WO1997035306A1 - Tete optique et enregistreur optique - Google Patents

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WO1997035306A1
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optical
laser light
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light
optical head
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Masatoshi Yonekubo
Toshio Arimura
Takao Miyazawa
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Seiko Epson Corporation
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    • G11B7/005—Reproducing

Definitions

  • the present invention relates to an optical head and an optical recording device that perform processing such as recording or reproduction on an optical recording medium such as a digital video disk (DVD) and a compact disk (CD).
  • an optical recording medium such as a digital video disk (DVD) and a compact disk (CD).
  • optical disks for example, for compact disks (CD), have a disk substrate thickness of 1.2 mm and a track pitch for recording information of 1,2.
  • a semiconductor laser that emits laser light with a wavelength of 0.78 ⁇ m and an optical head equipped with an objective lens with a numerical aperture (NA) of 0.45 are used.
  • NA numerical aperture
  • a signal reproducing method for processing an information signal obtained from a CD by an optical head a method using waveform equalization using a transno, a single-monitor equalizer, and digitization using a comparator is generally used. .
  • optical disks with higher recording densities than CDs have been standardized and are being used as optical recording media.
  • a digital video disk As a type of high-density optical disk, a digital video disk (DVD) has been standardized with a disk substrate thickness of 0.6 mm and a track pitch of 0.74 zm. It is considered to use an optical head that irradiates a laser beam with a wavelength of 0.65 m or 0.635 m through an objective lens with a numerical aperture of 0.6.
  • An optical recording device using this optical head has been proposed which can process not only high-density optical disks such as DVDs but also optical disks of a plurality of specifications including conventional CDs.
  • an optical recording device that can reproduce a DVD as well as a CD using a laser beam with a short wavelength for DVDs cannot use a write-once type CD (CD-R), which is widely used in recent years together with CDs.
  • CD-R write-once type CD
  • This CD-R is used for small-volume CD-ROM production, data backup, or CD prototype production. It is a dye-based optical recording medium with strong wavelength selectivity around the wavelength of laser light (0.78 ⁇ m). Therefore, near the standard wavelength of laser light for DVD (0.65 m), the reflectance is extremely low and cannot be used.
  • the specification of the wavelength of the laser beam used for recording or reproduction of an optical disk is determined in consideration of the track pitch.
  • the wavelength of the light source (0.78 for the track pitch (1.6 zm)) is determined.
  • the ratio of the light source wavelength (0.65 ⁇ m) to the track pitch (0.74 zm) is 0.88 for DVDs, and the ratio of the light source wavelength (0.65 ⁇ m) is 0.88 for DVDs.
  • a laser beam having a wavelength considerably shorter than the track pitch is used. Therefore, in an optical recording device using a laser beam having a short wavelength based on these standards, a DVD and a hologram are used by using a bifocal hologram so that the laser beam can be focused on CDs and DVDs having different disk thicknesses. Playback is possible for read-only CDs, but compatibility with CD-R cannot be maintained. For this reason, a separate optical recording device using a long wavelength laser beam for recording or reproducing the CD-R is still required.
  • an object of the present invention is to provide an optical head and an optical recording device which can collectively record or reproduce data on an optical disk of any specification of DVD, read-only CD and CD-R.
  • the objective is to provide an optical head and an optical recording device that can be processed by a single CD-R as well as a DVD that can be recorded at a high density at present.
  • DVDs digital video discs
  • CD-Rs write-once CDs
  • CD-R processing is impossible with laser light having a short wavelength that matches the track pitch of a DVD. Therefore, in the present invention, unlike conventional standardized specifications, for an optical recording medium having a narrow track pitch such as a DVD, a CD-R having a track pitch substantially equal to or longer than the track pitch is used. In this case, a laser beam having a long wavelength suitable for the above-mentioned process is irradiated to perform the process. That is, in the optical head of the present invention having the laser light source for emitting laser light and the objective lens for condensing the laser light on the optical recording medium, the wavelength is substantially equal to or more than the wavelength of the laser light.
  • a light intensity distribution converting means for converting the light intensity distribution of the laser light incident on the objective lens is provided so that the laser light emitted from the objective lens causes an optical super-resolution phenomenon. ing.
  • the optical head of the present invention comprises: a laser light source for emitting laser light; a condensing means for forming a spot having an intensity diameter of 1.3 times or less of the wavelength of the laser light on the optical recording medium; Detecting means for detecting the light reflected from the optical disc, wherein the light condensing means comprises an objective lens facing the optical recording medium, and light for converting the light intensity distribution of the laser light incident on the objective lens. It is characterized by having intensity distribution conversion means. Note that the intensity diameter is a diameter at which the intensity with respect to the center of the laser beam is 1 / e 2 .
  • an optical super-resolution phenomenon is generated by converting the light intensity distribution at the entrance pupil of the objective lens by the light intensity distribution converting means, which is different from the case where a normal optical system is used.
  • a small light spot can be obtained. Therefore, it is possible to focus the light on the optical recording medium so that the intensity diameter is 1.3 times or less of the wavelength.
  • processing such as reproduction can be performed.
  • CDR can be treated with a laser beam having a long wavelength that matches the wavelength selectivity of the dye used in CDR. Therefore, it is possible to provide an optical head that is compatible with a high-density optical recording medium such as a DVD and also with an optical recording medium such as a CD-R having a dye-based recording layer.
  • the optical super-resolution phenomenon can be caused by increasing the intensity around the objective lens on the entrance pupil of the objective lens from the intensity at the center.
  • the light intensity distribution of the laser light on the entrance pupil should be such that the ratio of the light intensity at the periphery to the center is about 1.5 to 3.5 times, more preferably about 3 times or less, and even more preferably about 2 times. Is desirable. This is because if the intensity of the surroundings is too large, the side lobes become large and there is an adverse effect. It is preferable that the intensity around the center is about twice that of the center, because the intensity of the side lobe is about 10 to 5% of the main lobe.
  • the increase in the size of the side mouth can be positively used when used in combination with a signal processing means that combines a partial response method or a partial response method and a maximum likelihood decoding method described later.
  • An aspherical optical system can be used as the light intensity distribution converting means.
  • the intensity distribution on the entrance pupil can be converted using a limited or infinite aspherical optical element.
  • the collimating lens an aspherical surface so as to have both a collimating function for converting the laser beam into a parallel light beam and a function as an intensity distribution converting means.
  • a finite aspherical optical system can be used for the laser light emitted from the laser light source. In this case, since the off-axis aberration is not corrected, the relative position between the laser light source and the aspherical optical system is used. Is preferably fixed after adjustment.
  • the use of an aspherical optical system can prevent the loss of laser light in the light intensity distribution conversion means, so it can be used for writable (recordable) optical heads or optical recording devices that require particularly high light output (light intensity). Are suitable.
  • a means for blocking a central portion on the entrance pupil of the objective lens, a filtering means for giving a distribution to the transmittance of laser light, or the like may be used.
  • these means involve some loss of laser light, they are particularly suitable for an optical head or optical recording device such as a read-only device because the optical system or optical element can be provided at low cost.
  • a method of providing a means for adding a phase difference to laser light incident on an objective lens is also used.
  • an average track substantially equal to or narrower than the wavelength of the laser light. It is characterized by being able to record and / or reproduce information on an optical recording medium with a pitch, and focuses laser light with a long wavelength at a spot diameter that matches the track pitch of the recording medium. Therefore, an optical phase difference adding means for adding a phase difference to the laser light incident on the objective lens is provided so that the laser light emitted from the objective lens causes an optical super-resolution phenomenon. .
  • the optical head of the present invention comprises: a laser light source that emits laser light; a condensing unit that forms a spot having an intensity diameter of 1.3 times or less the wavelength of the laser light on the optical recording medium; Detecting means for detecting the reflected light, wherein the focusing means comprises: an objective lens facing the optical recording medium; and an optical phase difference adding means for adding a phase difference to the laser light incident on the objective lens. It is characterized by having means.
  • an optical super-resolution phenomenon is generated by adding a phase difference to the laser beam incident on the objective lens by the optical phase difference adding means, and the optical head is smaller than a case where a normal optical system is used.
  • a light spot can be obtained. Therefore, it is possible to focus the light on the optical recording medium so that the intensity diameter is 1.3 times or less of the wavelength, and it is possible to focus on the optical recording medium having a track pitch almost equal to the wavelength of the laser beam or a narrow track pitch. Processing such as recording or reproduction can be performed.
  • CDR can be treated with long-wavelength laser light that matches the wavelength selectivity of the dye used in CDR. Therefore, it is possible to provide an optical head that is compatible with a high-density optical recording medium such as a DVD and an optical recording medium such as a CD-R having a color recording layer. .
  • the optical super-resolution phenomenon can be caused by giving a phase difference to a part of the laser beam incident on the objective lens. It is desirable to give a phase difference of ⁇ 180 ° to a plurality of band-shaped regions of the laser beam incident on the objective lens, the longitudinal direction of which is the radial direction of the optical recording medium. Or, multiple laser beams at the center of the optical axis of the laser beam One 180 in the annular zone. It is desirable to provide a phase difference of
  • the diameter of the main lobe and the intensity of the side lobe change by changing the ring width and the ring diameter, or by changing the band width and the distance from the center of the laser beam axis to the band.
  • the strength of the side lobe is preferably set to about 10 to 5% of the main lobe.
  • the side lobe increase phenomenon can be actively used when used in combination with a signal processing unit that combines a partial response method or a partial response method and a maximum likelihood decoding method described later.
  • Examples of the means for adding a phase difference include a filtering means in which laser light incident on the objective lens is provided with irregularities on the substrate surface having a constant refractive index, and a filtering means in which the refractive index of the substrate is changed. It can be used. In any case, since a transparent substrate is used, the loss of laser light can be prevented, so that it is particularly suitable for a writable (recordable) optical head or optical recording device that requires a high light output (light intensity).
  • a detection lens for condensing reflected light reflected from the optical recording medium a detecting means for detecting the condensed reflected light, and a laser for condensing the detected light
  • a means for blocking at least the side lobe component in the track tangential direction on the optical recording medium is provided near the light converging point, and a means for removing the adverse effects caused by the side lobe that has been enlarged by the optical super-resolution phenomenon. It is characterized by being able to remove noise components from harmful silo mixed into the optical disc playback signal, improving the quality of the playback signal. Further, by further shielding the part of the main lobe, the harmful noise component mixed in the main lobe can be removed, and the quality of the reproduced signal can be further improved.
  • the optical head of the present invention has a laser light source for emitting laser light, and an objective lens for condensing the laser light on an optical recording medium, and is substantially equal to the wavelength of the laser light. It is characterized by being able to reproduce information on an optical recording medium having an average track pitch narrower than the wavelength, and collecting the reflected light reflected from the optical recording medium without using the optical super-resolution phenomenon.
  • Means to shield light from It is characterized by having.
  • the wavelength of the laser light is about 0.78 m
  • the numerical aperture of the laser light incident on the detecting means for detecting the light reflected from the optical recording medium is about 0.08 or less, preferably It is desirable to set it to about 0.05 to 0.02, more preferably to about 0.035. This is because reducing the numerical aperture increases the size of the optical head, while increasing the numerical aperture makes it difficult to process the width of the light-shielding mask or the pattern width of the photodiode, and also makes it difficult to assemble the optical head. It is.
  • the laser beam having a longer wavelength is used to condense the laser beam with a spot diameter that does not match the track bit. Recording is not possible, but reproduction can be performed by using the light-shielding means. Furthermore, CDD-R can be subjected to processing such as recording or reproduction using a long-wavelength laser beam that matches the wavelength selectivity of the dye used there.
  • An optical head compatible with a high-density optical recording medium such as a DVD or a CD-R or the like having a dye-based recording layer can be provided.
  • a substrate having a thickness of about 0.6 mm is generally employed.
  • the numerical aperture of the objective lens used for the optical head is limited to about 0.6 because coma aberration increases in proportion to the cube of the numerical aperture. It is.
  • coma is inversely proportional to the wavelength of the laser beam.
  • a laser beam having a wavelength substantially equal to the average track pitch of the optical recording medium that is, a laser beam having a wavelength longer than the above-mentioned current DVD standard is used, even if the numerical aperture of the objective lens is 0.6 or more, In addition, it is possible to prevent an increase in frame yield. Therefore, it is possible to obtain a smaller light spot on the optical recording medium, and it is possible to provide an optical head capable of performing optical recording and reproduction at a higher density.
  • the light spot due to the optical super-resolution phenomenon generated by the light intensity distribution converting means can be further reduced, and the recording density can be further improved. Also small The role of the light intensity distribution converting means for obtaining a proper spot diameter can be reduced, and the side lobe can be reduced. Also, when the super-resolution phenomenon due to the phase difference is used, the light spot due to the optical super-resolution phenomenon generated by the optical phase difference adding means can be further reduced, and the recording density can be further improved. Further, the role of the optical phase difference adding means for obtaining a small spot diameter can be reduced.
  • An optical head that can process an optical recording medium with a narrow track bit by using such a long-wavelength laser beam is adopted, and recording or recording is performed by using a servo mechanism that causes the optical head to follow a recording track of the optical recording medium.
  • a servo mechanism that causes the optical head to follow a recording track of the optical recording medium.
  • the spot diameter of the laser beam in small Kusuru place optical to the long wavelength using the head, such as, to narrow track Bitch of optical recording medium by irradiating a large beam spot diameter,
  • the reflected light is converted into an information signal, and the information signal is decoded to reproduce the information recorded on each track having a track pitch substantially equal to the wavelength of the laser light.
  • PR method partial response method
  • ML maximum likelihood decoding
  • the signal reflected by the side lobe of the light spot increased by the optical super-resolution is also used by the PRML method. This is useful information when decoding. In other words, side lobe signals can be used effectively by selecting an appropriate PR method, which can contribute to signal reproduction.Decoding by the ML method further increases the recording density in optical recording media. Thus, it is possible to provide an optical recording device capable of further improving the recording / reproducing reliability.
  • the optical head or optical recording apparatus of the present invention can collectively process a high-density DVD and an optical recording medium having different characteristics such as a CD-R having excellent characteristics on the long wavelength side.
  • an optical head and an optical recording device of the present invention This makes it possible to perform processing such as recording or reproduction on high-density optical recording media using long-wavelength laser light, thus improving the cost and reliability of optical heads and optical recording devices.
  • the semiconductor laser as the light source is 0.78 zm for the current CD and 0.65 or 0.635 ⁇ m for the DVD.
  • Short-wavelength semiconductor lasers are more expensive than long-wavelength semiconductor lasers, and high-power semiconductor lasers are more expensive than low-power semiconductor lasers. It is expensive.
  • an optical head and an optical recording apparatus that can support an optical recording medium with a high recording density are much more expensive than the current ones that support an optical recording medium with a lower recording density.
  • recordable (writeable) optical heads and optical recording devices are more expensive than optical heads and optical recording devices dedicated to playback (reading).
  • the optical head and optical recording device of the present invention can record / reproduce data on / from a high-density optical recording medium using a long-wavelength semiconductor laser. The recording density can be improved by using a laser.
  • a high-density recording / reproduction using a 0.78-m band semiconductor laser with the current CD standard wavelength can be realized.
  • the 0.78 m band semiconductor lasers are mass-produced for CDs and have very good productivity.
  • semiconductor lasers near 0.65 m are difficult to manufacture and expensive, and high-power lasers for writing have very low productivity and are very expensive.
  • the optical head and the optical recording apparatus of the present invention enable high-density signal reproduction using a semiconductor laser having a longer wavelength and high productivity. High-density signal recording becomes possible using a semiconductor laser.
  • the laser light can be sufficiently concentrated on a small spot.
  • An optical head and an optical recording device for writing as well as for reproduction can be supplied at low cost.
  • the optical super-resolution phenomenon is generated by providing an optical path difference in a part of the optical path as the optical phase difference adding means, so that laser light can be reduced to a small spot.
  • the optical head and the optical recording device for writing as well as for reproduction can be supplied at a low cost because they can be sufficiently concentrated on the data.
  • the characteristics of the objective lens such as coma, are improved, so that it can be easily manufactured by using inexpensive long-wavelength semiconductor lasers and conventional lens processing technology.
  • Using an objective lens signal reproduction with a small light spot is possible.
  • the optical super-resolution phenomenon the numerical aperture of the objective lens is increased, a part of the laser light incident on the detection element is shielded,
  • the recording density of information recordable or reproducible on an optical recording medium can be further improved by combining the element of decoding by the PRML method.
  • the reproduction characteristics or the writing characteristics have wavelength dependency.
  • compatibility with conventional optical recording media that is difficult to use at shorter wavelengths is ensured, and semiconductor lasers with wavelengths longer than the conventional track pitch can be used.
  • the optical head and the optical recording device which can be inexpensive and writable can be realized. Further, it is possible to provide an optical head and an optical recording device that can cope with future high density.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical head according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is an intensity distribution of laser light emitted from a semiconductor laser in the optical head shown in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing how the light intensity distribution is converted by the force perturbation in the optical head shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a graph showing the optical head in the optical head shown in FIG. 5 is a graph showing a light intensity distribution of a spot focused with a super-resolution phenomenon.
  • FIG. 5 is a graph showing the reflection characteristics of CDR with respect to the wavelength of laser light.
  • FIG. 6 is a diagram showing how the light intensity distribution is converted using an infinite aspherical optical system, and FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing how the light intensity distribution is converted using a mask plate.
  • FIG. 8 is a diagram showing how the light intensity distribution is converted using a filter.
  • FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of an optical recording apparatus using the optical head shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an optical head according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 11 is a diagram showing a shape of a phase variable filter.
  • FIG. 12 is a graph showing the phase difference distribution of the laser light emitted from the semiconductor laser in the optical head shown in FIG. 10, and
  • FIG. 13 is a graph showing the phase difference distribution in FIG.
  • FIG. 14 is a graph showing how the optical phase difference distribution is converted by the phase variable filter in the optical head shown in FIG. 14.
  • FIG. 14 shows the optical super-resolution phenomenon in the optical head shown in FIG. 6 is a graph showing a light intensity distribution of a sbot collected and condensed.
  • FIG. 15 is a diagram showing a shape of a second phase variable filter, and FIG.
  • FIG. 16 is a diagram showing a shape of a third phase variable filter.
  • FIG. 17 is a graph showing the phase difference distribution of the laser light emitted from the semiconductor laser when the second variable phase filter is inserted in the optical head shown in FIG. The figure shows the optical system shown in Fig. 10 when the second phase variable filter is inserted.
  • FIG. 19 is a graph showing how the optical phase difference distribution is converted by the phase variable filter in the optical system.
  • FIG. 19 is a graph showing the optical state shown in FIG. 10 when the second phase variable filter is inserted.
  • 5 is a graph showing a light intensity distribution of a bot that is focused on the head with an optical super-resolution phenomenon.
  • FIG. 20 is a diagram showing the shape of the fourth phase variable filter.
  • FIG. 21 is a diagram showing a state in which an element for converting an optical phase difference distribution is used as an infinite optical head.
  • FIG. 22 is a diagram showing a configuration of another optical head of the present invention
  • FIG. 23 is a diagram showing a state of a laser beam in a light shielding slit portion of the optical head shown in FIG.
  • FIG. 24 is a diagram showing a state of laser light in a photodiode portion when a photodiode having a sidelobe light blocking function is mounted on the optical head shown in FIG.
  • the second 5 Fig second 2 a diagram showing a state of a laser beam of another light shielding slit portion of the head to the optics shown in FIG, second 6 Figure Saidoro the head on the optical indicating the first 0 Figure
  • FIG. 9 is a diagram showing a state of laser light of another photodiode unit when a photodiode having a single light blocking function is mounted.
  • FIG. 27 is a diagram showing a configuration of an optical head according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 28 (a) shows the configuration of an optical head shown in FIG. Fig. 28 (b) shows the situation.
  • Fig. 28 (b) shows the laser in the photodiode section when the light-blocking slit is removed from the optical head shown in Fig. 27 and a photodiode with a side-lobe light-blocking function is mounted. It is a figure showing a situation of light.
  • FIG. 29 is a diagram showing a configuration of another optical head according to the third embodiment of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows a configuration example of an optical head according to the present invention.
  • the optical head 10 of the present example includes a semiconductor laser 2 installed substantially at the center of the semiconductor substrate 1 and a plurality of photodiodes 7 provided around the semiconductor substrate 1 around the semiconductor laser 2.
  • the entire optical head 10 can perform focusing / tracking control on the optical disc 20.
  • the semiconductor laser 2 of the optical head 10 of this example is a near-infrared semiconductor laser having a wavelength of 0.78 m, and the laser light 8 emitted from the semiconductor laser 2 is light.
  • the light intensity distribution is converted by the cover plate 3, which is an intensity distribution converting means, and is incident on the objective lens 5.
  • the laser beam 8 is focused by the objective lens 5 so that an optical super-resolution phenomenon occurs on the recording surface of the optical disc 20.
  • the reflected light 9 reflected from the optical disc 20 is separated in the direction of the photodiode 7 by the hologram panel 4a for signal separation through the reverse optical path, and is condensed on the photodiode 7 of each. . Then, the intensity of the reflected light is converted into an electric signal and output.
  • the first surface 3a has a flat center and periphery, and a laser beam incident on an intermediate portion therebetween. 8 has a gentle concave surface. Therefore, the laser light incident on this surface is refracted near the center and near the optical axis 8a in the same manner as a normal plane, and travels through the cover plate. On the other hand, the laser light incident on the intermediate part is refracted so as to diverge outward due to the concave lens action.
  • the second surface 3b of the force plate 3 has a flat surface at the center and the periphery near the optical axis 8a, and an intermediate portion between them has a gentle convex curved surface with respect to the incident laser beam. ing.
  • the laser light incident near the center and the periphery is refracted and emitted in the same manner as a normal plane.
  • the exit angle of the laser light incident on the intermediate portion is corrected by the action of the convex lens.
  • the laser light incident on the intermediate portion of the first surface 3a is diverged toward the peripheral portion, and reaches the second surface 3b.
  • the intermediate portion b is modified so that it is emitted at the same angle as the laser beam transmitted through the normal plane.
  • the laser light incident on the intermediate portion of the first surface 3a changes its position to the vicinity of the peripheral portion at the position of the second surface 3b, whereas the laser light at the center and the outermost periphery has a lower light intensity. does not change. Therefore, according to the cover plate 3 of this example,
  • the density of the laser light that is, the distribution of the light intensity is converted so that the light intensity at the center decreases and the light intensity at the outer periphery increases.
  • the angle of the laser light refracted by the second surface 3b is corrected so that the wavefront becomes substantially spherical again, so that the wavefront aberration is not deteriorated and the light amount on the entrance pupil to the objective lens 5 is not lost. Is converted. Therefore, an optical super-resolution phenomenon can be caused without losing the light amount of the laser beam emitted from the semiconductor laser 2, and a small spot can be formed on the optical disc 20.
  • the laser beam 8 emitted from the semiconductor laser 2 passes through the cover plate 3 and causes an optical super-resolution phenomenon by the objective lens 5 to be focused on the optical disk 20.
  • the semiconductor laser 2 has an elliptical radiation characteristic, the intensity distribution of the laser beam 8 emitted from the semiconductor laser 2 does not have a rotational symmetry, and differs depending on the radiation direction of the semiconductor laser. For example, as shown in FIG. 2, laser light is emitted in which the light intensity distribution Q 1 in the direction perpendicular to the plane of FIG. 1 is wide and the light intensity distribution Q 2 in the direction parallel to the paper is narrow. You.
  • the cover plate 3 which is a light intensity distribution converting means
  • it is converted into intensity distributions Q 1 ′ and Q 2 ′ as shown in FIG. Is done.
  • the component at the center near the optical axis 8a is transferred to the periphery by the cover plate 3, so that the distribution Q1 of the vertical component of the laser beam is close to the periphery as shown in Fig. 3 (a).
  • it is transformed into a distribution Q 1 ′ with a concave center.
  • the distribution Q2 of the parallel components of the laser light is converted into a distribution Q2 'in which the center is slightly increased in the periphery as shown in Fig. 3 (b).
  • the optical super-resolution phenomenon occurs as shown in Fig. 4.
  • the distribution Q 1 ′′ and Q 2 ′ ′ are obtained.
  • the light intensity distribution is converted to the laser light having a wavelength of 0.7, and the laser beam with respect to the central part is changed as shown in FIG. If the ratio of the light intensity of the peripheral portion is set to be approximately 2 nm, as a light spot diameter is focused on the optical disc 2 0 0.
  • the peak in the vertical direction has a narrow peak with a 1 / e 2 intensity of 0.9 ⁇ m or less.
  • the side lobes 30 appearing on both sides of the central main lobe 31 have a larger vertical component in which the optical super-resolution phenomenon is more remarkable.
  • the direction in which the larger side lobe 30 appears is adjusted to the tangential direction of the optical disk, and a signal related to information recorded on the optical disk is also obtained by the side lobe to obtain a larger spatial frequency. Is obtained.
  • a spot diameter of 1 m or less can be formed on the optical disc 20.
  • the spot diameter has a wavelength of 0.65 in the DVD standard corresponding to the high recording density described above. ⁇ 111 ⁇ is almost equal to the spot diameter of the laser beam of 0.63 m focused on the optical disk by the objective lens with the numerical aperture of 0.6. Accordingly, a process such as recording or reproduction is performed on a phase-change optical disc having an average track pitch of 0.74 ⁇ m corresponding to the DVD standard by using a laser beam having a spot diameter formed by using the optical head 10 of the present embodiment. be able to.
  • the optical head 10 of the present embodiment can perform a process such as recording or reproduction on a CD-R using a dye-based recording layer.
  • Fig. 5 shows the reflection characteristics of the CD-R with respect to the wavelength of the laser beam.
  • CD-R shows a very high reflection characteristic at wavelengths around 0.8 / zm, while the reflectance at wavelengths between 0.6 and 0.7 zm is very low. . Therefore, if a laser beam having a wavelength of 0.65 m or 0.63 mm corresponding to the DVD standard is used, processing such as raw or recording cannot be performed.
  • the optical head 10 of the present example since the laser light having a wavelength of 0.78 in is used, the CD-R processing can be performed in a region having excellent reflection characteristics. Therefore, by using the optical head 10 of the present example, it is possible to collectively process both an optical disc having a high recording density of the DVD standard and an optical disc having a dye-based recording layer such as a CD-R. It becomes possible to realize a recording device. Of course, it is also possible to play back the conventional CD standard optical disc (CD).
  • CD CD standard optical disc
  • the average track pitch is 0.74 ⁇ m (+/ ⁇ About 4% variation) It is possible to realize an optical head capable of performing processing such as recording or reproduction on an optical disk having a high recording density. Furthermore, it is possible to provide an optical head compatible with optical recording media that cannot be processed by the conventional DVD standard such as CD-R.
  • the intensity of the laser beam is converted so that the intensity at the peripheral portion is about twice as high as that at the central portion.
  • the intensity of the peripheral portion is increased, the intensity of the side lobe 30 is increased, and the intensity of the central main lobe 31 is decreased, so that the resolution of the reflected light from the optical disc may be deteriorated.
  • the light intensity at the peripheral part with respect to the center part be less than three times less, and by making it about twice as in this example, the intensity of the side lobe will be about 10 to 5% of the main lobe.
  • the laser light at the center is Compared to the case where the means for shielding the light is adopted, the intensity of the side lobe can be suppressed to about 1/2 at the same spot diameter.
  • a finite system is formed by a cover plate 3 having two aspheric surfaces 3a and 3b.
  • Aspherical optical system is adopted.
  • the laser light collimated by a collimated lens or the like can be used to distribute the light intensity using an infinite aspherical element 35 as shown in FIG. 6 (a).
  • a collimating lens 32 having a light intensity distribution converting function can be used.
  • the mask plate 36 shown in FIG. 7 can be used as the light intensity distribution converting means.
  • the mask plate 36 is installed so as to shield the central portion on the entrance pupil of the objective lens, thereby reducing the light intensity at the central portion and relatively reducing the light intensity at the peripheral portion. Strength can be increased. Therefore, a remarkable optical super-resolution phenomenon is generated by the objective lens 45, and a spot having a small diameter can be formed.
  • FIG. 8 it is possible to obtain a remarkable optical super-resolution phenomenon by using a filter 37 having a small transmittance at the center as a light intensity distribution converting means.
  • these mask plates 36 or 37 are used, the laser light is slightly lost, but they are inexpensive and are particularly suitable for optical heads or optical recording devices dedicated to reproduction. .
  • the optical head 10 of the present example by setting the number of apertures of the objective lens 5 larger than that of the current DVD standard, it is possible to obtain a signal with higher resolution, and the density is higher than that of the optical disc. Recording or reproduction can be performed.
  • High-density optical disks use disk substrates with a thickness of about 0.6 mm, which is thinner than the current CD standard, in order to improve the tilt characteristics.
  • coma aberration increases in proportion to the cube of the numerical aperture and decreases in inverse proportion to the wavelength of the laser light.
  • the upper limit of the numerical aperture of the objective lens is about 0.6 for a laser beam having a wavelength of 0.63111 rounds and 0.65 m.
  • the optical head 10 of the present example can use a laser beam having a wavelength of 0.78 zm to cope with an optical disc having a high recording density conforming to the DVD standard. It is possible to increase the numerical aperture of the lens to about 0.64 (including an error of about +/- 4%). Therefore, a small light spot can be obtained without increasing the performance of the objective lens, and an optical head capable of performing optical recording and reproduction at a higher density can be provided at low cost.
  • the load on the light intensity distribution conversion means such as a force bar plate can be reduced in order to obtain a spot diameter corresponding to the DVD standard optical disk, so that the intensity of the cyclone can be reduced and the optics with high signal resolution can be used. Can provide FIG.
  • the optical recording apparatus 11 of this example generates servo signals such as a focus error signal and a tracking error signal from the signal by the photodiode of the optical head 10, and further generates an RF signal.
  • An RF amplifier 12 having functions, a servo control circuit 13 for controlling focusing and tracking of the optical head 10 based on a servo system signal, and an actuator controlled by the servo control circuit 13 It has 14 Further, the RF signal output from the RF amplifier 12 is input to the PRML circuit 15 and subjected to a decoding process by a partial response method (PR method) and a maximum likelihood decoding method (ML method).
  • PR method partial response method
  • ML method maximum likelihood decoding method
  • R (1, 2, 1) and the like are selected.
  • the data read from the optical disk 20 is output to an external device such as a computer via a processing circuit 16 having a function such as a digital filter.
  • the PR method for decoding by controlling the amount of interference between signals and the maximum likelihood decoding method (ML method) for decoding a finite-length received signal sequence to the PR method
  • the PRML method is a well-known technique for waveform transmission for digital transmission.In this example, this technique is used to separate and decode signals on an optical disk having a narrow track pitch. ing.
  • a long-wavelength optical head using a high NA objective lens with a spot diameter of about 1.2 ⁇ m can be used instead of the optical head of this example. Even if it is used, it is possible to separate the signal obtained from an optical disc with a narrow track pitch corresponding to high recording density and decode the information.
  • the CD-R can be processed by long-wavelength laser light.
  • the optical head 10 provided with the light intensity distribution converting means, the side spots of the optical spot increased by the optical super-resolution phenomenon were reflected. Since signals can be decoded using the PRML method, more reliable playback processing can be performed. Recording density in the disk can be further increased.
  • high-density DVDs and optical disks having different characteristics such as CD-R having excellent characteristics on the long wavelength side are collectively processed.
  • processing such as recording or reproduction on an optical disc with a high recording density of the DVD standard using the current semiconductor laser of the CD standard.
  • the objective lens with a large numerical aperture, and the PRML method it is possible to cope with an optical recording medium with a higher recording density. Therefore, it is possible to provide an optical head and an optical recording apparatus which can cope with a higher recording density in the future by using a semiconductor laser which is inexpensive and already used and has high reliability.
  • an optical head and an optical recording apparatus capable of performing not only reproduction of high-density recording but also recording (writing) can be realized using inexpensive and highly reliable long-wavelength laser light.
  • the optical super-resolution phenomenon increases the side lobes and reduces the efficiency of using laser light.
  • Increasing the numerical aperture of the objective lens degrades the tilt characteristics and increases coma aberration, thereby increasing the cost of the objective lens, and the scale of the signal processing circuit if relying too much on the PRML decoding process. Should be taken into account. Therefore, at present, considering the design values that can be realized for the light intensity distribution converter, the objective lens, and the signal processing circuit, It is desirable that the ratio of the track pitch Tr / Tr be kept to about 1.2, preferably about 1.1.
  • FIG. 10 shows a second embodiment of the optical head according to the present invention.
  • the optical head 21 of the present embodiment includes a semiconductor laser 2 disposed substantially at the center of the semiconductor substrate 1 and a plurality of photodiodes 7 provided around the semiconductor substrate 1 around the semiconductor laser 2.
  • the magnetic head 6 controls the optical head 11 so that the entire optical head 11 can perform forcing and tracking control on the optical disc 20. It has become.
  • the semiconductor laser 2 of the optical head 21 of this example is also a near-infrared semiconductor laser having a wavelength of 0.78 m, and the laser light 8 emitted from the semiconductor laser 2 is light.
  • a phase difference is added by a phase variable filter 50 as a phase difference adding unit, and the phase difference filter 50 enters the objective lens 5.
  • the laser beam 8 is condensed by the objective lens 5 so as to cause an optical super-resolution phenomenon on the recording surface of the optical disc 20.
  • the reflected light 9 reflected from the optical disc 20 is separated in the direction of the photodiode 7 by the signal separating hologram pattern 4a through the reverse optical path, and is condensed on the photodiode 7 of each. Then, the intensity of the reflected light is converted into an electric signal and output.
  • FIG. 11 shows a detailed diagram of the phase variable filter 50.
  • FIG. 11 (a) shows a front view
  • FIG. 11 (b) shows a side view.
  • the phase variable filter 50 in this example is uniaxial.
  • the two long strip-shaped recesses 50a (in the left-right direction in FIG. 11 (a)) are symmetrical in the vertical direction in FIG. 11 (a) with respect to the center 8a of the optical axis of the laser beam. Is formed.
  • the concave portion 50a is for adding a phase difference, and the laser beam transmitted through the concave portion (concave portion 50a) transmits through the concave portion (concave portion 50a). 1 80 compared to the phase. It is designed so that the phase is delayed (-radian).
  • the laser beam 8 emitted from the semiconductor laser 2 passes through the phase variable filter 50, and causes the objective lens 45 to cause an optical super-resolution phenomenon.
  • the state where light is focused on the optical disk 20 is shown.
  • the semiconductor laser 2 since the semiconductor laser 2 has an elliptical radiation characteristic, the intensity distribution of the laser light 8 emitted from the semiconductor laser 2 is not rotationally symmetric, and Depends on the direction of the radiation. That is, for example, a laser light having a wide light intensity distribution Q1 in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 11 and a narrow light intensity distribution Q2 in a parallel direction is emitted.
  • the phase characteristics are constant irrespective of the radiation characteristics of the semiconductor laser. For example, as shown in FIG.
  • the aligned laser light is emitted in the state where P 2 is both 0.
  • the phase variable filter 50 as an optical phase difference adding means
  • the phase differences P 1 ′, P 2 ′, and P 2 ′ ′ as shown in FIG. 13 are obtained. Is converted to That is, the phase difference P 1 of the vertical component of the laser beam becomes P 1 ′ and the phase difference P 2 of the parallel component of the laser beam, because the phase of the laser beam passing through the concave portion 50 a is delayed by 180 °. Is converted to P 2 ′ in a region without the concave portion 50 a, and is converted to P 2 ′′ in a region without the concave portion 50 a.
  • the width d of the band-shaped concave portion 50a is about 5% of the effective diameter in the phase variable filter portion, and the distance h from the center of the laser optical axis to the center of the width d of the band-shaped concave portion 50a is about 1% of the effective diameter. by setting 3%, to obtain zero. 9 to 1 ⁇ M less narrow diameter of spots (l Z e 2 of the intensity diameter of) the light spot diameter in the vertical direction is condensed on the optical disc 2 0
  • the spot diameter focused on the optical disc can be reduced to 80% or less as compared with the conventional spot diameter of about 1.2 zm.
  • the direction in which the larger side lobes 24, 25, and 26 appear is aligned with the tangential direction of the optical disk, and a signal relating to information recorded on the optical disk is also obtained by the side lobe to obtain a larger space.
  • the frequency is obtained.
  • a spot diameter of 1 zm or less can be formed on the optical disk 20.
  • the average track pitch corresponding to the DVD standard can be reduced. It can perform processing such as playback or recording on 0.74 m optical discs and CD-Rs using dye-based recording layers. Of course, playback of conventional CD-standard optical discs (CDs) is also possible. It is possible.
  • a phase difference of one 180 ° is added to the concave portion 50a by providing the concave portion 50a as shown in FIG. 11 (b). Even if the convex portion 50c is provided as shown in FIG.
  • FIGS. 15, 16 and 20 show another embodiment of the phase variable filter.
  • FIG. 15 (a) shows a front view
  • FIG. 15 (b) shows a side view.
  • the phase variable filter 60 in this example has three strip-shaped recesses 60a and 6 Ob which are long in one axis direction (the horizontal direction in FIG. 15 (a)). It is formed at a position symmetrical in the vertical direction in FIG.
  • the concave portions 60a and 60b are for adding a phase difference, and the laser beam transmitted through the concave portion (concave portions 60a and 60b) and the laser beam transmitted through the non-depressed portion (flat portion 60c). It is designed so that the phase is 180 ° behind the phase of light.
  • the width 1 of the band-shaped concave portion 6 and the width d2 of the concave portion 6 Ob are set to about 3% of the effective diameter in the evening portion of the phase variable filter, and the width of the band-shaped concave portion 60 from the center of the laser optical axis (12 By setting the distance h1 to the center to about 28% of the effective diameter and replacing the phase variable filter 50 in the optical head 21 shown in FIG.
  • FIG. 16 (a) shows a front view
  • FIG. 16 (b) shows a side view
  • annular concave portions 70a and 70b are formed at positions around the optical axis center 8a of the laser light, and the concave portions 70a and 70b are formed. It is designed to give a 180 ° phase difference to the laser light passing through 0b.
  • FIGS. 17, 18 and 19 show lasers emitted from semiconductor laser 2 when phase variable filter 70 is mounted on optical head 21 instead of phase variable filter 50.
  • a state is shown in which the light 8 passes through the phase variable filter 70, causes an optical super-resolution phenomenon by the objective lens 45, and is condensed on the optical disk 20.
  • the phase characteristics of the laser light emitted from the semiconductor laser are constant irrespective of the emission characteristics of the semiconductor laser.
  • a laser beam is emitted in a state where the phase difference P 3 in the direction perpendicular to the laser beam and the phase difference P 4 in the parallel direction are both zero.
  • phase variable filter 70 As an optical phase difference adding means, it is converted into phase differences P 3 ′ and P 4 ′ as shown in FIG. 18. Is done.
  • the laser beam having the phase difference shown in Fig. 18 is condensed by the objective lens 45, the optical super-resolution phenomenon is remarkable in both the vertical and parallel directions as shown in Fig. 19 The intensity distributions 13 and 14 are obtained.
  • the width d3 of the annular concave portion 70a shown in Fig. 16, the radius r1 of the laser beam central concave portion 70b, and the distance r2 from the laser beam center 8a to the annular concave portion 70a are changed.
  • the lobe 42, and possibly higher order side lobe intensities, vary.
  • the width d3 of the annular concave portion 70a is about 5% of the effective diameter of the phase variable fill portion
  • the radius r1 of the laser beam central concave portion 7 Ob is about 10% of the effective diameter
  • the laser beam is set.
  • the primary side lobe 40, secondary side lobe 41, and tertiary side lobe 42 that appear around the main lobe 39 at the center have the strength of each side mouth at about 5 to 10% of the main lobe. Holding down.
  • the difference from the phase variable filter 50 and the phase variable filter 60 is that a remarkable optical super-resolution phenomenon also appears in the parallel direction, and the sidelobe in the parallel direction increases accordingly.
  • Fig. 20 (a) shows a front view
  • Fig. 20 (b) shows a side view.
  • the phase variable filter 80 in this example is designed to reduce the intensity of the cycloid, and the annular convex part 80a and the annular concave part 80b, 80e are formed by the optical axis of the laser beam. It is formed at a position centered on the center 8a, and is designed to give a phase difference of approximately -90 °, 50 °, and 290 ° to the laser beam transmitted through the convex portion 80a, the concave portion 80b, and 80c, respectively. Have been.
  • the width d4 of the annular convex portion 80a is about 9% of the effective diameter in the phase variable filter portion
  • the width d5 of the annular concave portion 8 Ob is about 11% of the effective diameter in the phase variable filter portion
  • the annular shape is set by setting the width d6 of the concave portion 80c to about 8% of the effective diameter in the variable phase filter portion and the radius r3 of the flat portion 80d to about 10% of the effective diameter.
  • the light is focused on the optical disc 20.
  • a vertical light spot diameter a spot with a narrow diameter of 0.9 to lm or less (diameter with an intensity of 1 / e 2 ) is realized.
  • the primary sidelobe, secondary sidelobe, tertiary sidelobe, and higher sidelobes that appear around the center mainlobe have their sidelobe strength reduced to less than 5% of the mainlobe. Holding down.
  • the cycloid intensity can be suppressed to less than 1/2 at the same spot diameter.
  • the above-mentioned phase variable filter is a force inserted in a system using a finite objective lens shown in FIG. 10; even if it is inserted in a system using an infinite objective lens as shown in FIG.
  • the same effects as above can be obtained.
  • the laser light 8 emitted from the semiconductor laser 2 is converted into parallel light by passing through the collimating lens 33, and is transmitted through the phase variable filter 90, the beam splitter 29, and the objective lens 45. To focus the light on the optical disk 20.
  • the laser beam 9 reflected by the optical disk 20 passes through the reverse path and is reflected by the beam splitter 29, enters the detection optical system 28, and detects a signal on the optical disk 20. .
  • the super-resolution spot can be formed on the optical disk by the laser beam 8 transmitting through the phase variable filter 90 and being collected by the objective lens.
  • the phase variable filter 90 has the same shape as the phase variable filters 50, 60, 70, 80 shown in FIGS. 11, 15, 16, and 20. Things can be used.
  • the optical head 21 it is also possible to obtain a signal with higher resolution by setting the numerical aperture of the objective lens 5 to be larger than the current DVD standard.
  • a method of shielding a cycloid component of the laser beam 9 reflected on the optical disk 20 and incident on the photodiode 7 is used.
  • a slit 18 having a length in the radial direction of the optical disk is inserted near the convergence point of the reflected light 9 between the hologram element 4 and the photodiode 7, Shields the tangential component of the optical disk in the tangential direction.
  • the configuration is the same as that of the optical head 21 shown in FIG. 10 except for the slit 18, so the description is omitted.
  • FIG. 23 shows a detailed view of the slit portion.
  • FIG. 23 (a) shows the slit portion when a phase variable filter having the same characteristics as those shown in FIG. 11 or FIG. 15 is used for an optical head.
  • the side lobe component occurs only in one axis direction, the first- and subsequent-side cyclode components 24, 25, and 26, and in some cases, the fourth- and subsequent-order cyclode components
  • the components can also be completely shielded from light by the slit 18. Only the main lobe 23 passes through the slit 18 and reaches the photodiode 7.
  • FIG. 23 (b) shows the slit section in the case where a phase variable filter having the same characteristics as those shown in FIG. 16 or FIG.
  • the 20 is used for an optical head.
  • this phase variable filter is used, as shown in Fig. 23 (b), since the side lobe component is generated so as to draw a concentric circle with respect to the center of the optical axis, the first and subsequent side lobes are generated.
  • the slits 18 shield the components 40, 41, 42 and, in some cases, the fourth and subsequent components in the evening direction of the optical disk.
  • the optical head 21 shown in FIG. 10 instead of inserting the slit 18, it is possible to cope with it by devising the shape of the photodiode.
  • the photodiode 7 has a rectangular shape with the long side in the radial direction of the optical disc, and the short side in the tangential direction of the optical disc has a length just enough to fit the main lobe of the laser spot, and does not receive the side lobe component. .
  • the reflected light 9 is arranged so as to be focused on the photodiode 7.
  • FIG. 24 shows a detailed view of the photodiode section.
  • Fig. 24 (a) shows the photodiode section when a phase variable filter having the same characteristics as those shown in Fig. 11 or Fig. 15 is used for an optical head. ing. Only the main lobe component 23 can be received by the photodiode 7.
  • FIG. 24 (b) shows the photodiode section when a phase variable filter having the same characteristics as those shown in FIG. 16 or FIG. 20 is used for an optical head. I have.
  • the side lobe component in the tangential direction of the optical disk reflected from the optical disk 20 can no longer be detected by the photodiode, so that the reproduction characteristics of the optical head can be improved. Become.
  • the width of the slit and the short side of the photodiode is set to a width that is just right for the main lobe of the laser beam to pass.
  • the width of the short side is the second or higher side
  • the reproduction signal characteristics may not be improved. In that case, experiments have confirmed that an improvement effect can be obtained by further shielding some of the main lobe components.
  • FIG. 25 (a) and (b) show an example. This figure shows a case where a narrow slit 19 is inserted in the track tangential direction of the optical disc instead of the slit 18 in the optical head 22 shown in FIG. 22 as in FIG. This shows how the reflected light 9 enters the slit 19.
  • FIG. 25 (a) shows the slit portion when a phase variable filter having the same characteristics as those shown in FIG. 11 or FIG. 15 is used for an optical head. When this phase variable filter is used, since the sidelobe component occurs only in one axis direction, the first and subsequent sidelobe components 24, 25, 26, and, in some cases, the fourth and subsequent sidelobe components Can be completely shielded from light by the slit 19.
  • a part of the main lobe 23 is also configured to be shielded from light by the slit 19. In this figure, only about 40% of the center of the spot diameter of the main lobe 23 in the track tangential direction passes through the slit 19 and reaches the photodiode 7.
  • FIG. 25 (b) shows the slit section in the case where a phase variable filter having characteristics equivalent to those shown in FIG. 16 or FIG. 20 is used for an optical head.
  • the slit 19 shields the side of the optical disc in the track tangential direction of the sidelobe components 40, 41, 42, and in some cases the fourth and higher order sidelobe components. Further, a part of the main lobe 39 is also shielded from light as in FIG. 25 (a).
  • the slit has a thickness of 1 / zm or less in consideration of the adverse effect of diffraction at the slit of the main lobe 23 or 39.
  • Metals such as chromium are deposited on optical glass and manufactured by etching or the like.
  • FIG. 26 shows a detailed view of the photodiode section.
  • Fig. 26 (a) shows the photodiode section when a phase variable filter having the same characteristics as those shown in Fig. 11 or Fig. 15 is used for an optical head. ing.
  • the photodiode 7 can receive light with a part of the main lobe component 23 shielded from light.
  • FIG. 24 (b) shows the photodiode section when a phase variable filter having the same characteristics as those shown in FIG. 16 or FIG. 20 is used for an optical head.
  • I have.
  • the slit and the photodiode are a super-resolution element using the aspherical optical system shown in Example 1, a super-resolution element using a mask plate, and a super-resolution element using a filter having a small transmittance at the center. Similar effects can be obtained by combining with a light intensity distribution converting means such as an image element.
  • the optical head of this example can also be used in combination with an objective lens having a numerical aperture of 0.64, or can be used in combination with a partial response method, a PRML method, or the like. Further, the configuration of the optical recording apparatus can also be expressed by replacing the optical head 10 shown in FIG. 9 with the optical head of the present example, and these are described in detail in Example 1. Therefore, the description is omitted in this example.
  • FIG. 27 shows a third embodiment of the optical head according to the present invention.
  • the optical head 27 of the present example is composed of a semiconductor laser 2 disposed substantially at the center of the semiconductor substrate 1 and this semiconductor laser 2.
  • a plurality of photo diode doors provided around the semiconductor substrate 1 around the center 2, a hologram element 4 on which a hologram pattern 4a for separating a signal for separating reflected light, and a laser beam.
  • An objective lens 5 for focusing and a light-shielding mask 19 for shielding a part of the main lobe of the reflected light 9 from the optical disk 20 are provided, and the entire optical head 27 is controlled by a magnetic actuator 6. Focusing and tracking control for the optical disc 20 can be performed.
  • the semiconductor laser 2 of the optical head 27 of this example is also a near-infrared semiconductor laser having a wavelength of 0.78 ⁇ m, and the laser light 8 emitted from the semiconductor laser 2 is applied to the objective lens 5.
  • the incident light is focused on the recording surface of the optical disc 20.
  • the reflected light 9 reflected from the optical disk 20 is separated in the direction of the photodiode 7 by the signal separating hologram pattern 4a through the reverse optical path, and is shielded at the light-condensing point of the reflected light 9. After a part of the main lobe of the reflected light 9 is shielded by 19, the light is received by each photodiode 7 and the intensity of the reflected light is converted into an electric signal and output.
  • the intensity diameter of the laser light condensed on the optical disk 20 is smaller than that of the laser light because no element that generates the optical super-resolution phenomenon is inserted. It is larger than 1.3 times the wavelength. Therefore, it cannot be used as a recording head for an optical recording medium having a wavelength almost equal to the laser beam or a narrow track pitch. However, it can be used as a reproducing head by inserting the light-shielding mask 19 near the focal point of the reflected light 9.
  • FIG. 28 (a) shows a view near the light-shielding mask 19.
  • a light-shielding mask 19 is inserted near the focal point of the reflected light 9 converging toward the photodiode door, and a part of the main lobe 43 in the tangential direction of the optical disk track is similar to the light-shielding mask 19 in FIG. Is shielded from light.
  • the reproduction signal characteristics gradually improve, and the spot diameter of the main lobe at the focal point in the tangential direction of the optical disc track is improved. It is best to shade about 30% of each side (60% in total).
  • the reproduction signal characteristic from an optical recording medium having an average track pitch substantially equal to or smaller than the wavelength of the laser beam is, for example, 0.63 m or 0.65 ⁇ . It has been confirmed through experiments that the characteristics are equivalent to those of a DVD-standard optical head equipped with an m laser. In addition, since a 0.78 / m2 laser with a long wavelength is used, the recording / reproducing of CD-R and the reproducing of CD can be performed.
  • the light-shielding mask 19 has a thickness of l ⁇ m or less in order to eliminate the adverse effect of diffraction at the light-shielding portion.
  • FIG. 28 (b) shows an example in which a similar effect is obtained by devising a photodiode shape instead of the light shielding mask.
  • the focal point of the reflected light 9 is set on the photodiode 7, and the light shielding width of the main lobe 43 in the tangential direction of the optical disk track is determined by the width of the photodiode 7.
  • the optical head 27 of this example can also be used in combination with an objective lens having a numerical aperture of 0.64, or in combination with a partial response method, a PRML method, or the like.
  • the configuration of the optical recording apparatus can also be expressed by replacing the optical head 10 shown in FIG. 9 with the optical head of the present embodiment, but these are described in detail in the first embodiment. Omitted.
  • a laser light source with a wavelength of 0.78 ⁇ m, a numerical aperture (NAi: number of apertures in the image space) of 0.65, and a finite magnification of 4.5 times An experiment was performed using a system objective lens and a concave lens inserted between the hologram element 4 and the photodiode 7.
  • the concave lens was designed so that the numerical aperture of the laser beam incident on the photodiode 7 was 0.035. In this case, the ratio between the numerical aperture on the object side and the wavelength is 22.3 (0.78 ⁇ m / 0.035).
  • This numerical value 22 is an index of the spot diameter of the main lobe condensed toward the photodiode 7, and the spot diameter at the converging point in the case of this example is about 19.0 ⁇ m as an actually measured value. became.
  • the width of the light-shielding mask 19 in the track tangential direction of the optical disk was prepared every 19 to 0.5 / m, and inserted sequentially near the focal point. The best jitter value was obtained when a light-shielding mask was inserted (that is, light was shielded at 5.7 / in on each side). Also, the light-shielding mask 19 was removed, and as shown in FIG. 28 (b), a prototype of an optical disk having a pattern of the photodiode 7 having a width of 7.6 / xm in the track tangential direction of the optical disk was obtained. The same result as above was obtained.
  • FIG. 29 shows an example in which an optical head using an infinite objective lens is used.
  • the laser beam 8 emitted from the semiconductor laser 2 is reflected by the beam splitter 51 and then passes through the collimating lens 33 to become parallel light.
  • the light is focused on the recording surface.
  • the light reflected by the optical disc 20 enters the beam splitter 29 through the opposite optical path, and some of the light passes through the beam splitter 29, and the collimator lens 33, After passing through the splitter 51, the light is condensed by the photodiode 55, and the intensity of the reflected light is converted into an electric signal and output. From the output of the photodiode 55, a focus error signal and a track error signal are obtained.
  • the semiconductor laser 2 is a laser light source having a wavelength of 0.78 m
  • the objective lens 45 is an infinite system having a numerical aperture (NA i) of 0.64. I have.
  • the detection lens 52 and the concave lens 53 are designed such that the number of reflected light 9 incident on the photodiode 54 becomes 0.05.
  • the ratio between the numerical aperture of the reflected light 9 incident on the photodiode 54 and the wavelength is 15.6.
  • This numerical value of 15.6 ⁇ m is an index of the spot diameter of the main lobe condensed toward the photodiode 7.
  • the spot diameter at the converging point is about 13 .
  • the width of the light-shielding mask 19 in the tangential direction of the optical disk track is prepared every 0.5 ⁇ m from 13.3111, and inserted sequentially near the focal point. The best zipper value was obtained when a light-shielding mask that transmitted light was inserted (that is, when light was shielded by 4.0 mm on each side).
  • the wavelength of the semiconductor laser 2 is 0.78 ⁇ m
  • the numerical aperture (NA i) of the objective lens 45 is 0.65
  • the photodiode is The detection lens 52 and the concave lens 53 were designed so that the numerical aperture of the reflected light 9 incident on 54 was 0.02.
  • the ratio of the numerical aperture to the wavelength of the reflected light 9 incident on the photodiode 54 becomes 39.
  • This figure 39 m is This is an index of the spot diameter of the main lobe focused toward the diode 7.
  • the spot diameter at the focusing point was about 33 im as an actually measured value.
  • the width of the light-shielding mask 19 in the track tangential direction of the optical disk from 33 m to 0.5 Aim is prepared every 0.5 Aim, and it is inserted sequentially near the focal point.
  • the best zipper value was obtained when a light-blocking mask was inserted (ie, light was blocked 9.9 m on each side).
  • the same result can be obtained by shielding the main lobe by the width of the pattern of the photodiode 54 in the tangential direction of the optical disk track instead of the light shielding mask 19. Obtained o
  • a detection lens (a finite objective lens 5 in the case of the optical head 27 in FIG. 27) that focuses the laser light on the photo diode is used.
  • the distance between the photodiodes increases, and the optical head increases.
  • the numerical aperture is increased, the intensity diameter of the laser beam condensed in the vicinity of the photodiode is reduced, and a light shielding mask or photodiode having a small width is required. If a large amount of a light-shielding mask is to be manufactured at a low cost, it is difficult to process a narrow mask. Similarly, in forming a photodiode, a pattern width that is too narrow is not practical.
  • the processing of the light shielding mask, the photodiode, etc. the light shielding mask width in the track tangential direction of the optical disc or the pattern width of the photo diode in the track tangential direction of the optical disc is 3 to 13 / zm. It is preferable to set the degree. That is, the numerical aperture of the laser beam incident on the photodiode is about 0.1 or less, preferably about 0.02-0.05, and more preferably about 0.035.
  • a light-shielding mask or a photodiode can be processed, and by shading a part of the main lobe, an average track pitch almost equal to or shorter than the wavelength of the laser light. It is possible to realize reproduction from an optical storage medium provided with a storage medium. In addition, miniaturization of the optical head is also possible.
  • the numerical aperture of the objective lens is 0.65.
  • coma does not cause any problem, and practical use is possible up to about 0.66.
  • high-density DVD playback and optical discs with different characteristics such as CD-R with excellent characteristics on the long wavelength side can be handled collectively. Becomes Industrial applicability
  • the present invention it is possible to perform processing such as recording and reproduction on a conventional CD-R without any problem, and further, to an optical system capable of processing a DVD-standard optical recording medium corresponding to a high recording density.
  • an optical recording device can be provided.
  • the reflectivity of CD-R is about 15% with the laser beam of 0.65m wavelength of DVD standard, and it is almost absorbed, so it is recorded on CD-R even with DVD playback power.
  • the optical head and optical recording device of the present invention can use 0.78 ⁇ m, which has a sufficiently high reflectivity, so that information can be destroyed. Processing can be performed safely without risk of being performed.
  • a semiconductor laser having a wavelength longer than the track bit of the optical recording medium can be used. It is possible to provide an optical head and an optical recording device capable of performing recording and reproduction with high recording density and high recording density, and further provide an optical head and an optical recording device capable of coping with further higher density in the future.

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Description

明 細 書 光学へッドおよび光 3録装置 技術分野
本発明は、 デジタルビデオディスク （DVD) やコンパクトディスク （CD) などの光記録媒体に対し記録あるいは再生といった処理を行う光学へッドおよび 光記録装置に関するものである。 背景技術
現在市販されいてる光ディスクは、 例えばコンパクトディスク （CD) におい ては、 ディスクの基板厚みが 1. 2 mmで、 情報を記録するトラックピッチが 1 , である。 そして、 この CDを再生するために、 波長が 0. 78〃mのレ —ザ光を出射する半導体レーザと、 開口数 （NA) が 0. 45の対物レンズを備 えた光学ヘッドが用いられている。 また、 CDから光学ヘッドによって得られた 情報信号を処理する信号再生方法としては、 トランスノ、'一サル等化器などによる 波形等化とコンパレータによるデジタル化による方法が一般的に用いられている。 近年、 CDより高記録密度の光ディスクが規格化され、 光記録媒体として用い られようとしている。 高記録密度の光ディスクの 1つであるデジタルビデオディ スク （DVD) として、 ディスクの基板厚みを 0. 6mm、 トラックピッチを 0. 74 zmとした仕様が規格化されており、 この DVDに対して波長が 0. 65 mあるいは 0. 635 mのレーザ光を開口数が 0. 6の対物レンズを通して照 射する光学ヘッドを用いることが考えられている。 そして、 この光学ヘッドを用 いて、 DVDなどの高記録密度の光ディスクのみならず従来の CDなどを含めた 複数の仕様の光ディスクを処理できる光記録装置が提案されている。
しかしながら、 DVD用の波長の短いレーザ光を用いて DVDを再生するとと もに CDも再生できる光記録装置は、 近年、 CDと共に多く用いられいてるライ トワンス型の CD (CD-R) を使用できない。 この CD— Rは、 少量の CD— ROM生産、 データバックアップあるいは CDの試作等に使用されており、 CD 用のレーザ光の波長 （0. 78〃m) 付近の波長選択性の強い色素系の光記録媒 体である。 従って、 DVD用のレーザ光の標準波長 （0. 65 m) 付近では反 射率が非常に低く使用できない。 光ディスクの記録あるいは再生に用いられるレ 一ザ光の波長の仕様はトラックピッチを考慮して決定されており、 例えば C Dに 対してはトラックピッチ （ 1. 6 zm) に対する光源の波長 （0. 78 zm) の 比率が 0. 49、 また、 DVDに対してはトラックピッチ （0. 74 zm) に対 する光源の波長 （0. 65〃m) の比率が 0. 88であり、 いずれの規格におい てもトラックピッチよりかなり短い波長のレーザ光が用いられている。 従って、 これらの規格に基づいた波長の短いレーザ光を用いた光記録装置においては、 デ イスク厚みの異なる CDおよび DVDに対しレーザ光を集光できるように二焦点 ホログラムなどを用いることによって DVDおよび再生専用の CDに対する再生 は可能となるが、 CD— Rに対する互換性を保持できない。 このため、 CD— R を記録又は再生するために波長の長いレーザ光を用いた別個の光記録装置が依然 として必要となってしまう。
そこで、 本発明においては、 DVD、 再生専用の CDおよび CD— Rのいずれ の仕様の光ディスクに対しても一括して記録又は再生可能な光学へッドおよび光 記録装置を提供することを目的としている。 また、 現在市販されている CD— R も高密度記録の可能な DVDと共に 1台で処理可能な光学へッドおよび光記録装 置を提供することを目的としている。そして、 デジタルビデオディスク （DVD) や次世代の高密度光ディスクなどと、 現在市販されている CDや、 従来のライ ト ワンス型の CD (CD-R) との互換性を確保し、 さらなる高密度化、 あるいは 製造マージンの拡大を可能とする光学へッドおよび光記録装置を提供することを 目的としている。 発明の開示
上述したように、 D V Dのトラックピッチに合致した波長の短いレ一ザ光では CD— Rの処理は不可能である。 そこで、 本発明においては、 従来の規格化され た仕様と異なり、 D V Dのような狭トラックピッチ化された光記録媒体に対し、 そのトラックピッチにほぼ等しく、 あるいはトラックピッチより長い、 CD— R の処理に適した波長の長いレーザ光を照射し処理できるようにしている。 すなわ ち、 本発明の、 レーザ光を出射するレーザ光源とレーザ光を光記録媒体に集光す る対物レンズとを有する光学へッドにおいては、 レーザ光の波長にほぼ等しい、 あるいは波長より狭い平均トラックピッチを備えた光記録媒体に対し情報の記録 あるいは再生の少なくともいずれかが可能であることを特徴としており、 波長の 長いレーザ光を光記録媒体のトラックピッチに合致したスポット径で集光させる ため、 対物レンズから出射されたレ一ザ光が光学的超解像現象を生じるように、 対物レンズに入射されるレーザ光の光強度分布を変換する光強度分布変換手段を 設けるようにしている。 従って、 本発明の光学ヘッドは、 レーザ光を出射するレ —ザ光源と、 レーザ光の波長の 1 . 3倍以下の強度直径のスポットを光記録媒体 に形成する集光手段と、 光記録媒体から反射された反射光を検出する検出手段と を有しており、 集光手段が、 光記録媒体に面した対物レンズと、 対物レンズに入 射されるレーザ光の光強度分布を変換する光強度分布変換手段を備えていること を特徴としている。 なお、 強度直径とはレーザ光の中心に対する強度が 1 / e 2 となる直径をいう。
本発明の光学へッドにおいては、 光強度分布変換手段によって対物レンズの入 射瞳での光強度分布を変換するとによって光学的超解像現象を発生させ、 通常の 光学系を用いた場合より小さな光スポットを得ることができる。 従って、 強度直 径が波長の 1 . 3倍以下となるように光記録媒体に集光させることが可能となり、 レーザ光の波長とほぼ等しい、 あるいは狭いトラックピッチの光記録媒体に対し ても記録あるいは再生といった処理を行える。 さらに、 C D— Rに対しても、 そ れに使用されている色素の波長選択性に合致した波長の長いレーザ光によって処 理が行える。 従って、 D V Dなどの高密度の光記録媒体に対しても、 また、 色素 系の記録層を備えた C D— Rなどの光記録媒体に対しても互換性のある光学へッ ドを提供できる。
光学的超解像現象は対物レンズの入射瞳上において中心の強度より対物レンズ 周辺の強度を上げることによって起こさせることができる。 入射瞳上でのレーザ 光の光強度分布は、 中心に対する周辺の光強度の比を 1 . 5〜3 . 5倍程度、 さ らに好ましくは 3倍以下、 いっそう好ましくは 2倍程度とすることが望ましい。 これはあまり極端に周辺の強度が大きくなると、 サイ ドローブが大きくなり弊害 があるからである。 中心に対して周辺の強度が 2倍程度であると、 サイ ドローブ の強度はメインローブの 1 0〜 5 %程度となるので好ましい。 一方、 サイ ド口一 ブの増加現象は後述するパーシャルレスポンス方式あるいはパーシャルレスボン ス方式と最尤復号法を組み合わせた信号処理手段と併用する場合は積極的に利用 することも可能である。
また光記録媒体から反射された反射光を集光する検出レンズと、 前記集光され た反射光を検出する検出手段と、 前記検出手段に集光するレーザ光の集光点付近 に光記録媒体トラック接線方向の少なくともサイ ドローブ成分を遮光する手段を 設け、 上記光学的超解像現象によって大きくなつたサイ ドローブによる弊害を除 去する手段^備えていることを特徴としている。 また、 メインローブの一部をさ らに遮光することによって、 メインローブに混入した前記有害なノイズ成分を除 去でき、 再生信号品質をさらに向上させることも可能である。
光強度分布変換手段には非球面光学系を用いることが可能であり、 例えば、 有 限系あるいは無限系の非球面光学素子などを用いて入射瞳上の強度分布を変換で きる。 コリメ一トレンズを非球面にしてレーザ光を平行光束にするコリメート機 能と強度分布変換手段としての機能を合わせて持たせることも可能である。 レ一 ザ光源から出射されたレーザ光に対しては、 有限系の非球面光学系を用いること ができ、 この場合は、 軸外収差は補正されないのでレーザ光源と非球面光学系の 相対的位置は調整の後、固定しておくことが望ましい。非球面光学系を用いると、 光強度分布変換手段におけるレーザ光の損失を防止できるので、 特に高い光出力 (光強度） を必要とする書込み （記録） 可能な光学へッドあるいは光記録装置に 適している。
また、 光強度分布変換手段には、 対物レンズの入射瞳上の中心部を遮蔽する手 段や、レーザ光の透過率に分布を与えるフィルタリング手段などを用いても良い。 これらの手段は、 レーザ光の多少の損失を伴うが、 光学系あるいは光学素子が安 価に提供できるので特に再生専用などの光学へッドあるいは光記録装置に適して いる。
一方、本発明においては、上述の光学超解像現象を生じさせる別の方法として、 対物レンズに入射されるレーザ光に位相差を付加する手段を設ける方法も用いて いる。
本発明の、 レーザ光を出射するレーザ光源と、 レーザ光を光記録媒体に集光す る対物レンズとを有する光学へッドにおいては、 レーザ光の波長にほぼ等しい、 あるいは波長より狭い平均トラックピッチを備えた光記録媒体に対し情報の記録 あるいは再生の少なくともいずれかが可能であることを特徴としており、 波長の 長いレ一ザ光を記録媒体のトラックピッチに合致したスポット径で集光させるた め、 対物レンズから出射されたレーザ光が光学的超解像現象を生じるように、 対 物レンズに入射されるレーザ光に位相差を付加する光位相差付加手段を設けるよ うにしている。 従って、 本発明の光学ヘッドは、 レーザ光を出射するレーザ光源 と、 レーザ光の波長の 1 . 3倍以下の強度直径のスポットを光記録媒体に形成す る集光手段と、 光記録媒体から反射された反射光を検出する検出手段とを有して おり、 集光手段が、 光記録媒体に面した対物レンズと、 対物レンズに入射される レーザ光に位相差を付加する光位相差付加手段を備えていることを特徴としてい る。
本発明の光学へッドにおいては、 光位相差付加手段によって対物レンズに入射 するレーザ光に位相差を付加するとによって光学的超解像現象を発生させ、 通常 の光学系を用いた場合より小さな光スポットを得ることができる。 従って、 強度 直径が波長の 1 . 3倍以下となるように光記録媒体に集光させることが可能とな り、 レーザ光の波長とほぼ等しい、 あるいは狭いトラックピッチの光記録媒体に 対しても記録あるいは再生といった処理を行える。さらに、 C D— Rに対しても、 それに使用されている色素の波長選択性に合致した波長の長いレーザ光によって 処理が行える。 従って、 D V Dなどの高密度の光記録媒体に対しても、 また、 色 素系の記録層を備えた C D— Rなどの光記録媒体に対しても互換性のある光学へ ッドを提供できる。
光学的超解像現象は対物レンズに入射するレーザ光の一部に位相差を与えるこ とによって起こさせることができる。 対物レンズに入射するレーザ光の、 光記録 媒体のラジアル方向を長手とする複数の帯状領域に- 1 8 0 ° の位相差を与える ことが望ましい。 または、 対物レンズに入射するレーザ光の光軸中心部の、 複数 の輪帯状領域に一 1 8 0。 の位相差を与えることが望ましい。
輪帯幅、 輪帯径を変えることによって、 または帯幅、 レーザ光軸中心から帯ま での距離を変えることによって、 メインローブの径、 サイ ドローブの強度が変化 する。 前述の輪帯幅、 輪帯径、 または帯幅、 レーザ光軸中心から帯までの距離を 最適化することによって、 好ましくはサイ ドローブの強度をメインローブの 1 0 〜5 %程度としている。 一方、 サイ ドローブの増加現象は後述するパーシャルレ スポンス方式あるいはパーシャルレスポンス方式と最尤復号法を組み合わせた信 号処理手段と併用する場合は積極的に利用することも可能である。
位相差を付加する手段には、 対物レンズに入射するレーザ光に、 屈折率一定の 基板表面に凹凸を設けたフィル夕リング手段や、 基板の屈折率を変化させたフィ ル夕リング手段などを用いることが可能である。 いずれの場合も透明基板を用い るため、 レーザ光の損失を防止できるので、 特に高い光出力 （光強度） を必要と する書込み （記録） 可能な光学ヘッドあるいは光記録装置に適している。
また本発明の光学へッドにおいては、 光記録媒体から反射された反射光を集光 する検出レンズと、 前記集光された反射光を検出する検出手段と、 前記検出手段 に集光するレーザ光の集光点付近に光記録媒体上のトラック接線方向の少なくと もサイ ドローブ成分を遮光する手段を設け、 上記光学的超解像現象によって大き くなつたサイ ドローブによる弊害を除去する手段を備えていることを特徴として おり、 光ディスク再生信号に混入する有害なサイ ドロ一ブからのノイズ成分を除 去でき、 再生信号品質を向上させている。 また、 メインローブの一部をさらに遮 光することによって、メインローブに混入した前記有害なノイズ成分を除去でき、 再生信号品質をさらに向上させることも可能である。
また一方、本発明の光学へッドにおいては、 レーザ光を出射するレーザ光源と、 レーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズとを有し、 レーザ光の波長にほぼ等 しい、 あるいは前記波長より狭い平均トラックピッチを備えた光記録媒体に対し 情報の再生が可能であることを特徴としており、 上記光学的超解像現象を用いる ことなく、 光記録媒体から反射された反射光を集光する集光レンズと、 前記集光 された反射光を検出する検出手段と、 前記検出手段に集光するレーザ光の強度直 径の光記録媒体トラック接線方向をそれそれ約 3 0 %ずつ両側から遮光する手段 を備えていることを特徴としている。 また、 前記レーザ光の波長が約 0 . 7 8 mであり、 前記光記録媒体から反射された反射光を検出する検出手段に入射する レーザ光の開口数を 0 . 0 8以下程度、 好ましくは 0 . 0 5〜0 . 0 2程度、 さ らに好ましくは 0 . 0 3 5とすることが望ましい。 これは、 この開口数を小さく すると光学ヘッドの大きさが大きくなり、 大きくしょうとすると、 遮光マスクの 幅またはフォトダイオードのパターン幅の加工が困難となり、 また、 光学ヘッド の組み立ても困難となるからである。
レーザ光の波長にほぼ等しい、 あるいは前記波長より狭い平均トラックピッチ を備えた光記録媒体に対し、 波長の長いレーザ光を用いることによって前記トラ ックビツチに合致しないスポット径で集光させるため、 情報の記録は不可能であ るが、 上記遮光手段を用いることによって再生処理は可能となる。 さらに、 C D —Rに対しては、 そこに使用されている色素の波長選択性に合致した波長の長い レーザ光によって記録または再生といった処理が行える。 D V Dなどの高密度の 光記録媒体に対しても、 色素系の記録層を備えた C D— Rなどの光記録媒体に対 しても互換性のある光学へッドを提供できる。
上述した D V Dのような高記録密度の光記録媒体 （光ディスク） には、 一般に 厚みが 0 . 6 mm前後の基板が採用されている。 この高密度記録媒体の光デイス クを再生する際には、 コマ収差が開口数の 3乗に比例して増加するため光学へッ ドに用いられる対物レンズの開口数は 0 . 6程度が上限である。 一方、 コマ収差 はレーザ光の波長に反比例する。 本発明においては、 光記録媒体の平均トラック ピッチにほぼ等しい波長、 すなわち、 上述した現状の D V D規格より長い波長の レーザ光を用いているので、 対物レンズの開口数を 0 . 6以上にしても、 コマ収 差の増加を防止できる。 従って、 光記録媒体に対しさらに小さな光スポットを得 ることが可能であり、 いっそう高い密度で光記録および再生を行える光学へッ ド を提供することが可能となる。
例えば、 現状の C D規格に用いられている波長が約 0 . 7 8 z mのレーザ光を 採用すると、 開口数が約 0 . 6 4の対物レンズを採用してもコマ収差の増加を防 止できる。 従って、 光強度分布変換手段によって発生された光学的超解像現象に よる光スポットをさらに小さくでき、 記録密度をさらに向上できる。 また、 小さ なスポット径を得るための光強度分布変換手段の役割を減らすことができ、 サイ ドローブも小さくできる。 また位相差による超解像現象を用いた場合も、 光位相 差付加手段によって発生された光学的超解像現象による光スポットをさらに小さ くでき、 記録密度をさらに向上できる。 また、 小さなスポット径を得るための光 位相差付加手段の役割を小さくすることが可能になる。
このような長波長のレーザ光を用いてトラックビツチの狭い光記録媒体を処理 できる光学へッドを採用し、 この光学へッドを光記録媒体の記録トラックに追従 させるサーボ機構を用いて記録あるいは再生の少なくともいずれかを行うことに よつて高記録密度の D V Dおよび波長の選択性の高 t、 C D— Rのいずれも一括し て取り扱える光記録装置を実現できる。
一方、 上記 ;のような光学へッドを用いて長波長のレーザ光のスポット径を小さ くする代わりに、 狭トラックビッチ化された光記録媒体に対しスポット径の大き なビームを照射し、 その反射された反射光を情報信号に変換し、 さらに、 この倩 報信号に対し復号化処理を施してレーザ光の波長にほぼ等しいトラックピッチの 各々のトラックに記録された情報を再生することも可能である。 このような信号 処理には、 信号間の干渉量を制御して復号するパーシャルレスポンス方式 （P R 方式） が適している。 さらに、 ある有限長の受信信号系列を対象として復号を行 う最尤復号法 （Maximum Likelihood、 M L法） を P R方式と組み合わせた P R M L法を採用することにより、 復号された情報の誤り率をさらに改善できる。 また、 光強度分布変換手段、 または光位相差付加手段を備えた光学ヘッドを採 用すると、 その光学的超解像によって増加した光スポットのサイ ドローブが反射 した信号も P RM L法を用いて復号する際に有益な情報となる。 すなわちサイ ド ローブによる信号も適当な方式の P R方式を選択することにより有効に利用可能 となり信号の再生に寄与でき、 M L法に り複号処理することによりいっそうの 光記録媒体における記録密度を高め、 記 /再生の信頼性をさらに向上できる光 記録装置を提供できる。
このように、 本発明の光学ヘッドあるいは光記録装置によって、 高密度の D V Dと、 長波長側に特性の優れた C D— Rといつた特性の異なる光記録媒体を一括 して処理することが可能となる。 さらに、 本発明の光学ヘッドおよび光記録装置 によって、 長波長のレーザ光を用いて高記録密度の光記録媒体に対し記録あるい は再生といった処理が可能となるので、 光学へッ ドおよび光記録装置のコストダ ゥンぉよび信頼性の向上といった、 さらに大きな効果を得ることができる。 すなわち、 光源である半導体レーザは現状の C D用では 0 . 7 8 zmであり、 D VD用では 0 . 6 5 あるいは 0 . 6 3 5〃mである。 今後はさらに短波長 レーザの開発が予想され、 また、 レーザ光の出力は読みだし専用の 5 mWクラス から記録用の 3 O mW以上へと開発が進んでいる。 しかしながら、 半導体レーザ の開発動向が示すように、 長波長より短波長のほうが製造が難しく、 また低出力 より高出力のほうが製造が難しい。 この製造の難しさはそのまま生産性、 ひいて は部品コストに影響を与え、 短波長の半導体レーザは長波長の半導体レーザより 高価であり、 さらに、 高出力の半導体レーザは低出力の半導体レーザより高価で ある。 したがって高記録密度の光記録媒体に対応可能な光学へッドおよび光記録 装置は、 より低い記録密度の光記録媒体に対応した現状のものより非常に高価な もとなる。 さらに、 記録 （書込み） の可能な光学へッドおよび光記録装置は、 再 生 （読みだし） 専用の光学ヘッドおよび光記録装置より高価となってしまう。 これに対し、 本発明の光学ヘッドおよび光記録装置は、 長波長の半導体レーザ を用いて高記録密度の光記録媒体に対し記録/再生が可能であり、 現在すでに安 価に量産されている半導体レーザを用いて記録密度を向上することができる。 例 えば、 D V D規格のトラックピッチが 0 . 7 4 zmの高密度記録媒体に対し、 現 状の C D規格の波長が 0 . 7 8 m帯の半導体レーザを使用して、 高密度の記録 /再生が実現できる。 0 . 7 8 m帯の半導体レーザは C D用として大量に量産 されており、 非常に生産性がよい。 一方、 0 . 6 5 m付近の半導体レーザは製 造が難しく高価であり、 さらに書き込み用の高出力レーザは大変生産性が悪く、 非常に高価である。このように、本発明の光学へッドおよび光記録装置によって、 より長い波長の生産性の良い半導体レーザを使用して高密度の信号再生が可能と なり、 さらに、 生産性のよい高出力の半導体レーザを利用して高密度の信号の記 録が可能となる。
また、 光強度分布変換手段として非球面光学系を採用して光学的超解像現象を 発生させることにより、レーザ光を小さなスポッ卜に十分に集中させられるので、 再生用のみならず書き込み用の光学へッドおよび光記録装置を安価に供給可能と なる。
また、 光位相差付加手段を用いた場合も、 光位相差付加手段として光路中の一 部に光路差を設けることによって光学的超解像現象を発生させることにより、 レ —ザ光を小さなスポッ卜に十分に集中させられるので、 再生用のみならず書き込 み用の光学ヘッドおよび光記録装置を安価に供給可能となる。
さらに、 長波長のレーザ光を用いることにより、 コマ収差などの対物レンズの 特性が向上されるので、 安価な長い波長の半導体レーザと、 従来のレンズ加工技 術を適用して容易に製作可能な対物レンズを用いて、 小さな光スポットによる信 号再生が可能となる。
また、 本発明の光学ヘッドおよび光記録装置においては、 光学的超解像現象、 対物レンズの開口数の増加、 検出素子に入射するレーザ光の一部遮光、 さらに、
P RM L法による復号化という要素を組み合わせることによって、 光記録媒体に 記録あるいは再生可能な情報の記録密度をさらに向上できるというメリツトもぁ る。 また、 記録あるいは再生における信号の分解能力を向上することも可能とな るので、 光学へッドおよび光記録装置の性能および信頼性を大幅に向上できる。 このように、 本発明により、 長波長のレーザを用いた、 安価で高記録密度に対応 でき、 さらに、 信頼性の高い光学ヘッドおよび光記録装置を提供することができ なお、 長波長のレーザ光を用いて狭いトラックピッチに対応した光学へッドぉ よび光記録装置を実現するために、 光学的超解像度現象を進めるとサイ ドローブ が増大しレーザ光の利用効率が減少し、 対物レンズの閧口数を増大させると傾斜 特性 （記録媒体が光軸に対して傾くことによる収差の発生をいう。 ） が悪化しコ マ収差が増大するので対物レンズのコストが高価になり、 また、 P RM L法によ る復号化プロセスに依存しすぎると信号処理回路の規模が増大する。 従って、 現 状では、 光強度分布変換手段または光位相差付加手段、 対物レンズおよび信号処 理回路に対する負荷を考慮するとレーザ波長人に対するトラックピッチ T rの比 入/ T rが 1 . 2程度まで、 好ましくは 1 . 1程度までとすることが望ましい。 このように、 本発明により、 再生特性あるいは書き込み特性に波長依存性があ り、 短波長では使用しずらい従来の光記録媒体に対しても互換性を確保し、 従来 よりもトラックピッチに対して相対的に長い波長の半導体レーザを使用可能とし、 高密度化の限界の打破し、 部品コストの低減を実現し、 また安価で書込み可能な 光学へッドおよび光記録装置が実現可能となる。 さらに将来の高密度化にも対応 できる光学へッドおよび光記録装置を提供することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、本発明の実施例 1に係る光学へッドの構成を示す図であり、 第 2図 は、 第 1図に示す光学ヘッドにおいて、 半導体レーザから出射されたレーザ光の 強度分布を示すグラフである。 また、 第 3図は、 第 1図に示す光学ヘッドにおい て、 力パーブレートによって光強度分布が変換された様子を示すグラフであり、 第 4図は、 第 1図に示す光学ヘッドにおいて、 光学的超解像現象を持って集光さ れたスポットの光強度分布を示すグラフである。 第 5図は、 C D— Rの反射特性 をレーザ光の波長に対して示すグラフである。 第 6図は、 無限系の非球面光学系 を用いて光強度分布を変換する様子を示す図であり、 第 7図は、 マスク板を用い て光強度分布を変換する様子を示す図であり、 第 8図は、 フィルターを用いて光 強度分布を変換する様子を示す図である。 第 9図は、 第 1図に示す光学ヘッドを 用いた光記録装置の概略構成を示す図である。
第 1 0図は本発明の実施例 2に係る光学ヘッドの構成を示す図であり、 第 1 1 図は位相可変フィル夕の形状を示す図である。 第 1 2図は、 第 1 0図に示す光学 へッドにおいて、 半導体レ一ザから出射されたレーザ光の位相差分布を示すグラ フであり、 第 1 3図は、 第 1 0図に示す光学ヘッドにおいて、 位相可変フィル夕 によって光位相差分布が変換された様子を示すグラフであり、 第 1 4図は、 第 1 0図に示す光学へッドにおいて、 光学的超解像現象を持って集光されたスボット の光強度分布を示すグラフである。 第 1 5図は第 2の位相可変フィル夕の形状を 示す図であり、 第 1 6図は第 3の位相可変フィル夕の形状を示す図である。 第 1 7図は、 第 1 0図に示す光学ヘッドにおいて、 第 2の位相可変フィル夕を挿入し た場合の半導体レーザから出射されたレーザ光の位相差分布を示すグラフであり、 第 1 8図は、 第 2の位相可変フィル夕を挿入した場合の、 第 1 0図に示す光学へ ッドにおいて、 位相可変フィル夕によって光位相差分布が変換された様子を示す グラフであり、 第 1 9図は、 第 2の位相可変フィル夕を挿入した場合の、 第 1 0 図に示す光学へッドにおいて、 光学的超解像現象を持って集光されたスボッ卜の 光強度分布を示すグラフである。 第 2 0図は第 4の位相可変フィル夕の形状を示 す図である。 第 2 1図は無限系の光学へッドに光位相差分布を変換する素子を用 いた様子を示す図である。
第 2 2図は本発明の別の光学へッドの構成を示す図であり、 第 2 3図は第 2 2 図に示す光学へッドの遮光スリツト部のレーザ光の様子を示す図であり、 第 2 4 図は第 1 0図に示す光学へッドにサイドロ一ブ遮光機能を持ったフォトダイォ一 ドを搭載した場合のフォトダイオード部のレーザ光の様子を示す図である。 第 2 5図は第 2 2;図に示す光学へッドの別の遮光スリット部のレーザ光の様子を示す 図であり、 第 2 6図は第 1 0図に示す光学へッドにサイドロ一ブ遮光機能を持つ たフォトダイォ一ドを搭載した場合の別のフォトダイオード部のレ一ザ光の様子 を示す図である。
第 2 7図は本発明の実施例 3に係る光学へッドの構成を示す図であり、 図 2 8 ( a ) は第 2 7図に示す光学へッドの遮光スリット部のレーザ光の様子を示す図 であり、図 2 8 ( b )は第 2 7図に示す光学へッドから遮光スリットを取り外し、 サイドローブ遮光機能を持ったフォトダイオードを搭載した場合のフォトダイォ —ド部のレーザ光の様子を示す図である。 第 2 9図は本発明の実施例 3に係る別 の光学へッドの構成を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に図面を参照して本発明の実施の形態の例を示し、 本発明につきさらに説 明する。
(実施例 1 )
第 1図に、 本発明に係る光学ヘッドの構成例を示してある。 本例の光学ヘッド 1 0は、 半導体基板 1のほぼ中央に設置された半導体レーザ 2と、 この半導体レ 一ザ 2を中心に半導体基板 1の周囲に設けられた複数のフォトダイオード 7と、 二つの非球面 3 aおよび 3 bにより構成された光強度分布変換手段であるカバー プレート 3と、 反射光を分離するための信号分離用のホログラムパターン 4 aの 形成されたホログラム素子 4と、レーザ光を集光する対物レンズ 5を備えており、 磁気的なァクチユエ一夕 6によって光学へッド 1 0全体が光ディスク 2 0に対す るフォーカシングゃトラッキング制御が行えるようになつている。
本例の光学へッド 1 0の半導体レーザ 2は波長が 0 . 7 8 mの近赤外の半導 体レ一ザであり、 この半導体レーザ 2から出射されたレ一ザ光 8が光強度分布変 換手段であるカバープレート 3によって光強度分布が変換され、 対物レンズ 5に 入射する。 レーザ光 8は対物レンズ 5によって光ディスク 2 0の記録面に光学的 超解像現象を発生させるように集光される。 光ディスク 2 0から反射された反射 光 9は、 逆の光路を通って信号分離用のホログラムパ夕一ン 4 aによってフォト ダイオード 7の方向に分離され、 それそれのフォトダイオード 7に集光される。 そして、 反射光の強度が電気的な信号に変換され出力される。
本例のカバ一ブレー卜 3に設けられた二つの非球面 3 aおよび 3 bのうち、 第 1の面 3 aは中心及び周辺が平面であり、 これらの間の中間部が入射するレーザ 光 8に対しゆるやかな凹曲面をなしている。 従って、 この面に入射したレーザ光 は、 その光軸 8 aに近い中心付近および周辺付近においては通常の平面と同様に 屈折し、 カバ一プレート内を進行する。 一方、 中間部に入射したレーザ光は凹レ ンズ作用により外側へ発散するよう屈折する。
次の、 力パーブレート 3の第 2の面 3 bは、 光軸 8 aに近い中心及び周辺が平 面であり、 これらの間の中間部が入射したレーザ光に対しゆるやかな凸曲面をな している。 この第 2の面 3 bにおいては、 中心付近及び周辺付近に入射したレー ザ光は通常の平面と同様の屈折して出射される。 一方、 中間部に入射したレーザ 光は凸レンズ作用によりレーザ光の出射角度が修正される。
従って、 本例のカバープレートを透過するレーザ光の内、 第 1の面 3 aの中間 部に入射したレーザ光は周辺部に向かって発散され、 第 2の面 3 bに到達すると この面 3 bの中間部によって通常の平面を透過したレーザ光と同じ角度で出射さ れるように修正される。 このため、 第 1の面 3 aの中間部に入射したレーザ光は 第 2の面 3 bの位置で周辺部近傍へ位置を変え、 これに対し、 中心および最外周 のレーザ光は光強度が変わらない。 従って、 本例のカバープレー卜 3によって、 レーザ光の密度すなわち光強度の分布が、 中心部の光強度が減少し、 外周部の光 強度が増えるように変換される。 第 2の面 3 bにより屈折したレーザ光は、 再び 波面がほぼ球面となる様に角度修正されており、 波面収差を悪化せずに、 しかも 光量を損失することなく対物レンズ 5に対する入射瞳上の光強度分布が変換され る。 従って、 半導体レーザ 2から出射されたレーザ光の光量を損失することなく 光学的超解像現象を生じさせ、 光ディスク 2 0に小さなスポットを形成すること ができる。
第 2図ないし第 4図に、 半導体レーザ 2から出射されたレーザ光 8がカバーブ レート 3を透過し、 対物レンズ 5によって光学的超解像現象を生じさせて光デ スク 2 0に集光される様子を示してある。 半導体レーザ 2が楕円形の放射特性を 備えているので、 半導体レーザ 2から出射されたレーザ光 8の強度分布は回転対 称とならず、 半導体レーザの放射方向によって異なる。 例えば、 第 2図に示した ように、 第 1図の紙面に対し垂直な方向の光強度の分布 Q 1が広く、 平行な方向 の光強度の分布 Q 2が狭いレ一ザ光が出射される。
このような分布 Q 1および Q 2を備えたレ一ザ光が光強度分布変換手段である カバ一プレート 3を透過すると、第 3図に示すような強度分布 Q 1 'および Q 2 ' に変換される。 すなわち、 カバープレート 3によって光軸 8 aに近い中央部の成 分が周辺部に移行されるので、 レーザ光の垂直な成分の分布 Q 1は第 3図 （a ) に示すように周辺部に対し中央部が凹んだ分布 Q 1 ' に変換される。 また、 レー ザ光の平行な成分の分布 Q 2は、 第 3図 （b ) に示すように、 中央部が减少し周 辺部が増加した分布 Q 2 ' に変換される。
中央部に比べて周辺部の光強度の方が強くなるように変換された分布のレーザ 光が対物レンズ 5によって集光されると、 第 4図に示したように光学的超解像現 象が顕著な分布 Q 1 "および Q 2 ' 'が得られる。 本例の波長が 0 . 7 のレー ザ光に対し光強度分布を変換し、 第 3図 （a ) に示すように中央部に対する周辺 部の光強度の比がほぼ 2程度になるようにすると、 光ディスク 2 0に集光される 光スポット径として 0 . 9〜1 m以下 （ 1 / e 2 の強度の直径） の狭い径のス ポットを得ることができ、 従来の 1 . 2 m程度のスポット径と比較すると光デ イスクに集光するスポット径を 8 0 %あるいはそれ以下にすることができる。 特 に、 第 4図 （a) に示したように垂直方向の成分は、 1/e2 の強度が 0. 9〃 m以下と幅の狭いピークが得られる。 中心のメインローブ 31の両側に表れるサ ィ ドローブ 30は、光学的超解像現象がより顕著な垂直方向の成分の方が大きい。 そこで、 本例においては、 このより大きなサイ ドローブ 30の表れる方向を光デ イスクのタンジェンシャル方向に合わせ、 サイ ドロ一ブによっても光ディスクに 記録されている情報に関する信号を得て、 より大きな空間周波数が得られるよう にしている。
本例の光学へッド 10によって光ディスク 20に直径が 1 mあるいはそれ以 下のスポット径を形成することができ、 このスポット径は上述した高記録密度に 対応した DVD規格における波長が 0. 65〃111ぁるぃは0. 63 mのレ一ザ 光を開口数が 0. 6の対物レンズで光ディスク上に集光したスポット径にほぼ等 しい。 従って、 本例の光学ヘッド 10を用いて形成されたスポット径のレーザ光 によって、 DVD規格に対応した平均トラックピッチが 0. 74〃mの相変化型 光ディスクなどに対し記録あるいは再生といった処理を行うことができる。
さらに、 本例の光学へッド 10によって色素系の記録層を用いた CD— Rに対 しても記録あるいは再生といった処理を行うことができる。 第 5図にレーザ光の 波長に対する CD— Rの反射特性を示してある。 本図から判るように、 CD— R は、 0. 8 /zm近傍の波長に対し非常に高い反射特性を示すのに対し、 0. 6〜 0. 7 zmの波長に対する反射率は非常に低い。 従って、 DVD規格に対応した 波長が 0. 65 mあるいは 0. 63〃mのレ一ザ光を用いたのでは、 ^生ある いは記録といった処理を行うことができない。 これに対し、 本例の光学ヘッド 1 0においては、 波長が 0. 78 inのレーザ光を用いているので反射特性の優れ た領域で CD— Rの処理を行うことができる。 このため、 本例の光学へッド 10 を用いることにより、 DVD規格の高記録密度の光ディスクと、 CD— Rといつ た色素系の記録層を備えた光ディスクのいずれも一括して処理できる光記録装置 を実現することが可能となる。 もちろん、 従来の CD規格の光ディスク （CD) の再生も可能である。 このように、 本発明により、 波長が 0. 7 (通常の 半導体レーザにおける +/— 4%程度のばらつきを含む） のレーザ光を用いて、 平均トラックピッチが 0. 74〃m (+/— 4%程度のばらつきを含む） 程度の 高記録密度の光デイスクに対し記録あるいは再生といつた処理の可能な光学へッ ドを実現することができる。 さらに、 C D— Rといった従来の D VD規格では処 理の行えない光記録媒体に対しても互換性のある光学ヘッドを提供できる。
本例の光学ヘッド 1 0においては、 第 3図 （a ) に示したようにレーザ光の強 度を中心部に対して周辺部の強度が 2倍程度になるように変換している。 もちろ ん、 さらに周辺部の強度を上げて 1 . 5〜3 . 5倍程度にすることも可能であり、 これによつてさらに径の小さなスポットを光ディスクに形成し、 高密度の記録を 行うことも可能である。 しかしながら、 周辺部の強度を上げるとサイ ドローブ 3 0の強度が増加し、 中心のメインローブ 3 1の強度が低下するので光ディスクか らの反射光の解像度が悪化する可能性がある。 従って、 中心部に対する周辺部の 光強度は 3倍裎度以下にすることが望ましく、 さらに、 本例のように 2倍程度と することによってサイ ドローブの強度をメインローブの 1 0〜5 %程度に抑える ことが可能となる。 また、 本例のように光強度分布変換手段として中心部のレー ザ光を完全に遮蔽せず、 中心部のレーザ光の強度を 0にしない光学系を採用する ことにより、 中心部におけるレーザ光を遮蔽する手段を採用した場合と比較し、 同一のスポット径においてサイ ドローブの強度を 1 / 2程度に抑制することがで きる。
また、 本例の光学へッド 1 0においては、 半導体レーザから放射されたレーザ 光の光強度分布を変換するために、 2つの非球面 3 aおよび 3 bを備えたカバー プレート 3によって有限系の非球面光学系を採用している。 これに限らず、 例え ば、 第 6図 （a ) に示したように、 コリメ一夕一レンズなどによって平行にされ たレーザ光に対して無限系の非球面素子 3 5を用いて光強度分布を変換してもも ちろん良い。 また、 第 6図 （b ) に示すように、 光強度分布変換機能を有するコ リメ一卜レンズ 3 2を用いることも可能である。 これらの非球面素子 3あるいは 3 5を用いてレーザ光の強度分布を変換することにより、 光強度分布変換手段に おけるレーザ光の損失を防止し、 エネルギーの高いスポットを光ディスクに成形 できる。 従って、 特に高い光出力を必要とする書込み可能な光学へッドあるいは 光記録装置に適している。 また、 本例の有限系の非球面光学素子を採用する場合 は、 半導体レーザ 2とカバープレート 3の相対的な位置関係を固定し、 軸外収差 が発生しないようにすることが望ましい。
さらに、 サイ ドロ一ブが多少増加する傾向となるが、 第 7図に示したマスク板 3 6を光強度分布変換手段として用いることも可能である。 第 7図に示した例で は、 マスク板 3 6を対物レンズの入射瞳上の中心部を遮蔽するように設置するこ とによって、 中心部の光強度を低下させ相対的に周辺部の光強度を高めることが できる。 従って、 対物レンズ 4 5によって顕著な光学的超解像現象を発生させ、 小さな径のスポットを成形することができる。 さらに、 第 8図に示すように、 中 心部の透過率の小さなフィル夕一 3 7を光強度分布変換手段として用い、 顕著な 光学的超解像現象を得ることも可能である。 これらのマスク板 3 6あるいはフィ ル夕一 3 7を用いた場合は、 レーザ光が多少損失されるが、 安価であり、 特に再 生専用などの光学へッドあるいは光記録装置に適している。
さらに、 本例の光学ヘッド 1 0においては、 対物レンズ 5の閧口数を現状の D V D規格より大きくすることにより、 いっそう解像度の高い信号を得ることが可 能であり、 光ディスクに対しさらに密度の高い記録あるいは再生を行うことが可 能となる。 高記録密度の光ディスクにおいては傾斜特性を向上させるために現状 の C D規格より薄い 0 . 6 mm前後の厚みのディスク基板が採用されている。 こ の光ディスクを再生する際には、 コマ収差が開口数の 3乗に比例して増加し、 レ —ザ光の波長には反比例して減少する。このため、現状の D V D規格においては、 波長が 0 . 6 3 111ぁるぃは0 . 6 5 mのレーザ光に対し対物レンズの開口数 は 0 . 6程度が上限である。 しかしながら、 本例の光学ヘッド 1 0においては、 波長が 0 . 7 8 zmのレーザ光を使用して D V D規格の高記録密度の光ディスク に対応できるので、 コマ収差に対するレンズの性能を上げずに対物レンズの開口 数を約 0 . 6 4 ( +/— 4 %程度の誤差を含む） 程度まで増加することが可能で ある。 従って、 対物レンズの性能を上げずに、 小さな光スポッ トを得ることが可 能であり、 いっそう高い密度で光記録および再生を行える光学へッドを安価に提 供できる。 また、 D VD規格の光ディスクに対応したスポット径を得るために力 バープレートなどの光強度分布変換手段に対する負荷を小さくできるので、 サイ ドロ一ブの強度を小さくでき、 信号の解像度の高い光学へッドを提供できる。 第 9図に、 本例の光学ヘッド 1 0を用いた光記録装置 1 1の概略構成を示して ある。 本例の光記録装置 11は、 光学へッド 10のフォトダイオードによって信 号からフォーカスエラ一信号およびトラッキングエラ一信号などのサーボ系の信 号を生成し、 さらに、 RF信号を生成するなどの機能を備えた RFアンプ 12と、 サ一ボ系の信号に基づき光学へッド 10のフォーカシングおよびトラッキングの 制御を行うサ一ボ制御回路 13と、 このサーボ制御回路 13によって制御される ァクチユエ一夕 14を備えている。 さらに、 RFアンプ 12から出力された RF 信号は、 PRML回路 15に入力され、 パーシャルレスポンス方式 （PR方式） および最尤復号法 （ML法） によって復号処理が行われる。 PRの重み係数は光 スポットと使用する変調方式、 必要とされる性能を考慮して PR (1， 1) P
R (1, 2, 1)等が選択される。 そして、 デジタルフィルタなどの機能を備え た処理回路 16を介して外部のコンビユー夕などに光ディスク 20から読み取ら れたデ一夕が出力される。
信号間の干渉量を制御して復号するパーシャルレスポンス方式 （PR方式） お よび、ある有限長の受信信号系列を対象として復号を行う最尤復号法（Maximum Likelihood, ML法） を P R方式に組み合わせた P RM L法は、 ディジタル伝送 を行う波形伝送技術において公知の技術であるが、 本例においては、 この技術を 狭トラックピッチ化された光ディスクにおいて信号を分離して復号するために使 用している。 PRML法を用いて復号化処理を行うことにより、 本例の光学へッ ドの代わりにスポット径が 1. 2〃m程度となる高 N Aの対物レンズを用いた長 波長の光学へッドを用いても、 高記録密度に対応した狭トラックピッチの光ディ スクから得られた信号を分離し、 情報を復号することが可能である。 従って、 P RML回路を備えた光記録装置においては、 現状の CD用の長波長のレーザ光を 用いたスポット径の大きな光学へヅドを用いて DVD規格の光ディスクからデ一 夕を復号することが可能であり、 同時に、 長波長のレーザ光によって CD— Rに 対する処理も行うことができる。
本例の光記録装置においては、 さらに、 光強度分布変換手段を備えた光学へッ ド 10を採用することによって、 その光学的超解像現象によって増加した光スポ ットのサイ ドローブが反射した信号に対しても PRML法を用いて復号すること が可能となるので、 いっそう信頼性の高い再生処理を行うことができ、 光デイス クにおける記録密度をさらに高めることが可能となる。
以上に説明したように、 本例の光学ヘッドおよび光記録装置においては、 高密 度の D VDと、 長波長側に特性の優れた C D— Rといった特性の異なる光デイス クを一括して処理することが可能であり、 さらに、 現状の C D規格の半導体レー ザを用いて D VD規格の高記録密度の光ディスクに対し記録あるいは再生といつ た処理が可能となる。 そして、 光学的超解像現象、 開口数の大きな対物レンズお よび P R M L法といった手段の組み合わせによってさらに記録密度の高い光記録 媒体に対しても対処が可能である。 従って、 安価で、 すでに活用され信頼性の高 い半導体レーザを用いて今後の高記録密度化に対応可能な光学へッドおよび光記 録装置を提供することができる。 また、 非球面光学系を用いることによって半導 体レーザから出射されたレーザ光の光強度を低減させずに径の小さなスポゾ卜に 集光できるので、 光ディスクに書き込みを行うために十分なエネルギーを持った スポットを形成できる。 従って、 高密度記録の再生のみならず、 記録 （書き込み ) も十分に行える光学へッドおよび光記録装置を安価で信頼性の高い長波長のレ 一ザ光を用いて実現することができる。
なお、 上記においては現状の C D規格に従った仕様、 および、 D V D規格に従 つた仕様の光ディスクおよび半導体レーザに基づいた例によって説明しているが、 本発明は上記の仕様のものに限定されるものでないことはもちろんである。 光学 的超解像現象、 開口数の大きな対物レンズおよび P R M L法を活用することによ つて、 長波長のレーザ光を用いて、 その波長とほぼ等しい、 あるいは波長より狭 いトラックピッチの光ディスクに対し、 より高密度の記録および再生の可能な光 学へッドおよび光記録装置を提供することができる。
また、 光学的超解像現象、 開口数の大きな対物レンズおよび P R M L法を組み 合わせて活用するうえにおいて、 光学的超解像度現象を進めるとサイ ドローブが 増大しレーザ光の利用効率が減少すること、 対物レンズの開口数を増大させると 傾斜特性が悪化しコマ収差が増大し対物レンズのコス卜が高価になること、 およ び、 P R M L法による復号化処理に依存しすぎると信号処理回路の規模が増大す ることを考慮することが望ましい。 従って、 現状では、 光強度分布変換手段、 対 物レンズおよび信号処理回路の実現可能な設計値を考慮し、 レーザ波長えに対す るトラックピッチ T rの比入/ T rが 1 . 2程度まで、 好ましくは 1 . 1程度に 止めることが望ましい。
(実施例 2 )
第 1 0図に本発明に係る光学へッドの第 2の実施例を示す。 本例の光学へッ ド 2 1は、 半導体基板 1のほぼ中央に配置された半導体レーザ 2と、 この半導体レ —ザ 2を中心に半導体基板 1の周囲に設けられた複数のフォトダイオード 7と、 反射光を分離するための信号分離用のホログラムパターン 4 aの形成されたホロ グラム素子 4と、 屈折率一定の基板に凹凸を設けて構成された光位相差付加手段 である位相可変フィル夕 5 0と、レーザ光を集光する対物レンズ 5を備えており、 磁気的なァクチユエ一夕 6によって光学へッド 1 1全体が光ディスク 2 0に対す るフォー力シ グやトラツキング制御が行えるようになつている。
本例の光学へッド 2 1の半導体レーザ 2も波長が 0 . 7 8 mの近赤外の半導 体レ一ザであり、 この半導体レーザ 2から出射されたレ一ザ光 8が光位相差付加 手段である位相可変フィルタ 5 0によって位相差が付加され、 対物レンズ 5に入 射する。 レーザ光 8は対物レンズ 5によって光ディスク 2 0の記録面に光学的超 解像現象を発生させるように集光される。 光ディスク 2 0から反射された反射光 9は、 逆の光路を通って信号分離用ホログラムパターン 4 aによってフォトダイ オード 7の方向に分離され、 それそれのフォトダイオード 7に集光される。 そし て、 反射光の強度が電気的な信号に変換され出力される。
第 1 1図に位相可変フィル夕 5 0の詳細図を示す。 第 1 1図 （a ) は正面図、 第 1 1図 （b ) は側面図を示してある。 本例の位相可変フィル夕 5 0は一軸方向
(第 1 1図 （a ) では左右方向） に長い 2本の帯状の凹部 5 0 aが、 レーザ光の 光軸中心 8 aに対して第 1 1図（a )の上下方向に対称の位置に形成されている。 この凹部 5 0 aは、 位相差を付加するためのもので、 窪んだ部分 （凹部 5 0 a ) を透過するレーザ光の位相が窪まない部分 （平坦部 5 O b ) を透過するレーザ光 の位相に比べて 1 8 0。 位相が遅れる （― ラジアン） ように設計されている。 この帯状の凹部を設けることによって対物レンズに入射するレーザ光の一部に位 相差を付加し、 光学超解像現象を生じさせ、 光ディスク 2 0に小さなスポットを 形成することができる。 第 1 2図、 第 1 3図、 第 1 4図に半導体レーザ 2から出射されたレーザ光 8が 位相可変フィル夕 5 0を透過し、 対物レンズ 4 5によって光学超解像現象を生じ させて光ディスク 2 0に集光される様子を示してある。 第 2図に示したように半 導体レーザ 2が楕円形の放射特性を備えているので、 半導体レーザ 2から出射さ れたレ一ザ光 8の強度分布は回転対称とはならず、 半導体レ一ザの放射方向によ つて異なる。 すなわち、 例えば第 1 1図の紙面に対し垂直な方向の光強度分布 Q 1が広く、 平行な方向の光強度分布 Q 2が狭いレーザ光が出射される。 しかし位 相特性は半導体レーザの放射特性によらず一定で、 例えば、 第 1 2図に示したよ うに、 第 1 1図の紙面に垂直な方向の位相差 P 1、 および平行な方向の位相差 P 2共に 0の状態でそろつたレーザ光が出射される。 このような位相差分布のレー ザ光が光位相差付加手段である位相可変フィル夕 5 0を透過すると、 第 1 3図に 示すような位相差 P 1 '、 P 2 '、 P 2 ' 'に変換される。 すなわち、 凹部 5 0 a を透過するレーザ光は 1 8 0 ° 位相が遅れることによって、 レーザ光の垂直な 成分の位相差 P 1は P 1 'に、 レーザ光の平行な成分の位相差 P 2は凹部 5 0 a の無い領域では P 2 'に、 凹部 5 0 aの領域では P 2 ' 'に変換される。
第 1 3図に示す位相差のレーザ光が対物レンズ 5によって集光されると、 第 1 4図に示したように垂直な方向に光学超解像現象が顕著な光強度分布 I 1が得ら れる。 帯状凹部 5 0 aの幅 d、 レーザ光軸中心から帯状凹部 5 0 aの幅 d中心ま での距離 hを変化させることによって、 光ディスク上に集光するレーザ光の光ス ポット径、 メインローブ 2 3の両側に現れる 1次サイ ドローブ 2 4、 2次サイ ド ローブ 2 5、 3次サイ ドローブ 2 6、 および場合によってはそれ以上の次数のサ ィ ドローブ強度が変化する。 本例では帯状凹部 5 0 aの幅 dを位相可変フィル夕 部における有効径の約 5 %、 レーザ光軸中心から帯状凹部 5 0 aの幅 d中心まで の距離 hを前記有効径の約 1 3 %に設定することによって、 光ディスク 2 0に集 光される垂直方向の光スポット径として 0 . 9 ~ 1〃m以下 （ l Z e 2 の強度の 直径） の狭い径のスポットを得ることができ、 従来の 1 . 2 zm程度のスポット 径と比較すると光ディスクに集光するスポット径を 8 0 %あるいはそれ以下にす ることができる。 本例の位相可変フィル夕を用いると第 1 4図 （a ) に示したよ うに垂直方向成分は 1 / e 2の強度が 0 . 以下と幅の狭いビークが得られ る。 また、 中心のメインローブ 23の両側に現れる 1次サイ ドローブ 24、 2次 サイ ドローブ 25、 3次サイ ドローブ 26も垂直方向の成分の方が大きいが、 そ れそれのサイ ドローブの強度をメインローブの 5〜 10%程度に押さえている。 しかし、 平行方向成分については超解像成分はほとんど現れず、 位相可変フィル 夕を挿入しない場合と同等のスポット径とサイ ドローブ強度を示す。 そこで、 本 例においては、 このより大きなサイ ドローブ 24、 25、 26の現れる方向を光 ディスクのタンジェンシャル方向に合わせ、 サイ ドローブによっても光ディスク に記録されている情報に関する信号を得て、 より大きな空間周波数が得られるよ うにしている。
本例の光学へッド 21を用いることによって光ディスク 20に直径が 1 zmあ るいはそれ以下のスポット径を形成することができ、 実施例 1と同様に DVD規 格に対応した平均トラックピッチが 0. 74 mの光ディスクや、 色素系の記録 層を用いた CD— Rに対しても再生、 あるいは記録といった処理を行うことがで き、 もちろん、 従来の CD規格の光ディスク （CD) の再生も可能である。 本例の光学へッド 21においては、 第 11図 （b) に示したように凹部 50 a を設けることによって、 前記凹部 50 a部に一 180° の位相差を付加している が、 第 11図 （c) に示すように凸部 50 cを設け、 +180°の位相差を付加 しても同様に超解像の効果が得られる。 また、 凹部 50 aまたは凸部 5 Ob部に 凹凸ではなく、 基板材料の屈折率を変えることによって— 180。 または +18 0° の位相差を付加することによつても、 同様の効果が得られる。
第 15図、 第 16図、 第 20図に別の位相可変フィル夕の実施例を示す。 まず 第 15図において、 第 15図 （a)は正面図、 第 15図 （b) は側面図を示して ある。 本例の位相可変フィル夕 60は一軸方向 （第 15図 （a) では左右方向） に長い 3本の帯状の凹部 60 a、 6 Obが、 レーザ光の光軸中心 8 aに対して第 15図 （a) の上下方向に対称の位置に形成されている。 この凹部 60 a、 60 bは、 位相差を付加するためのもので、 窪んだ部分 （凹部 60a、 60b) を透 過するレーザ光の位相が窪まない部分 （平坦部 60 c) を透過するレーザ光の位 相に比べて 180°位相が遅れるように設計されている。 この帯状の凹部を設け ることによって対物レンズに入射するレーザ光の一部に位相差を付加し、 光学超 解像現象を生じさせ、光ディスク 2 0に小さなスポットを形成することができる。 本例では帯状凹部 6ひ の幅 1、 および凹部 6 O bの幅 d 2を位相可変フィ ル夕部における有効径の約 3 %、 レーザ光軸中心から帯状凹部 6 0 の幅(1 2中 心までの距離 h 1を前記有効径の約 2 8 %に設定し、 第 1 0図に示す光学へッ ド 2 1内に位相可変フィル夕 5 0と入れ替えて同様に挿入することによって、 光デ イスク 2 0に集光される垂直方向の光スポット径として 0 . 9 ~ l〃m以下 （ 1 / e 2 の強度の直径） の狭い径のスポヅトを得ることができ、 第 1 1図に示した 位相可変フィル夕 5 0と同等の特性を実現している。
次に第 1 6図に示す位相可変フィル夕において、 第 1 6図 （a ) は正面図、 第 1 6図 （b ) は側面図を示す。 本例の位相可変フィルタ 7 0は輪帯状の凹部 7 0 a、 7 O bが、 レ一ザ光の光軸中心 8 aを中心とした位置に形成されており、 凹 部 7 0 a、 7 0 bを透過するレーザ光に一 1 8 0 ° の位相差を与えるように設計 されている。
第 1 7図、 第 1 8図、 第 1 9図に光学へッド 2 1に位相可変フィル夕 5 0のか わりに位相可変フィル夕 7 0を実装した場合の、 半導体レーザ 2から出射された レーザ光 8が位相可変フィル夕 7 0を透過し、 対物レンズ 4 5によって光学超解 像現象を生じさせて光ディスク 2 0に集光される様子を示してある。 第 1 7図に 示すように半導体レ一ザから出射されたレ一ザ光の位相特性は半導体レ一ザの放 射特性によらず一定で、 例えば、 第 1 1図に示す光学ヘッドの紙面に垂直な方向 の位相差 P 3、 および平行な方向位相差 P 4共に 0の状態でそろったレーザ光が 出射される。 このような位相差分布のレ一ザ光が光位相差付加手段である位相可 変フィル夕 7 0を透過すると、 第 1 8図に示すような位相差 P 3 '、 P 4 'に変 換される。 第 1 8図に示す位相差のレーザ光が対物レンズ 4 5によって集光され ると、 第 1 9図に示したように垂直な方向、 平行な方向共に光学超解像現象が顕 著な光強度分布 1 3、 1 4が得られる。
第 1 6図に示す輪帯状凹部 7 0 aの幅 d 3、 レーザ光中心凹部 7 0 bの半径 r 1、 およびレーザ光中心 8 aから輪帯状凹部 7 0 aまでの距離 r 2を変化させる ことによって、 光ディスク上に集光するレ一ザ光の光スポット径、 メインローブ 3 9の両側に現れる 1次サイ ドローブ 4 0、 2次サイ ドロ一ブ 4 1、 3次サイ ド ローブ 42、 および場合によってはそれ以上の次数のサイ ドローブ強度が変化す る。 本例では輪帯状凹部 70 aの幅 d 3を位相可変フィル夕部における有効径の 約 5%、 レーザ光中心凹部 7 Obの半径 r 1を前記有効径の約 10%、 およびお よびレーザ光中心 8 aから輪帯状凹部 70 aまでの距離 r 2を前記有効径の約 6 5%に設定することによって、 光ディスク 20に集光される垂直方向の光スポッ ト径として 0. 9〜l m以下 （1/e 2 の強度の直径） の狭い径のスポットを 実現している。 また、 中心のメインローブ 39の回りに現れる 1次サイ ドローブ 40、 2次サイ ドローブ 41、 3次サイ ドローブ 42も、 それそれのサイ ド口一 ブの強度をメインローブの 5〜 10%程度に押さえている。 位相可変フィル夕 5 0および位相可変フィル夕 60と異なる点は、 平行な方向にも顕著な光学超解像 現象が現れ ことと、 それにともなって平行方向のサイ ドローブが大きくなる。 その次に第 20図に示す位相可変フィル夕において、 第 20図（a)は正面図、 第 20図 （b) は側面図を示す。 本例の位相可変フィル夕 80はサイ ドロ一ブ強 度が小さくなるように設計されたもので、 輪帯状の凸部 80 a、 輪帯状の凹部 8 0b、 80 eが、 レーザ光の光軸中心 8 aを中心とした位置に形成されており、 凸部 80a、 凹部 80b、 80 cを透過するレーザ光にそれそれ約— 90° 、 5 0° 、 290° の位相差を与えるように設計されている。 また、 輪帯状凸部 80 aの幅 d4を位相可変フィル夕部における有効径の約 9%、 輪帯状凹部 8 Obの 幅 d 5を位相可変フィルタ部における有効径の約 1 1%、 輪帯状凹部 80 cの幅 d 6を位相可変フィル夕部における有効径の約 8 %、 および平坦部 80 dの半径 r3を前記有効径の約 10%に設定することによって、 光ディスク 20に集光さ れる垂直方向の光スポット径として 0· 9~l m以下（ 1/e 2 の強度の直径） の狭い径のスポットを実現している。 また、 中心のメインローブの回りに現 る 1次サイ ドローブ、 2次サイ ドローブ、 3次サイ ドローブ、 およびそれ以上 サ ィ ドローブも、 それそれのサイ ドローブの強度をメインローブの 5 %以下程度に 押さえている。 位相可変フィル夕 50、 60、 70と比較して、 同一スポット径 においてサイ ドロ一ブ強度を 1/2以下に抑制することができる。
上述の位相可変フィルタは第 10図に示す有限系対物レンズを用いた系に挿入 している力;、 第 2 1図に示すような無限系対物レンズを用いた系に挿入しても、 上記と同様の効果が得られる。 半導体レーザ 2から出射されたレ一ザ光 8はコリ メ一夕レンズ 3 3を透過することによって平行光に変換され、 位相可変フィル夕 9 0、 ビームスプリヅ夕 2 9、 対物レンズ 4 5を透過して光ディスク 2 0上に集 光する。 光ディスク 2 0で反射されたレーザ光 9は逆の絰路を通ってビ一ムスプ リツ夕 2 9で反射され、 検出光学系 2 8に入射され、 光ディスク 2 0上にある信 号が検出される。 レーザ光 8が位相可変フィル夕 9 0を透過し、 対物レンズで集 光されることによって、光ディスク上に超解像スポッ卜を形成することができる。 位相可変フィルタ 9 0は、 第 1 1図、 第 1 5図、 第 1 6図、 第 2 0図に示した位 相可変フィル夕 5 0、 6 0、 7 0、 8 0と同様の形状のものを、 用いることがで ぎる。
また、 実施例 1に記述したように、 光学へッド 2 1においても、 対物レンズ 5 の開口数を現状の D V D規格より大きくすることにより、 いっそう解像度の高い 信号を得ることも可能である。
さて、 超解像光学系を用いた場合に、 対物レンズでレーザ光を絞った場合のサ ィ ドローブが問題となる場合がある。 そこで、 本例の光学へッドでは、 その対策 としてフォトダイオード 7に入射する、 光ディスク 2 0で反射されたレーザ光 9 のサイ ドロ一ブ成分を遮光する手法を用いている。 例えば第 2 2図に示す光学へ ヅド 2 2では、 ホログラム素子 4とフォトダイオード 7間の反射光 9の集光点付 近に光ディスクのラジアル方向を長手とするスリット 1 8を揷入し、 光ディスク のタンジェンシャル方向のサイ ドロ一ブ成分を遮光している。 （スリット 1 8を 除けば第 1 0図に示す光学へッ ド 2 1と構成が同一であるため、 説明は省略す る。 ）
第 2 3図にスリツト部の詳細図を示す。 第 2 3図 （a ) は第 1 1図または第 1 5図に示したものと同等の特性を持った位相可変フィルタを光学へッドに用いた 場合の前記スリット部を示している。 この位相可変フィル夕を用いた場合は、 サ ィ ドローブ成分が 1軸方向にのみ発生するため、 1次以降のサイ ドロ一ブ成分 2 4、 2 5、 2 6および場合によっては 4次以降の成分もスリット 1 8によって完 全に遮光することが可能である。メインローブ 2 3のみがスリッ 卜 1 8を透過し、 フォトダイォード 7に到達する構成となっている。 第 2 3図 （b ) は第 1 6図または第 2 0図に示したものと同等の特性を持った 位相可変フィル夕を光学へッドに用いた場合の前記スリツト部を示している。 こ の位相可変フィルタを用いた場合は、 第 2 3図 （b ) に示す通り、 サイ ドローブ 成分が光軸中心に対して同心に円を描くように発生するため、 1次以降のサイ ド ローブ成分 4 0、 4 1、 4 2および場合によっては 4次以降の成分の、 光デイス クの夕ンジェンシャル方向側をスリット 1 8によって遮光するようにしている。 第 1 0図に示す光学へッド 2 1では、 上記スリツ卜 1 8を挿入するかわりに、 フォトダイオードの形状を工夫することによって対応することも可能である。 つ まり、 フォトダイオード 7を光ディスクラジアル方向を長辺とする長方形形状と し、 光ディスクタンジェンシャル方向の短辺はレ一ザスポッ卜のメインローブが ちょうど入る長さとし、 サイ ドローブ成分を受光しない構成としている。 また、 反射光 9はフォ卜ダイオード 7上で集光するように配置されている。
第 2 4図にフォトダイオード部の詳細図を示す。 第 2 4図 （a ) は第 1 1図ま たは第 1 5図に示したものと同等の特性を持った位相可変フィル夕を光学へッド に用いた場合の前記フォトダイオード部を示している。 メインローブ成分 2 3の みがフォトダイオード 7で受光可能である。
第 2 4図 （b ) は第 1 6図または第 2 0図に示したものと同等の特性を持った 位相可変フィル夕を光学へッドに用いた場合の前記フォトダイォード部を示して いる。
1次、 2次、 3次のサイ ドローブ成分 4 0、 4 1、 4 2と、 場合によっては 4次 以降のさらに高次の成分の光ディスクのタンジヱンシャル方向成分をマスクする ことが出来る。
上記スリット、 またはフォトダイオードを用いることによって、 光ディスク 2 0から反射された光ディスクのタンジヱンシャル方向のサイ ドローブ成分をフォ トダイオードで検出しなくなるため、 光学へッドの再生特性を向上させることが 可能となる。
上記スリット、 およびフォトダイオードの短辺の幅は、 レーザ光のメインロー ブが透過するのにちょうど良い幅としているが、 例えば 1次のサイ ドローブ強度 が低く、 再牛特性上問題にならない場合等は、 前記短辺の幅は 2次以降のサイ ド ローブ成分をマスクするのにちょうど良い幅に設定することも可能である。 一方、 上記トラック接線方向のサイ ドローブ成分を遮光し、 メインローブ成分 のみをフォトダイォ一ドで検出したとしても、 再生信号特性が改善されない場合 がある。 その場合はさらにメインローブ成分の一部を遮光することによって改善 効果が得られることを実験によって確認している。 第 2 5図 （a ) 、 （b ) にそ の一例を示す。 本図は第 2 3図と同様に第 2 2図に示した光学へッド 2 2にある スリット 1 8の代わりに、 光ディスクのトラック接線方向に幅の狭いスリヅト 1 9を挿入した場合に、 反射光 9がスリット 1 9に入射する様子を示している。 第 2 5図 （a ) は第 1 1図または第 1 5図に示したものと同等の特性を持った位相 可変フィル夕を光学へッドに用いた場合の前記スリツト部を示している。 この位 相可変フィル夕を用いた場合は、 サイ ドロ一ブ成分が一軸方向にのみ発生するた め、 1次以降のサイ ドローブ成分 2 4、 2 5、 2 6および場合によっては 4次以 降の成分もスリツト 1 9によって完全に遮光することが可能である。 またメイン ローブ 2 3の一部もスリット 1 9によって遮光する構成となっている。 本図では メインローブ 2 3のトラック接線方向のスポット径の中心部の約 4 0 %のみがス リット 1 9を透過し、 フォトダイオード 7に到達する構成となっている。
第 2 5図 （b ) は第 1 6図または第 2 0図に示したものと同等の特性を持った 位相可変フィル夕を光学へッドに用いた場合の前記スリッ卜部を示している。 第 2 5図 （b ) に示す通り、 1次以降のサイ ドローブ成分 4 0、 4 1、 4 2および 場合によっては 4次以降の成分の、 光ディスクのトラック接線方向側をスリツ 卜 1 9によって遮光し、 さらにメインローブ 3 9の一部も第 2 5図 （a ) と同様に 遮光するようにしている。
上記スリツトは、 メインローブ 2 3または 3 9のスリットでの回折の悪影響を 考慮し、 厚みを 1 /z m以下のものを用いている。 光学ガラス上にクロム等の金属 を蒸着し、 エッチング等によって製作されたものを用いている。
また、 上記スリット 1 9を挿入するかわりに、 フォトダイオードの形状を工夫 することによって対応することも可能である。 つまり、 フォトダイオード 7を光 ディスクラジアル方向を長辺とする長方形形状とし、 光ディスク接線方向の短辺 はレーザスポッ卜のメインローブが一部受光されない幅としている。 第 2 6図にフォトダイオード部の詳細図を示す。 第 2 6図 （a ) は第 1 1図ま たは第 1 5図に示したものと同等の特性を持った位相可変フィル夕を光学へッド に用いた場合の前記フォトダイオード部を示している。 メインローブ成分 2 3の 一部を遮光された状態でフォトダイォード 7で受光可能である。
第 2 4図 （b ) は第 1 6図または第 2 0図に示したものと同等の特性を持った 位相可変フィル夕を光学へッドに用いた場合の前記フォトダイォ一ド部を示して いる。 1次、 2次、 3次のサイ ドローブ成分 4 0、 4 1、 4 2と、 場合によって は 4次以降のさらに高次の成分、 およびメインローブ 3 9の一部の光ディスクの 接線方向成分をマスクすることが出来る。
上記スリット、 またはフォトダイオードを用いることによって、 光ディスク 2 0から反射さ た光ディスクの接線方向のメインローブ成分の一部をフォ卜ダイ オードで検出しなくなる。 実験によれば、 メインローブに対して、 光ディスクの トラック接線方向の両側から遮光していった結果、 光学へッドの再生特性が徐々 に良くなり、 強度直径に対して約 6 0 % (片側 3 0 %ずつ） の遮光において最良 になる点が得ちれた。 このように、 メインローブの光ディスクトラック接線方向 の遮光を行なうことによって、 光学へッドの再生特性を向上させることが可能と なる場合がある。
また、 上記スリット、 およびフォトダイオードは実施例 1に示した非球面光学 系を用いた超解像素子、 マスク板を用いた超解像素子、 中心部の透過率が小さな フィルターを用いた超解像素子等、 光強度分布変換手段と組み合わせても同様の 効果が得られる。
本例の光学へッドも開口数 0 . 6 4の対物レンズと組み合わせて用いること、 パーシャルレスポンス方式、 P R M L法等と組み合わせて用いることも可能であ る。 また、 光記録装置の構成も第 9図に示す光学へッド 1 0と本例の光学へッド とを乗せかえることによって表現出来るが、 これらは実施例 1において詳細に記 述されているため、 本例では省略する。
(実施例 3 )
第 2 7図に本発明に係る光学へッドの第 3の実施例を示す。 本例の光学へッド 2 7は、 半導体基板 1のほぼ中央に配置された半導体レーザ 2と、 この半導体レ 一ザ 2を中心に半導体基板 1の周囲に設けられた複数のフォ卜ダイォードアと、 反射光を分離するための信号分離用のホログラムパターン 4 aの形成されたホロ グラム素子 4と、 レーザ光を集光する対物レンズ 5と、 光ディスク 2 0からの反 射光 9のメインローブの一部を遮光する遮光マスク 1 9を備えており、 磁気的な ァクチユエ一夕 6によって光学へヅド 2 7全体が光ディスク 2 0に対するフォー カシングゃトラツキング制御が行えるようになつている。
本例の光学へッド 2 7の半導体レーザ 2も波長が 0 . 7 8〃mの近赤外の半導 体レーザであり、 この半導体レーザ 2から出射されたレーザ光 8が対物レンズ 5 に入射し、 光ディスク 2 0の記録面に集光される。 光ディスク 2 0から反射され た反射光 9は、 逆の光路を通って信号分離用ホログラムパターン 4 aによってフ ォトダイォ一ド 7の方向に分離され、 反射光 9の集光点に配置された遮光マスク 1 9によって反射光 9のメインローブの一部が遮光された後、 それそれのフォト ダイオード 7によって受光され、 反射光の強度が電気的な信号に変換され出力さ れる。
第 2 7図に示す光学へヅド 2 7では、 光ディスク 2 0に集光されたレーザ光の 強度直径は、 光学的超解像現象を発生させる素子が挿入されていないため、 レー ザ光の波長の 1 . 3倍より大きくなつてしまう。 そのため、 レーザ光の波長とほ ぼ等しい、 あるいは狭いトラックピッチの光記録媒体に対して、 記録用ヘッドと しては使用できない。 しかし、 再生ヘッドとして用いることは、 遮光マスク 1 9 を反射光 9の集光点付近に挿入することによって可能となる。
遮光マスク 1 9付近の様子を示す図を第 2 8図 （a ) に示す。 フォトダイォ一 ドアに向けて集光する反射光 9の集光点付近に遮光マスク 1 9を挿入し、 第 2 5 図の遮光マスク 1 9と同様にメインローブ 4 3の光ディスクトラック接線方向の 一部を遮光している。 メインローブ 4 3の光ディスクトラック接線方向の両側か ら挿入する遮光マスクの挿入量を増やしていくことによって再生信号特性は、 徐々に向上し、 集光点でのメインローブの光ディスクトラック接線方向スポット 径の片側約 3 0 % (計 6 0 %) ずつを遮光する点で最良となる。 この状態で、 レ —ザ光の波長にほぼ等しい、 あるいは波長より狭い平均トラックピッチを備えた 光記録媒体からの再生信号特性は、 例えば波長 0 . 6 3 mあるいは 0 . 6 5〃 mのレーザを搭載した DVD規格の光学へッドを用いた場合と、 同等の特性を示 すことが実験によって確認されている。 また、 波長の長い 0. 78 /mのレーザ を用いているため、 CD— Rに対する記録または再生、 CDに対する再生ももち ろん可能な構成となっている。
上記遮光マスク 1 9も、 遮光部での回折の悪影響を除くため、 厚みが l〃m以 下のものを用いている。
前記遮光を遮光マスクではなく、 フォトダイオード形状を工夫して同様の効果 を得た例を第 28図 （b) に示す。 この場合、 反射光 9の集光点をフォトダイォ —ド 7上とし、 光ディスクトラック接線方向のメインローブ 43の遮光幅をフォ トダイォード 7の幅で決めている。
本例の光学へッド 27も開口数 0. 64の対物レンズと組み合わせて用いるこ と、 パーシャルレスポンス方式、 PRML法等と組み合わせて用いることも可能 である。 また、 光記録装置の構成も図 9に示す光学ヘッド 10と本例の光学へッ ドとを乗せかえることによって表現出来るが、 これらは実施例 1において詳細に 記述されているため、 本例では省略する。
さて、 実際には、 第 27図に示すような光学ヘッドにおいて、 波長 0. 78〃 mのレーザ光源と、 開口数 （NAi ：像空間における閧口数） 0. 65、 倍率 4. 5倍の有限系対物レンズを用い、 さらにホログラム素子 4とフォトダイォ一ド 7 間に凹レンズを挿入して実験を行った。 フォトダイォード 7に入射するレーザ光 の開口数が 0. 035となるように凹レンズを設計した。 この場合、 物体側開口 数と波長の比を取ると 22. 3 (0. 78^m/0. 035) となる。 この数値 22. がフォトダイオード 7に向けて集光するメインローブのスポット径 の指標となるが、 本例の場合の前記集光点でのスポット径は実測値で約 1 9. 0 〃mとなった。 遮光マスク 1 9の光ディスクのトラック接線方向の幅を 19 m から 0. 5 /mおきに用意し、順次集光点付近に挿入していったところ、約 40% 幅の 7. 6 /mを透過する遮光マスクを挿入したところ （すなわち、 片側 5. 7 /inずつ遮光したところ） で最良のジッタ値が得られた。 また、 遮光マスク 1 9 を取り外し、 第 28図 （b) で示したと同様にフォトダイオード 7のパターンの 光ディスクのトラック接線方向の幅が 7 · 6 /xmのものを試作し実験したところ、 上記と同様の結果が得られた。
無限系の対物レンズを用いた光学へッドに用いた例を第 2 9図に示す。 半導体 レーザ 2から出射されたレーザ光 8はビームスプリツ夕 5 1で反射された後、 コ リメ一夕レンズ 3 3を透過することによって平行光となり、 対物レンズ 4 5に入 射し、 光ディスク 2 0の記録面に集光される。 光ディスク 2 0で反射された反射 光は逆の光路を通ってビームスプリッ夕 2 9に入射し、 一部の光はビ一ムスプリ ッ夕 2 9を透過し、 コリメ一夕レンズ 3 3、 ビ一ムスプリッ夕 5 1を透過後、 フ ォトダイオード 5 5に集光され、 反射光の強度が電気的な信号に変換され出力さ れる。 このフォトダイオード 5 5の出力から、 フォーカスエラ一信号、 トラック エラ一信号が求められる。 一方、 光ディスク 2 0からの反射光の別の一部はビ一 ムスプリッ夕 2 9で反射され、 検出レンズ 5 2、 凹レンズ 5 3を透過後、 遮光マ スク 1 9部で集光され、 フォトダイオード 5 4に入射される。 同様に反射光の強 度が電気的な信号に変換され光ディスクに記録されている情報信号が出力される。 第 2 9図の光学へヅドにおいて、 半導体レーザ 2は波長 0 . 7 8 mのレーザ光 源で、 対物レンズ 4 5は開口数（N A i ) 0 . 6 4の無限系のものを用いている。 フォトダイォ一ド 5 4に入射する反射光 9の閧口数を 0 . 0 5となるように検出 レンズ 5 2と凹レンズ 5 3が設計されている。 この場合、 フォトダイオード 5 4 に入射する反射光 9の開口数と波長の比を取ると 1 5 . 6となる。この数値 1 5 . 6〃mがフォトダイオード 7に向けて集光するメインローブのスポッ卜径の指標 となるが、 本例の場合の前記集光点でのスポット径は実測値で約 1 3 . と なった。遮光マスク 1 9の光ディスクトラック接線方向幅を 1 3 . 3 111から0 . 5〃mおきに用意し、順次集光点付近に挿入していったところ、約 4 0 %幅の 5 . 3 zmを透過する遮光マスクを挿入したところ （すなわち、 片側 4 . 0〃mずつ 遮光したところ） で最良のジッ夕値が得られた。
もう一つの実施例として、 第 2 9図の光学ヘッドにおいて、 半導体レーザ 2の 波長を 0 . 7 8〃m、 対物レンズ 4 5の開口数 （N A i ) を 0 . 6 5とし、 フォ トダイオード 5 4に入射する反射光 9の開口数を 0 . 0 2となるように検出レン ズ 5 2と凹レンズ 5 3を設計した。 この場合、 フォトダイオード 5 4に入射する 反射光 9の開口数と波長の比を取ると 3 9となる。 この数値 3 9 mがフォトダ ィオード 7に向けて集光するメインローブのスポット径の指標となるが、 本例の 場合の前記集光点でのスポット径は実測値で約 3 3 imとなった。 遮光マスク 1 9の光ディスクのトラック接線方向の幅を 3 3 mから 0 . 5 Aimおきに用意し、 順次集光点付近に挿入していったところ、 約 4 0 %幅の 1 3 . を透過する 遮光マスクを挿入したところ （すなわち、 片側 9 . 9 mずつ遮光したところ） で最良のジッ夕値が得られた。 また、 無限系の対物レンズを用いた場合も、 遮光 マスク 1 9の代わりにフォトダイォ一ド 5 4のパターンの光ディスクトラック接 線方向幅によってメインローブを遮光することによつても、 同様の結果が得られ る o
フォトダイオードに入射するレーザ光の開口数を小さくしょうとすると、 フォ 卜ダイオー にレーザ光を集光させる検出レンズ （第 2 7図の光学へッ ド 2 7の 場合は有限系対物レンズ 5 ) とフォトダイオード間の距離が大きくなり、 光学へ ッドが大きくなつてしまう。 また一方、 上記開口数を大きくしょうとすると、 フ オトダイォード付近に集光するレーザ光の強度直径が小さくなつてしまい、 幅の 狭い遮光マスク、 またはフォトダイオードが必要になる。 遮光マスクを安価に大 量に作ろうとすると、 幅の狭いものは加工が難しくなる。 また、 フォトダイォー ド形成においても同様にあまり幅の狭いパターン幅は実用的ではない。 また、 光 学ヘッド組み立て時の位置調整も難しくなつてしまう。 光学ヘッドの大きさ、 遮 光マスクの加工、 またはフォトダイオード等を考慮すると、 上記光ディスクのト ラック接線方向の遮光マスク幅または光ディスクのトラック接線方向のフオトダ ィオードのパターン幅は 3〜 1 3 /zm程度とすることが好ましい。 つまり、 フォ トダイオードに入射するレーザ光の開口数は 0 . 1程度以下、 好ましくは 0 . 0 2 - 0 . 0 5程度、 さらに好ましくは 0 . 0 3 5程度が好ましい。
上記閧口数を選ぶことによって、 遮光マスクまたはフォトダイォ一ドが加工可 能となり、 上記メインローブの一部を遮光することによってレ一ザ光の波長にほ ぼ等しい、 または前記波長より狭い平均トラックピッチを備えた光記憶媒体に対 する再生が実現できる。 また、 光学ヘッドの小型化も同時に可能となる。
本例では対物レンズの開口数は 0 . 6 5のものを用いているが、 実験を行った 結果、 コマ収差は問題にならず、 0 . 6 6程度までは、 十分実用になる。 以上説明したように、 本実施例の光学ヘッドにおいても、 高密度の D V Dの再 生と、 長波長側に特性の優れた C D— Rといつた特性の異なる光ディスクを一括 して扱うことが可能となる。 産業上の利用可能性
以上説明したように本発明によれば、 従来の C D— Rに対し記録および再生と いった処理が問題なく行え、 さらに、 高記録密度に対応した D V D規格の光記録 媒体の処理を行える光学へッドおよび光記録装置を提供することができる。 D V D規格の 0 . 6 5 mの波長のレーザ光では C D— Rの反射率は 1 5 %程度とな り、 ほとんど吸収してしまうので、 D V Dの再生パワーであっても C D— Rに記 録されたデ一夕が破壊される危険性があるのに対し、 本発明の光学へッドおよび 光記録装置においては、 反射率の十分高い 0 . 7 8〃mが使用できるため、 情報 が破壊される危険なく安全に処理が行える。
また、 本発明の光学ヘッドおよび光記録装置においては、 光記録媒体のトラッ クビツチに対して相対的に長い波長の半導体レーザが使用可能となるので、 高密 度化の限界を打破し、 安価で信頼性の高い高記録密度の記録および再生の可能な 光学へッドおよび光記録装置を提供でき、 さらに将来のいっそうの高密度化にも 対応できる光学へッドおよび光記録装置を提供できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . レーザ光を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光を光記録媒体に集光する対 物レンズとを有し、 前記レーザ光の波長にほぼ等しい、 または前記波長より狭い 平均トラックビツチを備えた前記光記録媒体に対し情報の記録および再生の少な くともいずれかが可能な光学へッドであって、
前記対物レンズから出射された前記レ一ザ光が光学的超解像現象を生じるよう に、 前記対物レンズに入射される前記レーザ光の光強度分布を変換する光強度分 布変換"^段を有することを特徴とする光学へッド。
2 . 請求の範囲第 1項において、
前記レーザ光の波長が約 0 . 7 8 mであり、前記対物レンズの開口数が約 0 . 6 4であることを特徴とする光学へッド。
3 . 請求の範囲第 1項において、
前記光強度分布変換手段は、 前記対物レンズの入射瞳上における前記レーザ光 の中心の光強度より周辺の光強度を上げられる非球面光学系であることを特徴と する光学へッド。
4 . 請求の範囲第 3項において、
前記非球面光学系は有限系であることを特徴とする光学ヘッド。
5 . 請求の範囲第 4項において、
前記光記録媒体から反射された反射光を集光する検出レンズと、
前記集光された反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段に集光されたレーザ光の光記録媒体のトラック接線方向の少なくと もサイ ドロ一ブ成分を遮光する手段を有することを特徴とする光学へッド。
6 . 請求の範囲第 3項において、
前記非球面光学系は、 コリメ一ト機能を兼ね備えていることを特徴とする光学 へッド。
7 . 請求の範囲第 6項において、
前記光記録媒体から反射された反射光を集光する検出レンズと、
前記集光された反射光を検出する検出手段と、 前記検出手段に集光されたレーザ光の光記録媒体のトラック接線方向の少なく ともサイ ドロ一ブ成分を遮光する手段を有することを特徴とする光学へッド。
8 . 請求の範囲第 1項において、
前記光強度分布変換手段は、 前記対物レンズの入射瞳上における前記レーザ光 の中心の光強度に対し、 周辺の光強度を 1 . 5〜3 . 5倍程度にすることを特徴 とする光学へッド。
9 . 請求の範囲第 1項において、
前記光強度分布変換手段は、 前記対物レンズの入射瞳上における前記レーザ光 の中心の光強度に対し、 周辺の光強度を約 2倍にすることを特徴とする光学へッ
1 0 . 請求の範囲第 1項において、
前記光強度分布変換手段は、 前記対物レンズの入射瞳上の中心部を遮蔽する手 段またはレーザ光の透過率に分布を与えるフィル夕リング手段であることを特徴 とする光学へッド。
1 1 . レーザ光を出射するレーザ光源と、 少なくとも光記録媒体のトラック接線 方向について前記レーザ光の波長の 1 . 3倍以下の l Ze 2の強度直径のスポッ トを光記録媒体に形成する集光手段と、 前記光記録媒体から反射された反射光を 検出する検出手段とを有し、
前記集光手段が、 前記光記録媒体に面した対物レンズと、 前記対物レンズから 出射された前記レ一ザ光が光学的超解像現象を生じるように前記対物レンズに入 射される前記レーザ光の光強度分布を変換する光強度分布変換手段とを備えてい ることを特徴とする光学へッド。
1 2 . 請求の範囲第 1 1項において、
前記レーザ光の波長が約 0 . 7 8 mであり、前記対物レンズの開口数が約 0 . 6 4であることを特徴とする光学へッド。
1 3 . 請求の範囲第 1 1項において、
前記光強度分布変換手段は、 前記対物レンズの入射瞳上における前記レ一ザ光 の中心の光強度より周辺の光強度を上げられる非球面光学系であることを特徴と する光学へッド。
1 4 . 請求の範囲第 1 3項において、
前記非球面光学系は有限系であることを特徴とする光学へッド。
1 5 . 請求の範囲第 1 3項において、
前記非球面光学系は、 コリメート機能を兼ね備えていることを特徴とする光学 へッド。
1 6 . 請求の範囲第 1 1項において、
前記光強度分布変換手段は、 前記対物レンズの入射瞳上における前記レ一ザ光 の中心の光強度に対し、 周辺の光強度を 1 . 5〜3 . 5倍程度にすることを特徴 とする光学へッド。
1 7 . 請求の範囲第 1 1項において、
前記光強 分布変換手段は、 前記対物レンズの入射瞳上における前記レ一ザ光 の中心の光強度に対し、 周辺の光強度を約 2倍にすることを特徴とする光学へッ ド c
1 8 . 請求の範囲第 1 1項において、
前記光強度分布変換手段は、 前記対物レンズの入射瞳上の中心部を遮蔽する手 段またはレ一ザ光の透過率に分布を与えるフィル夕リング手段であることを特徴 とする光学へッド。
1 9 . レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を光記録媒体に集光する 対物レンズとを有し、 前記レーザ光の波長にほぼ等しい、 または前記波長より狭 い平均トラックピッチを備えた前記光記録媒体に対し情報の記録および再生の少 なくともいずれかが可能な光学へッドであって、
前記対物レンズから出射された前記レ一ザ光が光学的超解像現象を生じるよう に、 前記対物レンズに入射する前記レーザ光に位相差を付加する手段を有するこ とを特徴とする光学へッド。
2 0 . 請求の範囲第 1 9項において、
前記レーザ光の波長が約 0 . 7 8 mであり、前記対物レンズの開口数が約 0 . 6 4であることを特徴とする光学へッド。
2 1 . 請求の範囲第 1 9項において、
前記位相差を付加する手段は、 前記対物レンズに入射する前記レーザ光の、 前 記光記録媒体のトラック垂直方向を長手方向とする複数の帯状領域に約 1 8 0 ° の位相差を与える、 位相可変フィルタであることを特徴とする光学へッド。
2 2 . 請求の範囲第 1 9項において、
前記位相差を付加する手段は、 前記対物レンズに入射する前記レーザ光の光軸 中心部の、 複数の輪帯状領域に約 1 8 0 ° の位相差を与える、 位相可変フィルタ であることを特徴とする光学へッド。
2 3 . 請求の範囲第 1 9項において、
前記位相差を付加する手段は、 屈折率一定の基板表面に凹凸を設けたフィル夕 リング手段または基板の屈折率を変化させたフィル夕リング手段であることを特 徴とする光学へッド。
2 4 . レーザ光を出射するレーザ光源と、 少なくとも光記録媒体のトラック接線 方向について前記レーザ光の波長の 1 . 3倍以下の 1 / e 2 の強度直径のスポッ トを光記録媒体に形成する集光手段と、 前記光記録媒体から反射された反射光を 検出する検出手段とを有し、 前記集光手段が、 前記光記録媒体に面した対物レン ズと、 前記対物レンズから出射された前記レ一ザ光が光学的超解像現象を生じる ように、 前記対物レンズに入射する前記レーザ光に位相差を付加する手段を有す ることを特徴とする光学へッド。
2 5 . 請求の範囲第 2 4項において、
前記レーザ光の波長が約 0 . 7 8 mであり、前記対物レンズの開口数が約 0 . 6 4であることを特徴とする光学へッド。
2 6 . 請求の範囲第 2 4項において、
前記位相差を付加する手段は、 前記対物レンズに入射する前記レーザ光の、 前 記光記録媒体のトラック垂直方向を長手方向とする複数の帯状領域に約 1 8 0 ° の位相差を与える、 位相可変フィルタであることを特徴とする光学へッド。
2 7 . 請求の範囲第 2 4項において、
前記位相差を付加する手段は、 前記対物レンズに入射する前記レーザ光の光軸 中心部の、 複数の輪帯状領域に約 1 8 0 ° の位相差を与える、 位相可変フィル夕 であることを特徴とする光学へッド。
2 8 . 請求の範囲第 2 4項において、 前記位相差を付加する手段は、 屈折率一定の基板表面に凹凸を設けたフィル夕 リング手段および基板の屈折率を変化させるフィル夕リング手段のいずれかであ ることを特徴とする光学へッド。
2 9 . レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体から反射された反射光を集光する検出レンズと、
前記集光された反射光を検出する検出手段と、
前記レーザ光源から出射され、 前記対物レンズに入射するレーザ光に位相差を 付加するフィル夕リング手段とを有し、
前記検出手段に集光するレーザ光の光記録媒体のト ック接線方向の少なくと もサイ ドロ一ブ成分を遮光する手段を有することを特徴とする光学へッド。
3 0 . 請求の範囲第 2 9項において、
前記レーザ光の波長が約 0 . 7 8 mであり、前記対物レンズの閧口数が約 0 . 6 4であることを特徴とする光学へッド。
3 1 . 請求の範囲第 2 9項において、
前記フィル夕リング手段は、 屈折率一定の基板表面に凹凸を設けたフィル夕リ ング手段または基板の屈折率を変化させるフィル夕リング手段であることを特徴 とする光学へッド。
3 2 . レーザ光を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光を光記録媒体に集光する 対物レンズとを有し、 前記レーザ光の波長にほぼ等しい、 または前記波長より狭 い平均トラックピッチを備えた前記光記録媒体に対し情報の再生が可能な光学へ ヅドであって、
光記録媒体から反射された反射光を集光する検出レンズと、 前記集光された反 射光を検出する検出手段と、 前記検出手段に集光するレーザ光の強度直径の光記 録媒体のトラック接線方向をそれそれ約 3 0 %ずつ両側から遮光する手段を有し、 前記検出手段に入射するレーザ光の開口数を約 0 . 1以下とすることを特徴とす る光学へッド。
3 3 . 請求の範囲第 3 2項において、
前記レーザ光の波長が約 0 . 7 8〃mであり、前記対物レンズの開口数が約 0 . 6 4であることを特徴とする光学へッド
3 4 . レーザ光源から出射されたレーザ光を対物レンズによって光記録媒体に集 光し前記光記録媒体から反射された反射光によって前記光記録媒体に記録された 情報信号を得る光学ヘッドを有し、 前記レーザ光の波長にほぼ等しい、 または前 記波長より狭い平均トラックビツチを備えた前記光記録媒体から前記情報信号を 取得可能な光記録装置であって、
前記情報信号をパーシャルレスポンス方式によって処理する信号処理手段を有 することを特徴とする光記録装置。
3 5 . 請求の範囲第 3 4項において、
前記信号処理手段は、 さらに、 最尤復号法を用いて復号化処理を行うことを特 徴とする光記録装置。
3 6 . 請求の範囲第 3 4項において、
前記光学へッドは、 前記対物レンズから出射された前記レーザ光が光学的超解 像現象を生じるように、 前記対物レンズに入射される前記レーザ光の光強度分布 を変換する光強度分布変換手段を有することを特徴とする光記録装置。
3 7 . 請求の範囲第 3 4項において、
前記光学へッドは、 前記対物レンズから出射された前記レーザ光が光学的超解 像現象を生じるように、 前記対物レンズに入射される前記レーザ光に位相差を付 加する手段を有することを特徴とする光記録装置。
3 8 . 請求の範囲第 3 4項において、
前記レーザ光の波長が約 0 . 7 であり、 前記光学へッドの対物レンズの 開口数が約 0 . 6 4であることを特徵とする光記録装置。
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