JP2000207767A

JP2000207767A - 光ヘッドおよび光ディスク装置

Info

Publication number: JP2000207767A
Application number: JP11003459A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Kamiyanagi; 喜一上柳
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で、高記録密度化を可能とした光ヘッド
および光ディスク装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ２から出射されたレーザビ
ーム３ａはコリメータレンズ４によって平行ビーム３ｂ
に整形され、折り返しミラー５によって直角に曲げら
れ、集光型ホログラム１０Ａに入射する。集光型ホログ
ラム１０Ａに入射した平行ビーム３ｃは、透明集光用媒
体６の被集光面６ｂに集光され、被集光面６ｂに光スポ
ット９ａを形成する。この光スポット９ａに集光された
光は、被集光面６ｂからスリット７ａを通って近接場光
９ｂとして透明集光用媒体６の外部に滲み出す。この近
接場光９ｂにより、光ディスク８の記録層８ａを照射す
ることにより、記録・再生がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近接場光を利用し
た光ヘッドおよび光ディスク装置に関し、特に、小型
で、高記録密度化を可能とした光ヘッドおよび光ディス
ク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置においては、光ディスク
はコンパクトディスク（ＣＤ）からディジタルビデオデ
ィスク（ＤＶＤ）へと高密度・大容量化が進められてい
るが、コンピュータの高性能化やディスプレイ装置の高
精細化に伴い、ますます大容量化が求められている。

【０００３】光ディスクの記録密度は、基本的には記録
媒体上に形成される光スポットの径で抑えられる。近
年、光スポット径を小さくする技術として顕微鏡の近接
場光の技術が光記録に応用されている。この近接場光を
用いた従来の光ディスク装置としては、例えば、文献
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏ１．３５
（１９９６）Ｐ．４４３）、および米国特許公報ＵＳＰ
５４９７３５９に記載されたものがある。

【０００４】図１６(a) ，(b) は、文献（Ｊｐｎ．Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，ＶＯＬ．３５（１９９６）Ｐ．
４４３）に記載された光ディスク装置を示す。この光デ
ィスク装置１９０は、同図(a) に示すように、レーザ光
１９１ａを出射する半導体レーザ１９１と、半導体レー
ザ１９１からのレーザ光１９１ａを平行ビーム１９１ｂ
に整形するカプリングレンズ１９２と、入射端１９３ａ
から出射端１９３ｂに向かって細くなるようにテーパ状
に研磨された光ファイバ１９３を有し、カプリングレン
ズ１９２からの平行ビーム１９１ｂを入射端１９３ａか
ら導入するプローブ１９４と、光ファイバ１９３の出射
端１９３ｂから漏れ出す近接場光１９１ｃによって記録
される記録媒体１９５とを有する。

【０００５】記録媒体１９５は、相変化媒体のＧｅＳｂ
Ｔｅからなる記録層１９５ａを有し、近接場光１９１ｃ
が入射されることによって加熱され、結晶／アモルファ
ス間の相変化を引き起こし、両者間の反射率変化を用い
て記録されるものである。

【０００６】光ファイバ１９３は、入射端１９３ａが直
径１０μｍ、出射端１９３ｂが直径５０ｎｍに加工さ
れ、クラッド１９４ａを介してアルミニウム等の金属膜
１９４ｂでコーティングされており、出射端１９３ｂ以
外への光の漏れ出しを防いでいる。近接場光１９１ｃの
直径は、出射端１９３ｂの直径と同程度となるため、十
ＧＢ／ｉｎｃｈ²の高記録密度が可能となる。

【０００７】再生には，同図(b) に示すように、記録時
と同様の光ヘッドを用いて、相変化を引き起こさない程
度の低パワーの近接場光１９１ｃを記録層１９５ａに照
射し、そこからの反射光１９１ｄを集光レンズ１９６に
より光電子増倍管（以下「フォトマル」と略称する。）
１９７に集光して検出することにより行う。

【０００８】図１７は、米国特許公報ＵＳＰ５４９７３
５９に記載された光ディスク装置の光ヘッドを示す。こ
の光ヘッド５０は、平行光５１を集光する対物レンズ５
２と、この対物レンズ５２からの収束光５３に対して底
面５４ａが直交するように配置された裁底球状のＳＩＬ
（Solid Immersion Lens）５４とを有する。平行光５１
を対物レンズ５２によって収束させ、その収東光５３を
球面状の入射面５４ｂに入射させると、収束光５３は入
射面５４ｂで屈折して底面５４ａに集光し、底面５４ａ
に光スポット５５が形成される。ＳＩＬ５４内部では、
光の波長はＳＩＬ５４の屈折率に逆比例して短くなるた
め、光スポット５５もそれに比例して小さくなる。この
光スポット５５に集光された光の大半は入射面５４ｂに
向かって全反射されるが、その一部は光スポット５５か
らＳＩＬ５４の外部に近接場光５７として滲み出す。底
面５４ａから光の波長より十分小さい距離にＳＩＬ５４
と同程度の屈折率を有する記録媒体５６を配置すると、
近接場光５７が記録媒体５６とカップルして記録媒体５
６内を伝播する伝播光となる。この伝播光によって、記
録媒体５６に情報が記録される。

【０００９】ＳＩＬ５４を平行光５１が半球面５４ｂの
中心５４ｃからｒ／ｎ（ｒはＳＩＬの半径）の位置に集
光するような構成にすることにより（これをＳｕｐｅｒ
ＳＩＬ構造と称する。）、ＳＩＬ５４による球面収差
が小さく、かつ、ＳＩＬ５４内部での開口数を上げるこ
とができ、さらに光スポット５５の微小化を図ることが
可能になる。すなわち、光スポット５５は次式のように
微小化される。Ｄ_1/2＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｉ）＝ｋλ／（ｎ²・ＮＡ
ｏ）ここに、ｋ：光ビームの強度分布に依存する比例常数
（通常０．５程度） λ：光ビームの波長ｎ：ＳＩＬ５４の屈折率ＮＡｉ：ＳＩＬ５４内部での開口数ＮＡｏ：ＳＩＬ５４への入射光の開口数平行光５１が光路上で吸収されることなく光スポット５
５として集光されるため、高い光利用効率が得られる。
この結果、比較的低出力の光源を用いることができ、ホ
トマルを用いなくても反射光の検出を行うことができ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光ディ
スク装置１９０によると、記録媒体上に数十ｎｍ程度の
微小の光スポットを形成できるが、光ファイバ１９３は
テーパ状であるため、光ファイバ１９３に入射したレー
ザの一部が内部に吸収され、光利用効率が１／１０００
以下と低くなるという問題がある。このため、反射光１
９１ｄの検出にフォトマル１９７を使用せざるを得ず、
光ヘッド部が大型で高価となる。また、フォトマル１９
７の応答速度が遅く、光ヘッド部が重いため、高速のト
ラッキングができない。従って、光ディスクを高速回転
させることができないので転送レートが低い等の多く問
題があり、実用化には多くの改良を必要とする。

【００１１】図１８は、図１７に示す従来の光ヘッド５
０の問題点を説明するための図で、鈴木氏がＡｓｉａ―
ＰａｓｉｆｉｃＤａｔａＳｔｏｒａｇｅＣｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ（Ｔａｉｗａｎ、’９７．７．）の＃ＯＣ
−１において解析したものであり、ＳＩＬ５４の屈折率
ｎとＮＡｏの関係を示す。ＳＩＬ５４への入射光のＮ
Ａ、すなわち入射角θの最大値θｍａｘとＳＩＬ５４の
屈折率ｎには相反関係があり、両者を独立に大きくでき
る訳ではない。同図から分かるように、ＳＩＬ５４の屈
折率ｎを上げて行くと、入射光のＮＡｏの採り得る最大
値ＮＡｏｍａｘは次第に小さくなる。これは、最大値Ｎ
Ａｏｍａｘ以上にＮＡｏが増加して入射角がさらに大き
くなると、その光はＳＩＬ５４を通らずに直接記録媒体
５６に入射するため、記録媒体５６の位置における光ス
ポット５５が却って広がるからである。例えば、屈折率
ｎ＝２のとき、ＮＡｏｍａｘは０．４４であり、両者の
積ｎ・ＮＡｏｍａｘは、両者のどのような組合せでも
０．８〜０．９までである。これは理論限界であり、実
際にはそれよりもさらに小さな値（０．７〜０．８）と
なる。

【００１２】このＳｕｐｅｒＳＩＬによる集光実験に
ついては、Ｂ．Ｄ．Ｔｅｒｒｉｓ他がＡｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏ１．６８，（’９６），Ｐ．１４
１．において報告している。この報告によると、屈折率
ｎ＝１．８３のＳｕｐｅｒＳＩＬを対物レンズと記録媒
体の間に置き、波長０．８３μｍのレーザ光を集光する
ことにより０．３１７μｍの光スポット径を得ている。
すなわち、Ｄ_1/2＝λ／２．３相当の集光を達成してい
るが、この場合のＮＡは０．４、ｎ・ＮＡｍａｘは０．
７３程度である。また、この系を用いて従来の数倍程度
の記録密度０．３８×Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ²の可能性を検
証している。

【００１３】すなわち、従来の光ヘッド５０によると、
光利用効率は高いが、ＳＩＬの屈折率ｎと最大ＮＡｏｍ
ａｘとに相反関係があるため、両者の積ｎ・ＮＡｏｍａ
ｘの理論限界は０．８〜０．９であり、実際には０．７
〜０．８に抑えられ、波長４００ｎｍのレーザ光を使用
しても光スポットはせいぜい直径０．２μｍ程度までし
か絞れず、プローブ１９４を用いて集光する従来例に比
べて光スポット径が数倍以上大きく、高記録密度化が図
れないという問題がある。

【００１４】従って、本発明の目的は、小型で、高記録
密度化を可能とした光ヘッドおよび光ディスク装置を提
供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、レーザ光を集光して光スポットを形成する
光ヘッドにおいて、前記レーザ光を出射するレーザ光出
射手段と、前記レーザ光の集光機能を有するホログラム
が被着され、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光
が前記ホログラムを介して入射される第１面と、前記第
１面に入射した前記レーザ光が集光して前記光スポット
が形成される第２面とを有する透明集光用媒体と、前記
光スポットを遮る位置に、所定の方向のスリットを有し
て前記透明集光用媒体の前記第２面の表面に設けられた
遮光膜とを備えたことを特徴とする光ヘッドを提供す
る。上記構成によれば、レーザ光の集光機能を有するホ
ログラムを用いることにより、対物レンズを用いなくて
もレーザ光の集光が可能となる。また、そのようなホロ
グラムを用いることにより、高ＮＡが可能となり、第２
面に形成される光スポットの微小化が可能になる。第２
面に形成される光スポットをスリットを有する遮光膜に
よって遮光することにより、第２面に形成される光スポ
ットより微小の近接場光スポットが得られる。

【００１６】本発明は、上記目的を達成するため、レー
ザ光を集光して光スポットを形成する光ヘッドにおい
て、前記レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記
レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射され、その
レーザ光を拡散させる機能を有する第１面と、前記第１
面に入射した前記レーザ光を反射させる第２面と、前記
レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムが被着さ
れ、前記第２面で反射した前記レーザ光を前記ホログラ
ムによって反射・集光させて異なる面上に前記光スポッ
トを形成させる第３面とを有する透明集光用媒体と、前
記光スポットを遮る位置に、所定の方向のスリットを有
して前記光スポットが形成された前記透明集光用媒体の
面の表面に設けられた遮光膜とを備えたことを特徴とす
る光ヘッドを提供する。上記構成によれば、レーザ光の
反射・集光機能を有するホログラムを用いることによ
り、対物レンズを用いなくてもレーザ光の集光が可能と
なる。また、そのようなホログラムを用いることによ
り、高ＮＡが可能となり、透明集光用媒体面上に形成さ
れる光スポットの微小化が可能になる。透明集光用媒体
面上に形成される光スポットをスリットを有する遮光膜
によって遮光することにより、透明集光用媒体面上に形
成される光スポットより微小の近接場光スポットが得ら
れる。

【００１７】本発明は、上記目的を達成するため、回転
ディスク上にレーザ光を集光させて光スポットを形成
し、この光スポットにより情報の記録あるいは再生を行
う光ヘッドを有する光ディスク装置において、前記光ヘ
ッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
前記レーザ光の集光機能を有するホログラムが被着さ
れ、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が前記ホ
ログラムを介して入射される第１面と、前記第１面に入
射した前記レーザ光が集光して前記光スポットが形成さ
れる第２面とを有する透明集光用媒体と、前記光スポッ
トを遮る位置に、所定の方向のスリットを有して前記透
明集光用媒体の前記第２面の表面に設けられた遮光膜と
を備えたことを特徴とする光ディスク装置を提供する。
上記構成によれば、レーザ光の集光機能を有するホログ
ラムを用いることにより、対物レンズを用いなくてもレ
ーザ光の集光が可能となる。この結果、高さ方向が小型
になり、光ディスク装置の小型化が図れる。また、レー
ザ光の集光機能を有するホログラムを用いることによ
り、高ＮＡが可能となり、第２面に形成される光スポッ
トの微小化が可能になる。第２面に形成される光スポッ
トをスリットを有する遮光膜によって遮光することによ
り、第２面に形成される光スポットより微小の近接場光
スポットが得られる。

【００１８】本発明は、上記目的を達成するため、回転
ディスク上にレーザ光を集光させて光スポットを形成
し、この光スポットにより情報の記録あるいは再生を行
う光ヘッドを有する光ディスク装置において、前記光ヘ
ッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射され、
そのレーザ光を拡散させる機能を有する第１面と、前記
第１面に入射した前記レーザ光を反射させる第２面と、
前記レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムが被
着され、前記第２面で反射した前記レーザ光を前記ホロ
グラムによって反射・集光させて異なる面上に前記光ス
ポットを形成させる第３面とを有する透明集光用媒体
と、前記光スポットを遮る位置に、所定の方向のスリッ
トを有して前記光スポットが形成された前記透明集光用
媒体の面の表面に設けられた遮光膜とを備えたことを特
徴とする光ディスク装置を提供する。上記構成によれ
ば、レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムを用
いることにより、対物レンズを用いなくてもレーザ光の
集光が可能となる。この結果、高さ方向が小型になり、
光ディスク装置の小型化が図れる。また、レーザ光の反
射・集光機能を有するホログラムを用いることにより、
高ＮＡが可能となり、透明集光用媒体面上に形成される
光スポットの微小化が可能になる。透明集光用媒体面上
に形成される光スポットをスリットを有する遮光膜によ
って遮光することにより、透明集光用媒体面上に形成さ
れる光スポットより微小の近接場光スポットが得られ
る。

【００１９】本発明は、上記目的を達成するため、同軸
上に所定の間隔を有して配置された回転する複数の光デ
ィスクと、前記複数の光ディスク上にレーザ光を集光さ
せて光スポットを形成し、この光スポットにより情報の
記録あるいは再生を行う複数の光ヘッドとを有する光デ
ィスク装置において、前記光ヘッドは、前記レーザ光を
出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光の集光機能
を有するホログラムが被着され、前記レーザ光出射手段
からの前記レーザ光が前記ホログラムを介して入射され
る第１面と、前記第１面に入射した前記レーザ光が集光
して前記光スポットが形成される第２面とを有する透明
集光用媒体と、前記光スポットを遮る位置に、所定の方
向のスリットを有して前記透明集光用媒体の前記第２面
の表面に設けられた遮光膜とを備えたことを特徴とする
光ディスク装置を提供する。上記構成によれば、レーザ
光の集光機能を有するホログラムを用いることにより、
対物レンズを用いなくてもレーザ光の集光が可能とな
る。この結果、高さ方向が小型になり、光ディスクの間
隔を小さくできる。また、レーザ光の集光機能を有する
ホログラムを用いることにより、高ＮＡが可能となり、
第２面に形成される光スポットの微小化が可能になる。
第２面に形成される光スポットをスリットを有する遮光
膜によって遮光することにより、第２面に形成される光
スポットより微小の近接場光スポットが得られる。

【００２０】本発明は、上記目的を達成するため、同軸
上に所定の間隔を有して配置された回転する複数の光デ
ィスクと、前記複数の光ディスク上にレーザ光を集光さ
せて光スポットを形成し、この光スポットにより情報の
記録あるいは再生を行う複数の光ヘッドとを有する光デ
ィスク装置において、前記光ヘッドは、前記レーザ光を
出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光出射手段か
らの前記レーザ光が入射され、そのレーザ光を拡散させ
る機能を有する第１面と、前記第１面に入射した前記レ
ーザ光を反射させる第２面と、前記レーザ光の反射・集
光機能を有するホログラムが被着され、前記第２面で反
射した前記レーザ光を前記ホログラムによって反射・集
光させて異なる面上に前記光スポットを形成させる第３
面とを有する透明集光用媒体と、前記光スポットを遮る
位置に、所定の方向のスリットを有して前記光スポット
が形成された前記透明集光用媒体の面の表面に設けられ
た遮光膜とを備えたことを特徴とする光ディスク装置を
提供する。上記構成によれば、レーザ光の反射・集光機
能を有するホログラムを用いることにより、対物レンズ
を用いなくてもレーザ光の集光が可能となる。この結
果、高さ方向が小型になり、光ディスクの間隔を小さく
できる。また、レーザ光の反射・集光機能を有するホロ
グラムを用いることにより、高ＮＡが可能となり、透明
集光用媒体面上に形成される光スポットの微小化が可能
になる。透明集光用媒体面上に形成される光スポットを
スリットを有する遮光膜によって遮光することにより、
透明集光用媒体面上に形成される光スポットより微小の
近接場光スポットが得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１(a) ，(b) は、本発明の第１
の実施の形態に係る光ヘッドを示す。この光ヘッド１
は、レーザビーム３ａを出射する半導体レーザ２と、半
導体レーザ２の出力光３ａを平行ビーム３ｂに整形する
コリメータレンズ４と、平行ビーム３ｂを直角に折り曲
げる折り返しミラー５と、折り返しミラー５からの平行
ビーム３ｃが入射される透明集光用媒体６とを有する。

【００２２】透明集光用媒体６は、折り返しミラー５か
らの平行ビーム３ｃが入射され、表面に集光機能を有す
る集光型ホログラム１０Ａが形成された入射面６ａと、
入射面６ａからの収束光３ｄが集光する被集光面６ｂと
を有する。透明集光用媒体６の被集光面６ｂの表面に
は、光ディスク８上のトラック方向Ｘに直交する方向Ｙ
のスリット７ａを有する遮光膜７Ａが被着されている。

【００２３】集光型ホログラム１０Ａは、同心円状の凹
凸面からなるバイナリホログラムで形成されているが、
ポリマー材料からなるボリュームホログラムを用いても
よい。

【００２４】半導体レーザ２は、波長変動の少ない分布
不帰還型、あるいは分布ブラッグ反射ミラー型のレーザ
を使用した。これは、ホログラムの色収差、すなわち、
波長による回折角の変動が大きいため、端面発光レーザ
のような波長依存性の大きなレーザを使用すると、集光
位置がずれ、これを修正するための自動焦点制御機構が
必要となり、光ヘッド１が大型になるためである。面発
光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の場合には、利得カーブの中心
を発振波長からずらすことにより、波長依存性を少なく
することが可能であり、このような工夫をすれば使用可
能である。

【００２５】具体的には、透明集光用媒体６の厚さは
０．４ｍｍ、平行ビーム３ｃの径は約６ｍｍ、ヘッド１
の高さは１ｍｍ程度である。また、収束ビーム３ｄの収
束角は約６０度、そのＮＡは０．８７である。この場合
の被集光面６ｂでのスポット９ａの直径Ｄ_1/2は、次式
で与えられる。Ｄ_1/2＝ｋ・λ／（ｎ・ＮＡ）ここに、ｋは入射光の強度分布で決まる定数で、ガウス
ビームの場合、約０．５である。λは光源の波長、ｎは
透明集光用媒体６の屈折率であり、光源としてＧａｌｎ
ＡｌＰ系の赤色レーザ（波長０．６３μｍ）を、透明集
光用媒体６として重フリントガラス（ｎ＝１．８３）を
使用した場合、光スポット９ａの直径Ｄ _1/2として約
０．２μｍが得られる。

【００２６】遮光膜７Ａは、チタン（Ｔｉ）からなり、
レーザ光の波長より小なる厚さ（例えば１０ｎｍ）を有
し、光スポット９ａに対応する位置にトラック方向Ｘに
直交する方向Ｙのスリット７ａを形成し、光スポット９
ａから外部へ直接出射する光を遮断し、かつ、スリット
７ａを介して近接場光９ｂを形成するものである。スリ
ット７ａの幅をＷ、長さをＬ、光スポット９ａの直径を
Ｄ_1/2とすると、Ｗ，ＬとＤ_1/2の関係が、Ｗ＜Ｄ_1/2、かつ、Ｌ＞Ｄ_1/2 となるように設定している。これにより、長さ約
Ｄ_1/2、幅Ｗの近接場光９ｂが形成される。本実施の形
態では、幅Ｗを光スポット９ａの直径Ｄ_1/2の数分の１
程度以下、すなわちレーザ光の波長の１／１０程度（例
えば５０ｎｍ）にしている。なお、スリット幅Ｗは、光
ディスクの高記録密度化技術およびスリット形成技術の
進展に応じて５０ｎｍより小さくしてもよい。また、遮
光膜７Ａは、スリット７ａの周辺にレーザ光を吸収する
処理（例えば黒色処理）が施されていてもよく、レーザ
光を吸収する材料で形成されていてもよい。これにより
遮光膜７Ａのスリット７ａの周辺で反射したレーザ光に
よるＳ／Ｎ比の低下を防げる。

【００２７】スリット７ａの幅Ｗはレーザ波長の１／１
０程度と小さいため、このスリット７ａからは伝搬光は
出射せず、トラック方向Ｘにはスリット７ａの幅Ｗと同
程度、垂直方向にはその数倍の大きさの近接場光９ｂが
波長と同程度の近接の距離にまで滲み出している。この
近接場光９ｂに透明集光用媒体６と同程度の屈折率を有
する媒体、例えば、光ディスク８を近接配置することに
より、近接場光９ｂが光ディスク８の記録層８ａ中に伝
播光となって入射し、この光によって記録層８ａへの記
録および読み出しが可能になる。この伝播光の光量は、
次式で表される。

【数１】ここに、Ｉｏ：レーザの全パワー ω ：被集光面６ｂでの光スポット９ａの半径ａ：スリット７ａの半幅すなわち、赤色レーザの場合、スリット７ａを通過する
レーザ光の光量は光スポット９ａの全パワーの約２０
％、青色光の場合は３０％となり、従来の光ファイバを
使用した場合の１００倍以上に集光効率を改善すること
ができる。

【００２８】図２(a) 〜(d) は、遮光膜７Ａの被着方法
およびスリット７ａの形成方法を示す。まず、透明集光
用媒体６の底面６ｃに電子ビーム露光用のフォトレジス
ト膜７０を塗布し、スリット７ａに対応する部分を残す
ように電子ビームにより露光し（図２(a) ）、現像の
後、底面６ｃをドライエッチングにより約１００Åの異
方性にエッチングし、被集光面６ｂを形成する（図２
(b) ）。エッチングガスとしてはＣＦ₄系のガスを使用
する。次に、全面に遮光膜用のＴｉ膜７１をスパッタリ
ングにより約１００Å被着した後（図２(c) ）、フォト
レジスト膜７０を溶解することにより、スリット７ａに
対応するＴｉ膜７１をリフトオフする（図２(d) ）。こ
のようにしてスリット７ａを有する遮光膜７Ａが形成さ
れる。なお、遮光膜７Ａは、遮光性、およびガラスとの
優れた被着性を有する膜であれば、Ｔｉ膜以外の他の膜
でもよい。

【００２９】次に、光ヘッド１の動作を説明する。半導
体レーザ２からレーザビーム３ａを出射すると、そのレ
ーザビ−ム３ａはコリメータレンズ４によって平行ビー
ム３ｂに整形され、折り返しミラー５によって直角に曲
げられ、集光型ホログラム１０Ａに入射する。集光型ホ
ログラム１０Ａに入射した平行ビーム３ｃは収束ビーム
３ｄとなって透明集光用媒体６の被集光面６ｂに光スポ
ット９ａを形成する。この光スポット９ａに集光したレ
ーザビーム３ｄは、被集光面６ｂから遮光膜７Ａ上のス
リット７ａを通して近接場光９ｂとして透明集光用媒体
６の外部に滲み出す。この近接場光９ｂによって光ディ
スク８のプラスチック基板８ｂ上の記録層８ａを照射す
ることにより、情報の記録・再生がなされる。また、被
集光面６ｂは、光ディスク８上を浮上走行するためのス
ライダー面としても使用される。浮上高は、光の波長や
スポット径によっても異なるが、数十から２００ｎｍで
ある。

【００３０】上記の構成によれば、以下の効果が傅られ
る。 (イ) ホログラム１０Ａを用いて集光することにより、対
物レンズを使用せずに、平行ビーム３ｃから一挙に集光
することができ、光ヘッドの高さを低くすることができ
る。 (ロ) ホログラム１０Ａを用いて集光することにより、高
ＮＡの集光ができ、赤色の光源を使用しても、０．２μ
ｍという微小なスポットが得られる。 (ハ) 光源に波長依存性の少ないレーザを用いることによ
り、ホログラムによる集光の場合でも、色収差の問題を
避けることができ、自動焦点制御機構が不要となり、小
型の光ヘッドが形成できる。これによって、光ディスク
を数枚重ねて使用する場合にディスク間隔を狭くでき、
多数のディスクを重ねることができ、大容量化を図るこ
とができる。また、光ディスク装置全体を薄くできるの
で、携帯端末用のメモリとして使用する場合に、小型化
でき、有効である。 (ニ) 微小化された光スポット９ａから滲み出す近接場光
９ｂを遮光膜７Ａに形成したトラック方向Ｘに直交する
方向Ｙのスリット７ａによって絞っているので、従来の
ＳｕｐｅｒＳＩＬを用いた集光に比べて、近接場光９
ｂのトラック方向Ｘの幅を数分の一に小さくできるの
で、トラック方向Ｘの記録密度を数倍に上げることがで
きる。 (ホ) 近接場光９ｂのトラック方向Ｘに直交する方向Ｙの
長さは、スポット径によって決まり、スポット径を微小
化できたことから、トラックピッチも縮小できる。 (ヘ) 被集光面６ｂを浮上走行するためのスライダー面と
しても使用することにより、光ヘッドの構造を単純化で
きるとともに、さらなる小型化・低価格化も可能とな
る。

【００３１】図３(a) ，(b) は、遮光膜７Ａの変形例を
示す。遮光膜７Ａは、同図(a) に示すように、透明集光
用媒体６の底面のエッチング時に、被集光面６ｂのスリ
ット７ａ近傍の領域６ｂ’を傾ける等の操作により被エ
ッチング面を入射光に対して傾斜させ、凸型あるいは凹
型の円錐面状にしてもよい。また、同図(b) に示すよう
に、透明集光用媒体６の底面のエッチング時に、比較的
大電流で高速にエッチングする等の操作によりエッチン
グ面に細かい凹凸を形成してもよい。遮光膜７Ａのスリ
ット７ａ近傍の領域６ｂ’の反射率が高いと、遮光膜７
Ａで反射した光強度が、スリット７ａから戻る信号光に
比べて強くなり、信号処理時の前段増幅の増幅率を大き
く取れなくなるため、Ｓ／Ｎが低下する。一方、遮光膜
７Ａでの吸収率が高いと、遮光膜７Ａの光スポット９ａ
が照射された部分の温度が上昇し、この熱が記録に影響
を与えるため好ましくない。そこで、同図(a) ，(b) に
示すような構造にすることにより、反射光３ｅがコリメ
ータレンズ４側に戻らなくなり、Ｓ／Ｎを向上させるこ
とができる。一方、スリット７ａを通過する反射光は、
入射光３ｄと同じ経路をたどり、光検出器（図略）に入
射する。これにより、光検出器に入る迷光の割合を減ら
すことができるため、ＤＣ型の前置増幅器の増幅率をあ
げることができ、Ｓ／Ｎを改善することが可能となる。

【００３２】図４(a) ，(b) は、本発明の第２の実施の
形態に係る光ヘッドを示す。この光ヘッド１は、第１の
実施の形態において、入射面６ａを凸面状に形成したも
のであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されてい
る。このように入射面６ａを凸面状に形成することによ
り、この凸面状の入射面６ａと集光型ホログラム１０Ａ
の両者で集光するとともに、両者の色収差が波長に対し
て逆であることから、両者の波長変動を相殺することが
でき、端面発光レーザのような波長変動の大きなレーザ
も、自動焦点制御なしに使用することができる。

【００３３】図５(a) ，(b) は、本発明の第３の実施の
形態に係る光ヘッドを示す。この光ヘッド１は、第１の
実施の形態において、入射面６ａの入射機能と集光機能
を分離したものであり、入射面６ａは凹球面状に形成さ
れており、この凹球面状の入射面６ａにより屈折し、広
げられた入射光３ｄは、遮光反射膜７Ｂで反射され、さ
らに入射面６ａの周辺に反射型ホログラム１０Ｂが形成
された反射面６ｄにより反射集光されて、被集光面６ｂ
に光スポット９ａを形成する。この場合、反射型ホログ
ラム１０Ｂの開口数ＮＡを第１の実施の形態の入射面６
ａでのＮＡと同じにした場合、平行ビーム３ｃのビーム
径を半分以下にでき、従って折り返しミラー５などの他
の光学系のサイズを小さくでき、さらに光ヘッドを小型
化できる。

【００３４】図６(a) ，(b) は、本発明の第４の実施の
形態に係る光ヘッドを示す。この光ヘッド１は、第３の
実施の形態において、入射面６ａの凹球面状の機能を平
面状の拡散型ホログラム１０Ｃに置き換えたものであ
り、他は第３の実施の形態と同様である。このように凹
球面状の入射面６ａを拡散型ホログラム１０Ｃに置き換
えることにより、拡散型ホログラム１０Ｃと反射型ホロ
グラム１０Ｂの色収差を相殺させることが可能となり、
波長依存性の小さい集光光ヘッドができ、端面発光レー
ザなどの波長変動の大きなレーザを使用しても、自動焦
点制御のない集光が可能となる。

【００３５】なお、上述の実施の形態においては、透明
集光用媒体６の光ディスク８と対向する側の形状を平坦
としたが、段差を設けるなどしてもよく、少なくも透明
集光用媒体６のいずれかの面上にレーザ光が集光し、光
スポットが形成されればよい。

【００３６】図７(a) は、本発明の第１の実施の形態に
係る光ディスク装置を示し、同図(b) は、同図(a) のＡ
−Ａ断面図である。この光ディスク装置１００は、円盤
状のプラスチック板１２０の一方の面にＧｅＳｂＴｅ相
変化材料からなる記録層１２１が形成され、図示しない
モータによって回転軸１１を介して回転する光ディスク
１２と、光ディスク１２の記録層１２１に対し光記録／
光再生を行う光ヘッド１と、光ヘッド１をトラッキング
方向１３に移動させるリニアモータ１４と、リニアモー
タ１４側から光ヘッド１を支持するサスペンション１５
と、光ヘッド１を駆動する光ヘッド駆動系１６と、光ヘ
ッド１から得られた信号を処理するとともに、光ヘッド
駆動系１６を制御する信号処理系１７とを有する。リニ
アモータ１４は、トラッキング方向１３に沿って設けら
れた一対の固定部１４Ａ，１４Ａと、一対の固定部１４
Ａ，１４Ａ上を移動する可動コイル１４Ｂとを備える。
この可動コイル１４Ｂから上記サスペンション１５によ
って光ヘッド１を支持している。

【００３７】図８は、光ディスク１２の詳細を示す。こ
の光ディスク１２は、光ヘッド１によって形成される光
スポット９ａの微小化に対応して高記録密度化を図った
ものである。プラスチック板１２０は、例えば、ポリカ
ーボネート基板等が用いられ、その一方の面にグルーブ
部１２ａが形成される。この光ディスク１２は、プラス
チック板１２０のグルーブ部１２ａが形成された側の面
に、Ａｌ反射膜層（１００ｎｍ厚）１２２、ＳｉＯ₂層
（１００ｎｍ厚）１２３、ＧｅＳｂＴｅ記録層（１５ｎ
ｍ厚）１２１、ＳｉＮ保護層（５０ｎｍ厚）１２４を積
層したものである。本実施の形態では、ランド部１２ｂ
に情報が記録してあり、トラックのピッチは０．２５μ
ｍ、グルーブ部１２ａの深さは約０．１μｍとしてい
る。マーク長は０．１３μｍ、記録密度は１９Ｇｂｉｔ
ｓ／ｉｎｃｈ²であり、１２ｃｍディスクでは２７ＧＢ
の記録容量に相当し、従来の７．６倍に高記録密度化で
きた。

【００３８】図９は、この光ディスク装置１００の光ヘ
ッド１を示し、同図(a) はその側面図、同図(b) はその
平面図である。光ヘッド１は、光ディスク１２上を浮上
する浮上スライダ１８を有し、この浮上スライダ１８上
に、例えば、ＡｌＧａｌｎＰからなり、波長６３０ｎｍ
のレーザビーム３ａを出射する端面発光型の半導体レー
ザ２と、半導体レーザ２から出射されたレーザビーム３
ａを平行ビーム３ｂに整形するコリメータレンズ４と、
半導体レーザ２を浮上スライダ１８上に取り付ける溶融
石英板からなるホルダ２０と、半導体レーザ２を圧電素
子４１を介して支持するホルダ３７Ｃと、半導体レーザ
２からの平行ビーム３ｂと光ディスク１２からの反射光
とを分離する偏光ビームスプリッタ２２と、半導体レー
ザ２からの平行ビーム３ｂの直線偏光を円偏光にする１
／４波長板２３と、１／４波長板２３からの平行ビーム
３ｂを光ディスク１２側に直角に折り曲げる折り返しミ
ラー５と、入射面６ａ上に集光型ホログラム１０Ａが形
成された透明集光用媒体６と、浮上スライダ１８上に取
り付けられ、光ディスク１２からの反射光をビームスプ
リッタ２２を介して入力する光検出器２４とを各々配置
している。また、全体はヘッドケース２５内に収納さ
れ、ヘッドケース２５は、サスペンション１５の先端に
固定されている。

【００３９】透明集光用媒体６は、例えば、屈折率ｎ＝
１．９１を有する重フリントガラスからなり、高さ１ｍ
ｍ、長さ２ｍｍを有する。この透明集光用媒体６は、図
１に示す透明集光用媒体６と同様に、入射面６ａを有す
るが、浮上スライダ１８を透明集光用媒体６と等しい屈
折率を有する透明媒体から構成し、浮上スライダ１８の
面１８ａが被集光面６ｂに相当するように構成されてお
り、浮上スライダ１８の被集光面１８ａに光スポット９
ａが形成される。浮上スライダ１８の被集光面１８ａに
は、図１に示したのと同様に、スリット７ａを有する遮
光膜７Ａが被着形成されている。スリット７ａは、同図
(b) に示すように、長手方向がトラック方向Ｘに直交す
る方向Ｙとなるように形成される。

【００４０】浮上スライダ１８は、図９(a) に示すよう
に、被集光面１８ａに形成される光スポット９ａの周辺
部以外の部分に負圧を生じるように溝１８ｂを形成して
いる。この溝１８ｂによる負圧とサスペンション１５の
ばね力との作用によって浮上スライダ１８と光ディスク
１２との間隔が、浮上量として一定に保たれる。本実施
の形態では、浮上量は約０．０６μｍである。

【００４１】光ヘッド駆動系１６は、記録時に、半導体
レーザ２の出力光を記録信号により変調することによ
り、記録層１２１に結晶／アモルファス間の相変化を生
じさせ、その間の反射率の違いとして記録し、再生時に
は、半導体レーザ２の出力光を変調せずに、連続して照
射し、記録層１２１での上記の反射率の違いを反射光の
変動として光検出器２４により検出するようになってい
る。

【００４２】信号処理系１７は、光検出器２４が検出し
た光ディスク１２からの反射光に基づいてトラッキング
制御用の誤差信号およびデータ信号を生成し、誤差信号
をハイパスフィルタとローパスフィルタによって高周波
域の誤差信号と低周波域の誤差信号を形成し、これらの
誤差信号に基づいて光ヘッド駆動系１６に対しトラッキ
ング制御を行うものである。ここでは、トラッキング用
の誤差信号をサンプルサーボ方式（光ディスク技術、ラ
ジオ技術社、Ｐ．９５）によって生成するようになって
おり、このサンプルサーボ方式は、干鳥マーク（Ｗｏｂ
ｂｌｅｄＴｒａｃｋ）を間欠的にトラック上に設け、
それからの反射強度の変動から誤差信号を生成する方式
である。サンプルサーボ方式の場合、記録信号とトラッ
キング誤差信号とは時分割的に分離されているので、両
者の分離は再生回路におけるゲート回路によって行う。
なお、グルーブ部１２ａからの反射光との干渉を利用す
るプッシュプル方式で誤差信号を生成してもよい。

【００４３】図１０は、圧電素子４１を示す。圧電素子
４１は、一対の電極端子４１０，４１０に接続された複
数の電極膜４１１と、電極膜４１１間に形成された多層
ＰＺＴ薄膜（厚さ約２０μｍ）４１２とからなる。この
圧電素子４１は、上記ホルダ３７Ｃに被着形成されてお
り、この圧電素子４１により集光用透明媒体６を支える
とともに、トラック方向Ｘに直交する方向Ｙ（トラッキ
ング方向）に走査する。

【００４４】次に、上記第１の実施の形態に係る光ディ
スク装置１００の動作を説明する。光ディスク１２は、
図示しないモータによって所定の回転速度で回転し、浮
上スライダ１８は、光ディスク１２の回転によって発生
する負圧とサスペンション１５のばね力との作用によっ
て光ディスク１２上を浮上走行する。光ヘッド駆動系１
６による駆動によって半導体レーザ２からレーザビーム
３ａが出射されると、半導体レーザ２の出力光３ａは、
コリメータレンズ４により平行光ビーム３ｂに整形され
た後、偏光ビームスプリッタ２２および１／４波長板２
３を通り、折り返しミラー５によって直角に曲げられ、
集光型ホログラム１０Ａに入射する。平行光ビーム３ｂ
は、１／４波長板２３を通過する際に、１／４波長板２
３によって直線偏光から円偏光に変わる。集光型ホログ
ラム１０Ａに入射した円偏光の平行光ビーム３ｂは、収
束ビームとなって浮上スライダ１８の被集光面１８ａに
集光して被集光面１８ａに微小の光スポット９ａが形成
される。この光スポット９ａ下のスリット７ａから光ス
ポット９ａの光の一部が近接場光９ｂとして浮上スライ
ダ１８の下面の外側に漏れ出し、この近接場光９ｂが光
ディスク１２の記録層１２１に伝播して光記録あるいは
光再生が行われる。光ディスク１２で反射した反射光
は、入射光の経路を逆にたどり、偏光ビームスプリッタ
２２で９０度方向に反射し、光検出器２４に入射する。
信号処理系１７は、光検出器２４に入射した光ディスク
１２からの反射光に基づいてトラッキング制御用の誤差
信号およびデータ信号を生成し、誤差信号に基づいて光
ヘッド駆動系１６に対しトラッキング制御を行う。

【００４５】上記第１の実施の形態に係る光ディスク装
置１００によれば、透明集光用媒体６の集光ビームのＮ
Ａは０．８６となり、この結果、スポット径Ｄ_1/2約
０．２μｍの微小の光スポット９ｂが得られ、その約２
０％を幅５０ｎｍのスリット７ａを通して近接場光９ｂ
として光ディスク１２の記録層１２１に入射でき、超高
密度（６０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ²）の超高密度の光記
録／光再生が可能になった。また、自動焦点制御を行わ
ずに記録再生ができるため、自動焦点制御機構が不要と
なり、光ヘッド１の重量を大幅に減らすことができ、小
型化が図れた。すなわち、光ヘッド１のサイズは、高さ
２ｍｍ、幅３ｍｍ、長さ６ｍｍ、重量は０．２ｇと軽量
となった。このため、リニアモータ１４の可動コイル１
４Ｂとサスペンション１５を含めて可動部の重量を２．
０ｇ以下にできた。この結果、リニアモータ１４のみで
帯域５０ｋＨｚ以上、利得６０以上が得られた。従っ
て、６００ｒｐｍの回転下においてトラッキング可能で
あり、平均転送レートは６０Ｍｂｐｓが得られた。ま
た、サンプルサーボ方式の採用により、記録信号とトラ
ッキング誤差信号とは時分割的に分離されているので、
光検出器２４としては、分割型のものは必要なく、例え
ば、１ｍｍ角のＰＩＮフォトダイオードを用いることが
できる。光検出器２４として分割型である必要がないた
め、検出系を大幅に簡素・軽量化できる。また、透明集
光用媒体６の重量は、５ｍｇ以下と軽いため、透明集光
用媒体６を支持する系の共振周波数を３００ｋＨｚ以上
にでき、電極端子４１０，４１０間への印加電圧５Ｖで
０．５μｍ以上の変位が得られた。また、この圧電素子
４１とリニアモータ１４による２段制御により、８０ｄ
Ｂの利得で３００ｋＨｚの帯域が得られ、高速回転時
（３６００ｒｐｍ）下において５ｎｍの精度でトラッキ
ングを行うことができた。これにより、本実施の形態で
は転送レートを圧電素子４１を用いない場合の光ディス
ク装置１００の６倍、すなわち、３６０Ｍｂｐｓに上げ
ることができた。また、後述するマルチビームの光ヘッ
ドを使用した場合には、さらに８倍となり、５００Ｍｂ
ｐｓ近くの転送レートが得られた。また、１２ｃｍのデ
ィスクにおいて１０ｍｓ以下の平均シーク速度を達成し
た。これにより、３６００ｒｐｍ回転時のアクセス時間
は２０ｍｓ以下となる。

【００４６】なお、トラッキング制御用の誤差信号の生
成には、上記実施の形態では、サンプルサーボ方式を用
いたが、周囲的に記録トラックを蛇行させて、それによ
る反射光の変調を蛇行周波数に同期させて検出し、誤差
信号を生成するウォブルドトラック方式を用いてもよ
い。また、再生専用ディスクのトラッキングには、ＣＤ
で行われているように３スポット方式を用いることも可
能である。すなわち、コリメータレンズ４と偏光ビーム
スプリッタ２２の間に回折格子を挿入し、かっ、その±
一次光それぞれのディスクからの反射光を検出する光検
出素子を主ビーム検出用素子の両側に配置し、その出力
の差分を取ることにより、誤差信号の生成が可能とな
る。また、記録トラック側面部からの回折光の左右のア
ンバランスを検出して誤差信号を生成するプッシュプル
型の制御を行うことも可能である。この場合はその回折
光を２分割型の光検出素子に入射し、その差動出力誤差
信号を生成する。また、本実施の形態の光ヘッド１をそ
のまま追記型光ディスク（色素の光吸収により凹凸ビッ
トを形成したディスク）への記録および再生に用いるこ
とができる。また、浮上スライダ１８の被集光面１８ａ
に形成される光スポット９ａの周辺に薄膜コイルを装着
し、磁界変調を行うことにより、光磁気媒体を用いての
光磁気記録も可能となる。但し、再生の場合には、光の
偏波面の回転を偏光解析によって検出して信号を生成す
るため、偏光ビームスプリッタ２２を非偏光のスプリッ
タに変え、光検出素子の手前に検光子を配置する必要が
ある。また、レーザ源として本実施の形態では、端面発
光型レーザを用いたが、面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）
を用いることも可能である。面発光型レーザの場合、基
本モード（ＴＥＭ００）の最大出力は、２ｍＷ程度と端
面発光型レーザの１／１０以下であるが、本実施の形態
では従来の光ディスク装置で使用されている光スポット
径の数分の１に絞られているため、光密度が１桁以上高
くできることから、面発光型半導体レーザでも記録が可
能となる。また、面発光型半導体レーザの場合、温度に
よる波長変動が小さく、色収差補正を不要にできる。ま
た、本実施の形態では、光スポットの駆動に圧電素子を
用いたが、これに限るものではなく、後述する図１４に
示すような光スポット駆動型の半導体レーザを使用して
もよい。

【００４７】図１１は、本発明の第２の実施の形態に係
る光ディスク装置を示す。第１の実施の形態では、シー
ク動作にリニアモータ１４を使用したが、この第２の実
施の形態では、ハードディスクに使用する回転型リニア
モータ４３を使用したものである。光ヘッド１は回動軸
３３ａに回動可能に支持されたサスペンション３３によ
って回転型リニアモータ４３に接続されている。このよ
うな構成とすることにより、回転型リニアモータ４３は
光ディスク１２の外側に配置できるため、光へッド１を
さらに薄型にでき、光ディスク装置１００全体を小型化
できる。また、これにより、光ディスク１２を高速（３
６００ｒｐｍ）に回転することができ、平均３６０Ｍｂ
ｐｓ以上のデータ転送レートが可能になる。

【００４８】図１２は、本発明の第３の実施の形態に係
る光ディスク装置を示す。この光ディスク装置１００
は、図１１に示す第２の実施の形態において、光ヘッド
１から半導体レーザ２、コリメータレンズ３、ホルダ３
７Ｃ、圧電素子４１からなるレーザビーム発生系、およ
びビームスプリッタ２２、１／４波長板２３、光検出器
２４からなる光検出系を分離して固定ユニット２００内
に配置し、光ヘッド１と固定ユニット２００とを光ファ
イバ２０１で光学的に接続したものである。

【００４９】上記第３の実施の形態に係る光ディスク装
置１００によれば、光ファイバー２０１から被集光面ま
での距離が約１ｍｍと短く、この間での熱膨張・収縮に
よる焦点ずれは少なく、かつ、スリット幅により近接場
光のトラック方向の幅が一定とされているため、温度変
動の影響が少ないため、自動焦点制御を省くことができ
る。また、第２の実施の形態の光ヘッド１からレーザビ
ーム発生系および光検出系を分離したので、光ヘッド１
のサイズは、高さ１ｍｍ、長さ／幅２ｍｍとなり、重量
は約１０ｍｇとなった。このような超軽量・薄型の光ヘ
ッド１を用いることにより、回転型リニアモー夕４３に
よる高速のトラッキングが可能となり、高転送レート、
小型の光ディスク装置を提供できる。また、この光ディ
スク装置を後述する図１３の光ディスク装置と同様のス
タック型として、大容量の光ディスク装置を提供するこ
ともできる。なお、高速のトラッキングを行うために
は、従来提案されているように、サスペンション３３に
ピエゾ素子（図示せず）を取付け、それによりサスペン
ダ３３先端部および光ヘッドを駆動してもよい。

【００５０】図１３は、本発明の第４の実施の形態に係
る光ディスク装置を示す。この光ディスク装置１００
は、図１に示す透明集光用媒体６を用いた光ヘッド１
を、５枚重ねのディスクスタック型の光ディスク装置に
適用したものであり、プラスチック基板１２０の上下面
に記録層１２１，１２１がそれぞれ被着された５枚の光
ディスク１２と、各光ディスク１２の記録層１２１上を
浮上走行する１０個の光ヘッド１と、回動軸４４によっ
て光ヘッド１を回動可能に支持するサスペンション３３
と、サスペンション３３を駆動する回転型リニアモータ
４５とを有する。記録層１２１としては、相変化型の媒
体でも光磁気型の媒体でもよい。回転型リニアモータ４
５は、サスペンション３３が結合された可動片４５ａ
と、ヨーク４５ｂによって連結され、可動片４５ａを駆
動する電磁石４５ｃ，４５ｃとからなる。この光ヘッド
１の構造は、基本的には図９に示すものと同様の透明集
光用媒体６とＡｌＧａｌｎＮ系のレーザ（６３０ｎｍ）
を使用しており、光スポット径は０．２μｍである。デ
ィスク径は１２ｃｍ、トラックピッチとマーク長はそれ
ぞれ０．２μｍ、０．０５μｍであり、片面の容量は１
００ＧＢ、全体では１ＴＢである。

【００５１】図１４(a) ，(b) は、この第４の実施の形
態に係る半導体レーザを示す。この半導体レーザ４６
は、ビーム走査型半導体であり、基板４６０を有し、こ
の基板４６０の上面に上部電極４６１、下面に下部電極
４６２、中央に活性層４６３をそれぞれ形成したもので
ある。活性層４６３の発振狭窄部の主部４６４ａと先端
部４６４ｂの幅はそれぞれ３μｍ、５μｍであり、長さ
はそれぞれ３００μｍ、５０μｍである。上部電極４６
１は、主部電極４６１ａと、左右一対の先端部電極４６
１ｂ，４６１ｂとからなる。活性層４６３の発振部は発
振狭窄部４６４ａ，４６４ｂにより狭窄され、先端部電
極４６１ｂ，４６１ｂに分割して、あるいは交互に電流
を流すことにより、出力光ビームは左右に走査される。
この走査幅は１μｍ、走査周波数は３０ＭＨｚまで可能
である。このレーザビーム走査とリニアモータ４５によ
り２段階制御のトラッキングを行った。また、トラッキ
ング制御用の誤差信号の生成は、レーザビームのウォブ
リング法により行った。すなわち、レーザビームを高速
（１０ＭＨｚ）に０．０３μｍ左右走査することによ
り、記録面上での光スポットはコリメータレンズ４と透
明集光用媒体６のＮＡ比に比例して約０．０１μｍウォ
ブリングされる。これにより、記録トラックからの反射
信号が変調され、その変調信号を走査周波数に同期して
検波することにより、誤差信号が生成される。

【００５２】上記第４の実施の形態に係る光ディスク装
置１００によれば、５枚の光ディスク１２に情報を記録
できるので、１５ＴＢの大容量化が可能になる。なお、
光ヘッド１は、図３乃至図６に示すものを用いてもよ
い。これにより、光ヘッド１の高さを３ｍ以下にでき、
光ディスク装置の高さを小型化でき、体積容量を上げる
ことができる。

【００５３】図１５(a) ，(b) ，(c) は、本発明の第５
の実施の形態に係る光ディスク装置の主要部を示す。な
お、同図(a) において、ヘッドケース２５等の図示を省
略している。この光ディスク装置１００は、図９に示す
第１の実施の形態の光ディスク装置１００において、半
導体レーザ２を独立駆動可能な複数（例えば、８個）の
レーザ素子を備え、複数のレーザ素子から複数のレーザ
ビーム３ａを出射するものとし、遮光膜７Ａに複数のス
リット７ａを形成し、光検出器２４を８分割のものを使
用したものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成
されている。

【００５４】半導体レーザ２は、図１５(b) に示すよう
に、端面発光半導体レーザであり、活性層１９ａ、ｐ型
電極１９ｂ、ｎ型電極１９ｃを有する。ｐ型電極１９ｂ
の間隔ｄ₁を例えば１５μｍにすることにより、レーザ
ビーム３ａの間隔を１５μｍにしている。

【００５５】遮光膜７Ａは、図１５(c) に示すように、
レーザビーム３ａの数に対応して８つのスリット７ａを
有する。コリメータレンズ４のＮＡは０．１６、透明集
光用媒体６でのＮＡは０．８、レーザビーム３ａの間隔
ｄ₁は１５μｍであるので、被集光面６ｂでの光スポッ
ト９ａの間隔、すなわち、スリット７ａの間隔ｄ₂は３
μｍにしている。スリット７ａのアレイ軸方向Ｘ’は、
各スリット７ａがそれぞれ隣接するトラックの真上に位
置するように、光ディスク１２のトラック方向Ｘに対し
てわずかに傾けてある。すなわち、それぞれの隣接スリ
ット７ａの記録トラックに対する垂直方向の間隔はトラ
ックピッチ（この場合、０．０７μｍ）ｐに等しくなる
ように配列されている。トラック方向Ｘに対するスリッ
ト７ａのアレイ軸方向Ｘ’の傾き角は２３ミリラジアン
であり、この傾きは半導体レーザ２についてはその支持
台の傾き、遮光膜７Ａについては形成時のフォトリソグ
ラフィによる調整で行う。

【００５６】次に、上記第５の実施の形態に係る光ディ
スク装置１００の動作を説明する。半導体レーザ２から
複数のレーザビーム３ａが出射されると、半導体レーザ
２からの複数のレーザビーム３ａは、コリメータレンズ
４により平行光ビーム３ｂに整形された後、偏光ビーム
スプリッタ２２および１／４波長板２３を通り、折り返
しミラー５によって直角に曲げられ、集光型ホログラム
１０Ａに入射する。平行光ビーム３ｂは、１／４波長板
２３を通過する際に、１／４波長板２３によって直線偏
光から円偏光に変わる。集光型ホログラム１０Ａに入射
した円偏光の平行光ビーム３ｂは、収束ビームとなって
浮上スライダ１８の被集光面１８ａに集光し、微小の複
数の光スポット９ａを形成する。この複数の光スポット
９ａ下の複数のスリット７ａから複数の近接場光９ｂが
透明集光用媒体６の外側に滲み出し、この近接場光９ｂ
が光ディスク１２の記録層１２１に伝播して光記録ある
いは光再生が行われる。光ディスク１２で反射した反射
光は、入射光の経路を逆にたどり、折り返しミラー５で
反射して偏光ビームスプリッタ２２で入射ビームと分離
された後、集光レンズ２６により８分割の光検出器２４
に集光される。

【００５７】上記第５の実施の形態に係る光ディスク装
置１００によれば、８個のスリット７ａからの８個の独
立に変調可能な近接場光９ｂにより、独立に８本の記録
トラックを同時に記録・再生することができ、記録再生
の転送レートを８倍にすることができる。なお、スリッ
ト７ａのアレイの長さは２０μｍ程度であり、その間の
トラックの曲がりは０．００７μｍとトラック幅の１／
１０程度であるので、これによるトラックずれは無視で
きる。また、スリット７ａの数は必ずしも８個に限るも
のではなく、用途により増減可能である。なお、光ヘッ
ド１は、図３乃至図６に示すものを用いてもよい。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホログラムを用いてレーザ光を集光しているので、対物
レンズを使用しなくもレーザ光を集光することが可能と
なり、高さ方向の小型化を図ることができる。また、ホ
ログラムを用いてレーザ光を集光しているので、高ＮＡ
が可能となり、透明集光用媒体面上に形成される光スポ
ットを微小化でき、さらにその光スポットをスリットを
有する遮光膜によって遮光しているので、透明集光用媒
体面上に形成される光スポットより微小の近接場光スポ
ットが得られ、高記録密度が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッ
ドの主要部を示す図、(b) はその底面図である。

【図２】(a) 〜(d) は第１の実施の形態に係る遮光反射
膜の形成方法を示す図である。

【図３】(a) ，(b) は第１の実施の形態に係る遮光反射
膜の変形例を示す図である。

【図４】(a) は本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッ
ドの主要部を示す図、(b) はその底面図である。

【図５】(a) は本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッ
ドの主要部を示す図、(b) はその底面図である。

【図６】(a) は本発明の第４の実施の形態に係る光ヘッ
ドの主要部を示す図、(b) はその底面図である。

【図７】(a) は本発明の第１の実施の形態に係る光ディ
スク装置を示す図、(b) は(a)のＡ−Ａ断面図である。

【図８】第１の実施の形態に係る光ディスクの詳細を示
す断面図である。

【図９】(a) は第１の実施の形態に係る光ヘッドの縦断
面図、(b) は横断面図である。

【図１０】第１の実施の形態に係る圧電素子の断面図で
ある。

【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る光ディスク
装置の斜視図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る光ディスク
装置の斜視図である。

【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る光ディスク
装置の断面図である。

【図１４】(a) ，(b) は第４の実施の形態に係る半導体
レーザを示す図である。

【図１５】(a) は本発明の第５の実施の形態に係る光デ
ィスク装置の主要部を示す図、(b) はその半導体レーザ
を示す図、(c) はその遮光膜を示す図である。

【図１６】(a) は従来の光ディスク装置を示す図、(b)
はその再生時の動作を示す図である。

【図１７】従来の他の光ディスク装置を示す図である。

【図１８】図１７における屈折率ｎとＮＡの関係を示す
図である。

【符号の説明】

１光ヘッド２半導体レーザ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅレーザビーム４コリメータレンズ５折り返しミラー６透明集光用媒体６ａ入射面６ｂ被集光面６ｂ’ スリット近傍の領域６ｃ底面６ｄ反射面７Ａ遮光膜７Ｂ遮光反射膜７ａスリット８光ディスク８ａ記録層８ｂプラスチック基板９ａ光スポット９ｂ近接場光１０Ａ集光型ホログラム１０Ｂ反射型ホログラム１０Ｃ拡散型ホロブラム１２光ディスク１２ａグルーブ部１３トラッキング方向１４リニアモータ１５サスペンション１６光ヘッド駆動系１７信号処理系１８浮上スライダ１８ａ被集光面１８ｂ溝１９ａ活性層１９ｂｐ型電極１９ｃｎ型電極２０ホルダ２２偏光ビームスプリッタ２３１／４波長板２４光検出器２５ヘッドケース２６集光レンズ３３サスペンション３３ａ回動軸３７Ｃホルダ４１圧電素子４３回転型リニアモータ４４回動軸４５回転型リニアモータ４５ａ可動片４５ｂヨーク４５ｃ電磁石４６半導体レーザ７０フォトレジスト膜７１Ｔｉ膜１００光ディスク装置１２０プラスチック基板１２１記録層２００固定ユニット２０１光ファイバ４１０電極端子４１１電極膜４１２多層ＰＺＴ薄膜４６０基板４６１上部電極４６１ａ主部電極４６１ｂ先端部電極４６２下部電極４６３活性層４６４ａ発振狭窄部の主部４６４ｂ発振狭窄部の先端部ｄ₁ ｐ型電極の間隔ｄ₂ スリットの間隔Ｘトラック方向Ｘ’ スリットのアレイ軸方向Ｙトラック方向に直交する方向ｐトラックピッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を集光して光スポットを形成する
光ヘッドにおいて、前記レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光の集光機能を有するホログラムが被着さ
れ、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が前記ホ
ログラムを介して入射される第１面と、前記第１面に入
射した前記レーザ光が集光して前記光スポットが形成さ
れる第２面とを有する透明集光用媒体と、前記光スポットを遮る位置に、所定の方向のスリットを
有して前記透明集光用媒体の前記第２面の表面に設けら
れた遮光膜とを備えたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】前記第１面は、凸面状に形成された構成の
請求項１記載の光ヘッド。
【請求項３】前記透明集光用媒体は、互いに密着し、同
一の屈折率を有する第１の透明媒体と第２の透明媒体と
からなり、前記第１の透明媒体は、前記第１面を有し、前記第２の透明媒体は、前記第２面を有し、光ディスク
の回転に伴って前記第２面と前記光ディスク上との間に
空隙を設けて浮上走行する浮上スライダである構成の請
求項１記載の光ヘッド。
【請求項４】レーザ光を集光して光スポットを形成する
光ヘッドにおいて、前記レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射され、
そのレーザ光を拡散させる機能を有する第１面と、前記
第１面に入射した前記レーザ光を反射させる第２面と、
前記レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムが被
着され、前記第２面で反射した前記レーザ光を前記ホロ
グラムによって反射・集光させて異なる面上に前記光ス
ポットを形成させる第３面とを有する透明集光用媒体
と、前記光スポットを遮る位置に、所定の方向のスリットを
有して前記光スポットが形成された前記透明集光用媒体
の面の表面に設けられた遮光膜とを備えたことを特徴と
する光ヘッド。
【請求項５】前記第１面は、前記レーザ光の拡散機能を
有するホログラムが被着された構成の請求項４記載の光
ヘッド。
【請求項６】前記透明集光用媒体は、屈折率が１より大
なる構成の請求項１あるいは４記載の光ヘッド。
【請求項７】前記ホログラムは、凹凸型のバイナリホロ
グラムから形成された構成の請求項１あるいは５記載の
光ヘッド。
【請求項８】前記ホログラムは、ボリームホログラムか
ら形成された構成の請求項１あるいは５記載の光ヘッ
ド。
【請求項９】前記レーザ光出射手段は、分布不帰還型レ
ーザである構成の請求項１あるいは４記載の光ヘッド。
【請求項１０】前記レーザ光出射手段は、面発光型レー
ザである構成の請求項１あるいは４記載の光ヘッド。
【請求項１１】前記第２面は、略平面からなる構成の請
求項１あるいは４記載の光ヘッド。
【請求項１２】前記透明集光用媒体は、光ディスクの回
転に伴って前記第２面と前記光ディスクとの間に空隙を
設けて浮上走行する浮上スライダである構成の請求項１
あるいは４記載の光ヘッド。
【請求項１３】前記透明集光用媒体は、互いに密着し、
同一の屈折率を有する第１の透明媒体と第２の透明媒体
とからなり、前記第１の透明媒体は、前記第１面および前記第３面を
有し、前記第２の透明媒体は、前記第２面を有し、光ディスク
の回転に伴って前記第２面と前記光ディスク上との間に
空隙を設けて浮上走行する浮上スライダである構成の請
求項４記載の光ヘッド。
【請求項１４】回転ディスク上にレーザ光を集光させて
光スポットを形成し、この光スポットにより情報の記録
あるいは再生を行う光ヘッドを有する光ディスク装置に
おいて、前記光ヘッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射
手段と、前記レーザ光の集光機能を有するホログラムが被着さ
れ、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が前記ホ
ログラムを介して入射される第１面と、前記第１面に入
射した前記レーザ光が集光して前記光スポットが形成さ
れる第２面とを有する透明集光用媒体と、前記光スポットを遮る位置に、所定の方向のスリットを
有して前記透明集光用媒体の前記第２面の表面に設けら
れた遮光膜とを備えたことを特徴とする光ディスク装
置。
【請求項１５】回転ディスク上にレーザ光を集光させて
光スポットを形成し、この光スポットにより情報の記録
あるいは再生を行う光ヘッドを有する光ディスク装置に
おいて、前記光ヘッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射
手段と、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射され、
そのレーザ光を拡散させる機能を有する第１面と、前記
第１面に入射した前記レーザ光を反射させる第２面と、
前記レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムが被
着され、前記第２面で反射した前記レーザ光を前記ホロ
グラムによって反射・集光させて異なる面上に前記光ス
ポットを形成させる第３面とを有する透明集光用媒体
と、前記光スポットを遮る位置に、所定の方向のスリットを
有して前記光スポットが形成された前記透明集光用媒体
の面の表面に設けられた遮光膜とを備えたことを特徴と
する光ディスク装置。
【請求項１６】同軸上に所定の間隔を有して配置された
回転する複数の光ディスクと、前記複数の光ディスク上
にレーザ光を集光させて光スポットを形成し、この光ス
ポットにより情報の記録あるいは再生を行う複数の光ヘ
ッドとを有する光ディスク装置において、前記光ヘッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射
手段と、前記レーザ光の集光機能を有するホログラムが被着さ
れ、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が前記ホ
ログラムを介して入射される第１面と、前記第１面に入
射した前記レーザ光が集光して前記光スポットが形成さ
れる第２面とを有する透明集光用媒体と、前記光スポットを遮る位置に、所定の方向のスリットを
有して前記透明集光用媒体の前記第２面の表面に設けら
れた遮光膜とを備えたことを特徴とする光ディスク装
置。
【請求項１７】同軸上に所定の間隔を有して配置された
回転する複数の光ディスクと、前記複数の光ディスク上
にレーザ光を集光させて光スポットを形成し、この光ス
ポットにより情報の記録あるいは再生を行う複数の光ヘ
ッドとを有する光ディスク装置において、前記光ヘッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射
手段と、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射され、
そのレーザ光を拡散させる機能を有する第１面と、前記
第１面に入射した前記レーザ光を反射させる第２面と、
前記レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムが被
着され、前記第２面で反射した前記レーザ光を前記ホロ
グラムによって反射・集光させて異なる面上に前記光ス
ポットを形成させる第３面とを有する透明集光用媒体
と、前記光スポットを遮る位置に、所定の方向のスリットを
有して前記光スポットが形成された前記透明集光用媒体
の面の表面に設けられた遮光膜とを備えたことを特徴と
する光ディスク装置。