JPH09115176A - 光学ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】記録形ＣＤやＭＤ等のウォブルド・グルーブ上
に情報記録する形式の光ディスク装置において、ジッタ
ーを安定化してエラーレイトを向上する。 【解決手段】光ディスクからの信号変調された戻り光束
に対して、長手方向がトラック溝方向に略一致するよう
な略長方形の開口部を有する遮光マスクを具え、トラッ
ク溝直交方向に対応した方向で戻り光束の外側から開口
制限を加えた。 【効果】戻り光束におけるウォブル変調領域の光を遮光
することができ、再生信号に重畳されていたウォブル成
分を効果的に除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学記録方式，色
素系追記方式または相変化記録方式を用いた光ディスク
に情報を記録再生する形式の光学ヘッドに関する。これ
ら光ディスクは記録形ＣＤの分野では、ＣＤ−ＭＯ（Ｏ
ＲＡＮＧＥ−ＢＯＯＫ ＰＡＲＴ１規格）、ＣＤ−Ｒ
（同 ＰＡＲＴ２規格），ＣＤ−Ｅ（同 ＰＡＲＴ３規
格）と称され、またＭＤ（ミニディスク、ＲＡＩＮＢＯ
Ｗ−ＢＯＯＫ規格）もこれら範疇に入る。

【０００２】これら光ディスクは、アドレス情報で変調
されたウォブルド・グルーブ（蛇行したトラック溝）上
に情報を記録するという点で共通性がある。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種のウォブルド・グルーブ
（Ｗｏｂｂｌｅｄ Ｇｒｏｏｖｅ）上に情報を記録再生
する形式の光学ヘッドは、ウォブルの無いグルーブ上に
記録再生する形式の従来形光学ヘッドを流用していた。
しかしながら従来型光学ヘッドでウォブルド・グルーブ
上に記録された信号を再生すると、以下に説明するよう
な不都合が生ずる。

【０００４】ウォブルとは、連続した螺旋溝（グルー
ブ）に対してラジアル方向に数１０Ｋｈｚの周波数かつ
微小な振幅（トラックピッチの約２％）で蛇行させるこ
とをいう。この蛇行は光ディスクを製造する過程のスタ
ンピング工程で形成されている。ウォブルさせる目的は
未記録状態の連続トラック溝にあらかじめアドレス情報
を刻むために行われ、振幅が微小であるためにトラック
サーボの障害になるものでは無い。また、ウォブル周波
数もトラックサーボの制御帯域外にあるため、対物レン
ズが形成するスポット（焦点）は蛇行したグルーブの平
均的中心線上をトレースする。なお、アドレス情報はト
ラック誤差信号からバンドパスフィルタを介して検出可
能である。

【０００５】図６（ａ）に示すように、ウォブルド・グ
ルーブ２７１上に記録された情報ピット２７２はラジア
ル方向に蛇行して存在することになる。この情報を従来
の光学ヘッドで信号再生すると、図６（ｂ）に示すよう
に数１００ｋＨｚの再生信号２８０にウォブル周波数の
数１０ｋＨｚが加算（重畳）され、再生信号のエンベロ
ープ２８１に「うねり」を生ずる。一般に記録形ＣＤで
は再生信号２８０に対してスライスレベル２８２を設定
しゼロクロス点でデジタル信号としてパルス検出する
が、上記のように再生信号２８０に数１０ｋＨｚの「う
ねり」があるとこのゼロクロス点が時間的に変動する。
この時間変動はジッターとなって信号再生系のエラーレ
イトを極端に悪化させ、光ディスク装置の信頼性を損ね
る原因となっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するためのものであり、ウォブルド・グルーブ上の記
録情報を再生する際に生ずる再生信号の「うねり」を除
去して、ジッターを安定かさせることを主な目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の光学ヘッドの構成は、 １）ウォブルド・グルーブを有する光ディスクに情報を
記録再生する形式の光ディスク装置において、光ディス
クからの信号変調された戻り光束に対して、長手方向が
トラック溝方向に略一致するような略長方形の開口部を
有する遮光マスクを具え、トラック溝直交方向に対応し
た方向で戻り光束の外側から開口制限を加えたことを特
徴とする。

【０００８】２）上記１）に関して、上記光ディスクは
光磁気記録媒体または色素系追記媒体あるいは相変化記
録媒体であることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の上記構成によれば、 １）トラック溝直交方向に対応した方向で戻り光束の外
側から開口制限を加えるため、戻り光束に重畳されたウ
ォブルによる変調領域の光を遮光することができる。な
おタンジェンシャル方向すなわち信号列方向には開口制
限がほとんど効かないため、再生信号振幅を減少させる
という弊害は無い。

【００１０】２）ウォブルド・グルーブを有する光ディ
スクであれば、その記録原理を問わず再生信号に重畳さ
れていたウォブル成分を除去できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１は本発明の実施例１における光学ヘッ
ド１を示す斜視図である。１０はアクチュエータであり
対物レンズ６０を駆動する。７０は光ディスクであり、
その記録面に微小な振幅で蛇行するウォブルド・グルー
ブ７１すなわちトラック溝を有する。ここで本実施例１
の光ディスク７０は光磁気記憶媒体を想定し、光学ヘッ
ド１は光磁気信号を再生する形式のものである。

【００１２】アクチュエータ１０は図示しないサーボ制
御回路によって、後述のホログラムレーザユニット２０
によって検出される誤差信号（焦点誤差信号及びトラッ
ク誤差信号）に基づいて通電制御され、対物レンズ６０
を光ディスク７０の垂直方向（フォーカシング方向）及
びラジアル方向（トラッキング方向）に精密位置決めす
る。こうして光ディスク７０の記録面に焦点合わせする
と同時にトラック溝に追従するようにサーボ制御され
る。

【００１３】本実施例の光学ヘッド１の光学系は、対物
レンズ６０，ホログラムレーザユニット２０，コリメー
タレンズ３０，ビームスプリッタ４０，ミラー５０，ウ
ォラストンプリズム４１，集光レンズ４５，第２受光素
子４６で構成され、固定側のシャーシ（非図示）には対
物レンズ以外のこれら光学部品が搭載される。ホログラ
ムレーザユニット２０は半導体レーザであるレーザ光源
２２と第１受光素子２５を内部に収容している（図２，
図３参照）。

【００１４】ビームスプリッタ４０は偏光ビームスプリ
ッタであり、汎用光学ガラスから成る２個の三角プリズ
ムを接合して形成され、接合面であるところの斜面４０
ａには誘電体多層薄膜が形成されて偏光分離面として機
能する。本実施例では偏光性を有するビームスプリッタ
４０の光学仕様として、Ｓ波反射率≒８０％，Ｐ波透過
率≒１００％に設定している。

【００１５】検光子であるところのウォラストンプリズ
ム４１は、ニオブ酸リチウム（リチウム・ナイオベイ
ト；略号ＬＮ）から成る２個の薄型三角プリズムを接合
して形成され、入射光束（信号変調光束３７）の偏光面
に対して＋／−４５度の２成分に検波された一対の検波
光束３８に分離して出射する。

【００１６】この実施例１では、ビームスプリッタ４０
とウォラストンプリズム４１の間に開口制限手段である
ところの遮光マスク４８が備えられている。遮光マスク
４８は信号変調光束３７に対して、図１のラジアル方向
すなわちトラック溝（グルーブ７１）直交方向に対応し
て両外側から開口制限を加えており、開口部４８ａの長
手方向がトラック溝に平行になるよう配置される。

【００１７】次にホログラムレーザユニット２０の内部
構造を図２及び図３を用いて説明する。２２は半導体レ
ーザであるところのレーザ光源、２３はカバープレー
ト、２４は光束分岐のための回折格子が形成されたホロ
グラム素子、２５は多分割フォトダイオードであるとこ
ろの第１受光素子である。また２６はレーザ光源２２や
第１受光素子２５を保持し収納するパッケージでありエ
ポキシ樹脂等で形成される。パッケージ２６は一方のみ
開口した枠体であり、開口面をカバープレート２３で接
着し封止される。そしてこれらの素子を合体して構成さ
れたものが本実施例のホログラムレーザユニット２０と
なる。

【００１８】以上のように構成された本実施例の光学ヘ
ッド１の光学的機能をサーボ用の誤差信号検出系と、光
磁気信号検出系の２種類に分けて説明する。

【００１９】＜誤差信号検出系＞図２，図３でレーザ光
源２２より出射した発散光束２９はカバープレート２３
を透過してホログラム素子２４を出射し、その０次光
（ホログラム素子２４によって回折されない光束）３１
が図１のコリメータレンズ３０で略平行な光束３２に変
換される。この光束３２はビームスプリッタ４０の斜面
４０ａで約８０％反射されたのち、ミラー５０で折り曲
げられて対物レンズ６０への入射光束３３となる。この
入射光束３３は対物レンズ６０で集光され、光ディスク
７０の記録面にスポット７５を結像する。光ディスク７
０からの反射光束３４は逆の光路をたどり、再度ビーム
スプリッタ４０の斜面で約８０％反射され、光束３５と
なってホログラム素子２４に入射する。ホログラム素子
２４で回折された＋／−１次光である第１復路光束３６
はカバープレート２３を透過して、受光素子２５の受光
面すなわち表面に入射する。本実施例では、焦点誤差信
号の検出方法として非点収差法を用い、一方トラック誤
差信号の検出方法としてプッシュプル法を用いている。
ホログラム２４の回折パターンの詳細な説明は省くが、
このような検出方法を具体化するために回折パターンを
２分割し、それぞれの回折パターンが一対の＋／−１次
回折光を発生する。また第１受光素子２５は少なくとも
４チャンネルの受光部を有している。

【００２０】＜光磁気信号検出系＞図１で光ディスク７
０で反射され、光学変調成分すなわちカー回転角による
偏光面回転変調を受けた反射光束３４は、ビームスプリ
ッタ４０に入射し、偏光分離面である斜面４０ａを反射
光束３４のうち約２０％だけ透過して信号変調光束３７
となる。この信号変調光束３７はウォラストンプリズム
４１によって、光束偏光面に対して＋／−４５度の２成
分に検波された一対の検波光束３８に分離される。カー
回転角の変化に応じて２本の検波光束３８の各々の光量
は差動的に変化する。この検波光束３８は集光レンズ４
５で集束性を有する第２復路光束３９となり、２分割フ
ォトダイオードであるところの第２受光素子４６に取り
込まれる。第２復路光束３９もカー回転角の変化に応じ
て各々が差動的に光量変化し、第２受光素子４６の２チ
ャンネルの出力信号も差動的に変化する。従ってこの２
チャンネルの出力信号を差動演算すれば光磁気信号が生
成される。

【００２１】次に本発明の最大の特徴となる開口制限手
段であるところの遮光マスク４８の機能について図４を
用いて説明する。光ディスク７０からの戻り光のうちビ
ームスプリッタ４０を透過した信号変調光束３７は、図
４（ａ）で示すビーム径Ｄを有し、その中は主に光磁気
信号変調を受けた信号変調領域３７ａと、トラック溝
（ウォブルド・グルーブ）で回折された光が重畳された
ウォブル変調領域３７ｂから成っている。ウォブル変調
領域３７ｂはトラック溝（グルーブ７１）に平行して左
右両側に存在する。この信号変調光束３７の全体領域を
ウォラストンプリズム４１で検波して光磁気信号を生成
すると、上記ウォブル変調領域３７ｂの成分が混入して
一対の検波光束３８に対してウォブル変調成分がアンバ
ランスに重畳される。理想的にはアンバランスは殆ど発
生しないはずであるが、光学部品とくにウォラストンプ
リズムの特性によってアンバランスが生ずるため、一般
には差動演算しても消せない成分として残る。従って従
来例の図６（ｂ）で示したように、再生信号２８０にウ
ォブルと同期した「うねり」を発生させる原因となって
いた。

【００２２】ところが本実施例のように遮光マスク４８
でウォブル変調領域３７ｂの光を遮光すると、ウォラス
トンプリズム４１に入射する光束にウォブル成分がそも
そも混入しないため、検波光束３８は光磁気信号で変調
された成分が純粋に取り出される。よって図４（ｂ）に
示すように、光磁気信号であるところの再生信号８０に
は「うねり」が無く、エンベロープ８１は直線的にな
る。この状態の再生信号８１に対してスライスレベル８
２とのゼロクロス点でデジタル変換を施すと、ジッター
の少ない安定した信号検出が行われ、光ディスク装置の
エラーレイトが大幅に向上する。

【００２３】なお、図４（ａ）で示す遮光マスク４８の
透光部幅Ｈは、信号変調光束３７のビーム径Ｄの約６０
％に設定するの最良であることが、実験的に確認されて
いる。

【００２４】この場合ウォブル変調領域３７ｂの光を遮
光できるうえ、信号変調領域３７ａの光は殆ど遮光され
ずに透過するため再生信号の振幅を低減させずに済む。
さらに遮光マスク４８は図示しないシャーシと一体で形
成でき、コストアップ要因とはならない。また遮光マス
ク４８は、本実施例ではビームスプリッタ４０の直後に
設置しているが、ウォラストンプリズム４１のすぐ直後
に置いても同等の効果を発揮する。

【００２５】（実施例２）実施例２は色素系追記媒体あ
るいは相変化記録媒体を想定した光学ヘッド２に関する
ものであり、図５を用いて説明する。これら２種類の光
ディスクは前述の実施例１の光磁気記録媒体に対して信
号再生原理が異なるため光学ヘッド２の構造も異なり、
ウォラストンプリズム等の検光子は不要となる。すなわ
ち記録信号の明暗（つまりコントラスト）をそのまま再
生信号として検出する。ただし、光ディスク１７０の記
録面に、微小な振幅で蛇行するウォブルド・グルーブ１
７１を有する点では実施例１と同様である。

【００２６】本実施例２の光学ヘッド２は図５に示すよ
うに、レーザ光源１２２，コリメータレンズ１３０，ミ
ラー１５０，対物レンズ１６０，ビームスプリッタ１４
０，検出レンズ１４５，受光素子１４６で構成され、固
定側のシャーシ（非図示）には対物レンズ以外のこれら
光学部品が搭載される。なおビームスプリッタ１４０は
偏光性の無い単純なビームスプリッタであり、板状のハ
ーフミラーでも良い。この実施例２でも、ビームスプリ
ッタ１４０と検出レンズ１４５の間に開口制限手段であ
るところの遮光マスク１４８が備えられている。遮光マ
スク１４８は実施例１の遮光マスク４８と同等の形状を
有する。

【００２７】図５のように構成された光学ヘッド２のサ
ーボ用の誤差信号検出系や再生信号検出系の原理は、Ｃ
Ｄ再生装置等と同様で良く知られた技術であるため、こ
こでは割愛する。なお記録可能な光学ヘッドとして必要
な書込みパワーを確保するために、レーザ光源１２２は
高出力（数１０ｍＷ）のものを使う必要がある。

【００２８】開口制限手段であるところの遮光マスク１
４８に関する機能は前述の実施例１と類似している。す
なわち光ディスク１７０からの戻り光のうちビームスプ
リッタ１４０を透過した信号変調光束１３７には、実施
例１の図４で説明したようにウォブル変調領域の成分が
混入するが、本実施例のように遮光マスク１４８でウォ
ブル変調領域の光を遮光すると、信号変調された成分が
純粋に取り出される。よって再生信号には「うねり」が
無く、エンベロープは直線的になるため、ジッターの少
ない安定した信号検出が行われ、光ディスク装置のエラ
ーレイトが大幅に向上する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、 １）トラック溝直交方向に対応した方向で戻り光束の外
側から開口制限を加えるため、戻り光束においてウォブ
ルによる変調領域の光を遮光することができる。なおタ
ンジェンシャル方向すなわち信号列方向には開口制限が
ほとんど効かないため、再生信号振幅を減少させるとい
う弊害は無い。従って従来再生信号に重畳されていたウ
ォブル成分を効果的に除去でき、信号ジッターを安定化
させて信号再生系のエラーレイトが低減され、結果的に
光ディスク装置の信頼性向上に大きく寄与する。また特
別な手段を要するものでは無く、コストアップを招くも
のでは無い。

【００３０】２）ウォブルド・グルーブを有する光ディ
スクであれば、その記録原理を問わず再生信号に重畳さ
れていたウォブル成分を除去できるため、記録形ＣＤ装
置やＭＤ装置等に幅広く適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の光学ヘッドを示す斜視図
である。

【図２】 実施例１の光学ヘッドに関し、ホログラムレ
ーザユニット周りを示す分解斜視図である。

【図３】 実施例１の光学ヘッドに関し、ホログラムレ
ーザユニット周りを示す断面図である。

【図４】 実施例１の光学ヘッドに関し、開口制限手段
となる遮光マスクの機能を示す図である。

【図５】 本発明の実施例２の光学ヘッドを示す斜視図
である。

【図６】 従来方式の光学ヘッドについて、再生信号波
形を説明する図である。

【符号の説明】

１，２ 光学ヘッド ２０ ホログラムレーザユニット ２２，１２２ レーザ光源 ２５ 第１受光素子 ３０，１３０ コリメータレンズ ３６，１３６ 信号変調光束 ４０，１４０ ビームスプリッタ ４６ 第２受光素子 ４８，１４８ 遮光マスク ５０，１５０ ミラー ６０，１６０ 対物レンズ ７０，１７０ 光ディスク ７１，１７１ ウォブルド・グルーブ ８０，２８０ 再生信号 ８１，２８１ エンベロープ ８２，２８２ スライスレベル １４５ 検出レンズ １４６ 受光素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛇行したトラック溝（ウォブルド・グル
   ーブ）を有する光ディスクに情報を記録再生する形式の
   光ディスク装置において、 前記光ディスクからの信号変調された戻り光束に対し
   て、長手方向が前記トラック溝方向に略一致するような
   略長方形の開口部を有する遮光マスクを具え、トラック
   溝直交方向に対応した方向で前記戻り光束の外側から開
   口制限を加えたことを特徴とする光学ヘッド。
2. 【請求項２】 前記光ディスクは光磁気記録媒体または
   色素系追記媒体あるいは相変化記録媒体であることを特
   徴とする、請求項１記載の光学ヘッド。