JP2009170011A

JP2009170011A - 光学ピックアップとこれを用いた光記録再生装置、近接場光記録再生方法

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Publication number: JP2009170011A
Application number: JP2008004970A
Authority: JP
Inventors: Arikatsu Nakaoki; 有克中沖
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】２層の記録層を有する光記録媒体に対して近接場光を用いた記録、再生を可能とする。
【解決手段】光記録媒体に近接場光を照射する近接場光学系を備える光学ピックアップ３０であって、近接場光学系はソリッドイマージョンレンズ２２を用いた対物レンズ２０であり、この対物レンズ２０は、光記録媒体の記録層Ｌ０、Ｌ１のうちの１層Ｌ１に焦点を結んだ状態で球面収差が最小となるように調整する。入射光を平行光又は非平行光とすることで焦点位置の調整を行う焦点調整機構１０を備え、焦点位置の移動により発生する球面収差を補正する収差補正手段７を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、近接場光を光記録媒体に照射して記録、再生の少なくともいずれかを行う光学ピックアップとこれを用いた光記録再生装置、近接場光記録再生方法に関する。

近年、光ディスク、磁気ディスクや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、物体同士の間隔がある距離以下となるときに界面から光が漏れ出す近接場（ニアフィールド）光（エバネッセント波ともいう）を用いた記録再生方式が注目されている。
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、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens）や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た光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。）。この近接場光を利用した記録再生方式は、高密度の情報記録媒体に対し、開口数ＮＡが１を超えるＳＩＬ等の近接場光照射手段を用いて、レンズと光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技術である。

近接場光を用いて記録再生する高密度の光記録媒体としては、ガラスやポリカーボネート（ＰＣ）等より成る基板上に、Ａｌ等より成る反射膜、ＳｉＯ_２等より成る誘電体層、ＧｅＳｂＴｅ等より成る相変化材料層、ＳｉＯ_２等より成る誘電体層が順次積層形成された構造の相変化記録型の光記録媒体や、または、ガラスやＰＣ等より成る基板上に、記録情報に対応した凹凸ピットが形成され、その上にＡｌ等より成る反射層が形成された再生専用型の光記録媒体などが提案され（例えば非特許文献２及び３参照。）、その他光磁気記録型の記録媒体や光アシスト磁気記録による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、その表面と情報記録媒体の表面との間の間隔、いわゆるギャップは、照射する光の波長の１０分の１以下が望ましいということが報告されている（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、衝突を抑制するためのスキュー制御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。）。

特開平５−１８９７９６号公報 I. Ichimuraet al., "Near-Field Phase-Change Optical Recording of 1.36 Numerical Aperture", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.39, pp.962-967(2000) M. Shinodaet al., "High Density Near-Field Optical Disc Recording", Digest of ISOM2004, We-E-03 M. Furukiet 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

上述したように、近接場光を利用する記録再生方式においては、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取り扱うことが可能である。したがって、より高い記録密度を達成するために、記録層を積層させた多層の光記録媒体に対して、近接場光を用いて記録や再生を行うことも、原理的には可能である。

しかしながら、媒質中の光学的小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大きくなってしまう。したがって、現実的には、複数の記録層に焦点を結ぶ光学系を単に採用するだけでは、球面収差を補正しきれない。これを解決するには、例えばソリッドイマージョンレンズの厚さを変化させるなどの非常に複雑な設計が必要となるという問題がある。

また、特に近接場光を用いる記録再生方式においては、元来開口数ＮＡが高いことから、非常に高度な加工精度、組み立て精度が必要となる。特に、複数の記録層に対する記録や再生を可能とするには、ソリッドイマージョンレンズの形状や、これと組み合わせて対物レンズを構成する非球面レンズの形状、及びこれら２レンズの物理的距離等を極めて高精度に調整しなければならない。上述したように多層の記録層を有する光記録媒体に対して記録再生を行おうとすると、各記録層に対応してそれぞれこのような調整が必要となる。したがって、実用に供する光学ピックアップや光記録再生装置においてこれらを調整できる機構を採用することは非常に困難と考えられる。

以上の問題に鑑みて、本発明は、近接場光学系を有する光学ピックアップ及び光記録再生装置において、ソリッドイマージョンレンズを用いた近接場光学系の調整精度を高めることなく、複数の記録層を有する情報記録媒体に対して記録や再生を行うことを可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明による光学ピックアップは、光源と、光記録媒体に近接場光を照射する近接場光学系と、光記録媒体からの戻り光を検出する光検出部と、光検出部からの検出信号に基づいて制御信号を生成する制御部と、光記録媒体に対し所定の位置に前記近接場光学系を駆動する駆動部と、光記録媒体の複数の記録層に焦点を調整する焦点調整機構と、焦点距離の移動により発生する球面収差を補正する収差補正機構と、を備える構成とする。

また本発明は、上述の光学ピックアップにおいて、近接場光学系と光記録媒体の最表面との距離を制御するギャップ制御信号と、光記録媒体の各記録層の位置に対応するフォーカス制御信号とが制御部において生成され、ギャップ制御信号が近接場光学系を駆動する駆動部に出力され、フォーカス制御信号が焦点調整機構に出力される構成とすることが望ましい。

更に、本発明は、上述の光学ピックアップにおいて、近接場光学系を、ソリッドイマージョンレンズを用いた対物レンズとし、対物レンズを、光記録媒体の記録層のうちの１層に焦点を結んだ状態で球面収差が最小となるように調整されて成る構成とすることが望ましい。

また本発明は、上述の光学ピックアップにおいて、焦点調整機構を、球面収差が最小となるように対物レンズが調整された記録層に対する記録、再生のいずれかを行う際には入射光を平行光とし、他の記録層の記録、再生のいずれかを行う際には入射光を非平行光とすることで焦点位置の調整が行われる構成とすることが望ましい。

本発明による光記録再生装置は、光学ピックアップと、光記録媒体の装着部と、光記録媒体の装着部を光学ピックアップと相対的に移動させる駆動部と、を有する。そして光学ピックアップは、光源と、光記録媒体に近接場光を照射する近接場光学系と、光記録媒体からの戻り光を検出する光検出部と、光検出部からの検出信号に基づいて制御信号を生成する制御部と、光記録媒体に対し所定の位置に前記近接場光学系を駆動する駆動部と、光記録媒体の複数の記録層に焦点を調整する焦点調整機構と、焦点距離の移動により発生する球面収差を補正する収差補正機構と、を備える。

また、本発明による近接場光記録再生方法は、近接場光学系を、ソリッドイマージョンレンズを用いた対物レンズより構成し、対物レンズを、光記録媒体の記録層のうちの１層に焦点を結んだ状態で球面収差が最小となるように調整して、記録層に対する記録、再生のいずれかを行う際には入射光を平行光とし、他の記録層の記録、再生のいずれかを行う際には入射光を非平行光とすることで焦点位置の調整を行い、焦点位置の移動により発生する球面収差を補正する。

上述したように、本発明の光学ピックアップとこれを用いた光記録再生装置においては、光源と、光記録媒体に近接場光を照射する近接場光学系と、光記録媒体からの戻り光を検出する光検出部と、光検出部からの検出信号に基づいて制御信号を生成する制御部と、光記録媒体に対し所定の位置に前記近接場光学系を駆動する駆動部と、光記録媒体の複数の記録層に焦点を調整する焦点調整機構と、焦点距離の移動により発生する球面収差を補正する収差補正機構とを備える構成とするものである。
このように、近接場光学系を駆動する駆動部とは別に、光記録媒体の複数の記録層に焦点を調整する焦点調整機構と、収差補正機構とを設けることで、近接場光学系を光記録媒体の最表面に対して所定の距離、すなわち近接場光を発生する微小な距離を保ちながら、光記録媒体の複数の記録層に対して良好に焦点位置を調整し、かつ発生する球面収差を抑えることができる。

また、本発明の光学ピックアップにおいて、近接場光学系と光記録媒体の最表面との距離を制御するギャップ制御信号と、光記録媒体の各記録層の位置に対応するフォーカス制御信号とが制御部において生成され、ギャップ制御信号が近接場光学系を駆動する駆動部に出力され、フォーカス制御信号が焦点調整機構に出力される構成とすることで、同様に、確実に光記録媒体とのギャップを精度良く保持しつつ、所望の記録層への焦点位置調整を精度よく行うことができる。

更に、本発明の光学ピックアップにおいて、近接場光学系を、ソリッドイマージョンレンズを用いた対物レンズとし、対物レンズを、光記録媒体の記録層のうちの１層に焦点を結んだ状態で球面収差が最小となるように調整することで、この記録層以外の記録層に焦点位置を調整する場合のみ球面収差を補正する構成とすることができる。すなわち、そりーやこれと組み合わせる光学レンズの形状やレンズ間の間隔を、光記録媒体の各記録層に対応してそれぞれ調整する必要がなく、また収差補正機構を簡易な構成とすることができる。

また本発明の光学ピックアップにおいて、焦点調整機構を、球面収差が最小となるように対物レンズが調整された記録層に対する記録、再生のいずれかを行う際には入射光を平行光とし、他の記録層の記録、再生のいずれかを行う際には入射光を非平行光とすることで焦点位置の調整が行われる構成とすることで、同様に、近接場光学系の光記録媒体とのギャップを確実に保持しながら、所望の記録層への焦点位置調整を良好に行うことが可能となる。

また、本発明の近接場光記録再生方法によれば、同様に、近接場光学系の光記録媒体とのギャップを保持しつつ、光記録媒体の複数の記録層への焦点位置調整を良好に行って、複数の記録層をもつ光記録媒体への記録、再生を良好に行うことができる。

本発明によれば、ソリッドイマージョンレンズを用いた近接場光学系の調整精度を高めることなく、複数の記録層を有する情報記録媒体に対して記録や再生を行うことが可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施の形態による光学ピックアップ装置３０を備える光記録再生装置１００の概略構成図である。本発明の光記録再生装置としては、記録と再生を行う記録再生装置、再生専用装置に適用でき、また記録装置にも適用可能である。また、本発明の光学ピックアップ、光記録再生装置において対称とする光記録媒体としては、記録層が多層であれば記録態様の種類は問わないが、例えば凹凸ピットによる記録層を複数層有する再生専用光記録媒体や、相変化記録膜を複数層有する記録再生用の光記録媒体等に適用可能である。

図１に示す例においては、近接場光学系２０として、光記録媒体２００側に配置される半球状又は超半球状のソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）２１と、非球面レンズ等よりなる光学レンズ２２とから対物レンズを構成する場合を示す。図１においては超半球状のＳＩＬを示すが半球状のＳＩＬでもよい。この光学ピックアップ装置３０は、パワー制御部１、レーザーダイオード等の光源２、コリメートレンズ３、偏光ビームスプリッタ４、１／４波長板５、ミラー６、矢印ａで示す例えば光軸と直交する方向に移動可能とされる収差補正機構７、移動可能なレンズ群８及び９より構成されるエキスパンダー等の焦点調整機構１０、近接場光学系２０、ビームスプリッタ４の分岐光路上に配置される集光レンズ１３、４分割フォトダイオード等の光検出部１４を備える。更に、光検出部１４による検出信号を演算する制御部１５を有する。制御部１５は、近接場光学系２０の駆動部１１、焦点調整機構１０及び収差補正機構７を制御する制御信号、すなわちギャップ制御信号Ｓｇやフォーカス制御信号Ｓｆ、収差補正信号Ｓａを生成する。制御部１５において、ＳＩＬ２２の光記録媒体２００に対する傾き（チルト）を制御するチルト制御信号Ｓｔも生成して駆動部１１に出力する構成としてもよい。

この光記録再生装置１００には更に、ディスク状等の光記録媒体２００を装着する装着部２５と、この装着部２５を例えば一点鎖線Ｃｓを回転軸として回転駆動することで、光学ピックアップ３０の近接場光学系２０と光記録媒体２００とを相対的に移動させる駆動部２６とが設けられる。

この構成において、記録時には、パワー制御部１により出力が制御された光が光源２から出射され、コリメートレンズ３により平行光とされてビームスプリッタ４を透過し、ミラー５に反射されて、収差補正機構７が光路に配置される場合は収差補正機構７を通過して、焦点調整機構１０により焦点位置を調整されて、近接場光学系２０に入射する。なお、パワー制御部１は例えば記録の際に図示しない情報記憶部からの記録情報に対応して光源２の出力を制御する。再生時はパワー制御部１からの出力制御を省略して、光源２の出力を一定としてもよい。再生専用の装置として構成する場合はパワー制御部１を省略してもよい。近接場光学系２０により光記録媒体２００の目的とする記録層に近接場光を用いて入射光Ｌが照射される。光記録媒体２００から反射された戻り光は、ミラー５により反射され、ビームスプリッタ４で反射されて集光レンズ１３により光検出部１４に集光される。

光検出部１４により検出された光の一部は、再生時には光記録媒体２００の記録情報に対応するＲＦ（高周波）信号Ｓ_ＲＦとして出力される。一方、光記録媒体２００の所定の記録層Ｌ１又はＬ２からの戻り光は、近接場光学系２０の駆動部１１を制御する信号を生成する制御部１５に入力される。制御部１５においてギャップ制御信号Ｓｇやチルト制御信号Ｓｔが生成されて、近接場光学系２０を駆動する駆動部１１に出力される。駆動部１１は例えばボイスコイルモーターを含む２軸アクチュエータや３軸アクチュエータ等より構成される。なお、ギャップ制御用の駆動部と、チルト制御用の駆動部とを別々に設け、各駆動部に制御信号をそれぞれ入力する構成としてもよい。

一方、制御部１５において光記録媒体２００からの戻り光に基づいて、各記録層Ｌ１又はＬ２に対応するフォーカス制御信号Ｓｆが生成され、焦点調整機構１０に出力される。また、記録層Ｌ１又はＬ２の選択に伴って、必要に応じて収差補正機構７を光路上に配置させるか、或いは矢印ａで示すように光路から外す移動を行うかについて、駆動部への収差補正信号Ｓａが、制御部１５から収差補正機構７に出力される。この信号Ｓａは、実質的には記録層を選択する信号を用いてもよい。

この光記録再生装置１００においては、光記録媒体２００が上述した回転駆動する駆動部２６に装着されると共に、例えば光学ピックアップ装置３０が光記録媒体２００の記録面に沿って平行移動する水平移動機構（図示せず）に搭載される。そしてこの水平移動機構と駆動部２６との連動によって、近接場光学系２０から照射される近接場光が光記録媒体２００の盤面の記録トラックに沿って例えばスパイラル状、または同心円状に走査される構成とする。

図２は、近接場光を用いた光学ピックアップ装置３０における、ギャップに対する全反射戻り光量の関係を模式的に示す図である。図２Ａにおいては、ＳＩＬ２１及び光学レンズ２２より成る近接場光学系２０の、ＳＩＬ２１の端面と光記録媒体２００と間のギャップを示す。図２Ｂに、このギャップに対する全反射戻り光量の関係を示す。全反射戻り光量はこの場合、ＳＩＬ２１の光記録媒体２００と対向する端面に全反射する角度で入射した光（開口率≧１の成分）の戻り光量である。

図２Ｂに示すように、近接場状態でない領域であるファーフィールド領域Ｆｆは、一般にギャップが入射レーザー光の波長の１／２〜１／５以上の範囲に相当する。このファーフィールド領域Ｆｆでは、ＳＩＬ端面で全て光が全反射されるため、全反射戻り光量は一定となる。一方、一般に入射レーザー光の波長の１／２〜１／５以下のギャップでは、近接場状態すなわちニアフィールド領域Ｆｎとなる。なお、図２Ｂに示す例においては、一例として入射光の波長が４０５ｎｍの場合において、７０ｎｍ以下で全反射戻り光量が減少している例を示す。ニアフィールド領域となるギャップと波長との関係は一律ではなく、波長や、光記録媒体やＳＩＬの材料構成等によって、上述したように１／２〜１／５程度、場合によっては１／１０以下程度まで変化する。

ニアフィールド領域Ｆｎでは、ＳＩＬ端面と光記録媒体の表面とでエバネセント結合が生じ、全反射戻り光の一部が、ＳＩＬ端面を突き抜けて光記録媒体側に透過する。このため全反射戻り光量は減少する。そして、ＳＩＬが光記録媒体に完全に接触すると、全ての全反射戻り光が光記録媒体側に透過するため、全反射戻り光量はゼロとなる。したがって、ＳＩＬ端面と光記録媒体との間のギャップと全反射戻り光量との関係は図２Ｂに示すように、ファーフィールドＦｆで一定であった全反射戻り光量がニアフィールド領域Ｆｎで徐々に減少し、ギャップがゼロのときこの全反射戻り光量はゼロとなる。そして全反射戻り光量が減少する領域では、ギャップと全反射戻り光量との関係が破線ｌで囲んで示すように線形関係になる領域がある。したがってこの線形の範囲においては、全反射戻り光量をギャップ制御信号として利用することで、ギャップを一定に保持し、近接場光を用いた記録や再生、すなわち開口数ＮＡ＞１となる高密度記録再生が可能となる。
なお、ギャップ制御信号としてはこのように全反射戻り光量を検出して得る他、後述する偏光の変化を利用した方法等によって得ることも可能である。

一方、戻り光を用いてフォーカス制御信号も生成する。本発明においては、フォーカス制御方法は特に限定されるものではなく、一般的なナイフエッジ法や非点収差法等を利用することができる。このフォーカス制御信号に基づき、焦点調整機構１０を駆動することにより、光記録媒体２００の記録層のうち、目的とする記録層に対して焦点位置を調整することができる。

次に、図３及び図４を参照して本発明の光学ピックアップ、光記録再生装置において、光記録媒体の異なる記録層に焦点位置を調整した場合の光学系のより具体的な構成例について説明する。
図３及び図４に、本発明の一実施の形態における光学ピックアップの基本要素を模式化して、光記録媒体２００の各記録層Ｌ１、Ｌ２に焦点位置を調整した状態の構成図をそれぞれ示す。図３及び図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。本実施の形態においては、近接場光学系２０を構成するＳＩＬ２１と光学レンズ２２が、２層の記録層を有する光記録媒体２００の最表面に近い方の記録層Ｌ１に焦点位置を調整したときに、球面収差が最小となる構成とされる例を示す。

この様子を図５に模式的に示す。保持体２３に支えられたＳＩＬ２１及び光学レンズ２２の形状が、特定の記録層に焦点位置を調整した状態で、球面収差が最小となるように、破線２１ａ、２２ａで示す形状から調整され、またＳＩＬ２１とレンズ２２との間の間隔も調整される。本実施の形態においては、このようにＳＩＬ２１及び光学レンズ２２を調整して光学ピックアップ３０に組み込んだ後は、他の記録層に焦点位置を合わせた状態に対応して調整し直す必要がない。
また、予め球面収差が最小となる記録層として、光記録媒体の最表面に近い記録層とすることで、その他の記録層に合わせて調整する場合と比べて、ＳＩＬや光学レンズの形状や間隔の調整が比較的簡易化されるという利点を有する。

この場合において、光記録媒体２００に対して記録、再生の少なくともいずれかを行う際の基本動作に関して図３を参照して説明する。
先ず、光記録媒体２００の最表面に近い方の記録層（第１の記録層）Ｌ１に記録、再生のいずれかを行う際には、収差補正機構７は矢印ａ１で示すように、光源２から近接場光学系２０に至る光路から外れた位置に移動される。この状態で、光源２から出射された光がコリメータレンズ３を介して平行光とされ、偏光ビームスプリッタ４を通り焦点調整機構１０に入射される。

この時、収差補正機構７は光路から外れた移動状態にあり、入射光には関与しない状態とされる。ＳＩＬ２２及び光学レンズ２１から成る高ＮＡの対物レンズは、平行光入射に対し第１の記録層Ｌ１に焦点を結ぶように、ＳＩＬ２２のレンズ厚みやＳＩＬ２２と光学レンズ２１との距離等が調整される。このため、焦点調整機構１０ではほぼ平行光のまま通過することとなり、高ＮＡにより収束された光は第１の記録層Ｌ１にほぼ無収差に近い状況で焦点を結ぶことができる。

次に、図４を参照して、第１の記録層Ｌ１の下にある記録層（第２の記録層）Ｌ２に記録、再生のいずれかを行う際の基本動作について説明する。この場合、図４に示すように、収差補正機構７は矢印ａ２で示すように移動して、光源２から近接場光学系２０に至る光路内の所定位置に配置される。第１の記録層Ｌ１の時と同様に、光源２より出射された光は平行光となり、偏光ビームスプリッタ４を介して今度は収差補正機構７に入射される。収差補正機構７により、焦点位置が第２の記録層Ｌ２に移動したことにより発生する近接場光学系２０での球面収差を補正する。収差補正された光は、この場合非平行光として近接場光学系２０に入射され、同様に、高ＮＡにより収束された光を、第２の記録層Ｌ２にほぼ無収差に近い状態で焦点を結ぶことができる。

本実施の形態における収差補正機構７は基本的に、一方の層を記録、再生する際に発生する球面収差と逆の収差を発生させられればよい。すなわち、上述したようにこの例においては、光記録媒体２００の記録層を２層と固定する例で、且つ相関膜厚等の設計値が固定されている場合には、単純なレンズ形状の光学素子を用いることもできる。その際、往復で作用することになるので、値は半分の量を補正することとなる。

また、収差補正機構７としては、本実施の形態においては第１の記録層を記録、再生する際には不要となるため、光路から待避できる駆動機構を設ける必要がある。一方、例えば液晶を用いた位相補正素子など、移動によらずに調整が可能な収差補正機構を適用することも可能であり、その場合には駆動機構は不要となる。この場合は、図１において示す収差補正信号Ｓａが、収差補正機構７の駆動機構に出力されるのではなく、液晶を用いた位相補正素子等より成る収差補正機構７自体に出力される。

本実施の形態において用いる焦点調整機構１０は、凹レンズと凸レンズの組合せにて構成する例を示す。この場合、片方のレンズ位置を変動させることにより焦点位置の調整が可能となる。これらの組合せにより、第２の記録層への記録、再生動作が可能となる。
またその他焦点調整機構１０として、例えばエレクトロウエッティング現象を利用した液体レンズ等、駆動機構を用いない光学系を利用することももちろん可能である。

更に、可動機構を有するレンズ群、いわゆるビームエキスパンダーを利用して各レンズの枚数、形状、移動距離を調整することにより、焦点調整機構１０及び収差補正機構７の機能を兼ね備える光学系を構成することも可能である。

以上説明した例においては、１つの光源を（すなわち１つの波長の光）を用いて光学ピックアップ、光記録再生装置を構成する例であるが、近接場光記録再生を行うにあたって、ギャップ制御用として、異なる波長の光を利用する場合もある。この場合の光記録再生装置の一実施形態について、図６を参照して説明する。図６において、図１と対応する部分には同一符号を付して示す。
図６に示すように、この光学ピックアップ３０においては、光源２の出射光路上に、コリメートレンズ３、偏光ビームスプリッタ４、１／４波長板５、収差補正機構７、焦点調整機構１０、ダイクロイックプリズム４５が配置される。ダイクロイックプリズム４５によって反射される光路上に、駆動部１１に搭載される近接場光学系２０、すなわち光学レンズ２２及びＳＩＬ２１が配置される。偏光ビームスプリッタ４の戻り光による反射光路上に、集光レンズ１３及び光検出部１４が配置される。

またこの場合、近接場光光学系２０のＳＩＬ２１と光記録媒体２００の表面との距離を検出するいわゆるギャップ検出用光として、記録再生用の光とは異なる波長の光を用いる。すなわちこの場合は、光源２とは異なる波長の光源４０を用いて、光源４０の出射光路上には、近接場光学系２０との間に、コリメータレンズ４１、ビームスプリッタ４２、偏光ビームスプリッタ４３、１／４波長板４４が配置され、１／４波長板４４を通過した光がダイクロイックプリズム４５に入射される。ダイクロイックプリズム４５はこの光を反射する構成とされ、反射光が近接場光学系２０に入射される配置とする。ビームスプリッタ４２の戻り光による反射光路上に、集光レンズ４６及び光検出部４７が配置される。
また、光検出部１４、４７から得られる戻り光が入力される制御部１５が設けられる。制御部１５において戻り光に基づいて生成されたギャップ制御信号Ｓｇ、フォーカス制御信号Ｓｆがそれぞれ近接場光学系２０を搭載する駆動部１１と、焦点調整機構１０に出力される。この場合においても、ＳＩＬ２１の傾きを制御するチルト制御信号Ｓｔを駆動部１１に出力される構成としてもよい。また、収差補正信号Ｓａとして、例えば光記録媒体２００の記録層Ｌ１又はＬ２を選択する信号が、制御部１５から収差補正機構７に出力される。

この構成において、光源２から出射された光は、コリメートレンズ３により平行光とされて、偏光ビームスプリッタ４を通過して１／４波長板５を通過する。そして収差補正機構７が光路上に配置される場合は収差補正機構７、更に焦点調整機構１０に入射される。必要に応じて収差補正機構７において収差を補正された光は、焦点調整機構１０により焦点距離を調整されて、ダイクロイックプリズム４５に入射される。ダイクロイックプリズム４５により反射された光は近接場光学系２０、すなわち光学レンズ２２及びＳＩＬ２１に入射され、光記録媒体２００に近接場光を用いて照射される。
光記録媒体２００の記録面から反射された光は、近接場光学系２０を介してダイクロイックプリズム４５により再び反射され、焦点調整機構１０、収差補正機構７、１／４波長板５を介して偏光ビームスプリッタ４により一部反射されて、集光レンズ１３により記録再生用の信号及びフォーカス制御用の信号として光検出部１４に集光される。

一方、光源４０から出射される光は、コリメートレンズ４１、ビームスプリッタ４２、偏光ビームスプリッタ４３、１／４波長板４４を介してダイクロイックプリズム４５に入射される。この波長の光はダイクロイックプリズム４５を透過する構成として、このダイクロイックプリズム４５において光源２からの光と合波され、近接場光学系２０の光学レンズ２２、ＳＩＬ２１を介して光記録媒体２００にギャップ検出用光として照射される。

ギャップ検出用の戻り光は、ダイクロイックプリズム４５通過し、１／４波長板４４を通過して、偏光ビームスプリッタ４３により殆ど反射されるが、この偏光ビームスプリッタ４５から漏れた光をビームスプリッタ４２で反射して集光レンズ４６を介して光検出部４７で検出することができる。

なお、この例においては、上述した偏光の変化を利用してギャップを検出する。すなわち、光記録媒体と近接場光学系、すなわちＳＩＬとのギャップが広く、ＳＩＬ端面で光が略全反射する場合には、ＳＩＬ表面で偏光が変化するので、戻り光路で偏光ビームスプリッタ４３から一部の光が漏れてくる。一方、光記録媒体とＳＩＬとが近く、近接場光が漏れて通常の反射に近い場合には偏光の変化は小さいので、偏光ビームスプリッタ４３を漏れてくる光量は小さくなる。この差すなわち、全反射戻り光量の変化を利用してギャップ検出を行い、これに基づいて制御部１５においてギャップ制御信号Ｓｇを生成する。そして近接場光学系２０を保持する駆動部１１を制御信号Ｓｇに基づいて駆動することによって、光記録媒体２００と近接場光学系２０との間隔を精度よく保持することができる。
なお、ギャップの検出方法としては、その他例えば静電容量の変化を検出する方法など、種々の方法を採ることができる。

このように、ギャップ制御用として異なる波長の光原を用いる場合においても、本発明を適用することで、図１に示す実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、制御部１５からギャップ制御信号Ｓｇ、フォーカス制御信号Ｓｆ、収差補正信号Ｓａをそれぞれ駆動部１１、焦点調整機構１０及び収差補正機構７に出力することで、焦点調整機構１０及び収差補正機構７の動作態様を図３及び図４に示す実施の形態と同様に行う。更に、近接場光学系２０の形状やレンズ間隔の調整も、図５に示す実施の形態と同様とすることで、光記録媒体２００の第１の記録層Ｌ１及び第２の記録層Ｌ２に対してそれぞれ、ほぼ無収差の状態で焦点を結ぶことが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、近接場光を用いて記録や再生を行う光記録媒体においても、記録層を多層とする多層媒体への適応が比較的容易に行えることとなる。また、光学ピックアップ及び光記録再生装置の構成として、実用的な機構にて焦点調整、収差補正を実現できる。これにより、近接場光記録媒体の大容量化が可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態例において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。

本発明の実施の形態に係る光学ピックアップを含む光記録再生装置の概略構成図である。Ａ及びＢは全反射戻り光量の説明図である。本発明の実施の形態に係る光学ピックアップの一動作態様を示す概略構成図である。本発明の実施の形態に係る光学ピックアップの一動作態様を示す概略構成図である。本発明の実施の形態に係る光学ピックアップにおける近接場光学系の概略構成図である。本発明の実施の形態に係る光学ピックアップを含む光記録再生装置の概略構成図である。

符号の説明

１．パワー制御部、２．光源、３．コリメートレンズ、４．ビームスプリッタ、５．４分の１波長板、６．ミラー、７．収差補正機構、８，９．光学レンズ、１０．焦点調整機構、１１．駆動部、１３．集光レンズ、１４．光検出部、１５．制御部、２０．近接場光学系、２１．ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）、２２．光学レンズ、２５．装着部、２６．駆動部、３０．光学ピックアップ、４０．光源、４１．コリメートレンズ、４２．ビームスプリッタ、４３．偏光ビームスプリッタ、４４．４分の１波長板、４５．ダイクロイックプリズム、４６．集光レンズ、４７．光検出部、１００．光記録再生装置

Claims

光源と、
光記録媒体に近接場光を照射する近接場光学系と、
前記光記録媒体からの戻り光を検出する光検出部と、
前記光検出部からの検出信号に基づいて制御信号を生成する制御部と、
前記光記録媒体に対し所定の位置に前記近接場光学系を駆動する駆動部と、
前記光記録媒体の複数の記録層に焦点を調整する焦点調整機構と、
焦点距離の移動により発生する球面収差を補正する収差補正機構と、を備える
ことを特徴とする光学ピックアップ。
前記制御部において前記近接場光学系と前記光記録媒体の最表面との距離を制御するギャップ制御信号と、前記光記録媒体の各記録層の位置に対応するフォーカス制御信号とが生成され、
前記ギャップ制御信号が前記近接場光学系を駆動する駆動部に出力され、
前記フォーカス制御信号が前記焦点調整機構に出力されることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
前記近接場光学系は、ソリッドイマージョンレンズを用いた対物レンズであり、
前記対物レンズは、前記光記録媒体の前記記録層のうちの１層に焦点を結んだ状態で球面収差が最小となるように調整されて成ることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
前記焦点調整機構は、
前記球面収差が最小となるように前記対物レンズが調整された記録層に対する記録、再生のいずれかを行う際には入射光を平行光とし、
他の記録層の記録、再生のいずれかを行う際には入射光を非平行光とすることで焦点位置の調整が行われることを特徴とする請求項３記載の光学ピックアップ。
前記ソリッドイマージョンレンズを用いた対物レンズは、前記光記録媒体の最表面に最も近い記録層に対して焦点を結んだ状態で、球面収差が最小となるように調整されて成ることを特徴とする請求項４記載の光学ピックアップ。
前記収差補正機構に、前記光源から前記近接場光学系に至る光路への出入りを可能とする駆動部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
前記収差補正機構は、前記光記録媒体の記録層を選択する選択信号に基づき駆動されることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
光学ピックアップと、
光記録媒体の装着部と、
前記光記録媒体の装着部を前記光学ピックアップと相対的に移動させる駆動部と、を有し、
前記光学ピックアップは、
光源と、
前記光記録媒体に近接場光を照射する近接場光学系と、
前記光記録媒体からの戻り光を検出する光検出部と、
前記光検出部からの検出信号に基づいて制御信号を生成する制御部と、
前記光記録媒体に対し所定の位置に前記近接場光学系を駆動する駆動部と、
前記光記録媒体の複数の記録層に焦点を調整する焦点調整機構と、
焦点距離の移動により発生する球面収差を補正する収差補正機構と、を備える
ことを特徴とする光記録再生装置。
近接場光学系を、ソリッドイマージョンレンズを用いた対物レンズより構成し、
前記対物レンズを、光記録媒体の記録層のうちの１層に焦点を結んだ状態で球面収差が最小となるように調整して、
前記記録層に対する記録、再生のいずれかを行う際には入射光を平行光とし、他の記録層の記録、再生のいずれかを行う際には入射光を非平行光とすることで焦点位置の調整を行い、
焦点位置の移動により発生する球面収差を補正する
ことを特徴とする近接場光記録再生方法。