JP2008065931A - Method of controlling objective lens and sil, and optical disk device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Solid Immersion Lens(以下SILと省略する)を用いて高密度で情報信号の記録又は再生を行う分野において対物レンズとSILの制御方法及びそれを用いた光ディスク装置に関するものである。 The present invention relates to an objective lens and SIL control method and an optical disk apparatus using the same in the field of recording or reproducing information signals at high density using Solid Immersion Lens (hereinafter abbreviated as SIL).
従来、光ディスクの情報信号記録密度を向上させるためには、記録再生に使用するレーザ光の波長を短くし、対物レンズの開口数(NA)を大きくして、光ディスクの情報信号記録層に形成する光スポットの径を小さくすることが求められている。 Conventionally, in order to improve the information signal recording density of an optical disc, the wavelength of the laser beam used for recording and reproduction is shortened, the numerical aperture (NA) of the objective lens is increased, and the information signal recording layer of the optical disc is formed. There is a demand for reducing the diameter of the light spot.
例えば、対物レンズと光ディスクの間の、光ディスクの表面にレーザ光の波長の数分の1以下に近接させてSILを配置し、NAを実質的に1以上とする試みがなされている。それは、例えば、Japan Journal Applied Physics 誌 44巻(2005) P.3564−3567 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)。 For example, an SIL is arranged between the objective lens and the optical disc on the surface of the optical disc in the vicinity of a fraction of the wavelength of the laser beam to make the NA substantially 1 or more. It is described in, for example, “Near Field Recording on First-Surface of the World Journal of Physics”. Reference 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”等に詳しい(非特許文献2)。 Also, Optical Data Storage 2004, Proceedings of SPIE 5380 (2004) “Near Field read-out of first-surface disk with NA = 1.9 and a proposal. (Non-Patent Document 2).
図4は従来の光ピックアップ(例えばJapan Journal Applied Physics 誌 44巻(2005) P.3564−3567)の構成の一例を示す。波長405nmの半導体レーザ1から出射した光束は、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。更に非偏光ビームスプリッタ4を経て、偏光ビームスプリッタ7を透過した光束は1/4波長板8を通過し、直線偏光から円偏光に変換され、エキスパンダレンズ9に入射する。 FIG. 4 shows an example of the configuration of a conventional optical pickup (for example, Japan Journal Applied Physics, Vol. 44 (2005), pages 3564-3567). 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. Further, the light beam that has passed through the non-polarizing beam splitter 4 and passed through the polarizing beam splitter 7 passes through the quarter-wave plate 8, is converted from linearly polarized light to circularly polarized light, and enters the expander lens 9.
エキスパンダレンズ9は、球面収差を補正するため、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9からの光束は、対物レンズ10に入射して収束光とされ、更にSIL11を透過し、スピンドルモータ(図示せず)によって回転駆動される光ディスク12に照射される。
The expander lens 9 is configured to control the distance between the two lenses in order to correct spherical aberration. The light beam from the expander lens 9 is incident on the
なお、半導体レーザ1からの光束の一部分は非偏光ビームスプリッタ4で反射された後、レンズ5によって集光され、光検出器6により受光される。ここで検出された光量は、半導体レーザ1の出射パワーを制御するために使用される。
A part of the light beam from the semiconductor laser 1 is reflected by the non-polarizing beam splitter 4, collected by the lens 5, and received by the
図5は光ディスク1のレーザ光照射付近を拡大して示す。光ディスク12は基板31、基板31上に順次形成した情報信号記録層30及び透明で厚さが数μmのカバー層29より構成されている。SIL11は半球状で、その底面が光ディスク12に対向し、近接するように配置されている。SIL11と対物レンズ10はレンズホルダー32に保持されている。SIL11及び対物レンズ10はアクチュエータ28によって一体的にトラッキング方向及びフォーカス方向に駆動される。
FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the laser beam irradiation of the optical disc 1. The
情報信号の記録または再生時には、SIL11を透過した収束光は、カバー層29を透過し、情報信号記録層30に光スポットSを形成する。ここで対物レンズ10からの入射光束はSIL11の球面に垂直に入射するように配置されているので、SIL11が無い場合とほぼ同じ光路を経て集光されるが、光路中にSIL11を設けた場合には、その屈折率分だけ波長が短くなるのと等価となる。
At the time of recording or reproducing the information signal, the convergent light transmitted through the
その結果、SIL11の構成材料の屈折率をN、対物レンズの開口数をNAとすると、情報信号記録層30上に形成される光スポットSの径は、開口数が略N×NAである場合に相当するものとなる。例えば、SIL11の構成材料の屈折率をN=2、対物レンズ10の開口数をNA=0.7とすると、実効的な開口数NAeffは1.4となり、光スポットSの径を縮小する効果が得られる。
As a result, when the refractive index of the constituent material of the
但しこのような効果は、SIL11の底面とカバー層29の表面の間隔が、レーザ光の波長405nmの数分の1(100nm程度)以下の近接場領域である場合に限られる。この場合においてのみ情報信号記録層30上にはNAeff相当に縮小した光スポットSが形成され、情報信号の記録再生が可能となる。情報信号記録再生中この距離を保つために、後述するギャップ制御が必要である。
However, such an effect is limited to the case where the distance between the bottom surface of the
図4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及び対物レンズ10に入射して平行光束に再び変換される。この光束は更に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、偏光ビームスプリッタ7で反射される。
Returning to FIG. 4, the return optical system will be described. The light beam reflected by the
その反射束は1/2波長板13に入射し、1/2波長板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を経由して光検出器16上に集光される。光検出器16の出力から光ディスク12に記録された情報信号の再生信号が得られる。
The reflected bundle is incident on the half-
一方、1/2波長板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、ミラー17で反射され、レンズ19を経由して光検出器20上に集光される。光検出器20の出力からトラッキングエラー信号が得られる。
On the other hand, the P-polarized component of the light beam whose polarization plane has been rotated by 45 ° by the half-
またSIL11の底面で反射された光束のうち、全反射をしないNAeff<1に相当する光束についても、上記光ディスク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。しかし全反射を起こすNAeff≧1に相当する光束については、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。
Of the light beams reflected from the bottom surface of the
tan(δ/2)=cosθi×√(N2×sin2θi−1)/(N×sin2θi) …(1)式
従って、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、偏光ビームスプリッタ7を透過して非偏光ビームスプリッタ4で反射され、レンズ25を経由して光検出器26上に集光される。
tan (δ / 2) = cos θi × √ (N2 × sin2θi−1) / (N × sin2θi) (1) Therefore, when passing through the quarter-wave plate 8, the polarization component in the same direction as the forward path is included. Become. This polarization component is transmitted through the polarization beam splitter 7, reflected by the non-polarization beam splitter 4, and condensed on the
この光束の光量は、SIL11が光ディスク12から十分に隔たった近接場領域外においてはその距離にはほとんど依存しないが、近接場領域内においてはSIL11の底面と光ディスク12の距離が近づくに伴い単調減少する。従って、このように全反射した光量の検出信号は、SIL11の底面と光ディスク12の間隔に対応したギャップ信号として用いることができる。
The light quantity of this light beam hardly depends on the distance outside the near-field area where the
このギャップ信号が所定の目標値を維持するようにアクチュエータ28を駆動するギャップ制御動作によってSIL11の底面と光ディスク12の距離を100nm以下の所定の距離に保つことができる。このようなギャップ制御に関しては、前述のJapan Journal Applied Physics 誌 44巻(2005) P.3564−3567の論文に詳しい。また、この光束は光ディスク12に記録された情報信号による変調を受けていないので、情報信号の有無に拘わらず、安定したギャップ信号を得ることができる。
以上説明したように、SILを使用する光ディスク装置においては、少なくとも情報信号の記録再生中は、SILの底面と、光ディスクのカバー層の間隔を100nm以下の所定値に保つ必要がある。そのための手段として、従来はSILの底面からの全反射光の光量よりギャップ信号を得る方法が知られている。 As described above, in the optical disk apparatus using the SIL, at least during the recording / reproducing of the information signal, the distance between the bottom surface of the SIL and the cover layer of the optical disk needs to be kept at a predetermined value of 100 nm or less. As means for that purpose, a method of obtaining a gap signal from the amount of total reflected light from the bottom surface of the SIL is conventionally known.
しかしながら、光ディスクを装置内部に残したまま電源をOFFした状態や、情報信号の記録再生動作を行わない省電力状態等の場合には、SILと光ディスクとの接触による損傷を防止するために、SILを光ディスクから十分に上方に退避させておく必要がある。そしてこのような状態から情報信号の記録再生動作を開始する場合には、SILを退避位置から、上記ギャップ信号を得ることができる100nmまで接近させ、それからギャップ制御動作を開始しなければならない。 However, in a state where the power is turned off while the optical disk is left inside the apparatus, or in a power saving state where no information signal recording / reproducing operation is performed, in order to prevent damage due to contact between the SIL and the optical disk, the SIL Must be retracted sufficiently upward from the optical disk. When the information signal recording / reproducing operation is started from such a state, the SIL must be approached from the retracted position to 100 nm at which the gap signal can be obtained, and then the gap control operation must be started.
そこで光ディスクの仕様を、従来の一般的な製品と同等と仮定し、面振れは±50μm、回転数3600rpmとする。また、面振れによる光ディスク自体の最大速度は1.9×10−2m/s、更にSILの接近速度を0.3×10−2m/sとすると、両者の相対的な接近速度は最大で2.2×10−2m/sとなる。また一般的なアクチュエータの仕様では瞬時的な加速度は最大でも500m/s2程度であるから、両者の相対速度を0とするまでの停止距離は約480nmを必要とする。 Therefore, it is assumed that the specifications of the optical disk are the same as those of conventional general products, and the surface runout is ± 50 μm and the rotation speed is 3600 rpm. Further, if the maximum speed of the optical disk itself due to surface wobbling is 1.9 × 10 −2 m / s and the SIL approach speed is 0.3 × 10 −2 m / s, the relative approach speed of both is maximum. Thus, 2.2 × 10 −2 m / s. Further, in a general actuator specification, the instantaneous acceleration is about 500 m / s 2 at the maximum, so a stop distance of about 480 nm is required until the relative speed of the both becomes zero.
しかし、実際には接近の過程でギャップ信号を得ることができるのは、SILがカバー層表面から100nmの距離に達した時であるから、この時点でアクチュエータを駆動して減速を開始しても間に合わず、SILと光ディスクは衝突し、損傷することになる。 However, in reality, the gap signal can be obtained in the approaching process when the SIL reaches a distance of 100 nm from the surface of the cover layer. Even if the actuator is driven at this point to start deceleration. In time, the SIL and the optical disc collide and are damaged.
従来はこのような事態を回避するために、変形が少ないガラス製の基板を使用することにより、面振れを低減した特殊な光ディスクを用いる等の方法で対処していたが、このような光ディスクは製造コストが高くなるという課題があった。制御動作を開始の際に、光ディスクの回転数及びSILの接近速度を十分に低下させれば、上記停止距離を100nm以下とし、衝突を回避することも可能であるが、動作を開始して情報信号の記録再生が可能となるまでの時間が増加するという問題があった。 In the past, in order to avoid such a situation, a special optical disk with reduced surface runout was used by using a glass substrate with less deformation, but such an optical disk is There existed a subject that manufacturing cost became high. If the rotational speed of the optical disk and the approach speed of the SIL are sufficiently reduced at the start of the control operation, the stop distance can be set to 100 nm or less to avoid a collision. There has been a problem that the time until signal recording / reproduction becomes possible increases.
本発明の目的は、SILと光ディスクとの衝突を防止でき、面振れを低減した特殊な光ディスクを用いることのない対物レンズとSILの制御方法及び光ディスク装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an objective lens, a SIL control method, and an optical disc apparatus that can prevent a collision between an SIL and an optical disc and do not use a special optical disc with reduced surface shake.
本発明は、対物レンズとSILを光ディスク表面近傍に保持する場合、対物レンズとSILを退避位置から光ディスクに対して接近させ、フォーカスエラー信号が検出される距離までSILが光ディスク表面に近づいた際にそのフォーカスエラー信号に基づいてフォーカス制御を開始する。次に、フォーカス制御を解除して、SILを更に光ディスク表面に近づける。その後、ギャップ信号が検出される距離までSILが光ディスク表面に近づいた際にそのギャップ信号に基づいてSILの底面と光ディスク表面の間隔を一定に保持するギャップ制御を開始する。 In the present invention, when the objective lens and the SIL are held in the vicinity of the optical disk surface, the objective lens and the SIL are brought close to the optical disk from the retracted position, and when the SIL approaches the optical disk surface to a distance where a focus error signal is detected. Focus control is started based on the focus error signal. Next, the focus control is canceled and the SIL is further brought closer to the optical disk surface. After that, when the SIL approaches the optical disk surface up to a distance where the gap signal is detected, the gap control is started to keep the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk surface constant based on the gap signal.
本発明によれば、面振れを低減した特殊な光ディスクを用いる必要はなく、一般的な仕様の光ディスクを使用したとしても、フォーカス方向の位置制御動作の開始時にSILと光ディスクとの衝突による損傷の発生を防止することが可能となる。しかも動作を開始してから、安定な制御状態に移行し、情報信号の記録又は再生が可能となるまでの時間が増加することもない。 According to the present invention, it is not necessary to use a special optical disk with reduced surface wobble, and even if an optical disk with a general specification is used, damage caused by a collision between the SIL and the optical disk at the start of the position control operation in the focus direction is prevented. Occurrence can be prevented. In addition, there is no increase in time from the start of operation until the transition to a stable control state and recording or reproduction of an information signal becomes possible.
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係る光ディスク装置の光ピックアップの概略構成を示す。 Next, the best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical pickup of an optical disc apparatus according to the present invention.
なお、図1では光ディスクに情報を記録する回路、光ディスクの記録情報を再生する回路、フォーカス制御やトラッキング制御を行うサーボ制御回路、上述のようなギャップ信号に基づいてギャップ制御を行うギャップ制御回路等については省略している。更に、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータ、装置全体を制御するコントローラ等の回路や機構についても省略している。 In FIG. 1, a circuit for recording information on an optical disk, a circuit for reproducing information recorded on the optical disk, a servo control circuit for performing focus control and tracking control, a gap control circuit for performing gap control based on the gap signal as described above, etc. Is omitted. Further, a circuit and mechanism such as a spindle motor that rotates the optical disk and a controller that controls the entire apparatus are also omitted.
まず、波長405nmの半導体レーザ1から出射した光束は、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。更に非偏光ビームスプリッタ4を経て、偏光ビームスプリッタ7を透過した光束は、1/4波長板8を通過して直線偏光から円偏光に変換され、エキスパンダレンズ9に入射する。 First, 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. Further, the light beam that has passed through the non-polarizing beam splitter 4 and passed through the polarizing beam splitter 7 passes through the quarter-wave plate 8, is converted from linearly polarized light into circularly polarized light, and enters the expander lens 9.
エキスパンダレンズ9は、球面収差を補正するためのレンズで、駆動手段(図示せず)によって2枚のレンズの間隔を変化させることによって、球面収差を調整することが可能である。エキスパンダレンズ9からの光束は、対物レンズ10に入射して収束光とされ、更にSIL11を透過して、スピンドルモータ(図示せず)によって回転駆動される光ディスク12上に微小な光スポットを形成する。
The expander lens 9 is a lens for correcting spherical aberration, and the spherical aberration can be adjusted by changing the distance between the two lenses by a driving means (not shown). The light beam from the expander lens 9 enters the
SIL11は図5に示すように半球状である。対物レンズ10、SIL11及び光ディスク12の構造は図5と同様であり、対物レンズ10とSIL11はレンズホルダー32に保持され、そのレンズホルダー32はアクチュエータ28に搭載されている。そして、光ディスク12上の光スポットSが光ディスク12の面振れや偏芯等に追従するように、対物レンズ10とSIL11がアクチュエータ28によりフォーカス方向及びトラッキング方向に一体的に制御駆動される。
The
なお半導体レーザ1からの光束の一部分は非偏光ビームスプリッタ4で反射された後、レンズ5によって集光され、光検出器6により受光される。ここで検出された光量は、半導体レーザ1の出射パワーを制御するために使用される。
A part of the light beam from the semiconductor laser 1 is reflected by the non-polarizing beam splitter 4, condensed by the lens 5, and received by the
SIL11を透過して光ディスク12で反射された光束は逆回りの円偏光となり、SIL11及び対物レンズ10に入射して平行光束に再び変換される。この光束は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、偏光ビームスプリッタ7で反射される。
The light beam that has been transmitted through the
その反射光は1/2波長板13に入射し、1/2波長板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を経由して光検出器16上に集光される。検出器16の出力から光ディスク12に記録された情報信号の再生信号が得られる。
The reflected light enters the half-
また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を経由して光検出器20上に集光される。光検出器20の出力からトラッキングエラー信号が得られる。
The P-polarized component is transmitted through the
更に非偏光ビームスプリッタ18を透過した光束は、センサレンズ22を経由して光検出器23上に集光される。例えば、センサレンズ22はトーリックレンズ、光検出器23は受光面が4分割の検出器として、図示しないフォーカスエラー検出回路で公知の非点収差法によりフォーカスエラー信号が得られる。
Further, the light beam that has passed through the
図示しないフォーカス制御回路やトラッキング制御回路はトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号に基づいてアクチュエータ28を制御し、対物レンズ10及びSIL11をトラッキング方向或いはフォーカス方向に一体的に駆動する。それにより、光スポットSが光ディスク12の偏芯や面振れ等の変位に追従するようにトラッキング制御及びフォーカス制御を行う。
A focus control circuit and a tracking control circuit (not shown) control the
ここで、SIL11の底面と光ディスク12の距離が、レーザ光の波長405nmの数分の1(100nm程度)以下の近接場領域である場合のみ、SIL11を透過したレーザ光は光ディスク12の情報信号記録層30上にNAeff相当の径の光スポットSを形成する。その時情報信号の記録再生が可能となる。対物レンズ10のNAを0.7、SIL11を構成する材料のNAを2とすれば、NAeffは1.4となる。
Here, only when the distance between the bottom surface of the
この場合には、SIL11の底面で反射された光束のうち、全反射をしないNAeff<1に相当する光束については、上記光ディスク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。また全反射を起こすNAeff≧1に相当する光束については、P偏光成分とS偏光成分の間に(1)式に示す位相差δを生じ、円偏光からずれて楕円偏光となり、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。
In this case, among the light beams reflected by the bottom surface of the
この偏光成分は、偏光ビームスプリッタ7を透過して非偏光ビームスプリッタ4で反射され、レンズ25を経由して光検出器26上に集光される。この光束の光量は、近接場領域内においては、SIL11の底面とカバー層29の間隔に依存し、両者が近づく程低下するので、この光量の検出信号をギャップ信号として用いることができる。このギャップ信号は図示しないギャップ信号検出回路にて検出される。
This polarization component is transmitted through the polarization beam splitter 7, reflected by the non-polarization beam splitter 4, and condensed on the
図示しないギャップ制御回路においては、このギャップ信号が定められた目標値となるようにアクチュエータ28を駆動してギャップ制御動作を行うことにより、SIL11底面と光ディスク12の距離が100nm以下の所定の距離に保たれる。少なくとも情報信号の記録或いは再生中には、このようなギャップ制御動作によって両者の間隔を所定値に維持する必要がある。
In a gap control circuit (not shown), the distance between the bottom surface of the
このように本発明による光ディスク装置は、光ディスクからの反射光を用いるフォーカスエラー信号検出手段(第2の検出手段)と、SIL11の底面で全反射する反射光を用いるギャップ信号検出手段(第1の検出手段)とを備えている。従って、光スポットSのフォーカス方向の位置制御にこの2つの検出手段による検出信号を用いる。
As described above, the optical disc apparatus according to the present invention includes the focus error signal detection means (second detection means) using the reflected light from the optical disc, and the gap signal detection means (first detection means) using the reflected light totally reflected by the bottom surface of the
ここで光ディスク12のカバー層29の表面からの反射光を用いた場合、SIL11の底面とカバー層29の距離がカバー層29の厚さと同程度の時に、フォーカスエラー信号を得ることができる。即ち第2の検出手段による検出距離は数μm程度である。一方SIL11の底面からの反射光によるギャップ信号は、SIL11底面とカバー層29が近接場領域に相当する100nm以下の距離でなければ得ることはできない。即ち第1の検出手段による検出距離は100nm以下で、フォーカスエラー信号検出手段(第2の検出手段)と比較すると小さいが、検出精度は高い。
Here, when reflected light from the surface of the
次に本発明による光ディスク装置のフォーカス方向の位置制御動作について詳細に説明する。図2は位置制御の開始動作のフローチャートを示す。この動作はステップ1〜ステップ4より成っており、この順序で実行する。なお、以下の説明において、図2の制御は図示しないコントローラによって行う。 Next, the position control operation in the focus direction of the optical disc apparatus according to the present invention will be described in detail. FIG. 2 shows a flowchart of the position control start operation. This operation consists of step 1 to step 4 and is executed in this order. In the following description, the control in FIG. 2 is performed by a controller (not shown).
また動作の各ステップにおけるSIL11の底面、光スポット及びカバー層29の表面のフォーカス方向の変位(時間変化)の一例を図3(a)に、SIL11の底面とカバー層29表面の間隔の時間変化を図3(b)に示す。以下、各ステップにおける動作を図1〜図3を参照して説明する。
An example of the displacement (time change) in the focus direction of the bottom surface of the
[ステップ1]
予め対物レンズ10及びSIL11を光ディスク12から十分に遠ざけた状態に保持しておき、光ディスク12を回転させる。光ディスク12の回転に伴う面振れによってカバー層29の表面の高さは図3(a)に示すように周期性を有する変化をしている。
[Step 1]
The
この時対物レンズ10及びSIL11は、アクチュエータ28によってフォーカス方向に退避駆動してもよいが、対物レンズ10及びSIL11を、アクチュエータ28による非駆動状態(中立状態)において退避位置となるように配置しても良い。そうすれば、特にアクチュエータ28を駆動する必要はない。
At this time, the
次にこの状態より、アクチュエータ28によって対物レンズ10及びSIL11をフォーカス方向に駆動して、光ディスク12に対して徐々に接近させる。しかし光ディスク12も同時に面振れによって変位しているので、SIL11とカバー層29の間隔の変化は、図3(b)に示すように両者の変位の和となる。つまりアクチュエータ28によるSIL11の駆動の速度を十分に下げたとしても、光ディスク12の面振れの大きさによっては、SIL11の光ディスク12に対する相対的な速度は、最大で2.2×10−2m/sとなる場合がある。
Next, from this state, the
なおこの動作の間、対物レンズ10及びSIL11が光ディスク12から隔たっていて、形成される光スポットは光ディスク12の上方にあるので、まだ光検出器23の出力からフォーカスエラー信号は検出されない。
During this operation, since the
[ステップ2]
光スポットSが光ディスク12に十分に接近し、図3に示す時点T1においてカバー層29の表面に達すると、光検出器23の出力から図示しないフォーカスエラー検出回路ではフォーカスエラー信号を検出する。フォーカス制御回路はこのフォーカスエラー信号に基づいてアクチュエータ28を制御し、対物レンズ10及びSIL11をフォーカス方向に駆動することで、光スポットがカバー層29の表面の高さ変動に追従するようにフォーカス制御を開始する。
[Step 2]
When the light spot S is sufficiently close to the
この時、SIL11の底面とカバー層29の表面の間隔は、カバー層29の厚さと同程度(数μm)に保持される。即ち図3(b)に示すようにこの時にはSIL11の光ディスク12に対する相対速度が減速され、静止状態(相対速度=0)となる。
At this time, the distance between the bottom surface of the
なお時点T1において、SIL11の光ディスク12に対する相対的な速度が、最大で2.2×10−2m/sである場合、両者の相対速度を0とするまでの停止距離は約480nmを必要とする。この場合、本実施形態では、制御動作開始時点でSIL11の底面とカバー層29の表面の間隔は数μm程度であるから、SIL11は光ディスク12と衝突することなく静止(相対速度=0)することができる。
If the relative speed of the
図示しないコントローラはこの状態を光ディスク12が複数回転(例えば5回転)する間維持するように制御し、その間のアクチュエータ28の駆動信号の複数周期(回転)分を学習動作によって解析する。そして、面振れによる変位が極大となるよりもわずかに前の時点T2を、次のステップ3への移行の時点として予め決定する。
A controller (not shown) controls this state so as to maintain this state for a plurality of rotations (for example, five rotations) of the
また、この動作に先立って、エキスパンダレンズ9を駆動して対物レンズ10への入射光を発散光にしておいても良い。そうすれば、光スポットSはSIL11の底面から、より遠方に形成されるので、フォーカス制御動作状態におけるSIL11とカバー層29の間隔を更に大きくすることも可能である。
Prior to this operation, the expander lens 9 may be driven to make the incident light on the
またここでフォーカス制御動作の開始に失敗した場合には、ステップ1に戻って再び一連の動作をやり直すものとする。 If the focus control operation fails to start, the process returns to step 1 and the series of operations is performed again.
[ステップ3]
図3に示す時点T2において、コントローラはアクチュエータ28によるフォーカス制御動作を解除し、その駆動信号(電圧または電流)レベルをその時点T2における値に保持する。その結果図3(a)に示すようにSIL11は一定位置に静止するが、時点T2が光ディスク12の面振れによる変位が極大となるよりもわずかに前であるために、カバー層29の表面はそのままSIL11に接近を続ける。但しこの接近速度は、時点T2が面振れの極大となる時点に近いため十分に小さく、少なくともステップ2における接近の最大速度(2.2×10−2m/s)の1/10程度にできる。
[Step 3]
At the time T2 shown in FIG. 3, the controller cancels the focus control operation by the
[ステップ4]
光ディスク12がSIL11に接近し、時点T3においてカバー層29の表面とSIL11の底面との間隔が、近接場領域(100nm以下)にまで達すると、前述のようにSIL11の底面で全反射された光束の光量からギャップ信号を得ることができる。ギャップ信号は上述のように図示しないギャップ検出回路が光検出器26の出力から検出する。
[Step 4]
When the
ここで図示しないギャップ制御回路はギャップ信号に基づいてギャップ制御動作を開始する。その際、このギャップ信号が所定の目標値、例えば30nm相当となるまで、アクチュエータ28によってSIL11を駆動し、その底面とカバー層29の表面の間隔が所定値に達したところで一定値に保持する。
Here, a gap control circuit (not shown) starts a gap control operation based on the gap signal. At this time, the
なおこの動作の前(ステップ3)において、SIL11の光ディスク12に対する相対速度は十分に小さくなっているので、この動作においてSIL11を、光ディスク12と衝突することなく静止(相対速度=0)させ、安定な制御状態に移行させることができる。またこのステップにおけるSIL11の駆動量は100nm以下であるから、速度は小さいにも拘わらず、所要時間は極めて短時間である。
Prior to this operation (step 3), the relative speed of the
またここでギャップ制御動作の開始に失敗した場合には、ステップ1に戻って再び一連の動作をやり直すものとする。 If the start of the gap control operation fails, the process returns to step 1 and the series of operations is performed again.
1 半導体レーザ
2 コリメータレンズ
3 ビーム整形プリズム
4 非偏光ビームスプリッタ
5 レンズ
6 光検出器
7 偏光ビームスプリッタ
8 1/4波長板
9 エキスパンダレンズ
10 対物レンズ
11 SIL
12 光ディスク
13 1/2波長板
14 偏光ビームスプリッタ
15 レンズ
16 光検出器
17 ミラー
18 非偏光ビームスプリッタ
19 レンズ
20 2分割光検出器
22 センサレンズ
23 光検出器
25 レンズ
26 光検出器
28 アクチュエータ
29 カバー層
30 情報信号記録層
31 基板
32 レンズホルダー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2 Collimator lens 3 Beam shaping prism 4 Non-polarization beam splitter 5
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記駆動手段により前記対物レンズとSILを退避位置から前記光ディスクに対して接近させるステップと、
前記第2の検出手段によりフォーカスエラー信号が検出される距離まで前記SILが光ディスク表面に近づいた際にそのフォーカスエラー信号に基づいてフォーカス制御を開始するステップと、
前記フォーカス制御を解除して、前記SILを更に前記光ディスク表面に近づけるステップと、
前記第1の検出手段によりギャップ信号が検出される距離まで前記SILが光ディスク表面に近づいた際にそのギャップ信号に基づいて前記SILの底面と前記光ディスク表面の間隔を一定に保持するギャップ制御を開始するステップと、を含むことを特徴とする対物レンズとSILの制御方法。 An objective lens, a SIL disposed between the objective lens and the optical disc, means for integrally driving the objective lens and the SIL in a focus direction, and a gap signal detected based on reflected light from the bottom surface of the SIL. In the method for controlling the objective lens and the SIL of the optical disc apparatus, comprising the first detection means and the second detection means for detecting the focus error signal based on the reflected light from the optical disc surface,
Making the objective lens and the SIL approach the optical disc from the retracted position by the driving means;
Starting focus control based on the focus error signal when the SIL approaches the surface of the optical disc up to a distance at which a focus error signal is detected by the second detection means;
Releasing the focus control and further bringing the SIL closer to the optical disc surface;
When the SIL approaches the surface of the optical disk up to a distance at which the gap signal is detected by the first detection means, based on the gap signal, the gap control is started to keep the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk surface constant. An objective lens and a method for controlling SIL.
前記駆動手段により前記対物レンズとSILを退避位置から前記光ディスクに対して接近させる手段と、
前記第2の検出手段によりフォーカスエラー信号が検出される距離まで前記SILが光ディスク表面に近づいた際にそのフォーカスエラー信号に基づいてフォーカス制御を開始する手段と、
前記フォーカス制御を解除して、前記SILを更に前記光ディスク表面に近づける手段と、
前記第1の検出手段によりギャップ信号が検出される距離まで前記SILが光ディスク表面に近づいた際にそのギャップ信号に基づいて前記SILの底面と前記光ディスク表面の間隔を一定に保持するギャップ制御を開始する手段と、を備えたことを特徴とする光ディスク装置。 An objective lens, a SIL disposed between the objective lens and the optical disc, means for integrally driving the objective lens and the SIL in a focus direction, and a gap signal detected based on reflected light from the bottom surface of the SIL. An optical disc apparatus comprising: 1 detection means; and second detection means for detecting a focus error signal based on reflected light from the surface of the optical disk.
Means for causing the objective lens and SIL to approach the optical disc from a retracted position by the driving means;
Means for starting focus control based on the focus error signal when the SIL approaches the surface of the optical disc up to a distance at which the focus error signal is detected by the second detection means;
Means for releasing the focus control and further bringing the SIL closer to the optical disc surface;
When the SIL approaches the surface of the optical disk up to a distance at which the gap signal is detected by the first detection means, based on the gap signal, the gap control is started to keep the distance between the bottom surface of the SIL and the optical disk surface constant. And an optical disc apparatus characterized by comprising:
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006244102A JP2008065931A (en) | 2006-09-08 | 2006-09-08 | Method of controlling objective lens and sil, and optical disk device |
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-
2006
- 2006-09-08 JP JP2006244102A patent/JP2008065931A/en not_active Withdrawn
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