JP3438469B2 - 光ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光記録媒体から、記
録情報を再生する光ヘッドに係り、特に高密度化光ディ
スクにおいて隣接トラッククロストークを低減する手段
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は例えば特開昭６１ー２２０
１４６に記載されている。本従来例においては、ディス
ク基板の凹凸によって発生する非点収差による隣接トラ
ッククロストークを低減するために、情報ピット列方向
に沿った方向で検出光束周縁部を遮光するというもので
ある。ところがここでは、スリット状の遮蔽を挿入して
いるために、あとで述べるように信号の高周波成分でさ
えも、劣化がさけられない。したがってクロストークを
低減させるために信号劣化が２０％程度存在することが
示されている。

【０００３】その他の従来技術として例えば特開平２ー
２１０６２５がある。本従来技術においては、検出光束
の情報ピット列方向に直交する方向に対応する方向に平
行な帯状の低透過率領域を設けている。これは再生信号
の高周波成分に対して低周波成分の振幅を光学的に低減
させることにより、高周波成分を相対的に強調するとい
うものである。しかしながら、これは記録媒体からの反
射光を光検出器により光電変換したあとに混入する電気
系のノイズが、反射光そのものに混入しているノイズを
含む全体のノイズに対して支配的な場合を除いて、電気
回路による高域強調フィルタと等価であり、調整がしに
くいという問題がある。またあとで述べるように隣接ト
ラックからのクロストークの分布は、光束の中心付近に
ピット列方向に帯状の極性反転領域があるため、このよ
うな減光方法ではクロストークのバランスをとることが
難しい。したがってクロストークは特に低減するとは限
らず、狭トラックピッチ化に伴うクロストーク低減には
効果が期待できないという問題点がある。

【０００４】さらにその他の従来技術として例えば特開
平７ー３０２４３４がある。ここではトラックピッチが
狭い高密度光ディスクにおいて隣接トラッククロストー
クを低減するために、情報ピット列に直交する方向に中
心の透過率の高いスリット状の光学フィルターを挿入す
ることが示されている。ところが、このようにすると回
折角の大きい再生信号の高周波成分による回折光が、こ
の光学フィルターによって減光されてしまう。したがっ
てたとえクロストークが低減しても、ピット列方向の光
学系の分解能が低下し、再生信号振幅の低下が避けられ
ない。

【０００５】以上の従来技術に鑑み、本発明の目的は、
再生信号の高周波成分の劣化のない、隣接トラッククロ
ストーク低減手段を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明においては、半導体レーザと、半導体レー
ザからの光を、光記録媒体の上に集光する集光光学系
と、光記録媒体からの反射光から再生信号を検出するた
めの第１の光検出系と、トラッキング誤差信号と焦点ず
れ誤差信号を検出するための第２の光検出系と、反射光
をそれぞれの光検出系に分岐して導く分岐光学系から構
成される光ヘッドにおいて、第１の光検出系の検出光束
において、光記録媒体の情報ピット列方向に直交する方
向の両側に対称に、光束中心に対して凸状の境界を持つ
少なくとも１対の領域を遮光あるいは光量減衰させる手
段を用いる。

【０００７】またこのとき光束中心に対して凸状の境界
を持つ少なくとも１対の領域が、光束の両側から張り出
しているように配置する。

【０００８】さらにまた光束中心に対して凸状の境界を
持つ少なくとも１対の領域が略長方形や、略円形や、略
長円形であるようにする。

【０００９】また凸状の境界を持つ少なくとも１対の領
域が、光束の両側から張り出しているように配置した場
合には、その凸状の少なくとも１対の境界が略長方形の
一部や、略円弧や、略楕円弧であるようにする。

【００１０】あるいはまた２対以上の張り出し領域が光
束内でつながっているようにさせる。 さらにまた光束
中心に対して凸状の境界を持つ少なくとも１対の領域の
遮光あるいは光量減衰手段を、不透明材料、または半透
明材料を付着させた透明基板を挿入することによって構
成する。

【００１１】さらにまた光束内に張り出した前記の遮光
あるいは光量減衰させる手段を、光束の両外側から中心
に隙間を残すように挿入された不透明板あるいは半透明
板によって構成する。

【００１２】さらにまた再生すべき光記録媒体からの再
生信号のうち、最も細かいパターンのピット列の周期を
Λとして、これが対物レンズの開口数をNA、半導体レー
ザの波長をλとしたとき、

【００１３】

【数３】

【００１４】を満たす場合に、この最も細かいパターン
のピット列の信号の振幅が劣化せず、かつ隣接トラック
からのクロストークが低減するようにさせる。

【００１５】さらにまた再生すべき光記録媒体からの再
生信号のうち、最も細かいパターンのピット列の周期を
Λとして、これが対物レンズの開口数をNA、半導体レー
ザの波長をλとしたとき、（１）式を満たす場合に、前
記の光束中心に対して凸状の境界を持つ少なくとも１対
の領域の、前記記録媒体の情報ピット列方向の幅ｗが、
ほぼ

【００１６】

【数４】

【００１７】を満たすようにさせる。

【００１８】さらにまた前記光記録媒体は光磁気ディス
クであって、前記第１の光検出系は光磁気信号検出系と
する。

【００１９】またこのとき前記遮光あるいは光量減衰さ
せる手段を、前記第１の光検出系の偏光分離素子の前に
挿入する。

【００２０】さらにまた前記第１の光検出系と前記第２
の光検出系の光軸が、ほぼ共通であって、光束中心に対
して凸状の境界を持つ少なくとも１対の領域を遮光ある
いは光量減衰させる手段が、その領域の光を再生信号検
出光束から分岐させる分岐手段によってなり、該分岐手
段によって分岐された１対の光の検出信号からトラッキ
ング誤差信号を求め、分岐されないもう一方の光から、
再生信号と、焦点ずれ誤差信号を求めるようにさせる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。

【００２２】図１は本発明の基本的な実施例である。半
導体レーザ１からの楕円状の発散光はコリメートレンズ
２で平行光束に変換され、ビーム整形プリズム３、４に
よって円形ビームに変換される。さらにビームスプリッ
タ５を透過し、立ち上げミラー６を反射して対物レンズ
７に入射し、光ディスク８上に集光される。反射光は再
び対物レンズ７、立ち上げミラー６を経て、ビームスプ
リッタ５を反射し、光検出系に入射する。光検出系で
は、まずビームスプリッタ９を透過する光がサーボ信号
検出系に、反射する光が再生信号検出系に分岐される。

【００２３】反射して再生信号検出系に入射した光は、
本発明の遮光板１０を透過し、情報ピット列に対して直
交する方向の両側の光が遮光される。さらに集光レンズ
１１により光検出器１２に集光され、出力電流がアンプ
１９を経て、電圧変換され、再生信号を得る。一方ビー
ムスプリッタ９を透過した光は集光レンズ１３により集
束光に変換され、ビームスプリッタ１４に入射し、透過
した光はシリンドリカルレンズ１６により非点収差を付
加され４分割光検出器１７に集光される。この４分割光
検出器１７の対角方向同士の出力の和の差動出力をオペ
アンプ１８ａで出力することにより焦点ずれ誤差信号を
得る。一方ビームスプリッタ１４を反射した光は２分割
光検出器１５に集光され、それぞれの出力の差動信号を
オペアンプ１８ｂで出力することによりトラッキング誤
差信号を得る。

【００２４】これらのサーボ信号は対物レンズ７が装着
されている２次元アクチュエータ２０にフィードバック
され、光スポットを常に情報ピット列に追随するように
制御する。ここでは遮光板１０を挿入することにより隣
接トラッククロストークが低減され、かつ波長λ、対物
レンズ開口数ＮＡに対し、λ／ＮＡより最密ピット周波
数が小さいときにはその最密信号振幅はマスク挿入によ
り低減しないようにすることができる。さらにこの実施
例においては、遮光板１０は再生信号検出系に挿入され
ているため、ディスク上の光スポットや、サーボ信号検
出系には何ら悪影響を及ぼさない。またこのような光学
系は一例であり、サーボ信号検出方式の選択や、ディス
クの仕様等により異なる場合もあり得る。

【００２５】図２に図１の実施例における本発明箇所の
拡大図を示す。再生信号検出系に入射するディスク反射
光に対してまず遮光板１０を挿入する。遮光板１０はデ
ィスクの半径方向に相当する方向の両側から張り出した
長方形状の１対の遮蔽が、検出光束のその領域の透過率
を０とする。遮光板１０を透過した光は集光レンズ１１
により光検出器１２に集光される。集光レンズ１１は必
ずしも本質的な部品ではないが、一般に光検出器の大き
さが小さいほど再生信号の周波数伝達特性がよいため、
通常このようにしている。遮光板１０の形状は必ずしも
このような形に限定されるわけではなく、後で述べるよ
うに隣接トラッククロストークのバランスがとれるよう
に設計されていればよい。またこのように透過率が０と
なる材料をくりぬいて光束外から遮蔽部が張り出した遮
蔽板を用いることにより、機械加工だけで遮蔽板を作製
することができる。遮蔽部分が光束外とつながらないよ
うな形状もあり得るが、この場合にはガラスなどの透明
材料に遮蔽部を付着させるなどしてマスクを作製する必
要があるため、製作費用の面から言えばやや不利ではあ
る。

【００２６】図３に挿入する遮光マスクの他の実施例を
いくつか示す。図中円形は光束の周縁部、黒い図形は遮
光部である。ただし遮光部は透過率が必ずしも０である
必要はなく、０から１の間で設計することも可能であ
る。図中上段は光束中心に対して凸状の形状が１対のみ
のもの、中段は２対のもの、下段は２対がつながったも
の、左半分は光束外とつながったもの、右半分は光束外
とつながっていないもの、そしてそれら各々の遮光部分
が長方形、円形、楕円形の例である。このように最適形
状は必ずしも、１つと限定されるわけではないが、最密
信号振幅を劣化させないためディスク接線方向の両側の
光は遮光しない。

【００２７】次に、以下クロストーク低減の原理を簡単
なモデルを用いて半定量的に説明する。ジャーナル・オ
ブ・オプティカル・ソサイエティ・オブ・アメリカ６９
巻１号４〜２４頁（１９７９年）（Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏ
ｃ．Ａｍ．，６９，１（１９７９）ｐｐ．４ー２４）に
よれば、光ディスクの表面構造が周期構造を持っている
とすれば、対物レンズ射出瞳における反射光の複素振幅
分布は

【００２８】

【数５】

【００２９】で与えられる。このとき

【００３０】

【数６】

【００３１】は複素振幅反射率分布のフーリエ係数であ
る。ここで図４に示すように、原点に幅ｗ、長さＬの長
方形の情報ピット２１があり、半径方向にトラックピッ
チの３倍の周期ｐ、接線方向に周期ｑの周期構造を持つ
光ディスクを仮定し、その隣のトラックを光スポット２
２が走るというモデルを考える。するとディスクの複素
振幅反射率分布は

【００３２】

【数７】

【００３３】で表され、そのときのフーリエ係数は

【００３４】

【数８】

【００３５】のように導ける。ここで入射光の複素振幅
分布が一様だと仮定して、

【００３６】

【数９】

【００３７】とする。またクロストークの影響は低周波
ほど大きいことから、クロストークの周波数を十分低い
と仮定して近似を用いると、反射光の複素振幅分布は、

【００３８】

【数１０】

【００３９】のように表せる。ここで反射率ｒ１とｒ２
がともに虚部を持たないとすれば、強度分布も近似的に

【００４０】

【数１１】

【００４１】のように表せることがわかる。この式の最
後の中括弧は光スポットの接線方向の動きｖ０による、
波形を示しており、その振幅を１つめの中括弧の値が決
めている。つまり対物レンズ射出瞳において、クロスト
ークの波形そのものは各回折次数の重なり方によらず、
その大きさを決める係数が

【００４２】

【数１２】

【００４３】で与えられることを示している。したがっ
て図４の計算モデルにおいては

【００４４】

【数１３】

【００４５】となるのである。

【００４６】したがって十分低い空間周波数のクロスト
ークの分布はディスク半径方向の周期性のみによる回折
パターンで決まるから、以下その分布を概算することに
する。光ディスクの周期構造による回折光の回折角θ
は、

【００４７】

【数１４】

【００４８】で与えられるから、例えば光源の波長λを
対物レンズの開口数をＮＡとしたとき、トラックピッチ
が０．７２３（λ／ＮＡ）であれば、瞳半径を１で規格
化したときの、ディスク半径方向の回折光の中心の光軸
からのずれは

【００４９】

【数１５】

【００５０】となる。したがってこの値だけ各次数の回
折光をずらして重ね合わせると、半径方向の周期性によ
る回折パターンは概略、図５のようになっている。

【００５１】これを瞳内の領域に分けて計算した結果を
図６に示す。ここで一番左の欄が回折次数であり、次の
欄が（１３）式のΣの中の各項である。次の欄が反射光
束２４内の領域を図７に示すように分類したときの、各
領域ごとのクロストーク係数Ｓの和をとるべき回折次数
の範囲と和をとった結果を示している。ここで網掛けを
したｃの領域とｅの領域はその符号が負になっているこ
とがわかる。つまりこの領域においては隣接トラックの
情報ピットの応答は通常と極性が反転することを示して
いる。

【００５２】図７でこの極性が反転する領域をハッチン
グして示している。最終的に観測されるクロストークは
この係数とそれぞれの領域の面積をかけて和をとった値
に相当するから、極性の反転する領域は、瞳全体のなか
でクロストークを低減する方向に寄与していることにな
る。したがって通常この総和で与えられるクロストーク
の極性が正であるから、このクロストークを低減させる
ためには、極性が正の領域を若干けずって全体として０
となるようにバランスをとればよいのである。つまりけ
ずった面積とそこでの係数の積の総和がもともとのクロ
ストーク分となるようにしさえすればよいから、極性が
正の領域のけずりかたは、すでに述べたようにある程度
任意性があるのである。

【００５３】図８はこの信号の極性の反転を説明するた
めの図である。光スポット２２が周囲より反射率の低い
情報ピット２１の隣接トラックを走査するとき、図７に
示した反射光束中のハッチングした領域としない領域の
反射光量を例を右下の２つのグラフに示す。上のハッチ
ングしない領域では情報ピット２１の隣を光スポット２
２が通るときに、やや光量が低下しているのに対し、下
のハッチングした領域では光量が増加するのである。上
記の説明では、このことを「極性が反転している」と称
している。ただしここで反射光束の分布は便宜上図７と
９０゜回転した方向としている。

【００５４】以上のモデルにおいては情報ピットが反射
率の変化を持つ、相変化光ディスクの場合に相当する
が、光磁気ディスクの場合にも、同様の式を導くことが
でき、まったく同様の効果が期待できる。しかしなが
ら、凹凸ピットの場合には先のモデルにおいて反射率に
虚部がないという仮定をおいたことからもわかるよう
に、この式はそのままでは使えない。詳細に検討した結
果では凹凸ピットの場合にはピットの深さが波長の１／
４の位相差に相当するときに（１０）式を用いることが
できるが、そこからずれると係数の値が位相差によって
変化することがわかった。したがってピット深さが一定
であれば、ほぼ同様のマスク設計ができると考えられ
る。

【００５５】以上のようにクロストークを反射光束内で
相殺するようなマスクの設計にはある程度の任意性があ
ることを述べたが、制限条件の一つとして、光スポット
が走査するトラック上の信号振幅、特に最密信号振幅が
劣化しないことが必要である。最密信号振幅の低下は、
解像度の低下を意味するので、たとえクロストークが低
下してもそれでは意味がなくなってしまう。そこで以
下、反射光束中での最密信号の分布を求め、遮光しても
信号振幅に影響しない領域を調べる。Ｏｎーｔｒａｃｋ
の信号分布を知るため、（８）式の複素振幅分布の近似
を導入する前の解析式において、Ｏｆｆーｔｒａｃｋ量
を０とすると

【００５６】

【数１６】

【００５７】が得られる。ここで、ｎ１、ｎ２は対物レ
ンズ瞳内に入射できる回折次数の最低次数と最高次数で
ある。したがって強度分布は

【００５８】

【数１７】

【００５９】となる。例えば図５、図７と同じ条件のも
とに、最密信号ピットの周期が０．８０３（λ／ＮＡ）
だとすると、ディスク半径方向の回折光はそのままで、
周方向の回折光の中心位置が

【００６０】

【数１８】

【００６１】となるので、ディスク半径方向の周期性
と、周方向の周期性の両方による回折パターンは図９の
ようになる。この場合、周方向の回折光で対物レンズ内
に入射できるのは±１次までの次数であり、オーバーラ
ップできるのはそのうち、０次と＋１次、０次とー１次
だけであることがわかる。したがって（１５）式におい
てスポットのディスク周方向の位置ｖ０にともない強度
が変化するのはｎが±１の回折光を含む領域だけである
から、領域ごとの単位面積あたりの振幅は

【００６２】

【数１９】

【００６３】で与えられる。ただしこの式で和はｎの絶
対値が１のものについてのみ行うことを意味している。

【００６４】これを図１０に示す領域ごとに計算したも
のが図１１に示す表である。ここで計算領域は対称な領
域の重複をさけ、光束の４分の１の領域のみについて行
った。これより値が０でない領域を図１０にハッチング
して示した。この図から反射光束の中心付近には半径方
向に帯状に信号のない領域があることがわかる。この帯
状領域は１次回折光の中心位置が光束半径より大きいと
きに生じるから、（１６）式より、

【００６５】

【数２０】

【００６６】すなわち、最密信号周期が

【００６７】

【数２１】

【００６８】を満たすときに表れる。これは通常の光デ
ィスクにおいてほぼ当てはまる条件となっている。また
このときその幅は

【００６９】

【数２２】

【００７０】となる。したがって遮光する領域の幅ｗは
（２）式を満たせば信号振幅を低下させないのである。
このような信号分布は情報ピットが反射率の違いで記録
されている相変化光ディスクのマークに限らず、光磁気
ディスクや、凹凸ピットによるＣＤやＤＶＤのマークに
ついても同様に成り立つ。

【００７１】以上より、クロストークを低減し、最密信
号振幅を低下させないために遮光できる領域は、図７と
図１１でどちらにもハッチングされていない領域とな
る。図１２にこれらを重ねて示す。このハッチングされ
ていない領域がクロストーク極性が正であり、なおかつ
最密信号振幅に寄与しない領域であるから、この領域内
でクロストークのバランスがとれる程度に任意の領域を
遮光すればよい。またもちろん遮光でなくとも光量を低
減させるようなフィルターでもバランスがとれさえすれ
ばさしつかえない。このときこの領域を全部覆うように
して、透過率の調整でクロストークキャンセル条件を設
計することも可能である。したがって遮光部を例えば液
晶素子などのような透過率可変な素子にしておけば、あ
らゆる種類のディスクについて常に最適クロストークキ
ャンセル条件になるように制御することも可能である。

【００７２】遮光する領域にはこのようにある程度の任
意性があることから、遮光部がこの帯状領域内で多少ず
れてもクロストーク低減効果には大きな影響はでない。

【００７３】またクロストークが特に問題となるのは半
径方向のディスク傾きなどにより、コマ収差が発生した
ときであるが、このような場合には上記にのべたクロス
トーク分布、信号分布とは若干異なる可能性もある。し
たがってこの範囲で遮光するのが基本であるというだけ
で、条件によってはやや信号が低下してでもクロストー
クを低減した方があらゆるケースをふくめて安定に装置
が動作するという場合もあり得る。

【００７４】図１２の分布から見たとき、帯状に遮光、
または光量を低減するという前記の従来例では、信号振
幅の低下が予想される。したがって本発明の請求範囲に
述べたように、少なくとも凸状の領域を持った遮光部を
トラックに垂直な方向、すなわちディスク半径方向の両
側から挿入する形の方が望ましいと言える。

【００７５】以下、実際に実験により効果を確認した結
果について述べる。

【００７６】図１３は実験に用いた光ヘッドの光学系の
構成図である。実験では光磁気ディスクを用いたため、
図１の光学系において再生信号検出系が光磁気信号の検
出のために変更されている。ビームスプリッタ９を反射
して検出系に入射した光はλ／２板２５で変更方向を４
５゜回転され、遮光マスク１０を通り、集光レンズ１１
で収束光とされ、偏光ビームスプリッタ２５に入射し、
透過光と反射光がそれぞれ検出器１２１と１２２に入射
する。これらの出力信号の差動信号を差動アンプ１８ｃ
で出力し、これを光磁気信号とする。マスクは図１と同
様にして検出光学系の平行光束中に挿入されているが、
集光レンズ１１と偏光ビームスプリッタ２６の間の集束
光束中でも、焦点近傍でないかぎりは支障はない。なぜ
なら集束光束でも焦点から離れたところの分布は平行光
束と対応しており、遮光されるべき領域の光がどちらで
も同じように遮光されるからである。ただしこのとき、
マスクの大きさは光束の大きさに合わせて相似的に変え
る必要があることはいうまでもない。

【００７７】図１４に実験に用いたマスク形状と、実験
条件を示す。ディスクのトラックピッチやビットピッチ
は、（λ／ＮＡ）で規格化した数字であり、マスクの寸
法は光束径で規格化した数字である。信号マークは１ー
７変調マークエッジ記録方式により記録したものを用い
た。マスクは両側から張り出した透過率０の遮光部が一
対のもの（マスク１）と二対のもの（マスク２）と２種
類を用いた。二対のものを試作した理由は２つある。第
一にディスク基板に垂直異方性がある場合に、４つ葉の
クローバー状に検出光量が４隅にやや強くなる現象があ
り、その位置で遮光した方がより、クロストーク低減効
果が大きいことが予測されるからである。第二に垂直異
方性の効果が小さい場合には、やはり中心部の光量が大
きいと考えられるため、マスク挿入によりたとえ最密信
号振幅の劣化がなくても、それよりやや粗い空間周波数
のパターンで信号が劣化し、再生信号波形の変化のた
め、信号波形に対してあるスライスレベルでスライスし
た場合のクロス点がシフトし、再生信号のジッタとして
検出される可能性があるからである。以上の理由により
中心からややはずれたやや光量の低い領域を遮光するマ
スクを試作した。また、ここで用いたマスクを設計した
段階ではまだ上記の詳しい検討を行っていなかったた
め、遮光領域の幅は（２）式を満たしていない。

【００７８】図１５にディスクを半径方向に傾けてクロ
ストークを増大させたときに、もっとも空間周波数の低
い信号マークパターン（最疎パターン）のクロストーク
が、マスクありなしでどのように変わるかを調べた結果
を示す。グラフの横軸がディスクの傾き角度、縦軸が最
も粗い信号パターンである８Ｔマークと８Ｔギャップの
繰り返しのパターンの右隣りと左隣りで片側ずつクロス
トーク量を測定したのち、足し合わせて算出した左右両
側からのクロストークの総和を、光スポットがこのマー
クパターンの真上を通ったときに得られる信号振幅で割
った値の対数値を相対的に表示している。Ｔは光ディス
クから再生されるアナログ信号から、特定の変調方式で
変調されているディジタル信号を検出するときの２値化
のための検出窓幅を意味している。以下、例えば８Ｔの
マークと８Ｔのギャップの繰り返しの信号を８Ｔ８Ｔ信
号と呼ぶことにする。前記のビットピッチでは８Ｔのマ
ーク、及びギャップの長さは、０．４６８（λ／ＮＡ）
である。これによればマスクを挿入したときの方がクロ
ストークが低減していることが確認できる。２種類のマ
スクではマスク１の方が、ここではより低減効果が大き
い。

【００７９】図１６は実験の条件において、クロストー
ク低減効果をシミュレーションしたものである。ここで
グラフ縦軸の最小値と縦軸の目盛間隔は図１５と同じで
ある。パラメタが必ずしも明確でないものもあり、絶対
値としては一致していないが、傾向はほぼ表れており、
やはりマスクの挿入によりクロストークが低減している
ことがわかる。

【００８０】図１７、図１８はランダムな信号に対する
１ー７変調マークエッジ記録マークパターンに対するジ
ッタ（１００００サンプルの標準偏差の６．７倍を検出
窓幅で規格化）をディスク傾きに対して調べたものであ
る。グラフ縦軸は任意座標である。マークは３トラック
連続して記録されており、トラック間のパターンは互い
に非同期である。この中心トラックにトラッキングをか
け、そのままの状態でディスクを徐々に傾けながらジッ
タを測定した。マークエッジ記録方式を用いて前後エッ
ジを独立に２ＰＬＬ（Phase Lock Loop）で信号検出す
ることを前提としているため、図１７はマークの前エッ
ジ間、図１８は後ろエッジ間のジッタである。また実験
では再生信号に対してそれぞれ適切な波形等化処理をお
こなっている。またここではまだＰＬＬ回路は用いてい
ない。これを見るとわかるように、前後エッジともにマ
スク挿入によりジッタが低減していることがわかる。通
常最密信号振幅が著しく劣化するとジッタは低減する
が、ディスク傾き０でもほとんど低減していないので、
マスク形状が（２）式を必ずしも満たしていなくともほ
ぼ良好な性能が得られる場合があることがわかる。

【００８１】以上の結果ではいずれもマスク１の方がマ
スク２よりも良好な結果が得られたが、ディスクによっ
てはマスク２の方が良好な場合もあることがわかった。
図１９にその一例を示す。これは図１５と同様のクロス
トークのディスク傾き依存性であり、ディスクのトラッ
クピッチとビットピッチが上記の例とはやや異なってい
る。ここではマスク２の方がマスク１よりも良好なクロ
ストーク低減効果を示している。この違いはトラックピ
ッチ等の違いによる影響とも考えられるが、基板の屈折
率異方性の違いによる可能性もある。

【００８２】次に図２０に実際に（２）式を満たす形状
の３種類のマスクについて、高密度ディスクと従来ディ
スクの２種類の光磁気ディスクについてシミュレーショ
ンにより、振幅劣化およびクロストーク変化を計算した
結果を示す。ここでは高密度ディスクの最密信号振幅の
劣化がない条件で設計をおこなったため、高密度ディス
クの２Ｔマーク、２Ｔギャップの繰り返しパターン（２
Ｔ２Ｔ）の振幅の劣化が０ｄＢとなっている。クロスト
ーク変化の計算結果には最疎パターンである８Ｔマー
ク、８Ｔギャップの繰り返しパターン（８Ｔ８Ｔ）だけ
でなく、やや細かいクロストークの影響も考慮して４Ｔ
マーク、４Ｔギャップのパターン（４Ｔ４Ｔ）のクロス
トークも表示している。さらにクロストークの規格化を
最密パターンである２Ｔマーク、２Ｔギャップの繰り返
しパターンの振幅によるものと、最疎振幅で規格化した
ものと２通り表示している。これはマスク挿入により、
前記のように波形がやや変化する効果もあるため、同じ
周波数どうしの比較も必要なためである。変化量は８Ｔ
８Ｔ振幅で規格化したものは、マスクなしの場合のディ
スク傾き０の値からの変化量、２Ｔ２Ｔ振幅で規格化し
たものはマスクなし、ディスク傾き０の８Ｔ８Ｔクロス
トーク値からの変化量である。

【００８３】まず８Ｔ８Ｔ振幅に対する２Ｔ２Ｔ振幅の
比は、マスク挿入によりやや大きくなっていることがわ
かる。これは２Ｔ２Ｔ振幅の劣化がなく、８Ｔ８Ｔ振幅
が劣化するためであり、みかけ上の分解能が向上して見
えることになるからである。前記従来例においては、ク
ロストークキャンセルでなく、むしろこの最密信号振幅
の相対的な増幅効果をむしろねらったものもある。しか
しながら我々の詳細な検討の結果、このような効果は、
ジッタの原因の一つである信号検出タイミングのシフト
を低減するために挿入される波形等化回路でほぼ同等の
効果を果たせることがわかっている。いずれにしても波
形等化回路では、この効果を考慮して回路定数を決定す
る必要がある。したがってマスクを挿入する場合としな
い場合では最適な等化条件は若干異なることになるが、
最適な条件を選べば特に支障はない。

【００８４】８Ｔ８Ｔ信号のクロストークはディスク傾
きによらず、マスク挿入により低減していることがわか
る。ところが４Ｔ４Ｔ信号のクロストークは高密度光デ
ィスクにおいて、マスク挿入により増大していることが
わかる。このようにクロストークは信号周波数により増
減のしかたに違いがあるので、マスク設計にあたっては
注意を要する。しかしながら本実施例においては、増大
した４Ｔ４Ｔ信号クロストークの値も、マスクを挿入し
ない場合の８Ｔ８Ｔ信号クロストークに比べて小さいた
め、クロストーク最悪値としてはやはり低下しているの
である。

【００８５】このように高密度ディスクで効果のあるマ
スクを従来ディスクの場合に適用した場合、最密信号振
幅は若干劣化している。これは従来ディスクではビット
ピッチがやや大きいため、反射光光束中の最密信号のな
い帯状領域の幅が狭くなるためである。しかしながらそ
れも１ｄＢ程度である上、８Ｔ８Ｔ信号振幅との比自体
はむしろ向上しているため、実際上はほとんど支障がな
い範囲と考えられる。クロストークについてはマスク挿
入により低減していることがわかる。

【００８６】図２０の結果から、マスク挿入により、従
来ディスクとの互換性を保ったまま、高密度ディスクに
対して最密振幅を低減させることなく、クロストークを
低減できることが可能であることがわかる。

【００８７】図２１はサーボ検出信号と光軸がほぼ同一
軸上にある場合の実施例である。ここでは上記の遮光マ
スクに相当するのが、遮光グレーティング２７である。
このグレーティングはこれまで説明したマスクの遮光領
域の光をそのままトラッキング信号検出に用いるため
に、この領域の光を複合検出器２８上の特定の検出領域
にけりだすためのグレーティングとなっている。

【００８８】図２２はその検出系だけを拡大して示した
図である。グレーティングの上側の遮光領域の光は、そ
の領域の格子によって検出器２８ａと２８ｄにそれぞれ
＋１次回折光とー１次回折光が入射する。また下側の遮
光領域の光は２８ｂと２８ｃにそれぞれ回折光が入射す
る。このときの回折効率をほぼ１００％となるように設
計しておけば、信号検出用の光である２８ｅに入射する
光の上下は遮光されたのと同等となり、これまで述べて
きたクロストーク低減効果がある。またこの実施例にお
いては焦点ずれ信号を検出するためにビームサイズ検出
法の例を用いているので遮光領域以外の領域は、軸はず
れの集光グレーティングとなっている。これによって＋
１次回折光とー１次回折光はそれぞれ逆方向の焦点ずれ
が加わり、０次光の両側の２８ｆ，ｇ，ｈ，ｉに入射す
る。

【００８９】このときそれぞれの信号を検出するための
方法を図２３に示す。２８ａ、ｂ、ｃ、ｄそれぞれから
対角線方向の２つずつの和をとり、その差をとることに
より、トラッキング信号を得る。また中心の検出器ｅか
らは再生信号を得る。２８ｆ、ｇ、ｈ、ｉからはそれぞ
れ両側の２つの和をとり、その差をとることで焦点ずれ
信号を得ることができる。

【００９０】この実施例においてはビームサイズ検出法
を用いたが、非点収差法などの検出法も同様にして行う
ことができる。またこの例では凹凸ピット信号、あるい
は相変化マークによる信号検出の例を示したが、光磁気
ディスクに対しても、ウォラストンプリズムなどを用い
ることにより、同様の検出を行うことが可能である。

【００９１】

【発明の効果】本発明により、従来の光ディスクとの互
換性を保ったまま、従来よりも高密度の光ディスクにお
いて、最密信号振幅の劣化がほとんどなく、隣接トラッ
クからのクロストークを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な実施例。

【図２】図１の実施例における本発明箇所の拡大斜視
図。

【図３】遮光マスクの実施例斜視図。

【図４】クロストーク分布計算モデル概念図。

【図５】半径方向回折光配置平面図。

【図６】クロストーク係数計算結果チャート図。

【図７】クロストーク係数計算のための回折光領域の対
応、及びクロストーク極性を示す平面図。

【図８】再生信号極性説明図。

【図９】周、半径両方向回折光配置平面図。

【図１０】最密信号振幅分布計算のための回折光領域対
応、及び信号分布を示す平面図。

【図１１】領域別最密信号振幅計算結果チャート図。

【図１２】クロストーク極性と最密信号振幅の分布の合
成平面図。

【図１３】光磁気ディスク用光ヘッド構成斜視図。

【図１４】実験使用マスク形状および実験条件平面図。

【図１５】クロストーク低減効果確認実験結果グラフ
図。

【図１６】実験対応シミュレーション結果グラフ図。

【図１７】ランダムジッタのディスク傾き依存性測定結
果（前エッジ）グラフ図。

【図１８】ランダムジッタのディスク傾き依存性測定結
果（後エッジ）グラフ図。

【図１９】クロストーク低減効果確認実験結果２のグラ
フ図。

【図２０】高密度ディスクと従来ディスクの互換性比較
シミュレーション結果チャート図。

【図２１】サーボ信号検出系と一体とした実施例斜視
図。

【図２２】サーボ信号検出系と一体とした実施例の詳細
斜視図。

【図２３】サーボ信号検出系と一体とした実施例の検出
信号説明平面図。

【符号の説明】

１‥‥半導体レーザ、２‥‥コリメートレンズ、３、４
‥‥ビーム整形プリズム、５‥‥ビームスプリッタ、６
‥‥立ち上げミラー、７‥‥対物レンズ、８‥‥光ディ
スク、９‥‥ビームスプリッタ、１０‥‥遮光板、１１
‥‥集光レンズ、１２‥‥光検出器、１３‥‥集光レン
ズ、１４‥‥ビームスプリッタ、１５‥‥２分割光検出
器、１６‥‥シリンドリカルレンズ、１７‥‥４分割光
検出器、１８ａ，ｂ‥‥オペアンプ、１９‥‥アンプ、
２０‥‥２次元アクチュエータ、２１‥‥情報ピット、
２２‥‥光スポット、２３‥‥案内溝、２４‥‥反射光
束、２５‥‥λ／２板、２６‥‥偏光ビームスプリッ
タ、１８ｃ‥‥オペアンプ、２７‥‥遮光グレーティン
グ、２８‥‥複合光検出器、２８ａ、ｂ、ｃ、ｄ‥‥ト
ラッキング信号検出用光検出器、２８ｅ‥‥再生信号検
出用光検出器、２８ｆ、ｇ、ｈ、ｉ‥‥焦点ずれ信号検
出用光検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 邦一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所マルチメディアシス テム開発本部内 (72)発明者 仲尾 武司 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平２−68737（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−192121（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−44605（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−234121（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/135 G11B 7/09

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザと、該半導体レーザからの光
   を、光記録媒体の上に集光する集光光学系と、該光記録
   媒体からの反射光から再生信号を検出するための第１の
   光検出系と、トラッキング誤差信号と焦点ずれ誤差信号
   を検出するための第２の光検出系と、該反射光をそれぞ
   れの光検出系に分岐して導く分岐光学系から構成される
   光ヘッドであって、第１の光検出系の検出光束におい
   て、該光記録媒体の情報ピット列方向に直交する方向の
   両側に対称に、光束中心に対して凸状の境界を持つ少な
   くとも１対の領域を遮光あるいは光量減衰させる手段を
   有することを特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１に記載の光ヘッドであって、光束
   中心に対して凸状の境界を持つ少なくとも１対の領域が
   光束の両側から張り出していることを特徴とする光ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】請求項１に記載の光ヘッドであって、光束
   中心に対して凸状の境界を持つ少なくとも１対の領域が
   略長方形、略円形、略長円形の何れかであることを特徴
   とする光ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３何れかに記載の光ヘッドで
   あって、光束中心に対して凸状の境界を持つ少なくとも
   １対の領域の遮光あるいは光量減衰手段は、不透明材
   料、または半透明材料を付着させた透明基板であること
   を特徴とする光ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４何れかに記載の光ヘッドに
   おいて、前記遮光あるいは光量減衰させる手段は、前記
   第１の光検出系の光検出器とビームスプリッタとの間に
   設けられていることを特徴とする光ヘッド。