JP3145879B2 - 超解像光ヘッド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光を利用して情報の記
録再生を行う情報入出力装置に用いる光ヘッド装置に係
り、とくに超解像技術を用いて記録密度を向上させるの
に好適な超解像光ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、光を利用して情報の記録再生を行
う情報入出力装置には、光ディスクと呼ばれる円盤状の
記録媒体上に磁気ディスクと同様に同心円状あるいはス
パイラル状にトラックを設け、このトラック上にレーザ
光を微小スポットとして集光することによりピットを形
成する。このピットの有無が情報としての意味を持って
いる。

【０００３】また、このトラックにレーザ光の微小スポ
ットを照射し、トラック上で反射した光からビットの有
無を検出することによりトラック上に記録されている情
報を読み出す。

【０００４】近年、情報量の増大や、情報処理装置の小
型化に伴い、情報入出力装置においても記録容量の増大
や小型化の要求が高まっている。すなわち、記録密度を
高めることが重要な課題となってきている。

【０００５】一般に光ディスクの記録密度を向上させる
ためには、記録媒体上における光スポット径を縮小させ
ることが有効である。しかし記録媒体上に照射される微
小スポットの大きさは、光源の波長λ及び、集光レンズ
の開口数ＮＡに依存し、λ／ＮＡに比例する値（回折限
界値）よりも小さくすることができない。

【０００６】このため、光ディスク用の半導体レーザの
発振波長λをより短くするという方向で開発が進められ
ており、集光レンズの開口数ＮＡはできる限り大きいも
のが使われている。

【０００７】しかし、半導体レーザの短波長化や集光レ
ンズの高ＮＡ化には限界がきているため、近年において
はスポットの縮小化技術として超解像技術の研究が進ん
でいる。

【０００８】従来から光ビームの中心部分の光強度を弱
め、集光レンズで集光すると、ビームスポットの大きさ
を回折限界値よりも小さくできるということが知られて
おり（例えば、文献 H.Osterberg and J.E. Wilkins. J
r., J.Opt.Soc. Am,39,553(1949)を参照)、超解像技術
では、このことを利用している。

【０００９】そして、この超解像技術を情報入出力装置
の光ヘッド装置に応用し、限界値以上の高密度記録・再
生を可能とする光ヘッド装置の例が提案されている（例
えば、特開平２−１２６２３号公報、特開平２−１２６
２４号公報など）。

【００１０】また、特開平２−１９５５３６号公報で
は、レーザ光源の光強度の変調方法として十字形の遮光
領域を用い、ｘｙ両方向にスポットを縮小化した超解像
効果を得る光ヘッド装置が提案されている。

【００１１】ここでは、図６に示されるように、光源で
ある半導体レーザ３０より出射された光ビームは、コリ
メートレンズ３１でコリメートされる。次いで、ビーム
整形プリズム３２によりビーム形状を整形され、図７
（ａ）に示されるようにビーム断面内で光の強度を減少
させる光強度変調器３３を通過した後に、ビームスプリ
ッタ３４を透過し、集光レンズ３５によって記録媒体３
６に微小スポットとして照射される。

【００１２】信号再生時には、記録媒体３６からの反射
光をビームスプリッタ３４によって再生信号検出系３７
に導く。

【００１３】光強度変調器３３では、図７（ａ）に示さ
れるようにビーム断面３９の中心付近にて交差する二枚
の遮光帯３８を配置したのと同様に、十字状に光を減少
させることにより、図７（ｂ）に示されるように、記録
媒体３６上ではｘ，ｙ両方向に縮小化された集光スポッ
ト４０を得ることができる。

【００１４】これによって、記録密度のみならずディス
クの半径方向のトラック密度も高めることが可能とな
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、記録媒体３６上のｘ方向とｙ方向（す
なわちトラックの線方向と半径方向）に遮光帯を配置し
ているために、図７（ｂ）に示されるように、サイドロ
ーブ光４１がメインビーム光４０で照射している前後の
ピットや隣接トラックを照射することによりノイズが発
生し、良好な再生信号を得ることができないという不都
合があった。

【００１６】

【発明の目的】本発明の目的は、かかる従来例の有する
不都合を改善し、光源の波長と集光レンズの開口数で決
まる限界値よりも小さい微小スポットを用いても、良好
な記録・再生ができ、しかも、サイドローブ光によるノ
イズ成分の影響を受けづらく、さらに、サイドローブ光
を除去するフィルターの設置が容易な超解像光ヘッド装
置を提供することにある。

【００１７】そこで、本発明では、レーザ光源と、この
レーザ光源からの光ビームを記録媒体上に微小スポット
として集光する集光レンズと、微小スポットからの反射
ビームを光検出部に集光する反射ビーム集光部とを有す
る超解像光ヘッド装置において、レーザ光源からの光ビ
ーム断面内の中心付近で光の強度あるいは位相を変調す
るとともにサイドローブ光の発生位置を調節する光変調
部をレーザ光源と集光レンズとの間に具備し、サイドロ
ーブ成分を除去するフィルターを反射ビーム集光部と光
検出部との間に装備するとともに、前記光変調部が、前
記記録媒体のトラック方向、半径方向の両方向に対して
傾いた方向に伸びたＸ字形の光非透過部分を有する、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。

【００１８】

【作用】光変調部は、レーザ光源からの円形または楕円
形の光ビーム断面内で、中心付近の光を遮光するかある
いは位相をπ変調させるため、サイドローブ成分を伴っ
た微小スポットが記録媒体上に照射され、光変調部が、
記憶媒体の線密度とトラックピッチによって変更される
交差角度で十字を傾けたＸ字形の光非透過部分を 有する
ため、サイドローブ光はメインビーム光で照射している
前後のピットや隣接トラックを同時に照射されず、この
ため、サイドローブ光によるノイズの影響が低減され
る。

【００１９】フィルターは、反射ビーム集光部にて集光
した反射ビームからサイドローブ成分を除去する。その
ため、記録情報を有するメインビーム光のみが光検出部
に送られる。

【００２０】

【発明の実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし
図５に基づいて説明する。

【００２１】図１の実施例は、光源である半導体レーザ
３と、半導体レーザ３からの光ビームをコリメートする
コリメートレンズ６と、コリメートレンズ６からの光ビ
ームをビーム断面内で光の強度あるいは位相を変調させ
るとともにサイドローブの位置を調節する光変調部１
と、光変調部１にて変調された光ビームを透過するとと
もに反対方向からの反射ビームは光路を変更させる光ア
イソレータ４と、光アイソレータ４を透過した光ビーム
を集光し記録媒体１０上に微小スポットを形成するとと
もに記録媒体１０からの反射ビームを光アイソレータ４
に導入する集光レンズ５と、光アイソレータ４からの反
射ビームを集光する反射ビーム集光部７と、反射ビーム
集光部７にて集光された反射ビームからメインビームの
みを透過させるフィルター２と、フィルター２を透過し
た反射ビームを検出する光信号検出部８とから構成され
ている。

【００２２】ここで光変調部１としては、図２および図
５（ａ）に示されるようにコリメートレンズ２からの光
ビーム１１を光ビーム断面内において中心付近の光の強
度を減少させるためにＸ字形の遮光板１ａを固定治具１
ｂで固定したものが用いられる。

【００２３】これにより集光レンズ５で記録媒体１０上
に照射されるビームには図３（ａ）に示されるようにメ
インビーム１２とサイドローブ１３が発生するが、遮光
板１ａを用いない場合のビーム１４に比べてメインビー
ム１２のビーム径を小さくすることができる。

【００２４】また、図３（ｂ），（ｃ）に示されるよう
に集光レンズ５で記録媒体１０上に照射されるビームの
記録媒体１０上におけるＸ軸、Ｙ軸から４５度傾いた２
方向のそれぞれの断面の強度分布１５ｘおよび１５ｙ
は、遮光板１ａを用いない場合の強度分布１６ｘおよび
１６ｙに比べて、半値幅が小さくなる。

【００２５】すなわち、光源の波長と集光レンズの開口
数で決まる限界値よりもビーム径を絞ることができる。

【００２６】また、図２に示されるように、遮光板１ａ
におけるＸ字形の交差角度θは使用する記録媒体の線密
度とトラックピッチによって変更され、図３（ａ）に示
されるようにサイドローブ光１３がメインビーム光１２
で照射している前後のピットや隣接トラックを照射しな
いように調整される。

【００２７】光変調部１は、Ｘ字形の遮光板１ａと同様
な機能を有するものであればよいので、図５（ｂ）に示
されるように光アインソレータ４においてコリメートレ
ンズ６からの光ビームが入射する面にＸ字形の遮光板１
ａを設けても良い。

【００２８】また、図５（ｃ）に示されるように、光束
を分割して光の無い領域を中心付近に生じさせる光束分
割プリズム１７を、図５（ｄ）に示されるように、２枚
用いることにより光変調部１を実現することもできる。
すなわち、図５（ｄ）に示されるように、光の無い領域
がビーム断面内でＸ字形になるように各光束分割プリズ
ム１７を配置する。

【００２９】また、光変調部１は、光の位相をπ変調す
るものも用いることができる。

【００３０】反射ビーム集光部７は、光アイソレータ４
からの反射ビームを集光する凸レンズ７ａと、凸レンズ
７ａからの反射ビームを透過するとともにフォーカスエ
ラー検出系９に導くビームスプリッタ７ｂと、ビームス
プリッタ７ｂを透過した反射ビームをフィルター２に導
く凹レンズ７ｃとを具備している。

【００３１】フィルター２としては、サイドローブ光１
３が光信号検出器８に入射されるのを防止し、メインビ
ーム光１２のみを光信号検出器８に透過させるものであ
ればよいために、図４に示されるように種々のものが用
いられる。

【００３２】図４（ａ）に示されるように、フィルター
２としてメインビーム光１２の幅を有するスリットを用
いることができる。ここでスリットの方向は光信号検出
器８へサイドローブ光１３が入射しない向きであればど
の方向でもよい。

【００３３】また図４（ｂ）に示されるように、フィル
ター２としてメインビーム光１２の径を有するピンホー
ルを用いることもできる。

【００３４】さらに、図４（ｃ）に示されるように、フ
ィルター２としてメインビーム光１２を目とする猫目形
の透過領域を有するものも用いることができる。ここ
で、猫目の向きは、光信号検出器８へサイドローブ光１
３が入射しない向きであればどの方向でもよい。

【００３５】次に本実施例の動作について説明する。

【００３６】（１）．半導体レーザ３から出射された光
ビームは、コリメートレンズ６によりコリメートされ
る。

【００３７】（２）．コリメートレンズ６からの光ビー
ムは、光変調部１により、そのビーム断面内において光
の強度あるいは位相が変調される。

【００３８】（３）．光変調部１で変調された光ビーム
は光アイソレータ４を透過する。

【００３９】（４）．光アイソレータ４を透過した光ビ
ームは、集光レンズ５により集光され、記録媒体１０上
に微小スポットが形成される。

【００４０】（５）．記録媒体１０からの反射光は、光
アイソレータ４によって曲げられ、凸レンズ７ａにより
集光される。

【００４１】（６）．凸レンズ７ａからの光ビームは、
ビームスプリッタ７ｂを透過し、凹レンズ７ｃによって
再集光されるとともに、ビームスプリッタ７ｂで曲げら
れ、フォーカスエラー検出部９に導かれる。

【００４２】（７）．凹レンズ７ｃを透過した光ビーム
は、フィルター２によって、メインビーム１２のみが透
過され、光信号検出部８にて検出される。

【００４３】以上のように、本発明の超解像光ヘッド装
置では、Ｘ字形の光変調部を用いているために、記録媒
体上で集光したときに発生するサイドローブ光がメイン
ビーム光で照射しているピットの前後のピットや隣接ト
ラックを照射しないようにサイドローブ光の生成位置を
調節することができる。

【００４４】さらに記録媒体上からの反射光を再集光し
た位置にフィルターを具備しているために、従来二次元
的に位置調整を必要としていたサイドローブの除去のフ
ィルターの設置が容易になり、光ヘッド装置の組立性が
向上するとともに、サイドローブ成分による光信号検出
部へのノイズを減少させるという効果を有する。

【００４５】これにより、光源の波長と集光レンズの開
口数で決まる値よりも小さいスポットを生成し、かつ高
密度の記録・再生が可能となる。

【００４６】

【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、記録媒体上で集光したときに発生
するサイドローブ光で、メインビーム光で照射している
ピットの前後のピットや隣接トラックを照射しないよう
にサイドローブ光を生成することができるとともにサイ
ドローブ成分による光信号検出部へのノイズを減少させ
ることができ、これがため、光源の波長と集光レンズの
開口数で決まる限界値よりも小さい微小スポットを利用
でき、記録媒体の記録密度を向上させることが可能とな
る。

【００４７】しかも、光変調部が、十字を所定角度（例
えば、４５゜）で回転したｘ字型であり、ディスクから
反射したレーザ光を再集光したレーザ光の焦点深度内に
帯状状のスリット又はピンホールを配置する組み合わせ
によって、従来二次元に位置調整を必要としたフィルタ
の設置が容易となり、従って、組立性が向上すると共に
サイドローブ成分による光信号検出器へのノイズを有効
に減少させるという従来にない優れた超解像光ヘッド装
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構成図である。

【図２】図１の実施例における光変調部を説明するため
の説明図である。

【図３】図１の実施例における記録媒体上に照射された
ビームパターンを説明するための説明図であり、図３
（ａ）はメインビームとサイドローブ光の発生位置を示
す説明図であり、図３（ｂ）および図３（ｃ）はＸ軸、
Ｙ軸から４５度傾いた２方向のそれぞれの断面の光強度
分布を示す図である。

【図４】図１の実施例におけるフィルターを説明するた
めの説明図であり、図４（ａ）はメインビーム光の径と
同幅のスリット状の透過領域を有するフィルターを示す
図であり、図４（ｂ）はメインビーム光と同径のピンホ
ール状の透過領域を有するフィルターを示す図であり、
図４（ｃ）はメインビーム光を中心部にて透過する猫目
状の透過領域を有するフィルタを示す図である。

【図５】図１の実施例における光変調部を説明するため
の説明図であり、図５（ａ）はＸ字形の遮光板を備えた
光変調部を示す図であり、図５（ｂ）は光アイソレータ
にＸ字形の遮光板を設けた場合を示す図であり、図５
（ｃ）は光束を分割して無光領域を形成する光束分割プ
リズムを示す図であり、図５（ｄ）は光束分割プリズム
を２枚使用して光変調部を形成する状態を示す図であ
る。

【図６】従来例を示す構成図である。

【図７】図６の従来例における光変調部を説明するため
の説明図であり、図７（ａ）はビーム断面に十字状の遮
光領域を設けた光変調部を示す図であり、図７（ｂ）は
図７（ａ）の光変調部により得られる光スポット及びサ
イドローブ光を示す図である。

【符号の説明】

１ 光変調部 １ａ 遮光板 ２ フィルタ ３ 半導体レーザ ４ 光アイソレータ ５ 集光レンズ ６ コリメートレンズ ７ 反射ビーム集光部 ７ａ 凸レンズ ７ｂ ビームスプリッタ ７ｃ 凹レンズ ８ 光信号検出部 ９ フォーカスエラー検出部 １０ 記録媒体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源と、このレーザ光源からの光
   ビームを記録媒体上に微小スポットとして集光する集光
   レンズと、前記微小スポットからの反射ビームを光検出
   部に集光する反射ビーム集光部とを有する超解像光ヘッ
   ド装置において、 前記レーザ光源からの光ビーム断面内の中心付近で光の
   強度あるいは位相を変調するとともにサイドローブ光の
   発生位置を調節する光変調部を前記レーザ光源と前記集
   光レンズとの間に具備し、 前記サイドローブ光の成分を除去するフィルターを前記
   反射ビーム集光部と前記光検出部との間に装備するとと
   もに、 前記光変調部が、前記記録媒体のトラック方向、半径方
   向の両方向に対して傾いた方向に伸びたＸ字形の光非透
   過部分を有することを特徴とする超解像光ヘッド装置。