JP2009104734A - 微小スポット生成構造及び光ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の角度調整や位置調整を必要とせずに、高い光利用効率で微小な光スポットが得られる微小スポット生成構造と、その微小な光スポットを用いて高密度の情報記録を行うことの可能な光ヘッドを提供する。
【解決手段】１次元集光素子１２は、光ファイバー１３と平面導波路１１とを光学的に結合させ、光ファイバー１３から出射したレーザー光を平面導波路１１に入射させるために偏向させる。平面導波路１１は、略楕円面の一部形状から成る曲面反射面１１ａをレーザー光の集光のために有し、１次元集光素子１２は、略楕円面の一部形状から成る曲面反射面１２ａをレーザー光の集光のために有する１次元集光用平面導波路で構成されている。曲面反射面１１ａの略楕円面の一部形状と曲面反射面１２ａの略楕円面の一部形状とを合わせて、同一の略楕円面の一部形状を成している。
【選択図】図５

Description

本発明は微小スポット生成構造及び光ヘッドに関するものであり、例えば、微小サイズのレーザースポットを生成する微小スポット生成構造と、それを備えた光ヘッド(例えば、情報記録に磁界と光を利用する光アシスト式磁気記録ヘッド)に関するものである。

磁気記録方式では、記録密度が高くなると磁気ビットが外部温度等の影響を顕著に受けるようになる。このため高い保磁力を有する記録媒体が必要になるが、そのような記録媒体を使用すると記録時に必要な磁界も大きくなる。記録ヘッドによって発生する磁界は飽和磁束密度によって上限が決まるが、この値は材料限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。そこで、記録時に局所的に加熱して磁気軟化を生じさせ、保磁力が小さくなった状態で記録し、その後に加熱を止めて自然冷却することにより、記録した磁気ビットの安定性を保証する方式が提案されている。この方式は熱アシスト磁気記録方式と呼ばれている。熱アシスト磁気記録方式では、記録媒体の加熱を瞬間的に行うことが望ましい。また、加熱する機構と記録媒体とが接触することは許されない。このため、加熱は光の吸収を利用して行われるのが一般的であり、加熱に光を用いる方式は光アシスト式と呼ばれている。

光アシスト式の磁気記録ヘッドとして、集光機能付き平面導波路を有する光ヘッド部分と、その光ヘッド部分からの射出光で照射された部分に磁気記録を行う磁気ヘッド部分と、を備えたものが、特許文献１で提案されている。その平面導波路は、高屈折率層と低屈折率層とで、その境界面が放物面形状を成すように構成されている。そして、回折格子から成る光導入部から高屈折率層に平行光を入射させ、放物面形状の境界面で全反射させて集光する構成になっている。また特許文献２では、回転放物面の一部又は回転楕円面の一部を用いて、光ヘッド部分における集光を行うものが提案されている。
米国特許第６，９４４，１１２号明細書 特開２０００−２９８８０２号公報

特許文献１に記載の記録ヘッドでは、平面導波路への平行光の導入に回折格子が用いられているが、その回折格子に対する入射角度や入射位置の調整には高い精度が要求される。このため、高い結合効率を得ることは困難である。また、回折格子を形成する際の制約も多いため、回折格子で光導入部を構成することには問題がある。

特許文献２に記載の記録ヘッドでは、スライダーの下面にある磁気コイルと近接場発生開口に光ファイバーからの光を集光するために、回転放物面の一部又は回転楕円体の一部の形状を持つ透明集光用媒体が用いられている。このため、光を１点に集光するには、透明集光用媒体と近接場発生開口との位置合わせを厳密に行う必要がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、高精度の角度調整や位置調整を必要とせずに、高い光利用効率で微小な光スポットが得られる微小スポット生成構造と、その微小な光スポットを用いて高密度の情報記録を行うことの可能な光ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明の微小スポット生成構造は、レーザー光を出射する光源部と、略楕円面の一部形状，略放物面の一部形状，又はシリンドリカル面の一部形状から成る光学面をレーザー光の集光のために有する平面導波路と、前記光源部と前記平面導波路とを光学的に結合させ、かつ、前記光源部から出射したレーザー光を前記平面導波路に入射させるために偏向させる１次元集光素子と、を有することを特徴とする。

第２の発明の微小スポット生成構造は、上記第１の発明において、前記平面導波路に有する光学面が略楕円面の一部形状から成る曲面反射面であり、前記１次元集光素子が略楕円面の一部形状から成る曲面反射面をレーザー光の集光のために有する１次元集光用平面導波路で構成されており、前記平面導波路に有する曲面反射面の略楕円面の一部形状と前記１次元集光用平面導波路に有する曲面反射面の略楕円面の一部形状とを合わせて、同一の略楕円面の一部形状を成すことを特徴とする。

第３の発明の微小スポット生成構造は、上記第１の発明において、前記平面導波路に有する光学面が略放物面の一部形状から成る曲面反射面であり、前記１次元集光素子が略放物面の一部形状から成る曲面反射面をレーザー光の集光のために有する１次元集光用平面導波路で構成されていることを特徴とする。

第４の発明の微小スポット生成構造は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記１次元集光素子が、前記光源部から出射したレーザー光を偏向角９０°で反射させる平面反射面を有することを特徴とする。

第５の発明の微小スポット生成構造は、上記第１の発明において、前記平面導波路に有する光学面が略放物面の一部形状から成る曲面反射面であり、前記１次元集光素子がシリンドリカルな放物面の一部形状から成る曲面反射面をレーザー光の集光のために有することを特徴とする。

第６の発明の微小スポット生成構造は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記光源部が、１次光源、又は２次光源を構成する光ファイバー若しくは光導波路を有することを特徴とする。

第７の発明の光ヘッドは、記録媒体に対する情報記録に光を利用する光ヘッドであって、上記第１〜第６のいずれか１つの発明に係る微小スポット生成構造を有することを特徴とする。

第８の発明の光アシスト式磁気記録ヘッドは、上記第７の発明に係る光ヘッドにおいて、前記微小スポット生成構造でレーザー光の照射を受けた記録媒体の被照射部分に対して磁気情報の書き込みを行う磁気記録素子を更に有することを特徴とする。

第９の発明の光アシスト式磁気記録装置は、上記第８の発明に係る光アシスト式磁気記録ヘッドを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、１次元集光素子が光源部と平面導波路とを光学的に結合させ、かつ、光源部から出射したレーザー光を平面導波路に入射させるために偏向させる構成になっているため、高精度の角度調整や位置調整を必要とせずに、高い光利用効率で微小な光スポットを得ることが可能であり、その光スポットを用いて高密度の情報記録を行うことが可能である。

以下、本発明に係る微小スポット生成構造、それを備えた光アシスト式の磁気記録ヘッド及び磁気記録装置等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態，具体例等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。

図１に、光アシスト式の磁気記録ヘッド３を搭載した磁気記録装置(例えばハードディスク装置)７の概略構成例を示す。この磁気記録装置７は、記録用のディスク(磁気記録媒体)２と、支軸５を支点として矢印ｍＡ方向(トラッキング方向)に回転可能に設けられたサスペンション４と、サスペンション４に取り付けられたトラッキング用のアクチュエータ６と、サスペンション４の先端部に取り付けられた光アシスト式の磁気記録ヘッド３と、ディスク２を矢印ｍＢ方向に回転させるモータ(不図示)と、を筐体１内に備えており、磁気記録ヘッド３がディスク２上で浮上しながら相対的に移動しうるように構成されている(図２中の矢印ｍＣ方向にディスク２が移動する。)。

図２に、磁気記録ヘッド３の概略構成例を断面図で示す。この磁気記録ヘッド３は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する微小光記録ヘッドであって、スライダー１０，光源部９Ａ，１次元集光素子９Ｂ等を備えている。スライダー１０は基板で構成されており、ディスク２の被記録部分の流入側から流出側にかけて順に(矢印ｍＣ方向)、磁気再生部８Ｃ，光アシスト部８Ａ及び磁気記録部８Ｂが、基板内部に積層状態で形成されている。光アシスト部８Ａは後述する平面導波路(図３等)を有しており、その平面導波路はディスク２の被記録部分を近赤外レーザー光でスポット加熱するための集光機能を有している。磁気記録部８Ｂは、ディスク２の被記録部分に対して磁気情報の書き込みを行う磁気記録素子から成っており、磁気再生部８Ｃは、ディスク２に記録されている磁気情報の読み取りを行う磁気再生素子から成っている。なお、光アシスト部８Ａ，磁気記録部８Ｂ及び磁気再生部８Ｃは、スライダー１０と一体に形成されているが、別体に構成されたものをスライダー１０に取り付けて構成してもよい。

光源部９Ａは、光ファイバー，光導波路，コリメートレンズ等の光学素子のうちの少なくとも１つと、半導体レーザと、の組み合わせから成っている。光源部９Ａを構成している半導体レーザは近赤外光源であり、その半導体レーザからは近赤外波長(１５５０ｎｍ，１３１０ｎｍ等)のレーザー光が出射する。光源部９Ａから出射したレーザー光は、１次元集光素子９Ｂによって光アシスト部８Ａに導かれる。光アシスト部８Ａに入射したレーザー光は、光アシスト部８Ａ内の平面導波路を通って磁気記録ヘッド３から出射する。光アシスト部８Ａから出射したレーザー光が、微小な光スポットとしてディスク２に照射されると、ディスク２の被照射部分の温度が一時的に上昇してディスク２の保磁力が低下する。その保磁力の低下した状態の被照射部分に対して、磁気記録部８Ｂにより磁気情報が書き込まれる。

図３と図４に、光アシスト部８Ａが有する平面導波路の具体例を示す。図３に示す平面導波路８ａは、ミラー型集光機能を有するプラナーソリッドイマージョンミラー(ＰＳＩＭ)であり、図４に示す平面導波路８ｂは、レンズ型集光機能を有するプラナーソリッドイマージョンレンズ(ＰＳＩＬ)である。その導波路構造は、いずれも基板上に高屈折率層８Ｈを積層し、その周りに低屈折率層８Ｌを積層することにより構成され、高屈折率層８Ｈと低屈折率層８Ｌとの境界面での光学的作用(つまり、反射作用又は屈折作用)によりレーザー光が集光される。

図３に示す平面導波路８ａでは、高屈折率層８Ｈと低屈折率層８Ｌとの境界面が、略放物面の一部形状を成している。平面導波路(言い換えれば１次元導波路)ではその光学的作用が１方向に限られるため、本明細書において「略放物面」とは、１方向にのみパワーを有するシリンドリカルな放物面を意味する。ただし、回転対称な放物面であっても平面導波路の厚み方向のパワーによる集光作用を無視することはできるので、平面導波路においては「略放物面」に回転対称な放物面を含めてもよい。「略楕円面」についても同様である。つまり、本明細書において「略楕円面」とは、１方向にのみパワーを有するシリンドリカルな楕円面を意味する。ただし、回転対称な楕円面であっても平面導波路の厚み方向のパワーによる集光作用を無視することはできるので、平面導波路においては「略楕円面」に回転対称な楕円面を含めてもよい。

図３に示す高屈折率層８Ｈと低屈折率層８Ｌとの境界面では、その屈折率差によって全反射を生じさせる構成としている。境界面は略放物面の一部形状を成しているので、平面導波路８ａに平行光が入射すると、略放物面の焦点位置で光源像が形成されることになる。つまり、平面導波路８ａでは全反射を利用したミラー効果によりレーザー光を１方向に集光して、微小な光スポットを形成することができる。

図４に示す平面導波路８ｂでは、高屈折率層８Ｈと低屈折率層８Ｌとの境界面が、シリンドリカル面の一部形状を成しており、その屈折率差によって屈折を生じさせる構成としている。境界面はシリンドリカル面の一部形状を成しているので、平面導波路８ｂに平行光が入射すると、シリンドリカル面の焦点位置で光源像が形成されることになる。つまり、平面導波路８ｂでは屈折率差を利用したレンズ効果によりレーザー光を１方向に集光して、微小な光スポットを形成することができる。

上記のように光アシスト部８Ａに平面導波路８ａ，８ｂを用いれば、微小な光スポットを得ることができる。しかし、平面導波路８ａ，８ｂにレーザー光を入射させるために回折格子を用いると、前述したように、回折格子に対する入射角度や入射位置の調整に高い精度が要求されるため、高い結合効率を得ることが困難になる等の問題が生じてしまう。この問題を解決しているのが１次元集光素子９Ｂ(図２)である。図２に示す磁気記録ヘッド３では、１次元集光素子９Ｂが光源部９Ａと光アシスト部８Ａ内の平面導波路８ａ又は８ｂ(図３，図４)とを光学的に結合させ、かつ、光源部９Ａから出射したレーザー光を平面導波路８ａ，８ｂに入射させるために偏向させる構成になっている。これにより、高精度の角度調整や位置調整を必要とせずに、高い光利用効率で微小な光スポットを得ることが可能となり、その光スポットを用いて高密度の情報記録を行うことが可能となる。

上記効果は、レーザー光を出射する光源部と、レーザー光を集光するための光学面を有する平面導波路と、その両者を光学的に結合させ、かつ、光源部から出射したレーザー光を平面導波路に入射させるために偏向させる１次元集光素子と、で微小スポット生成構造を構成することにより得ることが可能である。そこで、そのような微小スポット生成構造の実施の形態を以下に挙げて、高密度の情報記録を可能とする光ヘッド(磁気記録ヘッド３等)を更に詳しく説明する。

図５に、微小スポット生成構造の第１の実施の形態の概略構成を示す。図５(Ａ)は上面図、図５(Ｂ)は正面図、図５(Ｃ)は部分側面図である。この微小スポット生成構造は、レーザー光を出射する光源部としての光ファイバー１３と、略楕円面の一部形状から成る曲面反射面１１ａをレーザー光の集光のために有する平面導波路１１と、光ファイバー１３と平面導波路１１とを光学的に結合させ、かつ、光ファイバー１３から出射したレーザー光を平面導波路１１に入射させるために偏向させる１次元集光素子１２と、を有している。光ファイバー１３と１次元集光素子１２は、スライダー１０の上面に取り付けられている。また、平面導波路１１はスライダー１０と一体に積層状態で形成されているが、別体に構成されたものをスライダー１０に取り付けて構成してもよい。

１次元集光素子１２は、略楕円面の一部形状から成る曲面反射面１２ａをレーザー光の集光のために有する１次元集光用平面導波路で構成されている。その曲面反射面１２ａが有する略楕円面の一部形状は、平面導波路１１において曲面反射面１１ａが有する略楕円面の一部形状と同一の略楕円面から生成されるものである。つまり、図６に示すように、平面導波路１１に有する曲面反射面１１ａの略楕円面の一部形状と、１次元集光素子１２の１次元集光用平面導波路に有する曲面反射面１２ａの略楕円面の一部形状と、を合わせて、同一の略楕円面１７の一部形状を成している。

また１次元集光素子１２は、光ファイバー１３から出射したレーザー光を偏向角９０°で反射させる平面反射面１２ｂ(すなわち４５°反射面)を有している。平面反射面１２ｂは、図１２に示すように１次元集光用平面導波路の端面を４５°にカットされた状態とすることによって、１次元集光素子１２の端部に構成されている。この平面反射面１２ｂでの内面反射(つまり全反射)によって、レーザー光はスライダー１０の下面に対して垂直下方向に偏向される。したがって、光ファイバー１３から出射したレーザー光は、１次元集光素子１２の平面反射面１２ｂでの反射により、スライダー１０の側面側に設けられている平面導波路１１に導かれる。平面反射面１２ｂでの反射により、レーザー光を偏向角９０°で偏向させる構成によると、高い光利用効率でレーザー光を平面導波路１１に導くことができる。

図６に示す略楕円面１７において、楕円の長軸ＬＸに対して垂直な３本の直線ＬＡ，ＬＢ，ＬＣのうち、直線ＬＡ，ＬＣは２つの焦点Ｆ２，Ｆ１上にそれぞれ位置している。直線ＬＡと直線ＬＢとの間の部分が曲面反射面１２ａの略楕円面の一部形状に相当し、直線ＬＢと直線ＬＣとの間の部分が曲面反射面１１ａの略楕円面の一部形状に相当する。平面反射面１２ｂは、図６に示す略楕円面１７における直線ＬＢ上に位置している。したがって、一方の焦点Ｆ２(つまり光ファイバー１３の射出端面)から出射して、曲面反射面１２ａ又は１１ａでの反射(全反射であるが、必要に応じて金属の反射コートを用いてもよい。)により集光されたレーザー光は、すべて他方の焦点Ｆ１(つまりスライダー１０の下面位置)に到達して光スポットを形成する。このように略楕円面１７の２つの焦点Ｆ１，Ｆ２の位置にレーザー光の入射位置と集光位置を設定することにより、収差の発生量を小さくすることができる。なお、図５では一部の光路をレーザー光Ｌ１，Ｌ２で示している。

上記のように、光ファイバー１３から出射したレーザー光を平面導波路１１に入射させるために、平面導波路から成る１次元集光素子１２をスライダー１０の上面に設けると、その曲面反射面１２ａでの集光と平面反射面１２ｂでの偏向により、平面導波路１１に対する結合効率を著しく向上させることができ、光ヘッド(磁気記録ヘッド等)及びそれを搭載した記録装置(ハードディスク装置等)の薄型化を達成することができる。また上記のように、曲面反射面１１ａ，１２ａを構成する平面導波路全体の形状に、同一の略楕円面１７の一部形状を用いると、略楕円面１７の焦点Ｆ２から焦点Ｆ１への集光効果を利用することができる。したがって、無収差での結合が可能となるため、高い光利用効率を得ることができる。

図７に、微小スポット生成構造の第２の実施の形態の概略構成を示す。図７(Ａ)は上面図、図７(Ｂ)は正面図、図７(Ｃ)は部分側面図である。この微小スポット生成構造は、レーザー光を出射する光源部としての光ファイバー２３と、略放物面の一部形状から成る曲面反射面２１ａをレーザー光の集光のために有する平面導波路２１と、光ファイバー２３と平面導波路２１とを光学的に結合させ、かつ、光ファイバー２３から出射したレーザー光を平面導波路２１に入射させるために偏向させる１次元集光素子２２と、を有している。光ファイバー２３と１次元集光素子２２は、スライダー２０の上面に取り付けられている。また、平面導波路２１はスライダー２０と一体に積層状態で形成されているが、別体に構成されたものをスライダー２０に取り付けて構成してもよい。

１次元集光素子２２は、略放物面の一部形状から成る曲面反射面２２ａをレーザー光の集光のために有する１次元集光用平面導波路で構成されている。その曲面反射面２２ａが有する略放物面の一部形状は、平面導波路２１において曲面反射面２１ａが有する略放物面の一部形状とは異なっている。ただし、同一であってもよい。図８に示す略放物面２７において、焦点Ｆ１を通過し、かつ、放物面の軸ＬＦに対して垂直な直線ＬＤよりも光入射側の部分が、曲面反射面２１ａ，２２ａの略放物面の一部形状に相当する。つまり、いずれの曲面反射面２１ａ，２２ａも、図８に示すような略放物面２７の一部形状を成している。なお、曲面反射面２２ａは略放物面の一部形状から成っているので、そこでの「集光」はレーザー光を収束状態にするための光学的作用を意味するものではない。つまり、発散状態のレーザー光をコリメートして平行光とするために光を集める光学的作用を意味するものである。

また１次元集光素子２２は、光ファイバー２３から出射したレーザー光を偏向角９０°で反射させる平面反射面２２ｂ(すなわち４５°反射面)を有している。平面反射面２２ｂは、図１２に示すように１次元集光用平面導波路の端面を４５°にカットされた状態とすることによって、１次元集光素子２２の端部に構成されている。この平面反射面２２ｂでの内面反射(つまり全反射)によって、レーザー光はスライダー２０の下面に対して垂直下方向に偏向される。したがって、光ファイバー２３から出射したレーザー光は、１次元集光素子２２の平面反射面２２ｂでの反射により、スライダー２０の側面側に設けられている平面導波路２１に導かれる。平面反射面２２ｂでの反射により、レーザー光を偏向角９０°で偏向させる構成によると、高い光利用効率でレーザー光を平面導波路２１に導くことができる。

略放物面２７(図８)における焦点Ｆ１の位置がレーザー光の入射位置となるように、光ファイバー２３の射出端面と１次元集光素子２２の曲面反射面２２ａとの位置関係が設定されている。したがって、曲面反射面２２ａから出射するレーザー光は、１次元の平行光(コリメート光)となる。一方、略放物面２７(図８)における焦点Ｆ１の位置がレーザー光の集光位置となるように、スライダー２０の下面位置と平面導波路２１の曲面反射面２１ａとの位置関係が設定されている。したがって、１次元の平行光を曲面反射面２１ａに入射させれば、スライダー２０の下面位置でレーザー光を集光させることができる。このように、曲面反射面２２ａからの射出光も曲面反射面２１ａへの入射光も平行光であるため、曲面反射面２２ａが有する略放物面の一部形状と、曲面反射面２１ａが有する略放物面の一部形状と、が同一である必要はない。これは光学的な設計上の自由度が高いことを意味している。例えば、曲面反射面２２ａの略放物面の長さをその軸ＬＦ(図８)の方向に変化させたい場合等でも、容易に対応することができる。

平面反射面２２ｂは、曲面反射面２１ａと曲面反射面２２ａとの間に位置している。曲面反射面２１ａと曲面反射面２２ａとの間では、レーザー光が平行光の状態にあるため、平面反射面２２ｂでの入射角度及び反射角度はどの位置でも同じになる。つまり、平面反射面２２ｂに対する全反射条件はどの位置でも同じになる。したがって、平面反射面２２ｂでの反射に伴う収差の発生はない。また、光ファイバー２３の射出端面から出射して、曲面反射面２２ａ及び２１ａでの反射(全反射であるが、必要に応じて金属の反射コートを用いてもよい。)により集光されたレーザー光は、すべてスライダー２０の下面位置(焦点Ｆ１)に到達して光スポットを形成する。このように２つの略放物面２７の焦点Ｆ１の位置にレーザー光の入射位置と集光位置をそれぞれ設定することにより、収差の発生量を小さくすることができる。なお、図７では一部の光路をレーザー光Ｌ１，Ｌ２で示している。

上記のように、光ファイバー２３から出射したレーザー光を平面導波路２１に入射させるために、平面導波路から成る１次元集光素子２２をスライダー２０の上面に設けると、その曲面反射面２２ａでの集光と平面反射面２２ｂでの偏向により、平面導波路２１に対する結合効率を著しく向上させることができ、光ヘッド(磁気記録ヘッド等)及びそれを搭載した記録装置(ハードディスク装置等)の薄型化を達成することができる。特に、平面導波路全体の形状を略放物面の一部形状で互いに垂直方向(９０°の偏向方向)に組み合わせて配置すると、光ファイバー２３との接合トレランスが画期的に良くなる。また、略放物面の一部形状で平行光を利用する２つの平面導波路と、その間で全反射を利用した４５°反射面を用いることにより、光利用効率の向上、光学系の薄型化、設計調整(例えば光源までの距離の調整)の自由度の向上等が可能となる。

図９に、微小スポット生成構造の第３の実施の形態の概略構成を示す。図９(Ａ)は上面図、図９(Ｂ)は正面図、図９(Ｃ)は部分側面図である。この微小スポット生成構造は、レーザー光を出射する光源部としての光ファイバー３３及びコリメートレンズ３４(例えば、光ファイバー３３と同じ径の屈折率分布型レンズ)と、略放物面の一部形状から成る曲面反射面３１ａをレーザー光の集光のために有する平面導波路３１と、コリメートレンズ３４と平面導波路３１とを光学的に結合させ、かつ、コリメートレンズ３４から出射したレーザー光を平面導波路３１に入射させるために偏向させる１次元集光素子３２と、を有している。光ファイバー３３，コリメートレンズ３４及び１次元集光素子３２は、スライダー３０の上面に取り付けられている。また、平面導波路３１はスライダー３０と一体に積層状態で形成されているが、別体に構成されたものをスライダー３０に取り付けて構成してもよい。

１次元集光素子３２は、シリンドリカルな放物面の一部形状から成る曲面反射面３２ａをレーザー光の集光のために有する１次元集光用の反射部材で構成されている。曲面反射面３２ａは、シリンドリカルな放物面の一部形状を表面に有する透明な光学材料に対し、その表面に金属の反射コートを施すことにより構成されている。曲面反射面３２ａが有するシリンドリカルな放物面の一部形状と、曲面反射面３１ａが有する略放物面の一部形状とでは、そのパワーの方向が直交しており(１次元の集光方向が９０°違っている。)、使用する一部形状も異なっている。ただし、断面の放物線の形状自体は同一であってもよく、異なっていてもよい。

図１０に示す略放物面３７において、焦点Ｆ１を通過し、かつ、放物面の軸ＬＦに対して垂直な直線ＬＥよりも光入射側の部分が、曲面反射面３１ａの略放物面の一部形状に相当する(第２の実施の形態における曲面反射面２１ａと同じ構成になっている。)。それに対し、図１０に示す略放物面３７において、放物面の軸ＬＦに対して片側の部分が、曲面反射面３２ａのシリンドリカルな放物面の一部形状に相当する。したがって、１次元集光素子３２の曲面反射面３２ａを用いれば、平行光を偏向角９０°で反射させるとともに焦点Ｆ１の位置で集光させることができる。

略放物面３７(図１０)における焦点Ｆ１の位置が平面導波路３１に対するレーザー光の入射位置となるように、１次元集光素子３２の曲面反射面３２ａと平面導波路３１の入射端面との位置関係が設定されている。したがって、光ファイバー３３から出射してコリメートレンズ３４で平行光となったレーザー光は、１次元集光素子３２の曲面反射面３２ａによって、偏向角９０°で反射するとともに、平面導波路３１の入射端面で集光する１次元の平行光(コリメート光)となる。つまり、曲面反射面３２ａでの反射により、１次元の集光と同時にレーザー光を偏向させて、スライダー３０の側面側に設けられている平面導波路３１に導くことができる。

一方、略放物面３７(図１０)における焦点Ｆ１の位置がレーザー光の集光位置となるように、平面導波路３１の曲面反射面３１ａとスライダー３０の下面位置との位置関係が設定されている。したがって、曲面反射面３２ａ及び３１ａでの反射により集光されたレーザー光は、すべてスライダー３０の下面位置(焦点Ｆ１)に到達して光スポットを形成する。このように２つの略放物面３７の焦点Ｆ１の位置にレーザー光の入射位置と集光位置をそれぞれ設定することにより、収差の発生量を小さくすることができる。なお、図９では一部の光路をレーザー光Ｌ３で示している。

図９(Ｂ)における紙面に対して垂直方向には、曲面反射面３２ａからの射出光も曲面反射面３１ａへの入射光も平行光である。このため、曲面反射面３２ａが有するシリンドリカルな放物面の一部形状と、平面導波路３１において曲面反射面３１ａが有する略放物面の一部形状と、が同一放物面から作られたものである必要はない。これは光学的な設計上の自由度が高いを意味する。例えば、曲面反射面３２ａの略放物面の長さをその軸ＬＦの方向に変化させたい場合等にも、容易に対応することができる。

また、上記のように曲面反射面３１ａと曲面反射面３２ａとの間でレーザー光が平行光の状態にあると、図９(Ｂ)における紙面に対して垂直方向の入射位置設定の自由度が高くなる。例えば、図９(Ａ)に示す光源部(光ファイバー３３及びコリメートレンズ３４)の配置を図１１に示す配置に変更しても、レーザー光の集光を同様に行うことができる。つまり、図９(Ｂ)における紙面に対して垂直方向(図１１中の上下方向)については、(有効範囲内の)どの位置から１次元集光素子３２にレーザー光を入射させても光スポットの形成位置が変化しない(曲面反射面３１ａの焦点Ｆ１の位置で集光する)ため、光源部の配置変更を容易に行うことができる。また、１次元集光素子３２の位置合わせも厳密調整は１次元のみで済むため、位置調整が格段に容易になる。

上記のように、光源部(光ファイバー３３及びコリメートレンズ３４)から出射したレーザー光を平面導波路３１に入射させるために、１次元の集光を行う１次元集光素子３２をスライダー３０の上面に設けると、その曲面反射面３２ａでの集光と偏向により、平面導波路３１に対する結合効率を著しく向上させることができ、光ヘッド(磁気記録ヘッド等)及びそれを搭載した記録装置(ハードディスク装置等)の薄型化を達成することができる。特に、略放物面の一部形状を互いに垂直方向(９０°の偏向方向)に組み合わせて配置すると、光源部との接合トレランスが画期的に良くなる。また、偏向機能と１次元集光機能の両方を有する１次元集光素子３２を用いることによって、微小スポット生成構造の小型化が可能となると同時に、光源部や１次元集光素子３２の位置調整も容易になる。

前述した微小スポット生成構造(図５〜図１２)を有する磁気記録ヘッド３(図２)は、ディスク２に対する情報記録に光を利用する光アシスト式磁気記録ヘッドであるが、記録媒体に対する情報記録に光を利用する光ヘッドは光アシスト式磁気記録ヘッドに限らない。例えば、近接場光記録，相変化記録等の記録を行う微小光記録ヘッドにおいても、前記特徴のある微小スポット生成構造を用いることにより同様の効果を得ることが可能である。図１３に、前記光アシスト部８Ａと同じ構成の光導波路部８Ｄを有する微小光記録ヘッド３ａを示す。この微小光記録ヘッド３ａは、磁気を利用しない光記録を行う構成になっており、磁気記録部８Ｂと磁気再生部８Ｃを有しない他は、図２に示す磁気記録ヘッド３と同様の構成になっている。

光アシスト式磁気記録装置の概略構成例を示す斜視図。 光アシスト式磁気記録ヘッドの一実施の形態を示す概略断面図。 ミラー型集光機能を有する平面導波路の具体例を示す平面図。 レンズ型集光機能を有する平面導波路の具体例を示す平面図。 微小スポット生成構造の第１の実施の形態の概略構成を示す図。 第１の実施の形態において１次元集光素子と平面導波路に用いられている略楕円面形状を説明するための図。 微小スポット生成構造の第２の実施の形態の概略構成を示す図。 第２の実施の形態において１次元集光素子と平面導波路に用いられている略放物面形状を説明するための図。 微小スポット生成構造の第３の実施の形態の概略構成を示す図。 第３の実施の形態において１次元集光素子と平面導波路に用いられている略放物面形状を説明するための図。 第３の実施の形態における光源部の位置調整を説明するための図。 第１，第２の実施の形態に用いられている１次元集光素子と平面導波路の偏向構造及び内部構造を示す断面図。 光アシスト式磁気記録ヘッド以外の光ヘッドの一実施の形態を示す概略断面図。

符号の説明

２ ディスク(記録媒体)
３ 光アシスト式の磁気記録ヘッド(光ヘッド)
３ａ 微小光記録ヘッド(光ヘッド)
７ 光アシスト式の磁気記録装置
８Ａ 光アシスト部
８Ｂ 磁気記録部(磁気記録素子)
８Ｃ 磁気再生部
８Ｄ 光導波路部
８Ｌ 低屈折率層
８Ｈ 高屈折率層
８ａ ミラー型集光機能を有する平面導波路
８ｂ レンズ型集光機能を有する平面導波路
９Ａ 光源部
９Ｂ １次元集光素子
１０ スライダー
１１，２１，３１ 平面導波路
１２，２２，３２ １次元集光素子(１次元集光用平面導波路)
１３，２３，３３ 光ファイバー(光源部)
３４ コリメートレンズ(光源部)
１１ａ，２１ａ，３１ａ 曲面反射面
１２ａ，２２ａ，３２ａ 曲面反射面
１２ｂ，２２ｂ 平面反射面
１７ 略楕円面
２７，３７ 略放物面
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ レーザー光

Claims (9)

1. レーザー光を出射する光源部と、
   略楕円面の一部形状，略放物面の一部形状，又はシリンドリカル面の一部形状から成る光学面をレーザー光の集光のために有する平面導波路と、
   前記光源部と前記平面導波路とを光学的に結合させ、かつ、前記光源部から出射したレーザー光を前記平面導波路に入射させるために偏向させる１次元集光素子と、
   を有することを特徴とする微小スポット生成構造。
2. 前記平面導波路に有する光学面が略楕円面の一部形状から成る曲面反射面であり、前記１次元集光素子が略楕円面の一部形状から成る曲面反射面をレーザー光の集光のために有する１次元集光用平面導波路で構成されており、前記平面導波路に有する曲面反射面の略楕円面の一部形状と前記１次元集光用平面導波路に有する曲面反射面の略楕円面の一部形状とを合わせて、同一の略楕円面の一部形状を成すことを特徴とする請求項１記載の微小スポット生成構造。
3. 前記平面導波路に有する光学面が略放物面の一部形状から成る曲面反射面であり、前記１次元集光素子が略放物面の一部形状から成る曲面反射面をレーザー光の集光のために有する１次元集光用平面導波路で構成されていることを特徴とする請求項１記載の微小スポット生成構造。
4. 前記１次元集光素子が、前記光源部から出射したレーザー光を偏向角９０°で反射させる平面反射面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微小スポット生成構造。
5. 前記平面導波路に有する光学面が略放物面の一部形状から成る曲面反射面であり、前記１次元集光素子がシリンドリカルな放物面の一部形状から成る曲面反射面をレーザー光の集光のために有することを特徴とする請求項１記載の微小スポット生成構造。
6. 前記光源部が、１次光源、又は２次光源を構成する光ファイバー若しくは光導波路を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微小スポット生成構造。
7. 記録媒体に対する情報記録に光を利用する光ヘッドであって、請求項１〜６のいずれか１項に記載の微小スポット生成構造を有することを特徴とする光ヘッド。
8. 請求項７記載の光ヘッドにおいて、前記微小スポット生成構造でレーザー光の照射を受けた記録媒体の被照射部分に対して磁気情報の書き込みを行う磁気記録素子を更に有することを特徴とする光アシスト式磁気記録ヘッド。
9. 請求項８記載の光アシスト式磁気記録ヘッドを備えたことを特徴とする光アシスト式磁気記録装置。

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