光学透镜、聚焦透镜、光学拾取装置及光学记录和再现装置的制作方法

专利名称:光学透镜、聚焦透镜、光学拾取装置及光学记录和再现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学透镜、聚焦透镜、光学拾取装置及光学记录和再现装置，它们特别适用于叫做近场光学记录和再现方法，该方法通过把近场光照射到光学介质上进行记录和/或再现。
背景技术：
由CD(紧致盘)、MD(小型盘)、及DVD(数字多用途盘)代表的光学记录介质(包括磁光记录介质)被广泛用作用于声频数据、视频数据、数据、程序等的存储介质。然而，希望有一种具有更大容量的光学记录介质、和一种其中在记录介质上进行记录和再现的光学记录和再现装置，因为更高的声音质量；更高的画面质量；更长的持续时间；及声频数据、视频数据、数据、程序等的更大容量正在进步。
那么，为了适应以上情形，在光学记录和再现装置中，已经使在诸如半导体激光器之类的光源中的波长更短，例如，已经试图增大聚焦透镜的数值孔径并且使通过聚焦透镜聚焦的光点直径很小。
例如，就半导体激光器而论，一种使其在有关技术中红色激光的振荡波长635nm进入400nm频带的更短波长的GaN半导体激光器已经进入实际使用中，并由此正在减小光点的直径。另外，就用来得到更短波长的尝试而论，例如，由索尼公司(Sony Corp.)等制造的、连续振荡266nm单波长光的远紫外固态激光器UW-1010已经投入商业性生产，并且试图进一步减小光点的直径。而且，除此之外，已经研究和开发了Nd:YAG激光器的双波激光器(266nm频带)、金刚石激光器(235nm频带)、GaN激光器的双波激光器(202nm频带)。
另外，通过使用由例如固体浸没透镜代表的大数值孔径的光学透镜得到具有例如1或更大的数值孔径的聚焦透镜，并且已经研究了叫做近场光学记录和再现方法的方法，该方法通过把靠近光学记录介质的这种聚焦透镜的物体侧表面带到其光源波长的近似1/10的距离来进行记录和再现。
为了使在这种近场光学记录和再现方法中的传输速率更高，重要的是，使盘以高速转动，同时保持在光学记录介质与聚焦透镜之间的距离在光学接触的状态内。
况且，在聚焦透镜的形状方面存在重大限制，因为从光源发射的并且入射在聚焦透镜上的光束的直径变得较小并且在光学记录介质与聚焦透镜之间的距离变得相当小。
图1表示可应用于近场光学记录和再现方法的一种光学系统的示意构造，该方法使用例如上述固体浸没透镜。具有例如超半球型结构的第一光学透镜11、和第二光学透镜12按顺序从面向光学记录介质30的记录表面的物体侧布置，以形成一种近场聚焦透镜13。
就第一光学透镜11而论，有如下关系t＝r(1+1/n)其中r是曲率半径，n是光学透镜材料的折射率，及t是沿透镜的光轴方向的厚度。典型地用作光学玻璃的SiO2的折射率是约1.5。
另外，当如图1中所示WD是在第二光学透镜12与光学记录介质30之间的距离时，这个第一光学透镜11的厚度t需要满足条件t＝r(1+1/n)＜WD当折射率是1.5时，必需满足t＝1.667r＜WD注意在第二光学透镜12与光学记录介质30之间的距离WD由第二光学透镜12的数值孔径确定。
因此，为了适当和容易地得到在第一光学透镜11与第二光学透镜12之间的距离，必须使曲率半径r尽可能的小，或者使光学透镜材料的折射率n尽可能的大。
当今，在光学玻璃(SiO2)用作该材料的情况下，就光学透镜的折射率而论存在近似1.5的极限(例如，参照专利对比文件1)。
日本专利申请公报No.2002-249341然而，鉴于光学拾取装置的装配精度，难以使光学透镜的曲率半径小到约1mm或更小。换句话说，在上述的近场光学记录和再现方法中，通过把按顺序从物体侧布置的第一光学透镜和第二光学透镜的两个光学透镜相组合，聚焦透镜典型地得到1或更大的数值孔径；然而，数值孔径越大，这些第一光学透镜和第二光学透镜的装配要求的精度越高，并且即使环境变化也要求保持这种精度，从而在光学透镜的曲率半径相当小时，难以得到装配近场聚焦透镜的精度。
另外，由于如上所述在光学玻璃的折射率中有近似1.5的极限，所以难以使光学透镜的厚度更薄。
另一方面，为了在这种近场光学记录和再现方法中得到更高的密度，必需借助于光源发射波长的波长减小和借助于聚焦透镜的数值孔径的增大来减小聚焦光点，类似于在有关技术中的光学记录方法。这里，由于聚焦光点的面积与聚焦透镜的数值孔径的平方成反比，所以有效的是使聚焦透镜的数值孔径增大，以便在近场光学记录和再现方法中得到更高的密度。
例如，如图1中所示，在第一光学透镜是超半球形光学透镜的情况下近场聚焦透镜的数值孔径NA按如下表示NA＝n×sin(tan-1(n))其中n是第一光学透镜的折射率。
在过去，由于玻璃(SiO2)用作用于这些第一和第二光学透镜的材料，所以折射率在从紫外光波长到可见光波长的范围内限于约1.5，并且例如在超半球形光学透镜的情况下，近场聚焦透镜的数值孔径成为NA＝1.5×sin(tan-1(1.5))＝1.25并且难以把数值孔径NA增大到高于该值。因而，当使用过去的玻璃材料在近场聚焦透镜中得到更高密度时有限制。

发明内容
本发明解决与传统方法和装置有关的上述和其它问题，并且提供一种光学透镜，至少在从紫外光波长到可见光波长的范围内具有高的折射率；一种光学透镜和聚焦透镜，适于使用光学透镜的近场光学记录和再现方法；及一种光学拾取装置及光学记录和再现装置，它们与光学记录介质的密度和容量的增大相对应。
为了解决上述问题，根据本发明一个实施例的一种光学透镜由立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料制成。
而且，根据本发明的一个实施例，凸起球形表面的部分至少形成在光学透镜中与物体侧表面相对的一侧上。
而且，在根据本发明一个实施例的一种聚焦透镜至少由第一光学透镜和一个第二光学透镜形成，这两个光学透镜的光轴近似对准，并且按顺序从物体侧布置，其中至少构成第一光学透镜的材料是立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料。
此外，在根据本发明一个实施例的聚焦透镜中，第一光学透镜被构造成凸起球形表面的部分至少形成在与物体侧表面相对的一侧上。
而且，根据本发明一个实施例的一种光学拾取装置至少包括光源；第一光学透镜和第二光学透镜，按顺序从物体侧布置；及聚焦透镜，通过把从光源发射的光聚焦在光学记录介质上的一个预定轨道位置上以形成一个光点，其中至少构成第一光学透镜的材料是立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料。
况且，在根据本发明一个实施例的光学拾取装置中，第一光学透镜被构造成凸起球形表面的部分至少形成在与物体侧表面相对的一侧上。
而且，在根据本发明实施例的光学拾取装置的每一个中，光学记录介质由聚焦透镜用近场光照射。
此外，根据本发明一个实施例的一种光学记录和再现装置至少包括光学拾取装置，它具有光源、按顺序从物体侧布置的第一光学透镜和第二光学透镜、及通过把从光源发射的光聚焦在光学记录介质上的一个预定轨道位置上以形成一个光点的聚焦透镜；和控制和驱动装置，用来在光学记录介质的聚焦方向和/或跟踪方向上控制和驱动聚焦透镜，其中至少构成第一光学透镜的材料是立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料。
而且，在根据本发明的一个实施例中，第一光学透镜被构造成凸起球形表面的部分至少形成在与物体侧表面相对的一侧上。
此外，根据本发明一个实施例的光学记录和再现装置中，光学记录介质由聚焦透镜用近场光照射，以进行记录和/或再现。
如上所述，由于根据本发明一个实施例的光学透镜由具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料制成，所以能得到在由过去使用的玻璃材料制成的光学透镜中得不到的具有1.8或更大折射率的光学透镜。
而且，由于由具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料制成的光学透镜相对于从250nm至1,000nm的宽波长频带的光在光透射率方面优良，所以能改进相对于来自光源的光功率的记录和再现的光学效率。
而且，当使用这种光学透镜构成例如固体浸没透镜型结构的光学透镜，其中凸起球形表面提供在与物体侧相对的一侧上的表面上；并且把作为第一光学透镜的这种透镜与第二光学透镜相结合时，在从紫外光波长到可见光波长的范围内能容易地得到具有1.5或更大的数值孔径的聚焦透镜。
那么，在包括这种聚焦透镜的光学拾取装置及光学记录和再现装置中，由于能减小入射在构成聚焦透镜的第二光学透镜上的光束的直径，所以能实现在光学记录介质的聚焦方向和/或跟踪方向上被控制和驱动的聚焦透镜的尺寸和重量减小，并因而能改进诸如聚焦伺服、跟踪伺服、查找时间等之类的伺服特性。
如上所述，由于根据本发明一个实施例的光学透镜由具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料制成，所以能得到可以应用到光波长为250nm或更大的光并具有1.8或更大折射率的光学透镜。
况且，这种光学透镜被构造成凸起球形表面至少提供在与物体侧相对的一侧上，并因此有可能通过使用这种光学透镜构造具有大数值孔径的聚焦透镜。
另外，根据本发明的聚焦透镜的一个实施例，由于使用具有大折射率的第一光学透镜，所以能提供具有大数值孔径的聚焦透镜。
此外，在根据本发明一个实施例的聚焦透镜中，由于第一光学透镜被构造成凸起球形表面至少提供在与物体侧相对的一侧上，所以有可能提供其数值孔径是1.5或更大的聚焦透镜。
另外，根据本发明的光学拾取装置及光学记录和再现装置的实施例，有可能使数值孔径较大和改进记录和再现特性。
此外，在光学拾取装置及光学记录和再现装置中，由于第一透镜被构造成凸起球形表面提供在与物体侧相对的一侧上，所以使聚焦透镜的数值孔径是1.5或更大，并且能改进记录和再现特性。
况且，在根据本发明实施例的光学拾取装置及光学记录和再现装置中，借助于用近场光照射的构造能优良地进行近场记录和再现。



图1是示意构成图，表示一种聚焦透镜的一个例子；图2是示意构成图，表示包括根据本发明一个实施例的一种光学透镜的一种聚焦透镜；图3是示意构成图，表示根据本发明一个实施例的一种光学拾取装置的一个相关部分；图4是示意构成图，表示根据本发明一个实施例的一种光学记录和再现装置及光学拾取装置的一个相关部分；图5是示意构成图，表示根据本发明一个实施例的一种光学记录和再现装置及光学拾取装置的一个相关部分；
图6是示意构成图，表示根据本发明一个实施例的一种光学记录和再现装置及光学拾取装置的一个相关部分；图7是特性曲线，表示根据本发明一个实施例的一种光学透镜的折射率的波长依赖性；及图8是特性曲线，表示在有关技术中的一种光学透镜的折射率的波长依赖性。
具体实施方式
下面，解释本发明的优选实施例，然而，本发明不限于此。
本发明能应用于一种光学透镜；一种聚焦透镜，包括这种光学透镜作为第一光学透镜、和第二光学透镜，这两个光学透镜按顺序从物体侧布置；一种光学拾取装置，构造成具有这种聚焦透镜并且采用叫做近场光学记录和再现方法的方法；及一种光学记录和再现装置，包括这种光学拾取装置。下面，通过参照图2至6解释根据本发明的实施例。注意，对于在这些图中其结构类似于有关技术中的那些的元件，给予相同的附图标记。
图2是示意构成图，表示使用根据本发明一个实施例的光学透镜的聚焦透镜的例子。
聚焦透镜构造成，相对于例如是透镜的物方的光学记录介质30，根据本发明一个实施例的、明确地说由立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料制成的第一光学透镜11、和第二光学透镜12按这种顺序布置，使光轴近似对准。在这个实施例中，第一光学透镜11制成一种固体浸没透镜(SIL)型结构，并且构造成具有例如半径r的超半球形式，明确地说，相对物体侧的一侧构造成具有凸起球形表面。在这种情况下，使沿光轴的厚度是r(1+1/n)。借助于这种构造，能提供能够以超过光学透镜12的数值孔径NA的更高数值孔径把光L聚焦在光学记录介质30上的聚焦透镜13。
应该注意，SIL型的光学透镜11和记录介质30实际上不彼此接触，但在这个第一光学透镜11与记录介质30之间的空间与第一光学透镜11的厚度相比足够小，并因此该空间在图2至6中被省略和未被表示。
图3是示意构成图，表示在一种光学拾取装置中的光学系统的构造的一个例子，该光学拾取装置使用图2中表示的根据本发明构造的一个实施例的聚焦透镜。例如第一和第二分束器14和15布置在未示出的光源和光电检测器之间以及聚焦透镜13包括第一和第二光学透镜11和12。当是例如盘形的时，光学记录介质30装载在该图中未表示的一个主轴电机上，并且以预定旋转速度旋转。
图4是示意构成图，表示一种光学记录和再现装置的一个例子的一个相关部分。当是例如盘形的时，光学记录介质30装载在该图中未表示的一个主轴电机上，并且以预定旋转速度旋转。构造成按这种顺序从光学记录介质30侧具有第一光学透镜11和第二光学透镜12的聚焦透镜13，通过一个保持体20，被固定到由例如在聚焦方向和/或跟踪方向上被控制和驱动的跟踪线圈17和聚焦线圈18制成的一个双轴执行器16上。这个双轴执行器16能够控制在光学记录介质30与第一光学透镜11之间的距离。明确地说，通过监视例如返回光的量、和通过反馈距离信息，在第一光学透镜11与光学记录介质30之间的距离能保持恒定，并且也提供一个控制机构，以便避免第一光学透镜11与光学记录介质30的碰撞。另外，通过监视在跟踪方向上的返回光的量和通过反馈其位置信息，双轴执行器16能够把聚焦斑点移动到希望的记录轨道上。
况且，如图5的示意构成图所示，构造成按这种顺序从光学记录介质30侧具有第一光学透镜11和第二光学透镜12的聚焦透镜13，能构造成被固定到在跟踪方向上被控制和驱动的一个滑块21上。这个滑块21由一个可动光学部分支撑，该可动光学部分构成光学拾取装置，并且通过例如仅在光学记录介质30的表面接触方向上具有弹性的万向支架22，或者通过未示出的其它弹性体，能够在跟踪方向上移动。这个可动光学部分在跟踪方向上由一个由直线电机等形成的驱动机构控制和驱动。而且，由于随光学记录介质30的旋转产生的气流进入在光学记录介质30与滑块21之间的空间中，以形成与弹性体向光学记录介质30的推力相平衡的气体薄膜，所以滑块21浮动，相对于光学记录介质保持一个例如诸如50nm距离的恒定距离。明确的说，在以预定旋转速度旋转光学记录介质30的同时，当从光学记录介质30再现数据时或者当把数据记录到光学记录介质30上时，使在构成聚焦透镜13的第一光学透镜11与光学记录介质30之间的距离进入一种由滑块21保持几乎恒定距离的状态。
下面，通过再参照图3，解释光学拾取装置的示意构造。从诸如半导体激光器之类的光源发射的向前光由一个准直透镜(未表示)形成平行光L1，透过第一分束器14，及通过聚焦透镜13聚焦在光学记录介质30的信息记录表面上。从信息记录表面反射的返回光透过聚焦透镜13，由第一分束器14反射，及入射在第二分束器15上。透过第二分束器15的返回光L2聚焦在一个聚焦光电检测器上，在该聚焦光电检测器中，检测一个聚焦误差信号、一个再现凹坑信号等。另外，从第二分束器15反射的返回光聚焦在一个跟踪光电检测器上，在该跟踪光电检测器中，检测一个跟踪误差信号。如有必要，这种光学拾取装置可以包括一个双轴执行器，以克服光学记录介质30的表面摇摆而固定聚焦透镜13；或者一个中继透镜，插入在第一分束器14与第二光学透镜12之间，该双轴执行器或中继透镜校正由滑块跟随的剩余聚焦误差分量和在聚焦透镜的装配过程时产生的误差分量，并且能够通过改变在两个透镜之间的间隔进行校正。另外，当第一光学透镜11和第二光学透镜12被固定到滑块21上时，构成聚焦透镜13的第一光学透镜11可以固定到滑块21上，并且通过把例如一个压电元件等用作一个机构，可以使第二光学透镜12在光轴的方向上移动，以校正由滑块21跟随的剩余聚焦误差分量和在聚焦透镜13的装配过程时产生的误差分量。
而且，在其中一个主轴电机具有一个装载多种光学记录介质的机构的一种光学记录和再现装置的情况下，适当的是具有这样一种构造一个把光轴弯曲约90°的反射镜23与滑块21一起提供，如图6的示意构成图中所示。由于具有这样的构造的光学记录和再现装置能使在光学记录介质之间的空间较小，所以能实现装置的尺寸和厚度的减小。在图6中，对与图5对应的那些给予相同的附图标记，并且省略其重复解释。
应该注意，上述光学拾取装置可以是仅用于再现的装置，就是说，专门进行再现；仅用于记录的装置，就是说，专门进行记录；或用于记录和再现的装置，它能够进行记录和再现。况且，上述光学拾取装置及包括光学拾取装置的光学记录和再现装置的每一种，可以具有其中通过结合磁光记录方法和近场光学再现方法把一个磁性线圈等包括在这种光学拾取装置的一部分中的构造。而且，光学记录和再现装置可以是仅用于再现的装置，就是说，专门进行再现；仅用于记录的装置，就是说，专门进行记录；或用于记录和再现的装置，它能够进行记录和再现。
其次，解释第一光学透镜的形状。第一光学透镜具有其中如图2至6中所示在相对于物体侧的一侧上提供凸起球形表面的构造。另外，其圆周侧表面为一个要固定到双轴执行器或滑块上的表面。
况且，这个第一光学透镜可以是其厚度如在图中表示的例子那样是r(1+1/n)的超半球形状的光学透镜，并且也能形成一个半球形状的透镜。
而且，在近场光学记录和再现方法中，由于在光学记录介质30与第一光学透镜11之间的距离是相当靠近的约几十纳米，所以第一光学透镜11的物体侧表面也能被加工成如图中表示的例子那样的锥形等，以便增大对于光学记录介质30或第一光学透镜11的倾斜的允许量。
况且，在用于磁光记录介质的近场光学记录和再现方法中，由于在记录时和/或在再现时磁场是必需的，所以可以提供磁性线圈等被附加到第一光学透镜11的物体侧表面的一部分上的这种构造。
在本发明的实施例中，至少第一光学透镜11由具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶构成。这种材料由既不引起入射光的散射也不引起其吸收的单晶制成，因为既没有在多晶材料中的晶粒边界也没有在玻璃材料中的条纹；并因此这种材料适于作为光学透镜材料。
而且，具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶与半导体装置的制造过程具有很高的亲和性，因为晶体结构是立方晶体，并因此能没有困难地应用来制造光学透镜的蚀刻工艺和抛光工艺。
与在过去使用的玻璃材料相比，具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶光学透镜材料在从250nm到1,500nm的波长范围内具有较高的折射率，并且相对于是例如紫外激光器的振荡波长的从250nm到350nm的波长具有1.8或更大的折射率。因此，使用用于光源的紫外激光器并且由作为光学透镜材料的具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶制成的光学透镜，作为一种在光学记录和再现方法中用来增大聚焦透镜的数值孔径的手段特别有效，并且该光学透镜能够有助于光学记录介质的密度和容量的增大。
另外，由于当把立方晶体选作Y3Al5O12单晶的晶体结构时该材料具有折射率恒定而与其晶体轴的无关的光学各向同性，所以当例如在制造第一光学透镜时的过程中制造真正球形的光学透镜时，有可能进行切削、加工及抛光而不用注意晶体轴的方向，并因此能以与玻璃材料的成本相等效的成本加工该材料。
而且，作为一种用来制造具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶的光学透镜材料的方法，例如能使用Czochralski生长方法。
此外，由于这种材料具有高折射率，所以当使用SIL型结构的光学透镜构造时，有可能减小聚焦透镜的厚度t，如在以后描述的实施例中详细解释的那样，并因此能实现光学透镜的尺寸和厚度的减小，并且聚焦透镜能以较低成本安装在一种光学拾取装置、一种光学记录和再现装置等上。
而且，在具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶的光学透镜材料中，通过控制和优化例如缺陷密度和杂质密度，对于从250nm到1,500nm的波长，吸收系数能控制到1cm-1或更小，其中增大折射率，并且优选地通过把这个系数控制到0.1cm-1或更小，即使当第一光学透镜的厚度是5mm时也能得到具有95％或更大透射率的光学透镜。
其次，研究作为实例1使用具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料的一种光学透镜、和作为比较例1的使用合成石英SiO2材料的光学透镜。
图7和8分别相对于在实例1中具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶、和在用于比较的比较例1中由SiO2制成的试样，表示从250nm到1,500nm的波长的折射率和吸收系数的波长依赖性。
如从图7明显示出，根据实例1具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料的折射率在从250nm到1,500nm的所有波长范围内达到1.8或更大。
另一方面，如从图8理解的那样，根据比较例1的SiO2材料的折射率在从250nm到1,500nm的所有波长范围内在1.5左右。
另外，在实例1中具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶的吸收系数在高于250nm的波长的较长波长下连续地是0.1cm-1或更小，从而光学透明性(光学透射率)优良，并且理解，相对于来自光源的光功率，能改进在记录和再现时的光学效率。
下面的表1表示在紫外激光器的振荡波长266nm下实例1中的晶体的折射率和比较例1的试样的折射率，并且表示当通过把实例1的和比较例1的材料用作第一光学透镜而装配具有如图2中所示的形状的聚焦透镜时聚焦透镜的每个数值孔径。



如从表1明显示出，当与过去的SiO2材料相比较时，具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶的折射率和通过使用该材料制造的聚焦透镜的数值孔径显然比SiO2材料的大。
因此，当通过使用由该材料制造的聚焦透镜把光点聚焦在一种光学记录介质上时，能与数值孔径的平方成反比地减小这个光点的面积，并且当例如使用具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶时，能得到一种与SiO2相比具有高达近似1.9倍的高密度的能够向光学记录介质记录和从其再现的拾取装置。
其次，通过参照是一种聚焦透镜的示意构成图的图2，解释使用具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶的聚焦透镜的构造。例如，在图2中，由具有立方晶体结构的、其折射率相对于266nm的波长是1.940的Y3Al5O12单晶制成的第一光学透镜11和第二光学透镜12，按这种顺序从光学记录介质30侧布置，以构造把第一光学透镜11提供为超半球型固体浸没透镜(SIL)的聚焦透镜13。在这时，聚焦透镜13的数值孔径是1.72。
例如相对于在把在第一光学透镜11与光学记录介质30之间的距离保持成25nm的同时，通过使用这种聚焦透镜13进行近场记录和再现的情形，检查在第二光学透镜12与光学记录介质30之间的距离WD。
如在图1中解释的那样，在应用于图2中近场记录方法的聚焦透镜13中，第一光学透镜的厚度t需要满足如下条件t＝r(1+1/n)＜WD其中WD是由第二光学透镜12的数值孔径确定的在第二光学透镜12与光学记录介质30之间的距离，t是第一光学透镜11的厚度，r是第一光学透镜11的凸起球形表面的曲率半径。
这里，由于如上所述在实例1和比较例1中折射率不同，所以当构造包括SIL型结构光学透镜的光学透镜时比较的1+1/n的值的结果表示在下面的表2中。



如从表2明显示出，当把根据本发明的实例1的光学玻璃应用于具有图2中表示的构造的第一和第二光学透镜时，在实例1中(1+1/n)的数值是1.515，并且在比较例1中(1+1/n)的数值是1.665。
明确地说，如从这种比较明白的那样，证实第一光学透镜的厚度能减小约9％，因为在具有立方晶体结构的、其折射率是1.940的Y3Al5O12单晶材料的情况下，折射率较大。
因而，当与在相关技术中的光学透镜相比较时，要理解，借助于是接近半球形透镜的厚度的进一步减小的厚度能进行超半球形近场记录和再现。因此，有这样的优点足以保证在图1中解释的在第二光学透镜与记录介质之间的距离WD，并且能容易地减小入射在第二光学透镜上的光束的直径。
另外，由于能如此减小第一光学透镜的厚度，所以与过去的相比能减小聚焦透镜的重量。因此，由于在光学记录介质的聚焦方向和/或跟踪方向上控制和驱动的聚焦透镜的重量变得较小，所以能改进聚焦伺服、跟踪伺服、查找时间等的伺服特性，并且能实现光学拾取装置及光学记录和再现装置的尺寸和厚度的减小。
如以上解释的那样，根据本发明的一个实施例，能提供在例如从紫外光波长到可见光波长的范围内具有1.8的较大折射率或更大的透镜，1.8的较大折射率在其材料是SiO2玻璃的相关技术的光学透镜中是极限值。而且，在包括按顺序从物体侧布置的第一光学透镜和第二光学透镜的聚焦透镜中，当至少第一光学透镜由具有立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料制成时，能容易地得到数值孔径是1.5或更大并且紧凑和重量轻的聚焦透镜。因而，由于能减小由这种材料制成的聚焦透镜所聚焦的光点的面积，所以能得到与玻璃材料的相比，能够向具有高达约1.9倍或更大的高密度的光学记录介质记录和从其再现的光学拾取装置及光学记录和再现装置。
另外，在使用这种聚焦透镜的光学拾取装置和包括这种光学拾取装置的光学记录和再现装置中，能使入射在第二光学透镜上的光束的直径较小，因此，有可能实现在光学记录介质的聚焦方向和跟踪方向上被控制和驱动的聚焦透镜的尺寸和重量的减小；变得有可能改进聚焦伺服、跟踪伺服、查找时间等的伺服特性；并因此能采用近场记录和再现方法，以处理光学记录介质的密度和容量的增大。因而，能提供一种光学拾取装置及光学记录和再现装置，这些装置与从250nm至1,000nm的波长例如像266nm、292nm、405nm、635nm、650nm、780nm、及830nm的波长相对应，预计这些波长伴随着光学记录介质的密度和容量的增大。
应该注意，本发明不限于上述优选实施例，而是可应用于除描述的那些之外的各种形状和各种用途的光学透镜和聚焦透镜。
况且，当本发明应用于光学拾取装置及光学记录和再现装置时，可以采用各种形状，而不限于上述实施例。例如，当采用SIL型构造作为第一光学透镜时，其末端能制成除上述锥形和平面形之外的各种形状，如凸形部分、弯曲表面部分、及粗糙表面部分，并且不用说，在不脱离本发明的构造的范围内各种变更和修改是可能的。
本领域的技术人员应该理解，依据至此的设计要求和其它因素可能发生各种修改、组合、子组合及变更，因为它们在附属权利要求
书或其等效物的范围内。
权利要求
1.一种光学透镜，由立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料制成。
2.根据权利要求
1所述的光学透镜，其中，所述光学透镜被构造成凸起球形表面的部分至少形成在与物体侧表面相对的一侧上。
3.一种聚焦透镜，至少包括第一光学透镜和第二光学透镜，这两个光学透镜的光轴近似对准，并且按顺序从物体侧布置，其中至少构成所述第一光学透镜的材料是立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料。
4.根据权利要求
3所述的聚焦透镜，其中，所述第一光学透镜被构造成凸起球形表面的部分至少形成在与物体侧表面相对的一侧上。
5.一种光学拾取装置，包括光源；和聚焦透镜，它包括按顺序从物体侧布置的第一光学透镜和第二光学透镜，并且它通过把从所述光源发射的光聚焦在光学记录介质上的一个预定轨道位置上以形成一个光点，其中，至少构成所述第一光学透镜的材料是立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料。
6.根据权利要求
5所述的光学拾取装置，其中，所述第一光学透镜被构造成凸起球形表面的部分至少形成在与物体侧表面相对的一侧上。
7.根据权利要求
5所述的光学拾取装置，其中，所述光学记录介质由所述聚焦透镜用近场光照射。
8.根据权利要求
5所述的光学拾取装置，其中，所述第一光学透镜和所述第二光学透镜都安装在一个能够相对于所述光学记录介质移动的可动体上。
9.根据权利要求
5所述的光学拾取装置，其中，构成所述第二光学透镜的材料是立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料。
10.根据权利要求
5所述的光学拾取装置，其中，所述聚焦透镜的数值孔径是1.5或更大。
11.一种光学记录和再现装置，包括光学拾取装置，具有光源和聚焦透镜，该聚焦透镜包括按顺序从物体侧布置的第一光学透镜和第二光学透镜，并且它通过把从所述光源发射的光聚焦在光学记录介质上的一个预定轨道位置上以形成一个光点；和控制和驱动装置，在光学记录介质的聚焦方向和/或跟踪方向上控制和驱动所述聚焦透镜，其中，至少构成所述第一光学透镜的材料是立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料。
12.根据权利要求
11所述的光学记录和再现装置，其中，所述第一光学透镜被构造成凸起球形表面的部分至少形成在与物体侧表面相对的一侧上。
13.根据权利要求
11所述的光学记录和再现装置，其中，所述光学记录介质由所述聚焦透镜用近场光照射，以进行记录和/或再现。
14.根据权利要求
11所述的光学记录和再现装置，其中，所述第一光学透镜和所述第二光学透镜都安装在能够相对于所述光学记录介质移动的可动体上。
15.根据权利要求
11所述的光学记录和再现装置，其中，构成所述第二光学透镜的材料是立方晶体结构的Y3Al5O12单晶材料。
16.根据权利要求
11所述的光学记录和再现装置，其中，所述聚焦透镜的数值孔径是1.5或更大。
专利摘要
本发明涉及光学透镜、聚焦透镜、光学拾取装置及光学记录和再现装置，具体地，借助于由立方晶体结构的Y
文档编号G01Q60/22GKCN1741153SQ200510084567
公开日2006年3月1日 申请日期2005年7月27日
发明者篠田昌孝 申请人:索尼株式会社