JP3478969B2 - 光ヘッド - Google Patents

光ヘッド

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクの記録
装置、特に光ディスク原盤作成に用いられる光ヘッドに
関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクの記録密度を向上させるに
は、短波長のレーザ光、開口数の大きい対物レンズを用
いる必要がある。
【０００３】しかしながら、短波長のレーザ光を発する
半導体レーザを開発するのは容易なことではない。また
対物レンズの開口数を大きくするには対物レンズの径を
大きくすればよいが、このようにすると光ヘッド自体が
大型化してしまう。
【０００４】そこで、ソリッドイマージョンレンズ（So
lid Immersion Lens：以下ＳＩＬと称する。）を用
いて光ディスクに情報を記録することが、S.M.Mansfiel
d 氏らによりHigh-numerical-aperture lens system
for optical storege （OPTICS LETTERS ／Vol.
18,No.4 305-307 ／February 15,1993 ）に記載され
ている。
【０００５】これは、対物レンズにより集光されたレー
ザ光をＳＩＬに照射し、ＳＩＬによりレーザ光をさらに
収束させるようにしたものである。ＳＩＬを用いること
により微小スポットを形成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ＳＩＬで微小スポット
を形成させるためには、レーザ光をＳＩＬの底面に収束
させる必要がある。そのためには、レーザ光を対物レン
ズで充分集光させてからＳＩＬに入射させなければなら
ない。つまり対物レンズをＳＩＬに対して常に最適な位
置になるように制御しなければならない。
【０００７】これを行うには、ＳＩＬからの反射光に基
づいてフォーカスエラー信号を生成する必要があるが、
ディテクタで検出される反射光には、ＳＩＬの球面から
の反射光、ＳＩＬ底面からの反射光及び光ディスク原盤
からの反射光等も存在する。このため、ディテクタの受
光出力をそのままフォーカスエラー信号としてしまうと
ノイズが多くなり対物レンズを最適な位置に制御するた
めのフォーカスエラー信号を生成することができない。
【０００８】本発明は、上述の点に鑑み、ＳＩＬを用い
た光ヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
記録媒体の記録面に照射する光を収束する対物レンズ
と、対物レンズにより収束された光をさらに収束するソ
リッドイマージョンレンズと、対物レンズを光軸方向に
駆動する駆動手段と、ソリッドイマージョンレンズから
の反射光に基づいて対物レンズとソリッドイマージョン
レンズとの光軸方向の距離が一定となるように駆動手段
を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１の光ヘッ
ドにおいて、ソリッドイマージョンレンズは浮上スライ
ダに搭載されており、記録媒体とソリッドイマージョン
レンズとの距離が一定に保たれていることを特徴とす
る。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の光ヘッドにおいて、ソリッドイマージョンレンズの
球面からの反射光を分離し受光する手段を備え、制御手
段は、受光手段の受光出力に基づいて駆動手段を制御す
ることを特徴とする。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれかに記載の光ヘッドにおいて、ソリッドイマー
ジョンレンズの表面に、対物レンズにより収束された光
を反射する反射膜を設けたことを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明によれば、対物レンズとＳＩＬとの距離
を一定となるように調整することが可能になり、安定し
て微小スポットを形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明に好適な各実施形態
について説明する。 （１）第１の実施形態 先ず、本発明による第１の実施形態について説明する。
図１は第１の実施形態による光ヘッドを用いた光ディス
ク原盤記録装置の構成を示す図である。図において、光
ディスク原盤記録装置は、ガラス基板上にフォトレジス
トを塗布した光ディスク原盤１を回転駆動させるモータ
２、光ディスク原盤１に記録光を照射する光ヘッド３、
光ヘッド３からの受光出力を増幅するアンプ４、対物レ
ンズのフォーカス制御のためのフォーカスサーボ制御回
路５、フォーカスサーボ制御回路５からの出力を増幅す
るアンプ６を備えて構成される。
【００１５】光ヘッド３には外部から光ディスクに記録
すべき記録信号ＳＲが供給されている。また光ヘッド３
から出力されるフォーカスエラー信号ＳＦＥはアンプ４
を介してフォーカスサーボ制御回路５に供給される。フ
ォーカスサーボ制御回路５は、フォーカスエラー信号Ｓ
ＦＥに基づいて光ヘッド３の対物レンズアクチュエータ
を駆動させるためのフォーカスサーボ信号ＳＦＳを出力
する。フォーカスサーボ信号ＳＦＳはアンプ６を介して
光ヘッド３に供給される。また、対物レンズのフォーカ
スサーボ制御は周知の技術により行われる。
【００１６】次に光ヘッド３の構成について説明する。
図２は光ヘッド３の構成例を示す図である。光ヘッド３
は、半導体レーザなどのレーザ光源２０１、レーザ光源
２０１から発せられた光を平行光にするためのコリメー
タレンズ２０２、偏光ビームスプリッタ２０３、１／４
波長板２０４、対物レンズ２０５、対物レンズ２０５を
一体に駆動するためのアクチュエータ２０６、対物レン
ズ２０５で集光された光をさらに収束するためのＳＩＬ
２０７、ＳＩＬを保持する浮上スライダ２０８を備えて
構成される。なお、２０９はＳＩＬ２０７の球面上に設
けられた反射膜である。２１０は集光レンズであり２１
１はディテクタである。
【００１７】浮上スライダ２０８は、ＳＩＬ２０７を搭
載し保持するものであり、この浮上スライダ２０８によ
り、記録時において光ディスク原盤１とＳＩＬ２０７と
の間の距離は約５０〜１００ｎｍとなる。なお、浮上ス
ライダ２０８として負圧スライダを用いた場合、光ディ
スク原盤１とＳＩＬ２０７との間の距離を線速によらず
一定に保つことができる。負圧スライダについては日経
エレクトロニクスＮｏ．５２８（１９９１・５・２７発
行）の１１０〜１１１頁に詳細に記載されている。
【００１８】対物レンズ２０５はＳＩＬ２０７の球面上
にレーザ光源２０１からレーザ光を集光するようにフォ
ーカス制御されている。対物レンズ２０５で収束された
光はＳＩＬ２０７でさらに収束されて光ディスク原盤１
に照射される。
【００１９】図３はＳＩＬ２０７付近の拡大断面図であ
る。ＳＩＬ２０７の球面には対物レンズ２０５で集光さ
れたレーザ光の一部を反射するための反射膜２０９が設
けられている。この反射膜２０９はクロム膜や誘電体多
層膜をＳＩＬ２０７の球面にコーティングすることによ
り形成される。反射膜２０９の反射率は膜厚や層構造の
調整によりフォーカス制御を行うのに十分な光量を得ら
れるように設定される。
【００２０】図４は、対物レンズ２０５で集光されたレ
ーザ光の反射の様子を示すイメージ図である。対物レン
ズ２０５で集光されたレーザ光の一部がＳＩＬ２０７の
球面上に設けられた反射膜２０９により反射する。ＳＩ
Ｌ２０７の反射膜２０９を透過したレーザ光は、ＳＩＬ
２０７の底面では僅かに反射するだけで殆ど光ディスク
原盤１に照射され、フォトレジストを感光させる。ま
た、光ディスク原盤１の表面でもレーザ光の一部が反射
する。
【００２１】このようにして得られる反射光は、図２に
示すように再び対物レンズ２０５、１／４波長板２０４
を通過し偏光ビームスプリッタ２０３により光路を変更
される。そして反射光は集光レンズ２１０を介してディ
テクタ２１１上に収束される。ディテクタ２１１の出力
がフォーカスエラー信号ＳＦＥとして上述のアンプ４に
出力される。
【００２２】よって、ディテクタ２１１ではＳＩＬ２０
７の球面からの反射光、ＳＩＬ２０７の底面からの反射
光及び光ディスク原盤１からの反射光を受光することに
なる。しかしながら、反射膜２０９によりＳＩＬ２０７
の球面からの反射光量が他の２つの反射光量に比べて充
分大きくり、ディテクタ２１１の受光光量はＳＩＬ２０
７の球面からの反射光によるものが大部分をしめること
になる。
【００２３】よって、フォーカスエラー信号ＳＦＥはＳ
ＩＬ２０７の球面からの反射光に基づくものとなるた
め、レーザ光がＳＩＬ２０７の球面上に集光させるよう
な位置に対物レンズ２０５を制御可能になる。
【００２４】（２）第２の実施形態 次に、本発明による第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態における光ディスク原盤記録装置は、上
述した第１の実施形態における光ディスク原盤記録装置
（図１参照）において、光ヘッド３の代りにＳＩＬ２０
７の球面からの反射光のみをディテクタ２１１に受光さ
せることができる光ヘッド７を用いて構成されたもので
あり、光ヘッド７を除くその他の構成については第１の
実施形態と同一であり説明を省略する。
【００２５】図５は、光ヘッド７の構成例を示す図であ
り、図５中、先の図２で示した構成部分と同等の部分に
ついては同一の符号を付してある。１は光ディスク原盤
であり、レーザ光源２０１、レーザ光源２０１から発せ
られた光を平行光にするためのコリメータレンズ２０
２、偏光ビームスプリッタ２０３、１／４波長板２０
４、対物レンズ２０５、対物レンズ２０５を一体に駆動
するためのアクチュエータ２０６、対物レンズ２０５で
集光された光をさらに収束するためのＳＩＬ２０７、Ｓ
ＩＬを保持する浮上スライダ２０８を備えて構成され
る。さらに、反射光をディテクタ２１１に導く光学系と
して、分離用レンズ２１２、ピンホール２１３、集光用
レンズ２１４を備えている。
【００２６】図６は、光ヘッド７における、対物レンズ
２０５で集光されたレーザ光の反射の様子を示すイメー
ジ図である。対物レンズ２０５で集光されたレーザ光の
一部が、まずＳＩＬ２０７の球面上で反射する。ＳＩＬ
２０７の反射膜２０９を透過したレーザ光は、ＳＩＬ２
０７の底面でその一部が反射し光ディスク原盤１に照射
され、フォトレジストを感光させる。また、光ディスク
原盤１の表面でもレーザ光の一部が反射する。
【００２７】光ヘッド７においては、ＳＩＬ２０７の球
面からの反射光、ＳＩＬの底面からの反射光及び光ディ
スク原盤１からの反射光のそれぞれの反射光量は３つと
も略同一の光量となる。したがって、ＳＩＬ２０７の球
面上にレーザ光を集光させるような位置に対物レンズ２
０５をフォーカス制御するには、これらの３種類の反射
光からＳＩＬ２０７の球面からの反射光を分離しなけれ
ばならない。つまり、ＳＩＬ２０７の球面からの反射光
のみがディテクタ２１１に受光されるようにしなければ
ならない。
【００２８】このために、第２の実施形態においてはピ
ンホールからなる分離光学系を用いた。上述の３種類の
反射光は、図５の点線で示すように再び対物レンズ２０
５、１／４波長板２０４を通過し偏光ビームスプリッタ
２０３により光路を変更される。
【００２９】反射光は分離用レンズ２１２に入射した
後、ＳＩＬ２０７の球面からの反射光のみがピンホール
２１３を通過する。そして、ピンホール２１３を通過し
たＳＩＬ２０７の球面からの反射光は集光レンズ２１４
を介してディテクタ２１１上に集光される。ディテクタ
２１１の出力がフォーカスエラー信号ＳＦＥとして上述
のアンプ４に出力される。
【００３０】図７は、反射光の分離の様子を示したもの
であり、図７（ａ）はＳＩＬ２０７の球面からの反射光
の光路を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）における矢印Ａ
の部分の拡大詳細図である。なお、図中の符号は図５と
同一のものを用いている。
【００３１】図７において、図示せぬレーザ光源２０１
からの入射光は、偏光ビームスプリッタ２０３を通過し
た後図示せぬ１／４波長板２０４を通過し対物レンズ２
０５に入射する。対物レンズ２０５に入射した光はＳＩ
Ｌ２０７の球面上に集光され、ＳＩＬ２０７でさらに収
束され光ディスク原盤１に照射される。なお、図７では
入射光の光路は実線で示している。
【００３２】ＳＩＬ２０７の球面からの反射光成分であ
る球面反射光（図中、一点鎖線で示される。）は、対物
レンズ２０５を通過したのち発散光となり、図示せぬ１
／４波長板２０４を通過したのち偏光ビームスプリッタ
２０３で光路を変更される。光路を変更された球面反射
光は分離用レンズ２１２でピンホール２１３を通過する
ように集光され、ピンホール２１３を通過したのち図示
せぬ集光レンズ２１４介してディテクタ２１１で受光さ
れる。
【００３３】一方、ＳＩＬ２０７の底面からの底面反射
光（図中、点線で示される。光ディスク原盤１からの反
射光も含まれる。）は、入射光と同一の光路をたどり対
物レンズ２０５を通過し平行光となり図示せぬ１／４波
長板２０４を通過した後偏光ビームスプリッタ２０３で
光路を変更される。変更された底面反射光は分離用レン
ズ２１２で集光されるが、平行光であるので球面反射光
より手前で集光しピンホール２１３で遮られる。
【００３４】このように、ディテクタ２１１にＳＩＬ２
０７の球面からの球面反射光のみを受光させるように、
すなわち球面反射光のみがピンホール２１３を通過する
ように、分離用レンズ２１２とピンホール２１３が配置
されているのである。
【００３５】したがって、第２の実施形態においては、
ＳＩＬ２０７の球面からの反射光、ＳＩＬ２０７の底面
からの反射光及び光ディスク原盤１の表面からの反射光
等の反射光の中からＳＩＬ２０７の球面からの反射光の
みを分離でき、これに基づきフォーカスエラー信号ＳＦ
Ｅを生成するので、対物レンズ２０５のフォーカス位置
が正確にＳＩＬ２０７の球面上となるように、対物レン
ズ２０５とＳＩＬ２０７の光軸方向の距離を一定に保つ
フォーカス制御を安定して行うことができる。
【００３６】第２実施形態の場合、第１の実施形態に比
べてディテクタ２１１で受光できるＳＩＬ２０７の球面
からの反射光の光量が少なくなるが、高感度のディテク
タを用いることで解決される。
【００３７】また、図７（ａ）において、ピンホール２
１３を分離レンズ２１２側に移動させ、ＳＩＬ２０７の
底面からの反射光をピンホール２１３を通過させるよう
にし、ＳＩＬ２０７の底面にレーザ光を集光するような
位置に対物レンズ２０をフォーカス制御することも可能
である。
【００３８】また、第１の実施形態と第２の実施形態と
を組み合わせることにより、すなわち図５に示す光ヘッ
ド７においてＳＩＬの球面に第１の実施形態で説明した
反射膜２０９を設けることにより、ＳＩＬ２０７の球面
からの反射光量を増大させることができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したため、対
物レンズとＳＩＬとの距離を一定となるように調整する
ことが可能になり、安定して微小スポットを形成でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ディスク原盤記録装置の構成を示す図であ
る。
【図２】第１の実施形態に係る光ヘッドの構成例を示す
図である。
【図３】第１の実施形態に係る光ヘッドのＳＩＬ付近の
拡大断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るレーザ光の反射の様子を
示すイメージ図である。
【図５】第２の実施形態に係る光ヘッドの構成例を示す
図である。
【図６】第２の実施形態に係るレーザ光の反射の様子を
示すイメージ図である。
【図７】反射光の分離の様子を示した図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・光ディスク原盤 ２・・・・・・・モータ ３・・・・・・・光ヘッド ４・・・・・・・アンプ ５・・・・・・・フォーカスサーボ制御回路 ６・・・・・・・アンプ ７・・・・・・・光ヘッド ２０１・・・・・レーザ光源 ２０２・・・・・コリメータレンズ ２０３・・・・・偏光ビームスプリッタ ２０４・・・・・１／４波長板 ２０５・・・・・対物レンズ ２０６・・・・・アクチュエータ ２０７・・・・・ＳＩＬ ２０８・・・・・浮上スライダ ２０９・・・・・反射膜 ２１０・・・・・集光レンズ ２１１・・・・・ディテクタ ２１２・・・・・分離用レンズ ２１３・・・・・ピンホール ２１４・・・・・集光レンズ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 記録媒体の記録面に照射する光を収束す
    る対物レンズと、 前記対物レンズにより収束された光をさらに収束するソ
    リッドイマージョンレンズと、 前記対物レンズを光軸方向に駆動する駆動手段と、 前記ソリッドイマージョンレンズからの反射光に基づい
    て、前記対物レンズと前記ソリッドイマージョンレンズ
    との光軸方向の距離が一定となるように前記駆動手段を
    制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする光ヘッド。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光ヘッドにおいて、 前記ソリッドイマージョンレンズは浮上スライダに搭載
    されており、前記記録媒体と前記ソリッドイマージョン
    レンズとの距離が前記浮上スライダにより一定に保たれ
    ていることを特徴とする光ヘッド。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の光ヘッドにおい
    て、 前記ソリッドイマージョンレンズの球面からの反射光を
    分離し受光する手段を備え、 前記制御手段は、前記受光手段の受光出力に基づいて前
    記駆動手段を制御することを特徴とする光ヘッド。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の光
    ヘッドにおいて、 前記ソリッドイマージョンレンズの表面に、前記対物レ
    ンズにより収束された光を反射する反射膜を設けたこと
    を特徴とする光ヘッド。
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