JP2011048896A - 対物レンズ及び対物レンズを備えた光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】ニアフィールドのデータ記憶用の対物レンズ及びその対物レンズを用いた光ピックアップ並びに光ピックアップの動作方法を提供する。
【解決手段】光ピックアップは、共通の光軸Ａに対して配設された、固浸レンズ４及び多焦点レンズ６を備えた対物レンズ２を有する可動部を備えている。多焦点レンズ６は、中央区域８及びその周辺を囲む周辺区域１０を備え、周辺区域１０は、ファーフィールドモード用の光学系を構成し、中央区域８は、固浸レンズ４と共に、ニアフィールドモード用の光学系を構成する。光ピックアップの動作方法は、ファーフィールド作動距離ＤＦに達するように、可動部による光記憶媒体の表面２１への第１の近接と、ニアフィールド作動距離ＮＦまで低減するように、光記憶媒体の表面２１への後続の近接とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、対物レンズ及び対物レンズを備えた光ピックアップに関し、より詳細には、ニアフィールド（ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ）のデータ記憶用の対物レンズ（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｓ）及びその対物レンズを用いた光ピックアップ（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｉｃｋｕｐ）並びに光ピックアップの動作方法に関する。

今日、情報技術は、より複雑な又はマルチメディアの用途のために、データ量の増大に直面している。それに応じて、例えば、高解像度の動画又はビデオゲーム用など、大記憶容量を有する取り外し可能なデータ記憶デバイスが求められている。初期の情報技術では磁気記憶デバイスが好まれていたが、今日では、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）又はＢＤ（ブルーレイディスク）などの光記憶媒体が、取り外し可能なデータ記憶媒体の市場で優位を占めている。

光データ記憶は、一般に読み取り／書き込みシステムの光学解像度によって制限される。光学解像度を高める簡単な方法は、レンズの複雑さを犠牲にして、集光ビーム及び開き角（ｏｐｅｎｉｎｇ ａｎｇｌｅ）、すなわち、開口数ＮＡを大きくするものである。他の手法は、光記憶媒体に対して許容されるチルトマージン（ｔｉｌｔ ｍａｒｇｉｎ）を小さくすること、又は走査レーザの波長を短くして青色又は近ＵＶ範囲にすることである。光データ記憶システムにおける焦点の大きさを小さくするための異なる手法は、高開口数（ＮＡ＞１）を伴うニアフィールド光学を使用するものである。この高開口数は、一般に固浸レンズ（ＳＩＬ；ｓｏｌｉｄ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｅｎｓ）の助けによって実現される。ＣＤやＤＶＤ又はＤＢなどの従来型のシステムは、古典光学によって説明される。

光学的ファーフィールド（ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ）領域で動作するが、上述した新しいシステムは、ニアフィールド光学によって説明される光学的ニアフィールド領域で機能する。従来型のシステムの場合、作動距離（ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）、すなわち、光記憶媒体の表面と、通常は対物レンズである読み取り／書き込みヘッドの最初の光学面との間のエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）は、１００μｍ程度である。それに対して、ニアフィールド光学を用いたシステムは、５０ｎｍ程度のきわめて小さい作動距離、すなわちエアギャップを必要とする。

例えば、特許文献１には、ニアフィールド光学を用いた記録及び／又は読み取り用の光記憶システムが開示されている。記憶媒体の表面と対物レンズの表面との間の作動距離を小さくすることは、ニアフィールド技術の主要な課題の１つである。作動距離が小さいと、関連する光記憶媒体、例えば、ディスクに対して、チルト及び垂直方向のずれの制限に関する厳しい仕様を設ける必要がある。ディスクの仕様が、現在のブルーレイディスクの場合の数分の１である垂直方向の振れ値（ｒｕｎ ｏｕｔ ｖａｌｕｅ）、例えば、１００μｍではなく２０μｍしか許容しない場合でも、光ピックアップの読み取り／書き込みヘッドがヘッドとディスクの接触又はヘッドクラッシュを起こさずにディスクの表面に近接し、フォーカスループを閉じることは依然として困難である。

単刀直入な手法は、読み取り／書き込み動作を、通常はチルト及びずれが記憶媒体の外側領域に比べて小さい、リードイン領域から始めることである。しかし、ニアフィールド光学による記憶システムの場合、前述の約５０ｎｍという小さい作動距離での連続的なフォーカス動作を伴わずに記憶媒体の外側領域に達することが望ましい。

また、例えば、特許文献２には、高密度と低密度の両方の光記録媒体に対して記録及び再生が可能な光ピックアップが開示されている。そのピックアップは、平行光を集束させる低密度媒体用の第１の対物レンズ、第１の対物レンズを通過する光の一部を遮断する光シールド、ならびに高密度媒体用の第２の対物レンズ及び固浸レンズからなる光学素子を有する。低密度媒体の場合には、ヘッドをスライダによって光シールドに近接させる。高密度媒体の場合には、ヘッドを記録媒体に隣接させる。

また、例えば、特許文献３には、対物レンズ、固浸レンズ、ならびに対物レンズ及び固浸レンズの１未満の有効開口数に対応する、光記録媒体によって反射された光ビームの一部を集めるための開口素子を備えた光ディスクドライブが開示されている。速度生成回路は、検出素子によって検出される信号のレベルに従って、固浸レンズの記録媒体への近接速度を低下させる。駆動回路は、速度生成回路からの出力に従って対物レンズ及び固浸レンズを駆動する。こうして、固浸レンズが光記録媒体と接触しないことが保証される。

また、例えば、特許文献４には、レンズを光記録媒体の表面に対する遠隔位置からニアフィールド位置まで導くように適合された、ニアフィールド光走査デバイスが開示されている。このために、固浸レンズと光記録媒体の表面との間のギャップの大きさを示す、開口瞳像の画像処理が用いられる。開口瞳像の画像分析によって、マイクロメートル範囲のエアギャップ距離に対する近接手順のための制御信号を得ることができる。これにより、迅速、効率的、正確かつ信頼性のある近接手順が可能になる。

国際公開第２００５／１０４１０９号パンフレット 特開平１１−２５９８９７号公報 米国特許出願公開第２００８／０１９８７２８号明細書 米国特許出願公開第２００８／００８９２０８号明細書

本発明の目的は、光記憶媒体の表面への安全かつ迅速な近接を可能にする対物レンズを提供することである。また、本発明の他の目的は、対物レンズを備えた光ピックアップ並びに光ピックアップの動作方法を提案することであり、前記方法は近接手順に関して改善される。

ｋのような目的は、独立請求項の対象によって達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の対象である。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、共に共通の光軸に対して配設された、固浸レンズ及び多焦点レンズ（ｍｕｌｔｉｆｏｃａｌ ｌｅｎｓ）を備えた対物レンズが提供される。この多焦点レンズは、中央区域及び中央区域の周辺を囲む周辺区域を備えている。周辺区域は、ファーフィールドモード用の光学系を構成するように適合される。多焦点レンズの中央区域は固浸レンズと共に、ニアフィールドモード用の光学系を構成するように適合される。固浸レンズ及び多焦点レンズは、同時に移動するように適合される。多焦点レンズの中央区域と固浸レンズを組み合わせて１つの光学系にすることにより、中央区域及び周辺区域において異なる光学特性を有する対物レンズを形成することが可能になる。これによって、２つの区域の光学特性を異なる光記録媒体に適合させることができるようになる。

また、多焦点レンズの中央区域及び固浸レンズは、ニアフィールド光学系を構成することが好ましい。このニアフィールド光学系は、有利には、１より高い開口数を有する。光学的ファーフィールドにおける動作を可能にするように設計された、周辺区域を有する多焦点レンズを設けるとさらに有利である。中央区域の焦点距離は、周辺区域の焦点距離より短いことが好ましい。固浸レンズは、一般にニアフィールド光学によるデータ記憶に必要とされるものであるため、この配置によって、ニアフィールド記憶媒体からの読み取り及び／又はニアフィールド記憶媒体への書き込みのために、対物レンズをさらに変更する必要がないことが保証される。同時に、ファーフィールド記憶媒体からの読み取り及び／又はファーフィールド記憶媒体への書き込みに対する要求はニアフィールド記憶媒体より厳しくないため、そうした光記録媒体では周辺区域のみの使用で十分である。

また、多焦点レンズは、異なる焦点距離を与える２つの異なる区域を備えている。結果として、多焦点レンズを異なる目的に用いることが可能である。多焦点レンズの中央区域は固浸レンズと共に、ニアフィールドにおける動作に用いられ、多焦点レンズの周辺区域は、ファーフィールドにおける動作に用いられる。対物レンズを光記憶媒体の表面に近接させるとき、対物レンズをニアフィールドとファーフィールドの両方に適用することができるため、有利な２ステップの工程が実現される。

また、多焦点レンズの中央区域と周辺区域の間に配設された、環状の開口部を有する多焦点レンズを設けるとさらに有利である。この環状の開口部によって、迷光を除くことが可能になる。

また、周辺区域の焦点距離を、ファーフィールドモードにおいて５０から２５０μｍの間の作動距離に適合させ、一方で多焦点レンズの中央区域の焦点距離を、ニアフィールドモードにおいて２５から５０ｎｍの間の作動距離に適合させることが好ましい。数十μｍ又は数百μｍの範囲の作動距離では、ヘッドクラッシュに対する高い危険性のない、上述した対物レンズを備えた読み取り／書き込みヘッドの安全な近接が可能である。

本発明による光ピックアップは、ファーフィールドモード及びニアフィールドモードにおける動作のために設計される。このピックアップは、本発明による対物レンズを備えている。また、対物レンズについて言及した同様の又は同等の利点は、光ピックアップにもあてはまる。

好ましくは、信号ビームの第１の部分が第１の解析用ビーム経路（ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｂｅａｍ ｐａｔｈ）内に向けられ、信号ビームの第２の部分が第２の解析用ビーム経路内に向けられ、第１の解析用ビーム経路は焦点制御のために設けられる。この場合、光ピックアップは、有利には、信号ビームの光学経路内に配設された偏光ビームスプリッタ（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｂｅａｍ−ｓｐｌｉｔｔｅｒ）及び非偏光ビームスプリッタ（ｎｏｎ ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｂｅａｍ−ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を備えている。信号ビームは、偏光ビームスプリッタによって第１の解析用ビーム経路に、また、非偏光ビームスプリッタによって第２の解析用ビーム経路に結合される。第１の解析用経路は、非点収差レンズ（ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ ｌｅｎｓ）を備えることが好ましい。

上述した光ピックアップは、有利には、ファーフィールドモードならびにニアフィールドモードで動作可能であるが、第１の解析用ビーム経路内に配置された非点収差レンズによって、有利には、ファーフィールドモードで動作するときに非点収差焦点の制御が可能になる。

有利な代替形態によれば、固浸レンズ及び多焦点レンズの中央区域を通る信号ビームの第１の部分が、第１の解析用ビーム経路に結合され、多焦点レンズの周辺区域を通る信号ビームの第２の部分が、第２の解析用ビーム経路に結合され、第２の解析用ビーム経路は焦点制御のために設けられる。この場合、光ピックアップは、有利には、信号ビームの光学経路内に配設された偏光ビームスプリッタ及び非偏光ビームスプリッタを備え、固浸レンズ及び多焦点レンズの中央区域を通過した信号ビームの第１の部分は、偏光ビームスプリッタの助けによって第１の解析用ビーム経路に結合される。多焦点レンズの周辺区域を通過した信号ビームの第２の部分は、非偏光ビームスプリッタによって第２の解析用ビーム経路に結合される。信号ビームの第１の部分のビーム経路内には４分の１波長板（ｑｕａｒｔｅｒ ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ）が配設され、第２の解析用ビーム経路内には非点収差レンズが配置される。４分の１波長板は、多焦点レンズの表面又は固浸レンズの表面上に配置されることが好ましい。

上述した光ピックアップの助けによって、信号ビームの一部のみが４分の１波長板を通る。それに応じて、信号ビームの前述の４分の１波長板を通る部分のみが、データの読み取りに用いられるビームの偏光に垂直な偏光を示すようになる。結果として、信号ビームの４分の１の波長板を通る部分が第１の解析用ビーム経路に結合され、一方で信号ビームの４分の１波長板を通らない部分が第２の解析用ビーム経路に結合される。上述した光ピックアップを用いて、第２の解析用ビーム経路の助けのみによって作動距離の制御を行うことが可能である。これは、ファーフィールドモードならびにニアフィールドモードにおける光ピックアップの動作にあてはまる。

本発明によれば、ファーフィールドモード及びニアフィールドモードにおける光ピックアップの動作を可能にする方法が提供される。上述した光ピックアップは、本発明による対物レンズを備えている。その方法は、対物レンズによって光記憶媒体の表面に近接し、対物レンズと光記憶媒体の表面との間のファーフィールド作動距離に達するステップであって、ファーフィールド作動距離が、少なくとも多焦点レンズの周辺区域の焦点距離にほぼ等しいステップを含む。第１の近接は、ファーフィールドモードで機能する光学系を用いた焦点制御によって制御される。上述した方法の次のステップでは、対物レンズによって光記憶媒体の表面に近接し、ファーフィールド作動距離より短いニアフィールド作動距離に達するようにする。

光ピックアップを動作させるための上述した方法は、光記憶媒体の表面に近接するための２ステップの工程を提供する。光記憶媒体の表面と対物レンズとの間の距離は、第１のステップにおいて比較的大きい、すなわち多焦点レンズの周辺区域の焦点距離の範囲内であるため、ヘッドクラッシュの危険性がかなり低減される。これは、ファーフィールド作動距離が、例えば、回転するディスクの垂直方向の振れの典型的な値より大きいためである。

特に、対物レンズをニアフィールド作動距離まで近接させるステップは、ファーフィールド作動距離を所定の値だけ低減させることによって行われる。ファーフィールドの動作中に、チルト又は垂直方向の振れなど、記憶媒体の回転にとって重要なパラメータが決定される。このパラメータは、ファーフィールドの動作ならびにニアフィールドの動作に有効である。唯一の違いは、作動距離におけるオフセット値である。このオフセットは概算で、多焦点レンズの周辺区域の焦点距離とニアフィールド作動距離との間の差によって与えられる。

さらに、信号ビームの第１の部分を第１の解析用ビーム経路に結合するステップであって、第１の解析用ビーム経路は焦点制御のために設けられるステップと、信号ビームの第２の部分を第２の解析用ビーム経路に結合するステップとを含む光ピックアップの動作方法であって、光記憶媒体の表面にファーフィールド作動距離まで近接するステップが、第１の解析用ビーム経路を用いた焦点制御によって実施される方法が提供されると有利である。

このためにピックアップは、特に、信号ビームの光学経路内に配設された偏光ビームスプリッタ及び非偏光ビームスプリッタを含んでいる。信号ビームは、偏光ビームスプリッタの助けによって非点収差レンズを備える第１の解析用ビーム経路に、また、非偏光ビームスプリッタの助けによって第２の解析用ビーム経路に結合される。光記憶媒体の表面にファーフィールド作動距離まで近接するステップは、第１の解析用ビーム経路内に配置された非点収差レンズを用いた非点収差焦点の制御によって行われる。非点収差焦点の制御によって、迅速かつ信頼性のある作動距離の制御が可能になる。

例えば、ギャップエラー信号の助けによって、ファーフィールドの動作中、第１の解析用ビーム経路が作動距離を制御するために用いられ、ニアフィールドの動作中、第２の解析用ビーム経路が作動距離を制御するために用いられれば、さらに有利である。ニアフィールドモードでは、特に、第１の解析用ビーム経路はデータを検索するために用いられる。

また、光ピックアップの動作方法は、固浸レンズ及び多焦点レンズの中央区域を通る信号ビームの第１の部分を、第１の解析用ビーム経路に結合するステップと、多焦点レンズの周辺区域を通る信号ビームの第２の部分を、第２の解析用ビーム経路に結合するステップであって、第２の解析用ビーム経路は焦点制御のために設けられるステップとを含み、光記憶媒体の表面にファーフィールド作動距離まで近接するステップは、第２の解析用ビーム経路を用いた焦点制御によって実施される。

このためにピックアップは、信号ビームの光学経路内に配設された偏光ビームスプリッタ及び非偏光ビームスプリッタを含むことが好ましい。固浸レンズ及び多焦点レンズの中央区域を通る信号ビームの第１の部分は、偏光ビームスプリッタの助けによって第１の解析用ビーム経路に結合される。多焦点レンズの周辺区域を通る信号ビームの第２の部分は、非偏光ビームスプリッタによって、非点収差レンズを備える第２の解析用ビーム経路に結合される。光記憶媒体の表面にファーフィールド作動距離まで近接するステップは、第２の解析用ビーム経路によって構成される非点収差レンズを用いた非点収差焦点の制御によって行われる。特に、第２の解析用ビーム経路は、ファーフィールドの動作中及びニアフィールドの動作中、作動距離を制御するために用いられるが、第１の解析用ビーム経路はデータを検索するためのみに用いられる。

上述した方法によれば、作動距離の制御とデータの検索との間の機能上の分離が行われる。これにより、光ピックアップの制御を実施するときの簡易化が可能になる。

さらによく理解するために、次に以下の記述において図面を参照しながら、本発明についてさらに詳しく説明する。本発明はこの例示的な実施形態に限定されず、また添付の特許請求の範囲に定められる本発明の範囲から逸脱することなく、特定の機能を便宜的に組み合わせるかつ／又は修正することも可能であることが理解される。

ファーフィールドモードで動作する本発明による対物レンズの長手方向の断面図である。 ニアフィールドモードで動作する図１の対物レンズの断面図である。 図１及び図２の対物レンズを備えた光ピックアップの第１の実施形態の概略図である。 図１及び図２の対物レンズを備えた光ピックアップの第２の実施形態の概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、ファーフィールドモードで動作する本発明による対物レンズの長手方向の断面図で、図２は、ニアフィールドモードで動作する図１の対物レンズの断面図である。つまり、図１は、ファーフィールドモードで機能する対物レンズ２を示し、それに対して、図２は、ニアフィールドモードで動作する場合を示している。

対物レンズ２は、共に共通の光軸Ａに対して配設された固浸レンズ４及び多焦点レンズ６を備えている。多焦点レンズ６は、中央区域８及び周辺区域１０を備え、周辺区域１０は中央区域８の周辺を囲んでいる。対物レンズ２は、ファーフィールドモードならびにニアフィールドモードで機能することが可能である。これを達成するために、周辺区域１０は、ファーフィールドモードで機能するための光学系を構成する。中央区域８は固浸レンズ４と共に、ニアフィールドモードで機能するための光学系を構成する。ニアフィールドモードで機能するための光学系は、高い開口数を有し、すなわちＮＡ＞１である。迷光の発生を防止するために、中央区域８と周辺区域１０の間に環状の開口部１２が配設されている。

対物レンズ２は、多焦点レンズ６と底部１６の間の隔離要素（ｄｉｓｔａｎｃｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）として働く環状リング１４をさらに備えている。固浸レンズ４は、上述した底部１６上に固定され、底部１６は固浸レンズ４と同じ材料から製造されることが好ましい。もちろん固浸レンズ４を、同様に多焦点レンズ６に直接取り付けることができる。あるいは、固浸レンズ４及び多焦点レンズ６を、完全に別個の光学素子にする。中央区域８の焦点距離、及び多焦点レンズ６の周辺区域１０の焦点距離は、異なるものになるように選択される。ファーフィールド作動距離ＤＦを決めるファーフィールド焦点１８は、周辺区域１０の焦点距離によって決まる。中央区域８及び固浸レンズ４によって構成される光学系は、ニアフィールド作動距離ＮＦを決めるニアフィールド焦点２０を有する。ファーフィールド作動距離ＤＦならびにニアフィールド作動距離ＮＦは、光記憶媒体２２の表面２１と、上述した光記憶媒体２２の表面２１に面する底部１６との間で測定される。単なる例として、ファーフィールド作動距離ＤＦは５０から２００μｍの範囲内であり、ニアフィールド作動距離ＮＦは２５から５０ｎｍの範囲内である。ファーフィールド作動距離ＤＦは、少なくとも多焦点レンズ６の周辺区域１０の焦点距離にほぼ等しい。単なる例として、光記憶媒体２２は、対物レンズ２を備えたピックアップの下で回転するディスクである。

ヘッドクラッシュ、又は対物レンズ２と光記憶媒体２２の表面２１との間の接触を防止するために、ファーフィールド作動距離ＤＦは、通常は光記憶媒体２２の垂直方向の振れ又はチルトより大きい値に設定される。光ディスクの場合、そのディスクの回転運動のために、光記憶媒体２２の垂直方向の振れは周期的である。さらに、垂直方向の振れは、ファーフィールドにおける動作ならびにニアフィールドにおける動作で同じである。このために、対物レンズ２の光記憶媒体２２の表面２１への近接は、以下に説明するように２ステップの工程で行われる。

本発明によれば、本発明による対物レンズ２を含む、光ピックアップ２４を動作させるための方法が提供される。２つの例示的なピックアップ２４を、それぞれ図３及び４に示す。光ピックアップ２４は、ファーフィールドモード及びニアフィールドモードで動作させることが可能である。さらに光ピックアップ２４は、少なくとも１つの本発明による対物レンズ２、及び４分の１波長板２８を含む可動部２６を備えている。可動部２６は、少なくとも光記憶媒体２２の表面２１に垂直な方向に調節可能である。したがって、作動距離、すなわちファーフィールド作動距離ＤＦならびにニアフィールド作動距離ＮＦを調節することができる。単なる例として、図３及び図４に示す光ピックアップ２４は、ファーフィールドモードとして示してある。

上述した方法の第１のステップでは、可動部２６が光記憶媒体２２の表面２１に近接し、ファーフィールド作動距離ＤＦに達する。その後、上述した方法の次のステップに従って、可動部２６によって光記憶媒体２２の表面２１に近接し、ファーフィールド作動距離ＤＦよりかなり小さいニアフィールド作動距離ＮＦに達する。ファーフィールドモードで機能するときに、光記憶媒体２２の垂直方向の振れが決定される。光記憶媒体２２の表面２１のトラッキングのために決められたパラメータは、ファーフィールドの動作ならびにニアフィールドの動作の両方に適用することができる。それに応じて、光記憶媒体２２の表面２１に近接してニアフィールド作動距離ＮＦに達するとき、可動部２６は、単にファーフィールド作動距離ＤＦを所定の値だけ低減することによって近接させる。この値は、多焦点レンズ６の周辺区域１０の焦点距離にほぼ等しいファーフィールド作動距離ＤＦと、ニアフィールド作動距離ＮＦとの間の差から知ることができる。

図３は、図１及び図２の対物レンズを備えた光ピックアップの第１の実施形態の概略図である。光ピックアップ２４は、コリメータ３４によって平行にするレーザビーム３２を発生させるために、レーザダイオード３０を備えている。このレーザビーム３２は、非偏光ビームスプリッタ３６を通り、非偏光ビームスプリッタ３６は、前記レーザビーム３２の一部をレーザ出力のフィードバック制御に用いられる出力監視ユニット３８へ反射する。引き続き、偏光ビームスプリッタ４０を通過させた後、レーザビーム３２を、対物レンズ２の助けによって光記憶媒体２２に集束させる。レーザビーム３２と光記憶媒体２２のデータ層との間の相互作用による結果が、変調された信号ビーム４２である。

信号ビーム４２は、非偏光ビームスプリッタ３６と光記憶媒体２２の表面２１との間を、レーザビーム３２と同じ光学経路に沿って移動する。信号ビーム４２は可動部２６を通り、偏光ビームスプリッタ４０の助けによって第１の解析用ビーム経路４４に、また、非偏光ビームスプリッタ３６の助けによって第２の解析用ビーム経路４６に結合される。

偏光ビームスプリッタ４０を通って移動するレーザビーム３２は、第１の方向を向いた直線偏光を有する。レーザビーム３２の直線偏光は、４分の１波長板２８の助けによって円偏光に変換される。この円偏光されたレーザビーム３２の回転方向は、レーザビーム３２の光記憶媒体２２の表面２１での反射によって変わる。反射されたレーザビーム３２を信号ビーム４２と呼ぶが、それは、レーザビーム３２と比べて方向が反対向きの円偏光を有する。信号ビーム４２は、４分の１波長板２８の助けによって、偏光ビームスプリッタ４０を反対方向に進む直線偏光されたレーザビーム３２のそれぞれ向きに対して垂直に方向付けられた直線偏光を有するようになる。それに応じて、信号ビーム４２のその部分が反射され、第１の解析用ビーム経路４４に入る。この第１の解析用ビーム経路４４は、４象限検出器（ｆｏｕｒ−ｑｕａｄｒａｎｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）５０の助けによって非点収差焦点の制御を可能にする非点収差レンズ４８を備えている。

レーザビーム３２の一部は、光記憶媒体２２の表面２１に面する固浸レンズ４の底側でさらに反射される。レーザビーム３２が上述した表面で反射されると、偏光解消効果（ｄｅｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）が生じる。それに応じて、この反射光の偏光方向は、偏光ビームスプリッタ４０の方向に厳密に一致しなくなる。結果として、反射光は前記偏光ビームスプリッタ４０を通過する。固浸レンズ４の底部表面で生じる偏光解消効果の量は、ニアフィールド効果のために、固浸レンズ４からエアギャップを通り、光記憶媒体２２の表面に結合される光の量の増加に伴って減少する。それに応じて、反射光の量に関連付けられた信号に基づくギャップエラー制御を行うことが可能になる。光は、非偏光ビームスプリッタ３６の助けによって第２の解析用ビーム経路４６に結合される。

要約すると、図３に示す光ピックアップ２４によって、ファーフィールドならびにニアフィールドモードにおける動作が可能になる。ニアフィールドモードでは、解析用ビーム経路４６によって行われるギャップエラー制御を用いてニアフィールド作動距離ＮＦを制御し、ファーフィールドモードでは、第１の解析用ビーム経路４４によって行われる非点収差焦点の制御によってファーフィールド作動距離ＤＦを保証する。光ピックアップ２４をニアフィールドモードで動作させる場合に実施されるデータ検索は、第１の解析用ビーム経路４４によって行われる。

図４は、図１及び図２の対物レンズを備えた光ピックアップの第２の実施形態の概略図である。図３に示す光ピックアップ２４と比べると、４分の１波長板２８の大きさが低減されている。４分の１波長板２８は多焦点レンズ６の中心部８を覆い、多焦点レンズ６の周辺区域１０では、レーザビーム３２ならびに信号ビーム４２が４分の１波長板２８をバイパスする。結果として、多焦点レンズ６の周辺区域１０を通るレーザビーム３２の第１の部分の直線偏光は維持される。したがって、光記憶媒体２２の表面２１での反射後、偏光方向の変化は生じない。結果として、レーザビーム３２のその部分が偏光ビームスプリッタ４０を通り、非偏光ビームスプリッタ３６によって反射され、第２の解析用ビーム経路４６に入る。したがって、図４に示す光ピックアップ２４をファーフィールドモードで動作させる場合、ファーフィールド作動距離ＤＦは、第２の解析用ビーム経路４６内に配置された非点収差レンズ４８を用いた非点収差焦点の制御によって保証される。

ニアフィールドモードで動作させるとき、多焦点レンズ６の中央区域８を通るレーザビーム３２の第２の部分は、４分の１波長板２８を通ることによってその偏光方向を変える。それに応じて、レーザビーム３２の第２の部分は、偏光ビームスプリッタ４０によって反射され、第１の解析用ビーム経路４４に入る。図４に示す光ピックアップ２４により、ファーフィールド作動距離ＤＦならびにニアフィールド作動距離ＮＦを、もっぱら第２の解析用ビーム経路４６の助けによって制御することが可能になる。結果として、第１の解析用ビーム経路４４におけるデータ検索と第２の解析用ビーム経路４６における距離制御との間での機能上の分離が行われる。

２ 対物レンズ
４ 固浸レンズ
６ 多焦点レンズ
８ 中央区域
１０ 周辺区域
１４ 環状リング
１２ 開口部
１６ 底部
１８ ファーフィールド焦点
２０ ニアフィールド焦点
２２ 光記憶媒体
２１ 表面
２４ 光ピックアップ
２６ 可動部
２８ ４分の１波長板
３０ レーザダイオード
３２ レーザビーム
３４ コリメータ
３６ 非偏光ビームスプリッタ
３８ 出力監視ユニット
４０ 偏光ビームスプリッタ
４２ 信号ビーム
４４ 第１の解析用ビーム経路
４６ 第２の解析用ビーム経路
４８ 非点収差レンズ
５０ ４象限検出器

Claims (15)

1. 共通の光軸に対して配設された、固浸レンズ及び多焦点レンズを備える対物レンズであって、
   前記多焦点レンズが、中央区域と、該中央区域の周辺を囲む周辺区域とを備え、前記多焦点レンズの前記周辺区域は、ファーフィールドモード用の光学系を構成するように適合され、前記多焦点レンズの前記中央区域は、前記前記固浸レンズとともに、ニアフィールドモード用の光学系を構成するように適合され、前記固浸レンズ及び前記多焦点レンズは、同時に移動するように適合されることを特徴とする対物レンズ。
2. 前記多焦点レンズの前記中央区域及び前記固浸レンズは、ニアフィールド光学系を構成することを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
3. 前記多焦点レンズの前記周辺区域は、光学的ファーフィールドにおける動作を可能にするように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
4. 前記中央区域の焦点距離は、前記周辺区域の焦点距離より短いことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の対物レンズ。
5. 前記多焦点レンズの前記中央区域と前記周辺区域の間に、環状の開口部が配設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の対物レンズ。
6. ファーフィールドモード及びニアフィールドモードにおける動作のための光ピックアップにおいて、請求項１乃至５のいずれかに記載の対物レンズを備えていることを特徴とする光ピックアップ。
7. 信号ビームの第１の部分は、第１の解析用ビーム経路内に向けられ、前記信号ビームの第２の部分は、第２の解析用ビーム経路内に向けられ、前記第１の解析用ビーム経路は、焦点制御のために設けられていることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ。
8. 前記固浸レンズ及び前記多焦点レンズの前記中央区域を通る信号ビームの第１の部分は、第１の解析用ビーム経路に結合され、前記多焦点レンズの前記周辺区域を通る前記信号ビームの第２の部分は、第２の解析用ビーム経路に結合され、該第２の解析用ビーム経路は、焦点制御のために設けられていることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ。
9. 前記光ピックアップは、請求項１乃至５のいずれかに記載の対物レンズを備え、
   ファーフィールドモードにおいて機能する光学系を用いた焦点制御により、前記対物レンズによって光記憶媒体の表面に近接し、前記対物レンズと前記光記憶媒体の前記表面との間のファーフィールド作動距離に達するステップであって、前記ファーフィールド作動距離は、少なくとも前記多焦点レンズの前記周辺区域の焦点距離にほぼ等しく、
   前記対物レンズによって前記光記憶媒体の前記表面にさらに近接し、前記ファーフィールド作動距離より短いニアフィールド作動距離に達するステップと
   を含むことを特徴とする光ピックアップの動作方法。
10. 前記対物レンズを前記ニアフィールド作動距離まで近接させる前記ステップは、前記対物レンズを前記ファーフィールド作動距離から所定の値だけ移動させることによって実施されることを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップの動作方法。
11. 前記所定の値は、少なくとも前記多焦点レンズの前記周辺区域の焦点距離と前記ニアフィールド作動距離との間の差にほぼ等しいことを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップの動作方法。
12. 信号ビームの第１の部分を、第１の解析用ビーム経路に結合するステップであって、前記第１の解析用ビーム経路は焦点制御のために設けられ、
    前記信号ビームの第２の部分を、第２の解析用ビーム経路に結合するステップとをさらに有し、
    前記光記憶媒体の前記表面に前記ファーフィールド作動距離まで近接する前記ステップは、前記第１の解析用ビーム経路を用いた焦点制御によって実施されることを特徴とする請求項９，１０又は１１に記載の光ピックアップの動作方法。
13. ファーフィールドの動作中、前記第１の解析用ビーム経路は、前記ファーフィールド作動距離を制御するために用いられ、それに対して、ニアフィールドの動作中、前記第２の解析用ビーム経路は、前記ニアフィールド作動距離を制御するために用いられ、前記第１の解析用ビーム経路は、データを検索するために用いられることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップの動作方法。
14. 前記固浸レンズ及び前記多焦点レンズの前記中央区域を通る信号ビームの第１の部分を、第１の解析用ビーム経路に結合するステップと、
    前記多焦点レンズの前記周辺区域を通る前記信号ビームの第２の部分を、第２の解析用ビーム経路に結合するステップであって、前記第２の解析用ビーム経路は焦点制御のために設けられ、
    前記光記憶媒体の前記表面に前記ファーフィールド作動距離まで近接する前記ステップは、前記第２の解析用ビーム経路を用いた焦点制御によって実施されることを特徴とする請求項９，１０又は１１に記載の光ピックアップの動作方法。
15. 前記第２の解析用ビーム経路は、ファーフィールドの動作中及びニアフィールドの動作中、前記作動距離を制御するために用いられ、前記第１の解析用ビーム経路は、データを検索するために用いられることを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップの動作方法。

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