(57)【要約】【課題】  小型で高い光効率を持ち、高記録密度に対応し、量産に適した簡略な構造を持つ近視野光ヘッドを提供すること。【解決手段】  近視野光ヘッドは、Ｓｉから成るミラー基板２０１を持ち、ミラー基板２０１は結晶異方性エッチングによって形成されるミラー面２０４を持つ。ミラー基板２０１は光ファイバー１０３を固定するＶ溝２０３を持つ。Ｖ溝２０３はミラー基板２０１の表面から約２０°傾斜して形成され、光ファイバー１０３からの出射光２１１はミラー面２０４で反射して垂直方向に曲げられる。【選択図】    図２
2006053979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの入射光を変換して近視野光を発生させ、回転する記録媒体表面との相互作用を前記近視野光を介することで行い、情報の記録再生を行う近視野光ヘッドにおいて、
前記光源からの入射光を前記近視野光ヘッド内部へ導入する光導入部と、略平板状の基板と、を持ち、前記基板は前記光導入部からの出射光を反射する光反射部と、前記光導入部を前記基板表面に固定するためのＶ溝を持ち、前記Ｖ溝はその長手方向において順次深さを変化するように傾斜していることを特徴とする近視野光ヘッド。
【請求項２】
前記基板がＳｉから成り、前記Ｖ溝が前記Ｓｉの結晶異方性エッチングによって形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の近視野光ヘッド。
【請求項３】
前記Ｖ溝の深さが前記光源方向に向かって順次増し、その傾斜が約２０°であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の近視野光ヘッド。
【請求項４】
前記光導入部が光ファイバーであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の近視野光ヘッド。
【請求項５】
前記近視野光ヘッドにおいて、更に、前記光反射部で反射された光を集光するレンズ部と、前記レンズ部で集光された光によって近視野光を発生させる光学的微小開口と、を持つことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の近視野光ヘッド。
【請求項６】
前記Ｖ溝の傾斜は、フォトリソグラフィーのマスクを台形形状にすることで形成したものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の近視野光ヘッド。
【請求項７】
前記Ｖ溝と、前記光反射部が、前記基板の同一面に形成されたものであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の近視野光ヘッド。
【請求項８】
前記Ｖ溝と、前記光反射部が、前記基板の反対面に形成されたものであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の近視野光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光の回折限界を超える記録密度での情報の記録再生を行う近視野光ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年情報化社会における画像・動画情報の急激な増加に対応するため、情報記録再生装置は大容量化・小型化が進められている。光を用いた情報記録再生装置においては、記録密度が光波長に依存するため、短い波長の光を用いることで高密度化が図られてきた。波長に依存しない密度の実現の方法としては、近視野光を用いた記録再生原理が注目されている。
【０００３】
近視野光ヘッドを利用した記録再生装置は、基本的構成は従来型の磁気ディスク装置と同じで、磁気ヘッドの代わりに近視野光ヘッドを用いる。このような近視野光ヘッドでは、光ファイバーや光導波路からの出射光を反射面での反射によって方向を変え、レンズを通して集光することで、光学的微小開口に光を照射させていた（特許文献１参照）。より詳細には図７、図８を用いて説明する。
【０００４】
図７は従来技術による近視野光ヘッド１０００の代表的な構造の断面図である。近視野光ヘッド１０００はミラー基板１００１と開口基板１００２が接着された構造であり、光ファイバー１０３が上記２枚の基板の間に挟まれて固定されている。ミラー基板１００１はＳｉから成り、Ｖ溝１００３とミラー面１００４を持つ。Ｖ溝１００３とミラー面１００４はともにＳｉの結晶異方性エッチングによって形成された、基板表面から約５５°の角度を持つ面から成る。光ファイバー１０３はＶ溝１００３に固定され、接着される。開口基板１００２はガラスから成り、上面にマイクロレンズ１００５を持ち、下面に空気浮上面１００６と、錐状ティップ１００７を持つ。
【０００５】
錐状ティップ１００７は図示を略した遮光膜で覆われているが、ティップ先端１００８のみ遮光膜が除去されている。図示を略したレーザーからの光は光ファイバー１０３によって近視野光ヘッド１０００内部に導入され、光ファイバー１０３端面から出射光１０１１となって出射し、ミラー面１００４で反射した後、マイクロレンズ１００５で集光され、錐状ティップ１００７内部に照射される。光エネルギーの一部はティップ先端１００８付近に近視野光１０１２となって分布する。この近視野光１０１２を、図示を略した記録媒体表面のデータマークと相互作用させ、その結果発生した散乱光を検出することで、高密度な情報の記録再生を可能とする。
【０００６】
図８は従来技術による近視野光ヘッド１０２０を底面側、すなわち開口基板の下面側から見た図である。図７で説明した近視野光ヘッド１０００との相違は、空気浮上面１０２１が光ファイバー１０３と平行に配置されている点である。光ファイバー１０３からの光はミラー面１０２２で反射し、マイクロレンズ１０２３で集光されて錐状ティップ１０２４に照射されるという構成は図７で説明した近視野光ヘッド１０００と同様である。
【特許文献１】国際特許公開第００／２８５３６号パンフレット（第４１−４６頁、第１−６、８、２１、２４−３０、４１−４５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術による近視野光ヘッドでは、ミラー面１００４あるいは１０２２が、Ｓｉの結晶異方性エッチングで作製されているため、反射率が高いミラーになっているという利点を有する反面、基板表面から約５５°という角度を持つために光ファイバー１０３からの光を直角に曲げることができない、という課題があった。図７において、ミラー面１００４で反射された光はマイクロレンズ１００５で集光された後、錐状ティップ１００７に照射されるが、このときの光スポットは楕円形状となってしまい、真円形状のスポットにくらべて光効率が数分の一にまで劣化する。光効率が劣化すると、検出信号のＳ／Ｎの劣化を生み、高速転送が困難になる。
【０００８】
また、図８に示すように、ミラー面１０２２によって反射された光が光源方向（図中右）に戻るため、マイクロレンズ１０２３、錐状ティップ１０２４は垂直に配置することができず、錐状ティップ１０２４をヘッドの先端に作ることができない。回転するディスクからの空気浮上力によって浮上するヘッドは実際にはわずかに傾いており、空気の流入端よりも流出端の方がディスク表面に近接している。近視野光は開口からの距離によって指数関数的に減衰するので、錐状ティップ１０２４はなるべくディスク表面に近接させることが望ましいが、従来技術による近視野光ヘッドでは、ヘッドのうちディスク表面に最も近接している場所に錐状ティップ１０２４を設けることができなかった。錐状ティップ１０２４がディスク表面から離れた位置にあると、その先端の開口からの近視野光がディスク表面上では弱く広がってしまい、検出信号Ｓ／Ｎが劣化する、また高密度化が困難になる、という問題点を生む。
【０００９】
このように、従来技術による近視野光ヘッドは、錐状ティップに照射される光が斜めになってしまう、また、錐状ティップをヘッドの先端に設けることができない、という課題があった。また、ミラー基板の厚みのためにヘッド全体が厚くなり小型化に適さない、２枚基板の接着を光ファイバーの接着の後で行う必要があるため量産性に適さない、という課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、光源からの入射光を変換して近視野光を発生させ、回転する記録媒体表面との相互作用を前記近視野光を介することで行い、情報の記録再生を行う近視野光ヘッドにおいて、光源からの入射光を近視野光ヘッド内部へ導入する光導入部と、略平板状の基板と、を持ち、基板は光導入部からの出射光を反射する光反射部と、光導入部を基板表面に固定するためのＶ溝を持ち、Ｖ溝はその長手方向において順次深さを変化するように傾斜していることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、上述の近視野光ヘッドにおいて、基板がＳｉから成り、Ｖ溝がＳｉの結晶異方性エッチングによって形成されたものであることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、上述の近視野光ヘッドにおいて、Ｖ溝の深さが光源方向に向かって順次増し、その傾斜が約２０°であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上述の近視野光ヘッドにおいて、光導入部が光ファイバーであることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、上述の近視野光ヘッドにおいて、光反射部で反射された光を集光するレンズ部と、レンズ部で集光された光によって近視野光を発生させる光学的微小開口と、を持つことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、上述の近視野光ヘッドにおいて、Ｖ溝の傾斜は、フォトリソグラフィーのマスクを台形形状にすることで形成したものであることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、上述の近視野光ヘッドにおいて、Ｖ溝と、光反射部が、基板の同一面に形成されたものであることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、上述の近視野光ヘッドにおいて、Ｖ溝と、光反射部が、基板の反対面に形成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光源から近視野光を発生させる開口までの光エネルギーの損失を最小限に抑えることができるため、光効率が高く、検出信号のＳ／Ｎが良好で、データの高速転送可能な近視野光ヘッドを実現することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、近視野光を発生させる開口を記録ディスク表面により近接させることが可能となり、高い強度でしかも微細に局在化された近視野光を介して記録ディスクと相互作用させることで、検出信号のＳ／Ｎが良好で、高い記録密度に対応した近視野光ヘッドを実現することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、Ｓｉの異方性エッチングという、制御が容易で安価なプロセスを利用しているため、安価に大量の近視野光ヘッドを安定的に生産することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、通常の光ファイバーを光導入部として利用しているため、安価で入手が容易な部品と材料のみで近視野光ヘッドを大量生産することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、光反射部で反射した光を集光するマイクロレンズを用いることで微小開口に小さなサイズの光スポットで光を照射することが可能となり、高い光効率の近視野光ヘッドを作製することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、Ｖ溝を基板の上面側に形成することにより、微小開口を持つ部品との接着後に光ファイバーを接着することが可能となり、微小開口を持つ部品との接着をウェハ単位で行うことができ、量産に適する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、この発明の実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１に係るOLE_LINK1近視野光ヘッドを用いた情報再生装置の概略を示すOLE_LINK1。本実施の形態に係る情報再生装置は、従来の磁気ディスク装置と基本構成は類似であり、近視野光を発生する微小開口（図示略）を有する近視野光ヘッド１０６を記録媒体１０７の表面に数十ナノメートルまで近接した状態で記録媒体１０７を高速に回転させ、近視野光ヘッド１０６が記録媒体１０７と常に一定の相対配置で浮上するために、フレクシャー１０５をサスペンションアーム１０４の先端部に形成している。サスペンションアーム１０４はボイスコイルモータ（図示略）によって記録媒体１０７の半径方向に移動可能である。ここで、近視野光ヘッド１０６は、記録媒体１０７に微小開口が対面するように配置されている。
【００２５】
レーザー１０１からの光束をフレクシャー１０５近傍まで導く光伝搬部は、レンズ１０２とサスペンションアーム１０４に固定された光ファイバー１０３から構成されている。
【００２６】
ここで、光ファイバー１０３を用いたが、これは、光導波路や空中光伝搬を用いてもよい。また、必要に応じて、レーザー１０１は回路系１０８により強度変調などをかけることもできる。概略をわかりやすくするために、サスペンションアーム１０４とフレクシャー１０５と近視野光ヘッド１０６はそれぞれ分解した形で示してあるが、実際には、それぞれは接続され必要に応じて固定されている。
【００２７】
図２に本発明の実施の形態１に係る近視野光ヘッド１０６と、それに固定された光ファイバー１０３の断面を示す。近視野光ヘッド１０６の構造は、Ｓｉから成るミラー基板２０１とガラスから成る開口基板２０２から成る。光ファイバー１０３はこの２枚の基板に挟まれて接着固定されている。光ファイバー１０３はシングルモードファイバーで、直径１２５ミクロンである。ミラー基板２０１は、厚みが約５００ミクロンであり、Ｖ溝２０３とミラー面２０４を持つ。Ｖ溝２０３はヘッドの厚み方向（図中上下方向）に傾斜を持っている。ミラー基板２０１の表面に対してＶ溝２０３の長手方向が持つ傾斜角は約２０°である。ミラー面２０４は表面がＡｌで覆われている。
【００２８】
開口基板２０２は上面にマイクロレンズ２０５を持ち、下面に錐状ティップ２０６と、図示を略した空気浮上面を持つ。マイクロレンズ２０５の直径は約１２０ミクロンであり、錐状ティップ２０６は底面部の直径が約１５ミクロン、高さが約１０ミクロンである。錐状ティップ２０６は図示を略したＡｌから成る遮光膜で覆われているが、その頂点２０７付近の微小領域は遮光膜が除去されており、光学的微小開口となっている。
【００２９】
微小開口の直径は約３０ｎｍである。図示を略したレーザーからの光（波長４８８ｎｍ）は光ファイバー１０３を通って出射光２１１となり、ミラー面２０４で反射した後、マイクロレンズ２０５で集光されて錐状ティップ２０６に照射される。この光エネルギーの一部が錐状ティップ２０６の頂点２０７から近視野光２１２となる。近視野光を発生させるために微小開口を用いたが、開口であることは不可欠ではなく、微小な突起やスリットなどでも良い。
【００３０】
ここでＶ溝２０３は、ミラー基板の表面に対して約２０°の傾斜を持っているため、光ファイバー１０３も同一の傾斜を持つ。従って光ファイバー１０３からの出射光２１１は約２０°の傾斜を持っており、ミラー面２０４が５５°の傾斜を持っているため、ミラー面２０４で反射した光は垂直にマイクロレンズ２０５に照射する。
【００３１】
これにより、錐状ティップ２０６に照射される光スポットはほぼ真円形状となり、スポットサイズは約３ミクロンとなった。従来のヘッドによる楕円状光スポットに比べ、直径３ミクロン以内のエネルギーは約３倍に向上した。
【００３２】
図３は近視野光ヘッド１０６を底面側すなわち開口基板の底面側から見た図である。空気浮上面２０８は光ファイバー１０３と平行に配置されている。ミラー面２０４、マイクロレンズ２０５、錐状ティップ２０６は垂直に配置されている。このような配置は図２で説明したように、光ファイバー１０３が基板に対して傾斜していることによって可能になったものである。これにより、錐状ティップ２０６がヘッドの先端に極めて近い位置に作製可能となった。ヘッドは図中左側がディスク表面により近接する姿勢で浮上しているため、錐状ティップ２０６はヘッド底面のなかで最もディスク表面に近接している。錐状ティップ２０６先端からの近視野光が減衰せず、また局在した状態でディスク表面と相互作用することが可能となった。これにより、検出信号のＳ／Ｎの向上、高い記録密度への対応が実現された。
【００３３】
図４は本実施の形態に係る近視野光ヘッド１０６製造の各ステップにおける、ミラー基板の断面図（左列）と上面図（右列）を示す。左列に示す断面は右上図における線分Ａ−Ｂに示した部分の断面である。ステップＳ１０１でＳｉ基板を右上図に示す形状のマスクを用いて結晶異方性エッチングを行う。マスクの寸法は、Ｔ１＝６６２ミクロン、Ｔ２＝１５２ミクロン、Ｌ１＝１０００ミクロン、Ｌ２＝１３００ミクロンである。エッチング条件は、エッチャントとしてＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）２０％、温度８０℃、エッチング時間１２時間とした。
【００３４】
ステップＳ１０２は、エッチングが開始された直後の状態を示す。底が平らな部分２５１が残っている。ステップＳ１０３は、エッチングが進行した状態を示す。Ｖ溝２５２が形成された。マスクのＴ１がＴ２よりも長いため、Ｖ溝２５２が形成されたときに底が平らな部分２５１はまだ残っている。Ｖ溝２５２は一旦形成されるとそこから図中上下と左方向への進行は遅くなり、深さ方向にはほとんど進行しない。平らな部分２５１は両側（図中上下）からのエッチングが進行し、時間とともに深い溝が形成される。両側からのエッチングが中央で一致した時点でＶ溝となり、深さ方向のエッチングが停止するため、図中右の方が深い溝となる。
【００３５】
このため、形成されるＶ溝は図中右側が深く、左に行くに従って浅い、傾斜したものとなる。ステップＳ１０４はさらにエッチングが進行した最終状態を示す。Ｖ溝２０３が形成され、その後Ａｌを蒸着することでミラー面２０４が形成された。Ｖ溝２０３は基板表面に対して約２０°の傾斜を持って形成された。ここで、マスクの形状を幅が滑らかに変化している台形としたが、段階的に変化する階段状のものとしても同様の効果が実現できる。
【００３６】
本実施の形態においては、基板表面に対して傾斜を持ったＶ溝を形成することで光ファイバーを斜めに固定し、錐状ティップに垂直に光を照射する構造とした。これにより従来の楕円状光スポットにくらべて数倍の光エネルギーを錐状ティップに集中させることができ、また、錐状ティップをヘッドの先端に近い位置に形成することによって、記録ディスク表面により近接させることができた。結果として、強度の大きい、局在化した近視野光を記録ディスク表面に相互作用させることができ、検出信号Ｓ／Ｎの向上、転送速度の向上、記録密度の向上が得られた。
【００３７】
（実施の形態２）
図５は本発明による実施の形態２に係る近視野光ヘッド３００の断面を示す。近視野光ヘッド３００はＳｉから成るミラー基板３０１とガラスから成る開口基板３０２から成り、光ファイバー３０３はミラー基板３０１の上面に接着固定されている。ミラー基板３０１はミラー面３２１とＶ溝３２２を持つ。ミラー面３２１とＶ溝３２２はともにＳｉの結晶異方性エッチングによって形成されたものであり、ミラー面３２１はミラー基板３０１の表面から約５５°の角度を持ち、Ｖ溝３２２は表面から約２０°の傾斜を持つ。開口基板３０２は上面にマイクロレンズ３０５、下面に錐状ティップ３０６を持つ。錐状ティップ３０６は図示を略すＡｌから成る遮光膜に覆われているが、先端部３０７付近だけは微小に遮光膜が除去されて光学的開口となっている。
【００３８】
光ファイバー３０３から出射した光３２３（波長４８８ｎｍ）はミラー面３２１で反射したあと、マイクロレンズ３０５で集光され、錐状ティップ３０６に照射される。光エネルギーの一部は頂点３０７から近視野光３１２となって分布する。Ｖ溝が基板表面から２０°の傾斜を持っているため、ミラー面３２１で反射した光はマイクロレンズ３０５に垂直に照射し、錐状ティップ３０６に照射するときの光スポットはほぼ円形状であり、直径は約３ミクロンである。
【００３９】
図６はミラー基板３０１の斜視図を示す。Ｖ溝３２２は基板上面に作られ、その深さは図中左方向に行くに従って深くなっており、その傾斜角は約２０°である。ミラー面３２１は、基板の下面からのエッチングによって作られた貫通穴の側面にＡｌを蒸着したものである。作製方法は実施の形態１で説明したものとほぼ同様であり、相違点はＶ溝とミラー面のための溝が基板の反対面に作製されるという点である。Ｖ溝に傾斜をつける方法は実施の形態１と同一であり、マスクの形状が異なるだけである。
【００４０】
このような構造の近視野光ヘッドは、実施の形態１の近視野光ヘッドが持つ特徴に加えて、ヘッド全体を薄型にできる、２枚基板の接着をウェハ単位で行った後に光ファイバーの固定をするために量産性に適している、という新たな特徴を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかわる近視野光ヘッドを用いた情報再生装置の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る近視野光ヘッド１０６と、それに固定された光ファイバー１０３の断面図である。
【図３】近視野光ヘッド１０６を底面側から見た図である。
【図４】近視野光ヘッド１０６製造の各ステップにおける、ミラー基板の断面図（左列）と上面図（右列）を示す。
【図５】本発明の実施の形態２に係る近視野光ヘッド２００の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るミラー基板２００の斜視図である。
【図７】従来技術による近視野光ヘッド１０００の代表的な構造の断面図である。
【図８】従来技術による近視野光ヘッド１０２０を底面側から見た図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０１  レーザー
１０２  レンズ
１０３  光ファイバー
１０４  サスペンションアーム
１０５  フレクシャー
１０６  近視野光ヘッド
１０７  記録媒体
１０８  回路系
２０１  ミラー基板
２０２  開口基板
２０３  Ｖ溝
２０４  ミラー面
２０５  マイクロレンズ
２０６  錐状ティップ
２０７  錐状ティップ頂点
２０８  空気浮上面
２１１  出射光
２１２  近視野光
２５１  底が平らな部分
２５２  Ｖ溝
３００  近視野光ヘッド
３０１  ミラー基板
３０２  開口基板
３０３  光ファイバー
３０５  マイクロレンズ
３０６  錐状ティップ
３０７  ティップ先端部
３１２  近視野光
３２１  ミラー面
３２２  Ｖ溝
３２３  出射光
S１０１〜S１０４  近視野光ヘッドの作製ステップ
Ｔ１，Ｔ２，Ｌ１，Ｌ２  マスク各部寸法
【図１】
2006053979.tif 000003
【図２】
2006053979.tif 000004
【図３】
2006053979.tif 000005
【図４】
2006053979.tif 000006
【図５】
2006053979.tif 000007
【図６】
2006053979.tif 000008
【図７】
2006053979.tif 000009
【図８】
2006053979.tif 000010