JP2009134780A - ソリッドイマージョン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情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】情報記録媒体等の被照射体との衝突が発生しても損傷の抑制を図ることが可能なＳＩＬを提供する。
【解決手段】球状部と円錐部２２と先端部２３とを有し、円錐部２２と先端部２３との間のエッジ部に曲面２Ｅｒが形成される構成とする。特に情報記録媒体との相対的走行方向近接側に比較的大きい曲率の曲面２Ｅｒを設けることで、衝突時の応力集中を緩和し、情報記録媒体表面の損傷を回避ないしは抑制することができる。ギャップ制御の安定化も向上することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens、固浸レンズ）とこれを用いた集光レンズ、光学ピックアップ装置及び情報記録再生装置に関する。

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カード状やディスク状等の情報記録媒体が広く利用されている。これらの情報記録媒体を記録再生するシステムでは、対物レンズが非接触で情報記録媒体の表面と対向し、情報記録媒体の記録面に形成された微少な凹凸や相変化材料の反射率変化構造、また光磁気記録方式の場合はカー回転角の変化する磁気ドメイン構造を検出して微少な記録マークを読み取っている。なお、情報記録媒体としては光記録媒体、光磁気記録媒体の他、光照射により磁気記録層の保持力を低下させて磁気記録を行ういわゆる光アシスト磁気記録方式による磁気記録媒体も挙げられる。以下本明細書内において情報記録媒体とはこれら光記録媒体、光磁気記録媒体及び光アシスト磁気記録方式による磁気記録媒体を含むものとする。
近年、このような情報記録媒体において、益々大容量化、高記録密度化が望まれていることから、より小さい記録マークに対応する微小な光スポットを情報記録媒体に形成し、それを高い解像度をもって読み出す技術が検討されている。

情報記録媒体上に照射される光のスポットの大きさは、照射する光の波長をλ、情報記録媒体上にこの光を集光する集光レンズの開口数をＮＡ_ｏｂｊとすると、およそλ／ＮＡ_ｏｂｊで与えられ、解像度もこの値に比例する。開口数ＮＡ_ｏｂｊは、
ＮＡ_ｏｂｊ＝ｎ_Ａ×ｓｉｎθ
である。ここで、ｎ_Ａはレンズと情報記録媒体との間に介在する媒質、すなわち空気の屈折率、θは対物レンズの周辺光線の入射角度である。媒質が空気である以上ＮＡ_ｏｂｊは１を超えることができず、解像度に限界がある。このため、情報記録再生装置では、その光源、例えば半導体レーザの短波長化や、集光レンズの開口数の増大化が図られている。

これに対し、１より大きい開口数を達成する手法として、エバネッセント波、すなわち界面から指数関数的に減衰する光を用いるいわゆる近接場光による記録再生方式（ニアフィールド光記録再生方式）が提案されている。このニアフィールド光記録再生方式においては、集光レンズと情報記録媒体の表面との間隙を非常に小さくする必要がある。
情報記録媒体に近接場光を照射して記録再生を行う手法として、対物用の光学レンズとＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）とを組み合わせて近接場光学系を構成し、これによりニアフィールド光記録再生を行う方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。

図１４及び図１５はそれぞれ球状部が超半球状とされ、対物側すなわち例えば情報記録媒体に光を照射する場合は情報記録媒体と対向する側の形状が平面形状、円錐形状とされる例を示す。図１４Ａにおいては対物側が平面形状とされるいわゆるＤ型形状のＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）９２の概略断面構成図を示し、図１４ＢにおいてはこのＳＩＬ９２と光学レンズ９３とを合わせた集光レンズ９４の概略断面構成図を示す。また、図１５Ａは対物側が円錐形状のＳＩＬ１０２の概略断面構成図を示し、図１５ＢにおいてはこのＳＩＬ１０２と光学レンズ１０３とを合わせた集光レンズ１０４の概略断面構成図を示す。図１４及び図１５ともに、ＳＩＬ９２及び１０２が、光の被照射体である例えば情報記録媒体１１１の表面と微小な距離を介して対向し、入射光Ｌｉを照射している状態を示す。なお、これらＤ型形状及び円錐形状のＳＩＬは、入射光の光学経路上から外れた部分の形状のみの差異なので、図１４及び図１５に示す両構成のＳＩＬの間には基本的には光学的な性能の差異は存在しない。
ＳＩＬの球状部は超半球状に限らず半球状としてもよい。球状部の半径をｒ、レンズを構成する材料の屈折率をｎとすると、光軸に沿う方向の厚さは、球状部を半球状とする場合はｒ、超半球状とする場合はｒ＋ｒ／ｎとされる。

特許文献１に記載されているように光学レンズとＳＩＬとを２群レンズとして組み合わせて集光レンズとして用いる場合、これら組み合わせレンズによる近接場光学系の実効的な開口数ＮＡは、入射光Ｌｉの入射角度をθｉ、ＳＩＬを構成する材料の屈折率をｎ_ＳＩＬとすると、半球状のＳＩＬでは光学レンズと組み合わせた実効的な開口数ＮＡは、
ＮＡ＝ｎ_ＳＩＬ×ｓｉｎθｉ ・・・（１）
となる。また超半球状のＳＩＬの場合は、
ＮＡ＝ｎ_ＳＩＬ ^２×ｓｉｎθｉ ・・・ （２）
と表される。
上記式（１）及び（２）より、対物レンズと情報記録媒体との間の媒質とみなされるＳＩＬを構成する材料の屈折率を上げることにより、開口数ＮＡを高くすることができることが分かる。特に、超半球状とする場合のほうが、同じ屈折率である場合は実効的な開口数ＮＡを高くすることができることが分かる。

特開平５−１８９７９６号公開公報

上述したニアフィールド状態でエバネッセント光を照射するには、ＳＩＬの対物面を、被照射体の表面である例えば情報記録媒体の表面（すなわち記録面）との間隔いわゆるギャップを、照射する光の波長の１／２〜１／５程度とする必要がある。つまり、記録密度を高めるために短波長の光を用いることを考慮すると、このギャップを約２０〜３０ｎｍ程度の微小な間隔に制御することが求められる。ＳＩＬの先端部と情報記録媒体との衝突を避けるためには、ＳＩＬの対物面と情報記録媒体等の表面とをこのような微小なギャップを保って平行に維持する必要がある。

図１６及び図１７に、各形状のＳＩＬにおける傾きの許容度、いわゆるスキュー許容度を模式的に示す。図１６においては図１４で説明したＤ型のＳＩＬ９２が情報記録媒体１１１に対して傾きをもって対向している状態を示す。また、図１７においては図１５で説明した対物側が円錐形状のＳＩＬ１０２が情報記録媒体１１１に対して傾きをもって対向している状態を示す。
ＳＩＬの対物面の情報記録媒体とのギャップをｇ、対物面の直径をＤとすると、スキュー許容度は２×ｇ／Ｄで表される。図１６に示すように、Ｄ型のＳＩＬ９２の場合は直径Ｄ１が１ｍｍ、ギャップｇを２５ｎｍとすると、スキュー許容度は±０．００３°となり、かなり厳しい許容度、スキューマージンとなる。
一方、図１７に示すように、対物側が円錐形状のＳＩＬ１０２の場合は、対物側の先端部の直径Ｄ２が例えば４０μｍとすると、ギャップが同じ２５ｎｍでもスキュー許容度は±０．０７°となって、比較的広い傾き許容度、すなわちスキューマージンが得られることとなる。したがって、対物側が円錐形状とされるＳＩＬ１０２においては、傾きの許容度を広げさせてこのＳＩＬ１０２を用いる光学ピックアップなどのシステムの安定性を向上させる効果がある。このため、ニアフィールド光記録方式においては図１５及び図１７に示す対物側を円錐形状としたＳＩＬを用いることが主流となっている。

図１８Ａはこのように対物側を円錐形状とし、対物面となる先端部が平坦面とされるＳＩＬの概略斜視図であり、図１８Ｂは実際に制作されたこの円錐形状ＳＩＬの写真図である。このＳＩＬの中心線すなわち光軸Ｃを含む概略断面構成図を図１８Ｃに示す。図１８Ｃ中破線Ｓで囲む先端部を拡大した断面構成図が図１８Ｄである。図１８Ｄに示すように、円錐部１０２Ｃの傾斜角度は、最先端部の平坦面すなわち対物面１０２Ｓの延長平面ａ１に対し光軸に沿う断面で２０°程度とされる。このとき、その境界であるエッジ部１０２Ｅは、衝突に対して比較的鋭いエッジ形状となる。すなわち、対物側を円錐形状とするＳＩＬは、円錐部と先端の平坦面との境界であるエッジ部に円周状にこのような比較的鋭いエッジ部をもつ形状となっている。

このため、この鋭いエッジ部が情報記録媒体の表面に接触するような衝突が発生すると、情報記録媒体の表面に大きい応力集中が発生して激しい破損が生じてしまう可能性が高い。図１９においては、図１８Ｄに示す先端形状のＳＩＬを用いて情報記録媒体に対向させて回転走行させ、回転中の衝突により情報記録媒体の表面に発生した損傷の一例の写真図を示す。このような損傷が生じると情報記録媒体が使用不能となってしまう。衝突を完全にゼロに抑えることは難しいので、衝突が発生しても情報記録媒体の損傷が抑制されることが望ましい。

以上の問題に鑑みて、本発明は、情報記録媒体等の被照射体との衝突が発生しても損傷の抑制を図ることが可能なＳＩＬ及びこれを用いた集光レンズ、光学ピックアップ及び情報記録再生装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明によるＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ）は、球状部と円錐部と先端部とを有し、円錐部と先端部との間のエッジ部に曲面が形成されて成ることを特徴とする。

本発明による集光レンズは、ＳＩＬと、このＳＩＬの対物側とは反対側に配置された光学レンズとを備える。そしてこのＳＩＬは球状部と円錐部と先端部とを有し、円錐部と先端部との間のエッジ部に曲面が形成されて成る構成とする。

本発明による光学ピックアップ装置は、ＳＩＬと、このＳＩＬの対物側とは反対側に配置された光学レンズと、光源とを備え、ＳＩＬ及び光学レンズから成る集光レンズによって光源からの出射光を集束させて光スポットを形成する構成とされる。そしてＳＩＬは球状部と円錐部と先端部とを有し、円錐部と先端部との間のエッジ部に曲面が形成されて成る構成とする。

本発明による情報記録再生装置は、ＳＩＬと、ＳＩＬの対物側とは反対側に配置された光学レンズと、光源とを備え、ＳＩＬ及び光学レンズから成る集光レンズによって光源からの出射光を収束させて光スポットを形成する光学ピックアップ装置を有し、集光レンズを情報記録媒体のギャップ方向とトラッキング方向との少なくともいずれか一方に制御駆動する制御装置が設けられる。そしてＳＩＬは球状部と円錐部と先端部とを有し、円錐部と先端部との間のエッジ部に曲面が形成されて成る構成とする。

上述したように、本発明によるＳＩＬは、球状部と円錐部と先端部とを有し、円錐部と先端部との間のエッジ部に曲面が形成された構成とする。このように、円錐部と対物面となる先端部との間のエッジ部の少なくとも一部を曲面とすることにより、情報記録媒体等の被照射体と２０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の微小な間隔をもって対向させて相対的に走行させる際に衝突が発生しても、情報記録媒体等の被照射体の表面に与える損傷を抑制することができる。

本発明のＳＩＬ及びこれを用いた集光レンズ、光学ピックアップ装置及び情報記録再生装置によれば、ＳＩＬを球状部と円錐部と先端部とを有し、円錐部と先端部との間のエッジ部に曲面を有する構成とすることによって、情報記録媒体等の被照射体との衝突が発生しても損傷を抑えることが可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
図１Ａは本発明によるＳＩＬ２とその対物側とは反対側に非球面レンズ等より成る光学レンズ３とを、光軸をほぼ合わせて配置して集光レンズ４とし、光学ピックアップ装置の一部を構成して、近接場光を照射する情報記録媒体１１と対向させた状態の概略構成図を示す。そして本発明においては図１Ｂ及びＣに示すように、ＳＩＬ２の形状を、球状部２１と円錐部２２と先端部２３とを有し、円錐部２２と先端部２３との間のエッジ部に曲面２Ｅｒが形成される構成とする。図１Ｂにおいては球状部２１を超半球状とする例を示し、図１Ｃにおいては球状部２１を半球状とする例を示す。

ＳＩＬ２の材料としては、例えば用いられる情報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（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Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２、ＳｒＴｉＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＳｉＣ、ダイヤモンド、ＧａＰなどが好適である。

図２は、本発明の一実施の形態に係る情報記録再生装置１００の概略構成図である。この例においては、記録又は再生の少なくともいずれかを行う光（以下記録再生用とする）とギャップ検出用の光として、異なる波長の光を用いる場合の一例を示す。図２に示すようにこの場合、光源３０と、その出射光路上にコリメータレンズ３１、偏光ビームスプリッタ３３、ビームエキスパンダー３５及びダイクロイックプリズム４５が配置される。ダイクロイックプリズム４５は光源３０からの光を反射するように構成されて、その反射光路上にＳＩＬ２及び光学レンズ３より構成される集光レンズ４が配置される。偏光ビームスプリッタ３３の戻り光の反射光路上にレンズ３８を介してフォトダイオード等の光検出部３９が配置される。他方の光源４０の出射光路上にはコリメータレンズ４１、ビームスプリッタ４２、偏光ビームスプリッタ４３、１／４波長板４４、ダイクロイックプリズム４５が配置され、ダイクロイックプリズム４５の透過光路上に集光レンズ４が配置される。ビームスプリッタ４２の戻り光の反射光路上にはレンズ５０を介してフォトダイオード等の光検出部５１が配置される。情報記録媒体１１は、スピンドルモータ等の駆動部８０により矢印ｒで示すように回転される。図２においては情報記録媒体１のＳＩＬ２に対する移動方向を矢印Ｍで示す。

このような構成において、光源３０から出射される記録再生用の光は、コリメータレンズ３１により平行光とされて偏光ビームスプリッタ３３を通過してビームエキスパンダー３５によってビーム幅を調整される。そして更にダイクロイックプリズム４５により反射されて２軸アクチュエータ等の制御機構７０に搭載された集光レンズ４、すなわち光学レンズ３及びＳＩＬ２に入射される。情報記録媒体１１の記録面から反射された戻り光は、ＳＩＬ２、光学レンズ３を介してダイクロイックプリズム４５により反射され、ビームエキスパンダー３５を介して偏光ビームスプリッタ３３により反射されてレンズ３８により光検出部３９に集光される。光検出部３９によりＲＦ再生信号、トラッキング信号等が得られる。この信号に基づいて、制御装置６９によりトラッキング制御信号が生成され、集光レンズ４が保持される２軸アクチュエータ等の制御機構７０を駆動する。

一方、光源４０からの光をコリメータレンズ４１、ビームスプリッタ４２、偏光ビームスプリッタ４３、１／４波長板４４を介してダイクロイックプリズム４５に照射し、ダイクロイックプリズム４５において光源３０からの光と合波して、光学レンズ３、ＳＩＬ２を介して情報記録媒体１１にギャップ検出用ビームスポットとして照射する。情報記録媒体１１からのギャップ検出用ビームスポットの戻り光は、ダイクロイックプリズム４５、１／４波長板４４を通過して、偏光ビームスプリッタ４３から漏れた光をビームスプリッタ４２で反射してレンズ５０を介して光検出部５１で検出する。

情報記録媒体１１とＳＩＬ２とのギャップが広く、ＳＩＬ端面で光が略全反射する場合には、ＳＩＬ表面で偏光が変化するので、戻り光路で偏光ビームスプリッタ４３から一部の光が漏れてくる。一方、情報記録媒体１１とＳＩＬ２とが近く、近接場光が漏れて通常の反射に近い場合には偏光の変化は小さいので、偏光ビームスプリッタ４３を漏れてくる光量は小さくなる。この差すなわち、全反射戻り光量の変化を利用してギャップ検出を行うことができる。
なお、ＳＩＬ２と情報記録媒体１１との間のギャップを検出する方法としては、その他例えば静電容量の変化を検出する方法など、種々の方法を採ることができる。

図３は、光アシスト磁気記録方式により磁気記録を行う実施の形態に係る情報記録再生装置１００の概略構成図である。この情報記録再生装置１００には、光源部として、例えば波長４０５ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザ素子を有する光源部６２と、本発明に係るＳＩＬ２と光学レンズ３より成る集光レンズ４を備える光学ピックアップ装置１０を備える。また情報記録媒体１１すなわちこの場合光アシスト磁気記録を行う磁気ディスクが配置されて回転駆動される配置部６４が設けられ、光学ピックアップ装置１０の磁気ヘッド素子５の磁気ヘッドコイルに記録信号を供給する記録信号電源部、すなわち記録信号回路６５が設けられる。磁気ヘッド素子５は例えば薄膜磁気ヘッド型構成としてＳＩＬ２の先端近傍に磁気ヘッドコイルと主磁極等が設けられて構成される。またこの情報記録再生装置１００には、光源部６２からのレーザ光を光学ピックアップ装置１０に導入すると共に、情報記録媒体１１からの戻り光を検出する例えばフォトダイオードを有する光検出部６６へと導入する光学系６７が設けられる。情報記録媒体１１は、例えばガラス等の基板１５上に軟磁性層１６、記録層１７が順次積層されて構成される。

光学系６７は、上述の図２に示す例と同様に、例えばコリメータレンズ（図示せず）とビームスプリッタ６８等を有して成る。また、光検出部６６によって検出された検出出力を演算し、光学ピックアップ装置１０に対する所望のサーボ信号、例えばギャップ制御、トラッキング等の各サーボ信号を得て、これら制御を行う位置決め用の制御装置６９を有する。また、光学ピックアップ装置１０が、薄膜磁気記録ヘッド以外に、再生用の磁気ヘッド、例えば再生用薄膜磁気ヘッドを搭載する場合は、図示しないがヘッド素子は再生信号回路に接続され、磁気信号再生動作を行う。

情報記録媒体１１の配置部６４では、例えば磁気ディスクである情報記録媒体１１が載置された状態で、スピンドルモータ等の駆動部８０によって矢印ｒで示すように回転駆動され、情報記録媒体１１が矢印Ｍで示す方向に回転される。制御装置６９によって駆動される制御機構７０は、例えば後述の図４において説明する浮上スライダや、または２軸アクチュエータによって構成することができる。制御機構７０には集光レンズ４を有する光学ピックアップ装置１０が搭載され、トラッキングサーボ信号及びギャップサーボ信号に基づき駆動して、集光レンズ４をトラッキング方向に移動調整し、また光軸方向すなわちギャップ方向に移動調整する。

図３に示す情報記録再生装置１００では、この場合ディスク状の情報記録媒体１１が回転され、光源部６２から所要の波長、例えば４００ｎｍのレーザ光が光学系６７によって光学ピックアップ装置１０の光軸に沿って導入され、この光学ピックアップ１０の集光レンズ４に設けられる光学レンズ３及びＳＩＬ２によって所望の微小なスポット径をもって近接場光として情報記録媒体１１上に照射される。そして、この微小スポットが回転する情報記録媒体１１上に照射されると同時に、磁気ヘッド素子５の磁気ヘッドコイルに情報記録信号を供給することによって、磁気ヘッド素子５の図示しない主磁極先端から記録信号磁界が情報記録媒体１１に印加されて信号の記録がなされる。

本発明の情報記録再生装置１００においては、図２に示すように２軸アクチュエータ等を制御して光学ピックアップ装置１０のギャップ制御及びトラッキングを行ういわゆる能動制御型の構成とする他、情報記録媒体１１の移動もしくは回転によって浮上させる受動制御型の構成とすることももちろん可能である。
図４は、本実施の形態に係る光学ピックアップ装置１０の、トラッキング及びギャップを調整する制御機構７０を浮上スライダ構成とした場合の一部を断面とする側面図である。図４において、図３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。この浮上型構成においては、サスペンション１８の遊端に支持されたスライダ１９に、光学ピックアップ装置１０が搭載され、例えばＳＩＬ２に設ける磁気ヘッド素子５と対向する情報記録媒体１１の矢印Ｍで示す移動もしくは回転によってスライダ１９が浮上し、このスライダ１９の浮上量によって光学ピックアップ装置１０と情報記録媒体１１とのギャップが所定の微小な間隔に調整される。

以上説明した各構成の情報記録再生装置において、本発明のＳＩＬ及びこれを用いた集光レンズ、光学ピックアップ装置を適用することによって、ＳＩＬと情報記録媒体との衝突が発生しても、情報記録媒体の損傷を抑制することができる。本発明の情報記録再生装置としては上述の各例に限定されるものではなく、例えば図２においては異なる波長のレーザ光を出射する光源を備える構成としたが、単一の光源を用いて記録再生とギャップ制御とを行う構成とすることも可能である。

次に、本発明のＳＩＬの各実施の形態について説明する。
（１）第１の実施の形態
図５は本発明の第１の実施の形態に係るＳＩＬ２における先端部２３と円錐部２２の概略拡大断面構成図を示す。図示しないが球状部は図１Ｂ及びＣに示すように超半球状又は半球状とする。光軸に沿う厚さは、球状部の半径をｒ、ＳＩＬを構成する材料の屈折率をｎとすると、半球状とする場合はｒ、超半球状とする場合はｒ＋ｒ／ｎとされる。
そしてこの例においては、先端部２３が平坦面２Ｓとされ、円錐部２２との間のエッジ部が曲面２Ｅｒを有する形状とする。図２においては光軸を一点鎖線Ｃで示し、光軸Ｃを中心軸として円周状に、すなわちエッジ部の全領域に曲面２Ｅｒが形成される例を示す。なお、図５中、破線は従来のエッジ部の形状を示す。曲面２Ｅｒは光軸Ｃに沿う断面で球面の一部を成す曲面としてもよい。図５においては、先端部２３の平坦面２Ｓの延長平面を破線ａで示し、破線ａと円錐部２２との成す角度をθとして示す。一例として平坦面２Ｓの直径Ｄを４０μｍ、角度θを２０°とすると、エッジ部の曲面２Ｅｒの曲率は例えば５０μｍとすることができる。なお、平坦面２Ｓの直径Ｄ、角度θ及び曲面２Ｅｒの曲率はこの限りではない。

このように平坦面２Ｓの周囲に適度な曲率の曲面２Ｅｒを設けたＳＩＬ２を光学ピックアップ装置に用いることによって、光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスク等の情報記録媒体１１とＳＩＬ２が衝突しても、エッジ部における応力集中が緩和され、情報記録媒体１１やＳＩＬ２の損傷を低減することができる。

（２）第２の実施の形態
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るＳＩＬ２における先端部２３と円錐部２２の概略拡大断面構成図を示す。この例においては、先端部２３が平坦面２Ｓとされ、円錐部２２と平坦面２Ｓとの間のエッジ部のうち一部を曲面２Ｅｒとする。図６中破線は従来のエッジ部の形状を示す。図示の例では、ＳＩＬ２を対向させる情報記録媒体１１の移動方向を矢印Ｍで示し、すなわち情報記録媒体１１がエッジ部に向かって近接してくる領域において、曲面２Ｅｒを設ける構成とする。なお、他の部分では曲面を設けずに平坦面２Ｓと円錐部２２とが所定の角度を成す形状であってもよく、また比較的小さい曲率の曲面を設ける構成としてもよい。情報記録媒体１１が回転等により相対的に走行している最中に衝突する場合は、情報記録媒体１１が近接してくる領域のエッジ部が情報記録媒体１１の損傷に大きい影響を与える。したがって、この領域においてエッジ部に比較的曲率の大きい曲面２Ｅｒを形成することで、情報記録媒体１１と衝突した場合でも、衝突部分の応力集中を緩和することができ、情報記録媒体１１の表面の損傷の度合いを低く抑えることが可能となる。

図７は、このように情報記録媒体１１が近接してくる方向、すなわちＳＩＬ２が相対的に移動する際の前方において、エッジ部に曲面２Ｅｒを設けたＳＩＬ２の先端部を拡大した写真図である。なお、このように曲率の比較的大きい曲面２Ｅｒを設ける領域としては、矢印Ｍで示す情報記録媒体１１が近接してくる方向を含む前半部分としてもよく、又は１／３や１／４の領域等に適宜選定できる。図７に示す例では前半部分の領域に曲面２Ｅｒを形成した場合を示す。また曲率の大小や有無は非連続的でも連続的でもよい。衝突の際の損傷をより抑制するためには、曲率の比較的大きい曲面をより広範囲に設け、また他の領域にもエッジ部に曲面を設けるほうが望ましい。

（３）第３の実施の形態
図８は、本発明の第３の実施の形態に係るＳＩＬ２における先端部２３と円錐部２２の概略拡大断面構成図を示す。この例においては、エッジ部に形成される曲面と先端部が連続的な曲面とされて、１つの曲面２Ｓｒが形成される例を示す。またこの曲面２Ｓｒは、図８において二点鎖線Ｒで示すように、球面の一部としてもよい。図８中破線は従来のエッジ部の形状を示す。図９はこのように先端部２３に球面の一部である曲面２Ｓｒを設けたＳＩＬ２の先端部を拡大した写真図である。このように、円錐部２２のエッジ部から先端部２３にかけて連続した曲面２Ｓｒを設けることにより、第１及び第２の実施の形態と同様に、情報記録媒体との衝突の際に発生する情報記録媒体の損傷を抑制することができる。

以上説明した各実施の形態に係るＳＩＬは、その先端部と円錐部との間のエッジ部の全体または一部に曲面、すなわち光軸Ｃに沿う断面で一定の曲率をもつ曲面２Ｅｒ又は２Ｓｒを有する構成とするものである。この曲面とは、図８に示すように光軸Ｃに沿う断面で変曲点をもつ曲面でもよい。つまり、図５、図６及び図８においてそれぞれ破線で示す従来のエッジ部の形状と比べて、情報記録媒体側に突き出る比較的鋭いエッジ部が情報記録媒体とは反対側に凹み、いわばエッジ部が削られた形状であればよいといえる。またこの場合エッジ部をいわゆる面取りにより削除するのではなく、エッジ部に曲面を設ける構成とすることで、衝突時の情報記録媒体の損傷をより確実に抑制することが可能となる。

このような構成のＳＩＬを光学ピックアップ装置に用いることによって、情報記録媒体の回転等の相対的走行時におけるＳＩＬとの衝突が原因になって情報記録媒体の表面に損傷が発生することを回避ないしは抑制することができ、また損傷が生じても、その程度を緩和させることができる。特にＳＩＬの先端部の周囲全てに曲面を設ける構成とする場合は、情報記録媒体の非回転時の衝突、すなわち例えば外部からの衝撃により発生する衝突においても、エッジ部に応力が集中することを緩和して、損傷の発生を抑え、また損傷の程度を抑えることが可能である。

図１０及び図１１は比較例によるＳＩＬと本発明の第１の実施の形態に係るＳＩＬとにおいて、衝突が発生した場合の違いを示す図である。図１０Ａは、前述の図１８において説明した従来の円錐部を有するＳＩＬの先端部の拡大写真図であり、図１０Ｂは情報記録媒体上に損傷が発生した状態の写真図、図１０Ｃはギャップエラー信号の出力を示す図である。一方図１１Ａは、第１の実施の形態において説明した先端部２３の周囲の円周上に曲面２Ｅｒが形成されたＳＩＬの先端部の拡大写真図であり、図１１Ｂは衝突が発生した後の情報記録媒体表面の写真図、図１１Ｃはギャップエラー信号の出力を示す図である。図１０及び１１に示す各例共に、ＳＩＬの円錐部の傾斜角度θは２０°、先端部の直径は４０μｍであり、情報記録媒体の構成及び衝突条件を同一とした。衝突条件としては衝突速度を変化させて測定を行った。衝突速度の定義は、情報記録媒体が１２００ｒｐｍで回転するときに、情報記録媒体の中心から半径方向に３５ｍｍの位置でＳＩＬと衝突が起きる瞬間の、ＳＩＬの光軸Ｃに沿う方向の速度とした。

図１０及び図１１を比較することによって、同じ情報記録媒体及び同じ衝突条件であっても、ＳＩＬの先端部と円錐部との間のエッジ部の形状によって情報記録媒体の表面に発生する損傷の程度が変化することが分かる。特に、本発明のＳＩＬにおいてはエッジ部の曲面の存在により衝突に際しての応力集中を緩和することができ、損傷を改善することができることが明らかである。また図１０Ｃから従来のＳＩＬでは衝突によりギャップエラー信号が大幅に変動し、すなわちギャップ制御不能となっていることが分かる。これに対し、図１１Ｃに示すように、本発明構成のＳＩＬを用いる場合は、ギャップエラー信号の大幅な変動が発生しておらず、ギャップ制御不能とはなっていない。すなわち本発明構成のＳＩＬを用いる場合はギャップ制御システムの安定性を向上させる効果も得られることが分かる。

図１２においては、近接場光記録再生方式に好適なハードコートを設けた情報記録媒体を用いた場合の衝突結果を示す。この情報記録媒体は、その表面に、高屈折率材料であるＣｅＯ_２、ＴｉＯ_２等のナノ微粒子を含有するハードコート剤等より成る混合層を設ける構成とするものである。また図１２においては、衝突速度を変えて、図１０及び図１１における衝突条件よりも強い衝突を発生させた場合のギャップエラー変動量を示す。図１２中白○は前述の図１８で示す比較例、●は上述の第１の実施の形態におけるＳＩＬを用いる場合をそれぞれ示す。横軸は衝突速度を示す。縦軸のギャップエラー変動量は情報記録媒体の損傷の程度に比例する。図１２の結果から、同じ衝突速度で比較すると、本発明構成のＳＩＬを用いる場合の方が損傷の程度が減少することが確認できる。

図１３においては、図１２とは表面の物理性が異なるハードコートを設けた情報記録媒体を用いた場合の衝突結果を示す。▲は前述の図１８において示す従来構成のＳＩＬを用いる比較例の場合、●は上述の第１の実施の形態におけるＳＩＬを用いる場合である。比較例では０．１ｍ／ｓの衝突速度でギャップエラーが大きく変動してギャップ制御不能となっており、情報記録媒体の表面に損傷が発生することが分かる。これに対して、本発明構成のＳＩＬを用いる場合は、０．３ｍ／ｓのかなり厳しい衝突速度まではギャップ制御の破綻がなく、情報記録媒体の表面の損傷を抑えることができることが分かる。

以上の結果から、本発明によれば、先端部と円錐部との間のエッジ部に曲面を設けるＳＩＬを用いることによって、ＳＩＬと情報記録媒体との衝突が発生しても、エッジ部の衝突による応力集中を緩和することができるので、情報記録媒体表面の損傷を回避又は抑制することができる。また、衝突による損傷の抑制に加えてギャップ制御の安定化を図ることもできる。したがって、本発明により、ギャップ制御システムの安定性の向上、信頼性の向上を図ることが可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態例において説明したＳＩＬ、集光レンズ、光学ピックアップ装置及び情報記録再生装置の構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。

Ａは本発明の実施の形態に係る集光レンズの概略断面構成図、Ｂ及びＣは本発明の実施の形態に係るＳＩＬの概略断面構成図である。 本発明の実施の形態に係る情報記録再生装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る情報記録再生装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る情報記録再生装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るＳＩＬの要部の拡大断面構成図である。 本発明の実施の形態に係るＳＩＬの要部の拡大断面構成図である。 図６に示す実施の形態に係るＳＩＬの先端部の写真図である。 本発明の実施の形態に係るＳＩＬの要部の拡大断面構成図である。 図８に示す実施の形態に係るＳＩＬの先端部の写真図である。 Ａは比較例によるＳＩＬの先端部の写真図、Ｂは衝突による情報記録媒体表面の損傷を示す写真図、Ｃはギャップエラー信号を示す図である。 Ａは図５に示す実施の形態に係るＳＩＬの先端部の写真図、Ｂは衝突による情報記録媒体表面の損傷を示す写真図、Ｃはギャップエラー信号を示す図である。 比較例及び第１の実施の形態に係るＳＩＬにおける衝突速度とギャップエラー信号の変動を示す図である。 比較例及び第１の実施の形態に係るＳＩＬにおける衝突速度とギャップエラー信号の変動を示す図である。 Ａは従来のＳＩＬの概略断面構成図、Ｂは集光レンズの概略断面構成図である。 Ａは従来のＳＩＬの概略断面構成図、Ｂは集光レンズの概略断面構成図である。 情報記録媒体とＳＩＬとの傾き許容度の説明図である。 情報記録媒体とＳＩＬとの傾き許容度の説明図である。 Ａは従来のＳＩＬの斜視構成図、Ｂはその写真図、Ｃはその概略断面構成図、Ｄはその要部の拡大断面構成図である。 従来のＳＩＬにより発生した情報記録媒体表面の損傷を示す写真図である。

符号の説明

２．ＳＩＬ、２Ｅｒ．曲面、２Ｓ．平坦面、２Ｓｒ．曲面、３．光学レンズ、４．集光レンズ、５．磁気ヘッド素子、１０．光学ピックアップ装置、１８．サスペンション、１９．スライダ、２１．球状部、２２．円錐部、２３．先端部、３０．光源、３１．コリメータレンズ、３３．偏光ビームスプリッタ、３５．ビームエキスパンダー、３８．集光レンズ、３９．光検出部、４０．光源、４１．コリメータレンズ、４２．ビームスプリッタ、４３．偏光ビームスプリッタ、４４．４分の１波長板、４５．ダイクロイックプリズム、５０．集光レンズ、５１．光検出部、６９．制御装置、７０．制御機構、８０．駆動部、１００．情報記録再生装置

Claims (8)

1. 球状部と円錐部と先端部とを有し、
   前記円錐部と前記先端部との間のエッジ部に曲面が形成されて成る
   ことを特徴とするソリッドイマージョンレンズ。
2. 前記エッジ部の一部に前記曲面が形成されることを特徴とする請求項１記載のソリッドイマージョンレンズ。
3. 前記エッジ部の一部に形成される前記曲面の曲率が、前記エッジ部の他部の曲率より大きい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。
4. 前記エッジ部に形成される曲面と前記先端部が、連続的な曲面とされることを特徴とする請求項１記載のソリッドイマージョンレンズ。
5. 前記曲面が球面の一部である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。
6. ソリッドイマージョンレンズと、前記ソリッドイマージョンレンズの対物側とは反対側に配置された光学レンズとを備え、
   前記ソリッドイマージョンレンズは球状部と円錐部と先端部とを有し、
   前記円錐部と前記先端部との間のエッジ部が曲面を含む
   ことを特徴とする集光レンズ。
7. ソリッドイマージョンレンズと、前記ソリッドイマージョンレンズの対物側とは反対側に配置された光学レンズと、光源とを備え、
   前記ソリッドイマージョンレンズ及び前記光学レンズから成る集光レンズによって前記光源からの出射光を集束させて光スポットを形成する構成とされ、
   前記ソリッドイマージョンレンズは球状部と円錐部と先端部とを有し、
   前記円錐部と前記先端部との間のエッジ部に曲面が形成されて成る
   ことを特徴とする光学ピックアップ装置。
8. ソリッドイマージョンレンズと、前記ソリッドイマージョンレンズの対物側とは反対側に配置された光学レンズと、光源とを備え、前記ソリッドイマージョンレンズ及び光学レンズから成る集光レンズによって前記光源からの出射光を収束させて光スポットを形成する光学ピックアップ装置を有し、
   前記集光レンズを情報記録媒体のギャップ方向とトラッキング方向との少なくともいずれか一方に制御駆動する制御装置が設けられ、
   前記ソリッドイマージョンレンズは球状部と円錐部と先端部とを有し、
   前記円錐部と前記先端部との間のエッジ部に曲面が形成されて成る
   ことを特徴とする情報記録再生装置。

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