JP3961648B2 - 光情報記録再生ヘッドの光学系 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、光情報記録再生ヘッドの光学系に関し、特にレーザ光束を偏向して光ディスクの微動トラッキングを行うヘッドの光学系に関するものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
近時、面記録密度が10Gビット/(インチ)2を越える光磁気ディスク装置の開発が進んでいる。この装置では、光磁気ディスクのトラックと交差する方向に例えば回動する粗動用アームの先端部に設けた対物光学系に対するレーザ光束の入射角をガルボミラー等の偏向手段により微調整して、微動トラッキングを例えば0.34μmと狭いトラックピッチレベルで正確に行うようなことが考えられている。この場合、この偏向による微動トラッキング時に光磁気ディスク上でレーザ光束の強度分布があまり変化しない、対物光学系へのカップリング効率の低下の少ない光学系が望ましく、しかもガルボミラーのミラー面をなるべく小さくしてガルボミラーの応答性の向上を図れる光学系が望まれていた。
【0003】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述のような背景に鑑みてなされたものであり、請求項1の発明は、レーザ光源から出射された光束を平行光束とした後、偏向手段を介して対物光学系に入射させて光ディスクに集光させる光情報記録再生ヘッドの光学系であって、前記偏向手段と前記対物光学系との間に、リレーレンズ群とイメージングレンズ群からなるアフォーカルなリレー光学系を配置して、前記偏向手段の偏向面回転中心近傍と前記対物光学系の主平面位置とが略共役となるようにすると共に、前記偏向手段側の前記リレーレンズ群の焦点距離をfr、前記対物光学系側の前記イメージングレンズ群の焦点距離をfiとしたとき、
fr<fi
を満足することを特徴とする。
【0004】
【発明の実施の形態】
まず、近年のコンピューターにまつわるハード,ソフトの進歩に伴う外部記憶装置への要求、特に大記憶容量への要求の高まりに対して提案されたニア・フィールド記録(NFR : near field recording) 技術と呼ばれる記録再生方式を用いた光磁気ディスク記録再生装置の概要を図1乃至図5を参照して説明する
。
【0005】
図1はその光ディスク装置の全体概要図である。ディスクドライブ装置1には光ディスク2が図示しないスピンドルモータの回転軸に装着されている。一方、光ディスク2の情報を再生または記録するために回動(粗動)アーム3が光ディスク2の記録面に対して平行になるように取り付けられている。この回動アーム3はボイスコイルモーター4によって回転軸5を回転中心として回動可能となっている。この回動アーム3の光ディスク2に対向する先端には、光学素子を搭載した浮上型光学ユニット6が搭載されている。また、回動アーム3の回転軸5近傍には光源ユニットおよび受光ユニットを備えた光源モジュール7が配設され、回動アーム3と一体となって駆動する構成となっている。
【0006】
図2、図3は回動アーム3の先端部を説明するものであり、特に浮上型光学ユニット6を詳細に説明するものである。浮上型光学ユニット6はフレクシャービーム8に取り付けられており、光ディスク2に対向して配置されている。また、フレクシャービーム8は他端で回動アーム3に固着されており、フレクシャービーム8の弾性力により先端部の浮上型光学ユニット6を光ディスク2に接触させる方向に加圧している。
【0007】
浮上型光学ユニット6は浮上スライダー9,対物レンズ10,ソリッドイマージョンレンズ(SIL)11,磁気コイル12から構成されており、光源モジュール7から出射された平行なレーザー光束13を光ディスク2上に収束させるはたらきをする。また、回動アーム3の先端部には前記レーザー光束13を浮上型光学ユニット6に導くために立ち上げミラー31が固着されている。 立ち上げミラー31により対物レンズ10に入射したレーザー光束13は、対物レンズ10の屈折作用により収束される。この集光点近傍にはソリッドイマージョンレンズ(SIL)11が配置されており、前記収束光を更に微細なエバネッセント光15として光ディスク2に照射させる。
【0008】
また、光ディスク2に面したソリッドイマージョンレンズ(SIL)11の周囲には、光磁気記録方式で記録するための磁気コイル12が形成されており、記録時には必要な磁界を光ディスク2の記録面上に印加出来るようになっている。このエバネッセント光15と磁気コイル12により、光ディスク2への高密度な記録および再生が可能となる。なお、浮上型光学ユニット6は光ディスク2の回転による空気流により微小量浮上するものであり、光ディスク2の面振れ等に追従する。このため従来の光ディスク装置では必要であった対物レンズの焦点制御(フォーカスサーボ)が不要となっている。
【0009】
以下、図4,図5を用いて回動アーム3上に搭載された光源モジュール7および浮上型光学ユニット6へ導かれる光束に関し詳細に説明する。回動アーム3は先端部に浮上型光学ユニット6を搭載し、他端にはボイスコイルモーター4を駆動するための駆動コイル16が固着されている。駆動コイル16は扁平状のコイルであり、図示せぬ磁気回路内に空隙をおいて挿入配置されている。回転軸5と回動アーム3はベアリング17,17により回動自在に締結されており、駆動コイルに電流を印加すると磁気回路との電磁作用により回転軸5を回転中心として回動アーム3を回動させることができる。
【0010】
回動アーム3上に搭載された光源モジュール7には半導体レーザー18,レーザー駆動回路19,コリメートレンズ20,複合プリズムアッセイ21,レーザーパワーモニターセンサー22,反射プリズム23,データ検出センサー24,およびトラッキング検出センサー25が配置されている。半導体レーザー18から放出された発散光束状態のレーザー光束は、コリメートレンズ20によって平行光束に変換される。この平行光束の断面形状は半導体レーザー18の特性から長円状であり、光ビームを光ディスク2上に微小に絞り込むには都合が悪いため略円形断面に変換する必要がある。このためコリメートレンズ20から出射された断面長円状の平行光束を、複合プリズムアッセイ21に入射させることにより平行光束の断面形状を整形する。
【0011】
複合プリズムアッセイ21の入射面21aは入射光軸に対して所定の斜面を形成しており、入射光を屈折させることにより平行光束の断面形状を長円形状から略円形形状に整形することが出来る。整形されたレーザー光束は複合プリズムアッセイ21内を進み第1のハーフミラー面21bに入射する。第1のハーフミラー面21bは光ディスク2から得られた情報を、データ検出センサー24,およびトラッキング検出センサー25に導くために設定されているが、往路においては半導体レーザー18から出射されたレーザーの出力パワーを検出するためのレーザーパワーモニターセンサー22への光束を分離する役目を果たす。
【0012】
レーザーパワーモニターセンサー22は受光した光の強度に比例した電流を出力するため、図示せぬレーザーパワーコントロール回路にこの出力を帰還させることにより半導体レーザー18の出力を安定化させることが出来る。複合プリズムアッセイ21から出射された略円形断面形状をもったレーザー光束13は偏向ミラー26(ガルバノミラー)に照射され、レーザー光束13の進行方向が変えられる。この偏向ミラー26は紙面に垂直な軸を回動中心とするガルバノモーター27に取り付いており、レーザー光束13を紙面に平行な方向に微小角度振ることが出来るようになっている。
【0013】
また、ガルバノモーター27には偏向ミラー26の回転角度を検出する偏向ミラー位置検出センサー28が配設されている。偏向ミラー26を反射したレーザー光束13は、第1のリレーレンズ29および第2のリレーレンズ(イメージングレンズ)30を経て、立ち上げミラー31で反射後浮上型光学ユニット6に至る。この第1のリレーレンズ29および第2のリレーレンズ30は、偏向ミラー26の反射面と浮上型光学ユニット6に配置されている対物レンズ10の瞳面(主平面)との関係を共役関係になるようにするもので、リレーレンズ光学系を形成するものである。すなわち光ディスク2上の集光ビームが所定のトラックから僅かにずれた場合、偏向ミラー26を僅かに回転させることにより対物レンズ10に入射させるレーザー光束13を傾かせ、光ディスク2上の焦点を移動させて補正するものである。しかしながら、この方式で焦点の補正を行う時、偏向ミラー26と対物レンズ10の光学的距離が長い場合は、対物レンズ10へ入射するレーザー光束13の移動量が大きくなり、対物レンズ10に入射出来なくなる場合がある。
【0014】
この様な現象を回避するため、第1のリレーレンズ29および第2のリレーレンズ30によって、偏向ミラー26の反射面と対物レンズ10の瞳面との関係を共役関係になるように設定し、偏向ミラー26が回動しても対物レンズ10に入射するレーザー光束13の移動量を大きくせず、正確なトラッキング制御が可能となるようにしている。なお、光ディスク2の内周/外周に渡るアクセス動作は、ボイスコイルモーター4により回動アーム3を回動させて行い、極微小なトラッキング制御のみ偏向ミラー26を回動させて行う。
【0015】
光ディスク2から反射されて戻ってきた復路のレーザー光束13は、往路と逆に進み偏向ミラー26に反射されて複合プリズムアッセイ21に入射する。その後第1のハーフミラー面21bで反射され、第2のハーフミラー面21cに向かう。第2のハーフミラー面21cは、トラッキング検出センサー25へ向かう透過光と、データ検出センサー24へ向かう反射光を生成し、復路のレーザー光束を分離する。第2のハーフミラー面21cを透過したレーザー光束はトラッキング検出センサー25へ照射され、トラッキング誤差信号を出力する。
【0016】
一方、第2のハーフミラー面21cで反射されたレーザー光束はウォラストンプリズム32により偏光分離され、かつ集光レンズ33によって収束光に変換後、反射プリズム23で反射されてデータ検出センサー24に照射される。データ検出センサー24は2つの受光領域をもっており、ウォラストンプリズム32により偏光分離された2つの偏光ビームをそれぞれ受光することにより、光ディスク2に記録されているデータ情報を読みとりデータ信号を出力する。なお、正確には前記トラッキング誤差信号およびデータ信号は図示せぬヘッドアンプ回路によって生成され、制御回路または情報処理回路に送られるものである。
【0017】
次に、図6を参照して、上記第1のリレーレンズ29とイメージングレンズ(第2のリレーレンズ)30との配置の変形例について説明する。
【0018】
回動アーム3には、偏向ミラー26の回動中心O1と対物レンズ10との間に、アフォーカル光学系となるようレンズ間隔を定められた第1、第2のリレーレンズ29、30からなるリレー光学系が配置されている。このリレー光学系には各々焦点距離fr、fiのレンズが用いられている。
【0019】
対物レンズ10は前側主平面S1と後側主平面S2とを有し、偏向ミラー26により反射された平行光束を上記リレー光学系を介して受け、光ディスク2の情報記録面に収束させて、この情報記録面にスポット光を形成する役割を果たす。対物レンズ10から偏向ミラー26の回動中心01近傍までの距離Lは一定である。
ここで、偏向ミラー26の回動中心と偏向ミラー26上の光軸は必ずしも完全に一致する必要はなく、実用上は多少離れていても差し支えない。なお、光軸が偏向ミラー26と交わる点と第1のリレーレンズ29の偏向ミラー26側主平面S5との距離は、第1のリレーレンズ29の焦点距離frに一致している。
【0020】
上記第1・第2のリレーレンズ29、30の焦点距離関係はfi>fr>0となっている。上述のように、第1のリレーレンズ29の偏向ミラー26側主平面S5と偏向ミラー26の回動中心01間の距離は第1のリレーレンズ29の焦点距離frに一致している。第1のリレーレンズ29の対物レンズ側主平面S6と第2のリレーレンズ30の偏向ミラー側主平面S3との間の距離はfr+fiであり、リレー光学系はアフォーカル系となっている。第2のリレーレンズ30の対物レンズ側主平面S4と対物レンズ10の前側主平面S1間の距離は第2のリレーレンズ30の焦点距離fiに一致している。言い換えれば、偏向ミラー26の回動中心01近傍と対物レンズ10の主平面S1は共役の関係となっている。ここで、偏向ミラー26の回動角θ1に対する偏向ミラー26により反射された平行光束の光軸に対する角度θ2との関係は、θ2=θ1×2であり、その回転方向は同一である。また、対物レンズ10の主平面S1に対する光束の入射角θ3と上記θ2との関係は、θ3=θ2×fr/fiである。fi>fr>0であるから、(fr/fi)<1となる。従って、θ3<θ2である。なお、θ2とθ3の方向は逆方向である。また、第1のリレーレンズ29への入射ビームのビーム径W1と、第2のリレーレンズ30から射出するビームのビーム径W2との関係は、W2=W1×fi/frと表される。ここで、fi>fr>0であるから、fi/fr>1となり、従ってW2>W1となる。
【0021】
以上のように、図6を参照して説明したリレー光学系の構成によれば、第1のリレーレンズの焦点距離frを第2のリレーレンズの焦点距離fiよりも小さく設定したため、対物レンズに入射するビームのビーム径に対し、リレー光学系への入射ビームのビーム径を小さくすることができるため、入射側の光学系の軽量・縮小化に寄与する。特に、偏向ミラー26に入射するビーム径が対物レンズに入射するビーム径に比べて小さいため、偏向ミラー26の有効径を小さくすることが可能になり、偏向ミラー26の駆動力に対する応答を良くすることができる。
【0022】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、偏向による微動トラッキング時に光磁気ディスク上でレーザ光束の強度分布があまり変化しない、対物光学系へのカップリング効率の低下の少ない光学系であって、しかもガルボミラーのミラー面をなるべく小さくしてガルボミラーの応答性の向上を図ることのできる光学系を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の光磁気ディスク装置の基本構成を示す図である。
【図2】回動アームの先端部を示す図である。
【図3】浮上型光学ユニットを示す断面図である。
【図4】偏向ミラーと浮上型光学ユニットを示す平面図である。
【図5】回動アームの側断面図である。
【図6】リレー光学系の配置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
2 光ディスク
3 回動アーム
6 浮上型光学ユニット
8 フレクシャー
26 偏向ミラー
29 第1のリレーレンズ
30 第2のリレーレンズ(イメージングレンズ)
Claims (1)
- レーザ光源から出射された光束を平行光束とした後、偏向手段を介して対物光学系に入射させて光ディスクに集光させる光情報記録再生ヘッドの光学系であって、前記偏向手段と前記対物光学系との間に、リレーレンズ群とイメージングレンズ群からなるアフォーカルなリレー光学系を配置して、前記偏向手段の偏向面回転中心近傍と前記対物光学系の主平面位置とが略共役となるようにすると共に、前記偏向手段側の前記リレーレンズ群の焦点距離をfr、前記対物光学系側の前記イメージングレンズ群の焦点距離をfiとしたとき、
fr<fi
を満足することを特徴とする光情報記録再生ヘッドの光学系。
Priority Applications (6)
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GB9813892A GB2327291B (en) | 1997-06-26 | 1998-06-26 | Optical system for optical disk drive |
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1997
- 1997-10-24 JP JP30986097A patent/JP3961648B2/ja not_active Expired - Fee Related
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