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JPH0694435A - Optical detection device - Google Patents

Optical detection device

Info

Publication number
JPH0694435A
JPH0694435A JP4267929A JP26792992A JPH0694435A JP H0694435 A JPH0694435 A JP H0694435A JP 4267929 A JP4267929 A JP 4267929A JP 26792992 A JP26792992 A JP 26792992A JP H0694435 A JPH0694435 A JP H0694435A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
light
optical
edge
polarized light
Prior art date
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Granted
Application number
JP4267929A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3292314B2 (en
Inventor
Hiroaki Hoshi
宏明 星
Masakuni Yamamoto
昌邦 山本
Eiji Yamaguchi
英司 山口
Susumu Matsumura
進 松村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP26792992A priority Critical patent/JP3292314B2/en
Publication of JPH0694435A publication Critical patent/JPH0694435A/en
Priority to US08/570,251 priority patent/US5610897A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3292314B2 publication Critical patent/JP3292314B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
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  • Optical Head (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the degree of modulation of a detected signal in edge detection, and to improve the reliability of detection by bringing the diffraction wave surface from a phase body together with a reference wave surface so as to cause interference, and by detecting the obtained interference intensity distribution by means of a photodetector. CONSTITUTION:The beams emitted from a laser beam source 1 are converged on the recording surface of a photomagnetic disc 9 via a first polarized-beam splitter 5, and are imaged as a diffraction critical spot. A part of the reflected light from the disc 9 reaches again the beam splitter 5 where 30% of the P- polarized component and 100% of S-polarized component are reflected, and then is introduced into a detection optical system. After the phase difference distribution has been corrected by a phase compensation plate 13, the light passed through a beam splitter 10 maximizes the amplitude of an edge detection signal. Then, the asymmetry in the intensity distribution of the transmitted light/reflected light by means of a second beam splitter 15 is detected by two splitting sensors 16, 17, and when the difference has been detected by differential detectors 18a, 18b, the critical maximum amplitude of the signal can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光学的に位相物体の属
性を検出する検出装置に関し、特に、光磁気ディスクの
エッジ再生に最適な光学的検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a detection device for optically detecting an attribute of a phase object, and more particularly to an optical detection device optimal for edge reproduction of a magneto-optical disk.

【0002】[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。なかでも、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により極めて
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。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とされて
いるが、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。
2. Description of the Related Art A recording medium used in an optical information recording / reproducing system is effectively used as an external storage means of a computer because of its large data recording capacity with respect to its size. Among them, the recording medium of the magneto-optical recording / reproducing system is extremely useful because the data can be rewritten. In order to record information on such a magneto-optical recording medium, an inter-mark recording method and a mark length recording method (edge recording method) are known. The latter is said to be advantageous in that the data capacity can be increased compared to the former, but in order to accurately reproduce information from the recording medium recorded by this method, the information bit in the optical head part Accuracy in reading the edge position of is required.

【0003】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束を対物レンズにより記録媒体
上に集光して、微小スポットを形成し、この光スポット
からの反射光を用いてマーク長記録方式で行うことがで
きる。また、光磁気記録媒体からの情報再生は、半導体
レーザからの光束を対物レンズにより記録媒体上に集光
し、微小スポットを形成して、ここ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
って行われている。
To record information on a magnetic recording medium, a light beam from a semiconductor laser as a light source is condensed on a recording medium by an objective lens to form a minute spot, and reflected light from this light spot is used to make a mark. It can be performed by a long recording method. In reproducing information from a magneto-optical recording medium, a light beam from a semiconductor laser is focused on a recording medium by an objective lens to form a minute spot, and a change in the polarization state of reflected light from here is converted into a light amount change. This is done by converting and differentially detecting.

【0004】この情報再生は、例えば、特開平3−26
8252号に示されるように、回折限界に絞られた微小
スポットを用いる場合に、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エッジや位相型0/
π格子からの回折が支配的になる。従って、幾何的、も
しくは、幾何光学的な反射光の振る舞いとは大きく異な
り、それらを利用した従来の検出装置とは、検出原理が
異なるのであって、より正確な新しいエッジ検出装置が
実現できる。
This information reproduction is performed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-26.
As shown in No. 8252, the behavior of the reflected light from the edge of the information bit is 0 / π edge of phase type or 0 / π of phase type when a minute spot narrowed to the diffraction limit is used.
Diffraction from the π lattice becomes dominant. Therefore, the behavior of the reflected light is significantly different from the geometrical or geometrical optical behavior, and the detection principle is different from the conventional detection device using them, and a more accurate new edge detection device can be realized.

【0005】このように、情報ビットのエッジからの回
折反射光を積極的に利用して、エッジ検出を行なう場合
に、より品質のよい信号を得る例としては、特願平2−
278702号、特願平2−27910号、特願平2−
307910号、特願平2−310524号に示される
ように、空間的に不均一な光学フィルタや分割センサを
用いる装置が提案されている。これらの回折現象を積極
的に利用した新しい検出原理においては、回折波面の位
相分布は、特に重要な意味を持ち、それを無視して検出
できる従来例とは明らかに原理的に異なるものである。
As described above, as an example of obtaining a higher quality signal when edge detection is performed by positively utilizing the diffracted and reflected light from the edge of the information bit, Japanese Patent Application No.
No. 278702, Japanese Patent Application No. 2-27910, Japanese Patent Application No. 2-
As shown in Japanese Patent Application No. 307910 and Japanese Patent Application No. 2-310524, a device using a spatially non-uniform optical filter or a split sensor has been proposed. In the new detection principle that positively utilizes these diffraction phenomena, the phase distribution of the diffracted wavefront has a particularly important meaning, which is clearly different from the conventional example that can be detected by ignoring it. .

【0006】例えば、実開昭56−90744号公報に
所載の装置は、凹凸ピットからの反射光の光量分布を検
出するもので、ここでは、段差型のエッジからの反射光
の光量分布が非対称になる現象が利用される。つまり、
光強度分布、光量分布を直接検出するものであって、そ
の位相分布は全く無視できる検出法の例であり、しか
も、偏光特性も無視できる例であり、本発明に係るよう
に、回折限界スポットによる情報ビットのエッジからの
回折波面を利用する検出法とは、明らかに異なってい
る。
For example, the device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 56-90744 detects the light amount distribution of the reflected light from the concave and convex pits. Here, the light amount distribution of the reflected light from the stepped edge is The phenomenon of asymmetry is used. That is,
The light intensity distribution and the light intensity distribution are directly detected, and the phase distribution is an example of a detection method that can be completely ignored, and the polarization characteristic is also an example that can be ignored. Is distinctly different from the detection method that utilizes the wavefront diffracted from the edge of the information bit according to.

【0007】また、特開平3−104041号公報に示
される方法は、エッジによる回折現象を無視でき、か
つ、カー効果による楕円効果(カー楕円率)を無視でき
る特別な場合である。すなわち、エッジ両側のドメイン
におけるカー効果による偏光状態(左右円偏光に位相差
のみが生じ、直線偏光が回転するだけの状態)が、それ
ぞれ、空間的にそのままファーフィルドを幾何的に2分
するため、その偏光の回転をλ/4板で位相差に変換す
ることが可能という特殊な場合であって、光ディスク上
の光磁気ドメインではなく、λ/4板で変換された位相
差によ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
という特別な場合のエッジ検出法が示されている。これ
は、回折限界スポットによる情報ビットのエッジからの
回折波面を利用する新検出法とは、原理的に異なる方法
である。
The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-104041 is a special case in which the diffraction phenomenon due to the edge can be ignored and the elliptic effect (Kerr ellipticity) due to the Kerr effect can be ignored. That is, the polarization states due to the Kerr effect in the domains on both sides of the edge (the state in which only the phase difference occurs in the left and right circularly polarized light and the linearly polarized light only rotates) spatially directly divide the far field geometrically into two. In a special case where the rotation of the polarized light can be converted into a phase difference with a λ / 4 plate, the polarization beam splitter is not based on the magneto-optical domain on the optical disk, but with the phase difference converted by the λ / 4 plate. An edge detection method in a special case in which a difference in intensity is generated in the jitter direction in the far field is shown by the configuration in which is the analyzer. This is a method that is different in principle from the new detection method that uses the diffraction wavefront from the edge of the information bit due to the diffraction limited spot.

【0008】また、この従来例と同様の検出原理とし
て、特開昭62−188047号公報に示されるものが
ある。ここでのカー効果は、通常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±θ
k 傾く。しかし、この従来例では、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という特殊な場合に適用されたもの
である。さらに、検出法も特殊な方法であり、平行光束
中にλ/4板を置き、その方位を適当に設定することに
より、記録部から反射してきた直線偏光の傾きをλ/4
板で位相の変化(=π/2)に変換し、非記録部からの
傾きのない直線偏光を検光子に通すことにより干渉させ
るという特別な構成になるものである。記録部からの僅
かな傾きの直線偏光にのみ位相差を与えることができる
特殊なλ/4板を用いる干渉ばかりでなく、通常におい
て知られている一般的な光の干渉では、干渉項が、干渉
する2つの光の位相差に関係していて、その位相差がπ
/2のとき、cosπ/2=0となり、干渉項が消失し
てしまうことになるが、ここでのエッジ検出では、平行
光束上でジッタ方向に光強度の差が出る特殊な構成によ
ってなされる。明らかに、回折限界スポットによる情報
ビットのエッジからの回折波面を利用する新検出とは、
原理的に異なる方法である。
Further, as a detection principle similar to this conventional example, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 188047/1987. The Kerr effect here is that normally incident linearly polarized light is
It is converted into left and right elliptically polarized light according to the direction of the domain, and the inclination of the major axis is ± θ with respect to the incident linearly polarized light.
k tilt. However, this conventional example is applied to a special case in which the reflected light from the non-recording portion remains the incident linearly polarized light, and only the reflected light from the recording portion tilts as the linearly polarized light. Furthermore, the detection method is also a special method. By placing a λ / 4 plate in a parallel light beam and setting its orientation appropriately, the inclination of the linearly polarized light reflected from the recording unit is λ / 4.
This is a special configuration in which the plate is converted into a phase change (= π / 2) and linearly polarized light having no inclination from the non-recording portion is passed through the analyzer to cause interference. Not only interference using a special λ / 4 plate that can give a phase difference only to linearly polarized light with a slight inclination from the recording section, but also with commonly known general light interference, the interference term is It is related to the phase difference between two interfering lights, and the phase difference is π
When / 2, cosπ / 2 = 0, and the interference term disappears. However, the edge detection here is performed by a special configuration in which the light intensity difference appears in the jitter direction on the parallel light flux. . Apparently, the new detection using the wavefront diffracted from the edge of the information bit by the diffraction limited spot is
This is a different method in principle.

【0009】さらに、特開昭62−188047号公
報、特開平3−104031号公報に示される検出原理
は、ディスク面上で生じた偏光の回転を、後に、位相の
変化に変換するが、その位相の変換を通してみると、実
開昭56−90744号公報の凹凸ピットと同様の検出
原理とみなせるものである。すなわち、実開昭56−9
0744号公報に明示されているように、エッジ部にお
いても、段差の上面と下面とでは、エッジからの反射光
の強さが異なり、それが幾何的、幾何光学的に光検出面
に導びかれる。ここでは、この現象を利用している。
Further, in the detection principle disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-188047 and 3-104031, the rotation of polarized light generated on the disk surface is later converted into a phase change. From the viewpoint of phase conversion, it can be regarded as the same detection principle as the uneven pit of Japanese Utility Model Laid-Open No. 56-90744. That is, the actual exploitation 56-9
As described in Japanese Patent No. 0744, even in the edge portion, the intensity of the reflected light from the edge is different between the upper surface and the lower surface of the step, which leads to the light detection surface geometrically or geometrically and optically. Get burned. This phenomenon is used here.

【0010】これに対し、特開平3−268252号公
報などに示されるように、回折限界スポットによる情報
ビットのエッジからの回折波面を利用する新検出原理に
おいては、スポット内のエッジの各点からの反射光を幾
何光学的、幾何的にファーフィールド各点に対応させる
ことは不可能であるが、スポット内のすべての点からの
光がファーフィールド上の全ての点で重なりあい、新た
な波面を形成するという回折現象を利用でき、その回折
波面の振巾分布、位相分布を効率よく検出する点で、先
の従来例と根本的に相違するものである。
On the other hand, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-268252, in the new detection principle utilizing the diffraction wavefront from the edge of the information bit by the diffraction limited spot, from each point of the edge in the spot. It is impossible to geometrically and optically correspond the reflected light of each point to each far field point, but the light from all the points in the spot overlaps at all the points on the far field, and a new wavefront is created. Is fundamentally different from the above-mentioned conventional example in that the diffraction phenomenon of forming a wave can be utilized and the amplitude distribution and phase distribution of the diffracted wavefront can be detected efficiently.

【0011】また、特開平2−46544号公報に示さ
れるエッジ検出法は、光スポットの直径より、長く、広
い幅の記録マークに適用可能な方法であって、ここで
は、記録面上の記録マークの2次元形状が、記録マーク
の前側エッジと後側エッジとで異なることに起因する、
光スポットとの相関値の違いを、集光レンズを用いた集
光位置での光強度分布の非対称性として捕らえている。
情報の高密度、高分解能に対応するためには、光スポッ
トの直径以下の記録マークのエッジ検出ができることが
望ましいが、この従来例では、その適用が難しい。さら
に、この従来例では、磁界変調記録による記録マーク
は、前後エッジの2次元形状がほぼ同じであるため、使
用できない。さらに、この従来例は、入射直線偏光の直
交偏光成分(カー成分)の光量のみを検出するため、非
常に微弱な光を検出することになり、良好なSNRが得
られない。以上のように、この従来例も、回折波面の振
巾分布、位相分布に注目し、効率よくエッジを検出する
という新エッジ検出原理とは異なるものである。
The edge detection method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-46544 is applicable to a recording mark having a width wider than the diameter of the light spot. Here, the recording on the recording surface is performed. The two-dimensional shape of the mark is different between the front edge and the rear edge of the recording mark,
The difference in the correlation value with the light spot is captured as the asymmetry of the light intensity distribution at the focusing position using the focusing lens.
In order to deal with high density and high resolution of information, it is desirable to be able to detect the edge of a recording mark having a diameter of the light spot or less, but this conventional example is difficult to apply. Further, in this conventional example, the recording mark by the magnetic field modulation recording cannot be used because the two-dimensional shapes of the front and rear edges are almost the same. Further, in this conventional example, since only the light amount of the orthogonal polarization component (Kerr component) of the incident linearly polarized light is detected, very weak light is detected, and a good SNR cannot be obtained. As described above, this conventional example also differs from the new edge detection principle of detecting edges efficiently by paying attention to the amplitude distribution and phase distribution of the diffracted wavefront.

【0012】また、特開平3−120645号公報に示
されるエッジ検出法では、カー楕円率が0の時に、ファ
ーフィールドで光スポットを2分割光検出器により検出
する場合には、投光系、受光系の共通光路中に、斜めに
傾けた状態でλ/4板を入れて、楕円偏光化を行なうケ
ース、再結像位置で検出される場合は投光系、受光系の
共通光路中にブリュースター板を入れエッジ形状にマッ
チングした2分割光検出器で検出するケース、および、
受光系に位相補償量が不明な可変補償位相板と整合フィ
ルタとを組み合わせて偏光ビームスプリッタの透過光/
反射光を検出する無分割光検出器と2つの光検出器の光
量を調整するためのλ/2板とを配置したケースが、そ
れぞれ、示されている。この従来例においては、空間的
位相分布が重要な働きをすると思われるが、カー楕円率
が0のディスクに斜めのλ/4板による楕円偏光を入射
し、その反射波を、さらに、楕円化した場合の位相分布
について、特に考慮されているという記述は存在しな
い。また、補償量が不明な可変な補償位相板、整合フィ
ルタ、調節可能なλ/2板、偏光ビームスプリッタによ
る総合的位相分布、偏光分布の操作も同様に不明である
が、ファーフィールドにおける検出と、再結像面におけ
る検出の動作が同じである検出原理である。これは、回
折波面の振巾分布、位相分布に注目して、効率よくエッ
ジを検出する新エッジ検出原理によれば、ファーフィー
ルド面と再結像面の回折波面は全く異なることからする
と、その原理が異なる故に構成も異なるものと考えられ
る。
In the edge detection method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-120645, when a Kerr ellipticity is 0 and a light spot is detected by a two-division photodetector in the far field, a light projection system, In the case where the λ / 4 plate is placed in a tilted state in the common optical path of the light receiving system to make elliptically polarized light, in the common optical path of the light projecting system and the light receiving system when detecting at the re-imaging position. A case where a Brewster plate is inserted to detect with a two-part photodetector that matches the edge shape, and
By combining a variable compensation phase plate with unknown phase compensation amount and a matched filter in the light receiving system,
Cases in which an undivided photodetector that detects reflected light and a λ / 2 plate for adjusting the light amounts of the two photodetectors are arranged are shown. In this conventional example, it is considered that the spatial phase distribution plays an important role, but elliptically polarized light by an oblique λ / 4 plate is incident on a disk having a Kerr ellipticity of 0, and the reflected wave is further ellipticized. There is no description that the phase distribution in such a case is particularly taken into consideration. In addition, the variable compensation phase plate with unknown compensation amount, matched filter, adjustable λ / 2 plate, total phase distribution by polarization beam splitter, and polarization distribution operation are also unknown. The principle of detection is that the detection operation on the re-imaging plane is the same. This is because, based on the new edge detection principle that efficiently detects edges by paying attention to the amplitude distribution and phase distribution of the diffracted wavefront, the diffracted wavefronts of the far field surface and the re-imaging surface are completely different. It is considered that the structure is different because the principle is different.

【0013】なお、ここで、カー楕円率ばかりでなく、
ディスクやミラーやビームスプリッタなどの光学素子で
複属性や反射による位相シフトにより生じる総合的なフ
レネル成分とカー成分の位相差を補償するための位相補
償板については、既に公知のものである。
Here, not only the Kerr ellipticity but also
A phase compensating plate for compensating a phase difference between a comprehensive Fresnel component and a Kerr component caused by phase shift due to multiple attributes or reflection in an optical element such as a disk, a mirror or a beam splitter is already known.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとしている課題】エッジ検出といっ
ても、回折波面の振巾分布、位相分布を利用するわけで
はない、上述の従来例においては、位相分布を考慮する
ことがなかっただけでなく、勿論、特開平3−2682
52号公報に代表される新エッジ検出法においても、こ
れまで、回折による位相分布を相対的にのみ考慮してい
たため、合波干渉させた光強度分布の変調度が非常に低
いという問題点があった。ここでは、変調度が低いた
め、SNRが劣化し、エラーレートが劣化し、データ再
生の信頼性が低くなる。
The edge detection does not utilize the amplitude distribution and phase distribution of the diffracted wavefront. In the above-mentioned conventional example, the phase distribution is not taken into consideration. Of course, JP-A-3-2682
In the new edge detection method typified by Japanese Patent Laid-Open No. 52-52, the phase distribution due to diffraction has only been relatively taken into consideration so far, so that there is a problem that the modulation degree of the light intensity distribution caused by the combined interference is very low. there were. Here, since the degree of modulation is low, the SNR deteriorates, the error rate deteriorates, and the reliability of data reproduction becomes low.

【0015】[0015]

【発明の目的】本発明は、上記事情に基いて成されたも
ので、エッジ検出において、検出信号の変調度を向上
し、検出の信頼性を改善した光学的検出装置を提供しよ
うとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an optical detection device which improves the degree of modulation of a detection signal in edge detection and improves the reliability of detection. Is.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
レーザ光を位相物体に照射し、該位相物体からの反射光
/透過光を光検出器に導き、該位相物体の属性を検出す
る光学的検出装置において、該位相物体からの回折波面
を、参照波面と合波干渉させ、得られた干渉強度分布を
該光検出器により検出するように構成にすると共に、該
位相物体の偏光特性に起因する位相変調、該位相物体か
らの回折波面による空間的位相変調の重ね合わせによる
総合位相と、前記参照波面の位相との相対位相差を、空
間的な部分領域で、略πの整数倍にするための位相補償
板を有する。
Therefore, in the present invention,
In an optical detection device for irradiating a phase object with laser light, guiding reflected light / transmitted light from the phase object to a photodetector, and detecting an attribute of the phase object, refer to a diffraction wavefront from the phase object. It is configured so that the interference intensity distribution is combined with the wavefront, and the obtained interference intensity distribution is detected by the photodetector, and phase modulation due to the polarization characteristics of the phase object, and the spatial modulation by the wavefront diffracted from the phase object. A phase compensating plate is provided for making the relative phase difference between the total phase by superposition of the phase modulation and the phase of the reference wavefront in a spatial partial region approximately an integral multiple of π.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図1は本発明による光磁気ディスク記録再生
装置の光学ヘッドの構成を示している。同図において、
1は半導体レーザー、3はコリメーターレンズ、4はビ
ーム整形プリズム、5は第1の偏光ビームスプリッタ、
8はピックアップレンズ、9はピックアップレンズ8に
対してA方向に相対的に移動する光磁気ディスク、10
はビームスプリッタ、11はシリンドリカル面を持つサ
ーボセンサレンズ、12は4分割サーボセンサ、13は
位相補償板、14はλ/2板、15は第2の偏光ビーム
スプリッタ、16,17は2分割RFセンサ、18a,
18b,19は差動増幅器である。第1の偏光ビームス
プリッタ5はE方向の偏光成分(P偏光)を70%透過
し、30%反射するとともに、直交する方向の偏光成分
(S偏光)を10%反射する。また、第2の偏光ビーム
スプリッタ15はP偏光を100%透過し、S偏光を1
00%反射する。なお、2分割RFセンサ16、17の
分割線は、紙面に対して垂直方向に伸び、光磁気ディス
ク9上のトラックを、その直交方向に2分割している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of an optical head of a magneto-optical disk recording / reproducing apparatus according to the present invention. In the figure,
1 is a semiconductor laser, 3 is a collimator lens, 4 is a beam shaping prism, 5 is a first polarization beam splitter,
8 is a pickup lens, 9 is a magneto-optical disk that moves relative to the pickup lens 8 in the A direction, 10
Is a beam splitter, 11 is a servo sensor lens having a cylindrical surface, 12 is a 4-division servo sensor, 13 is a phase compensation plate, 14 is a λ / 2 plate, 15 is a second polarization beam splitter, and 16 and 17 are 2-division RF. Sensor, 18a,
18b and 19 are differential amplifiers. The first polarization beam splitter 5 transmits 70% of the polarization component in the E direction (P polarization) and reflects 30% thereof, and reflects 10% of the polarization component in the orthogonal direction (S polarization). The second polarization beam splitter 15 transmits 100% of P-polarized light and 1% of S-polarized light.
00% reflection. The dividing lines of the two-divided RF sensors 16 and 17 extend in the direction perpendicular to the plane of the drawing, and divide the track on the magneto-optical disk 9 into two in the orthogonal direction.

【0018】しかして、レーザ1からの光は、コリメー
ターレンズ3、ビーム整形プリズム4により、ほぼ円形
の平行光束に変換され、第1の偏光ビームスプリッタ
5、ピックアップレンズ8を介して、光磁気ディスク9
の記録面上に集光し、回折限界スポットとして結像され
る。そして、光磁気ディスク9からの反射光の一部は、
再び、ピックアップレンズ8を介して、第1の偏光ビー
ムスプリッタ5に到り、これによりP偏光成分の30
%、S偏光成分の100%を反射し、検出光学系に導び
く。ここでは、ビームスプリッタ10で分割された一部
の光は、サーボセンサレンズ11により、4分割センサ
12に導かれる。なお、この光学的情報記録再生装置で
は、オートフォーカスに非点収差法、オートラッキング
にプッシュブル法を用いている。なお、ビームスプリッ
タ10を透過した光は、位相補償板13により、最適な
位相シフトを受ける。
The light from the laser 1 is converted by the collimator lens 3 and the beam shaping prism 4 into a substantially circular parallel light beam, and passes through the first polarization beam splitter 5 and the pickup lens 8 to generate a magneto-optical signal. Disk 9
It is focused on the recording surface of and is imaged as a diffraction limited spot. And a part of the reflected light from the magneto-optical disk 9 is
Again, it reaches the first polarization beam splitter 5 via the pickup lens 8 and thereby the P polarization component 30
%, 100% of the S-polarized component is reflected and guided to the detection optical system. Here, a part of the light split by the beam splitter 10 is guided to the 4-split sensor 12 by the servo sensor lens 11. In this optical information recording / reproducing apparatus, the astigmatism method is used for auto focus, and the push bull method is used for auto tracking. The light transmitted through the beam splitter 10 is subjected to an optimum phase shift by the phase compensating plate 13.

【0019】図2は磁区による偏光の変化を模式的に説
明するものである。すなわち、図1においてP偏光を光
磁気ディスクに入射させた場合、その反射光の偏光状態
を示したのが、図2の(a)であり、ここでは、記録さ
れている磁区の上下の向きにより、偏光の回転角θk
(カー回転角)の正負が反転する。反射光は楕円偏光と
なり、左右回りも反転する。図2の(b)および(c)
は、カー効果のカー楕円率を0とした時の、つまり、直
線偏光の回転のみを考えた時の、P,S成分に分けて偏
光の様子を表わしたもので、従来例の多くはこれに対応
する。また、図2の(d)および(e)は、カー楕円率
を考慮した場合である。図から明らかなように、磁区の
向きにより偏光の回転が±θk反転するということは、
S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、S成分だけで考えれば、磁区の上向き、下
向きの並びは、位相差が0およびπの位相物体の並びと
考えられる。その磁壁、つまり、エッジ部が0/π位相
エッジとして働き、位相変化としては、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。
FIG. 2 schematically illustrates a change in polarization due to magnetic domains. That is, FIG. 2A shows the polarization state of the reflected light when P-polarized light is incident on the magneto-optical disk in FIG. 1, and here, the upward and downward directions of the recorded magnetic domain are shown. The polarization rotation angle θk
The sign of (Kerr rotation angle) is reversed. The reflected light becomes elliptically polarized light, and the left and right directions are also reversed. 2 (b) and (c)
Represents the state of polarization divided into P and S components when the Kerr ellipticity of the Kerr effect is set to 0, that is, when only the rotation of linearly polarized light is considered. Corresponding to. Further, (d) and (e) of FIG. 2 show the case where the Kerr ellipticity is taken into consideration. As is clear from the figure, the fact that the rotation of polarized light is reversed by ± θk depending on the direction of the magnetic domain means
This corresponds to the phase shift of the S component by π. Therefore, considering only the S component, the upward and downward arrangements of the magnetic domains are considered to be arrangements of phase objects having phase differences of 0 and π. It can be seen that the domain wall, that is, the edge portion functions as a 0 / π phase edge, and the phase change is extremely large and is a step-like steep change.

【0020】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模式的に説明するためのものであ
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S成
分で考えると、符号23のような、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、ピックアップレンズ8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、つまり、P偏光成分については、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25のような通常のガウシアンとなる。
一方、S偏光成分については、0/πの位相エッジから
の回折を受け、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無視で
きる程小さい場合とは原理的に異なる。例えば、図3の
場合、光量分布は2つの山に分かれるが、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からの反射偏光光
束と、下向き磁区22からの反射偏光光束とが並んだも
のではなく、それぞれの磁区の各点ξ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、形成された
一つの波面である。これは、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で生じたパターン
であり、従来例に示されたように、各々の磁区からの偏
光を幾何的に考え、空間的に分離し、特定することが不
可能である。
FIG. 3 is a view for schematically explaining a wavefront diffracted from such a phase-type edge and phase-type grating. In FIG. 3, the arrangement of the upward magnetic domains 21 and the downward magnetic domains 22 recorded in the magneto-optical film 20 is an arrangement of minute 0 / π phase difference objects such as reference numeral 23 when considering the S component as described above. Can be considered. Observing the diffracted wave from this edge on the pupil plane of the pickup lens 8 or the far field region 24, E in FIG.
With respect to the direction, that is, the P-polarized component, there is no object in which the amplitude and the phase are spatially modulated, so that the light amount distribution becomes a normal Gaussian such as reference numeral 25.
On the other hand, the S-polarized component is diffracted from the phase edge of 0 / π and has a light amount distribution of two crests broken at the center. This is due to diffraction, which is an interaction between a minute object and light, and is theoretically different from the case where the diffraction phenomenon as shown in the conventional example is so small that it can be ignored. For example, in the case of FIG. 3, the light amount distribution is divided into two peaks, but these are not independent light fluxes but a diffraction pattern formed by the wavefront from each point in the diffraction limited spot 5 in the interference far field. That is, the reflected polarized light flux from the upward magnetic domain 21 and the reflected polarized light flux from the downward magnetic domain 22 are not arranged geometrically, but the wavefront from each point ξ of each magnetic domain exists everywhere on the far field. However, it is a wavefront formed by interfering with each other. This is, so to speak, a pattern generated as a result of the wavefronts from the upward and downward magnetic domains being mixed, and as shown in the conventional example, the polarization from each magnetic domain is geometrically considered and spatially separated. , Impossible to identify.

【0021】図4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のS偏光について、レンズ4
の瞳面上の回折波面を計算により求めたものである。図
において、(a)〜(g)は、x座標での、スポット径
で規格化したスポット位置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、破線は位相分布を
表わす。但し、位相は、簡単のため、相対値で表わす。
図4の(a)では下向き磁区22にのみスポット5が投
光している場合で、振幅分布はガウシアンで、位相分布
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、図4の(b)〜
(f)のように、振幅分布は中心にくぼみが生じ、特
に、光軸とエッジとが一致する(d)では2つの山に分
離する。位相分布は、上述のように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)では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
て行くに連れ、モデュレーションが小さくなり、位相0
rad の上向き磁区21からの回折波面は、(g)に示す
ように、位相が0rad となり、振幅分布もガウシアンに
戻る。
FIG. 4 shows the lens 4 for S-polarized light when the diffraction-limited spot 5 in FIG. 3 is scanned in the X direction.
It is the one obtained by calculation of the diffracted wavefront on the pupil plane. In the figure, (a) to (g) show the difference in spot positions normalized by the spot diameter at the x coordinate. In the figure,
The solid line represents the amplitude distribution of the diffracted wavefront, and the broken line represents the phase distribution. However, the phase is represented by a relative value for simplicity.
In FIG. 4A, when the spot 5 is projected only on the downward magnetic domain 22, the amplitude distribution is Gaussian and the phase distribution is shifted by π rad indicated by the reference numeral 23.
When the edge enters the spot, (b) of FIG.
As shown in (f), the amplitude distribution has a dent in the center, and in particular, in (d) where the optical axis and the edge coincide with each other, they are separated into two peaks. The phase distribution undergoes a modulation around πrad as in (b) and (c) due to the entry of edges as described above, and jumps to a modulation around 0rad in (d). Below, as the edge goes out of the light spot, the modulation becomes smaller and the phase 0
The diffracted wave front from the upward magnetic domain 21 of rad has a phase of 0 rad and the amplitude distribution returns to Gaussian as shown in (g).

【0022】この結果からも解るように、本発明の回折
現象を利用した再生では、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
布に対応するから、その位相の非対称性を利用した再生
が可能となる。しかしながら、この場合、幾何的あるい
は幾何光学的に、これら(b),(c),(e),
(f)の波面を、特定の磁区からの反射偏光状態で記述
することは不可能であり、従来例とは、その検出原理が
異なることは明らかである。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、ファーフィールド
の振巾分布に非対称が生じることが示されるが、これ
は、本実施例のような位相ドメインとは異なる。
As can be seen from these results, in the reproduction utilizing the diffraction phenomenon of the present invention, even at the positions (b), (c), (e) and (f) where the edges are deviated from the optical axis, the respective The superposition of the wavefronts from each point of the magnetic domain produces a diffraction pattern, and in particular, its phase distribution corresponds to the spatial distribution of polarization states, so that reproduction using the asymmetry of the phase is possible. However, in this case, geometrically or geometrically optically, these (b), (c), (e),
It is impossible to describe the wavefront of (f) by the polarization state reflected from a specific magnetic domain, and it is clear that the detection principle is different from the conventional example. Further, in the conventional example in which the magneto-optical domain acts as an uneven pit, it is shown that the amplitude distribution of the far field is asymmetrical, but this is different from the phase domain as in this example.

【0023】次に、このように光磁気ドメインによる回
折で波面にモデュレーションを受けたS偏光と、ドメイ
ンによるモデュレーションを受けないP偏光とを、合波
干渉させた時の光強度分布について考えてみる。これを
具体的に示すと、図1の実施例において、λ/2板14
の進相軸を光軸中心に22.5°回転し、第2の偏光ビ
ームスプリッタ15により、直交する2つの偏光を、±
45°のアナライザーに射影し、合波干渉させた場合が
挙げられる。ここでは、従来例と本発明との原理的違い
を明確にするため、先ず、位相補償板13がなく、カー
楕円率が0の場合について考え、次に、同じく、位相補
償板13がなく、カー楕円率が0でない場合について考
え、更に、最後に、位相補償板13による変調度の改善
効果について説明する。
Next, consider the light intensity distribution when the S-polarized light whose wavefront is modulated by the diffraction by the magneto-optical domain and the P-polarized light that is not modulated by the domain are combined and interfered with each other. Try. Specifically, in the embodiment of FIG. 1, the λ / 2 plate 14 is used.
Is rotated about the optical axis by 22.5 °, and the second polarization beam splitter 15 separates two polarizations orthogonal to each other.
An example is a case in which the light is projected on a 45 ° analyzer to cause multiple wave interference. Here, in order to clarify the principle difference between the conventional example and the present invention, first, a case where there is no phase compensating plate 13 and the Kerr ellipticity is 0 is considered. Next, similarly, there is no phase compensating plate 13, Considering the case where the Kerr ellipticity is not 0, and finally, the effect of improving the modulation degree by the phase compensating plate 13 will be described.

【0024】図5は、位相補償板13がなく、かつ、カ
ー楕円率が0の場合におけるP偏光およびS偏光の空間
分布を示す。同図において、(a)は、P偏光の瞳面に
おける振巾分布、位相分布を表わし、上記振巾分布はガ
ウシアン、上記位相分布は0rad で、一定である。図5
の(b)は、図4の(d)に対応するもので、光磁気ド
メイン・エッジが光スポットの光軸上にある場合のS偏
光の瞳面における振巾分布(実線)、位相分布(破線)
を表わす。ここでは、カー効果による楕円化を無視して
いるため、S偏光の位相は、空間的に、0rad を中心に
±π/2rad の2つの領域に分かれている。図5の
(c)〜(i)は、瞳面の各座標ξ=ξ1 ,ξ2 ,ξ
3 ,0,ξ4 ,ξ5 ,ξ6 におけるP偏光、S偏光の合
成偏光状態を表わす。一般に、P偏光、S偏光をEP
S とし、その振巾をAP ,AS 、光の角周波数をω、
波長をλ、各偏光の初期位相をφP1,φS とすると、 EP =AP cos (τ+φP ) ES =AS cos (τ+φS ) (ただし、τ=ωt−2π/λZ)となる。δ=φP
φS とすると、合成偏光はδ>0で右まわり、δ<0で
左まわりの楕円偏光で表わされる。また、δ=0で直線
偏光となり、δ=±π/2で、しかも、AP =AS であ
れば、右回り、左回りの円偏光で表わされる。
FIG. 5 shows the spatial distribution of P-polarized light and S-polarized light when the Kerr ellipticity is 0 without the phase compensating plate 13. In the figure, (a) represents the amplitude distribution and the phase distribution on the pupil plane of the P-polarized light. The amplitude distribution is Gaussian and the phase distribution is 0 rad, which are constant. Figure 5
4B corresponds to FIG. 4D, and the amplitude distribution (solid line) and the phase distribution (solid line) and the phase distribution (in solid line) on the pupil plane of the S-polarized light when the magneto-optical domain edge is on the optical axis of the light spot. (Dashed line)
Represents Here, since the ellipticity due to the Kerr effect is ignored, the phase of S-polarized light is spatially divided into two regions of ± π / 2 rad centered on 0 rad. 5 (c) to (i) show the respective coordinates ξ = ξ 1 , ξ 2 , ξ of the pupil plane.
It represents the combined polarization state of P-polarized light and S-polarized light at 3 , 0, ξ 4 , ξ 5 , and ξ 6 . Generally, P polarized light and S polarized light are E P ,
Let E S be the amplitude, A P and A S , the angular frequency of light be ω,
If the wavelength is λ and the initial phase of each polarization is φ P1 and φ S , then E P = A P cos (τ + φ P ) E S = A S cos (τ + φ S ) (where τ = ωt-2π / λZ) Become. δ = φ P ,
If φ S , the combined polarized light is represented by elliptically polarized light of δ> 0 for right rotation and δ <0 for left rotation. Further, when δ = 0, it becomes a linearly polarized light, and when δ = ± π / 2 and A P = A S , it is represented by clockwise and counterclockwise circularly polarized light.

【0025】図5の(c)は、座標ξ=ξ1 における偏
光状態であり、EP (ξ1 )<ES(ξ1 )でδ(ξ
1 )=+π/2>0であるから、図示したような、長軸
がS方向にある、偏平な右まわり楕円偏光となる。空間
に対称な位置ξ=ξ6 では、図5の(i)に示したよう
に、EP (ξ6 )<ES (ξ6 )で、δ(ξ6 )=−π
/2<0となり、EP (ξ6 )=EP (ξ1 )で、ES
(ξ6 )=E(ξ1 )であるため、図5の(c)と同じ
形の楕円偏光であるが、左まわりの楕円偏光となる。左
右回転の違いは、±45°のアナライザー(第2の偏光
ビームスプリッタ)では検出できないため、ξ=ξ1
ξ=ξ6 の各点の合波干渉強度I(ξ)は等しくなる。
つまり、P偏光からのアナライザの傾き角をαとすると I(ξ)=(AP (ξ)cos α)2 +(AS (ξ)sin α)2 +2AP (ξ)AS (ξ)cos2 sin2・ cosδ(ξ) と表わされるので、α=±45°であり、また、AP
(ξ1 )=AP (ξ6 ),AS (ξ1 )=AS (ξ6
であるから、以下の数式となる。
[0025] (c), FIG. 5, a state of polarization at the coordinate ξ = ξ 1, E P ( ξ 1) < In E S (ξ 1) δ ( ξ
Since 1 ) = + π / 2> 0, a flat right-handed elliptically polarized light whose major axis is in the S direction as shown in the figure is obtained. In symmetrical positions xi] = xi] 6 in the space, as shown in (i) of FIG. 5, in E P (ξ 6) <E S (ξ 6), δ (ξ 6) = - π
/ 2 <0, in E P (ξ 6) = E P (ξ 1), E S
Since (ξ 6 ) = E (ξ 1 ), the elliptically polarized light has the same shape as that in (c) of FIG. The difference between left and right rotation cannot be detected by an analyzer (second polarization beam splitter) of ± 45 °, so ξ = ξ 1 ,
The combined interference intensity I (ξ) at each point of ξ = ξ 6 becomes equal.
That is, when the tilt angle of the analyzer from P-polarized light is α, I (ξ) = (A P (ξ) cos α) 2 + (A S (ξ) sin α) 2 + 2A P (ξ) A S (ξ) Since it is expressed as cos2 sin2 · cosδ (ξ), α = ± 45 °, and A P
(Ξ 1) = A P ( ξ 6), A S (ξ 1) = A S (ξ 6)
Therefore, the following formula is obtained.

【0026】[0026]

【数1】 P偏光、S偏光の位相差がδ=±π/2である以上、干
渉項=0となって、振巾が等しければ、強度も等しくな
る。従来例において、|δ|=π/2となるようなλ/
4板を配置したものがあったが、これは基本的に干渉効
果が消失する位相差である。
[Equation 1] As long as the phase difference between P-polarized light and S-polarized light is δ = ± π / 2, the interference term becomes 0, and if the amplitudes are equal, the intensities are also equal. In the conventional example, λ / such that | δ | = π / 2
There was one in which four plates were arranged, but this is basically the phase difference at which the interference effect disappears.

【0027】図5の(d),(h)は、それぞれ、座標
ξ=ξ2 ,ξ=ξ5 における偏光状態であるが、EP
S ,δ=−π/2となり、それぞれ、右まわり、左ま
わりの円偏光となり、I(ξ2 )=I(ξ5 )である。
また、図5の(e),(g)は、それぞれ、座標ξ=ξ
3 ,ξ=ξ4 における偏光状態を表わし、EP <ES
δ=±π/2であるため、長軸がP偏光に一致した縦長
の偏平な回転方向のみが異なる楕円偏光となり、I(ξ
3 )=I(ξ4 )となる。更に、図5の(f)はξ=0
における偏光状態で、ES =0であるから、P偏光とな
る。
5D and 5H show polarization states at coordinates ξ = ξ 2 and ξ = ξ 5 , respectively, where E P =
E S , δ = −π / 2, right-handed and left-handed circularly polarized light, respectively, and I (ξ 2 ) = I (ξ 5 ).
In addition, (e) and (g) of FIG.
3 represents the polarization state at ξ = ξ 4, E P < E S,
Since δ = ± π / 2, elliptically polarized light whose major axis coincides with P-polarized light and which is different only in a vertically elongated flat rotation direction becomes I (ξ
3 ) = I (ξ 4 ). Further, in FIG. 5F, ξ = 0
In the polarization state of E, since E S = 0, P-polarized light is obtained.

【0028】すなわち、上述のことから先ず解ること
は、従来においては、カー成分の回折効果を無視した
り、考慮していなかったため、このように瞳面におい
て、偏光の分布が不均一になることが知られてなかった
ということである。また、たとえ、そういう現象が気付
かれることなく生じていたとしても、従来の検出原理の
構成では、合波干渉させた瞳面の光強度分布が非対称に
なることがないため、従来の構成ではエッジ検出信号が
得られないということが明確である。
That is, the first thing to understand from the above is that, in the past, the Kerr component diffraction effect was not neglected or taken into consideration, and thus the polarization distribution becomes non-uniform on the pupil plane. Was not known. Even if such a phenomenon occurs without being noticed, in the conventional detection principle configuration, the light intensity distribution on the pupil plane that is subjected to the multiplexing interference does not become asymmetrical. It is clear that no detection signal is obtained.

【0029】次に、カー楕円率が0でない場合について
説明する。図6が、その場合の瞳面における偏光状態を
表わす。これは図5と対応している。図5との違いは、
S偏光にカー効果による楕円化の効果、すなわち、δk
=φkp−φksを盛り込んだ点である。図6の(b)のS
偏光の振巾分布は、図5の(b)と同じであるが、位相
分布は、−δ´k だけシフトしており、光軸ξ=0に対
して、回転対称ではない、つまり、奇関数ではない。こ
の場合の各座標点ξ=ξ1 ,ξ2 ,ξ3 ,0,ξ4 ,ξ
5 ,ξ6 における偏光状態の模式図が、図5と同様に、
それぞれ、図6の(c),(d),(e),(f),
(g),(h),(i)に示されている。ここでは、カ
ー楕円率δk の存在により、δ=φp −φs +δk は±
π/2となることはない。このため、各楕円偏光の長
軸、短軸がP方向、S方向に一致することはない。図6
の(b)に示されるようなδ=−π/2−δ´k の領
域、ξ<0では、図6の(c),(d),(e)のよう
に、楕円偏光の長軸は、P方向に対して左まわり側に傾
いた、右まわり楕円偏光となり、δ=+π/2−δ´
R 、ξ>0の領域では、長軸の傾きが逆の左まわり楕円
偏光となる。従って、各点での合波干渉強度は、もはや
等しくなく、干渉強度分布は非対称になる。座標点ξ=
ξ2 ,ξ5 で比較すると、AP (ξ5 )=AP (ξ
2 ),AS (ξ5 )=AS(ξ2 )より、以下の数式と
なり、干渉項の符号が、光軸ξ=0を境に反転すること
になる。
Next, the case where the Kerr ellipticity is not 0 will be described. FIG. 6 shows the polarization state in the pupil plane in that case. This corresponds to FIG. The difference from Fig. 5 is that
The effect of ellipticization due to the Kerr effect on S-polarized light, that is, δ k
This is a point that includes = φ kp −φ ks . S in FIG. 6B
The amplitude distribution of the polarized light is the same as that in (b) of FIG. 5, but the phase distribution is shifted by −δ ′ k and is not rotationally symmetric with respect to the optical axis ξ = 0. Not a function. Each coordinate point in this case ξ = ξ 1 , ξ 2 , ξ 3 , 0, ξ 4 , ξ
The schematic diagram of the polarization state at 5 , ξ 6 is
6 (c), (d), (e), (f),
(G), (h), (i). Here, due to the existence of the Kerr ellipticity δ k , δ = φ p −φ s + δ k is ±
It will never be π / 2. Therefore, the major axis and minor axis of each elliptically polarized light do not coincide with the P direction and the S direction. Figure 6
In the region of δ = −π / 2−δ ′ k as shown in (b) of FIG. 6 and ξ <0, as shown in (c), (d) and (e) of FIG. Is right-handed elliptically polarized light that is tilted counterclockwise with respect to the P direction, and δ = + π / 2−δ ′
In the region of R , ξ> 0, left-handed elliptically-polarized light having the major axis with the opposite inclination is obtained. Therefore, the combined interference intensity at each point is no longer equal, and the interference intensity distribution becomes asymmetric. Coordinate point ξ =
Comparing ξ 2 and ξ 5 , A P5 ) = A P
2 ) and A S5 ) = A S2 ), the following formula is obtained, and the sign of the interference term is inverted at the optical axis ξ = 0.

【0030】[0030]

【数2】 つまり、これから解ることは、カー成分の回折効果だけ
では、図5で示したようにエッジによる瞳面の干渉強度
分布に非対称性が表われないが、カー効果による楕円効
果が組み合わされると、非対称性が生じ、エッジ検出信
号が、はじめて得られるということである。従って、カ
ー楕円率とカー成分との回折効果を利用していない前記
の従来例においては、瞳面における干渉強度分布に非対
称は生じないのであって、本発明のようには、エッジ検
出信号を得ることができなかったのである。
[Equation 2] That is, it can be understood from the fact that the diffraction effect of the Kerr component alone does not show asymmetry in the interference intensity distribution of the pupil plane due to the edge as shown in FIG. Occurs, and the edge detection signal is obtained for the first time. Therefore, in the above-mentioned conventional example which does not utilize the diffraction effect of the Kerr ellipticity and the Kerr component, the asymmetry does not occur in the interference intensity distribution on the pupil plane, and as in the present invention, the edge detection signal is I couldn't get it.

【0031】ところで、同一出願人による特開平3−2
68252号公報に代表される一連の新エッジ検出法に
おいて得られていたエッジ検出信号は、図6で説明し
た、カー効果による楕円効果δR と、基板や途中の光学
系により生じるP偏光、S偏光の位相差δo により生じ
た位相シフトと回折による位相変化とを組み合わせたこ
とにより得られていたことが明らかになった。すなわ
ち、図6の(b)で、これを説明すれば、ξ<0では、
−π/2−δ´R +δo 、また、ξ>0では、+π/2
−δ´R +δo の状態であり、+|ξ|点と−|ξ|点
とでの光強度の違いは、干渉項AP (ξ)AS (ξ)si
n (δ´R −δo )で表わされる。ここで、図6に示し
たδ´R のシフトに限定されないように,位相差分布δ
をより一般化して、以下の式にする。 δ=δd +δR +δo =φP −φS なお、ここで、δd は回折による生じる位相差、δR
カー楕円率により生じる位相差、δo はその他基板や光
学系により生じる位相差である。本来、δd およびδR
を分ける必要はないが、均一ドメインの場合とエッジが
ある場合との説明を仕易くするために、このように分け
て考えるのである。
By the way, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-2 by the same applicant
The edge detection signal obtained in the series of new edge detection methods represented by Japanese Patent No. 68252 is the elliptic effect δ R due to the Kerr effect, the P-polarized light generated by the substrate and the optical system in the middle, and S described in FIG. It was clarified that it was obtained by combining the phase shift caused by the phase difference δ o of polarized light and the phase change caused by diffraction. That is to say, with reference to FIG. 6B, if ξ <0,
−π / 2−δ ′ R + δ o , and when ξ> 0, + π / 2
In the state of −δ ′ R + δ o , the difference in light intensity between the + | ξ | and − | ξ | points is due to the interference term A P (ξ) A S (ξ) si
It is represented by n (δ ′ R −δ o ). Here, the phase difference distribution δ is not limited to the shift of δ ′ R shown in FIG.
Is further generalized into the following equation. δ = δ d + δ R + δ o = φ P −φ S where δ d is the phase difference caused by diffraction, δ R is the phase difference caused by Kerr ellipticity, and δ o is the position caused by other substrates or optical systems. It is a phase difference. By nature, δ d and δ R
Although it is not necessary to divide them, it is considered separately in this way in order to facilitate the explanation of the case of the uniform domain and the case of having the edge.

【0032】カー回転角θk 、カー楕円率δk の間に
は、クラマース=クローニヒの関係が成り立ち、独立で
はなく、ほぼ同じオーダーである。一般に、θk は1度
以下であり、δk も1度以下である。また、通常のレベ
ル検出においては、δo を小さくする努力がなされてお
り、前述の、そのための補償板、ミラーやビームスプリ
ッタの反射面の位相シフトを利用した例が知られてい
る。すなわち、それは、従来の光学系においては、δk
+δo =0のための努力がなされていることを意味して
いる。それは、とりもなおさず、エッジ検出において
は、図5に示したエッジ検出信号がなくなる方向での努
力である。また、δk +δo ≠0であって、残留の位相
差が存在しても、それは微小であり、エッジ検出信号の
振巾(ピーク)の変調度に対応する|APS cos δ|
=|APS sin (δk +δo )|となって、非常に微
小な信号しか得られないということが、明確である。
The Kram rotation angle θ k and the Kerr ellipticity δ k have the Kramers-Kronig relationship, which is not independent but of the same order. Generally, θ k is 1 degree or less, and δ k is also 1 degree or less. Further, in normal level detection, efforts have been made to reduce δ o , and there are known examples in which the above-described phase shift of the compensating plate, the mirror or the reflecting surface of the beam splitter is used for that purpose. That is, it is δ k in conventional optics.
It means that efforts are being made for + δ o = 0. In the first place, it is an effort to eliminate edge detection signals shown in FIG. 5 in edge detection. Further, even if δ k + δ o ≠ 0, and there is a residual phase difference, it is very small and | A P A S cos δ | corresponding to the modulation degree of the amplitude (peak) of the edge detection signal.
= | A P A S sin (δ k + δ o ) |, it is clear that only a very small signal can be obtained.

【0033】本発明は、このエッジ検出信号の変調度を
改善し、再生信号の品質を上げ、データ再生の信頼性を
向上させるものである。すなわち、図1の実施例におい
て、位相補償板13により、位相差分布δを補正し、エ
ッジ検出信号の振巾を最大にするものである。
The present invention improves the modulation of the edge detection signal, improves the quality of the reproduced signal, and improves the reliability of data reproduction. That is, in the embodiment of FIG. 1, the phase compensation plate 13 corrects the phase difference distribution δ to maximize the amplitude of the edge detection signal.

【0034】図7は位相補償板13の模式図である。位
相補償板13は水晶からなり、旋光性を相殺し、複屈折
性のみを用いるように、厚みの差を利用した貼り合わせ
構造になっている。ここでは、総合の進相軸Fと遅相軸
S間の位相差が(π/2)−(δk+δo)となるよう
に、位相補償板13の厚みが設定されている。また、進
相軸FをP偏光方向に合わせ、直交する遅相軸SをS偏
光方向に一致させる配置になっている。従って、ドメイ
ンエッジが光スポットの光軸上にある場合、瞳面のS偏
光の位相分布は、P偏光の位相を基準にすると、−(π
/2)+(δk+δo)と(π/2)+(δk+δo)
になっていることを既に明らかにしているが、このS偏
光の位相分布が、上述の位相補償板13により、P偏光
に対して(π/2)−(δk+δo)だけ遅れるため、
位相補償板13を通過した後では、P偏光に対して0お
よびπになる。
FIG. 7 is a schematic diagram of the phase compensation plate 13. The phase compensating plate 13 is made of quartz and has a laminated structure that utilizes the difference in thickness so as to cancel out the optical rotatory power and use only the birefringence. Here, the thickness of the phase compensating plate 13 is set so that the phase difference between the overall fast axis F and the slow axis S is (π / 2) − (δk + δo). Further, the fast axis F is aligned with the P polarization direction, and the orthogonal slow axis S is aligned with the S polarization direction. Therefore, when the domain edge is on the optical axis of the light spot, the phase distribution of S-polarized light on the pupil plane is-(π
/ 2) + (δk + δo) and (π / 2) + (δk + δo)
Although it has already been clarified that the phase distribution of the S-polarized light is delayed by (π / 2) − (δk + δo) with respect to the P-polarized light by the phase compensating plate 13 described above,
After passing through the phase compensation plate 13, it becomes 0 and π for P-polarized light.

【0035】図8は、位相補償板13により位相補正を
受けた後の偏光状態を表わしており、図5および図6に
対応している。ここでは、図8の(b)に示すように、
P偏光の位相を基準(Orad )にした場合に、位相補償
板13により、S偏光の位相分布が0およびπrad にな
るように操作される。つまり、図5および図6では、ξ
<0で−π/2,−π/2−δk’だった位相を遅らせ
て、0にし、ξ>0で+π/2,+π/2−δk’だっ
た位相を遅らせて、πにしている。この操作により、各
点ξ=ξ1 ,ξ2 ,ξ3 ,O,ξ4 ,ξ5 ,ξ6 におけ
る偏光状態は、それぞれ、図8の(c),(d),
(e),(f),(g),(h),(i)となる。この
場合、P偏光とS偏光の位相差δが0かπであるから、
楕円偏光ではなく、直線偏光となっている。しかし、偏
光の回転角および振幅は、不均一に分布していることが
わかる。前述の場合と同じように、図8の偏光分布につ
いて、λ/2板14により、遅相軸をP偏光方向に対し
て22.5°回転することにより、各偏光状態を、一律
45°回転する。これにより、P偏光軸に対して±45
°に設定されたアナライザによる合波干渉強度分布が、
同相ノイズを除去する差動検出構成の第2の偏光ビーム
スプリッタ15により、透過光、反射光として得られ
る。
FIG. 8 shows the polarization state after being subjected to the phase correction by the phase compensating plate 13, and corresponds to FIGS. 5 and 6. Here, as shown in FIG.
When the phase of P-polarized light is used as a reference (Orad), the phase compensation plate 13 operates so that the phase distribution of S-polarized light becomes 0 and πrad. That is, in FIG. 5 and FIG.
When <0, the phase that was −π / 2, −π / 2−δk ′ is delayed to 0, and when ξ> 0, the phase that is + π / 2, + π / 2−δk ′ is delayed to π. . By this operation, the polarization states at each point ξ = ξ 1 , ξ 2 , ξ 3 , O, ξ 4 , ξ 5 , ξ 6 are (c), (d), and FIG.
(E), (f), (g), (h), and (i). In this case, since the phase difference δ between P-polarized light and S-polarized light is 0 or π,
It is not elliptically polarized but linearly polarized. However, it can be seen that the rotation angle and the amplitude of the polarized light are non-uniformly distributed. As in the case described above, with respect to the polarization distribution in FIG. 8, the λ / 2 plate 14 rotates the slow axis by 22.5 ° with respect to the P polarization direction, thereby uniformly rotating each polarization state by 45 °. To do. This gives ± 45 with respect to the P polarization axis.
The combined interference intensity distribution by the analyzer set to °
The second polarization beam splitter 15 having a differential detection configuration that removes in-phase noise obtains transmitted light and reflected light.

【0036】図8から解るように、その強度分布には、
大きな非対称性が生じている。これをξ=ξ1 ,ξ6
比較すると、Ap(ξ1)=Ap(ξ6)、および、As
(ξ1)=As(ξ6)から、以下の式となる。
As can be seen from FIG. 8, the intensity distribution is
There is a great deal of asymmetry. Comparing this with ξ = ξ 1 and ξ 6 , Ap (ξ 1 ) = Ap (ξ 6 ), and As
From (ξ 1 ) = As (ξ 6 ), the following equation is obtained.

【0037】[0037]

【数3】 すなわち、得られる非対称性としては、最大の非対称性
が生じていることになる。従って、エッジ検出信号とし
て最大の変調度が得られる。他の各点の対(ξ2,
ξ5 )、(ξ34 )においても、同様の最大の非対称
性が生じている。すなわち、2分割センサ16,17に
より、その強度分布の非対称性を検出し、差動検出器1
8a,18bにより、差分検出した際、信号の振幅は、
2Ap As に比例する。図6における従来では、振幅は
2Ap As ・sin (δk+δo)であり、微小なもので
あったが、本発明により限界最大振幅が得られたことに
なる。
[Equation 3] That is, the obtained asymmetry has the maximum asymmetry. Therefore, the maximum modulation degree can be obtained as the edge detection signal. Each other point pair (ξ 2 ,
The same maximum asymmetry occurs in ξ 5 ) and (ξ 3 , ξ 4 ). That is, the two-divided sensors 16 and 17 detect the asymmetry of the intensity distribution, and the differential detector 1
When the difference is detected by 8a and 18b, the amplitude of the signal is
It is proportional to 2 Ap As. In the conventional case shown in FIG. 6, the amplitude is 2 Ap As.sin (δk + δo), which is very small, but the present invention provides the limit maximum amplitude.

【0038】なお、見方を変えば、図5、図6、図8の
各(c)〜(i)のPS平面内の長方形(P偏光側の辺
の長さ2AP 、S偏光側の辺の長さ2AS )内に内接す
る楕円偏光の形状を制御し、最適値に設定したというこ
とができる。つまり、本発明は、図1の構成に限定され
るものではなく、カー効果、回折、複屈折など、あらゆ
る光学現象により生じた偏光状態に適用できる概念を含
むものである。たとえば、図1の光磁気ディスクの光ヘ
ッドにおいても、瞳面において、図8に示したような直
線偏光分布となるように、光磁気ディスクの媒体構成、
多層膜構成を設定することも可能である。たとえば、あ
らかじめ多重反射による位相シフトを含めてδR とし、
回折による位相変化や途中の光学系による位相変化δo
を受けた後にπの整数倍の位相分布を持つような、エッ
ジ記録再生用光ディスクの概念をも含むものである。さ
らには、光ディスクの互換性を考え、光ディスクの楕円
率を規定し、回折の影響と光学系の位相変化を規定した
光ヘッドというような分離も可能な発明である。なお、
位相補償板13は、水晶板に限定されるものでないこと
はいうまでもない。さらに、特に、位相補償板13を配
置せずとも、ミラーやビームスプリッタにおけるP偏光
とS偏光の位相差の組み合わせにより、目的の位相分布
を得ることが可能であれば、位相補償板13がなくて
も、本発明が実施可能であることはいうまでもない。
From a different point of view, a rectangle in the PS plane of each of (c) to (i) in FIGS. 5, 6, and 8 (side length on the side of P polarization is 2A P , side on the side of S polarization is It can be said that the shape of the elliptically polarized light inscribed within the length 2A s ) of the is controlled and set to the optimum value. That is, the present invention is not limited to the configuration of FIG. 1 and includes a concept applicable to polarization states caused by any optical phenomenon such as Kerr effect, diffraction, and birefringence. For example, even in the optical head of the magneto-optical disk shown in FIG. 1, the medium structure of the magneto-optical disk has a linear polarization distribution as shown in FIG. 8 on the pupil plane.
It is also possible to set a multilayer film structure. For example, δ R including the phase shift due to multiple reflection beforehand,
Phase change due to diffraction and phase change due to optical system in the middle δ o
It also includes the concept of an edge recording / reproducing optical disk that has a phase distribution of an integral multiple of π after receiving. Further, in consideration of the compatibility of optical disks, the invention is capable of separation such as an optical head in which the ellipticity of the optical disk is specified and the influence of diffraction and the phase change of the optical system are specified. In addition,
It goes without saying that the phase compensating plate 13 is not limited to the crystal plate. Further, in particular, even if the phase compensating plate 13 is not provided, if the target phase distribution can be obtained by combining the phase difference between the P polarized light and the S polarized light in the mirror or the beam splitter, the phase compensating plate 13 may be omitted. However, it goes without saying that the present invention can be implemented.

【0039】次に、本発明の別の実施例について説明す
る。図10は、本発明による光磁気ディスク記録再生装
置の光学ヘッドの構成を示す。同図において、図1の実
施例と同じ構成部分は同一符号で表わす。図10の実施
例は、図1の実施例が瞳面検出であったのに対し、再結
像面検出の構成となっている。ここで、符号30は位相
補償板、31,32はセンサレンズ、33,34は2分
割RFセンサ(分割線は紙面に垂直な方向に伸び、光磁
気ディスク9上のトラックと直交する方向)、35,3
6,37は差動増幅器である。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 shows the structure of the optical head of the magneto-optical disk recording / reproducing apparatus according to the present invention. In the figure, the same components as those of the embodiment of FIG. 1 are designated by the same reference numerals. The embodiment of FIG. 10 has a configuration of re-imaging plane detection, while the embodiment of FIG. 1 is pupil plane detection. Here, reference numeral 30 is a phase compensation plate, reference numerals 31 and 32 are sensor lenses, reference numerals 33 and 34 are two-divided RF sensors (division lines extend in a direction perpendicular to the paper surface, and are directions orthogonal to the tracks on the magneto-optical disk 9), 35,3
Reference numerals 6 and 37 are differential amplifiers.

【0040】前述の実施例と同様に、従来例と本発明と
の原理的な違いを明確にするため、先ず、位相補償板3
0がなく、かつ、カー楕円率が0の場合について考え
る。図11は、回折限界スポットが光磁気ディスク9上
を走査した場合に、センサレンズ31,32の再結像面
におけるスポットのS偏光の波面を示したものである。
ここでは、(a)〜(g)は、スポット径で規格化した
スポット位置の違いを示しており、図中の実線は振幅分
布を示し、破線は位相分布を表わす。但し、位相分布
は、P偏光の均一の位相分布を基準値0とした場合の相
対値である。これから、図4の瞳面における回折波面の
変化とは大きく異なり、瞳面検出と再結像面検出とで同
じ動作をするという前述の従来例とは基本的に異なるこ
とが、先ず、理解される。エッジがスポット内にない場
合、(a),(g)は基本的にガウシアン型の振幅分布
となり、位相はその時のドメインの向きにより、πか、
0かになる。また、ここでは、ピックアップレンズ8の
瞳より、センサレンズ31,32の瞳を小さくして、ト
ラッキングなどによる軸ずれの影響を低減しているため
に、輪帯の回折パターンが微小になり、その輪帯間の位
相差はπとなっている。今、エッジがスポット内に入り
込むと、(b)〜(f)のように、振幅分布は非対称に
なり、振幅0となる谷が移動し、スポット中心にエッジ
がくる。図11の(d)では、その谷は中心になり、結
果的に振幅分布は対称になる。また、位相分布は、エッ
ジがスポットに入ることにより、0,πの値をとり、そ
れが輪帯毎に入れ換っていて、図11の(d)では、中
心で0/πが生じている。従って、回折による影響を受
けていないP偏光波面(図11の(g)の振幅を増幅し
たものと同じ)と合波干渉させることにより、強度分布
の非対称性を生じさせることができる。この時、P偏光
に対してS偏光のとる値が0およびπであるため、光磁
気ディスクからピックアップレンズの瞳面までの回折
(図4相当)に続き、センサレンズの瞳面から再結像面
への回折という2つの回折により、再結像面における位
相分布は、cos 0=1、cos π=−1のように、最も非
対称性が大きくなり、最大のエッジ信号振幅が得られる
ことになる。ところが、実際には、カー楕円率δk、な
らびに、ミラーやビームスプリッタの反射などにより生
じるP偏光およびS偏光の位相差δoが存在するため、
cos(δk+δo)および cos(π+δk+δo)の変
調度の減少が生じている。
Similar to the above-mentioned embodiment, in order to clarify the principle difference between the conventional example and the present invention, first, the phase compensation plate 3
Consider the case where there is no 0 and the Kerr ellipticity is 0. FIG. 11 shows the S-polarized wavefront of the spot on the re-imaging plane of the sensor lenses 31 and 32 when the diffraction-limited spot scans the magneto-optical disk 9.
Here, (a) to (g) show the difference in spot position standardized by the spot diameter, the solid line in the figure shows the amplitude distribution, and the broken line shows the phase distribution. However, the phase distribution is a relative value when the uniform phase distribution of P-polarized light is set to the reference value 0. From this, it is first understood that the difference from the change of the diffracted wavefront on the pupil plane in FIG. 4 is substantially different, and is basically different from the above-described conventional example in which the pupil plane detection and the re-imaging plane detection perform the same operation. It When the edge is not in the spot, (a) and (g) are basically Gaussian type amplitude distribution, and the phase is π or depending on the direction of the domain at that time.
It will be 0. Further, here, since the pupils of the sensor lenses 31 and 32 are made smaller than the pupil of the pickup lens 8 to reduce the influence of axis misalignment due to tracking or the like, the diffraction pattern of the ring zone becomes minute, The phase difference between the zones is π. Now, when the edge enters the spot, the amplitude distribution becomes asymmetric as shown in (b) to (f), the valley having the amplitude of 0 moves, and the edge comes to the center of the spot. In FIG. 11 (d), the valley becomes the center, and as a result, the amplitude distribution becomes symmetrical. In addition, the phase distribution takes values of 0 and π when the edge enters the spot, and the values are exchanged for each ring zone. In FIG. 11D, 0 / π occurs at the center. There is. Therefore, the asymmetry of the intensity distribution can be generated by causing the optical interference with the P-polarized wavefront that is not affected by the diffraction (the same as the amplified amplitude of (g) in FIG. 11). At this time, since the values of S polarization with respect to P polarization are 0 and π, diffraction from the magneto-optical disk to the pupil plane of the pickup lens (corresponding to FIG. 4) is followed by re-imaging from the pupil plane of the sensor lens. Due to the two diffractions to the surface, the phase distribution on the re-imaging surface has the largest asymmetry, such as cos 0 = 1 and cos π = -1, and the maximum edge signal amplitude is obtained. Become. However, in reality, there is a Kerr ellipticity δk and a phase difference δo of P-polarized light and S-polarized light caused by reflection of a mirror or a beam splitter.
There is a decrease in the degree of modulation of cos (δk + δo) and cos (π + δk + δo).

【0041】本発明では、このカー楕円率と、回折によ
る位相変化、光学系による位相変化などを総合した位相
分布とを、参照波面の位相分布に対して、部分的にでも
πの整数倍にすることにより、その変調度を改善するか
ら、本実施例において、δk+δoの位相を補正するこ
とにより、最大振幅が達成される。従って、図10にお
いて、位相補償板30として、進相軸と遅相軸の位相差
がδk+δo(もしくは加算することのπの整数倍)で
ある補償板の構成を用い、進相軸を、P偏光方向に一致
させる配置にすることで、センサレンズ31,32の再
結像面における、S偏光波面の位相分布を、図11に示
したように、P偏光に対してπの整数倍にすることがで
きる。これにより、差動増幅器35,36による差分出
力の振幅を最大にすることができる。
In the present invention, this Kerr ellipticity and the phase distribution that integrates the phase change due to diffraction, the phase change due to the optical system, etc. are set to an integral multiple of π even with respect to the phase distribution of the reference wavefront. Since the modulation degree is improved by doing so, in this embodiment, the maximum amplitude is achieved by correcting the phase of δk + δo. Therefore, in FIG. 10, as the phase compensating plate 30, a compensating plate configuration in which the phase difference between the fast axis and the slow axis is δk + δo (or an integral multiple of π of addition) is used, and the fast axis is set to P By arranging so as to match the polarization direction, the phase distribution of the S-polarized wavefront on the re-imaging planes of the sensor lenses 31 and 32 is set to an integral multiple of π with respect to P-polarized light, as shown in FIG. be able to. As a result, the amplitude of the differential output by the differential amplifiers 35 and 36 can be maximized.

【0042】次に、本発明による更に別の実施例につい
て説明する。図11は、本発明による光ディスク記録再
装置の光学ヘッドの構成を示している。同図において、
図1と同一部分には同符号を付けている。この実施例
は、光ディスクに記録されるマークが、前記の実施例と
異なり、光磁気ドメインではなく、凹凸ピットである場
合について本発明を適用したものである。ここで、符号
39はピックアップレンズ、40はP偏光を50%透過
し、50%反射し、S偏光を100%反射する第1の偏
光ビームスプリッタ、41はピックアップレンズ39と
機械的に一体化されたλ/4板ハーフミラー、42は凹
凸ピットが記録される光ディスク、43はP偏光を10
0%透過し、S偏光を80%透過し、20%反射する第
3の偏光ビームスプリッタ、44は位相補償板、45,
46は2分割RFセンサ、47,48,49は差動増幅
器である。ここでは、ピックアップレンズ39により光
ディスク42に回折限界スポットが照射されるが、図1
2は、それを拡大して模式的に示した図である。説明の
ため、レンズ面、光ディスク各面を省略している。ピッ
クアップレンズ39に対向する光ディスク側の面56を
出た光は、λ/4板ハーフミラー41に入射し、60%
が透過し、40%が反射される。また、反射多層膜面5
0を透過した光は、λ/4基板51を透過し、右まわり
円偏光に変換され、光ディスク42の凹凸ピット面53
上に光スポット54として結ばれる。ここで回折反射さ
れた光は、略左まわり円偏光となり、再び、λ/4基板
を通り、略S偏光に変換され、反射多層膜面50を60
%透過し、ピックアップレンズ39に戻る。一方、反射
多層膜面50で反射した入射光は、ピックアップレンズ
面56の光軸上の頂点に、光ディスク42上の光スポッ
ト54と同等の光スポット55を結ぶ。光ディスク側の
レンズ面56は平面もしくは非常に曲率半径の大きな面
であり、光スポットは1μm前後と微小であるから、レ
ンズ面56で正反射した光は、再び、λ/4板ハーフミ
ラーに戻り、40%が再反射され、ピックアップレンズ
に戻る。この光は、P偏光のままで、参照波面として用
いられる。なお、レンズ面の光軸の頂点、数μmφに高
反射膜52をつけておくことにより、光の利用効率を向
上させることができる。
Next, another embodiment according to the present invention will be described. FIG. 11 shows the structure of the optical head of the optical disk recording / reproducing apparatus according to the present invention. In the figure,
The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In this embodiment, the present invention is applied to the case where the marks recorded on the optical disc are not the magneto-optical domain but the concave and convex pits, unlike the above-mentioned embodiments. Here, reference numeral 39 is a pickup lens, 40 is a first polarization beam splitter which transmits 50% of P-polarized light, reflects 50% and reflects 100% of S-polarized light, and 41 is mechanically integrated with the pickup lens 39. Λ / 4 plate half mirror, 42 is an optical disc on which concave and convex pits are recorded, and 43 is P-polarized light of 10
A third polarization beam splitter which transmits 0%, transmits 80% of S-polarized light and reflects 20%, 44 is a phase compensation plate, 45,
Reference numeral 46 is a two-divided RF sensor, and 47, 48 and 49 are differential amplifiers. Here, the pickup lens 39 irradiates the optical disc 42 with a diffraction-limited spot.
FIG. 2 is an enlarged schematic view of it. For the sake of explanation, the lens surface and each surface of the optical disk are omitted. The light emitted from the optical disc side surface 56 facing the pickup lens 39 is incident on the λ / 4 plate half mirror 41 and is 60%.
Is transmitted and 40% is reflected. In addition, the reflective multilayer film surface 5
The light that has passed through 0 passes through the λ / 4 substrate 51 and is converted into right-handed circularly polarized light.
It is tied up as a light spot 54. The light diffracted and reflected here becomes substantially left-handed circularly polarized light, passes through the λ / 4 substrate again, and is converted into substantially S-polarized light.
%, And returns to the pickup lens 39. On the other hand, the incident light reflected by the reflective multilayer film surface 50 forms a light spot 55 equivalent to the light spot 54 on the optical disc 42 at the apex on the optical axis of the pickup lens surface 56. Since the lens surface 56 on the optical disk side is a flat surface or a surface having a very large radius of curvature and the light spot is as small as about 1 μm, the light specularly reflected by the lens surface 56 returns to the λ / 4 plate half mirror again. , 40% is re-reflected and returns to the pickup lens. This light remains P-polarized and is used as a reference wavefront. It should be noted that the efficiency of light utilization can be improved by attaching the high reflection film 52 to the apex of the optical axis of the lens surface, which is several μmφ.

【0043】図11において、そのようにして、S偏光
信号光とP偏光参照光とを、固定の略等光路長に構成に
することで、ディスクの面振れや、オートフォーカスに
対応したアクチュエーター(図示せず)の動きによるノ
イズが除去できる。ピックアップレンズ39により再び
平行光束に戻されたP、S偏光は、第1の偏光ビームス
プリッタ401により、検出系側に反射される。また、
第3の偏光ビームスプリッタ43により、ディスクのオ
ートトラッキング、オートフォーカス用信号を持ったS
偏光の一部が反射され、サーボ用光学系に導びかれる。
第3の偏光ビームスプリッタ43を透過したS偏光の波
面を、図13に示す。ここでは、(a)〜(g)は、回
折限界スポット54を走査した場合の凹凸ピットのエッ
ジ、つまり、段差エッジからの回折波面を示しており、
スポット径で規格化したスポット位置による違いが示し
てある。図中の実線は回折波面の振巾分布、破線は位相
分布を表わす。段差エッジの場合の回折波面は、図4に
示したような位相エッジと異なり、振巾分布が非対称に
なり、位相分布も奇関数的でなくなる。これは、段差部
からの回折波が左右の段差により異なるためであり、こ
こに示した段差は、垂直で高さがλ/4であり、ξ<0
で高さが0であり、ξ>0で高さがλ/4である場合に
ついてであるが、高さや段差部の傾きにより回折波面が
変化するのは当然であるが、非対称の傾向は変わらない
ので、この例で説明する。振巾の非対称方向は、段差の
方向に依存し、スポットが移動しても、振巾分布の大小
のアンバランス方向は変化しない。また、振巾が小さい
ディップの位置は、光軸からシフトしており、また、そ
のシフト量は、スポットが移動しても、ほとんど変化し
ない。位相分布の湾曲の中心点は、振巾分布のディップ
位置に一致し、位相エッジに比べ空間的変化がゆるやか
で、光軸とエッジ中心が一致した図5の(d)の場合で
も、+π/2から+3π/2への変化が緩やかである。
ここでは、カー効果は存在しないので、回折による位相
変化δd が生じており、合波干渉させる参照波、位相0
rad のP偏光では、図4、図5と同様で、S偏光の振巾
分布の非対称性による光量の不均一性しか生じないので
あり、干渉項が消去され、エッジ検出信号の振巾は非常
に小さいものとなってしまう。また、図12に示したよ
うにP偏光とS偏光との光路長差は微小でかつ固定的で
あるが、初期調整において光路長差を機械的に0にする
のは難しく、かつ、熱膨張係数の違いやλ/4板の屈折
率の温度特性、残留オートフォーカスのオフセット、そ
れらの経時変化などがある。また、前述の各光学素子に
より生じる位相シフトもあるので、それにP偏光,S偏
光の光路長差を含む値を、改めてδo とおくと、総合的
に、δ=δd +δo の位相差が生じる。従って、この位
相差を、位相補償板44により補正し、P偏光とS偏光
との位相差がπの整数倍になる部分が多くなるようにす
ることで、エッジ検出信号の振巾を大きくし、変調度を
増大させることができる。図13の場合、(d)から解
るように、位相補償板44により3π/2−δo の位相
差を与えることにより、所要の振幅を実現する。ただ
し、(d)から明らかなように、位相分布は一定の部分
が少なく、小さく湾曲しており、また、逆側のエッジが
来ると、ξ=0軸を中心に反転した波面と位相分布とな
るから、その場合には、よりエッジ検出信号振巾が最大
になるように、エッジ検出信号波形をモニターしなが
ら、位相補償板44により与える位相補償量を微調すれ
ばよい。また、前述の各光学素子の誤差や、ゆらぎ、経
時変化を考え、平均的に安定した信号振巾が得られるよ
うに、位相補償量を補正してやればよい。それには、位
相補償板44を、図11に示すように、光軸に対して微
小量傾け、あるいは、進相軸をP偏光方向から微小量回
転するなどの方法が採用できる。
In FIG. 11, the S-polarized signal light and the P-polarized reference light are thus configured to have fixed substantially equal optical path lengths, whereby an actuator (which corresponds to the surface wobbling of the disk and the autofocus) ( Noise due to the movement of (not shown) can be removed. The P and S polarized lights that have been returned to the parallel light flux by the pickup lens 39 are reflected by the first polarization beam splitter 401 toward the detection system side. Also,
By the third polarization beam splitter 43, the S having the signal for auto-tracking and auto-focus of the disc
A part of the polarized light is reflected and guided to the servo optical system.
FIG. 13 shows the wavefront of S-polarized light that has passed through the third polarization beam splitter 43. Here, (a) to (g) show the edges of uneven pits when the diffraction-limited spot 54 is scanned, that is, the diffracted wavefronts from the step edges,
The difference due to the spot position normalized by the spot diameter is shown. The solid line in the figure represents the amplitude distribution of the diffracted wavefront, and the broken line represents the phase distribution. Unlike the phase edge as shown in FIG. 4, the diffracted wavefront in the case of the step edge becomes asymmetric in the amplitude distribution, and the phase distribution is also not an odd function. This is because the diffracted wave from the step portion differs depending on the left and right steps. The step shown here is vertical and the height is λ / 4, and ξ <0.
And the height is 0, and ξ> 0 and the height is λ / 4. It is natural that the diffracted wavefront changes depending on the height and the inclination of the step, but the asymmetric tendency changes. Since it is not available, this example will be described. The asymmetrical direction of the amplitude depends on the direction of the step, and even if the spot moves, the unbalanced direction of the amplitude distribution does not change. Further, the position of the dip with a small amplitude is shifted from the optical axis, and the shift amount hardly changes even if the spot moves. The center point of the curve of the phase distribution coincides with the dip position of the amplitude distribution, the spatial change is gentler than that of the phase edge, and even in the case of (d) in FIG. 5 in which the optical axis coincides with the edge center, + π / The change from 2 to + 3π / 2 is gradual.
Here, since the Kerr effect does not exist, a phase change δ d due to diffraction occurs, and the reference wave and the phase 0 that cause the multiplexing interference are generated.
Similar to FIG. 4 and FIG. 5, the P-polarized light of rad causes only the non-uniformity of the light quantity due to the asymmetry of the amplitude distribution of the S-polarized light, the interference term is eliminated, and the amplitude of the edge detection signal is extremely small. It becomes very small. Further, as shown in FIG. 12, the optical path length difference between the P-polarized light and the S-polarized light is minute and fixed, but it is difficult to mechanically reduce the optical path length difference to 0 in the initial adjustment, and the thermal expansion There are differences in coefficients, temperature characteristics of the refractive index of the λ / 4 plate, residual autofocus offset, and changes over time. Further, since there is also a phase shift caused by each of the above-mentioned optical elements, if a value including the optical path length difference between the P-polarized light and the S-polarized light is set as δ o again, the phase difference of δ = δ d + δ o is comprehensively expressed. Occurs. Therefore, this phase difference is corrected by the phase compensating plate 44 so that the portion where the phase difference between the P-polarized light and the S-polarized light becomes an integral multiple of π is increased, thereby increasing the amplitude of the edge detection signal. , The degree of modulation can be increased. In the case of FIG. 13, as can be seen from (d), the required amplitude is realized by giving a phase difference of 3π / 2−δ o by the phase compensating plate 44. However, as is clear from (d), the phase distribution has a small number of constant parts and is curved slightly, and when the opposite edge comes, the wavefront and the phase distribution inverted around the ξ = 0 axis are obtained. Therefore, in that case, the amount of phase compensation given by the phase compensating plate 44 may be finely adjusted while monitoring the waveform of the edge detection signal so that the amplitude of the edge detection signal becomes maximum. Further, the phase compensation amount may be corrected so that an average stable signal amplitude is obtained in consideration of the above-mentioned error of each optical element, fluctuation, and temporal change. For that purpose, a method of slightly tilting the phase compensating plate 44 with respect to the optical axis, or rotating the fast axis slightly from the P-polarized direction as shown in FIG. 11 can be adopted.

【0044】このようにして、エッジが光軸上にある場
合の瞳面の偏光を補正し、それをλ/2板により45度
回転し、第2の偏光ビームスプリッタ、2分割センサ4
5,46による差動検出光学系により検出し、その検出
信号を差動増幅器47,48により差分し、さらに、差
動増幅器49により差動をとり、同相ノイズを除去する
ことで、良好なエッジ検出信号を得ることができる。
In this way, the polarization of the pupil plane when the edge is on the optical axis is corrected, it is rotated by 45 ° by the λ / 2 plate, and the second polarization beam splitter and the two-division sensor 4 are used.
5, 46 is detected by the differential detection optical system, and the detected signals are differentiated by the differential amplifiers 47, 48. Further, the differential amplifier 49 takes the differential to remove common mode noise, thereby obtaining a good edge. A detection signal can be obtained.

【0045】図14に本発明による他の実施例を示す。
この実施例は、位置検出装置に本発明を実施したもので
ある。ここで、符号60は周波数安定化He−Neレー
ザ、61はビームエクスパンダー、62は無偏光ビーム
スプリッタ、63,66はピックアップレンズ、65は
位相補償板、64は対象物、67はミラー、68はλ/
2板、69は偏光ビームスプリッタ、70,71は2分
割センサ、72,73,74は差動増幅器、75は位相
補償板制御器である。レーザ60からの光ビームは、ビ
ームエクスパンダー61で広げられ、無偏光ビームスプ
リッタ62により分割され、更に、ピックアップレンズ
63により、シリコンウェハーやレチクルなどの対象物
64上に回折限界スポットとして結像される。スポット
は、様々な形状の凹凸構造のエッジにより回折を受けて
おり、回折波面は、ピックアップレンズ63、無偏光ビ
ームスプリッタ62を介して検出系に導かれる。一方、
参照波面はピックアップレンズ66とミラー67により
戻され、位相補償板65を往復で透過する。これによ
り、図11の実施例で示したような段差エッジによる回
折にともなう位相シフトδd (例えば、図13参照)
と、光路長差および光学素子による位相シフトδo を補
正し、対象物からの回折波面と、参照波面との部分的位
相差をπの整数倍にするような位相補正を与える。これ
により、エッジがスポットの光軸上にある時に、エッジ
検出信号が最大の振巾となる。すなわち、図13に示し
た回折波面は、λ/4の段差エッジによる円偏光の回折
のS偏光成分を示したことになり、前記実施例において
も、段差の高さ、エッジ形状に限定されないことを示し
たが、前記実施例のような、光ディスクにデータとして
記録された凹凸ピットは、段差高さ、形状はほぼ一定で
あり、それに合わせて固定した位相補償板で対応が可能
な例である。しかし、図14の本実施例においては、対
象物64のエッジの高さ、形状は必らずしも一定とは限
らない。そこで、本実施例においては、検出されたエッ
ジ検出信号を分析し、エッジに最適化した位相補償板を
与えることにより、さまざまなエッジの高さや形状に適
応した位置検出装置を提供する。すなわち、差動検出器
74の出力を位相補償板制御器75に入力することで、
エッジ検出信号の振巾のピーク値が求められる。このピ
ーク値を予め設定された値と比較し、その誤差信号によ
り位相補償板65の補償量にフィードバックをかけ、ピ
ーク値を高くする制御が行なわれる。その際、補償量の
補正の方向を検出するため、エッジ位置検出の最高周波
数fc の、できれば10倍以上の周波数fw で、位相補
償量を微小量、ウォブリングし、fw の帯域で制御誤差
信号を検出し、fc の帯域で位相補償量を制御するとこ
ろの、ウォブリング法を採用するのが望ましい。なお、
位相補償板65の補償量の制御には、補償板65の傾
き、回転による方法が用いられるが、本発明は、その手
段が何かに限定されるものではなく、ここでは、電気光
学効果を用いた屈折率制御、バリアブルな厚み制御、参
照光側の光路長のピエゾによる制御など、様々の手段が
実施可能である。
FIG. 14 shows another embodiment according to the present invention.
In this embodiment, the present invention is applied to a position detecting device. Here, reference numeral 60 is a frequency-stabilized He-Ne laser, 61 is a beam expander, 62 is a non-polarizing beam splitter, 63 and 66 are pickup lenses, 65 is a phase compensation plate, 64 is an object, 67 is a mirror, and 68. Is λ /
Two plates, 69 is a polarization beam splitter, 70 and 71 are two-divided sensors, 72, 73 and 74 are differential amplifiers, and 75 is a phase compensation plate controller. A light beam from the laser 60 is expanded by a beam expander 61, split by a non-polarizing beam splitter 62, and further, is picked up by a pickup lens 63 on a target object 64 such as a silicon wafer or a reticle as a diffraction limited spot. It The spot is diffracted by the edges of the uneven structure of various shapes, and the diffracted wavefront is guided to the detection system via the pickup lens 63 and the non-polarization beam splitter 62. on the other hand,
The reference wavefront is returned by the pickup lens 66 and the mirror 67, and passes through the phase compensation plate 65 in a reciprocating manner. As a result, the phase shift δ d due to the diffraction due to the step edge as shown in the embodiment of FIG. 11 (for example, see FIG. 13).
Then, the optical path length difference and the phase shift δ o due to the optical element are corrected, and the phase correction is performed so that the partial phase difference between the diffracted wavefront from the object and the reference wavefront becomes an integral multiple of π. As a result, the edge detection signal has the maximum amplitude when the edge is on the optical axis of the spot. That is, the diffracted wavefront shown in FIG. 13 shows the S-polarized component of the circularly polarized light diffracted by the step edge of λ / 4, and the height of the step and the shape of the edge are not limited in the above embodiment. However, the uneven pits recorded as data on the optical disc as in the above embodiment have substantially the same step height and shape, and this is an example in which a phase compensating plate fixed accordingly can be used. . However, in the present embodiment of FIG. 14, the height and shape of the edge of the object 64 are not always constant. Therefore, in this embodiment, a position detecting device adapted to various heights and shapes of edges is provided by analyzing the detected edge detection signal and providing a phase compensating plate optimized for the edges. That is, by inputting the output of the differential detector 74 to the phase compensator controller 75,
The peak value of the amplitude of the edge detection signal is obtained. The peak value is compared with a preset value, and the error signal is fed back to the compensation amount of the phase compensator 65 to increase the peak value. At this time, in order to detect the direction of correction of the compensation amount, the phase compensation amount is wobbled at a frequency f w, which is preferably 10 times or more the maximum frequency f c of edge position detection, if possible, and is controlled in the f w band. It is desirable to employ the wobbling method, which detects an error signal and controls the amount of phase compensation in the f c band. In addition,
A method of tilting and rotating the compensating plate 65 is used for controlling the amount of compensation of the phase compensating plate 65, but the present invention is not limited to any means, and here, the electro-optical effect is used. Various means such as control of the refractive index used, variable thickness control, and control of the optical path length on the reference light side by piezo can be implemented.

【0046】このように、位置検出装置においても、従
来は、特に、回折による位相シフトδd に対応していな
かったため、対称物のエッジのない単一の高さ、もしく
は、位相領域間の位相差のみを考え、それら複数の状態
間での干渉強度の差を大きくし、その差の中間値として
エッジを検出するしかなかったが、本発明によれば、エ
ッジによる回折波の位相シフトが、それら単一の領域の
位相を中心に正負にモジュレーションされるという現象
を利用して、そのエッジによる回折波面の合波干渉した
強度を最適化することにより、エッジ検出信号の品質を
飛躍的に向上させ、位置検出装置の高信頼性を実現でき
るのである。
As described above, even in the position detecting device, conventionally, since the phase shift δ d due to diffraction has not been dealt with in the related art, a single height without an edge of the symmetrical object or a position between the phase regions is set. Considering only the phase difference, increasing the difference in interference intensity between the plurality of states, there was no choice but to detect the edge as an intermediate value of the difference, according to the present invention, the phase shift of the diffracted wave by the edge, The quality of the edge detection signal is dramatically improved by optimizing the intensity of the combined wave interference of the diffracted wave front by the edge by utilizing the phenomenon that the phase of those single regions is modulated positively and negatively. Therefore, high reliability of the position detection device can be realized.

【0047】図15は、また、本発明による更に他の実
施例を示している。ここでは、本発明を、ホログラフィ
ック位相格子を用いたエンコーダーに対して実施してい
る。同図において、符号60,61は、図14の実施例
で示すものと同じレーザーとエクスパンダー、80は偏
光を45度回転させるλ/2板、81は偏光ビームスプ
リッタ、82は位相補償板、83,84はミラー、8
5,87はピックアップレンズ、86はホログラフィッ
ク位相格子、88はビームスプリッタ、89は偏光を9
0度回転させるλ/2板、90,91はセンサレンズ、
92,93は2分割センサ、94,95,96は差動増
幅器である。偏光ビームスプリッタ81を反射したS偏
光は、ミラー84、ピックアップレンズ85を介して、
位相格子86上にスポットとして結像され、また、位相
格子86のエッジにより回折された光はピックアップレ
ンズ87によりビームスプリッタ88に導びかれ、参照
波と合波干渉する。偏光ビームスプリッタ81を透過し
たP偏光は、S偏光が位相格子86の回折により受けた
位相シフトδd と、S偏光との光路長差により生じる位
相シフトおよび光学素子の反射などで生じる位相シフト
との合計δo の位相を補正し、再結像面のセンサ92,
93上でS偏光側からの光の位相差が、部分的にπの整
数倍になるように、位相補償板82により位相補償を受
ける。また、偏光ビームスプリッタ81を透過した反射
光は、ミラー83を介してλ/2板89によりS偏光に
変換され、ビームスプリッタ88で、位相格子86から
の回折波であるS偏光と合波干渉される。この場合、ビ
ームスプリッタ88は、そのS偏光の反射光が、反射時
に、透過光に対してπrad の位相シフトが生じるような
膜を構成しているので、ビームスプリッタ88の2つの
射出光同志は、相対位相がπずれた合波干渉波となって
おり、差動検出構成を実現している。センサ92,93
上の位相格子による回折波面の再結像面の波面は、図1
0に示されたもの、および、位相をπシフトしたものと
なるが、これも、前実施例と同様、位相格子86のエッ
ジ部の位相差がπの整数倍である場合であるが、位相格
子86の位相差により本発明の適用が不可能になること
がないのは、前述した通りである。このように、従来
は、エンコーダの格子ピッチを小さくし、分解能を上げ
ようとすると、光の回折現象により信号品質が劣化し、
高分解能化が不可能であったが、本発明によれば、エッ
ジの回折現象を積極的に利用することにより、高分解能
エンコーダが可能となる。
FIG. 15 also shows still another embodiment according to the present invention. Here, the present invention is applied to an encoder using a holographic phase grating. In the figure, reference numerals 60 and 61 are the same lasers and expanders as those shown in the embodiment of FIG. 14, 80 is a λ / 2 plate for rotating polarization by 45 degrees, 81 is a polarization beam splitter, and 82 is a phase compensation plate. 83 and 84 are mirrors, 8
5, 87 is a pickup lens, 86 is a holographic phase grating, 88 is a beam splitter, and 89 is a polarized light.
Λ / 2 plate rotated by 0 degree, 90 and 91 are sensor lenses,
Reference numerals 92 and 93 are two-divided sensors, and 94, 95 and 96 are differential amplifiers. The S-polarized light reflected by the polarization beam splitter 81 passes through a mirror 84 and a pickup lens 85,
The light imaged as a spot on the phase grating 86, and the light diffracted by the edge of the phase grating 86 is guided to the beam splitter 88 by the pickup lens 87 and interferes with the reference wave. The P-polarized light transmitted through the polarization beam splitter 81 has a phase shift δ d of the S-polarized light received by the diffraction of the phase grating 86, a phase shift caused by the optical path length difference from the S-polarized light, and a phase shift caused by the reflection of the optical element. total δ phase correcting of o, the sensor 92 of the re-imaging plane of,
Phase compensation is performed by the phase compensation plate 82 so that the phase difference of the light from the S-polarized side on 93 is partially an integral multiple of π. Further, the reflected light transmitted through the polarization beam splitter 81 is converted into S-polarized light by the λ / 2 plate 89 via the mirror 83, and the beam splitter 88 combines and interferes with the S-polarized light which is the diffracted wave from the phase grating 86. To be done. In this case, the beam splitter 88 constitutes a film in which the S-polarized reflected light undergoes a phase shift of π rad with respect to the transmitted light at the time of reflection. , And the relative phase is a π-shifted combined interference wave, realizing a differential detection configuration. Sensors 92, 93
The wavefront of the re-imaging plane of the wavefront diffracted by the upper phase grating is shown in FIG.
0 and the phase shifted by π, which is also the case where the phase difference of the edge portion of the phase grating 86 is an integral multiple of π, as in the previous embodiment. As described above, the phase difference of the grating 86 does not prevent the application of the present invention. As described above, conventionally, when the grating pitch of the encoder is reduced and the resolution is increased, the signal quality deteriorates due to the diffraction phenomenon of light,
Although it has been impossible to achieve high resolution, the present invention enables a high resolution encoder by positively utilizing the edge diffraction phenomenon.

【0048】次に、本発明により得られたエッジ検出信
号波形の処理について説明する。図16は信号処理を説
明するためのブロック模式図である。ここで、符号10
6は前述の複数の実施例で得られるエッジ検出信号の入
力端子、100は微分回路、101,102は上向き波
形のウィンドウ回路Iおよび下向き波形のウィンドウ回
路II、103,104はそれぞれのウィンド回路に対応
したコンパレータI,II、105はパルス列のORをと
とって演算を行なう合波回路である。また、図17はそ
れぞれにおける波形の模式図である。
Next, processing of the edge detection signal waveform obtained by the present invention will be described. FIG. 16 is a schematic block diagram for explaining the signal processing. Here, reference numeral 10
Reference numeral 6 is an input terminal for an edge detection signal obtained in the above-described embodiments, 100 is a differentiating circuit, 101 and 102 are window circuits I having an upward waveform and window circuits II having downward waveforms, and 103 and 104 are window circuits. Corresponding comparators I, II and 105 are multiplexing circuits that take the OR of the pulse trains to perform the operation. Further, FIG. 17 is a schematic diagram of waveforms in each.

【0049】図17の(a)はエッジ検出信号であり、
エッジ部において上向きパルス、下向きパルスが発生
し、これが、エッジ間隔が大きければ、孤立パルスとな
り、小さければ、正弦波状の連結パルスになり、さら
に、エッジ間隔が小さくなると、符号間干渉により、パ
ルス高が小さくなるなどの変形を受ける。エッジ検出信
号からは、しきい値をそれぞれ正と負に設定したウィン
ドウ回路101,102により、上向きパルス、下向き
パルスに対応したウィンドウ波形(b),(c)を得て
いる。ウィンドウ幅は、孤立パルスの場合に比べ、エッ
ジが密になると狭くなる。一方、微分回路100によ
り、微分波形(d)が得られ、各エッジ部でゼロクロス
するS字パターンが得られる。上向き、下向き、それぞ
れのウィンドウ波形(b),(c)を用いて、コンパレ
ータ103,104により、微分波形(d)よりエッジ
の0クロス点が検出され、ワンショットにより、エッジ
位置を示すパルス列(e),(f)が得られる。このパ
ルス列を、合波回路105により再び合成し、例えば、
図17の(g)に示されるような、エッジ位置によりL
Hが反転する波形が得られ、エッジ位置の検出が行なわ
れる。
FIG. 17A shows an edge detection signal,
An upward pulse and a downward pulse are generated at the edge part. If the edge interval is large, it becomes an isolated pulse, if it is small, it becomes a sinusoidal concatenated pulse, and if the edge interval becomes small, pulse height increases due to intersymbol interference. Undergoes deformation such as becoming smaller. From the edge detection signal, window waveforms (b) and (c) corresponding to the upward pulse and the downward pulse are obtained by the window circuits 101 and 102 whose thresholds are set to positive and negative, respectively. The window width becomes narrower when the edges are denser than when the isolated pulse is used. On the other hand, the differentiating circuit 100 obtains a differentiated waveform (d), and an S-shaped pattern with zero crossing at each edge portion is obtained. Using the window waveforms (b) and (c) facing upward and downward, the comparators 103 and 104 detect the zero crossing point of the edge from the differential waveform (d), and the one-shot pulse train indicating the edge position ( e) and (f) are obtained. This pulse train is synthesized again by the multiplexing circuit 105, and for example,
Depending on the edge position, as shown in FIG.
A waveform in which H is inverted is obtained, and the edge position is detected.

【0050】なお、以上の複数の実施例において、本発
明を、異なる用途の装置に適用した場合について説明を
行なったが、先にも説明したように、回折を受けるエッ
ジが屈折率の違いによるものであっても、段差型のもの
であっても、また、その位相差が0でない限り、回折波
面がモデュレーションされ、位相分布が変化するので、
原理的には本発明による検出が可能である。従って、た
とえば、図15の実施例の格子が凹凸型であっても良い
ことは云うまでもない。また、そのような位相エッジが
表す情報には、光メモリにおけるデジタルデータ、エン
コーダにおける位置データの例を示したが、特に、これ
に限定されるものではなく、アナログデータや、2次元
画像データなどの検出に適用することも可能であり、例
えば、図11の実施例において、2次元的に走査するこ
とにより、画像データを対象にすることが可能である。
In the above-mentioned plural embodiments, the case where the present invention is applied to the devices for different purposes is explained. However, as described above, the edge to be diffracted depends on the difference in the refractive index. Whether it is a stepped type or a stepped type, unless the phase difference is 0, the diffracted wavefront is modulated and the phase distribution changes.
In principle, the detection according to the invention is possible. Therefore, it goes without saying that, for example, the grating of the embodiment shown in FIG. Further, as the information represented by such a phase edge, an example of digital data in the optical memory and position data in the encoder is shown, but the information is not particularly limited to this, and analog data, two-dimensional image data, etc. It can also be applied to detection. For example, in the embodiment of FIG. 11, image data can be targeted by two-dimensionally scanning.

【0051】また、さらには、2分割のセンサを、瞳面
もしくは再結像面に常に置く例について説明を行なった
が、もちろん回折波面の変化をとらえる場所はその2点
に限定されるものではなく、収束、発散の光束中でも実
施可能である。当然、これは、2分割のセンサであると
いうことが本発明の思想ではなく、回折を含めた位相分
布に補正を加え、干渉強度分布の不均一性を強調し、そ
の不均一性を検出する最も簡単な手段として、2分割セ
ンサによる差分で非対称性を検出する例について説明し
たものである。従って、不均一性を検出する最適な空間
分割法を採用することも可能であり、3分割以上のセン
サ部からの出力を演算する検出法や、例えば、図14や
図15の実施例において、2分割センサの位置に2次元
CCDカメラを置き、干渉縞強度分布、結像スポットを
2次元画像として捕らえ、その強度分布変化を各種画像
処理を組合わせることにより捕らえ、エッジの位置、深
さなどの3次元情報を得ることも可能である。
Further, an example has been described in which the two-divided sensor is always placed on the pupil plane or the re-imaging plane, but of course the place where the change in the diffracted wavefront can be detected is not limited to these two points. Instead, it can be implemented even in a convergent or divergent light beam. Of course, this is not the idea of the present invention that it is a two-divided sensor, but the phase distribution including diffraction is corrected to emphasize the nonuniformity of the interference intensity distribution and detect the nonuniformity. As the simplest means, an example in which the asymmetry is detected by the difference between the two-divided sensors has been described. Therefore, it is also possible to adopt an optimal space division method for detecting nonuniformity, and for example, in the detection method of calculating the output from the sensor unit of three or more divisions, for example, in the embodiment of FIG. 14 or FIG. A two-dimensional CCD camera is placed at the position of the two-divided sensor, the interference fringe intensity distribution and the image spot are captured as a two-dimensional image, and changes in the intensity distribution are captured by combining various image processing, such as edge position and depth. It is also possible to obtain the three-dimensional information of.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、各種エ
ッジからの回折波面と、その他の光学要素による位相の
変化とを、位相補正し、参照波面との位相差を最適化す
ることにより、干渉強度分布の不均一性を増大し、検出
信号の変調度を向上させることにより、検出精度の信頼
性を改善する効果がある。
As described above, the present invention corrects the phase of the diffracted wavefront from various edges and the phase change caused by other optical elements, and optimizes the phase difference from the reference wavefront. By increasing the non-uniformity of the interference intensity distribution and improving the modulation degree of the detection signal, there is an effect of improving the reliability of the detection accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を光磁気ディスク記録再生装置に実施し
た光ヘッド構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical head in which the present invention is applied to a magneto-optical disk recording / reproducing apparatus.

【図2】カー効果の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a Kerr effect.

【図3】光磁気ドメインエッジからの回折の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of diffraction from a magneto-optical domain edge.

【図4】回折パターンの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a diffraction pattern.

【図5】偏光状態の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a polarization state.

【図6】偏光状態の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a polarization state.

【図7】位相補償板の模式図である。FIG. 7 is a schematic view of a phase compensation plate.

【図8】偏光状態の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a polarization state.

【図9】本発明の第2の実施例である。FIG. 9 is a second embodiment of the present invention.

【図10】同じく、回折パターンの説明図である。FIG. 10 is likewise an explanatory diagram of a diffraction pattern.

【図11】同じく、光ディスク記録再生装置の実施例で
ある。
FIG. 11 is likewise an embodiment of an optical disc recording / reproducing apparatus.

【図12】光学ヘッドの模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram of an optical head.

【図13】同じく、回折パターンの説明図である。FIG. 13 is likewise an explanatory diagram of a diffraction pattern.

【図14】同じく、位置検出装置の実施例である。FIG. 14 is likewise an embodiment of a position detecting device.

【図15】光学式エンコーダの実施例である。FIG. 15 is an example of an optical encoder.

【図16】処理回路のブロック図である。FIG. 16 is a block diagram of a processing circuit.

【図17】信号波形の模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram of a signal waveform.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,60 レーザ 13,30,44,68,82 位相補償板 9 光磁気ディスク 42 光ディスク 64 シリコンウェハー 86 ホログラフィク格子 1,60 Laser 13,30,44,68,82 Phase compensation plate 9 Magneto-optical disk 42 Optical disk 64 Silicon wafer 86 Holographic grating

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Susumu Matsumura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を位相物体に照射し、該位相物
体からの反射光/透過光を光検出器に導き、該位相物体
の属性を検出する光学的検出装置において、該位相物体
からの回折波面を、参照波面と合波干渉させ、得られた
干渉強度分布を該光検出器により検出するように構成に
すると共に、該位相物体の偏光特性に起因する位相変
調、該位相物体からの回折波面による空間的位相変調の
重ね合わせによる総合位相と、前記参照波面の位相との
相対位相差を、空間的な部分領域で、略πの整数倍にす
るための位相補償板を有することを特徴とする光学的検
出装置。
1. An optical detection device for irradiating a phase object with laser light, guiding reflected light / transmitted light from the phase object to a photodetector, and detecting an attribute of the phase object, comprising: The diffracted wave front is combined with the reference wave front, and the obtained interference intensity distribution is detected by the photodetector, and phase modulation due to the polarization characteristics of the phase object, It has a phase compensator for making the relative phase difference between the total phase by the superposition of spatial phase modulation by the diffracted wavefront and the phase of the reference wavefront in a spatial partial region approximately an integer multiple of π. Characteristic optical detection device.
【請求項2】 前記総合位相に、該位相物体から該光検
出器までの光路内の光学素子で受ける位相変調を含めた
ことを特徴とする請求項1に記載の光学的検出装置。
2. The optical detection device according to claim 1, wherein the total phase includes a phase modulation received by an optical element in an optical path from the phase object to the photodetector.
【請求項3】 前記位相物体が光磁気ドメインであり、
前記位相物体の属性が光磁気ドメインの磁壁であり、前
記総合位相がカー成分位相であり、前記参照波面がフレ
ネル成分であることを特徴とする請求項1に記載の光学
的検出装置。
3. The phase object is a magneto-optical domain,
The optical detection device according to claim 1, wherein the attribute of the phase object is a domain wall of a magneto-optical domain, the total phase is a Kerr component phase, and the reference wavefront is a Fresnel component.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10172171A (en) * 1996-12-06 1998-06-26 Nec Corp Aperture restricting element and optical head device utilizing the same
JP2001160246A (en) * 1999-12-01 2001-06-12 Asahi Glass Co Ltd Method for controlling optical head device
JP2004005766A (en) * 2002-04-25 2004-01-08 Victor Co Of Japan Ltd Information recording carrier, reproducing device, recording device, reproducing method, and recording method
JP2005283585A (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Lucent Technol Inc Optical analysis device for polarization characteristic
US7656781B2 (en) 2002-04-19 2010-02-02 Victor Company Of Japan, Limited Reproducing system and corresponding information recording medium having wobbled land portions
JP2012068228A (en) * 2010-07-30 2012-04-05 Canon Inc Method and device for measuring surface profile of object
JP2018124215A (en) * 2017-02-02 2018-08-09 オリンパス株式会社 Phase distribution calculation method, evaluation method, image processing apparatus, image processing system, and program

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10172171A (en) * 1996-12-06 1998-06-26 Nec Corp Aperture restricting element and optical head device utilizing the same
JP2001160246A (en) * 1999-12-01 2001-06-12 Asahi Glass Co Ltd Method for controlling optical head device
US7656781B2 (en) 2002-04-19 2010-02-02 Victor Company Of Japan, Limited Reproducing system and corresponding information recording medium having wobbled land portions
US7668072B2 (en) 2002-04-19 2010-02-23 Victor Company Of Japan, Limited Producing system and corresponding information recording medium having wobbled land portions
US7907504B2 (en) 2002-04-19 2011-03-15 Victor Company Of Japan Limited Optical recording medium having auxiliary information and reference clock
US8179773B2 (en) 2002-04-19 2012-05-15 JVC Kenwood Corporation Optical recording medium having auxiliary information and reference clock
US8189451B2 (en) 2002-04-19 2012-05-29 JVC Kenwood Corporation Optical recording medium having auxiliary information and reference clock
JP2004005766A (en) * 2002-04-25 2004-01-08 Victor Co Of Japan Ltd Information recording carrier, reproducing device, recording device, reproducing method, and recording method
JP2005283585A (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Lucent Technol Inc Optical analysis device for polarization characteristic
JP2012068228A (en) * 2010-07-30 2012-04-05 Canon Inc Method and device for measuring surface profile of object
JP2018124215A (en) * 2017-02-02 2018-08-09 オリンパス株式会社 Phase distribution calculation method, evaluation method, image processing apparatus, image processing system, and program

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