JP2003123302A

JP2003123302A - 光学ピックアップ及び光記録再生装置

Info

Publication number: JP2003123302A
Application number: JP2001312853A
Authority: JP
Inventors: Masataka Shinoda; 昌孝篠田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2003-04-25
Also published as: CN1721879A; CN1333268C

Abstract

(57)【要約】【課題】記録媒体に照射される集光スポットを縮小さ
せることができ、光記録媒体の高記録密度化・大容量化
に対応することができる光学ピックアップ及びこの光学
ピックアップを備えて高記録密度の光記録再生を行うこ
とができる光記録再生装置を提供する。【解決手段】少なくとも光源と、光源からの出射光を
収束させて光スポットを形成する集光レンズ１３とを有
して成る光学ピックアップにおいて、光源により３９０
〜４５０ｎｍの範囲内の波長の光が出射され、チタン酸
ストロンチウムから成る又はチタン酸ストロンチウムを
主成分とし、光源から出射される光に対する吸収係数が
２．０ｃｍ^-1以下である光学レンズ１１を含む１つ以上
の光学レンズ１１，１２から集光レンズ１３を構成す
る。また、この光学ピックアップを備えて、記録媒体３
０に対して記録再生を行う光記録再生装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外領域の光を出
射する光源と１つ以上のレンズから成る集光レンズとを
少なくとも備えた光学ピックアップ及びこの光学ピック
アップを備えて成る光記録再生装置（光磁気記録再生装
置を含む）に係わり、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、光学レンズの開口数を大に
して、光記録媒体（光磁気記録媒体を含む）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
な光学ピックアップ及び光記録再生装置（光磁気記録再
生装置を含む）に係わる。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディ
スク（ＭＤ）、デジタルビデオディスク（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、音楽情報、映像
情報、データ、プログラム等における更なる高音質化、
高画質化、長時間化、大容量化の要求により、さらに大
容量の光記録媒体（光磁気記録媒体を含む）及びそれを
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。

【０００３】そこで、上述した要求に対応するために、
光記録再生装置（光磁気記録再生装置を含む）において
は、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ることにより、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。

【０００４】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つつあ
り、これにより光スポットの小径化が図られつつある。

【０００５】また、例えば、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
使用して例えば開口数１以上の集光レンズを実現すると
共に、この集光レンズの対物面を記録媒体に対して光源
の波長程度の距離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。このニアフィールド光記録再生方式では、記
録媒体と集光レンズとの距離を如何にして光学的なコン
タクト状態に維持するかが重要である。また、光源から
出射されて集光レンズに入射する光束の径が小さくなる
に従って、記録媒体と集光レンズとの距離も非常に小さ
くなるため、集光レンズは形状的に大きく制約されるこ
とになる。

【０００６】ここで、上述した集光レンズを備えた光学
ピックアップの要部の概略構成図を図１２に示す。図１
２に示すように、この光学ピックアップにおいては、記
録媒体（光記録媒体もしくは光磁気記録媒体）５０があ
る対物側から順に、超半球状（半球形にさらに付加した
形状）の第１の光学レンズ５１と第２の光学レンズ５２
とを配置して成る集光レンズ５３が設けられている。第
１の光学レンズ５１及び第２の光学レンズ５２は、いず
れも屈折率がｎ＝２．０のガラスにより形成されてい
る。この集光レンズ５３により、光束Ｌを収束させて記
録媒体５０に照射することができる。また、集光レンズ
５３の対物面即ち第１の光学レンズ５１の記録媒体５０
側の面が記録媒体５０に近接しており、前述したニアフ
ィールド光記録再生方式の集光レンズ５３となってい
る。

【０００７】超半球状の第１の光学レンズ５１は、光学
レンズの曲率半径をｒ、光学レンズの屈折率をｎ、光学
レンズの厚さをｔとすると、ｔ＝ｒ（１＋１／ｎ）の関
係がある。この場合、屈折率ｎ＝２．０であるためｔ＝
１．５ｒとなる。また、第２の光学レンズ５２の開口数
によって決定される第２の光学レンズ５２と記録媒体５
０との距離をＷＤとすると、ｔ＝ｒ（１＋１／ｎ）＝
１．５ｒ＜ＷＤの条件を満足する必要がある。

【０００８】従って、第１の光学レンズ５１と第２の光
学レンズ５２との距離Ｄを、好適に且つ容易に確保する
ためには、第１の光学レンズ５１において、その曲率半
径ｒをできる限り小さく形成する、もしくはその屈折率
ｎができる限り大きくなるように材料を選定する必要が
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
光学レンズ５１の曲率半径ｒは、光学ピックアップの組
み立て精度の制約により１ｍｍ程度以下に小さくするこ
とができない。ニアフィールド光記録再生方式において
は、集光レンズ５３が一般的に対物側から順に配置され
た第１の光学レンズ５１と第２の光学レンズ５２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、開口数が大きくなるほどこれら第１の光学
レンズ５１及び第２の光学レンズ５２の組み立てに高精
度が求められ、かつ環境の変化に対してもこの高精度を
維持することが求められる。そして、あまりにも光学レ
ンズの曲率半径が小さいと、２枚の光学レンズ５１，５
２から成る集光レンズ５３の組み立て精度を高くするこ
とができなくなるため、第１の光学レンズ５１の曲率半
径ｒを１ｍｍ程度以下に小さくすることはできない。

【００１０】また、従来は、光学レンズの材料にガラス
を使用していたため、光学レンズの屈折率ｎは上述した
２．０程度が限界であった。従って、第１の光学レンズ
５１の厚さｔは１．５ｍｍ程度が限界であり、それ以上
小さくすることはできなかった。

【００１１】一方、このニアフィールド光記録再生方式
において高記録密度化を実現するためには、従来の光記
録再生方式と同様に、光源の出射波長の短波長化や集光
レンズの開口数の増大により、記録媒体に照射される集
光スポットの大きさ・面積を縮小させる必要がある。こ
こで、集光スポットの面積は集光レンズの開口数の２乗
に半比例するので、ニアフィールド光記録再生方式にお
ける高密度化を実現するためには、集光レンズの開口数
を増大させることが有効である。

【００１２】図１２に示した第１の光学レンズ５１が超
半球光学レンズである構成において、ニアフィールド集
光レンズ５３の開口数ＮＡは、ＮＡ＝（第２の光学レン
ズ５２の開口数）×（第１の光学レンズ５１の屈折率
ｎ）×（第１の光学レンズ５１の屈折率ｎ）で表され
る。前述したように、従来は第１及び第２の光学レンズ
５１，５２の材料にガラスを使用していたため、第１の
光学レンズ５１の屈折率ｎは２．０程度が限界であっ
た。このため、例えば第２の光学レンズ５２の開口数を
０．４５とすると、ニアフィールド集光レンズ５３の開
口数ＮＡは、ＮＡ＝０．４５×２．０×２．０＝１．８
となり、それ以上開口数ＮＡを増大させることができな
かった。従って、ガラス材料を使用した従来のニアフィ
ールド集光レンズ５３では、高記録密度化に限界があっ
た。

【００１３】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、記録媒体に照射される集光スポットを縮小させ
ることができ、光記録媒体の高記録密度化・大容量化に
対応することができる光学ピックアップ及びこの光学ピ
ックアップを備えて高記録密度の光記録再生を行うこと
ができる光記録再生装置を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の光学ピックアッ
プは、少なくとも光源と、光源からの出射光を収束させ
て光スポットを形成する集光レンズとを有して成り、光
源により３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長の光が出射
され、集光レンズがチタン酸ストロンチウムから成る又
はチタン酸ストロンチウムを主成分とし、光源から出射
される光に対する吸収係数が２．０ｃｍ^-1以下である光
学レンズを含む１つ以上の光学レンズから構成されてい
るものである。

【００１５】本発明の光記録再生装置は、少なくとも光
源と、光源からの出射光を収束させて光スポットを形成
する集光レンズとを有して成る光学ピックアップを備
え、記録媒体に対して記録再生を行うものであって、光
源により３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長の光が出射
され、集光レンズがチタン酸ストロンチウムから成る又
はチタン酸ストロンチウムを主成分とし、光源から出射
される光に対する吸収係数が２．０ｃｍ^-1以下である光
学レンズを含む１つ以上の光学レンズから構成されてい
るものである。

【００１６】上述の本発明の光学ピックアップの構成に
よれば、光学レンズがチタン酸ストロンチウムから成る
又はチタン酸ストロンチウムを主成分とすることから、
光源から出射される３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長
の光に対して、高い屈折率（２．６程度以上）及び高い
透過率を有する。これにより、光源から出射される光を
３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長即ち従来の可視光領
域の光源よりも短い波長として集光スポットを縮小化さ
せると共に、光学レンズの屈折率が高いことにより集光
レンズの開口数を大きくして、さらに集光スポットを縮
小化させることができる。また、光学レンズの光源から
出射される光（３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長）に
対する吸収係数が２．０ｃｍ^-1以下であることから、光
の損失が少なくなり光記録再生の効率を高くすることが
できる。

【００１７】上述の本発明の光記録再生装置の構成によ
れば、上述の本発明の光学ピックアップを備えて、記録
媒体に対して記録再生が行われる構成としたことによ
り、記録媒体に対して効率よく高い記録密度で光記録再
生を行うことが可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は、少なくとも光源と、光
源からの出射光を収束させて光スポットを形成する集光
レンズとを有して成る光学ピックアップであって、光源
により３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長の光が出射さ
れ、集光レンズがチタン酸ストロンチウムから成る又は
チタン酸ストロンチウムを主成分とし、光源から出射さ
れる光に対する吸収係数が２．０ｃｍ^-1以下である光学
レンズを含む１つ以上の光学レンズから構成されている
光学ピックアップである。

【００１９】また本発明は、上記光学ピックアップにお
いて、光源をＧａＮ半導体レーザで構成する。

【００２０】また本発明は、上記光学ピックアップにお
いて、対物側から順に、チタン酸ストロンチウムから成
る又はチタン酸ストロンチウムを主成分とする光学レン
ズと、他の光学レンズとが光軸を合致させて配置されて
集光レンズを構成する。

【００２１】本発明は、少なくとも光源と、光源からの
出射光を収束させて光スポットを形成する集光レンズと
を有して成る光学ピックアップを備え、記録媒体に対し
て記録再生を行う光記録再生装置であって、光源により
３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長の光が出射され、集
光レンズがチタン酸ストロンチウムから成る又はチタン
酸ストロンチウムを主成分とし、光源から出射される光
に対する吸収係数が２．０ｃｍ^-1以下である光学レンズ
を含む１つ以上の光学レンズから構成されている光記録
再生装置である。

【００２２】また本発明は、上記光記録再生装置におい
て、光源をＧａＮ半導体レーザで構成する。

【００２３】また本発明は、上記光記録再生装置におい
て、対物側から順に、チタン酸ストロンチウムから成る
又はチタン酸ストロンチウムを主成分とする光学レンズ
と、他の光学レンズとが光軸を合致させて配置されて集
光レンズを構成する。

【００２４】まず、本発明の具体的な実施の形態の説明
に先立ち、本発明の概要を説明する。本発明において
は、チタン酸ストロンチウムから成る又はチタン酸スト
ロンチウムを主成分とする光学レンズを用いる。即ち光
学レンズがチタン酸ストロンチウム以外の他の成分を含
んでいてもよい。以下、このチタン酸ストロンチウムか
ら成る又はチタン酸ストロンチウムを主成分とする光学
レンズを、チタン酸ストロンチウム製の光学レンズと称
する。チタン酸ストロンチウムは、一般的な化学式がＳ
ｒＴｉＯ₃である。本発明において、チタン酸ストロン
チウムはＳｒ：Ｔｉ：Ｏのモル比（組成比）が１：１：
３であるものだけでなく、それ以外の組成であるものも
含む。

【００２５】好ましくは、チタン酸ストロンチウム製光
学レンズをチタン酸ストロンチウム単結晶から構成す
る。これにより、多結晶材料のような粒界や、ガラス材
料のような脈理がないために、入射光の散乱や吸収を起
こさずにすむ利点を有する。また、主成分のチタン酸ス
トロンチウムに添加される他の成分としては、例えば、
屈折率増大もしくは透過率増大のためＴａ，Ｃａ，Ｚ
ｒ，Ｋ，Ｂａ等が挙げられる。これらの成分を添加して
も単結晶とすることができることから、光学レンズ材料
として好適である。

【００２６】また、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ
Ｏ₃）は、その結晶構造が立方晶であることから、結晶
軸によらず屈折率が全方向で一定である光学的等方性を
有している。このため、チタン酸ストロンチウム製光学
レンズを作製する際に、結晶軸方向を気にせずに切断、
加工、研磨を行うことができる。従って、ガラス材料と
同程度なコストで加工することが可能である。

【００２７】また、チタン酸ストロンチウム製光学レン
ズを構成する単結晶は、ベルヌーイ法等で作製すること
ができる。ベルヌーイ法は、工業用途として比較的大き
な単結晶が短時間で育成でき、量産性のある結晶育成方
法である。

【００２８】また、本発明では、上述の光学レンズ即ち
チタン酸ストロンチウム製の光学レンズを含む１つ以上
の光学レンズから集光レンズを構成する。即ち次のＡ〜
Ｃのいずれかの構成の集光レンズを構成する。Ａ．チタ
ン酸ストロンチウム製の光学レンズ１つから成る集光レ
ンズＢ．チタン酸ストロンチウム製の光学レンズを複数
組み合わせた集光レンズＣ．チタン酸ストロンチウム製
の光学レンズと他の材料の光学レンズを組み合わせた集
光レンズ尚、Ｃの構成においては、複数の光学レンズの
うち最も対物側即ち最も記録媒体側に、チタン酸ストロ
ンチウム製の光学レンズを配置する。

【００２９】また、光源として、３９０〜４５０ｎｍの
範囲内の波長の光を出射する光源を用いる。即ち、従来
の可視光領域の波長（例えば６３５ｎｍ）の光を出射す
る光源よりも、短い波長の光を出射する光源を用いる。
このような光源としては、例えばＧａＮ半導体レーザが
挙げられる。そして、この光源と上述の集光レンズとを
少なくとも備えて光学ピックアップを構成する。

【００３０】これにより、光源から出射される光を短波
長化して集光レンズによる集光スポットを小さくするこ
とができる。また、チタン酸ストロンチウムが３９０〜
４５０ｎｍの範囲内の波長の光に対して２．６程度と高
い屈折率を有するため、集光レンズの開口数を大きくす
ることが可能になる。この集光レンズの開口数を大きく
することによっても、集光スポットを小さくすることが
できるため、光源の短波長化と合わせて、高記録密度化
に対応することが可能になる。

【００３１】また、チタン酸ストロンチウム製の光学レ
ンズは、上述の３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長の光
に対する光透過性（光透過率）が優れている。本発明に
おいては、さらにチタン酸ストロンチウム製の光学レン
ズの光源から出射される光（３９０〜４５０ｎｍの範囲
内の波長の光）に対する吸収係数を２．０ｃｍ^-1以下と
する。これにより、チタン酸ストロンチウム製の光学レ
ンズによる光の損失が少なくなり光記録再生の効率を高
くすることができる。吸収係数は小さいことが好まし
く、望ましくは吸収係数を０．１ｃｍ^-1以下として光学
レンズによる損失がほとんどないようにする。吸収係数
を０．１ｃｍ^-1とすると、５ｍｍの厚さの光学レンズで
内部透過率を９５％以上とすることができる。

【００３２】ところで、単結晶チタン酸ストロンチウム
の３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長の光に対する屈折
率はほぼ同じであるが、３９０〜４５０ｎｍの範囲内の
波長の光に対する吸収係数は結晶により異なる。

【００３３】従って、吸収係数が２．０ｃｍ^-1以下とな
るように、チタン酸ストロンチウム製光学レンズの組成
や製造条件等を制御する必要がある。例えば酸素欠陥濃
度やチタン酸ストロンチウムのＳｒ／Ｔｉの組成比を制
御・最適化することにより、吸収係数を２．０ｃｍ^-1以
下と小さくすることができる。酸素欠陥濃度は、単結晶
の結晶育成後に酸素雰囲気中で熱処理する時間を変更す
ることによって調整することができる。Ｓｒ／Ｔｉの組
成比を例えば１より小さくする（Ｔｉリッチの組成とす
る）ことにより、吸収係数を小さく制御することができ
る。また、チタン酸ストロンチウムにＴａ，Ｃａ，Ｚ
ｒ，Ｋ，Ｂａ等の添加物を添加することによっても吸収
係数を制御することが可能である。

【００３４】そして、チタン酸ストロンチウムは高い屈
折率を有することから、上述したように集光レンズの開
口数を大きく（例えば２．０以上）することができ、集
光レンズの小型化や薄型化が可能となる。これにより、
比較的低いコストで光学ピックアップ装置や光記録再生
装置等に搭載が可能である。

【００３５】また、対物側から順に、チタン酸ストロン
チウム製の光学レンズと、他の光学レンズ（チタン酸ス
トロンチウム製の光学レンズ或いは他の材料の光学レン
ズ）とを、光軸を合致させて配置した構成とした場合、
即ちチタン酸ストロンチウム製の光学レンズを含む複数
の光学レンズにより集光レンズを構成した前述のＢ又は
Ｃの構成では、集光レンズに入射する光束の径を小とす
ることが可能となる。これは、対物側に配置したチタン
酸ストロンチウム製の光学レンズの屈折率が高いため、
同じ集光レンズの開口数（例えば２．０）を実現するた
めに必要な他の光学レンズの開口数を小さくすることが
可能になり、この他の光学レンズの曲率半径を小さくす
ることが可能になるからである。曲率半径が小さくなれ
ば、入射する光束の径を小としても、他の光学レンズか
ら記録媒体までの距離を充分確保して、複数の光学レン
ズから構成された集光レンズにおいて高い組み立て精度
を実現することができる。このように集光レンズに入射
する光束の径を小とすることが可能になるため、光記録
媒体のフォーカシング方向やトラッキング方向に制御駆
動される集光レンズの小型軽量化を図ることができると
共に、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。

【００３６】従って、本発明により、光源の短波長化及
び記録媒体の高密度化・大容量化に対応する光学ピック
アップ及び光記録再生装置を提供することが可能とな
る。

【００３７】尚、本発明の光学ピックアップは、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、本発明の光学ピックアップは、光磁気記録媒
体に対して光磁気記録再生を行うものも含み、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た構成
例えば光学ピックアップの一部に磁気コイル等を組み込
んだものを含むものである。また、本発明の光記録再生
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。

【００３８】そして、本発明を、例えば図１２に示した
構成と同様に、対物側から順に配置された第１の光学レ
ンズと第２の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、及びこの光学ピックアップを具
備する光記録再生装置に適用することができる。以下、
この構成に本発明を適用した場合を、本発明に係る光学
ピックアップの具体的な実施の形態として説明する。

【００３９】本発明の一実施の形態として光学ピックア
ップの要部の概略構成図を図１に示す。また、図１に示
す光学ピックアップを構成する光学系の構成の一形態を
図２に示す。

【００４０】図１及び図２に示すように、図示しない光
源例えば半導体レーザと、光束Ｌを記録媒体（光記録媒
体又は光磁気記録媒体）３０に集光する集光レンズ１３
と、光源から出射された光束Ｌ１と記録媒体３０で反射
した光束Ｌ２とを分離する第１のビームスプリッタ１４
と、記録媒体３０で反射した光束Ｌ２を２つの光束に分
離する第２のビームスプリッタ１５を有して、光学ピッ
クアップが構成されている。

【００４１】光源は、３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波
長の光を出射する構成とする。集光レンズ１３は、記録
媒体３０側から順に、第１の光学レンズ１１及び第２の
光学レンズ１２をそれぞれの光軸が一致するように配置
して成る。

【００４２】また、記録媒体３０が例えばディスク状媒
体である場合には、図示を省略するスピンドルモータに
記録媒体３０が装着されることにより所定の回転数で回
転される。尚、実際には第１の光学レンズ１１及び記録
媒体３０は互いに接触してはいないが、これら光学レン
ズ１１及び記録媒体３０の間隔が光学レンズ１１の厚さ
ｔと比較して充分に小さいため（例えば数万分の１程
度）、図１及び図２においては接触しているように描か
れている。以下の図においても同様である。

【００４３】そして、本実施の形態の光学ピックアップ
において、集光レンズ１３のうち、少なくとも記録媒体
３０側の第１の光学レンズ１１を前述したチタン酸スト
ロンチウム製の光学レンズ（チタン酸ストロンチウムか
ら成る又はチタン酸ストロンチウムを主成分とする光学
レンズ）により構成する。尚、第２の光学レンズ１２の
材料は特に限定されず、チタン酸ストロンチウム製レン
ズ、ガラス製レンズ、その他の材料から成るレンズのい
ずれであってもよい。

【００４４】次に、図１及び図２に示す光学ピックアッ
プにおける、光の経路と各部品における作用等を説明す
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
る。そして、この往路光の光束Ｌ１は、第１のビームス
プリッタ１４を透過して、集光レンズ１３を介して記録
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、再び集光レンズ１３を透過して、第１
のビームスプリッタ１４で反射されて、光束Ｌ２となっ
て第２のビームスプリッタ１５に入射する。第２のビー
ムスプリッタで反射された復路光（光束Ｌ３）は、図示
しない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。第２のビームスプリッタを
通過した復路光（光束Ｌ４）は、図示しないフォーカシ
ング用光検出器に集光され、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。

【００４５】また、図１及び図２に示す光学ピックアッ
プには、集光レンズ１３をトラッキング方向やフォーカ
シング方向に制御駆動させ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
れている２軸アクチュエータや、磁気ヘッド等に用いら
れているスライダ等が挙げられる。これら集光レンズ１
３の制御駆動手段の形態を次に示す。

【００４６】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、２軸アクチュエータを採用した場合
の概略構成図を図３に示す。図３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せる（トラッ
キング用）コイル１７と、集光レンズ１３をフォーカシ
ング方向に制御駆動させる（フォーカシング用）コイル
１８とから成る２軸アクチュエータ１６に、集光レンズ
１３（１１，１２）が固着されている。

【００４７】この２軸アクチュエータ１６は、さらに記
録媒体３０と第１の光学レンズ１１との距離を制御する
ことが可能な構成とされる。例えば戻り光量をモニタし
て距離情報をフィードバックすることにより、第１のレ
ンズ１１と記録媒体３０の距離を一定に保ち、かつ第１
のレンズ１１と記録媒体３０の衝突を避けることができ
る。また、この２軸アクチュエータ１６は、戻り光量を
モニタして位置情報をフィードバックすることにより、
トラッキング用コイル１７の駆動によって集光レンズ１
３をトラッキング方向に移動させて、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。

【００４８】次に、図１及び図２に示した集光レンズ１
３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、トラッキン
グ方向に制御駆動されるスライダ２１に、集光レンズ１
３（１１，１２）が固着されている。このスライダ２１
は、弾性体例えば記録媒体３０の面触れ方向にのみ弾性
を有するジンバル２２を介して、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。この可動
光学部は、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される。そして、記録
媒体３０の回転に伴い発生する気体流が記録媒体３０と
スライダ２１との間に流れ込むとともに、弾性体である
ジンバル２２の記録媒体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が記録媒体３０に対し
て一定の距離、たとえば５０ｎｍの距離を保ちつつ浮上
するように構成される。即ち、記録媒体３０を所定の回
転数で回転させて記録媒体３０からの情報の再生時或い
は記録媒体３０への情報の記録時において、集光レンズ
１３を構成する第１の光学レンズ１１と記録媒体３０と
の距離がスライダ２１によりほぼ一定距離に保たれた状
態となる。

【００４９】尚、光学ピックアップに、さらに必要に応
じて、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１６もしくはスライダ２
１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１３（１１，１２）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、２枚の光学レンズ１１，
１２の間隔を変えることで補正を行うことができるリレ
ーレンズを、第１のビームスプリッタ１４と第２の光学
レンズ１２の間に挿入して構成してもよい。また、図４
に示したように第１の光学レンズ１１及び第２の光学レ
ンズ１２がスライダ２１に固着されている場合に、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２つの光学
レンズのうち、第１の光学レンズ１１をスライダ２１に
固定する一方、第２の光学レンズ１２を例えば圧電素子
等により第１の光学レンズ１１に対して例えば光軸方向
に相対的に可動するように構成してもよい。

【００５０】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（ハードディ
スクドライブ等の磁気記録再生装置に採用されているス
タック型の記録媒体に類似した構造）の場合では、図５
に示すように、スライダ２１にさらに光軸をほぼ９０度
曲げるミラー２３を設ける構成が好適である。このよう
な構成とすることにより、光記録再生装置の各光記録媒
体間の間隔を小とすることができるので、結果的に光記
録再生装置の小型化、薄型化を図ることができる。

【００５１】次に、第１の光学レンズ１１の形状につい
て説明する。第１の光学レンズ１１の形状は、図１〜図
５に示した超半球状に限定されるものではなく、その他
の形状も採用することができる。以下、第１の光学レン
ズ１１の形状を変更した形態を示す。

【００５２】図６は、第１の光学レンズ１１に、半球状
の光学レンズ１１Ａを採用した場合を示している。この
とき、レンズの厚さは曲率半径ｒと一致する。また、図
７は、第１のレンズ１１に、図１と同様の超半球状の光
学レンズ１１Ｂを採用した場合を示している。半球形に
さらに、球の上半分の一部をｒ／ｎの厚さだけ付加して
いる。このとき、レンズの厚さはｒ（１＋１／ｎ）とな
る。これらの場合には、記録媒体３０と対向する対物面
が平面となっており、対物面の反対側の面は凸球面とな
っている。また、周側面において２軸アクチュエータ１
６もしくはスライダ２１と固着される。

【００５３】次に、図８は、図６に示した半球状から、
対物面を円錐状に加工した形状の光学レンズ１１Ｃを採
用した場合を示している。また、図９は、図７に示した
超半球状から、対物面を円錐状に加工した形状の光学レ
ンズ１１Ｄを採用した場合を示している。ニアフィール
ド光記録再生方式においては、記録媒体３０と第１の光
学レンズ１１との距離が数十ｎｍ程度と非常に近接して
いることから、このように対物面を円錐状に加工するこ
とにより、記録媒体３０もしくは第１の光学レンズ１１
の傾きに対する許容度を拡大することができる。

【００５４】また、ニアフィールド光記録再生方式にお
いて記録媒体３０を光磁気記録媒体とする場合には、記
録時かつ／又は再生時に磁界が必要になる。この場合に
は、図１０もしくは図１１に示すように、第１の光学レ
ンズ１１の対物面の一部に磁気コイル２５等の磁界印加
手段を取り付けて構成してもよい。図１０は、半球形の
光学レンズ１１Ｅの対物面を、中心付近を残すように加
工して磁気コイル２５を設けた場合を示している。図１
１は、超半球形の光学レンズ１１Ｆの対物面を、中心付
近を残すように加工して磁気コイル２５を設けた場合を
示している。

【００５５】続いて、実際にチタン酸ストロンチウムの
試料を作製して、各種特性を調べた。

【００５６】（実施例１）実施例１として、ベルヌーイ
法で作製されたＳｒＴｉＯ₃（チタン酸ストロンチウ
ム）単結晶材料Ａを、（１００）面をｚ軸として、大き
さ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ２ｍｍに加工し、さらに両
表面を高学研磨して試料を用意した。

【００５７】（比較例１）比較例１として、株式会社オ
ハラ製の高屈折率ガラスＳ−ＬＡＨ７９材料を大きさ１
０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ２ｍｍに加工し、さらに両表面
を光学研磨して試料を用意した。

【００５８】次に、これら実施例１と比較例１の各試料
の屈折率を、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン株式会
社製分光エリプソメータＶＡＳＥにて、波長３８０ｎｍ
から８００ｎｍまで測定した。これら実施例１と比較例
１の各試料の屈折率の波長依存性を、図１３に比較して
示す。

【００５９】図１３より、比較例１のガラス材料では屈
折率が２．０から２．１程度であるのに対して、実施例
１のＳｒＴｉＯ₃材料では波長３８０ｎｍから８００ｎ
ｍまでのすべての波長範囲でガラス材料の屈折率を大き
く超えており、その値も波長４００ｎｍ付近で２．６以
上に達することがわかる。

【００６０】さらに、実施例１と比較例１の各試料につ
いて、波長４１５ｎｍにおける屈折率を測定した。ま
た、この屈折率の測定結果に基づき、第１の光学レンズ
に実施例１と比較例１の材料をそれぞれ使用して、この
第１の光学レンズと開口数０．４５の第２の光学レンズ
とを組み合わせて、図１及び図１２に示した形態の集光
レンズ１３，５３を組み立てたときの集光レンズの開口
数を計算した。これら屈折率の測定結果及び集光レンズ
の開口数の計算結果を表１に示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】表１から明らかなように、ガラス材料の中
では高い屈折率を有するＳ−ＬＡＨ７９に比較して、Ｓ
ｒＴｉＯ₃の屈折率と、この材料を使用して作製した集
光レンズの開口数は、明らかにガラス材料よりも大きい
ことがわかる。

【００６３】そして、集光レンズで集光された光スポッ
トの面積は、集光レンズの開口数の２乗に反比例して縮
小することができる。従って、ＳｒＴｉＯ₃はＳ−ＬＡ
Ｈ７９に比べて、２．６倍も高密度な光記録媒体の記録
再生が可能となる光ピックアップ装置を実現できること
がわかる。

【００６４】（実施例２）実施例２として、ベルヌーイ
法で作製されたＳｒＴｉＯ₃単結晶材料Ａを、（１０
０）面をｚ軸として、大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ
２ｍｍに加工して、両表面を光学研磨して試料を用意し
た。

【００６５】（比較例２）比較例２として、結晶育成後
の酸素雰囲気中での熱処理時間をＳｒＴｉＯ₃単結晶材
料Ａよりも短くすることにより吸収係数を大きくした、
同じくベルヌーイ法で作製されたＳｒＴｉＯ₃単結晶材
料Ｂを、（１００）面をｚ軸として、大きさ１０ｍｍ×
１０ｍｍ、厚さ２ｍｍに加工して、両表面を光学研磨し
て試料を用意した。

【００６６】次に、これら実施例２と比較例２の試料の
屈折率及び吸収係数を、ジェー・エー・ウーラム・ジャ
パン株式会社製分光エリプソメータＶＡＳＥにて、波長
３８０ｎｍから８００ｎｍまで測定した。

【００６７】まず、実施例２及び比較例２の屈折率の波
長依存性を比較して図１４に示す。図１４より、屈折率
の波長依存性は、波長３８０ｎｍから８００ｎｍまでの
すべての波長範囲で、実施例２及び比較例２がほぼ一致
しており、その値は波長４００ｎｍ付近で２．６以上に
達した。

【００６８】次に、実施例２と比較例２の吸収係数の波
長依存性を比較して図１５に示す。図１５より、実施例
２と比較例２の吸収係数は、波長５００ｎｍ以下で大き
く異なり、比較例２では波長５００ｎｍ以下で大きく増
大することがわかる。これは、比較例２の結晶育成後の
酸素雰囲気中での熱処理時間が短かったためであり、結
晶中の酸素欠陥サイトが完全に酸素と結合できなかった
ために、結晶中に多数の酸素欠陥サイトが存在し、その
結果として、それら酸素欠陥サイトが波長５００ｎｍ以
下の紫外線域での光を多く吸収し、吸収係数の増大を招
いてしまったためと考えられる。

【００６９】次に、実施例２及び比較例２の試料をそれ
ぞれ超半球状の第１の光学レンズ１１に用いて、この超
半球状の第１の光学レンズ１１の厚さを２ｍｍとし、共
に第２の光学レンズ１２にガラス材料の光学レンズを使
用して、図１のような形態の集光レンズ１３を組み立て
たときの集光レンズ１３の波長４１５ｎｍにおける内部
透過率を求めた。これら実施例２及び比較例２につい
て、波長４１５ｎｍにおける吸収係数と、集光レンズ１
３の波長４１５ｎｍにおける内部透過率を比較して、そ
れぞれ表２に示す。

【００７０】

【表２】

【００７１】表２から明らかなように、実施例２と比較
例２を比較すると、屈折率の波長依存性は同じであって
も、吸収係数の波長依存性が大きく異なるため、集光レ
ンズとして組み立てたときの内部透過率が全く違ってし
まうことがわかる。実施例２のＳｒＴｉＯ₃単結晶Ａ
は、吸収係数が小さいために、集光レンズとして組み立
てたときの内部透過率を１００％とすることができた。
一方、比較例２のＳｒＴｉＯ₃単結晶Ｂは、吸収係数が
大きいために、集光レンズとして組み立てたときの内部
透過率を全く得ることができなかった。

【００７２】以上のことから、光源から出射される光の
波長例えばＧａＮ半導体レーザの発振波長３９０ｎｍか
ら４５０ｎｍの波長に対して、吸収係数を２ｃｍ^-1以
下、好適には０．１ｃｍ^-1以下となるように制御された
結晶材料を使用したチタン酸ストロンチウム製光学レン
ズにより、ガラス材料から成る光学レンズに比べて、
２．６倍も高密度な光記録媒体の記録再生が可能となる
光ピックアップ及び光記録再生装置を実現することがで
きる。

【００７３】次に、図１に示した光学ピックアップの構
成において、集光レンズ１３の２つのレンズ即ち第１の
光学レンズ１１及び第２の光学レンズ１２を共に波長４
１５ｎｍに対して屈折率２．６１のチタン酸ストロンチ
ウム単結晶により形成し、第１の光学レンズ１１と記録
媒体３０との距離を例えば４０ｎｍに保ちつつニアフィ
ールド記録再生を行う場合を考える。尚、第１の光学レ
ンズ１１は、超半球状のソリッドイマージョンレンズ
（ＳＩＬ）により形成するものとする。このとき、第２
の光学レンズ１２の開口数を０．４５とすると、集光レ
ンズ１３の開口数ＮＡは３．０６６となる。そして、第
２の光学レンズ１２と記録媒体３０との距離をＷＤと
し、第１の光学レンズ１１の厚さをｔとし、第１の光学
レンズ１１の凸球面の曲率半径をｒとした場合、ｔ＝ｒ
（１＋１／ｎ）＝１．３８３１ｒ＜ＷＤの条件を満たす
必要がある。この条件は、第１の光学レンズをガラス材
料とした場合（１．５ｒ＜ＷＤ）より条件が緩和されて
おり、第２の光学レンズ１２と記録媒体３０との距離Ｗ
Ｄを余裕をもって確保することができる。

【００７４】ところで、図１及び図１２に示したニアフ
ィールド光記録再生方式の光学ピックアップの構成にお
いて、超半球状の第１の光学レンズ１１，５１にそれぞ
れ前述した実施例１のＳｒＴｉＯ₃単結晶と比較例１の
Ｓ−ＬＡＨ７９（ガラス）とを用いた場合を比較する。
そして、実施例１及び比較例１について、波長４１５ｎ
ｍにおける屈折率と、第１の光学レンズ１１，５１の厚
さｔ＝ｒ（１＋１／ｎ）に係わる要素（１＋１／ｎ）の
数値とを比較して、表３に示す。

【００７５】

【表３】

【００７６】表３に示すように、（１＋１／ｎ）の数値
が、実施例１の場合は１．３８２５となり、比較例１の
場合は１．４８５１となる。この比較からわかるよう
に、実施例１のＳｒＴｉＯ₃単結晶では屈折率（２．６
１４６）が大であることにより、第１の光学レンズ１１
の厚さｔを比較例１のガラス材料に対して７％程度小さ
くすることができる。即ち、より半球レンズに近い厚さ
において超半球状レンズによるニアフィールド記録再生
が実現できることがわかる。

【００７７】従って、図１に示したように、第２の光学
レンズ１２と記録媒体３０との距離ＷＤを十分に確保す
ることができると共に、第２の光学レンズ１２に入射す
る光束Ｌの径を容易に小とすることもできる。これによ
り、第１の光学レンズ１１を薄くすることができ、第１
の光学レンズ１１及び第２の光学レンズ１２の径を小さ
くすることができるため、これら第１及び第２の光学レ
ンズ１１，１２を軽量化して、第１及び第２の光学レン
ズ１１，１２から成る集光レンズ１３を軽量化すること
ができる。従って、記録媒体３０のフォーカス方向やト
ラッキング方向に制御駆動される集光レンズ１３の重量
が小となるために、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。

【００７８】本発明は、上述の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他
様々な構成が取り得る。

【００７９】

【発明の効果】上述の本発明によれば、集光レンズの開
口数を大きくすることができ、且つ小型軽量の集光レン
ズを容易に得ることが可能になる。従って、従来のガラ
ス材料により形成した集光レンズを用いた場合と比較し
て、大幅に記録密度を向上することができ、高記録密度
・大容量の記録媒体の記録再生が可能となる光ピックア
ップ及び光記録再生装置を実現することができる。

【００８０】また、チタン酸ストロンチウムから成る又
はチタン酸ストロンチウムを主成分とする光学レンズと
他の光学レンズを対物側から順に光軸を合致させて配置
して集光レンズを構成したときには、集光レンズに入射
する光束の径を小とすることが可能となる。これによ
り、記録媒体のフォーカシング方向やトラッキング方向
に制御駆動される集光レンズの小型軽量化を図ることが
できると共に、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可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の光学ピックアップの要
部の概略構成図である。

【図２】図１の光学ピックアップの光学系の一形態を示
す図である。

【図３】図１及び図２の集光レンズの制御駆動手段とし
て２軸アクチュエータを採用した概略構成図である。

【図４】図１及び図２の集光レンズの制御駆動手段とし
てスライダを採用した概略構成図である。

【図５】スライダにミラーを設けた場合の概略構成図で
ある。

【図６】第１の光学レンズの形状の一形態を示す図であ
る。

【図７】第１の光学レンズの形状の一形態を示す図であ
る。

【図８】第１の光学レンズの形状の一形態を示す図であ
る。

【図９】第１の光学レンズの形状の一形態を示す図であ
る。

【図１０】第１の光学レンズの形状の一形態を示す図で
ある。

【図１１】第１の光学レンズの形状の一形態を示す図で
ある。

【図１２】ニアフィールド光記録方式の集光レンズを備
えた光学ピックアップの要部の概略構成図である。

【図１３】実施例１及び比較例１の屈折率の波長依存性
を比較した図である。

【図１４】実施例２及び比較例２の屈折率の波長依存性
を比較した図である。

【図１５】実施例２及び比較例２の吸収係数の波長依存
性を比較した図である。

【符号の説明】

１１第１の光学レンズ、１２第２の光学レンズ、１
３集光レンズ、１６２軸アクチュエータ、２１スラ
イダ、２２ジンバル、２３ミラー、２５磁気コイ
ル、３０記録媒体（光記録媒体又は光磁気記録媒体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１１Ｂ 7/125 Ｇ１１Ｂ 7/125 Ａ 11/105 ５６６ 11/105 ５６６ＣＦターム(参考） 2H087 KA13 LA01 NA00 PA02 PA17 PB02 QA02 QA05 QA11 QA21 QA33 QA41 UA00 UA02 4G077 AA02 AB04 BC42 HA01 5D075 AA03 CD06 CD17 5D119 AA22 BA01 FA05 JA34 JA43 5D789 AA22 BA01 CA21 CA22 CA23 FA05 JA34 JA43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも光源と、該光源からの出射光
を収束させて光スポットを形成する集光レンズとを有し
て成る光学ピックアップであって、上記光源により、３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長の
光が出射され、上記集光レンズが、チタン酸ストロンチウムから成る又
はチタン酸ストロンチウムを主成分とし、上記光源から
出射される光に対する吸収係数が２．０ｃｍ^-1以下であ
る光学レンズを含む１つ以上の光学レンズから構成され
ていることを特徴とする光学ピックアップ。
【請求項２】上記光源がＧａＮ半導体レーザで構成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の光学ピック
アップ。
【請求項３】対物側から順に、チタン酸ストロンチウ
ムから成る又はチタン酸ストロンチウムを主成分とする
上記光学レンズと、他の光学レンズとが光軸を合致させ
て配置されて上記集光レンズが構成されていることを特
徴とする請求項１に記載の光学ピックアップ。
【請求項４】少なくとも光源と、該光源からの出射光
を収束させて光スポットを形成する集光レンズとを有し
て成る光学ピックアップを備え、記録媒体に対して記録再生を行う光記録再生装置であっ
て、上記光源により、３９０〜４５０ｎｍの範囲内の波長の
光が出射され、上記集光レンズが、チタン酸ストロンチウムから成る又
はチタン酸ストロンチウムを主成分とし、上記光源から
出射される光に対する吸収係数が２．０ｃｍ^-1以下であ
る光学レンズを含む１つ以上の光学レンズから構成され
ていることを特徴とする光記録再生装置。
【請求項５】上記光源がＧａＮ半導体レーザで構成さ
れていることを特徴とする請求項４に記載の光記録再生
装置。
【請求項６】対物側から順に、チタン酸ストロンチウ
ムから成る又はチタン酸ストロンチウムを主成分とする
上記光学レンズと、他の光学レンズとが光軸を合致させ
て配置されて上記集光レンズが構成されていることを特
徴とする請求項４に記載の光記録再生装置。