ソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置
【課題】 ソリッドイマージョンレンズの集光部にダストが付着することなく、安定した近接場による光記録再生をすることができるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置を提供する。
【解決手段】 上部レンズ構造と下部レンズ構造とからなるソリッドイマージョンレンズにおいて、前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備える構成とする。
【解決手段】 上部レンズ構造と下部レンズ構造とからなるソリッドイマージョンレンズにおいて、前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備える構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソリッドイマージョンレンズ（Solid Immersion Lens：固浸レンズ）と、これを用いた光学ピックアップ装置及び光（もしくは光磁気）記録再生装置に関し、詳しくは、光学レンズの屈折率が大きい材料を用いて集光レンズの開口数を大きくして光（もしくは光磁気）記録媒体に記録再生を行ういわゆる近接場光記録再生方式に適用できるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディスク（ＭＤ）、デジタルヴァーサタイルディスク（ＤＶＤ）に代表される記録媒体（光磁気記録媒体を含む）は、音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の格納媒体として広く利用されている。しかしながら、更なる音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の高音質化、高画質化、長時間化、大容量化のために、さらに大容量の記録媒体及びこれを記録再生する光記録再生装置（光磁気記録再生装置を含む）が望まれている。
そこで、これらに対応するため、光記録再生装置では、その光源の例えば半導体レーザの短波長化や、集光レンズの開口数の増大化が図られ、集光レンズを介して収束する光スポットの小径化が図られている。
【０００３】
例えば、半導体レーザに関しては、発振波長が従来の赤色レーザの６３５ｎｍから４００ｎｍ帯に短波長化されたＧａＮ半導体レーザが実用化され、これにより光スポットの小径化が図られつつある。また、例えばそれ以上の短波長化については、２６６ｎｍの単一波長の光を連続発振するソニー株式会社製の遠紫外固体レーザＵＷ−１０１０などが発売されており、更なる光スポットの小径化も図られつつある。また、これ以外にもＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍波レーザ（２６６ｎｍ帯）、ダイヤモンドレーザ（２３５ｎｍ帯）、ＧａＮレーザの２倍波レーザ（２０２ｎｍ帯）などの研究、開発が進められている。
【０００４】
また、ソリッドイマージョンレンズに代表される開口数の大きい光学レンズを使って、例えば開口数１以上の集光レンズを実現するとともに、この集光レンズに用いられるソリッドイマージョンレンズの対物面を、その光源波長の１０分の１程度まで記録媒体に近接させることにより記録再生を行う、いわゆる近接場光記録再生方式が検討されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
この近接場光記録再生方式では、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を精度良く光学的なコンタクト状態に維持することが重要である。また、光源から出射されてソリッドイマージョンレンズに入射する光束径が小になるとともに、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離も数十ｎｍ以下程度と非常に小さくなるため、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの傾きマージン、いわゆるチルトマージンが非常に小さくなり、ソリッドイマージョンレンズの形状は大きく制約されることになる。
【０００６】
従来、チルトマージンを考慮したソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）として、図１４（ａ）、（ｂ）に示すようなものが知られている。図１４（ａ）に示すソリッドイマージョンレンズは、超半球形状のレンズの対物面の中心に凸状の集光部を設ける構造とすることで、凸部を除いた対物面と記録媒体との距離を大きくして、チルトマージンを向上させるようにしている（非特許文献１）。また、図１４（ｂ）に示すソリッドイマージョンレンズは、半球形状のレンズの対物面側に円錐形状の傾斜部を設ける構造とすることで、対物面と記録媒体との距離を大きくして、チルトマージンを向上させるようにしている（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
このような構成のソリッドイマージョンレンズを例えば光記録再生装置に適用する場合は、ソリッドイマージョンレンズを２軸アクチュエーターを有する光学ピックアップ装置に装着して、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する。また、光磁気記録に用いられる場合は、光学ピックアップ装置に、磁気記録再生に使用される磁気ヘッド装置が組み込まれ、同様に記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する構成とされる。
【特許文献１】特開平５−１８９７９６号公開公報
【特許文献２】特開２００３−１６１８０１号公開公報
【非特許文献１】ISOM’04 Technical Digest pp210-211
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した図１４（ａ）のソリッドイマージョンレンズにおいては、対物面に凸状部を有しているので、記録媒体が回転すると、対物面と記録媒体との間に位置している凸状部の周囲で空気の流れが発生する。そして、この気流によって、記録媒体上で浮遊しているダストが、ソリッドイマージョンレンズの凸状部に衝突して、ダストが凸状部の先端付近に設けられた集光部近傍に付着し、その結果、レンズに入射した光を遮り安定した記録再生が難しくなるという問題が生じる。
【０００９】
同様に、上述した図１４（ｂ）のソリッドイマージョンレンズにおいては、対物面側に円錐形状の傾斜部を有しているので、記録媒体が回転すると、傾斜部の先端部付近で空気の流れが発生する。そして、この気流によって、記録媒体上に浮遊しているダストが、傾斜部の先端部分に衝突して、ダストが傾斜部の先端部に設けられた集光部近傍に付着し、その結果、レンズに入射した光を遮り安定した記録再生が難しくなるという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上述の問題点を考慮し、ソリッドイマージョンレンズの耐ダスト性を向上させて、レンズの集光部にダストが付着することなく、安定した光記録再生をすることができるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上部レンズ構造と下部レンズ構造とからなるソリッドイマージョンレンズであって、前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えている構成とする。
【００１２】
好ましくは、前記スカート部は、前記集光部に向かって傾斜する傾斜部を有していることが適当である。
さらに好ましくは、前記上部レンズ構造は、前記集光部に向かって傾斜する傾斜部を有していることが適当である。
【００１３】
本発明は、少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと備えた光学ピックアップ装置であって、前記ソリッドイマージョンレンズは、上部レンズ構造と下部レンズ構造を有し、前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えている構成とする。
【００１４】
また、本発明は、少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと、光記録媒体に光を集光して記録及び／又は再生を行う光学ピックアップ装置と、前記集光レンズ及び光ピックアップ装置を駆動制御する駆動制御手段とからなる光記録再生装置であって、前記ソリッドイマージョンレンズは、上部レンズ構造と下部レンズ構造を有し、前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えている構成とする。
【００１５】
本発明によるソリッドイマージョンレンズでは、集光部を有する凸状部にスカート部を備え、上方へ向かう空気の流れを生じさせているので、集光部に付着するダストを少なくすることができる。また、このソリッドイマージョンレンズを用いた光学ピックアップ装置及び光記録再生装置では、近接場光による安定した記録再生を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のソリッドイマージョンレンズによれば、レンズの集光部に付着するダストを少なくすることができる。
【００１７】
また、本発明のソリッドイマージョンレンズを用いた光学ピックアップ装置及び光再生記録装置によれば、ソリッドイマージョンレンズの集光部に付着するダストを少なくすることができるので、安定した近接場光による記録再生をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態の例について説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【００２０】
図１に示すように、この例においては、情報源１からの情報に基づき例えばディスク状の記録媒体９に記録を行う場合の光照射態様の一例を示し、レーザーダイオード（ＬＤ）等より成る光源３から出射される光は、情報源１により情報信号に対応して変調され、また自動パワー制御手段（ＡＰＣ）２により出力が制御される。そしてこの出射光は、光学部４１においてコリメーターレンズ４により平行光とされ、ビームスピリッター６、ミラー７を介して、ヘッド部４２に入射される。ヘッド部４２には、ソリッドイマージョンレンズ１０及び非球面レンズ等より成る光学レンズ１６から構成される開口数１以上を達成する集光レンズにより、近接場光を記録媒体９に照射する光学系が構成される。ヘッド部４２は、駆動部４３を構成するアクチュエーター８に例えばソリッドイマージョンレンズ１０及び光学レンズ１６が設置されて構成される。そして、光学部４１から出射された光はヘッド部４２により記録媒体９の情報が記録される記録面に近接場光として照射される。なお、光学ピックアップ装置４７は、図に示す点線で囲まれた部分により構成される。
【００２１】
記録媒体９は、これを回転移動する例えば回転手段１５より成る移動機構部４６に保持され、図示しないが例えばヘッド部４２側を記録媒体９の記録面に沿って平行移動する水平移動機構との連動によって、ヘッド部４２から照射される近接場光が記録媒体９の盤面に沿って例えばスパイラル状、同心円状の記録トラックに沿って走査される構成とする。
【００２２】
このようにして配列されたスポットの検出態様について、再び図１を参照して説明する。この場合、記録媒体９から反射された光は、ヘッド部４２を介してビームスプリッター６により反射されて、フォトディテクター（ＰＤ）１２より成る光検出部４４において検出される。そして、このようにして検出された戻り光量が、ギャップサーボ１３に入力され、後述する検出方法に基づいて、検出光量値から制御信号に変換され、ギャップ制御信号が出力され、アクチュエーター８による駆動部４３に入力されてギャップの補正がなされる。その結果、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップが一定に保持される。
【００２３】
図２は、入射光が、ヘッド部４２を介して記録媒体９に入射される入射態様を示した概略構成図である。光源側から順に非球面レンズ１６とソリッドイマージョンレンズ１０が配置され、近接場光を記録媒体９に照射するヘッド部４２は、２軸アクチュエーター等のアクチュエーター８に設置されている。図示の例では、入射光Ａが、ソリッドイマージョンレンズ１０に対して、入射光が全反射する角度で入射される。なお、図２において、一点鎖線ｃは、入射光の光軸を示す。ソリッドイマージョンレンズ１０の記録媒体側端面の集光部２０から記録媒体９に浸みだしている光が、記録媒体９上のスポットを形成する。
【００２４】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、近接場光を用いる記録媒体９に対するソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップの検出方法について説明する。図３（ａ）は、記録媒体９とヘッド部４２とのギャップ、すなわちソリッドイマージョンレンズ１０の記録媒体側の端面とのギャップを示す概略構成図であり、図３（ｂ）はギャップに対する全反射戻り光量の変化を示す図である。図３（ａ）において、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２５】
ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９との間隔（ギャップ）が、一般に、入射光の波長の１／４以下とされる近接場光が生じる距離以上である場合、すなわち図３（ｂ）において破線矢印Ｆｆで示すファーフィールド領域では、ソリッドイマージョンレンズ１０の端面で全反射を起こす角度で入射した光は、この端面において入射光は全反射するので、図３（ｂ）に示すように、戻り光量Ｌｒは常に一定である。
【００２６】
一方、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップが、入射光の波長λの略１／４以下（一般に、７０ｎｍ以下）となり、近接場光が生じる距離以下となって破線矢印Ｆｎで示す近接場領域に入ると、ソリッドイマージョンレンズ１０の集光部２０から全反射する角度で入射した光の一部が浸みだしてくるので、戻り光量Ｌｒは減少する。そして、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９が接触するところ（すなわちギャップが０の位置）で、記録媒体９に入射光の全てを透過してしまうので、戻り光量Ｌｒはゼロになる。
【００２７】
このような近接場光を生じるギャップ領域における戻り光量の変化は、破線矢印Ｆｎで示す近接場の領域で生じ、ギャップが略λ／４の位置から記録媒体に近づくにつれて緩やかに戻り光量は減少し始め、中間部分では略線形に減少し、更に記録媒体表面に近づいた領域では再び緩やかに漸減する曲線が得られる。
そこで、この全反射戻り光量がギャップ長に対して一定範囲で略線形に変化することを利用して、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９との間のギャップを戻り光量から検出し、これをもとにギャップを図３（ｂ）に示すように例えば一定の値ｄに保持する場合、戻り光量Ｌｒがこのギャップに対応する目標値αに保持されるように、ギャップ制御部によりアクチュエーター８等の駆動を行い、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップを、例えば２０ｎｍに一定化制御することができる。
【００２８】
次に、本発明を記録再生装置の再生システムに適用した例について説明する。図４は、１つのレーザ等の光源３を用いて、スポットを記録媒体９上に形成する場合の再生装置の概略構成図を示す。図４において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２９】
この場合、再生ＲＦ信号は、戻り光量をフォトディテクター１２で受光することで検出できる。また、再生ＲＦ信号を、低域通過フィルターを通して観察することで、サーボ信号を検出でき、ギャップサーボ１３へのエラー信号が得られる。これにより、安定なギャップ制御を行うことができ、良好な再生を行うことが可能となる。
【００３０】
図５（ａ）は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの形態例の断面図である。また、図５（ｂ）は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの形状の理解を容易にするための集光部側からみた平面図である。
【００３１】
本例におけるソリッドイマージョンレンズ１０は、上部レンズ構造３１と凸状部からなる下部レンズ構造３２とからなる。上部レンズ構造３１は、超半球状の球状部３１ａとそれに連接する円錐形状部３１ｂとで形成されている。また、上部レンズ構造３１に設けられた円錐形状部３１ｂには、下部レンズ構造３２に設けられた集光部に向かって傾斜するような傾斜面１１が形成されている。
【００３２】
下部レンズ構造は、円錐形状部３１ｂの先端に連接するように設けられた凸状部３２によって形成されている。この凸状部３２は、スカート部としての逆円錐形状を有しており、凸状部３２の先端側には、集光部を兼ねる対物面２０が形成されている。対物面２０は、記録媒体９に対向するような平面を有している。また、凸状部３２に設けられたスカート部である逆円錐形状の傾斜面３３は、対物面２０に向かって拡がるように形成されている。
【００３３】
また、本例のソリッドイマージョンレンズ１０は、上部レンズ構造３１に設けられた円錐形状部３１ｂの傾斜面１１が有する傾斜角度θ１が、下部レンズ構造３２に設けられた逆円錐形状の傾斜面３３が有する傾斜角度θ２よりも、大きくなるように形成されている。具体的には、傾斜角度θ１が７０度、傾斜角度θ２が４５度になるように形成される。このように、傾斜角度θ２を４５度に設定することで、下部レンズ構造３２の製造を容易にすることができる。なお、傾斜角度θとは、上部レンズ構造３１と下部レンズ構造３２が連接する位置において、集光部の中心を通る光軸ｃに平行な線と、各傾斜面の断面線とが交わることで定められる角度をいう。
【００３４】
図６は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの別の形態例の断面図である。図６において、図５（ａ）と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
本例におけるソリッドイマージョンレンズ１０の上部レンズ構造３１は、半球状の球状部３１ａとそれに連接する円錐形状部３１ｂとで形成されている。その他の構造は、図５（ａ）に示したソリッドイマージョンレンズ１０と同様である。
【００３５】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のソリッドイマージョンレンズの下部レンズ構造の別の形態例を示す断面図である。
図７（ａ）に示したソリッドイマージョンレンズ１０の下部レンズ構造は、凸状部３２に設けられたスカート部としての逆円錐形状部３２ａの先端に連接して円筒形状部３２ｂが形成されているものである。また、円筒形状部３２ｂの先端部には集光部２０が形成されている。
【００３６】
図７（ｂ）に示したソリッドイマージョンレンズ１０の下部レンズ構造３２は、凸状部３２に設けられた円筒形状部３２ｃの先端に連接してスカート部としての逆円錐形状部３２ｄが形成されているものである。この逆円錐形状部３２ｄの先端部には、集光部２０が形成されている。
【００３７】
図７（ｃ）に示したソリッドイマージョンレンズ１０の下部レンズ構造３２は、凸状部３２に設けられた円筒形状部３２ｅの先端に連接して、スカート部として円筒形状部３２ｅよりも大きい断面積を有する円筒形状部３２ｆが形成されている。そして、この円筒形状部３２ｆの先端部には、集光部２０が形成されている。
【００３８】
図８（ａ）（ｂ）は、本発明によるソリッドイマージョンレンズのまた別の形態例の断面図である。
図８（ａ）に示すソリッドイマージョンレンズ１０ａは、上部レンズ構造３１と、凸状部を有する下部レンズ構造３２とからなるが、上部レンズ構造３１は、円錐形状部を有することなく、半球形状部のみで形成されている。なお、上部レンズ構造３１は、本例の半球形状に限定されるものではなく、超半球形状で形成されていてもよい。
【００３９】
図８（ｂ）に示すソリッドイマージョンレンズ１０ｂは、上部レンズ構造３１と、凸状部を有する下部レンズ構造３２とからなるが、上部レンズ構造３１は、円錐形状部を有することなく、円筒形状部のみによって形成されている。なお、上部レンズ構造３１は、例えば、フレネルレンズ構造を加えて、上部レンズ構造を形成してもよい。
【００４０】
図９（ａ）は、半球形状部とそれに連接する円錐形状部を有するいわゆる先端円錐型のソリッドイマージョンレンズを用いた場合に、ソリッドイマージョンレンズに進入するダストＤが、記録媒体の回転によって生じる空気流によって巻き上げられる際の経路を示す模式図である。また、図９（ｂ）は、ソリッドイマージョンレンズに進入する際のダストＤの進入方向を説明するために用いる平面図である。
【００４１】
まず、Ｘ軸のＸ＝−１００μｍの位置から放出されたダストＤが、ソリッドイマージョンレンズ１０の中心点ｘに向かって進入を開始する。つぎに、ダストＤは、Ｘ軸に沿ってある位置にまでソリッドイマージョンレンズ１０の中心点ｘに近づくと、記録媒体９の回転によって、記録媒体９とソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１との間の空間に生じる空気流の影響を受けて、記録媒体９の上方へ巻き上げられる。このとき、Ｘ軸において、ダストＤがソリッドイマージョンレンズ１０の中心点ｘに最も近づいた位置における、記録媒体９とソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１との間における垂線の線分の長さをＬ１と定義する。なお、後述するように、本例のソリッドイマージョンレンズ１０との比較に用いる先端円錐型のソリッドイマージョンレンズは、光軸ｃと傾斜面１１の断面線との交わりによって生じる傾斜角度θを６０度に設定する。
【００４２】
次に、図１０を用いて、ダストＤが記録媒体上で巻き上げられる原理を詳細に説明する。
図１０は、ソリッドイマージョンレンズと記録媒体との位置関係を示す概略断面図である。
このとき、ソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１と、記録媒体９との間にできる空間をＳとする。空間Ｓに存在する空気には、記録媒体（ディスク）９が回転することにより、矢印ｆで示すような上方に流れる空気流が発生し、所定の位置にまで進入してきたダストＤを記録媒体９の上方へ巻き上げることになる。
【００４３】
図１１は、図５に示した本例のソリッドイマージョンレンズ１０と、傾斜角度θを６０度に設定した先端円錐型のソリッドイマージョンレンズとを用いて、ダストＤの進入実験を行った際の結果を示す。
【００４４】
図１１には、ソリッドイマージョンレンズの中心ｘに進入するダストＤの進入位置（ダスト初期位置）をずらして、Ｌ１を測定した結果をグラフにしたものを示す。図の縦軸は、先に定義したＬ１を表し、図の横軸は、ダストの進入位置を、図９（ｂ）に示したＹ軸上におけるソリッドイマージョンレンズの中心ｘからのずれで示す。ここでは、記録媒体（ディスク）の線速度を６．３ｍ／ｓに設定し、ダストＤの放出位置を記録媒体９の表面から１０ｎｍの高さとし、ダストＤの直径を２０ｎｍとする。
【００４５】
図１２は、ダストＤの放出位置を記録媒体９の表面から５０ｎｍとし、ダストＤの直径を１００ｎｍとして、同様の実験を行った場合の結果を示す。
また、図１３は、ダストＤの放出位置を記録媒体９の表面から１００ｎｍとし、ダストＤの直径を２００ｎｍとして、同様の実験を行った場合の結果を示す。
【００４６】
いずれの条件で実験を行った場合であっても、図１１、図１２、図１３のグラフが示すように、本例のソリッドイマージョンレンズ１０よれば、従来のソリッドイマージョンレンズに比較して、Ｌ１を大きくすることができる。すなわち、ソリッドイマージョンレンズ１０の中心部ｘに進入してくるダストが、中心部ｘからより離れた位置で巻上げられることになるので、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９との間にダストが挟みこまれる可能性が小さくなり、レンズの集光部２０に付着する可能性が低くなる。従って、本例のソリッドイマージョンレンズ１０では、従来の先端円錐型のソリッドイマージョンレンズと較べて、ソリッドイマージョンレンズ１０の集光部２０に進入するダストＤを効率よく除去することができ、集光部２０にダストが付着することを防止することができる。
【００４７】
その理由としては、本例のソリッドイマージョンレンズ１０によれば、凸状部３２に設けられたスカート部によって、空間Ｓに存在する空気に生じる上方へ向かう流れが、従来の先端円錐型のソリッドイマージョンレンズを用いた場合よりも強くなっているので、レンズ中心部ｘからより離れた位置で進入してくるダストを巻き上げていると考えられる。
【００４８】
また、本例のソリッドイマージョンレンズ１０を用いた光学ピックアップ装置によれば、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９の間にダストＤが挟み込まれる可能性が低くなるので、近接場光を用いて安定した光のピックアップ動作を行うことができる。また、本例のソリッドイマージョンレンズ１０を用いた光記録再生装置によれば、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９の間にダストＤが挟み込まれる可能性が低くなるので、近接場光を用いる光記録再生装置において、ギャップサーボが破綻しない安定した記録再生動作を行うことができる。
【００４９】
なお、上述したソリッドイマージョンレンズ１０の上部レンズ構造に設けられた円錐形状部３１ｂの形状は、円錐形状に限られることはなく、角錐形状としてもよい。同様に、下部レンズ構造の凸状部３２に設けられたスカート部の逆円錐形状は、逆角錐形状であってもよい。また、円錐形状部３１に設けられた傾斜面１１の傾斜角度θは、レーザの入射光を妨げないような角度で設定されている。また、光磁気記録媒体に対する近接場光記録再生方式においては、記録時及び／又は再生時に磁界が必要になることから、ソリッドイマージョンレンズの対物面の一部又はその周囲に磁気コイル等を取り付けて構成してもよい。
【００５０】
また、ソリッドイマージョンレンズの材料としては、上述したように、使用する光記録再生装置、光学ピックアップ装置の装備するレーザ光源の波長に対して、屈折率が大きく、透過率が大きく、光吸収が小さいものが材料として好適である。たとえば、高屈折率ガラスである（株）オハラ社製のＳ−ＬＡＨ７９（商品名）や、高屈折率セラミックス、高屈折率単結晶材料であるＢｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＳｉＣ、ＫＴａＯ３、ダイヤモンドなどが好適である。
【００５１】
また、これらレンズ材料は、アモルファス構造、もしくは単結晶の場合には立方晶構造であることが、望ましい。レンズ材料がアモルファス構造、もしくは立方晶構造である場合、結晶方位によりエッチング速度やエッチング特性が変化しないため、公知である半導体などの加工に使用されるエッチング方法や装置が利用可能である。
【００５２】
また、ソリッドイマージョンレンズは、型抜き成型や、ボールレンズを切削、研磨すること等により成型される。更に、ソリッドイマージョンレンズの円錐形状などの凸状部先端に設ける集光部、すなわち対物面の平坦部の加工については、公知である半導体加工に利用されているエッチング方法や装置が利用可能であり、特に、微細な先端部の加工については、たとえば、（株）日立製作所製の集束イオンビーム加工観察装置ＦＢ−２１００（商品名）などのフォーカスイオンビーム加工方法、及び加工装置を利用するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明による光学ピックアップ装置における記録媒体への光の入射態様を示す概略構成図である。
【図３】図３（ａ）は、近接場光を用いた光学ピックアップ装置の記録媒体とヘッド部とのギャップを示す概略構成図である。図３（ｂ）は、近接場光を用いた光学ピックアップ装置の記録媒体におけるギャップと戻り光量との関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図５】図５は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明のソリッドイマージョンレンズの別の形態の例を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明のソリッドイマージョンレンズのまた別の形態の例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明のソリッドイマージョンレンズのさらにまた別の形態の例を示す断面図である
【図９】図９（ａ）は、ダストＤが、空気流によって記録媒体上を移動する際の経路を示す模式図である。図９（ｂ）は、ダストＤが、ソリッドイマージョンレンズに進入する向きを説明するために用いるソリッドイマージョンレンズの平面図である。
【図１０】図１０は、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの間に生じる空気の流れを説明するために用いる記録媒体とソリッドイマージョンレンズの断面図である。
【図１１】図１１は、ダスト初期位置とダストが巻き上がる位置との関係で、本例のソリッドイマージョンレンズと先端円錐型のソリッドイマージョンレンズとを比較した結果を示すものある。
【図１２】図１２は、ダスト初期位置とダストが巻き上がる位置との関係で、本例のソリッドイマージョンレンズと先端円錐型のソリッドイマージョンレンズとを比較した結果を示すものある。
【図１３】図１３は、ダスト初期位置とダストが巻き上がる位置との関係で、本例のソリッドイマージョンレンズと先端円錐型のソリッドイマージョンレンズとを比較した結果を示すものある。
【図１４】図１４（ａ）及び（ｂ）は、従来のソリッドイマージョンレンズの断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
９・・記録媒体（ディスク）、１０・・ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）、１１、３３・・傾斜面、２０・・集光部（対物面）、３１・・上部レンズ構造、３１・・上部レンズ構造、３２・・下部レンズ構造（凸状部）、４３・・駆動部、４４・・光検出部、４５・・制御部、４７・・光学ピックアップ装置、θ・・傾斜角度、ｃ・・光軸、Ｄ・・ダスト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソリッドイマージョンレンズ（Solid Immersion Lens：固浸レンズ）と、これを用いた光学ピックアップ装置及び光（もしくは光磁気）記録再生装置に関し、詳しくは、光学レンズの屈折率が大きい材料を用いて集光レンズの開口数を大きくして光（もしくは光磁気）記録媒体に記録再生を行ういわゆる近接場光記録再生方式に適用できるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディスク（ＭＤ）、デジタルヴァーサタイルディスク（ＤＶＤ）に代表される記録媒体（光磁気記録媒体を含む）は、音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の格納媒体として広く利用されている。しかしながら、更なる音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の高音質化、高画質化、長時間化、大容量化のために、さらに大容量の記録媒体及びこれを記録再生する光記録再生装置（光磁気記録再生装置を含む）が望まれている。
そこで、これらに対応するため、光記録再生装置では、その光源の例えば半導体レーザの短波長化や、集光レンズの開口数の増大化が図られ、集光レンズを介して収束する光スポットの小径化が図られている。
【０００３】
例えば、半導体レーザに関しては、発振波長が従来の赤色レーザの６３５ｎｍから４００ｎｍ帯に短波長化されたＧａＮ半導体レーザが実用化され、これにより光スポットの小径化が図られつつある。また、例えばそれ以上の短波長化については、２６６ｎｍの単一波長の光を連続発振するソニー株式会社製の遠紫外固体レーザＵＷ−１０１０などが発売されており、更なる光スポットの小径化も図られつつある。また、これ以外にもＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍波レーザ（２６６ｎｍ帯）、ダイヤモンドレーザ（２３５ｎｍ帯）、ＧａＮレーザの２倍波レーザ（２０２ｎｍ帯）などの研究、開発が進められている。
【０００４】
また、ソリッドイマージョンレンズに代表される開口数の大きい光学レンズを使って、例えば開口数１以上の集光レンズを実現するとともに、この集光レンズに用いられるソリッドイマージョンレンズの対物面を、その光源波長の１０分の１程度まで記録媒体に近接させることにより記録再生を行う、いわゆる近接場光記録再生方式が検討されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
この近接場光記録再生方式では、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を精度良く光学的なコンタクト状態に維持することが重要である。また、光源から出射されてソリッドイマージョンレンズに入射する光束径が小になるとともに、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離も数十ｎｍ以下程度と非常に小さくなるため、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの傾きマージン、いわゆるチルトマージンが非常に小さくなり、ソリッドイマージョンレンズの形状は大きく制約されることになる。
【０００６】
従来、チルトマージンを考慮したソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）として、図１４（ａ）、（ｂ）に示すようなものが知られている。図１４（ａ）に示すソリッドイマージョンレンズは、超半球形状のレンズの対物面の中心に凸状の集光部を設ける構造とすることで、凸部を除いた対物面と記録媒体との距離を大きくして、チルトマージンを向上させるようにしている（非特許文献１）。また、図１４（ｂ）に示すソリッドイマージョンレンズは、半球形状のレンズの対物面側に円錐形状の傾斜部を設ける構造とすることで、対物面と記録媒体との距離を大きくして、チルトマージンを向上させるようにしている（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
このような構成のソリッドイマージョンレンズを例えば光記録再生装置に適用する場合は、ソリッドイマージョンレンズを２軸アクチュエーターを有する光学ピックアップ装置に装着して、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する。また、光磁気記録に用いられる場合は、光学ピックアップ装置に、磁気記録再生に使用される磁気ヘッド装置が組み込まれ、同様に記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する構成とされる。
【特許文献１】特開平５−１８９７９６号公開公報
【特許文献２】特開２００３−１６１８０１号公開公報
【非特許文献１】ISOM’04 Technical Digest pp210-211
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した図１４（ａ）のソリッドイマージョンレンズにおいては、対物面に凸状部を有しているので、記録媒体が回転すると、対物面と記録媒体との間に位置している凸状部の周囲で空気の流れが発生する。そして、この気流によって、記録媒体上で浮遊しているダストが、ソリッドイマージョンレンズの凸状部に衝突して、ダストが凸状部の先端付近に設けられた集光部近傍に付着し、その結果、レンズに入射した光を遮り安定した記録再生が難しくなるという問題が生じる。
【０００９】
同様に、上述した図１４（ｂ）のソリッドイマージョンレンズにおいては、対物面側に円錐形状の傾斜部を有しているので、記録媒体が回転すると、傾斜部の先端部付近で空気の流れが発生する。そして、この気流によって、記録媒体上に浮遊しているダストが、傾斜部の先端部分に衝突して、ダストが傾斜部の先端部に設けられた集光部近傍に付着し、その結果、レンズに入射した光を遮り安定した記録再生が難しくなるという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上述の問題点を考慮し、ソリッドイマージョンレンズの耐ダスト性を向上させて、レンズの集光部にダストが付着することなく、安定した光記録再生をすることができるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上部レンズ構造と下部レンズ構造とからなるソリッドイマージョンレンズであって、前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えている構成とする。
【００１２】
好ましくは、前記スカート部は、前記集光部に向かって傾斜する傾斜部を有していることが適当である。
さらに好ましくは、前記上部レンズ構造は、前記集光部に向かって傾斜する傾斜部を有していることが適当である。
【００１３】
本発明は、少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと備えた光学ピックアップ装置であって、前記ソリッドイマージョンレンズは、上部レンズ構造と下部レンズ構造を有し、前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えている構成とする。
【００１４】
また、本発明は、少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと、光記録媒体に光を集光して記録及び／又は再生を行う光学ピックアップ装置と、前記集光レンズ及び光ピックアップ装置を駆動制御する駆動制御手段とからなる光記録再生装置であって、前記ソリッドイマージョンレンズは、上部レンズ構造と下部レンズ構造を有し、前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えている構成とする。
【００１５】
本発明によるソリッドイマージョンレンズでは、集光部を有する凸状部にスカート部を備え、上方へ向かう空気の流れを生じさせているので、集光部に付着するダストを少なくすることができる。また、このソリッドイマージョンレンズを用いた光学ピックアップ装置及び光記録再生装置では、近接場光による安定した記録再生を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のソリッドイマージョンレンズによれば、レンズの集光部に付着するダストを少なくすることができる。
【００１７】
また、本発明のソリッドイマージョンレンズを用いた光学ピックアップ装置及び光再生記録装置によれば、ソリッドイマージョンレンズの集光部に付着するダストを少なくすることができるので、安定した近接場光による記録再生をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態の例について説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【００２０】
図１に示すように、この例においては、情報源１からの情報に基づき例えばディスク状の記録媒体９に記録を行う場合の光照射態様の一例を示し、レーザーダイオード（ＬＤ）等より成る光源３から出射される光は、情報源１により情報信号に対応して変調され、また自動パワー制御手段（ＡＰＣ）２により出力が制御される。そしてこの出射光は、光学部４１においてコリメーターレンズ４により平行光とされ、ビームスピリッター６、ミラー７を介して、ヘッド部４２に入射される。ヘッド部４２には、ソリッドイマージョンレンズ１０及び非球面レンズ等より成る光学レンズ１６から構成される開口数１以上を達成する集光レンズにより、近接場光を記録媒体９に照射する光学系が構成される。ヘッド部４２は、駆動部４３を構成するアクチュエーター８に例えばソリッドイマージョンレンズ１０及び光学レンズ１６が設置されて構成される。そして、光学部４１から出射された光はヘッド部４２により記録媒体９の情報が記録される記録面に近接場光として照射される。なお、光学ピックアップ装置４７は、図に示す点線で囲まれた部分により構成される。
【００２１】
記録媒体９は、これを回転移動する例えば回転手段１５より成る移動機構部４６に保持され、図示しないが例えばヘッド部４２側を記録媒体９の記録面に沿って平行移動する水平移動機構との連動によって、ヘッド部４２から照射される近接場光が記録媒体９の盤面に沿って例えばスパイラル状、同心円状の記録トラックに沿って走査される構成とする。
【００２２】
このようにして配列されたスポットの検出態様について、再び図１を参照して説明する。この場合、記録媒体９から反射された光は、ヘッド部４２を介してビームスプリッター６により反射されて、フォトディテクター（ＰＤ）１２より成る光検出部４４において検出される。そして、このようにして検出された戻り光量が、ギャップサーボ１３に入力され、後述する検出方法に基づいて、検出光量値から制御信号に変換され、ギャップ制御信号が出力され、アクチュエーター８による駆動部４３に入力されてギャップの補正がなされる。その結果、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップが一定に保持される。
【００２３】
図２は、入射光が、ヘッド部４２を介して記録媒体９に入射される入射態様を示した概略構成図である。光源側から順に非球面レンズ１６とソリッドイマージョンレンズ１０が配置され、近接場光を記録媒体９に照射するヘッド部４２は、２軸アクチュエーター等のアクチュエーター８に設置されている。図示の例では、入射光Ａが、ソリッドイマージョンレンズ１０に対して、入射光が全反射する角度で入射される。なお、図２において、一点鎖線ｃは、入射光の光軸を示す。ソリッドイマージョンレンズ１０の記録媒体側端面の集光部２０から記録媒体９に浸みだしている光が、記録媒体９上のスポットを形成する。
【００２４】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、近接場光を用いる記録媒体９に対するソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップの検出方法について説明する。図３（ａ）は、記録媒体９とヘッド部４２とのギャップ、すなわちソリッドイマージョンレンズ１０の記録媒体側の端面とのギャップを示す概略構成図であり、図３（ｂ）はギャップに対する全反射戻り光量の変化を示す図である。図３（ａ）において、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２５】
ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９との間隔（ギャップ）が、一般に、入射光の波長の１／４以下とされる近接場光が生じる距離以上である場合、すなわち図３（ｂ）において破線矢印Ｆｆで示すファーフィールド領域では、ソリッドイマージョンレンズ１０の端面で全反射を起こす角度で入射した光は、この端面において入射光は全反射するので、図３（ｂ）に示すように、戻り光量Ｌｒは常に一定である。
【００２６】
一方、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップが、入射光の波長λの略１／４以下（一般に、７０ｎｍ以下）となり、近接場光が生じる距離以下となって破線矢印Ｆｎで示す近接場領域に入ると、ソリッドイマージョンレンズ１０の集光部２０から全反射する角度で入射した光の一部が浸みだしてくるので、戻り光量Ｌｒは減少する。そして、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９が接触するところ（すなわちギャップが０の位置）で、記録媒体９に入射光の全てを透過してしまうので、戻り光量Ｌｒはゼロになる。
【００２７】
このような近接場光を生じるギャップ領域における戻り光量の変化は、破線矢印Ｆｎで示す近接場の領域で生じ、ギャップが略λ／４の位置から記録媒体に近づくにつれて緩やかに戻り光量は減少し始め、中間部分では略線形に減少し、更に記録媒体表面に近づいた領域では再び緩やかに漸減する曲線が得られる。
そこで、この全反射戻り光量がギャップ長に対して一定範囲で略線形に変化することを利用して、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９との間のギャップを戻り光量から検出し、これをもとにギャップを図３（ｂ）に示すように例えば一定の値ｄに保持する場合、戻り光量Ｌｒがこのギャップに対応する目標値αに保持されるように、ギャップ制御部によりアクチュエーター８等の駆動を行い、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップを、例えば２０ｎｍに一定化制御することができる。
【００２８】
次に、本発明を記録再生装置の再生システムに適用した例について説明する。図４は、１つのレーザ等の光源３を用いて、スポットを記録媒体９上に形成する場合の再生装置の概略構成図を示す。図４において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２９】
この場合、再生ＲＦ信号は、戻り光量をフォトディテクター１２で受光することで検出できる。また、再生ＲＦ信号を、低域通過フィルターを通して観察することで、サーボ信号を検出でき、ギャップサーボ１３へのエラー信号が得られる。これにより、安定なギャップ制御を行うことができ、良好な再生を行うことが可能となる。
【００３０】
図５（ａ）は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの形態例の断面図である。また、図５（ｂ）は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの形状の理解を容易にするための集光部側からみた平面図である。
【００３１】
本例におけるソリッドイマージョンレンズ１０は、上部レンズ構造３１と凸状部からなる下部レンズ構造３２とからなる。上部レンズ構造３１は、超半球状の球状部３１ａとそれに連接する円錐形状部３１ｂとで形成されている。また、上部レンズ構造３１に設けられた円錐形状部３１ｂには、下部レンズ構造３２に設けられた集光部に向かって傾斜するような傾斜面１１が形成されている。
【００３２】
下部レンズ構造は、円錐形状部３１ｂの先端に連接するように設けられた凸状部３２によって形成されている。この凸状部３２は、スカート部としての逆円錐形状を有しており、凸状部３２の先端側には、集光部を兼ねる対物面２０が形成されている。対物面２０は、記録媒体９に対向するような平面を有している。また、凸状部３２に設けられたスカート部である逆円錐形状の傾斜面３３は、対物面２０に向かって拡がるように形成されている。
【００３３】
また、本例のソリッドイマージョンレンズ１０は、上部レンズ構造３１に設けられた円錐形状部３１ｂの傾斜面１１が有する傾斜角度θ１が、下部レンズ構造３２に設けられた逆円錐形状の傾斜面３３が有する傾斜角度θ２よりも、大きくなるように形成されている。具体的には、傾斜角度θ１が７０度、傾斜角度θ２が４５度になるように形成される。このように、傾斜角度θ２を４５度に設定することで、下部レンズ構造３２の製造を容易にすることができる。なお、傾斜角度θとは、上部レンズ構造３１と下部レンズ構造３２が連接する位置において、集光部の中心を通る光軸ｃに平行な線と、各傾斜面の断面線とが交わることで定められる角度をいう。
【００３４】
図６は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの別の形態例の断面図である。図６において、図５（ａ）と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
本例におけるソリッドイマージョンレンズ１０の上部レンズ構造３１は、半球状の球状部３１ａとそれに連接する円錐形状部３１ｂとで形成されている。その他の構造は、図５（ａ）に示したソリッドイマージョンレンズ１０と同様である。
【００３５】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のソリッドイマージョンレンズの下部レンズ構造の別の形態例を示す断面図である。
図７（ａ）に示したソリッドイマージョンレンズ１０の下部レンズ構造は、凸状部３２に設けられたスカート部としての逆円錐形状部３２ａの先端に連接して円筒形状部３２ｂが形成されているものである。また、円筒形状部３２ｂの先端部には集光部２０が形成されている。
【００３６】
図７（ｂ）に示したソリッドイマージョンレンズ１０の下部レンズ構造３２は、凸状部３２に設けられた円筒形状部３２ｃの先端に連接してスカート部としての逆円錐形状部３２ｄが形成されているものである。この逆円錐形状部３２ｄの先端部には、集光部２０が形成されている。
【００３７】
図７（ｃ）に示したソリッドイマージョンレンズ１０の下部レンズ構造３２は、凸状部３２に設けられた円筒形状部３２ｅの先端に連接して、スカート部として円筒形状部３２ｅよりも大きい断面積を有する円筒形状部３２ｆが形成されている。そして、この円筒形状部３２ｆの先端部には、集光部２０が形成されている。
【００３８】
図８（ａ）（ｂ）は、本発明によるソリッドイマージョンレンズのまた別の形態例の断面図である。
図８（ａ）に示すソリッドイマージョンレンズ１０ａは、上部レンズ構造３１と、凸状部を有する下部レンズ構造３２とからなるが、上部レンズ構造３１は、円錐形状部を有することなく、半球形状部のみで形成されている。なお、上部レンズ構造３１は、本例の半球形状に限定されるものではなく、超半球形状で形成されていてもよい。
【００３９】
図８（ｂ）に示すソリッドイマージョンレンズ１０ｂは、上部レンズ構造３１と、凸状部を有する下部レンズ構造３２とからなるが、上部レンズ構造３１は、円錐形状部を有することなく、円筒形状部のみによって形成されている。なお、上部レンズ構造３１は、例えば、フレネルレンズ構造を加えて、上部レンズ構造を形成してもよい。
【００４０】
図９（ａ）は、半球形状部とそれに連接する円錐形状部を有するいわゆる先端円錐型のソリッドイマージョンレンズを用いた場合に、ソリッドイマージョンレンズに進入するダストＤが、記録媒体の回転によって生じる空気流によって巻き上げられる際の経路を示す模式図である。また、図９（ｂ）は、ソリッドイマージョンレンズに進入する際のダストＤの進入方向を説明するために用いる平面図である。
【００４１】
まず、Ｘ軸のＸ＝−１００μｍの位置から放出されたダストＤが、ソリッドイマージョンレンズ１０の中心点ｘに向かって進入を開始する。つぎに、ダストＤは、Ｘ軸に沿ってある位置にまでソリッドイマージョンレンズ１０の中心点ｘに近づくと、記録媒体９の回転によって、記録媒体９とソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１との間の空間に生じる空気流の影響を受けて、記録媒体９の上方へ巻き上げられる。このとき、Ｘ軸において、ダストＤがソリッドイマージョンレンズ１０の中心点ｘに最も近づいた位置における、記録媒体９とソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１との間における垂線の線分の長さをＬ１と定義する。なお、後述するように、本例のソリッドイマージョンレンズ１０との比較に用いる先端円錐型のソリッドイマージョンレンズは、光軸ｃと傾斜面１１の断面線との交わりによって生じる傾斜角度θを６０度に設定する。
【００４２】
次に、図１０を用いて、ダストＤが記録媒体上で巻き上げられる原理を詳細に説明する。
図１０は、ソリッドイマージョンレンズと記録媒体との位置関係を示す概略断面図である。
このとき、ソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１と、記録媒体９との間にできる空間をＳとする。空間Ｓに存在する空気には、記録媒体（ディスク）９が回転することにより、矢印ｆで示すような上方に流れる空気流が発生し、所定の位置にまで進入してきたダストＤを記録媒体９の上方へ巻き上げることになる。
【００４３】
図１１は、図５に示した本例のソリッドイマージョンレンズ１０と、傾斜角度θを６０度に設定した先端円錐型のソリッドイマージョンレンズとを用いて、ダストＤの進入実験を行った際の結果を示す。
【００４４】
図１１には、ソリッドイマージョンレンズの中心ｘに進入するダストＤの進入位置（ダスト初期位置）をずらして、Ｌ１を測定した結果をグラフにしたものを示す。図の縦軸は、先に定義したＬ１を表し、図の横軸は、ダストの進入位置を、図９（ｂ）に示したＹ軸上におけるソリッドイマージョンレンズの中心ｘからのずれで示す。ここでは、記録媒体（ディスク）の線速度を６．３ｍ／ｓに設定し、ダストＤの放出位置を記録媒体９の表面から１０ｎｍの高さとし、ダストＤの直径を２０ｎｍとする。
【００４５】
図１２は、ダストＤの放出位置を記録媒体９の表面から５０ｎｍとし、ダストＤの直径を１００ｎｍとして、同様の実験を行った場合の結果を示す。
また、図１３は、ダストＤの放出位置を記録媒体９の表面から１００ｎｍとし、ダストＤの直径を２００ｎｍとして、同様の実験を行った場合の結果を示す。
【００４６】
いずれの条件で実験を行った場合であっても、図１１、図１２、図１３のグラフが示すように、本例のソリッドイマージョンレンズ１０よれば、従来のソリッドイマージョンレンズに比較して、Ｌ１を大きくすることができる。すなわち、ソリッドイマージョンレンズ１０の中心部ｘに進入してくるダストが、中心部ｘからより離れた位置で巻上げられることになるので、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９との間にダストが挟みこまれる可能性が小さくなり、レンズの集光部２０に付着する可能性が低くなる。従って、本例のソリッドイマージョンレンズ１０では、従来の先端円錐型のソリッドイマージョンレンズと較べて、ソリッドイマージョンレンズ１０の集光部２０に進入するダストＤを効率よく除去することができ、集光部２０にダストが付着することを防止することができる。
【００４７】
その理由としては、本例のソリッドイマージョンレンズ１０によれば、凸状部３２に設けられたスカート部によって、空間Ｓに存在する空気に生じる上方へ向かう流れが、従来の先端円錐型のソリッドイマージョンレンズを用いた場合よりも強くなっているので、レンズ中心部ｘからより離れた位置で進入してくるダストを巻き上げていると考えられる。
【００４８】
また、本例のソリッドイマージョンレンズ１０を用いた光学ピックアップ装置によれば、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９の間にダストＤが挟み込まれる可能性が低くなるので、近接場光を用いて安定した光のピックアップ動作を行うことができる。また、本例のソリッドイマージョンレンズ１０を用いた光記録再生装置によれば、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９の間にダストＤが挟み込まれる可能性が低くなるので、近接場光を用いる光記録再生装置において、ギャップサーボが破綻しない安定した記録再生動作を行うことができる。
【００４９】
なお、上述したソリッドイマージョンレンズ１０の上部レンズ構造に設けられた円錐形状部３１ｂの形状は、円錐形状に限られることはなく、角錐形状としてもよい。同様に、下部レンズ構造の凸状部３２に設けられたスカート部の逆円錐形状は、逆角錐形状であってもよい。また、円錐形状部３１に設けられた傾斜面１１の傾斜角度θは、レーザの入射光を妨げないような角度で設定されている。また、光磁気記録媒体に対する近接場光記録再生方式においては、記録時及び／又は再生時に磁界が必要になることから、ソリッドイマージョンレンズの対物面の一部又はその周囲に磁気コイル等を取り付けて構成してもよい。
【００５０】
また、ソリッドイマージョンレンズの材料としては、上述したように、使用する光記録再生装置、光学ピックアップ装置の装備するレーザ光源の波長に対して、屈折率が大きく、透過率が大きく、光吸収が小さいものが材料として好適である。たとえば、高屈折率ガラスである（株）オハラ社製のＳ−ＬＡＨ７９（商品名）や、高屈折率セラミックス、高屈折率単結晶材料であるＢｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＳｉＣ、ＫＴａＯ３、ダイヤモンドなどが好適である。
【００５１】
また、これらレンズ材料は、アモルファス構造、もしくは単結晶の場合には立方晶構造であることが、望ましい。レンズ材料がアモルファス構造、もしくは立方晶構造である場合、結晶方位によりエッチング速度やエッチング特性が変化しないため、公知である半導体などの加工に使用されるエッチング方法や装置が利用可能である。
【００５２】
また、ソリッドイマージョンレンズは、型抜き成型や、ボールレンズを切削、研磨すること等により成型される。更に、ソリッドイマージョンレンズの円錐形状などの凸状部先端に設ける集光部、すなわち対物面の平坦部の加工については、公知である半導体加工に利用されているエッチング方法や装置が利用可能であり、特に、微細な先端部の加工については、たとえば、（株）日立製作所製の集束イオンビーム加工観察装置ＦＢ−２１００（商品名）などのフォーカスイオンビーム加工方法、及び加工装置を利用するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明による光学ピックアップ装置における記録媒体への光の入射態様を示す概略構成図である。
【図３】図３（ａ）は、近接場光を用いた光学ピックアップ装置の記録媒体とヘッド部とのギャップを示す概略構成図である。図３（ｂ）は、近接場光を用いた光学ピックアップ装置の記録媒体におけるギャップと戻り光量との関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図５】図５は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明のソリッドイマージョンレンズの別の形態の例を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明のソリッドイマージョンレンズのまた別の形態の例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明のソリッドイマージョンレンズのさらにまた別の形態の例を示す断面図である
【図９】図９（ａ）は、ダストＤが、空気流によって記録媒体上を移動する際の経路を示す模式図である。図９（ｂ）は、ダストＤが、ソリッドイマージョンレンズに進入する向きを説明するために用いるソリッドイマージョンレンズの平面図である。
【図１０】図１０は、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの間に生じる空気の流れを説明するために用いる記録媒体とソリッドイマージョンレンズの断面図である。
【図１１】図１１は、ダスト初期位置とダストが巻き上がる位置との関係で、本例のソリッドイマージョンレンズと先端円錐型のソリッドイマージョンレンズとを比較した結果を示すものある。
【図１２】図１２は、ダスト初期位置とダストが巻き上がる位置との関係で、本例のソリッドイマージョンレンズと先端円錐型のソリッドイマージョンレンズとを比較した結果を示すものある。
【図１３】図１３は、ダスト初期位置とダストが巻き上がる位置との関係で、本例のソリッドイマージョンレンズと先端円錐型のソリッドイマージョンレンズとを比較した結果を示すものある。
【図１４】図１４（ａ）及び（ｂ）は、従来のソリッドイマージョンレンズの断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
９・・記録媒体（ディスク）、１０・・ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）、１１、３３・・傾斜面、２０・・集光部（対物面）、３１・・上部レンズ構造、３１・・上部レンズ構造、３２・・下部レンズ構造（凸状部）、４３・・駆動部、４４・・光検出部、４５・・制御部、４７・・光学ピックアップ装置、θ・・傾斜角度、ｃ・・光軸、Ｄ・・ダスト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部レンズ構造と下部レンズ構造とからなるソリッドイマージョンレンズであって、
前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えていること
を特徴とするソリッドイマージョンレンズ。
【請求項２】
前記スカート部は、前記集光部に向かって傾斜する傾斜部を有していること
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。
【請求項３】
前記上部レンズ構造は、前記集光部に向かって傾斜する傾斜部を有していること
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。
【請求項４】
少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと備えた光学ピックアップ装置であって、
前記ソリッドイマージョンレンズは、上部レンズ構造と下部レンズ構造を有し、
前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えていること
を特徴とする光学ピックアップ装置。
【請求項５】
少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと、光記録媒体に光を集光して記録及び／又は再生を行う光学ピックアップ装置と、 前記集光レンズ及び光ピックアップ装置を駆動制御する駆動制御手段とからなる光記録再生装置であって、
前記ソリッドイマージョンレンズは、上部レンズ構造と下部レンズ構造を有し、前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えていること
を特徴とする光記録再生装置。
【請求項１】
上部レンズ構造と下部レンズ構造とからなるソリッドイマージョンレンズであって、
前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えていること
を特徴とするソリッドイマージョンレンズ。
【請求項２】
前記スカート部は、前記集光部に向かって傾斜する傾斜部を有していること
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。
【請求項３】
前記上部レンズ構造は、前記集光部に向かって傾斜する傾斜部を有していること
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。
【請求項４】
少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと備えた光学ピックアップ装置であって、
前記ソリッドイマージョンレンズは、上部レンズ構造と下部レンズ構造を有し、
前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えていること
を特徴とする光学ピックアップ装置。
【請求項５】
少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと、光記録媒体に光を集光して記録及び／又は再生を行う光学ピックアップ装置と、 前記集光レンズ及び光ピックアップ装置を駆動制御する駆動制御手段とからなる光記録再生装置であって、
前記ソリッドイマージョンレンズは、上部レンズ構造と下部レンズ構造を有し、前記下部レンズ構造は、集光部を有する凸状部を有し、この凸状部にスカート部を備えていること
を特徴とする光記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−３３８８４３（Ｐ２００６−３３８８４３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６５７９１（Ｐ２００５−１６５７９１）
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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