JP3606544B2 - 光ディスクカートリッジ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
光磁気ディスク、ＣＤ，ＤＶＤ等の高密度光ディスクを用いた記録再生装置のカートリッジ、殊にソリッドイマージョンレンズを用いた光ディスク装置の光ディスクカートリッジに関するものであり、光ディスクとソリッドイマージョンレンズ間の空隙に塵が侵入することを防止するために有効なものである。
【０００２】
【従来技術】
光ディスクを用いた記録再生装置においては、その記録密度を向上させるための工夫の一つとして、ソリッドイマージョンレンズを用いた光学系を利用する記録再生装置が提案されている（特開平８ー２１２５７９号公報）。このものの概要は次のとおりである（図６参照）。
対物レンズ６１がホルダ６４に保持され、フォーカスアクチュエータ６５によって上下に駆動制御され、また、トラッキングアクチュエータ６６によって光ディスクの半径方向に駆動制御されるようになっている。そして、光ディスク６０と対物レンズ６１との間にソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ、以下これを「ＳＩＬ」という）６３を介在させてあり、このＳＩＬ６３はホルダ６７に保持され、ＳＩＬアクチュエータ６８により光軸方向に駆動制御される。このＳＩＬ６３と光ディスク６０との間隙は数１０〜数１００ｎｍの極めて微小な範囲で制御される。
対物レンズ６１により収束した光をプレート６２とＳＩＬ６３を介して光ディスク６０に照射する。対物レンズ６１とプレート６２を保持するホルダ６４をフォーカスアクチュエータ６５とトラッキングアクチュエータ６６によりそれぞれフォーカス制御するとともにトラッキング制御する。また、ホルダ６４とホルダ６７の間に形成されているコンデンサの容量の変化に対応してＳＩＬアクチュエータ６８を駆動し、ホルダ６７とホルダ６４との間隙が一定になるように制御するものであり、これにより、ＳＩＬ６３と光ディスク６０の厚さに起因して球面収差が発生するのを抑制するものである。
また、これ以外にＳＩＬを用いた記録再生装置として、対物レンズとＳＩＬを一体に構成し、これらを浮上ヘッドに搭載し、浮上ヘッドと光ディスクとの距離を浮上量（光ディスクに引きづられて高速回転する当該光ディスク表面の空気層の浮上力による浮上ヘッドの浮上量）によって制御するようにしたものも提案されている（上記公開公報参照）。
これらのＳＩＬを用いた光学系を利用する記録再生装置では、光ディスクから数１０〜数１００ｎｍ離れた位置にＳＩＬを配置する必要があることは上記のとおりであり、上記の高精度のアクチュエーターを用いる場合においても、また、上記浮上ヘッドを用いる場合においてもＳＩＬと光ディスクの記録面の距離が非常に小さいので塵の影響を受けやすく、このために塵が侵入しやすいリムーバブルディスク（交換可能なディスク）の利用は困難であった。
【０００３】
一方、光ディスクの表面への塵埃の付着を防ぐ方法として、光ディスクをほぼ完全に密閉されたカートリッジに入れて、カートリッジに取り付けた透明な窓から、書き込み、読み出しを行うようにしたものが、特開平５−２８２８２７号公報、特開平５−２２５７７０号公報に記載されているが、ＳＩＬを用いた光学系を利用する記録再生装置では、上記のようにＳｌＬと光ディスクとの間隔を極めて至近距離に近接させる必要があるため、上記のようなカートリッジを単純に利用することはできない。このために、ＳＩＬを用いた光ディスク装置において光ディスクをカートリッジに入れて完全に密封するには、ＳｌＬと光ディスクとの間隔を至近距離に近接させられるように、その窓の機構構造を工夫することが必要である。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ＳＩＬを用いた光ディスク装置について、光ディスクとＳＩＬとの間への塵の侵入を確実に防止しできるように、光ディスクカートリッジの窓の機構構造を工夫するとともに、そのカートリッジを利用して高密度で交換可能な光ディスク装置を構成することをその課題とするものである。
【０００５】
【課題解決のために講じた手段】
ＳＩＬを用いた光ディスク装置用の光ディスクカートリッジについて、
書込・読出光源波長の光を透過する窓を設け、該窓の位置を光ディスクの表面に垂直な方向に調整可能にし、該光ディスクと窓との間隔を調整できるようにして、該窓と光ディスク表面とを近接させ得ることである。
【０００６】
【作用】
光ディスクを内蔵したカートリッジに記録再生を行う光源波長の光を透過させる透明な窓の位置をカートリッジの上面から光ディスク側に下げて光ディスクの表面に近接させたことにより、窓の下面と光ディスク上面との間の間隙が可及的に小さくされ、さらに窓とＳＩＬを近接させて窓がＳＩＬの一部分として機能することで、光ディスク上面とＳＩＬを可及的に接近させることができる。
また、カートリッジは常に密閉された状態を保てるから、光ディスクの表面に塵が付着して光ディスクとＳＩＬとの間に塵が介在することが防止される。
さらに、この構成ではカートリッジの光ディスク側全面と光ディスクが近接するわけではないので、カートリッジの加工精度をそれほど高くする必要がなく、窓のみを光ディスクに近接させられるような精度で製造すればよい。また、近接している面が小さいので、ディスクとカートリッジ間の隙間に入り込む空気による抵抗が小さく、したがってディスクを高速回転させやすい。
そして、光ディスクと窓との間の間隔を調整できるので、カートリッジの製造誤差に起因する光ディスクと窓との間の間隔の誤差を補償することができ、これによって一層高密度な記録再生が可能になる。
【０００７】
【実施態様】
【実施態様１】
上記解決手段（請求項１）による光ディスクカートリッジについて、非使用時には上記窓がカートリッジに開けられた取り付け穴に接触してカートリッジを密閉し、使用時はその穴から記録再生装置内で発生する塵の大きさよりも小さい距離だけ離れて光ディスクに接近するようにしたこと。
【作用】
窓を、光ディスクと垂直方向に可動にした上で、カートリッジの構造を簡素化することができる。
【０００８】
【実施態様２】
上記解決手段（請求項１）による光ディスクカートリッジについて、上記窓とカートリッジの穴の間にシリコンオイルなどの不揮発性液体をはさみ、光ディスクに対して窓が近接した状態のときにも、表面張力によって上記不揮発性液体が上記窓とカートリッジの間に膜を生じて塵の侵入を防ぐようにしたこと。
【作用】
液体膜により塵の侵入を避けることができるので、実施態様１のカートリッジに比して窓の可動範囲を広くすることができる。
【０００９】
【実施態様３】
上記解決手段（請求項１）における窓にＳＩＬを一体に形成したこと。
【作用】
上記窓にＳＩＬを一体に形成することにより、窓自体をＳＩＬとして機能させることができるから、光ディスクとＳＩＬとの間の間隙を一層小さくすることができる。また、記録再生装置の光ピックアップヘッドにＳＩＬを組み込む必要がなくなるので、光ヘッドの作製も容易で、他の仕様の光ディスク（ＤＶＤ，ＣＤ）などとの互換性を持たせることができる。
【００１０】
【実施態様４】
上記実施態様３（請求項４）による光ディスクカートリッジについて、上記窓に一体化したＳＩＬの形状を、光ディスクの半径方向に伸びたシリンドリカルレンズとしたこと。
【作用】
窓に一体化するＳＩＬの形状をシリンドルカルにすることで、窓の位置を半径方向に移動させるための手段を省略することができるので、窓とＳＩＬが一体になったカートリッジの構造を簡単にすることができる。
【００１１】
【実施態様５】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様４のいずれかによる光ディスクカートリッジについて、上記窓に光ディスクに対して垂直方向に磁界を発生できるコイルを一体に形成したこと。
【作用】
窓に対してコイルが一体になっているので、光磁気ディスクに対して、高密度の記録再生が可能になる。また、記録再生装置の光ヘッド部分にコイルを組み込む必要がなくなるため、一つの光ヘッドで、光磁気ディスクと相変化型光ディスクに対して互換性を持たせることが可能になる。
【００１２】
【実施態様６】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様５のいずれかによる光ディスクカートリッジについて、上記窓の光ディスク側の面が溝によって複数の面に分割されていること。
【作用】
上記窓を、窓と光ディスクの間に流れ込む気流を利用して光ディスク上に浮上させる構造において、窓と光ディスクの間の気流を制御できるため、これによって窓と光ディスクの間隔を微小に制御することができる。
【００１３】
【実施態様７】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様６のいずれかによる光ディスクカートリッジについて、上記窓の固定手段としてスプリング、スポンジ、粘性流体などの弾性材料のいずれか、またはそれらを組み合わせて用いたこと。
【作用】
光ディスクの撓み、製造誤差によって、光ディスクが回転しているときに書込・読取位置が上下に変化しても、その変化に対して自動的に窓の高さが追随して変化するようにすることができる。
【００１４】
【実施態様８】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様７のいずれかによる光ディスクカートリッジについて、上記窓の光ディスク半径方向の断面が、光ディスク側に対して、凸面になっているようにしたこと。
【作用】
光ディスクに半径方向の反りがあって（光ディスクがすり鉢状に反っていること）、平坦な窓では部分的に窓と光ディスクの間隔が広くなってしまう場合でも、窓の角度を調整することで、光ディスクの任意の場所に対して窓を接近させることができる。
【００１５】
【実施態様９】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様８のいずれかによる光ディスクカートリッジについて、上記窓の光ディスク側の面で、光が集光される部分を他の部分よりも高くしたこと。
【作用】
光ディスクと近接している面積が小さくなるので、窓と光ディスクとを近接させやすくなる。
【００１６】
【実施態様１０】
上記解決手段、実施態様１又は実施態様２のいずれかの光ディスクカートリッジについて、使用時に比べて窓から離れた位置に、非使用時に光ディスクを固定する機構を設けたこと。
【作用】
上記窓の下面を光ディスク上面に接近させたにも関わらず、保管時に光ディスクが振動衝撃により窓に接触することを防止することができ、安全な保管が行える。
【００１７】
【実施態様１１】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様１０のいずれかの光ディスクカートリッジについて、非使用時に上記窓を覆うシャッターを設けたこと。
【作用】
非使用時の窓への塵埃の付着を防止することができる。
【００１８】
【実施態様１２】
解決手段、実施態様１乃至実施態様１１のいずれかによる光ディスクカートリッジを用いて相変化型光記録再生装置を構成したこと。
【作用】
変換可能な相変化型記録再生装置において、ＳＩＬが利用できるようになるので、一段と高密度な記録装置の製作が可能になる。
【００１９】
【実施態様１３】
解決手段、実施態様１乃至実施態様１１のいずれかによる光ディスクカートリッジを用いて光磁気記録再生装置を構成したこと。
【作用】
交換可能な光磁気記録再生装置において、ＳＩＬが利用できるようになるので、一段と高密度な記録再生装置の製作が可能になる。
【００２０】
【実施例】
次いで、図面を参照しながら実施例を説明する。
【実施例１】
図１は本発明の光ディスクカートリッジの平面図であり、また、図２は動作時における図１の点線部の断面図である。光ディスク１１はカートリッジ１２に収められている。カートリッジ１２には記録再生光源の波長の光に対して透明な窓１３が固定手段１５によって取り付けられているので、光ディスク１１はカートリッジ１２によってその表面が外界に露出しない構造になっている。この窓１３は固定手段１５を介してカートリッジ１２の上面から光ディスク１１側に下げた位置に設けられており、このため、窓の下面が光ディスク１１の上面に対して極めて近接した状態にある。
記録再生時は、カートリッジ１２が記録再生装置に挿入され、光ディスク１１がそのハブ１４を介して駆動されるようにモーターに接続され、窓１３を介して記録再生のためのレーザー光が光ディスク１１の記録再生面に照射される。図３は記録再生時の光ディスクと光学系の配置を示すものである。光源からの光は対物レンズ３２、ＳＩＬ３１、窓１３を通して光ディスクに照射されるが、その際、ＳｌＬ３１と窓１３、窓１３と光ディスク１１を夫々至近距離に近接させるようにする。対物レンズ３２、ＳｌＬ３１、窓１３は、焦点が窓１３の光ディスク側の面に結ばれるように設計されている。ＳｌＬ３１と対物レンズ３２は、窓１３上で光ディスクの半径方向に移動しながら、光ディスクへの記録再生を行う。この場合、ＳＩＬ３１から出射して窓１３に入射して窓１３に入射した光がＳＩＬと窓の間で反射されずに窓１３へ導入されることが重要である。ＳｌＬ３１を通過した後のＮＡ（開口数）が大きいので、ＳＩＬ３１と窓１３の間の空気の層が厚い場合、特に１を越えるようなＮＡになる場合はＳｌＬ３１から空気中へ抜ける光の一部が全反射されてしまうため、これらの間隔を狭めて近接場として扱えるようにする必要がある。但し、ＳＩＬ３１と窓１３の間では、窓１３と光ディスク１１間のような高速相対運動はないので、高さを精密に制御することはそれほど困難ではなく、場合によってはＳＩＬ３１を窓１３に接触させておいてもよい。また、顕微鏡観察の液浸法に用いられるパラフィン油（屈折率１．４８）や、セダ油（屈折率１．５２）、シリコンオイルなど、空気よりもＳＩＬや窓に近い屈折率を持つ材料を間に挟めば、窓１３と光ディスクの間で近接場を気にする必要はなくなるので、ＳＩＬと窓の間隔のコントロールが容易になる。
窓１３と光ディスク１１の間は、ＳｌＬ３１によって縮小されたスポット径が広がらない程度の距離に近接させることが重要である。そのためには、例えば、記録再生装置にカートリッジ１２を装填する場合に、記録再生装置に対してカートリッジ１２を固定する高さと、光ディスク１１がモーターに固定される位置のいずれか、またはその両方を圧電素子等を用いた精密なアクチュエータを用いて制御して、上記間隔になるように調整すればよい。
以上のように構成することで光ディスク１１の表面が外界に露出することがなく、したがって光デイスク１１の交換時において光ディスク表面に塵埃が付着することが防止され、光ディスク１１とＳＩＬ３１との間に塵埃が侵入することを防止できる。
【００２１】
以上、実施例１を説明したが、窓１３の固定手段１５を、窓１３が光ディスク方向（光ディスクの表面に垂直な方向）に移動出来るような構造にして光ディスク１１に記録再生を行うときに近接させるようにしてもよい。その際固定手段１５にスプリング、スポンジ、粘性流体等による振動減衰機構を組み込んでおけば、光ディスクの回転時にその歪みのために同ディスク表面が振動しても、窓と光ディスク表面との間に微小間隙を維持できるから、光ディスクと窓とを支障なく近接させておくことができる。図８（ａ）（ｂ）にその一例を示している（図８ （ｂ）は図８（ａ）のＡーＢ断面図）。図８（ｂ）において、窓１３は板バネ８１によって支えられており、板バネ８１にはダンパー８２が取り付けられていて、光ディスク回転時の振動を吸収できるようになっている。窓とカートリッジの隙間は薄いフィルム８３で塞いでいる。
光ディスクと窓の間隔を近接した一定の高さに保つために、光ディスクの回転によって、光ディスクと窓の間に巻き込まれる空気による浮上力を利用することもできる。ハードディスクの磁気ヘッドで応用されているように、窓部分にある程度傾きを与えたり、光ディスク側の面に、ディスクの回転方向と平行な溝を作ることで、空気の流れ込みを調節して高さをコントロールすることができる。
また、図９のように、窓の形状を完全に平坦ではなく、光ディスクに対向する側を若干凸形状にしておけば（図９（ａ）（ｂ）における窓９１の断面形状参照）、光ディスクに半径方向の反りが生じても（光ディスクがすり鉢状に反ること）、窓を半径方向に傾けることによりどの位置で記録再生を行って（再生位置の如何に拘らず）も、常に光ディスクと窓とを再生位置において近接させることができる。図９において、窓９１はディスクの中心側と周辺側が独立な板バネ等の保持手段９２によってカートリッジに取り付けられている。記録または再生時にはＳＩＬ３１が窓９１を押し下げて光ディスクに近接させる。この際、ＳＩＬに近い側の保持手段９２に大きな力が働くことを利用して、窓の形状と保持手段９２のスプリングの強さを調整することで、ＳＩＬに押された部分が最も光ディスクに近付くようにすることができる。
さらに、図１０に示すように、窓１３の光ディスク側の面で、光が集光する部分を、他の部分より凸になる構造にしておけば、光ディスク表面の回転方向に歪みがある場合（円周方向に波打っている場合）でも、窓と光ディスクを近接させておくことができる。突起の大きさは光ディスクの歪みの大きさやその周期を考慮して、どの位置でも窓と光ディスクとの間隔を十分小さくできるように決めればよい。なお、図１０は、図２における窓１３とこの実施例による窓１０１とを比較のために並べて例示しているものであり、この実施例の窓１０１の裏面に筋状の突起１０１ａを突設している。
さらに、非使用時の窓の損傷や窓への塵埃の付着を防止するために、非使用時に窓を覆うシャッターを設けることや、光ディスク１１が振動で窓に接触するのを避けるため、光ディスクを窓から離間させた位置で固定することも、カートリッジを安全に保管するのに有効である。
【００２２】
【実施例２】
実施例２は窓１３自体にＳｌＬの機能を持たせたものである。この場合の窓の平面形状は図４（ａ）に示すとおりであり、その窓４１にはＳＩＬ３１が嵌め込まれている。窓の形状は図４（ａ）に示すものに限られず、また窓４１とＳＩＬ３１とが同一の材料で一体に形成されたものでもよい。図４（ｂ）はＳｌＬ付きの窓をカートリッジに取付けたものの断面図である。窓４１は、当該窓を光ディスク１１の半径方向へ移動させるための移動手段４２を介してカートリッジに取り付けられている。移動手段４２はカートリッジに組み込まれていてもよく、他の例として、窓に移動力を伝えるための接続部をカートリッジに設けて、外部から窓に移動力を伝えるようにしてもよい。図５（ａ）（ｂ）に上記移動手段４２をカセットに組み込む場合の例を２つ示している。図５（ａ）の移動手段５１は窓４１を光ディスクの半径方向に前後に動かすようにしたものである。また、図５（ｂ）の移動手段５２は、窓４１を当該移動手段５２を中心にして回転させて、光ディスク１１の半径方向に移動させるようにしたものである。この例では、長方形のカートリッジ１２のサイズをコンパクトにするためにカートリッジの角に移動手段５１、５２を配置したものである。
窓の移動手段は様々な機構を採用できるが、例えば、光ディスクの半径方向に窓を案内するためのガイドと、当該ガイドに沿って窓を移動させるためのリニアモータとを用いる機構（具体的な機構は例えば、特開平５ー６７３８２号公報参照）を採用することもできる。
さらに、図７にＳＩＬの形状をシリンドリカルレンズにする場合を示している。ＳＩＬ７１は光ディスクの書き込み領域を横切るように配置される。この場合は、ＳＩＬについて窓４１を光ディスク１１の半径方向に移動させる必要がないので、上記の例に比べてカートリッジの構造を簡単にすることができる。このような形状のＳＩＬと通常の円形のスポットが得られる対物レンズを組み合わせて使う場合、図７（ｂ）における符号７５で示すようにスポットが楕円になる。しかしながら、ディスクの回転方向に対してはＳＩＬのない場合、すなわち符号７３で示す場合に比して小さくなるので、記録ビットの長さを短くして、記録密度を高めることができる。
また、窓に対して磁界発生用のコイルを一体化すれば、光磁気ディスクに対してこのカートリッジを利用することができる。これを図１２に示している。書き込み用磁界発生コイル１２１はＳＩＬ３１の光ディスク側の面に取り付けられている。この例の他の点は図４に示すものと同じ構成である。
以上のような窓を用いた場合は、光ピックアップヘッドにＳＩＬ３１を組み込む必要がないので、当該ピックアップヘッドの作製が容易で、対物レンズを共通化することで他の光ディスク（ＤＶＤ，ＣＤ）との互換性を持たせることができる。
【００２３】
実施例３は、窓を光ディスク方向に移動可能にして、ディスクの反り等の影響を緩和できるようにした上で、カートリッジの構造を簡素化するために、使用時に窓とカートリッジの間に隙間を持たせるようにしたものである。実施例３の構造を図１１（ａ）に示し、動作状態を図１１（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示している。図１１（ａ）に示す保管状態では光ディスク１１は、固定機構１１１によって窓１０１から離れた位置に固定されている。窓１０１は板バネ１１２と板バネ固定手段１１４によりカートリッジの開口部に押し付けられて、カートリッジを密封している。このカートリッジが記録再生装置に装着されると図１１（ｂ）に示すように、固定機構１１１が光ディスクの固定を解除し、光ディスクを駆動するモータの軸１１３により光ディスクが持ち上げられ、板バネ固定手段１１４が移動して窓１０１が光ディスク１１に近接（または接触）する。ＳＩＬ３１と対物レンズ３２は窓に近接して記録または再生を行う。このとき、カートリッジと窓の間に隙間ができるが、窓とカートリッジの隙間の大きさを十分狭くすることで塵の侵入を防ぐことができる。例えば、記録再生装置内で発生する塵の大きさが、５０μｍ程度であれば、ギャップの大きさをそれ以下にして、重なりの幅を十分にとっておけば、塵の侵入は防げる。また、図１１（ｃ）のように窓１０１とカートリッジ１２の間にシリコン等の不揮発性で粘性のある液体１１６を挟んでおけば、窓が移動しても、液体１１６が表面張力により移動して隙間を塞ぐようにすることができる。また、図１１（ｄ）に示すものではカートリッジ側に突起を設けて、窓１０１がカートリッジ１２に密着しているときに隙間に溜まっている液体１１６が、窓１０１が移動したときに突起の周辺に集まるようにしてカートリッジ内を密閉している（図１１（ｅ）参照）。
以上のような構成にすることで、ほぼ密閉したまま窓の高さが調節可能なカートリッジの構造の簡素化が図られる。
【００２４】
【効果】
１．総括的な効果
解決手段及び種々の実施態様、実施例について詳細に述べたが、この発明の総体としての効果は次のとおりである。
ＳＩＬを用いた光ディスクカートリッジについて、書込・読出光源波長の光を透過する窓を設け、上記窓を光ディスクカートリッジの上面から光ディスク側に下げて窓と光ディスク表面とを近接させたことにより、記録媒体の交換時に光ディスク表面に塵が付着することを防止できる。したがって、ＳＩＬを用いた光ディスク装置による高密度の記録再生を確実に行うことができ、また記録媒体の交換が支障なく行える。
また、上記窓の位置を光ディスクの方向（光ディスクの表面に垂直な方向）に調整可能にして、光ディスクと窓との間の間隔を調整できるようにしたことにより、カートリッジの製造誤差に起因する光ディスクと窓との間の間隔の誤差を補償することができるので、より高密度な記録再生が可能になる。
また、上記窓にＳＩＬを一体に形成することにより、窓自体をＳＩＬとして機能させることができ、これにより、光ディスクとＳＩＬとの間の間隙を一層小さくすることができる。さらに、記録再生装置の光ピックアップヘッドにＳＩＬを組み込む必要がなくなるので、ヘッドの作成も容易で、他の仕様の光ディスク（ＤＶＤ，ＣＤ）などとの互換性を持たせることができる。
さらに、上記光ディスクカートリッジについて、使用時に比べて窓から離れた位置に、非使用時に光ディスクを固定する機構を設けたことにより、窓の下面を光ディスク上面に接近させたにも拘らず、保管時に光ディスクが振動衝撃を受けたときに窓に接触することを防止することができ、安全に保管できる。
さらに、上記光ディスクカートリッジについて、非使用時に上記窓を覆うシャッターを設けたことにより、非使用時の窓への塵埃の付着を防止することができる。
【００２５】
また、カートリッジの内面と光ディスクの内面との間隔を至近距離にして、その一部を透明窓にし、当該窓にソリッドイマージョンレンズを設けることによってソリッドイマージョンレンズを用いた光学系を利用することも理論上は不可能ではないが、そのような要求に適うようにカートリッジを高精度に制作することは実際上不可能であり、現実的ではない。また、仮にそのように高精度にカートリッジを制作することが可能であるとしても、光ディスク上面全面とカートリッジ下面との間隙が極めて微小になるので、この微小間隙に介在する空気層による光ディスクの回転に対する抵抗が大きくなり、また、このように空気抵抗が大きくなるとは光ディスクを押し付ける力（上記の「浮上力」による押し付け力）が増大して、光ディスクを撓ませるとともに光リディスクのスラスト軸受による抵抗を増大させるという問題を生じる。これに対して、カートリッジの製造精度を比較的ラフ（従来の光ディスクカートリッジと同程度の製造精度）にしつつも、本発明によって窓の下面と光ディスクの上面との間隔を微小な至近距離にすることが可能になり、また、光ディスクの回転に対する空気抵抗、軸受による上記抵抗を従来の光ディスクカートリッジにおけるそれと同程度に抑えることができ、さらに上記空気抵抗の増大に伴う光ディスクの上記撓みの発生を回避することができる。このことが本発明の大きな利点である。
【００２６】
２．各請求項に係る発明の効果
各請求項に係る発明毎に対応する効果を整理すると次のとおりである。
（１）請求項１に係る発明の効果
光ディスクを内蔵したカートリッジに記録再生を行う光源波長の光を透過させる透明な窓の位置をカートリッジの上面から光ディスク側に下げて光ディスクの表面に近接させたことにより、窓の下面と光ディスクの上面との間の間隙が可及的に小さくされ、その結果、窓の上方または上面に位置するＳＩＬと光ディスク上面との間隔を可及的に接近させることができる。
また、カートリッジは常に密閉された状態を保てるから、光ディスクの表面に塵が付着して光ディスクとＳＩＬ上面との間に塵が介在することが防止される。
さらに、この構成ではカートリッジの光ディスク側面図と光ディスクが近接しないので、カートリッジの加工精度をそれほど高くする必要はなく、窓のみを光ディスクに近接させられるような精度で製造すればよくなる。また、近接している面積が小さいので、ディスクとカートリッジの間に入り込む空気による抵抗が少なくなり、ディスクを高速回転させ易い。
そして、光ディスクと窓との間の間隔を調整できるので、カートリッジの製造誤差に起因する光ディスクと窓との間の間隔の誤差を保証することができ、これによって一段と高密度な記録再生を行うことができる。
（２）請求項２に係る発明の効果
窓を、光ディスクと垂直方向に可動にした上で、カートリッジの構造を簡素化することができる。
（３）請求項３に係る発明の効果
液体膜により、塵の侵入を避けられるので、請求項２に係る発明に比して、窓の可動範囲を広くすることができる。
（４）請求項４に係る発明の効果
上記窓にＳＩＬを一体に形成することにより、窓自体をＳＩＬとして機能させられるから、光ディスクとＳＩＬとの間の間隙を一層小さくできる。また、記録再生装置の光ピックアップヘッドにＳＩＬを組み込む必要がなくなるので、光ヘッドの作製も容易で、他の仕様の光ディスク（ＤＶＤ，ＣＤ等）との互換性を持たせることができる。
（５）請求項５に係る発明の効果
窓に一体化するＳＩＬの形状をシリンドリカルレンズにすることにより、窓の位置を半径方向に移動させるための手段を省略することができるので、窓とＳＩＬが一体になったカートリッジの構造を簡単にすることができる。
（６）請求項６に係る発明の効果
窓に対してコイルが一体になっているので、光磁気ディスクに対して、高密度の記録再生ができる。また、記録再生装置の光ヘッド部分にコイルを組み込む必要がなくなるため、一つの光ヘッドで、光磁気ディスクと相変化型光ディスクに対して互換性を持たせることができる。
（７）請求項７に係る発明の効果
上記窓を、窓と光ディスクの間に流れ込む気流を利用して光ディスク上に浮上させる構造において、窓と光ディスクの間の気流を制御できるので、窓と光ディスクとの間の間隔を微小に制御することができる。
（８）請求項８に係る発明の効果
光ディスクの撓みや製造誤差によって、光ディスクが回転しているときに書込・読取位置が上下に変化した場合も、その変化に対して自動的に窓の高さを追随させることができる。
（９）請求項９に係る発明の効果
光ディスクに半径方向の反り（すり鉢状の反り）があって、平坦な窓では部分的に窓と光ディスクの間隔が広くなってしまうような場合でも、窓の角度を調整することで、読取り位置の変化に応じて光ディスクの任意の場所に対して窓を近接させることができる。
（１０）請求項１０に係る発明の効果
光ディスクと近接している面積が小さくなるので、窓と光ディスクを近接させやすくなる。
（１１）請求項１１に係る発明の効果
上記窓の下面を光ディスク上面に近接させても、保管時に光ディスクが振動衝撃により窓に接触することを防止でき、安全に保管することができる。
（１２）請求項１２に係る発明の効果
非使用時の窓への塵埃の付着を防止できる。
（１３）請求項１３に係る発明の効果
変換可能な相変化型光記録再生装置において、ＳＩＬが利用できるようになるので、一段と高密度な記録再生装置をつくることが可能になる。
（１４）請求項１４に係る発明の効果
交換可能な光磁気記録再生装置において、ＳＩＬが利用できるようになるので、一段と高密度な記録再生装置を作ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は実施例１の光ディスクカートリッジの平面図である。
【図２】は図１のＸーＸ断面図である。
【図３】は実施例１の動作状態の断面図である。
【図４】（ａ）は実施例２の窓の平面図であり、（ｂ）実施例２の断面図である。
【図５】（ａ）は実施例２の窓の移動手段の一例の平面図であり、（ｂ）は実施例２の窓の移動手段の他の一例の平面図である。
【図６】は従来例の断面図である。
【図７】（ａ）は実施例２においてシリンドリカルレンズ用いた場合の光ディスクとＳＩＬの配置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）における光学系の配置とスポット形状との対比図である。
【図８】（ａ）は実施例１において、窓にディスクの振動を減衰する機構を取り付けたものの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡーＡ断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は実施例１において、窓を光ディスク側に凸な断面形状にしたものの断面図である。
【図１０】は実施例１において、窓の光ディスク側の面に突起を設けたものの断面図である。
【図１１】（ａ）は実施例３の保管状態の断面図であり、（ｂ）は同実施例の使用状態の断面図であり、（ｃ）は同実施例の窓とカートリッジの間に液体を挟んだ場合の平面図であり、（ｄ）は（ｃ）の断面図であり、（ｅ）は（ｄ）とは別の状態の断面図である。
【図１２】はＳＩＬとコイルを窓に一体化したものの断面図である。
【符合の説明】
１１：光ディスク
１２：光ディスクカートリッジ
１３：窓
１４：ハブ
１５：固定手段
３１：ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）
３２：対物レンズ
４１：窓
４２、５１、５２：移動手段
【産業上の利用分野】
光磁気ディスク、ＣＤ，ＤＶＤ等の高密度光ディスクを用いた記録再生装置のカートリッジ、殊にソリッドイマージョンレンズを用いた光ディスク装置の光ディスクカートリッジに関するものであり、光ディスクとソリッドイマージョンレンズ間の空隙に塵が侵入することを防止するために有効なものである。
【０００２】
【従来技術】
光ディスクを用いた記録再生装置においては、その記録密度を向上させるための工夫の一つとして、ソリッドイマージョンレンズを用いた光学系を利用する記録再生装置が提案されている（特開平８ー２１２５７９号公報）。このものの概要は次のとおりである（図６参照）。
対物レンズ６１がホルダ６４に保持され、フォーカスアクチュエータ６５によって上下に駆動制御され、また、トラッキングアクチュエータ６６によって光ディスクの半径方向に駆動制御されるようになっている。そして、光ディスク６０と対物レンズ６１との間にソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ、以下これを「ＳＩＬ」という）６３を介在させてあり、このＳＩＬ６３はホルダ６７に保持され、ＳＩＬアクチュエータ６８により光軸方向に駆動制御される。このＳＩＬ６３と光ディスク６０との間隙は数１０〜数１００ｎｍの極めて微小な範囲で制御される。
対物レンズ６１により収束した光をプレート６２とＳＩＬ６３を介して光ディスク６０に照射する。対物レンズ６１とプレート６２を保持するホルダ６４をフォーカスアクチュエータ６５とトラッキングアクチュエータ６６によりそれぞれフォーカス制御するとともにトラッキング制御する。また、ホルダ６４とホルダ６７の間に形成されているコンデンサの容量の変化に対応してＳＩＬアクチュエータ６８を駆動し、ホルダ６７とホルダ６４との間隙が一定になるように制御するものであり、これにより、ＳＩＬ６３と光ディスク６０の厚さに起因して球面収差が発生するのを抑制するものである。
また、これ以外にＳＩＬを用いた記録再生装置として、対物レンズとＳＩＬを一体に構成し、これらを浮上ヘッドに搭載し、浮上ヘッドと光ディスクとの距離を浮上量（光ディスクに引きづられて高速回転する当該光ディスク表面の空気層の浮上力による浮上ヘッドの浮上量）によって制御するようにしたものも提案されている（上記公開公報参照）。
これらのＳＩＬを用いた光学系を利用する記録再生装置では、光ディスクから数１０〜数１００ｎｍ離れた位置にＳＩＬを配置する必要があることは上記のとおりであり、上記の高精度のアクチュエーターを用いる場合においても、また、上記浮上ヘッドを用いる場合においてもＳＩＬと光ディスクの記録面の距離が非常に小さいので塵の影響を受けやすく、このために塵が侵入しやすいリムーバブルディスク（交換可能なディスク）の利用は困難であった。
【０００３】
一方、光ディスクの表面への塵埃の付着を防ぐ方法として、光ディスクをほぼ完全に密閉されたカートリッジに入れて、カートリッジに取り付けた透明な窓から、書き込み、読み出しを行うようにしたものが、特開平５−２８２８２７号公報、特開平５−２２５７７０号公報に記載されているが、ＳＩＬを用いた光学系を利用する記録再生装置では、上記のようにＳｌＬと光ディスクとの間隔を極めて至近距離に近接させる必要があるため、上記のようなカートリッジを単純に利用することはできない。このために、ＳＩＬを用いた光ディスク装置において光ディスクをカートリッジに入れて完全に密封するには、ＳｌＬと光ディスクとの間隔を至近距離に近接させられるように、その窓の機構構造を工夫することが必要である。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ＳＩＬを用いた光ディスク装置について、光ディスクとＳＩＬとの間への塵の侵入を確実に防止しできるように、光ディスクカートリッジの窓の機構構造を工夫するとともに、そのカートリッジを利用して高密度で交換可能な光ディスク装置を構成することをその課題とするものである。
【０００５】
【課題解決のために講じた手段】
ＳＩＬを用いた光ディスク装置用の光ディスクカートリッジについて、
書込・読出光源波長の光を透過する窓を設け、該窓の位置を光ディスクの表面に垂直な方向に調整可能にし、該光ディスクと窓との間隔を調整できるようにして、該窓と光ディスク表面とを近接させ得ることである。
【０００６】
【作用】
光ディスクを内蔵したカートリッジに記録再生を行う光源波長の光を透過させる透明な窓の位置をカートリッジの上面から光ディスク側に下げて光ディスクの表面に近接させたことにより、窓の下面と光ディスク上面との間の間隙が可及的に小さくされ、さらに窓とＳＩＬを近接させて窓がＳＩＬの一部分として機能することで、光ディスク上面とＳＩＬを可及的に接近させることができる。
また、カートリッジは常に密閉された状態を保てるから、光ディスクの表面に塵が付着して光ディスクとＳＩＬとの間に塵が介在することが防止される。
さらに、この構成ではカートリッジの光ディスク側全面と光ディスクが近接するわけではないので、カートリッジの加工精度をそれほど高くする必要がなく、窓のみを光ディスクに近接させられるような精度で製造すればよい。また、近接している面が小さいので、ディスクとカートリッジ間の隙間に入り込む空気による抵抗が小さく、したがってディスクを高速回転させやすい。
そして、光ディスクと窓との間の間隔を調整できるので、カートリッジの製造誤差に起因する光ディスクと窓との間の間隔の誤差を補償することができ、これによって一層高密度な記録再生が可能になる。
【０００７】
【実施態様】
【実施態様１】
上記解決手段（請求項１）による光ディスクカートリッジについて、非使用時には上記窓がカートリッジに開けられた取り付け穴に接触してカートリッジを密閉し、使用時はその穴から記録再生装置内で発生する塵の大きさよりも小さい距離だけ離れて光ディスクに接近するようにしたこと。
【作用】
窓を、光ディスクと垂直方向に可動にした上で、カートリッジの構造を簡素化することができる。
【０００８】
【実施態様２】
上記解決手段（請求項１）による光ディスクカートリッジについて、上記窓とカートリッジの穴の間にシリコンオイルなどの不揮発性液体をはさみ、光ディスクに対して窓が近接した状態のときにも、表面張力によって上記不揮発性液体が上記窓とカートリッジの間に膜を生じて塵の侵入を防ぐようにしたこと。
【作用】
液体膜により塵の侵入を避けることができるので、実施態様１のカートリッジに比して窓の可動範囲を広くすることができる。
【０００９】
【実施態様３】
上記解決手段（請求項１）における窓にＳＩＬを一体に形成したこと。
【作用】
上記窓にＳＩＬを一体に形成することにより、窓自体をＳＩＬとして機能させることができるから、光ディスクとＳＩＬとの間の間隙を一層小さくすることができる。また、記録再生装置の光ピックアップヘッドにＳＩＬを組み込む必要がなくなるので、光ヘッドの作製も容易で、他の仕様の光ディスク（ＤＶＤ，ＣＤ）などとの互換性を持たせることができる。
【００１０】
【実施態様４】
上記実施態様３（請求項４）による光ディスクカートリッジについて、上記窓に一体化したＳＩＬの形状を、光ディスクの半径方向に伸びたシリンドリカルレンズとしたこと。
【作用】
窓に一体化するＳＩＬの形状をシリンドルカルにすることで、窓の位置を半径方向に移動させるための手段を省略することができるので、窓とＳＩＬが一体になったカートリッジの構造を簡単にすることができる。
【００１１】
【実施態様５】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様４のいずれかによる光ディスクカートリッジについて、上記窓に光ディスクに対して垂直方向に磁界を発生できるコイルを一体に形成したこと。
【作用】
窓に対してコイルが一体になっているので、光磁気ディスクに対して、高密度の記録再生が可能になる。また、記録再生装置の光ヘッド部分にコイルを組み込む必要がなくなるため、一つの光ヘッドで、光磁気ディスクと相変化型光ディスクに対して互換性を持たせることが可能になる。
【００１２】
【実施態様６】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様５のいずれかによる光ディスクカートリッジについて、上記窓の光ディスク側の面が溝によって複数の面に分割されていること。
【作用】
上記窓を、窓と光ディスクの間に流れ込む気流を利用して光ディスク上に浮上させる構造において、窓と光ディスクの間の気流を制御できるため、これによって窓と光ディスクの間隔を微小に制御することができる。
【００１３】
【実施態様７】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様６のいずれかによる光ディスクカートリッジについて、上記窓の固定手段としてスプリング、スポンジ、粘性流体などの弾性材料のいずれか、またはそれらを組み合わせて用いたこと。
【作用】
光ディスクの撓み、製造誤差によって、光ディスクが回転しているときに書込・読取位置が上下に変化しても、その変化に対して自動的に窓の高さが追随して変化するようにすることができる。
【００１４】
【実施態様８】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様７のいずれかによる光ディスクカートリッジについて、上記窓の光ディスク半径方向の断面が、光ディスク側に対して、凸面になっているようにしたこと。
【作用】
光ディスクに半径方向の反りがあって（光ディスクがすり鉢状に反っていること）、平坦な窓では部分的に窓と光ディスクの間隔が広くなってしまう場合でも、窓の角度を調整することで、光ディスクの任意の場所に対して窓を接近させることができる。
【００１５】
【実施態様９】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様８のいずれかによる光ディスクカートリッジについて、上記窓の光ディスク側の面で、光が集光される部分を他の部分よりも高くしたこと。
【作用】
光ディスクと近接している面積が小さくなるので、窓と光ディスクとを近接させやすくなる。
【００１６】
【実施態様１０】
上記解決手段、実施態様１又は実施態様２のいずれかの光ディスクカートリッジについて、使用時に比べて窓から離れた位置に、非使用時に光ディスクを固定する機構を設けたこと。
【作用】
上記窓の下面を光ディスク上面に接近させたにも関わらず、保管時に光ディスクが振動衝撃により窓に接触することを防止することができ、安全な保管が行える。
【００１７】
【実施態様１１】
上記解決手段、実施態様１乃至実施態様１０のいずれかの光ディスクカートリッジについて、非使用時に上記窓を覆うシャッターを設けたこと。
【作用】
非使用時の窓への塵埃の付着を防止することができる。
【００１８】
【実施態様１２】
解決手段、実施態様１乃至実施態様１１のいずれかによる光ディスクカートリッジを用いて相変化型光記録再生装置を構成したこと。
【作用】
変換可能な相変化型記録再生装置において、ＳＩＬが利用できるようになるので、一段と高密度な記録装置の製作が可能になる。
【００１９】
【実施態様１３】
解決手段、実施態様１乃至実施態様１１のいずれかによる光ディスクカートリッジを用いて光磁気記録再生装置を構成したこと。
【作用】
交換可能な光磁気記録再生装置において、ＳＩＬが利用できるようになるので、一段と高密度な記録再生装置の製作が可能になる。
【００２０】
【実施例】
次いで、図面を参照しながら実施例を説明する。
【実施例１】
図１は本発明の光ディスクカートリッジの平面図であり、また、図２は動作時における図１の点線部の断面図である。光ディスク１１はカートリッジ１２に収められている。カートリッジ１２には記録再生光源の波長の光に対して透明な窓１３が固定手段１５によって取り付けられているので、光ディスク１１はカートリッジ１２によってその表面が外界に露出しない構造になっている。この窓１３は固定手段１５を介してカートリッジ１２の上面から光ディスク１１側に下げた位置に設けられており、このため、窓の下面が光ディスク１１の上面に対して極めて近接した状態にある。
記録再生時は、カートリッジ１２が記録再生装置に挿入され、光ディスク１１がそのハブ１４を介して駆動されるようにモーターに接続され、窓１３を介して記録再生のためのレーザー光が光ディスク１１の記録再生面に照射される。図３は記録再生時の光ディスクと光学系の配置を示すものである。光源からの光は対物レンズ３２、ＳＩＬ３１、窓１３を通して光ディスクに照射されるが、その際、ＳｌＬ３１と窓１３、窓１３と光ディスク１１を夫々至近距離に近接させるようにする。対物レンズ３２、ＳｌＬ３１、窓１３は、焦点が窓１３の光ディスク側の面に結ばれるように設計されている。ＳｌＬ３１と対物レンズ３２は、窓１３上で光ディスクの半径方向に移動しながら、光ディスクへの記録再生を行う。この場合、ＳＩＬ３１から出射して窓１３に入射して窓１３に入射した光がＳＩＬと窓の間で反射されずに窓１３へ導入されることが重要である。ＳｌＬ３１を通過した後のＮＡ（開口数）が大きいので、ＳＩＬ３１と窓１３の間の空気の層が厚い場合、特に１を越えるようなＮＡになる場合はＳｌＬ３１から空気中へ抜ける光の一部が全反射されてしまうため、これらの間隔を狭めて近接場として扱えるようにする必要がある。但し、ＳＩＬ３１と窓１３の間では、窓１３と光ディスク１１間のような高速相対運動はないので、高さを精密に制御することはそれほど困難ではなく、場合によってはＳＩＬ３１を窓１３に接触させておいてもよい。また、顕微鏡観察の液浸法に用いられるパラフィン油（屈折率１．４８）や、セダ油（屈折率１．５２）、シリコンオイルなど、空気よりもＳＩＬや窓に近い屈折率を持つ材料を間に挟めば、窓１３と光ディスクの間で近接場を気にする必要はなくなるので、ＳＩＬと窓の間隔のコントロールが容易になる。
窓１３と光ディスク１１の間は、ＳｌＬ３１によって縮小されたスポット径が広がらない程度の距離に近接させることが重要である。そのためには、例えば、記録再生装置にカートリッジ１２を装填する場合に、記録再生装置に対してカートリッジ１２を固定する高さと、光ディスク１１がモーターに固定される位置のいずれか、またはその両方を圧電素子等を用いた精密なアクチュエータを用いて制御して、上記間隔になるように調整すればよい。
以上のように構成することで光ディスク１１の表面が外界に露出することがなく、したがって光デイスク１１の交換時において光ディスク表面に塵埃が付着することが防止され、光ディスク１１とＳＩＬ３１との間に塵埃が侵入することを防止できる。
【００２１】
以上、実施例１を説明したが、窓１３の固定手段１５を、窓１３が光ディスク方向（光ディスクの表面に垂直な方向）に移動出来るような構造にして光ディスク１１に記録再生を行うときに近接させるようにしてもよい。その際固定手段１５にスプリング、スポンジ、粘性流体等による振動減衰機構を組み込んでおけば、光ディスクの回転時にその歪みのために同ディスク表面が振動しても、窓と光ディスク表面との間に微小間隙を維持できるから、光ディスクと窓とを支障なく近接させておくことができる。図８（ａ）（ｂ）にその一例を示している（図８ （ｂ）は図８（ａ）のＡーＢ断面図）。図８（ｂ）において、窓１３は板バネ８１によって支えられており、板バネ８１にはダンパー８２が取り付けられていて、光ディスク回転時の振動を吸収できるようになっている。窓とカートリッジの隙間は薄いフィルム８３で塞いでいる。
光ディスクと窓の間隔を近接した一定の高さに保つために、光ディスクの回転によって、光ディスクと窓の間に巻き込まれる空気による浮上力を利用することもできる。ハードディスクの磁気ヘッドで応用されているように、窓部分にある程度傾きを与えたり、光ディスク側の面に、ディスクの回転方向と平行な溝を作ることで、空気の流れ込みを調節して高さをコントロールすることができる。
また、図９のように、窓の形状を完全に平坦ではなく、光ディスクに対向する側を若干凸形状にしておけば（図９（ａ）（ｂ）における窓９１の断面形状参照）、光ディスクに半径方向の反りが生じても（光ディスクがすり鉢状に反ること）、窓を半径方向に傾けることによりどの位置で記録再生を行って（再生位置の如何に拘らず）も、常に光ディスクと窓とを再生位置において近接させることができる。図９において、窓９１はディスクの中心側と周辺側が独立な板バネ等の保持手段９２によってカートリッジに取り付けられている。記録または再生時にはＳＩＬ３１が窓９１を押し下げて光ディスクに近接させる。この際、ＳＩＬに近い側の保持手段９２に大きな力が働くことを利用して、窓の形状と保持手段９２のスプリングの強さを調整することで、ＳＩＬに押された部分が最も光ディスクに近付くようにすることができる。
さらに、図１０に示すように、窓１３の光ディスク側の面で、光が集光する部分を、他の部分より凸になる構造にしておけば、光ディスク表面の回転方向に歪みがある場合（円周方向に波打っている場合）でも、窓と光ディスクを近接させておくことができる。突起の大きさは光ディスクの歪みの大きさやその周期を考慮して、どの位置でも窓と光ディスクとの間隔を十分小さくできるように決めればよい。なお、図１０は、図２における窓１３とこの実施例による窓１０１とを比較のために並べて例示しているものであり、この実施例の窓１０１の裏面に筋状の突起１０１ａを突設している。
さらに、非使用時の窓の損傷や窓への塵埃の付着を防止するために、非使用時に窓を覆うシャッターを設けることや、光ディスク１１が振動で窓に接触するのを避けるため、光ディスクを窓から離間させた位置で固定することも、カートリッジを安全に保管するのに有効である。
【００２２】
【実施例２】
実施例２は窓１３自体にＳｌＬの機能を持たせたものである。この場合の窓の平面形状は図４（ａ）に示すとおりであり、その窓４１にはＳＩＬ３１が嵌め込まれている。窓の形状は図４（ａ）に示すものに限られず、また窓４１とＳＩＬ３１とが同一の材料で一体に形成されたものでもよい。図４（ｂ）はＳｌＬ付きの窓をカートリッジに取付けたものの断面図である。窓４１は、当該窓を光ディスク１１の半径方向へ移動させるための移動手段４２を介してカートリッジに取り付けられている。移動手段４２はカートリッジに組み込まれていてもよく、他の例として、窓に移動力を伝えるための接続部をカートリッジに設けて、外部から窓に移動力を伝えるようにしてもよい。図５（ａ）（ｂ）に上記移動手段４２をカセットに組み込む場合の例を２つ示している。図５（ａ）の移動手段５１は窓４１を光ディスクの半径方向に前後に動かすようにしたものである。また、図５（ｂ）の移動手段５２は、窓４１を当該移動手段５２を中心にして回転させて、光ディスク１１の半径方向に移動させるようにしたものである。この例では、長方形のカートリッジ１２のサイズをコンパクトにするためにカートリッジの角に移動手段５１、５２を配置したものである。
窓の移動手段は様々な機構を採用できるが、例えば、光ディスクの半径方向に窓を案内するためのガイドと、当該ガイドに沿って窓を移動させるためのリニアモータとを用いる機構（具体的な機構は例えば、特開平５ー６７３８２号公報参照）を採用することもできる。
さらに、図７にＳＩＬの形状をシリンドリカルレンズにする場合を示している。ＳＩＬ７１は光ディスクの書き込み領域を横切るように配置される。この場合は、ＳＩＬについて窓４１を光ディスク１１の半径方向に移動させる必要がないので、上記の例に比べてカートリッジの構造を簡単にすることができる。このような形状のＳＩＬと通常の円形のスポットが得られる対物レンズを組み合わせて使う場合、図７（ｂ）における符号７５で示すようにスポットが楕円になる。しかしながら、ディスクの回転方向に対してはＳＩＬのない場合、すなわち符号７３で示す場合に比して小さくなるので、記録ビットの長さを短くして、記録密度を高めることができる。
また、窓に対して磁界発生用のコイルを一体化すれば、光磁気ディスクに対してこのカートリッジを利用することができる。これを図１２に示している。書き込み用磁界発生コイル１２１はＳＩＬ３１の光ディスク側の面に取り付けられている。この例の他の点は図４に示すものと同じ構成である。
以上のような窓を用いた場合は、光ピックアップヘッドにＳＩＬ３１を組み込む必要がないので、当該ピックアップヘッドの作製が容易で、対物レンズを共通化することで他の光ディスク（ＤＶＤ，ＣＤ）との互換性を持たせることができる。
【００２３】
実施例３は、窓を光ディスク方向に移動可能にして、ディスクの反り等の影響を緩和できるようにした上で、カートリッジの構造を簡素化するために、使用時に窓とカートリッジの間に隙間を持たせるようにしたものである。実施例３の構造を図１１（ａ）に示し、動作状態を図１１（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示している。図１１（ａ）に示す保管状態では光ディスク１１は、固定機構１１１によって窓１０１から離れた位置に固定されている。窓１０１は板バネ１１２と板バネ固定手段１１４によりカートリッジの開口部に押し付けられて、カートリッジを密封している。このカートリッジが記録再生装置に装着されると図１１（ｂ）に示すように、固定機構１１１が光ディスクの固定を解除し、光ディスクを駆動するモータの軸１１３により光ディスクが持ち上げられ、板バネ固定手段１１４が移動して窓１０１が光ディスク１１に近接（または接触）する。ＳＩＬ３１と対物レンズ３２は窓に近接して記録または再生を行う。このとき、カートリッジと窓の間に隙間ができるが、窓とカートリッジの隙間の大きさを十分狭くすることで塵の侵入を防ぐことができる。例えば、記録再生装置内で発生する塵の大きさが、５０μｍ程度であれば、ギャップの大きさをそれ以下にして、重なりの幅を十分にとっておけば、塵の侵入は防げる。また、図１１（ｃ）のように窓１０１とカートリッジ１２の間にシリコン等の不揮発性で粘性のある液体１１６を挟んでおけば、窓が移動しても、液体１１６が表面張力により移動して隙間を塞ぐようにすることができる。また、図１１（ｄ）に示すものではカートリッジ側に突起を設けて、窓１０１がカートリッジ１２に密着しているときに隙間に溜まっている液体１１６が、窓１０１が移動したときに突起の周辺に集まるようにしてカートリッジ内を密閉している（図１１（ｅ）参照）。
以上のような構成にすることで、ほぼ密閉したまま窓の高さが調節可能なカートリッジの構造の簡素化が図られる。
【００２４】
【効果】
１．総括的な効果
解決手段及び種々の実施態様、実施例について詳細に述べたが、この発明の総体としての効果は次のとおりである。
ＳＩＬを用いた光ディスクカートリッジについて、書込・読出光源波長の光を透過する窓を設け、上記窓を光ディスクカートリッジの上面から光ディスク側に下げて窓と光ディスク表面とを近接させたことにより、記録媒体の交換時に光ディスク表面に塵が付着することを防止できる。したがって、ＳＩＬを用いた光ディスク装置による高密度の記録再生を確実に行うことができ、また記録媒体の交換が支障なく行える。
また、上記窓の位置を光ディスクの方向（光ディスクの表面に垂直な方向）に調整可能にして、光ディスクと窓との間の間隔を調整できるようにしたことにより、カートリッジの製造誤差に起因する光ディスクと窓との間の間隔の誤差を補償することができるので、より高密度な記録再生が可能になる。
また、上記窓にＳＩＬを一体に形成することにより、窓自体をＳＩＬとして機能させることができ、これにより、光ディスクとＳＩＬとの間の間隙を一層小さくすることができる。さらに、記録再生装置の光ピックアップヘッドにＳＩＬを組み込む必要がなくなるので、ヘッドの作成も容易で、他の仕様の光ディスク（ＤＶＤ，ＣＤ）などとの互換性を持たせることができる。
さらに、上記光ディスクカートリッジについて、使用時に比べて窓から離れた位置に、非使用時に光ディスクを固定する機構を設けたことにより、窓の下面を光ディスク上面に接近させたにも拘らず、保管時に光ディスクが振動衝撃を受けたときに窓に接触することを防止することができ、安全に保管できる。
さらに、上記光ディスクカートリッジについて、非使用時に上記窓を覆うシャッターを設けたことにより、非使用時の窓への塵埃の付着を防止することができる。
【００２５】
また、カートリッジの内面と光ディスクの内面との間隔を至近距離にして、その一部を透明窓にし、当該窓にソリッドイマージョンレンズを設けることによってソリッドイマージョンレンズを用いた光学系を利用することも理論上は不可能ではないが、そのような要求に適うようにカートリッジを高精度に制作することは実際上不可能であり、現実的ではない。また、仮にそのように高精度にカートリッジを制作することが可能であるとしても、光ディスク上面全面とカートリッジ下面との間隙が極めて微小になるので、この微小間隙に介在する空気層による光ディスクの回転に対する抵抗が大きくなり、また、このように空気抵抗が大きくなるとは光ディスクを押し付ける力（上記の「浮上力」による押し付け力）が増大して、光ディスクを撓ませるとともに光リディスクのスラスト軸受による抵抗を増大させるという問題を生じる。これに対して、カートリッジの製造精度を比較的ラフ（従来の光ディスクカートリッジと同程度の製造精度）にしつつも、本発明によって窓の下面と光ディスクの上面との間隔を微小な至近距離にすることが可能になり、また、光ディスクの回転に対する空気抵抗、軸受による上記抵抗を従来の光ディスクカートリッジにおけるそれと同程度に抑えることができ、さらに上記空気抵抗の増大に伴う光ディスクの上記撓みの発生を回避することができる。このことが本発明の大きな利点である。
【００２６】
２．各請求項に係る発明の効果
各請求項に係る発明毎に対応する効果を整理すると次のとおりである。
（１）請求項１に係る発明の効果
光ディスクを内蔵したカートリッジに記録再生を行う光源波長の光を透過させる透明な窓の位置をカートリッジの上面から光ディスク側に下げて光ディスクの表面に近接させたことにより、窓の下面と光ディスクの上面との間の間隙が可及的に小さくされ、その結果、窓の上方または上面に位置するＳＩＬと光ディスク上面との間隔を可及的に接近させることができる。
また、カートリッジは常に密閉された状態を保てるから、光ディスクの表面に塵が付着して光ディスクとＳＩＬ上面との間に塵が介在することが防止される。
さらに、この構成ではカートリッジの光ディスク側面図と光ディスクが近接しないので、カートリッジの加工精度をそれほど高くする必要はなく、窓のみを光ディスクに近接させられるような精度で製造すればよくなる。また、近接している面積が小さいので、ディスクとカートリッジの間に入り込む空気による抵抗が少なくなり、ディスクを高速回転させ易い。
そして、光ディスクと窓との間の間隔を調整できるので、カートリッジの製造誤差に起因する光ディスクと窓との間の間隔の誤差を保証することができ、これによって一段と高密度な記録再生を行うことができる。
（２）請求項２に係る発明の効果
窓を、光ディスクと垂直方向に可動にした上で、カートリッジの構造を簡素化することができる。
（３）請求項３に係る発明の効果
液体膜により、塵の侵入を避けられるので、請求項２に係る発明に比して、窓の可動範囲を広くすることができる。
（４）請求項４に係る発明の効果
上記窓にＳＩＬを一体に形成することにより、窓自体をＳＩＬとして機能させられるから、光ディスクとＳＩＬとの間の間隙を一層小さくできる。また、記録再生装置の光ピックアップヘッドにＳＩＬを組み込む必要がなくなるので、光ヘッドの作製も容易で、他の仕様の光ディスク（ＤＶＤ，ＣＤ等）との互換性を持たせることができる。
（５）請求項５に係る発明の効果
窓に一体化するＳＩＬの形状をシリンドリカルレンズにすることにより、窓の位置を半径方向に移動させるための手段を省略することができるので、窓とＳＩＬが一体になったカートリッジの構造を簡単にすることができる。
（６）請求項６に係る発明の効果
窓に対してコイルが一体になっているので、光磁気ディスクに対して、高密度の記録再生ができる。また、記録再生装置の光ヘッド部分にコイルを組み込む必要がなくなるため、一つの光ヘッドで、光磁気ディスクと相変化型光ディスクに対して互換性を持たせることができる。
（７）請求項７に係る発明の効果
上記窓を、窓と光ディスクの間に流れ込む気流を利用して光ディスク上に浮上させる構造において、窓と光ディスクの間の気流を制御できるので、窓と光ディスクとの間の間隔を微小に制御することができる。
（８）請求項８に係る発明の効果
光ディスクの撓みや製造誤差によって、光ディスクが回転しているときに書込・読取位置が上下に変化した場合も、その変化に対して自動的に窓の高さを追随させることができる。
（９）請求項９に係る発明の効果
光ディスクに半径方向の反り（すり鉢状の反り）があって、平坦な窓では部分的に窓と光ディスクの間隔が広くなってしまうような場合でも、窓の角度を調整することで、読取り位置の変化に応じて光ディスクの任意の場所に対して窓を近接させることができる。
（１０）請求項１０に係る発明の効果
光ディスクと近接している面積が小さくなるので、窓と光ディスクを近接させやすくなる。
（１１）請求項１１に係る発明の効果
上記窓の下面を光ディスク上面に近接させても、保管時に光ディスクが振動衝撃により窓に接触することを防止でき、安全に保管することができる。
（１２）請求項１２に係る発明の効果
非使用時の窓への塵埃の付着を防止できる。
（１３）請求項１３に係る発明の効果
変換可能な相変化型光記録再生装置において、ＳＩＬが利用できるようになるので、一段と高密度な記録再生装置をつくることが可能になる。
（１４）請求項１４に係る発明の効果
交換可能な光磁気記録再生装置において、ＳＩＬが利用できるようになるので、一段と高密度な記録再生装置を作ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は実施例１の光ディスクカートリッジの平面図である。
【図２】は図１のＸーＸ断面図である。
【図３】は実施例１の動作状態の断面図である。
【図４】（ａ）は実施例２の窓の平面図であり、（ｂ）実施例２の断面図である。
【図５】（ａ）は実施例２の窓の移動手段の一例の平面図であり、（ｂ）は実施例２の窓の移動手段の他の一例の平面図である。
【図６】は従来例の断面図である。
【図７】（ａ）は実施例２においてシリンドリカルレンズ用いた場合の光ディスクとＳＩＬの配置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）における光学系の配置とスポット形状との対比図である。
【図８】（ａ）は実施例１において、窓にディスクの振動を減衰する機構を取り付けたものの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡーＡ断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は実施例１において、窓を光ディスク側に凸な断面形状にしたものの断面図である。
【図１０】は実施例１において、窓の光ディスク側の面に突起を設けたものの断面図である。
【図１１】（ａ）は実施例３の保管状態の断面図であり、（ｂ）は同実施例の使用状態の断面図であり、（ｃ）は同実施例の窓とカートリッジの間に液体を挟んだ場合の平面図であり、（ｄ）は（ｃ）の断面図であり、（ｅ）は（ｄ）とは別の状態の断面図である。
【図１２】はＳＩＬとコイルを窓に一体化したものの断面図である。
【符合の説明】
１１：光ディスク
１２：光ディスクカートリッジ
１３：窓
１４：ハブ
１５：固定手段
３１：ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）
３２：対物レンズ
４１：窓
４２、５１、５２：移動手段
Claims (14)
- ソリッドイマージョンレンズを用いた光ディスク装置用の光ディスクカートリッジにおいて、書込・読出光源波長の光を透過する窓を設け、該窓の位置を光ディスクの方向に調整可能にし、該光ディスクと窓との間隔を調整できるようにして、該窓と光ディスク表面とを近接させ得ることを特徴とする光ディスクカートリッジ。
- 非使用時には上記窓がカートリッジに開けられた取り付け穴に接触してカートリッジを密閉し、使用時はその穴から記録再生装置内で発生する塵の大きさよりも小さい距離だけ離れて光ディスクに接近することを特徴とする請求項１の光ディスクカートリッジ。
- 上記窓とカートリッジの穴の間にシリコンオイルなどの不揮発性液体をはさみ、光ディスクに対して窓が近接した状態のときにも、表面張力によって上記不揮発性液体が上記窓とカートリッジの間に膜を生じて塵の侵入を防ぐようにしたことを特徴とする請求項１の光ディスクカートリッジ。
- 上記窓にソリッドイマージョンレンズを一体に形成した請求項１の光ディスクカートリッジ。
- ＳＩＬの形状が光ディスクの半径方向に伸びたシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項４の光ディスクカートリッジ。
- 上記窓に光ディスクに対して垂直方向に磁界を発生できるコイルを一体に形成した請求項１乃至請求項５のいずれかの光ディスクカートリッジ。
- 上記窓の光ディスク側の面が溝によって複数の面に分割されている請求項１乃至請求項６のいずれかの光ディスクカートリッジ。
- 上記窓の固定手段としてスプリング、スポンジ、粘性流体などの弾性材料のいずれか、またはそれらを組み合わせて用いた請求項１乃至請求項７のいずれかの光ディスクカートリッジ。
- 上記窓の光ディスク半径方向の断面が、光ディスク側に対して、凸面になっている請求項１乃至請求項８のいずれかの光ディスクカートリッジ。
- 上記窓の光ディスク側の面で、光が集光される部分が他の部分よりも高くなっている請求項１乃至請求項９のいずれかの光ディスクカートリッジ。
- 使用時に比べて窓から離れた位置に、非使用時に光ディスクを固定する機構を設けた請求項１乃至請求項３のいずれかの光ディスクカートリッジ。
- 非使用時に上記窓を覆うシャッターを設けた請求項１乃至請求項１１のいずれかの光ディスクカートリッジ。
- 請求項１乃至請求項１２のいずれかの光ディスクカートリッジを用いた相変化型光記録再生装置。
- 請求項１乃至請求項１２のいずれかの光ディスクカートリッジを用いた光磁気記録再生装置。
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