JP2006294184A - 光記録再生方法及びそれを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光記録媒体に記録された情報を再生するために用いられる光記録再生方法及びそれを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置に関し、良好な品質の再生信号が得られる光記録再生方法及びそれを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光ヘッドは光記録媒体で反射した光ビーム２７の光路中に配置された回折素子２３を有している。回折素子２３は光記録媒体の半径方向Ｒに分割された３つの光入射領域α、β、γを有し、光ビーム２７の光路断面を３分割している。光入射領域αを透過した光ビーム２７（０次光２７ａ）のみに基づいてＲＦ信号を抽出することにより、光記録媒体の隣接トラックからのクロストークに起因するノイズ信号が低減した良好な品質の再生信号を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光記録媒体に記録された情報を再生するために用いられる光記録再生方法及びそれを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置に関する。

光記録再生装置は、例えば円板状の光記録媒体（光ディスク）の円周方向に沿って形成され且つ光記録媒体の半径方向に複数形成されたトラックの所定領域に情報を記録し、又は当該トラックの所定領域に記録された情報を再生する光ヘッドを備えている。光ヘッドには、光記録媒体に対して情報を記録するだけに用いられる記録専用型と、情報を再生するだけに用いられる再生専用型、及び記録再生の双方に使用可能な記録再生型とがある。従って、これらを搭載した装置はそれぞれ光記録装置、光再生装置、光記録再生装置となるが、本願では以下、それら全てを包含して光記録再生装置と総称する。

光ディスクシステムにおいて、反射光の光路断面を複数の領域に分割し、分割された各領域を透過した反射光を独立に検出して、各種の信号処理を行う方法は従来から広く用いられている。これら多くの信号処理では、分割された各領域の検出光が適宜演算されて、対物レンズのフォーカス又はトラッキングのためのサーボ信号が得られる。その中でも、特許文献１で開示されている方法は、分割した領域のうち、光ビームがトラックを横切る際に発生する交流信号（以下、トラッククロス信号という。）を多く含む領域を積極的に利用し、この領域を透過した光ビームの検出信号から、対物レンズが半径方向へ移動する動き（以下、レンズシフトという。）によって発生する低周波信号の非対称成分（以下、オフセットという。）のみを除去することができる。これにより、単一光ビームにおいてもレンズシフトによるオフセットの発生が少ない良好なトラッキング信号を得ることができる。
特開２００４−３９１６５号公報

ところが、近年の光ディスクシステムでは、光ディスクの記録密度の向上が目覚しく、光源から射出されるレーザ光の短波長化及び対物レンズの開口数の増大により、光ディスクの情報記録面上に集光されるレーザ光のスポット径の限界値が見えてきている。一方、市場の光記録媒体のさらなる高密度化への要求は強い。このため、現状の光ディスクシステムでは、必然的に光スポットの回折限界に近いか、それ以上のサイズの記録マークを再生する厳しい設計がなされている。

図９は、各種の光記録媒体における光学伝達関数を示している。横軸は、空間周波数（Ｌｉｎｅｓ／ｍｍ）表わし、縦軸は、光学伝達関数を表わしている。図中に示す曲線ＣＤは、ＣＤ（コンパクトディスク）に使用されているレーザ光の波長及び対物レンズの開口数を用いて算出された特性を示し、曲線ＤＶＤは、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）に使用されているレーザ光の波長及び対物レンズの開口数を用いて算出された特性を示している。曲線ＨＤ−ＤＶＤは、ＨＤ−ＤＶＤ（次世代のＤＶＤ）に使用されているレーザ光の波長及び対物レンズの開口数を用いて算出された特性を示し、曲線ＢＤは、ＢＤ（ブルーレイディスク）に使用されているレーザ光の波長及び対物レンズの開口数を用いて算出された特性を示している。光学伝達関数が大きい程コントラストが得られ易く、光ディスクのトラック方向に記録された、コンテンツ情報を含む高周波信号（以下、ＲＦ信号という。）を再生し易くなる。一方、光学伝達関数が０になると回折限界となり、ＲＦ信号の高周波成分（解像度）の再生の保証ができなくなる。

ＣＤのトラックピッチは１．６μｍであるため、空間周波数は６２５（ｌｉｎｅｓ／ｍｍ）となる。このため、図９に曲線ＣＤに接触する２本の直線で示すように、空間周波数が６２５（ｌｉｎｅｓ／ｍｍ）でのＣＤの光学伝達関数は約０．３５になる。ＤＶＤのトラックピッチは０．７４μｍであるため、空間周波数は１３５１（ｌｉｎｅｓ／ｍｍ）となり、光学伝達関数は約０．１６になる。ＢＤのトラックピッチは０．３２μｍであるため、空間周波数は３１２５（ｌｉｎｅｓ／ｍｍ）となり、光学伝達関数は約０．１４になる。

これに対し、次世代の高密度記録媒体ＨＤ−ＤＶＤのトラックピッチは０．３４μｍであるため、空間周波数は２９４１（ｌｉｎｅｓ／ｍｍ）になる。図９に曲線ＨＤ−ＤＶＤに接触する２本の直線で示すように、空間周波数が２９４１（ｌｉｎｅｓ／ｍｍ）でのＨＤ−ＤＶＤの光学伝達関数は約０．０３になる。このように、ＨＤ−ＤＶＤでは、他の光記録媒体より光学伝達関数が小さく、殆ど回折限界に近いトラック密度で設計されている。従って、ＨＤ−ＤＶＤに従来の再生法を用いると、他の光記録媒体に比較して隣接トラックからのクロストークが大きくなり、再生信号の品質が著しく低下するという問題を有している。

本発明の目的は、良好な品質の再生信号が得られる光記録再生方法及びそれを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置を提供することにある。

上記目的は、光記録媒体のトラックにより回折した０次光と±１次光のうち、前記０次光のみが入射する０次光入射領域と、前記０次光と前記＋１次光との重なり光が入射する０次＋１次光入射領域と、前記０次光と前記−１次光との重なり光が入射する０次−１次光入射領域とを備えた光学素子と、前記０次光入射領域を透過した前記０次光のみを受光する受光領域を備えた受光素子とを有することを特徴とする光ヘッドによって達成される。

上記本発明の光ヘッドであって、前記受光領域で受光された前記０次光の光強度に基づいて、前記光記録媒体の情報記録面に記録された情報を含むＲＦ信号が抽出されることを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記０次光入射領域は、前記光記録媒体の半径方向において、前記０次＋１次光入射領域と前記０次−１次光入射領域とで挟まれて配置されていることを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記０次光入射領域は、前記光学素子の光軸を含む所定領域を除く領域に配置されていることを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記０次光入射領域は、前記所定領域に対して対称に２つ配置されていることを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記受光素子は、前記２つの０次光入射領域の少なくとも一方を透過した前記０次光を受光する前記受光領域を有することを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記受光素子は、前記２つの０次光入射領域をそれぞれ透過した前記０次光を受光する２つの前記受光領域を有することを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記光学素子は、前記０次光入射領域、前記０次＋１次光入射領域及び前記０次−１次光入射領域により伝播方向にほぼ直交する前記０次光の光路断面を分割していることを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記光学素子は、ホログラムを含む回折素子であることを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記０次光入射領域と前記０次＋１次光入射領域との境界部には、第１の分割線が視認され、前記０次光入射領域と前記０次−１次光入射領域との境界部には、第２の分割線が視認されることを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記０次光入射領域と前記所定領域との境界部には、第３の分割線が視認されることを特徴とする。

上記本発明の光ヘッドであって、前記第１及び第２の分割線は、前記光学素子の光軸を含み前記光記録媒体のトラックの接線方向に対してほぼ対称であることを特徴とする。

また、上記目的は、上記本発明の光ヘッドを有することを特徴とする光記録再生装置によって達成される。

また、上記目的は、光記録媒体のトラックにより回折した０次光と±１次光との光路断面を前記０次光のみが入射する０次光入射領域と、前記０次光と前記＋１次光との重なり光が入射する０次＋１次光入射領域と、前記０次光と前記−１次光との重なり光が入射する０次−１次光入射領域とに分割し、前記０次光入射領域を透過する前記０次光の光強度のみを検出して前記光記録媒体の情報記録面に記録された情報を含むＲＦ信号を抽出することを特徴とする光記録再生方法によって達成される。

上記本発明の光記録再生方法であって、前記光記録媒体の半径方向において、前記０次＋１次光入射領域と前記０次−１次光入射領域前記とに挟まれた前記０次光入射領域を透過した前記０次光の光強度に基づいて前記ＲＦ信号を抽出することを特徴とする。

上記本発明の光記録再生方法であって、前記０次光の光路中心を含む所定領域を除く領域に形成された前記０次光入射領域を透過した前記０次光の光強度に基づいて前記ＲＦ信号を抽出することを特徴とする。

上記本発明の光記録再生方法であって、前記所定領域に対して対称に形成された２つの前記０次光入射領域の少なくとも一方を透過した前記０次光の光強度に基づいて前記ＲＦ信号を抽出することを特徴とする。

本発明によれば、光ヘッド及び光記録再生装置の再生信号の品質が向上する。

〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による光記録再生方法及びそれを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置について図１乃至図５を用いて説明する。まず、本実施の形態による光ヘッド１の概略の構成について図１及び図２を用いて説明する。

図１に示すように、光ヘッド１は、光ビームを射出する光源としてレーザダイオード３を有している。レーザダイオード３は、コントローラ（不図示）からの制御電圧に基づいて記録／再生毎に異なる光強度の光ビームを射出できるようになっている。

レーザダイオード３の光射出側の所定位置には、偏光ビームスプリッタ５が配置されている。レーザダイオード３から見て偏光ビームスプリッタ５の光透過側には、１／４波長板７、コリメータレンズ９及び対物レンズ１３がこの順に並んで配置されている。コリメータレンズ９は、レーザダイオード３からの発散光線束を平行光線束に変換して対物レンズ１３に導くと共に、対物レンズ１３からの平行光線束を集束光線束に変換して受光素子２５に導くために設けられている。対物レンズ１３はコリメータレンズ９からの平行光線束を光記録媒体１５の情報記録面に集光して読み取りスポットを形成すると共に、光記録媒体１５からの反射光を平行光線束に変換してコリメータレンズ９に導くために設けられている。

１／４波長板７から見て偏光ビームスプリッタ５の光反射側には、センサレンズ１７、コリメータレンズ２１、光学素子としての回折素子２３及び受光素子２５がこの順に配置されている。また、レーザダイオード３から見て偏光ビームスプリッタ５の光反射側には、レーザダイオード３から射出された光ビーム２７の光強度を計測するためのパワーモニタ用フォトダイオード１１が配置されている。

センサレンズ１７は、光記録媒体１５で反射された光ビーム２７の合焦位置を光学的に調整するための反射光合焦位置調整部として機能する。また、センサレンズ１７は光記録媒体１５で反射した光ビーム２７を所定の光学系倍率で拡大させて、コリメータレンズ２１及び回折素子２３を介して受光素子２５に形成された受光領域２５ａに入射させるようになっている。

図２は、回折素子２３を光ビーム２７の入射面側から見た状態を示している。図２の図中の左右方向の矢印は光ビーム２７における光記録媒体１５の半径（ラジアル）方向Ｒを示し、上下方向の矢印は光ビーム２７における光記録媒体１５のトラックの接線方向Ｔを示している。また、図中の破線は光記録媒体１５に照射された光ビーム２７が光記録媒体１５のトラックにより回折した０次光２７ａ及び±１次光２７ｂ、２７ｃの光束の輪郭を示している。図１及び図２に示すように、回折素子２３は、例えばガラス材料を薄板円柱状に形成した形状を有している。図２に示すように、回折素子２３は光記録媒体１５の半径方向Ｒに分割された３つの光入射領域α、β、γを有している。

光入射領域（０次光入射領域）αには、０次光２７ａの一部のみが入射し、光入射領域（０次＋１次光入射領域）βには、０次光２７ａと＋１次光２７ｂとの重なり光が入射し、光入射領域（０次−１次光入射領域）γには、０次光２７ａと−１次光２７ｃとの重なり光が入射する。光入射領域αは、光記録媒体１５の半径方向Ｒにおいて、光入射領域βと光入射領域γとに挟まれて配置されている。光入射領域αと、光入射領域β、γとのそれぞれの境界は、±１次光２７ｂ、２７ｃの光束の輪郭に沿う形状に形成されている。

光入射領域β、γには、例えばホログラムとしての所定の回折パターンが形成されており、入射した光ビーム２７を回折するようになっている。一方、光入射領域αには、例えば回折パターンが形成されていない。このため、光入射領域α、β、γをそれぞれ透過した光ビーム２７は、受光素子２５の受光面上の異なる場所に入射する。

光入射領域αには回折パターンが形成されていないのに対して光入射領域β、γには回折パターンが形成されているので、光入射領域α、βの境界部には、分割線（第１の分割線）Ｌ１が視認され、光入射領域α、γの境界部には、分割線（第２の分割線）Ｌ２がそれぞれ視認される。分割線Ｌ１、Ｌ２は、回折素子２３の光軸を含み光記録媒体１５のトラックの接線方向Ｔに対してほぼ対称に視認される。また、光入射領域β、γは回折素子２３の光軸を含み光記録媒体１５のトラックの接線方向Ｔに対してほぼ対称になっている。

回折素子２３は集束する０次光２７ａを十分に含むように光ビーム２７の光路中に配置され、光ビーム２７の伝播方向にほぼ直交する円形状の光路断面を３分割するようになっている。また、回折素子２３は、回折素子２３の光軸と０次光２７ａの光路断面の中心とがほぼ一致するように配置されている。

図２の図中に破線で示すように、回折素子２３を透過する光ビーム２７には、０次光２７ａの全部と、±１次光２７ｂ、２７ｃの一部とが含まれる。０次光２７ａは再生すべきトラックの情報を含む光であるのに対し、±１次光２７ｂ、２７ｃは再生すべきトラックの隣接トラックからのクロストークを含む光である。このため、０次光２７ａ及び±１次光２７ｂ、２７ｃを含む光ビーム２７からＲＦ信号を抽出すると、クロストークに起因するノイズ信号が含まれて再生信号の品質は劣化する。

そこで、回折素子２３の光入射領域α、β、γは０次光２７ａのみが入射する領域と、０次光２７ａ及び±１次光２７ｂ、２７ｃとの重なり光が入射する領域とに光ビーム２７を分割できるように形成されている。光入射領域αを透過した光はコリメータレンズ２１の集光作用により集光して、受光素子２５に形成された受光領域２５ａ上に結像する。一方、光入射領域β、γには所定の回折パターンが形成されているので、入射した±１次光２７ｂ、２７ｃは回折されて受光領域２５ａ上に結像しない。このように、受光領域２５ａには、再生すべきトラックの情報を含む０次光２７ａのみが入射され、隣接トラックからのクロストークを含む±１次光２７ｂ、２７ｃが入射されない。従って、受光領域２５ａで検出された０次光２７ａの光強度に基づいてＲＦ信号を抽出することにより、良好な品質の再生信号を得ることができる。

図３及び図４は、光記録媒体１５としてＢＤ−ＲＷを用いた場合のＲＦ信号のアイパターンを示している。図３は、ＢＤ−ＲＷの記録マークの幅が０．２５μｍであり、２Ｔ信号のマーク長が１４９ｎｍである場合の光入射領域αを透過した０次光２７ａに基づいて抽出されたＲＦ信号のアイパターンを示している。図４（ａ）は、ＢＤ−ＲＷの記録マークの幅が０．３μｍである場合の光入射領域αを透過した０次光２７ａに基づいて抽出されたＲＦ信号のアイパターンを示し、図４（ｂ）は、光入射領域α、β、γを透過した０次光２７ａ及び±１次光２７ｂ、２７ｃに基づいて抽出されたＲＦ信号のアイパターンを示している。図３及び図４の横軸は、時間（μｍ）を表し、縦軸は、出力電圧（任意単位）を表わしている。図中の２Ｔ乃至８Ｔは２Ｔ信号乃至８Ｔ信号の各波形を示している。

光入射領域αを透過した０次光２７ａには、再生すべきトラックに記録された記録マークによる回折光が含まれている。このため、図３及び図４（ａ）に示すように、２Ｔ信号の振幅は比較的大きくなり、２Ｔ信号振幅と８Ｔ信号振幅との比（２Ｔ信号振幅／８Ｔ信号振幅）である２Ｔ信号変調度は大きくなる。

また、図４（ａ）に示すＲＦ信号は隣接トラックからのクロストークが良好に除去されており、その２Ｔ信号レベルに対する比率は−３１ｄＢとなる。これに対し、図４（ｂ）に示すＲＦ信号は隣接トラックからのクロストークが大きく、その２Ｔ信号レベルに対する比率は−３０ｄＢとなる。ただし、信号再生時のデトラックはないものと想定している。このように、光入射領域αのみを透過した光ビーム２７を用いることにより、隣接トラックからのクロストークがより少ないＲＦ信号を抽出することができる。

以上説明したように本実施の形態によれば、光ヘッド１は、光記録媒体１５で反射した光ビーム２７の光路断面を回折素子２３で３分割し、３分割された光入射領域α、β、γのうちの光入射領域αを透過した光ビーム２７（０次光２７ａ）のみの光強度を独立して検出することによりクロストークの少ないＲＦ信号を抽出できるので、良好な品質の再生信号を得ることができる。

次に、対物レンズ１３のトラック位置ズレ調整に用いるトラッキングサーボ信号の検出方法について説明する。回折素子２３の光入射領域β、γを透過した光ビーム２７には光記録媒体１５のトラックにより回折した±１次光２７ｂ、２７ｃが含まれている。そこで、光入射領域βを透過した＋１次光２７ｂを含む重なり光と、光入射領域γを透過した−１次光２７ｃを含む重なり光との光強度に基づいてトラッキングサーボ信号を検出することができる。

例えば、光ビーム２７が光記録媒体１５のトラックに正確に追従していれば、＋１次光２７ｂを含む重なり光と、−１次光２７ｃを含む重なり光はほぼ同じ光強度で受光される。これに対し、光ビーム２７が光記録媒体１５の所定トラックの一側方にずれると、例えば、＋１次光２７ｂを含む重なり光の光強度が高くなるのに対して−１次光２７ｃを含む重なり光の光強度は低くなる。また、光ビーム２７が所定トラックの他側方にずれると、例えば、＋１次光２７ｂを含む重なり光の光強度が低くなるのに対して−１次光２７ｃを含む重なり光の光強度は高くなる。このように、光記録媒体１５に照射される光ビーム２７の位置によって±１次光２７ｂ、２７ｃを含む重なり光の光強度が変化する。そこで、受光素子２５の受光面に光入射領域β、γをそれぞれ受光する受光領域を形成しておき、これらの受光領域で受光された受光光をそれぞれ光電変換して得られた検出電圧を差動演算することにより、トラッキングサーボ信号を得ることができる。このように、トラッキングサーボ信号はプッシュプル法を用いて検出することができる。

次に、光記録再生方法について図１及び図２を用いて説明する。図１に示すように、レーザダイオード３から出射された発散光の光ビーム２７は偏光ビームスプリッタ５に入射する。偏光ビームスプリッタ５において、光ビーム２７の所定の偏光方位の直線偏光成分は透過して１／４波長板７に入射する。一方、当該偏光方位に直交する直線偏光成分は反射してパワーモニタ用フォトダイオード１１に入射し、光ビーム強度が計測される。

１／４波長板７に入射した直線偏光の光ビーム２７は、１／４波長板７を透過して円偏光の光ビーム２７となる。この円偏光の光ビーム２７は、コリメータレンズ９で平行光に変換され、コリメータレンズ９を透過して対物レンズ１３により集束されて光記録媒体１５の情報記録面に集光して反射する。光記録媒体１５の情報記録面で反射した円偏光の光ビーム２７は、対物レンズ１３で平行光にされてからコリメータレンズ９を透過して１／４波長板７に入射する。１／４波長板７を透過することにより、円偏光の光ビーム２７は当初の直線偏光から偏光方位が９０°回転した直線偏光になって偏光ビームスプリッタ５に入射する。この直線偏光の光ビーム２７は偏光ビームスプリッタ５で反射させられてセンサレンズ１７に入射する。

センサレンズ１７を透過した光ビーム２７はコリメータレンズ２１を介して回折素子２３に入射する。図２に示すように、光入射領域αには０次光２７ａのみが入射し、光入射領域βには０次光２７ａ及び＋１次光２７ｂの重なり光が入射し、光入射領域γには０次光２７ａ及び−１次光２７ｂの重なり光が入射するように、回折素子２３は０次光２７ａの光路断面を３分割する。光入射領域β、γに挟まれた光入射領域αを透過した光ビーム２７（０次光２７ａ）のみが、受光素子２５の受光面に形成された受光領域２５ａに入射する。受光領域２５ａに入射した光ビーム２７には、隣接トラックからのクロストークは殆ど含まれていない。このため、受光領域２５ａでの受光光の光強度を検出することにより、クロストークの少ないＲＦ信号を抽出することができ、再生信号の品質が向上する。

本実施の形態の光記録再生方法は、記録密度、特にトラック方向の密度が高い光記録媒体であってもクロストークに起因するノイズ信号が極めて低減した良好な品質の再生信号を得ることができる。

次に、本実施の形態による光記録再生装置について説明する。図５は、本実施の形態による光ヘッド１を搭載した光記録再生装置１５０の概略構成を示している。光記録再生装置１５０は、図５に示すように光記録媒体１５を回転させるためのスピンドルモータ１５２と、光記録媒体１５にレーザビームを照射するとともにその反射光を受光する光ヘッド１と、スピンドルモータ１５２及び光ヘッド１の動作を制御するコントローラ１５４と、光ヘッド１にレーザ駆動信号を供給するレーザ駆動回路１５５と、光ヘッド１にレンズ駆動信号を供給するレンズ駆動回路１５６とを備えている。

コントローラ１５４にはフォーカスサーボ追従回路１５７、トラッキングサーボ追従回路１５８及びレーザコントロール回路１５９が含まれている。フォーカスサーボ追従回路１５７が作動すると、回転している光記録媒体１５の情報記録面にフォーカスがかかった状態となり、トラッキングサーボ追従回路１５８が作動すると、光記録媒体１５の偏芯している信号トラックに対して、レーザビームのスポットが自動追従状態となる。フォーカスサーボ追従回路１５７及びトラッキングサーボ追従回路１５８には、フォーカスゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能及びトラッキングゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能がそれぞれ備えられている。また、レーザコントロール回路１５９は、レーザ駆動回路１５５により供給されるレーザ駆動信号を生成する回路であり、光記録媒体１５に記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。

これらフォーカスサーボ追従回路１５７、トラッキングサーボ追従回路１５８及びレーザコントロール回路１５９については、コントローラ１５４内に組み込まれた回路である必要はなく、コントローラ１５４と別個の部品であっても構わない。さらに、これらは物理的な回路である必要はなく、コントローラ１５４内で実行されるソフトウェアであっても構わない。

〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態による光記録再生方法及びそれを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置について図６乃至図８を用いて説明する。本実施の形態による光ヘッド及び光記録再生装置の概略構成は上記第１の実施の形態と同様であるため説明は省略する。まず、本実施の形態による光ヘッド１に用いられる光学素子としての回折素子３３の概略の構成について図６を用いて説明する。

図６は、回折素子３３を光ビーム２７の入射面側から見た状態を示している。図６の図中の左右方向の矢印は光ビーム２７における光記録媒体１５の半径（ラジアル）方向Ｒを示し、上下方向の矢印は光ビーム２７における光記録媒体１５のトラックの接線方向Ｔを示している。図６に示すように、回折素子３３は、例えばガラス材料を薄板円柱状に形成された形状を有している。回折素子３３は、光記録媒体１５の半径方向Ｒに分割された３つの光入射領域α、β、γを有している。光入射領域α、β、γは、上記第１の実施の形態の回折素子２３と同様に配置されて同様の外形形状を有している。

光入射領域αは光記録媒体１５のトラックの接線方向Ｔに３分割されており、回折素子３３の光軸を含む光入射領域（所定領域）α３と、光入射領域α３を除く領域に配置された光入射領域α１、α２とで構成されている。光入射領域α１、α２は、光入射領域α３対して対称に配置されている。光入射領域α１、α２は、光記録媒体１５のトラックの接線方向Ｔにおいて、光入射領域α３を挟み回折素子３３の外周囲側にそれぞれ配置されている。光入射領域α１、α２は、回折素子３３の外周囲側端辺の長さが光入射領域α３との隣接辺の長さより長い扇形形状に形成されている。

光入射領域α１、α２、α３、β、γには、例えばホログラムとしての異なる回折パターンがそれぞれ形成されており、入射した光ビーム２７をそれぞれ回折するようになっている。このため、光入射領域α１、α２、α３、β、γをそれぞれ透過した光ビーム２７は、受光素子２５の受光面上の異なる場所にそれぞれ入射する。後程説明するように、光入射領域α３を透過した光ビーム２７はＲＦ信号の抽出やトラッキングサーボ信号の検出に用いられないので、光入射領域α３は回折パターンを有していなかったり遮光されていたりしてもよい。

光入射領域α１、α２、α３、β、γには異なる回折パターンが形成されているので、光入射領域α、βの境界部及び光入射領域α、γの境界部には、分割線Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ視認され、光入射領域α１、α３の境界部及び光入射領域α２、α３の境界部には、分割線（第３の分割線）Ｌ３がそれぞれ視認される。

分割線Ｌ３は、回折素子３３の光軸を含み光記録媒体１５の半径方向Ｒに対してほぼ対称になっている。また、光入射領域α１、α２は回折素子３３の光軸を含み光記録媒体１５の半径方向Ｒに対してほぼ対称になっている。

回折素子３３は集束する０次光２７ａを十分に含むように光ビーム２７の光路中に配置されることにより、０次光２７ａの伝播方向にほぼ直交する円形状の光路断面を５分割するようになっている。また、回折素子３３は、回折素子３３の光軸と０次光２７ａの光路断面の中心とがほぼ一致するように配置されている。

本実施の形態の光ヘッド１に用いられる受光素子２５は、光入射領域α１、α２で回折した光ビーム２７をそれぞれ受光する受光領域を有している。ところで、回折素子３３の光入射領域α１、α２を透過した光ビーム２７には、±１次光２７ｂ、２７ｃが殆ど含まれていない。また、後程説明するように、光入射領域α３を透過した光ビーム２７には、±１次光２７ｂ、２７ｃと、０次光２７ａの高周波成分（２Ｔ信号）とが殆ど含まれていない。このため、本実施の形態の光ヘッド１は、２Ｔ信号が十分に含まれていない０次光２７ａと、隣接トラックからのクロストークを含む±１次光２７ｂ、２７ｃとが除かれた光ビーム２７に基づいてＲＦ信号を抽出できる。従って、光ヘッド１は、より良好な品質の再生信号を得ることができ、超解像再生が可能になる。

図７及び図８は、光記録媒体１５としてＢＤ−ＲＷを用いた場合のＲＦ信号のアイパターンを示している。図７は、光入射領域α１、α２を透過した０次光２７ａに基づいて抽出されたＲＦ信号のアイパターンを示している。図８は、光入射領域α３を透過した０次光２７ａに基づいて抽出されたＲＦ信号のアイパターンを示している。図７及び図８の横軸は、時間（μｍ）を表し、縦軸は、出力電圧（任意単位）を表わしている。図中の２Ｔ乃至８Ｔは２Ｔ信号乃至８Ｔ信号を示している。また、ＢＤ−ＲＷの記録マークの幅は０．２５μｍである。

光入射領域α１、α２を透過した０次光２７ａには、再生すべきトラックに記録された記録マークによる回折光が十分に含まれている。このため、図７に示すように、２Ｔ信号の振幅は比較的大きくなり、２Ｔ信号変調度（２Ｔ信号振幅／８Ｔ信号振幅）は大きくなる。これに対し、光入射領域α３を透過した０次光２７ａには、再生すべきトラックに記録された記録マークによる高次の回折光が含まれ難い。このため、図８に示すように、２Ｔ信号の振幅は極めて小さくなってほぼ直流信号と看做すことができる。このため、２Ｔ信号変調度は極めて小さくなる。

また、本実施の形態の光ヘッド１で抽出されたＲＦ信号（図７参照）と、上記第１の実施の形態の光ヘッド１で抽出されたＲＦ信号（図３参照）とを比較すると、２Ｔ信号振幅は殆ど変わらないが、８Ｔ信号振幅がほぼ１／２倍になる。このため、本実施の形態の光ヘッド１は上記第１の実施の形態の光ヘッド１に比べて２Ｔ信号変調度が大きくなる。これにより、本実施の形態の光ヘッド１は極めて良好な品質の再生信号を得ることができ、超解像再生が可能になる。

次に、光記録再生方法について図１及び図６を用いて説明する。図１に示すように、レーザダイオード３から出射された発散光の光ビーム２７は、上記第１の実施の形態と同様の光学系を同様に動作して回折素子２３に代えて配置された回折素子３３に入射する。図６に示すように、回折素子３３の光軸と０次光２７ａの光路中心とがほぼ一致するように、回折素子３３は光ビーム２７の光路中に配置されて０次光２７ａの光路断面を５分割する。光入射領域αには０次光２７ａのみが入射し、光入射領域βには０次光２７ａ及び＋１次光２７ｂの重なり光が入射し、光入射領域γには０次光２７ａ及び−１次光２７ｂの重なり光が入射する。０次光２７ａの光路中心を含む所定領域である光入射領域α３に対して対称に光入射領域α１、α２は形成されており、光入射領域α１、α２で回折した０次光２７ａのみが、受光素子２５の受光面に形成された所定の受光領域に入射する。当該受光領域で受光された受光光をそれぞれ光電変換し、これにより得られた検出電圧を加算することによりＲＦ信号を抽出することができる。

受光領域に入射した光ビーム２７には、隣接トラックからのクロストークを含む±１次光２７ｂ、２７ｃと、２Ｔ信号が殆ど得られない０次光２７ａとが含まれ難い。このため、当該受光領域での受光光の光強度を検出することにより、２Ｔ信号変調度の大きなＲＦ信号を抽出することができる。これにより、再生信号の品質の向上を図ることができる。

本実施の形態の光ヘッド１では、光入射領域α１、α２で回折して透過した光ビーム２７に基づいてＲＦ信号を抽出しているが、光入射領域α１、α２のいずれか一方を透過した０次光２７ａに基づいてＲＦ信号を抽出しても、同様の効果が得られる。なお、本実施の形態の光ヘッド１のトラッキングサーボ信号の検出方法は、上記第１の実施の形態と同様であるため説明は省略する。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記第１及び第２の実施の形態では、光入射領域β、γには所定の回折パターンが形成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、光入射領域β、γは遮光されていてもよい。この場合、例えばセンサレンズ１７とコリメータレンズ２１との間にビームスプリッタを配置し、当該ビームスプリッタの透過側にコリメータレンズ２１、回折素子２３（回折素子３３）及び受光素子２５を配置してＲＦ信号を抽出し、当該ビームスプリッタの反射側に配置された別の受光素子を用いてトラッキングサーボ信号を検出するようにしても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１に用いられる回折素子２３を光入射面側から見た図である。 本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１におけるＲＦ信号のアイパターンを示す図である。 本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１におけるＲＦ信号のアイパターンを示す図である。 本発明の第１の実施の形態による光記録再生装置の概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による光ヘッド１に用いられる回折素子３３を光入射面側から見た図である。 本発明の第２の実施の形態による光ヘッド１におけるＲＦ信号のアイパターンを示す図である。 本発明の第２の実施の形態による光ヘッド１におけるＲＦ信号のアイパターンを示す図である。 各種の光記録媒体における光学伝達関数を示す図である。

符号の説明

１ 光ヘッド
３ レーザダイオード
５ 偏光ビームスプリッタ
７ １／４波長板
９、２１ コリメータレンズ
１１ パワーモニタ用フォトダイオード
１３ 対物レンズ
１５ 光記録媒体
１７ センサレンズ
２３、３３ 回折素子
２５ 受光素子
２５ａ 受光領域
２７ 光ビーム
２７ａ ０次光
２７ｂ ＋１次光
２７ｃ −１次光
１５０ 光記録再生装置
１５２ スピンドルモータ
１５４ コントローラ
１５５ レーザ駆動回路
１５６ レンズ駆動回路
１５７ フォーカスサーボ追従回路
１５８ トラッキングサーボ追従回路
１５９ レーザコントロール回路

Claims (17)

1. 光記録媒体のトラックにより回折した０次光と±１次光のうち、前記０次光のみが入射する０次光入射領域と、前記０次光と前記＋１次光との重なり光が入射する０次＋１次光入射領域と、前記０次光と前記−１次光との重なり光が入射する０次−１次光入射領域とを備えた光学素子と、
   前記０次光入射領域を透過した前記０次光のみを受光する受光領域を備えた受光素子と
   を有することを特徴とする光ヘッド。
2. 請求項１記載の光ヘッドであって、
   前記受光領域で受光された前記０次光の光強度に基づいて、前記光記録媒体の情報記録面に記録された情報を含むＲＦ信号が抽出されること
   を特徴とする光ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載の光ヘッドであって、
   前記０次光入射領域は、前記光記録媒体の半径方向において、前記０次＋１次光入射領域と前記０次−１次光入射領域とで挟まれて配置されていること
   を特徴とする光ヘッド。
4. 請求項３記載の光ヘッドであって、
   前記０次光入射領域は、前記光学素子の光軸を含む所定領域を除く領域に配置されていること
   を特徴とする光ヘッド。
5. 請求項４記載の光ヘッドであって、
   前記０次光入射領域は、前記所定領域に対して対称に２つ配置されていること
   を特徴とする光ヘッド。
6. 請求項５記載の光ヘッドであって、
   前記受光素子は、前記２つの０次光入射領域の少なくとも一方を透過した前記０次光を受光する前記受光領域を有すること
   を特徴とする光ヘッド。
7. 請求項５記載の光ヘッドであって、
   前記受光素子は、前記２つの０次光入射領域をそれぞれ透過した前記０次光を受光する２つの前記受光領域を有すること
   を特徴とする光ヘッド。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ヘッドであって、
   前記光学素子は、前記０次光入射領域、前記０次＋１次光入射領域及び前記０次−１次光入射領域により伝播方向にほぼ直交する前記０次光の光路断面を分割していること
   を特徴とする光ヘッド。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光ヘッドであって、
   前記光学素子は、ホログラムを含む回折素子であること
   を特徴とする光ヘッド。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光ヘッドであって、
    前記０次光入射領域と前記０次＋１次光入射領域との境界部には、第１の分割線が視認され、前記０次光入射領域と前記０次−１次光入射領域との境界部には、第２の分割線が視認されること
    を特徴とする光ヘッド。
11. 請求項１０記載の光ヘッドであって、
    前記０次光入射領域と前記所定領域との境界部には、第３の分割線が視認されること
    を特徴とする光ヘッド。
12. 請求項１０又は１１に記載の光ヘッドであって、
    前記第１及び第２の分割線は、前記光学素子の光軸を含み前記光記録媒体のトラックの接線方向に対してほぼ対称であること
    を特徴とする光ヘッド。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光ヘッドを有することを特徴とする光記録再生装置。
14. 光記録媒体のトラックにより回折した０次光と±１次光との光路断面を前記０次光のみが入射する０次光入射領域と、前記０次光と前記＋１次光との重なり光が入射する０次＋１次光入射領域と、前記０次光と前記−１次光との重なり光が入射する０次−１次光入射領域とに分割し、
    前記０次光入射領域を透過する前記０次光の光強度のみを検出して前記光記録媒体の情報記録面に記録された情報を含むＲＦ信号を抽出すること
    を特徴とする光記録再生方法。
15. 請求項１４記載の光記録再生方法であって、
    前記光記録媒体の半径方向において、前記０次＋１次光入射領域と前記０次−１次光入射領域前記とに挟まれた前記０次光入射領域を透過した前記０次光の光強度に基づいて前記ＲＦ信号を抽出すること
    を特徴とする光記録再生方法。
16. 請求項１５記載の光記録再生方法であって、
    前記０次光の光路中心を含む所定領域を除く領域に形成された前記０次光入射領域を透過した前記０次光の光強度に基づいて前記ＲＦ信号を抽出すること
    を特徴とする光記録再生方法。
17. 請求項１６記載の光記録再生方法であって、
    前記所定領域に対して対称に形成された２つの前記０次光入射領域の少なくとも一方を透過した前記０次光の光強度に基づいて前記ＲＦ信号を抽出すること
    を特徴とする光記録再生方法。

Images