JP4020225B2 - 近視野光プローブ - 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固体表面の微小領域との相互作用を検出することにより、入力光の波長以下の微小領域での構造情報あるいは光学情報を観察し、固体表面を高分解に観察したり、高密度な情報記録および再生に利用したりする近視野光プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近視野光を利用した高分解能プローブは、近視野光顕微鏡や近視野光ヘッドに使われている。プローブの先端から近視野光を発生させて、顕微鏡試料あるいは記録媒体と近視野光の相互作用の結果発生する伝播光を検出することで、光の回折限界を超える空間分解能が得られる。入射伝播光と、試料あるいは記録媒体との相互作用の結果発生した近視野光をプローブによって検出する方法もある。近視野顕微鏡はこの原理によって従来の光学顕微鏡の回折限界を超える分解能を達成している。また、このような近視野光プローブを近視野光ヘッドに利用した場合には、従来の光ディスクを超えるデータ記録密度が可能となる。
【０００３】
近視野顕微鏡における近視野光利用方式の一つとして、プローブの微小開口と試料表面との距離をプローブの微小開口の径程度まで近接させ、プローブを介して且つそのプローブの微小開口に向けて伝播光を導入することにより、その微小開口に近視野光を生成させる方式（イルミネーションモード）がある。この場合、生成された近視野光と試料表面との相互作用により生じた散乱光が、試料表面の微細構造を反映した強度や位相を伴って散乱光検出系により検出され、従来の光学顕微鏡において実現し得なかった高い分解能を有した観察を可能にしている。
【０００４】
また、上述した近視野光を利用した装置として情報記録再生装置が研究されている。
現状における情報再生装置の多くは、情報記録媒体として磁気ディスクまたは光ディスクを対象とした情報再生を行っており、特に、光ディスクの１つであるＣＤが、高密度な情報記録と低コストな大量生産を可能としていることから大容量の情報を記録する媒体として広く利用されている。ＣＤは、その表面に、再生の際に使用されるレーザ光の波長程度のサイズおよびその波長の４分の１程度の深さを有したピットを形成しており、光の干渉現象を利用した読取を可能としている。
【０００５】
このＣＤに代表される光ディスクから、記録された情報を読み取るのに、一般に、光学顕微鏡において用いられるレンズ光学系が利用されている。そこで、ピットの大きさやトラックピッチを縮小して情報記録密度を増加させる場合、光の回折限界の問題により、レーザ光のスポットサイズを２分の１波長以下にすることができず、情報記録単位をレーザ光の波長よりも小さなサイズにすることができないといった壁に突き当たってしまう。
【０００６】
また、光ディスクに限らず、光磁気記録方式および相変化記録方式によって情報を記録した光磁気ディスクにおいても、レーザ光の微小なスポットにより高密度な情報の記録再生を実現しているために、その情報記録密度はレーザ光を集光させて得られるスポットの径に制限される。
そこで、これら回折限界による制限を打破するために、再生に利用するレーザ光の波長以下、たとえばその波長の１／１０程度の径を有する微小開口を設けた光ヘッドを用い、その微小開口において生成される近視野光を利用した情報再生装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近視野光プローブを顕微鏡に応用した場合にはその分解能、情報処理装置に応用した場合にはその情報記録密度、がプローブの開口サイズに依存する。近視野光プローブによって光の回折限界を超える分解能あるいは記録密度が実現する原理は、開口サイズが光の波長よりも小さく、開口の先に発生する光場の中に空間的に高い振動数をもつ成分（わずかな位置の違いに対して大きく光場の方向や強度が違っているような成分）が含まれ、それがサンプルあるいは記録媒体と相互作用した結果、散乱されて伝播光となり検出されるというものである。ここで分解能あるいは記録密度は発生光場中の高周波数成分を大きくすることによって改善されるため、開口サイズを小さくする努力が行われてきた。
【０００８】
しかしながら、開口サイズは数十〜数百ナノメートルであり、これをさらに小さくすることは困難である。なぜなら漏れ光を防ぐための金属膜蒸着は位置制御精度が金属クラスターのサイズである数十ナノメートル程度であり、開口部のみを残してその周辺に遮光に十分なだけの厚み（約100ナノメートル）で膜を蒸着すると、開口サイズを現状よりも小さくすることは難しい。
【０００９】
本発明は上記問題を鑑みて、開口サイズを小さくすることなしに、近視野光の高周波数成分を増加させ、それによって高分解能の顕微鏡あるいは高密度記録の情報処理装置を実現するための近視野光プローブを提供することを目的としている。
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る近視野光プローブは、近視野光を生成する、あるいは近視野光を散乱させて検出するための微小開口を設けたプローブによって対象物との近視野相互作用を起こす近視野光プローブにおいて、前記微小開口あるいは前記微小開口付近に、前記微小開口の大きさよりも微小な構造を形成したことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、開口そのもののサイズを小さくすることなしに、開口面での光場分布の高周波数成分を増加させ、発生する近視野光の空間的高周波数成分を増加させ、結果として観測される光強度のうち、従来よりも微小な構造情報を含んだ成分を増加させることにより、高分解能顕微鏡あるいは高密度記録情報処理装置のための近視野光プローブを実現できる。
【００１２】
また請求項２に係る近視野光プローブは、請求項１の発明において、前記微小な構造を形成することにより、所定の光強度分布からなる光学特性分布を有することを特徴とする。
この発明によれば、前記開口のサイズに関わらず光学特性分布を変化させることによって前記微小構造を形成することが可能となり、容易で安価に高分解能顕微鏡あるいは高密度記録情報処理装置のための近視野光プローブを実現できる。
【００１３】
また請求項３に係る近視野光プローブは、請求項２の発明において、前記微小な構造は、前記微小開口の内部且つ開口端近傍に形成された凹凸形状を有する溝構造からなることを特徴とする。
この発明によれば、光プローブの先端の形状を加工するだけの変更であるので
、製造工程を大きく変更することなく新しい効果が得られる。
【００１４】
また請求項４に係る近視野光プローブは、請求項２の発明において、前記微小な構造は、前記微小開口の内部且つ開口端近傍に形成された材質の分布が所定の分布になるように配置されて形成された材質分布構造からなることを特徴とする。
この発明によれば、前記開口内に注入する材質とその粒子サイズを選択、制御することが容易であり、望む分解能あるいは記録密度を得ることができる。
【００１５】
また請求項５に係る近視野光プローブは、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、前記微小開口は、平面基板に貫通して形成された逆錐状の穴の底部であることを特徴とする。
この発明によれば、プローブが平面であるので、よりコンパクトな装置構成が達成される。さらに、平面プローブは、半導体製造技術を用いて作成することができるため、再現性の高い大量生産が可能であり、また、これを情報処理装置に利用した場合には、従来のハードディスクで用いられているフライングヘッド法のようなヘッド浮上機構がそのまま利用できる。
【００１６】
また請求項６に係る近視野光プローブは、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、前記微小開口は、先鋭化された光導波路の先端に形成されたものであることを特徴とする。
この発明によれば、プローブとして、従来の近視野顕微鏡で使用されている光ファイバ型のプローブを利用できるので、蓄積された近視野顕微鏡の技術を有効に適用できる。また、半導体製造技術を用いてプローブを製造することも可能なので、蓄積された半導体製造技術を有効に適用できる。
【００１７】
また請求項７に係る近視野光プローブは、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、前記微小開口は、先鋭な突起が形成されたカンチレバーの前記突起部に形成されたものであることを特徴とする。
この発明によれば、プローブとして、従来の近視野顕微鏡で使用されているカンチレバー型のプローブを利用できるので、蓄積された近視野顕微鏡の技術を有効に適用できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る近視野光プローブの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光プローブを利用した情報再生装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、実施の形態１に係る光プローブを利用した情報再生装置は、近視野光６を生成する近視野光プローブ１と、高密度にデータマーク２を形成した情報記録媒体３と、データマーク２によって散乱された伝播光７を受光して電気信号を出力する受光素子４と、受光素子４から出力された電気信号を増幅して出力とする信号処理回路５と、を備えている。
【００１９】
図２は、近視野光プローブ１を詳細に説明するための図である。近視野光プローブ１は光ファイバを加熱、延引、切断、Alコーティングによって作成したもので、コア部８と遮光膜９から成り立っている。コア部８の先端面10内には面から内部に陥没した部分11が点在している。このような先端を持つプローブはＲＩＥ（Reactive Ion Etching 反応性イオンエッチング）による化学的エッチングあるいはミリングによるArやClの先端面に対する照射によって作成される。ミリングにおいては光ファイバあるいは光プローブを先端面を上にして垂直に配置し、上方からイオンを照射する。本実施例においては、光ファイバの先端部を10-6Torrの真空中に設置し、Ar+イオンを4.0kV, 1mAの加速および密度で10分間照射した。これによりファイバ先端面に数十ナノメートルサイズの凹凸を形成した。
【００２０】
これにより、先端面10内での光強度分布12は従来の長方形関数（Rectangle Function）ではなく、乱された形をしている。フーリエ光学によれば、開口は格子定数の異なる振幅回折格子の重ねあわせで表すことができる。有限な広がりを持つ開口は、有限関数の解析接続性より、必ず波長より長い格子定数の格子から
、波長より十分短い格子定数の格子にまで展開できる。このうち波長より短い格子定数成分すなわち空間的周波数の高い成分は、近視野光を作る。このとき、開口内の光強度12が長方形関数でなく、空間的に乱された関数の形を持っている本実施例の場合には、そのフーリエ展開は空間的周波数の高い成分が大きくなる。
【００２１】
この近視野光が記録媒体３中のデータマーク２と相互作用した結果発生する伝播光７は、データマーク２が開口サイズよりも小さくてもそれに対応する空間的周波数の高い成分が大きい近視野光との相互作用により、識別される。
本実施の形態においては、開口にミリングによる微小構造の形成を行う前のプローブの分解能を測定し、微小構造の形成後の分解能と比較した。その結果、開口面内に微小構造のないプローブの分解能が２００ｎｍであったのに対して、微小構造を形成したプローブの分解能は１００ｎｍに向上した。
【００２２】
これにより、開口サイズを小さくすることなく、プローブの分解能を上げることが可能であり、このプローブを情報再生装置に利用することにより、高密度な情報再生が可能となったことが示された。
本実施の形態においては開口面内に微小構造を形成したが、同様のイオンミリング法によって開口の縁を従来の円形ではなく、数十ナノメートルサイズの微小な凹凸構造を形成した形にすることによっても同様の効果が得られる。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２に係る近視野光プローブを利用した近視野光顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。図３においてプローブ19の上方にレーザ光源13、集光レンズ14、ミラー15、および上下２分割された光電変換素子16が設置されており、レーザ光源13から放出された光は集光レンズ14によって、プローブ上面20に集光され、そこで反射した光は、ミラー15を介して、光電変換素子16に導入されている。また、光情報測定用の光源24から放出された光は、コリメートレンズ25を介して斜面に全反射処理を施されたプリズム22上の試料21に裏面から照射され、試料21に近接したプローブ19の他方の末端に導かれ、光電変換素子17に導入される。
【００２４】
プリズム22および試料21は、ｘｙｚ方向の移動が可能な粗動機構27および微動機構26の上に設置されている。光電変換素子16で検出された信号は、サーボ機構23に送られる。この信号をもとにサーボ機構23は、試料21へのプローブ19のアプローチや表面観察の際に、プローブ19のたわみが規定値を超えないように粗動機構27および微動機構26を制御するようになっている。サーボ機構23にはコンピュータ29が接続されており、平面方向の微動機構26の動作を制御するとともに、サーボ機構23の制御信号から、表面形状の情報を受け取っている。光電変換素子17の信号は、光源24の光に変調をかけているか、あるいは、プローブ19と試料21の間に振動を与えている場合は、ロックインアンプ28を介してコンピュータ29のアナログ入力インターフェースに接続されており、微動機構26の平面動作に同期した、光情報の検出を行うようになっている。光源24に変調などをかけていない場合は、光電変換素子17の信号はロックインアンプ28を介さず直接、コンピュータ29のアナログ入力インターフェースに接続される。
【００２５】
本実施の形態において使用した光プローブは実施の形態１で使用したものと同じであるので、詳細な構造および作成方法の説明は省略する。
このような光プローブは先端開口面内の光学特性（屈折率）が平坦ではなく、変化した分布を持っている。すなわち、開口のサイズは従来の光プローブと同じだが、光学的には開口内に開口よりも微細な構造が形成されているのと同じ効果を持つ。試料21表面に発生した近視野光はその強度分布の中に、試料21表面の微細な構造情報を含んでいる。光プローブがこの近視野光と相互作用するとき、先端開口面内の光学特性の分布の形状が開口サイズよりも小さいため、この試料21表面の微細な構造情報を含んだ近視野光とも相互作用が起き、伝播光となって光プローブ内部に伝播し、検出される。
【００２６】
本実施の形態においては、実施の形態１と同様に先端を加工していない光プローブを用いた近視野光顕微鏡の分解能を測定し、その後、先端を加工して同様に分解能を測定して比較した。その結果、先端を加工する前の光プローブによる顕微鏡では約２００ｎｍの分解能であったのに対して、加工後の光プローブによる顕微鏡では約１００ｎｍの分解能が得られた。
【００２７】
このようにして、開口サイズを小さくすることなく、近視野光顕微鏡の分解能を上げることができた。
（実施の形態３）
図４は近視野光プローブを半導体製造技術を利用して平面型に作成し、それを高密度情報記録再生装置に利用した実施の形態３を説明する図である。より詳しくは、記録媒体の断面構造とともに当該記録媒体にアクセスする際の姿勢を示すものである。スライダー30は、サスペンションアーム（図示省略）により支持される。これらサスペンションアームとスライダー30とによって浮上ヘッド機構が構成される。サスペンションアームは、ボイスコイルモータ（図示省略）を駆動源とし揺動軸を中心に揺動する。スライダー30の走査方位には、テーパ33が設けてある。このテーパ33とスライダー底面38および記録媒体35の表面とにより、くさび膜形状の空気流路34を形成する。スライダー30には、サスペンションアームおよびジンバルバネにより、記録媒体35側への負荷加重が与えられている。スライダー30は、シーク制御およびフォローイング制御により記録媒体35のトラック上に位置決めされている。記録媒体を回転させることにより、スライダーが相対的に記録媒体に対して走査する構造になっている。スライダー30には逆錐状の穴が光の通路32となるように開けられている。光の通路32には可視光が透過するようなガラス材料が満たされている。光の通路32の先端はスライダー30の底面における微小開口39となり、反対側（逆錐状の穴の上面）はスライダー30の上面に接着された発光素子31によって覆われている。微小開口39には実施の形態１で説明したものと同じイオンミリング加工によって微細な凹凸構造が形成されている。記録媒体35上に単位データを収納するデータマーク36が形成されている。
【００２８】
このような構造を持つスライダーは異方性エッチングなどの半導体微細加工技術により作成される。発光素子31によって発生した光は光の通路32を通って微小開口39に導かれる。ここで微小開口39は光の波長よりも小さいため、微小開口39の記録媒体35側には近視野光37を主成分とする光場が形成される。この近視野光37とデータマーク36との相互作用によりデータの記録／読取を行う。時系列的に得られた出力信号は、各時刻でのデータマークの有無情報であるので、それと記録媒体の回転速度から記録媒体上のデータマークの位置情報を得ることができる。
【００２９】
実施の形態１および２と同様に、微小開口面にある微細な凹凸構造により、この面内の光分布は長方形関数ではなく、乱されたものになっているため、空間的高周波数成分を含んでいる。この様子は実施の形態１での図２と同じである。この高周波数成分すなわち短波長に対応する近視野によって、データマーク36が開口サイズよりも小さいものでもそれに対応する波長成分が大きい近視野光との相互作用によりデータマークを識別することができ、高密度な情報記録再生が可能となった。
【００３０】
（実施の形態４）
本実施の形態においては、実施の形態１で実施した近視野光プローブ１として、光ファイバではなく、SiNを加工した開口つきカンチレバーを用いた。カンチレバーは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で一般に使われているもので、一般に知られているウェハの３次元微細加工技術を用いて作成した。その後、鋭利な先端部以外の部分にAlを製膜し、先端部が開口となるようにした。この開口を実施の形態１で実施したイオンミリング加工により、開口面に微細な構造を形成した。これにより、開口面での光分布は高い空間周波数成分すなわち短い波長成分を多く含むことになり、開口サイズを小さくすることなしに、高密度な情報記録再生を実現した。
【００３１】
また、光プローブとして、光ファイバではなくカンチレバー型のプローブを利用することにより、ばね定数の小さい、また共振周波数の大きいプローブが作成できた。小さいばね定数のプローブによって、プローブと記録媒体表面の相互作用が小さい状態での走査が可能となり、プローブ先端および記録媒体表面の損傷が減少した。また、大きな共振周波数のプローブによって、記録媒体表面の凹凸をプローブが追随しやすくなり、より高速な走査が可能となった。
【００３２】
（実施の形態５）
図５は実施の形態５における近視野光プローブの先端構造を示す。光プローブは光ファイバの先端を加熱、延引によって先鋭化、Alコーティングで作成した。先端部はファイバのコア部41がAl膜40に覆われている。コア部の端面にはシランカップリングによってスチレン分子集合体42が化学結合している。シランカップリングはプローブ先端面上のＳｉ原子のダングリングボンドに対して有機分子を結合させることで、図５のような構造を形成するものである。このスチレン分子集合体42層はスチレン分子が特定の秩序構造を持たないで集合したものであり、集合体全体をひとつの構造と考えると、その中の光学特性（屈折率）は複雑な分布を持つことになる。これにより、開口面での光強度は従来の長方形関数（Rectangle function）ではなく、図２に示すように空間的に高い周波数成分を含んでいる。実施の形態２で説明したとおり、近視野光プローブを使った顕微鏡の分解能は近視野の短波長成分すなわち高周波数成分を利用することで高性能のものが得られており、開口面での光分布を空間的に複雑なものにすることによって、高分解能の近視野顕微鏡が得られた。
【００３３】
さらに、シランカップリングを使う利点としては、開口にカップリングする有機分子を化学修飾したり、分子長を変えるなどの方法で簡単に開口面での光分布を変化させることができる。本実施の形態においては開口面にスチレン分子集合体42をカップリングさせたが、開口面よりも数百ナノメートル内部にこのような集合体を形成し、その底部を光ファイバのコア部と同じ材質でコーティングしても同様の効果が得られる。
【００３４】
（実施の形態６）
本実施の形態においては、実施の形態５で作成した近視野光プローブを実施の形態１で実施した高密度情報記録再生装置に利用した。近視野光プローブの構造、作成方法は実施の形態５と同じである。高密度情報記録再生装置の構造および動作方法は実施の形態１と同じである。近視野光プローブの先端の開口面での光強度は従来の長方形関数（Rectangle function）ではなく、図２に示すように空間的に高い周波数成分を含んでいる。実施の形態１で説明したとおり、近視野の高周波数成分を利用することで、開口サイズを小さくすることなしに、情報記録密度を上げることができた。
【００３５】
（実施の形態７）
図６は実施の形態７における近視野光プローブの先端構造を示す。図５との違いは、本実施の形態においては、光ファイバコア41の先端にイオンプランテーションによって、ボロンイオンのクラスタ43を埋め込んだ構造になっている点である。ボロンイオンのクラスタは平均粒径約10nmであり、先端面の光学特性（屈折率）が一様ではなく、面内分布を持たせ、それによって光強度の分布は従来の長方形関数（Rectangle function）ではなく、図２に示すように空間的に高い周波数成分を含んでいる。この光プローブを実施の形態１で実施した情報記録再生装置に利用した。実施の形態１で説明したとおり、近視野の高周波数成分を利用することで、開口サイズを小さくすることなしに、情報記録密度を上げることができた。本実施の形態においてはボロンイオンのクラスタは光プローブの先端面に埋め込まれているが、このクラスタは先端面から数百ナノメートル内部に埋め込まれていても同様の効果が得られる。
【００３６】
（実施の形態８）
本実施の形態においては、実施の形態８で作成した近視野光プローブを実施の形態２で実施した近視野光顕微鏡に利用した。実施の形態２で説明したとおり、近視野光プローブを使った顕微鏡の分解能は近視野の短波長成分すなわち高周波数成分を利用することで高性能のものが得られており、開口面での光分布を空間的に複雑なものにすることによって、高分解能の近視野顕微鏡が得られた。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、微小開口面あるいは前記微小開口面付近に、前記微小開口よりも微小な構造を形成したので、開口サイズを小さくすることなしに、光量を減らすこともなしに、容易に、かつ安価に、また高い再現性と歩留まりをもって製造され、分解能を制御しやすい、高い分解能の近視野顕微鏡あるいは高い密度の情報記録再生装置に利用できるという効果を奏する。
【００３８】
また、請求項２に係る発明によれば、前記微小な構造が前記微小開口面あるいは前記微小開口面付近の光学特性分布によるものであるので、請求項１による効果に加えて、前記開口のサイズに関わらず光学特性分布を変化させることによって前記微小構造を形成することが可能となり、容易で安価に高分解能顕微鏡あるいは高密度記録情報処理装置のための近視野光プローブを実現できるという効果を奏する。
【００３９】
また、請求項３に係る発明によれば、前記光学特性分布が前記開口面あるいは前記開口面付近の凹凸形状によるものであるので、光プローブの先端の形状を加工するだけの変更であるので、製造工程を大きく変更することなく新しい効果が得られるという効果を奏する。
また、請求項４に係る発明によれば、前記光学特性分布が前記開口面あるいは前記開口面付近の材質の分布によるものであるので、前記開口内に注入する材質とその粒子サイズを選択、制御することが容易であり、望む分解能あるいは記録密度を得ることができる、という効果を奏する。
【００４０】
また、請求項５に係る発明によれば、前記微小開口は、平面基板に貫通して形成された逆錐状の穴の底部であるので、よりコンパクトな装置構成が達成される。さらに、平面プローブは、半導体製造技術を用いて作成することができるため、再現性の高い大量生産が可能であり、また比較的低コストで入手できる。また、これを情報処理装置に利用した場合には、従来のハードディスクで用いられているフライングヘッド法のようなヘッド浮上機構がそのまま利用できる、という効果を奏する。
【００４１】
また、請求項６に係る発明によれば、前記微小開口は、先鋭化された光導波路の先端に形成されたものであるので、従来の近視野顕微鏡で使用されている光ファイバ型のプローブを利用でき、蓄積された近視野光顕微鏡の技術を有効に適用できる。また、半導体製造技術を用いてプローブを作成することも可能なので、蓄積された半導体製造技術を有効に適用できる、という効果を奏する。
【００４２】
また、請求項７に係る発明によれば、前記微小開口は、先鋭な突起が形成されたカンチレバーの前記突起部に形成されたものであるので、従来の近視野顕微鏡で使用されているカンチレバー型のプローブを利用でき、蓄積された近視野光顕微鏡の技術を有効に適用できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る光プローブを利用した情報再生装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】近視野光プローブ１を詳細に説明するための図である。
【図３】実施の形態２に係る近視野光プローブを利用した近視野光顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。
【図４】近視野光プローブを半導体製造技術を利用して平面型に作成し、それを高密度情報記録再生装置に利用した実施の形態３を説明する図である。
【図５】実施の形態５における近視野光プローブの先端構造を示す図である。
【図６】実施の形態７における近視野光プローブの先端構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 近視野光プローブ
２ データマーク
３ 情報記録媒体
４ 受光素子
５ 信号処理回路
６ 近視野光
７ 散乱された伝播光
８ コア部
９ 遮光膜
１０ コア部先端面
１１ コア部先端面から陥没した部分
１２ コア部先端面での光強度分布
１３ レーザ光源
１４ 集光レンズ
１５ ミラー
１６、１７ 光電変換素子
１８ プローブ支持体
１９ プローブ
２０ プローブ上面
２１ 試料
２２ プリズム
２３ サーボ機構
２４ 光源
２５ コリメートレンズ
２６ 微動機構
２７ 粗動機構
２８ ロックインアンプ
２９ コンピュータ
３０ スライダー
３１ 発光素子
３２ 光の通路
３３ テーパ
３４ 空気流路
３５ 記録媒体
３６ データマーク
３７ 近視野光
３８ スライダ底面
３９ 微小開口
４０ Al膜
４１ コア
４２ スチレン分子集合体
４３ ボロンクラスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、近視野光を利用して固体表面の微小領域との相互作用を検出することにより、入力光の波長以下の微小領域での構造情報あるいは光学情報を観察し、固体表面を高分解に観察したり、高密度な情報記録および再生に利用したりする近視野光プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近視野光を利用した高分解能プローブは、近視野光顕微鏡や近視野光ヘッドに使われている。プローブの先端から近視野光を発生させて、顕微鏡試料あるいは記録媒体と近視野光の相互作用の結果発生する伝播光を検出することで、光の回折限界を超える空間分解能が得られる。入射伝播光と、試料あるいは記録媒体との相互作用の結果発生した近視野光をプローブによって検出する方法もある。近視野顕微鏡はこの原理によって従来の光学顕微鏡の回折限界を超える分解能を達成している。また、このような近視野光プローブを近視野光ヘッドに利用した場合には、従来の光ディスクを超えるデータ記録密度が可能となる。
【０００３】
近視野顕微鏡における近視野光利用方式の一つとして、プローブの微小開口と試料表面との距離をプローブの微小開口の径程度まで近接させ、プローブを介して且つそのプローブの微小開口に向けて伝播光を導入することにより、その微小開口に近視野光を生成させる方式（イルミネーションモード）がある。この場合、生成された近視野光と試料表面との相互作用により生じた散乱光が、試料表面の微細構造を反映した強度や位相を伴って散乱光検出系により検出され、従来の光学顕微鏡において実現し得なかった高い分解能を有した観察を可能にしている。
【０００４】
また、上述した近視野光を利用した装置として情報記録再生装置が研究されている。
現状における情報再生装置の多くは、情報記録媒体として磁気ディスクまたは光ディスクを対象とした情報再生を行っており、特に、光ディスクの１つであるＣＤが、高密度な情報記録と低コストな大量生産を可能としていることから大容量の情報を記録する媒体として広く利用されている。ＣＤは、その表面に、再生の際に使用されるレーザ光の波長程度のサイズおよびその波長の４分の１程度の深さを有したピットを形成しており、光の干渉現象を利用した読取を可能としている。
【０００５】
このＣＤに代表される光ディスクから、記録された情報を読み取るのに、一般に、光学顕微鏡において用いられるレンズ光学系が利用されている。そこで、ピットの大きさやトラックピッチを縮小して情報記録密度を増加させる場合、光の回折限界の問題により、レーザ光のスポットサイズを２分の１波長以下にすることができず、情報記録単位をレーザ光の波長よりも小さなサイズにすることができないといった壁に突き当たってしまう。
【０００６】
また、光ディスクに限らず、光磁気記録方式および相変化記録方式によって情報を記録した光磁気ディスクにおいても、レーザ光の微小なスポットにより高密度な情報の記録再生を実現しているために、その情報記録密度はレーザ光を集光させて得られるスポットの径に制限される。
そこで、これら回折限界による制限を打破するために、再生に利用するレーザ光の波長以下、たとえばその波長の１／１０程度の径を有する微小開口を設けた光ヘッドを用い、その微小開口において生成される近視野光を利用した情報再生装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近視野光プローブを顕微鏡に応用した場合にはその分解能、情報処理装置に応用した場合にはその情報記録密度、がプローブの開口サイズに依存する。近視野光プローブによって光の回折限界を超える分解能あるいは記録密度が実現する原理は、開口サイズが光の波長よりも小さく、開口の先に発生する光場の中に空間的に高い振動数をもつ成分（わずかな位置の違いに対して大きく光場の方向や強度が違っているような成分）が含まれ、それがサンプルあるいは記録媒体と相互作用した結果、散乱されて伝播光となり検出されるというものである。ここで分解能あるいは記録密度は発生光場中の高周波数成分を大きくすることによって改善されるため、開口サイズを小さくする努力が行われてきた。
【０００８】
しかしながら、開口サイズは数十〜数百ナノメートルであり、これをさらに小さくすることは困難である。なぜなら漏れ光を防ぐための金属膜蒸着は位置制御精度が金属クラスターのサイズである数十ナノメートル程度であり、開口部のみを残してその周辺に遮光に十分なだけの厚み（約100ナノメートル）で膜を蒸着すると、開口サイズを現状よりも小さくすることは難しい。
【０００９】
本発明は上記問題を鑑みて、開口サイズを小さくすることなしに、近視野光の高周波数成分を増加させ、それによって高分解能の顕微鏡あるいは高密度記録の情報処理装置を実現するための近視野光プローブを提供することを目的としている。
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る近視野光プローブは、近視野光を生成する、あるいは近視野光を散乱させて検出するための微小開口を設けたプローブによって対象物との近視野相互作用を起こす近視野光プローブにおいて、前記微小開口あるいは前記微小開口付近に、前記微小開口の大きさよりも微小な構造を形成したことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、開口そのもののサイズを小さくすることなしに、開口面での光場分布の高周波数成分を増加させ、発生する近視野光の空間的高周波数成分を増加させ、結果として観測される光強度のうち、従来よりも微小な構造情報を含んだ成分を増加させることにより、高分解能顕微鏡あるいは高密度記録情報処理装置のための近視野光プローブを実現できる。
【００１２】
また請求項２に係る近視野光プローブは、請求項１の発明において、前記微小な構造を形成することにより、所定の光強度分布からなる光学特性分布を有することを特徴とする。
この発明によれば、前記開口のサイズに関わらず光学特性分布を変化させることによって前記微小構造を形成することが可能となり、容易で安価に高分解能顕微鏡あるいは高密度記録情報処理装置のための近視野光プローブを実現できる。
【００１３】
また請求項３に係る近視野光プローブは、請求項２の発明において、前記微小な構造は、前記微小開口の内部且つ開口端近傍に形成された凹凸形状を有する溝構造からなることを特徴とする。
この発明によれば、光プローブの先端の形状を加工するだけの変更であるので
、製造工程を大きく変更することなく新しい効果が得られる。
【００１４】
また請求項４に係る近視野光プローブは、請求項２の発明において、前記微小な構造は、前記微小開口の内部且つ開口端近傍に形成された材質の分布が所定の分布になるように配置されて形成された材質分布構造からなることを特徴とする。
この発明によれば、前記開口内に注入する材質とその粒子サイズを選択、制御することが容易であり、望む分解能あるいは記録密度を得ることができる。
【００１５】
また請求項５に係る近視野光プローブは、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、前記微小開口は、平面基板に貫通して形成された逆錐状の穴の底部であることを特徴とする。
この発明によれば、プローブが平面であるので、よりコンパクトな装置構成が達成される。さらに、平面プローブは、半導体製造技術を用いて作成することができるため、再現性の高い大量生産が可能であり、また、これを情報処理装置に利用した場合には、従来のハードディスクで用いられているフライングヘッド法のようなヘッド浮上機構がそのまま利用できる。
【００１６】
また請求項６に係る近視野光プローブは、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、前記微小開口は、先鋭化された光導波路の先端に形成されたものであることを特徴とする。
この発明によれば、プローブとして、従来の近視野顕微鏡で使用されている光ファイバ型のプローブを利用できるので、蓄積された近視野顕微鏡の技術を有効に適用できる。また、半導体製造技術を用いてプローブを製造することも可能なので、蓄積された半導体製造技術を有効に適用できる。
【００１７】
また請求項７に係る近視野光プローブは、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、前記微小開口は、先鋭な突起が形成されたカンチレバーの前記突起部に形成されたものであることを特徴とする。
この発明によれば、プローブとして、従来の近視野顕微鏡で使用されているカンチレバー型のプローブを利用できるので、蓄積された近視野顕微鏡の技術を有効に適用できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る近視野光プローブの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光プローブを利用した情報再生装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、実施の形態１に係る光プローブを利用した情報再生装置は、近視野光６を生成する近視野光プローブ１と、高密度にデータマーク２を形成した情報記録媒体３と、データマーク２によって散乱された伝播光７を受光して電気信号を出力する受光素子４と、受光素子４から出力された電気信号を増幅して出力とする信号処理回路５と、を備えている。
【００１９】
図２は、近視野光プローブ１を詳細に説明するための図である。近視野光プローブ１は光ファイバを加熱、延引、切断、Alコーティングによって作成したもので、コア部８と遮光膜９から成り立っている。コア部８の先端面10内には面から内部に陥没した部分11が点在している。このような先端を持つプローブはＲＩＥ（Reactive Ion Etching 反応性イオンエッチング）による化学的エッチングあるいはミリングによるArやClの先端面に対する照射によって作成される。ミリングにおいては光ファイバあるいは光プローブを先端面を上にして垂直に配置し、上方からイオンを照射する。本実施例においては、光ファイバの先端部を10-6Torrの真空中に設置し、Ar+イオンを4.0kV, 1mAの加速および密度で10分間照射した。これによりファイバ先端面に数十ナノメートルサイズの凹凸を形成した。
【００２０】
これにより、先端面10内での光強度分布12は従来の長方形関数（Rectangle Function）ではなく、乱された形をしている。フーリエ光学によれば、開口は格子定数の異なる振幅回折格子の重ねあわせで表すことができる。有限な広がりを持つ開口は、有限関数の解析接続性より、必ず波長より長い格子定数の格子から
、波長より十分短い格子定数の格子にまで展開できる。このうち波長より短い格子定数成分すなわち空間的周波数の高い成分は、近視野光を作る。このとき、開口内の光強度12が長方形関数でなく、空間的に乱された関数の形を持っている本実施例の場合には、そのフーリエ展開は空間的周波数の高い成分が大きくなる。
【００２１】
この近視野光が記録媒体３中のデータマーク２と相互作用した結果発生する伝播光７は、データマーク２が開口サイズよりも小さくてもそれに対応する空間的周波数の高い成分が大きい近視野光との相互作用により、識別される。
本実施の形態においては、開口にミリングによる微小構造の形成を行う前のプローブの分解能を測定し、微小構造の形成後の分解能と比較した。その結果、開口面内に微小構造のないプローブの分解能が２００ｎｍであったのに対して、微小構造を形成したプローブの分解能は１００ｎｍに向上した。
【００２２】
これにより、開口サイズを小さくすることなく、プローブの分解能を上げることが可能であり、このプローブを情報再生装置に利用することにより、高密度な情報再生が可能となったことが示された。
本実施の形態においては開口面内に微小構造を形成したが、同様のイオンミリング法によって開口の縁を従来の円形ではなく、数十ナノメートルサイズの微小な凹凸構造を形成した形にすることによっても同様の効果が得られる。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２に係る近視野光プローブを利用した近視野光顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。図３においてプローブ19の上方にレーザ光源13、集光レンズ14、ミラー15、および上下２分割された光電変換素子16が設置されており、レーザ光源13から放出された光は集光レンズ14によって、プローブ上面20に集光され、そこで反射した光は、ミラー15を介して、光電変換素子16に導入されている。また、光情報測定用の光源24から放出された光は、コリメートレンズ25を介して斜面に全反射処理を施されたプリズム22上の試料21に裏面から照射され、試料21に近接したプローブ19の他方の末端に導かれ、光電変換素子17に導入される。
【００２４】
プリズム22および試料21は、ｘｙｚ方向の移動が可能な粗動機構27および微動機構26の上に設置されている。光電変換素子16で検出された信号は、サーボ機構23に送られる。この信号をもとにサーボ機構23は、試料21へのプローブ19のアプローチや表面観察の際に、プローブ19のたわみが規定値を超えないように粗動機構27および微動機構26を制御するようになっている。サーボ機構23にはコンピュータ29が接続されており、平面方向の微動機構26の動作を制御するとともに、サーボ機構23の制御信号から、表面形状の情報を受け取っている。光電変換素子17の信号は、光源24の光に変調をかけているか、あるいは、プローブ19と試料21の間に振動を与えている場合は、ロックインアンプ28を介してコンピュータ29のアナログ入力インターフェースに接続されており、微動機構26の平面動作に同期した、光情報の検出を行うようになっている。光源24に変調などをかけていない場合は、光電変換素子17の信号はロックインアンプ28を介さず直接、コンピュータ29のアナログ入力インターフェースに接続される。
【００２５】
本実施の形態において使用した光プローブは実施の形態１で使用したものと同じであるので、詳細な構造および作成方法の説明は省略する。
このような光プローブは先端開口面内の光学特性（屈折率）が平坦ではなく、変化した分布を持っている。すなわち、開口のサイズは従来の光プローブと同じだが、光学的には開口内に開口よりも微細な構造が形成されているのと同じ効果を持つ。試料21表面に発生した近視野光はその強度分布の中に、試料21表面の微細な構造情報を含んでいる。光プローブがこの近視野光と相互作用するとき、先端開口面内の光学特性の分布の形状が開口サイズよりも小さいため、この試料21表面の微細な構造情報を含んだ近視野光とも相互作用が起き、伝播光となって光プローブ内部に伝播し、検出される。
【００２６】
本実施の形態においては、実施の形態１と同様に先端を加工していない光プローブを用いた近視野光顕微鏡の分解能を測定し、その後、先端を加工して同様に分解能を測定して比較した。その結果、先端を加工する前の光プローブによる顕微鏡では約２００ｎｍの分解能であったのに対して、加工後の光プローブによる顕微鏡では約１００ｎｍの分解能が得られた。
【００２７】
このようにして、開口サイズを小さくすることなく、近視野光顕微鏡の分解能を上げることができた。
（実施の形態３）
図４は近視野光プローブを半導体製造技術を利用して平面型に作成し、それを高密度情報記録再生装置に利用した実施の形態３を説明する図である。より詳しくは、記録媒体の断面構造とともに当該記録媒体にアクセスする際の姿勢を示すものである。スライダー30は、サスペンションアーム（図示省略）により支持される。これらサスペンションアームとスライダー30とによって浮上ヘッド機構が構成される。サスペンションアームは、ボイスコイルモータ（図示省略）を駆動源とし揺動軸を中心に揺動する。スライダー30の走査方位には、テーパ33が設けてある。このテーパ33とスライダー底面38および記録媒体35の表面とにより、くさび膜形状の空気流路34を形成する。スライダー30には、サスペンションアームおよびジンバルバネにより、記録媒体35側への負荷加重が与えられている。スライダー30は、シーク制御およびフォローイング制御により記録媒体35のトラック上に位置決めされている。記録媒体を回転させることにより、スライダーが相対的に記録媒体に対して走査する構造になっている。スライダー30には逆錐状の穴が光の通路32となるように開けられている。光の通路32には可視光が透過するようなガラス材料が満たされている。光の通路32の先端はスライダー30の底面における微小開口39となり、反対側（逆錐状の穴の上面）はスライダー30の上面に接着された発光素子31によって覆われている。微小開口39には実施の形態１で説明したものと同じイオンミリング加工によって微細な凹凸構造が形成されている。記録媒体35上に単位データを収納するデータマーク36が形成されている。
【００２８】
このような構造を持つスライダーは異方性エッチングなどの半導体微細加工技術により作成される。発光素子31によって発生した光は光の通路32を通って微小開口39に導かれる。ここで微小開口39は光の波長よりも小さいため、微小開口39の記録媒体35側には近視野光37を主成分とする光場が形成される。この近視野光37とデータマーク36との相互作用によりデータの記録／読取を行う。時系列的に得られた出力信号は、各時刻でのデータマークの有無情報であるので、それと記録媒体の回転速度から記録媒体上のデータマークの位置情報を得ることができる。
【００２９】
実施の形態１および２と同様に、微小開口面にある微細な凹凸構造により、この面内の光分布は長方形関数ではなく、乱されたものになっているため、空間的高周波数成分を含んでいる。この様子は実施の形態１での図２と同じである。この高周波数成分すなわち短波長に対応する近視野によって、データマーク36が開口サイズよりも小さいものでもそれに対応する波長成分が大きい近視野光との相互作用によりデータマークを識別することができ、高密度な情報記録再生が可能となった。
【００３０】
（実施の形態４）
本実施の形態においては、実施の形態１で実施した近視野光プローブ１として、光ファイバではなく、SiNを加工した開口つきカンチレバーを用いた。カンチレバーは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で一般に使われているもので、一般に知られているウェハの３次元微細加工技術を用いて作成した。その後、鋭利な先端部以外の部分にAlを製膜し、先端部が開口となるようにした。この開口を実施の形態１で実施したイオンミリング加工により、開口面に微細な構造を形成した。これにより、開口面での光分布は高い空間周波数成分すなわち短い波長成分を多く含むことになり、開口サイズを小さくすることなしに、高密度な情報記録再生を実現した。
【００３１】
また、光プローブとして、光ファイバではなくカンチレバー型のプローブを利用することにより、ばね定数の小さい、また共振周波数の大きいプローブが作成できた。小さいばね定数のプローブによって、プローブと記録媒体表面の相互作用が小さい状態での走査が可能となり、プローブ先端および記録媒体表面の損傷が減少した。また、大きな共振周波数のプローブによって、記録媒体表面の凹凸をプローブが追随しやすくなり、より高速な走査が可能となった。
【００３２】
（実施の形態５）
図５は実施の形態５における近視野光プローブの先端構造を示す。光プローブは光ファイバの先端を加熱、延引によって先鋭化、Alコーティングで作成した。先端部はファイバのコア部41がAl膜40に覆われている。コア部の端面にはシランカップリングによってスチレン分子集合体42が化学結合している。シランカップリングはプローブ先端面上のＳｉ原子のダングリングボンドに対して有機分子を結合させることで、図５のような構造を形成するものである。このスチレン分子集合体42層はスチレン分子が特定の秩序構造を持たないで集合したものであり、集合体全体をひとつの構造と考えると、その中の光学特性（屈折率）は複雑な分布を持つことになる。これにより、開口面での光強度は従来の長方形関数（Rectangle function）ではなく、図２に示すように空間的に高い周波数成分を含んでいる。実施の形態２で説明したとおり、近視野光プローブを使った顕微鏡の分解能は近視野の短波長成分すなわち高周波数成分を利用することで高性能のものが得られており、開口面での光分布を空間的に複雑なものにすることによって、高分解能の近視野顕微鏡が得られた。
【００３３】
さらに、シランカップリングを使う利点としては、開口にカップリングする有機分子を化学修飾したり、分子長を変えるなどの方法で簡単に開口面での光分布を変化させることができる。本実施の形態においては開口面にスチレン分子集合体42をカップリングさせたが、開口面よりも数百ナノメートル内部にこのような集合体を形成し、その底部を光ファイバのコア部と同じ材質でコーティングしても同様の効果が得られる。
【００３４】
（実施の形態６）
本実施の形態においては、実施の形態５で作成した近視野光プローブを実施の形態１で実施した高密度情報記録再生装置に利用した。近視野光プローブの構造、作成方法は実施の形態５と同じである。高密度情報記録再生装置の構造および動作方法は実施の形態１と同じである。近視野光プローブの先端の開口面での光強度は従来の長方形関数（Rectangle function）ではなく、図２に示すように空間的に高い周波数成分を含んでいる。実施の形態１で説明したとおり、近視野の高周波数成分を利用することで、開口サイズを小さくすることなしに、情報記録密度を上げることができた。
【００３５】
（実施の形態７）
図６は実施の形態７における近視野光プローブの先端構造を示す。図５との違いは、本実施の形態においては、光ファイバコア41の先端にイオンプランテーションによって、ボロンイオンのクラスタ43を埋め込んだ構造になっている点である。ボロンイオンのクラスタは平均粒径約10nmであり、先端面の光学特性（屈折率）が一様ではなく、面内分布を持たせ、それによって光強度の分布は従来の長方形関数（Rectangle function）ではなく、図２に示すように空間的に高い周波数成分を含んでいる。この光プローブを実施の形態１で実施した情報記録再生装置に利用した。実施の形態１で説明したとおり、近視野の高周波数成分を利用することで、開口サイズを小さくすることなしに、情報記録密度を上げることができた。本実施の形態においてはボロンイオンのクラスタは光プローブの先端面に埋め込まれているが、このクラスタは先端面から数百ナノメートル内部に埋め込まれていても同様の効果が得られる。
【００３６】
（実施の形態８）
本実施の形態においては、実施の形態８で作成した近視野光プローブを実施の形態２で実施した近視野光顕微鏡に利用した。実施の形態２で説明したとおり、近視野光プローブを使った顕微鏡の分解能は近視野の短波長成分すなわち高周波数成分を利用することで高性能のものが得られており、開口面での光分布を空間的に複雑なものにすることによって、高分解能の近視野顕微鏡が得られた。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、微小開口面あるいは前記微小開口面付近に、前記微小開口よりも微小な構造を形成したので、開口サイズを小さくすることなしに、光量を減らすこともなしに、容易に、かつ安価に、また高い再現性と歩留まりをもって製造され、分解能を制御しやすい、高い分解能の近視野顕微鏡あるいは高い密度の情報記録再生装置に利用できるという効果を奏する。
【００３８】
また、請求項２に係る発明によれば、前記微小な構造が前記微小開口面あるいは前記微小開口面付近の光学特性分布によるものであるので、請求項１による効果に加えて、前記開口のサイズに関わらず光学特性分布を変化させることによって前記微小構造を形成することが可能となり、容易で安価に高分解能顕微鏡あるいは高密度記録情報処理装置のための近視野光プローブを実現できるという効果を奏する。
【００３９】
また、請求項３に係る発明によれば、前記光学特性分布が前記開口面あるいは前記開口面付近の凹凸形状によるものであるので、光プローブの先端の形状を加工するだけの変更であるので、製造工程を大きく変更することなく新しい効果が得られるという効果を奏する。
また、請求項４に係る発明によれば、前記光学特性分布が前記開口面あるいは前記開口面付近の材質の分布によるものであるので、前記開口内に注入する材質とその粒子サイズを選択、制御することが容易であり、望む分解能あるいは記録密度を得ることができる、という効果を奏する。
【００４０】
また、請求項５に係る発明によれば、前記微小開口は、平面基板に貫通して形成された逆錐状の穴の底部であるので、よりコンパクトな装置構成が達成される。さらに、平面プローブは、半導体製造技術を用いて作成することができるため、再現性の高い大量生産が可能であり、また比較的低コストで入手できる。また、これを情報処理装置に利用した場合には、従来のハードディスクで用いられているフライングヘッド法のようなヘッド浮上機構がそのまま利用できる、という効果を奏する。
【００４１】
また、請求項６に係る発明によれば、前記微小開口は、先鋭化された光導波路の先端に形成されたものであるので、従来の近視野顕微鏡で使用されている光ファイバ型のプローブを利用でき、蓄積された近視野光顕微鏡の技術を有効に適用できる。また、半導体製造技術を用いてプローブを作成することも可能なので、蓄積された半導体製造技術を有効に適用できる、という効果を奏する。
【００４２】
また、請求項７に係る発明によれば、前記微小開口は、先鋭な突起が形成されたカンチレバーの前記突起部に形成されたものであるので、従来の近視野顕微鏡で使用されているカンチレバー型のプローブを利用でき、蓄積された近視野光顕微鏡の技術を有効に適用できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る光プローブを利用した情報再生装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】近視野光プローブ１を詳細に説明するための図である。
【図３】実施の形態２に係る近視野光プローブを利用した近視野光顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。
【図４】近視野光プローブを半導体製造技術を利用して平面型に作成し、それを高密度情報記録再生装置に利用した実施の形態３を説明する図である。
【図５】実施の形態５における近視野光プローブの先端構造を示す図である。
【図６】実施の形態７における近視野光プローブの先端構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 近視野光プローブ
２ データマーク
３ 情報記録媒体
４ 受光素子
５ 信号処理回路
６ 近視野光
７ 散乱された伝播光
８ コア部
９ 遮光膜
１０ コア部先端面
１１ コア部先端面から陥没した部分
１２ コア部先端面での光強度分布
１３ レーザ光源
１４ 集光レンズ
１５ ミラー
１６、１７ 光電変換素子
１８ プローブ支持体
１９ プローブ
２０ プローブ上面
２１ 試料
２２ プリズム
２３ サーボ機構
２４ 光源
２５ コリメートレンズ
２６ 微動機構
２７ 粗動機構
２８ ロックインアンプ
２９ コンピュータ
３０ スライダー
３１ 発光素子
３２ 光の通路
３３ テーパ
３４ 空気流路
３５ 記録媒体
３６ データマーク
３７ 近視野光
３８ スライダ底面
３９ 微小開口
４０ Al膜
４１ コア
４２ スチレン分子集合体
４３ ボロンクラスタ
Claims (6)
- 近視野光を生成する、あるいは近視野光を散乱させて検出するための微小開口を設けたプローブによって対象物との近視野相互作用を起こす近視野光プローブにおいて、
前記微小開口内の材質に、前記微小開口の大きさよりも微小な構造が形成されており、
前記微小な構造は、所定の光強度分布からなる光学特性分布を有することを特徴とする近視野光プローブ。 - 前記微小な構造は、凹凸形状を有する溝構造からなることを特徴とする請求項１に記載の近視野光プローブ。
- 前記微小な構造は、前記材質の分布が所定の分布になるように配置されて形成された材質分布構造からなることを特徴とする請求項１に記載の近視野光プローブ。
- 前記微小開口は、平面基板に貫通して形成された逆錐状の穴の底部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の近視野光プローブ。
- 前記微小開口は、先鋭化された光導波路の先端に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の近視野光プローブ。
- 前記微小開口は、先鋭な突起が形成されたカンチレバーの前記突起部に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の近視野光プローブ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30584798A JP4020225B2 (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | 近視野光プローブ |
| US09/426,532 US6479816B1 (en) | 1998-10-27 | 1999-10-26 | Near-field optical probe |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30584798A JP4020225B2 (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | 近視野光プローブ |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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