JP2007250072A - 光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＳＩＬを利用して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。
【解決手段】 光源から出射された光束を平行光束化するコリメータ３０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１０とＳＩＬ１１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１２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２７，２９とを備え、前記光検出器２７，２９は前記コリメータ３０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。
【選択図】 図１

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。

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）。

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。

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。

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^２×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。

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。

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^２×ｓｉｎ^２θｉ−１）／（Ｎ×ｓｉｎ^２θｉ） （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。

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。

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。

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。

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"

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 第２の実施例におけるＧＥＰＤの配置を説明する図である。 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。 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。 半球ＳＩＬの従来例を説明する図である。 超半球ＳＩＬの従来例を説明する図である。 従来の記録媒体の構成を説明する図である。

符号の説明

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

Claims (6)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
   

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