JP2795238B2 - ディスク記録再生装置 - Google Patents

ディスク記録再生装置

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JP2795238B2
JP2795238B2 JP7320113A JP32011395A JP2795238B2 JP 2795238 B2 JP2795238 B2 JP 2795238B2 JP 7320113 A JP7320113 A JP 7320113A JP 32011395 A JP32011395 A JP 32011395A JP 2795238 B2 JP2795238 B2 JP 2795238B2
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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、光ディスク又は光
磁気ディスクに対し、情報を記録又は記録された情報を
読み出すディスク記録再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ディスクの有する高速アクセスと光
ディスクの有する大容量メモリとを併せ持つ、コンピュ
ータ用の外部記憶装置の研究が急速に進展している。そ
のような次世代の外部記憶装置としては、光ディスク装
置が確実視されている。その理由は、高速転送レート、
高速ランダム、大容量メモリ、媒体の保存性、非接触に
よる媒体の耐久性等において、光ディスク装置が非常に
優れているからである。
【0003】現在、光記録による高密度化を図る技術と
して、超解像光ヘッド技術、二層媒体構成による超解像
ディスク、半導体レーザの短波長化、対物レンズの高開
口数化、パーシャルレスポンス方法を用いた再生信号処
理等が知られている。これらの技術の組み合わせによっ
て、さらなる高密度化を図ることが可能である。しか
し、これらの技術を駆使し、なおかつ安定したディスク
傾き特性が得られる上限の開口数として開口数=0.5
5とした場合でも、レーザ波長の1/3程度のピット長
が高密度記録の上限である。
【0004】図5に、従来技術として、特開平5−22
5573号公報に記載された、高密度記録化のためのデ
ィスク記録再生装置のブロック図を示す。光ディスクの
トラック方向に二つのビームをランディング(集光し配
置)させて、前後のビームの対応から再生信号を抽出す
る。501は光ディスクを表す。502は対物レンズ、
503は対物レンズ502を駆動するアクチュエータで
ある。504は、水晶等の複屈折性結晶の光軸に平行に
一面をカットし、もう一面を光軸方向に最大勾配を持つ
ように所望の角度を付けてカットした、わずかな透過偏
角を持つ複屈折性プリズムであり、中央部分の厚みは透
過する互いに直交した所定方向の偏光に対して1/4波
長の位相差を与える厚みを有している。505は偏光特
性を持たないビームスプリッタ、506は偏光子、50
7はコリメータレンズ、508は半導体レーザ、509
は偏光ビームスプリッタ、510は非点収差を持たせた
集光レンズ、511は四分割受光素子、512は単一の
受光素子、513は差動増幅器、514は情報検出手
段、515はトラッキング制御手段、516はフォーカ
シング制御手段である。
【0005】半導体レーザ508は射出する光束の偏光
方向が、例えば、光ディスク501に向かって光学系の
光軸について紙面に対して反時計回りに45度の角度を
なすように置かれている。この光束はコリメータレンズ
507で平行光束とされ、その方向の偏光が透過するよ
うに偏光透過軸が置かれた偏光子506、及びビームス
プリッタ505を透過し、対物レンズ502の前側焦点
位置近傍に置かれた複屈折性プリズム504によって屈
折される。屈折された光束は、このプリズムの複屈折性
によって紙面に平行な偏光と紙面に垂直な偏光からな
る、伝搬方向がわずかに異なる二つの平行光束に分離さ
れる。また、この二つの光束は複屈折性プリズム504
によって1/4の波長の位相差を与えられるため、光束
が重なった部分ではほぼ円偏光となる。
【0006】対物レンズ502は、光ディスク501の
情報記録面にこれら二つの光束を集光し、情報トラック
の接線方向に部分的に重なるようにずれた二つの光スポ
ットを形成する。各々の光スポットから生じた光ディス
ク501の反射光は照射光と同じ光路を戻るため、複屈
折性プリズム504を透過した後では同じ方向に進む光
束に合成され、照射光とほぼ直交した直線偏光に近い偏
光状態の光束となる。この光束のうち、ビームスプリッ
タ505を反射した光束は偏光ビームスプリッタ509
へ導かれる。ところで、ビームスプリッタ505を透過
した光束は、その偏光方向が偏光子506の偏光透過軸
とほぼ直交するため、ほとんどの光がこれによって遮断
される。
【0007】偏光ビームスプリッタ509は、光ディス
ク501からの反射光の内、0情報トラック方向の偏光
を透過させて集光レンズ510へ導き、それと直交する
偏光を反射させて単一受光素子512へ導く。集光レン
ズ510は四分割センサ511とともに、非点収差法に
よるフォーカス誤差信号をおこなう。この四分割センサ
からの各光センサエレメントからの出力はフォーカス誤
差信号検出手段516、トラッキング誤差信号検出手段
515に送られ、フォーカス誤差信号は非点収差法によ
って、トラッキング誤差信号はプッシュプル法によって
検出され、対物レンズアクチュエータ503を駆動す
る。
【0008】この複屈折性プリズムによって常光線と異
常光線の屈折率差からプリズムを透過したビームは二つ
に分離されるが、この分離角度は従来のものは0.3度
であった。この分離角度と対物レンズの焦点距離の積か
ら、二つのビームの位置ズレが出る。
【0009】図6は、図5のディスク記録再生装置にお
ける信号処理方法を示している。この光学系で、二つの
光スポットを形成する原理について詳述する。図6で
は、二つの集束ビームの重なり逢ったビーム601、6
02が、図中のピット603、604を通過するときの
出力信号を示している。信号波形605はビーム60
1、信号波形606はビーム602のものである。信号
波形605、606の差動出力信号を波形607に示
す。この波形の零クロス検出によってピット603、6
04の中心位置の判別が可能となる。さらに、信号波形
605、606の差動出力信号の最小値と最大値を検出
することによって、ピット603、604の前縁と後縁
の位置を判別することが可能である。このことは、マー
クポジション記録においてもマークエッジ記録において
も検出が可能であることを意味する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図5に示す光学系にお
いて、対物レンズの焦点距離(f)=4mm、開口数=
0.55といった高開口数において、複屈折性プリズム
による分離角度(θ)を0.3度とすると、ディスク5
01での二つの分離光の間隔は、f・θから求められ、
21μmである。しかるに、レーザ波長=0.68μm
の場合、集束ビームの中心パワーのe-2(13.5%)
のビームの大きさはφ1μmであり、第一のビームと第
二のビームの間隔が大きく開きすぎるといった欠点を有
している。
【0011】
【発明の目的】そこで、本発明のディスク記録再生装置
の目的は、複屈折性プリズムによる分離角度によって決
定されるビーム間隔に依存するのではなく、第一のビー
ムと第二のビームの間隔を自由に設定でき、例えば、両
者の間隔を前記の集束ビームの1/2から1/4まで調
整可能に設定することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係るディスク記
録再生装置は、レーザ光源からのビームを二つのビーム
に分割し一方の偏光状態を他方の偏光状態に対して1/
2波長板を介して直角にする手段と、これらの二つのビ
ームを傾き角度を持たせて再び合波する手段と、この合
波された二つのビームを1/4波長板で右回転と左回転
の円偏光にし対物レンズに入射させる手段と、二つのビ
ームのディスクからの戻り光を前記1/4波長板及び1
/2波長板並びに偏光ビームスプリッタによって偏光状
態が互いに直角となる二つのビームに分離して検出する
手段と、これらのビームの検出信号の応答の差分を零ク
ロス信号処理することにより再生信号を得る手段とを備
えたものである。そして、前記二つのビームの間隔は、
単一の集束ビームのe-2のビーム直径の1/2以内と
っている。
【0013】同一のレーザ光源のビームを二分割して、
一方の偏光状態を他方の偏光状態に対して1/2波長板
を介して直角にし、これらの二分したビームをふたたび
合波し、1/4波長板で右回転と左回転の円偏光にし、
対物レンズに入射させる。このとき、一旦分離したビー
ムを合波するとき、傾き角度を例えば0.075ミリラ
ジアン(mrad)傾ける。これによって、対物レンズ
の焦点距離が4mmのとき、両ビームの間隔は0.3μ
mとなる。
【0014】ディスクからの戻り光は、1/4波長板、
1/2波長板及び偏光ビームスプリッタによって、第一
のビームと第二のビームの偏光状態を直角としているの
で別々に分離できる。
【0015】信号処理に関しては、両者のビームの応答
の差分をとり、この差分出力の微分出力を零クロス信号
処理し、再生パルスとなる立ち上がりのタイミングと立
ち下がりのタイミングからの再生信号を得る。
【0016】微小記録マークをδ(t)関数とし、これ
にレーザ波長と対物レンズの開口数とから決まる集束ビ
ーム直径のビームが通過するときの、理想的な孤立波形
の応答は、以下の式(1)で求まり、ガウス波形h
(t)となる。このガウス波形の応答を二つ設け、この
差分出力から光ビーム自体の過渡応答性を改善すること
を案出した。この差分出力を△h(t)とし、式(2)
に示す。
【0017】 h(t)=A・exp(−t2 /2τ2 )/{√(2π)・τ} ・・・ 式 (1) A/{√(2π)・τ}:ピーク値 τ2 :分散
【0018】 Δh(t)=h(t)−h(t−Δ) ・・・ 式(2)
【0019】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るディスク記
録再生装置の一実施形態を示すブロック図である。
【0020】レーザ光源101からの射出光はコリメー
タレンズ102で平行光となり、ビームスプリッタ10
3で直交するビームに分離され、直進するビームはさら
に偏光ビームスプリッタ104を直進する。ビームスプ
リッタ103で90度偏向するビームは、45度ミラー
105で90度偏向し、1/2波長板106で入射光と
直交する直線偏光となり、45度ミラー107で90度
偏向し、ビームスプリッタ103を直線したビームと合
波するビームスプリッタ108に至る。ビームスプリッ
タ108は無偏光ビームスプリッタである。ここでは直
進するP波と90度偏向するS波を1/4波長板109
に直進させ、右旋回の円偏光と左旋回の円偏光を対物レ
ンズ110に入射させる。
【0021】対物レンズ110によって集光された二つ
のビームの間隔は、対物レンズ110の焦点距離と両ビ
ームの分散角によって決定され、対物レンズの焦点距離
が4mmで分散角が0.075mradであれば、0.
3μmとなる。0.075mradの分散角にするに
は、ビームスプリッタ108の角度調整を0.03mr
adの調整精度になるようにする必要がある。
【0022】ディスク111上の第一の集束ビーム(実
線)112と第二の集束ビーム(破線)113のディス
ク11からの反射光は、左旋回と右旋回の円偏光となっ
て、対物レンズ110を通過し、再びコリメートビーム
となり、1/4波長板109で各々、直交する直線偏光
に変換される。これらの直線偏光はディスク111への
入射光と直交する直線偏光となる。
【0023】第一の集束ビーム112の反射光は、ビー
ムスプリッタ104まで直進し、ここで90度偏向し、
集束レンズ114を介して光センサ115aで受光さ
れ、光センサ出力Aが得られる。第二の集束ビーム11
3の反射光は、ビームスプリッタ108まで直進し、こ
こで90度偏向し、ビームスプリッタ107を直進し、
集束レンズ115、円筒レンズ116を介して四分割光
センサ117で受光され、RF信号B、フォーカス誤差
信号、トラッキング誤差信号が得られる。これらのフォ
ーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号は非点収差式
光学系、トラッキング誤差信号はプッシュプル法で検出
するが、具体的な検出手段は公知であるので省略する。
【0024】図2はディスクへの二ビームの集束部分を
示す。記録マーク201に対して、二つの重りあったビ
ーム112、113が通過するモデルを平面図で示す。
【0025】図3は、第一の集束ビーム112(出力
A)と第二の集束ビーム113(出力B)を0.3μm
ずらした状態で、記録マーク210の応答を検出する際
の信号処理を示す。出力Aを実線で、出力Bを破線で示
す。両者の信号の差動出力を微分し、零クロス検出を行
い、D−フリップ・フロップで再生信号を得る。
【0026】図4は、従来の単一のビームによるディス
ク記録再生装置及び本発明の二ビームによるディスク記
録再生装置の振幅伝達特性(MTF)を示す。本発明の
ディスク記録再生装置によって、MTF特性が改善され
ている。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ波長の例えば
0.1倍ものピット長における線密度の高密度記録を達
成できる。これによって従来の線記録密度を一気に例え
ば5倍にでき、記録ビットあたりの面積を低減でき、線
速を低減できる。又は、従来と同一の回転数であれば、
情報記録レートを例えば5倍と大きくとれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るディスク記録再生装置の一実施形
態を示すブロック図である。
【図2】図1のディスク記録再生装置における、ディス
クへの二ビームの集束部分を示す平面図である。
【図3】図1のディスク記録再生装置における信号処理
方法を示す波形図である。
【図4】従来の単一ビームによるディスク記録再生装置
と、図1の二ビームによるディスク記録再生装置との、
振幅伝達特性を比較したグラフである。
【図5】従来のディスク記録再生装置を示すブロック図
である。
【図6】従来のディスク記録再生装置における信号処理
方法を示す波形図である。
【符号の説明】
101 レーザ 102 コリメータレンズ 103 ビームスプリッタ 104 偏光ビームスプリッタ 105 45度ミラー 106 1/2波長板 107 偏光ビームスプリッタ 108 ビームスプリッタ 109 1/4波長板 110 対物レンズ 111 ディスク 112 第一の集束ビーム(実線) 113 第二の集束ビーム(破線) 114 集束レンズ 115 集束レンズ 115a 光センサ 116 円筒レンズ 117 四分割光センサ 201 記録マーク

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光源からのビームを二つのビーム
    に分割し一方の偏光状態を他方の偏光状態に対して1/
    2波長板を介して直角にする手段と、これらの二つのビ
    ームを傾き角度を持たせて再び合波する手段と、この合
    波された二つのビームを1/4波長板で右回転と左回転
    の円偏光にして対物レンズに入射させる手段と、二つの
    ビームのディスクからの戻り光を前記1/4波長板及び
    1/2波長板並びに偏光ビームスプリッタによって偏光
    状態が互いに直角となる二つのビームに分離して検出す
    る手段と、これらのビームの検出信号の応答の差分を零
    クロス信号処理することにより再生信号を得る手段とを
    備え 前記二つのビームの間隔は、単一の集束ビームのe -2
    ビーム直径の1/2以内とすることを特徴とした ディス
    ク記録再生装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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