近視野光発生素子、近視野光記録装置、および近視野光顕微鏡
【課題】 近視野光発生素子の光効率を向上させ、その近視野光発生素子を用い
た近視野光記録装置および近視野光顕微鏡の性能を向上させる。
【解決手段】 光学的に透明な三角錐４０２と、この三角錐４０２を覆う遮光膜
４０３を有する近視野光発生素子において、三角錐４０２の頂点を含む斜面の一
部分に載る遮光膜４０３を除去することで錐体露出部４０４を形成し、その上か
ら金属膜４０５を形成することで、三角錐４０２と金属膜４０５が錐体露出部４
０４を介して接触する構成とする。
た近視野光記録装置および近視野光顕微鏡の性能を向上させる。
【解決手段】 光学的に透明な三角錐４０２と、この三角錐４０２を覆う遮光膜
４０３を有する近視野光発生素子において、三角錐４０２の頂点を含む斜面の一
部分に載る遮光膜４０３を除去することで錐体露出部４０４を形成し、その上か
ら金属膜４０５を形成することで、三角錐４０２と金属膜４０５が錐体露出部４
０４を介して接触する構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、近視野光を発生させる素子、および近視野光を利用した高密度情
報記録装置のためのヘッド、高解像顕微鏡のためのプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近視野光発生素子は、高密度な情報記録再生を行う光記録装置における光ヘッ
ドや、高解像度での観察を行う近視野光顕微鏡における光プローブなどに用いら
れている。
【０００３】
高密度な光記録装置の開発は、近年の画像や動画などの情報量の爆発的増加に
伴い積極的に進められている。ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタル
多用途ディスク）に代表される光ディスクは光の回折限界によって記録密度に限
界があることが知られている。この限界を超えるために、より波長の短い光を利
用する方法や、近視野光を利用する方法が提案されている。近視野光を利用する
光記録装置は、波長以下のサイズの光学的微小開口に光を入射し、開口からわず
かに広がった近視野光と記録媒体表面とを相互作用させ、透過あるいは反射した
散乱光を検出することで微小なデータマークを読み出す方法である。記録再生で
きる最小マークサイズは入射光の波長ではなく、開口サイズによって限定される
ため、微小な開口を作製することで記録密度の向上が可能となる。
【０００４】
近視野光を用いた光記録装置においては、開口が記録媒体表面に近接する必要
がある。また、高いデータ転送速度を実現するためには開口が高速に記録媒体表
面上を走査する必要がある。これらの条件を満たすために、代表的には従来の磁
気記録で用いられるフライングヘッド方式が提案されている（例えば、非特許文
献１参照。）。ヘッドの構造は平面基板に半導体プロセスによって浮上スライダ
と微小開口を形成したものである。例えばシリコン基板上に二酸化シリコン層を
積層し、リソグラフィによってティップ用レジストパターンを形成し、二酸化シ
リコン層をエッチングすることによって、二酸化シリコンから成る錐状ティップ
を作製する。これにアルミニウムを２００ｎｍ程度、真空蒸着した後にＦＩＢ（
集束イオンビーム）装置によってティップ先端を切断することによって、先端に
光学的開口を持つティップを作製する。
【０００５】
また、近視野光顕微鏡で用いられる光プローブは、光ファイバを加熱・延引・
切断し、アルミニウム遮光膜を蒸着した後に先端を切断して光学的開口を形成す
ることで作製する。
【０００６】
上述のような近視野光発生素子においては、入射光強度に対して開口から発生
する近視野光強度（ここではプローブの光効率と呼ぶ）を向上させる取り組みが
なされてきた。プローブの光効率が低いと、十分なコントラストが得られず、近
視野光顕微鏡の場合には出力画像の精度、近視野光記録装置の場合にはデータ転
送速度、記録密度が不十分になるためである。
【０００７】
光効率の向上のために、プローブ先端をＦＩＢで切断するときにビームをプロ
ーブの真横から当てることで先端を平らにするなどの工夫がなされてきた（例え
ば、非特許文献２参照。）。また、開口面内に微小な突起を形成することによっ
て解像度を向上させる試み（例えば、非特許文献３参照。）や、プローブの付け
根に遮光膜のエッジを形成することで解像度を向上させる試み(例えば、非特許
文献４参照。)もある。
【０００８】
また、光学的開口の輪郭形状を三角形として、入射光の偏光方向と三角形の一
辺が直交する構造にすることで、光効率を向上させている（例えば、特許文献１
参照。）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１１８５４３号公報
【００１０】
【非特許文献１】Ｉｓｓｉｋｉ，Ｆ．ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７６（７），８０４（２０００）
【００１１】
【非特許文献２】Ｖｅｅｒｍａｎ，Ｊ．Ａ．ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７２（２４），３１１５（１９９８）
【００１２】
【非特許文献３】Ｏｈｔｓｕ，Ｍ．，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．，１３（７），１２００（１９９５）
【００１３】
【非特許文献４】Ｙａｔｓｕｉ， Ｔ． ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７１（１３），１７５６（１９９７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、非特許文献２または３や特許文献１に示した手法では、光学的開口の
大きさが光の波長以下であることから、入射した光が光学的開口に近づくにつれ
て、光の伝搬に寄与する領域の径が小さくなり、その径がほぼ光の波長以下にな
ると伝搬光は急激に減衰する（カットオフ領域）。このため、光学的開口のサイ
ズや形状を変化させても、光学的開口に到達した光は既に大きく減衰しており、
その効果は限定的であった。
【００１５】
非特許文献４に示した手法では、上記の問題に取り組んでいるが、遮光膜のエ
ッジと近視野光の発生するプローブ先端との距離が大きく、十分な効果を得てい
るとは言えなかった。
【００１６】
本発明は、前述のようないくつかの試みをふまえて、近視野光顕微鏡の解像度
、あるいは近視野光記録装置のデータ転送速度および記録密度をより向上させる
ために、近視野光発生素子の光効率を向上させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の課題を解決するために、本発明においては、光学的に透明な錐体と、前
記錐体を覆う遮光膜を有する近視野光発生素子であって、前記錐体と前記遮光膜
をそれぞれ一部または全部覆う金属膜と、前記錐体の頂点を含む斜面の一部分に
載る前記遮光膜が、除去された錐体露出部と、前記錐体と前記金属膜が前記錐体
露出部を介して接触することを有する近視野光発生素子とする。
【００１８】
これにより、前記錐体内のカットオフ領域での光の伝搬を避けて、金属膜を介
してエネルギーを近視野光発生素子先端に伝搬させることができるため、従来の
構造に比べて高効率な近視野光発生が可能となる。
【００１９】
また、前記近視野光発生素子において、前記錐体露出部の前記錐体斜面方向の
長さが、数十ｎｍから光の波長程度であることを特徴とする。
【００２０】
これにより、前記カットオフ領域の大きさに対して必要かつ十分な領域にて、
光の伝搬を避けて、金属膜上のエネルギーとして伝搬させることが可能となる。
【００２１】
また、前記近視野光発生素子において、前記錐体露出部が、前記錐体の頂点を
含んだ前記錐体の切り欠き形状となることを特徴とする。
【００２２】
これにより、伝搬光を効率的に前記金属膜上のエネルギーに変換することがで
き、高効率な近視野光発生が可能となる。
【００２３】
また、前記近視野光発生素子において、前記錐体の頂点近傍に、前記錐体が前
記遮光膜および前記金属膜に覆われない、光の波長以下の大きさとなる光学的開
口を有することを特徴とする。
【００２４】
これにより、前記近視野光発生素子の先端において、効率的に近視野光が発生
させることができる。
【００２５】
また、前記近視野光発生素子を近視野光記録装置に用いることを特徴とする。
【００２６】
これにより、近視野光記録装置の高データ転送速度化、高記録密度化が可能と
なる。
【００２７】
また、前記近視野光発生素子を近視野光顕微鏡に用いることを特徴とする。
【００２８】
これにより、近視野光顕微鏡の出力画像の高精度化が可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、錐体露出部とそれに接する金属膜を有する構造により、カットオ
フ領域での光の伝搬を避けて、金属膜を介してエネルギー
を光学的開口に伝搬させることができるため、従来の構造に比べて高効率な近視
野光発生が可能となる。
【００３０】
また、金属膜が錐体露出部と錐体露出部側の側面の遮光膜のみを覆う構造によ
り、金属膜を局在させて、高い記録密度に対応することが可能となる。
【００３１】
また、略円錐形状の近視野光発生素子とすることにより、ＦＩＢ装置を用いた
錐体露出部の形成が容易になる。
【００３２】
また、本発明によれば、錐体露出部と金属膜に加えてエッジを有する上記構造
により、金属膜のプラズモンがより強く励起されるため、さらに高効率な近視野
光発生が可能となる。
【００３３】
また、本発明では、光学的開口ではなく頂点から近視野光が発生するため、近
視野光発生素子と記録媒体は極めて微小な領域で相互作用を生じることができる
。よって、高い記録密度に対応することが可能となる。
【００３４】
また、遮光膜の全体が金属膜に覆われているため、銀のような酸化しやすい材
料を遮光膜に用いた場合にも、遮光膜の酸化を防ぎ、近視野光発生素子の性能劣
化を防ぐことができる。
【００３５】
また、本発明によれば、近視野光発生素子を用いた構成の走査型近視野光顕微
鏡において、上記のような近視野光発生素子の効果が近視野光顕微鏡においても
発現し、観察画像の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る情報記録再生装置の構成を説明した図である。
本実施の形態に係る情報再生装置は、従来の磁気ディスク装置と基本構成は類似
である。近視野光を発生する微小開口（図示略）を有する近視野光ヘッド１０４
を、記録媒体１０５の表面に数十ｎｍまで近接した状態で記録媒体１０５を図中
矢印１１２で示した方向に高速に回転させる。近視野光ヘッド１０４が記録媒体
１０５に対して常に一定の相対配置で浮上するために、フレクシャー１０８をサ
スペンションアーム１０７の先端部に形成している。サスペンションアーム１０
７はボイスコイルモータ（図示略）によって記録媒体１０５の半径方向に移動可
能である。近視野光ヘッド１０４は、記録媒体１０５に微小開口が対面するよう
に配置されている。レーザ１０１からの光束を近視野光ヘッド１０４に導く為に
、レンズ１０２と、サスペンションアーム１０７に固定されたコアとクラッドか
らなる光導波路１０３を用いている。光導波路１０３は、レーザからの光束の持
つ偏光方向を保存するように、コア断面形状を長方形にした偏光保存型の導波路
を用いた。必要に応じて、レーザ１０１は回路系１１０により強度変調などをか
けることもできる。また、記録媒体１０５に記録された情報を読みだす為の受光
ヘッド１０６がサスペンションアーム１０９に取り付けられ、サスペンションア
ーム１０９はサスペンションアーム１０７と同じボイスコイルモータ（図示略）
に取り付けされている。
【００３８】
図２は本実施の形態１に係る情報記録再生装置の導波路と近視野光ヘッドにつ
いて説明した図である。図２のようなヘッド構造は、例えば（Ｋａｔｏ，Ｋ．ｅ
ｔ ａｌ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｏｎ Ｏｐｔｉ
ｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ ２０００）において提案されている構造に類似である。
基板１１１にはヘッド用レンズ機能を実現するために、例えば透明なガラス基板
上にマイクロレンズ２０５を形成し、さらにその記録媒体面側に常に一定の相対
配置で浮上するためにエアベアリングサーフェス２０４が形成されている。基板
１１１の底面には近視野光発生素子２０６が形成されている。マイクロレンズ２
０５は、光導波路１０３からの光束を近視野光発生素子２０６に集光している。
【００３９】
この開口基板１１１の上部には、２００ｎｍ厚のアルミニウム（図示略）が蒸
着されたミラー面２０３を持つミラー基板２１０と、コア２０１とクラッド２０
２からなる光導波路１０３が固定されている。ここで開口基板１１１として、使
用するレーザの波長での光を透過するガラス基板を用いたが、シリコン基板等を
用い、マイクロレンズ２０５と光束が透過する部分だけ使用する波長での光を透
過する材料で作成してもよい。また、マイクロレンズ２０５は、通常の球面ある
いは非球面レンズ、屈折率分布形レンズ、フレネルレンズなどを用いる事ができ
る。特に平面状のレンズであるフレネルレンズを用いると、径の大きなレンズを
作成しても近視野光ヘッドの厚さを薄くすることが可能である。フレネルレンズ
は、フォトリソグラフィ技術を用いて大量生産可能である。
【００４０】
本発明は、図２で示したヘッド構造のうち、近視野光発生素子２０６と、入射
光偏光に特徴がある。図３は本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッド
のうち、底面の近視野光発生素子２０６付近を示した図である。略三角錐形状の
近視野光発生素子２０６は先端に光学的開口３０１を有する。図４（ａ）は、図
３に示したＡ−Ａ’平面での近視野光発生素子２０６付近の断面図である。図４
（ｂ）は光学的開口３０１付近の上面図である。
【００４１】
基板１１１の上（底面）に二酸化ケイ素から成る高さ数μｍ〜１０μｍ程度の
三角錐４０２が形成されている。三角錐４０２と三角錐４０２付近の基板１１１
はアルミニウムからなる遮光膜４０３に覆われている。遮光膜４０３の厚みは２
００〜３００ｎｍ程度である。遮光膜４０３は三角錐４０２の１つの側面におい
て、三角錐４０２の頂点から底辺に向かって数百ｎｍ〜数μｍ程度下方まで、除
去されている。遮光膜４０３が除去された面は錐体露出部４０４を形作っている
。遮光膜４０３の除去にはＦＩＢ（集束イオンビーム）装置を用いると良い。遮
光膜４０３と錐体露出部４０４は、三角錐４０２の頂点に位置する光学的開口３
０１を除いて、金属膜４０５で覆われている。金属膜４０５の厚みは数十ｎｍ程
度であり、材料には金を用いることができる。
【００４２】
図４（ａ）において下方から入射した光は、三角錐４０２の頂点に向かって伝
搬する。この光は、三角錐４０２の中心軸を錐体露出部４０４面に垂直に下ろし
た線と三角錐４０２の中心軸に張る平面に平行な偏光方向を持つ。三角錐４０２
頂点近傍の錐体露出部４０４に到達した前記の光は、金属膜４０５のプラズモン
を励起し、金属膜４０５を介して光学的開口３０１に向かって伝搬する。ここで
、光学的開口３０１から近視野光が発生する。
【００４３】
錐体露出部４０４とそれに接する金属膜４０５を持たない場合、光学的開口以
外の三角錐４０２は遮光膜のみに覆われている。入射した光は三角錐４０２を伝
搬するが、光学的開口に近づくにつれて伝搬に寄与する領域の径が小さくなり、
その径がほぼ光の波長以下になると、伝搬光は急激に減衰する(カットオフ領域)
。このため、光効率が低下する。本実施の形態では、錐体露出部４０４とそれに
接する金属膜４０５を有する上記構造により、カットオフ領域での光の伝搬を避
けて、金属膜を介してエネルギーを光学的開口に伝搬させることができるため、
従来の構造に比べて高効率な近視野光発生が可能となる。
【００４４】
ここまで略三角錐形状の近視野光発生素子２０６について説明してきたが、他
の錐体を用いて同様な効果を得ることができる。図５は略円錐形状を有する近視
野光発生素子２０６の光学的開口付近の上面図である。図４（ｂ）と同様に光学
的開口３０１は錐体露出部４０４を除いて遮光膜４０３に囲まれており、かつ錐
体露出部４０４を介して金属膜４０５に接している。略三角錐形状の近視野光発
生素子では、ＦＩＢによる加工の際、三角錐４０２の側平面に平行に遮光膜４０
３を加工する必要があるが、略円錐形状の近視野光発生素子の場合、その必要が
ないのは自明であり、よってその作製は容易となる。
【００４５】
図６は図４のバリエーションである。構造はほぼ同様であるが、金属膜４０５
は、錐体露出部４０４と錐体露出部側の側面の遮光膜４０３のみを覆っている点
が異なる。図４の構造に比べて、金属膜４０５を局在させることができるため、
高い記録密度に対応することが可能となる。
【００４６】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２に係る、近視野光発生素子付近の断面図である。
近視野光発生素子付近以外の構成は実施の形態１と同様であり、図７は実施の形
態１における図４（ａ）に対応する。
【００４７】
基板１１１の上（底面）に二酸化シリコンから成る高さ数μｍ〜１０μｍ程度
の三角錐４０２が形成されている。三角錐４０２と三角錐４０２付近の基板１１
１はアルミニウムからなる遮光膜４０３に覆われている。遮光膜４０３の厚みは
２００〜３００ｎｍ程度である。遮光膜４０３は三角錐４０２の１つの側面にお
いて、三角錐４０２の頂点から底辺に向かって数百ｎｍ〜数μｍ程度下方まで、
除去されている。三角錐４０２において遮光膜４０３が除去された部位は、数ｎ
ｍ〜数十ｎｍ程度の深さでエッチングされている。エッチングされた面は２つの
平面からなる錐体露出部４０４を形作っている。前記２つの平面が交わる線をエ
ッジ７０１と呼ぶ。遮光膜４０３と錐体露出部４０４は、三角錐４０２の頂点に
位置する光学的開口３０１を除いて、金属膜４０５で覆われている。金属膜４０
５の厚みは数十ｎｍ程度であり、材料には金を用いることができる。
【００４８】
光学的開口３０１から近視野光が発生する原理は、本発明の実施の形態１にお
いて説明した原理とほぼ同様であるが、エッジ７０１のために金属膜４０５のプ
ラズモンがより強く励起される。
【００４９】
錐体露出部４０４と金属膜４０５とエッジ７０１を有する上記構造により、従
来の構造に比べて高効率な近視野光発生が可能となる。
【００５０】
図８は図７のバリエーションである。構造はほぼ同様であるが、金属膜４０５
は、錐体露出部４０４と錐体露出部側の側面の遮光膜４０３のみを覆っている点
が異なる。図７の構造に比べて、金属膜４０５を局在させることができるため、
高い記録密度に対応することが可能となる。
【００５１】
ここまで略三角錐形状の近視野光発生素子について説明してきたが、実施の形
態１と同様に、他の錐体を用いても同様な効果を得ることができる。
【００５２】
（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３に係る、近視野光発生素子付近の断面図である。
図９は実施の形態２における図７に対応する。
【００５３】
近視野光発生素子付近以外の構成は実施の形態２と同様であるが、光学的開口
を有しない点が大きく異なる。三角錐４０２は錐体露出部４０４を除いて遮光膜
４０３に覆われ、錐体露出部４０４と遮光膜４０３の全体が金属膜４０５に覆わ
れたままになっている。よって、略三角錐形状の近視野光発生素子の頂点９０１
は金属膜４０５に覆われている。
【００５４】
図９において下方から入射した光は、三角錐４０２の頂点に向かって伝搬する
。この光は、三角錐４０２の中心軸を錐体露出部４０４面に垂直に下ろした線と
三角錐４０２の中心軸に張る平面に平行な偏光方向を持つ。三角錐４０２頂点近
傍の錐体露出部４０４に到達した前記の光は、金属膜４０５のプラズモンを励起
し、金属膜４０５を介して頂点９０１に向かって伝搬する。ここで、頂点９０１
から近視野光が発生する。
【００５５】
本実施の形態では、光学的開口ではなく頂点９０１から近視野光が発生するた
め、近視野光発生素子と記録媒体１０５は極めて微小な領域で相互作用を生じる
ことができる。よって、高い記録密度に対応することが可能となる。
【００５６】
また、遮光膜４０３の全体が金属膜４０５に覆われているため、銀のような酸
化しやすい材料を遮光膜４０３に用いた場合にも、遮光膜４０３の酸化を防ぎ、
近視野光発生素子の性能劣化を防ぐことができる。
【００５７】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に関わる走査型近視野光顕微鏡を示す構成図
である。この走査型近視野光顕微鏡は、近視野光プローブ１０００と、光情報測
定用の光源１００１と、光源１００１の前面に配置したレンズ１００２と、レン
ズ１００２で集光した光を近視野光プローブ１０００まで伝搬する光ファイバ１
００３と、試料１０１０の下方に配置されたプリズム１０１１と、プリズム１０
１１で反射した伝搬光を集光するレンズ１０１４と、集光した伝搬光を受光する
光検出部１００９と、を備えている。
【００５８】
近視野光プローブ１０００は片持ち梁１０１５を有しており、片持ち梁１０１
５の先端には近視野光発生素子２０６を備えている。近視野光２０６の構造は本
発明の実施の形態１から３に示したものと同様である。片持ち梁１０１５の近視
野光発生素子２０６を備えた側の側面には遮光膜１０１６が成膜されている。
【００５９】
光ファイバ１００３は入射光の偏光方向を保存する偏光保存型のファイバであ
る。また、近視野光プローブ１０００の上方には、レーザ光を出力するレーザ発
振器１００４と、片持ち梁１０１５と遮光膜１０１６の界面で反射したレーザ光
を反射するミラー１００５と、反射したレーザ光を受光して光電変換する上下２
分割した光電変換部１００６と、を備えている。さらに、試料１０１０およびプ
リズム１０１１をＸＹＺ方向に移動制御する粗動機構１０１３および微動機構１
０１２と、これら粗動機構１０１３および微動機構１０１２を駆動するサーボ機
構１００７と、装置全体の制御をするコンピュータ１００８とを備えている。
【００６０】
つぎに、この走査型近視野光顕微鏡の動作について説明する。レーザ発振器１
００４から放出したレーザ光は、片持ち梁１０１５と遮光膜１０１６の界面で反
射する。近視野光プローブ１０００の片持ち梁１０１５は近視野光発生素子２０
６と試料１０１０の表面が接近すると、試料１０１０との間の引力または斥力に
よってたわむ。このため、反射したレーザ光の光路が変化するため、これを光電
変換部１００６で検出する。
【００６１】
光電変換部１００６により検出した信号は、サーボ機構１００７に送られる。
サーボ機構１００７は、光電変換部１００６で検出した信号に基づいて、試料１
０１０に対する近視野光プローブ１０００のアプローチや、表面の観察の際に、
近視野光プローブ１０００のたわみが一定となるように、粗動機構１０１３およ
び微動機構１０１２を制御する。コンピュータ１００８は、サーボ機構１００７
の制御信号から表面形状の情報を受け取る。ま た、光源１００１から放出され
た光は、レンズ１００２により集光され、光ファイバ１００３に至る。光ファイ
バ１００３内を伝搬した光は、偏光が保存されたまま近視野光プローブ１０００
の近視野光発生素子２０６から試料１０１０に照射される。一方、プリズム１０
１１により反射した試料１０１０の光学的情報は、レンズ１０１４により集光さ
れ、光検出部１００９に導入される。光検出部１００９の信号は、コンピュータ
１００８のアナログ入力インタフェースを介して取得され、コンピュータ１００
８により光学的情報として検出される。なお、近視野光発生素子２０６への光入
射方法は、光ファイバ１００３を用いずに、光源１００１から放出された光をレ
ンズによって直接近視野光発生素子２０６上へ集光して入射光を導入する方法で
も良い。
【００６２】
さらに、ここまで、試料１０１０を透過した光を検出する透過モードについて
説明したが、試料１０１０で反射した光を検出する反射モードにおいても近視野
光プローブ１０００を用いることができる。また、近視野光プローブ１０００を
バイモルフなどで加振することによって、片持ち梁１０１５を振動させ、近視野
光発生素子２０６と試料１０１０との間に働く斥力や引力によって生じる、片持
ち梁１０１５の振幅の変化や、片持ち梁１０１５の振動の周波数変化を一定に保
つように近視野光発生素子２０６と試料１０１０との距離を制御するダイナミッ
クフォースモードでも近視野光プローブ１０００を用いる事ができる。
【００６３】
このような、高効率な近視野光発生が可能な近視野光発生素子２０６を用いた
構成の走査型近視野光顕微鏡においては、実施の形態１から３に示した効果が近
視野光顕微鏡においても発現し、観察画像の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の構成を説明した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の導波路と近視野光ヘッドについて説明した図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、底面の近視野光発生素子付近を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、近視野光発生素子付近を示した断面図および光学的開口付近を示した上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、光学的開口付近を示した上面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、近視野光発生素子付近を示した断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、近視野光発生素子付近を示した断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、近視野光発生素子付近を示した断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、近視野光発生素子付近を示した断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る顕微鏡の構成を説明した図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０１ レーザ
１０２ レンズ
１０３ 光導波路
１０４ 近視野光ヘッド
１０５ 記録媒体
１０６ 受光ヘッド
１０７ サスペンションアーム
１０８ フレクシャー
１０９ サスペンションアーム
１１０ 回路系
１１１ 基板
２０１ コア
２０２ クラッド
２０３ ミラー面
２０４ エアベアリングサーフェス
２０５ マイクロレンズ
２０６ 微小開口
２１０ ミラー基板
３０１ 光学的開口
４０２ 三角錐
４０３ 遮光膜
４０４ 錐体露出部
４０５ 金属膜
７０１ エッジ
９０１ 頂点
１００１ 光源
１００２ レンズ
１００３ 光ファイバ
１００４ レーザ発振器
１００５ ミラー
１００６ 光電変換部
１００７ サーボ機構
１００８ コンピュータ
１００９ 光検出部
１０１０ 試料
１０１１ プリズム
１０１２ 微動機構
１０１３ 粗動機構
１０１４ レンズ
１０１５ 片持ち梁
１０１６ 遮光膜
【技術分野】
【０００１】
この発明は、近視野光を発生させる素子、および近視野光を利用した高密度情
報記録装置のためのヘッド、高解像顕微鏡のためのプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近視野光発生素子は、高密度な情報記録再生を行う光記録装置における光ヘッ
ドや、高解像度での観察を行う近視野光顕微鏡における光プローブなどに用いら
れている。
【０００３】
高密度な光記録装置の開発は、近年の画像や動画などの情報量の爆発的増加に
伴い積極的に進められている。ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタル
多用途ディスク）に代表される光ディスクは光の回折限界によって記録密度に限
界があることが知られている。この限界を超えるために、より波長の短い光を利
用する方法や、近視野光を利用する方法が提案されている。近視野光を利用する
光記録装置は、波長以下のサイズの光学的微小開口に光を入射し、開口からわず
かに広がった近視野光と記録媒体表面とを相互作用させ、透過あるいは反射した
散乱光を検出することで微小なデータマークを読み出す方法である。記録再生で
きる最小マークサイズは入射光の波長ではなく、開口サイズによって限定される
ため、微小な開口を作製することで記録密度の向上が可能となる。
【０００４】
近視野光を用いた光記録装置においては、開口が記録媒体表面に近接する必要
がある。また、高いデータ転送速度を実現するためには開口が高速に記録媒体表
面上を走査する必要がある。これらの条件を満たすために、代表的には従来の磁
気記録で用いられるフライングヘッド方式が提案されている（例えば、非特許文
献１参照。）。ヘッドの構造は平面基板に半導体プロセスによって浮上スライダ
と微小開口を形成したものである。例えばシリコン基板上に二酸化シリコン層を
積層し、リソグラフィによってティップ用レジストパターンを形成し、二酸化シ
リコン層をエッチングすることによって、二酸化シリコンから成る錐状ティップ
を作製する。これにアルミニウムを２００ｎｍ程度、真空蒸着した後にＦＩＢ（
集束イオンビーム）装置によってティップ先端を切断することによって、先端に
光学的開口を持つティップを作製する。
【０００５】
また、近視野光顕微鏡で用いられる光プローブは、光ファイバを加熱・延引・
切断し、アルミニウム遮光膜を蒸着した後に先端を切断して光学的開口を形成す
ることで作製する。
【０００６】
上述のような近視野光発生素子においては、入射光強度に対して開口から発生
する近視野光強度（ここではプローブの光効率と呼ぶ）を向上させる取り組みが
なされてきた。プローブの光効率が低いと、十分なコントラストが得られず、近
視野光顕微鏡の場合には出力画像の精度、近視野光記録装置の場合にはデータ転
送速度、記録密度が不十分になるためである。
【０００７】
光効率の向上のために、プローブ先端をＦＩＢで切断するときにビームをプロ
ーブの真横から当てることで先端を平らにするなどの工夫がなされてきた（例え
ば、非特許文献２参照。）。また、開口面内に微小な突起を形成することによっ
て解像度を向上させる試み（例えば、非特許文献３参照。）や、プローブの付け
根に遮光膜のエッジを形成することで解像度を向上させる試み(例えば、非特許
文献４参照。)もある。
【０００８】
また、光学的開口の輪郭形状を三角形として、入射光の偏光方向と三角形の一
辺が直交する構造にすることで、光効率を向上させている（例えば、特許文献１
参照。）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１１８５４３号公報
【００１０】
【非特許文献１】Ｉｓｓｉｋｉ，Ｆ．ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７６（７），８０４（２０００）
【００１１】
【非特許文献２】Ｖｅｅｒｍａｎ，Ｊ．Ａ．ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７２（２４），３１１５（１９９８）
【００１２】
【非特許文献３】Ｏｈｔｓｕ，Ｍ．，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ．，１３（７），１２００（１９９５）
【００１３】
【非特許文献４】Ｙａｔｓｕｉ， Ｔ． ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，７１（１３），１７５６（１９９７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、非特許文献２または３や特許文献１に示した手法では、光学的開口の
大きさが光の波長以下であることから、入射した光が光学的開口に近づくにつれ
て、光の伝搬に寄与する領域の径が小さくなり、その径がほぼ光の波長以下にな
ると伝搬光は急激に減衰する（カットオフ領域）。このため、光学的開口のサイ
ズや形状を変化させても、光学的開口に到達した光は既に大きく減衰しており、
その効果は限定的であった。
【００１５】
非特許文献４に示した手法では、上記の問題に取り組んでいるが、遮光膜のエ
ッジと近視野光の発生するプローブ先端との距離が大きく、十分な効果を得てい
るとは言えなかった。
【００１６】
本発明は、前述のようないくつかの試みをふまえて、近視野光顕微鏡の解像度
、あるいは近視野光記録装置のデータ転送速度および記録密度をより向上させる
ために、近視野光発生素子の光効率を向上させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の課題を解決するために、本発明においては、光学的に透明な錐体と、前
記錐体を覆う遮光膜を有する近視野光発生素子であって、前記錐体と前記遮光膜
をそれぞれ一部または全部覆う金属膜と、前記錐体の頂点を含む斜面の一部分に
載る前記遮光膜が、除去された錐体露出部と、前記錐体と前記金属膜が前記錐体
露出部を介して接触することを有する近視野光発生素子とする。
【００１８】
これにより、前記錐体内のカットオフ領域での光の伝搬を避けて、金属膜を介
してエネルギーを近視野光発生素子先端に伝搬させることができるため、従来の
構造に比べて高効率な近視野光発生が可能となる。
【００１９】
また、前記近視野光発生素子において、前記錐体露出部の前記錐体斜面方向の
長さが、数十ｎｍから光の波長程度であることを特徴とする。
【００２０】
これにより、前記カットオフ領域の大きさに対して必要かつ十分な領域にて、
光の伝搬を避けて、金属膜上のエネルギーとして伝搬させることが可能となる。
【００２１】
また、前記近視野光発生素子において、前記錐体露出部が、前記錐体の頂点を
含んだ前記錐体の切り欠き形状となることを特徴とする。
【００２２】
これにより、伝搬光を効率的に前記金属膜上のエネルギーに変換することがで
き、高効率な近視野光発生が可能となる。
【００２３】
また、前記近視野光発生素子において、前記錐体の頂点近傍に、前記錐体が前
記遮光膜および前記金属膜に覆われない、光の波長以下の大きさとなる光学的開
口を有することを特徴とする。
【００２４】
これにより、前記近視野光発生素子の先端において、効率的に近視野光が発生
させることができる。
【００２５】
また、前記近視野光発生素子を近視野光記録装置に用いることを特徴とする。
【００２６】
これにより、近視野光記録装置の高データ転送速度化、高記録密度化が可能と
なる。
【００２７】
また、前記近視野光発生素子を近視野光顕微鏡に用いることを特徴とする。
【００２８】
これにより、近視野光顕微鏡の出力画像の高精度化が可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、錐体露出部とそれに接する金属膜を有する構造により、カットオ
フ領域での光の伝搬を避けて、金属膜を介してエネルギー
を光学的開口に伝搬させることができるため、従来の構造に比べて高効率な近視
野光発生が可能となる。
【００３０】
また、金属膜が錐体露出部と錐体露出部側の側面の遮光膜のみを覆う構造によ
り、金属膜を局在させて、高い記録密度に対応することが可能となる。
【００３１】
また、略円錐形状の近視野光発生素子とすることにより、ＦＩＢ装置を用いた
錐体露出部の形成が容易になる。
【００３２】
また、本発明によれば、錐体露出部と金属膜に加えてエッジを有する上記構造
により、金属膜のプラズモンがより強く励起されるため、さらに高効率な近視野
光発生が可能となる。
【００３３】
また、本発明では、光学的開口ではなく頂点から近視野光が発生するため、近
視野光発生素子と記録媒体は極めて微小な領域で相互作用を生じることができる
。よって、高い記録密度に対応することが可能となる。
【００３４】
また、遮光膜の全体が金属膜に覆われているため、銀のような酸化しやすい材
料を遮光膜に用いた場合にも、遮光膜の酸化を防ぎ、近視野光発生素子の性能劣
化を防ぐことができる。
【００３５】
また、本発明によれば、近視野光発生素子を用いた構成の走査型近視野光顕微
鏡において、上記のような近視野光発生素子の効果が近視野光顕微鏡においても
発現し、観察画像の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る情報記録再生装置の構成を説明した図である。
本実施の形態に係る情報再生装置は、従来の磁気ディスク装置と基本構成は類似
である。近視野光を発生する微小開口（図示略）を有する近視野光ヘッド１０４
を、記録媒体１０５の表面に数十ｎｍまで近接した状態で記録媒体１０５を図中
矢印１１２で示した方向に高速に回転させる。近視野光ヘッド１０４が記録媒体
１０５に対して常に一定の相対配置で浮上するために、フレクシャー１０８をサ
スペンションアーム１０７の先端部に形成している。サスペンションアーム１０
７はボイスコイルモータ（図示略）によって記録媒体１０５の半径方向に移動可
能である。近視野光ヘッド１０４は、記録媒体１０５に微小開口が対面するよう
に配置されている。レーザ１０１からの光束を近視野光ヘッド１０４に導く為に
、レンズ１０２と、サスペンションアーム１０７に固定されたコアとクラッドか
らなる光導波路１０３を用いている。光導波路１０３は、レーザからの光束の持
つ偏光方向を保存するように、コア断面形状を長方形にした偏光保存型の導波路
を用いた。必要に応じて、レーザ１０１は回路系１１０により強度変調などをか
けることもできる。また、記録媒体１０５に記録された情報を読みだす為の受光
ヘッド１０６がサスペンションアーム１０９に取り付けられ、サスペンションア
ーム１０９はサスペンションアーム１０７と同じボイスコイルモータ（図示略）
に取り付けされている。
【００３８】
図２は本実施の形態１に係る情報記録再生装置の導波路と近視野光ヘッドにつ
いて説明した図である。図２のようなヘッド構造は、例えば（Ｋａｔｏ，Ｋ．ｅ
ｔ ａｌ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｏｎ Ｏｐｔｉ
ｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ ２０００）において提案されている構造に類似である。
基板１１１にはヘッド用レンズ機能を実現するために、例えば透明なガラス基板
上にマイクロレンズ２０５を形成し、さらにその記録媒体面側に常に一定の相対
配置で浮上するためにエアベアリングサーフェス２０４が形成されている。基板
１１１の底面には近視野光発生素子２０６が形成されている。マイクロレンズ２
０５は、光導波路１０３からの光束を近視野光発生素子２０６に集光している。
【００３９】
この開口基板１１１の上部には、２００ｎｍ厚のアルミニウム（図示略）が蒸
着されたミラー面２０３を持つミラー基板２１０と、コア２０１とクラッド２０
２からなる光導波路１０３が固定されている。ここで開口基板１１１として、使
用するレーザの波長での光を透過するガラス基板を用いたが、シリコン基板等を
用い、マイクロレンズ２０５と光束が透過する部分だけ使用する波長での光を透
過する材料で作成してもよい。また、マイクロレンズ２０５は、通常の球面ある
いは非球面レンズ、屈折率分布形レンズ、フレネルレンズなどを用いる事ができ
る。特に平面状のレンズであるフレネルレンズを用いると、径の大きなレンズを
作成しても近視野光ヘッドの厚さを薄くすることが可能である。フレネルレンズ
は、フォトリソグラフィ技術を用いて大量生産可能である。
【００４０】
本発明は、図２で示したヘッド構造のうち、近視野光発生素子２０６と、入射
光偏光に特徴がある。図３は本実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッド
のうち、底面の近視野光発生素子２０６付近を示した図である。略三角錐形状の
近視野光発生素子２０６は先端に光学的開口３０１を有する。図４（ａ）は、図
３に示したＡ−Ａ’平面での近視野光発生素子２０６付近の断面図である。図４
（ｂ）は光学的開口３０１付近の上面図である。
【００４１】
基板１１１の上（底面）に二酸化ケイ素から成る高さ数μｍ〜１０μｍ程度の
三角錐４０２が形成されている。三角錐４０２と三角錐４０２付近の基板１１１
はアルミニウムからなる遮光膜４０３に覆われている。遮光膜４０３の厚みは２
００〜３００ｎｍ程度である。遮光膜４０３は三角錐４０２の１つの側面におい
て、三角錐４０２の頂点から底辺に向かって数百ｎｍ〜数μｍ程度下方まで、除
去されている。遮光膜４０３が除去された面は錐体露出部４０４を形作っている
。遮光膜４０３の除去にはＦＩＢ（集束イオンビーム）装置を用いると良い。遮
光膜４０３と錐体露出部４０４は、三角錐４０２の頂点に位置する光学的開口３
０１を除いて、金属膜４０５で覆われている。金属膜４０５の厚みは数十ｎｍ程
度であり、材料には金を用いることができる。
【００４２】
図４（ａ）において下方から入射した光は、三角錐４０２の頂点に向かって伝
搬する。この光は、三角錐４０２の中心軸を錐体露出部４０４面に垂直に下ろし
た線と三角錐４０２の中心軸に張る平面に平行な偏光方向を持つ。三角錐４０２
頂点近傍の錐体露出部４０４に到達した前記の光は、金属膜４０５のプラズモン
を励起し、金属膜４０５を介して光学的開口３０１に向かって伝搬する。ここで
、光学的開口３０１から近視野光が発生する。
【００４３】
錐体露出部４０４とそれに接する金属膜４０５を持たない場合、光学的開口以
外の三角錐４０２は遮光膜のみに覆われている。入射した光は三角錐４０２を伝
搬するが、光学的開口に近づくにつれて伝搬に寄与する領域の径が小さくなり、
その径がほぼ光の波長以下になると、伝搬光は急激に減衰する(カットオフ領域)
。このため、光効率が低下する。本実施の形態では、錐体露出部４０４とそれに
接する金属膜４０５を有する上記構造により、カットオフ領域での光の伝搬を避
けて、金属膜を介してエネルギーを光学的開口に伝搬させることができるため、
従来の構造に比べて高効率な近視野光発生が可能となる。
【００４４】
ここまで略三角錐形状の近視野光発生素子２０６について説明してきたが、他
の錐体を用いて同様な効果を得ることができる。図５は略円錐形状を有する近視
野光発生素子２０６の光学的開口付近の上面図である。図４（ｂ）と同様に光学
的開口３０１は錐体露出部４０４を除いて遮光膜４０３に囲まれており、かつ錐
体露出部４０４を介して金属膜４０５に接している。略三角錐形状の近視野光発
生素子では、ＦＩＢによる加工の際、三角錐４０２の側平面に平行に遮光膜４０
３を加工する必要があるが、略円錐形状の近視野光発生素子の場合、その必要が
ないのは自明であり、よってその作製は容易となる。
【００４５】
図６は図４のバリエーションである。構造はほぼ同様であるが、金属膜４０５
は、錐体露出部４０４と錐体露出部側の側面の遮光膜４０３のみを覆っている点
が異なる。図４の構造に比べて、金属膜４０５を局在させることができるため、
高い記録密度に対応することが可能となる。
【００４６】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２に係る、近視野光発生素子付近の断面図である。
近視野光発生素子付近以外の構成は実施の形態１と同様であり、図７は実施の形
態１における図４（ａ）に対応する。
【００４７】
基板１１１の上（底面）に二酸化シリコンから成る高さ数μｍ〜１０μｍ程度
の三角錐４０２が形成されている。三角錐４０２と三角錐４０２付近の基板１１
１はアルミニウムからなる遮光膜４０３に覆われている。遮光膜４０３の厚みは
２００〜３００ｎｍ程度である。遮光膜４０３は三角錐４０２の１つの側面にお
いて、三角錐４０２の頂点から底辺に向かって数百ｎｍ〜数μｍ程度下方まで、
除去されている。三角錐４０２において遮光膜４０３が除去された部位は、数ｎ
ｍ〜数十ｎｍ程度の深さでエッチングされている。エッチングされた面は２つの
平面からなる錐体露出部４０４を形作っている。前記２つの平面が交わる線をエ
ッジ７０１と呼ぶ。遮光膜４０３と錐体露出部４０４は、三角錐４０２の頂点に
位置する光学的開口３０１を除いて、金属膜４０５で覆われている。金属膜４０
５の厚みは数十ｎｍ程度であり、材料には金を用いることができる。
【００４８】
光学的開口３０１から近視野光が発生する原理は、本発明の実施の形態１にお
いて説明した原理とほぼ同様であるが、エッジ７０１のために金属膜４０５のプ
ラズモンがより強く励起される。
【００４９】
錐体露出部４０４と金属膜４０５とエッジ７０１を有する上記構造により、従
来の構造に比べて高効率な近視野光発生が可能となる。
【００５０】
図８は図７のバリエーションである。構造はほぼ同様であるが、金属膜４０５
は、錐体露出部４０４と錐体露出部側の側面の遮光膜４０３のみを覆っている点
が異なる。図７の構造に比べて、金属膜４０５を局在させることができるため、
高い記録密度に対応することが可能となる。
【００５１】
ここまで略三角錐形状の近視野光発生素子について説明してきたが、実施の形
態１と同様に、他の錐体を用いても同様な効果を得ることができる。
【００５２】
（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３に係る、近視野光発生素子付近の断面図である。
図９は実施の形態２における図７に対応する。
【００５３】
近視野光発生素子付近以外の構成は実施の形態２と同様であるが、光学的開口
を有しない点が大きく異なる。三角錐４０２は錐体露出部４０４を除いて遮光膜
４０３に覆われ、錐体露出部４０４と遮光膜４０３の全体が金属膜４０５に覆わ
れたままになっている。よって、略三角錐形状の近視野光発生素子の頂点９０１
は金属膜４０５に覆われている。
【００５４】
図９において下方から入射した光は、三角錐４０２の頂点に向かって伝搬する
。この光は、三角錐４０２の中心軸を錐体露出部４０４面に垂直に下ろした線と
三角錐４０２の中心軸に張る平面に平行な偏光方向を持つ。三角錐４０２頂点近
傍の錐体露出部４０４に到達した前記の光は、金属膜４０５のプラズモンを励起
し、金属膜４０５を介して頂点９０１に向かって伝搬する。ここで、頂点９０１
から近視野光が発生する。
【００５５】
本実施の形態では、光学的開口ではなく頂点９０１から近視野光が発生するた
め、近視野光発生素子と記録媒体１０５は極めて微小な領域で相互作用を生じる
ことができる。よって、高い記録密度に対応することが可能となる。
【００５６】
また、遮光膜４０３の全体が金属膜４０５に覆われているため、銀のような酸
化しやすい材料を遮光膜４０３に用いた場合にも、遮光膜４０３の酸化を防ぎ、
近視野光発生素子の性能劣化を防ぐことができる。
【００５７】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４に関わる走査型近視野光顕微鏡を示す構成図
である。この走査型近視野光顕微鏡は、近視野光プローブ１０００と、光情報測
定用の光源１００１と、光源１００１の前面に配置したレンズ１００２と、レン
ズ１００２で集光した光を近視野光プローブ１０００まで伝搬する光ファイバ１
００３と、試料１０１０の下方に配置されたプリズム１０１１と、プリズム１０
１１で反射した伝搬光を集光するレンズ１０１４と、集光した伝搬光を受光する
光検出部１００９と、を備えている。
【００５８】
近視野光プローブ１０００は片持ち梁１０１５を有しており、片持ち梁１０１
５の先端には近視野光発生素子２０６を備えている。近視野光２０６の構造は本
発明の実施の形態１から３に示したものと同様である。片持ち梁１０１５の近視
野光発生素子２０６を備えた側の側面には遮光膜１０１６が成膜されている。
【００５９】
光ファイバ１００３は入射光の偏光方向を保存する偏光保存型のファイバであ
る。また、近視野光プローブ１０００の上方には、レーザ光を出力するレーザ発
振器１００４と、片持ち梁１０１５と遮光膜１０１６の界面で反射したレーザ光
を反射するミラー１００５と、反射したレーザ光を受光して光電変換する上下２
分割した光電変換部１００６と、を備えている。さらに、試料１０１０およびプ
リズム１０１１をＸＹＺ方向に移動制御する粗動機構１０１３および微動機構１
０１２と、これら粗動機構１０１３および微動機構１０１２を駆動するサーボ機
構１００７と、装置全体の制御をするコンピュータ１００８とを備えている。
【００６０】
つぎに、この走査型近視野光顕微鏡の動作について説明する。レーザ発振器１
００４から放出したレーザ光は、片持ち梁１０１５と遮光膜１０１６の界面で反
射する。近視野光プローブ１０００の片持ち梁１０１５は近視野光発生素子２０
６と試料１０１０の表面が接近すると、試料１０１０との間の引力または斥力に
よってたわむ。このため、反射したレーザ光の光路が変化するため、これを光電
変換部１００６で検出する。
【００６１】
光電変換部１００６により検出した信号は、サーボ機構１００７に送られる。
サーボ機構１００７は、光電変換部１００６で検出した信号に基づいて、試料１
０１０に対する近視野光プローブ１０００のアプローチや、表面の観察の際に、
近視野光プローブ１０００のたわみが一定となるように、粗動機構１０１３およ
び微動機構１０１２を制御する。コンピュータ１００８は、サーボ機構１００７
の制御信号から表面形状の情報を受け取る。ま た、光源１００１から放出され
た光は、レンズ１００２により集光され、光ファイバ１００３に至る。光ファイ
バ１００３内を伝搬した光は、偏光が保存されたまま近視野光プローブ１０００
の近視野光発生素子２０６から試料１０１０に照射される。一方、プリズム１０
１１により反射した試料１０１０の光学的情報は、レンズ１０１４により集光さ
れ、光検出部１００９に導入される。光検出部１００９の信号は、コンピュータ
１００８のアナログ入力インタフェースを介して取得され、コンピュータ１００
８により光学的情報として検出される。なお、近視野光発生素子２０６への光入
射方法は、光ファイバ１００３を用いずに、光源１００１から放出された光をレ
ンズによって直接近視野光発生素子２０６上へ集光して入射光を導入する方法で
も良い。
【００６２】
さらに、ここまで、試料１０１０を透過した光を検出する透過モードについて
説明したが、試料１０１０で反射した光を検出する反射モードにおいても近視野
光プローブ１０００を用いることができる。また、近視野光プローブ１０００を
バイモルフなどで加振することによって、片持ち梁１０１５を振動させ、近視野
光発生素子２０６と試料１０１０との間に働く斥力や引力によって生じる、片持
ち梁１０１５の振幅の変化や、片持ち梁１０１５の振動の周波数変化を一定に保
つように近視野光発生素子２０６と試料１０１０との距離を制御するダイナミッ
クフォースモードでも近視野光プローブ１０００を用いる事ができる。
【００６３】
このような、高効率な近視野光発生が可能な近視野光発生素子２０６を用いた
構成の走査型近視野光顕微鏡においては、実施の形態１から３に示した効果が近
視野光顕微鏡においても発現し、観察画像の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の構成を説明した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の導波路と近視野光ヘッドについて説明した図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、底面の近視野光発生素子付近を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、近視野光発生素子付近を示した断面図および光学的開口付近を示した上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、光学的開口付近を示した上面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、近視野光発生素子付近を示した断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、近視野光発生素子付近を示した断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、近視野光発生素子付近を示した断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る情報記録再生装置の光ヘッドにおいて、近視野光発生素子付近を示した断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る顕微鏡の構成を説明した図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０１ レーザ
１０２ レンズ
１０３ 光導波路
１０４ 近視野光ヘッド
１０５ 記録媒体
１０６ 受光ヘッド
１０７ サスペンションアーム
１０８ フレクシャー
１０９ サスペンションアーム
１１０ 回路系
１１１ 基板
２０１ コア
２０２ クラッド
２０３ ミラー面
２０４ エアベアリングサーフェス
２０５ マイクロレンズ
２０６ 微小開口
２１０ ミラー基板
３０１ 光学的開口
４０２ 三角錐
４０３ 遮光膜
４０４ 錐体露出部
４０５ 金属膜
７０１ エッジ
９０１ 頂点
１００１ 光源
１００２ レンズ
１００３ 光ファイバ
１００４ レーザ発振器
１００５ ミラー
１００６ 光電変換部
１００７ サーボ機構
１００８ コンピュータ
１００９ 光検出部
１０１０ 試料
１０１１ プリズム
１０１２ 微動機構
１０１３ 粗動機構
１０１４ レンズ
１０１５ 片持ち梁
１０１６ 遮光膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に配置された光学的に透明な錐体と、
前記錐体を覆う遮光膜とを有し、近視野光を発生させる近視野光発生素子であ
って、
前記錐体と前記遮光膜とをそれぞれ一部または全部覆う金属膜と、
前記錐体の前記基板に平行な断面において、前記錐体の先端部を含む斜面の一
部分に載る前記遮光膜が除去された錐体露出部とを有し、
前記錐体露出部に前記金属膜が備えられることにより、前記錐体及び前記金属
膜が接触していることを特徴とする近視野光発生素子。
【請求項２】
前記錐体露出部の前記錐体斜面方向の長さが、数十ｎｍから
光の波長程度である、請求項１記載の近視野光発生素子。
【請求項３】
前記錐体露出部が、前記錐体の頂点を含んだ前記錐体の切り
欠き形状となる、請求項１または２に記載の近視野光発生素子。
【請求項４】
前記錐体の頂点近傍に、前記錐体が前記遮光膜および前記金
属膜に覆われない、光の波長以下の大きさとなる光学的開口を有する、請求項１
から３に記載の近視野光発生素子。
【請求項５】
請求項１から４に記載の近視野光発生素子を用いた近視野光
記録装置。
【請求項６】
請求項１から４に記載の近視野光発生素子を用いた近視野光
顕微鏡。
【請求項１】
基板に配置された光学的に透明な錐体と、
前記錐体を覆う遮光膜とを有し、近視野光を発生させる近視野光発生素子であ
って、
前記錐体と前記遮光膜とをそれぞれ一部または全部覆う金属膜と、
前記錐体の前記基板に平行な断面において、前記錐体の先端部を含む斜面の一
部分に載る前記遮光膜が除去された錐体露出部とを有し、
前記錐体露出部に前記金属膜が備えられることにより、前記錐体及び前記金属
膜が接触していることを特徴とする近視野光発生素子。
【請求項２】
前記錐体露出部の前記錐体斜面方向の長さが、数十ｎｍから
光の波長程度である、請求項１記載の近視野光発生素子。
【請求項３】
前記錐体露出部が、前記錐体の頂点を含んだ前記錐体の切り
欠き形状となる、請求項１または２に記載の近視野光発生素子。
【請求項４】
前記錐体の頂点近傍に、前記錐体が前記遮光膜および前記金
属膜に覆われない、光の波長以下の大きさとなる光学的開口を有する、請求項１
から３に記載の近視野光発生素子。
【請求項５】
請求項１から４に記載の近視野光発生素子を用いた近視野光
記録装置。
【請求項６】
請求項１から４に記載の近視野光発生素子を用いた近視野光
顕微鏡。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１６３８６４（Ｐ２００９−１６３８６４Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２９４４２（Ｐ２００８−３２９４４２）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【分割の表示】特願２００３−３９３９（Ｐ２００３−３９３９）の分割
【原出願日】平成１５年１月１０日（２００３．１．１０）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【分割の表示】特願２００３−３９３９（Ｐ２００３−３９３９）の分割
【原出願日】平成１５年１月１０日（２００３．１．１０）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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