JP2566036B2

JP2566036B2 - 光学的情報記録再生方法

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Publication number: JP2566036B2
Application number: JP2056693A
Authority: JP
Inventors: 進松村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JPH03259424A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は光ディスクなどの光学的あるいは光磁気の情
報記録媒体に情報を記録、再生する光学的情報記録再生
方法に関し、とくにその記録媒体に記録された情報を再
生する光学ヘッド部分を改善した光学的情報記録再生方
法に関するものである。

（従来の技術）光学的情報記録再生方法では、記録媒体の大きさに対
して、データの記憶容量が大きいという点で、コンピュ
ータの外部記録手段として利用されている。なかでも、
光磁気情報記録媒体は、データの書換えが可能なこと
で、有用のある。このような記憶手段を用いて情報の記
録、再生を行なう方法にはマーク間記録方法およびマー
ク長記録方法（エッジ記録方法）が知られている。後者
は前者に比べてデータ容量を上げ得る点で有利であると
されているが、この方法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
報ピットのエッジ位置を正確に読み取る必要がある。

通常、光磁気記録媒体用の光学ヘッドにおいては、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
微小スポットに集光し、このスポット光を用いてマーク
間記録方法でデータの記録を行っており、また、この微
小スポット光の情報ピットからの反射光量の変化を検出
して情報の再生を行っている。

上述のように、情報記録の高密度化のためには、スポ
ット光のサイズを微小化すること、光検出系の工夫など
が必要で、この点の研究がよくなされている。例えば、
スポット光のサイズの微小化については、1989年春季第
36回応用物理学会関係連合講演会講演予稿集第三分冊の
901頁、2a−ZB−２「超解像による光磁気ディスクの高
密度記録」に報告されているように、投光光学系内にお
いて超解像と呼ばれる光学フィルタリング技術を用い
て、投光スポット光を情報トラック方向に狭いものにし
て、読みだしの解像力を向上させる方法が述べられてい
る。

また、光検出系の工夫については、特開昭63−187442
号公報に情報ピットからの反射光束内に情報トラック方
向に分割された光電変換センサーを設け、この差分出力
からエッジ検出を行なう方法が述べられている。

（発明が解決しようとする課題）このマーク長記録方法において、従来から知られてい
るガウス分布状の光量分布を有する単一微小スポット光
を用いると、情報ピットからの反射光の光量変化を検出
する時、ガウス分布の広がりによる解像力不足が問題と
なる。また、反射光束全体の光量変化を検出する場合に
はエッジ検出能力が低いという問題がある。

先述の超解像技術においては、光量分布をガウス分布
から一方向に狭い分布を有する特殊なスポット形状に改
良しているが、これだけではやはり、単一スポット光の
サイズにともなう再生解像力に限界がある。すなわち、
この点を具体的に述べれば、上記超解像技術を用いて
も、スポット光のサイズは２割程度小さくできるにすぎ
ない。また、先述の特開昭63−187442号公報に記載の技
術を用いても、エッジ検出能力が低いという問題は解決
されない。とくに、ここで述べられている技術では、円
二色性の特性を利用した光磁気記録再生方法に対しての
み有効であるという制限があり、また、光検出器が反射
平行光束を受光する位置に設けられているため、受光面
積の大きなセンサーが必要となり、再生情報信号の周波
数が高い場合、光電変換センサーのレスポンスに問題が
残る。

（発明の目的）本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、マー
ク長記録方法で記録する場合に、より高密度化が実現で
き、エッジ検出能力も高い光学ヘッド部分を備えた光学
的情報記録再生方法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段）このため、本発明では、半導体レーザからの光束を投
光光学系により、対物レンズを介して微小スポットとし
て情報記録面上に設けた情報トラックに導き、また、前
記情報記録面からの反射光または透過光を前記対物レン
ズを介して受光光学系により光検出器へ導き、前記情報
記録面上に記録された情報を光学的に読み取る光学的情
報記録再生方法において、前記投光光学系の光軸を含む
ように前記情報トラック方向と直交する方向に鋭い暗線
部を有する光量分布で、第１のスポット光を、また前記
投光光学系の光軸付近で光量が大きく、周辺部で光量が
小さくなる光量分布で、第２のスポット光を、それぞ
れ、光軸が一致するように情報記録面上で情報トラック
にて重ね合わせると共に、前記第１および第２のスポッ
ト光の各反射光または透過光を、前記受光光学系を介し
て第１および第２の光検出器へ導き、第１および第２の
情報再生信号を発生させ、両情報再生信号の差分処理で
前記第１スポット光の前記暗線部領域に相当する情報を
再生するようにしている。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して具体的に説明
する。第１図に示す実施例では、本発明の記録再生方法
に使用される光学ヘッド部分が構成されている。ここ
で、符号１は第１の半導体レーザであり、例えば波長λ
_１（λ_１＝630nm）で水平方向にＥベルトルが振動する
直線偏光（これをｐ偏光とする）を発する。この光束は
コリメータレンズ２で平行光束に変換される。同様に、
第２半導体レーザ３からは波長λ_２（λ_２＝830nm）
で、かつ第１の半導体レーザ１からの光束と同じｐ偏光
の直線偏光が発せられ、この光束はコリメータレンズ４
で平行光束に変換される。この両光束は、ダイクロイッ
ク・ビームスプリッター６を有するプリズム５で合成さ
れ、１つの平行ビームとなる。この場合、上記ダイクロ
イック・ビームスプリッター６は、波長λ_１光束を透過
し、波長λ_２の光束を反射する。上記平行ビームの光路
中には、光軸を含む直線で２つの領域７−1,7−２に分
割された光学フィルタ−７が設けられている。そして、
領域７−１については、光学的に透明な基盤上に透明誘
電体を蒸着した構造が採用されている。この誘電体の屈
折率をｎ、厚みをｄとすると、この厚みは次の関係を満
たすように設定されている。

すなわち、２π（ｎ−１）d/λ_１＝（2m＋１） …（１）２π（ｎ−１）d/λ_２＝2mπ …（２）ここで、ｍ＝0,1,2…である。

従って、光学フィルター７を通過した後の波長λ_１の
光束は、この２つの領域７−1,7−２間でπの位相差を
有するが、波長λ_２光束はこれら領域７−1,7−２間で
位相差ゼロとなる。

しかして、両光束は、ビームスプリッター12を有する
プリズム11を透過して、対物レンズ８に到達し、ここで
集光されて、光磁気記録膜を有する記録媒体の透明基盤
を介して１つの情報トラック９上にスポット光10を形成
する。

このスポット光10の反射光は、上記対物レンズ８を経
由して平行光となり、プリズム11に入射する。ビームス
プリッター12では、上記平行光はｐ偏光成分を一部反射
され、ｓ偏光成分を全反射される。その結果、この反射
分割された光束は、第２のダイクロイック・ビームスプ
リッター14を有するプリズム13へ向かう。波長λ_１光束
は、この第２のダイクロイック・ビームスプリッター14
を透過し、光磁気信号の再生方法として公知の方法同様
に、1/2波長板15を通過して、偏光ビームスプリッター1
6に到り、ｓ偏光成分を100％反射され、ｐ偏光成分を10
0％透過される。その結果、両偏光成分は夫々、光電変
換器17,18に分割して投光され、ここで電気信号に変換
される。そして、その各電気信号は差分演算器19で差分
出力として取出される。

一方、第２のダイクロイック・ビームスプリッター14
で反射された波長λ_２の光束は、プリズム20に向けら
れ、そのビームスプリッター21で、反射され、透過され
る２つの光束に分割される。反射光束は、光磁気信号の
再生方法として公知の方式同様に、1/2波長板22を通過
し、偏光ビームスプリッター23で、ｓ偏光成分を100％
反射され、ｐ偏光成分を100％透過される。この結果、
両偏光成分は夫々、光電変換器24,25に分割して投光さ
れ、ここで電気信号に変換される。そしてその各電気信
号は差分演算器26で差分信号として取出される。

更に、ビームスプリッター21を透過した光束は、光フ
ッドサーボ式として公知の方法同様、センサーレンズ27
により集光され、この集光ビームの光路中に設けられた
ミラー28より、その半光束を反射され、オートトラッキ
ングセンサ29上に集光すると共に、他方の半光束を、こ
のミラー28をナイフエッジとして、透過され、オートフ
ォーカスセンサ30上に集光する。その結果、各センサ2
9,30の出力はAT,AFのサーボ信号として使用される。

このような構成では、波長λ_１の投光光束は光学フィ
ルター７の領域７−1,7−２間でπの位相差を有するた
めに、情報トラック９上のスポット光の光量分布が、そ
のトラック方向をｘ軸として示した場合に、第２図
（ａ）の実線31のようになる（「波動光学」岩波書店19
71年２月２日第１刷発行、久保田広著、285頁参
照）。この光量分布の強度ＩTHの等強度線をトラック上
に示したものが、第２図（ｂ）の実線33である。ここで
は、強度分布の中心部の暗線が非常に鋭いことが解る。
この暗線部の幅は、同波長、同ビーム幅の光束による従
来のガウスの分布のスポット光の同じ等強度線の幅に比
べると、約1/2になっている。

一方、波長λ_２の光束はこの光学フィルター７の影響
を受けず、対物レンズにより結像されたスポット光の光
量分布が、第２図（ａ）の破線32で示されるようにな
る。このスポット光の強度ＩTHの等強度線は、第２図
（ｂ）に破線34で示されている。

したがって、波長λ_２の光束による情報再生信号（演
算器26の出力）から、波長λ_１光束による情報再生信号
（演算器19の出力）を減算すると、第２図（ｂ）に示さ
れる領域35（暗線部）に相当する情報信号が得られる。
この暗線部のトラック方向への幅は上述したように従来
のガウス分布のスポット光を用いた場合の約1/2になっ
ている。すなわち、情報を再生する解像力な約２倍にな
るのである。

なお、本実施例では、波長λ_２の光束によるガウス分
布状のスポット光サイズを調整して、第２図に示すよう
に両光束のスポットの外側が一致するようなサイズとし
ているが、このためには、第２の光束と波長λ_２および
平行ビーム部での光束サイズを適当に選ぶ必要がある。

本実施例において、第１の光束の波長（λ_１）が第２
の光束の波長（λ_２）よりも短いが、この理由は位相フ
ィルター７の影響により第１の光束の作るスポットの方
がトラック方向に大きくなりやすく、情報再生解像力が
低下してしまうので、これを防ぐためである。さらに、
第２の光束を情報記録時に記録用光束としても利用する
ためである。（この時、第１の半導体レーザ１は非発光
状態となっている。）この実施例では、第２の光束により作られるスポット
光34の光量分布が光軸中心対称のガウス分布状の光量分
布であり、しかも、第１の光束により作られるスポット
光33の光量分布がトラック方向に延びているので、第２
の光束によるスポット光は、その周辺部が隣りのトラッ
クにはみ出す場合があるので、このような場合には、第
３図に示すように、第２の光束の平行ビーム部におい
て、光束の幅をトラック方向に狭くするような開口38を
設け、該開口を透過したビーム40のビーム幅がトラック
方向と、これに直交する方向について異なるようにすれ
ばよい。この光束40は対物レンズ８により結像される
時、回折によるスポットサイズが37に示されるように、
トラック方向に大きく、トラック方向と直交する方向に
小さくなり、上述の欠点を防ぐことになる。なお、上記
開口38は第２の光束に対してのみ作用するような位置で
あれば、どこで設けてもよいから、例えばコリメータレ
ンズ４の直後に設けてもよい。

また、この実施例では、光学フィルター７を、第１、
第２の光束の共通光路に設けたが、第１の光束が平行光
束となった直後に、つまり、コリメータレンズ２の直後
に設けてもよい。この場合、先の（１），（２）式を同
時に満足する必要はなく、（１）式を満足するような光
学フィルターであればよいから、製作上、優利となる。

また、この実施例では、サーボ信号は波長λ_２の光束
によるスポット光（これはガウス分布と同じように、中
心部で光量分布が大きく、周辺部で小さい）の反射光を
用いているので、従来公知のAT,AF検出光学系をそのま
ま流用できる。また、第３図に場合のように、投光光束
が開口により制限されても、トラックと直交する方向へ
の幅は制限されていないので、従来と同様のAT,AF精度
が得られる。

第４図に示す実施例は、本発明の方式における光学ヘ
ッド部分の別の構成を示している。なお、ここでは、先
述の実施例におけると同じ機能の部材については同一符
号をつけて説明を省略する。ここでは1/2波長板15,22の
後に結像レンズ41,42が設けられており、このため、情
報トラックから反射された第１、第２の光束は、これら
レンズ41,42により２分割センサー43,44,45,46上にスポ
ット光を結ぶ。この場合、上記２分割センサーの配列
は、センサー面上に結像された情報トラック方向に分割
されている。

この２分割センサーと投光スポットサイズの関係は第
５図に示されている。同図において、符号31,32は第２
図と同様、第１、第２の投光スポットの光量分布を示し
ている。第５図の下部に示した符号43−1,43−２は第４
図における２分割センサー43の要素センサーであり、同
図の上部における実線31に対応している。また、符号45
−1,45−２は２分割センサー45の各要素センサーであ
り、同図の上部における破線32に対応している。

したがって、要素センサー45−１の出力I₂₁から要素
センサー43−１の出力I₁₁の差を演算すれば、光量分布3
1の暗線部の右側の情報が得られ、同じく、要素センサ
ー45−２の出力I₂₂から要素センサー43−２の出力I₁₂の
差を演算すれば、光量分布31の暗線部の左側の情報が得
られる。これらの差が、暗線部における情報の差分に対
応する。これを求めると I₁＝（I₂₁−I₁₁）−（I₂₂−I₁₂）＝（I₂₁−I₂₂）−（I₁₁−I₁₂）となり、各々の２分割センサーを構成する要素センサー
出力の差分を求めて、更にこれの差分を求めたことにな
る。

以上の説明と、全く同じことが、２分割センサー44,4
6についてもいえる。したがって、この２分割センサー
の各々の要素センサー出力の差分を求めて、更にこれの
差分を求めると、上式に対応して、I₂が得られる。そこ
で（I₁−I₂）により、従来の光磁気信号の差分信号と同
程度のSN比の信号が得られる。また、これら分割センサ
ーの直前に、グルーブ部分、さらには隣りのトラックか
らの迷光をカットするために、開口を設けると、よりSN
比を高めることができる。

なお、本発明は、第１、第２の各実施例において、第
１、第２の光束の波長を異ならせているが、第１、第２
の各々スポット光からの反射光が光学的に区分され、異
なる光電検出器へ導くことができれば、かならずしも波
長を異ならせる必要はない。すなわち、これを実現する
１つの手段として、上述の実施例では、波長を異ならせ
て、ダイクロイックミラーのより２光束を分離している
のである。したがって、この他の手段であっても、前記
２光束を区別して検出できれば、本発明の記録再生方法
は実現できる。例えば、第１の光束を垂直方向に電場ベ
クトル、すなわちＥベクトルが振動する直線偏光とし、
第２の光束を水平方向にＥベクトルが振動する直線偏光
として、これら２つの光束を分離する光学素子として偏
光ビームスプリッターを用いてもよいのである。これは
光磁気メモリ装置には不適当であるが、偏光と情報読み
出し方式が独立であるビデオディスク、デジタルオーデ
ィオディスク用の光学ヘッドとして用いるには好適であ
る。

（発明の効果）本発明は、以上詳述したようになり、鋭い暗線部を有
する光量分布を形成する第１のスポット光と、通常の光
量分布の第２のスポット光とを情報トラック上で重ね合
わせて、これらの各々の反射光あるいは透過光を別々に
検出し、その検出信号の差分から、第１のスポットの前
記暗線部領域に相当する情報を再生することで、従来の
光学ヘッド部分による場合よりも高い解像力を持ち、か
つ高密度化が行なえる情報の再生が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光学ヘッド部分の構成
を示す斜視図、第２図は同実施例の光量分布の線図、第
３図は変形例部分を示す斜視図、第４図は別の実施例の
構成を示す斜視図、第５図は同実施例の光量分布の線図
である。１……第１の半導体レーザ３……第２の半導体レーザ６……ダイクロイック・ビームスプリッター７……光学フィルター、７−1,7−２……領域８……対物レンズ、10……スポット光 12……ビームスプリッター 14……第２のダイクロイック・ビームスプリッター 15……1/2波長板 16……偏光ビームスプリッター 17,18……光電変換器 19……差分演算器 21……ビームスプリッター 22……1/2波長板 23……偏光ビームスプリッター 24,25……光電変換器 26……差分演算器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザからの光束を投光光学系によ
り、対物レンズを介して微小スポットとして情報記録面
上に設けた情報トラックに導き、また、前記情報記録面
からの反射光または透過光を前記対物レンズを介して受
光光学系により光検出器へ導き、前記情報記録面上に記
録された情報を光学的に読み取る光学的情報記録再生方
法において、前記投光光学系の光軸を含むように前記情
報トラック方向と直交する方向に鋭い暗線部を有する光
量分布で、第１のスポット光を、また前記投光光学系の
光軸付近で光量が大きく、周辺部で光量が小さくなる光
量分布で、第２のスポット光を、それぞれ、光軸が一致
するように情報記録面上で情報トラックにて重ね合わせ
ると共に、前記第１および第２のスポット光の各反射光
または透過光を、前記受光光学系を介して第１および第
２の光検出器へ導き、第１および第２の情報再生信号を
発生させ、両情報再生信号の差分処理で前記第１スポッ
ト光の前記暗線部領域に相当する情報を再生するように
したことを特徴とする光学的情報記録再生方法。
【請求項２】前記第１および第２の光検出器は情報トラ
ック方向に配列された要素光検出器から構成される空間
分割光検出器であって、各情報再生信号は各光検出器か
らの信号を差分処理することで発生させられることを特
徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項３】前記第１および第２のスポット光は、第１
および第２の中心波長でそれぞれ発振する第１および第
２の半導体レーザからの光束によって与えられることを
特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録再生方法。
【請求項４】前記第１および第２のスポット光は、互い
に直交する方向にそれぞれ振動面を有する直線偏光を発
する第１および第２を半導体レーザからの光束によって
与えられることを特徴とする請求項１に記載の光学的情
報記録再生方法。
【請求項５】前記第１のスポット光は、これを形成する
光束が光軸を含む境界線で二分割され、各々の領域を通
過する光束に対し互いにπの位相差を与える光学フィル
ターによって形成される請求項１に記載される光学的情
報記録再生方法。
【請求項６】前記第１および第２のスポット光は、第１
および第２の中心波長でそれぞれ発振する第１および第
２の半導体レーザからの光束によって与えられ、前記光
学フィルターにより形成された位相差は、前記半導体レ
ーザの第１の波長に対して、位相差πとなるが、第２の
波長に対しては０となる請求項５に記載される光学的情
報記録再生方法。