JP2661526B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ヘッド装置に係り、
とくに光ディスク等の光学記録媒体に対する記録再生用
として使用される光ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６乃至図７に従来例を示す。この内、
図６に示す従来例において、光ヘッド装置は、半導体レ
ーザ５１と，コリメータレンズ５４と，ビームスプリッ
タ５６，と対物レンズ５７と，集光レンズ５９と，光検
出器６１とを備えている。そして、半導体レーザ５１か
ら出力されたレーザ光は、光ディスク７０上にて微小ス
ポットを形成する。ディスク７０は、光学記録媒体７０
Ａと光透過基板７０Ｂとにより構成されている。符号７
０ａはディスク表面を示す。

【０００３】ここで、半導体レーザ５１から出射した光
は、コリメータレンズ５４とビームスプリッタ５６とを
介して光透過性基板７０Ｂに積層した光学記録媒体７０
Ａの信号面にディスク表面７０ａ側から対物レンズ５７
によって集光される。この信号面からの反射光は、対物
レンズ５７とビームスプリッタ５６と集光レンズ５９を
介して光検出器７１の受光面に入射し、電気信号に変換
される。

【０００４】この種の光学的情報再生装置では、常に記
録容量の増大化が望まれており、このため、かかる装置
にあっては、媒体上に照射する光スポットを小さくする
ことが高密度化には不可欠なものなっている。

【０００５】媒体上の微小スポットの大きさは、一般に
レーザの波長λ及び対物レンズの開口数ＮＡに依存して
いる。従って、照射スポットの大きさを小さくするに
は、レーザの波長λを小さくしたり、対物レンズの開口
数ＮＡを大きくしたりしてこれに対応している。

【０００６】一方、従来より、レーザの波長λ及び対物
レンズの開口数ＮＡに依存する以外に、レーザ光源から
のビームの中心部を遮光して前述の回折限界以上の微小
スポットを生成する手法が、例えば特開平２−１２６２
３号公報，及び特開平２−１２６２４号公報等に、開示
されている。この場合の光ヘッド装置の構成を図７に示
す。

【０００７】この図７において、半導体レーザ５１から
放射された光は、コリメータレンズ５４で平行光に変換
される。平行なビームは遮光板６５を通り、平行ビーム
の中心部分を遮光する。次に、中心部以外のビームはビ
ームスプリッタ５６を通り、対物レンズ５７に入射し、
微小スポットをディスク７０に照射する。この微小スポ
ットは、遮光板６５により平行ビームの中心部分が遮光
された光を集光するため、回折限界より小さなスポット
が作成される。

【０００８】そして、ディスク７０から反射変調された
光は再び対物レンズ５７によって平行光に変換され、ビ
ームスプリッタ５６で信号検出光学系へ導かれ、集光レ
ンズ５９で集束しながら、ビームスプリッタ６０で２つ
の光路系に分離される。この分離された光路の内、一部
は、一方の光電変換素子６１に入射し、他の一部は円筒
レンズ６２を通り他方の光電変換素子６３に入射する。
そして、この他方の光電変換素子６３側では、円筒レン
ズ６２より非点収差が作成され、光電変換素子６３でフ
ォーカシングエラー検出が行われる。また、一方の光電
変換素子６１の光路系では、そのトラッキングエラー検
出がプッシュプル法の手法を用いて行われる。

【０００９】再生信号の検出に際しては、前述した遮光
板６５と対物レンズ５７により作成されたスポット以外
にサイドローブ（回折リング）の発生によりディスク７
０上の隣接ピットからのクロストークが信号光に混ざり
込む現象が起きる。このクロストークは、ノイズとして
再生信号を劣化させる。そのため、一方の光電変換素子
６１の手前にスリット（又はピンホール）６６が設置さ
れ、これによってサイドローブを除去するための光学系
が形成されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように超解像現象を利用してレーザスポットの直径を縮
小することは可能となったが、一方ではスポット直径の
縮小に伴うサイドローブ（回折リング）光が発生して隣
接ピットからの信号を検出してしまい、高密度化された
ディスクから情報を読み出すに際して雑音が大きく混入
するという不都合が生じていた。

【００１１】また、超解像の様に光学系による回析現象
で生じる像の変化を防止することが行われていたが、ス
ポット径を縮小し且つサイドローブを削除することを同
時に達成することは事実上不可能とされていた。

【００１２】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、とくに、光ディスクに照射するレーザスポッ
トのスポット径を縮小しつつ同時にサイドローブ光の発
生を抑制し、これによって現状よりも高密度化された情
報を読み出すことを可能とする光ヘッド装置を提供する
ことを、その目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明では、レーザ光源
からの出射光を平行光に変換するコリメータレンズと、
この平行光を微小スポットに集光してこれを光ディスク
に照射する対物レンズと、光ディスク記録面で反射変調
された光をビームスプリッタおよび集光レンズを介して
検出し電気信号に変換する光電変換素子とを備えた光ヘ
ッド装置において、レーザ光源である発光チップ上に、
当該レーザ光源の出射光の強度分布を変換する光源フィ
ルタを装備すると共に、コリメータレンズの出力側に、
前述した光源フィルタの透過光の強度分布に対応して強
度分布を変換する第２のフィルタを装備する。

【００１４】更に、コリメータレンズの出力側に、前記
光源フィルタの透過光の強度分布に対応して強度分布を
変換する第２のフィルタが装備されている。

【００１５】そして、光源フィルタは、当該光源フィル
タに入力される集光されたレーザ光の強度分布を，普通
の円形開口のエアリーディスクの強度分布に変換する強
度分布変換機能を備えている、等の構成を採っている。
これによって前述した目的を達成しようとするものであ
る。

【００１６】

【作 用】半導体レーザ１から出射された光は、光源フ
ィルタ３の作用によって強度分布が変換された光は、コ
リメータレンズ４で平行光に変換される。平行光は開口
Ｆの部分で第２のフィルタ５を透過して更にその強度分
布が変換される。第２のフィルタ５を透過した平行光
は、次にビームスプリッタ６を透過して対物レンズ７に
入射し、ここで集光されてディスク８に照射される。

【００１７】第２のフィルタ５は、合成開口の一種とし
て、例えば、リング状開口を用いた場合、２次光源Ｇの
強度分布をＯ（ｕ，ｖ）とすると、光源フィルターを用
いないときの像画強度分布Ｉ₀ （ｘ，ｙ）は、 「Ｉ₀ （ｘ，ｙ）＝∫∫Ｏ（ｕ，ｖ）・Ｄ′（ｘ−ｕ，
ｙ−ｖ）ｄu ｄv 」 となる。

【００１８】細いリング状開口の場合、この強度分布は
Ｉ₀ （ｘ，ｙ）は、 「Ｉ₀ （ｘ，ｙ）＝Ｉ₀ （η）＝ＡＪ₀ ²（η）」とな
る。ここで、Ａは常数を示す。この時は高次の回析像が
強く現れる。

【００１９】ここで、光源フィルタ３を用いて、２次光
源Ｇの強度分布をＯ′（ｕ，ｖ）に変えると、像強度分
布Ｉ′（ｘ，ｙ）は、 「Ｉ′（ｘ，ｙ）＝∫∫Ｏ′（ｕ，ｖ）・Ｄ′（ｘ−
ｕ，ｙ−ｖ）ｄu ｄv 」となる。

【００２０】このため、この例によると、高次回析像の
強く現れているＩ₀ （ｘ，ｙ）を、普通の円形開口のエ
アリーディスクの強度分布Ｉ′（ｘ，ｙ），即ち、 「Ｉ′（ｘ，ｙ）＝Ｉ（η）＝Ｂ〔Ｊ₁ ／η〕² 」に変
換することができ、希望するＩ′（ｘ，ｙ）を保てるよ
うな光源フィルタ３の関数Ｏ′（ｕ，ｖ）を設けること
により、ディスク８上の集光スポット径を回析限界より
縮小しながら同時にサイドローブを削除することが可能
な光学系を得ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図５に基
づいて説明する。

【００２２】まず、図１において、光ヘッド装置は、そ
の光学系として、レーザ光源１と、レーザ光源１からの
出射光を平行光に変換するコリメータレンズ４と、この
平行光を微小スポットに集光してこれを光ディスク８に
照射する対物レンズ７と、光ディスク８の記録面で反射
変調された光をビームスプリッタ６および集光レンズ９
を介して検出し電気信号に変換する光電変換素子１１と
を備えている。

【００２３】レーザ光源１とコリメータレンズ４との間
には、レーザ光源１からの出射光を集光して２次光源を
形成するコンデンサレンズ２と、このコンデンサレンズ
２の２次光源部分に装備された光源フィルタ３とが装備
されている。

【００２４】この光源フィルタ３は、当該光源フィルタ
３に入力される集光されたレーザ光の強度分布を，普通
の円形開口のエアリーディスクの強度分布に変換する強
度分布変換機能を備えている。

【００２５】即ち、上述した光源フィルタ３は、２次光
源の強度分布を光学系による像のサイドローブ変化の抑
制を可能とした強度分布Ｏ’（ｕ，ｖ）に設定すると共
に，Ｄ（ｘ−ｕ，ｙ−ｖ）をインパルスレスポンスとし
た場合、検出された情報を含むレーザ光の像面強度分布
Ｉ’（ｘ，ｙ）が、 「Ｉ’（ｘ，ｙ）＝∫∫Ｏ’（ｘ，ｙ）・Ｄ’（ｘ−
ｕ，ｙ−ｖ）ｄu ｄv 」なる光学系結像式で表される性
質を備えている。

【００２６】以下これを更に詳述する。

【００２７】半導体レーザ１から出射された光は、コン
デンサーレンズ２により、光路中のＧ点に集光する。Ｇ
が２次光源となる。この２次光源Ｇには第１のフィルタ
（光源フィルタ）３が挿入されている。この光源フィル
タ３で強度分布を変換された光は、コリメータレンズ４
で平行光に変換される。平行光は開口Ｆの部分で第２の
フィルタ５を透過して更にその強度分布が変換される。
第２のフィルタ５を透過した平行光は、次にビームスプ
リッタ６を透過して対物レンズ７に入射し、ここで集光
されてディスク８に照射される。

【００２８】記号Ｆで表される第２のフィルタ５は、合
成開口の一種として、例えばリング状開口を用いた場
合、２次光源Ｇの強度分布をＯ（ｕ，ｖ）とすると、光
源フィルタを用いないときの像画強度分布Ｉ₀ （ｘ，
ｙ）は、 「Ｉ₀ （ｘ，ｙ）＝∫∫Ｏ（ｕ，ｖ）・Ｄ′（ｘ−ｕ，
ｙ−ｖ）ｄu ｄv 」となる。

【００２９】細いリング状開口の場合、この強度分布は
Ｉ₀ （ｘ，ｙ）は、 「Ｉ₀ （ｘ，ｙ）＝Ｉ₀ （η）＝ＡＪ₀ ²（η）」とな
る。ここで、Ａは常数を示す。この時は高次の回析像が
強く現れる。

【００３０】ここで、光源フィルタ３を用いて、２次光
源Ｇの強度分布をＯ′（ｕ，ｖ）に変えると、像強度分
布Ｉ′（ｘ，ｙ）は、 「Ｉ′（ｘ，ｙ）＝∫∫Ｏ′（ｕ，ｖ）・Ｄ′（ｘ−
ｕ，ｙ−ｖ）ｄu ・ｄv 」となる。

【００３１】このため、上記実施例によると、高次回析
像の強く現れているＩ₀ （ｘ，ｙ）を、普通の円形開口
のエアリーディスクの強度分布Ｉ′（ｘ，ｙ），即ち、 「Ｉ′（ｘ，ｙ）＝Ｉ（η）＝Ｂ〔Ｊ₁ ／η〕² 」に変
換することができ、希望するＩ′（ｘ，ｙ）を保てるよ
うな光源フィルタ３の関数Ｏ′（ｕ，ｖ）を設けること
により、光ディスク８上の集光スポット径を回析限界よ
り縮小しながら同時にサイドローブを削除することが可
能な光学系を得ることができる。

【００３２】光ディスク８で反射され偏重されたレーザ
光は再び対物レンズ７に入射し、平行光に変換され、ビ
ームスプリッタ６で検出光学系に導かれ、集光レンズ９
で集光させた光はビームスプリッタ１０で二つの光路系
に分離される。この内、一部は一方の光電変換素子１１
に入射し、他の一部は円筒レンズ１２を通り他方の光電
変換素子１３に入射する。そして、円筒レンズ１２より
非点収差を作成し、他方の光電変換素子１３でフォーカ
シングエラー検出が行われる。一方の光電変換素子の光
路系では、トラッキングエラー検出を例えばプッシュプ
ル法で行うようになっている。

【００３３】図２〜図３に、光源フィルタ３の構成と光
源フィルタ３の変調強度の実施例を示す。

【００３４】この内、図２では、光ビーム中心部分の光
透過強度を０％にしてこれ以外の透過強度を１００％に
する遮光フィルタ１４の例を示す。符号１４ａは遮光部
を示す。この図２の場合、光ビームの周辺部分の光強度
のみを光源Ｇで変換することになり、光ディスク８上の
集光スポットは、回析限界以上に絞り込むことができ
る。一方、サイドローブ強度は極端に大きく発生する。

【００３５】従って、この図２の場合、第２のフィルタ
５においては、図５に示す光ビーム周辺部分の光強度を
減衰する構成のものを組み合わせることで、サイドロー
ブ強度を低減する。これにより回析限界以上のスポット
径を保ちながら、サイドローブ強度を除去する構成とす
ることができる。

【００３６】図３では、図３（Ａ）に光ビームの中心部
分から外周にむかってアナログ的に光透過強度を低減さ
せるアナログフィルタ１５の例を示す。図３（Ｂ）はそ
の場合の光透過強度を示す。

【００３７】この場合、第２のフィルタ５においては、
図４に示すような光ビーム中心透過強度を０％にする
か、またはこの逆の構成のフィルターの組み合わせで構
成される。

【００３８】上記した第１のフィルタである光源フィル
タ３については、光源である半導体レーザの発光チップ
上でフィルタリングすることによっても、その機能の達
成が可能である。この場合は、上記したようなリレーレ
ンズ光学系を構成しなくても可能であるため、より小型
化と低コスト化が可能となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、媒体上に照射できるスポットの大
きさを従来のものより小さくすると共にサイドローブの
発生を有効に抑制することができ、このため、光ディス
ク上に記録できるピットの形状の縮小が可能となり、従
って、従来のものよりピットの数を増加，即ち記録密度
を高めることが可能となり、同時にサイドローブの削除
に伴い隣接ピットからのクロストークがなくなり、従っ
て、高性能な読み出しを可能とすることができ、更に、
従来の超解像方式ではサイドローブ成分を光検出器の直
前でピンホールにより削除していたが，かかる手法では
光学系中で混ざりあった隣接ピットからのクロストーク
を完全に排除することができず，又ピンホールの調整も
困難であったのに対し、本発明ではピンホール等を不要
としており、また隣接ピットからのクロストークも有効
に抑制されており、かかる点において装置全体の原価低
減および性能向上を図り得るという従来にない優れた光
ヘッド装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光学ブロック図であ
る。

【図２】図１に示す実施例の光源フィルタの例とそのフ
ィルタ変調強度を示す図であって、図２（Ａ）は中心部
にスポット状遮光部を備えた光源フィルタを示し、図２
（Ｂ）は図２（Ａ）の光透過強度を示す説明図である。

【図３】図１に示す実施例の光源フィルタの例とそのフ
ィルタ変調強度を示す図であって、図３（Ａ）は中心部
にから外周に向けて徐々に光透過強度が低減（又は増
加）する性質のアナログフィルタを備えた光源フィルタ
を示し、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の光透過強度を示す説
明図である。

【図４】図１に示す実施例の第２のフィルタの例とその
フィルタ変調強度を示す図であって、図４（Ａ）は中心
部に比較的大きい遮光部を備えた第２のフィルタを示
し、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の光透過強度を示す説明図
である。

【図５】図１に示す実施例の第２のフィルタの例とその
フィルタ変調強度を示す図であって、図５（Ａ）は中心
部に比較的大きいリング状遮光部を備えた第２のフィル
タを示し、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の光透過強度を示す
説明図である。

【図６】従来例における光ヘッド装置と光学記録媒体と
の関係を示す光学系ブロック図である。

【図７】従来例の超解像光ヘッドの一例を示す光学系ブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ コンデンサーレンズ ３ 光源フィルタ ４ コリメータレンズ ５ 第２のフィルタ ６，１０ ビームスプリッタ ７ 対物レンズ ８ ディスク ９ 集光レンズ １１，１３ 光電変換素子 １２ 円筒レンズ １４ 光源フィルタとしての遮光フィルタ １５ 光源フィルタとしてのアナログフィルタ １６ 第２のフィルタとしての遮光フィルタ １７ 第２のフィルタとしてのリングフィルタ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源からの出射光を平行光に変換
   するコリメータレンズと、この平行光を微小スポットに
   集光してこれを光ディスクに照射する対物レンズと、前
   記光ディスク記録面で反射変調された光をビームスプリ
   ッタおよび集光レンズを介して検出し電気信号に変換す
   る光電変換素子とを備えた光ヘッド装置において、 前記レーザ光源である発光チップ上に、当該レーザ光源
   の出射光の強度分布を変換する光源フィルタを装備する
   と共に、 前記コリメータレンズの出力側に、前記光源フィルタの
   透過光の強度分布に対応して強度分布を変換する第２の
   フィルタを装備し、 前記光源フィルタが、当該光源フィルタに入力される集
   光されたレーザ光の強度分布を，普通の円形開口のエア
   リーディスクの強度分布に変換する強度分布変換機能を
   備え、 前記光源フィルタは、二次光源の強度分布を、光学系に
   よる像のサイドローブ変化の抑制を可能とした強度分布
   Ｏ’（ｕ，ｖ）に設定するとともに、Ｄ（ｘ−ｕ，ｙ−
   ｖ）をインパルスレスポンスとした場合に、前記検出さ
   れた情報を含むレーザ光の像面強度分布Ｉ’（ｘ，ｙ）
   が、 「Ｉ’（ｘ，ｙ）＝∫∫Ｏ’（ｘ，ｙ）・Ｄ’（ｘ−ｕ，ｙ−ｖ）ｄu ｄv 」 なる光学系結像式で表される性質を備えている ことを特
   徴とする光ヘッド装置。
2. 【請求項２】 レーザ光源からの出射光を平行光に変換
   するコリメータレンズと、この平行光を微小スポットに
   集光してこれを光ディスクに照射する対物レンズと、前
   記光ディスク記録面で反射変調された光をビームスプリ
   ッタおよび集光レンズを介して検出し電気信号に変換す
   る光電変換素子とを備えた光ヘッド装置において、 前記レーザ光源とコリメータレンズとの間に、前記レー
   ザ光源からの出射光を集光して２次光源を形成するコン
   デンサレンズを装備すると共に、このコンデンサレンズ
   の２次光源部分に強度分布を変換する光源フィルタを装
   備し、 前記コリメータレンズの出力側に、前記光源フィルタの
   透過光の強度分布に対応して強度分布を変換する第２の
   フィルタを装備し、 前記光源フィルタが、当該光源フィルタに入力される集
   光されたレーザ光の強度分布を，普通の円形開口のエア
   リーディスクの強度分布に変換する強度分布変換機能を
   備え、 前記光源フィルタは、二次光源の強度分布を、光学系に
   よる像のサイドローブ変化の抑制を可能とした強度分布
   Ｏ’（ｕ，ｖ）に設定するとともに、Ｄ（ｘ−ｕ，ｙ−
   ｖ）をインパルスレスポンスとした場合に、前記検出さ
   れた情報を含むレーザ光の像面強度分布Ｉ’（ｘ，ｙ）
   が、 「Ｉ’（ｘ，ｙ）＝∫∫Ｏ’（ｘ，ｙ）・Ｄ’（ｘ−ｕ，ｙ−ｖ）ｄu ｄv 」 なる光学系結像式で表される性質を備えている ことを特
   徴とする光ヘッド装置。