JP2748906B2 - 光学ヘッド装置 - Google Patents

光学ヘッド装置

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JP2748906B2 JP7265514A JP26551495A JP2748906B2 JP 2748906 B2 JP2748906 B2 JP 2748906B2 JP 7265514 A JP7265514 A JP 7265514A JP 26551495 A JP26551495 A JP 26551495A JP 2748906 B2 JP2748906 B2 JP 2748906B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学ヘッド装置に
係り、特に、高密度光情報記憶媒体の読み出しにに好適
な光学ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光学ヘッド装置は、図４に示すよ
うに、光ビームを射出する光源としての半導体レーザ５
１と、光ビームを回折する回折格子５２と、光ビームを
光情報記憶媒体である光ディスクＤ側に４５度の角度で
反射するビームスプリッタ５３と、光ビームを光ディス
クＤ上に集光する対物レンズ５４と、光ディスクＤから
のレーザ光の反射光を受光し検出信号を出力する光検出
手段５６とを備えており、図示しない光ディスク装置に
装備されて使用されるようになっている。
【０００３】ここで、半導体レーザ５１から照射した光
は、回折格子５２を透過してトラック誤差検出に用いら
れる０次及び１次回折光とからなる３ビームを形成し、
これらは次にビームスプリッタ５３に反射して対物レン
ズ５４によって光ディスクＤの面上に集光される。
【０００４】そして、各回折光は、光ディスクＤの情報
記録面からの反射光となって、対物レンズ５４とビーム
スプリッタ５３を介して光検出手段５６の受光面に入射
し、電気信号に変換される。
【０００５】上記工程において、光ディスクＤの面振れ
に追従させて微小スポットを集光するためのフォーカシ
ングエラー信号検出を行うために、光ディスクＤからの
反射光を、ビームスプリッタ５３を透過する際に非点収
差を発生させてから光検出手段５６に入射させる。
【０００６】また、光ディスクＤの偏心に追従させるた
めのトラック誤差信号検出を行うために、回折格子５２
で形成した各回折光を光ディスクＤに照射し、各±１次
回折光を０次回折光の両サイドに来るように回折格子５
２を回転させて配設方向を設定し、これら±１次回折光
の検出信号によりトラック誤差検出を行う。
【０００７】通常、これらの光ディスク装置では、記憶
容量の増大化を実現する手段として、光情報記憶媒体の
トラック密度を高くして且つ光ディスクＤ上に照射する
０次回折光即ち光スポットを小さくして照射する手法が
試みられている。
【０００８】光ディスクＤ上に照射される光スポットの
大きさは、光ビームの波長λ及び対物レンズ５４の開口
数ＮＡにより決定され、光ビームの波長λを短くするか
或いは対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることにより
光スポットを小さくすることが可能であるが、この手法
には、光源及び対物レンズの設計及び理論的な面からそ
の光スポット径には限度があった。
【０００９】また、他の記憶容量の増大化の手法として
光情報記憶媒体の情報記録面の多層化（特開平２−０３
１３２９号公報）又は記録ピットの多値化等の提案がさ
れてきた。多値化された光情報記憶媒体としては、多値
情報の各々の異なる値に設定されたピットの形状又はピ
ットの高さ等を有する光情報記憶媒体が提案されてい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述の多値化された光
情報記憶媒体に対して情報の読み出しを行うには、光学
ヘッド装置から光情報記憶媒体の情報記録面に向かって
照射する光ビームの分解能を向上する必要がある。
【００１１】光ビームの照射方向と垂直な方向即ち光情
報記憶媒体の情報記録面に沿った方向における分解能の
向上は、対物レンズの開口数ＮＡ又は光ビームの波長λ
を小さくすることにより行われる。
【００１２】しかしながら、かかる場合、光ビームの焦
点深度が短くなるため、光ビームの集光径が小さくな
り、トラック誤差信号及びフォーカス誤差信号の検出に
おけるビームスポットの検出感度が低下し検出が困難に
なるという不都合が生じていた。
【００１３】
【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、ビームスポットの集光径を小さくすることな
く焦点深度方向の分解能を向上させ、これにより光情報
記憶媒体のピットの高さ方向に多値化された高密度ディ
スクに好適な光学ヘッド装置を提供することを、その目
的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明では、各ピットの
高さの差を縮小した高密度の光情報記録媒体の読み取り
を行う光学ヘッド装置であって、光ビームを射出する光
源と、光ビームを光情報記憶媒体に集光する対物レンズ
と、光ビームの光情報記憶媒体からの反射光を集光する
集光レンズと、この集光された反射光を受光し検出信号
を出力する光検出手段とを備えている。
【００１５】そして、反射光を回折させるピンホール部
材を、光検出手段の検出面側の手前で，集光レンズによ
り反射光が結像する位置に装備するという構成を採って
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】上記の構成によって、光情報記憶媒体に向
かって光源から光ビームが照射され、その照射光は対物
レンズによって光情報記憶媒体の情報記録面に集光され
る。そして、その照射光は光検出手段に向かって反射
し、その反射光は、集光レンズによって集光される。
【００１７】集光レンズの焦点距離には、ピンホール部
材が配設されており、このピンホール部材のピンホール
の位置で反射光が集光されると共に当該ピンホールを通
過して、光検出手段の検出面に入射し、この光検出手段
からは検出信号が出力される。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
３に基づいて説明する。この実施形態は、図示を省略し
た光ディスク装置に装備された光学ヘッド装置１０を示
している。
【００１９】この光学ヘッド装置１０では、光ビームを
射出する光源１と、光源１からの光ビームを回折する回
折格子２と、回折された光ビームを光情報記憶媒体であ
る光ディスクＤ側に反射する４５度反射ミラー３と、こ
の反射光を光ディスクＤに集光する対物レンズ４と、光
ディスクＤからの反射光が通過するピンホールを設けた
ピンホール部材５と、このピンホール部材５の通過光を
受光し検出信号Ｓ１，Ｓ２を出力する光検出手段６とを
備えている。
【００２０】この光学ヘッド装置１０の構成では、光源
１からの光ビームを光ディスクＤ上に集光する対物レン
ズ４が集光レンズの役割を果たしている。即ち、光ディ
スクＤからの反射光は再び対向レンズ４を透過し、その
際に光検出手段６側に向かって集光するようにこの対物
レンズ４の配設位置が設定されている。また、この対物
レンズ４は、後述するトラック誤差検出手段７及びフォ
ーカス誤差検出手段８の誤差検出信号Ｇ１，Ｇ２に基づ
いて光ディスク装置の制御部に制御される図示しないレ
ンズ駆動手段によって光ディスクＤの情報記録面に対し
て垂直となる方向及びトラックと直交する方向に沿って
往復自在に配設されている。
【００２１】さらに光学ヘッド装置１０は上記構成に加
えて、光検出手段６の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいてト
ラック誤差信号Ｇ１を算出するトラック誤差検出手段７
とフォーカス誤差信号Ｇ２を算出するフォーカス誤差検
出手段８とが光検出手段６に併設されている。
【００２２】光検出手段６には、回折格子２により回折
されて生じた光ビームの±１次回折光と０次回折光の光
ディスクＤからの各反射光を受光する３つの受光部を有
しており、トラック誤差検出手段７ではこれらの受光部
の内，±１次回折光の受光部からの検出信号Ｓ１に基づ
いて、これらを減算処理することによりトラック誤差信
号Ｇ１を出力する。このトラック誤差信号Ｇ１に基づい
て上記レンズ駆動手段の動作制御を行うことによって、
光ディスクＤの偏心に追従してトラックサーボを行うこ
とが可能となっている。
【００２３】また、光ディスクＤからの反射光（上記０
次回折光の反射光）は、光検出手段６に到達する途中で
４５度反射ミラー３を透過し、さらにピンホール部材５
を介して０次回折光の反射光の受光部に入射する。そし
て、４５度反射ミラー３を透過する際に屈折によって図
１の左右方向と図面の表裏方向について収束位置のズレ
即ち非点収差が生じる。一方、光検出手段６ではその０
次回折光の受光部が四分割されており、非点収差により
生じる四分割された受光部の検出信号Ｓ２の変化によ
り、これを受信したフォーカス誤差検出手段８では、フ
ォーカス誤差信号Ｇ２を出力する。このフォーカス誤差
信号Ｇ２に基づいて上記レンズ駆動手段の動作制御を行
うことによって、光ディスクＤの面振れに追従してフォ
ーカス動作を行うことが可能となっている。
【００２４】次に、ピンホール部材５について説明す
る。このピンホール部材５は、中央にピンホールを設け
られた薄板であり、光検出手段６の受光部の手前の光デ
ィスクＤからの反射光が対物レンズ４により結像する位
置に配設されている。即ち、光ディスクＤからの反射光
は、ピンホール部材５のピンホールを通過する際に結像
して、その後に光検出手段６に入射する。
【００２５】このピンホール部材５を介して光検出手段
６で受光を行うことにより、結像光学系（光源１から光
ディスクＤに照射するまでの各部の構成）に対して、検
出光学系（光ディスクＤに反射してから光検出手段６に
受光するまでの各部の構成）では、対物レンズ４による
回折とピンホール部材５による回折とにより回折制限の
効果が二重に効き、トータルの点像分布関数は、結像光
学系と検出光学系の積で与えられる。即ち、点像分布関
数の二乗効果は、空間周波数領域では自己関数であるの
で、帯域幅は２倍に広がる。
【００２６】従って、対物レンズ４の焦点深度方向（反
射光の進行方向）の分解能は、帯域幅で２倍となること
がいえる。これにより、従来の光学ヘッド装置と比較し
て、検出が可能な各ピットの高さの差を２分の１とする
ことが可能となっている。
【００２７】図２に、焦点近傍での３次元光強度分布の
３次元フーリエ変換の２次断面図を示す。ここで、Ｚ軸
を対物レンズ４の焦点深度方向とし、Ｘ軸をＺ軸に垂直
な方向とする。μ，ηはそれぞれＸ軸方向及びＺ軸方向
の空間周波数である。
【００２８】各空間軸方向の空間分解能は、その方向の
フーリエ変換軸に沿った帯域幅で決まる。従来の光学系
（図２（Ａ））でのμ方向の帯域幅は、４ＮＡ／λであ
る。η方向の帯域幅は、２（１−（１−ＮＡ2 ）1/2 ）
／λである。
【００２９】この光学ヘッド装置１０の光学系では、検
出光学系における反射光の結像点に配設されたピンホー
ル部材５を通して光ディスクＤからの反射光が検出され
るため、回折効果が二重に効き、トータルの点像分布関
数は、結像光学系と検出光学系の積で与えられる。
【００３０】従って、μ方向の帯域幅は、８ＮＡ／λと
なり、η方向は、４（１−（１−ＮＡ2 ）1/2 ）／λと
なり、μ，η方向とも帯域幅は２倍に広がる。つまり、
深度方向の帯域幅は２倍に広がる。
【００３１】多値情報記録ディスクのピット高さは、図
３に示すように、２値情報記録ディスクの場合の各ピッ
ト高さの差（図３（Ａ））は、４値情報記録ディスクで
は単位ピット高さは２値情報記録ディスクの場合の半分
になる（図３（Ｂ））。
【００３２】即ち、図３（Ａ）の２値情報記録媒体の再
生が可能な従来の光学ヘッド装置での対物レンズの焦点
深度に対し、図３（Ｂ）の４値情報記録ディスクを再生
するには、その焦点深度が従来の焦点深度の半分である
ことが必要となる。
【００３３】上述のように本実施形態に示す光学ヘッド
装置１０は、ピンホール部材５を介して光検出手段６で
受光を行うために、従来と同じ開口数の対物レンズ４を
用いて、焦点深度方向の分解能を従来の２倍に向上させ
ることが可能となり、これにより、検出可能である各ピ
ット高さの差を従来の２分の１とすることを可能として
いる。即ち、図３（Ｂ）に示す４値情報の光ディスクＤ
から記録情報の読み出しを可能としている。
【００３４】以下、本実施形態の動作を説明する。まず
光源１から射出された光ビームが、回折格子２を通過
し，さらに４５度反射ミラー３に反射されて対物レンズ
４によって光ディスクＤの情報記録面上に集光される。
このときの光ディスクＤは４値情報記録ディスクである
ものとする。
【００３５】そして、この光ディスクＤに反射された反
射光は、再び対物レンズ４を透過しピンホール部材５の
ピンホール位置で結像し、さらにピンホールを通過して
光検出手段６に到達する。
【００３６】この際、回折格子２により形成された±１
次回折光は、それぞれ光検出手段６の各受光部で受光さ
れると共に検出信号Ｓ１を出力する。トラック誤差検出
手段７ではこれを受けてトラック誤差信号Ｇ１を光ディ
スク装置の制御部等に出力し、誤差が生じている場合に
は、前述したレンズ駆動手段により対物レンズ４を光デ
ィスクＤのトラックに直交する方向に駆動調節が行わ
れ、光ビームの照射位置が調整される。
【００３７】一方、光ディスクＤから反射された０次回
折光は、４５度反射ミラー３により非点収差が形成さ
れ、これが光検出手段６の四分割された受光部に受光さ
れることにより検出信号Ｓ２が出力される。フォーカス
誤差検出手段８ではこれを受けてフォーカス誤差信号Ｇ
２を光ディスク装置の制御部等に出力し、誤差が生じて
いる場合には、前述したレンズ駆動手段により対物レン
ズ４を光ディスクＤの情報記録面に対して垂直となる方
向に駆動調節が行われ、光ビームの焦点位置が調整され
る。
【００３８】また、光検出手段６では、光ディスクＤか
らの反射光をピンホール部材５を介して行っているため
に、回折制限の効果が二重に効き、受光における焦点深
度方向の分解能が向上し、光ディスクＤの４値情報が検
出され、光ディスク装置の制御部に再生信号として出力
される。
【００３９】以上のように、本実施形態では、光検出手
段６に近接してピンホール部材５を配設し、ピンホール
を介して光ディスクＤからの反射光を受光する構成とな
っているために、受光における反射光の焦点深度方向の
分解能がほぼ２倍に向上し、これにより、検出可能であ
る各ピット高さの差を従来の２分の１とすることを可能
とし、このため、従来の２値情報が記録された高密度の
光ディスクに比べて密度が２倍である４値情報が記録さ
れたさらに高密度の光ディスクから情報を読み取ること
が可能としている。
【００４０】また、光ディスクＤの情報記録面上に集光
する光ビームのスポット径を縮小化することなく焦点深
度方向の分解能を向上させているために、トラック誤差
検出及びフォーカス誤差検出を良好に行うことが可能と
なっている。
【００４１】
【発明の効果】請求項１記載の本発明では、光検出手段
が、当該光検出手段の検出面側に近接し，集光レンズの
焦点位置に配設されたピンホール部材を介して光ディス
クからの反射光を受光する構成としているために、回折
制限の効果が二重に効き、受光における焦点深度方向の
分解能が向上し、光ビームの検出の際に、焦点深度方向
の分解能がほぼ２倍に向上し、これにより、検出可能で
ある各ピット高さの差を従来の２分の１とすることを可
能としている。
【００４２】このため、従来の２値情報が記録された高
密度の光ディスクに比べて各ピット高さの差が２分の１
に設定され記録密度が２倍である４値情報が記録された
高密度の光ディスクから情報を読み取ることを可能とし
ている。
【００４３】 本発明は以上のように構成され機能するの
で、これにより従来にない優れた光学ヘッド装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】光ビームの焦点近傍での３次元光強度分布の３
次元フーリエ変換の２次断面図であり、図２（Ａ）は従
来例を示し、図２（Ｂ）は本実施形態を示している。
【図３】光ディスクの断面形状を示す部分拡大図であ
り、図３（Ａ）は２値情報が記録された光ディスクの断
面形状を示し、図３（Ｂ）は４値情報が記録された光デ
ィスクの断面形状を示し、図３（Ｃ）は図３（Ａ）の光
ディスクから検出される再生信号を示す線図である。
【図４】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 光源 ４ 対物レンズ ５ ピンホール部材 ６ 光検出手段 ７ トラック誤差検出手段 ８ フォーカス誤差検出手段 １０ 光学ヘッド装置 Ｄ 光情報記憶媒体（光ディスク）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−28672（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−130226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−136051（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−35340（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−25833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70110（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−112536（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−14433（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−240835（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−242506（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各ピットの高さの差を縮小した高密度の
    光情報記録媒体の読み取りを行う光学ヘッド装置であっ
    て、 光ビームを射出する光源と、前記光ビームを前記光情報
    記憶媒体に集光する対物レンズと、前記光ビームの前記
    光情報記憶媒体からの反射光を集光する集光レンズと、
    この集光された反射光を受光し検出信号を出力する光検
    出手段とを備え、前記反射光を回折させるピンホール部材を、前記光検出
    手段の検出面側の手前で，前記集光レンズにより前記反
    射光が結像する位置に装備した ことを特徴とする光学ヘ
    ッド装置。
JP7265514A 1995-10-13 1995-10-13 光学ヘッド装置 Expired - Lifetime JP2748906B2 (ja)

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US08/728,304 US5748601A (en) 1995-10-13 1996-10-09 Optical head for use with high density optical disk having multi-valued data recorded in the disk
EP96116319A EP0768651B1 (en) 1995-10-13 1996-10-11 Optical head for a high density disk
DE69618890T DE69618890T2 (de) 1995-10-13 1996-10-11 Optischer Kopf für Platten mit hoher Speicherdichte
KR1019960046114A KR100242216B1 (ko) 1995-10-13 1996-10-12 고밀도 디스크용 광학 헤드

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JP7265514A JP2748906B2 (ja) 1995-10-13 1995-10-13 光学ヘッド装置

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