JPH06148575A - 光学素子および光ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２次元の超解像ビームを発生させる。 【構成】 光学素子６４の面３１により、円錐形状の凹
部３４を形成する。そして、面３１と平行な面３２によ
り、円錐形状の凸部３５を形成する。この光学素子６４
に凹部３４側から平行光ビームを入射し、凸部３５側か
ら２次元超解像ビームを出射させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば光磁気ディスク
装置の光ヘッドに用いて好適な光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、１次元超解像ビームを発生させ
る原理を示している。同図に示すように、平行光ビーム
中に略長方形状の遮光帯１をｘ軸に垂直に配置し、平行
光ビームの中央部分の一部を遮光する。これにより、図
中縦軸をＩ（強度）、横軸をｘ（位置）で示すグラフに
示すように、ｘ軸方向の強度分布が中央部分において欠
落した状態となる。この光を集光レンズ２により集光
し、光ディスク３上に照射すると、その光ディスク３上
におけるスポットの強度分布は、図中縦軸をＩ（強
度）、横軸をＸ（位置）で示すグラフにおいて実線で示
すようになる。

【０００３】即ち、メインスポットの左右にサイドロー
ブのスポットが形成され、その分だけメインスポットの
エネルギーが失われ、メインスポットのサイズが、破線
で示す遮光帯１がない場合に較べて細くなる。遮光帯１
がない場合、ビームスポットの径は、集光レンズ２の開
口をＮＡ、光の波長をλとするとき、０．８２λ／ＮＡ
で表される。

【０００４】図９に示すように、平行光ビームの幅を
Ｄ、遮光帯１の幅をΔＷとするとき、遮光幅の比（ΔＷ
／Ｄ）を変化させると、スポットサイズ（実線）、メイ
ンスポットパワー（一点鎖線）およびサイドローブの強
度（破線）は、図１０に示すように変化する。

【０００５】即ち、ΔＷが０である場合（遮光帯１を設
けない場合）を基準にすると、光ビーム幅Ｄに対する遮
光帯１の幅ΔＷを大きくすると、メインスポットパワー
は、図１０において一点鎖線で示すように次第に減少す
る。これに対して、サイドローブ強度は、図中破線で示
すように、次第に増加する。そしてメインスポットのサ
イズは、図中実線で示すように、次第に小さくなる。従
って、遮光帯１を設けることにより、より小さい径のス
ポットを光ディスク３上に形成することができることが
判る。

【０００６】図１１は、このような超解像ビームによ
り、小さい径のスポットを発生させる原理を光ヘッドに
用いた例を示している。この例においては、レーザダイ
オード１１より出射されたレーザ光が、コリメートレン
ズ１２により平行光ビームとされ、２重斜方型プリズム
１３を介して、対物レンズ１４に入射されている。対物
レンズ１４は、平行光ビームを光ディスク１５上に集束
し、照射している。

【０００７】図１２は、２重斜方型プリズム１３の斜視
図を示している。図１２に示すように、２重斜方型プリ
ズム１３は、２枚の平行平面板１３ａと１３ｂを所定の
角度に傾斜して接合した構造とされている。

【０００８】図１３は、この２重斜方型プリズム１３に
対する光ビームの入射ビームと出射ビームの変化を示し
ている。同図に示すように、平行平面板１３ａと１３ｂ
の各面に入射された光ビームは、その内部において屈折
を受け、若干径の大きい平行光ビームとなって出射され
る。

【０００９】しかしながら、平行平面板１３ａと１３ｂ
の接合面に形成される稜線１３ｃの近傍に入射される光
は、それぞれ平行平面板１３ａと１３ｂ側に屈折される
ため、その光ビームＬより内側の領域には、実質的に光
ビームが存在しない領域（遮光部）が形成される。従っ
て、この２重斜方型プリズム１３より出射された光を、
対物レンズ１４により光ディスク１５上に集束照射する
と、光ディスク１５上のスポットの径は、２重斜方型プ
リズム１３を光路中に挿入しない場合に較べて小さくな
る。その結果、光ディスク１５上に高密度にデータを記
録することが可能になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように超解像ビー
ムを発生させることにより、スポット径を小さくするこ
とができるので、光ディスクに対する記録を高密度に行
うことが可能となる。

【００１１】しかしながら、上述した２重斜方型プリズ
ム１３を用いる場合においては、１次元の超解像ビーム
しか発生することができないため、１つの方向にしか高
密度化ができない課題があった。

【００１２】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、２次元の超解像ビームを発生し、より高密
度化を図ることができるようにするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の光学素
子は、入射される平行光ビームより２次元超解像ビーム
を生成する光学素子であって、平行光ビームが入射され
る側に形成された円錐形状の凹部と、凹部と平行に、平
行光ビームが出射される側に形成された円錐形状の凸部
とを備えることを特徴とする。

【００１４】請求項２に記載の光ヘッドは、レーザビー
ムを発生するレーザダイオード６２と、レーザダイオー
ド６２より出射されたレーザビームを平行光ビームに変
換するコリメートレンズ６３と、コリメートレンズ６３
より出射されたレーザビームを記録媒体としての光磁気
ディスク６７に集束照射する対物レンズ６６と、コリメ
ートレンズ６３と対物レンズ６６の間に配置された請求
項１に記載の光学素子６４とを備えることを特徴とす
る。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の光学素子においては、光学素
子６４が、円錐形状の凹部３４と凸部３５が平行に形成
されている。従って、２次元の超解像ビームを発生する
ことができる。

【００１６】請求項２に記載の光ヘッドにおいては、上
記した構成の光学素子６４が、コリメートレンズ６３と
対物レンズ６６の間に配置されている。従って、対物レ
ンズ６６により、光磁気ディスク６７に対して超解像ビ
ームを照射し、高密度の記録が可能となる。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の光学素子の構成を示してい
る。同図に示すように、光学素子６４は、円錐形状の面
３１により形成された凹部３４と、面３１と平行に、円
錐形状に形成された面３２により形成された凸部３５と
を有している。面３１と３２の間には、光軸方向（図
中、上下方向）と平行な端面３３が形成されている。こ
の光学素子６４は、所定の屈折率を有する透明な（透光
性の）ガラス、その他の素材により形成される。

【００１８】図２は、図１に示した光学素子６４に平行
光ビームを入射した状態を示している。同図に示すよう
に、光軸上に入射された光ビームは、面３１により形成
される円錐形状の凹部３４の頂点３４ａに入射される
と、そこで外周方向に屈折を受ける。図２においては、
図中、上下方向の断面を示しているため、上下方向に屈
折を受けた光ビームのみが示されているが、凹部３４は
円錐形状に形成されているため、紙面と垂直な方向、そ
の他の方向においても、外周方向に光ビームを屈折させ
る。そして、この屈折を受けた光ビームが、面３２によ
り構成される円錐形状の凸部３５に入射されると、そこ
で再び屈折を受け、光軸と平行な光ビームとなって出射
される。その結果、光軸を中心として、所定の半径によ
り規定される領域の内部に、実質的に光ビームが存在し
ない領域（遮光部）が形成される。

【００１９】尚、この図２の実施例においては、端面３
３と面３１の間に、取付平面部３６が光軸に対して垂直
に形成されているため、この取付平面部３６は、光軸に
対して平行に形成されている端面３３と垂直に形成され
ることになる。この取付平面部３６を形成することによ
り、これを利用して、光学素子６４を所定の位置に光軸
に対して垂直に取付けることが容易となる。

【００２０】また、この実施例においては、面３２によ
り形成される凸部３５の頂点が、光軸と垂直な面３７に
よりカットされた形状とされている。このように面３７
を形成することにより、光学素子６４を取り扱う場合に
おいて、凸部３５の頂点が他の物体に接触したような場
合において損傷を受けることが抑制される。

【００２１】図３は、このような光学素子６４の設計例
を示している。この実施例においては、端面３３により
形成される円の外径Ｄ₁が６．５mmとされ、取付平面部
３６から面３７までの距離は４．９mmとされている。そ
して、面３１と３２の距離は２．６mmに形成されてい
る。このような光学素子６４を屈折率ｎが１．５５のガ
ラスにより形成すると、入射される光ビームのうち、有
効な光ビームの径は５．２mmとなり、光軸を中心として
形成される遮光部の径Ｄ₂は１．３mmとなる。その結
果、遮光率Ｄ₂／Ｄ₁は、２０（＝１．３／６．５）％と
なる。

【００２２】図４は、このようにして形成された光学素
子６４を用いて、光磁気ディスク装置に用いる光ヘッド
を構成した実施例を示している。同図に示すように、レ
ーザダイオード６２が記録信号発生回路６１により駆動
され、記録信号に対応するレーザビームを発生するよう
になされている。レーザダイオード６２より出射された
発散するレーザビームは、コリメートレンズ６３により
平行光ビームに変換される。

【００２３】このコリメートレンズ６３により出射され
た平行光ビームは、図１乃至図３に示した光学素子６４
を介してビームスプリッタ６５に入射される。平行光ビ
ームは、このビームスプリッタ６５を透過して、対物レ
ンズ６６に入射され、光磁気ディスク６７上に集束照射
される。上述したように、光学素子６４がコリメートレ
ンズ６３とビームスプリッタ６５の間に挿入されている
ため、光軸を中心とする所定の径の領域には、断面が円
形の遮光部が形成される。図５には、この遮光部を立体
的に示している。従って、光磁気ディスク６７上に形成
されるメインスポットの径は、平行光ビーム中に光学素
子６４を挿入しない場合に比べて小さくなる。

【００２４】光磁気ディスク６７のメインスポットが形
成された領域には、光磁気ディスク６７の反対側に配置
された磁石６８より印加される磁界の方向に垂直磁化さ
れた磁区が形成される。これにより、記録信号に対応す
るデータが光磁気ディスク６７上に記録されたことにな
る。

【００２５】光磁気ディスク６７により反射されたレー
ザビームは、対物レンズ６６を介してビームスプリッタ
６５に入射され、そこで反射されて、入射ビームと分離
される。ビームスプリッタ６５により反射されたレーザ
ビームは、マルチレンズ６９により集束光とされ、偏光
ビームスプリッタ７０に入射される。偏光ビームスプリ
ッタ７０は、入射されたレーザビームのうち、例えばＰ
偏光成分を透過して、フォトダイオード７１に入射させ
る。また、Ｓ偏光成分を反射して、フォトダイオード７
２に入射させる。

【００２６】マルチレンズ６９は、シリンドリカルレン
ズを包含しており、これにより、そこを透過するレーザ
ビームに非点収差が与えられる。従って、例えばフォト
ダイオード７１を所定の形状に分割し、所定の演算を行
うことにより、所謂、非点収差法に基づくフォーカスエ
ラー信号を生成することができる。また、フォトダイオ
ード７１を所定の形状に分割して、所定の演算を行うこ
とにより、例えばプッシュプル法の原理に基づくトラッ
キングエラー信号を生成することができる。さらに、フ
ォトダイオード７１と７２の出力の差から、光磁気ディ
スク６７に記録されているデータに対応するＭＯ信号
（再生信号）を生成することができる。

【００２７】図６は、本発明の光学素子６４の他の実施
例を示している。この実施例においては、光学部材４１
により円錐形状の凸部４４が形成されている。また、光
学部材４３により、光学部材４１の凸部４４に対応する
円錐形状の凹部４６が形成されている。また、この光学
部材４３には、凹部４６に平行に、円錐形状の凸部４７
が形成されている。即ち、この光学部材４３は、図１に
示す場合と同様の形状に形成されている。

【００２８】光学部材４２には、光学部材４３の凸部４
７に対応する円錐形状の凹部４５が形成されている。そ
して、この３つの光学部材４１，４３および４２が、そ
の順番に一体的に接合されている。光学部材４１と４２
には、凸部４４と凹部４５に平行な面４８と４９がそれ
ぞれ形成されている。従って、面４８と４９は平行とな
っている。

【００２９】これらの光学部材４１乃至４３は、いずれ
も透明なガラス、その他の材料により構成され、光学部
材４１と４２の屈折率ｎ₄₁とｎ₄₂は、それぞれ同じ値と
され、光学部材４３の屈折率ｎ₄₃は、光学部材４１と４
２の屈折率ｎ₄₁，ｎ₄₂より小さい値に設定されている。
これにより、図１における場合と同様に、２次元超解像
ビームを生成することができる。

【００３０】図７は、さらに他の実施例を示している。
この実施例においては、円盤状の平行平面板５１の一方
の面に円錐形状の凹部５２が形成され、反対側の面に、
凹部５２と対応する円錐形状の凸部５３が形成されてい
る。この実施例においても、図１における場合と同様に
２次元超解像ビームを生成することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の如く請求項１に記載の光学素子に
よれば、平行光ビームが入射される側に円錐形状の凹部
を形成し、この反対側に円錐形状の凸部を形成するよう
にしたので、２次元超解像ビームを生成することができ
る。

【００３２】請求項２に記載の光ヘッドによれば、請求
項１に記載した光学素子を、コリメートレンズと対物レ
ンズの間に配置するようにしたので、２次元超解像ビー
ムにより、２次元平面において、径の小さいスポットを
形成することができ、２次元平面において、高密度の記
録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学素子の一実施例の構成を示す一部
断面斜視図である。

【図２】図１の光学素子６４に対する入射光ビームと出
射光ビームの変化を説明する断面図である。

【図３】図１の光学素子６４の設計例を説明する断面図
である。

【図４】図１の光学素子６４を用いた光ヘッドの構成例
を示す図である。

【図５】図４の光学素子６４により形成される遮光部を
説明する斜視図である。

【図６】本発明の光学素子の他の実施例の構成を示す断
面図である。

【図７】本発明の光学素子のさらに他の実施例の構成を
示す一部断面斜視図である。

【図８】従来の１次元超解像ビームの発生の原理を説明
する図である。

【図９】図８の遮光帯１により発生される入射ビームの
強度分布を説明する図である。

【図１０】図８の例により得られるメインスポットのパ
ワー、スポットサイズおよびサイドローブの強度を説明
する特性図である。

【図１１】従来の光ヘッドの構成例を示す図である。

【図１２】図１１の２重斜方型プリズム１３の構成を示
す斜視図である。

【図１３】図１１の２重斜方型プリズム１３の動作を説
明する図である。

【符号の説明】

１ 遮光帯 ２ 集光レンズ ３ 光ディスク １１ レーザダイオード １２ コリメートレンズ １３ ２重斜方型プリズム １４ 対物レンズ １５ 光ディスク ３１，３２ 面 ３３ 端面 ３４ 凹部 ３５ 凸部 ３６ 取付平面部 ３７ 面 ４１乃至４３ 光学部材 ４４ 凸部 ４５ 凹部 ４６ 凹部 ４７ 凸部 ４８，４９ 面 ５１ 平行平面板 ５２ 凹部 ５３ 凸部 ６１ 記録信号発生回路 ６２ レーザダイオード ６３ コリメートレンズ ６４ 光学素子 ６５ ビームスプリッタ ６６ 対物レンズ ６７ 光磁気ディスク ６８ 磁石

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射される平行光ビームより２次元超解
   像ビームを生成する光学素子であって、 平行光ビームが入射される側に形成された円錐形状の凹
   部と、 前記凹部と平行に、平行光ビームが出射される側に形成
   された円錐形状の凸部とを備えることを特徴とする光学
   素子。
2. 【請求項２】 レーザビームを発生するレーザダイオー
   ドと、 前記レーザダイオードより出射されたレーザビームを平
   行光ビームに変換するコリメートレンズと、 前記コリメートレンズより出射されたレーザビームを記
   録媒体に集束照射する対物レンズと、 前記コリメートレンズと対物レンズの間に配置された請
   求項１に記載の光学素子とを備えることを特徴とする光
   ヘッド。