JPH0822635A - 光ヘッド及びこれを用いた光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光ディスクの記録密度を向上する。 【構成】瞳フィルタ２によるメインローブ径の縮小と、
分割検知器６によるサイドローブカットをした光ディス
クヘッド。 【効果】光ディスクの記録密度向上。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクの記録密度
を向上する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの記録密度や、光学顕微鏡の
分解能を決めるのは対物レンズで絞り込まれるスポット
である。このスポット径は対物レンズの開口数をＮＡ、
光の波長をλとすると、ほぼλ／ＮＡで与えられる。こ
れを回折限界と呼ぶ。このため、波長を短くするか、開
口数を大きくする必要がある。前者はバンドギャップの
広い半導体レーザ、あるいは、非線形光学応用の第二高
調波発生などによるレーザ光の短波長化が進められてい
る。しかし、後者は、開口数を大きくすると光ディスク
の傾きに対するコマ収差が増大し、エンジニアリングの
観点から、現状のＮＡ０．５５〜０．６が限界とされて
いる。このため、従来から、光ディスクの記録密度を向
上させる目的で、対物レンズの瞳位置に位相板、あるい
は、輪帯板を挿入し、光ディスク上に形成される絞り込
みスポットの径を小さくし、解像度を向上させる、いわ
ゆる光超解像という方法が提案されている。この方法に
よれば、メインスポット径の減少分の自乗に反比例して
記録密度が向上すると期待されている。ところが、この
方法で形成されるスポットの形状は、メインローブは細
くなるが、サイドローブが高くなり、ディスク上でサイ
ドローブが隣接トラックにかかるため、クロストークが
増大し、本来の、信号対ノイズ比が低下してしまうとい
う深刻な問題があった。このため、光検知器の前方にア
パーチャを配置し、サイドローブをカットするという方
法がとられようとした。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光ディスク上
のスポットと光検知器上のスポットは互いに共役な関係
にあるため、アパーチャを含めた光ヘッドの調整直後は
動作するが、機械的振動、ヒートサイクルなどの長期的
外乱が続くと、アパーチャ位置と光スポットプロファイ
ルの相対位置がずれてくる。このため、アパーチャ内に
サイドローブが漏れ込み、クロストークの問題が避けら
れないことになる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる問題を
解決し、光超解像を利用した光強度プロファイルのう
ち、解像度の高いメインローブの部分を活かし、かつ、
光検知器位置とスポットプロファイルの経時変化による
相対位置ずれが生じても、常にサイドローブをカット
し、クロストークを生じさせない光ヘッドを実現しよう
という発明である。このために、光検知器を二次元アレ
ー状のセグメントに分割し、光検知器上のスポットプロ
ファイルの全体をセグメント毎に検出する手段、あるい
は、光検知器位置とスポットプロファイルの経時変化に
よる相対位置ずれを検出し、これを補正する手段を取る
ものである。

【０００５】

【作用】すなわち、光強度から電気信号の強度に変換さ
れた、各々のセグメントからの電気信号を、相対比較
し、光強度のピーク値を与えるセグメント、すなわち、
メインローブの位置を検出する。その後、該ピーク値を
示すセグメントを中心とし、その近傍のセグメント、す
なわち、メインローブがかかっている検知器アレーから
の信号の総和を取り出し、サイドローブがかかっている
部分の検知器アレーからの信号はカットする。

【０００６】あるいは、光検知器の径をメインローブの
径の程度とし、サイドローブをカットする。しかして、
経時的に生じる検知器とスポットプロファイルの相対位
置ずれを検出し、検知器か光路中の光学素子を、光軸に
ほぼ垂直な面内で電気機械的に駆動し、閉じたサーボル
ープとして該位置ずれを補正するものである。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の第一の実施例を示すものであ
る。すなわち、半導体レーザー１からの光は、平行、発
散、あるいは、収束する光路中に置かれた空間フィルタ
２を経て対物レンズ３に至り、光ディスク４の上に絞り
込まれ、光スポットが形成される。光ディスク上のピッ
トにより変調を受けた反射光は、ビームスプリッタ５を
経て光検知器６上に至る。位相板２は、いわゆる、瞳フ
ィルタと呼ばれるものであって、ファーフィールドにお
ける光の強度分布、あるいは、位相分布を変調させる空
間フィルタである。このようなフィルタを経て形成され
る光スポットは７のようになり、フィルタを置かない場
合のスポットプロファイル、１０に比べて、メインロー
ブ部分が細くなり、解像度が増加する。このため、光デ
ィスクの記録密度を増やすことが可能となる。しかし、
サイドローブが高くなり、隣接するトラック上にサイド
ローブがかかるため、全光量変化を光検知器で受ける
と、いわゆる、クロストーク（漏話）が発生し、信号対
雑音比が低下するという問題が生じる。このため、本実
施例では、光検知器６をメッシュ状に分割し、スポット
プロファイルをセグメント毎に光電変換するものであ
る。すなわち、メインローブがかかる図中８の部分のセ
グメントを選択し、各々のセグメントからの信号の総和
を取り、光強度の変化９を信号とするのである。このプ
ロセスは、まず、全セグメントからの信号の大小比較を
行い、ピーク値を与えるセグメントを抽出する。検知器
上のメインローブの径は、光学系のパラメータであらか
じめ算出されるため、ピークを示すセグメント近傍のセ
グメントを指定することができる。かような、簡単なロ
ジック回路をＩＣ化することで、サイドローブカットの
クロストークキャンセルを実施できる。

【０００８】図２は、本発明第二の実施例である。すな
わち、光検知器６をセグメントに分割するに際し、セグ
メントとセグメントを仕切る部分の溝の幅に制限があ
る。このため、光検知器のサイズに下限があり、光検知
器上でのスポットプロファイルを拡大する方が有利とな
る場合もある。このため、シリンドリカルレンズなどの
負レンズ１１を光路中に配置することで、倍率を上げ、
しかも、光路長を短縮する方法を取ることができる。

【０００９】図３は、本発明第三の実施例を示すもので
ある。すなわち、光検知器６を例えば、９個のセグメン
トに分割し、中央のセグメント１２の上にスポットプロ
ファイルのメインローブ１３が来るようにし、光ディス
ク上のピットで変調を受けたメインローブの強度変化の
みを受光する。この時、先述のように、経時的にスポッ
トと検知器の相対位置にズレが生じ、メインローブ位置
と中央セグメント位置がずれるという問題が発生する。
このため、上下左右の位置合わせのサーボループを閉じ
るというのが本発明の実施例である。具体例としては、
中央セグメント１２の周りに二分割ディテクタ１４を上
下左右、あるいは、右（左）、下（上）に配置し、サイ
ドローブ１５が二分割ディテクタ１４にかかるようにす
る。位置ずれは二分割ディテクタ１４の光量変化の差、
１４ａ−１４ｂをとり、その量と正負符号を検出し、ボ
イスコイル１５やピエゾ素子駆動回路にフィードバック
し、サーボループを閉じることで常にメインローブと信
号読み取り用セグメント１２の相対位置が一致するよう
にする。

【００１０】以上の例は、光検知器の方を移動させるも
のであるが、光検知器は固定し、検知器の前方に配置し
たレンズ、ミラー、プリズムなどの光学素子をボイスコ
イルなどに搭載し、先述の位置ずれを同様の方法で検出
した上でボイスコイルを駆動し、位置ずれを常に補正す
ることも可能である。

【００１１】図４は本発明の実施例を示すが、瞳フィル
タ２を光路中に挿入すると光ディスク上のスポットプロ
ファイルは、光超解像効果により、メインローブが細く
なり、解像度が増える。しかし、メインローブ部分の光
量は減少する。このため、光磁気ディスク、相変化ディ
スク、など書換え型やｗｒｉｔｅ ｏｎｃｅ型への本発
明の応用には、光パワーの要求される記録時にはパワー
不足が懸念される。このため、本発明では、再生時と記
録時で瞳フィルタ機能をオン−オフする。位相差を与え
る材料として、例えば液晶を選ぶことができる。すなわ
ち、液晶駆動回路１６に記録、あるいは、再生の信号を
送り、液晶位相板をスイッチする。

【００１２】再生専用の光ディスクにおいてはスイッチ
の必要はないので、瞳フィルタとしては、ガラス板上に
形成した濃淡パターン、あるいは、誘電体膜、エッチン
グなどで形成された位相板をもちいる。

【００１３】図５は、本発明を磁界変調型の光磁気ディ
スクへ応用した例である。再生時には瞳フィルタ２を動
作させ、瞳関数を空間的に変調し、対物レンズ３によ
り、光磁気ディスク１７にスポットを形成する。該入射
光は、ディスク上に書かれた磁気ドメインの方向によ
り、カー効果を受け、偏光方向が回転することで検出器
の前に置いた検光子１９を経て光検知器６に信号として
検出される。記録時には液晶駆動回路１６により、スイ
ッチオフされ、通常の光スポットが形成される。光磁気
媒体は該スポットにより加熱され、変調外部磁界１８に
より、磁気の方向が決められ、温度降下とともに磁気ド
メインが記録される。この時、磁界だけでなく、光スポ
ットの方も半導体レーザ１の駆動回路２０により変調す
ることで、より微小な磁気ドメインを記録することが可
能である。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光超解
像効果による光ディスクの記録密度の向上とこれに伴う
クロストークに起因する信号対雑音比の劣化を起こさせ
ないという効果がある。また、瞳フィルタによって形成
されたスポットはディスクの傾きなどによるコマ収差の
発生を低減できる効果もあるため、より高いＮＡ（開口
数）の対物レンズの使用が可能であり、さらに、高い記
録密度の光ディスクが実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッド構成、超解像スポットプロフ
ァイル、セグメント分割光検知器の説明図。

【図２】倍率拡大、光路長短縮型光ヘッド構成図。

【図３】位置サーボ型光検知器２面図。

【図４】液晶位相変調型瞳フィルタ説明図。

【図５】光、磁界変調型超解像光ディスクヘッド構成
図。

【符号の説明】

１．半導体レーザ ２．瞳フィルタ ３．対物レンズ
４．光ディスク ５．ビームスプリッタ ６．光検知器
７．超解像スポットプロファイル ８．メインローブ
９．メインローブ変調信号 １０．スポットプロファ
イル １１．シリンドリカルレンズ １２．メインロー
ブを受光するセグメント １３．メインローブの断面図
１４．二分割検知器 １５．ボイスコイル、または、
ピエゾ素子 １６．液晶駆動回路 １７．光磁気ディス
ク １８．磁界変調コイル １９．検光子 ２０．半導
体レーザ駆動回路

フロントページの続き (72)発明者 嵯峨 秀樹 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宗吉 恭彦 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザ光源と、該レーザ光を集光
   し、光路中に強度分布、あるいは、位相分布を変調する
   空間フィルターを介し、対物レンズにより、光ディスク
   上に絞り込む光学系と、該光ディスクのピットにより変
   調を受けた反射光を信号として光検知器に導く手段を有
   する光ヘッドにおいて、該光検知器を分割し、該光検知
   器上のスポットプロファイルのうち、メインローブ部分
   の光強度変化のみを選択的に検出することを特徴とする
   光ヘッド。
2. 【請求項２】該分割光検知器の各々のセグメントから得
   られる信号の最大値を与えるセグメントを選択し、選択
   された該セグメント自身からの信号、あるいは、該セグ
   メント自身とメインローブ部分がかかる近傍のセグメン
   トからの信号の総和を採り、メインローブ部分の光強度
   変化のみを検出する機能を設えたことを特徴とする請求
   項１記載の光ヘッド。
3. 【請求項３】該分割光検知器に至る光路中に負レンズを
   設け、該分割光検知器上のスポットプロファイルを拡大
   するとともに、光路長を短縮することを特徴とする請求
   項１記載の光ヘッド。
4. 【請求項４】該分割光検知器、または、該光路中の光学
   素子に電気的駆動機構を設け、該メインローブと該光検
   知器の相対位置ずれを検出し、補正する手段を備えるこ
   とを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
5. 【請求項５】該分割光検知器と該メインローブとの相対
   位置ずれを検出する手段に、サイドローブの強度分布の
   相対変化を利用するこを特徴とする請求項４記載の光ヘ
   ッド。
6. 【請求項６】該空間フィルタを液晶とし、光ディスクの
   再生時には位相板として動作し、記録時には位相差を与
   えない状態で動作させ、該二つの状態をスイッチ動作さ
   せることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
7. 【請求項７】該光ディスクとして、書換え型の光磁気デ
   ィスクとし、光変調と磁界変調と組み合わせて微細に形
   成したドメインピットを記録再生することを特徴とする
   請求項１記載の光ヘッド。
8. 【請求項８】半導体レーザ光源と、該レーザ光を集光
   し、光路中に強度分布、あるいは、位相分布を変調する
   空間フィルターを介し、対物レンズにより、光ディスク
   上に絞り込む光学系と、該光ディスクのピットにより変
   調を受けた反射光を信号として光検知器に導いて光ディ
   スクから信号を再生する手段を有する光ディスク装置に
   おいて、該光検知器を分割し、該光検知器上のスポット
   プロファイルのうち、メインローブ部分の光強度変化の
   みを選択的に検出することを特徴とする光ディスク装
   置。