(57)【要約】【課題】入射光の傾きに対するマージンを従来に比して大とし、組み立て精度のマージンを比較的大と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。【解決手段】対物面を、略一曲面から成る曲面部２より構成する。【選択図】図６  
2005302266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物面が、略一曲面から成る曲面部とされて成る
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】
上記ソリッドイマージョンレンズの球状部が曲率半径ｒの半球状とされ、
上記曲面部が、集光位置近傍において半径が略ｒ／２の球に略外接する形状とされて成る
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３】
上記ソリッドイマージョンレンズの球状部が曲率半径ｒの超半球状とされ、
上記曲面部が、屈折率をｎとすると、集光位置近傍において半径が略ｒ／ｎの球に略外接する形状とされて成る
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】
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面が、略一曲面から成る曲面部とされて成る
ことを特徴とする集光レンズ。
【請求項５】
上記ソリッドイマージョンレンズの球状部が曲率半径ｒの半球状とされ、
上記曲面部が、集光位置近傍において半径が略ｒ／２の球に略外接する形状とされて成る
ことを特徴とする請求項４記載の集光レンズ。
【請求項６】
上記ソリッドイマージョンレンズの球状部が曲率半径ｒの超半球状とされ、
上記曲面部が、屈折率をｎとすると、集光位置近傍において半径が略ｒ／ｎの球に略外接する形状とされて成る
ことを特徴とする請求項４記載の集光レンズ。
【請求項７】
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が、略一曲面から成る曲面部とされて成る
ことを特徴とする光学ピックアップ装置。
【請求項８】
上記ソリッドイマージョンレンズの球状部が曲率半径ｒの半球状とされ、
上記曲面部が、集光位置近傍において半径が略ｒ／２の球に略外接する形状とされて成る
ことを特徴とする請求項７記載の光学ピックアップ装置。
【請求項９】
上記ソリッドイマージョンレンズの球状部が曲率半径ｒの超半球状とされ、
上記曲面部が、屈折率をｎとすると、集光位置近傍において半径が略ｒ／ｎの球に略外接する形状とされて成る
ことを特徴とする請求項７記載の光学ピックアップ装置。
【請求項１０】
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面が、略一曲面から成る曲面部とされて成る
ことを特徴とする光記録再生装置。
【請求項１１】
上記ソリッドイマージョンレンズの球状部が曲率半径ｒの半球状とされ、
上記曲面部が、集光位置近傍において半径が略ｒ／２の球に略外接する形状とされて成る
ことを特徴とする請求項１０記載の光記録再生装置。
【請求項１２】
上記ソリッドイマージョンレンズの球状部が曲率半径ｒの超半球状とされ、
上記曲面部が、屈折率をｎとすると、集光位置近傍において半径が略ｒ／ｎの球に略外接する形状とされて成る
ことを特徴とする請求項１０記載の光記録再生装置。
【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】
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数十ｎｍ以下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１６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と光学レンズとを、光記録媒体などの対物側から順に配置して、ニアフィールド集光レンズを構成することができる。図１６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が形成され、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１６においてはその理解を容易にするために、ソリッドイマージョンレンズの側面図及び対物側からみた平面図を並置して示す。
【０００７】
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。
【０００８】
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。)。
【０００９】
【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】
【００１０】
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１６に示すように、その対物面６が平坦な平面構造とされる。
したがって、光記録媒体との傾きに対する余裕度は殆どゼロとなり、レンズもしくは光記録媒体が何らかの理由で傾いたときには、レンズと光記録光媒体とが接触してしまい、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。
【００１１】
またこの場合、図１７の概略構成図に入射光の集光軌跡を矢印Ｌｉで示すように、従来のソリッドイマージョンレンズは、その集光部分が対物面６の１点でしか許容されないため、背後の光学レンズからの入射光の光軸がずれて入射角度がばらついた場合、入射光が通過する光路の長さが変化してしまい、対物面６で集光されず、入射光の角度ばらつきに対するマージンはゼロであるという問題がある。
【００１２】
更に、これらソリッドイマージョンレンズ及び光学レンズが装着された２軸ピックアップ装置や磁気ヘッド装置、またこれらを有する光記録再生装置では、ソリッドイマージョンレンズ及び光学レンズを、その間隔や相対的な角度を精密に制御して接着し、保持する必要がある。
しかしながら、光学レンズが１ｍｍ未満の例えば直径０．５ｍｍ程度の小径とされる場合、光学ピックアップ装置の組み立て精度を高くすることは難しい。
上述したように、ニアフィールド光記録再生方式では、集光レンズは一般的に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との２枚の光学レンズの組み合わせにより開口数１以上を実現しているが、これらのレンズの組み立て精度は、開口数が大になるほどレンズの間隔やその相対的な角度に高精度が求められ、かつ環境の変化に対してもこの精度を維持することが求められる。
【００１３】
また、ソリッドイマージョンレンズを含む光学系の各レンズの大きさは、これを搭載する２軸アクチュエータの重量負担を軽減し、フォーカシング特性、トラッキング特性、またシーク時間の短縮等のサーボ特性の向上を図るために、小径化が求められている。特に、ソリッドイマージョンレンズは高屈折率を実現する比較的高価な材料を用いることが多いため、できるだけ小径化することが望ましい。
しかしながら、ソリッドイマージョンレンズの曲率半径を極めて小さく、例えば半径０．５ｍｍ以下の曲率半径とする場合は、上述のニアフィールド光記録再生を実現するのに十分な組み立て精度をもって集光レンズを形成することは難しい。
【００１４】
本発明は、上述の問題に鑑みて、入射光の傾きに対するマージンを大として、組み立て精度のマージンを従来に比して大とし得るリッドイマージョンレンズを提供し、ニアフィールド光記録再生に適したソリッドイマージョンレンズ及び集光レンズを提供するとともに、これを用いて、高記録密度で大容量化に対応する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】
【００１５】
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、対物面が、略一曲面から成る曲面部とされて成ることを特徴とする。
また、本発明は、上述のソリッドイマージョンレンズにおいて、その球状部が曲率半径ｒの半球状とされ、上記曲面部が、集光位置近傍において半径が略ｒ／２の球に略外接する形状とされて成ることを特徴とする。
また、本発明は、上述のソリッドイマージョンレンズにおいて、その球状部が曲率半径ｒの超半球状とされ、上記曲面部が、屈折率をｎとすると、集光位置近傍において半径が略ｒ／ｎの球に略外接する形状とされて成ることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明による集光レンズは、上述の各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。
【００１７】
更に、本発明による光学ピックアップ装置は、上述の各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、上述の各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。
【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、その対物面を略一曲面から成る曲面部より構成することから、対物面を平坦面とする場合と比較して光記録媒体等の対象物との相対的な傾きに対してマージンを有する構成とすることができるとともに、このソリッドイマージョンレンズを光学レンズ等と組み立てる際に光軸がずれた場合においても、レンズ内を通過する入射光の光路長のばらつきを緩和することができ、良好に対物面に入射光を集光することができる。ここで、対物面を略一曲面より構成するとは、なだらかに曲率が変化する一曲面でもよいことを示す。
そして特に、このソリッドイマージョンレンズにおいて、その集光位置近傍を、球状部が半球状の場合は半径が略ｒ／２の球、また球状部が超半球状の場合は、屈折率をｎとすると、半径が略ｒ／ｎの球にそれぞれ外接する形状とすることによって、入射光の入射角度がレンズの光軸からずれた場合においても、これらの球に外接する範囲においては入射光の通過する光路の長さ、すなわち入射光が通過するレンズの厚さを一定とし、より精度良く対物面上の集光位置に集光させることができる。したがって、入射光の角度ばらつきに対するマージンを従来に比して大とすることができる。
これにより、従来のソリッドイマージョンレンズでは限界であった微小曲率半径のソリッドイマージョンレンズを用いて容易に集光レンズを構成することができ、組み立て精度のマージンを大とすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
上述したように、本発明のソリッドイマージョンレンズによれば、光記録媒体等に対する傾きマージンを有する構成とすることができ、また入射光の角度ばらつきに対するマージンを従来に比して大とすることができる。
更に、ソリッドイマージョンレンズの集光位置近傍を、球状部が半球状の場合は半径略ｒ／２の球に略外接する形状とするか、球状部が超半球状の場合は半径略ｒ／ｎの球に外接する形状とすることによって、より精度良く対物面の集光位置に入射光を集光することができる。
【００２０】
また、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、光記録媒体等との傾きマージン及び入射光の傾きマージンを大とすることができることから、組み立て精度のマージンを従来に比して大とすることができ、開口数が大なる集光レンズを従来に比して容易に得ることが可能となる。
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、その組み立て精度のマージンを従来に比して大とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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の例えば超半球状とされ、その光軸に沿う厚さは、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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１７とより構成される。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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に対して一定の距離、例えば５０ｎｍ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２１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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、例えばその一例の光軸に沿う断面構成及び対物面側からみた平面構成を図６の概略構成図において併置して示すように、対物面を略一曲面より成る曲面部２として構成する。このソリッドイマージョンレンズは、球状部１を曲率半径がｒ、屈折率がｎの超半球状とした場合を示し、光軸Ｃに沿う厚さがｒ（１＋１／ｎ）とされる例を示す。この場合、曲面部２の集光位置を、略ｒ／ｎの球に略外接する形状として構成する。
【００３６】
なお、ソリッドイマージョンレンズの球状部１は、図６に示すように超半球状でもよいし、後述するように半球状としてもよい。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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
なお、ソリッドイマージョンレンズ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開口数は、図７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を有する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を有する集光レンズの実効的な開口数は、ＮＡ(SIL) ＝ｎで最大となる。
【００４１】
つまり、図８Ａ〜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を有す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７及び８において、図６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）近傍とすることが望ましい。
【００４２】
上述の本発明構成のソリッドイマージョンレンズの対物面集光位置を拡大した概略構成図を図９に示し、入射光の集光態様を詳細に説明する。この場合、図９に示すように、曲面部２の一部分が、その集光位置３の近傍において半径が略ｒ／ｎの球体に略外接する形状として構成される。図９において、破線Ｒは、球状部において、光軸と直交する断面の直径が２ｒとなる断面を示す。すなわち、集光位置３から、破線Ｒまでの厚さがｒ／ｎとされ、破線ｂで示す半径略ｒ／ｎの球は、その中心位置を球状部１の中心位置と略同一とする。
この場合、入射光Ｌｉは、この破線Ｒで示す断面を通過して入射されるものであるが、入射光の光軸がレンズの光軸Ｃと合致している場合は、その集光位置は矢印ａの先端で示す集光位置３に合致する。
【００４３】
そして、図１０にこの入射光Ｌｉの光軸がばらついた場合の概略構成図を示すように、対物側とは反対側に配置される光学レンズからの入射光の入射角度がＬｉ１及びＬｉ２で示すようにばらついた場合でも、曲面部２が集光位置３の近傍の半径略ｒ／ｎの球に略外接する形状とされる範囲においては、入射光が通過する光路に沿ったレンズ厚さｒ（１＋１／ｎ）が変化しないため、曲面部２上にこの入射光を集光できる。図１０において、一点鎖線Ｃ１及びＣ２は、それぞれ入射光Ｌｉ１及びＬｉ２の光軸を示し、破線Ｒ１及びＲ２はそれぞれ入射光Ｌｉ１及びＬｉ２の入射位置の断面を示す。
【００４４】
この様子を、図１１に示す本発明ソリッドイマージョンレンズの要部の概略構成図に示す。入射光Ｌｉ、Ｌｉ１及びＬｉ２は、それぞれ曲面部２の集光位置３の近傍、すなわち対物面上に合致して集光される。図１１において、破線矢印ａ、ａ１及びａ２は、それぞれ入射光Ｌｉ、Ｌｉ１及びＬｉ２の光軸に沿う方向を示し、その先端は各入射光の集光位置を示す。図１０及び図１１において、図９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。
【００４５】
同様に、ソリッドイマージョンレンズの球状部を半球状とする場合について、図１２〜図１５を参照して説明する。図１２〜図１５において、図６及び図９〜図１１と対応する部分には同一符号を付して示す。
図１２に示すように、この場合球状部１が曲率半径ｒの半球状とされ、その光軸Ｃに沿う厚さはｒとされる。この場合においても曲面部２の集光位置近傍において、破線ｂで示す半径が略ｒ／２の球に略外接する形状とされる例を示す。
【００４６】
この場合、図１３に、この集光位置近傍を拡大した概略断面構成図を示すように、入射光Ｌｉの光軸がレンズの光軸Ｃと合致している場合は、曲面部２の先端の集光位置において集光する。
【００４７】
そして、図１４にこの入射光Ｌｉの光軸がばらついた場合の概略構成図を示すように、対物側とは反対側に配置される光学レンズからの入射光の入射角度がＬｉ１及びＬｉ２で示すようにばらついた場合でも、曲面部２が集光位置３の近傍の破線ｂで示す半径が略ｒ／２の球に略外接する形状とされる範囲においては、入射光が通過する光路に沿ったレンズ厚さｒが変化しないため、曲面部２上にこの入射光を集光できる。図１４において、破線Ｓ、Ｓ１及びＳ２はそれぞれ入射光Ｌｉ、Ｌｉ１及びＬｉ２の入射位置の断面を示す。
【００４８】
この様子を、図１５に示す本発明ソリッドイマージョンレンズの要部の概略構成図に示す。入射光Ｌｉ、Ｌｉ１及びＬｉ２は、それぞれ曲面部２の集光位置３の近傍、すなわち対物面上に合致して集光される。
【００４９】
なお、以上説明した本発明のソリッドイマージョンレンズにおいて、集光位置３の近傍の半径略ｒ、もしくは略ｒ／ｎの球に略外接する範囲としては、前述の図１１及び図１５において光軸Ｃから距離ｆで示す領域、すなわち半径ｆの領域となるものであるが、この距離ｆの範囲としては、ソリッドイマージョンレンズ１１の曲率半径ｒ、屈折率ｎにもよるが、例えば半径ｒを０．５ｍｍとしたとき、半径ｆを５μｍから５０μｍ程度の範囲に設定すれば、入射光が０．５°から５°程度傾いても、良好に集光位置３の近傍の対物面上に集光させることができる。
【００５０】
このように、本発明構成のソリッドイマージョンレンズによれば、入射光の入射角度ばらつきに対するマージンを、前述の図１６において説明した対物面を平面状とする従来例と比較して、大とすることができることがわかる。
【００５１】
したがって、本発明構成のソリッドイマージョンレンズによれば、入射光角度のマージンを大とすることができることから、組み立て精度のマージンを大とすることができ、従来困難であった超小径、すなわち直径０．５ｍｍ以下程度のソリッドイマージョンレンズと光学レンズとの組み立て、保持体への接着工程などにおいても、容易に組み立てをすることが可能となる。
【００５２】
また、このように対物面を曲面部２として構成することによって、対物面を平面状とする場合と比較して、曲面部２の集光位置の接線方向に、光記録媒体との傾きマージンをもたせることができる。したがって、対物面を平面状とする従来構成のソリッドイマージョンレンズと比較して、本発明によれば、光記録媒体との傾きマージンが優れていることから、光記録媒体に対する記録再生の安定性を高めることが可能となる。
【００５３】
更に、本発明のソリッドイマージョンレンズを用いることで、開口数が大なる集光レンズを容易に得ることが可能となる。そして、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では、ソリッドイマージョンレンズと集光レンズを構成する光学レンズを小とすることが可能になり、集光レンズ部分の重量を従来に比して小とすることが可能である。したがって、光記録媒体のフォーカス方向および、且つトラッキング方向に制御駆動される集光レンズの軽量化を図ることができることから、フォーカス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でき、光学ピックアップ装置および光記録再生装置の小型化薄型化を図ることが可能となる。
【００５４】
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に対応する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可能となる。
【００５５】
なお、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、前述の各例に限定されることなく例えば球状部を超半球状とし、半径ｒ／ｎの球に集光位置近傍を外接する形状とする場合において、半径ｒ／ｎの球の中心位置を、球状部の中心位置から僅かにずらせる場合、また半径が僅かにｒ／ｎからずれた球に外接する形状とする場合などにおいても、入射光の入射側の光学系においてこれを補正できる範囲であれば、同様の効果が得られるものである。球状部を半球状として、半径ｒ／２の急に集光位置近傍を外接する形状とする場合も同様であり、その他本発明構成を逸脱しない範囲において、集光位置近傍の形状を各種選択することができることはいうまでもない。
そしてその集光位置近傍の形状を適切に選定することによって、所定の開口数を得る入射光を妨げない形状とすることができる。
またその他の部分を含め、ソリッドイマージョンレンズの材料構成において、本発明は、上述の例に限定されることなく、種々の変形、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】
【００５６】
【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】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８】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概略構成図である。
【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概略構成図である。
【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概略構成図である。
【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概略構成図である。
【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概略構成図である。
【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概略構成図である。
【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概略構成図である。
【図１６】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１７】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】
【００５７】
１．球状部、２．曲面部、３．集光位置、６．対物面、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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