JPH04263151A - 光学ヘッド装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再生レーザ光を記録媒
体に照射してその戻り光を光検出手段で検出するような
光学ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学ヘッド装置を用いて信号を再生する
光ディスク等の光学的記録媒体には、記録のできない再
生専用タイプのものや、１回だけの記録が可能ないわゆ
る追記タイプのものや、データの書換えが可能なタイプ
のものが存在している。

【０００３】ここで信号の記録が可能な光学的記録媒体
としては、光磁気記録媒体が多く用いられるようになっ
てきている。この光磁気記録媒体は、例えばポリカーボ
ネート等から成る透明基板あるいは光透過性基体の一主
面に、膜面と垂直方向に磁化容易軸を有し優れた磁気光
学効果を有する磁性層（例えば希土類−遷移金属合金薄
膜）を、誘電体層や表面保護層等と共に積層して構成さ
れたものであり、上記透明基板側からレーザ光等を照射
して信号の記録、再生が行われる。

【０００４】この光磁気記録媒体に対する信号記録は、
レーザ光照射等によって上記磁性層を局部的に例えばキ
ュリー点近傍の温度にまで加熱し、この部分の保磁力を
消滅させて外部から印加される記録磁界の向きに磁化す
ることにより行う、いわゆる熱磁気記録である。また光
磁気記録媒体からの信号再生は、上記磁性層の磁化の向
きによりレーザ光等の直線偏光の偏光面が回転する磁気
光学効果（いわゆる磁気カー効果、ファラディ効果）を
利用して行われる。

【０００５】このような光磁気記録媒体の記録密度をさ
らに高めることが望まれている。これは、記録される信
号としてディジタル・ビデオ信号を考慮する場合にディ
ジタル・オーディオ信号の数倍から十数倍ものデータ量
を必要とすることや、ディジタル・オーディオ信号を記
録する場合でもディスク等の媒体の寸法をより小さくし
てプレーヤ等の製品をさらに小型化したい等の要求があ
るからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
光磁気記録媒体の記録密度は、記録トラックの走査方向
に沿った線密度と、走査方向に直交する方向の隣接トラ
ック間隔（トラックピッチ）に応じたトラック密度とに
よって定まる。これらの線密度やトラック密度はいずれ
もレーザ光の波長λ及び対物レンズの開口数ＮＡによっ
て表され、密度を高めるためにはレーザ波長λを短くし
、開口数ＮＡを大きくすることが必要とされる。しかし
ながら、これらλやＮＡの値にも限度があることから、
記録媒体の構造や読み取り方法を改善して記録密度を高
めることが望まれている。

【０００７】ここで、レーザ走査方向（記録トラックの
方向）に直交する方向の密度やピット配置間隔（いわゆ
るトラック密度やその逆数であるトラックピッチ）につ
いては、隣接トラックからのいわゆるクロストークによ
って制限を受け、高密度化に限度がある。

【０００８】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、いわゆるトラック密度をさらに高めるこ
とができ、媒体容量の増加が図れるような光学ヘッド装
置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光学ヘッド
装置によれば、光学的記録媒体に信号再生用のレーザ光
を対物レンズを介して照射し、その戻り光を集光レンズ
を介して光検出手段に送って信号再生を行う光学ヘッド
装置において、上記対物レンズの焦点となる上記記録媒
体位置に対して共役な上記集光レンズの焦点位置（いわ
ゆる共焦点位置）に上記光検出手段を配置し、この光検
出手段にレーザ光走査方向に沿って延長される帯状の受
光部を設けて成ることにより上述の課題を解決する。こ
こで、上記集光レンズは検出レンズとも称され、共焦点
位置でのレーザ光スポットの一部を上記帯状の受光部で
受光する。

【００１０】また、光学的記録媒体に信号再生用のレー
ザ光を対物レンズを介して照射し、その戻り光を集光レ
ンズを介して光検出手段に送って信号再生を行う光学ヘ
ッド装置において、上記対物レンズの焦点となる上記記
録媒体位置に対して共役な上記集光レンズの焦点位置に
、レーザ光走査方向に沿って延長されるスリットが形成
されたスリット板を配設し、このスリット板を介して得
られた戻り光を上記光検出手段で受光することにより上
述の課題を解決する。この場合、スリット板は上記集光
レンズの焦点位置でのレーザ光スポットの一部を通過さ
せる。

【００１１】

【作用】レーザ光走査方向に延長される受光部あるいは
スリットによって、集光レンズ（検出レンズ）の共焦点
位置での戻りレーザ光のスポットの一部のみを受光ある
いは通過させているため、隣接トラックからのクロスト
ークが低減され、トラック密度を高めて媒体の記録容量
を高めることができる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例となる光学ヘッド装置の一
実施例について、図１を参照しながら説明する。

【００１３】この図１に示す実施例において、レーザ光
源としての例えば半導体レーザ１１から出射されたレー
ザ光は、コリメータレンズ１２で平行ビームとされ、ビ
ームスプリッタ１３を介して対物レンズ１４に送られる
。光磁気ディスク１５は、上記図１と共に説明した光磁
気記録媒体であり、上記対物レンズ１４を介して照射さ
れたレーザビームは、上述した光磁気記録用磁性多層膜
にて反射され、対物レンズ１４を介してビームスプリッ
タ１３に入射されて反射され、集光レンズ１６で集光さ
れてフォトダイオード等の光検出器１７に入射される。 光磁気ディスク１５のレーザ光照射位置の裏面（図中上
面）側には、再生磁界Ｈｒｅａｄを印加するための磁気
ヘッド１８が配設されている。

【００１４】ここで、対物レンズ１４の焦点距離ｆ０　
の位置に光磁気ディスク１５が配置され、この焦点位置
に対して光学的に共役な集光レンズ１６の焦点距離ｆ１
　の位置に光検出器１７が配置されている。この光検出
器１７には、レーザ光走査方向に沿って延長される帯状
の図２に示すような受光部２１が設けられている。この
受光部２１の幅ｗは、この共焦点位置におけるレーザ光
スポット２２の径よりも短く形成されて、該スポット２
２の一部のみを受光するようになっている。

【００１５】すなわち、図４等と共に後述するように、
記録媒体上でのレーザ光のスポットＳＰの径をＤとする
とき、上記共焦点位置でのレーザ光スポット２２の径は
、光学系の横倍率ｋ（＝ｆ１　／ｆ０　）だけ拡大され
てｋＤとなる。例えば、ｆ０　＝５ｍｍでｆ１　＝５０
ｍｍのときには、ｋ＝１０よりスポット２２の径は１０
Ｄとなる。また、図４等の記録ピットＲＰのレーザ走査
方向に直交する方向の配置間隔（いわゆるトラックピッ
チ）をｐとするとき、上記受光部２１の幅ｗはｋｐより
小さく（ｗ＜ｋｐ）形成されている。より好ましくは、
媒体上で隣接するトラックの記録ピットを受光しないよ
うな幅に設定する。

【００１６】このような本実施例の受光部２１に対して
、図３は従来の光検出器の受光部２５を示しており、上
記共焦点位置でのレーザ光スポット２２を全て受光する
ような寸法形状に形成されている。これは、戻り光の全
光量積分検出である。

【００１７】これらの受光部２１、２５のみが異なり、
他の構成を同一とした各光学ヘッド装置を用いて信号再
生したときのキャリア／ノイズ（クロストーク）比、い
わゆるＣ／Ｎ比は、約１０ｄＢ程度の差があった。すな
わち、再生用レーザ光の波長λを０．７８μｍ、対物レ
ンズ１４の開口数を０．５、媒体上の記録ピットのトラ
ックピッチを０．８μｍとし、５ＭＨｚのキャリア信号
を再生したとき、図３の受光部２５による積分検出では
クロストーク成分に対するキャリア成分のレベルが約２
１ｄＢ程度であったのに対し、図２の共焦点検出では約
３１ｄＢとなり、約１０ｄＢの改善が見られた。

【００１８】従って、クロストークが改善されるから、
トラック密度の向上が図れ、媒体記録容量を増大させる
ことができる。

【００１９】次に、上記光磁気ディスク１５として使用
可能な光磁気記録媒体についてさらに説明する。例えば
、本件出願人は、先に特開平１−１４３０４１号公報、
特開平１−１４３０４２号公報等において、情報ビット
（磁区）を再生時に拡大、縮小あるいは消滅させること
により再生分解能を向上させるような光磁気記録媒体の
信号再生方法を提案している。この技術は、記録磁性層
を再生層、中間層、記録層から成る交換結合多層膜とし
、再生時において再生光ビームで加熱された再生層の磁
区を温度の高い部分で拡大、縮小あるいは消去すること
により、再生時の情報ビット間の干渉を減少させ、光の
回折限界以下の周期の信号を再生可能とするものである
。また、特願平１−２２９３９５号の明細書及び図面に
おいては、光磁気記録媒体の記録層を磁気的に結合され
る再生層と記録保持層とを含む多層膜で構成し、予め再
生層の磁化の向きを揃えて消去状態としておくとともに
、再生時にはレーザ光の照射によって再生層を所定の温
度以上に昇温し、この昇温された状態でのみ記録保持層
に書き込まれた磁気信号を再生層に転写しながら読み取
るようにすることにより、クロストークを解消して線記
録密度、トラック密度の向上を図る技術を提案している
。これらの高密度再生技術をまとめると、消去型と浮き
出し型とに大別でき、それぞれの概要を図４及び図５に
示す。

【００２０】先ず図４のＡ、Ｂを参照しながら消去型の
高密度再生技術について説明する。この消去型の場合に
は、常温にて情報記録ピットＲＰが表れている状態の記
録媒体にレーザ光ＬＢを照射して加熱することで、照射
レーザ光ＬＢのビーム・スポットＳＰ内に記録消去領域
ＥＲを形成し、ビーム・スポットＳＰ内の残りの領域Ｒ
Ｄ内の記録ピットＲＰを読み取ることにより、線密度を
高めた再生を行っている。これは、ビーム・スポットＳ
Ｐ内の記録ピットＲＰを読み取る際に、記録消去領域Ｅ
Ｒをマスクとすることで読み取り領域ＲＤの幅ｄを狭く
し、トラック方向すなわちレーザ光走査方向に沿った密
度（いわゆる線記録密度）を高めた再生を可能とするも
のである。

【００２１】この消去型高密度再生のための記録媒体は
、光磁気記録用アモルファス稀土類（Ｇｄ，Ｔｂ）−鉄
属（Ｆｅ，Ｃｏ）フェリ磁性膜から成る交換結合磁性多
層膜構造を有し、図６のＢに示す例では、ポリカーボネ
ート等の透明基板（図示せず）の一主面に、第１の磁性
膜である再生層６１、第２の磁性膜である切断層６２、
及び第３の磁性膜である記録保持層６３を順次積層した
構造を有している。第１の磁性膜（再生層）６１は、例
えばＧｄＦｅＣｏで、キュリー温度ＴＣ１＞４００°Ｃ
のものが用いられ、第２の磁性膜（切断層）６２は、例
えばＴｂＦｅＣｏＡｌで、キュリー温度ＴＣ２＝１２０
°Ｃのものが用いられ、第３の磁性膜（記録保持層）６
３は、例えばＴｂＦｅＣｏで、キュリー温度ＴＣ３＝３
００°Ｃのものが用いられる。なお、図４中の各磁性膜
６１、６２、６３内の矢印は各磁区の磁化の向きを示し
ている。また、Ｈｒｅａｄは再生磁界の向きを示してい
る。

【００２２】再生時の動作を簡単に説明すると、所定温
度ＴＯＰより下の常温では記録媒体の記録保持層６３の
記録磁区が切断層６２を介して再生層６１に転写されて
いる。この記録媒体に対してレーザ光ＬＢを照射して媒
体温度を高めると、レーザ光の走査に伴って媒体の温度
変化は遅延されて表れ、上記所定温度ＴＯＰ以上となる
領域（記録消去領域ＥＲ）はビーム・スポットＳＰより
もレーザ走査方向の後方側にややずれて表れる。この所
定温度ＴＯＰ以上では、再生層６１の磁区が再生磁界Ｈ
ｒｅａｄの向きに揃えられることにより、媒体表面上で
は記録が消えた状態となる。これによって、上記所定温
度ＴＯＰ以上となる領域ＥＲの記録をマスクし、高密度
再生を実現している。

【００２３】次に、図５に示す浮き出し型の高密度再生
技術では、常温で情報記録ピットＲＰが消えている状態
（初期化状態）の記録媒体にレーザ光を照射して加熱す
ることにより、照射レーザ光のビーム・スポットＳＰ内
に記録浮き出し領域である信号検出領域ＤＴを形成し、
この信号検出領域ＤＴ内の記録ピットＲＰのみを読み取
るようにすることで再生線密度を高めている。

【００２４】この浮き出し高密度再生のための記録媒体
は、交換結合磁性多層膜構造を有するものであり、図５
の例では、ポリカーボネート等の透明基板（図示せず）
の一主面に第１の磁性膜である再生層７１、第２の磁性
膜である再生補助層７２、第３の磁性膜である中間層７
３、第４の磁性膜である記録保持層７４を順次積層した
構造を有している。第１の磁性膜（再生層）７１は、例
えばＧｄＦｅＣｏでキュリー温度ＴＣ１＞３００°Ｃの
もの、第２の磁性膜（再生補助層）７２は、例えばＴｂ
ＦｅＣｏＡｌでキュリー温度ＴＣ２≒１２０°Ｃのもの
、第３の磁性膜（中間層）７３は、例えばＧｄＦｅＣｏ
でキュリー温度ＴＣ３≒２５０°Ｃのもの、第４の磁性
膜（記録保持層）７４は、例えばＴｂＦｅＣｏでキュリ
ー温度ＴＣ４≒２５０°Ｃのものがそれぞれ用いられる
。なお、図５中の各磁性膜７１、７２、７３、７４内の
矢印は各磁区の磁化の向きを示しており、Ｈｒｅａｄは
再生磁界の向きを示している。

【００２５】再生時の動作を簡単に説明すると、先ず再
生前に初期化磁界により再生層７１及び再生補助層７２
の磁化の向きを一方向（図５では上方向）に揃える。次
に逆方向の再生磁界Ｈｒｅａｄを印加しながらレーザ光
ＬＢを照射すると、レーザ光の走査に伴って媒体の温度
変化は遅延されて表れるから、所定の再生温度ＴＲＰ以
上となる領域（記録浮き出し領域）はビーム・スポット
ＳＰよりも走査方向の後方側にややずれて表れる。この
所定再生温度ＴＲＰ以上では、再生補助層７２の保磁力
が低下し、再生磁界Ｈｒｅａｄが印加されることによっ
て磁壁がなくなり、記録保持層７４の情報が再生層７１
に転写される。これによって、レーザ光ＬＢのビーム・
スポットＳＰ内で上記再生温度ＴＲＰに達する前の領域
がマスクされ、このスポットＳＰ内の残部が記録浮き出
し領域である信号検出領域ＤＴとなり、高密度再生が可
能となる。

【００２６】さらに、これらの消去型と浮き出し型とを
混合した技術として、図６に示すような高密度再生技術
も考えられている。この図６においては、常温で情報記
録ピットＲＰが消えている状態（初期化状態）の記録媒
体にレーザ光を照射して加熱することで、照射レーザ光
のビーム・スポットＳＰに対してレーザ光走査方向の後
方側にややずれた位置に記録浮き出し領域ＦＬを形成す
ると共に、この記録浮き出し領域ＦＬ内にさらに高温の
記録消去領域ＥＲを形成している。ここでスポットＳＰ
内で、記録浮き出し領域ＦＬ内の記録消去領域ＥＲでマ
スクされた以外の部分（信号検出領域）ＤＴ内の記録ピ
ットＲＰのみを読み取るようにする。

【００２７】この光磁気記録媒体は、少なくとも磁気的
に結合される再生層と記録保持層とを有して成る交換結
合磁性多層膜を記録層としている。上記記録保持層に信
号が磁気記録され上記再生層の磁化の向きが揃えられた
状態の光磁気記録媒体を再生する際には、上記再生層に
レーザ光を照射することにより当該再生層を加熱して上
記記録保持層に磁気記録されている信号を上記再生層に
転写しながら磁気光学効果により光学信号に変換して読
み取っている。すなわち、レーザ照射によって生ずる媒
体温度分布により、ビーム・スポットＳＰ内で初期化状
態を維持する低温部分と、記録保持層の磁化が表面の再
生層に転写される高温の記録浮き出し領域ＦＬと、さら
に高温となって外部印加磁界の向きに磁化が揃えられて
消去される記録消去領域ＥＲとが形成される。

【００２８】具体的には、常温で情報記録ピットＲＰが
消えている状態（初期化状態）の記録媒体にレーザ光を
照射して加熱することで、照射レーザ光のビーム・スポ
ットＳＰからレーザ光走査方向後方側にややずれた位置
に楕円形状の記録浮き出し領域ＦＬを形成すると共に、
この記録浮き出し領域ＦＬ内にさらに高温の記録消去領
域ＥＲを形成し、ビーム・スポットＳＰ内で、記録浮き
出し領域ＦＬ内の記録消去領域ＥＲでマスクされた以外
の部分（信号検出領域）ＤＴ内の記録ピットＲＰのみを
読み取るようにしている。

【００２９】また、本件出願人が先にした平成２年１２
月２８日付提出の光磁気記録媒体における信号再生方法
との名称の出願（整理番号Ｓ９００４９６７１）の明細
書及び図面においては、少なくとも再生層、中間層、記
録保持層を有する光磁気記録媒体を用い、再生層にレー
ザ光を照射すると共に再生磁界を印加し、このレーザ照
射により生ずる温度分布を利用して、初期化状態を維持
する部分、記録保持層の情報が転写される部分、再生磁
界方向に磁化の向きが揃えられる部分をレンズ視野内に
生ぜしめることにより、レンズ視野内を光学的にマスク
したのと等価な状態とし、線記録密度及びトラック密度
を高め、また、再生パワーが変動しても記録保持層の情
報が転写される領域が縮小あるいは拡大することがなく
、再生時の周波数特性も良好なものとした光磁気記録媒
体における信号再生方法を提案している。

【００３０】これらの光磁気記録媒体を用いた高密度再
生技術によれば、ビーム・スポットＳＰ内で、記録浮き
出し領域ＦＬ内の一部領域である読み取り領域ＲＤや信
号検出領域ＤＴ内の記録ピットＲＰのみを読み取るよう
にしている。この読み取り領域ＲＤや信号検出領域ＤＴ
のレーザ光走査方向に沿った幅ｄがレーザ光スポットＳ
Ｐの径Ｄよりも小さくなることから、レーザ光走査方向
のピット配置間隔の短い、すなわち線密度の高い、信号
再生が可能である。

【００３１】従って、このように線密度の高い再生が行
える記録媒体に対して、本発明の技術を適用して隣接ト
ラックからのクロストークの改善を図ることにより、レ
ーザ光走査方向に直交する方向（例えばディスク径方向
）のピット配置間隔（いわゆるトラックピッチ）ｐを狭
くすることが可能となり、媒体記録容量のさらなる増大
が図れることになる。

【００３２】次に図７は、本発明の他の実施例の要部の
概略構成を示しており、他の構成は上記図１と同様であ
るため、図示せず説明を省略する。

【００３３】この図７に示す実施例においては、上記図
１の集光レンズ（検出レンズ）１６の焦点距離ｆ１　の
位置、すなわち共焦点位置（上記対物レンズ１４の焦点
位置に対する共役な位置）に、図８に示すようなスリッ
ト板３１を配置している。このスリット板３１は、レー
ザ光走査方向に沿って延長され、レーザ光走査方向に直
交する方向（いわゆるディスク径方向）の幅が上記ｗの
スリット３２が穿設されて構成されている。

【００３４】従って、このスリット板３１（のスリット
３２）に送られた戻りレーザ光は、上記共焦点位置での
スポット径ｋＤよりもスリット３２が狭い分だけ削られ
て光検出器１７に送られ、上記図１、図２に示す実施例
と同様な効果が得られる。なお、この図７に示す実施例
の光検出器１７の受光部は、通常の積分検出型のもので
よい。

【００３５】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、例えば、上記記録媒体は光磁気ディス
クに限定されず、相変化型光ディスク、有機色素系光デ
ィスク、ＰＨＢ（フォトケミカル・ホール・バーニング
）光ディスク等にも本発明を適用することができる。 また、媒体の形状もディスク状のみならず、カード状、
シート状等の媒体にも本発明を適用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る光学ヘッド装置によれば、対物レンズの焦点と
なる記録媒体位置に対して共役な集光レンズ（検出レン
ズ）の焦点位置に光検出手段あるいはスリット板を配設
し、この光検出手段あるいはスリット板に形成されたレ
ーザ光走査方向に延長される受光部あるいはスリットに
よって、集光レンズの共焦点位置での戻りレーザ光のス
ポットの一部のみを受光あるいは通過させているため、
隣接トラックからのクロストークが低減され、トラック
密度を高めて媒体の記録容量を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例となる光学ヘッド装置の光学
系の概略構成を示す模式図である。

【図２】本実施例の光検出器の受光部を示す正面図であ
る。

【図３】従来の光検出器の受光部を示す正面図である。

【図４】消去型の光磁気記録媒体上にレーザ光を照射し
たときを示し、Ａは平面図、Ｂは断面図である。

【図５】浮き出し型の光磁気記録媒体上にレーザ光を照
射したときを示し、Ａは平面図、Ｂは断面図である。

【図６】消去型と浮き出し型を混合した型の光磁気記録
媒体上のレーザ光のスポットを概略的に示す平面図であ
る。

【図７】本発明の他の実施例の要部の概略構成を示す側
面図である。

【図８】スリット板の正面図である。

【符号の説明】

１１・・・・・レーザ光源 １２・・・・・コリメータレンズ １３・・・・・ビームスプリッタ １４・・・・・対物レンズ １５・・・・・光磁気ディスク １６・・・・・集光レンズ １７・・・・・光検出器 １８・・・・・磁気ヘッド ２１・・・・・受光部 ２２・・・・・共焦点位置でのレーザ光スポット３１・
・・・・スリット板 ３２・・・・・スリット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光学的記録媒体に信号再生用のレーザ
   光を対物レンズを介して照射し、その戻り光を集光レン
   ズを介して光検出手段に送って信号再生を行う光学ヘッ
   ド装置において、上記対物レンズの焦点となる上記記録
   媒体位置に対して共役な上記集光レンズの焦点位置に上
   記光検出手段を配置し、この光検出手段にレーザ光走査
   方向に沿って延長される帯状の受光部を設けて成ること
   を特徴とする光学ヘッド装置。
2. 【請求項２】　　光学的記録媒体に信号再生用のレーザ
   光を対物レンズを介して照射し、その戻り光を集光レン
   ズを介して光検出手段に送って信号再生を行う光学ヘッ
   ド装置において、上記対物レンズの焦点となる上記記録
   媒体位置に対して共役な上記集光レンズの焦点位置に、
   レーザ光走査方向に沿って延長されるスリットが形成さ
   れたスリット板を配設し、このスリット板を介して得ら
   れた戻り光を上記光検出手段で受光することを特徴とす
   る光学ヘッド装置。