WO2003052756A1 - Procede de lecture optique d'informations, dispositif a tete optique et unite de traitement optique d'informations - Google Patents

Procede de lecture optique d'informations, dispositif a tete optique et unite de traitement optique d'informations Download PDF

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WO2003052756A1
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Hiroaki Yamamoto
Teruhiro Shiono
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an optical information reproducing method, an optical head device, and an optical information processing device for optically reproducing information such as an optical disk or optical power.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional configuration of an optical recording medium used for performing super-resolution recording / reproduction.
  • the optical recording medium 1 includes a first protective layer 12, a mask layer 13, a second protective layer 14, a recording layer 15, and a third protective layer 16 on a transparent substrate 11. Are provided in this order.
  • the first to third protection layers 12 , 14, and 16 are composed of ZnS—Si ⁇ 2.
  • the recording layer 15 is made of a phase change material such as a multi-component compound such as GeSbTe.
  • the mask layer 13 is made of silver oxide which is decomposed into oxygen and silver by heat.
  • Such an optical recording medium When irradiating convergent light L1 on 1, a condensing spot is formed on the mask layer 13, and silver oxide is decomposed into oxygen and silver in the high-temperature part where the temperature exceeds a certain threshold in this condensing spot As a result, the refractive index changes. As a result, an opening 17 is formed in the mask layer 13 as a refractive index change region smaller than the focused spot diameter.
  • the recording mark 18 can be written on the recording layer 15, or the recorded recording mark 18 can be read. Further, by providing the recording layer 15 at a position where the near-field light generated in the mask layer 13 can reach, high-speed writing and high-speed reading can be performed.
  • FIG. 9 shows how information is reproduced from the optical recording medium 1 using a general optical head device 101.
  • the horizontal direction is the X direction
  • the vertical direction to the paper is the Y direction
  • the vertical direction is the Z direction.
  • a semiconductor laser 102 as a radiation light source emits linearly polarized light polarized in the X direction.
  • Light emitted from the semiconductor laser 102 enters the polarization beam splitter 103.
  • the polarizing beam splitter 103 has a function of transmitting all light polarized in the X direction and reflecting all light polarized in the Y direction.
  • the light transmitted through the polarizing beam splitter 103 is converted into parallel light by a collimating lens 104, converted into circularly polarized light by a quarter-wave plate 105, and then converted by an objective lens 106. It is converged into the optical recording medium 1.
  • the light reflected by the optical recording medium 1 passes through the objective lens 106 again, passes through the 1Z4 wavelength plate 105, and is converted into linearly polarized light polarized in the Y direction.
  • This linearly polarized light further passes through the collimating lens 104 and enters the polarizing beam splitter 103. Since the light incident on the polarization beam splitter 103 is polarized in the Y direction, it is reflected by the polarization beam splitter 103.
  • the reflected light is used to detect the signal of the servo by a cylindrical lens 107 or the like. After the wavefront operation is performed, the reproduced signal and the servo signal are detected by the photodetector 108.
  • the quarter-wave plate 105 and the polarizing beam splitter 103 are used to increase the light use efficiency, so that the quarter-wave plate 105 is not used and the polarizing beam splitter is not used. Even if the splitter 103 is changed to a non-polarized beam splitter, information can be recorded and reproduced.
  • An optical information reproducing method includes a recording layer on which information is recorded, and a mask layer including a non-linear optical material which is disposed close to the recording layer and whose optical characteristics change according to the intensity of incident light.
  • An optical information reproducing method used for an optical recording medium comprising: irradiating the optical recording medium with convergent light polarized in a first direction, and irradiating the convergent light on the mask layer.
  • the optical head device includes a recording layer on which information is recorded, and a recording layer disposed close to the recording layer. Is, the optical properties will change depending on the intensity of the incident light
  • a condensing optical system that converges the emitted light into a minute spot on the optical recording medium; a first polarized component that polarizes reflected light from the optical recording medium in the first direction; A polarization separation optical system that separates the light into a second polarization component that is polarized in a second direction orthogonal to the direction of the light, and a reproduction signal detected by receiving the second polarization component separated by the polarization separation optical system. And a photodetector.
  • the optical information processing apparatus of the present invention includes a recording layer on which information is recorded, and a mask layer which is disposed close to the recording layer and includes a non-linear optical material whose optical characteristics change according to the intensity of incident light.
  • An optical recording medium comprising: a light source that emits linearly polarized light polarized in a first direction; and a light source that converges light emitted from the first light source onto a small spot on the optical recording medium.
  • An optical system a first polarized light component polarized in the first direction and a second polarized light component polarized in a second direction orthogonal to the first direction, the reflected light from the optical recording medium.
  • An optical head device comprising: a polarization separation optical system that separates the light; and a photodetector that receives the second polarization component separated by the polarization separation optical system and detects a reproduction signal.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an optical recording medium used for super-resolution recording and reproduction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which super-resolution recording and reproduction are performed on an optical recording medium.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the optical head device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an optical head device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an optical head device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an optical head device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an optical information processing device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing how super-resolution recording / reproduction is performed on an optical recording medium.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a conventional optical head device.
  • An optical information reproducing method includes a recording layer on which information is recorded, and a mask layer including a non-linear optical material which is disposed close to the recording layer and whose optical characteristics change according to the intensity of incident light.
  • An optical information reproducing method used for an optical recording medium comprising: irradiating the optical recording medium with convergent light polarized in a first direction, and irradiating the convergent light on the mask layer.
  • a second polarization component polarized in a second direction orthogonal to the first direction, and a reproduced signal is detected using the second polarization component.
  • the light reflected from the optical recording medium to which the optical information reproducing method of the present invention is applied includes light reflected on the recording layer and light reflected on the mask layer.
  • the light reflected by the recording layer is light having a high degree of modulation (including reproduction information) reflecting information recorded on the recording layer.
  • the light reflected by the mask layer Is light that does not contain These lights have different polarization states.
  • the light reflected by the mask layer has the same polarization state as the irradiated convergent light, whereas the light reflected by the recording layer has a different polarization state.
  • the light includes a polarization component orthogonal to the polarization direction of the converged light due to scattering in the optical characteristic change region.
  • the optical information reproducing method of the present invention the direction (second direction) orthogonal to the polarization direction (first direction) of the irradiation light, which is included in the light having a high degree of modulation reflecting the reproduction information and reflected from the optical recording medium,
  • a component (second polarization component) polarized in the (direction) is extracted, and the reproduced signal is detected using this component.
  • a reproduced signal having a high modulation rate can be obtained, so that S 7 N can be improved in super-resolution reproduction.
  • the optical recording medium to which the optical information reproducing method of the present invention is applied, as a nonlinear optical material used for the mask layer, antimony (Sb), silver oxide, semiconductor, chalcogenide glass, and At least one selected from a mix material can be used.
  • the semiconductor for example, a semiconductor containing an element such as silicon (S i) or germanium (G e) can be used.
  • the thermochromic material is a material that changes color reversibly according to temperature.
  • the optical information reproducing method of the present invention it is desirable to detect the support signal using the first polarization component separated from the reflected light of the optical recording medium.
  • the optical head of the present invention includes: a recording layer on which information is recorded; and a mask layer that is disposed close to the recording layer and includes a nonlinear optical material whose optical characteristics change according to the intensity of incident light.
  • a light source for emitting light polarized in a first direction, and a light emitted from the first light source on the optical recording medium.
  • a light collection optical system that converges on a minute spot; and a light reflected from the optical recording medium is polarized in the first direction.
  • the reflected light from the optical recording medium used here includes light having a high modulation degree (light reflected by the recording layer) reflecting information recorded on the recording layer, and does not include reproduction information.
  • Light (light reflected on the mask layer) but according to the optical head device of the present invention, a reproduced signal is detected by separating only light having a high degree of modulation from the reflected light of the optical recording medium. be able to. As a result, S / N can be improved in super-resolution reproduction.
  • the polarization splitting optical system in the optical head device of the present invention may be configured, for example, to transmit all first polarized light components and reflect all second polarized light components, or reflect all first polarized light components to produce second polarized light components. And a polarizing beam splitter that transmits all the polarized light components. Further, the polarization separation optical system may be configured to include a diffractive element that diffracts the first polarization component and transmits all the second polarization component, or separates the first polarization component from the second polarization component. A configuration including a polarizing prism is also possible.
  • the optical head device of the present invention further includes a support signal photodetector for detecting a support signal by receiving the first polarization component separated by the polarization separation optical system.
  • the optical information processing apparatus of the present invention includes a recording layer on which information is recorded, and a mask layer which is disposed close to the recording layer and includes a non-linear optical material whose optical characteristics change according to the intensity of incident light.
  • An optical recording medium comprising: a light source that emits linearly polarized light polarized in a first direction; and a light source that converges light emitted from the first light source onto a small spot on the optical recording medium.
  • An optical system a first polarized light that polarizes the reflected light from the optical recording medium in the first direction Receiving a second polarization component separated by the polarization separation optical system, and a polarization separation optical system that separates the component into a second polarization component polarized in a second direction orthogonal to the first direction.
  • An optical head device including a photodetector for detecting a reproduction signal is provided.
  • the reflected light from the optical recording medium of the optical information processing apparatus of the present invention includes light having a high degree of modulation reflecting light recorded on the recording layer (light reflected on the recording layer) and light not containing reproduction information.
  • optical information processing apparatus of the present invention it is possible to detect a reproduced signal by separating only light having a high degree of modulation from light reflected from an optical recording medium. Can be. As a result, SZN can be improved in super-resolution reproduction.
  • At least one selected from the group consisting of Sb, silver oxide, a semiconductor, chalcogenide glass, and a thermochromic material is used as the nonlinear optical material used for the mask layer of the optical recording medium.
  • a semiconductor for example, a semiconductor containing an element such as Si or Ge can be used.
  • a thermoctic material is a material that changes color reversibly according to temperature.
  • the polarization separation optical system included in the optical head device may be configured to transmit, for example, all the first polarization components and reflect all the second polarization components, or A configuration including a polarization beam splitter that reflects all of the first polarization component and transmits all of the second polarization component, a configuration including a diffraction element that diffracts all of the first polarization component and transmits all of the second polarization component, Alternatively, it may be configured to include a polarizing prism that separates the first polarization component and the second polarization component.
  • the optical head device may further include a support signal light detector that receives the first polarization component separated by the polarization separation optical system and detects the support signal. It is desirable to further include.
  • the optical recording medium 1 of the present embodiment includes a light-transmitting substrate 11, a first protective layer 12, a mask layer 13, and a second protective layer from the laser beam incident side for recording and reproducing information. 14, the recording layer 15 and the protective layer 16 are provided in this order.
  • the translucent substrate 11 is made of a material that is transparent or nearly transparent to laser light, and transmits or almost transmits laser light. It is preferable that a guide groove for laser light is formed on the surface of the translucent substrate 11, and FIG. 1 shows a shape provided with the guide groove.
  • the mask layer 13 is a layer containing a non-linear optical material whose optical characteristics change according to the intensity of incident light.
  • an Sb film is used, and the thickness is set to 20 nm.
  • the recording layer 15 is a layer for recording information, and is made of a material whose state changes by light or heat generated by light absorption. Ge 3 in the present embodiment. An Sb15Te55 film was used and the thickness was 15 nm.
  • the first to third protective layers 12, 14, 16 are a mask layer 13 and a recording layer.
  • the first to third protective layers 1 are made of a material obtained by mixing S 2
  • the thicknesses of the layers 2, 14, and 16 are 40 nm, 20 nm, and 130 ⁇ m, respectively.
  • a linearly polarized laser beam L1 which is convergent light condensed by an objective lens (not shown), is irradiated.
  • the central part of the irradiated laser beam L1 becomes high temperature, and the optical characteristics change.
  • the area where the optical characteristics change (optical property change area) is located in a portion where the light intensity of the laser light L1 is larger than a predetermined value. It is formed.
  • the optical characteristic change region has an aperture 17 because the transmittance of the laser beam L1 is high. The size of the opening 17 is smaller than the spot of the laser light L1 applied to the mask layer 13.
  • Information is recorded on the recording layer 15 by the laser light L2 transmitted through the opening 17 formed in the mask layer 13 as described above, and the information is reproduced from the recording layer.
  • the minimum mark size that can be recorded and reproduced is determined by the size of the aperture 17 and does not depend on the diffraction limit. This enables recording and reproduction of information below the diffraction limit, so-called super-resolution recording and reproduction.
  • the reproduction of the information recorded on the recording layer 15 is performed by detecting the reflected light L3 of the laser light L1.
  • the reflected light L 3 is composed of a component (center light component) L 3 a (not shown) at the center of the spot and a light component (peripheral light component) L 3 b (not shown) around the spot.
  • the central light component L 3 a is light having a high degree of modulation reflecting information recorded on the recording layer 15.
  • the peripheral light component L 3 b is light reflected by the mask layer 13 without reaching the recording layer 15 and does not include reproduction information. For this reason, when a reproduced signal is detected from the entire reflected light L3, the signal modulation degree becomes small, and the SZN deteriorates.
  • the central light component 3a is extracted from the reflected light L3, detected as a reproduced signal, and the signal modulation degree is improved. Perform good reproduction.
  • the difference in polarization between the central light component L 3 a and the peripheral light component L 3 b is used. Since the ambient light component L 3 b is light reflected by the mask layer 13, the polarization direction is the same as that of the laser light L 1. Since the central light component L 3 a is scattered when transmitting through the aperture 17, it also contains a polarized light component orthogonal to the laser light L 1. Therefore, a reproduced signal having a large degree of modulation can be obtained by extracting and detecting a polarization component orthogonal to the laser light L1 from the reflected light L3. This reduces the effect of noise and improves SZN.
  • FIG. 3 shows how the optical recording medium 1 is reproduced using the optical head device 2 according to the present embodiment.
  • the horizontal direction is the X direction
  • the vertical direction to the paper is the Y direction
  • the vertical direction is the Z direction.
  • the semiconductor laser 21 serving as a radiation light source emits linearly polarized light polarized in the X direction (first direction).
  • the laser light L 1 emitted from the semiconductor laser 21 is incident on the polarization beam splitter 22.
  • the polarizing beam splitter 22 separates light polarized in the X direction into transmission and reflection at a desired ratio (for example, a transmittance of 80% and a reflectance of 20% in this case), and separates the light in the Y direction.
  • a desired ratio for example, a transmittance of 80% and a reflectance of 20% in this case
  • One that has a function of reflecting all light polarized in the (second direction) is used.
  • the laser beam L 1 transmitted through the polarization beam splitter 22 is converted into a parallel beam by the collimator lens 23, and converged into the optical recording medium 1 by the objective lens 24.
  • the structure of the optical recording medium 1 is as shown in FIGS. Further, the reflected light L3 reflected by the optical recording medium 1 passes through the objective lens 24 and the collimating lens 23 again, and is incident on the polarization beam splitter 22.
  • the light incident on the polarizing beam splitter 22 is a light beam polarized in the X direction. It reflects 20% and reflects all light polarized in the Y direction.
  • the light reflected by the polarization beam splitter 22 further enters a polarization beam splitter 25 which is a polarization splitting optical system.
  • the polarizing beam splitter 25 has a function of transmitting all light polarized in the X direction and reflecting all light polarized in the ⁇ direction. Therefore, the polarization beam splitter 25 separates a component polarized in the X direction (first polarized component) and a component polarized in the ⁇ direction (second polarized component).
  • the component polarized in the ⁇ direction is received by the photodetector 28, and the reproduced signal is detected by the photodetector 28.
  • the light polarized in the X direction that has passed through the polarizing beam splitter 25 is incident on the hologram element 26 and the wavefront is deformed in order to take a servo signal.
  • the light enters a certain photodetector 27.
  • the photodetector 27 has a plurality of light receiving areas, and can obtain a support signal from a signal obtained from each light receiving area.
  • the optical head device 2 of the present embodiment it is possible to separate the component reflecting the recorded information from the reflected light, and perform excellent super-resolution reproduction of SZN. '
  • a polarization beam splitter that transmits all light polarized in the X direction and reflects all light polarized in the ⁇ direction is used as the polarization separation optical system. It is of course possible to use a polarizing beam splitter that reflects all light and polarizes in the ⁇ direction.
  • FIG. 4 shows how the optical recording medium 1 is reproduced using the optical head device 3 of the present embodiment.
  • the horizontal direction is the X direction
  • the vertical direction to the paper is the ⁇ direction
  • the vertical direction is the ⁇ direction.
  • the semiconductor laser 31 serving as a radiation light source emits linearly polarized light polarized in the X direction (first direction).
  • the laser beam L 1 emitted from the semiconductor laser 31 enters the polarization beam splitter 32.
  • a polarizing beam splitter 32 As the polarizing beam splitter 32, a polarizing beam splitter having a function of transmitting all light polarized in the X direction and reflecting all light polarized in the Y direction (second direction) is used.
  • the laser light L 1 transmitted through the polarizing beam splitter 32 is converted into parallel light by the collimating lens 33, and converged into the optical recording medium 1 by the objective lens 34.
  • the structure of the optical recording medium 1 is as shown in FIGS.
  • the reflected light L 3 reflected by the optical recording medium 1 passes through the objective lens 34 and the collimating lens 33 again and is incident on the polarization beam splitter 32.
  • the light incident on the polarizing beam splitter 32 transmits all light polarized in the X direction (first polarized light component) and reflects all light polarized in the Y direction (second polarized light component). That is, the polarization beam splitter 32 functions as a polarization separation optical system that separates the first polarization component and the second polarization component from the reflected light.
  • the component polarized in the Y direction is received by the photodetector 35, and the reproduced signal is detected by the photodetector 35.
  • the light polarized in the X direction separated by the polarizing beam splitter 32 enters the hologram element 36, and is diffracted by the hologram element 36, so that the wavefront is deformed in order to take a servo signal, and the hologram element 36 is deformed.
  • the light enters a photodetector 37, which is a signal photodetector.
  • the photodetector 37 has a plurality of light receiving areas, and can obtain a signal from a signal obtained from each light receiving area.
  • the semiconductor laser 31 and the photodetector 37 for the servo signal can be arranged close to each other, the stability is improved. Further, by integrating the semiconductor laser 31, the photodetector 37, and the hologram element 36 in the same package, a more stable optical head device can be realized. As described above, according to the optical head device 3 of the present embodiment, it is possible to separate the component reflecting the recorded information from the reflected light, and perform the super-resolution reproduction with good S / N.
  • FIG. 5 shows how the optical recording medium 1 is reproduced using the optical head device 4 of the present embodiment.
  • the horizontal direction is the X direction
  • the vertical direction to the paper is the Y direction
  • the vertical direction is the Z direction.
  • the semiconductor laser 41 which is a radiation light source, emits linearly polarized light that is polarized in the X direction (first direction).
  • the laser light L 1 emitted from the semiconductor laser 41 enters the polarization beam splitter 42.
  • the polarizing beam splitter 42 separates light polarized in the X direction into transmission and reflection at a desired ratio (for example, a transmittance of 80% and a reflectance of 20% in this case), and separates the light in the Y direction (the (2 direction) is used.
  • the laser beam L 1 transmitted through the polarization beam splitter 42 is converted into parallel light by the collimator lens 43, and is converged into the optical recording medium 1 by the objective lens 44.
  • the structure of the optical recording medium 1 is as shown in FIGS.
  • the reflected light L3 reflected by the optical recording medium 1 passes through the objective lens 44 and the collimator lens 43 again and is incident on the polarization beam splitter 42.
  • the light incident on the polarization beam splitter 42 reflects 20% of the light polarized in the X direction and all the light polarized in the Y direction.
  • the light reflected by the polarization beam splitter 42 further enters a polarization anisotropy hologram 45 which is a polarization separation optical system.
  • the polarization anisotropy hologram 45 diffracts a component polarized in the X direction (first polarized component) at a desired wavefront for obtaining a servo signal, and a component polarized in the Y direction (second polarized component). Since these are diffraction elements that transmit light, these two polarization components can be separated.
  • the component polarized in the Y direction that has passed through the polarization anisotropy hologram 45 is detected by a light receiving area in the photodetector 46 and converted into a reproduced signal.
  • the component polarized in the X direction diffracted by the polarization anisotropy hologram 45 is detected by a plurality of light receiving regions in the photodetector 46 and converted into a servo signal.
  • the photodetector 46 is configured to serve as both a photodetector for a reproduction signal and a photodetector for a support signal.
  • the optical head device 4 of the present embodiment it is possible to separate the component reflecting the recorded information from the reflected light, and to perform excellent super-resolution reproduction of SZN.
  • FIG. 6 shows how the optical recording medium 1 is reproduced using the optical head device 5 of the present embodiment.
  • the horizontal direction is the X direction
  • the vertical direction to the paper is the Y direction
  • the vertical direction is the Z direction.
  • the semiconductor laser 51 as a radiation light source emits linearly polarized light polarized in the X direction (first direction).
  • the laser beam L 1 emitted from the semiconductor laser 51 is incident on the polarization beam splitter 52.
  • the polarization beam splitter 52 separates the light polarized in the X direction into transmission and reflection at a desired ratio (for example, a transmittance of 80% and a reflectance of 20% in this case), and separates the light in the Y direction (the (2 direction) is used.
  • the laser beam L 1 transmitted through the polarization beam splitter 52 is converted into parallel light by the collimator lens 53, and converged into the optical recording medium 1 by the objective lens 54.
  • the structure of the optical recording medium 1 is as shown in FIGS.
  • the reflected light L3 reflected by the optical recording medium 1 passes through the objective lens 54 and the collimator lens 53 again and is incident on the polarization beam splitter 52.
  • the light incident on the polarizing beam splitter 52 is converted to light polarized in the X direction. It reflects 20% and reflects all light polarized in the Y direction.
  • the light reflected by the polarization beam splitter 52 enters a Wollaston prism (polarization prism) 55, which is a polarization separation optical system, and is polarized in the X direction (first polarization component) and in the ⁇ direction. Component (second polarization component).
  • the component polarized in the ⁇ direction separated by the Wollaston prism 55 is detected by a light receiving area in the photodetector 57 and converted into a reproduction signal.
  • the component polarized in the X direction separated by the Wollaston prism 55 is detected by a plurality of light receiving regions in the photodetector 57 and is converted into a servo signal.
  • the photodetector 57 serves as both a photodetector for a reproduction signal and a photodetector for a servo signal.
  • the optical head device 5 of the present embodiment it is possible to separate the component reflecting the recorded information from the reflected light, and perform the super-resolution reproduction with good S / N.
  • optical information processing device of the present invention An example of the optical information processing device of the present invention will be described.
  • FIG. 7 shows a schematic configuration of the optical information processing apparatus of the present embodiment.
  • the optical disk 61 is a disk-shaped optical recording medium, and is rotated by a rotation mechanism 62.
  • the optical disc 61 has the same configuration as the optical recording medium 1 used in the first to fourth embodiments.
  • the optical head device 63 is any one of the optical head devices 2 to 5 described in the first to fourth embodiments, and has a means for finely moving the objective lens.
  • the optical head device 63 is roughly moved by the drive device 64 to a track on the optical disc 61 where desired information exists.
  • the optical head device 63 sends a focus error signal or a tracking error signal to the electric circuit 66 in accordance with the positional relationship with the optical disk 61.
  • the electric circuit 66 responds to these signals and sends the objective lens to the optical head device 64.
  • the electric circuit 66 also has a function of adjusting the intensity of the laser beam so as to optimize the reproduction signal and controlling the size of the opening formed in the mask layer of the optical disc 61.
  • the present invention is not limited to this. Any material can be used.
  • silver oxide, semiconductors (semiconductors containing elements such as Si and Ge), chalcogenide glass, and thermochromic materials can be used.
  • the recording layers 15 & 6 3 . 3 13 can be used.
  • the material is not limited to this, and a material capable of recording and reproducing information by light (various organic dyes, chalcogenide glass, etc.) can also be used.
  • the recording layer 13 may be a reflective film in which information is recorded in advance in an uneven shape.

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Description

明 細 書 光情報再生方法、 光ヘッド装置、 および光情報処理装置 技術分野
本発明は、 光ディスクあるいは光力一ド等の情報を光学的に再生する 光情報再生方法、 光ヘッド装置、 および光情報処理装置に関するもので ある。 背景技術
近年、 社会の情報化が進むにつれて、 大容量な外部記憶装置が望まれ ている。 光学的な情報の記録においては、 光の波長と対物レンズの開口 数とで決まる回折限界が存在するため、 従来、 記録ピッ トのサイズの縮 小による高密度化には限界があった。
そこで、 さらなる高密度化を達成する手段として、 集光スポット径ょ りも小さい記録マークを読み出すことを可能とする、 いわゆる超解像記 録再生の技術が提案されている。 例えば、 特開 2 0 0 0— 3 4 8 3 7 7 号公報には、 近接場光を用いて光の回折限界を超えた記録再生を行う技 術が開示されている。 この従来技術について、 以下に簡単に説明する。 図 8には、 超解像記録再生を行う際に用いられる光記録媒体の断面構 成が示されている。 この光記録媒体 1は、 透光性基板 1 1上に、 第 1の 保護層 1 2、 マスク層 1 3、 第 2の保護層 1 4、 記録層 1 5、 および第 3の保護層 1 6がこの順に設けられて構成されている。 第 1〜第 3の保 護層 1 2 , 1 4 , 1 6は、 Z n S— S i〇2からなる。 記録層 1 5は、 G e S b T e等の多元化合物等の相変化材料からなる。マスク層 1 3は、 熱により酸素と銀に分解される酸化銀からなる。 このような光記録媒体 1に収束光 L 1を照射すると、 マスク層 1 3に集光スポッ卜が形成され て、 この集光スポット内で温度が一定の閾値を越えた高温部において、 酸化銀が酸素と銀に分解して屈折率が変化する。 これにより、 マスク層 1 3に集光スポット径よりも小さな、 屈折率変化領域としての開口 1 7 が形成される。 この開口 1 7で発生した近接場光により、 記録層 1 5に 記録マーク 1 8を書き込む、 または、 記録された記録マーク 1 8を読み 出すことができる。 また、 マスク層 1 3で生じた近接場光が到達可能な 位置に記録層 1 5を設けることにより、 高速書き込みおよび高速読み出 しが可能となる。
従来、 以上のような超解像記録再生においては、 一般的な光ヘッド装 置が用いられていた。 図 9に、 一般的な光ヘッド装置 1 0 1を用いて光 記録媒体 1の情報を再生する様子を示す。 本図では、 便宜上、 横方向を X方向、 紙面に対して垂直方向を Y方向、 縦方向を Z方向としている。 放射光源である半導体レーザ 1 0 2は、 X方向に偏光する直線偏光を 放射する。 半導体レーザ 1 0 2から出射した光は偏光ビ一ムスプリッタ 1 0 3に入射する。 偏光ビームスプリッタ 1 0 3は、 X方向に偏光する 光を全て透過し、 Y方向に偏光する光を全て反射する機能を有する。 こ の偏光ビームスプリッ夕 1 0 3を透過した光はコリメ一トレンズ 1 0 4 により平行光に変換され、 1 / 4波長板 1 0 5により円偏光に変換され た後、 対物レンズ 1 0 6により光記録媒体 1内へ収束される。 光記録媒 体 1により反射された光は、 再び対物レンズ 1 0 6を経て 1 Z 4波長板 1 0 5を通り、 Y方向に偏光する直線偏光に変換される。 この直線偏光 は、 さらにコリメ一トレンズ 1 0 4を通り、 偏光ビームスプリッタ 1 0 3に入射する。 偏光ピームスプリッタ 1 0 3に入射した光は Y方向に偏 光しているため、 偏光ビームスプリッタ 1 0 3で反射される。 この反射 された光は、 シリンドリカルレンズ 1 0 7などによりサーポ信号検出の 波面操作が行われて、 その後、 光検出器 1 0 8で再生信号およびサーポ 信号を検出する。 なお、 1 / 4波長板 1 0 5および偏光ビ一ムスプリッ 夕 1 0 3は光の利用効率を上げるために用いられており、 1 / 4波長板 1 0 5を用いず、 かつ、 偏光ビ一ムスプリッタ 1 0 3を無偏光のビーム スプリツ夕に変えても、 情報の記録再生は実現できる。
以上のような方法で光情報の再生を行う場合、 一般に用いられるレー ザ光にはノイズ成分が含まれている。 しかしながら、 通常の （超解像再 生ではない） 再生においては十分な信号変調度が得られるため、 このノ ィズ成分は問題とならない。 これに対し、 超解像再生の場合は、 レーザ 光のスポット径よりも小さい記録マ一クを読み出すために、 再生信号の 変調度が非常に小さくなつてしまう。 このため、 レ一ザ光のノイズ成分 の影響が無視できなくなり、 S / Nが劣化するという問題が生じる。 発明の開示
本発明の光情報再生方法は、 情報が記録されている記録層と、 前記記 録層に近接して配置され、 入射光の強度に応じて光学特性が変化する非 線形光学材料を含むマスク層とを備えた光記録媒体に対して用いる光情 報再生方法であって、 前記光記録媒体に第 1の方向に偏光する収束光を 照射して、 前記マスク層の前記収束光が照射された領域内の一部に形成 される光学特性変化領域を介して前記記録層に光を照射し、 前記光記録 媒体からの反射光を、 前記第 1の方向に偏光する第 1の偏光成分と、 前 記第 1の方向と直交する第 2の方向に偏光する第 2の偏光成分とに分離 し、 前記第 2の偏光成分を用いて再生信号を検出することを特徴とする また、 本発明の光ヘッド装置は、 情報が記録されている記録層と、 前 記記録層に近接して配置され、 入射光の強度に応じて光学特性が変化す る非線形光学材料を含むマスク層とを備えた光記録媒体を再生する光へ ッド装置であって、 第 1の方向に偏光する光を放射する放射光源と、 前 記第 1の放射光源からの放射光を前記光記録媒体上へ微小スポットに収 束する集光光学系と、 前記光記録媒体からの反射光を、 前記第 1の方向 に偏光する第 1の偏光成分と、 前記第 1の方向と直交する第 2の方向に 偏光する第 2の偏光成分とに分離する偏光分離光学系と、 前記偏光分離 光学系によって分離された前記第 2の偏光成分を受けて再生信号を検出 する光検出器とを備えたことを特徴とする。
また、 本発明の光情報処理装置は、 情報が記録されている記録層と、 前記記録層に近接して配置され、 入射光の強度に応じて光学特性が変化 する非線形光学材料を含むマスク層とを備えた光記録媒体と、 第 1の方 向に偏光する直線偏光を放射する放射光源と、 前記第 1の放射光源から の放射光を前記光記録媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、 前記光記録媒体からの反射光を、 前記第 1の方向に偏光する第 1の偏光 成分と前記第 1の方向と直交する第 2の方向に偏光する第 2の偏光成分 とに分離する偏光分離光学系と、 前記偏光分離光学系によって分離され た前記第 2の偏光成分を受けて再生信号を検出する光検出器とを備えた 光へッド装置とを含むことを特徴とする。 図面の簡単な説明
図 1は、 超解像記録再生に用いられる光記録媒体の構成の一例を示す 断面図である。
図 2は、 光記録媒体に対して超解像記録再生を行う様子を示す断面図 である。
図 3は、 本発明の実施の形態 1における光ヘッド装置の概略構成を示 す説明図である。 図 4は、 本発明の実施の形態 2における光へッド装置の概略構成を示 す説明図である。
図 5は、 本発明の実施の形態 3における光へッド装置の概略構成を示 す説明図である。
図 6は、 本発明の実施の形態 4における光ヘッド装置の概略構成を示 す説明図である。
図 7は、 本発明の実施の形態 5における光情報処理装置の概略構成を 示す説明図である。
図 8は、 光記録媒体に対して超解像記録再生を行う様子を示す断面図 である。
図 9は、 従来の光へッド装置の概略構成を示す説明図である。 発明の実施の形態
本発明の光情報再生方法は、 情報が記録されている記録層と、 前記記 録層に近接して配置され、 入射光の強度に応じて光学特性が変化する非 線形光学材料を含むマスク層とを備えた光記録媒体に対して用いる光情 報再生方法であって、 前記光記録媒体に第 1の方向に偏光する収束光を 照射して、 前記マスク層の前記収束光が照射された領域内の一部に形成 される光学特性変化領域を介して前記記録層に光を照射し、 前記光記録 媒体からの反射光を、 前記第 1の方向に偏光する第 1の偏光成分と、 前 記第 1の方向と直交する第 2の方向に偏光する第 2の偏光成分とに分離 し、 前記第 2の偏光成分を用いて再生信号を検出することを特徴とする 。 本発明の光情報再生方法が適用される光記録媒体からの反射光には、 記録層にて反射した光とマスク層にて反射した光が含まれる。 記録層に て反射した光は、 記録層に記録された情報を反映した （再生情報を含む ) 変調度の高い光である。 一方、 マスク層にて反射した光は、 再生情報 を含まない光である。 これらの光は偏光状態に違いがあり、 具体的には 、 マスク層にて反射した光は照射された収束光と偏光状態が同じである のに対し、 記録層にて反射した光はマスク層の光学特性変化領域にて散 乱することにより収束光の偏光方向に直交する偏光成分も含むという違 いがある。 本発明の光情報再生方法は、 光記録媒体の反射光から、 再生 情報を反映した変調度の高い光に含まれる、 照射光の偏光方向 （第 1の 方向） と直交する方向 （第 2の方向） に偏光する成分 （第 2の偏光成分 ) を取り出し、 これを用いて再生信号を検出する方法である。 これより 、 変調率の高い再生信号が得られるので、 超解像再生において S 7 Nを 向上させることができる。
また、 本発明の光情報再生方法が適用される光記録媒体においては、 そのマスク層に用いられる非線形光学材料として、 アンチモン （S b ) 、 銀酸化物、 半導体、 カルコゲナイドガラス、 およびサ一モク口ミック 材料から選択される少なくとも一つを用いることができる。 半導体とし ては、 例えばシリコン （S i ) やゲルマニウム （G e ) 等の元素を含む 半導体を用いることができる。 また、 サーモク口ミック材料とは、 温度 に応じて可逆的に変色する材料のことである。
また、 本発明の光情報再生方法においては、 光記録媒体の反射光から 分離された第 1の偏光成分を用いてサ一ポ信号を検出することが望まし い。
本発明の光ヘッドは、 情報が記録されている記録層と、 前記記録層に 近接して配置され、 入射光の強度に応じて光学特性が変化する非線形光 学材料を含むマスク層とを備えた光記録媒体を再生する光へッド装置で あって、 第 1の方向に偏光する光を放射する放射光源と、 前記第 1の放 射光源からの放射光を、 前記光記録媒体上へ微小スポットに収束する集 光光学系と、 前記光記録媒体からの反射光を、 前記第 1の方向に偏光す る第 1の偏光成分と、 前記第 1の方向と直交する第 2の方向に偏光する 第 2の偏光成分とに分離する偏光分離光学系と、 前記偏光分離光学系に よって分離された前記第 2の偏光成分を受けて再生信号を検出する光検 出器とを備えたことを特徴とする。 ここで用いられる光記録媒体からの 反射光には、 上述したように、 記録層に記録された情報を反映した変調 度の高い光 （記録層にて反射した光） と、 再生情報を含まない光 （マス ク層にて反射した光） とが含まれるが、 本発明の光ヘッド装置によれば 、 光記録媒体の反射光から変調度の高い光のみを分離して再生信号を検 出することができる。 これにより、 超解像再生において S / Nを向上さ せることができる。
本発明の光ヘッド装置における偏光分離光学系は、 例えば、 第 1の偏 光成分を全て透過して第 2の偏光成分を全て反射する、 または、 第 1の 偏光成分を全て反射して第 2の偏光成分を全て透過する偏光ビ一ムスプ リツ夕を含む構成とすることができる。 また、 偏光分離光学系を、 第 1 の偏光成分を全て回折して第 2の偏光成分を全て透過する回折素子を含 む構成や、 第 1の偏光成分と第 2の偏光成分とを分離する偏光プリズム を含む構成とすることも可能である。
また、 本発明の光ヘッド装置は、 前記偏光分離光学系によって分離さ れた第 1の偏光成分を受けてサーポ信号を検出するサ一ポ信号用光検出 器をさらに備えることが望ましい。
また、 本発明の光情報処理装置は、 情報が記録されている記録層と、 前記記録層に近接して配置され、 入射光の強度に応じて光学特性が変化 する非線形光学材料を含むマスク層とを備えた光記録媒体と、 第 1の方 向に偏光する直線偏光を放射する放射光源と、 前記第 1の放射光源から の放射光を前記光記録媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、 前記光記録媒体からの反射光を、 前記第 1の方向に偏光する第 1の偏光 成分と前記第 1の方向と直交する第 2の方向に偏光する第 2の偏光成分 とに分離する偏光分離光学系と、 前記偏光分離光学系によって分離され た前記第 2の偏光成分を受けて再生信号を検出する光検出器とを含む光 へッド装置とを備えたことを特徴とする。 本発明の光情報処理装置の光 記録媒体からの反射光には、 記録層に記録された情報を反映した変調度 の高い光 （記録層にて反射した光） と、 再生情報を含まない光 （マスク 層にて反射した光） とが含まれるが、 本発明の光情報処理装置によれば 、 光記録媒体からの反射光から変調度の高い光のみを分離して再生信号 を検出することができる。 これにより、 超解像再生において S Z Nを向 上させることができる。
また、 本発明の光情報処理装置においては、 前記光記録媒体のマスク 層に用いられる非線形光学材料として、 S b、 銀酸化物、 半導体、 カル コゲナイドガラス、 およびサーモク口ミック材料から選択される少なく とも一つを用いることができる。 半導体としては、 例えば S iや G e等 の元素を含む半導体を用いることができる。 また、 サーモク口ミック材 料とは、 温度に応じて可逆的に変色する材料のことである。
また、 本発明の光情報処理装置において、 光ヘッド装置に含まれる偏 光分離光学系を、 例えば、 第 1の偏光成分を全て透過して第 2の偏光成 分を全て反射する、 または、 第 1の偏光成分を全て反射して第 2の偏光 成分を全て透過する偏光ビームスプリッタを含む構成、 第 1の偏光成分 を全て回折して第 2の偏光成分を全て透過する回折素子を含む構成、 あ るいは、 第 1の偏光成分と第 2の偏光成分とを分離する偏光プリズムを 含む構成とすることができる。
また、 本発明の光情報処理装置において、 前記光ヘッド装置が、 前記 偏光分離光学系によって分離された第 1の偏光成分を受けてサ一ポ信号 を検出するサ一ポ信号用光検出器をさらに含むことが望ましい。 以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら説明する。
(実施の形態 1)
まず、 本実施の形態において用いる光記録媒体の構成を、 図 1を用い て説明する。 本実施の形態の光記録媒体 1は、 情報を記録再生するレ一 ザ光の入射側から、 透光性基板 1 1、 第 1の保護層 1 2、 マスク層 1 3 、 第 2の保護層 14、 記録層 1 5、 および保護層 1 6がこの順に設けら れて構成されている。
透光性基板 1 1は、 レーザ光に対して透明もしくは透明に近い材料か らなり、 レーザ光を透過またはほぼ透過する。 透光性基板 1 1の表面に はレーザ光の案内溝が形成されていることが望ましく、 図 1においては 案内溝が設けられた形状を示している。
マスク層 1 3は、 入射する光の強度に応じて光学特性が変化する非線 形光学材料を含む層である。 本実施の形態においては S b膜を用いてお り、 厚みを 2 0 nmとしている。
記録層 1 5は情報を記録する層であり、 光や光の吸収による発熱によ り状態が変化する材料を用いる。 本実施の形態では G e3。S b15T e55膜 を用い、 厚みを 1 5 nmとしている。
第 1〜第 3の保護層 1 2， 14， 1 6は、 マスク層 1 3および記録層
1 5の保護と、 記録層 1 3での効果的な光吸収を可能にするといつた光 学特性の調節とを主な目的として設けられる。 本実施の形態では、 Z n
Sに S i〇2を 2 Omo 1 %混合した材料を用い、第 1〜第 3の保護層 1
2， 14， 1 6の各層の厚みをそれぞれ 40 nm、 20 nm, 1 3 0 η mとしている。
次に、 本実施の形態の光情報再生方法について、 図 2を用いて説明す る。 光記録媒体 1に対して情報の記録再生を行う際には、 対物レンズ （ 図示せず） で集光された収束光である直線偏光のレーザ光 L 1を照射す る。 この照射光は、 対物レンズの開口での回折により、 強度が中心部分 に対して 1 /e 2である部分の半径が 0. 41 λ/ΝΑ (λは照射するレ 一ザ光の波長、 ΝΑは対物レンズの開口数） のガウス分布に近い形状の 強度分布を持つ。
S b膜 （マスク層 1 3) では、 照射されたレ一ザ光 L 1の中心部分が 高温になり、 光学特性が変化する。 この結果、 マスク層 1 3におけるレ 一ザ光 L 1の照射領域のうち、 レーザ光 L 1の光強度が所定の値よりも 大きい部分に、 光学特性が変化する領域 （光学特性変化領域） が形成さ れる。 この光学特性変化領域は、 レーザ光 L 1の透過率が高くなつてお り、 開口 1 7となる。 この開口 1 7の大きさは、 マスク層 1 3に照射さ れたレ一ザ光 L 1のスポットよりも小さい。
このようにマスク層 1 3に形成された開口 1 7を介して透過したレー ザ光 L 2により、 記録層 1 5に情報を記録し、 記録層から情報を再生す る。 記録再生可能な最小マークサイズは、 開口 1 7のサイズにより決定 され、 回折限界にはよらない。 このことにより、 回折限界以下の情報の 記録再生、 いわゆる超解像記録再生が可能となる。
また、 記録層 1 5に記録された情報の再生は、 レーザ光 L 1の反射光 L 3を検出することにより行われる。 反射光 L 3は、 スポット中心部分 の成分 （中心光成分） L 3 a (図示せず） と、 スポット周辺の光の成分 (周辺光成分） L 3 b (図示せず） からなる。 中心光成分 L 3 aは、 記 録層 1 5に記録された情報を反映した変調度の高い光である。 一方、 周 辺光成分 L 3 bは、 記録層 1 5に到達せずにマスク層 1 3で反射された 光であり、 再生情報を含まない。 このため、 反射光 L 3全体から再生信 号を検出すると信号変調度が小さくなり、 SZNが劣化する。
そこで、 本発明の光情報再生方法においては、 反射光 L 3から中心光 成分し 3 aを取りだして再生信号として検出し、 信号変調度を向上させ て良好な再生を行う。 本発明の光情報再生方法においては、 反射光 L 3 から周辺光成分 L 3 bを取り除く際に、 中心光成分 L 3 aと周辺光成分 L 3 bの偏光の違いを利用する。 周辺光成分 L 3 bは、 マスク層 1 3で 反射された光であるので、 偏光方向はレーザ光 L 1と同じ偏光状態にな る。 中心光成分 L 3 aは、 開口 1 7を透過する際に散乱されるため、 レ —ザ光 L 1と直交した偏光成分も含んでいる。 従って、 反射光 L 3から レーザ光 L 1と直交した偏光成分を取り出して検出することにより、 変 調度の大きな再生信号を得ることができる。 これにより、 ノイズの影響 が小さくなり、 S Z Nを向上できる。
次に、 本発明の光情報再生方法を行う際に用いられる光ヘッド装置の 一例について説明する。 図 3に、 本実施の形態における光ヘッド装置 2 を用いて光記録媒体 1を再生する様子を示す。 なお、 本図では、 便宜上 、 横方向を X方向、 紙面に対して垂直方向を Y方向、 縦方向を Z方向と している。
放射光源である半導体レーザ 2 1は、 X方向 （第 1の方向） に偏光す る直線偏光を放射する。 半導体レ一ザ 2 1から出射したレ一ザ光 L 1は 、 偏光ビームスプリッ夕 2 2に入射する。 偏光ビ一ムスプリッタ 2 2と しては、 X方向に偏光する光を所望の比率 （例えば、 ここでは透過率 8 0 %、 反射率 2 0 % ) で透過と反射とに分離し、 Y方向 （第 2の方向） に偏光する光を全て反射する機能を有するものを用いる。 偏光ビ一ムス プリッタ 2 2を透過したレーザ光 L 1は、 コリメートレンズ 2 3により 平行光に変換され、 対物レンズ 2 4により光記録媒体 1内へ収束される 。 光記録媒体 1の構造は、 図 1および図 2に示したとおりである。 また 、 光記録媒体 1により反射された反射光 L 3は、 再び対物レンズ 2 4お よびコリメ一トレンズ 2 3を通り、 偏光ビームスプリツ夕 2 2に入射す る。 偏光ビームスプリッタ 2 2に入射した光は、 X方向に偏光する光を 2 0 %反射し、 Y方向に偏光する光を全て反射する。 偏光ビームスプリ ッタ 2 2で反射された光は、 さらに、 偏光分離光学系である偏光ビーム スプリツ夕 2 5に入射する。 偏光ビームスプリツ夕 2 5は、 X方向に偏 光する光を全て透過し、 Υ方向に偏光する光を全て反射する機能を有し ている。 従って、 この偏光ビ一ムスプリッ夕 2 5により、 X方向に偏光 する成分 （第 1の偏光成分） と Υ方向に偏光する成分 （第 2の偏光成分 ) とが分離される。
Υ方向に偏光する成分は光検出器 2 8により受光されて、 光検出器 2 8により再生信号が検出される。 また、 偏光ビ一ムスプリッタ 2 5を透 過した X方向に偏光する光は、 ホログラム素子 2 6に入射してサーポ信 号を取るために波面が変形された後に、 サーポ信号用光検出器である光 検出器 2 7に入射する。 光検出器 2 7は複数の受光領域を持ち、 各受光 領域から得られる信号からサ一ポ信号を得ることができる。
以上のように、 本実施の形態の光ヘッド装置 2によれば、 記録された 情報を反映する成分を反射光から分離して、 S Z Nの良好な超解像再生 を行うことができる。 '
なお、 本実施の形態では、 偏光分離光学系として、 X方向に偏光する 光を全て透過し、 Υ方向に偏光する光を全て反射する偏光ビームスプリ ッタを用いたが、 X方向に偏光する光を全て反射し、 Υ方向に偏光する 光を全て透過する偏光ビームスプリッタを用いることも当然可能である
(実施の形態 2 )
本発明の光へッド装置における他の実施の形態について説明する。 図 4に、 本実施の形態の光へッド装置 3を用いて光記録媒体 1を再生する 様子を示す。 なお、 本図では、 便宜上、 横方向を X方向、 紙面に対して 垂直方向を Υ方向、 縦方向を Ζ方向としている。 放射光源である半導体レーザ 3 1は、 X方向 （第 1の方向） に偏光す る直線偏光を放射する。 半導体レ一ザ 3 1から出射したレーザ光 L 1は 、 偏光ビームスプリッ夕 3 2に入射する。 偏光ビームスプリッ夕 3 2と しては、 X方向に偏光する光を全て透過し、 Y方向 （第 2の方向） に偏 光する光を全て反射する機能を有するものを用いる。 偏光ビームスプリ ッタ 3 2を透過したレーザ光 L 1は、 コリメートレンズ 3 3により平行 光に変換され、 対物レンズ 3 4により光記録媒体 1内へ収束される。 光 記録媒体 1の構造は、 図 1および図 2に示したとおりである。 また、 光 記録媒体 1により反射された反射光 L 3は、 再び対物レンズ 3 4および コリメートレンズ 3 3を通り、 偏光ビームスプリッ夕 3 2に入射する。 偏光ビ一ムスプリッタ 3 2に入射した光は、 X方向に偏光する光 （第 1 の偏光成分） は全て透過し、 Y方向に偏光する光 （第 2の偏光成分） は 全て反射する。 すなわち、 この偏光ビ一ムスプリッタ 3 2が、 反射光か ら第 1の偏光成分と第 2の偏光成分とを分離する偏光分離光学系として 機能する。
Y方向に偏光する成分は光検出器 3 5により受光されて、 光検出器 3 5により再生信号が検出される。 また、 偏光ビームスプリッタ 3 2によ つて分離された X方向に偏光する光はホログラム素子 3 6に入射し、 ホ ログラム素子 3 6の回折により、 サーポ信号を取るために波面が変形さ れてサーポ信号用光検出器である光検出器 3 7に入射する。 光検出器 3 7は複数の受光領域を持ち、 各受光領域から得られる信号からサーポ信 号を得ることができる。 本構成によれば、 半導体レーザ 3 1とサーポ信 号用の光検出器 3 7との近接配置が可能なため、 安定性が高くなる。 さ らに、 半導体レーザ 3 1、 光検出器 3 7、 およびホログラム素子 3 6を 同一パッケージに集積化することにより、 より安定性の高い光ヘッド装 置が実現できる。 以上のように、 本実施の形態の光ヘッド装置 3によれば、 記録された 情報を反映する成分を反射光から分離して、 S / Nの良好な超解像再生 を行うことができる。
(実施の形態 3 )
本発明の光ヘッド装置における他の実施の形態について説明する。 図 5に、 本実施の形態の光へッド装置 4を用いて光記録媒体 1を再生する 様子を示す。 なお、 本図では、 便宜上、 横方向を X方向、 紙面に対して 垂直方向を Y方向、 縦方向を Z方向としている。
放射光源である半導体レーザ 4 1は、 X方向 （第 1の方向） に偏光す る直線偏光を放射する。 半導体レーザ 4 1から出射したレーザ光 L 1は 、 偏光ビームスプリッタ 4 2に入射する。 偏光ビームスプリッタ 4 2と しては、 X方向に偏光する光を所望の比率 （例えば、 ここでは透過率 8 0 %、 反射率 2 0 % ) で透過と反射とに分離し、 Y方向 （第 2の方向） に偏光する光を全て反射する機能を有するものを用いる。 偏光ビームス プリッ夕 4 2を透過したレーザ光 L 1は、 コリメートレンズ 4 3により 平行光に変換され、 対物レンズ 4 4により光記録媒体 1内へ収束される 。 光記録媒体 1の構造は、 図 1および図 2に示したとおりである。 また 、 光記録媒体 1により反射された反射光 L 3は、 再び対物レンズ 4 4お よびコリメートレンズ 4 3を通り、 偏光ビームスプリッタ 4 2に入射す る。 偏光ビ一ムスプリッ夕 4 2に入射した光は、 X方向に偏光する光を 2 0 %反射し、 Y方向に偏光する光を全て反射する。 偏光ビ一ムスプリ ッ夕 4 2で反射された光は、 さらに偏光分離光学系である偏光異方性ホ ログラム 4 5に入射する。 この偏光異方性ホログラム 4 5は、 X方向に 偏光する成分 （第 1の偏光成分） をサーポ信号を得るための所望の波面 で回折し、 Y方向に偏光する成分 （第 2の偏光成分） を透過する回折素 子であるため、 これら二つの偏光成分を分離することができる。 偏光異方性ホログラム 4 5を透過した Y方向に偏光する成分は、 光検 出器 4 6内にある受光領域により検出されて再生信号に変換される。 一 方、 偏光異方性ホログラム 4 5にて回折された X方向に偏光する成分は 、 光検出器 4 6内にある複数の受光領域により検出されてサーポ信号に 変換される。 なお、 本構成においては、 光検出器 4 6が再生信号用の光 検出器とサ一ポ信号用の光検出器とを兼ねている構成である。
以上のように、 本実施の形態の光ヘッド装置 4によれば、 記録された 情報を反映する成分を反射光から分離して、 S Z Nの良好な超解像再生 を行うことができる。
(実施の形態 4 )
本発明の光へッド装置における他の実施の形態について説明する。 図 6に、 本実施の形態の光へッド装置 5を用いて光記録媒体 1を再生する 様子を示す。 なお、 本図では、 便宜上、 横方向を X方向、 紙面に対して 垂直方向を Y方向、 縦方向を Z方向としている。
放射光源である半導体レーザ 5 1は、 X方向 （第 1の方向） に偏光す る直線偏光を放射する。 半導体レーザ 5 1から出射したレーザ光 L 1は 、 偏光ビ一ムスプリッ夕 5 2に入射する。 偏光ビームスプリッタ 5 2と しては、 X方向に偏光する光を所望の比率 （例えば、 ここでは透過率 8 0 %、 反射率 2 0 % ) で透過と反射とに分離し、 Y方向 （第 2の方向） に偏光する光を全て反射する機能を有するものを用いる。 偏光ビ一ムス プリッタ 5 2を透過したレーザ光 L 1は、 コリメートレンズ 5 3により 平行光に変換され、 対物レンズ 5 4により光記録媒体 1内へ収束される 。 光記録媒体 1の構造は、 図 1および図 2に示したとおりである。 また 、 光記録媒体 1により反射された反射光 L 3は、 再び対物レンズ 5 4お よびコリメートレンズ 5 3を通り、 偏光ビームスプリッタ 5 2に入射す る。 偏光ビームスプリツ夕 5 2に入射した光は、 X方向に偏光する光を 2 0 %反射し、 Y方向に偏光する光を全て反射する。 偏光ビ一ムスプリ ッ夕 5 2で反射された光は、 さらに偏光分離光学系であるウォラストン プリズム （偏光プリズム） 5 5に入射し、 X方向に偏光する成分 （第 1 の偏光成分） と Υ方向に偏光する成分 （第 2の偏光成分） とに分離され る。
ウォラストンプリズム 5 5で分離された Υ方向に偏光する成分は、 光 検出器 5 7内にある受光領域により検出されて再生信号に変換される。 一方、 ウォラストンプリズム 5 5にて分離された X方向に偏光する成分 は、 光検出器 5 7内にある複数の受光領域により検出されてサーポ信号 に変換される。 なお、 本構成においては、 光検出器 5 7が再生信号用の 光検出器とサーポ信号用の光検出器とを兼ねている構成である。
以上のように、 本実施の形態の光ヘッド装置 5によれば、 記録された 情報を反映する成分を反射光から分離して、 S / Nの良好な超解像再生 を行うことができる。
(実施の形態 5 )
本発明の光情報処理装置の一例について説明する。
図 7には、 本実施の形態の光情報処理装置の概略構成が示されている 。 光ディスク 6 1は円盤状の光記録媒体であり、 回転機構 6 2によって 回転される。 光ディスク 6 1は、 実施の形態 1〜4で用いた光記録媒体 1と同じ構成である。 光へッド装置 6 3は実施の形態 1〜4で説明した 光へッド装置 2〜 5のうちの何れかであり、 対物レンズの微動手段を有 しているものである。 光へッド装置 6 3は、 光ディスク 6 1の所望の情 報が存在するトラックのところまで駆動装置 6 4によって粗動される。 また、 光ヘッド装置 6 3は、 光ディスク 6 1との位置関係に対応してフ ォ一カスエラー信号やトラッキングエラー信号を電気回路 6 6へ送る。 電気回路 6 6はこれらの信号に対応して、 光へッド装置 6 4へ対物レン ズを微動させるための信号を送る。 この信号によって、 光ヘッド装置 6 4は光ディスク 6 1に対してフォーカスサーポと、 トラッキングサーポ を行い、 光ディスク 6 1に対して情報の読みだし、 または書き込みや消 去を行う。 また、 電気回路 6 6は、 再生信号が最適になるようにレーザ 光の強度を調整し、 光ディスク 6 1のマスク層に形成される開口のサイ ズを制御する機能も有している。
以上のような構成によれば、 S Z Nの良好な超解像再生が可能な光情 報処理装置が実現できる。
なお、 実施の形態 1〜4においては、 光記録媒体 1のマスク層 1 3に S b膜を用いた例を示したが、 この限りではなく、 光強度に応じて光学 特性が可逆的に変化する材料であればよい。 例えば、 銀酸化物、 半導体 ( S i 、 G e等の元素を含む半導体）、 カルコゲナイドガラス、 サーモク 口ミック材料等も使用可能である。 また、 記録層 1 5に& 6 3。3 13 | 5丁 6
55を用いた例を示したが、 この限りでなく、 光により情報が記録再生可 能な材料 （各種有機色素、 カルコゲナイドガラス等） も使用可能である 。 また、 記録層 1 3は、 凹凸形状により予め情報が記録された反射膜で あっても構わない。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 情報が記録されている記録層と、 前記記録層に近接して配置され
、 入射光の強度に応じて光学特性が変化する非線形光学材料を含むマス ク層とを備えた光記録媒体に対して用いる光情報再生方法であって、 前記光記録媒体に第 1の方向に偏光する収束光を照射して、 前記マス ク層の前記収束光が照射された領域内の一部に形成される光学特性変化 領域を介して前記記録層に光を照射し、
前記光記録媒体からの反射光を、 前記第 1の方向に偏光する第 1の偏 光成分と、 前記第 1の方向と直交する第 2の方向に偏光する第 2の偏光 成分とに分離し、
前記第 2の偏光成分を用いて再生信号を検出することを特徴とする光 情報再生方法。
2 . 前記非線形光学材料が、 アンチモン、 銀酸化物、 半導体、 カルコ ゲナイドガラス、 およびサーモク口ミック材料から選択される少なくと も一つである請求の範囲 1に記載の光情報再生方法。
3 . 前記光記録媒体からの反射光から分離された第 1の偏光成分を用 いてサーポ信号を検出する請求の範囲 1に記載の光情報再生方法。
4 . 情報が記録されている記録層と、 前記記録層に近接して配置され 、 入射光の強度に応じて光学特性が変化する非線形光学材料を含むマス ク層とを備えた光記録媒体を再生する光へッド装置であって、
第 1の方向に偏光する光を放射する放射光源と、
前記第 1の放射光源からの放射光を、 前記光記録媒体上へ微小スポッ トに収束する集光光学系と、
前記光記録媒体からの反射光を、 前記第 1の方向に偏光する第 1の偏 光成分と、 前記第 1の方向と直交する第 2の方向に偏光する第 2の偏光 成分とに分離する偏光分離光学系と、
前記偏光分離光学系によって分離された前記第 2の偏光成分を受けて 再生信号を検出する光検出器とを備えたことを特徴とする光へッド装置
5 . 前記偏光分離光学系が、 第 1の偏光成分を全て透過して第 2の偏 光成分を全て反射する、 または、 第 1の偏光成分を全て反射して第 2の 偏光成分を全て透過する偏光ビームスプリッタを含む請求の範囲 4に記 載の光へッド装置。
6 . 前記偏光分離光学系が、 第 1の偏光成分を全て回折して第 2の偏 光成分を全て透過する回折素子を含む請求の範囲 4に記載の光へッド装
7 . 前記偏光分離光学系が、 第 1の偏光成分と第 2の偏光成分とを分 離する偏光プリズムを含む請求の範囲 4に記載の光へッド装置。
8 . 前記偏光分離光学系によって分離された第 1の偏光成分を受けて サーポ信号を検出するサーポ信号用光検出器をさらに備えた請求の範囲 4に記載の光へッド装置。
9 . 情報が記録されている記録層と、 前記記録層に近接して配置され 、 入射光の強度に応じて光学特性が変化する非線形光学材料を含むマス ク層とを備えた光記録媒体と、
第 1の方向に偏光する直線偏光を放射する放射光源と、 前記第 1の放 射光源からの放射光を前記光記録媒体上へ微小スポットに収束する集光 光学系と、 前記光記録媒体からの反射光を、 前記第 1の方向に偏光する 第 1の偏光成分と前記第 1の方向と直交する第 2の方向に偏光する第 2 の偏光成分とに分離する偏光分離光学系と、 前記偏光分離光学系によつ て分離された前記第 2の偏光成分を受けて再生信号を検出する光検出器 とを含む光へッド装置とを備えたことを特徴とする光情報処理装置。
1 0 . 前記非線形光学材料が、 アンチモン、 銀酸化物、 半導体、 カル コゲナイドガラス、 およびサーモク口ミック材料から選択される少なく とも一つである請求の範囲 9に記載の光情報再生装置。
1 1 . 前記偏光分離光学系が、 第 1の偏光成分を全て透過して第 2の 偏光成分を全て反射する、 または、 第 1の偏光成分を全て反射して第 2 の偏光成分を全て透過する偏光ビームスプリッ夕を含む請求の範囲 9に 記載の光情報再生装置。
1 2 . 前記偏光分離光学系が、 第 1の偏光成分を全て回折して第 2の 偏光成分を全て透過する回折素子を含む請求の範囲 9に記載の光情報再 生装置。
1 3 . 前記偏光分離光学系が、 第 1の偏光成分と第 2の偏光成分とを 分離する偏光プリズムを含む請求の範囲 9に記載の光情報再生装置。
1 4 . 前記光へッド装置が、 前記偏光分離光学系によって分離された 第 1の偏光成分を受けてサーポ信号を検出する光検出器をさらに含む請 求の範囲 9に記載の光情報処理装置。
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