JP4099943B2 - 光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法に関し、特に、光利用効率が高く、記録媒体の高密度、高速の記録・再生を図ることができ、誤再生の防止が可能な光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光と磁界によって記録を行う光磁気ディスクあるいは磁気ディスクや、光のみによって記録を行う光ディスクの高記録密度化を図るため、記録あるいは再生に使用する近接場光の微小化が検討されている。
【０００３】
この微小化された近接場光を用いた従来のディスク装置として、例えば、特開平１１−２５０４６０号公報に示されるものがある。
【０００４】
図１６は、そのディスク装置を示す。このディスク装置８０は、透明集光用媒体としての透明なレンズ状の保持部材８１と、保持部材８１の入射面８１ａに斜方向からレーザ光８３ａを出射するレーザ光源８３と、保持部材８１の底面８１ｂに設けられた光波長以下の散乱体８２と、光ディスク８５からの反射光８７を対物レンズ８８を介して検出する光検出器８９とを有する。このように構成されたディスク装置８０において、レーザ光源８３からのレーザ光８３ａを保持部材８１の底面８１ｂにおいて全反射するように斜方向から入射面８１ａに入射させ散乱体８２の位置に集光して照射し、それによって散乱体８２にプラズモン共鳴を生じさせ、そこから発生する散乱光（近接場光）８４を光ディスク８５の記録膜８６に入射させる。そして、記録膜８６からの反射光８７を対物レンズ８８により光検出器８９に導いて検出する。保持部材８１のみの場合に比べて数分の一以下の微小サイズの近接場光８４が得られるので、記録密度を上げることができる。
また、励起されたプラズモンから近接場光を効率よく発生する方式として、例えば、文献「Ｔ．Ｍａｔｕｍｏｔｏ，ｅｔａｌ．，Ｔｈｅ ６ｔｈ ｌｎｔ． Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｅｃｈｓ．（２０００）、Ｎｏ．Ｍｏ０１３」に示されたシミュレーション結果がある。
図１７は、その文献に示された方式を示す。この方式は、２個の微小金属体１９１，１９１’を対峙させた構造を有し、両者の先端部１９１ａ，１９１ａ’およびギャップ１９２の幅は、２０ｎｍ程度と入射光１９３ａのスポット１９３ｂ径よりも大幅に小さく形成されている。また、入射光の偏光方向１９４は、ギャップ１９２を横切る方向に整えられている。このような構造により、微小金属体１９１，１９１’で励起されるプラズモンは、偏光方向１９４に振動し、その先端部１９１ａ，１９１ａ’に発生する電荷の極性が逆となるため、両者間でダイポールが形成され、効率よく近接場光を発生することが可能となる。また、近接場光のサイズは、ギャップ１９２と同程度となるため、強力で微細な近接場光を形成することが可能となる。
シミュレーション結果では、ギャップ１９２部のみから光が放出され、このダイポールの形成により、放射される光の強度は入射光の強度の２３００倍に増強されたとある。また、マイクロ波を用いたダイポールアンテナによる実験例（Ｒ．Ｄ．Ｇｒｏｂｅｒ ｅｔａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．１１，（１９９７）ｐ．１３５４）でも、マイクロ波放射はアンテナのギャップ部のみに集中するとある。これは、金属のアンテナの導電率が十分高いため、このアンテナに強いダイポールが形成されるとともに、アンテナが入射マイクロ波に対して強いシールド効果を有するためである。
しかし、可視光の場合（図１７）、アンテナ、すなわち微小金属体１９１，１９１’の厚さは１００ｎｍ程度かそれ以下と薄いため、実際には可視光の波長での導電率を十分高く取ることができない。そのため、アンテナとしての増幅率、すなわちダイポールの強度は入射光に対して十分なシールド効果を及ぼすには至らず、かつ、入射光１９３ａのスポット１９３ｂ径は微小金属体１９１，１９１’に比べて大幅に大きいため、入射光１９３ａの大半は、微小金属体１９１，１９１’とカップルせずに透過される。従って、このような構成により発生した、強力で微細な近接場光を、光記録に使用することを想定した場合、この入射光１９３ａの透過した部分１９３ｃが、記録媒体を照射するため、それによって記録媒体が熱記録され、微細な記録マークを形成することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のディスク装置によると、レーザ光８３ａを斜めから保持部材８１に入射しているので、保持部材８１の入射面８１ａにおけるレーザ光８３ａの照射面積が小さくなるため、光利用効率は悪くなる。そのために、高出力の光源が必要になり、再生光の検出器が大型化する等の問題を招く。
一方、保持部材８１の真上からレーザ光を照射したとすると、保持部材８１の入射面８１ａにおける照射面積が広くなるため、光利用効率が向上するが、被集光面８１ｂの光スポット位置から染み出す伝播光によって誤って他の記録領域を再生するおそれがある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、光利用効率が高く、記録媒体の高密度、高速の記録・再生を図ることができる光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、誤再生の防止が可能な光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、レーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された遮光体と、前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体とを備え、前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光ヘッドを提供する。
上記構成によれば、レーザ光源から出射されるレーザ光は、その中心部が遮光体によって遮光されて透明集光用媒体に入射し、その被集光面に光スポットを形成する。レーザ光源から出射されるレーザ光は、その中心部が遮光されているため、被集光面から伝播光が発生するのを防ぐ。光スポットの形成位置に設けられた微小金属体にレーザ光が照射されると、微小金属体のプラズモンが励起され、入射光の一桁以上の強度の高い近接場光が発生する。この近接場光により記録媒体を照射することにより、記録再生が可能となる。近接場光のサイズは、微小金属体のサイズにほぼ等しくなるため、微小金属体を微小化することにより、近接場光のサイズも微小化でき、高密度の記録が可能となる。
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、中心部の光強度が周辺部よりも弱いレーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体とを備え、前記レーザ光源の前記中心部は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光ヘッドを提供する。
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、レーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された遮光体と、前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体と、前記微小金属体の近傍に設けられ、記録情報に応じた変調磁界を発生する電磁石と、前記記録情報を磁気情報として検出する磁気抵抗センサとを備え、前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光磁気ヘッドを提供する。
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、表面に記録媒体が形成されたディスクと、レーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された遮光体と、前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体と、前記微小金属体からの出射光を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動手段とを備え、前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とするディスク装置を提供する。
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するため、表面に記録媒体が形成されたディスクと、レーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された第１の遮光体と、前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体と、前記微小金属体からの出射光を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動手段と、前記レーザ光源から前記光学系を介して前記記録媒体に照射したレーザ光に基づく反射光を前記透明集光用媒体を介して検出する検出手段と、前記透明集光用媒体の前記被集光面に集光する前記レーザ光のうち前記被集光面で反射した戻り光が前記検出手段に入射しないように前記戻り光を遮光する第２の遮光体とを備え、前記第１の遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とするディスク装置を提供する。
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するため、入射するレーザ光によって光スポットが形成される被集光面を有する透明集光用媒体を準備し、前記透明集光用媒体の前記被集光面の前記光スポットのサイズより小なるサイズを有する領域以外の領域をホトレジストで覆い、前記透明集光用媒体の前記被集光面の前記ホトレジストの存在しない領域を前記レーザ光の波長以下の所定の深さでエッチングによって除去することにより前記被集光面に凹部を形成し、前記凹部に金属材料を堆積させて微小金属体を形成することを特徴とする光ヘッドの製造方法を提供する。
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するため、入射するレーザ光によって光スポットが形成される被集光面を有する透明集光用媒体を準備し、前記透明集光用媒体の前記被集光面の前記光スポットの中心位置に集光イオンビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）法によって金属膜を堆積することにより、前記光スポットのサイズより小なるサイズの微小金属体を形成することを特徴とする光ヘッドの製造方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド１の主要部を示す。この光ヘッド１は、レーザビーム２ａを出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２からのレーザビーム２ａを平行ビーム２ｂに整形するコリメータレンズ３とコリメータレンズ３からの平行ビーム２ｂの中心部を遮光する遮光体１６と、遮光体１６によって中心部が遮光された平行ビーム２ｂを垂直方向に反射するミラー４と、ミラー４で反射した平行ビーム２ｂを収束させる対物レンズ５と、対物レンズ５により収束された光２ｃが入射し、被集光面６ｂに光スポット９を形成する透明集光用媒体６と、透明集光用媒体６の被集光面６ｂの近傍であって光スポット９の形成位置に設けられた微小金属体８とを有する。
【００１６】
半導体レーザ２には、赤色レーザ（６３０ｎｍ）やＡＩＧａｌｎＮ系の青色レーザ（４００ｎｍ）を用いることができる。青色レーザ（４００ｎｍ）を用いることにより、光スポット径を０．１３μｍ以下にすることができ、微小金属体８を照射する光の割合を増すことができる。また、半導体レーザ２には、レーザ用半導体のヘキ開面を光共振器に使用して活性層に平行に発振する、いわゆる端面発光型半導体レーザや、活性層に平行に形成した共振器により活性層の垂直方向に発振する、いわゆる面発光型半導体レーザを用いることができる。端面発光型半導体レーザを用いた場合は、ビーム広がり角が大きいため、コリメータレンズ３との距離を狭めることができ、光ヘッドの小型化が可能となる。面発光型半導体レーザを用いた場合は、出力ビームが円形であるため、コリメータレンズ３でのけられを少なくして集光することができ、光利用効率を上げることができる。
【００１７】
透明集光用媒体６は、本実施の形態では、対物レンズ５からの収束光２ｃを球面状の入射面６ａで屈折させ、その屈折光２ｄを被集光面６ｂの微小金属体８に集光されるように裁底球状（Ｓｕｐｅｒ ＳＩＬ構造）のものを用いる。また、透明集光用媒体６は、重フリントガラス（屈折率＝１．９１）や硫化カドミウムＣｄＳ（屈折率２．５），閃亜鉛鉱ＺｎＳ（屈折率２．３７）等の結晶性材料を用いることができ、また、屈折率は１より大きれば上限はなく、さらに高い屈折率の材料を用いることもできる。本実施の形態では、屈折率１．９１の重フリントガラスを用いるが、結晶性材料を用いた場合は、光スポット径を重フリントガラスより２割以上縮小できる。
【００１８】
光スポット９のスポット径は、球面の中心６ｃからｒ／ｎ（ｒ、ｎはそれぞれ透明集光用媒体６の半径と屈折率）の位置に集光させる場合、次式（１）で表される。
Ｄ1/2＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｉ）＝ｋλ／（ｎ2・ＮＡｏ） ……（１）
ここに、Ｄ1/2：光強度が１／２となるところのスポット径
ｋ：光ビームの強度分布に依存する比例常数（通常０．５程度）
λ：光ビームの波長
ｎ：透明集光用媒体６の屈折率
ＮＡｉ：透明集光用媒体６内部での開口数
ＮＡｏ：透明集光用媒体６への入射光の開口数
【００１９】
光スポット９は、式（１）に示すように、透明集光用媒体６の屈折率ｎに逆比例して微小化され、球面収差の小さな集光が可能となる。しかし、収束光２ｃの取り得る入射角θ、すなわち開口数ＮＡｏと屈折率ｎには相反関係があり、両者を独立に大きくできる訳ではない。屈折率ｎとＮＡｏの最大値との積は約０．８８であり、光線のけられを考慮すると実際には０．８程度以下となる。従って、最小光スポット径Ｄ1/2ｍｉｎは次式（２）のようになる。
Ｄ1/2ｍｉｎ＝ｋλ／（０．８ｎ）≒０．６λ／ｎ（ｋ＝０．５の時）…（２）
【００２０】
従って、透明集光用媒体６として非結晶としては最も大きな屈折率を有する重フリントガラス（屈折率＝１．９１）を用い、半導体レーザ２に赤色レーザ（波長６３０ｎｍ）を使用した場合、最小光スポット径Ｄ1/2ｍｉｎは０．２０μｍとなる。また、青色レーザ（４００ｎｍ）用いた場合は、最小光スポット径Ｄ1/2ｍｉｎは約０．１３μｍとなる。また、それらの光スポット９は、ほぼガウス型の強度の広がり分布を有する。
【００２１】
微小金属体８は、図１（ａ）に示すように、透明集光用媒体６の被集光面６ｂに埋め込まれている。微小金属体８の形状は、本実施の形態では、同図（ｂ）に示すように円形であるが、同図（ｃ）に示すように、光スポット９の径よりも小さな矩形状、あるいは同図（ｄ）に示すように、一辺が光スポット９の径よりも長い矩形状でもよく、他の形状、例えば楕円形でもよい。ホトリソグラフィを用いた加工においては、微小金属体８が円形の場合は、加工し易く有利となり、また、トラック方向に直交する方向を長辺とする長方形状とすることにより、トラック方向に広がる近接場光のサイズを小さくできるので、円形と比較して記録マークのトラック方向の長さが短くなり、高記録密度化が可能になる。微小金属体８がトラック方向に直交する方向に平行な楕円軸を有する楕円形の場合は、記録マークのトラック方向の長さが短くなるとともに、プラズモン共嗚による近接場光の発生が増強されるため、低入力化が可能となる。本実施の形態では、微小金属体８の外径を５０ｎｍとした。被集光面６ｂから染み出す近接場光１０のサイズは、ほぼ微小金属体８のサイズで決まり、５０ｎｍとなる。なお、微小金属体８のサイズは、光ディスクの高記録密度化技術および遮光体形成技術の進展に応じて５０ｎｍより小さくしてもよい。
また、同図（ｅ）に示すように、スリット状のギャップ８ｃを形成するように２つの微小金属体８Ａ，８Ｂを互いに近接して配置してもよい。スリットの長手方向は、記録トラックを横切る方向とする。このギャップ８ｃに収束ビーム２ｄの偏光方向９ａがギャップ８ｃを横切るように、収束ビーム２ｄを照射すると、プラズモン励起によりギャップ８ｃの両側の対向縁部８ｂ，８ｂ’に誘起される電荷の極性が逆となるため、この間にダイポールが形成され、これらの微小金属体８Ａ，８Ｂがアンテナとして作用し、強力な近接場光が発生される。また、収束ビーム２ｄをギャップ８ｃの長手方向に移動させることにより、近接場光の発生位置を移動させることができ、ドラッキングに好適である。
さらに、同図(ｆ）に示すように、微小金属体８Ａ，８Ｂの先端を台形に形成して向かい合わせた配置にしてもよい。これにより、発生する近接場光のサイズを微細化することができ、より微小な記録マークの形成が可能となる。
【００２２】
また、微小金属体８は、例えば、チタン（Ｔｉ）からなり、レーザ光の波長より小なる厚さ（例えば１０ｎｍ）を有する。なお、微小金属体８は、Ｔｉの他、透明集光用媒体６との被着性のよい金属材料であれば、特に限定しない。特に、金属Ａｇのように誘電率が小さい金属を使用することにより、プラズモン共鳴の条件により近づけることができる。プラズモン共鳴の条件は、一次のモード励起の場合、次式（２）のように示される（近接場ナノワォトニクスハンドブック：オプトロニクス社、１９９７、Ｐ．１７７）。
Ｒｅ［Ｅｍ（ａ）］＝−２・Ｅｄ（ａ） ……（３）
ここに、Ｅｍ（ａ）は微小金属体８の誘電率、
Ｅｄ（ａ）は微小金属体８を取り巻く媒体の誘電率である。
この式から分かるように、外側の媒体が空気の場合、微小金属体８の誘電率は−２のとき、共鳴条件を満たす。この条件において近接場光の強度は数桁増大しまた、この条件の周辺においても一桁以上の増強効果が得られる。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｄ）は、微小金属体８の形成工程を示す。まず、裁底球状の透明集光用媒体６の底面である被集光面６ｂに電子ビーム露光用のフォトレジスト膜を塗布し、同図（ａ）に示すように、フォトレジスト膜７０の微小金属体８に対応する部分を取り除くように電子ビームにより露光し、現像した後、同図（ｂ）に示すように、被集光面６ｂをドライエッチングにより約１００Å異方性にエッチングし、微小金属体８の被着面６ｆを形成する。エッチングガスとしてはＣＦ4系のガスを使用する。次に、同図（ｃ）に示すように、全面に微小金属体８用のＴｉ膜７１をスパッタリングにより約５０ｎｍ被着した後、フォトレジスト膜７０を溶解することにより、同図（ｄ）に示すように、微小金属体８以外の部分のＴｉ膜７１をリフトオフする。このようにして微小金属体８が形成される。なお、Ｔ１膜は、ガラスとの優れた被着性を有する他の膜でもよい。また、透明集光用媒体６の披集光面６ｂに埋め込むように微小金属体８を形成することにより、被集光面６ｂとの凹凸が小さくなるため、記録媒体１２１上を浮上走行させるのに好適である。
【００２４】
なお、図２（ｅ）に示すように、微小金属体８を披集光面６ｂの表面に形成してもよい。これにより集光イオンビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）法のみにより金属膜を堆積して微小金属体８の形成が可能となり、リフトオフ工程を不要にでき、形成プロセスを大幅に簡素化できる。また、被集光面６ｂと記録媒体１２１との距離が長くなるため、被集光面６ｂからの近接場光と記録媒体１２１との距離が増し、この部分で記録再生がなされるのを防止でき、記録マークの微細化と信号のＳＮ比の向上が可能となる。しかし、この構造では、微小金属体８が記録媒体１２１に接触してクラッシュを起こし易い。これを避けるため、図２（ｅ）に示すように、金属体あるいはガラスからなるガードリング８ａを設けるとよい。
【００２５】
図３は、光学系の基本構成を示す。なお、同図では、ミラー４を省略して光軸を直線で表している。遮光体１６の形状は、本実施の形態では、同図（ｂ）に示すように、円形である。遮光体１６のサイズは、臨界角θｃよりも大きな角度θｉで入射するように設定する。これにより、遮光体１６の緑を通る光線２ｄが被集光面６ｃにおいて全反射されため、微小金属体８の周囲の披集光面６ｂから記録媒体１２１へ透過する伝播光はなくなる。また、微小金属体８への照射光は全反射光となり、微小金属体８への入射角が大きくなるため、プラズモン共鳴が生じ易くなり、近接場光はさらに増強される（近接場ナノフォトニクス：オプトロニクス社、１９９７、P，１７７）。また、レーザ光の中心部を遮光することにより、超解像効果を持たせることができ、光スポット９の直径を２割程度狭めることが可能となる。なお、遮光体１６の形状は、同図（ｃ）に示すように、一辺が平行ビーム２ｂより長い矩形状でもよい。この場合、図１（ｄ）に示す矩形状の微小金属体８に適しており、両者の長手方向を平行に揃えることによりとプラズモンの励起効率を上げることができる。
【００２６】
次に、上記第１の実施の形態に係る光ヘッド１の動作を説明する。半導体レーザ２からレーザビーム２ａを出射すると、そのレーザビーム２ａはコリメータレンズ３によって平行ビーム２ｂに整形され、その中心部は遮光体１６で遮光され、さらにミラー４で反射された後、対物レンズ５によって収束され、透明集光用媒体６の入射面６ａに入射する。入射面６ａに入射した収束光２ｃは、入射面６ａで屈折し、その屈折光２ｄは被集光面６ｂに集光し、被集光面６ｂに光スポット９が形成される。この光スポット９の被集光面６ｂの外表面には近接場光が染み出しており、それが微小金属体８により散乱される。また、微小金属体８自体をレーザ光によって照射することにより、微小金属体８中のプラズモンが励起され、そこから近接場光１０が染み出す。これらの近接場光１０は、ディスク１２の記録媒体１２１中に伝播光となって入射し、この光によって記録媒体１２１への記録および再生が可能となる。
【００２７】
上記第１の実施の形態に係る光ヘッド１によれば、近接場光１０のサイズは、微小金属体８のサイズと程度となるため、記録媒体１２１と相互作用する近接場光スポットを微小化できる。
また、プラズモン励起を用いることにより、近接場光１０の強度を単に披集光面６ｂの光スポットから染み出させた場合に比べて一桁以上強くできるため、高い光利用効率が得られる。従って、数ミリワットの比較的低出力の半導体レーザ２が光源として使用できる。
また、記録媒体１２１からの信号再生用反射光は、微小金属体８の周辺部から入射するため、効率良く透明集光用媒体６内に入射することができ、再生光を効率良く検出することが可能となり、再生信号のＳ／Ｎを上げることができる。この結果、従来、光デイスクメモリに常用されているＳｉ光検出器が使用でき、ホトマルを使用しなくて済むので、光ヘッド１が小型・軽量化できるとともに、高速度の読み出しが可能となる。
また、半導体レーザ２から出射されるレーザ光２ｂは、その中央部が遮光体１６によって遮光され、透明集光用媒体６に入射しないため、被集光面６ｂから伝播光が発生するのを防げ、その伝播光による誤再生を防止できる。
なお、被集光面６ｂの微小金属体８局辺部に使用するレーザ光の波長に合わせた反射防止膜（図示せず）を形成してもよい。これにより、さらに信号再生用反射光の透明集光用媒体６への入射効率を上げることができる。
また、対物レンズ５の代わりに透過型ホログラムや分布屈折率型集光媒体（図示せず）を使用してもよい。この場合には、ホログラムや分布屈折率型集光媒体と透明集光用媒体とは一体化でき、光ヘッド１の高さを下げることができる。
【００２８】
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッドに用いる半導体レーザを示す。この半導体レーザは、第Ｉの実施の形態の遮光体１６の代わりに、半導体レーザの光出力面の光スポット位置にその中心部を遮るように遮光体１６を設けたものであり、（ａ），（ｂ）は端面発光型半導体レーザを示し、（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、面発光型半導体レーザを示す。
【００２９】
端面発光型半導体レーザ９０は、同図（ａ），（ｂ）に示すように、電流狭窄層９４により発振領域９３ａを限定する埋め込みリッジ型構造のレーザを示すが、他の型のレーザ構造も使用可能である。この端面発光型半導体レーザ９０は、同図（ａ）に示すように、半導体基板９１、ｎ型クラッド層９２ａ、活性層９３、ｐ型クラッド層９２ｂ、電流狭窄層９４、キャップ層９５、ｎ電極９６ａおよびｐ電極９６ｂを有し、同図（ｂ）に示すように、後端に設けられた高反射の誘電体多層膜９７ａと、出力面に設けられた低反射の誘電体多層膜９７ｂと、誘電体多層膜９７ｂ上の活性層９３ａの中心部延長上に形成された遮光体１６とを有する。このように構成された端面発光型半導体レーザ９０は、次にように製造される。まず、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板９１に、ｎ型クラッド層９２ａ、活性層９３、ｐ型クラッド層９２ｂ、電流狭窄層９４、キャップ層９５をエピタキシー成長により積層した後、ｎ電極９６ａとｐ電極９６ｂを形成する。その後、同図（ｂ）に示すように、ヘキ開により適当な長さに切り出した後、共振器形成のために、後端には高反射の誘電体多層膜９７ａを、出力面には低反射の誘電体多層膜９７ｂを形成した後、誘電体多層膜９７ｂ上の活性層９３ａの中心部延長上に遮光体１６を形成する。
【００３０】
遮光体１６の形状としては、円形でも可能であるが、矩形状の方が縦方向の位置精度が緩和でき、好適である。また、矩形の長手方向を微小金属体８の長手方向と平行になるように端面発光型半導体レーザ９０を設けることにより、効率良く微小金属体８を照射することができる。但し、端面発光型半導体レーザ９０は、通常、活性層９３の垂直方向に偏光しており、このままでは、収束光２ｃの偏光画はｓ偏波となるため、光路２ｂ中に１／２波長板を挿入し、偏波面を９０度回転し、ｐ偏波とすることにより、プラズモンの励起の効率を上げることができる。この遮光体１６により、発振領域９３ａの中心部での発振が抑えられ、発振モード９８は中心強度が低いモードとなり、出力方向は９８ａ，９８ｂに示すように広がる。なお、発振モードは、遮光体１６の戻り率に応じてＴＥＭ００モードあるはＴＥＭ００モードとなる。この半導体レーザ９０のレーザ出力光を第１の実施の形態に示すようにコリメートし、対物レンズ５により集光して透明集光用媒体６に入射することにより、被集光面６ｂにおいて全反射する収束光が得られる。また、同時に超解像の集光効果を有しており、第１の実施の形態と同様に、ＴＥＭ００モードを集光した場合よりも２割方小さな光スポットが得られる。これによって微小金属体８周囲の被集光面６ｂから記録媒体１２１へ透過する伝播光はなくなり、記録マークの微細化と、再生信号の高ＳＮ化が可能となる。また、微小金属体８への照射光は全反射光となり、また、入射角が増大するため、プラズモン共鳴が生じやすくなり、近接場光はさらに増強される（近接場ナノフォトニクス：オプトロニクス社、１９９７、P．１７７）。
【００３１】
図４（ｃ）〜（ｅ）は、面発光型半導体レーザ９０ａを示す。面発光型半導体レーザ９０ａは、同図（ｃ）に示すように、Ａｓｏｘの拡散を用いた電流と発振領域の狭窄層９４により発振領域９３ｂを限定する埋め込みリッジ型構造のレーザを示すが、他の構成のものも使用可能である。この面発光型半導体レーザ９０ａは、半導体基板９１、ｎ型半導体高反射多層膜９７ｃ、ｎ型スペーサ層９２ｃ、活性層９３、ｐ型スペーサ層９２ｄ、狭窄層９４ａ、ｐ型高反射多層膜９７ｄ、ｎ電極９６ａおよびｐ電極９６ｂを有する。このように構成された面発光型半導体レーザ９０ａは、次のように製造される。すなわち、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板９１に、共振器用のｎ型半導体高反射多層膜９７ｃ、ｎ型スペーサ層９２ｃ、活性層９３、ｐ型スペーサ層９２ｄ、電流と発振領域の狭窄層９４ａ、ｐ型高反射多層膜９７ｃを順次エピタキシー成長により積層した後、ｎ電極９６ａとｐ電極９６ｂを形成する。ｐ型電極９６ｂの形成時に、同図（ｄ），（ｅ）に示すように、発振領域９３ａの中心部延長上にｐ型電極９６ｂ形成用の金属により遮光体１６を同時に形成する。
【００３２】
面発光型半導体レーザ９０ａは、出力光に対して軸対称であるため、同図（ｄ）に示すように、面発光型半導体レーザ９０ａの光出力面における開口９６ｃを２分するように矩形状の遮光体１６を設けてもよい。また、同図（ｅ）に示すように、開口９６ｃの中心に円形の遮光体１６を設けてもよい。この場合は、軸対称のＴＥＭ０１モードとなる。また、このようにして上記の端面発光型半導体レーザ９０の場合と同様の効果が得られる。また、このようにレーザ上に遮光体１６を設けることにより、光路２ｂ中に遮光体を設置する必要がなくなり、部品点数を減らせるとともに、位置合せの精度が緩和される。
【００３３】
図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッドの要部を示す。この第３の実施の形態は、第１および第２の実施の形態のように、遮光体を用いずに、少なくとも中心部の強度が周辺部よりも弱いレーザ光を出射する半導体レーザを用いたものである。同図（ａ）は、ｘ＝０，ｙ＝１のＴＥＭ０１モードを示し、同図（ｂ）は、ｒ＝１，θ＝０のＴＥＭ０１モードを示し、同図（ｃ）は、ｘ＝１，ｙ＝０のＴＥＭ１０モードを示し、同図（ｄ）は、ｘ＝１，ｙ＝１のＴＥＭ１１モードを示す。いずれの場合も、少なくとも中央部２００が低い光強度を有し、斜線で施した周辺部の領域２１０に記録、再生に必要な光強度を有するレーザ光を出射する。
【００３４】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す。この光ヘッド１は、透明集光用媒体６を半球状（Solid Immersion lens:S I L型）にしたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。透明集光用媒体６の入射面６ａに入射した収束光２ｃは、球面の中心に集光する。この場合、収束光２ｃは入射面６ａにおいて屈折しないため、透明集光用媒体６中での開口数ＮＡは、対物レンズ５の出射時のＮＡと変わらず、屈折によってＮＡを増大することはできない。従って、この場合の光スポット径は次式（4）のようになる。
Ｄ1/2 ＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｏ） ……（4）
ここに、ＮＡｏ：ＳＩＬ型の透明集光用媒体６への入射光の開口数
【００３５】
上記第４の実施の形態に係る光ヘッド１によれば、第１の実施の形態と同様に近接場光１０の直径は微小金属体８のサイズで決まり、光スポット９の直径に依存しないので、収差や位置ずれ等の影響は少ないため、ＮＡｏは０．８と従来のＳＩＬを用いた光ヘッドに比べて比較的大きくでき、第１の実施の形態のＳｕｐｅｒ ＳＩＬ構造と同等の集光が可能となる。
【００３６】
図７は、本発明の第５の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す。この光ヘッド１は、同図（ａ）に示すように、レーザビーム２ａを出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２からのレーザビーム２ａを平行ビーム２ｂに整形するコリメータレンズ３と、コリメータレンズ３からの平行ビーム２ｂの中心部を遮光する遮光体１６と、遮光体１６によって中央部が遮光された平行ビーム２ｂを集光し、被集光面６ｂに光スポット９を形成する透明集光用媒体６と、透明集光用媒体６の反射面６ｅの表面に被着形成された反射膜１１と、透明集光用媒体６の披集光面６ｂに埋め込まれた微小金属体８とを有する。
【００３７】
透明集光用媒体６は、例えば、重フリントガラス（屈折率＝１．９１）からなり平行ビーム２ｂが入射する入射面６ａと、入射面６ａに入射した平行ビーム２ｂを反射させる反射面６ｅと、光スポット９が形成される被集光面６ｂとを有する反射面６ｅは、回転放物面の一部を用いている。回転放物面の断面（６ｅ）の主軸をｘ軸に、垂直軸をｙ軸に採り、焦点位置を（ｐ，０）とすると、断面（６ｅ）は、次の式（５）で表される。
Ｙ2＝４ｐｘ ……（５）
【００３８】
また、回転放物面を用いて透明集光用媒体６の内部で集光する場合、原理的に無収差の集光が可能であり（光学：久保田広、岩波書店、Ｐ．２８３）、単一の集光性の反射体で光スポット９を集光することが可能になる。また、この方式では、透明集光用媒体６の屈折率と反射面６ｅによる集光の開口数ＮＡに限定がなく、屈折率が高い場合でも、ＮＡは１に近い値を採り得る。従って、この場合の光スポット径は次式（６）のように与えられる。
Ｄ1/2 ＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｒ） ……（6）
ここに、ＮＡｒ：反射面６ｅの反射光の開口数
【００３９】
回転放物面の焦点位置のｐを０．１２５ｍｍとし、回転放物面の上端を（ｘ，ｙ）＝（２ｍｍ，１ｍｍ）とすると、この上端からの収束角は６０度以上が得られ、この反射面６ｃのＮＡは０．９８となり、従来のＤＶＤにおけるＮＡ＝０．６の１．６倍以上に大きくなる。
【００４０】
遮光体１６は、本実施の形態では、コリメータレンズ３の光出力面に形成している。半導体レーザ２からの平行ビーム２ｂは、透明集光用媒体６の集光特性を考慮して楕円状を有しており、本実施の形態の遮光体１６の形状もその楕円状の平行ビーム２ｂの形状に対応させて楕円状を有する。
【００４１】
上記第５の実施の形態に係る光ヘッド１によれば、ＮＡｒは、実際には設計余裕を見るため、０．９程度が限界であるが、赤色レーザ（波長６３０ｎｍ）と青色レーザ（４００ｎｍ）を用いた場合、それぞれ光スポット径として０．１９μｍ、０．１２μｍまで絞ることができ、微小金属体８から扉み出す近接場光１０の光量すなわち光利用効率は第１の実施の形態に比べて約２０％程度増加させることができる。
また、反射型の集光のため、色収差が生じない。
また、本実施の形態の光学系は、いわゆる無限系、すなわちコリメータレンズ３と透明集光用媒体６の入射面６ａとの間のレーザビーム２ｂは平行となっているため、温度変動に対する焦点位置ずれが小さい。
また、レーザ光２ｂの光路中に設けた遮光体１６により、第１の実施の形態と同様に、誤再生を防止できる。
透明集光用媒体６の反射面６ｅは、回転放物面を用いているため、平行光ビーム２ｂと透明集光用媒体６の相対位置がずれても、光スポット９の位置が変勤しないため、それぞれの位置合わせ精度が大幅に緩和でき、製作上非常に有利である。
【００４２】
図８は、本発明の第６実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す。この光ヘッド１は、平面状の反射面６ｅを有する透明集光用媒体６を用い、反射面６ｅの表面に反射膜１１として反射型ホログラムを用いたものであり、他は第５の実施の形態と同様に構成されている。反射型ホログラムとしては、凹凸型のバイナリホログラムでも有機感光材料等からなるボリュームホログラムでもよい。また、これらのホログラムの外側にアルミニウム等の高反射金属層からなる反射膜を被着してもよい。透明集光用媒体６の反射面６ｅを平面状とすることにより、第５の実施の形態と比較して生産性を上げることができる。
【００４３】
図９は、本発明の第７の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す。この光ヘッド１は、同図（ａ）に示すように、透明集光用媒体６にＳＩＭ（Solid Immersion Mirror）型と称せられているものを用いたものであり、レーザビーム２ａを出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２からのレーザビーム２ａを平行ビーム２ｂに整形するコリメータレンズ３と、コリメータレンズ３からの平行ビーム２ｂの中央部を遮光する遮光体１６と、遮光体１６によって中央部が遮光された平行ビーム２ｂを垂直方向に反射するミラー４と、ミラー４からの平行ビーム２ｂが入射する凹球面状の入射面６ａ、入射面６ａに対向する位置に設けられた被集光面６ｂ、および入射面６ａの周囲に形成された非球面状の反射面６ｅを有する透明集光用媒体６と、透明集光用媒体６の反射面６ｅの表面に被着形成された反射膜１１と、透明集光用媒体６の被集光面６ｂの光スポット９に対応する位置に設けられた微小金属体８と、透明集光用媒体６の被集光面６ｂに光スポット９より大なる内径を有する反射膜７とを有する。
【００４４】
次に、第７の実施の形態に係る光ヘッド１の動作を説明する。半導体レーザ２からレーザビーム２ａを出射すると、そのレーザビーム２ａはコリメータレンズ３によって整形され、その中央部が遮光体１６によって遮光され、ミラー４で反射された後、透明集光用媒体６の入射面６ａに入射する。入射面６ａに入射した平行ビーム２ｂは、入射面６ａで拡散され、その拡散光２ｄは、反射膜７で反射し、その反射光２ｅは、反射膜１１で反射して被集光面６ｂに集光し、被集光面６ｂに光スポット９が形成され、微小金属体８から近接場光１０が染み出す。微小金属体８から染み出した近接場光１０は、ディスク１２の記録媒体１２１中に入射し、この光によって記録媒体１２１への記録および読み出しが可能になる。
【００４５】
上記第７の実施の形態に係る光ヘッド１によれば、第１の実施の形態と同様にトラック方向Ｘの記録密度を増大させることができるとともに、第１の実施の形態で用いた対物レンズが不要であるので、構成の簡素化が図れる。また、透明集光用媒体６が膨張あるいは収縮しても集光点が変化しないので、温度変化にも対応できる。
【００４６】
また、光スポットの径は、上記したように０．２μｍ程度以下であり、効率よく０．１μｍ以下の微小金属体８に光を入射するためには、光スポット９と微小金属体８の位置合わせは、少なくとも０．１μｍ以下の誤差で合わせる必要がある。第１の実施の形態で示したようなＳＩＬを用いた集光では、対物レンズ５を用いて集光を行い、その収束光をＳＩＬに入射するため、入射光、対物レンズ５およびＳＩＬの相対位置によって光スポット９の位置が変動するので、上記三者の位置を高精度に合わせなければならない。一方、第５および第６の実施の形態で示した光ヘッド１においては、集光のための対物レンズを用いず、かつ、平行ビーム２ｂを本実施例の透明集光用媒体６に直接入射させることにより、平行ビーム２ｂと透明集光用媒体６の相対位置がずれても、光スポット９の位置が変動しないようにできる。そのため、それぞれの位置合わせ精度が大幅に緩和でき、製作上非常に有利である。
【００４７】
図１０は、本発明の第８の実施の形態に係る光磁気ヘッドを示す。本実施の形態は、光アシスト磁気記録に適した光磁気ヘッドであり、本実施の形態においては、再生には、主にスピンバルブ膜１８ａと電極１８ｂから構成されるＧＭＲ（Giant Magneto‐resistive）センサ１８を、記録には、レーザ光１０の他に電磁石１７とを使用している点が第５の実施の形態と異なり、他は第５の実施の形態と同様に構成されている。このような構成により、微小金属体８から染み出す近接場光１０を磁気記録媒体１２１の記録部に照射して記録部を加熱することにより保磁力を低下させ、電磁石１７により印加される変調磁界とにより、磁性記録媒体１２１に記録する。磁気記録媒体１２１としては、通常のＣｏ−Ｃｒ―Ｔａ等の面内記録膜や垂直記録膜、ＴｂＤｙＦｅＣｏ／ＴｅＦｅＣｏ等の光磁気記録膜等が使用できる。
【００４８】
遮光体１６は、本実施の形態では、透明集光用媒体６の入射面６ａに形成している。半導体レーザ２からの平行ビーム２ｂは、同図（ｄ）に示すように、透明集光用媒体６の集光特性を考慮して楕円状を有しており、本実施の形態の遮光体１６の形状もその楕円状の平行ビーム２ｂの形状に対応させて楕円状を有する。なお、平行ビーム２ｂの少なくとも中央部を遮光する形状ならば、同図（ｅ）に示すように縦方向に長い矩形状でもよく、同図（ｆ）に示すように、横方向に長い矩形状でもよい。
【００４９】
この第８の実施の形態によれば、近接場光１０により磁性記録媒体１２１を加熱することにより保磁力を下げて記録するため、常温において保磁力の高い磁性媒体でも記録でき、記録の熱安定性を増すことができる。この結果、記録磁区の縮小が図れ、高密度化が可能となる。なお、第３〜第８の実施の形態の光ヘッドにおいて、第２の実施の形態で用いた遮光体付き半導体レーザを用いてもよい。
【００５０】
図１１は、本発明の第９の実施の形態に係るディスク装置を示す。このディスク装置１００は、円盤状のプラスチック板１２０の一方の面にＧｅＳｂＴｅの相変化材料からなる記録媒体１２１が形成され、図示しないモータによって回転軸３０を介して回転する光ディスク１２と、光ディスク１２の記録媒体１２１に対し光記録／光再生を行う光ヘッド１と、光ヘッド１をトラッキング方向３１に移動させるり二アモータ３２と、リニアモータ３２側から光ヘッド１を支持するサスペンション３３と、光ヘッド１を駆動する光ヘッド駆動系３４と、光ヘッド１から得られた信号を処理するとともに、光ヘッド駆動系３４を制御する信号処理系３５とを有する。リニアモータ３２は、トラッキング方向３１に沿って設けられた一対の固定部３２ａと、一対の固定部３２ａ上を移動する可動コイル３２ｂとを備える。この可動コイル３２ｂから上記サスペンション３３によって光ヘッド１を支持している。
【００５１】
図１２は、光ディスク１２の詳細を示す。この光ディスク１２は、光ヘッド１によって形成される近接場光１０の微小化に対応して高記録密度化を図ったものである。プラスチック板１２０は、例えば、ポリカーボネート基板等が用いられ、この光ディスク１２は、一方の面に、Ａｌ反射膜層（１００ｎｍ厚）１２１ハＳｉＯ２層（１００ｎｍ厚）１２１ｂ、ＧｅＳｂＴｅ記録層（１５ｎｍ厚）１２１ｃ、ＳＩＮ層（５０ｎｍ厚）１２１ｄを積層して記録媒体１２１を形成したものである。本実施の形態では、マーク長は０．０５μｍ、記録密度は１３０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２であり、１２ｃｍディスクでは２１０ＧＢの記録容量に相当し、従来のＤＶＤの４５倍に高記録密度化できる。
【００５２】
図１３は、本発明の第９の実施の形態に係る光ヘッド１を示す。光ヘッド１は、光ディスク１２上を浮上する浮上スライダ３６を有し、この浮上スライダ３６上に、例えば、ＡＩＧａｌｎＰからなり、波長６３０ｎｍのレーザビーム２ａを出射する端面発光型の半導体レーザ２と、半導体レーザ２から出射されたレーザビーム２ａを平行ビーム２ｂに整形するコリメータレンズ３と、浮上スライダ３６上に取り付けられた溶融石英板からなる座板３７Ａと、半導体レーザ２およびコリメータレンズ３を座板３７Ａ上に固定する溶融石英板からなるホルダ３７Ｂと半導体レーザ２からの平行ビーム２ｂの中央部を遮光する遮光体１６と、半導体レーザ２からの中央部が遮光された平行ビーム２ｂと光ディスク１２からの反射光とを分離する偏光ビームスプリッタ１３と、半導体レーザ２からの平行ビーム２ｂの直線偏光を円偏光にする１／４波長板３８と、平行ビーム２ｂを垂直方向に反射するミラー４と、ミラー４で反射した平行ビーム２ｂを収束させる対物レンズ５および上部透明集光用媒体６’と、座板３７Ａに取り付けられ、光ディスク１２からの反射光をビームスプリッタ１３を介して入力する光検出器１５と、を各々配置している。また、全体はヘッドケース３９内に収納され、ヘッドケース３９は、サスペンション３３の先端に固定されている。
【００５３】
上部透明集光用媒体６’は、例えば、屈折率ｎ＝１．９１を有する重フリントガラスからなり、直径１ｍｍ、高さ約１．３ｍｍを有し、図１〜図３に示す透明集光用媒体６と同様に、Ｓｕｐｅｒ ＳＩＬ構造であるが、浮上スライダ３６を上部透明集光用媒体６’とほぼ等しい屈折率を有する透明媒体から構成し、浮上スライダ３６の被集光面３６ａに光スポット９が形成される。すなわち、上部透明集光用媒体６’と浮上スライダ３６とで一体の透明集光媒体を構成する。浮上スライダ３６の被集光面３６ａには、第１の実施の形態と同様に、微小金属体８が設けられている。
【００５４】
浮上スライダ３６は、図１３（ｂ）に示すように、被集光面３６ａに形成される光スポット９の周辺部以外の部分に負圧を生じるように溝３６ｂを形成している。スライダ凸部３６ｃにおける正圧とこの溝３６ｂによる負圧とサスペンション３３のばね力との作用によって浮上スライダ３６と光ディスク１２との間隔が浮上量として一定に保たれる。
【００５５】
光ヘッド駆動系３４は、記録時に、半導体レーザ２の出力光を記録信号により変調することにより、記録媒体１２１に結晶／アモルファス間の相変化を生じさせ、その間の反射率の違いとして記録し、再生時には、半導体レーザ２の出力光を変調せずに、連続して照射し、記録媒体１２１での反射率の違いを反射光の変動として光検出器１５により検出するようになっている。
【００５６】
信号処理系３５は、光検出器１５が検出した光ディスク１２からの反射光に基づいてトラッキング制御用の誤差信号およびデータ信号を生成し、誤差信号をハイパスフィルタとローパスフィルタによって高周波域の誤差信号と低周波域の誤差信号を形成し、これらの誤差信号に基づいて光ヘッド駆動系３４に対しトラッキング制御を行うものである。ここでは、トラッキング用の誤差信号をサンプルサーボ方式（光ディスク技術、ラジオ技術社、Ｐ．９５）によって生成するようになっており、このサンプルサーボ方式は、千鳥マーク（Ｗｏｂｂｌｃｄ Ｔｒａｃｋ）を間欠的にトラック上に設け、それからの反射強度の変動から誤差信号を生成する方式である。サンプルサーボ方式の場合、記録信号とトラッキング誤差信号とは時分割的に分離されているので、両者の分離は再生回路におけるゲート回路によって行う。また、サンプルサーポ方式を用いる場合には、受光面が１つの光検出器を用いることになるので、自己結合効果を有する半導体レーザを光検出器として併用する、いわゆるＳＣＯＯＰ方式と組み合わせるのに好適である従って、半導体レーザ２の出力側端面に反射防止膜を施し、半導体レーザ２の後端面と、被集光面３６ｂあるいは記録媒体１２１とにより半導体レーザ２の共振器を構成することにより、ＳＣＯＯＰ型の光検出を行ってもよい。
【００５７】
また、本実施の形態では、再生光が光検出器１５に入射する手前に浮上スライダ３６の被集光面３６ａにおいて全反射して光検出器１５に到達するレーザ光を遮光するように、所定の開口１６ｂを有し、光路の周辺部のみを遮光する遮光体１６ａを挿入している。上記の全反射光は、再生信号成分を有せず、ノイズの原因となり、また、むしろディスク１２からの再生信号光よりも強いため、上記の全反射光が光検出器１５に入射すると、ＤＣレベルを上げることになるため、光検出器１５のＤＣ増幅率を上げることができず、ＳＮを高く取れない。上記の全反射光は、光路の周辺部を通過し、また、ディスク１２の反射光は、透明集光用媒体６内において原理的に臨界角よりも大きな角度を有することはないため、上記の遮光体１６ａにより両者を分離でき、光検出器１５には、ディスク１２からの信号再生光のみが入射するため、ＳＮの高い信号再生が可能となる。
【００５８】
次に、上記第９の実施の形態に係るディスク装置１００の動作を説明する。光ディスク１２は、図示しないモータによって所定の回転速度で回転し、浮上スライダ３６は、光ディスク１２の回転によって発生する正・負圧とサスペンション３３のばね力との作用によって光ディスク１２上を浮上走行する。光ヘッド駆動系３５による駆動によって半導体レーザ２からレーザビーム２ａが出射されると半導体レーザ２からのレーザビーム２ａは、コリメータレンズ３により平行ビーム２ｂに整形された後、遮光体１６によって中央部が遮光され、偏光ビームスプリッタ１３および１／４波長板３８を通り、上部透明集光用媒体６’の入射面６’ａに入射する。平行ビーム２ｂは、１／４波長板３８を通過する際に、１／４波長板３８によって直線偏光から円偏光に変わる。円偏光の平行ビーム２ｂは、対物レンズ５に収束され、上部透明集光用媒体６’の入射面６’ａで屈折して集光され、浮上スライダ３６の被集光面３６に集光する。浮上スライダ３６の披集光面３６ａに微小の光スポット９が形成される。この光スポット９下の微小金属体８から光スポット９の光の一部が近接場光１０として浮上スライダ３６の下面３６ｃの外側に漏れ出し、この近接場光１０が光ディスク１２の記録媒体１２１に伝播して記録および再生が行われる。すなわち、近接場光１０の照射によって記録媒体１２１が融点以上に加熱され、アモルファスから結晶へと相変化を引き起こすことによって記録が行われる。一方、記録時より弱い強度の近接場光１０を光ディスク１２の記録媒体１２１に照射すると、記録媒体１２１のアモルファルと結晶とで異なる反射率で反射し、その反射した反射光は、入射光の経路を逆にたどり、上部透明集光用媒体６’の入射面６’ａで屈折してミラー４で反射され、１／４波長板３８で入射光２ａと偏光画を９０度異にする直線偏光光に成形された後、偏光ビームスプリッタ１３で９０度方向に反射され、光検出器１５に入射し、再生が行われる。信号処理系３５は、光検出器１５に入射した光ディスク１２からの反射光に基づいてトラッキング制御用の誤差信号およびデータ信号を生成し、誤差信号に基づいて光ヘッド駆動系３４に対しトラッキング制御を行う。
【００５９】
上記第９の実施の形態に係るディスク装置１００によれば、上部透明集光用媒体６’の入射面６'aでの最大屈折角が６０度となり、ＮＡは０．８６が得られる。この結果、スポット径Ｄ1/2約０．２μｍの微小の光スポット１０が得られ、サイズ５０ｎｍの微小金属体８から漏れ出す近接場光１０が光ディスク１２の記録媒体１２１に入射でき、超高密度（１８０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ2）の超高密度の光記録／光再生が可能になる。
また、半導体レーザ２から出射されるレーザ光２ｂは、その中央部が遮光体１６によって遮光され、透明集光用媒体６に入射しないため、被集光面３６ａから伝播光が発生するのを防げ、その伝播光による誤再生を防止できる。
また、サンプルサーボ方式の採用により、記録信号とトラッキング誤差信号とは時分割的に分離されているので、光検出器１５としては、分割型のものは必要なく、例えば、１ｍｍ角のＰＩＮフォトダイオードを用いることができる。光検出器１５として分割型である必要がないため、検出系を大幅に簡素・軽量化できる。
また、光ヘッド１のサイズは、長さ約８ｍｍ、幅約４ｍｍ、高さ約６ｍｍであり、自動焦点制御を行わずに記録再生ができるため、自動焦点制御機構が不要となり、光ヘッド１の重量を大幅に減らすことができ、小型化が図れる。光ヘッド１の重量は約０．６ｇ、リニアモータ３２の可動コイル３２ｂの重量等を合わせて可動部全体で約２ｇであり、トラッキングの周波数帯域は５０ｋＨｚ、利得６０以上が得られた。
また、偏心を２５μｍに抑えたことにより、６０００ｒｐｍの回転下において必要精度５ｎｍを満たすトラッキングができる。この場合の平均転送レートは６０Ｍｂｐｓであり、ＵＧＡレベルのビデオ信号の記録再生が可能となった。
【００６０】
なお、光記録媒体としては、凹凸ピットを有する再生専用ディスクや光磁気記録材料や相変化材料を用いた記録・再生用媒体、色素等の光吸収により凹凸ピツトを形成して記録を行う追記型媒体等の各種の記録媒体を用いることができる。
また、１／４波長板３８を使用せず、偏光ビームスプリッタ１３の代わりに非偏光性のビームスプリッタを使用することにより、光ディスクに直線偏光のレーザ光を照射してもよい。
また、本実施の形態のディスク装置では、光ヘッドとして第１の実施の形態の光ヘッドを使用したが、これに限るものではなく、第２乃至第８の形態の光ヘッドを使用することができる。また、記録媒体として、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ等の面内記録膜や垂直記録膜、ＴｂＤｙＦｅＣｏ／ＴｅＦｅＣｏ等の光磁気記録膜等の磁性記録媒体を使用することにより、第８の実施の形態の光磁気ヘッドを使用し、光アシスト磁気記録を行うディスク装置を構成することができる。
また、トラッキング制御用の誤差信号の生成には、上記実施の形態では、サンプルサーボ方式を用いたが、周囲的に記録トラックを蛇行させて、それによる反射光の変調を蛇行局波数に同期させて検出し、誤差信号を生成するウォブルドトラック方式を用いてもよい。
また、再生専用ディスクのトラッキングには、ＣＤで行われているように３スポット方式を用いることも可能である。すなわち、コリメータレンズ３と偏光ビームスプリッタ１３の間に回折格子を挿入し、かつ、その±一次光それぞれのディスクからの反射光を検出する光検出素子を主ビーム検出用素子の両側に配置しその出力の差分を取ることにより、誤差信号の生成が可能となる。
また、本実施の形態の光ヘッド１をそのまま追記型光ディスク（色素の光吸収により凹凸ビツトを形成したディスク）への記録および再生に用いることができる。
また、浮上スライダ３６の下面３６ｃの光スポット９が形成される位置の周辺に薄膜コイルを装着し、磁界変調を行うことにより、光磁気媒体を用いての光磁気記録も可能となる。但し、再生の場合には、光の偏波面の回転を偏光解析によって検出して信号を生成するため、１／４波長板３８を取り外し、偏光ビームスプリッタ１３を非偏光のスプリッタに変え、光検出素子の手前に検光子を配置する必要がある。
また、レーザ源として本実施の形態では、端面発光型半導体レーザを用いたが、面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いることも可能である。面発光型半導体レーザの場合、基本モード（ＴＥＭ００）の最大出力は、３ｍＷ程度と端面発光型半導体レーザの１／１０以下であるが、本実施の形態では従来のディスク装置で使用されている光スポット径の数分の１に絞られているため、光密度が１桁以上高くできることから、面発光型半導体レーザでも記録が可能となる。また、面発光型半導体レーザの場合、温度による波長変動が小さく、色収差補正を不要にできる。
図１４は、第１０の実施の形態に係るディスク装置の光ヘッドの主要部を示す。このディスク装置における光ヘッド１は、浮上スライダ３６に透明集光用媒体６を収容する収容孔３６ｄを形成し、透明集光用媒体６をトラッキング方向４０に走査させる一対の圧電素子４１，４１をホルダ４２によって浮上スライダ３６に設けたものであり、他は第９の実施の形態に係るディスク装置１００と同様に構成されている。この透明集光用媒体６は、被集光面６ｃを有し、光ディスクとの距離調整のため、披集光面６ｂを下面３６ｃから突出あるいはへこましてもよいが、被集光面６ｂは、浮上スライダ３６の下面３６ｃとほぼ同一平面をなすように配置される。
【００６１】
一対の圧電素子４１，４１は、それぞれ同図（ｃ）に示すように、電極端子４１０，４１０に接続された複数の電極膜４１１と、電極膜４１１間に形成された多層ＰＺＴ薄膜（厚さ約２０μｍ）４１２とがらなる。この圧電素子４１は、上記ホルダ４２に被着形成されており、これらの一対の圧電素予４ １，４１により集光用透明媒体６を支えるとともに、光線に対して垂直方向、すなわちトラッキング方向４０に走査する。このように一対の圧電素子４１，４１を用いてプツシュプル型のトラッキング動作をさせることにより、圧電素子が有するヒステリシス効果の影響を避け、時開遅れなしにトラッキングすることが可能となる。なお、変形方向が光軸方向となる圧電素子を用いて集光用透明媒体６を光軸方向に移動させてもよい。
【００６２】
上記第１０の実施の形態に係るディスク装置によれば、透明集光用媒体６の重量は、５ｍｇ以下と軽くできるため、透明集光用媒体６を支持する系の共振周波数を３００ｋＨｚ以上にでき、電極端子４１０，４１０間への印加電圧５Ｖで０５μｍ以上の変位が得られる。
【００６３】
また、この圧電素子４１とリニアモータ３２による２段制御により、８０ｄＢの利得で３００ｋＨｚの帯域が得られ、高速回転時（３６００ｒｐｍ）下において５ｎｍの精度でトラッキングを行うことができる。これにより、本実施の形態では転送レートを第１の実施の形態のディスク装置１００の６倍、すなわち、３６０Ｍｂｐｓに上げることができる。
【００６４】
また、後述するマルチビームの光ヘッドを使用した場合には、さらに８倍となり、３Ｇｂｐｓ近くの転送レートが得られる。また、１２ｃｍのディスクにおいて１０ｍｓ以下の平均シーク速度を達成できる。これにより、３６００ｒｐｍ回転時のアクセス時間は２０ｍｓ以下となる。
【００６５】
図１５は、本発明の第１１の実施の形態に係るディスク装置を示す。第１０の実施の形態では、シーク動作にリニアモータ３２を使用したが、この第１１の実施の形態では、ハードディスク装置に使用する回転型リニアモータ４３を使用したものである。光ヘッド１は回動軸３３ａに回動可能に支持されたサスペンション３３によって回転型リニアモータ４３に接続されている。このような構成とすることにより、回転型リニアモータ４３は光ディスク１２の外側に配置できるため、光ヘッド１をさらに薄型にでき、ディスク装置１００全体を小型化できる。また、これにより、光ディスク１２を高速（３６００ｒｐｍ）に回転することができ、平均３６０Ｍｂｐｓ以上のデータ転送レートが可能になる。
【００６６】
なお、本実施の形態のディスク装置においても、第１〜第８の実施の形態の光ヘッドが使用できることは言うまでもない。また、本実施の形態においても、１／４波長板３８を使用せず、偏光ビームスプリツタ１３の代わりに非偏光のビームスプリッタを使用して、直線偏光光を金属媒体７に照射してもよい。
また、上記実施の形態では、遮光体１６を平行ビーム２ｂの光路中や半導体レーザの光出力面に設けたが、ミラー４、対物レンズ５や透明集光用媒体６の入射面６ａに設けてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザ光を透明集光用媒体の被集光面上に集光させて微小な光スポットを形成し、その光スポット位置の近傍に微小金属体を配置して、微小かつ高強度の近接場光を得るようにしたので、光利用効率が高く、記録媒体の高密度、高速の記録・再生が可能となる。また、光利用効率の向上により小型・軽量の光源および光検出器を用いることが可能となるので、光ヘッドの小型化が図れ、データ転送レートの向上が図れる。
また、レーザ光の中央部は、遮光体によって遮光され、透明集光用媒体に入射しないため、透明集光用媒体の披集光面から伝播光が発生するのを防げ、その伝播光による誤再生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図、（ｂ）〜（ｆ）は微小金属体の形状を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は第１の実施の形態に係る微小金属体の形成方法を示す図、（ｅ）は微小金属体の形成方法の他の例を示す図である。
【図３】（ａ）は第１の実施の形態の光学系を示す図、（ｂ），（ｃ）は遮光体の形状を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッドの半導体レーザを示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッドの半導体レーザによる光パターンを示す図である。
【図６】本発明の第４実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の第５実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図、（ｂ）はその底面図、（ｃ）はその側面図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図である。
【図９】（ａ）は本発明の第７の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図、（ｂ）はその底面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第８の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図、（ｂ），（ｃ）はその主要底面図、（ｄ）〜（ｆ）は遮光体の他の形状を示す図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第９の実施の形態に係るディスク装置を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Λ断面図である。
【図１２】第９の実施の形態に係る光ディスクの詳細を示す図である。
【図１３】（ａ）は第９の実施の形態に係る光ヘッドを示す図、（ｂ）はその底面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１０の実施の形態に係るディスク装置の光ヘッドの主要部を示す図である。
【図１５】本発明の第１１の実施の形態に係るディスク装置を示す図である。
【図１６】従来のディスク装置を示す図である。
【図１７】励起されたプラズモンから近接場光を効率よく発生する方式の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ヘッド
２ 半導体レーザ
２ａ，２ｂ，２ｂ'，２ｃ，２ｃ'，２ ｄ，２ｅ レーザビーム
３ コリメータレンズ
４ ミラー
５ 対物レンズ
６ 透明集光用媒体
６' 上部透明集光用媒体
６ａ，６'ａ 入射面
６ｂ 被集光面
６ｃ 中心
６ｄ 底面
６ｅ 反射面
６ｆ 披着面
７ 反射膜
８ 微小金属体
８ａ ガードリング
８Ａ，８Ｂ 微小金属体
８ｂ，８ｂ’ 対向縁部
８ｃ ギャップ
９ 光スポット
９ａ 偏光方向
１０ 近接場光
１１ 反射膜
１２ 光ディスク
１３ ビームスプリッタ
１４ 集光レンズ
１５ 光検出器
１６，１６ａ 遮光体
１６ｂ 開口
３０ 回転軸
３１ トラッキング方向
３２ リニアモータ
３２ａ 固定部
３２ｂ 可動コイル
３３ サスペンション
３３ａ 回動軸
３４ 光ヘッド駆動系
３５ 信号処理系
３６ 浮上スライダ
３６ａ 披集光面
３６ｂ 溝
３６ｃ 下面
３６ｄ 収容孔
３７ 溶融石英板
３８ １／４波長板
３９ ヘッドケース
４０ トラッキング方向
４１ 圧電素子
４２ ホルダ
４３ 回転型リニアモータ
７０ フォトレジスト膜
７１ Ｔｉ膜
９０ 端面発光型半導体レーザ電流狭窄層
９０ａ 面発光型半導体レーザ
９１ 半導体基板
９２ａ ｎ型クラッド層
９２ｂ ｐ型クラツド層
９２ｃ ｎ型スペーサ層
９２ｄ Ｄ型スペーサ層
９３，９３ａ 活性層
９３ｂ 発振領域
９４ 電流狭窄層
９４ａ 狭窄層
９５ キャップ層
９６ａ ｎ電極
９６ｂ Ｄ電極
９７ａ 誘電体多層膜
９７ｂ 誘電体多層膜
９７ｃ ｎ型半導体高反射多層膜
９７ｄ ｐ型高反射多層膜
９８ 発振モード
９８ａ， ９８ｂ 出力方向
１００ ディスク装置
１２０ プラスチック板
１２１ 記録媒体
１２１ａ Ａ１反射膜層
１２１ｂ ＳｉＯ2層
１２１ｃ ＧｅＳｂＴｅ記録層
１２１ｄ ＳｉＮ層
１９１，１９１’ 微小金属体
１９１ａ，１９１ａ’ 微小金属体の先端部
１９２ ギャップ
１９３ａ 入射光
１９３ｂ スポット
１９３ｃ 入射光の透過した部分
１９４ 偏光方向
２００ 中央部
２１０ 領域
４１０ 電極端子
４１１ 電極膜
４１２ 多層ＰＺＴ薄膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法に関し、特に、光利用効率が高く、記録媒体の高密度、高速の記録・再生を図ることができ、誤再生の防止が可能な光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光と磁界によって記録を行う光磁気ディスクあるいは磁気ディスクや、光のみによって記録を行う光ディスクの高記録密度化を図るため、記録あるいは再生に使用する近接場光の微小化が検討されている。
【０００３】
この微小化された近接場光を用いた従来のディスク装置として、例えば、特開平１１−２５０４６０号公報に示されるものがある。
【０００４】
図１６は、そのディスク装置を示す。このディスク装置８０は、透明集光用媒体としての透明なレンズ状の保持部材８１と、保持部材８１の入射面８１ａに斜方向からレーザ光８３ａを出射するレーザ光源８３と、保持部材８１の底面８１ｂに設けられた光波長以下の散乱体８２と、光ディスク８５からの反射光８７を対物レンズ８８を介して検出する光検出器８９とを有する。このように構成されたディスク装置８０において、レーザ光源８３からのレーザ光８３ａを保持部材８１の底面８１ｂにおいて全反射するように斜方向から入射面８１ａに入射させ散乱体８２の位置に集光して照射し、それによって散乱体８２にプラズモン共鳴を生じさせ、そこから発生する散乱光（近接場光）８４を光ディスク８５の記録膜８６に入射させる。そして、記録膜８６からの反射光８７を対物レンズ８８により光検出器８９に導いて検出する。保持部材８１のみの場合に比べて数分の一以下の微小サイズの近接場光８４が得られるので、記録密度を上げることができる。
また、励起されたプラズモンから近接場光を効率よく発生する方式として、例えば、文献「Ｔ．Ｍａｔｕｍｏｔｏ，ｅｔａｌ．，Ｔｈｅ ６ｔｈ ｌｎｔ． Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｅｃｈｓ．（２０００）、Ｎｏ．Ｍｏ０１３」に示されたシミュレーション結果がある。
図１７は、その文献に示された方式を示す。この方式は、２個の微小金属体１９１，１９１’を対峙させた構造を有し、両者の先端部１９１ａ，１９１ａ’およびギャップ１９２の幅は、２０ｎｍ程度と入射光１９３ａのスポット１９３ｂ径よりも大幅に小さく形成されている。また、入射光の偏光方向１９４は、ギャップ１９２を横切る方向に整えられている。このような構造により、微小金属体１９１，１９１’で励起されるプラズモンは、偏光方向１９４に振動し、その先端部１９１ａ，１９１ａ’に発生する電荷の極性が逆となるため、両者間でダイポールが形成され、効率よく近接場光を発生することが可能となる。また、近接場光のサイズは、ギャップ１９２と同程度となるため、強力で微細な近接場光を形成することが可能となる。
シミュレーション結果では、ギャップ１９２部のみから光が放出され、このダイポールの形成により、放射される光の強度は入射光の強度の２３００倍に増強されたとある。また、マイクロ波を用いたダイポールアンテナによる実験例（Ｒ．Ｄ．Ｇｒｏｂｅｒ ｅｔａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．１１，（１９９７）ｐ．１３５４）でも、マイクロ波放射はアンテナのギャップ部のみに集中するとある。これは、金属のアンテナの導電率が十分高いため、このアンテナに強いダイポールが形成されるとともに、アンテナが入射マイクロ波に対して強いシールド効果を有するためである。
しかし、可視光の場合（図１７）、アンテナ、すなわち微小金属体１９１，１９１’の厚さは１００ｎｍ程度かそれ以下と薄いため、実際には可視光の波長での導電率を十分高く取ることができない。そのため、アンテナとしての増幅率、すなわちダイポールの強度は入射光に対して十分なシールド効果を及ぼすには至らず、かつ、入射光１９３ａのスポット１９３ｂ径は微小金属体１９１，１９１’に比べて大幅に大きいため、入射光１９３ａの大半は、微小金属体１９１，１９１’とカップルせずに透過される。従って、このような構成により発生した、強力で微細な近接場光を、光記録に使用することを想定した場合、この入射光１９３ａの透過した部分１９３ｃが、記録媒体を照射するため、それによって記録媒体が熱記録され、微細な記録マークを形成することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のディスク装置によると、レーザ光８３ａを斜めから保持部材８１に入射しているので、保持部材８１の入射面８１ａにおけるレーザ光８３ａの照射面積が小さくなるため、光利用効率は悪くなる。そのために、高出力の光源が必要になり、再生光の検出器が大型化する等の問題を招く。
一方、保持部材８１の真上からレーザ光を照射したとすると、保持部材８１の入射面８１ａにおける照射面積が広くなるため、光利用効率が向上するが、被集光面８１ｂの光スポット位置から染み出す伝播光によって誤って他の記録領域を再生するおそれがある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、光利用効率が高く、記録媒体の高密度、高速の記録・再生を図ることができる光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、誤再生の防止が可能な光ヘッド、光磁気ヘッド、ディスク装置、および光ヘッドの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、レーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された遮光体と、前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体とを備え、前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光ヘッドを提供する。
上記構成によれば、レーザ光源から出射されるレーザ光は、その中心部が遮光体によって遮光されて透明集光用媒体に入射し、その被集光面に光スポットを形成する。レーザ光源から出射されるレーザ光は、その中心部が遮光されているため、被集光面から伝播光が発生するのを防ぐ。光スポットの形成位置に設けられた微小金属体にレーザ光が照射されると、微小金属体のプラズモンが励起され、入射光の一桁以上の強度の高い近接場光が発生する。この近接場光により記録媒体を照射することにより、記録再生が可能となる。近接場光のサイズは、微小金属体のサイズにほぼ等しくなるため、微小金属体を微小化することにより、近接場光のサイズも微小化でき、高密度の記録が可能となる。
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、中心部の光強度が周辺部よりも弱いレーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体とを備え、前記レーザ光源の前記中心部は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光ヘッドを提供する。
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、レーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された遮光体と、前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体と、前記微小金属体の近傍に設けられ、記録情報に応じた変調磁界を発生する電磁石と、前記記録情報を磁気情報として検出する磁気抵抗センサとを備え、前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光磁気ヘッドを提供する。
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、表面に記録媒体が形成されたディスクと、レーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された遮光体と、前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体と、前記微小金属体からの出射光を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動手段とを備え、前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とするディスク装置を提供する。
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するため、表面に記録媒体が形成されたディスクと、レーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された第１の遮光体と、前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体と、前記微小金属体からの出射光を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動手段と、前記レーザ光源から前記光学系を介して前記記録媒体に照射したレーザ光に基づく反射光を前記透明集光用媒体を介して検出する検出手段と、前記透明集光用媒体の前記被集光面に集光する前記レーザ光のうち前記被集光面で反射した戻り光が前記検出手段に入射しないように前記戻り光を遮光する第２の遮光体とを備え、前記第１の遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とするディスク装置を提供する。
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するため、入射するレーザ光によって光スポットが形成される被集光面を有する透明集光用媒体を準備し、前記透明集光用媒体の前記被集光面の前記光スポットのサイズより小なるサイズを有する領域以外の領域をホトレジストで覆い、前記透明集光用媒体の前記被集光面の前記ホトレジストの存在しない領域を前記レーザ光の波長以下の所定の深さでエッチングによって除去することにより前記被集光面に凹部を形成し、前記凹部に金属材料を堆積させて微小金属体を形成することを特徴とする光ヘッドの製造方法を提供する。
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するため、入射するレーザ光によって光スポットが形成される被集光面を有する透明集光用媒体を準備し、前記透明集光用媒体の前記被集光面の前記光スポットの中心位置に集光イオンビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）法によって金属膜を堆積することにより、前記光スポットのサイズより小なるサイズの微小金属体を形成することを特徴とする光ヘッドの製造方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド１の主要部を示す。この光ヘッド１は、レーザビーム２ａを出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２からのレーザビーム２ａを平行ビーム２ｂに整形するコリメータレンズ３とコリメータレンズ３からの平行ビーム２ｂの中心部を遮光する遮光体１６と、遮光体１６によって中心部が遮光された平行ビーム２ｂを垂直方向に反射するミラー４と、ミラー４で反射した平行ビーム２ｂを収束させる対物レンズ５と、対物レンズ５により収束された光２ｃが入射し、被集光面６ｂに光スポット９を形成する透明集光用媒体６と、透明集光用媒体６の被集光面６ｂの近傍であって光スポット９の形成位置に設けられた微小金属体８とを有する。
【００１６】
半導体レーザ２には、赤色レーザ（６３０ｎｍ）やＡＩＧａｌｎＮ系の青色レーザ（４００ｎｍ）を用いることができる。青色レーザ（４００ｎｍ）を用いることにより、光スポット径を０．１３μｍ以下にすることができ、微小金属体８を照射する光の割合を増すことができる。また、半導体レーザ２には、レーザ用半導体のヘキ開面を光共振器に使用して活性層に平行に発振する、いわゆる端面発光型半導体レーザや、活性層に平行に形成した共振器により活性層の垂直方向に発振する、いわゆる面発光型半導体レーザを用いることができる。端面発光型半導体レーザを用いた場合は、ビーム広がり角が大きいため、コリメータレンズ３との距離を狭めることができ、光ヘッドの小型化が可能となる。面発光型半導体レーザを用いた場合は、出力ビームが円形であるため、コリメータレンズ３でのけられを少なくして集光することができ、光利用効率を上げることができる。
【００１７】
透明集光用媒体６は、本実施の形態では、対物レンズ５からの収束光２ｃを球面状の入射面６ａで屈折させ、その屈折光２ｄを被集光面６ｂの微小金属体８に集光されるように裁底球状（Ｓｕｐｅｒ ＳＩＬ構造）のものを用いる。また、透明集光用媒体６は、重フリントガラス（屈折率＝１．９１）や硫化カドミウムＣｄＳ（屈折率２．５），閃亜鉛鉱ＺｎＳ（屈折率２．３７）等の結晶性材料を用いることができ、また、屈折率は１より大きれば上限はなく、さらに高い屈折率の材料を用いることもできる。本実施の形態では、屈折率１．９１の重フリントガラスを用いるが、結晶性材料を用いた場合は、光スポット径を重フリントガラスより２割以上縮小できる。
【００１８】
光スポット９のスポット径は、球面の中心６ｃからｒ／ｎ（ｒ、ｎはそれぞれ透明集光用媒体６の半径と屈折率）の位置に集光させる場合、次式（１）で表される。
Ｄ1/2＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｉ）＝ｋλ／（ｎ2・ＮＡｏ） ……（１）
ここに、Ｄ1/2：光強度が１／２となるところのスポット径
ｋ：光ビームの強度分布に依存する比例常数（通常０．５程度）
λ：光ビームの波長
ｎ：透明集光用媒体６の屈折率
ＮＡｉ：透明集光用媒体６内部での開口数
ＮＡｏ：透明集光用媒体６への入射光の開口数
【００１９】
光スポット９は、式（１）に示すように、透明集光用媒体６の屈折率ｎに逆比例して微小化され、球面収差の小さな集光が可能となる。しかし、収束光２ｃの取り得る入射角θ、すなわち開口数ＮＡｏと屈折率ｎには相反関係があり、両者を独立に大きくできる訳ではない。屈折率ｎとＮＡｏの最大値との積は約０．８８であり、光線のけられを考慮すると実際には０．８程度以下となる。従って、最小光スポット径Ｄ1/2ｍｉｎは次式（２）のようになる。
Ｄ1/2ｍｉｎ＝ｋλ／（０．８ｎ）≒０．６λ／ｎ（ｋ＝０．５の時）…（２）
【００２０】
従って、透明集光用媒体６として非結晶としては最も大きな屈折率を有する重フリントガラス（屈折率＝１．９１）を用い、半導体レーザ２に赤色レーザ（波長６３０ｎｍ）を使用した場合、最小光スポット径Ｄ1/2ｍｉｎは０．２０μｍとなる。また、青色レーザ（４００ｎｍ）用いた場合は、最小光スポット径Ｄ1/2ｍｉｎは約０．１３μｍとなる。また、それらの光スポット９は、ほぼガウス型の強度の広がり分布を有する。
【００２１】
微小金属体８は、図１（ａ）に示すように、透明集光用媒体６の被集光面６ｂに埋め込まれている。微小金属体８の形状は、本実施の形態では、同図（ｂ）に示すように円形であるが、同図（ｃ）に示すように、光スポット９の径よりも小さな矩形状、あるいは同図（ｄ）に示すように、一辺が光スポット９の径よりも長い矩形状でもよく、他の形状、例えば楕円形でもよい。ホトリソグラフィを用いた加工においては、微小金属体８が円形の場合は、加工し易く有利となり、また、トラック方向に直交する方向を長辺とする長方形状とすることにより、トラック方向に広がる近接場光のサイズを小さくできるので、円形と比較して記録マークのトラック方向の長さが短くなり、高記録密度化が可能になる。微小金属体８がトラック方向に直交する方向に平行な楕円軸を有する楕円形の場合は、記録マークのトラック方向の長さが短くなるとともに、プラズモン共嗚による近接場光の発生が増強されるため、低入力化が可能となる。本実施の形態では、微小金属体８の外径を５０ｎｍとした。被集光面６ｂから染み出す近接場光１０のサイズは、ほぼ微小金属体８のサイズで決まり、５０ｎｍとなる。なお、微小金属体８のサイズは、光ディスクの高記録密度化技術および遮光体形成技術の進展に応じて５０ｎｍより小さくしてもよい。
また、同図（ｅ）に示すように、スリット状のギャップ８ｃを形成するように２つの微小金属体８Ａ，８Ｂを互いに近接して配置してもよい。スリットの長手方向は、記録トラックを横切る方向とする。このギャップ８ｃに収束ビーム２ｄの偏光方向９ａがギャップ８ｃを横切るように、収束ビーム２ｄを照射すると、プラズモン励起によりギャップ８ｃの両側の対向縁部８ｂ，８ｂ’に誘起される電荷の極性が逆となるため、この間にダイポールが形成され、これらの微小金属体８Ａ，８Ｂがアンテナとして作用し、強力な近接場光が発生される。また、収束ビーム２ｄをギャップ８ｃの長手方向に移動させることにより、近接場光の発生位置を移動させることができ、ドラッキングに好適である。
さらに、同図(ｆ）に示すように、微小金属体８Ａ，８Ｂの先端を台形に形成して向かい合わせた配置にしてもよい。これにより、発生する近接場光のサイズを微細化することができ、より微小な記録マークの形成が可能となる。
【００２２】
また、微小金属体８は、例えば、チタン（Ｔｉ）からなり、レーザ光の波長より小なる厚さ（例えば１０ｎｍ）を有する。なお、微小金属体８は、Ｔｉの他、透明集光用媒体６との被着性のよい金属材料であれば、特に限定しない。特に、金属Ａｇのように誘電率が小さい金属を使用することにより、プラズモン共鳴の条件により近づけることができる。プラズモン共鳴の条件は、一次のモード励起の場合、次式（２）のように示される（近接場ナノワォトニクスハンドブック：オプトロニクス社、１９９７、Ｐ．１７７）。
Ｒｅ［Ｅｍ（ａ）］＝−２・Ｅｄ（ａ） ……（３）
ここに、Ｅｍ（ａ）は微小金属体８の誘電率、
Ｅｄ（ａ）は微小金属体８を取り巻く媒体の誘電率である。
この式から分かるように、外側の媒体が空気の場合、微小金属体８の誘電率は−２のとき、共鳴条件を満たす。この条件において近接場光の強度は数桁増大しまた、この条件の周辺においても一桁以上の増強効果が得られる。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｄ）は、微小金属体８の形成工程を示す。まず、裁底球状の透明集光用媒体６の底面である被集光面６ｂに電子ビーム露光用のフォトレジスト膜を塗布し、同図（ａ）に示すように、フォトレジスト膜７０の微小金属体８に対応する部分を取り除くように電子ビームにより露光し、現像した後、同図（ｂ）に示すように、被集光面６ｂをドライエッチングにより約１００Å異方性にエッチングし、微小金属体８の被着面６ｆを形成する。エッチングガスとしてはＣＦ4系のガスを使用する。次に、同図（ｃ）に示すように、全面に微小金属体８用のＴｉ膜７１をスパッタリングにより約５０ｎｍ被着した後、フォトレジスト膜７０を溶解することにより、同図（ｄ）に示すように、微小金属体８以外の部分のＴｉ膜７１をリフトオフする。このようにして微小金属体８が形成される。なお、Ｔ１膜は、ガラスとの優れた被着性を有する他の膜でもよい。また、透明集光用媒体６の披集光面６ｂに埋め込むように微小金属体８を形成することにより、被集光面６ｂとの凹凸が小さくなるため、記録媒体１２１上を浮上走行させるのに好適である。
【００２４】
なお、図２（ｅ）に示すように、微小金属体８を披集光面６ｂの表面に形成してもよい。これにより集光イオンビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）法のみにより金属膜を堆積して微小金属体８の形成が可能となり、リフトオフ工程を不要にでき、形成プロセスを大幅に簡素化できる。また、被集光面６ｂと記録媒体１２１との距離が長くなるため、被集光面６ｂからの近接場光と記録媒体１２１との距離が増し、この部分で記録再生がなされるのを防止でき、記録マークの微細化と信号のＳＮ比の向上が可能となる。しかし、この構造では、微小金属体８が記録媒体１２１に接触してクラッシュを起こし易い。これを避けるため、図２（ｅ）に示すように、金属体あるいはガラスからなるガードリング８ａを設けるとよい。
【００２５】
図３は、光学系の基本構成を示す。なお、同図では、ミラー４を省略して光軸を直線で表している。遮光体１６の形状は、本実施の形態では、同図（ｂ）に示すように、円形である。遮光体１６のサイズは、臨界角θｃよりも大きな角度θｉで入射するように設定する。これにより、遮光体１６の緑を通る光線２ｄが被集光面６ｃにおいて全反射されため、微小金属体８の周囲の披集光面６ｂから記録媒体１２１へ透過する伝播光はなくなる。また、微小金属体８への照射光は全反射光となり、微小金属体８への入射角が大きくなるため、プラズモン共鳴が生じ易くなり、近接場光はさらに増強される（近接場ナノフォトニクス：オプトロニクス社、１９９７、P，１７７）。また、レーザ光の中心部を遮光することにより、超解像効果を持たせることができ、光スポット９の直径を２割程度狭めることが可能となる。なお、遮光体１６の形状は、同図（ｃ）に示すように、一辺が平行ビーム２ｂより長い矩形状でもよい。この場合、図１（ｄ）に示す矩形状の微小金属体８に適しており、両者の長手方向を平行に揃えることによりとプラズモンの励起効率を上げることができる。
【００２６】
次に、上記第１の実施の形態に係る光ヘッド１の動作を説明する。半導体レーザ２からレーザビーム２ａを出射すると、そのレーザビーム２ａはコリメータレンズ３によって平行ビーム２ｂに整形され、その中心部は遮光体１６で遮光され、さらにミラー４で反射された後、対物レンズ５によって収束され、透明集光用媒体６の入射面６ａに入射する。入射面６ａに入射した収束光２ｃは、入射面６ａで屈折し、その屈折光２ｄは被集光面６ｂに集光し、被集光面６ｂに光スポット９が形成される。この光スポット９の被集光面６ｂの外表面には近接場光が染み出しており、それが微小金属体８により散乱される。また、微小金属体８自体をレーザ光によって照射することにより、微小金属体８中のプラズモンが励起され、そこから近接場光１０が染み出す。これらの近接場光１０は、ディスク１２の記録媒体１２１中に伝播光となって入射し、この光によって記録媒体１２１への記録および再生が可能となる。
【００２７】
上記第１の実施の形態に係る光ヘッド１によれば、近接場光１０のサイズは、微小金属体８のサイズと程度となるため、記録媒体１２１と相互作用する近接場光スポットを微小化できる。
また、プラズモン励起を用いることにより、近接場光１０の強度を単に披集光面６ｂの光スポットから染み出させた場合に比べて一桁以上強くできるため、高い光利用効率が得られる。従って、数ミリワットの比較的低出力の半導体レーザ２が光源として使用できる。
また、記録媒体１２１からの信号再生用反射光は、微小金属体８の周辺部から入射するため、効率良く透明集光用媒体６内に入射することができ、再生光を効率良く検出することが可能となり、再生信号のＳ／Ｎを上げることができる。この結果、従来、光デイスクメモリに常用されているＳｉ光検出器が使用でき、ホトマルを使用しなくて済むので、光ヘッド１が小型・軽量化できるとともに、高速度の読み出しが可能となる。
また、半導体レーザ２から出射されるレーザ光２ｂは、その中央部が遮光体１６によって遮光され、透明集光用媒体６に入射しないため、被集光面６ｂから伝播光が発生するのを防げ、その伝播光による誤再生を防止できる。
なお、被集光面６ｂの微小金属体８局辺部に使用するレーザ光の波長に合わせた反射防止膜（図示せず）を形成してもよい。これにより、さらに信号再生用反射光の透明集光用媒体６への入射効率を上げることができる。
また、対物レンズ５の代わりに透過型ホログラムや分布屈折率型集光媒体（図示せず）を使用してもよい。この場合には、ホログラムや分布屈折率型集光媒体と透明集光用媒体とは一体化でき、光ヘッド１の高さを下げることができる。
【００２８】
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッドに用いる半導体レーザを示す。この半導体レーザは、第Ｉの実施の形態の遮光体１６の代わりに、半導体レーザの光出力面の光スポット位置にその中心部を遮るように遮光体１６を設けたものであり、（ａ），（ｂ）は端面発光型半導体レーザを示し、（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、面発光型半導体レーザを示す。
【００２９】
端面発光型半導体レーザ９０は、同図（ａ），（ｂ）に示すように、電流狭窄層９４により発振領域９３ａを限定する埋め込みリッジ型構造のレーザを示すが、他の型のレーザ構造も使用可能である。この端面発光型半導体レーザ９０は、同図（ａ）に示すように、半導体基板９１、ｎ型クラッド層９２ａ、活性層９３、ｐ型クラッド層９２ｂ、電流狭窄層９４、キャップ層９５、ｎ電極９６ａおよびｐ電極９６ｂを有し、同図（ｂ）に示すように、後端に設けられた高反射の誘電体多層膜９７ａと、出力面に設けられた低反射の誘電体多層膜９７ｂと、誘電体多層膜９７ｂ上の活性層９３ａの中心部延長上に形成された遮光体１６とを有する。このように構成された端面発光型半導体レーザ９０は、次にように製造される。まず、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板９１に、ｎ型クラッド層９２ａ、活性層９３、ｐ型クラッド層９２ｂ、電流狭窄層９４、キャップ層９５をエピタキシー成長により積層した後、ｎ電極９６ａとｐ電極９６ｂを形成する。その後、同図（ｂ）に示すように、ヘキ開により適当な長さに切り出した後、共振器形成のために、後端には高反射の誘電体多層膜９７ａを、出力面には低反射の誘電体多層膜９７ｂを形成した後、誘電体多層膜９７ｂ上の活性層９３ａの中心部延長上に遮光体１６を形成する。
【００３０】
遮光体１６の形状としては、円形でも可能であるが、矩形状の方が縦方向の位置精度が緩和でき、好適である。また、矩形の長手方向を微小金属体８の長手方向と平行になるように端面発光型半導体レーザ９０を設けることにより、効率良く微小金属体８を照射することができる。但し、端面発光型半導体レーザ９０は、通常、活性層９３の垂直方向に偏光しており、このままでは、収束光２ｃの偏光画はｓ偏波となるため、光路２ｂ中に１／２波長板を挿入し、偏波面を９０度回転し、ｐ偏波とすることにより、プラズモンの励起の効率を上げることができる。この遮光体１６により、発振領域９３ａの中心部での発振が抑えられ、発振モード９８は中心強度が低いモードとなり、出力方向は９８ａ，９８ｂに示すように広がる。なお、発振モードは、遮光体１６の戻り率に応じてＴＥＭ００モードあるはＴＥＭ００モードとなる。この半導体レーザ９０のレーザ出力光を第１の実施の形態に示すようにコリメートし、対物レンズ５により集光して透明集光用媒体６に入射することにより、被集光面６ｂにおいて全反射する収束光が得られる。また、同時に超解像の集光効果を有しており、第１の実施の形態と同様に、ＴＥＭ００モードを集光した場合よりも２割方小さな光スポットが得られる。これによって微小金属体８周囲の被集光面６ｂから記録媒体１２１へ透過する伝播光はなくなり、記録マークの微細化と、再生信号の高ＳＮ化が可能となる。また、微小金属体８への照射光は全反射光となり、また、入射角が増大するため、プラズモン共鳴が生じやすくなり、近接場光はさらに増強される（近接場ナノフォトニクス：オプトロニクス社、１９９７、P．１７７）。
【００３１】
図４（ｃ）〜（ｅ）は、面発光型半導体レーザ９０ａを示す。面発光型半導体レーザ９０ａは、同図（ｃ）に示すように、Ａｓｏｘの拡散を用いた電流と発振領域の狭窄層９４により発振領域９３ｂを限定する埋め込みリッジ型構造のレーザを示すが、他の構成のものも使用可能である。この面発光型半導体レーザ９０ａは、半導体基板９１、ｎ型半導体高反射多層膜９７ｃ、ｎ型スペーサ層９２ｃ、活性層９３、ｐ型スペーサ層９２ｄ、狭窄層９４ａ、ｐ型高反射多層膜９７ｄ、ｎ電極９６ａおよびｐ電極９６ｂを有する。このように構成された面発光型半導体レーザ９０ａは、次のように製造される。すなわち、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板９１に、共振器用のｎ型半導体高反射多層膜９７ｃ、ｎ型スペーサ層９２ｃ、活性層９３、ｐ型スペーサ層９２ｄ、電流と発振領域の狭窄層９４ａ、ｐ型高反射多層膜９７ｃを順次エピタキシー成長により積層した後、ｎ電極９６ａとｐ電極９６ｂを形成する。ｐ型電極９６ｂの形成時に、同図（ｄ），（ｅ）に示すように、発振領域９３ａの中心部延長上にｐ型電極９６ｂ形成用の金属により遮光体１６を同時に形成する。
【００３２】
面発光型半導体レーザ９０ａは、出力光に対して軸対称であるため、同図（ｄ）に示すように、面発光型半導体レーザ９０ａの光出力面における開口９６ｃを２分するように矩形状の遮光体１６を設けてもよい。また、同図（ｅ）に示すように、開口９６ｃの中心に円形の遮光体１６を設けてもよい。この場合は、軸対称のＴＥＭ０１モードとなる。また、このようにして上記の端面発光型半導体レーザ９０の場合と同様の効果が得られる。また、このようにレーザ上に遮光体１６を設けることにより、光路２ｂ中に遮光体を設置する必要がなくなり、部品点数を減らせるとともに、位置合せの精度が緩和される。
【００３３】
図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッドの要部を示す。この第３の実施の形態は、第１および第２の実施の形態のように、遮光体を用いずに、少なくとも中心部の強度が周辺部よりも弱いレーザ光を出射する半導体レーザを用いたものである。同図（ａ）は、ｘ＝０，ｙ＝１のＴＥＭ０１モードを示し、同図（ｂ）は、ｒ＝１，θ＝０のＴＥＭ０１モードを示し、同図（ｃ）は、ｘ＝１，ｙ＝０のＴＥＭ１０モードを示し、同図（ｄ）は、ｘ＝１，ｙ＝１のＴＥＭ１１モードを示す。いずれの場合も、少なくとも中央部２００が低い光強度を有し、斜線で施した周辺部の領域２１０に記録、再生に必要な光強度を有するレーザ光を出射する。
【００３４】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す。この光ヘッド１は、透明集光用媒体６を半球状（Solid Immersion lens:S I L型）にしたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。透明集光用媒体６の入射面６ａに入射した収束光２ｃは、球面の中心に集光する。この場合、収束光２ｃは入射面６ａにおいて屈折しないため、透明集光用媒体６中での開口数ＮＡは、対物レンズ５の出射時のＮＡと変わらず、屈折によってＮＡを増大することはできない。従って、この場合の光スポット径は次式（4）のようになる。
Ｄ1/2 ＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｏ） ……（4）
ここに、ＮＡｏ：ＳＩＬ型の透明集光用媒体６への入射光の開口数
【００３５】
上記第４の実施の形態に係る光ヘッド１によれば、第１の実施の形態と同様に近接場光１０の直径は微小金属体８のサイズで決まり、光スポット９の直径に依存しないので、収差や位置ずれ等の影響は少ないため、ＮＡｏは０．８と従来のＳＩＬを用いた光ヘッドに比べて比較的大きくでき、第１の実施の形態のＳｕｐｅｒ ＳＩＬ構造と同等の集光が可能となる。
【００３６】
図７は、本発明の第５の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す。この光ヘッド１は、同図（ａ）に示すように、レーザビーム２ａを出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２からのレーザビーム２ａを平行ビーム２ｂに整形するコリメータレンズ３と、コリメータレンズ３からの平行ビーム２ｂの中心部を遮光する遮光体１６と、遮光体１６によって中央部が遮光された平行ビーム２ｂを集光し、被集光面６ｂに光スポット９を形成する透明集光用媒体６と、透明集光用媒体６の反射面６ｅの表面に被着形成された反射膜１１と、透明集光用媒体６の披集光面６ｂに埋め込まれた微小金属体８とを有する。
【００３７】
透明集光用媒体６は、例えば、重フリントガラス（屈折率＝１．９１）からなり平行ビーム２ｂが入射する入射面６ａと、入射面６ａに入射した平行ビーム２ｂを反射させる反射面６ｅと、光スポット９が形成される被集光面６ｂとを有する反射面６ｅは、回転放物面の一部を用いている。回転放物面の断面（６ｅ）の主軸をｘ軸に、垂直軸をｙ軸に採り、焦点位置を（ｐ，０）とすると、断面（６ｅ）は、次の式（５）で表される。
Ｙ2＝４ｐｘ ……（５）
【００３８】
また、回転放物面を用いて透明集光用媒体６の内部で集光する場合、原理的に無収差の集光が可能であり（光学：久保田広、岩波書店、Ｐ．２８３）、単一の集光性の反射体で光スポット９を集光することが可能になる。また、この方式では、透明集光用媒体６の屈折率と反射面６ｅによる集光の開口数ＮＡに限定がなく、屈折率が高い場合でも、ＮＡは１に近い値を採り得る。従って、この場合の光スポット径は次式（６）のように与えられる。
Ｄ1/2 ＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｒ） ……（6）
ここに、ＮＡｒ：反射面６ｅの反射光の開口数
【００３９】
回転放物面の焦点位置のｐを０．１２５ｍｍとし、回転放物面の上端を（ｘ，ｙ）＝（２ｍｍ，１ｍｍ）とすると、この上端からの収束角は６０度以上が得られ、この反射面６ｃのＮＡは０．９８となり、従来のＤＶＤにおけるＮＡ＝０．６の１．６倍以上に大きくなる。
【００４０】
遮光体１６は、本実施の形態では、コリメータレンズ３の光出力面に形成している。半導体レーザ２からの平行ビーム２ｂは、透明集光用媒体６の集光特性を考慮して楕円状を有しており、本実施の形態の遮光体１６の形状もその楕円状の平行ビーム２ｂの形状に対応させて楕円状を有する。
【００４１】
上記第５の実施の形態に係る光ヘッド１によれば、ＮＡｒは、実際には設計余裕を見るため、０．９程度が限界であるが、赤色レーザ（波長６３０ｎｍ）と青色レーザ（４００ｎｍ）を用いた場合、それぞれ光スポット径として０．１９μｍ、０．１２μｍまで絞ることができ、微小金属体８から扉み出す近接場光１０の光量すなわち光利用効率は第１の実施の形態に比べて約２０％程度増加させることができる。
また、反射型の集光のため、色収差が生じない。
また、本実施の形態の光学系は、いわゆる無限系、すなわちコリメータレンズ３と透明集光用媒体６の入射面６ａとの間のレーザビーム２ｂは平行となっているため、温度変動に対する焦点位置ずれが小さい。
また、レーザ光２ｂの光路中に設けた遮光体１６により、第１の実施の形態と同様に、誤再生を防止できる。
透明集光用媒体６の反射面６ｅは、回転放物面を用いているため、平行光ビーム２ｂと透明集光用媒体６の相対位置がずれても、光スポット９の位置が変勤しないため、それぞれの位置合わせ精度が大幅に緩和でき、製作上非常に有利である。
【００４２】
図８は、本発明の第６実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す。この光ヘッド１は、平面状の反射面６ｅを有する透明集光用媒体６を用い、反射面６ｅの表面に反射膜１１として反射型ホログラムを用いたものであり、他は第５の実施の形態と同様に構成されている。反射型ホログラムとしては、凹凸型のバイナリホログラムでも有機感光材料等からなるボリュームホログラムでもよい。また、これらのホログラムの外側にアルミニウム等の高反射金属層からなる反射膜を被着してもよい。透明集光用媒体６の反射面６ｅを平面状とすることにより、第５の実施の形態と比較して生産性を上げることができる。
【００４３】
図９は、本発明の第７の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す。この光ヘッド１は、同図（ａ）に示すように、透明集光用媒体６にＳＩＭ（Solid Immersion Mirror）型と称せられているものを用いたものであり、レーザビーム２ａを出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２からのレーザビーム２ａを平行ビーム２ｂに整形するコリメータレンズ３と、コリメータレンズ３からの平行ビーム２ｂの中央部を遮光する遮光体１６と、遮光体１６によって中央部が遮光された平行ビーム２ｂを垂直方向に反射するミラー４と、ミラー４からの平行ビーム２ｂが入射する凹球面状の入射面６ａ、入射面６ａに対向する位置に設けられた被集光面６ｂ、および入射面６ａの周囲に形成された非球面状の反射面６ｅを有する透明集光用媒体６と、透明集光用媒体６の反射面６ｅの表面に被着形成された反射膜１１と、透明集光用媒体６の被集光面６ｂの光スポット９に対応する位置に設けられた微小金属体８と、透明集光用媒体６の被集光面６ｂに光スポット９より大なる内径を有する反射膜７とを有する。
【００４４】
次に、第７の実施の形態に係る光ヘッド１の動作を説明する。半導体レーザ２からレーザビーム２ａを出射すると、そのレーザビーム２ａはコリメータレンズ３によって整形され、その中央部が遮光体１６によって遮光され、ミラー４で反射された後、透明集光用媒体６の入射面６ａに入射する。入射面６ａに入射した平行ビーム２ｂは、入射面６ａで拡散され、その拡散光２ｄは、反射膜７で反射し、その反射光２ｅは、反射膜１１で反射して被集光面６ｂに集光し、被集光面６ｂに光スポット９が形成され、微小金属体８から近接場光１０が染み出す。微小金属体８から染み出した近接場光１０は、ディスク１２の記録媒体１２１中に入射し、この光によって記録媒体１２１への記録および読み出しが可能になる。
【００４５】
上記第７の実施の形態に係る光ヘッド１によれば、第１の実施の形態と同様にトラック方向Ｘの記録密度を増大させることができるとともに、第１の実施の形態で用いた対物レンズが不要であるので、構成の簡素化が図れる。また、透明集光用媒体６が膨張あるいは収縮しても集光点が変化しないので、温度変化にも対応できる。
【００４６】
また、光スポットの径は、上記したように０．２μｍ程度以下であり、効率よく０．１μｍ以下の微小金属体８に光を入射するためには、光スポット９と微小金属体８の位置合わせは、少なくとも０．１μｍ以下の誤差で合わせる必要がある。第１の実施の形態で示したようなＳＩＬを用いた集光では、対物レンズ５を用いて集光を行い、その収束光をＳＩＬに入射するため、入射光、対物レンズ５およびＳＩＬの相対位置によって光スポット９の位置が変動するので、上記三者の位置を高精度に合わせなければならない。一方、第５および第６の実施の形態で示した光ヘッド１においては、集光のための対物レンズを用いず、かつ、平行ビーム２ｂを本実施例の透明集光用媒体６に直接入射させることにより、平行ビーム２ｂと透明集光用媒体６の相対位置がずれても、光スポット９の位置が変動しないようにできる。そのため、それぞれの位置合わせ精度が大幅に緩和でき、製作上非常に有利である。
【００４７】
図１０は、本発明の第８の実施の形態に係る光磁気ヘッドを示す。本実施の形態は、光アシスト磁気記録に適した光磁気ヘッドであり、本実施の形態においては、再生には、主にスピンバルブ膜１８ａと電極１８ｂから構成されるＧＭＲ（Giant Magneto‐resistive）センサ１８を、記録には、レーザ光１０の他に電磁石１７とを使用している点が第５の実施の形態と異なり、他は第５の実施の形態と同様に構成されている。このような構成により、微小金属体８から染み出す近接場光１０を磁気記録媒体１２１の記録部に照射して記録部を加熱することにより保磁力を低下させ、電磁石１７により印加される変調磁界とにより、磁性記録媒体１２１に記録する。磁気記録媒体１２１としては、通常のＣｏ−Ｃｒ―Ｔａ等の面内記録膜や垂直記録膜、ＴｂＤｙＦｅＣｏ／ＴｅＦｅＣｏ等の光磁気記録膜等が使用できる。
【００４８】
遮光体１６は、本実施の形態では、透明集光用媒体６の入射面６ａに形成している。半導体レーザ２からの平行ビーム２ｂは、同図（ｄ）に示すように、透明集光用媒体６の集光特性を考慮して楕円状を有しており、本実施の形態の遮光体１６の形状もその楕円状の平行ビーム２ｂの形状に対応させて楕円状を有する。なお、平行ビーム２ｂの少なくとも中央部を遮光する形状ならば、同図（ｅ）に示すように縦方向に長い矩形状でもよく、同図（ｆ）に示すように、横方向に長い矩形状でもよい。
【００４９】
この第８の実施の形態によれば、近接場光１０により磁性記録媒体１２１を加熱することにより保磁力を下げて記録するため、常温において保磁力の高い磁性媒体でも記録でき、記録の熱安定性を増すことができる。この結果、記録磁区の縮小が図れ、高密度化が可能となる。なお、第３〜第８の実施の形態の光ヘッドにおいて、第２の実施の形態で用いた遮光体付き半導体レーザを用いてもよい。
【００５０】
図１１は、本発明の第９の実施の形態に係るディスク装置を示す。このディスク装置１００は、円盤状のプラスチック板１２０の一方の面にＧｅＳｂＴｅの相変化材料からなる記録媒体１２１が形成され、図示しないモータによって回転軸３０を介して回転する光ディスク１２と、光ディスク１２の記録媒体１２１に対し光記録／光再生を行う光ヘッド１と、光ヘッド１をトラッキング方向３１に移動させるり二アモータ３２と、リニアモータ３２側から光ヘッド１を支持するサスペンション３３と、光ヘッド１を駆動する光ヘッド駆動系３４と、光ヘッド１から得られた信号を処理するとともに、光ヘッド駆動系３４を制御する信号処理系３５とを有する。リニアモータ３２は、トラッキング方向３１に沿って設けられた一対の固定部３２ａと、一対の固定部３２ａ上を移動する可動コイル３２ｂとを備える。この可動コイル３２ｂから上記サスペンション３３によって光ヘッド１を支持している。
【００５１】
図１２は、光ディスク１２の詳細を示す。この光ディスク１２は、光ヘッド１によって形成される近接場光１０の微小化に対応して高記録密度化を図ったものである。プラスチック板１２０は、例えば、ポリカーボネート基板等が用いられ、この光ディスク１２は、一方の面に、Ａｌ反射膜層（１００ｎｍ厚）１２１ハＳｉＯ２層（１００ｎｍ厚）１２１ｂ、ＧｅＳｂＴｅ記録層（１５ｎｍ厚）１２１ｃ、ＳＩＮ層（５０ｎｍ厚）１２１ｄを積層して記録媒体１２１を形成したものである。本実施の形態では、マーク長は０．０５μｍ、記録密度は１３０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２であり、１２ｃｍディスクでは２１０ＧＢの記録容量に相当し、従来のＤＶＤの４５倍に高記録密度化できる。
【００５２】
図１３は、本発明の第９の実施の形態に係る光ヘッド１を示す。光ヘッド１は、光ディスク１２上を浮上する浮上スライダ３６を有し、この浮上スライダ３６上に、例えば、ＡＩＧａｌｎＰからなり、波長６３０ｎｍのレーザビーム２ａを出射する端面発光型の半導体レーザ２と、半導体レーザ２から出射されたレーザビーム２ａを平行ビーム２ｂに整形するコリメータレンズ３と、浮上スライダ３６上に取り付けられた溶融石英板からなる座板３７Ａと、半導体レーザ２およびコリメータレンズ３を座板３７Ａ上に固定する溶融石英板からなるホルダ３７Ｂと半導体レーザ２からの平行ビーム２ｂの中央部を遮光する遮光体１６と、半導体レーザ２からの中央部が遮光された平行ビーム２ｂと光ディスク１２からの反射光とを分離する偏光ビームスプリッタ１３と、半導体レーザ２からの平行ビーム２ｂの直線偏光を円偏光にする１／４波長板３８と、平行ビーム２ｂを垂直方向に反射するミラー４と、ミラー４で反射した平行ビーム２ｂを収束させる対物レンズ５および上部透明集光用媒体６’と、座板３７Ａに取り付けられ、光ディスク１２からの反射光をビームスプリッタ１３を介して入力する光検出器１５と、を各々配置している。また、全体はヘッドケース３９内に収納され、ヘッドケース３９は、サスペンション３３の先端に固定されている。
【００５３】
上部透明集光用媒体６’は、例えば、屈折率ｎ＝１．９１を有する重フリントガラスからなり、直径１ｍｍ、高さ約１．３ｍｍを有し、図１〜図３に示す透明集光用媒体６と同様に、Ｓｕｐｅｒ ＳＩＬ構造であるが、浮上スライダ３６を上部透明集光用媒体６’とほぼ等しい屈折率を有する透明媒体から構成し、浮上スライダ３６の被集光面３６ａに光スポット９が形成される。すなわち、上部透明集光用媒体６’と浮上スライダ３６とで一体の透明集光媒体を構成する。浮上スライダ３６の被集光面３６ａには、第１の実施の形態と同様に、微小金属体８が設けられている。
【００５４】
浮上スライダ３６は、図１３（ｂ）に示すように、被集光面３６ａに形成される光スポット９の周辺部以外の部分に負圧を生じるように溝３６ｂを形成している。スライダ凸部３６ｃにおける正圧とこの溝３６ｂによる負圧とサスペンション３３のばね力との作用によって浮上スライダ３６と光ディスク１２との間隔が浮上量として一定に保たれる。
【００５５】
光ヘッド駆動系３４は、記録時に、半導体レーザ２の出力光を記録信号により変調することにより、記録媒体１２１に結晶／アモルファス間の相変化を生じさせ、その間の反射率の違いとして記録し、再生時には、半導体レーザ２の出力光を変調せずに、連続して照射し、記録媒体１２１での反射率の違いを反射光の変動として光検出器１５により検出するようになっている。
【００５６】
信号処理系３５は、光検出器１５が検出した光ディスク１２からの反射光に基づいてトラッキング制御用の誤差信号およびデータ信号を生成し、誤差信号をハイパスフィルタとローパスフィルタによって高周波域の誤差信号と低周波域の誤差信号を形成し、これらの誤差信号に基づいて光ヘッド駆動系３４に対しトラッキング制御を行うものである。ここでは、トラッキング用の誤差信号をサンプルサーボ方式（光ディスク技術、ラジオ技術社、Ｐ．９５）によって生成するようになっており、このサンプルサーボ方式は、千鳥マーク（Ｗｏｂｂｌｃｄ Ｔｒａｃｋ）を間欠的にトラック上に設け、それからの反射強度の変動から誤差信号を生成する方式である。サンプルサーボ方式の場合、記録信号とトラッキング誤差信号とは時分割的に分離されているので、両者の分離は再生回路におけるゲート回路によって行う。また、サンプルサーポ方式を用いる場合には、受光面が１つの光検出器を用いることになるので、自己結合効果を有する半導体レーザを光検出器として併用する、いわゆるＳＣＯＯＰ方式と組み合わせるのに好適である従って、半導体レーザ２の出力側端面に反射防止膜を施し、半導体レーザ２の後端面と、被集光面３６ｂあるいは記録媒体１２１とにより半導体レーザ２の共振器を構成することにより、ＳＣＯＯＰ型の光検出を行ってもよい。
【００５７】
また、本実施の形態では、再生光が光検出器１５に入射する手前に浮上スライダ３６の被集光面３６ａにおいて全反射して光検出器１５に到達するレーザ光を遮光するように、所定の開口１６ｂを有し、光路の周辺部のみを遮光する遮光体１６ａを挿入している。上記の全反射光は、再生信号成分を有せず、ノイズの原因となり、また、むしろディスク１２からの再生信号光よりも強いため、上記の全反射光が光検出器１５に入射すると、ＤＣレベルを上げることになるため、光検出器１５のＤＣ増幅率を上げることができず、ＳＮを高く取れない。上記の全反射光は、光路の周辺部を通過し、また、ディスク１２の反射光は、透明集光用媒体６内において原理的に臨界角よりも大きな角度を有することはないため、上記の遮光体１６ａにより両者を分離でき、光検出器１５には、ディスク１２からの信号再生光のみが入射するため、ＳＮの高い信号再生が可能となる。
【００５８】
次に、上記第９の実施の形態に係るディスク装置１００の動作を説明する。光ディスク１２は、図示しないモータによって所定の回転速度で回転し、浮上スライダ３６は、光ディスク１２の回転によって発生する正・負圧とサスペンション３３のばね力との作用によって光ディスク１２上を浮上走行する。光ヘッド駆動系３５による駆動によって半導体レーザ２からレーザビーム２ａが出射されると半導体レーザ２からのレーザビーム２ａは、コリメータレンズ３により平行ビーム２ｂに整形された後、遮光体１６によって中央部が遮光され、偏光ビームスプリッタ１３および１／４波長板３８を通り、上部透明集光用媒体６’の入射面６’ａに入射する。平行ビーム２ｂは、１／４波長板３８を通過する際に、１／４波長板３８によって直線偏光から円偏光に変わる。円偏光の平行ビーム２ｂは、対物レンズ５に収束され、上部透明集光用媒体６’の入射面６’ａで屈折して集光され、浮上スライダ３６の被集光面３６に集光する。浮上スライダ３６の披集光面３６ａに微小の光スポット９が形成される。この光スポット９下の微小金属体８から光スポット９の光の一部が近接場光１０として浮上スライダ３６の下面３６ｃの外側に漏れ出し、この近接場光１０が光ディスク１２の記録媒体１２１に伝播して記録および再生が行われる。すなわち、近接場光１０の照射によって記録媒体１２１が融点以上に加熱され、アモルファスから結晶へと相変化を引き起こすことによって記録が行われる。一方、記録時より弱い強度の近接場光１０を光ディスク１２の記録媒体１２１に照射すると、記録媒体１２１のアモルファルと結晶とで異なる反射率で反射し、その反射した反射光は、入射光の経路を逆にたどり、上部透明集光用媒体６’の入射面６’ａで屈折してミラー４で反射され、１／４波長板３８で入射光２ａと偏光画を９０度異にする直線偏光光に成形された後、偏光ビームスプリッタ１３で９０度方向に反射され、光検出器１５に入射し、再生が行われる。信号処理系３５は、光検出器１５に入射した光ディスク１２からの反射光に基づいてトラッキング制御用の誤差信号およびデータ信号を生成し、誤差信号に基づいて光ヘッド駆動系３４に対しトラッキング制御を行う。
【００５９】
上記第９の実施の形態に係るディスク装置１００によれば、上部透明集光用媒体６’の入射面６'aでの最大屈折角が６０度となり、ＮＡは０．８６が得られる。この結果、スポット径Ｄ1/2約０．２μｍの微小の光スポット１０が得られ、サイズ５０ｎｍの微小金属体８から漏れ出す近接場光１０が光ディスク１２の記録媒体１２１に入射でき、超高密度（１８０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ2）の超高密度の光記録／光再生が可能になる。
また、半導体レーザ２から出射されるレーザ光２ｂは、その中央部が遮光体１６によって遮光され、透明集光用媒体６に入射しないため、被集光面３６ａから伝播光が発生するのを防げ、その伝播光による誤再生を防止できる。
また、サンプルサーボ方式の採用により、記録信号とトラッキング誤差信号とは時分割的に分離されているので、光検出器１５としては、分割型のものは必要なく、例えば、１ｍｍ角のＰＩＮフォトダイオードを用いることができる。光検出器１５として分割型である必要がないため、検出系を大幅に簡素・軽量化できる。
また、光ヘッド１のサイズは、長さ約８ｍｍ、幅約４ｍｍ、高さ約６ｍｍであり、自動焦点制御を行わずに記録再生ができるため、自動焦点制御機構が不要となり、光ヘッド１の重量を大幅に減らすことができ、小型化が図れる。光ヘッド１の重量は約０．６ｇ、リニアモータ３２の可動コイル３２ｂの重量等を合わせて可動部全体で約２ｇであり、トラッキングの周波数帯域は５０ｋＨｚ、利得６０以上が得られた。
また、偏心を２５μｍに抑えたことにより、６０００ｒｐｍの回転下において必要精度５ｎｍを満たすトラッキングができる。この場合の平均転送レートは６０Ｍｂｐｓであり、ＵＧＡレベルのビデオ信号の記録再生が可能となった。
【００６０】
なお、光記録媒体としては、凹凸ピットを有する再生専用ディスクや光磁気記録材料や相変化材料を用いた記録・再生用媒体、色素等の光吸収により凹凸ピツトを形成して記録を行う追記型媒体等の各種の記録媒体を用いることができる。
また、１／４波長板３８を使用せず、偏光ビームスプリッタ１３の代わりに非偏光性のビームスプリッタを使用することにより、光ディスクに直線偏光のレーザ光を照射してもよい。
また、本実施の形態のディスク装置では、光ヘッドとして第１の実施の形態の光ヘッドを使用したが、これに限るものではなく、第２乃至第８の形態の光ヘッドを使用することができる。また、記録媒体として、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ等の面内記録膜や垂直記録膜、ＴｂＤｙＦｅＣｏ／ＴｅＦｅＣｏ等の光磁気記録膜等の磁性記録媒体を使用することにより、第８の実施の形態の光磁気ヘッドを使用し、光アシスト磁気記録を行うディスク装置を構成することができる。
また、トラッキング制御用の誤差信号の生成には、上記実施の形態では、サンプルサーボ方式を用いたが、周囲的に記録トラックを蛇行させて、それによる反射光の変調を蛇行局波数に同期させて検出し、誤差信号を生成するウォブルドトラック方式を用いてもよい。
また、再生専用ディスクのトラッキングには、ＣＤで行われているように３スポット方式を用いることも可能である。すなわち、コリメータレンズ３と偏光ビームスプリッタ１３の間に回折格子を挿入し、かつ、その±一次光それぞれのディスクからの反射光を検出する光検出素子を主ビーム検出用素子の両側に配置しその出力の差分を取ることにより、誤差信号の生成が可能となる。
また、本実施の形態の光ヘッド１をそのまま追記型光ディスク（色素の光吸収により凹凸ビツトを形成したディスク）への記録および再生に用いることができる。
また、浮上スライダ３６の下面３６ｃの光スポット９が形成される位置の周辺に薄膜コイルを装着し、磁界変調を行うことにより、光磁気媒体を用いての光磁気記録も可能となる。但し、再生の場合には、光の偏波面の回転を偏光解析によって検出して信号を生成するため、１／４波長板３８を取り外し、偏光ビームスプリッタ１３を非偏光のスプリッタに変え、光検出素子の手前に検光子を配置する必要がある。
また、レーザ源として本実施の形態では、端面発光型半導体レーザを用いたが、面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いることも可能である。面発光型半導体レーザの場合、基本モード（ＴＥＭ００）の最大出力は、３ｍＷ程度と端面発光型半導体レーザの１／１０以下であるが、本実施の形態では従来のディスク装置で使用されている光スポット径の数分の１に絞られているため、光密度が１桁以上高くできることから、面発光型半導体レーザでも記録が可能となる。また、面発光型半導体レーザの場合、温度による波長変動が小さく、色収差補正を不要にできる。
図１４は、第１０の実施の形態に係るディスク装置の光ヘッドの主要部を示す。このディスク装置における光ヘッド１は、浮上スライダ３６に透明集光用媒体６を収容する収容孔３６ｄを形成し、透明集光用媒体６をトラッキング方向４０に走査させる一対の圧電素子４１，４１をホルダ４２によって浮上スライダ３６に設けたものであり、他は第９の実施の形態に係るディスク装置１００と同様に構成されている。この透明集光用媒体６は、被集光面６ｃを有し、光ディスクとの距離調整のため、披集光面６ｂを下面３６ｃから突出あるいはへこましてもよいが、被集光面６ｂは、浮上スライダ３６の下面３６ｃとほぼ同一平面をなすように配置される。
【００６１】
一対の圧電素子４１，４１は、それぞれ同図（ｃ）に示すように、電極端子４１０，４１０に接続された複数の電極膜４１１と、電極膜４１１間に形成された多層ＰＺＴ薄膜（厚さ約２０μｍ）４１２とがらなる。この圧電素子４１は、上記ホルダ４２に被着形成されており、これらの一対の圧電素予４ １，４１により集光用透明媒体６を支えるとともに、光線に対して垂直方向、すなわちトラッキング方向４０に走査する。このように一対の圧電素子４１，４１を用いてプツシュプル型のトラッキング動作をさせることにより、圧電素子が有するヒステリシス効果の影響を避け、時開遅れなしにトラッキングすることが可能となる。なお、変形方向が光軸方向となる圧電素子を用いて集光用透明媒体６を光軸方向に移動させてもよい。
【００６２】
上記第１０の実施の形態に係るディスク装置によれば、透明集光用媒体６の重量は、５ｍｇ以下と軽くできるため、透明集光用媒体６を支持する系の共振周波数を３００ｋＨｚ以上にでき、電極端子４１０，４１０間への印加電圧５Ｖで０５μｍ以上の変位が得られる。
【００６３】
また、この圧電素子４１とリニアモータ３２による２段制御により、８０ｄＢの利得で３００ｋＨｚの帯域が得られ、高速回転時（３６００ｒｐｍ）下において５ｎｍの精度でトラッキングを行うことができる。これにより、本実施の形態では転送レートを第１の実施の形態のディスク装置１００の６倍、すなわち、３６０Ｍｂｐｓに上げることができる。
【００６４】
また、後述するマルチビームの光ヘッドを使用した場合には、さらに８倍となり、３Ｇｂｐｓ近くの転送レートが得られる。また、１２ｃｍのディスクにおいて１０ｍｓ以下の平均シーク速度を達成できる。これにより、３６００ｒｐｍ回転時のアクセス時間は２０ｍｓ以下となる。
【００６５】
図１５は、本発明の第１１の実施の形態に係るディスク装置を示す。第１０の実施の形態では、シーク動作にリニアモータ３２を使用したが、この第１１の実施の形態では、ハードディスク装置に使用する回転型リニアモータ４３を使用したものである。光ヘッド１は回動軸３３ａに回動可能に支持されたサスペンション３３によって回転型リニアモータ４３に接続されている。このような構成とすることにより、回転型リニアモータ４３は光ディスク１２の外側に配置できるため、光ヘッド１をさらに薄型にでき、ディスク装置１００全体を小型化できる。また、これにより、光ディスク１２を高速（３６００ｒｐｍ）に回転することができ、平均３６０Ｍｂｐｓ以上のデータ転送レートが可能になる。
【００６６】
なお、本実施の形態のディスク装置においても、第１〜第８の実施の形態の光ヘッドが使用できることは言うまでもない。また、本実施の形態においても、１／４波長板３８を使用せず、偏光ビームスプリツタ１３の代わりに非偏光のビームスプリッタを使用して、直線偏光光を金属媒体７に照射してもよい。
また、上記実施の形態では、遮光体１６を平行ビーム２ｂの光路中や半導体レーザの光出力面に設けたが、ミラー４、対物レンズ５や透明集光用媒体６の入射面６ａに設けてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザ光を透明集光用媒体の被集光面上に集光させて微小な光スポットを形成し、その光スポット位置の近傍に微小金属体を配置して、微小かつ高強度の近接場光を得るようにしたので、光利用効率が高く、記録媒体の高密度、高速の記録・再生が可能となる。また、光利用効率の向上により小型・軽量の光源および光検出器を用いることが可能となるので、光ヘッドの小型化が図れ、データ転送レートの向上が図れる。
また、レーザ光の中央部は、遮光体によって遮光され、透明集光用媒体に入射しないため、透明集光用媒体の披集光面から伝播光が発生するのを防げ、その伝播光による誤再生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図、（ｂ）〜（ｆ）は微小金属体の形状を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は第１の実施の形態に係る微小金属体の形成方法を示す図、（ｅ）は微小金属体の形成方法の他の例を示す図である。
【図３】（ａ）は第１の実施の形態の光学系を示す図、（ｂ），（ｃ）は遮光体の形状を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッドの半導体レーザを示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッドの半導体レーザによる光パターンを示す図である。
【図６】本発明の第４実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の第５実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図、（ｂ）はその底面図、（ｃ）はその側面図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図である。
【図９】（ａ）は本発明の第７の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図、（ｂ）はその底面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第８の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示す図、（ｂ），（ｃ）はその主要底面図、（ｄ）〜（ｆ）は遮光体の他の形状を示す図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第９の実施の形態に係るディスク装置を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Λ断面図である。
【図１２】第９の実施の形態に係る光ディスクの詳細を示す図である。
【図１３】（ａ）は第９の実施の形態に係る光ヘッドを示す図、（ｂ）はその底面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１０の実施の形態に係るディスク装置の光ヘッドの主要部を示す図である。
【図１５】本発明の第１１の実施の形態に係るディスク装置を示す図である。
【図１６】従来のディスク装置を示す図である。
【図１７】励起されたプラズモンから近接場光を効率よく発生する方式の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ヘッド
２ 半導体レーザ
２ａ，２ｂ，２ｂ'，２ｃ，２ｃ'，２ ｄ，２ｅ レーザビーム
３ コリメータレンズ
４ ミラー
５ 対物レンズ
６ 透明集光用媒体
６' 上部透明集光用媒体
６ａ，６'ａ 入射面
６ｂ 被集光面
６ｃ 中心
６ｄ 底面
６ｅ 反射面
６ｆ 披着面
７ 反射膜
８ 微小金属体
８ａ ガードリング
８Ａ，８Ｂ 微小金属体
８ｂ，８ｂ’ 対向縁部
８ｃ ギャップ
９ 光スポット
９ａ 偏光方向
１０ 近接場光
１１ 反射膜
１２ 光ディスク
１３ ビームスプリッタ
１４ 集光レンズ
１５ 光検出器
１６，１６ａ 遮光体
１６ｂ 開口
３０ 回転軸
３１ トラッキング方向
３２ リニアモータ
３２ａ 固定部
３２ｂ 可動コイル
３３ サスペンション
３３ａ 回動軸
３４ 光ヘッド駆動系
３５ 信号処理系
３６ 浮上スライダ
３６ａ 披集光面
３６ｂ 溝
３６ｃ 下面
３６ｄ 収容孔
３７ 溶融石英板
３８ １／４波長板
３９ ヘッドケース
４０ トラッキング方向
４１ 圧電素子
４２ ホルダ
４３ 回転型リニアモータ
７０ フォトレジスト膜
７１ Ｔｉ膜
９０ 端面発光型半導体レーザ電流狭窄層
９０ａ 面発光型半導体レーザ
９１ 半導体基板
９２ａ ｎ型クラッド層
９２ｂ ｐ型クラツド層
９２ｃ ｎ型スペーサ層
９２ｄ Ｄ型スペーサ層
９３，９３ａ 活性層
９３ｂ 発振領域
９４ 電流狭窄層
９４ａ 狭窄層
９５ キャップ層
９６ａ ｎ電極
９６ｂ Ｄ電極
９７ａ 誘電体多層膜
９７ｂ 誘電体多層膜
９７ｃ ｎ型半導体高反射多層膜
９７ｄ ｐ型高反射多層膜
９８ 発振モード
９８ａ， ９８ｂ 出力方向
１００ ディスク装置
１２０ プラスチック板
１２１ 記録媒体
１２１ａ Ａ１反射膜層
１２１ｂ ＳｉＯ2層
１２１ｃ ＧｅＳｂＴｅ記録層
１２１ｄ ＳｉＮ層
１９１，１９１’ 微小金属体
１９１ａ，１９１ａ’ 微小金属体の先端部
１９２ ギャップ
１９３ａ 入射光
１９３ｂ スポット
１９３ｃ 入射光の透過した部分
１９４ 偏光方向
２００ 中央部
２１０ 領域
４１０ 電極端子
４１１ 電極膜
４１２ 多層ＰＺＴ薄膜
Claims (23)
- レーザ光を出射するレーザ光源と、
透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、
前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された遮光体と、
前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体とを備え、
前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光ヘッド。 - 所定の偏光方向を有するレーザ光を出射するレーザ光源と、
透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、
前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された遮光体と、
前記光スポットの中心位置の近傍に前記所定の偏光方向で対向するように設けられ、前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の一対の微小金属体とを備え、
前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光ヘッド。 - 前記光学系は、前記レーザ光源からの前記レーザ光を平行光に整形する整形レンズを備え、前記遮光体は、前記平行光の光路中に設けられた構成の請求項１又は２記載の光ヘッド。
- 前記遮光体は、前記レーザ光源の出射面に設けられた構成の請求項１又は２記載の光ヘッド。
- 前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に設けられた構成の請求項１又は２記載の光ヘッド。
- 前記微小金属体は、楕円形を有し、前記遮光体は、一辺が前記微小金属体の楕円軸に光学的に平行な矩形状を有する構成の請求項１又は２記載の光ヘッド。
- 前記微小金属体は、一辺が前記光スポットよりも長い矩形状を有し、前記遮光体は、長辺が前記微小金属体の前記一辺に光学的に平行であり、かつ前記長辺が前記光ビームの径よりも長い矩形状を有する構成の請求項１又は２記載の光ヘッド。
- 前記レーザ光源は、中心部の光強度が周辺部よりも弱い前記レーザ光を出射する半導体レーザである構成の請求項１又は２記載の光ヘッド。
- 前記半導体レーザは、端面発光型半導体レーザであり、前記遮光体は、前記端面発光型半導体レーザの光出方面の光スポット位置に、活性層に垂直に設けられた構成の請求項８記載の光ヘッド。
- 前記半導体レーザは、面発光型半導体レーザであり、前記遮光体は、矩形状を有し、前記面発光型半導体レーザの光出力面の開口を２分するように設けられた構成の請求項８記載の光ヘッド。
- 前記半導体レーザは、面発光型半導体レーザであり、前記遮光体は、円形状を有し、前記面発光型半導体レーザの光出力面の開口の中心に設けられた構成の請求項８記載の光ヘッド。
- 前記半導体レーザは、ＴＥＭ０１モードあるいはＴＥＭ１１モードの前記レーザ光を出射する構成の請求項８記載の光ヘッド。
- 中心部の光強度が周辺部よりも弱いレーザ光を出射するレーザ光源と、
透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、
前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体とを備え、
前記レーザ光源の前記中心部は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光ヘッド。 - 中心部の光強度が周辺部より弱く、かつ所定の偏光方向を有するレーザ光を出射するレーザ光源と、
透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、
前記光スポットの中心位置の近傍に前記所定の偏光方向で対向するように設けられ、前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の一対の微小金属体とを備え、
前記レーザ光源の前記中心部は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光ヘッド。 - 前記レーザ光源は、ＴＥＭ０１モードあるいはＴＥＭ１１モードの前記レーザ光を出射する半導体レーザである構成の請求項１３又は１４記載の光ヘッド。
- 前記一対の微小金属体は、前記光スポットの径よりも小さい幅のスリット状のギャップを形成するように設けられたことを特徴とする請求項２又は１４記載の光ヘッド。
- 前記一対の微小金属体は、前記光スポットの径よりも小さい幅および長さを有するギャップを形成するように設けられたことを特徴とする請求項２又は１４記載の光ヘッド。
- レーザ光を出射するレーザ光源と、
透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、
前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された遮光体と、
前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体と、
前記微小金属体の近傍に設けられ、記録情報に応じた変調磁界を発生する電磁石と、
前記記録情報を磁気情報として検出する磁気抵抗センサとを備え、
前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とする光磁気ヘッド。 - 表面に記録媒体が形成されたディスクと、
レーザ光を出射するレーザ光源と、
透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、
前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された遮光体と、
前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体と、
前記微小金属体からの出射光を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動手段とを備え、
前記遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とするディスク装置。 - 前記微小金属体は、一辺が前記光スポットよりも長い矩形状を有し、
前記遮光体は、長辺が前記微小金属体の前記一辺に光学的に沿い、かつ前記長辺が前記光ビームの径よりも長い矩形状を有し、
前記移動手段は、前記微小金属体の前記一辺が前記記録媒体の記録トラックに直交する方向に前記微小金属体からの出射光をトラッキングさせる構成の請求項１９記載のディスク装置。 - 表面に記録媒体が形成されたディスクと、
レーザ光を出射するレーザ光源と、透明集光用媒体を有し、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の被集光面に集光して光スポットを形成する光学系と、
前記レーザ光源から前記透明集光用媒体に至る前記レーザ光の光路中に設けられ、前記レーザ光の中心部を遮光し、前記中心部の外側は遮光しないように構成された第１の遮光体と、
前記光スポットの中心位置の近傍に設けられ、前記光スポットのサイズより小なるサイズ及び前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する膜状の微小金属体と、
前記微小金属体からの出射光を前記記録媒体に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記レーザ光源から前記光学系を介して前記記録媒体に照射したレーザ光に基づく反射光を前記透明集光用媒体を介して検出する検出手段と、
前記透明集光用媒体の前記被集光面に集光する前記レーザ光のうち前記被集光面で反射した戻り光が前記検出手段に入射しないように前記戻り光を遮光する第２の遮光体とを備え、
前記第１の遮光体は、前記透明集光用媒体の入射面に入射する前記レーザ光の入射角が前記透明集光用媒体の屈折率で決まる臨界角よりも大きくなるように設定された外形を有することを特徴とするディスク装置。 - 入射するレーザ光によって光スポットが形成される被集光面を有する透明集光用媒体を準備し、
前記透明集光用媒体の前記被集光面の前記光スポットのサイズより小なるサイズを有する領域以外の領域をホトレジストで覆い、
前記透明集光用媒体の前記被集光面の前記ホトレジストの存在しない領域を前記レーザ光の波長以下の所定の深さでエッチングによって除去することにより前記被集光面に凹部を形成し、
前記凹部に金属材料を堆積させて微小金属体を形成することを特徴とする光ヘッドの製造方法。 - 入射するレーザ光によって光スポットが形成される被集光面を有する透明集光用媒体を準備し、
前記透明集光用媒体の前記被集光面の前記光スポットの中心位置に集光イオンビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）法によって金属膜を堆積することにより、前記光スポットのサイズより小なるサイズの微小金属体を形成することを特徴とする光ヘッドの製造方法。
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