WO2010100994A1 - 光学素子及び光記録ヘッド - Google Patents

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Konica Minolta Opto Inc
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    • G11B2005/0021Thermally assisted recording using an auxiliary energy source for heating the recording layer locally to assist the magnetization reversal

Definitions

  • the present invention relates to an optical element and an optical recording head.
  • the heat-assisted magnetic recording method is one of them.
  • the magnetic recording method it is necessary to reduce the size of each magnetic domain in order to increase the density, but in order to stably store data, an information recording medium made of a material having a large coercive force is used. There must be.
  • an information recording medium it is necessary to generate a strong magnetic field when writing, but there is a limit to the strength of the magnetic field in a small head corresponding to a reduced magnetic domain.
  • the heat-assisted magnetic recording method is a method that facilitates writing by lowering the coercive force by heat.
  • the optically assisted magnetic recording method uses light as a heating means and is similar to recording on a magneto-optical disk (MO).
  • MO magneto-optical disk
  • each data section is much smaller in optically assisted magnetic recording, and it is necessary to apply a magnetic field while heating the medium with light, so it is necessary to bring the heating optical part closer to the magnetic recording part. is there.
  • the optical recording head that can be used for the optically assisted magnetic recording head needs to be much smaller than the recording head corresponding to the MO.
  • the optical recording head described in Patent Document 1 includes a reflecting surface that has a part of a rotating paraboloid in order to collect light, and the optical recording head described in Patent Document 2 collects light.
  • a small-sized optical recording head which includes a reflecting surface having a part of a spheroid surface and deflects the light beam at the same time and collects the light simultaneously.
  • the paraboloidal reflecting surface described in Patent Document 1 needs to introduce parallel light in order to collect the light at one point. For this reason, for example, in order to condense light emitted in a divergent state from a point light source that uses light emitted from the tip surface of an optical fiber as a light source, the divergent light beam is collimated to a single point by a rotating parabolic reflecting surface. It is necessary to separately prepare an optical element for converting into a light beam, which is disadvantageous in reducing the size of the optical recording head.
  • the spheroidal reflecting surface described in Patent Document 2 uses, for example, one of the two focal points as a first focal point, condenses divergent light from a point light source disposed at the first focal point, and the other. It is possible to form a light spot at the position of the second focal point. If the shape of the spheroid, the light source, and their arrangement are in an ideal state, a light spot having no aberration is formed. However, the spheroidal reflection surface is highly sensitive to the occurrence of aberrations that cause deterioration of light collection performance with respect to the placement error with the light source, so that the aberration generated in the light spot formed at the position of the second focal point is practical. It is not easy to arrange the light source at the first focal point so as to be within the level.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to make it possible to easily perform good light collection with little decrease in light collection performance due to an arrangement error with respect to the light source.
  • a compact optical element and an optical recording head including the optical element are provided.
  • the shape of the reflective surface is expressed by the following formula: an optical element.
  • Z ⁇ A m, n ⁇ X m ⁇ Y n
  • the coordinate system of X, Y, Z indicating the following positions is a right-handed system
  • Z Distance from the surface perpendicular to the normal direction at the origin at the origin, which is the position where the principal ray incident on the reflection surface and the reflection surface intersect
  • Y along with the Z axis
  • X Position on the axis perpendicular to the Z axis and Y axis, and passing through the origin
  • m sum
  • a m, n for n (m and n are each an integer of 0 or more): m-th order of X and n-th order as
  • the reflection surface is a boundary surface between the optical element and the outside of the optical element, and is a surface on which light passing through the inside of the optical element is reflected.
  • the optical path from the light source to the condensing point is all outside the optical element, 2.
  • an optical recording head that records information by irradiating the information recording medium with light from a light source
  • the optical element according to any one of 1 to 6,
  • the light source A waveguide that guides light from the light source to be coupled to the information recording medium, and a slider that moves relative to the information recording medium
  • the optical recording head wherein the optical element is disposed on the slider so as to couple light from the light source to the waveguide.
  • an optical element that is small in size, has little deterioration in light collection performance due to an arrangement error with respect to a light source, and can easily perform good light collection, and an optical recording head including the optical element. Can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical recording apparatus equipped with an optically assisted magnetic recording head in an embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows the structure of an optical recording head. It is sectional drawing which shows the structure of the optical recording head provided with the optical element which has a reflective surface of another example.
  • A It is an optical path diagram in case a reflective surface comprises a reduction optical system.
  • B It is an optical path diagram in case a reflective surface comprises an equal magnification optical system.
  • C It is an optical path diagram in case a reflective surface comprises an expansion optical system.
  • FIG. 4 is a spherical aberration diagram of Numerical Example 1, wherein (a) shows a design value, (b) shows a case where a positive Y direction eccentricity is generated, and (c) shows a negative direction Y eccentricity. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • FIG. 6 is a spherical aberration diagram of Numerical Example 2, wherein (a) shows a design value, (b) shows a case where a positive Y eccentricity occurs, and (c) shows a negative Y eccentricity. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • FIG. 6 is a spherical aberration diagram of Numerical Example 2, wherein (a) shows a design value, (b) shows a case where a positive Y eccentricity occurs, and (c) shows a negative Y eccentricity. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • FIG. 6 is a spherical aberration diagram of Numerical Example 3, where (a) shows a design value, (b) shows a case where a positive Y eccentricity occurs, and (c) shows a negative Y eccentricity. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • FIG. 11 is a spherical aberration diagram of Numerical Example 4, where (a) is a diagram showing design values, (b) is a diagram showing a case where Y direction eccentricity is generated, and (c) is a Y direction eccentricity in negative direction. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • FIG. 11 is a spherical aberration diagram of Numerical Example 4, where (a) is a diagram showing design values, (b) is a diagram showing a case where Y direction eccentricity is generated, and (c) is a Y direction eccentricity in negative direction. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • FIG. 11 is a spher
  • FIG. 10 is a spherical aberration diagram of Numerical Example 5, where (a) is a diagram illustrating design values, (b) is a diagram illustrating a case where a positive Y eccentricity is generated, and (c) is a negative Y eccentricity. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • FIG. 11 is a spherical aberration diagram of Numerical Example 6, wherein (a) is a diagram showing design values, (b) is a diagram showing a case where Y direction eccentricity is generated, and (c) is a Y direction eccentricity in negative direction. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • FIG. 11 is a spherical aberration diagram of Numerical Example 6, wherein (a) is a diagram showing design values, (b) is a diagram showing a case where Y direction eccentricity is generated, and (c) is a Y direction eccentricity in negative direction. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • FIG. 11 is a spherical aberration diagram of Numerical Example 7, where (a) is a diagram showing design values, (b) is a diagram showing a case where Y direction eccentricity is generated, and (c) is a Y direction eccentricity in negative direction. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • 9A and 9B are spherical aberration diagrams of Numerical Example 8, in which FIG. 9A is a diagram illustrating design values, FIG. 9B is a diagram illustrating a case where a positive Y eccentricity is generated, and FIG. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • FIGS. 9A and 9B are spherical aberration diagrams of Numerical Example 9, in which FIG. 9A is a diagram illustrating design values, FIG. 9B is a diagram illustrating a case where Y direction eccentricity is generated, and FIG. It is a figure which shows the case where this is produced.
  • the present invention relates to an optical element that deflects light collected in a divergent state from a point light source and collects the light to form a light spot.
  • the present invention relates to deflecting and collecting light emitted from the end face of an optical fiber. It can be used in an optical recording head that records information on a magneto-optical recording medium or an optical recording medium by light.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical recording apparatus (for example, a hard disk apparatus) equipped with an optically assisted magnetic recording head including an optical element according to an embodiment of the present invention.
  • the optical recording apparatus 100 includes the following (1) to (6) in the housing 1. (1) Recording disk (information recording medium) 2 (2) Suspension 4 supported by an arm 5 provided so as to be rotatable in the direction of arrow A (tracking direction) with a support shaft 6 as a fulcrum.
  • Tracking actuator 7 attached to arm 5 and rotationally driving arm 5 (4) Optically assisted magnetic recording head attached to the tip of the suspension 4 (hereinafter referred to as the optical recording head 3) (5) Motor for rotating the disk 2 in the direction of arrow B (not shown) (6) Control unit 8 for controlling the optical recording head 3 such as generation of light and magnetic field to be irradiated in accordance with write information for recording on the tracking actuator 7, motor and disk 2.
  • the optical recording apparatus 100 is configured such that the optical recording head 3 can move relatively while flying over the disk 2.
  • FIG. 2 shows a cross section of the optical recording head 3 together with the peripheral portion.
  • An optical recording head 3 is fixed to the tip of the suspension 4.
  • the optical recording head 3 mainly includes a slider 32 and a prism 31 which is an optical element according to the present invention.
  • the slider 32 is provided with a waveguide 40, and a magnetic recording portion 42 is provided on the side of the flow of the disk 2 immediately after that (in the direction of the arrow shown in FIG. 2 in FIG. 2).
  • Light 50 emitted from a light source (not shown) such as a semiconductor laser is guided to the prism 31 by using an optical fiber 33 or a polymer waveguide as a linear light guide.
  • the prism 31 includes a V groove 31 b for positioning the optical fiber 33 and a reflecting surface 31 a for deflecting light emitted from the optical fiber 33.
  • the optical fiber 33 is fixed to the V groove 31 b and the prism 31 is fixed to the upper surface of the slider 32.
  • the optical fiber 33 is easily and accurately positioned relative to the reflecting surface 31a of the prism 31 by the V-groove 31b.
  • the optical fiber 33 is emitted from the optical fiber 33 and deflected by the reflecting surface 31a.
  • the emitted light is reliably guided to the incident surface (upper end surface) of the waveguide 40 provided on the slider 32 and collected.
  • the waveguide 40 includes a core part and a clad part having a lower refractive index than the core part.
  • the light spot formed on the upper end surface of the waveguide 40 by the light emitted from the prism 31 is guided by the waveguide 40 and emitted from the optical recording head 3 toward the disk 2.
  • the specific material constituting the waveguide 40 and its refractive index depend on the wavelength of the light source to be used. For example, in the communication wavelength band of wavelengths 1.5 ⁇ m and 1.3 ⁇ m, Si ( Examples of the clad material include SiOx (refractive index: 1.4 to 3.48) and Al 2 O 3 (refractive index: 1.8).
  • the prism 31 includes a recess having a part of the inner wall surface as a reflecting surface 31a, and divergent light emitted into the recess from the tip surface of the optical fiber 33 where the light source is regarded as a point is air in the space formed by the recess. It goes inside and enters the reflecting surface 31a.
  • the optical fiber 33 is mentioned as an example as a point light source, it is not limited to this, You may arrange
  • the semiconductor laser disposed in place of the optical fiber 33 is not limited to the semiconductor laser chip, but may be a semiconductor laser module including a light receiving unit that receives reflected light from a disk for controlling tracking of the optical recording head, for example. .
  • the reflection surface 31a has a function of deflecting incident light emitted from a light source and a function of condensing the deflected light at one point, and has a shape represented by the following equation (1).
  • the light incident on the reflecting surface 31 a is deflected, and is collected and coupled to the incident surface (upper end surface) of the waveguide 40 provided on the slider 32.
  • the reflecting surface 31a represented by the formula (1) is not simply a spheroid replaced with an XY polynomial, divergent light from a single point, which is light from the light source, is incident, similar to the spheroid.
  • the light beam can be deflected and collected at one point.
  • FIG. 2 shows a state in which the chief ray incident on the reflecting surface 31a is deflected by approximately 90 °.
  • the deflection angle ⁇ representing the angle at which the principal ray is deflected is an angle formed in a plane formed by the principal ray incident on the reflecting surface 31a and the reflected principal ray.
  • Setting the deflection angle ⁇ to approximately 90 ° (about 90 ° ⁇ 5 °) means that the optical fiber 33 is disposed on the prism 31, the reflective surface 31 a is disposed, the shape of the slider 32 on which the prism 31 is mounted, and the slider 32. This is preferable because the waveguide 40 is easily arranged, the parts related to the arrangement are easily processed, and the optical recording head mainly composed of the prism 31 and the slider 32 can be downsized.
  • the reflecting surface 31a has a shape in which the performance degradation due to the relative positional deviation with respect to the light source is smaller than the performance degradation due to the relative positional deviation between the light source and the spheroid. For this reason, the tolerance
  • the non-zero aspherical coefficient A0,3 is used so that necessary performance is ensured and performance degradation due to misalignment is suppressed. Note that the fact that the aspheric coefficient A 0,3 is not zero indicates that the reflecting surface 31a has a shape different from the spheroid.
  • the optical recording head 3 that can efficiently use light can be easily assembled.
  • the Z position shown in the expression (1) representing the reflecting surface 31a is directly expressed by X and Y, a processing error due to approximation such as interpolation at the time of processing the reflecting surface 31a hardly occurs. Although it depends on the apparatus, it is easy to create processing data, and the processing of the reflecting surface 31a can be easily performed with high accuracy for the design.
  • the prism 31 has a structure that passes all the way from the tip surface of the optical fiber 33 to the condensing point in the air, and can easily process the reflecting surface 31a to be a mirror surface that reflects light well. It can produce with materials, such as.
  • the prism 31 made of such a material can be used as it is after the material has been processed without the need to apply a special surface treatment or an increased reflection film to the reflecting surface 31a. Can be done automatically.
  • the prism 31 is not limited to a material that can reflect light, such as the metal described above, and may be a material such as resin or glass that transmits light. In this case, the metal that reflects light to the reflective surface 31a.
  • a film or the like is provided (for example, gold, silver, aluminum, or the like).
  • the material of the prism 31 is a resin
  • it can be formed by, for example, an injection molding method or a press molding method using a thermoplastic resin as a material.
  • thermoplastic resin include ZEONEX (registered trademark) 480R (Nippon Zeon Co., Ltd.), PMMA (polymethyl methacrylate: for example, Sumipex (registered trademark) MGSS, Sumitomo Chemical Co., Ltd.), PC (polycarbonate: for example, Panlite (registered trademark) AD5503, Teijin Chemicals Ltd.) and the like.
  • the reflecting function of the reflecting surface 31a is not limited to the above-described mirror-finished metal or the like, and a material forming the prism 31A, air, and the like, like a prism 31A shown as another optical element in FIG. You may utilize the reflection effect by the difference in refractive index.
  • the light emitted from the optical fiber 33 enters the prism 31A made of a material (glass, the above-described resin, etc.) having a refractive index larger than that of air, and the deflecting unit deflects the optical path on the optical path of the incident light.
  • the boundary surface with air becomes the reflecting surface 31a and is deflected.
  • the prism 31A can be easily manufactured using a mold made of resin or glass having a refractive index larger than that of air, and can be light and low in cost.
  • the entire optical path from the position where light is emitted from the optical fiber 33 to the light is made of a material having a refractive index larger than that of air. It is not necessary to have the whole on the road, and it is sufficient if there is a portion made of the material in a portion where light passing through the prism 31A is deflected.
  • the prism 31A is made of a material having a refractive index with respect to the used wavelength of 1.41 or more, the reflection at the reflecting surface 31a can be made total reflection.
  • total reflection for the reflecting surface 31a, there is no need to perform additional processing such as a reflection-increasing film on the reflecting surface 31a, and a high reflectance can be secured. Can be used with high efficiency.
  • the refractive index of the material of the prism 31A in the reduction optical system (see FIG. 4A), the smaller the magnification (the absolute value of the magnification shown in the numerical examples in the examples described later) is.
  • a material having a high refractive index is required.
  • the magnification is 0.5
  • a material having a refractive index of about 1.5 is required.
  • the reflection surface 31a can be totally reflected even with a material having a lower refractive index by making the deflection angle ⁇ an obtuse angle larger than 90 °.
  • the reflection surface 31a can be made total reflection by making the deflection angle ⁇ an obtuse angle of about 95 °. it can.
  • the exit end face of the optical fiber 33 and the incident face of the prism 31A are joined with an adhesive having a refractive index close to the respective refractive index without any gap, and similarly, light from the prism 31A is transmitted.
  • an adhesive having a refractive index close to the respective refractive index without any gap
  • the light guided to the optical fiber 33 is suppressed to a loss and efficiently guided to the waveguide 40. be able to.
  • the prisms 31 and 31A that have been described so far and can be easily processed have a small volume and have a deflection function and a light condensing function, they are very effective in configuring a small optical recording head. .
  • it is optimal as an optical element for coupling light guided from the optical fiber 33 or the semiconductor laser to the slider 32 provided with the waveguide 40.
  • the NA on the light source side of the reflecting surface 31a is made large enough to correspond to the NA on the emission side of the optical fiber 33, and the NA on the light condensing side does not need to be extremely large, and the waveguide 40 provided in the slider 32 is efficient. It is only necessary to form a light spot diameter that can be well coupled. With such a reflection surface 31a, light for sufficiently irradiating the information recording medium can be guided from the optical fiber 33 by being deflected and condensed.
  • the light coupled to the waveguide 40 propagates in the waveguide 40 in the direction of the disk 2, reaches the emission surface (lower end surface) of the waveguide 40, and is emitted toward the disk 2.
  • the magnetic recording unit 42 applies a magnetic field to perform optically assisted magnetic recording.
  • a plasmon probe (not shown) that is a minute metal structure that generates near-field light by light propagating through the waveguide 40 may be provided in the vicinity of the exit surface of the waveguide 40.
  • the light coupled to the plasmon probe generates near-field light at the tip of the plasmon probe exposed at the exit surface of the waveguide 40.
  • the generated minute spot of the near-field light performs a higher-density optically assisted magnetic recording by heating a smaller area of the disk 2 to reduce the holding force and then applying a magnetic field by the magnetic recording unit 42. .
  • the waveguide 40 and the magnetic recording unit 42 are arranged in this order from the entry side to the exit side (in the direction of the arrow 2a in the figure) of the recording area of the disk 2.
  • the magnetic recording unit 42 is located immediately after the exit side of the waveguide 40 because the magnetic recording can be performed before the heated recording area is cooled too much.
  • a magnetic reproducing unit (not shown) for reading magnetic recording information written on the disk 2 may be provided on the exit side of the magnetic recording unit 42 or the inflow side of the waveguide 40.
  • the thickness of the prism 31 mounted on the upper portion of the slider 32 is desirably 200 ⁇ m or less, and a small optical recording head 3 can be obtained by combining the slider 32 and the prism 31.
  • the embodiment described above relates to an optically assisted magnetic recording head and an optically assisted magnetic recording apparatus.
  • the main configuration of the embodiment is an optical recording head having an information recording medium as an optical recording disk, It can also be used for an optical recording apparatus.
  • the slider does not require a magnetic recording unit and a magnetic reproducing unit.
  • FIG. 4 shows an optical path diagram from the light source to the condensing point in Numerical Examples 1 to 9.
  • 4A shows the optical path of the reduction system (numerical examples 3, 4, 7 to 9)
  • FIG. 4B shows the same-magnification system (numeric examples 2 and 6)
  • FIG. 4C shows the optical path of the enlargement system (numeric examples 1 and 5).
  • the figure shows a light source position as a surface S1, a reflection surface as a surface S3, and a condensing point as an image surface as a surface S5.
  • dummy surfaces S2 and S4 are provided for convenience of calculation.
  • the optical path from the surface S1 to the surface S5 is in the air (the refractive index column of each numerical example is blank), and the numerical examples 4 to 9 are Like the prism 31A shown in FIG. 3, the optical path from the surface S1 to the surface S5 is in a material having a refractive index higher than that of air.
  • the material whose refractive index is larger than air is assumed to be PC (polycarbonate), and in the numerical examples 5, 6, and 8, the refractive index of the prism 31A is larger than air, the material being PMMA (polymethyl methacrylate). ) Is assumed.
  • FIG. 4A shows the deflection angle ⁇ .
  • a deflection angle is defined as an angle formed by an incident principal ray and an emitted principal ray within a deflection plane formed by a principal ray incident on the surface S3 and a ray (principal ray) that is deflected and emitted from the surface S3.
  • The deflection angle ⁇ in FIGS. 4B and 4C is the same as that in FIG.
  • the deflection angle ⁇ is 90 ° in numerical examples 1 to 7, and is an obtuse angle exceeding 90 ° in numerical examples 8 and 9.
  • FIG. 4 (a) shows the coordinate system for each of the surface S1, surface S3, and surface S5 in all numerical examples
  • FIGS. 4 (b) and 4 (c) are the same as FIG. 4 (a). Omitted.
  • the performance is remarkably lowered even if the relative positional deviation from the light source of the conventional spheroid is about 0.1 ⁇ m.
  • the surface position tolerance described in each numerical example is such that a wavefront aberration equivalent to that generated when the relative position between the spheroidal reflection surface and the light source is shifted by 0.1 ⁇ m from the design position is generated. Shows the amount of displacement by shifting the relative position between the surface S3 and the light source.
  • the direction of shifting the relative position is the Y-axis direction for both the spheroid and the surface S3. This is because the shape in the Y-axis direction is not symmetrical from the design position in both the spheroidal surface and the surface S3, and therefore, the positional deviation in the Y-axis direction is degraded in performance compared to the X-axis and Z-axis directions. This is because it is a more generated direction.
  • FIGS. 5 to 13 The spherical aberrations obtained from the calculation results in Numerical Examples 1 to 9 are shown in FIGS. 5 to 13, respectively.
  • the vertical axis H is normalized by assuming that the maximum axial light beam diameter is 1 on the surface S2.
  • (A) in each of FIGS. 5 to 13 shows a design value
  • (b) shows a case where the surface S3 is shifted in the plus Y direction by the surface position allowable error amount
  • (c) shows the surface in the minus Y direction. The case where the surface S3 is shifted by the position allowable error amount is shown.
  • aspherical coefficients A m, n are, for convenience of description, the following Am, n: represented as (Example A0,1, etc.).
  • the unit of parallel eccentricity is mm, and the unit of rotation is ° (degrees).
  • the surface position tolerance value is significantly larger than that of the spheroid surface, and it is possible to collect light better than the spherical aberration diagram. Has been. For this reason, it has been confirmed that the prisms 31 and 31A including the reflecting surface 31a having the shape of the surface S3 have a large arrangement tolerance with the light source and can perform good light collection.

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Abstract

 小型であって、光源に対する配置誤差による集光性能の低下が少なく、良好な集光を行うことを容易に可能とする光学素子を提供するため、光源から射出した発散光を偏向し、且つ1つの集光点に集光させる反射面を有し、前記反射面の形状は、式(1)により表記される。

Description

光学素子及び光記録ヘッド
 本発明は、光学素子及び光記録ヘッドに関する。
 近年は情報記録媒体の高密度化が求められ、様々な方式の記録方法が提案されている。熱アシスト磁気記録方法もそのうちの1つである。磁気記録方法においては、高密度化するために1個1個の磁区の大きさを小さくする必要があるが、データを安定して保存するためには保磁力の大きい材料の情報記録媒体を使わなければならない。このような情報記録媒体では書き込むときに強い磁界を発生させる必要があるが、小さくなった磁区に対応する小さなヘッドでは磁界の強さに限界がある。熱アシスト磁気記録方法は、熱によって保磁力を下げることで書き込みを容易にする方法である。
 光アシスト磁気記録方法は加熱する手段に光を使用し、光磁気ディスク(MO)に対する記録と似ている。しかし、1つ1つのデータ区分が光アシスト磁気記録の方が格段に小さく、さらに光で媒体を加熱しながら磁界を加える必要があるので加熱を行う光学部分と磁気記録部をより近接させる必要がある。このため光アシスト磁気記録ヘッドに使用可能な光記録ヘッドはMOに対応する記録ヘッドと比較して格段に小さくする必要がある。
 高密度の記録を行う小型の光記録ヘッドに関して、以下がある。特許文献1に記載の光記録ヘッドは、光を集光するために回転放物面の一部を形状とする反射面を備え、特許文献2に記載の光記録ヘッドは、光を集光するために回転楕円面の一部を形状とする反射面を備え、これらの面により光束を偏向させると同時に集光させる小型の光記録ヘッドを実現している。
特開平11-238238号公報 特開2000-149317号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の回転放物面形状の反射面は、光を一点に集光させるには、平行光を導入する必要がある。このため、例えば光ファイバの先端面から発する光を光源とする様な点光源から発散状態で射出される光を回転放物面形状の反射面により一点に集光させるには、発散光束を平行光束に変換する光学素子を別に用意する必要があり、光記録ヘッドを小型にする上で不利である。
 特許文献2に記載の回転楕円面形状の反射面は、2つの焦点の内、例えば一方の焦点を第1焦点とし、第1焦点に配置された点光源からの発散光を集光し、他方の第2焦点の位置に光スポットを形成することが可能である。回転楕円面の形状、光源及びこれらの配置が理想状態であれば無収差の光スポットが形成される。しかし、回転楕円面形状の反射面は、光源との配置誤差に対する、集光性能の悪化を招く収差発生の感度が高いため、第2焦点の位置に形成される光スポットに発生する収差を実用レベルに収めるように、第1焦点に光源を配置することは容易でない。
 このため、回転楕円面形状の反射面において、回転楕円面の本来の性能を十分に活用できるように、加工や光記録ヘッドへの組み付けを行うことは容易にできないという問題があった。
 本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光源に対する配置誤差による集光性能の低下が少なく、良好な集光を行うことを容易に可能とする小型の光学素子及びこの光学素子を備える光記録ヘッドを提供することである。
 上記の課題は、以下の構成により解決される。
 1.光源から射出した発散光を偏向し、且つ1つの集光点に集光させる反射面を有し、
 前記反射面の形状は、下記の式により表記されることを特徴とする光学素子。
Z=ΣAm,n×X×Y
 但し、以下の位置を示すX、Y、Zの座標系は右手系であって、
Z:反射面に入射する主光線と反射面とが交差する位置である原点における、反射面の法線方向であって、原点で法線に垂直な面からの距離
Y:Z軸と共に、主光線が反射面で偏向する偏向面内にあり、原点を通りZ軸に対し垂直方向の軸上の位置
X:Z軸及びY軸に対し垂直方向で原点を通る軸上の位置
Σ:mおよびn(m、nは、それぞれ0以上の整数)についての総和
m,n:Xのm次、Yのn次の非球面係数を示し、非球面係数A2,0、A0,2及びA0,3はいずれもゼロでない。
 2.前記反射面は、前記光学素子と該光学素子の外部との境界面であり、前記光学素子の内部を通る光が反射する面であることを特徴とする前記1に記載の光学素子。
 3.前記反射面は、全反射により光を偏向させることを特徴とする前記2に記載の光学素子。
 4.前記光源から前記集光点に至る光路は、全て前記光学素子の外部にあり、
 前記反射面は、前記光学素子と前記外部との境界面であることを特徴とする前記1に記載の光学素子。
 5.前記反射面によって光が偏向される偏向角度は、略直角であることを特徴とする前記1から4の何れか一項に記載の光学素子。
 6.前記反射面によって光が偏向される偏向角度は、鈍角であることを特徴とする前記3に記載の光学素子。
 7.光源からの光を情報記録媒体に照射して情報を記録する光記録ヘッドにおいて、
 前記1から6の何れか一項に記載の光学素子と、
 前記光源と、
 結合される前記光源からの光を前記情報記録媒体に導く導波路を備え、該情報記録媒体に対し相対移動するスライダと、を有し、
 前記光学素子は、前記光源からの光を前記導波路に結合するように前記スライダに配置されていることを特徴とする光記録ヘッド。
 本発明によれば、小型であって、光源に対する配置誤差による集光性能の低下が少なく、良好な集光を行うことを容易にすることができる光学素子及びこの光学素子を備える光記録ヘッドを提供することができる。
本発明の実施の形態における光アシスト磁気記録ヘッドを搭載した光記録装置の概略構成を示す図である。 光記録ヘッドの構成を示す断面図である。 別の例の反射面を有する光学素子を備えた光記録ヘッドの構成を示す断面図である。 (a)反射面が縮小光学系を成す場合の光路図である。(b)反射面が等倍光学系を成す場合の光路図である。(c)反射面が拡大光学系を成す場合の光路図である。 数値例1の球面収差図であって、(a)は設計値を示す図、(b)はプラス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図、(c)はマイナス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図である。 数値例2の球面収差図であって、(a)は設計値を示す図、(b)はプラス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図、(c)はマイナス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図である。 数値例3の球面収差図であって、(a)は設計値を示す図、(b)はプラス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図、(c)はマイナス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図である。 数値例4の球面収差図であって、(a)は設計値を示す図、(b)はプラス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図、(c)はマイナス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図である。 数値例5の球面収差図であって、(a)は設計値を示す図、(b)はプラス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図、(c)はマイナス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図である。 数値例6の球面収差図であって、(a)は設計値を示す図、(b)はプラス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図、(c)はマイナス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図である。 数値例7の球面収差図であって、(a)は設計値を示す図、(b)はプラス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図、(c)はマイナス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図である。 数値例8の球面収差図であって、(a)は設計値を示す図、(b)はプラス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図、(c)はマイナス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図である。 数値例9の球面収差図であって、(a)は設計値を示す図、(b)はプラス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図、(c)はマイナス方向のY偏芯を生じさせた場合を示す図である。
 本発明は、点光源から発散状態で放射される光を偏向し、集光して光スポットを形成する光学素子に関するものであって、例えば光ファイバの先端面から放射される光を偏向し集光して情報を光磁気記録媒体又は光記録媒体に記録する光記録ヘッドに利用できる。
 以下、本発明の実施の形態である光アシスト磁気記録ヘッドを説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。尚、各実施の形態の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複の説明を適宜省略する。
 図1に本発明の実施の形態における光学素子を備える光アシスト磁気記録ヘッドを搭載した光記録装置(例えばハードディスク装置)の概略構成を示す。この光記録装置100は、以下(1)~(6)を筐体1の中に備えている。
(1)記録用のディスク(情報記録媒体)2
(2)支軸6を支点として矢印Aの方向(トラッキング方向)に回転可能に設けられたアーム5に支持されたサスペンション4
(3)アーム5に取り付けられ、アーム5を回転駆動するトラッキング用アクチュエータ7
(4)サスペンション4の先端に取り付けられた光アシスト磁気記録ヘッド(以下、光記録ヘッド3と称する。)
(5)ディスク2を矢印Bの方向に回転させるモータ(図示しない)
(6)トラッキング用アクチュエータ7、モータ及びディスク2に記録するために書き込み情報に応じて照射する光、磁界の発生等の光記録ヘッド3の制御を行う制御部8
 光記録装置100においては、光記録ヘッド3がディスク2上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている。
 図2は光記録ヘッド3の断面を周辺部とともに示している。サスペンション4の先端部に光記録ヘッド3が固定されている。光記録ヘッド3は、主にスライダ32と本発明に係る光学素子であるプリズム31を備えている。スライダ32には、導波路40が設けられ、その直後のディスク2の流出方向(図2中、ディスク2に示す矢印方向)側に磁気記録部42が設けられている。
 半導体レーザ等の光源(図示しない)から射出された光50は線状導光体である光ファイバ33や高分子導波路等を用いてプリズム31に導かれる。プリズム31は、光ファイバ33を位置決めするV溝31b及び光ファイバ33から射出される光を偏向する反射面31aを備えている。V溝31bに光ファイバ33が固定されてプリズム31は、スライダ32の上面に固定される。
 光ファイバ33は、V溝31bにより、プリズム31の反射面31aとの相対位置が容易且つ精度良く位置決めされ、プリズム31をスライダ32に搭載した際に、光ファイバ33から射出され反射面31aで偏向された光は、確実にスライダ32に設けてある導波路40の入射面(上端面)に導かれ集光される。
 導波路40は、コア部とコア部より屈折率の低いクラッド部より構成される。プリズム31から射出される光により導波路40の上端面に形成される光スポットは、導波路40で導波されて光記録ヘッド3からディスク2に向けて射出される。導波路40を構成する具体的な材料及びその屈折率は、使用する光源の波長に依存するが、例えば波長1.5μm帯及び1.3μm帯の通信波長帯においては、コアの材料としてSi(屈折率:3.48)、クラッドの材料としてSiOx(屈折率:1.4~3.48)やAl(屈折率:1.8)などがある。
 プリズム31は、内壁面の一部を反射面31aとする窪みを備え、光源が点とみなされる光ファイバ33の先端面から窪み中に射出された発散状態の光は、窪みが成す空間の空気中を進み反射面31aに入射する。尚、点光源として光ファイバ33を例に挙げているが、これに限定されることは無く、光ファイバ33の代わりに半導体レーザそのものを配置してもよい。すなわち、光ファイバ33の先端面の光射出位置に半導体レーザの光射出位置を配置する。光ファイバ33の代わりに配置する半導体レーザは、半導体レーザチップのみではなく、例えば光記録ヘッドのトラッキングを制御するためのディスクからの反射光を受光する受光部等を備えた半導体レーザモジュールとしても良い。
 反射面31aは、光源から発散して入射する光を偏向する機能と共に偏向した光を1点に集光する機能とを有し、下記の式(1)により表記される形状を備えている。反射面31aに入射した光は、偏向され、スライダ32に設けてある導波路40の入射面(上端面)に集光され結合される。
 Z=ΣAm,n×X×Y    (1)
 但し、以下の位置を示すX、Y、Zの座標系は右手系あって(図4(a)の面S3の側に示す座標系を参照)、
Z:反射面に入射する主光線と反射面とが交差する位置である原点における、反射面の法線方向であって、原点で法線に垂直な面からの距離
Y:Z軸と共に、主光線が反射面で偏向する偏向面内にあり、原点を通りZ軸に対し垂直方向の軸上の位置
X:Z軸及びY軸に対し垂直方向で原点を通る軸上の位置
Σ:mおよびn(m、nは、それぞれ0以上の整数)についての総和
m,n:Xのm次、Yのn次の非球面係数を示し、非球面係数A2,0、A0,2及びA0,3はいずれもゼロでない。
 式(1)で表記される反射面31aは、回転楕円面を単純にXY多項式に置き換えたものではないが回転楕円面と同様に、光源からの光である一点からの発散光が入射し、その光線を偏向し、一点に集光することができる。図2においては、反射面31aに入射する主光線を略90°偏向している様子を示している。上記の主光線を偏向する角度を表す偏向角度θは、反射面31aに入射する主光線と反射する主光線とが成す面内で成す角度である。
 偏向角度θを略90°(90°±5°程度)とすることは、プリズム31への光ファイバ33の配置、反射面31aの配置、プリズム31を搭載するスライダ32の形状、スライダ32への導波路40の配置の容易さ、これら配置にするために関係する部位の加工の容易さ、更にプリズム31とスライダ32を主な構成とする光記録ヘッドを小型にできること等から好ましい。
 また反射面31aは、光源との相対位置ずれによる性能低下が、光源と回転楕円面との相対位置ずれによる性能低下と比較してより小さくなる形状としている。このため、光源と反射面31aとの相対的な配置誤差の許容範囲はより大きい。よって、光源と反射面31aとの配置は、回転楕円面と同等の集光性能を確保しつつ、より容易に行うことができ、配置誤差による集光性能の低下が少なく良好な集光を行うことを容易に可能とする。
 反射面31aを表記する式(1)における非球面係数の内、特にゼロでない非球面係数A0,3を用いることによって必要な性能を確保しながら位置ずれによる性能劣化を抑えるようにしている。尚、非球面係数A0,3がゼロでないことは、反射面31aが回転楕円面と異なる形状であることを示している。
 よって、反射面31aを備えるプリズム31を用いることにより、光を効率よく利用することができる光記録ヘッド3を容易に組み立てることができる。
 また、反射面31aを表記する式(1)に示すZ位置は、直接X、Yにより表現される形式であるため、反射面31aの加工時の補間等の近似による加工誤差が生じ難く、加工装置にもよるが加工データの作成が容易であり、反射面31aの加工を設計に対して精度よく容易に行うことができる。
 プリズム31は、光ファイバ33の先端面から集光点までを全て空気中を通る構造であって、反射面31aを光が良好に反射される鏡面となるように容易に加工することができる金属等の材料で作製することができる。このような材料で作製されるプリズム31は、反射面31aに特殊な表面処理や増反射膜などを施す必要なしに、材料を加工しただけのそのままの状態で使用することができ、製造を効率的に行うことができる。
 プリズム31は、上記の金属等の光を反射できる材料に限定されることはなく、光を透過する樹脂やガラス等の材料であってもよく、この場合、反射面31aに光を反射する金属(例えば、金、銀、アルミニウム等)膜等を設ける。
 プリズム31の材料で、樹脂であれば例えば、熱可塑性樹脂を材料として射出成形法やプレス成形法により形成することが出来る。熱可塑性樹脂としては、例えば、ZEONEX(登録商標)480R(日本ゼオン(株))、PMMA(ポリメチルメタクリレート:例えば、スミペックス(登録商標)MGSS、住友化学(株))、PC(ポリカーボネート:例えば、パンライト(登録商標)AD5503、帝人化成(株))等が挙げられる。
 反射面31aの反射機能は、上述の鏡面加工された金属等によるものに限定されることはなく、図3に別例の光学素子として示すプリズム31Aのように、プリズム31Aを成す材料と空気との屈折率差による反射作用を利用してもよい。光ファイバ33から射出される光は、空気より大きい屈折率を有する材料(ガラスや上述の樹脂等)からなるプリズム31Aの内部に入射し、入射した光の光路上で光路が偏向される偏向部31dにおいて、空気との境界面が反射面31aとなって偏向される。プリズム31Aは、空気よりも大きい屈折率を有する樹脂やガラスを材料として金型を用いて容易に製造することができ、軽量で低コストとすることが可能である。尚、プリズム31Aの偏向部31dにおいては、光ファイバ33から光が射出される位置から該光が集光するまでの光路上全てが空気より大きい屈折率を有する材料からなるとしているが、必ずしも光路上全部とする必要はなく、少なくともプリズム31Aの内部を通る光が偏向される部分に該材料からなる部分があればよい。
 更に、プリズム31Aの偏向部31dにおける空気との境界面を成す材料において、NAに対し適切な屈折率の材料を選ぶことにより反射面31aに入射する全ての光線を全反射とすることができる。具体的には光源側のNAが例えば0.14付近の場合、プリズム31Aを使用波長に対する屈折率が1.41以上の材料とすると、反射面31aにおける反射を全反射とすることができる。反射面31aに全反射を利用することにより、反射面31aに増反射膜等の付加的な処理を施す必要が無く、しかも高い反射率を確保できるため、プリズム31Aは、低コストで有りながら光の利用効率が高いものとすることができる。
 プリズム31Aの材料の屈折率は、縮小系の光学系(図4(a)参照)であっては、その倍率(後述の実施例における数値例にて示す倍率の値の絶対値)が小さいほど高い屈折率を有する材料が必要となり、例えば倍率が0.5倍では屈折率が1.5程度の材料が必要となる。屈折率が大きな材料の利用が難しい場合、偏向角度θを90°よりも大きい鈍角にすることでより低い屈折率の材料でも反射面31aを全反射とすることが可能である。例えば、前述の0.5倍程度の縮小系で屈折率が1.41程度の材料を用いても、偏向角度θを95°程度の鈍角にすることにより反射面31aを全反射とすることができる。
 尚、図3に示すプリズム31Aにおいて、光ファイバ33の射出端面とプリズム31Aの入射面とをそれぞれの屈折率に近い屈折率を有する接着剤で隙間無く結合し、同様に、プリズム31Aから光が射出される位置の面とスライダ32が備える導波路40の入射面とを接着剤で隙間無く結合することにより、光ファイバ33に導かれた光は、損失が抑えられ効率よく導波路40に導くことができる。
 これまで説明した簡単な構成で加工が容易なプリズム31、31Aは、小さな体積で偏向機能と集光機能とを備えるものであるため、小型の光記録ヘッドを構成する上で非常に有効である。特に導波路40を設けたスライダ32に光ファイバ33又は半導体レーザから導かれる光を結合させるための光学素子として最適である。反射面31aの光源側のNAは、光ファイバ33の射出側のNAに対応できる十分な大きさとし、集光側のNAは、極端に大きくする必要がなく、スライダ32が備える導波路40に効率よく結合できる光スポット径を形成できればよい。このような反射面31aであれば、情報記録媒体を十分に照射する光を光ファイバ33から、偏向、集光して導くことができる。
 導波路40に結合された光は、ディスク2の方向に導波路40内を伝搬し、導波路40の射出面(下端面)に到達し、ディスク2に向かって射出される。ディスク2を照射した光により、ディスク2が加熱され、保持力が低下された後、磁気記録部42によって磁界を印加することにより光アシスト磁気記録を行う。
 導波路40の射出面近傍に、導波路40内を伝搬した光による近接場光を発生させる微小な金属構造体であるプラズモンプローブ(図示しない)を設けてもよい。プラズモンプローブに結合された光は、導波路40の射出面で露出しているプラズモンプローブの先端で近接場光を発生する。発生した近接場光の微小スポットは、ディスク2のより微小な領域を加熱し保持力を低下させた後、磁気記録部42によって磁界を印加することにより、より高密度な光アシスト磁気記録を行う。
 尚、図2ではディスク2の記録領域の進入側から退出側(図の矢印2a方向)にかけて、導波路40、磁気記録部42の順に配置されている。このように、導波路40の退出側直後に磁気記録部42が位置すると加熱された記録領域の冷却が進みすぎない内に磁気による書き込みができるので好ましい。また、磁気記録部42の退出側又は導波路40の流入側にディスク2に書き込まれた磁気記録情報を読み出す磁気再生部(図示しない)を設けてもよい。
 スライダ32の上部に搭載されるプリズム31の厚さは、200μm以下が望ましく、スライダ32とプリズム31とを組み合わせることにより小型の光記録ヘッド3を得ることができる。
 以上説明してきた実施の形態は、光アシスト磁気記録ヘッド、及び光アシスト磁気記録装置に関するものであるが、該実施の形態の要部構成を、情報記録媒体を光記録ディスクとした光記録ヘッド、光記録装置に利用することも可能である。この場合は、スライダに磁気記録部、磁気再生部は不要である。
 これまで説明したプリズム31、31Aが備える反射面31aの形状の具体例を以下の数値例1から9に示す。
 数値例1から9における、光源から集光点に到る光路図を図4に示す。図4(a)は縮小系(数値例3、4、7~9)、(b)は等倍系(数値例2、6)、(c)は拡大系(数値例1、5)の光路図を示し、光源位置を面S1、反射面を面S3、集光点を像面として面S5で示している。数値例1から9においては、計算の都合上、ダミーの面S2、面S4を設けている。
 数値例1~3は、図2で示すプリズム31のように、面S1から面S5までの光路は空気中であり(各数値例の屈折率の欄が空欄)、数値例4~9は、図3で示すプリズム31Aのように面S1から面S5までの光路は屈折率が空気より大きい材料中である。数値例4、7、9の屈折率が空気より大きい材料は、PC(ポリカーボネート)を想定し、数値例5、6、8のプリズム31Aの屈折率が空気より大きい材料は、PMMA(ポリメチルメタクリレート)を想定している。
 図4(a)に偏向角度θを示している。面S3に入射する主光線と、この主光線が偏向され面S3から射出される光線(主光線)とが成す偏向面内で、入射する主光線と射出する主光線とが成す角度を偏向角度θとしている。図4(b)、(c)における偏向角度θは、図4(a)と同様であるので表記を省略している。偏向角度θは、数値例1から7においては90°とし、数値例8、9においては、90°を超えた鈍角としている。
 全ての数値例の面S1、面S3、面S5それぞれにおける座標系を図4(a)に示しており、図4(b)、(c)においても、図4(a)と同じであるため省略している。
 光学距離が1mm以下といった小さな光学系を構成する場合、従来の回転楕円面の光源との相対位置ずれが0.1μm程度であっても性能の低下が著しい。各数値例に記載している面の位置許容誤差は、回転楕円面形状の反射面と光源との相対位置を設計位置より0.1μmずらした場合に生じる波面収差と同等の波面収差が生じるように面S3と光源との相対位置をずらしたずれ量を示している。
 尚、相対位置をずらす方向は、上記の回転楕円面及び面S3の何れもY軸方向としている。これは、Y軸方向の形状が、回転楕円面及び面S3何れの場合も設計位置から対称形状でないため、Y軸方向の位置ずれは、X軸およびZ軸方向に比較して、性能劣化がより生じる方向だからである。
 数値例1から9における計算結果により得られる球面収差をそれぞれ図5~図13に示す。縦軸Hは、面S2において、最大軸上光束径を1として正規化して示している。図5~図13それぞれにおける(a)は設計値を示し、(b)はプラスY方向に面の位置許容誤差量だけ面S3をずらした場合を示し、(c)はマイナスY方向に面の位置許容誤差量だけ面S3をずらした場合を示している。
 尚、非球面係数Am,nは、記載の都合上、以下のAm,n(例:A0,1等)のように示す。また、平行偏芯の単位はmm、回転の単位は°(度)である。
 (数値例1)
         曲率半径(mm)  軸上面間隔(mm) 屈折率(λ=780nm)
S1(光源) :   ∞     0.003500
S2(ダミー):   ∞     0.031500
S3(反射面):   ∞     0.070000
  非球面係数:
 A0,1: -1.3986E-17    A2,0: -1.8554E-02    A0,2: -9.2597E-03
 A2,1: -1.0163E-02    A0,3: -4.1663E-05    A4,0: -5.3270E-03
 A2,2: -9.3754E-03    A0,4: -9.5226E-04    A4,1: -1.6357E-02
 A2,3: 1.0454E-01
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: 0.000000 Z平行偏芯: 0.035000
 X軸回転 : 45.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S4(ダミー):   ∞     0.000000
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: -0.070000 Z平行偏芯: 0.035000
 X軸回転 : 90.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S5(像面) :   ∞     0.000000
面の位置許容誤差(mm)=±0.00175
仕様は、
光源側NA   : 0.10000
設計波長(nm): 780.00
焦点距離(mm): -0.1000E+19
倍率      : -2.0000
偏向角度θ   : 90°
である。
 (数値例2)
         曲率半径(mm)  軸上面間隔(mm) 屈折率(λ=780nm)
S1(光源) :   ∞     0.007000
S2(ダミー):   ∞     0.063000
S3(反射面):   ∞     0.140000
  非球面係数:
 A0,1: -9.3987E-18    A2,0: -4.9484E-02    A0,2: -2.4766E-02
 A2,1: -7.9289E-03    A0,3: 2.7062E-03   A4,0: -2.9528E-02
 A2,2: -2.1817E-02    A0,4: -3.9250E-03    A4,1: -1.2686E-01
 A2,3: 3.3719E-02
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: 0.000000 Z平行偏芯: 0.070000
 X軸回転 : 45.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S4(ダミー):   ∞     0.000000
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: -0.070000 Z平行偏芯: 0.070000
 X軸回転 : 90.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S5(像面) :   ∞     0.000000
面の位置許容誤差(mm)=±0.0021
仕様は、
光源側NA   : 0.10000
設計波長(nm): 780.00
焦点距離(mm): -0.1000E+19
倍率      : -1.0000
偏向角度θ   : 90°
である。
 (数値例3)
         曲率半径(mm)  軸上面間隔(mm) 屈折率(λ=780nm)
S1(光源) :   ∞     0.007000
S2(ダミー):   ∞     0.133000
S3(反射面):   ∞     0.070000
  非球面係数:
 A0,1: -8.3033E-18   A2,0: -3.7124E-02   A0,2: -1.8655E-02
 A2,1: 5.2053E-03   A0,3: 3.7742E-03   A4,0: -1.1888E-02
 A2,2: -8.4267E-03   A0,4: -1.8520E-03   A4,1: 1.1527E-02
 A2,3: 9.7884E-03
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: 0.000000 Z平行偏芯: 0.140000
 X軸回転 : 45.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S4(ダミー):   ∞     0.000000
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: -0.070000 Z平行偏芯: 0.140000
 X軸回転 : 90.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S5(像面) :   ∞     0.000000
面の位置許容誤差(mm)=±0.0021
仕様は、
光源側NA   : 0.10000
設計波長(nm): 780.00
焦点距離(mm): -0.1000E+19
倍率      : -0.5000
偏向角度θ   : 90°
である。
 (数値例4)
         曲率半径(mm)  軸上面間隔(mm) 屈折率(λ=780nm)
S1(光源) :   ∞     0.021000    1.571300
S2(ダミー):   ∞     0.119000    1.571300
S3(反射面):   ∞     0.070000    -1.571300
  非球面係数:
 A0,1: -4.9545E-18   A2,0: -3.7157E-02   A0,2: -1.8558E-02
 A2,1: 6.4307E-03   A0,3: 3.4324E-03   A4,0: -1.0322E-02
 A2,2: -1.0964E-02   A0,4: -2.9451E-03   A4,1: 9.6005E-03
 A2,3: 6.6677E-03
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: 0.000000 Z平行偏芯: 0.140000
 X軸回転 : 45.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S4(ダミー):   ∞     0.000000    -1.571300
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: -0.070000 Z平行偏芯: 0.140000
 X軸回転 : 90.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S5(像面) :   ∞     0.000000
面の位置許容誤差(mm)=±0.0005
仕様は、
光源側NA   : 0.14500
設計波長(nm): 780.00
焦点距離(mm): -0.1571E+19
倍率      : -0.5000
偏向角度θ   : 90°
である。
 (数値例5)
         曲率半径(mm)  軸上面間隔(mm) 屈折率(λ=780nm)
S1(光源) :   ∞     0.003500     1.484470
S2(ダミー):   ∞      0.031500     1.484470
S3(反射面):   ∞     0.070000    -1.484470
  非球面係数:
 A0,1: -5.7760E-17   A2,0: -1.8611E-02   A0,2: -9.2465E-03
 A2,1: -4.4065E-03   A0,3: -1.3788E-03   A4,0: -6.6565E-03
 A2,2: -1.3581E-03   A0,4: -1.5675E-03   A4,1: 3.5484E-02
 A2,3: 6.6637E-02
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: 0.000000 Z平行偏芯: 0.035000
 X軸回転 : 45.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S4(ダミー):   ∞     0.000000    -1.484470
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: -0.070000 Z平行偏芯: 0.035000
 X軸回転 : 90.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S5(像面) :   ∞     0.000000
面の位置許容誤差(mm)=±0.0005
仕様は、
光源側NA   : 0.14500
設計波長(nm): 780.00
焦点距離(mm): -0.1484E+19
倍率      : -2.0000
偏向角度θ   : 90°
である。
 (数値例6)
         曲率半径(mm)  軸上面間隔(mm) 屈折率(λ=780nm)
S1(光源) :   ∞     0.007000    1.484470
S2(ダミー):   ∞     0.063000    1.484470
S3(反射面):   ∞     0.140000    -1.484470
  非球面係数:
 A0,1: -1.3133E-14   A2,0: -4.9581E-02   A0,2: -2.4717E-02
 A2,1: -9.1142E-04   A0,3: 2.2529E-04   A4,0: -2.6021E-02
 A2,2: -2.1767E-02   A0,4: -5.4981E-03   A4,1: 4.4553E-02
 A2,3: 6.0506E-02
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: 0.000000 Z平行偏芯: 0.070000
 X軸回転 : 45.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S4(ダミー):   ∞     0.000000     -1.484470
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: -0.070000 Z平行偏芯: 0.070000
 X軸回転 : 90.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S5(像面) :   ∞     0.000000
面の位置許容誤差(mm)=±0.0005
仕様は、
光源側NA   : 0.14500
設計波長(nm): 780.00
焦点距離(mm): -0.1484E+19
倍率      : -1.0000
偏向角度θ   : 90°
である。
 (数値例7)
         曲率半径(mm)  軸上面間隔(mm) 屈折率(λ=780nm)
S1(光源) :   ∞     0.021000    1.571300
S2(ダミー):   ∞     0.119000    1.571300
S3(反射面):   ∞     0.070000    -1.571300
  非球面係数:
 A0,1: -3.4027E-18   A2,0: -3.4673E-02   A0,2: -1.7328E-02
 A2,1: 7.2431E-03   A0,3: 3.8718E-03   A4,0: -8.1499E-03
 A2,2: -9.4657E-03   A0,4: -2.6782E-03   A4,1: 7.9641E-03
 A2,3: 5.0611E-03
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: 0.000000 Z平行偏芯: 0.175000
 X軸回転 : 45.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S4(ダミー):   ∞     0.000000    -1.571300
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: -0.070000 Z平行偏芯: 0.175000
 X軸回転 : 90.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S5(像面) :   ∞     0.000000
面の位置許容誤差(mm)=±0.0005
仕様は、
光源側NA   : 0.14500
設計波長(nm): 780.00
焦点距離(mm): -0.1571E+19
倍率      : -0.4750
偏向角度θ   : 90°
である。
 (数値例8)
         曲率半径(mm)  軸上面間隔(mm) 屈折率(λ=780nm)
S1(光源) :   ∞     0.021000    1.484470
S2(ダミー):   ∞     0.119000    1.484470
S3(反射面):   ∞     0.070000    -1.484470
  非球面係数:
 A0,1: -3.4913E-03   A2,0: -3.9079E-02   A0,2: -1.7617E-02
 A2,1: 6.0611E-03   A0,3: 2.9479E-03   A4,0: -1.1909E-02
 A2,2: -1.1270E-02   A0,4: -2.6974E-03   A4,1: 9.5065E-03
 A2,3: 5.9126E-03
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: 0.000000 Z平行偏芯: 0.140000
 X軸回転 : 45.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S4(ダミー):   ∞     0.000000    -1.484470
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: -0.070000 Z平行偏芯: 0.147000
 X軸回転 : 90.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S5(像面) :   ∞     0.000000
面の位置許容誤差(mm)=±0.0005
仕様は、
光源側NA   : 0.14500
設計波長(nm): 780.00
焦点距離(mm): -0.1484E+19
倍率      : -0.4750
偏向角度θ   : 95.711°
である。
 (数値例9)
         曲率半径(mm)  軸上面間隔(mm) 屈折率(λ=780nm)
S1(光源) :   ∞     0.021000    1.571300
S2(ダミー):   ∞     0.119000    1.571300
S3(反射面):   ∞     0.070000    -1.571300
  非球面係数:
 A0,1: -2.4968E-03   A2,0: -3.5938E-02   A0,2: -1.6701E-02
 A2,1: 7.1345E-03   A0,3: 3.5590E-03   A4,0: -9.0024E-03
 A2,2: -9.5880E-03   A0,4: -2.4949E-03   A4,1: 8.3088E-03
 A2,3: 4.9328E-03
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: 0.000000 Z平行偏芯: 0.175000
 X軸回転 : 45.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S4(ダミー):   ∞      0.000000    -1.571300
  偏芯データ(光源基準グローバル):
 X平行偏芯: 0.000000 Y平行偏芯: -0.070000 Z平行偏芯: 0.180000
 X軸回転 : 90.000000 Y軸回転 : 0.000000 Z軸回転 : 0.000000
S5(像面) :   ∞     0.000000
面の位置許容誤差(mm)=±0.0005
仕様は、
光源側NA   : 0.14500
設計波長(nm): 780.00
焦点距離(mm): -0.1571E+19
倍率      : -0.389
偏向角度θ   : 94.086°
である。
 以上の数値例1~9より、面の位置許容誤差の値は、回転楕円面に比較して大幅に大きな値となっており、又球面収差図より良好な集光が可能であることが示されている。このため、形状が面S3である反射面31aを備えるプリズム31、31Aは、光源との配置許容誤差が大きく、良好な集光を行うことができることが確認できた。
 1 筐体
 2 ディスク
 3 光記録ヘッド
 4 サスペンション
 5 アーム
 31、31A プリズム
 31a 反射面
 31b V溝
 31d 偏向部
 32 スライダ
 33 光ファイバ
 40 導波路
 42 磁気記録部
 50 光
 S1、S3、S5 面

Claims (7)

  1.  光源から射出した発散光を偏向し、且つ1つの集光点に集光させる反射面を有し、
     前記反射面の形状は、下記の式により表記されることを特徴とする光学素子。
    Z=ΣAm,n×X×Y
     但し、以下の位置を示すX、Y、Zの座標系は右手系であって、
    Z:反射面に入射する主光線と反射面とが交差する位置である原点における、反射面の法線方向であって、原点で法線に垂直な面からの距離
    Y:Z軸と共に、主光線が反射面で偏向する偏向面内にあり、原点を通りZ軸に対し垂直方向の軸上の位置
    X:Z軸及びY軸に対し垂直方向で原点を通る軸上の位置
    Σ:mおよびn(m、nは、それぞれ0以上の整数)についての総和。
    m,n:Xのm次、Yのn次の非球面係数を示し、非球面係数A2,0、A0,2及びA0,3はいずれもゼロでない。
  2.  前記反射面は、前記光学素子と該光学素子の外部との境界面であり、前記光学素子の内部を通る光が反射する面であることを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
  3.  前記反射面は、全反射により光を偏向させることを特徴とする請求項2に記載の光学素子。
  4.  前記光源から前記集光点に至る光路は、全て前記光学素子の外部にあり、
     前記反射面は、前記光学素子と前記外部との境界面であることを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
  5.  前記反射面によって光が偏向される偏向角度は、略直角であることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の光学素子。
  6.  前記反射面によって光が偏向される偏向角度は、鈍角であることを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
  7.  光源からの光を情報記録媒体に照射して情報を記録する光記録ヘッドにおいて、
     請求項1から6の何れか一項に記載の光学素子と、
     前記光源と、
     結合される前記光源からの光を前記情報記録媒体に導く導波路を備え、該情報記録媒体に対し相対移動するスライダと、を有し、
     前記光学素子は、前記光源からの光を前記導波路に結合するように前記スライダに配置されていることを特徴とする光記録ヘッド。
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