０】
板状偏光ビームスプリッタ２により反射された光束は、コリメータレンズ３により平行光に変換される。平行光に変換された光束は、立ち上げミラー４により反射されて対物レンズ５に入射し、回折限界まで絞り込まれて光磁気ディスク上のトラック６を構成するランド又はグルーブを照射し、磁気ドメイン７が記録されるか、或いはトラック６上の磁気ドメイン７が再生される。同図では、光磁気ディスクに照射される光束の電気ベクトルの方向を矢印Ｅで示す。この電気ベクトルの方向Ｅは、トラック６の延在方向と直交するように設定されている。尚、光学系全体を９０度回転すれば、光磁気ディスクに照射される光束の電気ベクトルの方向を、トラック６の延在方向に対して平行となるように設定することもできる。
【００２１】
磁気カー効果により偏光面が回転した反射光は、再び対物レンズ５に入射し、更にコリメータレンズ３を通過して収束光となる。この収束光は、板状偏光ビームスプリッタ２に入射し、上記偏光特性に応じて板状偏光ビームスプリッタ２を透過する。板状偏光ビームスプリッタ２を透過する光束は、非点収差及びコマ収差を発生する。板状偏光ビームスプリッタ２を透過した光束は、両面凹シリンドリカルレンズ８に入射する。
【００２２】
両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の凹シリンドリカル面の稜線は、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面と平行であり、且つ、光軸と直交する。他方、両面凹シリンドリカルレンズ８の出射側の凹シリンドリカル面の稜線は、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面に対して４５度傾いており、且つ、光軸と直交する。両面凹シリンドリカルレンズ８を通過した光束は、光学結晶からなるウォラストンプリズム９に入射する。ウォラストンプリズム９は、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面内で傾いており、板状偏光ビームスプリッタ２が発生する非点収差及びコマ収差のうち、コマ収差を除去する。従って、両面凹シリンドリカルレンズ８が設けられていなければ、板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差は、そのまま保存される。しかし、本実施例では両面凹シリンドリカルレンズ８が設けられているため、板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差は除去される。
【００２３】
ウォラストンプリズム９は、結晶を貼り合わせた直方体又は立方体のブロックからなり、２つの結晶が光軸入射面に対して角度をなす平面で接合されている。ウォラストンプリズム９は、無限焦点として調整するため、調整後ブロックを接着固定しても良い。
図２及び図３は、夫々板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差が除去される原理を説明するための光学系の概略構成を示す平面図である。図２は、板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差を説明する平面図であり、図３は、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側シリンドリカル面が発生する非点収差を説明する平面図である。
【００２４】
図２及び図３に示すように、板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差の極性（即ち、最小錯乱円の前後における楕円の長軸方向）と、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の凹シリンドリカル面が発生する非点収差の極性とが逆となり、最長の楕円形状が得られる一方の位置Ｓ１とＳ３とが略一致し、最長の楕円形状が得られる他方の位置Ｓ２とＳ４とが略一致するように、板状偏光ビームスプリッタ２、両面凹シリンドリカルレンズ８及びウォラストンプリズム９の配置が設定されている。又、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の凹シリンドリカル面が発生する非点収差の最小錯乱円の位置２７ｂが、板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差の最小錯乱円の位置２７ａと略一致するように、板状偏光ビームスプリッタ２、両面凹シリンドリカルレンズ８及びウォラストンプリズム９の配置が設定されている。
【００２５】
尚、図２及び図３では、紙面に垂直な方向の光束についても、便宜上紙面に平行に図示してある。
上記の如く、両面凹シリンドリカルレンズ８の出射側の凹シリンドリカル面の稜線は、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面に対して４５度傾いている。従って、両面凹シリンドリカルレンズ８の出射側の凹シリンドリカル面が発生する非点収差を用いてフォーカスエラー信号を生成することができる。他方、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面が発生する非点収差は、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面に対して４５度傾いて発生する。
【００２６】
上記の様子を、図４と共に説明する。図４は、光検出器１０の概略構成を拡大して信号再生系と共に示す図である。光検出器１０は、検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなる４分割検出器１１と、検出器１２，１３とからなる。光磁気（ＭＯ）信号は、光検出器１２，１３の出力電流の差を求める差動増幅器１１１から生成される。フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、４分割検出器１１の検出部Ａ，Ｃの出力光電流Ａ＋Ｃと検出部Ｂ，Ｄの出力光電流Ｂ＋Ｄとの差である、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を求める演算増幅器１１２，１１３及び差動増幅器１１６から生成される。トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、４分割検出器１１の検出部Ａ，Ｄの出力光電流Ａ＋Ｄと検出部Ｂ，Ｃの出力光電流Ｂ＋Ｃとの差である、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を求める演算増幅器１１４，１１５及び差動増幅器１１７から生成される。
【００２７】
図４に示すように、非点収差の方向は、光磁気ディスク上のグルーブによる回折現象に応じたプッシュプル信号の発生方向に対して４５度の傾きを有する。即ち、４分割検出器１１の分割線（暗線）は、グルーブと平行な方向及び直交する方向に配置できる。このため、プッシュプル信号のフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）へのクロストークとしての混入は抑さえられ、安定したフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）を生成することができる。同様にして、プッシュプル信号のトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）へのクロストークとしての混入は抑さえられ、安定したトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）も生成することができる。更に、光磁気（ＭＯ）信号は、光検出器１２，１３の出力電流の差から求められるので、上記クロストークの問題は発生せず、高品質な光磁気（ＭＯ）信号を生成することができる。
【００２８】
又、本実施例で使用するウォラストンプリズム９は、互いに貼り合わされた光学結晶の光学異方性を示す各々の光学軸が互いに直交しないような構成になっている。このため、ウォラストンプリズム９からは、偏光面が互いに直交すると共に進行方向が分離された２つの光束と、更にそれらの２つの光束成分が混在する１つの光束の、合計３つの光束（光ビーム）が得られる。上記の如く、２つの光束成分が混在する１つの光束は、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）及びトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を生成するのに用いられる。他方、偏光面が互いに直交する２つの光束は、光磁気（ＭＯ）信号を生成するのに用いられる。
【００２９】
図５は、両面凹シリンドリカルレンズ８の一実施例を示す平面図であり、図６は、両面凹シリンドリカルレンズ８の一実施例を示す斜視図である。図５及び図６において、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の凹シリンドリカル面と、出射側の凹シリンドリカル面とは、互いに４５度で交差している。つまり、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の稜線８ａと出射側の稜線８ｂとは、互いに４５度で交差している。
【００３０】
本実施例では、板状偏光ビームスプリッタ２が発生するコマ収差を、ウォラストンプリズム９を傾けることで除去する。又、稜線が互いに４５度をなす両面凹シリンドリカルレンズ８を用い、一方の凹シリンドリカル面により板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９を傾けることにより発生する非点収差を除去すると共に、他方の凹シリンドリカル面により新たに非点収差を発生されている。
【００３１】
従って、本実施例によれば、光磁気ディスクの記録面に形成されたトラック６に対して垂直又は平行な電気ベクトルを有する光ビームを照射し、非点収差法によりフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）を生成する際に、４分割検出器１１の分割線がトラック６と平行又は垂直となるような配置を採用しているので、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）にプッシュプル信号がクロストークとして混入することを抑制することができる。又、同様にして、クロストークの混入が抑制されたトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を生成することもできる。これにより、安定したフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うことができる。更に、高品質の光磁気（ＭＯ）信号を生成することもできる。つまり、比較的簡単、且つ、安価な構成の光学系を用いることにより、高性能の光学的情報記憶装置を実現することができる。
【００３２】
上記実施例では、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の稜線８ａが、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面と平行であり、光軸と直交している。又、両面凹シリンドリカルレンズ８の出射側の稜線８ｂは、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面に対して４５度傾いており、光軸と直交している。しかし、以下に説明する実施例のように、これらの関係は逆であっても良い。
【００３３】
図７は、本発明になる光学的情報記憶装置の第２実施例の光学系の概略構成を示す平面図である。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施例では、図７に示すように、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の稜線８ａが、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面に対して４５度傾いており、光軸と直交している。又、両面凹シリンドリカルレンズ８の出射側の稜線８ｂは、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面と平行であり、光軸と直交している。更に、光磁気ディスクのトラック６に照射される光束の電気ベクトルの方向Ｅは、トラック６の延在方向と平行である。尚、光学系全体を９０度回転すれば、光磁気ディスクのトラック６に照射される光束の電気ベクトルの方向Ｅは、上記第１実施例のようにトラック６の延在方向と直交するようにしても良い。
【００３４】
図８は、図７に示す光検出器１０の概略構成を拡大して示す平面図である。同図中、図４と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図８からわかるように、本実施例では、プッシュプルの発生方向が、上記第１実施例の場合と９０度変化している。
本実施例による効果は、上記第１実施例の場合と同様である。
【００３５】
上記各実施例では、光磁気ディスクを記録媒体の一例として説明したが、本発明はその他の光磁気記録媒体へも同様にして適用可能である。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の発明によれば、比較的簡単、且つ、安価な構成で、小型の光学系を用いて安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成すると共に、高品質な光磁気信号を検出することができる。
【００３７】
従って、本発明によれば、比較的簡単、且つ、安価な構成で、安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成し、高品質な光磁気信号を検出することが可能となり、小型で高性能な光学的情報記憶装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる光学的情報記憶装置の第１実施例の光学系の概略構成を示す平面図である。
【図２】板状偏光ビームスプリッタ及びウォラストンプリズムが傾くことにより発生する非点収差を説明する平面図である。
【図３】両面凹シリンドリカルレンズの入射側シリンドリカル面が発生する非点収差を説明する平面図である。
【図４】光検出器の概略構成を拡大して信号再生系と共に示す図である。
【図５】両面凹シリンドリカルレンズの一実施例を示す平面図である。
【図６】両面凹シリンドリカルレンズの一実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明になる光学的情報記憶装置の第２実施例の光学系の概略構成を示す平面図である。
【図８】光検出器の概略構成を拡大して示す平面図である。
【図９】ＣＤプレーヤの一例の光学系の概略構成を示す平面図である。
【図１０】光検出器の概略構成を示す拡大平面図である。
【図１１】ＣＤプレーヤにおいて非点収差が発生する方向がＣＤの信号の流れる方向と平行な場合を示す図である。
【図１２】光検出器の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ 板状偏光ビームスプリッタ
３ コリメータレンズ
４ 立ち上げミラー
５ 対物レンズ
６ トラック
７ 磁気ドメイン
８ 両面凹シリンドリカルレンズ
８ａ，８ｂ 稜線
９ ウォラストンプリズム
１０ 光検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は光学的情報記憶装置に係り、特に高品質の光磁気信号を記録媒体から再生するのに適した光学的情報記憶装置に関する。
本明細書では、「情報記憶装置」とは、情報を記録媒体に記録し、及び／又は情報を記録媒体から再生する装置を言う。
【０００２】
【従来の技術】
光学的情報記憶装置では、光源から出射された光束を、板状偏光ビームスプリッタで反射して光記録媒体の記録面に照射する。光記録媒体の記録面で反射された光束は、板状偏光ビームスプリッタを通過して光検出器へ導かれる。光記録媒体からの反射光束が板状偏光ビームスプリッタを通過すると、非点収差が発生し、コンパクトディスク（ＣＤ）から信号を再生するＣＤプレーヤ等では、この非点収差を利用してフォーカスエラー信号を生成する。
【０００３】
図９は、ＣＤプレーヤの一例の光学系の概略構成を示す平面図である。同図中、半導体レーザ１４から出射した光束は、回折格子１５に入射し、トラッキングエラーを検出するための副光ビームである±１次光が生成される。回折格子１５を通過した光束は、ハーフミラー１６により振幅分割され、反射率に応じて反射されてコリメータレンズ１７に入射する。コリメータレンズ１７は、入射光を平行光に変換する。平行光に変換された光束は、立ち上げミラー１８により紙面に垂直な方向に反射されて対物レンズ１９に入射し、回折限界まで絞り込まれてＣＤ上のピット２１に照射される。同図では、ＣＤに照射される光束の電気ベクトルの方向を矢印２０で示す。ＣＤの場合、照射される光束の電気ベクトルの方向はあまり重要ではないが、ピット２１の列に対して４５度の方向に設定されている。
【０００４】
ピット２１により反射された光束は、再び対物レンズ１９に入射し、更にコリメータレンズ１７を通過して収束光となる。この収束光は、ハーフミラー１６により振幅分割され、透過率に応じて透過する。ハーフミラー１６を透過する光束は、非点収差及びコマ収差を発生する。ハーフミラー１６を透過した光束は、ハーフミラー１６に対して反対側に傾いた平凹レンズ２２を通過することにより、コマ収差が除去されて非点収差のみが抽出される。そして、平凹レンズ２２を通過した光束は、光検出器２３ａにより検出され、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号が光検出器２３ａの出力に基づいて生成される。
【０００５】
図１０は、光検出器２３ａの概略構成を示す拡大平面図である。光検出器２３ａは、検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなる４分割検出器２４ａと、検出器２５ａ，２６ａとからなる。ＲＦ信号は、４分割検出器２４ａの検出部Ａ〜Ｄの出力光電流Ａ〜Ｄの和であるＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄから生成する。フォーカスエラー信号は、４分割検出器２４ａの検出部Ａ，Ｃの出力光電流Ａ＋Ｃと検出部Ｂ，Ｄの出力光電流Ｂ＋Ｄとの差から生成する。トラッキングエラー信号は、検出器２５ａの出力光電流と検出器２６ａの出力光電流との差から生成する。ＣＤ上のピット２１の列に応じてＣＤの半径方向に現われるプッシュプル信号は、同図中矢印でその発生方向を示すが、トラッキングエラー信号としては用いられない。
【０００６】
図９に示すように、ＣＤプレーヤにおいては、非点収差が発生する方向が、ＣＤの信号が流れる方向に対して略４５度傾くような設計となっている。これは、回折限界まで絞り込まれた光ビームのスポットが、ＣＤ上のピット２１に照射されると、回折現象によりＣＤの半径方向にプッシュプル信号が現われるからである。このプッシュプル信号の周波数は、ＣＤの偏心量、回転数及びトラックピッチにより決まる。又、このプッシュプル信号の信号帯域は、非点収差法により求めたフォーカスエラー信号の帯域と略同じである。
【０００７】
他方、図１１は、ＣＤプレーヤにおいて非点収差が発生する方向が、ＣＤの信号の流れる方向と平行な場合を示す図である。又、図１２は、光検出器２３ｂの概略構成を示す平面図である。図１１中、図９と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
この場合、トラッキングエラー信号は、光検出器２３ｂの検出器２５ｂ，２６ｂの出力光電流の差から生成でき、特に不都合は生じない。しかし、フォーカスエラー信号を生成するのに使用する４分割検出器２Ｂｂの検出部Ａ〜Ｄは、図１２に示すような配置とする必要がある。従って、非点収差の発生方向が、プッシュプル信号の発生方向と平行又は垂直となり、４分割検出器２Ｂｂの分割線（暗線）はプッシュプル信号の発生方向に対して４５度傾くことになる。このため、フォーカスエラー信号にプッシュプル信号がクロストークとして容易に混入し、安定したフォーカスエラー信号が得られなくなる。
【０００８】
尚、ＣＤのような再生専用の記録媒体の場合、記録媒体上に照射される光ビームの偏光方向は、どのような方向であっても特に不都合は生じない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光磁気記録媒体の場合は、信号再生時に光磁気記録媒体の記録面に照射される光ビームの偏光方向が極めて重要である。一般に、光ビームの偏光方向は、トラキングガイド用のグルーブに対して平行又は垂直の場合にノイズが低くなることが知られている。これは、光磁気記録媒体の基板の複屈折及びグルーブの形状に起因している。従って、光磁気記録媒体から信号を再生する光学的情報記憶装置の場合、図１１に示すＣＤプレーヤの場合のように、板状偏光ビームスプリッタを用いて非点収差法によりフォーカスエラー信号を生成しようとすると、プッシュプル信号がクロストークとしてフォーカスエラー信号に混入してしまうと共に、安定したトラキングエラー信号を生成することが極めて難しいという問題があった。他方、光磁気記録媒体の場合、記録面に照射される光ビームの偏光方向をグルーブに対して平行又は垂直にすることが極めて重要であるというジレンマがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、比較的簡単、且つ、安価な構成で、安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成することが可能であり、高品質な光磁気信号を検出することのできる光学的情報記憶装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、請求項１記載の、光源と、該光源から出射される光束を反射して記録媒体の記録面に照射する偏光ビームスプリッタと、該記録面により反射された光束が該偏光ビームスプリッタを通過することにより発生するコマ収差を除去する第１の手段と、該偏光ビームスプリッタ及び該第１の手段により発生される非点収差を除去する第２の手段と、非点収差を発生される第３の手段とを備え、該第２の手段は２つの稜線を有する両面凹シリンドリカルレンズからなり、少なくとも一方の稜線は前記光源からの光束が入射される前記偏光ビームスプリッタの入射面と平行であり、且つ、前記第１〜第３の手段の光軸と直交し、他方の稜線は該偏光ビームスプリッタの入射面に対して４５度傾いており、且つ、該光軸と直交する光学的情報記憶装置によって達成される。
【００１４】
請求項２記載の発明では、請求項１において、前記第１の手段は前記光源からの光束に対して光学的に透明であり、光束が入射する面と出射する面とが平行な光学結晶素子からなる。
請求項３記載の発明では、請求項２において、前記光学結晶素子の面は前記偏光ビームスプリッタの入射面に垂直で光軸を含む面に対して傾いている。
【００１５】
請求項４記載の発明では、請求項２又は３において、前記光学結晶素子はウォラストンプリズムからなる。
請求項５記載の発明では、請求項４において、前記ウォラストンプリズムは一対の貼り合わされた光学結晶からなり、該光学結晶の光学異方性を示す光学軸が互いに直交しない。
【００１６】
請求項１〜５記載の発明によれば、比較的簡単、且つ、安価な構成で、小型の光学系を用いて安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成すると共に、高品質な光磁気信号を検出することができる。
【００１７】
従って、本発明によれば、比較的簡単、且つ、安価な構成で、安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成し、高品質な光磁気信号を検出することが可能となり、小型で高性能な光学的情報記憶装置を実現できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施例を図面と共に説明する。
【００１９】
【実施例】
図１は、本発明になる光学的情報記憶装置の第１実施例の光学系の概略構成を示す平面図である。同図中、半導体レーザ１から出射した光束は、紙面に垂直な方向に電気ベクトル（Ｓ偏光成分）を有し、本実施例では、光学系の光軸に対し２０度傾いて配置された板状偏光ビームスプリッタ２により反射される。板状偏光ビームスプリッタ２は、平板ガラスに偏光ビームスプリッタ用膜が形成された構成を有する。尚、板状偏光ビームスプリッタ２は、光学系の光軸に対し約２０度〜約３５度傾いて配置されていることが望ましい。板状偏光ビームスプリッタ２の偏光反射特性は、Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分に対する透過率を夫々Ｔｐ，Ｔｓとし、Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分に対する反射率を夫々Ｒｐ，Ｒｓとすると、Ｔｐ：Ｒｐ＝８０：２０、Ｔｓ：Ｒｓ＝２０：８０に設定されている。
【００２０】
板状偏光ビームスプリッタ２により反射された光束は、コリメータレンズ３により平行光に変換される。平行光に変換された光束は、立ち上げミラー４により反射されて対物レンズ５に入射し、回折限界まで絞り込まれて光磁気ディスク上のトラック６を構成するランド又はグルーブを照射し、磁気ドメイン７が記録されるか、或いはトラック６上の磁気ドメイン７が再生される。同図では、光磁気ディスクに照射される光束の電気ベクトルの方向を矢印Ｅで示す。この電気ベクトルの方向Ｅは、トラック６の延在方向と直交するように設定されている。尚、光学系全体を９０度回転すれば、光磁気ディスクに照射される光束の電気ベクトルの方向を、トラック６の延在方向に対して平行となるように設定することもできる。
【００２１】
磁気カー効果により偏光面が回転した反射光は、再び対物レンズ５に入射し、更にコリメータレンズ３を通過して収束光となる。この収束光は、板状偏光ビームスプリッタ２に入射し、上記偏光特性に応じて板状偏光ビームスプリッタ２を透過する。板状偏光ビームスプリッタ２を透過する光束は、非点収差及びコマ収差を発生する。板状偏光ビームスプリッタ２を透過した光束は、両面凹シリンドリカルレンズ８に入射する。
【００２２】
両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の凹シリンドリカル面の稜線は、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面と平行であり、且つ、光軸と直交する。他方、両面凹シリンドリカルレンズ８の出射側の凹シリンドリカル面の稜線は、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面に対して４５度傾いており、且つ、光軸と直交する。両面凹シリンドリカルレンズ８を通過した光束は、光学結晶からなるウォラストンプリズム９に入射する。ウォラストンプリズム９は、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面内で傾いており、板状偏光ビームスプリッタ２が発生する非点収差及びコマ収差のうち、コマ収差を除去する。従って、両面凹シリンドリカルレンズ８が設けられていなければ、板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差は、そのまま保存される。しかし、本実施例では両面凹シリンドリカルレンズ８が設けられているため、板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差は除去される。
【００２３】
ウォラストンプリズム９は、結晶を貼り合わせた直方体又は立方体のブロックからなり、２つの結晶が光軸入射面に対して角度をなす平面で接合されている。ウォラストンプリズム９は、無限焦点として調整するため、調整後ブロックを接着固定しても良い。
図２及び図３は、夫々板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差が除去される原理を説明するための光学系の概略構成を示す平面図である。図２は、板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差を説明する平面図であり、図３は、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側シリンドリカル面が発生する非点収差を説明する平面図である。
【００２４】
図２及び図３に示すように、板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差の極性（即ち、最小錯乱円の前後における楕円の長軸方向）と、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の凹シリンドリカル面が発生する非点収差の極性とが逆となり、最長の楕円形状が得られる一方の位置Ｓ１とＳ３とが略一致し、最長の楕円形状が得られる他方の位置Ｓ２とＳ４とが略一致するように、板状偏光ビームスプリッタ２、両面凹シリンドリカルレンズ８及びウォラストンプリズム９の配置が設定されている。又、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の凹シリンドリカル面が発生する非点収差の最小錯乱円の位置２７ｂが、板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９が傾くことにより発生する非点収差の最小錯乱円の位置２７ａと略一致するように、板状偏光ビームスプリッタ２、両面凹シリンドリカルレンズ８及びウォラストンプリズム９の配置が設定されている。
【００２５】
尚、図２及び図３では、紙面に垂直な方向の光束についても、便宜上紙面に平行に図示してある。
上記の如く、両面凹シリンドリカルレンズ８の出射側の凹シリンドリカル面の稜線は、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面に対して４５度傾いている。従って、両面凹シリンドリカルレンズ８の出射側の凹シリンドリカル面が発生する非点収差を用いてフォーカスエラー信号を生成することができる。他方、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面が発生する非点収差は、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面に対して４５度傾いて発生する。
【００２６】
上記の様子を、図４と共に説明する。図４は、光検出器１０の概略構成を拡大して信号再生系と共に示す図である。光検出器１０は、検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなる４分割検出器１１と、検出器１２，１３とからなる。光磁気（ＭＯ）信号は、光検出器１２，１３の出力電流の差を求める差動増幅器１１１から生成される。フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、４分割検出器１１の検出部Ａ，Ｃの出力光電流Ａ＋Ｃと検出部Ｂ，Ｄの出力光電流Ｂ＋Ｄとの差である、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を求める演算増幅器１１２，１１３及び差動増幅器１１６から生成される。トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、４分割検出器１１の検出部Ａ，Ｄの出力光電流Ａ＋Ｄと検出部Ｂ，Ｃの出力光電流Ｂ＋Ｃとの差である、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を求める演算増幅器１１４，１１５及び差動増幅器１１７から生成される。
【００２７】
図４に示すように、非点収差の方向は、光磁気ディスク上のグルーブによる回折現象に応じたプッシュプル信号の発生方向に対して４５度の傾きを有する。即ち、４分割検出器１１の分割線（暗線）は、グルーブと平行な方向及び直交する方向に配置できる。このため、プッシュプル信号のフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）へのクロストークとしての混入は抑さえられ、安定したフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）を生成することができる。同様にして、プッシュプル信号のトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）へのクロストークとしての混入は抑さえられ、安定したトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）も生成することができる。更に、光磁気（ＭＯ）信号は、光検出器１２，１３の出力電流の差から求められるので、上記クロストークの問題は発生せず、高品質な光磁気（ＭＯ）信号を生成することができる。
【００２８】
又、本実施例で使用するウォラストンプリズム９は、互いに貼り合わされた光学結晶の光学異方性を示す各々の光学軸が互いに直交しないような構成になっている。このため、ウォラストンプリズム９からは、偏光面が互いに直交すると共に進行方向が分離された２つの光束と、更にそれらの２つの光束成分が混在する１つの光束の、合計３つの光束（光ビーム）が得られる。上記の如く、２つの光束成分が混在する１つの光束は、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）及びトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を生成するのに用いられる。他方、偏光面が互いに直交する２つの光束は、光磁気（ＭＯ）信号を生成するのに用いられる。
【００２９】
図５は、両面凹シリンドリカルレンズ８の一実施例を示す平面図であり、図６は、両面凹シリンドリカルレンズ８の一実施例を示す斜視図である。図５及び図６において、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の凹シリンドリカル面と、出射側の凹シリンドリカル面とは、互いに４５度で交差している。つまり、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の稜線８ａと出射側の稜線８ｂとは、互いに４５度で交差している。
【００３０】
本実施例では、板状偏光ビームスプリッタ２が発生するコマ収差を、ウォラストンプリズム９を傾けることで除去する。又、稜線が互いに４５度をなす両面凹シリンドリカルレンズ８を用い、一方の凹シリンドリカル面により板状偏光ビームスプリッタ２及びウォラストンプリズム９を傾けることにより発生する非点収差を除去すると共に、他方の凹シリンドリカル面により新たに非点収差を発生されている。
【００３１】
従って、本実施例によれば、光磁気ディスクの記録面に形成されたトラック６に対して垂直又は平行な電気ベクトルを有する光ビームを照射し、非点収差法によりフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）を生成する際に、４分割検出器１１の分割線がトラック６と平行又は垂直となるような配置を採用しているので、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）にプッシュプル信号がクロストークとして混入することを抑制することができる。又、同様にして、クロストークの混入が抑制されたトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を生成することもできる。これにより、安定したフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うことができる。更に、高品質の光磁気（ＭＯ）信号を生成することもできる。つまり、比較的簡単、且つ、安価な構成の光学系を用いることにより、高性能の光学的情報記憶装置を実現することができる。
【００３２】
上記実施例では、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の稜線８ａが、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面と平行であり、光軸と直交している。又、両面凹シリンドリカルレンズ８の出射側の稜線８ｂは、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面に対して４５度傾いており、光軸と直交している。しかし、以下に説明する実施例のように、これらの関係は逆であっても良い。
【００３３】
図７は、本発明になる光学的情報記憶装置の第２実施例の光学系の概略構成を示す平面図である。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施例では、図７に示すように、両面凹シリンドリカルレンズ８の入射側の稜線８ａが、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面に対して４５度傾いており、光軸と直交している。又、両面凹シリンドリカルレンズ８の出射側の稜線８ｂは、板状偏光ビームスプリッタ２の入射面と平行であり、光軸と直交している。更に、光磁気ディスクのトラック６に照射される光束の電気ベクトルの方向Ｅは、トラック６の延在方向と平行である。尚、光学系全体を９０度回転すれば、光磁気ディスクのトラック６に照射される光束の電気ベクトルの方向Ｅは、上記第１実施例のようにトラック６の延在方向と直交するようにしても良い。
【００３４】
図８は、図７に示す光検出器１０の概略構成を拡大して示す平面図である。同図中、図４と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図８からわかるように、本実施例では、プッシュプルの発生方向が、上記第１実施例の場合と９０度変化している。
本実施例による効果は、上記第１実施例の場合と同様である。
【００３５】
上記各実施例では、光磁気ディスクを記録媒体の一例として説明したが、本発明はその他の光磁気記録媒体へも同様にして適用可能である。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の発明によれば、比較的簡単、且つ、安価な構成で、小型の光学系を用いて安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成すると共に、高品質な光磁気信号を検出することができる。
【００３７】
従って、本発明によれば、比較的簡単、且つ、安価な構成で、安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成し、高品質な光磁気信号を検出することが可能となり、小型で高性能な光学的情報記憶装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる光学的情報記憶装置の第１実施例の光学系の概略構成を示す平面図である。
【図２】板状偏光ビームスプリッタ及びウォラストンプリズムが傾くことにより発生する非点収差を説明する平面図である。
【図３】両面凹シリンドリカルレンズの入射側シリンドリカル面が発生する非点収差を説明する平面図である。
【図４】光検出器の概略構成を拡大して信号再生系と共に示す図である。
【図５】両面凹シリンドリカルレンズの一実施例を示す平面図である。
【図６】両面凹シリンドリカルレンズの一実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明になる光学的情報記憶装置の第２実施例の光学系の概略構成を示す平面図である。
【図８】光検出器の概略構成を拡大して示す平面図である。
【図９】ＣＤプレーヤの一例の光学系の概略構成を示す平面図である。
【図１０】光検出器の概略構成を示す拡大平面図である。
【図１１】ＣＤプレーヤにおいて非点収差が発生する方向がＣＤの信号の流れる方向と平行な場合を示す図である。
【図１２】光検出器の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ 板状偏光ビームスプリッタ
３ コリメータレンズ
４ 立ち上げミラー
５ 対物レンズ
６ トラック
７ 磁気ドメイン
８ 両面凹シリンドリカルレンズ
８ａ，８ｂ 稜線
９ ウォラストンプリズム
１０ 光検出器
Claims (5)
- 光源と、
該光源から出射される光束を反射して記録媒体の記録面に照射する偏光ビームスプリッタと、
該記録面により反射された光束が該偏光ビームスプリッタを通過することにより発生するコマ収差を除去する第１の手段と、
該偏光ビームスプリッタ及び該第１の手段により発生される非点収差を除去する第２の手段と、
非点収差を発生される第３の手段とを備え、
該第２の手段は２つの稜線を有する両面凹シリンドリカルレンズからなり、少なくとも一方の稜線は前記光源からの光束が入射される前記偏光ビームスプリッタの入射面と平行であり、且つ、前記第１〜第３の手段の光軸と直交し、他方の稜線は該偏光ビームスプリッタの入射面に対して４５度傾いており、且つ、該光軸と直交する、光学的情報記憶装置。 - 前記第１の手段は前記光源からの光束に対して光学的に透明であり、光束が入射する面と出射する面とが平行な光学結晶素子からなる、請求項１記載の光学的情報記憶装置。
- 前記光学結晶素子の面は前記偏光ビームスプリッタの入射面に垂直で光軸を含む面に対して傾いている、請求項２記載の光学的情報記憶装置。
- 前記光学結晶素子はウォラストンプリズムからなる、請求項２又は３記載の光学的情報記憶装置。
- 前記ウォラストンプリズムは一対の貼り合わされた光学結晶からなり、該光学結晶の光学異方性を示す光学軸が互いに直交しない、請求項４記載の光学的情報記憶装置。
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