JP2007250072A - Optical information recording and reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,光ディスク装置などの光情報記録再生装置に関し,特に,Solid Immersion Lens(以下SILと省略する)を用いて,光ディスクの情報記録層に記録再生を行う近接場記録用光情報記録再生装置に関するものである。 The present invention relates to an optical information recording / reproducing apparatus such as an optical disk apparatus, and more particularly to an optical information recording / reproducing apparatus for near-field recording that performs recording / reproducing on an information recording layer of an optical disk using Solid Immersion Lens (hereinafter abbreviated as SIL). It is about.
光ディスクの記録密度を向上させるためには,記録再生に用いる光の波長を短くし,対物レンズの開口数(NA)を大きくして,光ディスク記録面上の光スポット径を小さくすることが求められる。従来より,対物レンズの先玉を記録面上に記録波長の数分の1(例えば,1/2)以下に近接させて,いわゆるSILを構成し,NAを空気中においても1以上とする試みがなされて来た。例えば,それらは,Japan Journal Applied Physics誌44巻(2005)P3564−3567に記載の“Near Field Recording on First−Surface Write−Once Media with a NA=1.9 Solid Immersion Lens”に詳しい(非特許文献1)。また,Optical Data Storage 2004,Proceedings of SPIE 5380巻(2004)“Near Field read−out of first−surface disk with NA=1.9 and a proposal for a cover−layer incident,dual−layer near field system”に詳しい(非特許文献2)。
In order to improve the recording density of the optical disc, it is required to shorten the wavelength of light used for recording and reproduction, increase the numerical aperture (NA) of the objective lens, and reduce the light spot diameter on the optical disc recording surface. . Conventionally, a so-called SIL is formed by bringing the tip of the objective lens close to a fraction of the recording wavelength (for example, 1/2) or less on the recording surface, and an NA is set to 1 or more even in the air. Has been made. For example, they are described in “Japan Field Applied on First-Surface Write-Once Media with ID” in
図6から図9を用いて,従来の技術について説明する。図6を用いて,従来例(Japan Journal Applied Physics誌44巻(2005)P3564−3567)の近接場記録用の光ピックアップの構成について説明する。波長405nmの半導体レーザ1から出射された光束は,コリメータレンズ2で平行光束とされ,ビーム整形プリズム3に入射して等方的な光量分布とされる。非偏光ビームスプリッタ(NBS)4を経て,偏光ビームスプリッタ(PBS)7を透過した光束は,1/4波長板(QWP)8を通過し,直線偏光から円偏光に変換される。なお,非偏光ビームスプリッタ(NBS)4で反射された光束を受光し,半導体レーザ1の出射パワーを制御するための光検出器(LPC−PD)6を設けられている。1/4波長板を透過した光束は,エキスパンダレンズ9に入射する。エキスパンダレンズ9は,後述する対物レンズやSILで発生する球面収差を補正するためのレンズで,球面収差に応じて2枚のレンズ間隔を制御可能なように構成されている。エキスパンダレンズからの光束は,対物レンズの後玉レンズ10に入射する。対物レンズは後玉レンズ10とSIL(先玉レンズ)11からなり,それらはフォーカスとトラッキング方向に2つのレンズを一体に駆動する2軸アクチュエータ(図示しない)上に実装されている。SILには,図7および図8に説明するように2つのタイプがある。
The prior art will be described with reference to FIGS. The configuration of an optical pickup for near-field recording in a conventional example (Japan Journal Applied Physics, Vol. 44 (2005) P3564-357) will be described with reference to FIG. A light beam emitted from the
図7は,対物レンズ後玉101により絞り込まれた光束を半球レンズのSIL102−aの底面に集光するものである。光束は半球レンズの球面に垂直に入射し,半球がない場合と同じ光路を経て底面に集光されるので,半球レンズの屈折率分だけ波長が短くなるのと等価となり,光スポット径を縮小する効果がある。即ち,半球レンズの屈折率をN,対物レンズ後玉101の開口数をNAとすると,光ディスク14の記録面上ではN×NA相当の光スポットが得られる。例えば,NA=0.7の対物レンズ101にN=2の半球レンズのSILを組み合わせれば,実効NAをNAeffとして,NAeff=1.4に達する。半球レンズ102−aの厚み誤差は,10μm程度許容できるので量産が容易である。 FIG. 7 condenses the light beam focused by the objective lens rear lens 101 on the bottom surface of the hemispherical lens SIL 102-a. The light beam enters the hemisphere lens's spherical surface perpendicularly, and is condensed on the bottom surface through the same optical path as when there is no hemisphere, so it is equivalent to shortening the wavelength by the refractive index of the hemisphere lens and reducing the light spot diameter. There is an effect to. That is, if the refractive index of the hemispherical lens is N and the numerical aperture of the objective lens rear lens 101 is NA, a light spot equivalent to N × NA is obtained on the recording surface of the optical disk 14. For example, when the SIL of the hemispherical lens of N = 2 is combined with the objective lens 101 of NA = 0.7, NAeff = 1.4 is reached with the effective NA as NAeff. Since the thickness error of the hemispherical lens 102-a can be allowed to be about 10 μm, mass production is easy.
一方,図8は,対物レンズ後玉により絞り込まれた光束を超半球レンズのSIL102−bの底面に集光するものである。超半球102−bの半径をRとすると,底面は超半球102−bの中心からR/Nだけ隔たった面である。底面における光軸と光束のなす角をθtとするとSILに入射する光線が光軸となす角度θiとの間には,(1)式の関係が成り立つ。
sinθt=N×sinθi (1)式
sinθiは,対物レンズ後玉101のNAに他ならないから,屈折率NのSIL中に集光されることを勘案すると,光ディスク14の記録面上ではN2×NA相当の光スポットが得られる。SIL102−bに光束が入射可能な条件から,対物レンズ後玉101のNAは,(1)式より1/N以下に制限される。SIL102−bにN=2の硝材を用いれば,対物レンズ後玉101に比較的低いNA,例えばNA=0.5の対物レンズを用いても,NAeff=2.0相当の光スポットを得ることが可能である。但し,超半球レンズ102−bの厚み誤差は,1μm程度しか許容できないのが難点である。
On the other hand, FIG. 8 condenses the light beam narrowed down by the rear lens of the objective lens on the bottom surface of the SIL 102-b of the super hemispherical lens. When the radius of the super hemisphere 102-b is R, the bottom surface is a surface separated from the center of the super hemisphere 102-b by R / N. If the angle between the optical axis and the light beam on the bottom surface is θt, the relationship of equation (1) is established between the angle θi between the light beam incident on the SIL and the optical axis.
sin θt = N × sin θ i (1) Since sin θ i is nothing but the NA of the objective lens rear lens 101, N 2 × A light spot equivalent to NA is obtained. The NA of the objective lens rear lens 101 is limited to 1 / N or less from the equation (1) because the light beam can enter the SIL 102-b. If a glass material of N = 2 is used for the SIL 102-b, a light spot corresponding to NAeff = 2.0 can be obtained even if a relatively low NA, for example, an NA = 0.5 objective lens is used for the rear lens 101 of the objective lens. Is possible. However, it is difficult that the thickness error of the super hemispherical lens 102-b is only allowed to be about 1 μm.
いずれのSILにおいても,SIL底面と光ディスク12の距離が,光源の波長405nmの数分の1以下,例えば100nm以下の近距離にある場合のみ,SIL底面からエバネッセント光として記録面に作用する。その結果、NAeffの光スポット径による記録再生が可能である。この距離を保つために後述するギャップサーボが用いられる。図6に戻って復路の光学系について説明する。光ディスク12で反射された光束は逆回りの円偏光となり,SIL11および対物レンズ10に入射して平行光束に再び変換される。エキスパンダレンズ9,1/4波長板8を通過し,往路とは直交する方向の直線偏光とされた光束は,PBS7で反射される。1/2波長板(HWP)13で偏光面を45°回転された光束のうちS偏光成分は,偏光ビームスプリッタ14で反射され,レンズ15を経由してRF光検出器(RFPD)16上に集光されて,光ディスク12上の情報であるRF出力17が再生される。1/2波長板(HWP)13で偏光面を45°回転された光束のうちP偏光成分は,偏光ビームスプリッタ14を透過し,非偏光ビームスプリッタ18で反射され,レンズ19を経由して2分割のTr光検出器(TRPD)20上に集光されて,トラッキングエラー21が出力される。
In any SIL, only when the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk 12 is a short distance of a fraction of a wavelength of 405 nm of the light source, for example, 100 nm or less, the SIL acts on the recording surface as evanescent light. As a result, recording / reproduction with a NAeff light spot diameter is possible. In order to maintain this distance, a gap servo described later is used. Returning to FIG. 6, the return optical system will be described. The light beam reflected by the optical disk 12 becomes reverse circularly polarized light, enters the
一方,SIL11の底面で反射された光束のうち,全反射をしないNAeff<1の光束については,上記の光ディスク12からの反射光と同様に,入射と逆回りの円偏光として反射される。全反射を起こすNAeff≧1の光束については,P偏光成分とS偏光成分の間に次式で示す位相差δを生じ,円偏光からずれて楕円偏光となる。
tan(δ/2)=cosθi×√(N2×sin2θi−1)/(N×sin2θi) (2)式
したがって,1/4波長板8を通過すると往路と同じ方向の偏光成分を含むことになる。この偏光成分は,PBS7を透過してNBS4で反射され,レンズ26を経由してGE光検出器(GEPD)27上に集光される。この光束の光量は,近接場領域において,SIL底面と光ディスクの距離が近づくに従い単調減少するので,ギャップエラー信号28として用いることができる。予め目標の閾値を決めておけば,ギャップサーボを行うことにより,SIL底面と光ディスクの距離を100nm以下の所望の距離に保つことができる。ギャップサーボに関しては,前述のJapan Journal Applied Physics誌44巻(2005)P3564−3567の論文に詳しい。また,この光束は,光ディスク12上の記録情報による変調を受けていないので,記録情報の有無に関わらず,安定したギャップエラー信号を得ることができる。
On the other hand, among the light beams reflected from the bottom surface of the
tan (δ / 2) = cos θi × √ (N 2 × sin 2 θi−1) / (N × sin 2 θi) (2) Therefore, when passing through the quarter wavelength plate 8, the polarization component in the same direction as the forward path Will be included. This polarized light component passes through the
前述したように,超半球SILは,NAを簡単に高めることができる利点があり,例えばNAeff=2とすれば,直径120mmのディスクに150GBの記録が可能である。しかし,SILのレンズ厚み製造誤差を極めて厳しく管理する必要がある。また,記録層を保護する保護層の屈折率はNAeffよりも高くなくては,エバネッセント光が記録層に達しないので,必然的に保護層の材質は屈折率が2を超えるような無機材料でなくてはならない。即ち,超半球SILでは,安価にスピンコートなどで塗布が可能であるが屈折率の低い(N=1.6程度)の有機材料保護層を用いることができない。記録層が擦過などで傷つくことを防止する保護層は,少なくとも数μm程度は必要であるから,これらを無機材料で作成することは,高いコストを要する。一方,半球SILは,安価に使用できる対物レンズのNAから考えて,NAeff=1.5程度が限界である。この場合,直径120mmのディスクに84GBの記録が可能である。しかし,記録層を保護する保護層の屈折率は1.6程度を選ぶことができるので,安価な有機材料保護層を用いることが可能である。これらのSILの比較に関しては,前述のOptical Data Storage 2004,Proceedings of SPIE 5380巻(2004)の論文に詳しい。 As described above, the super hemisphere SIL has an advantage that the NA can be easily increased. For example, if NAeff = 2, 150 GB can be recorded on a disk having a diameter of 120 mm. However, it is necessary to strictly manage the SIL lens thickness manufacturing error. Further, since the evanescent light does not reach the recording layer unless the refractive index of the protective layer protecting the recording layer is higher than NAeff, the material of the protective layer is necessarily an inorganic material having a refractive index exceeding 2. Must-have. That is, the super hemisphere SIL can be applied at low cost by spin coating or the like, but an organic material protective layer having a low refractive index (N = about 1.6) cannot be used. Since the protective layer for preventing the recording layer from being damaged by rubbing or the like is required to be at least several μm, it is expensive to produce them with an inorganic material. On the other hand, the hemispherical SIL has a limit of NAeff = 1.5 considering the NA of an objective lens that can be used at low cost. In this case, 84 GB can be recorded on a disk having a diameter of 120 mm. However, since the refractive index of the protective layer protecting the recording layer can be selected to be about 1.6, an inexpensive organic material protective layer can be used. The comparison of these SILs is detailed in the above-mentioned paper of Optical Data Storage 2004, Proceedings of SPIE 5380 (2004).
また,ディスク12の詳細と半球SILについて,図9を用いて説明する。図9において,ディスク12には,ポリカーボネート基板12−1の上に情報トラックやピットが形成されたトラックを有する記録層12−2が設けられている。記録層の上には,例えば2P(Photo Polymer)からなる3μmの一定厚みのカバー層12−5が設けられている。 Details of the disk 12 and the hemisphere SIL will be described with reference to FIG. In FIG. 9, the disk 12 is provided with a recording layer 12-2 having tracks on which information tracks and pits are formed on a polycarbonate substrate 12-1. On the recording layer, for example, a cover layer 12-5 having a constant thickness of 3 μm made of 2P (Photo Polymer) is provided.
仮想的な半球SIL11の球の中心(点線で示した円の中心)は,ほぼ記録層12−2と一致しており,図9エキスパンダレンズ9で平行とされた光束は,対物レンズ10とSIL11を経て,前述の球の仮想的な中心である記録層に合焦される。
The center of the sphere of the virtual hemisphere SIL11 (the center of the circle indicated by the dotted line) substantially coincides with the recording layer 12-2, and the light beam made parallel by the expander lens 9 in FIG. Through the
対物レンズは不図示の2軸アクチュエータにより,ギャップエラー信号28を用いてSILとディスク12間の距離を所定の値に保たれ,トラッキングエラー21により所望のトラックへの追従が行われる。
しかし,従来の近接場記録用光情報記録再生装置には,以下のような問題点があった。上記従来例の構成では,分離素子であるPBS7,NBS4が平行光中に配されているため,往路より分離された戻り光も平行光となる。このため,各光検出器に集光するレンズ15,レンズ19,レンズ26が別途必要となり,装置の大型化,高コスト化を招くという課題がある。 However, the conventional optical information recording / reproducing apparatus for near-field recording has the following problems. In the configuration of the conventional example described above, since the separation elements PBS7 and NBS4 are arranged in parallel light, the return light separated from the forward path also becomes parallel light. For this reason, the lens 15, the lens 19, and the lens 26 for condensing the light detectors are separately required, and there is a problem that the apparatus is increased in size and cost.
また,従来例では,ギャップエラー信号28を用いてSILとディスク12間の距離を所定の値に保つだけなので,記録層に正確にフォーカスを合わせるためには,トラッキングエラー信号やRF信号の振幅,変調度などを常に監視する必要があった。フォーカスエラー信号が使用できないのは,前述したようにSIL11の底面からの反射光がノイズとして混入してしまうからである。
In the conventional example, since the gap error signal 28 is used to keep the distance between the SIL and the disk 12 at a predetermined value, the tracking error signal and the amplitude of the RF signal, It was necessary to constantly monitor the degree of modulation. The focus error signal cannot be used because, as described above, the reflected light from the bottom surface of the
従って,カバー層に僅かな厚みむらが生じても,それに迅速に追従することが出来ず,正確な情報の記録再生が困難となってしまっていた。または,温度変化などにより,半導体レーザ1の波長が変化しても,それに迅速に追従することが出来ず,正確な情報の記録再生が困難となってしまっていた。
Therefore, even if a slight thickness unevenness occurs in the cover layer, it cannot be quickly followed, and accurate information recording / reproduction becomes difficult. Or, even if the wavelength of the
本発明は上記課題に鑑み,正確な情報の記録再生を実現しながら,装置の小型化,部品点数の削減による低コスト化を実現することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize cost reduction by reducing the size of the apparatus and reducing the number of parts while realizing accurate information recording / reproduction.
上記課題を解決するために,光情報記録再生装置において、光源と、前記光源から出射された光束を平行光束化するコリメータと、前記平行光束を光記録媒体上に照射するための、NA<1を満たすレンズとSILレンズとからなる実行開口数が1より大きな対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光のうち、前記対物レンズのNA<1の光束のみを検出する光検出器とを備え、前記光検出器は前記コリメータによって集光された光束を受光するように配置されていることを特徴とする光情報記録再生装置を提供する。 In order to solve the above problems, in an optical information recording / reproducing apparatus, NA <1 for irradiating a light source, a collimator for converting the light beam emitted from the light source into a parallel light beam, and the parallel light beam on the optical recording medium. An objective lens having an effective numerical aperture larger than 1 and a photodetector that detects only the luminous flux of NA <1 of the objective lens out of the reflected light from the optical recording medium. The optical detector is arranged so as to receive the light beam collected by the collimator. An optical information recording / reproducing apparatus is provided.
本発明の構成によれば、復路において,分離素子であるNBS4,PBS7に入射する光束は集束光となる。このため,従来例に示した,各光検出器に集光するためのレンズを廃止することが可能となり,部品点数の削減による低コスト化,光路長の短縮に伴う装置の小型化が実現される。 According to the configuration of the present invention, in the return path, the light beam incident on the NBS4 and the PBS7 that are the separation elements becomes the focused light. For this reason, it is possible to eliminate the lens for focusing on each photodetector as shown in the conventional example, and the cost can be reduced by reducing the number of parts, and the device can be downsized along with the shortening of the optical path length. The
更に,記録層に正確にフォーカスを合わせるためにフォーカスエラー信号を使用できる。このため,カバー層に僅かな厚みむらが生じても,それに迅速に追従することが出来,正確な情報の記録再生が可能となる。また,温度変化などにより,半導体レーザ1の波長が変化しても,それに迅速に追従することが出来,正確な情報の記録再生が可能となる。なお,該構成においても,従来例と比較し,少なくともGE光検出器(GEPD)27に集光するためのレンズが不要になるため,部品点数の削減による低コスト化,小型化が実現される。
Furthermore, a focus error signal can be used to accurately focus the recording layer. For this reason, even if a slight thickness unevenness occurs in the cover layer, it can be quickly followed, and accurate information recording and reproduction can be performed. Further, even if the wavelength of the
以下,本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施例1)
図1,図2を用いて本発明の第一の実施例について説明する。図1は本発明の近接場記録用光ピックアップの構成について説明したものである。
Example 1
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 illustrates the configuration of an optical pickup for near-field recording according to the present invention.
波長405nmの半導体レーザ1から出射された光束は,ハーフミラーのような非偏光ビームスプリッタ(NBS)4を経て,偏光ビームスプリッタ(PBS)7,1/4波長板(QWP)8を通過し,直線偏光から円偏光に変換される。なお,非偏光ビームスプリッタ(NBS)4で反射された光束は,半導体レーザ1の出射パワーを制御するための光検出器(LPC−PD)6に差し向けられる。QWP8を透過した光束はコリメータ30に入射し,平行光束とされ,対物レンズの後玉レンズ10に入射する。なお,コリメータ30は図示しないボイスコイルモータやラックなどによって,往路の光軸に沿って移動可能に構成されている。また,後述するフォーカスエラー信号に基づいて該コリメータが光軸方向に沿って可動することで光ディスク12の記録層にフォーカスを合わせる。対物レンズは後玉レンズ10とSIL(先玉レンズ)11からなり,それらはフォーカスとトラッキング方向に2つのレンズを一体に駆動する2軸アクチュエータ(図示しない)上に実装されている。SILには,屈折率Nが1より大きな材質からなる、図8に説明した半球タイプのSILがもちいられている。NA=0.7の対物レンズ(後玉レンズ)10にN=2の半球レンズのSIL11を組み合わせて,NAeff=1.4とした。
A light beam emitted from the
SIL底面と光ディスク12の距離が,光源の波長405nmの数分の1以下,例えば100nm以下の近距離にある場合のみ,SIL底面からエバネッセント光として記録面に作用し,NAeffの光スポット径による記録再生が可能である。この距離を保つために前述のギャップサーボが用いられている。 Only when the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk 12 is a short distance of a fraction of the light source wavelength of 405 nm, for example, 100 nm or less, the recording surface acts as evanescent light from the bottom surface of the SIL, and recording is performed with the NAeff light spot diameter. Playback is possible. The gap servo described above is used to maintain this distance.
光ディスク12で反射された光束は逆回りの円偏光となり,SIL11および対物レンズ10に入射して平行光束に再び変換される。平行光束はコリメータ30を通過することで集束光となり,QWP8を通過することで往路とは直交する方向の直線偏光となり,PBS7で反射される。PBS7で反射された光束は,ホログラム33に入射する。ホログラム33には図2に示すホログラムパターンが設けられている。
The light beam reflected by the optical disk 12 becomes reverse circularly polarized light, enters the
より詳述すると,図2において,ディスクからの反射光束は,瞳径周縁部ではNA=1.4(NA>1)となる。本実施例においては,その中心部のNA<1,例えば,NA=0.85程度の光束の一部を,フォーカスエラー信号生成用に非点収差を発生させながら回折させている。なお,ホログラム33によって非点収差を発生させながら回折させる方法については,周知のため説明を省略する。透過光束をNA=1よりも10%程度小さくするのは,対物レンズ10およびSIL11がディスク偏芯に伴い,ディスク半径方向に移動した場合に,外周部のNA>1となる光束が混入しないためである。開口径は,NA=0.75から0.95の範囲とするのが好適である。なぜならば,NAを著しく低くすると,フォーカス感度が低下してしまうからである。回折されたフォーカスエラー信号生成用の光束は,RF/Tr/Fo光検出器(RF/Tr/Fo−PD)29上の4分割された受光面(図示せず)に集光されることで,周知の非点収差法により,フォーカスエラー信号34が得られる。
More specifically, in FIG. 2, the reflected light beam from the disk is NA = 1.4 (NA> 1) at the periphery of the pupil diameter. In this embodiment, a part of the light beam with NA <1, for example, NA = 0.85, at the center thereof is diffracted while generating astigmatism for generating a focus error signal. The method of diffracting while generating astigmatism with the hologram 33 is well known and will not be described. The reason why the transmitted light beam is made about 10% smaller than NA = 1 is that when the
なお,ギャップサーボにより,波長405nmの数分の1以下,例えば50nmの距離にSILと光ディスク間が保たれている場合では,NA>1の輪環部はSIL底面からの反射光が多く含まれていて,フォーカスエラー信号34にとってはノイズとなる。従って,ホログラム33のフォーカスエラー信号生成用のホログラムパターンはNA<1以下,例えば,図2の点線の内側であるNA<0.85の光束を回折させる。NA<1の光束には,ディスク12の記録層からの反射光が多く含まれていて,容易にフォーカス情報を得ることができる。
When the gap servo maintains the distance between the SIL and the optical disc at a fraction of a wavelength of 405 nm, for example, at a distance of 50 nm, the ring portion with NA> 1 contains a lot of reflected light from the bottom surface of the SIL. Therefore, it becomes noise for the
また,図2に示したホログラム33を透過した光束(NA>0.85の全光束と,NA<0.85の0次光)は,RF/Tr/Fo光検出器(RF/Tr/Fo−PD)29上の前記4分割された受光面に並列に配置された2分割された受光面(図示せず)に集光される。その結果,光検出器からはRF出力17と,トラッキングエラー信号21が出力される。なお,本実施例においては公知であるプッシュプル法によってトラッキングエラー信号を生成する。
Further, the light beam (the total light beam with NA> 0.85 and the 0th-order light with NA <0.85) transmitted through the hologram 33 shown in FIG. 2 is an RF / Tr / Fo detector (RF / Tr / Fo). The light is condensed on a light receiving surface (not shown) divided into two, which is arranged in parallel with the light receiving surface divided into four on the PD) 29. As a result, the
一方,SIL11の底面で反射された光束のうち,全反射をしないNAeff<1の光束については,上記の光ディスク12からの反射光と同様に,入射と逆回りの円偏光として反射される。全反射を起こすNAeff≧1の光束については,P偏光成分とS偏光成分の間に(2)式で示す位相差δを生じ,円偏光からずれて楕円偏光となり,QWP8を通過すると往路と同じ方向の偏光成分を含むことになる。この偏光成分は,PBS7を透過してNBS4で反射され,GE光検出器(GEPD)27上に集光される。この光束の光量は,近接場領域において,SIL底面と光ディスクの距離が近づくに従い単調減少するので,ギャップエラー信号28として用いることができる。予め目標の閾値を決めておけば,2軸アクチュエータを駆動してギャップサーボを行うことにより,SIL底面と光ディスクの距離を100nm以下の所望の距離に保つことができる。また,半導体レーザ1の出射パワーを制御するための光検出器(LPC−PD)6の出力を用いて,ギャップエラー信号28を正規化することができる。
On the other hand, among the light beams reflected from the bottom surface of the
フォーカスエラー信号34は,不図示のサーボ回路を介してコリメータ30の図示しない駆動源に供給される。これにより,コリメータ30を駆動し,光ディスク12の記録層にフォーカスを合わせる。
The
以上,詳述したように本発明の構成によって,復路において,分離素子であるNBS4,PBS7に入射する光束は集束光となる。このため,従来例に示した,各光検出器に集光するためのレンズ15,レンズ19,レンズ26を廃止することが可能となり,装置の小型化,低コスト化が実現される。
As described above in detail, according to the configuration of the present invention, in the return path, the light beam incident on the
本発明においては,記録層に正確にフォーカスを合わせるために,フォーカスエラー信号を使用できるので,カバー層に僅かな厚みむらが生じても,それに迅速に追従することが出来,正確な情報の記録再生が可能となる。また,温度変化などにより,半導体レーザ1の波長が変化しても,それに迅速に追従することが出来,正確な情報の記録再生が可能となる。更に,本発明の構成によって,復路において,分離素子であるNBS4,PBS7に入射する光束は集束光となる。このため,従来例に示した,各光検出器に集光するためのレンズを廃止することが可能となり,光路長の短縮に伴う装置の小型化が実現される。また,従来例と比較し,少なくともGE光検出器(GEPD)27に集光するためのレンズが不要になるため,部品点数の削減による低コスト化,小型化も実現される。
In the present invention, since a focus error signal can be used to accurately focus the recording layer, even if a slight thickness unevenness occurs in the cover layer, it can be quickly followed and accurate information recording can be performed. Playback is possible. Further, even if the wavelength of the
(実施例2)
図3を用いて本発明の第2の実施例を説明する。なお,本実施例においては第1の実施例と同様の素子には同じ符号が用いられている。
(Example 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the same reference numerals are used for the same elements as in the first embodiment.
波長405nmの半導体レーザ1から出射された光束は,非偏光ビームスプリッタ(NBS)4を経て,偏光ビームスプリッタ(PBS)7を通過し,コリメータ30に入射する。なお,非偏光ビームスプリッタ(NBS)4で反射された光束は,半導体レーザ1の出射パワーを制御するための光検出器(LPC−PD)6に差し向けられる。コリメータ30に入射した光束は,平行光束とされ,対物レンズの後玉レンズ10に入射する。なお,コリメータ30は第一のコリメータ30aと,第二のコリメータ30bから構成されている。また,本実施例においては後述するフォーカスエラー信号に基づいて第一のコリメータ30aが光軸方向に沿って可動することで光ディスク12の記録層にフォーカスを合わせる。対物レンズは後玉レンズ10とSIL(先玉レンズ)11からなり,それらはフォーカスとトラッキング方向に2つのレンズを一体に駆動する2軸アクチュエータ(図示しない)上に実装されている。SILには,図8に説明した半球タイプのSILがもちいられている。NA=0.7の対物レンズ(後玉レンズ)10にN=2の半球レンズのSIL11を組み合わせて,NAeff=1.4とした。
A light beam emitted from the
SIL底面と光ディスク12の距離が,光源の波長405nmの数分の1以下,例えば100nm以下の近距離にある場合のみ,SIL底面からエバネッセント光として記録面に作用し,NAeffの光スポット径による記録再生が可能である。この距離を保つために前述のギャップサーボが用いられている。 Only when the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk 12 is a short distance of a fraction of the light source wavelength of 405 nm, for example, 100 nm or less, the recording surface acts as evanescent light from the bottom surface of the SIL, and recording is performed with the NAeff light spot diameter. Playback is possible. The gap servo described above is used to maintain this distance.
光ディスク12で反射された光束は,SIL11および対物レンズ10に入射して平行光束に再び変換される。平行光束はコリメータ30を通過することで集束光となり,往路と同じ方向の直線偏光の光束は,PBS7を透過し,NBS4で反射される。なお,NBS4で反射された光束から,RF出力17,トラッキングエラー信号21,フォーカスエラー信号34を生成する手段は実施例1と同様のため説明を省略する。
The light beam reflected by the optical disk 12 enters the
フォーカスエラー信号34は,不図示のサーボ回路を介してコリメータ30aの図示しない駆動源に供給される。これにより,コリメータ30aを駆動し,光ディスク12の記録層にフォーカスを合わせる。一方,SIL11の底面で反射された光束のうち,全反射をしないNAeff<1の光束については,上記の光ディスク12からの反射光と同様に,ほぼ入射時と同様の直線偏光として反射される。全反射を起こすNAeff≧1の光束については,入射偏光方向とそれに直交する方向以外のアジムスでSIL底面に入射する光束では,反射光のP偏光成分とS偏光成分の間に(2)式で示す位相差δを生じ,楕円偏光となる。その結果、反射光は往路と直交方向の偏光成分を含むことになる。この偏光成分は,PBS7で反射され,GE光検出器(GEPD)27上に集光される。この光束の光量は,近接場領域において,SIL底面と光ディスクの距離が近づくに従い単調減少するので,ギャップエラー信号28として用いることができる。予め目標の閾値を決めておけば,2軸アクチュエータを駆動してギャップサーボを行うことにより,SIL底面と光ディスクの距離を100nm以下の所望の距離に保つことができる。また,半導体レーザ1の出射パワーを制御するための光検出器(LPC−PD)6の出力を用いて,ギャップエラー信号28を正規化することができる。
The
本実施例においては,実施例1の効果のみならず,QWPを廃止することが可能となるため更なる低コスト化が実現可能である。 In the present embodiment, not only the effects of the first embodiment but also the QWP can be abolished, so that further cost reduction can be realized.
また,図4に示すように,GEPD27を往路の光軸から距離cの位置に配することで,更なる装置の小型化も実現可能である。本発明の光学系は,NBS4,PBS7における復路の光束が,コリメータ30によって集束光とされることを利用し,各々の光検出器に集光するものである。このため,図1,図3に示すように,各々の分離素子から,各々の光検出器までの距離は,コリメータ30に近い分離素子(PBS7)側が長くなる。より具体的には,半導体レーザ1からNBS4の中心(光軸と反射面の交点)までの距離nとほぼ等価な距離分,NBS4の中心からRF/Tr/Fo−PDまでの距離が必要である。同様に半導体レーザ1からPBS7の中心までの距離をpとすると,PBS7の中心からGEPD27までの距離も約pとなる。
Further, as shown in FIG. 4, by further disposing the
しかしながら本実施例においてはPBS7によって分離される光束はギャップエラー信号28を生成する。ギャップエラー信号28は光量の総和によって検出するため,半導体レーザ1の出射パワーを制御するための光検出器(LPC−PD)6と同様のセンサを使用することが可能である。このため,図4に示すように,往路の光軸からLPC−PDまでの距離をaとし,NBS4の中心からPBS7の中心までの距離をbとすると,往路の光軸からGEPD27までの距離cは,
c≧(b−a) (3)式
であれば受光した光束が光検出器の検出領域から超過しないこととなる。ここで,半導体レーザ1からPBS7までの距離pはp>bであることは自明のため,上記cの最小値はc<pとなり,PBS7の中心からGEPD27までの距離を減ずることが可能となり更なる装置の小型化が実現する。
However, in this embodiment, the light beam separated by the
If c ≧ (b−a) (3), the received light flux does not exceed the detection area of the photodetector. Since it is obvious that the distance p from the
(実施例3)
図5を用いて本発明の第3の実施例を説明する。なお,本実施例においては第2の実施例と同様の素子には同じ符号が用いられている。
(Example 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the same reference numerals are used for the same elements as in the second embodiment.
波長405nmの半導体レーザ1から出射された光束は,後述する光集積ユニット32を経て,コリメータ30に入射する。なお,光集積ユニット32は,半導体レーザ1の出射パワー制御用の光検出器と,前述のギャップエラー信号生成用光検出器が一体で形成されたLPC/GE光検出器(LPC/GE−PD)31と,NBS4と,PBS7とが一体で構成されている。非偏光ビームスプリッタ(NBS)4で反射された光束は,半導体レーザ1の出射パワーを制御するためにLPC/GE−PD31に差し向けられる。また,コリメータ30に入射した光束は,平行光束とされ,対物レンズの後玉レンズ10に入射する。なお,コリメータ30は第一のコリメータ30aと,第二のコリメータ30bから構成されている。また,本実施例においては後述するフォーカスエラー信号に基づいて第二のコリメータ30bが光軸方向に沿って可動することで光ディスク12の記録層にフォーカスを合わせる。対物レンズは後玉レンズ10とSIL(先玉レンズ)11からなり,それらはフォーカスとトラッキング方向に2つのレンズを一体に駆動する2軸アクチュエータ(図示しない)上に実装されている。SILには,図8に説明した半球タイプのSILがもちいられている。NA=0.7の対物レンズ(後玉レンズ)10にN=2の半球レンズのSIL11を組み合わせて,NAeff=1.4とした。
A light beam emitted from the
SIL底面と光ディスク12の距離が,光源の波長405nmの数分の1以下,例えば100nm以下の近距離にある場合のみ,SIL底面からエバネッセント光として記録面に作用し,NAeffの光スポット径による記録再生が可能である。この距離を保つために前述のギャップサーボが用いられている。 Only when the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk 12 is a short distance of a fraction of the light source wavelength of 405 nm, for example, 100 nm or less, the recording surface acts as evanescent light from the bottom surface of the SIL, and recording is performed with the NAeff light spot diameter. Playback is possible. The gap servo described above is used to maintain this distance.
光ディスク12で反射された光束は,SIL11および対物レンズ10に入射して平行光束に再び変換される。平行光束はコリメータ30を通過することで集束光となり,往路と同じ方向の直線偏光の光束は,PBS7を透過し,NBS4で反射される。なお,NBS4で反射された光束から,RF出力17,トラッキングエラー信号21,フォーカスエラー信号34を生成する手段は実施例1と同様のため説明を省略する。
The light beam reflected by the optical disk 12 enters the
フォーカスエラー信号34は,不図示のサーボ回路を介してコリメータ30aの図示しない駆動源に供給される。これにより,コリメータ30bを駆動し,光ディスク12の記録層にフォーカスを合わせる。
The
一方,SIL11の底面で反射された光束のうち,全反射をしないNAeff<1の光束については,上記の光ディスク12からの反射光と同様に,ほぼ入射時と同様の直線偏光として反射される。全反射を起こすNAeff≧1の光束については,入射偏光方向とそれに直交する方向以外のアジムスでSIL底面に入射する光束では,反射光のP偏光成分とS偏光成分の間に(2)式で示す位相差δを生じ,楕円偏光となる。その結果、反射光は往路と直交方向の偏光成分を含むことになる。この偏光成分は,光集積ユニット32内において,PBS7で反射されLPC/GE−PD31に集光される。この光束の光量は,近接場領域において,SIL底面と光ディスクの距離が近づくに従い単調減少するので,ギャップエラー信号28として用いることができる。予め目標の閾値を決めておけば,2軸アクチュエータを駆動してギャップサーボを行うことにより,SIL底面と光ディスクの距離を100nm以下の所望の距離に保つことができる。また,半導体レーザ1の出射パワーを制御するための光検出器の出力を用いて,ギャップエラー信号28を正規化することができる。
On the other hand, among the light beams reflected from the bottom surface of the
本実施例においては,実施例2の効果のみならず,NBS4,PBS7,LPC/GE−PD31を一体で構成されるため,装置の更なる小型化が実現される。また,各々の部品の位置を調整する必要がないため,組立工数の削減による低コスト化が実現できる。更に上述したように,半導体レーザ1の出射パワーを制御するための光検出器の出力を用いて,ギャップエラー信号28の正規化を行う場合,同一センサ内で演算可能となるため,信号品位の向上も実現可能である。
In the present embodiment, not only the effect of the second embodiment but also the NBS4, PBS7, and LPC / GE-PD31 are integrally configured, so that further downsizing of the apparatus is realized. In addition, since there is no need to adjust the position of each part, the cost can be reduced by reducing the number of assembly steps. Further, as described above, when the gap error signal 28 is normalized by using the output of the photodetector for controlling the emission power of the
なお,本発明は上記本実施例のみに限定されるものではない。例えば表面記録の光ディスクを用いることも可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, a surface-recording optical disk can be used.
1 半導体レーザ
4 非偏光ビームスプリッタ(NBS)
6 LPC−PD
7 偏光ビームスプリッタ
8 1/4波長板
10,101 対物レンズ(後玉レンズ)
11,102−a,102−b SIL(先玉レンズ)
12 光ディスク(記録媒体)
17 RF出力
21 トラッキングエラー信号
27 GE光検出器
28 ギャップエラー信号
29 RF/Tr/Fo光検出器
30 コリメータ
30a 第一のコリメータ
30b 第二のコリメータ
31 LCP/GE光検出器
32 光集積ユニット
33 ホログラム
34 フォーカスエラー信号
103 光ディスク
6 LPC-PD
7 Polarizing beam splitter 8 1/4 wavelength plate 10,101 Objective lens (rear lens)
11, 102-a, 102-b SIL (tip lens)
12 Optical disc (recording medium)
17 RF output 21
Claims (6)
光源と、前記光源から出射された光束を平行光束化するコリメータと、前記平行光束を光記録媒体上に照射するための、NA<1を満たすレンズとSILレンズとからなる実行開口数が1より大きな対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光のうち、前記対物レンズのNA<1の光束のみを検出する光検出器とを備え、前記光検出器は前記コリメータによって集光された光束を受光するように配置されていることを特徴とする光情報記録再生装置。 In an optical information recording / reproducing apparatus,
An effective numerical aperture of 1 from a light source, a collimator that collimates the light beam emitted from the light source, and a lens satisfying NA <1 and an SIL lens for irradiating the parallel light beam on the optical recording medium. A large objective lens, and a photodetector that detects only the light flux of NA <1 of the objective lens among the reflected light from the optical recording medium, and the photodetector detects the light flux collected by the collimator. An optical information recording / reproducing apparatus, which is arranged to receive light.
A first photodetector for receiving the light beam separated by the polarization beam splitter; and a second photodetector for receiving the light beam separated by the non-polarization beam splitter, the first photodetector. 5. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 4, wherein the distance from the center of the polarizing beam splitter is smaller than the distance from the center of the second photodetector and the non-polarizing beam splitter.
Priority Applications (2)
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Family Applications (1)
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2006
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