JP2783397B2 - 光記録情報読み出し装置及び読み出し方法 - Google Patents

光記録情報読み出し装置及び読み出し方法

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JP2783397B2
JP2783397B2 JP4255073A JP25507392A JP2783397B2 JP 2783397 B2 JP2783397 B2 JP 2783397B2 JP 4255073 A JP4255073 A JP 4255073A JP 25507392 A JP25507392 A JP 25507392A JP 2783397 B2 JP2783397 B2 JP 2783397B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光メモリ等の記録媒体
に記憶された情報を読み出す光記録情報読み出し装置に
関し、特に高密度光記録システム用の高感度読み出しが
可能な光記録情報読み出し装置及び読み出し方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】上記光メモリとしては、コンパクト・デ
ィスクやビデオ・ディスク等の読み出し専用光メモリ
や、光磁気ディスクに代表される書き換え型光メモリな
どが知られている。このような光メモリは、現在、大容
量性、ビット当たりの低価格性、媒体の可搬性などの利
点を有しているため広く応用されており、今後において
は情報化社会の進展に伴い、更なる大容量化や小型化が
望まれている。
【０００３】図９は、光磁気ディスク用に対応した従来
の光記録情報読み出し装置の代表的な構成を示す。この
光記録情報読み出し装置は、光磁気ディスク９０６の一
方の面側に磁界印加用磁石９１７を備え、他方の面側
（読み出し面側）に半導体レーザ９０１と、コリメータ
・レンズ９０２と、ビーム整形プリズム９０３と、第１
のビーム・スプリッタ（以下ＢＳと記す）９０４と、対
物レンズ９０５と、第２のＢＳ９０７と、λ／２板９０
８と、偏光ＢＳ９０９と、信号光集光レンズ９１０、９
１１と、高速ＰＩＮ受光素子９１２、９１３と、差動増
幅器９１４と、トラッキングエラー／フォーカスエラー
検出用光集光レンズ９１５と、トラッキングエラー／フ
ォーカスエラー検出用受光素子９１６とを備えている。
【０００４】半導体レーザ９０１から出力されたレーザ
光は、コリメータ・レンズ９０２により平行光に変換さ
れ、ビーム整形プリズム９０３により円形のビームとな
る。半導体レーザ９０１からの出力光は直線偏光であ
る。この直線偏光のレーザ光は第１のＢＳ９０４を直進
して透過した後、対物レンズ９０５により集光され、光
磁気ディスク９０６に照射される。光磁気ディスク９０
６にはデジタル情報がディスクに垂直方向の磁化として
記録されており、レーザ光が反射される際にこの記録情
報に従ってレーザ光の偏波面がカー効果により回転され
る。この時の偏波面の回転方向は、記録された１又は０
の信号に対応して反対となるので、この偏波面の回転を
検知することにより情報を読み出すことができる。
【０００５】光磁気ディスク９０６から反射された、１
又は０の信号を持つレーザ光（信号光）は、第１のＢＳ
９０４により光路を曲げられ、更に第２のＢＳ９０７に
より２つに分岐される。第２のＢＳ９０７から右方向に
分岐した信号光は、トラッキングエラー／フォーカスエ
ラー検出用に使用され、集光レンズ９１５を経て受光素
子９１６に捉えられ、電気信号に変換される。一方、第
２のＢＳ９０７から下方に分岐した信号光は記録信号検
出用に使用され、λ／２板９０８により偏波面が４５゜
回転される。
【０００６】図１０は、λ／２板９０８を経た状態での
光磁気ディスク９０６からの反射光の偏光成分を示す。
その反射光は、光磁気ディスク９０６により偏波面を回
転させられた信号光１００１と、各種光学部品の表面等
からの反射に起因する非回転成分の反射雑音光１００２
とが重なった状態となっている。かかる反射光は、偏光
ＢＳ９０９に入射すると、ここで直交する２つのｓ波成
分とｐ波成分とに分離される。このとき、ｐ波成分の光
は偏光ＢＳ９０９を直進し、ｓ波成分の光は偏光ＢＳ９
０９により光路を９０゜曲げられる。
【０００７】ｐ波成分及びｓ波成分の光のそれぞれは、
集光レンズ９１０、９１１により集光され、別々の高速
ＰＩＮ受光素子９１２、９１３により電気出力に変換さ
れる。２つの高速ＰＩＮ受光素子９１２、９１３からの
電気出力は、差動増幅器９１４に与えられて増幅され
る。この差動増幅は、前記非回転成分の反射雑音光１０
０２を打ち消すことで、光磁気ディスク９０６により回
転した前記信号光１００１のみを電気強度として検出で
きるようにするためである。
【０００８】具体的には、図１０に示した信号光１００
１の場合、ｐ波成分の方がｓ波成分より大きいため、差
動増幅した、即ちｐ波成分−ｓ波成分とした後の電気信
号は正の値となる。一方、信号光１００１とは逆方向に
偏波面が回転した場合、つまり光磁気ディスク９０６に
情報が反対方向の磁化として記録されている場合には、
ｓ波成分の方が大きくなるため、差動増幅後の電気信号
は負の値となる。これにより、信号光１００１のみを電
気強度として検出できるようにしている。よって、差動
増幅器９１４の出力により、光磁気ディスク９０６に記
録された情報の１、０を復元することが可能となる。
【０００９】ここでは従来技術の一例として差動増幅を
用いた光記録情報読み出し装置の構造および動作原理に
ついて説明したが、従来の光記録情報読み出し装置は光
磁気ディスクの場合に限らず、すべての光記録情報読み
出し装置において、その信号光検出系に光強度の直接検
波方式が採用されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光磁気
ディスク等の光メモリは、大容量化や高記録速度化が望
まれ、その対策として記録媒体の更なる高密度化、及び
ディスクの高速回転化が必要となり、これに伴って１ビ
ット当たりの占有面積、即ち記録単位は更に小さくな
り、反射光強度が弱くなると共に１ビット当りの信号光
パルス幅も小さくなる。すなわち、１ビット当たりの信
号光エネルギーが減少することとなる。このような状況
下では、上記のような従来の技術である光強度検出機構
を有する光記録情報読み出し装置では、信号光のパワー
レベルが受光素子のショット雑音レベルに近づいてく
る。したがって、現状の波長７８０ｎｍの光を用いた光
記録情報読み出し装置では、０．７Ｍビット／ｍｍ2以
上の高密度ディスクからの情報読み出しが困難になると
いう欠点があった。
【００１１】上記欠点に対する一つの解決方法として、
より短波長のレーザ光を利用することが盛んに検討され
ているが、短波長レーザ素子の実用化のタイミングが光
メモリの大容量化のニーズと必ずしも一致していないこ
とや、短波長光を用いたとしてもその波長を用いてより
大きな容量を有する光メモリが必要となることなどを考
え合わせると、高感度な検出機構を開発することが必要
となる。
【００１２】しかし、上述のような従来の光記録情報読
み出し装置では、信号検出機構として光強度を受光素子
により直接検出する方法を採用しているため、今後の光
メモリの大容量化・高密度化・高速記録化に対応できな
くなるという問題がある。
【００１３】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、１ビット当たりの記録面
積を小さくして読み出し信号光の強度が微弱になった場
合にも、十分な信頼度で情報を読み出すことが可能な光
記録情報読み出し装置及び光記録情報読み出し方式を提
供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の光記録情報読み
出し装置は、情報が記録された記録媒体にレーザ光を照
射し、該記録媒体から反射された光により該記録媒体に
記録された情報を読み出す光記録情報読み出し装置にお
いて、光周波数又は光位相が周期的に変調された第１の
レーザ光を出力するレーザ光発生手段と、 該第１のレー
ザ光を、第２のレーザ光と第３のレーザ光とに２分する
分岐手段と、 該分岐手段により２分された該第２のレー
ザ光及び該第３のレーザ光の少なくとも一方を該記録媒
体に照射し、これらのレーザ光を再び合波するまでの間
で、該第２のレーザ光の光路長と該第３のレーザ光の光
路長とを異ならせて、該第２のレーザ光と該第３のレー
ザ光とに光周波数差又は光位相差を生じさせる光周波数
差・光位相差発生手段と、 該光周波数差・光位相差発生
手段により光周波数差又は光位相差を生じている該第２
のレーザ光と該第３のレーザ光とを合波し第４のレーザ
光を生成する合波手段と、 該第４のレーザ光を光電変換
する光電変換手段と、 該光電変換手段から出力される光
周波数差又は光位相差に起因する電気信号により、該記
録媒体に記録された情報を再生する信号再生手段とを備
えており、そのことにより上記目的が達成される。好ま
しくは、前記レーザ光発生手段が、半導体レーザ素子
と、該半導体レーザ素子に周期的に変調した電流を注入
する手段とを有する構成とする。
【００１５】また、本発明の光記録情報読み出し方法
は、情報が記録された記録媒体にレーザ光を照射し、該
記録媒体から反射された光により該記録媒体に記録され
た情報を読み出す光記録情報読み出し方法において、光
周波数又は光位相が周期的に変調された第１のレーザ光
を出力するレーザ光発生工程と、 該第１のレーザ光を、
第２のレーザ光と第３のレーザ光とに２分する分岐工程
と、 該分岐工程により２分された該第２のレーザ光及び
該第３のレーザ光の少なくとも一方を該記録媒体に照射
し、これらのレーザ光を再び合波するまでの間で、該第
２のレーザ光の光路長と該第３のレーザ光の光路長とを
異ならせて、該第２のレーザ光と該第３のレーザ光とに
光周波数差又は光位相差を生じさせる光周波数差・光位
相差発生工程と、 該光周波数差・光位相差発生工程によ
り光周波数差又は光位相差を生じている該第２のレーザ
光と該第３のレーザ光とを合波し第４のレーザ光を生成
する合波工程と、 該第４のレーザ光を光電変換する光電
変換工程と、 該光電変換工程により生成される光周波数
差又は光位相差に起因する電気信号により、該記録媒体
に記録された情報を再生する信号再生工程と を包含して
おり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】
【作用】上記構成によれば、レーザ光発生手段が、光周
波数又は光位相が周期的に変調された第１のレーザ光を
出力し、分岐手段がこの第１のレーザ光を第２のレーザ
光と第３のレーザ光とに２分する。分岐手段により２分
された第２のレーザ光及び第３のレーザ光の少なくとも
一方を記録媒体に照射し、これらのレーザ光を再び合波
するまでの間で、光周波数差・光位相差発生手段によ
り、第２のレーザ光の光路長と第３のレーザ光の光路長
とを異ならせて、第２のレーザ光と第３のレーザ光とに
光周波数差又は光位相差を生じさせる。これらの光周波
数差又は光位相差を生じている第２のレーザ光と第３の
レーザ光とを合波手段により合波し第４のレーザ光を生
成する。この第４のレーザ光を光電変換手段により光電
変換すると、光周波数差又は光位相差に起因する電気信
号が出力される。この電気信号により信号再生手段が記
録媒体に記録された情報を再生する。
【００１７】上記光電変換手段から出力される電気信号
には、光の強度成分に加えて、光周波数差又は光位相差
に起因する成分の信号が含まれている。この信号によ
り、信号光の微弱な信号を増幅することができるので、
光コヒーレント検波による信号再生感度を向上させるこ
とが可能となる。
【００１８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【００１９】（実施例１）図１に本発明の実施例である
光磁気ディスク用の光記録情報読み出し装置の基本構成
図を示す。この光記録情報読み出し装置は、光磁気ディ
スク１０７の読み出し面側に、単一縦モード発振する波
長７８０ｎｍ帯の分布帰還型半導体レーザ１０１と、コ
リメート・レンズ１０２と、ビーム整形プリズム１０３
と、４つのＢＳ１０４、１０５、１０８、１０９と、対
物レンズ１０６と、２／λ板１１０と、信号光集光用レ
ンズ１１１と、信号検出用ＰＩＮ受光素子１１２と、信
号処理回路１１３と、トラッキングエラー／フォーカス
エラー検出用集光レンズ１１４と、トラッキングエラー
／フォーカスエラー検出用受光素子１１５とを備える。
一方、光磁気ディスク１０７の読み出し面とは反対側に
磁界印加用磁石１１６を備える。
【００２０】このように構成された光記録情報読み出し
装置の読み出し原理を以下に説明する。半導体レーザ１
０１からはスペクトルが単一縦モードであり、かつその
発振波長、即ち光周波数が周期的に変調されたレーザ光
が放射される。このときのレーザ光の偏光状態は直線偏
光である。このような特性を有するレーザ光を発生させ
るために、本実施例での半導体レーザ１０１として、素
子内の導波路部分に回折格子を合わせ持った分布帰還型
（ＤＦＢ）レーザを採用し、その電極を分割することに
より波長可変機能を付加したものを使用した。
【００２１】半導体レーザ１０１からの出力光は、コリ
メート・レンズ１０２により平行光に変換されてビーム
整形プリズム１０３で円形のビームに整形される。次
に、この円形ビームはＢＳ１０４により第１のビームと
第２のビームに分割され、第１のビームは対物レンズ１
０６により回折限界程度まで集光され、光磁気ディスク
１０７に照射される。つまり、光磁気ディスク１０７に
記録された情報の記録単位、即ち１ビット当りの記録面
積と同等の大きさの照射スポットでレーザ光が照射され
る。この光磁気ディスク１０７において、従来技術で説
明したカー効果により偏光方向が微妙に回転されたレー
ザ光（信号光）が反射される。その信号光は、対物レン
ズ１０６を通過した後、ＢＳ１０５により、半導体レー
ザ１０１からの出力光が通る照射光学系から分離され
る。
【００２２】その後、照射光学系から分離された信号光
はＢＳ１０８により２分される。一方の信号光は、トラ
ッキングエラー／フォーカスエラー検出用に使用され、
集光レンズ１１４を経て受光素子１１５に入射され、こ
の受光素子１１５でエラー検出用の電気信号に変換され
る。他方の信号光は信号検出用に使用され、ＢＳ１０９
に入射される。このＢＳ１０９には、ＢＳ１０４により
光磁気ディスク１０７に照射されずに分割された前記第
２のビームが、λ／２板１１０により角度θrだけ偏光
方向を回転されてなる参照光として照射される。よっ
て、信号検出用の他方の信号光と参照光とはＢＳ１０９
で混合される。このとき、他方の信号光と参照光との間
には、他方の信号光がＢＳ１０４により分割されて光磁
気ディスク１０７に照射されるまでの距離ｄの２倍の光
路長だけ差異が生じている。その後、混合された光は、
集光用レンズ１１１を経てＰＩＮ受光素子１１２に入射
され、このＰＩＮ受光素子１１２で電気信号に変換され
て二乗検波される。
【００２３】本発明の特徴は、上述のように信号光を参
照光と混合して受光素子１１２で検出することである。
この検出原理を以下に説明する。
【００２４】図２は、ＰＩＮ受光素子１１２に入射され
る、参照光と信号光との混合光の偏光状態を示し、横軸
を半導体レーザ１０１からの出力光の偏光方向に設定し
ている。記録情報が”１”の時の信号光は矢印２１で、
記録情報が”０”の時の信号光は矢印２４で表してお
り、それぞれ光磁気ディスク１０７との相互作用により
元のレーザ光の偏光方向より偏波面が±θsだけ回転し
ている。光磁気ディスク１０７の表面で反射されて記録
媒体との相互作用のない反射雑音光は矢印２２で表して
いる。また、参照光２３はλ／２板１１０により角度θ
rだけ偏波面が回転されている。
【００２５】一方、半導体レーザ１０１から出力された
レーザ光が周期的にその光周波数を変調されており、か
つ信号光と参照ビームとの光路長には２ｄだけの差異が
生じているので、ＰＩＮ受光素子１１２に入射する時の
両光の波長が微妙に異なることとなる。
【００２６】図３は、ＰＩＮ受光素子１１２へ入射直前
の参照光と、信号光及び光学系からの反射雑音光の光周
波数の変動を示す。実線は前記参照光２３を示し、破線
は前記信号光２１または２４、および光学系からの前記
反射雑音光２２を示す。本実施例の場合、半導体レーザ
１０１から出力されたレーザ光は“のこぎり波”状に光
周波数変調されており、参照光と信号光との光周波数差
δνは、下記１式となる。
【００２７】δν＝４Δντ／Ｔ …（１） 但し、Δν：光周波数変調振幅 τ：２ｄ／ｃ（ｃは光速） Ｔ：１周期 次に、光周波数の微妙に異なる２つの参照光と信号光と
をＰＩＮ受光素子１１２で電気信号に変換する。参照光
の光電界Ｅrを下記２式とし、 Ｅr＝ａr・ｃｏｓ（２π・νr・ｔ） …（２） 但し、ａr：振幅 νr：光周波数 ｔ：時間 また、信号光および反射雑音光の光電界Ｅsを下記３式
とすると、 Ｅs＝ａs・ｃｏｓ（２π・νs・ｔ＋φs） …（３） 但し、ａs：振幅 νs：光周波数 φs：光位相ずれ ＰＩＮ受光素子１１２からの出力電流Ｉは、下記４式と
なる。
【００２８】 Ｉ＝（Ｅr＋Ｅs）2 ＝1/2・｛ａr 2＋ａs 2＋２ａr・ａs・ｃｏｓ（２π・δν・ｔ−φs）｝ …（４） ただし、ＰＩＮ受光素子１１２の応答が追随しない高周
波成分に関しては時間平均することにより省略した。
【００２９】このように２つの光の強度成分以外に光周
波数差に起因する高周波成分（ビート成分）が生じ、同
時にその電流振幅はａr×ａsになることが分かる。この
ことを言い換えれば、信号光の微弱な信号を参照光の光
強度により実質的に増幅したことになる。これは、従来
の信号光の強度を直接検波する方式において得られる信
号電流ａs 2と比較して、参照光の強度を十分に大きくす
ることにより感度よく検波することが可能であることを
意味する。これは光通信における光コヒーレント検波に
も応用されている技術であり、微弱な信号光から元の信
号を復元するのに有効であることが知られている。
【００３０】この光コヒーレント検波においては、参照
光と偏波面が一致した光のみがビート成分に寄与するこ
ととなるため、図２の信号光２１または２４と、反射雑
音光２２とにおいて、参照光２３の偏光方向への破線に
て示す射影成分のみがビート出力に寄与する光電界とな
る。すなわち、参照光の偏向方向と直交する成分は、Ｐ
ＩＮ受光素子１１２に入射してもインコヒーレント光が
入射した場合と同様に直流電流成分を発生するのみであ
り、ビート成分には影響を及ぼさない。
【００３１】したがって、本実施例の光記録情報読み出
し装置においては、この検出原理を利用することによ
り、検波機能自体に偏光成分選択機能を合わせ持たせる
ことができ、従来のような偏光分離のための光学素子を
不要とすることも可能となっている。
【００３２】なお、記録信号の復元は、ＰＩＮ受光素子
１１２からの出力電流を、信号処理回路１１３によりδ
νの周波数を有するビート成分のみを抽出し、つまり直
流成分および雑音成分をカットし、そのビート振幅の大
小を判断することにより実施した。
【００３３】ところで、記録されたデジタル信号を高信
頼度で復元するためには、ビート周波数δνを、例えば
１０ＭＨｚ前後の信号転送速度より十分に大きくするこ
とが必要である。実際に本実施例装置に適用した各設計
値は、半導体レーザ１０１での光周波数変調周期は５０
ＭＨｚ（Ｔ＝２０ｎｓ）、光周波数変調振幅Δνは１０
ＧＨｚ（波長０．０２オングストロームに相当）、２つ
の光の光路差２ｄは１００ｍｍであり、２つの光の光周
波数差（ビート周波数）δνは６６７ＭＨｚとした。
【００３４】以上のように、光磁気ディスクからの記録
信号読み出しにおいて、本発明の光記録情報読み出し方
法を適用することにより、波長７８０ｎｍ光においても
１Ｍビット／ｍｍ2の高密度ディスクの読み出しを高い
信頼性を確保した状態で実現することが可能となった。
【００３５】また、本実施例の光記録情報読み出し装置
は、情報書き込みも行えた。ここでは、１ビット当たり
の記録面積を小さくするために、記録媒体の感度を通常
のものより低くなるように設計した光磁気ディスクを利
用して、１Ｍビット／ｍｍ2の記録密度を達成した。す
なわち、本発明を実施したコヒーレント検波型の光記録
情報読み出し装置により、光源の波長を７８０ｎｍから
短波長化することなく、１Ｍビット／ｍｍ2の高密度で
記録と読み出しとの実現が可能となった。
【００３６】（実施例２）次に、本発明を差動増幅光検
出系に適用した場合の実施例を示す。
【００３７】図４に本実施例２の光磁気ディスク用光記
録情報読み出し装置の構造図を示す。この光記録情報読
み出し装置においては、波長可変型ＤＦＢ半導体レーザ
４０１から縦モード・スペクトルが単一で、かつ発振波
長が４０ＭＨｚの周波数でのこぎり波状に変調された直
線偏光のレーザ光が放出される。
【００３８】このレーザ光をコリメート・レンズ４０２
で平行ビームに変換し、ビーム整形プリズム４０３でビ
ーム形状を整形した。ＢＳ４０４により２ビームに分割
され、第１の光は記録媒体で照射され、第２の光は光コ
ヒーレント検波用の参照光として利用した。
【００３９】第１の光は、ＢＳ４０５で方向を９０°曲
げられ、ミラー４０６および対物レンズ４０７を介して
記録媒体たる光磁気ディスクに照射される。この第１の
光は、光磁気ディスクに記録された磁化との相互作用に
より偏波方向が回転されて信号光として反射する。この
信号光は、λ／２板４０８により偏波面を４５°回転さ
れて、ＢＳ４１１に入射する。一方、第２の光は、λ／
４板４０９により円偏光に変換され、ミラー４１０を介
してＢＳ４１１に入射する。
【００４０】ＢＳ４１１では偏波面を４５°回転された
信号光と、円偏光の参照光との２つが混合され、偏光Ｂ
Ｓ４１２によりｐ波成分とｓ波成分（９０°方向転換）
に分割される。このとき、ｐ波成分は直進し、ｓ波成分
は９０°方向を転換する。その後、両成分の光それぞれ
は、集光レンズ４１３、４１４を経てＰＩＮ受光素子４
１５、４１６に入射され、各成分毎にコヒーレント検波
が行われる。このコヒーレント検波の原理は実施例１と
同様であり、微弱な信号光を参照光の振幅を大きく設定
することにより疑似的に光増幅することが可能となる。
すなわち、Ｃ／Ｎの低い信号光からも記録情報を復元す
ることが可能となる。
【００４１】図５に偏光ＢＳ４１２への入射直前の２つ
の信号光ベクトル５１、５２を示す。ここでは、偏光Ｂ
Ｓ４１２のｓ波方向とｐ波方向を横軸・縦軸とした。図
中の２つの信号光ベクトル５１、５２は、記録磁化が反
対方向の場合、即ち記録情報が１と０の場合に対応す
る。また、光磁気ディスク以外の部分からの反射雑音光
はベクトル５０で示した。偏光ＢＳ４１２によりこれら
の光はｓ波成分およびｐ波成分の射影ベクトルに分割さ
れるとともに、円偏光の参照光も１：１の強度でｓ波成
分とｐ波成分に分割される。よって、それぞれの成分で
のコヒーレント検波が可能となるわけである。
【００４２】図６にＰＩＮ受光素子４１５、４１６への
入射直前の信号光と参照光の光周波数の相互関係を示
す。実線が参照光であり、破線が信号光である。ここで
は、光周波数変調幅を±１０ＧＨｚ、光周波数変調速度
を４０ＭＨｚ（周期２５ｎｓ）とし、参照光と信号光と
の光路差を２００ｍｍに設定した。このような大きな光
路差を確保するために、図４に示したような信号光を光
磁気ディスクに平行に移動させる部分を設定した。その
部分とは、ＢＳ４０５〜対物レンズ４０７の間が相当す
る。この状態では、信号光の遅れ時間は約０．６７ｎｓ
であり、信号光と参照光との光周波数差により発生する
ビート信号Ｂの周波数は１．１ＧＨｚとなった。
【００４３】ＰＩＮ受光素子４１５、４１６からの出力
電流を信号処理回路４１７、４１８に導入し、このビー
ト信号成分を抽出して振幅を検出した後に、差動増幅器
４１９でｓ波成分出力とｐ波成分出力の差分をとり検出
信号とした。差分を取る意義は従来技術と同様であり、
光磁気ディスク以外の部分からの反射雑音光（偏波面の
回転なし）をキャンセルして、信号成分である偏波面の
回転に起因する電流の変化のみを検出することである。
このような構成にし、参照光と信号光の光路差を大きく
することにより、光周波数変調の１／２周期Ｔ／２（図
６参照）当たりにビート信号Ｂを１０周期以上発生させ
ることができた。これにより、光周波数変調の折り返し
部分、つまり図６の±１０ＧＨｚにおけるのこぎり波の
頂点部分で生じるビート信号Ｂの位相不連続現象の信号
検出に対する悪影響を抑制することができた。
【００４４】（実施例３）光コヒーレント検波方式は、
上記のような光周波数変調を応用した検波方式以外に、
光位相変調を利用し検出感度を向上させることができ
る。この場合には、光源としては光周波数ではなく光位
相を周期的に変調したレーザ光を利用する。光記録情報
読み出し装置の構造は、実施例１又は２と同様であり、
ここでの説明は省略する。
【００４５】前述の実施例の場合と同様に、信号光は参
照光から時間τだけ遅れて受光素子に入射される。受光
素子への入射直前の参照光の電界Ｅrと信号光の電界Ｅs
とは、それぞれ下記５、６式のように表される。
【００４６】 Ｅr＝ａr・ｓｉｎ（２π・ν0・ｔ＋φ（ｔ）） …（５） 但し、ν0：中心周波数 Ｅs＝ａs・ｓｉｎ（２π・ν0・（ｔ−τ）＋φ（ｔ−τ）） …（６） これら２つの光を混合してＰＩＮ受光素子で受光した時
の光電流Ｉは、下記７式となる。
【００４７】 Ｉ＝１／２・［ａr 2＋ａs 2 ＋２ａr・ａs・ｃｏｓ｛２π・ν0・ｔ＋φ（ｔ）−φ（ｔ−τ）｝］ …（７） この７式より、位相変調方式の場合には、参照光と信号
光の光周波数が一致しているためビート信号は発生しな
いことが分かる。しかしながら、両光の位相差：φ
（ｔ）−φ（ｔ−τ）が周期的に変化すれば、それに応
じて受光素子からの電流は振幅：ａr×ａsで変調された
形で出力される。
【００４８】ここで、φ（ｔ）として半導体レーザの光
位相を、図７（ａ）のように周波数１ＧＨｚでθずつ位
相変調する場合を考える。このとき、信号光と参照光と
の光路差を適当に設定することにより、図示したように
信号光は参照光に比べ位相変調の１／４周期分遅れた形
とした。また、上記７式からも分かるように、信号光は
参照光とは異なったパスを通過して来るので、受光時の
信号光の位相は参照光に比較してδφだけ平行移動する
こととなる。このような信号光と参照光の位相差の時間
変化をグラフ化すると、図７（ｂ）のようになる。
【００４９】本実施例３ではθ＝１２０°として半導体
レーザを位相変調した。この時のＰＩＮ受光素子からの
両光の位相差変化に起因する出力電流の振幅（周波数１
Ｇ〜２ＧＨｚ帯域内の信号）はδφの関数となり、図７
（ｃ）のように表される。この図より、ＰＩＮ受光素子
からの出力電流から直流分をカットし、信号成分のみを
抽出すると、その信号電流の振幅は１．５ａs・ａr〜
１．７５ａs・ａrとなることが分かる。すなわち、参照
光の振幅ａrを十分に大きくすることにより、信号電流
の振幅を疑似的に光増幅することが可能となる。
【００５０】このように参照光により疑似的な光増幅が
可能であることは、実施例１、２の光周波数変調の場合
と同じである。従って、ビット当たりの記録面積が減少
して信号光の振幅が減少した場合、直接強度検波方式で
の受光電流の強度である１／２・ａs 2に比較して、信号
電流の振幅を大きく取ることができ、高いＣ／Ｎを得る
ことができるようになる。このように光周波数変調の場
合と同様に、本発明に光位相変調を適用することによ
り、光記録情報の再生を感度よく行うことが可能とな
る。
【００５１】（実施例４）以上の各実施例１、２、３で
は本発明を光磁気ディスク用の光記録情報読み出し装置
に適用した場合について説明したが、本実施例４ではデ
ィスクの形状に起因する光の散乱を利用した記録媒体を
有する光ディスク、例えば相変化型追記光ディスク、読
み出し専用光ディスクなどに対応する光記録情報読み出
し装置に本発明を適用した例について説明する。
【００５２】図８は、その光記録情報読み出し装置の構
成図を示す。本実施例では光の散乱による反射信号光の
強度の強弱自身を記録情報の再生用信号として用いるの
で、前述の実施例１、２、３のような偏波面の回転を検
知する必要はない。従って、光記録情報読み出し装置に
偏波面制御用の偏光ＢＳはなく、ディスク記録面で反射
されたレーザ光（信号光）と参照光とを混合して、ＰＩ
Ｎ受光素子で検波する構造となっている。
【００５３】具体的には、この光記録情報読み出し装置
は、光周波数が変調可能な多電極ＤＦＢ半導体レーザ８
０１と、コリメータ・レンズ８０２と、ＢＳ８０３、８
０４および８０９と、偏向ミラー８０５および８０８
と、対物レンズ８０６と、ディスク媒体８０７と、受光
用レンズ８１０と、ＰＩＮ受光素子８１１とから構成さ
れている。
【００５４】以下に、本実施例の光記録情報読み出し装
置の動作原理を説明する。
【００５５】光周波数変調した半導体レーザ８０１から
の出力光を、コリメータ・レンズ８０２により平行光に
変換後、ＢＳ８０３により第１の光と第２の光に分割す
る。第１の光はＢＳ８０４、偏向ミラー８０５を介して
対物レンズ８０６によりディスクの記録媒体８０７に集
光される。記録媒体上の情報記録構造としての光散乱体
の有無により照射光の反射状態が変化する。散乱体が存
在する場合には反射強度は小さく、散乱体が存在しない
場合には反射強度が大きくなる。ディスク媒体８０７に
より反射された信号光は、再び偏向ミラー８０５、ＢＳ
８０４を介して偏向ミラー８０８によりＢＳ８０９に入
射される。
【００５６】一方、前記ＢＳ８０３により分割された、
もう一方の第２の光は、直進して参照光としてＢＳ８０
９に入射される。ＢＳ８０９で混合された信号光として
の第１の光の反射光と、参照光としての第２の光とは、
受光用レンズ８１０により集光され、ＰＩＮ受光素子８
１１により電流に変換される。
【００５７】このように動作する光記録情報読み出し装
置において、波長可変半導体レーザ８０１の発振波長を
実施例１と同様に変調することにより、ＰＩＮ受光素子
８１１に入射する際の参照光と信号光とに光周波数差が
生じる。これにより、ＰＩＮ受光素子８１１の出力電流
に両光の周波数差に対応するビート信号が現れる。この
ビート信号の出現機構に関しては、実施例１において詳
細に説明したのでここでは説明を省略する。このコヒー
レント検波方式では、前記４式に示したように実質的に
信号光を参照光により増幅する事が可能であり、従来技
術に比べて高いＣ／Ｎ値を実現でき、ひいては光源とし
て使用する半導体レーザの波長を短波長化することな
く、高密度記録ディスクの読み出しが可能となる。
【００５８】なお、本発明は上記実施例にとらわれるこ
となく、以下のような場合にも同様の効果を期待するこ
とができる。その場合とは、 光記録情報読み出し装置の具体的構成が上記実施例と
異なる場合 光記録情報読み出し装置を構成する各種部品、例えば
光源、受光素子及び光学素子等が上記実施例と異なる場
合。具体的には、光源として半導体レーザと位相変調気
を同一基板上へ集積した素子を利用した場合、受光素子
としてアバランシェ・フォト・ダイオードを用いた場合
など 光周波数や光位相の変調形態、つまり変調周波数や変
調幅が実施例と異なる場合 が相当する。
【００５９】
【発明の効果】以上のように本発明を適用することによ
り、１ビット当たりの記録面積を小さくして読み出し信
号光の強度が微弱になった場合にも、十分な信頼度で情
報を読み出すことが可能となり、その結果として、光デ
ィスク記録情報を読み出す際のＣ／Ｎを高く取ることが
でき、レーザ波長を短波長化する必要を無くすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の光記録情報読み出し装置の構成を示
す模式図。
【図２】実施例１において得られる信号光及び参照光の
偏波面での相互関係図。
【図３】実施例１において得られる参照光及び信号光の
光周波数変調波形図。
【図４】実施例２の光記録情報読み出し装置の構成を示
す模式図。
【図５】実施例２において得られる信号光及び参照光の
偏波面での相互関係図。
【図６】実施例２において得られる参照光及び信号光の
光周波数変調波形図。
【図７】（ａ）は本発明の光記録情報読み出し装置にお
ける参照光と信号光との位相変調波形図、（ｂ）は参照
光と信号光との位相差の時間変化図、（ｃ）は光コヒー
レント検波による位相参照信号振幅のδφ依存性を示す
図。
【図８】実施例３の光記録情報読み出し装置の構成を示
す模式図。
【図９】従来の光記録情報読み出し装置の構成を示す模
式図。
【図１０】従来の光記録情報読み出し装置における信号
光の偏向方向を示す図。
【符号の説明】
１０１ 分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ １０２ コリメート・レンズ １０３ ビーム整形プリズム １０４ ＢＳ １０５ ＢＳ １０６ 対物レンズ １０７ 光磁気ディスク １０８ ＢＳ １０９ ＢＳ １１０ λ／２板 １１１ 信号光集光用レンズ １１２ 信号検出用ＰＩＮ受光素子 １１３ 信号処理回路 １１４ トラッキングエラー／フォーカスエラー検出用
集光レンズ １１５ トラッキングエラー／フォーカスエラー検出用
受光素子 １１６ 磁界印加用磁石 ４０１ 波長可変型ＤＦＢ半導体レーザ ４０２ コリメート・レンズ ４０３ ビーム整形プリズム ４０４ ＢＳ ４０５ ＢＳ ４０６ ミラー ４０７ 対物レンズ ４０８ λ／２板 ４０９ λ／４板 ４１０ ミラー ４１１ ＢＳ ４１２ 偏光ＢＳ ４１３ 集光レンズ ４１４ 集光レンズ ４１５ ＰＩＮ受光素子 ４１６ ＰＩＮ受光素子 ４１７ 信号処理回路 ４１８ 信号処理回路 ４１９ 差動増幅器 ８０１ 多電極ＤＦＢ半導体レーザ ８０２ コリメート・レンズ ８０３ ＢＳ ８０４ ＢＳ ８０５ 偏向ミラー ８０６ 対物レンズ ８０７ ディスク媒体 ８０８ 偏向ミラー ８０９ ＢＳ ８１０ 受光用レンズ ８１１ ＰＩＮ受光素子

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 情報が記録された記録媒体にレーザ光を
    照射し、該記録媒体から反射された光により該記録媒体
    に記録された情報を読み出す光記録情報読み出し装置に
    おいて、光周波数又は光位相が周期的に変調された第１のレーザ
    光を出力するレーザ光発生手段と、 該第１のレーザ光を、第２のレーザ光と第３のレーザ光
    とに２分する分岐手段と、 該分岐手段により２分された該第２のレーザ光及び該第
    ３のレーザ光の少なくとも一方を該記録媒体に照射し、
    これらのレーザ光を再び合波するまでの間で、該第２の
    レーザ光の光路長と該第３のレーザ光の光路長とを異な
    らせて、該第２のレーザ光と該第３のレーザ光とに光周
    波数差又は光位相差を生じさせる光周波数差・光位相差
    発生手段と、 該光周波数差・光位相差発生手段により光周波数差又は
    光位相差を生じている該第２のレーザ光と該第３のレー
    ザ光とを合波し第４のレーザ光を生成する合波手段と、 該第４のレーザ光を光電変換する光電変換手段と、 該光電変換手段から出力される光周波数差又は光位相差
    に起因する電気信号により、該記録媒体に記録された情
    報を再生する信号再生手段と を備える光記録情報読み出
    し装置。
  2. 【請求項２】 前記レーザ光発生手段が、半導体レーザ
    素子と、該半導体レーザ素子に周期的に変調した電流を
    注入する手段とを有する請求項１記載の光記録情報読み
    出し装置。
  3. 【請求項３】 情報が記録された記録媒体にレーザ光を
    照射し、該記録媒体から反射された光により該記録媒体
    に記録された情報を読み出す光記録情報読み出し方法に
    おいて、光周波数又は光位相が周期的に変調された第１のレーザ
    光を出力するレーザ光発生工程と、 該第１のレーザ光を、第２のレーザ光と第３のレーザ光
    とに２分する分岐工程 と、 該分岐工程により２分された該第２のレーザ光及び該第
    ３のレーザ光の少なくとも一方を該記録媒体に照射し、
    これらのレーザ光を再び合波するまでの間で、該第２の
    レーザ光の光路長と該第３のレーザ光の光路長とを異な
    らせて、該第２のレーザ光と該第３のレーザ光とに光周
    波数差又は光位相差を生じさせる光周波数差・光位相差
    発生工程と、 該光周波数差・光位相差発生工程により光周波数差又は
    光位相差を生じている該第２のレーザ光と該第３のレー
    ザ光とを合波し第４のレーザ光を生成する合波工程と、 該第４のレーザ光を光電変換する光電変換工程と、 該光電変換工程により生成される光周波数差又は光位相
    差に起因する電気信号により、該記録媒体に記録された
    情報を再生する信号再生工程と を包含する 光記録情報読
    み出し方法。
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