JP3436175B2

JP3436175B2 - 光ヘッドおよびディスク装置

Info

Publication number: JP3436175B2
Application number: JP07278399A
Authority: JP
Inventors: 喜一上柳; 和夫馬場
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: JP2000163793A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近接場光を利用し
た光ヘッドおよびディスク装置に関し、特に、記録媒体
の高記録密度化が可能となり、小型化およびデータ転送
レートの向上を図った光ヘッドおよびディスク装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置においては、光ディスク
はコンパクトディスク（ＣＤ）からディジタルビデオデ
ィスク（ＤＶＤ）へと高密度・大容量化が進められてい
るが、コンピュータの高性能化やディスプレイ装置の高
精細化に伴い、ますます大容量化が求められている。

【０００３】光ディスクの記録密度は、基本的には記録
媒体上に形成される光スポットの径で抑えられる。近
年、光スポット径を小さくする技術として顕微鏡の近接
場光の技術が光記録に応用されている。この近接場光を
用いた従来の光ディスク装置としては、例えば、文献
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３５
（１９９６）Ｐ．４４３）および米国特許公報ＵＳＰ５
４９７３５９に記載されたものがある。

【０００４】図２１(a) ，(b) は、文献（Ｊｐｎ．Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３５（１９９６）Ｐ．
４４３）に記載された光ディスク装置を示す。この光デ
ィスク装置１９０は、図２１(a) に示すように、レーザ
光１９１ａを出射する半導体レーザ１９１と、半導体レ
ーザ１９１からのレーザ光１９１ａを平行ビーム１９１
ｂに整形するカプリングレンズ１９２と、入射端１９３
ａから出射端１９３ｂに向かって細くなるようにテーパ
状に研磨された光ファイバ１９３を有し、カプリングレ
ンズ１９２からの平行ビーム１９１ｂを入射端１９３ａ
から導入するプローブ１９４と、光ファイバ１９３の出
射端１９３ｂから漏れ出す近接場光１９１ｃによって記
録される記録媒体１９５とを有する。

【０００５】記録媒体１９５は、相変化媒体のＧｅＳｂ
Ｔｅからなる記録層１９５ａを有し、近接場光１９１ｃ
が入射されることによって加熱され、結晶／アモルファ
ス間の相変化を引き起こし、両者間の反射率変化を用い
て記録されるものである。

【０００６】光ファイバ１９３は、入射端１９３ａが直
径１０μｍ、出射端１９３ｂが直径５０ｎｍに加工さ
れ、クラッド１９４ａを介してアルミニウム等の金属膜
１９４ｂでコーティングされており、出射端１９３ｂ以
外への光の漏れ出しを防いでいる。近接場光１９１ｃの
直径は、出射端１９３ｂの直径と同程度となるため、数
十Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ²の高記録密度が可能となる。

【０００７】再生には，図２１(b) に示すように、記録
時と同様の光ヘッドを用いて、相変化を引き起こさない
程度の低パワーの近接場光１９１ｃを記録層１９５ａに
照射し、そこからの反射光１９１ｄを集光レンズ１９６
により光電子増倍管（以下「フォトマル」と略称す
る。）１９７に集光して検出することにより行う。

【０００８】図２２は、米国特許公報ＵＳＰ５４９７３
５９に記載された光ディスク装置の光ヘッドを示す。こ
の光ヘッド５０は、平行光５１を集光する対物レンズ５
２と、この対物レンズ５２からの収束光５３に対して底
面５４ａが直交するように配置された裁底球状のＳＩＬ
（Solid Immersion Lens) ５４とを有する。平行光５１
を対物レンズ５２によって収束させ、その収束光５３を
球面状の入射面５４ｂに入射させると、収束光５３は入
射面５４ｂで屈折して底面５４ａに集光し、底面５４ａ
に光スポット５５が形成される。ＳＩＬ５４内部では、
光の波長はＳＩＬ５４の屈折率に逆比例して短くなるた
め、光スポット５５もそれに比例して小さくなる。この
光スポット５５に集光された光の大半は入射面５４ｂに
向かって全反射されるが、その一部は光スポット５５か
らＳＩＬ５４の外部に近接場光５７として滲み出す。底
面５４ａから光の波長より十分小さい距離にＳＩＬ５４
と同程度の屈折率を有する記録媒体５６を配置すると、
近接場光５７が記録媒体５６とカップルして記録媒体５
６内を伝播する伝播光となる。この伝播光によって記録
媒体５６に情報が記録される。

【０００９】ＳＩＬ５４を平行光５１が半球面５４ｂの
中心５４ｃからｒ／ｎ（ｒはＳＩＬの半径）の位置に集
光するような構成にすることにより（これをＳｕｐｅｒ
ＳＩＬ構造と称する。）、ＳＩＬ５４による球面収差
が小さく、かつ、ＳＩＬ５４内部での開口数を上げるこ
とができ、さらに光スポット５５の微小化を図ることが
可能になる。すなわち、光スポット５５は次式（１）の
ように微小化される。Ｄ_1/2＝ｋλ／（ｎ・ＮＡ_i）＝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：ＳＩＬ５４の屈折率ＮＡｉ：ＳＩＬ５４内部での開口数ＮＡｏ：ＳＩＬ５４への入射光の開口数平行光５１が光路上で吸収されることなく光スポット５
５として集光されるため、高い光利用効率が得られる。
この結果、比較的低出力の光源を用いることができ、ホ
トマルを用いなくても反射光の検出を行うことができ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光ディ
スク装置１９０によると、記録媒体上に数十ｎｍ程度の
微小の光スポットを形成できるが、光ファイバ１９３は
テーパ状であるため、光ファイバ１９３に入射したレー
ザの一部が内部に吸収され、光利用効率が１／１０００
以下と低くなるという問題がある。このため、反射光１
９１ｄの検出にフォトマル１９７を使用せざるを得ず、
光ヘッド部が大型で高価となる。また、フォトマル１９
７の応答速度が遅く、光ヘッド部が重いため、高速のト
ラッキングができない。従って、光デイスクを高速回転
させることができないので転送レートが低い等の多く問
題があり、実用化には多くの改良を必要とする。

【００１１】図２３は、図２２に示す従来の光ヘッド５
０の問題点を説明するための図で、鈴木氏がＡｓｉａ−
ＰａｓｉｆｉｃＤａｔａＳｔｏｒａｇｅＣｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ（Ｔａｉｗａｎ、’９７．７．）の＃ＯＣ
−１において解析したものであり、ＳＩＬ５４の屈折率
ｎとＮＡｏの関係を示す。ＳＩＬ５４への入射光のＮ
Ａ、すなわち入射角θの最大値θｍａｘとＳＩＬ５４の
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。同図から分かるように、ＳＩＬ５４の屈
折率ｎを上げて行くと、入射光のＮＡｏの採り得る最大
値ＮＡｏｍａｘは次第に小さくなる。これは、最大値Ｎ
Ａｏｍａｘ以上にＮＡｏが増加して入射角がさらに大き
くなると、その光はＳＩＬ５４を通らずに直接記録媒体
５６に入射するため、記録媒体５６の位置における光ス
ポット５５が却って広がるからである。例えば、屈折率
ｎ＝２のとき、ＮＡｏｍａｘは０．４４であり、両者の
積ｎ・ＮＡｏｍａｘは、両者のどのような組合せでも
０．８〜０．９までである。これは理論限界であり、実
際にはそれよりもさらに小さな値（０．７〜０．８）と
なる。

【００１２】このＳｕｐｅｒＳＩＬによる集光実験に
ついては、Ｂ．Ｄ．Ｔｅｒｒｉｓ他がＡｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．６８，（’９６），Ｐ．１４
１．において報告している。この報告によると、屈折率
ｎ＝１．８３のＳｕｐｅｒＳＩＬを対物レンズと記録媒
体の間に置き、波長０．８３μｍのレーザ光を集光する
ことにより０．３１７μｍの光スポット径を得ている。
すなわち、Ｄ_1/2＝λ／２．３相当の集光を達成してい
るが、この場合のＮＡは０．４、ｎ・ＮＡｍａｘは０．
７３程度である。また、この系を用いて従来の数倍程度
の記録密度０．３８×Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ²の可能性を検
証している。

【００１３】すなわち、従来の光ヘッド５０によると、
光利用効率は高いが、ＳＩＬの屈折率ｎと最大ＮＡｏｍ
ａｘとに相反関係があるため、両者の積ｎ・ＮＡｏｍａ
ｘの理論限界は０．８〜０．９であり、実際には０．７
〜０．８に抑えられ、波長４００ｎｍのレーザ光を使用
しても光スポットはせいぜい直径０．２μｍ程度までし
か絞れず、プローブ１９４を用いて集光する従来例に比
べて光スポット径が数倍以上大きく、高記録密度化が図
れないという問題がある。

【００１４】図２４は、文献「日経エレクトロニクス
（１９９８．６．１５）（Ｎｏ．７１８）」に示された
光ヘッドを示す。この光ヘッドは、ＳＩＭ（Ｓｏｌｉｄ
ＩｍｍｅｒｓｉｏｎＭｉｒｒｏｒ）型と称せられて
いるものであり、平行レーザビーム２ｂが入射する凹球
面状の入射面１０１ａ、入射面１０１ａに対向する位置
に設けられた集光面１０１ｂ、集光面１０１ｂの周囲に
設けられた平面状反射面１０１ｃ、および入射面１０１
ａの周囲に形成された非球面状反射面１０１ｄを有する
透明集光用媒体１０１と、平面状反射面１０１ｃの表面
に形成された平面状反射膜１０２と、非球面状反射面１
０１ｄの表面に形成された非球面状反射膜１０３とを有
する。このように構成された光ヘッドにおいて、平行レ
ーザビーム２ｂが透明集光用媒体１０１の入射面１０１
ａに入射すると、入射面１０１ａに入射した平行レーザ
ビーム２ｂは、入射面１０１ａで拡散され、その拡散光
２ｄは、平面状反射膜１０２で反射し、その反射光２ｅ
は、非球面状反射膜１０３でさらに反射して集光面１０
１ｂに集光し、集光面１０１ｂに光スポット９が形成さ
れる。集光面１０１ｂから滲み出す近接場光１０によっ
て記録媒体８の記録層８ａへの記録および読み出しが可
能になる。この透明集光用媒体１０１の平面状反射面１
０１ｃの開口数ＮＡは、０．８程度、透明集光用媒体１
０１の屈折率は１．８３であり、透明集光用媒体１０１
内部でのＮＡは約１．５が可能になる。

【００１５】この光ヘッドによると、実際に得られたス
ポット径は、０．３５〜０．３９μｍと大きく、透明集
光用媒体の集光面上に形成されるスポット径の微小化に
限界があるため、高記録密度化が図れないという問題が
ある。

【００１６】従って、本発明の目的は、記録媒体の高記
録密度化が可能となり、小型化およびデータ転送レート
の向上を図った光ヘッドおよびディスク装置を提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、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前記レーザ光を入射し、集光
面上に集光して前記レーザ光の光スポットが形成される
透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体上に設けられ、
前記光スポットより小さい面積を有する微小孔が前記光
スポットの形成位置に設けられた遮光体とを備え、前記
透明集光用媒体は、前記集光面から前記微小孔内に突出
するとともに、近接場光が滲み出す先端面を有し、前記
先端面と前記遮光体の表面とがほぼ同一面とされる凸部
を備え、前記先端面から滲み出た前記近接場光を用いて
記録又は再生を行わせることを特徴とする光ヘッドを提
供する。本発明は、上記目的を達成するため、平行レー
ザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光出射
手段からの前記平行レーザ光が記録媒体の記録面に沿っ
て入射し、前記記録媒体の記録面と対向する集光面上に
集光して前記レーザ光の光スポットが形成される透明集
光用媒体と、前記透明集光用媒体上に設けられ、前記光
スポットより小さい面積を有する微小孔が前記光スポッ
トの形成位置に設けられた遮光体とを備え、前記透明集
光用媒体は、前記レーザ光出射手段からの前記平行レー
ザ光が入射する入射面と、前記入射面に入射した平行レ
ーザ光を反射して前記集光面上に前記光スポットを形成
させる反射面とを備え、前記微小孔から滲み出た近接場
光を用いて記録又は再生を行わせることを特徴とする光
ヘッドを提供する。本発明は、上記目的を達成するた
め、レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記レー
ザ光出射手段から前記レーザ光を入射し、集光面上に集
光して前記レーザ光の光スポットが形成される透明集光
用媒体と、前記透明集光用媒体上に設けられ、前記光ス
ポットより小さい面積を有する矩形状の微小孔が前記光
スポットの形成位置に設けられた遮光体とを備え、前記
微小孔から滲み出た近接場光を用いて記録又は再生を行
わせることを特徴とする光ヘッドを提供する。本発明
は、上記目的を達成するため、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前記レーザ
光を入射し、集光面上に集光して前記レーザ光の光スポ
ットが形成される透明集光用媒体と、記録媒体に前記透
明集光用媒体の前記集光面から近接場光を照射し、前記
記録媒体で反射した反射光を前記透明集光用媒体を介し
て入力することにより信号を検出する検出手段と、前記
透明集光用媒体上に設けられ、前記光スポットより小さ
い面積を有する微小孔が前記光スポットの形成位置に設
けられるとともに、前記光スポットのサイズより大なる
外形を有する遮光体とを備え、前記反射光を前記遮光体
の前記微小孔の内側と前記外形の外側を通過させて前記
検出手段に入力させることを特徴とする光ヘッドを提供
する。本発明は、上記目的を達成するため、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
ら前記レーザ光を入射し、集光面上に集光して前記レー
ザ光の光スポットが形成される透明集光用媒体と、前記
透明集光用媒体上に設けられ、前記光スポットより小さ
い面積を有する微小孔が前記光スポットの形成位置に設
けられた遮光体とを備え、前記遮光体は、少なくとも前
記微小孔の周囲において前記微小孔における前記レーザ
光の主光学軸に垂直な面に対して傾斜し、前記微小孔か
ら滲み出た近接場光を用いて記録又は再生を行わせるこ
とを特徴とする光ヘッドを提供する。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１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２ｃが
入射し、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の集光面６ｂの表面に被
着形成された微小孔７ａを有する遮光膜７とを有する。

【００１９】半導体レーザ２は、市販で最も短波長の赤
色レーザ（６３０ｎｍ）や現在開発中のＡｌＧａｌｎＮ
系の青色レーザ（４１０ｎｍ）を用いることができる。
青色レーザ（４１０ｎｍ）を用いることにより、光スポ
ット径を０．１５μｍ以下にすることができ、開口へ入
射する光の割合を増すことができる。

【００２０】図２(a) は、透明集光用媒体６および遮光
膜７を示し、図２(b) は、その底面図である。

【００２１】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
ントガラスを用いた。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
底面の集光面６ｂに集光させて光スポット９が形成され
るように裁底球状（ＳｕｐｅｒＳＩＬ構造）を有して
いる。ここで、集光面６ｂに光スポット９が形成される
とは、光スポットの焦点深度内に集光面６ｂが位置する
ことを意味する。

【００２２】遮光膜７は、遮光材料としてのチタン（Ｔ
ｉ）からなり、レーザ光の波長より小なる厚さ（例えば
１０ｎｍ）を有し、光スポット９に対応する位置に光ス
ポット９よりも十分小さい径、レーザ光の波長より小さ
い直径（例えば５０ｎｍ）の微小孔７ａを形成し、光ス
ポット９から外部へ直接出射する光を遮断し、かつ、微
小孔７ａと略同径の近接場光１０を形成するものであ
る。なお、微小孔７ａは、本実施の形態では円形である
が、矩形状等の他の形状でもよい。矩形状とすることに
より、円形よりトラックピッチを小さくでき、高記録密
度化が可能になる。また、微小孔７ａの直径は、光ディ
スクの高記録密度化技術および微小孔形成技術の進展に
応じて５０ｎｍより小さくしてもよい。

【００２３】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、従来例で説明
したように、次式（１）で表される。Ｄ_1/2＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｉ）＝ｋλ／（ｎ²・ＮＡｏ） …（１）ここに、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２ｃ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）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＝１．９
１）を用い、半導体レーザ２に赤色レーザ（波長６３０
ｎｍ）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（４００ｎ
ｍ）用いた場合は、最小光スポット径Ｄ_1/ ₂ｍｉｎ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。

【００２４】微小孔７ａの直径はレーザ波長に比べて小
さいため、この微小孔７ａからは伝搬光は出射せず、近
接場光１０が微小孔７ａの径と同程度の近接の距離にま
で滲み出している。この近接場光１０に誘電体、具体的
には、記録媒体８を近接配置することにより、近接場光
１０が記録媒体８の記録層８ａ中に伝播光となって入射
し、この光によって記録層８ａへの記録および読み出し
が可能になる。この伝播光の光量は、次式（３）で近似
される。

【数１】ここに、Ｉｏ：レーザの全パワー ω ：集光面６ｂでの光スポット９の半径ａ：微小孔７ａの半径すなわち、赤色レーザの場合、微小孔７ａを通過するレ
ーザ光の光量は光スポット９の全パワーの約１５％、青
色光の場合は２０％以上となり、従来の光ファイバを使
用した場合の１００倍以上に集光効率を改善することが
できる。

【００２５】図３(a) 〜(d) は、遮光膜７の被着方法お
よび微小孔７ａの形成方法に関わる一形態を示す。ま
ず、裁底球状の透明集光用媒体６の底面６ｄに電子ビー
ム露光用のフォトレジスト膜７０を塗布し、微小孔７ａ
に対応する部分７０ａ、および遮光膜７の周囲に対応す
る保護用の部分７０ｂを残すように電子ビームにより露
光し（図３(a) ）、現像の後、底面６ｄをドライエッチ
ングにより約１００Å異方性にエッチングし、凸部６ｆ
および遮光膜の被着面６ｇを形成する（図３(b)）。エ
ッチングガスとしてはＣＦ₄系のガスを使用する。次
に、全面に遮光膜用のＴｉ膜７１をスパッタリングによ
り約１００Å被着した後（図３(c) ）、フォトレジスト
膜７０（７０ａ，７０ｂ）を溶解することにより、微小
孔７ａの部分７０ａおよび遮光膜７の保護用の部分７０
ｂのＴｉ膜７１をリフトオフする（図３(d) ）。このよ
うにして微小孔７ａを有する遮光膜７が形成される。な
お、遮光膜７は、遮光性、およびガラスとの優れた被着
性を有する膜であれば、Ｔｉ膜以外の他の膜でもよい。
なお、本形態の方法のようにその内部に透明集光用媒体
の凸部６ｆが満たす微小孔７ａを形成すると、単に遮光
膜７に微小孔を形成してその内部を空気層とする場合に
対して、凸部６ｆから記録媒体間のエアギャップが小さ
くなるため、近接場光の伝播効率が向上する。遮光膜７
に対して凸部６ｆの先端は突出してもよいし、さらに、
図３に示されているように、遮光膜７と、微小孔７ａ内
に位置する透明集光用媒体の凸部６ｆとを近接場光の出
射側から見て平坦になるよう形成すると、近接場光の広
がりを抑えることができて、高密度記録により適する。
ところで、本形態のように透明集光用媒体に凸部６ｆを
設ける場合は、凸部の先端が集光面６ｂに対応するの
で、集光面６ｂ上に光スポットを形成するとは、光スポ
ットの焦点深度内に凸部６ｆの先端が位置することを意
味する。なお、本形態のように、遮光膜の厚みが十分小
さいときには、凸部の先端と遮光膜の被着面６ｇはとも
に光スポットの焦点深度内に位置する場合が多いから、
スポット形成位置を凸部の先端とするか被着面６ｇとす
るかは実際には問題となることは少ない。また、微小孔
７ａを形成する工程中にエッチング工程を含む場合に、
透明集光用媒体の集光面６ｂ側からエッチングを行う
と、通常、凸部６ｆの側面もエッチングガスにさらされ
ているため、次第にエッチングされるめ、微小孔７ａに
対応する凸部には適度な傾斜が形成される（図示せ
ず。）この周囲に遮光膜７が形成されると、遮光膜は微
小孔７ａにおいて、近接場光の伝播方向につれて穴が狭
まるテーパー形状となるので、近接場光の集光効果を高
めることができる。

【００２６】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は集光面６ｂに集光し、集光面６ｂに光スポット９
が形成され、微小孔７ａから近接場光１０が滲み出す。
微小孔７ａから滲み出した近接場光１０は、記録媒体８
の記録層８ａ中に伝播光となって入射し、この光によっ
て記録層８ａへの記録および再生が可能となる。

【００２７】上記第１の実施の形態に係る光ヘッド１に
よれば、集光面６ｂに形成された光スポット９から滲み
出す近接場光を遮光膜７の微小孔７ａによって絞ってい
るので、記録媒体８上に形成される近接場光スポットを
微小化できる。また、近接場光をレーザビーム２ａの波
長より小さい径の微小孔７ａで絞っても微小孔７ａから
の近接場光の中心光強度はあまり低下しないため、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、記録媒体８からの反射光も微小孔７ａからの伝播光
に比例して増大するため、再生光の検出に従来光ディス
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み、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。

【００２８】図４(a) ，(b) は、遮光膜７の変形例を示
す。遮光膜７は、図４(a) に示すように、透明集光用媒
体６の底面６ｄのエッチング時に、底面６ｄを傾ける等
の操作により被エッチング面を入射光に対して傾斜さ
せ、凸型あるいは凹型の円錐面状にしてもよい。また、
図４(b) に示すように、透明集光用媒体６の底面６ｄの
エッチング時に、比較的大電流で高速にエッチングする
等の操作によりエッチング面に細かい凹凸を形成しても
よい。遮光膜７の表面７ｂの反射率が高いと、遮光膜７
で反射した光強度が、微小孔７ａから戻る信号光に比べ
て強くなり、信号処理時の前段増幅の増幅率を大きく取
れなくなるため、Ｓ／Ｎが低下する。一方、遮光膜７で
の吸収率が高いと、遮光膜７の光スポット９が照射され
た部分の温度が上昇し、この熱が記録に影響を与えるた
め好ましくない。そこで、図４(a)，(b) に示すような
構造にすることにより、反射光２ｅが対物レンズ５に戻
る量が減少し、Ｓ／Ｎを向上させることができる。一
方、微小孔７ａを通過する反射光は、入射光２ｃ、２ｄ
と同じ経路をたどり、光検出器（図略）に入射する。こ
れにより、光検出器に入る迷光の割合を減らすことがで
きるため、ＤＣ型の前置増幅器の増幅率をあげることが
でき、Ｓ／Ｎを改善することが可能となる。

【００２９】図５は、本発明の第２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（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Ｎ
Ａ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

【００３０】上記第２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
径は微小孔７ａの直径で決まり、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Ｓｕｐｅ
ｒＳＩＬ構造と同等の集光が可能となる。すなわち、
赤色レーザ（波長６３０ｎｍ）と青色レーザ（４００ｎ
ｍ）を用いた場合、それぞれ最小光スポット径として
０．２μｍ、０．１３μｍが得られ、微小孔７ａ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
実施の形態と同程度にできる。

【００３１】図６(a) 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し、同図(b) は、その底面図
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を集光
し、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、透明集光用媒体６の集光面６ｂ
の表面に被着形成された微小孔７ａを有する遮光膜７と
を有する。

【００３２】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ｐ＝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。

【００３３】上記第３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、微小孔７ａから滲み出す近接場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
％程度増加することができる。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。

【００３４】図７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、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３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３の実施の形態と比較して生産性を上げるこ
とができる。

【００３５】図８(a) ，(b) 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、同図(a) に示すように、透明集光用媒体６にＳＩＭ
（ＳｏｌｉｄＩｍｍｅｒｓｉｏｎＭｉｒｒｏｒ）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、透明集光
用媒体６の集光面６ｂの表面に非着形成され、微小孔７
ａを有する遮光膜７とを有する。微小孔７ａは、同図
(b) に示すように、第１の実施の形態と同様に、光スポ
ット９に対応する位置に形成されている。

【００３６】次に、第５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、遮光膜７で反射し、その反射光２ｅ
は、反射膜１１で反射して集光面６ｂに集光し、集光面
６ｂに光スポット９が形成され、微小孔７ａから近接場
光１０が滲み出す。微小孔７ａから滲み出した近接場光
１０は、記録媒体８の記録層８ａ中に入射し、この光に
よって記録層８ａへの記録および読み出しが可能にな
る。

【００３７】上記第５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。なお、遮光膜７は、図４(a) ，(b) に示す構
造にしてもよい。なお、光スポットの径は、上記したよ
うに０．２μｍ程度以下であり、効率よく０．１μｍ以
下の開口に光を入射するためには、光スポットと開口の
位置合わせは、少なくとも０．１μｍ以下の誤差で合わ
せる必要がある。第１、第２の実施の形態で示したよう
なＳＩＬを用いた集光では、対物レンズを用いて集光を
行い、その収束光をＳＩＬに入射するため、入射光と対
物レンズおよびＳＩＬ相対位置によって光スポットの位
置が変動するので、上記三者の位置を高精度に合わせな
ければならない。一方、第３乃至第５の実施形態で示し
た光ヘッドにおいて、集光のための対物レンズを用い
ず、かつ、平行光ビームを本実施例の透明集光用媒体に
直接入射させることにより、平行光ビームと透明集光用
媒体の相対位置がずれても、光スポットの位置が変動し
ないようにできる。そのため、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。

【００３８】図９(a) は、本発明の第１の実施の形態に
係る光ディスク装置を示し、同図(b) は、同図(a) のＡ
−Ａ断面図である。この光ディスク装置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層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の記録層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３
３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。

【００３９】リニアモータ３２は、トラッキング方向３
１に沿って設けられた一対の固定部３２ａと、一対の固
定部３２ａ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。

【００４０】図１０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、その一方の面にグルーブ
部１２ａが形成される。この光ディスク１２は、プラス
チック板１２０のグルーブ部１２ａが形成された側の面
に、Ａｌ反射膜層（１００ｎｍ厚）１２１ａ、ＳｉＯ₂
層（１００ｎｍ厚）１２１ｂ、ＧｅＳｂＴｅ記録層（１
５ｎｍ厚）１２１ｃ、ＳｉＮ層（５０ｎｍ厚）１２１ｄ
を積層して記録層１２１を形成したものである。本実施
の形態では、ランド部１２ｂに情報が記録してあり、ト
ラックのピッチは０．０７μｍ、グルーブ部１２ａの深
さは約０．０６μｍとしている。マーク長は０．０５μ
ｍ、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ＤＶＤの４５倍に高記録密度化できる。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、色素など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。

【００４１】図１１は、本発明の第６の実施の形態に係
る光ヘッド１を示し、同図(a) はその側面図、同図(b)
はその底面図である。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。

【００４２】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の集光面３６ａに光スポット９が形成され
る。即ち、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
の集光面３６ａには、図１に示したのと同様に、微小孔
７ａを有する遮光膜７が被着形成されている。

【００４３】浮上スライダ３６は、図１１(b) に示すよ
うに、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。この溝３６ｂ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１
２との間隔が、浮上量として一定に保たれる。本実施の
形態では、浮上量は約０．０６μｍである。なお、下面
３６ｃが摺動面となる。また、浮上スライダ３６の浮上
量は極めて小さく、先端が集光面となる凸部の先端と光
ディスクとの間隔も精度よく設定する必要がある。ここ
で図示するように、凸部６ｆの先端と浮上スライダ３６
の下面３６ｃが同一平面上にあるようにすることによ
り、浮上スライダ３６の浮上量をコントロールすること
で凸部６ｆの先端と光ディスク１２との間隔も精密に調
整でき、また凸部６ｆが光ディス１２クに衝突し、摩耗
することもない。

【００４４】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、記録層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、記録層１２１での上記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。

【００４５】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、ＳＣＯＯＰ方
式と組み合わせるのに好適である。なお、グルーブ部１
２ａからの反射光との干渉を利用するプッシュプル方式
で誤差信号を生成してもよい。

【００４６】次に、上記第６の実施の形態に係る光ディ
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３
５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の集光面３
６ａに集光する。浮上スライダ３６の集光面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
微小孔７ａ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の記録層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、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に入射する。信号処理系３５は、光検出器１
５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。光ヘッド１のサイズは、長さ約８
ｍｍ、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、小型化が図れた。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、６００ｒｐｍ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
た。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。

【００４７】上記第６の実施の形態に係る光ディスク装
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、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、その約２０％を直径５０
ｎｍの微小孔７ａを通して近接場光１０として光ディス
ク１２の記録層１２１に入射でき、超高密度（１８０Ｇ
ｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ²）の長高密度の光記録／光再生が
可能になった。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。

【００４８】なお、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、記録トラック側面部からの回折光の左右のア
ンバランスを検出して誤差信号を生成するプッシュプル
型の制御を行うことも可能である。この場合はその回折
光を２分割型の光検出素子に入射し、その差動出力誤差
信号を生成する。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、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（ＶＣＳＥＬ）
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、２ｍＷ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
では従来の光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。

【００４９】図１２は、第７の実施の形態に係る光ディ
スク装置の光ヘッドの主要部を示す。同図(a) は、透明
集光用媒体６部分の平面図、同図(b) は、その正面図、
同図(c) は、透明集光用媒体６を駆動する部分を示す。
この光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１の実施
の形態に係る光ディスク装置１００と同様に構成されて
いる。この透明集光用媒体６は、集光面６ｂを有し、光
ディスクとの距離調整のため、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、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。

【００５０】一対の圧電素子４１，４１は、それぞれ図
１２(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。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。

【００５１】上記第７の実施の形態に係る光ディスク装
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４１０，４
１０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
５ｎｍ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
態の光ディスク装置１００の６倍、すなわち、３６０Ｍ
ｂｐｓ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、３Ｇｂｐｓ近くの転送レ−トが得られる。また、１
２ｃｍ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。

【００５２】図１３は、本発明の第８の実施の形態に係
る光ディスク装置を示す。第１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３の実
施の形態では、ハードディスク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３３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、光ディスク装置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（３
６００ｒｐｍ）に回転することができ、平均３６０Ｍｂ
ｐｓ以上のデータ転送レートが可能になる。

【００５３】図１４は、本発明の第９の実施の形態に係
る光ディスク装置を示す。この光ディスク装置１００
は、図１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光ディスク装置に
適用したものであり、プラスチック基板１２０の上下面
に記録層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の記録層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。記録層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４
５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６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、０．０５
μｍであり、片面の容量は３００ＧＢ、両面では６００
ＧＢである。

【００５４】上記第９の実施の形態に係る光ディスク装
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。

【００５５】なお、光ヘッド１は、図６，図７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３
ｍｍ以下にでき、光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。

【００５６】図１５は、本発明の第１０の実施の形態に
係る光ディスク装置の主要部を示す。この光ディスク装
置１００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、集光面６
ｂ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の集光面６ｂの表面に
被着形成された複数の微小孔７ａを有する遮光膜７と、
円盤状のプラスチック板１２０の一方の面にＧｅＳｂＴ
ｅの相変化材料からなる記録層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１３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。

【００５７】図１６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。

【００５８】図１７は、遮光膜７を示す。遮光膜７は、
レーザビーム２ａの数に対応して８つの微小孔７ａを有
する。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ｄ
₁は１５μｍであるので、集光面６ｂでの光スポット９
の間隔、すなわち、微小孔７ａの間隔ｄ₂は３μｍにし
ている。微小孔７ａのアレイ軸方向７ｂは、各微小孔７
ａ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、それぞれの隣接微小孔７ａ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、０．０７μｍ）ｐに等しくなるように配列されてい
る。微小孔７ａのアレイ軸方向７ｂ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、微小孔アレイでは形成時
のフォトリゾグラフィによる調整で行う。

【００５９】次に、上記第１０の実施の形態に係る光デ
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、集光面６ｂに集光する。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下の複数の微小孔７ａ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の記録層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１５に集
光される。

【００６０】上記第１０の実施の形態に係る光ディスク
装置１００によれば、８個の微小孔７ａ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。なお、微小孔
７ａ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１／１
０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、微小孔７ａ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。なお、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。
また、複数の微小孔を１つのビームスポットで照射し、
いずれかの微小孔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１６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。な
お、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。

【００６１】図１８は、本発明の第１１の実施の形態に
係る光ディスク装置を示す。この光ディスク装置の光ヘ
ッド１は、遮光膜７の外径のみ図１の光ヘッド１と異な
り、他は同様に構成されている。この遮光膜７は、光ス
ポットの径より若干大きい直径を有したものである。光
ディスク１２は、保護膜１２ｈ、記録層１２ｉ、干渉層
１２ｊ、反射層１２ｋを備えている。本実施の形態の場
合、保護膜１２ｈ、記録層１２ｉ、干渉層１２ｊおよび
反射層１２ｋの全厚さは約１００ｎｍ、保護膜１２ｈと
微小孔７ａとの距離は、約５０ｎｍである。

【００６２】次に、上記第１１の実施の形態に係る光ヘ
ッド１の動作を説明する。対物レンズからの収束光２ｃ
は、透明集光用媒体６の球面状の入射面６ａで屈折し、
その屈折光２ｄは集光面６ｂに集光する。集光面６ｂに
光スポット９が形成される。遮光膜７の微小孔７ａから
漏れ出す近接場光１０は、伝播光となって光ディスク１
２に入射し、光ディスク１２の反射層１２ｋで反射す
る。反射層１２ｋで反射した反射光２ｋは、遮光膜７の
微小孔７ａを通過するだけでなく、遮光膜７の外側も通
過して透明集光用媒体６および対物レンズを介して光検
出器に入力される。

【００６３】微小孔７ａからの近接場光１０の強度分布
は、記録媒体内で微小孔７ａを完全拡散面と考えた場合
の強度分布１として近似できる。この場合が最も広がり
方が大きく、角度分布はＣｏｓθで表される。この光は
この分布を保ちながら、反射膜１２ｋで透明集光用媒体
６の方向に反射される。この光が微小孔７ａと遮光膜７
の外形を見込む角度をそれぞれθ₁，θ₂とすると、微
小孔７ａに戻る光の割合Ｉ_r1／Ｉ₀および周辺部に戻る
割合Ｉ_r2／Ｉ₀は、微小孔７ａでの透過率をＴｎ、媒体
反射率をＲｂとすると、それぞれ次式（７），（８）で
近似できる。

【数２】

【数３】微小孔７ａの直径を５０ｎｍとした場合、Ｔｎは０．１
５、Ｒｂは相変化媒体の場合は０．２程度であるので、
遮光膜７の外径を０．２μｍとした場合、Ｉ_r1／Ｉ₀，
Ｉ_r2／Ｉ₀は、それぞれ０．００２５、０．０２とな
る。すなわち、遮光膜７の周辺部の光を取り入れること
により、約１桁の強度改善が可能となる。また、この効
果は、微小孔７ａの直径が小さくなる程大きくなる。ま
た、周辺部の光は透明集光用媒体６の入射面６ａで屈折
して内部に入り、微小孔７ａからの戻り光は、微小孔７
ａを中心として広がるので、両者の指向性は若干異なる
が、透明集光用媒体６の直径は１ｍｍ程度と微小孔７ａ
や記録媒体の膜厚（１５０ｎｍ）に比べて十分大きいた
め、それらのずれは無視でき、両者をまとめて光検出器
に導入することは可能であり、反射光の強度の増大を図
ることができる。

【００６４】図１９は、再生時に符号誤り率１×１０^-9
を維持するために必要な検出光パワーと再生速度との関
係を示す。なお、図１９において、実線はデュティ比
０．１、破線は１の場合を示し、線群Ａは光検出器の量
子効率０．１、線群Ｂは１の場合を示す。本実施の形態
の検出光パワーは、−３０ｄＢｍ程度であるので、再生
速度を１０⁹ビット／秒以上にすることができる（大津
元一，エレクロトニクス，９６年５月号，ｐ．９２）。

【００６５】図２０は、本発明の第１２の実施の形態に
係る光ディスク装置の光ヘッドを示し、同図(a) はその
縦断面図、同図(b) はその横断面図である。この光ヘッ
ド１は、図８に示す光ヘッド１を図９に示す光ディスク
装置１００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２
ｂ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３６の下面３６ａには、図８に示したのと同様に、
微小孔７ａを有する遮光膜７が被着形成されている。

【００６６】この第１２の実施の形態に係る光ディスク
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１の実施の形態
の光ディスク装置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。なお、この光ヘッド１を図１３、図１
４、図１５に示す光ディスク装置１００に適用してもよ
い。なお、本発明の光ヘッドは、レーザや検出部などの
重くなる部分を固定部に置き、可動部には対物レンズと
折り返しミラーなどの軽量素子のみを乗せる、所謂分離
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
トと微小孔とは、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など
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孔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 MagneticResistive) センサ
のように磁気を読み出す方式など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。さらに、反射体用いて透明集光
用媒体上にスポットを形成する場合には、反射体と透明
集光用媒体とに間隙が存在してもよいが、球面収差を発
生させないためには、反射体と透明集光用媒体が密着し
ている方が好ましい。また、反射体として、反射膜のみ
を示したが、金属で成型したものを用いてよい。ただ
し、透明集光用媒体との密着性を考えると、反射膜の方
が好ましい。また、遮光体も上述の形態では遮光膜のみ
を示したが、微小孔から近接場が漏れ出せばよいのであ
って、別途シートで形成したり、化学的に処理して微小
孔の周囲を実質的に遮光するようにしても良い。ただ
し、膜厚を薄くできる点、微小孔の形成精度の面から、
遮光膜を用いた方が好ましい。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
集光面に形成せれた光スポットから透明集光用媒体の外
部に滲み出す近接場光を微小孔によって絞っているの
で、記録媒体上に形成される近接場光スポットの微小化
が図れる。この結果、記録媒体の高記録密度化が可能に
なる。また、そのスポット位置に微小孔を位置させて、
光を透明集光用媒体上に集光させ、ここから近接場光を
得るようにしたため、高い光利用効率が得られる。この
ため、小型・軽量の光源および光検出器を用いることが
可能になるため、光ヘッドおよび光ディスク装置の小型
化が図れ、データ転送レートの向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッドの主
要部を示す図である。

【図２】(a) は第１の実施の形態に係る透明集光用媒体
および遮光膜を示す図、(b) はその底面図である。

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

【図４】(a) ，(b) は第１の実施の形態に係る遮光膜の
変形例を示す図である。

【図５】本発明の第２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６】(a) は本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッ
ドの主要部を示す図、(b) はその底面図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態に係る光ヘッドの主
要部を示す図である。

【図８】(a) は本発明の第５の実施の形態に係る光ヘッ
ドの主要部を示す図、(b) はその遮光膜を示す図であ
る。

【図９】(a) は本発明の第６の実施の形態に係る光ディ
スク装置を示す図、(b) は(a)のＡ−Ａ断面図である。

【図１０】第６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１１】第６の実施の形態に係る光ヘッドを示す図で
ある。

【図１２】(a) 〜(c) は本発明の第７の実施の形態に係
る光ディスク装置の光ヘッドの主要部を示す図である。

【図１３】本発明の第８の実施の形態に係る光ディスク
装置を示す図である。

【図１４】本発明の第９の実施の形態に係る光ディスク
装置を示す図である。

【図１５】本発明の第１０の実施の形態に係る光ディス
ク装置の主要部を示す図である。

【図１６】第１０の実施の形態に係る半導体レーザを示
す図である。

【図１７】第１０の実施の形態に係る遮光膜を示す図で
ある。

【図１８】本発明の第１１の実施の形態に係る光ディス
ク装置の光ヘッドの主要部を示す図である。

【図１９】検出光パワーと再生速度との関係を示す図で
ある。

【図２０】(a) は本発明の第１２の実施の形態に係る光
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２１】(a) は従来の光ディスク装置を示す図、(b)
はその再生時の動作を示す図である。

【図２２】従来の他の光ディスク装置の光ヘッドを示す
図である。

【図２３】図２２における屈折率ｎとＮＡの関係を示す
図である。

【図２４】光ヘッドを示す図である。

【符号の説明】

１光ヘッド２半導体レーザ２ａレーザビーム２ｂ平行ビーム２ｂ’ 入射ビーム２ｃ収束光２ｃ’ 収束光２ｄ拡散光２ｅ反射光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集光面６ｃ中心６ｅ反射面６ｄ底面６ｆ凸部６ｇ遮光膜被着面７遮光膜７ａ微小孔８記録媒体８ａ記録層９光スポット１０近接場光１１反射膜１２光ディスク１２ａグルーブ部１２ｂランド部１２ｈ保護膜１２ｉ記録層１２ｊ干渉層１２ｋ反射層１３偏光ビームスプリッタ１４集光レンズ１５光検出器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７０フォトレジスト膜７０ａフォトレジスト膜の微小孔に対応する部分７０ｂフォトレジスト膜の遮光膜の周囲に対応する保
護用の部分７１Ｔｉ膜１００光ディスク装置１２０プラスチック板１２１記録層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 微小孔の間隔ｐトラックピッチ θ 入射角

フロントページの続き (56)参考文献特開平８−180453（ＪＰ，Ａ) 特開平５−249307（ＪＰ，Ａ) 特開平４−60931（ＪＰ，Ａ) 特開平６−186900（ＪＰ，Ａ) 特開平８−321070（ＪＰ，Ａ) 特開平８−221790（ＪＰ，Ａ) 特開平２−308423（ＪＰ，Ａ) 特開平４−370536（ＪＰ，Ａ) 特開2000−223767（ＪＰ，Ａ) 特開2000−207768（ＪＰ，Ａ) 特開平11−176007（ＪＰ，Ａ) 特開平５−189796（ＪＰ，Ａ) 特開平２−18720（ＪＰ，Ａ) 米国特許5729393（ＵＳ，Ａ) 米国特許5793407（ＵＳ，Ａ) 米国特許5497359（ＵＳ，Ａ) 米国特許5450378（ＵＳ，Ａ) 米国特許5726436（ＵＳ，Ａ) 米国特許5481386（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開281756（ＥＰ，Ａ１) 欧州特許出願公開814468（ＥＰ，Ａ１) 欧州特許出願公開727777（ＥＰ，Ａ１) 英国特許出願公開2289974（ＧＢ，Ａ) 国際公開98／07147（ＷＯ，Ａ１) 国際公開98／54707（ＷＯ，Ａ１) 国際公開99／27532（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/08 - 7/22 G11B 13/00 - 13/08 G02B 3/00 G01N 37/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】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前記レーザ光を入射し、集光
面上に集光して前記レーザ光の光スポットが形成される
透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体上に設けられ、前記光スポットより
小さい面積を有する微小孔が前記光スポットの形成位置
に設けられた遮光体とを備え、前記透明集光用媒体は、前記集光面から前記微小孔内に
突出するとともに、近接場光が滲み出す先端面を有し、
前記先端面と前記遮光体の表面とがほぼ同一面とされる
凸部を備え、前記先端面から滲み出た前記近接場光を用
いて記録又は再生を行わせることを特徴とする光ヘッ
ド。
【請求項２】前記凸部は、前記近接場光の伝播方向に向
かって細くなるテーパー形状を有する構成の請求項１記
載の光ヘッド。
【請求項３】前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出射
手段からの前記レーザ光が屈折せずに入射する半球面状
の入射面を備えた構成の請求項１記載の光ヘッド。
【請求項４】前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出射
手段からの前記レーザ光を屈折させる球面の一部から構
成された入射面を備え、前記球面の中心からｒ／ｎ（ｒ
は前記球面の半径、ｎは前記透明集光用媒体の屈折率）
の位置に前記集光面が形成された構成の請求項１記載の
光ヘッド。
【請求項５】前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出射
手段からの前記レーザ光が入射する入射面と、前記入射
面に入射したレーザ光を反射して前記集光面上に前記光
スポットを形成させる反射面とを備えた構成の請求項１
記載の光ヘッド。
【請求項６】前記透明集光用媒体は、前記反射面の表面
に反射体を備えた構成の請求項５記載の光ヘッド。
【請求項７】前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出射
手段からの前記レーザ光が入射する凹球面状の入射面
と、前記入射面の周囲に反射膜が形成され、前記入射面
に入射し、前記遮光体で反射したレーザ光を前記反射膜
で反射させて前記集光面に前記光スポットを形成させる
非球面状の反射面とを備えた構成の請求項１記載の光ヘ
ッド。
【請求項８】前記遮光体の前記微小孔は、前記レーザ光
の波長より小なる開口幅を有する構成の請求項１記載の
光ヘッド。
【請求項９】前記透明集光用媒体は、圧電素子によって
移動される構成の請求項１記載の光ヘッド。
【請求項１０】前記透明集光用媒体は、互いに密着した
第１の透明媒体および第２の透明媒体からなり、前記第１の透明媒体は、前記レーザ光が入射する入射面
を備え、前記第２の透明媒体は、前記集光面と前記凸部を備えた
構成の請求項１記載の光ヘッド。
【請求項１１】前記第２の透明媒体は、光ディスクの回
転に伴って前記光ディスク上を浮上させる浮上スライダ
の少なくとも一部を構成する請求項１０記載の光ヘッ
ド。
【請求項１２】前記第１の透明媒体と前記第２の透明媒
体は、ほぼ同一の屈折率を有する構成の請求項１０記載
の光ヘッド。
【請求項１３】記録媒体の回転に伴って前記記録媒体上
を浮上させる浮上スライダを備え、前記浮上スライダ上
には、前記レーザ光出射手段と、前記記録媒体を前記近
接場光で照射することにより得られる記録信号を検出す
る検出手段とを備えた構成の請求項１記載の光ヘッド。
【請求項１４】平行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平行レーザ光が記録媒
体の記録面に沿って入射し、前記記録媒体の記録面と対
向する集光面上に集光して前記レーザ光の光スポットが
形成される透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体上に設けられ、前記光スポットより
小さい面積を有する微小孔が前記光スポットの形成位置
に設けられた遮光体とを備え、前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出射手段からの前
記平行レーザ光が入射する入射面と、前記入射面に入射
した平行レーザ光を反射して前記集光面上に前記光スポ
ットを形成させる反射面とを備え、前記微小孔から滲み
出た近接場光を用いて記録又は再生を行わせることを特
徴とする光ヘッド。
【請求項１５】前記反射面は、回転放物面の一部を構成
する請求項１４記載の光ヘッド。
【請求項１６】前記透明集光用媒体は、前記反射面の表
面に反射体を備えた構成の請求項１４記載の光ヘッド。
【請求項１７】前記反射面は、平面から構成され、前記反射体は、前記平面に形成された反射型ホログラム
である構成の請求項１４記載の光ヘッド。
【請求項１８】前記透明集光用媒体の前記入射面および
前記集光面は、互いに直交する平面からなる構成の請求
項１４記載の光ヘッド。
【請求項１９】前記レーザ光源は、活性層が前記透明集
光用媒体の前記集光面に垂直となるように配置された端
面発光型半導体レーザである構成の請求項１４記載の光
ヘッド。
【請求項２０】前記遮光体の前記微小孔は、前記レーザ
光の波長より小なる開口幅を有する構成の請求項１４記
載の光ヘッド。
【請求項２１】前記透明集光用媒体は、圧電素子によっ
て移動される構成の請求項１４記載の光ヘッド。
【請求項２２】前記透明集光用媒体は、互いに密着した
第１の透明媒体および第２の透明媒体からなり、前記第１の透明媒体は、前記レーザ光が入射する入射面
と、前記反射面とを備え、前記第２の透明媒体は、前記集光面を備えた構成の請求
項１４記載の光ヘッド。
【請求項２３】前記第２の透明媒体は、光ディスクの回
転に伴って前記光ディスク上を浮上させる浮上スライダ
の少なくとも一部を構成する請求項２２記載の光ヘッ
ド。
【請求項２４】前記第１の透明媒体と前記第２の透明媒
体は、ほぼ同一の屈折率を有する構成の請求項２２記載
の光ヘッド。
【請求項２５】記録媒体の回転に伴って前記記録媒体上
を浮上させる浮上スライダを備え、前記浮上スライダ上
には、前記レーザ光出射手段と、前記記録媒体を前記近
接場光で照射することにより得られる記録信号を検出す
る検出手段とを備えた構成の請求項１４記載の光ヘッ
ド。
【請求項２６】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前記レーザ光を入射し、集光
面上に集光して前記レーザ光の光スポットが形成される
透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体上に設けられ、前記光スポットより
小さい面積を有する矩形状の微小孔が前記光スポットの
形成位置に設けられた遮光体とを備え、前記微小孔から
滲み出た近接場光を用いて記録又は再生を行わせること
を特徴とする光ヘッド。
【請求項２７】前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出
射手段からの前記レーザ光が屈折せずに入射する半球面
状の入射面を備えた構成の請求項２６記載の光ヘッド。
【請求項２８】前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出
射手段からの前記レーザ光を屈折させる球面の一部から
構成された入射面を備え、前記球面の中心からｒ／ｎ
（ｒは前記球面の半径、ｎは前記透明集光用媒体の屈折
率）の位置に前記集光面が形成された構成の請求項２６
記載の光ヘッド。
【請求項２９】前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出
射手段からの前記レーザ光が入射する入射面と、前記入
射面に入射したレーザ光を反射して前記集光面上に前記
光スポットを形成させる反射面とを備えた構成の請求項
２６記載の光ヘッド。
【請求項３０】前記透明集光用媒体は、前記反射面の表
面に反射膜を備えた構成の請求項２６記載の光ヘッド。
【請求項３１】前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出
射手段からの前記レーザ光が入射する凹球面状の入射面
と、前記入射面の周囲に反射膜が形成され、前記入射面
に入射し、前記遮光体で反射したレーザ光を前記反射膜
で反射させて前記集光面に前記光スポットを形成させる
非球面状の反射面とを備えた構成の請求項２６記載の光
ヘッド。
【請求項３２】前記遮光体の前記微小孔は、前記レーザ
光の波長より小なる開口幅を有する構成の請求項２６記
載の光ヘッド。
【請求項３３】前記透明集光用媒体は、圧電素子によっ
て移動される構成の請求項２６記載の光ヘッド。
【請求項３４】前記透明集光用媒体は、互いに密着した
第１の透明媒体および第２の透明媒体からなり、前記第１の透明媒体は、前記レーザ光が入射する入射面
を備え、前記第２の透明媒体は、前記集光面を備えた構成の請求
項２６記載の光ヘッド。
【請求項３５】前記第２の透明媒体は、光ディスクの回
転に伴って前記光ディスク上を浮上させる浮上スライダ
の少なくとも一部を構成する請求項３４記載の光ヘッ
ド。
【請求項３６】前記第１の透明媒体と前記第２の透明媒
体は、ほぼ同一の屈折率を有する構成の請求項３４記載
の光ヘッド。
【請求項３７】記録媒体の回転に伴って前記記録媒体上
を浮上させる浮上スライダを備え、前記浮上スライダ上
には、前記レーザ光出射手段と、前記記録媒体を前記近
接場光で照射することにより得られる記録信号を検出す
る検出手段とを備えた構成の請求項２６記載の光ヘッ
ド。
【請求項３８】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前記レーザ光を入射し、集光
面上に集光して前記レーザ光の光スポットが形成される
透明集光用媒体と、記録媒体に前記透明集光用媒体の前記集光面から近接場
光を照射し、前記記録媒体で反射した反射光を前記透明
集光用媒体を介して入力することにより信号を検出する
検出手段と、前記透明集光用媒体上に設けられ、前記光スポットより
小さい面積を有する微小孔が前記光スポットの形成位置
に設けられるとともに、前記光スポットのサイズより大
なる外形を有する遮光体とを備え、前記反射光を前記遮
光体の前記微小孔の内側と前記外形の外側を通過させて
前記検出手段に入力させることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３９】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前記レーザ光を入射し、集光
面上に集光して前記レーザ光の光スポットが形成される
透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体上に設けられ、前記光スポットより
小さい面積を有する微小孔が前記光スポットの形成位置
に設けられた遮光体とを備え、前記遮光体は、少なくとも前記微小孔の周囲において前
記微小孔における前記レーザ光の主光学軸に垂直な面に
対して傾斜し、前記微小孔から滲み出た近接場光を用い
て記録又は再生を行わせることを特徴とする光ヘッド。
【請求項４０】前記透明集光用媒体は、少なくとも前記
微小孔の周囲において光散乱用の複数の微小の凹凸を有
する構成の請求項３９記載の光ヘッド。