JPH11273124A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ディスク装置において、対物レンズの大型
化や厳重な防塵対策を必要とすることなく、光ディスク
に入射するビーム径を小さくすること。 【解決手段】光ビームを光ディスクの記録面に収束させ
る対物光学系を第１レンズと第２レンズにより構成し、
記録面に近い第２レンズを半球レンズで構成し、第２レ
ンズの球芯が第１レンズの焦点位置よりも第１レンズの
近くに位置するようにした。

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、光ディスク装置
に関するものであり、特に、情報を記録・再生するため
の対物光学系を備えた光ディスク装置に関するものであ
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】図６に従来の光ディス
ク装置の対物光学系を示す。従来の光ディスク装置で
は、一つの対物レンズ５００によって光ビームを光ディ
スク２の記録面２ａに収束させている。光記録の高密度
化のためには、光ディスク２の記録面２ａ上に入射する
光ビームのビーム径を極力小さくする必要がある。その
ためには、光ビームの波長を短くするか、対物レンズの
開口数（ＮＡ）を大きくする方法がある。しかしなが
ら、光ビームの短波長化は技術的に難しいため、一般の
光ディスク装置に適用することは考えにくい。一方、対
物レンズの開口数を大きくするには、対物レンズそのも
のを大きくしなければならず、光ディスク装置の小型化
の妨げとなる。

【０００３】そこで、近年、図７に示すニアフィールド
記録方式が考えられている。このニアフィールド記録方
式では、光ディスク２の記録面２ａを覆っていた保護層
２ｂ（図６）を取り除き、記録面２ａに半球レンズ５１
０を直接対向させている。半球レンズ５１０の球芯は、
対物レンズ５００の焦点位置Ｐと一致している。また、
半球レンズ５１０の下面（球芯を含む）と記録面２ａと
のクリアランスは、光の波長の約２０％（サブミクロン
オーダー）程度である。

【０００４】対物レンズ５００に入射した光ビームは半
球レンズ５１０の球芯に収束する。ここで、半球レンズ
５１０の下面と記録面２ａとのクリアランスを極力小さ
くすると、半球レンズ５１０の下面から浸み出す所謂エ
バネッセント光を記録面２ａに入射させることができ
る。エバネッセント光の特徴から、光ビーム径は半球レ
ンズ５１０の球芯でのスポット径のまま記録面２ａに入
射する。従って、記録面２ａに入射する光ビームのビー
ム径を大幅に小さくすることができる。

【０００５】しかしながら、このニアフィールド記録方
式では、半球レンズ５１０と記録面２ａとのクリアラン
スをサブミクロンオーダーに保たなければならないた
め、記録面２ａ上に塵等が載らないよう厳重な防塵対策
を施す必要がある。ハードディスクドライブとは違っ
て、光ディスク装置では光ディスクが装置内外に頻繁に
出し入れされるので、このような防塵対策は難しいとい
う問題点がある。また、エバネッセント光は光の屈折の
法則（スネルの法則）に従わず、光の利用効率が低いと
いう問題点もある。

【０００６】本発明は、上述した事情に鑑み、光ディス
ク装置において、対物レンズの大型化や厳重な防塵対策
を行うこと無しに、光ディスクに入射するビーム径を小
さくすること。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の光ディスク装置は、光ビームを光ディスク
の記録面に収束させるための対物光学系を第１及び第２
レンズにより構成したものである。そして、第１及び第
２レンズのうち記録面に近い第２レンズを半球レンズで
構成し、半球レンズの平面側を記録面に相対させると共
に、半球レンズの球芯が第１レンズの焦点位置よりも第
１レンズ寄りに位置するよう構成したものである。

【０００８】このように、半球レンズの球芯が第１レン
ズの焦点位置よりも第１レンズ寄りに位置するよう構成
すれば、第１レンズからの光ビームは半球レンズの球面
（屈折面）で、ビーム径を小さくする方向に屈折する。
これにより、対物レンズを大型化することなく、光ディ
スクに入射する光ビームのビーム径を絞ることができ
る。エバネッセント光を用いるニアフィールド記録方式
ほどビーム径を絞ることはできないが、半球レンズと記
録面とのクリアランスを比較的大きく（７０〜８０μ
ｍ）できるため、ニアフィールド記録方式のような厳重
な防塵対策は不要である。

【０００９】上記の光ディスク装置は、光ディスクの記
録面に沿って移動する可動部と、可動部の光ディスク側
に弾性変形可能な長尺部材を介して取り付けられた浮上
スライダとを備えて構成される。この場合、可動部に第
１レンズを搭載し、浮上スライダに第２レンズを搭載す
ることができる。浮上スライダは長尺部材の弾性変形に
より光ディスクの面ぶれに追従し得るため、第２レンズ
と記録面との距離は一定に保たれる。一方、第１レンズ
と記録面との距離を一定に保つため、可動部には第１レ
ンズを記録面に直交する方向に移動させる手段が設けら
れる。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１及び図２は、実施形態の光ディスク装
置の概略構成を示す斜視図及び側断面図である。記録媒
体である光ディスク２は、その上下両面が記録面となっ
ており、スピンドルモータの回転軸２２に装着されてい
る。なお、以下の説明に於いては、光ディスク２の面に
直交する方向を「鉛直方向」とする。

【００１１】光ディスク装置は、光ディスク２の上下面
に夫々レーザー光束を収束させる対物光学系（後述）を
搭載した可動部である第１及び第２キャリッジ３ａ，３
ｂと、光ディスク装置の本体（図示せず）に固定された
固定光学ユニット４により構成されている。第１及び第
２キャリッジ３ａ，３ｂは、光ディスク２の上下面に沿
って直進移動するよう構成されている。なお、簡単のた
め、図１では第２（下側）キャリッジ３ｂのみ示す。

【００１２】第１及び第２キャリッジ３ａ，３ｂはリニ
アモータ方式で駆動される。図１に示すように、第２キ
ャリッジ３ｂには駆動用コイル３７が取り付けられてお
り、第２キャリッジ３ｂの周囲には図示しないマグネッ
トが設けられている。そして、駆動コイル３７に電流を
流すと、マグネット（図示せず）による磁界との作用に
より、キャリッジ３ｂが直進移動する。又、第２キャリ
ッジ３ｂの位置はポジショニングセンサ３５により検出
される。図示は省略するが、第１キャリッジ３ａも第２
キャリッジ３ｂと同様のリニアモータ方式で駆動され
る。

【００１３】まず、第１及び第２キャリッジ３ａ，３ｂ
に搭載された光学系について説明する。第２キャリッジ
３ｂの光学系は、第１キャリッジ３ａの光学系と上下対
称に構成されているため、ここでは第１キャリッジ３ａ
の光学系について説明する。

【００１４】図３は、第１キャリッジ３ａの先端部を拡
大して示す図である。第１キャリッジ３ａの光ディスク
２側には、弾性変形可能なフレクシャービーム８ａを介
して浮上スライダ９ａが取り付けられている。光ディス
ク２が回転すると、光ディスク２の回転による空気流と
フレクシャービーム８ａの弾性力とのバランスにより、
浮上スライダ９ａは光ディスク２の表面から微小量浮上
した状態で光ディスク２の面振れ等に追従する。

【００１５】光ディスク２の記録面（上面）にレーザー
光束を収束させる対物光学系は、第１キャリッジ３ａに
設けられた第１レンズ１０ａと、浮上スライダ９ａに搭
載された半球レンズ（第２レンズ）１１ａからなってい
る。第１レンズ１０ａに入射したレーザー光束は、第１
レンズ１０ａと半球レンズ１１ａによって光ディスク２
の記録面に収束する。

【００１６】図４は、第１レンズ１０ａと半球レンズ１
１ａを拡大して示す図である。半球レンズ１１ａは、ソ
リッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）と呼ばれる半球形
状のレンズであり、その下面１１２が球芯１１５を通っ
ている。半球レンズ１１ａは、下面１１２を光ディスク
２側に向けて配置されており、下面１１２と光ディスク
２とのクリアランスは７０〜８０μｍである。また、半
球レンズ１１ａの球芯１１５は、第１レンズ１０ａの焦
点位置Ｐよりも所定量第１レンズ１０ａ寄りに位置して
いる。

【００１７】半球レンズ１１ａの球芯１１５が第１レン
ズ１０ａの焦点位置Ｐよりも第１レンズ１０ａ寄りに位
置するため、第１レンズ１０ａからのレーザー光束は半
球レンズ１１ａの球面１１１で内側に（ビーム径が小さ
くなる方向に）屈折する。また、半球レンズ１１ａの下
面１１２から出射されるレーザー光束は再び内側に屈折
する。これにより、光ディスク２の記録面に入射するビ
ーム径を小さくすることができる。

【００１８】この点について図５（ａ）（ｂ）を参照し
て詳説する。まず、図５（ａ）に示すように、第１レン
ズ１０ａからでた光が屈折率ｎ（＞１）の平板状の媒体
２００に入射する場合を考える。この場合、屈折率が１
からｎに変化する上面２０１では、収束光は外側（ビー
ム形が大きくなる方向）に一旦屈折する。屈折率がｎか
ら１に変化する下面２０２では、収束光は内側（ビーム
形が小さくなる方向）に屈折するものの、最終的なビー
ム径は変化しない。媒体２００の上下面２０１，２０２
に多少の曲率を与えても、最終的なビーム径を小さくす
る効果は少ない。

【００１９】しかしながら、図５（ｂ）に示すように、
媒体２００の上面２０１の曲率半径を極端に小さくし、
曲率中心２０５が第１レンズ１０ａの焦点位置Ｐよりも
第１レンズ１０ａ寄りに位置するようにすると、上面２
０１でも収束光は内側（ビーム形が小さくなる方向）に
屈折する。このようにすれば、第１レンズ１０ａからの
収束光は媒体２００の上面２０１と下面２０２の両方で
内側に屈折することから、光ディスク２に入射するビー
ム径を確実に小さくすることができる。

【００２０】かくして、半球レンズ１１ａを用いること
によって、図４に点線で示す収束光に対応する大きな開
口数のレンズを用いた場合と同様に、光ディスク２に入
射するレーザー光束の径を小さくすることが可能にな
る。つまり、この実施形態の光ディスク装置によれば、
対物レンズを大型化することなく、ビーム径を小さくす
ることができる。

【００２１】所謂ニアフィールド記録方式では、半球レ
ンズと光ディスクとのクリアランスをサブミクロンオー
ダーにしなければならないのに対し、この実施形態で
は、半球レンズ１１ａと光ディスク２との間に７０〜８
０μｍのクリアランスがあるため、大がかりな防塵対策
を施す必要がない。また、エバネッセント光を利用しな
いため、光の利用効率が向上する。

【００２２】なお、図３に示すように、半球レンズ１１
ａ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１２ａ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の記録面上に印加できるようになってい
る。第１レンズ１０ａ・半球レンズ１１ａからの収束光
と磁気コイル１２ａ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。スライダ９ａ、半球レン
ズ１１ａ及び磁気コイル１２ａを含むユニットが浮上型
光学ユニット６ａとなる。

【００２３】また、第１キャリッジ３ａは光ディスク２
の面ぶれに追従しないため、第１キャリッジ３ａに搭載
された第１レンズ１０ａを、光ディスク２の面ぶれに追
従させるべく上下に移動制御する必要がある。そこで、
第１レンズ１０ａを保持するレンズ枠３４ａにマグネッ
トを設け、第１キャリッジ３ａにはレンズ枠３４ａを囲
むコイル３３ａを設けている。コイル３３ａに電流を流
すと、マグネットによる磁場との作用により、第１レン
ズ１０ａが上下に移動する。なお、フォーカスサーボと
呼ばれる第１レンズ１０ａの制御方法については、説明
を省略する。

【００２４】次に、固定光学ユニットについて説明す
る。図１に示すように、固定光学ユニット４には、光源
モジュール７とガルバノミラー２６が設けられている。
光源モジュール７は、レーザー光束を発する半導体レー
ザー１８，（半導体レーザー１８からの）発散光を平行
光に変換するコリメートレンズ２０，複合プリズムアッ
セイ２１，結像レンズ２３，データ検出／フォーカス／
トラッキング検出センサー２４，およびＡＰＣセンサー
２５を有している。

【００２５】コリメートレンズ２０から射出される平行
光束の断面形状は半導体レーザー１８の特性のため長円
状であり、レーザー光束を光ディスク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、複合プリズムアッセイ２１の入射面２１
ａは入射光軸に対して所定の傾斜を有しており、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。

【００２６】なお、光源モジュール７から水平に出射さ
れたレーザー光束は、光源モジュール７の背後の偏向ミ
ラー２７によって鉛直上方に偏向されてガルバノミラー
２６に入射する。後述のトラッキング制御のため、ガル
バノミラー２６は、そのミラー面の中心軸でもある水平
揺動軸を中心として揺動し、ガルバノミラー２６により
偏向されるレーザー光束の向きを微少角度変化させる。
なお、ガルバノミラー２６を揺動させるための構成につ
いては、説明を省略する。

【００２７】この実施形態では、２つのキャリッジ３
ａ，３ｂが一つの固定光学ユニット４を共用するよう構
成されている。そこで、図２に示すように、固定光学ユ
ニット４からのレーザー光束を、２つのキャリッジ３
ａ，３ｂのいずれか一方に選択的に導く選択機構が設け
られている。

【００２８】この選択機構は、上下に移動可能な可動プ
リズム５０を有している。可動プリズム５０は側面視で
直角二等変三角形であり、互いに直交する２面が夫々偏
向面５１，５２となっている。偏向面５１，５２は、ガ
ルバノミラー２６からの入射光束に対して夫々４５°だ
け傾斜している。

【００２９】可動プリズム５０が図２に示す下側位置に
ある時には、ガルバノミラー２６からの入射光束は上側
の偏向面５１に入射し、鉛直上方に偏向される。一方、
可動プリズム５０が上側位置にある時には、ガルバノミ
ラー２６からの入射光束は下側の偏向面５１に入射し、
鉛直下方に偏向される。

【００３０】可動プリズム５０の上方には、偏向面５１
からのレーザー光束を第１キャリッジ３ａに向けて偏向
する中継ミラー５３が設けられている。同様に、可動プ
リズム５０の下方には、偏向面５２からのレーザー光束
を第２キャリッジ３ａに向けて偏向する中継ミラー５３
が設けられている。従って、可動プリズム５０が下側位
置にある時には、ガルバノミラー２６からの入射光束は
第１キャリッジ３ａに導かれ、可動プリズム５０が上側
位置にある時には、ガルバノミラー２６からの入射光束
は第２キャリッジ３ｂに導かれる。

【００３１】そして、第１キャリッジ３ａに導かれたレ
ーザー光束は、偏向ミラー３１ａで下方に反射され、第
１レンズ１０ａと半球レンズ１１ａを経て光ディスク２
の上面に収束される。同様に、第２キャリッジ３ｂに導
かれたレーザー光束は、偏向ミラー３１ｂで上方に反射
され、第１レンズ１０ａと半球レンズ１１ａを経て光デ
ィスク２の下面に収束される。

【００３２】光ディスク２から反射されて戻ってきた復
路のレーザー光束は、往路と逆に進んで光源モジュール
７に戻り、複合プリズムアッセイ２１に入射する。複合
プリズムアッセイ２１のハーフミラー面２１ｂは、透過
光と、データ検出／フォーカス／トラッキング検出セン
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。データ検出／フォーカス／トラッキング検
出センサー２４は、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し、且つフォーカス
／トラッキング誤差信号を出力する複合型のセンサーで
ある。なお、正確にはフォーカス／トラッキング誤差信
号およびデータ信号は図示しないヘッドアンプ回路によ
って生成され、制御回路又は情報処理回路に送られる。

【００３３】前述のガルバノミラー２６は、ミラー面上
の所定の揺動軸を中心として揺動することにより、第１
レンズ１０ａ（１０ｂ）に対するレーザー光束の入射角
を微調整して微小なトラッキング制御を行うものであ
る。即ち、実施形態の光ディスク装置では、キャリッジ
３ａ，３ｂの移動によって光ディスク２の内周／外周に
渡るアクセス動作を行い、ガルバノミラー２６の回転に
よって極微小なトラッキング制御を行う。ガルバノミラ
ー２６の回転角度は、ガルバノミラー２６の近傍に設け
られた角度検出センサ（図示せず）により検出される。

【００３４】ここで、ガルバノミラー２６が回転する
と、レーザー光束の第１レンズ１０ａ（１０ｂ）上での
強度分布の中心がレンズ中心からずれてしまう。そこ
で、この光ディスク装置は、前述の可動プリズム５０を
上下に微動させることによって、レーザー光束の中心を
第１レンズ１０ａ（１０ｂ）の中心と一致させるよう構
成されている。これについては説明を省略する。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
ク装置によると、対物レンズを大型化することなく、光
ディスクに入射する光ビームのビーム径を絞ることがで
きる。また、レンズと記録面とのクリアランスを比較的
大きくできるため、ニアフィールド記録方式のような厳
重な防塵対策が不要になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の光ディスク装置を示す斜視図であ
る。

【図２】図１に光ディスク装置の側断面図である。

【図３】キャリッジの先端部の光学系を示す図である。

【図４】対物光学系を拡大して示す図である。

【図５】対物光学系における光の屈折を模式的に示す図
である。

【図６】従来の光ディスク装置の対物光学系を示す図で
ある。

【図７】従来のニアフィールド記録方式の対物光学系を
示す図である。

【符号の説明】

２ 光ディスク ３ａ，３ｂ キャリッジ ９ａ，９ｂ 浮上スライダ １０ａ，１０ｂ 対物レンズ １１ａ，１１ｂ 半球レンズ １２ａ コイル ３３ａ コイル ３４ａ レンズ枠 １１５ 球芯 １１１ 球面 １１２ 下面

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビームを光ディスクの記録面に収束させ
   るための対物光学系として第１及び第２レンズを備え、 第１及び第２レンズのうち記録面に近い第２レンズを半
   球レンズで構成し、 前記半球レンズの平面側を記録面に相対させると共に、 前記半球レンズの球芯が、前記第１レンズの焦点位置よ
   りも前記第１レンズ寄りに位置するよう構成したこと、 を特徴とする光ディスク装置。
2. 【請求項２】前記半球レンズの前記平面は前記球芯を通
   ること、を特徴とする請求項１に記載の光ディスクの光
   ディスク装置。
3. 【請求項３】前記光ディスク装置は、 前記光ディスクの記録面に沿って移動する可動部と、 前記可動部の前記光ディスク側に弾性変形可能な長尺部
   材を介して取り付けられ、前記光ディスクの面ぶれに追
   従し得るよう構成された浮上スライダと、を有してお
   り、 前記可動部には前記第１レンズが搭載され、 前記浮上スライダには前記第２レンズが搭載されている
   こと、を特徴とする請求項１又は２に記載の光ディスク
   の光ディスク装置。
4. 【請求項４】前記光ディスクの記録面と前記第１レンズ
   との距離を一定に保つため、前記可動部に前記第１レン
   ズを前記記録面に直交する方向に移動させる手段を設け
   たこと、 を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ディ
   スク装置。
5. 【請求項５】光ビームを光ディスクの記録面に収束させ
   るための対物光学系として第１及び第２レンズを備え、 光ビームが、記録面に近い方のレンズである第２レンズ
   の２つの屈折面を順に通って前記記録面に達する際に、
   いずれの屈折面でもビーム径が小さくなる方向に屈折す
   ること、 を特徴とする光ディスク装置。
6. 【請求項６】光ディスクの記録面に沿って移動する可動
   部と、 前記可動部の前記光ディスク側に弾性変形可能な長尺部
   材を介して取り付けられ、前記光ディスクの面ぶれに追
   従し得るよう構成された浮上スライダと、を有し、 光ビームを光ディスクの記録面に収束させるための対物
   光学系に属する第１レンズを前記可動部に搭載し、前記
   対物光学系に属する第２レンズを前記浮上スライダに搭
   載したこと、 を特徴とする光ディスク装置。
7. 【請求項７】前記第２レンズは半球型に形成された半球
   レンズであること、を特徴とする請求項５又は６に記載
   の光ディスク装置。
8. 【請求項８】光ビームを光ディスクの記録面に収束させ
   るための対物光学系として第１及び第２レンズを備え、 前記第１及び第２レンズのうち記録面に近い第２レンズ
   の第１レンズ側の面の曲率中心が、前記第１レンズの焦
   点位置よりも前記第１レンズ寄りに位置するよう構成し
   たこと、 を特徴とする光ディスク装置。