JP3895458B2 - Near-field optical head - Google Patents

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【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 optical head 101 according to Embodiment 1 as viewed from the side in contact with the recording medium.
The slider 3 of the optical head 101 has two beams 4. This beam 4 forms a triangular structure. The triangular structure constituted by the beams 4 has the optical recording / reproducing element 1 at the apex portion. Each beam 4 forming a triangular structure has a piezoelectric element 5 on the surface of the recording medium. Further, the piezoelectric element 5 may be arranged on the surface of the beam 4 opposite to the recording medium side. Further, the piezoelectric element 5 can be arranged on both the recording medium side and the opposite side of the beam 4. The slider 3 has two contact elements 2 with the recording medium.
[0026]
The beam 4 has a length of, for example, several tens of μm. The optical recording / reproducing element 1 and the contact element 2 have a height of several tens of μm from the slider surface, for example.
According to this structure, when the optical head 101 is pressed against a flat recording medium by a suspension 111 (to be described later), the optical head 101 comes into contact with the recording medium at three points: the optical recording / reproducing element 1 and the two contact elements 2. Further, the optical head 101 follows the out-of-plane vibration of the rotating recording medium by the optical recording / reproducing element 1 and the contact element 2 having a contact area optimally designed as will be described later. Further, the optical recording / reproducing element 1 and the contact element 2 have sufficient strength to withstand contact with the recording medium. Therefore, the optical head 101 is always in contact with the recording medium at three points. That is, with the above structure, the optical recording / reproducing element 1 is always kept in contact with the recording medium.
[0027]
Further, the beam 4 is fixed to the slider 3 by applying a voltage so that one of the piezoelectric elements 5 formed on the two beams 4 expands, and simultaneously applying a voltage so that the other piezoelectric element 5 contracts. Move left and right around the point. At this time, the optical recording / reproducing element 1 having a triangular structure constituted by the beams 4 moves in the left-right direction with respect to the track direction 14 in which the information signal on the recording medium is recorded. The amount of movement of the optical recording / reproducing element 1 depends on the length of the beam and the size of the piezoelectric element 5, and is several hundred nm, for example. Further, the resolution of the movement amount of the optical recording / reproducing element 1 can be, for example, 10 nm or less. In addition, the optical head 101 shown in FIG. 1 can move the lightweight optical recording / reproducing element 1 with the piezoelectric element 5 arranged in the very vicinity, so that high-speed and high-accuracy tracking is possible.
[0028]
The optical recording / reproducing element 1 can also be moved by forming the optical recording / reproducing element 1 at the tip of one beam 4 and forming the piezoelectric element 5 on the side surface of the beam 4. However, it is very difficult to form the piezoelectric element 5 on the side surface of the beam 4. According to the configuration shown in FIG. 1, since the triangular structure is formed by the two beams 4 and the piezoelectric element 5 is formed on the upper surface of the two beams 4, the optical head 101 can be easily manufactured. Furthermore, compared to the case of only one beam 4, the triangular structure is formed by the two beams 4, so that the rigidity of the mechanism part that drives the optical recording / reproducing element 1 is increased and high-precision tracking is possible. It becomes.
[0029]
FIG. 2 is an enlarged view of the optical recording / reproducing element 1, and FIG. 12 is a sectional view thereof.
The optical recording / reproducing element 1 has a tapered shape and has a flat surface 13 at the apex portion thereof. Further, the contact element 2 has a similar outer shape. The plane 13 has a minute aperture 6 that generates near-field light. The minute opening 6 is formed by a tapered cavity formed so as to penetrate the flat surface 13 of the apex portion. The size of the cavity near the minute aperture is smaller than the wavelength of light. Therefore, when the reflectivity of the inner wall of the cavity near the minute aperture is low, the intensity of near-field light generated from the minute aperture 6 is lowered. In order to solve this problem, a reflection film 7 having a high reflectance is formed on the inner wall of the cavity near the minute opening. If the sum of the areas of the flat surface 13 and the contact element 2 in contact with the recording medium is large, there arises a problem that the optical head 101 is attracted to the recording medium and does not move. In addition, if the sum of the areas of the flat surface 13 and the contact element 2 in contact with the recording medium is too small, the adsorption force with the recording medium is weakened, and the optical head 101 cannot follow the out-of-plane vibration of the recording medium. The distance between the reproducing element 1 and the recording medium varies. Further, the wear rates of the optical recording / reproducing element 1 and the contact element 2 differ depending on the sum of the areas of the flat surface 13 and the contact element 2 in contact with the recording medium and the pressing force of the optical head 101 against the recording medium. In consideration of the above, the areas of the flat surface 13 and the contact element 2 that are in contact with the recording medium have optimum designed values. In a general design, the sum of the areas in contact with the recording medium of the plane 13 and the contact element 2 is, for example, several tens to several hundreds μm. 2 It is. Further, the minute aperture 6 has a diameter of, for example, 10 to 200 nm smaller than the wavelength of propagating light to be used, and is externally constricted by a condensing lens system not shown in the drawing from the side opposite to the recording medium. Near-field light is generated from the microscopic aperture 6 by irradiating the microscopic aperture 6 with the propagating light from the light source following the movement of the optical recording / reproducing element 1.
[0030]
The shape of the optical head 101 according to the first embodiment of the present invention is formed by a conventional semiconductor process. For example, the outer shape of the optical recording / reproducing element 1 and the contact element 2 are formed on single crystal silicon by anisotropic etching with potassium hydroxide. Next, anisotropic etching with potassium hydroxide is performed from the surface opposite to the side on which the optical recording / reproducing element 1 and the contact element 2 are formed, and a taper is formed so as to penetrate the plane of the apex portion of the optical recording / reproducing element 1. By forming the cavity, the micro opening 6 is formed. The reflective film 7 is a metal having a high reflectivity such as Al, Au / Cr (having Au formed on Cr), and is formed by sputtering or vacuum evaporation. Thereafter, an etching mask for obtaining the shapes of the slider 3 and the beam 4 is formed, and dry etching such as reactive ion etching (hereinafter abbreviated as RIE) or anisotropic wet etching using potassium hydroxide (KOH) or the like is performed. The slider 3 and the beam 4 are formed. The piezoelectric element 5 is formed on the beam 4 by sputtering or bonding.
[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 optical memory head 101 described above is arranged on the recording medium 103 and information recording and reproduction are performed using near-field light emitted from a minute aperture.
The optical head 101 is in contact with the recording medium 103 at three points: the optical recording / reproducing element 1 and the two contact elements 2. The recording medium 103 is rotated by a recording medium driving motor 104. The recording medium 103 is, for example, a phase change recording medium in which an amorphous state or a crystalline state is obtained by applying heat, and recording / reproduction is performed using a difference in reflectance or transmittance. In this case, for example, information recording is performed by irradiating the recording medium with near-field light generated from a minute aperture, thereby changing the region irradiated with the near-field light on the recording medium from a crystalline state to an amorphous state. Is called. Since the optical recording / reproducing element 1 is always in contact with the recording medium 103, the size of the near-field light applied to the recording medium is the same as that of the minute aperture, and has a diameter of, for example, 100 nm. Near-field light attenuates exponentially with respect to the distance from the minute aperture. Since the optical recording / reproducing element 1 is always in contact with the recording medium, the present optical head 101 is irradiated on the recording medium 103 as compared with near-field light irradiated from a planar probe formed on the flying head. Near-field light has a very high intensity. Accordingly, the near-field light irradiated to the recording medium from the minute aperture of the optical recording / reproducing element 1 has a large intensity and a small spot diameter, so that the size of the recording pit is, for example, a diameter of 100 nm or less. Therefore, the optical head 101 shown in FIG. 1 can easily perform high-density recording.
[0032]
On the other hand, information reproduction is performed as described below, for example. First, the control circuit 107 of the optical head 101 sends a signal to the primary servo drive circuit 109 so that the minute aperture moves to a desired information recording position. The primary servo motor 102 that has received a signal from the primary servo drive circuit 109 moves the entire optical head 101 via the suspension 111, and moves the minute aperture to the vicinity of the information recording position. Next, near-field light is irradiated onto the recording pit from the minute aperture, and the propagating light transmitted through the recording medium 103 is collected on the light receiving element 106 by the condenser lens system 105 to obtain an information signal. The obtained information signal is sent to the control circuit 107 and, for example, the signal intensity is compared to detect the positional deviation between the minute aperture and the recording pit. When the position of the minute opening and the recording pit is shifted, a signal is sent from the control circuit 107 to the secondary servo circuit 108 so as to correct the position shift, and the secondary servo circuit drives the secondary servo actuator. The secondary servo actuator is, for example, the piezoelectric element 5 shown in FIG. The propagating light transmitted through the recording medium 103 is condensed on the light receiving element including the difference in transmittance between the amorphous state and the crystalline state of the recording medium, for example. Information on the difference in transmittance is detected as an information signal. The obtained information signal is converted into a reproduction signal through a signal processing circuit not shown in the figure.
[0033]
As described above, according to the first embodiment, the optical head 101 pressed by the suspension 111 is always in contact with the recording medium at three points having the optimally designed contact area including the optical recording / reproducing element 1. Since the recording medium can be irradiated with near-field light having a high intensity and a small spot diameter from the minute aperture 6 formed in the optical recording / reproducing element 1, the optical head 101 capable of high-density recording / reproducing can be provided.
[0034]
Further, since the light-weight optical recording / reproducing element 1 formed on the highly rigid triangular beam 4 can be moved with high speed and high precision by the piezoelectric element 5 arranged in the very vicinity thereof, tracking with high followability is possible. The optical head 101 capable of performing the above can be provided.
Furthermore, since the optical head according to the present invention can be formed using a semiconductor process, the optical head 101 is suitable for mass production, has uniform performance, and is inexpensive.
[0035]
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a sectional view of the optical recording / reproducing element 1 according to the second embodiment.
The optical recording / reproducing element 1 according to the second embodiment has the same shape as the optical recording / reproducing element 1 shown in FIG. The difference is that the optical waveguide 8 is formed on the surface opposite to the surface on which the optical recording / reproducing element 1 is formed.
[0036]
For example, the optical waveguide 8 made of an optical fiber is formed so that propagating light is irradiated to the minute opening 6. An external light source (not shown) is coupled to the incident end of the optical waveguide 8, propagates through the optical waveguide 8, and irradiates the microscopic aperture 6 with the propagating light from the other end. Field light is generated. The optical waveguide 8 is fixed to the beam 4. Therefore, when the optical recording / reproducing element 1 is moved, the relative position between the minute aperture 6 and the emission end of the optical waveguide 8 does not change.
[0037]
The optical recording / reproducing element 1 according to the second embodiment of the present invention is manufactured by almost the same process as that of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the optical waveguide 8 is formed by bonding or bonding after all the steps described in the first embodiment are completed.
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 element 1. Since the following optical system is not required, the optical head 101 having the effect of facilitating the downsizing of the recording / reproducing apparatus in FIG. 5 can be provided.
[0038]
[Embodiment 3]
FIG. 4 is a sectional view of the optical recording / reproducing element 1 according to the third embodiment.
The structure of the optical recording / reproducing element 1 is the same as that shown in FIG. However, the beam 4 has a light emitting element 9 such as a semiconductor laser or a light emitting diode at the bottom of the cavity forming the minute opening 6 as a light source for irradiating the minute opening 6 with propagating light. The light emitting element 9 is formed so as to completely cover the bottom of the cavity that forms the minute opening 6.
[0039]
The optical recording / reproducing element 1 of the third embodiment is manufactured by almost the same process as that of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the light emitting element 9 is formed by adhesion or bonding after all the steps described in the first embodiment are completed.
According to the third embodiment of the present invention, in addition to the effects of the optical recording / reproducing element 1 in the second embodiment, the following effects can be obtained. Compared to the second embodiment, the distance from the light source is short, and there is no loss of light when the propagating light is coupled to the optical waveguide 8 or in the bent portion of the optical waveguide 8 in FIG. The intensity of the field light becomes stronger. In addition, since an external light source is not required, the recording / reproducing apparatus is downsized. Since the cavity that forms the minute opening 6 can be completely sealed by the light emitting element 9, the light reflected by the reflective film 7 does not leak from the cavity, and light from the vicinity of the optical recording / reproducing element 1 is generated from the minute opening 6. Only near-field light. Therefore, the S / N ratio of the information signal detected by the light receiving element is increased, and it is possible to perform highly reliable reproduction. Furthermore, the semiconductor laser and the light emitting diode are manufactured by a semiconductor process, and the present optical head 101 can also be formed by a semiconductor process. Therefore, the optical head 101 having the optical recording / reproducing element 1 according to the third embodiment is suitable for mass production.
[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 optical head 121 according to the fourth embodiment of the present invention as viewed from the side in contact with the recording medium.
[0041]
The slider 3 of the optical head 121 has a movable beam 15 and two fixed beams 16. The movable beam 15 and the two fixed beams 16 are formed in parallel, and the movable beam 15 is formed between the fixed beams 16. The distance between the movable beam 15 and the fixed beam 16 is, for example, several tens of μm. The fixed beam 16 is formed thicker than the movable beam 15. The tip of the movable beam 15 has an optical recording / reproducing element 1. The slider 3 has two contact elements 2. The fixed beam 16 has the conductive region 10 on the side surface on the movable beam 15 side, and the movable beam 15 has the conductive region 10 on both side surfaces. The optical recording / reproducing element 1 is the same as that described in the first to third embodiments.
[0042]
The conductive regions 10 are insulated from each other, and an electrostatic force is generated by applying a potential between the conductive regions 10 facing each other. By applying a voltage so that an attractive force is generated in one of two conductive regions and applying a voltage so that a repulsive force is generated in the other, the movable beam 15 is bent and the optical recording / reproducing element 1 is moved in the track direction. 14 to the left and right. The amount of movement is, for example, several hundred nm, and the resolution of the amount of movement can be, for example, 10 nm or less. Further, since the lightweight optical recording / reproducing element 1 is moved, the optical recording / reproducing element 1 can be moved at high speed and with high accuracy. Furthermore, the electric power required to deflect the movable beam 15 decreases as the distance between the conductive regions 10 decreases. In this embodiment, the distance between the conductive regions 10 is as small as several tens of μm. The power required to deflect 15 is very small. Therefore, the optical head 121 according to this embodiment can perform high-speed and high-precision tracking with low power.
[0043]
The shape of the optical head 121 described with reference to FIG. 6 of the present invention is formed in substantially the same process as in the first embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment of the present invention is the step of forming the conductive region 10 instead of forming the piezoelectric element 5. Conductive region 10 is formed, for example, by ion doping obliquely to beam 4 made of single crystal silicon. The conductive region 10 may be formed by patterning after a metal thin film such as Al or Cr is formed by sputtering or vacuum deposition.
[0044]
As described above, according to the fourth embodiment, in addition to the effects of the optical head 101 in the first embodiment, it is possible to provide the optical head 121 that can drive the optical recording / reproducing element 1 with low power.
[Embodiment 5]
FIG. 7 shows the optical head 131 according to the fifth embodiment of the present invention as viewed from the side in contact with the recording medium.
[0045]
The slider 3 of the optical head 131 has a contact element 2 between one optical recording / reproducing element 1 and two recording media and one rotary actuator 11. The rotary actuator 11 is formed on the slider 3. The optical recording / reproducing element 1 is formed on a rotary actuator 11. The optical recording / reproducing element 1 in this embodiment is the same as the structure of the optical recording / reproducing element 1 in the third embodiment. The minute opening 6 is provided at a position eccentric with respect to the rotation axis of the rotary actuator 11. For example, a rotary actuator that is driven to rotate by electrostatic force is used.
[0046]
Since the minute aperture 6 is in a position eccentric with respect to the rotation axis of the rotary actuator 11, the minute aperture 6 that generates near-field light for recording / reproducing by rotation of the rotary actuator has a track direction 14 on the recording medium. Move to the left and right. The moving amount of the optical recording / reproducing element 1 is, for example, several hundred nm, and the resolution of the moving amount can be 10 nm or less.
[0047]
The shape of the optical head 131 according to the fifth embodiment of the present invention is formed by a conventional semiconductor process. For example, the contact element 2 is formed on single crystal silicon by anisotropic etching using potassium hydroxide. Next, the rotary actuator is formed by RIE. Finally, the optical recording / reproducing element 1 separately produced in the same manner as described above is formed on the rotary actuator by bonding or adhesion. Thereafter, an etching mask for obtaining the shape of the slider 3 is formed, and the slider 3 is formed by dry etching such as RIE or anisotropic wet etching using potassium hydroxide (KOH) or the like.
[0048]
The optical head 131 has the following effects in addition to the effects of the optical head 101 described in FIG. 1 and the optical head 121 described in FIG. The optical head 131 according to the fifth embodiment of the present invention does not have the beam 4 and integrates the mechanism for driving the optical recording / reproducing element 1 on the slider 3. Therefore, since the optical head 131 has higher rigidity than the first and fourth embodiments, it is not easily affected by out-of-plane vibration or external vibration of the rotating recording medium.
[0049]
In the fifth embodiment of the present invention, the optical recording / reproducing element 1 may be one in which the minute opening 6 is formed in the rotary actuator 11. Also in this case, the minute opening 6 is formed at a position eccentric with respect to the rotation axis of the rotary actuator 11.
[Embodiment 6]
FIG. 8 shows a view of the optical head 141 according to the sixth embodiment of the present invention as viewed from the side in contact with the recording medium.
[0050]
The slider 3 of the optical head 141 includes a contact element 2 between one optical recording / reproducing element 1 and two recording media, and at least two piezoelectric elements 5a and 5b. The piezoelectric elements 5 a and 5 b are formed on the slider 3. The optical recording / reproducing element 1 is formed so as to straddle the piezoelectric elements 5a and 5b. The optical recording / reproducing element 1 is the same as in the fifth embodiment. In FIG. 8, a voltage is applied so that the piezoelectric element 5a expands in the direction in which the optical recording / reproducing element 1 is moved, and at the same time, a voltage is applied so as to reduce the piezoelectric element 5b. Can be moved in any direction. Therefore, the optical recording / reproducing element 1 moves to the left and right with respect to the recording track 14 on the recording medium. The moving amount of the optical recording / reproducing element 1 is, for example, several hundred nm, and the resolution of the moving amount can be 10 nm or less. Therefore, highly accurate tracking is possible. According to this structure, the actuator for moving the optical recording / reproducing element 1 is the plate-like piezoelectric element 5 and does not have a complicated structure. Therefore, the optical head 141 of this embodiment has higher rigidity than the optical head 131 of the fifth embodiment of the present invention.
[0051]
The shape of the optical head 141 of the present embodiment can be manufactured by substantially the same process as that of the fifth embodiment of the present invention. The difference is that the step of forming the rotary actuator is a step of forming the piezoelectric element 5 by bonding or sputtering.
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 optical head 141 can be provided.
[0052]
[Embodiment 7]
FIG. 9 shows a view of the optical head 151 according to the seventh embodiment of the present invention as viewed from the side in contact with the recording medium.
A plurality of beams 4 extend in parallel from the slider 3 of the optical head 151, and have a piezoelectric element 5 on the tip of each beam 4. The piezoelectric element 5 has a structure similar to that of the sixth embodiment of the present invention. Further, a selection piezoelectric element 17 is provided near the fulcrum on the upper surface of the beam 4 on the recording medium side. The optical head 151 has the optical recording / reproducing element 1 on the piezoelectric element 5. The slider 3 has a contact element 2 with two recording media.
[0053]
By applying a voltage so as to reduce the selected piezoelectric element 17, the beam 4 having the piezoelectric element 17 bends to the recording medium side. Accordingly, by selecting one beam 4, the optical head 151 comes into contact with the recording medium at three points: one optical recording / reproducing element 1 and two contact elements 2. The selection piezoelectric element 17 may be formed on the upper surface of the beam 4 on the side opposite to the recording medium. In this case, the selection of the optical recording / reproducing element 1 in contact with the recording medium is performed by expanding the selection piezoelectric element 17.
[0054]
In the operation method described in the sixth embodiment, the optical recording / reproducing element 1 is moved left and right with respect to the track direction on the recording medium by the piezoelectric element 5. The amount of movement of each optical recording / reproducing element 1 and the resolution of the amount of movement are the same as in the sixth embodiment.
According to this structure, by selecting the optical recording / reproducing element 1 to be brought into contact with the recording medium, recording / reproducing signals can be read / written on a plurality of tracks without largely moving the entire optical head 151. Further, even if one of the optical recording / reproducing elements 1 is damaged, another optical recording / reproducing element 1 can be used, so that the life of the optical head 151 can be extended.
[0055]
The shape of the optical head 151 of this embodiment can be manufactured by the same process as that of the sixth embodiment.
As described above, according to the seventh embodiment of the present invention, in addition to the effect of the sixth example, the optical head 151 is moved greatly by selecting the optical recording / reproducing element 1 to be brought into contact with the recording medium. Therefore, it is possible to record / reproduce on a plurality of tracks, and to perform high-speed recording / reproduction. Furthermore, even if one of the optical recording / reproducing elements 1 is damaged, another optical recording / reproducing element 1 can be used, so that the life of the optical head 151 can be extended.
[0056]
Further, as a mechanism for selecting the optical recording / reproducing element 1 in contact with the recording medium, for example, an electrostatic actuator as shown in FIG. In this case, another beam is formed in parallel to the beam 4 on the side opposite to the recording medium of the beam 4, a conductive region is formed on the surface between the upper and lower beams, and an electric potential is applied to this conductive region, thereby performing optical recording / recording. The optical recording / reproducing element 1 that contacts the recording medium is selected by bending the beam 4 having the reproducing element on the recording medium side.
[0057]
[Embodiment 8]
FIG. 10 is a view of the optical head 110 according to the eighth embodiment of the present invention as viewed from the side in contact with the recording medium.
The structure of the optical head 110 in FIG. 10 is almost the same as that of the optical head 101 in FIG. The difference is that the slider 3 has a light receiving element 12. The distance between the optical recording / reproducing element 1 and the light receiving element 12 is very short, for example, several hundred μm. Therefore, since the scattered light reflected by the recording medium and having a large divergence angle can be efficiently detected by the light receiving element 12, a large signal intensity can be obtained without using a condensing lens system.
[0058]
The shape of the optical head 110 of the present embodiment is almost the same as the method of creating the shape of the optical head 101 according to the first embodiment. The difference is that there is a step of manufacturing the light receiving element 12 before the step of forming the slider 3 and the beam 4. The light receiving element 12 is manufactured by using a semiconductor manufacturing process as in the case of manufacturing a normal light receiving element on the slider 3. Further, a light receiving element may be formed on the slider 3 by bonding or bonding.
[0059]
FIG. 11 shows a simplified diagram of an optical recording apparatus using the optical head 110 in this embodiment.
A method for recording and reproducing information by the near-field light generated in the minute aperture 6 by disposing the optical head 110 described above on the recording medium 103 is substantially the same as that of the first embodiment of the present invention. The method of positioning the optical recording / reproducing element 1 and the method of detecting the information signal at the time of reproducing information are different from the first embodiment. In this embodiment, near-field light generated from the minute aperture 6 is irradiated onto information bits on the recording medium, scattered light is generated, and the scattered light is reflected on the recording medium. By detecting this reflected light with the light receiving element 12 formed on the optical head 110, an information signal is detected. Thus, by detecting the information signal with the light receiving element formed on the optical head 110, the optical recording / reproducing element 1 can be used without using the condensing lens system 105 and the light receiving element 106 in the first embodiment of the present invention. Positioning and information reproduction can be performed.
[0060]
As described above, according to the eighth embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the condenser lens system 105 and the light receiving element 106 are not required. Can provide.
Note that by adding the light receiving element 12 to the optical head 101 of FIGS. 6 to 9, the same effect as that of the optical head 110 of FIG. 10 can be obtained.
[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 claim 2, the near-field optical head is always in contact with the recording medium at three points: an optical recording / reproducing element having an optimized contact area with the recording medium and two contact elements. Therefore, high intensity recording is possible because the intensity of near-field light irradiated onto the recording medium from the minute aperture is large and the spot diameter is small. 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.
[0063]
According to the invention of claim 3, the near-field optical head is always in contact with the recording medium at three points: an optical recording / reproducing element having an optimized contact area with the recording medium and two contact elements. Therefore, high intensity recording is possible because the intensity of near-field light irradiated onto the recording medium from the minute aperture is large and the spot diameter is small. Further, the optical recording / reproducing element and the contact element have a strength sufficient to withstand contact with a recording medium. 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. Furthermore, by selecting a plurality of the optical recording / reproducing elements, 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. Further, since the near-field optical head of the present invention can be manufactured by a conventional semiconductor process, it can be mass-produced.
[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 claim 5, in addition to the effect of claim 1 or claim 3, since the distance between the conductive regions is very narrow, the optical recording / reproducing element can be finely moved with low power. In addition, high-speed and high-precision tracking is possible.
[0065]
According to the invention of claim 6, in addition to the effect of claim 1 or claim 3, the near-field optical head has the rocking mechanism concentrated on the slider, so that the rigidity becomes high and the resonance frequency is increased. Therefore, tracking with higher speed and higher accuracy is possible.
According to the invention according to claim 7, in addition to the effect of claim 2 or claim 3, the near-field optical head has a higher speed because the piezoelectric element directly finely moves the lightweight optical recording / reproducing element. High-precision tracking is possible.
[0066]
According to the invention of claim 8, in addition to the effect of claim 3, the near-field optical head can select the optical recording / reproducing element in contact with the recording medium.
According to the invention of claim 9, in addition to the effect of claim 3, the near-field optical head can select the optical recording / reproducing element in contact with the recording medium.
[0067]
Further, according to the invention according to claim 10, in addition to the effect of any one of claims 1 to 9, since the condenser lens system and the external light receiving element are unnecessary, the information recording / reproducing apparatus can be downsized. Easy.
[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 Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical recording / reproducing element according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical recording / reproducing element according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an apparatus configuration of an optical recording / reproducing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
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)

近視野光を利用して記録媒体の情報の記録および再生の少なくともいずれかを行う近視野光ヘッドであって、
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.
近視野光を利用して記録媒体の情報の記録および再生の少なくともいずれかを行う近視野光ヘッドであって、
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.
近視野光を利用して記録媒体の情報の記録および再生の少なくともいずれかを行う近視野光ヘッドであって、
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.
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/再生素子を前記記録媒体表面に対して平行に微動させることを特徴とする請求項1または請求項3記載の近視野光ヘッド。  The swing mechanism includes a beam extending from the slider and a piezoelectric element formed on the beam. The beam is bent by expanding and contracting the piezoelectric element, and the optical recording / reproducing element is recorded on the recording element. 4. The near-field optical head according to claim 1, wherein the near-field optical head is finely moved parallel to the medium surface. 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/再生素子を前記記録媒体表面に対して平行に微動させることを特徴とする請求項1または請求項3記載の近視野光ヘッド。  The swing mechanism has a beam extending from the slider, a conductive region formed on a side surface of the beam, and a conductive region formed on a surface facing the conductive region, between the two conductive regions. 4. The near-field optical head according to claim 1, wherein the beam is bent by generating an electrostatic force to finely move the optical recording / reproducing element in parallel with the surface of the recording medium. . 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/再生素子を前記記録媒体表面に対して平行に微動させることを特徴とする請求項1または請求項3記載の近視野光ヘッド。  The rocking mechanism uses a rotating mechanism and reciprocates in an arc, and the micro opening of the optical recording / reproducing element is arranged at a position eccentric with respect to the rotating shaft of the rotating mechanism. 4. The near-field optical head according to claim 1, wherein the optical recording / reproducing element is finely moved in parallel with the recording medium surface. 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/再生素子を前記記録媒体表面に対して平行に微動させることを特徴とする請求項2または請求項3記載の近視野光ヘッド。  4. The fine movement mechanism is a piezoelectric element, and the optical recording / reproducing element is finely moved parallel to the surface of the recording medium by expanding and contracting the piezoelectric element. Near-field optical head. 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請求項3記載の近視野光ヘッド。  4. The near-field optical head according to claim 3, wherein the selection mechanism is a piezoelectric element, and the beam is bent toward the recording medium by expanding and contracting the piezoelectric element. 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屈曲させることを特徴とする請求項3記載の近視野光ヘッド。  The selection mechanism has a conductive region formed on a surface of the beam and a conductive region formed on a surface facing the conductive region, and generates an electrostatic force between the two conductive regions, 4. The near-field optical head according to claim 3, wherein a beam is bent toward the recording medium. 前記スライダーが、受光素子を有することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一つに記載の近視野光ヘッド。  The near-field optical head according to claim 1, wherein the slider has a light receiving element.
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