(57)【要約】【課題】２つの光の光路差の調整が容易で、信号増幅効果が高く、光学系の小型化に適した、干渉型の光ディスク信号検出系を備えた光ディスク装置を提供する。【解決手段】干渉型の光学系を一体型に形成し、信号光と参照光の光路差の安定化を図るとともに、参照ミラー114に参照光の光路長の調整手段113を付加して、光ディスク102のカバー層厚の変動や温度などによる光路長の経時変化に対応して信号振幅を常に最大とするように制御する。また、トワイマングリーン型の干渉光学系を用いて光学系の小型化を図る。【選択図】図１
2007317284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザからの光束を第１の光束と第２の光束に分岐する第１の光学素子と、
前記第１の光束を光情報記録媒体の記録膜面に集光し、反射光を受光する対物レンズと、
前記第２の光束の光路中に設けられた参照ミラーと、
第１の光検出器と、
第２の光検出器と、
光情報記録媒体によって反射された前記第１の光束と前記参照ミラーによって反射された前記第２の光束とが合波された光束を分岐して前記第１の光検出器と前記第２の光検出器に入射させる第２の光学素子と、
前記半導体レーザ、第１の光学素子、対物レンズ、参照ミラー、第１の光検出器、第２の光検出器及び第２の光学素子を保持する光ヘッドと、
前記光ヘッドを前記対物レンズの光軸方向に駆動するアクチュエータと、
前記第１の光検出器の出力信号と前記第２の光検出器の出力信号から再生信号とフォーカスエラー信号を生成する信号処理部とを有し、
前記信号処理部は前記第１の光検出器の出力信号と前記第２の光検出器の出力信号の差動信号から再生信号を生成し、
前記フォーカスエラー信号によって前記アクチュエータをフィードバック制御することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ディスク装置において、光情報記録媒体によって反射された前記第１の光束と前記参照ミラーによって反射された前記第２の光束は前記第１の光学素子によって合波されることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項３】
請求項１記載の光ディスク装置において、前記参照ミラーの位置を移動して前記第２の光束の光路長を可変する光路長可変手段を有し、前記再生信号が、前記第１の光検出器の出力信号と前記第２の光検出器の出力信号の総和の信号と同じ信号極性となり、かつ信号振幅が最大となるように、前記光路長可変手段を制御することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項４】
請求項１記載の光ディスク装置において、前記第１の光学素子及び第２の光学素子は偏光性光分岐素子であることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項５】
請求項４記載の光ディスク装置において、前記第１の光学素子と前記対物レンズの間、及び前記第１の光学素子と前記参照ミラーの間にそれぞれλ／４板が配置されていることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項６】
請求項５記載の光ディスク装置において、前記半導体レーザと前記前記第１の光学素子の間、及び前記第１の光学素子と第２の光学素子の間にそれぞれλ／２板が配置されていることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項７】
請求項１記載の光ディスク装置において、前記第２の光学素子は偏向性回折素子であり、前記第１の光検出器と第２の光検出器は一体に形成されていることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項８】
請求項１記載の光ディスク装置において、前記第１の光学素子及び第２の光学素子は無偏光のビームスプリッタであり、前記第１の光学素子と前記対物レンズとの間に配置された第１の偏光ビームスプリッタと、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記対物レンズとの間に配置されたλ／４板と、前記第１の光学素子と前記参照ミラーとの間に配置された第２の偏光ビームスプリッタと、前記第２の偏光ビームスプリッタと前記参照ミラーとの間に配置されたλ／４板とを有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
請求項１記載の光ディスク装置において、前記第２の光束の光強度が前記第１の光束の光強度より大きいことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１０】
半導体レーザと、
前記半導体レーザからの光束を第１の光束と第２の光束に分岐する第１の光学素子と、
前記第１の光束を光情報記録媒体の記録膜面に集光し、反射光を受光する対物レンズと、
前記対物レンズを光軸方向に駆動するアクチュエータと、
前記第２の光束の光路中に設けられた参照ミラーと、
前記参照ミラーの位置を移動して前記第２の光束の光路長を可変する光路長可変手段と、
第１の光検出器と、
第２の光検出器と、
光情報記録媒体によって反射された前記第１の光束と前記参照ミラーによって反射された前記第２の光束とが合波された光束を分岐して前記第１の光検出器と前記第２の光検出器に入射させる第２の光学素子と、
前記第１の光検出器の出力信号と前記第２の光検出器の出力信号から再生信号とフォーカスエラー信号を生成する信号処理部とを有し、
前記信号処理部は前記第１の光検出器の出力信号と前記第２の光検出器の出力信号の差動信号から再生信号を生成し、
前記フォーカスエラー信号によって前記アクチュエータと前記光路長可変手段を同時にフィードバック制御することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の光ディスク装置において、光情報記録媒体によって反射された前記第１の光束と前記参照ミラーによって反射された前記第２の光束は前記第１の光学素子によって合波されることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の光ディスク装置において、前記第１の光学素子及び第２の光学素子は偏光性光分岐素子であることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の光ディスク装置において、前記第１の光学素子と前記対物レンズの間、及び前記第１の光学素子と前記参照ミラーの間にそれぞれλ／４板が配置されていることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の光ディスク装置において、前記半導体レーザと前記前記第１の光学素子の間、及び前記第１の光学素子と第２の光学素子の間にそれぞれλ／２板が配置されていることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１５】
請求項１０記載の光ディスク装置において、前記第２の光学素子は偏向性回折素子であり、前記第１の光検出器と第２の光検出器は一体に形成されていることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１６】
請求項１０記載の光ディスク装置において、前記第１の光学素子及び第２の光学素子は無偏光のビームスプリッタであり、前記第１の光学素子と前記対物レンズとの間に配置された第１の偏光ビームスプリッタと、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記対物レンズとの間に配置されたλ／４板と、前記第１の光学素子と前記参照ミラーとの間に配置された第２の偏光ビームスプリッタと、前記第２の偏光ビームスプリッタと前記参照ミラーとの間に配置されたλ／４板とを有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１７】
請求項１０記載の光ディスク装置において、前記第２の光束の光強度が前記第１の光束の光強度より大きいことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置の再生信号の高S/N化に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクは、青色半導体レーザと、高NA対物レンズを用いるブルーレイディスクの製品化に至って、光学系の分解能としてはほぼ限界に達し、さらなる大容量化に向けては、今後、多層化が有力となると考えられる。多層光ディスクにおいては各層からの検出光量がほぼ同等となる必要性から、特定の層からの反射率は小さくせざるを得ない。ところが光ディスクは大容量化とともにビデオなどのダビング速度の高速化の必要性から、転送速度の高速化も続いており、そのままでは再生信号のS/N比が十分確保できなくなりつつある。したがって今後の多層化と高速化を同時に進めていくためには、検出信号の高S/N化が必須となる。
【０００３】
光ディスクの再生信号の高S/N化に関する技術は、たとえば特許文献１、特許文献２などに述べられている。いずれも光磁気ディスクの再生信号の高S/N化に関して、半導体レーザからの光を光ディスクに照射する前に分岐して、光ディスクに照射しない光を、光ディスクからの反射光と合波して干渉させることにより、微弱な信号の振幅を、光ディスクに照射しない光の光量を大きくすることによって増幅することを狙ったものである。光磁気ディスクの信号検出で従来用いられている偏光ビームスプリッタの透過光と反射光の差動検出では、本質的にはもとの入射偏光成分と光磁気ディスクによる偏光回転によって生じる入射偏光方向と直交する偏光成分を干渉させて、入射偏光で直交偏光成分を増幅して検出を行なうことになっている。したがって、もとの入射偏光成分を増大させれば信号を増大させることができるが、光ディスクに入射させる光強度は、データを消去したり上書きしたりしないようにするために、ある程度以下に抑える必要がある。これに対して上記従来の技術では、予め信号光と干渉させる光を分離しておいて、これをディスクに集光せずに信号光と干渉させ、信号増幅のため干渉させる光の強度を、ディスク表面の光強度と関係なく強くできるようにしているのである。これにより原理的には光強度の許す範囲で、強度を強くすればするほど、光検出器からの光電流を電圧変換するアンプのノイズや、光検出器で生じるショットノイズなどに比べたS/N比を高めることができる。
【０００４】
特許文献１では、２つの光を干渉させて干渉強度を検出している。この際、干渉させるディスク非反射光の光路長を可変とし、干渉信号振幅の確保を狙っている。特許文献２では干渉強度検出に加えて、差動検出も行っている。これにより信号に寄与しない各光の強度成分をキャンセルし、これらの光の持つノイズ成分をキャンセルして高S/N化を図っている。この場合の差動検出には、無偏光のビームスプリッタを用いている。
【特許文献１】特開平５−３４２６７８号公報
【特許文献２】特開平６−２２３４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術に用いられている干渉計の光学系は、いずれもマッハツェンダー型の光学系であり、光学部品の点数が多く、光学系の小型化に不向きである。マッハツェンダー型の光学系を用いる理由について、上記文献には詳しく述べられていないが、光磁気ディスクの信号光が偏光回転により生じるため、干渉させる光の偏光方向の調整のため、回転調整のできるλ／２板を干渉させる光路中に、往復でなく、片道方向だけ透過させるように配置させる必要があったため、と推測される。さらに他の問題として、２つの光の光路差の調整方法が特に述べられておらず、実用には難があることが挙げられる。特許文献２には、この問題に対して、干渉させる光を得るための参照ミラーをディスク上に記録膜と離して設置することが述べられているが、これは新規格のディスクを提案するものであり、既存のディスクを高S/N化するものではない。
【０００６】
上記従来技術に鑑み、本発明は、２つの光の光路差の調整が容易で、信号増幅効果が高く、光学系の小型化に適した、干渉型の光ディスク信号検出系を備えた光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
光路差の調整を容易にするために、本発明の一態様においては、光学系を一体に構成して、オートフォーカス駆動で光学系全体をディスクに対して光軸方向に駆動する。これにより、自動焦点制御で対物レンズだけを動かす場合のように、光学系の中の光路長が変化することがなくなり、光路差の制御範囲が狭くでき、制御が容易になる。光学系を一体に構成して全体をフォーカス方向に駆動させる光ヘッドは従来から種々提案されているが、それらの本質的な目的は光路長を固定させることではなく、超小型の光ヘッドからフォーカスアクチュエータをなくし、製作を容易にすることである。これに対し、本発明では干渉光学系において高S/N化を図るために光学系を一体化するのである。
【０００８】
干渉計として、マッハツェンダー型でなく、トワイマングリーン型の光学系を用いると、光学系が小型化され、ビームスプリッタの個数が減り、低価格化が可能となる。上記従来技術において、トワイマングリーン型の干渉光学系が用いられていない理由は、光磁気ディスクの偏光回転光と干渉させる光の偏光方向を調整するために、片道光路でλ／２板を挿入させる必要があったためと推測されるが、相変化型光ディスクや、凹凸ピットを有する再生専用光ディスクなど、偏光回転のない光ディスクではトワイマングリーン型の光学系の方が、小型に光学系を構成できる。トワイマングリーン型の光学系を構成するには偏光ビームスプリッタを用い、最初の入射光に対して偏光ビームスプリッタの透過側と反射側の両側の往復光路中に共にλ／４板を挿入する。これによってディスクからの反射光と、参照ミラーからの反射光を原理的に共に損失なく、差動検出用の第２の偏光ビームスプリッタに進ませることができる。このとき２つの光の偏光方向は互いに直交している。このままではこれらの２つの光を干渉させることができないため、これをλ／２板などで第２の偏光ビームスプリッタの主軸方向に対して４５度傾けるように入射させ、透過光と反射光でそれぞれ偏光を揃えて干渉させ、検出強度の差動信号を検出信号とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、２つの光の光路差の調整が容易で、信号増幅効果が高く、光学系の小型化に適した干渉型の光ディスク信号検出系を備えた光ディスク装置を、安価に提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図を用いて、発明の実施の形態について説明する。
図１から図５を用いて、本発明の基本的な実施例である実施例１を説明する。
図１では、光ディスク装置筐体101の中に、光ディスク102と、スピンドルモータ103と、光ディスク102に対して情報を記録再生する光ヘッド装置104が配置されている。光ヘッド装置104は、フォーカシングアクチュエータ119と、トラッキングアクチュエータ120によって、それぞれ光ディスクへ集光する光軸方向と、ディスクの半径方向に可動になっている。光ヘッド装置104の中には、半導体レーザ105があり、出射する光がλ／２板106によって偏光方向を回転されて、偏光ビームスプリッタ107に入射する。偏光ビームスプリッタ107ではS偏光成分が反射され、P偏光成分が透過する。反射するS偏光成分は、コリメートレンズ108によって平行光とされ、λ／４板109により円偏光に変換され、対物レンズ110によって、光ディスク上の記録膜に集光される。反射した光は再び対物レンズ110に入射し、λ／４板109を再び透過するときに、入射時と偏光方向が９０度回転した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ107を透過する。一方、最初に偏光ビームスプリッタ107を透過するP偏光成分は、第2のコリメートレンズ111によって平行光とされ、第2のλ／４板112によって円偏光とされ、光路長可変手段113に装着された参照ミラー114によって反射され、再びλ／４板112に入射して最初に入射した光とは偏光方向が９０度回転した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ107で反射される。光路長可変手段113としては、ピエゾ素子などの微小量変位の制御が可能な素子を用いればよい。これらにより、光ディスク102からの反射戻り光と、参照ミラー114からの反射戻り光が合成されて、第２のλ／２板115に入射し、それぞれの光の直線偏光方向が４５度回転させられて、第2の偏光ビームスプリッタ116に入射し、第2の偏光ビームスプリッタの分離面に対するP偏光成分の光が透過して第1の光検出器117に入射し、S偏光成分の光が反射して第2の光検出器118に入射する。
【００１１】
図２に、これらの光検出器からの出力信号の演算方法を示す。光検出器117と118は各々６分割された受光部を持っており、それらの出力信号を図に示すようにそれぞれA〜Hで表したとき、信号演算回路201において、それぞれ図に示すようにトラッキング誤差信号TES、焦点誤差信号FES、再生信号RFSを出力する。焦点誤差検出はスポットサイズ法、トラッキング検出はプッシュプル法を用いている。焦点誤差信号とトラッキング誤差信号は、それぞれ増幅して図１のフォーカシングアクチュエータ119と、トラッキングアクチュエータ120にフィードバックし、閉ループ制御を行なう。光路長可変手段113の駆動方法については後で述べる。
【００１２】
再生信号RFSは、基本的に検出器117と118の総光量の差動信号となっている。これにより再生信号検出ができる理由を以下に説明する。図１において、偏光ビームスプリッタ116に入射する光ディスク102からの反射光の電界振幅をEsig、参照ミラー114からの反射光の電界振幅をErefとするとき、これらは図３の偏光方向図に示すように、それぞれ直交する電界ベクトルとなっている。これは光ディスク102からの反射光が偏光ビームスプリッタ107を透過しており（P偏光に相当）、参照ミラー114からの反射光が偏光ビームスプリッタ107を反射している（S偏光に相当）ことから明らかである。一方、第2の偏光ビームスプリッタ116にこれらの光が入射する前に、第2のλ／２板115によって偏光方向を45度回転していることから、第2の偏光ビームスプリッタ116の固有偏光方向P、Sは図３に示すように、これらの入射偏光とは４５度傾いた軸となる。このとき第2の偏光ビームスプリッタを透過、及び反射するそれぞれの入射光の偏光成分の総和は、Esig及び、Erefのベクトルをそれぞれ図３のP軸方向とS軸方向に射影した成分の合成であることから、それぞれ矢印の向きからP軸ではEsig及びErefの和、S軸ではEsig及びErefの差であることがわかる。つまり、第2の偏光ビームスプリッタ116の透過光強度ＩPD1は次式(1)となり、反射光強度ＩPD2は次式(2)となる。
【００１３】
【数１】
2007317284.tif 000003
【００１４】
したがって、これらの差動信号は、次式(3)と表される。ここで、φsig及び、φrefは、それぞれの光の位相である。
【００１５】
【数２】
2007317284.tif 000004
【００１６】
したがって検出される信号は、信号光Esigの絶対値に、参照光Erefの絶対値を乗じた値に比例することがわかる。したがって光ディスク102に入射させる光の光量を変えなくても、干渉させる参照光の光量を増やせば信号振幅を増大させられることになる。ただし、信号光と参照光の位相差が変化するとそのコサイン値に比例して振幅が変化することも明らかであり、信号増幅のためには２つの光の光路差の制御が必須であることがわかる。さらに、もし本方法を用いずに通常のように信号光の強度だけを検出する場合には、その強度は｜Esig｜2となることから、信号増幅比は次式(4)のように表せる。
【００１７】
【数３】
2007317284.tif 000005
【００１８】
すなわち従来と同じ信号光強度で、信号振幅を２倍とするためには信号光強度と同じ参照光強度にすればよい。参照光強度を信号光の４倍にすれば信号振幅も４倍となる。ｎ倍の参照光強度なら２√ｎ倍の信号振幅となる。一方、差動検出により、信号に寄与しない直流光強度成分がキャンセルされることから、強度に起因するノイズは通常検出に比べ低減されるので、S/N比は信号増幅率以上に向上することになる。
【００１９】
図１の偏光ビームスプリッタ116は、図においてはキューブ型の素子を示しているが、同様の偏光分離機能があれば、このような形状に限定されるものではなく、例えば複屈折性結晶や液晶材料などを用いた偏光性回折格子などを用いても同様の機能が容易に実現できる。この場合、光検出器117と118の受光面の共用化を図ることができ、光学系の小型化には有効である。
【００２０】
図４はBlu-ray Discの最短記録マーク（２T）と最短スペース（２T）の繰り返しの記録マーク列を、総光量を検出する従来検出方式と、本発明方式で再生した場合の信号振幅シミュレーション結果を比較したものである。横軸は信号光と参照光の光路差を波長（λ）単位で示しており、縦軸は信号振幅を任意単位で示している。信号振幅が負のものは、従来方式で記録マーク上に光スポットが集光されているときに信号レベルが減少するものが、本発明方式で信号レベルが増大するものを示している。すなわち信号の極性が反転している状態を示している。本発明方式では信号光と参照光の振幅比（＝強度比の平方根）が１：１の場合と、１：２の場合を示している。図から振幅比１：１の場合（強度比１：１）では、上記の解析式の予想通り、光路差の調整により従来方式の約２倍の信号振幅が得られることがわかる。振幅比１：２の場合（強度比１：４）は、従来方式の約４倍、振幅比１：１の場合の約２倍の信号振幅となっていることがわかる。
【００２１】
この結果から、従来方式を上回る信号振幅を得るには、光路差の調整を波長の１／１０程度の精度で行なう必要があることがわかる。このため、まず大まかに、従来検出方式の信号と本発明方式の信号の極性を比較し、同じ極性で信号が得られる位相範囲を限定する。従来検出方式による信号は、図２に示す総光量信号（TOT）で検出することができる。式(1)及び式(2)を用いれば、これは式(5)のように表せ、本来の従来検出信号である｜Esig｜２に｜Eref｜２が付け加わっていることがわかる。
【００２２】
【数４】
2007317284.tif 000006
【００２３】
しかしこれは一定量の直流成分であるため電気的なローパスフィルタで除去できる。位相比較回路を用いて、これと信号光の極性が等しい範囲において、再生信号の最大となる光路差を探索して求める。
【００２４】
具体的な探索フローを、図５を用いて説明する。
（I）図１の光路長可変手段１１３を可動しながら信号極性を見て、極性が逆極性から正極性に反転した光路差Aをメモリに記憶し、さらに光路差を同じ方向に動かして極性が再び逆極性になる位置Bをメモリに記憶する。
（II）この中間の光路差Cにおいて信号振幅を求め、光路差とともにメモリに保存する。
（III）さらに光路差Cと光路差A及びBのそれぞれの中間点D、Eにおいて振幅を求め、振幅が大きい方の光路差（ここでは光路差E）と振幅をメモリに保存する。
（IV）さらにそれと元の中間点Cとのさらに中間の光路差Fでの振幅を求める。
（V）両側の点CとEのうち振幅の大きい方（ここではC）との中間点Gでの振幅を求める。
【００２５】
これを繰り返し、中間点の値と元の中間点の値からの増分がある設定値以下であれば、その値を最大値とし、探索終了とする。これで光路長可変手段113による参照ミラー114の位置の設定、すなわち信号光と参照光の光路差の設定が終了する。信号は、予めディスクに記録されているROMピット情報を用いるか、予め試し書きを行った相変化マークなどでもよい。
【００２６】
参照ミラー114の位置は、上記のようにして光ヘッドの組み立て時に一度設定すればよいのであり、基本的には光路差可変手段113が不要とできるはずである。しかし、実際上、温度変化による光路長変化や、初期調整ずれの補償などを考慮すると、設置するのが好ましい。
【００２７】
図６を用いて、本発明の第２の実施例について説明する。実施例１では、光学系を一体に小型化し、光学系全体をフォーカスアクチュエータに搭載して動かし、図１の光路長可変手段113の制御を、信号振幅の最大値を探索することで行なった。しかし実際上、製造コストなどの観点から、光学系が小さくできない場合などにも本発明は有効である。このような場合、フォーカストラッキングアクチュエータには対物レンズだけを搭載することになる。
【００２８】
この場合の光ヘッドの構成を、図６を用いて説明する。ここでは、対物レンズ110は２次元アクチュエータ601に搭載され、フォーカス方向とトラッキング方向に駆動される。フォーカス方向駆動には、図２において説明した焦点誤差信号FESを差動アンプで増幅してフィードバックし、トラッキング方向駆動にはトラッキング誤差信号TESを同様に増幅してフィードバックすることで、閉ループ制御する。このとき、もしカバー層がないディスクを再生する場合や、カバー層があってもその厚さの変動量が極めて微小である場合には、ディスク102に集光され反射して戻る光と参照ミラー114で反射されて戻る光の光路差は、フォーカス方向へのレンズ駆動によるレンズ移動量だけ変化することになる。したがってこのような場合、参照ミラー114の移動量は対物レンズ110と同じでよいことになるので、２次元アクチュエータ601のフォーカス方向への駆動信号を基本的にはそのまま光路差可変手段113にフィードバックすればよい。
【００２９】
本実施例において、参照ミラー114の初期位置は、再生信号が、第１の光検出器117の出力信号と第２の光検出器118の出力信号の総和の信号と同じ信号極性となり、かつ信号振幅が最大となるように光路差可変手段113によって設定される。
【００３０】
もちろん、このような実質的にカバー層のないディスクの場合、実施例１のように一体型の光ヘッドを用いることができれば、基本的には光路差可変手段113が不要とできるはずである。しかし、実際上、温度変化による光ヘッド内の光路長変化や、初期調整ずれの補償などを考慮すると、実質的にはこの場合も図１と同様の構成の光ヘッドが必要となるものと考えられる。
【００３１】
図７を用いて、本発明の実施例３について説明する。本実施例では、トワイマングリーン型の光学系ではなくマッハツェンダー型の光学系を用いる。半導体レーザ701から出射した光は無偏光のビームスプリッタ702で２つに分離され、一方は透過して光ディスク709に向かい、一方は反射して参照ミラー717に向かう。無偏光ビームスプリッタ702の光量分離比は１：１とは限らず、むしろ信号増幅のために参照ミラーに向かう光の光量を大きくしておく。光ディスク709に向かう光は、コリメートレンズ703で平行光とされ、偏光ビームスプリッタ704で反射され、λ／４板705で円偏光に変換され、フォーカシングアクチュエータ706及びトラッキングアクチュエータ708に搭載された対物レンズ707によって光ディスク709上に集光される。反射光は対物レンズ707に戻り、λ／４板705で入射時と直交する直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ704を透過し、集光レンズ710によって収束ビームに変換され、無偏光ハーフビームスプリッタ711により反射光と透過光に分離され、各々光検出器712と713に向かう。
【００３２】
一方、最初に無偏光ビームスプリッタ702で反射された光は、コリメートレンズ714で平行光とされ偏光ビームスプリッタ715によって反射され、λ／４板716により円偏光に変換され、光路差可変素子718に搭載された参照ミラー717によって反射される。光路差可変素子にはたとえばピエゾ素子などを用いればよい。参照ミラー717を反射した光は偏光ビームスプリッタ715を透過し、集光レンズ719によって収束ビームに変換され、無偏光ハーフビームスプリッタ711により透過光と反射光に分離される。透過光は光ディスク709からの反射光の無偏光ハーフビームスプリッタ711による反射光と重なり、干渉強度が光検出器712により検出される。反射光は光ディスク709からの反射光の無偏光ハーフビームスプリッタ711による透過光と重なり、干渉強度が光検出器713により検出される。
【００３３】
実施例１では、最後にディスクからの反射光と参照光を干渉して分離するビームスプリッタが偏光ビームスプリッタであったが、ここでは無偏光ハーフビームスプリッタ711である点が異なる。すなわち、実施例１では干渉させる２つの光の偏光方向が互いに直交していたのに対し、本実施例では基本的に同一方向となっている点が異なる。
【００３４】
実施例１では図３を用いて、ビームスプリッタの透過光と反射光で、一方が２つの光の振幅の和、他方が差であることを示したが、偏光方向がそろった本実施例でも無偏光ハーフビームスプリッタを用いれば同様の効果がある。すなわちビームスプリッタの中心の反射面で光が反射する場合、基本的に反射面の両側の媒質の屈折率が異なっていることによって反射作用が生じる。このとき２つの媒質の屈折率をｎ１、ｎ２とすると、ｎ１からｎ２の境界に光が進もうとする場合の振幅反射率は（ｎ２−ｎ１）／（ｎ２＋ｎ１）と表せるのに対し、ｎ２からｎ１の境界に光が進もうとする場合の振幅反射率は対称性から（ｎ１−ｎ２）／（ｎ１＋ｎ２）と表される。したがってディスクからの反射光が反射される場合と参照ミラーからの反射光が反射される場合では、必ずその位相が180°ずれるのである。どちらの光も透過については境界面で位相のずれは生じないので、結局、光検出器712と713が検出する信号は、一方が２つの光の複素振幅の和、他方が２つの光の複素振幅の差となる。この後は、実施例１において数式を用いて説明したのと全く同じ関係式が成り立つ。
【００３５】
検出された光の受光信号の演算については実施例１において図２を用いて説明した内容と全く同じである。その後、焦点誤差信号がフォーカシングアクチュエータ706にフィードバックされ、トラッキング誤差信号がトラッキングアクチュエータ708にフィードバックされる。このときフォーカスサーボによって対物レンズを光軸方向に駆動することにより光ディスクから検出器までの光路長が変わることになるので、それと連動して参照ミラー717も同じ光路長だけ可変させるように焦点誤差信号FESは、光路長可変素子718にもフィードバックされる。
【００３６】
図８を用いて、本発明の実施例４について説明する。本実施例の基本的な構成は図６における第2の実施例と同様であるが、最後に偏光分離を行なう偏光ビームスプリッタとして偏光性回折格子801を用いている。これにより、光検出器が一体型光検出器802に一体化され光学系の小型化が図れる。図１、図６、図７においては光検出器を２つ用いていたものが、偏光性回折格子801の利用により１つに統合でき、一体化できる。
【００３７】
図９を用いて、本発明の実施例５について説明する。半導体レーザチップ901がシリコン基板903に実装されたＳｉＣサブマウント902に搭載されており、半導体レーザチップからの光は複合プリズム904の第1の分離面によって２つに分離され、一方は光ディスク909、他方が参照ミラー914に向かう。複合プリズムの第1の分離面は無偏光のビームスプリッタであり、光量分離比は参照ミラー914に向かう光の光量を大きくするようにしておく。光ディスク909に向かう光は偏光ビームスプリッタに相当する第2の分離面を反射して、λ／４板905を透過し、コリメートレンズ906で平行光とされ、対物レンズ907によって光ディスク上に集光される。λ／４板905、コリメートレンズ906及び対物レンズ907は、レンズマウント908に保持されている。反射光は同じ光路を戻り、偏光が入射時と９０°回転して第2の分離面を透過し、無偏光ハーフビームスプリッタに相当する第3の分離面で透過光と反射光に分離される。
【００３８】
一方、第1の分離面を反射した光は偏光ビームスプリッタに相当する第4の分離面を透過し、λ／４板912によって円偏光に変換され、コリメートレンズ913で平行光に変換され、参照ミラー914で反射される。このときλ／４板912とコリメートレンズ913はシリコン基板903にエッチングにより形成された穴の中に実装されている。参照ミラー914はＭＥＭＳ型アクチュエータ915の上に形成されており、実施例１において説明した調整方法により参照光の光路長が制御される。参照ミラー914で反射された光は、同じ光路を戻って、λ／４板912で入射時と９０°偏光方向が回転し、第4の分離面を反射して、第3の分離面で透過光と反射光に分離され、それぞれ光ディスク909からの反射光の反射光と透過光と重なって、その干渉強度がシリコン基板903上に設けられた光検出器911、910によって検出される。光学系全体は一体に構成され、光学系全体がフォーカス、トラッキングの２次元アクチュエータに搭載される。このようなタイプの光ヘッドであれば、従来光ディスクに広く用いられているワイヤサスペンション型の2次元アクチュエータのほか、スイングアームタイプのアクチュエータでもよい。検出信号の処理については、図１、２を用いて説明した実施例１と同様である。
【００３９】
このように、本発明によると、信号光より強い参照光を信号光と干渉させることにより、高S/N化が実現でき、光ディスクの多層化や、高速化に対応することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明により、光ディスクの再生信号の高S/N化が可能となり、多層光ディスクや高転送速度の光ディスク装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１の装置構成を示す図。
【図２】光検出器パターンと信号演算方法を示す図。
【図３】信号光と参照光の偏光方向と検出光の偏光方向を示す図。
【図４】実施例１の信号増幅シミュレーション結果を示す図。
【図５】実施例１の最大信号振幅を与える光路差探索方法を示す図。
【図６】実施例２の装置構成を示す図。
【図７】実施例３の装置構成を示す図。
【図８】実施例４の装置構成を示す図。
【図９】実施例５の光ヘッド光学系構成を示す図。
【符号の説明】
【００４２】
101：光ディスク装置筐体、102，709，909：光ディスク、103，721：スピンドルモータ、104：光ヘッド装置、105：半導体レーザ、106：λ／２板、107，704，715：偏光ビームスプリッタ、108，703，714，906，913：コリメートレンズ、109，705，905：λ／４板、110，707，907：対物レンズ、111：第2のコリメートレンズ、112，716，912：第2のλ／４板、113，718：光路長可変手段、114，717，914：参照ミラー、115：第２のλ／２板、116：第2の偏光ビームスプリッタ、117，712，910：第1の光検出器、118，713，911：第2の光検出器、119，706：フォーカシングアクチュエータ、120，708：トラッキングアクチュエータ、201，720：信号演算回路、601：２次元アクチュエータ、602：コースアクチュエータ、702：無偏光ビームスプリッタ、710，719：集光レンズ、711：無偏光ハーフビームスプリッタ、801：偏光性回折格子、901：半導体レーザチップ、902：SiCサブマウント、903：シリコン基板、904：複合プリズム、915：MEMSアクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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