(57)【要約】【課題】製造加工及び光学的調整が共に比較的簡易なソリッドイマージョンレンズを提供し、集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置の組み立て時の光学的調整作業の簡易化を図る。【解決手段】成形可能な光透過性高屈折率材料より成り、球状部２ｂと、円錐状の先端部２ａとを有し、球状部２ｂ及び先端部２ａの境界近傍先端部２ａの一部に、光軸ｃと略直交する平面７ｕを有する突起部７を設ける。平面７ｕでチルト制御、光軸方向の位置制御、突起部７の外周部で光軸と直交する平面内の位置制御が可能となる。【選択図】図１
2007305259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形可能な光透過性高屈折率材料より成り、
球状部と、円錐状の先端部とを有し、
前記球状部及び先端部の境界近傍に、光軸と略直交する平面を有する突起部が設けられて成る
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】
前記突起部の外周部は、その中心位置が光軸に略合致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】
前記突起部の光軸とほぼ直交する平面が、前記球状部との境界部から離間して形成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】
前記突起部の一部が光軸から離間する方向へ延長されて、他の光学レンズと接合される保持部が設けられ、
前記保持部の前記光学レンズとの接合部に、光軸と略直交する平面が設けら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５】
前記突起部の光軸から離間する方向に沿う長さが、１０μｍ以上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６】
前記球状部が半径ｒの半球状とされ、
前記ソリッドイマージョンレンズに入射する光の入射角度をθｉとすると、前記突起部の光軸に沿う方向の厚さが、ｒ×ｃｏｓθｉ未満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７】
前記球状部が半径ｒの超半球状とされ、
前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率をｎとすると、前記突起部の光軸に沿う方向の厚さが、ｒ／ｎ未満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８】
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、
前記ソリッドイマージョンレンズは成形可能な光透過性高屈折率材料より成り、
球状部と、円錐状の先端部とを有し、
前記球状部及び先端部の境界近傍に、光軸と略直交する平面を有する突起部が設けられて成る
ことを特徴とする集光レンズ。
【請求項９】
前記ソリッドイマージョンレンズと前記光学レンズとは保持体により一体に保持され、
前記保持体は、前記ソリッドイマージョンレンズの前記突起部と接合され、前記突起部の接合領域は、前記ソリッドイマージョンレンズの前記球状部と前記突起部との境界部から１μｍ以上離間し、光軸から離間する方向に１０μｍ以上の幅を有することを特徴とする請求項８記載の集光レンズ。
【請求項１０】
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集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、
前記ソリッドイマージョンレンズは成形可能な光透過性高屈折率材料より成り、
球状部と、円錐状の先端部とを有し、
前記球状部及び先端部の境界近傍に、光軸と略直交する平面を有する突起部が設けられて成る
ことを特徴とする光学ピックアップ装置。
【請求項１１】
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、
前記ソリッドイマージョンレンズは成形可能な光透過性高屈折率材料より成り、
球状部と、円錐状の先端部とを有し、
前記球状部及び先端部の境界近傍に、光軸と略直交する平面を有する突起部が設けられて成る
ことを特徴とする光記録再生装置。
【請求項１２】
ソリッドイマージョンレンズの球状部を保持する枠体を有し、
前記枠体の一部に、前記ソリッドイマージョンレンズの球状部の縁部から延長して設けられる突起部を嵌合する嵌合用凹部が設けられて成る
ことを特徴とするソリッドイマージョンレンズ用保持体。
【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（ＳＩＬ：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記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（Mini Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）に代表される光（もしくは光磁気）記録媒体は、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。これらの光記録媒体を記録再生するシステムでは、対物レンズが非接触で光記録媒体の表面と対向し、光記録媒体の記録面に形成された微少な凹凸や相変化材料の反射率変化構造、また光磁気記録方式の場合はカー回転角の変化する磁気ドメイン構造を検出して微少な記録マークを読み取っている。
近年、このような光記録媒体において、益々大容量化、高記録密度化が望まれていることから、より小さい記録マークを光記録媒体に形成し、それを高い解像度をもって読み出す技術が検討されている。
【０００３】
光記録媒体上に照射される光のスポットの大きさは、照射する光の波長をλ、光記録媒体上にこの光を集光する集光レンズの開口数をＮＡｏｂｊとすると、およそλ／ＮＡｏｂｊで与えられ、解像度もこの値に比例する。開口数ＮＡｏｂｊは、
ＮＡｏｂｊ＝ｎＡ×ｓｉｎθ
である。ここで、ｎＡはレンズと光記録媒体との間に介在する媒質、すなわち空気の屈折率、θは対物レンズの周辺光線の入射角度である。媒質が空気である以上ＮＡｏｂｊは１を超えることができず、解像度に限界がある。このため、光記録再生装置では、その光源、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ている。
【０００４】
これに対し、１より大きい開口数を達成する手法として、エバネッセント波、すなわち界面から指数関数的に減衰する光を用いるいわゆる近接場光による記録再生方式（ニアフィールド光記録再生方式）が提案されている。このニアフィールド光記録再生方式においては、集光レンズと光記録媒体の表面との間隙を非常に小さくする必要がある。
光記録媒体に近接場光を照射して記録再生を行う手法として、対物用の光学レンズとＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）とを組み合わせて近接場光学系を構成し、これによりニアフィールド光記録再生を行う方法が提案されている。
【０００５】
図１３及び図１４はそれぞれ半球状、超半球状のＳＩＬ１０２の概略断面構成図である。図１３及び図１４ともに、半球状のＳＩＬ１０２及び超半球状のＳＩＬ１０２が光記録媒体１０１の表面に対向して微小な距離を介して対向し、入射光Ｌｉを照射している状態を示す。光軸ｃに沿う方向の厚さｔは半球状ではｒ、超半球状ではｒ＋ｒ／ｎとなる。
上記特許文献１に記載されているように光学レンズとＳＩＬとを２群レンズとして組み合わせて集光レンズとして用いる場合、これら組み合わせレンズによる近接場光学系の実効的な開口数ＮＡは、入射光Ｌｉの入射角度をθｉ、ＳＩＬを構成する材料の屈折率をｎＳＩＬとすると、半球状のＳＩＬでは光学レンズと組み合わせた実効的な開口数ＮＡは、
ＮＡ＝ｎＳＩＬ×ｓｉｎθｉ           ・・・（１）
となる。また超半球状のＳＩＬの場合は、
ＮＡ＝ｎＳＩＬ２×ｓｉｎθｉ        ・・・ （２）
と表される。
上記式（１）及び（２）より、対物レンズと光記録媒体との間の媒質とみなされるＳＩＬを構成する材料の屈折率を上げることにより、開口数ＮＡを高くすることができることが分かる。特に、超半球状とする場合のほうが、同じ屈折率である場合は実効的な開口数ＮＡを高くすることができることが分かる。
【０００６】
このＳＩＬの形状は、基本的には厚さを制御した球形とされることから、アクチュエータ等への保持が難しい。このため、光を入射する領域以外の一部に円筒面を形成して保持部とする構成が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
また、ＳＩＬの光記録媒体等と対向する対物側の形状としては、ＳＩＬが光記録媒体等と衝突しないために何らかの突起が必要であり、かつ、円錐状とすることによって塵埃等の付着を効果的に防止することができ、安定した記録再生が可能となることが報告されている（例えば非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−３１０３５２号公報
【非特許文献１】T. Ishimoto et al., “Head Analysis in Air Flow on Near-Field Optical Disk System with 2-Axis Actuator”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.44, No.5B, 2005, 2005, pp.3410-3411
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなＳＩＬを用いて十分な光学性能を得るためには、光軸に対しズレが殆どなく、しかも先端の光記録媒体等と対向する対物面である平坦部が光軸に対し略垂直であり、かつ、対物側とは反対側に設ける光学レンズとの距離を一定の距離に精度良く制御しながら組み立てる必要がある。すなわち、ＳＩＬの光軸方向をｚ軸方向とし、これと直交する平面内の互いに直交する２方向をｘ軸方向及びｙ軸方向とすると、ＳＩＬ加工時及び組み立て工程時の両方において、
（ａ）光軸と直交するｘ−ｙ平面内の位置制御
（ｂ）光軸に対する傾きを抑えるチルト制御
（ｃ）光軸方向であるｚ軸方向の位置制御
の３方向の制御を一定以上の精度をもって行うことが要求されることとなる。
しかしながら、上述したように、安定した走行が可能となるように先端部を円錐状に形成する場合は、ＳＩＬを固定するのが非常に困難であり、その為に上述したような光学的調整を実施することは極めて煩雑な作業となる。上記特許文献１におけるような円筒面を形成しても、依然として上記（ｃ）に示すｚ軸方向の高精度の調整は困難である。
【０００８】
以上の問題に鑑みて、本発明は、製造加工及び光学的調整が共に比較的簡易なＳＩＬを提供し、また集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置の組み立て時の光学的調整作業の簡易化を図ることを目的とする。
また本発明は、ＳＩＬとの組み立て製造作業の簡易なＳＩＬ用保持体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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明によるＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）は、成形可能な光透過性高屈折率材料より成り、球状部と、円錐状の先端部とを有し、この球状部及び先端部の境界近傍に、光軸と略直交する平面を有する突起部を設ける構成とする。
また、本発明は、上述のＳＩＬにおいて、突起部の外周部を、その中心位置が光軸に略合致する形状として構成する。
【００１０】
更に、本発明による集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置は、上述の本発明構成のＳＩＬを有する構成とする。
すなわち、本発明は、ＳＩＬと、このＳＩＬ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、ＳＩＬは成形可能な光透過性高屈折率材料より成り、球状部と、円錐状の先端部とを有し、この球状部及び先端部の境界近傍に、光軸と略直交する平面を有する突起部を設ける構成とする。
【００１１】
また、本発明は、ＳＩＬと、このＳＩＬ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、このＳＩＬ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集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、ＳＩＬは成形可能な光透過性高屈折率材料より成り、球状部と、円錐状の先端部とを有し、この球状部及び先端部の境界近傍に、光軸と略直交する平面を有する突起部を設ける構成とする。
【００１２】
更に、本発明は、ＳＩＬと、このＳＩＬ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、このＳＩＬ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が設けられて成る光記録再生装置において、ＳＩＬは成形可能な光透過性高屈折率材料より成り、球状部と、円錐状の先端部とを有し、この球状部及び先端部の境界近傍に、光軸と略直交する平面を有する突起部を設ける構成とする。
また、本発明によるＳＩＬ用保持体は、上述の本発明構成のＳＩＬを保持するのに適した形状として構成する。すなわち、本発明によるＳＩＬ用保持体は、ＳＩＬの球状部を保持する枠体を有し、この枠体の一部に、ＳＩＬの球状部の縁部から延長して設けられる突起部を嵌合する嵌合用凹部を設ける構成とする。
【００１３】
上述したように、本発明によるＳＩＬは、成形可能な光透過性高屈折率材料より成ることから、モールド成形が可能であり、以下に示す形状に対応する金型を用いることによって、容易に大量生産を行うことが可能となる。そして、本発明のＳＩＬは、球状部と、円錐状の先端部とを有し、この球状部及び先端部の境界近傍に、光軸と略直交する平面を有する突起部を設けることから、前述の（ｂ）及び（ｃ）に示す光軸からの傾き制御及びｚ軸方向の位置制御とを容易に調整することが可能となる。また、このような突起状の部分を設けることによって、取り扱いが容易となるため、従来に比して前述の（ａ）に示すｘ−ｙ平面上の位置制御を簡易化することができる。
また、本発明のＳＩＬにおいて、突起部の外周部を、その中心位置が光軸に略合致する形状として構成することによって、例えば光軸から等間隔の内径又は内側面を有する円形、多角形状等のＳＩＬ用保持体と組み合わせることによって極めて容易に、前述の（ａ）に示すｘ−ｙ平面上の位置制御を精度良く行うことが可能となる。
【００１４】
したがって、このような本発明構成のＳＩＬを用いることによって、製造加工及び光学的調整が共に比較的簡易な集光レンズ、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ができる。
更にまた、本発明のＳＩＬ用保持体は、ＳＩＬの球状部を保持する枠体を有し、この枠体の一部に、ＳＩＬの球状部の縁部から延長して設けられる突起部を嵌合する嵌合用凹部を設ける構成とすることから、このような突起部を備える本発明構成のＳＩＬを集光レンズと組み立てるにあたって、ＳＩＬの突起部を嵌合用凹部に嵌め込むのみという極めて簡易な作業によって組み立て製造が可能となる。したがって、本発明のＳＩＬとＳＩＬ用保持体とを組み合わせる場合は、その製造工程の簡易化により格段に生産性の向上を図ることが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製造加工及び光学的調整が共に比較的簡易なＳＩＬを提供することができる。
また、本発明のＳＩＬを用いることによって、集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置の組み立て時の光学的調整作業を簡易化することができる。
更に、本発明のＳＩＬ用保持体によれば、本発明のＳＩＬとの組み合わせにより組み立て製造工程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】
【００１６】
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。
図１及び図２は本発明の実施形態例によるＳＩＬの各例の概略断面構成図である。図１においては半球状、図２においては超半球状のＳＩＬ２の例をそれぞれ示す。本発明のＳＩＬは、成形可能な光透過性高屈折率材料より成ることから、モールド成形が可能である。そして図１及び図２に示すように、このＳＩＬ２は、球状部２ｂと、円錐状の先端部２ａとを有し、球状部２ｂと先端部２ａの境界近傍に、光軸ｃと略直交する平面７ｕを有する突起部７を設ける構成とした例である。破線矢印Ｌｉは入射光を示す。なお、突起部７はこの入射光Ｌｉを妨げない位置に形成することが必要であり、したがって、先端部２ａの一部、球状部２ｂとの境界側に形成することが望ましい。なお、球状部２ｂの一部に形成しても入射光Ｌｉに影響を及ぼさない形状である場合はこの限りではない。
ＳＩＬ２の先端部２ａにおいて、光記録媒体等と対向する頂部は光軸ｃと直交する平面状の対物面２ｃとされる。したがって、突起部７の上面７ｕはこの対物面２ｃと略平行な面として構成される。なお、対物面２ｃを平面とせず、例えば所定の曲率を有する曲面などとする場合はこの限りではない。
このように、対物面２ｃの周囲を円錐状の先端部２ａとしてＳＩＬ２を構成する場合は、前述の非特許文献１に記載されているように、平面状の対物面とする場合と比較して塵埃等の付着を効果的に抑制し、格段に安定した走行が可能となるという利点を有する。
【００１７】
なお、図１においては、ＳＩＬ２の光軸ｃと直交し、互いに直交する２方向をそれぞれ矢印ｘ及びｙで示し、また光軸ｃに沿う方向を矢印ｚとして示す。上述したように、ＳＩＬ２の製造加工時及び組み立て工程時の両方において、
（ａ）光軸と直交するｘ−ｙ平面内の位置制御
（ｂ）光軸に対する傾きを抑えるチルト制御
（ｃ）光軸方向であるｚ軸方向の位置制御
を精度良く行うことが必要である。
本発明によれば、図１に示すように、突起部７を設けることによって、その光軸ｃと略直交する上面７ｕを利用して上記（ｂ）及び（ｃ）の調整を容易に行うことが可能である。また、突起部７を設けることから、ｘ−ｙ平面内の位置制御も比較的簡易化される。
なお、突起部７の上面７ｕが、光軸ｃと略直交するとは、上記（ｂ）の光軸に対する傾き制御の際に許容されるマージン内において直交すればよいことを示す。
【００１８】
また、突起部１７の外周部７ｓの中心位置を、ＳＩＬ２の光軸に略合致する形状とすることにより、更に精度良くｘ−ｙ平面上の位置制御を行うことが可能となる。すなわちこの場合は、例えば光軸から等間隔の内径又は内側面を有する円形、多角形状等のＳＩＬ用保持体と組み合わせることによって、前述の（ａ）に示すｘ−ｙ平面上の位置制御が容易となり、より精度良く光学的な組み立て調整を行うことが可能となる。
【００１９】
この突起部７の形状としては、ＳＩＬ２の球状部２ｂの縁に沿って一周連続する鍔型の形状に限定されるものではなく、部分的に突起が設けられる形状でもよい。例えば図３Ａにその一例の概略平面構成図を示すように、球状部２ｂの上部からみて十字状に突起が点在する形状とする場合は、各突起部７の外周部７ｓの中心位置を光軸ｃと略合致させることによって、容易に光軸合わせを行うことが可能となる。
また、図３Ｂの概略平面構成図に示すように、対向する一組の突起により突起部７を構成してもよい。この場合においても、突起部７の外周部７ｓの中心位置を光軸ｃと略合致させることによって、容易に光軸合わせを行うことが可能である。図３Ａ及びＢにおいて、図１及び図２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。
なお、本発明において、ＳＩＬの突起部の外周部の中心位置が光軸に略合致するとは、光軸調整の際に許容されるマージン内で合致していればよいことを示す。
図３Ａ及び図３Ｂにおいては、光軸に対して対照的な配置として突起部７を設ける例を示すが、非対称な配置とすることもできる。この場合は、ＳＩＬ２を例えば光記録媒体との相対的走行方向に対して非対称な形状とするときに、光学レンズ等との組み立ての際の向き合わせが容易となるという利点を有する。
【００２０】
次に、本発明の実施形態例に係るＳＩＬの突起部の寸法形状について、その一例の要部の概略断面構成図を示す図４を参照して説明する。図４に示すように、このＳＩＬにおいては、突起部７の光軸とほぼ直交する平面７ｕが、球状部２ｂとの境界部ｐから離間して形成される。図４中、突起部７の光軸と略直交する平面７ｕの光軸から離間する方向の長さをｄｕ、球状部２ｂとの境界部から平面７ｕまでの間隔をｄｃ、突起部７の厚さをｄｔとして示す。
ここで平面７ｕまでの球状部２ｂとの境界部ｐからの間隔ｄｃは、１μｍ以上とすることが望ましい。これは、モールド成形によりＳＩＬを作製する際に、図４に示すように境界部ｐの形状がなまって曲面状となってしまうことによる。この間隔ｄｃが長いほどこのような境界部ｐの形状の影響を回避することができるが、長過ぎると突起部７全体の長さが長くなってしまうので、５μｍ以下程度とすることが望ましい。
【００２１】
一方、突起部７の光軸から離間する方向の長さｄｕを１０μｍ以上とすることによって、このＳＩＬ２を保持する保持体との接着剤等による接合を十分な強度をもって行うことができる。
なお、この長さｄｕは長いほど保持体との接合強度を高めることができるが、機械的強度を保持し、またＳＩＬ自体の軽量化、傾きマージンの確保のためには２００μｍ以下程度とすることが有利であり、より望ましくは１００μｍ以下、更に望ましくは５０μｍ以下程度であればよい。
【００２２】
一方、突起部７の厚さｄｔは、厚いほど機械的強度を保持することが可能となるが、厚すぎると重くなり、ＳＩＬ２を搭載するアクチュエータの性能に影響する恐れがある。更に、ＳＩＬ２の先端部２ａは光学的にその光軸に沿う方向の厚さが制限されるので、その厚さ未満であることが必要である。
すなわち、ＳＩＬ２の球状部２ｂが半径ｒの半球状である場合は、ＳＩＬ２に入射する光の入射角度をθｉとすると、円錐状の先端部２ａの斜面の光軸ｃに沿う断面の長さはｒであることから、先端部２ａの厚さはｒ×ｃｏｓθｉ未満であり、すなわち、突起部７の厚さもｒ×ｃｏｓθｉ未満であることが必要となる。
【００２３】
また、ＳＩＬ２の球状部２が半径ｒの超半球状である場合には、円錐状の先端部２ａの厚さはｒ／ｎ未満であり、突起部７の厚さもｒ／ｎ未満であることが必要である。
【００２４】
図５Ａ及びＢはこのような形状として作製した本発明の実施形態例に係るＳＩＬの各例の概略斜視構成図である。図５Ａにおいては、超半球状の球状部２ｂを有するＳＩＬ２において、その円錐形状の先端部２ａの球状部２ｂとの境界部に、光軸を中心とする円形鍔状の突起部７を設けた例を示す。図５Ｂにおいては、超半球状の球状部２ｂを有するＳＩＬ２において、同様に円錐形状の先端部２ａの球状部２ｂとの境界部に、光軸を中心とした対称な位置に取手状の突起部７を設けた例を示す。
【００２５】
図６においては、図５Ａ又はＢに示すＳＩＬ２を保持体１１６に接合して、光学レンズ３と組み合わせて集光レンズを構成した場合の一例の概略断面構成図を示す。
この例においては、保持体１１６のＳＩＬ２との接合面は、ＳＩＬ２に設ける突起部７の平面７ｕに合致する形状の平面とすることが望ましい。このような保持体１１６は成形可能な材料により例えば金型を精度良く形成することによって、容易に所望の寸法精度をもって生産性よく形成し得る。
従来は、図７に比較例としてその一例の概略断面構成図を示すように、円錐状の先端部を設けるＳＩＬ１０２の場合は、その円錐面に合致する形状の内側面を有する保持体１０８を用いることが必要であった。従って、その接合面は曲面状であるので光学的な調整、すなわち光軸に沿うｚ軸方向と、これと直交するｘ−ｙ平面内の位置制御、更に光軸の傾きの制御は極めて煩雑な作業を伴うものであり、生産性を高めることは極めて困難である。
これに対し、図６に示す本発明構成のＳＩＬ２を用いる場合は、接合面が光軸に沿うｚ軸方向と略直交する平面内であり、ｚ軸方向の位置制御及びチルト制御が極めて簡易化される。
【００２６】
一例として挙げると、従来の近接場記録用光学レンズとしては、開口数ＮＡ＝０．４２の非球面レンズより成る光学レンズ１０３と高屈折率ガラス材料より成るＳＩＬ１０２とを図７に示すように組み合わせて実効的な開口数ＮＡｅｆｆ＝１．８４を実現していた。
この集光レンズに用いるＳＩＬ１０２は、例えば（株）オハラ製の高屈折率ガラスであるＳ−ＬＡＨ７９（屈折率ｎｈ≒２．０７、商品名）を直径１ｍｍの球体に研磨して対物（先端）側を平面研磨し、更に厚さを１μｍ以下の精度で合わせ込んだ後に円錐形状に先端部を研磨して作製している。ここでＳＩＬ１０２は光学レンズ１０３に対し、光軸と直交するｘ−ｙ平面上の中心軸精度を±１．５μｍ以下、矢印ｚで示す光軸方向の軸倒れ角が０．０１度以下になるよう光学的に位置調整を行いながら保持体１０８に装着し、光学レンズ１０３と間接的に接合、固着することが要求される。
【００２７】
これに対し、本発明によれば、例えば（株）住田光学ガラス製精密モールドレンズ用光学ガラスＫ−ＰＳＦｎ２（屈折率ｎｈ≒２．０７、商品名）等を用い予め必要な精度をもって作製された金型を用いることによって、同様の実効開口数を実現するＳＩＬを容易に製造することが可能である。
またこのＳＩＬ２を光学レンズ３と組み立てる際には、図６に示すように、突起部７の平面７ｕを基準にＳＩＬ２の傾き及び光軸方向の位置を容易に調整でき、かつ突起部７の外周部７ｓを利用することで中心軸調整を容易に行うことができる。
【００２８】
なお、図６に示す例において、ＳＩＬ２と光学レンズ３とを一体に保持する保持体１１６のＳＩＬ２との接合領域は、ＳＩＬ２の球状部２ｂと突起部７との境界部から１μｍ以上離間し、光軸から離間する方向に１０μｍ以上の長さをもって構成することが望ましい。
このように、ＳＩＬ２の球状部２ｂと突起部７との境界部から１μｍ以上離間させて接合することによって、モールド成形により生じる曲面部の影響を確実に回避することができると共に、１０μｍ以上の長さをもって接合することによって、例えば接着剤等により接合する際の強度を十分に保持することができる。
【００２９】
次に、ＳＩＬ２に設ける突起部７の形状に合わせた嵌合用凹部を設けたＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）用保持体１６を用いてＳＩＬ２を光学レンズ３と組み合わせる例について、図８の概略断面構成図を参照して説明する。
この場合、図８に示すように、ＳＩＬ用保持体１６は、ＳＩＬ２の球状部を保持する枠体１６ｆを有し、この枠体１６ｆの一部に、ＳＩＬ２に設ける突起部７を嵌合する嵌合用凹部１６ｄを設ける構成とする。この嵌合用凹部１６ｄは、突起部７に設ける光軸と略直交する平面と合致する平面が設けられる。
枠体１６ｆから光軸と離間する方向に延長する部分は、ＳＩＬ２と対向する例えば光記録媒体の表面から離間するように傾斜部１６ｓを設けることが望ましい。このような傾斜部１６ｓを設けることによって、光記録媒体との衝突を抑制することができる。
そしてこの傾斜部１６ｓの外周部において、光学レンズ３と接合する平面１６ｕを設ける。
【００３０】
図９にこのＳＩＬ用保持体１６及びＳＩＬ２の分解斜視構成図示す。図９に示すように、このＳＩＬ用保持体１６は、枠体１６ｆがリング状とされ、その一部に例えばＳＩＬ２に設ける一組の突起部７を嵌め込む嵌合用凹部１６ｄを突起部７の形状に合わせて形成した例を示す。傾斜部１６ｓは図示のように、リング状の枠体１６ｆの一部から延長して設けてもよく、また二点鎖線ｅで示すように、円盤状に形成されていてもよい。嵌合用凹部１６ｄは突起部７に合わせて形成され、前述の図５に示す例のように突起部７をリング状に設ける場合は、二点鎖線ｆで示すように、嵌合用凹部１６ｄもリング状とする。また、枠体１６ｆ及び傾斜部１６ｓを一体化して二点鎖線ｅで示すように円盤状としてもよい。
【００３１】
このような構成とする場合、ＳＩＬ２の光軸と略直交する平面を有する突起部７を嵌合用凹部１６に接合することによって上述の（ｂ）及び（ｃ）に示すチルト制御及びｚ軸方向の位置制御を容易に行うことができる。またＳＩＬ２の突起部７の外周部と、ＳＩＬ用保持体２の嵌合用凹部１６ｄの内側面とをそれぞれその中心位置が光軸に略合致する形状とすることによって、突起部７の外周部を嵌合用凹部１６ｄの内側面に接合させることで上述の（ａ）に示す光軸と直交するｘ−ｙ平面上の位置制御を容易に精度良く行うことができる。
またこのＳＩＬ用保持体１６の外周部に設ける平面１６ｕを光学レンズ３と接合する際において、ＳＩＬ２と光学レンズ３との間のチルト制御、ｚ軸方向の位置制御を容易に行うことができる。更に、このＳＩＬ用保持体１６の外周部の中心位置を光軸に略合致させる形状とすることによって、ＳＩＬ２と光学レンズ３との間のｘ−ｙ平面上の位置制御も容易に精度良く行うことが可能となる。
すなわち、上述の構成とするＳＩＬ用保持体１６を本発明構成のＳＩＬ２と組み合わせることによって、ＳＩＬ２の突起部７をＳＩＬ用保持体１６の嵌合用凹部１６ｄに嵌め込むのみの極めて簡易な作業で、上述の（ａ）〜（ｃ）に示すｘ−ｙ平面上の位置制御、チルト制御、ｚ軸方向の位置制御を精度良く行うことができ、光学的調整作業の格段の簡易化を図ることができることとなる。なお、このようなＳＩＬ用保持体１６は、前述の図６において説明した保持体１１６と同様に、成形可能な材料により、所望の寸法精度で形成した金型を用いて容易に、生産性良く形成することができる。
【００３２】
なお、このＳＩＬ用保持体１６においても、その嵌合用凹部１６ｄの突起部７と接合する面を、ＳＩＬ２の球状部から１μｍ以上離間させることによって、ＳＩＬ２の球状部と突起部７との境界部においてモールド成形時に生じる曲面部の影響を回避することができる。更に、嵌合用凹部１６ｄ内の突起部７との接合領域を１０μｍ以上とすることによって、接着剤等による接合に際して十分な機械的強度を保持することが可能である。
【００３３】
次に、本発明の他の実施形態例に係るＳＩＬの一例の概略断面構成図を図１０に、またその概略斜視構成図を図１１に示す。図１０及び図１１において、図１及び図２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。この例においては、図１０に示すように、ＳＩＬ２に設ける突起部７をそのまま光軸から離間する方向に拡張し、光学レンズ３との接合部を形成した例を示す。このように拡張した突起部７の光学レンズ３との接合面を、光軸と略直交する平面７ｕとすることによって、光学レンズ３に対して上述した（ｂ）及び（ｃ）に示すチルト制御及びｚ軸方向の位置制御を容易に精度良く行うことができる。また、拡張した突起部７の外周部７ｓの中心位置が光軸と略合致するように形成することによって、上述の（ａ）に示す光軸と直交するｘ−ｙ平面上の位置制御も容易に精度良く行うことが可能となる。またこの例においては、ＳＩＬ２と保持体とをいわば一体化することによって上述の（ａ）〜（ｃ）の位置制御に加えて保持体との接合作業を不要とすることができることから、光学的組み立て調整作業を格段に簡易化することができるという利点を有する。なお、本発明においては、ＳＩＬ２を成形可能な光透過性高屈折率材料より形成するものであり、モールド成形により極めて容易にこのような保持体と一体化した形状のＳＩＬ２を形成することが可能である。
【００３４】
次に、このような本発明の実施形態例に係るＳＩＬを用いて、光記録媒体に近接場光を照射して記録再生を行う光学ピックアップ装置及び光記録再生装置を構成した例について説明する。
図１２は本発明の実施形態例に係る光学ピックアップ装置６０を備える光記録再生装置１００の概略構成図である。この光学ピックアップ装置６０においては、光源１０から出射された光の光路上に、コリメータレンズ１１、偏光ビームスプリッタ１３、４分の１波長板１４、ビームエキスパンダー１５、ダイクロイックプリズム４５が配置される。ダイクロイックプリズム４５により光路を例えば９０°偏向され、その光路上に光学レンズ３及びＳＩＬ２が、例えば前述の図８及び図９において説明したＳＩＬ用保持体１６に保持されて集光レンズ４が構成され、この集光レンズ４が２軸又は３軸アクチュエータ等より成るアクチュエータ１７に保持されて配置される。偏光ビームスプリッタ１３の反射光路上にはレンズ１８を介して受光部１９が配置される。
【００３５】
このような構成において、光源１０から出射される光はコリメータレンズ１１により平行光とされて、偏光ビームスプリッタ１３を通過する。そして４分の１波長板１４を介してビームエキスパンダー１５によってビーム幅を調整されて、ダイクロイックプリズム４５により反射されてアクチュエータ１７に搭載された集光レンズ４、すなわち光学レンズ３及びＳＩＬ２に入射され、光記録媒体１に近接場光として照射される。
光記録媒体１の記録面から反射された光は、ＳＩＬ２、光学レンズ３を介してダイクロイックプリズム４５により反射され、ビームエキスパンダー１５、１／４波長板１４を介して偏光ビームスプリッタ１３により一部反射されてレンズ１８により記録再生用の信号、またトラッキング検出用の信号として受光部１９に集光される。
【００３６】
またこの例においては、ＳＩＬ２と光記録媒体１の表面との距離を検出するいわゆるギャップ検出用光として、記録再生用の光とは異なる波長の光を用いる場合を示す。すなわちこの場合は、光源１０とは異なる波長の光源４０を用いて、この光源４０から出射される光の光路上に、コリメータレンズ４１、ビームスプリッタ４２、偏光ビームスプリッタ４３、４分の１波長板４４、ダイクロイックプリズム４５、更に光学レンズ３及びＳＩＬ２より成る集光レンズ４が配置される構成とする。またビームスプリッタ４２の反射光路上にレンズ２０を介して受光部２１が配置される。
このような構成において、光源４０からの出射光はコリメータレンズ４１により平行光とされて、ビームスプリッタ４２、偏光ビームスプリッタ４３、１／４波長板４４を介してダイクロイックプリズム４５に入射され、ダイクロイックプリズム４５において光源１０からの光と合波して、光学レンズ３、ＳＩＬ２を介して記録再生用光と共にギャップ検出用光として照射される。
光記録媒体１からのギャップ検出用光の戻り光は、ダイクロイックプリズム４５を通過し、１／４波長板４４を通過して、偏光ビームスプリッタ４３により殆ど反射されるが、この偏光ビームスプリッタ４５から漏れた光をビームスプリッタ４２で反射してレンズ２０を介して受光部２１で検出し、これによりＳＩＬ２の先端面と光記録媒体１との間の僅かな間隙、いわゆるギャップの検出を行うことができる。
【００３７】
なお、この例においては、ギャップ検出を偏光の変化を利用して検出する場合を示す。すなわち、光記録媒体とＳＩＬとのギャップが広く、ＳＩＬの光記録媒体と対向する先端面で光が略全反射する場合には、ＳＩＬ先端面で偏光が変化するので、戻り光路で偏光ビームスプリッタ４３から一部の光が漏れてくる。一方、光記録媒体とＳＩＬとが近く、近接場光が漏れて通常の反射に近い場合には偏光の変化は小さいので、偏光ビームスプリッタ４３を漏れてくる光量は小さくなる。この差すなわち、全反射戻り光量の変化を利用してギャップ検出を行うことができる。
図１２に示す光記録再生装置１００においては、この偏光の変化に基づいて受光部２１で検出されるギャップ検出用信号Ｓｇ０が制御駆動手段５０に入力される。制御駆動手段５０には、受光部１９から検出されるトラッキング信号Ｓｔ０も入力される。制御駆動手段５０においてこれらの信号に基づいてトラッキング制御信号Ｓｔ及びギャップ制御信号Ｓｇが生成され、ＳＩＬ２及び光学レンズ３を保持するアクチュエータ１７に入力されて、光記録媒体１に対するフォーカシング方向（ギャップ方向）及びトラッキング方向のＳＩＬ２の位置の制御を行うことができる。
なお、ギャップの検出方法としては、その他例えば静電容量の変化を検出する方法など、種々の方法を採ることができる。
【００３８】
また、本発明の光学ピックアップ装置及び光記録再生装置は、図１２に示す例に限定されるものではなく、その他各光学素子の配置構成等において、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。また、対象とする光記録媒体及びその光記録再生方法としては、再生のみを行う再生専用、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、光記録媒体が光磁気記録方式により記録及び／又は再生を行う場合は、光磁気記録方式と近接場光による再生方式を組み合わせ、光学ピックアップの一部に磁気コイル等を組み込む構成としてもよい。
【００３９】
以上説明したように、本発明によれば、従来ボールレンズから機械加工により１つずつ作製していたＳＩＬを量産可能な材料構成とし、かつ光学的組み立て調整を格段に簡易化することができる。従って、従来は非常に量産が困難であったＳＩＬを用いた２群レンズの生産性の向上を図ることが可能となる。
また、本発明のＳＩＬ用保持体によれば、特に本発明のＳＩＬと組み合わせることによって光学的組み立て調整を更に簡易化することができ、これを用いることによって、集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置のより一層の生産性の向上を図ることが可能である。
【００４０】
なお、本発明によるＳＩＬ及び集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置、ＳＩＬ用保持体は、上述の実施形態例において説明した材料、構成に限定されるものではなく、本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態例に係る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】本発明の実施形態例に係る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３】Ａ及びＢは本発明の実施形態例に係るソリッドイマージョンレンズの一例の概略平面構成図である。
【図４】本発明の実施形態例に係るソリッドイマージョンレンズの一例の要部の概略断面構成図である。
【図５】Ａ及びＢは本発明の実施形態例に係るソリッドイマージョンレンズの一例の概略斜視構成図である。
【図６】本発明の実施形態例に係る集光レンズの一例の概略断面構成図である。
【図７】比較例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概略断面構成図である。
【図８】本発明の実施形態例に係る集光レンズの一例の概略断面構成図である。
【図９】本発明の実施形態例に係る集光レンズの一例の概略分解斜視構成図である。
【図１０】本発明の実施形態例に係る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１１】本発明の実施形態例に係るソリッドイマージョンレンズの一例の概略斜視構成図である。
【図１２】本発明の実施形態例に係る光学ピックアップ装置を含む光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図１３】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１４】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】
【００４２】
１．光記録媒体、２．ＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）、２ａ．先端部、２ｂ．球状部、３．光学レンズ、４．集光レンズ、７．突起部、７ｕ．平面、７ｓ．外周部、１０．光源、１１．コリメータレンズ、１３．偏光ビームスプリッタ、１４．４分の１波長板、１５．ビームエキスパンダー、１６．ＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）用保持体、１６ｄ．嵌合用凹部、１６ｓ．傾斜部、１６ｕ．平面、１７．アクチュエータ、１８．レンズ、１９．受光部、２０．レンズ、２１．受光部、４０．光源、４１．コリメータレンズ、４２．ビームスプリッタ、４３．偏光ビームスプリッタ、４４．４分の１波長板、４５．ダイクロイックプリズム、５０．制御駆動手段、６０．光学ピックアップ装置、１００．光記録再生装置、１１６．保持体、１１６ｕ．平面
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図５】
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【図１１】
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