(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気光学的記憶装置用の浸漬システム（１）であって、平らな面および湾曲した面を有する球欠の形態を備え、記憶装置で使用される波長λの電磁放射（２）に対して透過性の、空気にくらべて高められた第１の屈折率ｎ1 を有する材料から成るレンズ（３）が設けられている浸漬システムにおいて、レンズ（３）が記憶装置で使用される電磁放射に対して透過性である半導体材料から成り、レンズの平らな面が波長λの電磁放射（２）に対して透過性の保護層（８）を備え、この保護層（８）はレンズを構成する半導体材料よりも高い硬さを有し光学的に不活性であることを特徴とする浸漬システム。
【請求項２】
波長λに応じてＳｉＣ、ＧａＰ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓの群から選ばれた半導体材料が用いられていることを特徴とする請求項１記載の浸漬システム。
【請求項３】
磁気光学的記憶装置用の浸漬システム（１）であって、平らな面および湾曲した面を有する球欠の形態を備え、記憶装置で使用される波長λの電磁放射（２）に対して透過性の、空気にくらべて高められた第１の屈折率ｎ1 を有する材料から成るレンズ（３）が設けられている浸漬システムにおいて、レンズ（３）の後に電磁放射（２）の伝搬方向に電磁放射に対して透過性の、より高い屈折性の層（４）が配置されており、レンズ（３）の平らな面（５）と層（４）の第１の主面（６）とが互いに向かい合っており、層（４）がレンズ（３）の材料の第１の屈折率ｎ1 よりも大きい第２の屈折率ｎ2 を有する半導体材料から成っていることを特徴とする浸漬システム。
【請求項４】
より高い屈折性の層（４）が波長λの電磁放射（２）に対して透過性の半導体材料から成っていることを特徴とする請求項３記載の浸漬システム。
【請求項５】
波長λに応じてＳｉＣ、ＧａＰ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓの群から選ばれた半導体材料が用いられることを特徴とする請求項４記載の浸漬システム。
【請求項６】
より高い屈折性の層（４）が第１の主面（６）と反対向きの第２の主面（７）に、波長λの電磁放射（２）に対して透過性の保護層（８）が設けられ、この保護層（８）は層（４）の半導体材料よりも高い硬さを有し光学的に不活性であることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の浸漬システム。
【請求項７】
より高い屈折性の層（４）が半導体板片（１０）として構成されており、その第１の主面（６）の上にレンズ（３）がその平らな面（５）で載っており、半導体板片（１０）の厚み（ｄHL）が本質的に（ｒ−ｈL ）・n 2 に等しく、ｒはレンズ（３）の湾曲した表面（１５）の湾曲半径、ｈL はその高さであることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載の浸漬システム。
【請求項８】
レンズ（３）がその平らな面（５）で、電磁放射（２）に対して透過性で第３の屈折率ｎ3 を有する保持体板片（１１）の第１の主面（１２）の上に載っており、保持体板片（１１）の第１の主面（１２）と反対向きの保持体板片（１１）の第２の主面（１３）の上により高い屈折性の層（４）が設けられており、屈折率に対してｎ1 ≦ｎ3 ＜ｎ2 が成り立つことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載の浸漬システム。
【請求項９】
より高い屈折性の層（４）に誘導性の装置（１４）が設けられていることを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１つに記載の浸漬システム。
【請求項１０】
少なくともフォトダイオードが誘導性の装置（１４）の電流供給のために設けられていることを特徴とする請求項９記載の浸漬システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸漬システム、特に磁気光学的記憶装置用の浸漬システムであって、本質的に平らな面および湾曲した面を有する球欠の形態を備え、記憶装置で使用される波長λの電磁放射に対して透過性の、空気にくらべて高められた第１の屈折率ｎ1 を有する材料から成るレンズが設けられている浸漬システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクのような公知の磁気光学的記憶装置には単一の半球状の浸漬レンズの形態の浸漬システムが使用される。浸漬レンズはたとえばガラスまたはジルコン酸化物から成っており、その結果として空気にくらべて高められた屈折率ｎを有する。浸漬レンズに入結合され、半径方向に浸漬レンズに入射し、その球中心点に集められる電磁的放射は、その結果としてレンズのなかで波長λ／ｎを有する。ここでλは空気中の波長である。半球状の浸漬レンズの平らな面は、記憶装置の動作において、記憶媒体の表面に対して、浸漬レンズと記憶媒体との間の媒体、一般に空気、が浸漬レンズから出る波長λ／ｎを有する放射に対して物理的に無効であるように小さい間隔（たとえば約５０ｎｍ）を有する。この目的のため、この間隔はλ／ｎ６より小さい。浸漬レンズと記憶媒体との間では、その結果として物理的な接触が支配する。
【０００３】
上記の配置により、波長λ／ｎ（＝浸漬レンズ内の波長）を有する放射、たとえばレーザーの単色光、が記憶媒体上に伝達されることが達成される。記憶媒体上の光点は、その結果として、光点が約（λ）2 の大きさである浸漬レンズなしのシステムにくらべて、約（λ／ｎ）2 に縮小されており、それによって記憶媒体上の高められた記憶密度が得られる。
【０００４】
こうして、電磁的放射の予め定められた波長λにおいて浸漬レンズの屈折率ｎを介して記憶密度を制御することができる。
【０００５】
ガラス（たとえば石英ガラス）またはジルコン酸化物から成る公知の浸漬レンズでは屈折率ｎは１．５と２との間の範囲内にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、記憶媒体上のさらに高められた記憶密度を可能にする浸漬システムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明の１つによれば、磁気光学的記憶装置用の浸漬システムであって、本質的に平らな面および湾曲した面を有する球欠の形態を備え、記憶装置で使用される波長λの電磁放射に対して透過性の、空気にくらべて高められた第１の屈折率ｎ1 を有する材料から成るレンズが設けられている浸漬システムにおいて、レンズが記憶装置で使用される電磁放射に対して透過性である半導体材料から成り、レンズの平らな面が波長λの電磁放射に対して透過性の保護層を備え、この保護層はレンズを構成する半導体材料よりも高い硬さを有し光学的に不活性となっている。
【０００８】
また本発明の他の１つによれば、磁気光学的記憶装置用の浸漬システムであって、本質的に平らな面および湾曲した面を有する球欠の形態を備え、記憶装置で使用される波長λの電磁放射に対して透過性の、空気にくらべて高められた第１の屈折率ｎ1 を有する材料から成るレンズが設けられている浸漬システムにおいて、レンズの後に電磁放射の伝搬方向にこれに対して透過性の、より高い屈折性の層が配置されており、レンズの平らな面と層の第１の主面とが互いに向かい合わせであり、層がレンズの材料の第１の屈折率ｎ1 よりも大きい第２の屈折率ｎ2 を有する材料から成っている。
【０００９】
本発明の有利な構成は請求項２、４〜１０に記載されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
浸漬レンズとして、第１の解決策によれば，球欠状のレンズ、好ましくは記憶装置で使用される電磁放射に対して透過性であり、可能なかぎり高い屈折率を有する半導体材料から成る半球、が設けられている。波長λ≧４００ｎｍの放射に対しては例えばＳｉＣ（ｎ≒２．７）が適しており、λ≧５５０ｎｍの放射に対しては例えばＧａＰ（ｎ≒３．２）が適している。しかし三元または四元ＩＩＩ‐Ｖ半導体材料またはＩＩ‐ＶＩ半導体材料も適している。より長い波長に対してはＳｉ、ＧｅまたはＧａＡｓも使用することができる。
【００１１】
本発明によれば、第２の解決策では、球欠状のレンズの後に電磁放射の伝搬方向にこれに対して透過性の、より高い屈折性の層が、レンズの平らな面と層の第１の主面とが互いに向かい合わせであるように、配置されており、またこの層がレンズの材料の第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率ｎ2 を有する半導体材料から成っている。生ずる収差は対物レンズの中もしくは浸漬レンズの上で補正層（たとえば合成樹脂）により除去することができる。
【００１２】
この第２の解決策は、その製造の技術的費用が高い半導体材料から成る半球状のレンズが必要とされないという利点を有する。ここでは技術的に簡単に製造可能であり、従ってまた経済的な、ガラス、合成樹脂またはジルコン酸化物から成るレンズが使用されるのが好ましい。このレンズは好ましくはその平らな面で、両面を研磨された半導体板片（半導体チップ）の上に、または片面により高い屈折性の半導体材料から成る層を設けられた、第３の屈折率ｎ3 を有するガラスまたは合成樹脂から成る保持体板片の上に載っておりそれらの上に固定されている。このレンズは、レンズから対応する板片への屈折率跳躍ができるだけ小さいように、半導体板片または保持体板片への物理的接触を有する。この屈折率跳躍が小さいほど、開口数、従ってまたシステムのアクセプタンス角度は大きい。
【００１３】
物理的接触とは一般に、間隔が相応の媒体のなかの放射の波長の６分の１よりも小さいことを意味する。
【００１４】
片面により高い屈折性の半導体材料から成る層を設けられたガラスまたは合成樹脂から成る保持体板片を使用する場合には、この層は有利な仕方でλ／２またはその整数倍の厚みを有する。それにより共振による放射の阻害が減ぜられる。この層はたとえばエピタキシー、蒸着、スパッタリングなどにより被覆されている。
【００１５】
記憶媒体のほうに向けられた半導体板片の主面を機械的影響に対して抵抗力があるようにするため、この主面は好ましくは、より高い屈折性の半導体材料よりも高い硬さを有し、また例えばＳｉＣ、ダイアモンド、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3 などから成る保護層を設けられている。この層被覆は、それが光学的に不活性であるように、すなわちこれが半導体層から出る放射に影響しないように薄い。
【００１６】
レンズの高さｈL および半導体板片の厚みｄHLまたは（および）より高い屈折性の半導体層の厚みｄHLを含めた保持体板片の厚みｄT は一緒になって“光学的”厚み、すなわちレンズの湾曲した面の湾曲半径ｒを生ずるべきである。しかし下記の条件は満たされると有利であるが、必ずしも満たされる必要はない。
ｒ＝ｈL ＋（ｄHL／ｎ2 ）
または
ｒ＝ｈL ＋（ｄT ／ｎ3 ）＋（ｄHL／ｎ2 ）
【００１７】
浸漬システムの有利な実施例では、半導体板片または保持体板片に、磁気光学的記憶用の磁界を発生するための誘導性の装置、特にコイル、が設けられている。これは好ましくは、半導体板片または保持体板片の上に設けられ記憶装置の作動中にたとえばレーザーにより照射される少なくともフォトダイオードによりワイヤレスで給電される。
【００１８】
【実施例】
以下、図１ないし４について３つの実施例により本発明による浸漬システムを一層詳細に説明する。
【００１９】
図において異なる実施例の等しい構成部分および等しく作用する構成部分にはそれぞれ同一の参照符号が付されている。
【００２０】
図１の浸漬システム１では、より高い屈折性の層４は半導体板片１０であり、その第１の主面６の上に球欠状のレンズ３がその平らな面５で載っている。レンズ３はたとえば約１．５の屈折率ｎ1 を有するガラスまたはプレキシガラスから成っており、また半導体板片１０は、レンズ３の湾曲した側１５を通ってそのなかに入射する電磁放射２の波長λに応じて、この波長λに対して透過性の、屈折率ｎ1 よりも大きい屈折率ｎ2 を有する半導体材料（これについては先に例としてあげた種々の波長範囲に対する半導体材料を参照されたい）から成っている。それは結合手段としての接着剤またはろうにより半導体板片１０の上に固定されており、その際にレンズ３と半導体板片１０との間の接着剤またはろう層の厚みは好ましくは０．１μｍよりも小さい。レンズ３および半導体板片１０は物理的に接触しているので、レンズ３と半導体板片１０との間の結合手段は光学的に不活性である。理想的にはレンズ３は直接的に半導体板片１０の上に載っている。
【００２１】
第１の主面６と反対側の半導体板片１０の第２の主面７に、半導体板片１０は保護層８を設けられている。これは例えばＳｉＣ、ダイアモンド、ＳｉＮ、Ａｌ2 Ｏ3 などから成っており、また半導体板片１０を機械的損傷から保護する。保護層８が半導体板片１０から出る放射に対して光学的に不活性であるように、それは≦λ／６の厚みを有する。
【００２２】
浸漬システム１全体の寸法については下記のことに注意すべきである。半導体板片１０の材料の屈折率ｎ2 により除算した半導体板片１０の厚みｄHLとレンズ３の高さｈL とは一緒になってレンズ３の湾曲した面１５の湾曲半径ｒを生ずるので、放射の“節点”は本質的に放射２の伝搬方向に半導体板片１０の後に配置されている記憶媒体９の上に位置する。すなわち下式が成り立つ。
ｒ＝ｈL ＋（ｄHL／ｎ2 ）
【００２３】
図２の実施例は前記の実施例と本質的に、レンズ３が厚みｄT および第３の屈折率ｎ3 を有する保持体板片１１の第１の主面１２の上に配置されており、その第１の主面１２と反対側の第２の主面１３の上に第２の屈折率ｎ2 を有する半導体層４が設けられていることにより相違している。屈折率に対しては下記の関係が成り立つ：ｎ1 ≦ｎ3 ＜ｎ2 。半導体層４はλ／２またはその整数倍の厚みｄHLを有する。浸漬システムの個々の構成要素の厚みに関しては下記の関係が成り立つ：ｒ＝ｈL ＋（ｄT ／ｎ3 ）＋（ｄHL／ｎ2 ）。半導体層４はたとえばエピタキシァルにまたはスパッタリングにより、例えばレンズ３と等しい材料から成る保持体板片１１の上に設けられている。それは機械的保護のために保護層８を設けられていてよい。
【００２４】
図３の実施例はほぼ２つの前記の実施例の一つに相当する。ここでは半導体板片１０または保持体板片１１の第２の主面７または１３にのみリング状の凹み１６が設けられており、そのなかに磁気的記憶用の磁界を発生するためのコイル１４が配置されている。コイル１４は例えばフォトリソグラフィックに構造化されている蒸着された金属層から成っている。コイル１４に磁界を発生するための電流はたとえば、半導体板片１０または保持体板片１１の上に設けられ例えば記憶装置の作動中にレーザーにより照射される１つまたは複数のＧａＡｓフォトダイオードによりワイヤレスで供給され得る。
【００２５】
図４の浸漬システムでは半球状のレンズ２０全体が、記憶装置のなかで使用される電磁放射に対して透過性である半導体材料から成っている。波長λに応じて、好ましくはＳｉＣ、ＧａＰ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓの群からの半導体材料が用いられる。
【００２６】
半球状のレンズ２０の平らな面２１は好ましくは、波長λの放射２３に対して透過性の保護層が設けられ、この保護層は半導体材料よりも高い硬さを有し、また光学的に不活性である（これについては図１および２について説明された実施例を参照されたい）。
【００２７】
浸漬レンズ２０の平らな面２１は記憶装置の作動中に記憶媒体２２の表面に対して、浸漬レンズ２０と記憶媒体２２との間の媒体、一般に空気、が浸漬レンズ２０から出る波長λ／ｎを有する放射に対して物理的に無効であるように小さい間隔（たとえば約５０ｎｍ）を有する。この目的でこの間隔はλ／ｎ６よりも小さい。浸漬レンズと記憶媒体との間では、その結果として、物理的な接触が支配する。
【００２８】
この実施例でも図３の実施例に類似して平らな面２１にリング状の凹み１６が設けられており、そのなかに磁気的記憶用の磁界を発生するためのコイル１４が配置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の断面の概要図である。
【図２】本発明の第２の実施例の断面の概要図である。
【図３】本発明のコイルを有する浸漬システムの一部分の断面の概要図である。
【図４】本発明の第３の実施例の断面の概要図である。
【符号の説明】
１  浸漬システム
２、２３  電磁放射
３、２０  浸漬レンズ
４  より高い屈折性の層
５、２１  平らな面
６、１２  第１の主面
７、１３  第２の主面
８  保護層
９、２２  記憶媒体
１０  半導体板片
１１  保持体板片
１４  誘導性の装置
１５  湾曲した面
１６  凹み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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