(57)【要約】【課題】光記録媒体との対物面の貼り付きを生じにくくしたソリッドイマージョンレンズ及びこれを用いた集光レンズ、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】ソリッドイマージョンレンズ１１の対物側の先端部２において、集光部３を除いて少なくとも一部に加工部４を形成する。【選択図】図７  
2005302267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物側の先端部において、集光部を除いた少なくとも一部に加工部が形成されて成る
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】
上記集光部の周囲に、エッチング処理又は粗面化処理による凹凸領域又は溝領域の少なくとも一方が形成されて、上記加工部とされて成る
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】
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の対物側の先端部には、集光部を除いた少なくとも一部に加工部が形成されて成る
ことを特徴とする集光レンズ。
【請求項４】
ソリッドイマージョンレンズレンズと、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の対物側の先端部には、集光部を除いた少なくとも一部に加工部が形成されて成る
ことを特徴とする光学ピックアップ装置。
【請求項５】
ソリッドイマージョンレンズレンズと、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の対物側の先端部には、集光部を除いた少なくとも一部に加工部が形成されて成る
ことを特徴とする光記録再生装置。
【請求項６】
ソリッドイマージョンレンズの形成方法において、
該ソリッドイマージョンレンズの対物側の先端部に、その集光部を除いた少なくとも一部に加工部を形成する
ことを特徴とするソリッドイマージョンレンズの形成方法。
【請求項７】
上記加工部に、反応性イオンエッチング法により凹凸領域又は溝領域の少なくとも一方を形成する
ことを特徴とする請求項６記載のソリッドイマージョンレンズの形成方法。
【請求項８】
上記加工部に、フォーカスイオンビーム法により凹凸領域又は溝領域の少なくとも一方を形成する
ことを特徴とする請求項６記載のソリッドイマージョンレンズの形成方法。
【請求項９】
上記加工部に、サンドブラスト法により凹凸領域又は溝領域の少なくとも一方を形成する
ことを特徴とする請求項６記載のソリッドイマージョンレンズの形成方法。
【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）記録再生装置及びソリッドイマージョンレンズの形成方法に関し、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、集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置及びソリッドイマージョンレンズの形成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ソニー株式会社製の遠紫外固体レーザＵＷ−１０１０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―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】
この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る。また、光源から出射されて集光レンズに入射する光束径が小になるとともに、光記録媒体と集光レンズとの距離も１００ｎｍ以下の例えば数十ｎｍ程度と非常に小さくなるため、光記録媒体と集光レンズとが接触しない範囲の傾きマージン、いわゆるチルトマージンが非常に小さくなり、集光レンズは形状的に大きく制約されることになる。
【０００６】
図２７に、ソリッドイマージョンレンズの一例の概略構成図を示す。ソリッドイマージョンレンズ１１と光学レンズ（図示せず）とを、光記録媒体などの対物側からこの順に配置して、ニアフィールド集光レンズを構成することができる。図２７に示すように、ソリッドイマージョンレンズ１１は、半球状又は超半球状（図示の例においては超半球状）の球状部１を有して成り、球状部１が半球状の場合は、その曲率半径をｒとすると、光軸に沿う厚さがｒとされ、また図示の例のように超半球状の場合は、曲率半径をｒ、屈折率をｎとすると、光軸に沿う厚さがｒ（１＋１／ｎ）として構成され、対物面６が平面状に形成される。図２７において、破線Ｒは光軸ｃと直交する断面の半径がｒとなる面を示す。入射光Ｌｉは、例えばこの破線Ｒで示す断面を通過して入射され、対物面６の集光位置に集光される。
【０００７】
なお、ソリッドイマージョンレンズ１１への入射光の入射角θｉは、
０°＜θｉ＜９０°
の範囲である。
これについて説明すると、ソリッドイマージョンレンズを利用した集光レンズの実効的な開口数は、図２８にその一例の概略構成図を示すように、ソリッドイマージョンレンズ１１の対物面とは反対側に配置する光学レンズ１２からソリッドイマージョンレンズ１１への入射光の光軸からの入射角をθｉ０、ソリッドイマージョンレンズ１１内の入射角をθｉとし、光学レンズ１２の開口数をＮＡ、ソリッドイマージョンレンズ１１の屈折率をｎとすると、
ｓｉｎθｉ０＝ＮＡ
ｎｓｉｎθｉ０＝ｓｉｎθｉ
となるので、ソリッドイマージョンレンズ１１を用いた集光レンズの実効的な開口数ＮＡ(SIL)は、
ＮＡ(SIL) ＝ｎ２ｓｉｎθｉ０
＝ｎｓｉｎθｉ
と表され、θｉが略９０°のときソリッドイマージョンレンズ１１による集光レンズの実効的な開口数ＮＡ(SIL) ＝ｎで最大となる。
【０００８】
つまり、図２９Ａ〜Ｄにおいて入射角度θｉが変化する場合の概略構成図をそれぞれ示すように、入射角θｉが大きくなるほど、ソリッドイマージョンレンズによる集光レンズの実効的な開口数ＮＡ(SIL) は大となり、９０°に近づくにつれ最大値ｎに近づく。図２８及び図２９において、図２７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。
すなわち、入射角度θｉを大とするほうが高い開口数を得るためには望ましいが、製造マージンは入射角度θｉを大とするほど小さくなり、歩留まりを高めることが難しくなる。
このため、製造マージンをある程度確保するためには、破線Ｒで示す位置近傍から入射させる構成が望ましく、すなわち実用的には入射角θｉをｔａｎ−１（ｎ）近傍として、上述の図２７に示すように、破線Ｒで示す光軸ｃと直交する断面の半径がｒとなる位置が好適である。
【０００９】
このような構成の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。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。
また、ソリッドイマージョンレンズの形状としては、その他半球状又は超半球状のレンズの対物面を円錐状に加工した形状や、対物面の中心部分を残して磁気コイルをその周囲に設ける形状などが提案されている(例えば特許文献２参照。)。
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１８９７９６号公開公報
【特許文献２】特開２００３−１６１８０１号公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したような構成の集光レンズ、光学ピックアップ装置、光記録再生装置に用いられる一般的なソリッドイマージョンレンズは、図２７に示すように、その対物面６が平坦な平面構造とされる。
このため、高温高湿条件下において、水分の吸着が生じるとか、或いは低湿度条件下において、静電気の発生による帯電が原因となって、図３０に概略構成図を示すように、対物面６が光記録媒体３０の表面に貼り付いてしまう現象がある。また、空気中の塵埃や油分が付着するとか、光記録媒体との相対走行中に光記録媒体上の塵埃がレンズに付着して貼り付きが生じる場合もある。図３０において、図２７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。
このように、レンズと光記録光媒体とが接触すると、レンズと光記録媒体の双方に傷や磨耗などの損傷を生じてしまう。レンズの対物側を、例えば円錐形状に加工する場合は対物面の面積は減少するが、依然として貼り付きの生じる恐れがある。
したがって、光学ピックアップ、光記録再生装置に適用する場合において、その記録及び／又は再生時の温度及び湿度管理の条件を厳しくする必要があり、利便性の向上を図り難く、また装置構成においても制限が生じるなどの問題があった。
【００１２】
本発明は、上述の問題に鑑みて、対物面において光記録媒体との貼り付きが生じにくく、また光記録媒体と接触した場合においても、ソリッドイマージョンレンズ及び光記録媒体双方の損傷を抑制することが可能なソリッドイマージョンレンズ及びこれを用いた集光レンズ、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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、その対物側の先端部には、集光部を除いた少なくとも一部に加工部を形成して構成することを特徴とする。
また他の本発明は、上述のソリッドイマージョンレンズにおいて、集光部を除いたその周囲に、エッチング処理又は粗面化処理による凹凸領域又は溝領域、すなわち表面に微細凹凸を設けた凹凸領域、又は凹部のみによる溝領域の少なくとも一方を形成して、加工部を構成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による集光レンズは、上述の本発明構成によるソリッドイマージョンレンズと、こ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た光学レンズとより構成することを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明による光学ピックアップ装置は、上述の本発明構成によるソリッドイマージョンレンズレンズと、この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、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光源からの出射光を収束させて光スポットを形成する構成とすることを特徴とする。
また、本発明による光記録再生装置は、上述の本発明構成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を具備する光学ピックアップ装置を有し、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を設ける構成とすることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、ソリッドイマージョンレンズの形成方法において、ソリッドイマージョンレンズの対物側の先端部に、その集光部を除いた少なくとも一部に加工部を形成することを特徴とする。
【００１７】
更に本発明によるソリッドイマージョンレンズの形成方法は、上述の方法において、加工部に、反応性イオンエッチング法により凹凸領域又は溝領域の少なくとも一方を形成することを特徴とする。
また、本発明によるソリッドイマージョンレンズの形成方法は、上述の方法において、加工部に、フォーカスイオンビーム法により凹凸領域又は溝領域の少なくとも一方を形成することを特徴とする。
更に本発明によるソリッドイマージョンレンズの形成方法は、上述の方法において、加工部に、サンドブラスト法により凹凸領域又は溝領域の少なくとも一方を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上述の本発明のソリッドイマージョンレンズによれば、その対物側の先端部には、集光部を除いた少なくとも一部に加工部を形成することから、この加工部においては、光記録媒体と１００ｎｍ以下の近接した間隔で対向する面積を低減化することができる。したがって、帯電や、水分、塵埃又は油分の吸着による対物面と光記録媒体との貼り付きが生じにくくなり、また光記録媒体と接触した場合においても、接触面積が低減化されることから、レンズ及び光記録媒体間の摩擦が低減化され、接触による影響を抑制することができる。
【００１９】
また他の本発明によれば、ソリッドイマージョンレンズの集光部の周囲に、エッチング処理又は粗面化処理による凹凸領域又は溝領域の少なくとも一方を形成して、加工部として構成することから、比較的容易に対物面の集光部を除いた領域に凹凸領域や溝領域を形成することができ、対物面の光記録媒体と近接して対向する対向面の面積を低減化して、帯電による貼り付きや、水分、塵埃又は油分の吸着による対物面と対象物との貼り付きが生じにくくなり、また例えば光記録媒体と接触した場合においても、接触面積が低減化されることから、レンズ及び光記録媒体双方の損傷を抑制することができる。更に、凹凸領域又は溝領域において空気の流れを発生させ、塵埃を加工部に通過させて先端部に付着しにくくし、また集光部の温度上昇を抑制することができる。
【００２０】
そして、このような本発明構成のソリッドイマージョンレンズを用いた集光レンズによれば、光記録媒体との貼り付きが低減化され、光学ピックアップ装置、光記録再生装置に用いた場合にソリッドイマージョンレンズ及び光記録媒体の損傷を抑制することができる。
また、この集光レンズを用いて構成される光学ピックアップ装置及び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と光記録媒体との貼り付きが生じにくく、レンズ及び光記録媒体の損傷が抑制された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ができる。
【００２１】
また、上述の本発明のソリッドイマージョンレンズの形成方法によれば、ソリッドイマージョンレンズの対物側の先端部に、集光部を除いた少なくとも一部に加工部を形成することから、対物面の光記録媒体と近接して対向する面積を低減化し、光記録媒体との貼り付きが生じにくいソリッドイマージョンレンズを形成することができる。
【００２２】
また、この加工部を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法、又はフォーカスイオンビーム（ＦＩＢ）法、又はサンドブラスト法により形成することによって、容易に凹凸領域又は溝領域を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を、図面を参照して説明する。
本発明は、ソリッドイマージョンレンズと、こ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た光学レンズとで構成された集光レンズ、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に適用することができる。
【００２４】
まず、本発明によるソリッドイマージョンレンズの説明に先立って、これら集光レンズ、光学ピックアップ装置、光記録再生装置に適用した実施の形態の例について図１〜図５を参照して説明する。なお、図１〜図５において、ソリッドイマージョンレンズの形状は、その配置構成を容易に説明するために、本発明構成による一例を簡略化して示すものであるが、後述する図６以後の例を含む本発明構成の形状を採り得るものであることはいうまでもない。
【００２５】
図１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３０に対し、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、曲率半径ｒの半球状又は超半球状、図示の例においては超半球状とされ、その光軸に沿う厚さは、半球状とする場合はｒ、図１に示すように超半球状とする場合は、その屈折率をｎとすると、ｒ（１＋１／ｎ）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３０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３０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１〜図５においてはその間隔を省略して示す。
【００２６】
図２は、図１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３０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。
【００２７】
また、図１及び図２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。
【００２８】
図３は、制御駆動手段として２軸アクチュエータを用いた光学ピックアップ装置の一例の概略構成図である。図３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３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。
【００２９】
そしてこの２軸アクチュエータ１６により、光記録媒体３０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３０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３０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。
【００３０】
次に、図１及び図２に示した集光レンズ１３の制御駆動手段として、スライダを採用した場合の概略構成図を図４に示す。
図４に示すように、集光レンズ１３を、トラッキング方向に制御駆動されるスライダ２１に固着して構成することもできる。このスライダ２１は、例えば光記録媒体３０の面触れ方向にのみ弾性を有するジンバル２２等の弾性体、または図示を省略する他の弾性体を介し、トラッキング方向に移動する可動光学部（図示せず）に支持される。そしてこの可動光学部を、リニアモータ等で構成された制御駆動手段によりトラッキング方向に制御駆動することによって、所定のトラック上に集光レンズ１３を対向させることができる。
【００３１】
そして、光記録媒体３０の回転に伴い発生する気体流が光記録媒体３０とスライダ２１との間に流れ込むとともに、弾性体の光記録媒体３０側への押圧力と釣り合う気体薄膜が形成され、スライダ２１が光記録媒体３０に対して１００ｎｍ以下程度の一定の距離、例えば２５ｎｍの距離を保ちつつ浮上するように構成される。すなわち、光記録媒体３０を所定の回転数で回転させて光記録媒体３０からの情報の再生時あるいは、光記録媒体３０への情報の記録時において、集光レンズ１３を構成するソリッドイマージョンレンズ１１と光記録媒体３０との距離を、スライダ３２によりほぼ一定距離に保たれた状態とすることができる。
【００３２】
以下、光学ピックアップ装置の概略構成について、再び図２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３０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、フォーカスエラー信号および再生ピット信号等が検出される。
【００３３】
また、第２のビームスプリッタで反射された復路光は、トラッキング用光検出器にも集光され、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、もしく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、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。
【００３４】
スライダ２１にソリッドイマージョンレンズ１１及び光学レンズ１２が固着されている場合は、スライダ２１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１３を構成するソリッドイマージョンレンズ１１をスライダ２１に固定し、光学レンズ１２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。
【００３５】
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、図５の概略構成図に示すように、光軸をほぼ９０度曲げるミラー２３をスライダ２１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。
【００３６】
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。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。
【００３７】
次に、本発明構成のソリッドイマージョンレンズの形状について説明する。
上述したように、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、例えばその光軸に沿う断面構成の一例を図６の概略構成図に示すように、球状部１の曲率半径がｒ、屈折率がｎ、光軸に沿う厚さが半球状の場合はｒ、もしくは図示の例のように超半球状とする場合はｒ（１＋１／ｎ）とされて成る。このソリッドイマージョンレンズの対物側の先端部を拡大した概略構成図を図７に示すように、先端部２、すなわち対物面には、集光部３を除いて少なくとも一部に加工部４を形成する。図示の例においては、集光部３を半径fの略円形として、その周囲に加工部４を形成した場合を示す。図６において、破線Ｒは、光軸ｃと直交する断面の半径がｒとなる面であり、入射光Ｌｉは、例えばこの破線Ｒで示す断面を通過して入射され、対物側の集光位置、すなわち先端部２の集光部３に集光される。なお、入射光Ｌｉの入射角度は破線Ｒで示す位置より対物側に近接していてもよい。
【００３８】
図７の例においては、集光部３の周囲に加工部４を形成したもので、加工部４の周囲すなわち先端部２の周囲は、例えば円錐状、角錐状、曲面状等の傾斜部５とすることができる。
そして、加工部４としては、エッチング処理又は粗面化処理による凹凸領域又は溝領域、もしくはその両方を形成することができる。この処理方法としては、例えばＲＩＥ法やＦＩＢ法等のエッチング処理、また集光部をマスクして行うサンドブラスト法などの物理的粗面化処理方法を用いることができる。傾斜部５は、例えば研磨などの機械的加工方法により形成することができる。
【００３９】
このように、加工部４を、ＲＩＥ法、又はＦＩＢ法、又はサンドブラスト法によって形成する場合は、容易に凹凸領域又は溝領域を形成することができる。特に、先端部に何らかの凹凸構造を設ける場合は、その加工工程に連続して凹凸領域又は溝領域を形成することができることから、生産性の低下を回避することができる。
特に、ＦＩＢ法による場合は、数十ｎｍピッチ程度の微細な凹凸パターンや溝領域を精度良く確実に形成することができる。
【００４０】
上述したように、ソリッドイマージョンレンズ１１の球状部１は、図６に示すように超半球状でもよいし、半球状としてもよく、また球状部１の周側面は、２軸アクチュエータ、もしくはスライダとの固着面となる。
【００４１】
なお、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１１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。
【００４２】
またソリッドイマージョンレンズの材料としては、例えば用いられる光記録再生装置の装備するレーザ光源など、入射光の波長に対して屈折率が大きく、また透過率が大きくかつ光吸収が小さい材料が好適である。例えば、高屈折率ガラスであるオハラ株式会社製のＳ−ＬＡＨ７９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。
【００４３】
また、これらのレンズ材料は、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、その方位を精度良く合わせる必要がなく、従来のボール研磨方法や研磨装置が利用可能である。また、材料の方位を気にすることなく、光学レンズ作製のためのエッチングプロセスやポリッシングプロセスを容易に適用できるという利点がある。
【００４４】
図７に示すように、集光部３の周囲を例えばＦＩＢ法により加工して加工部４を形成する場合は、加工部４を形成しない場合、すなわち図８にその先端部の概略構成図を示すように、対物側の先端部２を滑らかな一平面とする場合と比較して、対物面の光記録媒体と近接して対向する対向面の面積を低減化することができる。
【００４５】
比較例として、図８に示すように、例えば先端部２を円錐状に形成する場合、球状部１の半径ｒを０．５ｍｍ、屈折率ｎを２．０、先端部２を略円形として、その半径を２０μｍとすると、先端部２の光記録媒体と対向する対向面積は、１２５７μｍ2 である。図８において、図７と対応する部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
これに対し、図７に示すように、集光部３の周囲に加工部４を設けて凹凸領域を構成する本発明構成の場合は、例えば集光部３の半径fを５μｍとして、加工部４においてエッ
チング加工等によりその表面の５０％を溝状に加工する場合は、光記録媒体と対向する対向面積は、略半分の５８９μｍ2 とすることができる。
なお、球状部の半径及び屈折率を同様とした超半球状の従来構成の対物面の面積は、５８９０１４μｍ2 である。これらの比較結果を下記の表１に示す。表１において、従来例は、ソリッドイマージョンレンズを超半球状とした場合、比較例は、超半球状として先端部を円錐形状に加工した場合、実施例は、図７に示すように、集光部の周囲に加工部を設ける場合を示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
このように、本発明によれば、先端側の対物面の光記録媒体との対向面積、すなわち対物面の光記録媒体と近接して対向する面の面積を格段に低減化することができることがわかる。これにより、高温、高湿度条件下においても、光記録媒体との水分の吸着による貼り付きが生じにくく、また低湿度条件下において、帯電による貼り付きを生じにくくすることができる。更に、光記録媒体と接触した場合においても、その接触面積を格段に低減化することから、摩擦を抑制することができ、接触によるソリッドイマージョンレンズ及び光記録媒体への影響を抑制し、レンズ及び光記録媒体双方の損傷の発生を低減化することができる。
【００４８】
なお、加工部として凹凸領域を形成する場合、その断面形状としては、図９〜図１１に各例の先端部の拡大断面図をそれぞれ示すように、断面矩形状、三角状、半円状等の種々の断面形状を採ることができる。図９〜図１１において、図６及び図７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。
【００４９】
また、先端部４にマスク処理等により所定の微細凹凸パターンを形成して凹凸領域又は溝領域を形成する場合、例えば図１２〜図１４に各例の先端部の拡大平面図をそれぞれ示すように、ストライプ状、格子状、又は同心円状等の各種平面パターンとすることができる。図１２〜図１４において、エッチング加工により形成する凹部（溝）には斜線を付して示す。
【００５０】
更に、加工部の断面形状として、図１５及び図１６にその拡大断面図をそれぞれ示すように、半円状、三角状等の凹部（溝）を連続的に密に形成することにより、光記録媒体と対向する対向部４ｃを線状に形成することも可能である。この場合、光記録媒体と対向する対向面の面積を格段に低減化することができ、より光記録媒体との貼り付きを生じにくくし、また接触した場合においても、摩擦を格段に低減化することができることから、レンズ及び光記録媒体双方の損傷をより低減化することができる。
【００５１】
このように、凹部（溝）を連続的に形成する場合、その平面パターンとしては、例えば図１７〜図１９に先端部の拡大平面図をそれぞれ示すように、溝縁部、すなわち対向部の平面パターンをストライプ状、格子状、同心円状など種々のパターンとすることができる。
【００５２】
更に、図２０〜図２２にソリッドイマージョンレンズの先端部の概略平面構成をそれぞれ示すように、先端部３における入射ビームの集光部３の周囲に、先端部３の縁部に連通する溝領域より成る加工部４を設ける構成としてもよい。図２０〜図２２においては、光記録媒体等の対象物に対するソリッドイマージョンレンズの相対的な走行方向を矢印ａで示し、また例えばディスク状の光記録媒体を対象物とする場合、その回転方向を矢印ｔで示す。
図２０に示す例においては、ソリッドイマージョンレンズの先端部２の前方端２ｆ、すなわち光記録媒体との相対的な走行方向の前方端２ｆから左右に分離して縁部に連通する溝領域より成る加工部４を形成した場合を示す。図２１においては、同様に前方端２ｆから左右両側に延長して縁部に連通する溝領域より成る加工部４を形成した例を示す。図２２においては、前方端２ｆから左右に分離して、後方端に向かって縁部に連通する凹領域より成る加工部４を形成した例を示す。図２１及び図２２において、図２０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。
各例ともに、加工を施さない領域が前方端２ｆに向かって先細となる形状であり、前方端２ｆから後方に向かって、すなわち加工部４に沿って空気の流れが発生するように加工部４を設けた例である。この加工部４は、溝領域に限らず空気の流れを阻害しない形状の凹凸領域であってもよい。
このような構成とすることによって、対物面に流れてくる光記録媒体上の塵埃や、空気中の塵埃や油分が集光部３に入らずに、この加工部４を通って流れ易くなることから、これらの吸着を防ぎ、光記録媒体との貼り付きを抑制することが可能となる。
【００５３】
また更に、このように対物面において、入射ビームの集光部近傍に空気が流れる形状の溝領域、もしくは凹凸領域を設けることによって、空気の流れにより集光部の温度上昇を抑えることが可能となる。
集光部近傍における極度の温度上昇は、対象物である例えば光記録媒体の表面層の熱的劣化を招く恐れがあり、また、光記録媒体の記録層の温度上昇によって、記録マークが熱的に不安定になるとか、又は記録感度や再生感度がずれてしまうという問題が生じる。更に、ソリッドイマージョンレンズにおいても、対物面の反射防止層や保護層の熱的劣化を招く恐れがある。
以上の問題を、上述したように対物面の集光部の周囲に適切な形状の溝領域より成る加工部を形成し、空気の流れを生じさせることによって、効果的に抑制することが可能となる。これにより、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置において、記録再生特性の劣化、ソリッドイマージョンレンズの劣化を抑制することが可能となる。
【００５４】
次に、本発明のソリッドイマージョンレンズに適用し得る先端形状について説明する。例えば図２３にその一例の要部の拡大断面図を示すように、対物側の先端部２が、円柱状又は角柱状等とされる場合、また図２４に先端部の拡大断面図を示すように、円柱状又は角柱状等の先端部の周囲が円錐形状又は角錐形状等とされて傾斜部５が設けられる場合、更に図２５にその先端部の拡大断面図を示すように、球状部（図示せず）から先端部２に向かって円錐形状又は角錐形状等の第１及び第２の傾斜部５１及び５２が設けられる場合、その他例えば図２６にその先端部の拡大断面図を示すように、例えば球状部が半球状の場合、先端部２を破線ｂで示す直径ｒの球に略外接する形状とするとか、あるいは、球状部が超半球状の場合、先端部２を半径が略ｒ／ｎの球に略外接する形状とする場合等において、その集光部の周囲に加工部を設ける構成とするなど、種々の先端形状のソリッドイマージョンレンズに適用できることはいうまでもない。このように、先端部２を、球状部が半球状の場合は直径ｒの球に、また球状部が超半球状の場合は半径ｒ／ｎの球に外接する形状とする場合は、光軸が僅かに傾いた場合においても、ソリッドイマージョンレンズ１１を通過する入射光の光路長を略一定とすることができるので、先端部２の集光部にほぼ確実に入射光を集光することができるという効果がある。
したがって、光学レンズとの組み立て、接着工程においても、その位置合わせ精度のマージンを従来に比して大とすることができ、従来困難であった超小径のソリッドイマージョンレンズを用いる場合においても、従来よりも容易に組み立て、製造することが可能となるという利点を有する。
【００５５】
上述したように、本発明構成のソリッドイマージョンレンズによれば、光記録媒体との対物面において、光記録媒体と近接して対向する対向面の面積を低減化することができることから、帯電や、水分や油分又は塵埃の吸着による貼り付きを生じにくくし、また光記録媒体と接触した場合においてもソリッドイマージョンレンズ及び光記録媒体への影響を抑制して、双方の損傷を低減化することができる。
したがって、記録再生時の温湿度管理条件を緩和することも可能となり、利便性の向上を図ることができる。また、例えば組み立て工程における温湿度管理の条件を緩和するなど、組立工程における作業性の向上を図り、また組み立て時における貼り付きを抑制することができることから、生産性の向上を図ることも可能である。
更に、本発明のソリッドイマージョンレンズにおいて、先端部の加工部として設ける溝形状を適切に選定することによって、ここにおいて空気の流れを生じさせ、対物面に流れてくる塵埃や油分の吸着を抑制し、また空気流の発生による集光部における温度上昇を抑制し、光記録媒体と対向させて記録及び／又は再生を行う場合には、光記録媒体の劣化、記録再生特性の劣化、ソリッドイマージョンレンズの劣化を抑制することが可能となる。
【００５６】
また、ＲＩＥ法、ＦＩＢ法又はサンドブラスト法により加工部として凹凸領域又は溝領域を形成することによって、例えば先端部を加工するエッチング工程に引き続き連続的に凹凸領域又は溝領域を形成する工程を行うことができ、生産性を損なうことなく、容易に先端部に選択的に凹凸領域を形成することができる。
【００５７】
なお、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、上述の各形態の例に限定されることなく、その球状部及び先端部の材料構成及び形状、凹凸領域の断面パターン及び平面パターンなどにおいて、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。更に、加工部の形成方法として、上述のＲＩＥ法、ＦＩＢ法及びサンドブラスト法の他、化学的エッチング、機械的エッチングや、またレーザ光線によるエッチングなど、種々の加工方法が適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明によるソリッドイマージョンレンズ及び集光レンズの一例の概略構成図である。
【図２】本発明による集光レンズの一例の概略構成図である。
【図３】本発明による光学ピックアップ装置の一例の概略構成図である。
【図４】本発明による光学ピックアップ装置の一例の概略構成図である。
【図５】本発明による光学ピックアップ装置の一例の概略構成図である。
【図６】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の概略構成図である。
【図７】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大断面図である。
【図８】ソリッドイマージョンレンズの比較例の要部の拡大断面図である。
【図９】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大断面図である。
【図１０】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大断面図である。
【図１１】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大断面図である。
【図１２】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大平面図である。
【図１３】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大平面図である。
【図１４】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大平面図である。
【図１５】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大断面図である。
【図１６】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大断面図である。
【図１７】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大平面図である。
【図１８】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大平面図である。
【図１９】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大平面図である。
【図２０】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大平面図である。
【図２１】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大平面図である。
【図２２】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の拡大平面図である。
【図２３】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の概略構成図である。
【図２４】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の概略構成図である。
【図２５】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の概略構成図である。
【図２６】本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例の要部の概略構成図である。
【図２７】従来のソリッドイマージョンレンズの一例の概略構成図である。
【図２８】ソリッドイマージョンレンズの開口数の説明に供する概略構成図である。
【図２９】Ａはソリッドイマージョンレンズの一例の概略構成図である。Ｂはソリッドイマージョンレンズの一例の概略構成図である。Ｃはソリッドイマージョンレンズの一例の概略構成図である。Ｄはソリッドイマージョンレンズの一例の概略構成図である。
【図３０】従来のソリッドイマージョンレンズの一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
１．球状部、２．先端部、２ｆ．前方端、３．集光部、４．加工部、４ｃ．対向部、５．傾斜部、６．対物面、１０．凹凸領域、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、２１．スライダ、２２．ジンバル、２３．ミラー、３０．光記録媒体
【図１】
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【図２】
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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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