(57)【要約】【課題】  空気浮上型近接場光利用ヘッドに光源からの光を安定的に導入することと、高速で回転する記録媒体表面に対してヘッドが所定の姿勢を維持することを両立させる。【解決手段】  近接場光利用ヘッド１０６において、近接場光を発生あるいは検出する近接場光素子部を持つ近接場光基板１１２と、光源からの光を伝搬させる光導入部１０３が固定され光の伝搬方向を近接場光基板方向に変えるミラー基板１１１とから成り、近接場光基板はサスペンションアームに固定されていることを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サスペンションアームに固定され、回転する記録媒体表面からの空気浮上力と前記サスペンションアームからの荷重力の均衡によって前記記録媒体表面から所定の距離を保って浮上し、前記記録媒体との間に近接場光による相互作用を持つ近接場光利用ヘッドにおいて、
前記記録媒体表面に対向して配置され、前記記録媒体表面と対向する下部に前記近接場光を発生あるいは検出する近接場光素子部を有する近接場光基板と、
光源からの光、または前記近接場光素子部を介して得られた光を伝搬させる光導入部が固定され、且つ前記近接場光基板の前記下部とは反対側の上部に接着して設けられ、前記光の伝搬方向を変えるミラー基板とから成り、
前記サスペンションアームの先端部に形成されたフレクチャ部を前記近接場基板の前記上部に前記ミラー基板と並設して固定することにより、前記近接場光基板が前記サスペンションアームに固定されていることを特徴とする近接場光利用ヘッド。
【請求項２】
前記近接場光による前記相互作用によって情報の記録あるいは再生を行うことを特徴とする近接場光利用ヘッド。
【請求項３】
前記近接場光による前記相互作用によって磁場による情報の記録あるいは再生を補助することを特徴とする近接場光利用ヘッド。
【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１〜３のいずれかに記載の近接場光利用ヘッド。
【請求項５】
前記光導入部がプラスチックから成る光導波路であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の近接場光利用ヘッド。
【請求項６】
前記ミラー基板はＳｉ基板の結晶異方性エッチングによって形成されたＶ字形状の溝を有し、前記光導入部が前記Ｖ字形状の溝に固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の近接場光利用ヘッド。
【請求項７】
前記ミラー基板がＳｉ基板の結晶異方性エッチングによって形成されたミラー面を持つことを特徴とする請求項１〜４、及び６のいずれかに記載の近接場光利用ヘッド。
【請求項８】
前記近接場光素子部が、前記光の波長より小さなサイズの光学的開口を持つことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の近接場光利用ヘッド。
【請求項９】
前記近接場光素子部が、先鋭化した角を持つ金属片を持つことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の近接場光利用ヘッド。
【請求項１０】
前記金属片が前記光によってプラズモンを励起される材料を含むことを特徴とする請求項９に記載の近接場光利用ヘッド。
【請求項１１】
前記光導入部が、前記光の偏光状態を維持する偏光保存機能を持つことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の近接場光利用ヘッド。
【請求項１２】
前記近接場光基板が、前記近接場光素子部の反対側にレンズを持つことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の近接場光利用ヘッド。
【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分解能を持つ近接場光を利用することで高密度な情報記録再生を行うストレージ用の近接場光利用ヘッドに関し、特に空気浮上することで記録媒体から微小な距離を維持する空気浮上型の近接場光利用ヘッドに関する。
【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、近接場光を用いた記録再生原理が注目されている。磁気を用いた情報記録再生装置においては、記録媒体表面の微小領域を分離して磁化し、またそれを検出するために、微小領域のみに近接場光を照射することで加熱してから磁化させる近接場光アシスト磁気記録方式が、次世代の記録再生原理の有力候補と見られている。
【０００３】
近接場光を利用した記録再生装置の構成は、磁気ディスク装置とほぼ同様であり、磁気ヘッドに代わり、近接場光利用ヘッドを用いる。近接場光利用ヘッドは、光学的微小開口やナノメートルサイズの突起などから近接場光を発生させる部分を持つ。近接場光利用ヘッドをサスペンションアームの先端に取り付けて空気浮上技術により一定の高さに浮上させ、記録媒体上に存在する任意のデータマークへアクセスする。高速度回転する記録媒体に近接場光利用ヘッドを追従させるため、近接場光利用ヘッドには記録媒体のうねりに対応して姿勢を安定させるフレクチャ機能をもたせている。このような構成の近接場光利用ヘッドにおいて、ヘッドに光を供給する光導入部の構成として、ヘッドの上方あるいは水平方向に設けたレーザーを直接ヘッドに照射する構成（例えば、特許文献１参照。）、あるいは光ファイバーや光導波路をヘッドに接続する構成（例えば、特許文献２参照。）をとっていた。
【０００４】
ヘッドは、記録媒体に対向する底面側に近接場光を発生あるいは検出する近接場光素子部を持ち、それと反対の上面側に光導入部が接続され、光導入部がフレクチャに接着されている。
【特許文献１】特開２０００−１３１５０１号公報（第５−６頁、第１図）
【特許文献２】国際公開ＷＯ００／２８５３６号公報（第７４−７５頁、第３０、３４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の近接場光利用ヘッドにおいては、近接場光素子部を持つ近接場光基板は光導入部と接着され、フレクチャは光導入部あるいは光導入部が固定された基板に接着されていた。記録媒体がうねりを持ちながら高速に回転するとき、フレクチャはサスペンションアームに対して姿勢を高速に変動させることでヘッドが媒体表面から所定の高さを維持して安定的に浮上することができる。すなわちフレクチャはサスペンションアームに対して姿勢を変動し続けている。一方、光導入部は光を近接場光基板の所定の位置に対して安定して照射させることが要求されており、光導入部と近接場光基板は固定されていなければならない。このような要求から、光導入部はフレクチャよりも下方に位置していなければならず、上方からサスペンションアーム、フレクチャ、光導入部、近接場光基板の順に構成されている必要があった。このため、サスペンションアームからフレクチャを通してかけられる荷重は光導入部自体あるいは光導入部が固定されている基板にかかり、近接場光基板の底面から離れているため安定した浮上をさせることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、サスペンションアームに固定され、回転する記録媒体表面からの空気浮上力と前記サスペンションアームからの荷重力の均衡によって前記記録媒体表面から所定の距離を保って浮上し、前記記録媒体との間に近接場光による相互作用を持つ近接場光利用ヘッドにおいて、前記記録媒体表面に対向して配置され、前記記録媒体表面と対向する下部に前記近接場光を発生あるいは検出する近接場光素子部を有する近接場光基板と、光源からの光、または前記近接場光素子部を介して得られた光を伝搬させる光導入部が固定され、且つ前記近接場光基板の前記下部とは反対側の上部に接着して設けられ、前記光の伝搬方向を変えるミラー基板とから成り、前記サスペンションアームの先端部に形成されたフレクチャ部を前記近接場基板の前記上部に前記ミラー基板と並設して固定することにより、前記近接場光基板が前記サスペンションアームに固定されていることを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、この相互作用が情報の記録あるいは再生を行うものであることを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、この相互作用が、磁場による情報の記録あるいは再生を補助するものであることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、光導入部が光ファイバーであることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、光導入部がプラスチックから成る光導波路であることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、ミラー基板がＳｉ基板の結晶異方性エッチングによって形成されたＶ溝によって光導入部を固定するものであることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、ミラー基板がＳｉ基板の結晶異方性エッチングによって形成されたミラー面を持つことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、近接場光素子部が、光の波長より小さなサイズの光学的開口を持つことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、近接場光素子部が、先鋭化した角を持つ金属片を持つことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、金属片が光によってプラズモンを励起される材料を含むことを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、光導入部が、光の偏光状態を維持する偏光保存機能を持つことを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、近接場光基板が、近接場光素子部の反対側にレンズを持つことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、サスペンションアームからの荷重が直接近接場光基板にかかるため、記録媒体からの空気浮上力を受ける近接場光基板底面からの距離が短く、ヘッドが安定して浮上することができる。
【００１９】
また本発明によれば、近接場光のみによって情報の記録再生が可能となり、簡単な構成で高密度記録に対応するヘッドを実現することができる。
【００２０】
また本発明によれば、近接場光によって光の回折限界を超えた微小領域を加熱することが可能となり、このような近接場光による加熱をアシストとして磁気記録を行うヘッドは、磁気のみによる記録に比べより高密度な記録再生ができる。
【００２１】
また本発明によれば、光源から高い効率で光を伝搬しヘッドに導入することが可能となり、強い近接場光を発生させることで信号強度を上げ、高いＳ／Ｎを実現することができる。
【００２２】
また本発明によれば、光導入部が極めて薄型で細く機械的強度も大きくなるため、ナノレベルの微小な空気浮上時であってもヘッドが安定した姿勢を維持できる。
【００２３】
また本発明によれば、高い形状精度のＶ溝を持つミラー基板を容易に製造することができる。
【００２４】
また本発明によれば、高い形状精度のミラー面を持つミラー基板を容易に製造することが可能となり、ミラー面における光の損失を低減することで高Ｓ／Ｎの信号を得ることができる。
【００２５】
また本発明によれば、近接場光素子部から発生する光のうち近接場光成分を高くすることで、バックグラウンド光が弱い状態で記録媒体と相互作用が可能となり、高Ｓ／Ｎの信号を得ることができる。
【００２６】
また本発明によれば、金属片の先鋭部に高いエネルギーを局在させることによって高密度な情報の記録再生ができる。
【００２７】
また本発明によれば、金属片の先鋭部に微細にエネルギーを増強することによって高密度記録に対応した高Ｓ／Ｎの信号を得ることができる。
【００２８】
また本発明によれば、近接場光発生素子部のうちの一部分にエネルギーを局在化させることで高密度な情報の記録再生ができる。
【００２９】
また本発明によれば、光導入部からの光を近接場光発生素子部に集中させることで強い近接場光を発生させ、高Ｓ／Ｎの信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１に係る近接場光利用ヘッドを用いた情報再生装置の概略を示す。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、近接場光を発生する微小開口（図示略）を有するヘッド１０６を記録媒体１０７の表面に数〜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、ヘッド１０６が記録媒体１０７に対して常に一定の姿勢で浮上するために、フレクチャ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、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。
【００３１】
レーザー１０１からの光束はレンズ１０２を介して光ファイバー１０３に導かれ、光ファイバー１０３からヘッド１０６に導入される。ここでヘッド１０６への光導入部として光ファイバー１０３を用いたが、所定の屈折率を持つ酸化シリコンをパターニングして作製した光導波路、あるいは樹脂から成る光導波路であってもよい。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とフレクチャ１０５とヘッド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。
【００３２】
光ファイバー１０３からの光は、記録媒体１０７の表面に対して略水平方向からヘッド１０６に導入される。ヘッド１０６はこの光の伝搬方向を変え記録媒体１０７の表面方向に向かわせた後、微小開口によって近接場光に変換する。近接場光はレーザー１０１からの出射光波長よりもはるかに微細な空間に局在しており、記録媒体１０７表面の微細な領域のみと相互作用し、その結果散乱光を発生させる。記録媒体１０７表面には数〜数十ナノメートルサイズの記録ドット（図示略）が光学的に記録されており、このドットと近接場光との相互作用によって散乱された光は光検出器（図示略）によって検出されて出力信号となる。本実施の形態においては、光検出器は記録媒体１０７の裏面側に配置することによって、記録媒体１０７を透過した光を検出したが、ヘッド１０６側に配置することで記録媒体１０７からの反射光を検出することも可能である。また記録ドットは、記録媒体１０７の表面に凹凸形状を形成することで形成されているが、屈折率の異なる微細領域を配置することで形成することも可能である。
【００３３】
図２はヘッド１０６の斜視図を示す。近接場光利用ヘッド１０６はミラー基板１１１と近接場光基板１１２が接着された２枚基板構成になっており、ミラー基板１１１には光ファイバー１０３が固定されている。近接場光基板１１２はフレクチャ板１１４に接着固定されている。近接場光基板１１２は、その底面１１３に光学的微小開口（図示略）を持つ。フレクチャ板１１４は図１で説明したフレクチャ１０５の先端部であり、図１に示したサスペンションアームに対して微小に方向を変化させ得る。光源（図示略）からの光は光ファイバー１０３内を伝搬した後、ミラー基板１１１内で方向を変えて近接場光基板１１２に入射し、微小開口（図示略）において近接場光となる。
【００３４】
図３はヘッド１０６の上面図を示す。フレクチャ板１１４は近接場光基板１１２のうち図中下部のみを覆っている。ミラー基板１１１はＶ溝１２１を持っており、光ファイバー１０３がＶ溝１２１内に接着固定されている。Ｖ溝１２１の終端部はミラー面１２２となっている。ミラー基板１１１はＳｉから成り、Ｖ溝１２１はＳｉの結晶異方性エッチングによって形成した。
【００３５】
図４はヘッド１０６のファイバー１０３を含み、ミラー基板１１１及び近接場光基板１１２に垂直な面における断面図を示す。ヘッド１０６はミラー基板１１１と近接場光基板１１２が接着固定された構成になっている。ミラー基板１１１はＶ溝１２１を持ち、Ｖ溝１２１の終端部はミラー面１２２となっている。光ファイバー１０３はＶ溝１２１に固定されており、その先端部１３１は斜めに研磨されている。近接場光基板１１２はガラスから成り、上面にマイクロレンズ１３２、底面にＡＢＳ（エアベアリングサーフェス）１３３と近接場光素子部としての錐状ティップ１３４を持つ。錐状ティップ１３４は高さ約１０ミクロンの三角錐であり、遮光膜としてＡｌ膜（図示略）が約２００ナノメートル蒸着されている。錐状ティップ１３４の先端はＡｌ膜が除去されていることによって光学的開口（図示略）となっている。光源（図示略）からの光１４１は光ファイバー１０３に入射し、光ファイバー１０３の先端部１３１から出射した後、ミラー面１２２で反射し、マイクロレンズ１３２によって集光されつつ、錐状ティップ１３４内を伝搬する。
【００３６】
これにより、錐状ティップ１３４の先端の光学的微小開口から近接場光１４２が発生する。記録媒体（図示略）が回転することによって発生する空気浮上力をＡＢＳ１３３が受け、サスペンションアームからフレクチャ板を介してかけられる荷重との均衡によって、ヘッド１０６は記録媒体に対して常に一定の姿勢を保持した状態で浮上する。近接場光１４２が記録媒体表面の微小領域と相互作用することで情報の記録再生を行う。相互作用は、微小領域の屈折率を変化させる方式や、微小領域の形状を検出する方式などとすることができる。また、磁気コイルなど磁場を発生させる部分をヘッド１０６内に持たせておき、近接場光１４２によって記録媒体表面の微小領域を予熱してから磁場をかけることで微小領域の磁化状態を変化させる、いわゆる近接場光アシスト磁気記録を行うこともできる。
【００３７】
従来のヘッドではミラー基板の上にフレクチャ板が固定されていたが、本実施の形態のような構造のヘッドにすることによって、近接場光基板にフレクチャ板が直接固定されているために、サスペンションアームからの荷重を受ける面と、記録媒体からの空気浮上力を受ける面を近接させることができる。これにより、記録媒体の面ぶれやうねりに対してヘッドが一定の姿勢を安定して保持することができる。
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２に係る近接場光利用ヘッド１５０の底面図である。近接場光利用ヘッド１５０は近接場光基板１１２とミラー基板１１１が接着固定された構造である。近接場光基板１１２はフレクチャ板１１４に接着固定されている。ミラー基板１１１はＳｉから成り、Ｖ溝１２１を持つ。Ｖ溝１２１はその終端部がミラー面１２２となる。光ファイバー１０３はＶ溝１２１内に固定される。近接場光基板１１２はガラスから成り、その底面にＡＢＳ１３３と錐状ティップ１３４を持つ。錐状ティップ１３４はガラスの等方性サイドエッチングを利用して作製した円錐状であり、高さが約１０ミクロンである。錐状ティップ１３４の表面は遮光膜（図示略）としてＡｌ膜が蒸着されている。錐状ティップ１３４の先端部は微小領域のみＡｌ膜が除去されていることで光学的開口（図示略）となっている。
【００３８】
サスペンションアームからの荷重はフレクチャ板１１４を介して直接近接場光基板１１２の上面にかけられ、記録媒体からの空気浮上力はＡＢＳ１３３にかけられる。この両者の力の均衡によって、近接場光利用ヘッド１５０は回転する記録媒体からナノオーダーの微小距離を保ちながら浮上する。サスペンションアームからの荷重と、記録媒体からの浮上力がかけられる面が近接しているため、近接場光利用ヘッド１５０は、浮上中に横方向からの力を受けた場合でも安定して姿勢を維持することができる。
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３に係る近接場光利用ヘッド１６０の底面図である。実施の形態２と基本的な構成は同一であるので同一符号を付けた。実施の形態２との相違は、光ファイバー１０３が、ＡＢＳ１３３と直交する向きに接続され、フレクチャ板１１４の上面サイズが近接場光基板１１２よりも小さい点である。このような構造にすることでも、近接場光利用ヘッド１６０が安定的に浮上するという効果を実現できる。
【００３９】
以上の実施の形態においては光ファイバー１０３を光導入部の例として説明したが、プラスチックから成る光導波路を用いても良い。また、これらの光導入部はレーザーからの光の偏光状態を保持する偏光保存型のものを用いることができる。その場合は、近接場光発生素子部が発生する近接場光が、素子部への入射光の偏光状態に依存することを利用することで、光のより高い局在化を実現でき、より高密度な情報の記録再生に用いることができる。近接場光発生素子部は、遮光膜で囲まれた光学的微小開口を用いることもできるが、先鋭化した金属片を対向させてそのすきま（ギャップ）に光を照射することで近接場光を発生させる構造を用いることもできる。
【００４０】
図７は近接場光発生素子部の形状の例を示す。図７（ａ）は三角錐状ティップ２０１の先端に光学的開口２０２を持つ構造を示す。図７（ｂ）は平板２１１に円形の光学的開口２１２を持つ構造を示す。図７（ｃ）は四角錐状ティップ２２１の頂面２２２にボウタイ状Ａｕ膜２２３を持つ構造を示す。ボウタイ状Ａｕ膜２２３はその中心部に微細なギャップ２２４を持つ。これらの近接場光発生部に光を入射させることで微小な空間に強い近接場光を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る近接場光利用ヘッドを用いた情報再生装置の概略図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る近接場光利用ヘッドの斜視図。
【図３】本発明の実施の形態１に係る近接場光利用ヘッドの上面図。
【図４】本発明の実施の形態１に係る近接場光利用ヘッドの断面図。
【図５】本発明の実施の形態２に係る近接場光利用ヘッドの底面図。
【図６】本発明の実施の形態３に係る近接場光利用ヘッドの底面図。
【図７】本発明に係る近接場光発生素子部の形状の例。
【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  フレクチャ
１０６  ヘッド
１０７  記録媒体
１０８  回路系
１１１  ミラー基板
１１２  近接場光基板
１１３  近接場光基板１１２の底面
１１４  フレクチャ板
１２１  Ｖ溝
１２２  ミラー面
１３１  光ファイバー１０３の先端部
１３２  マイクロレンズ
１３３  ＡＢＳ（エアベアリングサーフェス）
１３４  錐状ティップ
１４１  光源（図示略）からの光
１４２  近接場光
１５０  近接場光利用ヘッド
１６０  近接場光利用ヘッド
２０１  三角錐状ティップ
２０２  光学的開口
２１１  平板
２１２  光学的開口
２２１  四角錐状ティップ
２２２  四角錐状ティップ２２１の頂面
２２３  ボウタイ状Ａｕ膜
２２４  ギャップ
【図１】
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【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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