JP2010033688A - 光学ピックアップ装置及び記録再生装置 - Google Patents
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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
【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、SiO2等からなる誘電体層、GeSbTe等からなる相変化材料層及びSiO2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。
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: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。
[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SRF、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SRF、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。
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SRF、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SRF、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SRF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。
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
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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