JPH0793800A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常光ヘッドと同等な記録パワーと、従来の
超解像光ヘッドよりも集光スポット径の小さな再生ビー
ムスポットを備えた光ヘッドを実現する。 【構成】 波長の異なる光源からの光束を波長合成ビー
ムスプリッタによって合成し、対物レンズ８によって光
ディスク９の盤面上に集光ビームスポットを形成する。
波長の短い再生用半導体レーザからの光束は遮光帯を通
過して再生に適した超解像ビームスポットを形成し、波
長の比較的長い記録用半導体レーザからの光束は通常ビ
ームスポットを光ディスク９上に結ぶ。光ディスク９で
反射した各々の波長の光束は信号検出ビームスプリッタ
で反射してそれぞれ二分割ディテクタ１６と１８で受光
される。再生用の光束は再集光レンズで超解像ビームス
ポットがスリット１３上で再結像され、メインローブの
みが切り出されて所望の記録ピットの情報のみが読み出
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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関する。

【０００２】

【従来の技術】ここでは、従来の記録と再生の可能な超
解像光ヘッド光学系について図面を用いて詳細に説明す
る。図９は従来の記録と再生の可能な超解像光ヘッドの
一例を示す図である。この光ヘッド装置は発光デバイス
として半導体レーザ１、光束の一部を遮光する遮光帯
２、その放射光を平行光にするコリメートレンズ３、偏
光ビームスプリッタ９２、信号光を取り出す信号検出ビ
ームスプリッタ９１、平行光束を集光する対物レンズ
８、光を照射反射する光ディスク９、サーボエラーを検
出するサーボエラー検出系１１、信号光を集光する再集
光レンズ１２、再集光レンズ１２で集光された収束光の
一部を遮光するスリット１３、スリット１３を通過した
光束を再び平行光束に直す集光レンズ１４、検出レンズ
付きウォラストンプリズム１５、二分割フォトディテク
タ１６より構成される。

【０００３】半導体レーザ１は放射状に単一波長の光を
発する。この発散光の一部は遮光帯２で遮られ、残りの
光束はコリメートレンズ３によって一旦平行光になり、
偏光ビームスプリッタ９２を通過後、対物レンズ８によ
って絞られて光ディスク９上に回折限界で決まる通常の
ビームスポットよりも径の小さな超解像ビームスポット
を形成する。光ディスク９で反射した光は光路を逆進
し、偏光ビームスプリッタ９２で一部反射し、偏光ビー
ムスプリッタ９１で光束の一部が反射して再集光レンズ
１２へ、また一部は偏光ビームスプリッタ９１を透過し
てサーボエラー検出系１１へ導かれる。再集光レンズ１
２に入射した光束は再び集光されて、再集光レンズの焦
平面上に設けられたスリット１３上に光ディスク上に発
生する超解像ビームスポットの像を結ぶ。再結像したビ
ームスポットはその外縁部をスリットによって遮光さ
れ、残りの光束は検出レンズ付きのウォラストンプリズ
ム１５を通過して二つの偏光に分かれ、それぞれ二分割
のフォトディテクタ１６の分割領域で受光される。信号
検出ビームスプリッタ９１を透過してサーボエラー検出
系１１へ入射した光束により、サーボエラーが検出され
る。

【０００４】図５は図９で説明した超解像の原理を示し
たものである。光源から出射した光束の一部は遮光帯２
によって遮られ、対物レンズ８によって光ディスク９上
に回折限界まで絞られ、通常ビームスポットよりも集光
スポット径の小さな超解像ビームスポット５１を形成す
る。これは超解像と言われる一種の光学的なフィルタリ
ング手法であり、集光ビームスポット径は縮小するが、
中央の光強度の高い部分（メインローブ）の両側にも光
強度の高い部分（サイドローブ）が発生する。メインロ
ーブが光ディスク上の記録ピット５２を読み出す際にサ
イドローブが隣接する記録ピットを読み出してしまう。
そこで光ディスクからの反射戻り光を再集光レンズ１２
によって集光し、再集光レンズ１２の焦平面上に光ディ
スク盤面上の超解像ビームスポットと形が相似で、サイ
ズの大きい像を結ぶ。この像のメインローブのみをスリ
ットによって切り出すことによって、所望の記録ピット
からの信号検出光のみを取り出して、読み出し時におけ
るサイドローブの影響の除去を行う。なおここでは超解
像を発生させる光学フィルタとして遮光帯を用いたが、
その他の超解像ビームスポットを生成するフィルタでも
構わない。例えば光束の一部を操作する位相板でも超解
像ビームスポットは生成される。

【０００５】図６は遮光帯の具体的な構造を示したもの
である。遮光帯はコリメート光が入射する対物レンズの
直径６１の径内でコリメート光を遮る形で挿入される。
遮光帯自身は遮光帯支持ガラス基板６２によって支持さ
れている。

【０００６】図７は超解像ビームスポットと通常ビーム
スポットの光強度分布を比較したものである。通常ビー
ムスポット７３に対して超解像ビームスポットは集光ス
ポット径の小さなメインローブ７２とその両側にも光強
度の強い部分、いわゆるサイドローブ７１、７４が発生
する。超解像ビームスポットではスポット径が縮小する
けれども不要なサイドローブ成分が生じている。また超
解像スポットを生成するために遮光帯によって光束を遮
る関係上、光利用効率が減少する。

【０００７】図８は対物レンズ径に対する遮光帯幅の相
対比を横軸に取り、規格化した超解像ビームスポット径
８１とピーク強度８２、およびサイドローブとメインロ
ーブの強度比８３を縦軸にとったものである。遮光帯幅
を広げてゆくことによってビーム径は縮小するが、ピー
ク強度が減少し、サイドローブ強度が強くなることがわ
かる。超解像ビームスポットによる記録時においては、
サイドローブによる誤記録が生じない程度にサイドロー
ブの高さを抑制する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の超解像光ヘッド
においては、超解像ビームスポットの形成のために記録
に寄与する光強度が減少してしまい、再生時に対し数倍
の光出力を必要とする記録と消去時に過大な出力の負担
を光源に求めていた。またサイドローブによる誤記録の
影響を排除するよう、サイドローブの強度をメインロー
ブの２０〜３０％以下となるよう設計する必要があった
ため、遮光帯幅が制限され、結局超解像ビームスポット
径の縮小率が制限を受けていた。

【０００９】本発明は超解像ビームスポットを形成して
再生に最適化した光源と、記録に最適化して最大出力の
大きな光源を超解像光ヘッド中へ備えることにより、十
分な記録パワーと超解像ビームスポットによる良好な再
生特性を両立して実現するためのものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光ヘッド装置
は、光源からの出射光を収束光学系によって微小スポッ
トとして記録媒体面上に集光し、記録媒体からの反射光
を光検出器に導いて情報の記録再生を行う光ヘッド装置
において、前記光源に波長の異なる偏光面の揃った光束
を発する光源を複数備え、その内の比較的波長の短い光
源からの出射光路中に、出射光の一部について振幅を減
衰または位相の変化を生ずる光学的なフィルタを備え、
前記記録媒体からの反射戻り光の一部を集光する集光素
子と、前記集光素子の焦平面にあって集光された光束の
一部を遮光する空間的なフィルタと、前記空間的フィル
タを通過した光束を受光する受光素子と、前記記録媒体
からの反射戻り光の一部を受光してサーボエラーを検出
する検出素子を備えることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明は超解像ビームスポットを形成する再生
に最適化した光源と、記録に最適化して最大出力の大き
な光源を超解像光ヘッド中へ備えることにより、十分な
記録パワーと超解像ビームスポットによる良好な再生特
性を両立して実現するためのものである。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の光ヘッド装置を用いた実施例
について図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】図１に本発明を適用した超解像２ビーム光
ヘッドの一例を示す。

【００１４】再生用半導体レーザ１からレーザ光が出射
され、発散光の一部が遮光帯２によって遮られコリメー
トレンズ３によって平行光束になり、波長合成偏光ビー
ムスプリッタ６に入射する。一方記録用半導体レーザか
らは再生用半導体レーザよりも波長が長いレーザ光が出
射され、コリメートレンズ５によって平行光になり波長
合成ビームスプリッタ６に入射する。波長合成ビームス
プリッタ中の薄膜は、再生用半導体レーザ光を透過し、
記録用半導体レーザ光を反射して両コリメート光を偏光
ビームスプリッタ７へ導くよう設計されている。両コリ
メート光は色消し設計された対物レンズ８によって集光
され、光ディスク９上に集光ビームスポットを形成す
る。再生用半導体レーザ光は光路中に設けられた光学フ
ィルタにより通常ビームスポットよりも径の小さな超解
像ビームスポット１９を、記録用半導体レーザは回折限
界まで絞られた通常のビームスポット２０を形成する。
光ディスク９で反射した光は光路を逆進して偏光ビーム
スプリッタ７で光の一部が反射する。信号検出ビームス
プリッタ１０で反射して再生用の半導体レーザ光の波長
の光のみが再集光レンズ１２に入射し、また記録用の半
導体レーザ光の波長の光のみが検出レンズ付きウォラス
トンプリズム１７に入射する。再生用の波長の光束は再
集光レンズ１２で再び絞られ、レンズの焦平面に設けら
れたスリット１３上に光ディスク９盤面上に結ばれた超
解像ビームスポットと形状が相似で、サイズの大きな超
解像ビームスポットを形成する。超解像ビームスポット
はスリットによってメインローブのみが切り出され、集
光レンズ１４を透過した後検出レンズ付きウォラストン
プリズム１５を通って二分割フォトディテクタ１６によ
って記録信号が再生される。一方記録用レーザ光は検出
レンズ付きウォラストンプリズム１７を透過した後二分
割フォトディテクタ１８によって記録ビームスポットが
走査すべきトラックアドレス情報が読み出される。最後
に信号検出ビームスプリッタ１０で反射することなく透
過した光束はサーボエラー検出系１１に入射し、サーボ
エラーが検出される。このように同じビームスプリッタ
と対物レンズを二つの波長の光束が透過するが、光源の
強度分布はそれぞれことなり、またディスクに記録され
たデータやアドレス情報の記録されたピットの読み出し
のための検出系は各波長の光束ごとに用意される。

【００１５】図２は波長の異なる光束をレンズ開口数
（ＮＡ）の等しい対物レンズで回折限界まで絞りこんだ
通常ビームスポットによる記録ピットの形成を図解した
ものである。図２では波長の短いレーザ光として波長６
８０ｎｍのレーザ光を、波長の長いレーザ光として波長
７８０ｎｍのレーザ光をとった。対物レンズのＮＡが各
波長について等しい場合、対物レンズのＮＡと波長で決
まる通常のビームスポット径では、波長の短い集光ビー
ムスポット２４の方が波長の長い集光ビームスポット２
３よりもスポット径は小さい。しかし記録パワーを加減
することによってどちらの波長でも最短記録ピット２１
のピット長を記録トラック２２上に図２に示すように形
成することができる。このことは集光ビームスポット径
の大小に対する記録ピット長限界の依存性が小さいこと
を示している。本発明の超解像２ビーム光ヘッドの記録
用ビームの波長は再生用ビームに比して長いため集光ビ
ームスポット径は大きくなるが、記録ピット長は図２に
示すようにスポット径に対して依存性が小さいことから
記録特性への影響は少ない。逆に本発明の光ヘッドは記
録に通常ビームスポットを採用しているため従来の超解
像光ヘッドよりも最大光出力が高くとれており、従来の
超解像光ヘッドの短所を補っている。

【００１６】図３は波長６８０ｎｍの通常ビームスポッ
トと超解像ビームスポット、および波長７０ｎｍの通常
ビームスポットの光学的な伝達特性の比較を図解したも
のである。図３が示すように空間周波数が高くなる程伝
達特性が劣化するが、波長７８０ｎｍの通常ビームスポ
ット、波長６８０ｎｍの通常ビームスポット、波長６８
０ｎｍの超解像ビームスポットの順に光学的な伝達特性
が向上する。従って再生に関しては記録の場合と異な
り、集光ビームスポット径の縮小による効果が顕著に認
められる。本発明の超解像２ビーム光ヘッドによる再生
では集光ビームスポットを絞るのに適当な波長の短い光
源を用いて、さらに再生専用光源とした結果、サイドロ
ーブの高さをメインローブの２０〜３０％以下に抑える
必要がなくなり、超解像によるビームスポット径縮小の
効果を期待できる。

【００１７】前記の実施例では超解像フィルタに遮光帯
を用いたが、その他の超解像ビームスポットを形成する
光学フィルタであっても構わない。また前記実施例では
光源が二つの場合の無限光学系について説明したが、光
源は３つ以上でも構わないし、有限光学系に適用しても
構わない。

【００１８】図４は本発明を相変化光ディスクに適用し
た実施例である。光源１から出た光束が光ディスク９に
至る光路中に１／４波長板６が挿入される。また信号検
出ビームスプリッタ１０で反射した各々の波長の光束は
検出レンズ４４と４５によって集光され、ＰＩＮフォト
ディテクタ４２と４３によってそれぞれ検出される。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ヘッド
装置は、記録専用の光源と再生専用の光源を持ち、それ
ぞれの光束の果たす役割に最適な光学系を備えることに
よって従来の超解像光ヘッドよりも記録パワーが高く、
高密度光ディスク再生により適した再生特性を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した等解像２ビーム光ヘッド光学
系の説明図である。

【図２】短ピット記録の集光ビームスポット径依存性を
示す図である。

【図３】波長の異なる通常ビームスポットと超解像ビー
ムスポットの光学的伝達特性を示す図である。

【図４】相変化光ディスク用超解像２ビーム光ヘッド光
学系の説明図である。

【図５】本発明と従来の超解像光ヘッドに用いられる超
解像の原理を説明する図である。

【図６】超解像に用いられる光学フィルタの一例を示す
図である。

【図７】通常ビームスポットと超解像ビームスポットを
比較した図である。

【図８】超解像光学系の光学設計についての説明図であ
る。

【図９】従来の超解像光ヘッド光学系の説明図である。

【符号の説明】

１ 再生用半導体レーザ ２ 遮光帯 ３ コリメートレンズ ４ 記録用半導体レーザ ５ コリメートレンズ ６ 波長合成偏光ビームスプリッタ ７ 偏光ビームスプリッタ ８ 対物レンズ ９ 光ディスク １０ 信号検出ビームスプリッタ １１ サーボエラー検出系 １２ 再集光レンズ １３ スリット １４ 集光レンズ １５ 検出レンズ付きウォラストンプリズム １６ 二分割フォトディテクタ １７ 検出レンズ付きウォラストンプリズム １８ 二分割フォトディテクタ １９ 超解像ビームスポット ２０ 通常ビームスポット ２１ 最短記録ピット ２２ 記録トラック ２３ 波長７８０ｎｍ集光ビームスポット光強度分布 ２４ 波長６８０ｎｍ集光ビームスポット光強度分布 ３１ 波長６８０ｎｍ超解像ビームスポットの光学的伝
達特性 ３２ 波長６８０ｎｍ通常ビームスポットの光学的伝達
特性 ３３ 波長７８０ｎｍ通常ビームスポットの光学的伝達
特性 ４１ １／４波長板 ４２ ＰＩＮフォトディテクタ ４３ ＰＩＮフォトディテクタ ４４ 検出レンズ ４５ 検出レンズ ５１ 超解像ビームスポット ５２ 記録ピット ６１ 対物レンズ径 ６２ 遮光帯支持ガラス基板 ７１ サイドローブ ７２ メインローブ ７３ 通常ビームスポット ７４ サイドローブ ８１ 規格化ビーム径 ８２ 規格化ピーク強度 ８３ サイドローブ／メインローブ強度比 ９１ 信号検出ビームスプリッタ ９２ 偏光ビームスプリッタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの出射光を収束光学系によって
   微小スポットとして記録媒体面上に集光し、前記記録媒
   体からの反射光を光検出器に導いて情報の記録再生を行
   う光ヘッド装置において、 前記光源に波長の異なる偏光面の揃った光束を発する光
   源を複数備え、その内の比較的波長の短い光源からの出
   射光路中に、出射光の一部分について振幅を減衰または
   位相の変化を生ずる光学的なフィルタを備え、前記記録
   媒体からの反射戻り光の一部を集光する集光素子と、前
   記集光素子の焦平面にあって集光された光束の一部を遮
   光する空間的なフィルタと、前記空間的フィルタを通過
   した光束を受光する受光素子と、前記記録媒体からの反
   射戻り光の一部を受光してサーボエラーを検出する検出
   素子を備えることを特徴とする光ヘッド装置。