(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
透明集光用媒体を含み、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の集光面上に集光して光スポットを形成する光学系と、
前記透明集光用媒体上に設けられ、長辺が前記光スポットの径よりも長く、かつ、短辺が前記スポット径よりも短いスリットが前記光スポットの形成位置に設けられた遮光体とを備え、
前記透明集光用媒体は、前記スリットの内部に位置し、その先端が前記集光面となる凸部を有し、前記凸部の先端部と前記遮光体の表面とがほぼ平坦であることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
前記レーザ光源からの前記レーザ光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系によって集光されたレーザ光によって光スポットが形成される集光面を有する透明集光用媒体と、
前記透明集光用媒体上に設けられ、長辺が前記光スポットの径よりも長く、かつ、短辺が前記スポット径よりも短いスリットが前記光スポットの形成位置に設けられた遮光体とを備え、
前記透明集光用媒体は、前記スリットの内部に位置し、その先端が前記集光面となる凸部を有し、前記凸部の先端と前記遮光体の表面とがほぼ平坦であることを特徴とする光ヘッド。
【請求項３】
前記集光光学系は、前記透明集光用媒体と離間した位置に設けられた光学レンズであることを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記集光光学系は、反射体であることを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記反射体は、前記透明集光用媒体表面上に設けられたことを特徴とする請求項４記載の光ヘッド。
【請求項６】
前記透明集光用媒体が、ソリッドイマージョンレンズであることを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記集光光学系は、対物レンズであり、
前記透明集光用媒体は、球面の一部から構成され、前記対物レンズによって集光された前記レーザ光が入射される入射面を有し、前記球面の中心付近を通る軸上に前記集光面が形成された構成の請求項２記載の光ヘッド。
【請求項８】
前記透明集光用媒体は、前記レーザ光が入射する面が光学的パワーを有することを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
【請求項９】
前記透明集光用媒体が、スーパーソリッドイマージョンレンズであることを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
【請求項１０】
前記集光光学系は、対物レンズであり、
前記透明集光用媒体は、球面の一部から構成され、前記対物レンズによって集光された前記レーザ光が入射され、その入射された前記レーザ光を屈折させる入射面を有し、前記球面の中心からｒ／ｎ（ｒは前記球面の半径、ｎは前記透明集光用媒体の屈折率）の位置に前記集光面が形成された構成の請求項２記載の光ヘッド。
【請求項１１】
前記透明集光用媒体は、前記レーザ光が入射する面が、前記入射するレーザ光を発散する凹面形状を有し、
前記集光光学系は、少なくとも前記透明集光用媒体の前記レーザ光の入射位置から前記透明集光用媒体を介して設けられるとともに前記レーザ光が入射する面で発散された前記レーザ光を集光することを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
【請求項１２】
前記集光光学系は、反射膜であり、
前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射する凹球面状の入射面と、前記入射面の周囲に前記反射膜が形成され、前記入射面に入射し、前記遮光体で反射したレーザ光を前記反射膜で反射させて前記集光面に前記光スポットを形成させる非球面状の反射面とを有する構成の請求項２記載の光ヘッド。
【請求項１３】
前記集光光学系は、少なくとも前記透明集光用媒体の前記レーザ光が入射する位置に対し前記透明集光用媒体を介して設けられ、前記入射したレーザ光の入射する方向と交差する方向に光路を変化させて前記透明集光用媒体上に前記光スポットを形成することを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
【請求項１４】
前記集光光学系は、反射体であることを特徴とする請求項１３記載の光ヘッド。
【請求項１５】
前記透明集光用媒体は、前記レーザ光が入射する面が平面であることを特徴とする請求項１３記載の光ヘッド。
【請求項１６】
前記透明集光用媒体の前記入射面および前記集光面は、それぞれ平面からなり、互いに直交する構成の請求項１３記載の光ヘッド。
【請求項１７】
前記集光光学系は、反射膜であり、
前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射する平面状の入射面と、前記反射膜が形成され、前記入射面に入射したレーザ光を前記反射膜で反射させ、前記集光面に前記光スポットを形成させる反射面とを有する構成の請求項２記載の光ヘッド。
【請求項１８】
前記反射面は、回転放物面の一部を構成する請求項１７記載の光ヘッド。
【請求項１９】
前記反射面は、平面から構成され、
前記反射膜は、平面状に形成された反射型ホログラムである構成の請求項１７記載の光ヘッド。
【請求項２０】
前記反射型ホログラムは、ボリュームホログラムにより構成された請求項１９記光ヘッド。
【請求項２１】
前記反射型ホログラムは、凹凸型のバイナリーホログラムにより構成された請求項１９載の光ヘッド。
【請求項２２】
記録トラック上に情報が記録保持されるディスクから前記情報を記録再生するための光ヘッドにおいて、
レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
透明集光用媒体を含み、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の集光面上に集光して光スポットを形成する光学系と、
前記透明集光用媒体上に設けられ、前記記録トラックと交差する方向が長手方向となるように配置されたスリットが前記光スポットの形成位置に設けられた遮光体とを備え、
前記透明集光用媒体は、前記スリットの内部に位置し、その先端が前記集光面となる凸部を有し、前記凸部の先端と前記遮光体の表面とがほぼ平坦であることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２３】
前記光学系は、前記透明集光用媒体と離間して配置された対物レンズを備え、
前記透明集光用媒体は、球面の一部から構成され、前記対物レンズによって集光された前記レーザ光が入射され、その入射された前記レーザ光を屈折させる入射面を有し、前記球面の中心からｒ／ｎ（ｒは前記球面の半径、ｎは前記透明集光用媒体の屈折率）の位置に前記集光面が形成された構成の請求項２２記載の光ヘッド。
【請求項２４】
レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
前記レーザ光を集光するとともに、集光されたレーザ光によって光スポットが形成される集光面を有する透明集光用媒体と、
前記透明集光用媒体上に設けられ、長辺が前記光スポットの径よりも長く、かつ、短辺が前記スポット径よりも短いスリットが前記光スポットの形成位置に設けられた遮光体とを備え、
前記透明集光用媒体は、前記スリットの内部に位置し、その先端が前記集光面となる凸部を有し、前記凸部の先端と前記遮光体の表面とがほぼ平坦であることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２５】
前記透明集光用媒体は、前記レーザ光の入射面が光学的パワーを有することを特徴とする請求項２４記載の光ヘッド。
【請求項２６】
前記透明集光用媒体は、スーパーソリッドイマージョンレンズであることを特徴とする請求項２４記載の光ヘッド。
【請求項２７】
前記透明集光用媒体は、１より大なる屈折率を有する構成の請求項１乃至請求項２６いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項２８】
前記透明集光用媒体は、重フリントガラスで形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項２７いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項２９】
前記透明集光用媒体は、結晶性材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項２８いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項３０】
前記遮光体の前記スリットは、前記レーザ光の波長より小なる幅を有する構成の請求項１乃至２９いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項３１】
前記遮光体は、前記レーザ光の波長より小なる厚さを有する遮光膜である請求項１乃至請求項３０いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項３２】
前記遮光膜は、前記光ディスク上に形成された前記近接場光スポットの反射光を前記スリット内の他に前記遮光膜の外側を通過させて外部に出力させる外径を有する構成の請求項１記載の光ヘッド。
【請求項３３】
前記遮光体は、前記透明集光用媒体に埋め込まれた構成の請求項１乃至請求項３１いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項３４】
前記遮光体は、前記透明集光用媒体の前記集光面側からスリットを形成するためのエッチング工程を行って作成されてなる遮光体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３３いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項３５】
前記レーザ光出射手段は、単一の前記レーザ光を出射し、
前記遮光体は、前記単一のレーザ光による単一の前記光スポットの形成位置に複数の前記スリットを有する構成の請求項１乃至請求項３３いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項３６】
前記レーザ光出射手段は、複数の前記レーザ光を出射し、
前記遮光体は、前記複数のレーザ光による複数の前記光スポットの形成位置にそれぞれ対応した前記スリットを有する構成の請求項１乃至請求項３４いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項３７】
前記透明集光用媒体の前記集光面と前記レーザ光の主光学軸とが、前記スリットにおいて直交する構成の請求項１乃至請求項３５いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項３８】
前記透明集光用媒体は、少なくとも前記スリットの周囲において前記スリットにおける前記レーザ光の主光学軸に垂直な面に対して傾斜したことを特徴とする請求項１乃至請求項３６いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項３９】
前記遮光膜は、前記光スポットが形成される面に前記レーザ光を吸収する処理が施された構成、あるいは前記レーザ光を吸収する材料で形成された構成の請求項１乃至請求項３７いずれか１記載の光ヘッド。
【請求項４０】
前記透明集光用媒体は、少なくとも前記スリットの周囲において光散乱用の複数の微小の凹凸を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３８いずれか１記載の光ヘッド。
【請求項４１】
前記透明集光用媒体は、互いに密着した第１の透明媒体および第２の透明媒体からなり、
前記レーザ光は前記第１の透明媒体に入射し、前記光スポットが形成される前記集光面は前記第２の透明媒体上に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項３９いずれか１記載の光ヘッド。
【請求項４２】
前記第２の透明媒体は、ディスクの回転に伴って前記ディスク上を浮上させる浮上スライダの少なくとも一部を構成することを特徴とする請求項４０記載の光ヘッド。
【請求項４３】
前記第２の透明媒体は、前記スリット内に位置する凸部を有し、前記凸部の先端と前記浮上スライダーの前記ディスクに最近接する底面とが、同一平面上に存在するように形成されてなることを特徴とする請求項４１記載の光ヘッド。
【請求項４４】
前記第１の透明媒体および前記前記第２の透明媒体は、ほぼ同一の屈折率を有することを特徴とする請求項４０記載の光ヘッド。
【請求項４５】
前記レーザ光出射手段は、前記レーザ光を出射する半導体レーザを備えた構成の請求項１乃至請求項４３いずれか１記載の光ヘッド。
【請求項４６】
前記半導体レーザは、端面発光型半導体レーザである構成の請求項４４記載の光ヘッド。
【請求項４７】
前記端面発光型半導体レーザは、活性層が前記透明集光用媒体の前記集光面に垂直となるように配置された構成の請求項４５記載の光ヘッド。
【請求項４８】
前記端面発光型半導体レーザは、活性層が前記透明集光用媒体の前記集光面に平行となるように配置された構成の請求項４５記載の光ヘッド。
【請求項４９】
前記半導体レーザは、面発光型半導体レーザである構成の請求項４５記載の光ヘッド。
【請求項５０】
前記レーザ光出射手段と前記透明集光用媒体との間の前記レーザ光の主光学軸上に設けられ、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コリメータレンズとを備えた構成の請求項１乃至請求項４８いずれか１項記載の光ヘッド。
【請求項５１】
前記レーザ光出射手段は、前記レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源からの前記レーザ光を平行光に整形して前記集光光学系に入射させるコリメートレンズとを備えた構成の請求項２記載の光ヘッド。
【請求項５２】
前記レーザ光出射手段は、前記レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源からの前記レーザ光を平行光に整形して前記透明集光用媒体の前記入射面に入射させるコリメートレンズとを備えた構成の請求項２記載の光ヘッド。
【請求項５３】
前記レーザ光出射手段は、前記レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源を移動させて、前記光スポットが形成される位置を所定の方向に変位させる圧電素子とを備えた構成の請求項１乃至請求項５１のいずれか１記載の光ヘッド。
【請求項５４】
前記レーザ光出射手段は、前記レーザ光を出射するとともに、前記レーザ光の出射位置を移動させることにより前記光スポットが形成される位置を所定の方向に変位させるレーザ光源を備えた構成の請求項１乃至請求項５２のいずれか記載の光ヘッド。
【請求項５５】
少なくとも前記レーザ光出射手段および前記透明集光用媒体は、同一筐体上に固定されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項５３のいずれか１記載の光ヘッド。
【請求項５６】
回転するディスクと、前記ディスク上に近接場光を照射し、前記ディスクに記録された情報の検出行うディスク装置において、
請求項１乃至請求項５４いずれか１項記載の光ヘッドと、前記光ヘッドを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とするディスク装置。
【請求項５７】
前記ディスクを前記近接場光で照射することにより得られる記録信号を検出する検出手段を備えたことを特徴とする請求項５６記載のディスク装置。
【請求項５８】
前記光ヘッドの少なくとも前記透明集光用媒体と前記レーザ光出射手設とが設けられた前記浮上スライダを備えたことを特徴とする請求項５６記載のディスク装置。
【請求項５９】
前記透明集光用媒体は、互いに密着した第１の透明媒体および第２の透明媒体からなり、
前記レーザ光は前記第１の透明媒体に入射し、前記光スポットが形成される前記集光面は前記第２の透明媒体上に位置するとともに、
前記第２の透明媒体は、ディスクの回転に伴って前記ディスク上を浮上させる浮上スライダの少なくとも一部を構成することを特徴とする請求項５６記載のディスク装置。
【請求項６０】
前記ディスクを前記近接場光で照射することにより得られる記録信号を検出するための検出手段を前記浮上スライダ上に設けたこと特徴とする請求項５６乃至５８いずれか１項記載のディスク装置。
【請求項６１】
前記ディスクは、凹凸状のピット列により情報が記録された再生専用媒体である構成の請求項５６記載のディスク装置。
【請求項６２】
前記ディスクは、光磁気記録媒体である構成の請求項５６記載のディスク装置。
【請求項６３】
前記ディスクは、光相変化記録媒体である構成の請求項５６記載のディスク装置。
【請求項６４】
前記ディスクは、色素の光吸収により凹凸ビットを形成する追記型記録媒体である構成の請求項５６記載のディスク装置。
【請求項６５】
前記ディスクを前記近接場光で照射することにより得られる記録信号を検出するための検出手段を備え、
前記遮光体は、前記ディスク上に照射形成された前記近接場光の反射光を前記スリット内の他に前記遮光体の外側を通過させて前記光検出手段に入力させる形状を有する構成の請求項５６記載のディスク装置。
【請求項６６】
前記集光光学系は、反射膜であり、
前記透明集光用媒体は、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射する凹球面状の入射面と、前記入射面の周囲に前記反射膜が形成され、前記入射面に入射し、前記遮光体で反射したレーザ光を前記反射膜で反射させて前記集光面に前記光スポットを形成させる非球面状の反射面とを有する構成の請求項５６記載のディスク装置。
【請求項６７】
同軸上に所定の間隔を有して配置された回転する複数のディスクと、前記複数のディスク上に近接場光スポットを形成し、前記ディスクに記録された情報の検出を行うディスク装置において、
請求項１乃至請求項５４いずれか１項記載の複数の光ヘッドと、前記ディスクを前記近接場光スポットで照射することにより得られる記録信号を検出する検出手段とを備えたことを特徴とするディスク装置。
【請求項６８】
前記レーザ光出射手段は、
前記レーザ光を出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザを移動させて前記光スポットが形成される位置を所定のトラッキング方向に変位させる圧電素子と、
少なくとも前記半導体レーザ、前記圧電素子、前記集光手段、前記透明集光用媒体および前記遮光膜を一体として前記所定のトラッキング方向に移動する移動手段と、
低周波域のトラッキング誤差信号に基づいて前記移動手段を駆動し、高周波域のトラッキング誤差信号に基づいて前記圧電素子を駆動する駆動手設とを備えた構成の請求項５６記載のディスク装置。
【請求項６９】
前記半導体レーザは、前記レーザ光を出射する先端付近に設けられ、電流が分割して、あるいは交互に印加されることにより、前記光スポットが形成される位置を前記所定のトラッキング方向に変位させる一対の電極端子を備えたビーム走査型半導体レーザである構成の請求項６７記載のディスク装置。
【請求項７０】
前記集光手段、前記透明集光用媒体および前記遮光膜は、光ヘッドとして前記ディスク上に一体的に設けられ、
前記レーザ光出射手股および前記光検出手段は、前記装置本体側に設けられ、
前記光ヘッドと前記レーザ光出射手股および前記光検出手段とは、光ファイバによって光学的に接続された構成の請求項５６記載のディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近接場光を利用した光ヘッド、ディスク装置、光学素子、および光ヘッドの製造方法に関し、特に、光ディスクの高記録密度化が可能となり、小型化およびデータ転送レートの向上を図った光ヘッド、ディスク装置、光学素子、および光ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置においては、光ディスクはコンパクトディスク（ＣＤ）からディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）へと高密度・大容量化が進められているが、コンピュータの高性能化やディスプレイ装置の高精細化に伴い、ますます大容量化が求められている。
【０００３】
光ディスクの記録密度は、基本的には記録媒体上に形成される光スポットの径で抑えられる。近年、光スポット径を小さくする技術として顕微鏡の近接場光の技術が光記録に応用されている。この近接場光を用いた従来の光ディスク装置としては、例えば、文献（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏ１．３５（１９９６）Ｐ．４４３）および米国特許公報ＵＳＰ５４９７３５９に記載されたものがある。
【０００４】
図２３(a) ，(b) は、文献（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，ＶＯＬ．３５（１９９６）Ｐ．４４３）に記載された光ディスク装置を示す。この光ディスク装置１９０は、図２３(a) に示すように、レーザ光１９１ａを出射する半導体レーザ１９１と、半導体レーザ１９１からのレーザ光１９１ａを平行ビーム１９１ｂに整形するカプリングレンズ１９２と、入射端１９３ａから出射端１９３ｂに向かって細くなるようにテーパ状に研磨された光ファイバ１９３を有し、カプリングレンズ１９２からの平行ビーム１９１ｂを入射端１９３ａから導入するプローブ１９４と、光ファイバ１９３の出射端１９３ｂから漏れ出す近接場光１９１ｃによって記録される記録媒体１９５とを有する。
【０００５】
記録媒体１９５は、相変化媒体のＧｅＳｂＴｅからなる記録層１９５ａを有し、近接場光１９１ｃが入射されることによって加熱され、結晶／アモルファス間の相変化を引き起こし、両者間の反射率変化を用いて記録されるものである。
【０００６】
光ファイバ１９３は、入射端１９３ａが直径１０μｍ、出射端１９３ｂが直径５０ｎｍに加工され、クラッド１９４ａを介してアルミニウム等の金属膜１９４ｂでコーティングされており、出射端１９３ｂ以外への光の漏れ出しを防いでいる。近接場光１９１ｃの直径は、出射端１９３ｂの直径と同程度となるため、数十Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ2 の高記録密度が可能となる。
【０００７】
再生には，図２３(b) に示すように、記録時と同様の光ヘッドを用いて、相変化を引き起こさない程度の低パワーの近接場光１９１ｃを記録層１９５ａに照射し、そこからの反射光１９１ｄを集光レンズ１９６により光電子増倍管（以下「フォトマル」と略称する。）１９７に集光して検出することにより行う。
【０００８】
図２４は、米国特許公報ＵＳＰ５４９７３５９に記載された光ディスク装置の光ヘッドを示す。この光ヘッド５０は、平行光５１を集光する対物レンズ５２と、この対物レンズ５２からの収束光５３に対して底面５４ａが直交するように配置された裁底球状のＳＩＬ（Solid Immersion Lens）５４とを有する。平行光５１を対物レンズ５２によって収束させ、その収東光５３を球面状の入射面５４ｂに入射させると、収束光５３は入射面５４ｂで屈折して底面５４ａに集光し、底面５４ａに光スポット５５が形成される。ＳＩＬ５４内部では、光の波長はＳＩＬ５４の屈折率に逆比例して短くなるため、光スポット５５もそれに比例して小さくなる。この光スポット５５に集光された光の大半は入射面５４ｂに向かって全反射されるが、その一部は光スポット５５からＳＩＬ５４の外部に近接場光５７として滲み出す。底面５４ａから光の波長より十分小さい距離にＳＩＬ５４と同程度の屈折率を有する記録媒体５６を配置すると、近接場光５７が記録媒体５６とカップルして記録媒体５６内を伝播する伝播光となる。この伝播光によって、記録媒体５６に情報が記録される。
【０００９】
ＳＩＬ５４を平行光５１が半球面５４ｂの中心５４ｃからｒ／ｎ（ｒはＳＩＬの半径）の位置に集光するような構成にすることにより（これをＳｕｐｅｒ  ＳＩＬ構造と称する。）、ＳＩＬ５４による球面収差が小さく、かつ、ＳＩＬ５４内部での開口数を上げることができ、さらに光スポット５５の微小化を図ることが可能になる。すなわち、光スポット５５の径（光強度が１／２となるところのスポット径）Ｄ1/2 は、次式（１）のように微小化される。
Ｄ1/2 ＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｉ）＝ｋλ／（ｎ2 ・ＮＡｏ）    …（１）
ここに、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：ＳＩＬ５４の屈折率
ＮＡｉ：ＳＩＬ５４内部での開口数
ＮＡｏ：ＳＩＬ５４への入射光の開口数
平行光５１が光路上で吸収されることなく光スポット５５として集光されるため、高い光利用効率が得られる。この結果、比較的低出力の光源を用いることができ、ホトマルを用いなくても反射光の検出を行うことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光ディスク装置１９０によると、記録媒体上に数十ｎｍ程度の微小の光スポットを形成できるが、光ファイバ１９３はテーパ状であるため、光ファイバ１９３に入射したレーザの一部が内部に吸収され、光利用効率が１／１０００以下と低くなるという問題がある。このため、反射光１９１ｄの検出にフォトマル１９７を使用せざるを得ず、光ヘッド部が大型で高価となる。また、フォトマル１９７の応答速度が遅く、光ヘッド部が重いため、高速のトラッキングができない。従って、光ディスクを高速回転させることができないので転送レートが低い等の多く問題があり、実用化には多くの改良を必要とする。
【００１１】
図２５は、図２４に示す従来の光ヘッド５０の問題点を説明するための図で、鈴木氏がＡｓｉａ―Ｐａｓｉｆｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（Ｔａｉｗａｎ、’９７．７．）の  ＯＣ−１において解析したものであり、ＳＩＬ５４の屈折率ｎとＮＡｏの関係を示す。ＳＩＬ５４への入射光のＮＡ、すなわち入射角θの最大値θｍａｘとＳＩＬ５４の屈折率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。同図から分かるように、ＳＩＬ５４の屈折率ｎを上げて行くと、入射光のＮＡｏの採り得る最大値ＮＡｏｍａｘは次第に小さくなる。これは、最大値ＮＡｏｍａｘ以上にＮＡｏが増加して入射角がさらに大きくなると、その光はＳＩＬ５４を通らずに直接記録媒体５６に入射するため、記録媒体５６の位置における光スポット５５が却って広がるからである。例えば、屈折率ｎ＝２のとき、ＮＡｏｍａｘは０．４４であり、両者の積ｎ・ＮＡｏｍａｘは、両者のどのような組合せでも０．８〜０．９までである。これは理論限界であり、実際にはそれよりもさらに小さな値（０．７〜０．８）となる。
【００１２】
このＳｕｐｅｒ  ＳＩＬによる集光実験については、Ｂ．Ｄ．Ｔｅｒｒｉｓ他がＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏ１．６８，（’９６），Ｐ．１４１．において報告している。この報告によると、屈折率ｎ＝１．８３のＳｕｐｅｒ  ＳＩＬを対物レンズと記録媒体の間に置き、波長０．８３μｍのレーザ光を集光することにより０．３１７μｍの光スポット径を得ている。すなわち、Ｄ1/2 ＝λ／２．３相当の集光を達成しているが、この場合のＮＡは０．４、ｎ・ＮＡｍａｘは０．７３程度である。また、この系を用いて従来の数倍程度の記録密度０．３８×Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ2 の可能性を検証している。
【００１３】
すなわち、従来の光ヘッド５０によると、光利用効率は高いが、ＳＩＬの屈折率ｎと最大ＮＡｏｍａｘとに相反関係があるため、両者の積ｎ・ＮＡｏｍａｘの理論限界は０．８〜０．９であり、実際には０．７〜０．８に抑えられ、波長４００ｎｍのレーザ光を使用しても光スポットはせいぜい直径０．２μｍ程度までしか絞れず、プローブ１９４を用いて集光する従来例に比べて光スポット径が数倍以上大きく、高記録密度化が図れないという問題がある。
【００１４】
図２６は、文献「日経エレクトロニクス（１９９８．６．１５）（Ｎｏ．７１８）」に示された光ヘッドを示す。この光ヘッドは、ＳＩＭ（Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｍｉｒｒｏｒ）型と称せられているものであり、平行レーザビーム２ｂが入射する凹球面状の入射面１０１ａ、入射面１０１ａに対向する位置に設けられた集光面１０１ｂ、集光面１０１ｂの周囲に設けられた平面状反射面１０１ｃ、および入射面１０１ａの周囲に形成された非球面状反射面１０１ｄを有する透明集光用媒体１０１と、平面状反射面１０１ｃの表面に形成された平面状反射膜１０２と、非球面状反射面１０１ｄの表面に形成された非球面状反射膜１０３とを有する。このように構成された光ヘッドにおいて、平行レーザビーム２ｂが透明集光用媒体１０１の入射面１０１ａに入射すると、入射面１０１ａに入射した平行レーザビーム２ｂは、入射面１０１ａで拡散され、その拡散光２ｄは、平面状反射膜１０２で反射し、その反射光２ｅは、非球面状反射膜１０３でさらに反射して集光面１０１ｂに集光し、集光面１０１ｂに光スポット９が形成される。集光面１０１ｂから滲み出す近接場光１０によって記録媒体８の記録層８ａへの記録および読み出しが可能になる。この透明集光用媒体１０１の平面状反射面１０１ｃの開口数ＮＡは、０．８程度、透明集光用媒体１０１の屈折率は１．８３であり、透明集光用媒体１０１内部でのＮＡは約１．５が可能になる。
【００１５】
この光ヘッドによると、実際に得られたスポット径は、０．３５〜０．３９μｍと大きく、透明集光用媒体の集光面上に形成されるスポット径の微小化に限界があるため、高記録密度化が図れないという問題がある。
【００１６】
従って、本発明の目的は、光ディスクの高記録密度化が可能となり、小型化およびデータ転送レートの向上を図った光ヘッド、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。
【００１７】
【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出射手段と、透明集光用媒体を含み、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の集光面上に集光して光スポットを形成する光学系と、前記透明集光用媒体上に設けられ、長辺が前記光スポットの径よりも長く、かつ、短辺が前記スポット径よりも短いスリットが前記光スポットの形成位置に設けられた遮光体とを備え、前記透明集光用媒体は、前記スリットの内部に位置し、その先端が前記集光面となる凸部を有し、前記凸部の先端部と前記遮光体の表面とがほぼ平坦であることを特徴とする光ヘッドを提供する。
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出射手段と、前記レーザ光源からの前記レーザ光を集光する集光光学系と、前記集光光学系によって集光されたレーザ光によって光スポットが形成される集光面を有する透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体上に設けられ、長辺が前記光スポットの径よりも長く、かつ、短辺が前記スポット径よりも短いスリットが前記光スポットの形成位置に設けられた遮光体とを備え、前記透明集光用媒体は、前記スリットの内部に位置し、その先端が前記集光面となる凸部を有し、前記凸部の先端と前記遮光体の表面とがほぼ平坦であることを特徴とする光ヘッドを提供する。
本発明は、上記目的を達成するため、記録トラック上に情報が記録保持されるディスクから前記情報を記録再生するための光ヘッドにおいて、レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、透明集光用媒体を含み、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光を前記透明集光用媒体の集光面上に集光して光スポットを形成する光学系と、前記透明集光用媒体上に設けられ、前記記録トラックと交差する方向が長手方向となるように配置されたスリットが前記光スポットの形成位置に設けられた遮光体とを備え、前記透明集光用媒体は、前記スリットの内部に位置し、その先端が前記集光面となる凸部を有し、前記凸部の先端と前記遮光体の表面とがほぼ平坦であることを特徴とする光ヘッドを提供する。
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出射手段と、前記レーザ光を集光するとともに、集光されたレーザ光によって光スポットが形成される集光面を有する透明集光用媒体と、前記透明集光用媒体上に設けられ、長辺が前記光スポットの径よりも長く、かつ、短辺が前記スポット径よりも短いスリットが前記光スポットの形成位置に設けられた遮光体とを備え、前記透明集光用媒体は、前記スリットの内部に位置し、その先端が前記集光面となる凸部を有し、前記凸部の先端と前記遮光体の表面とがほぼ平坦であることを特徴とする光ヘッドを提供する。
本発明は、上記目的を達成するため、回転するディスクと、前記ディスク上に近接場光を照射し、前記ディスクに記録された情報の検出行うディスク装置において、請求項１乃至請求項５４いずれか１項記載の光ヘッドと、前記光ヘッドを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とするディスク装置を提供する。
本発明は、上記目的を達成するため、同軸上に所定の間隔を有して配置された回転する複数のディスクと、前記複数のディスク上に近接場光スポットを形成し、前記ディスクに記録された情報の検出を行うディスク装置において、請求項１乃至請求項５４いずれか１項記載の複数の光ヘッドと、前記ディスクを前記近接場光スポットで照射することにより得られる記録信号を検出する検出手段とを備えたことを特徴とするディスク装置を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１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。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、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の集光面６ｂの表面に被着形成されたスリット７ａを有する遮光膜７とを有する。
【００１９】
半導体レーザ２は、市販で最も短波長の赤色レーザ（６３０ｎｍ）や現在開発中のＡｌＧａｌｎＮ系の青色レーザ（４１０ｎｍ）を用いることができる。青色レーザ（４１０ｎｍ）を用いることにより、光スポット径を０．１５μｍ以下にすることができ、スリット７ａへ入射する光の割合を増すことができる。
【００２０】
図２(a) は、透明集光用媒体６および遮光膜７を示し、図２(b) は、その底面図である。
【００２１】
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た。結晶性材料を用いることにより、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。また、透明集光用媒体６は、図２(a) に示すように、球面状の入射面６ａに入射した対物レンズ５からの収束光２ｃを入射面６ａで屈折させ、その屈折光２ｄを底面の集光面６ｂに集光させて光スポット９が形成されるように裁底球状（Ｓｕｐｅｒ  ＳＩＬ構造）を有している。
【００２２】
遮光膜７は、遮光材料としてのチタン（Ｔｉ）からなり、レーザ光の波長より小なる厚さ（例えば１０ｎｍ）を有し、光スポット９に対応する位置にトラック方向Ｘに直交する方向Ｙのスリット７ａを形成し、光スポット９から外部へ直接出射する光を遮断し、かつ、スリット７ａを介して近接場光１０を形成するものである。スリット７ａの幅をＷ、長さをＬ、光スポット９の直径をＤ1/2 とすると、Ｗ，ＬとＤ1/2 の関係が、
Ｗ＜Ｄ1/2 、かつ、Ｌ＞Ｄ1/2 
となるように設定している。これにより、長さ約Ｄ1/2 、幅Ｗの近接場光１０が形成される。本実施の形態では、幅Ｗを光スポット９の径Ｄの数分の１程度以下、すなわち、レーザ光の波長の１／１０程度（例えば５０ｎｍ）にしている。なお、スリット幅Ｗは、光ディスクの高記録密度化技術およびスリット形成技術の進展に応じて５０ｎｍより小さくしてもよい。また、遮光膜７は、光スポット９が形成される側の面にレーザ光を吸収する処理（例えば黒色処理）が施されていてもよく、レーザ光を吸収する材料で形成されていてもよい。これにより遮光膜で反射したレーザ光によるＳ／Ｎ比の低下を防げる。
【００２３】
光スポット９のスポット径Ｄ1/2 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、従来例で説明したように、次式（１）で表される。
Ｄ1/2 ＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｉ）＝ｋλ／（ｎ2 ・ＮＡｏ）      …（１）
ここに、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
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ＮＡ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Ｄ1/2 ｍｉｎは次式（２）のようになる。
Ｄ1/2 ｍｉｎ＝ｋλ／（０．８ｎ）≒０．６λ／ｎ  （ｋ＝０．５の時）…（２）
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Ｄ1/2 ｍｉｎ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。
【００２４】
スリット７ａの幅Ｗはレーザ波長に比べて小さいため、このスリット７ａからは伝搬光はほとんど出射せず、トラック方向Ｘにはスリット７ａの幅Ｗと同程度、垂直方向にはその数倍の大きさの近接場光１０が波長と同程度の近接の距離にまで滲み出している。この近接場光１０に誘電体、具体的には、記録媒体８を近接配置することにより、近接場光１０が記録媒体８の記録層８ａ中に伝播光となって入射し、この光によって記録層８ａへの記録および読み出しが可能になる。この伝播光の光量は、次式（３）で近似される。
【数１】
0003873521.tif 000002
ここに、Ｉｏ：レーザの全パワー
ω  ：集光面６ｂでの光スポット９の半径
ａ  ：スリット７ａの半幅
すなわち、赤色レーザの場合、スリット７ａを通過するレーザ光の光量は光スポット９の全パワーの約２０％、青色光の場合は３０％以上となり、従来の光ファイバを使用した場合の１００倍以上に集光効率を改善することができる。
【００２５】
図３(a) 〜(d) は、遮光膜７の被着方法およびスリット７ａの形成方法に関わる一形態を示す。まず、裁底球状の透明集光用媒体６の底面６ｄに電子ビーム露光用のフォトレジスト膜７０を塗布し、スリット７ａに対応する部分７０ａ、および遮光膜７の周囲に対応する保護用の部分７０ｂを残すように電子ビームにより露光し（図３(a) ）、現像の後、底面６ｄをドライエッチングにより約１００Å異方性にエッチングし、凸部６ｆおよび遮光膜の被着面６ｇを形成する（図３(b) ）。エッチングガスとしてはＣＦ４系のガスを使用する。次に、全面に遮光膜用のＴｉ膜７１をスパッタリングにより約１００Å被着した後（図３(c) ）、フォトレジスト膜７０（７０ａ，７０ｂ）を溶解することにより、スリット７ａの部分７０ａおよび遮光膜７の保護用の部分７０ｂのＴｉ膜７１をリフトオフする（図３(d) ）。このようにしてスリット７ａを有する遮光膜７が形成される。なお、遮光膜７は、遮光性、およびガラスとの優れた被着性を有する膜であれば、Ｔｉ膜以外の他の膜でもよい。
なお、本形態の方法のようにその内部に透明集光用媒体の凸部６ｆが存在するようにスリット７ａを形成すると、単に遮光膜７にスリットを形成してその内部を空気層とする場合に対して、凸部６ｆから記録媒体間のエアギャップが小さくなるため、近接場光の伝播効率が向上する。遮光膜７  に対して凸部６ｆの先端は突出してもよいし、さらに、図３に示されているように、遮光膜７と、スリット７ａ内に位置する透明集光用媒体の凸部６ｆとを近接場光の出射側から見て平坦になるよう形成すると、近接場光の広がりを抑えることができて、高密度記録により適する。
ところで、本形態のように透明集光用媒体に凸部６ｆを設ける場合は、凸部の先端が集光面６ｂに対応するので、集光面６ｂ上に光スポットを形成するとは、光スポットの焦点深度内に凸部６ｆの先端が位置することを意味する。なお、本形態のように、遮光膜の厚みが十分小さいときには、凸部の先端と遮光膜の被着面６ｇはともに光スポットの焦点深度内に位置する場合が多いから、スポット形成位置を凸部の先端とするか被着面６ｇとするかは実際には問題となることは少ない。
また、スリット７ａを形成する工程中にエッチング工程を含む場合に、透明集光用媒体の集光面６ｂ側からエッチングを行うと、通常エッチングを施す面側から内部にいくにつれてエッチング量が少なくなるため、スリット７ａに対応する凸部には適度な傾斜が形成される（図示せず。）この周囲に遮光膜７が形成されると、遮光膜はスリット７ａにおいて、近接場光の伝播方向につれて穴が狭まるテーパー形状となるので、近接場光の集光効果を高めることができる。
【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、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６に入射した収束光２ｃは、入射面６ａで屈折し、その屈折光２ｄは集光面６ｂに集光し、集光面６ｂに光スポット９が形成され、スリット７ａから近接場光１０が滲み出す。スリット７ａから滲み出した近接場光ｆ０は、記録媒体８の記録層８ａ中に伝播光となって入射し、この光によって記録層８ａ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、集光面６ｂに形成された光スポット９から滲み出す近接場光１０を遮光膜７に形成したトラック方向Ｘに直交する方向Ｙのスリット７ａによって絞っているので、従来のＳｕｐｅｒ  ＳＩＬを用いた場合と比較して、近接場光１０のトラック方向Ｘの幅を数分の１に小さくできるので、トラック方向Ｘの記録密度を数倍に増大させることができる。また、近接場光１０のトラック方向Ｘに直交する方向Ｙの長さは、スポット径Ｄ1/2 によって決まり、スポット径Ｄ1/2 を微小化できたことから、トラックピッチも増大させることができる。
また、近接場光１０をレーザビーム２ａの波長より小さい幅のスリット７ａで絞ってもスリット７ａからの近接場光の中心光強度はあまり低下しないため、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８からの反射光もスリット７ａからの伝播光に比例して増大するため、再生光の検出に従来光ディ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み、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、近接場光１０のトラック方向Ｘの幅はスリット幅Ｗで規定され、集光面６ｂでのスポット径Ｄ1/2 には依存しないため、対物レンズ５の収差や温度変化によるスポット径の変動の影響を受け難く、信頼性の高い光ヘッドを提供できる。
【００２８】
図４(a) ，(b) は、遮光膜７の変形例を示す。遮光膜７は、図４(a) に示すように、透明集光用媒体６の底面６ｄのエッチング時に、底面６ｄを傾ける等の操作により被エッチング面を入射光に対して傾斜させ、凸型あるいは凹型の円錐面状にしてもよい。また、図４(b) に示すように、透明集光用媒体６の底面６ｄのエッチング時に、比較的大電流で高速にエッチングする等の操作によりエッチング面に細かい凹凸を形成してもよい。遮光膜７の表面７ｂの反射率が高いと、遮光膜７で反射した光強度が、スリット７ａから戻る信号光に比べて強くなり、信号処理時の前段増幅の増幅率を大きく取れなくなるため、Ｓ／Ｎが低下する。一方、遮光膜７での吸収率が高いと、遮光膜７の光スポット９が照射された部分の温度が上昇し、この熱が記録に影響を与えるため好ましくない。そこで、図４(a) ，(b) に示すような構造にすることにより、反射光２ｅが対物レンズ５に戻る量が減少し、Ｓ／Ｎを向上させることができる。一方、スリット７ａを通過する反射光は、入射光２ｃ、２ｄと同じ経路をたどり、光検出器（図略）に入射する。これにより、光検出器に入る迷光の割合を減らすことができるため、ＤＣ型の前置増幅器の増幅率をあげることができ、Ｓ／Ｎを改善することが可能となる。
【００２９】
図５は、本発明の第２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（ＳＩＬ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
【００３０】
上記第２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の幅はスリット７ａの幅で決まり、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ＳｕｐｅｒＳＩＬ構造と同等の集光が可能となる。すなわち、赤色レーザ（波長６３０ｎｍ）と青色レーザ（４００ｎｍ）を用いた場合、それぞれ最小光スポット径として０．２μｍ、０．１３μｍが得られ、スリット７ａから滲み出す近接場光１０の光量すなわち光利用効率は第１の実施の形態と同程度にできる。
【００３１】
図６(a) は、本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッドの主要部を示し、同図(b) は、その底面図を示す。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を集光し、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の集光面６ｂの表面に被着形成された幅５０ｎｍのスリット７ａを有する遮光膜７とを有する。スリット７ａは、同図(b) に示すように、長手方向がトラック方向Ｘに直交する方向Ｙとなるように形成される。
【００３２】
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）
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
回転放物面の焦点位置のｐをｐ＝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６ｅ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。
【００３３】
上記第３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、スリット７ａから滲み出す近接場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％程度増加することができる。
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。
【００３４】
図７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、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３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謨を被着してもよい。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３の実施の形態と比較して生産性を上げることができる。スリット７ａは、第３の実施の形態と同様に、長手方向がトラック方向Ｘに直交する方向Ｙとなるように形成される。
【００３５】
図８(a) ，(b) 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、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の集光面６ｂの表面に非着形成され、スリット７ａを有する遮光膜７とを有する。スリット７ａは、同図(b) に示すように、第１の実施の形態と同様に、光スポット９に対応する位置に長手方向がトラック方向Ｘに直交する方向Ｙとなるように形成されている。
【００３６】
次に、第５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、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、遮光膜７で反射し、その反射光２ｅは、反射膜１１で反射して集光面６ｂに集光し、集光面６ｂに光スポット９が形成され、スリット７ａから近接場光１０が滲み出す。スリット７ａから滲み出した近接場光１０は、記録媒体８の記録層８ａ中に入射し、この光によって記録層８ａへの記録および読み出しが可能になる。
【００３７】
上記第５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。なお、遮光膜７は、図４(a) ，(b) に示す構造にしてもよい。
なお、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以下のスリットに光を入射するためには、光スポットとスリットの位置合わせは、少なくとも０．１μｍ以下の誤差で合わせる必要がある。第１、第２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、入射光と対物レンズおよびＳＩＬ相対位置によって光スポット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３乃至第５の実施形態で示した光ヘッドにおいて、集光のための対物レンズを用いず、かつ、平行光ビームを本実施例の透明集光用媒体に直接入射させることにより、平行光ビームと透明集光用媒体の相対位置がずれても、光スポット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。
【００３８】
図９(a) は、本発明の第１の実施の形態に係る光ディスク装置を示し、同図(b) は、同図(a) のＡ−Ａ断面図である。この光ディスク装置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層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の記録層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に移動させるリニアモータ３２と、リニアモータ３２側から光ヘッド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。
【００３９】
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。
【００４０】
図１０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、その一方の面にグルーブ部１２ａが形成される。この光ディスク１２は、プラスチック板１２０のグルーブ部１２ａが形成された側の面に、Ａ１反射膜層（１００ｎｍ厚）１２１ａ、ＳｉＯ2 層（１００ｎｍ厚）１２１ｂ、ＧｅＳｂＴｅ記録層（１５ｎｍ厚）１２１ｃ、ＳｉＮ層（５０ｎｍ厚）１２１ｄを積層して記録層１２１を形成したものである。本実施の形態では、ランド部１２ｂに情報が記録してあり、トラックのピッチは０．１２μｍ、グルーブ部１２ａの深さは約０．０６μｍとしている。マーク長は０．０５μｍ、記録密度は１１０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ2 であり、１２ｃｍディスクでは１８０ＧＢの記録容量に相当し、従来のＤＶＤの４０倍に高記録密度化できる。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、色素などの光吸収により凹凸ピッ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。
【００４１】
図１１は、第６の実施の形態に係る光ディスク装置１００の光ヘッド１を示し、同図(a) はその縦断面図、同図(b) はその横断面図である。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、ＡｌＧａｌｎＰ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ホルダ３７Ａと、半導体レーザ２およびコリメータレンズ３をホルダ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を圧電素子４１を介して支持するホルダ３７Ｃと、半導体レーザ２からの平行ビーム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、ホルダ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。
【００４２】
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３６から構成し、浮上スライダ３６の集光面３６ａに光スポット９が形成される。即ち、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用場体を構成する。浮上スライダ３６の集光面３６ａには、図１に示したのと同様に、スリット７ａを有する遮光膜７が被着形成されている。スリット７ａは、同図(b) に示すように、長手方向がトラック方向Ｘに直交する方向Ｙとなるように形成される。
【００４３】
浮上スライダ３６は、図１１(b) に示すように、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。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。本実施の形態では、浮上量は約０．０６μｍである。なお、下面３６ｃが摺動面となる。また、浮上スライダ３６の浮上量は０．１μｍ以下と極めて小さく、先端が集光面となる凸部の先端と光ディスクとの間隔も精度よく設定する必要がある。ここで図示するように、先端が集光面６ｂとなる凸部６ｆの先端と浮上スライダ３６の下面３６ｃが同一平面上にあるようにすることにより、浮上スライダ３６の浮上量をコントロールすることで凸部の先端と光ディスク１２との間隔も精密に調整でき、また凸部６ｆが光ディスク１２に衝突し、摩耗することもない。
【００４４】
光ベッド駆動系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、記録層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、記録層１２１での上記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。
【００４５】
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、干鳥マーク（Ｗｏｂｂｌｅｄ  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、サンプルサーボ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、反射光による半導体レーザの変調を用いて信号再生を行うＳＣＯＯＰ方式と組み合わせるのに好適である。なお、グルーブ部１２ａからの反射光との干渉を利用するプッシュプル方式で誤差信号を生成してもよい。
【００４６】
図１２は、圧電素子４１を示す。圧電素子４１は、一対の電極端子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とからなる。この圧電素子４１は、上記ホルダ３７Ｃに被着形成されており、この圧電素子４１により集光用透明媒体６を支えるとともに、トラック方向Ｘに直交する方向Ｙ（トラッキング方向３１）に走査する。
【００４７】
次に、上記第６の実施の形態に係る光ディスク装置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、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の集光面３６ａに集光する。浮上スライダ３６の集光面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下のスリット７ａ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の記録層１２１に伝播して光記録あるいは光再生が行われる。光ディスク１２で反射した反射光は、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）と偏光面を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に入射する。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。
【００４８】
上記第６の実施の形態に係る光ディスク装置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、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、その約２０％を幅５０ｎｍのスリット７ａを通して近接場光１０として光ディスク１２の記録層１２１に入射でき、超高密度（１１０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ2 ）の超高密度の光記録／光再生が可能になる。
また、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、小型化が図れた。すなわち、光ヘッド１のサイズは、高さ６ｍｍ、幅４ｍｍ、長さ８ｍｍ、重量は０．６ｇと軽量となった。このため、リニアモータ３３の可動コイル３３Ｂとサスペンション３４を含めて可動部の重量を２．０ｇ以下にできた。この結果、リニアモータ３２のみで帯域５０ｋＨｚ以上、利得６０以上が得られた。従って、６００ｒｐｍの回転下においてトラッキング可能であり、平均転送レートは６０Ｍｂｐｓが得られる。
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、透明集光用媒体６の重量は、５ｍｇ以下と軽いため、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０．５μｍ以上の変位が得られる。
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圧電素子４１を用いない場合の光ディスク装置１００の６倍、すなわち、３６０Ｍｂｐｓに上げることができる。
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、５００Ｍｂｐｓ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する。これにより、３６００ｒｐｍ回転時のアクセス時間は２０ｍｓ以下となる。
【００４９】
なお、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周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、かっ、その士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、記録トラック側面部からの回折光の左右のアンバランスを検出して誤差信号を生成するプッシュプル型の制御を行うことも可能である。この場合はその回折光を２分割型の光検出素子に入射し、その差動出力誤差信号を生成する。
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ッ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３６ａ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、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。面発光型レーザの場合、基本モード（ＴＥＭ００）の最大出力は、２ｍＷ程度と端面発光型レーザの１／１０以下であるが、本実施の形態では従来の光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。
また、本実施の形態では、光スポットの駆動に圧電素子を用いたが、これに限るものではなく、後述する図１５に示すような光スポット駆動型の半導体レーザを使用してもよい。
【００５０】
図１３は、本発明の第７の実施の形態に係る光ディスク装置を示す。第６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７の実施の形態では、ハードディスク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、光へッド１をさらに薄型にでき、光ディスク装置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。
【００５１】
図１４(a) は、本発明の第８の実施の形態に係る光ディスク装置を示し、同図(b) は、光ヘッド１の主要部を示す。この光ディスク装置１００は、図１３に示す第２の実施の形態において、光ヘッド１から半導体レーザ２、コリメータレンズ３、ホルダ３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ、圧電素子４１からなるレーザビーム発生系、およびビームスプリッタ１３、１／４波長板３８、光検出器１５からなる光検出系を分離して固定ユニット２００内に配置し、光ヘッド１と固定ユニット２００とを光ファイバ２０１で光学的に接続したものである。
【００５２】
光ヘッド１は、グラファイトで一体型に形成され、光ファイバ２０１、ミラー４、対物レンズ５、Ｓｕｐｅｒ  ＳＩＬ構造の透明集光用媒体６等を支持するとともに、底面２０２は図１１に示すスライダ３６の底面と同様に成形され、光ディスク１２上を浮上走行するようになっている。
【００５３】
上記第８の実施の形態に係る光ディスク装置１００によれば、光ファイバー２０１から集光面６ｂまでの距離が約１ｍｍと短く、この間での熱膨張・収縮による焦点ずれは少なく、かつ、スリット幅により近接場光のトラック方向の幅が一定とされてい定とされているため、温度変動の影響が少ないため、自動焦点制御を省くことができる。
また、第７の実施の形態の光ヘッド１からレーザビーム発生系および光検出系を分離したので、光ヘッド１のサイズは、高さ１．５ｍｍ、長さ／幅２ｍｍとなり、重量は約１０ｍｇとなった。このような超軽量・薄型の光ヘッド１を用いることにより、回転型リニアモー夕４３による高速のトラッキングが可能となり、高転送レート、小型の光ディスク装置を提供できる。
また、この光ディスク装置を後述する図１５の光ディスク装置と同様のスタック型として、大容量の光ディスク装置を提供することもできる。
なお、高速のトラッキングを行うためには、従来提案されているように、サスペンション３３にピエゾ素子（図示せず）を取付け、それによりサスペンダ３３先端部および光ヘッドを駆動してもよく、また、ピエゾ素子（図示せず）によりミラー４を駆動してもよい。
【００５４】
図１５は、本発明の第９の実施の形態に係る光ディスク装置を示す。この光ディスク装置１００は、図６に示す透明集光用媒体６を用いた光ヘッド１を、５枚重ねのディスクスタック型の光ディスク装置に適用したものであり、プラスチック基板１２０の上下面に記録層１２１，１２１がそれぞれ被着された５枚の光ディスク１２と、各光ディスク１２の記録層１２１上を浮上走行する１０個の光ヘッド１と、回動軸４４によって光ヘッド１を回動可能に支持するサスペンション３３と、サスペンション３３を駆動する回転型リニアモータ４５とを有する。記録層１２１としては、相変化型の媒体でも光磁気型の媒体でもよい。回転型リニアモータ４５は、サスペンション３３が結合された可動片４５ａと、ヨーク４５ｂによって連結され、可動片４５ａを駆動する電磁石４５ｃ，４５ｃとからなる。この光ヘッド１の構造は、基本的には図６に示すものと同様であり、回転放物面を有する透明集光用媒体６とＡｌＧａｌｎＮ系のレーザ（６３０ｎｍ）を使用しており、光スポット径は０．２μｍである。ディスク径は１２ｃｍ、トラックピッチとマーク長はそれぞれ０．１２μｍ、０．０５μｍであり、片面の容量は１７５ＧＢ、両面では３５０ＧＢである。
【００５５】
図１６(a) ，(b) は、この第９の実施の形態に係る半導体レーザを示す。この半導体レーザ４６は、ビーム走査型半導体であり、基板４６０を有し、この基板４６０の上面に上部電極４６１、下面に下部電極４６２、中央に活性層４６３をそれぞれ形成したものである。活性層４６３の発振狭窄部の主部４６４ａと先端部４６４ｂの幅はそれぞれ３μｍ、５μｍであり、長さはそれぞれ３００μｍ、５０μｍである。上部電極４６１は、主部電極４６１ａと、左右一対の先端部電極４６１ｂ，４６１ｂとからなる。活性層４６３の発振部は発振狭窄部４６４ａ，４６４ｂにより狭窄され、先端部電極４６１ｂ，４６１ｂに分割して、あるいは交互に電流を流すことにより、出力光ビームは左右に走査される。この走査幅は１μｍ、走査周波数は３０ＭＨｚまで可能である。このレーザビーム走査とリニアモータ４５により２段階制御のトラッキングを行った。また、トラッキング制御用の誤差信号の生成は、レーザビームのウォブリング法により行った。すなわち、レーザビームを高速（１０ＭＨｚ）に０．０３μｍ左右走査することにより、記録面上での光スポットはコリメータレンズ３と透明集光用媒体６のＮＡ比に比例して約０．０１μｍウォブリングされる。これにより、記録トラックからの反射信号が変調され、その変調信号を走査周波数に同期して検波することにより、誤差信号が生成される。
【００５６】
上記第９の実施の形態に係る光ディスク装置１００によれば、５枚の光ディスク１２に情報を記録できるので、３．５ＴＢの大容量化が可能になる。なお、光ヘッド１は、図７，図１３に示すものを用いてもよい。これにより、光ヘッド１の高さを３ｍ以下にでき、光ディスク装置の高さを小型化でき、体積容量を上げることができる。
【００５７】
図１７は、本発明の第１０の実施の形態に係る光ディスク装置の主要部を示す。この光ディスク装置１００は、独立駆動可能な複数（例えば、８個）のレーザ素子を備え、複数のレーザ素子から複数のレーザビーム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を所定の入射ビーム２ｂ’に整形するコリメータレンズ３と、入射ビーム２ｂ’を所定の方向に反射させるミラー４と、ミラー４で反射した入射ビーム２ｂ’を収束させる対物レンズ５と、対物レンズ５により収束された収束光２ｃ’が入射し、集光面６ｂに複数の光スポット９を形成する図１と同様の透明集光用媒体６と、透明集光用媒体６の集光面６ｂの表面に被着形成された複数のスリット７ａを有する遮光膜７と、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層１２１が形成され、図示しないモータによって回転する光ディスク１２と、光ディスク１２で反射した光を入射ビーム２ｂ’と分離する偏光ビームスプリッタ１３と、ビームスプリッタ１３で分離されたレーザビーム２ｅを集光レンズ１４を介して入力する８分割の光検出器１５とを有する。
【００５８】
図１８は、この第１０の実施の形態に係る半導体レーザ２を示す。半導体レーザ２は、端面発光半導体レーザであり、活性層２０ａ、ｐ型電極２０ｂ、ｎ型電極２０ｃを有する。ｐ型電極２０ｂの間隔ｄ1 を例えば１５μｍにすることにより、レーザビーム２ａの間隔を１５μｍにしている。
【００５９】
図１９は、遮光膜７を示す。遮光膜７は、レーザビーム２ａの数に対応して８つのスリット７ａを有する。コリメータレンズ３のＮＡは０．１６、透明集光用媒体６でのＮＡは０．８、レーザビーム２ａの間隔ｄ1 は１５μｍであるので、集光面６ｂでの光スポット９の間隔、すなわち、スリット７ａの間隔ｄ２は３μｍにしている。スリット７ａのアレイ軸方向７ｂは、各スリット７ａがそれぞれ隣接するトラックの真上に位置するように、光ディスク１２のトラックに対してわずかに傾けてある。すなわち、それぞれの隣接スリット７ａの記録トラックに対する垂直方向の間隔はトラックピッチ（この場合、０．１２μｍ）ｐに等しくなるように配列されている。スリット７ａのアレイ軸方向７ｂとトラック（図略）の傾き角は２３ミリラジアンであり、この傾きはレーザアレイではその支持台の傾き、スリットアレイでは形成時のフォトリソグラフィによる調整で行う。
【００６０】
次に、上記第１０の実施の形態に係る光ディスク装置１００の動作を説明する。半導体レーザ２から複数のレーザビーム２ａが出射されると、半導体レーザ２からの複数のレーザビーム２ａは、コリメータレンズ３により所定の入射ビーム２ｂ’に整形された後、偏光ビームスプリッタ１３を通り、ミラー４で反射し、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で屈折して集光され、集光面６ｂに集光する。集光面６ｂに複数の光スポット９が形成される。この複数の光スポット９下の複数のスリット７ａから複数の近接場光１０が透明集光用媒体６の外側に滲み出し、この近接場光１０が光ディスク１２の記録層１２１に伝播して光記録あるいは光再生が行われる。光ディスク１２で反射した反射光は、入射光の経路を逆にたどり、透明集光用媒体６の入射面６ａで屈折してミラー４で反射され、偏光ビームスプリッタ１３で入射ビーム２ｂ’と分離された後、集光レンズ１４により８分割の光検出器１５に集光される。
【００６１】
上記第１０の実施の形態に係る光ディスク装置１００によれば、８個のスリット７ａからの８個の独立に変調可能な近接場光１０により、独立に８本の記録トラックを同時に記録・再生することができ、記録再生の転送レートを８倍にすることができる。なお、スリット７ａのアレイの長さは２０μｍ程度であり、その間のトラックの曲がりは０．００７μｍとトラック幅の１／１０以下であるので、これによるトラックずれは無視できる。また、スリット７ａの数は必ずしも８個に限るものではなく、用途により増減可能である。
なお、透明集光用媒体６は、他の実施の形態に示すものを用いてもよい。また、複数のスリットを１つのビームスポットで照射し、いずれかのスリットから照射された近接場光を用いると、トラッキングの周波数帯域を下げることができる。また、端面発光半導体レーザは、図１６に示されるように、活性層２０ａの積層方向に沿って発光点が形成されるので、半導体レーザの設置する向き、言い換えれば活性層の向きを縦置きするか、横置きするかで照射されるビーム列の方向が変わるので、任意に選択できる。なお、単一の発光点を有する端面発光半導体レーザであっても、ビーム形状や偏光方向が活性層の方向によって異なるため、半導体レーザの設置方向を縦置き、あるいは横置きすることで、所望のビーム形状および偏光方向を選択することができる。
【００６２】
図２０は、本発明の第１１の実施の形態に係る光ディスク装置を示す。この光ディスク装置の光ヘッド１は、遮光膜７の外径のみ図１の光ヘッド１と異なり、他は同様に構成されている。この遮光膜７は、光スポットの径より若干大きい外直径を有したものである。光ディスク１２は、保護膜１２ｈ、記録層１２ｉ、干渉層１２ｊ、反射層１２ｋを備えている。本実施の形態の場合、保護謨１２ｈ、記録層１２ｉ、干渉層１２ｊおよび反射層１２ｋの全厚さは約１００ｎｍ、保護膜１２ｈとスリット７ａとの距離は、約５０ｎｍである。
【００６３】
次に、上記第１１の実施の形態に係る光ヘッド１の動作を説明する。対物レンズからの収束光２ｃは、透明集光用媒体６の球面状の入射面６ａで屈折し、その屈折光２ｄは集光面６ｂに集光する。集光面６ｂに光スポット９が形成される。遮光膜７のスリット７ａから漏れ出す近接場光１０は、伝播光となって光ディスク１２に入射し、光ディスク１２の反射層１２ｋで反射する。反射層１２ｋで反射した反射光２ｋは、遮光膜７のスリット７ａを通過するだけでなく、遮光膜７の外側も通過して透明集光用媒体６および対物レンズを介して光検出器に入力される。
【００６４】
スリット７ａからの近接場光１０の強度分布は、記録媒体内でスリット７ａを完全拡散面と考えた場合の強度分布１として近似できる。この場合が最も広がり方が大きく、角度分布はＣｏｓθで近似される。この光はこの分布を保ちながら、反射膜１２ｋで透明集光用媒体６の方向に反射される。
スリット７ａの幅を５０ｎｍ、遮光膜７の外径を０．２μｍとした場合に、遮光膜７の周辺部の光を取り入れることにより、約１桁の強度改善が可能となる。
また、この効果は、スリット７ａのサイズが小さくなる程大きくなる。また、周辺部の光は透明集光用媒体６の入射面６ａで屈折して内部に入り、スリット７ａからの戻り光は、スリット７ａを中心として広がるので、両者の指向性は若干異なるが、透明集光用媒体６の直径は１ｍｍ程度とスリット７ａや記録媒体の膜厚（１５０ｎｍ）に比べて十分大きいため、それらのずれは無視でき、両者をまとめて光検出器に導入することは可能であり、反射光の強度の増大を図ることができる。
【００６５】
図２１は、再生時に符号誤り率１×１０-9を維持するために必要な検出光パワーと再生速度との関係を示す。なお、図２１において、実線はデュティ比０．１、破線は１の場合を示し、線群Ａは光検出器の量子効率０．１、線群Ｂは１の場合を示す。本実施の形態の検出光パワーは、−３０ｄＢｍ程度であるので、再生速度を１０9 ビット／秒以上にすることができる（大津元一，エレクトロニクス，９６年５月号，ｐ．９２）。
【００６６】
図２２は、本発明の第１２の実施の形態に係る光ディスク装置の光ヘッドを示し、同図(a) はその縦断面図、同図(b) はその横断面図である。この光ヘッド１は、図８に示す光ヘッド１を図９に示す光ディスク装置１００に適用したものである。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、ＡｌＧａｌｎＰ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ホルダ３７Ａと、半導体レーザ２およびコリメータレンズ３をホルダ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を圧電素子４１を介して支持するホルダ３７Ｃと、半導体レーザ２からの平行ビーム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を収束させる図８に示す上部透明集光用媒体６”と、上部透明集光用媒体６”の反射面６ｅに被着形成された反射層１１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。浮上スライダ３６の下面３６ａには、図８に示したのと同様に、スリット７ａを有する遮光膜７が被着形成されている。
【００６７】
この第１２の実施の形態に係る光ディスク装置１００によれば、浮上スライダ３６の下面３６ａに形成された光スポット９から外部に滲み出す近接場光をスリット７ａによって絞っているので、第１の実施の形態の光ディスク装置１００と同様に超高密度の光記録／光再生が可能になるとともに、光ヘッド１の高さ方向の小型化が図れる。なお、この光ヘッド１を図１３、図１４、図１５、図１７に示す光ディスク装置１００に適用してもよい。
なお、本発明の光ヘッドは、レーザや検出部などの重くなる部分を固定部に置き、可動部には対物レンズと折り返しミラーなどの軽量素子のみを乗せる、所謂分離型としてもよい。しかし、前述したように本発明の光ヘッドにおいては、透明集光用媒体状に形成する光スポットとスリットとは、０．１μｍ以下といった高精度の位置合わせを必要とする。このとき、分離型では、光ディスクの上下動や可動部の動き、温度変化によるひずみなどのため、可動部と固定部をこのような精度で合わせるのが、困難な場合がある。したがって、少なくとも発光素子と透明集光用媒体とを同じ筐体中に設置して一体とすることが好ましい。こうすることで、変動、ひずみによる光スポットとスリットの位置ずれを防止することが可能となる。ディスクに記録された情報を読み出す方式は、実施例に記載したような反射光を検出する方式に限らず、公知のＯＡＭ(Optically Assisted Magnetic) 記録方式のように磁気記録に光を利用する方式などに対しても本発明は当然適用できる。また、上述の実施の形態においては、コリメートレンズ、反射鏡、対物レンズ、上部透明集光用媒体といった光学機能を１個の光学要素で構成しているが、複数の光学要素を組み合わせて機能させてもよく、少なくとも、透明集光用媒体の表面上に集光による光スポットが形成され、その位置にスリットが位置するように遮光膜を設ければよい。
上述の実施の形態ではスリットとディスクの記録トラックとを直交させたが、トラックに対して傾斜していてもよい。この場合、ディスクの記録特性によっては記録ピットの安定性が向上したり、反射光強度変化や磁化量が向上し読み出し特性が向上する場合がある。
さらに反射体用いて透明集光用媒体上にスポットを形成する場合には、反射体と透明集光用媒体とに間隙が存在しても良いが、収差を発生させないためには、反射体と透明集光用媒体が密着している方が好ましい。また、反射体として、反射膜のみを示したが、金属で成型したものを用いてよい。ただし、透明集光用媒体との密着性を考えると、反射膜の方が好ましい。
また、遮光体も上述の形態では遮光膜のみを示したが、スリットから近接場が漏れ出せばよいのであって、別途シートで形成したり、化学的に処理してスリットの周囲を実質的に遮光するようにしても良い。ただし、膜厚を薄くできる点、スリットの形成精度の面から、遮光膜を用いた方が好ましい。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、集光面に形成せれた光スポットから透明集光用媒体の外部に滲み出す近接場光を記録トラックに直交する方向のスリットによって絞っているので、光ディスク上に形成される近接場光スポットのトラック方向の微小化が図れる。この結果、光ディスクの高記録密度化が可能になる。また、そのスポット位置にスリットを位置させて、ここから近接場光を得るようにしたため、高い光利用効率が得られる。このため、小型・軽量の光源および光検出器を用いることが可能になるため、光ヘッドおよび光ディスク装置の小型化が図れ、データ転送レートの向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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である。
【図２】  (a) は第１の実施の形態に係る透明集光用媒体および遮光膜を示す図、(b) はその底面図である。
【図３】  (a) 〜(a) は第１の実施の形態に係る遮光膜の形成方法を示す図である。
【図４】  (a) ，(b) は第１の実施の形態に係る遮光膜の変形例を示す図である。
【図５】本発明の第２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６】  (a) は本発明の第３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７】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図である。
【図８】  (a) 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図、(b) はその遮光膜を示す図である。
【図９】  (a) は本発明の第６の実施の形態に係る光ディスク装置を示す図、(b) は(a) のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】第６の実施の形態に係る光ディスクの詳細を示す断面図である。
【図１１】  (a) は第６の実施の形態に係る光ヘッドの縦断面図、(b) は横断面図である。
【図１２】第６の実施の形態に係る圧電素子の断面図である。
【図１３】本発明の第７の実施の形態に係る光ディスク装置の斜視図である。
【図１４】  (a) は本発明の第８の実施の形態に係る光ディスク装置の斜視図、(b) は光ヘッドの断面図である。
【図１５】本発明の第９の実施の形態に係る光ディスク装置の断面図である。
【図１６】  (a) ，(b) は第９の実施の形態に係る半導体レーザを示す図である。
【図１７】本発明の第１０の実施の形態に係る光ディスク装置の主要部を示す図である。
【図１８】第１０の実施の形態に係る半導体レーザを示す図である。
【図１９】第１０の実施の形態に係る遮光膜を示す図である。
【図２０】本発明の第１１の実施の形態に係る光ディスク装置の光ヘッドの主要部を示す図である。
【図２１】検出光パワーと再生速度との関係を示す図である。
【図２２】  (a) は本発明の第７の実施の形態に係る光ディスク装置の光ヘッドの縦断面図、(b) は横断面図である。
【図２３】  (a) は従来の光ディスク装置を示す図、(b) はその再生時の動作を示す図である。
【図２４】従来の他の光ディスク装置の光ヘッドを示す図である。
【図２５】図２４における屈折率ｎとＮＡの関係を示す図である。
【図２６】従来の光ヘッドを示す図である。
【符号の説明】
１  光ヘッド
２  半導体レーザ
２ａ  レーザビーム
２ｂ  平行ビーム
２ｂ’  入射ビーム
２ｃ，２ｃ’  収束光
２ｄ  拡散光
２ｅ  反射光
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’，６”  上部透明集光用媒体
６ａ，６'a  入射面
６ｂ  集光面
６ｃ  中心
６ｅ  反射面
６ｄ  底面
７  遮光膜
７ａ  スリット
８  記録媒体
８ａ  記録層
９  光スポット
１０  近接場光
１１  反射膜
１２  光ディスク
１２ａ  グルーブ部
１２ｂ  ランド部
１２ｈ  保護膜
１２ｉ  記録層
１２ｊ  干渉層
１２ｋ  反射層
１３  偏光ビームスプリッタ
１４  集光レンズ
１５  光検出器
２０ａ  活性層
２０ｂ  ｐ型電極
２０ｃ  ｎ型電極
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  集光面
３６ｂ  溝
３６ｃ  下面
３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ  ホルダ
３８  １／４波長板
３９  ヘッドケース
４１  圧電素子
４２  ホルダ
４３，４５  回転型リニアモータ
４４  回動軸
４５ａ  可動片
４５ｂ  ヨーク
４５ｃ  電磁石
４６  半導体レーザ
７０  フォトレジスト膜
７０ａ  フォトレジスト膜のスリットに対応する部分
７０ｂ  フォトレジスト膜の遮光膜の周囲に対応する保護用の部分
７１  Ｔｉ膜
１００  光ディスク装置
１２０  プラスチック板
１２１  記録層
１２１ａ  Ａ１反射膜層
１２１ｂ  ＳｉＯ2 層
１２５ｃ  ＧｅＳｂＴｅ記録層
１２１ｄ  ＳｉＮ層
２００  固定ユニット
２０１  光ファイバ
２０２  底面
４１０  電極端子
４１１  電極膜
４１２  多層ＰＺＴ薄膜
４６０  基板
４６１  上部電極
４６１ａ  主部電極
４６ｆｂ  先端部電極
４６２  下部電極
４６３  活性層
４６４ａ  発振狭窄部の主部
４６４ｂ  発振狭窄部の先端部
ｄ1  レーザビームの間隔
ｄ2  スリットの間隔
ｐ  トラックピッチ
Ｘ  トラック方向
Ｙ  トタック方向に直交する方向
θ  入射角
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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