JP2000207768A

JP2000207768A - 光ヘッドおよび光ディスク装置

Info

Publication number: JP2000207768A
Application number: JP11003461A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Kamiyanagi; 喜一上柳
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で、高記録密度化を可能とした光ヘッド
および光ディスク装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ２から出射されたレーザビ
ーム３ａはコリメータレンズ４によって平行ビーム３ｂ
に整形され、折り返しミラー５によって直角に曲げら
れ、集光型ホログラム１０Ａに入射する。集光型ホログ
ラム１０Ａに入射した平行ビーム３ｃは、透明集光用媒
体６の被集光面６ｂに集光され、被集光面６ｂに光スポ
ット９ａを形成する。この光スポット９ａに集光された
光は、被集光面６ｂから微小孔７ａを通って近接場光９
ｂとして透明集光用媒体６の外部に滲み出す。この近接
場光９ｂにより、光ディスク８の記録層８ａを照射する
ことにより、記録・再生がなされる。

Description

【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
た光ヘッドおよび光ディスク装置に関し、特に、小型
で、高記録密度化を可能とした光ヘッドおよび光ディス
ク装置に関する。

【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ＵＳＰ
５４９７３５９に記載されたものがある。

【０００４】図１５(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、同図(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ＧｅＳｂ
Ｔｅ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、十
ＧＢ／ｉｎｃｈ²の高記録密度が可能となる。

【０００７】再生には，同図(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１６は、米国特許公報ＵＳＰ５４９７３
５９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５
２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５
６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は次式のように
微小化される。Ｄ_1/2＝ｋλ／（ｎ・ＮＡｉ）＝ｋλ／（ｎ²・ＮＡ
ｏ）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５
５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１
９１ｄ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１９
７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１７は、図１６に示す従来の光ヘッド５
０の問題点を説明するための図で、鈴木氏がＡｓｉａ―
ＰａｓｉｆｉｃＤａｔａＳｔｏｒａｇｅＣｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ（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Ｎ
Ａ、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Ｎ
Ａｏｍａｘ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ＳｕｐｅｒＳＩＬによる集光実験に
ついては、Ｂ．Ｄ．Ｔｅｒｒｉｓ他がＡｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏ１．６８，（’９６），Ｐ．１４
１．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ＳｕｐｅｒＳＩＬ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、Ｄ_1/2＝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ＮＡｏｍ
ａｘとに相反関係があるため、両者の積ｎ・ＮＡｏｍａ
ｘ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】従って、本発明の目的は、小型で、高記録
密度化を可能とした光ヘッドおよび光ディスク装置を提
供することにある。

【００１５】

【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、レーザ光を集光して光スポットを形成する
光ヘッドにおいて、前記レーザ光を出射するレーザ光出
射手段と、前記レーザ光の集光機能を有するホログラム
が被着され、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光
が前記ホログラムを介して入射される第１面と、前記第
１面に入射した前記レーザ光が集光して前記光スポット
が形成される第２面とを有する透明集光用媒体と、前記
光スポットを遮る位置に、前記光スポットより径が小な
る微小孔を有して前記透明集光用媒体の前記第２面の表
面に設けられた遮光膜とを備えたことを特徴とする光ヘ
ッドを提供する。上記構成によれば、レーザ光の集光機
能を有するホログラムを用いることにより、対物レンズ
を用いなくてもレーザ光の集光が可能となる。また、そ
のようなホログラムを用いることにより、高ＮＡが可能
となり、第２面に形成される光スポットの微小化が可能
になる。第２面に形成される光スポットを微小孔を有す
る遮光膜によって遮光することにより、第２面に形成さ
れる光スポットより微小の近接場光スポットが得られ
る。

【００１６】本発明は、上記目的を達成するため、レー
ザ光を集光して光スポットを形成する光ヘッドにおい
て、前記レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記
レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射され、その
レーザ光を拡散させる機能を有する第１面と、前記第１
面に入射した前記レーザ光を反射させる第２面と、前記
レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムが被着さ
れ、前記第２面で反射した前記レーザ光を前記ホログラ
ムによって反射・集光させて異なる面上に前記光スポッ
トを形成させる第３面とを有する透明集光用媒体と、前
記光スポットを遮る位置に、前記光スポットより径が小
なる微小孔を有して前記光スポットが形成された前記透
明集光用媒体の面の表面に設けられた遮光膜とを備えた
ことを特徴とする光ヘッドを提供する。上記構成によれ
ば、レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムを用
いることにより、対物レンズを用いなくてもレーザ光の
集光が可能となる。また、そのようなホログラムを用い
ることにより、高ＮＡが可能となり、透明集光用媒体面
上に形成される光スポットの微小化が可能になる。透明
集光用媒体面上に形成される光スポットを微小孔を有す
る遮光膜によって遮光することにより、透明集光用媒体
面上に形成される光スポットより微小の近接場光スポッ
トが得られる。

【００１７】本発明は、上記目的を達成するため、回転
ディスク上にレーザ光を集光させて光スポットを形成
し、この光スポットにより情報の記録あるいは再生を行
う光ヘッドを有する光ディスク装置において、前記光ヘ
ッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
前記レーザ光の集光機能を有するホログラムが被着さ
れ、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が前記ホ
ログラムを介して入射される第１面と、前記第１面に入
射した前記レーザ光が集光して前記光スポットが形成さ
れる第２面とを有する透明集光用媒体と、前記光スポッ
トを遮る位置に、前記光スポットより径が小なる微小孔
を有して前記透明集光用媒体の前記第２面の表面に設け
られた遮光膜とを備えたことを特徴とする光ディスク装
置を提供する。上記構成によれば、レーザ光の集光機能
を有するホログラムを用いることにより、対物レンズを
用いなくてもレーザ光の集光が可能となる。この結果、
高さ方向が小型になり、光ディスク装置の小型化が図れ
る。また、レーザ光の集光機能を有するホログラムを用
いることにより、高ＮＡが可能となり、第２面に形成さ
れる光スポットの微小化が可能になる。第２面に形成さ
れる光スポットを微小孔を有する遮光膜によって遮光す
ることにより、第２面に形成される光スポットより微小
の近接場光スポットが得られる。

【００１８】本発明は、上記目的を達成するため、回転
ディスク上にレーザ光を集光させて光スポットを形成
し、この光スポットにより情報の記録あるいは再生を行
う光ヘッドを有する光ディスク装置において、前記光ヘ
ッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射され、
そのレーザ光を拡散させる機能を有する第１面と、前記
第１面に入射した前記レーザ光を反射させる第２面と、
前記レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムが被
着され、前記第２面で反射した前記レーザ光を前記ホロ
グラムによって反射・集光させて異なる面上に前記光ス
ポットを形成させる第３面とを有する透明集光用媒体
と、前記光スポットを遮る位置に、前記光スポットより
径が小なる微小孔を有して前記光スポットが形成された
前記透明集光用媒体の面の表面に設けられた遮光膜とを
備えたことを特徴とする光ディスク装置を提供する。上
記構成によれば、レーザ光の反射・集光機能を有するホ
ログラムを用いることにより、対物レンズを用いなくて
もレーザ光の集光が可能となる。この結果、高さ方向が
小型になり、光ディスク装置の小型化が図れる。また、
レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムを用いる
ことにより、高ＮＡが可能となり、透明集光用媒体面上
に形成される光スポットの微小化が可能になる。透明集
光用媒体面上に形成される光スポットを微小孔を有する
遮光膜によって遮光することにより、透明集光用媒体面
上に形成される光スポットより微小の近接場光スポット
が得られる。

【００１９】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光デ
ィスクと、前記複数の光ディスク上にレーザ光を集光さ
せて光スポットを形成し、この光スポットにより情報の
記録あるいは再生を行う複数の光ヘッドとを有する光デ
ィスク装置において、前記光ヘッドは、前記レーザ光を
出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光の集光機能
を有するホログラムが被着され、前記レーザ光出射手段
からの前記レーザ光が前記ホログラムを介して入射され
る第１面と、前記第１面に入射した前記レーザ光が集光
して前記光スポットが形成される第２面とを有する透明
集光用媒体と、前記光スポットを遮る位置に、前記光ス
ポットより径が小なる微小孔を有して前記透明集光用媒
体の前記第２面の表面に設けられた遮光膜とを備えたこ
とを特徴とする光ディスク装置を提供する。上記構成に
よれば、レーザ光の集光機能を有するホログラムを用い
ることにより、対物レンズを用いなくてもレーザ光の集
光が可能となる。この結果、高さ方向が小型になり、光
ディスクの間隔を小さくできる。また、レーザ光の集光
機能を有するホログラムを用いることにより、高ＮＡが
可能となり、第２面に形成される光スポットの微小化が
可能になる。第２面に形成される光スポットを微小孔を
有する遮光膜によって遮光することにより、第２面に形
成される光スポットより微小の近接場光スポットが得ら
れる。

【００２０】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光デ
ィスクと、前記複数の光ディスク上にレーザ光を集光さ
せて光スポットを形成し、この光スポットにより情報の
記録あるいは再生を行う複数の光ヘッドとを有する光デ
ィスク装置において、前記光ヘッドは、前記レーザ光を
出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光出射手段か
らの前記レーザ光が入射され、そのレーザ光を拡散させ
る機能を有する第１面と、前記第１面に入射した前記レ
ーザ光を反射させる第２面と、前記レーザ光の反射・集
光機能を有するホログラムが被着され、前記第２面で反
射した前記レーザ光を前記ホログラムによって反射・集
光させて異なる面上に前記光スポットを形成させる第３
面とを有する透明集光用媒体と、前記光スポットを遮る
位置に、前記光スポットより径が小なる微小孔を有して
前記光スポットが形成された前記透明集光用媒体の面の
表面に設けられた遮光膜とを備えたことを特徴とする光
ディスク装置を提供する。上記構成によれば、レーザ光
の反射・集光機能を有するホログラムを用いることによ
り、対物レンズを用いなくてもレーザ光の集光が可能と
なる。この結果、高さ方向が小型になり、光ディスクの
間隔を小さくできる。また、レーザ光の反射・集光機能
を有するホログラムを用いることにより、高ＮＡが可能
となり、透明集光用媒体面上に形成される光スポットの
微小化が可能になる。透明集光用媒体面上に形成される
光スポットを微小孔を有する遮光膜によって遮光するこ
とにより、透明集光用媒体面上に形成される光スポット
より微小の近接場光スポットが得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１(a) ，(b) は、本発明の第１
の実施の形態に係る光ヘッドを示す。この光ヘッド１
は、レーザビーム３ａを出射する半導体レーザ２と、半
導体レーザ２の出力光３ａを平行ビーム３ｂに整形する
コリメータレンズ４と、平行ビーム３ｂを直角に折り曲
げる折り返しミラー５と、折り返しミラー５からの平行
ビーム３ｃが入射される透明集光用媒体６とを有する。

【００２２】透明集光用媒体６は、折り返しミラー５か
らの平行ビーム３ｃが入射され、表面に集光機能を有す
る集光型ホログラム１０Ａが形成された入射面６ａと、
入射面６ａからの収束光３ｄが集光する被集光面６ｂと
を有する。透明集光用媒体６の被集光面６ｂの表面に
は、被集光面６ｂに形成される光スポット９ａより径が
小なる微小孔７ａを有する遮光膜７Ａが被着されてい
る。微小孔７ａの形状は、一辺が光ディスク８のトラッ
ク方向Ｘに直交する矩形とした。記録密度はトラック方
向Ｘの近接場光の寸法で決まるため、この場合、トラッ
ク方向Ｘの記録密度は円形微小孔の場合と同じである。
一方、近接場光の強度は、円形よりも増大させることが
できる。しかし、加工のし易さの点では、円形微小孔が
優れており、円形微小孔を使用してもよい。

【００２３】集光型ホログラム１０Ａは、同心円状の凹
凸面からなるバイナリホログラムで形成されているが、
ポリマー材料からなるボリュームホログラムを用いても
よい。

【００２４】半導体レーザ２は、波長変動の少ない分布
不帰還型、あるいは分布ブラッグ反射ミラー型のレーザ
を使用した。これは、ホログラムの色収差、すなわち、
波長による回折角の変動が大きいため、端面発光レーザ
のような波長依存性の大きなレーザを使用すると、集光
位置がずれ、これを修正するための自動焦点制御機構が
必要となり、光ヘッド１が大型になるためである。面発
光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の場合には、利得カーブの中心
を発振波長からずらすことにより、波長依存性を少なく
することが可能であり、このような工夫をすれば使用可
能である。

【００２５】具体的には、透明集光用媒体６の厚さは
０．４ｍｍ、平行ビーム３ｃの径は約６ｍｍ、ヘッド１
の高さは１ｍｍ程度である。また、収束ビーム３ｄの収
束角は約６０度、そのＮＡは０．８７である。この場合
の被集光面６ｂでのスポット９ａの直径Ｄ_1/2は、次式
で与えられる。Ｄ_1/2＝ｋ・λ／（ｎ・ＮＡ）ここに、ｋは入射光の強度分布で決まる定数で、ガウス
ビームの場合、約０．５である。λは光源の波長、ｎは
透明集光用媒体６の屈折率であり、光源としてＧａｌｎ
ＡｌＰ系の赤色レーザ（波長０．６３μｍ）を、透明集
光用媒体６として重フリントガラス（ｎ＝１．８３）を
使用した場合、光スポット９ａの直径Ｄ _1/2として約
０．２μｍが得られる。

【００２６】遮光膜７Ａは、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９ａに対応する位置に微小孔７ａを形成
し、光スポット９ａから外部へ直接出射する光を遮断
し、かつ、微小孔７ａを介して近接場光９ｂを形成する
ものである。微小孔７ａのトラック方向Ｘの長さをＷ、
トラック方向Ｘに直交する方向Ｙの長さをＬ、光スポッ
ト９ａの直径をＤ_1/2とすると、Ｗ，ＬとＤ_1/2の関係
が、Ｗ＜Ｄ_1/2、かつ、Ｌ＜Ｄ_1/2 となるように設定している。これにより、長さＷ×Ｌの
近接場光９ｂが形成される。本実施の形態では、長さ
Ｗ，Ｌを光スポット９ａの直径Ｄ_1/2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５
０ｎｍ）にしている。なお、長さＷ，Ｌは、光ディスク
の高記録密度化技術および微小孔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７Ａ
は、微小孔７ａの周辺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７Ａ
の微小孔７ａの周辺で反射したレーザ光によるＳ／Ｎ比
の低下を防げる。

【００２７】微小孔７ａの長さＷ，Ｌはレーザ波長の１
／１０程度と小さいため、この微小孔７ａからは伝搬光
は出射せず、トラック方向Ｘには微小孔７ａの長さＷと
同程度、トラック方向Ｘに直交する方向Ｙには微小孔７
ａの長さＬと同程度、垂直方向にはその数倍の大きさの
近接場光９ｂ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９ｂに透明集光用媒体６と同程
度の屈折率を有する媒体、例えば、光ディスク８を近接
配置することにより、近接場光９ｂが光ディスク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、次式で表される。

【数１】ここに、Ｉｏ：レーザの全パワー ω ：被集光面６ｂでの光スポット９ａの半径ａ：微小孔７ａの半幅すなわち、赤色レーザの場合、微小孔７ａを通過するレ
ーザ光の光量は光スポット９ａの全パワーの約１５％、
青色光の場合は２０％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。

【００２８】図２(a) 〜(d) は、遮光膜７Ａの被着方法
および微小孔７ａの形成方法を示す。まず、透明集光用
媒体６の底面６ｃに電子ビーム露光用のフォトレジスト
膜７０を塗布し、微小孔７ａに対応する部分を残すよう
に電子ビームにより露光し（図２(a) ）、現像の後、底
面６ｃをドライエッチングにより約１００Åの異方性に
エッチングし、被集光面６ｂを形成する（図２(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２(c) ）、フォトレジスト
膜７０を溶解することにより、微小孔７ａに対応するＴ
ｉ膜７１をリフトオフする（図２(d) ）。このようにし
て微小孔７ａを有する遮光膜７Ａが形成される。なお、
遮光膜７Ａ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。

【００２９】次に、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３ａを出射すると、そのレ
ーザビ−ム３ａはコリメータレンズ４によって平行ビー
ム３ｂに整形され、折り返しミラー５によって直角に曲
げられ、集光型ホログラム１０Ａに入射する。集光型ホ
ログラム１０Ａに入射した平行ビーム３ｃは収束ビーム
３ｄとなって透明集光用媒体６の被集光面６ｂに光スポ
ット９ａを形成する。この光スポット９ａに集光したレ
ーザビーム３ｄは、被集光面６ｂから遮光膜７Ａ上の微
小孔７ａを通して近接場光９ｂとして透明集光用媒体６
の外部に滲み出す。この近接場光９ｂによって光ディス
ク８のプラスチック基板８ｂ上の記録層８ａを照射する
ことにより、情報の記録・再生がなされる。また、被集
光面６ｂは、光ディスク８上を浮上走行するためのスラ
イダー面としても使用される。浮上高は、光の波長やス
ポット径によっても異なるが、数十から２００ｎｍであ
る。

【００３０】上記の構成によれば、以下の効果が傅られ
る。 (イ) ホログラム１０Ａを用いて集光することにより、対
物レンズを使用せずに、平行ビーム３ｃから一挙に集光
することができ、光ヘッドの高さを低くすることができ
る。 (ロ) ホログラム１０Ａを用いて集光することにより、高
ＮＡの集光ができ、赤色の光源を使用しても、０．２μ
ｍという微小なスポットが得られる。 (ハ) 光源に波長依存性の少ないレーザを用いることによ
り、ホログラムによる集光の場合でも、色収差の問題を
避けることができ、自動焦点制御機構が不要となり、小
型の光ヘッドが形成できる。これによって、光ディスク
を数枚重ねて使用する場合にディスク間隔を狭くでき、
多数のディスクを重ねることができ、大容量化を図るこ
とができる。また、光ディスク装置全体を薄くできるの
で、携帯端末用のメモリとして使用する場合に、小型化
でき、有効である。 (ニ) 微小化された光スポット９ａから滲み出す近接場光
９ｂを遮光膜７Ａに形成した微小孔７ａによって絞って
いるので、従来のＳｕｐｅｒＳＩＬを用いた集光に比
べて、近接場光９ｂの寸法を数分の一に小さくできるの
で、記録密度を数倍に上げることができる。 (ホ) 被集光面６ｂを浮上走行するためのスライダー面と
しても使用することにより、光ヘッドの構造を単純化で
きるとともに、さらなる小型化・低価格化も可能とな
る。

【００３１】図３(a) ，(b) は、遮光膜７Ａの変形例を
示す。遮光膜７Ａは、同図(a) に示すように、透明集光
用媒体６の底面のエッチング時に、被集光面６ｂの微小
孔７ａ近傍の領域６ｂ’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、同図(b) に示すよう
に、透明集光用媒体６の底面のエッチング時に、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７Ａの微小
孔７ａ近傍の領域６ｂ’の反射率が高いと、遮光膜７Ａ
で反射した光強度が、微小孔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７Ａ
での吸収率が高いと、遮光膜７Ａの光スポット９ａ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、同図(a) ，(b) に示す
ような構造にすることにより、反射光３ｅがコリメータ
レンズ４側に戻らなくなり、Ｓ／Ｎを向上させることが
できる。一方、微小孔７ａを通過する反射光は、入射光
３ｄ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。

【００３２】図４(a) ，(b) は、本発明の第２の実施の
形態に係る光ヘッドを示す。この光ヘッド１は、第１の
実施の形態において、入射面６ａを凸面状に形成したも
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。このように入射面６ａを凸面状に形成することによ
り、この凸面状の入射面６ａと集光型ホログラム１０Ａ
の両者で集光するとともに、両者の色収差が波長に対し
て逆であることから、両者の波長変動を相殺することが
でき、端面発光レーザのような波長変動の大きなレーザ
も、自動焦点制御なしに使用することができる。

【００３３】図５(a) ，(b) は、本発明の第３の実施の
形態に係る光ヘッドを示す。この光ヘッド１は、第１の
実施の形態において、入射面６ａの入射機能と集光機能
を分離したものであり、入射面６ａは凹球面状に形成さ
れており、この凹球面状の入射面６ａにより屈折し、広
げられた入射光３ｄは、遮光反射膜７Ｂで反射され、さ
らに入射面６ａの周辺に反射型ホログラム１０Ｂが形成
された反射面６ｄにより反射集光されて、被集光面６ｂ
に光スポット９ａを形成する。この場合、反射型ホログ
ラム１０Ｂの開口数ＮＡを第１の実施の形態の入射面６
ａでのＮＡと同じにした場合、平行ビーム３ｃのビーム
径を半分以下にでき、従って折り返しミラー５などの他
の光学系のサイズを小さくでき、さらに光ヘッドを小型
化できる。

【００３４】図６(a) ，(b) は、本発明の第４の実施の
形態に係る光ヘッドを示す。この光ヘッド１は、第３の
実施の形態において、入射面６ａの凹球面状の機能を平
面状の拡散型ホログラム１０Ｃに置き換えたものであ
り、他は第３の実施の形態と同様である。このように凹
球面状の入射面６ａを拡散型ホログラム１０Ｃに置き換
えることにより、拡散型ホログラム１０Ｃと反射型ホロ
グラム１０Ｂの色収差を相殺させることが可能となり、
波長依存性の小さい集光光ヘッドができ、端面発光レー
ザなどの波長変動の大きなレーザを使用しても、自動焦
点制御のない集光が可能となる。

【００３５】なお、上述の実施の形態においては、透明
集光用媒体６の光ディスク８と対向する側の形状を平坦
としたが、段差を設けるなどしてもよく、少なくも透明
集光用媒体６のいずれかの面上にレーザ光が集光し、光
スポットが形成されればよい。

【００３６】図７(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１１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１３に移動させるリニアモータ１４と、リニアモー
タ１４側から光ヘッド１を支持するサスペンション１５
と、光ヘッド１を駆動する光ヘッド駆動系１６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１６を制御する信号処理系１７とを有する。リニ
アモータ１４は、トラッキング方向１３に沿って設けら
れた一対の固定部１４Ａ，１４Ａと、一対の固定部１４
Ａ，１４Ａ上を移動する可動コイル１４Ｂとを備える。
この可動コイル１４Ｂから上記サスペンション１５によ
って光ヘッド１を支持している。

【００３７】図８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光
スポット９ａ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、Ａｌ反射膜層（１００ｎｍ厚）１２２、ＳｉＯ₂層
（１００ｎｍ厚）１２３、ＧｅＳｂＴｅ記録層（１５ｎ
ｍ厚）１２１、ＳｉＮ保護層（５０ｎｍ厚）１２４を積
層したものである。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０．２５μ
ｍ、グルーブ部１２ａの深さは約０．１μｍとしてい
る。マーク長は０．１３μｍ、記録密度は１９Ｇｂｉｔ
ｓ／ｉｎｃｈ²であり、１２ｃｍディスクでは２７ＧＢ
の記録容量に相当し、従来の７．６倍に高記録密度化で
きた。

【００３８】図９は、この光ディスク装置１００の光ヘ
ッド１を示し、同図(a) はその側面図、同図(b) はその
平面図である。光ヘッド１は、光ディスク１２上を浮上
する浮上スライダ１８を有し、この浮上スライダ１８上
に、例えば、ＡｌＧａｌｎＰからなり、波長６３０ｎｍ
のレーザビーム３ａ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３
ａを平行ビーム３ｂに整形するコリメータレンズ４と、
半導体レーザ２を浮上スライダ１８上に取り付ける溶融
石英板からなるホルダ２０と、半導体レーザ２からの平
行ビーム３ｂ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２２と、半導体レーザ２からの
平行ビーム３ｂの直線偏光を円偏光にする１／４波長板
２３と、１／４波長板２３からの平行ビーム３ｂを光デ
ィスク１２側に直角に折り曲げる折り返しミラー５と、
入射面６ａ上に集光型ホログラム１０Ａが形成された透
明集光用媒体６と、透明集光用媒体６をトラック方向Ｘ
に直交する方向Ｙに移動させる圧電素子４１を介して支
持するホルダ３７Ｃと、浮上スライダ１８上に取り付け
られ、光ディスク１２からの反射光をビームスプリッタ
２２を介して入力する光検出器２４とを各々配置してい
る。また、全体はヘッドケース２５内に収納され、ヘッ
ドケース２５は、サスペンション１５の先端に固定され
ている。

【００３９】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、高さ１ｍ
ｍ、長さ２ｍｍを有する。この透明集光用媒体６は、図
１に示す透明集光用媒体６と同様に構成され、浮上スラ
イダ１８に形成した開口１８ｃ内にトラック方向Ｘに直
交する方向Ｙに移動可能に収容されている。

【００４０】浮上スライダ１８は、図９(a) に示すよう
に、負圧を生じるように溝１８ｂを形成している。この
溝１８ｂによる負圧とサスペンション１５のばね力との
作用によって浮上スライダ１８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。

【００４１】光ヘッド駆動系１６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２４により検出するようになってい
る。

【００４２】信号処理系１７は、光検出器２４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１６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（Ｗｏｂ
ｂｌｅｄＴｒａｃｋ）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。
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。

【００４３】図１０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）に走査する。

【００４４】次に、上記第１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１８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１５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１
６による駆動によって半導体レーザ２からレーザビーム
３ａが出射されると、半導体レーザ２の出力光３ａは、
コリメータレンズ４により平行光ビーム３ｂに整形され
た後、偏光ビームスプリッタ２２および１／４波長板２
３を通り、折り返しミラー５によって直角に曲げられ、
集光型ホログラム１０Ａに入射する。平行光ビーム３ｂ
は、１／４波長板２３を通過する際に、１／４波長板２
３によって直線偏光から円偏光に変わる。集光型ホログ
ラム１０Ａに入射した円偏光の平行光ビーム３ｂは、収
束ビームとなって透明集光用媒体６の被集光面６ｂに集
光して被集光面６ｂに微小の光スポット９ａが形成され
る。この光スポット９ａ下の微小孔７ａから光スポット
９ａの光の一部が近接場光９ｂとして浮上スライダ１８
の下面の外側に漏れ出し、この近接場光９ｂ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、偏光ビームスプリッタ２２で９
０度方向に反射し、光検出器２４に入射する。信号処理
系１７は、光検出器２４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１６に対しトラッキング制御を行う。

【００４５】上記第１の実施の形態に係る光ディスク装
置１００によれば、透明集光用媒体６の集光ビームのＮ
Ａは０．８６となり、この結果、スポット径Ｄ_1/2約
０．２μｍの微小の光スポット９ｂが得られ、その約２
０％を幅５０ｎｍの微小孔７ａを通して近接場光９ｂと
して光ディスク１２の記録層１２１に入射でき、超高密
度（１８０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ²）の超高密度の光記
録／光再生が可能になった。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
２ｍｍ、幅３ｍｍ、長さ６ｍｍ、重量は０．２ｇと軽量
となった。このため、リニアモータ１４の可動コイル１
４Ｂとサスペンション１５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１４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が得られた。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２４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２４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た。また、この圧電素子
４１とリニアモータ１４による２段制御により、８０ｄ
Ｂ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た。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
ることができた。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、５００Ｍｂ
ｐｓ近くの転送レートが得られた。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し
た。これにより、３６００ｒｐｍ回転時のアクセス時間
は２０ｍｓ以下となる。

【００４６】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４と偏光ビーム
スプリッタ２２の間に回折格子を挿入し、かっ、その±
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、透明集光用媒体６の被集光面６ｂに
形成される光スポット９ａ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２２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１４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。

【００４７】図１１は、本発明の第２の実施の形態に係
る光ディスク装置を示す。第１の実施の形態では、シー
ク動作にリニアモータ１４を使用したが、この第２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（３
６００ｒｐｍ）に回転することができ、平均３６０Ｍｂ
ｐｓ以上のデータ転送レートが可能になる。

【００４８】図１２は、本発明の第３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１１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３
７Ｃ、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２２、１／４波長板２３、光検出器
２４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。

【００４９】上記第３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から被集光面ま
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、微小孔の幅により近接場
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２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１ｍｍ、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１３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い。

【００５０】図１３は、本発明の第４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１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４
５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９に示すものと同様の透明集
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０．０７μｍ、０．０５μｍであり、片面の容量は
３００ＧＢ、全体では３ＴＢである。

【００５１】図１４(a) ，(b) ，(c) は、本発明の第５
の実施の形態に係る光ディスク装置の主要部を示す。な
お、同図(a) において、ヘッドケース２５等の図示を省
略している。この光ディスク装置１００は、図９に示す
第１の実施の形態の光ディスク装置１００において、半
導体レーザ２を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３ａを出射するものとし、遮光膜７Ａに複数の微
小孔７ａを形成し、光検出器２４を８分割のものを使用
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。

【００５２】半導体レーザ２は、図１４(b) に示すよう
に、端面発光半導体レーザであり、活性層１９ａ、ｐ型
電極１９ｂ、ｎ型電極１９ｃを有する。ｐ型電極１９ｂ
の間隔ｄ₁を例えば１５μｍにすることにより、レーザ
ビーム３ａの間隔を１５μｍにしている。

【００５３】遮光膜７Ａは、図１４(c) に示すように、
レーザビーム３ａの数に対応して８つの微小孔７ａを有
する。コリメータレンズ４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３ａの間隔ｄ
₁は１５μｍであるので、被集光面６ｂでの光スポット
９ａの間隔、すなわち、微小孔７ａの間隔ｄ₂は３μｍ
にしている。微小孔７ａのアレイ軸方向Ｘ’は、各微小
孔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のトラック方向Ｘに対してわずか
に傾けてある。すなわち、それぞれの隣接微小孔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、０．０７μｍ）ｐに等しくなるように配列
されている。トラック方向Ｘに対する微小孔７ａのアレ
イ軸方向Ｘ’の傾き角は２３ミリラジアンであり、この
傾きは半導体レーザ２についてはその支持台の傾き、遮
光膜７Ａについては形成時のフォトリソグラフィによる
調整で行う。

【００５４】次に、上記第５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３ａ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３ａは、コリメータレンズ
４により平行光ビーム３ｂに整形された後、偏光ビーム
スプリッタ２２および１／４波長板２３を通り、折り返
しミラー５によって直角に曲げられ、集光型ホログラム
１０Ａに入射する。平行光ビーム３ｂは、１／４波長板
２３を通過する際に、１／４波長板２３によって直線偏
光から円偏光に変わる。集光型ホログラム１０Ａに入射
した円偏光の平行光ビーム３ｂは、収束ビームとなって
浮上スライダ１８の被集光面１８ａに集光し、微小の複
数の光スポット９ａを形成する。この複数の光スポット
９ａ下の複数の微小孔７ａから複数の近接場光９ｂが透
明集光用媒体６の外側に滲み出し、この近接場光９ｂ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、折り返しミラー５で反
射して偏光ビームスプリッタ２２で入射ビームと分離さ
れた後、集光レンズ２６により８分割の光検出器２４に
集光される。

【００５５】上記第５の実施の形態に係る光ディスク装
置１００によれば、８個の微小孔７ａからの８個の独立
に変調可能な近接場光９ｂ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、微小孔７
ａ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
程度であるので、これによるトラックずれは無視でき
る。また、微小孔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、光ヘッド１
は、図３乃至図６に示すものを用いてもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホログラムを用いてレーザ光を集光しているので、対物
レンズを使用しなくもレーザ光を集光することが可能と
なり、高さ方向の小型化を図ることができる。また、ホ
ログラムを用いてレーザ光を集光しているので、高ＮＡ
が可能となり、透明集光用媒体面上に形成される光スポ
ットを微小化でき、さらにその光スポットを微小孔を有
する遮光膜によって遮光しているので、透明集光用媒体
面上に形成される光スポットより微小の近接場光スポッ
トが得られ、高記録密度が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッ
ドの主要部を示す図、(b) はその底面図である。

【図２】(a) 〜(d) は第１の実施の形態に係る遮光反射
膜の形成方法を示す図である。

【図３】(a) ，(b) は第１の実施の形態に係る遮光反射
膜の変形例を示す図である。

【図４】(a) は本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッ
ドの主要部を示す図、(b) はその底面図である。

【図５】(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６】(a) は本発明の第４の実施の形態に係る光ヘッ
ドの主要部を示す図、(b) はその底面図である。

【図７】(a) は本発明の第１の実施の形態に係る光ディ
スク装置を示す図、(b) は(a)のＡ−Ａ断面図である。

【図８】第１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９】(a) は第１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１０】第１の実施の形態に係る圧電素子の断面図で
ある。

【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る光ディスク
装置の斜視図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る光ディスク
装置の斜視図である。

【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る光ディスク
装置の断面図である。

【図１４】(a) は本発明の第５の実施の形態に係る光デ
ィスク装置の主要部を示す図、(b) はその半導体レーザ
を示す図、(c) はその遮光膜を示す図である。

【図１５】(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１６】従来の他の光ディスク装置を示す図である。

【図１７】図１６における屈折率ｎとＮＡの関係を示す
図である。

【符号の説明】

１光ヘッド２半導体レーザ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅレーザビーム４コリメータレンズ５折り返しミラー６透明集光用媒体６ａ入射面６ｂ被集光面６ｂ’ 微小孔近傍の領域６ｃ底面６ｄ反射面７Ａ遮光膜７Ｂ遮光反射膜７ａ微小孔８光ディスク８ａ記録層８ｂプラスチック基板９ａ光スポット９ｂ近接場光１０Ａ集光型ホログラム１０Ｂ反射型ホログラム１０Ｃ拡散型ホロブラム１２光ディスク１２ａグルーブ部１３トラッキング方向１４リニアモータ１５サスペンション１６光ヘッド駆動系１７信号処理系１８浮上スライダ１８ａ被集光面１８ｂ溝１８ｃ開口１９ａ活性層１９ｂｐ型電極１９ｃｎ型電極２０ホルダ２２偏光ビームスプリッタ２３１／４波長板２４光検出器２５ヘッドケース２６集光レンズ３３サスペンション３３ａ回動軸３７Ｃホルダ４１圧電素子４３回転型リニアモータ４４回動軸４５回転型リニアモータ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７１Ｔｉ膜１００光ディスク装置１２０プラスチック基板１２１記録層２００固定ユニット２０１光ファイバ４１０電極端子４１１電極膜４１２多層ＰＺＴ薄膜ｄ₁ ｐ型電極の間隔ｄ₂ 微小孔の間隔Ｘトラック方向Ｘ’ 微小孔のアレイ軸方向Ｙトラック方向に直交する方向ｐトラックピッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G065 AA11 AB04 AB09 AB22 AB24 AB26 BA01 BA34 BB02 BB10 BB22 BB33 BB44 BB45 BC02 BC03 BC07 BC10 BC19 DA20 5D119 AA02 AA11 AA22 BA01 BB04 CA06 DA01 DA05 FA05 FA17 FA21 JA32 JA44 JA47 JA64 JB02 JB03 MA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を集光して光スポットを形成する
光ヘッドにおいて、前記レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光の集光機能を有するホログラムが被着さ
れ、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が前記ホ
ログラムを介して入射される第１面と、前記第１面に入
射した前記レーザ光が集光して前記光スポットが形成さ
れる第２面とを有する透明集光用媒体と、前記光スポットを遮る位置に、前記光スポットより径が
小なる微小孔を有して前記透明集光用媒体の前記第２面
の表面に設けられた遮光膜とを備えたことを特徴とする
光ヘッド。
【請求項２】前記第１面は、凸面状に形成された構成の
請求項１記載の光ヘッド。
【請求項３】前記透明集光用媒体は、互いに密着し、同
一の屈折率を有する第１の透明媒体と第２の透明媒体と
からなり、前記第１の透明媒体は、前記第１面を有し、前記第２の透明媒体は、前記第２面を有し、光ディスク
の回転に伴って前記第２面と前記光ディスク上との間に
空隙を設けて浮上走行する浮上スライダである構成の請
求項１記載の光ヘッド。
【請求項４】レーザ光を集光して光スポットを形成する
光ヘッドにおいて、前記レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射され、
そのレーザ光を拡散させる機能を有する第１面と、前記
第１面に入射した前記レーザ光を反射させる第２面と、
前記レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムが被
着され、前記第２面で反射した前記レーザ光を前記ホロ
グラムによって反射・集光させて異なる面上に前記光ス
ポットを形成させる第３面とを有する透明集光用媒体
と、前記光スポットを遮る位置に、前記光スポットより径が
小なる微小孔を有して前記光スポットが形成された前記
透明集光用媒体の面の表面に設けられた遮光膜とを備え
たことを特徴とする光ヘッド。
【請求項５】前記第１面は、前記レーザ光の拡散機能を
有するホログラムが被着された構成の請求項４記載の光
ヘッド。
【請求項６】前記微小孔は、矩形を有する構成の請求項
１あるいは４記載の光ヘッド。
【請求項７】前記透明集光用媒体は、屈折率が１より大
なる構成の請求項１あるいは４記載の光ヘッド。
【請求項８】前記ホログラムは、凹凸型のバイナリホロ
グラムから形成された構成の請求項１あるいは５記載の
光ヘッド。
【請求項９】前記ホログラムは、ボリームホログラムか
ら形成された構成の請求項１あるいは５記載の光ヘッ
ド。
【請求項１０】前記レーザ光出射手段は、分布不帰還型
レーザである構成の請求項１あるいは４記載の光ヘッ
ド。
【請求項１１】前記レーザ光出射手段は、面発光型レー
ザである構成の請求項１あるいは４記載の光ヘッド。
【請求項１２】前記第２面は、略平面からなる構成の請
求項１あるいは４記載の光ヘッド。
【請求項１３】前記透明集光用媒体は、光ディスクの回
転に伴って前記第２面と前記光ディスクとの間に空隙を
設けて浮上走行する浮上スライダである構成の請求項１
あるいは４記載の光ヘッド。
【請求項１４】前記透明集光用媒体は、互いに密着し、
同一の屈折率を有する第１の透明媒体と第２の透明媒体
とからなり、前記第１の透明媒体は、前記第１面および前記第３面を
有し、前記第２の透明媒体は、前記第２面を有し、光ディスク
の回転に伴って前記第２面と前記光ディスク上との間に
空隙を設けて浮上走行する浮上スライダである構成の請
求項４記載の光ヘッド。
【請求項１５】回転ディスク上にレーザ光を集光させて
光スポットを形成し、この光スポットにより情報の記録
あるいは再生を行う光ヘッドを有する光ディスク装置に
おいて、前記光ヘッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射
手段と、前記レーザ光の集光機能を有するホログラムが被着さ
れ、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が前記ホ
ログラムを介して入射される第１面と、前記第１面に入
射した前記レーザ光が集光して前記光スポットが形成さ
れる第２面とを有する透明集光用媒体と、前記光スポットを遮る位置に、前記光スポットより径が
小なる微小孔を有して前記透明集光用媒体の前記第２面
の表面に設けられた遮光膜とを備えたことを特徴とする
光ディスク装置。
【請求項１６】回転ディスク上にレーザ光を集光させて
光スポットを形成し、この光スポットにより情報の記録
あるいは再生を行う光ヘッドを有する光ディスク装置に
おいて、前記光ヘッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射
手段と、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射され、
そのレーザ光を拡散させる機能を有する第１面と、前記
第１面に入射した前記レーザ光を反射させる第２面と、
前記レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムが被
着され、前記第２面で反射した前記レーザ光を前記ホロ
グラムによって反射・集光させて異なる面上に前記光ス
ポットを形成させる第３面とを有する透明集光用媒体
と、前記光スポットを遮る位置に、前記光スポットより径が
小なる微小孔を有して前記光スポットが形成された前記
透明集光用媒体の面の表面に設けられた遮光膜とを備え
たことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１７】同軸上に所定の間隔を有して配置された
回転する複数の光ディスクと、前記複数の光ディスク上
にレーザ光を集光させて光スポットを形成し、この光ス
ポットにより情報の記録あるいは再生を行う複数の光ヘ
ッドとを有する光ディスク装置において、前記光ヘッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射
手段と、前記レーザ光の集光機能を有するホログラムが被着さ
れ、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が前記ホ
ログラムを介して入射される第１面と、前記第１面に入
射した前記レーザ光が集光して前記光スポットが形成さ
れる第２面とを有する透明集光用媒体と、前記光スポットを遮る位置に、前記光スポットより径が
小なる微小孔を有して前記透明集光用媒体の前記第２面
の表面に設けられた遮光膜とを備えたことを特徴とする
光ディスク装置。
【請求項１８】同軸上に所定の間隔を有して配置された
回転する複数の光ディスクと、前記複数の光ディスク上
にレーザ光を集光させて光スポットを形成し、この光ス
ポットにより情報の記録あるいは再生を行う複数の光ヘ
ッドとを有する光ディスク装置において、前記光ヘッドは、前記レーザ光を出射するレーザ光出射
手段と、前記レーザ光出射手段からの前記レーザ光が入射され、
そのレーザ光を拡散させる機能を有する第１面と、前記
第１面に入射した前記レーザ光を反射させる第２面と、
前記レーザ光の反射・集光機能を有するホログラムが被
着され、前記第２面で反射した前記レーザ光を前記ホロ
グラムによって反射・集光させて異なる面上に前記光ス
ポットを形成させる第３面とを有する透明集光用媒体
と、前記光スポットを遮る位置に、前記光スポットより径が
小なる微小孔を有して前記光スポットが形成された前記
透明集光用媒体の面の表面に設けられた遮光膜とを備え
たことを特徴とする光ディスク装置。