JPH0773501A - 光学ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度の記録の読み取りを可能にする。 【構成】 光学ヘッド装置は、半導体レーザ１と、フォ
トディテクタ１３，１５と、光ビームを集光してディス
ク９に集光スポットを照射する照射用光学系５０と、集
光スポットの反射光をフォトディテクタ１３，１５に導
く受光用光学系５２とを備えている。照射用光学系５０
には、光ビームに対して中心部を遮光する遮光板３が設
けられている。フォトディテクタ１３には、受光するメ
インスポット及び回折スポットのそれぞれに対応した電
気信号を出力する受光素子と、受光素子から出力された
電気信号に基づきノイズ除去の演算をする信号処理部５
４とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク等の光学記
録媒体に対して記録の再生を行う光学ヘッド装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の光ヘッド装置の一例を示す
光学系のブロック図である。

【０００３】この光ヘッド装置は、半導体レーザ２７と
回折格子２８とビームスプリッタ２９と対物レンズ３０
と光検出器３２とから概略構成されている。ディスク３
１上に対物レンズ３０により集光スポットを形成し、デ
ィスク３１に記録されている信号を光検出器３２で光−
電気変換している。

【０００４】ここで、半導体レーザ２７から出射した光
は、回折格子２８を通りトラッキングエラー信号用の回
折光を作成しビームスプリッタ２９を反射して対物レン
ズ３０によって集光され、ディスク３１に照射される。
ディスク信号面からの反射光は対物レンズ３０とビーム
スプリッタ２９を介して光検出器３２の受光面に入射
し、電気信号に変換される。

【０００５】光学記録媒体を高密度化して記録容量の増
大を図るには、光学記録媒体上に照射する集光スポット
を小さくすることが不可欠である。

【０００６】媒体上の集光スポットの大きさは、光源で
あるレーザの波長λと対物レンズの開口数ＮＡに依存し
ている。したがって、集光スポットの大きさを小さくす
るには、λを短くしたりＮＡを大きくしたりする設計が
行われている。

【０００７】一般に、集光スポットは、λ及びＮＡで決
まる値より小さくすることはできない。すなわち、光学
記録媒体の記録密度もλ及びＮＡで決まる値よりも高め
ることができないという欠点があった。

【０００８】これに対し、光源の波長λ及び集光レンズ
の開口数ＮＡで決まる値より小さい集光スポットを生成
し、結果として前記限界以上の高密度記録を達成する手
法がある。これは、光源からの出射ビーム断面内で中心
付近の光の強度を減少させたり、光の位相を遅らせたり
するものである（特開平１−３１５０４０号公報，特開
平１−３１５０４１号公報）。この場合の光ヘッド装置
の構成の一例を図７に示す。

【０００９】図７は従来の超解像方式による光ヘッド装
置の一例を示す光学系のブロック図である。

【００１０】半導体レーザ２７から放射された光は、コ
リメータレンズ３３で平行光に変換される。平行なビー
ムは、遮光板３４を通り、その中心部分が遮光される。
次に、中心部以外のビームは、ビームスプリッタ２９を
通り、対物レンズ３０に入射し、集光スポットをディス
ク３１に照射する。集光スポットは、遮光板３４により
平行ビームの中心部分を遮光されているので、回折限界
より小さなスポットになる。

【００１１】ディスク３１に照射された光は、反射して
再び対物レンズ３０に入射し、平行光に変換される。続
いて、ビームスプリッタ２９を反射して凸レンズ３５を
通り、ビームスプリッタ３６で２つの光路系に分離され
る。一方は、ピンホール３９を通りフォトディテクタ３
２に入射し、他方は円筒レンズ３７を通りフォトディテ
クタ３８に入射する。

【００１２】フォトディテクタ３８の光路系では、円筒
レンズ３７より非点収差を作成し、フォーカシングエラ
ー信号の検出を行う。フォトディテクタ３２の光路系で
は、再生した信号をピンホール３９でサイドローブ成分
をキャンセルして検出し、さらにトラッキングエラー信
号の検出をプッシュプル法で行う。

【００１３】再生信号の検出は、遮光板３４と対物レン
ズ３０とによってスポット以外にサイドローブ（又は回
折リング）が発生することにより、ディスク３１上の隣
接ピットからのクロストークが信号光に混ざり合う現象
が起き、ノイズとして再生信号を劣化させる。

【００１４】そのため、フォトディテクタ３２の手前に
ピンホール（又はスリット）３９を設置し、サイドロー
ブを除去するよう光学系を形成している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このような遮光板を用
いた従来の光ヘッド装置では、トラッキングエラー検出
系においてトラッキングオフセットに対して安定性のあ
る、３ビーム光学系を採用する場合が多い。この場合
は、発生したサイドローブが３ビーム全てに発生するた
め、フォトディテクタ上でのサイドローブの除去は困難
である。

【００１６】また、高密度化を達成するためには、平行
ビーム中に挿入する遮光部分の大きさを大きくする必要
がある。しかし、遮光部分を大きくすると、光利用率を
低下させて逆に再生信号を劣化させる原因となることが
あった。

【００１７】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、遮光板を用い
た従来の光ヘッド装置の欠点を解消して、高密度の記録
の読み取りを可能にした光学ヘッド装置を提供すること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光学ヘッド
装置は、上記目的を達成するためになされたものであ
り、レーザ光源と、光検出器と、前記レーザ光源から出
射された光ビームを集光して光学記録媒体に集光スポッ
トを照射する照射用光学系と、前記集光スポットの反射
光を前記光検出器に導く受光用光学系とを備えている。

【００１９】前記照射用光学系には、前記光ビームに対
して中心部を遮光する遮光板又は前記光ビームに対して
中心部の位相をずらす位相シフト板が設けられている。

【００２０】前記光検出器には、受光するメインスポッ
ト及び回折スポットのそれぞれに対応した電気信号を出
力する複数の受光素子と、これらの受光素子から出力さ
れた電気信号に基づきノイズ除去の演算をする信号処理
部とが設けられている。

【００２１】

【作用】レーザ光源から出射された光ビームは、その中
心部分を遮光板によって遮光され、光学記録媒体に集光
スポットとして照射される。集光スポットは、遮光板の
機能により、回折限界より小さなスポットになると共に
メインスポットの他に回折スポットを伴う。集光スポッ
トの反射光は、光検出器に導かれる。光検出器では、メ
インスポット及び回折スポットがそれぞれ別々の受光素
子で受光される。これらの受光素子から出力された電気
信号は、信号処理部で演算され、正確な再生信号が得ら
れる。

【００２２】遮光板の代わりに位相シフト板を用いて
も、同様の作用を奏する。

【００２３】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す光学ブロック
図である。

【００２４】本発明に係る光学ヘッド装置は、レーザ光
源としての半導体レーザ１と、光検出器としてのフォト
ディテクタ１３，１５と、光ビームを集光して光学記録
媒体としてのディスク９に集光スポットを照射する照射
用光学系５０と、集光スポットの反射光をフォトディテ
クタ１３，１５に導く受光用光学系５２とを備えてい
る。

【００２５】照射用光学系５０には、光ビームに対して
中心部を遮光する遮光板３が設けられている。

【００２６】フォトディテクタ１３には、受光するメイ
ンスポット２２及び回折スポット２１，２３（図４に示
す）のそれぞれに対応した電気信号を出力する受光素子
２４，２５，２６（図５に示す）と、受光素子２４，２
５，２６から出力された電気信号に基づきノイズ除去の
演算をする信号処理部５４とが設けられている。

【００２７】半導体レーザ１から放射された光は、コリ
メータレンズ２を通り平行光１６に変換される、平行光
１６は、遮光板３を通り光ビームのその中心部分が遮光
され、回折素子４を通ってさらに回折光となる。この回
折光は、ハーフミラー５を透過して対物レンズ６に入射
し、ディスク９に集光スポットを生成する。集光スポッ
トは、入射光ビームの中心部分か遮光されているため、
回折現象により光源波長λと対物レンズ６の開口数ＮＡ
とで決まるスポット径より微小なスポットとなる。

【００２８】ディスク９は、樹脂でできた保護層７と記
録部８とから構成されている。記録部８に照射された集
光スポットは、反射して再び保護層７から対物レンズ６
に入射し、ハーフミラー５で反射して凸レンズ１０を通
ってハーフミラー１１に入射する。ハーフミラー１１を
透過した光はピンホール１２を通って再結像したスポッ
トのサイドローブ成分を除去してメインローブのみを透
過してフォトディテクタ１３に入射する。フォトディテ
クタ１３では再生信号とトラックエラー信号を検出す
る。ハーフミラー１１で反射した光は非点収差レンズ１
４を通り非点収差を作成してフォトディテクタ１５に入
射する。フォトディテクタ１５ではフォーカスエラー信
号を検出する。

【００２９】図２は、図１における遮光板を示す正面図
である。

【００３０】平行ビーム１６の中心部分に対し一次元の
帯状をなす遮光帯１７が設けられている。遮光帯１７の
長手方向は、ディスク９のトラック方向に対して平行方
向に設置する。この配置により光ビームは、トラック平
行方向について回折限界を超える縮小化が得られること
になる。

【００３１】図３は、図１における集光スポットのビー
ムプロファイルである。

【００３２】遮光板３を光路中に挿入しない場合のプロ
ファイル１８は、半導体レーザ１の波長λと対物レンズ
６のＮＡとで決まる回折限界のスポット径になる。本実
施例における遮光板３を光路中に挿入した場合のプロフ
ァイル１９は、回折限界を超えるスポット径となる。ス
ポットの周辺部にはある強度をもったサイドローブが発
生する。

【００３３】図４は、図１におけるディスク上の集光ス
ポットを示す斜視図である。

【００３４】遮光板３によりスポット形状は楕円になり
ディスクピット２０に対し線密度方向に小さくなってい
る。回折素子４で±１次回折光が作成されるため、図に
示すようにディスク上に３個のスポットが照射される。
３個のスポットとは、メインスポット２２と、メインス
ポット２２に対し先行している回折スポット２１と、同
じく後行している回折スポット２３とのことである。こ
れらの回折スポット２１，２３がメインスポット２２と
同じトラック上に配置するように、回折素子４の回転方
向の調整がなされている。

【００３５】図５は、図１における受光素子及び信号処
理部を示すブロック図である。

【００３６】ディスク９から反射した信号光は、前記し
た光路を通りフォトディテクタ１３に入射する。フォト
ディテクタ１３では、メインスポット２２からの反射光
２２ａが受光素子２４に、回折スポット２１からの反射
光２１ａが受光素子２６に、回折スポット２３からの反
射光２３ａが受光素子２５にそれぞれ入射する。

【００３７】メインスポット２２からの反射光２２ａが
受光素子２４で電気信号に変換された後、その電気信号
は遅延回路２２ｂと波形等価回路２２ｃを通る。同じよ
うに、先行する回折スポット２１からの反射光２１ａが
受光素子２６で電気信号に変換された後、その電気信号
は遅延回路２１ｂと波形等価回路２１ｃを通る。また、
後行する回折スポット２３からの反射光２３ａが受光素
子２５で電気信号に変換された後、その電気信号は波形
等価回路２３ｃのみを通る。最終的に、各々前記した回
路上での処理を行い、メインスポット２２に対応する値
から回折スポット２１，２３に対応する値を引くことに
より再生信号を検出している。

【００３８】本方式の検出方法により、回折スポット２
１，２３に起因する隣接トラックからのクロストークを
キャンセルすることができる。

【００３９】本実施例によれば、一次元遮光とクロスト
ークをキャンセルする処理を行うことによりディスクピ
ットの大きさに対する所望のスポット径より大きくても
高密度再生が可能となる。

【００４０】また、一次元で遮光させるため、光ヘッド
装置の光利用率の低下を少なくすることができ、低出力
半導体レーザを採用できるため安価な光ヘッド装置を提
供できる。

【００４１】なお、照射用光学系５０には、遮光板３に
代えて、光ビームに対して中心部の位相をずらす位相シ
フト板を設けてもよい。この位相シフト板は、位相をπ
rad変化させるものであることが好ましい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
ヘッド装置によれば、遮光板等によって回折限界よりも
小さな集光スポットを光学記録媒体に照射するととも
に、遮光板等によって生じたメインスポット及び回折ス
ポットをそれぞれ別々の受光素子で受光することによ
り、正確な再生信号を得ることができる。したがって、
集光スポットの縮小化により光学記録媒体の高密度化が
達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学ヘッド装置の一実施例を示す
光学ブロック図である。

【図２】図１における遮光板を示す正面図である。

【図３】図１における集光スポットのビームプロファイ
ルである。

【図４】図１におけるディスク上の集光スポットを示す
斜視図である。

【図５】図１における受光素子及び信号処理部を示すブ
ロック図である。

【図６】従来の光ヘッド装置の一例を示す光学ブロック
図である。

【図７】従来の超解像方式による光ヘッド装置の一例を
示す光学ブロック図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ（レーザ光源） ３ 遮光板 ９ ディスク（光学記録媒体） １３、１５ フォトディテクタ（光検出器） ２１，２３ 回折スポット ２２ メインスポット ２４，２５，２６ 受光素子 ５０ 照射用光学系 ５２ 受光用光学系 ５４ 信号処理部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源と、光検出器と、前記レーザ
   光源から出射された光ビームを集光して光学記録媒体に
   集光スポットを照射する照射用光学系と、前記集光スポ
   ットの反射光を前記光検出器に導く受光用光学系とを備
   えた光学ヘッド装置において、 前記照射用光学系には、前記光ビームに対して中心部を
   遮光する遮光板が設けられ、 前記光検出器には、受光するメインスポット及び回折ス
   ポットのそれぞれに対応した電気信号を出力する複数の
   受光素子と、これらの受光素子から出力された電気信号
   に基づきノイズ除去の演算をする信号処理部とが設けら
   れたことを特徴とする光学ヘッド装置。
2. 【請求項２】 レーザ光源と、光検出器と、前記レーザ
   光源から出射された光ビームを集光して光学記録媒体に
   集光スポットを照射する照射用光学系と、前記集光スポ
   ットの反射光を前記光検出器に導く受光用光学系とを備
   えた光学ヘッド装置において、 前記照射用光学系には、前記光ビームに対して中心部の
   位相をずらす位相シフト板が設けられ、 前記光検出器には、受光するメインスポット及び回折ス
   ポットのそれぞれに対応した電気信号を出力する複数の
   受光素子と、これらの受光素子から出力された電気信号
   に基づきノイズ除去の演算をする信号処理部とが設けら
   れたことを特徴とする光学ヘッド装置。