(57)【要約】【課題】レンズ材料体からの利用効率が高く、加工工程及び加工作業の簡易なソリッドイマージョンレンズ及びその製造方法を提供し、これを利用した集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置を提供する。【解決手段】球面部４５と、角錐部４４と、対物面４６とを少なくとも有する構成とする。ボールレンズから例えば等角度に半球以下の材料体を切断し、断面の一部を切除して扇形斜面より成る角錐部を形成する。【選択図】図２
2006268924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面部と、角錐部と、対物面とを少なくとも有する
ことを特徴とするソリッドイマージョンレンズ。
【請求項２】
上記角錐部の斜面の頂角をθ１とするとき、上記角錐部の仰角θ２は、
θ２＝ｔａｎ−１（（（ｓｉｎ（θ１／２））／（１−２（（ｓｉｎ（θ１／２））２））１／２））
とされる上記角錐部の仰角θ２が、入射光の入射角度をθ３とすると、
θ２＞θ３
とされて成る
ことを特徴とする請求項１記載のソリッドイマージョンレンズ。
【請求項３】
上記対物面が、球面形状、または段差形状、または曲面形状、もしくはこれらを組み合わせた形状とされて成る
ことを特徴とする請求項１記載のソリッドイマージョンレンズ。
【請求項４】
上記対物面が、球面形状、または段差形状、または曲面形状、もしくはこれらを組み合わせた形状とされて成る
ことを特徴とする請求項２記載のソリッドイマージョンレンズ。
【請求項５】
ソリッドイマージョンレンズと、該ソリッドイマージョンレンズと光軸を合致させ、対物側とは反対側に配置された光学レンズとより構成された集光レンズにおいて、
上記ソリッドイマージョンレンズは、球面部と、角錐部と、対物面とを少なくとも有する
ことを特徴とする集光レンズ。
【請求項６】
ソリッドイマージョンレンズと、該ソリッドイマージョンレンズと光軸を合致させて対物側とは反対側に配置された光学レンズと、光源とが少なくとも設けられ、上記ソリッドイマージョンレンズ及び光学レンズから成る集光レンズによって上記光源からの出射光を収束させて光スポットを形成する光学ピックアップ装置において、
上記ソリッドイマージョンレンズは、球面部と、角錐部と、対物面とを少なくとも有する
ことを特徴とする光学ピックアップ装置。
【請求項７】
ソリッドイマージョンレンズと、該ソリッドイマージョンレンズと光軸を合致させて対物側とは反対側に配置された光学レンズと、光源とが少なくとも設けられ、上記ソリッドイマージョンレンズ及び光学レンズから成る集光レンズによって上記光源からの出射光を収束させて光スポットを形成する光学ピックアップ装置を有し、上記集光レンズを光記録媒体のフォーカシング方向及び／又はトラッキング方向に制御駆動する制御駆動手段が設けられて成る光記録再生装置において、
上記ソリッドイマージョンレンズは、球面部と、角錐部と、対物面とを少なくとも有する
ことを特徴とする光記録再生装置。
【請求項８】
球状のレンズ材料体を中心軸から２以上に切断する工程と、
切断されたレンズ材料体の断面の一部を除去して角錐部を形成する工程とを少なくとも有する
ことを特徴とするソリッドイマージョンレンズの製造方法。
【請求項９】
上記角錐部の先端を、球面形状、または段差形状、または曲面形状、もしくはこれらを組み合わせた形状に加工する
ことを特徴とする請求項８記載のソリッドイマージョンレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソリッドイマージョンレンズ（Solid Immersion Lens：固浸レンズ）と、これを用いた集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光（もしくは光磁気）記録再生装置、またソリッドイマージョンレンズの製造方法に関し、さらに詳しくは、光学レンズの屈折率が大なる材料を用いて集光レンズの開口数を大にして光（もしくは光磁気）記録媒体に記録再生を行ういわゆるニアフィールド光記録再生方式に好適なソリッドイマージョンレンズとこれを用いた集光レンズ、光学ピックアップ装置、光記録再生装置及びソリッドイマージョンレンズの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディスク（ＭＤ）、デジタルヴァーサタイルディスク（ＤＶＤ）に代表される光記録媒体（光磁気記録媒体を含む）は、音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の格納媒体として広く利用されている。しかしながら、更なる音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の高音質化、高画質化、長時間化、大容量化のために、さらに大容量の光記録媒体及びこれを記録再生する光記録再生装置（光磁気記録再生装置を含む）が望まれている。
そこで、これらに対応するため、光記録再生装置では、その光源の例えば半導体レーザの短波長化や、集光レンズの開口数の増大化が図られ、集光レンズを介して収束する光スポットの小径化が図られている。
【０００３】
例えば、半導体レーザに関しては、発振波長が従来の赤色レーザの６３５ｎｍから４００ｎｍ帯に短波長化されたＧａＮ半導体レーザが実用化され、これにより光スポットの小径化が図られつつある。また、例えばそれ以上の短波長化については、２６６ｎｍの単一波長の光を連続発振する遠紫外固体レーザＵＷ−１０２０Ａ（ソニー（株）社製、商品名）などが発売されており、更なる光スポットの小径化も図られつつある。また、これ以外にもＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍波レーザ（２６６ｎｍ帯）、ダイヤモンドレーザ（２３５ｎｍ帯）、ＧａＮレーザの２倍波レーザ（２０２ｎｍ帯）などの研究、開発が進められている。
【０００４】
また、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）に代表される開口数の大なる光学レンズを使って、例えば開口数１以上の集光レンズを実現するとともに、この集光レンズの対物面を光記録媒体と、その光源波長の１０分の１程度まで近接させることにより記録再生を行ういわゆるニアフィールド光記録再生方式が検討されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
従来のソリッドイマージョンレンズは、図１６Ａ及びＢに各例の概略断面構成を示すように、高屈折率のレンズ材料が半球状又は超半球状に形成され、半球状の場合は光軸ｃに沿う厚さがｒ、超半球状の場合は光軸に沿う厚さはｒ（１＋１／ｎ）として構成される。図１６Ｂにおいて、破線Ｒは断面が半径ｒの円となる位置を示す。
このような構成のソリッドイマージョンレンズと開口数の大なる光学レンズとより成る集光レンズを例えば光記録再生装置に適用する場合は、２軸アクチュエータを有する光学ピックアップ装置に装着され、光記録媒体と集光レンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持するようになされ、上述したように光源波長の１０分の１程度に近接される。光磁気記録に用いられる場合は、光学ピックアップ装置に、磁気記録再生に使用される磁気ヘッド装置が組み込まれ、同様に光記録媒体と集光レンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する構成とされる。
【０００６】
このように、ニアフィールド光記録再生方式では、光記録媒体と集光レンズとの距離を精度良く光学的なコンタクト状態に維持することが重要であり、光源から出射されて集光レンズに入射する光束径を小にするとともに、光記録媒体と集光レンズとの距離を数十ｎｍ以下程度と非常に小さくしてソリッドイマージョンレンズを対向させることによって、開口数１以上を実現し、記録密度の高密度化を図っている。したがって、光記録媒体に対するフォーカシング方向、トラッキング方向に制御駆動される集光レンズの安定制御を図るとともに、光記録媒体の安定した記録再生が行えるように、光記録媒体と集光レンズとの傾きマージン、いわゆるチルトマージンを確保する必要がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１８９７９６号公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した傾きマージンの問題を解決するために、本出願人は、先の出願（特願２００４−７３１６２号出願に基づいて優先権主張した特願２００５−１８６６２号出願）において、ソリッドイマージョンレンズの対物側に、例えば円錐形状の凸状部を設け、その先端部分を平面状に加工して対物面とすることにより、対物面と光記録媒体との距離を数十ｎｍにした場合でも、傾きマージンが、±０．１度程度以上確保できるよう加工されたソリッドイマージョンレンズを提案した。これにより、記録再生特性の安定化を図ることが可能な光学ピックアップ装置、光記録再生装置を提供することができる。
この場合、その製造過程としては、高屈折率材料より成る比較的高価なレンズ材料を立方体状に加工した後ボールレンズに研磨し、更に超半球状または半球状に加工して、その対物面を例えば円錐形状等の凸状にするという工程となり、工程数及び加工時間が比較的長くなり、また加工段階が多いために歩留まりを高めにくい。
【０００９】
特に半球状とする場合、一旦レンズ材料体を超半球状加工した後、研磨によって厚さを精度よく調整して光軸に沿う厚さをｒとし、更にその後対物面近傍に円錐形状を形成し、かつ対物面を平坦面に加工するという工程が必要である。
したがって、このような製造方法では、比較的工程数が多くなるとともに、１つの球状のいわゆるボールレンズから１つのソリッドイマージョンレンズのみしか得られないこととなる。
【００１０】
本発明は、以上の問題に鑑みて、従来に比してレンズ材料体からの利用効率が高く、加工工程及び加工作業の簡易なソリッドイマージョンレンズ及びその製造方法を提供し、これを利用した集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、球面部と、角錐部と、対物面とを少なくとも有することを特徴とする。
また、本発明の集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置は、上述の本発明構成のソリッドイマージョンレンズを用いることを特徴とする。
すなわち本発明の集光レンズは、ソリッドイマージョンレンズと、該ソリッドイマージョンレンズと光軸を合致させ、対物側とは反対側に配置された光学レンズとより構成された集光レンズにおいて、ソリッドイマージョンレンズを、球面部と、角錐部と、対物面とを少なくとも有する構成とする。
【００１２】
また、本発明の光学ピックアップ装置は、ソリッドイマージョンレンズと、該ソリッドイマージョンレンズと光軸を合致させて対物側とは反対側に配置された光学レンズと、光源とが少なくとも設けられ、上記ソリッドイマージョンレンズ及び光学レンズから成る集光レンズによって上記光源からの出射光を収束させて光スポットを形成する光学ピックアップ装置において、ソリッドイマージョンレンズを、球面部と、角錐部と、対物面とを少なくとも有する構成とする。
更に、本発明の光記録再生装置は、ソリッドイマージョンレンズと、該ソリッドイマージョンレンズと光軸を合致させて対物側とは反対側に配置された光学レンズと、光源とが少なくとも設けられ、上記ソリッドイマージョンレンズ及び光学レンズから成る集光レンズによって上記光源からの出射光を収束させて光スポットを形成する光学ピックアップ装置を有し、上記集光レンズを光記録媒体のフォーカシング方向及び／又はトラッキング方向に制御駆動する制御駆動手段が設けられて成る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、球面部と、角錐部と、対物面とを少なくとも有する構成とする。
【００１３】
また、本発明によるソリッドイマージョンレンズの製造方法は、球状のレンズ材料体を中心軸から２以上に切断する工程と、切断されたレンズ材料体の断面の一部を除去して角錐部を形成する工程とを少なくとも有することを特徴とする。
【００１４】
上述したように、本発明のソリッドイマージョンレンズは、球面部と、角錐部と、対物面とを少なくとも有する構成とするものであり、本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法によって、容易に製造することができるものである。
そして、本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法は、１つの球状のレンズ材料体を中心軸から例えば等角度に２以上に切断して断面円状（２つに切断する場合）、もしくは断面半円状（３以上に切断する場合）の部材を形成し、更にその断面の一部を除去して角錐部を形成するものである。すなわち球状のレンズ材料体を２つに切断する場合は、円状の断面を中心軸から斜め方向に研磨、切削等により除去して３以上の斜面より成る角錐形状とし、また球状のレンズ材料体を３以上に切断する場合は、断面半円状の部材の稜線の左右端を斜めに削除して、角錐形状もしくはこれに類似する形状の角錐部を有するソリッドイマージョンレンズを得ることができる。したがって、本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法によれば、１つのボールレンズ状のレンズ材料体から、切断、切削等の比較的簡便な加工工程によって、２以上のソリッドイマージョンレンズを得ることができ、低コスト化が可能となる。
この場合、ソリッドイマージョンレンズの先端部を円錐加工しないことから曲面加工を省くことができ、直線的な加工のみでソリッドイマージョンレンズを製造することができることとなり、加工時間の短縮化、加工作業や加工装置の簡易化を図ることが可能となる。
【００１５】
また本発明のソリッドイマージョンレンズは角錐部が平面形状であることから、この部分を比較的堅固に安定して保持することが可能であり、これを用いた集光レンズとの組み立て工程において作業が簡易化される。
したがって、本発明のソリッドイマージョンレンズを用いる集光レンズ、またこの集光レンズを有する光学ピックアップ装置、光記録再生装置においては、ソリッドイマージョンレンズを安定して保持することが可能であり、また高精度の組み立て作業が比較的簡易化される。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明のソリッドイマージョンレンズ及びその製造方法によれば、１つのレンズ材料体から、２以上のソリッドイマージョンレンズを製造することができ、レンズ材料の利用効率を高め、加工作業の簡易化を図って生産性の向上を図ることができる。
また、本発明の集光レンズによれば、ソリッドイマージョンレンズを安定に保持できることから、組み立て作業の簡易化を図ることができる。
更に、本発明の光学ピックアップ装置及び光記録再生装置によれば、本発明のソリッドイマージョンレンズを用いることによって、安定な保持が可能となり、組み立て作業の簡易化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
本発明は、対物側から順に配置されたソリッドイマージョンレンズと光学レンズで構成された集光レンズが保持された、いわゆるニアフィールド光記録再生方式を採用する光学ピックアップ装置および、この光学ピックアップ装置を具備する光記録再生装置に適用することができる。
【００１８】
まず、ソリッドイマージョンレンズの形状について説明する。図１は、従来の半球型のソリッドイマージョンレンズ１１の概略断面構成図である。この例は対物面を平坦面とするもので、その光軸ｃ上の集光点に入射光Ｌｉが入射角度θｉをもって集光する。このように対物面を平面状とすると、光記録媒体との傾きマージンが極めて小さいので、前述したように、集光点の周囲を例えば円錐形状に加工することが望ましいが、その場合は半球面を保持しての加工となり、加工作業は比較的煩雑となる。
これに対し、本発明によるソリッドイマージョンレンズ１１は、その一例の概略断面構成を図２に示すように、凸状の球面部４５と、角錐部４４と、対物面４６とを少なくとも有する構成とする。すなわち、本発明のソリッドイマージョンレンズ１１は、図１に示す半球状のソリッドイマージョンレンズのうち入射光Ｌｉの通過しない領域、すなわち二点鎖線ｍで示す部分を除去する構成とする。
図２は、角錐部４４が斜面４４ｓを４面とする四角錐状とされる例であり、光記録媒体と対向する面である対物面４６は、図示しないが平面状としてもよく、または球面形状、または段差形状、または曲面形状、もしくはこれらを組み合わせた形状としてもよい。また対物面の外側の斜面は、入射光Ｌｉの光路を遮らない領域で、例えばトラッキングキング方向、フォーカシング方向に制御する２軸アクチュエータ等との固着面とすることができる。
【００１９】
また、光磁気記録媒体に対するニアフィールド光記録再生方式に適用する場合は、記録時及び／又は再生時に磁界が必要になることから、ソリッドイマージョンレンズの対物面の一部に磁気コイル等を取り付けて構成してもよい。
【００２０】
このソリッドイマージョンレンズの材料としては、用いる光学ピックアップ装置、光記録再生装置などの装備するレーザ光源の波長に対して、屈折率が大きく、透過率が大きく、光吸収が小さい材料であることが望ましい。例えば、高屈折率ガラスであるＳ−ＬＡＨ７９（（株）オハラ製、商品名）や、高屈折率セラミックス、高屈折率単結晶材料であるＢｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＳｉＣ、ダイヤモンドなどが好適である。
また、これら光学レンズ材料は、アモルファス構造、もしくは単結晶の場合には立方晶構造であることが、望ましい。光学レンズ材料がアモルファス構造、もしくは立方晶構造である場合、結晶方位によりエッチング速度やエッチング特性が変化しないため、公知である半導体などの加工に使用されるエッチング方法や装置が利用可能である。
【００２１】
次に、本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法について説明する。図３Ａ〜Ｅは、本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一例の製造工程図である。
先ず上述したような高屈折率材料より成るレンズ材料を、例えば立方体形状から、図３Ａに示すように、１つの球状のレンズ材料体４１、いわゆるボールレンズ状に研磨等によって加工形成する。図３Ａにおいて一点鎖線ｃ１は球状のレンズ材料体４１の中心軸を示す。このボールレンズから２以上のソリッドイマージョンレンズ、この例では４個のソリッドイマージョンレンズを作製するには、図３Ｂに示すように、先ず中心軸である一点鎖線ｃ１に沿って切断して半球体４２を形成し、その後図３Ｃに示すように、更に半分に切断して１／４（４分の１）球部４２を形成する。
そして、この１／４球部４２の中心軸ｃ１に沿う中点Ｐ、すなわち元のレンズ材料体４１の中心から両端に例えば斜めに肩部を切除して、図３Ｄに示すように、４つのほぼ合同な扇状の斜面４４ｓを有する四角錐状の角錐部４４を形成する。四角錐の底面に当たる面が球面部４５として構成される。この場合、角錐部４４を構成する扇状の斜面の頂角は約７０．５３度となる。
その後、光記録媒体との対向面となる角錐部４４の頂部を僅かに平面状に、或いは球面形状、または段差形状、または曲面形状、もしくはこれらを組み合わせた形状に加工して対物面４６を形成して、本発明構成のソリッドイマージョンレンズ１１を得ることができる。
【００２２】
上述の例においては、１つの球状のレンズ材料体から４個のソリッドイマージョンレンズを得る場合を示したが、本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法によれば、その他２以上の任意の数のほぼ同形状のソリッドイマージョンレンズを作製することが可能である。例えば、図４Ａにその一例の一工程を示すように、球状のレンズ材料体４１の中心軸から破線ａ１〜ａ３で示すようにほぼ等角度に３個に切断する場合は、それぞれ１２０度の等角度で３等分され、その後中心軸の中心位置から両端に斜めに肩部を切除することによって、図３の例と同様に角錐部と球面部とより成るソリッドイマージョンレンズを得ることができる。
図４Ｂにおいては、破線ａ１〜ａ２で示すように中心軸からそれぞれ９０度の等角度に四分割して、図３に示す例と同様に１／４球部から角錐部を形成する場合を示す。
更に、図４Ｃにおいては、破線ａ１〜ａ５で示すように、中心軸からほぼ等角度に５分割して形成する場合、図４Ｄにおいては、破線ａ１〜ａ６で示すように、中心軸からほぼ等角度に６分割して形成する場合、図４Ｅにおいては、破線ａ１〜ａ８で示すように、中心軸からほぼ等角度に８分割して形成する場合を示す。
【００２３】
そして、このように分割した後、それぞれ中心から両端に斜めに肩部を切除して、更に、光記録媒体に対向する対物面に平坦面、球面、曲面などを形成して、それぞれのソリッドイマージョンレンズが完成する。
なお、１／３球部（３分の１）、１／４球部、１／５（５分の１）球部などに形成した後切除する肩部の断面は、切除された半円面の残りの面積より小さくしてもよい。すなわち、図５Ａに示すように、例えば１／４球部４３を形成した後、図５Ｂに示すように、肩部を切除して形成する斜面４４ｓｂ（及び図示しないがこの斜面４４ｓｂと対向する斜面）を、切除前に半円形である元の斜面４４ｓａ及び４４ｓｃに比して小さい扇状としてもよい。
そしてこの後、光記録媒体等との対向面となる頂部を図５Ｃに示すように例えば平面状等に加工して対物面４６を形成し、本発明構成のソリッドイマージョンレンズ１１を形成することができる。
図示しないが、図３Ｂに示す半球体４２の円形の断面を、中心軸から例えば斜めに切除して３以上の斜面を形成して、３以上の扇状斜面より成る角錐部を形成して、球状のレンズ材料体から２個のソリッドイマージョンレンズを形成することもできる。またこの場合、例えば円形の断面を中心軸から斜めに切除して２つの半円形状の断面を形成し、図５Ｂに示すようにその両肩部を切除して異なる大きさの扇形の斜面より成る角錐形状としてもよい。
【００２４】
このように、１つのボールレンズ等のレンズ材料体から、２以上のほぼ同形状のソリッドイマージョンレンズを形成することができることから、本発明によれば、高価な高屈折率レンズ材料の利用効率を高めることができ、コストの低減化、生産性の向上を図ることができる。
なお、ソリッドイマージョンレンズを２以上形成するにあたってその光学的特性を保持することが必要であり、角錐部の頂角などの形状を適切に選定することによって、確実に入射光を妨げることなく、すなわち所望の開口数を実現できるソリッドイマージョンレンズを得ることができる。
【００２５】
図６は、角錐部４４及び球面部４５を有するソリッドイマージョンレンズの模式的な幾何構成図である。この場合、点ＡＢＣＤを底面とし、点Ｏを頂角とする角錐部４４と、点Ｏを中心として、点Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを結んで描いた円孤を球面とする球面部４５とより構成される。角錐部４４の一斜面ＯＢＣの頂角をθ１とすると、角錐部３３の頂点Ｏの垂線すなわち光軸ｃと、斜面ＯＢＣとの成す仰角、すなわち辺ＢＣの中点Ｅと光軸ｃとの成す角度θ２は、
θ２＝ｔａｎ−１（（（ｓｉｎ（θ１／２））／（１−２（（ｓｉｎ（θ１／２））２））１／２））
・・・（１）
として表される。
ここで、面ＡＢＣＤ上に実線Ｌとして投影された入射光の入射角度をθ３とすると、この角錐部４４の仰角θ２を、入射光の入射角度θ３に対して、
θ２＞θ３                                    ・・・（２）
とすることによって、入射光を妨げることなく、確実かつ良好に高い開口数を実現するソリッドイマージョンレンズを得ることができる。このθ２は、例えばθ３に対して、２〜３度程度大きくすることが好ましい。
【００２６】
前述の図３Ｅに示す例、図５Ｃ及びＤに示す例において、対物側から見た稜線の模式的な概略平面図をそれぞれ図７Ａ〜Ｃに示す。図７Ａにおいては、略正方形とした場合、図７Ｂにおいては、この平面において２方向に異方性を有する長方形とした場合、図７Ｃにおいては六角形とした場合であり、これらの例のほか、種々の構成とすることができる。各例ともに、破線Ｌで投影面を示す入射光に対して、角斜面４４ｓ、４４ｓａ〜４４ｓｄ、４４ｓ１〜４４ｓ６の仰角が、その入射角度を遮らない角度に選定することによって、良好に高開口数のソリッドイマージョンレンズを得ることができる。
【００２７】
なお、図８Ａ及びＢに対物面の概略平面図及び概略側面図を示すように、角錐部４４の先端が切断加工後にほぼ平面状もしくは滑らかな曲面状であれば、未加工の先端部を対物面４６としてもよい。または、先端を微視的に平坦に加工して対物面４６としてもよい。図８Ｂにおいて一点鎖線ｃは光軸を示す。
また、図９Ａ及びＢ、図１０Ａ及びＢにそれぞれ概略平面図及び概略側面図を示すように、対物面４６は、その他平坦形状、球面形状などに加工することができ、またその他の曲面形状とか、或いは図１１Ａ及びＢに概略平面図及び概略側面図を示すように、凸部４７を設けて段差形状とし、その先端を平坦形状としてもよい。
またその他、図示しないが、対物面を段差形状として、その先端を曲面形状とするなど、角錐部４４の先端部分は、平坦形状、段差形状、曲面形状、球面形状、もしくはこれらを組み合わせた様々な形状として形成することができる。
特に、対物面４６を球面形状、曲面形状とする場合は、入射するレーザ等の入射光の入射角度や入射位置がずれた場合でも、ソリッドイマージョンレンズ内を通過する光路の長さがほぼ変わらないので、対物面４６上にほぼ集光できることから、安定した記録再生が可能となる。
また、対物面を、球面形状、段差形状、曲面形状、またはこれらを組み合わせた形状に加工を行うことで、光記録媒体と対物面との傾きマージンを大きくできる利点がある。
【００２８】
更に、上述したような対物面の加工については、公知である半導体加工に利用されているエッチング方法や装置が利用可能であり、特に、微細な先端部の加工については、たとえば、集束イオンビーム加工観察装置ＦＢ−２１００（（株）日立製作所製、商品名）などのフォーカスイオンビーム加工方法、及び加工装置を利用する場合は、その微小なイオンビームを用いて、対物面の平坦部分の加工を精度良く行うことが可能で、良好な歩留まりをもってソリッドイマージョンレンズを製造することができる。
【００２９】
なお、図８〜図１１において説明したような平坦形状、球面形状、段差形状、曲面形状などの加工を行う場合は、加工後のレンズの厚さが、本来の収差が出ないようなレンズ厚さｒから微小にずれることとなる。したがって、この加工部分の厚さを、１０μｍ以下程度として加工することが望ましい。あるいは、レンズの厚さずれを補正する光学系を、入射側において用意することが望ましい。
【００３０】
次に、本発明によるソリッドイマージョンレンズの実施例について説明する。
以下の表１に実施例１〜４のソリッドイマージョンレンズにおける１つのレンズ材料体から分割した個数、角錐部の仰角θ２、頂角θ１、ソリッドイマージョンレンズと組み合わせる光学レンズの開口数ＮＡ、レーザビーム等の入射光の入射角度、集光レンズの開口数ＮＡをそれぞれ示す。
【００３１】
【表１】
2006268924.tif 000003
【００３２】
実施例１は、１つのボールレンズから３個のソリッドイマージョンレンズを作製した場合で、図６において説明した角錐仰角θ２を６０度、角錐頂角θ１を８１．７９度、入射光の入射角度θ３を５７．１４度としたものである。
なお、レンズ材料は、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２を使用し、その波長４０５ｎｍでの屈折率は２．２１３であり、レンズの半径は０．５ｍｍとした。
この実施例１のソリッドイマージョンレンズを使用して、光学レンズのＮＡを０．８４としたとき、集光レンズとしてのＮＡは１．８６が得られた。
【００３３】
実施例２は、１つのボールレンズから４個のソリッドイマージョンレンズを作製した場合で、図６において説明した角錐仰角θ２を４５度、角錐頂角θ１を７０．５３度、入射光の入射角度θ３は４２．０７度としたものである。
レンズ材料は、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２を使用し、その波長４０５ｎｍでの屈折率は２．２１３であり、レンズの半径は０．５ｍｍとした。
この実施例２のソリッドイマージョンレンズを使用して、光学レンズのＮＡを０．６７としたとき、集光レンズとしてのＮＡは１．４８が得られた。
【００３４】
実施例３は、１つのボールレンズから５個のソリッドイマージョンレンズを作製した場合で、図６において説明した角錐仰角θ２を３６度、角錐頂角θ１を６０．８９度、入射光の入射角度θ３を３２．６８度としたものである。
レンズ材料は、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２を使用し、その波長４０５ｎｍでの屈折率は２．２１３であり、レンズの半径は０．５ｍｍとした。
この実施例３のソリッドイマージョンレンズを使用して、光学レンズのＮＡを０．５４としたとき、集光レンズとしてのＮＡは１．２０が得られた。
【００３５】
実施例４は、１つのボールレンズから６個のソリッドイマージョンレンズを作製した場合で、図６において説明した角錐仰角θ２を３０度、角錐頂角θ１を５３．１３度、入射光の入射角度θ３を２６．７４度としたものである。
レンズ材料は、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２を使用し、その波長４０５ｎｍでの屈折率は２．２１３であり、レンズの半径は０．５ｍｍとした。
この実施例４のソリッドイマージョンレンズを使用して、光学レンズのＮＡを０．４５としたとき、集光レンズとしてのＮＡは１．００が得られた。
【００３６】
次に、上述の実施例２における形状のソリッドイマージョンレンズについて、対物面の加工部分の許容範囲について考察した。
この場合、角錐部の仰角θ２が４５度であり、その対物面加工前の概略側面構成は図１２に示す形状となる。先端部を破線ｄで示す位置から破線ｂで示す位置まで厚さｘ分加工するものとする。ここで、斜面４４ｓの光軸ｃと成す角度θは４５度であり、形成する対物面の光軸ｃから斜面までの長さｄと、加工する厚さｘとの関係は、下記の表２に示す関係となる。
【００３７】
【表２】
2006268924.tif 000004
【００３８】
半球型のソリッドイマージョンレンズの厚さ許容誤差ｔは、屈折率ｎが２、半径ｒが０．５ｍｍ、使用する光源の波長λが４００ｎｍである場合、
ｔ＜±１４μｍ
である。
また、屈折率ｎ及び使用波長λが同様で、半径ｒを１．０ｍｍとする場合は、
ｔ＜±２０μｍ
である。
したがって、この厚さの範囲内で、対物面を平坦形状、球面形状、段差形状、曲面形状、もしくはこれらを組み合わせた形状等に加工することが可能である。
【００３９】
次に、本発明のソリッドイマージョンレンズと光軸を合致させ、対物側とは反対側に配置される光学レンズとで構成される集光レンズ、更にこの集光レンズを有し、いわゆるニアフィールド光記録再生方式を採用する光学ピックアップ装置と、この光学ピックアップ装置を有する光記録再生装置の一実施の形態例について、図１３〜図１５を参照して説明する。
【００４０】
図１３は、本発明によるソリッドイマージョンレンズを用いた集光レンズの一例を示す概略構成図である。レンズの対象物の例えば光記録媒体１０に対向して、本発明構成によるソリッドイマージョンレンズ１１、光学レンズ１２をこの順に光軸を合致させて配置して構成する。ソリッドイマージョンレンズ１１は、上述の各例に示す形状、またその他本発明構成を逸脱しない形状のソリッドイマージョンレンズとされる。このような構成とすることによって、光学レンズ１２の開口数ＮＡを超える高開口数の集光レンズ１３を提供することができる。
なお、実際にはソリッドイマージョンレンズ１１と光記録媒体１０とは互いに接触してはいないが、これらソリッドイマージョンレンズ１１及び光記録媒体１０の間隔はソリッドイマージョンレンズ１１の厚さと比較して十分に小さいため図１３〜図１５においてはその間隔を省略して示す。
【００４１】
図１４は、図１３に示すソリッドイマージョンレンズ及び集光レンズを用いた光学ピックアップ装置の光学系の構成の一形態を示す概略構成図である。図示しない光源及びフォトディテクタと、ソリッドイマージョンレンズ１１及び光学レンズ１２より成る集光レンズ１３との間に、例えば第１及び第２のビームスプリッタ１４及び１５が配置される。光記録媒体１０は、例えばディスク状であれば、図示を省略するスピンドルモータに装着され、所定の回転数で回転される。
【００４２】
また、図１４に示す光学ピックアップ装置には、集光レンズ１３をトラッキング方向及びフォーカシング方向に制御駆動する手段が設けられる。
この手段としては、例えば一般的な光学ピックアップに用いられる２軸アクチュエータや、磁気ヘッド装置等に用いられるスライダ等が挙げられる。
これら集光レンズ１３の制御駆動手段の形態を次に示す。
【００４３】
図１５は、本発明の光記録再生装置の一部を構成する光学ピックアップ装置の一例であって、制御駆動手段として２軸アクチュエータを用いた場合の概略構成図を示す。図１５に示すように、集光レンズ１３は、そのソリッドイマージョンレンズ１１及び光学レンズ１２の光軸を合致させて保持体２０により固定され、この保持体２０がフォーカシング方向及び／又はトラッキング方向に制御駆動される２軸アクチュエータ１６に固着されている。
図１５に示すように、２軸アクチュエータ１６は、集光レンズ１３をトラッキング方向に制御駆動させるトラッキング用コイル１７と、フォーカシング方向に制御駆動させるフォーカシング用コイル１８とより構成される。
【００４４】
そしてこの２軸アクチュエータ１６により、光記録媒体１０とソリッドイマージョンレンズ１１との距離を、例えば戻り光量をモニタし、その距離情報をフィードバックすることにより制御可能とし、ソリッドイマージョンレンズ１１と光記録媒体１０との距離をほぼ一定に保つようになされ、かつこのソリッドイマージョンレンズ１１と光記録媒体１０との衝突を避けるように制御される。
また、この２軸アクチュエータ１６において、トラッキング方向に戻り光量をモニタし、その位置情報をフィードバックすることにより、集光スポットを所望の記録トラックに移動させることが可能である。
【００４５】
以下、光学ピックアップ装置の概略構成について、再び図１４を参照して説明する。光源、例えば半導体レーザから出射された往路光はコリメータレンズ（図示せず）により平行光に変換され（Ｌ１）、第１のビームスプリッタ１４を透過し（Ｌ）、集光レンズ１３を介して光記録媒体１０の情報記録面に集光される。情報記録面で反射された復路光は集光レンズ１３を透過し、第１のビームスプリッタ１４で反射され（Ｌ２）、第２のビームスプリッタ１５に入射する。そしてこの第２のビームスプリッタ１５により分離された復路光(Ｌ３及びＬ４)は、フォーカシング用光検出器及び信号用光検出器（図示せず）に集光され、フォーカスシングエラー信号および再生ピット信号等が検出される。
【００４６】
また、第２のビームスプリッタで反射された復路光は、例えばトラッキング用光検出器に集光され、トラッキングエラー信号が検出される。なお、必要に応じてこの光学ピックアップ装置には、光記録媒体３０の面振れに対して、集光レンズ１３を固着する２軸アクチュエータが追従し残したフォーカスエラー成分及び集光レンズの組み立て工程時に発生した誤差成分を、２枚のレンズの間隔を変えることで補正することができるリレーレンズを、第１のビームスプリッタ１４と光学レンズ１２との間に挿入し構成してもよい。
【００４７】
また、図示しないが集光レンズをスライダに搭載する場合は、スライダが追従した残りのフォーカスエラー成分および集光レンズの組み立て工程時に発生した誤差成分を補正する手段として、集光レンズをスライダに固定し、光学レンズを例えば圧電素子等により光軸方向に可動するように構成してもよい。
また、スピンドルモータが複数の光記録媒体を装着する手段を有する光記録再生装置の場合は、光軸をほぼ９０度曲げるミラーをスライダに設ける構成が好適である。このような構成の光記録再生装置は、光記録媒体間の間隔を小とすることができるので、結果的に装置の小型化、薄型化を図ることができる。
【００４８】
なお、上記した光学ピックアップ装置は、再生のみを行う再生専用、記録のみを行う記録専用、記録と再生の両方を行うことができる記録再生用を含むものである。また、上述した各光学ピックアップ装置は、光磁気記録方式と、ニアフィールド光再生方式を組み合わせることにより、その光ピックアップ装置の一部に磁気コイル等を組み込んだものを含む構成とすることもできる。熱磁気記録再生方式を採用する場合おいても同様である。また、光記録再生装置は、再生のみを行う再生専用装置、記録のみを行う記録専用装置、記録と再生の両方を行うことができる記録再生用装置を含むものである。
【００４９】
以上説明した集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置に本発明のソリッドイマージョンレンズを用いることによって、ソリッドイマージョンレンズの角錐部の斜面を保持体と固着することによって安定した堅固な保持が可能となり、また取り扱いが比較的容易であり、組み立て工程時の作業性の向上を図り、比較的精度の良い光軸調整が可能となる。
したがって、本発明のソリッドイマージョンレンズによれば、同じレンズ材料からより多くのソリッドイマージョンレンズを形成することができて、生産性の向上、コストの低減化を図ることができ、またこれを用いる集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置においては、組み立て作業の簡易化、したがって生産性の向上、歩留まりの向上を図ることが可能である。
また、本発明のソリッドイマージョンレンズは平面部を有するため取り扱いが比較的容易となり、また安定な保持が可能となることから、更に小径化、小型化を図ることができ、光記録媒体のフォーカシング方向及び／又はトラッキング方向に制御駆動される集光レンズの安定制御を図ることができるとともに、フォーカシングサーボやトラッキングサーボやシーク時間等のサーボ特性の向上を図ることが可能となる。
したがって、今後の光記録媒体の高密度化大容量化とともに予想される小型・軽量・低コストに対応する光学ピックアップ装置および、光記録再生装置の提供が可能となる。
【００５０】
なお、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、上述の各例に限定されるものではなく、その材料、構成等において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。
また、本発明の集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置においても、上述の例に限定されるものではなく、本発明構成のソリッドイマージョンレンズを保持する態様、制御駆動する機構、またニアフィールド光を照射する対象である光記録媒体の材料構成などにおいて、様々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来のソリッドイマージョンレンズの一例の概略断面構成図である。
【図２】本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の概略構成図である。
【図３】Ａは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。は本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。Ｂは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。Ｃは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。Ｄは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。Ｅは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。
【図４】Ａは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。は本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。Ｂは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。Ｃは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。Ｄは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。Ｅは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。
【図５】Ａは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。は本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。Ｂは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。Ｃは本発明のソリッドイマージョンレンズの製造方法の一実施の形態例の一工程図である。
【図６】本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の幾何学的構成図である。
【図７】Ａは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略平面構成図である。Ｂは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略平面構成図である。Ｃは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略平面構成図である。
【図８】Ａは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略平面構成図である。Ｂは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略側面構成図である。
【図９】Ａは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略平面構成図である。Ｂは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略側面構成図である。
【図１０】Ａは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略平面構成図である。Ｂは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略側面構成図である。
【図１１】Ａは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略平面構成図である。Ｂは本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施の形態例の要部の概略側面構成図である。
【図１２】本発明のソリッドイマージョンレンズの一実施形態例の要部の概略側面構成図である。
【図１３】本発明による集光レンズの一例の概略構成図である。
【図１４】本発明による光学ピックアップ装置の一例の要部の概略構成図である。
【図１５】本発明による光記録再生装置の一例の要部の概略構成図である。
【図１６】Ａは従来のソリッドイマージョンレンズの一例の概略断面構成図である。Ｂは従来のソリッドイマージョンレンズの一例の概略断面構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０．光磁気記録媒体、１１．ソリッドイマージョンレンズ、１２．光学レンズ、１３．集光レンズ、１４．第１のビームスプリッタ、１５．第２のビームスプリッタ、１６．２軸アクチュエータ、１７．トラッキング用コイル、１８．フォーカシング用コイル、２０．保持体、４１．レンズ材料体、４２．半球体、４３．１／４球部、４４．角錐部、４５．球面部、４６．対物面、４７．凸部
【図１】
2006268924.tif 000005
【図２】
2006268924.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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