JP2006048807A - Optical memory device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光を利用して、情報記録媒体への情報の記録、情報記録媒体に記録されている情報の再生又は消去の少なくともいずれかを行う光メモリ装置に関する。 The present invention relates to an optical memory device that uses light to record information on an information recording medium and reproduce or erase information recorded on the information recording medium.
現在実用化されている光メモリ装置(CD−ROMドライブやDVD−ROMドライブ)では、対物レンズによって集光されたレーザ光を情報記録媒体に照射して情報を記録し、また、照射した領域からの反射光を検出することによって情報を再生している。このような記録再生方式では、記録面上の集光スポットサイズが記録密度(単位面積当たりに記録される情報量)を左右する。 In an optical memory device (CD-ROM drive or DVD-ROM drive) currently in practical use, information is recorded by irradiating an information recording medium with a laser beam condensed by an objective lens, and from the irradiated area. Information is reproduced by detecting reflected light. In such a recording / reproducing system, the condensing spot size on the recording surface affects the recording density (the amount of information recorded per unit area).
現行の光メモリ装置のように、ガウスビームを対物レンズで集光させる方式においては、光の回折限界という制限からその集光スポットの大きさは波長程度までが限界となる。 In the method of condensing a Gaussian beam with an objective lens as in the current optical memory device, the size of the focused spot is limited to about the wavelength due to the limitation of light diffraction.
現在、青紫色半導体レーザ(波長405nm程度)を光源として、N.A(開口数)0.85の対物レンズを用いてこの光を集光する光メモリ装置が既に実現されており、ガウスビームを対物レンズで集光するといった従来の記録再生方式を踏襲した方法は、高密度記録化においてほぼ限界に達していると考えられている。 Currently, a blue-violet semiconductor laser (wavelength of about 405 nm) is used as a light source. An optical memory device that condenses this light using an objective lens with an A (numerical aperture) of 0.85 has already been realized, and a method following a conventional recording / reproducing method of condensing a Gaussian beam with an objective lens is as follows: It is considered that the limit is almost reached in high density recording.
このような問題に対して、光メモリのさらなる高密度記録化を目指した技術が従来から検討されてきた。 In order to solve such a problem, techniques aiming at higher density recording of an optical memory have been studied conventionally.
例えば、古くには、超解像効果と呼ばれる現象を利用した光メモリ装置が特許文献1などによって提案されている。
For example, in the old days, an optical memory device using a phenomenon called a super-resolution effect has been proposed in
図19を例に用いて超解像効果を利用した光メモリ装置について説明する。
半導体レーザ1から発射されたレーザ光は、コリメートレンズ2で平行光となり遮光素子3へ入射される。遮光素子3では、平行光の中心部が減衰され、透過光は環状の強度分布を持ったビームとなる。その後、偏光分離のための偏光ビームスプリッタ4及び1/4波長板5を透過し、対物レンズ6によって記録媒体20に集光される。このとき記録媒体20の記録面上での光強度分布は、サイドローブを伴いながらも通常のガウスビームを集光させた場合よりも若干小さくなる。
An optical memory device using the super-resolution effect will be described using FIG. 19 as an example.
Laser light emitted from the
情報信号を持った記録媒体からの反射光は、対物レンズ6及び1/4波長板5を通って偏光ビームスプリッタ4で反射され、レンズ7及び光検出器8からなる信号検出系において再生信号やサーボ信号などの検出が行われる。
Reflected light from the recording medium having an information signal is reflected by the
このような超解像効果を用いた光メモリ装置は、従来の光学系に遮光素子を挿入するといった簡単な方法で構成できるという長所があるものの、光利用効率の低下やサイドローブの出現、光軸に対してスポット強度分布が非対称になるなど、スポット径を2〜3割縮小するのと引き替えとなるデメリットが多く、飛躍的な高密度化は困難である。 Although such an optical memory device using the super-resolution effect can be configured by a simple method such as inserting a light-shielding element in a conventional optical system, it reduces the light utilization efficiency, the appearance of side lobes, the optical axis On the other hand, there are many disadvantages in exchange for reducing the spot diameter by 20-30%, such as asymmetric spot intensity distribution, and it is difficult to dramatically increase the density.
一方、回折限界そのものにとらわれない光メモリとして、近接場光メモリと呼ばれる方式が特許文献2などに提案されている。
On the other hand, as an optical memory not limited by the diffraction limit itself, a method called a near-field optical memory has been proposed in
図20を用いて近接場光メモリ装置について説明する。
半導体レーザ11から発射されたレーザ光は、レンズ12を通ったあと、ファイバプローブ13(近接場光を発生させるための素子)へと集光して入射される。ファイバローブ13の先端には、金属の遮光膜で覆われた微小開口(例えば、直径50nmの円形開口)が形成されており、この開口近傍に開口径程度の広がりを持った近接場光が発生する。
The near-field optical memory device will be described with reference to FIG.
The laser light emitted from the
ファイバローブ13の先端は、記録媒体20の表面に対して数十nmの距離まで近接して配置される。このとき、ファイバローブで発生させた近接場光は、記録媒体20の表面の記録情報に従って散乱・透過するため、この光をレンズ14で集光し、ファイバローブと反対側に位置するフォトダイオード15で検出することによって情報を再生できる。
The tip of the fiber lobe 13 is disposed close to the surface of the
このような近接場光を利用する方法は、光源の波長にとらわれない高密度な光メモリの実現手段として期待できるものではあるが、従来の光ディスク(CDやDVDなど)の長所であった記録媒体の可搬性(リムーバビリティ)を実現することが困難である。 Such a method using near-field light can be expected as a means for realizing a high-density optical memory independent of the wavelength of the light source. However, the method using a recording medium that has been an advantage of a conventional optical disk (CD, DVD, etc.). It is difficult to realize portability (removability).
SIL(solid immersion lens)と呼ばれる半球状のレンズを用いて微小なスポットを得る方法もあるが、これについても近接場光を利用するため、可搬性の問題が同様に発生する。
上記のようにCDやDVDに代表される従来方式を踏襲しながら現行の青紫色半導体レーザを用いた光メモリ装置に対して十分優位な記録密度を達成するのは困難である。また、近接場光を用いることで高密度記録化を図る方法では、従来の光ディスクの長所であった可搬性を実現することは困難である。 As described above, it is difficult to achieve a recording density sufficiently superior to the current optical memory device using the blue-violet semiconductor laser while following the conventional method represented by CD and DVD. Moreover, it is difficult to realize the portability, which is an advantage of the conventional optical disc, by the method for achieving high density recording by using near-field light.
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、従来の光ディスクの長所であった可搬性を損なうことなく従来よりも高密度の情報記録が可能な光メモリ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical memory device capable of recording information at a higher density than before without impairing the portability, which is an advantage of the conventional optical disk.
上記目的を達成するため、本発明は、第1の態様として、ビームの断面強度分布が環状の強度分布であり、かつ中心軸に対して放射状の電界振動分布を有するラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームを発生させる発光光学系と、ラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームを記録媒体の記録面に集光して照射するための集光光学系と、ラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームが記録媒体の記録面で反射された光を、光検出器へ導く検出光学系とを備えたことを特徴とする光メモリ装置を提供するものである。 To achieve the above object, the present invention provides, as a first aspect, an axially symmetric polarization donut of radial polarization having a circular cross-sectional intensity distribution and a radial electric field vibration distribution with respect to the central axis. A light emitting optical system for generating a beam, a condensing optical system for condensing and irradiating an axially symmetric polarized donut beam on a recording medium, and an axially symmetric polarized donut beam of the recording medium The present invention provides an optical memory device comprising a detection optical system that guides light reflected from a recording surface to a photodetector.
本発明の第1の態様においては、発光光学系に含まれ、レーザ光源から発せられる光を環状断面のドーナツビームに変換する遮光部と、検出光学系に含まれ、ラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームが記録媒体の記録面で反射された光を検出器の方向へ反射する反射部とを一体化したビームスプリッタを備えることが好ましい。
または、発光光学系は、レーザ光源から発せられる光をアキシコンを用いてドーナツビームに変換することが好ましい。
若しくは、発光光学系は、レーザ光源と、該レーザ光源が発せられる拡散光を平行光に変換するコリメートレンズとの間にアキシコンを配置した構成を備えていることが好ましく、これに加えて、レーザ光源はケースに収納されており、該レーザ光源が発する拡散光をケース外へ導く開口部にアキシコンが配置されていることがより好ましい。
In the first aspect of the present invention, the light-shielding unit included in the light-emitting optical system and converts light emitted from the laser light source into a donut beam having an annular cross section, and the detection optical system includes an axially symmetric polarized donut. It is preferable to include a beam splitter in which a beam is integrated with a reflection unit that reflects light reflected by the recording surface of the recording medium toward the detector.
Alternatively, the light emitting optical system preferably converts light emitted from the laser light source into a donut beam using an axicon.
Alternatively, the light-emitting optical system preferably includes a configuration in which an axicon is disposed between a laser light source and a collimating lens that converts diffused light emitted from the laser light source into parallel light. More preferably, the light source is housed in a case, and an axicon is disposed in an opening that guides diffused light emitted from the laser light source to the outside of the case.
また、上記目的を達成するため、本発明は、第2の態様として、中心軸に対して放射状の電界振動分布を有するラジアル偏光の軸対称偏光ビームを発生させる発光光学系と、ラジアル偏光の軸対称偏光ビームを環状断面のラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームに変換すると共に記録媒体の記録面に集光して照射するための変換集光光学系と、ラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームが記録媒体の記録面で反射された光を、光検出器へ導く検出光学系とを備えたことを特徴とする光メモリ装置を提供するものである。 In order to achieve the above object, as a second aspect, the present invention provides a light-emitting optical system that generates a radially polarized axially symmetric polarized beam having a radial electric field vibration distribution with respect to the central axis, and a radial polarization axis. Converts a symmetric polarized beam into an axially symmetric axially symmetric donut beam with an annular cross section, and converts and condenses the light onto the recording surface of the recording medium, and records a radial polarized axisymmetric polarized donut beam. The present invention provides an optical memory device comprising a detection optical system that guides light reflected from a recording surface of a medium to a photodetector.
本発明の第2の態様においては、変換集光光学系が、反射型の対物レンズを用いて構成されていることが好ましい。 In the second aspect of the present invention, it is preferable that the conversion condensing optical system is configured using a reflection type objective lens.
上記本発明の第1の態様及び第2の態様のいずれの構成においても、記録媒体は、表面記録型の記録媒体であることが好ましい。 In any of the configurations of the first aspect and the second aspect of the present invention, the recording medium is preferably a surface recording type recording medium.
本発明の第1の態様及び第2の態様のいずれの構成においても、記録媒体を着脱自在に保持する手段を有することが好ましい。または、記録媒体が装置内に組み込まれていることが好ましい。 In both configurations of the first aspect and the second aspect of the present invention, it is preferable to have means for holding the recording medium in a detachable manner. Alternatively, the recording medium is preferably incorporated in the apparatus.
本発明によれば、従来の光ディスクの長所であった可搬性を損なうことなく従来よりも高密度の情報記録が可能な光メモリ装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical memory device capable of recording information at a higher density than before without impairing the portability which is an advantage of the conventional optical disk.
〔発明の原理〕
本発明では、従来のガウスビームの代わりにラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームを用いて情報の記録や再生を行う。
軸対称偏光ビームには、図1(ビーム伝搬方向に垂直な断面上の偏光分布を示した図)に示すように、光の電界の振動方向が半径方向となるように分布しているラジアル偏光(中心軸に対して放射状の電界振動分布を有する偏光)と、方位角方向に分布するアジミュサル偏光(磁界の振動方向が半径方向の偏光)とがあり、本発明では前者のラジアル偏光の軸対称偏光ビームをもとにしたラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームを用いる。ここで、本発明におけるラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームとは、Maxwell方程式を円筒座標上で解いて得られる通常のラジアル偏光の軸対称偏光ビーム(TEM01*やR−TEM01*と記述されるモード)よりもビーム断面強度分布における中心付近の強度が減衰した、もしくは強度の弱い面積が広いビームのことである。
このようなラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビーム(以下、ラジアル偏光ドーナツビームと略す)をレンズで集光させると、ガウスビームを集光させた場合よりも格段に小さな集光スポット径が得られることが報告されている(S.Quabis,R.Dron,M.Eberier,O.Glocki,G.Leuchs:Optics Communications 179 (2000))。この報告によると、ラジアル偏光ドーナツビームをN.A(開口数)の大きな集光レンズで集光させた場合、ガウスビームを同じ対物レンズで集光させた場合と比較して、強度分布の半値全幅で半分以下にすることが可能であるとしている。
[Principle of the Invention]
In the present invention, information is recorded and reproduced using an axially symmetric polarized donut beam instead of a conventional Gaussian beam.
As shown in FIG. 1 (a diagram showing a polarization distribution on a cross section perpendicular to the beam propagation direction), the axially symmetric polarized beam has a radial polarization that is distributed so that the oscillation direction of the electric field of the light is in the radial direction. (Polarized light having a radial electric field vibration distribution with respect to the central axis) and azimuth polarized light distributed in the azimuth direction (polarized light whose magnetic field vibration direction is radial), and in the present invention, the former radial polarized light is axially symmetric. A radially polarized axially symmetric donut beam based on a polarized beam is used. Here, an axially symmetric polarized donut beam in the present invention is described as an axially symmetric polarized beam (TEM 01 * or R-TEM 01 *) obtained by solving the Maxwell equation on cylindrical coordinates. In the beam cross-sectional intensity distribution, the intensity in the vicinity of the center is attenuated or the area where the intensity is weak is wide.
When such a radially polarized axially symmetric polarized donut beam (hereinafter abbreviated as a radially polarized donut beam) is condensed with a lens, a condensing spot diameter much smaller than when a Gaussian beam is condensed can be obtained. (S. Quabis, R. Dron, M. Eberier, O. Glocki, G. Leuchs: Optics Communications 179 (2000)). According to this report, radial polarized donut beams are When condensing with a condensing lens with a large A (numerical aperture), the full width at half maximum of the intensity distribution can be reduced to half or less compared to the case where a Gaussian beam is condensed with the same objective lens. Yes.
本発明は、このようなラジアル偏光ドーナツビームを集光して得られる微小スポットを利用して高密度な光メモリを実現するものである。 The present invention realizes a high-density optical memory using a micro spot obtained by condensing such a radially polarized donut beam.
上記原理に基づく本発明の好適な実施の形態について以下に説明する。 A preferred embodiment of the present invention based on the above principle will be described below.
〔第1の実施形態〕
本発明を好適に実施した第1の実施形態について説明する。本実施形態にかかる光メモリ装置の構成を図2に示す。本実施形態にかかる光メモリ装置は、半導体レーザ101、コリメートレンズ102、偏光変換素子103、遮光素子104、ビームスプリッタ105、対物レンズ106、レンズ107及び光検出器108を有する。この光メモリ装置は、光源としての半導体レーザ101(例えば、発光波長約405nmの青紫色半導体レーザ)を備え、ここから発射されたレーザ光が、コリメートレンズ102で平行光へと変換された後に偏光変換素子103へと入射される構成である。偏光変換素子103へ入射された直線偏光のガウスビームは、ここでラジアル偏光の軸対称偏光ビームへと変換されて出射され、さらに遮光素子104においてラジアル偏光ドーナツビームへと変換される。
[First Embodiment]
A first embodiment in which the present invention is suitably implemented will be described. The configuration of the optical memory device according to the present embodiment is shown in FIG. The optical memory device according to the present embodiment includes a
偏光変換素子103の構成としては、種々のものが存在するが、特定の構成に限定されることはない。構成例の一例をあげれば、文献(宮地悟代他:レーザ研究、第32巻、第4号 259頁〜)に紹介されている液晶を用いた偏光変換素子を用いることができる。
There are various configurations of the
遮光素子104については、図3に示すように透明基板1041(ガラスや樹脂など)の中心に金属1042(アルミ、銀、クロムなど)を設けた構成のものを適用できる。
As the
遮光素子104を通ったビームは、信号検出光学系との光路分岐のためのビームスプリッタ105(例えば、透過光と反射光との割合が7:3であるような偏光依存性のないもの)を通った後、対物レンズ106によって記録媒体20へと集光される。
The beam that has passed through the light-shielding
記録媒体20からの反射光は、対物レンズ106を通りビームスプリッタ105で光検出器108(例えばフォトダイオード)側へと導かれ、レンズ107を介して光検出器108へと入射する。光検出器108においては、再生信号の検出及びフォーカスサーボ(常に記録面上に集光スポットが移動するようにするための制御)を行うための信号の検出が行われる。
The reflected light from the
フォーカスサーボやトラッキング動作については、例えば、文献(押上守夫他“光ディスク技術”ラジオ技術社)に紹介されている手法と同様のものを用いることができる。 As for the focus servo and tracking operation, for example, the same method as introduced in the literature (Morio Oshiage et al. “Optical Disc Technology” Radio Technology Co., Ltd.) can be used.
対物レンズ106のN.Aが高いほど集光スポット径は小さくなる。本実施形態では、N.A0.85以上の対物レンズを使用している。
N. of the
記録媒体20は、円盤形状の透明基板21(例えば、ポリカーボネートやガラス材料を用いたもの)の片面に金属膜22(金、銀、アルミなど)、さらにその上に保護膜23(誘電体材料など)が設けられる。図4及び図5に示すように、記録情報を反映した凹凸(記録情報を表す記録ピット24)が、透明基板21と金属膜22との界面に形成されている。なお、記録ピット24は、円盤の中心に対して同心円状又は渦状に配列される。
The
透明基板21の厚さは特に限定はされないが、厚さが増すほど対物レンズ106の直径を大きくとる必要がある。これは、透明基板21の厚さが増すと対物レンズの106の焦点距離が長くなるためであり、長い焦点距離で同一のスポット径を得るためには、レンズ径が大きくならなければならない。従来の光ディスクと同様に、ポリカーボネートを基板に用いた直径12cmの記録媒体とするならば、記録媒体の剛性を考慮して少なくとも0.5mm以上の厚さが必要である。
The thickness of the
記録ピット24及び一連の連続したデータが並んだデータトラックの配置構成例としては、例えば、データトラック間の距離(トラックピッチ)が約200nm、記録ピット24の長さ(図5での紙面上下方向の長さ)が最短で約100nmといったサイズで構成される。
As an example of the arrangement configuration of the
記録媒体20全体は、情報の再生を行う際に、中心に開けられた穴を介してモータ10に取り付けられて回転運動するようになっていて、回転状態でレーザ光が記録面(透明基板21と金属膜22との界面)に照射されると、連続した記録データに従った光信号強度の変化が光検出器108において検出される。記録媒体20は、モータ10に着脱自在となっていて、他の記録媒体の情報を再生する場合には、記録媒体を交換して上記動作を行う。
The
ここでは凹凸で表現される記録情報が予め記録された記録媒体20を用いて、この情報を再生する構成を例としたが、これに限定されることはなく、従来の記録可能な光ディスク(CD−R、CD−RW、DVD−R、DVD−RW、MOなど)と同様に、上記の凹凸の代わりにランドグルーブと呼ばれるガイド溝と、光単独又は光と磁気との組合せによって情報の記録が可能な層構成(透明基板に設ける記録可能な材料の膜及びそれに付随して必要となる誘電体膜や金属膜など)を設けることによって、情報の記録が可能な光メモリ装置を構成することも可能である。
In this example, the
また、本実施形態においては、透明基板21側からレーザを入射して反対側の記録面の情報を読み出す構成を例としたが、二つの透明基板の間に情報を記録するための記録面を設ける構成や、Blue-ray Disk(青紫色半導体レーザとN.A0.85の対物レンズとを組み合わせた光ディスクの規格)のように、透明基板上の記録面の上に透明保護膜を設け、この透明保護膜の上からレーザを照射する構成、又は基板と反対側から記録面に照射する表面記録型の構成などであっても構わない。
さらには、従来の光ディスクのような円盤形状にとらわれることなく、角形や円筒形の記録媒体であっても構わない。
In this embodiment, the laser is incident from the
Further, the recording medium may be a rectangular or cylindrical recording medium without being constrained by a disk shape like a conventional optical disk.
また、ラジアル偏光ドーナツビームを生成するための偏光変換素子103及び遮光素子104については、必ずしも別々の素子である必要はなく、これらを一体化した素子を単独で用いても良い。また、これらの素子の機能の一部又は全部をビームスプリッタ105が備える構成であってもよい。
Further, the
遮光素子104と偏光変換素子103との配置に関しては、レーザ光源(半導体レーザ101)と対物レンズ106との間にあればよく、ビームスプリッタ105と対物レンズ106との間にこれらの素子を配置して構成することも可能である。また、レーザ光が先に遮光素子104を通ってから偏光変換素子103を通るように構成しても良い。
With regard to the arrangement of the
本実施形態にかかる光メモリ装置は、ラジアル偏光ドーナツビームを集光して得られる微小スポットを利用して高密度に記録し、再生することが可能である。 The optical memory device according to the present embodiment is capable of recording and reproducing at high density using a minute spot obtained by condensing a radially polarized donut beam.
〔第2の実施形態〕
本発明を好適に実施した第2の実施形態について説明する。図6に、本実施形態にかかる光メモリ装置の構成を示す。本実施形態にかかる光メモリ装置は、第1の実施形態とほぼ同様の構成であるが、ビームスプリッタ201に遮光素子が一体に構成されている点が相違する。なお、第1の実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付して表し、重複する説明は省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment in which the present invention is suitably implemented will be described. FIG. 6 shows a configuration of the optical memory device according to the present embodiment. The optical memory device according to this embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, but is different in that a light shielding element is integrated with the
ビームスプリッタ201は、第1の実施形態においては全面が誘電体多層膜2011からなるハーフミラーであった膜構成を、図7に示すように、その中心に金属材料など(アルミ、銀、クロムなど)による遮光・反射膜2012を設けた構成に変えたものである。
遮光・反射膜2012の部分は、偏光変換素子103を通ったラジアル偏光の軸対称偏光ビームが入射する際には、その中心付近を遮光してラジアル偏光ドーナツビームへと変換するように動作し、一方、記録媒体20で反射されて対物レンズ106側から戻ってくる光が入射された際には、この光を光検出器108側に反射させる反射膜として動作するようになっている。第1の実施形態の構成においては、ビームの中心部を完全に隠蔽してしまっていた為に光量が低下するが、本実施形態の構成では、ビームの中心部分は反射率が低くはなるものの完全には隠蔽しないため、第1の実施形態の構成と比較して、反射光を検出する際の光量が増加するという特徴を備えている。
In the first embodiment, the
The portion of the light shielding / reflecting
情報の再生を行うための動作やその他の構成については第1の実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する。 Since the operation for reproducing information and other configurations are the same as those in the first embodiment, a duplicate description is omitted.
〔第3の実施形態〕
本発明を好適に実施した第3の実施形態について説明する。図8に本実施形態にかかる光メモリ装置の構成を示す。この光メモリ装置は第1の実施形態とほぼ同様の構成であるが、アキシコン(ガラスなどの透明材料によって作られた円錐台形状の面を有する光学素子)を二つ(301、302)用いてドーナツビームを生成する点が第1の実施形態と相違する。なお、第1の実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付して表し重複する説明は省略する。
コリメートレンズ102によって平行光となった光は、第1のアキシコン301によって環状の発散光(伝搬とともに環が広がっていくドーナツビーム)に変換されて第2のアキシコン302へ入射する。第2のアキシコン302は、発散光であったドーナツビームを平行光へと変換し、その後、偏光変換素子103においてラジアル偏光へと変換されるようになっている。
[Third Embodiment]
A third embodiment in which the present invention is preferably implemented will be described. FIG. 8 shows the configuration of the optical memory device according to the present embodiment. This optical memory device has substantially the same configuration as that of the first embodiment, but it uses two axicons (optical elements having a frustoconical surface made of a transparent material such as glass) (301, 302). The point which produces | generates a beam is different from 1st Embodiment. In addition, about the component similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
The light that has been collimated by the
遮光素子を用いる方法とは異なり、光源からの光の一部を排除することがないため、光の利用効率を向上させることが可能である。 Unlike the method using a light shielding element, part of the light from the light source is not excluded, so that the light use efficiency can be improved.
ドーナツビームを生成するためにアキシコンを二つ用いること以外は、第1の実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する。 Since it is the same as that of the first embodiment except that two axicons are used to generate a donut beam, a duplicate description is omitted.
なお、ここではアキシコンを二つ用いる構成を例としたが、図9に示すように、円錐台形状部分を二箇所に備えたアキシコン303を単独で用いてもドーナツビームを形成できる。この場合に生成されるドーナツビームは、アキシコンを二つ用いる場合と同様である。
Although a configuration using two axicons has been described here as an example, as shown in FIG. 9, a donut beam can be formed even if
〔第4の実施形態〕
本発明を好適に実施した第4の実施形態について説明する。本実施形態にかかる光メモリ装置の構成を図10に示す。この光メモリ装置は第1の実施形態とほぼ同様の構成であるが、円錐面を一つ有するアキシコン401を用い、これを光源である半導体レーザ101とコリメートレンズ102との間に配置してドーナツビームを形成する点が相違する。なお、第1の実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付して表し重複する説明は省略する。
コリメートレンズ102で直線偏光の平行光となったドーナツビームは、偏光変換素子103においてラジアル偏光ドーナツビームへ変換され、対物レンズ106によって記録媒体20に集光される。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment in which the present invention is preferably implemented will be described. FIG. 10 shows the configuration of the optical memory device according to the present embodiment. This optical memory device has substantially the same configuration as that of the first embodiment, but uses an axicon 401 having one conical surface and is disposed between a
The donut beam converted into linearly polarized parallel light by the
第1の実施形態と同様に、本実施形態にかかる光メモリ装置も、情報の記録が可能な記録媒体や、表面記録型の記録媒体を用いることが可能であり、特定の記録媒体に限定されることなく適用可能である。 Similar to the first embodiment, the optical memory device according to the present embodiment can use a recording medium capable of recording information or a surface recording type recording medium, and is limited to a specific recording medium. It is applicable without.
〔第5の実施形態〕
本発明を好適に実施した第5の実施形態について説明する。図11及び図12に本実施形態にかかる光メモリ装置の構成を示す。本実施形態に置いては、第4の実施形態におけるアキシコン401を半導体レーザ101と一体化して構成するようにした。図12に示すように、半導体レーザ101のチップ(レーザ光の発光部)から放射されるレーザ光を外部に取り出すための透明窓1011を円錐形状のガラス窓とすることで発散するドーナツビームを生成している。
[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment in which the present invention is preferably implemented will be described. 11 and 12 show the configuration of the optical memory device according to the present embodiment. In the present embodiment, the axicon 401 in the fourth embodiment is integrated with the
このドーナツビームは、コリメートレンズ102で平行光となり、偏光変換素子103において、ラジアル偏光ドーナツビームへと変換される。
The donut beam is converted into parallel light by the
第1の実施形態と同様に、本実施形態にかかる光メモリ装置も、情報の記録が可能な記録媒体や、表面記録型の記録媒体を用いることが可能であり、特定の記録媒体に限定されることなく適用可能である。 Similar to the first embodiment, the optical memory device according to the present embodiment can use a recording medium capable of recording information or a surface recording type recording medium, and is limited to a specific recording medium. It is applicable without.
〔第6の実施形態〕
本発明を好適に実施した第6の実施形態について説明する。図13に本実施形態にかかる光メモリ装置の構成を示す。この光メモリ装置は反射型の対物レンズを用いてラジアル偏光の軸対称ドーナツビームを形成する点で第1の実施形態と相違する。なお、第1の実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付して表し、重複する説明は省略する。この光メモリ装置は、光源に半導体レーザ101(例えば、発光波長約405nmの青紫色半導体レーザ)が用いられ、ここから放射された直線偏光のガウスビームは、コリメートレンズ102で平行光に変換された後、偏光変換素子103へ入力される。偏光変換素子103に入射された直線偏光のガウスビームは、ここでラジアル偏光の軸対称偏光ビームへと変換されて出射される。
[Sixth Embodiment]
A sixth embodiment in which the present invention is preferably implemented will be described. FIG. 13 shows the configuration of the optical memory device according to the present embodiment. This optical memory device is different from the first embodiment in that a radially polarized axially symmetric donut beam is formed using a reflective objective lens. In addition, about the component similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and it represents, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In this optical memory device, a semiconductor laser 101 (for example, a blue-violet semiconductor laser having an emission wavelength of about 405 nm) is used as a light source, and a linearly polarized Gaussian beam emitted therefrom is converted into parallel light by a
偏光変換素子103の構成としては、種々のものが存在するが、特定の構成に限定されることはない。構成例の一例をあげれば、第1の実施形態と同様に、液晶を用いた偏光変換素子を用いることができる。
There are various configurations of the
偏光変換素子103を通ったビームは、信号検出光学系との光路分岐のためのビームスプリッタ105(例えば、透過光と反射光との割合が7:3であるような偏光依存性のないもの)を通ったのち、反射型の対物レンズ601によって記録媒体へ集光される。
The beam that has passed through the
図14及び15に、反射型の対物レンズ601の構成を示す。図示するように、反射型対物レンズ601としては、透明部材6011(ガラスや樹脂など)を加工して作られた一つの屈折面6012と二つの反射面6013,6014(アルミや銀などの金属膜や誘電体多層反射膜など)を有する構成のものを用いる。
14 and 15 show the configuration of a reflective
反射型対物レンズ601へ入射されたビームは、屈折面6012で第1の反射面6013に向けて集光し、第1の反射面6013において第2の反射面6014に向けて放射状に反射され、さらに第2の反射面6014で反射されて記録媒体20の記録面に集光するようになっている。つまり、反射型対物レンズ601に入射されたラジアル偏光の軸対称偏光ビームは、反射型対物レンズ601の中でドーナツビームへ変換されて集光するようになっている。
The beam incident on the reflective
このような構成の対物レンズを用いる場合でも、第1の実施形態と同様に、N.Aが大きい方が集光スポットは小さくなる。このため、反射型対物レンズには、N.A0.85以上のものが適用される。 Even when the objective lens having such a configuration is used, as in the first embodiment, N.I. The larger A is, the smaller the focused spot becomes. For this reason, the reflection type objective lens includes N.I. A 0.85 or more is applied.
反射型対物レンズ601によって集光された光は、記録媒体20で反射され、再び反射型対物レンズ601を通ってビームスプリッタ105で光検出器108(例えばフォトダイオード)側へと導かれる。
光検出器108では、再生信号の検出及びフォーカスサーボ(常に記録面上に集光スポットを形成するために行う制御)やトラッキング(一連の記録データが並ぶデータトラックに沿って集光スポットを形成するために行う制御)を行うための信号が検出される。
The light condensed by the reflective
The
図16及び図17に示すように、本実施形態の記録媒体30は、情報が記録されている記録面に対して基板と反対側からレーザ光を照射する表面記録型の記録媒体である。つまり、円盤形状の基板31(例えばポリカーボネートやガラスを材料に用いたもの)の片面に金属膜32(金、銀、アルミなど)、さらにその上に透明な保護膜33(誘電体材料)が設けられている。
そして、記録情報を反映した凹凸(記録情報を表す記録ピット34)が円盤の中心に対して同心円状又は渦状に配列されている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
Concavities and convexities (recording pits 34 representing recording information) reflecting the recording information are arranged concentrically or spirally with respect to the center of the disk.
基板31の厚さは特には限定されないが、1mm程度のものを用いることができる。記録ピット34及び一連の連続したデータが並んだデータトラックの配置構造例としては、例えば、データトラック間の距離(トラックピッチ)が約200nm、記録ピット34の長さ(図17における紙面上下方向の長さ)が最短で100nmといったサイズで構成される。
The thickness of the substrate 31 is not particularly limited, but a substrate having a thickness of about 1 mm can be used. As an example of the arrangement structure of the
透明な保護膜33は、記録面上の凹凸を保護するためのものであり、誘電体材料を堆積させた膜や、透明な樹脂フィルムなどを貼り合わせて構成される。保護膜33の厚さは、反射型対物レンズ601のN.Aや装置の機械的精度、保護膜33の均一性などの条件によって最適な値が選定される。例えば、基板31にポリカーボネートを用いた直径12cmの記録媒体30とN.A0.9の反射型対物レンズ601との組合せに対して、数百nmの保護層を設けるといった構成が適用される。記録媒体30全体は、情報を再生する際に、中心に開けられた穴を介してモータ10に取り付けられて回転運動するようになっている。回転状態でレーザ光を保護膜33側から入射して記録面に照射されると、連続した記録データに従った光信号強度の変化が光検出器108(例えば、フォトダイオード)において検出される。
記録媒体30は、モータ10に着脱自在となっていて、他の記録媒体を再生する場合には、記録媒体を交換して上記同様の動作を行えばよい。
The transparent protective film 33 is for protecting irregularities on the recording surface, and is formed by bonding a film on which a dielectric material is deposited, a transparent resin film, or the like. The thickness of the protective film 33 is the same as that of the reflective
The
なお、ここでは反射型の対物レンズ601を用いた構成を例としたが、光源の発光強度が十分にある場合には、図18に示すように、反射型対物レンズ601の代わりに対物レンズ106の中心に金属材料(アルミ、銀、クロムなど)からなる円形の遮光膜1061を設けてドーナツビームを生成する構成であっても良い。
Here, the configuration using the reflective
また、ここでは凹凸で表現される記録情報が予め記録された記録媒体30を用いて、この情報を再生する構成を例としたが、これに限定されることはなく、従来の記録可能な光ディスク(CD−R、CD−RW、DVD−R、DVD−RW、MOなど)と同様に、上記の凹凸の代わりにランドグルーブと呼ばれるガイド溝と、光単独又は光と磁気との組合せによって情報の記録が可能な層構成(透明基板に設ける記録可能な材料の膜及びそれに付随して必要となる誘電体膜や金属膜など)を設けることによって、情報の記録が可能な光メモリ装置を構成することも可能である。
Further, here, the
さらに、ここでは保護膜33側からレーザ光を入射して反対側の記録面の情報を読み出す構成を例として説明したが、基板31側からレーザ光を入射する構成や、二つの透明基板の間に情報を記録するための記録面を設ける構成であっても構わない。
さらには、従来の光ディスクのような円盤形状にとらわれることなく、角形や円筒形の記録媒体であっても構わない。
Further, here, a configuration in which laser light is incident from the protective film 33 side and information on the recording surface on the opposite side is read has been described as an example. However, a configuration in which laser light is incident from the substrate 31 side or between two transparent substrates is described. It may be configured to provide a recording surface for recording information.
Further, the recording medium may be a rectangular or cylindrical recording medium without being constrained by a disk shape like a conventional optical disk.
偏光変換素子103は、レーザ光源(半導体レーザ101)と対物レンズ106との間にあればよく、ビームスプリッタ105と反射型対物レンズ601との間に配置して構成することも可能である。
The
なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれらに限定されることはない。
例えば、上記各実施形態においては、記録媒体が着脱可能な構成を例に説明したが、磁気記録装置の一種であるハードディスクドライブのように、記録媒体は装置内に備え付けられていてもよい。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
Each of the above embodiments is an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these.
For example, in each of the above-described embodiments, the configuration in which the recording medium is detachable has been described as an example. However, the recording medium may be provided in the apparatus like a hard disk drive that is a kind of magnetic recording apparatus.
As described above, the present invention can be variously modified.
10 モータ
20、30 記録媒体
21、31 透明基板
22、32 記録層
23、33 保護層
24、34 記録ピット
101 半導体レーザ
102 コリメートレンズ
103 偏光変換素子
104 遮光素子
105、201 ビームスプリッタ
106 対物レンズ
107 レンズ
108 光検出器
301、302、401 アキシコン
601 反射型対物レンズ
1011 透明窓
1061 遮光膜
2011 誘電体多層膜
2012 反射膜
6011 透明樹脂
6012 屈折面
6013 第1の反射面
6014 第2の反射面
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームを記録媒体の記録面に集光して照射するための集光光学系と、
前記ラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームが前記記録媒体の記録面で反射された光を、光検出器へ導く検出光学系とを備えたことを特徴とする光メモリ装置。 A light emitting optical system for generating a radially polarized axially symmetric donut beam having a circular cross-sectional intensity distribution and a radial electric field oscillation distribution with respect to the central axis;
A condensing optical system for condensing and irradiating the recording surface of the recording medium with the axially symmetric polarized donut beam of radial polarization;
An optical memory device comprising: a detection optical system that guides light reflected by the recording surface of the recording medium to the radial-polarized axially symmetric polarized donut beam to a photodetector.
前記検出光学系に含まれ、前記ラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームが前記記録媒体の記録面で反射された光を前記検出器の方向へ反射する反射部とを一体化したビームスプリッタを備えることを特徴とする請求項1記載の光メモリ装置。 A light-shielding part that is included in the light-emitting optical system and converts light emitted from a laser light source into a donut beam having an annular cross section;
A beam splitter that is included in the detection optical system and that is integrated with a reflecting portion that reflects the light reflected by the recording surface of the recording medium toward the detector, with respect to the radial-polarized axially symmetric polarized donut beam; The optical memory device according to claim 1.
前記ラジアル偏光の軸対称偏光ビームを環状断面のラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームに変換すると共に記録媒体の記録面に集光して照射するための変換集光光学系と、
前記ラジアル偏光の軸対称偏光ドーナツビームが前記記録媒体の記録面で反射された光を、光検出器へ導く検出光学系とを備えたことを特徴とする光メモリ装置。 A light emitting optical system for generating a radially polarized axially symmetric polarized beam having a radial electric field vibration distribution with respect to the central axis;
A conversion condensing optical system for converting the radially polarized axially symmetric polarized beam into a radially polarized axially symmetric donut beam having a circular cross section and condensing and irradiating the recording surface of the recording medium;
An optical memory device comprising: a detection optical system that guides light reflected by the recording surface of the recording medium to the radial-polarized axially symmetric polarized donut beam to a photodetector.
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-
2004
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