DE69926962T2

DE69926962T2 - Optischer nahfeldkopf

Info

Publication number: DE69926962T2
Application number: DE69926962T
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Mitsuoka; Norio Chiba; Nobuyuki Kasama; Takashi Niwa; Kunio Nakajima; Kenji Kato; Manabu Oumi
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2019-03-20
Also published as: US6625109B1; EP0986057B1; EP0986057A1; JP4146017B2; DE69926962D1; EP0986057A4; JPH11339308A; WO1999049463A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Nahfeldkopf, und insbesondere einen optischen Nahfeldkopf, wobei eine Nahfeldmikroskoptechnologie bei einem Kopf einer Aufzeichnungsvorrichtung angewendet wird, die durch eine Festplatte oder dergleichen dargestellt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Nahfeldmikroskop, das mit einer optischen Sonde versehen ist, die Nahfeldlicht verwendet, ermöglicht eine Probenbetrachtung mit hoher Auflösung, die gleich oder höher als eine Beugungsgrenze von Licht ist. Gemäß einem solchen Nahfeldmikroskop wird als Endabschnitt der optischen Sonde, der einer Probe gegenüberliegt, eine sehr kleine Öffnung verwendet, die an einem geschärften distalen Ende einer optischen Faser bereitgestellt ist, oder eine sehr kleine Öffnung, die an einer Spitze eines Siliziumsubstrats verwendet wird, die durch anisotropes Ätzen gebildet wird, oder es wird ein sehr kleiner Fortsatz verwendet, der durch das geschärfte distale Ende der optischen Faser oder an der Spitze gebildet ist.
Ferner gibt es einen Vorschlag für einen optischen Nahfeldspeicher, wie zum Beispiel in E. Betzig et al., Science 257, 189 (1992) offenbart ist, bei dem das obengenannte Betrachtungsprinzip angewendet wird. Bei einem solchen Anwendungsbeispiel muss eine sehr kleine Öffnung oder ein sehr kleiner Fortsatz, die/der an einem Aufzeichnungs- oder Lesekopf ausgebildet ist, einer Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums nahe sein, oder mit der Oberfläche innerhalb einer Wellenlänge eines Beleuchtungslichts, das ein Fortpflanzungslicht ist, in Kontakt gebracht werden.
In vielen Fällen eines Aufzeichnungs-/Lese-Systems eines optischen Nahfeldspeichers wird ein Aufzeichnungsmedium in Form einer Scheibe gedreht und seine Oberfläche von einem Kopf abgetastet. Daher wird entsprechend der Drehung des Aufzeichnungsmediums eine Vibration in einer Richtung innerhalb der Ebene einer Hauptfläche (Richtung parallel zur Hauptfläche) und außerhalb der Ebene einer Hauptfläche (Richtung orthogonal zur Hauptfläche) erzeugt. In einem Aufzeichnungs-/Lese-System müssen ein Kopf und eine zu erfassende Oberfläche nahe beieinander liegen und daher wird die Vibration in der Richtung außerhalb der Ebene wichtig. Die Vibration in der Richtung außerhalb der Ebene wird vorwiegend durch die Flachheit der Hauptfläche des Aufzeichnungsmediums, die Befestigungsgenauigkeit des Aufzeichnungsmediums an einer drehenden Welle und die Lagerungsgenauigkeit der drehenden Welle verursacht. Ferner muss an der Seite des Kopfes die sehr kleine Öffnung oder der sehr kleine Fortsatz der Vibration in der Richtung außerhalb der Ebene des Aufzeichnungsmediums folgen.
Im Allgemeinen wird gemäß einem Aufzeichnungs-/Lese-System eines optischen Nahfeldspeichers ein Kopf verwendet, der eine Auslegerstruktur mit einer sehr kleinen Öffnung oder einem sehr kleinen Fortsatz aufweist, wenn der Kopf durch ein Kontakt-AFM (Atomic Force Microscope) betrieben wird, und es muss ein Abstandserfassungsmechanismus zum Erfassen der Krümmung des Auslegers vorhanden sein, oder, wenn der Kopf durch zyklischen Kontakt oder Scherkräfte betrieben wird, muss ein Abstandserfassungsmechanismus zum Erfassen einer Änderung in der Frequenz, einer Amplitude und einer Phase der Vibration oder dergleichen vorhanden sein. Ferner muss eine Rückkopplungsschaltung zum Rückkoppeln eines erfassten Signals und ein Abstandsänderungsmechanismus zum aktiven Ändern eines Abstandes zwischen dem Ausleger und dem Aufzeichnungsmedium basierend auf dem Rückkopplungssignal vorhanden sein.
Gemäß dem zuvor beschriebenen herkömmlichen Aufzeichnungs-/Lese-System des optischen Nahfeldspeichers sind der Abstandserfassungsmechanismus, die Rückkopplungsschaltung und der Abstandsänderungsmechanismus notwendig und daher entsteht das Problem, das die Struktur verkompliziert wird.
Somit wurde die Erfindung angesichts des Vorhergesagten ausgeführt und es ist eine Aufgabe, einen optischen Nahfeldkopf mit einer einfachen Struktur bereitzustellen, der imstande ist, eine Steuerung eines Abstandes zwischen einem Aufzeichnungsmedium und einem Kopf zu vereinfachen.
EP 0242597 offenbart eine Anordnung für die mikromechanische Betätigung eines Wandlerkopfes an einem Luftpolsterschieber in einem Datenspeichersystem. Die Anordnung ist mit optischen Speichersystemen kompatibel.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Zur Lösung der obengenannten Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung ein System mit optischem Nahfeldkopf und Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, umfassend: einen Schieber, der von einem Tragarm getragen wird, um eine Last bereitzustellen, eine Schwebekraft aufgrund seiner Bewegung relativ zu dem Aufzeichnungsmedium auszuüben, und einen Zwischenraum zwischen dem Schieber und dem Aufzeichnungsmedium durch Ausgleichen der Last mit der Schwebekraft zu erzeugen und einen Ausleger, der von dem Schieber vorsteht und einen Fortsatz oder eine Öffnung an einem Endabschnitt aufweist; wobei, wenn Luft durch Drehen des Aufzeichnungsmediums auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums in einen Strömungspfad geschoben wird, Druck an dem Strömungspfad erzeugt wird, wodurch der Schieber schwebt und sich neigt, so dass der Fortsatz oder die Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht wird.
Der optische Nahfeldkopf verwendet einen Schwebekopfmechanismus und daher wird auf einen aktiven Abstands steuerungsmechanismus in Bezug auf das Aufzeichnungsmedium verzichtet. Ferner wird durch Verwendung des Nahfeldlichts eine Auflösung gleich oder höher als eine Beugungsgrenze von Licht erreicht, ein System angewendet, in dem der Fortsatz oder die Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht wird, und daher können feine Daten aufgezeichnet und reproduziert werden und eine Übertragungsrate von Daten erhöht werden.
Vorzugsweise steht der Ausleger von dem Schieber derart vor, dass, wenn der Schieber in einen Zustand gebracht wird, in dem er sich mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt befindet, der Fortsatz oder die Öffnung in einen Zustand gebracht wird, in dem er/sie nicht mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt ist. Der optische Nahfeldkopf verwendet den Schwebekopfmechanismus und daher wird auf einen aktiven Abstandssteuerungsmechanismus in Bezug auf das Aufzeichnungsmedium verzichtet. Ferner wird durch Verwendung von Nahfeldlicht eine Auflösung gleich oder höher als eine Beugungsgrenze von Licht erreicht, das System angewendet, in dem der Fortsatz oder die Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht wird, und daher können feine Daten aufgezeichnet und reproduziert werden und die Übertragungsrate von Daten erhöht werden. Ferner wird der Fortsatz oder die Öffnung nur mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht, wenn der Schieber schwebt, und nicht mit diesem in einem stationären Zustand in Kontakt gebracht, und daher kann der Fortsatz oder die Öffnung effektiv geschützt werden.
Vorzugsweise stellt der Ausleger eine Höhendifferenz zwischen dem Fortsatz oder der Öffnung und einer Bodenfläche des Schiebers bereit.
Bei dem optischen Nahfeldkopf wird ein Schwebekopfmechanismus verwendet und daher wird auf einen aktiven Abstandssteuerungsmechanismus in Bezug auf das Aufzeichnungsmedium verzichtet. Ferner wird durch Verwendung von Nahfeldlicht eine Auflösung gleich oder höher als eine Beugungsgrenze von Licht erreicht, das System angewendet, in dem der Fortsatz oder die Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht wird, und daher können feine Daten aufgezeichnet und reproduziert werden und die Übertragungsrate von Daten erhöht werden. Durch Bereitstellen der Höhendifferenz zwischen dem Fortsatz oder der Öffnung und der Bodenfläche des Schiebers wird der Fortsatz oder die Öffnung nur mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht, wenn der Schieber schwebt. Daher kann der Fortsatz oder die Öffnung effektiv geschützt werden.
Ferner wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein System mit optischem Nahfeldkopf und Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, umfassend:
einen Schieber, der von einem Tragarm getragen wird, um eine Last bereitzustellen, eine Schwebekraft aufgrund seiner Bewegung relativ zu dem Aufzeichnungsmedium auszuüben, und einen Zwischenraum zwischen dem Schieber und dem Aufzeichnungsmedium durch Ausgleichen der Last mit der Schwebekraft zu erzeugen;
einen Ausleger, der von dem Schieber vorsteht, und einen Fortsatz oder eine Öffnung an einem Endabschnitt aufweist; und
einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Schiebers in eine Richtung orthogonal zu dem Aufzeichnungsmedium;
wobei der Fortsatz oder die Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht wird, wenn der Schieber durch den Bewegungsmechanismus dem Aufzeichnungsmedium nahe gebracht wird und zu schweben beginnt.
Der optische Nahfeldkopf verwendet einen Schwebekopfmechanismus und daher wird auf einen aktiven Abstandssteuerungsmechanismus in Bezug auf das Aufzeichnungsmedium verzichtet. Ferner wird durch Verwendung von Nahfeldlicht eine Auflösung gleich oder höher als eine Beugungsgrenze von Licht erreicht, das System angewendet, in dem der Fortsatz oder die Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht wird, und daher können feine Daten aufgezeichnet und reproduziert werden und die Übertragungsrate von Daten erhöht werden.
Vorzugsweise steht der Ausleger von dem Schieber derart vor, dass der Fortsatz oder die Öffnung in einen Zustand gebracht wird, in dem er/sie nicht mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt ist, wenn der Schieber in einen Zustand gebracht wird, in dem er von dem Aufzeichnungsmedium getrennt ist.
Der optische Nahfeldkopf verwendet den Schwebekopfmechanismus und daher wird auf einen aktiven Abstandssteuerungsmechanismus in Bezug auf das Aufzeichnungsmedium verzichtet. Ferner wird durch Verwendung von Nahfeldlicht eine Auflösung gleich oder höher als eine Beugungsgrenze von Licht erreicht, das System angewendet, in dem der Fortsatz oder die Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht wird, und daher können feine Daten aufgezeichnet und reproduziert werden und eine Übertragungsrate von Daten erhöht werden. Ferner wird der Fortsatz oder die Öffnung nur mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht, wenn der Schieber schwebt, und nicht mit diesem in einem anderen Zustand in Kontakt gebracht, und daher kann der Fortsatz oder die Öffnung effektiv geschützt werden.
Vorzugsweise ist die Öffnung an einer Kontaktstelle gebildet, die an dem Endabschnitt des Auslegers bereitgestellt ist.
Gegenwärtig ist ein Kontaktsystem bekannt, das durch Bereitstellen einer Kontaktstelle an einer Bodenfläche eines Schiebers ausgeführt wird (selbst wenn der Schieber springt, schwebt er höchstens 10 nm) und gemäß der Erfindung ist die Öffnung an der Kontaktstelle gebildet. Insbesondere, wenn die Höhenanpassung des vorderen Endes der Spitze und der Bodenfläche des Schiebers schwierig wird, wird eine effektive Struktur geboten. Ferner ist die Spitze mit einer Größe im Ausmaß des Kontaktkissens schwierig zu zerstören. Ferner wird die Anhaftung mit dem Aufzeichnungsmedium verringert.
Vorzugsweise ist eine Vielzahl der Fortsätze oder Öffnungen bereitgestellt, ein Beleuchtungslicht wird durch Verwendung eines Monochromators geteilt, und geteilte Fraktionen des Lichts werden entsprechend den jeweiligen Fortsätzen oder Öffnungen auf Teile des Aufzeichnungsmediums gestrahlt.
Wenn Beleuchtungslicht durch Verwendung eines Monochromators geteilt wird, kann auf diese Weise eine multiplexe Formation durch eine einzige Lichtquelle konstruiert werden. Daher kann die Kopfgröße kompakt gestaltet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Strukturansicht, die einen optischen Nahfeldkopf gemäß Ausführungsform 1 dieser Erfindung zeigt.
2 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Aufzeichnungsmedium nicht gedreht wird.
3 ist eine erklärende Ansicht, die einen Kontaktzustand einer Spitze zeigt.
4 ist eine erklärende Ansicht, die einen Kontaktzustand einer Spitze zeigt.
5 ist eine schematische Strukturansicht, die einen optischen Nahfeldkopf gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt.
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine sehr kleine Öffnung zeigt, die in 5 dargestellt ist.
7 ist eine schematische Strukturansicht, die ein Strukturbeispiel zeigt, wenn ein Kopf in eine multiplexe Anordnung gebracht wird.
8 ist eine schematische Strukturansicht, die einen optischen Nahfeldkopf gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt.
9 ist eine schematische Strukturansicht, die einen optischen Nahfeldkopf gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung zeigt.
10 ist eine schematische Strukturansicht, die die Bewegung eines optischen Nahfeldkopfs gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung in horizontaler Richtung zeigt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es folgt eine ausführliche Erklärung der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen. Ferner ist die Erfindung nicht durch die Ausführungsformen beschränkt.
(Ausführungsform 1)
1 ist eine schematische Strukturansicht, die einen optischen Nahfeldkopf gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt. Genauer zeigt 1 eine Querschnittsstruktur eines Aufzeichnungsmediums und eine Haltung eines Kopfs, der auf das Aufzeichnungsmedium zugreift. Ein Schieber 1 wird von einem Tragarm gehalten (der nicht dargestellt ist). Ein Schwebekopfmechanismus besteht aus dem Tragarm und dem Schieber 1. Der Tragarm wird an einer Schwenkwelle mit einem Schwingspulenmotor (der nicht dargestellt ist) als Antriebsquelle geschwenkt. Eine Abschrägung 1a ist in eine Abtastrichtung des Schiebers 1 bereitgestellt. Ein Strömungspfad 1c in Form eines Keilfilms wird durch die Abschrägung 1a, eine Bodenfläche 1b des Schiebers und eine Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums 4 gebildet. Auf den Schieber 1 wird durch den Tragarm und eine Aufhängefeder eine Last ausgeübt, die zu einer Seite des Aufzeichnungsmediums 4 gerichtet ist. Der Schieber 1 wird durch eine Positionssteuerung und Nachfolgesteuerung auf einer Bahn des Aufzeichnungsmediums 4 positioniert.
Ein Ausleger 2 erstreckt sich vom Schieber 1 entlang der Abtastrichtung. Ferner ist der Ausleger 2 mit einer Spitze 3 an seinem vorderen Ende versehen. Die Spitze 3 wird durch eine Schärfungsbehandlung verengend geschärft. Daher kann der Ausleger 2 kaum an dem Aufzeichnungsmedium 4 anhaften. Ferner besteht eine Höhendifferenz zwischen der Spitze 3 und der Bodenfläche 1b des Schiebers. Der Ausleger 2 wird durch einen Si-Prozess integral mit dem Schieber 1 gebildet. Wenn der Ausleger 2 und der Schieber 1 durch den Si-Prozess integral gebildet werden, kann eine Höhe zwischen der Bodenfläche 1b des Schiebers und der Spitze 3 feinreguliert werden. Daher wird selbst mit der sehr scharfen Spitze 3 sein vorderes Ende nicht zerstört.
Die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 4 ist mit Bits 9 gebildet. Eine Lichtquelle (die nicht dargestellt ist) ist an einer Rückseite des Aufzeichnungsmediums 4 angeordnet. Obwohl in diesem Beispiel eine Form einer Sammlung durch Totalreflexion dargestellt ist, kann ferner eine Form angewendet werden, die keine Totalreflexion (Dunkelfeldbe leuchtung oder dergleichen) oder Beleuchtung verwendet. Ferner sind eine Kondensorlinse 5 und ein Lichterfassungselement 6 über dem Ausleger 2 angeordnet. Das Lichterfassungselement 6 ist an ein Signalverarbeitungssystem (das nicht dargestellt ist) zur Verarbeitung eines photoelektrisch umgewandelten Signals angeschlossen.
Anschließend folgt ein Erklärung des Betriebs des optischen Nahfeldkopfs 100. Wenn das Aufzeichnungsmedium 4 nicht gedreht wird, schwebt der Schieber 1 nicht, sondern liegt auf dem Aufzeichnungsmedium 4. In diesem Zustand, wie in 2 dargestellt ist, wird der Ausleger 2 nicht mit dem Aufzeichnungsmedium 4 in Kontakt gebracht. Wenn dann Luft 10 über der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 4 in den Strömungspfad 1c in Form des Keilfilms durch Drehen des Aufzeichnungsmediums 4 geschoben wird, wird an dem Strömungspfad 1c Druck erzeugt und der Schieber 1 schwebt. Inzwischen wird auf den Schieber 1 durch den Tragarm die Last ausgeübt. Die Last und der Schwebedruck sind ausgeglichen und zwischen dem Schieber 1 und dem Aufzeichnungsmedium 4 wird der Strömungspfad 1c erzeugt. Der Schieber 1 schwebt im geneigten Zustand und daher wird die Spitze 3 des Auslegers 2 mit dem Aufzeichnungsmedium 4 in Kontakt gebracht. Der Kontakt kann in einen Zustand gebracht werden, in dem die Spitze 3 an das Aufzeichnungsmedium 4 gepresst ist, wie durch 3 dargestellt ist, oder in einen Zustand, in dem die Spitze 3 durch eine adsorbierende Schicht 12 der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 4 angezogen wird, wie in 4 dargestellt ist. Wenn die Spitze 3 angepresst wird, ist es umso bevorzugter, je kleiner die Last ist.
Nahfeldlicht wird an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 4 durch Ausstrahlen von Licht 7 von der Lichtquelle erzeugt. Wenn der Schieber 1 schwebt und die Spitze 3 des Auslegers 2 mit dem Aufzeichnungsmedium 4 in Kontakt gebracht wird, wird das Nahfeldlicht gestreut und ein Fort pflanzungslicht 11 erzeugt. Das Fortpflanzungslicht 11 wird von der Kondensorlinse 5 konzentriert und von dem Lichterfassungselement 6 aufgenommen. Die Stärke oder ein anderer Zustand des Fortpflanzungslichts 11 wird durch die Gegenwart oder das Fehlen des Bits 9 geändert, und daher wird in Übereinstimmung damit die Stärke des photoelektrisch umgewandelten Signals geändert. Gemäß dem Signalverarbeitungssystem wird die Stärke des Signals einer Datenumwandlung unterzogen und Informationen auf dem Aufzeichnungsmedium wiedergegeben.
Ferner ist in Bezug auf eine Länge und eine Dicke des Auslegers 2 (entsprechend einer Federkonstante), die Federkonstant auf der Basis der Höhendifferenz zwischen der Bodenfläche 1b des Schiebers 1 und der Spitze 3, einer Neigung des Schiebers 1, wenn der Schieber schwebt, und so weiter, klein eingestellt, so dass die Spitze selbst im Kontaktzustand nicht zerstört wird. Ferner wird eine Masse des Auslegers 2 verringert und die Ansprechgeschwindigkeit erhöht.
Wie zuvor erwähnt, wird bei dem optischen Nahfeldkopf 100 der Ausleger 2 von dem Schieber 1 getragen und daher wird ein großer Teil von außerhalb der Ebene liegenden Vibrationskomponenten, die durch die Drehung des Aufzeichnungsmediums 4 erzeugt werden, von dem Tragarm absorbiert. Ferner können Vibrationskomponenten des Auslegers 2, die zum Beispiel durch sehr kleine Vertiefungen und Fortsätze der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums und die Vibration des Schiebers 1 erzeugt werden und die nicht von der Seite des Schiebers 1 absorbiert werden können, durch einen Kontaktmodus absorbiert werden. Daher kann auf einen aktiven Abstandsveränderungsmechanismus, wie im herkömmlichen Fall, verzichtet werden. Ferner kann der Ausleger 2 durch eine einfache Struktur der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 4 folgen. Ferner verwendet der Ausleger ein System, bei dem er mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht wird und somit eine Aufzeichnung und Wiedergabe feiner Daten ausgeführt werden kann und eine Übertragungsgeschwindigkeit von Daten erhöht wird.
Obwohl gemäß der vorangehenden Beschreibung der sehr kleine Fortsatz an dem vorderen Ende des Auslegers gebildet ist, kann ferner ein sogenannter Ausleger mit einer sehr kleinen Öffnung verwendet werden, bei dem eine Öffnung in einen normalen AFM-Ausleger gebohrt ist.
(Ausführungsform 2)
5 ist eine schematische Strukturansicht, die einen optischen Nahfeldkopf gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt. Der optische Nahfeldkopf 200 gemäß Ausführungsform 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktstelle 23 mit einer sehr kleinen Öffnung 24 an einem vorderen Ende eines Auslegers 22 vorgesehen ist. Die übrige Struktur ist gleich jener des optischen Nahfeldkopfs 200 gemäß Ausführungsform 1 und daher entfällt eine Erklärung der Struktur. Die Kontaktstelle 23 ist an einem vorderen Ende der optischen Sonde 22 vom Auslegertyp (in der Folge einfach als "Ausleger" bezeichnet) vorgesehen, die sich von einem Schieber 21 erstreckt. Die Kontaktstelle 23 weist eine Form auf, die in einem HDD-Kontaktschieber verwendet wird. Wenn der Schieber 21 aus Keramik besteht, sind der Schieber und eine Spitze separat gebildet und eine Anpassung ihrer Höhen wird schwierig. Daher wird eine Spitze mit einem Aufzeichnungsmedium in einem Zustand in Kontakt gebracht, in dem die Spitze zu dem Aufzeichnungsmedium geschoben wird, und die Spitze kann zerstört werden, wobei aber die Zerstörung durch Verwendung der Kontaktstelle 23 mit der sehr kleinen Öffnung 24 verhindert werden kann.
Die sehr kleine Öffnung 24 ist an einem vorderen Ende der Kontaktstelle 23 gebildet. 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die die sehr kleine Öffnung 24 zeigt. Die sehr kleine Öffnung 24 wird durch anisotropes Ätzen gebildet. Die sehr kleine Öffnung 24 wird in Form eines Trichters gebildet und ist mit einem Öffnungsteil 25 an ihrem Boden bereitgestellt. Ferner ist bevorzugt, eine Fläche des vorderen Endes der Kontaktstelle 23 zu verringern, um zu verhindern, dass das vordere Ende an dem Aufzeichnungsmedium 4 anhaftet. Andererseits benötigt das vordere Ende eine Fläche, die von einer adsorbierenden Schicht angezogen werden kann, um Vertiefungen und Erhebungen des Aufzeichnungsmediums 4 zu folgen. Wenn die Federkonstante (Presskraft) des Auslegers klein ist, ist ferner ein Abrieb des vorderen Ende schwierig, während wenn die Federkonstante extrem gering ist, der Ausleger durch Vertiefungen und Erhebungen des Aufzeichnungsmediums 4 zu springen beginnt, und daher muss eine Federkonstante eingestellt werden, die beiden Zustände entsprechend gerecht wird.
Anschließend folgt eine Erklärung des Betriebs des optischen Nahfeldkopfs 200. Wenn das Aufzeichnungsmedium 4 nicht gedreht wird, schwebt der Schieber 21 nicht, sondern liegt auf dem Aufzeichnungsmedium 4. In diesem Zustand befindet sich die Kontaktstelle 23 nicht mit dem Aufzeichnungsmedium 4 in Kontakt. Wenn dann die Luft 10 auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums in den Strömungspfad 21c in Form eines Keilfilms durch Drehen des Aufzeichnungsmediums 4 geschoben wird, wird an dem Strömungspfad 21c ein Druck erzeugt und der Schieber schwebt. Währenddessen wird auf den Schieber 21 eine Last durch den Tragarm (der nicht dargestellt ist) ausgeübt. Die Last und der Schwebedruck sind ausgeglichen und der Strömungspfad 21c wird zwischen dem Schieber 21 und dem Aufzeichnungsmedium 4 erzeugt. Der Schieber 21 schwebt geneigt und daher wird die Kontaktstelle 23 mit der sehr kleinen Öffnung 24 mit dem Aufzeichnungsmedium 4 in Kontakt gebracht. In diesem Fall muss die Zuverlässigkeit der Kontaktstelle 23 unterstützt werden und der Abrieb kann im wesentlichen auf Null verringert werden, wenn die Hängelast oder die Masse der Kontaktstelle optimal eingestellt wird.
Das Nahfeldlicht wird an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 4 durch Ausstrahlen des Lichts 7 von der Lichtquelle erzeugt. Wenn der Schieber 21 schwebt und die sehr kleine Öffnung 24 mit dem Aufzeichnungsmedium 4 in Kontakt gebracht wird, wird das Nahfeldlicht gestreut und das Fortpflanzungslicht 11 erzeugt. Das Fortpflanzungslicht 11 wird durch die Kondensorlinse 5 konzentriert und von dem Lichterfassungselement 6 aufgenommen. Die Stärke des Fortpflanzungslichts 11 und andere Zustände werden durch die Gegenwart oder das Fehlen des Bits 9 verändert und daher wird dementsprechend die Stärke des photoelektrisch umgewandelten Signals geändert. Das Signalverarbeitungssystem reproduziert Informationen auf dem Aufzeichnungsmedium, indem es die Stärke des Signals in einer Datenumwandlung unterzieht.
Der Ausleger 22 mit der Kontaktstelle 23 kann mit einem Wellenleiterpfad gebildet sein, oder kann mit einer Lichtquelle, einem Lichterfassungselement, einem Kondensorsystem und so weiter integriert sein, und kann als Kopf dienen, der zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Daten imstande ist. Wenn ein Ausleger, der mit einem Wellenleiterpfad, einer Lichtquelle und so weiter integriert ist, verwendet wird, kann eine multiplexe Form gebildet werden. Durch die multiplexe Form kann ein Aufzeichnen und Wiedergeben einer Vielzahl von Routen gleichzeitig ausgeführt werden.
Ein multiplexer optischer Nahfeldkopf kann durch eine Struktur erhalten werden, die in 7 dargestellt ist. Das heißt, eine Vielzahl von sehr kleinen Öffnungen 32 und sehr kleinen Öffnungen 33 in Form eines Trichters, wie in 6 dargestellt ist, werden an einer Kontaktstelle 31 gebildet und Lichtquellen (die nicht dargestellt sind) sind über den entsprechenden sehr kleinen Öffnungen 32 angeord net. Durch Beleuchtungslicht 35 von den Lichtquellen zu den sehr kleinen Öffnungen wird ein Nahfeldlicht an einer Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums 34 erzeugt. Durch Streuen des Nahfeldlichts wird ein Fortpflanzungslicht bereitgestellt, das Fortpflanzungslicht wird von Lichterfassungselementen (die nicht dargestellt sind) aufgenommen, die unter dem Aufzeichnungsmedium 34 angeordnet sind, und aufgezeichnete Informationen werden durch eine Änderung in der Stärke des Fortpflanzungslichts durch ein Bit 36 wiedergegeben.
(Ausführungsform 3)
Die zuvor beschriebene multiplexe Form eines Kopfes kann auch durch die folgende Struktur erreicht werden. 8 zeigt eine schematische Struktur eines solchen multiplexen Kopfes. Eine Vielzahl von Spitzen 43 ist an vorderen Enden einer Vielzahl von entsprechenden Auslegern 42 gebildet. Die entsprechenden Ausleger 42 erstrecken sich von einem Schieber (der nicht dargestellt ist). Der Schieber schwebt aufgrund des Prinzips der Fluidschmierung, ähnlich wie in 1. Durch Schweben des Schiebers in Schrägstellung werden die entsprechenden Spitzen 43 gleichzeitig mit einer Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums 44 in Kontakt gebracht. Eine Gruppe entsprechender Linsen 45 ist über den entsprechenden Auslegern 42 befestigt. Die Linsengruppe 45 konzentriert jeweils das gestreute Licht, das an den entsprechenden Spitzen 43 bereitgestellt wird, und leitet das gestreute Licht zu einer Gruppe optischer Filter 48. Licht, das durch die optische Filtergruppe 48 geht, wird von einer Gruppe von Lichterfassungselementen 46 aufgenommen.
Beleuchtungslicht wird von einem Monochromator 47 in Fraktionen von Licht mit Wellenlängen von 11 bis 14 geteilt. Die geteilten Lichtfraktionen mit den entsprechenden Wellenlängen werden auf Abschnitte einer Rückseite des Aufzeichnungsmediums 44 in Übereinstimmung mit den ent sprechenden Spitzen 43 gestrahlt. Ferner verwendet der Monochromator 47 zum Beispiel Gitter, ein dreieckiges Prisma oder dergleichen. Die optische Filtergruppe 48 lässt nur Lichtfraktionen mit Wellenlängenkomponenten der Wellenlängen 11 bis 14 durch. Daher können die entsprechenden Lichterfassungselemente nur gestreutes Licht in Übereinstimmung mit den entsprechenden Spitzen 43 erfassen. Wenn ein multiplexer Kopf, wie oben erwähnt, unter Verwendung des Monochromators 47 gebildet wird, ist es nicht notwendig, Lichtquellen für entsprechende Spitzen einzubauen, und daher kann die Struktur verhältnismäßig einfach vereinheitlicht werden.
(Ausführungsform 4)
Gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird die scharfe Spitze oder die Kontaktstelle durch Schwebenlassen und Schrägstellen des Schiebers mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht und wenn der Schieber nicht schwebt, sondern stationär bleibt, wird die Spitze oder die Kontaktstelle von dem Aufzeichnungsmedium getrennt. Das Verfahren zum Steuern eines Kontakts oder Nicht-Kontakts der Spitze oder der Kontaktstelle mit dem Aufzeichnungsmedium kann nicht nur durch Verwendung das Schrägstellen erfolgen, das durch das Schweben des Schiebers entsteht, sondern auch durch eine andere Methode.
9 ist eine schematische Strukturansicht eines optischen Nahfeldkopfs gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung. Der optische Nahfeldkopf 300 gemäß Ausführungsform 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungsmechanismus 52 n z-Richtung zum Bewegen eines Tragarms 50 in eine Richtung orthogonal zu dem Aufzeichnungsmedium 4 eingebaut ist. Andere Strukturen sind dieselben wie bei dem optischen Nahfeldkopf 100 gemäß Ausführungsform 1 und daher wird eine Erklärung der Struktur unterlassen.
Es folgt eine Erklärung des Betriebs des optischen Nahfeldkopfs 300. Wenn das Aufzeichnungsmedium 4 durch den Bewegungsmechanismus 52 in z-Richtung gedreht wird, wird ein Schieber 61, der mit dem Tragarm 50 verbunden ist, in einen Zustand gebracht, in dem er sich nahe dem Aufzeichnungsmedium 4 befindet, und der Schieber 61 wird ähnlich wie in Ausführungsform 1 zum Schweben gebracht. Bei dieser Gelegenheit wird eine Spitze 63, die an einem vorderen Ende eines Auslegers 62 bereitgestellt ist, der sich von dem Schieber 61 erstreckt, zwangsläufig mit dem Aufzeichnungsmedium 4 in Kontakt gebracht, indem eine Höhendifferenz zwischen der Spitze 63 und der Bodenfläche des Schiebers 61 erzeugt wird. Die Federkonstante des Auslegers 62 ist jedoch ausreichend weich und daher wird die Spitze 63 nicht zerstört.
Wenn das Aufzeichnungsmedium 4 nicht durch den Bewegungsmechanismus 52 in z-Richtung gedreht wird, wird ferner der Schieber 61, der mit dem Tragarm 50 verbunden ist, in einen Zustand gebracht, in dem er vom Aufzeichnungsmedium 4 getrennt ist, und die Spitze 63 und der Schieber 61 sind vom Aufzeichnungsmedium 4 getrennt. Daher haften weder die Spitze 63 noch der Schieber 61 am Aufzeichnungsmedium 4.
Auf diese Weise kann der Kontakt oder Nicht-Kontakt der Spitze 63 mit dem Aufzeichnungsmedium durch den Bewegungsmechanismus in z-Richtung gesteuert werden, so dass, wenn der Schieber 61 schwebt, ähnlich wie in der Beschreibung von Ausführungsform 1, die Spitze 63 in einen Zustand gebracht werden kann, in dem sie mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht wird, ohne zerstört zu werden. Ferner können der Schieber 61 und die Spitze 63 im stationären Zustand in einem Zustand gehalten werden, in dem sie vom Aufzeichnungsmedium 4 getrennt sind, und daher kann ein Anhaften des Schiebers 61 oder der Spitze 63 an dem Aufzeichnungsmedium 4 oder deren Zerstörung verhindert werden.
In diesem Fall ist der optische Nahfeldkopf 300 nicht auf den Fall beschränkt, in dem die Spitze 63 in der Nähe des vorderen Endes des Auslegers 62 gebildet ist, sondern kann natürlich auch mit einer Kontaktstelle anstelle der Spitze 63 gebildet werden, wie für Ausführungsform 2 beschrieben wurde.
Ferner kann als Bewegungsmechanismus 52 in z-Richtung zum Bewegen des Tragarms 50 orthogonal zu dem Aufzeichnungsmedium 4, wie in 10 dargestellt ist, eine Struktur konstruiert werden, bei der, wenn der Schieber 61 in einer radialen Richtung des Aufzeichnungsmediums 4 bewegt wird, mit dem Mittelpunkt auf einer drehenden Welle 51, der Schieber 61 auch durch eine Führung oder dergleichen in orthogonale Richtung bewegt wird. Wenn zum Beispiel der Schieber 61 von dem Aufzeichnungsmedium 4 in radialer Richtung getrennt ist (Zustand der fetten Linien), wird der Schieber 61 von dem Aufzeichnungsmedium 4 in orthogonaler Richtung durch eine Führung 64 getrennt. Wenn sich im Gegensatz dazu der Schieber 61 in radialer Richtung dem Aufzeichnungsmedium 4 nähert (Zustand der punktierten Linien), nähert sich der Schieber 61 durch die Führung 64 dem Aufzeichnungsmedium 4 in orthogonaler Richtung.
Obwohl gemäß der jeweils zuvor beschriebenen Ausführungsformen ein Punkt erklärt wurde, in dem in Bezug auf eine Schwankung in der Richtung außerhalb der Ebene des Aufzeichnungsmedium kein aktiver Mechanismus zur Steuerung des Abstandes zwischen dem Kopf und dem Aufzeichnungsmedium bereitgestellt ist, schließt die Erfindung einen Fall nicht vollständig aus, in dem ein solcher Mechanismus mit einem Kopf als Hilfsfunktion verbunden ist.
Abgesehen davon wurde gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eine Erklärung für verschiedene Mittel, Elemente oder Strukturen in einschränkender Weise gegeben, die aber innerhalb eines für einen Fachmann konstruierbaren Bereichs zweckdienlich modifiziert oder verändert werden können.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie zuvor beschrieben, ist bei dem optischen Nahfeldkopf der Erfindung der Ausleger an dem Schieber befestigt, der den Schwebekopfmechanismus bildet, und daher wird auf einen aktiven Abstandssteuerungsmechanismus in Bezug auf ein Aufzeichnungsmedium verzichtet. Ferner wird unter Verwendung eines Nahfeldlichts, einer Auflösung gleich oder höher als eine Beugungsgrenze von Licht erreicht, ein System angewendet, den sehr kleinen Fortsatz oder die sehr kleine Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt zu bringen, und somit können feine Daten aufgezeichnet und wiedergegeben werden, und eine Übertragungsrate von Daten wird erhöht.
Ferner ist bei dem optischen Nahfeldkopf der Erfindung der Ausleger an dem Schieber bereitgestellt, der den Schwebekopfmechanismus darstellt, und daher wird auf einen aktiven Abstandssteuerungsmechanismus in Bezug auf ein Aufzeichnungsmedium verzichtet. Ferner wird durch Verwendung eines Nahfeldlichts eine Auflösung gleich oder höher als eine Beugungsgrenze von Licht erreicht, ein System angewendet, den sehr kleinen Fortsatz oder die sehr kleine Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt zu bringen, und somit können feine Daten aufgezeichnet und wiedergegeben werden, und eine Übertragungsrate von Daten wird erhöht. Ferner befindet sich der Ausleger nicht mit dem Aufzeichnungsmedium in einem Zustand in Kontakt, in dem der Ausleger stationär ist, und daher können der sehr kleine Fortsatz oder die sehr kleine Öffnung an dem vorderen Ende effektiv geschützt werden.
Ferner ist bei dem optischen Nahfeldkopf der Erfindung die Höhendifferenz zwischen der sehr kleinen Öffnung und der Bodenfläche des Schiebers bereitgestellt und daher wird der sehr kleine Fortsatz oder die sehr kleine Öffnung mit einem Aufzeichnungsmedium nur dann in Kontakt gebracht, wenn der Schieber schwebt. Daher kann der sehr kleine Fortsatz oder die sehr kleine Öffnung effektiv geschützt werden. Ferner kann durch Kombinieren des Nahfeldlichts mit dem Schwebekopfmechanismus ähnlich dem zuvor beschriebenen auf einen Abstandssteuerungsmechanismus in Bezug auf das Aufzeichnungsmedium verzichtet werden und die Übertragungsrate der Daten wird erhöht.
Ferner ist bei dem optischen Nahfeldkopf der Erfindung der Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Tragarms in die Richtung orthogonal zu einem Aufzeichnungsmedium bereitgestellt und daher wird der sehr kleine Fortsatz oder die sehr kleine Öffnung mit einem Aufzeichnungsmedium nur dann in Kontakt gebracht, wenn sich der Tragarm dem Aufzeichnungsmedium nähert. Daher kann der sehr kleine Fortsatz oder die sehr kleine Öffnung effektiv geschützt werden. Ferner kann durch Kombinieren des Nahfeldlichts mit dem Schwebekopfmechanismus, ähnlich dem zuvor beschriebenen, auf einen aktiven Abstandssteuerungsmechanismus in Bezug auf das Aufzeichnungsmedium verzichtet werden und die Übertragungsrate der Daten wird erhöht.
Ferner wird bei dem optischen Nahfeldkopf der Erfindung in einem Zustand, in dem der Tragarm von einem Aufzeichnungsmedium getrennt ist, der sehr kleine Fortsatz oder die sehr kleine Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium nicht in Kontakt gebracht, und der sehr kleine Fortsatz oder die sehr kleine Öffnung am vorderen Ende kann effektiv geschützt werden. Ferner wird der sehr kleine Fortsatz oder die sehr kleine Öffnung nur dann mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt gebracht, wenn der Tragarm dem Aufzeichnungsmedium genähert wird. Daher kann durch Kombinieren des Nahfeldlichts mit dem Schwebekopfmechanismus, ähnlich dem zuvor beschriebenen, auf einen Abstandssteuerungsmechanismus in Bezug auf das Aufzeichnungsmedium verzichtet werden und die Übertragungsrate der Daten wird erhöht.
Ferner ist bei dem optischen Nahfeldkopf der Erfindung die sehr kleine Öffnung an der Kontaktstelle gebildet, die an einem Endabschnitt des Auslegers befestigt ist und daher ist die Spitze schwierig zu zerstören. Ferner haftet die Spitze weniger an dem Aufzeichnungsmedium. Insbesondere, wenn die Höhenanpassung des vorderen Endes der Spitze und der Bodenfläche des Schiebers schwierig wird, wird eine effektive Struktur geboten.
Ferner ist bei dem optischen Nahfeldkopf der Erfindung eine Vielzahl von sehr kleinen Fortsätzen oder sehr kleinen Öffnungen ausgebildet, Beleuchtungslicht wird unter Verwendung des Monochromators geteilt und die geteilten Fraktionen von Licht werden auf Abschnitte des Aufzeichnungsmediums in Übereinstimmung mit den zuvor beschriebenen sehr kleinen Fortsätzen oder sehr kleinen Öffnungen gestrahlt und daher kann die multiplexe Form durch eine einzige Lichtquelle gebildet werden. Somit kann die Kopfgröße kompakt gemacht werden.

Claims

System mit optischem Nahfeldkopf (100) und Aufzeichnungsmedium (4), umfassend: einen Schieber (1), der von einem Tragarm getragen wird, um eine Last bereitzustellen, eine Schwebekraft auf Grund seiner Bewegung relativ zu dem Aufzeichnungsmedium (4) auszuüben, und einen Zwischenraum zwischen dem Schieber (1) und dem Aufzeichnungsmedium (4) durch Ausgleichen der Last mit der Schwebekraft zu erzeugen; und einen Ausleger (2), der von dem Schieber (1) vorsteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (2) einen Fortsatz oder eine Öffnung an einem Endabschnitt (3) aufweist; wobei, wenn Luft (10) durch Drehen des Aufzeichnungsmediums (4) auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (4) in einen Strömungspfad (1c) geschoben wird, Druck an dem Strömungspfad (1c) erzeugt wird, wodurch der Schieber schwebt und sich neigt, so dass der Fortsatz oder die Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium (4) in Kontakt gebracht wird.
System nach Anspruch 1, wobei der Ausleger (2) von dem Schieber (1) derart vorsteht, dass, wenn der Schieber (1) in einen Zustand gebracht wird, in dem er sich mit dem Aufzeichnungsmedium (4) in Kontakt befindet, der Fortsatz oder die Öffnung in einen Zustand gebracht wird, in dem er/sie nicht mit dem Aufzeichnungsmedium (4) in Kontakt ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Ausleger (2) eine Höhendifferenz zwischen dem Fortsatz oder der Öffnung und einer Bodenfläche des Schiebers (1) bereitstellt.
System mit optischem Nahfeldkopf (300) und Aufzeichnungsmedium (4), umfassend: einen Schieber (61), der von einem Tragarm (50) getragen wird, um eine Last bereitzustellen, eine Schwebekraft auf Grund seiner Bewegung relativ zu dem Aufzeichnungsmedium (4) auszuüben, und einen Zwischenraum zwischen dem Schieber (61) und dem Aufzeichnungsmedium (4) durch Ausgleichen der Last mit der Schwebekraft zu erzeugen; einen Ausleger (62), der von dem Schieber (61) vorsteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (62) einen Fortsatz oder eine Öffnung an einem Endabschnitt (63) aufweist; und einen Bewegungsmechanismus (52) zum Bewegen des Schiebers (61) in eine Richtung orthogonal zu dem Aufzeichnungsmedium (4); wobei der Fortsatz oder die Öffnung mit dem Aufzeichnungsmedium (4) in Kontakt gebracht wird, wenn der Schieber (61) durch den Bewegungsmechanismus dem Aufzeichnungsmedium (4) nahe gebracht wird und zu schweben beginnt.
System nach Anspruch 4, wobei der Ausleger (62) von dem Schieber (61) derart vorsteht, dass der Fortsatz oder die Öffnung in einen Zustand gebracht wird, in dem er/sie nicht mit dem Aufzeichnungsmedium (4) in Kontakt ist, wenn der Schieber (61) in einen Zustand gebracht wird, in dem er von dem Aufzeichnungsmedium (4) getrennt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Öffnung an einer Kontaktstelle (23) gebildet ist, die an dem Endabschnitt des Auslegers (2, 62) bereitgestellt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Vielzahl von Fortsätzen oder Öffnungen bereitgestellt ist, ein Beleuchtungslicht durch Verwendung eines Monochromators geteilt wird, und geteilte Teile des Lichts entsprechend den jeweiligen Fortsätzen oder Öffnungen auf Teile des Aufzeichnungsmediums (4) gestrahlt werden.