JP2000207765A - 光学ヘッド、光学部品、および光記憶装置 - Google Patents
光学ヘッド、光学部品、および光記憶装置Info
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Abstract
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。 【解決手段】 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を備えている。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
り、光強度が強い集光スポットが生じることとなる。
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。
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。
く光ファイバであってもよい。
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。
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。
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。
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。
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。
集光系が用いられた比較例を示す概念図である。
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。
(Solid ImmersionLens)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。
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。
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。
光系が用いられた比較例を示す概念図である。
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。
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。
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。
示す概念図である。
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。
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。
は、光ファイバ6内を図の上方へと伝搬されていく。
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。
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。
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。
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。
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。
に応用した光学ヘッドの概念図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
した光学ヘッドの概念図である。
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。
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。
接場光は、光透過膜10によって透過されて記憶媒体4
0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。
32は、光ファイバ22内部を図の上方へと伝搬されて
いく。
した他の光学ヘッドの概念図である。
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。
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4
0に強い近接場光が照射される。
形態について説明する。
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。
00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。
0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1
00に挿入されるための挿入口161が設けられてい
る。
0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。
装置の分解斜視図である。
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。
ディスクの半径方向に移動自在な移動光学アセンブリ1
90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。
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2
22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。
リ200のコネクタ201と接続するためのコネクタ2
11と、外部機器と電気的に接続するためのコネクタ1
70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。
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。
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。
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24
0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20
4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。
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SIL3
00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19
2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。
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。
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、S
IL300を介して光ディスク240に照射される。
5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。
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Kar
r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。
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24
0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。
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33
0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。
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。
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。
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。
様子を示す図である。
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。
集光スポットのフォーカスが合う位置から光ディスク2
40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24
0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。
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,2
04bによって受けた光の光量と、4つの部分204
a,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。
を示す斜視図である。
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。
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。
レーザ光は筒口206を通って移動光学アセンブリ19
0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。
図13において説明したビームスプリッタ310,34
0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207,208,20
9を通って各光検出器に到達する。
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。
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。
を示すグラフである。
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、SI
L21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。
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。
21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、S
IL21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0.7
5以下である場合のグラフは、SIL21と記憶媒体4
0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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
られた比較例を示す概念図である。
れた比較例を示す概念図である。
ある。
学ヘッドの概念図である。
スポットのシミュレート結果を表すグラフである。
ドの概念図である。
ヘッドの概念図である。
見た外観斜視図である。
ら見た外観斜視図である。
の配置関係を示す斜視図である。
である。
である。
である。
Claims (11)
- 【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】 前記光ファイバが、該光ファイバの一端
に、突状の出射面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8】 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、 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9】 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光学部品。 - 【請求項10】 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、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。 - 【請求項11】 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光
記憶装置。
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