JPH11223638A - 近接場用光プローブ - Google Patents
近接場用光プローブInfo
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- JPH11223638A JPH11223638A JP10024801A JP2480198A JPH11223638A JP H11223638 A JPH11223638 A JP H11223638A JP 10024801 A JP10024801 A JP 10024801A JP 2480198 A JP2480198 A JP 2480198A JP H11223638 A JPH11223638 A JP H11223638A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 近接場を生成及び／または散乱させる微小開
口を有する近接場用光プローブにおいて、生成及び／ま
たは散乱される近接場の強度を増大させ、且つ光メモリ
用ヘッドとしての使用に適したアレイ化の容易な近接場
用光プローブを提供する。 【解決手段】 逆錐状の穴がその頂部を前記微小開口と
するように貫通して形成された平面基板上に、微小なレ
ンズを有した平板レンズを配置し、更にその上に前記平
板レンズに光を入射させる光源を配置させる。前記平板
レンズのレンズの焦点が前記微小開口に位置するように
配置されているため、光源からもたらされる光は効率よ
く微小開口に集光できる。また、上記構成はシリコンプ
ロセスを用いて、アレイ化及び大量生産化が可能であ
り、光メモリ用ヘッドとしての使用に適する。
口を有する近接場用光プローブにおいて、生成及び／ま
たは散乱される近接場の強度を増大させ、且つ光メモリ
用ヘッドとしての使用に適したアレイ化の容易な近接場
用光プローブを提供する。 【解決手段】 逆錐状の穴がその頂部を前記微小開口と
するように貫通して形成された平面基板上に、微小なレ
ンズを有した平板レンズを配置し、更にその上に前記平
板レンズに光を入射させる光源を配置させる。前記平板
レンズのレンズの焦点が前記微小開口に位置するように
配置されているため、光源からもたらされる光は効率よ
く微小開口に集光できる。また、上記構成はシリコンプ
ロセスを用いて、アレイ化及び大量生産化が可能であ
り、光メモリ用ヘッドとしての使用に適する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、近接場を利用して
高密度な情報の再生及び記録を可能とする近接場用光プ
ローブに関し、特にアレイ化された近接場用光プローブ
に関する。
高密度な情報の再生及び記録を可能とする近接場用光プ
ローブに関し、特にアレイ化された近接場用光プローブ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】試料の光学特性分布を観察する通常の光
学顕微鏡は、試料の照射に用いられる可視光、すなわち
伝搬光の回折限界によって、その波長の１／２以下の分
解能における構造観察は実現できない。よって、この光
学顕微鏡においては、試料の構造を分析するための最小
単位が数百ナノメートルに制限されてしまう。しかしな
がら、肉眼観察の延長となる像を得ることができるた
め、解析を簡単にすると共に顕微鏡の構成を簡略化する
ことができた。
学顕微鏡は、試料の照射に用いられる可視光、すなわち
伝搬光の回折限界によって、その波長の１／２以下の分
解能における構造観察は実現できない。よって、この光
学顕微鏡においては、試料の構造を分析するための最小
単位が数百ナノメートルに制限されてしまう。しかしな
がら、肉眼観察の延長となる像を得ることができるた
め、解析を簡単にすると共に顕微鏡の構成を簡略化する
ことができた。
【０００３】一方、より高分解能な試料表面観察を可能
にした電子顕微鏡においては、観察対象となる試料の表
面にエネルギーの高い電子線を照射するため、試料にダ
メージを与えたり、顕微鏡の構成が大型、複雑となる傾
向があった。
にした電子顕微鏡においては、観察対象となる試料の表
面にエネルギーの高い電子線を照射するため、試料にダ
メージを与えたり、顕微鏡の構成が大型、複雑となる傾
向があった。
【０００４】また、更なる高分解像が得られる走査型ト
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）に至って
は、試料表面の原子・分子像を得ることが可能であり、
顕微鏡を構成する装置も比較的小型化することができ
た。しかしながら、検出している物理量は、トンネル電
流や原子間力などのプローブと試料表面との間に生じる
相互作用であり、得られる表面形状像の分解能はプロー
ブ先端形状に依存されていた。
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）に至って
は、試料表面の原子・分子像を得ることが可能であり、
顕微鏡を構成する装置も比較的小型化することができ
た。しかしながら、検出している物理量は、トンネル電
流や原子間力などのプローブと試料表面との間に生じる
相互作用であり、得られる表面形状像の分解能はプロー
ブ先端形状に依存されていた。
【０００５】そこでいま、伝搬光を使用し、プローブと
試料表面近接場との間に生じる相互作用を検出すること
で前述の光学顕微鏡における伝搬光の回折限界を打破
し、且つＳＰＭの装置構成を取り入れた近接場光学顕微
鏡が注目されている。
試料表面近接場との間に生じる相互作用を検出すること
で前述の光学顕微鏡における伝搬光の回折限界を打破
し、且つＳＰＭの装置構成を取り入れた近接場光学顕微
鏡が注目されている。
【０００６】近接場光学顕微鏡においては、観察に用い
られる伝搬光の波長以下の微小な開口を有するプローブ
によって、光の照射された試料の表面に生じる近接場を
散乱させ、その散乱光を検出することで、上記光学顕微
鏡の観察分解能を越えた、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。
られる伝搬光の波長以下の微小な開口を有するプローブ
によって、光の照射された試料の表面に生じる近接場を
散乱させ、その散乱光を検出することで、上記光学顕微
鏡の観察分解能を越えた、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。
【０００７】近接場光学顕微鏡には、通常、光ファイバ
を先鋭化して周辺を金属でコーティングすることによ
り、その先端に微小開口を設けた光ファイバプローブが
使用されており、近接場と相互作用することによって生
じた散乱光をプローブ内部に通過させて光検出器に導
く。
を先鋭化して周辺を金属でコーティングすることによ
り、その先端に微小開口を設けた光ファイバプローブが
使用されており、近接場と相互作用することによって生
じた散乱光をプローブ内部に通過させて光検出器に導
く。
【０００８】また、その光ファイバプローブを通して試
料に向けて光を導入させることによって、光ファイバプ
ローブ先端部に近接場を生じさせ、この近接場と試料表
面の微細構造との相互作用によって生じた散乱光を更に
付加された集光系を用いて光検出器に導くことも可能で
ある。
料に向けて光を導入させることによって、光ファイバプ
ローブ先端部に近接場を生じさせ、この近接場と試料表
面の微細構造との相互作用によって生じた散乱光を更に
付加された集光系を用いて光検出器に導くことも可能で
ある。
【０００９】更に、顕微鏡としての利用だけでなく、光
ファイバプローブを通して試料に向けて光を導入させる
ことによって、試料表面にエネルギー密度の高い近接場
を局所的に生成でき、それによって試料表面の構造また
は物性を変えることができ、高密度メモリが実現され
る。その場合、前記した近接場の検出方法に、試料に照
射する光の波長または強度の変調を含めることで、記録
された情報の記録・再生を可能とする。
ファイバプローブを通して試料に向けて光を導入させる
ことによって、試料表面にエネルギー密度の高い近接場
を局所的に生成でき、それによって試料表面の構造また
は物性を変えることができ、高密度メモリが実現され
る。その場合、前記した近接場の検出方法に、試料に照
射する光の波長または強度の変調を含めることで、記録
された情報の記録・再生を可能とする。
【００１０】近接場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な開口に光を透過させることが
できる。
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な開口に光を透過させることが
できる。
【００１１】更に、そのカンチレバー型光プローブの開
口部には、挿入される光ファイバからの光を光導波層先
端に集光するために、ボールレンズまたはレンズ形成用
レジンを装填している。
口部には、挿入される光ファイバからの光を光導波層先
端に集光するために、ボールレンズまたはレンズ形成用
レジンを装填している。
【００１２】また、上記した米国特許第5,294,790号に
よるカンチレバー型光プローブに挿入される光ファイバ
に代えて、光導波路を用いたカンチレバー型光導波路プ
ローブが知られている。例えば米国特許第5,354,985号
に開示されているカンチレバーは、開口に光を導入させ
る光導波路と共にＡＦＭ技術を利用できるようにキャパ
シタ層を形成し、カンチレバーの振動及び撓み量の検出
ができるように構成されている。
よるカンチレバー型光プローブに挿入される光ファイバ
に代えて、光導波路を用いたカンチレバー型光導波路プ
ローブが知られている。例えば米国特許第5,354,985号
に開示されているカンチレバーは、開口に光を導入させ
る光導波路と共にＡＦＭ技術を利用できるようにキャパ
シタ層を形成し、カンチレバーの振動及び撓み量の検出
ができるように構成されている。
【００１３】更に、そのカンチレバー型光導波路プロー
ブによれば、カンチレバー表面にレーザを照射して、そ
の反射位置によってカンチレバーの撓み量を検出するタ
イプのＡＦＭ技術を利用するように、前記したキャパシ
タ層またはピエゾ抵抗層の形成を省き、更に光導波路上
に開口方向に凹状のレンズ、またはフレネルゾーンプレ
ートを形成して導波路から導入された光を開口に向かっ
て集光させることができる。
ブによれば、カンチレバー表面にレーザを照射して、そ
の反射位置によってカンチレバーの撓み量を検出するタ
イプのＡＦＭ技術を利用するように、前記したキャパシ
タ層またはピエゾ抵抗層の形成を省き、更に光導波路上
に開口方向に凹状のレンズ、またはフレネルゾーンプレ
ートを形成して導波路から導入された光を開口に向かっ
て集光させることができる。
【００１４】更に、上述したプローブのような先鋭化さ
れた先端をもたない平面プローブの使用もまた提案され
ている。その平面プローブは、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、特に近接場を利用した光
メモリの再生記録に適した光ヘッドとして使用できる。
この平面プローブの開口部に前述したボールレンズを装
填することにより、平面プローブ表面に入射された光を
開口先端部に集光することも可能である。
れた先端をもたない平面プローブの使用もまた提案され
ている。その平面プローブは、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、特に近接場を利用した光
メモリの再生記録に適した光ヘッドとして使用できる。
この平面プローブの開口部に前述したボールレンズを装
填することにより、平面プローブ表面に入射された光を
開口先端部に集光することも可能である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上に
説明した光ファイバプローブにおいては、先鋭化された
先端を有しているために機械的強度が十分でなく、大量
生産及びアレイ化にも適していない。また、近接場を乱
すことで得られる散乱光は非常に微弱であるため、光フ
ァイバを通してその散乱光を検出する場合には、検出部
において十分な光量を得るための工夫が必要になる。ま
た、光ファイバを通して十分な大きさの近接場を生成す
る場合には、その開口に光を集光する工夫が必要とな
る。
説明した光ファイバプローブにおいては、先鋭化された
先端を有しているために機械的強度が十分でなく、大量
生産及びアレイ化にも適していない。また、近接場を乱
すことで得られる散乱光は非常に微弱であるため、光フ
ァイバを通してその散乱光を検出する場合には、検出部
において十分な光量を得るための工夫が必要になる。ま
た、光ファイバを通して十分な大きさの近接場を生成す
る場合には、その開口に光を集光する工夫が必要とな
る。
【００１６】また、以上に説明したカンチレバー型光プ
ローブにおいては、その開口部に光ファイバを挿入し
て、光導波層からの散乱光の受光、または光導波層への
伝搬光の導入を達成するため、光導波層と光ファイバと
の間において十分な光量を損失なく伝搬することはでき
なかった。
ローブにおいては、その開口部に光ファイバを挿入し
て、光導波層からの散乱光の受光、または光導波層への
伝搬光の導入を達成するため、光導波層と光ファイバと
の間において十分な光量を損失なく伝搬することはでき
なかった。
【００１７】更に、その開口部にボールレンズを装填し
た場合にあっても、ボールレンズは必ずしも光ファイバ
の光入出面または光導波層の先端部に焦点を合わせるこ
とはできず、最適な集光は行えない。
た場合にあっても、ボールレンズは必ずしも光ファイバ
の光入出面または光導波層の先端部に焦点を合わせるこ
とはできず、最適な集光は行えない。
【００１８】また、以上に説明したカンチレバー型光導
波路プローブにおいても、光導波路と光検出器への伝搬
光または光源からの伝搬光との間において、上記したカ
ンチレバー型光プローブを使用した場合と同様の問題を
有する。
波路プローブにおいても、光導波路と光検出器への伝搬
光または光源からの伝搬光との間において、上記したカ
ンチレバー型光プローブを使用した場合と同様の問題を
有する。
【００１９】カンチレバー型光プローブ及びカンチレバ
ー型光導波路プローブは共に、アレイ化、特に２次元に
配列するアレイ化の実現は困難である。また、これらは
元来、顕微鏡としての利用を目的としているために光メ
モリの情報記録・再生を念頭においてはおらず、記録媒
体上の高速な掃引は困難である。
ー型光導波路プローブは共に、アレイ化、特に２次元に
配列するアレイ化の実現は困難である。また、これらは
元来、顕微鏡としての利用を目的としているために光メ
モリの情報記録・再生を念頭においてはおらず、記録媒
体上の高速な掃引は困難である。
【００２０】以上に説明した平面プローブにおいては、
大量生産及びアレイ化に適しており、突出した先鋭部を
もたないために機械的強度も十分ではあるが、その開口
部にボールレンズを装填することによって集光を実現し
ているので、上記したカンチレバー型光プローブにおけ
るボールレンズの使用と同様の問題を有する。
大量生産及びアレイ化に適しており、突出した先鋭部を
もたないために機械的強度も十分ではあるが、その開口
部にボールレンズを装填することによって集光を実現し
ているので、上記したカンチレバー型光プローブにおけ
るボールレンズの使用と同様の問題を有する。
【００２１】従って、本発明は、上記した従来の微小な
開口を有するプローブにおいて、十分な近接場強度を検
出及び生成できるプローブ、特に近接場を利用した光メ
モリの情報記録・再生を実現させるために、大量生産及
びアレイ化に適した光メモリ用ヘッドとしての近接場用
光プローブを提供することを目的とする。
開口を有するプローブにおいて、十分な近接場強度を検
出及び生成できるプローブ、特に近接場を利用した光メ
モリの情報記録・再生を実現させるために、大量生産及
びアレイ化に適した光メモリ用ヘッドとしての近接場用
光プローブを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る近接場用光
プローブにおいては、近接場を生成及び／または散乱さ
せる微小開口を有する近接場用光プローブにおいて、逆
錐状の穴がその頂部を前記微小開口とするように貫通し
て形成された平面基板と、微小なレンズを有した平板レ
ンズと、前記平板レンズに光を入射させる光源と、を含
み、前記平面基板において、前記微小開口が形成された
面と反対側の面上に、前記平板レンズをそのレンズの焦
点が前記微小開口に位置するように配置し、前記平板レ
ンズの面上に前記光源を配置したことを特徴としてい
る。
プローブにおいては、近接場を生成及び／または散乱さ
せる微小開口を有する近接場用光プローブにおいて、逆
錐状の穴がその頂部を前記微小開口とするように貫通し
て形成された平面基板と、微小なレンズを有した平板レ
ンズと、前記平板レンズに光を入射させる光源と、を含
み、前記平面基板において、前記微小開口が形成された
面と反対側の面上に、前記平板レンズをそのレンズの焦
点が前記微小開口に位置するように配置し、前記平板レ
ンズの面上に前記光源を配置したことを特徴としてい
る。
【００２３】従って、微小開口の上方に位置した平板レ
ンズの作用によって、光源からもたらされる光を効率よ
く微小開口に集束でき、生成される近接場の増大が図れ
ると共にコンパクトな構成の光プローブを提供できる。
ンズの作用によって、光源からもたらされる光を効率よ
く微小開口に集束でき、生成される近接場の増大が図れ
ると共にコンパクトな構成の光プローブを提供できる。
【００２４】また、本発明に係る近接場用光プローブに
おいては、前記平面基板は、前記微小開口を複数有し、
前記平板レンズは、前記複数の微小開口に適合するべく
複数の微小なレンズを有し、前記光源は、前記複数の微
小レンズに適合するべく少なくとも１つであることを特
徴としている。
おいては、前記平面基板は、前記微小開口を複数有し、
前記平板レンズは、前記複数の微小開口に適合するべく
複数の微小なレンズを有し、前記光源は、前記複数の微
小レンズに適合するべく少なくとも１つであることを特
徴としている。
【００２５】従って、複数の微小開口の上方に、それに
適合するように位置した複数の平板レンズの作用によっ
て、光源からもたらされる光を効率よく微小開口に集束
できると共に、本発明に係る近接場用光プローブを光メ
モリ用ヘッドとして使用する場合に、プローブの高速な
掃引を必要としない情報の記録・再生が可能とした光プ
ローブを提供できる。
適合するように位置した複数の平板レンズの作用によっ
て、光源からもたらされる光を効率よく微小開口に集束
できると共に、本発明に係る近接場用光プローブを光メ
モリ用ヘッドとして使用する場合に、プローブの高速な
掃引を必要としない情報の記録・再生が可能とした光プ
ローブを提供できる。
【００２６】また、本発明に係る近接場用光プローブに
おいては、前記平板レンズが屈折率勾配を有しているこ
とを特徴としている。
おいては、前記平板レンズが屈折率勾配を有しているこ
とを特徴としている。
【００２７】従って、微小開口の上方に配置する平板レ
ンズとして、平面状のレンズ部を有し、且つ大量生産に
適したコンパクトな構成の光プローブを提供できる。
ンズとして、平面状のレンズ部を有し、且つ大量生産に
適したコンパクトな構成の光プローブを提供できる。
【００２８】また、本発明に係る近接場用光プローブに
おいては、前記平板レンズの表面の一部がレンズ球面と
なっていることを特徴としている。
おいては、前記平板レンズの表面の一部がレンズ球面と
なっていることを特徴としている。
【００２９】従って、微小開口の上方に配置する平板レ
ンズとして、通常のレンズ形状の効果を及ぼせる微小な
レンズ部を有し、且つ大量生産に適したコンパクトな構
成の光プローブを提供できる。
ンズとして、通常のレンズ形状の効果を及ぼせる微小な
レンズ部を有し、且つ大量生産に適したコンパクトな構
成の光プローブを提供できる。
【００３０】また、本発明に係る近接場用光プローブに
おいては、前記平板レンズが回折を利用するレンズであ
ることを特徴としている。
おいては、前記平板レンズが回折を利用するレンズであ
ることを特徴としている。
【００３１】従って、微小開口の上方に配置する平板レ
ンズとして、平らな表面を有するレンズ部を備え、且つ
大量生産に適したコンパクトな構成の光プローブを提供
できる。
ンズとして、平らな表面を有するレンズ部を備え、且つ
大量生産に適したコンパクトな構成の光プローブを提供
できる。
【００３２】また、本発明に係る近接場用光プローブに
おいては、前記平板レンズが前記逆錐状の穴の内部に配
置されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
つに記載の近接場用光プローブ。
おいては、前記平板レンズが前記逆錐状の穴の内部に配
置されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
つに記載の近接場用光プローブ。
【００３３】従って、微小開口の直前にレンズが配置さ
れ、大量生産に適したより一層コンパクトな構成の光プ
ローブを提供できる。
れ、大量生産に適したより一層コンパクトな構成の光プ
ローブを提供できる。
【００３４】また、本発明に係る近接場用光プローブに
おいては、前記平面基板に代えて、突起部に前記微小開
口を設けた光導波路の形成されたカンチレバーが配置さ
れ、前記平板レンズは、前記光導波路の光入射面に適合
するように配置されたことを特徴としている。
おいては、前記平面基板に代えて、突起部に前記微小開
口を設けた光導波路の形成されたカンチレバーが配置さ
れ、前記平板レンズは、前記光導波路の光入射面に適合
するように配置されたことを特徴としている。
【００３５】従って、微小開口の上方に位置した平板レ
ンズの作用によって、光源からもたらされる光を効率よ
く微小開口に集束でき、生成される近接場の増大が図れ
ると共に、従来のカンチレバー型の光プローブを使用し
た技術を適用できる光プローブを提供できる。
ンズの作用によって、光源からもたらされる光を効率よ
く微小開口に集束でき、生成される近接場の増大が図れ
ると共に、従来のカンチレバー型の光プローブを使用し
た技術を適用できる光プローブを提供できる。
【００３６】また、本発明に係る近接場用光プローブに
おいては、近接場を生成及び／または散乱させる微小開
口を有する近接場用光プローブにおいて、逆錐状の穴が
その頂部を前記微小開口とするように貫通して形成され
た平面基板と、入射された光を前記微小開口に導くミラ
ーを複数有する集光層と、前記集光層に光を入射させる
光源と、を含み、前記平面基板において、前記微小開口
が形成された面と反対側の面上に、前記集光層をその集
光点が前記微小開口に位置するように配置し、前記集光
層の面上に前記光源を配置したことを特徴としている。
おいては、近接場を生成及び／または散乱させる微小開
口を有する近接場用光プローブにおいて、逆錐状の穴が
その頂部を前記微小開口とするように貫通して形成され
た平面基板と、入射された光を前記微小開口に導くミラ
ーを複数有する集光層と、前記集光層に光を入射させる
光源と、を含み、前記平面基板において、前記微小開口
が形成された面と反対側の面上に、前記集光層をその集
光点が前記微小開口に位置するように配置し、前記集光
層の面上に前記光源を配置したことを特徴としている。
【００３７】従って、微小開口の上方に位置した集光層
の作用によって、光源からもたらされる光を効率よく微
小開口に集束でき、生成される近接場の増大が図れると
共にコンパクトな構成の光プローブを提供できる。
の作用によって、光源からもたらされる光を効率よく微
小開口に集束でき、生成される近接場の増大が図れると
共にコンパクトな構成の光プローブを提供できる。
【００３８】また、本発明に係る近接場用光プローブに
おいては、前記平面基板に代えて、突起部に前記微小開
口を設けた光導波路の形成されたカンチレバーが配置さ
れ、前記集光層は、前記光導波路の光入射面に適合する
ように配置されたことを特徴としている。
おいては、前記平面基板に代えて、突起部に前記微小開
口を設けた光導波路の形成されたカンチレバーが配置さ
れ、前記集光層は、前記光導波路の光入射面に適合する
ように配置されたことを特徴としている。
【００３９】従って、微小開口の上方に位置した集光層
の作用によって、光源からもたらされる光を効率よく微
小開口に集束でき、生成される近接場の増大が図れると
共に、従来のカンチレバー型の光プローブを使用した技
術を適用できる光プローブを提供できる。
の作用によって、光源からもたらされる光を効率よく微
小開口に集束でき、生成される近接場の増大が図れると
共に、従来のカンチレバー型の光プローブを使用した技
術を適用できる光プローブを提供できる。
【００４０】また、本発明に係る近接場用光プローブに
おいては、前記光源を光検出器に代えて、前記微小開口
において散乱される散乱光を検出することを特徴として
いる。
おいては、前記光源を光検出器に代えて、前記微小開口
において散乱される散乱光を検出することを特徴として
いる。
【００４１】従って、微小開口の上方に位置した平板レ
ンズまたは集光層の作用によって、微小開口からもたら
される散乱光を効率よく光検出器に供給でき、検出され
る散乱光の増大が図れると共にコンパクトな構成の光プ
ローブを提供できる。
ンズまたは集光層の作用によって、微小開口からもたら
される散乱光を効率よく光検出器に供給でき、検出され
る散乱光の増大が図れると共にコンパクトな構成の光プ
ローブを提供できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る近接場用光
プローブの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。
プローブの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。
【００４３】［実施の形態１］図１は、実施の形態１に
係る近接場用光プローブの一部の断面図を示している。
係る近接場用光プローブの一部の断面図を示している。
【００４４】図１において、開口３を有するシリコン基
板１上に平板マイクロレンズ５が設けられ、更にその平
板マイクロレンズ５の上に面発光レーザ４が設けられて
いる。
板１上に平板マイクロレンズ５が設けられ、更にその平
板マイクロレンズ５の上に面発光レーザ４が設けられて
いる。
【００４５】シリコン基板１はこれを貫通するようにテ
ーパ部２が形成され、微小な開口３を有している。開口
３は、テーバ部２から導入される光によって近接場が生
成されるように、例えば５０ナノメートルの径を有して
いる。テーバ部２は、従来のフォトリソグラフィやシリ
コン異方性エッチングなどを用いた微細加工によって形
成される。例えば、（１００）平面を有するシリコン基
板１の両面に、続いて行う異方性エッチングのマスクと
なる熱酸化膜またはＡｕ／Ｃｒ金属膜などを設け、その
一方の表面のマスクの開口窓となる部分を除去して（１
００）平面を露出させる。続いて、開口窓が形成された
面をエッチング溶液にさらし、シリコン基板１に逆ピラ
ミッド構造をした四方面のテーパを形成し、同時にその
先端が開口３となるように他方の面のマスク裏面が露出
される。次にシリコン基板１の両面のマスク材料を除去
することにより、所望の開口３を有してテーパ部２が形
成されたシリコン基板１を得ることができる。
ーパ部２が形成され、微小な開口３を有している。開口
３は、テーバ部２から導入される光によって近接場が生
成されるように、例えば５０ナノメートルの径を有して
いる。テーバ部２は、従来のフォトリソグラフィやシリ
コン異方性エッチングなどを用いた微細加工によって形
成される。例えば、（１００）平面を有するシリコン基
板１の両面に、続いて行う異方性エッチングのマスクと
なる熱酸化膜またはＡｕ／Ｃｒ金属膜などを設け、その
一方の表面のマスクの開口窓となる部分を除去して（１
００）平面を露出させる。続いて、開口窓が形成された
面をエッチング溶液にさらし、シリコン基板１に逆ピラ
ミッド構造をした四方面のテーパを形成し、同時にその
先端が開口３となるように他方の面のマスク裏面が露出
される。次にシリコン基板１の両面のマスク材料を除去
することにより、所望の開口３を有してテーパ部２が形
成されたシリコン基板１を得ることができる。
【００４６】従って、以上のような半導体製造プロセス
に用いられる技術によって微小な開口を形成できるた
め、このような開口を有するシリコン基板は、近接場を
生成できる平面プローブとして活用でき、良好な再現性
を伴った大量生産に適し、特に同一シリコン基板上に複
数の開口を形成するアレイ化が容易となる。
に用いられる技術によって微小な開口を形成できるた
め、このような開口を有するシリコン基板は、近接場を
生成できる平面プローブとして活用でき、良好な再現性
を伴った大量生産に適し、特に同一シリコン基板上に複
数の開口を形成するアレイ化が容易となる。
【００４７】平板マイクロレンズ５は、その平板の一方
の表面から他方の表面に向かって屈折率が連続的に変化
した屈折率勾配を有しており、平板の一方の表面に入射
した光を他方の表面側に集光またはコリメートできるレ
ンズとして機能する。
の表面から他方の表面に向かって屈折率が連続的に変化
した屈折率勾配を有しており、平板の一方の表面に入射
した光を他方の表面側に集光またはコリメートできるレ
ンズとして機能する。
【００４８】屈折率勾配を有する平板マイクロレンズ５
は、同一平板上に複数形成でき、上述したシリコン基板
上のアレイ化された開口にそれぞれ適合させることがで
きる。
は、同一平板上に複数形成でき、上述したシリコン基板
上のアレイ化された開口にそれぞれ適合させることがで
きる。
【００４９】図２は、屈折率勾配を有する平板マイクロ
レンズ５の製法例を示している。先ず、図２（ａ）に示
すように、ガラス基板２１上に真空蒸着またはスパッタ
リングにより金属膜２２を形成し、続いて、図２（ｂ）
に示すように、フォトリソグラフィによって円形開口２
３を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、このガ
ラス基板を溶融塩に浸すことにより選択イオン交換を行
う。この時、ガラス基板中に拡散移入させるイオンは、
電子分極率の大きいイオンを選び、円形開口２３という
制限をうけた拡散は開口周辺にも回り込みながら３次元
的な濃度分布を形成し、それに比例した屈折率勾配を生
じ、図２（ｄ）に示すように、複数のレンズの形成が実
現される。その一つ一つのレンズは円形開口の中心を最
高屈折率として点対称に半球状の屈折率分布を有するレ
ンズとなる。
レンズ５の製法例を示している。先ず、図２（ａ）に示
すように、ガラス基板２１上に真空蒸着またはスパッタ
リングにより金属膜２２を形成し、続いて、図２（ｂ）
に示すように、フォトリソグラフィによって円形開口２
３を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、このガ
ラス基板を溶融塩に浸すことにより選択イオン交換を行
う。この時、ガラス基板中に拡散移入させるイオンは、
電子分極率の大きいイオンを選び、円形開口２３という
制限をうけた拡散は開口周辺にも回り込みながら３次元
的な濃度分布を形成し、それに比例した屈折率勾配を生
じ、図２（ｄ）に示すように、複数のレンズの形成が実
現される。その一つ一つのレンズは円形開口の中心を最
高屈折率として点対称に半球状の屈折率分布を有するレ
ンズとなる。
【００５０】このようにして複数のレンズ部を有する平
板マイクロレンズ５に入射される光が、前述したシリコ
ン基板のそれぞれの開口に集束するように、平板マイク
ロレンズ５をシリコン基板１上に設置する。この際、シ
リコン基板１と平板マイクロレンズ５との張り付けは、
例えば有機接着剤を使用して行う。
板マイクロレンズ５に入射される光が、前述したシリコ
ン基板のそれぞれの開口に集束するように、平板マイク
ロレンズ５をシリコン基板１上に設置する。この際、シ
リコン基板１と平板マイクロレンズ５との張り付けは、
例えば有機接着剤を使用して行う。
【００５１】なお、平板マイクロレンズ５の製法は上記
した選択イオン交換によらず、他の方法、例えばＣＶＤ
法であってもよい。
した選択イオン交換によらず、他の方法、例えばＣＶＤ
法であってもよい。
【００５２】平板マイクロレンズ５の表面、すなわち外
部から光が入射される面の上には、光源となる面発光レ
ーザ４が設けられている。この面発光レーザからもたら
される光は平板マイクロレンズ５へと入射し、入射され
た光は、平板マイクロレンズ５の有する屈折率勾配によ
ってレンズ同様の効果が及ぼされ、平板マイクロレンズ
５の下方に配置されたシリコン基板１の開口３に集光さ
れる。集光されることによって、局所的な高エネルギー
の光が集められ、開口３に生じる近接場の強度を増大さ
せる。
部から光が入射される面の上には、光源となる面発光レ
ーザ４が設けられている。この面発光レーザからもたら
される光は平板マイクロレンズ５へと入射し、入射され
た光は、平板マイクロレンズ５の有する屈折率勾配によ
ってレンズ同様の効果が及ぼされ、平板マイクロレンズ
５の下方に配置されたシリコン基板１の開口３に集光さ
れる。集光されることによって、局所的な高エネルギー
の光が集められ、開口３に生じる近接場の強度を増大さ
せる。
【００５３】次に、以上に説明したシリコン基板１、平
板マイクロレンズ５及び面発光レーザ４とを積層した構
成を光メモリ用ヘッドとして記録媒体上に配置し、開口
３に生成される近接場によって光記録を行う方法を説明
する。
板マイクロレンズ５及び面発光レーザ４とを積層した構
成を光メモリ用ヘッドとして記録媒体上に配置し、開口
３に生成される近接場によって光記録を行う方法を説明
する。
【００５４】記録媒体として例えば円盤状の平面基板を
用い、その上方にアレイ化された前記光メモリ用ヘッド
を配置する。光メモリ用ヘッドの開口に生成される近接
場を記録媒体に作用させるために、開口と記録媒体との
間を開口径程度まで近接させなけらばならない。そこ
で、光メモリ用ヘッドと記録媒体の間に潤滑剤を充填
し、光メモリ用ヘッドを十分に薄く形成することで、潤
滑剤の表面張力を利用して光メモリ用ヘッドと記録媒体
との間隔を十分に小さく維持できる。更には、記録媒体
の撓みに対しても追従できる。
用い、その上方にアレイ化された前記光メモリ用ヘッド
を配置する。光メモリ用ヘッドの開口に生成される近接
場を記録媒体に作用させるために、開口と記録媒体との
間を開口径程度まで近接させなけらばならない。そこ
で、光メモリ用ヘッドと記録媒体の間に潤滑剤を充填
し、光メモリ用ヘッドを十分に薄く形成することで、潤
滑剤の表面張力を利用して光メモリ用ヘッドと記録媒体
との間隔を十分に小さく維持できる。更には、記録媒体
の撓みに対しても追従できる。
【００５５】なお、光メモリヘッドと記録媒体との近接
状態を上記した潤滑剤によらずに、ハードディスク技術
に用いられているフライングヘッドと同様にエアベアリ
ングによって制御してもよい。
状態を上記した潤滑剤によらずに、ハードディスク技術
に用いられているフライングヘッドと同様にエアベアリ
ングによって制御してもよい。
【００５６】記録媒体として用いられる材料を、例えば
相変化記録方式を適用できる材料とした場合に、その記
録は光エネルギーのヒートモードを用いるために、光の
高密度化は重要なファクタとなる。従って、近接場を利
用した光記録の場合も十分に大きな強度の近接場の生成
が望まれ、本発明による光メモリ用ヘッドにおいては、
平板マイクロレンズの作用効果によって、その近接場の
強度増加を達成している。
相変化記録方式を適用できる材料とした場合に、その記
録は光エネルギーのヒートモードを用いるために、光の
高密度化は重要なファクタとなる。従って、近接場を利
用した光記録の場合も十分に大きな強度の近接場の生成
が望まれ、本発明による光メモリ用ヘッドにおいては、
平板マイクロレンズの作用効果によって、その近接場の
強度増加を達成している。
【００５７】上述した説明においては、光メモリ用ヘッ
ドの開口に光を集光して近接場を生成させる、いわゆる
近接場光学顕微鏡で言うイルミネーションモードである
が、他の光学系によって記録媒体面に光を照射し、記録
媒体面上の微小な情報記録構造によって生じる近接場を
微小な開口によって検出する、いわゆるコレクションモ
ードに対しても本発明による近接場用光プローブは有効
となる。その場合、開口で検出された近接場は散乱光に
変換されて平板マイクロレンズ表面へと入射して、平板
マイクロレンズはコリメートレンズとして機能されるた
め、平板マイクロレンズの上面には面発光レーザに代え
て光検出器を配置しなければならない。
ドの開口に光を集光して近接場を生成させる、いわゆる
近接場光学顕微鏡で言うイルミネーションモードである
が、他の光学系によって記録媒体面に光を照射し、記録
媒体面上の微小な情報記録構造によって生じる近接場を
微小な開口によって検出する、いわゆるコレクションモ
ードに対しても本発明による近接場用光プローブは有効
となる。その場合、開口で検出された近接場は散乱光に
変換されて平板マイクロレンズ表面へと入射して、平板
マイクロレンズはコリメートレンズとして機能されるた
め、平板マイクロレンズの上面には面発光レーザに代え
て光検出器を配置しなければならない。
【００５８】また、本発明による光メモリ用ヘッドとし
ての近接場用光プローブは、開口とそれに光を集光する
平板マイクロレンズを複数個配列できるために、記録媒
体上におけるヘッドの掃引を最小限に抑え、高速な光記
録及び読み出しが可能となり、更には、前記配列間隔を
記録媒体上の情報記録単位間隔に適合させることによっ
てトラッキングレスが実現できる。
ての近接場用光プローブは、開口とそれに光を集光する
平板マイクロレンズを複数個配列できるために、記録媒
体上におけるヘッドの掃引を最小限に抑え、高速な光記
録及び読み出しが可能となり、更には、前記配列間隔を
記録媒体上の情報記録単位間隔に適合させることによっ
てトラッキングレスが実現できる。
【００５９】なお、上述した説明において、シリコン基
板１の上面に平板マイクロレンズ５を配置するとした
が、シリコン基板１に形成されたテーパ部２内に、平板
マイクロレンズ５のガラス基板に相当する、例えばSiO2
を積層し、これに選択イオン交換法により屈折率勾配を
与えてレンズ化してもよい。この場合、積層されるSiO2
の表面はテーパ部２内に収まっている限り平面である必
要はなく曲面であってもよい。また、通常のレンズ形状
を有して、その形状によるレンズ効果と屈折率勾配によ
るレンズ効果とを併せ持っていてもよい。
板１の上面に平板マイクロレンズ５を配置するとした
が、シリコン基板１に形成されたテーパ部２内に、平板
マイクロレンズ５のガラス基板に相当する、例えばSiO2
を積層し、これに選択イオン交換法により屈折率勾配を
与えてレンズ化してもよい。この場合、積層されるSiO2
の表面はテーパ部２内に収まっている限り平面である必
要はなく曲面であってもよい。また、通常のレンズ形状
を有して、その形状によるレンズ効果と屈折率勾配によ
るレンズ効果とを併せ持っていてもよい。
【００６０】［実施の形態２］図３は、実施の形態２に
係る光メモリ用ヘッドの一部の断面図を示している。
係る光メモリ用ヘッドの一部の断面図を示している。
【００６１】図３においては、実施の形態１を説明した
図１の平板マイクロレンズ５に代えて、マイクロレンズ
基板６を配置している。マイクロレンズ基板６は、実施
の形態１に説明された選択イオン交換法おいて、ガラス
基板中に拡散移入させるイオンとして半径の大きいイオ
ンを選び、それら交換されるイオン半径の違いによって
円形開口部に膨らみを生じさせている。従って、実施の
形態１における選択イオン交換法の効果である屈折率勾
配の生成と異なり、通常のレンズ形状によるレンズ化が
施されている。この膨らみにより、マイクロレンズ基板
６の表面は平坦でないため、その上に直接に面発光レー
ザ４を配置することはできない。従って、マイクロレン
ズ基板６と面発光レーザ４とは隔たりを設ける必要があ
り、図示しないスペーサによって固定される。
図１の平板マイクロレンズ５に代えて、マイクロレンズ
基板６を配置している。マイクロレンズ基板６は、実施
の形態１に説明された選択イオン交換法おいて、ガラス
基板中に拡散移入させるイオンとして半径の大きいイオ
ンを選び、それら交換されるイオン半径の違いによって
円形開口部に膨らみを生じさせている。従って、実施の
形態１における選択イオン交換法の効果である屈折率勾
配の生成と異なり、通常のレンズ形状によるレンズ化が
施されている。この膨らみにより、マイクロレンズ基板
６の表面は平坦でないため、その上に直接に面発光レー
ザ４を配置することはできない。従って、マイクロレン
ズ基板６と面発光レーザ４とは隔たりを設ける必要があ
り、図示しないスペーサによって固定される。
【００６２】このような選択イオン交換法によって製作
されるマイクロレンズ基板６は、レンズ部のアレイ化が
容易であり、同じくアレイ化されたシリコン基板の開口
に適合させることができる。
されるマイクロレンズ基板６は、レンズ部のアレイ化が
容易であり、同じくアレイ化されたシリコン基板の開口
に適合させることができる。
【００６３】なお、このような膨らみを有する通常のレ
ンズ形状によるレンズ化は、上述した選択イオン交換法
によらずに、他の方法、例えば感光性ガラスに紫外線照
射して結晶化部と微小な球面を形成してレンズ化する結
晶化ガラス法であってもよい。
ンズ形状によるレンズ化は、上述した選択イオン交換法
によらずに、他の方法、例えば感光性ガラスに紫外線照
射して結晶化部と微小な球面を形成してレンズ化する結
晶化ガラス法であってもよい。
【００６４】以上のように作成されたマイクロレンズ基
板６は、実施の形態１における平板マイクロレンズによ
る効果と同じく、イルミネーションモードとした場合
に、面発光レーザ４からもたらされる光をシリコン基板
１の開口３に集光でき、面発光レーザ４を光検出器に代
えてコレクションモードとした場合に、開口３からもた
らされる散乱光を光検出器にコリメートできる。
板６は、実施の形態１における平板マイクロレンズによ
る効果と同じく、イルミネーションモードとした場合
に、面発光レーザ４からもたらされる光をシリコン基板
１の開口３に集光でき、面発光レーザ４を光検出器に代
えてコレクションモードとした場合に、開口３からもた
らされる散乱光を光検出器にコリメートできる。
【００６５】従って、生成及び検出される近接場の強度
の増大を図ることができ、特にアレイ化されてシリコン
基板１とこのマイクロレンズ基板６、及び面発光レーザ
４（または光検出器）からなる構成を光メモリ用ヘッド
として使用した場合に、実施の形態１において説明され
た効果と同様に、近接場を利用した高効率な再現性の高
い光情報記録・再生が達成される。
の増大を図ることができ、特にアレイ化されてシリコン
基板１とこのマイクロレンズ基板６、及び面発光レーザ
４（または光検出器）からなる構成を光メモリ用ヘッド
として使用した場合に、実施の形態１において説明され
た効果と同様に、近接場を利用した高効率な再現性の高
い光情報記録・再生が達成される。
【００６６】なお、マイクロレンズ基板６を、実施の形
態１で説明した電気分極率の大きいイオンを選ぶ選択イ
オン交換法と実施の形態２で説明したイオン半径の大き
いイオンを選ぶ選択イオンを組み合わせ、表面にレンズ
形状を有し、且つガラス基板内部に屈折率勾配を有した
ものとしてもよい。
態１で説明した電気分極率の大きいイオンを選ぶ選択イ
オン交換法と実施の形態２で説明したイオン半径の大き
いイオンを選ぶ選択イオンを組み合わせ、表面にレンズ
形状を有し、且つガラス基板内部に屈折率勾配を有した
ものとしてもよい。
【００６７】［実施の形態３］図４は、実施の形態３に
係る近接場用光プローブの一部の断面図を示している。
係る近接場用光プローブの一部の断面図を示している。
【００６８】図４においては、実施の形態１を説明した
図１の平板マイクロレンズ５に代えて、フレネルゾーン
プレート７を配置している。フレネルゾーンプレート７
は、ガラス基板上の微細なパターンにより回折光を作
り、レンズ作用を生じさせるものであり、面発光レーザ
４からのコヒーレントな光に対して無収差で開口３に集
光することができる。フレネルゾーンプレート７の微細
加工については電子ビーム加工や、レーザ干渉法、ドラ
イエッチング法及び精密機械加工法など種々の方法を用
いることができるが、マスタを作成すればスタンピング
などで大量に作成することが可能である。
図１の平板マイクロレンズ５に代えて、フレネルゾーン
プレート７を配置している。フレネルゾーンプレート７
は、ガラス基板上の微細なパターンにより回折光を作
り、レンズ作用を生じさせるものであり、面発光レーザ
４からのコヒーレントな光に対して無収差で開口３に集
光することができる。フレネルゾーンプレート７の微細
加工については電子ビーム加工や、レーザ干渉法、ドラ
イエッチング法及び精密機械加工法など種々の方法を用
いることができるが、マスタを作成すればスタンピング
などで大量に作成することが可能である。
【００６９】フレネルゾーンプレートを光源である面発
光レーザと開口の間に設けることにより、開口において
生成または検出される近接場の強度を増大させることが
可能になる。
光レーザと開口の間に設けることにより、開口において
生成または検出される近接場の強度を増大させることが
可能になる。
【００７０】なお、上記フレネルゾーンプレート７に代
えて、図５に示すようにホログラフィックレンズ８を使
用してもよい。ホログラフィックレンズ８は、回折スポ
ットが開口３に対応するように作成されたホログラムで
あり、光源からの光、好ましくはコヒーレント光９から
入射された光を開口３に集光することができる。このホ
ログラフィックレンズにおいても、マスタを作成すれば
スタンピングなどで大量生産が可能である。
えて、図５に示すようにホログラフィックレンズ８を使
用してもよい。ホログラフィックレンズ８は、回折スポ
ットが開口３に対応するように作成されたホログラムで
あり、光源からの光、好ましくはコヒーレント光９から
入射された光を開口３に集光することができる。このホ
ログラフィックレンズにおいても、マスタを作成すれば
スタンピングなどで大量生産が可能である。
【００７１】更に、上述した説明において、シリコン基
板１の上面にフレネルゾーンプレート７またはホログラ
フィックレンズ８を配置するとしたが、シリコン基板１
に形成されたテーパ部２内に、それぞれが形成されてい
てもよい。この場合、シリコン基板１の上面に光源、例
えば面発光レーザが配置される。
板１の上面にフレネルゾーンプレート７またはホログラ
フィックレンズ８を配置するとしたが、シリコン基板１
に形成されたテーパ部２内に、それぞれが形成されてい
てもよい。この場合、シリコン基板１の上面に光源、例
えば面発光レーザが配置される。
【００７２】［実施の形態４］図６は、実施の形態４に
係る近接場用光プローブの一部の断面図を示している。
係る近接場用光プローブの一部の断面図を示している。
【００７３】図６においては、実施の形態１を説明した
図１の平板マイクロレンズ５に代えて、パラボラミラー
１０、ミラー１１及び光透過材１２からなる構成が配置
されている。光透過材１２に入射された光はパラボラミ
ラー１０においてミラー１１に向けて効率良く反射さ
れ、更にミラー１１に向けられた光は、開口３に向けて
集光される。これによって、開口に生成させる近接場の
強度を増大させることができる。
図１の平板マイクロレンズ５に代えて、パラボラミラー
１０、ミラー１１及び光透過材１２からなる構成が配置
されている。光透過材１２に入射された光はパラボラミ
ラー１０においてミラー１１に向けて効率良く反射さ
れ、更にミラー１１に向けられた光は、開口３に向けて
集光される。これによって、開口に生成させる近接場の
強度を増大させることができる。
【００７４】［実施の形態５］図７は、実施の形態５に
係る近接場用光プローブの断面図を示している。
係る近接場用光プローブの断面図を示している。
【００７５】図７においては、実施の形態１を説明した
図１のシリコン基板１に代えて、カンチレバー型光導波
路プローブの光導波路が配置されている。光導波路１３
の光入射面に実施の形態１において説明した平板マイク
ロレンズ５が接して配置され、その平板マイクロレンズ
５の上面に、光源となる面発光レーザ４が配置されてい
る。これにより、通常のレンズ光学系によって行われて
いた従来の構成と比較して、高強度な集光及び損失のな
い光導波路への光の導入が達成され、開口３における近
接場の発生が効率よく行われる。この場合、アレイ化を
行い、光メモリ用ヘッドとして使用するよりもむしろ、
近接場光学顕微鏡の光プローブとしての使用に適してい
る。
図１のシリコン基板１に代えて、カンチレバー型光導波
路プローブの光導波路が配置されている。光導波路１３
の光入射面に実施の形態１において説明した平板マイク
ロレンズ５が接して配置され、その平板マイクロレンズ
５の上面に、光源となる面発光レーザ４が配置されてい
る。これにより、通常のレンズ光学系によって行われて
いた従来の構成と比較して、高強度な集光及び損失のな
い光導波路への光の導入が達成され、開口３における近
接場の発生が効率よく行われる。この場合、アレイ化を
行い、光メモリ用ヘッドとして使用するよりもむしろ、
近接場光学顕微鏡の光プローブとしての使用に適してい
る。
【００７６】また、図８に示すように先端に開口となる
突起１５を設けたカンチレバー型光プローブにおいて
も、その突起１５の上方に平板マイクロレンズ５及び面
発光レーザ４からなる構成を配置させることにより、カ
ンチレバー型光導波路プローブの場合と同様に、高強度
な集光及び損失のない突起１５への光の導入が達成さ
れ、開口における近接場の発生が効率よく行われる。こ
の場合も、アレイ化を行い、光メモリ用ヘッドとして使
用するよりもむしろ、近接場光学顕微鏡の光プローブと
しての使用に適している。
突起１５を設けたカンチレバー型光プローブにおいて
も、その突起１５の上方に平板マイクロレンズ５及び面
発光レーザ４からなる構成を配置させることにより、カ
ンチレバー型光導波路プローブの場合と同様に、高強度
な集光及び損失のない突起１５への光の導入が達成さ
れ、開口における近接場の発生が効率よく行われる。こ
の場合も、アレイ化を行い、光メモリ用ヘッドとして使
用するよりもむしろ、近接場光学顕微鏡の光プローブと
しての使用に適している。
【００７７】なお、実施の形態５において、平板マイク
ロレンズ５を、マイクロレンズ基盤６、フレネルゾーン
プレート７、ホログラフィックレンズ８、または実施の
形態４において説明されたパラボラミラー１０、ミラー
１１及び光透過材１２からなる構成としてもよい。
ロレンズ５を、マイクロレンズ基盤６、フレネルゾーン
プレート７、ホログラフィックレンズ８、または実施の
形態４において説明されたパラボラミラー１０、ミラー
１１及び光透過材１２からなる構成としてもよい。
【００７８】以上に説明した実施の形態１〜５におい
て、光源を面発光レーザとしているが、下面に位置する
レンズ基板上にレーザダイオードやＬＥＤを従来のシリ
コンプロセスによって順次積層することも可能である。
て、光源を面発光レーザとしているが、下面に位置する
レンズ基板上にレーザダイオードやＬＥＤを従来のシリ
コンプロセスによって順次積層することも可能である。
【００７９】
【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、微小開口の上方に位置した平板レンズによ
って、光源からもたらされる光を効率よく微小開口に集
束でき、従来の光プローブと比較して強度の大きな近接
場が生成できると共にコンパクトな構成とした近接場用
光プローブを提供できる。
明によれば、微小開口の上方に位置した平板レンズによ
って、光源からもたらされる光を効率よく微小開口に集
束でき、従来の光プローブと比較して強度の大きな近接
場が生成できると共にコンパクトな構成とした近接場用
光プローブを提供できる。
【００８０】以上説明したように請求項２に係わる発明
によれば、微小開口及びその上方に位置した平板レンズ
のレンズ部を複数備えることにより、請求項１における
効果に加え、近接場を利用した光メモリの情報記録、特
に高速な掃引をすることなく、且つトラッキングレスが
実現される光メモリ用ヘッドとしての使用に適した近接
場用光プローブを提供できる。
によれば、微小開口及びその上方に位置した平板レンズ
のレンズ部を複数備えることにより、請求項１における
効果に加え、近接場を利用した光メモリの情報記録、特
に高速な掃引をすることなく、且つトラッキングレスが
実現される光メモリ用ヘッドとしての使用に適した近接
場用光プローブを提供できる。
【００８１】以上説明したように請求項３に係わる発明
によれば、請求項１または２に係る近接場用光プローブ
において、平板レンズを屈折率勾配を有したものにする
ことで、請求項１における効果に加え、平板レンズの表
面の平坦化が提供され、その上方に配置される光源を近
接して配置することができるためによりコンパクトで大
量生産可能な光プローブを提供できる。
によれば、請求項１または２に係る近接場用光プローブ
において、平板レンズを屈折率勾配を有したものにする
ことで、請求項１における効果に加え、平板レンズの表
面の平坦化が提供され、その上方に配置される光源を近
接して配置することができるためによりコンパクトで大
量生産可能な光プローブを提供できる。
【００８２】以上説明したように請求項４に係わる発明
によれば、請求項１または２に係る近接場用光プローブ
において、平板レンズをレンズ球面を有したものにする
ことで、通常のレンズ効果を微小な領域において提供で
き、請求項１における効果に加え、コンパクトで大量生
産可能な光プローブを提供できる。
によれば、請求項１または２に係る近接場用光プローブ
において、平板レンズをレンズ球面を有したものにする
ことで、通常のレンズ効果を微小な領域において提供で
き、請求項１における効果に加え、コンパクトで大量生
産可能な光プローブを提供できる。
【００８３】以上説明したように請求項５に係わる発明
によれば、請求項１または２に係る近接場用光プローブ
において、平板レンズを回折を利用するレンズにするこ
とで、請求項１における効果に加え、該平板レンズの設
置後は光軸の調整を省くことができ、且つその上方に配
置される光源を近接して配置することができるためによ
りコンパクトで大量生産可能な近接場用光プローブを提
供できる。
によれば、請求項１または２に係る近接場用光プローブ
において、平板レンズを回折を利用するレンズにするこ
とで、請求項１における効果に加え、該平板レンズの設
置後は光軸の調整を省くことができ、且つその上方に配
置される光源を近接して配置することができるためによ
りコンパクトで大量生産可能な近接場用光プローブを提
供できる。
【００８４】以上説明したように請求項６に係わる発明
によれば、請求項１における効果に加え、更なるコンパ
クト化が図れた近接場用光プローブを提供できる。
によれば、請求項１における効果に加え、更なるコンパ
クト化が図れた近接場用光プローブを提供できる。
【００８５】以上説明したように請求項７に係わる発明
によれば、請求項１における効果に加え、従来のカンチ
レバー型光プローブにおいて培われた技術を利用でき
る。
によれば、請求項１における効果に加え、従来のカンチ
レバー型光プローブにおいて培われた技術を利用でき
る。
【００８６】以上説明したように請求項８に係わる発明
によれば、微小開口の上方に位置した集光層によって、
光源からもたらされる光を効率よく微小開口に集束で
き、従来の光プローブと比較して強度の大きな近接場が
生成できる近接場用光プローブを提供できる。
によれば、微小開口の上方に位置した集光層によって、
光源からもたらされる光を効率よく微小開口に集束で
き、従来の光プローブと比較して強度の大きな近接場が
生成できる近接場用光プローブを提供できる。
【００８７】以上説明したように請求項９に係わる発明
によれば、請求項８における効果に加え、従来のカンチ
レバー型光プローブにおいて培われた技術を利用でき
る。
によれば、請求項８における効果に加え、従来のカンチ
レバー型光プローブにおいて培われた技術を利用でき
る。
【００８８】以上説明したように請求項１０に係わる発
明によれば、微小開口の上方に位置した平板レンズまた
は集光層によって、微小開口からもたらされる散乱光を
効率よく光検出器に供給でき、従来の光プローブと比較
して効率良くクロストークの少ない近接場の検出ができ
ると共にコンパクトな構成とした近接場用光プローブを
提供できる。
明によれば、微小開口の上方に位置した平板レンズまた
は集光層によって、微小開口からもたらされる散乱光を
効率よく光検出器に供給でき、従来の光プローブと比較
して効率良くクロストークの少ない近接場の検出ができ
ると共にコンパクトな構成とした近接場用光プローブを
提供できる。
【図１】 本発明の実施の形態１による近接場用光プロ
ーブの断面図である。
ーブの断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における平板マイクロ
レンズの製法を説明する図である。
レンズの製法を説明する図である。
【図３】 本発明の実施の形態２による近接場用光プロ
ーブの断面図である。
ーブの断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態３におけるフレネルゾー
ンプレートを配置した近接場用光プローブの断面図であ
る。
ンプレートを配置した近接場用光プローブの断面図であ
る。
【図５】 本発明の実施の形態３におけるホログラフィ
ックレンズを配置した近接場用光プローブの断面図であ
る。
ックレンズを配置した近接場用光プローブの断面図であ
る。
【図６】 本発明の実施の形態４による近接場用光プロ
ーブの断面図である。
ーブの断面図である。
【図７】 本発明の実施の形態５におけるカンチレバー
型光導波路プローブを使用した近接場用光プローブの断
面図である。
型光導波路プローブを使用した近接場用光プローブの断
面図である。
【図８】 本発明の実施の形態５におけるカンチレバー
型光プローブを使用した近接場用光プローブの断面図で
ある。
型光プローブを使用した近接場用光プローブの断面図で
ある。
１ シリコン基板 ２ テーパ部 ３ 開口 ４ 面発光レーザ ５ 平板マイクロレンズ ６ マイクロレンズ基板 ７ フレネルゾーンプレート ８ ホログラフィックレンズ ９ コヒーレント光 １０ パラボラミラー １１ ミラー １２ 光透過材 １３ 光導波路 １４ カンチレバー １５ 突起 ２１ ガラス基板 ２２ 金属膜 ２３ 円形開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新輪 隆 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 中島 邦雄 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 近接場を生成及び／または散乱させる微
小開口を有する近接場用光プローブであって、 逆錐状の穴がその頂部を前記微小開口とするように貫通
して形成された平面基板と、 微小なレンズを有した平板レンズと、 前記平板レンズに光を入射させる光源と、を含み、 前記平面基板において、前記微小開口が形成された面と
反対側の面上に、前記平板レンズをそのレンズの焦点が
前記微小開口に位置するように配置し、 前記平板レンズの面上に前記光源を配置したことを特徴
とする近接場用光プローブ。 - 【請求項２】 前記平面基板は、前記微小開口を複数有
し、 前記平板レンズは、前記複数の微小開口に適合するべく
複数の微小なレンズを有し、 前記光源は、前記複数の微小レンズに適合するべく少な
くとも１つであることを特徴とする請求項１記載の近接
場用光プローブ。 - 【請求項３】 前記平板レンズは、屈折率勾配を有して
いることを特徴とする請求項１または２記載の近接場用
光プローブ。 - 【請求項４】 前記平板レンズは、表面の一部がレンズ
球面となっていることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１つに記載の近接場用光プローブ。 - 【請求項５】 前記平板レンズは、回折を利用するレン
ズであることを特徴とする請求項１または２記載の近接
場用光プローブ。 - 【請求項６】 前記平板レンズは、前記逆錐状の穴の内
部に配置されたことを特徴とする請求項１乃至５のいず
れか１つに記載の近接場用光プローブ。 - 【請求項７】 前記平面基板に代えて、突起部に前記微
小開口を設けた光導波路の形成されたカンチレバーが配
置され、 前記平板レンズは、前記光導波路の光入射面に適合する
ように配置されたことを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれか１つに記載の近接場用光プローブ。 - 【請求項８】 近接場を生成及び／または散乱させる微
小開口を有する近接場用光プローブであって、 逆錐状の穴がその頂部を前記微小開口とするように貫通
して形成された平面基板と、 入射された光を前記微小開口に導くミラーを複数有する
集光層と、 前記集光層に光を入射させる光源と、を含み、 前記平面基板において、前記微小開口が形成された面と
反対側の面上に、前記集光層をその集光点が前記微小開
口に位置するように配置し、 前記集光層の面上に前記光源を配置したことを特徴とす
る近接場用光プローブ。 - 【請求項９】 前記平面基板に代えて、突起部に前記微
小開口を設けた光導波路の形成されたカンチレバーが配
置され、 前記集光層は、前記光導波路の光入射面に適合するよう
に配置されたことを特徴とする請求項８記載の近接場用
光プローブ。 - 【請求項１０】 前記光源に代えて光検出器を配置し、
前記微小開口において散乱される散乱光を検出すること
を特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の近
接場用光プローブ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02480198A JP3862845B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | 近接場用光プローブ |
| PCT/JP1999/000514 WO1999040445A1 (fr) | 1998-02-05 | 1999-02-05 | Sonde optique pour champ de proximite |
| EP99902848A EP0981051B1 (en) | 1998-02-05 | 1999-02-05 | Optical probe for proximity field measurements |
| DE69928474T DE69928474T2 (de) | 1998-02-05 | 1999-02-05 | Optiche sonde für nahfeld-messungen |
| US09/402,382 US6528780B1 (en) | 1998-02-05 | 1999-02-05 | Optical probe for proximity field |
| US10/339,074 US6881947B2 (en) | 1998-02-05 | 2003-01-09 | Near-field optical probe |
| US11/093,618 US7015455B2 (en) | 1998-02-05 | 2005-03-30 | Near-field optical probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02480198A JP3862845B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | 近接場用光プローブ |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11223638A true JPH11223638A (ja) | 1999-08-17 |
| JPH11223638A5 JPH11223638A5 (ja) | 2005-08-18 |
| JP3862845B2 JP3862845B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=12148310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02480198A Expired - Fee Related JP3862845B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | 近接場用光プローブ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US6528780B1 (ja) |
| EP (1) | EP0981051B1 (ja) |
| JP (1) | JP3862845B2 (ja) |
| DE (1) | DE69928474T2 (ja) |
| WO (1) | WO1999040445A1 (ja) |
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