JP2010033688A - 光学ピックアップ装置及び記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】近接場光学系を用いて複数の記録層を有する記録媒体に情報の記録再生を行う際に、ギャップ制御及びフォーカス制御を比較的簡易な構成で精度良く行うことのできる光学ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】近接場光学系と、第１及び第２の光源と、光学系と、第１及び第２の光検出器と、制御部と、焦点位置調整機構とを備える光学ピックアップ装置を提供する。そして、第１及び第２の波長の光を出射する第１及び第２の光源を用いて近接場光学系により記録再生を行う。この際、光記録媒体からの第１の波長の戻り光により、再生信号、トラッキング信号及び各記録層に対応した焦点信号を得、第２の波長の戻り光によりギャップ制御用信号を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、近接場光を用いて情報記録媒体に情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う光学ピックアップ装置及び記録再生装置に関する。

近年、光ディスク、磁気ディスク、光メモリーカード等の情報記録媒体において、高記録密度及び高解像度を達成するために、近接場（ニアフィールド）光を用いた記録再生方式が注目されている。近接場光は、光照射側の物体と照射対象側の物体との間隔がある距離以下となるときに、光照射側の物体の界面から漏れ出す光であり、エバネッセント波とも呼ばれる。

情報記録媒体に近接場光を照射して記録再生を行う手法として、従来、様々な手法が提案されている。例えば、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens）、ソリッドイマージョンミラー（ＳＩＭ：Solid Immersion Mirror）、導波路構造体等を用いる記録再生方法が提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。高密度記録可能な情報記録媒体に対して、開口数ＮＡが１を超えるＳＩＬ等の近接場光照射部を用いた記録再生方式では、レンズと情報記録媒体の表面との距離をエバネッセント波が発生する程度にまで近接させて記録再生を行う。

近接場光を用いて記録再生する高記録密度の情報記録媒体としては、例えば、相変化記録型の光記録媒体や、再生専用型の光記録媒体などが提案されている（例えば、非特許文献２及び３参照）。相変化記録型の光記録媒体は、例えば、ガラスやポリカーボネート（ＰＣ）等からなる基板上に、Ａｌ等からなる反射膜、ＳｉＯ_２等からなる誘電体層、ＧｅＳｂＴｅ等からなる相変化材料層及びＳｉＯ_２等からなる誘電体層をこの順で順次積層した構造を有する。また、再生専用型の光記録媒体は、例えば、ガラスやＰＣ等からなり且つ記録情報に対応した凹凸ピットが形成された基板上に、Ａｌ等からなる反射層を積層した構造を有する。さらに、上述した光記録媒体以外では、近接場光を用いて記録再生する情報記録媒体として、例えば、光磁気記録方式の記録媒体や、光アシスト磁気記録方式の磁気記録媒体等も検討されている。

また、ＳＩＬ等の近接場光照射部を用いる場合、レンズの光射出側端面と光記録媒体の表面との間の距離、いわゆるギャップは、照射する光の波長の１０分の１以下にすることが望ましいという報告がなされている（例えば、非特許文献４参照）。このため、ギャップを精度よく制御する技術や、ＳＩＬ等を近接させて情報記録媒体と相対的に走行させる際に両者の衝突を抑制するためのスキュー制御の技術等が種々検討されている（例えば、特許文献２及び３参照）。

さらに、従来、上述した情報記録媒体の記録再生装置以外では、例えば、ＳＩＬ等を用いた露光装置等が提案されている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４においてもギャップを精度よく制御する技術が提案されており、その光学系では、ギャップ検出用レーザー光がＳＩＬの先端面に集光されるように調整されている。

特開平５−１８９７９６号公報 I. Ichimura et al., "Near-Field Phase-Change Optical Recording of 1.36 Numerical Aperture", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.39, pp.962-967(2000) M. Shinoda et al., "High Density Near-Field Optical Disc Recording", Digest of ISOM2004, We-E-03 M. Furuki et al., "Progress in Electron Beam Mastering of 100Gb/inch2 Density Disc", Japanese Journal of Applied Physics Vol.43, pp.5044-5046(2004) K. Saito et al., "A Simulation of Magneto-Optical Signals in Near-Field Recording", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.38, pp.6743-6749(1999) 特開２００１−７６３５８号公報 特開２００６−３４４３５１号公報 特開２００３−２５７０５２号公報

上述した近接場光を利用する記録再生方式では、ＳＩＬ等のレンズと情報記録媒体の表面との距離が非常に小さいことを除けば、他の取り扱いは従来の情報記録媒体と同様に行うことが可能である。それゆえ、より高い記録密度を達成するために、複数の記録層を積層した多層の記録媒体に対しても、原理的には、従来と同様にして、近接場光を用いて記録や再生を行うことが可能である。

しかしながら、記録媒体の媒質中の光学的距離が異なることにより発生する球面収差は開口数ＮＡの４乗に比例するため、大きい開口数ＮＡを達成する近接場光学系では、この球面収差がより大きくなる。それゆえ、現実的には、近接場光の焦点を複数の記録層に合わせて記録再生を行うことを可能にする光学レンズの設計は非常に複雑になるという欠点がある。

また、近接場光を利用する光学ピックアップ装置では、元来、開口数ＮＡが高いために非常に高度な加工・組み立て精度が必要となる。これらのことから、複数の記録層を有する記録媒体に近接場光を用いて記録再生を行う場合、各記録層に応じて近接場光の焦点位置を調整する方法は非常に重要な技術と考えられる。

さらに、上述したように近接場光を利用する光学ピックアップ装置では、ＳＩＬ等の近接場光照射部の表面と情報記録媒体の表面との間隔（ギャップ長）は一定の距離、すなわち近接場光が発生する距離を保持する必要がある。それゆえ、フォーカス制御の際に駆動する対物レンズの制御とは別に、近接場光が発生する距離を保持するための制御が必要となる。つまり、近接場光を利用する光学ピックアップ装置では、ギャップ長の制御と、記録層へのフォーカス制御とは別の動作となる。しかしながら、このような異なる制御を同一光学系内で精度よく行うことは困難であり、信号特性に影響を与える恐れがあるという問題が生じる。

上記問題に鑑みて、本発明は、近接場光を用いて複数の記録層を有する光記録媒体に情報の記録や再生を行う際に、ギャップ制御及びフォーカス制御をより簡易な構成で精度良く行うことのできる光学ピックアップ装置及び記録再生装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の光学ピックアップ装置は、近接場光学系と、第１及び第２の光源と、光学系と、第１及び第２の光検出器と、制御部と、焦点位置調整機構とを備える構成とする。また、本発明では、光学ピックアップ装置を構成する各部が次のように機能するようにする。近接場光学系は、開口数がＮＡ＞１となる。第１及び第２の光源は、第１の波長及び第２の波長の光を出射する。光学系は、第１及び第２の波長の光を合波して、少なくとも記録層を２層有する光記録媒体に照射する。第１及び第２の光検出器は、第１及び第２の波長の光による光記録媒体からの戻り光を検出する。制御部は、第２の波長の光による光記録媒体からの戻り光より、近接場光学系のレンズ端面と光記録媒体の表面との距離に応じた信号を得る。また、制御部は、第１の波長の光による光記録媒体からの戻り光より、光記録媒体の再生信号及びトラッキング信号と、光記録媒体の各記録層に対応した焦点信号を得る。そして、焦点位置調整機構は、焦点信号により制御され、第１の波長の光の光路中に配置され、光記録媒体中での第１の波長の光の焦点位置を移動させる。

また、本発明の記録再生装置は、上記本発明の光学ピックアップ部と、光記録媒体の装着部と、装着部を光学ピックアップ部と相対的に移動させる駆動部とを備える構成とする。

上述のように、本発明では、２つの光源を用い、一方の光源（第２の光源）から出射される光により、近接場光学系のレンズ端面と光記録媒体の表面との距離、いわゆるギャップの制御を行う。そして、他方の光源（第１の光源）から出射される光により、その他の信号、すなわち光記録媒体の再生信号、トラッキング信号及び焦点信号を得てトラック制御及びフォーカス制御を行う。このように、ギャップ制御用の光の光源と、トラック制御及びフォーカス制御用の光の光源とをそれぞれ別個に設けることにより、光学系をより簡易な構成にすることができる。また、ギャップ制御用の光の光源と、トラック制御及びフォーカス制御用の光の光源とを別個にすることにより、フォーカス制御及びギャップ制御の制御信号を精度良く分離してギャップ制御及びフォーカス制御を行うことが可能になる。

本発明によれば、近接場光を用いて複数の記録層を有する光記録媒体に情報の記録や再生を行う際に、ギャップ制御及びフォーカス制御をより簡易な構成で精度良く行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態の例について以下の順で説明する。ただし、本発明は以下の例に限定されるものではない。
１．第１の実施形態：基本構成例
２．第２の実施形態：フォーカス制御用光学系に光学マスクを用いる構成例
３．第３の実施形態：ギャップ制御用の検出光をデフォーカスする構成例

＜１．第１の実施形態＞
［光学ピックアップ部及び記録再生装置の構成］
図１に、本発明の第１の実施形態に係る光学ピックアップ装置及び記録再生装置の一例の概略構成図を示す。

記録再生装置１００は、主に、光学ピックアップ部５０（光学ピックアップ装置）と、装着部１２０と、装着部１２０を回転駆動する回転駆動部１１０とを備える。光記録媒体２００は、複数の記録層（不図示）を有する例えば光記録方式のディスク状媒体であり、記録再生装置１００の装着部１２０に装着される。装着部１２０は、スピンドルモータ等の回転駆動手段により構成される回転駆動部１１０（駆動部）に連結され、図１中の一点鎖線ｃを中心軸として回転する。

光学ピックアップ部５０は、光記録媒体２００の記録層側の表面に対向して配置される。この光学ピックアップ部５０は、例えば光記録媒体２００の表面に沿って移動する移動装置（不図示）に搭載される。そして、回転駆動部１１０による光記録媒体２００の回転駆動と光学ピックアップ部５０の移動とによって、光学ピックアップ部５０は光記録媒体２００の表面の全記録領域に対向するようになる。

光学ピックアップ部５０は、第１の光源２と、第２の光源３と、第１の光検出器１２と、第２の光検出器１３と、近接場光学系１４と、第１及び第２の光源２，３からの出射光並びに光記録媒体２００からの戻り光の光路上に配置された光学系５１とを備える。さらに、光学ピックアップ部５０は、制御部３０を備える。

本実施形態では、近接場光学系１４として、光記録媒体２００側に配置される半球状のソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）１４１と、非球面レンズ等よりなる光学レンズ１４２とから対物レンズを構成する例を示す。なお、本実施形態では、半球状のＳＩＬを示すが、その形状は適宜変更可能である。例えば、超半球状のＳＩＬを用いてもよいし、光記録媒体２００と対向する側の端面が円錐状に加工されたレンズを用いてもよい。また、近接場光学系１４としては、その他ＳＩＭや導波路型等の近接場光学系を用いることも可能である。

また、本実施形態では、光学ピックアップ部５０の異なる波長の光を出射する光源として、赤色帯域の光（以下、単に赤色光という）及び青色帯域の光（以下、単に青色光という）を出射する半導体レーザー等の光源を用いる。この例では、第１の光源２として、波長が例えば４０５ｎｍの青色光を出射する半導体レーザーを用いる。一方、第２の光源３として、例えば波長が６４０ｎｍの赤色光を出射する半導体レーザーを用いる。なお、第１の光源２及び第２の光源３の波長はこれらに限定されず、適宜変更可能である。

光学系５１は、第１及び第２の光源２，３から出射された光を近接場光学系１４に出射し、光記録媒体２００からの戻り光を第１の光検出器１２及び第２の光検出器１３に出射する。光学系５１は、ダイクロイックプリズム１１と、第１の光学系５１ａと、第２の光学系５１ｂとで構成される。なお、ダイクロイックプリズム１１は、第１の光学系５１ａからの出射光の光路上と、第２の光学系５１ｂからの出射光の光路上との交差位置に配置される。

第１の光学系５１ａは、コリメータレンズ５、１／２波長板６、グレーティング８、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）９、１／４波長板７、例えば２枚のレンズより構成される焦点位置調整機構４、シリンドリカルレンズ１及び集光レンズ３５を備える。そして、第１の光源２から出射される光の光路上には、第１の光源２側から、コリメータレンズ５、１／２波長板６、グレーティング８、ＰＢＳ９、１／４波長板７、焦点位置調整機構４及びダイクロイックプリズム１１がこの順で配置される。ダイクロイックプリズム１１で反射される第１の光源２からの出射光の光路上には、光学レンズ１４２とＳＩＬ１４１とより構成される近接場光学系１４が配置される。また、光学ピックアップ部５０に光記録媒体２００が装着される際には、光記録媒体２００の表面にＳＩＬ１４１の端面が近接して対向配置される。さらに、ＰＢＳ９で反射される光記録媒体２００からの戻り光の光路上には、ＰＢＳ９側から、シリンドリカルレンズ１、集光レンズ３５及び第１の光検出器１２がこの順で配置される。

一方、第２の光学系５１ｂは、コリメータレンズ１５、１／２波長板２６、無偏光ビームスプリッタ（ＮＰＢＳ）１０、ＰＢＳ１９、１／４波長板２７及び集光レンズ２５を備える。そして、第２の光源３から出射される光の光路上には、第２の光源３側から、コリメータレンズ１５、１／２波長板２６、ＮＰＢＳ１０及びＰＢＳ１９がこの順で配置される。また、ＰＢＳ１９で反射される第２の光源３からの出射光の光路上には、ＰＢＳ１９側から、１／４波長板２７及びダイクロイックプリズム１１がこの順で配置され、ダイクロイックプリズム１１によって、第１及び第２の光源２，３からの出射光が合波される。一方、ＮＰＢＳ１０で反射される光記録媒体２００からの戻り光の光路上には、ＮＰＢＳ１０側から、集光レンズ２５及び第２の光検出器１３がこの順で配置される。

また、制御部３０は、第１の光検出器１２及び第２の光検出器１３で検出された信号に基づいて、ＲＦ（再生）信号Ｓ_ＲＦ、トラッキング信号Ｓｔ及び焦点信号Ｓｆ、いわゆるフォーカスエラー信号を生成し、光学ピックアップ部５０を駆動制御する。なお、本実施形態では、制御部３０が光学ピックアップ部５０の内部に設けられている例を示しているが、制御部３０を光学ピックアップ部５０の外部に設けてもよい。

［光学ピックアップ部の動作］
次に、本実施形態の光学ピックアップ部５０の動作を図１を参照しながら説明する。まず、第１の光源２から出射される青色光により、ＲＦ信号Ｓ_ＲＦ、トラッキング信号Ｓｔ及び焦点信号Ｓｆを検出する動作について説明する。

上述した光学系５１において、第１の光源２から出射される青色光は、コリメータレンズ５により平行光とされ、１／２波長板６を通って直線偏光の方向を調整された後に、グレーティング８及びＰＢＳ９を通過し、１／４波長板７により円偏光とされる。そして、焦点位置調整機構４により焦点距離を調整され、ダイクロイックプリズム１１において第２の光源３から出射された赤色光と合波される。この際、焦点位置調整機構４により青色光の光記録媒体２００の内部で焦点を結ぶ位置が調整されるようになっている。なお、焦点位置調整機構４を構成するレンズ群のうち一部が収差補正機能を有する光学素子より構成されていてもよい。収差補正素子としては、例えば電気的に位相分布を補正する光学素子を用いてもよいし、また光路上と光路外との移動が可能な移動機構を備える光学素子より構成してもよい。

そして、ダイクロイックプリズム１１により光路を変換された青色光は、近接場光学系１４すなわち光学レンズ１４２及びＳＩＬ１４１を介して光記録媒体２００の表面に照射される。光記録媒体２００で反射された戻り光は近接場光学系１４、ダイクロイックプリズム１１、焦点位置調整機構４、１／４波長板７を介してＰＢＳ９により分岐される。次いで、シリンドリカルレンズ１、集光レンズ３５を介して第１の光検出器１２に入射される。次いで、第１の光検出器１２で検出された信号Ｓ１を制御部３０に入力して、ＲＦ信号Ｓ_ＲＦ、トラッキング信号Ｓｔ及び焦点信号Ｓｆが得られる。

この際、ＲＦ信号Ｓ_ＲＦは、第１の光検出器１２の複数の受光領域（検出領域）で得られる信号を総和した信号（全信号）を検出することで得られ、トラッキング信号Ｓｔは２分割ディテクタによるプッシュプル信号により得られる。また、第１の光学系５１ａ内にグレーティング８を用いる構成例においては、第１の光源２からの出射光を３ビームに分割して光記録媒体２００に照射し、その戻り光によりトラッキング信号Ｓｔを検出する構成とすることができる。図２（ａ）に、この場合における第１の光検出器１２の受光領域の一例の概略平面構成を示す。この例のように、第１の光検出器１２を、４分割ディテクタ１２ｂの両側に２つの２分割ディテクタ１２ａ及び１２ｃを配置するように構成すると、３スポット法もしくはＤＰＰ（Differential Push-Pull）法によるトラッキングが可能となる。

また、焦点信号Ｓｆは、第１の光学系５１ａ内のシリンドリカルレンズ１を用いることで非点収差法により得られる。この焦点信号Ｓｆは、焦点位置調整機構４に入力される。そして、焦点位置調整機構４は、入力された焦点信号Ｓｆに基づいて光記録媒体２００に照射される青色光の焦点位置を調整する。これにより、光記録媒体２００の各記録層への正確な焦点制御が可能となる。

再び図１に戻り、第２の光源３から出射される赤色光により、ギャップ制御用信号を検出する動作について説明する。光学系５１において、第２の光源３から出射された赤色光は、コリメータレンズ１５により平行光とされ、１／２波長板２６により直線偏光の方向を調整された後に、ＮＰＢＳ１０を介してＰＢＳ１９によって反射される。そして、ＰＢＳ１９で反射された赤色光は、１／４波長板２７において円偏光とされた後、ダイクロイックプリズム１１で第１の光源２から出射された青色光と合波され、近接場光学系１４を介して光記録媒体２００に照射される。なお、この際、照射される赤色光を、光記録媒体２００の表面で多少デフォーカスするように調整した方が、ギャップ制御には有利となる。この構成例については後述の第３の実施形態で詳述する。

次いで、光記録媒体２００側から戻る赤色光は、近接場光学系１４、ダイクロイックプリズム１１、１／４波長板２７を介してＰＢＳ１９により反射される。この際、光記録媒体２００からの戻り光は、１／４波長板２７により円偏光から直線偏光に変換されるが、この直線偏光（戻り光）の偏光方向は、第２の光源３から１／４波長板２７に入射される直線偏光（出射光）の偏光方向とは直交する方向になる。ただし、この際、ギャップ長に対応して、１／４波長板２７を通過した戻り光には、その偏光方向に対して微小に回転した成分が含まれる。すなわち、１／４波長板２７を通過した戻り光には、ギャップ長に応じて、その偏光方向と直交する方向（出射光の偏光方向）の成分が含まれる。それゆえ、１／４波長板２７を通過した戻り光がＰＢＳ１９に入射されると、戻り光に含まれる微小に回転した成分がＰＢＳ１９で反射される。本実施形態の光学ピックアップ部５０では、この微小に回転した成分を検出してギャップ制御を行う。

そして、ＰＢＳ１９で反射された戻り光がＮＰＢＳ１０で反射されて集光レンズ２５を介して第２の光検出器１３に入射される。第２の光検出器１３において検出される信号Ｓ２が、近接場光学系１４のＳＩＬ１４１の端面と光記録媒体２００の表面との距離に対応する信号、いわゆるギャップエラー信号となる。この信号Ｓ２を制御部３０に入力して、光学レンズ１４２及びＳＩＬ１４１からなる対物レンズを搭載した駆動部２０（アクチュエータ）にギャップ制御信号Ｓｇとして出力することで、ＳＩＬ１４１と光記録媒体２００との距離を精度よく制御することができる。

ここで、図２（ｂ）に、第２の光検出器１３の受光領域の一例の概略平面図を示す。図２（ｂ）に示すように、第２の光検出器１３を４分割ディテクタとすることで、それぞれ２方向のプッシュプル信号を演算することができる。また、４分割ディテクタとすることで、光記録媒体２００の半径方向及びこれと直交するタンジェンシャル方向のチルト調整も行うことが可能になる。

上述のように、本実施形態の光学ピックアップ部５０では、ギャップ制御用の信号と、再生信号、トラッキング信号及び焦点信号とを、異なる波長の光で検出する。この様子を図３に模式的に示す。なお、図３には、光記録媒体２００として、２つの記録層２０１及び２０３（以下、それぞれＬ０層及びＬ１層という）が中間層２０２を介して積層され、Ｌ１層２０３上には保護層２０４（トップコートカバー層）が設けられた媒体の例を示す。ただし、光記録媒体２００としては、記録層（情報記録面）が１層の光記録媒体であってもよいし、３層以上の記録層を有する光記録媒体であってもよい。

図３の例では、ＳＩＬ等の近接場光学系１４と光記録媒体２００の表面とのギャップｇは、例えば赤色光Ｌｒの戻り光によって制御される。そして、焦点位置調整機構４の制御は、赤色光Ｌｒとは波長帯域の異なる例えば青色光Ｌｂの戻り光によって行われる。このため、精度よく制御信号を分離してギャップ制御とフォーカス制御とを行うことができる。

また、本実施形態の光学系５１では、ギャップを制御する赤色光Ｌｒの光路から外れた青色光Ｌｂのみの光路（第１の光学系５１ａ）に、焦点位置調整機構４が配置されるので、安定して赤色光Ｌｒでギャップ制御を行うことが可能となる。つまり、図３中の矢印ｅで模式的に示すように焦点位置調整機構４を駆動して焦点位置を調整する際にも、ギャップ制御を停止することなく連続的に行うことができる。より具体的に説明すると、例えば、図３に示す光記録媒体２００の情報再生時に、焦点位置調整機構４により、青色光Ｌｂのフォーカス位置をＬ０層２０１からＬ１層２０３に移動させる場合を考える。この場合、一旦フォーカスをＬ０層２０１から外し、その後、Ｌ１層２０３にフォーカスを合わせ直すが、このフォーカス動作中にも、ギャップ制御は、フォーカス制御とは別の光源（制御信号）で行われるので、停止されることなく続けられる。すなわち、図１に示す光学系５１では、フォーカスが外れた状態でも、ギャップ制御を続けることができる。それゆえ、図１に示すような光学系５１を用いることにより、記録再生システムのより安定した動作が可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、光記録媒体に近接場光を用いて情報の記録や再生を行う際に、ギャップ制御とフォーカス制御とを比較的簡易な構成の光学系で精度よく行うことが可能となる。したがって、本実施形態では、特に、複数の記録層を有する光記録媒体への近接場光を利用する記録再生方式の適応が比較的容易になる。また、本実施形態の光学ピックアップ装置及び記録再生装置では、実用的な機構により焦点調整を実現することができる。これらのことから、本実施形態によれば、近接場光記録媒体の大容量化が可能となる。

＜２．第２の実施形態＞
第２の実施形態では、図１に示す第１の実施形態の光学ピックアップ装置及び記録再生装置において、フォーカス制御用光学系に光学マスクを用いる構成例について説明する。図４に、本発明の第２の実施形態に係る光学ピックアップ部及び記録再生装置の一例の概略構成を示す。図４において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

本実施形態においても、第１の光源２及び第２の光源３として、それぞれ青色光と赤色光を出射する半導体レーザーを用いる例を示す。そして、本実施形態では、第１の光学系６１ａ内において、ＰＢＳ９とシリンドリカルレンズ１との間にＮＰＢＳ１８、光学マスク１７及び集光レンズ４５を配置する。また、集光レンズ４５から出射される光を検出する第３の光検出器１６を設けた。それ以外の構成は図１に示す第１の実施形態の光学ピックアップ装置及び記録再生装置と同様である。

本実施形態の光学系６１において、ＮＰＢＳ１８において分岐（反射）された青色の戻り光は、集光レンズ４５を介して第３の光検出器１６に入射される。一方、ＮＰＢＳ１８を直進する戻り光は光学マスク１７、シリンドリカルレンズ１及び集光レンズ３５を介して第１の光検出器１２に入射される。

図５（ａ）に、本実施形態における第１の光検出器１２の受光領域の平面構成を示す。この例では、図５（ａ）に示すように、第１の光検出器１２として４分割ディテクタを用いることが好ましい。また、図５（ｂ）に、本実施形態における第２の光検出器１３の受光領域の平面構成を示す。第２の光検出器１３を、４分割ディテクタで構成することにより、ギャップ制御信号と共に、ラジアル方向及びタンジェンシャル方向のチルト制御信号も得ることができる。さらに、図５（ｃ）に、本実施形態における第３の光検出器１６の受光領域の平面構成を示す。第３の光検出器１６を、３つの２分割ディテクタ１６ａ〜１６ｃで構成することにより、３スポット法もしくはＤＰＰ法によるトラッキングが可能となる。

そして、本実施形態では、青色の戻り光に対して、光学マスク１７により近接場光学系１４におけるＮＡ＜１の領域をマスクして、ＮＡ＞１の領域のみの戻り光から焦点位置信号を得るようにする。こうすることで、光記録媒体２００の他の層から戻ってくる迷光成分を大幅にカットすることができ、品質のよい焦点信号Ｓｆを得ることが可能となる。すなわち、本実施形態の光学ピックアップ部６０においては、ギャップ制御とフォーカス制御とを比較的簡易な構成の光学系で行うことができると共に、一層精度よくフォーカス制御を行うことが可能となる。

ここで、一例として、本実施形態の光学ピックアップ部６０の構成例において、第１の光検出器１２で測定されたフォーカス信号の波形図を図６に示す。なお、図６には、第３の光検出器１６で検出されるＲＦ信号、第１の光検出器１２で検出される和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）、及び、第２の光検出器１３で検出されるギャップ信号とも示す。なお、図６には、約１トラック当たりの信号波形を示す。図６に示す測定を行った光学系、光記録媒体の構成、記録再生条件等は以下のとおりである。

近接場光学系の実効開口数ＮＡeff：１．４５
光記録媒体の記録層数：２層
光記録媒体のトップコートカバー層の膜厚：１μｍ
光記録媒体の記録層間の中間層膜厚：３μｍ
光記録媒体の記録層材料：各層共に相変化材料
線速度：３．８ｍ／ｓ
再生パワー：０．５ｍＷ
記録方式：１−７ランダム変調方式
記録マークの線密度：７０ｎｍ／ｂｉｔ

図６において、矢印Ｅで示す領域は、フォーカスエラー信号が発生している領域であり、矢印Ｆで示す時点が、フォーカス制御を行った時点を示す。図６から、フォーカス制御を行った後（矢印Ｆ以後）、矢印Ｇで示す領域でＲＦ再生信号の振幅が回復し、その後も十分な振幅のＲＦ再生信号が得られ、安定していることがわかる。なお、和信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）がほぼ一定であるので、図６中の矢印Ｅで示す領域の変動は、表面の反射率等の変化、すなわち膜の不具合等による変動ではないことがわかる。

また、図６から明らかなように、フォーカスエラー信号（領域Ｅ）からフォーカス制御を行い、ＲＦ信号を安定化させる過程において、終始、ギャップエラー信号がフォーカス制御に影響されることなく安定して出力されていることが分かる。したがって、このことから、１層または２層以上の記録層を有する光記録媒体に対して、近接場光を用いて安定した記録再生が可能であることが確認された。

以上説明したように、本実施形態においても、光記録媒体に近接場光を用いて情報の記録や再生を行う際に、ギャップ制御とフォーカス制御とを比較的簡易な構成の光学系で精度よく行うことが可能となる。したがって、本実施形態では、特に、複数の記録層を有する光記録媒体への近接場光を利用する記録再生方式の適応が比較的容易になる。また、本実施形態の光学ピックアップ装置及び記録再生装置では、実用的な機構により焦点調整を実現することができる。これらのことから、本実施形態によれば、近接場光記録媒体の大容量化が可能となる。

＜３．第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る光学ピックアップ装置及びそれを備える記録再生装置の構成例を説明する。上述のように、ＳＩＬ等の近接場光を用いた光学ピックアップ装置では、レンズと記録媒体間の距離（ギャップ）を精度良く行わなければならない。実際、ＳＩＬ等を用いて記録媒体に情報の記録再生を行う場合には、ＳＩＬ等に入射される光の波長の１／１００程度の精度でギャップを制御する必要がある。しかしながら、記録媒体の表面や保護層内部に塵や異物等が存在すると、ギャップ制御信号にノイズが重畳され、ギャップ制御の精度が極度に劣化する、あるいは、ギャップ制御自体が破綻するという問題が生じる。本実施形態では、さらにこの問題を解決することが可能な光学ピックアップ装置及び記録再生装置の一例を説明する。

図７に、本発明の第３の実施形態に係る光学ピックアップ部（光学ピックアップ装置）及び記録再生装置の一例の概略構成を示す。なお、図７において、図１に示す第１の実施形態の光学ピックアップ装置及び記録再生装置と対応する構成部分には同一符号を付して示す。また、図７では、説明の簡略上、ギャップ信号Ｓｇ等の制御信号を生成する制御部（例えば、図１中の制御部３０）は省略する。

本実施形態の光学ピックアップ部７０と、図１に示す第１の実施形態の光学ピックアップ部５０との比較から明らかなように、本実施形態では、主に第２の光学系７１ｂの構成が第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態の第１の光学系７１ａは、図１に示す第１の光学系５１ａ内の集光レンズ３５を省略した構成となっているが、その他の構成は同じであり、その動作は図１の例とほぼ同様である。それゆえ、ここでは、第２の光学系７１ｂの上記変更点以外の構成についての説明は省略する。

なお、本実施形態においても、第１の光源２には青色光を出射する半導体レーザーを用い、第２の光源３には赤色光を出射する半導体レーザーを用いる。なお、第１の光源２及び第２の光源３の波長はこれらに限定されず、適宜変更可能である。また、本実施形態では、第１の光学系７１ａを、例えば、図１に示す第１の光学系５１ａや、図４に示す第１の光学系６１ａに置き換えてもよい。

本実施形態の第２の光学系７１ｂは、図１に示す第２の光学系５１ｂの構成において、ＰＢＳ１９及び１／４波長板２７間の光路上に、さらに、集光レンズ７２（光学レンズ）を配置した構成となる。

集光レンズ７２は、ギャップ制御用の赤色光の焦点位置を調整するレンズである。集光レンズ７２の焦点距離は、ギャップ制御用の赤色光が、例えばＳＩＬ１４１の光射出側端面、記録媒体の表面及び情報記録面等に対してデフォーカスされるように調整される。すなわち、本実施形態では、ギャップ制御用の赤色光がその光路上において、異なる媒質の境界部分以外の位置にフォーカスされるように、集光レンズ７２が設計される。なお、ギャップ制御用の赤色光の焦点位置の調整は、集光レンズ７２を光路上に沿って移動させることにより調整してもよい。

図８及び９に、ギャップ制御用の赤色光の焦点位置の調整状態の例を模式的に示す。図８及び９中に、破線で示した光Ｌｂは記録再生、トラッキング制御及びフォーカス制御に用いる青色光であり、実線で示した光Ｌｒはギャップ制御に用いる赤色光である。また、図８及び９中に一点鎖線で示した「ＡＸ」は光軸である。なお、図８及び９の例では、光記録媒体２００として、基板２０５上に、記録層２０１（Ｌ０層）、誘電体等からなる中間層２０２、記録層２０３（Ｌ１層）及び保護層２０４がこの順で積層された構造を有する光記録媒体を示す。

図８は、光記録媒体２００のＬ１層２０３に対して情報の記録再生を行っている際のギャップ制御用の赤色光の焦点位置の調整状態を示している。図８の例では、青色光Ｌｂは、Ｌ１層２０３のＳＩＬ１４１側の表面（情報記録面）、すなわち、Ｌ１層２０３と保護層２０４との境界界面に集光される。一方、ギャップ制御用の赤色光Ｌｒは、中間層２０２の内部に集光される。

一方、図９は、光記録媒体２００のＬ０層２０１に対して情報の記録再生を行っている際のギャップ制御用の赤色光の焦点位置の調整状態を示している。図９の例では、青色光Ｌｂは、Ｌ０層２０１のＳＩＬ１４１側の表面、すなわち、Ｌ０層２０１と中間層２０２との境界界面に集光される。一方、ギャップ制御用の赤色光Ｌｒは、中間層２０２の内部に集光される。

上述したギャップ制御の精度を低下させる塵や異物等は、特に、例えば、保護層２０４の表面、保護層２０４とＬ１層２０３との界面等の異なる媒質の境界部分に存在し易い。これは、例えば光記録媒体２００の製造工程中に各層を順次積層する際に、各層の表面に塵や異物等は付着し易いためである。それゆえ、本実施形態のようにギャップ制御用の赤色光を、異なる媒質の境界部分以外の位置にフォーカスするように調整すると、塵や異物等が存在しやすい異なる媒質の境界部はデフォーカスされる。この結果、境界部からの戻り光の強度が小さくなり、塵や異物等によるノイズを低減させることができる。したがって、本実施形態によれば、ギャップ制御の精度の劣化を抑制してより安定した動作を実現することができる。

また、本実施形態では、第１及び第２の実施形態と同様に、ＳＩＬ等の近接場光学系１４と光記録媒体２００の表面とのギャップを赤色光Ｌｒの戻り光によって制御し、焦点位置調整機構４を青色光Ｌｂの戻り光で制御する。それゆえ、本実施形態においても、比較的簡易な構成の光学系で制御信号を分離してギャップ制御とフォーカス制御とを精度良く行うことができる。

なお、図８及び９の例では、ギャップ制御用の赤色光ＬｒをＬ１層２０３及びＬ０層２０１間に配置された中間層２０２内に集光する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。赤色光Ｌｒの焦点位置は、異なる２つの媒質間の境界以外の位置であれば任意である。例えば、ギャップ制御用の赤色光ＬｒをＬ１層２０３上に設けられた保護層２０４内に集光してもよいし、基板２０５内に集光してもよい。また、原理的には、各記録層の内部に赤色光Ｌｒしてもよいが、記録層の厚さは非常に薄いので、焦点位置の調整の容易性等の観点から、記録層に比べて厚さが十分大きい中間層２０２、保護層２０４、基板２０５等に焦点位置を設定することが好ましい。

また、ギャップ制御用の赤色光Ｌｒの集光位置を、ＳＩＬ１４１内に設定してもよい。この場合の焦点位置の調整状態の模式図を図１０に示す。この場合においても、異なる媒質の境界部では、ギャップ制御用の赤色光Ｌｒがデフォーカスされるので、ギャップ制御の精度の劣化を抑制することができる。

また、図８〜１０の例では、記録層を２層有する光記録媒体に本実施形態の光学ピックアップ装置を適用する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、記録層を３層以上有する多層記録媒体に対しても本実施形態の光学ピックアップ装置は適用可能であり、同様の効果が得られる。

さらに、本実施形態の光学ピックアップ装置を記録層（情報記録面）が１層の記録媒体に適用してもよい。その場合の焦点位置の調整状態の模式図を図１１に示す。図１１の例では、記録再生用、フォーカス制御用及びトラッキング制御用の青色光Ｌｂは、記録層２０６のＳＩＬ１４１側の表面（記録層２０６と保護層２０７との境界界面）に集光される。一方、ギャップ制御用の赤色光Ｌｒは、図１１の例では基板２０５の内部に集光される。

以上説明したように、本実施形態によれば、ギャップ制御の精度の劣化を抑制して安定した動作を実現することができる。また、本実施形態によれば、近接場光用の情報記録媒体として、保護層を備える記録媒体の使用が容易になる。さらに、本実施形態によれば、ギャップ制御とフォーカス制御とを比較的簡易な構成の光学系で精度よく行うことができる。これらのことから、本実施形態によれば、最終的には、近接場光用の情報記録媒体、近接場光を用いた光学ピックアップ装置及び記録再生装置の実用化が可能になる。

なお、本発明は上述の第１〜３の実施形態で説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記第１〜３の実施形態では、光記録方式の光記録媒体に対して、近接場光で情報の記録や再生を行う光学ピックアップ装置及び記録再生装置について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、光磁気記録方式の記録媒体や、光アシスト磁気記録方式の磁気記録媒体等に対して、近接場光を用いて情報の記録や再生を行う光学ピックアップ装置及び記録再生装置にも同様に適用可能であり、同様の効果が得られる。

また、上記第１〜３の実施形態では、第１及び第２の波長の光として、それぞれ、青色光及び赤色光を用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されず、第１及び第２の波長の光は用途等を考慮して適宜変更できる。なお、第１及び第２の波長は同じであっても良い。ただし、本発明では、戻り光を２つの光を分離して別個に検出するので、光学系の構成の簡易性等の観点から、第１及び第２の波長は互いに異なることが好ましい。また、第１の波長の光は情報の記録再生を行う光であるので、高記録密度及び高解像度の観点から、第１の波長の光はできる限り短い方が好ましい。

本発明の第１の実施形態に係る光学ピックアップ装置の概略構成図である。 図２（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の光学ピックアップ装置の光検出部の概略平面構成図である。 第１の実施形態の光学ピックアップ装置の要部の模式的な構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る光学ピックアップ装置の概略構成図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態の光学ピックアップ装置の光検出部の概略平面構成図である。 第２の実施形態の光学ピックアップ装置で測定したＲＦ信号、フォーカス信号及びギャップ信号の一例の波形図である。 本発明の第３の実施形態に係る光学ピックアップ装置の概略構成図である。 第３の実施形態におけるギャップ制御用の光の焦点位置の調整状態の様子を示す模式図である。 第３の実施形態におけるギャップ制御用の光の焦点位置の調整状態の様子を示す模式図である。 第３の実施形態におけるギャップ制御用の光の焦点位置の調整状態の様子を示す模式図である。 第３の実施形態におけるギャップ制御用の光の焦点位置の調整状態の様子を示す模式図である。

符号の説明

１…シリンドリカルレンズ、２…第１の光源、３…第２の光源、４…焦点位置調整機構、５，１５…コリメータレンズ、６，２６…１／２波長板、７，２７…１／４波長板、８…グレーティング、９，１９…ＰＢＳ、１０，１８…ＮＰＢＳ、１１…ダイクロイックプリズム、１２…第１の光検出器、１３…第２の光検出器、１４…近接場光学系、１６…第３の光検出器、１７…光学マスク、２０…駆動部、２５，３５，４５，７２…集光レンズ、３０…制御部、５０,６０，７０…光学ピックアップ部、５１，６１，７１…光学系、１００,１０１，１０２…記録再生装置、１１０…回転駆動部、１２０…装着部、１４１…ＳＩＬ、１４２…光学レンズ、２００…光記録媒体、２０１…Ｌ０層、２０２…中間層、２０３…Ｌ１層、２０４…保護層、２０５…基板

Claims (6)

1. 開口数がＮＡ＞１となる近接場光学系と、
   第１の波長及び第２の波長の光を出射する第１及び第２の光源と、
   前記第１及び第２の波長の光を合波して、少なくとも記録層を２層有する光記録媒体に照射する光学系と、
   前記第１及び第２の波長の光による前記光記録媒体からの戻り光を検出する第１及び第２の光検出器と、
   前記第２の波長の光による前記光記録媒体からの戻り光より、前記近接場光学系のレンズ端面と前記光記録媒体の表面との距離に応じた信号を得て、前記第１の波長の光による前記光記録媒体からの戻り光より、前記光記録媒体の再生信号及びトラッキング信号と、前記光記録媒体の各記録層に対応した焦点信号を得る制御部と、
   前記焦点信号により制御され、前記第１の波長の光の光路中に配置され、前記光記録媒体中での前記第１の波長の光の焦点位置を移動させる焦点位置調整機構と、
   を備える光学ピックアップ装置。
2. 前記焦点信号の検出が、ＮＡ＜１となる成分を除去された光を用いて検出される
   請求項１に記載の光学ピックアップ装置。
3. 前記光学系が、前記第２の波長の光の焦点を前記第２の波長の光の光路上における異なる媒質間の境界以外の位置に合うように調整する光学レンズを有し、該光学レンズが、前記光学系内の前記第１及び第２の波長の光が合波される前の前記第２の波長の光の光路上に配置される
   請求項１に記載の光学ピックアップ装置。
4. 前記第２の波長の光の焦点位置が、前記記録媒体内部に存在する
   請求項３に記載の光学ピックアップ装置。
5. 前記第１の波長が、前記第２の波長と異なる
   請求項１に記載の光学ピックアップ装置。
6. 開口数がＮＡ＞１となる近接場光学系と、第１の波長及び第２の波長の光を出射する第１及び第２の光源と、前記第１及び第２の波長の光を合波して、少なくとも記録層を２層有する光記録媒体に照射する光学系と、前記第１及び第２の波長の光による前記光記録媒体からの戻り光を検出する第１及び第２の光検出器と、前記第２の波長の光による前記光記録媒体からの戻り光より、前記近接場光学系のレンズ端面と前記光記録媒体の表面との距離に応じた信号を得て、前記第１の波長の光による前記光記録媒体からの戻り光より、前記光記録媒体の再生信号及びトラッキング信号並びに前記光記録媒体の各記録層に対応した焦点信号を得る制御部と、前記焦点信号により制御され、前記第１の波長の光の光路中に配置され、前記光記録媒体中での前記第１の波長の光の焦点位置を移動させる焦点位置調整機構とを有する光学ピックアップ部と、
   前記光記録媒体の装着部と、
   前記装着部を前記光学ピックアップ部と相対的に移動させる駆動部と
   を備える記録再生装置。