(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口の周囲に取り囲むように配置され照射光ビームの光軸検出用の４分割に分割された熱電対エレメントもしくはフォトダイオードと、
該熱電対エレメントもしくはフォトダイオードのそれぞれの分割区間の電気出力を検出し、該検出した出力に基づいて前記開口に照射される光ビームの光軸を検出する光軸検出手段と、
を具備し、前記開口の大きさが、該開口に照射される光ビームの波長未満であることを特徴とする光軸検出機能を有する微小開口ヘッド。
【請求項２】
前記熱電対エレメントもしくはフォトダイオードの配置構造の下面に、Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇなどの高反射率かつ低浸入長を有する金属あるいはこれらの金属の合金を遮光膜として配設したことを特徴とする請求項１に記載の光軸検出機能を有する微小開口ヘッド。
【請求項３】
前記熱電対エレメントもしくはフォトダイオードと前記開口との間に光を透過させない領域を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の光軸検出機能を有する微小開口ヘッド。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の微小開口ヘッドが記録媒体上を浮上するスライダヘッドの浮上面内に取り付けられ、かつ、
該微小開口ヘッドの開口に向けて光ビームを照射し、入力情報に応じて該光ビームの光強度の強弱、または偏光角度もしくは偏光方向の強弱を変化させる光学系を有し、
前記開口に照射される光ビームの光強度の強弱、または偏光角度もしくは偏光方向の強弱の変化により、該開口を通過して出てくるエネルギーを変化させ、該エネルギーの変化により、前記記録媒体上に光学的性質、電気的性質、形状の変化のうちの少なくとも一つの変化を起こさせることを特徴とする光記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の微小開口ヘッドが記録媒体上を浮上するスライダヘッドの浮上面と対向する面上に取り付けられ、かつ、  該微小開口ヘッドの開口に向けて光ビームを照射し、入力情報に応じて該光ビームの光強度の強弱、または偏光角度もしくは偏光方向の強弱を変化させる光学系を有し、
前記開口に照射される光ビームの光強度の強弱、または偏光角度もしくは偏光方向の強弱の変化により、該開口を通過して出てくるエネルギーを変化させ、該エネルギーの変化により、前記記録媒体上に光学的性質、電気的性質、形状の変化のうちの少なくとも一つの変化を起こさせることを特徴とする光記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近接場光ヘッドに関し、特に照射ビームの光軸検出のための熱電対エレメントまたはダイオードを備えた微小開口ヘッドと、それを搭載した光記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、広く普及している光軸調整装置では、複数個に分割されたフォトダイオードもしくは熱電対などの光感受性素子の配列上に光ビームを照射し、その照射スポットと光感受性素子との面ずれを、光感受性素子の電気出力から計算することで光軸検出が行われている。光感受性素子の中心に光を透過させる開口が設けられた光軸調整装置が提案されているが、この開口の大きさは照射スポットの面積よりも遙かに大きいものとなっている。（参考文献：特開平５−２１５６３９号公報）
光記録装置において、その記録密度を高めるためには、記録媒体上の記録情報を読みとる際に用いる光ビームの照射スポット径を小さくすることが有効である。とりわけ、波長未満の大きさの微小開口上に光ビームを照射して、微小開口から漏れ出てくる光（近接場光）を光源として用いることで、光の回折限界を上回る分解能を得ることが可能であり、この原理を応用した光記録装置も報告されている（参考文献１：Ｅ．  Ｂｅｔｚｕｇ，Ｊ．  Ｋ．  Ｔｒａｕｔｍａｎ    他“Ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃｓ  ａｎｄ  ｈｉｇｈ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｄａｔａ  ｓｔｏｒａｇｅ  ”  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ６１（２），ｐｐ１４２−１４４（１９９２）  ）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、微小開口上に光ビームを照射し、微小開口から漏れ出てくる近接場光を光記録装置の記録再生に用いる場合、近接場光の強度は、微小開口上に照射しているレーザー光の強度に左右される。さらに、実際に照射しているレーザー光には２次元強度分布（理想的にはガウス分布）が存在しているため、微小開口から照射されて出てくる近接場光強度を常に一定に保つには、レーザー光を常に微小開口上の同じ位置に保つ必要がある。
【０００４】
これに対しては、微小開口に照射しているレーザー光の光路を微小開口の手前で分割し、分割されたレーザー光を従来から用いられている光軸調整用の検出装置に導き、その検出装置によりそのレーザー光の光路の位置を検出することで、微小開口に照射されていたレーザー光の位置を推定することも可能である。しかし、この場合は、微小開口の他に、別途光路および光軸検出装置を設けなくてはならないので、記録ヘッドの小型化、低価格化が困難になる。さらには、光路を分割する必要があるため、実際に微小開口に照射しているレーザー光の光軸中心と、光軸検出用装置の光軸中心とが一致しているという保証はない。
【０００５】
また、過去にフォトダイオードとピンホールとを組み合わせた光軸の調整を紹介している文献があるが（参考文献２：Ｅ．Ｄ．Ｈ．Ｇｒｅｅｎ，Ａ．Ｄ．Ｆａｒｉｎａｓ，Ａ．Ｈ．Ｃｏｒｄｅｓ  ａｎｄ  Ｔ．Ｏ．Ｄａｙ，  ”Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｉｎｇ  Ｐｉｎｈｏｌｅ  Ｓｙｓｔｅｍ”，ＳＰＩＥ  ｖｏｌ．２６８６  １６４−１７４（１９９６））、いずれの場合もピンホールの大きさは光の波長よりも大きい。そのため、実際にピンホールを透過してくる光は通常のファーフィールド光の成分を含んでおり、この透過光を近接場光の成分と分離して検出することは困難である。波長未満の情報の検出に必要な近接場光を発生するには、光をその光の波長よりも小さい径を有する微小開口から漏れ出させる必要があり、上記の参考文献２に記載されたピンホール径ではそれは困難である。また、上記参考文献２のものでは、ピンホールを記録媒体表面に近接することを前提としていない。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、微小開口に照射しているレーザー光の光軸検出機能を有する微小開口ヘッドおよびそれを搭載した光記録ヘッドにおいて、上記のような微小開口に照射しているレーザー光の位置検出の課題を解決するため、微小開口上に照射されているレーザービームの位置を大がかりな光学系を付加することなく、容易に検出することを可能とすることにある。
【０００７】
また、本発明の更なる目的は、上記微小開口の径がレーザー光の波長よりも小さいこと、またその微小開口を記録媒体表面に近接させることが可能な微小開口ヘッドおよびそれを搭載した光記録ヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の光軸検出機能を有する微小開口ヘッドの発明は、開口の周囲に取り囲むように配置され照射光ビームの光軸検出用の４分割に分割された熱電対エレメントもしくはフォトダイオードと、該熱電対エレメントもしくはフォトダイオードのそれぞれの分割区間の電気出力を検出し、該検出した出力に基づいて前記開口に照射される光ビームの光軸を検出する光軸検出手段と、を具備し、前記開口の大きさが、該開口に照射される光ビームの波長未満であることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記熱電対エレメントもしくはフォトダイオードの配置構造の下面に、Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇなどの高反射率かつ低浸入長を有する金属あるいはこれらの金属の合金を遮光膜として配設したことを特徴とすることができる。
【００１１】
また、前記熱電対エレメントもしくはフォトダイオードと前記開口との間に光を透過させない領域を設けたことを特徴とすることができる。
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項４の光記録ヘッドの発明は、請求項１から３のいずれかに記載の微小開口ヘッドが記録媒体上を浮上するスライダヘッドの浮上面内に取り付けられ、かつ、 該微小開口ヘッドの開口に向けて光ビームを照射し、入力情報に応じて該光ビームの光強度の強弱、または偏光角度もしくは偏光方向の強弱を変化させる光学系を有し、 前記開口に照射される光ビームの光強度の強弱、または偏光角度もしくは偏光方向の強弱の変化により、該開口を通過して出てくるエネルギーを変化させ、該エネルギーの変化により、前記記録媒体上に光学的性質、電気的性質、形状の変化のうちの少なくとも一つの変化を起こさせることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項５の光記録ヘッドの発明は、請求項１から３のいずれかに記載の微小開口ヘッドが記録媒体上を浮上するスライダヘッドの浮上面と対向する面上に取り付けられ、かつ、  該微小開口ヘッドの開口に向けて光ビームを照射し、入力情報に応じて該光ビームの光強度の強弱、または偏光角度もしくは偏光方向の強弱を変化させる光学系を有し、前記開口に照射される光ビームの光強度の強弱、または偏光角度もしくは偏光方向の強弱の変化により、該開口を通過して出てくるエネルギーを変化させ、該エネルギーの変化により、前記記録媒体上に光学的性質、電気的性質、形状の変化のうちの少なくとも一つの変化を起こさせることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態として、微小開口ヘッドにおいて光軸調整用の検出器として複数のフォトダイオードを用いた場合の構成を模式的に示す。ここで、１は微小開口、２Ａ〜２Ｄはフォトダイオード（若しくは熱電対）、４は増幅器（アンプ）、５は検出装置（検出手段）、６は基板、および８は接点である。
【００１６】
基板６上に、微小開口１を中心に取り囲む形で、かつ微小開口１の中心Ｏの位置に対して均等に４分割になるように、４個のフォトダイオード２Ａ〜２Ｄが配置されている。各フォトダイオード２Ａ〜２Ｄには、そこに照射しているレーザービームＬの光量を電気出力として取り出すための配線３がそれぞれ接続されている。各フォトダイオード２Ａ〜２Ｄの出力は、接点８を介して、増幅器４に送られる。増幅器４は、各フォトダイオード２Ａ〜２Ｄに照射される光強度が同じ場合には、その電気出力も同一となるように予め調整されている。各フォトダイオード２Ａ〜２Ｄからの電気出力は、増幅器４において増幅される。各増幅器４からの出力は、レーザービームＬの光軸の位置検出を行う検出装置５に入力される。
【００１７】
以上の構成において、本発明による光軸の位置検出を行う動作原理を説明する。図１に示すように、微小開口１上にレーザービームＬが照射された場合、上下方向のフォトダイオード２Ａと２Ｄとに照射される光量の違いにより、その上下方向のフォトダイオード２Ａと２Ｄに発生する光電流に差が生じる。図１の場合では、本図の左上方向のフォトダイオード２Ａに発生する光電流は、本図の左下方向のフォトダイオード２Ｄに発生する光電流よりも大である。この光量差に対応した電気信号が増幅器４を介して検出装置５に入力される。検出装置５は、そのため、両フォトダイオード２Ａと２Ｄの出力が一致するように、レーザービームＬの上下方向の照射位置を調整する。
【００１８】
検出装置５は、次に、レーザービームＬの左右方向の照射位置を調整するために、フォトダイオード２Ａとフォトダイオード２Ｂの出力が等しくなるように、レーザービームＬの左右方向の位置を調整する。
【００１９】
このようにして、検出装置５は全てのフォトダイオード２Ａ〜２Ｄの出力が等しくなるように、レーザービームＬの光軸の位置を調整することで、レーザービームＬの光軸を微小開口１の中心Ｏに一致させることができる。
【００２０】
なお、検出装置５における、フォトダイオード２Ａ〜２Ｄの出力検出手順としては、上記のような手順の他に、斜め方向の、フォトダイオード２Ａとフォトダイオード２Ｃの出力の差分（Ａ−Ｃ）および、フォトダイオード２Ｂとフォトダイオード２Ｄの出力のと差分（Ｂ−Ｄ）をまず検出し、そのそれぞれの差分値の和（Ａ−Ｃ）＋（Ｂ−Ｄ）、およびそのそれぞれの差分値の差（Ａ−Ｃ）−（Ｂ−Ｄ）を求めることで、レーザービームＬの光軸の中心位置を調整することも可能である。
【００２１】
上記の例では、フォトダイオード２Ａ〜２Ｄに照射されているレーザービームＬの光を、フォトダイオード２Ａ〜２Ｄが発生する電流に光電変換し、変換したこれら電流に基づいてレーザービームＬの光軸の位置を検出装置５で検出したが、これら２Ａ〜２Ｄのフォトダイオードを、そのまま適当な熱電対に置き換えることで、レーザービームＬの光強度分布を熱分布に一旦変換し、この熱分布を熱電対が発生する電位差として検出することも可能である。この場合も、レーザービームの光軸位置を検出する方法になんら本質的な差違は生じない。
【００２３】
（第２の実施形態）
ところで、上記の微小開口１に照射される光ビームの光強度が非常に高い場合には、微小開口１の回りに配した光軸検出用のフォトダイオード２Ａ〜２Ｄに照射される光強度も非常に高くなる恐れがある。これによって、光軸検出用に設けられた各フォトダイオード２Ａ〜２Ｄが損傷し、あるいは各フォトダイオード２Ａ〜２Ｄの出力が飽和し、それにより各フォトダイオード２Ａ〜２Ｄに照射している集光スポットＬの面積と光強度分布に正確に比例した電気出力が得られなくなり、正確な光軸位置検出ができなくなる場合が考えられる。この不具合を未然に防ぐには、微小開口１上に照射されている光ビームの光強度を小さくして、各フォトダイオード２Ａ〜２Ｄの出力が飽和しないようにする必要がある。しかし、光ビームの強度を小さくすることは、微小開口１から漏れ出てくる近接場光強度を小さくすることになってしまうので、効率が悪い。
【００２４】
そこで、本発明の第２の実施形態では、微小開口１上に照射されている光ビーム自体の光強度は下げずに、フォトダイオード２Ａ〜２Ｄを飽和させないために、フォトダイオード２Ａ〜２Ｄを微小開口１の近傍ではなく、照射しているレーザー光の光強度分布が低い位置に配置することで解決した。この様に、位置検出用のフォトダイオード２Ａ〜２Ｄを、微小開口１の近傍ではなく照射しているレーザー光の光強度分布が低い位置に配置した構成例を図２に示す。図３は図２の微小開口１の中心を切断線が通る縦断面構造を示す断面図である。ここで、１の微小開口はガラス等の透明部材からなり、７はその微小開口１の周囲に設けた光を透過させない領域、１１は微小開口１を取り囲む、シリコン基板６上に形成されたフォトダイオード２Ａ〜２Ｄを透過して、記録媒体上に光が照射されることを防ぐ目的で設けた透過防止用遮光膜である。
【００２５】
一般に、フォトダイオードは、シリコン化合物の積層構造で構成されるが、シリコンの浸入長（減衰長）は大きいために、基板６を透過してフォトダイオード領域２Ａ〜２Ｄに照射された光は、このフォトダイオード領域を透過して、その下面に、すなわち記録媒体側に光が漏れ出てしまう恐れがある。これを防ぐために、図３に示すように、２Ａ〜２Ｄのフォトダイオード構造の下面に光を透さない遮光膜１１を配設してある。すなわち、この遮光膜１１の役割は、微小開口部以外の領域から記録媒体上に光が到達してしまうのを防ぐためのものである。この遮光膜１１としては、Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇなどの高反射率で、かつ低浸入長を有する金属、あるいはこれらの金属の合金からなる薄膜を用いている。
【００２６】
（第２実施形態の変形例）
図４は図３の構成の変形例である。本例では、図４に示すように、微小開口１を取り囲む近傍領域の基板６の上面に、微小開口１の近傍領域のフォトダイオード２Ａ〜２Ｄへの光照射を防止する金属膜（入射防止用の遮光膜）１２を取り付け、これにより光を透過させない領域７を実質的に設けてある。
【００２７】
この微小開口ヘッドの製造工程を説明する。まず、図２に示すように、シリコン基板６上に、フォトダイオード領域２Ａ〜２Ｄを微小開口１を取り囲む領域全域にわたって形成する。しかし、このままでは、微小開口近傍領域に照射されるレーザー光の光強度が高いので、フォトダイオードの損傷およびその出力の飽和の恐れがある。そこで、微小開口近傍のフォトダイオード領域には、照射光を遮光する金属膜１２を設ける。これにより、図２で図示した光を透過させない領域７を実質的に作製することができる。
【００２８】
なお、この場合においても、微小開口部以外の領域から記録媒体表面上へ光の漏出（漏れ出てしまうこと）を防ぐ目的で、フォトダイオード２Ａ〜２Ｄの下面に金属遮光膜１１を形成することは有効である。
【００２９】
（第３の実施形態）
図５に、本発明の第３の実施形態の構成を示す。本例では、図１または図２、図３に示す上記のレーザービーム光軸検出機能を有する開口構造２１を、浮上スライダタイプの光記録ヘッド２２の浮上スライダ面内２３に取り付けている。図５はこのスライダの下側、即ち浮上スライダ面２３側から見た構成を示す。開口構造２１は、少なくとも前述のフォトダイオードもしくは熱電対のエレメント２Ａ〜２Ｄ、微小開口１および配線３とで構成される。
【００３０】
図６は、上記レーザービーム光軸検出機能を有する開口構造２１を、浮上スライダタイプの光記録ヘッド２２の浮上スライダ面内２３に取り付け、さらに対物レンズ３１を介してレーザービームＬを開口構造２１に照射している光記録ヘッドの構成を示す。
【００３１】
（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態として、上記レーザービーム光軸調整機能を有する開口構造２１を、浮上スライダタイプの光記録ヘッド２２の記録媒体と対向しない面２４、即ちスライダの上面に取り付けた例を示す。開口構造２１は、少なくとも前述のフォトダイオードもしくは熱電対のエレメント２Ａ〜２Ｄ、微小開口１および配線３とで構成される。対物レンズ３１を介してレーザービームＬを開口構造２１に照射し、微小開口１を透過した光がスライダの浮上面２３において集光スポット４０を形成している。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、微小開口の周囲に４分割に分割された、熱電対エレメントもしくはフォトダイオードを配置し、それぞれの分割区間の出力を検出し、それらの検出出力に応じて光ビームの光軸調整を行うようにしたので、微小開口上に照射されているレーザービームの位置を大がかりな光学系を付加することなく、容易に検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】照射レーザービームの光軸検出用のフォトダイオードもしくは熱電対が、微小開口を取り囲む形で配置されている本発明の第１の実施形態の微小開口ヘッドの構成を模式的に示す平面図である。
【図２】微小開口の回りに配置された、レーザービームの光軸検出用のフォトダイオードもしくは熱電対と微小開口との間に光を透過させない領域を設けた本発明の第２の実施形態の微小開口ヘッドの構成を模式的に示す平面図である。
【図３】図２のフォトダイオード構造の下面に光を透さない遮光膜を設けてある微小開口ヘッドの構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の変形例として、微小開口を取り囲む近傍領域の上面に金属膜を取り付け、光を透過させない領域を設けてある微小開口ヘッドの構成を模式的に示す断面図である。
【図５】レーザービームの光軸調整機能を有する開口構造を、浮上スライダタイプの光記録ヘッドの浮上スライダ面内に取り付けた本発明の第３の実施形態の光記録ヘッドの構成を模式的に示す平面図である。
【図６】レーザービームの光軸調整機能を有する開口構造を、浮上スライダタイプの光記録ヘッドの浮上スライダ面内に取り付け、その上に微小開口上に光を照射する光学系を配置した本発明の第３の実施形態の光記録ヘッドの構成を模式的に示す斜視図である。
【図７】レーザービームの光軸調整機能を有する開口構造を、浮上スライダタイプの光記録ヘッドの記録媒体と対向しない面上に取り付けた本発明の第４の実施形態の光記録ヘッドの構成を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｏ    微小開口の中心位置
Ｌ    レーザービーム
１    微小開口
２Ａ〜２Ｂ    フォトダイオードもしくは熱電対
３    配線
４    増幅器
５    検出装置
６    基板
７    光を透過させない領域
８    接点
１１    遮光膜（記録媒体表面への光透過防止用金属膜）
１２    遮光膜（微小開口近傍領域のフォトダイオードへの光照射防止用）
２１    光軸検出機能を有する微小開口構造
２２    浮上スライダタイプの光記録ヘッド
２３    浮上面
２４    浮上面に対向する面（浮上スライダの上面）
３１    対物レンズ
４０    集光スポット
【図１】
0003557122.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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