JPH02294948A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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〕

光を利用して、記録媒体に記録ピットを形成することで
情報の記録を行い、記録ピントの有無を情報として再生
する装置において、記録密度を高めるには記録ピッ１・
をより小さくし、より多数の記録ピッ１・を形成し、が
っ、前記の小さい記録ピッ１・を光学系によって検出す
る機能が必要である。

この機能を実現するには、記録媒体面上の集光スボッ１
・を小さくする必要がある。具体的には、（１）光源の
波長を短くする、 （２）集光レンズの開口数を太き《する、等の方法が一
般的であった。

（１）の方法の場合、現状のデバイス技術では波長６０
０ｎｍ帯が最短であり、より短波長の光源の開発には長
時間を要すると考えられる。（２）の方法の場合には、
良好なフォーカスサーボ特性を得るために、集光スポッ
トに焦点深度が必要であり、集光レンズの開口数の大き
さには制限がある。

従って、（１），　　（２）の方法を併用したとしても
、光源と光学部品のパラメータによって、集光スポット
の最小値には限界値があった。

この限界値より小さい集光スポットを得る方法として、
本発明者らは新たに、集光レンズに入躬ずる光の中央イ
」近を遮光する手段である遮光帯を有する光ヘッド装置
を発明している（例えば廣瀬山中他、超解像による光デ
ィスクの高密度記録（Ｉ）、山中，廣瀬他、超解像によ
る光ディスクの高密度記録（ＩＩ）、８８秋応用物理学
会学術講演会予稿集、４ａ−ＺＤ−６．　４８−Ｚｌ〕
−７を参照）。

これは従来より、超解像効果として知られる現象を光へ
ンド装置において利用したものである（例えば、文献オ
スターハーグ、ウイルキンス著、ジャーナル　オブ　オ
プティカル　ソ勺イアテイオブ　アメリカ（ＩＩ．Ｏｓ
ｔｅｒｂｅｒｇ　ａｎｄ　Ｊ．Ｅ．ＷｉｌｋｉｎｓＪｒ
．，　Ｊ．Ｏｐｔ．　Ｓｏｃ．八ｍ．，　３９．５５３
（１．９５９））を参照）。

この光ヘッド装置を用いれば、通常ヘットを用いた場合
よりも小さい集光スボソ１〜を得ることができ、記録密
度の向上が可能となる。

〔発明が解決しよ・うとする課題〕

以上述べた遮光帯を用いて超解像現象を利用する方式に
おいては、より小さい集光スボ・ン１ヘを得るためには
遮光領域を広げる必要がある。しかし、そのために集光
スボッ１・の周辺部分の光強度が増加し、記認再生特性
の劣化の原因となる。実用可能な集光スボッｌ・におい
てば、周辺部の強度は強度の最大値の約１／３以下であ
る必要があり、これら相反する２つの条件を最適化する
必要から、集光スポットの最小値が制限を受けるという
解決すべき問題があった。

以上述べた遮光帯を用いる方式では、遮光するために光
の利用効率が下がり、再生信号の振幅を上げる、あるい
は書き込み時に十分なパワーを得るためには、より高出
力の光源が必要であるという解決すべき課題があった。

本発明の目的は、これら課題を解決した光ヘッド装置を
提供することにある。

（課題を解決するだめの手段］ 本発明は、光源からの出射光を微小スボントとして記録
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、 前記集光レンズへの入射光の強度分布において、前記集
光レンズの周辺部分の光量を最大とし、中心に近づ《に
従ってなだらかに減少させる光強度分布変換手段を、前
記光源と前記集光レンズとの間に有することを特徴とす
る。

〔作用〕

第２図を用いて、本発明の作用を説明する。第２図（ａ
）は光ヘッドにおいて、記録媒体に照躬される光の基本
的な経路を示す。半導体レーザ１からの出射光はコリメ
ーｌ・レンズ２によって、コリメー１・され、集光レン
ズ５によって、記録媒体６に集光される。光強度分布変
換器３のない従来の光ヘッド装置では、集光レンズ５に
入射する光強度分布は、第２図（ｂ）に実線２１で示す
ように、Ｘ軸方向にガウス分布となる。この場合の記録
媒体６上の集光スポットのＸ方向の光強度分布は、第２
図（ｅ）の点線２４で示したものとなる。そこで、本発
明者らは従来の技術で既に説明したように、第２図（ａ
）において光強度分布変換器３として遮光帯を用い、集
光レンズ５に人躬ずるＸ方向の光強度分布を中心付近を
遮光する第２図（Ｃ）の実線２２に示したものとする光
ヘッド装置を開発している。これば超解像効果として従
来より知られる現象を光ヘッド装置に応用したものであ
り、記録媒体」二の集光スボッ１・は第２図（ｅ）の一
点鎖線２５で示すような従来の集光スポットに比して小
さくなる。従って、この光ヘッド装置を用いるとより高
い記録密度が可能である。しかし前述したように、スボ
ソトの縮小化の条件とサイドローブ２７の低減化の条件
とが遮光帯幅に対して相反する条件であるため、集光ス
ボントサイズの縮小化には、これら２つの条件の間の最
適化を図ることに起因する実用的な限界値がある。また
前述したように、遮光するため光利用率が低下し、光磁
気ディスク用の光ヘッド装置を適用するには、光源に高
出力のレーザが必要である。

これに対し本発明では、第２図（ａ）に示すように光強
度分布変換器３によって、集光レンズ５への人躬光強度
分布を第２図（ｄ）に実線２３で示すように、レンズの
周辺部分の光量を最大とし、中心に近づくＱこ従ってな
だらかに減少し、中心伺近の強度が最大値の約１５％以
下となるものとすれば、集光スボノトの光強度分布は第
２図（ｅ）に実線２６で示したものとなる。中心イ」近
の光強度の減少は、遮光帯を用いた場合と等価であり、
超解像効果を発生させて点線２４の通常スボソ１−より
も小さいスボ７　ｌ・を発生さ一已る。また、周辺部分
の強度が高いため、同し遮光幅で比較した場合、遮光帯
を用いた場合よりも更に小さいスボッＩ・が実現できる
。また、周辺部分から中心イ」近への光の減少がなだら
かであるため、ザイドＩコーブ２８の高さは遮光帯によ
る場合のり゜イ１・ローブ２７の約１／２とすることが
可能である。さらに具体的な実現手段としては、後述す
る第４図に示すような透過型のプリズムを想定している
ので、光利用率は遮光帯の場合の約１．９倍に向上させ
ることができる。

（実施例〕 第１図から第４図を用いて本発明の実施例を説明する。

第１図は、記録媒体として、追記型光ディスクまたは相
変化型光ディスクを用いる場合の本発明の一実施例であ
る。この光ヘッド装置は、半導体レーザ１，コリメー１
へレンズ２，光強度分布変換器３，偏光ビームスプリン
タ４，λ／４板１７，集光レンズ５，ビームスプリンタ
７，再集光レンズ８，スリ７１〜９．信号再生用光検出
器１０，ビームスプリンタ１１，集光レンズ１２，１〜
ラックエラー用光検出器１３，集光レンズ１４，ナイフ
エツジ１５，フォーカスエラー用光検出器１６により構
成されている。

半導体レーザ１からの出射光はコリメートレンズ２によ
ってコリメー１・され、光強度分布変換器３によってＸ
方向の光強度分布を第２図（ｄ）に示したものとされ、
偏光ビームスプリンタ４、λ／４板１７を通過後、集光
レンズ５によって記録媒体６に集光される。

記録媒体６からの反射光は、集光レンズ５、λ／４板１
７を通過後、偏光ビームスプリンタ４によってビームス
プリッタ７以下よりなる信号再生系エラー検出系に取り
出される。

信号再生系においてぱ、反躬光はビーＪ、スプリンタフ
を通過後、再集光レンズ８によって集光され、その焦点
面において、記録媒体６上の集光スポットとほぼ相｛以
のスボン１・が形成される。この焦点面に配置されたス
リッｌ−　９によって、メインローブ成分のみが信号再
生用光検出器１０に導かれる。

エラー検出系において、ビームスプリソタ７からの反射
光は、集光レンズ１２，光検出器１３よりなるトラソク
エラー検出系と、集光レンズ１４，ナイフェッジ１５，
光検出器１６よりなるフメーカスエラー検出系とに、ビ
ームスプリッタ１１によって分離される。

第３図は記録媒体として、光磁気ディスクを用いた場合
の本発明の一実施例である。この光へ・ノド装置は、半
導体レーザ１，コリメー１〜レンズ２光強度分布変換器
３、ヒーｌ−、スプリンタ２０，集光レンズ５，ビーム
スプリッタ７，再集光レンズ８，スリン１・９，集光レ
ンズ１８，ウオーラス１・ンプリズム１９，信号再生用
光検出器１０，ビーＪ、スプリッタ１１，集光レンズ１
２，　　ｌ−ラックエラー用光検出器１３，集光レンズ
１４，ナイフエッジ１５，フォーカスエラー用光検出器
１６により構成されている。

半導体レーザ１からの出射光ばコリメートレンズ２によ
ってコリメートされ、光強度分布変換器３によってＸ方
向の光強度分布を第２図（ｄ）に示したものとされ、ビ
ームスプリッタ２０を通過後、集光レンズ５によって記
録媒体６に集光される。

記録媒体６からの反射光は、集光レンズ５を通過後、ビ
ームスプリッタ２０によってビームスプリッタ７以下よ
りなる信号再生系．エラー検出系に取り出される。

信号再生系においては、反射光はビームスプリッタ７を
通過後、再集光レンズ８によって集光され、その焦点面
において、記録媒体６上の集光スボン１・とほぼ相似の
スボッ１・が形成される。この焦点面に配置されたスリ
ッ１〜９によってメインローブ成分のみがウオーラスト
ンプリズム１９を通過後、信号再生用光検出器１０に導
かれる。

エラー検出系において、ビームスプリンタ７からの反射
光は、集光レンズ１２，光検出器１３よりなるトランク
エラー検出系と、集光レンズ１４，ナイフエシジ１５，
光検出器１６よりなるフォーカスエラー検出系とに、ビ
ームスプリンタ１１によって分離される。

第４図に本発明に用いる光強度分布変換器の構成例を示
す。

第４図（ａ），　　（ｂ）は、二つの屋根型プリスム４
３．　４４をそれぞれ組め合わせて構成した組の合せプ
リズムよりなる光強度分布変換器の例である。

図において、入射時の周辺部分の光（周辺部ヒム）４１
はＡ→Ｏ′→Ａ′という経路を通過し、中心部に達する
。一方、入’Ｉ＝Ｊ時の中心イ＝Ｊ近の光（中心部ビー
ム）４２ばＢ→０−→Ｂ′という経路を通過して、周辺
部分に達する。これ６こよって第２図（ｄ）に示した集
光レンズへの入射光強度分布を得ることができる。

第４図（Ｃ）は、第４図（ｂ）と同等の光学系を一体型
のプリズム４５で構成した光強度分布変換器である。

以上の光強度分布変換器の構成例では、屋根型のプリズ
ムを用いているためスポットの縮小方向はＸ軸方向のみ
であるが、円錐型のプリズムを用いれば、全方向にわた
って、集光スボントの縮小化が可能である。第４図（ｄ
），（ｅ）は円錐型プリズム４６．　４７をそれぞれ組
み合わせて構成した組み合せプリズムよりなる光強度分
布変換器を構成した例である。第４図（ｆ）は円錐型の
プリズノ、を２つ一体化した一体型プリズム４８で光強
度分布変換器を構成した例である。一方向のみのスポッ
トサイズの縮小化は記録の綿密度の向上または１〜ラッ
ク密度の向」一の一方のみに寄与するが、全方向にわた
ってスボ７｝を縮小すれば、線密度，トラック密度の双
方の向上が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によって、従来の遮光帯による超解像を用いた光
ヘッド装置ＣこＪシシて、より小さい築光スボン１・を
実現し、集光スポットの光強度分布においてサイドロー
ブの高さを低減し、光利用率の向上を達成し、より高密
度の記録が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は記録媒体として、追記型光ディスクまたは相変
化型光ディスクを用いる場合の本発明の一実施例を示す
図、 第２図は本発明の作用を説明するための図、第３図は記
録媒体として、光磁気ディスクを用いる場合の本発明の
他の実施例を示す図、第４図は本発明に用いる光強度分
布変換器の構成例を示す図である。 ■・・・・・半導体レーザ ２・・・・・コリメートレンズ ３・・・・・光強度分布変換器 ４・・・・・偏光ビームスプリッタ ５・・・・・集光レンズ ６・・・・・記録媒体 ７　，　１１．，　２０・・・ビームスプリンタ８・・
　・・集光レンズ ９・・・・・スリッｌ・ １０・・・・・信号再生用光検出器 １２，　１４．　１８・・・集光レンズトラックエラー
用光検出器 ナイフエッジ フメー力スエラー用光検出器 λ／４板 ウオーラストンプリズム 通常人射時光強度分布 中央部遮光時入射光強度分布 本発明を用いた場合の光強度分布 通常スボッ１・の光強度分布 遮光による超解像スボントの光 強度分布 ・・・本発明を用いた場合の集光ズボ ンＩ〜の光強度分布 ２７・・・・・遮光帯による超解像を用いた場合のサイ
ドローブ ・・本発明を用いた場合のサイドロ ーブ ４１・・・・・周辺部ビーム ４２・・・・・中心部ビーム ４３．　４４・・・屋根型組み合せプリズム１３・　・ １５・　・ １６・ １７・ １９・ ２１・ ２２・ ２４・ ２５・ ２８・ ４５・ ・一体型プリスム ４７・ ・円錐型組み合せプリズム ４８・ ・円錐型一休型プリスＪ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、前記集光レンズへの入射光
   の強度分布において、前記集光レンズの周辺部分の光量
   を最大とし、中心に近づくに従ってなだらかに減少させ
   る光強度分布変換手段を、前記光源と前記集光レンズと
   の間に有することを特徴とする光ヘッド装置。