JP2004184993A - Optical lens, condenser lens, optical pickup device, and optical recording and reproducing apparatus - Google Patents

Optical lens, condenser lens, optical pickup device, and optical recording and reproducing apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a satisfactory optical lens suitable for a near field optical recording and reproducing system and to obtain a condenser lens, an optical pickup, and an optical recording and reproducing apparatus which use the same. <P>SOLUTION: An optical lens 11 is made of an optical material consisting of SiC single crystal having a cubic crystal structure. At least a first optical lens of a condenser lens 13 comprising the first optical lens 11 and a second optical lens 12 which are arranged in order from the object surface is made of an optical material consisting of SiC single crystal having a cubic crystal structure. In an optical pickup device comprising a light source and a condenser lens which comprises a first optical lens and a second optical lens which have optical axes of exit light from the light source aligned with each other and are arranged in order from the object surface, and converges the exit light from the light source to form a light spot, the first optical lens is made of SiC single crystal having a cubic crystal structure. The optical recording and reproducing apparatus is provided with this optical pickup device. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光学レンズ、複数の光学レンズから成る集光レンズ、光学ピックアップ装置、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)に関し、より詳しくは、可視光波長領域において、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、光記録媒体に記録及び/又は再生を行う、いわゆるニアフィールド光記録再生方式に好適なものに関する。   The present invention relates to an optical lens, a condenser lens including a plurality of optical lenses, an optical pickup device, and an optical recording / reproducing device (including a magneto-optical recording / reproducing device) including the optical pickup. A material suitable for a so-called near-field optical recording / reproducing method in which recording and / or reproducing on an optical recording medium is performed by using a material having a large refractive index of an optical lens in a wavelength region and increasing the numerical aperture of the optical lens. About.

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(なお本明細書で光記録媒体と述べた場合には光磁気記録媒体も含む)。
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。
Optical recording media represented by compact discs (CDs), minidiscs (MDs), and digital video discs (DVDs) are widely used as storage media for music information, video information, data, programs, and the like. References to optical recording media in this document include magneto-optical recording media).
However, due to the demands for higher sound quality, higher image quality, longer time, and larger capacity in music information, video information, data, programs, and the like, optical recording media (including magneto-optical recording media) with larger capacity and An optical recording / reproducing apparatus (including a magneto-optical recording / reproducing apparatus) for recording / reproducing the same is desired.

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。   In order to respond to the above-mentioned demands, in optical recording / reproducing devices (including magneto-optical recording / reproducing devices), the light source, for example, the wavelength of a semiconductor laser is reduced and the numerical aperture of a condenser lens is increased. The diameter of a light spot converging through a condenser lens is reduced.

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。   For example, as for a semiconductor laser, a GaN semiconductor laser whose oscillation wavelength has been shortened from a conventional red laser from 635 nm to a 400 nm band is being put to practical use, and thereby the diameter of a light spot is being reduced.

また、例えばそれ以上の短波長化については、ソニー株式会社製の266nmの単一波長の光を連続発振する遠紫外固体レーザ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、それ以外にも、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。   For further shortening the wavelength, for example, a deep ultraviolet solid-state laser UW-1010 that continuously oscillates light of a single wavelength of 266 nm manufactured by Sony Corporation has been released, and the diameter of the light spot can be further reduced. It is being planned. In addition, research and development of Nd: YAG laser double-wave laser (266 nm band), diamond laser (235 nm band), GaN laser double-wave laser (202 nm band), and the like are being advanced.

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。非特許文献1は、このソリッドイマージョンレンズを使用したニアフィールド光記録再生方式についての文献である。   Further, for example, a condensing lens having a numerical aperture of 1 or more is realized by using an optical lens having a large numerical aperture represented by, for example, a solid immersion lens (SIL), and the objective surface of the condensing lens is used as a recording medium. On the other hand, a so-called near-field optical recording / reproducing method in which recording / reproducing is performed by approaching the light source to a distance about the wavelength of the light source has been studied. Non-Patent Document 1 is a document on a near-field optical recording / reproducing method using this solid immersion lens.

I. Ichimura et. al, "Near-Field Phase-Change Optical Recording of 1.36 Numerical Aperture," Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39, 962-967(2000)I. Ichimura et.al, "Near-Field Phase-Change Optical Recording of 1.36 Numerical Aperture," Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39, 962-967 (2000)

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。   In this near-field optical recording / reproducing method, it is important how to maintain the optical contact state between the optical recording medium and the condenser lens. In addition, the diameter of the light beam emitted from the light source and incident on the condenser lens becomes smaller, and the distance between the optical recording medium and the condenser lens becomes very small. Become.

図1は、ニアフィールド光記録再生方式で記録を行う場合の光学系の概略構成の断面を示した図である。図1の構成については後述する実施の形態の中で詳細に説明するが、この図1に示すように、光記録媒体30が配置された対物側から順に、その屈折率がn=1.5のガラス(SiO)で構成された超半球光学レンズで構成される第1の光学レンズ11と、第2の光学レンズ12とを配置して、この光学レンズ11,12でニアフィールド集光レンズ13を構成する(超半球光学レンズの具体的な構成については後述する実施の形態の中で説明する)。この例では、例えば、開口数1.25(屈折率×sin(tan-1(屈折率)))=1.5×sin(tan-1(1.5))=1.25)のニアフィールド集光レンズを構成したとする。 FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a schematic configuration of an optical system when performing recording by a near-field optical recording / reproducing method. Although the configuration of FIG. 1 will be described in detail in an embodiment described later, as shown in FIG. 1, the refractive index of the optical recording medium 30 is set to n = 1.5 in order from the object side where the optical recording medium 30 is arranged. A first optical lens 11 composed of a super hemispherical optical lens composed of glass (SiO 2 ) and a second optical lens 12 are arranged, and these optical lenses 11 and 12 are used as a near-field condenser lens. 13 (the specific configuration of the super-hemispherical optical lens will be described in an embodiment described later). In this example, for example, a near field having a numerical aperture of 1.25 (refractive index × sin (tan −1 (refractive index))) = 1.5 × sin (tan −1 (1.5)) = 1.25) Assume that a condenser lens is configured.

第1の光学レンズ(超半球光学レンズ)11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)の関係があり、図1に示したように、第2の光学レンズの開口数によって決定される第2の光学レンズ12と光(もしくは光磁気)記録媒体との距離をWDとすると、t=r(1+1/n)=1.667r<WDの条件を満足する必要がある。従って、第1の光学レンズ11と第2の光学レンズ12との距離を好適に、且つ容易に実現するためには、できる限り曲率半径rを小さく、もしくは光学レンズ材料の屈折率nをできる限り大きくする必要がある。   The first optical lens (super hemispherical optical lens) 11 has a relation of t = r (1 + 1 / n), where r is the radius of curvature of the optical lens, n is the refractive index of the optical lens, and t is the thickness of the optical lens. As shown in FIG. 1, assuming that the distance between the second optical lens 12 and the optical (or magneto-optical) recording medium determined by the numerical aperture of the second optical lens is WD, t = r ( 1 + 1 / n) = 1.667r <WD. Therefore, in order to suitably and easily realize the distance between the first optical lens 11 and the second optical lens 12, the radius of curvature r should be as small as possible, or the refractive index n of the optical lens material should be as small as possible. Need to be bigger.

しかしながら、光学レンズの曲率半径は、その光学ピックアップ装置の組み立て精度から1ミリ程度以下に小さくすることができない。すなわち、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第1の光学レンズと第2の光学レンズとの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、これら第1の光学レンズと第2の光学レンズとの組み立て精度は開口数が大になるほど高精度が求められ、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ため、あまりにも光学レンズの曲率半径が小さいと、そのニアフィールド集光レンズの組み立て精度を実現できないためである。   However, the radius of curvature of the optical lens cannot be reduced to about 1 mm or less due to the assembly accuracy of the optical pickup device. That is, in the near-field optical recording / reproducing method, the condensing lens generally has a numerical aperture of 1 or more by a combination of two optical lenses of a first optical lens and a second optical lens arranged in order from the object side. However, as the assembling accuracy of the first optical lens and the second optical lens increases, the higher the numerical aperture, the higher the accuracy is required, and it is necessary to maintain this accuracy even when the environment changes. This is because if the radius of curvature of the optical lens is too small, the assembly accuracy of the near-field condenser lens cannot be realized.

また、従来、光学レンズの屈折率は、材質にガラス(SiO2)を使用した場合、1.5程度が限界であるため、それ以上、光学レンズの厚さを小さくすることはできなかった。   Conventionally, the refractive index of an optical lens is limited to about 1.5 when glass (SiO 2) is used as a material, so that the thickness of the optical lens cannot be reduced further.

一方、この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、従来の光記録方式と同様に、その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、その集光スポット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。   On the other hand, in order to realize high density in this near-field optical recording / reproducing method, as in the conventional optical recording method, by shortening the emission wavelength of the light source and increasing the numerical aperture of the condenser lens, It is necessary to reduce the focused spot. Here, since the area of the converging spot is half proportional to the square of the numerical aperture of the converging lens, the numerical aperture of the converging lens is increased in order to realize high density in the near-field optical recording / reproducing method. It is effective.

例えば、図1に示すような、第1の光学レンズが超半球光学レンズの場合のニアフィールド集光レンズの開口数NAは、NA=(第1の光学レンズの屈折率)×(sin(tan-1(第1の光学レンズの屈折率)))で表される。従来、この第1及び第2の光学レンズの材料は、材質にガラス(SiO)を使用しているため、その可視光波長領域における屈折率は1.5程度が限界であり、例えば、超半球光学レンズの場合のニアフィールド集光レンズの開口数NAは、NA=1.5×sin(tan-1(1.5))=1.25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。従って従来のガラス材質を使用したニアフィールド集光レンズでは、その高密度化に限界があった。 For example, as shown in FIG. 1, when the first optical lens is a super hemispherical optical lens, the numerical aperture NA of the near-field condenser lens is: NA = (refractive index of the first optical lens) × (sin (tan (tan) -1 (refractive index of the first optical lens))). Conventionally, since the first and second optical lenses are made of glass (SiO 2 ), the refractive index in the visible light wavelength range is limited to about 1.5. The numerical aperture NA of the near-field condenser lens in the case of a hemispherical optical lens is NA = 1.5 × sin (tan −1 (1.5)) = 1.25, and the numerical aperture NA is further increased. Could not. Therefore, in the near-field condenser lens using the conventional glass material, there is a limit in increasing the density.

本発明の目的は、可視光波長領域において、高屈折率で且つ、低光吸収特性を有する光学レンズを提供するとともに、これを用いてニアフィールド光記録再生方式に好適な集光レンズを提供し、光記録媒体の高密度大容量化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を提供することである。   An object of the present invention is to provide an optical lens having a high refractive index and a low light absorption property in a visible light wavelength region, and to provide a condensing lens suitable for a near-field optical recording / reproducing method using the optical lens. Another object of the present invention is to provide an optical pickup device and an optical recording / reproducing device which can cope with an increase in the density and capacity of an optical recording medium.

本発明の光学レンズは、立方晶構造のSiC単結晶からなる光学材料で構成したものである。   The optical lens of the present invention is made of an optical material made of a cubic structure SiC single crystal.

本発明の集光レンズは、光軸を合致させ、対物面から順に配置された第1の光学レンズと第2の光学レンズとで構成された集光レンズにおいて、少なくとも第1の光学レンズを構成する光学材料として、立方晶構造のSiC単結晶で構成したものである。   The condensing lens of the present invention has at least a first optical lens in a condensing lens having a first optical lens and a second optical lens arranged in order from an object plane with matching optical axes. Is made of a cubic SiC single crystal.

本発明の光学ピックアップ装置は、少なくとも、光源と、この光源からの出射光の光軸を合致させて対物面から順に配置された第1の光学レンズと第2の光学レンズとで構成され、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装置において、集光レンズの第1の光学レンズを構成する光学材料として、立方晶構造のSiC単結晶で構成したものである。   An optical pickup device according to the present invention includes at least a light source, and a first optical lens and a second optical lens arranged in order from an objective surface so that the optical axes of light emitted from the light source are aligned. Pickup device having a converging lens that forms a light spot by converging outgoing light from the optical system, wherein a cubic structure SiC single crystal is used as an optical material forming a first optical lens of the condensing lens. It consists of.

本発明の光記録再生装置は、少なくとも、光源と、この光源からの出射光の光軸を合致させて対物面から順に配置された第1の光学レンズと第2の光学レンズとで構成され、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と、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とを有する光記録再生装置において、集光レンズの第1の光学レンズを構成する光学材料として、立方晶構造のSiC単結晶で構成したものである。   The optical recording / reproducing apparatus of the present invention includes at least a light source, and a first optical lens and a second optical lens which are arranged in order from an object plane with the optical axes of light emitted from the light source being matched, An optical pickup having a condensing lens for converging light emitted from a light source to form a light spot; and control driving means for controlling and driving the condensing lens in a focusing direction and / or a tracking direction of an optical recording medium. In the optical recording / reproducing apparatus having the above structure, the optical material constituting the first optical lens of the condenser lens is made of a cubic SiC single crystal.

本発明によると、光学レンズを構成する光学材料として、立方晶構造のSiC単結晶を使用したことで、従来の材質がガラスである光学レンズでは限界であった屈折率を2.5以上の大とすることが可能となる。また、立方晶構造であるSiC単結晶とする光学レンズは、波長564nmより長波長の光に対する光透過性(光透過率)が優れており、光源からの光パワーに対する記録再生の光効率を高めることが可能となる。   According to the present invention, the use of a cubic structure SiC single crystal as an optical material for forming an optical lens can reduce the refractive index, which is a limit in the conventional optical lens made of glass, to a large value of 2.5 or more. It becomes possible. Further, an optical lens made of a SiC single crystal having a cubic structure has excellent light transmittance (light transmittance) for light having a wavelength longer than 564 nm, and increases the light efficiency of recording / reproducing with respect to the light power from the light source. It becomes possible.

そして、この光学レンズを用いれば、可視光波長領域において、開口数が2.0以上の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および、光記録再生装置では集光レンズを構成する第2の光学レンズに入射する光束の径を小とすることが可能になり、光記録媒体のフォーカシング方向、もしくは、且つ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。   When this optical lens is used, it is possible to easily obtain a condenser lens having a numerical aperture of 2.0 or more in a visible light wavelength region. In an optical pickup device and an optical recording / reproducing device configured by using this condenser lens, the diameter of a light beam incident on the second optical lens constituting the condenser lens can be reduced. It is possible to reduce the size and weight of the condenser lens that is controlled and driven in the focusing direction or the tracking direction of the recording medium, and to improve the servo characteristics such as focusing servo, tracking servo, and seek time. Become.

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実現される光源の波長635nm、650nm、780nm、830nm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。   Therefore, it is possible to provide an optical pickup device and an optical recording / reproducing device corresponding to wavelengths of 635 nm, 650 nm, 780 nm, and 830 nm of a light source, which will be realized with an increase in density and capacity of an optical recording medium in the future.

本発明の光学レンズによると、可視光波長領域において、従来の材質がガラス、例えば、SiO2である光学レンズでは限界であった屈折率を2.5以上の大とすることが可能となる。   According to the optical lens of the present invention, in the visible light wavelength region, the refractive index, which was the limit of the conventional optical lens made of glass, for example, SiO 2, can be increased to 2.5 or more.

また本発明の集光レンズによると、対物側から順に第1の光学レンズと第2の光学レンズとで構成された集光レンズにおいて、少なくとも第1の光学レンズが立方晶構造であるSiC単結晶の材質で構成すれば、開口数2.0以上で、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。   According to the condensing lens of the present invention, in the condensing lens composed of the first optical lens and the second optical lens in order from the object side, at least the first optical lens has a cubic crystal structure. By using this material, it is possible to easily obtain a compact and lightweight condenser lens having a numerical aperture of 2.0 or more.

また本発明の光学ピックアップ装置によると、その光学ピックアップ装置が備える集光レンズの第1の光学レンズとして、立方晶構造であるSiC単結晶の材質で構成することで、開口数2.0以上で、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ので、これら材料で作製された集光レンズで集光された光スポット面積は開口数の2乗に反比例して縮小できるので、ガラス材料のそれに比べて、約3.5倍以上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。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実用化される光源の波長635nmから780nmに対応する光学ピックアップ装置の提供が可能となる。   According to the optical pickup device of the present invention, the first optical lens of the condensing lens included in the optical pickup device is made of a SiC single crystal material having a cubic structure, so that the numerical aperture is 2.0 or more. Since it is possible to easily obtain a compact and lightweight condenser lens, the light spot area focused by the condenser lens made of these materials can be reduced in inverse proportion to the square of the numerical aperture. It is possible to realize an optical pickup device capable of recording / reproducing an optical recording medium having a high density of about 3.5 times or more as compared with that of a glass material. Therefore, it is possible to provide an optical pickup device corresponding to a wavelength of 635 nm to 780 nm of a light source that is put to practical use with the increase in density and capacity of optical recording media in the future.

また本発明の光記録再生装置によると、その光記録再生装置が備える光学ピックアップ内の集光レンズの第1の光学レンズを、立方晶構造であるSiC単結晶の材質で構成することで、第2の光学レンズに入射する光束の径を小とすることが可能となり、結果的に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とも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り、ニアフィールド記録再生方式を採用して光記録媒体の高密度化高容量化に対応することが可能となった。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実用化される光源の波長635nmから780nmに対応する光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の提供が可能となる。   According to the optical recording / reproducing apparatus of the present invention, the first optical lens of the condensing lens in the optical pickup included in the optical recording / reproducing apparatus is made of a material of a cubic crystal SiC single crystal. The diameter of the light beam incident on the second optical lens can be reduced, and as a result, the size and weight of the condensing lens controlled and driven in the focusing direction and tracking direction of the optical recording medium can be reduced. It has become possible to improve servo characteristics such as focus servo, tracking servo, and seek time, and it has become possible to adopt a near-field recording / reproducing method to cope with higher density and higher capacity of an optical recording medium. Therefore, it is possible to provide an optical recording / reproducing apparatus including an optical pickup device corresponding to a wavelength of 635 nm to 780 nm of a light source which is put to practical use with an increase in the density and capacity of an optical recording medium in the future.

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。   First, an outline of the present invention will be described prior to a description of a specific embodiment of the present invention.

本発明は、立方晶構造であるSiC単結晶(シリコンカーバイト単結晶)からなる光学材料を使用した光学レンズである。また、立方晶構造であるSiC単結晶からなる光学材料で構成した光学レンズを、少なくとも一部のレンズとして使用した集光レンズである。また、立方晶構造であるSiC単結晶からなる光学材料で構成した光学レンズを備えた集光レンズを、光学ピックアップ装置が備えるレンズとして使用したものである。さらに、この光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置としたものである。   The present invention is an optical lens using an optical material made of a SiC single crystal (silicon carbide single crystal) having a cubic structure. Further, the present invention is a condenser lens using an optical lens made of an optical material made of a SiC single crystal having a cubic structure as at least a part of the lens. In addition, a condensing lens provided with an optical lens made of an optical material made of a SiC single crystal having a cubic structure is used as a lens provided in an optical pickup device. Further, an optical recording / reproducing apparatus provided with the optical pickup device is provided.

なお、本明細書で光記録再生装置と述べた場合には、光記録媒体への記録と再生を行う記録再生装置だけでなく、光記録媒体への記録だけを行う記録装置や、光記録媒体からの再生だけを行う再生装置である場合も含むものとする。また、既に述べたように、ここでの光記録媒体には、光磁気記録媒体などの光学的に記録や再生を行う他の記録媒体も含むものとする。   In this specification, the term “optical recording / reproducing apparatus” refers to not only a recording / reproducing apparatus that performs recording and reproduction on an optical recording medium, but also a recording apparatus that performs recording only on an optical recording medium, and an optical recording medium. It is assumed that the playback device performs only playback from a playback device. Further, as described above, the optical recording medium here includes other recording media that perform optical recording and reproduction, such as a magneto-optical recording medium.

また、光学材料として使用するSiC単結晶の結晶構造が立方晶であるということは、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とである。このため、SiC単結晶により光学レンズを作製する際には、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。   The fact that the crystal structure of the SiC single crystal used as an optical material is cubic means that it has optical isotropy in which the refractive index is constant in all directions regardless of the crystal axis. For this reason, when manufacturing an optical lens using a SiC single crystal, cutting, processing, and polishing can be performed without concern for the crystal axis direction.

次に、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の立方晶構造であるSiC単結晶からなる光学材料を使用した光学レンズが組み込まれる光学ピックアップ装置の要部の概略構成を示した図である。また、図1に示す光学ピックアップ装置を構成する光学系の構成の一形態の例を図2に示す。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a main part of an optical pickup device in which an optical lens using an optical material made of a SiC single crystal having a cubic structure according to the present invention is incorporated. FIG. 2 shows an example of one embodiment of the configuration of the optical system constituting the optical pickup device shown in FIG.

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。   As shown in FIGS. 1 and 2, a light source (not shown) such as a semiconductor laser, a condenser lens 13 for condensing a light beam L on a recording medium (optical recording medium or magneto-optical recording medium) 30, and a light beam emitted from the light source An optical pickup having a first beam splitter for separating the light beam L2 from the light beam L2 reflected from the recording medium 30 and a second beam splitter 15 for separating the light beam L2 reflected from the recording medium 30 into two light beams; Is configured.

光源は、本例の場合には564nmよりも長波長の光を出射する構成とする。564nmよりも長波長の光を使用するのは、SiC単結晶の透過率が0になる波長を使用するためである。   In this example, the light source is configured to emit light having a wavelength longer than 564 nm. The reason for using light having a wavelength longer than 564 nm is to use a wavelength at which the transmittance of the SiC single crystal becomes zero.

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。第1の光学レンズ11については、本例の場合には、超半球光学レンズ又は半球光学レンズとして構成してある。これらのレンズ構造については後述する。   The condenser lens 13 is configured by arranging a first optical lens 11 and a second optical lens 12 in order from the recording medium 30 side such that their optical axes coincide. In the case of this example, the first optical lens 11 is configured as a super hemispherical optical lens or a hemispherical optical lens. These lens structures will be described later.

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。   When the recording medium 30 is, for example, a disk-shaped medium, the recording medium 30 is rotated at a predetermined rotation speed by mounting the recording medium 30 on a spindle motor (not shown).

なお、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。   Although the first optical lens 11 and the recording medium 30 are not actually in contact with each other, the distance between the optical lens 11 and the recording medium 30 is sufficiently small as compared with the thickness t of the optical lens 11. (For example, about 1 / tens of thousands), they are drawn as being in contact with each other in FIGS. The same applies to the following drawings.

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、前述した立方晶構造であるSiC単結晶からなる光学材料を使用した光学レンズとする。なお、第2の光学レンズ12の材料は特に限定されず、フッ化物光学材料製レンズ、ガラス製レンズ、プラスチック製レンズ、その他の材料から成るレンズのいずれであってもよい。   In the optical pickup of the present embodiment, at least the first optical lens 11 on the recording medium 30 side of the condensing lens 13 is formed of an optical material using an optical material made of the above-described cubic structure SiC single crystal. Lens. The material of the second optical lens 12 is not particularly limited, and may be any one of a lens made of a fluoride optical material, a glass lens, a plastic lens, and a lens made of another material.

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。   Next, the light path and the operation of each component in the optical pickup shown in FIGS. 1 and 2 will be described.

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。そして図2に示すように、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。   Forward light emitted from a light source such as a semiconductor laser is converted into parallel light by a collimator lens (not shown). Then, as shown in FIG. 2, the light beam L <b> 1 of the outward light passes through the first beam splitter 14 and is condensed on the information recording surface of the recording medium 30 via the condenser lens 13. The return light reflected by the information recording surface passes through the condenser lens 13 again, is reflected by the first beam splitter 14, becomes a light beam L2, and enters the second beam splitter 15.

第2のビームスプリッタ15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15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。   The return light (light flux L3) reflected by the second beam splitter 15 is collected by a tracking photodetector (not shown), and a tracking error signal is detected. The return light (light beam L4) that has passed through the second beam splitter 15 is collected by a focusing photodetector (not shown), and a focusing error signal, a reproduced pit signal, and the like are detected.

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。   The optical pickup shown in FIGS. 1 and 2 is provided with means for controlling and driving the condenser lens 13 in the tracking direction and the focusing direction. As this means, for example, a two-axis actuator used for a general optical pickup, a slider used for a magnetic head or the like can be cited.

これら集光レンズ13の制御駆動手段の形態を次に示す。図3は、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例である。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。   The form of the control driving means of the condenser lens 13 will be described below. FIG. 3 is a schematic configuration example in the case where a two-axis actuator is employed as the control driving means of the condenser lens 13 shown in FIGS. As shown in FIG. 3, a two-axis actuator 16 including a coil 17 for controlling and driving the focusing lens 13 in the tracking direction (for tracking) and a coil 18 for controlling and driving the focusing lens 13 in the focusing direction (for focusing). , A condenser lens 13 (11, 12) is fixed.

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。   The biaxial actuator 16 is configured to be able to further control the distance between the recording medium 30 and the first optical lens 11. For example, by monitoring the amount of return light and feeding back the distance information, the distance between the first lens 11 and the recording medium 30 can be kept constant, and the collision between the first lens 11 and the recording medium 30 can be avoided.

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13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。   The biaxial actuator 16 monitors the amount of return light and feeds back positional information, thereby driving the tracking coil 17 to move the condensing lens 13 in the tracking direction, thereby moving the condensed spot to a desired recording track. It is possible to move to.

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、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13(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。
Next, FIG. 4 shows a schematic configuration diagram in the case where a slider is employed as a control drive unit of the condenser lens 13 shown in FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 4, a condenser lens 13 (11, 12) is fixed to a slider 21 that is controlled and driven in the tracking direction. The slider 21 is supported by a movable optical unit (not shown) that moves in the tracking direction via an elastic body, for example, a gimbal 22 having elasticity only in the direction in which the recording medium 30 touches the surface. The movable optical unit is controlled and driven in the tracking direction by a control driving unit constituted by a linear motor or the like.

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、例えば50nmの距離を保ちつつ浮上するように構成される。   Then, the gas flow generated due to the rotation of the recording medium 30 flows between the recording medium 30 and the slider 21, and a gas thin film is formed which balances the pressing force of the gimbal 22, which is an elastic body, on the recording medium 30 side. The slider 21 is configured to fly while maintaining a certain distance, for example, 50 nm, from the recording medium 30.

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。   That is, when the recording medium 30 is rotated at a predetermined number of revolutions to reproduce information from the recording medium 30 or to record information on the recording medium 30, the recording with the first optical lens 11 constituting the condenser lens 13 is performed. The distance from the medium 30 is maintained at a substantially constant distance by the slider 21.

なお、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。   In addition, if necessary, the biaxial actuator 16 or the slider 21 for fixing the condenser lens 13 to the runout of the recording medium 30 may be provided with the remaining focus error component and the condenser lens 13 as follows. As a means for correcting an error component generated during the assembling step of (11, 12), a relay lens capable of performing correction by changing the interval between the two optical lenses 11 and 12 is provided with a first beam splitter 14 and It may be configured to be inserted between the second optical lenses 12.

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。   Further, when the first optical lens 11 and the second optical lens 12 are fixed to the slider 21 as shown in FIG. 4, the remaining focus error component followed by the slider 21 and the assembling process of the condenser lens are performed. As a means for correcting an error component generated at the time, of the two optical lenses constituting the condenser lens 13, the first optical lens 11 is fixed to the slider 21, while the second optical lens 12 is, for example, a piezoelectric element or the like. Thus, the first optical lens 11 may be configured to be movable relative to the first optical lens 11, for example, in the optical axis direction.

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。   In the case of an optical recording / reproducing apparatus (a structure similar to a stack type recording medium employed in a magnetic recording / reproducing apparatus such as a hard disk drive) in which a spindle motor has means for mounting a plurality of optical recording media, FIG. As shown in (1), it is preferable that the slider 21 is further provided with a mirror 23 for bending the optical axis by approximately 90 degrees. With such a configuration, the distance between the optical recording media of the optical recording / reproducing apparatus can be reduced, so that the optical recording / reproducing apparatus can be reduced in size and thickness.

次に、第1の光学レンズ11の具体的な形状の例について、図6〜図7を参照して説明する。   Next, an example of a specific shape of the first optical lens 11 will be described with reference to FIGS.

図6は、第1の光学レンズ11として、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。   FIG. 6 shows a case where a hemispherical optical lens 11 </ b> A is employed as the first optical lens 11. At this time, the thickness of the lens matches the radius of curvature r.

図7は、第1のレンズ11に、超半球状の光学レンズ11Bを採用した場合を示している。ここでの超半球状の光学レンズとは、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。   FIG. 7 shows a case where a super hemispherical optical lens 11 </ b> B is employed as the first lens 11. Here, the super hemispherical optical lens has a hemispherical shape, and a part of the upper half of the sphere is added by a thickness of r / n. At this time, the thickness of the lens is r (1 + 1 / n).

これら図6,図7の構成の場合には、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16もしくはスライダ21と固着される。   6 and 7, the object surface facing the recording medium 30 is a flat surface, and the surface on the opposite side of the object surface is a convex spherical surface. Further, it is fixed to the biaxial actuator 16 or the slider 21 on the peripheral side surface.

図8は、図6に示した半球状の形状のレンズ11Aを更に、対物面を円錐状に加工した形状とした光学レンズ11Cを採用した場合を示している。   FIG. 8 shows a case where the hemispherical lens 11A shown in FIG. 6 is further provided with an optical lens 11C in which the objective surface is processed into a conical shape.

図9は、図7に示した超半球状形状のレンズ11Bを更に、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。   FIG. 9 shows a case in which an optical lens 11D having a shape obtained by processing the objective surface into a conical shape is adopted in addition to the super hemispherical lens 11B shown in FIG.

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、図8,図9に示す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。   In the near-field optical recording / reproducing method, since the distance between the recording medium 30 and the first optical lens 11 is very close to several tens of nm, the objective surface is conical as shown in FIGS. By processing into the shape, the tolerance for the inclination of the recording medium 30 or the first optical lens 11 can be increased.

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、例えば図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。   When the recording medium 30 is a magneto-optical recording medium in the near-field optical recording / reproducing method, a magnetic field is required at the time of recording and / or reproduction. In this case, for example, as shown in FIG. 10 or FIG. 11, a magnetic field applying unit such as a magnetic coil 25 may be attached to a part of the objective surface of the first optical lens 11.

図10は、半球形の光学レンズ11Eの対物面を、中心付近を残して段差を付与する加工を行い、その段差部に磁気コイル25を設けた場合を示している。   FIG. 10 illustrates a case where the objective surface of the hemispherical optical lens 11 </ b> E is processed to provide a step while leaving the vicinity of the center, and a magnetic coil 25 is provided at the step.

図11は、超半球形の光学レンズ11Fの対物面を、中心付近を残して段差を付与する加工を行い、その段差部に磁気コイル25を設けた場合を示している。これら図10,図11の例のように、磁気コイル25の高さを、段差部の厚さとほぼ等しくすることで、光学レンズ11を光磁気記録媒体の表面に近接させつつ、磁気コイルで良好に磁界印加を行うなうことができる。   FIG. 11 illustrates a case where the objective surface of the super hemispherical optical lens 11F is processed to provide a step while leaving the vicinity of the center, and a magnetic coil 25 is provided at the step. As in the examples of FIGS. 10 and 11, the height of the magnetic coil 25 is made substantially equal to the thickness of the step, so that the optical lens 11 can be brought close to the surface of the magneto-optical recording medium and the magnetic coil can be satisfactorily used. To apply a magnetic field.

次に、本発明の特徴である、立方晶構造であるSiC単結晶の光学材料を使用したレンズの、その特性などについて説明する。この光学材料は、単結晶であり、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み、光学レンズ材料として好適である。   Next, characteristics of a lens using an optical material of a SiC single crystal having a cubic structure, which is a feature of the present invention, will be described. This optical material is a single crystal and has no grain boundaries such as a polycrystalline material or striae such as a glass material, so that it does not cause scattering or absorption of incident light and is suitable as an optical lens material. is there.

また、立方晶構造であるSiC単結晶は、Siと同じ立方晶でかつ、Si系素材であるため、半導体デバイスの製造プロセスと高い親和性を持ち、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。   In addition, since the SiC single crystal having a cubic structure has the same cubic structure as Si and is a Si-based material, it has a high affinity for a semiconductor device manufacturing process, and has an etching process and a polishing process for manufacturing an optical lens. Can be easily applied.

これら立方晶構造であるSiC単結晶とする光学レンズ材料は、波長564nmから1000nmの波長域で、従来のガラス材質に対して特に屈折率が高く、たとえば、赤色半導体レーザの発振波長である635nmから780nmに対して、屈折率2.5以上を有している。したがって、光源に赤色半導体レーザを使用し、その光学レンズ材料として立方晶構造であるSiC単結晶とした光学レンズは、光記録再生方式にとって、集光レンズの高開口数化に対して非常に有効な手段であり、光記録媒体の高密度化高容量化に寄与することができる。   The optical lens material made of SiC single crystal having a cubic structure has a refractive index higher than that of a conventional glass material in a wavelength range of 564 nm to 1000 nm, for example, from 635 nm which is an oscillation wavelength of a red semiconductor laser. It has a refractive index of 2.5 or more at 780 nm. Therefore, an optical lens using a red semiconductor laser as the light source and a SiC single crystal having a cubic structure as the optical lens material is very effective for increasing the numerical aperture of the condenser lens for the optical recording / reproducing method. This can contribute to increasing the density and capacity of the optical recording medium.

また、SiC単結晶の結晶構造を、立方晶に選択することにより、その結晶軸によらず屈折率が一定である光学的等方性を有しており、たとえば第1の光学レンズを作製する際の工程として、真球状の光学レンズを作製する際に、その結晶軸方向を気にせずに切断、加工、研磨が可能な材料であり、ガラス材料と同程度なコストで加工が可能である。   Further, by selecting the crystal structure of the SiC single crystal to be cubic, it has optical isotropy in which the refractive index is constant irrespective of its crystal axis. For example, a first optical lens is manufactured. In the process, when producing a true spherical optical lens, it is a material that can be cut, processed, and polished without worrying about the crystal axis direction, and can be processed at the same cost as a glass material. .

また、立方晶構造であるSiC単結晶とする光学レンズ材料の製造法は、例えば、Si基板上に気相成長法によりヘテロエピタキシャル成長させることで作製できる。また、高い屈折率を有することから上述したように、光学レンズを小型化薄型化が可能となり、比較的低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。   In addition, a method for manufacturing an optical lens material of a SiC single crystal having a cubic structure can be manufactured, for example, by heteroepitaxial growth on a Si substrate by a vapor phase growth method. In addition, since the optical lens has a high refractive index, as described above, the optical lens can be reduced in size and thickness, and can be mounted on an optical pickup device, an optical recording / reproducing device, and the like at a relatively low cost.

また、立方晶構造であるSiC単結晶とする光学レンズ材料は、その屈折率の増大する波長564nmから1000nmに対して、吸収係数を、たとえば欠陥濃度や、不純物濃度を制御・最適化することで、1cm-1以下に制御することが可能で、好適には0.1cm-1以下にすることで、第1の光学レンズ11の厚さが5ミリメートルのときでも、95%以上の透過率を有する光学レンズを実現できる。 In addition, the optical lens material of a SiC single crystal having a cubic crystal structure controls and optimizes an absorption coefficient, for example, a defect concentration and an impurity concentration with respect to a wavelength at which the refractive index increases from 564 nm to 1000 nm. , Can be controlled to 1 cm -1 or less, and preferably 0.1 cm -1 or less, so that even when the thickness of the first optical lens 11 is 5 mm, a transmittance of 95% or more can be obtained. Having an optical lens.

次に、実施例1として立方晶構造であるSiC単結晶材料を、比較例1としてSiO材料を使用した光学レンズとの比較で考察する。 Next, a SiC single crystal material having a cubic structure is considered as Example 1 in comparison with an optical lens using a SiO 2 material as Comparative Example 1.

図12に立方晶構造であるSiC単結晶の試料(実施例1:図12A)と、ガラスであるSiOの試料(比較例1:図12B)について、波長564nmから1000nmまでの屈折率nと吸収係数kの波長依存性を比較して示す。なお、図12Aと図12Bでは、縦軸の屈折率の数値が異なる点に注意されたい。 FIG. 12 shows the refractive index n from 564 nm to 1000 nm for a sample of a SiC single crystal having a cubic structure (Example 1: FIG. 12A) and a sample of SiO 2 as a glass (Comparative Example 1: FIG. 12B). The wavelength dependence of the absorption coefficient k is shown for comparison. It should be noted that the numerical values of the refractive indexes on the vertical axis are different between FIG. 12A and FIG. 12B.

実施例1による立方晶構造であるSiC単結晶材料は、波長564nmから1000nmまでのすべての波長範囲で、屈折率nが2.5以上に達する。一方、比較例1によるSiO材料は波長564nmから1000nmまでのすべての波長範囲で、屈折率nが1.5程度で、吸収係数kが0であった(図12Bでは吸収係数kは横軸と重なっているため見えない)。また、実施例1の立方晶構造であるSiC単結晶の吸収係数kは、波長600nmから長波長で、すべて0.1cm-1以下であり、比較例1によるSiO材料の場合と実質的に変わりがなく、光透過性(光透過率)が優れており、光源からの光パワーに対する記録再生の光効率を高めることが可能であることがわかる。 The SiC single crystal material having a cubic structure according to Example 1 has a refractive index n of 2.5 or more in all wavelength ranges from 564 nm to 1000 nm. On the other hand, the SiO 2 material according to Comparative Example 1 had a refractive index n of about 1.5 and an absorption coefficient k of 0 in all the wavelength ranges from 564 nm to 1000 nm (in FIG. 12B, the absorption coefficient k is represented by the horizontal axis). Invisible because it overlaps). Further, the absorption coefficient k of the SiC single crystal having the cubic structure of Example 1 is 0.1 cm −1 or less at wavelengths longer than 600 nm and substantially equal to that of the SiO 2 material according to Comparative Example 1. It can be seen that there is no change, the light transmittance (light transmittance) is excellent, and the light efficiency of recording and reproduction with respect to the light power from the light source can be increased.

表1に赤色半導体レーザの発振波長650nmでの実施例1と比較例1の試料の屈折率と、第1の光学レンズ11に実施例1と比較例1の材料を使用して、図1のような形態の集光レンズを組み立てたときの集光レンズの開口数を示す。   Table 1 shows the refractive indexes of the samples of Example 1 and Comparative Example 1 at the oscillation wavelength of the red semiconductor laser of 650 nm, and the materials of Example 1 and Comparative Example 1 were used for the first optical lens 11. The numerical aperture of the condenser lens when the condenser lens having such a configuration is assembled is shown.

Figure 2004184993
表1から明らかなように、従来のSiO材料に比較して、立方晶構造であるSiC単結晶の屈折率と、これら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SiO材料よりも大きい。
Figure 2004184993
As is apparent from Table 1, the refractive index of the SiC single crystal having a cubic structure and the numerical aperture of the condenser lens manufactured using these materials are clearly different from those of the conventional SiO 2 material. Larger than SiO 2 material.

従って、これら材料で作製された集光レンズで集光された光スポット面積は開口数の2乗に反比例して縮小できるので、例えば立方晶構造であるSiC単結晶はSiO2に比べて、約3.9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。   Therefore, the light spot area condensed by a converging lens made of these materials can be reduced in inverse proportion to the square of the numerical aperture. For example, a SiC single crystal having a cubic crystal structure is about 3 times smaller than SiO2. An optical pickup device capable of recording / reproducing an optical recording medium having a density as high as 0.9 times can be realized.

表2に、赤色半導体レーザの発振波長780nmでの、SiC単結晶の試料(実施例1)と、ガラスであるSiOの試料(比較例1)について、図1のような形態の集光レンズを組み立てたときの集光レンズの開口数を示す。 Table 2 shows a condensing lens having the form shown in FIG. 1 for a sample of a SiC single crystal (Example 1) and a sample of SiO 2 as a glass (Comparative Example 1) at an oscillation wavelength of 780 nm of a red semiconductor laser. 2 shows the numerical aperture of the condenser lens when assembling.

Figure 2004184993
Figure 2004184993

表2から明らかなように、従来のSiO材料に比較して、立方晶構造であるSiC単結晶の屈折率と、これら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SiO材料よりも大きい。 As is clear from Table 2, the refractive index of the SiC single crystal having a cubic structure and the numerical aperture of the condenser lens manufactured using these materials are clearly different from those of the conventional SiO 2 material. Larger than SiO 2 material.

従って、これら材料で作製された集光レンズで集光された光スポット面積は開口数の2乗に反比例して縮小できるので、例えば、光記録再生装置の光源の出射光の波長を、赤色半導体レーザの発振波長780nmの波長に設定すれば、例えば、立方晶構造であるSiC単結晶はSiOに比べて、3.8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。 Accordingly, the area of the light spot converged by the converging lens made of these materials can be reduced in inverse proportion to the square of the numerical aperture. If the laser oscillation wavelength is set to 780 nm, for example, an optical pickup device capable of recording / reproducing an optical recording medium with a cubic structure of a SiC single crystal 3.8 times as dense as SiO 2 is possible. Can be realized.

以下に、立方晶構造であるSiC単結晶を使用した集光レンズの構成について、既に説明した集光レンズの概略断面図である図1を再度参照して説明する。例えば、図1において、光記録媒体30側から順に、何れも波長650nmに対して屈折率2.64の立方晶構造であるSiC単結晶で構成された第1の光学レンズ11と第2の光学レンズ12とを配置して、超半球ソリッドイマージョンレンズにより、集光レンズの開口数が2.47である集光レンズを構成し、この集光レンズを用いて、第1の光学レンズ11と光記録媒体30とを、たとえば40nmの距離に保ちつつニアフィールド記録再生を行うとする。   Hereinafter, the configuration of a condenser lens using a SiC single crystal having a cubic crystal structure will be described with reference to FIG. 1 again, which is a schematic cross-sectional view of the condenser lens described above. For example, in FIG. 1, the first optical lens 11 and the second optical lens 11 each made of a cubic SiC single crystal having a refractive index of 2.64 for a wavelength of 650 nm are sequentially arranged from the optical recording medium 30 side. The condensing lens having a numerical aperture of 2.47 is constituted by a super hemispheric solid immersion lens by arranging the lens 12 and the first optical lens 11 using the condensing lens. It is assumed that near-field recording / reproduction is performed while maintaining a distance of, for example, 40 nm from the recording medium 30.

このとき、図1に示したように、第1の光学レンズ11の凸球面の曲率半径は、第2の光学レンズ12の開口数によって決定される、第2の光学レンズ12と光記録媒体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)=1.405r<WDの条件を満たす必要がある。ところで、第1の光学レンズを従来の技術で参照した屈折率1.50のガラス材料の事例における第1の光学レンズとの形状を比較すると、表3に示すように、(1+1/n)の数値が、1.405と、1.667との比較からわかるように、屈折率2.64の立方晶構造であるSiC単結晶材料の事例では屈折率が大であることにより、第1の光学レンズ11の厚さを約19%小さくすることができた。したがって、比較的に、より半球レンズに近い厚さにおいて超半球ニアフィールド記録再生が実現できることがわかり、従って、図1に示したように第2の光学レンズ12と光記録媒体30との距離WDを十分に確保することができるとともに、第2の光学レンズ12に入射する光束の径を容易に小とすることもできた。   At this time, as shown in FIG. 1, the radius of curvature of the convex spherical surface of the first optical lens 11 is determined by the numerical aperture of the second optical lens 12 and the second optical lens 12 and the optical recording medium 30. Is WD, the thickness of the first optical lens 11 is t, and the radius of curvature of the convex spherical surface of the first optical lens 11 is r, t = r (1 + 1 / n) = 1.405r It is necessary to satisfy the condition of <WD. By the way, when the shape of the first optical lens is compared with the shape of the first optical lens in the case of the glass material having a refractive index of 1.50, which is referred to in the related art, as shown in Table 3, (1 + 1 / n) As can be seen from the comparison between 1.405 and 1.667, in the case of the SiC single crystal material having a cubic structure with a refractive index of 2.64, the first refractive index is large due to the large refractive index. The thickness of the lens 11 was reduced by about 19%. Therefore, it can be understood that super hemispherical near-field recording / reproducing can be realized at a thickness relatively closer to the hemispherical lens. Therefore, as shown in FIG. 1, the distance WD between the second optical lens 12 and the optical recording medium 30 is obtained. Can be sufficiently secured, and the diameter of the light beam incident on the second optical lens 12 can be easily reduced.

Figure 2004184993
Figure 2004184993

また、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重量が小となるとともに、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った。   Further, the weight of the focusing lens controlled and driven in the focus direction and the tracking direction of the optical recording medium is reduced, and the servo characteristics such as focus servo, tracking servo, and seek time can be improved. It is possible to reduce the size and thickness of the pickup device and the optical recording / reproducing device.

なお本発明は、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。例えば、上述した実施の形態では、立方晶構造であるSiC単結晶の光学材料を、ニアフィールド記録再生方式用の集光レンズの内の記録媒体に近接した第1の光学レンズに適用したが、製作が可能であれば第2の光学レンズに適用しても良い。或いは、その他の光学レンズに適用しても良い。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the optical material of the SiC single crystal having the cubic structure is applied to the first optical lens close to the recording medium in the condenser lens for the near-field recording / reproducing method. If manufacture is possible, you may apply to a 2nd optical lens. Alternatively, the present invention may be applied to other optical lenses.

また、上述した光学系に適用される光源の波長についても、上述した実施の形態で示した数値に限定されるものではない。例えば波長として、635nm、650nm、780nm、830nmなどが適用可能である。   Further, the wavelength of the light source applied to the above-described optical system is not limited to the numerical values shown in the above-described embodiments. For example, 635 nm, 650 nm, 780 nm, 830 nm, etc. can be applied as the wavelength.

本発明の一実施の形態の光学ピックアップの要部の一例を示した構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a main part of an optical pickup according to an embodiment of the present invention. 図1の光学ピックアップの光学系の一例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of an optical system of the optical pickup in FIG. 1. 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構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram that employs a biaxial actuator as a control driving unit of the condenser lens in FIGS. 1 and 2. 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構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram that employs a slider as a control driving unit of the condenser lens of FIGS. 1 and 2. スライダにミラーを設けた場合の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram when a mirror is provided on a slider. 第1の光学レンズの形状の例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a shape of a first optical lens. 第1の光学レンズの形状の例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a shape of a first optical lens. 第1の光学レンズの形状の例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a shape of a first optical lens. 第1の光学レンズの形状の例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a shape of a first optical lens. 第1の光学レンズの形状の例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a shape of a first optical lens. 第1の光学レンズの形状の例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a shape of a first optical lens. レンズに使用した材料の屈折率と吸収係数の波長依存性を示す特性図であり、図12Aは一実施の形態による材料(SiC)の特性図で、図12Bは従来の材料(SiO)の特性図である。FIG. 12A is a characteristic diagram showing a wavelength dependence of a refractive index and an absorption coefficient of a material used for a lens. FIG. 12A is a characteristic diagram of a material (SiC) according to an embodiment, and FIG. 12B is a characteristic diagram of a conventional material (SiO 2 ). It is a characteristic diagram.

符号の説明Explanation of reference numerals

11…第1の光学レンズ、11A…半球状の光学レンズ、11B…超半球状の光学レンズ、11C…対物面が円錐状の半球状の光学レンズ、11D…対物面が円錐状の超半球状の光学レンズ、12…第2の光学レンズ、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、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)   Reference numeral 11 denotes a first optical lens, 11A denotes a hemispherical optical lens, 11B denotes a super hemispherical optical lens, 11C denotes a hemispherical optical lens having a conical objective surface, and 11D denotes a hyper hemispherical objective lens. , A second optical lens, 13 a condenser lens, 14 a first beam splitter, 15 a second beam splitter, 16 a two-axis actuator, 21 a slider, 22 a gimbal, 23 Mirror, 25 magnetic coil, 30 recording medium (optical recording medium or magneto-optical recording medium)

Claims (13)

立方晶構造のSiC単結晶からなる光学材料で構成したことを特徴とする
光学レンズ。
An optical lens comprising an optical material made of a SiC single crystal having a cubic structure.
請求項1記載の光学レンズにおいて、
対物面が平面であり、前記対物面の反対面が凸球面であることを特徴とする
光学レンズ。
The optical lens according to claim 1,
An optical lens, wherein the objective surface is a flat surface, and the opposite surface of the objective surface is a convex spherical surface.
光軸を合致させ、対物面から順に配置された第1の光学レンズと第2の光学レンズとで構成された集光レンズにおいて、
少なくとも前記第1の光学レンズを構成する光学材料として、立方晶構造のSiC単結晶で構成したことを特徴とする
集光レンズ。
In a condenser lens that is made up of a first optical lens and a second optical lens that are aligned with an optical axis and arranged in order from the object plane,
A condensing lens, characterized in that at least the first optical lens is made of an SiC single crystal having a cubic structure as an optical material.
少なくとも、光源と、該光源からの出射光の光軸を合致させて対物面から順に配置された第1の光学レンズと第2の光学レンズとで構成され、前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集光レンズとを有して成る光学ピックアップ装置において、
前記集光レンズの第1の光学レンズを構成する光学材料として、立方晶構造のSiC単結晶で構成したことを特徴とする
光学ピックアップ装置。
At least a light source and a first optical lens and a second optical lens arranged in order from the object plane with the optical axes of the light emitted from the light source being aligned, and the light emitted from the light source is converged. An optical pickup device having a condenser lens that forms a light spot by
An optical pickup device comprising: a cubic structure SiC single crystal as an optical material constituting a first optical lens of the condenser lens.
請求項4記載の光学ピックアップ装置において、
前記第1の光学レンズの対物面は平面であり、前記対物面の反対面が凸球面であることを特徴とする
光学ピックアップ装置。
The optical pickup device according to claim 4,
The objective surface of the first optical lens is a flat surface, and the opposite surface of the objective surface is a convex spherical surface.
請求項4記載の光学ピックアップ装置において、
前記光源の出射光の波長は、564nmよりも長波長であることを特徴とする
光学ピックアップ装置。
The optical pickup device according to claim 4,
The wavelength of the light emitted from the light source is longer than 564 nm.
請求項4記載の光学ピックアップ装置において、
前記光源は、半導体レーザで構成されることを特徴とする
光学ピックアップ装置。
The optical pickup device according to claim 4,
The optical pickup device, wherein the light source comprises a semiconductor laser.
少なくとも、光源と、該光源からの出射光の光軸を合致させて対物面から順に配置された第1の光学レンズと第2の光学レンズとで構成され、前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集光レンズとを有して成る光学ピックアップと、前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とを有する光記録再生装置において、
上記集光レンズの第1の光学レンズを構成する光学材料として、立方晶構造のSiC単結晶で構成したことを特徴とする
光記録再生装置。
At least a light source and a first optical lens and a second optical lens arranged in order from the object plane with the optical axes of the light emitted from the light source being aligned, and the light emitted from the light source is converged. An optical pickup comprising: an optical pickup having a condensing lens for forming a light spot by means of a light source; and a control driving means for controlling and driving the condensing lens in a focusing direction and / or a tracking direction of an optical recording medium. ,
An optical recording / reproducing apparatus, comprising: a cubic SiC single crystal as an optical material constituting a first optical lens of the condensing lens.
請求項8記載の光記録再生装置において、
前記第1の光学レンズの対物面は平面であり、前記対物面の反対面が凸球面であることを特徴とする
光記録再生装置。
The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8,
An optical recording / reproducing apparatus, wherein an object surface of the first optical lens is a flat surface, and a surface opposite to the object surface is a convex spherical surface.
請求項8記載の光記録再生装置において、
前記光源の出射光の波長は、564nmよりも長波長であることを特徴とする
光記録再生装置。
The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8,
The wavelength of the light emitted from the light source is longer than 564 nm.
請求項8記載の光記録再生装置において、
前記光源は、半導体レーザで構成されることを特徴とする
光記録再生装置。
The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8,
The optical recording / reproducing apparatus, wherein the light source is constituted by a semiconductor laser.
請求項8記載の光記録再生装置において、
前記光源の出射光の光束が、前記光記録媒体の主面とほぼ平行な光軸を有することを特徴とする
光記録再生装置。
The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8,
An optical recording / reproducing apparatus, wherein a light flux of light emitted from the light source has an optical axis substantially parallel to a main surface of the optical recording medium.
請求項8記載の光記録再生装置において、
複数の光記録媒体を装着する装着手段を有し、装着される複数の光記録媒体の間隔が、前記出射光の光束よりも大であることを特徴とする
光記録再生装置。
The optical recording / reproducing apparatus according to claim 8,
An optical recording / reproducing apparatus, comprising: mounting means for mounting a plurality of optical recording media, wherein an interval between the plurality of mounted optical recording media is larger than a light flux of the emitted light.
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