JP2006344262A - Solid immersion lens, optical pickup, and optical recording/reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
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、これを用いた光学ピックアップ装置及び光(もしくは光磁気)記録再生装置に関し、詳しくは、光学レンズの屈折率が大きい材料を用いて集光レンズの開口数を大きくして光(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(近接場)光記録再生方式に適用できるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置に関するものである。 The present invention relates to a solid immersion lens, an optical pickup device using the same, and an optical (or magneto-optical) recording / reproducing device, and more specifically, using a material having a high refractive index of the optical lens. A solid immersion lens, an optical pickup device, and an optical recording / reproducing apparatus applicable to a so-called near-field optical recording / reproducing system that performs recording / reproducing on an optical (or magneto-optical) recording medium by increasing the numerical aperture of the condenser lens It is about.
コンパクトディスク(CD)、ミニディスク(MD)、デジタルヴァーサタイルディスク(DVD)に代表される記録媒体(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。
Recording media (including magneto-optical recording media) represented by compact disc (CD), mini disc (MD), and digital versatile disc (DVD) are widely used as storage media for music information, video information, data, programs, and the like. It's being used. However, in order to further improve the sound quality, image quality, longer time, and capacity of music information, video information, data, programs, etc., a larger capacity recording medium and an optical recording / reproducing apparatus for recording / reproducing the recording medium (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、ソリッドイマージョンレンズに代表される開口数の大きい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、この集光レンズに用いられるソリッドイマージョンレンズの対物面を、その光源波長の10分の1程度まで記録媒体に近接させることにより記録再生を行う、いわゆる近接場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, for example, a condensing lens having a numerical aperture of 1 or more is realized, and an object surface of the solid immersion lens used for the condensing lens is used as a light source. A so-called near-field optical recording / reproducing system in which recording / reproducing is performed by bringing the recording medium close to about one-tenth of the wavelength has been studied (see, for example, Patent Document 1).
この近接場光記録再生方式では、記録媒体とソリッドイマージョン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ソリッドイマージョンレンズに入射する光束径が小になるとともに、記録媒体とソリッドイマージョン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、記録媒体とソリッドイマージョン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、ソリッドイマージョンレンズの形状は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 recording medium and the solid immersion 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 solid immersion lens becomes small, and the distance between the recording medium and the solid immersion lens is very small, about tens of nanometers or less, so the recording medium and the solid immersion lens The so-called tilt margin becomes very small, and the shape of the solid immersion lens is greatly restricted.
従来、チルトマージンを考慮したソリッドイマージョンレンズ(SIL)として、図16(a)、(b)に示すようなものが知られている。図16(a)に示すソリッドイマージョンレンズは、超半球形状のレンズの対物面の中心に凸状の集光部を設ける構造とすることで、凸部を除いた対物面と記録媒体との距離を大きくして、チルトマージンを向上させるようにしている(非特許文献1)。また、図16(b)に示すソリッドイマージョンレンズは、半球形状のレンズの対物面側に円錐形状の傾斜部を設ける構造とすることで、対物面と記録媒体との距離を大きくして、チルトマージンを向上させるようにしている(例えば特許文献2参照)。 Conventionally, as a solid immersion lens (SIL) considering a tilt margin, those shown in FIGS. 16A and 16B are known. The solid immersion lens shown in FIG. 16A has a structure in which a convex condensing part is provided at the center of the objective surface of the super hemispherical lens, so that the distance between the objective surface excluding the convex part and the recording medium. To increase the tilt margin (Non-patent Document 1). In addition, the solid immersion lens shown in FIG. 16B has a structure in which a conical inclined portion is provided on the objective surface side of the hemispherical lens, so that the distance between the objective surface and the recording medium is increased. The margin is improved (see, for example, Patent Document 2).
このような構成のソリッドイマージョンレンズを例えば光記録再生装置に適用する場合は、ソリッドイマージョンレンズを2軸アクチュエーターを有する光学ピックアップ装置に装着して、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する。また、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、同様に記録媒体とソリッドイマージョン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。
しかし、上述した図16(a)のソリッドイマージョンレンズにおいては、対物面に凸状部を有しているので、記録媒体が回転すると、対物面と記録媒体との間に位置している凸状部の周囲で空気の流れが発生する。そして、この気流によって、記録媒体上で浮遊しているダストが、ソリッドイマージョンレンズの凸状部の先端部分と記録媒体との間にできる隙間に入り込み、ダストが凸状部の先端付近に設けられた集光部近傍に付着し、その結果、レンズに入射した光を遮り安定した記録再生が難しくなるという問題が生じる。特に、近接場光記録再生方式においては、凸状部の先端部に設けられた集光部と記録媒体との間隔が極めて短いため(一般的に、70nm以下)、この隙間に記録媒体表面近くを浮遊している微小なダストが挟みこまれ易くなるという問題がある。 However, in the solid immersion lens of FIG. 16A described above, since the objective surface has a convex portion, when the recording medium rotates, the convex shape located between the objective surface and the recording medium. An air flow is generated around the part. This airflow causes dust floating on the recording medium to enter the gap formed between the tip of the convex portion of the solid immersion lens and the recording medium, and dust is provided near the tip of the convex portion. As a result, there is a problem that stable recording / reproduction becomes difficult by blocking light incident on the lens. In particular, in the near-field optical recording / reproducing method, the distance between the condensing part provided at the tip of the convex part and the recording medium is extremely short (generally 70 nm or less), so this gap is near the surface of the recording medium. There is a problem that minute dust floating in the air is easily caught.
同様に、上述した図16(b)のソリッドイマージョンレンズにおいては、対物面側に円錐形状の傾斜部を有しているので、記録媒体が回転すると、傾斜部の先端部付近で空気の流れが発生する。そして、この気流によって、記録媒体上に浮遊しているダストが、傾斜部の先端部分と記録媒体の間に吸い込まれて、傾斜部の先端部に設けられた集光部近傍に付着し、その結果、レンズに入射した光を遮り安定した記録再生が難しくなるという問題が生じる。 Similarly, since the solid immersion lens of FIG. 16B described above has a conical inclined portion on the object plane side, when the recording medium rotates, air flows near the tip of the inclined portion. appear. And by this air flow, dust floating on the recording medium is sucked between the tip part of the inclined part and the recording medium and adheres to the vicinity of the light collecting part provided at the tip part of the inclined part. As a result, there arises a problem that it is difficult to stably record and reproduce by blocking light incident on the lens.
本発明は、上述の問題点を考慮し、ソリッドイマージョンレンズの集光部にダストが付着することなく、安定した光記録再生をすることができるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置を提供するものである。 In view of the above-described problems, the present invention provides a solid immersion lens, an optical pickup device, and an optical recording / reproducing device capable of performing stable optical recording / reproduction without dust adhering to the light collecting portion of the solid immersion lens. It is to provide.
本発明は、集光部に向けて傾斜する傾斜部を有するソリッドイマージョンレンズであって、前記傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なるような構成とする。 The present invention is a solid immersion lens having an inclined portion that is inclined toward the light collecting portion, wherein the inclined portion is provided with a plurality of inclined surfaces, and the inclined angles of the inclined surfaces are different from each other. .
好ましくは、前記傾斜面の傾斜角度は、前記集光部に近づくにつれて大きくなるように設けられていることが適当である。 Preferably, it is appropriate that the inclination angle of the inclined surface is provided so as to increase as it approaches the light collecting portion.
本発明は、少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと備えた光学ピックアップ装置であって、前記ソリッドイマージョンレンズは、集光部に向けて傾斜する傾斜部を有し、この傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なるような構成とする。
また、本発明は、少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと、記録媒体に光を集光して記録及び/又は再生を行う光学ピックアップ装置と、前記集光レンズ及び光ピックアップ装置を駆動制御する駆動制御手段とからなる光記録再生装置であって、前記ソリッドイマージョンレンズは、集光部に向けて傾斜する傾斜部を有し、この傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なるような構成とする。
The present invention is an optical pickup device including at least a light source and a condensing lens composed of a solid immersion lens and an optical lens, wherein the solid immersion lens has an inclined portion inclined toward the condensing portion. The inclined portion is provided with a plurality of inclined surfaces, and the inclined angles of the inclined surfaces are different from each other.
The present invention also includes at least a light collecting lens, a condensing lens composed of a solid immersion lens and an optical lens, an optical pickup device that condenses light on a recording medium and performs recording and / or reproduction, and the collecting device. An optical recording / reproducing apparatus comprising a drive control means for driving and controlling an optical lens and an optical pickup device, wherein the solid immersion lens has an inclined portion inclined toward a condensing portion, The inclined surfaces are provided so that the inclined angles of the inclined surfaces are different from each other.
本発明によるソリッドイマージョンレンズでは、傾斜部に複数の傾斜面を設ける構成とするので、集光部に付着するダストを少なくすることができ、これを用いた光学ピックアップ装置及び光記録再生装置では、安定した近接場光による記録再生をすることができる。 In the solid immersion lens according to the present invention, since the inclined portion is provided with a plurality of inclined surfaces, dust attached to the light collecting portion can be reduced, and in the optical pickup device and the optical recording / reproducing device using the same, Recording and reproduction by stable near-field light can be performed.
本発明のソリッドイマージョンレンズによれば、チルトマージンを従来に比べて大きくできるとともに、集光部に付着するダストを少なくすることができる。 According to the solid immersion lens of the present invention, the tilt margin can be increased as compared with the conventional case, and the dust adhering to the light collecting portion can be reduced.
また、本発明のソリッドイマージョンレンズを用いた光学ピックアップ装置及び光再生記録装置によれば、ソリッドイマージョンレンズの集光部に付着するダストを少なくすることができるので、安定した近接場光による記録再生をすることができる。 Further, according to the optical pickup device and the optical reproducing / recording device using the solid immersion lens of the present invention, it is possible to reduce the dust adhering to the condensing part of the solid immersion lens, so that the recording / reproducing by the stable near-field light is possible. Can do.
以下、本発明を実施するための最良の形態の例について説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。 Examples of the best mode for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.
図1は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical recording / reproducing apparatus including an optical pickup device according to the present invention.
図1に示すように、本例においては、情報源1からの情報に基づき例えばディスク状の記録媒体9に記録を行う場合の光照射態様の一例を示し、レーザーダイオード(LD)等より成る光源3から出射される光は、情報源1により情報信号に対応して変調され、また自動パワー制御手段(APC)2により出力が制御される。そしてこの出射光は、光学部41においてコリメーターレンズ4により平行光とされ、ビームスピリッター6、ミラー7を介して、ヘッド部42に入射される。ヘッド部42には、ソリッドイマージョンレンズ10及び非球面レンズ等より成る光学レンズ16から構成される開口数1以上を達成する集光レンズにより、近接場光を記録媒体9に照射する光学系が構成される。ヘッド部42は、駆動部43を構成するアクチュエーター8に例えばソリッドイマージョンレンズ10及び光学レンズ16が設置されて構成される。そして、光学部41から出射された光はヘッド部42により記録媒体9の情報が記録される記録面に近接場光として照射される。なお、光学ピックアップ装置47は、図に示す点線で囲まれた部分により構成される。
As shown in FIG. 1, in this example, an example of a light irradiation mode in the case of recording on a disk-
記録媒体9は、これを回転移動する例えば回転手段15より成る移動機構部46に保持され、図示しないが例えばヘッド部42側を記録媒体9の記録面に沿って平行移動する水平移動機構との連動によって、ヘッド部42から照射される近接場光が記録媒体9の盤面に沿って例えばスパイラル状、同心円状の記録トラックに沿って走査される構成とする。
The
このようにして配列されたスポットの検出態様について、再び図1を参照して説明する。この場合、記録媒体9から反射された光は、ヘッド部42を介してビームスプリッター6により反射されて、フォトディテクター(PD)12より成る光検出部44において検出される。そして、このようにして検出された戻り光量が、ギャップサーボ13に入力され、後述する検出方法に基づいて、検出光量値から制御信号に変換され、ギャップ制御信号が出力され、アクチュエーター8による駆動部43に入力されてギャップの補正がなされる。その結果、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9とのギャップが一定に保持される。
The detection mode of the spots arranged in this way will be described with reference to FIG. 1 again. In this case, the light reflected from the
図2は、入射光が、ヘッド部42を介して記録媒体9に入射される入射態様を示した概略構成図である。光源側から順に非球面レンズ16とソリッドイマージョンレンズ10が配置され、近接場光を記録媒体9に照射するヘッド部42は、2軸アクチュエーター等のアクチュエーター8に設置されている。図示の例では、入射光Aが、ソリッドイマージョンレンズ10に対して、入射光が全反射する角度で入射される。なお、図2において、一点鎖線cは、入射光の光軸を示す。ソリッドイマージョンレンズ10の記録媒体側端面の集光部20から記録媒体9に浸みだしている光が、記録媒体9上のスポットを形成する。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an incident mode in which incident light is incident on the
次に、図3(a)及び(b)を参照して、近接場光を用いる記録媒体9に対するソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9とのギャップgの検出方法について説明する。図3(a)は、記録媒体9とヘッド部42とのギャップ、すなわちソリッドイマージョンレンズ10の記録媒体側の端面とのギャップを示す概略構成図であり、図3(b)はギャップに対する全反射戻り光量の変化を示す図である。図3(a)において、図2と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a method for detecting the gap g between the
ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9とのギャップが、一般に、入射光の波長の1/4以下とされる近接場光が生じる距離以上である場合、すなわち図3(b)において破線矢印Ffで示すファーフィールド領域では、ソリッドイマージョンレンズ10の端面で全反射を起こす角度で入射した光は、この端面において入射光は全反射するので、図3(b)に示すように、戻り光量Lrは常に一定である。
When the gap between the
一方、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9とのギャップが、入射光の波長λの略1/4以下(一般に、70nm以下)となり、近接場光が生じる距離以下となって破線矢印Fnで示す近接場光領域に入ると、ソリッドイマージョンレンズ10の集光部20から全反射する角度で入射した光の一部が浸みだしてくるので、戻り光量Lrは減少する。そして、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9が接触するところ(すなわちギャップが0の位置)で、記録媒体9に入射光の全てを透過してしまうので、戻り光量Lrはゼロになる。
On the other hand, the gap between the
このような近接場光を生じるギャップ領域における戻り光量の変化は、破線矢印Fnで示す近接場光の領域で生じ、ギャップが略λ/4の位置から記録媒体に近づくにつれて緩やかに戻り光量は減少し始め、中間部分では略線形に減少し、更に記録媒体表面に近づいた領域では再び緩やかに漸減する曲線が得られる。
そこで、この全反射戻り光量がギャップ長に対して一定範囲で略線形に変化することを利用して、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9との間のギャップを戻り光量から検出し、これをもとにギャップを図3(b)に示すように例えば一定の値dに保持する場合、戻り光量Lrがこのギャップに対応する目標値αに保持されるように、ギャップ制御部によりアクチュエーター8等の駆動を行い、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9とのギャップを、例えば20nmとなるように一定化制御することができる。
Such a change in the amount of return light in the gap region that generates near-field light occurs in the near-field light region indicated by the broken-line arrow Fn, and the amount of return light gradually decreases as the gap approaches the recording medium from a position of approximately λ / 4. Then, a curve is obtained that decreases substantially linearly in the middle portion and gradually gradually decreases again in a region closer to the recording medium surface.
Therefore, the gap between the
次に、本発明を記録再生装置の再生システムに適用した例について説明する。図4は、1つのレーザ等の光源3を用いて、スポットを記録媒体9上に形成する場合の再生装置の概略構成図を示す。図4において、図1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。
Next, an example in which the present invention is applied to a playback system of a recording / playback apparatus will be described. FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of a reproducing apparatus when spots are formed on a
この場合、再生RF信号は、戻り光量をフォトディテクター12で受光することで検出できる。また、再生RF信号を、低域通過フィルターを通して観察することで、サーボ信号を検出でき、ギャップサーボ13へのエラー信号が得られる。これにより、安定なギャップ制御を行うことができ、良好な再生を行うことが可能となる。
In this case, the reproduction RF signal can be detected by receiving the return light amount by the
図5(a)は、ソリッドイマージョンレンズに進入するダストDが、記録媒体の回転によって生じる空気流によって巻き上げられる際の経路を示す模式図である。また、図5(b)は、ソリッドイマージョンレンズに進入する際のダストDの進入方向を説明するために用いる平面図である。 FIG. 5A is a schematic diagram illustrating a path when the dust D entering the solid immersion lens is wound up by an air flow generated by the rotation of the recording medium. FIG. 5B is a plan view used for explaining the entering direction of the dust D when entering the solid immersion lens.
まず、X軸上のX=−100μmの位置から放出されたダストDが、X軸に沿ってソリッドイマージョンレンズ10の中心点xに向かって進入を開始する。つぎに、ダストDは、ある位置までソリッドイマージョンレンズ10の中心点xに近づくと、記録媒体9の回転によって、記録媒体9とソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面11との間の空間に生じる空気流の影響を受けて、記録媒体9の上方へ巻き上げられる。このとき、ダストDが、X軸上においてソリッドイマージョンレンズ10の中心点xに最も近づいた位置における、記録媒体9とソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面11との間の垂線の線分の長さを、L1と定義する。また、ソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面11が有する傾斜の角度を、傾斜角度θとし、この傾斜角度θは、光軸cと傾斜面11の断面線との交わりによって生じる角度と定義する。
First, dust D emitted from a position of X = −100 μm on the X axis starts to enter toward the center point x of the
次に、図6を用いて、ダストDが記録媒体上で巻き上げられる原理を詳細に説明する。
図6(a)は、ソリッドイマージョンレンズと記録媒体との位置関係を示す概略断面図である。
このとき、ソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面11と、記録媒体9との間にできる空間をSとし、記録媒体9の表面に沿ってソリッドイマージョンレンズ10の中心部xに向かって進入するダストDの進入速度をvとする。
Next, the principle of dust D being rolled up on the recording medium will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 6A is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship between the solid immersion lens and the recording medium.
At this time, a space formed between the
まず、ダストDは、記録媒体9の表面に沿って、進入速度vでソリッドイマージョンレンズ10の中心部に向かって進む。一方、記録媒体9が回転することで、空間Sに存在する空気に、ソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面11に沿って上方に流れる矢印で示した空気流fが発生する。従って、進入速度vでソリッドイマージョンレンズ10の中心xに向かって進んでいたダストDは、ある程度ソリッドイマージョンレンズ10の中心部xに近づくと、空気流fの影響を受けて記録媒体9の上方に巻き上げられる。
First, the dust D advances toward the center of the
図7は、ソリッドイマージョンレンズの傾斜角度とレンズ−ディスク間距離L1との関係を示した図である。
図7では、ソリッドイマージョンレンズ10に設けられた傾斜面11の傾斜角度θを変化させて、上記のL1を測定した際の結果を示している。また、図7の縦軸は、先に定義したL1(Disk-SIL Gap)を表し、横軸は、90度から傾斜面の傾斜角度θを引いた値(90°−θ)を表す。すなわち、横軸が大きくなると、傾斜面11の傾斜角度θが小さくなる。ここでは、記録媒体9の線速度を6.3m/sと設定した上で、ダストDの放出位置を記録媒体9の表面から10nmの高さとし、ダストDの直径は20nmとする。また、ソリッドイマージョンレンズの中心部xに対するダストDの進入位置は、図5(b)に示したY軸上においてy=0の位置とする。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the tilt angle of the solid immersion lens and the lens-disk distance L1.
FIG. 7 shows a result when the above-described L1 is measured by changing the inclination angle θ of the
図7に示した結果から明らかなように、横軸(90°−θ)が10度のとき、即ちソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面11の傾斜角度θが80度の場合には、ソリッドイマージョンレンズ10の中心部xに進入してくるダストDは、L1が140nmとなる位置に達すると、記録媒体9の上方に巻き上げられる。つまり、ダストDは、ソリッドイマージョンレンズ10の集光部20に進入する前に、記録媒体の上方へ巻き上げられることになる。
As is apparent from the results shown in FIG. 7, when the horizontal axis (90 ° −θ) is 10 degrees, that is, when the inclination angle θ of the
一方、横軸(90°−θ)が10度以下のとき、即ち傾斜面11の傾斜角度θが80度以上のとき、及び横軸(90°−θ)が20度以上のとき、即ち傾斜面11の傾斜角度θが70度以下の場合には、進入するダストDが記録媒体の上方へ巻き上げられることはない。特に、横軸(90°−θ)が20度以上の場合には、縦軸のL1は20nmであり、つまりダストDの直径と同じ値となるので、ダストDは記録媒体9の表面から巻き上げられることなく、そのままソリッドイマージョンレンズ10の中心部xに進入することになる。その結果、ダストDは、ソリッドイマージョンレンズ10の集光部20と記録媒体9との間に挟みこまれて、ソリッドイマージョンレンズ10の集光部20に付着する。
On the other hand, when the horizontal axis (90 ° -θ) is 10 degrees or less, that is, when the inclination angle θ of the
次に、図8を用いて、図7に示した結果について考察する。
図8(c)は,横軸(90°−θ)が10度のとき,即ちソリッドイマージョンレンズの傾斜面11の傾斜角度θが80度のときの結果を説明する図である。
記録媒体9とソリッドイマージョンレンズ10との間に生じる空気流fの速度分布は、記録媒体9の移動による空気を加速させようとする力と、静止したソリッドイマージョンレンズ10による空気を静止させようとする力,空気流自体の慣性力,および静圧差によって決まる。
Next, the results shown in FIG. 7 will be considered with reference to FIG.
FIG. 8C is a diagram for explaining the results when the horizontal axis (90 ° −θ) is 10 degrees, that is, when the inclination angle θ of the
The velocity distribution of the air flow f generated between the
ここで、静圧は、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9の距離が狭くなるにつれて高くなる。例えば、ソリッドイマージョンレンズ10が、図8(a)〜(c)のような傾斜面11を有している場合,記録媒体上における位置x2の静圧p2は、位置x1の静圧p1よりも大きくなり、空気流を減速させる原因となる。また、位置x1と位置x2との間の静圧差は、角度(90°−θ)が大きくなるほど,即ち、傾斜角度θが小さくなるほど大きくなる。
Here, the static pressure increases as the distance between the
図8(c)には、位置x1における空気流fの速度分布が、矢印によって模式的に示されている。空気流の速度分布は、ソリッドイマージョンレンズ10の中心に向う速度方向を正とすると、記録媒体9近くでは記録媒体9の移動により正の速度分布となるが、記録媒体9から離れるに従い、速度は静圧差により減少し,高さhαで速度の方向が逆転し負の速度分布となる。この負の速度分布を有する範囲が、図6(a)で示したように空気流fによりダストDが巻き上げられる領域に相当する。さらに記録媒体から離れた位置に静止しているソリッドイマージョンレンズ10に近づくと、負の速度は小さくなり、ソリッドイマージョンレンズ面11で0となる。従って、ダストDを巻き上げる空気流が生じる境界の高さhαがダストDの高さよりも低くなる位置において、ダストDは、ソリッドイマージョンレンズの中心部xに侵入する前に、記録媒体9の上方に巻き上げられるものと考えられる。
FIG. 8 (c), the velocity distribution of the airflow f at position x 1 is shown schematically by the arrows. Assuming that the velocity direction toward the center of the
図8(b)は,横軸(90°−θ)が20度以上のとき,即ちソリッドイマージョンレンズの傾斜面11の傾斜角度θが70度以下のときの結果を説明する図である。
この場合,図8(c)と比較すると、角度(90°−θ)が大きくなるので、位置x1と位置x2の静圧差は大きくなる。しかし、位置x1における空気流の速度分布の向きが逆転する高さhαを比較すると,高さhαは、記録媒体9とソリッドイマージョンレンズ中心部xの距離h0と比べて高い位置となる。従って、記録媒体9表面近くのダストDは、ソリッドイマージョンレンズの中心部xにより近い位置x2に進入するまで、記録媒体9から巻き上げられることが無く,そのままソリッドイマージョンレンズの中心部x近くにまで進入する可能性が高いと考えられる。
FIG. 8B is a diagram for explaining a result when the horizontal axis (90 ° −θ) is 20 degrees or more, that is, when the inclination angle θ of the
In this case, when compared 8 and (c), the angle (90 ° -θ) increases, static pressure difference position x 1 and the position x 2 is increased. However, when the height h α at which the direction of the velocity distribution of the air flow at the position x 1 is reversed is compared, the height h α is higher than the distance h 0 between the
図8(a)は,横軸(90°−θ)が10度以下のとき,即ちソリッドイマージョンレンズの傾斜面11の傾斜角度θが80度以上のときの結果を説明する図である。
この場合,図8(c)と比較すると、角度(90°−θ)が小さくなり、位置x1と位置x2の静圧差が小さくなるので,空気流の速度分布の逆転そのものが発生せず,ダストDはソリッドイマージョンレンズ10の中心部xまで進入するものと考えられる。
FIG. 8A is a diagram for explaining the results when the horizontal axis (90 ° −θ) is 10 degrees or less, that is, when the inclination angle θ of the
In this case, when compared with FIG. 8 (c), the angle (90 ° -θ) is reduced, since the static pressure difference position x 1 and the position x 2 is smaller, it does not occur reversed itself velocity distribution of the air flow , D is considered to enter the central portion x of the
図9(a)は、記録媒体9上に巻き上げられたダストDを示す模式図である。また、図9(b)は、ダストDがソリッドイマージョンレンズに進入する方向を説明するために用いる平面図である。
図9において、図5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。ダストDは、図9(b)に示したX軸上を、ソリッドイマージョンレンズ10の中心点xに向かって進入するが、ソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面11と記録媒体9との間に生じる空気流fによって、記録媒体9上に巻き上げられる。ここで、記録媒体9上に巻き上げられたダストDの中心と記録媒体9の表面との距離をL2と定義する。
FIG. 9A is a schematic diagram showing dust D wound up on the
In FIG. 9, parts corresponding to those in FIG. The dust D enters the X axis shown in FIG. 9B toward the center point x of the
図10は、ソリッドイマージョンレンズの傾斜角度とダスト−ディスク間距離L2との関係を示した図である。
図10では、ソリッドイマージョンレンズ10に設けられた傾斜面11の傾斜角度θを変化させて、L2を測定した結果を示す。図の縦軸は、図9(a)で定義したL2を示し、横軸は、90度からソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面11の傾斜角度θを引いた値(90°−θ)を示す。ここでは、記録媒体9の線速度を6.3m/sに設定し、ダストDの放出位置を、記録媒体9の表面から50nmの高さとし、ダストDの直径を100nmとする。また、ソリッドイマージョンレンズの中心部xに対するダストDの進入位置は、図5(b)に示したY軸上においてy=0の位置とする。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the inclination angle of the solid immersion lens and the dust-disk distance L2.
FIG. 10 shows the result of measuring L2 by changing the inclination angle θ of the
図10に示した結果から、ソリッドイマージョンレンズ10の中心xに進入してきたダストDは、ソリッドイマージョンレンズ10に設けられた傾斜面11の傾斜角度θが小さくなるにつれて、記録媒体9上に高く巻き上げられることがわかる。
From the results shown in FIG. 10, the dust D that has entered the center x of the
図11は、図10のダストDの径を変えて、ソリッドイマージョンレンズの傾斜角度とダスト−ディスク間距離L2との関係を示した図である。
図11では、ソリッドイマージョンレンズ10に設けられた傾斜の角度θを変化させてL2を測定したものである。縦軸は、図9(a)で定義したL2を示し、横軸は、90度からソリッドイマージョンレンズ10の傾斜部11に設けられた角度θを引いた値(90°−θ)を示している。ここでは、記録媒体9の線速度を6.3m/sに設定し、ダストDの放出位置を、記録媒体9の表面から100nmの高さとし、ダストDの直径を200nmとする。また、ソリッドイマージョンレンズの中心部xに対するダストDの進入位置は、図5(b)に示したY軸上においてy=0の位置とする。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the inclination angle of the solid immersion lens and the dust-disk distance L2 by changing the diameter of the dust D in FIG.
In FIG. 11, L2 is measured by changing the inclination angle θ provided in the
図11に示した結果から明らかなように、ソリッドイマージョンレンズ10の中心に進入してきたダストDは、ソリッドイマージョンレンズ10に設けられた傾斜面11の傾斜角度θが小さくなるにつれて、記録媒体9上に高く巻き上げられることがわかる。
As is apparent from the results shown in FIG. 11, the dust D that has entered the center of the
図10、図11で示した結果から、記録媒体9の表面からある程度離れた位置に浮遊するダストDの場合は、ソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面11の傾斜角度θが小さくなるほど、記録媒体9上を高く舞い上がることがわかる。その結果、ソリッドイマージョンレンズ10の集光部20にダストDが付着する可能性が低くなる。これは、ソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面部11の傾斜角度θが小さくなるにつれて、記録媒体9とソリッドイマージョンレンズ10との間に形成される空間Sに存在する空気の体積が大きくなり、すなわち流体量に比例して空気流fが強くなり、記録媒体9の表面からある程度離れた位置に浮遊するダストDは、高い位置に巻き上げられるようになると考えられるからである。
From the results shown in FIGS. 10 and 11, in the case of dust D floating at some distance from the surface of the
以上の考察から、近接場光を利用する場合に用いるソリッドイマージョンレンズは、記録媒体9の表面から近い位置に浮遊するダストDと、記録媒体9の表面から遠い位置に浮遊するダストDとの両者を考慮して、ソリッドイマージョンレンズ10の傾斜面11に設けられる傾斜角度θを決定する必要があることが理解できる。
From the above consideration, the solid immersion lens used when using near-field light is both dust D floating at a position close to the surface of the
次に、上述した考察をふまえた本発明のソリッドイマージョンレンズの形状について説明する。
図12(a)は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの形態例の断面図である。また、図12(b)は、この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の平面図である。
Next, the shape of the solid immersion lens of the present invention based on the above consideration will be described.
FIG. 12A is a cross-sectional view of an example of a solid immersion lens according to the present invention. FIG. 12B is a plan view for facilitating understanding of the shape of the solid immersion lens.
本例におけるソリッドイマージョンレンズ10は、球状部31と凸状部32とから構成されている。球状部31は、超半球状を有するように形成されている。また、凸状部32は、球状部31と連接して、円錐形状を有するように形成されている。凸状部32の先端部には集光部20が設けられ、集光部20には、記録媒体9と対向する平面を有する対物面が形成されている。また、凸状部32には、傾斜部として、集光部20へ向かって傾斜する傾斜面11が設けられている。さらに、この傾斜面11には、それぞれの傾斜角度θが異なっている第1傾斜面11αと第2傾斜面11βとが形成されている。
The
図13は、図12に示したソリッドイマージョンレンズの集光部付近の拡大図である。
レンズの傾斜面11には、集光部20に連接して第1傾斜面11αが形成されており、この第1傾斜面11αに連接して第2傾斜面11βが形成されている。また、第1傾斜面11αは、傾斜角度θαを有しており、第2傾斜面11βは、傾斜角度θβを有している。
本例のソリッドイマージョンレンズ10においては、第1傾斜面11αの傾斜角度θαが、第2傾斜面11βの傾斜角度θβよりも大きくなるように形成されている。また、図7に示した結果に基づいて、第1傾斜面11αの傾斜角度θαが、約80度になるように形成されている。ここで、傾斜面に設けられた傾斜角度θとは、光軸cに平行な線と傾斜面の断面線とが交わって作られる角度をいう。
FIG. 13 is an enlarged view of the vicinity of the light condensing part of the solid immersion lens shown in FIG.
A first inclined surface 11α is formed on the
In the
このように、本例のソリッドイマージョンレンズ10によれば、凸状部32の傾斜面11に、それぞれの傾斜角度θが異なる複数の傾斜面11α、11βを形成しているので、まず、記録媒体9の表面から離れた位置に浮遊するダストDを、傾斜角度θの小さい第2傾斜面11βの部分で記録媒体上に巻き上げることができ、次に、記録媒体9の表面近くであって近接場光が生じる範囲に浮遊するダストDを、集光部20の近くに設けた傾斜角度θの大きい第1傾斜面11αの部分で巻き上げることができる。すなわち、このように傾斜面11の傾斜角度を2段階とすることで、ソリッドイマージョンレンズ10の中心部に進入するダストを段階的に除去することができる。このため、効率よくダストを除去することができるので、ソリッドイマージョンレンズ10の耐ダスト性を向上させることができる。
As described above, according to the
また、傾斜面11に設けられた複数の傾斜面が有する各傾斜角度θを、ソリッドイマージョンレンズ10の集光部20に近づくにつれて大きくなるように形成することで、近接場光を利用するような場合であっても、進入するダストを的確に除去することができ、ソリッドイマージョンレンズ10の耐ダスト性を向上させることができる。
Further, the near-field light is used by forming each inclination angle θ of the plurality of inclined surfaces provided on the
また、本例のソリッドイマージョンレンズ10を用いた光学ピックアップ装置によれば、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9との間にダストDが挟み込まれる可能性が低くなるので、近接場光を用いる場合であっても安定した光のピックアップ動作を行うことができる。また、本例のソリッドイマージョンレンズ10を用いた光記録再生装置によれば、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9との間にダストDが挟み込まれる可能性が低くなるで、近接場光を用いる場合であっても、ギャップサーボが破綻しない安定した記録再生動作を行うことができる。
Further, according to the optical pickup device using the
図14は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの別の形態例を示す断面図である。
ソリッドイマージョンレンズ10の凸状部32の傾斜面11には、集光部20に連接して第1傾斜面11αが形成されており、この第1傾斜面11αに連接して第2傾斜面11βが形成されている。さらに、第2傾斜面11βに連接して第3傾斜面11γが形成されており、この第3傾斜面11γに連接して、第4傾斜面11δが形成されている。傾斜面11α、11β、11γ、11δは、それぞれ傾斜角度θα、θβ、θγ、θδを有しており、傾斜角度がθα>θβ>θγ>θδとなるように傾斜面が形成されている。なお、傾斜部11に形成される傾斜面の数は、集光部20に近づくにつれて傾斜角度が大きくなるようなものであれば、本例の傾斜面の数に限定されることはない。また、このように凸状部32に設けられる傾斜面11の傾斜角度θの大きさを少しずつ変えて形成することで、ソリッドイマージョンレンズ10に傾斜面を形成する作業を容易にすることができる。
FIG. 14 is a sectional view showing another embodiment of the solid immersion lens according to the present invention.
A first inclined surface 11α is formed on the
図15は、図12に示したソリッドイマージョンレンズを記録媒体にセットした際の断面図である。
図15において、図12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。本例のソリッドイマージョンレンズ10では、第1傾斜面11αと第2傾斜面11βとの境目における記録媒体9との距離L3が、略50nm以下となるように設定される。即ち、ソリッドイマージョンレンズ10の第2傾斜面11βにおいては、第2傾斜面11βから記録媒体9表面までの距離が50nm以上となるように設定されている。
FIG. 15 is a cross-sectional view when the solid immersion lens shown in FIG. 12 is set on a recording medium.
In FIG. 15, parts corresponding to those in FIG. In the
なお、上述したソリッドイマージョンレンズ10の凸状部32の形状は、円錐形状に限られることはなく、角錐形状としてもよい。また、凸状部32に設けられた傾斜面11の傾斜角度は、レンズに入射したレーザの入射光を妨げないような角度で設定されている。 また、光磁気記録媒体に対する近接場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の対物面の一部又はその周囲に磁気コイル等を取り付けて構成してもよい。
In addition, the shape of the
また、ソリッドイマージョンレンズの材料としては、上述したように、使用する光記録再生装置、光学ピックアップ装置の装備するレーザ光源の波長に対して、屈折率が大きく、透過率が大きく、光吸収が小さいものが材料として好適である。たとえば、高屈折率ガラスである(株)オハラ社製のS−LAH79(商品名)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、KTaO3、ダイヤモンドなどが好ましい。 In addition, as described above, the material of the solid immersion lens has a large refractive index, a large transmittance, and a small light absorption with respect to the wavelength of the laser light source equipped in the optical recording / reproducing apparatus and optical pickup apparatus to be used. Those are suitable as materials. For example, S-LAH79 (trade name) manufactured by OHARA INC. Which is a high refractive index glass, Bi 4 Ge 3 O 12 , SrTiO 3 , ZrO 2 , which is a high refractive index ceramic, a high refractive index single crystal material, HfO 2 , SiC, KTaO 3 , diamond and the like are preferable.
また、これらレンズ材料は、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。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、結晶方位によりエッチング速度やエッチング特性が変化しないため、公知である半導体などの加工に使用されるエッチング方法や装置が利用可能である。 Further, it is desirable that these lens materials have an amorphous structure or a cubic structure in the case of a single crystal. In the case where the lens material has an amorphous structure or a cubic structure, the etching rate and etching characteristics do not change depending on the crystal orientation, so that it is possible to use a known etching method or apparatus used for processing a semiconductor or the like.
更に、ソリッドイマージョンレンズの円錐形状などの凸状部先端に設ける対物面の平坦部の加工については、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、(株)日立製作所製の集束イオンビーム加工観察装置FB−2100(商品名)などのフォーカスイオンビーム加工方法、及び加工装置を利用するのが好ましい。また、ボールレンズを切削、研磨することによって、ソリッドイマージョンレンズを形成するようにしてもよい。 Furthermore, for the processing of the flat portion of the objective surface provided at the tip of the convex portion such as the cone shape of the solid immersion lens, known etching methods and apparatuses used for semiconductor processing can be used, For processing the tip, it is preferable to use a focused ion beam processing method and processing apparatus such as a focused ion beam processing observation apparatus FB-2100 (trade name) manufactured by Hitachi, Ltd., for example. Further, a solid immersion lens may be formed by cutting and polishing the ball lens.
9・・記録媒体(ディスク)、10・・ソリッドイマージョンレンズ(SIL)、11・・傾斜部、11α・・第1の傾斜面、11β・・第2の傾斜面、20・・集光部、31・・球状部、32・・凸状部、43・・駆動部、44・・光検出部、45・・制御部、47・・光学ピックアップ装置、θ・・傾斜角度、L1・・ディスク−レンズ距離、L2・・ディスク−ダスト距離、c・・光軸、S・・空間、v・・進入速度、D・・ダスト 9 .. Recording medium (disc), 10.. Solid immersion lens (SIL), 11.. Inclined portion, 11 α... First inclined surface, 11 β. 31 ..Spherical part, 32 ..Convex part, 43 ..Drive part, 44 ..Light detection part, 45 ..Control part, 47 ..Optical pickup device, .theta ... tilt angle, L1. Lens distance, L2 ... disc-dust distance, c ... optical axis, S ... space, v ... entry speed, D ... dust
Claims (4)
前記傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なっていること
を特徴とするソリッドイマーションレンズ。 A solid immersion lens having an inclined part inclined toward the light collecting part,
A solid immersion lens, wherein the inclined portion is provided with a plurality of inclined surfaces, and the inclined angles of the inclined surfaces are different from each other.
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 an inclination angle of the inclined surface is provided so as to increase as it approaches the light condensing unit.
前記ソリッドイマージョンレンズは、集光部に向けて傾斜する傾斜部を有し、この傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なっていること
を特徴とする光学ピックアップ装置。 An optical pickup device comprising at least a light source and a condenser lens composed of a solid immersion lens and an optical lens;
The solid immersion lens has an inclined portion that is inclined toward the condensing portion. The inclined portion is provided with a plurality of inclined surfaces, and the inclined angles of the inclined surfaces are different from each other. Pickup device.
前記ソリッドイマージョンレンズは、集光部に向けて傾斜する傾斜部を有し、この傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なっていること
を特徴とする光記録再生装置。 At least a light source, a condensing lens composed of a solid immersion lens and an optical lens, an optical pickup device for condensing and recording light on a recording medium, and the condensing lens and the optical pickup device An optical recording / reproducing apparatus comprising drive control means for driving and controlling
The solid immersion lens has an inclined portion inclined toward the condensing portion, and the inclined portion is provided with a plurality of inclined surfaces, and the inclined angles of the inclined surfaces are different from each other. Recording / playback device.
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
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JP2011065742A (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Thomson Licensing | Near-field optical recording device, method, and medium |
US9772964B2 (en) | 2010-07-30 | 2017-09-26 | Fujitsu Limited | Multicore processor system, computer product, assigning method, and control method |
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2005
- 2005-06-07 JP JP2005167306A patent/JP2006344262A/en active Pending
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