KR20040038902A - 광학 렌즈, 집광 렌즈, 광학 픽업 및 광기록 재생 장치 - Google Patents

광학 렌즈, 집광 렌즈, 광학 픽업 및 광기록 재생 장치 Download PDF

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KR20040038902A
KR20040038902A KR10-2003-7007674A KR20037007674A KR20040038902A KR 20040038902 A KR20040038902 A KR 20040038902A KR 20037007674 A KR20037007674 A KR 20037007674A KR 20040038902 A KR20040038902 A KR 20040038902A
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

자외 광 파장 영역에 있어서 고굴절율이면서 또한 저광 흡수 특성을 갖는 광학 렌즈, 니어필드 광기록 재생 방식에 적합한 집광 렌즈, 기록 매체에 조사되는 집광 스폿을 축소시킬 수 있어 기록 매체의 고기록 밀도화 및 대용량화에 대응할 수 있는 광학 픽업 및 이 광학 픽업을 구비하여 고기록 밀도의 광기록 재생을 행할 수 있는 광기록 재생 장치를 제공한다.
광학 렌즈는 HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여 구성된다.

Description

광학 렌즈, 집광 렌즈, 광학 픽업 및 광기록 재생 장치{OPTICAL LENS, CONDENSING LENS, OPTICAL PICKUP, AND OPTICAL RECORDING/REPRODUCING DEVICE}
콤팩트 디스크(CD), 미니 디스크(MD), 디지털 비디오 디스크(DVD)에 대표되는 광기록 매체(광자기 기록 매체를 포함함)는 음악 정보, 영상 정보, 데이터, 프로그램 등의 저장 매체로서 널리 이용되고 있다.
그러나, 음악 정보, 영상 정보, 데이터, 프로그램 등에 있어서의 한층 고음질화, 고화질화, 장시간화, 대용량화의 요구에 의해, 또한 대용량의 광기록 매체(광자기 기록 매체를 포함함) 및 그것을 기록 재생하는 광기록 재생 장치(광자기 기록 재생 장치를 포함함)가 요구되고 있다.
그래서, 상술한 요구에 대응하기 위해, 광기록 재생 장치(광자기 기록 재생 장치를 포함함)에 있어서는, 광원 예를 들어 반도체 레이저의 단파장화나 집광 렌즈의 개구수의 증대화가 도모됨으로써, 집광 렌즈를 거쳐서 수렴하는 광스폿의 소경화가 도모되고 있다.
예를 들어, 반도체 레이저에 관해서는 발진 파장이 종래의 적색 레이저의 635 ㎚로부터 400 ㎚ 대(帶)로 단파장화된 GaN 반도체 레이저가 실용화되어 있고, 이에 의해 광스폿의 소경화가 도모되고 있다.
또한, 예를 들어 그 이상의 단파장화에 대해서는, 소니 가부시끼가이샤제의 266 ㎚의 단일 파장의 빛을 연속 발진하는 원자외 고체 레이저 UW-1010 등이 발매되고 있고, 또한 광스폿의 소경화도 도모되고 있다. 또한, 그 이외에도 Nd : YAG 레이저의 2배파 레이저(266 ㎚ 대), 다이아몬드 레이저(235 ㎚ 대), GaN 레이저의 2배파 레이저(202 ㎚ 대) 등의 연구 및 개발이 진행되고 있다.
또한, 예를 들어 솔리드 이머젼 렌즈(SIL)에 대표되는 개구수가 큰 광학 렌즈를 사용하여 예를 들어 개구수 1 이상의 집광 렌즈를 실현하는 동시에, 이 집광 렌즈의 대물면을 기록 매체에 대해 광원의 파장 정도의 거리까지 근접시킴으로써 기록 재생을 행하는, 이른바 니어필드 광기록 재생 방식이 검토되고 있다.
이 니어필드 광기록 재생 방식에서는 기록 매체와 집광 렌즈와의 거리를 어떻게 하여 광학적인 콘택트 상태로 유지하는지가 중요하다.
또한, 광원으로부터 출사되어 집광 렌즈에 입사하는 광속의 직경이 작아짐에 따라서, 기록 매체와 집광 렌즈와의 거리도 매우 작아지므로, 집광 렌즈는 형상적으로 크게 제약되게 된다.
여기서, 상술한 집광 렌즈를 구비한 광학 픽업 주요부의 개략 구성도를 도12에 도시한다.
도12에 도시한 바와 같이, 이 광학 픽업에 있어서는 기록 매체(광기록 매체 혹은 광자기 기록 매체)(50)가 있는 대물측으로부터 차례로, 초반구형(반구형으로 더 부가한 형상)의 제1 광학 렌즈(51)와 제2 광학 렌즈(52)를 배치하여 이루어지는 집광 렌즈(53)가 설치되어 있다.
제1 광학 렌즈(51) 및 제2 광학 렌즈(52)는, 모두 유리(굴절율이 n = 2.0인 것, 혹은 굴절율이 n = 1.5인 SiO2유리)에 의해 형성되어 있다.
이 집광 렌즈(53)에 의해, 광속(L)을 수렴시켜 기록 매체(50)에 조사할 수 있다.
또한, 집광 렌즈(53)의 대물면 즉 제1 광학 렌즈(51)의 기록 매체(50)측의 면이 기록 매체(50)에 근접하고 있고, 전술한 니어필드 광기록 재생 방식의 집광 렌즈(53)로 되어 있다.
초반구형의 제1 광학 렌즈(51)는 광학 렌즈의 곡률 반경을 r, 광학 렌즈의 굴절율을 n, 광학 렌즈의 두께를 t라 하면, t = r(1 + 1/n)의 관계가 있다. 이 경우, 굴절율 n = 2.0일 때에는 t = 1.5r이 되며, 굴절율 n = 1.5일 때에는 t =1.667r이 된다.
또한, 제2 광학 렌즈(52)의 개구수에 의해 결정되는 제2 광학 렌즈(52)와 기록 매체(50)와의 거리를 WD라 하면, t < WD의 조건을 만족할 필요가 있다. 즉 굴절율 n = 2.0일 때에는 t = r(1 + 1/n) = 1.5r < WD의 조건, 굴절율 n = 1.5일 때에는 t = r(1 + 1/n) = 1.667r < WD의 조건을 만족할 필요가 있다.
따라서, 제1 광학 렌즈(51)와 제2 광학 렌즈(52)와의 거리(D)를, 적절하게 또한 용이하게 확보하기 위해서는 제1 광학 렌즈(51)에 있어서, 그 곡률 반경(r)을 가능한 한 작게 형성하는, 혹은 그 굴절율(n)이 가능한 한 커지도록 재료를 선정할 필요가 있다.
그러나, 제1 광학 렌즈(51)의 곡률 반경(r)은 광학 픽업의 조립 정밀도의 제약에 의해 1 ㎜ 정도 이하로 작게 할 수 없다.
니어필드 광기록 재생 방식에 있어서는, 집광 렌즈(53)가 일반적으로 대물측으로부터 차례로 배치된 제1 광학 렌즈(51)와 제2 광학 렌즈(52)와의 2매의 광학 렌즈의 조합에 의해 개구수 1 이상을 실현하고 있지만, 개구수가 커질수록 이들 제1 광학 렌즈(51) 및 제2 광학 렌즈(52)의 조립에 고정밀도가 요구되고, 또한 환경 변화에 대해서도 이 고정밀도를 유지하는 것이 요구된다.
그리고, 광학 렌즈의 곡률 반경이 지나치게 작으면, 2매의 광학 렌즈(51, 52)로 이루어지는 집광 렌즈(53)의 조립 정밀도를 높게 할 수 없게 되므로, 제1 광학 렌즈(51)의 곡률 반경(r)을 1 ㎜ 정도 이하로 작게 할 수 없다.
또한, 종래는 광학 렌즈의 재료로 유리를 사용하고 있었으므로, 광학 렌즈의굴절율(n)은 상술한 2.0 정도가 한계였다.
따라서, 제1 광학 렌즈(51)의 두께(t)는 1.5 ㎜ 정도가 한계이며, 그 이상 작게 할 수는 없었다.
또한, SiO2유리를 사용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율(n)은 상술한 1.5 정도가 한계이고, 제1 광학 렌즈(51)의 두께(t)는 1.667 ㎜ 정도가 한계가 되어, 그 이상 작게 할 수는 없었다.
한편, 이 니어필드 광기록 재생 방식에 있어서 고기록 밀도화를 실현하기 위해서는, 종래의 광기록 재생 방식과 마찬가지로, 광원의 출사 파장의 단파장화나 집광 렌즈의 개구수의 증대에 의해, 기록 매체에 조사되는 집광 스폿의 크기 및 면적을 축소시킬 필요가 있다. 여기서, 집광 스폿의 면적은 집광 렌즈 개구수의 제곱에 반비례하므로, 니어필드 광기록 재생 방식에 있어서의 고밀도화를 실현하기 위해서는, 집광 렌즈의 개구수를 증대시키는 것이 유효하다.
도12에 도시한 제1 광학 렌즈(51)가 초반구 광학 렌즈인 구성에 있어서, 니어필드 집광 렌즈(53)의 개구수(NA)는, NA = [제2 광학 렌즈(52)의 개구수] × [제1 광학 렌즈(51)의 굴절율(n)] × [제1 광학 렌즈(51)의 굴절율(n)]로 나타낸다.
전술한 바와 같이, 종래는 제1 및 제2 광학 렌즈(51, 52)의 재료로 유리를 사용하고 있었기 때문에, 제1 광학 렌즈(51)의 굴절율(n)은 2.0 정도가 한계였다. 이로 인해, 예를 들어 제2 광학 렌즈(52)의 개구수를 0.45라 하면, 니어필드 집광렌즈(53)의 개구수(NA)는 NA = 0.45 × 2.0 × 2.0 = 1.8이 되어, 그 이상 개구수(NA)를 증대시킬 수 없었다.
또한, 제1 및 제2 광학 렌즈(51, 52)의 재료로 SiO2유리를 사용한 경우에는, 제1 광학 렌즈(51)의 굴절율(n)은 1.5 정도가 한계이므로, 마찬가지로 예를 들어 제2 광학 렌즈(52)의 개구수를 0.45라 하면, 니어필드 집광 렌즈(53)의 개구수(NA)는 NA = 0.45 × 1.5 × 0.5 = 1.0이 되어, 이 이상 개구수(NA)를 증대시킬 수 없게 된다.
따라서, 유리 재료를 사용한 종래의 니어필드 집광 렌즈(53)에서는, 고기록 밀도화에 한계가 있었다.
또한, 종래는 420 ㎚ 이하의 파장에 있어서의 광학 렌즈 재료로, 상술한 솔리드 이머젼 렌즈(SIL)에 적합한 저광 흡수성 및 결정 등축성을 더불어 갖는 재료는 명확하게 되어 있지 않았다.
상술한 문제의 해결을 위해, 본 발명에 있어서는 자외광 파장 영역에 있어서 고굴절율이면서 또한 저광 흡수 특성을 갖는 광학 렌즈, 이 광학 렌즈를 이용하여 니어필드 광기록 재생 방식에 적합한 집광 렌즈, 이 집광 렌즈를 구비하여 이루어지고, 기록 매체에 조사되는 집광 스폿을 축소시킬 수 있어, 기록 매체의 고기록 밀도화 및 대용량화에 대응할 수 있는 광학 픽업 및 이 광학 픽업을 구비하여 고기록 밀도의 광기록 재생을 행할 수 있는 광기록 재생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 광학 렌즈, 복수의 광학 렌즈로 이루어지는 집광 렌즈, 광원과 복수의 광학 렌즈로 이루어지는 집광 렌즈를 적어도 구비한 광학 픽업 및 이 광학 픽업을 구비하여 이루어지는 광기록 재생 장치(광자기 기록 재생 장치를 포함함)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 광학 렌즈의 굴절율이 큰 재료를 이용하거나, 혹은 파장 420 ㎚ 이하의 자외광 파장 영역에 있어서 광학 렌즈의 광흡수가 작고, 또한 결정 등축성의 재료를 이용하여, 이에 의해 광학 렌즈의 개구수를 크게 하여, 광기록 매체(광자기 기록 매체를 포함함)에 기록 재생을 행하는, 소위 니어필드 광기록 재생 방식에 적합한 광학 렌즈, 집광 렌즈, 광학 픽업 및 광기록 재생 장치(광자기 기록 재생 장치를 포함함)에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 일실시 형태의 광학 픽업 주요부의 개략 구성도이다.
도2는 도1의 광학 픽업의 광학계의 일형태를 도시한 도면이다.
도3은 도1 및 도2의 집광 렌즈의 제어 구동 수단으로서 2축 액튜에이터를 채용한 개략 구성도이다.
도4는 도1 및 도2의 집광 렌즈의 제어 구동 수단으로서 슬라이더를 채용한 개략 구성도이다.
도5는 슬라이더에 미러를 설치한 경우의 개략 구성도이다.
도6은 제1 광학 렌즈 형상의 일형태를 도시한 도면이다.
도7은 제1 광학 렌즈 형상의 일형태를 도시한 도면이다.
도8은 제1 광학 렌즈 형상의 일형태를 도시한 도면이다.
도9는 제1 광학 렌즈 형상의 일형태를 도시한 도면이다.
도10은 제1 광학 렌즈 형상의 일형태를 도시한 도면이다.
도11은 제1 광학 렌즈 형상의 일형태를 도시한 도면이다.
도12는 니어필드 광기록 방식의 집광 렌즈를 구비한 광학 픽업 주요부의 개략 구성도이다.
도13은 제1 실시예 및 제1 비교예의 굴절율의 파장 의존성을 비교한 도면이다.
도14는 제2 실시예 및 제2 비교예의 굴절율의 파장 의존성을 비교한 도면이다.
도15는 제2 실시예 및 제2 비교예의 흡수 계수의 파장 의존성을 비교한 도면이다.
도16은 제3 실시예 및 제3 비교예의 굴절율의 파장 의존성을 비교한 도면이다.
도17은 제3 실시예의 흡수 계수의 파장 의존성을 도시한 도면이다..
도18a는 제4 실시예의 굴절율의 파장 의존성을 도시한 도면이다.
도18b는 제3 비교예의 굴절율의 파장 의존성을 도시한 도면이다.
도19a는 제11 실시예의 굴절율의 파장 의존성을 도시한 도면이다.
도19b는 제12 실시예의 굴절율의 파장 의존성을 도시한 도면이다.
도20a는 제13 실시예의 굴절율의 파장 의존성을 도시한 도면이다.
도20b는 제14 실시예의 굴절율의 파장 의존성을 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 제1 광학 렌즈
12 : 제2 광학 렌즈
13 : 집광 렌즈
16 : 2축 액튜에이터
21 : 슬라이더
22 : 짐발
23 : 미러
25 : 자기 코일
30 : 기록 매체(광기록 매체 또는 광자기 기록 매체)
본 발명은 적어도 광원과, 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는 집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업이며, 광원에 의해 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고, 집광 렌즈가 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하고, 광원으로부터 출사되는 빛에 대한 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하인 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 광학 픽업이다.
또한 본 발명은 상기 광학 픽업에 있어서, 광원을 GaN 반도체 레이저로 구성한다.
또한 본 발명은 상기 광학 픽업에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하는 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 집광 렌즈를 구성한다.
상술한 본 발명의 광학 픽업의 구성에 따르면, 광학 렌즈가 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하므로, 광원으로부터 출사되는 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대해, 높은 굴절율(2.6 정도 이상) 및 높은 투과율을 갖는다. 이에 의해, 광원으로부터 출사되는 빛을 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장 즉 종래의 가시광 영역의 광원보다도 짧은 파장으로서 집광 스폿을 축소화시키는 동시에, 광학 렌즈의 굴절율이 높음에 따라 집광 렌즈의 개구수를 크게 하여, 집광 스폿을 더욱 축소화시킬 수 있다.
또한, 광학 렌즈의 광원으로부터 출사되는 빛(390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장)에 대한 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하이므로, 빛의 손실이 적어져 광기록 재생의 효율을 높게 할 수 있다.
본 발명은 적어도 광원과, 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는 집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업을 구비하고, 기록 매체에 대해 기록 재생을 행하는 광기록 재생 장치이며, 광원에 의해 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고, 집광 렌즈가 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하고, 광원으로부터 출사되는 빛에 대한 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하인 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 광기록 재생 장치이다.
또한 본 발명은 상기 광기록 재생 장치에 있어서, 광원을 GaN 반도체 레이저로 구성한다.
또한 본 발명은 상기 광기록 재생 장치에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하는 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 집광 렌즈를 구성한다.
상술한 본 발명의 광기록 재생 장치의 구성에 따르면, 상술한 본 발명의 광학 픽업을 구비하고, 기록 매체에 대해 기록 재생이 행해지는 구성으로 함으로써, 기록 매체에 대해 효율적으로 높은 기록 밀도로 광기록 재생을 행하는 것이 가능해진다.
본 발명은, HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2-Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈이다.
상술한 본 발명의 광학 렌즈의 구성에 따르면, HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하여 구성하고 있음으로써, 이 광학 재료가 자외광 파장 영역에 있어서 높은 굴절율 및 높은 투과율을 갖고 있으므로, 자외광 파장 영역에 있어서 높은 굴절율 및 낮은 흡수 특성을 갖는 광학 렌즈를 구성하는 것이 가능해진다.
본 발명은 HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 집광 렌즈이다.
또한 본 발명은 상기 집광 렌즈에 있어서, 광학 재료로 이루어지거나 또는 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈를, 광축을 합치시켜 배치한 구성으로 한다.
상술한 본 발명의 집광 렌즈의 구성에 따르면, 상술한 본 발명의 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있음으로써, 자외광 파장 영역에서 높은 굴절율 및 낮은 흡수 특성을 갖는 집광 렌즈를 구성하는 것이 가능해지는 동시에, 광학 렌즈의 굴절율이 높음으로써 집광 렌즈의 개구수를 크게 하여, 집광 렌즈에 의해 입사광이 집광된 스폿을 축소화시킬 수 있다.
본 발명은 적어도 광원과, 이 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는 집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업이며, 광원에 의해 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고, 집광 렌즈가 HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 광학 픽업이다.
또한 본 발명은 상기 광학 픽업에 있어서, 광학 재료로 이루어지거나 또는 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈의 광원으로부터 출사되는 빛에 대한 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하인 구성으로 한다.
또한 본 발명은 상기 광학 픽업에 있어서, 광원을 GaN 반도체 레이저로 구성한다.
또한 본 발명은 상기 광학 픽업에 있어서, 광원을 Nd : YAG 레이저의 2배파 레이저, GaN 레이저의 2배파 레이저, Ar 가스 레이저, 다이아몬드 레이저 중 어느 하나로 구성한다.
또한 본 발명은 상기 광학 픽업에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 광학 재료로 이루어지거나 또는 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 집광 렌즈를 구성한다.
상술한 본 발명의 광학 픽업의 구성에 따르면, 집광 렌즈가 상술한 본 발명의 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있으므로, 광원으로부터 출사되는 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대해, 높은 굴절율 및 높은 투과율을 갖는다. 이에 의해, 광원으로부터 출사되는 빛을 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장 즉 종래의 가시광 영역의 광원보다도 짧은 자외광 파장 영역의 빛으로서 집광 스폿을 축소화시키는 동시에, 광학 렌즈의 굴절율이 높음으로써 집광 렌즈의 개구수를 크게 하여, 더욱 집광 스폿을 축소화시킬 수 있다.
본 발명은 적어도 광원과, 이 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는 집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업을 구비하고, 기록 매체에 대해 기록 재생을 행하는 광기록 재생 장치이며, 광원에 의해 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고, 집광 렌즈가 HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 광기록 재생 장치이다.
또한 본 발명은 상기 광기록 재생 장치에 있어서, 광학 재료로 이루어지거나또는 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈의 광원으로부터 출사되는 빛에 대한 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하인 구성으로 한다.
또한 본 발명은 상기 광기록 재생 장치에 있어서, 광원을 GaN 반도체 레이저로 구성한다.
또한 본 발명은 상기 광기록 재생 장치에 있어서, 광원을 Nd : YAG 레이저의 2배파 레이저, GaN 레이저의 2배파 레이저, Ar 가스 레이저, 다이아몬드 레이저 중 어느 하나로 구성한다.
또한 본 발명은 상기 광기록 재생 장치에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 광학 재료로 이루어지거나 또는 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 집광 렌즈를 구성한다.
상술한 본 발명의 광기록 재생 장치의 구성에 따르면, 상술한 본 발명의 광학 픽업을 구비하여, 기록 매체에 대해 기록 재생이 행해지는 구성으로 함으로써, 기록 매체에 대해 효율 좋게 높은 기록 밀도로 광기록 재생을 행하는 것이 가능해진다.
본 발명은, BaF2, CaF2, LiF, NaF로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈이다.
상술한 본 발명의 광학 렌즈의 구성에 따르면, BaF2, CaF2, LiF, NaF로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하여 구성하고 있음으로써, 이 광학 재료가 자외광 파장 영역에 있어서 높은 투과율을 갖고 있으므로, 자외광 파장 영역에서 낮은 흡수 특성을 갖는 광학 렌즈를 구성하는 것이 가능해진다. 또한, 이 광학 재료는 그 결정계가 등축정계이므로, 결정축의 방향을 염려하는 일 없이 용이하게 가공할 수 있으므로, 저렴한 가공 비용으로 광학 렌즈를 제조하는 것이 가능하다.
본 발명은, BaF2, CaF2, LiF, NaF로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 집광 렌즈이다.
또한 본 발명은 상기 집광 렌즈에 있어서, 광학 재료로 이루어지거나 또는 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈를, 광축을 합치시켜 배치한 구성으로 한다.
상술한 본 발명의 집광 렌즈의 구성에 따르면, 상술한 본 발명의 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있음으로써, 자외광 파장 영역에서 낮은 흡수 특성을 갖는 집광 렌즈를 구성하는 것이 가능해지는 동시에, 광학 렌즈의 가공 비용이 저렴함으로써 집광 렌즈를 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.
본 발명은 적어도 광원과, 이 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는 집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업이며, 광원에 의해 100 내지 420 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고, 집광 렌즈가 BaF2, CaF2, LiF, NaF로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는광학 픽업이다.
또한 본 발명은 상기 광학 픽업에 있어서, 광원을 GaN 반도체 레이저로 구성한다.
또한 본 발명은 상기 광학 픽업에 있어서, 광원을 Nd : YAG 레이저의 2배파 레이저, GaN 레이저의 2배파 레이저, Ar 가스 레이저, 다이아몬드 레이저 중 어느 하나로 구성한다.
또한 본 발명은 상기 광학 픽업에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 광학 재료로 이루어지거나 또는 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 집광 렌즈를 구성한다.
상술한 본 발명의 광학 픽업의 구성에 따르면, 집광 렌즈가 상술한 본 발명의 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있음으로써, 광원으로부터 출사되는 100 내지 420 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대해, 높은 투과율을 갖는다. 이에 의해, 광원으로부터 출사되는 빛을 100 내지 420 ㎚ 범위 내의 파장 즉 종래의 가시광 영역의 광원보다도 짧은 자외광 파장 영역의 빛으로서 집광 스폿을 축소화시킬 수 있다.
본 발명은 적어도 광원과, 이 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는 집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업을 구비하고, 기록 매체에 대해 기록 재생을 행하는 광기록 재생 장치이며, 광원에 의해 100 내지 420 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고, 집광 렌즈가 BaF2, CaF2, LiF, NaF로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 광기록 재생 장치이다.
또한 본 발명은 상기 광기록 재생 장치에 있어서, 광원을 GaN 반도체 레이저로 구성한다.
또한 본 발명은 상기 광기록 재생 장치에 있어서, 광원을 Nd : YAG 레이저의 2배파 레이저, GaN 레이저의 2배파 레이저, Ar 가스 레이저, 다이아몬드 레이저 중 어느 하나로 구성한다.
또한 본 발명은 상기 광기록 재생 장치에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 광학 재료로 이루어지거나 또는 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 집광 렌즈를 구성한다.
상술한 본 발명의 광기록 재생 장치의 구성에 따르면, 상술한 본 발명의 광학 픽업을 구비하여, 기록 매체에 대해 기록 재생이 행해지는 구성으로 함으로써, 기록 매체에 대해 효율 좋게 높은 기록 밀도로 광기록 재생을 행하는 것이 가능해진다.
우선, 본 발명의 구체적인 실시 형태의 설명에 앞서서, 본 발명의 개요를 설명한다.
본 발명에 있어서는 제1 구성으로서, 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하는 광학 렌즈를 이용한다. 즉 광학 렌즈가 티탄산 스트론튬 이외의 다른 성분을 포함하고 있어도 좋다. 이하, 이 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하는 광학 렌즈를 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈라 칭한다.
티탄산 스트론튬은, 일반적인 화학식이 SrTiO3이다. 본 발명에 있어서, 티탄산 스트론튬은 Sr : Ti : O의 몰비(조성비)가 1 : 1 : 3인 것 뿐만 아니라, 그 이외의 조성인 것도 포함한다.
바람직하게는, 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈를 티탄산 스트론튬 단결정으로 구성한다. 이에 의해, 다결정 재료와 같은 입계나, 유리 재료와 같은 맥리(脈理)가 없기 때문에, 입사광의 산란이나 흡수를 일으키지 않게 되는 이점을 갖는다.
또한, 주성분의 티탄산 스트론튬에 첨가되는 다른 성분으로서는, 예를 들어 굴절율 증대 혹은 투과율 증대를 위해 Ta, Ca, Zr, K, Ba 등을 들 수 있다. 이들 성분을 첨가해도 단결정으로 할 수 있으므로, 광학 렌즈 재료로서 적합하다.
또한, 티탄산 스트론튬(SrTiO3)은 그 결정 구조가 입방정이므로, 결정축에 따르지 않고 굴절율이 전방향에서 일정한 광학적 등방성을 갖고 있다.
이로 인해, 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈를 제작할 때에, 결정축 방향을 염려하지 않고 절단, 가공, 연마를 행할 수 있다.
따라서, 유리 재료와 동일 정도의 비용으로 가공하는 것이 가능하다.
또한, 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈를 구성하는 단결정은 벨누이법 등으로 제작할 수 있다. 벨누이법은, 공업 용도로서 비교적 큰 단결정을 단시간에 육성 할 수 있어, 양산성이 있는 결정 육성 방법이다.
또한, 본 발명에서는 상술한 광학 렌즈 즉 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 집광 렌즈를 구성한다.
즉, 다음 A 내지 C 중 어느 하나의 구성의 집광 렌즈를 구성한다.
A. 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈 하나로 이루어지는 집광 렌즈
B. 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈를 복수 조합한 집광 렌즈
C. 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈와 다른 재료의 광학 렌즈를 조합한 집광 렌즈
또한, C의 구성에 있어서는 복수의 광학 렌즈 중 가장 대물측 즉 가장 기록 매체측에, 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈를 배치한다.
또한, 광원으로서 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛을 출사하는 광원을 이용한다. 즉, 종래의 가시광 영역의 파장(예를 들어 635 ㎚)의 빛을 출사하는 광원보다도, 짧은 파장의 빛을 출사하는 광원을 이용한다. 이러한 광원으로서는, 예를 들어 GaN 반도체 레이저를 들 수 있다.
그리고, 이 광원과 상술한 집광 렌즈를 적어도 구비하여 광학 픽업을 구성한다.
이에 의해, 광원으로부터 출사되는 빛을 단파장화하여 집광 렌즈에 의한 집광 스폿을 작게 할 수 있다.
또한, 티탄산 스트론튬이 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대해 2.6 정도로 높은 굴절율을 가지므로, 집광 렌즈의 개구수를 크게 할 수 있게 된다. 이 집광 렌즈의 개구수를 크게 함에 따라서도, 집광 스폿을 작게 할 수 있으므로, 광원의 단파장화와 맞추어 고기록 밀도화에 대응하는 것이 가능해진다.
또한, 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈는 상술한 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대한 광투과성(광투과율)이 우수하다.
본 발명에 있어서는, 또한 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈의 광원으로부터 출사되는 빛(390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛)에 대한 흡수 계수를 2.0 ㎝-1이하로 한다.
이에 의해, 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈에 의한 빛의 손실이 적어져 광기록 재생의 효율을 높게 할 수 있다.
흡수 계수는 작은 것이 바람직하고, 바람직하게는 흡수 계수를 0.1 ㎝-1이하로 하여 광학 렌즈에 의한 손실이 거의 없게 된다. 흡수 계수를 0.1 ㎝-1로 하면, 5 ㎜의 두께의 광학 렌즈로 내부 투과율을 95 ％ 이상으로 할 수 있다.
그런데, 단결정 티탄산 스트론튬의 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대한 굴절율은 거의 동일하지만, 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대한 흡수 계수는 결정에 따라 다르다.
따라서, 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하가 되도록, 티탄산 스트론튬으로 된 광학렌즈의 조성이나 제조 조건 등을 제어할 필요가 있다.
예를 들어 산소 결함 농도나 티탄산 스트론튬의 Sr/Ti의 조성비를 제어 및 최적화함으로써, 흡수 계수를 2.0 ㎝-1이하로 작게 할 수 있다.
산소 결함 농도는, 단결정의 결정 육성 후에 산소 분위기 속에서 열처리하는 시간을 변경함으로써 조정할 수 있다.
Sr/Ti의 조성비를 예를 들어 1보다 작게 함으로써(Ti 농후의 조성으로 함), 흡수 계수를 작게 제어할 수 있다.
또한, 티탄산 스트론튬에 Ta, Ca, Zr, K, Ba 등의 첨가물을 첨가함으로써도 흡수 계수를 제어하는 것이 가능하다.
그리고, 티탄산 스트론튬은 높은 굴절율을 가지므로, 상술한 바와 같이 집광 렌즈의 개구수를 크게(예를 들어 2.0 이상) 할 수 있고, 집광 렌즈의 소형화나 박형화가 가능해진다.
이에 의해, 비교적 낮은 비용으로 광학 픽업 장치나 광기록 재생 장치 등에 탑재가 가능하다.
또한, 대물측으로부터 차례로, 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈(티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈 혹은 다른 재료의 광학 렌즈)를, 광축을 합치시켜 배치한 구성으로 한 경우, 즉 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈를 포함하는 복수의 광학 렌즈에 의해 집광 렌즈를 구성한 전술한 B 또는 C의 구성에서는 집광 렌즈로 입사하는 광속의 직경을 작게 하는 것이 가능해진다.
이것은, 대물측에 배치한 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈의 굴절율이 높기 때문에, 동일한 집광 렌즈의 개구수(예를 들어 2.0)를 실현하기 위해 필요한 다른 광학 렌즈의 개구수를 작게 하는 것이 가능해지며, 이 밖의 광학 렌즈의 곡률 반경을 작게 하는 것이 가능해지기 때문이다. 곡률 반경이 작아지면, 입사하는 광속의 직경을 작게 해도, 다른 광학 렌즈로부터 기록 매체까지의 거리를 충분히 확보하여 복수의 광학 렌즈로 구성된 집광 렌즈에 있어서 높은 조립 정밀도를 실현할 수 있다.
이와 같이 집광 렌즈로 입사하는 광속의 직경을 작게 하는 것이 가능해지므로, 광기록 매체의 포커싱 방향이나 트래킹 방향으로 제어 구동되는 집광 렌즈의 소형 경량화를 도모할 수 있는 동시에, 포커싱 서보나 트래킹 서보나 시크 시간 등의 서보 특성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 발명에 의해 광원의 단파장화 및 기록 매체의 고밀도화 및 대용량화에 대응하는 광학 픽업 및 광기록 재생 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서는, 제2 구성으로서 HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 이용한다. 즉 광학 렌즈가 선택된 광학 재료 이외의 다른 성분을 포함하고 있어도 좋다. 이하, 이 선택된 광학 재료로 이루어지거나 또는 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈라 칭한다. 이 중, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3의 각 광학 재료는, HfO2에 대해 굴절율 증대 혹은 투과율 증대를 위해 Y2O3, TiO2, Sc2O3, Nd2O3, Ln2O3(란타노이드 산화물)을 가한 것이다.
또한, 상술한 각 광학 재료는 일반적인 화학식인 화학 양론적 조성인 것 뿐만 아니라, 그 이외의 조성인 것도 포함한다. 또한, 미량의 불순물이 포함되어 있는 것도 포함한다.
바람직하게는, 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈를 광학 재료의 단결정으로 구성한다. 이에 의해, 다결정 재료와 같은 입계나, 유리 재료와 같은 맥리가 없기 때문에, 입사광의 산란이나 흡수를 일으키지 않게 되는 이점을 갖는다.
또한, HfO2의 결정 구조가 입방정이므로, 결정축에 따르지 않고 굴절율이 전방향에서 일정한 광학적 등방성을 갖고 있다. 마찬가지로, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3의 각 광학 재료의 결정 구조도, 입방정 혹은 입방정에 준하는 구조(WO3인 경우)이므로, 결정축에 따르지 않고 굴절율이 전방향에서 일정한 광학적 등방성을 갖고 있다.
이로 인해, 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈를 제작할 때에, 결정축 방향을 염려하지 않고 절단, 가공, 연마를 행할 수 있다.
따라서, 유리 재료와 동일 정도의 비용으로 가공하는 것이 가능하다.
또한, 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈를 구성하는 광학 재료는, 증착,스패터, 전자선 증착, 인상법(CZ법), 벨누이법, 부유 대역법(FZ법), 브릿지맨법, 플랙스법, 톱시드법(TSSG법), 용매 이동 부유 대역법(TSFZ법), 레이저 어닐법, 열결정화(고상 성장)법, 기상 성장(Chemical Vapor Deposition : CVD)법, 플라즈마 CVD법 등으로 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상술한 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 집광 렌즈를 구성한다.
즉, 다음 A 내지 C 중 어느 하나의 구성의 집광 렌즈를 구성한다.
A. 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈 하나로 이루어지는 집광 렌즈
B. 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈를 복수 조합한 집광 렌즈
C. 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈와 다른 재료의 광학 렌즈를 조합한 집광 렌즈
또한, C의 구성에 있어서는 복수의 광학 렌즈 중 가장 대물측 즉 가장 기록 매체측에, 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈를 배치한다.
또한, 본 발명에서는 광원으로서 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛을 출사하는 광원을 이용한다. 즉, 종래의 가시광 영역의 파장(예를 들어 635 ㎚)의 빛을 출사하는 광원보다도, 짧은 파장의 빛을 출사하는 광원을 이용한다. 이러한 광원으로서는, 예를 들어 GaN 반도체 레이저 외에, Nd : YAG 레이저의 2배파 레이저, GaN 레이저의 2배파 레이저, Ar 가스 레이저, 다이아몬드 레이저 등을 들 수 있다.
그리고, 이 광원과 상술한 집광 렌즈를 적어도 구비하여 광학 픽업을 구성한다.
이에 의해, 광원으로부터 출사되는 빛을 단파장화하여 집광 렌즈에 의한 집광 스폿을 작게 할 수 있다.
또한, 상술한 선정된 고굴절율 광학 재료가 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대해 높은 굴절율을 갖고, 종래의 유리나 불화물과 비교하여 굴절율이 높으므로, 집광 렌즈의 개구수를 크게 할 수 있게 된다. 이 집광 렌즈의 개구수를 크게 함으로써도, 집광 스폿을 작게 할 수 있으므로, 광원의 단파장화와 맞추어 고기록 밀도화에 대응하는 것이 가능해진다.
상술한 선정된 고굴절율 광학 재료로서, HfO2를 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율을 2.0 이상으로 크게 하는 것이 가능해져, 파장 190 ㎚보다 장파장의 빛에 대한 광투과성(광투과율)이 우수하다.
마찬가지로, HfO2- Y2O3을 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 1.8 이상이 되어, 파장 250 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
HfO2- TiO2를 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 2.15 이상이 되어, 파장 350 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
HfO2- Sc2O3을 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 1.75 이상이 되어, 파장 300 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
HfO2- Nd2O3을 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 1.80 이상이 되어, 파장 350 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
HfO2- Ln2O3을 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 1.90 이상이 되어, 파장 250 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
Sc2O3을 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 1.85 이상이 되어, 파장 250 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
MgO를 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 1.71 이상이 되어, 파장 190 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
Y2O3을 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 1.75 이상이 되어, 파장 300 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
WO3을 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 2.0 이상이 되어, 파장 280 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
Gd2O3을 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 1.88 이상이 되어, 파장 350 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
Eu2O3을 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 1.9 이상이 되어, 파장 350 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
Dy2O3을 채용한 경우에는 광학 렌즈의 굴절율이 1.86 이상이 되어, 파장 300 ㎚보다 장파장으로 광투과성(광투과율)이 우수하다.
또한, 상술한 선택된 광학 재료를 이용한 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈는, 상술한 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대한 광투과성(광투과율)이우수하다.
본 발명에 있어서는, 또한 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈의 광원으로부터 출사되는 빛(190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛)에 대한 흡수 계수를 2.0 ㎝-1이하로 한다.
이에 의해, 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈에 의한 빛의 손실이 적어져 광기록 재생의 효율을 높게 할 수 있다.
흡수 계수는 작은 것이 바람직하고, 바람직하게는 흡수 계수를 0.1 ㎝-1이하로서 광학 렌즈에 의한 손실이 거의 없도록 한다. 흡수 계수를 0.1 ㎝-1이라 하면, 5 ㎜ 두께의 광학 렌즈로 내부 투과율을 95 ％ 이상으로 할 수 있다.
그런데, 각 광학 재료에 대해, 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대한 굴절율은 결정에 상관 없이 거의 일정하지만, 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대한 흡수 계수는 결정에 따라 다른 경우가 있다.
따라서, 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하가 되도록, 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈의 조성이나 제조 조건 등을 제어하는 것이 바람직하다.
예를 들어 산소 결함 농도나 조성비를 제어 및 최적화함으로써, 흡수 계수를 2.0 ㎝-1이하로 작게 할 수 있다.
산소 결함 농도는, 단결정의 결정 육성 후에 산소 분위기 속에서 열처리하는시간을 변경함으로써 조정할 수 있다.
그리고, 상술한 각 광학 재료는 높은 굴절율을 가지므로, 상술한 바와 같이 집광 렌즈의 개구수를 크게(예를 들어 1.5 이상) 할 수 있고, 집광 렌즈의 소형화나 박형화가 가능해진다.
이에 의해, 비교적 낮은 비용으로 광학 픽업 장치나 광기록 재생 장치 등에 탑재가 가능하다.
또한, 대물측으로부터 차례로, 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈(고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈 혹은 다른 재료의 광학 렌즈)를, 광축을 합치시켜 배치한 구성으로 한 경우, 즉 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈를 포함하는 복수의 광학 렌즈에 의해 집광 렌즈를 구성한 전술한 B 또는 C의 구성에서는 집광 렌즈에 입사하는 광속의 직경을 작게 하는 것이 가능해진다.
이것은, 대물측에 배치한 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈의 굴절율이 높으므로, 동일한 집광 렌즈의 개구수(예를 들어 2.0)를 실현하기 위해 필요한 다른 광학 렌즈의 개구수를 작게 할 수 있게 되고, 이 밖의 광학 렌즈의 곡률 반경을 작게 하는 것이 가능해지기 때문이다. 곡률 반경이 작아지면, 입사하는 광속의 직경을 작게 해도, 다른 광학 렌즈로부터 기록 매체까지의 거리를 충분히 확보하여 복수의 광학 렌즈로 구성된 집광 렌즈에 있어서 높은 조립 정밀도를 실현할 수 있다.
이와 같이 집광 렌즈에 입사하는 광속의 직경을 작게 할 수 있게 되므로, 광기록 매체의 포커싱 방향이나 트래킹 방향으로 제어 구동되는 집광 렌즈의 소형 경량화를 도모할 수 있는 동시에, 포커싱 서보나 트래킹 서보나 시크 시간 등의 서보특성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 발명에 의해 광원의 단파장화(예를 들어 파장 190 내지 420 ㎚) 및 기록 매체의 고밀도화 및 대용량화에 대응하는 광학 픽업 및 광기록 재생 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서는, 제3 구성으로서 BaF2, CaF2, LiF, NaF로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 이 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 이용한다. 즉 광학 렌즈가 선택된 광학 재료 이외의 다른 성분을 포함하고 있어도 좋다. 이하, 이 선택된 광학 재료로 이루어지거나 또는 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈라 칭한다.
또한, 상술한 각 광학 재료는 일반적인 화학식인 화학 양론적 조성인 것 뿐만 아니라, 그 이외의 조성인 것도 포함한다. 또한, 미량의 불순물이 포함되어 있는 것도 포함한다.
바람직하게는, 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈를 광학 재료의 단결정으로 구성한다. 이에 의해 다결정 재료와 같은 입계나, 유리 재료와 같은 맥리가 없으므로, 입사광의 산란이나 흡수를 일으키지 않게 되는 이점을 갖는다.
또한, BaF2의 결정 구조가 입방정이므로, 결정축에 상관 없이 굴절율이 전방향으로 일정한 광학적 등방성을 갖고 있다. 마찬가지로, CaF2, LiF, NaF의 각 광학 재료의 결정 구조도 입방정이므로, 결정축에 상관 없이 굴절율이 전방향으로 일정한 광학적 등방성을 갖고 있다.
이로 인해, 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈를 제작할 때에, 결정축 방향을 염려하지 않고 절단, 가공, 연마를 행할 수 있다.
따라서, 유리 재료와 동일 정도의 저렴한 비용으로 가공하는 것이 가능하다.
이에 의해, 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈를 이용한 집광 렌즈와, 예를 들어 GaN 반도체 레이저를 이용한 광원을 이용하여 광학 픽업이나 광기록 재생 장치를 구성하면, 광원의 단파장화 및 집광 렌즈의 저가공 비용화에 매우 유효하고, 광기록 매체의 고밀도화 및 고용량화에 기여할 수 있다.
또한, 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈를 구성하는 광학 재료는, 브릿지맨 - Stockbarger법 등으로 제작할 수 있어, 고품질이고 또한 대구경인 단결정을 비교적 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상술한 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 집광 렌즈를 구성한다.
즉, 다음 A 내지 C 중 어느 하나의 구성의 집광 렌즈를 구성한다.
A. 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈 하나로 이루어지는 집광 렌즈
B. 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈를 복수 조합한 집광 렌즈
C. 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈와 다른 재료의 광학 렌즈를 조합한 집광 렌즈
또한, C의 구성에 있어서는 복수의 광학 렌즈 중 가장 대물측 즉 가장 기록 매체측에, 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈를 배치한다.
또한, 본 발명에서는 광원으로서, 100 내지 420 ㎚ 범위 내의 파장의 빛을 출사하는 광원을 이용한다. 즉, 종래의 가시광 영역의 파장(예를 들어 635 ㎚)의 빛을 출사하는 광원보다도, 짧은 파장의 빛을 출사하는 광원을 이용한다. 이러한 광원으로서는, 예를 들어 GaN 반도체 레이저 외에, Nd : YAG 레이저의 2배파 레이저, GaN 레이저의 2배파 레이저, Ar 가스 레이저, 다이아몬드 레이저 등을 들 수 있다.
그리고, 이 광원과 상술한 집광 렌즈를 적어도 구비하여 광학 픽업을 구성한다.
이에 의해, 광원으로부터 출사되는 빛을 단파장화하여 집광 렌즈에 의한 집광 스폿을 작게 할 수 있다.
또한, 상술한 선정된 불화물 광학 재료가 100 내지 420 ㎚ 범위 내의 파장의 빛에 대해 광흡수가 작고, 종래의 유리 재질이나 산화물과 비교하여 특히 광흡수가 작으므로, 예를 들어 GaN 반도체 레이저의 발진 파장인 390 내지 420 ㎚에 대해 내부 투과율 95 ％ 이상을 갖는다.
상술한 선정된 불화물 광학 재료로서, BaF2재료를 채용하여 광학 렌즈를 구성한 경우에는, 종래의 유리나 산화물로 이루어지는 광학 렌즈에서는 한계였던, 파장 420 ㎚ 이하의 자외 파장 영역에 있어서 광흡수성을 매우 작게 하는 것이 가능해진다. 또한, 파장 150 ㎚보다 장파장의 빛에 대한 광투과성(광투과율)이 우수하므로, BaF2재료를 이용한 광학 렌즈를 이용하여 광학 픽업이나 광기록 재생 장치를구성함으로써, 광원에 대한 기록 재생의 광효율을 높이는 것이 가능해진다.
또한, BaF2재료를 채용하여 광학 렌즈를 구성한 경우에는, 그 결정계를 등축정계로 할 수 있고, 예를 들어 반구 혹은 초반구의 광학 렌즈를 제작하는 공정에서, 결정축의 방향을 염려하는 일 없이 가공, 연마, 절단할 수 있으므로, 종래의 유리 재료와 동일 정도의 저렴한 가공 비용으로 광학 렌즈를 제작하는 것이 가능해진다.
마찬가지로, CaF2재료를 채용하여 광학 렌즈를 구성한 경우에는, 파장 130 ㎚보다 장파장의 빛에 대한 광투과성(광투과율)이 우수하며, 결정계를 등축정계로 할 수 있다.
마찬가지로, LiF 재료를 채용하여 광학 렌즈를 구성한 경우에는, 파장 110 ㎚보다 장파장의 빛에 대한 광투과성(광투과율)이 우수하며, 결정계를 등축정계로 할 수 있다.
마찬가지로, NaF 재료를 채용하여 광학 렌즈를 구성한 경우에는, 파장 140 ㎚보다 장파장의 빛에 대한 광투과성(광투과율)이 우수하며, 결정계를 등축정계로 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의해 광원의 단파장화(예를 들어 파장 100 내지 420 ㎚) 및 기록 매체의 고밀도화 및 대용량화에 대응하는 광학 픽업 및 광기록 재생 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 광학 픽업은 재생만을 행하는 재생 전용, 기록만을 행하는기록 전용, 기록과 재생의 양쪽을 행할 수 있는 기록 재생용을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 광학 픽업은 광자기 기록 매체에 대해 광자기 기록 재생을 행하는 것도 포함하고, 광자기 기록 방식과 니어필드 광재생 방식을 조합한 구성 예를 들어 광학 픽업의 일부에 자기 코일 등을 조립한 것을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 광기록 재생 장치는 재생만을 행하는 재생 전용 장치, 기록만을 행하는 기록 전용 장치, 기록과 재생의 양쪽을 행할 수 있는 기록 재생용 장치를 포함하는 것이다.
그리고, 본 발명을, 예를 들어 도12에 도시한 구성과 같이 대물측으로부터 차례로 배치된 제1 광학 렌즈와 제2 광학 렌즈로 구성된 집광 렌즈가 보유 지지된, 이른바 니어필드 광기록 재생 방식을 채용하는 광학 픽업 및 이 광학 픽업을 구비하는 광기록 재생 장치에 적용할 수 있다.
이하, 본 구성에 본 발명을 적용한 경우를, 본 발명에 관한 광학 픽업의 구체적인 실시 형태로서 설명한다.
본 발명의 일실시 형태로서 광학 픽업 주요부의 개략 구성도를 도1에 도시한다. 또한, 도1에 도시한 광학 픽업을 구성하는 광학계 구성의 일형태를 도2에 도시한다.
도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 도시하지 않은 광원 예를 들어 반도체 레이저와, 광속(L)을 기록 매체(광기록 매체 또는 광자기 기록 매체)(30)에 집광하는 집광 렌즈(13)와, 광원으로부터 출사된 광속(L1)과 기록 매체(30)로 반사한 광속(L2)을 분리하는 제1 빔 분할기(14)와, 기록 매체(30)로 반사한 광속(L2)을 2개의 광속으로 분리하는 제2 빔 분할기(15)를 갖고, 광학 픽업이 구성되어 있다.
집광 렌즈(13)는 기록 매체(30)측으로부터 차례로, 제1 광학 렌즈(11) 및 제2 광학 렌즈(12)를 각각의 광축이 일치하도록 배치하여 이루어진다.
또한, 기록 매체(30)가 예를 들어 디스크형 매체인 경우에는, 도시 생략한 스핀들 모터에 기록 매체(30)가 장착됨으로써 소정의 회전수로 회전된다.
또, 실제로는 제1 광학 렌즈(11) 및 기록 매체(30)는 서로 접촉하고는 있지 않지만, 이들 광학 렌즈(11) 및 기록 매체(30)의 간격이 광학 렌즈(11)의 두께(t)와 비교하여 충분히 작기 때문에(예를 들어 수만분의 1 정도), 도1 및 도2에 있어서는 접촉하고 있도록 그려져 있다. 이하의 도면에 있어서도 마찬가지이다.
다음에, 도1 및 도2에 도시한 광학 픽업에 있어서의, 빛의 경로와 각 부품에 있어서의 작용 등을 설명한다.
광원, 예를 들어 반도체 레이저로부터 출사된 이동로 광은, 콜리메이터 렌즈(도시하지 않음)에 의해 평행광으로 변환된다. 그리고, 이 이동로 광의 광속(L1)은 제1 빔 분할기(14)를 투과하여 집광 렌즈(13)를 거쳐서 기록 매체(30)의 정보 기록면에 집광된다. 정보 기록면에서 반사된 복귀로 광은, 다시 집광 렌즈(13)를 투과하여 제1 빔 분할기(14)에서 반사되고, 광속(L2)이 되어 제2 빔 분할기(15)로 입사한다.
제2 빔 분할기(15)에서 반사된 복귀로 광[광속(L3)]은, 도시하지 않은 트래킹용 광검출기에 집광되고, 트래킹 에러 신호가 검출된다.
제2 빔 분할기(15)를 통과한 복귀로 광[광속(L4)]은, 도시하지 않은 포커싱용 광검출기에 집광되고, 포커싱 에러 신호 및 재생 피트 신호 등이 검출된다.
또한, 도1 및 도2에 도시한 광학 픽업에는, 집광 렌즈(13)를 트래킹 방향이나 포커싱 방향으로 제어 구동시키는 수단이 마련된다.
이 수단으로서는, 예를 들어 일반적인 광학 픽업에 이용되고 있는 2축 액튜에이터나, 자기 헤드 등에 이용되고 있는 슬라이더 등을 들 수 있다.
이들 집광 렌즈(13)의 제어 구동 수단의 형태를 다음에 나타낸다.
도1 및 도2에 도시한 집광 렌즈(13)의 제어 구동 수단으로서, 2축 액튜에이터를 채용한 경우의 개략 구성도를 도3에 도시한다.
도3에 도시한 바와 같이, 집광 렌즈(13)를 트래킹 방향으로 제어 구동시키는(트래킹용) 코일(17)과, 집광 렌즈(13)를 포커싱 방향으로 제어 구동시키는(포커싱용) 코일(18)로 이루어지는 2축 액튜에이터(16)에, 집광 렌즈(13)(11, 12)가 고정 부착되어 있다.
이 2축 액튜에이터(16)는, 또한 기록 매체(30)와 제1 광학 렌즈(11)와의 거리를 제어하는 것이 가능한 구성이 된다. 예를 들어 복귀 광량을 모니터하여 거리 정보를 피드백함으로써, 제1 렌즈(11)와 기록 매체(30)의 거리를 일정하게 유지하고, 또한 제1 렌즈(11)와 기록 매체(30)의 충돌을 피할 수 있다.
또한, 이 2축 액튜에이터(16)는 복귀 광량을 모니터하여 위치 정보를 피드백함으로써, 트래킹용 코일(17)의 구동에 의해 집광 렌즈(13)를 트래킹 방향으로 이동시켜, 집광 스폿을 원하는 기록 트랙으로 이동시키는 것이 가능하다.
다음에, 도1 및 도2에 도시한 집광 렌즈(13)의 제어 구동 수단으로서, 슬라이더를 채용한 경우의 개략 구성도를 도4에 도시한다.
도4에 도시한 바와 같이, 트래킹 방향으로 제어 구동되는 슬라이더(21)에 집광 렌즈(13)(11, 12)가 고정 부착되어 있다.
이 슬라이더(21)는, 탄성체 예를 들어 기록 매체(30)의 면 접촉 방향으로만 탄성을 갖는 짐발(22)을 거쳐서, 트래킹 방향으로 이동하는 가동 광학부(도시하지 않음)에 지지된다. 이 가동 광학부는 선형 모터 등으로 구성된 제어 구동 수단에 의해 트래킹 방향으로 제어 구동된다.
그리고, 기록 매체(30)의 회전에 수반하여 발생하는 기체류가 기록 매체(30)와 슬라이더(21) 사이로 유입되는 동시에, 탄성체인 짐발(22)의 기록 매체(30)측에의 압박력과 균형을 이루는 기체 박막이 형성되고, 슬라이더(21)가 기록 매체(30)에 대해 일정한 거리, 예를 들어 50 ㎚의 거리를 유지하면서 부상하도록 구성된다.
즉, 기록 매체(30)를 소정의 회전수로 회전시켜 기록 매체(30)로부터의 정보의 재생시 혹은 기록 매체(30)에의 정보의 기록시에 있어서, 집광 렌즈(13)를 구성하는 제1 광학 렌즈(11)와 기록 매체(30)와의 거리가 슬라이더(21)에 의해 거의 일정 거리로 유지된 상태가 된다.
또한, 광학 픽업에 필요에 따라서, 기록 매체(30)의 면 흔들림에 대해, 집광 렌즈(13)를 고정 부착하는 2축 액튜에이터(16) 혹은 슬라이더(21)가 추종한 나머지의 포커스 에러 성분 및 집광 렌즈(13)(11, 12)의 조립 공정시에 발생한 오차 성분을 보정하는 수단으로서, 2매의 광학 렌즈(11, 12)의 간격을 바꿈으로써 보정을 행할 수 있는 릴레이 렌즈를, 제1 빔 분할기(14)와 제2 광학 렌즈(12) 사이에 삽입하여 구성해도 좋다.
또한, 도4에 도시한 바와 같이 제1 광학 렌즈(11) 및 제2 광학 렌즈(12)가 슬라이더(21)에 고정 부착되어 있는 경우에, 슬라이더(21)가 추종한 나머지의 포커스 에러 성분 및 집광 렌즈의 조립 공정시에 발생한 오차 성분을 보정하는 수단으로서, 집광 렌즈(13)를 구성하는 2개의 광학 렌즈 중, 제1 광학 렌즈(11)를 슬라이더(21)에 고정하는 한편, 제2 광학 렌즈(12)를 예를 들어 압전 소자 등에 의해 제1 광학 렌즈(11)에 대해 예를 들어 광축 방향으로 상대적으로 가동하도록 구성해도 좋다.
또한, 스핀들 모터가 복수의 광기록 매체를 장착하는 수단을 갖는 광기록 재생 장치(하드 디스크 드라이브 등의 자기 기록 재생 장치에 채용되어 있는 스택형 기록 매체에 유사한 구조)의 경우에서는, 도5에 도시한 바와 같이 슬라이더(21)에 또한 광축을 대략 90도 구부리는 미러(23)를 설치하는 구성이 적합하다.
이러한 구성으로 함으로써, 광기록 재생 장치의 각 광기록 매체 사이의 간격을 작게 할 수 있으므로, 결과적으로 광기록 재생 장치의 소형화 및 박형화를 도모할 수 있다.
다음에, 제1 광학 렌즈(11)의 형상에 대해 설명한다.
제1 광학 렌즈(11)의 형상은, 도1 내지 도5에 도시한 초반구형에 한정되는 것은 아니며, 그 밖의 형상도 채용할 수 있다.
이하, 제1 광학 렌즈(11)의 형상을 변경한 형태를 도시한다.
도6은 제1 광학 렌즈(11)에, 반구형의 광학 렌즈(11A)를 채용한 경우를 도시하고 있다. 이 때, 렌즈의 두께는 곡률 반경(r)과 일치한다.
또한, 도7은 제1 렌즈(11)에, 도1과 같은 초반구형의 광학 렌즈(11B)를 채용한 경우를 도시하고 있다. 반구형에 또한, 구의 상반분의 일부를 r/n의 두께만큼 부가하고 있다. 이 때, 렌즈의 두께는 r(1 + 1/n)이 된다.
이들 경우에는, 기록 매체(30)와 대향하는 대물면이 평면으로 되어 있고, 대물면의 반대측 면은 볼록구면으로 되어 있다. 또한, 주위 측면에 있어서 2축 액튜에이터(16) 혹은 슬라이더(21)로 고정 부착된다.
다음에, 도8은 도6에 도시한 반구형으로부터, 대물면을 원뿔형으로 가공한 형상의 광학 렌즈(11C)를 채용한 경우를 도시하고 있다.
또한, 도9는 도7에 도시한 초반구형으로부터, 대물면을 원뿔형으로 가공한 형상의 광학 렌즈(11D)를 채용한 경우를 도시하고 있다.
니어필드 광기록 재생 방식에 있어서는, 기록 매체(30)와 제1 광학 렌즈(11)와의 거리가 수십 ㎚ 정도로 매우 근접하고 있으므로, 이와 같이 대물면을 원뿔형으로 가공함으로써, 기록 매체(30) 혹은 제1 광학 렌즈(11)의 기울기에 대한 허용도를 확대할 수 있다.
또한, 니어필드 광기록 재생 방식에 있어서 기록 매체(30)를 광자기 기록 매체로 하는 경우에는, 기록시 또한/또는 재생시에 자계가 필요해진다.
이 경우에는, 도10 혹은 도11에 도시한 바와 같이 제1 광학 렌즈(11)의 대물면의 일부에 자기 코일(25) 등의 자계 인가 수단을 부착하여 구성해도 좋다.
도10은 반구형의 광학 렌즈(11E)의 대물면을, 중심 부근을 남기도록 가공하여 자기 코일(25)을 설치한 경우를 도시하고 있다.
도11은 초반구형의 광학 렌즈(11F)의 대물면을, 중심 부근을 남기도록 가공하여 자기 코일(25)을 설치한 경우를 도시하고 있다.
그리고, 본 실시 형태의 광학 픽업에 있어서, 전술한 본 발명의 제1 구성을 채용하는 경우에는, 광원을 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛을 출사하는 구성으로 하는 동시에, 집광 렌즈(13) 중, 적어도 기록 매체(30)측의 제1 광학 렌즈(11)를 전술한 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈(티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하는 광학 렌즈)에 의해 구성한다.
또한, 제2 광학 렌즈(12)의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 티탄산 스트론튬으로 된 렌즈, 유리로 된 렌즈, 그 밖의 재료로 이루어지는 렌즈 중 어느 것이라도 좋다.
계속해서, 실제로 티탄산 스트론튬의 시료를 제작하여 각종 특성을 조사하였다.
<제1 실시예>
제1 실시예로서, 벨누이법으로 제작된 SrTiO3(티탄산 스트론튬) 단결정 재료(A)를, (100)면을 z축으로 하여, 크기 10 ㎜ × 10 ㎜, 두께 2 ㎜로 가공하고, 또한 양 표면을 광학 연마하여 시료를 준비하였다.
<제1 비교예>
제1 비교예로서, 가부시끼가이샤 오하라제의 고굴절율 유리 S-LAH79 재료를크기 10 ㎜ × 0 ㎜, 두께 2 ㎜로 가공하고, 또한 양 표면을 광학 연마하여 시료를 준비하였다.
다음에, 이들 제1 실시예와 제1 비교예의 각 시료의 굴절율을, 제이ㆍ에이ㆍ우람ㆍ재팬 가부시끼가이샤제 분광 엘립소미터(VASE)에 의해, 파장 380 ㎚로부터 800 ㎚까지 측정하였다.
이들 제1 실시예와 제1 비교예의 각 시료의 굴절율의 파장 의존성을, 도13에 비교하여 도시한다.
도13으로부터, 제1 비교예의 유리 재료에서는 굴절율이 2.0 내지 2.1 정도인 데 반해, 제1 실시예의 SrTiO3재료에서는 파장 380 ㎚로부터 800 ㎚까지의 모든 파장 범위에서 유리 재료의 굴절율을 크게 넘고 있고, 그 값도 파장 400 ㎚ 부근에서 2.6 이상에 도달하는 것을 알 수 있다.
또한, 제1 실시예와 제1 비교예의 각 시료에 대해, 파장 415 ㎚에 있어서의 굴절율을 측정하였다.
또한, 이 굴절율의 측정 결과에 의거하여, 제1 광학 렌즈에 제1 실시예와 제1 비교예의 재료를 각각 사용하여, 이 제1 광학 렌즈와 개구수 0.45의 제2 광학 렌즈를 조합하여, 도1 및 도12에 도시한 형태의 집광 렌즈(13, 53)를 조립했을 때 의 집광 렌즈의 개구수를 계산하였다.
이들 굴절율의 측정 결과 및 집광 렌즈의 개구수의 계산 결과를 표 1에 나타낸다.
시료명 파장 415 ㎚에 있어서의 굴절율 집광 렌즈의 개구수
제1 실시예 SrTiO3단결정 2.6146 3.08
제1 비교예 S-LAH79 2.0616 1.91
표 1로부터 명백한 바와 같이, 유리 재료 중에서는 높은 굴절율을 갖는 S-LAH79에 비교하여 SrTiO3의 굴절율과, 이 재료를 사용하여 제작한 집광 렌즈의 개구수는 명백하게 유리 재료보다도 큰 것을 알 수 있다.
그리고, 집광 렌즈로 집광된 광스폿의 면적은 집광 렌즈 개구수의 제곱에 반비례하여 축소할 수 있다.
따라서, SrTiO3은 S-LAH79에 비해, 2.6배나 고밀도인 광기록 매체의 기록 재생이 가능해지는 광픽업 장치를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.
<제2 실시예>
제2 실시예로서, 벨누이법으로 제작된 SrTiO3단결정 재료(A)를, (100)면을 z축으 하여 크기 10 ㎜ × 10 ㎜, 두께 2 ㎜로 가공하여 양 표면을 광학 연마하여 시료를 준비하였다.
<제2 비교예>
제2 비교예로서, 결정 육성 후의 산소 분위기 중서의 열처리 시간을 SrTiO3단결정 재료(A)보다도 짧게 함으로써 흡수 계수를 크게 하였던, 동일하게 벨누이법으로 제작된 SrTiO3단결정 재료(B)를, (100)면을 z축으로 하여 크기 10 ㎜ × 10㎜, 두께 2 ㎜로 가공하여 양 표면을 광학 연마하여 시료를 준비하였다.
다음에, 이들 제2 실시예와 제2 비교예의 시료의 굴절율 및 흡수 계수를, 제이ㆍ에이ㆍ우람ㆍ재팬 가부시끼가이샤제 분광 엘립소미터(VASE)에 의해, 파장 380 ㎚로부터 800 ㎚까지 측정하였다.
우선, 제2 실시예 및 제2 비교예의 굴절율의 파장 의존성을 비교하여 도14에 도시한다.
도14로부터, 굴절율의 파장 의존성은 파장 380 ㎚로부터 800 ㎚까지의 모든 파장 범위에서, 제2 실시예 및 제2 비교예가 거의 일치하고 있고, 그 값은 파장 400 ㎚ 부근에서 2.6 이상에 도달하였다.
다음에, 제2 실시예와 제2 비교예의 흡수 계수의 파장 의존성을 비교하여 도15에 도시한다.
도15로부터, 제2 실시예와 제2 비교예의 흡수 계수는 파장 500 ㎚ 이하로 크게 다르며, 제2 비교예에서는 파장 500 ㎚ 이하에서 크게 증대하는 것을 알 수 있다.
이것은, 제2 비교예의 결정 육성 후의 산소 분위기 중에서의 열처리 시간이 짧기 때문이며, 결정 중의 산소 결함 사이트가 완전히 산소와 결합할 수 없었기 때문에 결정 중에 다수의 산소 결함 사이트가 존재하고, 그 결과로서 이들 산소 결함 사이트가 파장 500 ㎚ 이하의 자외선 영역에서의 빛을 많이 흡수하고, 흡수 계수의 증대를 초래하여 버렸기 때문이라 생각된다.
다음에, 제2 실시예 및 제2 비교예의 시료를 각각 초반구형의 제1 광학렌즈(11)에 이용하여, 이 초반구형의 제1 광학 렌즈(11)의 두께를 2 ㎜로 하고, 동시에 제2 광학 렌즈(1, 2)에 유리 재료의 광학 렌즈를 사용하여 도1과 같은 형태의 집광 렌즈(13)를 조립하였을 때의 집광 렌즈(13)의 파장 415 ㎚에 있어서의 내부 투과율을 구하였다.
이들 제2 실시예 및 제2 비교예에 대해, 파장 415 ㎚에 있어서의 흡수 계수와, 집광 렌즈(13)의 파장 415 ㎚에 있어서의 내부 투과율을 비교하여 각각 표 2에 나타낸다.
시료명 파장 415 ㎚에 있어서의 흡수 계수(㎝-1) 파장 415 ㎚에 있어서의 집광 렌즈의 내부 투과율(％)
제2 실시예 SrTiO3단결정 A 0.0 100
제2 비교예 SrTiO3단결정 B 82.2 0.0
표 2로부터 명백한 바와 같이, 제2 실시예와 제2 비교예를 비교하면, 굴절율의 파장 의존성은 동일하더라도, 흡수 계수의 파장 의존성이 크게 다르기 때문에, 집광 렌즈로서 조립했을 때의 내부 투과율이 완전히 달라져 버리는 것을 알 수 있다
제2 실시예의 SrTiO3단결정 A는 흡수 계수가 작기 때문에, 집광 렌즈로서 조립했을 때의 내부 투과율을 100 ％로 할 수 있었다.
한편, 제2 비교예의 SrTiO3단결정 B는 흡수 계수가 크기 때문에, 집광 렌즈로서 조립했을 때의 내부 투과율을 전혀 얻을 수 없었다.
이상의 점에서, 광원으로부터 출사되는 빛의 파장, 예를 들어 GaN 반도체 레이저의 발진 파장 390 ㎚로부터 450 ㎚의 파장에 대해, 흡수 계수를 2 ㎝-1이하, 바람직하게는 0.1 ㎝-1이하가 되도록 제어된 결정 재료를 사용한 티탄산 스트론튬으로 된 광학 렌즈에 의해, 유리 재료로 이루어지는 광학 렌즈에 비해, 2.6배나 고밀도인 광기록 매체의 기록 재생이 가능해지는 광픽업 및 광기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
다음에, 도1에 도시한 광학 픽업의 구성에 있어서, 집광 렌즈(13)의 2개의 렌즈 즉 제1 광학 렌즈(11) 및 제2 광학 렌즈(12)를 모두 파장 415 ㎚에 대해 굴절율 2.61의 티탄산 스트론튬 단결정에 의해 형성하고, 제1 광학 렌즈(11)와 기록 매체(30)와의 거리를 예를 들어 40 ㎚로 유지하면서 니어필드 기록 재생을 행하는 경우를 생각한다. 또한, 제1 광학 렌즈(11)는 초반구형의 솔리드 이머젼 렌즈(SIL)에 의해 형성하는 것으로 한다.
이 때, 제2 광학 렌즈(12)의 개구수를 0.45라 하면, 집광 렌즈(13)의 개구수(NA)는 3.066이 된다.
그리고, 제2 광학 렌즈(12)와 기록 매체(30)와의 거리를 WD라 하고, 제1 광학 렌즈(11)의 두께를 t라 하고, 제1 광학 렌즈(11)의 볼록구면의 곡률 반경을 r이라 한 경우, t = r(1 + 1/n) = 1.3831r < WD의 조건을 충족시킬 필요가 있다. 이 조건은, 제1 광학 렌즈를 유리 재료로 한 경우(1.5r < WD)보다 조건이 완화되어 있고, 제2 광학 렌즈(12)와 기록 매체(30)와의 거리(WD)를 여유를 갖고 확보할 수 있다.
그런데, 도1 및 도12에 도시한 니어필드 광기록 재생 방식의 광학 픽업 구성에 있어서, 초반구형 제1 광학 렌즈(11, 51)에 각각 전술한 제1 실시예의 SrTiO3, 단결정과 제1 비교예의 S-LAH79(유리)를 이용한 경우를 비교한다.
그리고, 제1 실시예 및 제1 비교예에 대해, 파장 415 ㎚에 있어서의 굴절율과, 제1 광학 렌즈(11, 51)의 두께 t = r(1 + 1/n)에 관계되는 요소(1 + 1/n)의 수치를 비교하여 표 3에 나타낸다.
시료명 파장 415 ㎚에 있어서의 굴절율 (1 + 1/n)의 수치
제1 실시예 SrTiO3단결정 2.6146 1.3825
제1 비교예 S-LAH79 2.0616 1.4851
표 3에 나타낸 바와 같이, (1 + 1/n)의 수치가 제1 실시예의 경우는 1.3825가 되고, 제1 비교예의 경우는 1.4851이 된다. 이 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 실시예의 SrTiO3단결정에서는 굴절율(2.6146)이 큰 것에 의해, 제1 광학 렌즈(11)의 두께(t)를 제1 비교예의 유리 재료에 대해 7 ％ 정도 작게 할 수 있다.
즉, 보다 반구 렌즈에 가까운 두께에 있어서 초반구형 렌즈에 의한 니어필드 기록 재생을 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 도1에 도시한 바와 같이 제2 광학 렌즈(12)와 기록 매체(30)와의 거리(WD)를 충분히 확보할 수 있는 동시에, 제2 광학 렌즈(12)로 입사하는 광속(L)의직경을 용이하게 작게 하는 것도 가능하다.
이에 의해, 제1 광학 렌즈(11)를 얇게 할 수 있고, 제1 광학 렌즈(11) 및 제2 광학 렌즈(12)의 직경을 작게 할 수 있기 때문에, 이들 제1 및 제2 광학 렌즈(11, 12)를 경량화하여 제1 및 제2 광학 렌즈(11, 12)로 이루어지는 집광 렌즈(13)를 경량화할 수 있다.
따라서, 기록 매체(30)의 포커스 방향이나 트래킹 방향으로 제어 구동되는 집광 렌즈(13)의 중량이 작아지게 되므로, 포커스 서보나 트래킹 서보나 시크 시간 등의 서보 특성의 향상을 도모할 수 있어, 광학 픽업 및 광기록 재생 장치의 소형화 박형화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 광학 픽업에 있어서, 전술한 본 발명의 제2 구성을 채용하는 경우에는, 광원을 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛을 출사하는 구성으로 하는 동시에, 집광 렌즈(13) 중 적어도 기록 매체(30)측의 제1 광학 렌즈(11)를 전술한 고굴절율 광학 재료로 된 광학 렌즈(전술한 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈)에 의해 구성한다.
또한, 제2 광학 렌즈(12)의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 전술한 고굴절율 광학 재료로 된 렌즈, 유리로 된 렌즈, 플라스틱으로 된 렌즈, 그 밖의 재료로 이루어지는 렌즈 중 어느 하나라도 좋다.
계속해서, 전술한 고굴절율 광학 재료의 각종 특성을 조사하였다.
<제3 실시예 및 제3 비교예>
제3 실시예로서 HfO2재료를 이용하고, 또한 제1 비교예로서 SiO2재료를 준비하였다.
이들 제3 실시예와 제3 비교예의 굴절율의 파장 의존성을, 도16에 비교하여 도시한다. 도16은 190 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위를 나타내고 있다.
도16으로부터, 제3 실시예의 HfO2재료는 파장 190 ㎚로부터 800 ㎚까지의 모든 파장 범위에서 굴절율 1.9를 넘고 있고, 그 값도 파장 265 ㎚ 부근에서 2.1 이상에 도달하는 것을 알 수 있다.
한편, 제3 비교예의 SiO2재료는 파장 190 ㎚로부터 800 ㎚까지의 모든 파장 범위에서 굴절율이 1.5 정도이며, 파장 265 ㎚ 부근에서의 값은 1.50이다.
또한, 제3 실시예의 HfO2재료에 대해, 흡수 계수의 파장 의존성을 도17에 도시한다.
도17로부터, 제3 실시예의 HfO2재료의 흡수 계수는 파장 215 ㎚로부터 장파장측에서 모두 0.1 ㎝-1이하이고, 광투과성(광투과율)이 우수하여, 광원으로부터의 광파워에 대한 기록 재생의 광효율을 높이는 것이 가능한 것을 알 수 있다.
또한, 제3 실시예와 제3 비교예에 대해, 파장 265 ㎚에 있어서의 굴절율을 측정하고, 이 굴절율에 의거하여 제1 광학 렌즈에 제3 실시예와 제3 비교예의 재료를 각각 사용하여, 이 제1 광학 렌즈와 개구수 0.45의 제2 광학 렌즈를 조합하고, 도1 및 도12에 도시한 형태의 집광 렌즈(13, 53)를 조립하였을 때의 집광 렌즈의개구수를 계산하였다.
이들 굴절율 및 집광 렌즈의 개구수를 표 4에 나타낸다.
또한, HfO2에 다른 재료를 가한 광학 재료인, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3을 각각 광학 렌즈의 재료로서 채용한 경우의 굴절율 및 집광 렌즈의 개구수에 대해서도 아울러 표 4에 나타낸다.
시료명 파장 265 ㎚에 있어서의 굴절율 집광 렌즈의 개구수
제3 실시예 HfO2 2.12 2.03
제3 비교예 SiO2 1.50 1.01
HfO2- Y2O3 1.94 1.69
HfO2- TiO2 2.32 2.41
HfO2- Sc2O3 1.92 1.65
HfO2- Nd2O3 1.94 1.69
HfO2- Ln2O3 2.05 1.89
표4로부터 명백한 바와 같이, 종래의 SiO2재료에 비교하여 HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3의 굴절율과, 이들 재료를 사용하여 제작한 집광 렌즈의 개구수는, 분명히 큰 것을 알 수 있다.
그리고, 집광 렌즈로 집광된 광스폿의 면적은 집광 렌즈 개구수의 제곱에 반비례하여 축소할 수 있다.
따라서, HfO2는 SiO2에 비해, 2.0배나 고밀도인 광기록 매체의 기록 재생이 가능해지는 광픽업 장치를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.
<제4 실시예 내지 제10 실시예>
제4 실시예로서 WO3재료를, 제5 실시예로서 Sc2O3재료를, 제6 실시예로서 MgO 재료를, 제7 실시예로서 Y2O3재료를, 제8 실시예로서 Gd2O3재료를, 제9 실시예로서 Eu2O3재료를, 제10 실시예로서 Dy2O3재료를 각각 준비하였다.
우선, 제4 실시예의 WO3재료의 굴절율의 파장 의존성을 도18a에 나타낸다. 또한, 비교로서 전술한 제3 비교예의 SiO2재료의 굴절율의 파장 의존성을 도18b에 나타낸다.
도18a로부터, 제4 실시예의 WO3재료는 파장 190 ㎚로부터 800 ㎚까지의 모든 파장 범위에서, 굴절율 2.0을 넘고 있으며, 그 값도 파장 400 ㎚ 부근에서 2.3에 도달한다. 한편, 도18b로부터 제3 비교예의 SiO2재료는 파장 190 ㎚로부터 800 ㎚까지의 모든 파장 범위에서, 굴절율이 1.5 정도이며, 파장 400 ㎚의 값이 1.47로 되어 있다.
또한, 제4 실시예 내지 제10 실시예 및 제3 비교예의 각각에 대해, 파장 400 ㎚에 있어서의 굴절율을 측정하고, 이 굴절율에 의거하여 제1 광학 렌즈에 제4 실시예 내지 제10 실시예와 제3 비교예의 재료를 각각 사용하여, 이 제1 광학 렌즈와 개구수 0.45의 제2 광학 렌즈를 조합하여, 도1 및 도12에 도시한 형태의 집광 렌즈(13, 53)를 조립했을 때의 집광 렌즈의 개구수를 계산하였다.
이들 굴절율 및 집광 렌즈의 개구수를 표 5에 나타낸다.
시료명 파장 400 ㎚에 있어서의 굴절율 집광 렌즈의 개구수
제4 실시예 WO3 2.31 2.40
제5 실시예 Sc2O3 1.85 1.54
제6 실시예 MgO 1.71 1.32
제7 실시예Y2O3 1.85 1.54
제8 실시예 Gd2O3 1.88 1.59
제9 실시예 Eu2O3 1.90 1.62
제10 실시예 Dy2O3 1.86 1.56
제3 비교예 SiO2 1.47 0.97
표 5로부터 명백한 바와 같이, 종래의 SiO2재료에 비교하여 WO3, Sc2O3, MgO, Y2O3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3의 각 재료의 굴절율과, 이들의 재료를 사용하여 제작한 집광 렌즈의 개구수는, 명백하게 SiO3재료보다도 크다.
그리고, 집광 렌즈로 집광된 광스폿의 면적은 집광 렌즈 개구수의 제곱에 반비례하여 축소할 수 있다.
따라서, 광기록 재생 장치의 광원의 출사광의 파장을, 예를 들어 GaN 반도체 레이저의 발진 파장 390 ㎚로부터 420 ㎚의 파장으로 설정하면, 예를 들어 WO3은 SiO2에 비해, 2.4배나 고밀도인 광기록 매체의 기록 재생이 가능해지는 광픽업 장치를 실현할 수 있다. 또한, 예를 들어 Sc2O3은 SiO2에 비해, 1.5배나 고밀도인 광기록 매체의 기록 재생이 가능해지는 광픽업 장치를 실현할 수 있다.
다음에, 도1에 도시한 광학 픽업의 구성에 있어서, 집광 렌즈(13)의 2개의 렌즈 즉 제1 광학 렌즈(11) 및 제2 광학 렌즈(12)를 모두 파장 265 ㎚에 대해 굴절율 2.12의 HfO2에 의해 형성하고, 제1 광학 렌즈(11)와 기록 매체(30)와의 거리를 예를 들어 40 ㎚로 유지하면서 니어필드 기록 재생을 행하는 경우를 고려한다. 또한, 제1 광학 렌즈(11)는 초반구형의 솔리드 이머젼 렌즈(SIL)에 의해 형성하는 것으로 한다.
이 때, 제2 광학 렌즈(12)의 개구수를 0.45로 하면, 표 1로부터 집광 렌즈(13)의 개구수(NA)는 2.03이 된다.
그리고, 제2 광학 렌즈(12)와 기록 매체(30)와의 거리를 WD라 하고, 제1 광학 렌즈(11)의 두께를 t라 하고, 제1 광학 렌즈(11)의 볼록구면의 곡률 반경을 r이라 한 경우, t = r(1 + 1/n) = 1.472r < WD의 조건을 충족시킬 필요가 있다. 이 조건은, 제1 광학 렌즈를 유리(SiO2) 재료로 한 경우(1.667r < WD)보다 조건이 완화되어 있고, 제2 광학 렌즈(12)와 기록 매체(30)와의 거리(WD)를 여유 있게 확보할 수 있다.
그런데, 도1 및 도12에 도시한 니어필드 광기록 재생 방식의 광학 픽업의 구성에 있어서, 초반구형의 제1 광학 렌즈(11, 51)에 각각 전술한 제3 실시예의 HfO2재료와 제3 비교예의 SiO2(유리) 재료를 이용한 경우를 비교한다.
그리고, 제3 실시예 및 제3 비교예에 대해, 파장 265 ㎚에 있어서의 굴절율과, 제1 광학 렌즈(11, 51)의 두께 t = r(1 + 1/n)에 관계되는 요소(1 + 1/n)의 수치를 비교하여 표 6에 나타낸다.
시료명 파장 265 ㎚에 있어서의 굴절율 (1 + 1/n)의 수치
제3 실시예 HfO2 2.12 1.472
제3 비교예 SiO2 1.50 1.667
표 6에 나타낸 바와 같이, (1 + 1/n)의 수치가 제3 실시예의 경우는 1.472가 되고, 제3 비교예의 경우는 1.667이 된다. 이 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 제3 실시예의 HfO2에서는 굴절율(2.12)이 큼으로 인해, 제1 광학 렌즈(11)의 두께(t)를 제3 비교예의 유리(SiO2)에 대해 12 ％ 정도 작게 할 수 있다.
즉, 보다 반구 렌즈에 가까운 두께에 있어서 초반구형 렌즈에 의한 니어필드 기록 재생을 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 도1에 도시한 바와 같이 제2 광학 렌즈(12)와 기록 매체(30)와의 거리(WD)를 충분히 확보할 수 있는 동시에, 제2 광학 렌즈(12)로 입사하는 광속(L)의 직경을 용이하게 작게 할 수도 있다.
이에 의해, 제1 광학 렌즈(11)를 얇게 할 수 있고, 제1 광학 렌즈(11) 및 제2 광학 렌즈(12)의 직경을 작게 할 수 있으므로, 이들 제1 및 제2 광학 렌즈(11, 12)를 경량화하여 제1 및 제2 광학 렌즈(11, 12)로 이루어지는 집광 렌즈(13)를 경량화할 수 있다.
따라서, 기록 매체(30)의 포커스 방향이나 트래킹 방향으로 제어 구동되는 집광 렌즈(13)의 중량이 작아지므로, 포커스 서보나 트래킹 서보나 시크 시간 등의 서보 특성의 향상을 도모할 수 있어, 광학 픽업 및 광기록 재생 장치의 소형화 박형화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 광학 픽업에 있어서 전술한 본 발명의 제3 구성을 채용하는 경우에는, 광원을 100 내지 420 ㎚ 범위 내의 파장의 빛을 출사하는 구성으로 하는 동시에, 집광 렌즈(13) 중 적어도 기록 매체(30)측의 제1 광학 렌즈(11)를 전술한 불화물 광학 재료로 된 광학 렌즈(전술한 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈)에 의해 구성한다.
또한, 제2 광학 렌즈(12)의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 전술한 불화물 광학 재료로 된 렌즈, 유리로 된 렌즈, 플라스틱으로 된 렌즈, 그 밖의 재료로 이루어지는 렌즈 중 어느 것이라도 좋다.
계속해서, 전술한 불화물 광학 재료의 각종 특성을 조사하였다.
<제11 실시예>
제11 실시예로서 BaF2재료를 준비하였다.
이 제11 실시예의 굴절율의 파장 의존성을, 도19a에 도시한다. 도19a는 200 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위를 나타내고 있다.
도19a로부터, 제11 실시예의 BaF2재료는 파장 200 ㎚로부터 800 ㎚까지의 모든 파장 범위에서 굴절율 1.4을 넘고 있으며, 그 값도 파장 300 ㎚ 부근에서 1.5 이상에 도달하는 것을 알 수 있다.
또한, 제11 실시예의 BaF2재료는 파장 200 ㎚로부터 장파장측에서 광투과성(광투과율)이 우수하며, 광원으로부터의 광파워에 대한 기록 재생의 광효율을 높이는 것이 가능하다.
또한, 제11 실시예에 대해, 파장 265 ㎚에 있어서의 굴절율을 측정하고, 이 굴절율에 의거하여 제1 광학 렌즈(11)에 제11 실시예의 재료를 사용하여, 이 제1 광학 렌즈(11)와 개구수 0.60의 제2 광학 렌즈(12)를 조합하여, 도1에 도시한 형태의 집광 렌즈(13)를 조립하였을 때의 집광 렌즈(13)의 개구수를 계산하였다.
그 결과, 파장 265 ㎚에 있어서의 굴절율은 1.51이며, 집광 렌즈의 개구수는 1.37이 된다.
즉 제11 실시예의 BaF2재료를 제1 광학 렌즈(11)로서 채용하여 집광 렌즈(13)를 구성함으로써, 집광 렌즈의 개구수가 1 이상인 니어필드 광기록 재생 방식의 광학 픽업 및 광기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
그리고, 집광 렌즈로 집광된 광스폿의 면적은 집광 렌즈 개구수의 제곱에 반비례하여 축소할 수 있다.
따라서, BaF2재료에 의해 고밀도인 광기록 매체의 기록 재생이 가능해지는 광픽업 장치를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.
<제12 실시예 내지 제14 실시예>
제12 실시예로서 CaF2재료를, 제13 실시예로서 LiF 재료를, 제14 실시예로서 NaF 재료를, 각각 준비하였다.
우선, 제12 실시예의 CaF2재료의 굴절율의 파장 의존성을 도19b에 나타내고, 제13 실시예의 LiF 재료의 굴절율의 파장 의존성을 도20a에 나타내고, 제14 실시예의 NaF 재료의 굴절율의 파장 의존성을 도20b에 나타낸다.
도19b, 도30a, 도30b로부터, 이들 제12 실시예 내지 제14 실시예의 각 재료는, 파장 150 ㎚로부터 800 ㎚까지의 모든 파장 범위에서, 굴절율 1.3을 넘고 있으며, 그 값은 파장 400 ㎚ 이하로부터 증가하므로, 광원의 출사 파장이 짧아질수록 적합한 광학 렌즈 재료가 된다.
또한, 제12 실시예 내지 제14 실시예의 각각에 대해, 파장 265 ㎚에 있어서의 굴절율을 측정하고, 이 굴절율에 의거하여 제1 광학 렌즈(11)에 제12 실시예 내지 제14 실시예의 재료를 각각 사용하여, 이 제1 광학 렌즈(11)와 개구수 0.60의 제2 광학 렌즈(12)를 조합하여, 도1에 도시한 형태의 집광 렌즈(13)를 조립하였을 때의 집광 렌즈(13)의 개구수를 계산하였다.
이들 굴절율 및 집광 렌즈의 개구수를 표 7에 나타낸다. 또한, 제11 실시예의 BaF2재료의 경우도 아울러 표 7에 나타낸다.
시료명 파장 265 ㎚에 있어서의 굴절율 집광 렌즈의 개구수
제11 실시예 BaF2 1.51 1.37
제12 실시예 CaF2 1.46 1.28
제13 실시예 LiF 1.41 1.19
제14 실시예 NaF 1.35 1.09
표 7로부터 명백한 바와 같이, 제12 실시예 내지 제14 실시예의 각 재료를 사용한 경우도, 집광 렌즈의 개구수를 1 이상으로 할 수 있어, 고밀도인 광기록 매체의 기록 재생이 가능해지는 광픽업 장치를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.
즉 제12 실시예 내지 제14 실시예의 각 광학 재료를 제1 광학 렌즈(11)로서채용하여 집광 렌즈(13)를 구성함으로써, 집광 렌즈의 개구수가 1 이상인 니어필드 광기록 재생 방식의 광학 픽업 및 광기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
그리고, 집광 렌즈로 집광된 광스폿의 면적은 집광 렌즈 개구수의 제곱에 반비례하여 축소할 수 있다.
따라서, 광기록 재생 장치의 광원의 출사광의 파장을, 예를 들어 Nd : YAG 레이저의 2배파 레이저(266 ㎚ 대), 다이아몬드 레이저(240 ㎚ 대), GaN 레이저의 2배파 레이저(200 ㎚ 대)의 발진 파장으로 설정하면, 보다 고밀도인 광기록 매체의 기록 재생이 가능해지는 광픽업 장치를 실현할 수 있다.
본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 그 밖의 여러 가지 구성을 얻을 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 집광 렌즈의 개구수를 크게 할 수 있고, 또한 소형 경량의 집광 렌즈를 용이하게 얻을 수 있게 된다.
따라서, 종래의 유리 재료에 의해 형성한 집광 렌즈를 이용한 경우와 비교하여 대폭으로 기록 밀도를 향상할 수 있어, 고기록 밀도 및 대용량의 기록 매체의 기록 재생이 가능해지는 광픽업 및 광기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
또한, 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하는 광학 렌즈와 다른 광학 렌즈를 대물측으로부터 차례로 광축을 합치시켜 배치하여 집광 렌즈를 구성한 때에는, 집광 렌즈로 입사하는 광속의 직경을 작게 하는 것이 가능해진다.
마찬가지로, 상술한 광학 재료로 이루어지거나 또는 이 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈와 다른 광학 렌즈를 대물측으로부터 차례로 광축을 합치시켜 배치하여 집광 렌즈를 구성한 때에도, 집광 렌즈로 입사하는 광속의 직경을 작게 하는 것이 가능해진다.
이에 의해, 기록 매체의 포커싱 방향이나 트래킹 방향으로 제어 구동되는 집광 렌즈의 소형 경량화를 도모할 수 있는 동시에, 포커스 서보나 트래킹 서보나 시크 시간 등의 서보 특성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
상술한 본 발명에 따르면, 자외광 파장 영역에 있어서 광학 렌즈의 광투과율을 크게 할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면 개구수 1 이상이고 또한 광투과성이 우수하고, 가공 비용이 저렴한 집광 렌즈를 용이하게 얻는 것이 가능해진다.
이에 의해, 종래보다도 고기록 밀도 및 대용량의 기록 매체의 기록 재생이 가능해지는 광픽업 및 광기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 금후의 광기록 매체의 고밀도화 대용량화와 함께 예상되는, 보다 단파장의 광원에 대응한 광학 픽업 장치 및 광기록 재생 장치의 제공이 가능해진다.

Claims (30)

  1. 적어도 광원과, 상기 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는 집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업이며,
    상기 광원에 의해 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고,
    상기 집광 렌즈가 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하고, 상기 광원으로부터 출사되는 빛에 대한 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하인 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원이 GaN 반도체 레이저로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  3. 제1항에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하는 상기 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 상기 집광 렌즈가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  4. 적어도 광원과, 상기 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업을 구비하고,
    기록 매체에 대해 기록 재생을 행하는 광기록 재생 장치이며,
    상기 광원에 의해 390 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고,
    상기 집광 렌즈가 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하고, 상기 광원으로부터 출사되는 빛에 대한 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하인 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광원이 GaN 반도체 레이저로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  6. 제4항에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 티탄산 스트론튬으로 이루어지거나 또는 티탄산 스트론튬을 주성분으로 하는 상기 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 상기 집광 렌즈가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  7. HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  8. HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 집광 렌즈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈를 광축을 맞추어 배치하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 집광 렌즈.
  10. 적어도 광원과, 상기 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는 집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업이며,
    상기 광원에 의해 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고,
    상기 집광 렌즈가 HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로하는 광학 픽업.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 상기 광학 렌즈는, 상기 광원으로부터 출사되는 빛에 대한 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하인 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  12. 제10항에 있어서, 상기 광원이 GaN 반도체 레이저로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  13. 제10항에 있어서, 상기 광원이 Nd : YAG의 2배파 레이저, GaN의 2배파 레이저, Ar 가스 레이저, 다이아몬드 레이저 중 어느 하나로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  14. 제10항에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 상기 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 상기 집광 렌즈가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  15. 적어도 광원과, 상기 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업을 구비하고,
    기록 매체에 대해 기록 재생을 행하는 광기록 재생 장치이며,
    상기 광원에 의해 190 내지 450 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고,
    상기 집광 렌즈가 HfO2, HfO2- Y2O3, HfO2- TiO2, HfO2- Sc2O3, HfO2- Nd2O3, HfO2- Ln2O3, Sc2O3, MgO, Y2O3, WO3, Gd2O3, Eu2O3, Dy2O3으로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 상기 광학 렌즈는, 상기 광원으로부터 출사되는 빛에 대한 흡수 계수가 2.0 ㎝-1이하인 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 광원이 GaN 반도체 레이저로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 광원이 Nd : YAG의 2배파 레이저, GaN의 2배파 레이저, Ar 가스 레이저, 다이아몬드 레이저 중 어느 하나로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  19. 제15항에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 상기 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 상기 집광 렌즈가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  20. BaF2, CaF2, LiF, NaF로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 광학 렌즈.
  21. BaF2, CaF2, LiF, NaF로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 집광 렌즈.
  22. 제21항에 있어서, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈를 광축을 맞추어 배치하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 집광 렌즈.
  23. 적어도 광원과, 상기 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업이며,
    상기 광원에 의해 100 내지 420 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고,
    상기 집광 렌즈가 BaF2, CaF2, LiF, NaF로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  24. 제23항에 있어서, 상기 광원이 GaN 반도체 레이저로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  25. 제23항에 있어서, 상기 광원이 Nd : YAG의 2배파 레이저, GaN의 2배파 레이저, Ar 가스 레이저, 다이아몬드 레이저 중 어느 하나로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  26. 제23항에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 상기 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 상기 집광 렌즈가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 픽업.
  27. 적어도 광원과, 상기 광원으로부터의 출사광을 수렴시켜 광스폿을 형성하는 집광 렌즈를 구비하여 이루어지는 광학 픽업을 구비하고,
    기록 매체에 대해 기록 재생을 행하는 광기록 재생 장치이며,
    상기 광원에 의해 100 내지 420 ㎚ 범위 내의 파장의 빛이 출사되고,
    상기 집광 렌즈가 BaF2, CaF2, LiF, NaF로부터 선택되는 광학 재료를 이용하여, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 광학 렌즈를 포함하는 하나 이상의 광학 렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 광원이 GaN 반도체 레이저로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  29. 제27항에 있어서, 상기 광원이 Nd : YAG의 2배파 레이저, GaN의 2배파 레이저, Ar 가스 레이저, 다이아몬드 레이저 중 어느 하나로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 재생 장치.
  30. 제27항에 있어서, 대물측으로부터 차례로, 상기 광학 재료로 이루어지거나 또는 상기 광학 재료를 주성분으로 하는 상기 광학 렌즈와, 다른 광학 렌즈가 광축을 합치시켜 배치되어 상기 집광 렌즈가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록재생 장치.
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