JP4105281B2 - 光ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を利用してデータの再生や記録を行う光ディスク装置に用いられ得て、信号の読み取り及び／或いは記録を行う光ヘッド、並びにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスク媒体が大容量データファイルとして実用化されるに至っているが、更に様々な用途への適用を目指して、その更なる大容量化の実現が課題となっている。光ディスク装置の記録密度は、線密度方向については、パーシャルレスポンス技術により約０．３μｍ／ｂｉｔの記録密度が実用化されてきており、一方、トラック方向については、約１．２μｍ／ｔｒａｃｋの記録密度が実用化されてきている。
【０００３】
光ディスク装置の記録密度の向上は、光ヘッドによって集光される光ビームが光ディスク媒体の上に形成する光スポットのサイズの減少によって、実現され得る。光ヘッドにより形成されるこのような光スポットのサイズは、一般に、使用される光源の波長及び集光レンズの開口で決まる。そこで、これらのパラメータの改良によって光スポットのサイズを減少し、それによって光ディスク装置の記録密度を向上させようとする様々なシステムが、提案されている。
【０００４】
その一つは、例えば特開平５−１３５４０１号公報や米国特許第５，５９０，１１０号に開示されているような、光ディスク媒体からの反射光をレンズを使ってもう一度集束させ、この集束された光ビームの中心部の光だけをピンホールフィルタのピンホール領域を透過させることによって分離して検出するシステム（方式）である。このようなシステムでは、光源の波長及び集光レンズの開口で決まる本来の分解能の値に比べて、さらに高い分解能で信号を再生することが可能となり、高密度の光ディスク装置が実現できる。以下では、この方式を「光ヘッド超解像再生方式」と呼ぶ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術による光ヘッド超解像再生方式では、集束された光ビームの中心部に、ピンホールフィルタのピンホール領域をミクロンオーダの高精度で位置決めする必要がある。この場合、レンズからの焦点距離方向での位置決めは、設計に基づく所定の位置にピンホールフィルタを配置することで、ある程度まで容易に実現され得る。しかし、光ヘッド超解像再生方式を十分に機能させるためには、集束された光ビームがピンホールフィルタの微少なピンホール領域を正確に通過することが必要であり、そのためには、レンズから焦点距離だけ離れた位置における光軸に垂直な平面（以下では、「焦点距離面」とも称する）の面内で、ピンホールフィルタを２次元的に正確に位置決めしなければならない。
【０００６】
しかし、実際には、このようなピンホール領域の位置決め作業（特に、上記の焦点距離面内での２次元的な位置決め作業）の精度を十分に確保することができず、結果として、光ヘッド超解像再生方式の実用化が非常に困難となっている。
【０００７】
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであり、その目的は、（１）集束された光ビームの中心部分の光のみを通過させるフィルタ（ピンホールフィルタ）を容易に且つ高精度に形成・位置決めして、光ヘッド超解像再生方式による高密度の光ディスクの再生を可能にする光ヘッドの製造方法を提供すること、並びに（２）上記によって形成される光ヘッドを提供すること、である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ヘッドは、光源と、受光する光に基づいて所定の信号を生成する光検出器と、前記光源から出射された光ビームを集光して所定の反射部材に照射する集光光学系と、前記所定の反射部材からの反射光を前記光検出器に導く再生光学系と、を備え、前記再生光学系は、光を所定の集束点に集束させるように構成されており、前記集束点の近傍には、該集束された光の中心近傍の部分を選択的に透過させる光透過領域を有するフィルタが設けられていて、該フィルタの前記光透過領域は、前記再生光学系の少なくとも一部を通過して集束された光によって形成されたものであり、前記再生光学系が、前記反射光を集束させる集束レンズを含んでおり、該集束レンズのレンズ形成面に対向する端面に、前記フィルタが設けられており、そのことによって、上記の目的が達成される。
【０００９】
前記所定の反射部材は、光ディスク媒体であり得る。さらに、前記光ディスク媒体は、光磁気ディスク媒体であり得る。
【００１１】
好ましくは、前記フィルタの前記光透過領域が、前記再生光学系を通過してきて集束された前記反射光によって形成される。
【００１３】
他の実施形態では、前記集束レンズのレンズ形成面に対向する前記端面と前記フィルタとの間に、該集束レンズよりも高い屈折率を有する材料の膜が形成されている。
【００１４】
ある実施形態では、前記フィルタは、融点が約５００℃以下である材料の膜を利用して形成されている。例えば、前記材料の膜は、Ｔｅ−Ｃ膜である。
【００１５】
或いは、前記フィルタは、照射される光の光エネルギーによって透過率が可逆的に変化する色素の膜を利用して形成され得る。例えば、前記色素は、フォトクロミック系色素であり得る。
【００１６】
ある実施形態では、前記フィルタの前記光透過領域は、前記再生光学系の光軸と該フィルタとが垂直な位置関係で配置されている場合の集束点からオフセットした位置に設けられている。
【００１８】
本発明の光ヘッドの製造方法は、光源と、受光する光に基づいて所定の信号を生成する光検出器と、前記光源から出射された光ビームを集光して所定の反射部材に照射する集光光学系と、前記所定の反射部材からの反射光を前記光検出器に導く再生光学系と、を備える光ヘッドの製造方法であって、該方法は、前記再生光学系を、光を所定の集束点に集束させるように構成する工程と、該集束点の近傍に所定の材料の膜を設ける工程と、前記再生光学系の少なくとも一部を通過して集束された光を前記所定の材料の膜に照射して、該集束された光の中心近傍の部分を選択的に透過させる光透過領域を有するフィルタを形成する工程とを包含し、前記所定の材料の膜は、前記再生光学系に含まれていて前記反射光を集束させる集束レンズのレンズ形成面に対向する端面に設けられる。
【００２０】
前記所定の反射部材は、光ディスク媒体であり得る。さらに、前記光ディスク媒体は、光磁気ディスク媒体であり得る。
【００２３】
他の実施形態では、上記の製造方法は、前記集束レンズのレンズ形成面に対向する前記端面と前記所定の材料の膜との間に、該集束レンズよりも高い屈折率を有する材料の膜を形成する工程をさらに含む。
【００２４】
ある実施形態では、前記所定の材料の膜は、融点が約５００℃以下である材料の膜を利用して形成されている。例えば、前記材料の膜は、Ｔｅ−Ｃ膜である。
【００２５】
或いは、前記所定の材料の膜は、照射される光の光エネルギーによって透過率が可逆的に変化する色素の膜を利用して形成され得る。例えば、前記色素は、フォトクロミック系色素であり得る。
【００２６】
ある実施形態では、前記フィルタの前記光透過領域は、前記再生光学系の光軸と該フィルタとが垂直な位置関係で配置されている場合の集束点からオフセットした位置に設けられる。
【００２８】
ある実施形態では、前記フィルタの前記光透過領域を、前記反射部材で反射された後に前記再生光学系を通過してきて集束された前記反射光によって形成する。例えば、前記反射部材として光ディスク媒体を使用し、該光ディスク媒体で反射された後に前記再生光学系を通過してきて集束された前記反射光によって前記フィルタの前記光透過領域を形成してもよい。
【００２９】
他の実施形態では、前記フィルタの形成工程が、前記所定の反射部材として反射板を置く工程と、該反射板で反射された後に前記再生光学系を通過してきて集束された前記反射光を前記所定の材料の膜に照射する工程と、を含む。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における光ヘッドの構成を模式的に示す図である。
【００３１】
図１の光学系において、光源である半導体レーザ１０１から発せられた出射光は、コリメートレンズ１０２によって平行光にされた後に、出射光と反射光とを分離する偏光ビームスプリッタ１０３、及び、偏光ビームスプリッタ１０３での出射光と反射光との分離を可能にするために光の偏光面を回転させる１／４波長板１０４を通過し、集光レンズ１０５によって光ディスク媒体１１２の面上に集光される。以上の構成を、本明細書では「集光光学系」とも称する。
【００３２】
光ディスク媒体１１２からの反射光は、集光レンズ１０５で平行光にされた後に、１／４波長板１０４を通過し、偏光ビームスプリッタ１０３によって出射光の光路から分離されて、ハーフプリズム１０６に向かう。ハーフプリズム１０６では、反射光の一部が、フォーカストラッキング制御における誤差信号を検出するための光として分離される。分離された光は、検出レンズ１１０によって光検出器１１１に集光されて、そこでフォーカストラッキング制御のためのフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が検出される。一方、ハーフプリズム１０６を通過した残りの光は、集束レンズ１０７によって再び集束され、集束レンズ１０７と一体的に形成されているピンホールフィルタ１０８のピンホール領域（光透過領域）１０８ａを通過して、光検出器１０９に入射する。光検出器１０９は、この入射光に基づいて、再生信号を生成する。以上のような偏光ビームスプリッタ１０３で分岐されてから光検出器１１１或いは１０９に至る構成を、本明細書では「再生光学系」とも称する。
【００３３】
以上のような図１の光学系の構成におけるピンホールフィルタ１０８について、以下でさらに説明する。
【００３４】
集束レンズ１０７は、その一方の面（入射面）にレンズ形状が形成されており、入射面に対向している他方の面（集光面）が、集束レンズ１０７（具体的には、入射面に形成されているレンズ形状）の焦点距離に相当する長さだけ入射面から離れているように、設計されている。この集光面に、スパッタリング法によってＴｉ薄膜を厚さ約１００ｎｍに形成する。なお、以下の説明では、説明の簡略化のために、ピンホールフィルタに含まれるＴｉ薄膜に、ピンホールフィルタと同じ参照番号「１０８」を付す）。
【００３５】
次に、集束レンズ１０７の焦点位置に相当する箇所のＴｉ薄膜１０８に、光学的なフィルタの役割を果たすピンホール領域１０８ａを、例えば以下のようにして形成する。
【００３６】
図２（ａ）は、ピンホール領域１０８ａを形成するための光学系の配置を模式的に示す図である。具体的には、光源である半導体レーザ１１３から発せられた光を、コリメータレンズ１１４で平行光にした後に、半導体レーザ１１３からの出射光の光軸に垂直になるように位置調整されて配置されている集束レンズ１０７の入射面に入射させて、Ｔｉ薄膜１０８が形成されている集光面の上に焦点を結ばせる。これにより、集束レンズ１０７の焦点位置（集光部分）に相当する箇所のＴｉ薄膜１０８の温度が上昇して融解し、ピンホール領域１０８ａが形成される。これによって、光ビームの中心部分の光のみをピンホール領域１０８ａを通って通過させるピンホールフィルタ１０８が、再生光学系（少なくとも、その一部である集束レンズ１０７）を実際に通過してきた光によって、集束レンズ１０７の集光面の上に形成される。
【００３７】
このようにして集束レンズ１０７と一体的に形成されたピンホールフィルタ１０８を、図１の光学系における所定の位置に配置する。
【００３８】
本実施形態の以上のような方法では、半導体レーザ１１３のレーザパワーを９５ｍＷに設定し、５００ｎｓのパルス光を照射することによって、良好なピンホール領域１０８ａが形成される。
【００３９】
図２（ｂ）は、以上のようにして形成されるピンホールフィルタ１０８のピンホール領域（光透過領域）１０８ａの近傍の断面形状を、拡大して模式的に示す図である。本実施形態によるピンホール領域１０８ａは、Ｔｉ薄膜の熱的な融解によって形成されるので、ピンホール領域１０８ａの周辺部が若干盛り上がった形状になっている。
【００４０】
このようにして構成される本実施形態の光ヘッドの再生特性を、図３に示す。具体的には、図３は、横軸に示す長さを有するピットに対する再生処理によって得られる再生信号の信号強度（縦軸）を、本発明によるピンホールフィルタを有する光ヘッドにおける結果と、従来技術によるピンホールフィルタを有さない光ヘッドにおける結果とを比較して示している。
【００４１】
これより、ピンホールフィルタを有さない従来の光ヘッドに比べて、本実施形態のピンホールフィルタを有する光ヘッドでは、再生分解能が向上し、より短い記録マーク（ピット）の再生が可能となっている。具体的には、同じ強度の再生信号が、従来の約２／３の長さのピットに関して得られている。これより、本実施形態の光ヘッドによれば、従来技術の約１．５倍の高密度での光ディスク媒体の記録再生が、ピンホールフィルタ１０８の位置決め（集束レンズ１０７からの焦点距離方向における位置決め）を必要とせずに、実現される。
【００４２】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態における光ヘッドの構成を模式的に示す図である。図４の構成において、図１を参照して説明した第１の実施形態における構成と同じ構成要素には同じ参照符号を付しており、ここではそれらの説明を省略する。
【００４３】
図４に示す本実施形態の構成では、集束レンズ１０７にピンホールフィルタ１０８を一体的に形成するにあたって、集光面に直接にＴｉ薄膜１０８を形成するのではなく、集光面にＺｎＳ膜１１５をまず形成し、そのＺｎＳ膜１１５の上にＴｉ薄膜１０８を形成している。ＺｎＳ膜１１５及びＴｉ薄膜１０８は、何れもスパッタリング法によって形成される。
【００４４】
ＺｎＳ膜１１５の屈折率は２．３であり、これは、集束レンズ１０７の屈折率１．５に比べて大きい値である。このため、集束レンズ１０７とＴｉ薄膜１０８との間で多重反射が生じて、Ｔｉ薄膜１０８に吸収される光の量が増加する。さらに、ＺｎＳ膜１１５は集束レンズ１０７よりも熱伝導率が小さいので、照射された光によって生じた熱が拡散し難い。これらの結果として、本実施形態では、第１の実施形態の場合に比べて、より小さいレーザパワー（光エネルギー）でＴｉ薄膜１０８にピンホール領域（光透過領域）１０８ａが形成される。
【００４５】
具体的には、先に説明した方法でピンホールフィルタ１０８のピンホール領域１０８ａを形成するにあたって、本実施形態の以上のような構成では、半導体レーザ１１３のレーザパワーを３２ｍＷ（第１の実施形態では９５ｍＷ）に設定し、５００ｎｓのパルス光を照射することによって、良好なピンホール領域１０８ａが形成される。
【００４６】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態における光ヘッドの構成を模式的に示す図である。図５の構成において、図１を参照して説明した第１の実施形態における構成と同じ構成要素には同じ参照符号を付しており、ここではそれらの説明を省略する。
【００４７】
先に説明した第１の実施形態では、平行光を再生光学系の集束レンズで集束させて得られる光を用いて、ピンホールフィルタ１０８を集束レンズ１０７に一体的にあらかじめ形成し、これを再生光学系の所定の位置に配置している。これによれば、集束レンズ１０７からの焦点距離方向でのピンホールフィルタ１０８の位置決めは不必要であるものの、再生光学系の光軸と集束レンズ１０７に一体化されたピンホールフィルタ１０８とをお互いに垂直に配置する工程が、依然として必要である。
【００４８】
図５には、例えばビームスプリッタ１０３の取り付け誤差によって再生光学系の光軸（再生光軸）が傾いた場合の光路を実線で示し、そのような再生光軸の傾きが発生していない理想的な光路を点線で示している。これより、再生光軸が傾いている場合の集束レンズ１０７の焦点位置は、集束レンズ１０７の集光面の中心位置１１６ｂ（すなわち、平行光に対する集束レンズ１０７の焦点位置）からずれている。第１の実施形態で説明したピンホール領域の形成方法では、あらかじめ平行光によってピンホール領域を形成しているので、ピンホール領域は、集束レンズの集光面の中心位置（図５に示す構成においては参照番号１１６ｂの位置）に形成される。従って、光ヘッドを正しく機能させるためには、集束レンズに一体化されたピンホールフィルタを、再生光学系の光軸に正確に垂直に配置させる必要がある。
【００４９】
これに対して本実施形態では、ピンホールフィルタ１１６のピンホール領域（光透過領域）１１６ａを、以下のようにして形成する。
【００５０】
集束レンズ１０７の集光面に、ＣＨ₄ガスとＡｒガスとの混合雰囲気中でＴｅのスパッタリングを行うことによって、厚さ約１００ｎｍのＴｅ−Ｃ薄膜１１６を形成する。Ｔｅ−Ｃ薄膜１１６は、約４５０℃という低い融点を有しているので、低いレーザパワーでのピンホール領域１１６ｂの形成が可能である。但し、Ｔｅ−Ｃ薄膜１１６が形成された集束レンズ１０７を図５の光学系に配置する段階では、ピンホール領域１１６ａはまだ形成されておらず、Ｔｅ−Ｃ薄膜１１６はピンホールフィルタとしての機能を発揮しない。ピンホール領域１１６ａは、光学系に含まれる各構成要素の配置工程が完了した後に、以下のようにして形成する。
【００５１】
すなわち、図５に示すように、本来は光ディスク媒体が置かれるべき位置に反射板１１８を配置し、光検出器１１１からのフォーカス誤差信号を利用して、集光レンズ１０５の焦点を反射板１１８に合わせる。この状態で光源（半導体レーザ）１０１の光量を増加させて、反射板１１８からの反射光を集束レンズ１０７で集光面上のＴｅ−Ｃ薄膜１１６に集光させる。これによって、実際に再生光学系を通過してきた光に対する集束レンズ１０７の焦点位置に相当する箇所で、Ｔｅ−Ｃ薄膜１１６の温度が上昇して融解し、ピンホール領域１１６ａが形成される。これによって、理想的な平行光に対する集束レンズ１０７の焦点位置１１６ｂ（集束レンズ１０７の集光面の中心位置）ではなく、実際の再生光学系における集束レンズ１０７の焦点位置に、ピンホール１１６ａが形成される。言い換えれば、本実施形態におけるピンホールフィルタ１１６のピンホール領域１１６ａは、再生光学系の光軸とピンホールフィルタ１１６とが垂直な位置関係で配置されている場合の集束点からオフセットした位置に、設けられることになる。
【００５２】
或いは、反射板１１８の代わりに、実際に記録及び／或いは再生動作の対象となり得る光ディスク媒体を所定の位置に配置し、そこから反射光を利用して、上記に従ってピンホールフィルタ１１６のピンホール領域１１６ａを形成しても良い。
【００５３】
本実施形態の以上のような構成では、半導体レーザ１０１のレーザパワーを６ｍＷに設定し、５００ｎｓのパルス光を照射することによって、良好なピンホール１１６ａが形成される。また、このようにして製造された光ヘッドにおいては、従来技術の約１．５倍の高密度での光ディスク媒体の記録再生が、集束レンズ１０７からの焦点距離方向でのピンホールフィルタ１１６の位置決めだけではなく、焦点距離面の面内における２次元的なピンホールフィルタ１１６の位置決めも必要とせずに、実現される。
【００５４】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態における光ヘッドの構成を模式的に示す図である。図６の構成において、図５を参照して説明した第３の実施形態における構成と同じ構成要素には同じ参照符号を付しており、ここではそれらの説明を省略する。
【００５５】
図６においても、例えば偏光ビームスプリッタ１０３の取り付け誤差によって再生光学系の光軸（再生光軸）が傾いた場合の光路を実線で示し、そのような再生光軸の傾きが発生していない理想的な光路を点線で示している。本実施形態では、ピンホールフィルタ１１７を、温度上昇によって透明になり且つ温度の低下に伴って再び不透明になる色素（すなわち、温度変化に伴ってその透過率が可逆的に変化する）を用いて形成することによって、このような再生光軸の傾きに起因する問題点の克服を図っている。
【００５６】
具体的には、図６に示すように、光ヘッドの光源１０１からの出射光に対する集光レンズ１０５の焦点を、光検出器１１１からのフォーカス誤差信号を利用して、光ディスク媒体１１２に合わせる。この状態で光源（半導体レーザ）１０１の光量を増加させて、光ディスク媒体１１２からの反射光を集束レンズ１０７で集光面上の色素膜１１７に集光させる。これによって、実際に再生光学系を通過してきた光に対する集束レンズ１０７の焦点位置に相当する箇所で、色素膜１１７の温度が上昇して透明化する。一方、再生動作が終了して光ディスク媒体１１２からの反射光がなくなって色素膜１１７の温度が低下すると、色素膜１１７は再び不透明になる。この結果、これまでの実施形態におけるような物理的な開口部として不可逆的なピンホール領域ではなく、光の照射に伴う温度変化に応じて可逆的に状態が変化する透明領域１１７ａとしてのピンホール領域（光透過領域）１１７ａが、形成される。
【００５７】
以上の方法によっても、光を透過させる領域１１７ａを、理想的な平行光に対する集束レンズ１０７の焦点位置１１７ｂ（集束レンズ１０７の集光面の中心位置）ではなく、実際の再生光学系における集束レンズ１０７の焦点位置に有するピンホールフィルタ１１７が、形成される。すなわち、本実施形態におけるピンホールフィルタ１１７のピンホール領域１１７ａは、再生光学系の光軸とピンホールフィルタ１１７とが垂直な位置関係で配置されている場合の集束点からオフセットした位置に、設けられることになる。
【００５８】
さらに、上記のような色素膜１１７における光透過率の変化（透明領域１１７ａの形成）は、温度変化に伴って可逆的に発生する。これより、実際に光ディスク媒体１１２からデータを再生する際に、実際の再生光の光路に基づいて上記の透明領域１１７ａが形成される。この結果、何らかの理由で再生光学系の光路（再生光軸）が変化しても、それに対応するように、透明領域１１７ａの形成箇所が変化する。従って、光ヘッドの組立完了後に再生光学系の光路（再生光軸）に経時変化による位置ずれが発生しても、ピンホールフィルタ１１７の透明領域１１７ａは、例えば実際の再生動作中に、自動的に最適な位置に形成される。
【００５９】
このようにして製造された光ヘッドにおいては、従来技術の約１．３倍の高密度での光ディスク媒体の記録再生が、集束レンズ１０７からの焦点距離方向でのピンホールフィルタ１１７の位置決めだけではなく、焦点距離面の面内における２次元的なピンホールフィルタ１１７の位置決めも必要とせずに、実現される。
【００６０】
なお、本実施形態の構成における色素膜１１７としては、フォトクロミック系色素の膜、例えばフッ素環系ジアリールエテンの膜を使用することができる。
【００６１】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態における光ヘッドの構成を模式的に示す図である。具体的には、本実施形態は、光ディスク媒体として光磁気ディスク媒体が使用される場合の光ヘッドの構成に関する。
【００６２】
図７の光学系において、光源である半導体レーザ２０１から発せられた出射光は、コリメートレンズ２０２によって平行光にされた後に、出射光と反射光とを分離する偏光ビームスプリッタ２０３を通過し、集光レンズ２０４によって、光磁気ディスク媒体２１５に集光される。以上の構成が、集光光学系に相当する。なお、集光レンズ２０４と光磁気ディスク媒体２１５との間に描かれている１／４波長板２１４は、ピンホールフィルタ２０７におけるピンホール領域（光透過領域）２０７ａの形成時のみに挿入される。
【００６３】
光磁気ディスク媒体２１５からの反射光は、１／４波長板２１４を再び通過し、集光レンズ２０４で平行光にされた後に、偏光ビームスプリッタ２０３によって出射光の光路から分離されて、ハーフプリズム２０５に向かう。ハーフプリズム２０５では、反射光の一部が、フォーカストラッキング制御における誤差信号を検出するための光として分離される。分離された光は、検出レンズ２１２によって光検出器２１３に集光されて、そこでフォーカストラッキング制御におけるフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が検出される。
【００６４】
一方、ハーフプリズム２０５を通過した残りの光は、集束レンズ２０６によって再び集束され、集束レンズ２０６と一体的に形成されているピンホールフィルタ２０７のピンホール領域２０７ａを通過して、１／２波長板２０８に向かう。この１／２波長板２０８は、再生信号の差動検出のために偏光面を４５度回転させるため目的で、挿入されている。１／２波長板２０８を通過した光は、ビームスプリッタ２０９によって２つに分離されて光検出器２１０及び２１１にそれぞれ入射し、そこで再生信号が差動検出される。
【００６５】
なお、以上のような偏光ビームスプリッタ２０３で分岐されてから光検出器２１３、２１１或いは２１０に至る構成が、再生光学系に相当する。
【００６６】
上記のような図７の光学系におけるピンホールフィルタ２０７は、Ｔｅ−Ｃ薄膜を用いて、第３の実施形態と同様に光磁気ディスク媒体２１５の位置に所定の反射板を代わりに設置して、そこからの実際の反射光を利用して形成される。或いは、反射板の代わりに、実際に記録及び／或いは再生動作の対象となり得る光磁気ディスク媒体２１５を所定の位置に配置し、そこから反射光を利用して、上記に従ってピンホールフィルタ２０７のピンホール領域２０７ａを形成しても良い。
【００６７】
ここで、本実施形態のような光磁気ディスク媒体２１５のための光ヘッドに含まれる偏光ビームスプリッタ２０３は、光磁気ディスク媒体２１５からの反射光に含まれるＳ偏光成分を、再生光学系に導くように（すなわち、ハーフプリズム２０５に向けるように）反射する。しかし、光磁気ディスク媒体２１５からの反射光は、実際にはほとんどがＰ偏光成分の光であり、偏光ビームスプリッタ２０３は、そのようなＰ偏光成分に対しては、そのうちの僅かに２０〜３０％を反射するに過ぎない。このため、光磁気ディスク媒体２１５の再生のための一般的な光学系の構成のままでは、Ｔｅ−Ｃ薄膜２０７にピンホール領域２０７ａを形成するための集束光のパワーが不足する。
【００６８】
そこで、ピンホール領域２０７ａの形成時には、図７に描くように、集光レンズ２０４と光磁気ディスク媒体２１５に相当する反射板との間に、１／４波長板２１４を挿入する。これによって、光磁気ディスク媒体２１５に相当する反射板からの反射光は、Ｓ偏光成分の光に変換される。この結果、偏光状態が変換された反射光は、偏光ビームスプリッタ２０３によって再生光学系側に十分なパワーで導かれて、所定の形状のピンホール領域２０７ａがＴｅ−Ｃ薄膜２０７に形成される。
【００６９】
このようにして製造された光ヘッドにおいても、従来技術の約１．５倍の高密度での光ディスク媒体の記録再生が、集束レンズ２０６からの焦点距離方向でのピンホールフィルタ２０７の位置決めだけではなく、焦点距離面の面内における２次元的なピンホールフィルタ２０７の位置決めも必要とせずに、実現される。
【００７０】
（第１の参考例）
図８は、本発明の第１の参考例における光ヘッドの構成を模式的に示す図である。具体的には、本実施形態は、有限光束系の光ヘッドの構成に関する。
【００７１】
図８の光学系において、光源である半導体レーザ３０１から発せられた出射光は、出射光と反射光とを分離する偏光ビームスプリッタ３０２、及び、偏光ビームスプリッタ３０２での出射光と反射光との分離を可能にするために光の偏光面を回転させる１／４波長板３０３を通過し、集光レンズ３０４によって光ディスク媒体３１０に集光される。以上の構成が、集光光学系に相当する。
【００７２】
光ディスク媒体３１０からの反射光は、集光レンズ３０４及び１／４波長板３０３を再び通過し、偏光ビームスプリッタ３０２によって出射光の光路から分離されて、ハーフプリズム３０５に向かう。ハーフプリズム３０５では、反射光の一部が、フォーカストラッキング制御において誤差信号を検出するための光として分離される。分離された光は、検出レンズ３０８によって光検出器３０９に集光されて、そこでフォーカストラッキング制御のためのフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が検出される。一方、ハーフプリズム３０５を通過した残りの光は、ピンホールフィルタ３０６のピンホール領域（光透過領域）３０６ａを通過して、光検出器３０７に入射する。光検出器３０７は、この入射光に基づいて、再生信号を生成する。以上のような偏光ビームスプリッタ３０２で分岐されてから光検出器３０９或いは３０７に至る構成が、再生光学系に相当する。
【００７３】
先に述べたように、図８の構成は有限光学系であり、光ディスク媒体３１０からの反射光は、再生光学系の光路において、光源である半導体レーザ３０１に対応する位置で集束する。従って、これまでの実施形態とは異なって、反射光を意図的に再集束させるための集束レンズを必要とせず、再生光学系における上記の集束点にピンホールフィルタ３０６を設置することによって、これまでの実施形態においてと同様の効果が得られる。具体的には、従来技術の約１．４倍の高密度での光ディスク媒体の記録再生が、ピンホールフィルタ３０６の位置決め作業を必要とせずに、実現される。
【００７４】
ピンホールフィルタ３０６は、プラスチック板の表面に例えばＴｅ−Ｃ薄膜をスパッタリングによって形成し、その所定の箇所にピンホール領域３０６ａを設けることによって形成される。このピンホール領域３０６ａの形成は、第３の実施形態と同様に、光ディスク媒体３１０の代わりに所定の反射板を配置し、これから反射して実際に再生光学系を通過してきた光を利用して形成することが、望ましい。これによって、理想的な光学系配置における集束点ではなく、実際の再生光学系における集束点の位置にピンホール領域３０６ａが形成され、ピンホールフィルタ３０６の高精度の位置決め作業（特に、焦点距離面の面内での２次元的な位置決め作業）が、不要になる。或いは、反射板の代わりに、実際に記録及び／或いは再生動作の対象となり得る光ディスク媒体３１０を所定の位置に配置し、そこから反射光を利用して、上記に従ってピンホールフィルタ３０６のピンホール領域３０６ａを形成しても良い。
【００７５】
（第２の参考例）
図９は、本発明の第２の参考例における光ヘッドの構成を模式的に示す図である。具体的には、本実施形態は、有限光束系に対する光ヘッドを構成する光源、光検出器、及びその他の光学要素が一体化されている構成に関する。
【００７６】
図９の光学系において、光源である半導体レーザ４０１から発せられた出射光は、出射光と反射光とを分離する偏光ビームスプリッタ面４０２で光路の向きが変えられ、偏光ビームスプリッタ面４０２での出射光と反射光との分離を可能にするために光の偏光面を回転させる１／４波長板４０３を通過して、集光レンズ４０４によって光ディスク媒体４１０に集光される。以上の構成が、集光光学系に相当する。
【００７７】
光ディスク媒体４１０からの反射光は、集光レンズ４０４及び１／４波長板４０３を再び通過し、偏光ビームスプリッタ面４０２によって出射光の光路から分離されて、ハーフプリズム面４０５に向かう。ハーフプリズム面４０５には、反射光の一部をフォーカストラッキング制御において誤差信号を検出するための光として分離し、分離された光を光検出器４０８の上に集光するためのホログラムパターンが形成されている。光検出器４０８は、上記によって得られる入射光に基づいて、フォーカストラッキング制御のためのフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を検出する。一方、ハーフプリズム面４０５を通過した残りの光は、例えばスパッタリングで形成されたＴｅ−Ｃ薄膜からなるピンホールフィルタ４０６のピンホール領域（光透過領域）４０６ａを通過し、ミラー面４０７で反射された後に、上記と同じ光検出器４０８に入射して、そこで再生信号が検出される。以上のような偏光ビームスプリッタ面４０２で分岐されてから光検出器４０８に至る構成が、再生光学系に相当する。
【００７８】
先に述べたように、図９の構成は有限光学系であり、光ディスク媒体４１０からの反射光は、再生光学系の光路において、光源である半導体レーザ４０１に対応する位置で集束する。従って、反射光を意図的に再集束させるための集束レンズを必要とせず、上記の再生光学系における集束点にピンホールフィルタ４０６を形成するのみで、これまでの実施形態においてと同様の効果が得られる。
【００７９】
ピンホールフィルタ４０６におけるピンホール領域４０６ａの形成は、第３の実施形態と同様に、光ディスク媒体４１０の代わりに所定の反射板を配置し、これから反射して実際に再生光学系を通過してきた光を利用して形成することが望ましい。これによって、理想的な光学系配置における集束点ではなく、実際の再生光学系における集束点の位置にピンホール領域４０６ａが形成される。或いは、反射板の代わりに、実際に記録及び／或いは再生動作の対象となり得る光ディスク媒体４１０を所定の位置に配置し、そこから反射光を利用して、上記に従ってピンホールフィルタ４０６のピンホール領域４０６ａを形成しても良い。
【００８０】
なお、図９の光ヘッドの構成では、ピンホールフィルタ４０６が形成される接合面（ピンホールフィルタ４０６を構成する薄膜がスパッタリングで形成される面）の近傍に所定の空間４０９を設けることによって、ピンホール領域４０６ａの形成時の熱の拡散を防ぎ、低いレーザパワーでピンホール領域４０６ａを形成することが可能となっている。
【００８１】
本参考例の光ヘッドでは、光源（半導体レーザ）４０１、光検出器４０８、並びに偏光ビームスプリッタ面４０２、１／４波長板４０３、ハーフプリズム面４０５、ピンホールフィルタ４０６、及びミラー面４０７などの光学素子が、一つの構成要素として一体化されている。従来では、このような一体構成の光ヘッドにピンホールフィルタを組み込むことは、その高精度の位置合わせが極めて困難であることから、ほとんど不可能であった。しかし、本参考例によれば、組み立て作業の完了後に、実際の再生光学系における集束点の位置にピンホールフィルタ４０６のピンホール領域４０６ａを形成できるので、一体型光ヘッドを簡単に実現することができる。
【００８２】
このように、光源であるレーザ４０１と各々の光学素子を一体型とすることによって、発光点（光源）４０１の位置ずれが抑制され、安定性の高い光ヘッドが実現できる。
【００８３】
なお、以上の説明では、Ｔｉ膜のような金属材料の膜やＴｅ−Ｃ膜のような低融点（具体的には融点が約５００℃以下）を有する材料の膜、或いは可逆的に透過率が変化する色素膜（例えば、フッ素環系ジアリールエテンなどのフォトクロミック系色素の膜）を用いて、ピンホールフィルタを構成している。或いは、再生光学系の少なくとも一部を通って集束された光による光学的或いは熱的な変化（可逆的変化或いは不可逆的変化）によってピンホール形状が構成される材料であれば、その他の材料を使用しても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、光ヘッド超解像再生方式による光ディスクの高密度再生を実現するために光ヘッドに設けられるフィルタ（ピンホールフィルタ）が、集束レンズと一体化して構成され得る。具体的には、集束レンズを、そのレンズ形状が形成されている面（入射面）とそれに対向する面（集光面）とが集束レンズの焦点距離だけ離れているように設計し、その集光面に、実際に集束レンズによって集束された光によって、ピンホールフィルタ（より正確には、ピンホールフィルタの光透過領域であるピンホール領域）を形成する。これにより、従来技術において必要であった、あらかじめ形成されたピンホールフィルタを集束レンズの焦点位置に正確に位置決めする作業が、本発明によれば不要になり得る。
【００８５】
さらに、ピンホールフィルタの形成にあたって、他の装置によってあらかじめ形成されたピンホールフィルタを用いるのではなく、光ヘッドの光学系の中にピンホールフィルタの構成部材を組み込み、実際に光ディスク媒体やそれに代わる所定の反射板から反射されて再生光学系を通過してきた光ビームによってピンホール領域を形成することによって、集束される光ビームの実際の焦点位置に、正確に、集束光ビームの中心近傍の光を通過させるピンホール領域を形成することが可能になる。これによって、集束光ビームの焦点距離面の面内での２次元的なピンホールフィルタの位置合わせ作業も、不必要になり得る。
【００８６】
また、ピンホールフィルタの構成材料として、光エネルギーに伴う光学的或いは熱的な作用によって透過率が可逆的に増加する材料を使用すれば、光ディスク媒体からの信号再生時に、光ディスク媒体から反射されて再生光学系を通過してきた光ビームの集束点の近傍で、上記の透過率の増加を可逆的に生じさせることができる。これによって、光ヘッドの組立後に再生光学系の光軸のずれが生じても、自動的に最適な位置に光透過領域が形成されるピンホールフィルタを得ることができる。
【００８７】
以上のような特徴により、本発明によれば、ピンホールフィルタの高精度の位置合わせ作業を行うことなく、超解像光ヘッドを安定に且つ容易に実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による光ヘッドの構成図である。
【図２】（ａ）は、図１の光ヘッドの構成に含まれ得るピンホールフィルタの作成方法を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）によって作成されるピンホールフィルタのピンホール領域の近傍の形状を示す拡大断面図である。
【図３】図１の光ヘッドの再生特性を、従来技術における結果との比較として示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例による光ヘッドの構成図である。
【図５】本発明の第３の実施例による光ヘッドの構成図である。
【図６】本発明の第４の実施例による光ヘッドの構成図である。
【図７】本発明の第５の実施例による光ヘッドの構成図である。
【図８】 本発明の第１の参考例による光ヘッドの構成図である。
【図９】 本発明の第２の参考例による光ヘッドの構成図である。
【符号の説明】
１０１ 光源（半導体レーザ）
１０２ コリメートレンズ
１０３ 偏光ビームスプリッタ
１０４ １／４波長板
１０５ 集光レンズ
１０６ ハーフプリズム
１０７ 集束レンズ
１０８ ピンホールフィルタ
１０８ａ ピンホール領域（光透過領域）
１０９ 光検出器
１１０ 検出レンス
１１１ 光検出器
１１２ 光ディスク媒体

Claims (22)

1. 光源と、
   受光する光に基づいて所定の信号を生成する光検出器と、
   前記光源から出射された光ビームを集光して所定の反射部材に照射する集光光学系と、
   前記所定の反射部材からの反射光を前記光検出器に導く再生光学系と、
   を備え、
   前記再生光学系は、光を所定の集束点に集束させるように構成されており、
   前記集束点の近傍には、該集束された光の中心近傍の部分を選択的に透過させる光透過領域を有するフィルタが設けられていて、
   該フィルタの前記光透過領域は、前記再生光学系の少なくとも一部を通過して集束された光によって形成されたものであり、
   前記再生光学系が、前記反射光を集束させる集束レンズを含んでおり、該集束レンズのレンズ形成面に対向する端面に、前記フィルタが設けられている、光ヘッド。
2. 前記所定の反射部材が光ディスク媒体である、請求項１に記載の光ヘッド。
3. 前記光ディスク媒体が光磁気ディスク媒体である、請求項２に記載の光ヘッド。
4. 前記フィルタの前記光透過領域が、前記再生光学系を通過してきて集束された前記反射光によって形成されている、請求項１に記載の光ヘッド。
5. 前記集束レンズのレンズ形成面に対向する前記端面と前記フィルタとの間に、該集束レンズよりも高い屈折率を有する材料の膜が形成されている、請求項１に記載の光ヘッド。
6. 前記フィルタは、融点が約５００℃以下である材料の膜を利用して形成されている、請求項１に記載の光ヘッド。
7. 前記材料の膜がＴｅ−Ｃ膜である、請求項６に記載の光ヘッド。
8. 前記フィルタは、照射される光の光エネルギーによって透過率が可逆的に変化する色素の膜を利用して形成されている、請求項１に記載の光ヘッド。
9. 前記色素がフォトクロミック系色素である、請求項８に記載の光ヘッド。
10. 前記フィルタの前記光透過領域は、前記再生光学系の光軸と該フィルタとが垂直な位置関係で配置されている場合の集束点からオフセットした位置に設けられている、請求項１に記載の光ヘッド。
11. 光源と、受光する光に基づいて所定の信号を生成する光検出器と、前記光源から出射された光ビームを集光して所定の反射部材に照射する集光光学系と、前記所定の反射部材からの反射光を前記光検出器に導く再生光学系と、
    を備える光ヘッドの製造方法であって、該方法は、
    前記再生光学系を、光を所定の集束点に集束させるように構成する工程と、
    該集束点の近傍に所定の材料の膜を設ける工程と、
    前記再生光学系の少なくとも一部を通過して集束された光を前記所定の材料の膜に照射して、該集束された光の中心近傍の部分を選択的に透過させる光透過領域を有するフィルタを形成する工程とを包含し、
    前記所定の材料の膜は、前記再生光学系に含まれていて前記反射光を集束させる集束レンズのレンズ形成面に対向する端面に設けられる、光ヘッドの製造方法。
12. 前記所定の反射部材が光ディスク媒体である、請求項１１に記載の光ヘッドの製造方法。
13. 前記光ディスク媒体が光磁気ディスク媒体である、請求項１２に記載の光ヘッドの製造方法。
14. 前記集束レンズのレンズ形成面に対向する前記端面と前記所定の材料の膜との間に、該集束レンズよりも高い屈折率を有する材料の膜を形成する工程をさらに含む、請求項１１に記載の光ヘッドの製造方法。
15. 前記所定の材料の膜が、融点が約５００℃以下である材料の膜である、請求項１１に記載の光ヘッドの製造方法。
16. 前記材料の膜がＴｅ−Ｃ膜である、請求項１５に記載の光ヘッドの製造方法。
17. 前記所定の材料の膜は、照射される光の光エネルギーによって透過率が可逆的に変化する色素の膜である、請求項１１に記載の光ヘッドの製造方法。
18. 前記色素がフォトクロミック系色素である、請求項１７に記載の光ヘッドの製造方法。
19. 前記フィルタの前記光透過領域は、前記再生光学系の光軸と該フィルタとが垂直な位置関係で配置されている場合の集束点からオフセットした位置に設けられる、請求項１１に記載の光ヘッドの製造方法。
20. 前記フィルタの前記光透過領域を、前記反射部材で反射された後に前記再生光学系を通過してきて集束された前記反射光によって形成する、請求項１１に記載の光ヘッドの製造方法。
21. 前記反射部材として光ディスク媒体を使用し、該光ディスク媒体で反射された後に前記再生光学系を通過してきて集束された前記反射光によって前記フィルタの前記光透過領域を形成する、請求項２０に記載の光ヘッドの製造方法。
22. 前記フィルタの形成工程は、
    前記所定の反射部材として反射板を置く工程と、
    該反射板で反射された後に前記再生光学系を通過してきて集束された前記反射光を前記所定の材料の膜に照射する工程と、
    を含む、請求項１１に記載の光ヘッドの製造方法。

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