JPH0354738A - 光記録再生装置 - Google Patents

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を用いた光記録再生装置に関し、特
に光ディスクの表面を浮上する光ヘッドで記録再生する
光記録再生装置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記録再生装置は、
記録密度で磁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
生ヘッドの質量の違いによる．即ち、磁気ヘッドは非常
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、ドライブ装置として比較すると、光ディスクと
磁気ディスクのメモリ容量はほぼ同しレベルにある。こ
れは、磁気ディスクの記録面を複数枚積み上げたスタッ
ク構造であるのに対して、光ディスクが単一記録再生面
であるからである。

スタック構造にするには、磁気ヘッド並に光ヘッドを小
型化する必要がある． 即ち、大容量化には面記録密度の向上と光ヘッドの小型
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Ｄｏｃ（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Ｎ
Ａを高くする二通りのアプローチがある． 光波長スを短波長化は、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
距離ＷＤ　（Ｗｏｒｋｉｎｇ　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１００μｍ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。

従来の光記録再生装置としては、例えば特開昭６４−３
５７３４号公報に示されている。

第５図はこの従来の光記録再生装置の構成図を示すもの
であり、１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２５はコリメート光６を光ディスク１のト
ラック２７に集光させる可動光学部、２３はレーザ光源
、ｌ１はレーザ光源の２３の出射光を平行光に整形する
コリメートレンズ、９は光ディスク１からの反射光をレ
ーザ光源２３に戻さないでフォトディテタク１３に反射
して信号を検出するための偏光ビームスブリツタ、１０
はλ／４板、１２は非点収差を発生させるシリンドリ力
ルレンズ、１３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、２
４はコリメートレンズｌ１をフォーカシングやトラッキ
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、２６は全反射ミラー、１５はコリメート光６を光デ
ィスク１のトランク２７に集光する絞りレンズ、２７は
信号を記録再生するトラック、２８は可動光学部２５を
移送するりニアモー夕、２９は可動光学部２５を案内す
るレールである。

以上のように構戊された光記録再生装置について、以下
説明する。

第５図において、光ヘッド部は固定光学部５と可動光学
部２５に分割され、可動光学部２５を回転する光ディス
ク１の径方向にリニアモータ２８でレール２９上を移動
させるようにしている．コリメートレンズｌ１で集光さ
れたレーザ光′ａ２３のコリメート光６は全反射ミラー
２６で反射されて、絞りレンズｌ５で光ディスク１のト
ラック２７にほぼ垂直に集光される。

光ディスク１から反射光は、λ／４板ｌＯの作用で偏光
ビームスプリンタ９でほぼ全反射され、シリンドリカル
レンズ１２を介してフォトディテクタ１３に入射する。

フォトディテクタ１３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・プッシュブル法でトラッキング誤差信号を検出する
。

光ディスク１の面振れによって生ずる絞りレンズ１５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２４で駆動することによって合焦点状態にする。

レーザ光＃２３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ン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威では、アクチュエータ２
４は光固定光学部５のコリメートレンズ１ｌを光ディス
ク１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２４が大型化し駆動パワーが必要で、さらにコ
リメートレンズ１ｌ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いは集束角度を持つことにな
るので、絞りレンズｌ５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１３上で位置ずれを
生じ、その結果フォーカス誤差信号にオフセットを持ち
、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２５はレール２９に取り付けられ、レ
ール２９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の面振れから絞りレンズ１５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ｌ５を使うと
可動光学部２５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・軽量な光ヘッドを有す
る光記録再生装置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、発光点位置を動かす発光点位置可変手段
と、レーザ光源の出射光を集光する集光手段と、集光を
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、光集束手段を記録再生
面上に気体層を介して浮上せしめるスライダーという構
成を備えたものである。

作用 本発明は上記した構戒により、光集束手段を装着したス
ライダーを光ディスクの基材表面の記録再生面上に気体
層を介して浮上させ、発光点位置可変手段でレーザ光の
発光点位置を動かして光集束手段の集束光を記録再生面
に合焦点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記録再生装置について、図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における光記録再生装置
の構戒図である。

第１図において、第５図と同じ番号は第５図の構戒要素
と同じものを表す。２は光ディスクｌを回転するモータ
、３は光ディスク１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、ｌ４はコリメート光６をほぼ直角に反
射する全反射プリズム、１５は絞りレンズ、ｌ６は絞り
レンズと全反射プリズム１４を記録再生面４に空気層を
介して浮上するスライダー、１９はレーザ光源８の出射
光である。

第２図は、第１図の実施例に適用されるレーザ光源８の
一例である。

第２図において、１７はレーザ光源８のレーザ発振部、
１８はレーザ光源８のレンズ部、２０，　２１、２２は
電極である。

レーザ光源８は、第３５回応用物理関係連合講演会（１
９８８年３月）、講演予稿集第３分冊、Ｐ．　８６３、
講演番号２９ａ−ＺＰ−７、“キャリア注入型レンズと
集積されたビームウェスト位置可変グイオードレーザ”
に記載されたレーザ光源が適用できる．第２図において
、レーザ発振部１７は電極２２から電流Ｉ，を注入して
レーザ発振する。レーザ発振部ｌ７を発信させた状態で
レンズ部１８の電極２０、２１に電流１ｔ，Ｌを流すと
、電極２０、２１間に屈折率の変化を生じて出射光の発
光点であるところのビームウェストの位置が変わる。

上記のように構成された光記録再生装置について、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．レーザ光源８の出射光
１９は、コリメートレンズ１１でコリメートされる。ス
ライダー１６に装着されて光ディスク１の記録再生面４
上を浮上する絞りレンズ１５で記録再生面４にほぼ垂直
に集束される．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タ
１３に入射する．フォトディテクタ１３は、シリンドリ
カルレンズ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・プッシュ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１の周速度とスライダー
ｌ６の形状及び可動光学部７の質量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１の外周と内周でスライダー■６の浮上高さが異なり
、絞りレンズ■５が記録再生面４で焦点ずれを発生する
。絞りレンズ１５のフォーカスずれは、レーザ光源８の
レンズ部１８の電極２０、２１にフォトデテクタ１３で
検出したフォーカス誤差信号から発生した電流を流すこ
とによって、出射光１９のビームウェスト位置を光軸方
向に動かし、コリメートレンズ１１のコリメート光６の
波面を発散或いは集束させて、絞りレンズ１５の集束点
を記録再生面４上に合焦点する。

第３図は、レンズ部１８における出射光１９のビームウ
ェストの位置ｄと光ビーム幅Ｗの関係を示す図である。

第４図は、上記応用物理関係連合講演会・講演予稿集の
′゛ビームウェスト位置可変ダイオードレーザ゛の光ビ
ーム幅Ｗとビームウェスト位置ｄの測定グラフである。

第２図、第３図及び第４図においてレーザ光源８は、レ
ーザ発振部１７とレンズ部ｌ８を集積化したもので、レ
ンズ部１８は注入する電流■，、■，を変えると、出射
光ｌ９のビームウェスト位置ｄが変化する。例えば、Ｉ
　：ｌ　＝　３７０ｍ　Ａでレーザ発振させ、レンズ部
ｌ８の電流を（Ａ：実線）Ｉ，＝１．＝２０ｍＡから（
Ｂ：破線）　　ｒ　＋　＝　１３０ｍＡ，Ｉ　ｚ＝　１
７５ｍＡに変化すると、ビームウェストの幅Ｗをほぼ一
定に保った状態で、ビームウェスト位置ｄが４５μｍか
ら５５μｍへと、約１０μｍ奥へ移動する。

上記のレーザ光源８を使用したときに補正できるフォー
カスずれは、発光点位置の移動距離コリメートレンズ１
１と絞りレンズ１５が構威する結像光学系の縦倍率（一
般に、５から１０）分の■になるから、１μｍから２μ
ｍである。

第５図に示した従来の光記録再生装置では光ディスクｌ
の数１００μｍの面振れを補正する必要から、上記のレ
ーザ光源８の発光点の移動距離、１μｍたら２μｍでは
合焦点することはできない。

一方、本発明のように絞りレンズ１５を光ディスクｌの
記録再生面４に空気層を介して浮上させると、その浮上
高さは、前述したように光ディスクｌの周速度とスライ
ダーｌ６の形状及び可動光学部７の質量で一義的に決ま
り、記録再生面４の面振れに、ほぼ無関係にできる。そ
こで、スライダー１６の浮上高さを数μｍ以下にすれば
、光ディスク１の周速度による浮上高さ変化を１μｍ以
下にできる． 光ディスク１は、例えば１．２ｍ　ｍ厚のガラス等のデ
ィスク基材の表面に凹凸の溝状トラックをブリフォーマ
ットし、相変化記録媒体等を記録層としてスバッター蒸
着したのち、記録層の酸化防止及びスライダーｌ６の衝
突による記録層の破壊保護に厚さ１０μｍ程度の保護層
を形成した構造を持つ．従って、保！！層の光学厚みム
ラの数％を入れても、絞りレンズｌ５の浮上高さ変化は
、高々１μｍ程度になる。

結像光学系の縦倍率を１０とすれば、フォーカス補正を
行うために必要な発光位置の移動は、１０μｍとなる。

これは、上記レーザ光＃８で可能な値である。

即ち、従来のように機械的なアクチュエー夕を用いるこ
となくレーザ光源８のレンズ部１８に流す電流を制御す
ることでフォーカス補正が行え、記録再生面４に合焦点
できる。

また、スライダー１６が記録再生面４に沿って浮上して
絞りレンズ１５の光軸が記録再生面４とほぼ垂直となる
ため光ディスクエの傾きによる制約がなくなり、浮上高
さが非常に小さいので、高ＮＡで作動距ＭＷＤの小さな
絞りレンズｌ５が作れる。

以上のように本実施例によれば、記録再生面上に浮上す
るスライダーに装着された絞りレンズの焦点ずれを、レ
ーザ光源の発光点位置を可変することで補正でき、可動
部のない、部品点数が少ない、小型・軽量の光ヘッドが
構成できてアクセスの速い光記録再生装置ができる。

また、光ヘッドが非常に小型軽量にできることから磁気
ディスクと同様に、記録再生面を積み重ねたスタック構
造の光ディスクができ、メモリ容量を大幅に増加できる
。

以上で示した実施例は、本発明に必要な構戒要素の全て
を示すものではなく、公知のサーボ・変復調信号処理・
エラー訂正回路などを必要に応じて付加することはいう
までもない。

発明の効果 以上説明したように本発明によれば、レーザ光源の発光
点位置を変えて、記録再生面上に浮上した光集束手段の
集束光を記録再生面に合焦点する可動部のない小型・軽
量の光ヘッドを持つ光記録再生装置であって、高速なア
クセスと記録再生面を積み重ねたスタック構造によって
大容量化できるなど、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の実施例の光記録再生装置の構戊
図、第２図は第１図の実施例に適用されるレーザ光源の
一例を示す説明図、第３図はビーム幅Ｗの測定グラフ、
第５図は従来の光記録再生装置の構或図である。 ■・・・・・・光ディスク、２・・・・・・モータ、４
・・・・・・記録再生面、５・・・・・・固定光学部、
６・・・・・・コリメート光、７、２５・・・・・・可
動光学部、８、２３・・・・・・レーザ光源、９・・・
・・・偏光ビームスブリツタ、１０・・・・・・λ／４
板、１１・・・・・・コリメートレンズ、１２・・・・
・・シリンドリ力ルレンズ、ｌ３・・・・・・フォトデ
ィテクタ、１４・・・・・・全反射プリズム、１５・・
・・・・絞りレンズ、ｌ６・・・・・・スライダー１７
・・・・・・レーザ発光部、１８・・・・・・レンズ部
、１９・・・・・・出射光、２０，　２１、２２・・・
・・・電極、２４・・・・・・アクチュエー夕、２６・
・・・・・全反射ミラー、２７・・・・・・トラック、
２８・・・・・・リニアモー夕、２９・・・・・・レー
ル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光源と、前記レーザ光源の発光点置を動か
   す発光点位置可変手段と、前記出射光を集光する集光手
   段と、集光光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
   なる光記録再生装置において、前記光集束手段を前記記
   録再生面上に気体層を介して浮上せしめるスライダーを
   備え、前記発光点位置可変手段によって、前記レーザ光
   源の発光点位置を動かし、前記光集束手段の集束光を前
   記記録再生面に合焦点することを特徴とする光記録再生
   装置。
2. （２）発光点位置可変手段は、ビームウェスト位置を可
   動するレンズ部であってレーザ発振部と集積されたこと
   を特徴とする請求項（１）記載の光記録再生装置。
3. （３）ディスク基材の表面にトラックと、記録層と、前
   記記録層を保護する保護層とを形成した光ディスクに情
   報を記録再生する請求項（１）記載の光記録再生装置。