(57)【要約】【課題】近接場光ヘッド及び光記憶装置に関し、簡単な構成によって、連続的にトラックエラー信号を得る。【解決手段】情報記録の読み取り・書き込みを行うための波長より小さな構造の信号検知プローブ２と、信号検知プローブ２を中心に配置された２つ以上のトラック検知プローブ３，４を設けるとともに、トラック検知プローブ３，４の少なくとも一部の材質が、入射光を吸収し、吸収した光と異なる波長の光を放出する性質を有し、且つ、各トラック検知プローブ３，４は互いに異なる波長の光を放出する材料５，６から構成する。【選択図】　　　　　図１
2004079000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報記録の読み取り・書き込みを行うための波長より小さな構造の信号検知プローブと、前記信号検知プローブを中心に配置された２つ以上のトラック検知プローブを有し、前記トラック検知プローブの少なくとも一部の材質が、前記入射光を吸収し、吸収した光と異なる波長の光を放出する性質を有し、且つ、前記各トラック検知プローブは互いに異なる波長の光を放出する材料で作製されたことを特徴とする近接場光ヘッド。
【請求項２】
近接場光を出射する開口、前記開口を中心に配置された２つ以上のトラック検知プローブを有し、前記トラック検知プローブの少なくとも一部の材質が、前記入射光を吸収し、吸収した光と異なる波長の光を放出する性質を有し、且つ、前記各トラック検知プローブは互いに異なる波長の光を放出する材料で作製されたことを特徴とする近接場光ヘッド。
【請求項３】
上記各トラック検知プローブの上記トラックに垂直な方向の間隔が、前記トラックの間隔の整数倍と等しくならないように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の近接場光ヘッド。
【請求項４】
記録情報を記録面の凹凸によって分離したトラックに沿って配置した光を透過する性質を有する情報記録媒体、光が前記情報記録媒体内部で全反射を繰り返して伝搬するように光を入射させる入射手段、及び、前記情報記録媒体に近接して配置された近接場光ヘッドを備え、情報記録の読み取り機能或いは書き込み機能の内の少なくとも一方の機能を有する光記憶装置において、前記近接場光ヘッドとして請求項１記載の近接場光ヘッドを用いるとともに、前記近接場光ヘッドを構成するプローブにより前記入射光が散乱された光を受光し、波長により分離し検知することで前記近接場光ヘッドとトラックの位置ずれを検知する検知手段を設けたことを特徴とする光記憶装置。
【請求項５】
記録情報を記録面の凹凸によって分離したトラックに沿って配置する情報記録媒体、前記情報記録媒体に近接して配置した近接場光ヘッドとを備え、情報記録の読み取り機能或いは書き込み機能の内の少なくとも一方の機能を有する光記憶装置において、前記近接場光ヘッドとして請求項２記載の近接場光ヘッドを用い、前記近接場光ヘッドを構成するプローブからの散乱光を波長により分離し検知することで、前記近接場光ヘッドとトラックの位置ずれを検知する検知手段を設けたことを特徴とする光記憶装置。
【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及び光記憶装置に関するものであり、特に、波長と同程度かそれ以下の開口又は突起を有し、記録媒体に開口又は突起と同程度の距離近接して、記録の書き込み・読み込みを行う光記憶装置における、開口又は突起の位置と記録媒体上の読み込む記録がある場所とのずれ、或いは、開口又は突起と記録を書き込む場所からのずれを検知するための構成に特徴のある近接場光ヘッド及び光記憶装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまで一般的に使用されている光ディスク装置は、光源からの光を記録媒体上に結像させ、記録媒体からの反射光を光検知器に導く光学系と、データを記録した微小ピット列が形成されている記録媒体よりなっているので、ここで、図１２を参照して、従来の光ディスク装置の一例を説明する。
【０００３】
図１２参照
図１２は、従来の光ディスク装置の概念的構成図であり、半導体レーザ１１１からの光はコリメートレンズ１１２により平行光に変換され、対物レンズ１１３により記録媒体１１４の記録面上に集光スポットを形成する。
この場合の半導体レーザ１１１からの光強度は、ビームスプリッタ１１５を介して取り出した光を受光素子１１６で検知して、光強度の安定化を行う。
【０００４】
情報記録の書き込み時には、スポットの熱により、記録媒体１１４の微小領域の性質を変化させるか、或いは、光磁気ディスクの場合は、熱と共に磁気ヘッド１１７により磁場を加えて性質を変化させる。
情報記録の読み取り時には、同様な光学系で記録媒体１１４からの反射光の強度、もしくは偏光をビームスプリッタ１１８、ウォラストンプリズム１１９、及び、集光レンズ１２０を介して２分割受光素子１２１で計測し、その変化から記録媒体１１４上の記録を読み取る。
【０００５】
また、この場合、集光スポットのフォーカシング及び位置決めを行うため、反射光の一部を取り出して位置ずれ及びフォーカスずれを検知する光学系を併せて有するものであり、ここからの情報を対物レンズ制御装置にフィードバックして制御する。
【０００６】
例えば、フォーカシングについては、記録媒体１１４からの反射光を、ビームスプリッタ１１８，１２２、フーコープリズム１２３、集光レンズ１２４を介して４分割検知器１２５で検知することによって行う。
【０００７】
また、位置決めについては、記録媒体１１４からの反射光を、ビームスプリッタ１１８，１２２、及び、集光レンズ１２６を介して２分割受光素子１２７でトラックエラーを検知することによって行う。
【０００８】
この場合、記録媒体、即ち、光ディスクにおける記録密度の読み取り限界は、光源の波長と集光光学系の明るさによって決まり、集光光学系の明るさを表す開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ：ＮＡ）は、ａを集光系の入射瞳、ｆを焦点距離、ｎを屈折率、θを焦点に入射する最外周光線の入射角度とすると、
ＮＡ＝ｎ・（ａ／２）／ｆ＝ｎ・ｓｉｎθ　　　・・・（１）
で表される。
【０００９】
また、集光スポットの大きさ、即ち、スポット径ｒｅ　は、波長をλ、開口数をＮＡとすると、
Ｒｅ　＝０．４１λ／（ＮＡ）　　・・・（２）
で表され、この大きさは、回折限界と呼ばれ、これよりも光を小さく絞ることはできない。
【００１０】
したがって、図１２に示したような一般的な光学ヘッドで利用しているような対物レンズで集光し、そこから離れた焦点で結像する光学系では、回折限界を原理的に超えることはできない。
この様に、読み取り可能なピットサイズの限界は、スポット径によって決まるため、スポットの縮小が記録密度を高めるための必須技術である。
【００１１】
一方、この様な回折限界の問題を解決するために、敢えて収差の大きな光学系を用い、ビームの等位相波面を不連続にシフトさせることで、中心スポットを小さくする光超解像と呼ばれる技術があるが、この場合には、サイドローブが大きくなるなどの障害がある。
【００１２】
しかし、この様な回折限界の問題は、近接場光を用いることで解決することが可能になる。
この近接場光は、進行方向に対して急速に減衰し、波長程度の距離しか伝搬しない光であり、波長よりも狭い開口から通り抜ける光や、全反射条件で反射面の外側にしみ出すエバネッセント波などが近接場光である。
【００１３】
この様な近接場光を用いた記録の書き込み・読み取りで一般的なものは、光ファイバの先端を尖らせたプローブを用いる方法であるので、図１３を参照して説明する。
図１３参照
図１３は、従来の光ファイバプローブを用いた光学系の概念的構成図であり、この方式は従来の光ディスクの形状とは異なり、光ファイバ１３１の先端１３２を細くし、開口１３３が波長λよりも小さくなるよう作製した光ファイバ１３１を通して光を記録媒体１３４の近傍まで導くものであり、開口１３３から出る光は伝搬せずエバネッセント波がしみ出す。
【００１４】
この光の分布は開口１３３の材質、形状により決定し、発生したエバネッセント波は光ファイバ１３１の開口１３３から離れると急速に減衰するが、近傍に、光ファイバ１３１と同程度の屈折率を持つ記録媒体１３４があれば、これに入射し伝搬する。
【００１５】
このエバネッセント波の分布は、光ファイバ１３１の開口１３３を小さくすることで、波長以下の領域に局在させることができ、微小ピットを読みとることが可能となる。
【００１６】
この様な近接場光プローブを光ディスク装置に用いるためには、プローブの位置と記録媒体上の記録を読み取り・書き込むトラック１３５とのずれを検知する信号が必要である。
【００１７】
従来の光ディスクでは記録媒体１０８のトラックの構造により光が回折されるため、トラックと光スポットの位置関係で反射光の強度分布がその影響で変化し、この変化を２分割受光素子で検知することでトラックエラー信号が検知できる。
【００１８】
ところが、近接場光を用いた光ディスク装置では、トラック１３５上に書き込まれる微小ピットの幅が波長より小さくなるため回折現象を利用することができず、またプローブから出射するエバネッセント波は、そもそも回折を起こさないため上述の手法が使えない。
【００１９】
そのため、近接場光プローブのトラッキング方法としては、記録信号用のプローブの他にトラックエラー信号検知用のプローブを配置する方式が提案されている。
【００２０】
或いは、磁気ディスク装置で用いられているように、記録媒体にあらかじめトラックエラー検知用のピットを配置し、記録信号用プローブでトラックエラー信号も読み取るサンプルサーボ方式等も提案されている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プローブを複数使用し、それぞれのプローブからの検知光の強度差によって媒体構造を検知しトラック情報を得る場合は、プローブ間の間隔を狭くするのが難しいという問題がある。
【００２２】
また、光ファイバプローブの場合、コア径よりプローブ間隔を狭くすることができないが、コア径は原理的に波長より小さくすることはできないため、一般に約１０μｍの直径をもつ。
さらに、光を光ファイバ内に閉じ込めるためのクラッド層が必要であるため、プローブ間隔はそれ以上となる。
【００２３】
この問題は平面開口を用いる場合も光ファイバを用いる場合と同様である。
即ち、平面開口プローブの場合は、出射開口サイズは波長以下になるが、入射開口は波長より大きくしなければ極端に結合効率が低下するため、プローブ間の間隔を狭めることができない。
【００２４】
なお、プローブの間隔がトラック幅より広いプローブであっても、トラックに対してプローブを傾けて配置すればトラックに合わせることが可能であるが、記録密度が高くなりトラック幅が狭くなると、トラック幅とプローブ間隔の差が大きくなり傾き角が大きくなり、そうすると、トラックに沿った方向のプローブ間距離が大きくなりすぎるため、トラッキングが困難になるという問題がある。
【００２５】
また、光ファイバプローブを複数用いる方法は先端を揃えるのが困難である。即ち、プローブ先端と記録媒体との間隔は光の波長以下、例えば、数１０ｎｍで制御されるので、その先端は、数ｎｍ以下の誤差範囲で合わせなければならないためである。
なお、平面開口プローブの場合は、平面シリコン基板上に半導体プロセス技術で穴を開けるためこの問題は発生しない。
【００２６】
また、複数のプローブの強度からトラック位置を検知する方式では、全てのプローブからの光出力を独立に検知し演算するため、プローブ先端から光を取り込むＣ−ｍｏｄｅ（Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ）の光学系でのみ適用可能である。
【００２７】
また、近接場光学では、Ｃ−ｍｏｄｅのほかに光ファイバから光を照射しその散乱光を検知するＩ−ｍｏｄｅ（Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ）の光学系があるが、Ｉ−ｍｏｄｅで複数プローブによるトラックエラー検知方式は、それぞれのプローブからの散乱光を分離できないため適用できないという問題がある。
【００２８】
この問題を回避するために、複数のファイバプローブもしくは光導波路に異なる波長の光を入射させて、プローブからの散乱光を識別する方式が提案されているが、この方式では少なくとも３種類の波長の光源を準備する必要がある。
【００２９】
一方、サンプルサーボ方式は、トラックエラー信号を断続的にしか得られないため、上記のように連続的な信号が得られる場合と比較して精度が得られず、トラック幅を狭くすることが難しいという問題がある。
高密度記録を実現するためにはトラック幅の狭窄化が必須なため、連続的にトラックエラー信号を得る精度の高い方式でなければならない。
【００３０】
したがって、本発明は、簡単な構成によって、連続的にトラックエラー信号を得ることを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、情報記録媒体７に近接して配置され散乱された光を受光し情報記録の読み取りを行う近接場光ヘッド１において、情報記録の読み取り・書き込みを行うための波長より小さな構造の信号検知プローブ２と、前記信号検知プローブ２を中心に配置された２つ以上のトラック検知プローブ３，４を有し、前記トラック検知プローブ３，４の少なくとも一部の材質が、前記入射光を吸収し、吸収した光と異なる波長の光を放出する性質を有し、且つ、前記各トラック検知プローブ３，４は互いに異なる波長の光を放出する材料５，６で作製されたことを特徴とする。
【００３２】
この様に、情報記録媒体７の内部で光を全反射させるタイプの光記憶装置においては、近接場光ヘッド１を構成するトラック検知プローブ３，４の少なくとも一部の材質として入射光を吸収し、吸収した光と異なる波長の光を放出する材料５，６を用いているので、光源を単一光源としてもトラックエラー信号を連続的に検知することが可能になる。
【００３３】
また、この様な吸収した光と異なる波長の光を放出する材料５，６を用いる構成は、近接場光ヘッド１の具体的構成は異なるものの、散乱光を情報記録媒体７を透過させるタイプ或いは情報記録媒体７によって反射させるタイプにおいても有効であり、その場合には、近接場光を出射する開口、及び、この開口を中心に配置された２つ以上のトラック検知プローブによって近接場光ヘッドを構成すれば良い。
なお、散乱光を情報記録媒体７によってを反射させるタイプの場合には、トラック検知プローブ３，４から放出された光を、前記情報記録媒体７表面からの反射散乱光として受光するように構成しても良い。
【００３４】
この場合、各トラック検知プローブ３，４のトラックに垂直な方向の間隔が、前記トラックの間隔の整数倍と等しくならないように配置することが望ましく、それによって、各トラック検知プローブ３，４からの検知信号により精度の高い連続的なトラックエラーの検知が可能になる。
【００３５】
また、各トラック検知プローブ３，４における吸収した光と異なる波長の光を放出する材料５，６としては、製造工程の容易性の観点から、付着するだけで良い蛍光を放出する有機色素、或いは、半導体微細加工技術を用いることができる蛍光を放出する化合物半導体材料が好適である。
【００３６】
また、各プローブからの散乱光を分光する手段としては、光学薄膜の反射率及び透過率の波長依存性を利用して分光する手段、例えば、波長選択性ビームスプリッタ、回折格子素子、或いは、物質の光吸収率及び反射率の波長依存性を利用して分光する手段、例えば、波長フィルタのいずれを用いても良いものであり、この様な各手段と近接場光ヘッドとを有する光記憶装置を構成することによって、高密度大容量光記録が可能になる。
なお、本発明の光記憶装置とは、読み取り・書き込みの両方が可能な光記憶装置、読み取り専用光記憶装置、及び、書き込み専用光記憶装置を意味する。
【００３７】
【発明の実施の形態】
ここで、図２乃至図５を参照して、本発明の第１の実施の形態の光記憶装置を説明する。
図２参照
図２は、本発明の第１の実施の形態の光記憶装置の概念的構成図であり、波長４１０ｎｍの半導体レーザ１１からなる光源と、光源から記録媒体１２に光１３を導く集光レンズ１４、近接場光ヘッド２０、記録媒体１２と近接場光ヘッド２０から発する散乱光１５を検知する検知光学系３０、検出した信号をもとに近接場光ヘッド２０をヘッド制御装置１９からの指令によって移動させる駆動装置（図示を省略）、及び、記録媒体１２を回転させるスピンドルモータ１６からなる。
【００３８】
図３参照
図３は、近接場光ヘッドの構成説明図であり、近接場光ヘッド２０は、シリコン基板を材料として、半導体プロセスを用いて、突起状の１個の信号検知用プローブ２１と２個のトラック検知用プローブ２２，２３を作製するものであり、トラック検知用プローブ２２，２３は記録媒体１２のトラック間隔より若干狭い幅で配置している。
なお、突起状のプローブの先端の径は、例えば、５０ｎｍ程度である。
【００３９】
また、この場合、１個の信号検知用プローブ２１と２個のトラック検知用プローブ２２，２３とを近接して配置するために、トラックの延在方向に斜めにして配置している。
【００４０】
また、トラック検知用プローブ２２，２３の先端には有機色素のＣｏｕｍａｒｉｎ（クマリン）５１５からなる物質２４とＣｏｕｍａｒｉｎ５２２からなる物質２５を付着させており、これらの有機色素からなる物質２４，２５は波長４１０ｎｍの光を吸収して、それぞれ４７８ｎｍと５１５ｎｍをピークとする蛍光を発する。
【００４１】
この場合、プローブと記録媒体１２の間隔は可能な限り近い方が記録媒体１２上の光強度が強くなるが、トラック検知用プローブ２２，２３と案内突起１７とが接触しないことが条件となる。
【００４２】
図４参照
図４は、トラック検知の原理説明図であり、半導体レーザ１１からの光１３は透明材料からなる記録媒体１２の内部を全反射を繰り返して伝搬し、そのままでは光１３が記録媒体１２の表面から散乱することはないが、信号検知用プローブ２１或いはトラック検知用プローブ２２，２３が波長以下の間隔で記録媒体１２の表面に接近すると、記録媒体１２の表面に発生しているエバネッセント波が結合し、伝搬モードの光となって散乱され、散乱した散乱光１５をコリメートレンズ３１を介して検知光学系で受光する。
【００４３】
即ち、記録媒体１２中を伝搬する光１３の波長をλ０　とすると、全反射する記録媒体１２の表面にはエバネッセント波が発生するが、この光は遠くまで伝搬しない近接場光で、波長よりも短い領域に局在している。
【００４４】
この光の場に波長より小さい構造のプローブを接近させると、近接場光が結合して伝搬モードの光になり、散乱光１５として検知することができる。
この散乱光１５は記録信号検知用プローブ２１からも、トラック検知用プローブ２２，２３からも発生する。
【００４５】
特に、トラック検知用プローブ２２，２３と記録媒体１２上の案内突起１７の構造が同程度の大きさの場合には、トラック検知用プローブ２２，２３と案内突起１７が近づいた時に、高い効率で散乱光に変換される。
【００４６】
再び、図２参照
この場合の検知光学系３０は、散乱光をコリメートするコリメートレンズ３１、４１０ｎｍの光を反射する波長選択性ビームスプリッタ３２、分離された４１０ｎｍの光を集光する集光レンズ３３、記録信号検知用の２分割受光素子３４、波長選択性ビームスプリッタ３２を透過した光の内、４７８ｎｍの光を反射する波長選択性ビームスプリッタ３５、分離された４７８ｎｍの光を集光する集光レンズ３６、受光素子３７、及び、波長選択性ビームスプリッタ３５を透過した５１５ｎｍの光を集光する集光レンズ３８、受光素子３９から構成される。
【００４７】
２分割受光素子３４においては、相変化や色素など媒体の透過率特性の変化で記録する場合には光量の変化から、また、光磁気記録の場合は偏光の回転から信号を読み取る。
【００４８】
また、この受光素子３７及び受光素子３９からの検知信号を差動増幅器からなるトラックエラー信号演算回路４０へ入力し、得られたトラックエラー信号をヘッド制御装置１９へ入力し、この時必要に応じて、色素の蛍光発光効率の補正、受光素子の波長依存性に対する補正を加え、得られた信号を近接場光ヘッド２０の位置を制御する駆動装置（図示を省略）に帰還しトラッキング制御を行う。
【００４９】
図５（ａ）及び（ｂ）参照
図５は、トラックエラー信号の算出方法の説明図であり、近接場光ヘッド２０をトラックに垂直にシークするとトラック検知用プローブ２２，２３は記録媒体１２の案内突起１７を横切り、この時、トラック検知用プローブ２１の物質２４からの波長λ１　の散乱光強度Ｉｌ１はトラック検知用プローブ２１と案内突起１７が最も接近したときに最大になり、逆に案内突起１７から最も離れたトラック中心では最小になるバイアスを持ったサインカーブを描く。
【００５０】
一方、物質２５からの波長λ２　の散乱光強度Ｉ　ｌ２も同様であるが、２つのトラック検知用プローブ２２，２３の間隔はトラック間隔と等しくないため、図５（ｂ）の上図に示すように位相のずれたサインカーブが描かれる。
【００５１】
この２種類の光強度の差分をとると、図５（ｂ）の下図に示す信号が得られるが、この信号は２つのトラック検知用プローブ２２，２３の間に位置し、信号を読み取る記録信号検知用プローブ２１がトラック中心にあるときに０となるトラックエラー信号となる。
なお、記録信号検知用プローブ２１が案内突起１７の上にある場合も０になるが、そのときは放射光全体の強度が小さくなるため、識別することは容易である。
【００５２】
したがって、近接場光ヘッド２０全体から放射される散乱光１５から、情報記録の読み取り・書き込みに用いる記録信号検知用プローブ２１からの散乱光とトラック検知用プローブ２２，２３からの光を、波長λ０　の記録信号光と波長λ１　，λ２　のトラック検知用プローブ２２，２３からの光とを波長により切り分け、演算することでトラック信号を得ることができる。
【００５３】
この信号から、情報記録を読み取る記録信号検知用プローブ２１の位置情報が安定して得られ、近接場光ヘッド２０を移動させるサーボ機構にフィードバックをかけて、記録信号検知用プローブ２１を記録が書き込まれているトラック中心に位置決めることが可能となる。
【００５４】
なお、図示を簡単にするために説明を省略しているが、この場合にも、フォーカシングのための光学系も設けており、図１２に示した従来例と同様な原理でフォーカシングを行っている。
【００５５】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、近接場光ヘッドを用いる際に、トラック検知用プローブの先端に互いに波長の異なる蛍光を放出する物質２４，２５を付着しているので、光源を単一光源にしてもトラックエラーの検知が可能になり、全体構成を簡素化することができる。
【００５６】
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の第２の実施の形態の光記憶装置を説明する。
図６参照
図６は、本発明の第２の実施の形態の光記憶装置の概念的構成図であり、波長４１０ｎｍの半導体レーザ４１からなる光源と、光源から記録媒体４２に光４３を導く集光レンズ４４、近接場光ヘッド５０、記録媒体４２と近接場光ヘッド５０から発して記録媒体４２を透過した散乱光４５を検知する検知光学系６０、検出した信号をもとに近接場光ヘッド５０をヘッド制御装置４９からの指令によって移動させる駆動装置（図示を省略）、及び、記録媒体４２を回転させるスピンドルモータ４６からなる。
【００５７】
この場合の検知光学系６０は、上記の第１の実施の形態における検知光学系３０と全く同様に、記録媒体４２を透過した散乱光４５をコリメートするコリメートレンズ６１、４１０ｎｍの光を反射する波長選択性ビームスプリッタ６２、分離された４１０ｎｍの光を集光する集光レンズ６３、記録信号検知用の２分割受光素子６４、波長選択性ビームスプリッタ６２を透過した光の内、４７８ｎｍの光を反射する波長選択性ビームスプリッタ６５、分離された４７８ｎｍの光を集光する集光レンズ６６、受光素子６７、及び、波長選択性ビームスプリッタ６５を透過した５１５ｎｍの光を集光する集光レンズ６８、受光素子６９から構成される。
【００５８】
図７参照
図７は、本発明の第２の実施の形態の近接場光ヘッドの構成説明図であり、近接場光ヘッド５０は、シリコン基板を材料として、半導体プロセスを用いて、波長より狭い開口径を有する光入射用の微小開口５１と、２個の微小開口部５２，５３を有するトラック検知用プローブ５４，５５を、トラック間隔より若干狭い幅に配置されるように設ける。
【００５９】
なお、この場合も、光入射用の微小開口５１と２個のトラック検知用プローブ５４，５５とを近接して配置するために、トラックの延在方向に斜めにして配置している。
【００６０】
また、トラック検知用プローブ５４，５５の先端には有機色素のＣｏｕｍａｒｉｎ（クマリン）５１５からなる物質５６とＣｏｕｍａｒｉｎ５２２からなる物質５７を付着させており、これらの有機色素からなる物質５６，５７は波長４１０ｎｍの光を吸収して、それぞれ４７８ｎｍと５１５ｎｍをピークとする蛍光を発する。
【００６１】
この場合、各プローブと記録媒体４２の間隔は可能な限り近い方が記録媒体４２上の光強度が強くなり、各プローブと記録媒体４２との間隔は、微小開口５１の開口径と同程度か、それ以下に接近させる。
また、記録媒体４２上のトラックを区切る案内突起４７の幅はトラック検知用プローブ５４，５５の開口と同じサイズとする。
【００６２】
図８参照
図８は、本発明の第２の実施の形態におけるトラック検知の原理説明図であり、半導体レーザ４１からの光４３は入射用の微小開口５１に導かれ、微小開口５１から近接場光を発生させる。
【００６３】
また、トラック検知用プローブ５４，５５にも微小開口５２，５３が形成されているのでトラック検知用プローブ５４，５５の先端にも近接場光が発生する。したがって、トラック検知用プローブ５４，５５に案内突起４７が近づくと、微小開口５２，５３からの近接場光が伝搬モードの散乱光４５に変換される。
【００６４】
特に、トラック検知用プローブ５４，５５と記録媒体４２上の案内突起４７の構造が同程度の大きさの場合には、トラック検知用プローブ５４，５５と案内突起４７が近づいた時に、高い効率で散乱光４５に変換される。
この散乱光４５がトラック検知用プローブ５４，５５の先端に付着された物質５６，５７によって他の波長に変換されるため、上述のように波長変換された散乱光４５を波長で分離して検知することで図６に示したトラックエラー信号演算回路７０によってトラックエラー信号を検知することが可能となる。
【００６５】
なお、この場合も図示を簡単にするために説明を省略しているが、フォーカシングのための光学系も設けており、図１２に示した従来例と同様な原理でフォーカシングを行っている。
【００６６】
この様に、本発明の第２の実施の形態においては、微小開口をプローブとして設けた近接場光ヘッドを用いる場合にも、トラック検知用プローブの先端に互いに波長の異なる蛍光を放出する物質５６，５７を設けているので、光源を単一光源にしてもトラックエラーの検知が可能になり、全体構成を簡素化することができる。
【００６７】
次に、図９を参照して、本発明の第３の実施の形態の入射光学系、信号検知系、及び、トラックエラー信号検知系を一体化した光記憶装置を説明する。
図９参照
図９は、本発明の第３の実施の形態の光記憶装置の概念的構成図であり、波長４１０ｎｍの半導体レーザ７１からなる光源と、光源から記録媒体７２に光７３を導く近接場光ヘッド８０、近接場光ヘッド８０に光７３を導くとともに、記録媒体７２から反射した散乱光７５を各検出器に導く検知光学系９０、検出した信号をもとに近接場光ヘッド８０をヘッド制御装置からの指令によって移動させる駆動装置（いずれも図示を省略）、及び、記録媒体７２を回転させるスピンドルモータ（図示を省略）からなる。
【００６８】
この場合の検知光学系９０は、半導体レーザ７１からの光７３をコリメートするコリメートレンズ９１、コリメートされた光７３を収束させて近接場光ヘッド８０に入射するレンズ９２、記録媒体７２から反射した散乱光７５の内の４１０ｎｍの光を反射する波長選択性ビームスプリッタ９３、分離された４１０ｎｍの光を集光する集光レンズ９４、記録信号検知用の２分割受光素子９５、波長選択性ビームスプリッタ９３を透過した光の内、４７８ｎｍの光を反射する波長選択性ビームスプリッタ９６、分離された４７８ｎｍの光を集光する集光レンズ９７、受光素子９８、及び、波長選択性ビームスプリッタ９６を透過した光の内、５１５ｎｍの光を反射する波長選択性ビームスプリッタ９９、集光レンズ１００、受光素子１０１から構成される。
【００６９】
この第３の実施の形態における近接場光ヘッド８０は、上記の第２の実施の形態における近接場光ヘッド５０と同様であり、シリコン基板を材料として、半導体プロセスを用いて、波長より狭い開口径を有する光入射用の微小開口８１と、２個のトラック検知用プローブ８２，８３を、トラック間隔より若干狭い幅に配置されるように設けたものである。
【００７０】
なお、この場合も、光入射用の微小開口５１と２個のトラック検知用プローブ８２，８３とを近接して配置するために、トラックの延在方向に斜めにして配置しており、また、トラック検知用プローブ８２，８３の先端には有機色素のＣｏｕｍａｒｉｎ（クマリン）５１５からなる物質８４とＣｏｕｍａｒｉｎ５２２からなる物質８５を付着させている。
但し、このトラック検知用プローブ８２，８３には微小開口が設けられていない。
【００７１】
この場合のトラックエラー検知原理は、反射した散乱光を用いる以外は、上記の第２の実施の形態と実質的に同様であり、光入射用の微小開口８１から出射するエバネッセント波が記録媒体７２に入射し、その反射した散乱光７５が再び検知光学系９０に戻ってくる。
【００７２】
この散乱光７５には、トラック検知用プローブ８２，８３と記録媒体７２に設けた案内突起７７で散乱された蛍光も含まれており、この散乱光７５を波長選択性ビームスプリッタ９３，９６，９９を用いて、入射光と同波長、トラック検知用プローブ８２，８３の蛍光と同波長の光に切り分け、それぞれ受光素子で検知し、入射光と同波長の光から記録信号を読み取り、蛍光からの信号によりトラックエラー信号を算出する。
【００７３】
この様に、本発明の第３の実施の形態においては、透明な記録媒体を用いる必要がなく、また、全ての光学系が一体となるため、装置構成を簡略化することができ、さらに、シーク動作するプローブに検知系を追従させる必要がなく、駆動系が一つで済む利点がある。
【００７４】
次に、図１０を参照して、本発明の第４の実施の形態の光記憶装置を説明する。
図１０参照
図１０は、本発明の第４の実施の形態の光記憶装置の概念的構成図であり、上記の第３の実施の形態における光学系から、トラック検知系を独立させ、プローブを透過せずに媒体表面からの散乱光を取り込んでトラック信号を得ように構成したものである。
【００７５】
即ち、波長４１０ｎｍの半導体レーザ７１からなる光源と、光源から記録媒体７２に光７３を導く近接場光ヘッド８０、近接場光ヘッド８０に光７３を導くとともに、記録媒体７２から反射した散乱光７５を各検出器に導く記録情報検知光学系と、波長変換された散乱光７５を取り出すトラックエラー検知光学系、検出した信号をもとに近接場光ヘッド８０をヘッド制御装置からの指令によって移動させる駆動装置、及び、記録媒体７２を回転させるスピンドルモータ（いずれも、図示を省略）からなる。
【００７６】
この場合の記録情報検知光学系は、半導体レーザ７１からの光７３をコリメートするコリメートレンズ９１、コリメートされた光７３を収束させて近接場光ヘッド８０に入射するレンズ９２、記録媒体７２から反射した散乱光７５を反射するビームスプリッタ１０２、４１０ｎｍに光のみ透過させる波長フィルタ１０３、透過した４１０ｎｍの光を集光する集光レンズ９４、及び、集光した光を検出する記録信号検知用の２分割受光素子９５からなる。
【００７７】
一方、トラックエラー検知光学系は、記録媒体７２からの散乱光７８をコリメートするコリメートレンズ１０４、４１０ｎｍの光を除去するローパスフィルタ１０５、ローパスフィルタ１０５を透過した光のうち４７８ｎｍの光を反射する波長選択性ビームスプリッタ９６、分離された４７８ｎｍの光を集光する集光レンズ９７、受光素子９８、及び、波長選択性ビームスプリッタ９６を透過した５１５ｎｍの光を集光する集光レンズ１００、受光素子１０１から構成される。
なお、この第４の実施の形態における近接場光ヘッド８０は、上記の第３の実施の形態における近接場光ヘッド８０と全く同様である。
【００７８】
この第４の実施の形態においては、微小開口８１に取り込まれない散乱光７８を利用してトラックエラー検知しているので、微小開口８１からのトラック検知用プローブ８２，８３に起因する散乱光７５の取り込み率が小さい場合、受光光量確保の点でこの構成が有利となる。
特に、トラック検知用プローブ８２，８３には微小開口部を設けていないので、記録媒体７２の横方向から取り出される波長変換光の光量を多くすることができる。
【００７９】
次に、図１１を参照して、本発明の第５の実施の形態の光記憶装置を説明する。
図１１参照
図１１は、本発明の第５の実施の形態の光記憶装置に近接場光ヘッドと記録媒体の構成説明図であり、その他の構成は、上記の第２の実施の形態と全く同様であるので説明は省略する。
【００８０】
この第５の実施の形態における近接場光ヘッド５０の構成は上記の第２の実施の形態と全く同様であり、記録媒体１０６の構成のみが異なるものである。
即ち、この記録媒体１０６には、トラックを分割する案内構造物として案内溝１０７を設けるものである。
【００８１】
この様に、本発明の第５の実施の形態においては、記録媒体に設ける案内構造物として案内溝を用いているので、記録媒体の製造が容易になるとともに、シーキング動作時における案内構造物との接触による近接場光ヘッドの破損或いは記録媒体における擦過傷の発生を低減することができる。
【００８２】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態においては、光源として用いる半導体レーザの発振波長を４１０ｎｍとしているが、近接場光のスポットサイズは波長に依存しないため、光源には赤色、または赤外の半導体レーザを使用しても記録密度を維持することが可能である。
但し、この時、トラック検知用プローブに用いる蛍光体は光源の波長の光を吸収して発光するよう材料を選ばなければならない。
【００８３】
また、上記の各実施の形態においては、トラック検知用プローブに用いる蛍光体としてＣｏｕｍａｒｉｎを用いているが、Ｃｏｕｍａｒｉｎに限られるものではなく、Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ（ローダミン）或いはＥｘａｌｉｔｅ（エクサライト）等の他の有機色素を用いても良いものである。
【００８４】
この様なＣｏｕｍａｒｉｎを含む有機色素を用いる場合は、マスクをして蒸着する手法、あるいは先端がトラック検知用プローブと同程度の細さのピペットを用いて、トラック検知用プローブの先端に付着させる方法でも作成可能である。
【００８５】
さらに、蛍光体は有機色素に限られるものではなく、例えば、半導体レーザで用いるＧａＮ，ＺｎＳｅ，ＩｎＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ等の化合物半導体材料も用いることができる。
【００８６】
このような化合物半導体材料を用いる場合、半導体レーザと同様の手法で作製でき、検知針形状に形成することも容易であり、また、同じ物質でも組成比を変えることで蛍光波長を変化させることもできる。
例えば、液層成長法、有機金属気相成長法、分子線成長法などで作製することができる。
【００８７】
また、上記の各実施の形態においては、トラックエラー信号を検知する光学系において、波長で光を分割する手段として、波長選択性を有するビームスプリッタを用いているが、ビームスプリッタに限られるものではなく、ダイクロイックミラー、回折格子、ホログラム、或いは、フィルタを用いても良いものである。
【００８８】
また、上記の第１乃至第４の実施の形態においては、案内構造物として案内突起を用いているが、上記の第５の実施の形態と同様に案内溝を用いても良いことは言うまでもない。
【００８９】
ここで、再び図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１）　情報記録の読み取り・書き込みを行うための波長より小さな構造の信号検知プローブ２と、前記信号検知プローブ２を中心に配置された２つ以上のトラック検知プローブ３，４を有し、前記トラック検知プローブ３，４の少なくとも一部の材質が、前記入射光を吸収し、吸収した光と異なる波長の光を放出する性質を有し、且つ、前記各トラック検知プローブ３，４は互いに異なる波長の光を放出する材料５，６で作製されたことを特徴とする近接場光ヘッド。
（付記２）　近接場光を出射する開口、前記開口を中心に配置された２つ以上のトラック検知プローブ３，４を有し、前記トラック検知プローブ３，４の少なくとも一部の材質が、前記入射光を吸収し、吸収した光と異なる波長の光を放出する性質を有し、且つ、前記各トラック検知プローブ３，４は互いに異なる波長の光を放出する材料５，６で作製されたことを特徴とする近接場光ヘッド。
（付記３）　上記各トラック検知プローブ３，４の上記トラックに垂直な方向の間隔が、前記トラックの間隔の整数倍と等しくならないように配置されていることを特徴とする付記１または２に記載の近接場光ヘッド。
（付記４）　上記各トラック検知プローブ３，４における吸収した光と異なる波長の光を放出する材料５，６として、蛍光を放出する有機色素を用いることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の近接場光ヘッド。
（付記５）　上記各トラック検知プローブ３，４における吸収した光と異なる波長の光を放出する材料５，６として、蛍光を放出する化合物半導体材料を用いることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の近接場光ヘッド。
（付記６）　上記各プローブからの散乱光を、光学薄膜の反射率及び透過率の波長依存性を利用して分光し検知することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の近接場光ヘッド。
（付記７）　上記各プローブからの散乱光を、回折格子素子の回折角度の波長依存性を利用して分光し検知することを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の近接場光ヘッド。
（付記８）　上記各プローブからの散乱光を、物質の光吸収率及び反射率の波長依存性を利用して分光し検知することを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の近接場光ヘッド。
（付記９）　記録情報を記録面の凹凸８によって分離したトラックに沿って配置した光を透過する性質を有する情報記録媒体７、光が前記情報記録媒体７内部で全反射を繰り返して伝搬するように光を入射させる入射手段、及び、前記情報記録媒体７に近接して配置された近接場光ヘッド１を備え、情報記録の読み取り機能或いは書き込み機能の内の少なくとも一方の機能を有する光記憶装置において、前記近接場光ヘッド１として付記１記載の近接場光ヘッド１を用いるとともに、前記近接場光ヘッド１を構成するプローブにより前記入射光が散乱された光を受光し、波長により分離し検知することで前記近接場光ヘッド１とトラックの位置ずれを検知する検知手段を設けたことを特徴とする光記憶装置。
（付記１０）　記録情報を記録面の凹凸８によって分離したトラックに沿って配置する情報記録媒体７、前記情報記録媒体７に近接して配置した近接場光ヘッド１とを備え、情報記録の読み取り機能或いは書き込み機能の内の少なくとも一方の機能を有する光記憶装置において、前記近接場光ヘッド１として付記２記載の近接場光ヘッド１を用い、前記近接場光ヘッド１を構成するプローブからの散乱光を波長により分離し検知することで、前記近接場光ヘッド１とトラックの位置ずれを検知する検知手段を設けたことを特徴とする光記憶装置。
（付記１１）　付記９記載の光記憶装置のトラックエラー検知方法において、前記情報記録媒体７に近接した前記近接場光ヘッド１を構成するプローブにより前記入射光が散乱された光を受光し、波長により分離し検知することで前記近接場光ヘッド１とトラックの位置ずれを検知することを特徴とする近接場光ヘッドを用いた光記憶装置のトラックエラー検知方法。
（付記１２）　付記１０記載の光記憶装置のトラックエラー検知方法において、前記近接場光ヘッド１を構成するプローブからの散乱光を波長により分離し検知することで、前記近接場光ヘッド１とトラックの位置ずれを検知することを特徴とする近接場光ヘッドを用いた光記憶装置のトラックエラー検知方法。
（付記１３）　上記情報記録媒体７として記録面で光を反射する情報記録媒体７を用い、情報記録の読み取り・書き込みを行う波長より小さい開口から出射して前記情報記録媒体７の記録面で反射した光と、上記トラック検知プローブ３，４から放出された光が、前記開口に再び入射して入射光学系に戻る光を受光し、波長により分離し検知することで上記近接場光ヘッド１とトラックの位置ずれを検知することを特徴とする付記１２記載の近接場光ヘッドを用いた光記憶装置のトラックエラー検知方法。
（付記１４）　上記情報記録媒体７として記録面で光を反射する情報記録媒体７を用い、情報記録の読み取り・書き込みを行う波長より小さい開口から出射して前記情報記録媒体７の記録面で反射した光と、上記トラック検知プローブ３，４から放出された光を、前記情報記録媒体７表面からの反射散乱光として受光し、波長により分離し検知することで上記近接場光ヘッド１とトラックの位置ずれを検知することを特徴とする付記１２記載の近接場光ヘッドを用いた光記憶装置のトラックエラー検知方法。
（付記１５）　上記情報記録媒体７として光を透過する情報記録媒体７を用い、情報記録の読み取り・書き込みを行う波長より小さい開口から出射され、前記情報記録媒体７の記録面を透過した光と、上記トラック検知プローブ３，４から放出された光を、前記情報記録媒体７の近接場光が入射する反対側の面からの透過光として受光し、波長により分離し検知することで上記近接場光ヘッド１とトラックの位置ずれを検出することを特徴とする付記１２記載の近接場光ヘッドを用いた光記憶装置のトラックエラー検知方法。
【００９０】
【発明の効果】
本発明においては、トラック検知プローブの少なくとも一部を蛍光を発生する物質で構成しているので、簡単な構成によって近接場光プローブを用いた光記憶装置において安定したトラックエラー信号を得ることが可能となり、これによって、近接場光を用いた高密度大容量光記憶装置の実現に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の光記憶装置の概念的構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の近接場光ヘッドの構成説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるトラック検知の原理説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるトラックエラー信号の算出方法の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の光記憶装置の概念的構成図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の近接場光ヘッドの構成説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるトラック検知の原理説明図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の光記憶装置の概念的構成図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の光記憶装置の概念的構成図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の光記憶装置の近接場光ヘッドと記録媒体の構成説明図である。
【図１２】従来の光ディスク装置の概念的構成図である。
【図１３】従来の光ファイバプローブを用いた光学系の概念的構成図である。
【符号の説明】
１　近接場光ヘッド
２　信号検知プローブ
３　トラック検知プローブ
４　トラック検知プローブ
５　光を放出する材料
６　光を放出する材料
７　情報記録媒体
８　凹凸
１１　半導体レーザ
１２　記録媒体
１３　光
１４　集光レンズ
１５　散乱光
１６　スピンドルモータ
１７　案内突起
１９　ヘッド制御装置
２０　近接場光ヘッド
２１　信号検知用プローブ
２２　トラック検知用プローブ
２３　トラック検知用プローブ
２４　物質
２５　物質
３０　検知光学系
３１　コリメートレンズ
３２　波長選択性ビームスプリッタ
３３　集光レンズ
３４　２分割受光素子
３５　波長選択性ビームスプリッタ
３６　集光レンズ
３７　受光素子
３８　集光レンズ
３９　受光素子
４０　トラックエラー信号演算回路
４１　半導体レーザ
４２　記録媒体
４３　光
４４　集光レンズ
４５　散乱光
４６　スピンドルモータ
４７　案内突起
４９　ヘッド制御装置
５０　近接場光ヘッド
５１　微小開口
５２　微小開口
５３　微小開口
５４　トラック検知用プローブ
５５　トラック検知用プローブ
５６　物質
５７　物質
６０　検知光学系
６１　コリメートレンズ
６２　波長選択性ビームスプリッタ
６３　集光レンズ
６４　２分割受光素子
６５　波長選択性ビームスプリッタ
６６　集光レンズ
６７　受光素子
６８　集光レンズ
６９　受光素子
７０　トラックエラー信号演算回路
７１　半導体レーザ
７２　記録媒体
７３　光
７５　散乱光
７７　案内突起
７８　散乱光
８０　近接場光ヘッド
８１　微小開口
８２　トラック検知用プローブ
８３　トラック検知用プローブ
８４　物質
８５　物質
９０　検知光学系
９１　コリメートレンズ
９２　レンズ
９３　波長選択性ビームスプリッタ
９４　集光レンズ
９５　２分割受光素子
９６　波長選択性ビームスプリッタ
９７　集光レンズ
９８　受光素子
９９　波長選択性ビームスプリッタ
１００　集光レンズ
１０１　受光素子
１０２　ビームスプリッタ
１０３　波長フィルタ
１０４　コリメートレンズ
１０５　ローパスフィルタ
１０６　記録媒体
１０７　案内溝
１１１　半導体レーザ
１１２　コリメートレンズ
１１３　対物レンズ
１１４　記録媒体
１１５　ビームスプリッタ
１１６　受光素子
１１７　磁気ヘッド
１１８　ビームスプリッタ
１１９　ウォラストンプリズム
１２０　集光レンズ
１２１　２分割受光素子
１２２　ビームスプリッタ
１２３　フーコープリズム
１２４　集光レンズ
１２５　４分割検知器
１２６　集光レンズ
１２７　２分割受光素子
１３１　光ファイバ
１３２　先端
１３３　開口
１３４　記録媒体
１３５　トラック
【図１】
2004079000.tif 000003
【図２】
2004079000.tif 000004
【図３】
2004079000.tif 000005
【図４】
2004079000.tif 000006
【図５】
2004079000.tif 000007
【図６】
2004079000.tif 000008
【図７】
2004079000.tif 000009
【図８】
2004079000.tif 000010
【図９】
2004079000.tif 000011
【図１０】
2004079000.tif 000012
【図１１】
2004079000.tif 000013
【図１２】
2004079000.tif 000014
【図１３】
2004079000.tif 000015