(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録及び／又は再生に使用する光の波長以下の間隔で記録媒体に対向するように支持されるソリッドイマージョンレンズを備え、当該ソリッドイマージョンレンズの端面からのエバネッセント光を用いて、記録媒体に対する記録及び／又は再生を行う光学ヘッドであって、記録及び／又は再生に使用する光の光路中に配された光学結晶板を備え、上記光学結晶板は、光学異方性を持ち、少なくとも片面が非平面とされていることを特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】
上記光学結晶板は、少なくとも片面が球面とされていることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項３】
上記光学結晶板の光学軸が、当該光学結晶板の面内方向を向いていることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項４】
上記光学結晶板に入射する光は、収束光又は発散光であることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項５】
上記光学結晶板は、記録及び／又は再生に使用する光が記録媒体によって反射されて戻ってきた戻り光の光路中に配されていることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項６】
光学ヘッドを用いて記録媒体に対する記録及び／又は再生を行う記録再生装置であって、上記光学ヘッドは、記録及び／又は再生に使用する光の波長以下の間隔で記録媒体に対向するように支持されるソリッドイマージョンレンズと、記録及び／又は再生に使用する光の光路中に配された光学結晶板とを備え、上記ソリッドイマージョンレンズの端面からのエバネッセント光を用いて記録媒体に対する記録及び／又は再生を行い、上記光学結晶板は、光学異方性を持ち、少なくとも片面が非平面とされていることを特徴とする記録及び／又は再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体に対向するソリッドイマージョンレンズの端面からのエバネッセント光を用いて、記録媒体に対する記録及び／又は再生を行う光学ヘッドに関する。また、本発明は、そのような光学ヘッドを備えた記録及び／又は再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気記録がなされる記録媒体である光磁気ディスクについて、その構造の一例を図４０に示す。この光磁気ディスク１００は、基板１０１の上に、ＳｉＮ等からなる第１の誘電体膜１０２と、ＴｂＦｅＣｏ等からなる磁性膜１０３と、ＳｉＮ等からなる第２の誘電体膜１０４と、Ａｌ等からなる光反射膜１０５とがこの順に積層形成されてなる光磁気記録用の多層膜１０６（以下、ＭＯ多層膜１０６と称する。）が形成されてなるとともに、このＭＯ多層膜１０６の上に紫外線硬化樹脂等からなる保護膜１０７が形成されてなる。
【０００３】
このような光磁気ディスク１００では、信号が磁性膜１０３の磁化の方向として書き込まれる。そして、記録再生時には、図４０に示すように、基板１０１の側からＭＯ多層膜１０６に向けてレーザ光が入射される。
【０００４】
このような光磁気ディスク１００に対して記録再生を行う際に使用される光学ヘッドの一例を図４１に示す。なお、ここでは、フォーカシングサーボ及びトラッキングサーボを行うための光学系は省略している。
【０００５】
図４１に示す光学ヘッド１２０を用いて光磁気ディスク１００に記録された信号を読み出す際は、レーザ光源１２１からレーザ光を出射し、当該レーザ光を、コリメータレンズ１２２及びビームスプリッタ１２３を介して対物レンズ１２４に入射させる。ここで、対物レンズ１２４に入射するレーザ光は、図４２に示すように直線偏光としておく。そして、対物レンズ１２４に入射したレーザ光は、当該対物レンズ１２４によって光磁気ディスク１００のＭＯ多層膜１０６上に集光される。
【０００６】
光磁気ディスク１００のＭＯ多層膜１０６上に集光された光は、当該ＭＯ多層膜１０６で反射される。このとき、その反射光は、磁性膜１０３により極カー効果を受けて偏光状態が変化する。この様子を図４３及び図４４に示す。
【０００７】
なお、磁性膜１０３の磁化方向は、誘電体テンソルの非対角成分εxyによって表現される。そして、図４３（ａ）は磁性膜１０３の誘電体テンソルが下記式（１−１）で表される場合を示しており、図４３（ｂ）はこのときの反射光の偏光方向を示している。
【０００８】
【数１】
0004140104.tif 000002
【０００９】
また、図４４（ａ）は、図４３（ａ）に示した例とは磁性膜１０３の磁化の向きが反対で、磁性膜１０３の誘電体テンソルが下記式（１−２）で表される場合を示している。そして、図４４（ｂ）は、このときの反射光の偏光方向を示している。
【００１０】
【数２】
0004140104.tif 000003
【００１１】
図４３及び図４４に示すように、ＭＯ多層膜１０６で反射されて対物レンズ１２４へ戻ってくる戻り光の偏光方向は、磁性膜１０３の磁化方向に依存して変化する。そして、図４１に示すように、この戻り光は、再び対物レンズ１２４を通ってビームスプリッタ１２３に入射し、当該ビームスプリッタ１２３によって反射されて取り出される。
【００１２】
ビームスプリッタ１２３によって反射され取り出された戻り光は、先ず、１／２波長板１２５に入射して、図４５に示すように偏光方向が４５°回転する。なお、図４５では、図４４に示したように磁性膜１０３により右回り方向にカー回転を受けている場合を示している。
【００１３】
次に、この戻り光は偏光ビームスプリッタ１２６に入射し、当該偏光ビームスプリッタ１２６により、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分に分解される。そして、偏光ビームスプリッタ１２６を透過してきた方の偏光成分が第１のフォトディテクタ１２７によって検出され、偏光ビームスプリッタ１２６によって反射された方の偏光成分が第２のフォトディテクタ１２８によって検出される。
【００１４】
ここで、偏光ビームスプリッタ１２６により偏光が分解される様子を図４６に示す。偏光ビームスプリッタ１２６に入射する光の偏光状態は、磁性膜１０３の磁化の方向により、図４６に示すように、左回り方向に角度θkのカー回転を受けて戻ってくる場合Ａと、右回り方向に角度θkのカー回転を受けて戻ってくる場合Ｂとの２通りがある。なお、図４６において、Ｉ軸は偏光ビームスプリッタ１２６を透過する偏光成分に対応し、Ｊ軸は偏光ビームスプリッタ１２６によって反射される偏光成分に対応している。
【００１５】
すなわち、偏光ビームスプリッタ１２６を透過する透過光（すなわち第１のフォトディテクタ１２７で検出される光）は、図４６においてＡ，Ｂで示した偏光のＩ軸への投影であり、偏光ビームスプリッタ１２６によって反射される反射光（すなわち第２のフォトディテクタ１２８で検出される光）は、図４６においてＡ，Ｂで示した偏光のＪ軸への投影である。したがって、Ａの場合にはＪ＞Ｉとなり、Ｂの場合にはＪ＜Ｉとなる。そして、磁性膜１０３の磁化方向を示す光磁気信号は、第１のフォトディテクタ１２７で検出される光強度と、第２のフォトディテクタ１２８で検出される光強度との差（｜Ｉ｜2−｜Ｊ｜2）として検出される。
【００１６】
このような光磁気ディスクシステムにおいて、記録密度を高めるには、記録再生に使用するレーザ光を集光する対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることで、対物レンズによって集光される光のスポット径を小径化して、解像度を上げることが有効である。
【００１７】
ここで、対物レンズによって集光される光のスポット径は、記録再生に使用するレーザ光の波長をλとし、対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、ほぼλ／ＮＡで表される。また、対物レンズの開口数ＮＡは、媒質の屈折率をｎとし、対物レンズの周辺光線の角度をθとしたとき、ｎ・ｓｉｎθで表される。したがって、媒質が空気の場合（すなわちｎ＝１の場合）、対物レンズの開口数ＮＡは１を越えることができない。
【００１８】
そして、この限界を超える技術として、ソリッドイマージョンレンズ（Solid Immersion lens）を用いた光学ヘッドが考案されている。ソリッドイマージョンレンズは、記録再生に使用する光の波長以下の間隔で光磁気ディスクに対向するように支持される。そして、ソリッドイマージョンレンズを用いた光学ヘッドでは、ソリッドイマージョンレンズに収束光を入射し、その入射光束の大部分がソリッドイマージョンレンズの端面で全反射されるようにする。そして、ソリッドイマージョンレンズの端面から漏れるエバネッセント光を用いて、光磁気ディスクに対する記録再生を行う。このとき、ソリッドイマージョンレンズの媒質として屈折率ｎが１よりも大きいものを用いれば、開口数ＮＡを１以上とすることが可能となる。
【００１９】
なお、ソリッドイマージョンレンズを用いた光学ヘッドでは、入射光束の大部分がソリッドイマージョンレンズの端面で全反射されるようにソリッドイマージョンレンズに収束光を入射し、ソリッドイマージョンレンズの端面から漏れるエバネッセント光が光磁気ディスクに到達するようにする。したがって、ソリッドイマージョンレンズに入射した収束光は、中心光と周辺光とで大きく異なった入射角で光磁気ディスクに入射することとなる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ソリッドイマージョンレンズを用いる場合、ソリッドイマージョンレンズと光磁気ディスクとの間に空隙が無い方が、光学的には好ましい。しかしながら、光磁気ディスクの記録再生時には、光磁気ディスクを高速に回転させるため、ソリッドイマージョンレンズと光磁気ディスクとの間には、若干の空隙が必要である。しかし、ソリッドイマージョンレンズの端面から漏れるエバネッセント光は、レンズ端面から離れるに従って指数関数的に減衰する。したがって、エバネッセント光が光磁気ディスクに十分に到達するようにするために、ソリッドイマージョンレンズと光磁気ディスクとの空隙は、記録再生に使用する光の波長に比べて十分に狭くする必要がある。
【００２１】
以上のような理由により、ソリッドイマージョンレンズを用いる場合、ソリッドイマージョンレンズと光磁気ディスクとの間には、記録再生に使用する光の波長以下の厚さの空気層が存在することとなる。したがって、ソリッドイマージョンレンズに対向するのは、光磁気ディスクのＭＯ多層膜だけでなく空気層も含んだ多層光学薄膜であると見なすことができる。すなわち、ソリッドイマージョンレンズに入射した光は、ＭＯ多層膜及び空気層を含む多層光学薄膜で反射されることとなる。
【００２２】
一般に、空気層を含む多層光学薄膜によって光が反射される場合、入射光の偏光方向や入射角度等によって、反射光の位相差や反射率が異なるものとなる。そのため、対物レンズにソリッドイマージョンレンズを用いた場合、空気層を含む多層光学薄膜で反射されて戻ってくる戻り光には、偏光の分布にばらつきが生じる。そして、このような偏光の分布のばらつきは、特に光磁気信号の検出時にＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）の悪化の原因となる。なぜなら、光磁気信号の検出は、上述したように、ＭＯ多層膜で反射されて戻ってきた戻り光の偏光方向の変化を検出することで行われるからである。
【００２３】
以上のように、ソリッドイマージョンレンズを採用することで、対物レンズの開口数ＮＡを高めることができるが、ソリッドイマージョンレンズを採用した場合には、空気層を含む多層光学薄膜で反射されて戻ってくる戻り光の偏光の分布にばらつきが生じるという新たな問題が生じていた。
【００２４】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、ソリッドイマージョンレンズを採用しつつ、上述のような偏光の分布のばらつきを補正して、記録媒体によって反射されて戻ってきた戻り光から品質の高い信号を検出することが可能な光学ヘッドを提供することを目的としている。また、本発明は、そのような光学ヘッドを備えた記録再生装置を提供することも目的としている。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光学ヘッドは、記録及び／又は再生に使用する光の波長以下の間隔で記録媒体に対向するように支持されるソリッドイマージョンレンズを備え、当該ソリッドイマージョンレンズの端面からのエバネッセント光を用いて、記録媒体に対する記録及び／又は再生を行う。そして、本発明に係る光学ヘッドは、記録及び／又は再生に使用する光の光路中に配された光学結晶板を備えることを特徴とする。この光学結晶板は、光学異方性を持ち、少なくとも片面が非平面とされてなる。また、本発明に係る記録再生装置は、以上のような光学ヘッドを用いて記録媒体に対する記録及び／又は再生を行う記録及び／又は再生装置である。
【００２６】
以上のような本発明に係る光学ヘッド及び記録及び／又は再生装置では、記録媒体に対する記録及び／又は再生時に、記録媒体によって反射されて戻ってきた戻り光に含まれる偏光分布のばらつきを、光学結晶板により補正することができる。したがって、本発明によれば、ソリッドイマージョンレンズを採用しつつ、偏光の分布のばらつきを補正して、記録媒体によって反射されて戻ってきた戻り光から品質の高い信号を検出することが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施の形態の説明に先立って、ソリッドイマージョンレンズを用いて光磁気ディスクに対する記録再生を行う光学ヘッドであって、本発明を適用することなく構成された光学ヘッドについて説明する。
【００２８】
ソリッドイマージョンレンズを用いる場合は、図１に示すように、ソリッドイマージョンレンズ１と光磁気ディスク２とを、記録再生に使用する光の波長以下の微小な空隙を挟んで対向させる。ここで、光磁気ディスク２は、Ａｌ等からなる光反射膜３と、ＳｉＮ等からなる第１の誘電体膜４と、ＴｂＦｅＣｏ等からなる磁性膜５と、ＳｉＮ等からなる第２の誘電体膜６とがこの順に積層形成されてなるＭＯ多層膜７が、基板８の上に形成されてなる。なお、図１に示した光磁気ディスク２では、ＭＯ多層膜７とソリッドイマージョンレンズ１との間隔を狭めるために、ＭＯ多層膜７の上に保護膜を形成することなく、ＭＯ多層膜７の側から光を入射するようにしている。
【００２９】
図１に示すように、ソリッドイマージョンレンズ１を用いる場合、ソリッドイマージョンレンズ１と光磁気ディスク２との間には、記録再生に使用する光の波長以下の厚さの空気層９が存在することとなる。したがって、ソリッドイマージョンレンズ１に対向するのは、光磁気ディスク２のＭＯ多層膜７だけでなく空気層９も含んだ多層光学薄膜であると見なすことができる。そこで、以下の説明では、この空気層９とＭＯ多層膜７とをまとめて多層光学薄膜と称する。
【００３０】
ソリッドイマージョンレンズ１の光入射面１０は、ほぼ球面状となっている。したがって、空気中からソリッドイマージョンレンズ１に、ある角度を持って入射した光は、その角度をほぼ保ったままでソリッドイマージョンレンズ１の中を通過する。このとき、ソリッドイマージョンレンズ１として、屈折率ｎが１よりも大きいものを使用すれば、ソリッドイマージョンレンズ１に入射する周辺光線の角度θが９０度以下であっても、開口数ＮＡ（＝ｎ・ｓｉｎθ）を１よりも大きくできる。
【００３１】
このようなソリッドイマージョンレンズ１を使った従来の光学ヘッドの一例を図２に示す。なお、ここではフォーカシングサーボ及びトラッキングサーボを行うための光学系は省略している。
【００３２】
この光学ヘッド２０は、対物レンズとして、ソリッドイマージョンレンズ１を含む２枚のレンズを用いる以外は、図４１に示した光学ヘッド１２０と同様に構成されている。そして、この光学ヘッド２０を用いて光磁気ディスク２に記録された信号を読み出す際は、レーザ光源２２からレーザ光を出射し、当該レーザ光を、コリメータレンズ２３及びビームスプリッタ２４を介して対物レンズ２５に入射させる。
【００３３】
ここで、対物レンズ２５は、ビームスプリッタ２４を透過してきたレーザ光を収束光とする第１のレンズ２６と、光磁気ディスク２と対向するように配されたソリッドイマージョンレンズ１とからなる。そして、対物レンズ２５に入射したレーザ光は、先ず第１のレンズ２６によって収束光とされ、次にソリッドイマージョンレンズ１に入射して、当該ソリッドイマージョンレンズ１の端面又はその近傍に焦点を結ぶ。
【００３４】
ソリッドイマージョンレンズ１の端面又はその近傍に焦点を結んだ入射レーザ光は、多層光学薄膜によって反射される。詳しくは、入射レーザ光の大部分がソリッドイマージョンレンズ１の端面で全反射され、入射レーザ光の一部がソリッドイマージョンレンズ１の端面から漏れるエバネッセント光として光磁気ディスク２のＭＯ多層膜７に到達し、当該ＭＯ多層膜７で反射される。
【００３５】
このように多層光学薄膜で反射されて戻ってくる戻り光は、ＭＯ多層膜７を構成している磁性膜５により極カー効果を受け、磁性膜５の磁化方向に依存して偏光状態が変化する。そして、この戻り光は、再びソリッドイマージョンレンズ１及び第１のレンズ２６を通ってビームスプリッタ２４に入射し、当該ビームスプリッタ２４によって反射されて取り出される。
【００３６】
ビームスプリッタ２４によって反射され取り出された戻り光は、１／２波長板２７を介して偏光ビームスプリッタ２８に入射し、当該偏光ビームスプリッタ２８により、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分に分解される。
【００３７】
偏光ビームスプリッタ２８により分解された偏光成分のうち、偏光ビームスプリッタ２８を透過してきた方の偏光成分は、第１のフォトディテクタ２９によって検出され、偏光ビームスプリッタ２８によって反射された方の偏光成分は、第２のフォトディテクタ３０によって検出される。そして、磁性膜５の磁化方向を示す光磁気信号は、第１のフォトディテクタ２９で検出される光強度と、第２のフォトディテクタ３０で検出される光強度との差（｜Ｉ｜2−｜Ｊ｜2）として検出される。
【００３８】
つぎに、以上のような光学ヘッド２０において、多層光学薄膜で反射されて第１のレンズ２６に戻ってくる戻り光の光分布について説明する。
【００３９】
戻り光の光分布を求めるには、まず、多層光学薄膜に対してある角度を持って斜めに光が入射したときの反射光を計算する必要がある。ここで、多層光学薄膜は、下記式（２−１）又は（２−２）のような非対角成分を持つ誘電体テンソルで磁化が表現される磁性膜５を含んでいる。
【００４０】
【数３】
0004140104.tif 000004
【００４１】
【数４】
0004140104.tif 000005
【００４２】
したがって、図３に示すように多層光学薄膜に対してある角度を持って斜めに光が入射したときに生じる反射光には、Ｐ偏光入射成分が反射されてなるＰ偏光反射光、及びＳ偏光入射成分が反射されてなるＳ偏光反射光だけでなく、Ｐ偏光入射成分が反射されて生じるＳ偏光反射光、及びＳ偏光入射成分が反射されて生じるＰ偏光反射光もある。
【００４３】
ここで、Ｐ偏光入射成分が反射されるときの反射率のうち、Ｐ偏光反射成分の反射率をｒpp、Ｓ偏光反射成分の反射率をｒpsとする。また、Ｓ偏光入射成分が反射されるときの反射率のうち、Ｐ偏光反射成分の反射率をｒsp、Ｓ偏光反射成分の反射率をｒssとする。このとき、多層光学薄膜の反射率は、これらをまとめて、下記式（２−３）に示すマトリックスで表現できる。なお、ここでは、ソリッドイマージョンレンズ１を用いた光学系を検討の対象としており、この場合にはｒsp≒−ｒpsとなる。
【００４４】
【数５】
0004140104.tif 000006
【００４５】
なお、これらの反射率の計算方法については、例えば、文献「M.Mansuripur, "Analysis of multilayer thin-film structures containing magneto-optic and anisotropic media at oblique incidence using 2*2 matrices." J.Appl.Phys.67,(1990)」に詳細に説明されている。
【００４６】
つぎに、第１のレンズ２６に戻ってくる戻り光の分布を計算する。なお、ここでは、第１のレンズ２６上の座標を図４に示すように定義し、図４に示したｘｙ座標上での戻り光の分布を計算する。
【００４７】
多層光学薄膜に入射する入射レーザ光は、図５に示すように光束内において一様な直線偏光であるとすると、下記式（２−４）に示すように表現できる。なお、下記式（２−４）において、Ｅxiは、入射レーザ光のｘ軸方向の電場成分を示している。また、Ｅyiは、入射レーザ光のｙ軸方向の電場成分を示している。
【００４８】
【数６】
0004140104.tif 000007
【００４９】
ここで、入射レーザ光が多層光学薄膜に入射するときのＳ偏光成分の偏光方向を図６に示すとともに、入射レーザ光が多層光学薄膜に入射するときのＰ偏光成分の偏光方向を図７に示す。また、入射レーザ光のＳ偏光成分が多層光学薄膜に入射してカー回転を受けて戻ってきたときの戻り光の偏光方向を図８に示すとともに、入射レーザ光のＰ偏光成分が多層光学薄膜に入射してカー回転を受けて戻ってきたときの戻り光の偏光方向を図９に示す。また、図８と図９を合成したときの偏光方向（すなわちカー回転を受けて戻ってきた戻り光全体の偏光方向）を図１０に示す。これらの図に示すように、入射レーザ光が多層光学薄膜によって反射されると、その偏光状態は変化する。
【００５０】
そして、このように偏光状態が変化して戻ってくる戻り光のｘｙ座標上での分布を求めるには、まず、入射レーザ光を多層光学薄膜に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分解し、それらに上記式（２−３）で表されるマトリックス形式の反射率を掛け合わせ、その後、再びｘｙ座標に戻せばよい。これを数式で表すと、下記式（２−５）に示すようになる。なお、下記式（２−５）において、Ｅxoは、戻り光のｘ軸方向の電場成分を示している。また、Ｅyoは、戻り光のｙ軸方向の電場成分を示している。
【００５１】
【数７】
0004140104.tif 000008
【００５２】
したがって、上記式（２−４）及び上記式（２−５）より、多層光学薄膜で反射されて第１のレンズ２６に戻ってくる戻り光の分布は、下記式（２−６）に示すように表される。
【００５３】
【数８】
0004140104.tif 000009
【００５４】
この戻り光は、上述したように、ビームスプリッタ２４によって反射されて取り出されて、１／２波長板２７を介して偏光ビームスプリッタ２８に入射する。そして、偏光ビームスプリッタ２８により偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分に分解され、一方が第１のフォトディテクタ２９によって検出され、他方が第２のフォトディテクタ３０によって検出される。このとき、磁性膜５の磁化方向を示す光磁気信号は、第１のフォトディテクタ２９で検出される光強度と、第２のフォトディテクタ３０で検出される光強度との差（以下、ＭＯ検出光量と称する。）として検出される。
【００５５】
ここで、ＭＯ検出光量のことをＭＯとして表すと、ＭＯ検出光量は、下記式（２−７）に示すように表される。なお、下記式（２−７）において、Ｒｅはリアルパート、＊は複素共役を示している。また、ここではｒspと−ｒpsが等しいものとした。
【００５６】
【数９】
0004140104.tif 000010
【００５７】
ところで、磁性膜５の磁化方向の検出は、磁性膜５の磁化が上向きの場合に得られるＭＯ検出光量と、磁性膜５の磁化が下向きの場合に得られるＭＯ検出光量との差に基づいて行われる。このように、ＭＯ検出光量に基づいて磁性膜５の磁化方向を検出する際は、ＭＯ検出光量が大きく、且つ、戻り光の光束全体においてＭＯ検出光量の分布が一様であることが好ましい。そこで、つぎにＭＯ検出光量の分布について説明する。
【００５８】
まず、ソリッドイマージョンレンズ１の開口数ＮＡを１．５とし、ソリッドイマージョンレンズ１とＭＯ多層膜７との間に１００ｎｍの空気層９が存在する場合について、戻り光の光束内におけるＭＯ検出光量の分布を計算した結果について説明する。
【００５９】
なお、ここでは、図１１に示すように、ソリッドイマージョンレンズ１は、屈折率ｎ＝２．０であるとした。ソリッドイマージョンレンズ１とＭＯ多層膜７との間の空気層９は、上述したように、厚さが１００ｎｍであるとした。第２の誘電体膜６は、屈折率ｎ＝２．０のＳｉＮからなり、膜厚が６０ｎｍであるとした。磁性膜５は、膜厚が２０ｎｍであり、誘電体テンソルの各成分がεxx＝−４．０６３＋１５．４４ｉ、εxy＝０．２３３７−０．０８７２２ｉであるとした。第２の誘電体膜４は、屈折率ｎ＝２．０のＳｉＮからなり、膜厚が３０ｎｍであるとした。光反射膜３は、複素屈折率ｎ＝１．１＋３．４ｉのＡｌからなり、膜厚が１４０ｎｍであるとした。基板８は、屈折率ｎ＝１．５であり、光の波長に比べて十分に大きな厚さを有するものとした。
【００６０】
このような条件にて、戻り光の光束内におけるＭＯ検出光量の分布を、図４のｘ軸及びｙ軸に沿ってそれぞれ計算した結果を図１２に示す。また、戻り光の全体にわたってＭＯ検出光量の分布を計算した結果を図１３に示す。
【００６１】
なお、図１２並びに後掲する図１４，１６，１７，１８，２４，２５，２８，３３，３４，３５，３６において、横軸は、ソリッドイマージョンレンズの内部で収束して多層光学薄膜に入射する入射光の入射角度（以下、この入射角度のことをＳＩＬ内入射角と称する。）を示している。すなわち、横軸の値が０°というのは、ソリッドイマージョンレンズの光軸上の光線に対応しており、横軸の値が大きいほど、光軸から離れた周辺光線に対応している。また、これらの図において、□で示した計算結果は、図４のｘ軸に沿って分布を計算した結果を示しており、○で示した計算結果は、図４のｙ軸に沿って分布を計算した結果を示している。
【００６２】
図１２及び図１３から分かるように、ソリッドイマージョンレンズ１とＭＯ多層膜７の間に空気層９がある場合は、ＭＯ検出光量の分布に大きなばらつきが生じ、特に戻り光の中心部では、ＭＯ検出光量がほぼ０になってしまっている。ここで、比較のために、空気層９が無い場合（ソリッドイマージョンレンズ１とＭＯ多層膜７が接触している場合）のＭＯ検出光量の分布を計算した結果を、図１４及び図１５に示す。図１４及び図１５に示すように、空気層９が無い場合には、ＭＯ検出光量の全体量が大きくなり、しかもその分布はほぼ一様になる。
【００６３】
図１２及び図１３と、図１４及び図１５との比較から分かるように、ソリッドイマージョンレンズ１とＭＯ多層膜７の間に空気層９があると、ＭＯ検出光量が低下し、且つその分布に大きなばらつきが生じる。したがって、ソリッドイマージョンレンズ１とＭＯ多層膜７の間に空気層９がある場合には、光磁気ディスク２から光磁気信号を検出する際のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が悪くなってしまう。
【００６４】
ところで、ＭＯ検出光量は、上記式（２−７）で表されるので、φ＝０°とき、ＭＯ＝Ｒｅ（ｒss*・ｒsp）となり、φ＝９０°のとき、ＭＯ＝Ｒｅ（ｒpp*・ｒps）となる。したがって、ＭＯ検出光量は、ｒss*・ｒsp，ｒpp*・ｒpsの位相差ψに依存し、ｃｏｓψで劣化する。したがって、ｒss*・ｒsp，ｒpp*・ｒpsの位相差ψが大きいと、ＭＯ検出光量のレベルが低下し、また、ｒss*・ｒsp，ｒpp*・ｒpsの位相差ψがＳＩＬ内入射角に依存して大きく変化すると、ＭＯ検出光量の分布にばらつきが生じる。
【００６５】
なお、ｒss*・ｒspの位相差は、φ＝０°とき、すなわちｘ軸上での位相差であるので、以下の説明では、ｒss*・ｒspの位相差のことを位相差ψxと称する。また、ｒpp*・ｒpsの位相差は、φ＝９０°とき、すなわちｙ軸上での位相差であるので、以下の説明では、ｒpp*・ｒpsの位相差のことを位相差ψyと称する。
【００６６】
図１６に、位相差ψx，ψyとＳＩＬ内入射角との関係を、図１１に示した条件で計算した結果を示す。図１６に示すように、位相差ψx，ψyは、ＳＩＬ内入射角に依存して大きく変化する。ＭＯ検出光量の分布のばらつきは、このように位相差ψx，ψyがＳＩＬ内入射角に依存して大きく変化することに起因している。したがって、位相差ψx，ψyが変化しないように補正してやれば、ＭＯ検出光量の分布のばらつきを低減することができる。
【００６７】
この位相差ψx，ψyを二次関数を用いて補正したときの補正後の位相差の一例を図１７に示す。また、このような補正を行った場合について、戻り光内におけるＭＯ検出光量の分布を、図４のｘ軸及びｙ軸に沿ってそれぞれ計算した結果を図１８に示す。また、戻り光の全体にわたってＭＯ検出光量の分布を計算した結果を図１９に示す。
【００６８】
図１７乃至図１９から分かるように、位相差ψx，ψyがＳＩＬ内入射角に関わらずほぼ一定となるように補正することで、ＭＯ検出光量のレベルを高め、且つその分布のばらつきを低減することができる。
【００６９】
そして、本発明では、このような補正を実現するために、光学ヘッドの光路中に光学結晶板を配するようにしている。以下、光路中に光学結晶板を配することで上述のような補正を実現した本発明に係る光学ヘッドについて、具体的な構成例を挙げて詳細に説明する。
【００７０】
本発明を適用した光学ヘッドの一構成例を図２０に示す。なお、ここではフォーカシングサーボ及びトラッキングサーボを行うための光学系は省略している。
【００７１】
この光学ヘッド４０は、上述のような補正を実現するために、光路中に光学結晶板４１が配されている以外は、図２に示した光学ヘッド２０と同様に構成されている。そして、この光学ヘッド４０を用いて光磁気ディスク２に記録された信号を読み出す際は、レーザ光源４２から直線偏光のレーザ光を出射し、当該レーザ光を、第１のコリメータレンズ４３及びビームスプリッタ４４を介して対物レンズ４５に入射させる。ここで、対物レンズ４５は、ビームスプリッタ４４を透過してきたレーザ光を収束光とする第１のレンズ４６と、光磁気ディスク２と対向するように配されたソリッドイマージョンレンズ４７とからなる。そして、対物レンズ４５に入射したレーザ光は、先ず第１のレンズ４６によって収束光とされ、次にソリッドイマージョンレンズ４７に入射して、当該ソリッドイマージョンレンズ４７の端面又はその近傍に焦点を結ぶ。
【００７２】
ソリッドイマージョンレンズ４７の端面又はその近傍に焦点を結んだ入射レーザ光は、多層光学薄膜によって反射される。詳しくは、入射レーザ光の大部分がソリッドイマージョンレンズ４７の端面で全反射され、入射レーザ光の一部がソリッドイマージョンレンズ４７の端面から漏れるエバネッセント光として光磁気ディスク２のＭＯ多層膜７に到達し、当該ＭＯ多層膜７で反射される。
【００７３】
このように多層光学薄膜で反射されて戻ってくる戻り光は、ＭＯ多層膜７を構成している磁性膜５により極カー効果を受け、磁性膜５の磁化方向に依存して偏光状態が変化する。そして、この戻り光は、再びソリッドイマージョンレンズ４７及び第１のレンズ４６を通ってビームスプリッタ４４に入射し、当該ビームスプリッタ４４によって反射されて取り出される。
【００７４】
ビームスプリッタ４４によって反射され取り出された戻り光は、第２のコリメータレンズ４８によって収束光とされた上で、光学結晶板４１及び１／２波長板４９を介して偏光ビームスプリッタ５０に入射し、当該偏光ビームスプリッタ５０により、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分に分解される。
【００７５】
偏光ビームスプリッタ５０により分解された偏光成分のうち、偏光ビームスプリッタ５０を透過してきた方の偏光成分は、第１のフォトディテクタ５１によって検出され、偏光ビームスプリッタ５０によって反射された方の偏光成分は、第２のフォトディテクタ５２によって検出される。そして、磁性膜５の磁化方向を示す光磁気信号は、第１のフォトディテクタ５１で検出される光強度と、第２のフォトディテクタ５２で検出される光強度との差（｜Ｉ｜2−｜Ｊ｜2）として検出される。
【００７６】
上記光学ヘッド４０では、戻り光の光路中に光学結晶板４１を配することで、上述したような補正を行うようにしている。この光学結晶板４１の一例を図２１に示す。この光学結晶板４１は、光入射面４１ａが球面となっており、光出射面４１ｂが平面となっている。また、この光学結晶板４１の厚さは、光学結晶板４１の内部での多重反射による干渉が生じないように、光学結晶板４１に入射する戻り光の波長λに比べて十分に大きくしておく。
【００７７】
ここで、図２１中に示すようにｘ軸，ｙ軸，ｚ軸をそれぞれ定義する。なお、ここでのｘ軸，ｙ軸は、図４に示したｘ軸，ｙ軸に対応しており、ｚ軸は戻り光の光軸に対応している。そして、光学結晶板４１のｘ軸方向における屈折率をｎx、ｙ軸方向における屈折率をｎy、ｚ軸方向における屈折率をｎzとする。そして、光学結晶板４１として一軸性のものを使用し、当該光学結晶板４１を、ｎx≠ｎyとなり、且つ、ｎxとｎyのどちらかがｎzに等しくなるように、戻り光の光路中に配する。このとき、光学結晶板４１に入射した戻り光は、ｚ軸に沿って光学結晶板４１の中を収束光として通過することとなる。
【００７８】
以下、このような光学結晶板４１を戻り光が通過するときの作用について説明する。なお、以下の説明では、まず、光学結晶板４１に入射する戻り光が収束光であることに起因する作用について説明し、つぎに、光学結晶板４１の光入射面４１ａが球面とされていることに起因する作用を加えた結果について説明する。また、以下の説明では、光学結晶板４１に入射する光の波長をλとし、光学結晶板４１の中心厚をｔとする。また、光学結晶板４１は、ｎy＝ｎzとなるように戻り光の光路中に配するものとする。
【００７９】
まず、光学結晶板４１に入射する戻り光が収束光であることに起因する作用について説明する。なお、ここでは、戻り光を収束光として光学結晶板４１に入射させるが、戻り光を発散光として光学結晶板４１に入射させてもよい。その場合も、同様な作用が得られることは言うまでもない。
【００８０】
まず、図２２及び図２３に示すように、平行平板の光学結晶板４１Ａを想定する。そして、この光学結晶板４１Ａに対して斜めに通過する光が受ける位相差を考える。このような光学結晶板４１Ａの内部を光が進行する場合、例えば文献「Born & Wolf, "Principle of Optics" Chapter XIV Optics of crystals」に記されているように、光は２つの固有偏光方向と２つの固有屈折率を持つ。そして、図２２に示すようにｚ−ｙ面内においてｚ軸に対して角度θを持って光学結晶板４１Ａの内部を光が通過するとき、２つの固有偏光方向はそれぞれｘ軸方向及びｙ軸方向となる。このとき、ｙ軸方向の固有屈折率はｎy（＝ｎz）であり、ｘ軸方向の固有屈折率Ｎeは、下記式（２−８）で表される。
【００８１】
【数１０】
0004140104.tif 000011
【００８２】
したがって、図２２に示すようにｚ−ｙ面内においてｚ軸に対して角度θを持って光学結晶板４１Ａの内部を光が通過するとき、ｘ軸方向の偏光とｙ軸方向の偏光とでは、下記式（２−９）で表される位相差ψyが生じる。
【００８３】
【数１１】
0004140104.tif 000012
【００８４】
一方、図２３に示すようにｚ−ｘ面内においてｚ軸に対して角度θを持って光学結晶板４１Ａの内部を光が通過するとき、２つの固有偏光方向はそれぞれｘ軸方向及びｙ軸方向となる。このとき、ｙ軸方向の固有屈折率はｎyであり、ｘ軸方向の固有屈折率はｎxである。
【００８５】
したがって、図２３に示すようにｚ−ｘ面内においてｚ軸に対して角度θを持って光学結晶板４１Ａの内部を光が通過するとき、ｘ軸方向の偏光とｙ軸方向の偏光とでは、下記式（２−１０）で表される位相差ψxが生じる。
【００８６】
【数１２】
0004140104.tif 000013
【００８７】
ここで、θが十分に小さければ、位相差ψyは下記式（２−１１）で近似でき、位相差ψxは下記式（２−１２）で近似できる。なお、下記式（２−１１）及び（２−１２）では、ｎx−ｎy＝Δｎとしている。
【００８８】
【数１３】
0004140104.tif 000014
【００８９】
【数１４】
0004140104.tif 000015
【００９０】
例として、光学結晶板４１Ａの内部を光が通過するとき角度θの最大値θmax＝１４．５°、ｔ＝３３２μｍ、λ＝６３３ｎｍ、Δｎ＝−０．０１としたときに、光学結晶板４１Ａを光が通過することにより生じる位相差の分布を計算した結果を図２４に示す。なお、図２４の横軸に示すＳＩＬ入射角は、上記角度θに比例しており、上記角度θの最大値θmax＝１４．５°は、ＳＩＬ入射角が約５０°のときに対応している。
【００９１】
そして、戻り光は、光学結晶板４１Ａを通過することにより、図２４に示すような位相差を受けることとなる。したがって、図１６に示したような戻り光の位相差ψx，ψyは、光学結晶板４１Ａを通過することにより、図２４に示すような位相差を受けて、結果として、図２５に示すように変化する。
【００９２】
そして、上記光学ヘッド４０で用いられる光学結晶板４１では、上述のように収束光が入射することによる作用に加えて、光入射面４１ａが球面とされていることによる作用も加わる。以下、このように光学結晶板４１の光入射面４１ａが球面とされていることに起因する作用について説明する。なお、ここでは、図２６及び図２７に示すように、光学結晶板４１の光入射面４１ａが球面であり、この光学結晶板４１に対して斜めに通過する光が受ける位相差を考える。
【００９３】
球面とされている光入射面４１ａの曲率半径が大きい場合、図２６及び図２７中のｂｃ間の距離ｄb,cは、ｓｉｎ2θにほぼ比例する。したがって、ｂｃ間の距離ｄb,cは、係数ｄを用いて、下記式（２−１３）で表すことができる。
【００９４】
【数１５】
0004140104.tif 000016
【００９５】
そして、光学結晶板４１に対して斜めに通過する光が受ける位相差は、上記係数ｄを用いて表すことができる。すなわち、図２６に示すようにｚ−ｙ面内においてｚ軸に対して角度θを持って光学結晶板４１の内部を光が通過するときに生じる位相差ψyは、上記式（２−１１）で表される位相差ψyに、光学結晶板４１の光入射面が球面とされていることに起因する作用が加わり、結果として下記式（２−１４）のように表される。
【００９６】
【数１６】
0004140104.tif 000017
【００９７】
また、図２７に示すようにｚ−ｘ面内においてｚ軸に対して角度θを持って光学結晶板４１の内部を光が通過するときに生じる位相差ψxは、上記式（２−１２）で表される位相差ψxに、光学結晶板４１の光入射面が球面とされていることに起因する作用が加わり、結果として下記式（２−１５）のように表される。
【００９８】
【数１７】
0004140104.tif 000018
【００９９】
例として、光学結晶板４１Ａの内部を光が通過するとき角度θの最大値θmax＝１４．５°、ｔ＝３３２μｍ、λ＝６３３ｎｍ、Δｎ＝−０．０１、ｄ＝５．６１μｍとしたときに、光学結晶板４１を光が通過することにより生じる位相差の分布を計算した結果を図２８に示す。なお、図２８の横軸に示すＳＩＬ入射角は、上記角度θに比例しており、上記角度θの最大値θmax＝１４．５°は、ＳＩＬ入射角が約５０°のときに対応している。
【０１００】
そして、戻り光は、光学結晶板４１を通過することにより、図２８に示すような位相差を受けることとなる。したがって、図１６に示したような戻り光の位相差ψx，ψyは、光学結晶板４１を通過することにより、図２８に示すような位相差を受けて、結果として、図１７と同様なものとなる。このように、戻り光の光路中に光学結晶板４１を配することで、戻り光全体について、位相差ψx，ψyをほぼ０とすることができる。
【０１０１】
また、このときのＭＯ検出光量は、戻り光全体について位相差ψx，ψyがほぼ０となっているので、図１８及び図１９に示したものと同様に、高いレベルで、且つ分布にばらつきのないものとなる。すなわち、上記光学ヘッド４０では、光学結晶板４１を配することで、ソリッドイマージョンレンズ４７と光磁気ディスク２のＭＯ多層膜７との間に空気層が存在していても、そのような空気層が存在していないときと同等のＭＯ検出光量が得られこととなる。
【０１０２】
以上のように、本発明を適用した光学ヘッド４０では、光路中に光学結晶板４１を配置することで、ソリッドイマージョンレンズ４７と光磁気ディスク２のＭＯ多層膜７との間に空気層を存在させつつ、高品質な信号を得ることが可能となり、光磁気ディスク２から光磁気信号を検出する際のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を向上することができる。
【０１０３】
ところで、本発明では、戻り光に生じる位相差のＳＩＬ入射角依存性を光学結晶板を用いて補正することにより、検出信号の品質を改善するようにしているが、光学結晶板の最適な仕様は、上記の例に限定されるものではなく、多層光学薄膜の構成によって異なる。
【０１０４】
したがって、多層光学薄膜の構成によっては、例えば、光入射面及び光出射面の両方が球面とされた光学結晶板や、光入射面及び光出射面の両方或いは一方が非球面とされた光学結晶板なども使用可能である。また、光学結晶板の非平面とされている面は、凸面であっても、凹面であってもよいし、更には、光軸を中心とした回転対称の曲面であっても、非回転対称の曲面であってもよい。すなわち、戻り光に生じる位相差を補正できるようになされていれば、本発明で用いる光学結晶板の面形状は任意でよい。
【０１０５】
図２９に光入射面及び光出射面の両方が球面とされた光学結晶板の一例を示す。この光学結晶板４１Ｂにおいて、図２９に示すように、ｂ点から光が入射してａ点から光が出射するとき、光学結晶板４１Ｂの内部を光が通過するときの角度θが十分に小さければ、ｂａ間の距離は、光学結晶板４１Ｂの中心厚ｔから、図２９中のｂｃ間の距離とａｄ間の距離とを引いた値として近似できる。
【０１０６】
また、図３０に、光入射面が非球面とされた光学結晶板の一例を示す。この光学結晶板４１Ｃは、光入射面が非球面とされており、その面形状は、図３０中に示すようにｘ軸，ｙ軸，ｚ軸をそれぞれ定義したとき、下記式（２−１６）に示す関数ｆ（ｘ，ｙ）として表される。なお、下記式（２−１６）において、各係数の単位はμｍである。
【０１０７】
f(x,y)=52.22x2+66.27x4-64.88x6-83.37y2+155.6y4-68.55y6・・・（２−１６）
この光学結晶板４１Ｃの光入射面の面形状を、ｘ軸及びｙ軸に沿ってそれぞれプロットしたグラフを図３１に示す。なお、ここでの座標系は、図３０に示すように、光学結晶板４１Ｃの光入射面の中心を（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，０）とし、光学結晶板４１Ｃの光入射面に入射する入射光束の端でｘ，ｙが１になるように規格化している。
【０１０８】
また、この光学結晶板４１Ｃを用いた光学ヘッドの一例を図３２に示す。なお、図３２では、図２０に示した光学ヘッド４０と同様に構成されている部分については、図２０の場合と同じ符号を付している。
【０１０９】
図３２に示す光学ヘッド６０は、第２のコリメータレンズ４８がないことと、光入射面が非球面とされた光学結晶板４１Ｃを用いること以外は、図２０に示した光学ヘッド４０と同様に構成されている。この光学ヘッド６０では、第２のコリメータレンズ４８がないので、ビームスプリッタ４４によって反射され取り出された戻り光は、平行光のまま光学結晶板４１Ｃに入射する。
【０１１０】
この光学ヘッド６０において、光学結晶板４１Ｃを用いなかった場合の位相差及びＭＯ検出光量の分布を図３３及び図３４に示すとともに、光学結晶板４１Ｃを用いた場合の位相差及びＭＯ検出光量の分布を図３５及び図３６に示す。ここで、図３３は、光学結晶板４１Ｃを用いなかった場合について、ｘ軸上での位相差ψx及びｙ軸上での位相差ψyを示している。また、図３４は、光学結晶板４１Ｃを用いなかった場合について、ｘ軸上でのＭＯ検出光量及びｙ軸上でのＭＯ検出光量を示している。また、図３５は、光学結晶板４１Ｃを用いた場合について、ｘ軸上での位相差ψx及びｙ軸上での位相差ψyを示している。また、図３６は、光学結晶板４１Ｃを用いた場合について、ｘ軸上でのＭＯ検出光量及びｙ軸上でのＭＯ検出光量を示している。
【０１１１】
なお、ここでは、図３７に示すように、ソリッドイマージョンレンズ４７は、屈折率ｎ＝２．０であるとした。ソリッドイマージョンレンズ４７とＭＯ多層膜７との間の空気層９は、厚さが１００ｎｍであるとした。第２の誘電体膜６は、屈折率ｎ＝２．０のＳｉＮからなり、膜厚が１００ｎｍであるとした。磁性膜５は、膜厚が３０ｎｍであり、誘電体テンソルの各成分がεxx＝−４．０６３＋１５．４４ｉ、εxy＝０．２３３７−０．０８７２２ｉであるとした。第２の誘電体膜４は、屈折率ｎ＝２．０のＳｉＮからなり、膜厚が６０ｎｍであるとした。光反射膜３は、複素屈折率ｎ＝１．１＋３．４ｉのＡｌからなり、膜厚が１４０ｎｍであるとした。基板８は、屈折率ｎ＝１．５であり、光の波長に比べて十分に大きな厚さを有するものとした。また、光学結晶板４１Ｃの中心厚ｔ＝３２３μｍ、λ＝６３３ｎｍ、Δｎ＝０．０１とした。
【０１１２】
光学結晶板４１Ｃを用いなかった場合は、図３３に示すように、ＳＩＬ入射角に依存して位相差ψx，ψyが大きく変動している。そのため、図３４に示すように、ＭＯ検出光量は、ＳＩＬ入射角に依存して大きく変動し、分布に大きなばらつきが生じている。
【０１１３】
これに対して、光学結晶板４１Ｃを用いることにより、図３５に示すように、ＳＩＬ入射角によることなく、位相差ψx，ψyがほぼ０となる。その結果、図３６に示すように、ＭＯ検出光量は、ＳＩＬ入射角によることなく、高いレベルでほぼ一様な分布となる。
【０１１４】
ところで、上記光学ヘッド４０，６０では、戻り光をビームスプリッタで反射させて取り出した後の光路中に、光学結晶板４１，４１Ｃを配している。すなわち、上記光学ヘッド４０，６０では、光学結晶板４１，４１Ｃを戻り光の光学系のみに作用させている。しかし、本発明において、光学結晶板は、入射光と戻り光の共通の光路中に配するようにしてもよい。
【０１１５】
入射光と戻り光の共通の光路中に光学結晶板を配した光学ヘッドの一例を図３８に示す。なお、図３８では、図２０に示した光学ヘッド４０と同様に構成されている部分については、図２０の場合と同じ符号を付している。
【０１１６】
図３８に示す光学ヘッド８０は、第１及び第２のコリメータレンズ４３，４８がないことと、光学結晶板４１Ｄをビームスプリッタ４４と対物レンズ４５との間に配すること以外は、図２０に示した光学ヘッド４０と同様に構成されている。
【０１１７】
この光学ヘッド８０を用いて光磁気ディスク２に記録された信号を読み出す際は、レーザ光源４２から直線偏光のレーザ光を出射し、当該レーザ光を、ビームスプリッタ４４及び光学結晶板４１Ｄを介して対物レンズ４５に入射させる。ここで、対物レンズ４５は、ビームスプリッタ４４を透過してきたレーザ光を収束光とする第１のレンズ４６と、光磁気ディスク２と対向するように配されたソリッドイマージョンレンズ４７とからなる。そして、対物レンズ４５に入射したレーザ光は、先ず第１のレンズ４６によって収束光とされ、次にソリッドイマージョンレンズ４７に入射して、当該ソリッドイマージョンレンズ４７の端面又はその近傍に焦点を結ぶ。
【０１１８】
ソリッドイマージョンレンズ４７の端面又はその近傍に焦点を結んだ入射レーザ光は、多層光学薄膜によって反射される。詳しくは、入射レーザ光の大部分がソリッドイマージョンレンズ４７の端面で全反射され、入射レーザ光の一部がソリッドイマージョンレンズ４７の端面から漏れるエバネッセント光として光磁気ディスク２のＭＯ多層膜７に到達し、当該ＭＯ多層膜７で反射される。
【０１１９】
このように多層光学薄膜で反射されて戻ってくる戻り光は、ＭＯ多層膜７を構成している磁性膜５により極カー効果を受け、磁性膜５の磁化方向に依存して偏光状態が変化する。そして、この戻り光は、再びソリッドイマージョンレンズ４７及び第１のレンズ４６を通って光学結晶板４１Ｄに入射する。このとき、光学結晶板４１Ｄに入射する戻り光は、第１のレンズ４６により収束光とされている。そして、この光学結晶板４１Ｄにより、戻り光の位相差のＳＩＬ入射角依存性が補正される。
【０１２０】
光学結晶板４１Ｄにより位相差のＳＩＬ入射角依存性が補正された戻り光は、ビームスプリッタ４４に入射し、当該ビームスプリッタ４４によって反射されて取り出される。ビームスプリッタ４４によって反射され取り出された戻り光は、１／２波長板４９を介して偏光ビームスプリッタ５０に入射し、当該偏光ビームスプリッタ５０により、偏光方向が互いに直交する２つの偏光成分に分解される。
【０１２１】
偏光ビームスプリッタ５０により分解された偏光成分のうち、偏光ビームスプリッタ５０を透過してきた方の偏光成分は、第１のフォトディテクタ５１によって検出され、偏光ビームスプリッタ５０によって反射された方の偏光成分は、第２のフォトディテクタ５２によって検出される。そして、光磁気ディスク２の磁性膜５の磁化方向を示す光磁気信号は、第１のフォトディテクタ５１で検出される光強度と、第２のフォトディテクタ５２で検出される光強度との差（｜Ｉ｜2−｜Ｊ｜2）として検出される。
【０１２２】
この光学ヘッド８０において、光学結晶板４１Ｄは、光学軸が入射光及び戻り光の光軸に対して直交し、且つ入射レーザ光の偏光方向に対して平行となるように配する。位相差とは、互いに直交する偏光の位相の差であるので、このように光学結晶板４１Ｄの光学軸を設定することで、光学結晶板４１Ｄは入射レーザ光に対しては作用しなくなる。したがって、このように光学結晶板４１Ｄの光学軸を設定することで、光学結晶板４１Ｄは戻り光に対してだけ作用することとなり、上記光学ヘッド４０，６０の場合と同様に、戻り光の位相差のＳＩＬ入射角依存性を補正することができる。
【０１２３】
つぎに、本発明を適用した記録再生装置の構成例を図３９に示す。この記録再生装置９０は、本発明を適用した光学ヘッド９１と、光磁気ディスク２を回転駆動させるスピンドルモータ９２と、光学ヘッド９１を動かすための送りモータ９３と、所定の変復調処理を行う変復調回路９４と、光学ヘッド９１のサーボ制御等を行うサーボ制御回路９５と、システム全体の制御を行うシステムコントローラ９６とを備えている。
【０１２４】
スピンドルモータ９２は、サーボ制御回路９５により駆動制御され、所定の回転数で回転駆動される。すなわち、記録再生の対象となる光磁気ディスク２は、スピンドルモータ９２にチャッキングされ、サーボ制御回路９５により駆動制御されるスピンドルモータ９２によって、所定の回転数で回転駆動される。
【０１２５】
光学ヘッド９１は、情報信号の記録再生を行う際、回転駆動される光磁気ディスク２に対してレーザ光を照射し、その戻り光を検出する。この光学ヘッド９１は、本発明が適用されてなる光学ヘッド（例えば上記光学ヘッド４０，６０，８０のうちのいずれか）であり、戻り光の位相差のＳＩＬ入射角依存性を光学結晶板により補正するようになされている。
【０１２６】
また、この光学ヘッド９１は、変復調回路９４に接続されている。そして、情報信号の再生を行う際、光学ヘッド９１は、回転駆動される光磁気ディスク２に対してレーザ光を照射し、その戻り光から光磁気信号を検出し、当該光磁気信号を変復調回路９４に供給する。
【０１２７】
また、情報信号の記録を行う際は、外部回路９７から入力され変復調回路９４によって所定の変調処理が施された信号が光学ヘッド９１に供給される。そして、光学ヘッド９１は、変復調回路９４から供給された信号に基づいて、光磁気ディスク２に対してレーザ光を照射する。なお、図示していないが、記録再生装置９０は光磁気記録用の磁界印加手段も備えており、情報信号の記録を行う際は、変復調回路９４によって所定の変調処理が施された信号に基づいて、光磁気ディスク２に対して磁界も印加する。
【０１２８】
また、光学ヘッド９１は、サーボ制御回路９５にも接続されている。そして、情報信号の記録再生時に、回転駆動される光磁気ディスク２によって反射されて戻ってきた戻り光から、フォーカシングサーボ信号及びトラッキングサーボ信号を生成し、それらのサーボ信号をサーボ制御回路９５に供給する。
【０１２９】
変復調回路９４は、システムコントローラ９６及び外部回路９７に接続されている。そして、この変復調回路９４は、情報信号を光磁気ディスク２に記録する際は、システムコントローラ９６による制御のもとで、光磁気ディスク２に記録する信号を外部回路９７から受け取り、当該信号に対して所定の変調処理を施す。そして、変復調回路９４によって変調された信号は、光学ヘッド９１に供給される。
【０１３０】
また、この変復調回路９４は、情報信号を光磁気ディスク２から再生する際は、システムコントローラ９６による制御のもとで、光磁気ディスク２から再生された光磁気信号を光学ヘッド９１から受け取り、当該光磁気信号に対して所定の復調処理を施す。そして、変復調回路９４によって復調された信号は、変復調回路９４から外部回路９７へ出力される。
【０１３１】
送りモータ９３は、情報信号の記録再生を行う際、光学ヘッド９１を光磁気ディスク２の径方向の所定の位置に送るためのものであり、サーボ制御回路９５からの制御信号に基づいて駆動される。すなわち、この送りモータ９３は、サーボ制御回路９５に接続されており、サーボ制御回路９５により制御される。
【０１３２】
サーボ制御回路９５は、システムコントローラ９６による制御のもとで、光学ヘッド９１が光磁気ディスク２に対向する所定の位置に送られるように、送りモータ９３を制御する。また、サーボ制御回路９５は、スピンドルモータ９２にも接続されており、システムコントローラ９６による制御のもとで、スピンドルモータ９２の動作を制御する。すなわち、サーボ制御回路９５は、情報信号の記録再生時に、光磁気ディスク２が所定の回転数で回転駆動されるように、スピンドルモータ９２を制御する。
【０１３３】
また、サーボ制御回路９５は、光学ヘッド９１にも接続されており、情報信号の記録再生時に、光学ヘッド９１からサーボ信号を受け取り、当該サーボ信号に基づいて、光学ヘッド９１のフォーカシングサーボ及びトラッキングサーボの制御を行う。なお、光学ヘッド９１のフォーカシングサーボ及びトラッキングサーボは、例えば、光学ヘッド１の対物レンズを２軸アクチュエータに搭載し、当該２軸アクチュエータにより、対物レンズを微細に移動させることにより行う。
【０１３４】
以上のような記録再生装置９０では、光学ヘッド９１として本発明を適用した光学ヘッドを採用しているので、ソリッドイマージョンレンズを用いて対物レンズの開口数ＮＡを高めつつ、高品質な信号が得られる。したがって、光磁気ディスク２のトラック密度や線記録密度を上げることができる。
【０１３５】
なお、以上の説明では、記録媒体として光磁気ディスクを例に挙げたが、本発明は、戻り光の位相差のＳＩＬ入射角依存性が問題となるような場合に広く適用可能であり、対象となる記録媒体は、光磁気ディスクに限定されるものではない。
【０１３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ソリッドイマージョンレンズを採用しつつ、戻り光の偏光の分布のばらつきを補正して、記録媒体によって反射されて戻ってきた戻り光から品質の高い信号を検出することが可能となる。
【０１３７】
換言すれば、ソリッドイマージョンレンズを用いた従来の光学ヘッドでは、対物レンズの開口数ＮＡを高めることは出来ても、得られる信号の品質が悪く実用化は困難であったが、本発明では、ソリッドイマージョンレンズを採用しつつ、実用上十分に高品質な信号を得ることが可能となる。
【０１３８】
したがって、本発明によれば、ソリッドイマージョンレンズを採用して対物レンズの開口数ＮＡを高めて、記録媒体のトラック密度や線記録密度を上げることが可能となり、その結果、より高密度且つ大容量の記録再生システムを構成することが可能となる。
【０１３９】
更に、本発明を適用した場合には、高品質な信号が得られるので、光学ヘッド並びに当該光学ヘッドを搭載した記録再生装置を構成する際に、より多くのマージンを持たせることができる。したがって、光学ヘッドや記録再生装置の製造時に安価な部品を用いることができ、しかも、製造時の調整精度を緩くすることもできる。その結果、より安価な光学ヘッドや記録再生装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ソリッドイマージョンレンズ及び光磁気ディスクの一例を示す図である。
【図２】ソリッドイマージョンレンズを用いた従来の光学ヘッドの一構成例を示す図である。
【図３】空気層及びＭＯ多層膜からなる多層光学薄膜に対してある角度を持って斜めに光が入射するときの入射光及び反射光を示す図である。
【図４】座標の定義を示す図である。
【図５】入射レーザ光の偏光状態を模式的に示す図である。
【図６】入射レーザ光が多層光学薄膜に入射するときのＳ偏光成分の偏光方向を示す図である。
【図７】入射レーザ光が多層光学薄膜に入射するときのＰ偏光成分の偏光方向を示す図である。
【図８】入射レーザ光のＳ偏光成分が多層光学薄膜に入射してカー回転を受けて戻ってきたときの戻り光の偏光方向を示す図である。
【図９】入射レーザ光のＰ偏光成分が多層光学薄膜に入射してカー回転を受けて戻ってきたときの戻り光の偏光方向を示す図である。
【図１０】入射レーザ光が多層光学薄膜に入射してカー回転を受けて戻ってきた戻り光の偏光方向を示す図である。
【図１１】ソリッドイマージョンレンズ及び多層光学薄膜の条件の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示した条件において、戻り光の光束内におけるＭＯ検出光量のｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図１３】図１１に示した条件において、戻り光の光束内におけるＭＯ検出光量の分布を、戻り光光束の全体にわたって示す図である。
【図１４】ソリッドイマージョンレンズとＭＯ多層膜が接触している場合について、戻り光の光束内におけるＭＯ検出光量のｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図１５】ソリッドイマージョンレンズとＭＯ多層膜が接触している場合について、戻り光の光束内におけるＭＯ検出光量の分布を、戻り光光束の全体にわたって示す図である。
【図１６】図１１に示した条件において、戻り光の光束内における位相差のｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図１７】図１６に示した位相差を二次関数を用いて補正した例を示す図である。
【図１８】図１７に示すように補正を行った場合について、戻り光内におけるＭＯ検出光量のｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図１９】図１７に示すように補正を行った場合について、戻り光内におけるＭＯ検出光量の分布を、戻り光光束の全体にわたって示す図である。
【図２０】本発明を適用した光学ヘッドの一構成例を示す図である。
【図２１】図２０に示した光学ヘッドで使用される光学結晶板の一例を示す図である。
【図２２】平行平板の光学結晶板に対して斜めに通過する光が受ける位相差を説明するための図である。
【図２３】平行平板の光学結晶板に対して斜めに通過する光が受ける位相差を説明するための図である。
【図２４】平行平板の光学結晶板を光が通過することにより生じる位相差のｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図２５】図１６に示した位相差を持つ戻り光が光学結晶板を通過して図２４に示した位相差を受けた結果として残る位相差について、そのｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図２６】光入射面が球面とされた光学結晶板に対して斜めに通過する光が受ける位相差を説明するための図である。
【図２７】光入射面が球面とされた光学結晶板に対して斜めに通過する光が受ける位相差を説明するための図である。
【図２８】光入射面が球面とされた光学結晶板を光が通過することにより生じる位相差のｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図２９】光入射面及び光出射面の両方が球面とされた光学結晶板の一例を示す図である。
【図３０】光入射面が非球面とされた光学結晶板の一例を示す図である。
【図３１】図３０に示した光学結晶板の光入射面の面形状を、ｘ軸及びｙ軸に沿ってそれぞれプロットした図である。
【図３２】本発明を適用した光学ヘッドの他の構成例を示す図である。
【図３３】図３７に示す条件において、光学結晶板を用いなかった場合の戻り光の光束内における位相差のｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図３４】図３７に示す条件において、光学結晶板を用いなかった場合の戻り光の光束内におけるＭＯ検出光量のｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図３５】図３７に示す条件において、光学結晶板を用いた場合の戻り光の光束内における位相差のｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図３６】図３７に示す条件において、光学結晶板を用いた場合の戻り光の光束内におけるＭＯ検出光量のｘ軸上及びｙ軸上での分布を示す図である。
【図３７】ソリッドイマージョンレンズ及び多層光学薄膜の条件の一例を示す図である。
【図３８】本発明を適用した光学ヘッドの他の構成例を示す図である。
【図３９】本発明を適用した記録再生装置の一構成例を示す図である。
【図４０】光磁気ディスクの一例を示す図である。
【図４１】従来の光学ヘッドの一例を示す図である。
【図４２】図４１に示した光学ヘッドにおいて、対物レンズに入射するレーザ光の偏光方向を示す図である。
【図４３】光磁気ディスクのＭＯ多層膜で反射される反射光の偏光状態が、磁性膜により極カー効果を受けて変化する様子を示す図である。
【図４４】光磁気ディスクのＭＯ多層膜で反射される反射光の偏光状態が、磁性膜により極カー効果を受けて変化する様子を示す図である。
【図４５】図４１に示した光学ヘッドにおいて、１／２波長板を通過することにより偏光方向が４５°回転した戻り光の偏光方向を示す図である。
【図４６】光磁気信号の検出原理を説明するための図である。
【符号の説明】
４０  光学ヘッド、  ４１  光学結晶板、  ４２  レーザ光源、  ４３  第１のコリメータレンズ、  ４４  ビームスプリッタ、  ４５  対物レンズ、  ４６第１のレンズ、  ４７  ソリッドイマージョンレンズ、  ４８  第２のコリメータレンズ、  ４９  １／２波長板、  ５０  偏光ビームスプリッタ、  ５１  第１のフォトディテクタ、  ５２  第２のフォトディテクタ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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