(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の駆動機構によって駆動されて所定の記憶媒体に近接して移動し該記憶媒体の表面に光を照射する光学ヘッドにおいて、
光ビームを発光する発光部と、
光ビームが入射される入射面と、入射面から入射された光ビームを出射する突状の出射面を有する光学部品と、
前記光学部品の出射面から出る光ビームのうち所定強度以上の光ビームを透過させる光透過部と、
を少なくとも有することを特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】
前記光透過部が、入射光エネルギーの一部を熱エネルギーに変換し、入射光を高温ほど高い透過率で透過させる物質からなるものであることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項３】
前記光透過部が、入射光強度の増大に応じて吸収率が低下する性質を有する過飽和吸収体からなるものであることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項４】
前記光学部品が、光の焦点を前記出射面に結ばせるものであることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項５】
前記光学部品が光ファイバであることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項６】
前記光ファイバが、該光ファイバの一端に前記出射面を有し該一端に向かって先細りの形状を有するものであることを特徴とする請求項５記載の光学ヘッド。
【請求項７】
光ビームが入射される入射面と、
前記入射面から入射された光ビームを出射する突状の出射面と、
前記出射面から出る光ビームを光強度が高いほど高い透過率で透過させる光透過部とを有することを特徴とする光学部品。
【請求項８】
光ビームが入射される入射面と、入射面から入射された光ビームを出射する突状の出射面とを有し、光ビームを該出射面に集光するように形成されてなる光学部品において、
所定強度以上の光ビームを透過させる光透過層が前記出射面に設けられてなることを特徴とする光学部品。
【請求項９】
光ビームを発光する発光部、
光ビームが入射される入射面と、前記入射面から入射された光ビームを出射する突状の出射面と、前記出射面から出る光ビームのうち所定強度以上の光ビームを透過させる光透過部とを有する光学部品、
光ビームが照射される記憶媒体を所定の位置に保持する記憶媒体保持機構、および
前記光学部品を、前記記憶媒体保持機構で保持された記憶媒体と前記光透過部とを光ビームの波長以下の距離だけ離した状態で駆動する光学部品駆動機構を備えたことを特徴とする光記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の駆動機構によって駆動されて所定の記憶媒体に近接して移動しその記憶媒体の表面に光を照射する光学ヘッド、そのような光学ヘッドに用いられるレンズ、およびそのような光学ヘッドを用いて記憶媒体に対し情報を読み書きする光記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上述したような光学ヘッドを用いて記録媒体上にレーザ光を集光することによって記録媒体上に集光スポットを形成し、その集光スポットを用いて記録媒体を熱することにより記録媒体に情報を書き込み、あるいは、記録媒体に書き込まれた情報をその集光スポットを用いて読みとる光記憶装置が知られている。このような光記憶装置による情報の記録密度は、集光スポットの径が小さいほど高い。
【０００３】
従来の光記憶装置では、集光レンズ等といった集光系で集光スポットを形成する光学ヘッドが用いられることが一般的であるが、集光系によって形成される集光スポットの径は、後述する回折限界と呼ばれるサイズ以下に小さくすることができない。
【０００４】
これに対し、回折限界そのものが小さい特殊な集光系を用いて情報を高密度に記録する技術や、光ファイバなどを加工して極小の出射口を形成し、サイズの小さな集光スポットを物理的に形成する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光記憶装置による情報の記録密度は、飛躍的な向上が望まれており、レーザ光の波長よりも小さなスポット径を実現する技術が望まれているが、上述した特殊な集光系を用いる技術では、スポット径はせいぜいレーザ光の波長程度までしか小さくすることができないし、極小の出射口を用いる技術では、レーザ光の波長よりも小さな出射口を形成すること自体が困難であるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、スポット径が光の波長よりも小さい集光スポットを形成することができるとともに製造が容易な光学ヘッド、そのような光学ヘッドに適したレンズ、および記録媒体に対する情報の読み書きを高密度に行うことができる光記憶装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の光学ヘッドは、所定の駆動機構によって駆動されて所定の記憶媒体に近接して移動しその記憶媒体の表面に光を照射する光学ヘッドにおいて、
光ビームを発光する発光部と、
光ビームが入射される入射面と、入射面から入射された光ビームを出射する出射面を有する光学部品と、
前記光学部品の出射面から出る光ビームのうち所定強度以上の光ビームを透過させる光透過部と、
を少なくとも有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の光学ヘッドは、上記光透過部が、入射光エネルギーの一部を熱エネルギーに変換し、入射光を高温ほど高い透過率で透過させる物質からなるものであってもよく、あるいは、
上記光透過部が、入射光強度の増大に応じて吸収率が低下する過飽和吸収体からなるものであってもよい。
【０００９】
本発明の光学ヘッドによれば、上述したような光透過部で出射面が覆われているので、出射面に当てられた光のうちの光強度が高い部分の光だけが光透過部を透過する。このため、光学系によって、光の波長程度まで絞られた光を出射面に当てると、後で詳細に説明するように、光透過部によって、波長よりもスポット径が小さい集光スポットが形成される。また、上述したような光透過部は、例えば光透過膜として出射面をコーティングするように形成することで容易に形成することができる。さらに、光透過部は、出射面とすき間を空けて設けられたシート状のものであってもよく、あるいは、光学部品自体が加工されることによって層状に形成されたものであってもよい。
【００１０】
また、本発明の光学ヘッドは、上記光学部品が、光の焦点を上記出射面に結ばせるものであってもよく、あるいは、
上記光学部品が光ファイバであってもよい。
【００１１】
光ファイバを用いた光学ヘッドの場合には、光ファイバが、光ファイバの一端に出射面を有しその一端に向かって先細りの形状を有するものであることが望ましい。
【００１２】
このような先細りの形状を有する光ファイバによって出射面に光が集められて光強度が高い集光スポットが形成されることとなる。
【００１３】
また、光ファイバを用いた光学ヘッドの場合には、光ファイバが、光ファイバの一端に、凸の出射面を有するものであることが望ましい。
【００１４】
このような凸の出射面を有することにより、光強度が強い集光スポットが生じることとなる。
【００１５】
上記目的を達成する本発明の第１の光学部品は、光ビームが入射される入射面と、
入射面から入射された光ビームを出射する出射面と、
出射面から出る光ビームを光強度が高いほど高い透過率で透過させる光透過部とを有することを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成する本発明の第２の光学部品は、光ビームが入射される入射面と、入射面から入射された光ビームを出射する出射面とを有し、光ビームを該出射面に集光するように形成されてなる光学部品において、
所定強度以上の光ビームを透過させる光透過層が前記出射面に設けられてなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の光学部品は、レンズであってもよく光ファイバであってもよい。
【００１８】
また、上記目的を達成する本発明の第１の光記憶装置は、  光ビームを発光する発光部、
光ビームが入射される入射面と、入射面から入射された光ビームを出射する出射面と、出射面から出る光ビームのうち所定強度以上の光ビームを透過させる光透過部とを有する光学部品、
光ビームが照射される記憶媒体を所定の位置に保持する記憶媒体保持機構、および
前記光学部品を、前記記憶媒体保持機構で保持された記憶媒体と前記光透過部とを光ビームの波長以下の距離だけ離した状態で駆動する光学部品駆動機構を備えたことを特徴とする。
【００１９】
このような第１の光記憶装置によれば、光の波長よりも小さいスポット径を有する集光スポットによって情報の読み書きが高密度に行われる。
【００２０】
さらに、上記目的を達成する本発明の第２の光記憶装置は、光ビームを発光する発光部、
光ビームが入射される入射面と、前記入射面から入射された光ビームを出射する出射面とを有し、光ビームを該出射面に集光するように形成されてなり、０．７５以下の開口数を有する光学部品、
光ビームが照射される記憶媒体を所定の位置に保持する記憶媒体保持機構、および
前記光学部品を、前記記憶媒体保持機構で保持された記憶媒体と前記光透過部とを光ビームの波長の１０分の１以下の距離だけ離した状態で駆動する光学部品駆動機構を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２の光記憶装置によれば、後述するように、出射面と記憶媒体表面との間の距離がふらついても記憶媒体への照射光の光量が安定している。このため記憶媒体に対する情報の読み書きが安定して高密度な読み書きを行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明するにあたり、先ず、比較例について説明し、その後、本発明の原理と、本発明の具体的な実施形態について説明する。
【００２３】
図１は、回折限界そのものが小さい特殊な集光系が用いられた比較例を示す概念図である。
【００２４】
この図１に示されている集光系は、回折限界そのものが小さくなるように工夫された集光系である。回折限界ｒeは、
ｒe ＝０．４１λ／（Ｎ．Ａ．）            ・・・（１）
と表される。但し、λはレーザ光の波長、Ｎ．Ａ．は開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）であり、開口数Ｎ．Ａ．は、集光系の入射瞳をａ、焦点距離をｆ、屈折率をｎとすると
（Ｎ．Ａ．）＝ｎａ／２ｆ                  ・・・（２）
と表される。
【００２５】
この集光系は、対物レンズ１と、ＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）２とで構成されている。対物レンズ１は、一般的な光学ヘッドで用いられる集光レンズと同等のレンズであり、ＳＩＬ２は、球面２ａが対物レンズを向き、対物レンズ１と平面２ｂとの距離が対物レンズ１の焦点距離と同じになるように配置された半球レンズである。対物レンズ１に対して図の上方から入射されたレーザ光３は、ＳＩＬ２の平面２ｂに、球面２ａおよびＳＩＬ２内部を経由して集光され、平面２ｂに集光スポットが形成される。レーザ光３は球面２ａによって屈折されず、このため、この図１に示す集光系の開口数は、対物レンズ１が単独に存在する場合の開口数と等しい。一方、レーザ光３がＳＩＬ２内部を経由して集光されるので、ＳＩＬ２の屈折率をｎとすると、レーザ光３の波長は対物レンズ１単独で集光される場合のｎ分の１倍の波長となる。この結果、式（１）で表される回折限界は、対物レンズ１単独でレーザ光が集光される場合の回折限界に比べてｎ分の１倍となる。
【００２６】
ところで、このような集光系によれば、径が小さい集光スポットを形成することができるが、集光されたレーザ光３のうちの多くの部分は、平面２ｂによる全反射の角度範囲に入ってしまいＳＩＬ２外部へと伝搬することができない。しかし、レーザ光３は電場や磁場としての性質も有しており、集光スポットに集光されたレーザ光３の電場や磁場は、平面２ｂからＳＩＬ２外部にはみ出すように存在している。このように平面２ｂからいわばしみ出した電場や磁場は近接場光と呼ばれている。
【００２７】
そこで、図１に示す集光系を用いた光学ヘッドでは、平面２ｂが記憶媒体４表面に約１００ｎｍ程度まで近づけられることにより、近接場光が記憶媒体４に照射される。
【００２８】
図２は、回折限界そのものが小さい他の集光系が用いられた比較例を示す概念図である。
【００２９】
この図２に示す集光系は、図１に示す集光系のＳＩＬ２に替えて、超半球面体のＳＩＬ５が用いられた集光系であり、この図２に示す集光系では、レーザ光３がＳＩＬ５の球面５ａによって屈折される。この結果、この図２に示す集光系の開口数は、図１に示す集光系の開口数のｎ分の１倍となる。従って、式（１）で表される回折限界は、対物レンズ１単独でレーザ光が集光される場合の回折限界に比べてｎの２乗分の１倍となる。
【００３０】
このように、特殊な集光系を用いることにより、式（１）で表される回折限界そのものを小さくすることはある程度可能であるが、スポット径はせいぜいレーザ光の波長程度までしか小さくすることができない。
【００３１】
上述した極小の出射光を用いる技術として、特殊な加工が施された光ファイバによってレーザ光の波長よりも小さなスポット径を実現する技術が提案されている。
【００３２】
図３は、光ファイバが用いられた比較例を示す概念図である。
【００３３】
光ファイバ６は、端部６ａが円錐状に加工されており、その円錐状の端部６ａの周面にはアルミニウムの反射膜６ｂがコーティングされている。レーザ光３は光ファイバ６内を図の上方から伝搬されてきて反射膜６ｂによって集光される。また、円錐状の端部６ａのさらに先端には、レーザ光３の波長λよりも小さな直径の出射面６ｃが形成されており、レーザ光３の波長よりも小さいスポット径が物理的に実現される。
【００３４】
但し、出射面６ｃの直径がレーザ光３の波長よりも小さいために、レーザ光３は、出射面６ｃから光ファイバの外に伝搬することができない。そこで、図１の説明同様に出射面６ｃは記録媒体４表面に近づけられて近接場光が記録媒体４に照射される。
【００３５】
記録媒体４によって反射されたレーザ光３は、光ファイバ６内を図の上方へと伝搬されていく。
【００３６】
このように、原理的には、直径がレーザ光の波長よりも小さい出射面６ｃが形成されることによって、スポット径がレーザ光の波長よりも小さい集光スポットが実現されるが、光ファイバ６の先端にそのような出射面６ｃを実際に形成すること自体が非常に困難であり、光ファイバの加工技術の飛躍的な進歩が必要とされる。
【００３７】
以下、本発明の原理について説明する。
【００３８】
図４は、本発明の原理の説明図である。
【００３９】
この図には、入射光の強度が高いほど高い透過率で入射光を透過する光透過膜１０で覆われた出射面２０ａを有する光学部品２０の一部分が示されている。光透過膜１０の膜厚は入射光の波長以下である。光透過膜１０の材料としては、例えば、入射光の一部を吸収して発熱し所定温度を超えると急激に透過率が高くなる性質を持つアンチモンや、入射光強度が低いと入射光を高い吸収率で吸収し入射高強度がある程度高いと吸収が飽和して吸収率が急激に低くなる過飽和吸収体の一例であるフタロシアニン等が考えられる。光透過膜１０の成膜には、光学薄膜の成膜方法として一般的な蒸着、スパッタが適応できる。従って波長以下の厚みで成膜する事も容易である。また、光学部品２０の材料としてはガラスなどが考えられる。
【００４０】
また、この図には、出射面２０ａにレーザ光３０が集光されている様子も示されており、集光されたレーザ光３０は、直径がレーザ光３０の波長程度である集光スポットを形成している。この図に示されている点線３０ａは、集光されたレーザ光３０の強度分布を表しており、集光スポットの中央付近に光強度のピークが存在する。出射面２０ａ近傍に存在する近接場光は、点線３０ａが示す強度分布に応じた強度分布となり、近接場光は、集光スポットの中央付近では光透過膜１０を透過し、集光スポットの周辺では光透過膜１０に遮られる。つまり、光透過膜１０は、集光スポットの径を縮小するように作用する。この結果、光透過膜１０を透過する近接場光は、図に点線３０ｂで示すように、レーザ光３０の波長よりも小さいスポット径の集光スポットを形成する。
【００４１】
光学部品２０は、記憶媒体４０の表面と出射面２０ａが約１００ｎｍ程度まで近接させられ、点線３０ｂで示される集光スポットを形成している近接場光が記憶媒体４０に照射される。この結果、レーザ光３０の波長よりも小さいスポット径の集光スポットによる読み書きが行われることとなる。
【００４２】
次に、上述した原理を応用した光学ヘッドの具体的な実施形態について説明する。但し、以下説明する図５，図７，図８では光学ヘッドのうち光学部品の出射面付近だけが示されており、本発明にいう発光部や入射面は、ここでは図示を省略した。
【００４３】
図５は、上述した原理を図１に示す集光系に応用した光学ヘッドの概念図である。
【００４４】
この図５には、光透過膜１０が備えられている点を除いて図１に示す集光系と同様な集光系が示されている。対物レンズ５０およびＳＩＬ２１からなる組み合わせレンズ、もしくはＳＩＬ２１は本発明にいう光学部品の一例である。
【００４５】
この図５に示す集光系において、部品の製造誤差、および装置稼働時の制御誤差を考慮すると、レーザ光３１が出射面２１ａに集光されて形成された集光スポットの、点線３１ａで示される光強度分布には、集光スポットの中心にピークＰが生じるとともに、ピークＰの周囲にサイドローブＳＲが生じる。このサイドローブＳＲの光強度は、ピークＰの光強度に対して高々３０％程度であるが、このサイドローブＳＲは、情報を読みとる際にはノイズやクロストーク（混信）の原因となり、情報を書き込む際にはクロスライト（重ね書き）の原因となる。このようなサイドローブＳＲを含めた集光スポットの実質的な径は大きい。
【００４６】
以下説明するように、光透過膜１０によって、サイドローブＳＲに相当する近接場光が遮られ、点線３１ｂで示される、ピークＰに相当する近接場光だけが光透過膜１０を透過して記憶媒体４０に照射される。
【００４７】
図６は、図５に示す光学ヘッドによって形成される集光スポットのシミュレート結果を表すグラフである。
【００４８】
このグラフには、図５に示す出射面２１ａにレーザ光３１が集光されて形成された集光スポットの光強度分布がシミュレートされた結果が示されており、レーザ光３１の波長が６３３ｎｍ、対物レンズの開口数が０．８、ＳＩＬ２１の屈折率が１．８であるという条件の下でシミュレートされている。グラフの横軸は、集光スポットの中心からの距離を示しており、グラフの縦軸は、集光スポットの中心における光強度を「１．０」とする相対的な光強度を示している。集光スポットの中心付近には、半値幅が０．１６５μｍであるピークＰが存在し、そのピーク周辺には、ピークＰの約２０％程度の光強度を有するサイドローブＳＲが存在する。
【００４９】
図５に示す光透過膜１０を、上述したアンチモンやフタロシアニン等で代表されるような、入射光強度が所定の閾値を越えると急激に透過光強度が増大する物質で作成し、その閾値ＴＨがピークＰの光強度の半分程度となるように膜厚等を調整すると、サイドローブＳＲに相当する近接場光は光透過膜１０に遮られ、ピークＰに相当する近接場光のみが光透過膜１０を透過する。その結果、光透過膜１０を透過する近接場光のスポット径Ｒは、レーザ波長の約４分の１程度という極めて小さな径になる。
【００５０】
膜の透過率が変化する入射光強度のしきい値ＴＨは光透過膜１０の膜厚を変えることで制御する事が可能である。アンチモンのような温度によって透過率が変化する材料を用いた膜の場合、膜厚を厚くすると膜の熱容量が大きくなり、入射光による膜の温度上昇率が低下する。透過率が変化する温度は膜厚では変化しないため、結果的に入射光強度に対するしきい値を高くできる。逆に膜厚を薄くすると膜の温度上昇率は高くなり、入射光強度のしきい値を低くすることができる。また、フタロシアニンのような透過飽和吸収材料を用いた膜の場合では、飽和する光強度は単純に膜厚に比例する。従って、膜厚を厚くすれば入射光強度に対する透過率が変化するしきい値を高くすることができる。膜厚を薄くすれば逆にしきい値を下げられる。光透過膜１０の成膜には、光学薄膜の製法で一般的な蒸着、スパッタが適応できるため、膜厚の制御は容易である。
【００５１】
図７は、本発明の原理を光ファイバに応用した光学ヘッドの概念図である。
【００５２】
この図７には、光透過膜１０で覆われた出射面２２ａを一端に有し、その一端に向かって先細りの形状を有する光ファイバ２２が示されており、レーザ光３２は、光ファイバ２２内部を図の上方から伝搬されてきて、先細りの形状によって出射面２２ａに集光される。出射面２２ａの直径はレーザ光３２の波長λよりも大きく、このような光ファイバ２２は作成が容易である。
【００５３】
また、この図７には、光ファイバ２２中を伝播するレーザ光３２の光強度分布が点線３２ａで示されており、出射面２２ａの中心付近に光強度のピークが存在する。
【００５４】
出射面２２ａの中心付近に存在する強い近接場光は、光透過膜１０によって透過されて記憶媒体４０に照射され、出射面２２ａの周辺部分に存在する弱い近接場光は、光透過膜１０によって遮られる。この結果、点線３２ｂで示すような、レーザ光３２の波長λよりも小さなスポット径が実現される。
【００５５】
記憶媒体４０によって反射されたレーザ光３２は、光ファイバ２２内部を図の上方へと伝搬されていく。
【００５６】
図８は、本発明の原理を光ファイバに応用した他の光学ヘッドの概念図である。
【００５７】
この図８に示す光ファイバ２３は、凸の出射面２３ａを有する点を除いて、図７に示す光ファイバ２２と同様であり重複説明は省略する。
【００５８】
このような凸の出射面近傍には、強い近接場光が存在していることが知られており、この図８に示す光ファイバ２３が用いられることにより、記憶媒体４０に強い近接場光が照射される。
【００５９】
以下、本発明の光記憶装置の具体的な実施形態について説明する。
【００６０】
図９は、本発明の光記憶装置の一実施形態を表面側から見た外観斜視図であり、図１０は、裏面側から見た外観斜視図である。
【００６１】
この光記憶装置１００には、光記憶装置１００の土台となるアルミニウム合金製のドライブベース１１０が備えられており、ドライブベース１１０は、４個の防振ゴム１２０を介してフレーム１３０に取り付けられている。また、ドライブベース１１０には、トップカバー１４０およびボトムカバー１５０がそれぞれねじ止めされている。
【００６２】
フレーム１３０には、フロントパネル１６０が取り付けられており、このフロントパネル１６０には、本発明にいう記憶媒体の一例である円盤状の光ディスクを内蔵した光ディスクカートリッジが光記憶装置１００に挿入されるための挿入口１６１が設けられている。
【００６３】
光記憶装置１００の、フロントパネル１６０が取り付けられた前端に対する後端には、光記憶装置１００をコンピュータ等といった機器と電気的に接続するためのコネクタ１７０が搭載されている。
【００６４】
図１１は、図９および図１０に示す光記憶装置の分解斜視図である。
【００６５】
ドライブベース１１０には、光ディスクを保持して回転させるスピンドルモータ１８０が搭載されており、このスピンドルモータ１８０は本発明にいう記憶媒体保持機構の一例である。
【００６６】
また、このドライブベース１１０には、光ディスクの半径方向に移動自在な移動光学アセンブリ１９０と、ドライブベース１１０に固定される固定光学アセンブリ２００とからなる光学ヘッドが搭載され、固定光学アセンブリ２００は、ドライブベース１１０の裏面側に固定される。また、固定光学アセンブリ２００には、後述するプリント配線板２１０と電気的に接続するためのコネクタ２０１が備えられている。
【００６７】
この図１１には、永久磁石をスライドさせることによって、光ディスクに印加されるバイアス磁界をオンオフするバイアス磁石アセンブリ２２１と、光ディスクカートリッジのシャッタを開閉する開閉アーム２２２が備えられた光ディスクカートリッジローディングアセンブリ２２０が示されており、この光ディスクカートリッジローディングアセンブリ２２０は、ドライブベース１１０の表面側にねじ止め固定される。光ディスクカートリッジローディングアセンブリ２２０の表面側には絶縁シート２３０が搭載され、絶縁シート２３０の外周部には、密封性を高めることによって光ディスクに粉塵が付着することを防止するシール部材２３１が装着されている。
【００６８】
また、この図１１には、固定光学アセンブリ２００のコネクタ２０１と接続するためのコネクタ２１１と、外部機器と電気的に接続するためのコネクタ１７０が搭載され、光学ヘッドの駆動を制御する駆動制御回路等が含まれるプリント配線板２１０の裏面側が示されており、このプリント配線板２１０は、プリント配線板２１０のコネクタ２１１と固定光学アセンブリ２００のコネクタ２０１が互いに接続されるように絶縁シート２３０の上からドライブベース１１０に搭載されドライブベース１１０にねじ止め固定される。
【００６９】
さらに、ドライブベース１１０には、トップカバー１４０がプリント配線板２１０の上からねじ止め固定され、ドライブベース１１０の背面側にはボトムカバー１５０がねじ止め固定される。最後に、ドライブベースは、防振ゴム１２０を介してフレーム１３０に取り付けられる。
【００７０】
図１２は、固定光学アセンブリと移動光学アセンブリとの配置関係を示す斜視図であり、ドライブベースは図示を省略されている。
【００７１】
固定光学アセンブリ２００には、情報の読み書きに用いられるレーザ光を発生する本発明にいう発光部の一例であるレーザダイオード２０２と、光ディスク２４０が反射した光に含まれている、光ディスク２４０に記憶されている情報に応じた信号を検出する光検出器２０３と、情報を記憶する場所として光ディスク上に設けられている同心円状のトラックに対する集光スポットのずれを後述するように検出するための光検出器２０４と、集光スポットのフォーカスのずれを後述するように検出するための光検出器２０５が取り付けられている。
【００７２】
移動光学アセンブリ１９０は、一対の磁気回路２５０によって駆動され一対のガイドレール２６０に沿って光ディスク２４０の半径方向に移動する。移動光学アセンブリ１９０には、対物レンズおよびＳＩＬ３００の位置を微調整することによって、集光スポットのフォーカスを調整するとともに集光スポットをトラック上に位置させるアクチュエータが内蔵されている。これら一対の磁気回路２５０やアクチュエータが、本発明にいう光学ヘッド駆動機構の一例である。また、移動光学アセンブリ１９０には、断面が四角形の筒口１９２が設けられており、固定光学アセンブリ２００のレーザダイオード２０２によって発せられ後述するように平行光にされたレーザ光がこの筒口１９２から移動光学アセンブリ１９０内に入る。また、光ディスク２４０が反射した光がこの筒口１９２から固定光学アセンブリ２００に戻る。さらに、移動光学アセンブリ１９０には、筒口１９２から入ったレーザ光を対物レンズおよびＳＩＬ３００に入射させる立ち上げミラーも内蔵されている。
【００７３】
図１３は、図１２に示す固定光学アセンブリと移動光学アセンブリからなる光学ヘッドの光学系を示す構成図である。
【００７４】
図１３の左上方には、固定光学アセンブリのレーザダイオード２０２が示されており、レーザダイオード２０２によって発せられたレーザ光は、コリメートレンズ２７０によって平行光となり偏光ビームスプリッタ２８０に入射する。レーザダイオード２０２によって発せられるレーザ光は偏光しており、その偏光方向が、偏光ビームスプリッタ２８０を通過する偏光方向になるようにレーザダイオード２０２が配置されている。そのため、偏光ビームスプリッタ２８０に入射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２８０を通過して移動光学アセンブリの対物レンズ１９１に入射する。光学ヘッドは、偏光ビームスプリッタ２８０と対物レンズ１９１との間で、移動光学アセンブリと固定光学アセンブリとに分離される。対物レンズ１９１に入射した光は、図６に示すように、対物レンズ１９１によって集光され、ＳＩＬ３００を介して光ディスク２４０に照射される。
【００７５】
情報が書き込まれる際には、永久磁石３０５によってバイアス磁界が印加され、書き込む情報に応じた出力変調がレーザダイオード２０２に施される。情報が読みとられる際には、バイアス磁界がオフにされ、レーザダイオード２０２の出力は一定に保たれる。
【００７６】
光ディスク２４０によって反射されたレーザ光は、ＳＩＬ３００、対物レンズ１９１を介して偏光ビームスプリッタ２８０へと戻り、大部分は偏光ビームスプリッタ２８０を再度通過する。しかし、レーザ光のうち、光ディスク２４０による反射の際に生じるＫａｒｒ効果により偏光方向が回転された分については、偏光ビームスプリッタ２８０によって反射されて図の下方へと向かいビームスプリッタ３１０に入射される。
【００７７】
ビームスプリッタ３１０は、入射された光を所定の比率で図の左方と下方とに分け、図の左方へと分けられた光は、以下説明するように、光ディスク２４０によって反射された光に含まれている信号の検出に用いられる。
【００７８】
ビームスプリッタ３１０によって図の左方へと分けられた光は、検光子３２０によって、さらに、Ｋａｒｒ効果により偏光方向が所定のプラス方向に回転された成分ｐ１と、そのプラス方向に対するマイナス方向に回転された成分ｐ２とに分離され、集光レンズ３３０によって各成分ｐ１，ｐ２の光が光検出器２０３の受光面上の各位置に集光される。光検出器２０３の受光面は２分割されており、分割された各部分によって各成分ｐ１，ｐ２の光が検出されて各検出信号が得られる。これらの検出信号どうしの差が、光ディスク２４０によって反射された光に含まれている信号に相当する。
【００７９】
ビームスプリッタ３１０によって図の下方へと分けられた光は、さらに、ビームスプリッタ３４０によって所定の比率で図の下方と右方とに分けられる。図の右方へと分けられた光は、後述するように、トラックに対する集光スポットのずれの検出に用いられ、図の下方へと分けられた光は、後述するように、集光スポットのフォーカス調整に用いられる。
【００８０】
ビームスプリッタ３４０によって図の右方へと分けられた光は、集光レンズ３５０によって、光検出器２０５の受光面上に集光される。光検出器２０５の受光面は２分割されており、光検出器２０５の受光面上に集光された光が、受光面が分割された各部分によって検出されて各検出信号が得られる。これらの検出信号の差が、いわゆるプッシュプル法によってトラッキングエラー信号として用いられて、トラックに対する集光スポットのずれが検出される。
【００８１】
ビームスプリッタ３４０によって図の下方へと分けられた光は、シリンドリカルレンズ３６０と球面レンズ３７０によって集光される。シリンドリカルレンズ３６０が存在するため、光を図の垂直方向から見た場合と、図の左右方向から見た場合とでは、光が集光される様子が異なっている。図に示す矢印ｆ１，ｆ２は、光を図の垂直方向から見た場合の様子を示しており、光は、シリンドリカルレンズ３６０と球面レンズ３７０それぞれによって屈折され、光検出器２０４の受光面よりも手前で一旦焦点を結び、その後拡散しながら受光面に当たる。これに対し、図に示す矢印ｆ３，ｆ４は、光を図の左右方向から見た場合の様子を示しており、光は、シリンドリカルレンズ３６０によって素通しされ、その後、球面レンズ３７０によって、光検出器２０４の受光面よりも奥で焦点を結ぶように屈折され、焦点を結ぶ前に受光面に当たる。その結果、受光面上に当たる光の形は一般に楕円形となる。
【００８２】
図１４は、光検出器の受光面に当たる光の様子を示す図である。
【００８３】
図１４の上下方向は図１３の奥行き方向に相当し、図１４の左右方向は図１３の左右方向に相当する。光検出器２０４の受光面は、「×」印状に交差する２本の線ｍ，ｎによって４分割された菱形をしている。図１４（Ｂ）には、図１３に示す対物レンズ１９１が、集光スポットのフォーカスが合う位置に存在する場合に受光面に当たる光の形ｋ１が示されており、光の形ｋ１が円形となるように受光面の位置が調整されている。
【００８４】
図１４（Ａ）には、対物レンズ１９１が、集光スポットのフォーカスが合う位置から光ディスク２４０に近づいた場合に受光面に当たる光の形ｋ２が示されており、光の形ｋ２は図の上下方向に長い楕円となる。一方、図１４（Ｃ）には、対物レンズ１９１が、集光スポットのフォーカスが合う位置から光ディスク２４０に対して遠ざかった場合に受光面に当たる光の形ｋ３が示されており、光の形ｋ３は図の左右方向に長い楕円となる。
【００８５】
従って、受光面が４分割されてなる４つの部分２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄのうち、図の上方と下方に示されている２つの部分２０４ａ，２０４ｂによって受けた光の光量と、４つの部分２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄのうち、図の左方と右方に示されている２つの部分２０４ｃ，２０４ｄによって受けた光の光量との差を検出することによってフォーカスのずれが検出される。
【００８６】
図１５は、固定光学アセンブリの内部構造を示す斜視図である。
【００８７】
固定光学アセンブリ２００には、図１２に示す移動光学アセンブリ１９０の筒口１９２に対応する筒口２０６が設けられており、その筒口の奥に偏光ビームスプリッタ２８０が配置されている。
【００８８】
レーザダイオード２０２から発せられるレーザ光は楕円形に広がる光であり、このため、レーザダイオード２０２は、偏光ビームスプリッタ２８０にレーザ光が入射する方向に対して斜めに配置され、レーザダイオード２０２によって発せられたレーザ光が、図１３では図示を省略したプリズムによって屈折されることによってレーザ光が円形に変形され、その後、偏光ビームスプリッタ２８０に入射される。
【００８９】
偏光ビームスプリッタ２８０を素通りしたレーザ光は筒口２０６を通って移動光学アセンブリ１９０へと渡り、移動光学アセンブリ１９０から戻ってきた光の一部は、図１３で説明したように偏光ビームスプリッタ２８０によって図１５の左上方へと反射される。
【００９０】
固定光学アセンブリ２００の中央部には、図１３において説明したビームスプリッタ３１０，３４０や検光子３２０等が配置されており、偏光ビームスプリッタ２８０によって図の左上方へと反射された光は、図１３において説明したようにこれらのビームスプリッタ３１０，３４０や検光子３２０等を通り、固定光学アセンブリ２００の枠に穿たれた穴２０７，２０８，２０９を通って各光検出器に到達する。
【００９１】
高密度な光記録装置では、光学ヘッドから記録媒体上に照射されるスポット径を小さくするとともに、照射強度を一定に制御することも重要である。データ書き込み時に照射強度が変化すると、媒体上の記録ピットにエッジ形状のばらつきを発生する。このばらつきは記録読み取り時に信号のジッターとして現れ、読み取りエラーを増加させる。エラーの少ない安定な記録の読み取り書き込みを実現するためには、記録媒体への光照射強度を制御することが不可欠である。
【００９２】
図１６は、ＳＩＬを用いた光ヘッド装置による記録媒体上の光照射強度をシミュレートした結果である。この計算では本発明の光透過膜を仮定していないが、膜がある場合にもこの結果は同様に成り立つ。
【００９３】
図１６は、照射光強度のシミュレート結果を示すグラフである。
【００９４】
この図１６には、図５に示すＳＩＬ２１と記憶媒体４０との間の距離と、記憶媒体４０への照射光の強度との関係がシミュレートされた結果が示されており、ＳＩＬ２１の屈折率が１．８８であるという条件の下でシミュレートされている。また、対物レンズ５０の開口数（Ｎ．Ａ．）については、０．６、０．７５、０．８５であるという３種類の条件の下でシミュレートされており、各シミュレーション結果のグラフが、各開口数の値が付されて示されている。この図１６の縦軸は、照射光強度を任意単位で示しており、横軸は、ＳＩＬ２１と記憶媒体４０との間の距離をレーザ光３１の波長を単位として示している。
【００９５】
これらのシミュレーションでは、上述したような、レーザ光３１が有する電場や磁場としての性質に起因する近接場光の他、レーザ光３１が有する光子としての性質に起因する、ＳＩＬ２１から記憶媒体４０への量子力学的な光トンネリングについても考慮されている。
【００９６】
記憶媒体４０への照射光の強度は、ＳＩＬ２１と記憶媒体４０との間の距離が多少変化しても安定していることが望ましく、つまり、グラフの線が水平に近いことが望ましい。このような視点で図１６のグラフを見ると、開口数が０．８５である場合のグラフは、ＳＩＬ２１と記憶媒体４０との間の距離がレーザ光３１の波長の１００分の１以下であるという非現実的な領域を除いて、右下がりに大きく傾いており、照射光強度が安定しないことが分かる。これに対して、開口数が０．７５以下である場合のグラフは、ＳＩＬ２１と記憶媒体４０との間の距離がレーザ光３１の波長の１０分の１以下である領域においてグラフの線が水平に近く、照射光強度が安定的であることが分かる。
【００９７】
従って開口数が０．７５以下である対物レンズを用いた光学ヘッドを、ＳＩＬ２１と記憶媒体４０との間の距離をレーザ光３１の波長の１０分の１以下にした状態で駆動することにより、情報の読み書きが安定となり高密度な読み書きを行うことができる。
【００９８】
前述した図１６の技術は、図４のスポット径を小さくする技術と組合せることで、小さいスポットでも所望の強度を得ることができ、安定な読み取り又は書き込みが実現可能となり、高密度化を一層高めることができる。
【００９９】
なお、上記説明では、ＳＩＬを用いた光記憶装置について説明したが、本発明の光記憶装置は、光ファイバを用いるものであってもよく、光ファイバを用いる場合には、ファイバを浮上又は接触スライダに取りつけ、媒体に対して浮上又は接触させて近接記録再生を行うようにしてもよい。
【０１００】
また、図１２のような直線駆動型でファイバ又はレンズを媒体に近接させて保持してもよいし、回転駆動型（一般的なハードディスクドライブのようなスイングアーム方式）で保持して媒体上を駆動してもよい。
【０１０１】
また、上記説明では、蒸着等によって成膜された光透過膜について説明したが、本発明にいう光透過部や光透過層は、光学部品自体が加工されることによって層状に形成されたものであってもよい。また、近接場光を利用する場合には、光透過部や光透過層が光学部品の出射面と密接していることが望ましいが、強度が多少低下してもよい場合には、光透過部は、光学部品の出射面とすき間を空けて設けられたシート状のものであってもよい。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学ヘッドおよびレンズは、スポット径が光の波長よりも小さい集光スポットを形成することができるとともに製造が容易であり、本発明の光記憶装置によれば、記録媒体に対する情報の読み書きを高密度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回折限界そのものが小さい特殊な集光系が用いられた比較例を示す概念図である。
【図２】回折限界そのものが小さい他の集光系が用いられた比較例を示す概念図である。
【図３】光ファイバが用いられた比較例を示す概念図である。
【図４】本発明の原理の説明図である。
【図５】本発明の原理を図１に示す集光系に応用した光学ヘッドの概念図である。
【図６】図５に示す光学ヘッドによって形成される集光スポットのシミュレート結果を表すグラフである。
【図７】本発明の原理を光ファイバに応用した光学ヘッドの概念図である。
【図８】本発明の原理を光ファイバに応用した他の光学ヘッドの概念図である。
【図９】本発明の光記憶装置の一実施形態を表面側から見た外観斜視図である。
【図１０】本発明の光記憶装置の一実施形態を裏面側から見た外観斜視図である。
【図１１】光記憶装置の分解斜視図である。
【図１２】固定光学アセンブリと移動光学アセンブリとの配置関係を示す斜視図である。
【図１３】光学ヘッドの光学系を示す構成図である。
【図１４】光検出器の受光面に当たる光の様子を示す図である。
【図１５】固定光学アセンブリの内部構造を示す斜視図である。
【図１６】照射光強度のシミュレート結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０    光透過膜
２０    光学部品
２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ    出射面
２１，３００    ＳＩＬ
２２，２３    光ファイバ
３０，３１，３２    レーザ光
４０    記憶媒体
５０    対物レンズ
１００    光記憶装置
１８０    スピンドルモータ
１９０    移動光学アセンブリ
１９１    対物レンズ
２００    固定光学アセンブリ
２４０    光ディスク
２５０    磁気回路
【図１】
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【図２】
0003773681.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003773681.tif 000006
【図６】
0003773681.tif 000007
【図７】
0003773681.tif 000008
【図８】
0003773681.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003773681.tif 000011
【図１１】
0003773681.tif 000012
【図１２】
0003773681.tif 000013
【図１３】
0003773681.tif 000014
【図１４】
0003773681.tif 000015
【図１５】
0003773681.tif 000016
【図１６】
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