JP2001043550A - 光ヘッド装置 - Google Patents

光ヘッド装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズ、折り返しミラーが不要で、色収
差やフォーカシングの補正の必要がなく、小型、軽量、
かつ、組立ての容易な光ヘッドを得る。 【解決手段】 平面状の第１の反射面１２と、回転楕円
面からなる第２の反射面１３とを有する高屈折率物質か
らなる光学素子１１及び光ファイバ２１から構成した光
ヘッド装置。第１の反射面１２の中心には光透過用の開
口１６が形成され、第２の反射面１３の中心には光ファ
イバ２１の点Ａから放射された拡散光が透過する凹状球
面部１４が形成されている。点Ａ，Ｂは光学的に共役関
係にある。点Ａから放射された拡散光は凹状球面部１４
を透過して光学素子１１に入射し、反射面１２，１３で
反射した後開口１６に集光して外部に出射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ヘッド装置、特
に、高密度光メモリ（記録／再生）に用いられる光ヘッ
ド装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】近年、光学的に情報を記録／再生する光
メモリの分野においては、コンピュータの高速化やマル
チメディアの発達に伴い、より大容量の情報を記録でき
る、即ち、記録密度の著しく向上した光ヘッド装置が望
まれ、近接場光記録技術が提案されている。レーザ光を
用いた従来の光メモリにおいては、記録密度は光の回折
限界で上限が決まり、光の波長程度（３００ｎｍ程度）
のマークしか記録／再生ができなかった。
【０００３】近年提案されている近接場光を用いた光メ
モリでは、光の波長以下の微小開口を有するプローブや
ＳＩＬ（Solid Immersion Lens、固浸レンズ）を用い
て光の波長以下のサイズの微小な光スポットを形成し、
光ヘッドと記録媒体との間隔を数１０ｎｍまで近づけて
記録／読取りを行うことで、光の回折限界を超えて２０
０ｎｍ以下の小さなマークを信号として書き込み、読み
取ることが可能である。
【０００４】
【従来の技術と課題】ところで、前記近接場光記録技術
において、微小な光スポットを得るためには、なるべく
高い開口数ＮＡで光を回折限界まで集光することが好ま
しい。そのため、従来では高屈折率物質からなるＳＩＬ
に対物レンズを用いて収束光を導く方法が提案されてい
る（米国特許第５，１２５，７５０号明細書参照）。
【０００５】しかし、ＳＩＬを用いた従来の光ヘッド装
置では、レーザ光を平行光としてミラーで折り返し、対
物レンズで集光してＳＩＬに入射させるため、ミラーや
対物レンズ等の光学部品が必要で、光ヘッドの大型化、
重量化は避けられないという問題点を有していた。
【０００６】最近では、ＳＩＬに代えてＳＩＭ（Solid
Immersion Mirror、固浸ミラー）を用いることが提案
されている（ＯＤＦ’98,Tokyo June 16,1998、p59−
62に掲載論文参照）。このＳＩＭは高屈折率物質中で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、対物レンズが不要である。しかし、平行光と
したレーザ光を折り返すミラーは必要であり、小型、軽
量の光ヘッドとしては完全なものではない。また、ＳＩ
Ｍ、光源、ミラー等の光学部品を組み立てるため、光軸
調整やピント調整が煩雑でもある。さらに、光の屈折が
行われるために色収差が発生したり、温度変化で焦点距
離が変化するといった問題点も有している。
【０００７】そこで、本発明の目的は、対物レンズ、折
り返しミラー、フォーカシング補正機構が不要で、色収
差の補正の必要がなく、小型、軽量、かつ、組立ての容
易な光ヘッド装置を提供することにある。
【０００８】
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る光ヘッド装置は、中心部に光透過部を
有する平面状の第１の反射面と、前記光透過部に光を集
光させる回転楕円面からなる第２の反射面と、該第２の
反射面の中心部に位置する光を透過させる凹状の球面部
とを備えた光学素子と、該光学素子の凹状球面部の中心
点から拡散光を放射する光源部とを備えている。
【０００９】以上の構成からなる光ヘッド装置におい
て、光源部から放射された拡散光は凹状球面部を透過し
て光学素子に入射し、第１の反射面で反射し、さらに第
２の反射面で反射し、第１の反射面の中心部に形成され
て光透過部に集光され、光学素子の外部に出射する。
【００１０】点光源は、光ファイバ、ライトガイド、光
導波路あるいはレーザダイオード等の１点から拡散光を
放射するものが用いられ、対物レンズや折り返しミラー
等は不要であり、小型、軽量の光ヘッド装置とすること
ができる。しかも、光路は一つの光学素子で構成される
ため、複雑な光軸調整、ピント調整も不要となる。ま
た、光源部から放射された光は凹状球面部を透過して光
学素子に入射し、レンズによる光の屈折が生じないた
め、色収差が発生することはなく、広い波長範囲の光を
使用することができる。さらに、温度変化が生じても、
素子が相似的に変化するため、焦点距離が変動すること
はなく、フォーカシング補正機構も不要となる。
【００１１】特に、本発明にあっては、光学素子を高屈
折率物質で構成し、第１の反射面に形成した光透過部の
開口径を光の波長以下に設定すれば、該光透過部から近
接場光を浸み出させることができ、高密度光メモリに好
適な光ヘッド装置とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ヘッド装置
の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１３】（第１実施形態、図１参照）図１におい
て、本発明の第１実施形態である光ヘッド装置１０Ａ
は、光学素子１１と、光ファイバ２１と、これらを保持
する保持部材２２とで構成されている。光ファイバ２１
は、従来周知のコアとクラッドからなる光導体であり、
図示しない終端部に接続された光源からの光を先端のＡ
点から拡散光として放射する。
【００１４】光学素子１１は、高屈折率物質（好ましく
は、屈折率が１．６以上）、例えば、屈折率１．８３３
７５のガラス材ＳＦ５７からなり、平面状の第１の反射
面１２と、回転楕円面からなる第２の反射面１３と、該
第２の反射面１３の中心部に位置する凹状の球面部１４
とからなる。
【００１５】第１の反射面１２は半径０．５ｍｍの円形
をなし、アルミニウム膜１５が成膜され、その中心部は
半径０．０５ｍｍの開口１６とされている。第２の反射
面１３にもアルミニウム膜１７が成膜されている。凹状
球面部１４は前記光ファイバ２１の放射点Ａを中心とす
る半径０．１ｍｍの球面に形成されている。第２の反射
面１３は第１の反射面１２の中心点Ｂと放射点Ａを焦点
とする回転楕円面であり、放射点Ａと中心点Ｂとは光学
的に共役関係にある。
【００１６】以上の構成において、光ファイバ２１の点
Ａから放射された拡散光は凹状球面部１４を透過して光
学素子１１に入射し、第１の反射面１２で反射し、さら
に第２の反射面１３で反射し、第１の反射面１２の中心
点Ｂに集光され、開口１６から外部に出射する。なお、
開口１６を半径１００ｎｍ程度の微小開口とすれば、該
開口１６から近接場光が浸み出ることになる。
【００１７】以上の如く、本第１実施形態にあっては、
光ファイバ２１から光学素子１１へ屈折することなく導
入された拡散光が光学素子１１の内面で２回反射され、
開口１６から出射する。従って、対物レンズや折り返し
ミラーの不要なシンプルな構成の光ヘッド装置とするこ
とができる。しかも、光の屈折がないので色収差を補正
する必要がなく、複雑な光軸調整やピント調整も不要で
ある。また、温度変化を生じても光学素子１１が相似的
に変化するだけであり、フォーカシングの補正も不要と
なる。
【００１８】（第２実施形態、図２参照）図２におい
て、本発明の第２実施形態である光ヘッド装置１０Ｂ
は、前述した光学素子１１と、光ファイバ２１と、光学
素子１１を保持する保持部材２２と、光ファイバ２１を
保持すると共に平面状の反射面２５を有する保持部材２
３とで構成されている。光ファイバ２１は、保持部材２
３の断面Ｖ字形状の溝部２４に固定されている。
【００１９】光学素子１１は、屈折率１．８０５１８の
ガラス材ＳＦ６からなり、それ以外の構成は前記第１実
施形態に示したものと同様である。光ファイバ２１の点
Ａから放射された拡散光は保持部材２３の反射面２５で
反射されて凹状球面部１４から光学素子１１に入射す
る。図２における点Ａ’は点Ａの反射面２５における鏡
像点であり、凹状球面部１４は点Ａ’を中心とする半径
０．２ｍｍの球面に形成されている。
【００２０】以上の如く、反射面２５で反射された拡散
光は凹状球面部１４を透過して光学素子１１に入射す
る。そして、反射面１２，１３で反射し、第１の反射面
１２の中心点Ｂに集光され、開口１６から外部に出射す
ることは前記第１実施形態と同様である。また、開口１
６を半径１００ｎｍ程度の微小開口とすれば、該開口１
６から近接場光が浸み出ることになる。
【００２１】本第２実施形態の作用効果も前記第１実施
形態と同様である。また、第２実施形態にあっては、保
持部材２３を光ファイバ２１と一体的に保持部材２２に
対して矢印Ｘ方向に移動させることで光軸を調整するこ
とができ、光ファイバ２１を単独で保持部材２２，２３
に対して矢印Ｘ方向に移動させることでフォーカシング
を調整することができる。
【００２２】（第３実施形態、図３参照）図３におい
て、本発明の第３実施形態である光ヘッド装置１０Ｃ
は、前述した光学素子１１と、点光源としてのレーザダ
イオード２６と、光学素子１１及びレーザダイオード２
６を保持する保持部材２２とで構成されている。
【００２３】光学素子１１は、屈折率１．７２０００の
ガラス材ＬａＫ１０からなり、それ以外の構成は数値を
含めて前記第１実施形態に示したものと同様である。凹
状球面部１４はレーザダイオード２６の発光点Ａを中心
とした球面に形成され、その寸法は半径０．１ｍｍであ
る。
【００２４】レーザダイオード２６の点Ａから放射され
た拡散光は凹状球面部１４を透過して光学素子１１に入
射する。そして、反射面１２，１３で反射し、第１の反
射面１２の中心点Ｂに集光され、開口１６から外部に出
射することは前記第１、第２実施形態と同様である。ま
た、開口１６を半径１００ｎｍ程度の微小開口とすれ
ば、該開口１６から近接場光が浸み出ることになる。本
第３実施形態の作用効果も前記第１、第２実施形態と同
様である。
【００２５】（製造方法、図４参照）次に、前記光ヘッ
ド装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの製造方法、特に、光学
素子１１への成膜方法について説明する。
【００２６】まず、ガラスモールド法によって回転楕円
面、平面及び球面部１４を有する光学素子１１を成形す
る（図４（Ａ）参照）。
【００２７】次に、球面部１４にプラスチック球３１を
載せてマスキングした状態で、回転楕円面にアルミニウ
ム膜１７をスパッタリング法等で成膜し、第２の反射面
１３とする（図４（Ｂ）参照）。その後、平面にアルミ
ニウム膜１５をスパッタリング法等で成膜し、第１の反
射面１２とし（図４（Ｃ）参照）、該アルミニウム膜１
５の中心部をフォトリソグラフィ法等で部分的に除去し
て開口１６を形成する（図４（Ｄ）参照）。
【００２８】（他の実施形態）なお、本発明に係る光ヘ
ッド装置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。
【００２９】特に、光学素子の材料や、反射膜の材料、
成膜方法、あるいは開口の大きさやその形成方法、さら
に光源部の種類は任意である。また、光の出射部である
開口は円形のみならず、スリット形状であってもよい。
【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装置の要
部を示す断面図。
【図２】本発明の第２実施形態である光ヘッド装置の要
部を示す断面図。
【図３】本発明の第３実施形態である光ヘッド装置の要
部を示す断面図。
【図４】前記光ヘッド装置の製作プロセスを示す説明
図。
【符号の説明】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…光ヘッド装置 １１…光学素子 １２…第１の反射面 １３…第２の反射面 １４…凹状球面部 １６…開口 ２１…光ファイバ ２６…レーザダイオード

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中心部に光透過部を有する平面状の第１
    の反射面と、前記光透過部に光を集光させる回転楕円面
    からなる第２の反射面と、該第２の反射面の中心部に位
    置する光を透過させる凹状の球面部とを備えた光学素子
    と、 前記光学素子の凹状球面部の中心点から拡散光を放射す
    る光源部と、 を備えたことを特徴とする光ヘッド装置。
  2. 【請求項２】 前記光学素子は高屈折率物質からなり、
    前記光透過部の開口径は光の波長以下であることを特徴
    とする請求項１記載の光ヘッド装置。
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