JP2970885B2 - 光学的情報再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的情報記録媒体の
記録情報を再生する光学的情報再生装置に関し、特に、
記録媒体のピットのエッジを検出することにより記録情
報を再生する光学的情報再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学的な手段を用いて情報の記録または
再生する情報記憶担体には、再生専用のものや、金属薄
膜や色素系記録材料を用いた追記型のもの、あるいは光
磁気記録方式、相転位記録方式を用いた書き換え型のも
のなどがある。また、これらの情報記憶担体の形態とし
ては、ディスク状、カード状のもの等がある。これらの
情報記憶担体に情報を記録する方式には、ピットのセン
タの位置に意味を持たせるピット位置記録と、ピットの
エッジの位置に意味を持たせるピットエッジ記録とがあ
る。

【０００３】図２はこの両者の方法を説明するものであ
り、同図（ａ）はピット位置記録でのピット列を示す。
ピットの大きさは近傍のピットでおよそ一定である。ま
た、同図（ｂ）は同図（ａ）のピット列を光学的に再生
した検出信号である。一方、図２（ｃ）はピットエッジ
記録でのピット列で、同図（ｄ）はそのピット列を光学
的に再生した検出信号である。この信号よりピットのエ
ッジ位置を知るには、例えば同図（ｄ）に示す如く電気
的にスライスレベルを設けて、検出信号がスライスレベ
ルを横切る位置を求めることによって、同図（ｅ）に示
すようなエッジ検出信号を得ることができる。

【０００４】ここで光学的手段を用いて情報を記録する
と、光スポットによる熱に対しての情報記憶担体のピッ
トが書かれる感度がなだらかな場合、ピットの大きさに
ばらつきが生じてしまう。しかし、ピットのセンタの位
置は変らない。従来、光学的手段を用いる情報記憶担体
では、多くの場合ピット位置記録が行なわれている。そ
れに対し、光スポットによる熱に対しての情報記憶担体
のピットが書かれる感度が急峻な場合、ピットの大きさ
のばらつきをある一定量以下にすることができるので、
ピットエッジ記録が可能になり、記憶密度を増加させる
ことができるようになる。現在、情報記憶担体の開発が
行なわれており、ピット位置記録から、ピットエッジ記
録へ移行しつつある。上記従来例では、情報記憶担体の
感度が改善されれば、ピットエッジ記録への移行が可能
であるとしたが、最小ピットの大きさが光スポットの大
きさと同程度かそれ以下になってくると、光ヘッド等の
伝達特性が劣化してくるために、光学的手段により検出
された信号において、直流成分に変動が生じてしまい、
一定のスライスレベルでエッジを検知すると、エッジシ
フトが生じるという欠点があった。

【０００５】上述のように、情報記録の高密度化のため
には、スポット光のサイズを微小化すること、光検出系
の工夫などが必要で、この点の研究がよくなされてい
る。例えば、スポット光のサイズの微小化については、
１９８９年春季第３６回応用物理学会関係連合講演会講
演予稿集第三分冊の９０１頁、２ａ−ＺＢ−２「超解像
による光磁気ディスクの高密度記録」に報告されている
ように、投光光学系内において超解像と呼ばれる光学フ
ィルタリング技術を用いて、投光スポット光を情報トラ
ック方向に狭いものにして、読み出しの解像力を向上さ
せる方式が述べられている。また、光検出系の工夫につ
いては、特開昭６３−１８７４４２号公報に情報ピット
からの反射光束内に情報トラック方向に分割された光電
変換センサを設け、この差分出力からエッジ検出を行な
う方式が述べられている。

【０００６】しかしながら、先述の超解像技術において
も、光量分布をガウス分布から一方向に狭い分布を有す
る特殊なスポット形状に改良しているが、これだけでは
やはり、単一スポット光のサイズにともなう再生解像力
に限界がある。即ち、この点を具体的に述べれば、上記
超解像技術を用いても、スポット光のサイズは２割程度
小さくできるにすぎない。また、先述の特開昭６３−１
８７４４２号公報に記載の技術を用いても、エッジ検出
能力が低いという問題は解決されなかった。

【０００７】そこで、本願発明者は先にこのような問題
点を解決した光ヘッドを特願平２−２７９７１１号とし
て出願した。その光ヘッドは、複数のトラックを有する
情報記憶担体に対し、光学的手段を用いて情報の記録ま
たは／かつ再生を行なう光ヘッドにおいて、情報記憶担
体上で光軸の中心の位置に第１のスポットを作り、第１
のスポットの両側で情報記憶担体のトラックに平行な方
向に第２及び第３の光スポットを作り、第１のスポット
を用いて情報の記録と光ヘッドの制御信号の検出を行な
い、第２及び第３の光スポットに対する情報記憶担体か
らの反射光をそれぞれ光検出器で検出し、差動検出する
ことで情報記憶担体上に書かれたピットの境界を検知し
ようとしたものである。そして、この光ヘッドによれ
ば、光学的にピットのエッジをよりよく検出することが
可能となり、エッジの位置を正確に検出できるという効
果がある。

【０００８】上記光ヘッドにおいては、平行光束中に光
束の半分の位相が他の半分の光束より兀ずれるようなフ
ィルタを設けることにより、第２、第３の光スポットが
形成され、また第１の光スポットはそのフィルタがない
状態のときに形成されるものである。図３にその様子が
示されており、まずフィルタを入れない場合、光スポッ
トの振幅及び光強度はよく知られているように、同図
（ａ）及び（ｂ）のようになる。一方、平行光束中に同
図（ｅ）に示すような０−πフィルタを入れた場合、そ
の時の光スポットの振幅と光強度は同図（ｃ）及び
（ｄ）のようになる。（波動光学第１刷２８５ページ久
保田広著岩波書店刊１９７１年参照）つまり、２つのピ
ークを持つ光スポットとなり、また２つの光スポットの
間は非常に鋭い暗線となる。ここで、同図（ａ），
（ｂ）の光束と同図（ｃ），（ｄ）の光束が干渉しない
ものとし、なんらかの手段で重ね合せた後、対物レンズ
で光スポットを形成すれば、同図（ｆ）に示すような光
軸上とその両側とに３つのピークを持つ光スポットを形
成することができる。

【０００９】次に、上記第２及び第３の光スポットによ
るピットの境界の検知について、図４を参照して説明す
る。今、前述した第２の光スポットが第３の光スポット
より先行した位置にあり、第２の光スポットによる反射
光は、光検出器１８−２によって検出され、第３の光ス
ポットによる反射光は光検出器１８−１によって検出さ
れるものとする。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は高い反
射率の領域から低い反射率の領域へ第２及び第３の光ス
ポットが移動するときの２分割光検出器１８上の強度分
布を大まかに示してある。同図（ａ）は両方のスポット
とも高い反射率の領域にある場合は、光検出器１８−
１，１８−２上にはＹ軸について対称な形で大きい強度
の分布となる。逆に同図（ｃ）は両方のスポットとも低
い反射率の領域にある場合で、光検出器１８−１，１８
−２上にはＹ軸について対称な形で小さい強度の分布と
なる。同図（ａ），（ｃ）両方の場合、光検出器１８−
１，１８−２の個々で検出される強度は同じであるか
ら、図示しない差動アンプにより差動検出すると、再生
信号は０である。ところが、同図（ｂ）の場合のように
第２のスポットが低い反射率の領域に入り第３のスポッ
トがまだ高い反射率の領域にいる時は、光検出器１８−
１上には大きい強度の分布となり、光検出器１８−２上
には小さい強度の分布となる。これを差動検出すると、
正の値の信号が得られる。つまり、高い反射率の領域か
ら低い反射率の領域に移動する際、その境界で正のピー
ク信号が再生信号として得られる。

【００１０】また、同図（ｄ），（ｅ），（ｆ）は逆に
両方のスポットが低い反射率の領域から、高い反射率の
領域に移動するときの様子を示している。同図（ｄ）は
両スポットとも低い領域、同図（ｆ）は高い領域のもの
で、それぞれ同図（ｃ）及び（ａ）同様再生信号は０と
なる。ところが、同図（ｅ）の場合のように第２のスポ
ットが高い反射率の領域に入り、第３のスポットがまだ
低い反射率の領域にいるときは、光検出器１８−１上に
は小さい強度の分布となり、光検出器１８−２上には大
きい強度の分布となる。これを差動検出すると、負の値
の信号が得られる。つまり、低い反射率の領域から高い
反射率に移動する際、その境界で負のピーク信号が再生
信号として得られる。

【００１１】図５に以上のようにして得られた再生信号
（エッジ検出信号）を示す。同図（ａ）は、ピットエッ
ジ記録方式によるピット列を示す。黒いチェックの部分
を反射率の低い領域とすると再生信号として、同図
（ｂ）のエッジ検出信号が得られる。この信号より正及
び負のピークの位置を検出することにより、エッジの位
置を知ることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、第２及び第３の光スポットの強度分布は
図３（ｄ）に示したようになり、２つの光スポットの間
に鋭い暗線が存在する。暗線の幅は第１の光スポットの
径の約１／２程度である。そのため、第２及び第３の光
スポットのピーク間の距離は第１のスポット径の約１／
２以上になり、その距離以下のピットのエッジは再生が
困難であった。また、ピットの大きさが十分大きくて
も、２つの光スポットのピーク間の距離が大きいと再生
誤差が大きくなるという問題があった。

【００１３】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、その目的は２つの光スポットのピ
ーク間の距離よりも小さなピットであっても再生が可能
であり、しかも十分大きなピットのエッジに対しても再
生誤差を小さくできるようにした光学的情報再生装置を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光源か
ら射出されたＰ偏光の直線偏光の光束の光路に設けられ
たファラデーセルと、前記ファラデーセルに磁界を印加
することによりＳ偏光成分を生ぜしめる手段と、前記フ
ァラデーセルを出射した光束をＰ偏光光束とＳ偏光光束
に分離する手段と、分離されたＳ偏光光束の略半分の光
束と他の半分の光束にπの位相差をつけて２つのピーク
を持つ光束に変換する位相フィルタとを備え、前記Ｐ偏
光光束を記録媒体の情報トラック上にサーボ制御用の第
１の光スポット、前記位相フィルタを通過した２つのピ
ークを持つ光束を前記第１の光スポットの前後に情報再
生用の第２及び第３の光スポットとして照射し、且つ、
前記第２及び第３の光スポットの反射光を光検出器でそ
れぞれ検出し、各光検出器の出力信号を差動検出するこ
とにより前記記録媒体に記録されたピットのエッジを検
出する光学的情報再生装置において、前記第２の光スポ
ットと第３の光スポットのうちいずれか先行する方の光
スポットの反射光を検出する光検出器の出力信号を、前
記第２の光スポットと第３の光スポットの間に存在する
暗線の幅が０となる時間遅延させる手段を備えたことを
特徴とする光学的情報再生装置によって達成される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。図１は本発明の光学的情報再生装
置の一実施例を示した構成図である。

【００１６】図１において、１は記録及び再生用の光源
として用いられた半導体レーザである。この半導体レー
ザ１から射出された発散光は、コリメータレンズ２とビ
ーム整形プリズム３を経ておよそ円形の平行光束とな
る。この平行光束は紙面に対して平行方向に偏光方向を
持つ直線偏光（Ｐ偏光）とする。４はファラデーセル、
５はファラデーセルに外部磁界をかけるための電磁石で
ある。ファラデーセル４に外部磁界がかけられると、直
線偏光の偏光方向が回転し、紙面に垂直な偏光成分（Ｓ
偏光成分）が生じる。外部磁界を変化させることでＰ偏
光成分と、Ｓ偏光成分の比率を変化させることができ
る。外部磁界がないときにはＰ偏光のままで透過する。
６は偏光ビームスプリッタで、Ｐ偏光に対してはほぼ１
００％透過、０％反射であり、Ｓ偏光に対してはほぼ１
００％反射、０％透過である。つまりＰ偏光成分はその
まま透過し、Ｓ偏光成分は反射され分離される。分離さ
れたＳ偏光成分は、まず１／４波長板７を通過して円偏
光となる。そして、位相フィルタ８を経てミラー９で反
射され、再び位相フィルタ８、１／４波長板７を経てＰ
偏光となる。今、情報記憶担体１４のトラックの方向を
図中のＡ方向とすると、位相フィルタ８は光軸より上の
光束（斜線部）と下の光束との間で往復すると、πの位
相差をつけるものである。なお、情報記憶担体１４はＡ
方向に平行に複数のトラックを有するものとする。

【００１７】このように１／４波長板７、位相フィルタ
８、ミラー９を往復した光束はＰ偏光となり、偏光ビー
ムスプリッタ６に入射する。そして、このビームスプリ
ッタ６を透過し、１／４波長板１０を経て円偏光とな
る。次いで、この光束はミラー１１で反射され再び１／
４波長板１０を経てＳ偏光にもどり、また偏光ビームス
プリッタ６により反射され、もとの光束と合成される。
偏光ビームスプリッタ６を経たＰ及びＳ偏光の光は、ハ
ーフミラー１２、対物レンズ１３を経て、情報記憶担体
１４上に光スポットを結ぶ。この時、Ｐ及びＳ偏光は互
いに直交する直線偏光であるので、干渉することはな
い。

【００１８】ここで、Ｐ偏光の光束は位相フィルタ８を
通過していないので、図３（ａ），（ｂ）で説明したよ
うに、光軸上に第１の光スポットを結ぶ。一方、Ｓ偏光
の光束は位相フィルタ８を通過しているので、図３
（ｃ），（ｄ）で説明したように第１の光スポットを中
心に第２及び第３の光スポットを結ぶ。この第２及び第
３の光スポットの間には、鋭い暗線が存在する。詳述す
ると、情報記憶担体１４上に３つのスポットが形成さ
れ、第１のスポットは光軸上に中心があり、第２及び第
３のスポットは第１のスポットをはさみトラックと平行
方向（Ａ方向）に並んだ状態で形成される。情報記憶担
体１４からの反射光は、再び対物レンズ１３、ハーフミ
ラー１２を経て反射され、偏光ビームスプリッタ１５に
至る。このときＰ偏光はビームスプリッタ１５を透過し
て光束１６となり、従来よく知られた検出方法により光
ヘッドのオートフォーカス用及びオートトラッキング用
の制御信号を検出するのに用いられる。

【００１９】一方、Ｓ偏光は偏光ビームスプリッタ１５
で反射され、集光レンズ１７を経て２分割光検出器１８
に入射する。２分割光検出器１８は、分割線がトラック
方向と直交するように配置されている。ここで、第２の
光スポットは第３の光スポットより情報記憶担体１４上
で先行した位置にあり、第２の光スポットの反射光は光
検出器１８−２で、第３の光スポットの反射光は光検出
器１８−１でそれぞれ検出される。光検出器１８−２の
検出信号、即ち先行する第２の光スポットの反射光の検
出信号は、遅延回路１９へ送られ、ここで所定時間遅延
された後、差動アンプ２０へ出力される。また、第３の
光スポットの反射光を検出する光検出器１８−１の検出
信号は、直接差動アンプ２０の他方側の端子へ出力され
ている。遅延回路１９の遅延時間としては、図３（ｄ）
で説明した暗線がなくなるように設定されている。この
場合、遅延時間は最大でも光スポットのピークが重なら
ない程度の時間である。

【００２０】次に、本実施例の動作を説明する。まず、
記録動作である。情報の記録時は、ファラデーセル駆動
回路２２により外部磁界を切っておきＰ偏光のみとす
る。よって、情報記憶担体１４上に形成されるのは前述
した第１スポットだけである。記録すべき信号２３に従
いレーザ駆動回路２４が半導体レーザ１のパワーを変調
し、それにより第１スポットの強度が変調され、情報記
憶担体１４上に反射率の違いなどによるピットを形成し
記録する。情報記憶担体１４からの反射光の一部は光束
１６となり、光ヘッドの制御信号検出用に用いられる。
また、情報を再生する場合は、ファラデーセル駆動回路
２２によってファラデーセル４に外部磁界を印加し、前
述のようなＰ偏光とＳ偏光を作る。このときのＰ偏光成
分とＳ偏光成分の比率は、ファラデーセル駆動回路２２
によって、任意に設定することができる。このファラデ
ーセル４への磁界印加作用及び偏光ビームスプリッタ
６、１／４波長板７、位相フィルタ８、ミラー９などに
よる光束分離作用によって、前述したように第１、第２
及び第３の光スポットが情報記憶担体１４の情報トラッ
ク上に結像される。この場合、Ｐ偏光は第１の光スポッ
トを形成し、その反射光は光束１６となって図示しない
制御光学系へ導かれ、その光束１６からトラッキング制
御やフォーカシング制御のための制御信号が生成され
る。一方、Ｓ偏光は前述したように第２及び第３の光ス
ポットを形成し、その反射光は集光レンズ１７を経て２
分割光検出器１８に入射し、光検出器１８−２で先行す
る第２の光スポットの反射光を、光検出器１８−１では
第３の光スポットの反射光をそれぞれ検出する。そし
て、光検出器１８−２の検出信号は遅延回路１９で所定
時間遅延されてから差動アンプ２０に出力され、光検出
器１８−１の検出信号は直接差動アンプ２０に直接出力
される。差動アンプ２０では、両方の検出信号の差動検
出を行ない、再生信号２１を生成する。この場合、先行
する第２の光スポットの反射光の検出信号を遅延させて
いるため、第２及び第３の光スポットのピーク間の距離
をみかけ上小さくでき、２つのスポット間に存在する暗
線の幅をほとんど０にすることができる。従って、従来
に比べより小さなピットのエッジを再生することがで
き、また十分大きなピットのエッジに対しても再生誤差
を小さくすることができる。

【００２１】なお、遅延回路１９の遅延量は、光学系の
仕様やディスクの回転速度から決定し、その値は固定と
してもよいし、再生信号の質を見ながら調整できるよう
にしてもよい。また、ディスクの回転速度を位置に応じ
て切換える方式の装置においては、それに合わせて遅延
量を切換えるように構成するとよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
つの光スポットのうち先行する方の光スポットの反射光
の検出信号を、２つの光スポットの間に存在する暗線の
幅が０となる時間遅延させているので、２つの光スポッ
トのピーク間の距離よりも小さいピットであっても再生
できると共に、十分大きなピットのエッジであっても再
生誤差を小さくできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的情報再生装置の一実施例を示し
た構成図である。

【図２】ピット位置記録及びピットエッジ記録のピット
とその検出信号をそれぞれ示した説明図である。

【図３】従来例の装置において、情報トラックの光軸及
びその両側に３つの光スポットを結ぶ動作を説明するた
めの図である。

【図４】図３における３つの光スポットのうち再生に用
いられる２つの光スポットが情報記憶担体の反射率が高
い領域から低い領域へ移動するときの強度分布、及び低
い反射率の領域から高い領域へ移動するときの強度分布
を示した説明図である。

【図５】図４における２つの再生用光スポットを用いて
情報を再生したときのピットエッジ記録されたピットと
そのエッジ検出信号を示した説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ４ ファラデーセル ５ 電磁石 ６，１５ 偏光ビームスプリッタ ７，１０ １／４波長板 ８ 位相フィルタ ９，１１ ミラー １２ ハーフミラー １３ 対物レンズ １４ 情報記憶担体 １８ ２分割光検出器 １９ 遅延回路 ２０ 差動アンプ ２２ ファラデーセル駆動回路 ２４ レーザ駆動回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から射出されたＰ偏光の直線偏光の
   光束の光路に設けられたファラデーセルと、前記ファラ
   デーセルに磁界を印加することによりＳ偏光成分を生ぜ
   しめる手段と、前記ファラデーセルを出射した光束をＰ
   偏光光束とＳ偏光光束に分離する手段と、分離されたＳ
   偏光光束の略半分の光束と他の半分の光束にπの位相差
   をつけて２つのピークを持つ光束に変換する位相フィル
   タとを備え、前記Ｐ偏光光束を記録媒体の情報トラック
   上にサーボ制御用の第１の光スポット、前記位相フィル
   タを通過した２つのピークを持つ光束を前記第１の光ス
   ポットの前後に情報再生用の第２及び第３の光スポット
   として照射し、且つ、前記第２及び第３の光スポットの
   反射光を光検出器でそれぞれ検出し、各光検出器の出力
   信号を差動検出することにより前記記録媒体に記録され
   たピットのエッジを検出する光学的情報再生装置におい
   て、前記第２の光スポットと第３の光スポットのうちい
   ずれか先行する方の光スポットの反射光を検出する光検
   出器の出力信号を、前記第２の光スポットと第３の光ス
   ポットの間に存在する暗線の幅が０となる時間遅延させ
   る手段を備えたことを特徴とする光学的情報再生装置。