JP2580725B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents

光ヘッド装置

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JP2580725B2
JP2580725B2 JP63164025A JP16402588A JP2580725B2 JP 2580725 B2 JP2580725 B2 JP 2580725B2 JP 63164025 A JP63164025 A JP 63164025A JP 16402588 A JP16402588 A JP 16402588A JP 2580725 B2 JP2580725 B2 JP 2580725B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光を利用して情報の記録再生を行う情報入
出力装置に用いる光ヘッド装置に関するものである。
(従来の技術) 記録密度を向上させるために光ビーム断面内の中心付
近の光位相をΠだけ変化させることが本発明者らによっ
て提案されている。これを第2図を用いて説明する。第
2図(a)は光ビーム22と光位相変調器21との関係を示
す図ででこの図に示すようにレーザ光源からの出射光を
光ビーム22断面内で中心付近の光の位相Πだけ変化さ
せ、同図(b)に示した光位相分布とする。これによ
り、超解像効果が発生し、光位相変調器を用いない場合
のビームスポット(同図(c)の破線23)に比して、記
録媒体面上に小さい集光スポット(同図(c)の曲線2
4)を生じさせることができる。したがってこのビーム
を用いて情報の記録再生を行うことで、記録密度を高め
ることができる。第3図にこの発明の効果を示す実証例
の一つを示す。測定条件は光源の波長が約0.83μm、コ
リメートビーム径が約5mm、集光レンズの焦点距離が3.9
mmである。同図(a)は位相変調器幅を一定としたとき
の位相変調量とメインローブ径の関係、同図(b)は位
相変調量がΠで一定の時の光位相変調器幅メインローブ
径との関係を示す。これからわかるように、位相変調量
はΠとするのが最もビーム径を細くでき、位相変調器幅
を大きくする程ビーム径を小さくできる。しかし、位相
変調器幅を大きくするとサイドローブも大きくなるとい
う課題がある。実用に十分な記録再生特性を得るうえ
で、許容されるサイドローブ強度は、メインローブの約
1/3程度であり、設計上は位相変調量と位相変調器幅を
調節することで、より細いメインローブを得ることがで
きるという特徴を犠牲にしなければならない。ところ
で、従来例では情報の再生信号は集光レンズを通過した
後の記録媒体面からの反射光をコリメート状態で光検出
器に導くことで得ていた。第10図にこの信号再生法によ
る光ヘッドの光学系の典型的な構成を示す。記録媒体面
からの反射光は集光レンズ6を通過後、コリメート状態
となり、ビームスプリッタ5、9を通過後トラックエラ
ー検出及び再生信号検出兼用の光検出器12に導かれ、信
号再生回路によって再生信号を得るというものである。
(発明が解決しようとする課題) 以上述べた構成においては、光位相変調器を有するた
めに記録媒体面上の集光スポットの光強度分布におい
て、サイドローブ強度が高くなるという副作用が生じ、
情報の再生時にこのサイドローブからの反射光が光信号
検出器に雑音として侵入するために、超解像効果を最大
限に利用することができないという設計上の制約があっ
た。すなわち、第10図に示すような従来の再生光学系で
は、記録媒体面からの反射光を集光レンズを通過後に、
コリメート状態で光検出器に導くため、光検出器には第
2図(c)に25、25′で示したサイドローブの反射回折
光も同図(d)に28の斜線で示したようにコリメート状
態で侵入する。
本発明の目的は、このような従来の制約を除去せしめ
て、情報の再生時に前記サイドローブからの反射光が光
信号検出器に雑音として侵入することを防ぎ、より良好
な再生信号を得ることにある。
(課題を解決するための手段) 本発明の光ヘッド装置は、光源からの出射光ビーム断
面内で中心付近の光の位相をそれ以外の部分の光の位相
と比べ相対的にΠ変化させる手段を前記光源と記録媒体
表面に光を集光するレンズとの間に有し、前記光源から
の出射光を微小なメインローブとそれに付随するサイド
ローブを有するスポットとして記録媒体面上に集光し、
この集光点からの反射光を光検出器に導く光学系を有す
る光ヘッド装置において、記録媒体表面からの反射光を
前記光検出器上に集光するレンズを有し、前記光検出器
は前記光検出器に集光される記録媒体上のスポットの像
のうちメインローブのみ検出することを特徴とする。
また、本発明の光ヘッド装置は、光源からの出射光ビ
ーム断面内で中心付近の光の位相をそれ以外の部分の光
の位相と比べ相対的にΠ変化させる手段を前記光源と記
録媒体表面に光を集光するレンズとの間に有し、前記光
源からの出射光を微小なメインローブとそれに付随する
サイドローブを有するスポットとして記録媒体面上に集
光し、この集光点からの反射光を光検出器に導く光学系
を有する光ヘッド装置において、記録媒体表面からの反
射光を前記光検出器上に集光するレンズを有し、前記光
検出器に集光される記録媒体上のスポットの像のうちメ
インローブのみを前記光検出器で検出させる手段を前記
光検出器上に集光するレンズと前記光検出器との間に配
置することを特徴とする。
(作用) 本発明では第1図に示すように記録媒体面からの反射
光の一部がビームスプリッタ13などで取り出し、これを
レンズ14(以下再集光レンズと称する)によって再集光
することで第4図(a)に示すような記録媒体面上にお
けるビームパターンに近い光スポットを形成する。この
再集光レンズの焦点面において、スリットあるいは開口
などを用いて43のようにサイドローブ42を遮断するか、
第8図(b)のような光検出器を用い、メインローブ41
のみ検出器に導くことによって、サイドローブの影響の
少ないより良好な再生信号を得ることが可能となる。第
5図に本発明を用いた場合に再生信号特性が改善される
実証例を示す。第1図において光源として波長0.83μm
の半導体レーザを用い、光位相変調器幅が1.0mm、位相
変調量がΠのときの実験例である。再集光レンズと媒体
面に記録再生光を集光するレンズの焦点距離比は約18、
スリット幅を10μmとしたときの記録再生特性を曲線51
に示す。比較のために、遮光帯を用いない第10図に示し
た光学系の構成による記録再生特性を曲線52に示す。媒
体に記録する周波数を横軸にとり、これに対する再生信
号振幅値を記録周波数0.5MHzの値を基準にしてプロット
したものである。本発明を用いた再生特性を示す曲線51
の方が、本発明を用いない場合の曲線52もりも低周波、
高周波の双方の領域にわたって、信号振幅値が大きく、
より良好な再生信号を得ることが可能となるとともに、
高周波域の特性の改善により、媒体面上に記録ピットを
より高密度の記録を実現することが可能となる。超解像
を利用しない通常の記録再生方式では、再生信号振幅値
が0.5以下になる記録周波数は約3.0MHzである。これに
対し、曲線51が0.5以下になる記録周波数は3.5MHzであ
り、本発明を用いることにより記録密度に換算して約20
%高くすることができる。
(実施例) 次に図面を参照して、本発明の実施例について説明す
る。
第1図は一実施例の光学系を示す図である。信号再生
時において、レーザ光源1から出射した光はコリメート
レンズ2によってコリメートされ、ビーム整形プリズム
3で整形された後光位相変調器4によって中心付近の位
相をΠだけ変化され、ビームスプリッタ5、13を透過
後、集光レンズ6によって記録媒体7に照射される。記
録媒体面からの反射光のうちビームスプリッタ13を透過
した成分はビームスプリッタ5で反射され、平凸レンズ
8で集光されその一部は、ビームスプリッタ9で反射さ
れ、ナイフエッジ10、レンズ8の焦点面に配置された検
出器11よりなるフォーカスエラー信号検出系に導かれ、
ビームスプリッタ9を透過した成分はトラックエラー信
号を検出する検出器12に導かれる。一方、記録信号の再
生にはビームスプリッタ13からの反射成分をレンズ14を
用いて集光し、このレンズの焦点面にスリットあるいは
開口15を第4図(a)に示したように配置することによ
り、サイドローブ42を遮断し、メインローブ41のみを検
出器16に導く。このときの光強度分布は同図(b)のよ
うになる。なお、フォーカスエラー及びトラックエラー
検出方式は他の方式を用いても良い。
第6図はフォーカスエラー検出方式にナイフエッジ法
を用いた場合に、フォーカスエラー検出系と再生信号検
出系とで集光レンズ8を兼用して、部品点数を減らした
例である。フォーカスエラー検出用検出器11とスリット
(または開口)15はともにレンズ8の焦点面に配置する
ことで所望の信号再生を可能とする。さらち、ビームス
プリッタ13によって、トラックエラー信号を検出器12か
ら再生することが可能となる。
スリット幅(第9図において11で示した幅)を大きい
ものですませるためには、集光レンズ14の焦点距離を長
くする必要がある。このために設計の制約上第6図のよ
うに再生信号検出及びフォーカスエラー検出用にレンズ
8を共用できない場合には、第7図に示すように再生信
号検出用集光レンズ14をビームスプリッタ13の手前に配
置する構成とすれば良い。
第8図は、検出器自体にスリットまたは開口の機能を
もたせた場合の実施例の一つである。すなわち、同図
(b)に示すように検出部分の幅を第9図に示したスリ
ット幅11に等しく取り、これを再集光レンズ14に焦点面
に配置すれば、第1図に示した構成で得ることができる
性能と同等のものを得ることができる。
第9図は第1図におけるスリットまたは開口15の形状
を示すものである。第2図(a)に示したような位相変
調帯21を用いた場合に、媒体面上からの反射光を再集光
したときに超解像の効果が生じる方向をx′とする。第
1図に示した集光レンズ6、および再集光レンズ14(第
5図における8)の焦点距離を各々f1、f2とすれば、ス
リット幅11は約d(f2/f1)μmとなる。ここでdは記
録媒体面上におけるメンビームスポット径を表す。d≒
1μm、f1=3.9mm、f2≒40mmとすれば11は約10μmと
する必要がある。12は11以上の値であれば良く、通常2
〜3mmである。また、遮光領域を第2図(e)のように
中心部のみ遮光すれば、超解像の効果は光軸を含む断面
内において、同図(c)のx方向をビームの半径方向と
した光強度分布を得ることができる。このとき、第9図
において、前記と同じレンズを用いた条件のもとでは、
11、12ともに約10μmとするか、または、直径が11に等
しいピンホールを用いる必要がある。このような構成と
すれば、同図x′、y′の方向についてサイドローブの
影響を除去すること可能となり、x′方向については隣
接ピットからの回り込み信号を除去し、y′方向につい
ては隣接トラックからのクロストークを抑える効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の光学系を示す図、第2図
(a)〜(e)、第3図(a)、(b)は超解像の効果
を示す図、第4図(a)(b)は再集光レンズの焦点面
におけるサイドローブの遮断方法を示す図、第5図は本
発明を用いた場合の再生信号の周波数特性を示す図、第
6図、第7図は本発明の他の実施例の光学系を示す図、
第8図(a)(b)は検出器自体にスリットまたは開口
の機能をもたせた場合の実施例の光学系を示す図、第9
図はサイドローブ遮断用スリットの寸法を示す図、第10
図は従来の方式の光ヘッドの光学系を示す図である。 図において 1……光源、2……コリメートレンズ、3……ビーム整
形プリズム、4……光位相変調器、5……ビームスプリ
ッタ、6……集光レンズ、7……記録媒体、8……集光
レンズ、9……ビームスプリッタ、10……ナイフエッ
ジ、11……フォーカスエラー検出用光検出器、12……ト
ラックエラー検出用光検出器、13……ビームスプリッ
タ、14……再生信号検出用集光レンズ、15……サイドロ
ーブ遮断用スリットまたは開口、16……信号検出用光検
出器、21……光位相変調器、21′……位相変調領域、22
……光ビーム、23……光位相変調器4を用いない時の記
録媒体面上集光スポット光強度分布、24……光位相変調
器4を用いた時の記録媒体面上集光スポットメインロー
ブ、25,25′……光変調器4を用いた時の記録媒体面上
集光スポットサイドローブ、26……メインローブ24から
の反射回折光、27,27′……サイドローブ25,25′からの
反射回折光、28……再生検出系に雑音として進入するサ
イドローブ成分、31,33……光強度が最大値の1/e2とな
る位置でのビーム径、32,34……光強度が最大値の1/2と
なる位置でのビーム径、41……再集光レンズ焦点面にお
けるメインローブ、42……再集光レンズ焦点面における
サイドローブ、43……サイドローブ遮断領域、44……再
集光レンズ焦点面におけるメインローブ光強度分布、51
……本発明を用いた場合の再生信号周波数特性、52……
本発明を用いない場合の再生信号周波数特性である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの出射光ビーム断面内で中心付近
    の光の位相をそれ以外の部分の光の位相と比べ相対的に
    Π変化させる手段を前記光源と記録媒体表面に光を集光
    するレンズとの間に有し、前記光源からの出射光を微小
    なメインローブとそれに付随するサイドローブを有する
    スポットとして記録媒体面上に集光し、この集光点から
    の反射光を光検出器に導く光学系を有する光ヘッド装置
    において、記録媒体表面からの反射光を前記光検出器上
    に集光するレンズを有し、前記光検出器は前記光検出器
    に集光される記録媒体上のスポットの像のうちメインロ
    ーブのみ検出することを特徴とする光ヘッド装置。
  2. 【請求項2】光源からの出射光ビーム断面内で中心付近
    の光の位相をそれ以外の部分の光の位相と比べ相対的に
    Π変化させる手段を前記光源と記録媒体表面に光を集光
    するレンズとの間に有し、前記光源からの出射光を微小
    なメインローブとそれに付随するサイドローブを有する
    スポットとして記録媒体面上に集光し、この集光点から
    の反射光を光検出器に導く光学系を有する光ヘッド装置
    において、記録媒体表面からの反射光を前記光検出器上
    に集光するレンズを有し、前記光検出器に集光される記
    録媒体上のスポットの像のうちメインローブのみを前記
    光検出器で検出させる手段を前記光検出器上に集光する
    レンズと前記光検出器との間に配置することを特徴とす
    る光ヘッド装置。
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