(57)【要約】【課題】超解像再生と常解像再生とが混在していても、常解像再生と超解像再生の間で発生する信号の位相シフトから発生する信号劣化を軽減し、超解像ディスクから良好な品質のデータを再生する。【解決手段】超解像光ディスクからの戻り光ビームの中央部から検出される第１の信号（Ｓａ）と、超解像光ディスクのトラックに対応する方向の周辺部から検出される第２の信号（Ｓｄ）を検出し、第１の信号（Ｓａ）の振幅を調整するゲイン調整手段（１０４）と、第２の信号（Ｓｄ）からゲイン調整手段（１０４）で振幅調整された第１の信号（Ｓｇ）を減算して第３の信号（Ｓｈ）を生成する減算手段（１０５）と、第３の信号（Ｓｈ）を遅延させた信号（Ｓｉ）と第１の信号（Ｓａ）を合成して再生信号（ＲＦ）を生成する手段（１０７）とを有する。【選択図】図７
2010272188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超解像光ディスクからの戻り光ビームの中央部から検出される第１の信号と、
前記戻り光ビームのうち、前記超解像光ディスクのトラック方向に対応する方向の周辺部から検出される第２の信号を検出する光ヘッド装置と、
前記第１の信号と前記第２の信号を合成又は分離して演算し再生信号を生成する信号処理手段と
を備えた光ディスク装置において、
前記信号処理手段は前記第１の信号と前記第２の信号の位相差を補正することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、
前記第１の信号の振幅を調整するゲイン調整手段と、
前記第２の信号から前記ゲイン調整手段で振幅調整された第１の信号を減算して第３の信号を生成する減算手段と、
前記第３の信号と前記第１の信号との遅延を補正して第４の信号を生成する遅延手段と有し、
前記遅延手段から出力される前記第４の信号と前記第１の信号を合成して再生信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記超解像光ディスクは、光の強度対して非線形光吸収特性または非線形光透過特性を有する超解像マスク層が付加されたものであることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記第１の信号の利得と位相を調整する第１の利得位相調整手段と、
前記第２の信号の利得と位相を調整する第２の利得位相調整手段と
をさらに備え、
前記ゲイン調整手段は、前記第１の利得位相調整手段で利得及び位相が調整された前記第１の信号の振幅を調整し、
前記減算手段は、前記第２の利得位相調整手段で利得及び位相が調整された前記第２の信号から前記ゲイン調整手段で振幅調整された第１の信号を減算する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記再生信号を２値化して前記光ディスクに記録されたディジタル情報を読み出す２値化手段をさらに備え、
前記第１の利得位相調整手段及び前記第２の利得位相調整手段はＦＩＲ回路で構成され、
前記２値化手段はビタビ復号器であり、
前記第１の利得位相調整手段及び前記第２の利得位相調整手段を構成するＦＩＲ回路のタップ係数と、前記ゲイン調整手段のゲイン値及び前記遅延手段の遅延量を、前記ビタビ復号器の出力に応じて適応的に変化させながら、前記再生信号の波形等化処理する適応等化手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項４に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記光ヘッド装置は、
半導体レーザと、
前記半導体レーザから放射される光ビームを集光して、前記光ディスクに集光スポットを形成する対物レンズと、
前記集光スポットが前記光ディスクで反射した戻り光ビームを受光する、複数に分割された受光面を有し、
前記受光面で受光される前記戻り光ビームの光量を電気信号に変換して出力する受光素子とを備え、
前記受光素子の受光面は、前記戻り光ビームの中央部を受光して前記第１の信号を出力する第１の受光エレメントと、前記戻り光ビームのうち、前記光ディスクのトラックに対応する方向の周辺部を受光して前記第２の信号を出力する第２の受光エレメントを備えている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記光ヘッド装置は、
前記第１の受光エレメントの、前記光ディスクのトラックに対応する方向の幅は、前記光ビームの波長λ、前記超解像光ディスクの最長マーク長ＭＬ＿ｍａｘ、前記対物レンズの開口数ＮＡ、前記戻り光ビームの受光面上での半径ｒを用いて表される
２×（λ／（２×ＮＡ×ＭＬ＿ｍａｘ）−１）×ｒ
以下の長さであることを特徴とする請求項６に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
前記超解像光ディスクの最長マーク長ＭＬ＿ｍｉｎがλ／（２ＮＡ）よりも小さく、且つλ／（４ＮＡ）よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超解像方式を採用した光記録再生媒体に対して情報の記録または再生を行なう光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、各種光ディスクの大容量化は、ディスクのトラック上に記録される情報の記録マークの大きさを小さくするとともに、記録や再生に用いるレーザ光の短波長化および開口数が大きい対物レンズの採用により、焦点面での集光スポットサイズを小さくすることによって達成されてきた。
【０００３】
例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）では、光透過層（情報記録層の上に設けられる透明保護層およびスペース層。透明基板とも言う）となるディスク基板の厚さが約１．２ｍｍ、レーザ光波長が約７８０ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）が０．４５であり、６５０ＭＢの記録容量であった。
【０００４】
ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）では、光透過層の厚さが約０．６ｍｍ、レーザ光波長が約６５０ｎｍ、ＮＡが０．６であり、４．７ＧＢの記録容量となっている。
【０００５】
さらに高密度のＢＤ（ブルーレイディスク）では、光透過層の厚さを０．１ｍｍにした光ディスクを用いて、レーザ光波長を約４０５ｎｍ、ＮＡを０．８５とすることで１層あたり２５ＧＢの大容量化を実現している。
【０００６】
近年、光記録の分野においては、光の強度によって屈折率が変化する非線形光吸収特性又は非線形光透過特性を有する超解像マスク層が成膜された超解像光ディスクを用いた高密度記録方式が研究されている。この方式では、光ディスクに集光スポット内の光強度が大きい、又は温度が高い局所的な部分に屈折率変化をもたらすことで、光ディスク装置の光学要素である集光レンズの開口数ＮＡと光の波長λから決まる回折限界λ／（４ＮＡ）よりも小さなマークを再生することができる。ここでは、前記の例えば屈折率変化が起こる局所的な部分を以下では単に開口と呼ぶこととする（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
非特許文献１及び非特許文献２は、代表的な超解像光ディスクであるＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ（Ｓｕｐｅｒ  ＲＥｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｎｅａｒｆｉｅｌｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）方式に関するものである。これ以外に、情報の記録マークが光の強度によって屈折率が変化する非線形光吸収特性または非線形光透過特性を有する材料により形成された光超解像光ディスクも提案されている（例えば、非特許文献３参照）。以降ではこれらを総称して超解像光ディスクと呼ぶ。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｙｅ  Ｐａｔｔｅｒｎ  ｏｎ  Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｄｉｓｋ  ｗｉｔｈ  Ｗｒｉｔｅ−Ｓｔｒａｔｅｇｙ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．,Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．７Ａ，ｐｐ.４２１２−４２１５（２００４）
【非特許文献２】“Ｌｏｗ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｄｉｓｃ  ｗｉｔｈ  Ｐｌａｔｉｎｕｍ−Ｏｘｉｄｅ  Ｌａｙｅｒ”，ＯＤＳ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ，ＴｈＣ３（２００５）
【非特許文献３】“Ｓｕｂ−Ｔｅｒａｂｙｔｅ−Ｄａｔａ−Ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃｓ  Ｒｅａｌｉｚｅｄ  ｂｙ  Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｐｉｔ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．,Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．４Ａ，ｐｐ.２５９３−２５９７（２００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
先にも述べたが、回折限界は、マークの再生分解能が無くなる限界であり、光ディスク装置の光学要素である集光レンズの開口数ＮＡと光の波長λから決まるλ／（４ＮＡ）に対応する。回折限界λ／（４ＮＡ）よりも小さなマークの再生信号（成分）を超解像再生信号（成分）、回折限界λ／（４ＮＡ）よりも大きなマークの再生信号（成分）を常解像再生信号（成分）とここでは呼ぶこととする。
【００１０】
通常、光ディスクには異なった複数のマーク長のデータが記録されている。マーク長の種類は、記録データ列の符号化における変調方式に依存するが、複数の異なった長さのマークがランダムに（種々の順序で）配置されている。
【００１１】
前記マーク長のすべてが、前記回折限界のλ／（４ＮＡ）よりも大きいとき、それぞれのマークは、常解像再生される。
【００１２】
例えば、ＢＤの場合、使用波長λが４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡが０．８５であり、マーク長の回折限界λ/（４ＮＡ）は約１１９ｎｍとなるが、ＢＤの最短マーク長は約１５０ｎｍであるので、すべてのマークは常解像再生される。
【００１３】
一方、前記マーク長のすべてが、前記回折限界のλ／（４ＮＡ）よりも小さい場合、それぞれのマークは、集光スポット内の開口により超解像再生される。
【００１４】
また一方、前記回折限界のλ／（４ＮＡ）よりも長いマークと短いマークが混在する場合（超解像再生と常解像再生が混在した場合）がある。
【００１５】
例えば、超解像方式を用いて研究がなされている５０ＧＢ容量のディスクの場合、
ＢＤと同じくＲＬＬ（１−７）変調方式であれば、最短マーク（２Ｔマーク）の長さはＢＤの最短マーク長の１/２の約７５ｎｍで、回折限界の１１９ｎｍ以下であるのに対して、８Ｔマークの長さは３００ｎｍと回折限界の１１９ｎｍより大きいため、超解像再生による変調成分以外に常解像再生による変調成分が混在した再生信号となる。
【００１６】
超解像再生と常解像再生が混在する場合には、超解像再生信号成分と常解像再生信号成分の位相が合わないという問題がある。これは、前記開口が、集光スポットの中心に形成されないことに起因する問題である。
【００１７】
この発明は、超解像再生と常解像再生とが混在しているときに、常解像再生と超解像再生の成分を分離処理して再生信号を生成し、超解像ディスクから良好な品質のデータを再生できる光ディスク装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に係る光ディスク装置は、
超解像光ディスクからの戻り光ビームの中央部から検出される第１の信号と、
前記戻り光ビームのうち、前記超解像光ディスクのトラック方向に対応する方向の周辺部から検出される第２の信号を検出する光ヘッド装置と、
前記第１の信号と前記第２の信号を合成又は分離して演算し再生信号を生成する信号処理手段と
を備えた光ディスク装置において、
前記信号処理手段は前記第１の信号と前記第２の信号の位相差を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、超解像再生と常解像再生とが混在していても、常解像再生と超解像再生の間で発生する信号の位相シフトから発生する信号劣化を軽減でき、超解像ディスクから良好な品質のデータを再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１の光ディスク装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、超解像光ディスクの超解像マスク層の開口及び集光スポットの位置関係、ならびに光の強度分布及び熱分布の位置関係を示す図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、超解像再生信号及び常解像再生信号と開口の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の光ディスク装置に搭載される光ヘッド装置の概略構成図である。
【図５】図４の光ヘッド装置に搭載される受光素子の受光面と戻り光ビームを示す概略図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、光ディスクのマーク長に対する戻り光ビームの干渉領域の説明図である。
【図７】図１の光ディスク装置の光ヘッド装置５２及び再生信号検出回路５８の一構成例の概略を示すブロック図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、図７の光ヘッド装置５２及び再生信号検出回路５８の各部における信号の波形を説明するための概念図である。
【図９】図１の光ディスク装置の再生信号検出回路５８の他の構成例を光ヘッド装置５２とともに示すブロック図である。
【図１０】図７及び図９の再生信号検出回路５８内の遅延回路１０６の一構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の光ディスク装置の全体構成を示す図である。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、光ディスク装置５０を構成する各ブロックの接続関係のすべてを表すものではない。また、信号や情報を、それらが伝達される経路と同じ符号で表わすことがある。
【００２２】
図１において、光ディスク装置５０は、光ディスク５を回転駆動するためのスピンドルモータ５１、光ディスク５にレーザ光を照射し、光ディスク５の情報記録層で反射された戻り光ビームを受光して信号を出力する光ヘッド装置５２、光ヘッド装置５２を光ディスク５の半径方向に駆動するためのスレッドモータ５３、レーザ制御回路５４、サーボ制御回路５５、再生信号処理回路５６、復調回路６０、変調回路６４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）８０、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）８１を備えている。
【００２３】
サーボ制御回路５５には、スピンドルモータ５１をコントロールするスピンドルモータ制御回路６３、スレッドモータ５３をコントロールするスレッドモータ制御回路６２、光ヘッド装置５２をコントロールする光ヘッド制御回路６１が設けられ、それぞれＭＰＵ８１から発せられる命令により動作を行なう。
【００２４】
また、再生信号処理回路５６には、光ヘッド装置５２で検出され、伝送路Ｌ３を介して送られた信号にもとづいて、サーボ信号を生成するサーボ信号検出回路５９、再生信号ＲＦを検出して再生信号ＲＦの波形等化など行なう再生信号検出回路５８、および光ディスク５の蛇行した案内トラック溝からの反射光で得られるウォブル信号を検出するウォブル信号検出回路５７が設けられている。
ただし、前記案内トラック溝が形成されていない再生専用のＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）ディスクの場合には、前記ウォブル信号検出回路５７は無くてもよい。
【００２５】
ＭＰＵ８１は、再生信号処理回路５６で検出された信号振幅値データや状態信号などの伝送路Ｌ１の出力信号、あるいは他の各部からの出力信号にもとづいて光ディスク装置全体の動作を決定し、各部へ制御データ（例えば、ＭＰＵ８１から再生信号処理回路５６への伝送路Ｌ２の信号）を送って、それらの制御を行う。
【００２６】
なお、再生信号処理回路５６の構成要素のうち一部分がＭＰＵ８１の内部で処理される構成であってもよい。
【００２７】
ＲＡＭ８０は、プログラム領域８０Ａおよびデータ領域８０Ｂを有する。ＭＰＵ８１は、ＲＡＭ８０のプログラム領域８０Ａに記録されているプログラムに従って、各部の動作を制御するとともに、各部から送られてくる信号から制御の判断を行なう。
【００２８】
光ヘッド制御回路６１は、サーボ信号検出回路５９から送られるサーボエラー信号やＭＰＵ８１からの動作命令を元に、制御信号を伝送路Ｌ４経由で光ヘッド装置５２に出力し、光ヘッド装置５２から光ディスク５上へ照射される光の制御を行なう。
【００２９】
スレッドモータ制御回路６２およびスピンドルモータ制御回路６３は、サーボエラー信号やＭＰＵ８１からの動作命令を元に、スレッドモータ５１およびスピンドルモータ５３の制御を行なう。
【００３０】
ウォブル信号検出回路５７の出力信号Ｌ６と再生信号検出回路５８の出力信号Ｌ７は復調回路６０で情報データＬ８に復調される。
【００３１】
ＭＰＵ８１から出力されたデータの一部Ｌ９は、変調回路６４で光ディスク５への記録に適した記録信号Ｌ１０に変換され、レーザ制御回路５４へ送られる。この記録信号Ｌ１０に基づいてレーザ制御回路５４から伝送路Ｌ５を介して光ヘッド装置５２に制御信号が送られ、光ヘッド装置５２に搭載されている半導体レーザの発光パワーが制御される。
ただし、再生専用のＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）ディスクの場合には、記録のために用いる前記レーザ制御回路５４は無くてもよい。
【００３２】
この実施の形態１における光ディスク５は、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、光の強度に対して非線形光吸収特性又は非線形光透過特性を有する超解像マスク層５ａが成膜された超解像光ディスクである。以下、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）、（ｂ）を参照して従来技術の問題をさらに詳しく説明する。
ただし、図示されたディスクの構造は、便宜上最小構成で示したものであり、これ以外に別の材料等による層が成膜されていてもよい。
また、他のディスク構造として、マーク自身が非線形光吸収特性を有した材料で構成された超解像ディスクも提案されているが、このディスク構造であってもよい（例えば、非特許文献３参照）。
【００３３】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、一般的な等方レンズで集光された集光スポット１ａの光強度分布ＬＤはガウシアン分布であるため、光強度ピークの位置は集光スポット１ａの中心部分と一致するが、信号再生時には光ディスクが回転しているため、回転速度が熱伝導速度と近いオーダとなって、図２（ｂ）に示すように熱分布ＴＤは集光スポットの光強度分布ＬＤより遅れて分布する。超解像マスク層５ａの開口５ｂは熱分布の中で、ある温度Ｔｃ以上（又はある温度の範囲（ここでは図示せず））で透過率（又は、屈折率）が変化することによって形成されるので、開口５ｂの中心は集光スポット１ａの強度分布ＬＤのピーク１ｐより遅れた位置に形成されることになる。
ここでは、温度Ｔｃ以上で透過率（又は屈折率）が変化する例を説明したが、これに限らず、ある温度範囲において透過率（又は屈折率）が変化して開口が形成さえる超解像ディスクであってもよい。
【００３４】
上記の理由から、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、集光スポット１ａの中心よりディスクの移動方向に距離ｄだけずれた位置にその中心が位置するように開口５ｂが形成されることになる。そのため、開口５ｂで検出される超解像再生信号（成分）は、集光スポット１ａ全体で検出される常解像再生信号（成分）より、時間にしてΔｔ（＝ｄ／回転線速度）だけ遅れた信号となり、同期のずれた信号が混在してしまうという問題が生じる。本発明は、上記の問題を解決し、超解像再生と常解像再生とが混在していても、常解像再生と超解像再生の間で発生する信号の位相シフトから発生する信号劣化を軽減でき、超解像ディスクから良好な品質のデータを再生することができるようにしたものである。
【００３５】
光ヘッド装置５２は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の非超解像の光ディスクのみならず、超解像光ディスクにも対応するものである。
光ヘッド装置５２は、光ディスク５に半導体レーザによる光ビームを集光するとともに、光ディスク５の情報記録層で反射した戻り光ビームを受光し、再生信号やサーボ信号を生成するための信号を検出する。
【００３６】
図４は、本発明の光ヘッド装置５２の構成例を示す図である。図４において、レーザー制御回路５４から伝送路Ｌ５を介して入力される制御信号にもとづいて半導体レーザ２から放射された波長λの光ビーム１は、ビームスプリッタ３で反射し、対物レンズ４によって光ディスク５に集光される。光ディスク５で反射した戻り光ビームＱはビームスプリッタ３を透過し、収束する。この戻り光ビームＱは、受光素子２７の受光面で受光され、その受光パワー量に応じた電気信号が伝送路Ｌ３に出力される。
【００３７】
ここで、図４は、本発明の光ヘッド装置の基本構成とその原理を説明することを目的とし、光ディスクの再生信号の検出光学系のみを、最小構成部品で示したものであり、光ヘッド装置の構成は図４に示すものに限定されない。
【００３８】
例えば、光ディスク５が回転するときに、対物レンズ４の光軸方向およびその光軸方向に垂直な方向の光ディスク５の位置変動によって生じる対物レンズ４の焦点距離の誤差を補正するように、対物レンズ４を光軸方向およびその光軸方向に垂直な方向に駆動させる対物レンズ駆動アクチュエータを備えてもよい。
【００３９】
また、光ディスクの再生信号の検出光学系以外に、光ディスク５の情報記録層に対する対物レンズ５の焦点誤差量やトラッキング誤差量を検出するためのセンサー光学系を備えていてもよい。
【００４０】
さらには、例えば、図示のビームスプリッタ３に代えて、偏光ビームスプリッタを配置し、且つその偏光ビームスプリッタと対物レンズ４の間に１／４波長板を挿入してもよい。これにより、光の利用効率を向上させることができる。
【００４１】
図５は、受光素子２７の受光面２７Ｒと戻り光ビームＱを示した図である。受光面２７Ｒで受光された戻り光ビームＱの検出信号から以下にように再生信号が得られる。
【００４２】
受光面２７Ｒは、３つの受光エレメントに分割されており、中央の受光エレメント２７Ａと、前記受光エレメント２７Ａと隣接しつつ対称な位置に受光エレメント２７Ｂと受光エレメント２７Ｃが配置されている。ここで、ｘ軸（図５の縦方向）は、光ディスク５のトラック方向（すなわち、タンジェンシャル方向）が光学部品を介して受光面に投影される方向に対応する。
【００４３】
受光エレメント２７Ａのｘ軸方向の幅Ｗ、受光面上の戻り光ビームＱの半径をｒとするとき、戻り光ビームの直径２ｒは、前記幅Ｗより大きくなるように設定するが、この幅Ｗの設定に関して説明するために、この光ヘッドの受光素子で検出される常解像再生信号と超解像再生信号について説明を行う。
【００４４】
常解像再生の場合を考える。図６（ａ）に示すように、マークにおける回折により発生する０次光とその他高次光（１次光以上）との、戻り光ビーム内部での干渉により生じる光の明暗の変化が再生信号の変調成分となる。図６では、この０次光と１次光の干渉領域をＤ１、Ｄ２で示している。
領域ＡＰは、対物レンズの瞳に相当し、実際にはその内部の光が受光素子で受光される。図６では、高次光のうち１次光のみを破線で示している。特に図６（ａ）は、マーク長ＭＬがλ／（２ＮＡ）より長い場合であり、１次光同士が重なる。
マーク長ＭＬがλ/（２ＮＡ）よりも短く、且つλ／（４ＮＡ）より長いときの戻り光を考えると、図６（ｂ）のように、干渉領域（０次光と１次光の干渉領域）Ｄ１及びＤ２は、ある距離Ｌだけ離れて存在し、戻り光の中心部には存在しなくなる。マーク長がさらに短くなるにつれ、距離Ｌは広がる。
すなわち、マーク長が小さくなるほど、前記干渉部分は戻り光の内部のトラック方向（該トラック方向に対応する方向）の周辺部にシフトし、周辺部に常解像再生信号の変調成分が多く含まれる。
【００４５】
さらに、マーク長が短くなって、回折限界λ/（４ＮＡ）より短くなると、図６（ｃ）に示すように、距離Ｌは光束半径ｒより大きくなり、もはや干渉領域Ｄ１及びＤ２が戻り光に存在しなくなる。すなわち、常解像再生信号成分は無くなる。
【００４６】
一方、超解像再生の場合、光ディスクの超解像マスク層５ａに発生した微小開口５ｂで読み出されたマークの変調成分は、戻り光ビームの受光素子の受光面上での領域の全体、すなわち、図６（ａ）〜（ｃ）の対物レンズ瞳に相当する領域ＡＰ内の全体に渡って存在する。この現象は、我々の行なった光学シミュレーションにより確認されている。
【００４７】
以上の特徴から、受光面２７Ｒの分割については、戻り光ビームの中央部が受光エレメント２７Ａによって受光され、周辺部が受光エレメント２７Ｂ及び２７Ｃによって個別に受光されるように、受光エレメント２７Ａの幅Ｗを設定する。
【００４８】
常解像再生信号成分は、戻り光ビームの中央部よりも周辺部に干渉領域Ｄ１及びＤ２が存在しているので、図５の受光面２７Ｒで戻り光ビームＱを検出することで、受光エレメント２７Ａから出力される信号Ｓａは、常解像再生信号の成分がほとんど含まれない超解像再生信号として得られる。
【００４９】
さらに言えば、光ディスクの最長のマーク長ＭＬ＿ｍａｘが回折限界のλ／（４ＮＡ）よりも大きい場合、干渉領域Ｄ１とＤ２間の距離Ｌは、
２×（λ／（２×ＮＡ×ＭＬ＿ｍａｘ）-１）×ｒ
で表すことができる。幅Ｗを前記Ｌ程度、又はそれ以下に設定すれば、干渉領域Ｄ１及びＤ２は、受光エレメント２７Ｂ又は受光エレメント２７Ｃに完全に入射するので、常解像再生信号成分を全く含まず、超解像再生信号成分のみで成る信号Ｓａが得られる。
さらに、干渉領域Ｄ１及びＤ２が存在する条件は、光ディスクの最長のマーク長ＭＬ＿ｍａｘが回折限界のλ／（４ＮＡ）よりも大きい場合であり、光ディスクの最長のマーク長ＭＬ＿ｍａｘが回折限界のλ／（４ＮＡ）よりも大きく、且つλ/（２ＮＡ）より小さいマークにより構成されるデータ列が記録される光ディスクで効果が期待できる。
【００５０】
また、受光エレメント２７Ｂ及び受光エレメント２７Ｃから出力される信号Ｓｂ及び信号Ｓｃは常解像再生信号成分と超解像再生信号成分とが混在した信号となる。
【００５１】
以上の光ヘッド装置５２により、超解像再生信号成分のみの信号Ｓａと、常解像再生信号成分と超解像再生信号成分を含む信号Ｓｂ、Ｓｃを得ることができる。
【００５２】
図７は、本発明による、前記信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを受ける再生信号処理回路５６内の再生信号検出回路５８の概略構成を示す。ここでは、再生信号検出回路５８のうち再生信号ＲＦを検出する部分について示す。
【００５３】
信号Ｓｂと信号Ｓｃを加算回路１０１で加算して信号Ｓｄを生成し、利得位相調整手段としてのイコライザー１０２で適切な利得と位相を調整して信号Ｓｅを生成する。一方、信号Ｓａを利得位相調整手段としてのイコライザー１０３で適切な利得と位相に調整して信号Ｓｆを生成し、信号Ｓｆを分岐した後、一方に信号Ｓｆの振幅を適切なゲインＫをかけて調整するゲイン調整器１０４を経て信号Ｓｇを生成する。信号Ｓｅから信号Ｓｇを減算回路１０５で減算した信号Ｓｈをさらに遅延回路１０６で、ある遅延量を与えた信号Ｓｉと、前記信号Ｓｆを加算回路１０７で加算して再生信号ＲＦを生成する。
【００５４】
この再生信号生成方式の概念について図８を用いて説明する。
図８（ａ）〜（ｄ）は、ある長さのマークを再生したときの前記信号Ｓａ〜Ｓｉを示した概略図である。先に、図２及び図３を参照して説明した通り、光強度分布と熱分布が時間Δｔだけシフトして再生されるので、超解像再生信号成分ＳＲと常解像再生信号成分ＮＲとが混在している場合に、図８（ａ）に示すように、信号Ｓｄ（Ｓｂと信号Ｓｃの合成信号）に含まれる超解像信号成分ＳＲと常解像信号成分ＮＲは互いに時間Δｔだけシフトしているので、信号Ｓｄは、常解像再生信号成分ＮＲに対して、超解像再生信号成分ＳＲと常解像再生信号成分ＮＲの時間差Δｔとゼロの中間的な時間Δｔｓ（Δｔｓ＜Δｔ）だけシフトしたものとなる。
【００５５】
図８（ｂ）は、信号Ｓａの波形を示したものであり、図８（ａ）の超解像再生信号成分ＳＲと同等の波形である。
図８（ｃ）は信号Ｓｈの波形を示したものであるが、信号Ｓｈは、信号Ｓｅ（信号Ｓｄと位相がほぼ同じ）から、超解像信号成分ＳＲを差し引いたものであり、常解像再生信号成分ＮＲを表すものとなる。
信号Ｓｈは、信号Ｓｆ（信号Ｓａと略同じ同相）に対して時間Δｔだけシフトしているので、信号Ｓｈの位相を遅延回路１０６によって時間Δｔだけ補正することで、図８（ｄ）に示したような信号Ｓｉが得られる。位相が補正された常解像信号の信号Ｓｉと超解像信号である信号Ｓｆを加算回路１０７で合成して再生信号ＲＦを生成すれば、超解像ディスクを再生した際に生じていた超解像再生信号成分と常解像再生信号成分との位相差による信号劣化を抑制することができる。
上記のような一連の処理は、常解像再生信号成分ＮＲと超解像再生信号成分ＳＲの位相差を補正したことで、結果的に信号Ｓｄと信号Ｓａの位相差を補正しており、常解像再生信号成分ＮＲと超解像再生信号成分ＳＲを分離して位相差の補正を実現するものである。
また、上記以外の処理方法として、信号Ｓｄと信号Ｓａのいずれか一方に遅延を与えて適切な振幅調整をして合成し、再生信号ＲＦを生成するような信号処理であってもよい。
【００５６】
上記で説明した図７のイコライザー１０２、１０３、及び遅延回路１０６、並びに信号合成に用いた減算回路１０５、及び加算回路１０１、１０７は、光ディスクの再生信号が数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの高周波帯域の信号であるためアナログ回路で構成することが難しくなるが、いずれもＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）のようなディジタル回路を用いることにより構成しやすくなる。利得や位相もしくは遅延量は、ＦＩＲ回路のタップ係数を適切な値に設定して与えることができる。
【００５７】
図９は、図７の再生信号検出回路５８の代わりに用い得る再生信号検出回路５８を示す。図９に示される再生信号検出回路５８は、イコライザー１０２、１０３や遅延回路１０６やゲインＫを有するゲイン調整器１０４をタップ係数が可変のＦＩＲ回路にて構成するとともに、２値化データによるビタビ復調方式を用いて、前記利得と前記位相と前記遅延量を最適化して再生信号ＲＦを自動等化する信号処理の基本概念を示した図である。
【００５８】
タップ係数の更新処理にはＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）法などの適応信号処理法を応用する。
再生信号ＲＦは、２値化手段としてのビタビ復号器１０８によって２値化データＢＲＦに復号される。ビタビ復号のＰＲクラスは、理想再生信号の周波数特性に近いものを選択し、前記ビタビ復号器１０８が出力する２値化データＢＦＲを適応等化手段としてのＬＭＳ制御回路１０９に入力する。ＬＭＳ制御回路１０９では前記ＰＲクラスで表わされる目標信号と前記再生信号ＲＦとの誤差が最小となるように、それぞれのＦＩＲ回路のタップ係数を逐次更新し、これにより、例えば、ゲイン調整器１０４のゲイン値及び遅延回路１０６の遅延量を、ビタビ復号器１０８の出力に応じて適応的に変化させながら、再生信号ＲＦの波形等化処理を行う。
【００５９】
図９の回路構成では、イコライザー１０２、１０３、ゲイン調整器１０４及び遅延回路１０６のすべての構成要素に対して、ＬＭＳ法によるタップ係数の更新処理が施されているが、再生信号ＲＦの波形等化の収束性が十分な場合には、例えばゲイン調整器１０４、遅延回路１０６のタップ係数のＬＭＳ法による逐次更新は行わずにある固定値としておけば、回路規模を小さくできる。
【００６０】
また、上記の説明では、光ヘッド装置からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤコンバータや、各ディジタル回路の動作クロックを生成するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路、ＡＤコンバータで２値化された信号のＤＣ成分を補正するＤＣ補正回路などは、本発明の特徴ではないのでここでは省略している。
【００６１】
図１０は、ディジタル回路で構成した遅延回路１０６の例を示したブロック図である。無論これに限るものではないが、図示の構成の特徴は１クロック以下の単位で遅延量を与えられることである。
【００６２】
図示の遅延回路１０６は、Ｎクロック周期分の比較的大きな遅延を与えることを目的とする第１の部分１０６Ａと、１クロック周期以下の遅延量を与えることを目的とする第２の部分１０６Ｂからなる。なお、図示の例では、第１の部分が前段部分を構成し、第２の部分が後段部分を構成しているが、第１の部分を後段に、第２の部分を前段に配置しても良い。
【００６３】
第１の部分１０６Ａはディジタル回路では一般的な各々１クロック周期の遅延時間を持つ第１乃至第Ｎ段の遅延ユニット２０１−１〜２０１−Ｎが直列接続されたものである。第１の部分１０６Ａの出力は、第２の部分１０６Ｂに入力され、２つに分岐され、その一方を遅延ユニット２０２で１クロックだけ遅延させた後にゲイン調整器２０３でｍ倍のゲインを与え、他方を遅延させることなく）ゲイン調整器２０４でｎ倍のゲインを与えて、それらを合成器２０５で、加算して、１／（ｍ＋ｎ）倍する。
【００６４】
上記のゲインｍとゲインｎを適切に与えれば、各クロックのタイミングと、１クロック周期前の間の任意の時点（ｍとｎの比で内分した時点）の信号の値を直線補間した波形を得ることができる。これにより１クロック間の任意の遅延量を付与することができる。
前記Ｎとｍとｎは、波形等化に必要となる遅延量に応じて決定される。すなわち、図９で述べたＬＭＳ法を応用した構成においては、ＮとｍとｎはＬＭＳ制御回路１０９により制御される。
【００６５】
以上で説明したように、本発明の実施の形態１の構成によれば、超解像ディスクの再生信号に含まれる超解像信号成分と常解像信号成分を分離して、戻り光ビームの光量ロスなく超解像再生と常解像再生との時間位相差の発生による前記再生信号の劣化を抑制し、再生信号の品質を向上させる効果がある。
【符号の説明】
【００６６】
１  光ビーム、  ２  半導体レーザ、  ４  対物レンズ、  ５  光ディスク、  ２７  受光素子、  ５０  光ディスク装置、  ５２  光ヘッド装置、  Ｑ  戻り光ビーム、  Ｓａ〜Ｓｉ  信号、  １０１、１０７  加算回路、  １０５  減算回路、  １０２、１０３  イコライザー、  １０６  遅延回路、  ＲＦ  再生信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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