JPH0834012B2 - 光ヘッド装置及び情報記録再生方法 - Google Patents

光ヘッド装置及び情報記録再生方法

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JPH0834012B2
JPH0834012B2 JP63147243A JP14724388A JPH0834012B2 JP H0834012 B2 JPH0834012 B2 JP H0834012B2 JP 63147243 A JP63147243 A JP 63147243A JP 14724388 A JP14724388 A JP 14724388A JP H0834012 B2 JPH0834012 B2 JP H0834012B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、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ものである。
(従来の技術) 現在、光を利用して、情報の記録再生を行う情報入出
力装置においては、ディスク状の記録媒体に同心円、ま
たはスパイラル状のトラックを設け、このトラック上に
レーザ光源からの出射光を微小スポットとして集光する
ことによって記録ピットを生成し、前記ピットの有無を
情報として記録し、さらにこのトラックに微小スポット
を照射し、反射光よりトラック上のピットの有無を検出
し、情報の読み出しを行うというものがある。
近年、記録容量増大化の要請に伴い、このような装置
において、記録密度を高めることが必要となっている。
記録容量は記録媒体上に生成できる前記記録ピットの数
に依存しているので、記録ピットを小さくすること、す
なわち媒体上に照射する光のスポットを小さくすること
が、高密度化のためには不可欠である。媒体上に照射さ
れる微小スポットの大きさは、レーザの波長λ及び、集
光レンズの開口数NAに依存しており、λ/NAに比例す
る。従って、微小スポットの大きさを小さくするには、
λを小さくNAを大きくする必要がある。このため、光デ
ィスク用の半導体レーザの発振波長はより短くするとい
う方向で開発が進められており、集光レンズの開口はで
きる限り大きいものが使われている。
(発明が解決しようとする課題) 以上述べた方法においては、媒体上に照射される微小
スポットの大きさは、光源の波長及び、集光レンズの開
口数で決まる値よりも小さくすることができない。従っ
て、記録密度もこの値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。
本発明の目的は、このような光源の波長及び集光レン
ズの開口数で決まる値よりも小さい微小スポットを生成
し、結果として前記限界値以上の高密度記録を可能とす
る光ヘッドを提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本願の光ヘッド装置は、レーザ光源からの出射光を微
少スポットとして集光し、この集光点からの反射光を光
検出器に導く光学系を有する光ヘッド装置において、レ
ーザ光源からの出射光ビーム断面内で中心付近の光の位
相を変化させる手段を光源と記録媒体との間の光軸上に
有し、前記位相を変化させる手段は集光された記録媒体
上の光ビームにおける光強度分布のサイドローブの高さ
をメインローブの高さの約1/3以下になるように設定し
てあることを特徴とする。
また本願の光ヘッド装置は、前記位相を変化させる手
段の位相変調領域が帯状又は円形であることを特徴とす
る。
また本願の光ヘッド装置は、レーザ光源からの出射光
を微少スポットとして集光し、この集光点からの反射光
を光検出器に導く光学系を有する光ヘッド装置におい
て、情報記録用の第1のレーザ光源と前記光学系との間
に情報再生用の第2のレーザ光源からの出射光を前記光
学系に導くビームスプリッタを有し、前記ビームスプリ
ッタと前記第1のレーザ光源の間に前記第1のレーザ光
源からの出射光ビーム断面内で中心付近の光の位相を変
化させる手段を有することを特徴とする。
また本願の光ヘッド装置は、レーザ光源からの出射光
を微少スポットとして集光し、この集光点からの反射光
を光検出器に導く光学系を有する光ヘッド装置におい
て、レーザ光源からの出射光ビーム断面内で中心付近の
光の位相を変化させる手段を光源と記録媒体との間の光
軸上に有し、前記位相を変化させる手段は位相の変化量
又は位相を変化させる領域の幅を変える機構を有するこ
とを特徴とする。
本願の情報記録再生方法は、レーザ光源からの出射光
を微少スポットとして記録媒体上に集光し、情報記録を
行い、情報再生時には記録媒体からの反射光を検出する
情報記録再生方法において、情報記録時にレーザ光源か
らの出射光ビームを該光ビーム断面内で中心付近の光の
位相を変化させ、かつ、集光された記録媒体上の光ビー
ムにおける光強度分布のサイドローブの高さをメインロ
ーブの高さの約1/3以下とすることを特徴とする。
また本願の情報記録再生方法は、レーザ光源からの出
射光を微少スポットとして記録媒体上に集光し、情報記
録を行い、情報再生時には記録媒体からの反射光を検出
する情報記録再生方法において、情報記録時にレーザ光
源からの出射光ビームを該光ビーム断面内で中心付近の
光の位相を変化させ集光し、情報再生時に光の位相を変
化させないで集光することを特徴とする。
また本願の情報記録再生方法は、レーザ光源からの出
射光を微少スポットとして記録媒体上に集光し、情報記
録を行い、情報再生時には記録媒体からの反射光を検出
する情報記録再生方法において、情報記録時に第1のレ
ーザ光源からの出射光ビームを該光ビーム断面内で中心
付近の光の位相を変化させ超解像による微少スポットを
集光し、情報再生時に第2のレーザ光源からの出射光ビ
ームを該光ビーム断面内で中心付近の光の位相を変化さ
せずに集光させることを特徴とする。
また本願の情報記録再生方法は、レーザ光源からの出
射光を微少スポットとして記録媒体上に集光し、情報記
録を行い、情報再生時には記録媒体からの反射光を検出
する情報記録再生方法において、レーザ光源からの出射
光ビームを該光ビーム断面内で中心付近の光の位相を変
化させ、情報記録時と情報再生時で前記光の位相の変化
量又は光の位相を変化させる領域の幅を変えることを特
徴とする。
(作用) 第2図(a)に示すように、レンズ光源からの円形ま
たは楕円形の出射光ビーム断面内でビームの位相を変化
させる領域21(以下位相変調帯と称する)によって中心
付近の位相をθ′変化させ、第2図(b)に示すような
位相分布とすることによって、集光レンズで記録媒体上
に照射されるビームの媒体面上における強度分布は、第
2図(c)の実線24で示したものとなり、点線23で示し
た位相変調帯を用いない場合に比して、媒体面上におけ
るビームスポットの大きさを小さくすることができる。
例えば、ビーム断面径約5mm、位相変調帯の幅約0.5mm、
位相変調領域における位相変化量θ′がΠのときには、
ビームスポットの大きさは光源の波長と集光レンズの開
口数で決まる限界値の約80%程度とすることができる。
これは従来より広義の超解像技術として知られている。
(例えば、文献オスターバーグ,ウィルキンス著、ジャ
ーナルオブザオプティカルソサイアティオブアメリカ
(H.Osterberg and J.E.Wilkins,Jr.,J.Opt.Soc.Am、3
9、553(1959)を参照)しかし、位相変調帯の幅が適切
でない場合や位相変調帯における光の透過率および位相
変化量が適切でない場合には、媒体面上の中心ビームの
強度が低下して、書き込み動作が正常に行なわれなかっ
たり、周辺部分の強度(第2図(c)の25で示したサイ
ドローブの高さ)が増して、これが隣接トラックやピッ
トに回り込んだ場合には読み出し動作が正常に行なわれ
ない等の悪影響が生ずる。従って、この技術を光ヘッド
に応用するにはこの悪影響が記録再生動作に影響しない
構成とすることが必要である。
本発明においては、媒体面上のビーム中心付近の光強
度の低下が書き込みに必要な最低値を下らないように、
光位相変調器において位相変調領域面積、位相変調量、
光の透過率を設定し、かつ、この領域を帯状にした第2
図(a)のような場合には、媒体面上の光強度の周辺部
の増加は、一方向となるので、これをトラックの線方向
として、読み出し時の隣接トラックへの回り込みを防
ぐ。また、位相変調領域を、帯状とはせず中心部分のみ
とした第2図(d)のような場合には、周辺部分の強度
の増加が隣接トラックやピットに回り込まない程度に設
定する。さらに、情報の記録時には光位相変調器に位相
変調動作を発生させ、再生時には位相変調動作を停止さ
せる記録再生方式とすることで、記録時に超解像動作に
よって発生するサイドローブを、再生時においては発生
させないことが可能となり、再生信号へのサイドローブ
光のまわりこみを除去することが可能となる。
従って、媒体上に生成される記録ピットの大きさも従
来の80%程度には小さくすることができることになり、
前記限界値で決まる値よりも高い密度で情報を記録し、
かつ再生することが可能となる。
(実施例) 第1図は、本発明の光ヘッドの実施例の一つの光学系
を示したものである。情報の書き込み時においては、光
源である半導体レーザ1より出射された光ビームは、ビ
ームスプリッタ2を透過し、ビーム断面内で中心付近の
光の位相分布を変化させる光位相分布変調器3を通過し
た後、集光レンズ4によって記録用媒体5に微小スポッ
トとして照射される。一方、情報を記録媒体より読み出
す際には、書き込み時と同じ、光学系を用いて読みだし
用光ビームを媒体面上に照射し、媒体面からの反射光を
ビームスプリッタ2によって再生信号検出系6に導く。
第2図(e)は第2図(a)の位相変調帯幅が1.0mm
のときの位相変調領域の周囲に対する位相差と媒体面上
の集光ビームのメインローブ径の関係を示したものであ
る。図中27aは強度が最大値の1/e2のときの値を、27bは
強度が最大値の1/2のときの値を示す。また、開口幅が1
mm前後の他の値でも同様の傾向を示す。同図(f)は位
相変調領域で与える位相差を遅らせたときまたは進ませ
たときの位相変調領域幅と集光ビームのメインローブ径
の関係を示したものである。図中28aは強度が最大値の1
/e2のとき、28bは強度が最大値の1/2のときを示す。こ
れより、位相変調領域幅を約1mm、位相変調領域に与え
る位相差をΠ程度とすれば、本変調器を使用しない場合
に比して、ビーム径が約80%とすることができる。この
ときサイドローブ高さはメインローブ高さの約1/3以下
であり実用上問題はない。
第3図は、光位相分布変調器をビームスプリッタより
も光源側に配置した実施例を示す。書き込み、読み出し
の時の動作は第1図の場合と同様である。
第4図は、書き込み用の光源とは別に読みだし用の光
源を設けた場合の実施例の一つである。書き込み時に
は、書き込み用光源1aからの出射光を位相分布変調器3
およびビームスプリッタ2a,2bを通過させた後、記録媒
体5に照射する。一方、読み出し時には、光源1aの動作
を停止し、光源1bを動作させ、この光源からの出射光を
ビームスプリッタ2によって光学系に導くことにより、
読み出し用ビームとして媒体に照射するものである。こ
のような構成をとることによって、位相分布変調器3自
体は動作を切り替える機能を持たないものでも本発明を
実現することができる。この場合、位相分布変調器は第
5図(a)に示したように、単にビームの中央付近に波
長板を設定した簡単な構造のもので良い。第5図(a)
〜(d)は、光位相分布変調器の種々の実施例を示した
ものである。同図(a)は透過型で透過ビームの中央付
近に位相変調帯を持った構造のものである。同図(b)
は波長板22を適当な支持アームで保持し、これを図中の
X,Y方向に移動可能な駆動装置に取り付けて、記録時と
再生時で位相変調光帯の位置を変えることによってビー
ムに対する位相変調動作を切り替える方式のものであ
る。また、同図(c),(d)は誘電体の屈折率変化動
作を利用した、電界制御可能な変調器の実施例の一つで
ある。誘電体としてはLiNbO3等を利用すればよい。同図
(c)は光の進行方向に対して、電界印加方向を垂直と
した場合であり、同図(d)は光の進行方向に対して、
電界印加方向を平行とした場合である。電極58は透明電
極とすることで光を透過させることができる。光位相分
布変調器をこのように構成すれば、位相変調動作の切り
替えおよび位相変化量を電気的に調節することが可能と
なる。第5図(b),(c)または(d)に示す光位相
分布変調器を用い、情報記録時に位相を変化させ、情報
生成時には位相変化なしとすれば、サイドローブの隣接
ピットへのまわり込みによる誤検出がふせげる。
(発明の効果) 本発明によって、媒体上に記録できるピットの数は、
従来のものよりも増加し、記録密度を高めることが可能
となる。
また、情報の記録時と再生時とで光変調器において位
相変調領域の有無を制御する手段を持つことで、再生信
号検出光学系において、書き込み時の動作の影響が媒体
からの反射光に影響することなく読み出しが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図、第4図は本発明の一実施例の光学系を
示す図、第2図(a)〜(f)は本発明で用いる位相変
調器の実施例および作用を示す図、第5図(a)〜
(d)はこの変調器の実施例を示す図。 図において 1,1a,1b……半導体レーザ、2,2a,2b……ビームスプリッ
タ、3……光位相分布変調器、4……集光レンズ、5…
…記録用媒体、6……再生信号検出系、21……位相変調
帯、22……光ビーム断面、23……本発明を用いない場合
の媒体面上光強度分布、24……本発明を用いた場合の媒
体面上光強度分布、25……本発明を用いたことによる周
辺部分の強度増加部、26……位相変調領域、27a……強
度が最大値の1/e2のときのビーム径、27b……強度が最
大値の1/2のときのビーム径、28a……強度が最大値の1/
e2のときのビーム径、28b……強度が最大値の1/2のとき
のビーム径、51……波長板、52……支持台、53……入射
ビーム、54……支持アーム、55……アクチュエータ、56
……電極、57……誘電体、58……透明電極 である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光源からの出射光を微少スポットと
    して集光し、この集光点からの反射光を光検出器に導く
    光学系を有する光ヘッド装置において、レーザ光源から
    の出射光ビーム断面内で中心付近の光の位相を変化させ
    る手段を光源と記録媒体との間の光軸上に有し、前記位
    相を変化させる手段は集光された記録媒体上の光ビーム
    における光強度分布のサイドローブの高さをメインロー
    ブの高さの約1/3以下になるように設定してあることを
    特徴とする光ヘッド装置。
  2. 【請求項2】前記位相を変化させる手段の位相変調領域
    が帯状又は円形であることを特徴とする請求項1記載の
    光ヘッド装置。
  3. 【請求項3】レーザ光源からの出射光を微少スポットと
    して集光し、この集光点からの反射光を光検出器に導く
    光学系を有する光ヘッド装置において、情報記録用の第
    1のレーザ光源と前記光学系との間に情報再生用の第2
    のレーザ光源からの出射光を前記光学系に導くビームス
    プリッタを有し、前記ビームスプリッタと前記第1のレ
    ーザ光源の間に前記第1のレーザ光源からの出射光ビー
    ム断面内で中心付近の光の位相を変化させる手段を有す
    ることを特徴とする光ヘッド装置。
  4. 【請求項4】レーザ光源からの出射光を微少スポットと
    して集光し、この集光点からの反射光を光検出器に導く
    光学系を有する光ヘッド装置において、レーザ光源から
    の出射光ビーム断面内で中心付近の光の位相を変化させ
    る手段を光源と記録媒体との間の光軸上に有し、前記位
    相を変化させる手段は位相の変化量又は位相を変化させ
    る領域の幅を変える機構を有することを特徴とする光ヘ
    ッド装置。
  5. 【請求項5】レーザ光源からの出射光を微少スポットと
    して記録媒体上に集光し、情報記録を行い、情報再生時
    には記録媒体からの反射光を検出する情報記録再生方法
    において、情報記録時にレーザ光源からの出射光ビーム
    を該光ビーム断面内で中心付近の光の位相を変化させ、
    かつ、集光された記録媒体上の光ビームにおける光強度
    分布のサイドローブの高さをメインローブの高さの約1/
    3以下とすることを特徴とする情報記録再生方法。
  6. 【請求項6】レーザ光源からの出射光を微少スポットと
    して記録媒体上に集光し、情報記録を行い、情報再生時
    には記録媒体からの反射光を検出する情報記録再生方法
    において、情報記録時にレーザ光源からの出射光ビーム
    を該光ビーム断面内で中心付近の光の位相を変化させ集
    光し、情報再生時に光の位相を変化させないで集光する
    ことを特徴とする情報記録再生方法。
  7. 【請求項7】レーザ光源からの出射光を微少スポットと
    して記録媒体上に集光し、情報記録を行い、情報再生時
    には記録媒体からの反射光を検出する情報記録再生方法
    において、情報記録時に第1のレーザ光源からの出射光
    ビームを該光ビーム断面内で中心付近の光の位相を変化
    させ超解像による微少スポットを集光し、情報再生時に
    第2のレーザ光源からの出射光ビームを該光ビーム断面
    内で中心付近の光の位相を変化させずに集光させること
    を特徴とする情報記録再生方法。
  8. 【請求項8】レーザ光源からの出射光を微少スポットと
    して記録媒体上に集光し、情報記録を行い、情報再生時
    には記録媒体からの反射光を検出する情報記録再生方法
    において、レーザ光源からの出射光ビームを該光ビーム
    断面内で中心付近の光の位相を変化させ、情報記録時と
    情報再生時で前記光の位相の変化量又は光の位相を変化
    させる領域の幅を変えることを特徴とする情報記録再生
    方法。
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