(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近視野光を利用して記録媒体の情報の記録および再生の少なくともいずれかを行う近視野光ヘッドであって、
スライダーと、前記スライダーに形成された二つの接触素子と、前記スライダーに形成された揺動機構と、前記揺動機構上に形成された微小開口を有する光記録／再生素子とで構成され、
前記光記録／再生素子が、二つの前記接触素子とともに前記記録媒体と接触し、かつ、前記揺動機構によって前記記録媒体表面に対して平行に微動することを特徴とする近視野光ヘッド。
【請求項２】
近視野光を利用して記録媒体の情報の記録および再生の少なくともいずれかを行う近視野光ヘッドであって、
スライダーと、前記スライダー上に形成された二つの接触素子と、前記スライダー上に形成された微動機構と、前記微動機構上に形成された微小開口を有する光記録／再生素子とで構成され、
前記光記録／再生素子が、二つの前記接触素子とともに前記記録媒体と接触し、かつ、前記微動機構によって前記記録媒体表面に対して平行に微動することを特徴とする近視野光ヘッド。
【請求項３】
近視野光を利用して記録媒体の情報の記録および再生の少なくともいずれかを行う近視野光ヘッドであって、
スライダーと、前記スライダー上に形成された二つの前記接触素子と、前記スライダーから延出した少なくとも２本の梁と、それぞれの前記梁に形成された前記梁の選択機構と、それぞれの前記梁に形成された揺動機構または微動機構と、それぞれの前記揺動機構または前記微動機構の上に形成された微小開口を有する光記録／再生素子とで構成され、
一つの前記光記録／再生素子が、前記選択機構によって一つの前記梁が選択的に前記記録媒体側に屈曲させられることで、二つの前記接触素子とともに前記記録媒体と接触し、かつ、前記揺動機構および前記微動機構によって前記記録媒体表面に対して平行に微動することを特徴とする近視野光ヘッド。
【請求項４】
前記揺動機構が、前記スライダーから延出した梁と、前記梁に形成された圧電素子を有し、前記圧電素子を伸縮することによって前記梁を屈曲させ、前記光記録／再生素子を前記記録媒体表面に対して平行に微動させることを特徴とする請求項１または請求項３記載の近視野光ヘッド。
【請求項５】
前記揺動機構が、  前記スライダーから延出した梁と、前記梁の側面に形成された導電領域と、前記導電領域と対向する面に形成された導電領域を有し、２つの前記導電領域間に静電気力を発生させることによって前記梁を屈曲させ、前記光記録／再生素子を前記記録媒体表面に対して平行に微動させることを特徴とする請求項１または請求項３記載の近視野光ヘッド。
【請求項６】
前記揺動機構が、回転機構を使用し、円弧の往復運動するものであり、前記光記録／再生素子が有する前記微小開口を前記回転機構の回転軸に対して偏心した位置に配置することによって、前記光記録／再生素子を前記記録媒体表面に対して平行に微動させることを特徴とする請求項１または請求項３記載の近視野光ヘッド。
【請求項７】
前記微動機構が、圧電素子であり、前記圧電素子を伸縮させることによって、前記光記録／再生素子を前記記録媒体表面に対して平行に微動させることを特徴とする請求項２または請求項３記載の近視野光ヘッド。
【請求項８】
前記選択機構が、圧電素子であり、前記圧電素子を伸縮させることによって、前記梁を前記記録媒体側に屈曲させることを特徴とする請求項３記載の近視野光ヘッド。
【請求項９】
前記選択機構が、前記梁の表面に形成された導電領域と、前記導電領域と対向する面に形成された導電領域を有し、２つの前記導電領域間に静電気力を発生させることによって、前記梁を前記記録媒体側に屈曲させることを特徴とする請求項３記載の近視野光ヘッド。
【請求項１０】
前記スライダーが、受光素子を有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一つに記載の近視野光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近視野光を利用して高密度な情報の再生及び記録を行う光メモリヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料表面においてナノメートルオーダの微小な領域を観察するために走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に代表される走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）が用いられている。ＳＰＭは、先端が先鋭化されたプローブを試料表面に走査させ、プローブと試料表面との間に生じるトンネル電流や原子間力などの相互作用を観察対象として、プローブ先端形状に依存した分解能の像を得ることができるが、比較的、観察する試料に対する制約が厳しい。
【０００３】
そこでいま、試料表面に生成される近視野光とプローブとの間に生じる相互作用を観察対象とすることで、試料表面の微小な領域の観察を可能にした近視野光学顕微鏡が注目されている。
近視野光学顕微鏡においては、伝搬光を試料の表面に照射して近視野光を生成し、生成された近視野光を先端が先鋭化されたプローブにより散乱させ、その散乱光を従来の伝搬光検出と同様に処理することで、従来の光学顕微鏡による観察分解能の限界を打破し、より微小な領域の観察を可能としている。また、試料表面に照射する光の波長を掃引することで、微小領域における試料の光学物性の観測をも可能としている。
【０００４】
顕微鏡としての利用だけでなく、光ファイバープローブを通して試料に向けて比較的強度の大きな光を導入させることにより、光ファイバープローブの微小開口にエネルギー密度の高い近視野光を生成し、その近視野光によって試料表面の構造または物性を局所的に変更させる高密度な光メモリ記録としての応用も可能である。
【０００５】
近視野光学顕微鏡に使用されるプローブとして、例えば米国特許第5,294,790号に開示されているように、フォトリソグラフィ等の半導体製造技術によってシリコン基板にこれを貫通する開口部を形成し、シリコン基板の一方の面には絶縁膜を形成して、開口部の反対側の絶縁膜の上に円錐形状の光導波層を形成したカンチレバー型光プローブが提案されている。このカンチレバー型光プローブにおいては、開口部に光ファイバーを挿入し、光導波層の先端部以外を金属膜でコーティングすることで形成された微小開口に光を透過させることができる。
【０００６】
更に、上述したプローブのように先鋭化された先端をもたない平面プローブの使用が提案されている。平面プローブは、シリコン基板に異方性エッチングによって逆ピラミッド構造の開口を形成したものであり、特にその頂点が数十ナノメートルの径を有して貫通されている。そのような平面プローブは、半導体製造技術を用いて同一基板上に複数作成すること、すなわちアレイ化が容易であり、特に近視野光を利用した光メモリの再生及び記録に適した光メモリヘッドとして使用できる。この平面プローブを用いた光ヘッドとして、従来ハードディスクで用いられているフライングヘッドに平面プローブを有したものが提案されている。
【０００７】
フライングヘッドは記録媒体から約５０から１００ｎｍ浮上するように空力設計される。このフライングヘッドの記録媒体側に微小開口を形成して、近視野光を発生させ光記録および再生を行うことができる。
一方、従来のハードディスクを高密度化するために、磁気ヘッドと記録媒体間の距離を近接させることが必要である。近接化の方法の一つとして、コンタクトスライダが考案されている。コンタクトスライダは、記録媒体と三個のコンタクトパッドで接触させ、コンタクトパッドのうち一つが磁気ヘッドを有している。
【０００８】
したがって、常に記録媒体と磁気ヘッドを接触させることができ、高密度磁気記録を可能にするものである。
また、記録密度が高くなると記録ピットの大きさが小さくなるため、ヘッドは高い位置決め精度が要求される。ハードディスクのヘッドの位置決めでは、サーボモータに連結している長さ数１０ｍｍのサスペンションの先端にスライダがあり、スライダーはトラック方向に対して左右に移動する。しかし、長いサスペンションの先に重いスライダーを有する従来のサーボ系では、発生する慣性モーメントが大きく、また、その共振周波数が小さいため高速高精度の位置決めは困難である。この解決方法として、ハードディスクでは、２段サーボが提案されている。２段サーボは、サスペンションの先端にスライダ全体を微小移動させる２段目のアクチュエータを備え、２段目のアクチュエータとスライダ間の距離を数１００μｍ程度と短くし、この２段目のアクチュエータにかかる慣性モーメントを小さくし、共振周波数を高くすることによって、高速高精度の位置決めを可能にしようと試みている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近視野光の強度はその発生源からの距離に対して指数関数的に減衰する。したがって、フライングヘッドに形成された平面プローブの微小開口から照射される近視野光の強度は、平面プローブが記録媒体から離れているため、非常に小さいものとなってしまう。また、浮上量の変動によって近視野光の強度のばらつきが大きくなるという問題点を有している。さらに、微小開口と記録媒体が離れるほど、近視野光が記録媒体を照射するスポット径は大きくなる。したがって、記録密度を高くすることが困難となる。また、先端が先鋭化されたプローブは、観察試料や記録媒体との接触によって破壊されやすいという問題を有している。
【００１０】
また、ハードディスクにおける２段サーボでは、アクチュエータ部分から記録／再生素子までの距離が短くなっているものの、質量の大きなスライダー全体を動かすため、大きな慣性力が発生し、共振周波数も低いという問題を有している。
従って、本発明は、近視野光を利用した光メモリの情報記録・再生を実現させるために、記録媒体との接触に十分耐えうる強度を持ち、近視野光を発生させる光記録／再生素子を常に記録媒体と接触させることによって、強度が大きく、かつ、小さなスポット径の近視野光を利用でき、同時に、軽量の光記録／再生素子の近傍に形成したアクチュエータによって光記録／再生素子を微動させることによって、高速高精度の位置決めが可能な光ヘッドを提供することを目的とする。
【００１１】
また、情報記録装置の小型化が可能な近視野光ヘッドを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係わる近視野光ヘッドは、スライダーと、前記スライダーに形成された揺動機構と、前記揺動機構上に形成された微小開口を有する光記録／再生素子と、前記スライダー上に形成された二つの接触素子からなる近視野光ヘッドにおいて、前記近視野光ヘッドが、前記光記録／再生素子と二つの前記接触素子の３点で、記録媒体と接触し、かつ、前記光記録／再生素子が、前記揺動機構によって微動することを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【００１３】
したがって、本発明に係わる近視野光ヘッドは、微小開口が記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度な記録再生が可能である。また、軽量の光記録／再生素子をその近傍に形成された揺動機構によって微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。
【００１４】
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、スライダーと、前記スライダー上に形成された二つの接触素子と、前記スライダー上に形成された微動機構と、前記微動機構上に形成された微小開口を有する光記録／再生素子とで構成され、前記近視野光ヘッドが、前記光記録／再生素子と二つの前記接触素子の３点で、記録媒体と接触し、かつ、前記光記録／再生素子が、微動機構によって微動することを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【００１５】
したがって、本発明に係わる近視野光ヘッドは、微小開口が記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度な記録再生が可能である。また、軽量の光記録／再生素子をその近傍に形成された揺動機構によって微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。
【００１６】
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、スライダーと、スライダーから延出した少なくとも２本の梁と、それぞれの前記梁に形成された前記梁の選択機構と、それぞれの前記梁に形成された揺動機構または微動機構と、前記揺動機構または前記微動機構の上に形成された微小開口を有する光記録／再生素子と、  前記スライダー上に形成された二つの前記接触素子からなり、前記選択機構によって選択的に一つの前記梁を前記記録媒体側に屈曲させることによって、  二つの前記接触素子と選択された前記梁上の前記光記録／再生素子の３点で、前記記録媒体と接触し、かつ、前記光記録／再生素子が前記揺動機構および前記微動機構によって微動することを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【００１７】
したがって、本発明に係わる近視野光ヘッドは、微小開口が記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度な記録再生が可能である。また、前記光記録／再生素子を選択することによって、前記スライダーを移動させることなく、前記記録媒体上の複数の記録トラックに対して、記録および再生を行うことが可能である。また、一つの前記光記録／再生素子が破損しても、他の前記光記録／再生素子を用いることができるため、前記近視野光ヘッドの長寿命化が可能である。
【００１８】
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記揺動機構が、前記スライダーから延出した梁と、前記梁に形成された圧電素子を有し、前記圧電素子を伸縮することによって前記梁を屈曲させ、前記光記録／再生素子を微動させることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
したがって、軽量の前記光記録／再生素子の近傍に配置された圧電素子によって前記光記録／再生素子を微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。
【００１９】
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記揺動機構が、前記スライダーから延出した梁と、前記梁の側面に形成された導電領域と、前記導電領域と対向する面に形成された導電領域を有し、２つの前記導電領域間に静電気力を発生させることによって前記梁を屈曲させ、前記光記録／再生素子を微動させることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【００２０】
したがって、導電領域間の間隔が非常に狭いため、低電力で前記光記録／再生素子を微動させることが可能であり、かつ、高速高精度のトラッキングが可能である。
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記揺動機構が、回転機構を使用し、円弧の往復運動するものであり、前記光記録／再生素子が有する前記微小開口を前記回転機構の回転軸に対して偏心した位置に配置することによって、  前記光記録／再生素子を微動させることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【００２１】
したがって、本近視野光ヘッドは、前記スライダー上に前記揺動機構を集約したため、剛性が高くなり、共振周波数も高いため、より高速高精度のトラッキングが可能である。
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記微動機構が、圧電素子であり、前記圧電素子を伸縮させることによって、前記光記録／再生素子を微動させることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【００２２】
したがって、前記圧電素子が軽量の前記光記録／再生素子を直接微動させるため、より高速高精度のトラッキングが可能となる。
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記選択機構が、圧電素子であり、前記圧電素子を伸縮させることによって、前記梁を前記記録媒体側に屈曲させることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【００２３】
したがって、前記記録媒体と接触する前記光記録／再生素子を選択することが可能となる。
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記選択機構が、前記梁の表面に形成された導電領域と、前記導電領域と対向する面に形成された導電領域を有し、２つの前記導電領域間に静電気力を発生させることによって、前記梁を前記記録媒体側にたわませることを特徴とする近視野光ヘッドとした。
【００２４】
したがって、前記記録媒体と接触する前記光記録／再生素子を選択することが可能となる。
また、本発明に係わる近視野光ヘッドは、前記近視野光ヘッドが、受光素子を有することを特徴とする近視野光ヘッドとした。
したがって、集光レンズ系や外部受光素子が不要であるため、情報記録再生装置の小型化が可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に関わる光ヘッド１０１を記録媒体に接する側から見た図を示している。
光ヘッド１０１のスライダー３は、二本の梁４を有している。この梁４は、三角形構造を形成する。梁４で構成される三角形構造は、頂点部分に光記録／再生素子１を有している。また、三角形構造を形成するそれぞれの梁４は、その記録媒体側表面に圧電素子５を有している。また、圧電素子５は、梁４の記録媒体側と反対側の表面に配置する構造も可能である。また、圧電素子５は、梁４の記録媒体側とその反対側の両面に配置する構造も可能である。スライダー３は記録媒体との二つの接触素子２を有している。
【００２６】
梁４は例えば数１０μｍの長さを有している。光記録／再生素子１および接触素子２は例えばスライダ表面から数１０μｍの高さを有している。
この構造によれば、光ヘッド１０１を平坦な記録媒体に後述するサスペンション111によって押しつけると、光ヘッド１０１は、光記録／再生素子１と二つの接触素子２の３点で記録媒体と接触する。また、後述するように最適設計された接触面積を持つ光記録／再生素子１および接触素子２によって、光ヘッド１０１は、回転する記録媒体の面外振動に追従する。また、光記録／再生素子１および接触素子２は記録媒体との接触に十分耐えうる強度を持つ。したがって、光ヘッド１０１は常に３点で記録媒体と接触する。すなわち、上記構造によって、光記録／再生素子１は常に記録媒体と接触した状態を保つ。
【００２７】
また、二つの梁４上に形成した圧電素子５の一方が膨張するように電圧をかけ、同時に他方の圧電素子５が縮小するように電圧をかけることによって、梁４はそのスライダー３への固定点を中心に左右に移動する。このとき、梁４で構成される三角形構造上の光記録／再生素子１は、記録媒体上の情報信号が記録されているトラック方向１４に対して左右方向に移動する。光記録／再生素子１の移動量は梁の長さや圧電素子５の大きさに依存し、例えば数１００nmである。また、光記録／再生素子１の移動量の分解能は、たとえば１０nm以下が可能である。また、図１に示す光ヘッド１０１は、軽量の光記録／再生素子１をごく近傍に配置された圧電素子５で移動させることができるため、高速高精度のトラッキングが可能である。
【００２８】
また、光記録／再生素子１の移動は、１本の梁４の先端に光記録／再生素子１を形成し、梁４の側面に圧電素子５を形成することでも可能である。しかし、梁４の側面に圧電素子５を形成することは非常に困難である。図１に示した構成によれば、二本の梁４によって三角形構造を形成し、この二本の梁４の上面に圧電素子５を形成するため、光ヘッド１０１の作製が容易に行える。さらに、１本の梁４だけの場合にくらべ、二本の梁４で三角形構造を形成することによって、光記録／再生素子１を駆動する機構部分の剛性が高くなり、高精度のトラッキングが可能となる。
【００２９】
図２は光記録／再生素子１を拡大した図であり、図１２はその断面図を示している。
光記録／再生素子１は、テーパー形状をしており、その頂点部分に平面１３を有している。また、接触素子２も同様な外形を有している。平面１３は近視野光を発生する微小開口６を有している。微小開口６は、頂点部分の平面１３を貫くように形成されたテーパ状の空洞によって形成される。微小開口付近の空洞の大きさは光の波長より小さい。したがって、微小開口付近の空洞部内壁の反射率が低い場合、微小開口６から発生する近視野光の強度が低くなってしまう。この問題を解決するため、微小開口付近の空洞部内壁には、高反射率を有する反射膜７を形成する。平面１３および接触素子２の記録媒体と接触する面積の和が大きいと、光ヘッド１０１が記録媒体に吸着し、動かなくなるという問題を生じる。また、平面１３および接触素子２の記録媒体と接触する面積の和が小さすぎると記録媒体との吸着力が弱くなり、光ヘッド１０１は記録媒体の面外振動に追従できなくなるため、光記録／再生素子１と記録媒体との距離が変動する。また、平面１３および接触素子２の記録媒体と接触する面積の和と光ヘッド１０１の記録媒体への押しつけ力によって、光記録／再生素子１および接触素子２の摩耗速度が異なる。上記のことをふまえて、平面１３および接触素子２の記録媒体と接触するそれぞれの面積は最適設計された値をとる。一般的な設計では、平面１３および接触素子２の記録媒体と接触する面積の和は、たとえば数１０〜数１００μm2である。また、微小開口６は、使用する伝搬光の波長より小さな、たとえば１０〜２００ｎｍの径を有しており、記録媒体と反対側から、図には示していない集光レンズ系によって絞られた外部光源からの伝搬光を光記録／再生素子１の動きに追従させて微小開口６に照射することによって、微小開口６から近視野光が発生する。
【００３０】
本発明の第１の実施例に関わる光ヘッド１０１の形状は、従来の半導体プロセスによって形成される。例えば、単結晶シリコン上に水酸化カリウムによる異方性エッチングによって光記録／再生素子１の外形および接触素子２を形成する。次に、光記録／再生素子１および接触素子２を形成した側と反対の面から水酸化カリウムによる異方性エッチングを行い、光記録／再生素子１の頂点部分の平面を貫くようにテーパー状の空洞を形成することによって、微小開口６を形成する。反射膜７は、たとえばＡｌ、Ａｕ／Ｃｒ（Ｃｒ上にＡｕを形成したもの）などの高反射率の金属であり、スパッタや真空蒸着法を用いて形成する。その後、スライダー３および梁４の形状を得るためのエッチングマスクを形成し、リアクティブイオンエッチング（以下、RIEと略す）などのドライエッチングや水酸化カリウム（KOH）などによる異方性ウエットエッチングなどによってスライダー３および梁４を形成する。圧電素子５は梁４上にスパッタや接合によって形成する。
【００３１】
図５は、光記録再生装置の簡単な装置構成を示した図である。
以上に説明した近視野光メモリヘッド１０１を記録媒体１０３上に配置し、微小開口から出射される近視野光によって情報記録及び再生を行う方法を説明する。
光ヘッド１０１は、光記録／再生素子１および二つの接触素子２の３点で記録媒体１０３に接触している。記録媒体１０３は記録媒体駆動用モータ１０４によって回転している。記録媒体１０３は、たとえば、熱を加えることによってアモルファス状態あるいは結晶状態になり、その反射率や透過率の違いを利用して記録再生を行う相変化記録媒体である。この場合、たとえば、情報記録は、微小開口から発生した近視野光を記録媒体に照射することによって、記録媒体上の近視野光が照射された領域を結晶状態からアモルファス状態に変化させることによって行われる。光記録／再生素子１が常に記録媒体１０３と接触するため、記録媒体に照射される近視野光の大きさは微小開口と同等の大きさとなり、たとえば１００ｎｍの径を有している。また、近視野光は微小開口からの距離に対して指数関数的に減衰する。本光ヘッド１０１は、光記録／再生素子１が常に記録媒体と接触しているため、フライングヘッド上に形成された平面プローブから照射される近視野光に比べ、記録媒体１０３上に照射される近視野光は非常に大きな強度を有している。したがって、光記録／再生素子１が有する微小開口から記録媒体に照射される近視野光は、大強度で小さなスポット径となるため、記録ピットの大きさは、たとえば１００ｎｍ以下の径となる。したがって、図１に示す光ヘッド１０１は、容易に高密度記録が可能である。
【００３２】
一方、情報再生は、たとえば、以下に説明するように行う。まず、光ヘッド１０１の制御回路１０７は、所望の情報記録位置上に微小開口が移動するように、１次サーボ駆動回路１０９に信号を送る。１次サーボ駆動回路１０９から信号を受けた１次サーボモータ１０２は、サスペンション１１１を介して光ヘッド１０１全体を移動させ、微小開口を情報記録位置近傍に移動させる。次に、微小開口から近視野光を記録ピット上に照射し、記録媒体１０３を透過した伝搬光を集光レンズ系１０５で受光素子１０６上に集め、情報信号を得る。得られた情報信号は、制御回路１０７に送られ、たとえば、信号強度を比較して微小開口と記録ピットとの位置ずれを検知する。微小開口と記録ピットの位置がずれている場合、位置ずれを修正するように制御回路１０７から２次サーボ回路１０８に信号が送られ、２次サーボ回路が２次サーボアクチュエータを駆動する。２次サーボアクチュエータはたとえば、図１に示す圧電素子５である。また、記録媒体１０３を透過した伝搬光は、たとえば、記録媒体のアモルファス状態と結晶状態の透過率の違いを含んで受光素子上に集光される。この透過率の違いの情報が、情報信号として検知される。得られた情報信号は、図には記述していない信号処理回路を経て再生信号に変換される。
【００３３】
以上説明したように、実施の形態１によれば、サスペンション１１１によって押さえつけられた光ヘッド１０１が、光記録／再生素子１を含む最適設計された接触面積を持つ３点で記録媒体と常に接触し、光記録／再生素子１に形成された微小開口６から大強度でスポット径の小さな近視野光を記録媒体に照射することができるため、高密度記録再生が可能な光ヘッド１０１を提供できる。
【００３４】
また、剛性の高い三角形構造の梁４上に形成された軽量の光記録／再生素子１をそのごく近傍に配置した圧電素子５で高速高精度に移動させることができるため、追従性の高いトラッキングが可能な光ヘッド１０１を提供できる。
さらに、本発明に関わる光ヘッドは、半導体プロセスを用いて形成できるため、大量生産に適しており、性能が均一で安価な光ヘッド１０１を提供できる。
【００３５】
［実施の形態２］
図３は、実施の形態２に関わる光記録／再生素子１の断面図である。
実施の形態２に関わる光記録／再生素子１の形状は図１２に示す光記録／再生素子１と同様な形状を有している。異なる点は、光導波路８が光記録／再生素子１が形成されている面と反対側の面に形成されている点である。
【００３６】
たとえば光ファイバーからなる光導波路８は、微小開口６に伝搬光が照射されるように形成される。この光導波路８の入射端に、図には示していない外部光源をカップリングし、光導波路８内を伝搬させ、他端から伝搬光を微小開口６に照射することによって微小開口６から、近視野光が発生する。光導波路８は、梁４に固定されている。したがって、光記録／再生素子１を移動させた際に、微小開口６と光導波路８の出射端の相対位置は変化しない。
【００３７】
本発明の実施の形態２に関わる光記録／再生素子１は、実施の形態１とほぼ同じ工程で作製される。実施の形態１と異なる点は、実施の形態１で説明した全工程が終了した後、光導波路８を接着や接合によって形成する点である。
以上説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１で述べた効果のほかに、光導波路８を用いることによって、外部光源からの伝搬光を光記録／再生素子１の動きに追従させる光学系が不要になるため、図５における記録再生装置の小型化が容易になるという効果を持つ光ヘッド１０１が提供できる。
【００３８】
［実施の形態３］
図４は、実施の形態３に関わる光記録／再生素子１の断面図である。
光記録／再生素子１の構造は図３と同様である。ただし、微小開口６へ伝搬光を照射するための光源として、梁４は、微小開口６を形成する空洞部の底に、半導体レーザや発光ダイオードなどの発光素子９を有している。また、この発光素子９は、微小開口６を形成する空洞部の底を完全に覆うように形成される。
【００３９】
実施の形態３の光記録／再生素子１は、実施の形態１とほぼ同じ工程で作製される。実施の形態１と異なる点は、実施の形態１で説明した全工程が終了した後、発光素子９を接着や接合によって形成する点である。
本発明の実施の形態３によれば、実施の形態２における光記録／再生素子１の効果に加えて、以下の効果がある。実施の形態２に比べ、光源からの距離が短く、伝搬光を光導波路８へカップリングするときや図３における光導波路８の曲げ部分における光の損失がないため、微小開口６から発生する近視野光の強度はより強くなる。また、外部光源を必要としないため、記録再生装置が小型となる。発光素子９によって微小開口６を形成する空洞部を完全に密閉できるため、反射膜７によって反射した光が空洞部から漏れなくなり、光記録／再生素子１付近からの光が、微小開口６から発生する近視野光のみとなる。したがって、受光素子で検知される情報信号のS/N比が高くなり、信頼性の高い再生を行うことが可能となる。さらに、半導体レーザや発光ダイオードは半導体プロセスによって作製され、本光ヘッド１０１も半導体プロセスによって形成できる。したがって、実施の形態３による光記録／再生素子１を有する光ヘッド１０１は大量生産に適している。
【００４０】
以下では、本発明の実施の形態１で説明した図５と同様な装置構成で使用可能な他の光ヘッドについて詳細に説明する。
［実施の形態４］
図６は、本発明の第４の実施例に関わる光ヘッド１２１を記録媒体に接する側から見た図を示している。
【００４１】
光ヘッド１２１のスライダー３は可動梁１５と二本の固定梁１６を有している。可動梁１５と二本の固定梁１６はそれぞれ平行に形成され、可動梁１５は固定梁１６の間に形成される。可動梁１５と固定梁１６のそれぞれの間隔はたとえば１０数μｍである。固定梁１６は、可動梁１５よりも太く形成する。可動梁１５の先端は、光記録／再生素子１を有している。スライダー３は、二つの接触素子２を有している。固定梁１６は可動梁１５側の側面に導電領域１０を有し、可動梁１５は両側面に導電領域１０を有している。光記録／再生素子１は、実施の形態１から実施の形態３で説明したものと同様である。
【００４２】
導電領域１０はそれぞれ絶縁されており、向かい合った導電領域１０間に電位をかけることによって静電気力が発生する。２つある導電領域間のうち、一方に引力が発生するように電圧をかけ、他方に斥力が発生するように電圧をかけることによって、可動梁１５がたわみ、光記録／再生素子１がトラック方向１４に対し左右に移動する。移動量は、たとえば数100nmであり、移動量の分解能は、たとえば１０nm以下が可能である。また、軽量の光記録／再生素子１を移動させるため、高速高精度での光記録／再生素子１の移動が可能である。さらに、可動梁１５をたわませるために必要な電力は、導電領域１０の間隔が狭いほど小さくなり、本実施例の場合、導電領域１０の間隔は１０数μｍと非常に狭いため、可動梁１５をたわませるために要する電力は非常に小さいものとなる。したがって、本実施例による光ヘッド１２１は、低電力で高速高精度のトラッキングが可能である。
【００４３】
本発明の図６で説明した光ヘッド１２１の形状は、本発明の第１の実施例とほぼ同じ工程で形成される。本発明の第１の実施例と異なる点は、圧電素子５を形成する代わりに導電領域１０を形成する工程である。導電領域１０は、たとえば、単結晶シリコンからなるの梁４に斜めからイオンドープすることによって形成する。また、導電領域１０は、ＡｌやＣｒなどの金属薄膜をスパッタや真空蒸着などによって形成した後に、パターニングによって形成してもよい。
【００４４】
以上説明したように、実施の形態４によれば、実施の形態１における光ヘッド１０１の効果に加え、小電力で光記録／再生素子１を駆動することができる光ヘッド１２１を提供できる。
［実施の形態５］
図７は、本発明の第５の実施例に関わる光ヘッド１３１を記録媒体に接する側から見た図を示している。
【００４５】
光ヘッド１３１のスライダー３は、一つの光記録／再生素子１と二つの記録媒体との接触素子２および一つの回転アクチュエータ１１を有している。回転アクチュエータ１１は、スライダー３上に形成される。光記録／再生素子１は回転アクチュエータ１１上に形成される。本実施例における光記録／再生素子１は、第３の実施例における光記録／再生素子１の構造と同様である。微小開口６はこの回転アクチュエータ１１の回転軸に対して偏心した位置にもうけられている。回転アクチュエータは、たとえば、静電気力によって回転駆動するものを用いる。
【００４６】
微小開口６が回転アクチュエータ１１の回転軸に対して偏心した位置にあるため、回転アクチュエータが回転することによって、記録再生用の近視野光を発生する微小開口６は、記録媒体上のトラック方向１４に対して左右に移動する。光記録／再生素子１の移動量は、たとえば数１００ｎｍであり、移動量の分解能は１０nm以下が可能である。
【００４７】
本発明の第５の実施例に関わる光ヘッド１３１の形状は、従来の半導体プロセスによって形成される。例えば、単結晶シリコン上に水酸化カリウムによる異方性エッチングによって接触素子２を形成する。次に、回転アクチュエータをRIEによって形成する。最後に、別途、前述した方法と同様に作製した光記録／再生素子１を回転アクチュエータ上に接合や接着によって形成する。その後、スライダー３の形状を得るためのエッチングマスクを形成し、RIEなどのドライエッチングや水酸化カリウム（KOH）などによる異方性ウエットエッチングなどによってスライダー３を形成する。
【００４８】
光ヘッド１３１は、図１で説明した光ヘッド１０１および図６で説明した光ヘッド１２１の効果に加え、以下の効果を持つ。本発明の第５の実施例に関わる光ヘッド１３１は、梁４を有しておらず、スライダー３上に光記録／再生素子１を駆動させる機構を集約している。したがって、光ヘッド１３１は、第１および第４の実施例にくらべ、剛性が高いため、回転する記録媒体の面外振動や外部振動による影響を受けにくい。
【００４９】
なお、本発明の第５の実施例において、光記録／再生素子１は、回転アクチュエータ１１に微小開口６を形成したものでもよい。この場合も、微小開口６は回転アクチュエータ１１の回転軸に対して偏心した位置に形成する。
［実施の形態６］
図８は、本発明の第６の実施例に関わる光ヘッド１４１を記録媒体に接する側から見た図を示している。
【００５０】
光ヘッド１４１のスライダー３は、一つの光記録／再生素子１と二つの記録媒体との接触素子２および少なくとも二つの圧電素子５ａおよび５ｂを有している。圧電素子５ａおよび５ｂは、スライダー３上に形成される。光記録／再生素子１は、圧電素子５ａおよび５ｂ上にまたがるように形成される。光記録／再生素子１は第５の実施例と同様である。図８において、圧電素子５ａが光記録／再生素子１を動かす方向に膨張するように電圧をかけ、同時に圧電素子５ｂを縮小するように電圧をかけることによって光記録／再生素子１を図中矢印方向に動かすことができる。したがって、光記録／再生素子１は記録媒体上の記録トラック１４に対して左右に移動する。光記録／再生素子１の移動量はたとえば数100nmであり、移動量の分解能は１０nm以下が可能である。したがって、高精度のトラッキングが可能となる。この構造によれば、光記録／再生素子１を移動させるアクチュエータが板状の圧電素子５であり、複雑な構造を持たない。したがって、本実施例の光ヘッド１４１は、本発明の第５の実施例の光ヘッド１３１よりも剛性が高い。
【００５１】
本実施例の光ヘッド１４１の形状は、本発明の第５の実施例とほぼ同様な工程で作製できる。異なる点は、回転アクチュエータを形成する工程を、圧電素子５を接合やスパッタによって形成する工程とする点である。
以上説明したように、本発明の実施の形態６によれば、実施の形態１の効果に加え、簡略な構造をもつため簡単に大量生産でき、かつ、剛性が高いためより高精度のトラッキングが可能な光ヘッド１４１を提供できる。
【００５２】
［実施の形態７］
図９は、本発明の第７の実施例に関わる光ヘッド１５１を記録媒体に接する側から見た図を示している。
光ヘッド１５１のスライダー３から複数の梁４がそれぞれ平行にのびており、それぞれの梁４の先端上に圧電素子５を有している。圧電素子５は、本発明の実施の形態６と同様な構造を持つ。また、梁４の記録媒体側上面の支点付近に選択圧電素子１７を有している。光ヘッド１５１は、圧電素子５上にそれぞれ光記録／再生素子１を有している。スライダー３は二つの記録媒体との接触素子２を有している。
【００５３】
選択圧電素子１７を縮小するように電圧をかけることによって、その圧電素子１７を持つ梁４が記録媒体側にたわむ。したがって、一つの梁４を選択することによって、光ヘッド１５１は、一つの光記録／再生素子１と、二つの接触素子２の３点で、記録媒体と接触する。また、選択圧電素子１７は、梁４の記録媒体と反対側の上面に形成してもよい。この場合、記録媒体と接触する光記録／再生素子１の選択は、選択圧電素子１７を膨張させることによって行う。
【００５４】
実施の形態６に述べた動作方法で、圧電素子５によって光記録／再生素子１は、記録媒体上のトラック方向に対して左右に移動する。光記録／再生素子１のそれぞれの移動量および移動量の分解能は実施の形態６と同様である。
この構造によれば、記録媒体に接触させる光記録／再生素子１を選択することで、光ヘッド１５１全体を大きく動かすことなく複数のトラックに記録／再生信号を読み書きできる。また、光記録／再生素子１の一つが破損しても、ほかの光記録／再生素子１を用いることができるため、光ヘッド１５１の長寿命化が可能である。
【００５５】
本実施例の光ヘッド１５１の形状は、第６の実施例と同様な工程で作製できる。
以上説明したように、本発明の実施の形態７によれば、第６の実施例の効果に加え、記録媒体に接触させる光記録／再生素子１を選択することで、光ヘッド１５１を大きく動かすことなく、複数のトラックに記録再生することが可能であり、高速な記録再生を行うことができる。さらに、光記録／再生素子１の一つが破損しても、他の光記録／再生素子１を用いることができるため、光ヘッド１５１の長寿命化が可能である。
【００５６】
また、記録媒体と接触する光記録／再生素子１を選択する機構は、圧電素子１７の代わりに、たとえば図６に示すような静電アクチュエータを用いてもよい。この場合、梁４の記録媒体と反対側に梁４と平行に別の梁をそれぞれ形成し、上下の梁間の表面に導電領域を形成し、この導電領域に電位をかけることによって、光記録／再生素子を有する梁４を記録媒体側たわませて記録媒体と接触する光記録／再生素子１を選択する。
【００５７】
［実施の形態８］
図１０は、本発明の第８の実施例に関わる光ヘッド１１０を記録媒体に接する側から見た図を示している。
図１０の光ヘッド１１０の構造は図１の光ヘッド１０１とほぼ同じである。異なる点は、スライダー３が受光素子１２を有している点である。光記録／再生素子１と受光素子１２の距離は、例えば数１００μmと非常に短い。したがって、記録媒体で反射し、大きな広がり角を持った散乱光を効率よく受光素子１２で検知することができるため、集光レンズ系を用いることなく大きな信号強度を得ることができる。
【００５８】
本実施例の光ヘッド１１０の形状は、第１の実施例に関わる光ヘッド１０１の形状を作成する方法とほぼ同じである。異なる点は、スライダー３および梁４を形成する工程の前に受光素子１２を作製する工程がある点である。受光素子１２は、スライダー３上に通常の受光素子を作製する場合と同様に半導体作製プロセスを用いて作製する。また、スライダー３に受光素子を接合や接着によって形成してもよい。
【００５９】
図１１は、本実施例における光ヘッド１１０をもちいた光記録装置の簡略図を示したものである。
以上に説明した光ヘッド１１０を記録媒体１０３上に配置し、微小開口６に生成される近視野光によって情報記録及び再生を行う方法は、本発明の第１の実施例とほぼ同様である。光記録／再生素子１の位置決めおよび情報再生の際の情報信号の検出方法が、第１の実施例と異なる点である。本実施例では、微小開口６から発生した近視野光が記録媒体上の情報ビット上に照射され、散乱光が発生し、その散乱光が記録媒体上で反射する。この反射光を光ヘッド１１０上に形成した受光素子１２で検知することによって、情報信号を検知する。このように、光ヘッド１１０上に形成された受光素子で情報信号を検知することによって、本発明の実施例１における集光レンズ系１０５および受光素子１０６を用いることなく、光記録／再生素子１の位置決めおよび情報再生を行うことができる。
【００６０】
以上説明したように、実施の形態８によれば、実施の形態１の効果に加え、集光レンズ系１０５および受光素子１０６を必要としないため、記録再生装置の小型化が容易な光ヘッド１１０を提供できる。
なお、図６から図９の光ヘッド１０１に受光素子１２を付加することによって、図１０の光ヘッド１１０と同様な効果を得ることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係わる発明によれば、近視野光ヘッドは、最適化された記録媒体との接触面積をもつ光記録／再生素子と二つの接触素子の３点で、記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度記録が可能である。また、前記光記録／再生素子および前記接触素子は記録媒体との接触に十分耐えうる強度を持つ。さらに、軽量の光記録／再生素子をその近傍に形成された揺動機構によって微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。また、本発明の近視野光ヘッドは従来の半導体プロセスによって作製できるため、大量生産が可能である。
【００６２】
また、請求項２に係わる発明によれば、近視野光ヘッドは、最適化された記録媒体との接触面積をもつ光記録／再生素子と二つの接触素子の３点で、記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度記録が可能である。また、前記光記録／再生素子および前記接触素子は記録媒体との接触に十分耐えうる強度を持つ。さらに、軽量の光記録／再生素子をその近傍に形成された揺動機構によって微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。また、本発明の近視野光ヘッドは従来の半導体プロセスによって作製できるため、大量生産が可能である。
【００６３】
また、請求項３に係わる発明によれば、近視野光ヘッドは、最適化された記録媒体との接触面積をもつ光記録／再生素子と二つの接触素子の３点で、記録媒体と常に接触するため、微小開口から記録媒体に照射される近視野光の強度が大きく、かつ、スポット径が小さいため、高密度記録が可能である。また、前記光記録／再生素子および前記接触素子は記録媒体との接触に十分耐えうる強度を持つ。また、軽量の光記録／再生素子をその近傍に形成された揺動機構によって微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。さらに、複数の前記光記録／再生素子を選択することによって、前記スライダーを移動させることなく、前記記録媒体上の複数の記録トラックに対して、記録および再生を行うことが可能である。また、一つの前記光記録／再生素子が破損しても、他の前記光記録／再生素子を用いることができるため、前記近視野光ヘッドの長寿命化が可能である。また、本発明の近視野光ヘッドは従来の半導体プロセスによって作製できるため、大量生産が可能である。
【００６４】
また、請求項４に係わる発明によれば、請求項１または請求項３の効果に加え、近視野光ヘッドは、軽量の前記光記録／再生素子の近傍に配置された圧電素子によって前記光記録／再生素子を微動させるため、高速高精度のトラッキングが可能である。
また、請求項５に係わる発明によれば、請求項１または請求項３の効果に加え、導電領域間の間隔が非常に狭いため、低電力で前記光記録／再生素子を微動させることが可能であり、かつ、高速高精度のトラッキングが可能である。
【００６５】
また、請求項６に係わる発明によれば、請求項１または請求項３の効果に加え、近視野光ヘッドは、前記スライダー上に前記揺動機構を集約したため、剛性が高いくなり、共振周波数も高いため、より高速高精度のトラッキングが可能である。
また、請求項７に係わる発明によれば、請求項２または請求項３の効果に加え、近視野光ヘッドは、前記圧電素子が軽量の前記光記録／再生素子を直接微動させるため、より高速高精度のトラッキングが可能となる。
【００６６】
また、請求項８に係わる発明によれば、請求項３の効果に加え、近視野光ヘッドは、前記記録媒体と接触する前記光記録／再生素子を選択することが可能となる。
また、請求項９に係わる発明によれば、請求項３の効果に加え、近視野光ヘッドは、前記記録媒体と接触する前記光記録／再生素子を選択することが可能となる。
【００６７】
また、請求項１０に係わる発明によれば、請求項１から請求項９のいずれか一つの効果に加え、集光レンズ系や外部受光素子が不要であるため、情報記録再生装置の小型化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による光ヘッドを説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１による光記録／再生素子を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態２による光記録／再生素子の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３による光記録／再生素子の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１による光記録／再生装置の装置構成を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態４における光ヘッドを説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態５における光ヘッドを説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態６における光ヘッドを説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態７における光ヘッドを説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態８における光ヘッドを説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態８における記録再生装置の装置構成を示した図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における光記録／再生素子の断面図である。
【符号の説明】
１    光記録／再生素子
２    接触素子
３    ボディー
４    梁
５    圧電素子
５ａ  圧電素子
５ｂ  圧電素子
６    微小開口
７    反射膜
８    光導波路
９    発光素子
10    導電領域
11    回転アクチュエータ
12    受光素子
13    平面
14    トラック方向
15    可動梁
1６    固定梁
17    選択圧電素子
101    光ヘッド
102    １次サーボモータ
103    記録媒体
104    記録媒体駆動用モータ
105    集光レンズ系
106    受光素子
107    制御回路
108    光記録／再生ヘッド移動用駆動回路
109    光ヘッド駆動回路
110    光ヘッド
111    サスペンション
121,131,141,151    光ヘッド
【図１】
0003895458.tif 000002
【図２】
0003895458.tif 000003
【図３】
0003895458.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003895458.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003895458.tif 000008
【図８】
0003895458.tif 000009
【図９】
0003895458.tif 000010
【図１０】
0003895458.tif 000011
【図１１】
0003895458.tif 000012
【図１２】
0003895458.tif 000013