JP2580726B2 - Optical head device - Google Patents
Optical head deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光を利用して情報を記録再生を行う情報入
出力装置に用いる光ヘッド装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical head device used for an information input / output device that records and reproduces information using light.
(従来の技術) 現在、光を利用して、情報の記録再生を行う情報入出
力装置においては、ディスク状の記録媒体に同心円、ま
たはスパイラル状のトラックを設け、このトラック上に
レーザ光源からの出射光を微小スポットとして集光する
ことによって記録ピットを生成し、前記ピットの有無を
情報として記録し、さらにこのトラックに微小スポット
を照射し、反射光よりトラック上のピットの有無を検出
し、情報の読み出しを行うというものがある。(Prior Art) Currently, in an information input / output device for recording and reproducing information by using light, a concentric or spiral track is provided on a disk-shaped recording medium, and a laser light source is provided on the track. A recording pit is generated by condensing the emitted light as a minute spot, the presence or absence of the pit is recorded as information, and further, a small spot is irradiated on this track, and the presence or absence of a pit on the track is detected from the reflected light, There is a method of reading information.
近年、記録容量増大化の要請に伴い、このような装置
において、記録密度を高めることが必要となっている。
記録容量は記録媒体上に生成できる前記記録ピットの数
に依存しているので、記録ピットを小さくすること、す
なわち媒体上に照射する光のスポットを小さくすること
が、高密度化のためには不可欠である。媒体上に照射さ
れる微小スポットの大きさは、レーザの波長λ及び、集
光レンズの開口数NAに依存しており、λ/NAに比例す
る。従って、微小スポットの大きさを小さくするには、
λを小さくNAを大きくする必要がある。このため、光デ
ィスク用の半導体レーザの発振波長はより短くするとい
う方向で開発が進められており、集光レンズの開口はで
きる限り大きいものが使われている。しかし、媒体上に
照射される微小スポットの大きさは、光源の波長及び、
集光レンズの開口数で決まる値よりも小さくすることが
できない。従って、記録密度もこの値で決まる値よりも
高めることができないという欠点があった。In recent years, with the demand for increasing the recording capacity, it is necessary to increase the recording density in such an apparatus.
Since the recording capacity depends on the number of the recording pits that can be generated on the recording medium, it is necessary to reduce the recording pits, that is, to reduce the spot of the light irradiated on the medium, in order to increase the recording density. It is essential. The size of the minute spot irradiated on the medium depends on the wavelength λ of the laser and the numerical aperture NA of the condenser lens, and is proportional to λ / NA. Therefore, in order to reduce the size of the minute spot,
It is necessary to decrease λ and increase NA. For this reason, developments are being made in the direction of shortening the oscillation wavelength of a semiconductor laser for an optical disk, and the aperture of the condenser lens is as large as possible. However, the size of the minute spot irradiated on the medium depends on the wavelength of the light source and
It cannot be made smaller than the value determined by the numerical aperture of the condenser lens. Accordingly, there is a disadvantage that the recording density cannot be increased beyond the value determined by this value.
一方、第2図(a)に示すように、光源からの円形ま
たは楕円形の出射光ビーム22断面内で中心付近の光の強
度を減少させ、第2図(b)に示すような光強度分布と
することによって、集光レンズで記録媒体上に照射され
るビームの媒体面上における強度分布第2図(c)の実
線24で示したものとなり、点線23で示した遮光帯21を用
いない場合に比して、媒体面上におけるビームスポット
の大きさを小さくすることができる。これは従来より超
解像技術として知られている。(例えば、文献オスター
バーグ、ウィルキンス著、ジャーナル オブ オプテカ
ルソサイアティ オブ アメリカ(H.Osterberg and J.
E.Wilkins,Jr.,J.Opt.Soc.Am,39,553(1959)を参照) (従来の技術) 第3図は超解像技術の効果を示す実証例の一つを示
す。測定条件は光源の波長が約0.83μm、コリメートビ
ーム径が約5mm、集光レンズの開口数が0.55である。同
図(a)は遮光帯幅と媒体面上のビームスポット径の関
係を示す。媒体面上のビームスポットを小さくするため
には遮光帯幅を広くする必要があることがわかる。一
方、同図(b)に示した遮光帯幅とレーザ出射光量に対
する媒体面上の総光量の比(以下、光利用率と称する)
の関係から、遮光帯幅を広げるほど、光利用率は低下す
ることがわかる。On the other hand, as shown in FIG. 2 (a), the intensity of light near the center is reduced in the cross section of the circular or elliptical outgoing light beam 22 from the light source, and the light intensity as shown in FIG. 2 (b) is reduced. By setting the distribution, the intensity distribution of the beam irradiated on the recording medium by the condenser lens becomes as shown by the solid line 24 in FIG. The size of the beam spot on the medium surface can be reduced as compared with the case where no beam spot is provided. This is conventionally known as super-resolution technology. (See, for example, the articles Osterberg and Wilkins, Journal of Optical Society of America (H. Osterberg and J.
See E. Wilkins, Jr., J. Opt. Soc. Am, 39, 553 (1959). (Prior Art) FIG. 3 shows one of the demonstration examples showing the effect of the super-resolution technique. The measurement conditions are as follows: the wavelength of the light source is about 0.83 μm, the diameter of the collimated beam is about 5 mm, and the numerical aperture of the condenser lens is 0.55. FIG. 3A shows the relationship between the light-shielding band width and the beam spot diameter on the medium surface. It can be seen that in order to reduce the beam spot on the medium surface, it is necessary to increase the width of the light shielding band. On the other hand, the ratio of the total light amount on the medium surface to the light-shielding band width and the laser output light amount shown in FIG.
It can be seen from the relationship that the light utilization rate decreases as the width of the light-shielding band increases.
また、遮光帯を利用した超解像ビームは、第3図
(c)に示すように遮光帯幅Δwを広げるほど集光スポ
ットのサイドローブ強度の高さが高くなる。例えば、設
計上サイドローブ高さをメインローブ高さの約1/3以下
に抑えるという制約を課すると、メインビーム径dも約
1.05μm以下に細くすることはできないことになる。Further, in the super-resolution beam using the light-shielding band, as shown in FIG. 3C, the side lobe intensity of the condensed spot becomes higher as the light-shielding band width Δw is increased. For example, if the design imposes a constraint that the side lobe height is suppressed to about 1/3 or less of the main lobe height, the main beam diameter d will also be about
It cannot be reduced to 1.05 μm or less.
(発明が解決しようとする課題) 一般に、媒体面上の集光スポットが小さいほど、記録
密度を高める上で有利であることが知られている。従っ
て、以上述べた構成の光ヘッド装置においては、情報の
記録密度を高めることを目的として、より小さい集光ス
ポットを形成するためには、第3図(a)より光変調器
の遮光帯幅をより広くすれば良い。ところが、同図
(b)に示したように遮光帯幅を広げた場合、光利用率
が低下し、これにともなって光源に必要な出力強度は増
加する。現在半導体レーザから得られる出力には限界が
あるため、設定しうる遮光帯幅の広さにも最大値が存在
する。すなわち、従来の光強度変調器においては、光利
用率による制約から超解像効果を十分に利用できないと
いう欠点があった。(Problems to be Solved by the Invention) Generally, it is known that the smaller the condensed spot on the medium surface, the more advantageous in increasing the recording density. Therefore, in the optical head device having the above-described configuration, in order to increase the recording density of information, in order to form a smaller condensed spot, the light-shielding band width of the optical modulator is required as shown in FIG. Should be made wider. However, when the width of the light-shielding band is widened as shown in FIG. 3B, the light utilization rate decreases, and the output intensity required for the light source increases accordingly. At present, there is a limit to the output that can be obtained from a semiconductor laser, and therefore there is a maximum value in the width of the light-shielding band that can be set. That is, the conventional light intensity modulator has a drawback that the super-resolution effect cannot be sufficiently used due to restrictions due to the light utilization factor.
本発明の目的は、このような従来の制約を除去せしめ
て、遮光帯を設置することなく遮光帯を設置した場合と
同等の超解像効果を得、かつ、遮光帯を設置しない分だ
け光利用率の高い光変調器およびこれを利用した光ヘッ
ドを提供することにある。An object of the present invention is to eliminate such a conventional limitation, to obtain a super-resolution effect equivalent to the case where a light-shielding band is installed without installing a light-shielding band, and to reduce the amount of light by the amount that no light-shielding band is installed. An object of the present invention is to provide an optical modulator having a high utilization factor and an optical head using the same.
(課題を解決するための手段) 本発明は、光源からの出射光を微小スポットとして記
録媒体面上に集光レンズによって集光し、この集光点か
らの反射光を光検出器に導く光学系によって情報の記録
再生を行う光ヘッド装置において、前記光源と前記集光
レンズとの間に前記光源からの光ビームを平行な複数の
コリメート光束に分割し、分割した複数の光束を前記集
光レンズに入射する手段を有することを特徴とする。(Means for Solving the Problems) According to the present invention, light emitted from a light source is condensed as a minute spot on a recording medium surface by a condensing lens, and light reflected from the condensing point is guided to a photodetector. In an optical head device for recording and reproducing information by a system, a light beam from the light source is divided into a plurality of parallel collimated light beams between the light source and the condenser lens, and the plurality of divided light beams are collected by the condenser. It is characterized by having means for entering the lens.
(作用) 第1図に示した本発明の実施例において、光変調器3
は光を透過する物質でできているものとする。同図
(b)に示すようにこの変調器に矢印Aの方向からコリ
メート光が入射した場合を考える。変調器を構成する物
質の屈折率をn′、空気の屈折率をn、変調器の厚さを
d、変調器を出射後の光軸の移動量をΔとすれば、屈折
の法則から、 n sinθ=n′ sinθ′ ……(1) また、図において幾何学的な考察から、 (1)、(2)より となる。ここで、光変調器を厚さ5mmのガラスで入射光
の進行方向に垂直な方向からの傾き角θを25゜とすれ
ば、Δ≒0.5mmとなり、左右対称の構造であるので、第
2図に示した従来の光変調器において遮光帯幅を1mmと
した場合と同等の光強度分布を得ることができる。従っ
て、この変調器からの出射光の集光レンズによる集光ス
ポットにおいては、従来の変調器を用いた場合と同等の
超解像効果を得ることができる。(Operation) In the embodiment of the present invention shown in FIG.
Is made of a material that transmits light. Consider a case where collimated light is incident on the modulator from the direction of arrow A as shown in FIG. If the refractive index of the material constituting the modulator is n ′, the refractive index of air is n, the thickness of the modulator is d, and the moving amount of the optical axis after exiting the modulator is Δ, from the law of refraction, n sin θ = n ′ sin θ ′ (1) Also, from the geometrical consideration in the figure, From (1) and (2) Becomes Here, if the optical modulator is made of glass having a thickness of 5 mm and the inclination angle θ from the direction perpendicular to the traveling direction of the incident light is 25 °, Δ ≒ 0.5 mm, and since the structure is symmetrical, the second It is possible to obtain the same light intensity distribution as when the light shielding band width is 1 mm in the conventional optical modulator shown in the figure. Therefore, in the condensed spot of the light emitted from the modulator by the condensing lens, a super-resolution effect equivalent to the case of using the conventional modulator can be obtained.
また、光変調器の材料をガラスとすれば、光透過率は
約100%、プラスチックとすれば約95%程度とすること
が可能である。従って、従来の遮光帯による超解像応用
ヘッドに比して、光利用率において約1.5倍高めること
が可能となる。これによって、光源のレーザに要求され
る出力値をも低減することができる。If the light modulator is made of glass, the light transmittance can be about 100%, and if it is made of plastic, the light transmittance can be about 95%. Therefore, it is possible to increase the light utilization factor by about 1.5 times as compared with a conventional super-resolution application head using a light-shielding band. Thereby, the output value required for the laser of the light source can also be reduced.
(実施例) 次に第1図から第9図を参照して、本発明の実施例に
ついて説明する。Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第1図は(a)一実施例の光学系を示す図である。光
源である半導体レーザ1から出射した光は、コリメート
レンズ2によってコリメートされた後、本発明の特徴で
ある光変調器3を透過することで二光束に分割される。
これを集光レンズ4によって集光すると、記録媒体5の
面上の集光スポットにおいて第2図(a)に示した遮光
帯による光変調器を用いた場合と同等の超解像効果を得
ることができる。記録媒体5からの反射光はビームスプ
リッタ7によって分離された後、信号検出系6に導かれ
る。第1図(b)は光変調器3の動作原理を示す図であ
る。本変調器はガラス、プラスチックなどの材料で形成
し、光を透過する性質を持つ。形状は、光軸に垂直方向
から一定角度θだけ傾けた平行平板を光軸に対して対称
に二枚配置したものである。A方向から入射してきたコ
リメート光は、光軸を中心とし左右対称に本光変調器へ
の入射面8に対して斜め入射するので、本変調器内にお
いて、二光束に分割され、再び入射光の進行方向に平行
な方向に出射される。このとき出射光の移動量Δは本変
調器の厚みt、入出射面傾き角θ、および変調器材料の
屈折率によって制御することができる。典型的な値は、
前述したように、t=5mm、θ=25゜、n=1.5のときΔ
≒5mmである。FIG. 1A is a diagram showing an optical system according to an embodiment. Light emitted from a semiconductor laser 1 as a light source is collimated by a collimating lens 2 and then transmitted through an optical modulator 3 which is a feature of the present invention, so that the light is split into two light beams.
When this light is condensed by the condensing lens 4, a super-resolution effect equivalent to that obtained when an optical modulator using a light-shielding band shown in FIG. 2A is used at a condensed spot on the surface of the recording medium 5 is obtained. be able to. The reflected light from the recording medium 5 is separated by a beam splitter 7 and then guided to a signal detection system 6. FIG. 1B is a diagram showing the operation principle of the optical modulator 3. This modulator is formed of a material such as glass or plastic and has a property of transmitting light. The shape is such that two parallel flat plates inclined at a fixed angle θ from a direction perpendicular to the optical axis are arranged symmetrically with respect to the optical axis. The collimated light incident from the direction A is obliquely incident on the incident surface 8 to the optical modulator symmetrically with respect to the optical axis in the left-right direction. The light is emitted in a direction parallel to the traveling direction. At this time, the moving amount Δ of the outgoing light can be controlled by the thickness t of the modulator, the incident / outgoing surface tilt angle θ, and the refractive index of the modulator material. Typical values are
As described above, when t = 5 mm, θ = 25 °, and n = 1.5, Δ
≒ 5mm.
また、第1図(c)は、第2図における遮光帯の中央
部分の光を透過させることで集光スポットのサイドロー
ブ強度を低くする変調器を実現する一実施例である。コ
リメート光の入射面おいて、光束の中心部分は光軸に対
して垂直な面9とし、出射面9′もこれに平行な面とす
る。他の部分は、同図(b)と同様の構成、形状とす
る。このようにすると、入射光の中心部分の光は変調器
に対して垂直入射するので屈折することなく直進する。
他の部分の光は、同図(b)に示した場合と同等の原理
によって二光束に分割され、再び入射光光軸に対して平
行方向に出射される。このようにして、遮光領域14、分
割された平行光束11、12、中心部透過光13の強度分布を
有する出射光を得、これを集光レンズで集光することに
よって第4図の実線に示す解像効果を得ることができ
る。図において、破線42は第2図(c)の25で示すサイ
ドローブであり、比較のためのせている。この実施例で
は1次のサイドローブ43を十分小さくすることが可能で
ある。2次のサイドローブ44は1次のサイドローブ43よ
り大きくなるが、サイドローブ42より小さくすることが
でき、サイドローブによる誤ピットの形成という問題は
解決される。FIG. 1 (c) shows an embodiment for realizing a modulator which lowers the side lobe intensity of the condensed spot by transmitting light in the central part of the light-shielding zone in FIG. In the plane of incidence of the collimated light, the central part of the light beam is a plane 9 perpendicular to the optical axis, and the exit plane 9 'is a plane parallel to this. The other parts have the same configuration and shape as in FIG. In this case, the light at the central portion of the incident light is perpendicularly incident on the modulator and travels straight without being refracted.
The other part of the light is split into two light beams according to the same principle as that shown in FIG. 2B, and is emitted again in a direction parallel to the optical axis of the incident light. In this way, the outgoing light having the intensity distribution of the light-shielding region 14, the divided parallel light fluxes 11 and 12, and the central transmitted light 13 is obtained, and this light is condensed by the condensing lens to become the solid line in FIG. The resolution effect shown can be obtained. In the figure, a broken line 42 is a side lobe indicated by 25 in FIG. 2 (c) and is provided for comparison. In this embodiment, the primary side lobe 43 can be made sufficiently small. Although the secondary side lobe 44 is larger than the primary side lobe 43, it can be made smaller than the side lobe 42, thereby solving the problem of erroneous pit formation due to the side lobe.
第5図に本発明の光変調器をプリズムを組み合せて構
成した実施例を示す。同図(a)においてコリメート光
はプリズム51(以下分割プリズムと称する)の対称軸に
光軸をあわせて入射され、出射時に二光束に分割され
る。これらの光束をプリズム52(以下方向補正プリズム
と称する)を透過させることで、進行方向を入射光と平
行な方向に変換し、出射光を分割された光束53、54、遮
光領域56を持つ強度分布とする。これを集光することで
集光スポットにおいて第2図に示した実施例と同等の超
解像効果を得ることができる。また、同図(b)は分割
プリズム51を同図(a)において出射面が構成する頂点
を削り、出射面の中心部分を入射面に平行すなわち入射
光光軸に垂直にしたものである。本分割プリズム51′を
通過した光は、中心部分の光は直進し、他の部分は、プ
リズムの斜面を介して分割される。後者のみを方向補正
プリズムを通過させることで、これらの系を通過後の光
は遮光領域56、分割された平行光束53、54、中心部分透
過光55の強度分布を有するものとなり、これを集光する
ことで集光スポットにおいて第4図に示した実施例と同
等の超解像効果を得ることができる。FIG. 5 shows an embodiment in which the optical modulator of the present invention is configured by combining a prism. In FIG. 7A, the collimated light is incident with its optical axis aligned with the axis of symmetry of a prism 51 (hereinafter, referred to as a divided prism), and is split into two light beams upon exit. By transmitting these light beams through a prism 52 (hereinafter, referred to as a direction correction prism), the traveling direction is converted into a direction parallel to the incident light, and the intensity of the emitted light is divided into light beams 53 and 54 and a light shielding area 56. Distribution. By condensing this, a super-resolution effect equivalent to that of the embodiment shown in FIG. 2 can be obtained at the converging spot. FIG. 2B shows a split prism 51 in which the apex of the exit surface in FIG. 2A is cut away, and the central portion of the exit surface is parallel to the incident surface, that is, perpendicular to the optical axis of the incident light. As for the light that has passed through the main splitting prism 51 ', the light at the central portion goes straight, and the other portions are split via the inclined surfaces of the prism. By passing only the latter through the direction correction prism, the light after passing through these systems has the intensity distribution of the light-shielding region 56, the divided parallel light beams 53 and 54, and the centrally transmitted light 55, which are collected. By emitting light, a super-resolution effect equivalent to that of the embodiment shown in FIG. 4 can be obtained in the condensed spot.
第6図は方向補正プリズムを一体化した場合の実施例
を示す。第6図(a)は第5図(a)と同等の動作を行
う場合の実施例である。入射コリメート光は分割プリズ
ム61で二光束に分割され、一体化された方向補正プリズ
ムを通過後、入射光光軸に平行な方向に進行する光束6
3、64および遮光領域66よりなる強度分布となる。ま
た、第6図(b)は分割プリズムと方向補正プリズムの
斜面の形成する頂点を削り、入射光の中心部分を直進さ
せる機能をもたせたものである。コリメート光束が分割
プリズム61′を通過すると、中心部分の光は、方向を変
えずに直進し、斜面を介して出射する光は屈折によって
方向を変え、三光束に分割される。これらを方向補正プ
リズム62′を通過させると、遮光領域66、中心部分の直
進光束75、分割光束63、64よりなる強度分布を有する。
これによって、第5図(b)と同等の効果を得ることが
できる。FIG. 6 shows an embodiment in which the direction correcting prism is integrated. FIG. 6A shows an embodiment in which the same operation as that of FIG. 5A is performed. The incident collimated light is split into two light beams by a splitting prism 61, and after passing through an integrated direction correcting prism, travels in a direction parallel to the incident light optical axis.
The intensity distribution is composed of 3, 64 and the light shielding area 66. FIG. 6 (b) has a function of cutting off the vertices formed by the inclined surfaces of the splitting prism and the direction correcting prism, so that the central portion of the incident light goes straight. When the collimated light beam passes through the splitting prism 61 ', the light at the central portion goes straight without changing its direction, and the light emitted through the inclined surface changes its direction by refraction and is split into three light beams. When these light beams pass through the direction correcting prism 62 ', they have an intensity distribution composed of a light shielding area 66, a straight light beam 75 at the center, and divided light beams 63 and 64.
Thereby, the same effect as that of FIG. 5B can be obtained.
第7図に反射鏡を用いた場合の実施例を示す。同図
(a)は入射コリメート光を二光束に分割する手段(以
下、光束分割用鏡対と称する)及びこれらの分割された
二光束の間隔を補正する手段(以下、補正用鏡対と称す
る)の双方に反射鏡対を用いた場合の実施例である。入
射コリメート光は、光軸に対して斜めにかつ光軸を対称
軸として間隔をあけずに配置された、反射鏡73、74によ
って反射され、二光束に分割される。出射光を鏡73、74
と各々対をなす73′,74′の鏡によって入射方向に平行
な二光束71′,72′に変換する。一般に、本実施例のよ
うに鏡を二枚配置すると出射光束71′,72′の間隔を1mm
程度におさめるには非常に高精度の調整を要する。この
調整をさけるためにこの間隔2Δがある程度広くなるこ
とを許容した場合には、所望の超解像効果を得るために
これらの光束を近づける必要がある。この機能を実現し
たものが、補整用鏡対75、76である。これによって、出
射光においては1mm程度の遮光領域78と分割された二光
束71、72よりなる強度分布を有することができる。これ
らの光束を集光することによって集光スポットにおい
て、第5図(a)と同様の超解像効果を得ることができ
る。もちろん光束の間隔2Δが所望の超解像効果を得る
ために十分狭い場合には補整用鏡対を用いずにそのまま
集光レンズに入射させればよい。第7図(c)は同図
(a)の光束分割用鏡を段差つき鏡にて実現したもので
ある。FIG. 7 shows an embodiment in which a reflecting mirror is used. FIG. 1A shows a means for dividing incident collimated light into two light beams (hereinafter, referred to as a light beam splitting mirror pair) and a means for correcting the interval between these two split light beams (hereinafter, referred to as a correcting mirror pair). 2) is an embodiment in which a pair of reflecting mirrors is used. The incident collimated light is reflected by the reflecting mirrors 73 and 74, which are arranged obliquely with respect to the optical axis and without any interval with the optical axis as a symmetry axis, and are split into two light beams. Output light to mirror 73, 74
Are converted into two light beams 71 'and 72' parallel to the incident direction by mirrors 73 'and 74' forming a pair. In general, when two mirrors are arranged as in this embodiment, the interval between the emitted light beams 71 'and 72' is 1 mm.
Very high precision adjustment is required to keep it to a minimum. If this interval 2Δ is allowed to be widened to some extent in order to avoid this adjustment, it is necessary to bring these luminous fluxes closer together to obtain a desired super-resolution effect. This function is realized by the pair of correction mirrors 75 and 76. As a result, the emitted light can have an intensity distribution composed of a light-shielding region 78 of about 1 mm and two divided light beams 71 and 72. By condensing these light beams, a super-resolution effect similar to that shown in FIG. Of course, if the interval 2Δ of the light flux is sufficiently narrow to obtain the desired super-resolution effect, the light may be directly incident on the condenser lens without using the pair of correcting mirrors. FIG. 7 (c) shows the light beam splitting mirror of FIG. 7 (a) realized by a stepped mirror.
また、第5図(b)と同等の効果を得るために入射光
の中心部分を透過させるためには光束分割鏡対73と74、
および補整用鏡対75と76の間隔を光を透過させたい幅だ
けあけて、配置すればよい。第7図(b)はこの場合の
実施例を示す。ただし、補整用鏡対のかわりに第1図
(c)で示した変調器と同等の機能を持つプリズムを光
束間隔補正のために用いている。このプリズムは光軸に
対して対称な形状をなし、光軸付近の入出射面は光軸に
対して垂直な面を持つ平行平板としてその他の部分は光
軸に垂直な方向からわずかに傾いた平行平板として機能
するものである。入射コリメート光は中心部分は透過光
束79として直進し、他の部分は光束分割用鏡対73、74に
よって光束71′、72′に分割される。これらの光束をプ
リズム77を透過させると、出射光は遮光領域78、分割光
束71、72、透過光束79よりなる強度分布を有する。これ
らを集光レンズで集光することで、第5図(b)と同等
の超解像効果を得ることができる。In order to transmit the central part of the incident light in order to obtain the same effect as that shown in FIG.
In addition, the pair of compensating mirrors 75 and 76 may be arranged so as to be spaced apart from each other by a width desired to transmit light. FIG. 7 (b) shows an embodiment in this case. However, a prism having a function equivalent to that of the modulator shown in FIG. 1C is used for correcting the light beam interval instead of the compensating mirror pair. This prism has a symmetrical shape with respect to the optical axis. The input / output surface near the optical axis is a parallel flat plate having a plane perpendicular to the optical axis. The other parts are slightly inclined from the direction perpendicular to the optical axis. It functions as a parallel plate. The central portion of the incident collimated light travels straight as a transmitted light beam 79, and the other portions are split into light beams 71 'and 72' by light beam splitting mirror pairs 73 and 74. When these light beams are transmitted through the prism 77, the emitted light has an intensity distribution including a light-shielding region 78, divided light beams 71 and 72, and a transmitted light beam 79. By condensing these with a condenser lens, a super-resolution effect equivalent to that of FIG. 5B can be obtained.
第8図は入射光を分割する手段として、回折格子また
はホログラムを用いた場合の実施例を示したものであ
る。(以下、この手段を分割用格子と称する)同図
(a)において、分割用格子81は入射光量の大部分を±
1次の回折光として出射し、0次の成分を発生しないも
のとする。コリメート光が本分割用格子に垂直に入射す
ると±1次の回折光83′、84′として出射し、これらは
方向補正用プリズム82を通過後入射方向と平行な方向に
進む平行二光束83、84として出射する。従って、中心部
分に遮光領域86、その両側に明部を持つ光強度分布を有
することになる。これを集光レンズで集光すれば、集光
スポットにおいて第5図(a)と同等の超解像効果を実
現できる。FIG. 8 shows an embodiment in which a diffraction grating or a hologram is used as means for splitting incident light. (Hereinafter, this means will be referred to as a dividing grating.) In FIG.
It is assumed that the light is emitted as a first-order diffracted light and does not generate a zero-order component. When the collimated light is perpendicularly incident on the main splitting grating, it is emitted as ± 1st-order diffracted light 83 ′, 84 ′, and after passing through the direction correcting prism 82, travels in a direction parallel to the incident direction. Emitted as 84. Therefore, the light intensity distribution has a light-shielding region 86 at the center portion and bright portions on both sides thereof. If this light is condensed by a condensing lens, a super-resolution effect equivalent to that shown in FIG.
第8図(b)は第5図(b)と同等の効果を得る場合
の実施例である。分割用格子81′は入射光量の大部分を
0次および±1次の回折光として出射するものとする。
また、方向補正用プリズム82′は同図(a)のプリズム
82において光束が入射する斜面の形成する頂点を削り、
中心部分は光軸に対して垂直な入出射面よりなる平行平
板としたものである。コリメート光が分割用格子81′に
垂直に入射すると±1次の回折光83′、84′0次の回折
光85′として出射し、これらは方向補正用プリズム82′
を通過後入射方向と平行な方向に進む平行三光束83、8
4、85として出射する。従って、中心部分に透過光束85
による明部、その両側に、暗部86、さらにその両側に分
割光束83、84による明部を持つ光強度分布を有する出射
光パターンを得ることができる。これを集光レンズで集
光すれば、集光スポットにおいて第5図(b)と同等の
超解像効果を実現できる。FIG. 8 (b) is an embodiment in which the same effect as that of FIG. 5 (b) is obtained. It is assumed that the division grating 81 'emits most of the incident light amount as 0th-order and ± 1st-order diffracted light.
The direction correcting prism 82 'is a prism shown in FIG.
At 82, cut the vertex formed by the slope where the light beam enters,
The central portion is a parallel flat plate having an incident / exit surface perpendicular to the optical axis. When the collimated light is perpendicularly incident on the splitting grating 81 ', it is emitted as ± 1st-order diffracted light 83', 84 'and 0th-order diffracted light 85', and these are directed to the direction correcting prism 82 '.
After passing through, the three parallel beams 83 and 8 travel in a direction parallel to the incident direction.
4. Emitted as 85. Therefore, the transmitted light flux 85
Thus, it is possible to obtain an emitted light pattern having a light intensity distribution having a bright portion, a dark portion 86 on both sides thereof, and a bright portion on both sides thereof. If this light is condensed by a condenser lens, a super-resolution effect equivalent to that shown in FIG.
第8図(c)は方向補正プリズムの機能をも回折格子
あるいはホログラム(以下、方向補正用格子と称する)
で実現したものの実施例である。分割用格子81bおよび
方向補正用格子81cは入射光量の大部分を±1次の回折
光として出射し、0次の成分を発生しないものとする。
コリメート光が本分割用格子に垂直に入射すると±1次
の回折光83′、84′として出射し、これらは方向補正用
格子83cを通過後入射方向と平行な方向に進む平行二光
束83、84として出射する。従って、中心部分に遮光領域
86、その両側に光束83、84による明部を持つ光強度分布
を有することになる。これを集光レンズで集光すれば、
集光スポットにおいて第5図(a)と同等の超解像効果
を実現できる。FIG. 8 (c) shows a diffraction grating or a hologram (hereinafter referred to as a direction correcting grating) which also functions as a direction correcting prism.
This is an embodiment of what is realized in FIG. It is assumed that the division grating 81b and the direction correction grating 81c emit most of the incident light amount as ± 1st-order diffracted light and do not generate a 0th-order component.
When the collimated light is perpendicularly incident on the main splitting grating, it is emitted as ± first-order diffracted lights 83 'and 84', and after passing through the direction correcting grating 83c, travels in a direction parallel to the incident direction. Emitted as 84. Therefore, the light shielding area
86, a light intensity distribution having a bright portion due to the light beams 83 and 84 on both sides thereof. If this is collected by a condenser lens,
A super-resolution effect equivalent to that shown in FIG.
本発明者らは再生信号特性を向上するために、記録媒
体からの反射光のサイドローブ成分の再生信号成分への
回り込みを除去する手段(以下改良光学系と称する)を
有する光ヘッドを発明した。第9図は本発明とこの改良
光学系とを組み合せた場合の実施例である。光源からの
出射光をコリメートレンズ2でコリメートし、光変調器
3を通過させた後、二光束に分割し、集光レンズ4によ
って記録媒体5に照射する。再生時には記録媒体からの
反射光を集光レンズを通過後、ビームスプリッタ96でそ
の一部を取り出し、これらを集光レンズ93(以下、再集
光レンズと称する)で集光する。その焦点面において記
録媒体面上の集光スポットと相似な強度パターンを形成
し、これをスリット94を通過させることで、第2図に示
したサイドローブ成分の再生信号への回り込みを除去す
ることができる。ビームスプリッタ96を透過した反射光
はビームスプリッタ97、98を介してフォーカスエラー検
出系91、トラックエラー検出系92に導く。The present inventors have invented an optical head having means (hereinafter referred to as an improved optical system) for removing side lobe components of reflected light from a recording medium into a reproduced signal component in order to improve the reproduced signal characteristics. . FIG. 9 shows an embodiment in which the present invention and this improved optical system are combined. The light emitted from the light source is collimated by a collimating lens 2, passed through an optical modulator 3, split into two light beams, and irradiated on a recording medium 5 by a condenser lens 4. At the time of reproduction, after the reflected light from the recording medium passes through the condenser lens, a part thereof is taken out by the beam splitter 96, and these are condensed by the condenser lens 93 (hereinafter, referred to as a re-condensing lens). At the focal plane, an intensity pattern similar to the condensed spot on the recording medium surface is formed and passed through the slit 94, thereby eliminating the side lobe component shown in FIG. Can be. The reflected light transmitted through the beam splitter 96 is guided to a focus error detection system 91 and a track error detection system 92 via the beam splitters 97 and 98.
(発明の効果) 本発明を用いれば、従来の制約を除去せしめて、遮光
帯を設置することなく遮光帯を設置した場合と同等の超
解像効果を得、従って、超解像効果による通常よりも高
い記録密度を実現し、かつ、遮光帯を設置しない分だけ
光利用率の高い光変調器およびこれを利用した光ヘッド
装置を実現できる。これによって、光源のレーザに要求
される出力も低減することができる。(Effects of the Invention) By using the present invention, the conventional restriction is removed, and a super-resolution effect equivalent to the case where the light-shielding band is set without setting the light-shielding band is obtained. It is possible to realize an optical modulator that achieves a higher recording density and has a higher light utilization factor because no light-shielding band is provided, and an optical head device using the same. Thereby, the output required for the laser of the light source can also be reduced.
第1図(a)〜(c)は本発明の一実施例を示す図、第
2図(a)〜(c)は超解像の発生原理を示す図、第3
図(a)〜(c)は遮光帯による光変調器を用いた光ヘ
ッドにおける超解像効果を示す図、第4図は遮光帯の中
央部の光を透過させる光変調器の実施例および超解像効
果を示す図、第5図(a)(b)は本発明の光変調器を
プリズムを組み合せて構成した実施例を示す図、第6図
(a)(b)は方向補正プリズムを一体化した場合の実
施例を示す図、第7図(a)〜(c)は本発明に用いる
光変調器に反射鏡を用いた場合の実施例を示す図、第8
図(a)〜(c)は入射光を分割する手段に回折格子ま
たはホログラムを用いた場合の実施例を示す図、第9図
は本発明と改良光学系とを組み合せた場合の実施例を示
す図である。 図において 1……半導体レーザ、2……コリメートレンズ、3……
光変調器、4……集光レンズ、5……記録媒体、6……
信号検出系、7……ビームスプリッタ、8……入射面、
9……直進透過光入射面、9′……直進透過光出射面、
11,12……分割された出射平行光束、13……中心部透過
光束、14……遮光領域と同等の暗部、21……遮光帯、22
……光ビーム、23……超解像を利用しない集光ビーム強
度分布曲線、24……超解像を利用した集光ビーム強度分
布曲線、25……サイドローブ、41……メインローブ、42
……単純な遮光による一次のサイドローブ、43……中央
部を透過させることによる一次のサイドローブ、44……
中央部を透過させることによる二次のサイドローブ、5
1,51′……光束分割プリズム、52……方向補正プリズ
ム、53,54……分割された出射平行光束、55……中心部
透過光束、56……遮光領域と同等の暗部、61,61′……
光束分割プリズム、62,62′……一体化方向補正プリズ
ム、63,64……分割された出射平行光束、65……中心部
透過光束、66……遮光領域と同等の暗部、71,71′,72,7
2′……分割された出射平行光束、73,73′,74,74′……
光束分割用鏡対、73″,74″……光束分割用鏡、75,76…
…補正用鏡対、77……光束間隔補正プリズム、78……遮
光領域と同等の暗部、79……中心部透過直進光、81,8
1′……光束分割用回折格子またはホログラム、82,82′
……方向補正プリズム、83,84……分割された出射平行
光束、83′,84′……光束分割用格子からの±1次回折
出射光、85……中心部直進光、86……遮光領域と同等の
暗部、91……フォーカスエラー検出系、92……トラック
エラー検出系、93……再集光レンズ、94……スリット、
95……光検出器、96,97,98……ビームスプリッタ1 (a) to 1 (c) show an embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) to 2 (c) show the principle of super-resolution generation, and FIG.
4A to 4C are views showing a super-resolution effect in an optical head using a light modulator using a light-shielding band, and FIG. 4 is an embodiment of an optical modulator for transmitting light at the center of the light-shielding band; 5 (a) and 5 (b) show an embodiment in which the optical modulator of the present invention is combined with a prism, and FIGS. 6 (a) and (b) show direction correcting prisms. FIGS. 7 (a) to 7 (c) show an embodiment in which a reflecting mirror is used as an optical modulator used in the present invention, and FIGS.
FIGS. 9A to 9C show an embodiment in which a diffraction grating or a hologram is used as means for splitting incident light, and FIG. 9 shows an embodiment in which the present invention is combined with an improved optical system. FIG. In the figure, 1 ... semiconductor laser, 2 ... collimating lens, 3 ...
Optical modulator, 4 ... Condenser lens, 5 ... Recording medium, 6 ...
Signal detection system, 7 ... beam splitter, 8 ... incident surface,
9: straight transmitted light incident surface, 9 ': straight transmitted light emission surface,
11, 12 ... split outgoing parallel light flux, 13 ... central transmitted light flux, 14 ... dark area equivalent to light-shielding area, 21 ... light-shielding band, 22
…… Light beam, 23 …… Condensed beam intensity distribution curve without using super-resolution, 24 …… Condensed beam intensity distribution curve using super-resolution, 25 …… Side lobe, 41 …… Main lobe, 42
…… Primary side lobes due to simple shading, 43 …… Primary side lobes due to transmission through the center, 44 ……
Secondary side lobes through the center, 5
1, 51 ': light beam splitting prism, 52: direction correcting prism, 53, 54: split outgoing parallel light beam, 55: centrally transmitted light beam, 56: dark portion equivalent to light-shielding region, 61, 61 ´ ……
Light beam splitting prism, 62, 62 ': Integrated direction correcting prism, 63, 64: Split outgoing parallel light beam, 65: Central transmitted light beam, 66: Dark portion equivalent to light-shielding region, 71, 71' , 72,7
2 ': Split outgoing parallel beam, 73, 73', 74, 74 '...
Light splitting mirror pair, 73 ", 74" ... Light splitting mirror, 75, 76 ...
… Correction mirror pair, 77… Flux interval correction prism, 78… Dark part equivalent to the light-shielding area, 79 …… Central transmitted straight light, 81,8
1 '... Diffraction grating or hologram for splitting light beam, 82,82'
... Direction correcting prism, 83, 84... Split outgoing parallel light beam, 83 ′, 84 ′. Dark area equivalent to the area, 91: focus error detection system, 92: track error detection system, 93: refocusing lens, 94: slit,
95 …… Photodetector, 96,97,98 …… Beam splitter
Claims (1)
録媒体面上に集光レンズによって集光し、この集光点か
らの反射光を光検出器に導く光学系によって情報の記録
再生を行う光ヘッド装置において、前記光源と前記集光
レンズとの間に前記光源からの光ビームを平行な複数の
光束に分割し、分割した複数の光束を前記集光レンズに
入射する手段を有することを特徴とする光ヘッド装置。1. A light beam emitted from a light source is condensed as a minute spot on a recording medium surface by a condenser lens, and information is recorded / reproduced by an optical system for guiding reflected light from the focal point to a photodetector. In the optical head device, between the light source and the condenser lens, there may be provided a unit that divides a light beam from the light source into a plurality of parallel light beams and makes the plurality of divided light beams incident on the condenser lens. Characteristic optical head device.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63164029A JP2580726B2 (en) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | Optical head device |
EP89110712A EP0346844B1 (en) | 1988-06-14 | 1989-06-13 | Optical head apparatus |
DE68924303T DE68924303T2 (en) | 1988-06-14 | 1989-06-13 | Optical head arrangement. |
EP94120116A EP0646911A3 (en) | 1988-06-14 | 1989-06-13 | Optical head apparatus. |
US07/366,073 US5121378A (en) | 1988-06-14 | 1989-06-14 | Optical head apparatus for focussing a minute light beam spot on a recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63164029A JP2580726B2 (en) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | Optical head device |
Publications (2)
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JPH0212622A JPH0212622A (en) | 1990-01-17 |
JP2580726B2 true JP2580726B2 (en) | 1997-02-12 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP63164029A Expired - Fee Related JP2580726B2 (en) | 1988-06-14 | 1988-06-29 | Optical head device |
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JP (1) | JP2580726B2 (en) |
Families Citing this family (2)
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JP2001236673A (en) * | 2000-02-17 | 2001-08-31 | Minolta Co Ltd | Optical head and optical recording and reproducing device |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5613928A (en) * | 1979-07-17 | 1981-02-10 | Duskin Franchise Co | Method of deodorizing in case of cleaning |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP63164029A patent/JP2580726B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH0212622A (en) | 1990-01-17 |
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