JPH11110804A - 光学装置および光学的記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可及的に記録密度を高くすることを可能にす
る。 【解決手段】 光ビームを生成する光ビーム生成手段３
と、この光ビーム生成手段によって生成された光ビーム
を受けて光ビームの向きを変えるためのプリズム８と、
このプリズム８からの光ビームを受け、光ディスク１の
記録面上に光学スポットを形成するための対物レンズ１
０と、を備え、プリズム８および対物レンズ１０のうち
の一方は非線形光学結晶の材料から構成されることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置および光
学的記録再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報を高密度化して記録媒体に記
録したり、記録媒体に高密度化して記録された情報を再
生する必要が生じている。

【０００３】一般に、光ディスク原盤の記録、あるいは
光ディスクへの情報の記録および光ディスクから情報の
再生に使用する光源としてガスレーザあるいは半導体レ
ーザが使用されている。この場合、使用するレーザの波
をλ、対物レンズの開口数をＮＡ、プロセス定数をｋと
すると、上記記録あるいは再生するための光学系の解像
力ｄは次式で与えられる。 ｄ＝ｋ・λ／ＮＡ したがって、情報を高密度化して記録したり、高密度化
して記録された情報を再生するためには解像力ｄを小さ
くする必要がある。

【０００４】プロセスを工夫することにより、その定数
「ｋ」を小さくすることは可能であるが、その縮小率は
小さい。したがって、解像力を向上させるためには、よ
り短波長の光源を選択するか、あるいはより開口数の大
きい対物レンズを採用するしか手段はないことが判る。

【０００５】ところで、対物レンズの開発の中で、特に
原盤記録装置の分野では、対物レンズの開口数ＮＡは
０．９まで達しており、これ以上高いものを開発・製作
することは、技術的あるいはコスト的な両面から見ても
難しいものと考えられる。その結果、波長を短くするこ
とを考えざるを得ない。

【０００６】しかし、単純に波長の短い光源を開発する
ことは容易ではないため、なんとか疑似的に短波長の光
を発生させる光学素子の開発が最近、各社で盛んに行わ
れている。その技術がＳＨＧ素子（Second Harmonic Ge
neration、第二高調波発生素子）である。この素子を透
過した光は、その波長が半分になることが知られてお
り、これをレーザ光源の中に配置することにより、元の
波長の半分の波長の光が知られ、解像力は２倍に向上す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようにＳＨＧ素子
を使用すれば、レーザ光源の波長の半分の波長の光を得
ることはできる。一般にＳＨＧ素子は高価であり、また
このＳＨＧ素子をレーザ発生装置に用いるには周辺技術
が必要であるため、レーザ発生装置が非常に高価でしか
も大がかりな装置となってしまう。

【０００８】このため、上記レーザ発生装置を用いた光
学装置（例えば、光ディスク装置または光ディスク原盤
記録装置）も高価となってしまうという問題がある。

【０００９】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、可及的に記録密度を高くすることのできる光
学装置および光学的記録再生方法を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による光学装置
は、光ビームを生成する光ビーム生成手段と、この光ビ
ーム生成手段によって生成された光ビームを受けて前記
光ビームの向きを変えるためのプリズムと、このプリズ
ムからの光ビームを受け、光ディスクの記録面上に光学
スポットを形成するための対物レンズと、を備え、前記
プリズムおよび前記対物レンズのうちの一方は非線形光
学結晶の材料から構成されることを特徴とする。

【００１１】また本発明による他の光学装置は、光を透
過する少なくとも１つの光学透過部品を含み、光源から
発生された光を平行光とする光学系と、この光学系から
の平行光が入射される対物レンズと、この対物レンズを
通過した光を受け、エヴァネッセント波を発生するエヴ
ァネッセント波発生用レンズと、を備え、前記光学透過
部品、前記対物レンズ、および前記エヴァネッセント波
発生用レンズのうちの１つが非線形光学結晶の材料から
構成されることを特徴とする。

【００１２】また本発明による光学的記録再生方法は、
生成した光ビームの向きをプリズムによって変え、この
プリズムからの光ビームを対物レンズによって受けて光
ディスクの記録面上に光学スポットを形成することによ
り、情報の光学的記録再生を行う光学的記録再生方法に
おいて、前記プリズムおよび前記対物レンズのうちの一
方は非線形光学結晶の材料から構成されたものが用いら
れることを特徴とする。

【００１３】また本発明による他の光学的記録再生方法
は、光源から発生された光を透過する少なくとも１つの
光学透過部品を有する光学系によって前記光を平行光と
し、この平行光を対物レンズによって受け、前記対物レ
ンズからの光をエヴァネッセント波発生用レンズに入射
することにより前記エヴァネッセント波発生用レンズか
らエヴァネッセント波を発生し、このエヴァネッセント
波が記録媒体の表面を透過させることにより情報の光学
的記録再生を行う光学的記録再生方法において、前記光
学透過部品、前記対物レンズ、および前記エヴァネッセ
ント波発生用レンズのうちの１つは非線形光学結晶の材
料から構成されたものが用いられることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明による光学装置の第１の実
施の形態を図１乃至図４を参照して説明する。この第１
の実施の形態の光学装置は光ディスク装置であって、こ
の光ディスク装置の概略構成断面図を図１に示し、この
光ディスク装置にかかる光学ユニットの断面図を図２に
示し、光学ヘッドを含む駆動系の平面図を図３に示し、
光学ヘッドの断面図を図４に示す。

【００１５】光ディスク１は、再生専用ディスクまたは
相変化型ディスクや光磁気ディスクのような記録再生用
ディスクであり、図示しないベースに固定されたスピン
ドルモータ２にマグネットチャック等のチャッキング機
構により保持され、記録／再生時にはスピンドルモータ
２によって回転駆動される。

【００１６】図２に光学ユニットの構成を詳細に示した
ように、光ディスク１の照射するための光ビームを生成
するレーザダイオード装置３と、光検出器４およびＨＯ
Ｅ（Holographic Optical Element ）素子５を主たる要
素として光学ユニット６が構成されており、この光学ユ
ニット６は光学ヘッド７の下部に固定されている。な
お、光学ユニット６の下面には放熱性を高める目的で複
数の凹凸が形成されている。

【００１７】レーザダイオード装置３より発せられた光
ビームは、ＨＯＥ素子５をそのまま通過した後、プリズ
ム８に入射して９０°向きを変え、さらに立ち上げミラ
ー９で再び９０°向きを変えて、光学ヘッド７の上部に
配置された対物レンズ１０に入射する。この対物レンズ
１０により、光ディスク１上の記録面上に光ビームが微
小なスポットとして集束される。

【００１８】光ディスク１からの反射光は、対物レンズ
１０、立ち上げミラー９およびプリズム８を経由してＨ
ＯＥ素子５に入射し、ＨＯＥ素子５で偏向された光検出
器４に入射する。光検出器４は検出領域を複数に分割し
た多分割検出器であり、各検出領域の出力信号から図示
しない演算回路によって、光ディスク１に記載されてい
る情報に対応した再生情報信号、フォーカス誤差信号お
よびトラッキング誤差信号が生成される。

【００１９】そして、図示しないフォーカスサーボ回路
からフォーカス誤差信号に基づいて対物レンズ１０のフ
ォーカス方向の位置ずれを補正するように図３中に示す
フォーカスコイル１１に電波が流され、フォーカスサー
ボ制御が行われる。同様に、図示しないトラッキングサ
ーボ回路からトラッキング誤差信号に基づいて対物レン
ズ１０のトラック方向の位置ずれを補正するように図３
中に示すリニアモータコイル１２と立ち上げミラー９に
電圧が印加され、トラッキングサーボ制御が行われる。

【００２０】対物レンズ１０は、この例ではプラスチッ
クマグネットで形成された対物レンズホルダ１３に保持
されている。対物レンズホルダ１３には、４本の非磁性
材料からなる支持ワイヤ１４の一端が固定され、支持ワ
イヤ１４の他端は光学ヘッド７に固定されており、これ
により対物レンズ１０はその光軸方向に移動が可能とな
っている。光学ヘッド７に固定されたフォーカスコイル
１１に電流を流すと、この電流とマグネットで形成され
た対物レンズホルダ１３の発生磁界との間で電磁作用が
起こり、対物レンズ１０に対して光軸方向つまりフォー
カス方向の駆動力が発生する。

【００２１】図３を参照すると、リニアモータコイル１
２は筒状に形成されており、光学ヘッド７の両側面に１
個ずつ設けられている。光学ヘッド７には、リニアモー
タコイル１２を挟んで両側に計４個の滑り軸受１５がそ
れぞれ形成されており、光ディスク１の半径方向に沿っ
て形成された２本のガイドシャフト１６とそれぞれ係合
している。これにより、光学ヘッド７は光ディスク１の
半径方向に移動が可能となっている。

【００２２】ガイドシャフト１６は磁性体で形成されて
おり、磁気回路のヨークとしての役割も果たしている。
ガイドシャフト１６の両側には、コの字形のバックヨー
ク１７が固定されている。また、磁気ギャップを挟んで
リニアモータ１２と対向する位置にラジアル磁石１８が
配置され、バックヨーク１７に固定されている。これら
のガイドシャフト１６、バックヨーク１７およびラジア
ル磁石１８によってラジアル磁気回路が形成されてい
る。このラジアル磁気回路は、リニアモータコイル１２
に磁界を作用させ、リニアモータコイル１２に流れる電
流との電磁作用により、光学ヘッド７に光ディスク１の
半径方向への駆動力を発生させている。

【００２３】本実施の形態の光ディスク装置において
は、従来の場合と異なり対物レンズ１０は非線形光学結
晶、例えばＫＴｉＯＰＯ_４結晶、ＫＮｂＯ_３結晶、Ｌｉ
ＮｂＯ_３結晶，ＬｉＴａＯ_３結晶、ＬＢＯ（トリ硼酸リ
チウム）結晶、あるいはＢＢＯ（ベータ硼酸バリウム）
結晶等の光学材料から構成されている。

【００２４】このため、対物レンズ１０を通過した光は
元の光の波長の半分の波長を有することになり、光学デ
ィスク１上に形成されるスポットサイズを従来の場合の
半分にすることが可能となる。これにより記録密度を高
くすることができる。また、非線形光学結晶から形成さ
れた対物レンズは、ＳＨＧ素子を使用したレーザ発生装
置に比べて安価となる。

【００２５】なお、上記実施の形態においては、対物レ
ンズ１０としては非線形光学結晶から形成したものを用
いたが、代わりプリズム８を非線形光学結晶から構成さ
れるようにしても良い。

【００２６】また、対物レンズ１０を非線形光学結晶か
ら構成する代わりに、図５に示すようにレーザダイオー
ド装置３のチップ３ａから発生されたレーザが非線形光
学結晶からなるミラー３ｂを介してプリズム８に送信さ
れるように構成しても良い。

【００２７】次に本発明による光学装置の第２の実施の
形態を図６および図７を参照して説明する。

【００２８】この第２の実施の形態の光学装置は光ディ
スク原盤記録装置であって、その構成を図６に示す。こ
の実施の形態の光学装置は、レーザ光源３２と、コリメ
ータレンズ３４と、アニュラーアパーチャ（円環状の絞
り）３５と、コンデンサレンズ３６と、ピンホール部３
８と、コリメータレンズ４０と、対物レンズ４２と、エ
ヴァネッセント波発生用レンズ４４とを備えている。コ
リメータレンズ３４、コンデンサレンズ３６、ピンホー
ル部３８と、コリメータレンズ４０、および対物レンズ
４２は光学系を構成する。

【００２９】レーザ光源３２から発生されたレーザはコ
リメータレンズ３４によって平行とされ、アニュラーア
パーチャ３５を通過する。このアニュラーアパーチャ３
５は図７に示すように円環状の開口部３５ａを有してい
るため、このアニュラーアパーチャ３５を通過したレー
ザは円環状となってコンデンサレンズ３６に入射する。
このコンデンサレンズ３６を通過したレーザはピンホー
ル部３８を通過した後コリメータレンズ４０に入射し、
このコリメータレンズ４０によって平行とされる。この
平行光が対物レンズ４２を介してエヴァネッセント波発
生用レンズ４４に入射されると、エヴァネッセント波が
レンズ４４から発生され、記録媒体５０の表面を透過し
表面の記録層に情報が記録される。なお、図６において
θ_ｃはレンズ４４内におけるレーザの臨界角を示し、θ
_ｍは最大角度を示す。

【００３０】なお、上述の光学装置においては、レーザ
光源３２はコリメータレンズ３４の焦点位置に置かれ
る。そしてアニュラーアパーチャ３５は、コンデンサレ
ンズ３６とはこのコンデンサレンズ３６の焦点距離ｆ₁
だけ離れた位置に置かれるが、コリメータレンズ３４と
の距離は任意とすることができる。

【００３１】またピンホール部３８は、コンデンサレン
ズ３６と、このコンデンサレンズ３６の焦点距離ｆ₁ だ
け離れた位置に置かれるとともにコリメータレンズ４０
の焦点位置に置かれる。したがってコリメータレンズ４
０の焦点距離をｆ₂ とすると、コンデンサレンズ３６と
コリメータレンズ４０とはｆ₁ ＋ｆ₂ だけ離れた位置に
置かれる。

【００３２】そして、エヴァネッセント波発生用レンズ
４４と記録媒体５０の距離は、使用されるレーザの波長
の例えば１／３となるように近接して置かれる。

【００３３】この実施の形態の光装置においては、アニ
ュラーアパーチャ３５によって形成される円環状の光の
環のサイズを△ｒとし（図６、図７参照）、対物レンズ
４２に入射される円環状の光の環のサイズを△ｒ′とす
ると（図６参照）、 △ｒ′＝△ｒ・ｆ₂ ／ｆ₁ の関係がある。このため、アニュラーアパーチャ３５の
サイズ△ｒを調整することにより対物レンズ４２からエ
ヴァネッセント波発生用レンズ４４に入射される光の殆
どを、エヴァネッセント波発生用レンズ３４内で臨界角
θ_ｃ以上の入射角度とすることが可能となる。

【００３４】このように構成された本実施の形態の光学
装置においては、対物レンズ４２の材料として第１の実
施の形態と同様に非線形光学結晶が用いられている。こ
れにより、対物レンズ４２を通過した光の波長は元の波
長の半分となるため、この第２の実施の形態も第１の実
施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもない。

【００３５】また、対物レンズ４２を非線形光学結晶の
材料から構成する代わりに対物レンズ４２の前段に設け
られた透過用光学素子、すなわちコリメータレンズ３
４、コンデンサレンズ３６、およびコリメータレンズ４
０のうちのどれか１つのレンズを非線形光学結晶から構
成するようにしても同様の効果を奏することができる。

【００３６】またエヴァネッセント波発生用レンズ４４
としては、通常ＳＩＬ（Solid Immersion Lens）または
半球レンズが用いられる。この場合、対物レンズ４２を
非線形光学結晶から構成する代わりに、これらのＳＩＬ
または半球レンズを非線形光学結晶から構成するように
しても同様の効果を奏することができる。

【００３７】また、第１の実施の形態の光ディスク装置
において、対物レンズと記録媒体（光ディスク）との間
にエヴァネッセント波発生用レンズが設けられている場
合には、対物レンズを非線形光学結晶から構成する代わ
りにエヴァネッセント波発生用レンズを非線形光学結晶
から構成しても良い。

【００３８】また、第２の実施の形態において、光学系
を構成するコリメータレンズ３４、コンデンサレンズ３
６、およびコリメータレンズ４０および対物レンズ４２
のうちの少なくとも隣接する２枚のレンズを筒の両端部
に置き、この筒内に反転対称性を欠いた気体を封入して
も、この筒を通過した光の波長は上記筒に入射する光の
波長の半分となり、対物レンズを非線形光学結晶から構
成する場合と同様の効果を得ることができる。

【００３９】また、反転対称性の気体を上記筒内に封入
する場合は、上記気体に電界を印加し、実効的な対称性
を変えるようにすれば、同様の効果を得ることができ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば記録
媒体に入射する光のスポット径を従来の場合の半分にす
ることが可能となり、可及的に記録密度を高くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学装置の第１の実施の形態の概
略の構成を示す断面図。

【図２】第１の実施の形態の光学装置にかかる光学ユニ
ットの断面図。

【図３】第１の実施の形態の光学装置にかかる光学ヘッ
ドを含む駆動系の平面図。

【図４】光学ヘッドの断面図。

【図５】本発明にかかるレーザダイオード装置の断面
図。

【図６】本発明にかかる光学装置の第２の実施の形態の
構成図。

【図７】アニュラーアパーチャの断面図。

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ スピンドルモータ ３ レーザダイオード装置 ４ 光検出器 ５ ＨＯＥ素子 ６ 光学ユニット ７ 光学ヘッド ８ プリズム ９ 立ち上げミラー １０ 対物レンズ １１ フォーカスコイル １２ リニアモータコイル １３ 対物レンズホルダ １４ 支持ワイヤ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビームを生成する光ビーム生成手段と、 この光ビーム生成手段によって生成された光ビームを受
   けて前記光ビームの向きを変えるためのプリズムと、 このプリズムからの光ビームを受け、光ディスクの記録
   面上に光学スポットを形成するための対物レンズと、 を備え、前記プリズムおよび前記対物レンズのうちの一
   方は非線形光学結晶の材料から構成されることを特徴と
   する光学装置。
2. 【請求項２】光を透過する少なくとも１つの光学透過部
   品を含み、光源から発生された光を平行光とする光学系
   と、 この光学系からの平行光が入射される対物レンズと、 この対物レンズを通過した光を受け、エヴァネッセント
   波を発生するエヴァネッセント波発生用レンズと、 を備え、前記光学透過部品、前記対物レンズ、および前
   記エヴァネッセント波発生用レンズのうちの１つが非線
   形光学結晶の材料から構成されることを特徴とする光学
   装置。
3. 【請求項３】前記エヴァネッセント波発生用レンズはＳ
   ＩＬまたは半球レンズであることを特徴とする請求項２
   記載の光学装置。
4. 【請求項４】生成した光ビームの向きをプリズムによっ
   て変え、このプリズムからの光ビームを対物レンズによ
   って受けて光ディスクの記録面上に光学スポットを形成
   することにより、情報の光学的記録再生を行う光学的記
   録再生方法において、 前記プリズムおよび前記対物レンズのうちの一方は非線
   形光学結晶の材料から構成されたものが用いられること
   を特徴とする光学的記録再生方法。
5. 【請求項５】光源から発生された光を透過する少なくと
   も１つの光学透過部品を有する光学系によって前記光を
   平行光とし、この平行光を対物レンズによって受け、前
   記対物レンズからの光をエヴァネッセント波発生用レン
   ズに入射することにより前記エヴァネッセント波発生用
   レンズからエヴァネッセント波を発生し、このエヴァネ
   ッセント波が記録媒体の表面を透過させることにより情
   報の光学的記録再生を行う光学的記録再生方法におい
   て、 前記光学透過部品、前記対物レンズ、および前記エヴァ
   ネッセント波発生用レンズのうちの１つは非線形光学結
   晶の材料から構成されたものが用いられることを特徴と
   する光学的記録再生方法。