(57)【要約】【課題】互換型近接場光記録／再生装置を提供する。【解決手段】  第１光源と、第１光源から入射される光を集束する非球面を有する第１レンズ及び第１レンズによって集束された光に対して近接場効果によって高開口数を実現して非球面を有する第２レンズを備える固体含浸レンズユニットと、採用される情報記録媒体が近接場光を利用する近接場用情報記録媒体であるか、または遠距離場光を利用する遠距離場用情報記録媒体であるかによって、近接場光及び遠距離張光のうちいずれか一つが固体含浸レンズユニットによって情報記録媒体に伝えられるように、固体含浸レンズユニット側に伝えられる光ビームの有効サイズを調節するビーム有効径調節素子と、採用される情報記録媒体に合わせて、情報記録媒体に伝えられる光の焦点位置を調整するための焦点調整光学系と、を備え、近接場光を必要とする情報記録媒体と遠距離場光を必要とする情報記録媒体とを互換採用する互換型近接場光記録／再生装置である。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源と、
前記第１光源から入射される光を集束する非球面を有する第１レンズ及び前記第１レンズによって集束された光に対して近接場効果によって高開口数を実現して非球面を有する第２レンズを備える固体含浸レンズユニットと、
採用される情報記録媒体が近接場光を利用する近接場用情報記録媒体であるか、または遠距離場光を利用する遠距離場用情報記録媒体であるかによって、近接場光及び遠距離張光のうちいずれか一つが前記固体含浸レンズユニットによって情報記録媒体に伝えられるように、前記固体含浸レンズユニット側に伝えられる光ビームの有効サイズを調節するビーム有効径調節素子と、
採用される情報記録媒体に合わせて、情報記録媒体に伝えられる光の焦点位置を調整するための焦点調整光学系と、を備え、近接場光を必要とする情報記録媒体と遠距離場光を必要とする情報記録媒体とを互換採用する互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項２】
前記第２レンズは、
半球形または超半球形状のボールレンズと非球面からなる補正面とを備えることを特徴とする請求項１に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項３】
前記ボールレンズは、球面を有し、
前記第２レンズは、前記ボールレンズの球面に接し、前記第１レンズに向かう面が非球面の補正面となる付加レンズ部分を備えることを特徴とする請求項２に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項４】
前記ボールレンズと前記付加レンズ部分とは、異なる屈折率を有することを特徴とする請求項３に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項５】
前記第１レンズは、両面が非球面レンズであることを特徴とする請求項２に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項６】
前記ビーム有効径調節素子は、受動型回折光学素子及び能動型液晶素子のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項７】
前記焦点調整光学系は、
２枚以上のレンズを備え、少なくとも１枚以上のレンズの位置を駆動して光の焦点位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項８】
情報記録媒体から反射された光を受光して情報信号や誤差信号を検出するための第１光検出器と、
近接場光記録／再生時、ギャップサーボ制御のためのギャップエラー信号を検出する第２光検出器と、をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか一項に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項９】
情報記録媒体から反射された光を第１光検出器に進行させる第１光路変換器と、
ギャップエラー信号を第２光検出器に進行させる第２光路変換器と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項１０】
ギャップエラー信号検出に前記第１光源から出射された光を使用することを特徴とする請求項８に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項１１】
ギャップエラー信号検出に利用される光を出射する第２光源をさらに備え、
前記第１及び第２光源は、異なる波長の光を出射し、
前記第１及び第２光源から出射された光の光路を結合させるための二色光学素子をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項１２】
前記第１光源は、青色波長領域の光を出射し、
前記遠距離場用情報記録媒体は、ブルーレイディスクであることを特徴とする請求項８に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項１３】
前記第１光源は、青色波長領域の光を出射し、
前記遠距離場用情報記録媒体は、ブルーレイディスクであることを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか一項に記載の互換型近接場光記録／再生装置。
【請求項１４】
入射される光を集束する非球面を有する第１レンズ、及び前記第１レンズによって集束された光に対して近接場効果によって高開口数を実現して非球面を有する第２レンズを備え、
前記第２レンズは、
半球形または超半球形状の球面を有するボールレンズと、
前記ボールレンズの球面に接し、前記第１レンズに向かう面が非球面の補正面となる付加レンズ部分と、を備える固体含浸レンズユニット。
【請求項１５】
前記ボールレンズと前記付加レンズ部分とは、異なる屈折率を有することを特徴とする請求項１４に記載の固体含浸レンズユニット。
【請求項１６】
前記第１レンズは、両面が非球面レンズであることを特徴とする請求項１４に記載の固体含浸レンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光記録／再生装置に係り、さらに詳細には、近接場光記録／再生と共に、遠距離場光記録／再生も行える互換型近接場光記録／再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報記録媒体、例えば、光ディスクの保存容量を決定する最も大きい要因は、光スポットのサイズである。光スポットが小さいほど小サイズのマークまたはピットを記録／再生できるので、保存密度を高めうる。光スポットのサイズを減らす方法として使用する光の波長を減らすか、または対物レンズの開口数(ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ)を増加させる方法がある。ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃｓ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃｓ）、ＨＤ  ＤＶＤ(Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ＤＶＤ)、ＢＤ(Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）の発電過程を見ても、波長及び開口数の変化が光スポットのサイズを減らす方向に進められてきたことが分かる。このようなＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、ＨＤ
ＤＶＤの記録／再生は、遠距離場記録／再生技術を利用するが、これは、対物レンズと情報記録媒体との距離がほぼｍｍ差数で離れていて波長の数千倍に当たる遠距離場であるためである。
【０００３】
これに比べて、最近研究されている近接場光記録技術は、レンズと情報記録媒体との距離が数十ｎｍ差数で離れていて波長より短いため、近接場技術と称す。このような近接場光記録(ＮＦＲ：Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）は、遠距離場光記録／再生と同じ波長を使用しても、開口数(ＮＡ)を１より大きくできるため、光スポットのサイズをさらに減らして、データの密度をさらに高めうる。
【０００４】
新たに開発される光記録／再生のための装置は、他の情報記録媒体に対しても記録／再生を行える下位互換性を揃えることが要求される。したがって、次世代光記録／再生技術のうち一つであるＮＦＲ技術に対しても、やはり下位互換技術が開発される必要がある。
【０００５】
互換観点で、ＢＤとＮＦＲ技術の最も大きい差異点は、ＮＡ、レンズと情報記録媒体との作動距離、サイズ、そして、情報記録媒体のカバー層の厚さがある。ＮＦＲの場合は、ボールレンズの底面に近い部分で焦点が結ばれるように設計されねばならず、ＢＤの場合は、対物レンズと情報記録媒体との衝突を防止するための作動距離と約１００μmのカバー層とを過ぎて焦点が結ばれるように設計されねばならない。このような二つの光学系の幾何光学的な特性を同時に満たす互換のためには、フォーカシングレンズに入射するビームの入射角が大きく変わらねばならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ０６／１３７７２１  Ａ１  （２００６．１２．２８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、近接場光記録／再生と共に、遠距離場光記録／再生も行える互換型近接場光記録／再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を達成するために、本発明の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置は、第１光源と、前記第１光源から入射される光を集束する非球面を有する第１レンズ及び前記第１レンズによって集束された光に対して近接場効果によって高開口数を実現して非球面を有する第２レンズを備える固体含浸レンズユニットと、採用される情報記録媒体が近接場光を利用する近接場用情報記録媒体であるか、または遠距離場を利用する遠距離場用情報記録媒体であるかによって、近接場光及び遠距離場光のうちいずれか一つが前記固体含浸レンズユニットによって情報記録媒体に伝えられるように、前記固体含浸レンズユニット側に伝えられる光ビームの有効サイズを調節するビーム有効径調節素子と、採用される情報記録媒体に合わせて情報記録媒体に伝えられる光の焦点位置を調整するための焦点調整光学系と、を備え、近接場光を必要とする情報記録媒体と遠距離場光を必要とする情報記録媒体とを互換採用するように作られうる。
【０００９】
前記第２レンズは、半球形または超半球形状のボールレンズと非球面からなる補正面とを備えうる。
【００１０】
前記ボールレンズは、球面を有し、前記第２レンズは、前記ボールレンズの球面に接し、前記第１レンズに向かう面が非球面の補正面となる付加レンズ部分を備えうる。
【００１１】
前記ボールレンズと前記付加レンズ部分とは、相異なる屈折率を有しうる。
【００１２】
前記第１レンズは、両面が非球面レンズでありうる。
【００１３】
前記ビーム有効径調節素子は、受動型回折光学素子及び能動型液晶素子のうちいずれか一つでありうる。
【００１４】
前記焦点調整光学系は、２枚以上のレンズを備え、少なくとも１枚以上のレンズの位置を駆動して光の焦点位置を調整しうる。
【００１５】
情報記録媒体で反射された光を受光して情報信号や誤差信号を検出するための第１光検出器と、近接場光記録／再生時にギャップサーボ制御のためのギャップエラー信号を検出する第２光検出器と、をさらに備えうる。
【００１６】
ギャップエラー信号の検出に前記第１光源から出射した光を使用しうる。
【００１７】
また、ギャップエラー信号の検出に利用される光を出射する第２光源をさらに備え、前記第１及び第２光源は、相異なる波長の光を出射し、前記第１及び第２光源から出射した光の光路を結合させるための二色光学素子をさらに備えうる。
【００１８】
前記第１光源は、青色波長領域の光を出射し、前記遠距離場光を必要とする情報記録媒体は、ＢＤでありうる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置によれば、ＢＤなどの遠距離場光を利用する情報記録媒体及びＮＦＲ用情報記録媒体で要求する作動距離の差を克服して、遠距離場光を利用する情報記録媒体とＮＦＲ用情報記録媒体とを互換採用しうる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一般的な固体含浸レンズユニットを概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態による固体含浸レンズユニットを概略的に示す図である。
【図３】図２の固体含浸レンズユニットを備えた互換型近接場光記録／再生装置の主要構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による互換型近接場光記録／再生装置の全体的な光学的構成を概略的に示す図である。
【図５】ＮＦＲの場合に、焦点調整光学系及び固体含浸レンズユニットのレイアウト及び光路を概略的に示す図ある。
【図６】ＢＤの場合に、焦点調整光学系及び固体含浸レンズユニットのレイアウト及び光路を概略的に示す図である。
【図７】ビーム有効径調節素子の一実施形態を概略的に示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置の光学的構成を概略的に示す図である。
【図９】本発明の実施形態による焦点調整光学系と固体含浸レンズユニットとの設計例を説明するための図である。
【図１０】表２及び表３の設計データで焦点調整光学系と固体含浸レンズユニットとを設計する時の固体含浸レンズユニットの厚さによる波面収差量を示す図である。
【図１１】本発明による互換型近接場光記録／再生装置の全体構成の一実施形態を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置は、第１及び第２レンズ、すなわち、対物レンズとボールレンズとを備える固体含浸レンズ(ＳＩＬ：Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ)ユニットを備えて近接場光記録／再生を実現し、遠距離場光によって情報の記録／再生がなされる他のフォーマットの情報記録媒体、例えば、ＢＤとの互換性を付与するためにボールレンズに補正面をさらに備え、ＢＤの遠距離場光を利用する情報記録媒体及びＮＦＲ用情報記録媒体で要求する作動距離の差を克服するように設けられる。
【００２２】
図１は、一般的な固体含浸レンズユニット１を概略的に示す。図１を参照するに、一般的な固体含浸レンズユニット１は、対物レンズ３とボールレンズ５とから形成される。対物レンズ３は、非球面レンズで形成され、ボールレンズ５は、球面を有する。
【００２３】
図１に示されたような一般的な固体含浸レンズユニット１は、近接場記録／再生(ＮＦＲ：Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ／Ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇ)専用で使用するものであって、ボールレンズ５の底面に近い部分で焦点が結ばれるように形成されている。
【００２４】
下記の表１は、ＢＤとＮＦＲとに対する開口数、作動距離、情報記録媒体のカバー層の厚さ仕様の例を比較して示す。
【００２５】
【表１】
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表１から分かるように、ＢＤの場合、作動距離が１００μm以上であり、カバー層の厚さが約１００μmである一方、ＮＦＲ用情報記録媒体の場合、まだフォーマットが定められていないが、その作動距離は、約１００ｎｍ以下(例えば、２０〜３０ｎｍ)、カバー層の厚さは、１０μm以下(例えば、０.５−３μm)に決定される可能性が高い。
【００２６】
図１に示されたような既存の固体含浸レンズユニット１を、前記のように作動距離差が大きいＢＤとＮＦＲとの互換に適用し難い。ＢＤ用光学系とＮＦＲ用光学系との幾何光学的特性を同時に満たす互換のためには、フォーカシングレンズ、すなわち、対物レンズに入射するビームの入射角が大きく変わらねばならないので、これらの入射角が大きく異なる二つのビームをフォーカシングするように固体含浸レンズユニットを設計する必要がある。
【００２７】
一方、開口数１以上のＮＦＲと開口数０.８５のＢＤフォーマット、開口数０.６のＤＶＤフォーマット、開口数０.４５のＣＤフォーマットのうちいずれか一つの下位フォーマットを互換するための観点で、重要な技術変数は、カバー層の厚さと集光スポットのサイズとである。
【００２８】
カバー層の厚さは、ＣＤが１.１ｍｍ、ＤＶＤが０.６ｍｍ、ＢＤが０.１ｍｍであり、ＮＦＲは、前述したように、数μm以内に決定される可能性がある。
【００２９】
基本フォーマットの差だけでなく、マルチ層である場合にも、カバー層の厚さが変わる。この場合、対物レンズから遠く離れている記録層であるほど、カバー層にスペース層の厚さが加えられて有効カバー層が増大し、情報記録媒体の記録層の数が多くなるほど、有効カバー層は、厚くなる。
【００３０】
カバー層の厚さは、球面収差を発生させるため、所定のカバー層の厚さから発生する球面収差の波面収差を補償するように、光学系が設計されねばならない。２つ以上のフォーマットまたはマルチ層に対応するという意味は、相異なるカバー層で発生する球面収差を補償できる手段を備えることを意味する。
【００３１】
集光スポットのサイズを決定する２つの要因は、開口数(ＮＡ)と波長とである。波長は、ＣＤの場合、約７８０ｎｍ、ＤＶＤの場合、約６５０ｎｍ、ＢＤ及びＮＦＲの場合、約４０５ｎｍを使用する。したがって、定義される集光スポットのサイズ＝波長／ＮＡは、ＣＤが約１.７μm、ＤＶＤが約１.０８μm、ＢＤが約０.４８μm、ＮＦＲが約０.２２μm(ＮＡ  １.８である場合)である。
【００３２】
各フォーマットに該当する情報記録媒体から情報の記録／再生を効果的にするためには、スポットサイズが前記に近接せねばならない。
【００３３】
スポットサイズを変更するためには、開口数を変更するか、または波長を変更すればよいが、光源であるレーザダイオードの波長を変更することは難しいので、対物レンズの開口数を変更する。一般的に、“ＮＡ＝ビーム有効半径／焦点距離”と定義されるため、開口数を変更するためには、ビーム有効半径を変更すればよい。
【００３４】
したがって、互換のためには、カバー層の厚さ変更から発生する球面収差などの波面収差を補正する技術及び光スポットのサイズを変更できる技術が要求される。
【００３５】
本発明の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置は、このような要求を満たすように設けられる。
【００３６】
図２は、本発明の実施形態による固体含浸レンズユニット５０を概略的に示す。図２を参照するに、本発明の実施形態による固体含浸レンズユニット５０は、近接場カップリングによって情報記録媒体の情報保存層に／から情報を記録／再生でき、遠距離場光記録／再生ができるように第１レンズ５１と第２レンズ５２とを備えうる。
【００３７】
第１レンズ５１は、通常的な対物レンズに該当する集束レンズ構造を有しうる。第１レンズ５１としては、少なくとも一つのレンズ面が非球面であるレンズを備えうる。例えば、第１レンズ５１としては、両面が非球面であるレンズを備えうる。
【００３８】
第２レンズ５２は、近接場効果によって１.０以上の高開口数を具現させうるレンズであって、ボールレンズ、すなわち、半球形または超半球形ボールレンズ５３と、近接場光記録／再生を互換して遠距離場光記録／再生を具現できるように非球面からなる補正面５４ａとを備えうる。
【００３９】
第２レンズ５２は、図２に示されたように、球面５３ａを有するボールレンズ５３と、このボールレンズ５３の球面５３ａに接し、第１レンズ５１に向かう面が非球面の補正面５４ａとなる付加レンズ部分５４とを備えうる。
【００４０】
このとき、ボールレンズ５３と付加レンズ部分５４とは、相異なる屈折率を有しうる。例えば、ボールレンズ５３は、近接場効果によって１.０以上の高開口数を実現できるように、例えば、１.８以上または２.０以上の屈折率を有しうる。付加レンズ部分５４は、ボールレンズ５３より低い屈折率、例えば、約１.５〜１.６の屈折率を有しうる。付加レンズ部分５４は、モルディングによって非球面を形成できる材質で形成されうる。図２及び以下では、第２レンズ５２がボールレンズ５３及び非球面の補正面５４ａを有する付加レンズ部分５４を備えると説明及び図示するが、本発明の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置に適用される固体含浸レンズユニットは、これに限定されない。例えば、第２レンズ５２は、一面が非球面からなるボールレンズ５３のみで構成されることもある。
【００４１】
図３は、図２の固体含浸レンズユニット５０を備えた互換型近接場光記録／再生装置の主要構成を概略的に示し、図４は、本発明の一実施形態による互換型近接場光記録／再生装置１００の全体的な光学的構成を概略的に示す。
【００４２】
図３及び図４を参照するに、本発明の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置１００は、光源２１と、固体含浸レンズユニット５０と、焦点調整光学系１２０と、固体含浸レンズユニット５０に入射される光ビームのサイズを調整するためのビーム有効径調節素子１１９と、を備える。また、互換型近接場光記録／再生装置１００は、情報記録媒体１０１から反射された光を受光して情報信号や誤差信号を検出するための第１光検出器１１８と、ギャップサーボ制御のためのギャップエラー信号(ＧＥＳ：Ｇａｐ  Ｅｒｒｏｒ  Ｓｉｇｎａｌ)を検出する第２光検出器１１３と、を備えうる。また、互換型近接場光記録／再生装置１００は、光源２１から出射された光をコリメートして平行光に転換するコリメートレンズ２３をさらに備えうる。
【００４３】
光源２１は、所定波長範囲で線偏光の光を出射するレーザダイオードを備えうる。例えば、光源２１は、青色波長範囲、すなわち、ＨＤ  ＤＶＤ及びＢＤ規格を満たす約４０５ｎｍ波長を有する光を出射するレーザダイオードを備えうる。ここで、光源２１は、他の波長帯域の光を出射するように設けられうる。光源２１のパワーは、モニター光検出器１３５によってモニタリングされうる。
【００４４】
光源２１から出射された線偏光の光は、コリメートレンズ２３を通過する。コリメートレンズ２３は、発散形態の光を平行光にコリメートする。このコリメートされた光は、第２及び第１光路変換器１１０,１１５及び焦点調節光学系１２０を通過した後で固体含浸レンズユニット５０に入射される。
【００４５】
第１光路変換器１１５は、光源２１から入射される光は、固体含浸レンズユニット５０に進ませ、情報記録媒体１０１から反射され、固体含浸レンズユニット５０を経由した光は、第１光検出器１１８に向かうように、入射される光の進路を変換する。
【００４６】
第１光路変換器１１５としては、偏光ビームスプリッタを備えうる。第１光路変換器１１５として偏光ビームスプリッタを備える場合、この第１光路変換器１１５と固体含浸レンズユニット５０との光路上に入射光の偏光を変換させる波長板、例えば、１／４波長板１１７をさらに備えうる。
【００４７】
前記のように、第１光路変換器１１５として偏光ビームスプリッタを備え、１／４波長板１１７を備える場合、光源２１から出射されて第１光路変換器１１５を透過した第１線偏光の光は、１／４波長板１１７を通過しつつ、一円偏光光となり、固体含浸レンズユニット５０によってフォーカシングされる。一円偏光の光は、情報記録媒体１０１から反射されつつ直交する他の円偏光となり、１／４波長板１１７を通過しつつ直交する第２線偏光の光となり、第１光路変換器１１５から反射されて第１光検出器１１８に向かう。
【００４８】
ここで、情報記録媒体１０１から反射された光の一部が、光源２１と第１光路変換器１１５との間に位置した第２光路変換器１１０から反射されて第２光検出器１１３で検出されうる理由は、次の通りである。開口数が１より大きい時に全反射が起きる間、Ｐ偏光の光が得る位相変化とＳ偏光の光が得る位相変化とが相異なる。これに起因して、例えば、右円偏光の光が情報記録媒体１０１に入射する時に反射されつつ、光は、左円偏光に変わるが、反射光には、前記のような位相変化の差に起因して、左円偏光に一部の右円偏光も含む。したがって、情報記録媒体１０１から反射された光のうち一部は、第１光路変換器１１５を透過し、これにより、情報記録媒体１０１から反射された光の一部が第２光路変換器１１０から反射されて第２光検出器１１３で検出される。
【００４９】
第２光路変換器１１０は、光源２１から入射される光は、固体含浸レンズユニット５０に進ませ、情報記録媒体１０１から反射され、固体含浸レンズユニット５０を経由して第１光路変換器１１５を透過した一部光は、ギャップサーボ用の第２光検出器１１３に進行させるように、入射される光の進路を変換する。第２光路変換器１１０としては、入射光を所定の割合で透過及び反射させるビームスプリッタを備えうる。
【００５０】
一方、第１光路変換器１１５と第１光検出器１１８との間、第２光路変換器１１０と第２光検出器１１３との間の光路上には、それぞれセンサーレンズ１１６,１１１をさらに備えうる。また、光源２１から入射され、第２光路変換器１１０によって一部反射された光を検出するように配されたモニタリング光検出器１３５をさらに備えうる。モニタリング光検出器１３５のモニタリング信号は、光源２１の光出力量の制御に使われる。モニタリング光検出器１３５と第２光路変換器１１０との間の光路上には、センサーレンズ１３１をさらに備えうる。光源２１から出射される光は、主に一方向に線偏光された光であるが、一部直交する他の線偏光成分も含みうる。したがって、この場合には、光源２１から出射された光の一部が第１光路変換器１１５から反射されうるので、モニタリング光検出器１３５及びセンサーレンズ１３１は、光源２１から入射され、第１光路変換器１１５によって一部反射された光を検出するように配されることもある。
【００５１】
焦点調整光学系１２０は、互換型近接場光記録／再生装置１００の焦点を調整するために使われるものであって、採用される情報記録媒体が近接場光を利用する近接場(ＮＦＲ)用情報記録媒体１０３(図５)であるか、または遠距離場光を利用する遠距離場用情報記録媒体１０５(図６)であるかによって、その焦点位置を調整する。
【００５２】
例えば、図５のように、情報記録媒体１０１としてＮＦＲ用情報記録媒体１０３が適用される場合、光が固体含浸レンズユニット５０の情報記録媒体１０１と対面する第２レンズ５２の底面、すなわち、ボールレンズ５３の底面５３ｂまたはＮＦＲ用情報記録媒体１０３のカバー層の内部に確実にフォーカシングさせ、図６のように、情報記録媒体１０１としてＢＤなどのＮＦＲ用とは異なるカバー層の厚さを有し、作動距離要求値が異なる遠距離場光を利用する情報記録媒体１０５が適用される場合、ＢＤのカバー層の内部、すなわち、情報記録面に光をフォーカシングされるように光の焦点位置を調整する。
【００５３】
焦点調整光学系１２０は、２枚以上のレンズを備え、少なくとも１枚以上のレンズの位置を駆動して光の焦点位置を調整する。例えば、焦点調整光学系１２０は、第１リレーレンズ１２１と第２リレーレンズ１２３とで構成されうる。第１及び第２リレーレンズ１２１,１２３は、光源２１から入射される光を第１リレーレンズ１２１によってフォーカシングした後、その焦点位置を過ぎて発散しつつ第２リレーレンズ１２３に入射され、この第２リレーレンズ１２３によって集束させるように構成されうる。第１及び第２リレーレンズ１２１,１２３のうち少なくとも一つの位置を光軸に沿って調整すれば、情報記録媒体１０１にフォーカシングされる光の焦点位置を変更させうる。図５及び図６では、固体含浸レンズユニット５０に近く位置した第２リレーレンズ１２３の位置を調整して焦点位置を変更する例を示す。
【００５４】
ここで、ＮＦＲでは、表面記録方式とカバー層内部記録方式とがあるが、表面記録方式では、光が固体含浸レンズユニット５０の第２レンズ５２の底面５３ｂにフォーカシングされる。一方、カバー層内部記録方式では、光が固体含浸レンズユニット５０の第２レンズ５２の底面５３ｂと情報記録媒体１０１とのエアーギャップを通過して情報記録媒体１０３のカバー層内部にフォーカシングされる。
【００５５】
添付された図面では、カバー層内部記録方式に適するように光をフォーカシングした場合を例として図示する。
【００５６】
一方、ビーム有効径調節素子１１９は、採用される情報記録媒体１０１が近接場光を利用する近接場(ＮＦＲ)用情報記録媒体１０３(図５)であるか、または遠距離場光を利用する遠距離場用情報記録媒体１０５(図６)であるかによって、近接場光及び遠距離場光のうちいずれか一つが固体含浸レンズユニット５０によって情報記録媒体に伝えられるように、固体含浸レンズユニット５０側に伝えられる光ビームの有効サイズを調節する。
【００５７】
ビーム有効径調節素子１１９は、例えば、ＮＦＲとＢＤとの互換のために入射ビーム有効径サイズを有効に変更するためのものであって、受動素子や能動素子を利用して具現しうる。
【００５８】
能動素子としては、電圧または電流駆動で開口のサイズが可変する器具物または開口の位置変化で光路上の開口の有無を可変する器具物や光学素子が可能である。
【００５９】
受動素子としては、光の回折を利用する受動型回折光学素子、例えば、ＤＯＥ(Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ)、ＨＯＥ(Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ)またはＬＣ(Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ)が可能である。
【００６０】
図７は、ビーム有効径調節素子１１９の一実施形態を概略的に示す。図７を参照するに、ビーム有効径調節素子１１９は、遠距離張記録／再生、例えば、ＢＤ用有効光ビームのサイズに当たり、入射光を常に通過させうる第１領域１１９ａ、ＮＦＲ適用時には、光ビームの通過を遮断し、遠距離張記録／再生を利用する情報記録媒体、例えば、ＢＤ適用時には、光ビームを通過させる第２領域１１９ｂ、光を常に遮断できる第３領域１１９ｃから形成されうる。
【００６１】
本発明の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置の全体光学系を、光ビームの最大有効サイズがＮＦＲに適するように構成する場合、図７で、第３領域１１９ｃなしに、第１及び第２領域１１９ａ，１１９ｂのみを備える構造でビーム有効径調節素子１１９を構成することもある。
【００６２】
固体含浸レンズユニット５０は、図２を参照して前述したように、第１及び第２レンズ５,１５２を備えて構成されうる。第２レンズ５２によって１以上の大きい有効開口数を実現して高い記録密度で近接場記録を行える。また、第２レンズ５２に設けられた非球面の補正面５４ａの存在と、ビーム有効径調節素子１１９及び焦点調整光学系１２０の存在とによって近接場記録／再生と共に遠距離張記録／再生を行える。例えば、ＮＦＲとＢＤとの互換が可能である。
【００６３】
例えば、図５のＮＦＲの場合、開口数(ＮＡ）は、約１.４５、カバー層の厚さは、約５μm、入射瞳直径を約２．４ｍｍとし、図６のＢＤの場合、開口数(ＮＡ）は、約０.８５、カバー層の厚さは、約１００μm、入射瞳直径を約１．２ｍｍとするように、本発明の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置、特に、焦点調整光学系１２０、固体含浸レンズユニット５０及びビーム有効径調節素子１１９を設計しうる。このとき、ＮＦＲの場合には、固体含浸レンズユニット５０と情報記録媒体との間隔を約λ／４以下に維持する必要があるが、ＢＤの場合、固体含浸レンズユニット５０と情報記録媒体との間隔を最大限遠くすることが機器の駆動に有利であるので、ＢＤの場合には、作動距離を４０μm以上に設計しうる。
【００６４】
一方、近接場記録／再生時、固体含浸レンズユニット５０の第２レンズ５２と情報記録媒体１０１とのエアーギャップは、スポットサイズの速い増大及び消滅波の減衰に起因して、１００ｎｍ以下、例えば、２０〜３０ｎｍ内に維持されねばならず、これは、厳格なギャップサーボ及びチルトマージンを招く。すなわち、近接場記録／再生時、情報記録媒体１０１と固体含浸レンズユニット５０の第２レンズ５２との衝突を避けるように、小さなエアーギャップを考慮して、安定したギャップサーボが要求される。
【００６５】
情報記録媒体１０１に入射される光は、情報記録媒体１０１によって反射された後に、固体含浸レンズユニット５０によって集められ、再び焦点調整光学系１２０を通過して第１及び第２光路変換器１１５,１１０によって一部の光量が、例えば、反射される。そのとき、第１光検出器１１８は、情報信号、すなわち、ＲＦ信号を検出し、第２光検出器１１３は、固体含浸レンズユニット５０の第２レンズ５２の端部と情報記録媒体１０１とのエアーギャップを一定に維持するためのサーボ信号として使われるＧＥＳを検出する。
【００６６】
近接場光記録技術と遠距離場光記録技術とが異なる点は、遠距離場光記録技術がフォーカスサーボのために飛点収差法やスポットサイズ検出法(ＳＳＤ：Ｓｐｏｔ  Ｓｉｚｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を使用することと異なり、エアーギャップ制御のための別のＧＥＳ検出用第２光検出器１１３を使用するという点である。
【００６７】
一方、図４では、互換型近接場光記録／再生装置１００がトラッキングサーボ制御のために一つのビームを利用したトラッキング方法を使用する例を示す。その代りに、例えば、光源２１から出射されたビームを０次及び１次に回折させるグレーティング(図示せず)をさらに備えて、３ビームを利用したトラッキング方法を使用するように構成されることもある。トラッキング信号は、第１光検出器１１８の検出信号から得られる。
【００６８】
一方、本発明の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置１００は、固体含浸レンズユニット５０と情報記録媒体１０１との相対的なチルト調整を、固体含浸レンズ(ＳＩＬ:Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ)ユニット５０を駆動するアクチュエータ(図示せず)によって行える。この場合、固体含浸レンズユニット５０は、アクチュエータによって情報記録媒体１０１との衝突が防止されるようにチルトが調整されうる。前記アクチュエータ(図示せず）は、遠距離場光記録／再生技術で適用される３軸駆動または４軸駆動用アクチュエータと同一または類似した構造を有しうる。３軸駆動は、フォーカス方向、トラッキング方向及びラジアルチルト方向の駆動を称す。４軸駆動は、フォーカス方向、トラッキング方向、ラジアルチルト方向及びタンゼンシャルチルト方向の駆動を称す。このようなアクチュエータの具体的な構造については、光記録技術分野でよく知られているので、ここでは、その図示を省略する。
【００６９】
以上では、ＧＥＳの検出に光源２１から出射される光を使用する場合を例として説明したが、ＧＥＳ検出に使われる別の光源を備えることも可能である。
【００７０】
図８は、本発明の他の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置の光学的構成を概略的に示すものであって、ＧＥＳ検出に利用される光を出射する他の光源２２１をさらに備える場合を示す。
【００７１】
このとき、光源２２１は、光源２１から出射される光とは異なる波長の光を出射するように設けられる。光源２１から出射された記録／再生用光と光源２２１から出射されたＧＥＳ検出用光との経路を合わせるための二色光学素子２５０が、二つの光源２１,２２１と固体含浸レンズユニット５０との間の光路上に配されうる。二色光学素子２５０は、図７と共に焦点調整光学系１２０と固体含浸レンズユニット５０との間の光路上に配されうる。図７では、光源２１と二色光学素子２５０との間の光路上に配される記録／再生用光学系と、光源２２１と二色光学素子２５０との間の光路上に配されるＧＥＳ検出用光学系とが相異なる波長の光を出射する光源２２１を使用する点を除いては、同じ構成を有すると図示したが、ＧＥＳ検出用光学系構成が記録／再生用光学系構成と異なって変形されることもある。
【００７２】
以下では、図９を参照して、本発明の実施形態による焦点調整光学系１２０と固体含浸レンズユニット５０との設計例を説明する。
【００７３】
第１レンズ５１、すなわち、対物レンズは、両面非球面プラスチックレンズで形成され、第２レンズ５２の補正面５４ａを有する付加レンズ部分５４は、屈折率約１.５〜１.６を有するモルティングが可能な媒質であって、その中心部の厚さが２００μm以下に形成され、第２レンズ５２の球面を有するボールレンズ５３は、半直径が約５００μmであり、屈折率が２以上である高屈折グラスで設計されうる。焦点調整光学系１２０は、Ｐｌａｎｏ−Ａｓｈｅｒｉｃａｌ状の２枚のプラスチックレンズで構成されうる。遠距離場記録／再生及び近接場記録／再生互換のためのレンズ移動距離は、約５.８ｍｍとなるように設計されうる。
【００７４】
焦点調整光学系１２０と固体含浸レンズユニット５０との各レンズの主要設計データは、表２のように得られる。
【００７５】
【表２】
2010113794.tif 000004
表２では、焦点調整光学系１２０の第１及び第２リレーレンズ１２１,１２３が平凸非球面レンズであり、固体含浸レンズユニット５０の第１レンズ５１、すなわち、対物レンズの両レンズ面が非球面であり、第２レンズ５２の付加レンズ部分５４の補正面５４ａが非球面であり、この付加レンズ部分５４と接するボールレンズ５３のレンズ面５３ａが球面で形成された例を示す。レンズの非球面についての非球面式は、非球面の頂点からの深さをｚとする時、式（１）のように表せる。
【００７６】
【数１】
2010113794.tif 000005
式（１）で、ｈは光軸からの高さ、ｃは曲率、Ｋは円錐定数、Ａ〜Ｊは非球面係数である。
【００７７】
このとき、表２の設計データが得られる非球面レンズ定数は、表３の通りである。
【００７８】
【表３】
2010113794.tif 000006
通常的なＮＦＲ用固体含浸レンズユニット５０の厚さ公差は、約１μm未満であると知られている。
【００７９】
図１０は、表２及び表３の設計データであって、焦点調整光学系１２０と固体含浸レンズユニット５０とを設計する時の固体含浸レンズユニット５０の厚さによる波面収差量を示す。
【００８０】
光付品の性能は、波面収差が約０.０３５λrmsである地点で通常チェックする点を考慮して、図９で、波面収差が約０.０３５λrmsである地点で本発明の実施形態によるＮＦＲ／ＢＤ互換モデルの固体含浸レンズユニット５０の厚さエラー範囲(厚さ公差)を見れば、厚さ公差が約２μm以上となるということが分かる。
【００８１】
このように、本発明の実施形態によれば、ＮＦＲ／ＢＤの互換が可能であるだけでなく、既存のＮＦＲ用固体含浸レンズユニット５０より厚さ公差をはるかに大きくできるので、固体含浸レンズユニット５０製作の容易性を確保しうる。
【００８２】
図１１は、本発明による互換型近接場光記録／再生装置の全体構成の一実施形態を概略的に示す。図１１を参照するに、互換型近接場光記録／再生装置は、情報記録媒体１０１を回転させるためのスピンドルモータ３１２と、情報記録媒体１０１の半径方向に移動自在に設置されて情報記録媒体１０１に記録された情報を再生及び／または情報を記録する、図２ないし図１０を参照して前述した互換型近接場光記録／再生用光学系１００と、スピンドルモータ３１２と光学系とを駆動するための駆動部３０７と、互換型近接場光記録／再生用光学系のフォーカス、トラックサーボ、ギャップサーボを制御するための制御部３０９と、を備える。ここで、３５２は、ターンテーブル、３５３は、情報記録媒体１０１をチャッキングするためのクランプを表す。
【００８３】
情報記録媒体１０１から反射された光は、互換型近接場光記録／再生用光学系に設けられた光検出器を通じて検出され、光電変換されて電気的信号に変わり、信号検出回路で演算される。信号検出回路で得られた信号は、駆動部３０７を通じて制御部３０９に入力される。駆動部３０７は、スピンドルモータ３１２の回転速度を制御し、入力された信号を増幅させ、互換型近接場光記録／再生用光学系を駆動する。制御部３０９は、駆動部３０７から入力された信号に基づいて調節されたフォーカスサーボ、トラッキングサーボ命令を再び駆動部３０７に伝送して、互換型近接場光記録／再生用光学系のフォーカシング、トラッキング、ギャップサーボの動作を具現する。
【００８４】
以上では、本発明の実施形態による互換型近接場光記録／再生装置で、ＮＦＲとＢＤとのそれぞれの場合、入射瞳直径(すなわち、入射ビームの有効径サイズ）が２.４ｍｍ、１.２ｍｍである設計例を説明したが、この値は、ＮＦＲとＢＤとが異なる入射瞳直径を有する範囲内で設計例によって多様に変更されうる。
【００８５】
また、以上では、ＮＦＲのための開口数が１.４５である設計例を説明したが、これも発明の意図が満たされる範囲内で多様に変更設計されうる。
【００８６】
また、以上では、ＮＦＲのカバー層の厚さが５μmである設計例を説明したが、これも発明の意図が満たされる範囲内で多様に変更設計されうる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、情報記録／再生関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
２１    光源
２３    コリメートレンズ
５０    固体含浸レンズユニット
５１    第１レンズ
５２    第２レンズ
５３    ボールレンズ
５４    付加レンズ部分
１００  交換型近接場光記録／再生装置
１０１  情報記録媒体
１１０  第２光路変換器
１１１  センサーレンズ
１１３  第２光検出器
１１５  第１光路変換器
１１６  センサーレンズ
１１７  １／４波長板
１１８  第１光検出器
１１９  ビーム有効径調節素子
１２０  焦点調整光学系
１２１  第１リレーレンズ
１２３  第２リレーレンズ
１３５  モニター光検出器
【図１】
2010113794.tif 000007
【図２】
2010113794.tif 000008
【図３】
2010113794.tif 000009
【図４】
2010113794.tif 000010
【図５】
2010113794.tif 000011
【図６】
2010113794.tif 000012
【図７】
2010113794.tif 000013
【図８】
2010113794.tif 000014
【図９】
2010113794.tif 000015
【図１０】
2010113794.tif 000016
【図１１】
2010113794.tif 000017