(57)【特許請求の範囲】
【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、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。
【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。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が望ましく、しかもガルボミラーのミラー面をなるべく小さくしてガルボミラーの応答性の向上を図れる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、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。
【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 recording） 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ユニット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、特に浮上型光学ユニット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型光学ユニット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（ＳＩＬ）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１０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１５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１６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２３，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（ガルバノミラー）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の移動量を大きくせず、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２６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、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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２６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。
【００２０】
上記第１・第２のリレーレンズ２９、３０の焦点距離関係はｆｉ＞ｆｒ＞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。ｆｉ＞ｆｒ＞０であるから、（ｆｒ／ｆｉ）＜１となる。従って、θ3＜θ2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３０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、ｆｉ＞ｆｒ＞０であるから、ｆｉ／ｆｒ＞１となり、従ってW2＞W1となる。
【００２１】
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よりも小さく設定したため、対物レンズに入射するビームのビーム径に対し、リレー光学系への入射ビームのビーム径を小さくすることができるため、入射側の光学系の軽量・縮小化に寄与する。特に、偏向ミラー２６に入射するビーム径が対物レンズに入射するビーム径に比べて小さいため、偏向ミラー２６の有効径を小さくすることが可能になり、偏向ミラー２６の駆動力に対する応答を良くすることができる。
【００２２】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、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あって、しかもガルボミラーのミラー面をなるべく小さくしてガルボミラーの応答性の向上を図ることのできる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】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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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