JP2001154095A - 光学素子、光ピックアップ装置及び記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近接場光学系に適切であり、熱に対し耐久性
があり熱影響が少なくかつ異方性がなく光学的に高精度
で複屈折が少ない光学素子、この光学素子を用いた光ピ
ックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を備える
記録再生装置を提供する。 【解決手段】 この光学素子１は、熱硬化性樹脂または
光硬化性樹脂から形成され、第１の反射面６と、第２の
反射面４と、平板部５の高屈折領域７とを備える。第２
の反射面から反射した光が高屈折領域７に集まり、高屈
折領域の出射面７ａから近接場効果で滲み出た光を光ピ
ックアップのために利用できる。光ピックアップ装置が
光学素子１を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射面を有し近接
場光学系に適切である光学素子、この光学素子を用いた
光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を備
える記録再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高密度光記録における記憶容量を
増やすために、光ディスク上に読みとりや書き込みのた
めに集光させるレーザ光のスポットサイズを小さくする
ことが試みられ実用化されている。このための最も一般
的な方法は光源の波長を短くすることである。これは、
エアリーディスク半径と呼ばれるスポット半径が以下の
式（１）で表されるのであるが、波長を短くすることに
よりスポットサイズを小さくし、記録ピットの大きさを
小さくし、光ディスク上のピット密度を増大させるもの
である。

【０００３】 r = 0.61・F・λ/n≒ 1.22・λ/(n・sinθ) = 1.22・λ/NA （１） ここで、ｒ：スポット半径、λ：波長、θ：焦光角、
ｎ：屈折率、ＮＡ：開口数、である。

【０００４】従って、従来、コンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）では光源の波長は７８０ｎｍであるのに対し、より
高密度記録の可能なＤＶＤでは光源の波長は６５０ｎｍ
と短くなっており、同じＦナンバーの対物レンズで光デ
ィスク上に集光させる場合を考えると、ＤＶＤの場合、
スポットサイズはＣＤの１／１．２になって光ディスク
上では面積比として記録密度に貢献するので、記録密度
は１．２²＝１．４４倍だけ増加することになる。更
に、Ｆナンバーを小さくする、つまり明るい対物レンズ
を用いて集光すると、スポットサイズが小さくなる。即
ち、ＣＤ用途ではＮＡ０．４５の対物レンズの明るさ
が、ＤＶＤ用途ではＮＡ０．６となり、ＤＶＤの場合、
スポットサイズは１／１．３３倍となるので、このＮＡ
増加による記録密度に対する寄与はＣＤの１．７７倍と
なる。前述の短波長化の効果と合わせると、２．５倍以
上の記録密度の向上を実現できることが分かる。

【０００５】また、同様にして、集光スポット光の波長
を短くし同時にＮＡを大きくすることにより記録密度を
向上するものとして近接場を利用する対物レンズが公知
である。例えば、図９に示すのは、Optics Design and
Fabrication '98で発表されたＳＩＬ(Solid Immersion
Lens)と呼ばれる対物レンズである。図９に示すよう
に、この対物レンズでは、第１面９１は凹屈折面となっ
ており、無限遠からの光束が透過すると緩やかに発散す
るが、第２面９２の平面によって反射され折り返され
る。そして、第３面９３の反射面によって急激に集光さ
れて出射面である第４面９４で空気との境界面近傍で焦
点を結ぶ。この焦点光は、対物レンズを構成する光学媒
質の方が出射後の空気よりも屈折率が高いから、大半は
全反射してしまうが、第４面Ｓ４に対して波長の数分の
一程度の距離では、エバネッセント波として第４面上を
伝搬する光となり、空気中に媒質内の光束が滲み出す。
このとき、光ディスクＤをこの惨み出した光を捕らえら
れるように第４面９４対して１００ｎｍ以下の近接場に
接近させて配置しておくと、媒質中の波長で光ディスク
に読みとりや書き込みの集光スポットを結ぶことができ
る。

【０００６】上述の対物レンズでは、第３面９３で大き
な集光角θで集光された光束は媒質の屈折率ｎがかかっ
た大きなＮＡとなるために、非常に小さなスポットサイ
ズを実現でき、記録密度を飛躍的に高めることができ
る。例えば、光源の波長λを６５０ｎｍとし、対物レン
ズの媒質の屈折率ｎを１．８とし、さらに集光角θを６
０°とすると、ＮＡは１．５６となり、スポットサイズ
はＤＶＤ用途の１／２．６倍となる。従って、記録密度
が６．８倍と驚異的に向上し、光ディスクの光ピックア
ップ光学系に適切な対物レンズである。

【０００７】しかし、この対物レンズは、第２面９２の
折り返しをなくすとカタディオブトリック系の反射光学
系が基本となっており、光学面として収差低減に寄与し
ているのは第１面９１の屈折面と第３面９３の反射面の
２面である。このため、充分な収差補正の実現が困難と
なってしまう。

【０００８】また、記録再生装置内に光ピックアップ用
として配置されて使用される対物レンズは装置の他の部
分からの熱の影響を受け易く、このため熱の耐久性等に
問題が生じる場合があり、この熱の影響に対応すること
が必要である。それでいて、異方性がなく光学的に高精
度で複屈折の少ない光学素子が要求されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、近接場光学系に適切であり、熱に対し耐久性があり
熱影響が少なくかつ異方性がなく光学的に高精度で複屈
折が少ない光学素子、この光学素子を用いた光ピックア
ップ装置、及びこの光ピックアップ装置を備える記録再
生装置を提供することである。

【００１０】本発明の第２の目的は、近接場光学系に適
切でありかつ充分な収差補正が可能な光学素子、この光
学素子を用いた光ピックアップ装置、及びこの光ピック
アップ装置を備える記録再生装置を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題達成のため、本
発明の光学素子は、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂か
ら形成され、少なくとも一部に反射面が形成されている
ことを特徴とする。

【００１２】この光学素子によれば、熱硬化性樹脂また
は光硬化性樹脂から形成されているので、熱可塑性樹脂
によるものと比べて熱による影響は少なく熱に対し耐久
性が実現できるとともに、光学的に異方性がなく複屈折
が少なく光学的に高精度な光学素子を実現できる。ま
た、反射面が形成されているため、この反射面を利用し
た近接場光学系に適切な光学素子とすることができる。
また、より低温の状態で成形できるから、製造上コスト
的に有利である。

【００１３】なお、反射面とは、本明細書では、その反
射面に入射した光の５０％以上（望ましくは９０％以
上）を反射する面をいう。

【００１４】また、熱硬化性樹脂とは、加熱により網状
構造となり３次元化して不溶不融の樹脂になり、一度硬
化すると加熱により再軟化し難い性質を有し、エポキシ
樹脂、アクリレート系樹脂、メタクリレート系樹脂、ス
チレン系樹脂、ウレタン系樹脂等があるが、これらに限
定されない。好ましい熱硬化性樹脂の具体例としては、
三菱化学製のＵＶ１０００、２０００、３０００、三井
化学製のＭＲ−６，−７、日本合成ゴム製のデソライト
などがある。

【００１５】また、光硬化性樹脂は、紫外線を照射する
ことで硬化を開始する性質を有する樹脂であり、一般に
熱を加えることで硬化速度が促進される。従って、同一
のモノマー樹脂でも、重合開始剤を選択することによ
り、熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂とに作り分けることが
できる。光硬化性樹脂材料の具体例として、三菱化学
（株）のＵＶ１０００、２０００、３０００や日本化薬
（株）のカヤラッド、三井化学（株）のＭＲ−６，−７
などがあり、紫外線照射強度を最適化することで２〜３
分程度で硬化させることができる。

【００１６】また、外部からの光が入射する入射面と、
外部へ光を出射させる出射面とを有し、前記反射面は前
記入射面から入射した光を前記出射面に集光するように
構成することにより、集光した光が出射面から浸み出て
近接場光学系に適切な光学素子とすることができる。

【００１７】また、前記反射面は少なくとも第１の反射
面と第２の反射面とを備え、前記第１の反射面は入射し
た光を反射し、前記第２の反射面は前記第１の反射面で
反射された光を出射面に集光するように構成することが
できる。

【００１８】また、本発明の別の光学素子は、外部から
の光が入射面から入射し、外部へ光を出射させる出射面
において近接場効果を有し、熱硬化性樹脂または光硬化
性樹脂から形成され、反射面を含むことを特徴とする。

【００１９】この光学素子によれば、熱硬化性樹脂また
は光硬化性樹脂から形成されているので、熱可塑性樹脂
によるものと比べて熱による影響は少なく熱に対し耐久
性が実現できるとともに、光学的に異方性がなく複屈折
が少なく光学的に高精度な近接場効果を有する光学素子
を提供できる。また、反射面が形成されているため、こ
の反射面を利用した近接場光学系に適した光学素子とす
ることができる。

【００２０】また、前記第１の反射面を平面形状または
曲面形状に構成することができ、また、前記第２の反射
面を前記出射面に光が集光するような曲面形状に構成す
ることができる。

【００２１】また、前記出射面を含む領域または前記出
射面の近傍を含む領域を他の部分よりも屈折率の高い材
料からから構成することにより、この領域で集光した光
が出射面から滲み出て近接場光学系に適切な光学素子と
することができる。

【００２２】なお、この場合、レンズを出射面を含む領
域または出射面の近傍を含む領域に配置することによ
り、屈折率の高い領域としてもよい。

【００２３】この場合、前記屈折率の高い材料と低い材
料との境界面を前記出射面の中心をほぼ中心とする略球
面にすることにより、近接場光学系により適切な光学素
子とすることができる。

【００２４】上述の光学素子において、前記反射面を裏
面鏡または表面鏡とすることができる。

【００２５】ここで、表面鏡とは、反射面を構成する媒
体外から光線が反射面に入射し、入射角と等しい反射角
によりその媒体外ヘ反射する構成の反射鏡をいう。ま
た、裏面鏡とは、反射面を構成する媒体中から光線が入
射し、入射角と等しい反射角により光線を反射し媒体中
ヘ戻す構成の反射鏡をいう。

【００２６】また、前記反射面を光学素子本体と異なる
材料で形成することが好ましい。これにより、例えば、
屈折率が異なる境界面で入射した光の収差補正ができ
る。なお、異なる材料とは、少なくとも屈折率が互いに
異なるような材料をいう。

【００２７】また、本発明の別の光学素子は、少なくと
も一部に光学素子本体と異なる材料から形成された反射
面を有し、前記反射面は第１の反射面と第２の反射面と
を備え、前記第１の反射面は入射した光を反射し、前記
第２の反射面は前記第１の反射面からの光の少なくとも
一部を出射面に集光し、前記第１の反射面及び第２の反
射面の少なくとも一方を光学素子本体の内部に形成した
ことを特徴とする。

【００２８】この光学素子によれば、光学素子本体と異
なる材料で形成した反射面により、反射率の大きな反射
面を得て効率のよい光学素子を実現できる。また、第１
の反射面及び第２の反射面を光学素子本体の内部に形成
し、近接場光学系に適切な光学素子とすることができ
る。

【００２９】また、前記反射面が表面鏡であり、出射面
近傍または前記出射面の一部を含む光透過部分に屈折率
の高い半球面レンズを配置することにより、光学素子本
体の内部で表面鏡である反射面により集光が空気中で行
われるためＮＡを１以上に大きくすることが可能とな
る。

【００３０】また、外部からの光が入射する入射面にレ
ンズを配置することにより、光線がレンズに入射し２つ
の光学面を透過してから反射面で反射し、光学的に収差
補正できる自由面が３面となるので、収差補正の配分や
光学設計の自由度が拡がり、良好な光学性能を確保し易
くなる。

【００３１】上述のような光学素子は、出射面から浸み
出る光を用いる近接場光学系に好適である。

【００３２】従って、上述のような光学素子を対物レン
ズに用いて光ピックアップ装置を構成でき、特に、出射
面から浸み出る光を光ピックアップのために用いること
ができ、光のスポットサイズを小さくし大きな記録密度
を実現できる近接場光学系を含む光ピックアップ装置と
して構成できる。

【００３３】また、本発明の光ピックアップ装置は、光
源と、前記光源からの光を情報記録媒体に集光する上述
の光学素子と、前記情報記録媒体からの光を受光する受
光素子とを具備し、前記光学素子と前記情報記録媒体と
の最近接距離がλ／２（λ：前記光源の波長）以下であ
ることを特徴とする。

【００３４】この光ピックアップ装置によれば、上述の
光学素子により近接場光学系を構成し、光源から入射し
出射面から浸み出る光を光ピックアップのために用いる
ことにより、光のスポットサイズを小さくし大きな記録
密度を実現できる光ピックアップ装置を構成することが
できる。

【００３５】この場合、近接場光量を多く用いるために
前記最近接距離がλ／４以下であることがより好まし
い。

【００３６】また、上述の光ピックアップ装置を備え、
音声及び画像の少なくとも一方について記録及び再生の
少なくとも一方が可能である記録再生装置を構成するこ
とができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形
態を示す光学素子の縦断面図である。

【００３８】図１に示すように、光学素子１は、外部か
らの光が入射する凹面２ａと光が出射する凹面２ｂとを
有する凹レンズ部２と、光学素子本体３と、平板部５
と、凹レンズ部２と光学素子本体３と平板部５とに包囲
されるように内部に形成された空洞部８と、平板部５の
外周側に平面状に形成された第１の反射面６と、空洞部
８の内面に形成され第１の反射面６からの光を平板部５
の中心に向け集光するように反射させる第２の反射面４
と、平板部５の中心近傍部９に形成された高屈折領域７
とを備える。

【００３９】光学素子本体３は、熱硬化性樹脂または光
硬化性樹脂から形成され透光性であるので、凹レンズ部
２を一体に成形することができる。また、光学素子の素
材として熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂であるので、
熱可塑性樹脂によるものと比べて熱による影響は少なく
熱に対し耐久性が実現できるとともに、光学的に異方性
がなく複屈折が少なく光学的に高精度な光学素子を実現
できる。また、より低温の状態で成形できるから、製造
上コスト的に有利である。

【００４０】なお、熱硬化製樹脂の好ましい具体例とし
ては、三菱化学製のＵＶ１０００、２０００、３００
０、三井化学製のＭＲ−６，−７、日本合成ゴム製のデ
ソライトなどがある。

【００４１】また、光硬化性樹脂の好ましい具体例とし
ては、三菱化学製のＵＶ１０００、２０００、３０００
や日本化薬製のカヤラッド、三井化学製のＭＲ−６，−
７などがある。光硬化性樹脂の場合は、成形金型の一部
をガラスなどの紫外線が透過する材料で製作し、常温で
液体の樹脂を成形金型に充填した後、紫外線を照射して
硬化させて光学素子を成形するようにできる。

【００４２】平板部５はガラス板等の透光性材料から構
成され、中心近傍部９の外周に第１の反射面６が形成さ
れている。第２の反射面４は平板部５の中心に向けて光
を集光するような曲率に形成されている。第１の反射面
６及び第２の反射面４は、例えば銀材料で蒸着法により
形成することができ、各反射面６，４に入射した光の少
なくとも５０％以上は反射するようになっている。反射
率はより好ましくは９０％以上である。平板部５は光学
素子本体３にその外周で接着等により固定することがで
きる。なお、光学素子本体３とは、図１において凹レン
ズ部２と第２の反射面４とを含む全体部分をいう。

【００４３】また、平板部５の中心近傍部９に形成され
た屈折率ｎの高屈折領域７は、平板部５の透光性材料よ
りも屈折率が高く形成されており、例えば平板部５の中
に埋め込み、イオン交換、ドーピング等により、ほぼ半
球面状に形成される。なお、この高屈折領域７は熱硬化
性材料でなくてもよい。

【００４４】図１に示す光学素子によれば、図の上方か
らほぼ平行な光がレンズ部２の凹面２ａから入射し凹面
２ｂから光軸ｐを中心に拡散するように出射する。この
拡散した光は平面部５の第１の反射面６で反射し、この
反射光が第２の反射面４で平板部５の中心近傍に向けて
更に反射し、平板部５の中心近傍に集まる。そして、こ
の集光された光が平板部５の中心近傍部９に形成された
高屈折領域７へ入射し、出射面７ａから外部に出射す
る。このとき、近接場効果で出射面７ａからλ／２（λ
は光の波長）の距離の範囲内でλ／ｎの波長を有する近
接場光が滲み出る。この滲み出た光を例えば後述する図
２のように光ピックアップのために用いることができ
る。なお、λ／４の距離の範囲内で用いるのが、近接場
光の強度は出射面７ａからの距離により指数的に減少す
るから、更に効果的である。

【００４５】以上のように、図１の実施形態では、第１
の反射面６及び第２の反射面４は表面鏡であるが、レン
ズ部２を光が透過するので、第２の反射面４等を構成す
る光学素子本体３は光透光性であることが好ましい。こ
のような表面鏡の場合は、図１０のような裏面鏡の場合
と異なり、光線がレンズ部２に入射して第２の反射面４
で反射してから外部に出射する。即ち、２つの光学面
（２ａ，２ｂ）を透過し、第２の反射面４で反射し、光
学的に収差補正できる自由面が裏面鏡の場合より一つ多
い３面となるから、充分な収差補正が可能となり、良好
な光学性能を確保し易くなり、好ましい。例えば、裏面
鏡の場合では２つの自由面で収差補正をするため、球面
収差と軸外入射光に対するコマ収差の補正しかできなか
ったが、表面鏡とするとこれに加えて、軸外入射光の非
点収差も良好に改善できる。

【００４６】また、上述のような表面鏡の構成による光
学素子は、表面鏡による入射光線の集光が空気中で行わ
れるため、ＮＡが１以上に大きくならないが、平板部５
に高屈折領域７を設けているから、高屈折領域７を構成
する材料の屈折率分だけＮＡを大きくできる。例えば、
高屈折領域７の屈折率を２．４（ＳiＴiＯ₃）や２．８
（ＴiＯ₂）とすると、高屈折領域７がない場合にＮＡは
０．８６（θ＝６０゜）であったものが、それぞれ、
２．１，２．４となる。このため、スポット径の小さな
光を得ることができ、光ピックアップ装置に用いた場合
に、４．４倍や５．８倍の高密度記録が可能となる。

【００４７】また、最初に光線が入射するレンズ部２は
凹面としたが、凸面であっても良い。その光学面形状は
問わす、またこの面でのパワーが正であっても負であっ
ても良い。この入射面とすぐ後の出射面で構成されるパ
ワーが正の場合は、発散光束を得るために透過光線は次
の反射面で反射して表面鏡に達するまでに一旦集光する
こととなる。

【００４８】次に、図２により、図１の光学素子を含む
光ピックアップ光学系及び光ピックアップ装置について
説明する。

【００４９】図２に示す光ピックアップ装置２０は、光
ピックアップ光学系２１と、レーザダイオードからなる
光源２２と、フォトダイオードからなる受光センサ２３
とを備え、光源２２からの光により光ディスク１０から
情報を読み取るように構成されている。なお、光ピック
アップ装置２０は、図２の横方向に光ディスク１０に対
し自動的に移動できるようにオートサーボ機構（図示省
略）を備え、また、図２の縦方向に自動的に移動するよ
うにオートトラッキングサーボ機構（図示省略）を備え
る。

【００５０】光ピックアップ光学系２１は、光源２２か
らのレーザ光を回折する回折格子２４と、回折格子２４
からの光を光ディスク１０に向けて反射するとともに光
ディスク６からの光を受光センサ２３に向けて透過させ
るビームスプリッタ２５と、ビームスプリッタ２５で反
射した光を平行光にするコリメータレンズ２６と、コリ
メータレンズ２６からの平行光が入射し光ディスク１０
上に集光させる光学素子１とを備える。光ディスク１０
は、光学素子１の出射面７ａに極めて接近して配置され
ており、光ディスク１０と光学素子１の出射面７ａとの
距離は、光源２２の波長をλとすると、λ／２が好まし
く、λ／４が更に好ましい。

【００５１】図２の光ピックアップ装置２０によれば、
光源２２からのレーザ光が回折格子２４で回折され、ビ
ームスプリッタ２５で反射し、コリメータレンズ２６で
平行光にされてから、光学素子１にそのレンズ部２から
入射する。この入射光は図１で説明したように平板部５
の中心近傍に集光され、高屈折領域７へ入射し、出射面
７ａから外部に出射する。このとき、近接場効果で出射
面７ａからλ／２の距離の範囲内で光が滲み出る。この
近接場効果による光が回転中の光ディスク１０上に照射
され、その光が光ディスク１０から反射し、その反射光
が上述と逆の経路を辿り、ビームスプリッタ２５を通過
して受光センサ２３で受光しその光の強弱を電気信号に
変換することにより、光ディスク１０に記録された情報
を読み取ることができる。また、同様にして光ディスク
に情報を書き込み記録することも可能である。

【００５２】この場合、光学素子１において、光学的に
収差補正できる自由面が、レンズ部２の凹面２ａ、２ｂ
及び第２の反射面４の３面であるから、充分な収差補正
が可能であり、良好な光学性能を確保できる。従って、
図２のような光ピックアップ装置２０に適用した場合、
精度のよい読み取り・書き込みが可能となり、好まし
い。また、光学素子１により、スポット径の小さな光を
得ることができ、高密度記録が可能となる。

【００５３】次に、図６により図１の光学素子の変形例
を説明する。図６に示す光学素子１１は、図１の高屈折
領域７の代わりに、平板部５の中心近傍部９をくり抜い
た孔形状とし、この孔部９ａに半球面レンズ１７を埋め
込むようにして配置したものである。孔部９ａの上部周
囲は面取り状に切り欠かれ、切り欠き部９ｂを形成して
おり、第２の反射面４からの反射光が平板部５に妨げら
れず半球面レンズ１７の球面に充分に入射するようにな
っている。半球面レンズ１７はその出射面１７ａが平板
部５の外面５ａと同一平面となるように配置されている
が、出射面１７ａが外面５ａから突き出るように配置し
てもよい。また、半球面レンズ１７は高屈折率材料から
形成することが好ましい。また、平板部５は必ずしも透
光性材料から構成する必要はなく、非透光性材料であっ
てもよい。

【００５４】図６に示す光学素子１１によれば、図の上
方からほぼ平行な光がレンズ部２の凹面２ａから入射し
凹面２ｂから光軸ｐを中心に拡散するように出射する。
この拡散した光は平面部５の第１の反射面６で反射し、
この反射光が第２の反射面４で平板部５の中心近傍に向
けて更に反射し、平板部５の中心近傍に集まる。そし
て、この集光された光が半球面レンズ１７へ入射し、出
射面１７ａから外部に出射する。このとき、近接場効果
で出射面７ａからλ／２（λは光源の波長）の距離の範
囲内でλ／ｎ（半球面レンズ１７の屈折率）の波長を有
する近接場光が滲み出る。この滲み出た光を例えば上述
の図２のように光ピックアップのために用いることがで
きる。なお、λ／４の距離の範囲内で用いるのが、近接
場光の強度は出射面７ａからの距離により指数的に減少
するから、更に効果的である。

【００５５】次に、図３により別の光学素子について説
明する。図３に示す光学素子は、反射面を裏面鏡に構成
し、透光性の熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂から形成
された対物レンズである。

【００５６】図３の光学素子３１は、光軸ｐを中心に形
成された凹面３２と、凹面３２からの光が入射し反射す
るように底部３５に形成された平面状の第１の反射面３
４と、凹面３２の周囲に形成され第１の反射面３４から
の光を底部３５の中心に向けて反射する第２の反射面３
３と、底部３５の中心近傍に形成された高屈折領域３６
とを備えている。第２の反射面３３は高屈折領域３６に
光を集光するような曲率に形成されている。また、光学
素子３１の外周から光軸ｐに対してほぼ垂直方向に突き
出すようにフランジ部３７が形成されており、このフラ
ンジ部３７は光学素子を光ピックアップ装置に取り付け
る場合に用いられる。

【００５７】光学素子３１は、熱硬化性樹脂または光硬
化性樹脂から一体に成形により形成されており透光性で
ある。第１及び第２の反射面３４，３３は裏面鏡に構成
され、第２の反射面３３は入射した光を底部３５の中心
に向けて反射するような曲率になっている。底部３５の
中心近傍の高屈折領域３６は、光学素子の樹脂材料の屈
折率よりも高く形成されており、底部３５の中心近傍に
例えば埋め込み、スパッタリング、蒸着、イオン交換、
ドーピング等により、ほぼ半球面状に形成される。

【００５８】この光学素子３１によれば、図の上方から
ほぼ平行な光が凹面３２から入射し光軸ｐを中心に拡散
するように光学素子３１内を進み、この拡散した光は第
１の反射面３４で反射し、この反射光が第２の反射面３
３で底部３５の中心近傍に向けて更に反射し、底部３５
の高屈折領域３６に集光されて入射する。そして、この
集光された光が高屈折領域３６の出射面３６ａから外部
に出射する。このとき、近接場効果で出射面３６ａから
λ／２（λは光の波長）の距離の範囲内で光が滲み出
る。この滲み出た光を例えば上述と同様に光情報記録媒
体の光ピックアップのために用いることができる。

【００５９】また、光学素子３１は、熱硬化性樹脂また
は光硬化性樹脂から形成されているから、熱可塑性樹脂
によるものと比べて熱による影響は少なく熱に対し耐久
性が実現できるとともに、光学的に異方性がなく複屈折
が少なく光学的に高精度な光学素子を実現できる。ま
た、より低温の状態で成形できるから、製造上コスト的
に有利である。また、熱に対し耐久性があるから、図２
のような光ピックアップ装置に用いられ、光学素子３１
の周囲に例えばＣＰＵのような発熱する電気部品や電子
部品等が配置されていても、熱変形は少なく、好まし
い。

【００６０】次に、図３の変形例を図４により説明す
る。図４の光学素子３９は図３の光学素子３１の第１の
反射面３４を曲率のある第２の反射面３８に構成したも
のである。この光学素子３９によれば、光学的に収差補
正できる自由面が図３の場合より一つ多い３面となるか
ら、充分な収差補正が可能となり、良好な光学性能を確
保し易くなり、好ましい。

【００６１】次に、上述の図３に示す光学素子を用いた
光ピックアップ装置を図７に示す。図７の光ピックアッ
プ装置は、図２の装置の光学素子１の代わりに、図３の
光学素子３１を配置したものである。光学素子３１は装
置にフランジ部３７で光軸ｐに対しほぼ垂直方向に固定
されている。この光学素子３１では、光学系２１から入
射した光が上述のようにして出射面３６ａから外部に出
射するが、このとき近接場効果で出射面３６ａからλ／
２の距離の範囲内で光が滲み出る。この近接場効果によ
る光が回転中の光ディスク１０上に照射され、図２の場
合と同様にして光ディスク１０から情報を読み取ること
ができる。なお、λ／４の距離の範囲内で用いるのが更
に効果的である。また、上述と同様に、スポット径の小
さな光となるから、光ピックアップ装置に用いた場合
に、高密度記録が可能となる。

【００６２】次に、図５により更に別の光学素子につい
て説明する。図５に示す光学素子は、反射面を放物面か
らなる裏面鏡に構成し、透光性の熱硬化性樹脂または光
硬化性樹脂から形成され、光が側面方向から入射するよ
うにしたものである。

【００６３】図５の光学素子４１では、側面４２からほ
ぼ平行に入射した光が裏面鏡の放物線状に形成された反
射面４３で反射し、この反射した光が底面４４の近傍に
形成した高屈折領域４５に集まるように構成されてい
る。底面４４近傍の高屈折領域４５は反射面４３の放物
線形状のほぼ焦点位置に形成されている。光学素子４１
は、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂から一体に成形に
より形成されており透光性である。底面４４近傍の高屈
折領域４５は、光学素子の樹脂材料の屈折率よりも高く
形成されており、例えば底面４４の近傍における埋め込
み、イオン交換、ドーピング等により、ほぼ半球面状に
形成される。

【００６４】この光学素子４１によれば、図の右方から
ほぼ平行な光が側面４２から入射し反射面４３で反射
し、この反射光が底面４４近傍の高屈折領域４５に集ま
る。そして、この集光された光が高屈折領域４５の出射
面４５ａから外部に出射する。このとき、近接場効果で
出射面４５ａからλ／２（λは光の波長）の距離の範囲
内で光が滲み出る。この滲み出た光を例えば上述と同様
に光情報記録媒体の光ピックアップのために用いること
ができる。

【００６５】また、入射面４２は、曲率を有する光学透
過面であってもよく、トーリック面などとして軸外特性
などの収差補正に用いてもよい。

【００６６】また、光学素子４１は、熱硬化性樹脂また
は光硬化性樹脂から形成されているから、熱可塑性樹脂
によるものと比べて熱による影響は少なく熱に対し耐久
性が実現できるとともに、光学的に異方性がなく複屈折
が少なく光学的に高精度な光学素子を実現できる。ま
た、より低温の状態で成形できるから、製造上コスト的
に有利である。また、熱に対し耐久性があるから、図２
のような光ピックアップ装置に用いられ、光学素子４１
の周囲に例えばＣＰＵのような熱を出す電気部品や電子
部品等が配置されていても、熱変形は少なく、好まし
い。

【００６７】次に、上述の図５に示す光学素子を用いた
光ピックアップ装置を図８に示す。図８の光ピックアッ
プ装置は、図２の装置の光学素子１の代わりに、図５の
光学素子４１を配置したものである。この光学素子４１
では、光学系２１から入射した光が上述のようにして出
射面４５ａから外部に出射するが、このとき近接場効果
で出射面４５ａからλ／２の距離の範囲内で光が滲み出
る。この近接場効果による光が回転中の光ディスク１０
上に照射され、図２の場合と同様にして光ディスク１０
から情報を読み取ることができる。なお、λ／４の距離
の範囲内で用いるのが更に効果的である。また、上述と
同様に、スポット径の小さな光となるから、光ピックア
ップ装置に用いた場合に、高密度記録が可能となる。ま
た、図８では、図の横方向に自動的に移動するオートト
ラッキングサーボ機構を備え、また、図の縦方向に自動
的に移動するオートサーボ機構を備える。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、近接場光学系に適切で
あり、熱に対し耐久性があり熱影響が少なくかつ異方性
がなく光学的に高精度で複屈折が少ない光学素子、この
光学素子を用いた光ピックアップ装置、及びこの光ピッ
クアップ装置を備える記録再生装置を提供できる。

【００６９】また、近接場光学系に適切でありかつ充分
な収差補正が可能な光学素子、この光学素子を用いた光
ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を備え
る記録再生装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による光学素子の断面図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態による光ピックアップ光学
系及びこの光学系を含む光ピックアップ装置の概略を示
す図である。

【図３】本発明の実施の形態による別の変形例の光学素
子の断面図である。

【図４】図３の光学素子の変形例を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態による更に別の変形例の光
学素子の断面図である。

【図６】図１の光学素子の変形例を示す断面図である。

【図７】図３の光学素子を含む光ピックアップ光学系及
びこの光学系を含む光ピックアップ装置の概略を示す図
である。

【図８】図５の光学素子を含む光ピックアップ光学系及
びこの光学系を含む光ピックアップ装置の概略を示す図
である。

【図９】従来の光学素子の断面図である。

【符号の説明】

１，１１，３１，３９，４１ 光学素子 ２ レンズ部 ２ａ，２ｂ，３２ 凹面 ６，３４，３８ 第１の反射面 ４，３３ 第２の反射面 ７，３６，４５ 高屈折領域 １７ 半球面レンズ ７ａ，３６ａ，４５ａ，１７ａ 出射面 ４３ 反射面 ２０ 光ピックアップ装置 ２１ 光ピックアップ光学
系 ２２ 光源 ２３ 受光センサ ２６ コリメータレンズ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂から形
   成され、少なくとも一部に反射面が形成されていること
   を特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 外部からの光が入射する入射面と、外部
   へ光を出射させる出射面とを有し、前記反射面は前記入
   射面から入射した光を前記出射面に集光することを特徴
   とする請求項１に記載の光学素子。
3. 【請求項３】 前記反射面は少なくとも第１の反射面と
   第２の反射面とを備え、前記第１の反射面は入射した光
   を反射し、前記第２の反射面は前記第１の反射面で反射
   された光を出射面に集光する請求項１または２に記載の
   光学素子。
4. 【請求項４】 外部からの光が入射面から入射し、外部
   へ光を出射させる出射面において近接場効果を有し、 熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂から形成され、反射面
   を含むことをを特徴とする光学素子。
5. 【請求項５】 前記反射面または前記第１の反射面が平
   面形状に構成されている請求項１，２，３または４に記
   載の光学素子。
6. 【請求項６】 前記反射面または前記第１の反射面が曲
   面形状に構成されている請求項１，２，３または４に記
   載の光学素子。
7. 【請求項７】 前記反射面または前記第２の反射面が前
   記出射面に光が集光するような曲面形状に構成されてい
   る請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学素子。
8. 【請求項８】 前記出射面を含む領域を他の部分よりも
   屈折率の高い材料から構成した請求項２〜７のいずれか
   １項に記載の光学素子。
9. 【請求項９】 前記出射面の近傍を含む領域を屈折率の
   高い材料から構成した請求項２〜７のいずれか１項に記
   載の光学素子。
10. 【請求項１０】 前記屈折率の高い材料と低い材料との
    境界面が前記出射面の中心をほぼ中心とする略球面であ
    る請求項７または８に記載の光学素子。
11. 【請求項１１】 前記反射面、第１の反射面及び第２の
    反射面の少なくとも１つが裏面鏡である請求項１〜１０
    のいずれか１項に記載の光学素子。
12. 【請求項１２】 前記反射面、第１の反射面及び第２の
    反射面の少なくとも１つが表面鏡である請求項１〜１０
    のいずれか１項に記載の光学素子。
13. 【請求項１３】 前記反射面が光学素子本体と異なる材
    料で形成された請求項１〜１２のいずれか１項に記載の
    光学素子。
14. 【請求項１４】 少なくとも一部に光学素子本体と異な
    る材料から形成された反射面を有し、 前記反射面は第１の反射面と第２の反射面とを備え、前
    記第１の反射面は入射した光を反射し、前記第２の反射
    面は前記第１の反射面からの光の少なくとも一部を出射
    面に集光し、 前記第１の反射面及び第２の反射面を光学素子本体の内
    部に形成したことを特徴とする光学素子。
15. 【請求項１５】 前記反射面が表面鏡であり、出射面近
    傍または前記出射面の一部を含む光透過部分に屈折率の
    高い半球面レンズを配置した請求項１４に記載の光学素
    子。
16. 【請求項１６】 外部からの光が入射する入射面にレン
    ズを配置した請求項１４または１５に記載の光学素子。
17. 【請求項１７】 近接場光学系に用いられることを特徴
    とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光学素
    子。
18. 【請求項１８】 請求項１〜１７のいずれか１項に記載
    の光学素子を対物レンズとしたことを特徴とする光ピッ
    クアップ装置。
19. 【請求項１９】 光源と、 前記光源からの光を情報記録媒体に集光する請求項１〜
    １７のいずれか１項に記載の光学素子と、 前記情報記録媒体からの光を受光する受光素子と、を具
    備し、 前記光学素子と前記情報記録媒体との最近接距離がλ／
    ２（λ：前記光源の波長）以下であることを特徴とする
    光ピックアップ装置。
20. 【請求項２０】 前記最近接距離がλ／４以下である請
    求項１９に記載の光ピックアップ装置。
21. 【請求項２１】 請求項１９または２０に記載の光ピッ
    クアップ装置を備え、 音声及び画像の少なくとも一方について記録及び再生の
    少なくとも一方が可能であることを特徴とする記録再生
    装置。