JPS61220147A - 光学ヘツド - 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、集束光を用い情報記憶媒体から情報を読取る
光検出系を有した光学ヘッドに関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 集束光を用い情報記録媒体から情報を読取る光検出系を
有した光学ベッドにおいては、情報記録媒体に光ビーム
を集束させ、その反射された光ビームを光検出器で検出
することにより、情報信号の再生を行なっている。

例えば追記可能な情報記憶媒体は、この情報記憶媒体の
記録膜にピットを形成することによって情報を記録して
いるので、情報記憶媒体上のビットの有無による光ビー
ムの反射光量の変化を光検出器で検出して、情報信号の
再生を行なっている。

しかしながら、このピットと情報記憶媒体上に集束され
る光ビームの最小スポットとの大きさの関係は、第５図
に示すようにビット１１に比して最小スポット１２の方
が大きい。これは、情報を書込む際には、光強度変調さ
れた光ビームによつて情報記憶媒体１０上にビット１１
が形成されるのであるが、このビット１１は、光ビーム
の強度が大きい光軸中心部とその近傍の部分だけに形成
されるからである。

そのため、従来の光学ヘッドでこの情報記憶媒体１０か
ら反射する光ビームを検出すると、情報記憶媒体１０上
における最小スポット１２がビット１１よりも大きいこ
とによる影響を受けている。

すなわち、例えば最小スポット１２がビット１１の位置
に来たときには、情報記憶媒体１ｏの表面１０ａからの
反射光の影響により、完全な光ビームの反射光量の低下
が得られない。さらに、最小スポット１２がビット１１
のない位置に来たときには、最小スポット１２の一部が
隣接したビットの一部に当たるため、若干の光ビームの
反射光量の低下をきたす。そのため、従来の光学ヘッド
における光検出器で得られる検出結果においては、ビッ
ト１１の有無による光学的変調度を大きく検出すること
ができず、効率よく情報信号の再生を行なうことができ
ないという欠点があった。

また、第６図に示すように、第５図に示したものに比べ
てトラックピッチＴの間隔を狭くして、情報記憶媒体１
０′上に記録することができる情報の記録容量を増やす
ようにした場合には、例えば最小スポット１２が第６図
に示すように、ビット１１のない位置に射しかかった時
に、−列隣のビット１１ａの影響を受ける、いわゆるク
ロストーク現象による影響を受けている。その結果、こ
のような場合においては、ビット１１の有無による光学
的変調度を大きく検出することはさらに困難になり、効
率よく情報信号の再生を行なうことができなかった。

また、消去可能な情報記憶媒体は、この情報記憶媒体の
記録層での磁化の向きの違いで情報を記録しているので
、直線偏光の光ビームが情報記憶媒体上に入射し、反射
したときに、光ビームの偏波面が磁化の向きに従って回
転すること（カー効果）を利用して、情報信号の再生を
行なっている。

例えば、第７図に示したように、情報記憶媒体６０上で
、上向きの磁化６１ａが情報が記録されているビット６
２の部分、下向きの磁化６１ｂが情報が記録されていな
い部分６０ａとすると、この上向きと下向きの磁化によ
って情報記憶媒体６０から反射する光ビームの偏波面の
回転方向（カー回転方向）が反対になる。そこで、情報
記憶媒体６０から反射した光ビームを分離手段で２本に
分離させると、この光ビームの偏波面の回転方向の違い
が光の強弱に変換される。よって、分離された２本の光
ビームを２つの光検出器に照射させて、それぞれの光量
の違いを算出することにより情報記憶媒体６０上の磁化
の向きを判別して、情報信号の再生を行なっている。

しかしながら、このような消去可能な情報記憶媒体６０
においても、第７図に示すように、ビット６２と情報記
憶媒体６０上に集束される光ビームの最小スポット６４
との大きさの関係は、ビット６２に比して最小スポット
６４の方が大きい。

これは、上述した追記可能な情報記憶媒体のときと同様
の理由による。

そのため、従来の光学ヘッドにおいて情報記憶媒体６０
から反射する光ビームを検出して、２つの光検出器で得
られた出力値の差を算出すると、情報記憶媒体６０上に
おける最小スポット６４がビット６２よりも大きいこと
による影響を受けている。すなわち、例えば最小スポッ
ト６４がビット６２の位置に来たときに、情報記憶媒体
６０の表面６０ａから反射する光ビームは２つの偏波面
を有している。したがって、そのすべての光ビームを２
本に分離させて２つの光検出器で検出してその出力値の
差を算出しても、２つの偏波面が互いに干渉して打消し
合いを起こしてしまい、ビット６２の有無による光学的
変調度を太き（検出することができない。このため、消
去可能な情報記憶媒体６０に適用される従来の光学ヘッ
ドにおいても効率よく情報信号の再生を行なうことがで
きなかった。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、情報記憶媒体上のビットの有無によっ
て光学的変調度を大きく検出することができる情報信号
再生用の光検出系を有した光学ヘッドを提供することに
ある。

［発明の概要］ 本発明は上記目的を達成するために、集束光を用い少な
くとも情報記憶媒体から情報を読取る光学ヘッドにおい
て、情報記憶媒体から反射した光ビームの集光点若しく
はその近傍に設けられこの光ビームの光軸中心部とその
近傍のみを抜出す光抜出部材と、この光抜出部材を通過
した光ビームのみを検出する少なくとも１つの光検出器
とを具備することにより、情報記憶媒体上のビットの有
無による光学的変調度を大きく検出することができるよ
うにしたものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図は本発明に係る光学ヘッドを適用した追記可能な
情報記憶媒体における情報記録再生装置を概略的に示し
たものである。

情報が記録される追記可能な例えば光ディスクなどの情
報記憶媒体１０は、駆動モータ１４によって一定速度で
回転され、また、情報記憶媒体１０の一表面１０ａには
、あらかじめプリグループ列による記録トラックがスパ
イラル状に形成されている。

一方、光学ヘッド１６は、リニアアクチェータ１８によ
って情報記憶媒体１０の半径方向に移動可能に設けられ
ている。この光学ヘッド１６内には、光ビームＬ１を発
生する光源としての半導体レーザ２０が設けられており
、情報を情報記憶媒体１０に書込むに際しては、書込む
べき情報に応じてその光強度が変調された光ビームＬ１
が半導体レーザ２０から発生され、情報を情報記憶媒体
１０から読み出す際には一定の光強度を有する光ビーム
Ｌ１が半導体レーザ２０から発生される。

しかして、半導体レーザ２０から発生された光ビームＬ
１はコリメータレンズ２２によって平行光束に変換され
、偏光ビームスプリッタ２４に向けられている。偏光ビ
ームスプリッタ２４を通過した平行の光ビームＬ１は１
／４波長板２６を通過して対物レンズ２８に入射され、
この対物レンズ２８によって光ビームＬ１は情報記憶媒
体１００表面１０ａに向けて集束される。対物レンズ２
８はボイスコイル３０によってその光軸３２方向に移動
可能に支持され、対物レンズ２８が所定位置に位−され
ると、この対物レンズ２８から発せられた集束性の光ビ
ーム、Ｌｌのビームウェストが情報記憶媒体１０の表面
１０ａ上に投射され、最小スポットが情報記憶媒体１０
の表面１０ａ上に形成される。（以下この状態の時を「
合焦点時」と称する）この状態において、対物レンズ２
８は合焦点状態に保たれ、情報の書込みおよび読み出し
が可能となる。情報を書込む際には、光強度変調された
光ビームＬ１によって情報記憶媒体１０の表面１０ａ上
のトラッキングガイドにビットが形成され、情報を読み
出す際には、一定の光強度を有する光ビームＬ１はトラ
ッキングガイドに形成されたビットによって光強度変調
されて反射される。

情報記憶媒体１０の表面１０ａから反射された発散性の
光ビームＬ２は、合焦点時には対物レンズ２８によって
平行光束に変換され、再び１／４波長板２６を通過して
偏光ビームスプリッタ２４に戻される。光ビームＬ２は
１／４波長板２６を再び通過することによって、偏光ビ
ームスプリッタ２４を通過した光ビームＬ１に比べて偏
波面が９０度回転し、この９０度だけ偏波面が回転した
光ビームＬ２は、偏光ビームスプリッタ２４を通過せず
、この偏光ビームスプリッタ２４で反射されることにな
る。偏光ビームスプリッタ２４で反射された光ビームＬ
２は、ハーフプリズム３２によって振幅分割される。

ハーフプリズム３２によって透過した光ビームし２１は
、集光手段としての投光レンズ３４によって集光される
。そして合焦点時にこの投光レンズ３４によって集光さ
れた光ビームＬ２１の集光点若しくはその近傍に設けら
れている光抜出部材としてのアパーチャー３５若しくは
ビンボールによって光ビーム１２１の光軸３１中心部と
その近傍のみが通過し、この通過した光ビームＬ２１は
、光検出器３６に照射される。

アパーチャー３５は第３図に示すように、合焦点時に投
光レンズ３４によって集光された光ビーム１２１の結像
スポット３８の大きさより小さい穴３５ａを有しており
、この穴３５ａを通過する光ビーム１２１の光軸３１中
心部とその近傍のみの光量の変化を光検出器３６で検出
することにより情報信号の再生を行ない、その信号は信
号処理袋＠４２に送られ処理される。

一方、ハーフプリズム３２によって反射した光ビーム１
２２は球面レンズ４６と円筒レンズ４８を通過した後、
光検出器５０に照射される。この光検出器５０は焦点ぼ
け検出とトラックずれ検出を行ない、その信号は信号処
理装置５２に送られ処理される。

上述したように、本発明による光学ヘッド１６において
は、情報信号を再生する光検出器３６は、アパーチャー
３５が設けられていることによって光ビームＬｚｔの光
軸３１中心部とその近傍のみを検出しているものである
。すなわち、情報記憶媒体１０上のビットの有無によっ
て光学的変調度が大きい光ビーム１２１の光軸３１中心
部とその近傍のみの光量を検出して、情報信号の再生を
行なうものである。

そこで、本実施例における光学ヘッド１６においては、
光ビーム１２１の全光量の１／２以下の光量を光検出器
３６で検出できるように、アパーチャー３５の穴３５ａ
の大きさを定めることにより、情報記憶媒体１０上のビ
ットの有無による光学的変調度を特に大きく検出するこ
とができる。

以下に、そのために必要なアパーチャー３５の穴３５ａ
の大きさを求める計算を行なう。

いま、光ビームＬ２１の半径ｒまでの強度を工とすると
、この強度工はガウス分布の式によってＩ−ｒｏｅ−“
”ｔ”／Ｚ　　　　　　・・・・・・（１）ただし　　
工ｏ：光ビーム１２１の光軸での強度α　：工−６−２
の時の半径 となる。そこで、半径ｒまでの光ビーム１２１の光量Ｊ
１は、（１）式を積分して 一２ｒ”１０Ｔ” Ｊｌ−πα２Ｉｏ／２（１−ｅ　　　　）・・・（２）
となる。また、光ビームＬ２１の全光量は、（２）式よ
りｒ＝ωとして Ｊ２＝πα２　工０／２　　　　　　　・・・・・・（
３）となる。よって、（２）式、（３）式より全光量Ｊ
２の１／２の光量を検出するためには、Ｊｌ−Ｊ２／２ より ｒ−α／（ｊｒ　Ｆｉ了　　　　　・・・・・・（４）
・の円の中の光ビームＬ２１を検出すればよいことにな
る。

そこで、アパーチャー３５の穴３５ａの大きさを、この
（４）式で求められた半径ｒ内にすることで、第４図に
示したように、最小スポット１２の大きさがビット１１
の大きさに比して大きいために生じていた情報記憶媒体
１０の表面１０ａがら反射される光ビームＬの影響を受
けることなく、情報記憶媒体１０上のビットの有無によ
る光学的変調度を大きく検出することができる。

また、本発明による光学ヘッド１６においては、アパー
チャー３５を光ビームＬ２１の集光点若しくはその近傍
に設置しているので、このアパーチャー３５を通過した
光ビーム１２１を検知する光検出器３６においては、情
報記憶媒体１０上での結像パターンを正確に検出するこ
とができる。すなわち、この光検出器３６は、情報記憶
媒体１６上の最小スポットの中心部とその近傍部分のみ
を検出することになる。

そこで第５図に示すように、第４図に示したものに比べ
てトラックピッチＴの間隔を狭くして、情報記憶媒体１
０′上に記録することができる情報の記録容量を増やす
ようにした場合においても、従来生じていたクロストー
ク現象による影響を取り除くことができる。すなわち、
本発明における光学ヘッド１６を用いて情報信号の再生
を行なう場合には、情報記憶媒体のトラックピッチの間
隔を従来のものに比べて狭くしても、正確な情報信号の
再生を行なうことができるので、情報記憶媒体に記録で
きる情報の記録容量を増加させることができるという効
果を秦する。

また、第４図は本発明に係る光学ヘッドを適用した消去
可能な光磁気ディスクなどの情報記憶媒体における情報
記録再生装置を概略的に示したものである。尚、図中第
１図と同番号のものは、第１図にて示したものと同じも
のを表わしており、上述した実施例の中で説明を行なっ
たのと同じ作用がなされている。

この光学ヘッド６６内に設けられている光ビームＬ１を
発生する半導体レーザ２０は、情報を情報記憶媒体６０
に書込むに際しては、書込むべき情報に応じてその光強
度が変調された光ビームＬ１を発生させ、情報を情報記
憶媒体６０から読み出す際には一定の光強度を有する光
ビームＬｉを発生させ、また、情報を情報記憶媒体６０
から消去する際には、情報を書込む時とほぼ同程度の強
度を有した光ビームＬ１を発生させる。

しかして、半導体レーザ２０から発生された光ビームＬ
１はコリメータレンズ２２によって平行光束に変換され
、ハーフプリズム３２ａに向けられている。ハーフプリ
ズム３２ａを透過した平行の光ビームＬ１は対物レンズ
２８に入射され、この対物レンズ２８によって光ビーム
Ｌ１は情報記憶媒体６０の表面６０ａに向けて集束され
る。対　　　　“物レンズ２８はボイスコイル３０によ
って、光ビームＬ１の最小スポットが情報記憶媒体６０
の表面６０ａ上に形成されるよう合焦点状態に保たれ、
情報の書込み、読み出しおよび消去が可能となる。

情報を書込む際には、あらかじめ一方向に磁化された情
報記憶媒体６０上に光強度変調された光ビームＬ１が集
光すると照射地点の温度が上昇する。

報記憶媒体６０の磁化方向とは逆方向の外部磁界をかけ
てお（と、常温に戻る時に照射面には反転磁化が形成さ
れ、情報記憶媒体６０に情報が書き込まれる。情報を読
み出す際には、一定の光強度を有する直Ｗａ（ｌｉｉ光
の光ビームＬ１は、情報記憶媒体６０に形成されたビッ
トすなわち磁化の向きによってその偏波面のカー回転方
向が反対になって情報記憶媒体６０から反射されるので
、この反射された光ビームＬ３の偏波面の回転方向を光
の強弱に変換して検出することにより、照射面の磁化方
向を読み出す。また、情報を消去する際には、外部磁場
６ｖによって情報記憶媒体６ｏの最初の磁化方向と同方
向の外部磁界をかけ、書込み時と同じ強度の光ビームＬ
１を照射することにより、磁化の向きを元に戻す。

情報記憶媒体１０の表面１０ａから反射された発散性の
光ビームＬ３は、合焦点時には対物レンズ２８によって
平行光束に変換され、ハーフプリズム３２ａに戻される
。そして、ハーフプリズム３２ａで反射した光ビームＬ
３は、ハーフプリズム３２ｂによって振幅分割される。

ハーフプリズム３２ｂによって透過した光ビームＬ３１
は、投光レンズ３４ａによって集光され、合焦点時にこ
の投光レンズ３４ａによって集光された光ビームＬ３１
の集光点若しくはその近傍に設けられているアパーチャ
ー３５に照射される。

このアパーチャー３５を通過した光軸３１中心部とその
近傍のみの光ビームＬ３１は、投光レンズ３４ｂで再び
集光された後、偏光ビームスプリッタ２４ａによって２
木に分離され、透過した光ビームＬ３２は第１の光検出
器３６ａに照射され、反射した光ビームＬ３２は、第２
の光検出！１３６ｂに照射される。この第１の光検出器
の出力値と第２の光検出器の出力値との差を信号処理装
［７０において算出し処理することにより、情報記憶媒
体６０から反射した光ビームＬ３の偏波面の回転方向を
検出して情報信号の再生を行なう。

以上説明したような光学ヘッド６６においても情報記憶
媒体６０上の最小スポット６４がビット６２の大きさよ
りも大きいことにより、情報記憶媒体６０から反射した
光ビームＬ３が２つの偏波面を有しているための影響は
、光ビームＬ３１の集光点若しくはその近傍にアパーチ
ャー３５を設けることで取除くことができる。例えば第
７図で最小スポット６４がビット６２の位置に来たとき
には、ビット６２の部分から反射する最小スポット６４
の中心部分と、ビット６２のない部分から反射する最小
スポット６４の外側部分とで反射する光ビームＬ３の偏
波面の回転方向が異なる。しかしながらこの場合、ビッ
ト６２の部分から反射した光ビームＬ３のみがアパーチ
ャー３５を通過することになるので、２つの偏波面が互
いに干渉して打消し合いを起こしてしまうことはない。

以上説明したように消去可能な情報記憶媒体６０に適用
される光学ヘッド６６においても光ビーム１３１の集光
点若しくはその近傍にアパーチャー３５を設けることに
より光学ヘッド１６と同様にピットの有無による光学的
変調度を大きく検出することができる。

また、この光学ヘッド６６においては、クロストーク現
象による影響も光学ヘッド１６の実施例のところで述べ
たのと同じ理由により取除くことができることは明らか
であり、情報記憶媒体６０上に記録することができる情
報の記録容量を増加させることができる。

尚、上述した実施例においては、追記可能な情報記憶媒
体および消去可能な情報記憶媒体に対して適用されたも
ので説明を行なったが、これに限定されず、本発明にお
ける光学ヘッドは、コンパクトディスクやビデオディス
クのような再生専用の情報記憶媒体に対しても適用でき
る。

また、本発明は、本発明の要旨を変えない範囲で種々、
変形実施可能なことは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、情報記憶媒体上の
ビットの有無によって光学的変調度を大きく検出するこ
とができるので、効率よく情報信号を再生することがで
きるという効果がある。そのため、例えば情報記憶媒体
上に記録されている画像情報などを読出して、表示装置
などで表示させた場合には、優れた画像情報を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を適用した情報記録再生装置
の概略的構成図、第２図は第１図に示した情報記録再生
装置の要部拡大図、第３図は本発明の情報記録再生装置
に適用される光抜出部材の斜視図、第４図は本発明の他
の実施例を適用した情報記録再生装置の概略的構成図、
第５図、第６図および第７図は光ビームの最小スポット
と情報記憶媒体に記録されたピットとの関係を示す説明
図である。 １０．６０・・・情報記憶媒体、１６．６６・・・光学
ヘッド、２０・・・半導体レーザ、２４．２４ａ・・・
偏光ビームスプリッタ、２８・・・対物レンズ、３２゜
３２ａ　、　３２ｂ−ｔｓ−７プリズム、３４，３４ａ
　。 ３４ｂ・・・投光レンズ、３５・・・アパーチャー、３
６゜３６ａ　、３６ｂ・・・光検出器、４２．７０・・
・信号処理回路 代理人弁理士　則近　憲缶（ほか１名）第１図 １Ｊ 第２図 第３図 ｄ 第　　４　図 Ａり 第５図 第　　６　図 第　　７　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、この光源から発せられた光ビームを情報
   記憶媒体へ集光させる対物レンズと、前記情報記憶媒体
   から反射して前記対物レンズを通過した光ビームを集光
   させる集光手段と、前記対物レンズが前記情報記憶媒体
   に対して合焦点状態の時に前記集光手段によつて集光さ
   れた光ビームの集光点若しくはその近傍に設けられ前記
   集光手段によつて集光された光ビームの光軸中心部とそ
   の近傍のみを抜出す光抜出部材と、この光抜出部材を通
   過した光ビームのみを検出する少なくとも１つの光検出
   器とを具備したことを特徴とする光学ヘッド。
2. （２）前記光抜出部材は、前記集光点での光ビームの全
   光量の１／２以下の光量を抜出す穴を具備していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学ヘッド。