JP2001034979A

JP2001034979A - 光ヘッド

Info

Publication number: JP2001034979A
Application number: JP11361133A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamazaki; 博行山崎
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成によって安定した微小量の浮上を
可能とした光ヘッドを得る。【解決手段】固浸レンズ１３を保持するスライダ１０
の底面に、記録媒体の回転によって発生する空気流Ａが
流れる方向に沿って、正圧発生溝部１０ａ及び負圧発生
溝部１０ｂを形成した。スライダ１０は溝部１０ａで発
生する正圧で浮上し、不要な浮き上がりは溝部１０ｂで
発生する負圧で抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度光メモリの
分野で用いられる光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術と課題】近年提案されている近接場光現象
を用いた光メモリでは、光の波長以下の微小開口を有す
るプローブやSolid Immersion Lens（固浸レンズ）を
用い、記録媒体（光ディスク）に対して光ヘッドを数１
０ｎｍまで近づけた状態で記録／再生用の光を照射する
ことで、光の回折限界を超えて数１０ｎｍという小さな
マークを信号として書き込み、再生することが可能であ
る。

【０００３】また、最近では、ODF'98,Tokyo June16,19
98に記載された論文「Objective Lenses for DVD & Nea
r Field Optical Disk Pick-up」によって、集光レンズ
を必要としないSolid Immersion Mirror（固浸ミラ
ー）が提案されている。この固浸ミラーは高屈折率媒質
中で１回の屈折と２回の反射によって光を集光させるよ
うになっており、集光レンズが不要であるため、小型・
軽量の光ヘッドが可能となる。

【０００４】ところで、通常よく知られているＣＤ、Ｄ
ＶＤ、ＭＯなどの光メモリにおける光ヘッドは、レール
状のアクチュエータを用いている。これは、ヘッドに集
光レンズ、ミラー、プリズム等の光学部品が搭載される
ため、ヘッドが重くかつ大型になることに起因してい
る。このため、目的とするデータ領域に到達する時間
（シークタイム）が磁気記録ヘッドに比べて遅くなる。

【０００５】そこで、光ヘッドを小型・軽量化し、磁気
記録ヘッドで採用されている回転式アクチュエータを用
いて空気流浮上方式とすることが検討されている。前記
固浸レンズを用いた光ヘッドにあっては、例えば、米国
特許第５，１２５，７５０号明細書、特開平９−１９８
８３０号公報に空気流浮上方式を採用することが記載さ
れている。しかしながら、５０ｎｍ以下という微小浮上
量では、どうしても浮き気味になり、微小浮上量を正確
にコントロールすることは極めて困難であった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、簡単な構成によ
って安定した微小量の浮上を可能とした光ヘッドを提供
することにある。

【０００７】

【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明は、記録媒体の回転によって発生する空気流
で浮上する光ヘッドにおいて、前記空気流によって正圧
を発生させる第１の溝部と負圧を発生させる第２の溝部
を有する。第１の溝部は空気流の上流側に、第２の溝部
は空気流の下流側に位置することが好ましい。

【０００８】小型・軽量の光ヘッドにあっては、記録媒
体の回転によって発生する空気流では必要とする浮上量
よりも浮き気味となる。本発明においては、第２の溝部
によって負圧を発生させることで光ヘッドの不要な浮き
上がりが抑えられ、所定の微小浮上量で安定して動作す
る。また、シークタイムの短縮にも繋がる。しかも、記
録媒体の回転に対する追随性が向上し、安定した記録／
再生が可能となる。

【０００９】本発明においては、前記第１及び第２の溝
部は記録媒体の表面と対向する箇所、例えば、光ヘッド
のスライダの底面及び／又はレンズ、ミラーの底面に形
成される。さらに、本発明に係る光ヘッドは近接場光発
生手段を備えることによって、より高密度な記録／再生
が可能となる。近接場光発生手段とは、例えば、固浸レ
ンズ、固浸ミラーである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ヘッドの実
施形態について、添付図面を参照して説明する。

【００１１】（第１実施形態、図１〜図３参照）図１に
本発明の第１実施形態である光ヘッドを備えた情報記録
再生装置の概略を示す。１は記録媒体で、矢印Ａ方向に
所定の速度で回転駆動される。２は光ヘッド、３はアー
ム、４は支軸であり、アーム３は光ヘッド２を保持し、
支軸４を支点として矢印Ｂ方向に往復移動可能とされて
いる。

【００１２】図２に光ヘッド２の断面形状を示す。この
光ヘッド２は、スライダ１０にミラー１１、集光レンズ
１２、固浸レンズ１３を搭載したものであり、図示しな
い光源ユニットが別途設けられている。光源ユニットは
半導体レーザや発光ダイオード等の光源とコリメータレ
ンズとで構成され、レーザ光ＬＢをミラー１１に向かっ
て放射する。

【００１３】固浸レンズ１３は、よく知られているよう
に、Liquid Immersion Lens Microscope（液浸法に
よる顕微鏡の分解能向上）の原理を応用したもので、硝
材ＬａＳＦ、ＬａＦ、ＢａＳＦ等の高屈折率物質からな
り、入射したレーザ光ＬＢを底面中央部１３ａに集光
し、近接場光として微小領域に浸み出させる。

【００１４】まず、記録プロセスについて説明する。光
源ユニットから放射されたレーザ光ＬＢは、ミラー１１
を介して集光レンズ１２に入射して集光され、さらに固
浸レンズ１３に入射され、中央部１３ａから近接場光と
して浸み出る。

【００１５】記録媒体１と固浸レンズ１３の中央部１３
ａとは、レーザ光ＬＢの波長の約１／４以下の５０〜１
００ｎｍ程度のギャップとされ（以下に説明する空気流
浮上方式による）、中央部１３ａから浸み出した微小径
の近接場光によって記録媒体１の記録層に記録ピットを
形成する。近接場光のスポット径はレーザ光ＬＢの空気
中でのスポット径の１／ｎ（ｎは固浸レンズの屈折率）
となる。

【００１６】図２において、レーザ光ＬＢの波長を６５
０ｎｍ、ビーム径を０．７ｍｍとし、集光レンズ１２の
外径を１ｍｍ、開口数を０．６とし、固浸レンズ１３の
外径を０．６ｍｍ、屈折率を１．８とした場合、実質的
な開口率は１．０８となり、近接場光のスポット径は約
４９０ｎｍとなる。このときの面記録密度は約８Ｇｂｉ
ｔ／ｉｎｃｈ²と非常に高密度になる。

【００１７】ところで、スライダ１０には、図２、図３
に示すように、その底面に正圧発生溝部１０ａと負圧発
生溝部１０ｂが形成されている。溝部１０ｂは溝部１０
ａよりも若干深くかつ広い面積とされている。記録媒体
１が矢印Ａ方向に回転すると、記録媒体１の表面に空気
流Ａが発生する。この空気流Ａは、まず正圧発生溝部１
０ａに流入し、さらに負圧発生溝部１０ｂに流入する。
このとき、スライダ１０は、溝部１０ａで発生する正の
圧力と、溝部１０ｂで発生する負の圧力とが釣り合う位
置で記録媒体１の表面に対して浮上する。負圧発生溝部
１０ｂで生じる負の圧力は記録媒体とスライダ１０とを
吸引する方向に作用し、スライダ１０の浮上高さを抑え
ると共に浮上変動量を小さくする。また、溝部１０ａ，
１０ｂの存在によって、記録媒体１の回転に対する追随
性が向上し、シークタイムの短縮にも繋がる。

【００１８】スライダ１０の大きさは、例えば、幅Ｗが
１．３ｍｍ、長さＬが２ｍｍ、高さＴが０．５ｍｍであ
る。これに対して、正圧発生溝部１０ａの深さＤ１は
０．００２ｍｍとされ、負圧発生溝部１０ｂの深さＤ２
は０．００５ｍｍとされている。

【００１９】また、正圧発生溝部１０ａの入口側は空気
流Ａを迎えるための傾斜面とされ、負圧発生溝部１０ｂ
の出口側は空気流Ａを排出しやすい傾斜面とされてい
る。さらに、固浸レンズ１３の底面は、空気流Ａを乱さ
ないように、中央部１３ａを頂点とする円錐形状とされ
ている。

【００２０】次に、再生プロセスについて説明する。再
生光としても前記レーザ光ＬＢが使用され、固浸レンズ
１３の中央部１３ａから浸み出た近接場光が記録媒体１
の記録層で反射した伝搬光を光検出器（図示せず）で検
出し、記録ピットに対応した再生信号を得る。この場
合、検出器と集光レンズ１２との間に、λ／４波長板や
偏光ビームスプリッタ（共に図示せず）等を設け、記録
媒体１への照射光と記録媒体１からの反射光を偏光方向
によって分離することが好ましい。

【００２１】（第１実施形態の第１変形例、図４参照）
この第１変形例は、基本的には前記第１実施形態と同じ
構成の光ヘッドであり、異なるのは、図４に示すよう
に、スライダ１０の底面に正圧発生溝部１０ａ，１０
ａ’及び負圧発生溝部１０ｂ、１０ｂ’をそれぞれ二つ
ずつ形成した点にある。

【００２２】このように、正圧発生溝部１０ａ，１０
ａ’及び負圧発生溝部１０ｂ，１０ｂ’を空気流Ａの流
れる方向に沿って２箇所ずつに分散して設けることによ
って、負の圧力がスライダ１０に対して空気流Ａが流れ
る方向に均等に作用し、負圧発生溝部１０ｂが１箇所で
ある前記第１実施形態に比べて、スライダ１０の浮上量
の変動をより小さくできる。

【００２３】（第１実施形態の第２変形例、図５参照）
この第２変形例は、基本的には前記第１実施形態と同じ
構成の光ヘッドであり、異なるのは、図５に示すよう
に、固浸レンズ１３の底面に遮光膜１４を成膜し、中央
部に例えば径２００μｍの微小開口１５を形成した点に
ある。遮光膜１４としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ等が蒸着法やスパッタ法によって
成膜される。

【００２４】このように、遮光膜１４に微小開口１５を
形成することにより、近接場光のスポット径を小さくす
ることができ、より高密度な記録が可能となる。

【００２５】（第２実施形態、図６〜図８参照）本第２
実施形態は、空気流Ａの入口側であるスライダ２０の底
面に正圧発生溝部２０ａを形成し、固浸レンズ２３に負
圧発生溝部２３ｂを形成した光ヘッド２であり、溝部２
０ａ，２３ｂの形状や深さの関係は、図８の（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）に各断面図として示されている。

【００２６】なお、固浸レンズ２３において、近接場光
発生部２３ａは、負圧発生溝部２３ｂに形成した台形状
の突部２３ｃに位置している。

【００２７】本第２実施形態において、ミラー１１及び
集光レンズ１２はスライダ２０の上部で別部材によって
保持されている。また、記録媒体に対する記録／再生プ
ロセスは前記第１実施形態で説明したのと同様であり、
溝部２０ａ，２３ｂによる浮上効果も同様である。

【００２８】（第３実施形態、図９及び図１０参照）本
第３実施形態は、固浸レンズ３３のみに正圧発生溝部３
３ｂ及び負圧発生溝部３３ｃを形成し、スライダ３０は
固浸レンズ３３を保持する機能のみを持たせた光ヘッド
２である。溝部３３ｂ，３３ｃの形状や深さの関係は、
図１０の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に各断面図として示さ
れており、前記第２実施形態に示した溝部２０ａ，２３
ｂと同様の形状とされている。また、負圧発生溝部３３
ｃの中央部に突部３３ｄが形成され、この突部３３ｄに
近接場光発生部３３ａが位置している。

【００２９】本第３実施形態において、ミラー及び集光
レンズは、前記第２実施形態と同様に、スライダ３０の
上部で別部材によって保持されている。また、記録媒体
に対する記録／再生プロセスは前記第１実施形態で説明
したのと同様であり、溝部３３ｂ，３３ｃによる浮上効
果も前記第２実施形態と同様である。

【００３０】（第４実施形態、図１１〜図１３参照）本
第４実施形態は、スライダ４０のテーパ状凹部４１に微
小開口４２を形成し、ミラー１１で反射され、かつ、集
光レンズ１２で該微小開口４２に集光されたレーザ光Ｌ
Ｂを微小開口４２から近接場光として浸み出させ、記録
／再生を行う光ヘッド２である。この光ヘッド２では、
微小開口４２の開口径が１００ｎｍの場合、近接場光の
スポット径も約１００ｎｍになり、面記録密度は約２０
０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²と非常に高密度になる。

【００３１】スライダ４０には、その底面に正圧発生溝
部４０ａと負圧発生溝部４０ｂが形成されている。溝部
４０ａ，４０ｂの形状や深さの関係は図１３に示すとお
りであり、それらの作用効果は前記第１実施形態で説明
したのと同様である。また、本第４実施形態では、溝部
４０ｂの中央部に突部４０ｃが突設され、前記微小開口
４２はこの突部４０ｃに形成されている。

【００３２】（第５実施形態、図１４〜図１６参照）本
第５実施形態は、スライダ５０に光ファイバ６０を取り
付けて近接場光を発生させるようにした光ヘッド２であ
る。光ファイバ６０は、コア６１とクラッド６２とから
なり、先端部を尖鋭化して遮光膜６５を成膜し、先端に
は微小開口６４を形成してプローブを構成している。遮
光膜６５としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ａｌ等が蒸着法やスパッタ法によってクラッド６
２上に成膜される。

【００３３】この光ヘッド２にあっては、光ファイバ６
０の図示しない後端にレーザ光を導入し、コア６１内で
全反射させつつ先端へ伝搬させ、微小開口６４から近接
場光として浸み出させ、記録／再生を行う。この光ヘッ
ド２では、微小開口６４の開口径が５０ｎｍの場合、近
接場光のスポット径も約５０ｎｍになり、面記録密度は
約８００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²と非常に高密度になる。

【００３４】スライダ５０には、その底面に正圧発生溝
部５０ａと負圧発生溝部５０ｂが形成されている。溝部
５０ａ，５０ｂの形状や深さの関係は図１６に示すとお
りであり、それらの作用効果は前記第１実施形態で説明
したのと同様である。

【００３５】（第６実施形態、図１７参照）本第６実施
形態は、スライダ７０に固浸ミラー７３を搭載した光ヘ
ッド２である。固浸ミラー７３は前記固浸レンズ１３と
同様の高屈折率物質からなり、平面状をなす第１面（上
面）７３ａの光軸付近と球面又は非球面とされた第２面
（下面）７３ｂの周辺輪帯部分とに反射膜７４ａ，７４
ｂがそれぞれ成膜されている。反射膜７４ａ，７４ｂと
しては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ
等が使用される。なお、後述する反射膜８４ｂ，８４ｃ
も同様である。

【００３６】スライダ７０には、その底面に正圧発生溝
部７０ａと負圧発生溝部７０ｂが形成されている。溝部
７０ａ，７０ｂの形状や深さの関係は図２、図３に示し
た第１実施形態と同様である。従って、それらの作用効
果も第１実施形態と同様である。

【００３７】ところで、本第６実施形態において、ミラ
ー１１で反射されたレーザ光ＬＢは第１面７３ａの周辺
輪帯部分から固浸ミラー７３に入射し、反射膜７４ｂ，
７４ａで反射し、第２面７３ｂの面頂点部に集光して近
接場光として浸み出る。近接場光のスポット径は前記固
浸レンズ１３等と同様に極めて小さく、高密度での記録
が可能となる。また、固浸ミラー７３を用いると、前記
集光レンズ１２が必要なくなるため、光ヘッド２が軽量
化され、浮上安定性が良好である。

【００３８】（第６実施形態の変形例、図１８参照）こ
の変形例は、基本的には前記第６実施形態と同じ構成の
光ヘッドであり、異なるのは、図１８に示すように、固
浸ミラー７３の第２面７３ｂに成膜した反射膜７４ｂの
面頂点に例えば径２００μｍの微小開口７５を形成した
点にある。このように微小開口７５を形成することによ
り、近接場光のスポット径を小さくすることができ、よ
り高密度な記録が可能となる。

【００３９】（第７実施形態、図１９参照）本第７実施
形態は、スライダ８０に固浸ミラー８３を搭載し、光フ
ァイバ８５から光ビームＬＢを固浸ミラー８３に入射す
るようにした光ヘッド２である。固浸ミラー８３は、高
屈折率物質からなり、第１面８３ａ、第２面８３ｂ、第
３面８３ｃによって構成されている。第１面８３ａと第
３面８３ｃは平面である。第２面は回転放物面又は回転
楕円面とされ、反射膜８４ｂが成膜されている。光ファ
イバ８５はコア８６とクラッド８７からなる周知のもの
で、先端が固浸ミラー８３の第１面８３ａの凹部に接合
され、図示しない後端からレーザ光ＬＢが入射される。

【００４０】スライダ８０には、その底面に正圧発生溝
部８０ａと負圧発生溝部８０ｂが形成されている。溝部
８０ａ，８０ｂの形状や深さの関係は図２、図３に示し
た第１実施形態と同様である。従って、それらの作用効
果も第１実施形態と同様である。

【００４１】ところで、本第７実施形態において、第１
面８３ａから入射されたレーザ光ＬＢは反射膜８４ｂで
反射し、第３面８３ｃ上に集光して近接場光として浸み
出る。固浸ミラー８３を使用する利点は前記第６実施形
態で説明したとおりである。

【００４２】（第７実施形態の変形例、図２０参照）こ
の変形例は、基本的には前記第７実施形態と同じ構成の
光ヘッドであり、異なるのは、図２０に示すように、固
浸ミラー８３の第３面８３ｃに成膜した反射膜８４ｃの
集光点に例えば径２００μｍの微小開口８９を形成した
点にある。このように微小開口８９を形成することによ
り、近接場光のスポット径を小さくすることができ、よ
り高密度な記録が可能となる。

【００４３】（他の実施形態）なお、本発明に係る光ヘ
ッドは前記実施形態に限定するものではなく、その要旨
の範囲内で種々に変更することができる。

【００４４】特に、集光レンズの形状やスライダの構成
は任意である。また、近接場光を発生させる手段として
は、前述した固浸レンズ１３，２３，３３、固浸ミラー
７３，８３、微小開口１５，４２，６４，７５，８９に
限らず、種々のものを使用することができる。また、ミ
ラーの底面に溝部を形成する際には、通常より厚めに反
射膜を成膜し、膜厚内で溝を形成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である光ヘッドを備えた
情報記録再生装置を示す概略平面図。

【図２】図１に示した光ヘッドを示す断面図。

【図３】図２に示した光ヘッドを構成するスライダを示
す斜視図。

【図４】スライダの一変形例を示す斜視図。

【図５】固浸レンズの一変形例を示す断面図。

【図６】本発明の第２実施形態である光ヘッドを示す断
面図。

【図７】図６に示した光ヘッドを示す底面図。

【図８】図７の（Ａ）−（Ａ）、（Ｂ）−（Ｂ）、
（Ｃ）−（Ｃ）断面図。

【図９】本発明の第３実施形態である光ヘッドを示す底
面図。

【図１０】図９の（Ａ）−（Ａ）、（Ｂ）−（Ｂ）、
（Ｃ）−（Ｃ）断面図。

【図１１】本発明の第４実施形態である光ヘッドを示す
断面図。

【図１２】図１１に示した光ヘッドを示す底面図。

【図１３】図１２の（Ａ）−（Ａ）、（Ｂ）−（Ｂ）、
（Ｃ）−（Ｃ）断面図。

【図１４】本発明の第５実施形態である光ヘッドを示す
断面図。

【図１５】図１４に示した光ヘッドを示す底面図。

【図１６】図１５の（Ａ）−（Ａ）、（Ｂ）−（Ｂ）、
（Ｃ）−（Ｃ）断面図。

【図１７】本発明の第６実施形態である光ヘッドを示す
断面図。

【図１８】図１７に示した固浸ミラーの一変形例を示す
断面図。

【図１９】本発明の第７実施形態である光ヘッドを示す
断面図。

【図２０】図１９に示した固浸ミラーの一変形例を示す
断面図。

【符号の説明】

１…記録媒体２…光ヘッド１０，２０，３０，４０，５０，７０，８０…スライダ１０ａ，１０ａ’，２０ａ，３３ｂ，４０ａ，５０ａ，
７０ａ，８０ａ…正圧発生溝部１０ｂ，１０ｂ’，２３ｂ，３３ｃ，４０ｂ，５０ｂ，
７０ｂ，８０ｂ…負圧発生溝部１３，２３，３３，…固浸レンズ１５，４２，６４，７５，８９…微小開口７３，８３…固浸ミラーＡ…空気流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体の回転によって発生する空気流
で浮上する光ヘッドにおいて、前記空気流によって正圧
を発生させる第１の溝部と負圧を発生させる第２の溝部
を有することを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】前記第１及び第２の溝部を二つずつ以上
有することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項３】前記第１及び第２の溝部がスライダの底
面に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求
項２記載の光ヘッド。
【請求項４】前記第１の溝部がスライダの底面、前記
第２の溝部がレンズ又はミラーの底面にそれぞれ形成さ
れていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
光ヘッド。
【請求項５】前記第１及び第２の溝部がレンズ又はミ
ラーの底面に形成されていることを特徴とする請求項１
又は請求項２記載の光ヘッド。
【請求項６】空気流の流れに沿って、前記第１の溝部
が上流側に形成され、前記第２の溝部が下流側に形成さ
れていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項
３、請求項４又は請求項５記載の光ヘッド。
【請求項７】近接場光発生手段を備えたことを特徴と
する請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項
５又は請求項６記載の光ヘッド。
【請求項８】前記近接場光発生手段は固浸レンズであ
ることを特徴とする請求項７記載の光ヘッド。
【請求項９】前記固浸レンズは微小開口を有すること
を特徴とする請求項８記載の光ヘッド。
【請求項１０】前記近接場光発生手段は微小開口であ
ることを特徴とする請求項７記載の光ヘッド。
【請求項１１】前記近接場光発生手段は微小開口を有
する光ファイバプローブであることを特徴とする請求項
７記載の光ヘッド。
【請求項１２】前記近接場光発生手段は固浸ミラーで
あることを特徴とする請求項７記載の光ヘッド。
【請求項１３】前記固浸ミラーは微小開口を有するこ
とを特徴とする請求項１２記載の光ヘッド。