JP2007250072A - Optical information recording and reproducing device - Google Patents

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Shinnosuke Torii
信之介 鳥居
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce costs by miniaturization of a device and reduction of the number of parts while attaining precise recording and reproducing of information utilizing an SIL (solid immersion lens). <P>SOLUTION: This device is provided with a collimator 30 which collimates a luminous flux outgoing from a light source to be a parallel luminous flux; an objective lens which is for irradiating an optical recording medium with the parallel luminous flux, which is composed of a lens 10 satisfying NA<1 and the SIL 11 and whose numerical aperture is >1; and photodetectors 27 and 29 which photodetect only the luminous flux of NA<1 of the objective lens in reflected light from the optical recording medium 12. The photodetectors 27 and 29 are arranged so as to photodetect the luminous flux collected by the collimator 30. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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 Non-patent Document 1 of Japanese Journal Applied Physics, Vol. 44 (2005) P3564-357. 1). Also, in Optical Data Storage 2004, Proceedings of SPIE 5380 (2004) “Near Field read-out of first-surface disk with NA = 1.9 and a proposal. Detailed (Non-Patent Document 2).

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 semiconductor laser 1 having a wavelength of 405 nm is converted into a parallel light beam by the collimator lens 2 and is incident on the beam shaping prism 3 to form an isotropic light amount distribution. A light beam that has passed through the non-polarizing beam splitter (NBS) 4 and transmitted through the polarizing beam splitter (PBS) 7 passes through a quarter-wave plate (QWP) 8 and is converted from linearly polarized light into circularly polarized light. Note that a photodetector (LPC-PD) 6 for receiving the light beam reflected by the non-polarizing beam splitter (NBS) 4 and controlling the emission power of the semiconductor laser 1 is provided. The light beam that has passed through the quarter-wave plate enters the expander lens 9. The expander lens 9 is a lens for correcting spherical aberration generated in an objective lens and SIL described later, and is configured to control the distance between the two lenses in accordance with the spherical aberration. The light beam from the expander lens enters the rear lens 10 of the objective lens. The objective lens is composed of a rear lens 10 and a SIL (front lens) 11, which are mounted on a biaxial actuator (not shown) that integrally drives the two lenses in the focus and tracking directions. There are two types of SIL as described in FIGS.

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N×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 SIL 11 and the objective lens 10, and is converted again into a parallel light beam. The light beam that has passed through the expander lens 9 and the quarter-wave plate 8 and has been linearly polarized in the direction orthogonal to the forward path is reflected by the PBS 7. Of the light beam whose polarization plane has been rotated by 45 ° by the half-wave plate (HWP) 13, the S-polarized light component is reflected by the polarization beam splitter 14 and passes through the lens 15 onto the RF photodetector (RFPD) 16. The light is condensed and the RF output 17 which is information on the optical disk 12 is reproduced. Of the light beam whose polarization plane is rotated by 45 ° by the half-wave plate (HWP) 13, the P-polarized light component passes through the polarization beam splitter 14, is reflected by the non-polarization beam splitter 18, and passes through the lens 19 to be 2 The light is condensed on the divided Tr photodetector (TRPD) 20 and a tracking error 21 is output.

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×√(N×sinθi−1)/(N×sinθi) (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 SIL 11, a light beam of NAeff <1 that does not totally reflect is reflected as circularly polarized light in the reverse direction to the incident, similarly to the light reflected from the optical disk 12 described above. For a beam of NAeff ≧ 1 that causes total reflection, a phase difference δ expressed by the following equation is generated between the P-polarized component and the S-polarized component, and becomes elliptically polarized light that deviates from circularly polarized light.
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 PBS 7 and is reflected by the NBS 4, and is condensed on the GE photodetector (GEPD) 27 via the lens 26. The light quantity of this light beam can be used as the gap error signal 28 because it monotonously decreases as the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk approaches in the near-field region. If a target threshold value is determined in advance, the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk can be kept at a desired distance of 100 nm or less by performing gap servo. The gap servo is detailed in the above-mentioned paper of Japan Journal Applied Physics Vol. 44 (2005) P3564-357. Further, since this light beam is not modulated by the recording information on the optical disk 12, a stable gap error signal can be obtained regardless of the presence or absence of the recording information.

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 SIL 11, the recording layer which is the virtual center of the sphere is focused.

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。
Japan Journal Applied Physics 誌 44巻(2005) P.3564−3567 “Near Field Recording on First−Surface Write−Once Media with a NA=1.9 Solid Immersion Lens” 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”
The objective lens is maintained at a predetermined distance between the SIL and the disk 12 by using a gap error signal 28 by a biaxial actuator (not shown), and a desired track is tracked by a tracking error 21.
Japan Journal Applied Physics vol. 44 (2005) P. 3564-3567 “Near Field Recording on First-Surface Write-Once Media with NA” = 1.9 mm Solid. Optical Data Storage 2004, Proceedings of SPIE 5380 (2004) “Near Field read-out of first-surface disk with NA-1.9 and a proposal for a coer

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 SIL 11 is mixed as noise.

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 semiconductor laser 1 changes due to a temperature change or the like, it cannot quickly follow the wavelength, making it difficult to accurately record and reproduce information.

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 semiconductor laser 1 changes due to a temperature change or the like, it can quickly follow the wavelength, and accurate information recording and reproduction can be performed. In this configuration, as compared with the conventional example, at least a lens for focusing on the GE photodetector (GEPD) 27 is not required, so that the cost and size can be reduced by reducing the number of components. .

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 semiconductor laser 1 having a wavelength of 405 nm passes through a non-polarizing beam splitter (NBS) 4 such as a half mirror, passes through a polarizing beam splitter (PBS) 7, and a quarter wavelength plate (QWP) 8, Conversion from linearly polarized light to circularly polarized light. The light beam reflected by the non-polarizing beam splitter (NBS) 4 is directed to a photodetector (LPC-PD) 6 for controlling the emission power of the semiconductor laser 1. The light beam that has passed through the QWP 8 enters the collimator 30, becomes a parallel light beam, and enters the rear lens 10 of the objective lens. The collimator 30 is configured to be movable along the forward optical axis by a voice coil motor or a rack (not shown). Further, the collimator moves along the optical axis direction based on a focus error signal, which will be described later, thereby focusing on the recording layer of the optical disc 12. The objective lens is composed of a rear lens 10 and a SIL (front lens) 11, which are mounted on a biaxial actuator (not shown) that integrally drives the two lenses in the focus and tracking directions. As the SIL, the hemispherical type SIL described in FIG. 8 made of a material having a refractive index N larger than 1 is used. An NA = 0.7 objective lens (rear lens) 10 was combined with an N = 2 hemispherical lens SIL11 to obtain NAeff = 1.4.

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 SIL 11 and the objective lens 10, and is converted again into a parallel light beam. The parallel light flux passes through the collimator 30 to become focused light, and passes through the QWP 8 to become linearly polarized light in a direction orthogonal to the forward path, and is reflected by the PBS 7. The light beam reflected by the PBS 7 enters the hologram 33. The hologram 33 is provided with the hologram pattern shown in FIG.

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 objective lens 10 and the SIL 11 move in the radial direction of the disk due to the eccentricity of the disk, a light beam with NA> 1 in the outer peripheral portion is not mixed. It is. The opening diameter is preferably in the range of NA = 0.75 to 0.95. This is because if the NA is remarkably lowered, the focus sensitivity is lowered. The diffracted light beam for generating the focus error signal is condensed on a light receiving surface (not shown) divided into four on an RF / Tr / Fo photodetector (RF / Tr / Fo-PD) 29. The focus error signal 34 is obtained by a known astigmatism method.

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 focus error signal 34. Therefore, the hologram pattern for generating the focus error signal of the hologram 33 diffracts a beam of NA <1 or less, for example, NA <0.85 which is inside the dotted line in FIG. The light flux with NA <1 contains a large amount of reflected light from the recording layer of the disk 12, so that focus information can be easily obtained.

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 RF output 17 and the tracking error signal 21 are output from the photodetector. In this embodiment, the tracking error signal is generated by a known push-pull method.

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 SIL 11, a light beam of NAeff <1 that does not totally reflect is reflected as circularly polarized light in the reverse direction to the incident, similarly to the light reflected from the optical disk 12 described above. For a beam of NAeff ≧ 1 that causes total reflection, a phase difference δ shown in the equation (2) is generated between the P-polarized component and the S-polarized component, and is shifted from circularly polarized light to become elliptically polarized light. When passing through QWP8, the same as the forward path Direction polarization component. This polarized light component passes through the PBS 7 and is reflected by the NBS 4 and is collected on the GE photodetector (GEPD) 27. The light quantity of this light beam can be used as the gap error signal 28 because it monotonously decreases as the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk approaches in the near-field region. If the target threshold value is determined in advance, the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk can be kept at a desired distance of 100 nm or less by driving the biaxial actuator and performing gap servo. Further, the gap error signal 28 can be normalized using the output of the photodetector (LPC-PD) 6 for controlling the emission power of the semiconductor laser 1.

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 focus error signal 34 is supplied to a drive source (not shown) of the collimator 30 via a servo circuit (not shown). As a result, the collimator 30 is driven to focus on the recording layer of the optical disc 12.

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 NBS 4 and the PBS 7 serving as the separation elements becomes the focused light. For this reason, it is possible to eliminate the lens 15, the lens 19, and the lens 26 for condensing light on each photodetector as shown in the conventional example, thereby realizing downsizing and cost reduction of the apparatus.

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 semiconductor laser 1 changes due to a temperature change or the like, it can quickly follow the wavelength, and accurate information recording and reproduction can be performed. Furthermore, according to the configuration of the present invention, in the return path, the light beam incident on the NBS4 and PBS7 which are the separation elements becomes the focused light. For this reason, it becomes possible to abolish the lens for condensing light on each photodetector as shown in the conventional example, and the device can be downsized along with the shortening of the optical path length. In addition, since a lens for condensing at least on the GE photodetector (GEPD) 27 is unnecessary as compared with the conventional example, cost reduction and downsizing can be realized by reducing the number of components.

(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 semiconductor laser 1 having a wavelength of 405 nm passes through the non-polarizing beam splitter (NBS) 4, passes through the polarizing beam splitter (PBS) 7, and enters the collimator 30. The light beam reflected by the non-polarizing beam splitter (NBS) 4 is directed to a photodetector (LPC-PD) 6 for controlling the emission power of the semiconductor laser 1. The light beam incident on the collimator 30 is converted into a parallel light beam and is incident on the rear lens 10 of the objective lens. The collimator 30 includes a first collimator 30a and a second collimator 30b. In the present embodiment, the first collimator 30a moves along the optical axis direction based on a focus error signal described later, thereby focusing on the recording layer of the optical disc 12. The objective lens is composed of a rear lens 10 and a SIL (front lens) 11, which are mounted on a biaxial actuator (not shown) that integrally drives the two lenses in the focus and tracking directions. As the SIL, the hemispherical type SIL described in FIG. 8 is used. An NA = 0.7 objective lens (rear lens) 10 was combined with an N = 2 hemispherical lens SIL11 to obtain NAeff = 1.4.

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 SIL 11 and the objective lens 10 and is converted again into a parallel light beam. The parallel light beam passes through the collimator 30 to become focused light, and the linearly polarized light beam in the same direction as the forward path passes through the PBS 7 and is reflected by the NBS 4. The means for generating the RF output 17, the tracking error signal 21, and the focus error signal 34 from the light beam reflected by the NBS 4 is the same as that in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

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 focus error signal 34 is supplied to a drive source (not shown) of the collimator 30a via a servo circuit (not shown). As a result, the collimator 30a is driven to focus on the recording layer of the optical disc 12. On the other hand, among the light beams reflected from the bottom surface of the SIL 11, a light beam of NAeff <1 that does not totally reflect is reflected as linearly polarized light similar to that at the time of incidence, similar to the light reflected from the optical disk 12 described above. For a light flux of NAeff ≧ 1 that causes total reflection, in the light flux incident on the bottom surface of the SIL with an azimuth other than the incident polarization direction and the direction orthogonal thereto, the expression (2) is used between the P polarization component and the S polarization component of the reflected light. The phase difference δ shown is produced, resulting in elliptically polarized light. As a result, the reflected light includes a polarization component orthogonal to the forward path. This polarized component is reflected by the PBS 7 and collected on the GE photodetector (GEPD) 27. The light quantity of this light beam can be used as the gap error signal 28 because it monotonously decreases as the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk approaches in the near-field region. If the target threshold value is determined in advance, the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk can be kept at a desired distance of 100 nm or less by driving the biaxial actuator and performing gap servo. Further, the gap error signal 28 can be normalized using the output of the photodetector (LPC-PD) 6 for controlling the emission power of the semiconductor laser 1.

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 GEPD 27 at a distance c from the optical axis of the forward path, further downsizing of the apparatus can be realized. The optical system of the present invention uses the fact that the light flux of the return path in the NBS 4 and PBS 7 is focused by the collimator 30 and focuses it on each photodetector. For this reason, as shown in FIGS. 1 and 3, the distance from each separation element to each photodetector is longer on the separation element (PBS 7) side closer to the collimator 30. More specifically, a distance approximately equivalent to the distance n from the semiconductor laser 1 to the center of the NBS 4 (intersection of the optical axis and the reflecting surface) and a distance from the center of the NBS 4 to RF / Tr / Fo-PD are required. is there. Similarly, if the distance from the semiconductor laser 1 to the center of the PBS 7 is p, the distance from the center of the PBS 7 to the GEPD 27 is also about p.

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 PBS 7 generates a gap error signal 28. Since the gap error signal 28 is detected by the total amount of light, a sensor similar to the photodetector (LPC-PD) 6 for controlling the emission power of the semiconductor laser 1 can be used. Therefore, as shown in FIG. 4, if the distance from the optical axis of the forward path to the LPC-PD is a and the distance from the center of the NBS 4 to the center of the PBS 7 is b, the distance c from the optical axis of the forward path to the GEPD 27 Is
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 semiconductor laser 1 to the PBS 7 is p> b, the minimum value of c is c <p, and the distance from the center of the PBS 7 to the GEPD 27 can be reduced. The downsizing of the device is realized.

(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 semiconductor laser 1 having a wavelength of 405 nm enters the collimator 30 through an optical integrated unit 32 described later. The optical integrated unit 32 includes an LPC / GE photodetector (LPC / GE-PD) in which the photodetector for controlling the emission power of the semiconductor laser 1 and the above-described gap error signal generating photodetector are integrally formed. ) 31, NBS4, and PBS7 are integrally formed. The light beam reflected by the non-polarizing beam splitter (NBS) 4 is directed to the LPC / GE-PD 31 in order to control the emission power of the semiconductor laser 1. Further, the light beam incident on the collimator 30 is converted into a parallel light beam and is incident on the rear lens 10 of the objective lens. The collimator 30 includes a first collimator 30a and a second collimator 30b. In the present embodiment, the second collimator 30b moves along the optical axis direction based on a focus error signal described later, thereby focusing on the recording layer of the optical disc 12. The objective lens is composed of a rear lens 10 and a SIL (front lens) 11, which are mounted on a biaxial actuator (not shown) that integrally drives the two lenses in the focus and tracking directions. As the SIL, the hemispherical type SIL described in FIG. 8 is used. An NA = 0.7 objective lens (rear lens) 10 was combined with an N = 2 hemispherical lens SIL11 to obtain NAeff = 1.4.

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 SIL 11 and the objective lens 10 and is converted again into a parallel light beam. The parallel light beam passes through the collimator 30 to become focused light, and the linearly polarized light beam in the same direction as the forward path passes through the PBS 7 and is reflected by the NBS 4. The means for generating the RF output 17, the tracking error signal 21, and the focus error signal 34 from the light beam reflected by the NBS 4 is the same as that in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

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 focus error signal 34 is supplied to a drive source (not shown) of the collimator 30a via a servo circuit (not shown). Thereby, the collimator 30b is driven and the recording layer of the optical disc 12 is focused.

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 SIL 11, a light beam of NAeff <1 that does not totally reflect is reflected as linearly polarized light similar to that at the time of incidence, similar to the light reflected from the optical disk 12 described above. For a light flux of NAeff ≧ 1 that causes total reflection, in the light flux incident on the bottom surface of the SIL with an azimuth other than the incident polarization direction and the direction orthogonal thereto, the expression (2) is used between the P polarization component and the S polarization component of the reflected light. The phase difference δ shown is produced, resulting in elliptically polarized light. As a result, the reflected light includes a polarization component orthogonal to the forward path. This polarization component is reflected by the PBS 7 in the optical integrated unit 32 and collected on the LPC / GE-PD 31. The light quantity of this light beam can be used as the gap error signal 28 because it monotonously decreases as the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk approaches in the near-field region. If the target threshold value is determined in advance, the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk can be kept at a desired distance of 100 nm or less by driving the biaxial actuator and performing gap servo. Further, the gap error signal 28 can be normalized using the output of the photodetector for controlling the emission power of the semiconductor laser 1.

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 semiconductor laser 1, it is possible to perform computation within the same sensor. Improvements are also possible.

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.

本発明の近接場記録用光情報記録再生装置の第1の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Example of the optical information recording / reproducing apparatus for near field recording of this invention. 第1の実施例におけるホログラムパターンを説明する図である。It is a figure explaining the hologram pattern in a 1st Example. 本発明の近接場記録用光情報記録再生装置の第2の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Example of the optical information recording / reproducing apparatus for near field recording of this invention. 第2の実施例におけるGEPDの配置を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning of GEPD in a 2nd Example. 本発明の近接場記録用光情報記録再生装置の第3の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd Example of the optical information recording / reproducing apparatus for near field recording of this invention. 従来例の近接場記録用光情報記録再生装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical information recording / reproducing apparatus for near field recording of a prior art example. 半球SILの従来例を説明する図である。It is a figure explaining the prior art example of hemisphere SIL. 超半球SILの従来例を説明する図である。It is a figure explaining the prior art example of super hemisphere SIL. 従来の記録媒体の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the conventional recording medium.

符号の説明Explanation of symbols

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
1 Semiconductor laser 4 Non-polarizing beam splitter (NBS)
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 Tracking error signal 27 GE photodetector 28 Gap error signal 29 RF / Tr / Fo photodetector 30 Collimator 30a First collimator 30b Second collimator 31 LCP / GE photodetector 32 Optical integrated unit 33 Hologram 34 Focus error signal 103 Optical disc

Claims (6)

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。
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.
前記光検出器の出力を用いてフォーカスエラー信号が生成され、前記コリメータは前記フォーカスエラー信号に基づいてフォーカス方向に可動可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の光情報記録再生装置。   2. The optical information recording according to claim 1, wherein a focus error signal is generated using an output of the photodetector, and the collimator is configured to be movable in a focus direction based on the focus error signal. Playback device. 前記コリメータは2つのレンズからなり、一方のレンズがフォーカス方向に可動可能に構成されていることを特徴とする請求項2に記載の光情報記録再生装置。   The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 2, wherein the collimator includes two lenses, and one of the lenses is configured to be movable in a focus direction. 前記光源とコリメータの間には、2つの光束分離手段が配置され、前記光源側に配置された光束分離手段は非偏光ビームスプリッタであり、前記対物レンズ側に配置された光束分離手段は偏光ビームスプリッタであり、前記偏光ビームスプリッタにより分離された前記SIL底面からの反射光束を用いて前記SILと光記録媒体とのギャップ間隔制御に用いるギャップエラー信号を生成し、前記非偏光ビームスプリッタにより分離された前記光記録媒体からの反射光束を用いて前記フォーカスエラー信号が生成されることを特徴とする請求項2に記載の光情報記録再生装置。   Two light beam separating means are arranged between the light source and the collimator, the light beam separating means arranged on the light source side is a non-polarizing beam splitter, and the light beam separating means arranged on the objective lens side is a polarized beam. A splitter that generates a gap error signal used to control a gap interval between the SIL and the optical recording medium using a reflected light beam from the bottom surface of the SIL separated by the polarizing beam splitter, and is separated by the non-polarizing beam splitter. 3. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 2, wherein the focus error signal is generated using a reflected light beam from the optical recording medium. 前記光源とコリメータの間には、λ/4板と2つの光束分離手段が配置され、前記光源側に配置された光束分離手段は非偏光ビームスプリッタであり、前記対物レンズ側に配置された光束分離手段は偏光ビームスプリッタであり、前記λ/4板は前記偏光ビームスプリッタとコリメータの間に配置され、前記偏光ビームスプリッタにより分離された前記光記録媒体からの反射光束を用いてフォーカスエラー信号を生成し、前記非偏光ビームスプリッタにより分離された前記SIL底面からの反射光束を用いて前記SILと光記録媒体とのギャップ間隔制御に用いるギャップエラー信号を生成することを特徴とする請求項2に記載の光情報記録再生装置。   Between the light source and the collimator, a λ / 4 plate and two light beam separating means are disposed. The light beam separating means disposed on the light source side is a non-polarizing beam splitter, and the light beam disposed on the objective lens side. The separating means is a polarizing beam splitter, and the λ / 4 plate is disposed between the polarizing beam splitter and a collimator, and a focus error signal is generated using a reflected light beam from the optical recording medium separated by the polarizing beam splitter. The gap error signal used for controlling the gap interval between the SIL and the optical recording medium is generated using a reflected light beam from the bottom surface of the SIL generated and separated by the non-polarizing beam splitter. The optical information recording / reproducing apparatus described. 前記偏光ビームスプリッタにより分離された光束を受光する第1の光検出器と、前記非偏光ビームスプリッタにより分離された光束を受光する第2の光検出器を有し、前記第1の光検出器の偏光ビームスプリッタ中心からの距離は前記第2の光検出器と前記非偏光ビームスプリッタの中心からの距離より小さいことを特徴とする請求項4に記載の光情報記録再生装置。
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.
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