JP4356655B2 - Solid immersion lens, optical pickup device, and optical recording / reproducing device - Google Patents
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Description
本発明は、ソリッドイマージョンレンズ(Solid Immersion Lens:固浸レンズ)と、これを用いた光学ピックアップ装置及び光(もしくは光磁気)記録再生装置に関し、詳しくは、光学レンズの屈折率が大きい材料を用いて集光レンズの開口数を大きくして光(もしくは光磁気)記録媒体に記録再生を行ういわゆる近接場光記録再生方式に適用できるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置に関するものである。 The present invention relates to a solid immersion lens, an optical pickup device using the same, and an optical (or magneto-optical) recording / reproducing device, and more specifically, using a material having a high refractive index of the optical lens. The present invention relates to a solid immersion lens, an optical pickup device, and an optical recording / reproducing apparatus that can be applied to a so-called near-field optical recording / reproducing system that performs recording / reproducing on an optical (or magneto-optical) recording medium by increasing the numerical aperture of the condenser lens. .
コンパクトディスク(CD)、ミニディスク(MD)、デジタルヴァーサタイルディスク(DVD)に代表される記録媒体(光磁気記録媒体を含む)は、音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の格納媒体として広く利用されている。しかしながら、更なる音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の高音質化、高画質化、長時間化、大容量化のために、さらに大容量の記録媒体及びこれを記録再生する光記録再生装置(光磁気記録再生装置を含む)が望まれている。
そこで、これらに対応するため、光記録再生装置では、その光源の例えば半導体レーザの短波長化や、集光レンズの開口数の増大化が図られ、集光レンズを介して収束する光スポットの小径化が図られている。
Recording media (including magneto-optical recording media) represented by compact disc (CD), mini disc (MD), and digital versatile disc (DVD) are widely used as storage media for music information, video information, data, programs, and the like. It's being used. However, in order to further improve the sound quality, image quality, longer time, and capacity of music information, video information, data, programs, etc., a larger capacity recording medium and an optical recording / reproducing apparatus for recording / reproducing the recording medium (Including a magneto-optical recording / reproducing apparatus) is desired.
Therefore, in order to cope with these, in the optical recording / reproducing apparatus, the wavelength of the light source, for example, the semiconductor laser is shortened, the numerical aperture of the condensing lens is increased, and the light spot converged through the condensing lens is reduced. The diameter has been reduced.
例えば、半導体レーザに関しては、発振波長が従来の赤色レーザの635nmから400nm帯に短波長化されたGaN半導体レーザが実用化され、これにより光スポットの小径化が図られつつある。また、例えばそれ以上の短波長化については、266nmの単一波長の光を連続発振するソニー株式会社製の遠紫外固体レーザUW−1010などが発売されており、更なる光スポットの小径化も図られつつある。また、これ以外にもNd:YAGレーザの2倍波レーザ(266nm帯)、ダイヤモンドレーザ(235nm帯)、GaNレーザの2倍波レーザ(202nm帯)などの研究、開発が進められている。 For example, with regard to semiconductor lasers, GaN semiconductor lasers whose oscillation wavelength has been shortened from the 635 nm to 400 nm bands of conventional red lasers have been put into practical use, and thereby the diameter of the light spot is being reduced. Further, for example, for further shortening of the wavelength, a far ultraviolet solid-state laser UW-1010 manufactured by Sony Corporation that continuously oscillates light having a single wavelength of 266 nm has been put on the market. It is being planned. In addition to this, research and development of a Nd: YAG laser double wave laser (266 nm band), a diamond laser (235 nm band), a GaN laser double wave laser (202 nm band), and the like are underway.
また、ソリッドイマージョンレンズに代表される開口数の大きい光学レンズを使って、例えば開口数1以上の集光レンズを実現するとともに、この集光レンズに用いられるソリッドイマージョンレンズの対物面を、その光源波長の10分の1程度まで記録媒体に近接させることにより記録再生を行う、いわゆる近接場光記録再生方式が検討されている(例えば特許文献1参照。)。 Further, by using an optical lens having a large numerical aperture represented by a solid immersion lens, for example, a condensing lens having a numerical aperture of 1 or more is realized, and an object surface of the solid immersion lens used for the condensing lens is used as a light source. A so-called near-field optical recording / reproducing system in which recording / reproducing is performed by bringing the recording medium close to about one-tenth of the wavelength has been studied (see, for example, Patent Document 1).
この近接場光記録再生方式では、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を精度良く光学的なコンタクト状態に維持することが重要である。また、光源から出射されてソリッドイマージョンレンズに入射する光束径が小になるとともに、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離も数十nm以下程度と非常に小さくなるため、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの傾きマージン、いわゆるチルトマージンが非常に小さくなり、ソリッドイマージョンレンズの形状は大きく制約されることになる。 In this near-field optical recording / reproducing system, it is important to maintain the distance between the recording medium and the solid immersion lens in an optical contact state with high accuracy. In addition, the diameter of the light beam emitted from the light source and incident on the solid immersion lens becomes small, and the distance between the recording medium and the solid immersion lens is very small, about tens of nanometers or less, so the recording medium and the solid immersion lens The so-called tilt margin becomes very small, and the shape of the solid immersion lens is greatly restricted.
従来、チルトマージンを考慮したソリッドイマージョンレンズ(SIL)として、図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)。 Conventionally, as a solid immersion lens (SIL) considering a tilt margin, those shown in FIGS. 14A and 14B are known. The solid immersion lens shown in FIG. 14A has a structure in which a convex condensing part is provided at the center of the objective surface of the super hemispherical lens, so that the distance between the objective surface excluding the convex part and the recording medium. To increase the tilt margin (Non-patent Document 1). In addition, the solid immersion lens shown in FIG. 14B has a structure in which a conical inclined portion is provided on the objective surface side of the hemispherical lens, so that the distance between the objective surface and the recording medium is increased. The margin is improved (see, for example, Patent Document 2).
このような構成のソリッドイマージョンレンズを例えば光記録再生装置に適用する場合は、ソリッドイマージョンレンズを2軸アクチュエーターを有する光学ピックアップ装置に装着して、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する。また、光磁気記録に用いられる場合は、光学ピックアップ装置に、磁気記録再生に使用される磁気ヘッド装置が組み込まれ、同様に記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する構成とされる。
しかし、上述した図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。 However, since the solid immersion lens of FIG. 14A described above has a convex portion on the objective surface, the convex shape located between the objective surface and the recording medium when the recording medium rotates. An air flow is generated around the part. Then, the dust floating on the recording medium collides with the convex part of the solid immersion lens by this air flow, and the dust adheres to the vicinity of the condensing part provided near the tip of the convex part. As a result, there arises a problem that it is difficult to stably record and reproduce by blocking light incident on the lens.
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。 Similarly, since the solid immersion lens of FIG. 14B described above has a conical inclined portion on the object surface side, when the recording medium rotates, air flows near the tip of the inclined portion. appear. Then, due to this air flow, dust floating on the recording medium collides with the tip portion of the inclined portion, and the dust adheres to the vicinity of the light collecting portion provided at the tip portion of the inclined portion, and as a result, the lens This causes a problem that it becomes difficult to stably record and reproduce light that is blocked by the incident light.
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。 In consideration of the above-described problems, the present invention improves the dust resistance of a solid immersion lens, and can perform stable optical recording and reproduction without dust adhering to the light condensing portion of the lens. An optical pickup device and an optical recording / reproducing device are provided.
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。 The present invention is a solid immersion lens having an upper lens structure and a lower lens structure, and the lower lens structure has a convex portion having a condensing portion, and a skirt portion is provided on the convex portion. The configuration.
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。
Preferably, the skirt portion has an inclined portion that is inclined toward the light collecting portion.
More preferably, it is appropriate that the upper lens structure has an inclined portion inclined toward the light collecting portion.
本発明は、少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと備えた光学ピックアップ装置であって、前記ソリッドイマージョンレンズは、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。 The present invention is an optical pickup device comprising at least a light source and a condenser lens composed of a solid immersion lens and an optical lens, wherein the solid immersion lens has an upper lens structure and a lower lens structure, The lower lens structure has a convex portion having a condensing portion, and a skirt portion is provided on the convex portion.
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。 The present invention also includes at least a light source, a condensing lens composed of a solid immersion lens and an optical lens, an optical pickup device that condenses light on an optical recording medium and performs recording and / or reproduction, and An optical recording / reproducing device comprising a condensing lens and a drive control means for driving and controlling the optical pickup device, wherein the solid immersion lens has an upper lens structure and a lower lens structure, and the lower lens structure is a condensing lens It has the convex part which has a part, and it is set as the structure provided with the skirt part in this convex part.
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。 In the solid immersion lens according to the present invention, the convex portion having the condensing portion is provided with the skirt portion, and the upward air flow is generated, so that dust adhering to the condensing portion can be reduced. In addition, the optical pickup device and the optical recording / reproducing device using the solid immersion lens can perform stable recording / reproducing with near-field light.
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。 According to the solid immersion lens of the present invention, it is possible to reduce dust adhering to the condensing part of the lens.
また、本発明のソリッドイマージョンレンズを用いた光学ピックアップ装置及び光再生記録装置によれば、ソリッドイマージョンレンズの集光部に付着するダストを少なくすることができるので、安定した近接場光による記録再生をすることができる。 Further, according to the optical pickup device and the optical reproducing / recording device using the solid immersion lens of the present invention, it is possible to reduce the dust adhering to the condensing part of the solid immersion lens, so that the recording / reproducing by the stable near-field light is possible. Can do.
以下、本発明を実施するための最良の形態の例について説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。 Examples of the best mode for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.
図1は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of an optical recording / reproducing apparatus including an optical pickup device according to the present invention.
図1に示すように、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。
As shown in FIG. 1, in this example, an example of a light irradiation mode in the case of recording on a disk-shaped recording medium 9 based on information from the information source 1 is shown, and a light source comprising a laser diode (LD) or the like. The light emitted from 3 is modulated by the information source 1 in response to the information signal, and the output is controlled by the automatic power control means (APC) 2. The emitted light is converted into parallel light by the collimator lens 4 in the optical unit 41 and is incident on the head unit 42 via the beam spiriter 6 and the mirror 7. The head unit 42 includes an optical system that irradiates the recording medium 9 with near-field light by a condensing lens that achieves a numerical aperture of 1 or more, which includes the
記録媒体9は、これを回転移動する例えば回転手段15より成る移動機構部46に保持され、図示しないが例えばヘッド部42側を記録媒体9の記録面に沿って平行移動する水平移動機構との連動によって、ヘッド部42から照射される近接場光が記録媒体9の盤面に沿って例えばスパイラル状、同心円状の記録トラックに沿って走査される構成とする。
The recording medium 9 is held by a moving mechanism unit 46 including, for example, a
このようにして配列されたスポットの検出態様について、再び図1を参照して説明する。この場合、記録媒体9から反射された光は、ヘッド部42を介してビームスプリッター6により反射されて、フォトディテクター(PD)12より成る光検出部44において検出される。そして、このようにして検出された戻り光量が、ギャップサーボ13に入力され、後述する検出方法に基づいて、検出光量値から制御信号に変換され、ギャップ制御信号が出力され、アクチュエーター8による駆動部43に入力されてギャップの補正がなされる。その結果、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9とのギャップが一定に保持される。
The detection mode of the spots arranged in this way will be described with reference to FIG. 1 again. In this case, the light reflected from the recording medium 9 is reflected by the beam splitter 6 through the head unit 42 and detected by the light detection unit 44 including the photodetector (PD) 12. Then, the return light amount detected in this way is input to the
図2は、入射光が、ヘッド部42を介して記録媒体9に入射される入射態様を示した概略構成図である。光源側から順に非球面レンズ16とソリッドイマージョンレンズ10が配置され、近接場光を記録媒体9に照射するヘッド部42は、2軸アクチュエーター等のアクチュエーター8に設置されている。図示の例では、入射光Aが、ソリッドイマージョンレンズ10に対して、入射光が全反射する角度で入射される。なお、図2において、一点鎖線cは、入射光の光軸を示す。ソリッドイマージョンレンズ10の記録媒体側端面の集光部20から記録媒体9に浸みだしている光が、記録媒体9上のスポットを形成する。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an incident mode in which incident light is incident on the recording medium 9 via the head unit 42. The aspherical lens 16 and the
次に、図3(a)及び(b)を参照して、近接場光を用いる記録媒体9に対するソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9とのギャップの検出方法について説明する。図3(a)は、記録媒体9とヘッド部42とのギャップ、すなわちソリッドイマージョンレンズ10の記録媒体側の端面とのギャップを示す概略構成図であり、図3(b)はギャップに対する全反射戻り光量の変化を示す図である。図3(a)において、図2と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, with reference to FIGS. 3A and 3B, a method for detecting a gap between the
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。
When the distance (gap) between the
一方、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9とのギャップが、入射光の波長λの略1/4以下(一般に、70nm以下)となり、近接場光が生じる距離以下となって破線矢印Fnで示す近接場領域に入ると、ソリッドイマージョンレンズ10の集光部20から全反射する角度で入射した光の一部が浸みだしてくるので、戻り光量Lrは減少する。そして、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9が接触するところ(すなわちギャップが0の位置)で、記録媒体9に入射光の全てを透過してしまうので、戻り光量Lrはゼロになる。
On the other hand, the gap between the
このような近接場光を生じるギャップ領域における戻り光量の変化は、破線矢印Fnで示す近接場の領域で生じ、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。
Such a change in the amount of return light in the gap region that generates near-field light occurs in the near-field region indicated by the dashed arrow Fn, and the amount of return light gradually decreases as the gap approaches the recording medium from the position of approximately λ / 4. First, a curve is obtained that decreases substantially linearly in the middle portion and gradually gradually decreases again in an area closer to the recording medium surface.
Therefore, the gap between the
次に、本発明を記録再生装置の再生システムに適用した例について説明する。図4は、1つのレーザ等の光源3を用いて、スポットを記録媒体9上に形成する場合の再生装置の概略構成図を示す。図4において、図1と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, an example in which the present invention is applied to a playback system of a recording / playback apparatus will be described. FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of a reproducing apparatus when spots are formed on a recording medium 9 using a
この場合、再生RF信号は、戻り光量をフォトディテクター12で受光することで検出できる。また、再生RF信号を、低域通過フィルターを通して観察することで、サーボ信号を検出でき、ギャップサーボ13へのエラー信号が得られる。これにより、安定なギャップ制御を行うことができ、良好な再生を行うことが可能となる。
In this case, the reproduction RF signal can be detected by receiving the return light amount by the photodetector 12. Further, the servo signal can be detected by observing the reproduction RF signal through a low-pass filter, and an error signal to the
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。 FIG. 5A is a cross-sectional view of an embodiment of a solid immersion lens according to the present invention. FIG. 5B is a plan view seen from the light collecting unit side for facilitating understanding of the shape of the solid immersion lens according to the present invention.
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。
The
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。
The lower lens structure is formed by a
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。
Further, in the
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。
FIG. 6 is a sectional view of another embodiment of the solid immersion lens according to the present invention. In FIG. 6, parts corresponding to those in FIG.
The
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。
FIGS. 7A, 7B, and 7C are cross-sectional views showing another embodiment of the lower lens structure of the solid immersion lens of the present invention.
In the lower lens structure of the
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。
In the
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。
The
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。
8A and 8B are cross-sectional views of still another embodiment of the solid immersion lens according to the present invention.
The
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。
The
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。 FIG. 9A shows the air generated by the rotation of the recording medium when dust D enters the solid immersion lens when a so-called tip cone type solid immersion lens having a hemispherical portion and a conical portion connected thereto is used. It is a schematic diagram which shows the path | route at the time of winding up by a flow. FIG. 9B is a plan view used for explaining the entering direction of the dust D when entering the solid immersion lens.
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。
First, dust D emitted from the position of X = −100 μm on the X axis starts to enter toward the center point x of the
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。
Next, the principle of dust D being rolled up on the recording medium will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 10 is a schematic sectional view showing the positional relationship between the solid immersion lens and the recording medium.
At this time, let S be a space formed between the
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。
FIG. 11 shows the result of the dust D penetration experiment using the
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。 FIG. 11 is a graph showing the result of measuring L1 by shifting the entry position (dust initial position) of dust D entering the center x of the solid immersion lens. The vertical axis of the figure represents the previously defined L1, and the horizontal axis of the figure represents the dust entry position as a deviation from the center x of the solid immersion lens on the Y axis shown in FIG. 9B. Here, the linear velocity of the recording medium (disk) is set to 6.3 m / s, the emission position of the dust D is set to a height of 10 nm from the surface of the recording medium 9, and the diameter of the dust D is set to 20 nm.
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。
FIG. 12 shows the results when the same experiment was performed with the dust D emission position set to 50 nm from the surface of the recording medium 9 and the diameter of the dust D set to 100 nm.
FIG. 13 shows the results of the same experiment when the dust D emission position is 100 nm from the surface of the recording medium 9 and the dust D diameter is 200 nm.
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。
Regardless of the conditions of the experiment, as shown in the graphs of FIGS. 11, 12, and 13, the
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。
The reason is that according to the
また、本例のソリッドイマージョンレンズ10を用いた光学ピックアップ装置によれば、ソリッドイマージョンレンズ10と記録媒体9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。
In addition, according to the optical pickup device using the
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。
Note that the shape of the
また、ソリッドイマージョンレンズの材料としては、上述したように、使用する光記録再生装置、光学ピックアップ装置の装備するレーザ光源の波長に対して、屈折率が大きく、透過率が大きく、光吸収が小さいものが材料として好適である。たとえば、高屈折率ガラスである(株)オハラ社製のS−LAH79(商品名)や、高屈折率セラミックス、高屈折率単結晶材料であるBi4Ge3O12、SrTiO3、ZrO2、HfO2、SiC、KTaO3、ダイヤモンドなどが好適である。 In addition, as described above, the material of the solid immersion lens has a large refractive index, a large transmittance, and a small light absorption with respect to the wavelength of the laser light source equipped in the optical recording / reproducing apparatus and optical pickup apparatus to be used. Those are suitable as materials. For example, S-LAH79 (trade name) manufactured by OHARA INC. Which is a high refractive index glass, Bi 4 Ge 3 O 12 , SrTiO 3 , ZrO 2 , which is a high refractive index ceramic, a high refractive index single crystal material, HfO 2 , SiC, KTaO 3 , diamond and the like are suitable.
また、これらレンズ材料は、アモルファス構造、もしくは単結晶の場合には立方晶構造であることが、望ましい。レンズ材料がアモルファス構造、もしくは立方晶構造である場合、結晶方位によりエッチング速度やエッチング特性が変化しないため、公知である半導体などの加工に使用されるエッチング方法や装置が利用可能である。 Further, it is desirable that these lens materials have an amorphous structure or a cubic structure in the case of a single crystal. In the case where the lens material has an amorphous structure or a cubic structure, the etching rate and etching characteristics do not change depending on the crystal orientation, so that it is possible to use a known etching method or apparatus used for processing a semiconductor or the like.
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。 In addition, the solid immersion lens is molded by die-cut molding or by cutting and polishing a ball lens. Furthermore, for the processing of the condensing part provided at the tip of the convex part such as the conical shape of the solid immersion lens, that is, the flat part of the objective surface, a known etching method or apparatus used for semiconductor processing can be used. In particular, for processing a fine tip, for example, a focused ion beam processing method and a processing apparatus such as a focused ion beam processing observation apparatus FB-2100 (trade name) manufactured by Hitachi, Ltd. are used. preferable.
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
9 .. Recording medium (disc) 10.. Solid immersion lens (SIL) 11, 33..
Claims (3)
前記上部レンズ構造は、前記凸状部に向かって狭まるように傾斜する上部レンズ傾斜部を備え、
前記下部レンズ構造は、前記上部レンズ傾斜部に連接し、前記集光部の対物面に向かって拡がるように形成された下部レンズ傾斜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。 A solid immersion lens comprising an upper lens structure and a lower lens structure formed by a convex part having a condensing part ,
The upper lens structure includes an upper lens inclined portion that is inclined so as to narrow toward the convex portion ,
The lower lens structure includes a lower lens inclined portion connected to the upper lens inclined portion and formed to expand toward the objective surface of the light collecting portion .
前記ソリッドイマージョンレンズは、上部レンズ構造と集光部を有する凸状部で形成された下部レンズ構造を備え、
前記上部レンズ構造は、前記凸状部に向かって狭まるように傾斜する上部レンズ傾斜部を備え、
前記下部レンズ構造は、前記上部レンズ傾斜部に連接し、前記集光部の対物面に向かって拡がるように形成された下部レンズ傾斜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。 An optical pickup device comprising at least a light source and a condenser lens composed of a solid immersion lens and an optical lens;
The solid immersion lens includes an upper lens structure and a lower lens structure formed by a convex portion having a condensing part ,
The upper lens structure includes an upper lens inclined portion that is inclined so as to narrow toward the convex portion ,
The optical pickup device, wherein the lower lens structure includes a lower lens inclined portion that is connected to the upper lens inclined portion and is formed to expand toward the objective surface of the light collecting portion .
前記ソリッドイマージョンレンズは、上部レンズ構造と集光部を有する凸状部で形成された下部レンズ構造を備え、
前記上部レンズ構造は、前記凸状部に向かって狭まるように傾斜する上部レンズ傾斜部を備え、
前記下部レンズ構造は、前記上部レンズ傾斜部に連接し、前記集光部の対物面に向かって拡がるように形成された下部レンズ傾斜部を備えていること
を特徴とする光記録再生装置。 At least a light source, a condensing lens composed of a solid immersion lens and an optical lens, an optical pickup device for condensing and recording light on an optical recording medium, and the condensing lens and optical pickup An optical recording / reproducing apparatus comprising drive control means for driving and controlling the apparatus,
The solid immersion lens includes an upper lens structure and a lower lens structure formed by a convex portion having a condensing part ,
The upper lens structure includes an upper lens inclined portion that is inclined so as to narrow toward the convex portion ,
The optical recording / reproducing apparatus, wherein the lower lens structure includes a lower lens inclined portion connected to the upper lens inclined portion and formed to expand toward the objective surface of the light collecting portion .
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