JP2586600B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents

光ヘッド装置

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JP2586600B2 JP63245063A JP24506388A JP2586600B2 JP 2586600 B2 JP2586600 B2 JP 2586600B2 JP 63245063 A JP63245063 A JP 63245063A JP 24506388 A JP24506388 A JP 24506388A JP 2586600 B2 JP2586600 B2 JP 2586600B2
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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、光を利用して情報の記録再生を行なう情報
入出力装置に用いる光ヘッド装置に関するものである。
(従来の技術) 現在、光を利用して、情報の記録再生を行う情報入出
力装置においては、ディスク状の記録媒体に同心円、ま
たはスパイラル状のトラックを設け、このトラック上に
レーザ光源からの出射光を微小スポットとして集光する
ことによって記録ピットを生成し、前記ピットの有無を
情報として記録し、さらにこのトラックに微小スポット
を照射し、反射光よりトラック上のピットの有無を検出
し、情報の読み出しを行うというものがある。
近年、記憶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。
記憶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。
ところが、この方法では、媒体上に照射される微小ス
ポットの大きさは、光源の波長及び、集光レンズの開口
数で決まる回折限界値よりも小さくすることができな
い。したがって、記録密度もこの値で決まる値よりも高
めることができなという欠点があった。
一方、従来から、光ビームの中心部分の光強度を弱
め、集光レンズで集光すると、ビームスポットの大きさ
を回折限界値よりも小さくできること(超解像技術)が
知られている。(例えば、文献オスターバーグ、ウィル
キンス著、ジャーナル オブ ザ オプティカル ソサ
イアティ オブ アメリカ(H.Osterberg and J.E.Wilk
ins,Jr.,J.Opt.Soc.Am,39,553(1949)を参照) 第2図(a)〜(c)に超解像技術について示す。図
(a)に示すように光ビーム22の中心部に遮光帯を設
け、光強度分布を図(b)に示すようにする。これを集
光レンズで集光すると、その焦点での光強度分布は図
(c)に実線24で示すようになる。図(c)の点線23は
遮光帯を設けない場合の分布で、これと比較してもわか
るとおり、遮光帯を設けることによってビームスポット
を小さくできる。この時の遮光帯幅とビームスポット径
の関係を第3図に示す。図において、31は光強度が最大
値の1/e2となる位置におけるビーム径、32は光強度が最
大値の1/2となる位置におけるビーム径を示す。これよ
り小さいビームスポットを得るためには遮光帯幅を広く
すれば良いことがわかる。
(発明が解決しようとする課題) しかし、遮光帯幅を広くすると、第3図(b)に示す
ようにサイドローブ25の強度が強くなる。ところで、超
解像技術を光ヘッド装置に適用する場合、隣接ビットへ
の悪影響をなくすためにサイドローブ25の強度はメイン
ビームの強度の1/3以下にしなければならない。したが
って、遮光帯幅をむやみに広くすることができず、メイ
ンビーム径も約1.05μm程度にしかできず、これより細
くすることができなかった。
本発明の目的は、上記課題を除き、高密度記録を可能
とする光ヘッド装置を提供することにある。
(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
録媒体面上に集光し、この集光点からの反射光を光検出
器に導き情報の再生を行う光ヘッド装置において、前記
光源からの出射光ビーム断面内の中央付近で中心部分か
ら周辺部に向かって順に光を遮断する領域と光を透過さ
せる領域と光を遮断する領域とを有する遮光手段を前記
光源から記録媒体までの光軸上に有し、前記記録媒体面
上の集光スポットの光強度分布の一次のサイドローブを
低くすることを特徴とする。
また本発明は、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し、この集光点からの反射光を光
検出器に導き情報の再生を行う光ヘッド装置において、
前記光源からの出射光ビーム断面内の中央付近で中心部
分から周辺部に向かって順に光を遮断する領域と光を透
過させる領域と光を遮断する領域とを有する遮光手段を
前記光源から記録媒体までの光軸上に有し、前記記録媒
体面上の集光スポットの光強度分布の一次のサイドロー
ブを低くし、前記遮光手段は遮光の有無を制御する機構
を有することを特徴とする。
また本発明は、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し、この集光点からの反射光を光
検出器に導き情報の再生を行う光ヘッド装置において、
前記光源からの出射光ビーム断面内の中央付近で中心部
分から周辺部に向かって順に光を遮断する領域と光を透
過させる領域と光を遮断する領域とを有する遮光手段を
前記光源から記録媒体までの光軸上に有し、前記記録媒
体面上の集光スポットの光強度分布の一次のサイドロー
ブを低くし、前記記録媒体上の光強度分布パターンと相
似となるように前記記録媒体の反射光を前記光検出器へ
再集光し、前記再集光された前記光強度分布パターンの
うちメインローブのみ前記光検出器に検出させる信号検
出系を有することを特徴とする。
(作用) 第2図(d)に示すように遮光帯の構造を中心部分の
幅を挟め、その周辺部分の光を透過させ、さらにその周
辺部に遮光帯を設けたものとすると、記録媒体面上の集
光スポットの光強度部分は同図(f)に示す如きとな
り、メインビーム26は図(c)と同様のまま、同図
(c)に比して一次のサイドローブ27を十分小さくする
ことが可能である。二次以下のサイドローブ28は、同図
(c)はに比して高いが、同図(c)の一次のサイドロ
ーブ25に比べれば十分低く、例えば、第4図において中
心部遮光帯幅Δw0及びその周辺部の光透過部幅Δuをと
もに0.5mmとし、二次遮光帯幅Δw1を0.25としたとき、
メインビーム径は約1.0μmであり、かつ一次のサイド
ローブ高さは、第2図(a)の場合の約1/4となる。こ
の時、サイドローブによる誤ピットの形成という副作用
は除去される。
(実施例) 次に第1図から、第8図を参照して、本発明の実施例
について説明する。
第1図は、本発明の一実施例の光学系を示す図であ
る。記録時においては、レーザ光源1から出射した光
は、光強度変調器3を通過後、第2図(e)に示した強
度パターンとなって集光レンズ4に入射する。集光レン
ズの焦点面すなわち記録媒体面上において、第2図
(f)で示したパターンとして集光され、情報の記録が
行われる。再生時においては、ディスクからの反射光は
レンズ4を通過後、ビームスプリッタ2によって信号検
出系6に導かれる。
第5図に本発明に用いた、光変調器の実施例を示す。
同図(a)は光を透過させることで変調動作を行う透過
型光変調器の例である。材料は金属、非金属、あるいは
木製でも良いが、遮光部分51は完全に光を遮断する塗装
処理を施す必要がある。52は光の透過部である。同図
(b)は光を反射することで変調動作を行う反射型光変
調器の実施例である。光を反射する鏡面55に無反射部56
を設けたものである。また、第5図(c)は遮光部分に
液晶を利用した、電界制御可能な透過型の変調器の実施
例の一つである。すなわち、液晶53の端面に透明電極57
をとりつけ、その前後に偏光板54を配置することで変調
動作を電極に加える電界によって切り替えることが可能
となる。記録時には、変調動作を行い、再生時には変調
動作を施さないビームで再生する場合の切り替えなどに
有効である。また、同図(d)は遮光部分を一次元の帯
状ではなく輪帯としたものである。超解像動作は、光軸
を含む任意の断面において第2図(f)のx軸方向を半
径方向とした場合と同等の方向に生じる。これによっ
て、二次元方向の超解像動作が可能となる。
第6図は、第5図(b)の反射型光変調器を用いた場
合の実施例である。第1図と同じものは同じ符号で示し
た。半導体レーザ1から出射された光は光強度変調器3
で反射される。この反射光は第1図の透過型の光強度変
調器を透過した光と同じ光強度分布となる。その他の構
成は第1図の例と同様である。
第7図は、再生光学系においてディスクからの反射光
をビームスプリッタで取り出し、これをレンズ71によっ
て再集光し、その焦点面においてディスク面上とほぼ相
似の強度分布パターンを形成し、そのサイドローブ成分
を示すようにスリット72によって除去した後、検出器73
に導く方式の一実施例である。再集光レンズの焦点面に
おいて、スリットあるいは開口などを用いてサイドロー
ブを遮断し、メインローブのみ検出器に導くことによっ
て、サイドローブの影響の少ないより良好な再生信号を
得ることが可能となる。集光レンズおよび再集光レンズ
の焦点距離を各々f1、f2とすれば、スリット幅l1は約d
(f2/f1)μmとなる。ここでdは、記録媒体面上にお
けるメインビームスポット径を表わす。d≒1μm、f1
=3.9mm、f2≒40mmとすればl1は約10μmとなる。この
発明において、光学系の小型化を図るためには、再集光
レンズの焦点距離を短くする必要があるが、例えばf1
f2とすると、スリット幅は約1μm程度となり、光軸調
整が非常に高い精度で要求され、製作が難しくなる。一
方、本発明を用いれば除去すべきサイドローブ成分は二
次以上の成分であるため、スリットの幅も二次のサイド
ローブ間の距離だけあれば十分であるため、その分焦点
距離の短い再集光レンズを採用することができる。従っ
て、本発明を用いることにより、再集光光学系を用いる
方式においては従来よりも光学系を小型化することが可
能となる。
(発明の効果) 本発明の光ヘッド装置では、光ビーム断面内の中心部
分の光を遮断し、その周辺部分の光を透過させ、さらに
その周辺部分の光を遮断する手段を設けることによっ
て、高密度記録が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を用いた一実施例を示す図、第2図
(a)〜(f)は本発明の効果を示す図、第3図(a)
は従来の光変調器の遮光帯幅とメインビーム径の関係を
示す図、第3図(b)は遮光帯幅とサイドローブ高さの
間の関係を示す図、第4図は本発明の遮光部と透過部の
関係を示す図、第5図(a)〜(d)は本発明に用いる
光変調器の実施例を示す図、第6図は光変調器に反射型
のものを用いたときの一実施例の光学系を示す図、第7
図は再生光学系において改良光学系を用いた実施例を示
す図である。 図において 1……半導体レーザ、2……ビームスプリッタ、3……
光強度変調器、4……集光レンズ、5…記録媒体、6…
…信号検出系、21……遮光帯、22…光ビーム断面、23…
…遮光帯を用いない時の集光スポットのメインローブ、
24……遮光帯を用いたときの集光スポットのメインロー
ブ、25……遮光帯を用いたときの集光スポットのサイド
ローブ、26……本発明を用いた場合の集光スポットメイ
ンローブ、27……本発明を用いた場合の集光スポットの
一次のサイドローブ、28……本発明を用いた場合の集光
スポットの二次のサイドローブ、31……光強度が最大値
の1/e2となる位置におけるビーム径、32……光強度が最
大値の1/2となる位置におけるビーム径、51……本発明
に用いる光変調器の遮光領域、52……本発明に用いる光
変調器の光の通過領域、53……液晶、54……偏光子、55
……鏡面、56……無反射部、57……透明電極、71……再
集光レンズ、72……スリット、73……光検出器 である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの出射光を微小スポットとして記
    録媒体面上に集光し、この集光点からの反射光を光検出
    器に導き情報の再生を行う光ヘッド装置において、前記
    光源からの出射光ビーム断面内の中央付近で中心部分か
    ら周辺部に向かって順に光を遮断する領域と光を透過さ
    せる領域と光を遮断する領域とを有する遮光手段を前記
    光源から記録媒体までの光軸上に有し、前記記録媒体面
    上の集光スポットの光強度分布の一次のサイドローブを
    低くすることを特徴とする光ヘッド装置。
  2. 【請求項2】光源からの出射光を微小スポットとして記
    録媒体面上に集光し、この集光点からの反射光を光検出
    器に導き情報の再生を行う光ヘッド装置において、前記
    光源からの出射光ビーム断面内の中央付近で中心部分か
    ら周辺部に向かって順に光を遮断する領域と光を透過さ
    せる領域と光を遮断する領域とを有する遮光手段を前記
    光源から記録媒体までの光軸上に有し、前記記録媒体面
    上の集光スポットの光強度分布の一次のサイドローブを
    低くし、前記遮光手段は遮光の有無を制御する機構を有
    することを特徴とする光ヘッド装置。
  3. 【請求項3】光源からの出射光を微小スポットとして記
    録媒体面上に集光し、この集光点からの反射光を光検出
    器に導き情報の再生を行う光ヘッド装置において、前記
    光源からの出射光ビーム断面内の中央付近で中心部分か
    ら周辺部に向かって順に光を遮断する領域と光を透過さ
    せる領域と光を遮断する領域とを有する遮光手段を前記
    光源から記録媒体までの光軸上に有し、前記記録媒体面
    上の集光スポットの光強度分布の一次のサイドローブを
    低くし、前記記録媒体上の光強度分布パターンと相似と
    なるように前記記録媒体の反射光を前記光検出器へ再集
    光し、前記再集光された前記光強度分布パターンのうち
    メインローブのみ前記光検出器に検出させる信号検出系
    を有することを特徴とする光ヘッド装置。
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JP2778296B2 (ja) * 1991-07-22 1998-07-23 日本電気株式会社 光ヘッド装置
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