光学头和光盘装置

摘要

本发明可以提供一种可以容易地调整2个光的光路长度差、信号放大效果高、适合光学系统的小型化的干涉型光学头和光盘装置。由此在多层光盘装置等不得不降低各层的反射率的情况下，或者在读出速度快、相对于信号的噪声增加等情况下，通过信号放大可以提高再生信号质量。在今后光盘的多层化和高速化中，必须提高再生信号的S/N比，因此必须进行信号放大等努力。为此在使不照射到盘上的光与盘反射光干涉来进行信号放大的光盘装置中，利用角度选择性偏振光变换元件来使产生多个相位差并进行差动运算的光学系统小型化。并且，通过使用直角棱镜作为参照光反射镜，不需要进行参照光的反射镜角度调整，可以简便地进行高精度的信号检测。

权利要求

1.一种光学头，将光照射到光学记录介质上，并检测来自上述光学记录介质的反射光，其特征在于，具有：光源；

将从上述光源出射的光分割成第1和第2光束的第1分割部件；

将上述第1光束会聚到上述光学记录介质上的会聚部件；

使上述第2光束作为参照光反射的反射镜；

将从上述光学记录介质反射的信号光与上述参照光的干涉光分割成多个光束，并且上述多个光束中的上述信号光与上述参照光的相位差相互不同的第2分割部件；和检测由上述第2分割部件分割的光并且形成在同一基板上的多个检测器。

2.如权利要求1所述的光学头，其特征在于，上述第2分割部件由无偏振光学元件、选择性偏振光变换元件和偏振光分离元件构成。

3.如权利要求2所述的光学头，其特征在于，上述选择性偏振光变换元件以不对被上述无偏振光学元件分割的至少2个光束中的一个光束起作用的方式至少将另一个光束变换成圆偏振光。

4.如权利要求2所述的光学头，其特征在于，上述无偏振光学元件、上述选择性偏振光变换元件和上述偏振光分离元件一体地粘合而形成。

5.如权利要求2所述的光学头，其特征在于，上述选择性偏振光变换元件由在上述光学头的光轴方向上具有光学轴的各向异性光学材料构成，并且配置成使得被变换成圆偏振光的光相对于上述光学轴倾斜入射。

6.如权利要求5所述的光学头，其特征在于，上述各向异性光学材料的厚度被调整成使得上述倾斜入射的光成为圆偏振光的厚度。

7.如权利要求1所述的光学头，其特征在于，上述第2分割部件由光学轴正交的2个偏振光栅和偏振光分离元件构成。

8.如权利要求7所述的光学头，其特征在于，透过上述2个偏振光栅的光为直线偏振光，衍射的光被变换成圆偏振光。

9.如权利要求7所述的光学头，其特征在于，上述2个偏振光栅和偏振光分离元件一体地粘合而形成。

10.如权利要求7所述的光学头，其特征在于，上述2个偏振光栅以光栅的相位错开90°的方式重叠。

11.如权利要求1所述的光学头，其特征在于，上述反射镜是直角棱镜，上述光学头的光轴被调整在上述直角棱镜的顶点上。

12.如权利要求11所述的光学头，其特征在于，补偿上述直角棱镜的偏振、相位变化的偏振相位补偿元件被插入到上述第2光束中。

13.如权利要求12所述的光学头，其特征在于，具有致动器，

利用插入到上述第2光束中的λ/4板和λ/2板来补偿上述直角棱镜的偏振变化，并且上述λ/2板被搭载在上述致动器上。

14.如权利要求11所述的光学头，其特征在于，上述直角棱镜与上述会聚部件一体地搭载在相对于上述第1分割部件可动的致动器上。

15.如权利要求1所述的光学头，其特征在于，上述反射镜被配置成不将上述第2光束会聚在上述光学记录介质上。

16.一种搭载了光学头的光盘装置，上述光学头将光照射到光学记录介质上，并检测来自上述光学记录介质的反射光，其特征在于，上述光学头具有：光源；

将从上述光源出射的光分割成第1和第2光束的第1分割部件；

将上述第1光束会聚到上述光学记录介质上的会聚部件；

不将上述第2光束会聚到上述光学记录介质上而是使其作为参照光反射的反射镜；和将从上述光学记录介质反射的信号光与上述参照光的干涉光分割成多个光束，并且上述多个光束中的上述信号光与上述参照光的相位差相互不同的第2分割部件，上述光盘装置具有：将照射到上述光学记录介质上的信号光的焦点误差作为信号检测出来的部件；

利用上述焦点误差信号会聚上述第1光束来照射的部件；

控制上述照射部件来补偿上述焦点误差的部件；

使上述反射镜沿上述光学头的光轴方向可动的部件；和利用上述焦点误差信号调整上述反射镜，使得上述信号光与上述参照光的光路长度差在光源的相干长度以内的部件。

17.如权利要求16所述的光盘装置，其特征在于，搭载有光学头，该光学头的上述反射镜是直角棱镜，上述光学头的光轴被调整在该直角棱镜的顶点上。

18.如权利要求17所述的光盘装置，其特征在于，上述光学头具有致动器，

利用插入到上述第2光束中的λ/4板和λ/2板来补偿上述直角棱镜的偏振变化，并且上述λ/2板被搭载在上述致动器上。

说明书

光学头和光盘装置

技术领域

[0001] 本发明涉及可以应对再生信号的高S/N比的光学头以及搭载了该光学头的光盘装置。

背景技术

[0002] 作为光学记录介质的光盘到达了使用蓝色激光二极管和可以应对高NA的物镜的蓝光盘的产品化，作为光学系统的分辨率几乎达到了极限，面向进一步的大容量化，今后光盘的记录层的多层化可以说是最有希望的。在该多层光盘中，要求来自各层的检测光功率几乎等同，来自特定层的照射光的发射率不得不变小。但是，光盘在大容量化的同时必须实现视频等的复制速度的高速化，并且传输速度的高速化也在继续，从而这样难以充分地确保再生信号的S/N比。因而，为了同时推进今后的多层化和高速化，必须实现检测信号的高S/N比。

[0003] 有关光盘的再生信号的高S/N比的技术例如在专利文献1、专利文献2等中被公开。它们都对于光磁盘的再生信号的高S/N比，使来自激光二极管的光在照射到光盘上之前分支，而将没有照射到光盘上的光与来自光盘的反射光进行合波并使之产生干涉，由此通过增大没有照射到光盘上的光的光功率来放大微弱信号的振幅。目前在光磁盘的信号检测中使用的偏振光束分离器的透射光和反射光的差动检测中，本质上是使原来的入射偏振光分量和与由于光磁盘的偏振旋转产生的入射偏振方向正交的偏振光分量干涉，利用入射偏振光来放大正交偏振光分量来进行检测。因而，只要增大原来的入射偏振光分量就可以增大信号，但为了不擦除或盖写数据，入射到光盘上的光强必须抑制在某种程度以下的强度。对此，上述现有技术在预先分离信号光和干涉光时，以不使其会聚到盘上的方式使其与信号光干涉，从而可以与盘表面的光强无关地增强为了放大信号而干涉的光的强度。由此，原理上在光强允许的范围内，光强越强，就越能提高与对来自光检测器的光电流进行电压变换的放大器的噪声和在光检测器中产生的散粒噪声等相比的S/N。

[0004] 在专利文献1中，通过使2个光干涉来检测干涉强度。此时，使产生干涉的盘非反射光的光路长度可变，从而确保干涉信号振幅。在专利文献2中，除了进行干涉强度的检测，还进行差动检测。由此消除对信号不产生贡献的各光的强度分量，消除这些光具有的噪声分量，实现高S/N比。这种情况下的差动检测使用无偏振光束分离器。

[0005] [专利文献1]日本特开平5-342678号公报

[0006] [专利文献2]日本特开平6-223433号公报

发明内容

[0007] 发明所要解决的技术问题

[0008] 在上述现有技术中使用的干涉仪的光学系统都是马赫-曾德(Mach-Zender)型光学系统，光学部件的个数多，不适合光学系统的小型化。马赫-曾德型干涉仪的光学系统是最初将光分割成信号光和参照光的分割部件、与将作为信号的任意调制施加到信号光上后再与参照光进行合波来产生干涉的部件不同的干涉仪。而通过使信号光和参照光再次返回到最初进行分割的部件来产生干涉的是泰曼-格林(twyman-green)或迈克尔逊(michaelson)型干涉仪的光学系统。对于在上述现有例中使用马赫-曾德型光学系统的理由，上述文献中并没有详细描述，但可以推测为以下理由：由于光磁盘的信号光通过偏振旋转产生，因此为了调整干涉的光的偏振方向，必须在产生干涉的光路中配置可以进行旋转调整的λ/2板(λ：波长)，使其不是往返地而是仅单向地透过。而且，作为其它问题，可以举出没有特别记载调整2个光的光路长度差的方法，从而难以实用的问题。在专利文献2中虽然针对该问题描述了将用于得到使其干涉的光的参照反射镜在盘上与记录膜离开地设置，但这是提出一种新标准的盘，不是使现有的盘实现高S/N化。

[0009] 而且，上述现有技术为了放大信号，都必须以波长的几分之一的精度来调整信号光与参照光的光路长度差，使得干涉强度最大。但是，不将参照光照射到盘上而始终以该精度调整参照反射镜的位置实际上是极为困难的。

[0010] 鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可以容易地调整2个光的光路长度差、信号放大效果高、适合光学系统的小型化的干涉型光学头和光盘装置。

[0011] 解决技术问题的技术方案

[0012] 为了实现本发明的上述目的，使用以下技术方案。

[0013] 本发明的光学头基本上由以下部分构成：激光二极管等光源；将来自该光源的光分割成第1和第2光束的偏振棱镜等第1分割部件；将第1光束会聚地照射到光学记录介质上的物镜等会聚部件；使第2光束不会聚到光学记录介质上而是使其作为参照光反射的反射镜；将从光学记录介质反射的信号光和参照光再次引导到第1分割部件，分割重合干涉后的光，并使分割后的各个光中包含的信号光与参照光的相位关系相互不同的第2分割部件；和检测被分割的光的多个检测部件。此时作为多个检测部件的光检测器的特征是形成在同一基板上。由此可以防止光学系统变大，可以稳定地进行信号放大，并且可以小型化地构成光学系统。

[0014] 并且可以用直角棱镜来置换反射镜。直角棱镜是在利用与连接了立方体的相对的顶点的对角线垂直的面来切割立方体、并从切割面一方使光入射时，无论以什么样的入射角使光入射，由于反射光路的对称性，反射光必定沿与入射光相同的方向返回的元件。在使信号光和参照光干涉时，如果参照光倾斜，则会产生许多由干涉生成的干涉条纹，从而干涉强度被平均化而降低。但是，直角棱镜由于上述性质，即使直角棱镜倾斜，反射光也不会倾斜，因此可以防止这样的干涉强度的降低。但是，为了使入射光与反射光的光轴一致，必须将光轴调整到立方体的顶点。光入射到顶点或棱线上时，由于斜面区域或微小碎屑的影响而产生散射光，因此通过将光轴从顶点或棱线错开来配置。但是，本发明为了不错开光轴，使顶点或棱线的宽度相对入射的光束直径尽可能窄，从而抑制散射。由此，调整变得容易，并且可以保持较高的信号放大效果。

[0015] 而且，第2分割部件是光学系统小型化结构的关键。该分割部件由无偏振的第3分割部件、由同一基板构成的选择性偏振光变换元件和偏振光分离元件构成，其中，所述选择性偏振光变换元件以不对被第3分割部件分割的至少2个光中的一个光起作用的方式至少将另一个光变换成圆偏振光。

[0016] 而且，第3分割部件、选择性偏振光变换元件和偏振光分离元件不是个别地设置，而是一体地粘合形成，由此可以进一步小型化地构成光学系统，并且可以消除相互的位置偏移的影响等。

[0017] 而且，选择性偏振光变换元件由在光轴方向上具有光学轴的各向异性光学材料构成，由此可以实现小型化。作为不使用各向异性光学材料的方法，例如不仅使被无偏振的第3分割部件分割的光的光线的行进方向不同，而且以使偏振光变换元件沿光轴方向离开至在空间上完全分离的位置上的方式来配置偏振光变换元件，并使分离后的光在入射到偏振光变换元件的位置上入射到相互不同的位置，从而可以在各个位置使提供给偏振光分量的相位差不同。但是，由于在这里必须使分割后的光彼此离开至完全分离的距离，因此光学系统的尺寸变大。因此，在本发明中使用在光轴方向上具有光学轴的各向异性光学材料。通过板状地形成该材料并形成偏振光变换元件，垂直于元件入射的光不管偏振方向如何都不产生相位差，而倾斜入射的光在电场在包含入射光轴和元件法线的平面内振动的偏振光分量(P偏振光)与电场在垂直于该平面的方向上振动的偏振光分量(S偏振光)之间产生由折射率各向异性的大小、入射角、元件厚度决定的相位差。因此通过设置这些参数，使得相位差为90°，即使在空间上不分离，也可以选择性地仅将特定的入射角的光作为圆偏振光。
由此不必在光轴方向上离开配置无偏振的第3分割部件和偏振光变换元件，从而可以实现光学系统的小型化。

[0018] 并且还具有将光学记录介质上的信号光的散焦作为信号进行检测的部件，控制利用焦点误差信号会聚第1光束进行照射的部件，来补偿散焦，并且直角棱镜沿光轴方向可动，并利用焦点误差信号进行调整，使得信号光与参照光的光路长度差在光源的相干长度以内。由此，通过焦点控制来沿光轴方向驱动物镜，在从第1分割部件到光学记录介质的光路长度变化到光源的相干长度以上的情况下，也可以维持信号光与参照光的相干性，从而可以维持信号放大效果。

[0019] 发明效果

[0020] 可以提供一种可以容易地调整2个光的光路长度差、信号放大效果高、适合光学系统的小型化的干涉型光学头和光盘装置。由此，在多层光盘装置等不得不降低各层的反射率的情况下，或者在再生速度快、对信号的相对噪声增加等情况下，通过信号放大可以提高再生信号质量。

附图说明

[0021] 图1是本发明的基本实施方式。

[0022] 图2是偏振相位变换分离元件的说明图。

[0023] 图3是RF信号光接收部和运算电路的说明图。

[0024] 图4是干涉相位差的说明图。

[0025] 图5是角度选择性偏振光变换元件的入射角对相位差的特性例。

[0026] 图6是直角棱镜的反射光线的说明图。

[0027] 图7是示出基于直角棱镜的偏振旋转的图。

[0028] 图8是利用差动推挽法进行跟踪检测的实施方式。

[0029] 图9是示出检测各干涉相位差时的RF信号、焦点误差信号和跟踪误差信号的结构的图。

[0030] 图10是示出通过差动检测进行信号放大的电路结构的图。

[0031] 图11是将直角棱镜与物镜一起搭载在致动器上的实施方式。

[0032] 图12是利用2个偏振光栅代替角度选择性偏振光变换元件的实施方式。

[0033] 图13是在图11所示的实施方式中利用偏振光变换元件1300置换λ/2板103的实施方式。

[0034] 图14是示出使用图13中的偏振光变换元件1300的情况下的偏振状态、以及信号光和参照光的强度比的图。

[0035] 图15是使用液晶元件作为偏振光变换元件的情况下的液晶元件结构。

[0036] 图16是图15的侧面图。

[0037] 图17是在图1所示的实施方式中利用偏振补偿元件1701置换偏振相位补偿元件122的实施方式。

[0038] 图18是在图11所示的实施方式中利用偏振补偿元件1701置换偏振相位补偿元件122的实施方式。

[0039] 符号说明

[0040] 101：激光二极管、102：准直透镜、103：λ/2板、104：偏振棱镜、105：λ/4板、106：二维致动器、107：物镜、108：光盘、109：主轴电机、110：λ/4板、111：一维致动器、112：直角棱镜、113：偏振棱镜(S偏振光反射率100％)、114：偏振相位变换分离元件、115：会聚透镜、116：4分割光检测器、117：会聚透镜、118：柱面透镜、119：4分割光检测器、120：RF信号运算电路、121：伺服信号运算电路、122：偏振补偿元件、201：信号光偏振方向、202：参照光偏振方向、203：无偏振光栅、204：角度选择性偏振光变换元件、205：偏振光分离光栅、206：
光学轴、207：光学轴、301、302、303、304：受光部、305、306：差动放大器、307：平方和根运算电路、801：光栅、802：光检测器、803：信号运算电路、901、903：2分割光检测器、902：4分割光检测器、904：加法放大器、905、906、1001：差动放大器、1002：平方和根运算电路、1101：
物镜致动器、1102：反射棱镜、1201、1202：偏振光栅、1203、1204：光学轴、1300：偏振光变换元件、1501、1502：玻璃基板、1503、1504、1505：透明电极、1506：密封剂、1507：导电性树脂、
1601：液晶、1701：偏振补偿元件、1702：λ/4板、1702：λ/2板

具体实施方式

[0041] 以下利用附图说明本发明的实施方式。

[0042] 图1是本发明的基本实施方式。准直透镜102使来自激光二极管101的光作为准直光透过λ/2板103，并入射到偏振棱镜104。偏振棱镜104具有使入射到分离面的P偏振光几乎100％地透射、而使S偏振光几乎100％地反射的功能。此时通过调整λ/2板绕光轴的旋转角度，可以使一部分光作为S偏振光被偏振棱镜104反射，并使一部分光作为P偏振光透射。反射的光透过λ/4板105，变换成圆偏振光，通过搭载在二维致动器106上的物镜107会聚在光盘108上的记录膜上。来自光盘的反射光沿同一光路返回，由物镜107变成准直光，并且通过λ/4板105变成偏振方向相对最初入射时旋转了90°的直线偏振光，并入射到偏振棱镜104。这样，由于偏振光旋转，因此来自该光盘108的反射光变成P偏振光，透过偏振棱镜104，并入射到偏振棱镜113。另一方面，来自激光二极管101的光当中的、透过偏振棱镜104的P偏振光入射到搭载在沿光轴方向可动的一维致动器111上的直角棱镜(corner cube prism)112。如后所述，在直角棱镜处的反射中，偏振或相位被打乱，因此插入其补偿元件122。该补偿元件兼有将返回光的偏振光变成S偏振光的作用，S偏振光的返回光使光轴相同地沿相同光路返回，并入射到偏振棱镜104。从而偏振旋转，因此来自直角棱镜112的反射光由偏振棱镜104反射，与来自光盘108的反射光重合，并入射到偏振棱镜113。但来自光盘108的反射光和来自直角棱镜112的反射光变成相互正交的直线偏振光。偏振棱镜113与偏振棱镜104不同，具有使P偏振光的一部分透过而几乎100％地反射S偏振光的功能。由此，来自直角棱镜112的反射光几乎100％地被反射，来自盘的反射光的一部分透过偏振棱镜113，一部分被反射。被反射的光入射到偏振相位变换分离元件114，在重合了来自光盘108的反射光和来自直角棱镜112的反射光的状态下，被分割成由于2个光的干涉引起的相位差不同的4个光，另外，通过会聚透镜115，由设置在4分割光检测器116上的4个受光部分别检测该4个光。图中简化地示出了分离会聚成2个会聚光束，但实际上是4个会聚光束。从检测出的信号中通过RF信号运算电路120输出再生RF信号(RFS)。另一方面，透过偏振棱镜113后的来自光盘108的反射光被会聚透镜117、柱面透镜118提供了象散，并会聚到4分割光检测器119上，从其输出信号中通过伺服信号运算电路121输出焦点误差信号(FES)和跟踪误差信号(TES)。焦点误差信号被反馈到搭载了物镜107的二维致动器106的焦点致动端子，从而对焦点位置进行闭环控制。并且，相同的信号还被反馈到搭载了直角棱镜112的一维致动器111，还与物镜107联动地驱动直角棱镜112。由此，可以将光盘108反射的信号光与直角棱镜112反射的参照光的光路长度差基本保持为0。通常的激光二极管的相干长度为数10μm，因此光路长度差的调整精度只要在该范围以下即可。跟踪误差信号被反馈到搭载了物镜107的二维致动器的跟踪致动端子，来进行闭环控制。

[0043] 图2是说明偏振相位变换分离元件114的结构和功能的图。偏振相位变换分离元件114包括作为无偏振光学元件的无偏振光栅203、选择性偏振光分离元件的角度选择性偏振光变换元件204和作为偏振光分离元件的偏振光分离光栅205。在图1中以一体化的状态示出，但这里为了方便说明分离地示出。作为功能，既可以一体化，也可以分离。信号光和参照光以信号光偏振方向201与参照光偏振方向202正交的方式入射到无偏振光栅203后，不管偏振方向如何，2个光都分别被分离成2个行进方向不同的光。这可以通过将无偏振光栅203闪耀化来容易地实现。一方是直行的0次光，另一方是以规定的衍射角衍射的1次衍射光。然后，这些光入射到角度选择性偏振光变换元件204时，直行的0次光不产生任何相位差，但倾斜入射的1次衍射光产生相位差，利用信号光和参照光被变换成旋转方向相反的圆偏振光。只要光学轴206具有相对角度选择性偏振光变换元件的面垂直的单轴各向异性、无偏振光栅的衍射光的衍射方向变成分别与信号光偏振方向201和参照光偏振方向202实质上成45度的方向即可。这样，在角度选择性偏振光变换元件204中，信号光和参照光的1次衍射光都分别均等地具有P偏振光分量和S偏振光分量，从而可以利用折射率各向异性量(垂直于光轴的偏振与平行于光轴的偏振的折射率之差)和入射角唯一地决定用于形成圆偏振光的相位差。并且，使角度选择性偏振光变换元件204的出射光入射到偏振光分离光栅205。作为偏振光分离光栅，例如可以使用日本登记专利公报第3832243号中记载的元件。这可以通过利用液晶、铌酸锂、石英等各向异性材料形成闪耀光栅来容易地实现。即，由于是折射率随着偏振方向而不同的材质，因此只要在某个偏振方向和与其正交的偏振方向上配置成使得由光栅施加的相位分布反转即可。由此可以成为+1次衍射光与-1次衍射光正交的偏振方向。或者也可以用通过粘合象渥拉斯顿棱镜(Wollastonprism)那样的各向异性光学晶体而制成的元件来代用。如上所述，分离后的4个光中的信号光分量与参照光分量的干涉相位差如图所示可以为0°、90°、180°和270°。

[0044] 图3是示出图1的4分割光检测器116的受光部的配置和RF信号运算电路120的配置与功能的图。4分割光检测器116具有用于接收图2所示的4个光的4个受光部301、302、303、304，分别接收具有相位差为0°、90°、270°和180°的干涉相位差的干涉强度的光。在利用差动放大器305、306对各自的输出进行了差动运算后，由平方和根(root sum squares)运算电路307检测出RF信号。

[0045] 图4是用于说明通过图2所示的偏振光变换分离元件使由于4个光的干涉引起的相位差为0°、180°、90°和270°的图。在图中，Eref为参照光的电场向量，Esig为信号光的电场向量。(a)是图2的直线偏振光侧的偏振状态，(b)是圆偏振光侧的偏振状态。参照光与信号光的偏振方向正交，因此向由偏振光分离光栅分离的各偏振光分量的投影向量在PD1侧箭头为相同的方向，在PD2侧箭头为相反的方向。由此，在PD1中，参照光与信号光以相位差0°产生干涉，在PD2中以相位差180°产生干涉。接着，在(b)中，参照光和信号光都成为旋转方向不同的圆偏振光，因此对于各自向PD3侧的投影向量和向PD4侧的投影向量来讲，其箭头前端不是表示向量的线的端部，而是在中途位置偏离。此时的相位差分别为90°和270°。

[0046] 以下用公式进行表示，并通过图3所示的运算说明利用参照光放大再生RF信号。入射到PD1、PD2、PD3、PD4的光的干涉强度分别可表示为：

[0047] [式1]

[0048]

[0049]

[0050] [式2]

[0051]

[0052]

[0053] [式3]

[0054]

[0055]

[0056] [式4]

[0057]

[0058]

[0059] 据此，图3中的差动放大器305、306的输出信号Sig1、Sig2可表示为：

[0060] [式5]

[0061] Sig1＝IPD1-IPD2＝|Esig‖Eref|cos( sig- ref)

[0062] [式6]

[0063] Sig2＝IPD3-IPD4＝|Esig‖Eref|sin( sig- ref)

[0064] 因此，如果对它们进行平方和根，则如式7所示，

[0065] [式7]

[0066]

[0067]

[0068]

[0069] 从而，可以检测出利用参照光的电场振幅放大再生信号的电场振幅后的信号。这里可知，通过进行该平方和运算，对于参照光和信号光，相位差对最终得到的信号没有影响。因此，不需要进行在现有技术中所述的、波长的几分之一这样的光路长度差调整。另外，也可以不进行上述的平方根运算，而是输出2个差动信号的平方和。在不取平方根的情况下得到与信号光强度成正比的信号，因此得到与现有的CD、DVD、蓝光盘相同的信号波形。在取平方根的情况下，输出与信号光强度的平方根成正比，因此，形成与现有的光磁盘信号相同的信号波形。

[0070] 图5是作为角度选择性偏振光变换元件204，以铌酸锂为例计算的相对光线入射角的偏振相位差的计算结果。这里，设反常折射率为2.200、正常折射率为2.286、元件厚度为1mm进行计算。由此可知，只要调整无偏振光栅的衍射角，使得入射角度约为4.5°，就可以选择性地仅将衍射光变换成圆偏振光。

[0071] 图6是说明入射到直角棱镜的反射面的光以沿相同光路返回的方式被反射的图。入射的光线基本上反射3次，经由相邻的所有的3个面被反射。图中的实线为光线，虚线为光线向各面的投影，点线是用于表示反射位置的辅助线。由此可知，光线在各面上的投影形成平行四边形的一部分，由于其对称性，反射的光向相同方向反射。尽管入射的光与反射的光平行，但其位置有偏离。为了解决该问题，必须沿光轴向顶点照射，使得光束作为整体没有位置偏离。此时考虑到光在顶点或棱线的散射，必须形成尖的边缘以尽可能减少其影响。
反射光中出现3个棱线的影子，因此可以观察到6条棱线的像。

[0072] 图7(a)是从前面看直角棱镜的图。图中的粗线是反射面的棱线，点线是用于以下说明的辅助线。入射到直角棱镜的光如前所述反射3次并返回，但各自的反射是全反射，产生依赖于入射的偏振光的相位差。结果，返回来的光成为与入射光不同的偏振光。图7(a)(b)(c)表示各自反射时的光线的偏振方向的轴。入射到图7(a)的6个区域(1)～(6)的光由于到达反射面的顺序不同，因此以相互不同的偏振返回。为了将来自直角棱镜的返回光作为参照光引导到检测器，需要不管入射场所如何，都作为S偏振光返回。并且，来自各区域的返回光需要使相位相互一致。这些条件如图8所示仅存在于区域(2)、(3)、(6)中。可以利用按顺序排列了向S偏振光和P偏振光附加适当的相位差的相位板701、入射光或反射光全部到达的λ/4板702、以及针对每个区域光学轴的方向不同(但是在对角上的区域中为相同方向)的λ/2板703的偏振相位补偿元件102来实现。作为例子，表1中总结出直角棱镜的材料为BK7、光的波长为405nm时的设定值。相位板的相位差表示S偏振光相对P偏振光的延迟。λ/4板和λ/2板的光学轴是从入射方向看时的相对于垂直方向的快轴的方向(逆时针为正方向)。

[0073] [表1]

[0074] 偏振相位补偿元件的设定值的示例

[0075]区域 相位板的相位差 λ/4板的光学轴 λ/2板的光学轴
① - -17.72° 28.64°
② 33.29° -17.72° -1.36°
③ 33.29° -17.72° 58.64°
④ - -17.72° 58.64°
⑤ - -17.72° -1.36°
⑥ 33.29° -17.72° 28.64°

[0076] 图8是作为其它实施方式使用差动推挽法作为跟踪误差信号检测方式的情况。在差动推挽法中，光栅801使入射到盘上的光变成3个光束。然后，在将盘上的主光点配置在记录轨道上的情况下，进行光栅801的旋转调整，使得2个副光点配置在相邻的轨道之间。这里，参照光也为3个光束，但这也使对应于各信号光的光束之间产生干涉，从而跟踪误差信号也通过差动运算而放大。另外，对于散焦信号，通过用4个各干涉相位差分别将由光栅
801引起的0次光4分割检测，也通过干涉差动检测来放大象散法的焦点误差信号。通过被封装成1个的光检测器802受光，并通过信号运算电路803进行信号运算。

[0077] 图9对应于图3，示出如下电路结构：针对信号光与参照光的干涉相位差为0°、180°、90°和270°的4个干涉光，分别使用主光束用的4分割光检测器902、副光束用的2分割光检测器901、903、加法放大器904、差动放大器905、906，检测出4个RF信号(RFS1、RFS2、RFS3、RFS4)、焦点误差信号(FES1、FES2、FES3、FES4)和跟踪误差信号(TES1、TES2、TES3、TES4)。这些差动放大电路等被内置于图8的信号运算电路803中。

[0078] 图10是示出从图9所示的各干涉相位差信号中分别通过差动检测和平方和根检测出放大信号的电路结构。这也可以在通过差动放大器1001求出0°和180°、90°和270°的差动信号后，通过平方和根运算电路1002分别求出RF信号、焦点误差信号、跟踪误差信号。利用这样的结构，在多层盘等的情况下，对于从焦点偏离大的多层的信号漏入，可以选择性地放大基于来自应检测的层的光的信号，从而有利于减少串扰。

[0079] 图11是改进图8所示的光学系统，将直角棱镜112与物镜107一起搭载在物镜致动器1101上。由此，在聚焦伺服打开(ON)的状态下，即使物镜107跟随光盘108的面振动沿光轴方向被驱动，直角棱镜也同时被驱动，因此具有信号光和参照光的光路长度差基本不变的优点。近年来，作为物镜致动器，可以将BD用物镜和DVD/CD互换物镜一起搭载的所谓的2透镜致动器被投入实用。只要将直角棱镜112搭载在这样的致动器的一个透镜位置上，就可以容易地实现本实施方式。此时为了应对多种光盘，作为物镜，例如只要将BD/DVD/CD3种方式互换的透镜搭载在另一个透镜搭载位置上使用即可。

[0080] 图12是示出与图2所示的角度选择性圆偏振板不同的实施方式的图。这里配置偏振光栅1201来代替图2的无偏振光栅203。而且，配置第2偏振光栅1202来代替角度选择性圆偏振板204。各自的光学轴方位1203、1204如图中所示形成正交的配置。其之后的偏振光栅207形成与图2相同的配置。这样，通过第1偏振光栅1201，沿着光学轴1203的直线偏振光分量的光仅有一部分衍射。另外，通过第2偏振光栅1202，沿着光学轴1204的直线偏振光分量的光仅有一部分衍射。从而，由第1、第2偏振光栅衍射的光形成相互正交的偏振方向，并且如图所示将光栅排列的相位偏离光栅周期P的1/4(90°)。这样，衍射光的相位也相互错开90°，因此合成了2个衍射光后的偏振状态成为圆偏振状态。这里衍射光虽然分别仅表示出1个，但这通过将衍射光栅象阶梯光栅、锯齿光栅那样闪耀化可以容易地实现。另外，只要利用第1、第2偏振光栅将分别正交的偏振光分量以相同的光功率比进行衍射，就可以使不衍射的光的偏振状态维持与最初入射的光的偏振状态相同。另外，在这些图中为了方便说明将元件分离显示，但实际的光学系统可以将它们粘合来一体化。这样的结构与图2的结构相比，无偏振光栅被置换成偏振光栅，但由于由比较高价的各向异性光学晶体形成的角度选择性圆偏振板被置换成可通过液晶固化容易地形成的偏振光栅，因此稍微降低了成本。而且，在角度选择性圆偏振板中，为了产生90°的相位差，必须增加光学入射角或者增厚元件厚度，但在本实施例中可以利用任何的光栅间隔实现圆偏振光的相位差，因此有利于元件小型化。

[0081] 图13是在图11的实施方式中利用偏振光变换元件1300置换了λ/2板103的实施方式。由此可以使在偏振棱镜104中反射的信号光和透射的参照光的分离比可变。由此，在光盘108上进行记录的情况下，可以将所有的光照射到光盘上，高效率地进行记录，并且在再生时可以增大参照光的强度比来放大信号，并进行再生。

[0082] 图14是示出使用图13中的偏振光变换元件1300的情况下的偏振状态、以及信号光和参照光的强度比的图。示出通过改变施加到液晶元件上的施加电压，可以使偏振状态从信号光的效率为100％的状态变化到增大参照光的强度比的再生时的状态。向液晶施加的施加电压只要施加交流电压即可。作为再生时的一个例子例如示出了如下方案：在设信号光与参照光的相位差为135°的情况下，可以将信号光与参照光的比率分配为14.6％：85.4％，此时如果盘的强度反射率为5％，则入射到检测光学系统的参照光与信号光的比率为116倍。此时，信号增益为10.8倍。

[0083] 图15和图16是示出使用液晶元件作为图13中的偏振光变换元件的情况下的元件结构。液晶元件被形成为由玻璃基板1501、1502夹着液晶并且用密封剂1506密封的结构。此时，使玻璃基板1501、1502的大小不同，使透明电极1503、1504从玻璃基板1501露出的面露出。透明电极1503被构图在玻璃基板1501的液晶侧面，透明电极1505形成经由导电性树脂1507与被构图在玻璃基板1502的液晶侧面的透明电极1504电连接的电极。通过利用透明电极1503和1504向液晶施加交流电压，可以改变通过液晶的拓印处理而赋予了方向的2个正交方向的直线偏振光之间的相位差。

[0084] 图16是图15的侧面图。由此可知，液晶1601被夹在玻璃基板1501和1502之间。

[0085] 图17是在图1所示的实施方式中，用偏振补偿元件1701置换了偏振相位补偿元件122的其它实施方式。偏振补偿元件1701从偏振相位补偿元件122去掉了相位板，由λ/4板1702和λ/2板1703构成。这种情况下，由于在图7所示的(1)(4)(5)区域和(2)(3)(6)区域中，参照光的相位不同，因此与信号光的干涉度降低。但是，由于区域间的相位差小至33.29度，因此与在所有的区域中相位一致的情况相比，干涉度为95％左右，故可以得到足够的干涉信号。另外，偏振相位补偿元件122必须使相位板或λ/2板的分割区域和直角棱镜区域从光轴方向看重合，因此在将直角棱镜搭载在致动器111上时，偏振相位补偿元件122也必须作为一体搭载在致动器111上。否则，由于致动器111的驱动时产生的位置偏差，返回光的偏振会变化，从而干涉信号受到调制。但是，在本实施例中，必须搭载在致动器111上的仅是λ/2板1703，而λ/4板1702没有区域分割，因此可以与致动器分离地配置。因此，可以抑制致动器111的可动部分的重量，从而可以抑制特性的降低。

[0086] 图18是在图11所示的实施方式中用偏振补偿元件1701置换了偏振相位补偿元件122的其它实施方式。这种情况下，也与图17所示的实施方式相同，偏振补偿元件1701中的λ/4板1702没有搭载在致动器1101上，而仅搭载了λ/2板1702。由此可以抑制致动器特性的降低。

[0087] [产业上的可利用性]

[0088] 利用本发明，可以稳定地、高质量地检测出大容量多层高速光盘的再生信号，从而可以期待大容量视频记录器、硬盘数据备份装置、保存信息档案装置等广泛的产业应用。