JP4563444B2 - Optical recording / reproducing device - Google Patents
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Description
本発明は、高い開口数を有するレンズにより情報を記録再生する光記録再生装置において、複数の記録層を有する記録媒体の記録再生の際のスキューマージンを緩和させる光記録再生装置ならびに光記録再生装置の低消費電力化に関する。 The present invention relates to an optical recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information with a lens having a high numerical aperture, an optical recording / reproducing apparatus and an optical recording / reproducing apparatus for reducing a skew margin in recording / reproducing of a recording medium having a plurality of recording layers. Of low power consumption.
まず、複数の記録層を有する記録媒体における記録層の層間隔と、カバーガラス層もしくは保護層と一般に呼ばれる光透過層の厚さについて説明する。 First, the layer spacing of recording layers in a recording medium having a plurality of recording layers and the thickness of a light transmission layer generally called a cover glass layer or a protective layer will be described.
2つの記録層の層間隔を決める要因として、第1に、記録層の間隔の最小値を決める要因としては、2層間の信号のクロストークとFES信号の干渉があり、第2に、記録層の間隔の最大値を決める要因としては、2つの記録層のそれぞれに対し集光スポットを形成した際の球面収差の発生による集光スポット径の増大がある。 As a factor for determining the layer interval between the two recording layers, first, as a factor for determining the minimum value of the recording layer interval, there are crosstalk of signals between the two layers and interference of the FES signal. Second, the recording layer As a factor for determining the maximum value of the interval, there is an increase in the diameter of the focused spot due to the occurrence of spherical aberration when the focused spot is formed for each of the two recording layers.
また、記録媒体の対物レンズ側表面(入射面とする)から記録層までの光学的厚みを決定する要因としては、記録媒体のスキューマージンの確保がある。 Further, as a factor for determining the optical thickness from the objective lens side surface (incident surface) of the recording medium to the recording layer, a skew margin of the recording medium is ensured.
まず、2つの記録層の層間隔について説明する。 First, the distance between the two recording layers will be described.
もし、2層間の間隔が狭い場合(特に集光スポットの焦点深度内に近接する記録層がある場合)には、情報を記録再生している記録層の情報信号に対し、近接する記録層からの情報信号が混入する。 If the distance between the two layers is narrow (especially when there is a recording layer close within the focal depth of the focused spot), the information signal from the recording layer that is recording / reproducing information is The information signal is mixed.
また、FES信号のダイナミックレンジとしては通常10〜20μm程度のものが使用されているが、その場合、2層の間隔としては少なくとも10〜20μm以上ないと、記録層に対し対物レンズをフォーカシングする際、2つの記録層のFESカーブが干渉したものが検出されるためフォーカスロックが不安定となるおそれがあり、例えばDVD−ROMでは2層間隔は55±15μmとされている。 Further, the dynamic range of the FES signal is usually about 10 to 20 μm. In this case, if the distance between the two layers is not at least 10 to 20 μm, the objective lens is focused on the recording layer. Since the interference of the FES curves of the two recording layers is detected, the focus lock may be unstable. For example, in a DVD-ROM, the interval between the two layers is 55 ± 15 μm.
高い開口数の対物レンズを使用した場合、焦点深度は非常に浅いため、記録層の間隔の最小値を決める要因としてはFES信号の干渉が支配的となる。 When an objective lens having a high numerical aperture is used, the depth of focus is very shallow. Therefore, interference of the FES signal is dominant as a factor for determining the minimum value of the recording layer interval.
さらに、対物レンズはある特定の光学厚みをもつ光透過体を透過して集光した集光スポットの球面収差が最小となるように設計されている。つまり、2つの記録層を有する記録媒体においては、第1層の記録層と第2層の記録層の間隔が大きければ、それぞれの記録層上での集光スポットの球面収差の大きさの差も大きくなる。 Furthermore, the objective lens is designed so that the spherical aberration of the condensed spot that is transmitted through and condensed through a light transmitting body having a specific optical thickness is minimized. That is, in a recording medium having two recording layers, if the distance between the first recording layer and the second recording layer is large, the difference in the magnitude of the spherical aberration of the focused spot on each recording layer Also grows.
次に、記録媒体の入射面から記録層までの光学的厚みとスキューマージンについて説明する。 Next, the optical thickness from the incident surface of the recording medium to the recording layer and the skew margin will be described.
記録媒体は光記録再生装置においてスピンドルモータによって回転されるが、その際、スピンドルモータへの取付け誤差、もしくは、記録媒体のそりなどにより、対物レンズもしくは光ピックアップの光軸に対する傾きが発生する。 The recording medium is rotated by a spindle motor in the optical recording / reproducing apparatus. At this time, an inclination with respect to the optical axis of the objective lens or the optical pickup is generated due to an attachment error to the spindle motor or warping of the recording medium.
光軸に対し、記録媒体が傾いた場合、記録媒体の記録層に集光された集光スポット上にコマ収差が主として発生し、集光スポット径が大きくなってしまう。 When the recording medium is tilted with respect to the optical axis, coma aberration mainly occurs on the condensing spot condensed on the recording layer of the recording medium, and the condensing spot diameter becomes large.
記録媒体の傾きとコマ収差の発生量の関係は、記録媒体の入射面から記録層までの光学的厚みに比例するため、入射面から記録層までの光学的厚みを薄くすることにより、記録媒体の傾きによるコマ収差の発生量を低減する、すなわち、スキューマージンを大きくする手法が一般的に取られている。 Since the relationship between the tilt of the recording medium and the amount of coma generated is proportional to the optical thickness from the incident surface of the recording medium to the recording layer, the recording medium is reduced by reducing the optical thickness from the incident surface to the recording layer. Generally, a method of reducing the amount of coma generated by the inclination of the image, that is, increasing the skew margin is taken.
上述したように、通常、記録媒体の対物レンズ側表面から第1の記録層までの光学的厚みは、主として、記録媒体のスキューマージンを確保でき、かつ、できるだけ厚い光学的厚みとされている。また、記録層の間隔はFES信号の干渉がなく、かつ、2層の間隔が最も薄くなるように決められている。しかし、FES信号のダイナミックレンジは一般的に10〜20μm程度あり、これ以上ダイナミックレンジを小さくするとフォーカスサーボの引き込みが不安定となるおそれがあるため、結果として記録層の間隔も大幅に小さくすることは困難である。 As described above, usually, the optical thickness from the objective lens side surface of the recording medium to the first recording layer is mainly set to an optical thickness that can assure a skew margin of the recording medium and is as thick as possible. The interval between the recording layers is determined so that there is no interference of the FES signal and the interval between the two layers is the thinnest. However, the dynamic range of the FES signal is generally about 10 to 20 μm, and if the dynamic range is further reduced, there is a possibility that the focus servo may be pulled in unstable. As a result, the recording layer interval should be greatly reduced. It is difficult.
次に、記録媒体上に集光された集光スポットの球面収差を補正するための機構の一例について説明する。 Next, an example of a mechanism for correcting the spherical aberration of the focused spot focused on the recording medium will be described.
ここでは、特許文献1に開示されている従来の技術について説明する。
Here, the conventional technique disclosed in
図10は組み合せ対物レンズとその組み合せ対物レンズを構成するレンズ間の間隔を変化させることにより、記録媒体上の集光スポットにおける球面収差を変化させるようにした組み合せ対物レンズ鏡筒である。 FIG. 10 shows a combined objective lens barrel in which the spherical aberration at the focused spot on the recording medium is changed by changing the distance between the combined objective lens and the lenses constituting the combined objective lens.
図10において、第1レンズ100は図示しない光源側に配置されたレンズであり、第2レンズ101は第1レンズ100に対し記録媒体側に配置されている。フォーカスラジアルアクチュエータ(FRアクチュエータ)102は第1レンズ100および第2レンズ101をフォーカス、ラジアル方向に変位させるためのものである。レンズ間隔可変用アクチュエータ103は第2レンズ101をフォーカス方向に駆動することにより、第1レンズ100と第2レンズ101の間隔を変化させ、記録媒体上に集光された集光スポットの球面収差を補正する機能を有する。
In FIG. 10, the
光源(図示しない)から発せられた光は、光学部品(図示しない)により組み合せ対物レンズ106に導かれ、記録媒体104上の第1の記録層105aないし第2の記録層105bに集光される。
Light emitted from a light source (not shown) is guided to a combined
レンズが複数のレンズからなる組み合せ対物レンズとされているのは、レンズの開口数を大きくしたため、1つのレンズのみでは設計および製造が困難なためである。 The reason why the lens is a combination objective lens composed of a plurality of lenses is that it is difficult to design and manufacture with only one lens because the numerical aperture of the lens is increased.
このようにレンズ間隔を変化させる球面収差補正機構により、記録媒体104の入射面から第1の記録層105aもしくは第2の記録層105bまでの光学的厚みに誤差がある場合、または、複数の記録層を有する記録媒体の各記録層に情報を記録再生する場合、レンズ間隔を変化させることにより球面収差を補正できるようにしている。
When there is an error in the optical thickness from the incident surface of the
なお、ここでいう光学的厚みとは光が透過する光透過層の厚みと屈折率によって決まる厚みであり、異なる厚みであっても、光透過層を透過させて集光された集光スポットの球面収差の大きさが一致する場合に、光学的厚みが等しいとする。 The optical thickness referred to here is a thickness determined by the thickness and refractive index of the light transmitting layer through which light is transmitted. Even if the thickness is different, the optical thickness of the condensed spot that has been transmitted through the light transmitting layer and collected. It is assumed that the optical thickness is equal when the magnitudes of the spherical aberrations coincide.
また、記録媒体の入射面から記録層までの光学的厚みの誤差とは、組み合せ対物レンズ設計値として想定されている光透過体の光学的厚みと、実際に記録媒体に情報を記録再生する際の光学的厚みとの差のことである。 The error in the optical thickness from the incident surface of the recording medium to the recording layer refers to the optical thickness of the light transmitting member assumed as the combined objective lens design value and the actual recording / reproducing information on the recording medium. This is the difference from the optical thickness.
レンズ間隔を変化させるための駆動方式としては、コイルに正もしくは負の電流を流すことにより、電磁力を発生させ、マグネットとの間に発生する推力により、第2レンズ101をフォーカス方向の上下方向に変位させるボイスコイルモータと呼ばれる方式が提案されている(特許文献2参照)。
このように複数の記録層を有する記録媒体に記録再生を行う際に、各記録層において発生する球面収差を低減するために、レンズ間隔を変化させて球面収差を補正する方法が提案されている。しかし、レンズの開口数が高い場合には、記録層の層間の厚みに起因して発生するコマ収差の影響が無視できないものになる。 In order to reduce the spherical aberration that occurs in each recording layer when performing recording and reproduction on a recording medium having a plurality of recording layers as described above, a method for correcting the spherical aberration by changing the lens interval has been proposed. . However, when the numerical aperture of the lens is high, the influence of coma generated due to the thickness of the recording layer cannot be ignored.
本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであり、記録媒体の記録層の層間の厚みに起因して発生する波面収差の大きさの差の影響を低減し、特に、スキューマージンを緩和しうる光記録再生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, to reduce the influence of the magnitude of the difference of the wavefront aberration caused by the thickness of the layers of the recording layer of the recording medium, in particular, alleviate skew margin An object of the present invention is to provide an optical recording / reproducing apparatus capable of performing the above.
本発明は上記目的を達成させるためになされたものであって、N(N≧2)層の記録層を有する記録媒体に、対物レンズを介して、光源からの光を集光させて情報の記録再生を行う光記録再生装置であって、各記録層を対物レンズ側の記録層から順に第1層、・・・、第N層としたとき、対物レンズを介して記録媒体に集光した集光スポットにおいて、他の記録層にて発生する球面収差に対して、第N層の記録層にて発生する球面収差を小さくしたことを特徴としている。 The present invention has been made in order to achieve the above-described object, and condenses light from a light source on a recording medium having N (N ≧ 2) recording layers through an objective lens to record information. An optical recording / reproducing apparatus for performing recording / reproducing, wherein each recording layer is first layer,..., Nth layer in order from the recording layer on the objective lens side, and is condensed on a recording medium through the objective lens. A feature of the present invention is that the spherical aberration occurring in the Nth recording layer is reduced with respect to the spherical aberration occurring in the other recording layer in the focused spot.
また、本発明の光記録再生装置は、上記記載の光記録再生装置において、前記対物レンズの開口数は、0.85よりも大きいことを特徴としている。 The optical recording / reproducing apparatus of the present invention is characterized in that, in the above-described optical recording / reproducing apparatus, the numerical aperture of the objective lens is larger than 0.85.
また、本発明の光記録再生装置は、上記記載の光記録再生装置において、前記対物レンズは光学的厚みがtの光透過体を透過して集光された集光スポットの球面収差が最も小さくなるように設計されており、前記記録媒体の対物レンズ側表面から第N層までの光学的厚みtNとすると、上記光学的厚みtNと光学的厚みtとがほぼ一致することを特徴としている。 Further, the optical recording / reproducing apparatus of the present invention is the above-described optical recording / reproducing apparatus, wherein the objective lens has the smallest spherical aberration of the condensed spot that is transmitted through the light transmitting body having the optical thickness t. When the optical thickness tN from the objective lens side surface of the recording medium to the Nth layer is the optical thickness tN, the optical thickness tN and the optical thickness t substantially coincide with each other.
また、本発明の光記録再生装置は、上記記載の光記録再生装置において、前記対物レンズは少なくとも1つのレンズからなるレンズ群を2つ有する組み合せ対物レンズであり、各記録層に形成される集光スポットの球面収差を補正するために、電気的駆動によりレンズ群間隔を変化させる球面収差補正機構を備え、前記第1層の記録層に形成される集光スポットの球面収差補正時のレンズ群間隔をdl、投入電流をilとし、前記第N層の記録層に形成される集光スポットの球面収差補正時のレンズ群間隔をdN、投入電流をiNとするとき、
|il|=|iN|
であり、且つ、投入電流が0のときのレンズ群間隔dcは、
dc=(dl+dN)/2
であることを特徴としている。
The optical recording / reproducing apparatus of the present invention is the above-described optical recording / reproducing apparatus, wherein the objective lens is a combined objective lens having two lens groups each including at least one lens, and is formed on each recording layer. In order to correct the spherical aberration of the light spot, the lens group is provided with a spherical aberration correction mechanism for changing the distance between the lens groups by electric drive, and corrects the spherical aberration of the focused spot formed on the recording layer of the first layer. When the interval is dl, the input current is il, the lens group interval at the time of correcting the spherical aberration of the condensing spot formed in the Nth recording layer is dN, and the input current is iN,
| Il | = | iN |
And the lens group interval dc when the input current is 0 is
dc = (dl + dN) / 2
It is characterized by being.
また、本発明の光記録再生装置は、上記記載の光記録再生装置において、単層の記録層からなる記録媒体に情報の記録再生を行う場合、前記単層の記録層からなる記録媒体に情報を記録再生する際のレンズ群間隔をdl'とすると、dcとdl'とはほぼ一致することを特徴としている。 The optical recording / reproducing apparatus of the present invention is the above-described optical recording / reproducing apparatus, wherein information is recorded / reproduced on a recording medium composed of a single recording layer. Assuming that the distance between the lens groups when recording and reproducing is dl ′, dc and dl ′ are substantially the same.
本発明によれば、複数の記録層を有する記録媒体に情報を記録再生する際に、各記録層において発生する波面収差の最大値を小さくすることができるので、結果として、スキューマージンを緩和することができる。 According to the present invention, when recording / reproducing information on / from a recording medium having a plurality of recording layers, the maximum value of the wavefront aberration generated in each recording layer can be reduced, and as a result, the skew margin is reduced. be able to.
また、本発明によれば、球面収差補正機構によって、記録層間の距離を十分に離すことができるので、特に、レンズの開口数が大きい場合であっても、記録層間の信号のクロストークやFES信号の干渉などの発生を回避することができる。 In addition, according to the present invention, since the distance between the recording layers can be sufficiently separated by the spherical aberration correction mechanism, signal crosstalk and FES between the recording layers can be obtained even when the numerical aperture of the lens is large. Generation of signal interference and the like can be avoided.
また、本発明によれば、複数の記録層を有する記録媒体に、球面収差補正機構を備えた組み合せ対物レンズにより情報を記録再生する際に、最大投入電流、消費電力を低減でき、さらに、組み合せ対物レンズの耐環境性を向上させることができる。 Further, according to the present invention, when information is recorded / reproduced on / from a recording medium having a plurality of recording layers by a combination objective lens equipped with a spherical aberration correction mechanism, the maximum input current and power consumption can be reduced. The environmental resistance of the objective lens can be improved.
また、本発明によれば、前記光記録再生装置において、単層の記録層を有する記録媒体に情報を記録再生する際の、球面収差補正機構への投入電流をほぼ0とし、かつ、消費電力も低減することができる。その場合、組み合せ対物レンズの耐環境性を向上させることができる。 According to the present invention, in the optical recording / reproducing apparatus, when the information is recorded / reproduced on / from a recording medium having a single recording layer, the input current to the spherical aberration correction mechanism is substantially zero, and the power consumption Can also be reduced. In that case, the environmental resistance of the combined objective lens can be improved.
次に本発明の実施の形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.
図1を用いて組み合せ対物レンズおよびボイスコイルモータからなる球面収差補正機構を説明する。 A spherical aberration correction mechanism including a combination objective lens and a voice coil motor will be described with reference to FIG.
組み合せ対物レンズ1は2つのレンズからなり、それぞれ、光源側の第1レンズ2と記録媒体側の第2レンズ3である。第2レンズ3はマグネット4に固定されており、マグネット4はマグネット支持体5を介して、板ばね6で支持されている。また、コイル7はコイル支持体8に支持されている。マグネット4、板ばね6、コイル7からなるボイスコイルモータ9により、コイル7に正もしくは負の電流をながすことで、第2レンズ3をフォーカス方向に変位させる。つまり、第1レンズ2と第2レンズ3の間隔を変化させることができる。
The combination
組み合せ対物レンズ1およびボイスコイルモータ9とその他の支持部品等は組み合せ対物レンズ鏡筒10の内部に収納されている。組み合せ対物レンズ鏡筒10はFRアクチュエータ(図示しない)によって、記録媒体11のフォーカス・ラジアル方向に駆動される。
The combined
組み合せ対物レンズ1は図2に示すようにレンズ間隔がdであり、かつ、光学的厚みtの光透過体12を透過して集光された集光スポットの球面収差が最も小さくなるように設計されている。
As shown in FIG. 2, the combined
光透過体12は光を透過する透明な材料からなり、レンズの設計時に想定する記録媒体の光透過層にあたるものである。また、これら光透過体もしくは光透過層はカバーガラス層、もしくは、保護層と呼ばれているものであり、ポリカーボネート(PC)やガラス、UV硬化樹脂などのさまざまな種類のものがある。
The
組み合せ対物レンズ1によって集光される集光スポットの球面収差の大きさは、光透過体(もしくは光透過層)の厚み、屈折率と組み合せ対物レンズにおけるレンズ間隔によって変化する。そこで、組み合せ対物レンズのレンズ間隔を固定し、異なる光透過体を透過して集光された集光スポットにおける球面収差の大きさが同じである場合に、それらの光透過体の光学的厚みは同じであるとする。
The magnitude of the spherical aberration of the condensing spot collected by the combined
また、記録媒体には光透過層、記録層、記録層間の光透過層が存在するが、説明においては、記録媒体の組み合せ対物レンズ側表面から記録媒体において集光スポットが形成されている位置までに光が透過する層という意味で光透過層、記録層、記録層間の光透過層をひとまとめとして光透過層とする場合もある。 In addition, the recording medium includes a light transmission layer, a recording layer, and a light transmission layer between the recording layers, but in the description, from the surface of the recording medium combined objective lens side to the position where the condensing spot is formed on the recording medium. In other words, the light transmission layer, the recording layer, and the light transmission layer between the recording layers may be collectively referred to as a light transmission layer.
次に、2つの記録層を有する記録媒体についての本実施の形態を説明する。 Next, this embodiment of the recording medium having two recording layers will be described.
図3は2つの記録層のうち、記録媒体11の組み合せ対物レンズ側に近い第1層13に対し集光スポットを形成する場合に球面収差が最も小さくなるように設計した組み合せ対物レンズにより、第1層13に集光スポットを形成した状態を示すものである。なお、第1層13、第2層14はそれぞれ記録媒体の入射面より100μm、115μm(屈折率は1.58とした)の光学的厚みの位置に配置されている。
FIG. 3 shows a combination objective lens designed so that the spherical aberration is minimized when a condensing spot is formed on the
また、記録媒体11は、記録媒体11の組み合せ対物レンズ側から順に、光透過層15、第1層13、記録層間に配置された光透過層16、第2層14、基板層17から構成される。
The
また、図4は記録媒体において集光スポットが形成される位置までに透過する、光透過層の光学的厚みと波面収差の関係を示す。組み合せ対物レンズは第1層、つまり、光学的厚みが100μmの光透過層を透過し、集光された集光スポットの波面収差(ここでは球面収差)が最も小さくなるよう設計されており、第2層に集光スポットを形成した場合には、球面収差の補正後においても、0.013λrmsの波面収差が発生する。なお、組み合せ対物レンズのNAは0.85のものを使用した。 FIG. 4 shows the relationship between the optical thickness of the light transmission layer and the wavefront aberration that are transmitted up to the position where the focused spot is formed on the recording medium. The combined objective lens is designed to pass through the first layer, that is, the light transmission layer having an optical thickness of 100 μm, and to minimize the wavefront aberration (here, spherical aberration) of the focused spot. When condensing spots are formed in two layers, a wavefront aberration of 0.013 λrms occurs even after correction of spherical aberration. The NA of the combination objective lens was 0.85.
図5は記録媒体の傾き量と、第1層および第2層に集光された集光スポットにおいてそれぞれ発生する波面収差の量を示したものである。 FIG. 5 shows the amount of tilt of the recording medium and the amount of wavefront aberration that occurs at each of the focused spots focused on the first and second layers.
通常、光記録再生装置において、波面収差の大きさはマレシャルクライテリオン(0.07λrms)より小さくする必要があることが知られており、スキューマージンを決定する波面収差の許容値を0.07λrmsとした場合、図5より第1層、第2層のそれぞれの記録層を記録再生する際のスキューマージンは0.98度、0.80度となる。しかし、通常、スキューマージンは各記録層毎に定義されるものではなく、記録媒体として定義されることから、この場合には、よりスキューマージンが小さい0.80度が、この記録媒体のスキューマージンということになる。 In general, it is known that in the optical recording / reproducing apparatus, the magnitude of the wavefront aberration needs to be smaller than the Marechal criterion (0.07λrms), and the allowable value of the wavefront aberration for determining the skew margin is 0.07λrms. In this case, as shown in FIG. 5, the skew margins when recording and reproducing the recording layers of the first layer and the second layer are 0.98 degrees and 0.80 degrees. However, normally, the skew margin is not defined for each recording layer, but is defined as a recording medium. In this case, the skew margin of 0.80 degrees, which has a smaller skew margin, is the skew margin of the recording medium. It turns out that.
図6は2つの記録層のうち、記録媒体11の組み合せ対物レンズ側から遠い第2層14に対し集光スポットを形成する場合に球面収差が最も小さくなるように設計したレンズにより、第2層14に集光スポットを形成した状態を示すものである。なお、第1層13、第2層14はそれぞれ記録媒体の入射面より100μm、115μm(屈折率は1.58とした)の光学的厚みの位置に配置されている。
FIG. 6 shows that the second layer is formed by a lens designed to minimize the spherical aberration when a condensing spot is formed on the
また、図7(a)は記録媒体において集光スポットが形成される位置までに透過する、光透過層の光学的厚みと波面収差の関係を示す。組み合せ対物レンズは第2層、つまり、光学的厚みが115μmの光透過層を透過し、集光された集光スポットの波面収差(ここでは球面収差)が最も小さくなるよう設計されており、第1層に集光スポットを形成した場合には球面収差の補正後においても0.016λrmsの波面収差が発生する。なお、組み合せ対物レンズのNAは0.85のものを使用した。 FIG. 7A shows the relationship between the optical thickness of the light transmission layer and the wavefront aberration that are transmitted to the position where the focused spot is formed on the recording medium. The combined objective lens is designed to pass through the second layer, that is, the light transmission layer having an optical thickness of 115 μm, and to minimize the wavefront aberration (spherical aberration in this case) of the focused spot. When a condensing spot is formed in one layer, a wavefront aberration of 0.016 λrms occurs even after correction of spherical aberration. The NA of the combination objective lens was 0.85.
図8は記録媒体の傾き量と、第1層および第2層に集光された集光スポットにおいて発生する波面収差の量を示したものである。 FIG. 8 shows the amount of tilt of the recording medium and the amount of wavefront aberration that occurs at the focused spot focused on the first and second layers.
このように、記録媒体の傾きに対し、より大きいコマ収差が発生する第2層に対し、組み合せ対物レンズを最適化したものとしたことにより、スキューマージンを0.85度まで緩和することが可能となった。 Thus, the skew margin can be reduced to 0.85 degrees by optimizing the combination objective lens for the second layer in which larger coma aberration occurs with respect to the tilt of the recording medium. It became.
次に、球面収差補正機構について説明する。 Next, the spherical aberration correction mechanism will be described.
図7(a)では記録媒体において集光スポットが形成される位置までに透過する光透過層の光学的厚みと球面収差の関係を示したが、その際、球面収差を補正するためにレンズ間隔を変化させている。図7(b)は記録媒体において集光スポットが形成される位置までに透過する、光透過層の光学的厚みと、レンズ間隔の関係を示す。また、図7(c)は光透過層の光学的厚みと、球面収差補正機構を駆動するための駆動電流の関係を示す。 FIG. 7A shows the relationship between the optical thickness of the light transmission layer that passes through the recording medium up to the position where the condensed spot is formed and the spherical aberration. In this case, in order to correct the spherical aberration, the lens interval is corrected. Is changing. FIG. 7B shows the relationship between the optical thickness of the light transmission layer that passes through the recording medium to the position where the condensed spot is formed and the lens interval. FIG. 7C shows the relationship between the optical thickness of the light transmission layer and the drive current for driving the spherical aberration correction mechanism.
ここで、第1層を記録再生する際のレンズ間隔をdl、第N層を記録再生する際のレンズ間隔をdNとし、dc=(dl+dN)/2とする。 Here, the lens interval when recording / reproducing the first layer is dl, the lens interval when recording / reproducing the Nth layer is dN, and dc = (dl + dN) / 2.
記録媒体の光透過層の光学的厚みと、その厚みによって発生する球面収差を補正する際のレンズ間隔との関係は図7(b)に示すようにおおむね線形関係であり、また、レンズ間隔と、そのレンズ間隔を変化させるレンズ間隔可変機構を駆動するための駆動電流も図7(c)に示すように線形関係となるよう設計することが可能であるため、レンズ間隔がdcとなる状態で、球面収差補正機構の駆動電流が0(中立点とする)となるようにし、さらに、レンズ間隔をdlとするための駆動電流ilとレンズ間隔をdNとするための駆動電流iNを、ほぼ|il|=|iN|とすると、球面収差補正機構に投入する投入電流の最大値を小さくすることができる。 The relationship between the optical thickness of the light transmission layer of the recording medium and the lens interval when correcting the spherical aberration caused by the thickness is generally linear as shown in FIG. Since the drive current for driving the lens interval variable mechanism that changes the lens interval can be designed to have a linear relationship as shown in FIG. 7C, the lens interval is dc. The driving current of the spherical aberration correction mechanism is set to 0 (neutral point), and the driving current il for setting the lens interval to dl and the driving current iN for setting the lens interval to dN are approximately | If il | = | iN |, the maximum value of the input current input to the spherical aberration correction mechanism can be reduced.
また、記録媒体11の第1層13、第2層14に対し同じ割合だけ情報の記録再生を行うと考えると、その場合には消費電力を低減することも可能である。
If it is considered that information is recorded / reproduced by the same ratio with respect to the
また、ボイスコイルモータ9と組み合せ対物レンズ1からなる球面収差補正機構の場合には、ボイスコイルモータ9が組み合せ対物レンズ鏡筒10の内部に収納されているため、コイル7に電流を流した場合にコイル7が発熱するという問題があり、発熱の影響を低減するためには、より低消費電力であり、かつ、最大投入電流が小さいことが望ましい。
Further, in the case of the spherical aberration correction mechanism including the
コイル7が発熱した場合、コイル支持体8やその他の部品が熱膨張し、レンズ間隔が変化してしまう。つまり、レンズ間隔の初期値が設計値から変化してしまう。すると、あらかじめ決められた大きさの投入電流をボイスコイルモータ9に流すことにより、記録媒体11の各記録層に集光された集光スポットの球面収差を補正するような方法をとっている場合、集光スポットの球面収差が大きくなり、情報の記録再生に影響を与える。特に、高い開口数の組み合せ対物レンズの場合には、その影響が大きくなる。
When the
また、熱膨張の影響が組み合せ対物レンズ鏡筒10において不均一な場合、組み合せ対物レンズ間のチルト、ディセンタが発生するため、コマ収差の原因となり、球面収差と同様に情報の記録再生に影響を与えるが、本構成とすることにより、その影響も低減することが可能となる。
Further, when the influence of thermal expansion is not uniform in the combined
さらに、複数の記録層を有する記録媒体において、第1層を記録再生する際の組み合せ対物レンズのレンズ間隔をdl、第N層を記録再生する際のレンズ間隔をdNとし、dc=(dl+dN)/2とし、図9に示すように、単層の記録層を有する記録媒体に情報を記録再生する際のレンズ間隔をdl’とし、dcとdl’をほぼ一致するようにすると、1つの記録層を有する記録媒体に記録再生する際の、球面収差補正機構への投入電流をおおむね0とすることができ、複数の記録層を有する記録媒体に情報を記録再生する場合と同様の効果がある。 Further, in a recording medium having a plurality of recording layers, dl = (dl + dN) where the lens interval of the combined objective lens when recording and reproducing the first layer is dl, and the lens interval when recording and reproducing the Nth layer is dN. / 2, and as shown in FIG. 9, when recording and reproducing information on a recording medium having a single recording layer, the lens interval is dl ′, and dc and dl ′ are substantially coincided with each other. When recording / reproducing on a recording medium having a layer, the current applied to the spherical aberration correction mechanism can be reduced to approximately 0, and the same effect as in recording / reproducing information on a recording medium having a plurality of recording layers is obtained. .
上記では、レンズ間隔を変化させる球面収差補正機構としてボイスコイルモータを用いて説明したが、圧電素子等の電気的に駆動することによりレンズ間隔を変化させる機構でも球面収差補正機構に投入する電流の低減、消費電力の低減の効果がある。 In the above description, the voice coil motor is used as the spherical aberration correction mechanism for changing the lens interval. However, even when a mechanism for changing the lens interval by electrically driving a piezoelectric element or the like is used, the current supplied to the spherical aberration correction mechanism is This has the effect of reducing power consumption.
球面収差補正機構は必ずしも必要というわけではなく、レンズ間隔が固定された組み合せ対物レンズであっても良い。さらに、1つのレンズのみからなる対物レンズであってもスキューマージンの拡大は可能である。 The spherical aberration correction mechanism is not necessarily required, and may be a combined objective lens with a fixed lens interval. Furthermore, the skew margin can be increased even with an objective lens composed of only one lens.
また、組み合せ対物レンズは2つのレンズからなるものについて説明したが、さらに、多くのレンズからなる第1群レンズと第2群レンズの間のレンズ間隔を変化させることにより球面収差を補正する場合においても同様の効果を奏する。 In addition, the combination objective lens has been described as having two lenses. However, in the case where spherical aberration is corrected by changing the lens interval between the first lens unit and the second lens unit, which is composed of many lenses. Produces the same effect.
また、2つの記録層を持つ記録媒体について説明したが、さらに多くの複数の記録層を有する記録媒体においても同様の効果を奏する。 Further, although the recording medium having two recording layers has been described, the same effect can be achieved in a recording medium having a plurality of recording layers.
また、複数の記録層を有する記録媒体として、組み合せ対物レンズ側から順に、光透過層、複数の記録層および記録層間に配置された光透過層、基板層が配列されたものについて説明したが、例えば、2つの、このような記録媒体を貼り合せた、貼り合せディスクと呼ばれるものであっても同様の効果を奏する。但し、その場合には、記録媒体のそれぞれ両側から記録再生する必要がある。また、1つの記録層を有する記録媒体についても同様である。 Further, as a recording medium having a plurality of recording layers, a light transmitting layer, a plurality of recording layers and a light transmitting layer disposed between the recording layers, and a substrate layer are described in this order from the combined objective lens side. For example, the same effect can be obtained even with a so-called bonded disc in which two such recording media are bonded. However, in that case, it is necessary to record and reproduce from both sides of the recording medium. The same applies to a recording medium having one recording layer.
また、記録層としては再生専用のもの、追記型のもの、記録再生が可能なもののいずれにおいても同様の効果を奏する。 In addition, the same effect can be obtained in any of the recording layers, ie, a read-only layer, a write-once type, and a recordable layer.
なお、記録媒体の入射面から記録層までの光学的厚みは、屈折率と、入射面から記録層までの厚み(例えば、対物レンズを各層にフォーカシングすることなどで測定される厚み)の値により定義することが可能である。実際の記録媒体の製造においては上記値は製造誤差によりばらつくため、記録媒体の規格においては上記値もある範囲のものが許容されている。そのような場合には、対物レンズの設計時に想定した光透過体の光学的厚み(屈折率と厚み)の値が、記録媒体の入射面から第N層までの光透過層の屈折率と厚みの値の許容範囲にはいっていれば良い。 The optical thickness from the incident surface to the recording layer of the recording medium depends on the refractive index and the thickness from the incident surface to the recording layer (for example, a thickness measured by focusing an objective lens on each layer). It is possible to define. In the actual production of the recording medium, the above values vary due to manufacturing errors. Therefore, in the standard of the recording medium, the above values are within a certain range. In such a case, the value of the optical thickness (refractive index and thickness) of the light transmitting body assumed when designing the objective lens is the refractive index and thickness of the light transmitting layer from the incident surface of the recording medium to the Nth layer. It suffices if the value is within the allowable range.
また、本発明の趣旨は、複数の記録層を有する記録媒体に情報を記録再生する対物レンズの設計において、他の記録層に対し、入射面から最も遠い記録層に集光スポットを形成する場合の球面収差を小さく、つまり、波面収差が小さくなるようにする点にある。したがって、対物レンズの設計における光透過体の光学的厚みも、この点を考慮して設定すれば良い。 Further, the gist of the present invention is that, in the design of an objective lens for recording and reproducing information on a recording medium having a plurality of recording layers, a condensing spot is formed on the recording layer farthest from the incident surface with respect to other recording layers. Is to reduce the spherical aberration, that is, to reduce the wavefront aberration. Therefore, the optical thickness of the light transmitting body in the design of the objective lens may be set in consideration of this point.
本発明は、複数の記録層を有する記録媒体に情報を記録再生する光記録再生装置に適用でき、特に、高い開口数を有するレンズを用いる場合に好適である。 The present invention can be applied to an optical recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information on / from a recording medium having a plurality of recording layers, and is particularly suitable when a lens having a high numerical aperture is used.
1 組み合せ対物レンズ
2 第1レンズ
3 第2レンズ
4 マグネット
5 マグネット支持体
6 板ばね
7 コイル
8 コイル支持体
9 ボイスコイルモータ
10 組み合せ対物レンズ鏡筒
11 記録媒体
12 光透過体
13 第1層
14 第2層
15 光透過層
16 光透過層
17 基板層
18 記録層
19 記録媒体
100 第1レンズ
101 第2レンズ
102 FRアクチュエータ
103 レンズ間隔可変用アクチュエータ
104 記録媒体
105a 第1の記録層
105b 第2の記録層
106 組み合せ対物レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記対物レンズは、光学的厚みがtの光透過体を透過して集光された集光スポットの球面収差が最も小さくなるように設計されており、
各記録層を対物レンズ側の記録層から順に第1層、・・・、第N層としたとき、
対物レンズを介して記録層に集光した集光スポットにおいて、
球面収差の補正後における各々の記録層上の集光スポットにおける球面収差の大きさが異なっており、
他の記録層にて発生する球面収差に対して、第N層の記録層にて発生する球面収差が小さくなるように、対物レンズの設計における光透過体の光学的厚みtが設定されていることを特徴とする光記録再生装置。 An optical recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information by condensing light from a light source via a objective lens on a recording medium having N (N ≧ 2) recording layers,
The objective lens is designed so that the spherical aberration of the condensed spot transmitted through the light transmitting body having the optical thickness t and condensed is minimized.
When each recording layer is the first layer,..., Nth layer in order from the recording layer on the objective lens side,
In the focused spot focused on the recording layer via the objective lens,
The magnitude of spherical aberration at the focused spot on each recording layer after correction of spherical aberration is different,
The optical thickness t of the light transmitting member in the objective lens design is set so that the spherical aberration occurring in the Nth recording layer is smaller than the spherical aberration occurring in other recording layers. An optical recording / reproducing apparatus.
上記光学的厚みtNと光学的厚みtとがほぼ一致することを特徴とする請求項2記載の光記録再生装置。 When the optical thickness from the objective lens side surface of the recording medium to the Nth layer is tN,
3. The optical recording / reproducing apparatus according to claim 2, wherein the optical thickness tN and the optical thickness t substantially coincide with each other.
各記録層に形成される集光スポットの球面収差を補正するために、電気的駆動によりレンズ群間隔を変化させる球面収差補正機構を備え、
第1層の記録層に形成される集光スポットの球面収差補正時のレンズ群間隔をdl、投入電流をilとし、
第N層の記録層に形成される集光スポットの球面収差補正時のレンズ群間隔をdN、投入電流をiNとするとき、
|il|=|iN|
であり、
且つ、投入電流が0のときのレンズ群間隔dcは、
dc=(dl+dN)/2
であることを特徴とする請求項2又は3記載の光記録再生装置。 The objective lens is a combined objective lens having two lens groups each including at least one lens;
In order to correct the spherical aberration of the focused spot formed on each recording layer, a spherical aberration correction mechanism that changes the lens group interval by electrical drive,
The lens group interval at the time of correcting the spherical aberration of the condensing spot formed in the first recording layer is dl, and the input current is il,
When the lens group interval at the time of correcting the spherical aberration of the condensing spot formed in the Nth recording layer is dN and the input current is iN,
| Il | = | iN |
And
The lens group interval dc when the input current is 0 is
dc = (dl + dN) / 2
The optical recording / reproducing apparatus according to claim 2 or 3, wherein
前記単層の記録層からなる記録媒体に情報を記録再生する際のレンズ群間隔をdl’とすると、dcとdl’とはほぼ一致することを特徴とする請求項4記載の光記録再生装置。 When recording and reproducing information on a recording medium consisting of a single recording layer,
5. The optical recording / reproducing apparatus according to claim 4, wherein dl 'is substantially coincident with dl' when the lens group interval when recording / reproducing information on the recording medium comprising the single recording layer is dl '. .
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