JP2002511176A - 可動ミラーを用いた光学式浮上ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光磁気浮上ヘッド（３４０）は可動ミラーを用い、光源とレンズと共に使用して光磁気記録ディスク（１８０）上にデータを記録再生する。光源から光学式ヘッドへ送られたレーザー光は、可動微細加工反射ミラー（３４０）により反射される。反射ミラー（３４０）による反射光は埋め込み型微細加工対物ＧＲＩＮレンズ（４２０）を通して進む。精密トラッキングと隣接トラックへの短距離シークは回転ミラーの軸の周りの回転により行われる。このような方法で、フォーカススポットは、記録ディスクの半径方向とほぼ平行な方向へ前後に走査される。

Description

【発明の詳細な説明】 可動ミラーを用いた光学式浮上ヘッド参照関連出願 この出願は、 １９９６年０７月３０日に出願された、発明の名称”浮上光磁気ヘッドを用い たデータ記録再生システム”の仮出願番号６０／０２２，７７５、 １９９６年０８月０６日に出願された、発明の名称”浮上光磁気ヘッドを用い たデータ記録再生システムの仮出願番号６０／０２３，４７６、 １９９６年０８月２７日に出願された、発明の名称”浮上光磁気ヘッドを用い たデータ記録再生システム”の仮出願番号６０／０２５，８０１ の優先権を主張するものである。これらの関連出願の要旨は、上記引用によりこ こに組み込まれる。 すべての関連出願は、共通に本出願人に譲渡された。発明の背景 １．発明の分野 本発明は、概括的に、光学式データ記録システムに係り、特に光学式データ記 録システムで使用される浮上光学式ヘッドに関するものである。２．背景技術 回転ディスク上に配置された光磁気（ＭＯ）記録媒体を用いた光磁気記録シス テムでは、情報は磁区の空間的変化としてディスク上に記録される。再生中、磁 区のパターンが光の偏光を変調し、検出 システムは光学的に得られた信号を電気信号へ変換する。 １つの形式の光磁気記録システムでは、光磁気ヘッド組立体は線形アクチュエ ータ上に位置し、記録再生中、そのアクチュエータにより光学式ヘッドがデータ トラック上に位置するようにディスクの半径方向に沿って移動される。磁気コイ ルは、ヘッド組立体上に別の組立体として配置され、ディスク表面に垂直な方向 に磁気的成分を持った磁界を発生する。媒体の周囲の材料と反対の極性の垂直磁 化が、０（ゼロ）または１を示すマークとして、ディスク上に光スポットを形成 するようレーザー光ビームを先ず収束することによって記録される。光スポット は、光磁気材料を、キュリー点（即ち、加えられた磁界によって、磁化が容易に 変わるような温度）付近またはそれ以上の温度に熱する働きをする。磁気コイル に印加された電流は、自発磁化の方向を上向きかまたは下向きにする。この配向 過程は、温度が十分に高い、光スポットの中の領域のみで起こる。この磁化マー クの配向は、レーザービームが取り除かれた後保存される。このマークは、磁気 コイルにより反対方向の磁界が発生している間に、レーザービームにより局所的 にキュリー点迄再加熱された場合に、消去あるいは上書きされる。 着目マークでの磁化により反射ビームに印加された光学的偏光のカー回転を検 出することにより、磁気カー効果を利用して、ディスク上の特定のマークから情 報が読み出される。カー回転の大きさは、（カー係数で具体化される）材料の特 性により決まる。回転の向きは確立された差動検出機構により測定される。回転 の向きは、着目マークの自発磁化の方向によって、時計回りまたは半時計回りと なる。 現在１平方インチ当り１ギガビットのオーダの面記録密度の光磁気ディスクを 得ることができるが、従来の光磁気ヘッドでは、比較的大きな光学組立体に基い て構成される傾向にあり、ヘッドの物理的な大きさがかなり大きくなる（直線寸 法で３から１５ｍｍ）。 従って、従来の光磁気ヘッドが光磁気ディスク上を新しいトラックにアクセスす るために機械的に移動する速度は遅い。加えて、光学組立体が大きいために、大 部分の市販されている光磁気ディスクは、一度に光磁気ディスクの片面の記録再 生が可能な１個の光磁気ヘッドのみを使用している。例えば、現在市販されてい る光磁気記録装置では、１３０ｍｍ両面２．６ＩＳＯギガバイトの光磁気ディス クでのアクセス時間は４０ｍｓであり、データ転送レートは４．６ＭＢ／Ｓｅｃ ．である。 Ｎ．Ｙａｍａｄａ（米国特許Ｎｏ．５，２５５，２６０）は、複数の光ディス クの上及び下の面をアクセスする小型の浮上光学式ヘッドを開示している。Ｙａ ｍａｄａにより開示された浮上光学式ヘッドは、相変化型光ディスクに対して光 を当て、また反射光を受けるための固定のミラーまたはプリズムを使用している 。一方、Ｙａｍａｄａにより開示されている固定の光学部品は、一定の容積内の 複数の相変化型光ディスクの両面にアクセスするものであり、Ｙａｍａｄａによ り開示された光学部品を使用することは、本質的にいかに小さな光学部品を作れ るかということにより制約される。従って、与えられた容積内で動作するための 光ディスクの数も制限される。もうひとつの欠点は固定の反射ミラーを使用する ことに関係している。この方法は合焦光スポットの位置を変えるために光学式ヘ ッド組立体全体を移動させるのに必要なトラックサーボ帯域に制限を与える。同 様の制限が、Ｍｕｒａｋａｍｉ他により米国特許Ｎｏ．５，１９７，０５０にお いて開示された浮上光磁気ヘッドにも当てはまる。一般的に、精密トラックサー ボを行うために使用する部品の質量が大きくなればなるほど、サーボ帯域は低く なり、かつ、記録再生できるトラック密度は低くなる。 Ｃ．Ｗａｎｇにより米国特許Ｎｏ．５，２４３，２４１において小型ガルバノ メータ型アクチュエータで反射プリズムやミラーを動かす方法が開示されている 。ガルバノメータは、浮上光磁気ヘッド に取り付けられた線形アクチュエータアーム上に配置されしかし、滑動体自身の 上には配置されていない大きな、ワイヤコイルと回転磁石より構成される。この 設計は、その大きさと重量により、トラッキングサーボ帯域と達成できるトラッ ク密度を制約する。また、その複雑さは、製造上のコストと困難性を増加させる 。 必要とされているものは、従来技術に比べ、小型で与えられた容積の中に配置 できる光磁気ディスクの数を増加できる改良された浮上光磁気ヘッドである。改 良された浮上光磁気ヘッドは、大開口率で、ヘッド質量を減少した、高精度トラ ックサーボ帯域を実現できる非常に高い共振周波数の高精度トラックサーボ装置 で、比較的製造し易いものであるべきである。加えて、浮上光磁気ヘッドは、光 磁気ディスクドライブのアクセス時間、データ転送レート及び、使用可能な光磁 気ディスクトラック密度を改良するべきである。発明の概要 本発明は、開口率が大きく、ヘッド質量が小さく、高精度サーボ帯域が広く、 光磁気ディスクのトラック密度を向上でき、データアクセス時間を減少でき、デ ータ転送レートを向上でき、与えられた容積中にアクセスできる光磁気ディスク の数を向上でき、使用される各ディスクの両面に記録再生できる浮上光磁気（Ｆ ＭＯ）ヘッドを用いたデータ記録再生システムの改良を行うものである。 好適な実施例としては、光磁気記録装置の機械的構造は、ウィンチェスター型 の回転アクチュエータアームと、サスペンションと、空気ベアリング技術を用い た光磁気データシステムに小型ヘッドを組み込んだものである。好適な実施例と しては、レーザー光学組立体であって、光源を各々がディスク記録媒体にデータ を記録再生する光学式ヘッドを支持する１つ以上のヘッドアームに結合する。好 適な実施例としては、書き込み中は、光が個々の単一モード偏光維持（ＳＭＰＭ ）光ファイバーを通して回転する光磁気（ＭＯ）記録 媒体の表面を部分的に加熱するそれぞれの光磁気ヘッドに供給され、それにより ホットスポットを生成する。光学式ヘッドに埋め込まれた磁気コイルは磁界を発 生するのに使用され、磁界は自発的に、ホットスポット内の領域を、上向きかま たは下向きの垂直配向に磁化する。このように、ＭＯ記録媒体が回転するにつれ て、印可された磁界は、磁区の配向が上向きまたは下向きのパターンとしてディ ジタルデータを符号化するよう変調される。読み出し中、低強度の光が、個々の ＳＭＰＭ光ファイバーから、合焦光スポットによって回転記録媒体を調べるＦＭ Ｏヘッドに送られる。読み出しは、合焦光スポットの位置での媒体の磁化方向に よって、光磁気カー（ＫＥＲＲ）効果に従い、光の偏光を変えるように、プログ ラムされている。このようにして、記録されたディジタルデータを表す磁化配向 の上向きまたは下向きのパターンが、ＭＯ記録媒体から反射された光の偏光を変 調する。記録媒体からの反射光信号は、ＦＭＯヘッドを通して復号化するための 差動アンプに送られる。 光ファイバーから光学式ヘッドに送られたレーザ光のビームは、可動微細加工 反射ミラーによって反射される。反射ミラーからの反射光は、ＧＲＩＮレンズの ような埋め込まれた小型対物レンズを通して進む。好適な実施例では、高精度ト ラッキングと、隣接トラックへの短距離シークは、小型微細加工ミラーを回転軸 の周りに回転することにより行われる。このようにして、合焦光スポットは、記 録ディスクの半径方向にほぼ平行の方向に前後に走査される。小型微細加工可動 ミラーを使用することにより、軽量で、コスト効率のよい、非常に高いデータ密 度のＭＯ記録媒体に対するＦＭＯヘッドが可能である。図面の簡単な説明 図１は好適な光磁気記録装置の模式的な図である。 図２は図１の光磁気記録装置のレーザ／光学系組立体構造を示す 概略図である。 図３は図１の浮上光磁気ヘッドの平面図である。 図４は図３の浮上光磁気ヘッドの側面図である。 図５は図３の浮上光磁気ヘッドの前面図である。 図６は図４の光磁気ヘッドの光路の側面図である。 図７は図４の光磁気ヘッドの詳細を示す概略側面図である。 図８は図１の組立体の好適な小型微細加工ミラーの斜視図である。 図９は好適な実施例の光磁気ヘッドを示す斜視図である。 図１０は好適な実施例の光磁気ヘッドを示す斜視図である。好適な実施例の詳細な説明 図１は、光磁気記録装置の一実施例を示す。本発明では、光磁気記録装置１０ ０の機械的構造は、ウインチェスター型の回転アクチュエータアームと、サスペ ンション、空気ベアリング技術を用いた光磁気（ＭＯ）データ記録システムの浮 上光磁気（ＦＭＯ）ヘッド技術を組み込んだものである。好適な実施例では、光 磁気記録装置１００は、レーザ光学系組立体１１０、単一モード偏光維持（ＳＭ ＰＭ）光ファイバー１３０、位相補償器１２０、ファイバー光学スイッチ１５０ 、アクチュエータ磁石及びコイル１４５、複数のＳＭＰＭ光ファイバ１４０、複 数のヘッドアーム１６０、複数のサスペンション１６５、複数のＭＯ記録媒体１ ８０、複数のＦＭＯヘッド１７０よりなる。複数のＭＯ記録媒体１８０の各々は 、一定角速度で連続回転するために、スピンドル１８５上に好適に配置されてお り、複数のＦＭＯヘッド１７０の各々は、それぞれの柔軟性のあるサスペンショ ン１６５とヘッドアーム１６０と電磁気アクチュエータ磁石とコイル１４５を介 して好適に取り付けられている。ＭＯ記録装置１００は、１つのＦＭＯヘッド１ ７０と１つのＭＯ記録媒体１８０あるいは、複数のＭＯ記録媒体１８０ごとに、 上側と下側にそれぞれＦＭＯヘッド１７０よりなっても良いことは、当業者 は理解しえよう。 図２を参照すると、レーザ／光学系組立体１１０は、レーザ光源、差動フォト ダイオード検出システムと、望ましくは別の副組立体１１０または、組立体にハ イブリッドの集積回路部品のような付随した光学部品、を含む。好適な実施例で は、レーザ光学部品１１０さらに、３０から４０ｍＷレーザダイオードまたはダ イオードポンピングの小型チップレーザで可視光または近紫外領域（６３５ｎｍ 付近が好ましい）の偏光光源のレーザダイオード２５５、漏洩ビームスプリッタ ２４５、レーザ光がレーザダイオード２５５から漏洩ビームスプリッタ２４５を 通過する前に使用されるコリメータ光学部品２５０と、漏洩ビームスプリッタ２ ４５からの光を単一モード偏光維持（ＳＭＰＭ）光ファイバ１３０へ送るために 出力光の焦点を合わせるグラジエント屈折率（ＧＲＩＮ）レンズが好ましいカッ プリングレンズ２４０よりなる。 好ましい実施例では、位相補償器１２０は、偏光維持光ファイバー１３０及び １４０の各々の固有の２つの偏光モード間で起こる相対位相変動を補償するのに 使用される。光ファイバーの固有の複屈折により、光ファイバー１３０及び１４ ０の各偏光モードに屈折率の差が起こるのが知られている。例えば、相対位相変 動は、各光ファイバー１３０と１４０の温度、圧力変化や、機械的な動きによっ て起こる２つの反射率間の差にわずかな偏差が生じることにより起こる可能性が ある。これらの変動は、レーザ光学組立体１１０により検知され、非常に大きな 変化が起こる前に、帰還サーボ（図示せず）が位相補償器を調整して変動を相殺 する。このように、光ファイバ１３０と１４０により構成される浮上光磁気ヘッ ド１５５を往復する光路は、偏光特性に関して、影響を受けない空間光路と同じ 様に扱ってよい。 好適な実施例では、位相補償器１２０は、位相変調器を構成するため望ましく はチタン酸ジルコン酸鉛等の圧電材料で作られた圧電 性の円筒殻を有し、その高さは直径よりも小さい薄型で、高速動作のために静電 容量を低減した、小型光磁気記録システムに使用するのに適している。光ファイ バ１３０は、紫外線硬化エポキシ樹脂または同様の接着剤で位相補償器２０３の 周囲に接着されている。好適な実施例では、平坦な円筒端に静電容量を減らすた めに金属電極が配置されており、電極に印可された電圧が殻の半径方向の拡張を 引き起こし、それにより光ファイバー１３０を伸張させる。伸張動作によって位 相変調させる。光ファイバ１３０の機械的歪を最小にするため、位相比較器１２ ０の直径は、光ファイバー１３０のファイバー被覆直径の数１００倍以上が好ま しい。例えば、ファイバー被覆の直径が約８０μｍの時には、位相補償器１２０ の直径は１０から４０ｍｍ近傍になる。 好適な実施例では、ファイバー光学スイッチ１５０は入力ポートで単一モード ＰＭ光ファイバ１３０を受け、このファイバーから出る光を、出力ポートで１つ の単一モードＰＭ光ファイバ１４０を経由させる。ファイバー光学スイッチ１５ ０のスイッチング特性は双方向であり、出力ポートで１つの単一モードＰＭ光フ ァイバ１４０からこのスイッチ１５０に逆行して伝播する光は、入力ポートで光 ファイバー１３０を経由させる。ファイバー光学スイッチ１５０からのＳＭＰＭ 光ファイバー１４０は、それぞれのヘッドアーム１６０とサスペンション１６５ を通してそれぞれの浮上光磁気ヘッド１７０へ接続されるのが好ましい。好適な 実施例では、ＦＭＯヘッド１７０毎に１つのＳＭＰＭ光ファイバ１４０が配置さ れ、ファイバー光学スイッチ１５０は、ＭＯ記録媒体１８０のそれぞれの面を読 み書きするための光磁気ヘッド１７０を選択するのに使用される。 好適な実施例では、書き込み中は、回転する光磁気記録媒体１８０のそれぞれ の表面を部分的に加熱しホットスポットを形成するために光は個々の光ファイバ １４０を通してそれぞれのＦＭＯヘッド１７０に送られる。ＦＭＯヘッド１７０ に埋め込まれた磁気コイル （この後で詳細に説明する）は磁界を発生するのに使用され、そして、ホットス ポット内の領域が自発的に、上向きまたは下向きの配向で磁化される。このよう にして、ＭＯ記録媒体が回転するにつれて、印加された磁界が磁区の配向を上向 きまたは下向きのパターンとしてディジタルデータを符号化する。読み出し中、 偏光された低強度の光がＳＭＰＭ光ファイバー１４０を経由してそれぞれのＦＭ Ｏヘッド１７０に送られ、合焦光スポットで回転する記録媒体１８０を調査する 。合焦スポットの位置のＭＯ記録媒体１８０の磁化方向が光磁気カー効果により 、光の光学的偏光を変えて読み出しが行われる。このようにして、記録ディジタ ルデータを表す上向きまたは下向きの磁化配向のパターンが、ＭＯ記録媒体１８ ０からの反射光の偏光を変調する。ＭＯ記録媒体１８０からの反射光信号は、Ｆ ＭＯヘッド１７０、複数のＳＭＰＭ光ファイバ１４０の内の１本、ファイバー光 学スイッチ１５０を通して戻り、最後に２つのフォトダイオードディテクタ２１ ５に達し、差動増幅器２１０によって電気信号形式に変換される。 浮上光磁気ヘッド１７０の詳細の平面図である図３を参照する。好適な実施例 では、各浮上光磁気ヘッド１７０は小さな滑動体３３０を含む。ＦＭＯヘッド１ ７０はさらにＳＭＰＭファイバー３５０を保持するためのＶ−溝３６０、可動微 細加工反射ミラー３４０、及び磁気コイル３１０を含む。 図４は図３の浮上光磁気ヘッド１７０の側面図である。図５は、同じＦＭＯヘ ッド１７０の正面図である。好適な実施例では、ヘッド１７０は、ＭＯ記録媒体 １８０の被覆された表面の上または下を空気ベアリング面５１０を利用して浮上 する。レーザ光の偏光ビームは、ＳＭＰＭ光ファイバ３５０を通って可動微細加 工ミラー３４０へ送られる。Ｖ−溝の軸及び、それによってＶ−溝上に配置され たファイバー３５０の軸は、媒体１８０の表面にほぼ平行となる。ファイバー３ ５０から出る光は、光ファイバー３５０の軸に約９０度の平均角度で微細加工反 射ミラーによって反射される。反射光は、埋め込まれたＧＲＩＮレンズのような 小型対物レンズを通して進む。好適な実施例では、精密トラッキングと、隣接ト ラックへの短距離シークを、（図４に示すように）回転軸４１０の周りにミラー ３４０を回転させることにより行う。このようにして、合焦光スポット４４０は 媒体１８０の半径方向とほぼ平行な方向５２０に、前後に走査される。アクチュ エータアーム１６０が、媒体１８０の表面に亘って前後に滑動体３３０が動くに つれて、滑動体の位置は、方向５２０が、ＭＯ記録媒体１８０の半径方向と正確 に平行ではなく、わずかにずれを持つようになる。正確に平行ではないが、ずれ 角は十分に小さいので、走査方向５２０の実質的な成分は、記録媒体１８０の半 径方向に沿っている。 図６は、本発明の好適なレンズ４２０の側面図である。反射ミラー３４０より 反射された光は、対物ＧＲＩＮレンズ４２０を含む焦点光学系によって集光され 、その光学系により反射光はＭＯ記録媒体１８０の表面上に合焦される。Ｖ−溝 ３６０内の光ファイバー３５０の位置は調整され、それによって、ＳＭＰＭ光フ ァイバー３５０の端とミラー３４０間の距離が変化する。Ｖ−溝３６０内のＳＭ ＰＭ光ファイバー３５０の位置を再配置することにより、レンズ４２０から出る 光の焦点６３０の位置が効果的に調整される。一度ファイバー３５０の位置が媒 体１８０の表面上の適正な焦点に配置されると、ファイバーは、紫外線（ＵＶ） 硬化エポキシ樹脂または同様の接着剤で固着される。 ＧＲＩＮレンズ４２０は簡単で小型の円筒状の形状であり、レンズを滑動体３ ３０の穴へ容易に挿入することができる。焦点の球面収差を最小化し、回折を制 限するために、レンズ４２０は、単純球 状の凸面６５０を持った、平凸形状レンズとなるように磨かれる。厚さ６４０と レンズ４２０の曲率は、屈折率勾配の大きさ、光の波長、ＳＭＰＭファイバー３ ５０の開口率、レンズ４２０の実効開口率により決まる好ましい合焦光スポット ４４０の大きさ等のいくつかの要素によって決まる。好適な実施例では、レンズ ４２０の厚さ６４０は、約１７０から５００μｍ、曲率半径は約１５０から４０ ０μｍで、また、レンズの直径６２０は約２００から５００μｍである。 一方、図３から６に示す、好適な実施例では、ＧＲＩＮレンズを含む単一要素 の対物レンズを開示しているが、レンズ４２０の特性を向上させるために、付加 的な対物光学系が使用しても良いことが、当業者には理解されよう。例えば、焦 点対物光学系は、ＧＲＩＮレンズ４２０と一緒に、無球面収差レンズや液浸レン ズのどちらかを含んでいる。そのような付加的なレンズ要素を使用することで、 大きな開口率と小さな合焦スポット４４０サイズを達成できる。小さなスポット ４４０のサイズは、ＭＯ記録媒体１８０に書き込み読み出しするデータの面密度 を向上させることができる。 ガラスまたはプラスチック成形小型光学レンズは、ＧＲＩＮレンズ４２０の代 わりにも使用することができる。例えば、２つの成形平凸非球面レンズの凸面を 互いに向き合わせて配置すると、高い開口率の、かつ、ミラー３４０が回転した 時の光軸ずれ特性が良い小型レンズシステムが達成できる。２つの非球面光学系 設計では、光はこのように２つの光学要素間でほぼ平行となり、付加的なレンズ 無しに２つの要素の間に４分の１波長板を配置することができる。もうひとつの 実施例として、比較的大開口率（０．６より大きい）の光学的焦点システムを得 るために、小開口率（０．２から０．４）の単一球面成形レンズを、無球面収差 のまたは液浸レンズと共に使用しても良い。製造者の立場から、成形レンズは、 低コストで、大量生産できるので魅力的である。ここで開示した大量生産方法の 一つは、レンズアレイを成形し、その後、アレイをダイヤモンドカッターや、レ ーザーカッターで分離し、個々のレンズを得るものである。前記した２つのレン ズ設計に関しては、正確にレンズを整列させるために分割前に、テーパー型位置 合わせ方法によって２つの成形平凸レンズアレイを組み合わせる。 図７は図４のヘッド１７０の詳細を示す構造図の側面図である。好適な実施例 では、磁気コイル３１０はＦＭＯヘッド１７０の一部としてＧＲＩＮレンズ４２ ０の下に埋め込まれている。磁気コイル３１０はＭＯ記録媒体１８０の直角（即 ち垂直）の方向に大きな成分を持った磁界を発生させる。レンズ４２０が挿入さ れるエッチング穴７４０または溝は、上から所定の深さまでエッチングされる。 エッチング穴７４０が作られる前に、小直径の光路７２０の開口部が滑動体３３ ０の底部に形成される。製造中、合焦光ビームの明確光路を提供するように、光 路７２０の深さと直径が、作られる。光路７２０は望ましくは円錐型で、その円 錐の角度は偏光された光の広がり角（開口率０．６に対しては２分の１角度で約 ３７度）とほぼ等しい角度であることが望ましい。このようにして、レンズ４２ ０を支持するために棚７３０の領域が形成され、一方平面磁気コイル３１０が棚 部の底面にエッチングされた凹部内に配置されうるようにする。好適な実施例で は、光路７２０の直径は、偏光された光の光軸ずれを許容しうるように十分大き い。 好適な実施例では、平面コイル３１０は、ＭＯ記録媒体１８０に垂直ないずれ かの極性の磁界強度約１７０Ｏｅ（エルステッド）の大きさの磁界をＭＯ記録媒 体１８０の磁気層かける。コイルは、１層当り５から１０ターンの平面導体が２ から３層で成っている。コイルの層数と１層あたりの巻き数は、コイル３１０と 磁気記録層との間の間隔（典型的には、５から１０μｍの範囲）の関数である。 好適な実施例では、層間の距離は約６μｍであり、平面導体コイル ３１０の半径方向の巻線間隔は約５μｍである。また、約１７０Ｏｅ（エルステ ッド）の磁界を発生するために必要なコイル電流は約５０から７０ｍＡ（ゼロ／ ピークで）である。コイルのスイッチング時間は、（約２００Ｈ以下の）コイル インダクタンス、ドライバ回路では、１０ｎｓｅｃ台またはそれ以下である。ま た、コイル３１０の直径は、最内周で約１０μｍから外周で約８０μｍであり、 コイルと磁気記録層との間の前述のギャップによる。電気コイルのリード線７１ ０は、穴７４０の壁に沿ってまたは、滑動体の別の穴（図示していない）を通し て配線されるのが望ましい。 図８は、小型微細加工ミラー３４０の好適な実施例の斜視図である。好適な実 施例では、ミラー３４０はねじれミラーであって、シリコン基板８１０、駆動電 極８２５と８３０、ボンディングパッド８１５と８２０、接着シリコン平板８５ ０、二酸化珪素、窒化珪素、またはシリコン等の材料からなる薄膜たわみ層８４ ５を含む。ミラー３４０は、内部ねじれ反射領域８３５を作るために、微細加工 技術を用いて、製造される。ねじれ反射領域８３５は、機械的剛性を得るために 上側のたわみ層８４５と下側のシリコン平板層８５５からなり、たわみヒンジ８ ４０により支持される。反射領域８３５には、ミラーの光学的反射率の向上と、 静電的作用の改善のために、金または同様な物質で金属皮膜を形成する。好適な 実施例では、ミラー３４０の共振周波数は約５０から２００ｋＨｚの範囲であり 、それは、ミラーの特定の幾何学形状と材料の特性により決まる。好適な実施例 では、ミラー３４０はおおよそ正方形で、概略の外形の直線的寸法は１００から １７０μｍの範囲、厚さは約２から５０μｍの範囲である。好適な実施例では、 内部反射領域８３５は概略の外形の直線的寸法が２５から２００μｍであり、ま た、厚さは約１から２０μｍである。ミラー３４０は、過度の横の動き無しにね じれるように駆動されるのが好ましい。 典型的な具体例では、反射領域８３５は、辺が１００μｍのオーダーで、共振 周波数が１００ｋＨｚ以上で、最大の物理的な偏差角は２度であることが好まし い。加えて、ミラー３４０は、動作によって、静的にも動的にも反りが発生しな いことが望ましく、また、静電的な偏差角の最大応力が、ミラーを構成するのに 使用した材料（例えば、シリコン、二酸化珪素、窒化珪素及び、アルミニウム） の予想される降伏応力以下であることが好ましい。 ミラー３４０は、駆動電極８２５と８３０に差動電圧を印可することにより動 作する。駆動電極８２５と８３０に印可する差動電圧は、反射領域８３５に静電 的力を発生させる。反射領域８３５は、ヒンジ８４０を中心に回転し、反射光を 媒体１８０の表面上を前後に走査する。ミラー３４０の動作を、図１０を参照し て以下にさらに説明する。 図９は好適な実施例の滑動体３３０とミラー支持体９１０を含む光磁気ヘッド １７０を示す斜視図である。好適な実施例では、ミラー支持体９１０はミラー３ ４０に配置された対応するボンディングパッド８１５と８２０に差動電圧を印加 する電気的接点をなす電極パッド９１５と９２０を含む。ミラー支持体９１０は 、更に、前述したように、ＳＭＰＭ光ファイバー３５０からミラーの反射領域８ ３５を通り、そして、レンズ４２０に達する明確な光路を提供するアクセス穴９ ２５と９３０を含む。好適な実施例では、ミラー支持体９１０は、ミラー３４０ を４５度の角度で支持する。当業者には理解されるように、ミラー支持体９１０ は、滑動体３３０に取りつけられ、滑動体３３０とミラー支持体９１０を別々に 微細加工し、それから、２つの部分を互いに接着するように多くの技術を用いて 製造される。他の実施例では、適宜の寸法とされた段部９４０と９４５を有する 適宜の寸法とされた滑動体に対し、ミラー組立体をもたれさせるように配置する などの他の技術により４５度の角度を作っても良い。 図１０はミラー支持体９１０に配置された可動ミラー３４０を示す。電極パッ ド９１５と９２０に印加される差動電圧によりＳＭＰＭ光ファイバー３５０から 供給されるレーザ光のビームが動かされる。これらの可動微細加工ミラー４００ により、対物レンズ４２０に偏光レーザ光ビームが送られる前に、その伝播角が 変えられる。記録媒体１８０の半径方向５２０に沿って光の焦点６３０は動かさ れる結果となり、１つのデータトラックから他のデータトラックへの短距離シー クと同様にトラッキングに使用される。好適な実施例では、トラッキングは、粗 いトラッキングサーボと精密トラッキングサーボの２つの技術を結びつけて行わ れる。サンプリングセクターサーボフォーマットがトラックを画定するのに用い られる。これらのサーボマークは、媒体に形成されたエンボスピットかまたはデ ータマークと同様に読まれる磁気マークである。エンボスピットの場合には、レ ーザ光学系組立体１１０の差動アンプ２１０出力は加算器に供給されるべきであ ることは当業者にはわかろう。粗いトラッキングは、ヘッドアーム支持部１６５ の位置を制御するためにアクチュエータコイル（アクチュエータ磁石とコイル１ ４５の一部を図１に示す）への電流を連続的に調整することにより維持される。 一方、精密トラッキングは、可動ミラー３４０の振れ角を連続的に調整すること により行われる。 可動微細加工ミラーは、光ビームを非常に高速に操作する方法を提供できるの で、有利である。この方法は、高速トラッキングと、データアクセス時間を非常 に短縮した短距離シークを行える。従来のヘッド技術に対するこのような改善は 、狭トラックピッチを使用することができ、高面密度とすることが可能である。 ＦＭＯヘッド１７０の設計は本質的に、焦点を共有している。読み出し中は、Ｍ Ｏ記録媒体１８０からの反射光は、焦点を共有しているシステムの開口として働 くＳＭＰＭ光ファイバー１４０へ戻る。焦点を共有し ている光学系の使用による利益の一つは、横方向の分解能を向上するのみでなく 、深さ方向の分解能も非常に高いことである。焦点を共有しているシステムのも う一つの有利な点は、対物光学系表面からの反射光が集まらないので、対反射コ ーティングが必要でないことである。これは特に無球面収差レンズとゼロで無い 可動距離を使用する設計では有利である。深さ方向に分解能が高いことで、層間 クロストークの小さい多層媒体（図示していない）の層間を薄くすることが可能 となる。一方、横方向に分解能が高いことで、焦点を共有しないシステムの場合 よりも、小さい記録媒体マークと、急峻な記録媒体マークエッジの検出をするこ とができる。 図１から１０に示す記録装置１００の構造とＦＭＯヘッド設計は、高密度ＭＯ 記録媒体上に情報を記録する１つの方法の代表例である。本発明のさまざまな組 み合わせもまた、同様の目的を達成するのに利用できることが、当業者は理解さ れよう。例えば、さまざまな形のファイバー光学系スイッチ（即ち、微細加工、 光−電気、熱−光）を利用できる。加えて、浮上光磁気ヘッド設計は、自由空間 光入力ビームを使用するように変更でき、それにより、光ファイバー１４０を削 除できる。また、焦点対物レンズはＧＲＩＮレンズに制限される必要は無く、他 の微小対物レンズ（成形非球面、ホログラムレンズ、一対のまたは他の回折光学 レンズ）もまた利用できる。本発明はまた、読み出し専用または記録可能浮上光 ヘッドにも用いることができ、または浮上光ヘッドの代わりに使用できる。本発 明の概念は、当業者には、コンパクトディスク（ＣＤ）やディジタルビデオディ スク（ＤＶＤ）にも応用できることができることが理解されよう。このように、 当業者には、本発明はまた、すべての光記録システムに適用可能であることが理 解されよう。 本発明の変更や修正は、前述の説明を読めば当業者にとって明らかであるので 、本発明は図によって示され説明された特定の実施例に限定されるものではない 。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年３月２３日（１９９８．３．２３） 【補正内容】 請求の範囲 １．放射によるビームを生成するためのエネルギー源と； エネルギー源と共に動作し、回転記録媒体に情報を記録再生する少なくとも１つ の小型浮上ヘッドとよりなり、該少なくとも１つの浮上ヘッドは、 記録媒体の上にビームを向ける微細加工反射器と； ビームの反射光路の調整を行うために微細加工反射器を回転軸の周りに回転させ る手段とよりなる、データを記録再生する装置。 ２．エネルギー源は、レーザーダイオードであることを特徴とする請求項１記載 の装置。 ３．エネルギー源は、ダイオードポンピングマイクロチップレーザーであること を特徴とする請求項１記載の装置。 ４．微細加工反射器は、微細加工ミラーを含むことを特徴とする請求項１記載の 装置。 ５．装置は複数の浮上ヘッドと対応する複数の回転記録媒体を含むことを特徴と する請求項１記載の装置。 ６．エネルギー源は光結合器により微細加工反射器と結合していることを特徴と する請求項１記載の装置。 ７．装置は光磁気ディスク装置を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。 ８．更に、微細加工反射器にビームを向ける単一モード偏光維持 ファイバー光学ケーブルを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。 ９．エネルギー源と記録媒体の結合距離を調整することができることを特徴とす る請求項１記載の装置。 １０．その末端に浮上ヘッドが配置された支持アームを更に含み、該支持アーム はファイバー光ケーブルを受け且つ維持するための縦方向の溝をもつことを特徴 とする請求項１記載の装置。 １１．支持アームを更に含み、 該支持アームは更に滑動レール機構を含み、該機構は 支持アームの周りに浮上ヘッドの移動を可能とするように構成されていることを 特徴とする請求項１記載の装置。 １２．浮上ヘッドは更に、記録媒体の表面上にビームの焦点を合わせるレンズを 含むことを特徴とする請求項１記載の装置。 １３．レンズは、反射器と記録媒体の間に配置されたことを特徴とする請求項１ ２記載の装置。 １４．レンズは、GRINレンズであることを特徴とする請求項１２記載の装置。 １５．レンズは、焦点を共有する光学システムで使用されることを特徴とする請 求項１２記載の装置。 １６．レンズは平凸GRINレンズであることを特徴とする請求項１２記載の装置。 １７．浮上ヘッドは、記録媒体の隣接する表面に平行に配置されたことを特徴と する請求項１記載の装置。 １８．回転軸は、記録媒体の隣接する表面について、対角の方向に向けられたこ とを特徴とする請求項１記載の装置。 １９．更に、磁気コイル要素を含み、そのコイル要素はエネルギー源と相互に作 用して記録媒体へのデータの記録を可能とすることを特徴とする請求項１記載の 装置。 ２０．コイルは浮上ヘッド内に含まれていることを特徴とする請求項１９記載の 装置。 ２１．記録媒体上に向かって放射ビームの向きを変える微細加工反射器と； ビームの反射光路を調整するために回転軸の周りに微細加工反射器を回転させる 手段を含むことを特徴とする、データ記録システムで使用する小型浮上ヘッド。 ２２．微細加工反射器は、微細加工ミラーを含むことを特徴とする請求項２１記 載の浮上ヘッド。 ２３．ビームはレーザーダイオードにより発生されることを特徴とする請求項２ １記載の浮上ヘッド。 ２４．ビームはファイバー光学ケーブルにより微細加工反射器に向けられること を特徴とする請求項２１記載の浮上ヘッド。 ２５．放射ビームを発生させ； 浮上ヘッド上に配置された微細加工反射器にビームを伝達し； 回転軸の周りに微細加工反射器を回転させることによってビームの反射光路を調 整して記録媒体上の特定の位置にビームを向ける各段階より成ることを特徴とす る記録媒体に情報を記録再生する方法。 ２６．更に、GRINレンズを通してビームを直進させるステップを含むことを特徴 とする請求項２５記載の方法。 ２７．レンズは微細加工アクチュエータと記録媒体の間に伸びる光軸に沿って配 置されたことを特徴とする請求項２６記載の方法。 ２８．レンズは焦点を共有する光学システムで用いられることを特徴とする請求 項２７記載の方法。 ２９．浮上ヘッドは記録媒体の表面に平行に配置されたことを特徴とする請求項 ２５記載の方法。 ３０．記録媒体は、光磁気ディスク媒体であることを特徴とする請求項２５記載 の方法。 ３１．ディスク媒体は、両面であることを特徴とする請求項３０記載の方法。 ３２．放射ビームを発生させる手段と； 微細加工反射器にビームを伝達させる手段と； 回転軸の周りに微細加工反射器を回転させることによってビームの反射光路を調 整して記録媒体上の特定の位置にビームを向ける手段と を含むことを特徴とする記録媒体にまたは記録媒体からデータを転送するシステ ム。 ３３．ビームの向きを変える方法は、微細加工ミラーを含むことを特徴とする請 求項３２記載のシステム。 ３４．システムは、焦点を共有する光学システムを含むことを特徴とする請求項 ３２記載のシステム。 ３５．回転軸は記録媒体の半径軸にほぼ平行であることを特徴とする請求項３２ 記載のシステム。 ３６．光を発生する光源と； 可動微細加工ミラーを含む浮上ヘッドと； 回転記録媒体と； 回転する光磁気記録媒体に光源からの光を向ける浮上ヘッドと結合した偏光維持 光ファイバーと； を含むことを特徴とする装置。 【手続補正書】 【提出日】平成１１年３月１７日（１９９９．３．１７） 【補正内容】 請求の範囲 「１．放射によるビームを生成するためのエネルギー源と； エネルギー源と共に動作し、回転記録媒体に情報を記録再生する少なくとも１つ の小型浮上ヘッドとよりなり、 該 少なくとも１つの浮上ヘッドは、 記録媒体の上にビームを向ける微細加工反射器と； ビームの反射光路の調整を行うために微細加工反射器を回転軸の周りに回転させ る手段とよりなる、データを記録再生する装置。 ２．エネルギー源は、レーザーダイオードであることを特徴とする請求項１記載 の装置。３ ．微細加工反射器は、微細加工ミラーを含むことを特徴とする請求項１記載の 装置。４ ．上記少なくとも１つの浮上ヘッドは、回転記録媒体と共に使用する複数の浮 上ヘッドより成る ことを特徴とする請求項１記載の装置。５ ．エネルギー源は光結合器により微細加工反射器と結合されていることを特徴 とする請求項１記載の装置。６ ．媒体は光磁気媒体を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。７ ．エネルギー源は、微細加工反射器にビームを向ける単一モード偏光維持ファ イバー光学ケーブル を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。８ ．該浮上ヘッドはファイバー光ケーブルを受け且つ維持するための縦方向の溝 に適合される ことを特徴とする請求項１記載の装置。９ ．浮上ヘッドは更に、反射器と記録媒体との間に配置されて記録媒体の表面上 にビームの焦点を合わせるレンズを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。１０ ．更に、磁気コイル要素を含み、そのコイル要素はエネルギー源と相互に作 用して記録媒体へのデータの記録を可能とすることを特徴とする請求項１記載の 装置。１１ ．コイルは浮上ヘッド内に含まれていることを特徴とする請求項１０記載の 装置。１２ ．記録媒体上に向かって放射ビームの向きを変える微細加工反射器と； ビームの反射光路を調整するために回転軸の周りに微細加工反射器を回転させる 手段とを含むことを特徴とする、データ記録システムで使用する小型浮上ヘッド 。１３ ．放射ビームを発生させ； 浮上ヘッド上に配置された微細加工反射器にビームを伝達し； 回転軸の周りに微細加工反射器を回転させることによってビームの反射光路を調 整して記録媒体上の特定の位置にビームを向ける各段階より成ることを特徴とす る記録媒体に情報を記録再生する方法。１４ ．レンズは微細加工反射器と記録媒体の間に伸びる光軸に沿って配置された ことを特徴とする請求項１３記載の方法。１５ ．記録媒体は、光磁気ディスク媒体であることを特徴とする請求項１３記載 の方法。１６ ．ディスク媒体は、両面であることを特徴とする請求項１５記載の方法。１７ ．光を発生する光源と； 可動微細加工ミラーを含む浮上ヘッドと； 回転記録媒体と； 回転する光磁気記録媒体に光源からの光を向ける浮上ヘッドと結合した偏光維持 光ファイバーと； を含むことを特徴とする装置。」

───────────────────────────────────────────────────── 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 11/105 ５６６ Ｇ１１Ｂ 11/105 ５６６Ａ ５７１ ５７１Ｃ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，ＫＲ，Ｓ Ｇ (72)発明者 ハースト，ジェリ イー，ジュニア アメリカ合衆国，カリフォルニア州 95124 サン・ホゼ マーシー・リン・コ ート 1784 (72)発明者 ハヌ，ジョン エフ アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94538 フリーモント レッド・ホーク・ テラス 39281 アパートメント Ｃ305 (72)発明者 ピーターセン，カート アメリカ合衆国，カリフォルニア州 95148 サン・ホゼ ヴァレイ・リッジ・ レーン 3655 (72)発明者 マクダニエル，テリー アメリカ合衆国，カリフォルニア州 95037 モーガン・ヒル フェリッツ・コ ート 16755 (72)発明者 ドラザン，ジェフ アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94027 アサートン カウエル ６番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．記録媒体を含む組立体であって、更に、 エネルギー源と； エネルギー源と記録媒体の間でエネルギーを結合させるための可動微細加工アク チュエータを含む少なくとも１つのヘッドとを含むことを特徴とする組立体。 ２．上記エネルギー源はレーザーダイオードであることを特徴とする請求項１記 載の組立体。 ３．エネルギー源はダイオードポンピングのマイクロチップレーザであることを 特徴とする請求項１記載の組立体。 ４．前記部品は、複数のヘッド及び対応する複数の記録媒体を含むことを特徴と する請求項１記載の組立体。 ５．前記エネルギー源は、光結合器により可動微細加工アクチュエータと結合さ れていることを特徴とする請求項１記載の組立体。 ６．前記組立体は光磁気ディスクドライブであることを特徴とする請求項１記載 の組立体。 ７．前記エネルギー源は、単一モード偏光維持ファイバー光ケーブルであること を特徴とする請求項１記載の組立体。 ８．エネルギー源と記録媒体の結合距離が調整できることを特徴とする請求項１ 記載の組立体。 ９．更に支持アームを含み、支持アームはファイバー光ケーブルを支持するV-溝 を含むことを特徴とする請求項１記載の組立体。 １０．更に支持アームを含み、支持アームは更に支持アームの周りをヘッドを移 動できる滑動レール機構を含むことを特徴とする請求項１記載の組立体。 １１．ヘッドは更に、可動微細加工アクチュエータと記録媒体の間でエネルギー を結合するレンズを含むことを特徴とする請求項１記載の組立体。 １２．レンズは、可動微細加工アクチュエータと記録媒体の間の光軸に沿って配 置されることを特徴とする請求１１記載の組立体。 １３．レンズは、ＧＲＩＮレンズであることを特徴とする請求項１１記載の組立 体。 １４．レンズは、焦点を共有する光学システムに使用されることを特徴とする請 求項１１記載の組立体。 １５．レンズは、平凸ＧＲＩＮレンズであることを特徴とする請求項１１記載の 組立体。 １６．ヘッドが記録媒体の表面に平行に配置されることを特徴とする請求項１記 載の組立体。 １７．記録媒体はディスク媒体であることを特徴とする請求項１記載の組立体。 １８．そのコイル要素はエネルギー源と整合し記録媒体へのデータの記録を可能 とする磁気コイル要素を更に含むことを特徴とする請求項１記載の組立体。 １９．コイルはヘッド内に含まれていることを特徴とする請求項１８記載の組立 体。 ２０．光源と； 光源から受けた光の方向を決める可動小型アクチュエータと を含むことを特徴とするヘッド装置。 ２１．光源はレーザーダイオードであることを特徴とする請求項２０記載のヘッ ド。 ２２．光源はファイバー光ケーブルであることを特徴とする請求項２０記載のヘ ッド。 ２３．支持アームはファイバー光ケーブルを保持するｖ−溝を含む支持アームを 更に含むことを特徴とする請求項２２記載のヘッド。 ２４．更に支持アームを含み、支持アームは更に支持アームの周りをヘッドが移 動できる滑動レール機構を含むことを特徴とする請求項２０記載のヘッド。 ２５．ヘッドは浮上光磁気ヘッドであり且つ支持アームはウインチェスター型ア クチュエータアームであることを特徴とする請求項２４記載のヘッド。 ２６．小型アクチュエータは、記録ディスクの半径方向にほぼ平行 の方向へ走査されることを特徴とする請求項２０記載のヘッド。 ２７．エネルギー源からエネルギーを転送し； エネルギーを微細加工アクチュエータに供給し； 微細加工アクチュエータを動かして記録媒体上の特定の位置にエネルギーを向け ることを特徴とする、記録媒体上のデータを転送する方法。 ２８．エネルギーはＧＲＩＮレンズを通して進むことを特徴とする請求項２７記 載の方法。 ２９．レンズは、微細加工アクチュエータと記録媒体の間の光軸に沿って配置さ れることを特徴とする請求項２７記載の方法。 ３０．レンズは、焦点を共有する光学システムで使用されることを特徴とする請 求項２７記載の方法。 ３１．微細加工アクチュエータは、記録媒体の表面と平行に配置されることを特 徴とする請求項２７記載の方法。 ３２．記録媒体はディスク媒体であることを特徴とする請求項２７記載の方法。 ３３．ディスク媒体は両面であることを特徴とする請求項３２記載の方法。 ３４．エネルギー源からエネルギーを転送する手段と； エネルギーを小型アクチュエータに供給する手段と； 微細加工アクチュエータを動かして記録媒体上の特定の位置にエネ ルギーを向ける手段とを含むことを特徴とする、記録媒体上のデータを転送する システム。 ３５．エネルギーを向ける手段は微細加工可動ミラーであることを特徴とする請 求項３４記載のシステム。 ３６．焦点を共有する光学システムで使用されることを特徴とする請求項３４記 載のシステム。 ３７．小型微細加工アクチュエータは、記録ディスクの半径方向にほぼ平行な方 向へ走査するように動かされることを特徴とする請求項３４記載のシステム。 ３８．記録媒体を含む組立体であって、 エネルギー源と； エネルギー源からエネルギーを受信するの結合器と； 少なくとも１つのヘッドと、そのヘッドは更に結合器からエネルギーを受け取り 記録媒体にエネルギーを向ける可動微細加工アクチュエータと を含むことを特徴とする組立体。