JP2001236685A

JP2001236685A - 光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2001236685A
Application number: JP2000376777A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Kamiyanagi; 喜一上柳
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】光利用効率が高く、記録媒体の高密度、高速
の記録・再生を図ることができ、誤記録あるいは誤再生
の防止が可能な光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装
置、および光ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】透明集光用媒体６の入射面６ａに収束光
２ｃが入射すると、その屈折光２ｄは被集光面６ｂに集
光して光スポット９を形成する。この光スポット９の被
集光面６ｂの外表面に形成された開口７ａには、近接場
光が染み出しており、それが微小金属体８により散乱さ
れる。また、微小金属体８おいてもレーザ光照射により
プラズモン共鳴が発生し、そこから近接場光１０が滲み
出す。これらの近接場光１０は、ディスク１２の記録媒
体１２１中に伝播光となって入射し、この光によって記
録媒体１２１への記録がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ヘッド、光磁気
ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法に関
し、特に、光利用効率が高く、記録媒体の高密度、高速
の記録・再生を図ることができ、誤記録あるいは誤再生
の防止が可能な光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装
置、および光ヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光と磁界によって記録する光磁気
ディスクあるいは磁気ディスクや、光のみによって記録
する光ディスクの高記録密度化を図るため、記録あるい
は再生に使用する近接場光の微小化が検討されている。

【０００３】この微小化された近接場光を用いた従来の
ディスク装置として、例えば、ＵＳＰ５，８８３，８７
２および特開平１１−１７６００７号公報、および文献
「アプライドフィジックスレター(Applied Physics Let
ters)Ｖｏｌ．６５（６）、１９９４、Ｐ．６５８」に
示されるものがある。

【０００４】図２０は、上記ＵＳＰ５，８８３，８７２
および特開平１１−１７６００７号公報に示されたディ
スク装置を示す。このディスク装置１は、レーザ光を出
射するレーザ光源２と、レーザ光源２から出射されたレ
ーザ光を収束させる対物レンズ５と、対物レンズ５から
の収束光を集光して底面の被集光面６ｂに光スポット９
を形成するソリッドイマージョンレンズ(Solid Immersi
on Lens :ＳＩＬ)６と、ＳＩＬ６の被集光面６ｂの表面
に設けられ、光スポット９より小さいサイズの微小開口
７ａを有する遮光体７と、微小開口７ａを介してディス
ク１２に照射された光による反射光とレーザ光源２から
の出射光とを分離するビームスプリッタ１３と、ビーム
スプリッタ１３によって分離された反射光を検出する光
検出器１５とを有する。この開口７ａは、遮光体７をＳ
ＩＬ６の被集光面６ｂの表面全体に被着した後、収束オ
ンビーム（Focused lon Beam）法を用いてミリングする
ことにより形成されている。このように構成されたディ
スク装置１において、レーザ光源２から出射されたレー
ザ光は、対物レンズ５により収束され、ＳＩＬ６の被集
光面６ｂに集光する。この開口７ａのサイズは、光スポ
ット９のサイズよりも十分小さいので、この開口７ａか
らは、伝播光は殆ど放出されず、被集光面６ｂの開口７
ａ部表面には、近接場光１０が漏れ出すのみとなる。こ
の近接場光１０にディスク１２の記録層を近付けると、
この近接場光１０は伝播光となって記録層に伝播し、情
報の記録および再生が行われる。近接場光１０のサイズ
は、開口７ａのサイズで決まるので、ＳＩＬ６のみの場
合に比べて数分の一以下と言った微小なサイズの記録・
再生光が得られ、これを記録に使用することにより記録
密度を上げることが可能となる。

【０００５】図２１は、上記文献に示された近接場光顕
微鏡を示す。この近接場光顕微鏡８０は、プラズモン共
鳴により光強度を増大した近接場光を微小物体の観測に
用いたものであり、青色レーザ光８３ａを斜方向に出射
するアルゴンイオンレーザ８３と、アルゴンイオンレー
ザ８３から出射された青色レーザ光８３ａを底面の被集
光面８１ａの中心部に集光する半球形レンズ（ＳＩＬ）
８１と、半球形レンズ８１の平面部表面８１ａの中心部
に被着された３０ｎｍ径のＡｇからなる微小金属球８２
と、光ディスク１２５からの反射光８７を対物レンズ８
８を介して検出するフォトマルチプライア（ＰＭ）８９
とを有する。このように構成された近接場光顕微鏡８０
において、アルゴンイオンレーザ８３からの青色レーザ
光８３ａを半球形レンズ８１の平面部表面８１ｂにおい
て全反射するように斜方向から半球形レンズ８１の半球
状の入射面８１ａに入射させ、微小金属球８２の位置に
集光して照射し、それによって微小金属球８２にプラズ
モン共鳴を生じさせ、そこから発生する近接場光８４を
光ディスク１２５の記録膜８６に入射させる。そして、
記録膜８６からの反射光８７を半球形レンズ８０上の対
物レンズ８８によりＰＭ８９に集光し、検出する。ま
た、光ディスク１２５をピエゾ素子でＸ−Ｙ方向に走査
し、それと同期してＰＭ８９の出力信号をモニタテレビ
（図示せず）の輝度信号に入力することにより、記録膜
８６の記録マークの画像表示を行っている。この装置
は、近接場光顕微鏡であるが、光記録に使用することも
可能である。半球形レンズ８１のみの場合に比べて数分
の一以下の微小サイズの近接場光８４が得られ、これを
記録に使用することにより記録密度を上げることが可能
となる。また、励起されたプラズモンから近接場光を効
率よく発生する方式として、例えば、文献「Ｔ．Ｍａｔ
ｕｍｏｔｏ，ｅｔａｌ．，Ｔｈｅ６ｔｈｌｎｔ．Ｃ
ｏｎｆ．ｏｎＮｅａｒＦｉｅｌｄＯｐｔｉｃｓ
ａｎｄＲｅｌａｔｅｄＴｅｃｈｓ．（２０００）、
Ｎｏ．Ｍｏ０１３」に示されたシミュレーション結果が
ある。図２２は、その文献に示された方式を示す。この
方式は、２個の微小金属体９１，９１’を対峙させた構
造を有し、両者の先端部９１ａ，９１ａ’およびギャッ
プ９２の幅は、２０ｎｍ程度と入射光９３ａのスポット
９３ｂ径よりも大幅に小さく形成されている。また、入
射光の偏光方向９４は、ギャップ９２を横切る方向に整
えられている。このような構造により、微小金属体９
１，９１’で励起されるプラズモンは、偏光方向９４に
振動し、その先端部９１ａ，９１ａ’に発生する電荷の
極性が逆となるため、両者間でダイポールが形成され、
効率よく近接場光を発生することが可能となる。また、
近接場光のサイズは、ギャップ９２と同程度となるた
め、強力で微細な近接場光を形成することが可能とな
る。しかし、シミュレーション結果では、ギャップ９２
部のみから光が放出され、このダイポールの形成によ
り、放射される光の強度は入射光の強度の２３００倍に
増強されたとある。また、マイクロ波を用いたダイポー
ルアンテナによる実験例（Ｒ．Ｄ．Ｇｒｏｂｅｒｅｔ
ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．７，
Ｎｏ．１１，（１９９７）ｐ．１３５４）でも、マイク
ロ波放射はアンテナのギャップ部のみに集中するとあ
る。これは、金属のアンテナの導電率が十分高いため、
このアンテナに強いダイポールが形成されるとともに、
アンテナが入射マイクロ波に対して強いシールド効果を
有するためである。しかし、可視光の場合（図２２）、
アンテナ、すなわち微小金属体９１，９１’の厚さは１
００ｎｍ程度かそれ以下と薄いため、実際には可視光の
波長での導電率を十分高く取ることができない。そのた
め、アンテナとしての増幅率、すなわちダイポールの強
度は入射光に対して十分なシールド効果を及ぼすには至
らず、かつ、入射光９３ａのスポット９３ｂ径は微小金
属体９１，９１’に比べて大幅に大きいため、入射光９
３ａの大半は、微小金属体９１，９１’とカップルせず
に透過される。従って、このような構成により発生し
た、強力で微細な近接場光を、光記録に使用することを
想定した場合、この入射光９３ａの透過した部分９３ｃ
が、記録媒体を照射するため、それによって記録媒体が
熱記録され、微細な記録マークを形成することができな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２０に示さ
れた従来のディスク装置によると、記録・再生に寄与す
る光は、微小開口７ａから染み出す近接場光１０のみで
あり、被集光面６ｂに集光されたレーザ光の大半は反射
される。遮光体７がレーザ光を十分遮光するためには、
通常数十ｎｍの厚さが必要である。近接場光の染み出し
長さは、一般に開口径と同程度であり、従って開口７ａ
の径を５０ｎｍ程度に絞ると、開口７ａの径と深さが同
程度となる。これらの理由から、ディスク１２の記録層
を開口７ａに近接させても、記録層に入射する近接場光
は被集光面６ｂに集光されたレーザ光に比べて僅かなも
のとなり、また、光利用効率が低く、記録・再生の転送
レートを上げられないという問題がある。特に再生時に
は、再びディスク１２からの反射光を微小開口７ａを通
して検出器１５に入射させる必要があが、反射光は等方
的に拡散するので広がり角が大きく、この微小開口７ａ
に戻る割合は低い。また、レーザ光の強度を上げると、
遮光体７で吸収されるレーザ光が増加し、遮光体７が加
熱・溶融することになり、結局は、高密度・高速の記録
再生は、達成できないという問題がある。

【０００７】また、図２１に示された従来の近接場光顕
微鏡を光ディスクの記録に利用しようとすると、以下の
ような問題がある。すなわち、本近接場光顕微鏡では、
プラズモン共鳴を生じさせるために、被集光面８１ｂに
おいて全反射させる必要から、レーザ光８３ａを斜めか
ら半球形レンズ８１に入射している。本従来例で得られ
たスポット径は１０μｍであり、微小金属体８２の径３
０ｎｍの３千倍以上である。この光スポットの微小金属
体８２を照射した部分の光のみがプラズモン励起に寄与
する訳であり、光利用効率はこの場合も極めて低い。従
って再生光の検出に大型のフォトマルが必要となるとい
う問題がある。また、上記被集光面８１ｂの光スポット
位置からは、近接場光が染み出しており、この光の方
が、微小金属体８２で励起されたプラズモンから発生す
る近接場光よりもはるかに強くなり、この光により誤っ
て記録ないし再生されるという問題がある。また、後藤
等（第７３回微小光学合同研究会資料第27頁〜第33頁）
は、面発光レーザの出力部先端に、直接テーパー導光部
と更にその先端に超微小の同軸型テーパー導波路を備え
た超微小開口を有する記録ヘッドを提案している。しか
しながら、同軸部分以前のテーパ面で全反射した成分だ
けが同軸部分の中心に到達し、それ以外はカットさせる
ことでビームを絞るように構成されているため、到達し
たビームの光量分布は、中心部自体の光量が少ないだけ
でなく、裾野の部分の光量はさらに弱く、ビーム径が必
然的に小さくなってしまう。従って、同軸部分にビーム
が入射する段になると、ほとんどは中心導体先端で蹴ら
れてしまい、残りの弱い光のみが周辺から漏れ出して伝
播光として用いられるに過ぎないため、転送レートを上
げるのは困難と推測される。

【０００８】従って、本発明の目的は、光利用効率が高
く、記録媒体の高密度、高速の記録・再生を図ることが
でき、誤記録あるいは誤再生の防止が可能な光ヘッド、
光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方
法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、上記目的
を達成するため、入射したレーザ光を集光して光スポッ
トが形成される被集光面を有する透明集光用媒体と、前
記透明集光用媒体の前記被集光面側の面に設けられ、前
記光スポットのサイズより小なる開口を前記光スポット
の形成位置に有する遮光体と、前記遮光体の前記開口の
中心に設けられ、前記開口より小なるサイズを有する微
小金属体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、透明集光用媒体の媒体側から集
光することにより、集光スポットは透明集光媒体の屈折
率の逆数に比例して微小化されるため、高効率で、か
つ、大気中での集光に比べて微小な光スポットが得られ
る。その集光されたレーザ光を微小金属体を中心に有す
る開口部に照射することにより、光利用効率の高い記録
再生が可能となる。すなわち、本発明は、透明集光用媒
体の被集光面の表面に形成された近接場光の、微小金属
体による散乱と、微小金属体における表面プラズモン励
起により強められた近接場光を利用するものである。こ
れらの表面プラズモン励起により得られた近接場光を記
録媒体に近付けると、その近接場光は記録媒体内に入射
して伝播光となり、光利用効率のよい記録再生を可能と
する。また、この近接場光の広がりは、微小金属体のサ
イズ程度となるため、微小金属体を微細化することによ
り、記録マークのサイズも微細化でき、高密度記録が可
能となる。そして本発明おいては、開口より外側に集光
された部分のレーザ光は、遮光体によって遮光され、記
録媒体に入射しないため、それによる誤記録あるいは誤
再生を防止できる。さらに、再生時には、ディスクから
の反射光を、中心部の微小金属体の周囲にあたる比較的
大きなドーナツ状の開口部分から入射させられるため、
効率よく反射光を取り込むことも可能となる。次に、第
２の発明は、上記目的を達成するため、入射したレーザ
光を集光して光スポットが形成される被集光面を有する
透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体の前記被集光面
側の面に設けられ、前記光スポットのサイズより小なる
開口を前記光スポットの形成位置に有する遮光金属体
と、前記遮光金属体の前記開口の中心に設けられ、前記
開口より小さく、前記光スポットより小なるサイズを有
する微小金属体とを備え、前記遮光金属体および前記微
小金属体は、前記レーザ光の前記透明集光用媒体中にお
ける波長の約１／２以上の厚さを有することを特徴とす
る光ヘッドを提供する。第２の発明は、開口からの伝播
光を記録再生に効率的に利用できる点に特徴がある。ま
ず被集光面で集光されて高い強度を有する光スポット
が、同軸構造を有する開口部に照射される。即ち、遮光
体を金属で構成し、比較的厚く、すなわち、媒体内のレ
ーザ光の波長の１／２程度か、それより厚くすることに
より、その付近のレーザ光は電界と磁界が遮光金属体と
平行方向で伝播方向の成分を有しないモード、すなわ
ち、ＴＥＭ（Transverse Electromagnetic）波となる。
このモードの波は、カットオフ波長がなく、波長以下の
狭いドーナツ状開口を通って、原理的には損失なく伝播
することが可能となる。そして、同軸構造部分に光が入
射するときに、光学的に集光させた光スポットのスポッ
ト径は微小金属体のサイズよりも大きく、また光量分布
も広いため、同軸構造部分に十分な量の光を供給するこ
とができる。このため、高い強度を有する光スホット
を、効率よくスポットサイズの小さいレーザ光として微
小開口から取り出すことができ、効率のよい高転送レー
トの記録再生が可能となる。そして、記録マークのサイ
ズを微細化でき、高密度記録が可能となる。なお、本発
明における微小金属体のサイズとは、光が微小金属体に
入射するときの、光の進行方向に垂直な断面の面積を指
すものであり、これは微小金属体の形状が円柱状に限ら
ず、多角形や三次元構造でもよいため用いるものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は、本発明の第１の実
施の形態に係る光ヘッド１の主要部を示す。この光ヘッ
ド１は、レーザビーム２ａを出射する半導体レーザ２
と、半導体レーザ２からのレーザビーム２ａを平行ビー
ム２ｂに整形するコリメータレンズ３と、コリメータレ
ンズ３からの平行ビーム２ｂを垂直方向に反射するミラ
ー４と、ミラー４で反射した平行ビーム２ｂを収束させ
る対物レンズ５と、対物レンズ５により収束された光２
ｃが入射し、被集光面６ｂに光スポット９を形成する透
明集光用媒体６と、透明集光用媒体６の被集光面６ｂの
表面に、光スポット９よりも小さいサイズの開口７ａを
有する金属からなる遮光体７と、開口７ａの中央に設け
られた微小金属体８とを有する。開口７ａと微小金属体
８からドーナツ状開口部を形成する。

【００１１】半導体レーザ２には、赤色レーザ（６３０
ｎｍ）や現在開発中のＡｌＧａｌｎＮ系の青色レーザ
（４００ｎｍ）を用いることができる。青色レーザ（４
００ｎｍ）を用いることにより、光スポット径を０．１
３μｍ以下にすることができ、開口７ａを照射する光の
割合を増すことができる。また、半導体レーザ２には、
レーザ用半導体のヘキ開面を光共振器に使用し、活性層
に平行に発振する、いわゆる端面発光型半導体レーザ
や、活性層に平行に形成した共振器により、活性層の垂
直方向に発振する、いわゆる面発光型半導体レーザを用
いることができる。端面発光型半導体レーザを用いた場
合は、ビーム広がり角が大きいため、コリメータレンズ
３との距離を狭めることができ、光ヘッドの小型化が可
能となる。また、面発光型半導体レーザを用いた場合
は、出力ビームが円形であるため、コリメータレンズ３
でのけられを少なくして集光することができ、光利用効
率を上げることができる。

【００１２】透明集光用媒体６は、重フリントガラス
（屈折率＝１．９１）や硫化カドミウムＣｄＳ（屈折率
２．５），閃亜鉛鉱ＺｎＳ（屈折率２．３７）等の結晶
性材料を用いることができ、また、屈折率は１より大き
れば上限はなく、さらに高い屈折率の材料を用いること
もできる。本実施の形態では、屈折率１．９１の重フリ
ントガラスを用いる。結晶性材料を用いることにより、
光スポット径を重フリントガラスより２割以上縮小でき
る。また、透明集光用媒体６は、図２（ａ）に示すよう
に、球面状の入射面６ａに入射した対物レンズ５からの
収束光２ｃを入射面６ａで屈折させ、その屈折光２ｄを
底面の被集光面６ｂの微小金属体８に集光されるように
裁底球状（ＳｕｐｅｒＳＩＬ構造）を有している。

【００１３】光スポット９のスポット径は、球面の中心
６ｃからｒ／ｎ（ｒ、ｎはそれぞれ透明集光用媒体６の
半径と屈折率）の位置に集光させる場合、次式（１）で
表される。Ｄ_1/2＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｉ）＝ｋλ／（ｎ²・ＮＡｏ） ……（１）ここに、Ｄ_1/2：光強度が１／２となるところのスポッ
ト径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：透明集光用媒体６の屈折率ＮＡｉ：透明集光用媒体６内部での開口数ＮＡｏ：透明集光用媒体６への入射光の開口数

【００１４】光スポット９は、式（１）に示すように、
透明集光用媒体６の屈折率ｎに逆比例して微小化され、
球面収差の小さな集光が可能となる。しかし、収束光２
ｃの取り得る入射角θ、すなわち開口数ＮＡｏと屈折率
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。屈折率ｎとＮＡの最大値との積は約０．８８で
あり、光線のけられを考慮すると実際には０．８程度以
下となる。従って、最小光スポット径Ｄ_1/2ｍｉｎは次
式（２）のようになる。Ｄ_1/2ｍｉｎ＝ｋλ／（０．８ｎ）≒０．６λ／ｎ（ｋ＝０．５の時）…（２）

【００１５】従って、透明集光用媒体６として非結晶と
しては最も大きな屈折率を有する重フリントガラス（屈
折率＝１．９１）を用い、半導体レーザ２に赤色レーザ
（波長６３０ｎｍ）を使用した場合、最小光スポット径
Ｄ_1/2ｍｉｎは０．２０μｍとなる。また、青色レーザ
（４００ｎｍ）用いた場合は、最小光スポット径Ｄ_1/ ₂
ｍｉｎは約０．１３μｍとなる。また、それらの光スポ
ット９は、ほぼガウス型の強度の広がり分布を有する。

【００１６】図１（ｂ）〜（ｅ）は、遮光体７および微
小金属体８の平面形状を示す。遮光体７の開口７ａの形
状は、本実施の形態では、図２（ｂ），（ｃ）に示すよ
うに円形であるが、図２（ｄ）に示すように、光スポッ
ト９の径よりも小さな矩形状、あるいは他の形状、例え
ば楕円形でもよい。また、微小金属体８の形状は、本実
施の形態では、図２（ｂ）に示すように円形であるが、
図２（ｃ），（ｄ）に示すように、矩形状あるいは楕円
形でもよい。ホトリソグラフィを用いた加工において
は、微小金属体８が円形の場合は、加工し易く有利とな
り、また、トラック方向に直交する方向を長辺とする長
方形状とすることにより、トラック方向に広がる近接場
光のサイズを小さくできるので、円形と比較して記録マ
ークのトラック方向の長さが短くなり、高記録密度化が
可能になる。微小金属体８がトラック方向に直交する方
向に平行な楕円軸を有する楕円形の場合は、記録マーク
のトラック方向の長さが短くなるとともに、プラズモン
共鳴による近接場光の発生が増強されるため、低入力化
が可能となる。本実施の形態では、遮光体７の開口７ａ
の径を０．１μｍ、微小金属体８の外径を５０ｎｍとし
た。開口７ａから染み出す近接場光１０のサイズは、ほ
ぼ微小金属体８のサイズで決まる。なお、微小金属体８
のサイズは、光ディスクの高記録密度化技術および遮光
体形成技術の進展に応じて５０ｎｍより小さくしてもよ
い。また、同図（ｅ）に示すように、光スポット９の径
よりも小さな開口７ａを有し、さらに開口７ａの縁から
内側に向うように微小金属体の一対の凸部としての対向
縁部７ｃ，７ｃ’を設けてスリット状のギャップ７ｄを
形成した遮光体７を使用してもよい。この開口７ａの短
手方向の間隔、すなわちギャップ７ｄに収束ビーム２ｄ
の偏光方向がギャップ７ｄを横切るように、収束ビーム
２ｄを照射すると、同図に示すように、プラズモン励起
によりギャップ７ｄの対向縁部７ｃ，７ｃ’に誘起され
る電荷の極性が逆となるため、この間にダイポールが形
成され、この遮光体７がアンテナとして作用し、強力な
近接場光が発生される。この構成により、プラズモン励
起は、ギャップ７ｄの両側の対向縁部７ｃ，７ｃ’に限
定されるため、発生する近接場光のトラック垂直方向の
サイズも微細化することができ、より微小な記録マーク
の形成が可能となる。

【００１７】図２（ａ）〜（ｄ）は、遮光体７および微
小金属体８の断面形状を示す。微小金属体８は、遮光体
７よりも薄い厚さを有する。例えば、遮光体７の厚さを
５０ｎｍとしたとき、微小金属体８の厚さを２０ｎｍ程
度とする。遮光体７の厚さを厚くすることにより、その
部分における近接場光の発生を低減することができ、微
小金属体８を薄くすることにより、プラズモンを励起
し、効率良く近接場光を記録媒体側に発生させることが
できる。また、遮光体７および微小金属体８は、同図
（ａ）に示すように、透明集光用媒体の底面６ｄより内
部に埋め込んでもよく、被集光面６ｂの外側に突出する
ように形成してもよい。また、同図（ｂ）に示すよう
に、遮光体７を内部に埋め込み、微小金属体８を底面６
ｄの外側に突出するように形成してもよい。遮光体７あ
るいは微小金属体８を内部に埋め込む場合は、遮光体７
あるいは微小金属体８の表面が透明集光用媒体６の底面
６ｄと同一面となる位置か、底面６ｄより内側の位置と
なるように形成するとよい。これにより、遮光体７およ
び微小金属体８の記録媒体１２１との接触を防ぐことが
できる。また、遮光体７の開口７ａの縁部７ｂは、同図
（ａ）〜（ｄ）に示すように、傾斜面としてもよい。こ
れにより、収束光２ｆを２ｇの方向に反射させ、効率良
く微小金属体８に照射することができる。透明集光用媒
体６の微小金属体８近傍部分６ｅを同図（ｃ），（ｄ）
に示すように、テーパー形とすることにより、さらに集
光効率を上げることができる。テーパー形の斜面は、同
図（ｃ）に示すように遮光膜７で覆ってもよく、同図
（ｄ）に示すように、覆わなくてもよい。

【００１８】微小金属体８は、金属であれば何でも可能
であるが、透明集光用媒体６との被着性のよいもの、例
えば、チタン（Ｔｉ）等の金属や、プラズモン共鳴励起
の生じ易さ等で選択される。特に、金属Ａｇのように誘
電率が小さい金属を使用することにより、プラズモン共
鳴の条件により近づけることができる。プラズモン共鳴
の条件は、一次のモード励起の場合、次式（２）のよう
に示される（近接場ナノフォトニクスハンドブック：オ
プトロニクス社、１９９７、Ｐ．１７７)。Ｒｅ［Ｅｍ(ａ)］＝−２・Ｅ(ａ） ……（３）ここに、Ｅｍ(ａ)は微小金属体８の誘電率、Ｅｄ(ａ)は
微小金属体８を取り巻く媒体の誘電率である。この式か
ら分かるように、外側の媒体が空気の場合、微小金属体
８の誘電率は−２のとき、共鳴条件を満たす。この条件
において近接場光の強度は数桁増大し、また、この条件
の周辺においても一桁以上の増強効果が得られる。

【００１９】遮光体７は、必ずしも金属でなくてもよ
く、誘電体多層膜からなる反射膜でもよい。但し、この
場合には、遮光効率を十分高めるために、金属の場合よ
りも膜厚を厚くする必要がある。

【００２０】図３（ａ）〜（ｄ）は、遮光体７および微
小金属体８の一括形成工程を示す。まず、裁底球状の透
明集光用媒体の底面６ｄに電子ビーム露光用のフォトレ
ジスト膜を塗布し、同図（ａ）に示すように、ドーナツ
状開口部に対応するフォトレジスト膜の部分７０ａ、お
よび遮光体７の周囲に対応するフォトレジスト膜の部分
７０ｂを残すようにフォトレジスト膜に電子ビームによ
り露光し、現像した後、同図（ｂ）に示すように、底面
６ｄをドライエッチングにより約５０ｎｍ異方性にエッ
チングし、遮光体７の被着面である被集光面６ｂを形成
する。エッチングガスとしてはＣＦ₄系のガスを使用す
る。次に、同図（ｃ）に示すように、全面に遮光体７お
よび微小金属体８用のＴｉ膜７１をスパッタリングによ
り約５０ｎｍ被着した後、フォトレジスト膜７０（７０
ａ，７０ｂ）を溶解することにより、同図（ｄ）に示す
ように、遮光体７および微小金属体８以外の部分のＴｉ
膜７１をリフトオフする。このようにして遮光体７およ
び微小金属体８が一括形成される。なお、Ｔｉ膜は、ガ
ラスとの優れた被着性を有する他の膜でもよい。また、
遮光体７や特に微小金属体８の被着には、収束イオンビ
ーム法を用いてもよい。これによりリフトオフ工程を不
要とすることができる。また、上記作製法を用いること
により、比較的自由に遮光体７および微小金属体８の形
状を整えることが可能となる。

【００２１】なお、本形態の方法のように透明集光用媒
体の底面６ｄに埋め込むように遮光体７および微小金属
体８を形成すると、底面６ｄとの凹凸が小さくなるた
め、記録媒体１２１上を浮上走行させるのに好適であ
る。また、遮光体７および微小金属体８を被集光面６ｂ
の外側に突出するように形成した場合は、収束イオンビ
ーム法のみによって遮光体７および微小金属体８の形成
が可能となり、プロセスを大幅に簡素化できる。また、
被集光面６ｂと記録媒体１２１との距離を離せるため、
微小金属体８周囲の光スポット９からの伝播光と記録媒
体１２１との相互作用が減少するため、微小金属体８の
外側の記録媒体１２１に記録再生を行うことが防止で
き、記録密度を増大できるとともに、信号のＳＮ比が向
上する。

【００２２】次に、上記第１の実施の形態に係る光ヘッ
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２ａを出射すると、そのレーザビー２ａはコリメータ
レンズ３によって平行ビーム２ｂに整形され、ミラー４
で反射された後、対物レンズ５によって収束され、透明
集光用媒体６の入射面６ａに入射する。入射面６ａに入
射した収束光２ｃは、入射面６ａで屈折し、その屈折光
２ｄは被集光面６ｂに集光し、被集光面６ｂに光スポッ
ト９が形成される。この光スポット９の被集光面６ｂの
外表面に開口７ａと微小金属体８との間、すなわちドー
ナツ状開口部には、近接場光が染み出しており、それが
微小金属体８により散乱される。また、微小金属体８お
いてもレーザ光の照射によりプラズモンが励起され、そ
こから近接場光１０が滲み出す。これらの近接場光１０
は、ディスク１２の記録媒体１２１中に伝播光となって
入射し、この光によって記録媒体１２１への記録がなさ
れる。また、再生時には、記録媒体１２１からの反射光
が開口７ａを通して透明集光用媒体６に戻り、検出光学
系に導かれて、再生信号処理がなされる。

【００２３】上記第１の実施の形態に係る光ヘッド１に
よれば、ドーナツ状開口部から染み出す近接場光１０の
サイズは、微小金属体８のサイズと程度となるため、開
口のみの場合に比べて近接場光１０のサイズを大幅に狭
めることができる。また、プラズモン共鳴を用いること
により、近接場光の強度を単に被集光面の光スポットか
ら染み出させた場合に比べて一桁以上強くできるため、
高い光利用効率が得られる。従って、数ミリワットの比
較的低出力の半導体レーザ２が光源として使用できる。
また、再生時の記録媒体１２１からの反射光は、微小金
属体８のサイズに比べて比較的大きな開口７ａを通して
透明集光用媒体６内に入射するため、再生光を効率良く
検出することが可能となり、再生信号のＳ／Ｎを上げる
ことができる。この結果、従来、光ディスクメモリに常
用されているＳｉ光検出器が使用でき、ホトマルを使用
しなくて済むので、光ヘッド１が小型・軽量化できると
ともに、高速度の読み出しが可能となる。また、遮光体
７により、光スポット９の周辺部から記録媒体１２１に
入射する光を遮光できるため、光ヘッド１の各光学系の
ずれや熱膨張等による光スポットの位置や径の変動が記
録に影響を与えるのを防ぐことができ、光ヘッドの製作
条件が大幅に緩和される。また、単独の金属体にレーザ
光を照射して近接場光を得る場合に比べて、記録再生時
に余分な光が記録媒体に入射するのを低減できる。な
お、ドーナツ状開口部の被集光面６ｂの表面に、使用す
るレーザ光の波長に合わせた反射防止膜（図示せず）を
形成してもよく、これによりさらに信号再生用反射光の
透明集光用媒体６への入射効率を上げることができる。
また、透明集光用媒体に入射する前のレーザピーム２ａ
ないし平行ビーム２ｂの光路中に、少なくともレーザビ
ームの中心部を遮光するように、円形あるいは矩形状の
遮光板（図示せず）を挿入してもよい。このように構成
することにより、被集光面６ｂに集光するレーザ光は、
被集光面６ｂにおいて全反射され、開口７ａから伝播す
る成分はなくなるため、微小金属体８に比べてサイズの
大きな開口部からの光が記録再生に影響を与え、誤記録
・誤再生を引き起こすことを抑えることができる。

【００２４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る
光ヘッドのドーナツ状開口部を示す。本実施の形態で
は、ドーナツ状開口部の構造は、近接場光よりもむしろ
伝播光を発生するのに適した同軸構造とし、それ以外は
第１の実施の形態と同様である。伝播光を発生させる場
合は、同図に示すように、金属からなる遮光体７および
微小金属体８の厚さは、媒体６内のレーザ光の波長の１
／２程度以上となるように厚くする。これによって、こ
の付近に収束したレーザ光２ｄの電界と磁界のベクトル
は、進行方向の成分が減少し、金属体（遮光体７および
微小金属体８）と同一平面内の成分がほとんどとなり、
ＴＥＭ波状となる。このモードの電磁波には、同軸ケー
ブルを伝播するモードのようにカットオフ波長がなく、
波長以下の狭い開口７ａを通り抜けて伝播することがで
きる。このため、ドーナツ状開口部の外径、すなわち、
周辺の遮光体７に設けられた開口７ａの直径を５０ｎｍ
程度と小さくしても、効率良く伝播光が取り出せ、高密
度の記録再生が可能となる。青色レーザは重フリントガ
ラスの透明集光媒体６中では波長が約２００ｎｍとな
る。そこで、本実施の形態においては、光源として波長
４００ｎｍの青色レーザを用い、遮光体７として開口７
ａ径が５０ｎｍのＡｇ薄膜を１００ｎｍ被着する。金属
体である遮光体７および微小金属体８の断面は、同図
（ｂ），（ｃ）に示すように、テーバー面７ｂ，８ａを
設けてもよく、また、同図（ｄ）に示すように、ドーナ
ツ開口部全体をテーパー形にしてもよく、さらに、図示
は省略するが、同図（ｂ）〜（ｄ）においてテーパー面
７ｂ，８ａの出射側を円筒形としてもよい。これらによ
り、さらに集光効率を高めることができる。また、図４
に示されているように、開口内では透明集光用媒体６の
一部が微小金属体８を取り囲んでおり、透明集光用媒体
６の被集光面６ｂ側には遮光体７と微小金属体８が構成
されている。必ずしも被集光面６ｂ側で透明集光媒体
６、遮光体７および微小金属体８が平坦になるようにし
なくてもよいが、これらを平坦に形成したほうが、伝播
光の伝播効率が向上する。微小金属体７ｂのサイズは、
集光された光スポットの入射箇所において、光スポット
サイズよりも小さいサイズを持たせる必要がある。さら
に伝播効率を上げるには、光スポット径は開口サイズ以
上にしたほうがよい。ドーナツ開口部の外形の１／３前
後とした場合、光損失は最も少なくなる。すなわち、ド
ーナツ開口部の外形を５０ｎｍとした場合、微小金属体
７ｂのサイズは１６ｎｍ前後にすればよく、本実施例に
おいては２０ｎｍとする。このようにして、第１の実施
の形態と同様に、開口７ａから出射する光は５０ｎｍと
微小サイズでありながら伝播光を取り出しているため、
効率よく光強度の高い光を得ることができ、効率のよい
高密度の記録再生が可能となる。また、本実施の形態で
は、ドーナツ状開口から伝播光を効率よく取り出し、記
録媒体に入射できるため、記録媒体と光ヘッド光学系と
の結合が強いので、この記録媒体乃至遮光体７および微
小金属体８を半導体レーザの光共振器用のミラーの一方
として使用し、半導体レーザの自己結合効果を用いる、
いわゆるＳＣＯＯＰ型の再生信号検出を行ってもよい。

【００２５】図５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。この光ヘッド１は、透明集光
用媒体６を半球状（Solid Immersion Lens:ＳＩＬ型）
にしたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成
されている。透明集光用媒体６の入射面６ａに入射した
収束光２ｃは、球面の中心に集光する。この場合、収束
光２ｃは入射面６ａにおいて屈折しないため、透明集光
用媒体６中での開口数ＮＡは、対物レンズ５の出射時の
ＮＡと変わらず、屈折によってＮＡを増大することはで
きない。従って、この場合の光スポット径は次式（４）
のようになる。Ｄ_1/2＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｏ） ……（４）ここに、ＮＡｏ：ＳＩＬ型の透明集光用媒体６への入射
光の開口数

【００２６】上記第３の実施の形態に係る光ヘッド１に
よれば、第１の実施の形態と同様に、近接場光１０の直
径は微小金属体８のサイズで決まり、光スポット９の直
径に依存しないので、収差や位置ずれ等の影響は少ない
ため、ＮＡｏは０．８と従来のＳＩＬを用いた光ヘッド
に比べて比較的大きくでき、第１の実施の形態のＳｕｐ
ｅｒＳＩＬ構造と同等の集光が可能となる。

【００２７】図６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。この光ヘッド１は、同図
（ａ）に示すように、レーザビーム２ａを出射する半導
体レーザ２と、半導体レーザ２からのレーザビーム２ａ
を平行ビーム２ｂに整形するコリメータレンズ３と、コ
リメータレンズ３からの平行ビーム２ｂを集光し、被集
光面６ｂに光スポット９を形成する透明集光用媒体６
と、透明集光用媒体６の反射面６ｅの表面に被着形成さ
れた反射膜１１とを有する。そして、透明集光用媒体６
の被集光面６ｂの表面には、第１あるいは第２の実施の
形態と同様に、開口７ａを有する遮光体７、および微小
金属体８が設けられている。

【００２８】透明集光用媒体６は、例えば、重フリント
ガラス（屈折率１．９１）からなり、平行ビーム２ｂが
入射する入射面６ａと、入射面６ａに入射した平行ビー
ム２ｂを反射させる反射面６ｅと、光スポット９が形成
される被集光面６ｂとを有する。反射面６ｅは、回転放
物面の一部を用いている。回転放物面の断面（６ｅ）の
主軸をｘ軸に、垂直軸をｙ軸に採り、焦点位置を（ｐ，
０）とすると、断面（６ｅ）は、次の式（５）で表され
る。ｙ²＝４ｐｘ ……（５）また、回転放物面を用いて透明集光用媒体６の内部で集
光する場合、原理的に無収差の集光が可能であり（光
学：久保田広、岩波書店、Ｐ．２８３）、単一の集光性
の反射体で光スポット９を集光することが可能になる。
また、この方式では、透明集光用媒体６の屈折率と反射
面６ｅによる集光の開口数ＮＡに限定がなく、屈折率が
高い場合でも、ＮＡは１に近い値を採り得る。従って、
この場合の光スポット径は次式（６）のように与えられ
る。Ｄ_1/2＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｒ） ……（６）ここに、ＮＡｒ：反射面６ｅの反射光の開口数回転放物面の焦点位置のｐを０．１２５ｍｍとし、回転
放物面の上端を（ｘ，ｙ）＝（２ｍｍ，１ｍｍ）とする
と、この上端からの収束角は６０度以上が得られ、この
反射面６ｅのＮＡは０．９８となり、従来のＤＶＤにお
けるＮＡ＝０．６の１．６倍以上に大きくなる。

【００２９】上記第４の実施の形態に係る光ヘッド１に
よれば、ＮＡｒは、実際には設計余裕を見るため、０．
９程度が限界であるが、赤色レーザ（波長６３０ｎｍ）
と青色レーザ（４００ｎｍ）を用いた場合、それぞれ光
スポット径として０．１９μｍ、０．１２μｍまで絞る
ことができ、微小金属体８から滲み出す近接場光１０の
光量すなわち光利用効率は第１の実施の形態に比べて約
２０％程度増加させることができる。また、反射型の集
光のため、色収差が生じない。また、本実施の形態の光
学系は、いわゆる無限系、すなわちコリメータレンズ３
と透明集光用媒体６の入射面６ａとの間のレーザビーム
２ｂは平行となっているため、温度変動に対する焦点位
置ずれが小さい。また、透明集光用媒体６の反射面６ｅ
は、回転放物面を用いているため、平行光ビーム２ｂと
透明集光用媒体６の相対位置がずれても、光スポットの
位置が変動しないため、それぞれの位置合わせ精度が大
幅に緩和でき、製作上非常に有利である。

【００３０】図７は、本発明の第５の実施の形態に係る
光ヘッドの主要部を示す。この光ヘッド１は、平面状の
反射面６ｅを有する透明集光用媒体６を用い、反射面６
ｅの表面に反射膜１１として反射型ホログラムを用いた
ものであり、他は第４の実施の形態と同様に構成されて
いる。反射型ホログラムとしては、凹凸型のバイナリホ
ログラムでも有機感光材料等からなるボリュ−ムホログ
ラムでもよい。また、これらのホログラムの外側にアル
ミニウム等の高反射金属層からなる反射膜を被着しても
よい。透明集光用媒体６の反射面６ｅを平面状とするこ
とにより、第４の実施の形態と比較して生産性を上げる
ことができる。

【００３１】図８は、本発明の第６の実施の形態に係る
光ヘッドの主要部を示す。この光ヘッド１は、同図
（ａ）に示すように、透明集光用媒体６にＳＩＭ(Solid
Immersion Mirror)型と称せられているものを用いたも
のであり、レーザビーム２ａを出射する半導体レーザ２
と、半導体レーザ２からのレーザビーム２ａを平行ビー
ム２ｂに整形するコリメータレンズ３と、コリメータレ
ンズ３からの平行ビーム２ｂを垂直方向に反射するミラ
ー４と、ミラー４からの平行ビーム２ｂが入射する凹球
面状の入射面６ａ、入射面６ａに対向する位置に設けら
れた被集光面６ｂ、および入射面６ａの周囲に形成され
た非球面状の反射面６ｅを有する透明集光用媒体６と、
透明集光用媒体６の反射面６ｅの表面に被着形成された
反射膜１１とを有する。そして、透明集光用媒体６の被
集光面６ｂの表面には、第１あるいは第２の実施の形態
と同様に、開口７ａを有する遮光体７、および微小金属
体８が設けられている。

【００３２】次に、第６の実施の形態に係る光ヘッド１
の動作を説明する。半導体レーザ２からレーザビーム２
ａを出射すると、そのレーザビーム２ａはコリメータレ
ンズ３によって整形され、ミラー４で反射された後、透
明集光用媒体６の入射面６ａに入射する。入射面６ａに
入射した平行ビーム２ｂは、入射面６ａで拡散され、そ
の拡散光２ｄは、遮光体７で反射し、その反射光２ｅ
は、反射膜１１で反射して被集光面６ｂに集光し、被集
光面６ｂに光スポット９が形成され、微小金属体８から
近接場光１０が滲み出す。微小金属体８から滲み出した
近接場光１０は、ディスク１２の記録媒体１２１中に入
射し、この光によって記録媒体１２１への記録および読
み出しが可能になる。

【００３３】上記第６の実施の形態に係る光ヘッド１に
よれば、第１の実施の形態と同様に、トラック方向Ｘの
記録密度を増大させることができるとともに、第１の実
施の形態で用いた対物レンズが不要であるので、構成の
簡素化が図れる。また、透明集光用媒体６が膨張あるい
は収縮しても集光点が変化しないので、温度変化にも対
応できる。

【００３４】図９は、本発明の第７の実施の形態に係る
光磁気ヘッドを示す。本実施の形態は、光アシスト磁気
記録に適した光磁気ヘッドであり、本実施の形態におい
ては、再生には、主にスピンバルブ膜１８ａと電極１８
ｂから構成されるＧＭＲ（Giant Magneto-resistive）
センサ１８を、記録には、レーザ光１０の他に電磁石１
７とを使用している点が第４の実施の形態と異なり、他
は第４の実施の形態と同様に構成されている。このよう
な構成により、微小金属体８から染み出す近接場光１０
を磁気記録媒体１２１の記録部に照射して記録部を加熱
することにより保磁力を低下させ、電磁石１７により印
加される変調磁界とにより、磁性記録媒体１２１に記録
する。磁気記録媒体１２１としては、通常のＣｏ−Ｃｒ
−Ｔａ等の面内記録膜や垂直記録膜、ＴｂＤｙＦｅＣｏ
／ＴｅＦｅＣｏ等の光磁気記録膜等が使用できる。ま
た、第２の実施の形態の光へッドに用いた遮光金属体７
と徴小金属体８を用いることにより、開口７ａから放出
される伝播光を記録媒体１２１に照射して加熱・記録し
てもよい。本実施の形態においては、再生に矩形の検出
部（図示せず）を有するＧＭＲセンサを使用するため、
微小金属体８の外形乃至開口７ａの形状をも矩形とする
ことにより、記録マーク形状とＧＭＲセンサ形状を一致
させられるため、再生の解像度を上げることができ、高
密度化が可能となる。

【００３５】この第７の実施の形態によれば、近接場光
１０により磁性記録媒体１２１を加熱することにより保
磁力を下げて記録するため、常温において保磁力の高い
磁性媒体でも記録でき、記録の熱安定性を増すことがで
きる。この結果、記録磁区の縮小が図れ、高密度化が可
能となる。

【００３６】図１０は、本発明の第８の実施の形態に係
るディスク装置を示す。このディスク装置１００は、円
盤状のプラスチック板１２０の一方の面にＧｅＳｂＴｅ
の相変化材料からなる記録媒体１２１が形成され、図示
しないモータによって回転軸３０を介して回転する光デ
ィスク１２と、光ディスク１２の記録媒体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３１に移動させるリニアモータ３２と、リ
ニアモータ３２側から光ヘッド１を支持するサスペンシ
ョン３３と、光ヘッド１を駆動する光ヘッド駆動系３４
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３４を制御する信号処理系３５とを有す
る。リニアモータ３２は、トラッキング方向３１に沿っ
て設けられた一対の固定部３２ａと、一対の固定部３２
ａ上を移動する可動コイル３２ｂとを備える。この可動
コイル３２ｂから上記サスペンション３３によって光ヘ
ッド１を支持している。

【００３７】図１１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
近接場光１０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、この光ディスク１２は、
一方の面に、Ａｌ反射膜層（１００ｎｍ厚）１２１ａ、
ＳｉＯ₂層（１００ｎｍ厚）１２１ｂ、ＧｅＳｂＴｅ記
録層（１５ｎｍ厚）１２１ｃ、ＳｉＮ層（５０ｎｍ厚）
１２１ｄを積層して記録媒体１２１を形成したものであ
る。本実施の形態では、マーク長は０．０５μｍ、記録
密度は１３０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ²であり、１２ｃｍ
ディスクでは２１０ＧＢの記録容量に相当し、従来のＤ
ＶＤの４５倍に高記録密度化できる。

【００３８】図１２は、本発明の第８の実施の形態に係
る光ヘッド１を示す。光ヘッド１は、光ディスク１２上
を浮上する浮上スライダ３６を有し、この浮上スライダ
３６上に、例えば、ＡｌＧａｌｎＰからなり、波長６３
０ｎｍのレーザビーム２ａ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２ａを平行ビーム２ｂに整形するコリメータレンズ
３と、浮上スライダ３６上に取り付けられた溶融石英板
からなる座板３７Ａと、半導体レーザ２およびコリメー
タレンズ３を座板３７Ａ上に固定する溶融石英板からな
るホルダ３７Ｂと、半導体レーザ２からの平行ビーム２
ｂ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１３と、半導体レーザ２からの平行ビーム
２ｂの直線偏光を円偏光にする１／４波長板３８と、平
行ビーム２ｂを垂直方向に反射するミラー４と、ミラー
４で反射した平行ビーム２ｂを収束させる対物レンズ５
および上部透明集光用媒体６’と、座板３７Ａ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１３を介して入力する光検出器１５とを各々配置して
いる。また、全体はヘッドケース３９内に収納され、ヘ
ッドケース３９は、サスペンション３３の先端に固定さ
れている。

【００３９】上部透明集光用媒体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、直
径１ｍｍ、高さ約１．３ｍｍを有し、図１に示す透明集
光用媒体６と同様に、ＳｕｐｅｒＳＩＬ構造である
が、浮上スライダ３６を上部透明集光用媒体６’とほぼ
等しい屈折率を有する透明媒体３６から構成し、浮上ス
ライダ３６の被集光面３６ａに光スポット９が形成され
る。すなわち、上部透明集光用媒体６’と浮上スライダ
３６とで一体の透明集光媒体を構成する。浮上スライダ
３６の被集光面３６ａには、第１あるいは第２の実施の
形態と同様に、開口７ａを有する遮光体７、および微小
金属体８が設けられている。

【００４０】浮上スライダ３６は、図１２（ｂ）に示す
ように、被集光面３６ａに形成される光スポット９の周
辺部以外の部分に負圧を生じるように溝３６ｂを形成し
ている。スライダ凸部３６ｃにおける正圧とこの溝３６
ｂによる負圧とサスペンション３３のばね力との作用に
よって浮上スライダ３６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。

【００４１】光ヘッド駆動系３４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、記録媒体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、記録媒体１２１での反射率の違いを反射光の変
動として光検出器１５により検出するようになってい
る。

【００４２】信号処理系３５は、光検出器１５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３４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、千鳥マーク（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。
また、サンプルサーボ方式を用いる場合には、受光面が
１つの光検出器を用いることになるので、自己結合効果
を有する半導体レーザを光検出器として併用する、いわ
ゆるＳＣＯＯＰ方式と組み合わせるのに好適である。従
って、半導体レーザ２の出力側端面に反射防止膜を施
し、半導体レーザ２の後端面と、透明集光媒体６の被集
光面６ｂ乃至記録媒体とにより半導体レーザ２の共振器
を構成することにより、ＳＣＯＯＰ型の光検出を行って
もよい。

【００４３】次に、上記第８の実施の形態に係るディス
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３６は、光ディスク１２の回転によって発生す
る正・負圧とサスペンション３３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
３５による駆動によって半導体レーザ２からレーザビー
ム２ａが出射されると、半導体レーザ２からのレーザビ
ーム２ａは、コリメータレンズ３により平行ビーム２ｂ
に整形された後、偏光ビームスプリッタ１３および１／
４波長板３８を通り、上部透明集光用媒体６’の入射面
６'aに入射する。平行ビーム２ｂは、１／４波長板３８
を通過する際に、１／４波長板３８によって直線偏光か
ら円偏光に変わる。円偏光の平行ビーム２ｂは、対物レ
ンズ５に収束され、上部透明集光用媒体６’の入射面
６'aで屈折して集光され、浮上スライダ３６の被集光面
３６ａに集光する。浮上スライダ３６の被集光面３６ａ
に微小の光スポット９が形成される。この光スポット９
下の微小金属体８から光スポット９の光の一部が近接場
光１０として浮上スライダ３６の下面３６ｃの外側に漏
れ出し、この近接場光１０が光ディスク１２の記録媒体
１２１に伝播して記録および再生が行われる。すなわ
ち、近接場光１０の照射によって記録媒体１２１が融点
以上に加熱され、アモルファスから結晶へと相変化を引
き起こすことによって記録が行われる。一方、記録時よ
り弱い強度の近接場光１０を光ディスク１２の記録媒体
１２１に照射すると、記録媒体１２１のアモルファルと
結晶とで異なる反射率で反射し、その反射した反射光
は、入射光の経路を逆にたどり、上部透明集光用媒体
６’の入射面６'aで屈折してミラー４で反射され、１／
４波長板３８で入射光２ａと偏光面を９０度異にする直
線偏光光に成形された後、偏光ビームスプリッタ１３で
９０度方向に反射され、光検出器１５に入射し、再生が
行われる。信号処理系３５は、光検出器１５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３４に対しトラッキング制御を
行う。

【００４４】上記第８の実施の形態に係るディスク装置
１００によれば、上部透明集光用媒体６’の入射面６'
ａでの最大屈折角が６０度となり、ＮＡは０．８６が得
られる。この結果、スポット径Ｄ_1/2約０．２μｍの微
小の光スポット１０が得られ、サイズ５０ｎｍの遮光体
７周囲の近接場光１０が光ディスク１２の記録媒体１２
１に入射でき、超高密度（１８０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ
²）の超高密度の光記録／光再生が可能になる。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１５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１５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、光ヘッド１
のサイズは、長さ約８ｍｍ、幅約４ｍｍ、高さ約６ｍｍ
であり、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、小型化が図れる。光ヘッド
１の重量は約０．６ｇ、リニアモ−タ３２の可動コイル
３２ｂの重量等を合わせて可動部全体で約２ｇであり、
トラッキングの周波数帯域は５０ｋＨｚ、利得６０以上
が得られた。また、偏心を２５μｍに抑えたことによ
り、６,０００ｒｐｍの回転下において必要精度５ｎｍ
を満たすトラッキングができる。この場合の平均転送レ
−トは６０Ｍｂｐｓであり、ＵＧＡレベルのビデオ信号
の記録再生が可能となった。

【００４５】なお、光記録媒体としては、凹凸ピットを
有する再生専用ディスクや光磁気記録材料や相変化材料
を用いた記録・再生用媒体、色素等の光吸収により凹凸
ピットを形成して記録を行う追記型媒体等の各種の記録
媒体を用いることができる。また、１／４波長板３８を
使用せず、偏光ビームスプリッタ１３の代わりに非偏光
性のビームスプリッタを使用することにより、光ディス
クに直線偏光のレーザ光を照射してもよい。また、本実
施の形態のディスク装置では、光ヘッドとして第１の実
施の形態の光ヘッドを使用したが、これに限るものでは
なく、第３乃至第７の形態の光ヘッドをしようすること
ができる。また、記録媒体として、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ等
の面内記録膜や垂直記録膜、ＴｂＤｙＦｅＣｏ／ＴｅＦ
ｅＣｏ等の光磁気記録膜等の磁性記録媒体を使用するこ
とにより、第７の実施の形態の光磁気ヘッドを使用し、
光アシスト磁気記録を行うディスク装置を構成すること
ができる。また、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３と偏光ビームスプ
リッタ１３の間に回折格子を挿入し、かつ、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、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３６の下面３６ｃの光スポット９が形成さ
れる位置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、１／４波長
板３８を取り外し、偏光ビームスプリッタ１３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（Ｖ
ＣＳＥＬ）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、３ｍ
Ｗ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。

【００４６】図１３は、第９の実施の形態に係るディス
ク装置の光ヘッドの主要部を示す。このディスク装置に
おける光ヘッド１は、浮上スライダ３６に透明集光用媒
体６を収容する収容孔３６ｄを形成し、透明集光用媒体
６をトラッキング方向４０に走査させる一対の圧電素子
４１、４１をホルダ４２によって浮上スライダ３６に設
けたものであり、他は第８の実施の形態に係るディスク
装置１００と同様に構成されている。この透明集光用媒
体６は、被集光面６ｂを有し、光ディスクとの距離調整
のため、被集光面６ｂを下面３６ｂから突出あるいはへ
こましてもよいが、被集光面６ｂは、浮上スライダ３６
の下面３６ｂとほぼ同一平面をなすように配置される。

【００４７】一対の圧電素子４１，４１は、それぞれ図
１３（ｃ）に示すように、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４２に被着形成
されており、これらの一対の圧電素子４１，４１により
集光用透明媒体６を支えるとともに、光線に対して垂直
方向、すなわちトラッキング方向４０に走査する。この
ように一対の圧電素子４１，４１を用いてプッシュプル
型のトラッキング動作をさせることにより、圧電素子が
有するヒステリシス効果の影響を避け、時間遅れなしに
トラッキングすることが可能となる。なお、変形方向が
光軸方向となる圧電素子を用いて集光用透明媒体６を光
軸方向に移動させてもよい。

【００４８】上記第９の実施の形態に係るディスク装置
によれば、透明集光用媒体６の重量は、５ｍｇ以下と軽
くできるため、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４１０，４１
０間への印加電圧５Ｖで０．５μｍ以上の変位が得られ
る。また、この圧電素子４１とリニアモータ３２による
２段制御により、８０ｄＢの利得で３００ｋＨｚの帯域
が得られ、高速回転時（３６００ｒｐｍ）下において５
ｎｍの精度でトラッキングを行うことができる。これに
より、本実施の形態では転送レートを第１の実施の形態
のディスク装置１００の６倍、すなわち、３６０Ｍｂｐ
ｓに上げることができる。また、後述するマルチビ−ム
の光ヘッドを使用した場合には、さらに８倍となり、３
Ｇｂｐｓ近くの転送レ−トが得られる。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
成できる。これにより、３６００ｒｐｍ回転時のアクセ
ス時間は２０ｍｓ以下となる。

【００４９】図１４は、本発明の第１０の実施の形態に
係るディスク装置を示す。第１０の実施の形態では、シ
ーク動作にリニアモータ３２を使用したが、この第８の
実施の形態では、ハードディスク装置に使用する回転型
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３
３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、光ヘッ
ド１をさらに薄型にでき、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
（３６００ｒｐｍ）に回転することができ、平均３６０
Ｍｂｐｓ以上のデータ転送レートが可能になる。

【００５０】なお、本実施の形態のディスク装置におい
ても、第１乃至第７の実施の形態の光ヘッドが使用でき
ることは言うまでもない。また、本実施の形態において
も、１／４波長板３８を使用せず、偏光ビームスプリッ
タ１３の代わりに非偏光のビームスプリッタを使用し
て、直線偏光光を金属媒体７に照射してもよい。

【００５１】図１５は、本発明の第１１の実施の形態に
係るディスク装置を示す。このディスク装置１００は、
図６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の上下面に記録媒
体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の記録媒体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。記録媒体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４５
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７に示すものと同様であり、回転
放物面を有する透明集光用媒体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０．０７μｍ、０．０５μｍ
であり、片面の容量は３００ＧＢ、両面では６００ＧＢ
である。

【００５２】上記第１１の実施の形態に係るディスク装
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、３ＴＢの大容量化が可能になる。なお、光
ヘッド１は、図７，図８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１ｍｍ以下にでき、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１６は、本発明の第１２の実施の形態に
係るディスク装置の主要部を示す。このディスク装置１
００は、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
２ａを出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２から
のレーザビーム２ａを所定の入射ビーム２ｂ’に整形す
るコリメータレンズ３と、入射ビーム２ｂ’を所定の方
向に反射させるミラー４と、ミラー４で反射した入射ビ
ーム２ｂ’を収束させる対物レンズ５と、対物レンズ５
により収束された収束光２ｃ’が入射し、被集光面６ｂ
に複数の光スポット９を形成する図１と同様の透明集光
用媒体６と、透明集光用媒体６の被集光面６ｂの表面に
被着形成された遮光体７と、円盤状のプラスチック板１
２０の一方の面にＧｅＳｂＴｅの相変化材料からなる記
録媒体１２１が形成され、図示しないモータによって回
転する光ディスク１２と、光ディスク１２で反射した光
を入射ビーム２ｂ’と分離する偏光ビームスプリッタ１
３と、ビームスプリッタ１３で分離されたレーザビーム
２ｅを集光レンズ１４を介して入力する８分割の光検出
器１５とを有する。

【００５４】図１７は、半導体レーザ２を示す。半導体
レーザ２は、端面発光半導体レーザであり、活性層２０
ａ、ｐ型電極２０ｂ、ｎ型電極２０ｃを有する。ｐ型電
極２０ｂの間隔ｄ1 を例えば１５μｍにすることによ
り、レーザビーム２ａの間隔を１５μｍにしている。

【００５５】図１８は、遮光体７および微小金属体８を
示す。遮光体７は、レーザビーム２ａの数に対応して８
個の開口７ａを有し、各開口７ａの中央には微小金属体
８が形成されている。コリメータレンズ３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２ａの間隔ｄ1 は１５μｍであるので、被集光面６ｂ
での光スポット９の間隔、すなわち、開口７ａ中の微小
金属体８の間隔ｄ2 は３μｍにしている。微小金属体８
のアレイ軸方向７ｂは、各微小金属体８がそれぞれ隣接
するトラックの真上に位置するように、光デイスク１２
のトラックに対してわずかに傾けてある。すなわち、そ
れぞれの隣接各微小金属体８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、０．０７μ
ｍ）ｐに等しくなるように配列されている。微小金属体
８のアレイ軸方向とトラック（図略）の傾き角は２３ミ
リラジアンであり、この傾きはレーザアレイではその支
持台の傾き、微小金属体アレイでは形成時のフォトリゾ
グラフィによる調整で行う。

【００５６】次に、上記第１２の実施の形態に係るディ
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２ａ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２ａは、コリメータレンズ
３により所定の入射ビーム２ｂ’に整形された後、偏光
ビームスプリッタ１３を通り、ミラー４で反射し、対物
レンズ５によって収束され、透明集光用媒体６の入射面
６ａで屈折して集光され、被集光面６ｂに集光する。被
集光面６ｂに複数の光スポット９が形成される。この複
数の光スポット９下の複数の微小金属体８から複数の近
接場光１０が透明集光用媒体６の外側に滲み出し、この
近接場光１０が光ディスク１２の記録媒体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、透明
集光用媒体６の入射面６ａで屈折してミラー４で反射さ
れ、偏光ビームスプリッタ１３で入射ビーム２ｂ’と分
離された後、集光レンズ１４により８分割の光検出器１
５に集光される。

【００５７】上記第１２の実施の形態に係るディスク装
置１００によれば、８個の微小金属体８からの８個の独
立に変調可能な近接場光１０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。また、微小金
属体８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、複数の微小金属体８を１つのビームスポッ
トで照射し、いずれかの微小金属体８から照射された近
接場光を用いると、トラッキングの周波数帯域を下げる
ことができる。また、端面発光半導体レーザは、図１７
に示されるように、活性層２０ａの積層面方向に沿って
発光点が形成されるので、半導体レーザの設置する向
き、言い換えれば活性層の向きを縦置きするか、横置き
するかで照射されるビーム列の方向が変わるので、任意
に選択できる。また、単一の発光点を有する端面発光半
導体レーザであっても、ビーム形状が活性層の方向によ
って変形するため、半導体レーザの設置方向を縦置き、
あるいは横置きすることで、所望のビーム形状および偏
光方向を選択することができる。なお、微小金属体８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。また、透明集光用媒体６は、他の実施の形
態に示すものを用いてもよい。

【００５８】図１９は、本発明の第１３の実施の形態に
係るディスク装置の光ヘッドを示す。この光ヘッド１
は、図８に示す光ヘッド１を図９に示すディスク装置１
００に適用したものである。光ヘッド１は、光ディスク
１２上を浮上する浮上スライダ３６を有し、この浮上ス
ライダ３６上に、例えば、ＡｌＧａｌｎＰからなり、波
長６３０ｎｍのレーザビーム２ａ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２ａを平行ビーム２ｂに整形するコリメータ
レンズ３と、浮上スライダ３６上に取り付けられた溶融
石英板からなるホルダ３７Ａと、半導体レーザ２および
コリメータレンズ３をホルダ３７Ａ上に固定する溶融石
英板からなるホルダ３７Ｂ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２ｂ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１３と、半導体レー
ザ２からの平行ビーム２ｂの直線偏光を円偏光にする１
／４波長板３８と、平行ビーム２ｂを垂直方向に反射す
るミラー４と、ミラー４で反射した平行ビーム２ｂを収
束させる図８に示す上部透明集光用媒体６”と、上部透
明集光用媒体６”の反射面６ｅに被着形成された反射層
１１と、座板３７Ａ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１３を介して入力する光
検出器１５とを各々配置している。また、全体はヘッド
ケース３９内に収納され、ヘッドケース３９は、サスペ
ンション３３の先端に固定されている。浮上スライダ３
６の下面３６ａには、図８に示したのと同様に、開口７
ａを有する遮光体７、および微小金属体８が被着形成さ
れている。

【００５９】上記第１３の実施の形態に係るディスク装
置１００によれば、浮上スライダ３６の下面３６ａに形
成された光スポット９から外部に滲み出す近接場光を微
小孔７ａによって絞っているので、第８の実施の形態の
ディスク装置１００と同様に超高密度の光記録／光再生
が可能になるとともに、光ヘッド１の高さ方向の小型化
が図れる。

【００６０】なお、この光ヘッド１を他の実施の形態の
示すディスク装置１００に適用してもよい。また、本発
明の光ヘッドは、レーザや検出部等の重くなる部分を固
定部に置き、可動部には対物レンズと折り返しミラー等
の軽量素子のみを乗せる、いわゆる分離型としてもよ
い。しかし、前述したように本発明の光ヘッドにおいて
は、透明集光用媒体状に形成する光スポットと微小開口
とは、０．１μｍ以下といった高精度の位置合わせを必
要とする。このとき、分離型では、光ディスクの上下動
や可動部の動き、温度変化によるひずみ等のため、可動
部と固定部をこのような精度で合わせるのが、困難な場
合がある。したがって、少なくとも発光素子と透明集光
用媒体とを同じ筐体中に設置して一体とすることが好ま
しい。こうすることで、変動、ひずみによる光スポット
と微小金属体８の位置ずれを防止することが可能とな
る。光ディスクに記録された情報を読み出す方式は、実
施例に記載したような反射光を検出する方式に限らず、
公知のＧＭＲ(Giant Magnetic-resistive) センサのよ
うに磁気を読み出す方式等に対しても本発明は当然適用
できる。また、上述の実施の形態においては、コリメー
トレンズ、反射鏡、対物レンズ、上部透明集光用媒体と
いった光学機能を１個の光学要素で構成しているが、複
数の光学要素を組み合わせて機能させてもよく、少なく
とも、透明集光用媒体の表面上に集光による光スポット
が形成され、その位置に微小孔が位置するように遮光膜
を設ければよい。また、透明集光用媒体は必ずしも一体
形成しなくても良く、複数の部材を接合して形成しても
良い。例えば、集光機能を持たせた側の面と浮上スライ
ダーの機能を持たせるためには、各面がそれぞれ高い作
製精度を要するので、分離して作製し、平坦面同士を接
合するなどしてもよい。また開口部内に位置する凸部
を、透明集光用媒体と同程度の透明材料を付着させて形
成させることで、本発明の透明集光用媒体として形成し
てもよい。また、開口の伝播光の透過部分に透明集光用
媒体の１／２乗程度の屈折率を有する膜を設けると、反
射防止膜として機能させることも可能になる。例えば、
重フリントガラスは屈折率が２程度であるので、屈折率
１．４程度の膜、例えばＳＩＯ₂膜等を被着させるとよ
い。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ光を透明集光用媒体の被集光面上に集光させて微
小な光スポットを形成し、その光スポット位置に微小開
口を有する遮光体を配置し、微小開口の中央に微小金属
体を配置して、微小かつ高強度の近接場光あるいは伝播
光を得るようにしたので、光利用効率が高く、記録媒体
の高密度、高速の記録・再生が可能となる。また、光利
用効率の向上により小型・軽量の光源および光検出器を
用いることが可能となるので、光ヘッドの小型化が図
れ、データ転送レートの向上が図れる。また、開口より
外側に集光された部分のレーザ光は、遮光体によって遮
光され、記録媒体に入射しないため、それによる誤記録
あるいは誤再生を防止できる。

【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）〜（ｅ）は遮光体の形状
を示す図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）はプラズモン励起型の遮光体を
示す断面図、（ｅ）〜（ｈ）は導波型の遮光体を示す断
面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は第１の実施の形態に係る遮光
体の形成方法を示す図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施の形態に
係る光ヘッドの集光部を示す要部断面図である。

【図５】本発明の第３実施の形態に係る光ヘッドの主要
部を示す図である。

【図６】（ａ）は本発明の第４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】本発明の第５の実施の形態に係る光ヘッドの主
要部を示す図である。

【図８】（ａ）は本発明の第６の実施の形態に係る光ヘ
ッドの主要部を示す図、（ｂ）はその遮光体を示す図で
ある。

【図９】（ａ）は本発明の第７の実施の形態に係る光ヘ
ッドの主要部を示す図、（ｂ）はその主要部底面を示す
図である。

【図１０】（ａ）は本発明の第８の実施の形態に係るデ
ィスク装置を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で
ある。

【図１１】第８の実施の形態に係る光ディスクの詳細を
示す図である。

【図１２】第８の実施の形態に係る光ヘッドを示す図で
ある。

【図１３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第９の実施の形態
に係るディスク装置の光ヘッドの主要部を示す図であ
る。

【図１４】本発明の第１０の実施の形態に係るディスク
装置を示す図である。

【図１５】本発明の第１１の実施の形態に係るディスク
装置を示す図である。

【図１６】本発明の第１２の実施の形態に係るディスク
装置の主要部を示す図である。

【図１７】第１２の実施の形態に係る半導体レーザを示
す図である。

【図１８】第１２の実施の形態に係る遮光体を示す図で
ある。

【図１９】（ａ）は本発明の第１３の実施の形態に係る
ディスク装置の光ヘッドの縦断面図、（ｂ）は横断面図
である。

【図２０】従来のディスク装置を示す図である。

【図２１】従来の他のディスク装置を示す図である。

【図２２】励起されたプラズモンから近接場光を効率よ
く発生する方式の一例を示す図である。

【符号の説明】

１光ヘッド２半導体レーザ２ａ，２ｂ，２ｂ’，２ｃ，２ｃ’，２ｄ〜２ｇレー
ザビーム３コリメータレンズ４ミラー５対物レンズ６透明集光用媒体６’，６” 上部透明集光用媒体６ａ，６'ａ入射面６ｂ被集光面６ｃ中心６ｅ反射面６ｄ底面７遮光体７ａ開口７ｂ縁部７ｃ，７ｃ’ 対向縁部７ｄギャップ８微小金属体８ａテーパー面９光スポット１０近接場光１１反射膜１２光ディスク１２ｈ保護膜１２ｉ記録層１２ｊ干渉層１２ｋ反射層１３ビームスプリッタ１４集光レンズ１５光検出器１６遮光体２０ａ活性層２０ｂｐ型電極２０ｃｎ型電極３０回転軸３１トラッキング方向３２リニアモータ３２ａ固定部３２ｂ可動コイル３３サスペンション３３ａ回動軸３４光ヘッド駆動系３５信号処理系３６浮上スライダ３６ａ被集光面３６ｃ下面３６ｂ溝３６ｄ収容孔３７溶融石英板３８１／４波長板３９ヘッドケース４０トラッキング方向４１圧電素子４２ホルダ４３，４５回転型リニアモータ４４回動軸４５ａ可動片４５ｂヨーク４５ｃ電磁石５０光プローブ５１光ファイバのコア５２微小金属体５３遮光金属膜５４光ファイバのクラッド５５レジン５６光プローブ先端部５７入射レーザ光５８近接場光７０フォトレジスト膜７１Ｔｉ膜９１，９１’ 微小金属体９１ａ，９１ａ’ 微小金属体の先端部９２ギャップ９３ａ入射光９３ｂスポット９３ｃ入射光の透過した部分９４偏光方向１００ディスク装置１２０プラスチック板１２１記録媒体１２１ａＡｌ反射膜層１２１ｂＳｉＯ₂層１２１ｃＧｅＳｂＴｅ記録層１２１ｄＳｉＮ層４１０電極端子４１１電極膜４１２多層ＰＺＴ薄膜ｄ1 レーザビームの間隔ｄ2 微小金属体の間隔ｐトラックピッチ θ 入射角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１１Ｂ 11/105 ５５１Ｇ１１Ｂ 11/105 ５５１Ｌ５６６５６６Ｃ５６６Ｄ // Ｇ１１Ｂ 5/02 5/02 Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射したレーザ光を集光して光スポットが
形成される被集光面を有する透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体の前記被集光面側の面に設けられ、
前記光スポットのサイズより小なる開口を前記光スポッ
トの形成位置に有する遮光体と、前記遮光体の前記開口の中心に設けられ、前記開口より
小なるサイズを有する微小金属体とを備えたことを特徴
とする光ヘッド。
【請求項２】前記遮光体の前記開口は、円形あるいは矩
形の形状を有する構成の請求項１載の光ヘッド。
【請求項３】前記微小金属体は、円形、矩形あるいは楕
円形の外形を有する構成の請求項１載の光ヘッド。
【請求項４】前記微小金属体は、前記遮光体の厚さより
薄い厚さを有する構成の請求項１記載の光ヘッド。
【請求項５】前記遮光体は、前記開口の縁部に、前記光
スポットを形成する前記レーザ光を前記開口側へ反射す
る傾斜面を有する構成の請求項１記載の光ヘッド。
【請求項６】前記透明集光用媒体は、前記微小金属体の
周辺部に突部を有し、前記突部に、前記光スポットを形
成する前記レーザ光を前記開口側へ反射する傾斜面を有
する構成の請求項１記載の光ヘッド。
【請求項７】前記遮光体および前記微小金属体の底面
は、前記透明集光用媒体の前記被集光面と同一平面をな
す構成の請求項１記載の光ヘッド。
【請求項８】前記微小金属体は、前記透明集光用媒体の
前記被集光面から突出して設けられてなる構成の請求項
１記載の光ヘッド。
【請求項９】入射したレーザ光を集光して光スポットが
形成される被集光面を有する透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体の前記被集光面側の面に設けられ、
前記光スポットのサイズより小なる開口を前記光スポッ
トの形成位置に有する遮光金属体と、前記遮光金属体の前記開口の中心に設けられ、前記開口
より小さく、前記光スポットより小なるサイズを有する
微小金属体とを備え、前記遮光金属体および前記微小金属体は、前記レーザ光
の前記透明集光用媒体中における波長の約１／２以上の
厚さを有することを特徴とする光ヘッド。
【請求項１０】前記透明集光用媒体は、前記微小金属体
の周囲を囲み、前記開口内に位置する凸部を備えた構成
の請求項９記載の光ヘッド。
【請求項１１】前記遮光金属体は、前記開口の縁部に、
前記光スポットを形成する前記レーザ光を前記微小金属
体側へ反射する傾斜面を有する構成の請求項９記載の光
ヘッド。
【請求項１２】前記微小金属体は、周辺部に、前記光ス
ポットを形成する前記レーザ光を前記開口側へ反射する
傾斜面を有する構成の請求項９記載の光ヘッド。
【請求項１３】前記遮光金属体および前記微小金属体
は、前記光スポットを形成する前記レーザ光を出射する
レーザの光共振器の一方のミラーを構成する請求項９記
載の光ヘッド。
【請求項１４】所定の偏光方向を有するレーザ光を集光
して光スポットが形成される被集光面を有する透明集光
用媒体と、前記透明集光用媒体の前記被集光面側の面に設けられ、
前記光スポットのサイズより小なる開口を前記光スポッ
トの形成位置に有する遮光体と、少なくとも前記所定の偏光方向で対向する一対の凸部
が、前記開口内に位置するように設けられた微小金属体
とを備えたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１５】前記遮光体と前記微小金属体は、金属膜
により一体に形成されてなることを特徴とする請求項１
４記載の光ヘッド。
【請求項１６】前記遮光体が有する前記開口は、前記光
スポットのサイズよりも小さい略円形を有し、前記微小金属体の前記一対の凸部は、前記開口の前記略
円形から内側に突出していることを特徴とする請求項１
４記載の光ヘッド。
【請求項１７】入射したレーザ光を集光して光スポット
が形成される被集光面を有する透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体の前記被集光面側の面に設けられ、
前記光スポットのサイズより小なる開口を前記光スポッ
トの形成位置に有する遮光体と、前記遮光体の前記開口の中心に設けられ、前記開口より
小なるサイズを有する微小金属体と、前記微小金属体の底面と同一平面上に検出部を有する磁
気抵抗センサとを備えたことを特徴とする光磁気ヘッ
ド。
【請求項１８】前記遮光体は、金属膜からなり、前記遮光体および前記微小金属体は、前記レーザ光の前
記透明集光用媒体中における波長の約１／２以上の厚さ
を有し、前記微小金属体は、前記光スポットより大なるサイズを
有する構成の請求項１７記載の光磁気ヘッド。
【請求項１９】表面に記録媒体が形成されたディスク
と、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被集光面に
集光されて光スポットが形成される透明集光用媒体を有
する光学系と、前記透明集光用媒体の前記被集光面側の面に設けられ、
前記光スポットのサイズより小なる開口を前記光スポッ
トの形成位置に有する遮光体と、前記遮光体の前記開口の中心に設けられ、前記開口より
小なるサイズを有する微小金属体と、前記記録媒体に対して相対的に前記開口からの出射光を
移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするディス
ク装置。
【請求項２０】表面に記録媒体が形成されたディスク
と、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被集光面に
集光されて光スポットが形成される透明集光用媒体を有
する光学系と、前記透明集光用媒体の前記被集光面側の面に設けられ、
前記光スポットのサイズより小なる開口を前記光スポッ
トの形成位置に有する遮光金属体と、前記遮光金属体の前記開口の中心に設けられ、前記開口
より小さく、前記光スポットより小なるサイズを有する
微小金属体と、前記記録媒体に対して相対的に前記開口からの出射光を
移動させる移動手段とを備え、前記遮光金属体および前記微小金属体は、前記レーザ光
の前記透明集光用媒体中における波長の約１／２以上の
厚さを有することを特徴とするディスク装置。
【請求項２１】前記微小金属体は、長方形、楕円形等の
細長形状の外形を有し、前記移動手段は、前記細長形状の長軸が前記記録媒体の
記録トラックに直交する方向に前記開口からの出射光を
トラッキングさせる構成の請求項１９あるいは２０記載
のディスク装置。
【請求項２２】前記透明集光用媒体は、その側面両側に
設けられた圧電素子によりトラック直交方向に走査され
ることにより、前記開口からの出射光をトラッキングさ
せる構成の請求項１９あるいは２０記載のディスク装
置。
【請求項２３】表面に記録媒体が形成されたディスク
と、所定の偏光方向を有する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被集光面に
集光されて光スポットが形成される透明集光用媒体を有
する光学系と、前記透明集光用媒体の前記被集光面側の面に設けられ、
前記光スポットのサイズより小なる開口を前記光スポッ
トの形成位置に有する遮光体と、少なくとも前記所定の偏光方向で対向する一対の凸部
が、前記開口内に位置するように設けられた微小金属体
と、前記記録媒体に対して相対的に前記開口からの出射光を
移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするディス
ク装置。
【請求項２４】入射したレーザ光を集光して光スポット
が形成される被集光面を有する透明集光用媒体を準備
し、前記透明集光用媒体の底面の前記光スポットのサイズよ
り小なるサイズを有するドーナツ状の領域をホトレジス
トで覆い、前記透明集光用媒体の前記底面の前記ホトレ
ジストの存在しない領域を前記レーザ光の波長以下の所
定の深さでエッチングによって除去することにより前記
被集光面を底面とする凹部を形成し、前記凹部に金属材料を堆積させて前記ドーナツ状の開口
を有する金属体を形成することを特徴とする光ヘッドの
製造方法。
【請求項２５】前記金属体の前記開口の中心部に、集光
イオンビーム（Focused Ion Beam）により金属材料を堆
積することにより微小金属体を形成する工程を含む構成
の請求項２４記載の光ヘッドの製造方法。