JPH08201698A

JPH08201698A - 光偏向素子および光情報記録／再生装置

Info

Publication number: JPH08201698A
Application number: JP7034275A
Authority: JP
Inventors: Wataru Kubo; 渉久保; Hiroshi Nishikawa; 博西川; Koichi Maruyama; 晃一丸山
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】反射面の面数を少なくしつつ、入射光束に対
して傾いた場合にも射出光束の方向を一定に保つことが
できる光偏向素子、およびこのような光偏向素子を用い
た光情報記録／再生装置を提供することを目的とする。【構成】固定部１０側から入射する光束を収束させる
第１のレンズ成分である回転対称な第１レンズ面２１
ａ、このレンズ面２１ａの焦点に位置して収束された光
束を内面反射させる反射面２１ｂ、反射面２１ｂを焦点
位置とする第２のレンズ成分である回転対称な第２レン
ズ面２１ｃとを有し、プラスチックにより一体成形され
ている。第１レンズ面２１ａの光軸と第２レンズ面２１
ｃの光軸とは直交しており、反射面２１ｂは、第１、第
２のレンズ面２１ａ，２１ｃが有する像面湾曲を補償す
る球面である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、入射光束を所定の角
度で偏向する光偏向素子、およびこれを利用した光情報
記録／再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光ディスク装置等の光情報記
録／再生装置の光ヘッドとしては、シーク速度の高速化
を目的として、光源部を固定部に設け、偏向素子と対物
レンズとを可動部に設けて光ディスクの半径方向に駆動
するタイプの分離型光ヘッドが知られている。

【０００３】光源部から平行光束として光ディスクと平
行に射出されたレーザー光は、偏向素子により光ディス
クに対してほぼ垂直となるよう偏向され、対物レンズに
より光ディスク上に収束される。ただし、偏向素子とし
て１枚の反射面を用いると、可動部が移動中の共振等に
より光ディスクに対して傾いた場合に、光束の対物レン
ズへの入射方向が変化し、ディスク上のスポット位置が
変化するという不具合がある。

【０００４】特開昭６０−１２４０３５号公報には、２
面の反射面から偏向素子を構成した可動部を備える光デ
ィスク装置の光学系が開示される。２つの反射面を組み
合せることにより、可動部の傾きによって光源部側から
の入射光束の入射角度が変化した場合にも、光ディスク
側への射出方向を一定に保つことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た公報に開示される偏向素子は、２つの反射面を利用す
るため、これらの反射面の面精度を高く加工する必要が
あり、反射面が１面である偏向素子と比較すると加工が
煩雑になると共に、２つの面の位置関係を調整するため
の手間がかかるという問題がある。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、反射面の面数を少なくしつ
つ、入射光束に対して傾いた場合にも射出光束の方向を
一定に保つことができる光偏向素子、およびこのような
光偏向素子を用いた光情報記録／再生装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる光偏向
素子は、上記の目的を達成させるため、入射光束を反射
面で反射させることにより所定角度偏向して射出する光
偏向素子において、入射光束を反射面上に収束させる第
１のレンズ成分と、反射面で反射された発散光束を収束
させる第２のレンズ成分とを有することことを特徴とす
る。

【０００８】また、この発明にかかる光情報記録／再生
装置は、情報記録媒体の記録面とほぼ平行な方向に光束
を発する固定部と、固定部から発する光束の方向に沿っ
て移動可能に配置され、光束を記録面に対してほぼ垂直
となるよう偏向する光偏向素子、および偏向された光束
を記録面上に収束させる対物レンズが設けられた可動部
とを備え、光偏向素子は、入射光束を収束させる第１の
レンズ成分と、第１のレンズ成分による光束の収束位置
に設けられた反射面と、反射面で反射された発散光束を
収束させる第２のレンズ成分とを有することを特徴とす
る。

【０００９】

【実施例】以下、この発明にかかる光偏向素子、および
光情報記録／再生装置の実施例を説明する。図１は、実
施例にかかる光偏向素子を利用した光情報記録再生装置
の一例として光磁気ディスク装置の光学系を示す。この
光学系は、記録媒体としてのディスクＤの位置に対して
固定された固定部１０と、ディスクＤの半径方向にスラ
イドされる可動部２０とに分離して設けられている。

【００１０】ここで、可動部の移動方向であるディスク
の半径方向をＸ軸、ディスクの接線方向をＹ軸、ディス
クに垂直な方向をＺ軸として定義しておく。

【００１１】固定部１０には、光源としての半導体レー
ザー１１、このレーザーから発する発散光束を平行光束
とするコリメータレンズ１２、光束の断面形状を補正す
る第１、第２のアナモフィックプリズム１３，１４、第
２のアナモフィックプリズム１４に接合されて接合面が
ハーフミラー面とされたハーフミラープリズム１４ａ、
ハーフミラー面で反射された半導体レーザー１１からの
光束を集光する集光レンズ１５、集光された光束を受光
して半導体レーザー１１のパワーを検出、制御するため
のＡＰＣセンサ１６が設けられている。

【００１２】可動部２０には、固定部１０からディスク
Ｄと平行に射出される光束を９０°偏向してディスクＤ
に対して垂直に立ち上げる光偏向素子２１と、偏向され
た光束をディスクＤ上に収束させる対物レンズ２２とが
設けられている。

【００１３】ディスクＤからの反射光は、対物レンズ２
２、光偏向素子２１を介して固定部１０のハーフミラー
プリズム１４ａに入射する。ハーフミラー面で反射され
た光束は、１／２波長板３１により偏光方向が４５°回
転され、集光レンズ３２により集光されつつ偏光ビーム
スプリッター３３によりＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分
離されてそれぞれ受光素子３４，３５に入射する。受光
素子３４，３５の少なくとも一方は、公知の多分割セン
サであり、トラッキングエラー信号、フォーカシングエ
ラー信号を出力すると共に、２つの受光素子の出力の差
をとることにより、ディスクＤに記録されている磁気信
号を読み取ることができる。

【００１４】光偏向素子２１は、図２に示すように、固
定部１０側から入射する光束を収束させる第１のレンズ
成分である回転対称な第１レンズ面２１ａ、このレンズ
面２１ａにより収束された光束を内面反射させる反射面
２１ｂ、反射面２１ｂにより反射された発散光を収束さ
せる第２のレンズ成分である回転対称な第２レンズ面２
１ｃとを有し、プラスチックにより一体成形されてい
る。

【００１５】第１レンズ面２１ａと第２レンズ面２１ｃ
とは、この例では同一形状であり、共に反射面２１ｂ上
の一点に軸上焦点を一致させて配置されている。したが
って、第１レンズ面２１ａから入射して反射面２１ｂ上
の一点に集光した平行光束は、反射面２１ｂで反射され
た後、第２レンズ面２１ｃから平行光束として射出され
る。反射面２１ｂは、入射光束の中心軸と射出光束の中
心軸とが直交するよう設定されている。

【００１６】また、反射面２１ｂは、第１、第２のレン
ズ面２１ａ，２１ｃが有する像面湾曲による影響を低減
するために凹面とされている。単レンズである第１、第
２レンズ面２１ａ，２１ｃは、必ず像面湾曲を有し、軸
外焦点は軸上焦点よりレンズ面に近くなる。したがっ
て、平行光束が軸外から入射する場合には、これを平行
光束として射出させるためには第１レンズ面から第２レ
ンズ面に至る光路長を軸上で入射する場合よりも短くす
る必要がある。そこで、この例では、反射面２１ｂを２
つのレンズ面２１ａ，２１ｃの光軸間の角度を二等分す
る二等分線上に中心を持つ球面としている。反射面２１
ｂの曲率半径は、光偏向素子が傾いて平行光束が軸外か
ら入射した場合にも、反射面２１ｂで反射された光束が
第２レンズ面２１ｃにより平行光束に変換されるよう定
められている。

【００１７】上記構成によれば、可動部２０がＹ軸(タ
ンジェンシャル方向)回りに倒れた場合にも、光束の射
出方向を一定に保つことができ、ディスク上でのスポッ
ト位置の変位を防ぐことができる。

【００１８】実施例の光偏向素子２１、対物レンズ２２
の具体的な構成は以下の表１に示すとおりである。表中
の記号ｒは曲率半径、ｄは光軸に沿った空気換算の面間
距離、ｎは媒質の波長７８０nmにおける屈折率、ｎｄは
ｄ線(５８８nm)における屈折率、νはアッベ数である。
面番号１が光偏向素子２１の第１レンズ面２１ａ、面番
号２が反射面２１ｂ、面番号３が第２レンズ面２１ｃ、
面番号４，５が対物レンズ２２、面番号６，７がディス
クＤの表面に形成された透明な保護層を表す。

【００１９】なお、実施例の光偏向素子２１の第１、第
２レンズ面、そして対物レンズ２２の両面は非球面によ
り構成されている。非球面は、光軸からの高さがYとな
る非球面上の座標点の非球面頂点の接平面からの距離
(サグ量)をX、非球面頂点の曲率(1/r)をC、円錐係数を
K、4次の非球面係数をA4として、以下の式で表される。
なお、表１における非球面の曲率半径は、非球面頂点の
曲率半径であり、これらの面の円錐係数、非球面係数は
表２に示される。

【００２０】

【数１】X= CY²／(1+√(1-(1+K)C²Y²)) + A4Y⁴ + A6Y⁶
+ A8Y⁸ + A10Y¹⁰

【００２１】

【表１】面番号ｒｄｎｎｄ ν 1 2.500 7.16 1.53677 1.54358 55.6 2 -7.900 7.16 3 -2.500 1.00 4 1.808 1.63 1.53677 1.54358 55.6 5 -10.366 1.30 6 ∞ 1.20 1.57346 1.58547 29.9 7 ∞

【００２２】

【表２】第１面、第３面第４面第５面 K =-0.42350 K =-0.51000 K =-0.42350 A4 = 0.00000 A4 = 0.21010×10^-2 A4 = 0.18989×10^-1 A6 = 0.00000 A6 =-0.19669×10^-3 A6 =-0.90709×10^-2 A8 = 0.00000 A8 =-0.27197×10^-4 A8 = 0.20662×10^-2 A10 = 0.00000 A10 =-0.70000×10^-4 A10 =-0.19606×10^-3

【００２３】この構成による回転対称非球面である第１
レンズ面２１ａの球面収差(実線)と、正弦条件(破線)と
は図３に示される。また、図４は、第１レンズ面２１ａ
の波面収差を示し、(ａ)がＸ軸断面、(ｂ)がＹ軸断面の
値を示す。これらの収差図から、第１レンズ面２１ａ
は、固定部１０側から入射する平行光束を球面収差なし
に一点に結像させることが理解できる。

【００２４】対物レンズ２２は、この例では光軸がディ
スクに対して傾いた場合にもスポット性能の劣化が小さ
くなるよう、球面収差についてはディスクＤの保護層を
含めた系として補正されると共に、コマ収差については
保護層を含めずに単独の系として補正されている。した
がって、対物レンズと保護層とを含めてた系としてみる
と、図５に示すように球面収差ＳＡは補正されている
が、正弦条件ＳＣは満たされていない。

【００２５】一般に、光ディスク装置用の対物レンズを
設計する場合には、ディスクＤの保護層を含めた系とし
て収差が補正される。この設計では、ディスクと対物レ
ンズとの位置関係が設計値通りであれば、入射光束がデ
ィスクあるいは対物レンズに対して傾いた場合にもディ
スク上でのスポット性能の劣化は少ないが、ディスクに
対して対物レンズが傾いた場合には、性能の劣化が大き
い。

【００２６】反対に、実施例のようにコマ収差を保護層
を含めずに単独で補正した場合、入射光束とディスクと
の関係が設計値通りであれば、入射光束あるいはディス
クに対して対物レンズが傾いた場合にも性能劣化は少な
いが、入射光束がディスクに対して傾いた場合には性能
の劣化が大きい。

【００２７】入射光束がディスクに対して傾くのは、例
えば光偏向素子として１枚の平面ミラーを用いた構成で
可動部が傾いた場合であり、実施例の光偏向素子２１を
使用する場合には、図６に示すように光偏向素子２１と
対物レンズ２２とを含む可動部２０がディスクの法線に
対して角度θ傾いた場合にも、対物レンズ２２が光ディ
スクＤ、および入射光束に対して傾くのみで、ディスク
Ｄに対する光束の入射方向は変化しない。

【００２８】したがって、上記の実施例の光偏向素子２
１を可動部２０に設けることにより、入射光束がディス
クに対して傾いた場合に性能が劣化するという対物レン
ズ２２のデメリットを受けることなく、対物レンズ２２
がディスクＤに対して傾いた場合にもスポット性能が劣
化しないというメリットのみを享受し得る。

【００２９】次に、上記の実施例における可動部２０の
ディスクに対する傾きとディスク上でのスポット性能の
劣化との関係を、保護層を含めてコマ収差を補正した比
較例の対物レンズを用いた場合と比較して説明する。実
施例と比較例との違いは、実施例では対物レンズ単体で
コマ収差が補正されているのに対し、比較例では保護層
をも含めた全系としてコマ収差が補正されている点のみ
であり、他の構成、例えば光偏向素子の構成は共通であ
る。

【００３０】図７は、可動部２０のティルト(単位degre
e)と波面収差の発生量をｒｍｓ(二乗平均)で表した値と
の関係を示すグラフであり、実施例、比較例の各性能を
示す。

【００３１】可動部２０の傾きがない場合、実施例と比
較例とで波面収差の量はほぼ等しい。傾き角度が増加す
ると、比較例の場合には波面収差の量は直線的に増加
し、実施例の方は二次関数的に増加する。ただし、実施
例の方が増加の度合いが小さいため、収差の総量では実
施例の方が比較例より少ない。

【００３２】傾きがなく対物レンズの光軸に対して保護
層が垂直な場合には、比較例、実施例共にコマ収差によ
る波面収差は発生しない。可動部２０が傾いて対物レン
ズ２２の光軸が保護層に対して傾いた場合、比較例では
補正の前提となっている対物レンズと保護層との位置関
係が崩れるため、対物レンズが単体で持つコマ収差によ
り大きな波面収差が発生する。一方、実施例の場合に
は、対物レンズのコマ収差はそれ単独で補正されている
ため、対物レンズが傾いた場合にもコマ収差は殆ど発生
しない。したがって、結果的に現れる波面収差の量は、
比較例より実施例の方が小さくなる。

【００３３】実施例における波面収差の劣化は、主とし
て非点格差によるものである。比較例においても非点格
差による波面収差は発生しているが、コマ収差の発生量
の方が圧倒的に多いため、図７上ではその影響は目立た
ない。

【００３４】なお、この発明の光偏向素子は、レンズ成
分として上記のような回転対称面を用いるものに限定さ
れない。例えば、図８に示されるように、第１、第２レ
ンズ面２１ａ'，２１ｃ'、反射面２１ｂ'としてそれぞ
れの母線が互いに平行になる３つのシリンダー面を用い
て光偏向素子２１'を構成することもできる。

【００３５】シリンダー面で構成される光偏向素子２
１'を、図１に示す光磁気ディスク装置に、回転対称面
で構成される光偏向素子２１に代えて用いた場合、第１
レンズ面２１ａ'に平行光束として入射した光束は、反
射面２１ｂ'上に母線と平行な線状に集光され、反射さ
れた後、第２レンズ面２１ｃ'により平行光束として射
出される。可動部２０がＹ軸(タンジェンシャル方向)回
りに倒れた場合にも、光束の射出方向は変化しない。

【００３６】反射面は１面で足りるため、従来の２枚ミ
ラーを組み合わせた素子よりも反射面の数を減らして組
立を容易にすると共に、光束を線状に集光させることに
より、必要とされる反射面の領域を、集光させずに反射
させる従来の構成と比較して狭くすることができる。

【００３７】なお、上記の実施例では、いずれも光偏向
素子を単一のブロックとして一体に成形しているが、各
面を別個の素子として構成し、これらの素子を組み合わ
せて光偏向素子を構成してもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光偏向素子が入射光束に対して傾いた場合にも、射
出方向を一定に保つことができ、分離型の光ディスク装
置の可動部に利用した場合には、可動部全体が傾いた場
合にもディスク上でのスポットの移動を抑えることがで
きる。

【００３９】また、反射面は１面で足りるため、従来の
ミラー２枚構成の素子より反射面の数を少なくして反射
面の位置決めを容易にすることができる。さらに、この
発明の偏向素子によれば、平行光束を収束させずに反射
させる場合と比較すると、高精度が要求される反射面の
面積を比較的小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる光偏向素子を利用
した光磁気ディスク装置の光学系を示す斜視図である。

【図２】図１に示した可動部内の光偏向素子と対物レ
ンズとの構成を示すレンズ図である。

【図３】光偏向素子の第１レンズ面単独の性能を示す
収差図であり、実線が球面収差、破線が正弦条件を示
す。

【図４】光偏向素子の第１レンズ面単独の波面収差を
示すグラフである。

【図５】対物レンズとディスクの保護層とを含めた系
の球面収差、正弦条件を示すグラフである。

【図６】可動部がディスクに対して傾いた状態を示す
図２と同様のレンズ図である。

【図７】実施例および比較例におけるティルト角度と
波面収差の発生量との関係を示すグラフである。

【図８】この発明の他の実施例にかかる光偏向素子を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１０固定部２０可動部２１光偏向素子２１ａ第１レンズ面２１ｂ反射面２１ｃ第２レンズ面２２対物レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光束を反射面で反射させることにより
所定角度偏向して射出する光偏向素子において、前記入射光束を前記反射面上に収束させる第１のレンズ
成分と、前記反射面で反射された発散光束を収束させる
第２のレンズ成分とを有することを特徴とする光偏向素
子。
【請求項２】前記入射光束をほぼ直角に偏向して射出さ
せることを特徴とする請求項１に記載の光偏向素子。
【請求項３】前記第１、第２のレンズ成分は、前記光束
の中心軸に対して回転対称なパワーを有することを特徴
とする請求項１に記載の光偏向素子。
【請求項４】前記第１、第２のレンズ成分は、同一のパ
ワーを有することを特徴とする請求項１に記載の光偏向
素子。
【請求項５】前記反射面は、前記第１、第２のレンズ成
分が有する像面湾曲による影響を低減する凹面であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の光偏向素子。
【請求項６】前記第１、第２のレンズ成分は、前記入射
光束、前記射出光束の両光軸を含む面内にのみパワーを
有することを特徴とする請求項１に記載の光偏向素子。
【請求項７】前記第１、第２のレンズ成分と前記反射面
とは、単一のブロックとして一体に成形されていること
を特徴とする請求項１に記載の光偏向素子。
【請求項８】情報記録媒体の記録面とほぼ平行な方向に
光束を発する固定部と、該固定部から発する光束の方向
に沿って移動可能に配置され、該光束を前記記録面に対
してほぼ垂直となるよう偏向する光偏向素子、および偏
向された光束を前記記録面上に収束させる対物レンズが
設けられた可動部とを備える光情報記録／再生装置にお
いて、前記光偏向素子は、入射光束を収束させる第１のレンズ
成分と、該第１のレンズ成分による光束の収束位置に設
けられた反射面と、該反射面で反射された発散光束を収
束させる第２のレンズ成分とを有することを特徴とする
光情報記録／再生装置。
【請求項９】前記第１、第２のレンズ成分は、前記光束
の中心軸に対して回転対称なパワーを有することを特徴
とする請求項８に記載の光情報記録／再生装置。
【請求項１０】前記第１、第２のレンズ成分は、同一の
パワーを有することを特徴とする請求項８に記載の光情
報記録／再生装置。
【請求項１１】前記反射面は、前記第１、第２のレンズ
成分が有する像面湾曲に起因する影響を低減する凹面で
あることを特徴とする請求項８に記載の光情報記録／再
生装置。
【請求項１２】前記第１、第２のレンズ成分と前記反射
面とは、単一のブロックとして一体に成形されているこ
とを特徴とする請求項８に記載の光情報記録／再生装
置。
【請求項１３】前記対物レンズは、球面収差については
前記記録面上に設けられた透明な保護層を含めた系とし
て補正されると共に、コマ収差については前記保護層を
含めずに単独の系として補正されていることを特徴とす
る請求項８に記載の光情報記録／再生装置。