JP4198763B2 - 反射屈折光学系、これを採用した光ピックアップ及び光ディスクドライブ - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は反射屈折（catadioptric）光学系、これを採用した光ピックアップ及び光ディスクドライブ、並びにこれらにより情報が記録または再生されるデジタル格納媒体に関する。
背景技術
光記録／再生装置の記録容量を増やすための多様な方法が研究されつつあり、その基本は用いられる光波長を減らすことと用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ）を増やすことによって集光スポットのサイズを減らすことである。開口数を増やすことによって集光スポットのサイズを減らす従来の集束光学系を図１に基づき説明する。
図１に示された集束光学系は、ニヤフィールドを利用して集光スポットのサイズを減らすものであって、非球面レンズ１及び固体含浸レンズ（solid immersion lens）とも呼ばれる球面レンズ２を備える。この集束光学系を光ディスク４のための対物レンズとして使用する場合、スライダー（slider; ３）はディスク４の表面に対して球面レンズ２を移動させ、球面レンズ２とディスク４との距離を１００ｎｍ未満に保持する。非球面レンズ１は光源（図示せず）から出射されたレーザー光を屈折させ、球面レンズ２は非球面レンズ１により屈折されたレーザー光をディスク４側に位置した面の内側に集光させる。レーザー光が集光される球面レンズ２の表面はニヤフィールドを形成し、その結果、ニヤフィールドを通じてディスク４に情報が書き込まれたりディスク４から情報が読み取られる。
球面レンズ２を構成する媒質が屈折率“ｎ”を有する場合、球面レンズ２の内部において、レーザー光が集光される角度は大きくなり、レーザー光の運動量（momentum）が減り、よってレーザー光の波長はλ／ｎに減少する効果が生じる。従って、開口数はＮＡ／λに上昇するようになる。従って、球面レンズ２の表面の内部で最終的に形成される光スポットのサイズはＮＡ／ｎに比例し、その結果、球面レンズ２の媒質が有する屈折率ｎを利用してスポットのサイズを減らすことができる。
しかし、図１の集束光学系は、別途に作製された非球面レンズ１及び球面レンズ２を備えるので、所望の光学的特性を持つように組立または調整するのに困難がある。そして、３ｍｍ以上のビーム直径を有する入射レーザー光を必要とするので、受光部を含めた全ての光部品のサイズが大きくなる。のみならず、移動する光ピックアップまたは回転する光ディスクの揺れにより、レーザービームが光ディスクに対する正常の角度から外れる入射ビーム傾斜が発生する場合、正常に信号を記録または再生し難い。さらに、現在使用可能なレーザーダイオード光源の光波長は６００ｎｍ近傍が最短のものであり、対物レンズの開口数も現在は概略０．６である。従って、０．６以上の開口数が必要な場合、光ピックアップの性能は入射ビーム傾斜等に非常に敏感になり、光記録／再生装置の商用化のため、このような集束光学系を使用するのには多くの困難が伴う。
発明の開示
従って、本発明の目的は、新たな光学系を利用してレーザー光を集束させることによって、入射ビーム傾斜について優れた性能を持ち、光部品の小型化が可能ながらも集光スポットのサイズを減らせる集束光学系を提供することにある。
本発明の他の目的は、前述した集束光学系を採用した光ピックアップを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前述した集束光学系を製造するための方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前述した集束光学系を採用した光ディスクドライブを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、光ディスクに記録された情報を含んでいる光を増幅させる再生層を有する光ピックアップを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、記録された情報をさらに正確に読み出せることを許容する光ディスクを提供することにある。
本発明に係る集束されたビームスポットを形成するためにレーザー光と共に用いられる集束光学系は、集束光学系の片側に置かれ、第１曲率半径を有する屈折部、集束光学系の前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１曲率半径とは異なる第２曲率半径を有する第１反射部と、集束光学系の他の片側に置かれた透明なビーム集束部と、集束光学系の前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２反射部とを含み、
前記屈折部は、入射するレーザー光を屈折させ、前記第２反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１反射部側に反射させ、前記第１反射部は前記第２反射部で反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させる。
本発明に係る集束されたビームスポットを利用し、光ディスクに対する情報の記録及び/または再生を行う光ピックアップは、光源と、光検出手段と、光ヘッドの片側に置かれ、第１曲率半径を有する屈折部、光ヘッドの前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１曲率半径とは異なる第２曲率半径を有する第１反射部、光ヘッドの他の片側に置かれた透明なビーム集束部、及び光ヘッドの前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２反射部を備え、前記屈折部は入射するレーザー光屈折させ、前記第２反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１反射部側に反射させ、前記第１反射部は前記第２反射部から反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させる光ヘッドと、前記光源から出射されたレーザー光を前記光ヘッドの前記屈折部に伝達し、前記屈折部から出てくるレーザー光を前記光検出手段に伝達する光経路変更手段と、前記光ヘッドが付着され、前記光ヘッドがロードされた光ディスクの記録部から既設定された距離内で前記ロードされた光ディスクに垂直方向に動くように前記光ヘッドを弾力的に支持する支持手段とを含む。
本発明に係る製造方法は、集束光学系の片側に置かれ、第１曲率半径を有する凹面の屈折部、集束光学系の前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１曲率半径とは異なる第２曲率半径を有する凸面の第１反射部、集束光学系の他の片側に置かれた透明なビーム集束部、及び集束光学系の前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２反射部を含み、前記屈折部は入射するレーザー光を屈折させ、前記第２反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１反射部側に反射させ、前記第１反射部は前記第２反射部から反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させる集束光学系を製作するため、金型原版から前記屈折部及び前記第１反射部のための金型を製作する工程を含む。
本発明によれば、集束されたビームスポットを利用して光ディスクに対する情報の記録及び/または再生を行う光ディスクドライブは、ベース、光源と、反射器と、光検出手段と、光ヘッドの片側に置かれ、第１曲率半径を有する屈折部、光ヘッドの前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１曲率半径とは異なる第２曲率半径を有する第１反射部、光ヘッドの他の片側に置かれた透明なビーム集束部、及び光ヘッド前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２反射部を備え、前記屈折部は前記反射器から入射するレーザー光を屈折させ、前記第２反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１反射部側に反射させ、前記第１反射部は前記第２反射部から反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させる光ヘッドと、前記光源から出射されたレーザー光を前記反射器に伝達し、反射器から反射されたレーザー光を前記光検出手段に伝達する光経路変更手段と、前記光ヘッドが付着され、前記光ヘッドが前記ロードされた光ディスクの記録部から既設定された距離以内で前記ロードされた光ディスクに垂直方向に動くよう前記光ヘッドを弾力的に支持する支持手段とを含む。
本発明に係る、光ディスクから情報を再生するためにニヤフィールドを利用する光ピックアップは、ロードされた光ディスクから情報を再生するためのニヤフィールドを発生する集束光学系と、前記ロードされた光ディスクと対向する前記集束光学系の光学的表面に付着され、前記ロードされた光ディスクの記録層に書き込まれた情報を含んでいる反射光を増幅させる再生層とを含む。
本発明に係る情報を再生するためにニヤフィールドを利用する光ピックアップと共に用いられる光ディスクは、基板と、前記基板の上側（over）に置かれ、情報が書き込まれる記録層と、前記記録層の上に置かれ、記録層に書き込まれた情報を含んでいる光を増幅させる再生層と、前記再生層の上に置かれた誘電体層と、前記誘電体層の上に置かれた保護層とを含む。
【図面の簡単な説明】
図１は、ニヤフィールドを発生する従来の集束光学系を説明するための図面である。
図２は、本発明の望ましい一実施例にともなう集束光学系を説明するための図面である。
図３Ａ−３Ｃは、図２に示された集束光学系を光磁気ディスクのために変形した集束光学系を説明するための図面である。
図４Ａ−４Ｃは、図３Ａに示された集束光学系が光ディスクの表面上にエアベアリングを形成するように変形した例を説明するための図面である。
図５Ａ及び５Ｂは、図２に示された集束光学系の製造方法を説明するための図面である。
図６は、図３Ａの集束光学系を採用した光ピックアップの光学系を示す図面である。
図７Ａ−７Ｃは、図２の集束光学系を光ピックアップで組立てるのに適するように変形した例を示す図面である。
図８ないし図１０Ｂは、本発明に係る集束光学系を採用した光ディスクドライブの構造図である。
図１１Ａ−１１Ｃは、図８ないし図１０Ｂに示された光ディスクドライブに用いられるフレクサ（flexure）を説明するための図面である。
図１２Ａは、図８ないし図１０Ｂに示された光ディスクドライブが情報を記録または再生する光ディスクを説明するための図面である。
図１２Ｂは、図１２Ａ示された再生層を有する光ディスクの代りにニヤフィールド形成部の表面に再生層を有する集束光学系を示した図面である。
図１３Ａないし１３Ｄは、本発明に係る集束光学系の他の変形を説明するための図面である。
図１４は、本発明に係る他の光ディスクドライブを説明するための図面である。
発明を実行するための最良の実施形態
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図２を参照すれば、本発明の一実施例にともなう集束光学系２０は、自身の光源（図示せず）側に位置した屈折部２０１及び第１反射部２０３と、光ディスク１００側に位置したビーム集束部２０４及び第２反射部２０５とを備える。この集束光学系２０で、反射部（２０３、２０５）はコーティング等により全反射特性が与えられる。しかし、屈折部２０１及びビーム集束部２０４は光透過特性を有するようにするため反射コーティングはしない。屈折部２０１及びビーム集束部２０４は、集束光学系２０の光学的軸を含み、第１反射部２０３は屈折部２０１の外側に位置し、第２反射部２０５はビーム集束部２０４の外側に位置する。ビーム集束部２０４及び第２反射部２０５で構成された集束光学系２０の光学的表面は平面または平面に近い曲面形状を有する。
屈折部２０１はビーム集束部２０４側に凹んだ球面状を有し、第１反射部２０３は非球面状を有する。屈折部２０１は、第１曲率半径を有し、第１反射部２０３は第１曲率半径の絶対値より大きい絶対値を有する第２曲率半径を有する。符号の規約（convention of signs）によれば、全ての凸面の表面はポジティブな曲率半径を有し、全ての凹面の表面はネガティブな曲率半径を有する。従って、屈折部２０１はネガティブな第１曲率半径を有し、第１反射部２０３は第１曲率半径とは異なるネガティブな第２曲率半径を有する。このような集束光学系は、屈折部２０１の口径（aperture）が集束光学系２０の口径より十分に小さく設計される。即ち、屈折部２０１が第１反射部２０３に比べて光源側に位置した集束光学系２０の光学的表面を占める比率が遥かに少なく設計される。そして、第１反射部２０３から反射されたレーザー光の殆んどがビーム集束部２０４に集束されるよう設計される。
屈折部２０１は光源から入射するレーザー光１０を発散する形態に屈折させる。第１反射部２０３は屈折部２０１により屈折された後第２反射部２０５から反射されたレーザー光をディスク１００側に置かれている光学的表面の中心部に位置したビーム集束部２０４側に反射させる。従って、図２の集束光学系２０は屈折部２０１を通じて入射するレーザー光１０の殆んどをビーム集束部２０４に光スポットに集光させる。その結果、光ディスク１００に対する情報の記録及び/または再生に用いられるニヤフィールドを発生するビームスポットが光透過特性を有する光集束部２０４上に形成される。第１反射部２０３は外部からその表面に入射される外部光を反射させる。第２反射部２０５もまた外部光を反射させる。
本実施例において、屈折部２０１の口径、即ちレーザー光１０の軸に垂直した屈折部２０１の幅は概略０．８ｍｍである。ニヤフィールド形成部２０４に集光される光スポットは概略０．３５μｍの大きさを持ち、“減衰フィールド（evanescent field）”とも言われるニヤフィールドを形成する。周知のように、ニヤフィールドは光の一波長以内に存在する電磁界である。従って、集束光学系２０のビーム集束部２０４からレーザー光１０の一波長だけの距離以内に光ディスク１００の表面を位置させれば、ニヤフィールドを通じて光ディスク１００の情報記録面部分に情報を書き込んだり、あるいはそれより情報を読み出せるようになる。望ましくは、集束光学系２０のビーム集束部２０４と光ディスク１００の集束光学系２０側の表面との距離は１００ｎｍ未満である。
図２の集束光学系２０は屈折部２０１のみを通じて入射するレーザー光１０を使用する。従って、図１の集束光学系に比べて遥かに小さなビーム径を有するレーザー光のみで所望の大きさの光スポットを得ることができる。用いられるレーザー光１０のビーム径は、望ましくは１ｍｍ未満であるため、図２の集束光学系２０は、光ピックアップに用いられる場合、図１の集束光学系に比べて受光部を含めた全ての光部品のサイズを減らすことができる。また、この集束光学系２０は３ｍｍのビーム径を有するレーザービームを使用する既存の光ピックアップにおいてそのまま使用することもできる。
このような図２の集束光学系２０はピット浮彫型（emboss-pit）光ディスクと、記録及び再生の両方が可能な相変化（phase-change）光ディスクのための光ピックアップに使われる。
以下説明の明瞭化のため、集束光学系に基づき、屈折部と同一側に位置した反射部は第１反射部、ビーム集束部と同一側に位置した反射部を第２反射部と称する。
図３Ａ−３Ｃは、図２の集束光学系を光磁気（magneto-optical）ディスクのために使用するのに適するように変形した例を示す。図３Ａに示された集束光学系３０は集光素子３１及びビーム集束部３３とを含む。ビーム集束部３３は集束光学系３０の光磁気ディスク１１０側の表面の光学的中心と同じ中心を持つように形成される。集光素子３１は光源側に位置した集束光学系３０の第１光学的表面を構成する屈折部３１１及び第１反射部３１３と、ビーム集束部３３が占める部分を除いた集光素子３１の光磁気ディスク１１０側の光学的表面を形成する第２反射部３１５を含む。
ビーム集束部３３は、光磁気ディスク１１０に対する磁気記録／再生のために用いられる磁石コイル（magnet coil）を付着するのに適した厚さ及び形状を持つもので、この実施例では円筒形状を有する。ここで、ビーム集束部３３の厚さは集光素子３１の第２反射部３１５の表面から突出たビーム集束部３３の高さである。第２反射部３１５は外部または内部における入射する光を反射させる反射特性を持ち、このような反射特性は金属コーティングを通じて与えられる。
屈折部３１１は入射するレーザー光１０を発散する形態に屈折させ、第２反射部３１５は屈折部３１１により屈折されたレーザー光を第１反射部３１３側に反射させる。第１反射部３１３は第２反射部３１５により反射された後入射するレーザー光をビーム集束部３３側に反射させる。図３Ａの集束光学系により最終的に集光される光スポットは光磁気ディスク１１０側に位置したビーム集束部３３の集光面３３１に形成される。従って、屈折部３１１及び第１反射部３１３は図２の屈折部２０１及び第１反射部２０３の曲率より若干変わった曲率を持つ。この場合にも、屈折部３１１は第１反射部３１５が持つ曲率半径の絶対値より小さい絶対値を持つ。第２反射部３１５の場合、図２に示された集束光学系２０の光ディスク１００側の表面と同じく、平面または平面に近い曲面形状を持つ。
光スポットが形成される集光面３３１に進行するレーザー光の量はビーム集束部３３の厚さにより、ビーム集束部３３の厚さが薄いほど多くのレーザー光が集光面３３１に達する。したがって、第１反射部３１３が屈折部３１１を通じて入射したレーザー光１０の３０％未満をブロッキングする場合、この程度の比率以上を第２反射部３１５がブロッキングしないようにビーム集束部３３の厚さが決められる。
集光素子３１及びビーム集束部３３の両方が屈折率“１．８４”の媒質で作製された場合、図３Ａの集束光学系の設計のために試験した結果によれば、ビーム集束部３３の厚さは望ましくは略０．１〜０．２ｍｍの範囲を持ち、より望ましくは略０．１３ｍｍである。ビーム集束部３３の厚さが０．１３ｍｍの場合、光ディスク１００側の集束光学系の表面でビーム集束部３３の集光面３３１が占める領域の径は０．５ｍｍである。このような条件を満たすようにビーム集束部３３を設計した場合、集束光学系３０は開口数１．５、焦点距離０．４７７ｍｍ及び光ディスク１００側光学的表面の有効径３．４ｍｍを持ち、入射レーザー光１０のビーム直径は０．７８ｍｍならば充分である。従って、前述した図３Ａの集束光学系を光ピックアップに利用すれば、ニヤフィールドを通じて１０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2以上の面記録密度で光磁気ディスクに情報を記録または再生できる。屈折率“１．５８”を有する媒質を利用してビーム集束部３３を作製する場合、集光素子３１は開口数１．１を持つように設計される。
図３Ｂは図３Ａの集束光学系３０から変形された集束光学系４０を示す。図３Ｂに示された集束光学系４０は単一光学素子として作製されるものであって、集束光学系４０の光源（図示せず）側の表面に光源側に膨らんだ屈折部４０１を備える。屈折部４０１は、第１反射部４０３がもつ曲率半径の絶対値より小さい絶対値の曲率半径をもつ。この屈折部４０１の曲率半径は符号の規約によりポジティブな曲率半径を持つ。屈折部４０１は入射するレーザー光１０を集束光学系４０の内部で焦点（ＦＰ）が形成されるように収斂させる形態に屈折させる。平面または平面に近い曲面形状の第２反射部４０５は屈折部４０１により屈折されたレーザー光１０を第１反射部４０３側に反射させ、第１反射部４０３は第２反射部４０５から入射するレーザー光を円形平板状を有するビーム集束部４１側に反射させる。このような図３Ｂの集束光学系４０は屈折部４０１が図３Ａの屈折部３１１の反対側に膨らんだことを除けば、図３Ａの集束光学系と殆んど同じ構造を持つ。従って、第１反射部４０３により反射されたレーザー光１０はビーム集束部４１の集光面４１１でニヤフィールドを生じる光スポットに集光される。
図３Ｃは図３Ａに示された集束光学系３０の他の変形を示す。図３Ｃの集束光学系５０は集光素子５１及びビーム集束部５３で構成され、集光素子５１は凹んだ形状を有する屈折部５１１、非球面形状の第１反射部５１３及び平面または平面に近い曲面形状の第２反射部５１５とを備える。ビーム集束部５３は集束光学系５０の光学的軸をその中心として有する形態に集光素子５１の光磁気ディスク１１０側の表面に形成され、その光学的軸が集光素子５１の光学的軸と一致し、屈折部５１１側に向けた面が膨らんだ円筒状を持つ。このビーム集束部５３の光学的表面５３１は入射レーザー光１０が最終光スポットに集光される集光面になる。屈折部５１１は入射するレーザー光１０を発散する形態に屈折させ、光磁気ディスク１１０側に位置した第２反射部５１５は屈折部５１１により屈折されたレーザー光を第１反射部５１３側に反射させる。第１反射部５１３は第２反射部５１５から反射されたレーザー光１０をビーム集束部５３の集光面５３１に集光させる。その結果、集光面５３１に集光される光スポットによりニヤフィールドが形成される。
ビーム集束部５３は集光素子５１より高い屈折率を持つように設計され、ビーム集束部５３に入射するレーザー光はビーム集束部５３によりさらに収斂される。例えば、集光素子５１は略１．５５の屈折率を有する一般の光学ガラスで作製され、ビーム集束部５３は略３の屈折率を持つガリウム砒素（ＧａＡｓ）で作製される。従って、集光面５３１に形成される光スポットのサイズは図３Ａの集束光学系が形成させる光スポットサイズの半分になる。
前述した図３Ａ−３Ｃの集束光学系はピット浮彫型光ディスク、相変化光ディスク及び光磁気ディスクの全てに使用できる。
図４Ａ−４Ｃは本発明に係る集束光学系を採用した光ヘッドを示す。
図４Ａは図３Ａのビーム集束部３３の代りにスライダー６５を集光素子３１のディスク１１０側の表面に付着した光ヘッド６０を示す。スライダー６５は集光素子３１より一層低い屈折率を有する媒質よりなるもので、接着剤などを利用して集光素子３１のディスク側の表面に付着される。このスライダー６５は光磁気ディスク１１０の回転移動について相対的に前方に位置した突出部６５１と、集光素子３１の光学軸と同じ光学軸を有するビーム集束部６５３とを備える。ビーム集束部６５３のディスク側の表面は集光素子３１によりレーザー光１０が集光され、ニヤフィールドを形成する。突出部６５１は光磁気ディスク１１０が回転する場合、スライダー６５と光磁気ディスク１１０との間にエアベアリングを形成する。
図４Ｂは図３Ａに示された集束光学系３０を集光素子７１とスライダー７５Ａとを持つように変形した光ヘッド７０Ａを示す。集光素子７１とスライダー７５Ａは同じ屈折率を有する媒質で作られ、これらと同一の屈折率を有する接着剤により接着される。図４Ｂにおいて、７１１は屈折部、７１３は第１反射部、７１５は第２反射部、７５１Ａは突出部、７５３はビーム集束部である。
図４Ｃは図４Ｂに示されたスライダー７５Ａとは異なる形状を有するスライダー７５Ｂを有する光ヘッド７０Ｂを示す。図４Ｃに示された素子は図４Ｂにおける同一参照番号を有する素子と同一の形状及び機能を持つ。スライダー７５Ｂは光磁気ディスク１１０に対する情報の記録／再生のための磁石コイル７７を設けるための溝を持つ。
図５Ａは前述した集束光学系または集光素子の製造方法を説明するための図面である。説明の便宜のため、図２に示された集束光学系の製造方法を例にして説明する。図２に示された集束光学系２０の形状を作るために金型法（molding）を利用する。集束光学系２０を成形するため、金型１５１及び１５５で構成された上型及び下型１５７が使われる。上型を作製するため、屈折部２０１及び第１反射部２０３のために充分な厚さを有する金型原版をカットして第１反射部２０３の成形のための金型を作製し、その後金型１５５を挿入するための貫通孔１５３を作って金型１５１を完成させる。この際、第１反射部２０３の表面を造形するための金型１５１の内側表面はダイアモンドカットなどを通じて作製される。そして、屈折部２０１の成形のための金型１５５は別途に作製する。一旦金型１５１及び１５３が作製されれば、金型１５１の貫通孔１５３に金型１５３を挿入して完全な上型ができあがる。このような方法を利用して上型を作製すれば、ダイアモンドカットのみを用いて上型を作製することにより発生する問題、即ち屈折部２０１と第１反射部２０３とが出会う部分がラウンド形態になる問題を避けることができる。次に、上型と下型１５７を結合した後この金型を利用して所望の屈折率の媒質から集束光学系２０を成形する。金型法を通じて集束光学系２０の形状が作製されたら、この集束光学系２０の表面はコーティング処理され、第１及び第２の反射部２０３及び２０５は反射特性を持ち、屈折部２０１は屈折特性を持ち、ビーム集束部２０４は光透過特性を持つようになる。
図５Ｂは図５Ａを参照して説明したのとは異なる上型の金型の製造方法を説明するための図面である。図５Ｂに示された上型の屈折部２０１と第１反射部２０３を成形するためのものである。この上型は金型原版からダイヤモンドカット等を用いて作製される。図５Ｂに関連して説明されていない工程は図５Ａに関連して説明したものと同一である。
図６は一般の光ピックアップの光学系に図３Ａに示された集束光学系３０を採用した光学系を示す。図６において、概略６００ｎｍ波長のレーザー光源６１から出射されるレーザー光１０は視準レンズ６３により視準レンズ６３の光軸に平行になるように視準（collimation）された後ビーム分割器６５へ入射する。ビーム分割器６５は入射するレーザー光１０を反射鏡６７側に透過させる。反射鏡６７はビーム分割器６５から入射されたレーザー光１０を集束光学系３０の屈折部３１１側へ反射させるように配列される。集束光学系３０の屈折部３１１、第１反射部３１３、第２反射部３１５及びビーム集束部３３は反射鏡６７から入射するレーザー光１０について図３Ａに関連して説明した光学的特性を発揮し、その結果集光面３３１に光スポットが形成される。集束光学系３０とディスク１１０との間隔は空気ベアリングにより保たれ、この間隔は１００ｎｍ未満になる。集光面３３１に形成された光スポットはニヤフィールドを発生する。このニヤフィールドがディスク１１０の情報記録層により変更され、このような変更を表す反射光は反射鏡６７及びビーム分割器６５から順に反射された後検出レンズ６９に入射する。検出レンズ６９はビーム分割器６５から入射する光を光検出器７１の受光面に伝達する。
前述した図６の光ピックアップを、光磁気ディスク１１０のために使われるように作製する場合、検出レンズ６９及び光検出器との間の位置に別の偏光ビーム分割器を備え、光検出器７１の代りに二つの光検出器を備える。別の偏光ビーム分割器は検出レンズ６９を透過した光を線形偏光の二つの成分に分割し、分割された二つの成分の線形偏光は二つの光検出器により各々検出される。
図７Ａ−７Ｃは図２ないし図４Ｃに関連して説明した集束光学系を光ピックアップで使用するのに適した形態に変形したものを説明するための図面であって、特に図２の集束光学系２０から変形された集束光学系２０ａ及び２０ｂを示す。図７Ａは突出部２２０を備えた集束光学系２０ａを示し、図７Ｂは支持部２３０を備えた集束光学系２０ｂを示し、図７Ｃは集束光学系２０ａまたは２０ｂの上方からみた投影図である。参照番号１０はレーザー光である。
図７Ａに示された突出部２２０は集束光学系２０ａの屈折部２０１及び第１反射部２０３とが出会う部分に形成され反射鏡６７ａ側に突出した形状を持つ。図７Ｂの支持部２３０は突出部２２０と同じく集束光学系２０ｂの屈折部２０１及び第１反射部２０３とが出会う部分に形成され、反射鏡６７ａと出会う支持部２３０の表面が集束光学系の光軸に垂直な方向に並ぶように屈折部と第１反射部とが出会う部分を削り出すことにより形成される。集束光学系２０ａまたは２０ｂの光軸方向から見た突出部２２０及び支持部２３０の形状は、図７Ｃに示されているように環状帯の形状を持つ。
図８及び図９は一般のハードディスクドライブに本発明に係る集束光学系の光ピックアップを構成した光ディスクドライブを示す。図８はピット浮彫型光ディスク及び相変化光ディスクのための光ディスクドライブを示す図面であって、参照番号８０はベース、８１はレーザーダイオード、８２は視準レンズ、８３はビーム分割器、８４は反射鏡、８５Ａは本発明に係る図２の集束光学系、８６はディスク、８７は検出レンズ、８８は光検出器、８９Ａはスイングアーム（swing arm）、そして９０はスイングアームアクチュエータである。
図９はピット浮彫型光ディスク、相変化光ディスク及び光磁気ディスクのための光ディスクドライブを示す図面であって、記された参照番号は図８の対応するものと同一構成要素を表す。参照番号８５Ｂは図３Ａないし図３Ｃに示された集束光学系、８８ＡはＳ−偏光成分を検出するための光検出器であり、８８ＢはＰ−偏光成分を検出するための光検出器であり、９１は偏光ビーム分割器である。
本発明に係る集束光学系を採用した光ピックアップの光学系は図６に関連して説明された。従って、本技術分野の当業者にとっては、図８及び図９に示した光ディスクドライブの光学系及びその機能が明白なので、図８及び図９に示した光ディスクドライブの動作説明は省略する。
図１０Ａ及び１０Ｂは図４Ａ乃至４Ｃに示された光ヘッドを利用する光ディスクドライブを説明するための図面である。参照番号８５Ｃは図４Ａ乃至４Ｃに示されたものと同じ集束光学系、８９Ｂはスイングアーム、９２は磁石、９３はボイスコイルモータ、９４はヨーク、９５は図４Ａ乃至図４Ｃに示されたスライダー６５、７５Ａまたは７５Ｂと同じスライダー、９６はサスペンション（suspension）、９７はスピンドルモータである。図１０Ａ及び図１０Ｂに示された光ディスクドライブに光磁気ディスクを使用する場合、図９に示された光検出器８８Ａ及び８８Ｂと偏光ビーム分割器９１をさらに設けて使用する。
図１１Ａないし１１Ｃは、図１０Ａ及び１０Ｂに示された集束光学系８５Ｃをサスペンション９６に懸架するためのフレクサ（flexure）９８を説明するための図面である。フレクサ９８は図１１Ａに示されたように、集束光学系８５Ｃを保持するためのホルダ９８１と、突起９８３とを備える。フレクサ９８は図１１Ｂに示したようにサスペンション９６によりスイングアーム８９Ｂに固定される。突起９８３は自身を中心にフレクサ９８がピボット運動を行うようにする。図１１Ｃは図１０Ｂに示された集束光学系８５Ｃ、スライダー９５及びサスペンション９６と共に、突起９８３を拡大して示す。図１１Ｃは図１１Ａに示されたフレクサ９８とは違って、ピボット運動点になる突起９８３がホルダ９８１に形成された例を示す。
ディスクの回転によりスライダー９５とディスクとの間に発生するエアベアリングは、光ディスクドライブ作製上の公差やその他の要因により均一にならない場合も、フレクサ９８はスライダー９５におけるニヤフィールドを形成する表面２００が光ディスクの表面と常に一定した間隔を保つことを保障する。
図１２Ａは、本発明において用いられる光磁気ディスク１１０の断層構造を示す。アメリカ特許番号５，２０２，８８０号公報は、ニヤフィールドを情報の記録及び／または再生に利用するニヤフィールド記録方式のための光ディスクの断層構造を開示する。この文献によれば、ニヤフィールド記録方式のための光ディスクは基板上に反射層、第１誘電体層、記録層（memory layer）、第２誘電体層及び保護コーティング（overcoat）層を積層した断層構造を持つ。保護コーティング層の外側の表面には、ヘッドを運搬するスライダーが光ディスクの表面を損傷することなく円滑に滑ることができるようにするための潤滑油が塗られている。本発明において用いられる光磁気ディスクは上記文献で言及した断層構造を有する光ディスクの記録層（memory layer）と第２誘電体層との間に所望の信号だけを増幅させる再生層（readout layer）をさらに備える。この再生層は１９９５年８月３０日から９月１日まで日本国の金沢市で開催された“INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OPTICAL MEMORY 1995”の技術概要（technical digest）の２７〜２８頁に開示されている。
図１２Ｂは前述したアメリカ特許公報において開示された光ディスクをそのまま使用し、前述した再生層をスライダー９５でニヤフィールドを形成する光ディスク側の表面に形成した場合を示す。
図１３Ａないし１３Ｄは，本発明に係る集束光学系の他の変形等を示す。図１３Ａないし１３Ｄに見られる集束光学系は、製作の便宜のために屈折部を有する光学素子と、第１及び第２の反射部とビーム集束部を有する集光素子を別途に製作した例である。図１３Ａに見られる集束光学系２０−１は、凹面の屈折部２０１−１を有する平凹面（concave-plano）光学素子と、第１反射部２０３−１、ビーム集束部２０４−１及び第２反射部２０５−１を備えた集光素子で構成される。平凹面光学素子と対向する集光素子の表面は平面の形状を有する。図１３Ｂの集束光学系２０−２は、屈折部２０１−２を有する平凹面光学素子と、第１反射部２０３−２、ビーム集束部２０４−２及び第２反射部２０５−２を備えた集光素子で構成される。この集光素子の平凹面光学素子と対向する表面は凸面の形状を有する。図１３Ｃの集束光学系２０−３は、凸面の屈折部２０１−３を有する平凸面（convex-plano）光学素子と、第１反射部２０３−３、ビーム集束部２０４−３及び第２反射部２０５−３を備えた集光素子で構成される。この集光素子の平凸面光学素子と対向する表面は平面の形状を有する。図１３Ｄの集束光学系２０−４は平凸面（convex-plano）光学素子と、第１反射部２０３−４、ビーム集束部２０４−４及び第２反射部２０５−４を備えた集光素子で構成される。この集光素子の平凸面光学素子と対向する表面は凸面の形状を有する。
図１４Ａ及び１４Ｂは、本発明に係る他の光ディスクドライブを示す。図１４Ａ及び１４Ｂに見られる光ディスクドライブは、図１０Ａ及び１０Ｂに見られる光ディスクドライブから変形されたものである。図１４のディスクドライブで、参照番号８４Ａは反射鏡である。この反射鏡８４Ａは電磁気効果（electromagnetic effect）により動作されるガルバノミラー（galvano mirror）であって、集束光学系８５Ｃの屈折部に対する反射鏡８４Ａのチルト（tilt）を調節するのに使われる。参考までに、米国特許番号５，７４８，１７２は、電磁気効果を利用してマイクロミラーアレイを駆動させる技術を開示する。アクチュエータ９０Ａは、精巧な（fine）トラッキング動作が要求される場合、反射鏡８４Ａを駆動させる。反射鏡９９は図示されていないアクチュエータまたはアクチュエータ９０Ａにより動作され、スイングアーム８９Ｂが動く場合にもビーム分割器８３と反射鏡８４Ａの間にレーザー光を伝達させる。この反射鏡９９もまたガルバノミラーである。レーザーダイオード８１、視準レンズ８２、ビーム分割器８３、検出レンズ８７及び光検出器８８はベース８０に固定される。
ここまで、本発明はニヤフィールドを発生する集束光学系に関連して説明された。しかし、本発明に係る集束光学系はファーフィールド（far field）を利用する光学系でも用いられることは当業者には明白である。
以上述べたように、本発明に係るニヤフィールドを形成する集束光学系及びこれを採用した光ピックアップはニヤフィールドを形成する既存の集束光学系で用いられるレーザービームより少ないビーム径を有するレーザービームを使用しながらも、ニヤフィールドを形成させる光スポットのサイズを減らすことができる。従って、本発明に係る光ピックアップは１０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2以上の面記録密度を有する光ディスクに情報を記録したり再生でき、ディスクまたは光ピックアップの動きによって入射ビーム傾斜が生じる場合も、ディスクに対する情報の記録または再生が正確になされ得る。また、その組立及び組立てられた光学系の調整が容易な効果がある。これに加えて、本発明に係る集束光学系は従来の光学系、即ちレンズまたは反射鏡を使用する場合に比べて、極めて優れた角度特性（フィールド特性）を供することができ、かつ開口数を高められ、従って、このようなフィールド特性が求められる高密度露光装置（stepper）及び顕微鏡等にも使用できる。
本発明は反射屈折（catadioptric）光学系、これを採用した光ピックアップ及び光ディスクドライブ、並びにこれらにより情報が記録または再生されるデジタル格納媒体に関する。
背景技術
光記録／再生装置の記録容量を増やすための多様な方法が研究されつつあり、その基本は用いられる光波長を減らすことと用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ）を増やすことによって集光スポットのサイズを減らすことである。開口数を増やすことによって集光スポットのサイズを減らす従来の集束光学系を図１に基づき説明する。
図１に示された集束光学系は、ニヤフィールドを利用して集光スポットのサイズを減らすものであって、非球面レンズ１及び固体含浸レンズ（solid immersion lens）とも呼ばれる球面レンズ２を備える。この集束光学系を光ディスク４のための対物レンズとして使用する場合、スライダー（slider; ３）はディスク４の表面に対して球面レンズ２を移動させ、球面レンズ２とディスク４との距離を１００ｎｍ未満に保持する。非球面レンズ１は光源（図示せず）から出射されたレーザー光を屈折させ、球面レンズ２は非球面レンズ１により屈折されたレーザー光をディスク４側に位置した面の内側に集光させる。レーザー光が集光される球面レンズ２の表面はニヤフィールドを形成し、その結果、ニヤフィールドを通じてディスク４に情報が書き込まれたりディスク４から情報が読み取られる。
球面レンズ２を構成する媒質が屈折率“ｎ”を有する場合、球面レンズ２の内部において、レーザー光が集光される角度は大きくなり、レーザー光の運動量（momentum）が減り、よってレーザー光の波長はλ／ｎに減少する効果が生じる。従って、開口数はＮＡ／λに上昇するようになる。従って、球面レンズ２の表面の内部で最終的に形成される光スポットのサイズはＮＡ／ｎに比例し、その結果、球面レンズ２の媒質が有する屈折率ｎを利用してスポットのサイズを減らすことができる。
しかし、図１の集束光学系は、別途に作製された非球面レンズ１及び球面レンズ２を備えるので、所望の光学的特性を持つように組立または調整するのに困難がある。そして、３ｍｍ以上のビーム直径を有する入射レーザー光を必要とするので、受光部を含めた全ての光部品のサイズが大きくなる。のみならず、移動する光ピックアップまたは回転する光ディスクの揺れにより、レーザービームが光ディスクに対する正常の角度から外れる入射ビーム傾斜が発生する場合、正常に信号を記録または再生し難い。さらに、現在使用可能なレーザーダイオード光源の光波長は６００ｎｍ近傍が最短のものであり、対物レンズの開口数も現在は概略０．６である。従って、０．６以上の開口数が必要な場合、光ピックアップの性能は入射ビーム傾斜等に非常に敏感になり、光記録／再生装置の商用化のため、このような集束光学系を使用するのには多くの困難が伴う。
発明の開示
従って、本発明の目的は、新たな光学系を利用してレーザー光を集束させることによって、入射ビーム傾斜について優れた性能を持ち、光部品の小型化が可能ながらも集光スポットのサイズを減らせる集束光学系を提供することにある。
本発明の他の目的は、前述した集束光学系を採用した光ピックアップを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前述した集束光学系を製造するための方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前述した集束光学系を採用した光ディスクドライブを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、光ディスクに記録された情報を含んでいる光を増幅させる再生層を有する光ピックアップを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、記録された情報をさらに正確に読み出せることを許容する光ディスクを提供することにある。
本発明に係る集束されたビームスポットを形成するためにレーザー光と共に用いられる集束光学系は、集束光学系の片側に置かれ、第１曲率半径を有する屈折部、集束光学系の前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１曲率半径とは異なる第２曲率半径を有する第１反射部と、集束光学系の他の片側に置かれた透明なビーム集束部と、集束光学系の前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２反射部とを含み、
前記屈折部は、入射するレーザー光を屈折させ、前記第２反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１反射部側に反射させ、前記第１反射部は前記第２反射部で反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させる。
本発明に係る集束されたビームスポットを利用し、光ディスクに対する情報の記録及び/または再生を行う光ピックアップは、光源と、光検出手段と、光ヘッドの片側に置かれ、第１曲率半径を有する屈折部、光ヘッドの前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１曲率半径とは異なる第２曲率半径を有する第１反射部、光ヘッドの他の片側に置かれた透明なビーム集束部、及び光ヘッドの前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２反射部を備え、前記屈折部は入射するレーザー光屈折させ、前記第２反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１反射部側に反射させ、前記第１反射部は前記第２反射部から反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させる光ヘッドと、前記光源から出射されたレーザー光を前記光ヘッドの前記屈折部に伝達し、前記屈折部から出てくるレーザー光を前記光検出手段に伝達する光経路変更手段と、前記光ヘッドが付着され、前記光ヘッドがロードされた光ディスクの記録部から既設定された距離内で前記ロードされた光ディスクに垂直方向に動くように前記光ヘッドを弾力的に支持する支持手段とを含む。
本発明に係る製造方法は、集束光学系の片側に置かれ、第１曲率半径を有する凹面の屈折部、集束光学系の前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１曲率半径とは異なる第２曲率半径を有する凸面の第１反射部、集束光学系の他の片側に置かれた透明なビーム集束部、及び集束光学系の前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２反射部を含み、前記屈折部は入射するレーザー光を屈折させ、前記第２反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１反射部側に反射させ、前記第１反射部は前記第２反射部から反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させる集束光学系を製作するため、金型原版から前記屈折部及び前記第１反射部のための金型を製作する工程を含む。
本発明によれば、集束されたビームスポットを利用して光ディスクに対する情報の記録及び/または再生を行う光ディスクドライブは、ベース、光源と、反射器と、光検出手段と、光ヘッドの片側に置かれ、第１曲率半径を有する屈折部、光ヘッドの前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１曲率半径とは異なる第２曲率半径を有する第１反射部、光ヘッドの他の片側に置かれた透明なビーム集束部、及び光ヘッド前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２反射部を備え、前記屈折部は前記反射器から入射するレーザー光を屈折させ、前記第２反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１反射部側に反射させ、前記第１反射部は前記第２反射部から反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させる光ヘッドと、前記光源から出射されたレーザー光を前記反射器に伝達し、反射器から反射されたレーザー光を前記光検出手段に伝達する光経路変更手段と、前記光ヘッドが付着され、前記光ヘッドが前記ロードされた光ディスクの記録部から既設定された距離以内で前記ロードされた光ディスクに垂直方向に動くよう前記光ヘッドを弾力的に支持する支持手段とを含む。
本発明に係る、光ディスクから情報を再生するためにニヤフィールドを利用する光ピックアップは、ロードされた光ディスクから情報を再生するためのニヤフィールドを発生する集束光学系と、前記ロードされた光ディスクと対向する前記集束光学系の光学的表面に付着され、前記ロードされた光ディスクの記録層に書き込まれた情報を含んでいる反射光を増幅させる再生層とを含む。
本発明に係る情報を再生するためにニヤフィールドを利用する光ピックアップと共に用いられる光ディスクは、基板と、前記基板の上側（over）に置かれ、情報が書き込まれる記録層と、前記記録層の上に置かれ、記録層に書き込まれた情報を含んでいる光を増幅させる再生層と、前記再生層の上に置かれた誘電体層と、前記誘電体層の上に置かれた保護層とを含む。
【図面の簡単な説明】
図１は、ニヤフィールドを発生する従来の集束光学系を説明するための図面である。
図２は、本発明の望ましい一実施例にともなう集束光学系を説明するための図面である。
図３Ａ−３Ｃは、図２に示された集束光学系を光磁気ディスクのために変形した集束光学系を説明するための図面である。
図４Ａ−４Ｃは、図３Ａに示された集束光学系が光ディスクの表面上にエアベアリングを形成するように変形した例を説明するための図面である。
図５Ａ及び５Ｂは、図２に示された集束光学系の製造方法を説明するための図面である。
図６は、図３Ａの集束光学系を採用した光ピックアップの光学系を示す図面である。
図７Ａ−７Ｃは、図２の集束光学系を光ピックアップで組立てるのに適するように変形した例を示す図面である。
図８ないし図１０Ｂは、本発明に係る集束光学系を採用した光ディスクドライブの構造図である。
図１１Ａ−１１Ｃは、図８ないし図１０Ｂに示された光ディスクドライブに用いられるフレクサ（flexure）を説明するための図面である。
図１２Ａは、図８ないし図１０Ｂに示された光ディスクドライブが情報を記録または再生する光ディスクを説明するための図面である。
図１２Ｂは、図１２Ａ示された再生層を有する光ディスクの代りにニヤフィールド形成部の表面に再生層を有する集束光学系を示した図面である。
図１３Ａないし１３Ｄは、本発明に係る集束光学系の他の変形を説明するための図面である。
図１４は、本発明に係る他の光ディスクドライブを説明するための図面である。
発明を実行するための最良の実施形態
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図２を参照すれば、本発明の一実施例にともなう集束光学系２０は、自身の光源（図示せず）側に位置した屈折部２０１及び第１反射部２０３と、光ディスク１００側に位置したビーム集束部２０４及び第２反射部２０５とを備える。この集束光学系２０で、反射部（２０３、２０５）はコーティング等により全反射特性が与えられる。しかし、屈折部２０１及びビーム集束部２０４は光透過特性を有するようにするため反射コーティングはしない。屈折部２０１及びビーム集束部２０４は、集束光学系２０の光学的軸を含み、第１反射部２０３は屈折部２０１の外側に位置し、第２反射部２０５はビーム集束部２０４の外側に位置する。ビーム集束部２０４及び第２反射部２０５で構成された集束光学系２０の光学的表面は平面または平面に近い曲面形状を有する。
屈折部２０１はビーム集束部２０４側に凹んだ球面状を有し、第１反射部２０３は非球面状を有する。屈折部２０１は、第１曲率半径を有し、第１反射部２０３は第１曲率半径の絶対値より大きい絶対値を有する第２曲率半径を有する。符号の規約（convention of signs）によれば、全ての凸面の表面はポジティブな曲率半径を有し、全ての凹面の表面はネガティブな曲率半径を有する。従って、屈折部２０１はネガティブな第１曲率半径を有し、第１反射部２０３は第１曲率半径とは異なるネガティブな第２曲率半径を有する。このような集束光学系は、屈折部２０１の口径（aperture）が集束光学系２０の口径より十分に小さく設計される。即ち、屈折部２０１が第１反射部２０３に比べて光源側に位置した集束光学系２０の光学的表面を占める比率が遥かに少なく設計される。そして、第１反射部２０３から反射されたレーザー光の殆んどがビーム集束部２０４に集束されるよう設計される。
屈折部２０１は光源から入射するレーザー光１０を発散する形態に屈折させる。第１反射部２０３は屈折部２０１により屈折された後第２反射部２０５から反射されたレーザー光をディスク１００側に置かれている光学的表面の中心部に位置したビーム集束部２０４側に反射させる。従って、図２の集束光学系２０は屈折部２０１を通じて入射するレーザー光１０の殆んどをビーム集束部２０４に光スポットに集光させる。その結果、光ディスク１００に対する情報の記録及び/または再生に用いられるニヤフィールドを発生するビームスポットが光透過特性を有する光集束部２０４上に形成される。第１反射部２０３は外部からその表面に入射される外部光を反射させる。第２反射部２０５もまた外部光を反射させる。
本実施例において、屈折部２０１の口径、即ちレーザー光１０の軸に垂直した屈折部２０１の幅は概略０．８ｍｍである。ニヤフィールド形成部２０４に集光される光スポットは概略０．３５μｍの大きさを持ち、“減衰フィールド（evanescent field）”とも言われるニヤフィールドを形成する。周知のように、ニヤフィールドは光の一波長以内に存在する電磁界である。従って、集束光学系２０のビーム集束部２０４からレーザー光１０の一波長だけの距離以内に光ディスク１００の表面を位置させれば、ニヤフィールドを通じて光ディスク１００の情報記録面部分に情報を書き込んだり、あるいはそれより情報を読み出せるようになる。望ましくは、集束光学系２０のビーム集束部２０４と光ディスク１００の集束光学系２０側の表面との距離は１００ｎｍ未満である。
図２の集束光学系２０は屈折部２０１のみを通じて入射するレーザー光１０を使用する。従って、図１の集束光学系に比べて遥かに小さなビーム径を有するレーザー光のみで所望の大きさの光スポットを得ることができる。用いられるレーザー光１０のビーム径は、望ましくは１ｍｍ未満であるため、図２の集束光学系２０は、光ピックアップに用いられる場合、図１の集束光学系に比べて受光部を含めた全ての光部品のサイズを減らすことができる。また、この集束光学系２０は３ｍｍのビーム径を有するレーザービームを使用する既存の光ピックアップにおいてそのまま使用することもできる。
このような図２の集束光学系２０はピット浮彫型（emboss-pit）光ディスクと、記録及び再生の両方が可能な相変化（phase-change）光ディスクのための光ピックアップに使われる。
以下説明の明瞭化のため、集束光学系に基づき、屈折部と同一側に位置した反射部は第１反射部、ビーム集束部と同一側に位置した反射部を第２反射部と称する。
図３Ａ−３Ｃは、図２の集束光学系を光磁気（magneto-optical）ディスクのために使用するのに適するように変形した例を示す。図３Ａに示された集束光学系３０は集光素子３１及びビーム集束部３３とを含む。ビーム集束部３３は集束光学系３０の光磁気ディスク１１０側の表面の光学的中心と同じ中心を持つように形成される。集光素子３１は光源側に位置した集束光学系３０の第１光学的表面を構成する屈折部３１１及び第１反射部３１３と、ビーム集束部３３が占める部分を除いた集光素子３１の光磁気ディスク１１０側の光学的表面を形成する第２反射部３１５を含む。
ビーム集束部３３は、光磁気ディスク１１０に対する磁気記録／再生のために用いられる磁石コイル（magnet coil）を付着するのに適した厚さ及び形状を持つもので、この実施例では円筒形状を有する。ここで、ビーム集束部３３の厚さは集光素子３１の第２反射部３１５の表面から突出たビーム集束部３３の高さである。第２反射部３１５は外部または内部における入射する光を反射させる反射特性を持ち、このような反射特性は金属コーティングを通じて与えられる。
屈折部３１１は入射するレーザー光１０を発散する形態に屈折させ、第２反射部３１５は屈折部３１１により屈折されたレーザー光を第１反射部３１３側に反射させる。第１反射部３１３は第２反射部３１５により反射された後入射するレーザー光をビーム集束部３３側に反射させる。図３Ａの集束光学系により最終的に集光される光スポットは光磁気ディスク１１０側に位置したビーム集束部３３の集光面３３１に形成される。従って、屈折部３１１及び第１反射部３１３は図２の屈折部２０１及び第１反射部２０３の曲率より若干変わった曲率を持つ。この場合にも、屈折部３１１は第１反射部３１５が持つ曲率半径の絶対値より小さい絶対値を持つ。第２反射部３１５の場合、図２に示された集束光学系２０の光ディスク１００側の表面と同じく、平面または平面に近い曲面形状を持つ。
光スポットが形成される集光面３３１に進行するレーザー光の量はビーム集束部３３の厚さにより、ビーム集束部３３の厚さが薄いほど多くのレーザー光が集光面３３１に達する。したがって、第１反射部３１３が屈折部３１１を通じて入射したレーザー光１０の３０％未満をブロッキングする場合、この程度の比率以上を第２反射部３１５がブロッキングしないようにビーム集束部３３の厚さが決められる。
集光素子３１及びビーム集束部３３の両方が屈折率“１．８４”の媒質で作製された場合、図３Ａの集束光学系の設計のために試験した結果によれば、ビーム集束部３３の厚さは望ましくは略０．１〜０．２ｍｍの範囲を持ち、より望ましくは略０．１３ｍｍである。ビーム集束部３３の厚さが０．１３ｍｍの場合、光ディスク１００側の集束光学系の表面でビーム集束部３３の集光面３３１が占める領域の径は０．５ｍｍである。このような条件を満たすようにビーム集束部３３を設計した場合、集束光学系３０は開口数１．５、焦点距離０．４７７ｍｍ及び光ディスク１００側光学的表面の有効径３．４ｍｍを持ち、入射レーザー光１０のビーム直径は０．７８ｍｍならば充分である。従って、前述した図３Ａの集束光学系を光ピックアップに利用すれば、ニヤフィールドを通じて１０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2以上の面記録密度で光磁気ディスクに情報を記録または再生できる。屈折率“１．５８”を有する媒質を利用してビーム集束部３３を作製する場合、集光素子３１は開口数１．１を持つように設計される。
図３Ｂは図３Ａの集束光学系３０から変形された集束光学系４０を示す。図３Ｂに示された集束光学系４０は単一光学素子として作製されるものであって、集束光学系４０の光源（図示せず）側の表面に光源側に膨らんだ屈折部４０１を備える。屈折部４０１は、第１反射部４０３がもつ曲率半径の絶対値より小さい絶対値の曲率半径をもつ。この屈折部４０１の曲率半径は符号の規約によりポジティブな曲率半径を持つ。屈折部４０１は入射するレーザー光１０を集束光学系４０の内部で焦点（ＦＰ）が形成されるように収斂させる形態に屈折させる。平面または平面に近い曲面形状の第２反射部４０５は屈折部４０１により屈折されたレーザー光１０を第１反射部４０３側に反射させ、第１反射部４０３は第２反射部４０５から入射するレーザー光を円形平板状を有するビーム集束部４１側に反射させる。このような図３Ｂの集束光学系４０は屈折部４０１が図３Ａの屈折部３１１の反対側に膨らんだことを除けば、図３Ａの集束光学系と殆んど同じ構造を持つ。従って、第１反射部４０３により反射されたレーザー光１０はビーム集束部４１の集光面４１１でニヤフィールドを生じる光スポットに集光される。
図３Ｃは図３Ａに示された集束光学系３０の他の変形を示す。図３Ｃの集束光学系５０は集光素子５１及びビーム集束部５３で構成され、集光素子５１は凹んだ形状を有する屈折部５１１、非球面形状の第１反射部５１３及び平面または平面に近い曲面形状の第２反射部５１５とを備える。ビーム集束部５３は集束光学系５０の光学的軸をその中心として有する形態に集光素子５１の光磁気ディスク１１０側の表面に形成され、その光学的軸が集光素子５１の光学的軸と一致し、屈折部５１１側に向けた面が膨らんだ円筒状を持つ。このビーム集束部５３の光学的表面５３１は入射レーザー光１０が最終光スポットに集光される集光面になる。屈折部５１１は入射するレーザー光１０を発散する形態に屈折させ、光磁気ディスク１１０側に位置した第２反射部５１５は屈折部５１１により屈折されたレーザー光を第１反射部５１３側に反射させる。第１反射部５１３は第２反射部５１５から反射されたレーザー光１０をビーム集束部５３の集光面５３１に集光させる。その結果、集光面５３１に集光される光スポットによりニヤフィールドが形成される。
ビーム集束部５３は集光素子５１より高い屈折率を持つように設計され、ビーム集束部５３に入射するレーザー光はビーム集束部５３によりさらに収斂される。例えば、集光素子５１は略１．５５の屈折率を有する一般の光学ガラスで作製され、ビーム集束部５３は略３の屈折率を持つガリウム砒素（ＧａＡｓ）で作製される。従って、集光面５３１に形成される光スポットのサイズは図３Ａの集束光学系が形成させる光スポットサイズの半分になる。
前述した図３Ａ−３Ｃの集束光学系はピット浮彫型光ディスク、相変化光ディスク及び光磁気ディスクの全てに使用できる。
図４Ａ−４Ｃは本発明に係る集束光学系を採用した光ヘッドを示す。
図４Ａは図３Ａのビーム集束部３３の代りにスライダー６５を集光素子３１のディスク１１０側の表面に付着した光ヘッド６０を示す。スライダー６５は集光素子３１より一層低い屈折率を有する媒質よりなるもので、接着剤などを利用して集光素子３１のディスク側の表面に付着される。このスライダー６５は光磁気ディスク１１０の回転移動について相対的に前方に位置した突出部６５１と、集光素子３１の光学軸と同じ光学軸を有するビーム集束部６５３とを備える。ビーム集束部６５３のディスク側の表面は集光素子３１によりレーザー光１０が集光され、ニヤフィールドを形成する。突出部６５１は光磁気ディスク１１０が回転する場合、スライダー６５と光磁気ディスク１１０との間にエアベアリングを形成する。
図４Ｂは図３Ａに示された集束光学系３０を集光素子７１とスライダー７５Ａとを持つように変形した光ヘッド７０Ａを示す。集光素子７１とスライダー７５Ａは同じ屈折率を有する媒質で作られ、これらと同一の屈折率を有する接着剤により接着される。図４Ｂにおいて、７１１は屈折部、７１３は第１反射部、７１５は第２反射部、７５１Ａは突出部、７５３はビーム集束部である。
図４Ｃは図４Ｂに示されたスライダー７５Ａとは異なる形状を有するスライダー７５Ｂを有する光ヘッド７０Ｂを示す。図４Ｃに示された素子は図４Ｂにおける同一参照番号を有する素子と同一の形状及び機能を持つ。スライダー７５Ｂは光磁気ディスク１１０に対する情報の記録／再生のための磁石コイル７７を設けるための溝を持つ。
図５Ａは前述した集束光学系または集光素子の製造方法を説明するための図面である。説明の便宜のため、図２に示された集束光学系の製造方法を例にして説明する。図２に示された集束光学系２０の形状を作るために金型法（molding）を利用する。集束光学系２０を成形するため、金型１５１及び１５５で構成された上型及び下型１５７が使われる。上型を作製するため、屈折部２０１及び第１反射部２０３のために充分な厚さを有する金型原版をカットして第１反射部２０３の成形のための金型を作製し、その後金型１５５を挿入するための貫通孔１５３を作って金型１５１を完成させる。この際、第１反射部２０３の表面を造形するための金型１５１の内側表面はダイアモンドカットなどを通じて作製される。そして、屈折部２０１の成形のための金型１５５は別途に作製する。一旦金型１５１及び１５３が作製されれば、金型１５１の貫通孔１５３に金型１５３を挿入して完全な上型ができあがる。このような方法を利用して上型を作製すれば、ダイアモンドカットのみを用いて上型を作製することにより発生する問題、即ち屈折部２０１と第１反射部２０３とが出会う部分がラウンド形態になる問題を避けることができる。次に、上型と下型１５７を結合した後この金型を利用して所望の屈折率の媒質から集束光学系２０を成形する。金型法を通じて集束光学系２０の形状が作製されたら、この集束光学系２０の表面はコーティング処理され、第１及び第２の反射部２０３及び２０５は反射特性を持ち、屈折部２０１は屈折特性を持ち、ビーム集束部２０４は光透過特性を持つようになる。
図５Ｂは図５Ａを参照して説明したのとは異なる上型の金型の製造方法を説明するための図面である。図５Ｂに示された上型の屈折部２０１と第１反射部２０３を成形するためのものである。この上型は金型原版からダイヤモンドカット等を用いて作製される。図５Ｂに関連して説明されていない工程は図５Ａに関連して説明したものと同一である。
図６は一般の光ピックアップの光学系に図３Ａに示された集束光学系３０を採用した光学系を示す。図６において、概略６００ｎｍ波長のレーザー光源６１から出射されるレーザー光１０は視準レンズ６３により視準レンズ６３の光軸に平行になるように視準（collimation）された後ビーム分割器６５へ入射する。ビーム分割器６５は入射するレーザー光１０を反射鏡６７側に透過させる。反射鏡６７はビーム分割器６５から入射されたレーザー光１０を集束光学系３０の屈折部３１１側へ反射させるように配列される。集束光学系３０の屈折部３１１、第１反射部３１３、第２反射部３１５及びビーム集束部３３は反射鏡６７から入射するレーザー光１０について図３Ａに関連して説明した光学的特性を発揮し、その結果集光面３３１に光スポットが形成される。集束光学系３０とディスク１１０との間隔は空気ベアリングにより保たれ、この間隔は１００ｎｍ未満になる。集光面３３１に形成された光スポットはニヤフィールドを発生する。このニヤフィールドがディスク１１０の情報記録層により変更され、このような変更を表す反射光は反射鏡６７及びビーム分割器６５から順に反射された後検出レンズ６９に入射する。検出レンズ６９はビーム分割器６５から入射する光を光検出器７１の受光面に伝達する。
前述した図６の光ピックアップを、光磁気ディスク１１０のために使われるように作製する場合、検出レンズ６９及び光検出器との間の位置に別の偏光ビーム分割器を備え、光検出器７１の代りに二つの光検出器を備える。別の偏光ビーム分割器は検出レンズ６９を透過した光を線形偏光の二つの成分に分割し、分割された二つの成分の線形偏光は二つの光検出器により各々検出される。
図７Ａ−７Ｃは図２ないし図４Ｃに関連して説明した集束光学系を光ピックアップで使用するのに適した形態に変形したものを説明するための図面であって、特に図２の集束光学系２０から変形された集束光学系２０ａ及び２０ｂを示す。図７Ａは突出部２２０を備えた集束光学系２０ａを示し、図７Ｂは支持部２３０を備えた集束光学系２０ｂを示し、図７Ｃは集束光学系２０ａまたは２０ｂの上方からみた投影図である。参照番号１０はレーザー光である。
図７Ａに示された突出部２２０は集束光学系２０ａの屈折部２０１及び第１反射部２０３とが出会う部分に形成され反射鏡６７ａ側に突出した形状を持つ。図７Ｂの支持部２３０は突出部２２０と同じく集束光学系２０ｂの屈折部２０１及び第１反射部２０３とが出会う部分に形成され、反射鏡６７ａと出会う支持部２３０の表面が集束光学系の光軸に垂直な方向に並ぶように屈折部と第１反射部とが出会う部分を削り出すことにより形成される。集束光学系２０ａまたは２０ｂの光軸方向から見た突出部２２０及び支持部２３０の形状は、図７Ｃに示されているように環状帯の形状を持つ。
図８及び図９は一般のハードディスクドライブに本発明に係る集束光学系の光ピックアップを構成した光ディスクドライブを示す。図８はピット浮彫型光ディスク及び相変化光ディスクのための光ディスクドライブを示す図面であって、参照番号８０はベース、８１はレーザーダイオード、８２は視準レンズ、８３はビーム分割器、８４は反射鏡、８５Ａは本発明に係る図２の集束光学系、８６はディスク、８７は検出レンズ、８８は光検出器、８９Ａはスイングアーム（swing arm）、そして９０はスイングアームアクチュエータである。
図９はピット浮彫型光ディスク、相変化光ディスク及び光磁気ディスクのための光ディスクドライブを示す図面であって、記された参照番号は図８の対応するものと同一構成要素を表す。参照番号８５Ｂは図３Ａないし図３Ｃに示された集束光学系、８８ＡはＳ−偏光成分を検出するための光検出器であり、８８ＢはＰ−偏光成分を検出するための光検出器であり、９１は偏光ビーム分割器である。
本発明に係る集束光学系を採用した光ピックアップの光学系は図６に関連して説明された。従って、本技術分野の当業者にとっては、図８及び図９に示した光ディスクドライブの光学系及びその機能が明白なので、図８及び図９に示した光ディスクドライブの動作説明は省略する。
図１０Ａ及び１０Ｂは図４Ａ乃至４Ｃに示された光ヘッドを利用する光ディスクドライブを説明するための図面である。参照番号８５Ｃは図４Ａ乃至４Ｃに示されたものと同じ集束光学系、８９Ｂはスイングアーム、９２は磁石、９３はボイスコイルモータ、９４はヨーク、９５は図４Ａ乃至図４Ｃに示されたスライダー６５、７５Ａまたは７５Ｂと同じスライダー、９６はサスペンション（suspension）、９７はスピンドルモータである。図１０Ａ及び図１０Ｂに示された光ディスクドライブに光磁気ディスクを使用する場合、図９に示された光検出器８８Ａ及び８８Ｂと偏光ビーム分割器９１をさらに設けて使用する。
図１１Ａないし１１Ｃは、図１０Ａ及び１０Ｂに示された集束光学系８５Ｃをサスペンション９６に懸架するためのフレクサ（flexure）９８を説明するための図面である。フレクサ９８は図１１Ａに示されたように、集束光学系８５Ｃを保持するためのホルダ９８１と、突起９８３とを備える。フレクサ９８は図１１Ｂに示したようにサスペンション９６によりスイングアーム８９Ｂに固定される。突起９８３は自身を中心にフレクサ９８がピボット運動を行うようにする。図１１Ｃは図１０Ｂに示された集束光学系８５Ｃ、スライダー９５及びサスペンション９６と共に、突起９８３を拡大して示す。図１１Ｃは図１１Ａに示されたフレクサ９８とは違って、ピボット運動点になる突起９８３がホルダ９８１に形成された例を示す。
ディスクの回転によりスライダー９５とディスクとの間に発生するエアベアリングは、光ディスクドライブ作製上の公差やその他の要因により均一にならない場合も、フレクサ９８はスライダー９５におけるニヤフィールドを形成する表面２００が光ディスクの表面と常に一定した間隔を保つことを保障する。
図１２Ａは、本発明において用いられる光磁気ディスク１１０の断層構造を示す。アメリカ特許番号５，２０２，８８０号公報は、ニヤフィールドを情報の記録及び／または再生に利用するニヤフィールド記録方式のための光ディスクの断層構造を開示する。この文献によれば、ニヤフィールド記録方式のための光ディスクは基板上に反射層、第１誘電体層、記録層（memory layer）、第２誘電体層及び保護コーティング（overcoat）層を積層した断層構造を持つ。保護コーティング層の外側の表面には、ヘッドを運搬するスライダーが光ディスクの表面を損傷することなく円滑に滑ることができるようにするための潤滑油が塗られている。本発明において用いられる光磁気ディスクは上記文献で言及した断層構造を有する光ディスクの記録層（memory layer）と第２誘電体層との間に所望の信号だけを増幅させる再生層（readout layer）をさらに備える。この再生層は１９９５年８月３０日から９月１日まで日本国の金沢市で開催された“INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OPTICAL MEMORY 1995”の技術概要（technical digest）の２７〜２８頁に開示されている。
図１２Ｂは前述したアメリカ特許公報において開示された光ディスクをそのまま使用し、前述した再生層をスライダー９５でニヤフィールドを形成する光ディスク側の表面に形成した場合を示す。
図１３Ａないし１３Ｄは，本発明に係る集束光学系の他の変形等を示す。図１３Ａないし１３Ｄに見られる集束光学系は、製作の便宜のために屈折部を有する光学素子と、第１及び第２の反射部とビーム集束部を有する集光素子を別途に製作した例である。図１３Ａに見られる集束光学系２０−１は、凹面の屈折部２０１−１を有する平凹面（concave-plano）光学素子と、第１反射部２０３−１、ビーム集束部２０４−１及び第２反射部２０５−１を備えた集光素子で構成される。平凹面光学素子と対向する集光素子の表面は平面の形状を有する。図１３Ｂの集束光学系２０−２は、屈折部２０１−２を有する平凹面光学素子と、第１反射部２０３−２、ビーム集束部２０４−２及び第２反射部２０５−２を備えた集光素子で構成される。この集光素子の平凹面光学素子と対向する表面は凸面の形状を有する。図１３Ｃの集束光学系２０−３は、凸面の屈折部２０１−３を有する平凸面（convex-plano）光学素子と、第１反射部２０３−３、ビーム集束部２０４−３及び第２反射部２０５−３を備えた集光素子で構成される。この集光素子の平凸面光学素子と対向する表面は平面の形状を有する。図１３Ｄの集束光学系２０−４は平凸面（convex-plano）光学素子と、第１反射部２０３−４、ビーム集束部２０４−４及び第２反射部２０５−４を備えた集光素子で構成される。この集光素子の平凸面光学素子と対向する表面は凸面の形状を有する。
図１４Ａ及び１４Ｂは、本発明に係る他の光ディスクドライブを示す。図１４Ａ及び１４Ｂに見られる光ディスクドライブは、図１０Ａ及び１０Ｂに見られる光ディスクドライブから変形されたものである。図１４のディスクドライブで、参照番号８４Ａは反射鏡である。この反射鏡８４Ａは電磁気効果（electromagnetic effect）により動作されるガルバノミラー（galvano mirror）であって、集束光学系８５Ｃの屈折部に対する反射鏡８４Ａのチルト（tilt）を調節するのに使われる。参考までに、米国特許番号５，７４８，１７２は、電磁気効果を利用してマイクロミラーアレイを駆動させる技術を開示する。アクチュエータ９０Ａは、精巧な（fine）トラッキング動作が要求される場合、反射鏡８４Ａを駆動させる。反射鏡９９は図示されていないアクチュエータまたはアクチュエータ９０Ａにより動作され、スイングアーム８９Ｂが動く場合にもビーム分割器８３と反射鏡８４Ａの間にレーザー光を伝達させる。この反射鏡９９もまたガルバノミラーである。レーザーダイオード８１、視準レンズ８２、ビーム分割器８３、検出レンズ８７及び光検出器８８はベース８０に固定される。
ここまで、本発明はニヤフィールドを発生する集束光学系に関連して説明された。しかし、本発明に係る集束光学系はファーフィールド（far field）を利用する光学系でも用いられることは当業者には明白である。
以上述べたように、本発明に係るニヤフィールドを形成する集束光学系及びこれを採用した光ピックアップはニヤフィールドを形成する既存の集束光学系で用いられるレーザービームより少ないビーム径を有するレーザービームを使用しながらも、ニヤフィールドを形成させる光スポットのサイズを減らすことができる。従って、本発明に係る光ピックアップは１０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2以上の面記録密度を有する光ディスクに情報を記録したり再生でき、ディスクまたは光ピックアップの動きによって入射ビーム傾斜が生じる場合も、ディスクに対する情報の記録または再生が正確になされ得る。また、その組立及び組立てられた光学系の調整が容易な効果がある。これに加えて、本発明に係る集束光学系は従来の光学系、即ちレンズまたは反射鏡を使用する場合に比べて、極めて優れた角度特性（フィールド特性）を供することができ、かつ開口数を高められ、従って、このようなフィールド特性が求められる高密度露光装置（stepper）及び顕微鏡等にも使用できる。
Claims (60)
- 集束されたビームスポットを形成するためにレーザー光と共に用いられる集束光学系において、
集束光学系の片側に置かれ、第１の曲率半径を有する屈折部と、
集束光学系の前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１の曲率半径とは異なる第２の曲率半径を有する第１の反射部と、
集束光学系の他の片側に置かれた透明なビーム集束部と、
集束光学系の前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２の反射部とを含み、
前記屈折部は入射するレーザー光を屈折させ、前記第２の反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１の反射部側に反射させ、前記第１の反射部は前記第２の反射部から反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させ、
前記第１の曲率半径の絶対値は前記第２の曲率半径の絶対値より小さい集束光学系。 - 前記屈折部及び前記ビーム集束部は同じ光軸を有する請求項１に記載の集束光学系。
- 前記屈折部はビーム集束部側に凹んだ請求項１に記載の集束光学系。
- 前記屈折部及び前記第１の反射部は相互に接している請求項３に記載の集束光学系。
- 前記屈折部及び前記第１の反射部は相互に離れている請求項３に記載の集束光学系。
- 前記屈折部はビーム集束部とは反対の側に凸状を有する請求項１に記載の集束光学系。
- 前記屈折部及び前記第１の反射部は相互に繋がっている請求項６に記載の集束光学系。
- 前記屈折部及び前記第１の反射部は相互に離れている請求項６に記載の集束光学系。
- 前記第１の反射部は非球面である請求項１に記載の集束光学系。
- 前記第１の反射部及び第２の反射部のそれぞれは外部からの光を遮断させる請求項１に記載の集束光学系。
- 前記屈折部の口径（ａｐｅｒｔｕｒｅ）は集束光学系の口径より十分に小さな請求項１に記載の集束光学系。
- 前記屈折部の口径は略１ｍｍ未満である請求項１１に記載の集束光学系。
- 前記屈折部の口径は略０．８ｍｍ未満である請求項１２に記載の集束光学系。
- 前記屈折部と第１及び第２の反射部は集束光学系がニヤフィールドを生じる大きさのビームスポットをビーム集束部に形成するのを許容する形状を有する請求項１１に記載の集束光学系。
- 前記屈折部と第１及び第２の反射部を有する集光素子と、
前記第２の反射部より突出た円形断面に前記ビーム集束部を有するビーム集束部とを含む請求項１４に記載の集束光学系。 - 前記ビーム集束部は磁石コイルを巻きつけるのに適する円筒形状を有する請求項１５に記載の集束光学系。
- 前記集光素子及び前記ビーム集束部は略１．８４の屈折率を持ち、前記ビーム集束部の前記第２の反射部より突出た厚さは略０．１〜０．２ｍｍの範囲を持つ請求項１５に記載の集束光学系。
- 前記ビーム集束部の厚さは望ましくは０．１３ｍｍであり、前記ビーム集束部においてのビーム集束部の径は略０．５ｍｍである請求項１７に記載の集束光学系。
- 前記屈折部と第１及び第２の反射部を有する集光素子と、
前記第２の反射部より突出た円形断面に前記ビーム集束部を有し、前記屈折部側に凸状を持つビーム集束部とを含む請求項１４に記載の集束光学系。 - 前記ビーム集束部は磁石コイルを巻きつけるのに適する円筒形状を有する請求項１９に記載の集束光学系。
- 前記集光素子は前記ビーム集束部より小さい屈折率を持つ請求項１９に記載の集束光学系。
- 前記集光素子は略１．５５の屈折率を持ち、前記ビーム集束部は略３の屈折率を持つ請求項２１に記載の集束光学系。
- 前記第２の反射部は実質的に平坦面である請求項１に記載の集束光学系。
- 前記ビーム集束部は実質的に平坦面である請求項２３に記載の集束光学系。
- 前記ビーム集束部及び前記第２の反射部は接しあっている請求項２４に記載の集束光学系。
- 集束されたビームスポットを用いて光ディスクに対する情報及び／または再生を行う光ピックアップにおいて、
光源と、
光検出手段と、
光ヘッドの片側に置かれ、第１の曲率半径を有する屈折部、光ヘッドの前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１の曲率半径とは異なる第２の曲率半径を有する第１の反射部、光ヘッドの他の片側に置かれた透明なビーム集束部及び、光ヘッドの前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２の反射部を備え、前記屈折部は入射するレーザー光を屈折させ、前記第２の反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１の反射部側に反射させ、前記第１の反射部は前記第２の反射部から反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させる光ヘッドと、
前記光源から出射されたレーザー光を前記光ヘッドの前記屈折部に伝達し、前記屈折部から出てくるレーザー光を前記光検出手段に伝達する光経路変更手段と、
前記光ヘッドが付着され、前記光ヘッドがロードされた光ディスクの記録部から既設定の距離内で前記ロードされた光ディスクに垂直な方向に動くように前記光ヘッドを弾力的に支持する支持手段とを含む光ピックアップ。 - 前記屈折部及び前記ビーム集束部は同一光軸を有する請求項２６に記載の光ピックアップ。
- 前記第１の曲率半径の絶対値は前記第２の曲率半径の絶対値よりは小さい請求項２６に記載の光ピックアップ。
- 前記屈折部はビーム集束部側に凹んだ形状を有する請求項２８に記載の光ピックアップ。
- 前記屈折部はビーム集束部とは反対方向に凸状を有する請求項２８に記載の光ピックアップ。
- 前記屈折部と第１及び第２の反射部は集束光学系がニヤフィールドを生じる大きさのビームスポットをビーム集束部に形成するのを許容する形状を持つ請求項２６に記載の光ピックアップ。
- 前記光ヘッドは、前記屈折部、前記第１の反射部及び前記第２の反射部を備えた集光素子と、
前記ビーム集束部を備え、前記光ヘッドを前記ロードされた光ディスクの表面から発生される空気の流れにより前記ロードされた光ディスク上で浮遊（ｆｌｏａｔ）させるエアベアリングを発生する形状を持つスライダーとを含む請求項３１に記載の光ピックアップ。 - 前記スライダーは前記集光素子と同一屈折率を持つ請求項３２に記載の光ピックアップ。
- 前記スライダーは光磁気ディスクに情報を記録するのに用いられる磁石コイルを設けるために適する形状の溝を備えた請求項３２に記載の光ピックアップ。
- 前記スライダーは前記集光素子より小さい屈折率を持つ請求項３２に記載の光ピックアップ。
- 前記光ヘッドは、前記屈折部及び前記第１の反射部を備えた集光素子と、
前記第２の反射部及びビーム集束部を備え、前記光ヘッドを前記ロードされた光ディスクの表面から発生される空気の流れにより前記ロードされた光ディスク上で浮遊（ｆｌｏａｔ）させるエアベアリングを発生する形状を持つスライダーとを含む請求項３１に記載の光ピックアップ。 - 前記スライダーは前記集光素子と同一屈折率を持つ請求項３６に記載の光ピックアップ。
- 前記スライダーはロードされた光ディスクと対向する前記スライダーの表面に前記第２の反射部を持つ請求項３７に記載の光ピックアップ。
- 前記屈折部の口径は前記第２の反射部の口径より十分に小さい請求項３１に記載の光ピックアップ。
- 前記屈折部の口径は１ｍｍ未満である請求項３９に記載の光ピックアップ。
- 前記屈折部の口径は略０．８ｍｍである請求項４０に記載の光ピックアップ。
- 前記ビーム集束部の表面と前記ロードされた光ディスクの表面との間隔は前記光源から出射されるレーザー光の一波長より小さいか等しい請求項３１に記載の光ピックアップ。
- 前記ビーム集束部の表面と前記ロードされた光ディスクの表面との間隔は１００ｎｍ未満に保たれる請求項４２に記載の光ピックアップ。
- 前記支持手段は、
前記ビーム集束部と前記ロードされた光ディスクとの間に一定の間隔が保たれるように前記光ヘッドをピボット支持するフレクサ（ｆｌｅｘｕｒｅ）を含む請求項３１に記載の光ピックアップ。 - 前記フレクサは、
前記光ヘッドを保持するためのホルダと、
前記ホルダに形成された突起とを含み、
該突起を中心に前記フレクサがピボット運動する請求項４４に記載の光ピックアップ。 - 前記光経路変更手段は前記光源から出射されたレーザー光を実質的に平行したレーザー光として前記屈折部に伝達する請求項２６に記載の光ピックアップ。
- 前記光経路変更手段はレーザー光が前記屈折部に実質的な垂直な方向に沿って前記屈折部に入射することを許容する反射器を含む請求項４６に記載の光ピックアップ。
- 前記反射器は前記屈折部と前記第１の反射部とが出会う部分に設けられる請求項４７に記載の光ピックアップ。
- 前記光検出手段はピット浮彫（ｅｍｂｏｓｓｅｄ-ｐｉｔ）型光ディスク及び相変化光ディスクのうちいずれかの情報記録面部分から反射されたレーザー光を検出するための単一光検出器を備えた請求項２６に記載の光ピックアップ。
- 前記光検出手段は光磁気ディスクの情報記録面部分から反射されたレーザー光を検出するための２つの光検出器を備えた請求項２６に記載の光ピックアップ。
- 集束されたビームスポットを利用して光ディスクに対する情報の書き込み及び／または読み出しを行う光ディスクドライブにおいて、
ベースと、
光源と、
反射器と、
光検出手段と、
光ヘッドの片側に置かれ、第１の曲率半径を有する屈折部、光ヘッドの前記片側で前記屈折部を囲み、前記第１の曲率半径とは異なる第２の曲率半径を有する第１の反射部、光ヘッドの他の片側に置かれた透明なビーム集束部、及び光ヘッドの前記他の片側で前記ビーム集束部を囲む第２の反射部を備え、前記屈折部は前記反射器から入射するレーザー光を屈折させ、前記第２の反射部は前記屈折部により屈折されたレーザー光を前記第１の反射部側に反射させ、前記第１の反射部は前記第２の反射部から反射されたレーザー光を前記ビーム集束部にビームスポットに集束させる光ヘッドと、
前記光源から出射されたレーザー光を前記反射器に伝達し、前記反射器から反射されたレーザー光を前記光検出手段に伝達する光経路変更手段と、
前記光ヘッドが付着され、前記光ヘッドが前記ロードされた光ディスクの記録部から既設定の距離以内で前記ロードされた光ディスクに垂直な方向に動くよう前記光ヘッドを弾力的に支持する支持手段とを含み光ディスクドライブ。 - 前記光源、前記光検出手段及び前記光経路変更手段は前記ベースに固定された請求項５１に記載の光ディスクドライブ。
- 前記反射器は前記光経路変更手段から出射するレーザー光が前記光ヘッドの屈折部に実質的に垂直な方向に沿って前記屈折部に入射することを許容する請求項５１に記載の光ディスクドライブ。
- 前記反射器は前記屈折部と前記第１の反射部とが出会う部分に設けられた請求項５３に記載の光ディスクドライブ。
- 前記反射器が電磁気効果（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）を利用して前記光ヘッドの屈折部に対する前記反射器のチルト（ｔｉｌｔ）を調節するためのガルバノミラー（ｇａｌｖａｎｏ ｍｉｒｒｏｒ）である請求項５３に記載の光ディスクドライブ。
- 前記光ヘッドの精巧な（ｆｉｎｅ）トラッキング動作のために前記ガルバノミラーを駆動させるアクチュエータを含む請求項５５に記載の光ディスクドライブ。
- 前記光源、前記光検出手段及び前記光経路変更手段は前記支持手段に設けられた請求項５１に記載の光ディスクドライブ。
- 前記反射器は前記屈折部と前記第１の反射部とが出会う部分に設けられる請求項５１に記載の光ディスクドライブ。
- 前記反射器が電磁気効果（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）を利用して前記光ヘッドの屈折部に対する前記反射器のチルト（ｔｉｌｔ）を調節するためのガルバノミラー（ｇａｌｖａｎｏ ｍｉｒｒｏｒ）である請求項５８に記載の光ディスクドライブ。
- 前記光ヘッドの精巧なトラッキング動作のために前記ガルバノミラー（ｇａｌｖａｎｏ ｍｉｒｒｏｒ）を駆動させるアクチュエータを含む請求項５９に記載の光ディスクドライブ。
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