JP3895458B2 - Near-field optical head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近視野光を利用して高密度な情報の再生及び記録を行う光メモリヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
試料表面においてナノメートルオーダの微小な領域を観察するために走査型トンネル顕微鏡(STM)や原子間力顕微鏡(AFM)に代表される走査型プローブ顕微鏡(SPM)が用いられている。SPMは、先端が先鋭化されたプローブを試料表面に走査させ、プローブと試料表面との間に生じるトンネル電流や原子間力などの相互作用を観察対象として、プローブ先端形状に依存した分解能の像を得ることができるが、比較的、観察する試料に対する制約が厳しい。
【0003】
そこでいま、試料表面に生成される近視野光とプローブとの間に生じる相互作用を観察対象とすることで、試料表面の微小な領域の観察を可能にした近視野光学顕微鏡が注目されている。
近視野光学顕微鏡においては、伝搬光を試料の表面に照射して近視野光を生成し、生成された近視野光を先端が先鋭化されたプローブにより散乱させ、その散乱光を従来の伝搬光検出と同様に処理することで、従来の光学顕微鏡による観察分解能の限界を打破し、より微小な領域の観察を可能としている。また、試料表面に照射する光の波長を掃引することで、微小領域における試料の光学物性の観測をも可能としている。
【0004】
顕微鏡としての利用だけでなく、光ファイバープローブを通して試料に向けて比較的強度の大きな光を導入させることにより、光ファイバープローブの微小開口にエネルギー密度の高い近視野光を生成し、その近視野光によって試料表面の構造または物性を局所的に変更させる高密度な光メモリ記録としての応用も可能である。
【0005】
近視野光学顕微鏡に使用されるプローブとして、例えば米国特許第5,294,790号に開示されているように、フォトリソグラフィ等の半導体製造技術によってシリコン基板にこれを貫通する開口部を形成し、シリコン基板の一方の面には絶縁膜を形成して、開口部の反対側の絶縁膜の上に円錐形状の光導波層を形成したカンチレバー型光プローブが提案されている。このカンチレバー型光プローブにおいては、開口部に光ファイバーを挿入し、光導波層の先端部以外を金属膜でコーティングすることで形成された微小開口に光を透過させることができる。
【0006】
更に、上述したプローブのように先鋭化された先端をもたない平面プローブの使用が提案されている。平面プローブは、シリコン基板に異方性エッチングによって逆ピラミッド構造の開口を形成したものであり、特にその頂点が数十ナノメートルの径を有して貫通されている。そのような平面プローブは、半導体製造技術を用いて同一基板上に複数作成すること、すなわちアレイ化が容易であり、特に近視野光を利用した光メモリの再生及び記録に適した光メモリヘッドとして使用できる。この平面プローブを用いた光ヘッドとして、従来ハードディスクで用いられているフライングヘッドに平面プローブを有したものが提案されている。
【0007】
フライングヘッドは記録媒体から約50から100nm浮上するように空力設計される。このフライングヘッドの記録媒体側に微小開口を形成して、近視野光を発生させ光記録および再生を行うことができる。
一方、従来のハードディスクを高密度化するために、磁気ヘッドと記録媒体間の距離を近接させることが必要である。近接化の方法の一つとして、コンタクトスライダが考案されている。コンタクトスライダは、記録媒体と三個のコンタクトパッドで接触させ、コンタクトパッドのうち一つが磁気ヘッドを有している。
【0008】
したがって、常に記録媒体と磁気ヘッドを接触させることができ、高密度磁気記録を可能にするものである。
また、記録密度が高くなると記録ピットの大きさが小さくなるため、ヘッドは高い位置決め精度が要求される。ハードディスクのヘッドの位置決めでは、サーボモータに連結している長さ数10mmのサスペンションの先端にスライダがあり、スライダーはトラック方向に対して左右に移動する。しかし、長いサスペンションの先に重いスライダーを有する従来のサーボ系では、発生する慣性モーメントが大きく、また、その共振周波数が小さいため高速高精度の位置決めは困難である。この解決方法として、ハードディスクでは、2段サーボが提案されている。2段サーボは、サスペンションの先端にスライダ全体を微小移動させる2段目のアクチュエータを備え、2段目のアクチュエータとスライダ間の距離を数100μm程度と短くし、この2段目のアクチュエータにかかる慣性モーメントを小さくし、共振周波数を高くすることによって、高速高精度の位置決めを可能にしようと試みている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近視野光の強度はその発生源からの距離に対して指数関数的に減衰する。したがって、フライングヘッドに形成された平面プローブの微小開口から照射される近視野光の強度は、平面プローブが記録媒体から離れているため、非常に小さいものとなってしまう。また、浮上量の変動によって近視野光の強度のばらつきが大きくなるという問題点を有している。さらに、微小開口と記録媒体が離れるほど、近視野光が記録媒体を照射するスポット径は大きくなる。したがって、記録密度を高くすることが困難となる。また、先端が先鋭化されたプローブは、観察試料や記録媒体との接触によって破壊されやすいという問題を有している。
【0010】
また、ハードディスクにおける2段サーボでは、アクチュエータ部分から記録/再生素子までの距離が短くなっているものの、質量の大きなスライダー全体を動かすため、大きな慣性力が発生し、共振周波数も低いという問題を有している。
従って、本発明は、近視野光を利用した光メモリの情報記録・再生を実現させるために、記録媒体との接触に十分耐えうる強度を持ち、近視野光を発生させる光記録/再生素子を常に記録媒体と接触させることによって、強度が大きく、かつ、小さなスポット径の近視野光を利用でき、同時に、軽量の光記録/再生素子の近傍に形成したアクチュエータによって光記録/再生素子を微動させることによって、高速高精度の位置決めが可能な光ヘッドを提供することを目的とする。
【0011】
また、情報記録装置の小型化が可能な近視野光ヘッドを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係わる近視野光ヘッドは、スライダーと、前記スライダーに形成された揺動機構と、前記揺動機構上に形成された微小開口を有する光記録/再生素子と、前記スライダー上に形成された二つの接触素子からなる近視野光ヘッドにおいて、前記近視野光ヘッドが、前記光記録/再生素子と二つの前記接触素子の3点で、記録媒体と接触し、かつ、前記光記録/再生素子が、前記揺動機構によって微動することを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【0013】
したがって、本発明に係わる近視野光ヘッドは、微小開口が記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度な記録再生が可能である。また、軽量の光記録/再生素子をその近傍に形成された揺動機構によって微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。
【0014】
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、スライダーと、前記スライダー上に形成された二つの接触素子と、前記スライダー上に形成された微動機構と、前記微動機構上に形成された微小開口を有する光記録/再生素子とで構成され、前記近視野光ヘッドが、前記光記録/再生素子と二つの前記接触素子の3点で、記録媒体と接触し、かつ、前記光記録/再生素子が、微動機構によって微動することを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【0015】
したがって、本発明に係わる近視野光ヘッドは、微小開口が記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度な記録再生が可能である。また、軽量の光記録/再生素子をその近傍に形成された揺動機構によって微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。
【0016】
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、スライダーと、スライダーから延出した少なくとも2本の梁と、それぞれの前記梁に形成された前記梁の選択機構と、それぞれの前記梁に形成された揺動機構または微動機構と、前記揺動機構または前記微動機構の上に形成された微小開口を有する光記録/再生素子と、 前記スライダー上に形成された二つの前記接触素子からなり、前記選択機構によって選択的に一つの前記梁を前記記録媒体側に屈曲させることによって、 二つの前記接触素子と選択された前記梁上の前記光記録/再生素子の3点で、前記記録媒体と接触し、かつ、前記光記録/再生素子が前記揺動機構および前記微動機構によって微動することを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【0017】
したがって、本発明に係わる近視野光ヘッドは、微小開口が記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度な記録再生が可能である。また、前記光記録/再生素子を選択することによって、前記スライダーを移動させることなく、前記記録媒体上の複数の記録トラックに対して、記録および再生を行うことが可能である。また、一つの前記光記録/再生素子が破損しても、他の前記光記録/再生素子を用いることができるため、前記近視野光ヘッドの長寿命化が可能である。
【0018】
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記揺動機構が、前記スライダーから延出した梁と、前記梁に形成された圧電素子を有し、前記圧電素子を伸縮することによって前記梁を屈曲させ、前記光記録/再生素子を微動させることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
したがって、軽量の前記光記録/再生素子の近傍に配置された圧電素子によって前記光記録/再生素子を微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。
【0019】
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記揺動機構が、前記スライダーから延出した梁と、前記梁の側面に形成された導電領域と、前記導電領域と対向する面に形成された導電領域を有し、2つの前記導電領域間に静電気力を発生させることによって前記梁を屈曲させ、前記光記録/再生素子を微動させることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【0020】
したがって、導電領域間の間隔が非常に狭いため、低電力で前記光記録/再生素子を微動させることが可能であり、かつ、高速高精度のトラッキングが可能である。
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記揺動機構が、回転機構を使用し、円弧の往復運動するものであり、前記光記録/再生素子が有する前記微小開口を前記回転機構の回転軸に対して偏心した位置に配置することによって、 前記光記録/再生素子を微動させることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【0021】
したがって、本近視野光ヘッドは、前記スライダー上に前記揺動機構を集約したため、剛性が高くなり、共振周波数も高いため、より高速高精度のトラッキングが可能である。
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記微動機構が、圧電素子であり、前記圧電素子を伸縮させることによって、前記光記録/再生素子を微動させることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【0022】
したがって、前記圧電素子が軽量の前記光記録/再生素子を直接微動させるため、より高速高精度のトラッキングが可能となる。
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記選択機構が、圧電素子であり、前記圧電素子を伸縮させることによって、前記梁を前記記録媒体側に屈曲させることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【0023】
したがって、前記記録媒体と接触する前記光記録/再生素子を選択することが可能となる。
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記選択機構が、前記梁の表面に形成された導電領域と、前記導電領域と対向する面に形成された導電領域を有し、2つの前記導電領域間に静電気力を発生させることによって、前記梁を前記記録媒体側にたわませることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【0024】
したがって、前記記録媒体と接触する前記光記録/再生素子を選択することが可能となる。
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記近視野光ヘッドが、受光素子を有することを特徴とする近視野光ヘッドとした。
したがって、集光レンズ系や外部受光素子が不要であるため、情報記録再生装置の小型化が可能である。
【0025】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に関わる光ヘッド101を記録媒体に接する側から見た図を示している。
光ヘッド101のスライダー3は、二本の梁4を有している。この梁4は、三角形構造を形成する。梁4で構成される三角形構造は、頂点部分に光記録/再生素子1を有している。また、三角形構造を形成するそれぞれの梁4は、その記録媒体側表面に圧電素子5を有している。また、圧電素子5は、梁4の記録媒体側と反対側の表面に配置する構造も可能である。また、圧電素子5は、梁4の記録媒体側とその反対側の両面に配置する構造も可能である。スライダー3は記録媒体との二つの接触素子2を有している。
【0026】
梁4は例えば数10μmの長さを有している。光記録/再生素子1および接触素子2は例えばスライダ表面から数10μmの高さを有している。
この構造によれば、光ヘッド101を平坦な記録媒体に後述するサスペンション111によって押しつけると、光ヘッド101は、光記録/再生素子1と二つの接触素子2の3点で記録媒体と接触する。また、後述するように最適設計された接触面積を持つ光記録/再生素子1および接触素子2によって、光ヘッド101は、回転する記録媒体の面外振動に追従する。また、光記録/再生素子1および接触素子2は記録媒体との接触に十分耐えうる強度を持つ。したがって、光ヘッド101は常に3点で記録媒体と接触する。すなわち、上記構造によって、光記録/再生素子1は常に記録媒体と接触した状態を保つ。
【0027】
また、二つの梁4上に形成した圧電素子5の一方が膨張するように電圧をかけ、同時に他方の圧電素子5が縮小するように電圧をかけることによって、梁4はそのスライダー3への固定点を中心に左右に移動する。このとき、梁4で構成される三角形構造上の光記録/再生素子1は、記録媒体上の情報信号が記録されているトラック方向14に対して左右方向に移動する。光記録/再生素子1の移動量は梁の長さや圧電素子5の大きさに依存し、例えば数100nmである。また、光記録/再生素子1の移動量の分解能は、たとえば10nm以下が可能である。また、図1に示す光ヘッド101は、軽量の光記録/再生素子1をごく近傍に配置された圧電素子5で移動させることができるため、高速高精度のトラッキングが可能である。
【0028】
また、光記録/再生素子1の移動は、1本の梁4の先端に光記録/再生素子1を形成し、梁4の側面に圧電素子5を形成することでも可能である。しかし、梁4の側面に圧電素子5を形成することは非常に困難である。図1に示した構成によれば、二本の梁4によって三角形構造を形成し、この二本の梁4の上面に圧電素子5を形成するため、光ヘッド101の作製が容易に行える。さらに、1本の梁4だけの場合にくらべ、二本の梁4で三角形構造を形成することによって、光記録/再生素子1を駆動する機構部分の剛性が高くなり、高精度のトラッキングが可能となる。
【0029】
図2は光記録/再生素子1を拡大した図であり、図12はその断面図を示している。
光記録/再生素子1は、テーパー形状をしており、その頂点部分に平面13を有している。また、接触素子2も同様な外形を有している。平面13は近視野光を発生する微小開口6を有している。微小開口6は、頂点部分の平面13を貫くように形成されたテーパ状の空洞によって形成される。微小開口付近の空洞の大きさは光の波長より小さい。したがって、微小開口付近の空洞部内壁の反射率が低い場合、微小開口6から発生する近視野光の強度が低くなってしまう。この問題を解決するため、微小開口付近の空洞部内壁には、高反射率を有する反射膜7を形成する。平面13および接触素子2の記録媒体と接触する面積の和が大きいと、光ヘッド101が記録媒体に吸着し、動かなくなるという問題を生じる。また、平面13および接触素子2の記録媒体と接触する面積の和が小さすぎると記録媒体との吸着力が弱くなり、光ヘッド101は記録媒体の面外振動に追従できなくなるため、光記録/再生素子1と記録媒体との距離が変動する。また、平面13および接触素子2の記録媒体と接触する面積の和と光ヘッド101の記録媒体への押しつけ力によって、光記録/再生素子1および接触素子2の摩耗速度が異なる。上記のことをふまえて、平面13および接触素子2の記録媒体と接触するそれぞれの面積は最適設計された値をとる。一般的な設計では、平面13および接触素子2の記録媒体と接触する面積の和は、たとえば数10〜数100μm2である。また、微小開口6は、使用する伝搬光の波長より小さな、たとえば10〜200nmの径を有しており、記録媒体と反対側から、図には示していない集光レンズ系によって絞られた外部光源からの伝搬光を光記録/再生素子1の動きに追従させて微小開口6に照射することによって、微小開口6から近視野光が発生する。
【0030】
本発明の第1の実施例に関わる光ヘッド101の形状は、従来の半導体プロセスによって形成される。例えば、単結晶シリコン上に水酸化カリウムによる異方性エッチングによって光記録/再生素子1の外形および接触素子2を形成する。次に、光記録/再生素子1および接触素子2を形成した側と反対の面から水酸化カリウムによる異方性エッチングを行い、光記録/再生素子1の頂点部分の平面を貫くようにテーパー状の空洞を形成することによって、微小開口6を形成する。反射膜7は、たとえばAl、Au/Cr(Cr上にAuを形成したもの)などの高反射率の金属であり、スパッタや真空蒸着法を用いて形成する。その後、スライダー3および梁4の形状を得るためのエッチングマスクを形成し、リアクティブイオンエッチング(以下、RIEと略す)などのドライエッチングや水酸化カリウム(KOH)などによる異方性ウエットエッチングなどによってスライダー3および梁4を形成する。圧電素子5は梁4上にスパッタや接合によって形成する。
【0031】
図5は、光記録再生装置の簡単な装置構成を示した図である。
以上に説明した近視野光メモリヘッド101を記録媒体103上に配置し、微小開口から出射される近視野光によって情報記録及び再生を行う方法を説明する。
光ヘッド101は、光記録/再生素子1および二つの接触素子2の3点で記録媒体103に接触している。記録媒体103は記録媒体駆動用モータ104によって回転している。記録媒体103は、たとえば、熱を加えることによってアモルファス状態あるいは結晶状態になり、その反射率や透過率の違いを利用して記録再生を行う相変化記録媒体である。この場合、たとえば、情報記録は、微小開口から発生した近視野光を記録媒体に照射することによって、記録媒体上の近視野光が照射された領域を結晶状態からアモルファス状態に変化させることによって行われる。光記録/再生素子1が常に記録媒体103と接触するため、記録媒体に照射される近視野光の大きさは微小開口と同等の大きさとなり、たとえば100nmの径を有している。また、近視野光は微小開口からの距離に対して指数関数的に減衰する。本光ヘッド101は、光記録/再生素子1が常に記録媒体と接触しているため、フライングヘッド上に形成された平面プローブから照射される近視野光に比べ、記録媒体103上に照射される近視野光は非常に大きな強度を有している。したがって、光記録/再生素子1が有する微小開口から記録媒体に照射される近視野光は、大強度で小さなスポット径となるため、記録ピットの大きさは、たとえば100nm以下の径となる。したがって、図1に示す光ヘッド101は、容易に高密度記録が可能である。
【0032】
一方、情報再生は、たとえば、以下に説明するように行う。まず、光ヘッド101の制御回路107は、所望の情報記録位置上に微小開口が移動するように、1次サーボ駆動回路109に信号を送る。1次サーボ駆動回路109から信号を受けた1次サーボモータ102は、サスペンション111を介して光ヘッド101全体を移動させ、微小開口を情報記録位置近傍に移動させる。次に、微小開口から近視野光を記録ピット上に照射し、記録媒体103を透過した伝搬光を集光レンズ系105で受光素子106上に集め、情報信号を得る。得られた情報信号は、制御回路107に送られ、たとえば、信号強度を比較して微小開口と記録ピットとの位置ずれを検知する。微小開口と記録ピットの位置がずれている場合、位置ずれを修正するように制御回路107から2次サーボ回路108に信号が送られ、2次サーボ回路が2次サーボアクチュエータを駆動する。2次サーボアクチュエータはたとえば、図1に示す圧電素子5である。また、記録媒体103を透過した伝搬光は、たとえば、記録媒体のアモルファス状態と結晶状態の透過率の違いを含んで受光素子上に集光される。この透過率の違いの情報が、情報信号として検知される。得られた情報信号は、図には記述していない信号処理回路を経て再生信号に変換される。
【0033】
以上説明したように、実施の形態1によれば、サスペンション111によって押さえつけられた光ヘッド101が、光記録/再生素子1を含む最適設計された接触面積を持つ3点で記録媒体と常に接触し、光記録/再生素子1に形成された微小開口6から大強度でスポット径の小さな近視野光を記録媒体に照射することができるため、高密度記録再生が可能な光ヘッド101を提供できる。
【0034】
また、剛性の高い三角形構造の梁4上に形成された軽量の光記録/再生素子1をそのごく近傍に配置した圧電素子5で高速高精度に移動させることができるため、追従性の高いトラッキングが可能な光ヘッド101を提供できる。
さらに、本発明に関わる光ヘッドは、半導体プロセスを用いて形成できるため、大量生産に適しており、性能が均一で安価な光ヘッド101を提供できる。
【0035】
[実施の形態2]
図3は、実施の形態2に関わる光記録/再生素子1の断面図である。
実施の形態2に関わる光記録/再生素子1の形状は図12に示す光記録/再生素子1と同様な形状を有している。異なる点は、光導波路8が光記録/再生素子1が形成されている面と反対側の面に形成されている点である。
【0036】
たとえば光ファイバーからなる光導波路8は、微小開口6に伝搬光が照射されるように形成される。この光導波路8の入射端に、図には示していない外部光源をカップリングし、光導波路8内を伝搬させ、他端から伝搬光を微小開口6に照射することによって微小開口6から、近視野光が発生する。光導波路8は、梁4に固定されている。したがって、光記録/再生素子1を移動させた際に、微小開口6と光導波路8の出射端の相対位置は変化しない。
【0037】
本発明の実施の形態2に関わる光記録/再生素子1は、実施の形態1とほぼ同じ工程で作製される。実施の形態1と異なる点は、実施の形態1で説明した全工程が終了した後、光導波路8を接着や接合によって形成する点である。
以上説明したように、実施の形態2によれば、実施の形態1で述べた効果のほかに、光導波路8を用いることによって、外部光源からの伝搬光を光記録/再生素子1の動きに追従させる光学系が不要になるため、図5における記録再生装置の小型化が容易になるという効果を持つ光ヘッド101が提供できる。
【0038】
[実施の形態3]
図4は、実施の形態3に関わる光記録/再生素子1の断面図である。
光記録/再生素子1の構造は図3と同様である。ただし、微小開口6へ伝搬光を照射するための光源として、梁4は、微小開口6を形成する空洞部の底に、半導体レーザや発光ダイオードなどの発光素子9を有している。また、この発光素子9は、微小開口6を形成する空洞部の底を完全に覆うように形成される。
【0039】
実施の形態3の光記録/再生素子1は、実施の形態1とほぼ同じ工程で作製される。実施の形態1と異なる点は、実施の形態1で説明した全工程が終了した後、発光素子9を接着や接合によって形成する点である。
本発明の実施の形態3によれば、実施の形態2における光記録/再生素子1の効果に加えて、以下の効果がある。実施の形態2に比べ、光源からの距離が短く、伝搬光を光導波路8へカップリングするときや図3における光導波路8の曲げ部分における光の損失がないため、微小開口6から発生する近視野光の強度はより強くなる。また、外部光源を必要としないため、記録再生装置が小型となる。発光素子9によって微小開口6を形成する空洞部を完全に密閉できるため、反射膜7によって反射した光が空洞部から漏れなくなり、光記録/再生素子1付近からの光が、微小開口6から発生する近視野光のみとなる。したがって、受光素子で検知される情報信号のS/N比が高くなり、信頼性の高い再生を行うことが可能となる。さらに、半導体レーザや発光ダイオードは半導体プロセスによって作製され、本光ヘッド101も半導体プロセスによって形成できる。したがって、実施の形態3による光記録/再生素子1を有する光ヘッド101は大量生産に適している。
【0040】
以下では、本発明の実施の形態1で説明した図5と同様な装置構成で使用可能な他の光ヘッドについて詳細に説明する。
[実施の形態4]
図6は、本発明の第4の実施例に関わる光ヘッド121を記録媒体に接する側から見た図を示している。
【0041】
光ヘッド121のスライダー3は可動梁15と二本の固定梁16を有している。可動梁15と二本の固定梁16はそれぞれ平行に形成され、可動梁15は固定梁16の間に形成される。可動梁15と固定梁16のそれぞれの間隔はたとえば10数μmである。固定梁16は、可動梁15よりも太く形成する。可動梁15の先端は、光記録/再生素子1を有している。スライダー3は、二つの接触素子2を有している。固定梁16は可動梁15側の側面に導電領域10を有し、可動梁15は両側面に導電領域10を有している。光記録/再生素子1は、実施の形態1から実施の形態3で説明したものと同様である。
【0042】
導電領域10はそれぞれ絶縁されており、向かい合った導電領域10間に電位をかけることによって静電気力が発生する。2つある導電領域間のうち、一方に引力が発生するように電圧をかけ、他方に斥力が発生するように電圧をかけることによって、可動梁15がたわみ、光記録/再生素子1がトラック方向14に対し左右に移動する。移動量は、たとえば数100nmであり、移動量の分解能は、たとえば10nm以下が可能である。また、軽量の光記録/再生素子1を移動させるため、高速高精度での光記録/再生素子1の移動が可能である。さらに、可動梁15をたわませるために必要な電力は、導電領域10の間隔が狭いほど小さくなり、本実施例の場合、導電領域10の間隔は10数μmと非常に狭いため、可動梁15をたわませるために要する電力は非常に小さいものとなる。したがって、本実施例による光ヘッド121は、低電力で高速高精度のトラッキングが可能である。
【0043】
本発明の図6で説明した光ヘッド121の形状は、本発明の第1の実施例とほぼ同じ工程で形成される。本発明の第1の実施例と異なる点は、圧電素子5を形成する代わりに導電領域10を形成する工程である。導電領域10は、たとえば、単結晶シリコンからなるの梁4に斜めからイオンドープすることによって形成する。また、導電領域10は、AlやCrなどの金属薄膜をスパッタや真空蒸着などによって形成した後に、パターニングによって形成してもよい。
【0044】
以上説明したように、実施の形態4によれば、実施の形態1における光ヘッド101の効果に加え、小電力で光記録/再生素子1を駆動することができる光ヘッド121を提供できる。
[実施の形態5]
図7は、本発明の第5の実施例に関わる光ヘッド131を記録媒体に接する側から見た図を示している。
【0045】
光ヘッド131のスライダー3は、一つの光記録/再生素子1と二つの記録媒体との接触素子2および一つの回転アクチュエータ11を有している。回転アクチュエータ11は、スライダー3上に形成される。光記録/再生素子1は回転アクチュエータ11上に形成される。本実施例における光記録/再生素子1は、第3の実施例における光記録/再生素子1の構造と同様である。微小開口6はこの回転アクチュエータ11の回転軸に対して偏心した位置にもうけられている。回転アクチュエータは、たとえば、静電気力によって回転駆動するものを用いる。
【0046】
微小開口6が回転アクチュエータ11の回転軸に対して偏心した位置にあるため、回転アクチュエータが回転することによって、記録再生用の近視野光を発生する微小開口6は、記録媒体上のトラック方向14に対して左右に移動する。光記録/再生素子1の移動量は、たとえば数100nmであり、移動量の分解能は10nm以下が可能である。
【0047】
本発明の第5の実施例に関わる光ヘッド131の形状は、従来の半導体プロセスによって形成される。例えば、単結晶シリコン上に水酸化カリウムによる異方性エッチングによって接触素子2を形成する。次に、回転アクチュエータをRIEによって形成する。最後に、別途、前述した方法と同様に作製した光記録/再生素子1を回転アクチュエータ上に接合や接着によって形成する。その後、スライダー3の形状を得るためのエッチングマスクを形成し、RIEなどのドライエッチングや水酸化カリウム(KOH)などによる異方性ウエットエッチングなどによってスライダー3を形成する。
【0048】
光ヘッド131は、図1で説明した光ヘッド101および図6で説明した光ヘッド121の効果に加え、以下の効果を持つ。本発明の第5の実施例に関わる光ヘッド131は、梁4を有しておらず、スライダー3上に光記録/再生素子1を駆動させる機構を集約している。したがって、光ヘッド131は、第1および第4の実施例にくらべ、剛性が高いため、回転する記録媒体の面外振動や外部振動による影響を受けにくい。
【0049】
なお、本発明の第5の実施例において、光記録/再生素子1は、回転アクチュエータ11に微小開口6を形成したものでもよい。この場合も、微小開口6は回転アクチュエータ11の回転軸に対して偏心した位置に形成する。
[実施の形態6]
図8は、本発明の第6の実施例に関わる光ヘッド141を記録媒体に接する側から見た図を示している。
【0050】
光ヘッド141のスライダー3は、一つの光記録/再生素子1と二つの記録媒体との接触素子2および少なくとも二つの圧電素子5aおよび5bを有している。圧電素子5aおよび5bは、スライダー3上に形成される。光記録/再生素子1は、圧電素子5aおよび5b上にまたがるように形成される。光記録/再生素子1は第5の実施例と同様である。図8において、圧電素子5aが光記録/再生素子1を動かす方向に膨張するように電圧をかけ、同時に圧電素子5bを縮小するように電圧をかけることによって光記録/再生素子1を図中矢印方向に動かすことができる。したがって、光記録/再生素子1は記録媒体上の記録トラック14に対して左右に移動する。光記録/再生素子1の移動量はたとえば数100nmであり、移動量の分解能は10nm以下が可能である。したがって、高精度のトラッキングが可能となる。この構造によれば、光記録/再生素子1を移動させるアクチュエータが板状の圧電素子5であり、複雑な構造を持たない。したがって、本実施例の光ヘッド141は、本発明の第5の実施例の光ヘッド131よりも剛性が高い。
【0051】
本実施例の光ヘッド141の形状は、本発明の第5の実施例とほぼ同様な工程で作製できる。異なる点は、回転アクチュエータを形成する工程を、圧電素子5を接合やスパッタによって形成する工程とする点である。
以上説明したように、本発明の実施の形態6によれば、実施の形態1の効果に加え、簡略な構造をもつため簡単に大量生産でき、かつ、剛性が高いためより高精度のトラッキングが可能な光ヘッド141を提供できる。
【0052】
[実施の形態7]
図9は、本発明の第7の実施例に関わる光ヘッド151を記録媒体に接する側から見た図を示している。
光ヘッド151のスライダー3から複数の梁4がそれぞれ平行にのびており、それぞれの梁4の先端上に圧電素子5を有している。圧電素子5は、本発明の実施の形態6と同様な構造を持つ。また、梁4の記録媒体側上面の支点付近に選択圧電素子17を有している。光ヘッド151は、圧電素子5上にそれぞれ光記録/再生素子1を有している。スライダー3は二つの記録媒体との接触素子2を有している。
【0053】
選択圧電素子17を縮小するように電圧をかけることによって、その圧電素子17を持つ梁4が記録媒体側にたわむ。したがって、一つの梁4を選択することによって、光ヘッド151は、一つの光記録/再生素子1と、二つの接触素子2の3点で、記録媒体と接触する。また、選択圧電素子17は、梁4の記録媒体と反対側の上面に形成してもよい。この場合、記録媒体と接触する光記録/再生素子1の選択は、選択圧電素子17を膨張させることによって行う。
【0054】
実施の形態6に述べた動作方法で、圧電素子5によって光記録/再生素子1は、記録媒体上のトラック方向に対して左右に移動する。光記録/再生素子1のそれぞれの移動量および移動量の分解能は実施の形態6と同様である。
この構造によれば、記録媒体に接触させる光記録/再生素子1を選択することで、光ヘッド151全体を大きく動かすことなく複数のトラックに記録/再生信号を読み書きできる。また、光記録/再生素子1の一つが破損しても、ほかの光記録/再生素子1を用いることができるため、光ヘッド151の長寿命化が可能である。
【0055】
本実施例の光ヘッド151の形状は、第6の実施例と同様な工程で作製できる。
以上説明したように、本発明の実施の形態7によれば、第6の実施例の効果に加え、記録媒体に接触させる光記録/再生素子1を選択することで、光ヘッド151を大きく動かすことなく、複数のトラックに記録再生することが可能であり、高速な記録再生を行うことができる。さらに、光記録/再生素子1の一つが破損しても、他の光記録/再生素子1を用いることができるため、光ヘッド151の長寿命化が可能である。
【0056】
また、記録媒体と接触する光記録/再生素子1を選択する機構は、圧電素子17の代わりに、たとえば図6に示すような静電アクチュエータを用いてもよい。この場合、梁4の記録媒体と反対側に梁4と平行に別の梁をそれぞれ形成し、上下の梁間の表面に導電領域を形成し、この導電領域に電位をかけることによって、光記録/再生素子を有する梁4を記録媒体側たわませて記録媒体と接触する光記録/再生素子1を選択する。
【0057】
[実施の形態8]
図10は、本発明の第8の実施例に関わる光ヘッド110を記録媒体に接する側から見た図を示している。
図10の光ヘッド110の構造は図1の光ヘッド101とほぼ同じである。異なる点は、スライダー3が受光素子12を有している点である。光記録/再生素子1と受光素子12の距離は、例えば数100μmと非常に短い。したがって、記録媒体で反射し、大きな広がり角を持った散乱光を効率よく受光素子12で検知することができるため、集光レンズ系を用いることなく大きな信号強度を得ることができる。
【0058】
本実施例の光ヘッド110の形状は、第1の実施例に関わる光ヘッド101の形状を作成する方法とほぼ同じである。異なる点は、スライダー3および梁4を形成する工程の前に受光素子12を作製する工程がある点である。受光素子12は、スライダー3上に通常の受光素子を作製する場合と同様に半導体作製プロセスを用いて作製する。また、スライダー3に受光素子を接合や接着によって形成してもよい。
【0059】
図11は、本実施例における光ヘッド110をもちいた光記録装置の簡略図を示したものである。
以上に説明した光ヘッド110を記録媒体103上に配置し、微小開口6に生成される近視野光によって情報記録及び再生を行う方法は、本発明の第1の実施例とほぼ同様である。光記録/再生素子1の位置決めおよび情報再生の際の情報信号の検出方法が、第1の実施例と異なる点である。本実施例では、微小開口6から発生した近視野光が記録媒体上の情報ビット上に照射され、散乱光が発生し、その散乱光が記録媒体上で反射する。この反射光を光ヘッド110上に形成した受光素子12で検知することによって、情報信号を検知する。このように、光ヘッド110上に形成された受光素子で情報信号を検知することによって、本発明の実施例1における集光レンズ系105および受光素子106を用いることなく、光記録/再生素子1の位置決めおよび情報再生を行うことができる。
【0060】
以上説明したように、実施の形態8によれば、実施の形態1の効果に加え、集光レンズ系105および受光素子106を必要としないため、記録再生装置の小型化が容易な光ヘッド110を提供できる。
なお、図6から図9の光ヘッド101に受光素子12を付加することによって、図10の光ヘッド110と同様な効果を得ることができる。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に係わる発明によれば、近視野光ヘッドは、最適化された記録媒体との接触面積をもつ光記録/再生素子と二つの接触素子の3点で、記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度記録が可能である。また、前記光記録/再生素子および前記接触素子は記録媒体との接触に十分耐えうる強度を持つ。さらに、軽量の光記録/再生素子をその近傍に形成された揺動機構によって微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。また、本発明の近視野光ヘッドは従来の半導体プロセスによって作製できるため、大量生産が可能である。
【0062】
また、請求項2に係わる発明によれば、近視野光ヘッドは、最適化された記録媒体との接触面積をもつ光記録/再生素子と二つの接触素子の3点で、記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度記録が可能である。また、前記光記録/再生素子および前記接触素子は記録媒体との接触に十分耐えうる強度を持つ。さらに、軽量の光記録/再生素子をその近傍に形成された揺動機構によって微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。また、本発明の近視野光ヘッドは従来の半導体プロセスによって作製できるため、大量生産が可能である。
【0063】
また、請求項3に係わる発明によれば、近視野光ヘッドは、最適化された記録媒体との接触面積をもつ光記録/再生素子と二つの接触素子の3点で、記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度記録が可能である。また、前記光記録/再生素子および前記接触素子は記録媒体との接触に十分耐えうる強度を持つ。また、軽量の光記録/再生素子をその近傍に形成された揺動機構によって微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。さらに、複数の前記光記録/再生素子を選択することによって、前記スライダーを移動させることなく、前記記録媒体上の複数の記録トラックに対して、記録および再生を行うことが可能である。また、一つの前記光記録/再生素子が破損しても、他の前記光記録/再生素子を用いることができるため、前記近視野光ヘッドの長寿命化が可能である。また、本発明の近視野光ヘッドは従来の半導体プロセスによって作製できるため、大量生産が可能である。
【0064】
また、請求項4に係わる発明によれば、請求項1または請求項3の効果に加え、近視野光ヘッドは、軽量の前記光記録/再生素子の近傍に配置された圧電素子によって前記光記録/再生素子を微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。
また、請求項5に係わる発明によれば、請求項1または請求項3の効果に加え、導電領域間の間隔が非常に狭いため、低電力で前記光記録/再生素子を微動させることが可能であり、かつ、高速高精度のトラッキングが可能である。
【0065】
また、請求項6に係わる発明によれば、請求項1または請求項3の効果に加え、近視野光ヘッドは、前記スライダー上に前記揺動機構を集約したため、剛性が高いくなり、共振周波数も高いため、より高速高精度のトラッキングが可能である。
また、請求項7に係わる発明によれば、請求項2または請求項3の効果に加え、近視野光ヘッドは、前記圧電素子が軽量の前記光記録/再生素子を直接微動させるため、より高速高精度のトラッキングが可能となる。
【0066】
また、請求項8に係わる発明によれば、請求項3の効果に加え、近視野光ヘッドは、前記記録媒体と接触する前記光記録/再生素子を選択することが可能となる。
また、請求項9に係わる発明によれば、請求項3の効果に加え、近視野光ヘッドは、前記記録媒体と接触する前記光記録/再生素子を選択することが可能となる。
【0067】
また、請求項10に係わる発明によれば、請求項1から請求項9のいずれか一つの効果に加え、集光レンズ系や外部受光素子が不要であるため、情報記録再生装置の小型化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による光ヘッドを説明する図である。
【図2】本発明の実施の形態1による光記録/再生素子を説明する図である。
【図3】本発明の実施の形態2による光記録/再生素子の断面図である。
【図4】本発明の実施の形態3による光記録/再生素子の断面図である。
【図5】本発明の実施の形態1による光記録/再生装置の装置構成を示した図である。
【図6】本発明の実施の形態4における光ヘッドを説明する図である。
【図7】本発明の実施の形態5における光ヘッドを説明する図である。
【図8】本発明の実施の形態6における光ヘッドを説明する図である。
【図9】本発明の実施の形態7における光ヘッドを説明する図である。
【図10】本発明の実施の形態8における光ヘッドを説明する図である。
【図11】本発明の実施の形態8における記録再生装置の装置構成を示した図である。
【図12】本発明の実施の形態1における光記録/再生素子の断面図である。
【符号の説明】
1 光記録/再生素子
2 接触素子
3 ボディー
4 梁
5 圧電素子
5a 圧電素子
5b 圧電素子
6 微小開口
7 反射膜
8 光導波路
9 発光素子
10 導電領域
11 回転アクチュエータ
12 受光素子
13 平面
14 トラック方向
15 可動梁
16 固定梁
17 選択圧電素子
101 光ヘッド
102 1次サーボモータ
103 記録媒体
104 記録媒体駆動用モータ
105 集光レンズ系
106 受光素子
107 制御回路
108 光記録/再生ヘッド移動用駆動回路
109 光ヘッド駆動回路
110 光ヘッド
111 サスペンション
121,131,141,151 光ヘッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical memory head that reproduces and records high-density information using near-field light.
[0002]
[Prior art]
A scanning probe microscope (SPM) typified by a scanning tunneling microscope (STM) or an atomic force microscope (AFM) is used to observe a minute region on the order of nanometers on the sample surface. SPM scans a sample surface with a probe with a sharpened tip, and observes the interaction between the probe and the sample surface, such as tunneling current and atomic force, with an image of resolution depending on the probe tip shape. However, restrictions on the sample to be observed are relatively severe.
[0003]
Therefore, near-field optical microscopes that are capable of observing minute areas on the sample surface by focusing on the interaction between the near-field light generated on the sample surface and the probe are drawing attention. .
In a near-field optical microscope, the near-field light is generated by irradiating the surface of the sample with propagating light, and the generated near-field light is scattered by a probe with a sharpened tip. By processing in the same manner as the detection, the limit of the observation resolution by the conventional optical microscope is overcome, and it is possible to observe a finer region. In addition, it is possible to observe the optical properties of the sample in a minute region by sweeping the wavelength of the light applied to the sample surface.
[0004]
In addition to being used as a microscope, by introducing relatively high intensity light toward the sample through the optical fiber probe, near-field light with high energy density is generated at the microscopic aperture of the optical fiber probe, and the sample is generated by the near-field light. Application as high-density optical memory recording in which the surface structure or physical properties are locally changed is also possible.
[0005]
As a probe used in a near-field optical microscope, for example, as disclosed in US Pat. No. 5,294,790, an opening is formed in a silicon substrate by a semiconductor manufacturing technique such as photolithography, and one of the silicon substrates is formed. There has been proposed a cantilever type optical probe in which an insulating film is formed on the surface and a conical optical waveguide layer is formed on the insulating film opposite to the opening. In this cantilever type optical probe, light can be transmitted through a minute opening formed by inserting an optical fiber into the opening and coating the portion other than the tip of the optical waveguide layer with a metal film.
[0006]
Furthermore, it has been proposed to use a planar probe that does not have a sharpened tip like the above-described probe. The planar probe is formed by forming an opening of an inverted pyramid structure on a silicon substrate by anisotropic etching, and its apex is penetrated with a diameter of several tens of nanometers. A plurality of such planar probes can be formed on the same substrate using semiconductor manufacturing technology, that is, can be easily arrayed, and can be used as an optical memory head suitable for reproducing and recording an optical memory using near-field light. . As an optical head using this flat probe, a flying head conventionally used in a hard disk has been proposed which has a flat probe.
[0007]
The flying head is aerodynamically designed to fly about 50 to 100 nm from the recording medium. By forming a minute opening on the recording medium side of this flying head, it is possible to generate near-field light and perform optical recording and reproduction.
On the other hand, in order to increase the density of the conventional hard disk, it is necessary to make the distance between the magnetic head and the recording medium close. As one approach method, a contact slider has been devised. The contact slider is brought into contact with the recording medium with three contact pads, and one of the contact pads has a magnetic head.
[0008]
Therefore, the recording medium and the magnetic head can always be brought into contact with each other, and high-density magnetic recording is possible.
Further, since the recording pit size decreases as the recording density increases, the head is required to have high positioning accuracy. In positioning the head of the hard disk, there is a slider at the tip of a suspension of several tens of mm connected to the servo motor, and the slider moves to the left and right with respect to the track direction. However, in a conventional servo system having a heavy slider at the end of a long suspension, the generated moment of inertia is large and the resonance frequency is small, so that high-speed and high-precision positioning is difficult. As a solution to this problem, a two-stage servo has been proposed for hard disks. The two-stage servo has a second-stage actuator that moves the entire slider minutely at the tip of the suspension. The distance between the second-stage actuator and the slider is shortened to about several hundreds μm, and the inertia applied to the second-stage actuator is reduced. Attempts have been made to enable high-speed and high-accuracy positioning by reducing the moment and increasing the resonance frequency.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the intensity of near-field light decays exponentially with distance from its source. Therefore, the intensity of near-field light emitted from the microscopic aperture of the planar probe formed on the flying head is very small because the planar probe is away from the recording medium. In addition, there is a problem that the variation in the intensity of near-field light increases due to the variation in the flying height. Furthermore, the farther the minute aperture is from the recording medium, the larger the spot diameter at which near-field light irradiates the recording medium. Therefore, it is difficult to increase the recording density. Further, a probe with a sharpened tip has a problem that it is easily broken by contact with an observation sample or a recording medium.
[0010]
In addition, although the distance from the actuator portion to the recording / reproducing element is short, the two-stage servo in the hard disk has a problem that a large inertia force is generated and the resonance frequency is low because the entire slider having a large mass is moved. is doing.
Therefore, the present invention always provides an optical recording / reproducing element that has sufficient strength to withstand contact with a recording medium and generates near-field light in order to realize information recording / reproduction of an optical memory using near-field light. By making contact with the recording medium, near-field light having a high intensity and a small spot diameter can be used, and at the same time, the optical recording / reproducing element is finely moved by an actuator formed in the vicinity of the light-weight optical recording / reproducing element. Thus, an object of the present invention is to provide an optical head capable of high-speed and high-precision positioning.
[0011]
It is another object of the present invention to provide a near-field optical head that can reduce the size of an information recording apparatus.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a near-field optical head according to the present invention includes a slider, a swing mechanism formed on the slider, and an optical recording / reproducing having a minute aperture formed on the swing mechanism. In a near-field optical head comprising an element and two contact elements formed on the slider, the near-field optical head is in contact with a recording medium at three points: the optical recording / reproducing element and the two contact elements. In addition, the near-field optical head is characterized in that the optical recording / reproducing element is finely moved by the swing mechanism.
[0013]
Therefore, the near-field optical head according to the present invention has a high density because the minute aperture is always in contact with the recording medium, the intensity of the near-field light irradiated from the minute aperture to the recording medium is large, and the spot diameter is small. Recording and playback is possible. In addition, since a light-weight optical recording / reproducing element is finely moved by a swing mechanism formed in the vicinity thereof, high-speed and high-precision tracking is possible.
[0014]
In addition, the near-field optical head according to the present invention includes a slider, two contact elements formed on the slider, a fine movement mechanism formed on the slider, and a minute opening formed on the fine movement mechanism. The near-field optical head is in contact with the recording medium at three points: the optical recording / reproducing element and the two contact elements, and the optical recording / reproducing element is The near-field optical head is characterized by being finely moved by a fine movement mechanism.
[0015]
Therefore, the near-field optical head according to the present invention has a high density because the minute aperture is always in contact with the recording medium, the intensity of the near-field light irradiated from the minute aperture to the recording medium is large, and the spot diameter is small. Recording and playback is possible. In addition, since a light-weight optical recording / reproducing element is finely moved by a swing mechanism formed in the vicinity thereof, high-speed and high-precision tracking is possible.
[0016]
Further, the near-field optical head according to the present invention includes a slider, at least two beams extending from the slider, the beam selection mechanism formed on each of the beams, and each of the beams. The selection includes: a swing mechanism or a fine movement mechanism; an optical recording / reproducing element having a minute aperture formed on the swing mechanism or the fine movement mechanism; and the two contact elements formed on the slider. By selectively bending one beam to the recording medium side by a mechanism, the recording medium is brought into contact with the two contact elements and the optical recording / reproducing element on the selected beam at three points. In addition, the near-field optical head is characterized in that the optical recording / reproducing element is finely moved by the swing mechanism and the fine movement mechanism.
[0017]
Therefore, the near-field optical head according to the present invention has a high density because the minute aperture is always in contact with the recording medium, the intensity of the near-field light irradiated from the minute aperture to the recording medium is large, and the spot diameter is small. Recording and playback is possible. Also, by selecting the optical recording / reproducing element, it is possible to perform recording and reproduction on a plurality of recording tracks on the recording medium without moving the slider. Even if one of the optical recording / reproducing elements is damaged, the other optical recording / reproducing elements can be used, so that the life of the near-field optical head can be extended.
[0018]
In the near-field optical head according to the present invention, the swing mechanism includes a beam extending from the slider and a piezoelectric element formed on the beam. The piezoelectric element is expanded and contracted to expand and contract the beam. The near-field optical head is characterized by bending and finely moving the optical recording / reproducing element.
Therefore, since the optical recording / reproducing element is finely moved by the piezoelectric element disposed in the vicinity of the light optical recording / reproducing element, high-speed and high-accuracy tracking is possible.
[0019]
In the near-field optical head according to the present invention, the swinging mechanism is formed on a beam extending from the slider, a conductive region formed on a side surface of the beam, and a surface facing the conductive region. The near-field optical head has a conductive region, wherein the beam is bent by generating an electrostatic force between the two conductive regions, and the optical recording / reproducing element is finely moved.
[0020]
Accordingly, since the interval between the conductive regions is very narrow, the optical recording / reproducing element can be finely moved with low power, and high-speed and high-accuracy tracking is possible.
In the near-field optical head according to the present invention, the oscillating mechanism uses a rotating mechanism to reciprocate an arc, and the optical recording / reproducing element has the minute aperture that is rotated by the rotating mechanism. The near-field optical head is characterized in that the optical recording / reproducing element is finely moved by being arranged at a position eccentric with respect to the axis.
[0021]
Therefore, since the near-field optical head has the swing mechanism integrated on the slider, the rigidity is high and the resonance frequency is high, so that higher-speed and high-precision tracking is possible.
A near-field optical head according to the present invention is characterized in that the fine movement mechanism is a piezoelectric element, and the optical recording / reproducing element is finely moved by expanding and contracting the piezoelectric element; did.
[0022]
Therefore, since the piezoelectric element directly finely moves the light optical recording / reproducing element, tracking with higher speed and higher accuracy is possible.
In the near-field optical head according to the present invention, the selection mechanism is a piezoelectric element, and the beam is bent toward the recording medium by expanding and contracting the piezoelectric element. It was.
[0023]
Therefore, it is possible to select the optical recording / reproducing element in contact with the recording medium.
In the near-field optical head according to the present invention, the selection mechanism includes a conductive region formed on a surface of the beam and a conductive region formed on a surface facing the conductive region. The near-field optical head is characterized in that the beam is bent toward the recording medium by generating an electrostatic force between the regions.
[0024]
Therefore, it is possible to select the optical recording / reproducing element in contact with the recording medium.
The near-field optical head according to the present invention is a near-field optical head characterized in that the near-field optical head has a light receiving element.
Therefore, since a condensing lens system and an external light receiving element are unnecessary, the information recording / reproducing apparatus can be downsized.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a view of the
The
[0026]
The beam 4 has a length of, for example, several tens of μm. The optical recording / reproducing
According to this structure, when the
[0027]
Further, the beam 4 is fixed to the
[0028]
The optical recording / reproducing
[0029]
FIG. 2 is an enlarged view of the optical recording / reproducing
The optical recording / reproducing
[0030]
The shape of the
[0031]
FIG. 5 is a diagram showing a simple device configuration of the optical recording / reproducing apparatus.
A method will be described in which the near-field
The
[0032]
On the other hand, information reproduction is performed as described below, for example. First, the
[0033]
As described above, according to the first embodiment, the
[0034]
Further, since the light-weight optical recording / reproducing
Furthermore, since the optical head according to the present invention can be formed using a semiconductor process, the
[0035]
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a sectional view of the optical recording / reproducing
The optical recording / reproducing
[0036]
For example, the optical waveguide 8 made of an optical fiber is formed so that propagating light is irradiated to the
[0037]
The optical recording / reproducing
As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, by using the optical waveguide 8, the propagation light from the external light source is used for the movement of the optical recording / reproducing
[0038]
[Embodiment 3]
FIG. 4 is a sectional view of the optical recording / reproducing
The structure of the optical recording / reproducing
[0039]
The optical recording / reproducing
According to the third embodiment of the present invention, in addition to the effects of the optical recording / reproducing
[0040]
Hereinafter, another optical head that can be used in the same apparatus configuration as that of FIG. 5 described in the first embodiment of the present invention will be described in detail.
[Embodiment 4]
FIG. 6 shows the
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
The shape of the
[0044]
As described above, according to the fourth embodiment, in addition to the effects of the
[Embodiment 5]
FIG. 7 shows the
[0045]
The
[0046]
Since the
[0047]
The shape of the
[0048]
The
[0049]
In the fifth embodiment of the present invention, the optical recording / reproducing
[Embodiment 6]
FIG. 8 shows a view of the
[0050]
The
[0051]
The shape of the
As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, in addition to the effects of the first embodiment, since it has a simple structure, it can be easily mass-produced, and since it has high rigidity, more accurate tracking is possible. A possible
[0052]
[Embodiment 7]
FIG. 9 shows a view of the
A plurality of beams 4 extend in parallel from the
[0053]
By applying a voltage so as to reduce the selected
[0054]
In the operation method described in the sixth embodiment, the optical recording / reproducing
According to this structure, by selecting the optical recording / reproducing
[0055]
The shape of the
As described above, according to the seventh embodiment of the present invention, in addition to the effect of the sixth example, the
[0056]
Further, as a mechanism for selecting the optical recording / reproducing
[0057]
[Embodiment 8]
FIG. 10 is a view of the
The structure of the
[0058]
The shape of the
[0059]
FIG. 11 shows a simplified diagram of an optical recording apparatus using the
A method for recording and reproducing information by the near-field light generated in the
[0060]
As described above, according to the eighth embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the
Note that by adding the
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, the near-field optical head has three points: the optical recording / reproducing element having the contact area with the optimized recording medium and the two contact elements. Since the intensity of near-field light irradiated onto the recording medium from the minute aperture is large and the spot diameter is small, high-density recording is possible. Further, the optical recording / reproducing element and the contact element have a strength sufficient to withstand contact with a recording medium. Furthermore, since a light-weight optical recording / reproducing element is finely moved by a swing mechanism formed in the vicinity thereof, high-speed and high-accuracy tracking is possible. Further, since the near-field optical head of the present invention can be manufactured by a conventional semiconductor process, it can be mass-produced.
[0062]
According to the invention of
[0063]
According to the invention of
[0064]
According to a fourth aspect of the invention, in addition to the effect of the first or third aspect, the near-field optical head is formed of the optical recording element by a piezoelectric element disposed in the vicinity of the lightweight optical recording / reproducing element. / Since the reproducing element is finely moved, high-speed and high-accuracy tracking is possible.
According to the invention of
[0065]
According to the invention of
According to the invention according to claim 7, in addition to the effect of
[0066]
According to the invention of claim 8, in addition to the effect of
According to the invention of claim 9, in addition to the effect of
[0067]
Further, according to the invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an optical head according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an optical recording / reproducing element according to
FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical recording / reproducing element according to
FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical recording / reproducing element according to
FIG. 5 is a diagram showing an apparatus configuration of an optical recording / reproducing apparatus according to
FIG. 6 is a diagram illustrating an optical head according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an optical head according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an optical head according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating an optical head according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an optical head according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a device configuration of a recording / reproducing device in an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view of the optical recording / reproducing element in the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Optical recording / reproducing element
2 Contact element
3 Body
4 Beam
5 Piezoelectric elements
5a Piezoelectric element
5b Piezoelectric element
6 Minute aperture
7 Reflective film
8 Optical waveguide
9 Light emitting elements
10 Conductive area
11 Rotary actuator
12 Light receiving element
13 plane
14 Track direction
15 Movable beam
16 Fixed beam
17 Selective piezoelectric element
101 optical head
102 Primary servo motor
103 Recording media
104 Recording medium drive motor
105 Condensing lens system
106 Photo detector
107 Control circuit
108 Optical recording / reproducing head moving drive circuit
109 Optical head drive circuit
110 optical head
111 suspension
121,131,141,151 Optical head
Claims (10)
スライダーと、前記スライダーに形成された二つの接触素子と、前記スライダーに形成された揺動機構と、前記揺動機構上に形成された微小開口を有する光記録/再生素子とで構成され、
前記光記録/再生素子が、二つの前記接触素子とともに前記記録媒体と接触し、かつ、前記揺動機構によって前記記録媒体表面に対して平行に微動することを特徴とする近視野光ヘッド。 A near-field optical head that performs at least one of recording and reproduction of information on a recording medium using near-field light,
A slider, two contact elements formed on the slider, a swing mechanism formed on the slider, and an optical recording / reproducing element having a minute aperture formed on the swing mechanism,
The near-field optical head, wherein the optical recording / reproducing element is in contact with the recording medium together with the two contact elements and finely moves in parallel with the recording medium surface by the swing mechanism.
スライダーと、前記スライダー上に形成された二つの接触素子と、前記スライダー上に形成された微動機構と、前記微動機構上に形成された微小開口を有する光記録/再生素子とで構成され、
前記光記録/再生素子が、二つの前記接触素子とともに前記記録媒体と接触し、かつ、前記微動機構によって前記記録媒体表面に対して平行に微動することを特徴とする近視野光ヘッド。 A near-field optical head that performs at least one of recording and reproduction of information on a recording medium using near-field light,
A slider, the two contact elements formed on said slider is constituted by a fine adjustment mechanism formed on the slider, the optical recording / reproducing device having a minute aperture formed on the fine movement mechanism,
The near-field optical head, wherein the optical recording / reproducing element is in contact with the recording medium together with the two contact elements, and is finely moved in parallel with the recording medium surface by the fine movement mechanism.
スライダーと、前記スライダー上に形成された二つの前記接触素子と、前記スライダーから延出した少なくとも2本の梁と、それぞれの前記梁に形成された前記梁の選択機構と、それぞれの前記梁に形成された揺動機構または微動機構と、それぞれの前記揺動機構または前記微動機構の上に形成された微小開口を有する光記録/再生素子とで構成され、
一つの前記光記録/再生素子が、前記選択機構によって一つの前記梁が選択的に前記記録媒体側に屈曲させられることで、二つの前記接触素子とともに前記記録媒体と接触し、かつ、前記揺動機構および前記微動機構によって前記記録媒体表面に対して平行に微動することを特徴とする近視野光ヘッド。 A near-field optical head that performs at least one of recording and reproduction of information on a recording medium using near-field light,
A slider, two contact elements formed on the slider, at least two beams extending from the slider , a beam selection mechanism formed on each of the beams, and each of the beams A swing mechanism or a fine movement mechanism formed, and an optical recording / reproducing element having a minute aperture formed on each of the swing mechanism or the fine movement mechanism ,
One of the optical recording / reproducing elements is brought into contact with the recording medium together with the two contact elements by selectively bending the one beam toward the recording medium by the selection mechanism. A near-field optical head which is finely moved parallel to the recording medium surface by a moving mechanism and the fine moving mechanism.
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