JP2001056948A

JP2001056948A - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JP2001056948A
Application number: JP11228199A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Ogura; 和幸小椋
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-27

Abstract

(57)【要約】【課題】空気浮上方式のスライダに搭載された近接場
光発生手段の破損を防止でき、近接場光発生手段と記録
媒体との距離を浮上した状態で調整可能な光ヘッド装置
を得る。【解決課題】記録媒体１に対して浮上可能なスライダ
２０に光ファイバプローブ２６を圧電アクチュエータ３
０を介して搭載した光ヘッド装置。アクチュエータ３０
は印加電圧に応じてその内周部が変位し、これに応じて
プローブ２６もスライダ２０との相対的な位置関係が変
位し、微小開口２６ａと記録媒体１との距離が調整され
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、光ヘッド装置、詳
しくは、高密度光メモリの分野で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って、より高密度に情報を記録／
再生できる、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、記録密度は光
の回折限界で上限が決まり、光の波長程度（数１００ｎ
ｍ）のマークしか記録／再生できなかった。

【０００３】近年提案されている近接場光現象を利用し
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）等を用
い、記録媒体（光ディスク）に対して光ヘッドを微小間
隔に近接させて記録／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という微小なマークを信
号として書き込み、再生することが可能である。

【０００４】近接場光を得るための手段としては、全反
射を用いる方法、微小開口を用いる方法、金属の表面プ
ラズモンを用いる方法などが知られている。微小開口を
用いた近接場光発生手段としては、光ファイバの先端を
先鋭化加工したプローブを用いる方法が一般的である。
このプローブは小さなスポットサイズの近接場光を得る
ための微小開口を比較的再現性よく作製することができ
る。

【０００５】

【従来の技術と課題】ところで、近接場光が到達するの
は、微小開口から開口半径程度の領域までであり、微小
開口を記録媒体に対して数１０ｎｍないしそれ以下の距
離に制御する必要がある。この距離制御方式としては、
従来、トンネル電流を用いる方式、シェアフォースを用
いる方式、原子間力を用いる方式などが知られている。
しかし、これらの方式では距離制御帯域が狭かったり、
高速での記録／再生が困難であるといった問題点を有し
ている。

【０００６】一方、磁気ディスク装置では空気膜潤滑を
利用した空気浮上方式が広く用いられている。この方式
は光ヘッドを記録媒体に対して数１０ｎｍ程度に浮上さ
せて高速での記録／再生が可能であり、近接場光を利用
した光ヘッド装置に有望である。空気浮上式スライダに
近接場光発生用のプローブを搭載した先行文献として
は、特開平９−３５３１８号公報、特開平９−１９８８
３０号公報を挙げることができる。

【０００７】空気浮上方式において、一般的に、記録媒
体が回転を停止しているとき（装置がオフ状態）、スラ
イダは記録媒体に接触しており、装置がオンされて記録
媒体が回転を開始すると、該回転に伴って生じる空気流
でスライダが浮上する。このような方式では、記録媒体
の回転開始からスライダが浮上するまでの加速期間、及
び装置がオフされて記録媒体の回転が停止するまでの減
速期間、スライダは記録媒体上を摺動することになる。

【０００８】この摺動時にスライダと記録媒体との間に
摩擦力が発生し、プローブが破損するおそれがある。前
述のように、プローブの微小開口と記録媒体との距離は
数１０ｎｍないしそれ以下であり、このように浮上量を
小さく制御する場合には、加速期間及び減速期間中にス
ライダと記録媒体とが接触摺動する時間が長くなり、プ
ローブ破損の危険性が高くなる。

【０００９】また、ＣＡＶ（ＣｏｎｓｔａｎｔＡｎｇ
ｕｌａｒＶｅｌｏｃｉｔｙ）方式においては、記録媒
体の回転周速度は内周部分から外周部分に向かって大き
くなる。このため、スライダが内周部分を走行している
ときに目標とする浮上量が達成されるように調整する
と、外周部分では目標値よりも大きく浮上することにな
り、即ち、微小開口と記録媒体との距離が近接場光が到
達できる領域よりも大きくなってしまうおそれが生じ
る。

【００１０】そこで、本発明の目的は、空気浮上方式の
スライダに搭載された近接場光発生手段の破損を防止で
き、近接場光発生手段と記録媒体との距離を浮上した状
態で調整可能な光ヘッド装置を提供することにある。

【００１１】

【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、記録媒体に対して浮
上可能なスライダと、このスライダに搭載された近接場
光発生手段と、近接場光発生手段をその先端が記録媒体
との距離を変更可能なように前記スライダに対して変位
可能に保持する保持手段とを備えている。

【００１２】以上の構成からなる光ヘッド装置におい
て、近接場光発生手段は浮上スライダに対して相対的な
位置関係を変位可能であり、この変位によって記録媒体
との距離が変更される。例えば、記録媒体の回転停止中
又は回転の加速・減速時において近接場光発生手段はス
ライダ内に収容されるように変位する。あるいは、記録
媒体に情報を記録するとき又は情報を再生するとき、近
接場光発生手段はその先端が記録媒体に対して近接場光
の到達領域内に位置するように変位する。このような制
御によって近接場光発生手段と記録媒体との距離が適切
に調整され、近接場光発生手段の破損を防止することが
できる。さらに、走行位置によるスライダの浮上量の差
による距離変動を補正し、近接場光発生手段と記録媒体
との距離を常時ほぼ一定に維持することができる。

【００１３】本発明は、光ファイバプローブの先端に設
けた微小開口からなる近接場光発生手段を使用する場合
に最適である。また、保持手段としては圧電アクチュエ
ータを微小な変位駆動のために好適に用いることができ
る。

【００１４】

【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。

【００１５】（光ヘッド装置及びスライダの構成、図
１、図２参照）本発明の一実施形態である光ヘッド装置
１０の概略構成を図１に示す。この装置１０は、矢印ａ
方向に所定の回転数で回転駆動される記録媒体１にアク
セス可能としたもので、回転支軸１１を支点として矢印
ｂ方向に揺動（トラッキング）可能な支持アーム１２の
先端に光ヘッド１５が取り付けられている。

【００１６】記録媒体１は、図２に示すように、基板２
上に反射層３及び記録層４を設けたものである。記録層
４は相変化記録材料、光磁気記録材料あるいはフォトク
ロミック材料などが用いられている。

【００１７】光ヘッド１５はスライダ２０に光ファイバ
２５の先端部（プローブ）２６を搭載したものである。
光ファイバ２５にはレーザ光源１９から出射されたレー
ザ光が導入され、プローブ２６の先端から近接場光が浸
み出す。なお、プローブ２６へのレーザ光の導入は任意
の導波手段を用いることができる。

【００１８】スライダ２０は、図２に示すように、記録
媒体１が矢印ａ方向に回転するときに発生する空気流が
滑面２１に押上げ力として作用することで記録媒体１上
から浮上する。また、スライダ２０には図示しないサス
ペンションのばね圧が下方に作用しており、スライダ２
０はこのばね圧と前記空気流の押上げ力が釣り合う高さ
に浮上する。

【００１９】（プローブの構成、図３参照）光ファイバ
プローブ２６は、図３に示すように、コア２７とクラッ
ド２８とからなり、コア２７の先端部を先鋭化加工した
後、アルミニウムなどを蒸着して遮光膜２９を形成し、
先鋭化部分の遮光膜をエッチングなどで除去することに
よって微小開口２６ａを形成したものである。光ファイ
バ２５に導入されたレーザ光はこの微小開口２６ａから
近接場光として浸み出す。本実施形態において、開口２
６ａの直径は約１００ｎｍとされている。

【００２０】（プローブの保持手段、図２、図４参照）
前記プローブ２６はスライダ２０の凹部２２に圧電アク
チュエータ３０によって保持され、圧電アクチュエータ
３０に所定の電圧を印加することで矢印Ｚ方向に変位可
能である。

【００２１】圧電アクチュエータ３０は、図４に示すよ
うに、ドーナツ状をなし、２枚の圧電セラミック板３
１，３１の間に弾性シム３２を挟着したバイモルフ構造
とされている。また、プローブ２６は接着剤３５にて圧
電アクチュエータ３０の内周面に固定されている。この
接着剤３５は圧電セラミック板３１，３１間の短絡を防
止するため、エポキシ系樹脂などの非導電性材料が用い
られている。

【００２２】（圧電アクチュエータの動作、図５参照）
図５に圧電アクチュエータ３０の動作に基づくプローブ
２６の変位状態を示す。

【００２３】アクチュエータ３０の外周部はスライダ２
０によって固定されており、内周部は自由端部であって
プローブ２６が取り付けられている。圧電セラミック板
３１，３１は矢印方向にそれぞれ分極されており、電極
３４，３４と弾性シム３２とに電圧Ｅ₁，Ｅ₂を印加する
ことで、内周部が印加電圧差にほぼ比例した変位を矢印
Ｚ方向に生じ、プローブ２６も同様に変位することにな
る。

【００２４】図５（Ａ）は印加電圧Ｅ₁，Ｅ₂の差が零の
場合を示し、アクチュエータ３０は平板状態を保ち、変
位量ｚも零である。図５（Ｂ）は印加電圧Ｅ₁，Ｅ₂に差
を付けた場合を示し、プローブ２６に変位量ｚが生じて
いる。

【００２５】図４に示すように、アクチュエータ３０の
全体の厚さｔを０．１ｍｍ、弾性シム３２の厚さｔｓを
０．０１ｍｍ、法線方向長さｌを１ｍｍ、等価圧電定数
を１２０×１０^-12ｍ／Ｖとすると、電位差Ｅ₂−Ｅ₁が
１０Ｖのとき、変位量ｚは約０．７９μｍになる。

【００２６】（プローブの変位制御、図６参照）ここ
で、前記圧電アクチュエータ３０の動作に基づくプロー
ブ２６の変位制御について説明する。

【００２７】図６（Ａ）は装置がオフ状態のときを示
し、記録媒体１は回転を停止している。このとき、スラ
イダ２０の滑面２１は記録媒体１上に接触している。装
置がオンされると、記録媒体１は回転を開始し、該回転
に伴ってスライダ２０が浮上する。

【００２８】図６（Ｂ）は記録媒体１の加速時でスライ
ダ２０の浮上量ｈ₁が目標とする浮上量よりも小さいと
きであり、このとき前記アクチュエータ３０は駆動され
ることなく、プローブ２６はスライダ２０の凹部２２内
に収まり、微小開口２６ａと記録媒体１との距離ｈ₂は
浮上量ｈ₁よりも大きい。

【００２９】図６（Ｃ）はスライダ２０の浮上量ｈ₁が
目標とする浮上量になったときであり、このときは前記
アクチュエータ３０を駆動してプローブ２６をスライダ
２０から突出させ、微小開口２６ａと記録媒体１との距
離ｈ₂を浮上量ｈ₁よりも小さく制御する。本実施形態に
おいて、目標とするスライダ２０の浮上量は約５００ｎ
ｍであり、アクチュエータ３０に約５．５Ｖの電圧を印
加することで、微小開口２６ａと記録媒体１との距離ｈ
₂を約５０ｎｍに制御する。

【００３０】装置がオフされて記録媒体１が減速を開始
すると、前記加速時と同様にアクチュエータ３０を非駆
動状態とし、プローブ２６をスライダ２０内に収める。

【００３１】また、ＣＡＶ（ＣｏｎｓｔａｎｔＡｎｇ
ｕｌａｒＶｅｌｏｃｉｔｙ）方式においては、スライ
ダ２０の浮上量が記録媒体１の内周部分を走行する際に
は目標量を維持していても、外周部分を走行する際には
目標量以上に浮上する。内周部分と外周部分との浮上量
の差は、滑面２１の形状やサスペンションのばね圧など
にも影響されて一義的には決まらないが、本実施形態で
は最内周と最外周とで浮上量に約１００ｎｍの差が認め
られた。これを補正して距離ｈ₂を所定の値に維持する
には、内周部分でのアクチュエータ３０への印加電圧を
前述のとおり約５．５Ｖとすると、外周部分では約６．
６Ｖに設定すればよい。

【００３２】また、記録媒体１の半径方向のそれぞれの
位置でのスライダ２０の浮上量及びそれに対応するプロ
ーブ２６の突出量を予め検出／計算しておき、トラッキ
ング位置信号（図１に示した支持アーム１２の揺動角度
検出信号）に基づいて所定の電圧をアクチュエータ３０
に印加するようにフィードバック制御すれば、距離ｈ ₂
を全てのトラッキング位置においてほぼ一定とすること
ができる。

【００３３】さらに、スライダ２０の浮上量を常時検出
し、アクチュエータ３０の駆動にフィードバック制御し
ても、距離ｈ₂を常時補正して一定値に維持することが
できる。

【００３４】（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。

【００３５】特に、近接場光発生手段としては前記光フ
ァイバプローブに限らず、高屈折率物質に微小開口を形
成したものや固浸レンズなどを使用してもよい。また、
光ヘッドの基本的な構造や、近接場光発生手段を変位可
能に保持する構成は任意である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である光ヘッド装置を示す
概略平面図。

【図２】前記光ヘッド装置の要部を示す断面図。

【図３】前記光ヘッド装置に搭載されている光ファイバ
プローブの断面図。

【図４】前記光ファイバプローブの保持手段を示す斜視
図。

【図５】前記保持手段による光ファイバプローブの変位
を示す説明図。

【図６】スライダの浮上状態と光ファイバプローブの変
位との関係を示す説明図。

【符号の説明】

１…記録媒体１０…光ヘッド装置２０…スライダ２６…プローブ２６ａ…微小開口３０…圧電アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体に対して浮上可能なスライダ
と、前記スライダに搭載された近接場光発生手段と、前記近接場光発生手段をその先端が記録媒体との距離を
変更可能なように前記スライダに対して変位可能に保持
する保持手段と、を備えたことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】前記近接場光発生手段が微小開口からな
ることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
【請求項３】前記微小開口は光ファイバプローブの先
端に設けられていることを特徴とする請求項２記載の光
ヘッド装置。
【請求項４】前記保持手段は圧電アクチュエータであ
ることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記
載の光ヘッド装置。
【請求項５】前記保持手段は、少なくとも記録媒体の
回転停止中又は回転の加速・減速時には、前記近接場光
発生手段が前記スライダ内に収容されるように変位させ
ることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は
請求項４記載の光ヘッド装置。
【請求項６】前記保持手段は、少なくとも記録媒体に
情報を記録するとき又は情報を再生するときには、前記
近接場光発生手段の先端が記録媒体に対して近接場光の
到達領域内に位置するように変位させることを特徴とす
る請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項
５記載の光ヘッド装置。
【請求項７】前記保持手段は、前記スライダが記録媒
体の内周部上を走行するときよりも外周部上を走行する
ときのほうが、前記近接場光発生手段を記録媒体に近づ
ける方向に変位させ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、請求項５又は請求項６記載
の光ヘッド装置。