JP3754019B2 - Optical head and disk recording / reproducing apparatus - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク状(又は円盤状)の情報記録媒体に光スポットを投影して光学的に情報を記録再生する方式であるディスク記録再生装置における光学ヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、光学ヘッド及びディスク記録再生装置は、DVD・MD・CD・CD−Rなどその用途は年々多様化すると共に益々高密度・高性能・高品質・高付加価値化している。特に記録可能な光磁気メディアを利用したディスク記録再生装置においては、ポータブル用の需要は大きく増加傾向にあり、より一層の小型・薄型・高性能・低コスト化が求められている。
【0003】
従来、光磁気ディスク用のディスク記録再生装置の光学ヘッドに関する技術としては、数多くの報告がなされている(例えば特許文献1参照)。以下、図面を参照しながら、従来の光学ヘッドの一例として、光磁気ディスク用のディスク記録再生装置の光学ヘッドを説明する。図14、図15、図16、図17及び図18は従来の光学ヘッドの概略的な構成図及びその動作原理を説明する図である。
【0004】
図14、図15、図16、図17及び図18において、101はシリコン基板、102はシリコン基板100上に固定された光源である半導体レーザ、103はシリコン基板100上にICプロセスにて形成された多分割光検出器、104はシリコン基板100を伝熱状態で保持する放熱プレート、105は多分割光検出器からワイヤーボンディング等で配線された端子、106はシリコン基板101、放熱プレート104及び端子105を保持する樹脂パッケージ、107は樹脂で成形されたホログラム素子(回折格子)、108はビームスプリッタ108a、折り返しミラー108b、偏光分離素子108cより構成された複合素子である。
【0005】
また、シリコン基板101、半導体レーザ102、多分割光検出器103、放熱プレート104、端子105、樹脂パッケージ106、ホログラム素子107、複合素子108を一体構成とした物を集積ユニット109と定義する。110は反射ミラー、111は対物レンズ、112は対物レンズ111を固定する対物レンズホルダー、113は磁気光学効果を有する情報記録媒体である光磁気記録媒体、114は対物レンズ111を光磁気記録媒体113のフォーカス方向(光磁気記録媒体113に実質的に垂直な方向)及びラジアル方向(光磁気記録媒体113に実質的に平行な方向)に駆動する対物レンズ駆動装置である。
【0006】
対物レンズ駆動装置114は半導体レーザ102からの光束を用いて光磁気ディスク上に光スポットを形成する対物レンズ111、対物レンズホルダー112、ベース115、サスペンション116、磁気回路117、コイル118a、118bの部品より構成される。コイル118aに通電することで、対物レンズ111をフォーカス方向に、またコイル118bに通電することで、対物レンズ111をラジアル方向に駆動することが可能となる。119は光学台であり、光学台119は反射ミラー110を固定する。
【0007】
また、集積ユニット109は光学台119と樹脂パッケージ106を接着することにより固定される。この結果、多分割光検出器103のZ軸方向(光軸方向)の位置は、フォーカス誤差信号受光領域124が光スポットの焦点130及び131の略中間に位置するように、光学台119の寸法が規定される。
【0008】
一方、図18において120は多分割光検出器103上に形成されたフォーカス誤差信号検出用の光スポット、121は多分割光検出器103上に形成されたトラッキング誤差信号検出用の光スポット、122は多分割光検出器103上に形成されるメインビーム(P偏光)、123は多分割光検出器103上に形成されるメインビーム(S偏光)、124はフォーカス誤差信号受光領域、125及び126はトラッキング誤差信号受光領域、127は情報信号受光領域、128は減算器、129は加算器である。
【0009】
また、図17において130及び131はフォーカス誤差信号検出用の光スポットの焦点、132は光磁気記録媒体113上に形成される光スポットである。図16において133はカバー、134は接着剤、135はフレキシブル回路である。
【0010】
また、図14に示すように光学ヘッドを光磁気記録媒体113のラジアル方向へ移動させる光学ヘッド送り装置は、送りネジ136、副軸137、送りモータ138、ギヤ139a、ギヤ139b、カバー133に構成されたナット板140、軸受け141等から構成され、メカベース142に取り付けられる(詳細は図示せず)。このとき、ナット板140と送りネジ136が勘合し、送りモータ138の回転により、ギヤ139aとギヤ139bのギヤ比及び送りネジ136のピッチにより算出される減速比から決定される送り量だけ光学ヘッド全体がラジアル方向に移動する。
【0011】
またこのとき、対物レンズ111と光学台119との相対位置は送り量分ずれることとなる。また、対物レンズ111のラジアル方向の移動量の最大値は、送りモータ138が回転する直前の値となる。
【0012】
図14、図15及び図20に示すように、光磁気記録媒体113の内周から外周への記録又は再生時における対物レンズ111の動作は、まず設計光軸付近に対物レンズ111が位置し、光磁気記録媒体113のトラックに追従するよう対物レンズ111をラジアル方向に移動させるためにコイル118bに電流を印加する。コイル118bに印加された電流値に対応した電圧を送りモータ138に印加し、所定の電圧に達した時送りモータ138が回転することで、ギヤ139a、139b及び送りネジ136によって決定されるギヤ比に対応した送り量が光学ヘッドに印加され、光学台119全体を外周方向に駆動する。このとき、対物レンズ111と光学台119(又は設計光軸)との相対位置ずれは対物レンズ111の移動量から光学ヘッドの送り量を差し引いた値となる。
【0013】
以上のように構成された従来例について図14、図15、図16、図17及び図18において以下その動作説明を行う。半導体レーザ102より発せられた光は、ホログラム素子107により異なる複数の光束に分離される。異なる複数の光束は複合素子108のビームスプリッタ108aを透過し、反射ミラー110で反射され対物レンズホルダー112に固定された対物レンズ111により、光磁気記録媒体113上に直径1ミクロン程度の光スポット132として集光される。
【0014】
また複合素子108のビームスプリッタ108aにより反射された光束はレーザモニタ用受光素子(図示せず)に入射し半導体レーザ102の駆動電流を制御する。光磁気記録媒体113からの反射光は、逆の経路をたどり、複合素子108のビームスプリッタ108aにより反射分離されて、折り返しミラー108b、偏光分離素子108cに入射する。
【0015】
半導体レーザ102は、図17(a)で紙面に平行な偏光方向となるよう設置されており、入射光は偏光分離素子108cにより、互いに直交する2つの偏光成分の光束に分離され、情報信号受光領域127に入射する。
【0016】
また光磁気記録媒体113からの反射光のうちビームスプリッタ108aを透過した光束はホログラム素子107により複数の光束に分離されフォーカス誤差信号受光領域124とトラッキング誤差信号受光領域125及び126へ集光する。フォーカスサーボはいわゆるSSD法で行い、トラッキングサーボはいわゆるプッシュプル法で行う。
【0017】
さらに、P偏光からなるメインビーム122とS偏光からなるメインビーム123の差を演算することにより、差動検出法による光磁気ディスク情報信号の検出が可能となる。さらに、それらの和をとることにより、プレピット信号の検出が可能となる。
【0018】
以上のように構成される光学ヘッドにおいて、光磁気記録媒体113からの反射光により所望の検出信号を得るために、組立時に半導体レーザ102と対物レンズ111と多分割光検出器103の相対位置調整が行われる。これらの相対位置調整に関して、フォーカス誤差信号の初期位置設定は、多分割光検出器103のZ軸方向(光軸方向)の位置を、フォーカス誤差信号受光領域124が光スポットの焦点130及び131の略中間に位置するように光学台119と集積ユニット109の樹脂パッケージ106との寸法を規定することにより決定される。
【0019】
また、トラッキング誤差信号の調整は、図16(a)、(b)に示すように、外部治具(図示せず)によりベース115を保持し、対物レンズ駆動装置114をY方向及びX方向に移動することにより、トラッキング誤差信号受光領域125及び126の出力が略均一となるように調整される。
【0020】
この調整は結果的には、図17において半導体レーザ2の発光軸中心に対して対物レンズ111の中心を合わせることとなる。さらに、光磁気記録媒体113と対物レンズ111との相対傾き調整は、外部治具(図示せず)によりベース115を保持し、ラジアル方向(Y軸周り)スキュー調整θR、タンジェンシャル方向(X軸周り)スキュー調整θTを行い調整する。調整後はベース115を光学台119に接着剤134を用いて接着固定する。以上により、フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号の調整、スキュー調整が完了し光学ヘッドが完成する。
【0021】
一方、図19は上記の従来の構成の光学ヘッドのフォーカスサーボを示したものであり、いわゆるSSD法により演算生成されたフォーカス誤差信号に対してGNDとのオフセット量を算出してオフセット量に応じた電流をコイル118bに印加することでフォーカスサーボがGND付近で収束するよう構成されている。
【0022】
フォーカス誤差信号は対物レンズ111のフォーカス方向位置の変化によりいわゆるS字信号を発生し、対物レンズ111のフォーカスポイントは、フォーカス誤差信号のGND付近で収束することとなる。このとき、デフォーカス量の定義は、図19(b)に示すようにS字信号の略中心付近とGNDとの差と定義する。
【0023】
【特許文献1】
特開2000−48374号公報
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来の構成の光学ヘッドの光学系はいわゆる有限系であり、対物レンズ111が光磁気記録媒体113のラジアル方向へ移動するに従い(特に対物レンズ111の設計光軸から遠ざかるに従い)、光磁気記録媒体113上の光スポット132には軸外収差が発生しフォーカス誤差信号受光領域124上のフォーカス誤差信号検出用の光スポット120の形状変化により、図19(b)及び図20(c)に示すように、光磁気記録媒体113に対する光スポット132のフォーカスポイントのずれとなりデフォーカスが生じる。
【0025】
図21に示すように、対物レンズ111のラジアル方向移動時の軸外収差(波面収差)は非点収差、コマ収差、球面収差、高次収差等の内訳となるが、その大部分は非点収差であり、対物レンズ111のラジアル方向の移動時に発生するデフォーカス量は、対物レンズ111のラジアル方向への移動量が大きい程、また対物レンズ111の厚みが薄い程大きくなる。特にポータブル型のディスク記録再生装置用の光学ヘッドは小型薄型化が求められており、対物レンズ111が小型薄型になるに従い軸外収差は増大する。
【0026】
またデフォーカスすると、光磁気記録媒体113上の光スポット132のスポット径が大きくなると共に、スポットの楕円率が増加する。このとき、設計光軸上(対物レンズ111のラジアル方向シフト量が0、又は対物レンズ111の設計光軸)において半導体レーザ102の有する非点隔差による対物レンズ11出射後の光スポット132における非点収差の方向は、光スポット132の後側焦線が略ラジアル方向と一致すると共に、対物レンズ111がラジアル方向に移動するに従い軸外収差(主に非点収差)が増加する。特に、光学ヘッドを小型薄型にするために対物レンズ111を薄くした場合、対物レンズ111の軸外収差(非点収差)は増加する。
【0027】
従って、対物レンズ111のラジアル方向の移動に伴うデフォーカスにより光磁気記録媒体113上での光スポット132の形状は略ラジアル方向に長軸を有する楕円形状となり、再生の対象となるグルーブに隣り合うグルーブにも光スポット132の一部が照射されるようになると、光磁気記録媒体113上に記録されている情報信号再生時のクロストーク増加による信号読み取り能力の低下又は、光磁気記録媒体113上に形成されているアドレス情報等を有したウォブル信号(ADIP信号又はATIP信号)のクロストークによる読み取り能力の低下により、記録再生能力が悪化するという問題を有していた。
【0028】
さらに、図21に示すように、小型薄型レンズでは軸外収差が大幅に増加する傾向にあるため、軸外収差の増大に伴う非点収差、コマ収差、球面収差や高次の収差の増大及び対物レンズの傾きにより、設計軸上に対し光学性能は大幅に悪化し、記録再生性能が大幅に劣化するという問題点を有していた。なお、図21において、画角1度は対物レンズ111の移動量に対応している。
【0029】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、クロストークの少ない安定した記録再生を実現するともに、対物レンズを小型・薄型して装置を小型・薄型化が実現できる光学ヘッド及びこれを用いたディスク記録再生装置を提供することを目的とする。
【0030】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の光学ヘッドは、非点隔差を有する光源と、前記光源からの光束により情報記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズとを含む有限又は疑似有限の光学系を備え、前記光学系は、前記光スポットが設計光軸上で初期非点収差を有し、前記初期非点収差の方向は後側焦線が前記情報記録媒体のラジアル方向と実質的に直交する方向であり、かつ前記対物レンズが前記ラジアル方向に前記設計光軸から遠ざかる方向へ移動するにつれて、前記光スポットの初期非点収差が減少する方向に非点収差を発生する光学特性であり、
前記対物レンズの前記ラジアル方向の移動範囲内において、前記対物レンズにより形成される前記光スポットの非点収差の方向は、後側焦線が前記ラジアル方向と実質的に直交する方向であり、前記対物レンズが前記ラジアル方向に最大移動量移動した位置において、トータル非点収差が0となるように前記初期非点収差を設定していることを特徴とする。
【0031】
次に、本発明のディスク記録再生装置は、前記本発明の光学ヘッドと、前記対物レンズの前記ラジアル方向の移動量が許容範囲内に入るように間欠送りを行う光学ヘッド送り装置とを備えたことを特徴とする。
【0032】
【発明の実施の形態】
本発明の光学ヘッドによれば、デフォーカス時の光スポットをトラックに対して縦長にできるので、クロストークの少ない再生信号を実現でき、軸外収差の影響を少なくできるので、小型・薄型の対物レンズが実現でき、光学ヘッドの小型・薄型化が可能になる。
【0033】
また、本発明のディスク記録再生装置によれば、本発明の光学ヘッドを備えているので、記録及び再生性能を向上できるとともに、小型・薄型のディスク記録再生装置を実現できる。
【0034】
前記本明の光学ヘッドにおいては、前記初期非点収差を得るように、前記対物レンズは非点収差を付加していることが好ましい。この構成によれば、特別部品を追加することなく、簡単な構成で非点収差を付加できる。
【0035】
また、前記光源と前記対物レンズとの間に非点収差発生手段をさらに備え、前記初期非点収差を得るように、前記非点収差発生手段は非点収差を付加していることが好ましい。この構成によれば、対物レンズとは別に非点収差発生手段を設けているので、付加する非点収差量の調整が容易となり、精度よく最適な補正量を印加できる。
【0036】
また、前記初期非点収差は30mλ以上かつ100mλ以下の範囲内であることが好ましい。この構成によれば、ラジアル方向移動範囲における非点収差発生量が大きい超薄型の対物レンズを用いることができる。
【0037】
また、前記対物レンズの前記ラジアル方向の移動範囲内の絶対値は、200μm以上かつ500μm以下の範囲内であることが好ましい。
また、前記対物レンズの前記ラジアル方向の移動範囲内における移動量で発生する非点収差の変化量は、30mλ以上かつ100mλ以下の範囲内であることが好ましい。
【0038】
また、前記光源は半導体レーザで構成され、前記半導体レーザにより発生する前記光スポットの非点収差の方向は、前側焦線がラジアル方向と実質的に直交する方向であることが好ましい。
また、前記対物レンズは樹脂又はガラスで形成された単レンズであり、設計光軸上における前記対物レンズにより発生する前記光スポットの非点収差の方向は、後側焦線がラジアル方向と実質的に直交する方向であることが好ましい。
【0039】
また、前記対物レンズは樹脂又はガラスで形成された単レンズであり、設計光軸上における前記非点収差発生手段により発生する前記光スポットの非点収差の方向は、後側焦線がラジアル方向と実質的に直交する方向であることが好ましい。
【0040】
また、前記非点収差発生手段は、平板ガラス又は円筒レンズであることが好ましい。この構成によれば、平板ガラスや円筒レンズの角度を変化させるだけで、付加する非点収差量の調整ができ、安易に精度よく最適な補正量を印加できる。
【0041】
前記本発明のディスク記録再生装置においては、前記対物レンズのラジアル方向の送り量検出手段をさらに備え、前記光学ヘッド送り装置は、予め設定した移動量に達したときに前記間欠送りを行うことが好ましい。
また、前記送り量検出手段の演算は、トラッキング誤差信号の一部を用いることが好ましい。
【0042】
また、前記送り量検出手段の演算は、前記対物レンズをラジアル方向へ駆動させる対物レンズ駆動装置の印加電流を用いることが好ましい。
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【0043】
(実施の形態1)
図1〜図6において、1はシリコン基板、2はシリコン基板1上に固定された光源である半導体レーザ、3はシリコン基板1上に多分割光検出器であり、多分割光検出器3は例えばICプロセス等にて形成されたものである。4はシリコン基板1を伝熱状態で保持する放熱プレート、5は多分割光検出器からワイヤーボンディング等で配線された端子、6はシリコン基板1、放熱プレート4及び端子5を保持する樹脂パッケージ、7は樹脂で成形されたホログラム素子(回折格子)、8はビームスプリッタ8a、折り返しミラー8b、偏光分離素子8cより構成された複合素子である。
【0044】
9はシリコン基板1、半導体レーザ2、多分割光検出器3、放熱プレート4、端子5、樹脂パッケージ6、ホログラム素子7、及び複合素子8を一体構成とした集積ユニットである。
【0045】
10は反射ミラー、12は対物レンズホルダー、11は対物レンズ、12は対物レンズ11を固定する対物レンズホルダーであり、対物レンズ11は半導体レーザ1からの光束を用いて光磁気ディスク上に後述する光スポット32を形成するものである。13は磁気光学効果を有する光磁気記録媒体である。
【0046】
半導体レーザ2は非点隔差を有しており、この非点隔差の量をAと称す。14は対物レンズ11を光磁気記録媒体13のフォーカス方向及びラジアル方向に駆動する対物レンズ駆動装置である。
【0047】
図4に示す対物レンズ駆動装置14は図3に示すように対物レンズ11、対物レンズホルダー12、ベース15、サスペンション16、磁気回路17、及びコイル18a、18bの部品より構成される。コイル18aに通電することで、対物レンズ11をフォーカス方向に、またコイル18bに通電することで対物レンズ11をラジアル方向に駆動することが可能となる。
【0048】
19は光学台で反射ミラー10は、光学台19に固定される。また、集積ユニット9は、光学台19と樹脂パッケージ6とを接着することにより固定される。この結果、多分割光検出器3のZ軸方向(光軸方向)の位置は、フォーカス誤差信号受光領域24が光スポットの焦点30及び31の略中間に位置するように、光学台19の寸法が規定される。
【0049】
一方、20は多分割光検出器3上に形成されたフォーカス誤差信号検出用の光スポット、21は多分割光検出器3上に形成されたトラッキング誤差信号検出用の光スポット、22は多分割光検出器3上に形成されるメインビーム(P偏光)、23は多分割光検出器3上に形成されるメインビーム(S偏光)、24はフォーカス誤差信号受光領域、25及び26はトラッキング誤差信号受光領域、27は情報信号受光領域、28は減算器、29は加算器、30及び31はフォーカス誤差信号検出用の光スポットの焦点、32は光磁気記録媒体13上に形成される光スポット、33はカバー、34は接着剤、35はフレキシブル回路である。
【0050】
また、光学ヘッドを光磁気記録媒体13のラジアル方向へ移動させる光学ヘッド送り装置は、図2に示すように送りネジ36、副軸37、送りモータ38、ギヤ39a、ギヤ39b、カバー33に構成されたナット板40、軸受け41等から構成され、メカベース42に取り付けられる(詳細は図示せず)。
【0051】
このとき、ナット板40と送りネジ36が勘合し、送りモータ38の回転により、ギヤ39aとギヤ39bのギヤ比及び送りネジ36のピッチにより算出される減速比から決定される送り量だけ光学ヘッド全体がラジアル方向に移動する。またこのとき、対物レンズ11と光学台19との相対位置は送り量分ずれることとなる。また、対物レンズ11のラジアル方向の移動量の最大値は、送りモータ38が回転する直前の値となる。
【0052】
図2、図3及び図9に示すように、光磁気記録媒体13の内周から外周への記録又は再生時における対物レンズ11の動作は、まず設計光軸付近に対物レンズ11が位置し、光磁気記録媒体13のトラックに追従するよう対物レンズ11をラジアル方向に移動させるためにコイル18bに電流を印加する。コイル18bに印加された電流値に対応した電圧を送りモータ38に印加し、所定の電圧に達したとき、送りモータ38が回転することで、ギヤ39a、39b及び送りネジ36によって決定されるギヤ比に対応した送り量が光学ヘッドに印加され、光学台19全体を外周方向に駆動する。
【0053】
このとき、対物レンズ11と光学台19(又は設計光軸若しくは対物レンズの中心軸)との相対位置ずれは対物レンズ11の移動量から光学ヘッドの送り量を差し引いた値となる。このとき、消費電力の観点では、性能的に可能な限り送りモータ38を動作させることなくできるだけ対物レンズ駆動装置14のみの移動で光磁気記録媒体13のトラックに追従し対物レンズ11をラジアル方向に移動させる方が好ましい。
【0054】
以上のように構成された実施の形態1について図1、図2、図3、図4、図5及び図6において以下その動作説明を行う。半導体レーザ2より発せられた光は、ホログラム素子7により異なる複数の光束に分離される。異なる複数の光束は複合素子8のビームスプリッタ8aを透過し、反射ミラー10で反射され対物レンズホルダー12に固定された対物レンズ11により、光磁気記録媒体13上に直径1ミクロン程度の光スポット32として集光される。
【0055】
また複合素子8のビームスプリッタ8aにより反射された光束はレーザモニタ用受光素子(図示せず)に入射し半導体レーザ2の駆動電流を制御する。光磁気記録媒体13からの反射光は、逆の経路をたどり、複合素子8のビームスプリッタ8aにより反射分離されて、折り返しミラー8b、偏光分離素子8cに入射する。
【0056】
半導体レーザ2は、図5(a)で紙面に平行な偏光方向となるよう設置されており、入射光は偏光分離素子8cにより、互いに直交する2つの偏光成分の光束に分離され、図6に示す情報信号受光領域27に入射する。
【0057】
また、光磁気記録媒体13からの反射光のうち、ビームスプリッタ8aを透過した光束はホログラム素子7により複数の光束に分離されフォーカス誤差信号受光領域24とトラッキング誤差信号受光領域25及び26へ集光する。フォーカスサーボはいわゆるSSD法で行い、トラッキングサーボはいわゆるプッシュプル法で行う。
【0058】
さらに、P偏光からなるメインビーム22とS偏光からなるメインビーム23の差を演算することにより、差動検出法による光磁気ディスク情報信号の検出が可能となる。さらに、それらの和をとることにより、プレピット信号の検出が可能となる。
【0059】
以上のように構成される光学ヘッドにおいて、光磁気記録媒体13からの反射光により所望の検出信号を得るために、組立時に半導体レーザ2と対物レンズ11と多分割光検出器3の相対位置調整が行われる。これらの相対位置調整に関して、フォーカス誤差信号の初期位置設定は、多分割光検出器3のZ軸方向(光軸方向)の位置を、フォーカス誤差信号受光領域24が光スポットの焦点30及び31の略中間に位置するように光学台19と集積ユニット9の樹脂パッケージ6との寸法を規定することにより決定される。
【0060】
また、図4(a)、(b)に示すようにトラッキング誤差信号の調整は、外部治具(図示せず)によりベース15を保持し、対物レンズ駆動装置14をY方向及びX方向に移動することにより、トラッキング誤差信号受光領域25及び26の出力が略均一となるように調整される。この調整は結果的には、図4(a)において半導体レーザ2の発光軸中心に対して対物レンズ11の光軸中心を合わせることとなる。
【0061】
さらに、光磁気記録媒体13と対物レンズ11との相対傾き調整は、外部治具(図示せず)によりベース15を保持し、ラジアル方向(Y軸周り)スキュー調整θR、タンジェンシャル方向(X軸周り)スキュー調整θTを行い調整する。調整後はベース15を光学台19に接着剤34を用いて接着固定する。以上により、フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号の調整、スキュー調整が完了し光学ヘッドが完成する。
【0062】
一方、図7(a)、(b)は実施の形態1の光学ヘッドのフォーカスサーボを示したものであり、いわゆるSSD法により演算生成されたフォーカス誤差信号に対してGNDとのオフセット量を算出してオフセット量に応じた電流をコイル18bに印加することでフォーカスサーボがGND付近で収束するよう構成されている。フォーカス誤差信号は対物レンズ11のフォーカス方向位置の変化によりいわゆるS字信号を発生し、対物レンズ11のフォーカスポイントはフォーカス誤差信号のGND付近で収束することとなる。このとき、デフォーカス量の定義は、図7(b)に示すようにS字信号の略中心付近とGNDとの差と定義する。
【0063】
対物レンズ11が、ラジアル方向に移動するに従い、光スポット32の非点収差量が変化しフォーカス誤差信号受光領域24上の光スポット20の形状が変化するためデフォーカス差が発生する。このときのデフォーカス量は図9(a)、(b)、(c)に示すように送りモータ38が動き出す瞬間が最も大きく、またこのときのデフォーカスの方向は−方向(光磁気記録媒体13と対物レンズ11が遠ざかる方向)となる。
【0064】
図8(a)、(b)はデフォーカス時における光磁気記録媒体13上の光スポット32の形状の略図を示したものである。図8(a)が本実施の形態に係るものであり、図8(b)は比較例に係るものである。
詳細は後に説明するが、本実施の形態では、光スポットが設計光軸上で初期非点収差を有し、この初期非点収差の方向は後側焦線が光磁気記録媒体13のラジアル方向と実質的に直交する方向である。なお、ここでいう設計光軸とは、対物レンズ11のラジアル方向のシフト量が0のときに、対物レンズ11の光軸と等しい軸のことであり、設計光軸上にある対物レンズ11がずれると、対物レンズ11の光軸も設計光軸からずれることになる。このことは以下の説明においても同様である。
【0065】
本実施の形態では、このような初期非点収差を有していることにより、−方向にデフォーカスした場合は、光スポットは、図8(a)に示すようにトラックの方向に対して縦長となり、(つまり楕円形状の光スポットの長軸がトラックの方向に沿うようになり)、光スポットは照射すべき所望のトラックに隣接するトラックへ照射しにくくなり、これにより、クロストークの影響を受けにくくなる。このため、図12に示す対物レンズ11のラジアル方向移動領域において、デフォーカス(特に−方向のデフォーカス)が発生した場合でも安定した記録及び再生を実現することができる。
【0066】
これに対して、前記のような初期非点収差を有しない比較例においては、図8(b)に示したように、−方向にデフォーカスした場合は、光スポットはラジアル方向に対して縦長となり、(つまり楕円形状の光スポットの長軸がラジアル方向に沿うようになり)、光スポットは隣接するトラックへ照射し易くなってしまう。
【0067】
図10は、実施の形態1の非点収差及び非点隔差の光磁気記録媒体13に対する方向を示したものである。また、図1に光路の概略図を示している。図1の図示では、対物レンズ11と半導体レーザ2との組み合わせを2組図示しているが、左側はX−Y平面(水平側)における図示であり、右側はX−Z平面(垂直側)における図示である。ディスク13は、トラックの方向とラジアル方向を示すために図示したものであり、光路に対する位置関係は実際とは異なる。なお、Z軸は半導体レーザ2とディスク13との間の光軸の方向でもある。
【0068】
半導体レーザ2は、図1に示したようにX−Y平面(水平側)の発光点と、X−Z平面(垂直側)の発光点(半導体端面の発光点)とに差があるいわゆる非点隔差Aを有している。光学ヘッドにおける半導体レーザ2の非点隔差の方向は図1に示す方向となっている。このとき、X−Z平面の発光点が対物レンズ11側に近い構成となっており、光スポット32では光磁気記録媒体13と対物レンズ11の間隔が離れる方向のとき、光スポット32の楕円の長軸方向がラジアル方向と略直交することとなる。
【0069】
また、この非点隔差Aは光学系の縦倍率β2にて換算された量だけ圧縮されて対物レンズ11を通過後の光スポット32の非点収差となる。このとき、対物レンズ11と光磁気記録媒体13が近づく方向での焦点位置における焦線を前側焦線、遠ざかる方向での焦点位置における焦線を後側焦線と定義する。
【0070】
また、図11は光スポット32の波面収差(又はトータル収差)の概念を示した図である。波面収差は、非点収差、コマ収差、球面収差、高次収差等を足し合わせたものであり、対物レンズ11が設計光軸上からずれるに従い(対物レンズ11の光軸と設計光軸とがずれるに従い)光スポット32には軸外収差が発生する。
【0071】
ここで、本実施の形態では、図10、11に示したように、設計光軸上に初期非点収差が与えられている。この初期非点収差の方向は、後側焦線が光磁気記録媒体13のラジアル方向と実質的に直交(略タンジェンシャル方向と一致)する方向であり、対物レンズ11がラジアル方向に移動するにつれて、初期非点収差が減少する方向に非点収差が発生する。
【0072】
軸外収差は非点収差が支配的であるので、ラジアル方向の移動に伴い非点収差が減少する構成であれば、図11に示したように、対物レンズ11のラジアル方向の移動に伴ない、コマ収差、球面収差、及び高次収差は増加するものの、トータル収差は減少していく。実施の形態1では非点収差が0mλとなる対物レンズ11のラジアル方向移動範囲を200μm以上500μm以下と設定している。
【0073】
また、前記のように、光スポット32は初期非点収差を有しているが、その値は対物レンズ11の設計光軸上での非点収差、半導体レーザ2の非点隔差、ミラー10等による光路中での非点収差(主に対物レンズ11と半導体レーザ2が支配的)により決定されると共に、対物レンズ11のラジアル方向移動範囲での非点収差の発生量、対物レンズ11のラジアル方向移動量、対物レンズ11のラジアル方向移動範囲における光スポット32の非点収差の方向により決定される。
【0074】
本実施の形態においての非点収差の補正、つまり図10のように、設計光軸上に後側焦線が光磁気記録媒体13の略タンジェンシャル方向と一致する方向の初期非点収差を有する特性は、例えば対物レンズ11の形状で得ることができる。具体的には、対物レンズのディスク側の面のラジアル方向に一定幅の溝状の切り欠きを付加することにより切り欠きによる焦点位置の増加で非点収差を補正(付加)するといったもの等がある。この対物レンズの構成では、対物レンズを光軸方向から見ると、光軸を通る1本の溝がレンズの片面を横切るように形成されていることになる。
【0075】
このとき、対物レンズ11がラジアル方向にシフトした場合に通常像面歪曲によりラジアル方向の焦点位置がディスクから遠ざかる位置に移動するため、結果としてラジアル方向に移動するほど非点収差は初期非点収差をうち消す方向に発生し、光スポットの非点収差は少なくなり、予め設定したラジアル方向移動量で非点収差は0となるという図10に示すような特性が得られるのである。
【0076】
実施の形態1では、対物レンズ11は超薄型のため、ラジアル方向移動範囲における発生非点収差量は大きく、半導体レーザ2の非点隔差Aを考慮した上で光スポット32の初期非点収差は30mλ以上かつ100mλ以下とし、ラジアル方向移動範囲における対物レンズ11の非点収差発生量も30mλ以上かつ100mλ以下としている。
【0077】
さらにラジアル方向移動範囲における非点収差(軸外収差により初期非点収差は減少)の方向は、常に図10においてaaの方向となる。すなわち、対物レンズ11が外周方向、内周方向のいずれに移動した場合であっても、非点収差の方向は、後側焦線がラジアル方向と略直交(後側焦線が略タンジャンシャル方向と一致)する方向であり、外周、内周のいずれの方向に移動しても、光スポットの初期非点収差は減少することになる。
【0078】
ここで、後側焦線がラジアル方向と略直交する非点収差の方向aaとすることにより、光スポット32の非点収差の方向を、光磁気記録媒体13と対物レンズ11とが遠ざかる方向(−方向)において、光スポット32の楕円の短軸方向が略ラジアル方向と一致する方向にしている。
【0079】
このことにより、記録又は再生中に対物レンズ11がラジアル方向に移動する際、非点収差がaaの方向にあるときは、−方向にデフォーカスした場合でも光スポット32の短軸方向が略ラジアル方向と一致するため、再生信号のクロストーク及びアドレス信号となるAdip信号をクロストークの影響無く精度良く検出することができる。
【0080】
従って、記録再生時に対物レンズ11のラジアル方向移動範囲において、非点収差の方向はaaの方向であるため、初期非点収差量は対物レンズ11の軸外収差(非点収差)の発生量より決定される。また、通常ラジアル方向移動時は、軸外収差の増加及び対物レンズ11の傾き等の悪条件がかさなり、記録及び再生条件は悪化し、再生信号の読み取り能力及びAdip信号の検出能力は大きく悪化する。
消費電力の観点より、対物レンズ11は出来るだけラジアル方向に大きく移動させることが望ましく、ラジアル方向移動時の光学ヘッドの性能により、ラジアル方向の移動量が決定される。従って、軸外においては非点収差が減少する方向に初期非点収差と対物レンズ11の非点収差発生方向を設定することにより、ラジアル方向移動量を拡大することが可能となる。
【0081】
さらに、設計軸上での非点収差の方向をaaの方向とすることにより、リム強度及び非点収差の影響によりタンジェンシャル方向が絞れた光スポット32を形成することとなり、情報記録媒体に記録された信号検出能力が良化し、再生ジッター及びAdip信号検出能力が大幅に向上する。
【0082】
以上のように実施の形態1によれば、対物レンズ11出射後の光スポット32の非点収差の方向、収差量及びラジアル方向範囲(移動量)を規定することにより、設計光軸上及びラジアル方向に大きく移動した場合でも、安定した記録及び再生信号を得ることができると共に、安定したAdip信号の検出を実現することができる。
【0083】
また、対物レンズ11をより一層小型薄型化することが可能となるため、より一層光学ヘッドを小型薄型化する事が可能となり、ディスク記録再生装置における記録及び再生性能の大幅向上と小型薄型化を実現できる。
【0084】
また、ラジアル方向移動時の非点収差(軸外収差)の影響を少なくすることができるため、対物レンズのラジアル方向の移動量の最大値を拡大することが可能となり、ラジアル方向への移動量を拡大することが可能となるため、送りモータ38の間欠率(停止比率)が向上するため、消費電力の低下となり、電池寿命の大幅な向上となる。
【0085】
さらには、設計光軸上では初期非点収差を設けて設計光軸上の記録及び再生性能及びパワーマージンを少し犠牲にして、対物レンズ11のチルト、又は軸外収差により記録、再生条件及びパワーマージンが悪化するラジアル方向へのシフト時においても、非点収差(軸外収差)を減少させて記録及び再生を行うので、ラジアル方向移動範囲全域で安定した記録再生性能及びパワーマージンを確保することが可能となり、安定したディスク記録再生装置を実現できると共に、さらに、対物レンズの小型・薄型化が可能となるため光学ヘッドの大幅な小型・薄型化が可能となり、ディスク記録再生装置の小型・薄型化を実現出来る。
【0086】
なお、実施の形態1では、半導体レーザ2の非点収差の方向はbbの方向としたが、光スポット32の初期非点収差の量と方向さえ考慮すれば、0又はaaの方向であっても問題ないことは言うまでもない。
【0087】
また、実施の形態1では設計光軸上において、対物レンズ11の非点収差収差はaaの方向とし、半導体レーザ2の非点収差の方向はbbとしたが、設計光軸上の光スポット32の初期非点収差の量と方向が所定の設定値に一致しておれば、対物レンズ11及び半導体レーザ2の非点収差の方向と量はいくらであってもよいことは言うまでもない。本実施の形態では、再生専用の半導体レーザ2を用いた場合はbbの値は約25mλに達するため、光スポット32の非点収差量を30mλ以上とするには対物レンズ11に付加する非点収差の量はaaの方向に50mλ以上とすることになる。また、高出力録再用の半導体レーザ2を用いた場合はbbの値はほぼ0mλとなる。
【0088】
また、対物レンズ11のラジアル方向の移動量が予め定めた値、又は予め設定した範囲内になるように送りモータ38を駆動し間欠送りを行う光学ヘッド送り装置を有する構成としてもよい。
【0089】
このとき、ラジアル方向への移動量検出手段はコイル18bの電流値より演算するか、トラッキング誤差信号の一部を用いて演算する構成としてもよい。
また、光学系が有限の例で説明したが、疑似有限であってもよい。
【0090】
(実施の形態2)
次に実施の形態2について図13を参照しながら説明する。本実施の形態が実施の形態1と相違する点は、初期非点収差を平板ガラス43によって与えた点である。平板ガラス43を光束中に斜めに配置することにより非点収差が発生する。この非点収差によりX−Y平面の焦点となるPに対して補正量ccの非点収差補正を加えRの位置に焦点を移動させることによりQ−Rの非点収差となり非点収差の方向が変化する。
【0091】
この方法により、対物レンズ11に非点収差を与える場合に比べ平板ガラス43の角度を変化させるのみで安易に精度よく最適な補正量ccを印加する事が可能となる。
【0092】
尚、実施の形態2では対物レンズ11には初期非点収差は印加していないが、平板ガラス43と対物レンズ11の2つで印加する構成としてもよい。
【0093】
また、実施の形態2では非点収差の印加方法として平板ガラス43を用いたが、一方向のみにレンズ効果を有するシリンドリカル面より構成されるレンズを用いて良いことは言うまでもない。
【0094】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、対物レンズがラジアル方向にシフトし、デフォーカスした場合でも、光磁気記録媒体上の光スポットは情報トラックに対して常に縦長のスポット形状(ラジアル方向は短軸)とすることができるので、クロストークの少ない再生信号を実現することができる。また、軸外収差の影響を少なくできるので、小型・薄型の対物レンズが実現でき、光学ヘッドの小型・薄型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1に係る光学ヘッドの光路図の略図
【図2】実施の形態1に係る光学ヘッド及び光学ヘッド送り装置の斜視図
【図3】実施の形態1に係る光学ヘッドの構成を示した分解斜視図
【図4】実施の形態1に係る光学ヘッドの調整方法を示した斜視図
【図5】実施の形態1に係る光学ヘッドの光路図を示した図
【図6】実施の形態1に係る光学ヘッドの受発光素子の概略図
【図7】実施の形態1に係る光学ヘッドのフォーカスサーボの構成を示す図
【図8】(a)実施の形態1に係る光スポットの形状を示した概略図(b)比較例に係る光スポットの形状を示した概略図
【図9】実施の形態1に係る光学ヘッドと光学ヘッド送り装置の動作の関連を示した略図
【図10】実施の形態1に係る光学ヘッドの非点収差の方向とラジアルシフトとの関係を示した概略図
【図11】実施の形態1に係る光学ヘッドの非点収差と波面収差との関係を示した概略図
【図12】実施の形態1に係る光学ヘッドのラジアル方向移動領域を示した概略図
【図13】実施の形態2に係る光学ヘッドの光路図の略図
【図14】従来の光学ヘッド及び光学ヘッド送り装置の斜視図の略図
【図15】従来の光学ヘッドの構成を示した分解斜視図
【図16】従来の光学ヘッドの調整方法を示した斜視図
【図17】従来の光学ヘッドの光路図を示した図
【図18】従来の光学ヘッドの受発光素子の概略図
【図19】従来の光学ヘッドのフォーカスサーボの構成を示した概略図
【図20】従来の光学ヘッドと光学ヘッド送り装置の動作の関連を示した略図
【図21】従来の光学ヘッドの非点収差と波面収差との関係を示した概略図
【符号の説明】
1 シリコン基板
2 半導体レーザ
3 多分割光検出器
4 放熱プレート
5 端子
6 樹脂パッケージ
7 ホログラム素子(回折格子)
8 複合素子
8a ビームスプリッタ
8b 折り返しミラー
8c 偏光分離素子
9 集積ユニット
10 反射ミラー
11 対物レンズ
12 対物レンズホルダー
13 光磁気記録媒体
14 対物レンズ駆動装置
15 ベース
16 サスペンション
17 磁気回路
18a,18b コイル
19 光学台
20 フォーカス誤差信号検出用の光スポット
21 トラッキング誤差信号検出用の光スポット
22 メインビーム(P偏光)
23 メインビーム(S偏光)
24 フォーカス誤差信号受光領域
25,26 トラッキング誤差信号受光領域
27 情報信号受光領域
28 減算器
29 加算器
30,31 フォーカス誤差信号検出用の光スポットの焦点
32 光スポット
33 カバー
34 接着剤
35 フレキシブル回路
36 送りネジ
37 副軸
38 送りモータ
39a ギヤ
39b ギヤ
40 ナット板
41 軸受け
42 メカベース
43 平板ガラス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical head in a disk recording / reproducing apparatus that is a system for optically recording / reproducing information by projecting a light spot onto a disk-shaped (or disk-shaped) information recording medium.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical heads and disk recording / reproducing apparatuses have been used for various purposes such as DVDs, MDs, CDs, and CD-Rs, and have become increasingly dense, high performance, high quality, and high added value. In particular, in a disk recording / reproducing apparatus using a recordable magneto-optical medium, the demand for portable devices is greatly increasing, and further miniaturization, thinning, high performance, and cost reduction are required.
[0003]
Conventionally, many reports have been made on the technology of the optical head of a disk recording / reproducing apparatus for a magneto-optical disk (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, an optical head of a disk recording / reproducing apparatus for a magneto-optical disk will be described as an example of a conventional optical head with reference to the drawings. FIG. 14, FIG. 15, FIG. 16, FIG. 17 and FIG. 18 are diagrams illustrating the schematic configuration of a conventional optical head and the principle of operation thereof.
[0004]
14, 15, 16, 17, and 18, 101 is a silicon substrate, 102 is a semiconductor laser that is a light source fixed on the silicon substrate 100, and 103 is formed on the silicon substrate 100 by an IC process. The multi-divided photodetector 104, a heat radiating plate for holding the silicon substrate 100 in a heat transfer state, 105 a terminal wired from the multi-divided photo detector by wire bonding, etc. 106, the silicon substrate 101, the radiating plate 104 and the terminal A resin package 105 holds, 107 is a hologram element (diffraction grating) formed of resin, 108 is a composite element composed of a beam splitter 108a, a folding mirror 108b, and a polarization separation element 108c.
[0005]
Further, an integrated unit 109 is defined as a structure in which the silicon substrate 101, the semiconductor laser 102, the multi-segment photodetector 103, the heat radiation plate 104, the terminal 105, the resin package 106, the hologram element 107, and the composite element 108 are integrated. 110 is a reflection mirror, 111 is an objective lens, 112 is an objective lens holder for fixing the objective lens 111, 113 is a magneto-optical recording medium which is an information recording medium having a magneto-optical effect, and 114 is a magneto-optical recording medium 113. Is an objective lens driving device that drives in a focusing direction (a direction substantially perpendicular to the magneto-optical recording medium 113) and a radial direction (a direction substantially parallel to the magneto-optical recording medium 113).
[0006]
The objective lens driving device 114 is a component of an objective lens 111, an objective lens holder 112, a base 115, a suspension 116, a magnetic circuit 117, and coils 118a and 118b that form a light spot on the magneto-optical disk using a light beam from the semiconductor laser 102. Consists of. By energizing the coil 118a, the objective lens 111 can be driven in the focus direction, and by energizing the coil 118b, the objective lens 111 can be driven in the radial direction. Reference numeral 119 denotes an optical bench, and the optical bench 119 fixes the reflection mirror 110.
[0007]
Further, the integrated unit 109 is fixed by adhering the optical bench 119 and the resin package 106. As a result, the position of the multi-split photodetector 103 in the Z-axis direction (optical axis direction) is the dimension of the optical bench 119 so that the focus error signal light-receiving region 124 is positioned approximately in the middle between the focal points 130 and 131 of the light spot. Is defined.
[0008]
On the other hand, in FIG. 18, 120 is a light spot for detecting a focus error signal formed on the multi-segment photodetector 103, 121 is a light spot for detecting a tracking error signal formed on the multi-segment photodetector 103, and 122. Is a main beam (P-polarized light) formed on the multi-split photodetector 103, 123 is a main beam (S-polarized light) formed on the multi-split photodetector 103, 124 is a focus error signal light receiving region, and 125 and 126. Is a tracking error signal light receiving area, 127 is an information signal light receiving area, 128 is a subtractor, and 129 is an adder.
[0009]
In FIG. 17, reference numerals 130 and 131 denote the focal points of a light spot for detecting a focus error signal, and 132 denotes a light spot formed on the magneto-optical recording medium 113. In FIG. 16, 133 is a cover, 134 is an adhesive, and 135 is a flexible circuit.
[0010]
Further, as shown in FIG. 14, the optical head feeding device for moving the optical head in the radial direction of the magneto-optical recording medium 113 is constituted by a feed screw 136, a countershaft 137, a feed motor 138, a gear 139a, a gear 139b, and a cover 133. The nut plate 140, the bearing 141, and the like are attached to the mechanical base 142 (details are not shown). At this time, the nut plate 140 and the feed screw 136 are engaged, and the optical head is rotated by the feed amount determined from the gear ratio of the gear 139a and the gear 139b and the reduction ratio calculated by the pitch of the feed screw 136 by the rotation of the feed motor 138. The whole moves in the radial direction.
[0011]
At this time, the relative position between the objective lens 111 and the optical bench 119 is shifted by the feed amount. Further, the maximum value of the movement amount of the objective lens 111 in the radial direction is a value immediately before the feed motor 138 rotates.
[0012]
As shown in FIG. 14, FIG. 15 and FIG. 20, the operation of the objective lens 111 at the time of recording or reproducing from the inner circumference to the outer circumference of the magneto-optical recording medium 113 is as follows. In order to move the objective lens 111 in the radial direction so as to follow the track of the magneto-optical recording medium 113, an electric current is applied to the coil 118b. A voltage corresponding to the current value applied to the coil 118b is applied to the feed motor 138, and when the predetermined voltage is reached, the feed motor 138 rotates, so that the gear ratio determined by the gears 139a and 139b and the feed screw 136 is reached. Is fed to the optical head to drive the entire optical bench 119 in the outer circumferential direction. At this time, the relative positional deviation between the objective lens 111 and the optical bench 119 (or the design optical axis) is a value obtained by subtracting the feed amount of the optical head from the movement amount of the objective lens 111.
[0013]
The operation of the conventional example configured as described above will be described below with reference to FIGS. 14, 15, 16, 17, and 18. FIG. The light emitted from the semiconductor laser 102 is separated into a plurality of different light beams by the hologram element 107. A plurality of different light beams are transmitted through the beam splitter 108a of the composite element 108, reflected by the reflection mirror 110, and fixed to the objective lens holder 112 by the objective lens 111, and a light spot 132 having a diameter of about 1 micron on the magneto-optical recording medium 113. It is condensed as.
[0014]
Further, the light beam reflected by the beam splitter 108a of the composite element 108 enters a laser monitor light receiving element (not shown) and controls the drive current of the semiconductor laser 102. The reflected light from the magneto-optical recording medium 113 follows the reverse path, is reflected and separated by the beam splitter 108a of the composite element 108, and enters the folding mirror 108b and the polarization separation element 108c.
[0015]
The semiconductor laser 102 is installed so as to have a polarization direction parallel to the paper surface in FIG. 17A. The incident light is separated into two light beams of two polarization components orthogonal to each other by the polarization separation element 108c, and receives an information signal. The light enters the region 127.
[0016]
Of the reflected light from the magneto-optical recording medium 113, the light beam that has passed through the beam splitter 108 a is separated into a plurality of light beams by the hologram element 107 and is focused on the focus error signal light receiving region 124 and the tracking error signal light receiving regions 125 and 126. Focus servo is performed by the so-called SSD method, and tracking servo is performed by the so-called push-pull method.
[0017]
Further, by calculating the difference between the main beam 122 made of P-polarized light and the main beam 123 made of S-polarized light, the magneto-optical disk information signal can be detected by the differential detection method. Furthermore, the pre-pit signal can be detected by taking the sum of them.
[0018]
In the optical head configured as described above, the relative positions of the semiconductor laser 102, the objective lens 111, and the multi-segment photodetector 103 are adjusted at the time of assembly in order to obtain a desired detection signal by reflected light from the magneto-optical recording medium 113. Is done. Regarding these relative position adjustments, the initial position setting of the focus error signal is performed by setting the position of the multi-segment photodetector 103 in the Z-axis direction (optical axis direction), and the focus error signal light-receiving region 124 of the focal points 130 and 131 of the light spots. It is determined by defining the dimensions of the optical bench 119 and the resin package 106 of the integrated unit 109 so as to be positioned approximately in the middle.
[0019]
As shown in FIGS. 16A and 16B, the tracking error signal is adjusted by holding the base 115 with an external jig (not shown) and moving the objective lens driving device 114 in the Y and X directions. By moving, the output of the tracking error signal light receiving regions 125 and 126 is adjusted to be substantially uniform.
[0020]
As a result, this adjustment results in aligning the center of the objective lens 111 with the center of the emission axis of the semiconductor laser 2 in FIG. Further, the relative tilt adjustment between the magneto-optical recording medium 113 and the objective lens 111 is performed by holding the base 115 with an external jig (not shown), adjusting the skew in the radial direction (around the Y axis) θR, and the tangential direction (X axis). Around) Adjust by skew adjustment θT. After the adjustment, the base 115 is bonded and fixed to the optical bench 119 using an adhesive 134. Thus, the adjustment of the focus error signal and tracking error signal and the skew adjustment are completed, and the optical head is completed.
[0021]
On the other hand, FIG. 19 shows the focus servo of the optical head having the above-described conventional configuration. The focus error signal calculated and generated by the so-called SSD method is calculated according to the offset amount. The focus servo converges in the vicinity of GND by applying the measured current to the coil 118b.
[0022]
The focus error signal generates a so-called S-shaped signal due to the change in the focus direction position of the objective lens 111, and the focus point of the objective lens 111 converges in the vicinity of the GND of the focus error signal. At this time, the definition of the defocus amount is defined as the difference between the vicinity of the approximate center of the S-shaped signal and GND as shown in FIG.
[0023]
[Patent Document 1]
JP 2000-48374 A
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
However, the optical system of the optical head having the above-described conventional configuration is a so-called finite system, and as the objective lens 111 moves in the radial direction of the magneto-optical recording medium 113 (particularly as it moves away from the design optical axis of the objective lens 111), the light An off-axis aberration occurs in the light spot 132 on the magnetic recording medium 113, and the shape of the light spot 120 for detecting the focus error signal on the focus error signal light receiving area 124 changes, so that FIGS. As shown in FIG. 5, the focus point of the light spot 132 with respect to the magneto-optical recording medium 113 is shifted and defocusing occurs.
[0025]
As shown in FIG. 21, the off-axis aberration (wavefront aberration) when the objective lens 111 moves in the radial direction is a breakdown of astigmatism, coma aberration, spherical aberration, higher order aberration, etc., most of which are astigmatism. The amount of defocus, which is an aberration and is generated when the objective lens 111 is moved in the radial direction, increases as the amount of movement of the objective lens 111 in the radial direction increases and the thickness of the objective lens 111 decreases. In particular, optical heads for portable disk recording / reproducing apparatuses are required to be small and thin, and off-axis aberrations increase as the objective lens 111 becomes smaller and thinner.
[0026]
Further, defocusing increases the spot diameter of the light spot 132 on the magneto-optical recording medium 113 and increases the ellipticity of the spot. At this time, astigmatism in the light spot 132 after emission from the objective lens 11 due to the astigmatic difference of the semiconductor laser 102 on the design optical axis (the radial shift amount of the objective lens 111 is 0 or the design optical axis of the objective lens 111). As for the direction of the aberration, the rear focal line of the light spot 132 coincides with the substantially radial direction, and off-axis aberrations (mainly astigmatism) increase as the objective lens 111 moves in the radial direction. In particular, when the objective lens 111 is made thin in order to make the optical head small and thin, the off-axis aberration (astigmatism) of the objective lens 111 increases.
[0027]
Accordingly, the shape of the light spot 132 on the magneto-optical recording medium 113 becomes an elliptical shape having a major axis in the radial direction due to defocus accompanying the movement of the objective lens 111 in the radial direction, and is adjacent to the groove to be reproduced. When a part of the light spot 132 is also radiated to the groove, the signal reading ability is reduced due to the increase in crosstalk at the time of reproducing the information signal recorded on the magneto-optical recording medium 113, or on the magneto-optical recording medium 113. There is a problem that the recording / reproducing ability deteriorates due to a decrease in reading ability due to crosstalk of the wobble signal (ADIP signal or ATIP signal) having the address information and the like formed in FIG.
[0028]
Further, as shown in FIG. 21, since the off-axis aberration tends to increase significantly in the small and thin lens, astigmatism, coma, spherical aberration and higher-order aberration increase accompanying off-axis aberration increase and Due to the inclination of the objective lens, the optical performance is significantly deteriorated with respect to the design axis, and the recording / reproducing performance is greatly deteriorated. In FIG. 21, the angle of view of 1 degree corresponds to the amount of movement of the objective lens 111.
[0029]
The present invention solves the above-described conventional problems, and realizes stable recording and reproduction with little crosstalk, and an optical head that can reduce the size and thickness of an apparatus by reducing the size and thickness of an objective lens. It is another object of the present invention to provide a disk recording / reproducing apparatus using the same.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical head according to the present invention is a finite or pseudo-finite optical system including a light source having astigmatism and an objective lens that forms a light spot on an information recording medium by a light beam from the light source. The optical spot has an initial astigmatism on the design optical axis, and the direction of the initial astigmatism is such that the rear focal line is substantially the radial direction of the information recording medium. An optical characteristic that generates astigmatism in a direction in which the initial astigmatism of the light spot decreases as the objective lens moves in a direction orthogonal to each other and moves away from the design optical axis in the radial direction. ,
Within the range of movement of the objective lens in the radial direction, the direction of astigmatism of the light spot formed by the objective lens is a direction in which the rear focal line is substantially orthogonal to the radial direction. Thus, the initial astigmatism is set so that the total astigmatism becomes zero at the position where the objective lens has moved by the maximum movement amount in the radial direction. It is characterized by that.
[0031]
Next, the disc recording / reproducing apparatus of the present invention includes the optical head of the present invention and an optical head feeding device that performs intermittent feeding so that the movement amount of the objective lens in the radial direction is within an allowable range. It is characterized by that.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the optical head of the present invention, since the light spot at the time of defocusing can be made longitudinally long with respect to the track, a reproduction signal with little crosstalk can be realized, and the influence of off-axis aberration can be reduced. A lens can be realized, and the optical head can be made smaller and thinner.
[0033]
Also, according to the disk recording / reproducing apparatus of the present invention, since the optical head of the present invention is provided, the recording and reproducing performance can be improved, and a small and thin disk recording / reproducing apparatus can be realized.
[0034]
In the present optical head, it is preferable that astigmatism is added to the objective lens so as to obtain the initial astigmatism. According to this configuration, astigmatism can be added with a simple configuration without adding special parts.
[0035]
Further, it is preferable that astigmatism generating means is further provided between the light source and the objective lens, and the astigmatism generating means is added with astigmatism so as to obtain the initial astigmatism. According to this configuration, since the astigmatism generating means is provided separately from the objective lens, it is easy to adjust the amount of astigmatism to be added, and an optimal correction amount can be applied with high accuracy.
[0036]
The initial astigmatism is preferably in the range of 30 mλ to 100 mλ. According to this configuration, it is possible to use an ultra-thin objective lens that generates a large amount of astigmatism in the radial movement range.
[0037]
Moreover, it is preferable that the absolute value within the movement range of the radial direction of the objective lens is in a range of 200 μm or more and 500 μm or less.
In addition, it is preferable that a change amount of astigmatism generated by a movement amount of the objective lens in the radial movement range is in a range of 30 mλ to 100 mλ.
[0038]
The light source is preferably composed of a semiconductor laser, and the direction of astigmatism of the light spot generated by the semiconductor laser is preferably a direction in which the front focal line is substantially perpendicular to the radial direction.
The objective lens is a single lens formed of resin or glass, and the astigmatism direction of the light spot generated by the objective lens on the design optical axis is substantially the same as the radial direction of the rear focal line. It is preferable that it is the direction orthogonal to.
[0039]
The objective lens is a single lens made of resin or glass, and the astigmatism direction of the light spot generated by the astigmatism generating means on the design optical axis is such that the rear focal line is in the radial direction. It is preferable that the direction is substantially perpendicular to the direction.
[0040]
The astigmatism generating means is preferably a flat glass or a cylindrical lens. According to this configuration, the amount of astigmatism to be added can be adjusted simply by changing the angle of the flat glass or the cylindrical lens, and the optimum correction amount can be applied easily and accurately.
[0041]
The disc recording / reproducing apparatus of the present invention further includes a feed amount detection means in the radial direction of the objective lens, and the optical head feed device performs the intermittent feed when a predetermined movement amount is reached. preferable.
Further, it is preferable that a part of the tracking error signal is used for the calculation of the feed amount detecting means.
[0042]
Moreover, it is preferable that the calculation of the feed amount detection means uses an applied current of an objective lens driving device that drives the objective lens in a radial direction.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0043]
(Embodiment 1)
1 to 6, 1 is a silicon substrate, 2 is a semiconductor laser which is a light source fixed on the silicon substrate 1, 3 is a multi-segment photodetector on the silicon substrate 1, and the multi-segment photodetector 3 is For example, it is formed by an IC process or the like. 4 is a heat dissipation plate for holding the silicon substrate 1 in a heat transfer state, 5 is a terminal wired from the multi-divided photodetector by wire bonding or the like, 6 is a resin package for holding the silicon substrate 1, the heat dissipation plate 4 and the terminal 5, 7 is a hologram element (diffraction grating) formed of resin, and 8 is a composite element composed of a beam splitter 8a, a folding mirror 8b, and a polarization separation element 8c.
[0044]
Reference numeral 9 denotes an integrated unit in which the silicon substrate 1, the semiconductor laser 2, the multi-divided photodetector 3, the heat radiating plate 4, the terminal 5, the resin package 6, the hologram element 7 and the composite element 8 are integrated.
[0045]
Reference numeral 10 denotes a reflection mirror, 12 denotes an objective lens holder, 11 denotes an objective lens, and 12 denotes an objective lens holder for fixing the objective lens 11. The objective lens 11 is described later on a magneto-optical disk using a light beam from the semiconductor laser 1. The light spot 32 is formed. Reference numeral 13 denotes a magneto-optical recording medium having a magneto-optical effect.
[0046]
The semiconductor laser 2 has an astigmatic difference, and the amount of this astigmatic difference is referred to as A. Reference numeral 14 denotes an objective lens driving device that drives the objective lens 11 in the focus direction and radial direction of the magneto-optical recording medium 13.
[0047]
As shown in FIG. 3, the objective lens driving device 14 shown in FIG. 4 includes an objective lens 11, an objective lens holder 12, a base 15, a suspension 16, a magnetic circuit 17, and coils 18a and 18b. By energizing the coil 18a, the objective lens 11 can be driven in the focus direction, and by energizing the coil 18b, the objective lens 11 can be driven in the radial direction.
[0048]
Reference numeral 19 denotes an optical bench, and the reflection mirror 10 is fixed to the optical bench 19. Further, the integrated unit 9 is fixed by bonding the optical bench 19 and the resin package 6 together. As a result, the position of the multi-split photodetector 3 in the Z-axis direction (optical axis direction) is the dimension of the optical bench 19 so that the focus error signal light receiving region 24 is positioned approximately in the middle between the focal points 30 and 31 of the light spot. Is defined.
[0049]
On the other hand, 20 is a light spot for detecting a focus error signal formed on the multi-split photodetector 3, 21 is a light spot for detecting a tracking error signal formed on the multi-split photodetector 3, and 22 is a multi-split. The main beam (P-polarized light) formed on the photodetector 3, 23 is the main beam (S-polarized light) formed on the multi-split photodetector 3, 24 is a focus error signal light receiving area, and 25 and 26 are tracking errors. Signal receiving area 27, information signal receiving area 27, subtractor 28, adder 29, 30 and 31 are focal points of the light spot for detecting the focus error signal, 32 is a light spot formed on the magneto-optical recording medium 13 , 33 is a cover, 34 is an adhesive, and 35 is a flexible circuit.
[0050]
Further, the optical head feeding device for moving the optical head in the radial direction of the magneto-optical recording medium 13 includes a feed screw 36, a countershaft 37, a feed motor 38, a gear 39a, a gear 39b, and a cover 33 as shown in FIG. The nut plate 40, the bearing 41, and the like are attached to the mechanical base 42 (details are not shown).
[0051]
At this time, the nut plate 40 and the feed screw 36 are engaged, and by rotation of the feed motor 38, the optical head is fed by a feed amount determined from the gear ratio between the gears 39a and 39b and the reduction ratio calculated from the pitch of the feed screw 36. The whole moves in the radial direction. At this time, the relative position between the objective lens 11 and the optical bench 19 is shifted by the feed amount. Further, the maximum value of the movement amount of the objective lens 11 in the radial direction is a value immediately before the feed motor 38 rotates.
[0052]
As shown in FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 9, the operation of the objective lens 11 at the time of recording or reproducing from the inner circumference to the outer circumference of the magneto-optical recording medium 13 is as follows. In order to move the objective lens 11 in the radial direction so as to follow the track of the magneto-optical recording medium 13, a current is applied to the coil 18b. A voltage corresponding to the current value applied to the coil 18b is applied to the feed motor 38, and when the voltage reaches a predetermined voltage, the feed motor 38 rotates to determine the gear determined by the gears 39a and 39b and the feed screw 36. A feed amount corresponding to the ratio is applied to the optical head to drive the entire optical bench 19 in the outer circumferential direction.
[0053]
At this time, the relative positional deviation between the objective lens 11 and the optical bench 19 (or the design optical axis or the central axis of the objective lens) is a value obtained by subtracting the feed amount of the optical head from the movement amount of the objective lens 11. At this time, from the viewpoint of power consumption, the objective lens 11 is moved in the radial direction by following the track of the magneto-optical recording medium 13 by moving only the objective lens driving device 14 as much as possible without operating the feed motor 38 as far as possible. It is preferable to move it.
[0054]
The operation of the first embodiment configured as described above will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, and 6. The light emitted from the semiconductor laser 2 is separated into a plurality of different light beams by the hologram element 7. A plurality of different light beams are transmitted through the beam splitter 8a of the composite element 8, reflected by the reflecting mirror 10, and fixed to the objective lens holder 12 by the objective lens 11 on the magneto-optical recording medium 13 so as to have a light spot 32 having a diameter of about 1 micron. It is condensed as.
[0055]
The light beam reflected by the beam splitter 8a of the composite element 8 is incident on a laser monitor light receiving element (not shown) and controls the drive current of the semiconductor laser 2. The reflected light from the magneto-optical recording medium 13 follows the reverse path, is reflected and separated by the beam splitter 8a of the composite element 8, and enters the folding mirror 8b and the polarization separation element 8c.
[0056]
The semiconductor laser 2 is installed so as to have a polarization direction parallel to the paper surface in FIG. 5A, and incident light is separated into two light beams of two polarization components orthogonal to each other by the polarization separation element 8c. It enters the information signal light receiving area 27 shown.
[0057]
Of the reflected light from the magneto-optical recording medium 13, the light beam that has passed through the beam splitter 8 a is separated into a plurality of light beams by the hologram element 7 and condensed into the focus error signal light receiving region 24 and the tracking error signal light receiving regions 25 and 26. To do. Focus servo is performed by the so-called SSD method, and tracking servo is performed by the so-called push-pull method.
[0058]
Further, by calculating the difference between the main beam 22 made of P-polarized light and the main beam 23 made of S-polarized light, the magneto-optical disk information signal can be detected by the differential detection method. Furthermore, the pre-pit signal can be detected by taking the sum of them.
[0059]
In the optical head configured as described above, relative position adjustment of the semiconductor laser 2, the objective lens 11, and the multi-segment photodetector 3 is performed at the time of assembly in order to obtain a desired detection signal by reflected light from the magneto-optical recording medium 13. Is done. Regarding these relative position adjustments, the initial position setting of the focus error signal is performed by setting the position of the multi-segment photodetector 3 in the Z-axis direction (optical axis direction) and the focus error signal light-receiving area 24 of the focal points 30 and 31 of the light spots. It is determined by defining the dimensions of the optical bench 19 and the resin package 6 of the integrated unit 9 so as to be positioned approximately in the middle.
[0060]
As shown in FIGS. 4A and 4B, the tracking error signal is adjusted by holding the base 15 with an external jig (not shown) and moving the objective lens driving device 14 in the Y direction and the X direction. By doing so, the outputs of the tracking error signal light receiving regions 25 and 26 are adjusted to be substantially uniform. As a result, this adjustment results in aligning the optical axis center of the objective lens 11 with the emission axis center of the semiconductor laser 2 in FIG.
[0061]
Further, the relative inclination adjustment between the magneto-optical recording medium 13 and the objective lens 11 is performed by holding the base 15 with an external jig (not shown), adjusting the skew in the radial direction (around the Y axis) θR, and the tangential direction (X axis). Around) Adjust by skew adjustment θT. After the adjustment, the base 15 is bonded and fixed to the optical bench 19 using an adhesive 34. Thus, the adjustment of the focus error signal and tracking error signal and the skew adjustment are completed, and the optical head is completed.
[0062]
On the other hand, FIGS. 7A and 7B show the focus servo of the optical head according to the first embodiment, and the offset amount with respect to the focus error signal calculated and generated by the so-called SSD method is calculated. The focus servo is configured to converge near GND by applying a current corresponding to the offset amount to the coil 18b. The focus error signal generates a so-called S-shaped signal due to a change in the focus direction position of the objective lens 11, and the focus point of the objective lens 11 converges in the vicinity of the GND of the focus error signal. At this time, the defocus amount is defined as the difference between the vicinity of the approximate center of the S-shaped signal and GND as shown in FIG. 7B.
[0063]
As the objective lens 11 moves in the radial direction, the amount of astigmatism of the light spot 32 changes and the shape of the light spot 20 on the focus error signal light receiving region 24 changes, so that a defocus difference occurs. The defocus amount at this time is the largest when the feed motor 38 starts to move as shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C, and the defocus direction at this time is the minus direction (magneto-optical recording medium). 13 and the direction in which the objective lens 11 moves away).
[0064]
FIGS. 8A and 8B are schematic views of the shape of the light spot 32 on the magneto-optical recording medium 13 at the time of defocusing. FIG. 8A relates to the present embodiment, and FIG. 8B relates to a comparative example.
Although details will be described later, in this embodiment, the light spot has initial astigmatism on the design optical axis, and the direction of the initial astigmatism is the rear focal line in the radial direction of the magneto-optical recording medium 13. The direction is substantially perpendicular to the direction. The design optical axis here is an axis that is equal to the optical axis of the objective lens 11 when the radial shift amount of the objective lens 11 is 0, and the objective lens 11 on the design optical axis is If it deviates, the optical axis of the objective lens 11 will also deviate from the design optical axis. The same applies to the following description.
[0065]
In this embodiment, because of such initial astigmatism, when defocused in the-direction, the light spot is elongated in the track direction as shown in FIG. (I.e., the major axis of the elliptical light spot is along the track direction), making it difficult for the light spot to illuminate the track adjacent to the desired track to be illuminated, thereby reducing the effects of crosstalk. It becomes difficult to receive. Therefore, stable recording and reproduction can be realized even when defocusing (particularly, defocusing in the negative direction) occurs in the radial direction movement region of the objective lens 11 shown in FIG.
[0066]
On the other hand, in the comparative example having no initial astigmatism as described above, as shown in FIG. 8B, when defocused in the negative direction, the light spot is elongated in the radial direction. (I.e., the major axis of the elliptical light spot is along the radial direction), and the light spot is likely to irradiate adjacent tracks.
[0067]
FIG. 10 shows the direction of astigmatism and astigmatism of the first embodiment with respect to the magneto-optical recording medium 13. FIG. 1 shows a schematic diagram of an optical path. In the illustration of FIG. 1, two sets of combinations of the objective lens 11 and the semiconductor laser 2 are illustrated, but the left side is illustrated in the XY plane (horizontal side), and the right side is illustrated in the XZ plane (vertical side). FIG. The disk 13 is shown to indicate the track direction and the radial direction, and the positional relationship with respect to the optical path is different from the actual one. The Z axis is also the direction of the optical axis between the semiconductor laser 2 and the disk 13.
[0068]
As shown in FIG. 1, the semiconductor laser 2 has a difference between a light emitting point on the XY plane (horizontal side) and a light emitting point on the XZ plane (vertical side) (light emitting point on the semiconductor end face). It has a point difference A. The direction of the astigmatic difference of the semiconductor laser 2 in the optical head is the direction shown in FIG. At this time, the light emitting point on the XZ plane is close to the objective lens 11 side. When the light spot 32 is in the direction in which the distance between the magneto-optical recording medium 13 and the objective lens 11 is away, the elliptical shape of the light spot 32 is obtained. The major axis direction is substantially perpendicular to the radial direction.
[0069]
The astigmatic difference A is compressed by an amount converted by the longitudinal magnification β2 of the optical system and becomes astigmatism of the light spot 32 after passing through the objective lens 11. At this time, the focal line at the focal position in the direction in which the objective lens 11 and the magneto-optical recording medium 13 approach is defined as the front focal line, and the focal line in the focal position in the direction away from the objective lens 11 is defined as the rear focal line.
[0070]
FIG. 11 is a diagram showing the concept of wavefront aberration (or total aberration) of the light spot 32. The wavefront aberration is a sum of astigmatism, coma aberration, spherical aberration, high order aberration, and the like, and the objective lens 11 deviates from the design optical axis (the optical axis of the objective lens 11 and the design optical axis become different). Off-axis aberrations occur in the light spot 32 (as it deviates).
[0071]
Here, in the present embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, initial astigmatism is given on the design optical axis. The direction of this initial astigmatism is a direction in which the rear focal line is substantially orthogonal to the radial direction of the magneto-optical recording medium 13 (coincident with the substantially tangential direction), and as the objective lens 11 moves in the radial direction. Astigmatism occurs in the direction in which the initial astigmatism decreases.
[0072]
Since astigmatism is dominant in the off-axis aberration, as shown in FIG. 11, if the astigmatism is reduced with the movement in the radial direction, the objective lens 11 is not moved in the radial direction. Although coma, spherical aberration, and higher-order aberrations increase, total aberrations decrease. In the first embodiment, the radial movement range of the objective lens 11 in which the astigmatism is 0 mλ is set to 200 μm or more and 500 μm or less.
[0073]
Further, as described above, the light spot 32 has initial astigmatism, but its value is astigmatism on the design optical axis of the objective lens 11, the astigmatism of the semiconductor laser 2, the mirror 10, etc. Is determined by the astigmatism in the optical path (mainly the objective lens 11 and the semiconductor laser 2 are dominant), the amount of astigmatism generated in the radial movement range of the objective lens 11, and the radial of the objective lens 11 The amount of directional movement is determined by the astigmatism direction of the light spot 32 in the radial direction movement range of the objective lens 11.
[0074]
Astigmatism correction in the present embodiment, that is, as shown in FIG. 10, the rear focal line has an initial astigmatism in the direction that coincides with the substantially tangential direction of the magneto-optical recording medium 13 on the design optical axis. The characteristic can be obtained by the shape of the objective lens 11, for example. Specifically, the astigmatism is corrected (added) by increasing the focal position due to the notch by adding a groove-shaped notch with a constant width in the radial direction of the disk side surface of the objective lens. is there. In this objective lens configuration, when the objective lens is viewed from the optical axis direction, one groove passing through the optical axis is formed so as to cross one side of the lens.
[0075]
At this time, when the objective lens 11 is shifted in the radial direction, the focal position in the radial direction moves to a position away from the disk due to normal image plane distortion. As a result, the astigmatism becomes the initial astigmatism as it moves in the radial direction. As a result, the astigmatism of the light spot is reduced, and the astigmatism is zero as shown in FIG. 10 with a preset radial movement amount.
[0076]
In the first embodiment, since the objective lens 11 is ultra-thin, the amount of generated astigmatism in the radial direction moving range is large, and the initial astigmatism of the light spot 32 is taken into consideration in consideration of the astigmatism A of the semiconductor laser 2. Is 30 mλ or more and 100 mλ or less, and the amount of astigmatism of the objective lens 11 in the radial direction moving range is also 30 mλ or more and 100 mλ or less.
[0077]
Furthermore, the direction of astigmatism (the initial astigmatism is reduced by off-axis aberration) in the radial direction moving range is always the direction aa in FIG. That is, regardless of whether the objective lens 11 moves in the outer circumferential direction or the inner circumferential direction, the astigmatism direction is such that the rear focal line is substantially perpendicular to the radial direction (the rear focal line is substantially tangential). The initial astigmatism of the light spot is reduced regardless of whether it moves in the outer peripheral direction or the inner peripheral direction.
[0078]
Here, the astigmatism direction aa in which the rear focal line is substantially orthogonal to the radial direction makes the direction of astigmatism of the light spot 32 away from the magneto-optical recording medium 13 and the objective lens 11 ( − Direction), the minor axis direction of the ellipse of the light spot 32 is set to a direction substantially coincident with the radial direction.
[0079]
Thus, when the objective lens 11 moves in the radial direction during recording or reproduction, when the astigmatism is in the direction aa, the minor axis direction of the light spot 32 is substantially radial even when defocused in the-direction. Since it coincides with the direction, it is possible to accurately detect the crosstalk of the reproduction signal and the Adip signal as the address signal without being affected by the crosstalk.
[0080]
Accordingly, since the direction of astigmatism is aa in the radial movement range of the objective lens 11 during recording and reproduction, the initial astigmatism amount is larger than the amount of off-axis aberration (astigmatism) generated by the objective lens 11. It is determined. In addition, when moving in the radial direction, bad conditions such as an increase in off-axis aberration and tilt of the objective lens 11 increase, recording and reproduction conditions deteriorate, and reproduction signal reading ability and Adip signal detection ability deteriorate greatly. .
From the viewpoint of power consumption, it is desirable to move the objective lens 11 as much as possible in the radial direction, and the amount of movement in the radial direction is determined by the performance of the optical head when moving in the radial direction. Therefore, by setting the initial astigmatism and the astigmatism generation direction of the objective lens 11 in the direction in which the astigmatism is reduced off-axis, it is possible to increase the amount of movement in the radial direction.
[0081]
Furthermore, by setting the direction of astigmatism on the design axis to be the direction aa, a light spot 32 whose tangential direction is narrowed due to the influence of rim intensity and astigmatism is formed, and recorded on the information recording medium. The signal detection capability is improved, and the reproduction jitter and Adip signal detection capability are greatly improved.
[0082]
As described above, according to the first embodiment, by defining the direction of astigmatism, the amount of aberration, and the radial direction range (movement amount) of the light spot 32 after exiting the objective lens 11, Even in the case of a large movement in the direction, stable recording and reproduction signals can be obtained, and stable detection of the Adip signal can be realized.
[0083]
In addition, since the objective lens 11 can be further reduced in size and thickness, the optical head can be further reduced in size and thickness, and the recording and playback performance in the disk recording and playback apparatus can be greatly improved and the size and thickness can be reduced. realizable.
[0084]
In addition, since the influence of astigmatism (off-axis aberration) when moving in the radial direction can be reduced, the maximum amount of movement of the objective lens in the radial direction can be increased and the amount of movement in the radial direction can be increased. Since the intermittent rate (stop ratio) of the feed motor 38 is improved, the power consumption is reduced and the battery life is greatly improved.
[0085]
Furthermore, recording as well as recording and reproducing conditions and power due to tilt of the objective lens 11 or off-axis aberration are provided at the expense of recording and reproducing performance and power margin on the designed optical axis by providing initial astigmatism on the designed optical axis. Even when shifting in the radial direction where the margin deteriorates, recording and playback are performed while reducing astigmatism (off-axis aberration), so that stable recording / playback performance and power margin are ensured over the entire radial movement range. This makes it possible to realize a stable disc recording / reproducing device, and further, the objective lens can be made smaller and thinner, so that the optical head can be significantly reduced in size and thickness. Can be realized.
[0086]
In the first embodiment, the direction of astigmatism of the semiconductor laser 2 is the direction of bb. However, if the amount and direction of the initial astigmatism of the light spot 32 are taken into consideration, the direction of 0 or aa Needless to say, there is no problem.
[0087]
In the first embodiment, the astigmatism aberration of the objective lens 11 is set to aa and the astigmatism direction of the semiconductor laser 2 is set to bb on the design optical axis, but the light spot 32 on the design optical axis. It goes without saying that the direction and amount of astigmatism of the objective lens 11 and the semiconductor laser 2 may be any amount as long as the amount and direction of the initial astigmatism coincide with a predetermined set value. In the present embodiment, when the read-only semiconductor laser 2 is used, the value of bb reaches about 25 mλ, so that the astigmatism amount of the light spot 32 is 30 mλ or more, the astigmatism added to the objective lens 11. The amount of aberration is 50 mλ or more in the direction aa. When the high-power recording / reproducing semiconductor laser 2 is used, the value of bb is almost 0 mλ.
[0088]
In addition, the optical head feeding device may be configured to drive the feeding motor 38 and perform intermittent feeding so that the movement amount of the objective lens 11 in the radial direction is within a predetermined value or a preset range.
[0089]
At this time, the moving amount detecting means in the radial direction may be calculated from the current value of the coil 18b or may be calculated using a part of the tracking error signal.
Moreover, although the optical system has been described with a finite example, it may be quasi-finite.
[0090]
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the initial astigmatism is given by the flat glass 43. Astigmatism is generated by arranging the flat glass 43 obliquely in the light flux. By applying astigmatism correction of the correction amount cc to P that becomes the focal point of the XY plane due to this astigmatism and moving the focal point to the R position, the astigmatism becomes QR astigmatism direction. Changes.
[0091]
By this method, it is possible to easily and accurately apply the optimum correction amount cc simply by changing the angle of the flat glass 43 as compared with the case where astigmatism is given to the objective lens 11.
[0092]
In the second embodiment, the initial astigmatism is not applied to the objective lens 11, but it may be applied by the flat glass 43 and the objective lens 11.
[0093]
In the second embodiment, the flat glass 43 is used as a method for applying astigmatism, but it goes without saying that a lens composed of a cylindrical surface having a lens effect only in one direction may be used.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the objective lens is shifted in the radial direction and defocused, the light spot on the magneto-optical recording medium is always vertically elongated with respect to the information track (the radial direction is short). Therefore, a reproduced signal with little crosstalk can be realized. In addition, since the influence of off-axis aberration can be reduced, a small and thin objective lens can be realized, and the optical head can be made small and thin.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical path diagram of an optical head according to a first embodiment.
2 is a perspective view of an optical head and an optical head feeding device according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the optical head according to the first embodiment.
4 is a perspective view showing an optical head adjustment method according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an optical path diagram of the optical head according to the first embodiment.
6 is a schematic diagram of a light emitting / receiving element of the optical head according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of focus servo of the optical head according to the first embodiment.
8A is a schematic diagram illustrating the shape of a light spot according to Embodiment 1. FIG. 8B is a schematic diagram illustrating the shape of a light spot according to a comparative example.
FIG. 9 is a schematic diagram showing the relationship between the operation of the optical head and the optical head feeding device according to the first embodiment.
FIG. 10 is a schematic diagram showing the relationship between the direction of astigmatism and the radial shift of the optical head according to the first embodiment.
11 is a schematic diagram showing the relationship between astigmatism and wavefront aberration of the optical head according to Embodiment 1. FIG.
12 is a schematic diagram showing a radial direction moving region of the optical head according to Embodiment 1. FIG.
13 is a schematic diagram of an optical path diagram of an optical head according to Embodiment 2. FIG.
FIG. 14 is a schematic perspective view of a conventional optical head and an optical head feeding device.
FIG. 15 is an exploded perspective view showing a configuration of a conventional optical head.
FIG. 16 is a perspective view showing a conventional method of adjusting an optical head.
FIG. 17 shows an optical path diagram of a conventional optical head.
FIG. 18 is a schematic diagram of a light receiving and emitting element of a conventional optical head.
FIG. 19 is a schematic diagram showing the configuration of a focus servo of a conventional optical head.
FIG. 20 is a schematic diagram showing the relationship between operations of a conventional optical head and an optical head feeding device.
FIG. 21 is a schematic diagram showing the relationship between astigmatism and wavefront aberration of a conventional optical head.
[Explanation of symbols]
1 Silicon substrate
2 Semiconductor laser
3 Multi-segment photodetector
4 Heat dissipation plate
5 terminals
6 Resin package
7 Hologram element (diffraction grating)
8 Composite elements
8a Beam splitter
8b Folding mirror
8c Polarization separation element
9 Integrated unit
10 reflection mirror
11 Objective lens
12 Objective lens holder
13 Magneto-optical recording medium
14 Objective lens drive
15 base
16 Suspension
17 Magnetic circuit
18a, 18b coil
19 Optical stand
20 Light spot for focus error signal detection
21 Light spot for tracking error signal detection
22 Main beam (P-polarized light)
23 Main beam (S-polarized light)
24 Focus error signal light receiving area
25, 26 Tracking error signal light receiving area
27 Information signal light receiving area
28 Subtractor
29 Adder
30, 31 Focus of light spot for focus error signal detection
32 light spots
33 Cover
34 Adhesive
35 Flexible circuit
36 Lead screw
37 Secondary shaft
38 Feed motor
39a Gear
39b gear
40 Nut plate
41 Bearing
42 Mechanical base
43 Flat glass

Claims (14)

非点隔差を有する光源と、前記光源からの光束により情報記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズとを含む有限又は疑似有限の光学系を備え、
前記光学系は、前記光スポットが設計光軸上で初期非点収差を有し、前記初期非点収差の方向は後側焦線が前記情報記録媒体のラジアル方向と実質的に直交する方向であり、かつ前記対物レンズが前記ラジアル方向に前記設計光軸から遠ざかる方向へ移動するにつれて、前記光スポットの初期非点収差が減少する方向に非点収差を発生する光学特性であり、
前記対物レンズの前記ラジアル方向の移動範囲内において、前記対物レンズにより形成される前記光スポットの非点収差の方向は、後側焦線が前記ラジアル方向と実質的に直交する方向であり、
前記対物レンズが前記ラジアル方向に最大移動量移動した位置において、トータル非点収差が0となるように前記初期非点収差を設定していることを特徴とする光学ヘッド。
A finite or pseudo-finite optical system including a light source having an astigmatic difference and an objective lens that forms a light spot on an information recording medium by a light beam from the light source;
In the optical system, the light spot has initial astigmatism on the design optical axis, and the direction of the initial astigmatism is a direction in which the rear focal line is substantially perpendicular to the radial direction of the information recording medium. And an optical characteristic that generates astigmatism in a direction in which the initial astigmatism of the light spot decreases as the objective lens moves in the radial direction away from the design optical axis,
Wherein in the movement range of the radial direction of the objective lens, the astigmatism direction of the light spot formed by the objective lens, the direction der the rear side focal line is perpendicular the in radial direction substantially is,
The optical head according to claim 1 , wherein the initial astigmatism is set so that total astigmatism becomes zero at a position where the objective lens has moved by a maximum amount of movement in the radial direction .
前記初期非点収差を得るように、前記対物レンズは非点収差を付加している請求項1に記載の光学ヘッド。  The optical head according to claim 1, wherein the objective lens is provided with astigmatism so as to obtain the initial astigmatism. 前記光源と前記対物レンズとの間に非点収差発生手段をさらに備え、前記初期非点収差を得るように、前記非点収差発生手段は非点収差を付加している請求項1に記載の光学ヘッド。  The astigmatism generation unit is further provided between the light source and the objective lens, and the astigmatism generation unit adds astigmatism so as to obtain the initial astigmatism. Optical head. 前記初期非点収差は30mλ以上かつ100mλ以下の範囲内である請求項1に記載の光学ヘッド。  The optical head according to claim 1, wherein the initial astigmatism is in a range of 30 mλ to 100 mλ. 前記対物レンズの前記ラジアル方向の移動範囲内の絶対値は、200μm以上かつ500μm以下の範囲内である請求項1に記載の光学ヘッド。  2. The optical head according to claim 1, wherein an absolute value of the objective lens in a radial movement range is in a range of 200 μm to 500 μm. 前記対物レンズの前記ラジアル方向の移動範囲内における移動量で発生する非点収差の変化量は、30mλ以上かつ100mλ以下の範囲内である請求項1に記載の光学ヘッド。  2. The optical head according to claim 1, wherein a change amount of astigmatism generated by a movement amount of the objective lens within a movement range in the radial direction is in a range of 30 mλ to 100 mλ. 前記光源は半導体レーザで構成され、前記半導体レーザにより発生する前記光スポットの非点収差の方向は、前側焦線がラジアル方向と実質的に直交する方向であることを特徴とする請求項1に記載の光学ヘッド。  The light source is composed of a semiconductor laser, and the direction of astigmatism of the light spot generated by the semiconductor laser is a direction in which the front focal line is substantially perpendicular to the radial direction. The optical head described. 前記対物レンズは樹脂又はガラスで形成された単レンズであり、設計光軸上における前記対物レンズにより発生する前記光スポットの非点収差の方向は、後側焦線がラジアル方向と実質的に直交する方向である請求項1に記載の光学ヘッド。  The objective lens is a single lens made of resin or glass, and the astigmatism direction of the light spot generated by the objective lens on the design optical axis is such that the rear focal line is substantially orthogonal to the radial direction. The optical head according to claim 1, wherein the optical head is in a direction to travel. 前記対物レンズは樹脂又はガラスで形成された単レンズであり、設計光軸上における前記非点収差発生手段により発生する前記光スポットの非点収差の方向は、後側焦線がラジアル方向と実質的に直交する方向である請求項2に記載の光学ヘッド。  The objective lens is a single lens made of resin or glass, and the direction of the astigmatism of the light spot generated by the astigmatism generating means on the design optical axis is substantially the same as the radial direction of the rear focal line. The optical head according to claim 2, wherein the directions are perpendicular to each other. 前記非点収差発生手段は、平板ガラス又は円筒レンズである請求項2に記載の光学ヘッド。  The optical head according to claim 2, wherein the astigmatism generating means is a flat glass or a cylindrical lens. 請求項1から10のいずれかに記載の光学ヘッドと、前記対物レンズの前記ラジアル方向の移動量が許容範囲内に入るように間欠送りを行う光学ヘッド送り装置とを備えたことを特徴とするディスク記録再生装置。  An optical head according to any one of claims 1 to 10, and an optical head feeding device that performs intermittent feeding so that a movement amount of the objective lens in the radial direction is within an allowable range. Disc recording / playback device. 前記対物レンズのラジアル方向の送り量検出手段をさらに備え、前記光学ヘッド送り装置は、予め設定した移動量に達したときに前記間欠送りを行う請求項11に記載のディスク記録再生装置。  12. The disc recording / reproducing apparatus according to claim 11, further comprising a radial feed amount detection means for the objective lens, wherein the optical head feed device performs the intermittent feed when a predetermined movement amount is reached. 前記送り量検出手段の演算は、トラッキング誤差信号の一部を用いる請求項12に記載のディスク記録再生装置。  The disk recording / reproducing apparatus according to claim 12, wherein the calculation of the feed amount detection means uses a part of a tracking error signal. 前記送り量検出手段の演算は、前記対物レンズをラジアル方向へ駆動させる対物レンズ駆動装置の印加電流を用いる請求項12に記載のディスク記録再生装置。  13. The disc recording / reproducing apparatus according to claim 12, wherein the calculation of the feed amount detecting means uses an applied current of an objective lens driving device that drives the objective lens in a radial direction.
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