JP2005310352A - Solid immersion lens, condenser lens, optical pickup, optical recording and reproducing device, and method for forming solid immersion lens - Google Patents
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本発明は、ソリッドイマージョンレンズ(Solid Immersion Lens:固浸レンズ)と、これを用いた集光レンズ、光学ピックアップ装置及び光(もしくは光磁気)記録再生装置、またソリッドイマージョンレンズの形成方法に関し、さらに詳しくは、光学レンズの屈折率が大なる材料を用いて集光レンズの開口数を大にして光(もしくは光磁気)記録媒体に記録再生を行ういわゆるニアフィールド光記録再生方式に好適なソリッドイマージョンレンズ、集光レンズ、光学ピックアップ装置、光記録再生装置及びソリッドイマージョンレンズの形成方法に関するものである。 The present invention relates to a solid immersion lens (Solid Immersion Lens), a condensing lens using the same, an optical pickup device and an optical (or magneto-optical) recording / reproducing device, and a method for forming a solid immersion lens. Specifically, a solid immersion suitable for a so-called near-field optical recording / reproducing system that performs recording / reproducing on an optical (or magneto-optical) recording medium by using a material having a high refractive index of the optical lens and increasing the numerical aperture of the condenser lens. The present invention relates to a lens, a condenser lens, an optical pickup device, an optical recording / reproducing device, and a method for forming a solid immersion lens.
CD(Compact Disc)、MD(Mini Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)に代
表される光記録媒体(光磁気記録媒体を含む)は、音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の格納媒体として広く利用されている。しかしながら、更なる音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の高音質化、高画質化、長時間化、大容量化のために、さらに大容量の光記録媒体及びこれを記録再生する光記録再生装置(光磁気記録再生装置を含む)が望まれている。
そこで、これらに対応するため、光記録再生装置では、その光源の例えば半導体レーザの短波長化や、集光レンズの開口数の増大化が図られ、集光レンズを介して収束する光スポットの小径化が図られている。
Optical recording media (including magneto-optical recording media) represented by CD (Compact Disc), MD (Mini Disc), and DVD (Digital Versatile Disc) are widely used as storage media for music information, video information, data, programs, and the like. It's being used. However, for higher sound quality, higher image quality, longer time, and larger capacity of music information, video information, data, programs, etc., a larger capacity optical recording medium and optical recording / reproducing for recording / reproducing the same An apparatus (including a magneto-optical recording / reproducing apparatus) is desired.
Therefore, in order to cope with these, in the optical recording / reproducing apparatus, the wavelength of the light source, for example, the semiconductor laser is shortened, the numerical aperture of the condensing lens is increased, and the light spot converged through the condensing lens is reduced. The diameter has been 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、これにより光スポットの小径化が図られつつある。また、例えばそれ以上の短波長化については、266nmの単一波長の光を連続発振するソニー株式会社製の遠紫外固体レーザUW−1010などが発売されており、更なる光スポットの小径化も図られつつある。また、これ以外にもNd:YAGレーザの2倍波レーザ(266nm帯)、ダイヤモンドレーザ(235nm帯)、GaNレーザの2倍波レーザ(202nm帯)などの研究、開発が進められている。 For example, with regard to semiconductor lasers, GaN semiconductor lasers whose oscillation wavelength has been shortened from the 635 nm to 400 nm bands of conventional red lasers have been put into practical use, and thereby the diameter of the light spot is being reduced. Further, for example, for further shortening of the wavelength, a far ultraviolet solid-state laser UW-1010 manufactured by Sony Corporation that continuously oscillates light having a single wavelength of 266 nm has been put on the market. It is being planned. In addition to this, research and development of a Nd: YAG laser double wave laser (266 nm band), a diamond laser (235 nm band), a GaN laser double wave laser (202 nm band), and the like are underway.
また、ソリッドイマ―ジョンレンズ(SIL)に代表される開口数の大なる光学レンズを使って、例えば開口数1以上の集光レンズを実現するとともに、この集光レンズの対物面を光記録媒体と、その光源波長の10分の1程度まで近接させることにより記録再生を行ういわゆるニアフィールド光記録再生方式が検討されている(例えば特許文献1参照。)。 Further, by using an optical lens having a large numerical aperture represented by a solid immersion lens (SIL), for example, a condensing lens having a numerical aperture of 1 or more is realized, and the objective surface of the condensing lens is used as an optical recording medium. Then, a so-called near-field optical recording / reproducing system in which recording / reproducing is performed by bringing the light source wavelength close to about one-tenth of the light source wavelength has been studied (for example, see Patent Document 1).
このニアフィールド光記録再生方式では、光記録媒体と集光レンズとの距離を精度良く光学的なコンタクト状態に維持することが重要である。また、光源から出射されて集光レンズに入射する光束径が小になるとともに、光記録媒体と集光レンズとの距離も数十nm以下程度と非常に小さくなるため、光記録媒体と集光レンズとの傾きマージン、いわゆるチルトマージンが非常に小さくなり、集光レンズは形状的に大きく制約されることになる。 In this near-field optical recording / reproducing system, it is important to maintain the distance between the optical recording medium and the condenser lens in an optical contact state with high accuracy. In addition, the diameter of the light beam emitted from the light source and incident on the condensing lens becomes small, and the distance between the optical recording medium and the condensing lens is very small, about tens of nm or less. The tilt margin with the lens, the so-called tilt margin, becomes very small, and the condensing lens is greatly restricted in shape.
図31に、ソリッドイマージョンレンズの一例の概略構成図を示す。ソリッドイマージョンレンズ11と光学レンズ12とを、光記録媒体30などの対物側から順に配置して、ニアフィールド集光レンズを構成することができる。ソリッドイマージョンレンズ11は、半球状又は超半球状(図示の例においては超半球状)に形成され、光軸cに沿う厚さが、半球状の場合はr、図31に示すように超半球状の場合はr(1+1/n)として構成される。図31においては、ソリッドイマージョンレンズの形状の理解を容易にするために、その側面図及び対物側からみた平面図を並置して示す。
FIG. 31 shows a schematic configuration diagram of an example of a solid immersion lens. The
このような構成の集光レンズを例えば光記録再生装置に適用する場合は、2軸アクチュエータを有する光学ピックアップ装置に装着され、光記録媒体と集光レンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する。光磁気記録に用いられる場合は、光学ピックアップ装置に、磁気記録再生に使用される磁気ヘッド装置が組み込まれ、同様に光記録媒体と集光レンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する構成とされる。 When the condensing lens having such a configuration is applied to an optical recording / reproducing apparatus, for example, it is mounted on an optical pickup apparatus having a biaxial actuator, and the distance between the optical recording medium and the condensing lens is maintained in an optical contact state. To do. When used for magneto-optical recording, a magnetic head device used for magnetic recording / reproducing is incorporated in the optical pickup device, and the distance between the optical recording medium and the condenser lens is similarly maintained in an optical contact state. It is said.
また、ソリッドイマージョンレンズの形状としては、その他半球状又は超半球状のレンズの対物面を円錐状に加工した形状や、対物面の中心部分を残して磁気コイルをその周囲に設ける形状などが提案されている(例えば特許文献2参照。)。 Other solid immersion lens shapes include a hemispherical or super hemispherical objective surface that has been processed into a conical shape, and a magnetic coil that surrounds the central portion of the objective surface. (For example, refer to Patent Document 2).
上述したように、ニアフィールド光記録再生方式では、集光レンズは一般的に対物側から順に配置されたソリッドイマージョンレンズと光学レンズとの2枚の光学レンズの組み合わせにより開口数1以上を実現しているが、これらのレンズの組み立て精度は、開口数が大になるほどレンズの間隔やその相対的な角度に高精度が求められ、かつ環境の変化に対してもこの精度を維持することが求められる。 As described above, in the near-field optical recording / reproducing method, the condensing lens generally achieves a numerical aperture of 1 or more by combining two optical lenses, a solid immersion lens and an optical lens, which are arranged in order from the object side. However, as the assembly accuracy of these lenses increases, the higher the numerical aperture, the higher the accuracy required for the distance between the lenses and their relative angles, and it is also necessary to maintain this accuracy against environmental changes. It is done.
また、ソリッドイマージョンレンズを含む光学系の各レンズの大きさは、これを搭載する2軸アクチュエータの重量負担を軽減し、フォーカシング特性、トラッキング特性、またシーク時間の短縮等のサーボ特性の向上を図るために、小径化が求められている。レンズの小型・軽量を実現するためには、ソリッドイマージョンレンズの厚さをできる限り薄くすること、すなわち、できる限り曲率半径rを小さく、もしくは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。
高屈折率を実現する低コストの材料は現在のところ比較的限られており、例えば、レンズ材質にガラス(SiO2)を使用した場合、屈折率は1.5程度が限界であるため、より小型化を図るためには、ソリッドイマージョンレンズレンズの厚さを小さく、すなわちレンズの曲率半径を小さくすることが求められている。
In addition, the size of each lens in the optical system including the solid immersion lens reduces the weight burden of the biaxial actuator on which it is mounted, and improves the servo characteristics such as focusing characteristics, tracking characteristics, and seek time. Therefore, a reduction in diameter is required. In order to realize a small and lightweight lens, it is necessary to make the thickness of the solid immersion lens as thin as possible, that is, to make the radius of curvature r as small as possible or the refractive index n of the lens material as large as possible. .
Low-cost materials that achieve a high refractive index are currently relatively limited. For example, when glass (SiO 2 ) is used as the lens material, the refractive index is limited to about 1.5, so In order to reduce the size, it is required to reduce the thickness of the solid immersion lens, that is, to reduce the curvature radius of the lens.
また、上述したような構成の集光レンズ、光学ピックアップ装置、光記録再生装置に用いられる一般的なソリッドイマージョンレンズは、図31に示すように、その対物面6が平坦な平面構造とされる。
したがって、光記録媒体との傾きに対する余裕度は殆どゼロとなり、レンズもしくは光記録媒体が何らかの理由で傾いたときには、レンズと光記録光媒体とが接触してしまい、レンズと光記録媒体の双方に傷や磨耗などの損傷を生じてしまう恐れがあるため、上述のニアフィールド光記録再生方式を実現するためには、ソリッドイマージョンレンズを含む集光レンズを、その間隔や相対的な角度を精密に制御して接着し、保持する高い組み立て精度が要求される。
In addition, as shown in FIG. 31, a general solid immersion lens used in the condensing lens, the optical pickup device, and the optical recording / reproducing device having the above-described configuration has a planar structure in which the
Therefore, the margin with respect to the tilt with the optical recording medium is almost zero, and when the lens or the optical recording medium is tilted for some reason, the lens and the optical recording optical medium come into contact with each other. In order to realize the above-mentioned near-field optical recording / reproducing method, the condensing lens including the solid immersion lens must be precisely spaced and relative angled. High assembly accuracy is required to control, bond and hold.
しかしながら、ソリッドイマージョンレンズの曲率半径を極めて小さく、例えば半径1.0mm以下の曲率半径とする場合は、上述のニアフィールド光記録再生を実現するのに十分な組み立て精度をもって、集光レンズを組み立て形成し、光学的なコンタクト状態を維持することができる光学ピックアップ装置、光記録再生装置を構成することは難しい。 However, when the curvature radius of the solid immersion lens is extremely small, for example, a radius of curvature of 1.0 mm or less, the condenser lens is assembled and formed with sufficient assembly accuracy to realize the above-mentioned near-field optical recording / reproduction. However, it is difficult to configure an optical pickup device and an optical recording / reproducing device that can maintain an optical contact state.
本発明は、上述の問題に鑑みて、レンズの保持及び組み立てが容易であり、加工性に優れたソリッドイマージョンレンズを提供し、ニアフィールド光記録再生に適したソリッドイマージョンレンズ及び集光レンズを提供するとともに、これを用いて、高記録密度で大容量化に対応する光学ピックアップ装置及び光記録再生装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention provides a solid immersion lens that is easy to hold and assemble the lens and has excellent processability, and provides a solid immersion lens and a condensing lens suitable for near-field optical recording and reproduction. In addition, an object of the present invention is to provide an optical pickup device and an optical recording / reproducing device that can be used with a high recording density and a large capacity.
上述の問題を解決するために、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、入射光の無効領域、すなわち入射光が通過しない領域の少なくとも一部に、光軸に沿う断面形状に直線を有する保持部が設けられて成ることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the solid immersion lens according to the present invention is provided with a holding portion having a straight line in a cross-sectional shape along the optical axis in at least a part of an invalid region of incident light, that is, a region where incident light does not pass. It is characterized by being made.
また、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、上述の構成において、その保持部の対物側に、凸状部を形成して構成することを特徴とする。
更に、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、上述の構成において、凸状部を、対物側に突出する円筒形状、又は断面楕円形の筒形状、又は角柱形状として構成することを特徴とする。
The solid immersion lens according to the present invention is characterized in that, in the above-described configuration, a convex portion is formed on the objective side of the holding portion.
Furthermore, the solid immersion lens according to the present invention is characterized in that, in the above-described configuration, the convex portion is configured as a cylindrical shape projecting toward the objective side, a cylindrical shape having an elliptical cross section, or a prism shape.
また、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、上述の構成において、凸状部を、保持部から対物側に向かう円錐形状、又は断面楕円形の円錐形状、又は角錐形状として構成することを特徴とする。
更に、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、上述の構成において、凸状部を、保持部から対物側に突出する曲面状、又は球面状として構成することを特徴とする。
また、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、上述の各構成において、保持部の側面の少なくとも一部に、保持用加工部を形成して構成することを特徴とする。
The solid immersion lens according to the present invention is characterized in that, in the above-described configuration, the convex portion is configured as a conical shape from the holding portion toward the object side, a conical shape having an elliptical cross section, or a pyramid shape.
Furthermore, the solid immersion lens according to the present invention is characterized in that, in the above-described configuration, the convex portion is configured as a curved surface or a spherical surface protruding from the holding portion toward the object side.
The solid immersion lens according to the present invention is characterized in that, in each of the above-described configurations, a holding processing portion is formed on at least a part of the side surface of the holding portion.
また、本発明による集光レンズは、上述の本発明構成によるソリッドイマージョンレンズと、このソリッドイマージョンレンズと光軸を合致させ、対物側とは反対側に配置された光学レンズとより構成することを特徴とする。 In addition, the condenser lens according to the present invention includes a solid immersion lens according to the above-described configuration of the present invention, and an optical lens that is arranged on the opposite side of the objective side so that the optical axis of the solid immersion lens coincides with the optical axis. Features.
更に、本発明による光学ピックアップ装置は、上述の本発明構成によるソリッドイマージョンレンズレンズと、このソリッドイマージョンレンズと光軸を合致させて対物側とは反対側に配置された光学レンズと、光源とが少なくとも設けられ、ソリッドイマージョンレンズ及び光学レンズから成る集光レンズによって光源からの出射光を収束させて光スポットを形成する構成とすることを特徴とする。
また、本発明による光記録再生装置は、上述の本発明構成によるソリッドイマージョンレンズを用いた集光レンズを具備する光学ピックアップ装置を有し、集光レンズを光記録媒体のフォーカシング方向及び/又はトラッキング方向に制御駆動する制御駆動手段を設ける構成とすることを特徴とする。
Furthermore, an optical pickup device according to the present invention includes a solid immersion lens lens according to the above-described configuration of the present invention, an optical lens arranged on the side opposite to the objective side with the solid immersion lens aligned with the optical axis, and a light source. The light spot is formed by converging the light emitted from the light source by a condensing lens including at least a solid immersion lens and an optical lens.
An optical recording / reproducing apparatus according to the present invention includes an optical pickup device including a condensing lens using the solid immersion lens according to the above-described configuration of the present invention, and the condensing lens is used for the focusing direction and / or tracking of the optical recording medium. It is characterized by providing a control driving means for controlling and driving in the direction.
更に、本発明によるソリッドイマージョンレンズの形成方法は、ソリッドイマージョンレンズの形成方法において、レンズ材料体を、円筒形に加工する工程と、レンズ材料体の一部に、曲率半径rの球状部を形成する工程とを少なくとも有することを特徴とする。 Furthermore, the solid immersion lens forming method according to the present invention is a solid immersion lens forming method in which a lens material body is processed into a cylindrical shape, and a spherical portion having a radius of curvature r is formed in a part of the lens material body. And at least a step of performing.
上述したように、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、入射光の無効領域の少なくとも一部に、光軸に沿う断面形状に直線を有する保持部を設けることにより、この保持部の側面において、ソリッドイマージョンレンズを保持する保持体との接着などによる固定を、従来と比較してより堅牢に行うことができ、より安定な保持が可能となる。したがって、従来のソリッドイマージョンレンズでは限界であった微小曲率半径のソリッドイマージョンレンズも安定に保持し、十分な組み立て精度をもって構成することが可能となる。 As described above, the solid immersion lens according to the present invention has a solid immersion on the side surface of the holding portion by providing a holding portion having a straight line in a cross-sectional shape along the optical axis in at least a part of the invalid region of incident light. Fixing by adhesion with a holding body for holding a lens can be performed more robustly than in the past, and more stable holding is possible. Accordingly, it is possible to stably hold a solid immersion lens having a small curvature radius, which is a limit of the conventional solid immersion lens, and to configure the solid immersion lens with sufficient assembly accuracy.
また、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、上述の構成において、その保持部の対物側に、凸状部を形成して構成することから、対物面を全面的に平面状とする従来構成のソリッドイマージョンレンズと比較すると、対物面の面積が狭小であることから、従来に比して光記録媒体等の対象物との傾きマージンを大とすることができ、光記録媒体に対する記録再生の安定性を高めることが可能となる。 Further, the solid immersion lens according to the present invention is configured by forming a convex portion on the objective side of the holding portion in the above-described configuration, so that the solid immersion of the conventional configuration in which the objective surface is entirely planar is formed. Compared with a lens, since the area of the object surface is narrow, the tilt margin with respect to an object such as an optical recording medium can be increased as compared with the conventional case, and the stability of recording and reproduction with respect to the optical recording medium can be improved. It becomes possible to raise.
更に、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、凸状部を、対物側に突出する円筒形状、又は断面楕円形の筒形状、又は角柱形状として構成することから、対物面の面積を確実に狭小化し、光記録媒体等との傾きマージンを確実に改善することができる。
また、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、凸状部を、保持部から対物側に向かう円錐形状、又は断面楕円形の円錐形状、又は角錐形状として構成することにより、対物面の面積を確実に狭小化し、傾きマージンを大とすることができ、またその製造にあたり、機械的加工等により容易に製造することが可能となる。
Furthermore, the solid immersion lens according to the present invention is configured so that the convex portion has a cylindrical shape protruding toward the objective side, a cylindrical shape having an elliptical cross section, or a prismatic shape, thereby reliably reducing the area of the objective surface, The tilt margin with respect to the optical recording medium or the like can be reliably improved.
In addition, the solid immersion lens according to the present invention is configured such that the convex portion is configured as a conical shape from the holding portion toward the objective side, a conical shape having an elliptical cross section, or a pyramid shape, thereby reliably reducing the area of the objective surface. The inclination margin can be increased, and the manufacture can be easily performed by mechanical processing or the like.
更に、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、凸状部を、保持部から対物側に突出する曲面状、又は球面状として構成することから、同様に、対物面の面積を狭小化して傾きマージンの向上を図り、またその製造を容易にすることができる。
また、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、上述の各構成において、保持部の側面の少なくとも一部に、保持用加工部を形成することから、例えばこの保持用加工部として凹部を設けるとか粗面化処理を施すことにより、より保持体との堅牢且つ安定な固定が可能となる。
Furthermore, the solid immersion lens according to the present invention is configured such that the convex portion is formed as a curved surface or a spherical shape protruding from the holding portion toward the object side, and similarly, the area of the object surface is reduced to improve the tilt margin. And the manufacture thereof can be facilitated.
In the solid immersion lens according to the present invention, in each of the above-described configurations, since the holding processing portion is formed on at least a part of the side surface of the holding portion, for example, a concave portion is provided as the holding processing portion or the surface is roughened. By performing the treatment, it is possible to more firmly and stably fix the holding body.
そして、このような本発明構成のソリッドイマージョンレンズを用いた集光レンズによれば、ソリッドイマージョンレンズの保持がより堅牢かつ安定となることから、光学レンズとの組み立て精度の向上を図ることができて、開口数が大なる集光レンズを従来に比して容易に組み立てることが可能となる。
また、ソリッドイマージョンレンズの対物側に凸状部を設けることによって、光記録媒体等との傾きマージンを従来に比して大とすることができることから、更に組み立て精度の向上を図ることができる。
Further, according to the condensing lens using the solid immersion lens of the configuration of the present invention, since the solid immersion lens can be held more firmly and stably, the assembly accuracy with the optical lens can be improved. Thus, it is possible to easily assemble a condenser lens having a large numerical aperture as compared with the conventional one.
Further, by providing a convex portion on the objective side of the solid immersion lens, the tilt margin with respect to the optical recording medium or the like can be increased as compared with the conventional case, and therefore the assembly accuracy can be further improved.
更に、この集光レンズを用いて構成される光学ピックアップ装置及び光記録再生装置においては、ソリッドイマージョンレンズの保持を堅牢かつ安定にすることができ、またソリッドイマージョンレンズと光記録媒体等との傾きマージンを大とすることができることから、その組み立て精度のマージンを従来に比して大とすることができる。
そして、ソリッドイマージョンレンズの小径化も可能となることから、この集光レンズを用いて構成される光学ピックアップ装置及び光記録再生装置では、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安定制御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。
Furthermore, in the optical pickup device and the optical recording / reproducing device configured using this condenser lens, the solid immersion lens can be held firmly and stably, and the inclination between the solid immersion lens and the optical recording medium, etc. Since the margin can be increased, the assembly accuracy margin can be increased as compared with the conventional case.
Since the diameter of the solid immersion lens can be reduced, the optical pickup device and the optical recording / reproducing device configured using the condenser lens are controlled and driven in the focusing direction or the tracking direction of the optical recording medium. As a result, it is possible to achieve stable control of the condenser lens, and to improve servo characteristics such as focusing servo, tracking servo, and seek time.
また、本発明によるソリッドイマージョンレンズの形成方法によれば、ソリッドイマージョンレンズに保持部を形成するにあたって、レンズ材料体を円筒形に加工する工程と、レンズ材料体の一部に、曲率半径rの球状部を形成する工程とによって、保持体による保持を堅牢かつ安定にし得るソリッドイマージョンレンズを容易かつ確実に形成することができる。
更に、本発明によるソリッドイマージョンレンズの形成方法において、上述の各工程に加えて、レンズ材料体の対物側に、凸状部を形成することによって、保持体との保持が堅牢かつ安定で、更に光記録媒体等との傾きマージンを従来に比して大とすることができるソリッドイマージョンレンズを容易且つ確実に形成することができる。
Further, according to the method for forming a solid immersion lens according to the present invention, when forming the holding portion in the solid immersion lens, a step of processing the lens material body into a cylindrical shape, and a part of the lens material body with a curvature radius r. By the step of forming the spherical portion, it is possible to easily and reliably form a solid immersion lens that can be firmly and stably held by the holding body.
Furthermore, in the method for forming a solid immersion lens according to the present invention, in addition to the above-described steps, by forming a convex portion on the objective side of the lens material body, the holding with the holding body is robust and stable. It is possible to easily and reliably form a solid immersion lens capable of increasing the tilt margin with respect to an optical recording medium or the like as compared with the conventional case.
以下本発明を実施するための最良の形態の例を、図面を参照して説明する。
本発明は、ソリッドイマージョンレンズ及びその形成方法と、このソリッドイマージョンレンズと光軸を合致させ、対物側とは反対側に配置された光学レンズとで構成された集光レンズ、更にこの集光レンズを有し、いわゆるニアフィールド光記録再生方式を採用する光学ピックアップ装置と、この光学ピックアップ装置を有する光記録再生装置に適用することができる。
Hereinafter, an example of the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention relates to a solid immersion lens and a method of forming the same, a condensing lens composed of the solid immersion lens and an optical lens arranged on the side opposite to the objective side, and the condensing lens. And an optical pickup apparatus employing a so-called near-field optical recording / reproducing system, and an optical recording / reproducing apparatus having the optical pickup apparatus.
まず、本発明によるソリッドイマージョンレンズ及びその形成方法の説明に先立って、これら集光レンズ、光学ピックアップ装置、光記録再生装置に適用した実施の形態の例について図1〜図5を参照して説明する。なお、図1〜図5において、ソリッドイマージョンレンズの形状は、その配置構成を容易に説明するために、本発明構成による一例を簡略化して示すものであるが、後述する図6以後の例を含む本発明構成の種々の形状を採り得るものであることはいうまでもない。 First, prior to the description of the solid immersion lens and the method for forming the same according to the present invention, examples of embodiments applied to the condenser lens, the optical pickup device, and the optical recording / reproducing device will be described with reference to FIGS. To do. 1 to 5, the shape of the solid immersion lens is shown by simplifying an example according to the configuration of the present invention in order to easily explain the arrangement configuration thereof. It goes without saying that various shapes of the configuration of the present invention can be adopted.
図1は、本発明によるソリッドイマージョンレンズを用いた集光レンズの一例を示す概略構成図である。レンズの対象物の例えば光記録媒体30に対し、本発明構成によるソリッドイマージョンレンズ11、光学レンズ12をこの順に光軸を合致させて配置して構成する。ソリッドイマージョンレンズ11は、曲率半径rの半球状又は超半球状とされ、その光軸に沿う厚さは、半球状の場合はr、超半球状の場合は、屈折率をnとすると、r(1+1/n)とされる。図1の例は、球状部を超半球状とした例を示す。このような構成とすることによって、光学レンズ12の開口数NAを超える高開口数の集光レンズ13を提供することができる。
なお、実際にはソリッドイマージョンレンズ11と光記録媒体30とは互いに接触してはいないが、これらソリッドイマージョンレンズ11及び光記録媒体30の間隔はソリッドイマージョンレンズ11の厚さと比較して十分に小さいため図1〜図5においてはその間隔を省略して示す。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a condensing lens using a solid immersion lens according to the present invention. A
Actually, the
図2は、図1に示すソリッドイマージョンレンズ及び集光レンズを用いた光学ピックアップ装置の光学系の構成の一形態を示す概略構成図である。図示しない光源及びフォトディテクタと、ソリッドイマージョンレンズ11及び光学レンズ12より成る集光レンズ13との間に、例えば第1及び第2のビームスプリッタ14及び15が配置される。光記録媒体30は、例えばディスク状であれば、図示を省略するスピンドルモータに装着され、所定の回転数で回転される。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of the configuration of the optical system of the optical pickup device using the solid immersion lens and the condenser lens shown in FIG. For example, first and second beam splitters 14 and 15 are arranged between a light source and a photodetector (not shown) and a
また、図1及び図2に示す光学ピックアップ装置には、集光レンズ13をトラッキング方向及びフォーカシング方向に制御駆動する手段が設けられる。
この手段としては、例えば一般的な光学ピックアップに用いられる2軸アクチュエータや、磁気ヘッド装置等に用いられるスライダ等が挙げられる。
これら集光レンズ13の制御駆動手段の形態を次に示す。
The optical pickup device shown in FIGS. 1 and 2 is provided with means for controlling and driving the
Examples of this means include a biaxial actuator used for a general optical pickup and a slider used for a magnetic head device.
The form of the control drive means of these condensing
図3は、制御駆動手段として2軸アクチュエータを用いた光学ピックアップ装置の一例の概略構成図である。図3に示すように、集光レンズ13は、そのソリッドイマージョンレンズ11及び光学レンズ12の光軸を合致させて保持体20により固定され、この保持体20がフォーカシング方向及び/又はトラッキング方向に制御駆動される2軸アクチュエータ16に固着されている。
図3に示すように、2軸アクチュエータ16は、集光レンズ13をトラッキング方向に制御駆動させるトラッキング用コイル17と、フォーカシング方向に制御駆動させるフォーカシング用コイル17とより構成される。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an example of an optical pickup device using a biaxial actuator as a control driving unit. As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 3, the biaxial actuator 16 includes a tracking coil 17 for controlling and driving the
そしてこの2軸アクチュエータ16により、光記録媒体30とソリッドイマージョンレンズ11との距離を、例えば戻り光量をモニタし、その距離情報をフィードバックすることにより制御可能とし、ソリッドイマージョンレンズ11と光記録媒体30との距離をほぼ一定に保つようになされ、かつこのソリッドイマージョンレンズ11と光記録媒体30との衝突を避けるように制御される。
また、この2軸アクチュエータ16において、トラッキング方向に戻り光量をモニタし、その位置情報をフィードバックすることにより、集光スポットを所望の記録トラックに移動させることが可能である。
The distance between the
Further, in this biaxial actuator 16, it is possible to move the focused spot to a desired recording track by monitoring the amount of light returning in the tracking direction and feeding back the position information.
次に、図1及び図2に示した集光レンズ13の制御駆動手段として、スライダを採用した場合の概略構成図を図4に示す。
図4に示すように、集光レンズ13を、トラッキング方向に制御駆動されるスライダ21に固着して構成することもできる。このスライダ21は、例えば光記録媒体30の面触れ方向にのみ弾性を有するジンバル22等の弾性体、または図示を省略する他の弾性体を介し、トラッキング方向に移動する可動光学部(図示せず)に支持される。そしてこの可動光学部を、リニアモータ等で構成された制御駆動手段によりトラッキング方向に制御駆動することによって、所定のトラック上に集光レンズ13を対向させることができる。
そして、光記録媒体30の回転に伴い発生する気体流が光記録媒体30とスライダ21との間に流れ込むとともに、弾性体の光記録媒体30側への押圧力と釣り合う気体薄膜が形成され、スライダ21が光記録媒体30に対して一定の距離、例えば50nmの距離を保ちつつ浮上するように構成される。すなわち、光記録媒体30を所定の回転数で回転させて光記録媒体30からの情報の再生時あるいは、光記録媒体30への情報の記録時において、集光レンズ13を構成するソリッドイマージョンレンズ11と光記録媒体30との距離を、スライダ32によりほぼ一定距離に保たれた状態とすることができる。
Next, FIG. 4 shows a schematic configuration diagram in the case where a slider is employed as the control driving means of the
As shown in FIG. 4, the condensing
A gas flow generated with the rotation of the
以下、光学ピックアップ装置の概略構成について、再び図2を参照して説明する。光源、例えば半導体レーザから出射された往路光はコリメータレンズ(図示せず)により平行光に変換され(L1)、第1のビームスプリッタ14を透過し(L)、集光レンズ13を介して光記録媒体30の情報記録面に集光される。情報記録面で反射された復路光は集光レンズ13を透過し、第1のビームスプリッタ14で反射され(L2)、第2のビームスプリッタ15に入射する。そしてこの第2のビームスプリッタ15により分離された復路光(L3及びL4)は、フォーカシング用光検出器及び信号用光検出器(図示せず)に集光され、フォーカスシングエラー信号および再生ピット信号等が検出される。
Hereinafter, a schematic configuration of the optical pickup device will be described with reference to FIG. 2 again. Outgoing light emitted from a light source, for example, a semiconductor laser, is converted into parallel light by a collimator lens (not shown) (L1), passes through the first beam splitter 14 (L), and passes through the
また、第2のビームスプリッタで反射された復路光は、トラッキング用光検出器にも集光され、トラッキングエラー信号が検出される。なお、必要に応じてこの光学ピックアップ装置には、光記録媒体30の面振れに対して、集光レンズ13を固着する2軸アクチュエータ、もしくはスライダが追従した残りのフォーカスエラー成分および集光レンズの組み立て工程時に発生した誤差成分を、2枚のレンズの間隔を変えることで補正することができるリレーレンズを、第1のビームスプリッタ14と光学レンズ12との間に挿入し構成してもよい。
The return light reflected by the second beam splitter is also collected on the tracking photodetector, and a tracking error signal is detected. If necessary, this optical pickup device includes a biaxial actuator for fixing the
スライダ21にソリッドイマージョンレンズ11及び光学レンズ12が固着されている場合は、スライダ21が追従した残りのフォーカスエラー成分および集光レンズの組み立て工程時に発生した誤差成分を補正する手段として、集光レンズ13を構成するソリッドイマージョンレンズ11をスライダ21に固定し、光学レンズ12を例えば圧電素子等により光軸方向に可動するように構成してもよい。
When the
また、スピンドルモータが複数の光記録媒体を装着する手段を有する光記録再生装置の場合は、図5の概略構成図に示すように、光軸をほぼ90度曲げるミラー23をスライダ21に設ける構成が好適である。このような構成の光記録再生装置は、光記録媒体間の間隔を小とすることができるので、結果的に装置の小型化、薄型化を図ることができる。
Further, in the case of an optical recording / reproducing apparatus in which the spindle motor has means for mounting a plurality of optical recording media, the
なお、上記した光学ピックアップ装置は、再生のみを行う再生専用、記録のみを行う記録専用、記録と再生の両方を行うことができる記録再生用を含むものである。また、上述した各光学ピックアップ装置は、光磁気記録方式と、ニアフィールド光再生方式を組み合わせることにより、その光ピックアップ装置の一部に磁気コイル等を組み込んだものを含む構成とすることもできる。また、光記録再生装置は、再生のみを行う再生専用装置、記録のみを行う記録専用装置、記録と再生の両方を行うことができる記録再生用装置を含むものである。 The above-described optical pickup device includes a reproduction-only unit that performs only reproduction, a recording-only unit that performs only recording, and a recording / reproducing unit that can perform both recording and reproduction. In addition, each of the optical pickup devices described above can be configured to include a device in which a magnetic coil or the like is incorporated in a part of the optical pickup device by combining the magneto-optical recording method and the near-field light reproducing method. The optical recording / reproducing apparatus includes a reproduction-only apparatus that performs only reproduction, a recording-only apparatus that performs only recording, and a recording / reproduction apparatus that can perform both recording and reproduction.
次に、本発明構成のソリッドイマージョンレンズの形状の各例について説明する。
〔1〕第1の実施の形態例
上述したように、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、図6にその一例を光学レンズと組み合わせた概略構成図を示すように、入射光の無効領域、すなわち入射光の通過しない領域の少なくとも一部に、光軸cに沿う断面形状に直線を有する保持部2を設ける構成とする。
図示の例においては、曲率半径がr、屈折率がn、光軸に沿う方向の厚さがr(1+1/n)とされた超半球状の球状部1が設けられるソリッドイマージョンレンズ11の例を示す。この場合、球状部1の、一点鎖線cで示す光軸と直交する断面の半径が略rである位置、すなわち破線Rで示す位置から対物側の入射光の無効領域に、光軸を略中心軸とする円筒形状として、光軸cと略平行な直線部を有する保持部2を設ける例を示す。図6においては、ソリッドイマージョンレンズの形状の理解を容易にするために、側面図及び対物側からみた平面図を並置して示す。
この例においては、円筒形状の保持部2の光軸cからの半径を略rとした場合を示す。
なお、図示の例では、球状部1を超半球状とした例を示すが、球状部1は半球状でもよく、その場合は光軸に沿う厚さをrとして構成する。
Next, each example of the shape of the solid immersion lens according to the present invention will be described.
[1] First Embodiment As described above, the solid immersion lens according to the present invention has an invalid region of incident light, that is, an incident light as shown in FIG. The holding
In the illustrated example, an example of a
In this example, the case where the radius from the optical axis c of the cylindrical holding
In the example shown in the figure, the
なお、光磁気記録媒体に対するニアフィールド光記録再生方式においては、記録時及び/又は再生時に磁界が必要になることから、ソリッドイマージョンレンズ11の対物面の一部に磁気コイル等を取り付けて構成してもよい。
In the near-field optical recording / reproducing system for the magneto-optical recording medium, a magnetic field is required at the time of recording and / or reproduction. Therefore, a magnetic coil or the like is attached to a part of the objective surface of the
また、このソリッドイマージョンレンズ11の材料としては、例えば用いられる光記録再生装置の装備するレーザ光源など、入射光の波長に対して屈折率が大きく、また透過率が大きくかつ光吸収が小さい材料が好適である。例えば、高屈折率ガラスであるオハラ株式会社製のS−LAH79や、高屈折率セラミックス、高屈折率単結晶材料であるBi4Ge3O12、SrTiO3、ZrO2、HfO2、SiC、ダイヤモンドなどが好適である。
The
そして、これらのレンズ材料は、アモルファス構造、もしくは単結晶の場合には立方晶構造であることが望ましい。光学レンズ材料がアモルファス構造、もしくは立方晶構造である場合、その方位を精度良く合わせる必要がなく、従来のボール研磨方法や研磨装置が利用可能である。また、材料の方位を気にすることなく、光学レンズ作製のためのエッチングプロセスやポリッシングプロセスを容易に適用できるという利点がある。 These lens materials desirably have an amorphous structure or a cubic structure in the case of a single crystal. When the optical lens material has an amorphous structure or a cubic structure, it is not necessary to align the orientation with high accuracy, and a conventional ball polishing method or polishing apparatus can be used. Further, there is an advantage that an etching process and a polishing process for manufacturing an optical lens can be easily applied without worrying about the orientation of the material.
上述したように、本発明においては、対物側の少なくとも一部に円筒形状の保持部2を設ける構成とすることから、前述の図31において説明した従来例と比較すると、保持部2において保持体との接着、固定を堅牢かつ安定に行うことができる。
すなわち、図31に示すように、球状部から対物面に続いて側面形状が球面形状とされた従来のソリッドイマージョンレンズの場合は、側面形状が球面形状であることから、ソリッドイマージョンレンズをレンズホルダなどの保持体により保持する場合、レンズホルダ側の内側面を球面形状に加工するなどの工程が必要となり、またその接着方法や保持方法が難しくなり、堅牢かつ安定に固定し難いという問題がある。
特に、半径0.5mm以下程度の小径のソリッドイマージョンレンズをレンズホルダと保持する場合、レンズホルダとの接着面積が非常に小さくなることから、レンズ側面の球面形状部分を接着、保持することは難しく、十分に安定に固定することは非常に困難となる。
As described above, in the present invention, since the
That is, as shown in FIG. 31, in the case of a conventional solid immersion lens in which the side surface shape is a spherical shape following the objective surface from the spherical portion, the side surface shape is a spherical shape. In the case of holding by a holding body such as, a process such as processing the inner surface of the lens holder side into a spherical shape is required, and the bonding method and holding method become difficult, and there is a problem that it is difficult to fix firmly and stably. .
In particular, when a solid immersion lens having a small diameter of about 0.5 mm or less is held with the lens holder, it is difficult to bond and hold the spherical shape portion of the lens side surface because the bonding area with the lens holder becomes very small. It becomes very difficult to fix sufficiently and stably.
これに対し、本発明構成による場合は、図6に示すように、保持部2において、その断面が直線部を有し、力を均等に加えられることから、リング状のレンズホルダを用いるなどの簡単な構成によって、この保持部に容易かつ堅牢に接着、固定することができ、従来は堅牢な保持が困難であった小径のソリッドイマージョンレンズにおいても、十分に安定に保持することが可能となる。
On the other hand, in the case of the configuration of the present invention, as shown in FIG. 6, in the holding
なお、図示の例においては、破線Rで示す断面の半径が略rの位置から、対物面6にいたる保持部2を設ける場合を示すが、保持部2は、入射光の無効領域の少なくとも一部に設けられていれば、この保持部を利用して、従来に比して堅牢かつ安定な保持が可能となる。
In the illustrated example, a case is shown in which the
そして、上述したように、本発明によれば、従来に比して小径のソリッドイマージョンレンズを用いることが可能であることから、小型のソリッドイマージョンレンズと光学レンズと組み合わせた集光レンズ全体の重量を低減化することができる。
したがって、このような集光レンズを用いる光学ピックアップ装置及び光記録再生装置において、フォーカスサーボやトラッキングサーボやシーク時間等のサーボ特性の向上を図ることができ、光学ピックアップ装置および光記録再生装置の小型化薄型化を図ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, since it is possible to use a solid immersion lens having a smaller diameter than in the past, the weight of the entire condensing lens in combination with a small solid immersion lens and an optical lens is possible. Can be reduced.
Therefore, in the optical pickup device and the optical recording / reproducing device using such a condenser lens, it is possible to improve the servo characteristics such as the focus servo, the tracking servo, and the seek time, and the optical pickup device and the optical recording / reproducing device can be reduced in size. It is possible to reduce the thickness.
なお、ソリッドイマージョンレンズ11への入射光の入射角θiは、
0°<θi<90°
の範囲である。
これについて説明すると、ソリッドイマージョンレンズを利用した集光レンズの開口数は、図7にその一例の概略構成図を示すように、ソリッドイマージョンレンズ11の対物面とは反対側に配置する光学レンズ12からソリッドイマージョンレンズ11への入射光の光軸からの入射角をθi0、ソリッドイマージョンレンズ11内の入射角をθiとし、光学レンズ12の開口数をNA、ソリッドイマージョンレンズ11の屈折率をnとすると、
sinθi0=NA
nsinθi0=sinθi
となるので、ソリッドイマージョンレンズ11を含む集光レンズの実効的な開口数NA(SIL) は、
NA(SIL) =n2sinθi0
=nsinθi
と表され、θiが略90°のときソリッドイマージョンレンズ11による集光レンズの実効的な開口数は、NA(SIL) =nで最大となる。
The incident angle θi of the incident light to the
0 ° <θi <90 °
Range.
This will be described. The numerical aperture of a condensing lens using a solid immersion lens is an
sinθi0 = NA
nsinθi0 = sinθi
Therefore, the effective numerical aperture NA (SIL) of the condenser lens including the
NA (SIL) = n 2 sin θi0
= Nsinθi
When θi is approximately 90 °, the effective numerical aperture of the condensing lens by the
つまり、図8A〜Dにおいて入射角度θiが変化する場合の概略構成図をそれぞれ示すように、入射角θiが大きくなるほど、ソリッドイマージョンレンズによる集光レンズの実効的な開口数NA(SIL) は大となり、90°に近づくにつれ最大値nに近づく。図7及び図8において、図6と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
すなわち、入射角度θiを大とするほうが高い開口数を得るためには望ましいが、製造マージンは入射角度θiを大とするほど小さくなり、歩留まりを高めることが難しくなる。
このため、製造マージンをある程度確保するためには、破線Rで示す位置近傍から入射させる構成が望ましく、すなわち実用的には入射角θiをtan−1(n)近傍とする構成が好適である。
That is, as shown in the schematic configuration diagrams when the incident angle θi changes in FIGS. 8A to 8D, as the incident angle θi increases, the effective numerical aperture NA (SIL) of the condenser lens by the solid immersion lens increases. And approaches the maximum value n as it approaches 90 °. 7 and 8, parts corresponding to those in FIG.
That is, it is desirable to increase the incident angle θi in order to obtain a high numerical aperture, but the manufacturing margin decreases as the incident angle θi increases, and it becomes difficult to increase the yield.
For this reason, in order to secure a manufacturing margin to some extent, a configuration in which light is incident from the vicinity of the position indicated by the broken line R is desirable, that is, a practical configuration in which the incident angle θi is in the vicinity of tan −1 (n) is preferable.
また、入射角θiがtan−1(n)を超える場合は、入射角θiまでを超半球状として、その対物側の入射光の無効領域の少なくとも一部に保持部2を設ける構成とすればよい。
Further, when the incident angle θi exceeds tan −1 (n), the holding
次に、上述の本発明構成のソリッドイマージョンレンズの形成方法の一例を、図9A〜Cの工程図を参照して説明する。上述したソリッドイマージョンレンズに好適な原材料、例えば高屈折率ガラスであるオハラ株式会社製のS−LAH79や、高屈折率セラミックス、高屈折率単結晶材料であるBi4Ge3O12、SrTiO3、ZrO2、HfO2、SiC、ダイヤモンドなどより成るレンズ材料体60を、先ず図9Aに示すように、その直径が例えば略2r(すなわち半径r)、高さが略rもしくはr(1+1/n)、図示の例ではr(1+1/n)の高さの円筒形状に加工する。nは原材料の屈折率とする。 Next, an example of a method for forming the solid immersion lens having the above-described configuration of the present invention will be described with reference to the process diagrams of FIGS. Raw materials suitable for the solid immersion lens described above, for example, S-LAH79 manufactured by OHARA Co., which is a high refractive index glass, Bi 4 Ge 3 O 12 , SrTiO 3 , which is a high refractive index ceramic, and a high refractive index single crystal material, First, as shown in FIG. 9A, a lens material body 60 made of ZrO 2 , HfO 2 , SiC, diamond or the like has a diameter of about 2r (ie, radius r) and a height of about r or r (1 + 1 / n). In the illustrated example, it is processed into a cylindrical shape having a height of r (1 + 1 / n). n is the refractive index of the raw material.
次に、図9Bに示すように、この円筒形状材料の上面から高さrの上部部分を、曲率半径rの球面形状に加工する。すなわち、図9Bにおいて破線で示す上部半球部分の外側部分である加工部7を、研磨やエッチングなどにより除去する加工を行う。
このように加工部7を除去することによって、図9Cに示すように、略半球状の球状部1と、断面の半径が略rとなる位置から対物側に向かって保持部2が形成された、上述の図6において説明した構成のソリッドイマージョンレンズを形成することができる。
Next, as shown in FIG. 9B, the upper part of the height r from the upper surface of the cylindrical material is processed into a spherical shape with a radius of curvature r. That is, the processing portion 7 that is the outer portion of the upper hemisphere portion indicated by the broken line in FIG. 9B is removed by polishing or etching.
By removing the processed portion 7 in this way, as shown in FIG. 9C, the substantially hemispherical
図10は、このようにして形成した本発明構成のソリッドイマージョンレンズ11に、レーザ等の入射光Liを入射した際の光路を模式的に示す概略構成図である。図10から明らかなように、球状部1の破線Rで示す光軸と直交する断面の半径が略rの位置から対物側に円筒形状の保持部2を設ける本発明構成としても、従来のソリッドイマージョンレンズと同様に、レーザ入射した際に、問題なくその集光性能が得られることがわかる。
なお図10においては、レーザの入射位置をソリッドイマージョンレンズの高さr/nの位置とし、すなわち破線Rで示す位置から入射した場合を示すが、もちろん、これよりも開口数(NA)を下げた入射光についても同様に集光性能を保持できることはいうまでもない。
また、開口数(NA)を上げる場合は、入射角度が最大となる入射位置より対物側の、入射光の無効領域の少なくとも一部に保持部2を設ければよい。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram schematically showing an optical path when incident light Li such as a laser is incident on the
FIG. 10 shows the case where the incident position of the laser is the position of the height r / n of the solid immersion lens, that is, the incident position from the position indicated by the broken line R. Of course, the numerical aperture (NA) is lowered more than this. Needless to say, the condensing performance can also be maintained for the incident light.
In order to increase the numerical aperture (NA), the holding
図11に、本発明構成のソリッドイマージョンレンズ11及び光学レンズ12を組み合わせて、ソリッドイマージョンレンズ11をレンズホルダ等の保持体20に接着等により固定して保持した状態の概略構成図を示す。
本発明によるソリッドイマージョンレンズは、その保持部2の少なくとも一部を利用して、保持体20に容易に接着等により固定することが可能で、かつ、レーザの入射に対しても問題なく、その集光性能を得られることがわかる。したがって、本発明構成のソリッドイマージョンレンズ11と光学レンズ12とを組み合わせて、光記録媒体30に対して、より安定に記録再生することが可能であることがわかる。
FIG. 11 shows a schematic configuration diagram of a state in which the
The solid immersion lens according to the present invention can be easily fixed to the holding
なお、図11に示すように、保持体20の対物側の底面を、ソリッドイマージョンレンズ11の対物面より例えば距離gの段差をもって光記録媒体30の表面から離間するように固定することによって、保持体20の光記録媒体30との接触を回避することができる。
As shown in FIG. 11, the bottom surface of the holding
上述の例においては、保持部2を断面の半径がrの円筒形状とした例を説明したが、保持部2は円筒形に限ることなく、その他断面角形状、多角形状など、種々の形状とすることができる。
また、その断面の大きさ(円形とする場合は半径)は、上述の例のように球状部2の曲率半径rと等しくする必要はなく、例えば保持部2の断面の半径r´を、r´>r、又はr´<rとしてもよい。
In the above-described example, the holding
Further, the size of the cross section (radius when circular) is not required to be equal to the radius of curvature r of the
図12に示す例においては、球状部1を曲率半径rの半球状とし、その対物側の入射光の無効領域の少なくとも一部に、断面の半径r´がr´>rである円筒形状の保持部2を設ける例を示す。
また、図13に示す例においては、球状部1を曲率半径rの超半球状とし、その対物側の入射光の無効領域に、断面の半径r´がr´>rである円筒形状の保持部2を設ける例を示す。
図14に示す例においては、球状部1を曲率半径rの半球状とし、その対物側の入射光の無効領域に、断面の半径r´がr´<rである円筒形状の保持部2を設ける例を示す。
図15に示す例においては、球状部1を曲率半径rの超半球状とし、その対物側の入射光の無効領域に、断面の半径r´がr´<rである円筒形状の保持部2を設ける例を示す。図12〜図15において、図6と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
In the example shown in FIG. 12, the
In the example shown in FIG. 13, the
In the example shown in FIG. 14, the
In the example shown in FIG. 15, the
以上の各例において、入射光の無効領域に保持部2を設ける構成とすることによって、集光性能を保持し、かつ保持体による安定かつ堅牢な保持が可能なソリッドイマージョンレンズを提供することができる。
また各例ともに、保持部2の形状を円筒形以外の各種形状としても同様の効果が得られることはいうまでもない。
更に、各例において、後述する対物面に凸状部を設ける構成とするとか、或いは保持部に保持用加工部を設けるなど、本発明構成を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
In each of the above examples, by providing the holding
In each example, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the shape of the holding
Furthermore, in each example, various modifications are possible without departing from the configuration of the present invention, such as a configuration in which a convex portion is provided on an objective surface described later, or a holding processing portion is provided in the holding portion.
〔2〕第2の実施の形態の例
次に、球状部1の入射光の無効領域の一部に保持部2を設けるとともに、対物側に突出する凸状部を設ける例について、図16を参照してその構成を説明する。図16において、図6と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この例においては、球状部1の、光軸cと直交する断面の半径が略rである位置(破線Rで示す位置)から対物側の少なくとも一部に、光軸を略中心軸とする円筒形状の保持部2を設け、かつその対物側の集光位置を凸円筒形状に加工して凸状部3を形成した例である。
[2] Example of Second Embodiment Next, FIG. 16 shows an example in which the holding
このように保持部2を設けたソリッドイマージョンレンズは、前述の第1の実施の形態の例と同様に、保持部2の断面形状の側面がほぼ直線であり、保持体への複雑な加工を施すことなく、またこの部分に力を均等に加えることができることから、保持部を利用して保持することで、従来十分な固定が困難であった小径のソリッドイマージョンレンズでも、容易かつ堅牢に保持することが可能となる。
更にこの場合は、対物面の面積を狭小化することによって、光記録媒体30等との傾きマージンの向上を図ることができる。これについて、図17の凸状部3を拡大した概略構成図を用いて説明すると、凸状部3を、例えば光軸cと直交する断面の半径が略yの円筒形状としたとき、ソリッドイマージョンレンズ11の対物面6と光記録媒体30との間隔をdとすると、光記録媒体30の集光位置から凸状部3の縁部に至る角度θ1より得られる傾きマージンは、tan−1(d/y)となる。
この傾きマージンは、図18に示すように、対物面の半径yを大とすると格段に減少する。
In the solid immersion lens having the holding
Further, in this case, the inclination margin with respect to the
As shown in FIG. 18, the inclination margin is remarkably reduced when the radius y of the object plane is increased.
例えば、図17に示す例において、ソリッドイマージョンレンズ11と光記録媒体30との間隔dを25nm、凸状部3の対物面6の直径を40μm、すなわち光軸から縁部までの長さyを20μmとすると、傾きマージンは約+/−0.07°程度、直径を10μm、長さyを5μmとすると、傾きマージンは+/−0.28°程度となる。
したがって、上述の第2の実施の形態の例によるソリッドイマージョンレンズは、その保持部において従来と比較してより堅牢かつ安定に保持し易く、小型化を図ることができるとともに、傾きマージンを改善することができて、光記録媒体に対する記録再生の安定性を高めることが可能となる。
For example, in the example shown in FIG. 17, the distance d between the
Therefore, the solid immersion lens according to the example of the second embodiment described above can be held more firmly and stably in the holding portion than the conventional one, can be reduced in size, and can improve the tilt margin. Therefore, the stability of recording / reproducing with respect to the optical recording medium can be improved.
なお、このようなソリッドイマージョンレンズの形成方法としては、前述の図9A〜Cにおいて説明した工程に加えて、対物側に凸状部3を形成することによって、簡単に形成することができる。凸状部を形成する工程は、図9A〜Cに示す各工程の間又は前後でもよい。
このソリッドイマージョンレンズの対物面の凸状部の加工方法、更にこの凸状部の周囲の平面部の加工方法については、公知である半導体加工に利用されているエッチング方法や装置が利用可能であり、特に、微細な先端部の加工については、たとえば、日立製作所製の集束イオンビーム加工観察装置FB−2100などのフォーカスイオンビーム(FIB)加工方法、及び加工装置を利用するのが好適である。
このように、凸状部をFIB法により形成することによって、直径数十nm程度の微小なスポットのイオンビームによって、容易かつ確実に対物面の幅を数μm程度に微細化することができ、これにより光記録媒体との傾きマージンを従来に比して確実に大としたソリッドイマージョンレンズを容易に形成することができる。
As a method for forming such a solid immersion lens, it can be easily formed by forming the convex portion 3 on the objective side in addition to the steps described in FIGS. The step of forming the convex portion may be between or before and after each step shown in FIGS.
As a method for processing the convex portion of the objective surface of the solid immersion lens and a method for processing the flat portion around the convex portion, known etching methods and apparatuses used for semiconductor processing can be used. In particular, for processing a fine tip, it is preferable to use a focused ion beam (FIB) processing method and a processing apparatus such as a focused ion beam processing observation apparatus FB-2100 manufactured by Hitachi, Ltd., for example.
Thus, by forming the convex portion by the FIB method, the width of the object plane can be easily and reliably reduced to about several μm by an ion beam of a minute spot having a diameter of about several tens of nm. This makes it possible to easily form a solid immersion lens in which the tilt margin with respect to the optical recording medium is reliably increased as compared with the conventional case.
また、このような凸状部3を形成するにあたって、その高さhを適切に選定することによって、所定の開口数の得られる入射光Liを妨げることなく集光位置に集光させることができる。
上述したように、最大開口数の得られる入射光角度は90°であるが、実用的にはレンズ材料の屈折率をnとすると、光軸cからの入射角度がtan−1(n)程度であることが望ましい。
この場合、凸状部3の高さhと光軸cから縁部までの長さyより得られる角度tan−1(h/y)をθ2とすると、
θ2<90°−tan−1(n)
とすることによって、確実に所定の開口数の得られる入射光を妨げることなく、対物側の凸状部3を構成することができる。
Further, when such a convex portion 3 is formed, by appropriately selecting the height h, the incident light Li obtained with a predetermined numerical aperture can be condensed at the condensing position without being obstructed. .
As described above, the incident light angle at which the maximum numerical aperture is obtained is 90 °. However, practically, when the refractive index of the lens material is n, the incident angle from the optical axis c is about tan −1 (n). It is desirable that
In this case, when an angle tan −1 (h / y) obtained from the height h of the convex portion 3 and the length y from the optical axis c to the edge is θ2,
θ2 <90 ° −tan −1 (n)
By doing so, the convex portion 3 on the objective side can be configured without interfering with incident light that can reliably obtain a predetermined numerical aperture.
図19及び図20に、上述の第2の実施の形態の例によるソリッドイマージョンレンズ11において、レーザ等の入射光を入射した際の入射光路と、光学レンズと組み合わせてレンズホルダ等の保持体20により接着、保持して光記録媒体30と対向させた状態との概略構成図をそれぞれ示す。図19及び20において、図10及び図11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。
19 and 20, in the
図19から明らかなように、所定の開口数が得られる入射光はもちろん、開口数を下げた入射光においても、本発明による場合は、従来のソリッドイマージョンレンズと同様に、問題なくその集光性能が得られることがわかる。
また、図20に示すように、ソリッドイマージョンレンズ11の保持部2の側面部分において保持体20に容易に接着等によって固定し、安定に保持することが可能で、かつ、レーザ等の入射光に対しても問題なく、その集光性能が得られ、光学レンズと組み合わせて光記録媒体に対して安定な記録再生が可能であることがわかる。更に、保持体20の対物側の底面を、ソリッドイマージョンレンズ11の凸状部3の先端の対物面より距離gの段差をもって光記録媒体30の表面から離間させることによって、光記録媒体30との接触をより回避することができる。
As can be seen from FIG. 19, not only incident light with a predetermined numerical aperture but also incident light with a reduced numerical aperture can be condensed without any problem in the present invention, as in the case of a conventional solid immersion lens. It turns out that performance is obtained.
Further, as shown in FIG. 20, the side surface portion of the holding
このように、上述の第2の実施の形態の例においても、従来のソリッドイマージョンレンズでは限界であった微小曲率半径のソリッドイマージョンレンズを容易に形成することが可能であり、かつこのレンズを保持体に、堅牢かつ安定に保持することができる。
また、保持部を設けるとともに、対物側に凸状部を形成することにより、ソリッドイマージョンレンズと光記録媒体との傾きマージンを従来と比して大とすることができ、光記録媒体に対する記録再生の安定性を高めることが可能となる。
As described above, also in the example of the second embodiment described above, it is possible to easily form a solid immersion lens having a small radius of curvature, which is the limit of the conventional solid immersion lens, and hold this lens. It can be held firmly and stably on the body.
In addition, by providing a holding part and forming a convex part on the objective side, the tilt margin between the solid immersion lens and the optical recording medium can be made larger than before, and recording / reproducing with respect to the optical recording medium is possible. It becomes possible to improve the stability of the.
また、ソリッドイマージョンレンズの小径化が可能であり、集光レンズの軽量化が可能となることから、フォーカスサーボやトラッキングサーボやシーク時間等のサーボ特性の向上を図ることができ、光学ピックアップ装置および光記録再生装置の小型化薄型化を図ることが可能となる。 In addition, since the diameter of the solid immersion lens can be reduced and the condenser lens can be reduced in weight, it is possible to improve servo characteristics such as focus servo, tracking servo, seek time, etc. It becomes possible to reduce the size and thickness of the optical recording / reproducing apparatus.
〔3〕第3の実施の形態の例
次に、第3の実施の形態の例として、球状部1の対物側に保持部2を設けるとともに、対物側に突出する略角柱状の凸状部3を設ける例について、図21を参照して説明する。図21において、図6及び図16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、保持部2の対物側に、その断面が略正方形の角柱状の凸状部3を設ける場合を示す。
[3] Example of Third Embodiment Next, as an example of the third embodiment, a holding
この場合においても、保持部2を設けることから、前述の第1及び第2の実施の形態の例と同様に、保持部2の断面形状の側面がほぼ直線であり、保持体への複雑な加工を施すことなく、またこの部分に力を均等に加えることができることから、保持部を利用して保持することで、従来は堅牢な保持が困難であった小径のソリッドイマージョンレンズでも、容易かつ堅牢に保持することが可能となる。
Even in this case, since the holding
更にこの場合においても、第2の実施の形態の例と同様に、対物面の面積を狭小化することによって、光記録媒体30等との傾きマージンの向上を図ることができる。
また、凸状部3の高さ及び光軸からその縁部までの長さを適切に選定することによって、所定の開口数を得る入射光を妨げることなく、従来と同様の集光性能を保持することができる。
Further, in this case, as in the example of the second embodiment, the inclination margin with respect to the
In addition, by appropriately selecting the height of the convex portion 3 and the length from the optical axis to the edge thereof, the same light collecting performance as in the past can be maintained without interfering with incident light that obtains a predetermined numerical aperture. can do.
そして、ソリッドイマージョンレンズの小径化、小型化によって、サーボ特性等の記録再生特性の向上、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置の小型薄型化も可能とできることは前述の第1及び第2の実施の形態の例と同様である。 The above-described first and second embodiments can be achieved by improving the recording / reproducing characteristics such as servo characteristics and reducing the size and thickness of the optical pickup device and the optical recording / reproducing device by reducing the diameter and size of the solid immersion lens. It is the same as that of the example of a form.
〔4〕第4の実施の形態の例
次に、第4の実施の形態の例として、対物側に突出する凸状部を設け、その形状を断面略楕円形の筒形状とする例について、図22を参照してその構成を説明する。図22において、図6及び図16に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。
[4] Example of Fourth Embodiment Next, as an example of the fourth embodiment, an example in which a convex portion protruding toward the objective side is provided and the shape thereof is a cylindrical shape having a substantially elliptical cross section. The configuration will be described with reference to FIG. 22, parts corresponding to those in FIGS. 6 and 16 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
このように保持部2を設けたソリッドイマージョンレンズは、前述の第1の実施の形態の例と同様に、保持部2の断面形状の側面がほぼ直線であり、保持体への複雑な加工を施すことなく、またこの部分に力を均等に加えることができることから、保持部を利用して保持することで、従来は堅牢な保持が困難であった小径のソリッドイマージョンレンズでも、容易かつ堅牢に保持することが可能となる。
In the solid immersion lens having the holding
更にこの場合は、対物面の面積を、特に一方向に狭小化することによって、光記録媒体30等との傾きマージンの向上を図ることができる。
すなわちこの場合は、凸状部3を設けることによって、光記録媒体との傾きマージンを改善することができるものであるが、凸状部3の光軸からの縁部までの長さは、その短軸方向と長軸方向とで異なる。
Further, in this case, the inclination margin with respect to the
That is, in this case, the provision of the convex portion 3 can improve the tilt margin with the optical recording medium, but the length from the optical axis of the convex portion 3 to the edge is It differs in the minor axis direction and the major axis direction.
一般に、ソリッドイマージョンレンズをディスク状の光記録媒体を対象とする集光レンズ、光学ピックアップ装置、光記録再生装置に適用する場合は、ディスク状媒体が傾き易い方向、すなわち半径方向の傾きマージンをより大とする形状を採用することが望ましい。
図22に示す例においては、矢印Xrで示すラジアル方向(半径方向)に凸状部3の断面楕円形の短軸方向を略合致させ、矢印Xtで示すタンジェンシャル方向(ディスクの記録トラックの接線方向)に凸状部3の断面楕円形の長軸方向を略合致させて光記録媒体上に対向させる構成とすれば、ディスクの記録トラック方向と比較して、半径方向において、より傾きマージンを大とすることができる。
凸状部3を、その断面が長方形状の角柱状として設ける場合も同様である。
In general, when a solid immersion lens is applied to a condensing lens, an optical pickup device, and an optical recording / reproducing device for a disk-shaped optical recording medium, a tilt margin in a direction in which the disk-shaped medium is easily tilted, that is, a radial direction is further increased. It is desirable to adopt a large shape.
In the example shown in FIG. 22, the short axis direction of the elliptical section of the convex portion 3 is substantially matched with the radial direction (radial direction) indicated by the arrow Xr, and the tangential direction indicated by the arrow Xt (tangent to the recording track of the disk) If the configuration is such that the major axis direction of the elliptical cross section of the convex portion 3 substantially coincides with the optical recording medium, the tilt margin is further increased in the radial direction compared to the recording track direction of the disc. Can be great.
The same applies to the case where the convex portion 3 is provided as a prismatic shape having a rectangular cross section.
例えば、断面楕円状の凸状部の長軸が40μm、短軸が20μmである場合、図23に示すように、長軸方向には約+/−0.07°、短軸方向には約+/−0.14°の傾きマージンを得ることが可能となる。したがって、ディスク状の光記録媒体に対して用いる場合に、半径方向により大きい傾きマージンを有する集光レンズ、光学ピックアップ装置、光記録再生装置を提供することができる。 For example, when the major axis of the convex part having an elliptical cross section is 40 μm and the minor axis is 20 μm, as shown in FIG. 23, about +/− 0.07 ° in the major axis direction and about +/− 0.07 ° in the minor axis direction. An inclination margin of +/− 0.14 ° can be obtained. Therefore, when used for a disk-shaped optical recording medium, it is possible to provide a condensing lens, an optical pickup device, and an optical recording / reproducing device having a larger inclination margin in the radial direction.
この場合においても、保持部2を設けることから、従来は堅牢な保持が困難であった小径のソリッドイマージョンレンズでも、容易かつ堅牢に保持することが可能となり、ソリッドイマージョンレンズの小径化、小型化によって、サーボ特性等の記録再生特性の向上、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置の小型薄型化も可能とできることは前述の各実施の形態の例と同様である。
Even in this case, since the holding
更にこの場合においても、凸状部3の高さ及び光軸からその縁部までの長さを適切に選定することによって、所定の開口数を得る入射光を妨げることなく、従来と同様の集光性能を保持することができる。 Furthermore, in this case as well, by appropriately selecting the height of the convex portion 3 and the length from the optical axis to the edge thereof, incident light that obtains a predetermined numerical aperture is not disturbed, and the same concentration as in the conventional case is used. Optical performance can be maintained.
〔5〕第5の実施の形態の例
次に、凸状部を、保持部から対物側に向かう円錐形状、又は断面楕円形の円錐形状、又は角錐形状とする例について、図24〜図26を参照して説明する。図24〜図26において、図6及び図16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。
[5] Example of Fifth Embodiment Next, an example in which the convex portion has a conical shape from the holding portion toward the objective side, a conical shape having an elliptical cross section, or a pyramid shape is illustrated in FIGS. Will be described with reference to FIG. 24 to FIG. 26, parts corresponding to those in FIG. 6 and FIG.
先ず図24に示す例においては、凸状部3として、保持部2から対物側に向かう円錐形状として、対物面6を略円形とした場合を示す。このような形状は、例えば研磨などの機械的加工方法、エッチング等によって、比較的容易に形成することが可能である。
そして、このような構成とする場合、球状部1から対物面6に向かう領域の一部に円筒形状等の保持部2が設けられることから、前述の各実施の形態の例と同様に、この部分において堅牢かつ安定に保持体等への固定が可能となり、従来は堅牢な保持が困難であった小径のソリッドイマージョンレンズでも、容易かつ堅牢に保持することが可能となる。ソリッドイマージョンレンズの小径化、小型化によって、サーボ特性等の記録再生特性の向上、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置の小型薄型化も可能とできることは前述の各実施の形態の例と同様である。
First, in the example shown in FIG. 24, the convex portion 3 has a conical shape from the holding
And when it is set as such a structure, since the holding |
また、対物面6の面積を狭小化することから、光記録媒体との傾きマージンを従来と比較して大とすることができる。
この場合においても、円錐形状部分の傾斜角度を適切に選定することによって、所定の開口数を得る入射光を妨げることなく、従来と同様の集光性能を保持することが可能である。
Further, since the area of the
Even in this case, it is possible to maintain the same light collecting performance as before without disturbing incident light that obtains a predetermined numerical aperture by appropriately selecting the inclination angle of the conical portion.
図25に示す例では、凸状部3を断面略楕円形の円錐形状とした場合を示す。図24に示す例と同様に、機械的加工法やエッチングなどによって、容易に凸状部を形成することができる。
そしてこの場合においても球状部1から対物面6に向かう領域の一部に保持部2が設けられることから、前述の各実施の形態の例と同様に、この部分において堅牢かつ安定に保持体等への固定が可能となり、従来は堅牢な保持が困難であった小径のソリッドイマージョンレンズでも、容易かつ堅牢に保持することが可能となる。ソリッドイマージョンレンズの小径化、小型化によって、サーボ特性等の記録再生特性の向上、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置の小型薄型化も可能とできることは前述の各実施の形態の例と同様である。
In the example shown in FIG. 25, the convex part 3 is shown as a conical shape having a substantially elliptical cross section. Similar to the example shown in FIG. 24, the convex portion can be easily formed by a mechanical processing method, etching, or the like.
Even in this case, since the holding
また、対物面6の面積を狭小化することから、光記録媒体との傾きマージンを従来と比較して大とすることができる。断面楕円形の短軸方向をディスク状光記録媒体の半径方向、長軸方向を記録トラック方向に選定して構成することによって、比較的傾き易い半径方向においても十分な傾きマージンを有する集光レンズ、光学ピックアップ装置、光記録再生装置を提供することができる。またこの場合、接線方向の傾きマージンよりも、半径方向の傾きマージンが適当量大きい形状として、凸状部の形状、大きさを設定することが可能となる。
この場合においても、円錐形状部分の傾斜角度を適切に選定することによって、所定の開口数を得る入射光を妨げることなく、従来と同様の集光性能を保持することが可能である。
Further, since the area of the
Even in this case, it is possible to maintain the same light collecting performance as before without disturbing incident light that obtains a predetermined numerical aperture by appropriately selecting the inclination angle of the conical portion.
図26に示す例においては、凸状部3を、断面略四角形の角錐形状に形成した例を示す。このような形状も、機械的加工法やエッチング方法により、容易に形成することができる。
そしてこの場合においても球状部1から対物面6に向かう領域の一部に保持部2が設けられることから、前述の各実施の形態の例と同様に、この部分において堅牢かつ安定に保持体等への固定が可能となり、従来は堅牢な保持が困難であった小径のソリッドイマージョンレンズでも、容易かつ堅牢に保持することが可能となる。ソリッドイマージョンレンズの小径化、小型化によって、サーボ特性等の記録再生特性の向上、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置の小型薄型化も可能とできることは前述の各実施の形態の例と同様である。
また、対物面6の面積を狭小化することから、光記録媒体との傾きマージンを従来と比較して大とすることができる。
更に、角錐形状部分の傾斜角度を適切に選定することによって、所定の開口数を得る入射光を妨げることなく、従来と同様の集光性能を保持することが可能である。
なお、図22に示す例では、角錐形状として四角錐形状としているが、もちろん、六角錐や八角錐などの断面多角形の角錐形状とすることもできる。
In the example shown in FIG. 26, an example is shown in which the convex portion 3 is formed in a pyramid shape with a substantially square cross section. Such a shape can also be easily formed by a mechanical processing method or an etching method.
Even in this case, since the holding
Further, since the area of the
Furthermore, by appropriately selecting the inclination angle of the pyramid-shaped portion, it is possible to maintain the same light collecting performance as before without hindering incident light that obtains a predetermined numerical aperture.
In the example shown in FIG. 22, the pyramid shape is a quadrangular pyramid shape, but, of course, a pyramid shape having a polygonal cross section such as a hexagonal pyramid or an octagonal pyramid may be used.
〔6〕第6の実施の形態の例
次に、図27を参照して、凸状部3を、保持部2から対物側に突出する曲面状、又は球面状として構成する例について説明する。図27において、図6及び図16と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
このような形状とする場合においても、研磨等の機械的加工方法により、比較的容易に凸状部を形成することが可能である。
[6] Example of Sixth Embodiment Next, an example in which the convex portion 3 is configured as a curved surface or a spherical surface protruding from the holding
Even in such a shape, the convex portion can be formed relatively easily by a mechanical processing method such as polishing.
この場合においても、上述の各実施の形態の例と同様に、球状部1から対物面6に向かう入射光の無効領域の一部に保持部2が設けられることから、この保持部2において堅牢かつ安定に保持体等への固定が可能となり、従来は堅牢な保持が困難であった小径のソリッドイマージョンレンズでも、容易かつ堅牢に保持することが可能となる。ソリッドイマージョンレンズの小径化、小型化によって、サーボ特性等の記録再生特性の向上、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置の小型薄型化も可能とできることは前述の各実施の形態の例と同様である。
Also in this case, the holding
また、対物面6の面積を狭小化することから、光記録媒体との傾きマージンを従来と比較して大とすることができる。
更に、曲面部分の曲率を適切に選定することによって、所定の開口数を得る入射光を妨げることなく、従来と同様の集光性能を保持することが可能である。
なお、図27に示す例では、凸状部3を略球面状としているが、その他各種の曲面形状とすることができる。
Further, since the area of the
Furthermore, by appropriately selecting the curvature of the curved surface portion, it is possible to maintain the same light collecting performance as in the past without hindering incident light that obtains a predetermined numerical aperture.
In addition, in the example shown in FIG. 27, although the convex-shaped part 3 is made into substantially spherical shape, it can be set as various other curved surface shapes.
また、対物面6の近傍を、この場合半径が略r/n、中心位置が球状部1の中心位置と略一致する破線bで示す球に外接する形状とする場合は、対物面6の集光位置近傍において、入射光の入射角度が僅かにずれた場合においても、レンズを通過する距離を略一定とすることができることから、レンズの対物面6において確実に集光させることができるという利点を有する。
Further, in the case where the vicinity of the
前述の各実施の形態の例を含む各構成において、対物面6をこのように半径が略r/n、中心位置が球状部1の中心位置と略一致する破線bで示す球に外接する形状とする場合は、同様の効果を得ることができることはいうまでもない。
また、各例ともに、球状部1を超半球状ではなく半球状とすることも可能であり、この場合は、対物面6の集光位置近傍において直径が略rの球に略外接する形状とすることによって、同様に、入射光の入射角度が僅かにずれた場合においても、レンズを通過する距離を略一定とすることができることから、レンズの対物面6において確実に集光させることができるという利点を有する。
また、これらの例において、半径がr/nやr/2から僅かにずれたり、半径r/n又はr/2の球に対して、僅かにずれて外接する場合においても、入射光の入射側において、これを補正できる範囲であれば、同様の効果を得ることが可能である。
In each configuration including the above-described embodiments, the shape of the
In each of the examples, the
Further, in these examples, even when the radius is slightly deviated from r / n or r / 2 or circumscribed slightly with respect to a sphere having the radius r / n or r / 2, the incident light is incident. On the side, the same effect can be obtained as long as this can be corrected.
〔7〕第7の実施の形態の例
次に、図28〜図30を参照して、本発明によるソリッドイマージョンレンズにおいて、保持部2の側面の少なくとも一部に、保持用加工部4を形成する各例について説明する。図28〜図30において、図6及び16と対応する部分には、同一符号を付して重複説明を省略する。各例ともに、球状部1を超半球状とした場合を示すが、これらも上述の各例と同様に、球状部1を半球状とし、その光軸に沿う厚さをrとしてもよい。
[7] Example of Seventh Embodiment Next, referring to FIG. 28 to FIG. 30, in the solid immersion lens according to the present invention, the holding processing portion 4 is formed on at least a part of the side surface of the holding
先ず図28に示す例においては、保持部2の側面の一部に、断面が略角形の凹部を設けて保持用加工部4とした場合を示す。
また、図29に示す例においては、保持部2の側面の一部に、断面が滑らかな曲線状の凹部を設けて保持用加工部4とした場合を示す。
更に、図30においては、保持用加工部4として、保持部2の側面の一部に粗面化加工を施した例を示す。
これら各例において、各種形状の保持用加工部4は、保持部2の側面の一部に断続的に形成してもよく、また連続的に周回する溝状の凹部またはライン状の粗面部として形成してもよい。
また、各例共に、保持部2の対物側に、円筒形状の凸状部3を設けた場合を示すが、対物側は平面状でもよく、また球状部1を半球状とするとか、または前述の第3〜第6の実施の形態の例において挙げた形状をはじめ各種の形状の凸状部を設ける場合に適用し得ることはいうまでもない。
First, in the example shown in FIG. 28, a case is shown in which a concave portion having a substantially square cross section is provided on a part of the side surface of the holding
Further, in the example shown in FIG. 29, a case is shown in which the holding processing portion 4 is formed by providing a curved concave portion having a smooth cross section in a part of the side surface of the holding
Further, FIG. 30 shows an example in which a roughening process is performed on a part of the side surface of the holding
In each of these examples, the holding processing section 4 having various shapes may be intermittently formed on a part of the side surface of the holding
In each example, the case where the cylindrical convex portion 3 is provided on the objective side of the holding
このように、保持部2の側面に保持用加工部4を設けることによって、より堅牢かつ安定に保持体への接着等による固定が可能となる。凹部を設ける場合においては、保持体に凸状部を設けて嵌め込み式とすることにより、更に強固な固定を行うことができる。
したがって、従来は堅牢な保持が困難であった小径のソリッドイマージョンレンズでも、容易かつ堅牢に保持することが可能となり、ソリッドイマージョンレンズの小径化、小型化によって、サーボ特性等の記録再生特性の向上、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置の小型薄型化も可能とできることは前述の各実施の形態の例と同様である。
As described above, by providing the holding processing portion 4 on the side surface of the holding
Therefore, even a solid immersion lens with a small diameter, which has been difficult to maintain in the past, can be held easily and robustly, and the recording / reproducing characteristics such as servo characteristics are improved by reducing the diameter and size of the solid immersion lens. The optical pickup device and the optical recording / reproducing device can be reduced in size and thickness in the same manner as in the embodiments described above.
以上説明したように、本発明のソリッドイマージョンレンズによれば、レンズホルダなどの保持体との十分に堅牢かつ安定な固定が可能となり、レンズの小径化、小型化によって、これを用いた集光レンズ、光学ピックアップ装置、光記録再生装置において、フォーカスサーボ特性、トラッキングサーボ特性、シーク特性の向上を図ることが可能であり、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、大容量化に対応することが可能となる。 As described above, according to the solid immersion lens of the present invention, it is possible to sufficiently fix the lens holder or the like with a holding body such as a lens holder. It is possible to improve focus servo characteristics, tracking servo characteristics, and seek characteristics in lenses, optical pickup devices, and optical recording / reproducing devices. By adopting a near-field recording / reproducing method, optical recording media can be increased in density and size. It becomes possible to cope with capacity increase.
また、本発明のソリッドイマージョンレンズにおいて、保持部の対物側に凸状部を設けることによって、ソリッドイマージョンレンズと光記録媒体との傾きマージンを改善することができ、光記録媒体に対する記録再生の安定性を高めることが可能となり、よりニアフィールド記録再生方式に適した光学ピックアップ装置、光記録再生装置を提供することができる。
なお、上述したように、本発明によるソリッドイマージョンレンズは、上述の例に限定されることなく、本発明構成を逸脱しない範囲において、その他材料構成等において、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
In addition, in the solid immersion lens of the present invention, by providing a convex portion on the objective side of the holding portion, the tilt margin between the solid immersion lens and the optical recording medium can be improved, and recording and reproduction with respect to the optical recording medium are stable. Therefore, it is possible to provide an optical pickup apparatus and an optical recording / reproducing apparatus more suitable for the near-field recording / reproducing system.
As described above, the solid immersion lens according to the present invention is not limited to the above-described example, and various modifications and changes can be made in other material configurations and the like without departing from the configuration of the present invention. Needless to say.
1…球状部、2…保持部、3…凸状部、4…保持用加工部、6…対物面、7…加工部、11…ソリッドイマージョンレンズ、12…光学レンズ、13…集光レンズ、14…第1のビームスプリッタ、15…第2のビームスプリッタ、16…2軸アクチュエータ、17…トラッキング用コイル、18…フォーカシング用コイル、20…保持体、21…スライダ、22…ジンバル、23…ミラー、30…光記録媒体
DESCRIPTION OF
Claims (15)
ことを特徴とするソリッドイマージョンレンズ。 A solid immersion lens, wherein a holding portion having a straight line in a cross-sectional shape along the optical axis is provided in at least a part of an ineffective region of incident light.
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。 2. The solid immersion lens according to claim 1, wherein a convex portion is formed on the objective side of the holding portion.
ことを特徴とする請求項2記載のソリッドイマージョンレンズ。 3. The solid immersion lens according to claim 2, wherein the convex portion has a cylindrical shape protruding toward the objective side, a cylindrical shape having an elliptical cross section, or a prism shape.
ことを特徴とする請求項2記載のソリッドイマージョンレンズ。 3. The solid immersion lens according to claim 2, wherein the convex portion has a conical shape from the holding portion toward the objective side, a conical shape having an elliptical cross section, or a pyramid shape.
ことを特徴とする請求項2記載のソリッドイマージョンレンズ。 The solid immersion lens according to claim 2, wherein the convex portion has a curved surface shape or a spherical shape protruding from the holding portion toward the objective side.
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。 The solid immersion lens according to claim 1, wherein a holding processing portion is formed on at least a part of the holding portion.
ことを特徴とする請求項2記載のソリッドイマージョンレンズ。 The solid immersion lens according to claim 2, wherein a holding processing portion is formed on at least a part of the holding portion.
ことを特徴とする請求項3記載のソリッドイマージョンレンズ。 The solid immersion lens according to claim 3, wherein a holding processing portion is formed on at least a part of the holding portion.
ことを特徴とする請求項4記載のソリッドイマージョンレンズ。 The solid immersion lens according to claim 4, wherein a holding processing portion is formed on at least a part of the holding portion.
ことを特徴とする請求項5記載のソリッドイマージョンレンズ。 6. The solid immersion lens according to claim 5, wherein a holding processing portion is formed on at least a part of the holding portion.
上記ソリッドイマージョンレンズは、入射光の無効領域の少なくとも一部に、光軸に沿う断面形状に直線を有する保持部が設けられて成る
ことを特徴とする集光レンズ。 In a condensing lens composed of a solid immersion lens and an optical lens that is aligned with the optical axis of the solid immersion lens and disposed on the side opposite to the objective side,
The solid immersion lens is a condensing lens, wherein a holding portion having a straight line in a cross-sectional shape along the optical axis is provided in at least a part of an ineffective region of incident light.
上記ソリッドイマージョンレンズは、入射光の無効領域の少なくとも一部に、光軸に沿う断面形状に直線を有する保持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。 A solid immersion lens, an optical lens arranged on the opposite side of the objective side so as to coincide with the optical axis of the solid immersion lens, and a light source are provided at least, and by a condensing lens comprising the solid immersion lens and the optical lens In an optical pickup device that forms a light spot by converging light emitted from the light source,
The solid immersion lens is an optical pickup device comprising a holding portion having a straight line in a cross-sectional shape along the optical axis in at least a part of an ineffective region of incident light.
上記ソリッドイマージョンレンズは、入射光の無効領域の少なくとも一部に、光軸に沿う断面形状に直線を有する保持部が設けられて成る
ことを特徴とする光記録再生装置。 A solid immersion lens, an optical lens arranged on the opposite side of the objective side so as to coincide with the optical axis of the solid immersion lens, and a light source are provided at least, and by a condensing lens comprising the solid immersion lens and the optical lens It has an optical pickup device that forms a light spot by converging the light emitted from the light source, and is provided with control drive means for controlling and driving the condenser lens in the focusing direction and / or the tracking direction of the optical recording medium. In an optical recording / reproducing apparatus,
The solid immersion lens is an optical recording / reproducing apparatus characterized in that a holding portion having a straight line in a cross-sectional shape along the optical axis is provided in at least a part of an ineffective region of incident light.
レンズ材料体を、円筒形に加工する工程と、
上記レンズ材料体の一部に、曲率半径rの球状部を形成する工程とを少なくとも有する
ことを特徴とするソリッドイマージョンレンズの形成方法。 In the method of forming a solid immersion lens,
Processing the lens material body into a cylindrical shape;
And a step of forming a spherical portion having a radius of curvature r in a part of the lens material body.
ことを特徴とする請求項14記載のソリッドイマージョンレンズの形成方法。
15. The method for forming a solid immersion lens according to claim 14, further comprising a step of forming a convex portion on the objective side of the lens material body.
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