JP3231331B2 - 積層型近接場光ヘッドおよび光情報記録再生装置 - Google Patents

積層型近接場光ヘッドおよび光情報記録再生装置

Info

Publication number
JP3231331B2
JP3231331B2 JP52675196A JP52675196A JP3231331B2 JP 3231331 B2 JP3231331 B2 JP 3231331B2 JP 52675196 A JP52675196 A JP 52675196A JP 52675196 A JP52675196 A JP 52675196A JP 3231331 B2 JP3231331 B2 JP 3231331B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
optical head
semiconductor laser
light
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP52675196A
Other languages
English (en)
Inventor
顕知 伊藤
俊通 新谷
Original Assignee
株式会社 日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 日立製作所 filed Critical 株式会社 日立製作所
Application granted granted Critical
Publication of JP3231331B2 publication Critical patent/JP3231331B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/13—Optical detectors therefor
    • G11B7/131—Arrangement of detectors in a multiple array
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1387—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector using the near-field effect
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0943—Methods and circuits for performing mathematical operations on individual detector segment outputs

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
技術分野 本発明は、光ディスク装置、及びそれを用いた光情報
処理装置にかかわる。 背景技術 光ディスク装置は、これまで大容量の可換媒体として
注目されてきた。しかし、最近の磁気ディスク装置の急
速な大容量化の進展により、記録密度は１ギガビット／
平方インチと、ほぼ同等となり、また、その大容量化の
進展速度の差から、ここ数年で、記録密度の点で磁気デ
ィスク装置に追い抜かれるのは確実な状況となってい
る。光ディスク装置における記録マイクの大きさは、ほ
ぼ数式２で表わされる。
【数式２】 ここで、λは記録再生に用いるレーザ光の波長、NAは
開口数と呼ばれ、光軸とレンズで集光される光のうち光
軸と最大の角度をなす光線の光軸に対する角度θを用い
て、NA＝sinθと表わされる。そこで従来、光ディスク
装置の高密度化は、使用する半導体レーザ光の短波長
化、集光レンズの高NA化を中心に、微小な情報記録マー
クを形成する技術、および光スポット径より小さい情報
記録マークを精度よく再生する技術の４つの方向から推
進されてきた。第１のアプローチについては、最近II−
VI族の半導体による緑色レーザの室温連続発振、ガリウ
ム・窒素系のIII−Ｖ族半導体による青色発光ダイオー
ドの製品化など画期的な進歩があり、第３、第４のアプ
ローチも着実な進歩を遂げているが、これらを総合して
もやっと１けたの記録密度向上がはかれる程度であると
推定されている。この根本的な原因は、光の回折現象に
より、光を光の波長より小さくすることができないため
である。 この限界を打ち破り、記録密度を現状より２桁向上す
る方法として、近接場（エバネセント場）を利用した光
記録再生方法が注目されている。例えば、アプライド・
フィジクス・レターズ、61巻、２号の142頁から144頁
（Applied Physics Lettes,Vol.62,No.2,pp.142−14
4,1992）に記載されているように、光ファイバの先端を
コーン状に加工し、その先端の数10nmの領域以外を金属
の被膜で覆ったプローブを作製し、これをピエゾ素子を
用いた精密アクチュエータに搭載して位置を制御して、
直径60nmの記録マークをプラチナ／コバルトの多層膜上
に記録再生した例が報告されている。この例の場合、記
録密度は45ギガビット／平方インチに達し、現状の約50
倍とすることができる。更に最近、アプライド・フィジ
クス・レターズ、65巻、４号の388頁から390頁（Applie
d Physics Lettes,Vol.65,No.4,pp.388−390,1994）
には、図２に示す固体液浸レンズ（Solid Immersion
Lens 以下SILと略記）を用いて、実効的に開口数NAを
上げることにより、原理的に40ギガビット／平方インチ
が達成できることが報告されている。 発明の開示 しかし、上記従来例には以下のような課題がある。 まず第一の光プローブを用いる例では、信号レベルが
小さいことがあげられる。 上記第１の従来例では、検出パワーは、わずか100nW程
度ときわめて小さく、光ディスク装置には使用できるレ
ベルにない。これを改善するために、例えば、アプライ
ド・フィジクス・レターズ、63巻、26号の3550頁から35
52頁（Applied Physics Lettes,Vol.63,No.26,pp.355
0−3552,1993）では、Ndドープのファイバレーザを用い
て、45mWの入力で、金の反射膜に対し、0.3mWの出力を
得ることに成功しているが、ファイバレーザを用いるた
め、共振周波数が92kHzと小さく高速の情報転送ができ
ないという問題が生じている。 一方第２のSILを用いる従来例では、SIL以外の部分は
従来の光学系がそのまま使用でき、再生信号およびサー
ボ信号の検出方式も従来方式を踏襲できるので、第１の
従来例と異なり、信号レベル、転送速度など基本的な性
能は、従来型の光ディスク装置と遜色ない。しかし、第
２図に示すように、球状のSIL21を媒体にきわめて近接
して設置する必要があり、まず第１に対物レンズ22とSI
L21の位置合わせが難しいという課題がある。第２に、S
ILは直径0.3mmときわめて小さいので、その実装方法に
課題がある。第３に、SILは光記録媒体23に距離100nm程
度と極めて近接して設置する必要があり、従来のフォー
カシング・サーボ方法は使用できない。したがって、フ
ォーカシング・サーボを必要としない駆動機構が必要と
いう課題がある。 上記の課題を解決するため、本発明では以下のような
手段を構じる。 まず、基板と、該基板上、または該基板内、または該
基板に密着して形成された半導体レーザと、該半導体レ
ーザから出射した光を集光するレンズと、該レンズに対
し半導体レーザとは反対側から入射する該集光光に共役
な光を該半導体レーザとは異なる位置に分岐する分岐手
段と、該分岐手段によって分岐された光を受光するホト
ディテクタとによって構成された光ヘッドにおいて、該
レンズを少なくとも２枚以上のレンズと該レンズを埋め
込む高屈折率材料とで構成し、該レンズで集光される光
線と光軸のなす角の最大値が、該高屈折材料と空気の界
面における全反射角より大きくなるよう、該レンズ系を
設計する。さらにまた、集光レンズをグレーティングレ
ンズによって構成する。 さらに、前記光ヘッドの該半導体レーザの出射側共振
器ミラーと集光レンズとの空隙を透明材料で充填し、一
体構造とする。あるいはまた、半導体レーザとして共振
器を基板に対して垂直方向に形成した面発光型の半導体
レーザを用いる。 さらに、前記光ヘッドの集光レンズの口径を1mm以下
とする。さらにまた、前記光ヘッドにおいては、光出射
側の表面にセラミック膜を装荷する。 さらに光ヘッドにおいて、前記レンズで集光される光
線と光軸のなす角の最大値がθmax、半導体レーザの波
長がλ、高屈折率材料の屈折率がｎであるとき、光記録
媒体を前記高屈折材料から数１で示される距離ｄの範囲
に設置する。 さらに前記光ヘッドを、浮上スライダ上に搭載する。
あるいはまた光ヘッド自身を浮上スライダとして用い
る。 さらに、上記光ヘッドと、浮上スライダと、光情報記
録媒体からなる光情報記録再生装置を構成し、さらに光
記録媒体と、積層型近接場光ヘッドと、該光ヘッドを移
動させるアクチュエータと、それらを内部に包含し外気
と遮断する筐体を一体としてとりはずせるようにする。 上記手段は、以下のように作用する。 基板と、該基板上、または該基板内、または該基板に
密着して形成された半導体レーザと、該半導体レーザか
ら出射した光を集光するレンズと、該レンズに対し半導
体レーザとは反対側から入射する該集光光に共役な光を
該半導体レーザとは異なる位置に分岐する分岐手段と、
該分岐手段によって分岐された光を受光するホトディテ
クタとによって構成された光ヘッドにおいて、該レンズ
を少なくとも２枚以上のレンズと該レンズを埋め込む高
屈折率材料とで構成し、該レンズで集光される光線と光
軸のなす角の最大値が、該高屈折材料と空気の界面にお
ける全反射角より大きくなるよう、該レンズ系を設計
し、特に集光レンズをグレーティングレンズによって構
成し、半導体プロセス技術を用いて作製可能とすること
で、SILと同等のNA向上効果を得るとともに、レンズ系
の位置合わせを不要とし、かつ実装をきわめて容易にす
る。 さらに、前記光ヘッドの該半導体レーザの出射側共振
器ミラーと集光レンズとの空隙を透明材料で充填し、一
帯構造とする。あるいはまた、半導体レーザとして共振
器を基板に対して垂直方向に形成した面発光型の半導体
レーザを用いることで、すべての光学部品を半導体レー
ザが形成されている基板上に積層一括形成し、全光学部
品の位置合わせをも不要とし、かつ光ヘッドの大幅な小
型化を実現できる。 さらに、前記光ヘッドの集光レンズの口径を1mm以下
とするとすることで、収差に対するレンズの加工誤差、
調整誤差を大幅に軽減し、実際にグレーティングレンズ
の使用を可能とする。 さらに前記光ヘッドにおいて、前記レンズで集光され
る光線と光軸のなす角の最大値がθmax、半導体レーザ
の波長がλ、高屈折率材料の屈折率がｎであるとき、光
記録媒体を前記高屈折材料から数式１で示される距離ｄ
の範囲に設置することで、エバネセント光の透過効率を
高め、より小さな光スポットを得ることができる。 また、前記のような超小型の積層型の光ヘッドを実現
することで、光ヘッドをスライダ上に搭載できるように
なる。これにより、フォーカシング・サーボを不要とす
ることができる。 図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。第２
図は本発明で用いるレンズ系と、従来のSILの動作を比
較した図である。第３図は本発明の他の実施例である。
第４図は焦点ずれ、トラックずれ信号発生用の回折格子
の一例である。第５図は焦点ずれ信号を表わす図であ
る。第６図は焦点ずれ、トラックずれ信号の発生回路を
表わす図である。第７図は光磁気検出用の信号検出回路
を表わす図である。第８図は本発明の位置合わせ、アク
セス機構系を表わす図である。第９図は本発明の光ヘッ
ド、機構系を搭載したドライブ装置の概念図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。 第１図は本発明の第１の実施例である。面発光レーザ
１から出射したレーザ光は、充填層２に入り、コリメー
トレンズ11によりコリメートされ、屈折率の異なる他の
材料で構成されたグレーティング素子３を透過する。こ
れにより、若干の光が回折されるが、これは不要とな
る。グレーティングを透過した光は、第１、第２のグレ
ーティングレンズ４、５で回折されたのち、さらに第３
のグレーティングレンズ６で集光される。このとき、光
軸と集光された光とのなす最大角θmaxは、カバー層７
の端面における全反射角より大きい値となっている。な
お、カバー層７の端面はレンズ系の焦点位置に設定され
ている。さらに、カバー層７の端面から、僅かに離れた
近接場領域に、光記録媒体８を配置すると、全反射角θ
ｃ以下の角度で入射してきた光のみならず、θｃ以上の
角度で入射してきた光も一部透過し、実効的にNAが大き
くなり、より小さなスポット９に絞れこまれる。光記録
媒体８からの反射光は、レンズ系４、５、６を再び透過
し、グレーティング素子３によって回折され、面発光レ
ーザ１に隣接して設けられたホトダイオード10上に集光
され、再生信号およびサーボ信号が検出される。 以下、実施例１の動作について第２図でさらに詳しく
説明する。第２図（ｂ）に、本実施例と第２図（ａ）に
示した従来のSILの動作を比較して示す。 従来のSILでは、対物レンズ22の集光点付近にSIL21を
設置する。対物レンズ22のNAをNA＝sinθ０とする。SIL
21の屈折率をｎ、半径をｒとする。さらにSIL21の下部
を中心から長さr/nの位置まで研磨して落とし、SIL21の
中心を対物レンズ22の焦点位置よりnrの位置に設置す
る。このとき、集光された光はSIL表面で屈折され、研
磨面23の一点に集光される。入射角をθ１、屈折角をθ
２とすると、スネルの法則より、sinθ１＝ｎ・sinθ２
が成り立つ。三角形の相似よりθ２＝θ０、θ１＝θma
xとなる。したがって、スポット径は数式３のように表
わされる。
【数３】 これにより、実効的にNAがｎ倍に、さらにスポット径
が1/n2になる。λ＝780nm、対物レンズ22のNA＝0.5、ｎ
＝1.9とすると、実効NAは0.95に、スポット径σ＝430nm
となり、SILを用いない場合に比べ、約1/3.6となる。た
だし、このままでは全反射角θｃ＝sin-1（1/n）以上の
角度で入射した光は透過することができないので、SIL
の近接場領域に光記録媒体８を配置し、θｃ以上の角度
で入射する光をも取り出すことが可能となる。 一方本実施例で用いたグレーティングレンズでは、NA
はもっぱらグレーティングの周期で決まる。例えば、第
１のグレーティングレンズは、平面波を球面波に変える
とし、その焦点距離をf1、カバー層６の屈折率をn1とす
ると、中心からｍ番目の溝の周期は、近似的に数式４で
表わされる。
【数４】 本実施例で、レンズ直径0.1mm、λ＝780nm、NA＝0.
5、n1＝1.5とすると、f1＝0.086mmであるから、レンズ
の溝の最小周期は890nmとなる。これは、通常のリソグ
ラフィプロセスで作製可能な周期である。 次に、第２のグレーティングレンズと第１のグレーテ
ィングレンズの距離をａ、第１、第２のグレーティング
レンズの２つレンズ系の焦点距離をf2とすると、中心か
らｍ番目の溝の周期は、近似的に数式５で表わされる。
【数５】 ａ＝0.04mm、f2＝0.024mmとすると、レンズの最小の
溝の周期は、680nmであり、通常のリソグラフィプロセ
スで作製可能な周期である。 さらに、第３のグレーティングレンズと第２のグレー
ティングレンズとの距離をｂ、３つのグレーティングレ
ンズの合成レンズの焦点距離をf3、最上カバー層の屈折
率をn2とすると、中心からｍ番目の溝の周期は、同様に
数式６で表わされる
【数６】 ｂ＝0.02mm、f3＝0.02mm、n2＝1.9とすると、レンズ
の最小の溝の周期は、550nmであり、通常のリソグラフ
ィプロセスで作製可能な周期である。合成のNAは0.91、
スポット径は450nmと従来型のSILを用いた場合とほぼ同
等とする。すなわち、本実施例では、２枚の現実に作製
可能なグレーティングレンズを用いて、SILを用いるの
と同等のNA、およびスポット径を実現している。 また、本実施例では従来のSILを用いる方式に対し、
次のようなメリットがある。前記のように通常のSILで
は、球レンズを中心からr/nの距離まで研磨しなければ
ならない。焦点ずれΔｚが存在しても十分良好な像が得
られる範囲すなわち焦点深度は、例えば尾上守夫編の光
ディスク技術（ラジオ技術者）の60頁によれば、数式７
で与えられる。
【数７】 SILを用いる上記例のレンズ系ではNAは0.95と極めて
大きいので、Δｚ＝430nmと極めて小さい。しかし、研
磨によって球レンズの寸法をこの範囲内に合わせること
は極めて困難である。また、対物レンズとSILの位置合
わせ精度もほぼこのレベルであり、位置合わせ、さらに
位置合わせ後の対物レンズ、SILの実装、固定もまた極
めて困難である。これに対し本実施例では、Δｚ＝450n
mと極めて小さいが、作製時に、カバー層６をCVD法等の
薄膜成長法で２μｍ成長させれば良い。薄膜成長では10
0nmの制御は容易であり、十分に上記焦点深度内へカバ
ー層６の表面位置をおさめることが可能である。また、
３つのグレーティングレンズの距離86μｍ、20μｍも、
適当な厚膜成長装置で成長可能であり、また極めて高精
度に相互の距離を制御することも可能である。 また、上記のような構成は収差に関するレンズの加工
誤差、調整誤差を相対的に軽減できるという特徴をも
つ。NA一定のままレンズ口径を小さくするということ
は、光学系を相似的に縮小するということに相当する。
光学系を縮小すれば、収差も相似的に縮小するが、そこ
に通す光の波長は縮小されないので、波長に対する収差
量はこの倍率だけ小さくなる。光学系の許容収差量は通
常波長によって決まるため、レンズの加工誤差や、調整
誤差の許容量も大きくとることができる。例えば、本実
施例では面発光レーザ１より出射した1/e2半幅約10度の
光をレーザから距離0.284mmの位置にあるコリメートレ
ンズによってコリメートするため、ビームの直径は0.1m
mと通常の光学系の1/10以下であり、上記効果が顕著に
なると考えられる。簡単のため、第１のグレーティング
レンズ４について考察する。グレーティングレンズの球
面収差Ｗは入射光線の高さをｈとすると、数式８で与え
られる。
【数８】 Ｗ＝Ah4 ここで、特に問題となる入射光線の波長の変動にとも
なういわゆる色収差を考えると、波長がλからλ＋Δλ
となった場合、数式８は数式９となる。
【数９】 半導体レーザの波長変動量は通常5nm程度であるか
ら、本実施例の場合最大の光線高さｈ＝0.05mmにたいし
て0.013λとなり、光記録装置に用いることが十分可能
な収差量となる。これは、光線の光軸からの傾きによっ
て生じるコマ収差などほかの収差にもあてはまり、本光
学系が大きな加工誤差や、調整誤差の許容量を有してい
ることを示している。 第３図は、本発明の第２の実施例を示したものであ
る。本発明では、第１の実施例中の３枚のグレーティン
グレンズが、１枚のグレーティングレンズ31（焦点距離
0.02、NA0.90）で構成されており、31の上にカバー層６
が20μｍほど厚膜形成法で作製できる。グレーティング
レンズの最小周期は208nmであり、ホトリソグラフィ技
術では作製が難しいので、電子ビームリソグラフィ法を
用いて作製する。従って、現在の加工技術の水準では、
スループットの点から実施例１の方が実現容易である
が、将来、電子ビームリソグラフィ法のスループットに
大幅な改善がみられれば、実施例２はより簡潔な構成で
あり、利点がおおいにでてくるものと予想される。 なお、これまでの実施例では面発光型の半導体レーザ
を用いていたが、通常の端面発光型の半導体レーザを用
いてももちろんよい。また、半導体レーザと光検出器
は、従来のように別々の部品を実装する方法も、上記効
果は変わらない。 第４図に、各種信号検出用のグレーティング３とホト
ダイオード10の構成例を示す。グレーティング３は、中
央線を境界として両側とも45゜傾き、互いに直交した直
線形状の回折格子である。ホトダイオード10は、光記録
媒体からの反射光の、両側それぞれの回折格子による±
１次光を受光できるように４か所に配置されている。そ
れぞれのホトダイオードは、グレーティングの分割方向
と垂直にさらに２分割されている。さらに、前記分割線
は、記録媒体の記録溝と平行な方向に配置されている。 第５図は、ホトダイオードによる焦点ずれの検出の例
を示す。４つのディテクタそれぞれに入射する光の、後
焦点時、合焦点時、前焦点時の光分布を示す。これによ
り４分割されたディテクタそれぞれに対して、２分割ホ
トダイオードの出力の差をとれば、焦点ずれ信号を検出
できる。従来のバルク光学部品をアセンブリする場合に
大いに問題となるホトダイオードの調整精度は、本実施
例では、光軸に垂直方向はホトマスクの精密な位置決め
で十分対応でき、または光軸方向の調整精度は薄膜ない
し厚膜の精密な膜厚制御で対応できる。したがって、従
来のような煩雑な部品位置調整は不要となる。 また、トラックずれ信号は、光記録媒体のグループか
らの回折光分布の不均一から得られる。すなわち、左右
両側のグレーティング３に入射する光量の差を取る。 第６図に、焦点ずれ信号とトラックずれ信号の作製方
法を示す。トラックずれ信号は、図中上段左側２つと下
段右側２つの和と、下段左側２つと上段右側２つの和の
差として得られる。 検出信号は、光記録媒体がコンパクトディスクのよう
なROM媒体または相変化媒体の場合は、全ホトダイオー
ドからの出力の総和をとる。 光磁気信号を検出する場合は、さらに第７図のように
する。すなわち、上記ホトダイオードの上に、面発光レ
ーザ１の偏光方向71と±45゜傾いた方向に透過偏光方向
を有する偏光子をはりつける。信号は、それらの偏光子
の下に配置された分割ホトダイオードの出力の和の差を
とることによって検出できる。 本実施例が従来例第２図と大いに異なる他の点とし
て、光ヘッドの大きさがきわめて小さいことがあげられ
る。すなわち、本実施例では面発光レーザ１からカバー
層７まで僅か0.4−0.5mmの大きさである。したがって、
第１図に示した光ヘッドを筐体に入れ、これを浮上スラ
イダ上に搭載することが可能である。 第８図に、本発明の積層型の光ヘッドを浮上型スライ
ダに搭載した例を示す。81は本発明の積層型光ヘッド、
82は実装時に光ヘッドと光記録媒体との距離を微調節す
るための駆動素子、83は磁気ディスク用のスライダ、8
4、85は支持用のアーム、86はアームを光記録媒体のト
ラック方向へ微動させるための駆動機構、87はヘッドス
イングアーム、88はスライダをアクセスするための駆動
機構である。前述のように、本発明の光ヘッドでは、焦
点深度は高々±200nm程度である。現在の標準的な磁気
ディスク装置の浮上量は、約70−80±10nmであるから、
光ヘッドを前記焦点深度内に保持しつつ、浮上させるこ
とは十分に可能である。ただし本光ヘッドは、磁気ヘッ
ドと異なり、磁気スライダ中に埋め込まれているわけで
はないので、研磨によってヘッド面を露出させることは
困難である。そこで、本実施例では、光ヘッド81を±10
nm程度の分解能を有する駆動機構、例えば圧電素子82の
上に搭載し、装置駆動時に前記の焦点ずれ検出信号を用
いて浮上量の微調整を行い、前記焦点深度内に光ヘッド
位置を保持する。一端位置制御が終了すれば、その後は
スライダの浮上により光ヘッドの位置は±10nm以下の変
動に保たれ、ダイナミックな焦点ずれ補正は不要とな
る。光ヘッドのトラッキング動作は、前述のトラックず
れ検出信号を用いて86の微動機構で行う。このようなシ
ンプルな磁気ディスクと同様な駆動系が用いられる理由
は、本実施例の光ヘッドが一括積層された極めて小型・
軽量の光ヘッドであるからであり、従来のSILを用いる
光ヘッドにない特徴である。 第９図は、本光ヘッド、トラッキングアクチュエータ
を内蔵したディスクパーッケージの実施例を示す。外気
と内部を遮断する箱91の中に、光ヘッド、スライダ、ト
ラッキング、アクセス駆動機構が収納され、箱外部に
は、電源入力端子、信号端子を備える。これを、92に示
される記録、再生装置に挿入することで、情報の記録・
再生を行う。このような磁気ディスク装置と同様な密封
構造とすることで、カバーガラスを不要化し、ゴミを遮
断して近接場浮上型の光ディスク装置を実現することが
できる。 以上により、本発明によれば、複雑な信号処理、光記
録媒体構造を用いなくても、現状の波長780nmの半導体
レーザを用いて、ビットピッチ400nm、トラックピッチ4
00nm、面記録密度4Gbit/inch2が達成可能である。将来
の青色光源を用いれば、さらに４倍の16Gbit/inch2が達
成可能である。また、前記実施例ではカバー層として屈
折率1.9のガラス層を用いているが、例えば屈折率が2.5
程度のII−VI族の半導体を用いれば、前記のようにスポ
ット径はカバー層の屈折率の反比例するするので、記録
密度はさらに28Gbit/inch2とすることができる。このよ
うに、本発明では、カバー層の屈折率を大きくとること
で、一層の高密度化も可能となる。従来のSILは、球状
のレンズ21を形成する必要があり、ガラスの硝材の屈折
率の上限が1.9程度であるので、それ以上の高屈折率物
質を使用することは極めて困難である。この点でも本発
明は、従来のSILを用いる光ヘッドに比べ大きな利点が
ある。 産業上の利用可能性 以上のように本発明によれば、超高記録密度の光記録
装置用の光ヘッドを、小型に構成することが可能で、こ
れを浮上スライダに搭載し、焦点ずれ調整不要の光記録
装置を構成することが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−7323（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−93797（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−189796（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−34129（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ 61 （２），ｐ．142−144，1992年７月 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ 63 （26），ｐ．3550−3552，1993年12月 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ 65 （４），ｐ．388−390，1994年７月 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 7/12 - 7/22 G11B 11/105 G02B 19/00 - 21/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板と、該基板上、または該基板内、また
    は該基板に密着して形成された半導体レーザと、該半導
    体レーザから出射した光を集光するコンデンサーレンズ
    と、該コンデンサーレンズに対し半導体レーザとは反対
    側から入射する該集光光に共役な光を該半導体レーザと
    は異なる位置に分岐する分岐手段と、該分岐手段によっ
    て分岐された光を受光するホトディテクタとによって構
    成された光ヘッドにおいて、該レンズが高屈折率材料で
    埋め込まれており、該レンズで集光される光線と光軸の
    なす角の最大値が、該高屈折材料と空気の界面における
    全反射角より大きく、 該コンデンサーレンズがグレーティングレンズによって
    構成されており、 該高屈折材料は該グレーティングレンズに対して該半導
    体レーザと反対側にあることを特徴とする積層型近接場
    光ヘッド。
  2. 【請求項２】請求項１記載の積層型近接場光ヘッドにお
    いて、該半導体レーザの射出側共振器ミラーと集光レン
    ズとの空隙を透明材料で充填し、一体構造としたことを
    特徴とする積層型近接場光ヘッド。
  3. 【請求項３】請求項１又は２のいずれかに記載の積層型
    近接場光ヘッドにおいて、半導体レーザが共振器を基板
    に対して垂直方向に形成した面発光型の半導体レーザで
    あることを特徴とする積層型近接場光ヘッド。
  4. 【請求項４】請求項１〜３のうちいずれかに記載の積層
    型近接場光ヘッドにおいて、集光レンズの口径が1mm以
    下であることを特徴とする積層型近接場光ヘッド。
  5. 【請求項５】請求項１〜４のうちいずれかに記載の積層
    型近接場光ヘッドにおいて、光出射側の表面にセラミッ
    ク膜を装荷したことを特徴とする積層型近接場光ヘッ
    ド。
  6. 【請求項６】基板と、該基板上、または該基板内、また
    は該基板に密着して形成された半導体レーザと、該半導
    体レーザから出射した光を集光するレンズと、該レンズ
    に対し半導体レーザとは反対側から入射する該集光光に
    共役な光を該半導体レーザとは異なる位置に分岐する分
    岐手段と、該分岐手段によって分岐された光を受光する
    ホトディテクタとによって構成された光ヘッドにおい
    て、該レンズが高屈折率材料で埋め込まれており、該レ
    ンズで集光される光線と光軸のなす角の最大値が、該高
    屈折材料と空気の界面における全反射角より大きいこと
    を特徴とする積層型近接場光ヘッドにより光記録媒体の
    アクセスを行う光記録再生装置において、上記レンズで
    集光される光線と光軸のなす角の最大値がθmax、半導
    体レーザ数式の波長がλ、高屈折率材料の屈折率がｎで
    あるとき、上記光記録媒体が前記高屈折材料から以下の
    式で示される距離ｄの範囲に設置されていることを特徴
    とする光記録再生装置。
  7. 【請求項７】請求項６記載の積層型近接場光ヘッドが、
    浮上スライダ上に搭載されていることを特徴とする光記
    録再生装置。
  8. 【請求項８】請求項６記載の積層型近接場光ヘッド自身
    を浮上スライダとして用いることを特徴とする光記録再
    生装置。
  9. 【請求項９】請求項６記載の光情報記録再生装置であっ
    て、光記録媒体と、積層型近接場光ヘッドと、該光ヘッ
    ドを移動させるアクチュエータと、それらを内部に包含
    し外気と遮断する筐体を一体としてとりはずせることを
    特徴とする光情報記録再生装置。
JP52675196A 1995-03-08 1995-03-08 積層型近接場光ヘッドおよび光情報記録再生装置 Expired - Fee Related JP3231331B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP1995/000374 WO1996027880A1 (fr) 1995-03-08 1995-03-08 Tete optique a champ de proximite stratifiee et dispositif d'enregistrement et de reproduction d'informations optiques

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP3231331B2 true JP3231331B2 (ja) 2001-11-19

Family

ID=14125700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP52675196A Expired - Fee Related JP3231331B2 (ja) 1995-03-08 1995-03-08 積層型近接場光ヘッドおよび光情報記録再生装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5946281A (ja)
EP (1) EP0814468B1 (ja)
JP (1) JP3231331B2 (ja)
KR (1) KR100318159B1 (ja)
DE (1) DE69517448T2 (ja)
WO (1) WO1996027880A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7492804B2 (en) 2005-05-24 2009-02-17 Fujitsu Limited Near-field light emitting device and data recording/reproduction apparatus
US8654617B2 (en) 2012-03-21 2014-02-18 Tdk Corporation Thermally-assisted magnetic recording head with optically isolating waveguide, head gimbal assembly, head arm assembly, magnetic disk unit, and light transmission unit

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5910940A (en) * 1996-10-08 1999-06-08 Polaroid Corporation Storage medium having a layer of micro-optical lenses each lens generating an evanescent field
WO1998036409A1 (fr) * 1997-02-17 1998-08-20 Seiko Epson Corporation Procede d'enregistrement magnetique
US6167016A (en) * 1997-04-11 2000-12-26 Aerial Imaging Corporation Optical head with a diffractive lens for focusing a laser beam
US6564009B2 (en) * 1997-05-19 2003-05-13 Sony Corporation Apparatus for recording and/or reproducing data onto and/or from an optical disk and method thereof
WO1998058370A1 (en) * 1997-06-16 1998-12-23 Digital Papyrus Corporation Planar proximity lens element and disk drive using same
US6307827B1 (en) * 1997-08-29 2001-10-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical device and information recording and reproducing device
JPH11110812A (ja) * 1997-10-06 1999-04-23 Fujitsu Ltd 光磁気記録媒体及び光学的情報記憶装置
US6396789B1 (en) 1998-02-27 2002-05-28 Calimetrics, Inc. Data storage system and methods using diffractive near-field optics
US6407975B1 (en) 1998-03-16 2002-06-18 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Of Tokyo Optical disk drive
US6154326A (en) * 1998-03-19 2000-11-28 Fuji Xerox Co., Ltd. Optical head, disk apparatus, method for manufacturing optical head, and optical element
JP4109744B2 (ja) * 1998-03-24 2008-07-02 セイコーインスツル株式会社 近視野光ヘッド
DE69908325T2 (de) 1998-03-26 2004-04-01 Digital Optics Corp. Integrierte mikrooptische systeme
US6426829B1 (en) 1998-03-26 2002-07-30 Digital Optics Corp. Integrated micro-optical systems
US20080128844A1 (en) * 2002-11-18 2008-06-05 Tessera North America Integrated micro-optical systems and cameras including the same
KR100297764B1 (ko) * 1998-04-27 2001-08-07 윤종용 고밀도 기록/재생 가능한 광픽업장치
US6687196B1 (en) 1998-05-08 2004-02-03 Fuji Xerox Co., Lt.D. Method and apparatus for implementing high density recording on a recording medium and a method of manufacturing same
JP4020229B2 (ja) * 1998-05-11 2007-12-12 セイコーインスツル株式会社 近視野光学ヘッド
JP3426962B2 (ja) 1998-05-19 2003-07-14 株式会社日立製作所 光ヘッドおよびそれを用いた光学的情報記録再生装置
US6377535B1 (en) * 1998-07-06 2002-04-23 Read-Rite Corporation High numerical aperture optical focusing device having a conical incident facet and a parabolic reflector for use in data storage systems
US6229782B1 (en) * 1998-07-06 2001-05-08 Read-Rite Corporation High numerical aperture optical focusing device for use in data storage systems
JP4020225B2 (ja) * 1998-10-27 2007-12-12 セイコーインスツル株式会社 近視野光プローブ
US6324131B1 (en) * 1999-01-04 2001-11-27 Seagate Technology Llc Low glide magneto-optical recording medium
TW480479B (en) * 1999-02-25 2002-03-21 Hitachi Ltd Optical information processor
EP1184861B1 (en) 1999-05-31 2009-07-15 Fujitsu Limited Recording head, method of manufacturing recording head, and information recording device
KR100700509B1 (ko) * 1999-10-20 2007-03-28 엘지전자 주식회사 근접장 광 기록 재생 시스템의 트랙킹 장치
US6351443B1 (en) * 1999-11-04 2002-02-26 Industrial Technology Research Institute Diffractive stack pickup head for optical disk drives and method to fabricate the pickup head
US7265439B1 (en) * 1999-11-30 2007-09-04 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Low cost, high speed, high efficiency infrared transceiver
KR100657252B1 (ko) 2000-01-20 2006-12-14 삼성전자주식회사 근접장 기록재생용 광헤드 및 그 제조방법
US7177550B1 (en) * 2001-01-24 2007-02-13 Ball Aerospace & Technologies Corp. On-axis laser receiver wavelength demultiplexer with integral immersion lensed detectors
US7526158B2 (en) * 2001-02-07 2009-04-28 University Of Rochester System and method for high resolution optical imaging, data storage, lithography, and inspection
JP2003016683A (ja) * 2001-06-29 2003-01-17 Ricoh Co Ltd 光ピックアップ装置及び積層光学素子の作成方法及び光ディスクドライブ装置
KR100429841B1 (ko) * 2001-07-19 2004-05-04 삼성전자주식회사 Ｇｒｉｎ 렌즈를 구비하는 광 기록헤드
JP2003057420A (ja) * 2001-08-08 2003-02-26 Minolta Co Ltd 光収束用光学素子
KR100813945B1 (ko) 2001-08-13 2008-03-14 삼성전자주식회사 광픽업장치 및 이에 적용되는 기록매체
US6917472B1 (en) * 2001-11-09 2005-07-12 Xradia, Inc. Achromatic fresnel optics for ultraviolet and x-ray radiation
US6914723B2 (en) * 2001-11-09 2005-07-05 Xradia, Inc. Reflective lithography mask inspection tool based on achromatic Fresnel optics
JP2003156834A (ja) * 2001-11-19 2003-05-30 Fuji Photo Film Co Ltd 近接場光露光用マスク、露光装置および露光方法
AU2002326935A1 (en) 2002-01-07 2003-07-30 Seagate Technology Llc Write head and method for recording information on a data storage medium
EP1489440A4 (en) * 2002-03-18 2007-02-07 Nikon Corp OPTICAL BENDING ELEMENT AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE AND OPTICAL ESTABLISHMENT
US8059345B2 (en) 2002-07-29 2011-11-15 Digitaloptics Corporation East Integrated micro-optical systems
DE10303927B4 (de) * 2003-01-31 2005-03-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Sonde für ein optisches Nahfeldmikroskop mit verbesserter Streulichtunterdrückung und Verfahren zu deren Herstellung
JP4703108B2 (ja) * 2003-09-10 2011-06-15 三星モバイルディスプレイ株式會社 発光素子基板およびそれを用いた発光素子
JP4195352B2 (ja) * 2003-09-10 2008-12-10 三星エスディアイ株式会社 発光素子基板およびそれを用いた発光素子
US20050063431A1 (en) * 2003-09-19 2005-03-24 Gallup Kendra J. Integrated optics and electronics
JP2005144561A (ja) * 2003-11-11 2005-06-09 Seiko Epson Corp 近接場光プローブ、近接場光の取出し方法並びに近接場光を用いた加工方法
US20060182393A1 (en) * 2005-02-11 2006-08-17 Seagate Technology Llc System for confined optical power delivery and enhanced optical transmission efficiency
US7830770B1 (en) 2006-03-15 2010-11-09 Emc Corporation Techniques for storing and retrieving data using a sphere-shaped data storage structure
JP5147694B2 (ja) * 2006-06-13 2013-02-20 パナソニック株式会社 複合光学素子
US8537475B2 (en) * 2006-06-13 2013-09-17 Panasonic Corporation Composite optical element
US7768657B2 (en) * 2007-08-07 2010-08-03 Seagate Technology Llc Optical fly height measurement
US8325566B2 (en) * 2009-03-19 2012-12-04 Tdk Corporation Thermally-assisted magnetic recording head having a light source at least inclined from an opposed-to-medium surface
US8194509B2 (en) * 2009-07-30 2012-06-05 Tdk Corporation Thermally-assisted magnetic recording head comprising light source with photonic-band layer
US8526575B1 (en) * 2009-08-12 2013-09-03 Xradia, Inc. Compound X-ray lens having multiple aligned zone plates
JP5397200B2 (ja) * 2009-09-18 2014-01-22 ソニー株式会社 熱アシスト磁気ヘッド及び記録再生装置
US8223596B2 (en) * 2009-10-19 2012-07-17 Tdk Corporation Thermally-assisted magnetic recording head with plane-emission type light source
US8441895B2 (en) * 2009-11-20 2013-05-14 Tdk Corporation Thermally-assisted magnetic recording head with light detector in element-integration surface

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121256A (en) * 1991-03-14 1992-06-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Lithography system employing a solid immersion lens
US5125750A (en) * 1991-03-14 1992-06-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optical recording system employing a solid immersion lens
US5361244A (en) * 1991-04-10 1994-11-01 Hitachi, Ltd. Optical head and information recording apparatus
JPH0534129A (ja) * 1991-07-31 1993-02-09 Satoshi Kawada 光学プローブ
US5422870A (en) * 1991-09-27 1995-06-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical pickup for information recording/reproducing apparatus
US5199090A (en) * 1992-03-06 1993-03-30 Hewlett-Packard Company Flying magnetooptical read/write head employing an optical integrated circuit waveguide
US5410468A (en) * 1992-06-26 1995-04-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical pick-up apparatus
DE4404635C2 (de) * 1993-02-17 1998-06-18 Hitachi Ltd Schwimmender optischer Abtastkopf, der integral mit einer Lichtquelle und einem Photodetektor ausgebildet ist, und optisches Plattengerät mit einem solchen
FR2724042B1 (fr) * 1994-08-30 1997-01-03 Thomson Csf Systeme d'ecriture/lecture optique d'un support d'enregistrement et application a un disque d'enregistrement
US5835458A (en) * 1994-09-09 1998-11-10 Gemfire Corporation Solid state optical data reader using an electric field for routing control
JPH0954971A (ja) * 1995-08-11 1997-02-25 Sony Corp 光学ピックアップおよび再生装置
US5602820A (en) * 1995-08-24 1997-02-11 International Business Machines Corporation Method and apparatus for mass data storage

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ６１（２），ｐ．１４２−１４４，１９９２年７月
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ６３（２６），ｐ．３５５０−３５５２，１９９３年１２月
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ６５（４），ｐ．３８８−３９０，１９９４年７月

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7492804B2 (en) 2005-05-24 2009-02-17 Fujitsu Limited Near-field light emitting device and data recording/reproduction apparatus
US8654617B2 (en) 2012-03-21 2014-02-18 Tdk Corporation Thermally-assisted magnetic recording head with optically isolating waveguide, head gimbal assembly, head arm assembly, magnetic disk unit, and light transmission unit

Also Published As

Publication number Publication date
EP0814468A4 (en) 1998-11-25
DE69517448D1 (de) 2000-07-13
EP0814468A1 (en) 1997-12-29
KR100318159B1 (ko) 2002-04-22
KR19980702610A (ko) 1998-08-05
DE69517448T2 (de) 2000-10-12
WO1996027880A1 (fr) 1996-09-12
EP0814468B1 (en) 2000-06-07
US5946281A (en) 1999-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3231331B2 (ja) 積層型近接場光ヘッドおよび光情報記録再生装置
US6275453B1 (en) Optical head and optical disk apparatus
US6320708B1 (en) Optical head, disk apparatus, method for manufacturing optical head, and optical element
US7457206B2 (en) Optical head, optical information storage apparatus, and their fabrication method
JPH0572497A (ja) 一体型光素子および基板型光素子
US6992968B2 (en) Optical head and disk unit
JP2003006912A (ja) 光情報記録再生装置
KR940003550B1 (ko) 부상형 광헤드 및 광정보 기록재생장치
US20060077789A1 (en) Lens holding member, focusing lens using lens holding member, optical pickup apparatus and optical recording and reproducing apparatus
JP3521770B2 (ja) 光ヘッドおよび光ディスク装置
WO2012063484A1 (ja) 光ピックアップ、傾き角度検出方法、光情報装置及び情報処理装置
JP3350789B2 (ja) 光ヘッドおよび光ディスク装置
US7483345B2 (en) Optical pickup apparatus capable of compensating thickness deviation of optical recording media
JP3385983B2 (ja) 光ヘッドおよび光ディスク装置
JP3873521B2 (ja) 光ヘッドおよびディスク装置
KR20010111641A (ko) 광픽업 장치
JP4367102B2 (ja) 光学レンズ、集光レンズ、光学ピックアップ装置、及び光記録再生装置
JP3436175B2 (ja) 光ヘッドおよびディスク装置
JPH09161310A (ja) 光学装置
JPH0354738A (ja) 光記録再生装置
JP2002358687A (ja) 光ヘッドおよびディスク装置
JP2000215501A (ja) 光ヘッド、光ディスク装置、および光ヘッドの製造方法
JP2005063545A (ja) 光学式ヘッド装置及び光学式情報処理装置
JPH0352133A (ja) 光ヘッド
JP2000021010A (ja) 光記録用フライングヘッド

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070914

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080914

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees