JPH11134688A - 光情報記録再生ヘッドの光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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にお
いて、対物光学系の小型化により粗動用アーム先端の小
型化、軽量化、低慣性モーメント化を図ること。 【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、リ
レーレンズ群とイメージングレンズ群からなるアフォー
カルなリレー光学系を配置すると共に、前記偏向手段側
の前記リレーレンズ群の焦点距離をfr、前記対物光学系
側の前記イメージングレンズ群の焦点距離をfiとしたと
き、 fr＞fi を満足する構成とした。

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】

【従来の技術】近時、面記録密度が１０G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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この場合、粗動用アー
ム先端の小型化、軽量化、低慣性モーメント化を図るた
めに、対物光学系の小型化を図れる光学系が望まれてい
た。

【０００４】

【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せたものであり、請求項１の発明
は、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、リレーレ
ンズ群とイメージングレンズ群からなるアフォーカルな
リレー光学系を配置すると共に、前記偏向手段側の前記
リレーレンズ群の焦点距離をfr、前記対物光学系側の前
記イメージングレンズ群の焦点距離をfiとしたとき、fr
＞fiを満足することを特徴とする。

【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】次に、図６を参照して、上記第１のリレー
レンズ２９とイメージングレンズ（第２のリレーレン
ズ）３０との配置の変形例について説明する。

【００１９】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、アフォーカル光学
系となるようレンズ間隔を定められた第１、第２のリレ
ーレンズ２９、３０からなるリレー光学系が配置されて
いる。このリレー光学系には各々焦点距離ｆｒ、ｆｉの
レンズが用いられている。

【００２０】対物レンズ１０は前側主平面Ｓ１と後側主
平面Ｓ２とを有し、偏向ミラー２６により反射された平
行光束を上記リレー光学系を介して受け、光ディスク２
の情報記録面に収束させて、この情報記録面にスポット
光を形成する役割を果たす。対物レンズ１０から偏向ミ
ラー２６の回動中心０１近傍までの距離Ｌは一定であ
る。ここで、偏向ミラー２６の回動中心と偏向ミラー２
６上の光軸は必ずしも完全に一致する必要はなく、実用
上は多少離れていても差し支えない。なお、光軸が偏向
ミラー２６と交わる点と第１のリレーレンズ２９の偏向
ミラー２６側主平面Ｓ５との距離は、第１のリレーレン
ズ２９の焦点距離ｆｒに一致している。

【００２１】上記第１・第２のリレーレンズ２９、３０
の焦点距離関係はｆｒ＞ｆｉ＞０となっている。上述の
ように、第１のリレーレンズ２９の偏向ミラー２６側主
平面Ｓ５と偏向ミラー２６の回動中心０１間の距離は第
１のリレーレンズ２９の焦点距離ｆｒに一致している。
第１のリレーレンズ２９の対物レンズ側主平面Ｓ６と第
２のリレーレンズ３０の偏向ミラー側主平面Ｓ３との間
の距離はｆｒ＋ｆｉであり、リレー光学系はアフォーカ
ル系となっている。第２のリレーレンズ３０の対物レン
ズ側主平面Ｓ４と対物レンズ１０の前側主平面Ｓ１間の
距離は第２のリレーレンズ３０の焦点距離ｆｉに一致し
ている。言い換えれば、偏向ミラー２６の回動中心０１
近傍と対物レンズ１０の主平面Ｓ１は共役の関係となっ
ている。ここで、偏向ミラー２６の回動角θ１に対する
偏向ミラー２６により反射された平行光束の光軸に対す
る角度θ２との関係は、θ2＝θ1×２であり、その回転
方向は同一である。また、対物レンズ１０の主平面Ｓ１
に対する光束の入射角θ３と上記θ2との関係は、θ3＝
θ2×ｆｒ／ｆｉである。ｆｒ＞ｆｉ＞０であるから、
（ｆｒ／ｆｉ）＞１となる。従って、θ3＞θ2であり、
またθ3＝２・θ1×ｆｒ／ｆｉである。なお、θ2とθ3
の方向は逆方向である。また、第１のリレーレンズ２９
への入射ビームのビーム径W1と、第２のリレーレンズ３
０から射出するビームのビーム径W2との関係は、W2＝W1
×ｆｉ／ｆｒと表される。ここで、ｆｒ＞ｆｉ＞０であ
るから、ｆｉ／ｆｒ＜１となり、従ってW2＜W1となる。

【００２２】以上のように、図６を参照して説明したリ
レー光学系の構成によれば、第１のリレーレンズの焦点
距離ｆｒを第２のリレーレンズの焦点距離ｆｉよりも大
きく設定したため、偏向ミラー２６の振れ角に対し、対
物レンズ１０の前側主平面（入射瞳）への光束の入射角
を大きく変化させることが可能となる。すなわち、偏向
ミラー２６の回動量を少なくしても対物レンズ１０の主
平面への光束の入射角を大きく変化させることが可能と
なる。また、リレー光学系への入射ビームのビーム径に
対し、対物レンズに入射するビームのビーム径を小さく
することができるため、対物レンズを含む浮動型光学ユ
ニット６の小型化・軽量化が可能となり、回動アーム３
の軽量化による低慣性モーメント化が可能となる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、対物光学系の小型化を
図れる光学系を実現することができ、従って、粗動用ア
ーム先端の小型化、軽量化、低慣性モーメント化を図る
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】リレー光学系の配置の変形例を示す図である。

【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 ８ フレクシャー ２６ 偏向ミラー ２９ 第１のリレーレンズ ３０ 第２のリレーレンズ（イメージングレン
ズ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、リ
   レーレンズ群とイメージングレンズ群からなるアフォー
   カルなリレー光学系を配置すると共に、前記偏向手段側
   の前記リレーレンズ群の焦点距離をfr、前記対物光学系
   側の前記イメージングレンズ群の焦点距離をfiとしたと
   き、 fr＞fi を満足することを特徴とする光情報記録再生ヘッドの光
   学系。