JPH0352133A

JPH0352133A - 光ヘッド

Info

Publication number: JPH0352133A
Application number: JP1186436A
Authority: JP
Inventors: Isao Sato; 勲佐藤; Sadao Mizuno; 定夫水野; Noboru Yamada; 昇山田; Yasuhiro Goto; 泰宏後藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1991-03-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は光ディスクに情報を記録再生する光情報記録再
生装置の光ヘッドに関し、特に光ディスクの表面を浮上
してレーザ光で信号を記録再生する光へノドに関するも
のである．従来の技術光ディスクを記録媒体として用いた光情報記録再生装置
は、記録密度でｉｆｆ気記録再生装置に優るが、アクセ
ス速度は十分とは言えない。これは、信号を記録再生す
る記録再生ヘッドの１ｔＭの違いによる．即ち、磁気へ
・冫ドは非常に軽量，小型であるのに対して、光ヘッド
は大型で重い．このような課題を解決する方法として、
分離光学系方式の光ヘッドがある。また、面記録密度の
点では、光ディスクがトラック密度の優位性から数倍か
ら１０倍程度高密度である．しかし、ト゛ライブ装置と
して比較すると、磁気ディスクは磁気へ冫ドが非常に小
型なので記録面を複数枚積み上げたスタンク構造が採用
でき、メモリ容量はほぼ同しレベルにある。

即ち、大容量化には、面記録密度の向上と光ヘノドの小
型化が必要である．光記録の面記録密度Ｄは、光波長をλ、絞りレンズの開
口数をＮＡとしてｌ）ｏｃ（ＮＡ／λ）２であるから、
面記録密度を高くするには波長を短くするか、レンズの
ＮＡを高くする二通りのアプローチがある．光波長λを短波長化は、半導体レーザ技術の進歩を待た
ねばならない．現在、６７０ｎｍの半導体レーザの開発
が急がれているが、これ以下の波長のレーザを可能にす
る結晶材料はまだ実用に耐えるものがなく、絞りレンズ
のＮＡを上げるのが現実的である．しかし、光ビームをディスク基板を通して記録層に照射
して信号を記録再生するディスク構造ではレンズの作動
距ＭＷＤ　（ＷｏｒｋｉＢ　　Ｄｉｓｔａｎｃｅ）が長
く、レンズのＮＡを上げることは、直接レンズの大型化
につながりヘッドを小型にできない．また、光ディスク
は面振れが１００／７ｍ程度あり、可動範囲の広いレン
ズアクチュエー夕が必要なことも光ヘッドの小型化を妨
げていた．従来の光へ冫ドとしては、例えば特開昭６４３５７３４
号公報に示されている．第４図はこの従来の光ヘッドの構成図を示すものであり
、ｌは光ディスク、５はコリメート光６を出射する固定
光学部、２ｌはレーザ光６を光ディスクｌのトラック２
４に集光させる可動光学部、８はレーザ、ｌｌはレーザ
８の出射光を平行先に整形するコリメートレンズ、９は
光ディスクｌがらの反射光をレーザ８に戻さないでフォ
トディテクタｌ３に反射して信号を検出するための偏光
ビームスプリフタ、ＩＯはλ／４板、ｌ２は非点収差を
発生させるシリンドリ力ルレンズ、ｌ３は光ディスクｌ
からの反射光を受光してサーボ信号や再生信号を検出す
るフォトディテクタ、２０はコリメートレンズ１１をフ
ォーカシングや１・ラッキングするために動かすアクチ
ュエー夕、６はコリメート光、２２ば全反射ミラー、２
３はコリメート光６を光ディスクｌのトラック２４に集
光する絞りレンズ、２４は信号を記録再生するトラック
、２５は可動光学部２ｌを移送するりニアモー夕、２６
は可動光学部２ｌを案内するレールである。

以上のように構戒された光ヘッドについて、以下説明す
る．第４図において、光ヘッド部は固定光学部５と移動
光学部２１に分割され、移動光学部２１を回転する光デ
ィスク１の径方向にリニアモータ５２でレール２６上を
移動させるようにしている．コリメートレンズ１ｌで集
光されたレーザ８のコリメート光６は全反射ミラー２２
で反射されて、絞りレンズ２３で光ディスクｌのトラノ
ク２４にほぼ垂直に集光される。光ディスクｌからの反
射光は、λ／４板１０の作用で偏光ビームスプリンタ９
でほぼ全反射され、シリンドリ力ルレンズ１２を介して
フォトディテクタｌ３に入射する．フォトディテクタｌ
３は、シリンドリカルレンズｌ２の非点収差でフォーカ
ス誤差信号を、またファーフィールド・プッシュプル法
でトラノキング誤差信号を検出する．光ディスクｌの面振れによって生ずる絞りレンズ２３の
フォーカスずれは、コリメートレンズ１１をアクチュエ
ータ２０で駆動することによって合焦点状態にする．レ
ーザ８をデータ信号で記録パワーレベルで強度変調する
と対応したトラックにデータが記録される。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記のような構成では、アクチェエータ２
０は光固定光学部５のコリメーＩ・レンズ１１を光ディ
スクｌの面振れ量と同程度移動させる必要があり、アク
チュエータ２０が大型化し駆動パワーが必要で、さらに
コリメーｌ・レンズ１１の移動距離が大きいことはコリ
メート光６が大きな発散角度或は収束角度を持つことに
なるので、絞りレンズ２３に入射するコリメート光６が
平行光でなくなって良好に絞ることができず、また光デ
ィスク１の反射光がフォトディテクタｌ３上で位置ずれ
を生し、その結果フォーカス誤差信号にオフセントを持
ち、サーボ精度が悪くなるという課題があった．また、可動光学部２ｌはレール２６に取り付けられ、レ
ール２６に沿って移動することでトラック検索を行うた
め、光ディスクｌの面振れなどから絞りレンズ２３は比
較的大きな作動距離ＷＤが必要となり、レンズの直径が
小型化できず、その結果高いＮＡの絞りレンズ２３を使
うと移動光学部２１が大型になるという課題を有してい
た，本発明はかかる点に鑑み、小型・軽量な光ヘノドを
提供することを目的とする。

課題を解決するための手段レーザ光源と、レーザ光源の出射光を集光する集光手段
と、集光された光ビームを光ディスクの記録再生面に集
束する光集束手段と、記録再生面からの反射光を分離す
る光分離手段と、分離した反射光を受光する光検出手段
と、集光された光ビームを光集束手段まで伝播する光フ
ァイバーと、光ファイバーと光集束手段を装着して記録
再生面上に浮上するスライダーという構成を備えたもの
である．また、光集束手段は、光ファイバーの終端面を球面加工
したレンズ、或は集束型光ファイバー自体のレンズ作用
を用いたものである．更に、集光手段、或は光集束手段を光軸方向に動かすよ
うに装着した駆動素子を備えたものである．作用本発明は上記した構威により、レーザ光源の出射光を集
光して、光ファイバーで光集束手段に伝送し、光ファイ
バーと光集束手段を一緒にスライダーによって光ディス
クの記録再生面との間に空気層を介して浮上させ、浮上
した光集束手段によって光ビームを記録再生面に集光し
て信号を記録再生する．実施例以下本発明の一実施例の光ヘッドについて、図面を参照
しながら説明する．第１図は本発明の第ｌの実施例における光へ，ドの横戒
図である．第１図において、第４図と同し番号は第４図
の構成要素と同しものを表す．２は光ディスクｌを回転
するモータ、３は光ディスクｌをモータ２に固定する回
転軸、４はディスク基材の表面にトラックを形成して記
録媒体を蒸着した信号の記録再生面、７はコリメート光
６を絞って光ディスク１の記録再生面４に集束して信号
を記録再生する可動光学部、１４はコリメート光６を絞
りレンズ１５に伝播する光ファイバー、１５は光ファイ
バーｌ４の終端部に形威した絞りレンズ、ｌ６は絞りレ
ンズｌ５を記録再生面４に空気層を介して浮上するスラ
イダー、１７は絞りレンズｌ５をスライダーｌ６の浮上
面を基準に上下さすＰＺＴセラミックなどの圧電素子か
らなる駆動素子である．上記のように構成された光ヘッドについて、以下詳しく
説明する．光ヘッド部は固定光学部５と可動光学部７に分割され、
可動光学部７を高速回転する光ディスクｌの径方向に移
動させてトラック検索を行う．コリメートレンズ１ｌで
コリメートされたレーザ８のコリメート光６は、光ファ
イバー１４で絞りレンズｌ５まで伝播され、光ディスク
ｌの記録再生面４にほぼ垂直に集束される．絞りレンズ
１５は、光ファイバーｌ４の終端面に装着されている．
光ディスクｌからの反射光は、λ／４板１０の作用で偏
光ビームスブリッタ９でほぼ全反射され、シリンドリカ
ルレンズ１２を介してフォトディテク夕ｌ３に入射する
。フォトディテクタｌ３は、シリンドリ力ルレンズ１２
の非点収差でフォーカス誤差信号を、またファーフィー
ルド，プソンユプル法でトラッキング誤差信号を検出す
る。

スライダー１６は、光ディスクｌの周速度とスライダー
１６の形状及び可動光学部７の［１で決まる浮上高さで
記録再生面４と空気層を介して浮上するので、光ディス
クｌの外周と内周でスライダーｌ６の浮上高さが異なり
、絞りレンズｌ５が記録再生面で焦点ずれを発生する．例えば、Ｉｇｒ程度の可動光学部７を回転数１８０Ｏｒ
ｐｍで面積１ｃ一程度のスライダーを使用すると数μｍ
からｌＯμｍの浮上高さが得られ、最内周と最外周では
約数μｍの差が生しる。圧電素子ｌ７は、絞りレンズｌ
５と光ファイバーｌ４をフォトディテクタ１３のフォー
カス誤差信号電圧によって動かされて浮上高さ変化を補
正する．光ファイバー１４は軽くて曲げ易いので圧電素
子ｌ７で自由に動かすことができる．スライダーｌ６の記録再生面４からの浮上高さは非常に
小さいので、絞りレンズｌ５の作動距離ＷＤを非常に短
くでき、絞りレンズ１５のサイズを限界まで小型にでき
る。

特に、浮上高さをｌμｍ程度にすると、浮上高さ変化は
ｌＩＩｍ以下となり、ほんのわずかのフォーカス調整で
よい，ＰＺＴに代表される圧電セラミックは、電圧を印
加することによって１０′８〜１０２程度の変位をする
から、１μｍの変位は０．１一程度の小型の圧電素子で
容易に得られる．第２図は、本発明の一実施例の光ファ
イバーを用いた絞りレンズ１５の構成図である．第２図
（ａ）は、集束型光ファイバー２７を、（ｂ）はクラッ
ド型光ファイバー２８の例を示す．第２図（ａ）は、光ファイバー１４に集束型光ファイバ
ー２７を使用して、その終端部のレンズ作用によって伝
播したコリメート光６を記録再生面４に集束する．即ち、ファイバーの半径方向に２乗屈折率分布を持った
集束型光ファイバー２７は、入射したコリメート光６の
位相状態を保存して伝播するから、ファイバー終端面を
適当に切断することで終端部を出射したコリメート光６
を一点に集束できる．第２図（ロ）は、光ファイバーｌ
４にクラッド型光ファイバー２８を使用し、ファイバー
２８の終端部を球面加工してマイクロレンズを形威し、
記録再生面４に集束するものである．また、集束型光ファイバー２７で終端部の切断位置を選
んで、光ビームを終端部から平行光として出射するよう
に切断することによって、ファイバー２８から出射した
コリメート光６を高ＮＡの絞りレンズ１５によって集光
して、一Ｎ微小な光スボノトを得ることができる．特に、可動光学部７が記録再生面４上に浮上しているの
で、スライダーｌ６が光ディスク１の記録再生面４に沿
って浮上し、絞りレンズｌ５の光軸が記録再生面４と常
にほぼ垂直となるため光ディスクｌの傾きに非常に強く
なる。従って、光ファイバーｌ４として集束型光ファイ
バーを用いて、その終端面を球面加工してマイクロレン
ズを形成して絞りレンズｌ５とする場合、設計条件が緩
和され、ＮＡを大きくできる．以上のように、本実施例によれば、光ファイバーでレー
ザ光を記録再生面上に浮上するスライダーに装着された
光集束手段に伝送することによって、光ヘッドを構成す
る光学部品を減らせ、光ファイバーの軽さと曲げ易さか
ら光ヘッドの横戒の自由度が高く、小型・軽量化できる
．第３図は本発明の第２の実施例における光ヘッドの構成
図である．第３図において、第ｌ図と同じ番号は第１図
の構成要素と同じものを表す．ｌ８はコリメートレンズ
１１を光軸方向に動かす圧電素子などの駆動素子、ｌ９
は駆動素子ｌ８の固定部である．上記のように横威された光ヘッドについて以下説明する
．固定光学部５から出射されたコリメート光６は光ファ
イバーｌ４で絞りレンズ１５に伝擾され、光ディスク１
の記録再生面４にほぼ垂直に集光される．スライダー１
６は光ディスクｌの周速度で決まる高さに浮上する．デ
ィスク１の内周と外周の周速度の違いによる浮上高さの
差は、駆動素子１８でコリメートレンズ１ｚを光軸方向
に動かして行う。駆＃Ｉ］素子ｌ８はフォーカス誤差信
号電圧を印加され、コリメートレンズｌ１が光ファイハ
−１４に入射するコリメート光６の入射角度を変化させ
て絞りレンズｌ５を記録再生面４に対して合焦点する．
この結果、ディスク周速度の差によるスライダーｌ６の
浮上高さの違いが補正される。

コリメートレンズｌ１の移動距離は、浮上高さ変動値の
コリメートレンズ１１と絞りレンズｌ５の光学系の絞り
倍率倍になるから高々数１０μｍである。一方、従来の
光ヘッドではディスク面振れ量１００ｕｍ程度の距離を
補正する必要があり、コリメートレンズｌ１の移動距離
は数１００μｍと大きな値となる。

即ち、上記実施例においてはコリメートレンズ１１の移
動がわずかなので、コリメート光６はほぼ平行光となり
、光ファイバー１４に入射して伝送される光量の変化が
少い．また、絞りレンズ１５による良好な絞りと反射光
の平行光からの角度変化が小さくなるので外乱の少ない
フォーカス誤差信号が得られる。例えば、浮上高さを１
μｍ程度にすると、コリメート光６の平行光からのずれ
はｌＩＩｍ程度のフォーカス調整でよいから熊視でき、
絞り性能やサーボ誤差信号検出への影響もほぼ無視でき
る．以上のように、本実施例によれば可動光学部７を記録再
生面４に空気層を介して浮上したスライダー１６の浮上
高さ変動をコリメートレンズ１１に設けた小型の駆動素
子Ｉ８によって容易に補正でき、また可動光学部７は特
別なアクチュエータ素子を内臓しないので小型化ができ
る．以上の実施例では、記録再生面４は光ディスク１の
ディスク基材の表面に蒸着した記録媒体を例に説明した
が記録媒体は酸化防止膜或はスライダー１６の衝突によ
る破壊を防ぐ保護ＴＲ膜が形成されてもよい．なお、本発明は、光ディスク基材の厚み精度がよければ
、ディスク基材側から光ビームで信号を記録媒体に記録
再生する通常の光ディスクにも適用できる．発明の効果以上説明したように本発明によれば、光ファイバーでレ
ーザ光を、記録再生面上に浮上するスライダーに装着さ
れた光集束手段に伝送することによって光ヘッドを構戒
する光学部品を減らし、光ファイバーの軽さと曲げ易さ
から小型，軽量の設計の自由度の高い光ヘンドを実現で
き、また光ファイバー自体を光集束手段として使用でき
るなど、その実用的効果は大きい．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の光へ冫ドの横威図、第
２図は本発明の光ファイバーによる絞りレンズの構成図
、第３図は本発明の第２の実施例の光へ冫ドの構威図、
第４図は従来の光ヘッドの構成図である．ｌ・・・・・・光ディスク、４・・・・・・記録再生面
、５・・・・・・固定光学部、６・・・・・・コリメー
ｌ・光、７，２５・・・・・・可動光学部、８・・・・
・・レーザ、９・・・・・・偏光ビームスブリ，夕、１
０・・・・・・λ／４手反、１ｌ・・・・・・コリメー
トレンズ、１２・・・・・・シリンドリカルレンズ、１
３・・・・・・フォトディテクタ、ｌ４・・・・・・光
ファイバー１５．２３・・・・・・絞りレンズ、】６・
・・・・・スライダー１７．１８・・・・・・駆動素子
、ｌ９・・・・・・固定部、２０・・・・・・アクチェ
エータ、２４・・・・・・トラック、２５・・・・・・
リニアモー夕、２６・・・・・・レール、２７・・・・
・・集束型光ファイバー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ光源と、前記レーザ光源の出射光を集光す
る集光手段と、集光された光ビームを光ディスクの記録
再生面に集束する光集束手段と、前記記録再生面からの
反射光を分離する光分離手段と、分離した反射光を受光
する光検出手段とからなる光ヘッドにおいて、前記集光
された光ビームを前記光集束手段まで伝播する光ファイ
バーと、前記光ファイバーと光集束手段を装着したスラ
イダーを備え、前記スライダーが前記記録再生面との間
に空気層を介して浮上し、前記光集束手段で集束した集
束光で信号を記録再生することを特徴とする光ヘッド。
（２）光ファイバーの終端部と光集束手段とを一緒に光
軸方向に動かす駆動素子を設けた請求項（１）記載の光
ヘッドで、前記駆動素子によって前記光集束手段を駆動
して前記記録再生面に合焦点することを特徴とする光ヘ
ッド。
（３）集光手段のコリメートレンズに駆動素子を設けた
請求項（１）記載の光ヘッドで、前記駆動素子によって
前記コリメートレンズを光軸方向に駆動して前記光集束
手段を前記記録再生面に合焦点することを特徴とする光
ヘッド。
（４）光ファイバーの終端面を球面加工して光集束手段
とした請求項（１）、（２）、または（３）のいずれか
に記載の光ヘッド。
（５）光ファイバーは集束型光ファイバーであることを
特徴とする請求項（１）、（２）または（３）のいずれ
かに記載の光ヘッド。
（６）集束型光ファイバーのレンズ作用を光集束手段と
して用いた請求項（５）記載の光ディスク。
（７）駆動素子は圧電素子であることを特徴とする請求
項（２）または（３）のいずれかに記載の光ヘッド。