JPH02292742A - 光ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野］ 本発明は、情報記録媒体にレーザ光を照射して情報の記
録再生を行う光ヘッドに関する。

〔発明の技術的背景およびその課題］ 従来、この種の光ヘッドにおいて超解像と称する現象を
利用し、ディスク上のレーザスポット径を小さくして高
密度記録を行うようにしたものが提案されている。

第７図は上記のような超解像を利用した従来の光ヘッド
を示す図であり、図において、ｌはレーザ光源としての
半導体レーザ、２は半導体レーザｌからのレーザ光を平
行光束にするコリメートレンズ、３は半導体レーザ１の
特性によって生じる楕円の光束を円形の光束に補正する
整形プリズム、４は超解像現象を生じさせるための遮光
帯、５は補正された光束を回折限界まで集光する対物レ
ンズ、６は光ディスクなどの記録媒体である。

半導体レーザ１からのレーザ光はコリメートレンズ２に
よって平行光束にされ、整形プリズム３を介して断面円
形の光束に整形されて対物レンズ５に導かれる。この対
物レンズ５に導かれる光束は遮光帯４によって中央部が
遮光され（斜線部）、例えば、同図のＡ−Ａ’断面にお
ける光の強度分布は第８図に示したようになる。

上記のように中央部が遮光された光束は対物レンズ５で
記録媒体６上に集光されると、記録媒体６上では複数の
光スポットが周期的に現れる。

第９図は上記記録媒体６上での光スポットの強度分布を
示す図であり、中央のスポット（メインロープＭ）の径
Ｄは、遮光帯４を用いない場合の光スポット０の径Ｄ’
　　（ｋλ／ＮＡ）よりも小さくなる．この現象を超解
像と称し、上記メインローブＭの部分を利用して情報の
記録再生を行うことにより記録周波数を高くすることが
でき、記録密度が向上する。

しかしながら、上記のように構成された従来の光ヘッド
によれば、遮光帯４によって光束の一部を遮光するよう
にしているため、光ヘッドにおける光利用効率が低下す
るという欠点がある。このため、レーザ光源として高出
力の半導体レーザを用いなければならないという問題が
ある。

〔発明の目的〕

本発明は、光ヘッドにおいて、光利用効率を低下させな
いで超解像現象を生じさせ、格別に高出力のレーザ光源
を用いないでも、情報の記録密度を高めることができる
ようにすることを目的とする。

〔発明の概要］ 本発明は、光ヘッドにおいて、入射光束内の光線を光軸
から離れた領域に分離するような光学素子を用い、光軸
近傍に光線のない光束を対物レンズで集光して記録媒体
上に超解像のスポットを形成し、光利用効率を低下させ
ることなく超解像を得るようにした。

〔実施例〕

第１図は本発明第１実施例の光ヘッドの光学系を示す図
である。なお、以下、実施例の図面において前記第７図
と同符号のものは同じ要素を示し、その説明は省略する
。

第１図において、２′は半導体レーザ１からのレーザ光
を平行光束にするコリメートレンズであり、前記従来の
ものより短焦点となっている。７は超解像現象を生じさ
せるために整形プリズム３と対物レンズ５の間の光路中
に配設された円錐プリズムである． 第２図は上記円錐プリズム７の形状と作用を示す図であ
る。円錐プリズム７は、同図において光軸Ｌに対して垂
直なＢ−Ｂ’断面の形状が円形で、この円形の断面を底
面として光軸Ｌ上の点Ｐおよび点Ｑをそれぞれ頂点とす
る合同な２つの円錐を合わせた形状をしている。また、
光軸Ｌは対物レンズ５の光軸と一致され、整形プリズム
３から入射される光束は光軸Ｌと平行になり、その入射
角θは頂点Ｐの頂角によって設定されている。

整形プリズム３からの光束が入射角θで入射されると屈
折角θ′で屈折してプリズム内を進み、対物レンズ５側
の出射面から出射角θで出射する。

このとき、入射光束の周辺部は出射光束の内側になり、
入射光束の中央部は出射光束の周辺部になる。そして、
出射光束は、中央部（光軸近傍）に光線がないような筒
状の光束となる。

なお、第２図にｃ−ｃ’断面を示したように入射光束の
径を２Ｘ、またＡ−Ａ’断面を示したように中央部の光
線のない部分の径を２Ｈ、入射角をθ、屈折角をθ′、
円錐プリズムの長さをｙ、屈折率をｎとすると、出射光
束の径は２　（ｘ＋Ｈ）となり、以下の関係が成り立つ
。

上記の構成により、半導体レーザｌからのレーザ光はコ
リメートレンズ２によって従来よりも細い径の平行光束
にされ、整形プリズム３で断面円形の光束に整形されて
円錐プリズム７に導かれる．円錐プリズム７は、前記の
ように整形プリズム３から入射される光束を変形し、外
径が対物レンズ５の外径と同程度に拡大された円筒状の
光束を対物レンズ５に向けて出射しする。例えば、第１
図のＡ−Ａ’断面における光の強度分布は第３図に示し
たようになる。

上記のように中央部（第１図斜線部分）に光線のない円
筒状の光束が対物レンズ５で記録媒体６上に集光される
と、記録媒体６上では複数の光スポットが周期的に現れ
る超解像現象が現れ、その強度分布は第４図に示したよ
うになる。そして、メインローブＭの径Ｄは超解像現象
のない通常のスポットＯの径Ｄ′より小さくなり、この
メインローブＭのスポットによって高周波数の信号を記
録することができ、光ディスクの記録密度が向上する。

また、前式からわかるように、円錐プリズム７の屈折率
ｎを大きくするか、入射角度θを大きくすることにより
円錐プリズム７の長さｙを小さくすることができ、光ヘ
ッド自体を小型化することができる。

第５図は本発明第２実施例の光ヘッドの光学系を示す図
である。図において、８は超解像現象を生じさせるため
にコリメートレンズ２′と対物レンズ５の間の光路中に
配設された楕円錐プリズムである．この楕円錐プリズム
８は第１実施例の円錐プリズム７における円錐の底面を
楕円にした形状をしており、第５図のｃ−ｃ’断面およ
びＢ−Ｂ′断面に示したように、楕円錐プリズム８の楕
円の長袖方向ａは、コリメートレンズ２′からの光束の
楕円の長軸方向ｂに一致されている。

このため、図示のように対物レンズ５と楕円錐プリズム
８およびコリメートレンズ２′の各光軸を一致させた状
態にして、楕円錐プリズム８によって半導体レーザ１の
性質による断面楕円状の光束を補正することができ、Ａ
−Ａ’断面に示したように楕円錐プリズム８からの出射
光束の外周部分を円形にすることができる。従って、整
形プリズムを必要としないばかりか、光路を一直線にす
ることができ、光ヘッド自体を小型化することができる
。

また、楕円錐プリズム８は、第１実施例の円錐プリズム
７と同様にして、出射光束の中央部分に光線がない部分
（斜線部分）を生じさせ、対物レンズ５で集光されたス
ポットには超解像現象が生じる．なお、上記のような楕
円錐プリズムを用いると、その楕円の度合を調整するこ
とによって、トラックに対する平行方向と垂直方向のそ
れぞれについて、超解像の割合を任意に設定することが
できる． 第６図は本発明第３実施例の光ヘッドの光学系を示す図
である。図において、９は超解像現象を生じさせるため
に整形プリズム３と対物レンズ５の間の光路中に配設さ
れた複合プリズムである。

この複合プリズム９は、２つのウェッジプリズムの稜線
を平行にしてその底面を合わせた略立方体に近い形状に
なっており、同図のＢ−Ｂ’断面に示したようにウェッ
ジプリズムの底面は矩形になっている。

整形プリズム３から複合レンズ９に入射される光束は、
入射側のウェッジプリズムの稜線によって分割され、こ
の分割された光束は光軸Ｌに対してそれぞれ反対側に屈
折出射され、出射光束は、同図のＡ−Ａ’断面に示した
ように、２本の光束になる。そして、光軸Ｌ近傍（斜線
部分）には光線がなくなるため、対物レンズ５で集光さ
れるスポットには超解像の現象が生じる。

ところで、中心部分に光線のない円筒状の光束によって
超解像を生じさせると、例えば、第４図に示したように
メインロープＭの周辺にサイドローブＳ成分が生じるが
、このサイドロープ成分によって隣のトラックの信号が
拾われると、再生信号のクロストーク成分となる。

しかしながら、上記第３実施例のように光束を２本に分
離して超解像を生じさせると、この超解像は一方に生じ
るようになるため、トラックと平行方向に超解像を発生
させて、クロストーク成分を低減することができる。

以上各実施例において、対物レンズ５に入射される中央
部に光線のない光束は、コリメートレンズ２′からの全
光束によって形成されるため、例えば第４図に示したよ
うに、超解像によるメインロープＭの光強度は超解像を
利用しない場合のスポット０と同程度の強度とすること
ができる。したがって、格別に高出力の半導体レーザを
用いることなく超解像現象を利用して、ディスクの記録
密度を高めることができる。

また、円錐プリズム７、楕円錐プリズム８および複合プ
リズム９のそれぞれは、入射光束に対する出射光束の径
（もしくは幅）を拡げるように作用するため、コリメー
トレンズ２′からの平行光束の径を小さくすることがで
きる。このため、コリメートレンズ２′の焦点距離を小
さくすることができ、光ヘッド自体を小型化することが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光ヘッドによれば、入射光
束内の光線を光軸から離れた領域に分離するような光学
素子を用い、光軸近傍に光線のない光束を対物レンズで
集光して記録媒体上に超解像のスポットを形成するよう
にしたので、光利用効率を低下させないで超解像現象を
得ることができ、格別に高出力のレーザ光源を用いない
でも超解像現象を利用して情報の記録密度を高めること
ができる。

また、上記光学素子に入射させる光束は小さくてすむた
め、短焦点のコリメートレンズを使用することができ、
光ヘッド自体を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の光ヘッドの光学系を示す図
、 第２図は第１実施例における円錐プリズムの形状と作用
を説明する図、 第３図は第１実施例における光路中の強度分布を示す図
、 第４図は第１実施例における超解像のスポットの強度分
布を示す図、 第５図は本発明第２実施例の光ヘッドの光学系を示す図
、 第６図は本発明第３実施例の光ヘッドの光学系を示す図
、 第７図は超解像を利用した従来の光ヘッドの光学系を示
す図、 第８図は遮光帯を用いた従来例における光路中の強度分
布を示す図、 第９図は同従来例における超解像のスポットの強度分布
を示す図である。 １・・・半導体レーザ、２′・・・コリメートレンズ、
５・・・対物レンズ、６・・・記録媒体、７・・・円錐
プリズム、８・・・楕円錐プリズム、９・・・複合プリ
ズム。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズでレーザ光を記録媒体に集光して情報
   の記録および／または再生を行うようにした光ヘッドに
   おいて、 入射されるレーザ光束を該レーザ光束内の光線を光軸か
   ら離れた領域に分離して出射する光学素子を備え、 光軸近傍に光線のない光束を上記光学素子から前記対物
   レンズに出射させて、前記記録媒体上に超解像のスポッ
   トを形成するようにしたことを特徴とする光ヘッド。
2. （２）前記光学素子は、円錐の底面を合わせた形状のプ
   リズムであって、その円錐の頂点を結ぶ線を前記光軸の
   方向にして配設したものであることを特徴とする請求項
   １記載の光ヘッド。
3. （３）前記光学素子は、楕円錐の底面を合わせた形状の
   プリズムであって、その楕円錐の頂点を結ぶ線を前記光
   軸の方向にして配設したものであることを特徴とする請
   求項１記載の光ヘッド。
4. （４）前記光学素子は、ウェッジプリズムの底面を合わ
   せた形状のプリズムであって、そのウェッジプリズムの
   稜線は平行にされ、その稜線に直交する線を前記光軸の
   方向にして配設したものであることを特徴とする請求項
   １記載の光ヘッド。