JPH11126361A - 光情報記録再生ヘッドの光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、
しかも粗動アームが大型化しない光学系を提供するこ
と。 【解決手段】 レーザ光源から出射せれた光束を平行光
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、少
なくとも、１つの正レンズ群と１つの負レンズ群を組み
合わせて配置して、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構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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１
０G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、
しかも粗動アームが大型化しない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、少なくと
も、１つの正レンズ群と１つの負レンズ群を組み合わせ
て配置して、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したこ
とを特徴とする光情報記録再生ヘッドの光学系を特徴と
している。

【０００４】請求項２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、少なくとも２つの正レンズ群の間に少な
くとも１つの負レンズ群を配置して、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
共役となるようにしたことを特徴とする光情報記録再生
ヘッドの光学系を特徴としている。

【０００５】

【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 recor
ding） 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。

【０００６】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
型光学ヘッド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。

【０００７】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、特に浮上型光学ヘッド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。

【０００８】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（Ｓ
ＩＬ）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１
０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。

【０００９】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１
５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。

【００１０】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１
６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。

【００１１】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２
３，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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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は
移動せず、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。

【００１６】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２
６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。

【００１７】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。

【００１８】上に説明した光ディスク装置においては、
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を用いて、偏向ミラー２６の反
射面の回転中心近傍と対物レンズ１０の主平面位置（入
射瞳位置）とが共役となるよう構成されている。次に、
図６乃至図８を参照して、上記リレー光学系の第１及び
第２の変形例について説明する。

【００１９】図６において、偏向ミラー２６に入射した
平行光束は、レンズ群６０を透過して対物レンズ１０に
導かれ、光ディスク２面上に集光される。なお、図６お
よび図７は、簡単のために立ち上げミラー３１、ソリッ
ドイマージョンレンズ（SIL）を省略して図示してあ
る。偏向ミラー２６の回動方向（偏向方向）は、上述の
実施形態と同様、光ディスク２のトラッキング方向
（Ｔ）に光スポットを移動させる方向である。

【００２０】図６の例においても、回動アーム３の動き
（粗動）と、偏向ミラー２６の動き（微動）二より、目
的のトラックへビームスポットを位置させることができ
る。

【００２１】対物レンズ１０は前側主平面（偏向ミラー
側主平面）Ｓ１と後側主平面（光ディスク側主平面）Ｓ
２を有し、偏向ミラー２６により反射された平行光束を
情報記録面に集光させて、記録面上に光スポットを形成
する。その対物レンズ１０から偏向ミラー２６までの物
像間距離ＩＯは一定である。すなわち、偏向ミラー２６
の回動中心Ｏ１から対物レンズ１０の前側主平面Ｓ１ま
での物像間距離ＩＯは一定である。

【００２２】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、結像光学系として
のイメージレンズ系６０が設けられている。このイメー
ジレンズ系６０により、偏向ミラー２６の回動中心Ｏ１
近傍と、対物レンズ１０の前側主平面Ｓ１（入射瞳位
置）は共役関係になっている。このイメージレンズ系６
０は偏向ミラー２６の回動中心Ｏ１部分の像（光束の強
度分布）を対物レンズ１０の前側主平面Ｓ１に形成（投
影）する。ここではイメージレンズ系６０の像倍率は略
等倍である。従って、偏向ミラー２６の反射面上の強度
分布は対物レンズ１０の入射瞳面上に略等倍で写される
ため、偏向ミラー２６を回動させて、ビームの進行方向
を偏向させても対物レンズ７に入射するときの光強度分
布はほとんど同じでとなる。このため、集光される光ス
ポットの強度分布や光スポットサイズは偏向ミラー２６
が基準位置（中立位置）にある場合とほとんど同じ状態
を保つことができ、その上で偏向ミラー２６の偏向によ
るトラッキング（微動）を行うことが可能となる。

【００２３】ここで、このイメージレンズ系６は正のパ
ワーを持った正レンズＦｐと負のパワーを持った負レン
ズＦｍを組合せたものである。特にこの例においては、
光束の入射側（平行光に近い側、偏向ミラー２６側）に
強いパワーを持つ正レンズＦｐを配置し、正レンズＦｐ
による集光光束中に負レンズＦｍを置くことにより、全
系でのレンズパワーは所望の焦点位置に集光点を持つよ
うに設計してある。従って、従来の単レンズに対しては
焦点距離は同じでも全長の短いイメージレンズ系６を構
成する。（図３参照）よって、同じ焦点距離ｆ１のレン
ズであれば、単一の正レンズを用いる場合と比較して、
より全長の短い光学系を構成することができ、回動アー
ム３の長さも短くできる。

【００２４】ここで、図８を参照して、正レンズと負レ
ンズとの組合せについて説明する。図８に示すように一
般に望遠タイプと呼ばれている正レンズＦｐと負レンズ
Ｆｍの組合せにおいて、レンズ間隔ｄが正レンズの焦点
距離Ｆｐと負レンズの焦点距離Ｆｍのそれぞれのレンズ
の焦点距離に対して小さく、且つ、Ｆｐ＜Ｆｍであれば
全体の有効焦点距離ｆ’は正の値となり、このレンズ系
は正のパワーを持つレンズ群となる。また、像側主平面
は正レンズＦｐよりも平行光束側（図８においては左
側）にあり、焦点距離に対してレンズの全長が短くな
り、リレーレンズ６系の全長の短縮に有利である。従っ
て、同じ焦点距離のレンズを用いるならば、正負のレン
ズにて望遠タイプを形成することで、レンズ系の全長を
より短縮する効果が得られる。

【００２５】次に、図７を参照して第２の変形例につい
て説明する。図７に示す光学系においては、上記実施形
態に於ける第１のリレーレンズ２９、第２のリレーレン
ズ３０に代えて、リレーレンズ群６１とイメージングレ
ンズ群６２が採用されている。リレーレンズ群６１、イ
メージングレンズ群６２は、それぞれ、正・負のレンズ
の組合せにより構成されている。この場合においても、
偏向ミラー２６の回転軸近傍の像は対物レンズ１０の主
平面へほぼ同じように投影されるような共役関係を有
し、かつ、リレーレンズ系６１および６２全体の光路長
は短縮されているため、回動アーム３のアーム長を短く
することが可能となる。なお、この第２の変形例におい
ては、レンズ群６１、６２が共に正・負レンズの組合せ
となっているが、いずれか一方のみを正・負レンズの組
合せにすることによっても、双方が正レンズの場合に比
べて、光路長を短縮することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光磁気
ディスクのトラックと交差する方向に移動する粗動用ア
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行う構成であって、粗動アームの小
型化を可能としつつ、微動トラッキングを行う際に光磁
気ディスク上でレーザ光束の強度分布が変化しない、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を
実現することが可能となる。

【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】第１の変形例の光学系の構成を示す図である。

【図７】第２の変形例の光学系の構成を示す図である。

【図８】正レンズと負レンズの組合せについて説明する
ための図である。

【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 ２６ 偏向ミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、少
   なくとも、１つの正レンズ群と１つの負レンズ群を組み
   合わせて配置して、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
   したことを特徴とする光情報記録再生ヘッドの光学系。
2. 【請求項２】 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、少
   なくとも２つの正レンズ群の間に少なくとも１つの負レ
   ンズ群を配置して、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
   したことを特徴とする光情報記録再生ヘッドの光学系。