JPH11144275A - 光情報記録再生ヘッドの光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 レーザ光束の強度分布の変化、対物光学系へ
のカップリング効率の低下が少く、レンズ構成がシンプ
ルで低廉な光学系を提供する。 【解決手段】 レーザ光源から出射された光束を偏向手
段２６を介して対物光学系１０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、
偏向手段と対物光学系との間に、第１、第２のレンズ群
２９，３０を配置して、偏向手段の偏向面近傍と対物光
学系の主平面位置とが略共役関係となるようにすると共
に、レーザ光源と第１のレンズ群との間の距離をD１、
偏向手段側の第１のレンズ群の焦点距離をfr、第２のレ
ンズ群の第１のレンズ群側の焦点距離位置に第１のレン
ズ群によるレーザ光源からのレーザ光束の集光位置を一
致させたときのその一致点と第１のレンズ群との間の距
離をD2としたとき、１/fr＝1/D1＋1/D2，fr＜D1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】

【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あまり変化しない、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、
しかもレンズ構成がシンプルで低廉な光学系が望まれて
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、第１のレンズ群と第２のレンズ群
からなる出射光束を平行光束とする光学系を配置して、
前記偏向手段の偏向面近傍と前記対物光学系の主平面位
置とが略共役関係となるようにすると共に、前記レーザ
光源と前記第１のレンズ群との間の距離をD１、前記偏
向手段側の前記第１のレンズ群の焦点距離をfr、前記第
２のレンズ群の前記第１のレンズ群側の焦点距離位置に
前記第１のレンズ群による前記レーザ光源からのレーザ
光束の集光位置を一致させたときのその一致点と前記第
１のレンズ群との間の距離をD2としたとき、 １/fr＝1/D1＋1/D2 fr＜D1 を満足することを特徴とする。

【０００４】

【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 recordin
g） 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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】次に、上記実施の形態における光学系の変
形例の構成を、図６を参照して説明する。変形例におい
ては、半導体レーザー１８から射出された光束をコリメ
ートレンズを介さずに直接偏向ミラー２６に入射させて
いる。

【００１８】対物レンズ１０は前側主平面S2と後側主平
面S1とを有し、偏向ミラー２６により反射された平行光
束Ｐを光ディスク２の情報記録面に収束させてスポット
光を形成する。その対物レンズ１０からガルバノミラー
２６までの距離Lは一定、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S2までの距
離Lは一定である。

【００１９】回動アーム３には、ガルバノミラー２６の
回動中心O1と対物レンズ１０との間に、共役光学系とな
るようレンズ間隔が定められた第１、第２のリレーレン
ズ２９、３０が配置されている。第１のリレーレンズ２
９の焦点距離はfr、第２のリレーレンズ（イメージング
レンズ）の焦点距離はfiである（fr>0、fi>0)。第１の
リレーレンズ２９のガルバノミラー側主平面S5とガルバ
ノミラーの回動中心O1間の距離はfrである。又、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S2間の距離はfiである。そして、第２
のリレーレンズ３０の第１のガルバノミラー側の焦点距
離位置に第１のリレーレンズ２９による半導体レーザ１
８からのレーザ光束の集光位置を一致させてある。な
お、第１のリレーレンズ２９から、上記集光位置までの
距離をD2とする。上記の関係からO1とS2は共役となって
いる。

【００２０】偏向ミラー２６がθ1だけ回転した場合の
光束の移動角度θ2はθ2=2×θ1で表され、θ1およびθ
2の回転方向は同一である。この時、対物レンズ１０に
入射する光束の入射角度θ3は、θ3=θ2×fr/fiと表さ
れる。なお、θ2とθ3の方向は逆方向である。

【００２１】さらに、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と間の距離はfi+D2であり、D2>frとなってい
る。偏向ミラー２６と半導体レーザー１８の発光点まで
の光学距離をNとすると、第１のリレーレンズ２９での
結像関係式は、 1/(-D2)-1/(fr+N)=-1/fr となる。例えばD2を1.5×frとするとNは2×frとなる。

【００２２】fr+NをD1で置き換え、符号を整理すると、
上記の式は 1/D1+1/D2=1/fr と書き換えることができる。即ち、図６の光学系にあっ
ては、 1/fr=1/D1+1/D2 の条件が満たされていることになる。また、図６から明
らかなように、 fr<D1 (=fr+N) も満たされている。

【００２３】光ディスク２の情報記録面により反射され
た反射光は、ソリッドイマージョンレンズ１１および対
物レンズ１０を介して集光され、立ち上げミラー３１に
よりガルバノミラー２６に向けて反射され、再び元の光
路をたどって複合プリズムアッセイ２１に入射する。

【００２４】なお、上記実施の形態では、半導体レーザ
ー１８から射出された光束をそのまま偏向ミラー２６に
入射させているが、半導体レーザー１８から射出された
光束を、一旦、別のレンズを介して収束させた後に偏向
ミラーに入射させるようにしても良い。この場合収束点
から偏向ミラー２６間での距離が上記Nに相当する。

【００２５】

【発明の効果】上記変形例に示す構成により、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
の強度分布があまり変化しない、対物光学系へのカップ
リング効率の低下の少く、しかもレンズ構成がシンプル
で低廉な光学系を実現することができる。

【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】変形例の光学系のレンズ構成を示す図である。

【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

Claims (1)

【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、第１のレンズ群と第２
   のレンズ群からなる出射光束を平行光束とする光学系を
   配置して、前記偏向手段の偏向面近傍と前記対物光学系
   の主平面位置とが略共役関係となるようにすると共に、
   前記レーザ光源と前記第１のレンズ群との間の距離をD
   １、前記偏向手段側の前記第１のレンズ群の焦点距離を
   fr、前記第２のレンズ群の前記第１のレンズ群側の焦点
   距離位置に前記第１のレンズ群による前記レーザ光源か
   らのレーザ光束の集光位置を一致させたときのその一致
   点と前記第１のレンズ群との間の距離をD2としたとき、 １/fr＝1/D1＋1/D2 fr＜D1 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。