(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からのレーザ光が入射する対物レンズを搭載した可動子全体を光軸方向に移動させるボイスコイルモータを具備した第１の駆動手段と、この可動子内に設けられ前記対物レンズを移動させる圧電素子を具備した第２の駆動手段と、前記可動子の前記記録媒体への対向面に形成され気体を吸引する手段および気体を供給する手段とを備える、該レーザ光を収束させて記録媒体に記録を行なう光学ヘッドの駆動制御方法であって、
前記第１の駆動手段の駆動力を前記記録媒体の記録面への追従誤差を最小化するよう制御することを特徴とする光学ヘッド駆動制御方法。
【請求項２】
前記第１の駆動手段で前記可動子を光軸方向に移動させた後、検出手段が検出したデフォーカス量や記録面との距離の情報に基づいて前記圧電素子を駆動して前記可動子の位置を調整し、かつ、この前記可動子の調整の結果により前記対物レンズのデフォーカス量が所定の許容値を超えた場合には、前記第１の駆動手段を駆動して調整することを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド駆動制御方法。
【請求項３】
前記第１の駆動手段は、前記記録媒体の記録面からの反射光による検出結果に基づいて制御されることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド駆動制御方法。
【請求項４】
前記第１の駆動手段は、前記可動子の変位量の検出結果と、前記記録媒体の記録面からの反射光による検出結果とに基づいて制御されることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド駆動制御方法。
【請求項５】
前記第１の駆動手段は、
前記可動子の光軸方向の変位量または速度または加速度を検出し、
この検出信号から前記記録媒体を回転させているモータの回転数に同期した周波数成分または整数倍高調波の周期成分を抽出し、
この抽出した周期成分の内で最も出力レベルが大きい周波数に対して予め定められた制御ゲインを選択し、
前記制御ゲインに応じて前記第１の駆動手段を調整することを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド駆動制御方法。
【請求項６】
光源からのレーザ光が入射する対物レンズを搭載した可動子全体を光軸方向に移動させるボイスコイルモータを具備した第１の駆動手段と、
この可動子内に形成され前記対物レンズを移動させる圧電素子を具備した第２の駆動手段と、
前記可動子の前記記録媒体への対向面に形成され気体を吸引する手段および気体を供給する手段と
を備え、
前記第１の駆動手段の駆動力を前記記録媒体の記録面への追従誤差を最小化するよう制御することを特徴とする光学ヘッド駆動制御機構。
【請求項７】
光源からのレーザ光が入射する対物レンズを搭載した可動子を光軸方向に移動自在に駆動制御して所定の光に収束させて該記録媒体に記録を行なう光学ヘッド駆動制御方法に請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の制御方法を用いていることを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学記録媒体用の光ディスク原盤に所定のパターンを記録形成する光ディスク原盤露光技術に係り、特に、光ディスク原盤の記録面上に記録用ビームを集光させるための光学ヘッドに形成されている集束レンズ群を光軸方向に駆動制御する光学ヘッド駆動制御方法とその機構、および、それを用いた光ディスク原盤露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンパクトディスクのような光ディスクの製造は、まず、データやトラッキングサーボなどの情報を記録した光ディスク原盤を製造し、その光ディスク原盤からの信号を光ディスクに転写することによって複製するのが一般的である。この光ディスク原盤の製造には、光ディスク原盤露光装置が用いられる。
【０００３】
光ディスク原盤露光装置は、レジストを塗布したガラス製の原盤をテーブル上で回転させた状態で、対物レンズによって集光した記録レーザ光でレジストを感光させ、露光記録を行う。そして、対物レンズを原盤の内周側から外周側に高精度移動させることによって、原盤上には一定ピッチで螺旋状の記録が行われる。
【０００４】
また、光ディスク原盤露光装置には、原盤面の微小なうねり（上下動）が発生しても、記録レーザ光が記録面に焦点を結ぶように、原盤の上下動に応じて対物レンズを追従動作させるフォーカス制御機構が設けられている。従来の代表的なフォーカス制御機構は、対物レンズを平行板ばねで光軸方向に可動自在に支持し、ボイスコイルモータで駆動制御している。
【０００５】
ところが、近年の超高密度記録化により、フオーカス制御機構には、より高精度で高い応答性が求められるようになった。記録密度を向上させるためには、記録レーザ光の短波長化と対物レンズの高ＮＡ（開口数）化が必要であるが、高ＮＡの対物レンズは一般的に径が大きくて重い。加えて、原盤と対物レンズの隙間が狭小化する。よって、従来に増して重い対物レンズを原盤とより近接した状態で所望の安定性を確保することは非常に難しく、従来のフォーカス制御機構では実現が困難になっていた。
【０００６】
また、最近ではエバネッセント波を利用した近接場記録という新しい微小スポット形成技術の研究が注目されている。その代表的なものにはＳＩＬ（Ｓｏ１ｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）を用いた方法があり、原盤とＳＩＬとの隙間が従来以上に極めて近接化する。
【０００７】
近接場記録は、従来から顕微鏡の解像度向上に研究されていたエバネッセント波を利用して情報記録を行うものである。より詳細には、徽小開口プローブやソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）を用いて、エバネッセント波と呼ばれる虚の減衰波を生成し、この波が減衰する前に、実波として記録媒体側に伝搬させるものである。
【０００８】
図６はＳＩＬを用いた近接場記録の原理の説明図である。レーザ光をプリフォーカスレンズ（ＰＦＬ：対物レンズ）７１に対して垂直に入射し、ＰＦＬ７１からの出射光をＳＩＬと呼ばれる高屈折率の半球状レンズ７２に導く。ＳＩＬ７２内部に入ったレーザ光の波長は１／ｎ（ｎはレーザ光の屈折率）に短くなるため、ＳＩＬ７２中でのレーザ光の回折限界は本来の１／ｎになる。すなわち、見かけ上、ＰＦＬ７１の開口数ＮＡをｎ倍に増やしたことと同じになる。
【０００９】
この結果、ＳＩＬ７２の底面に形成される光スポットサイズは、ＰＦＬ９１の焦点位置での光スポットサイズよりかなり小さくなる。ただし、光ディスク信号記録面７３はＳＩＬ７２の底面ではなく、ＳＩＬ７２底面から空気を隔てた先にある。したがって、ＳＩＬ７２内部で開口数ＮＡが高められても、レーザ光がＳＩＬ７２を抜けて空気中に出ると、再びビーム径が大きくなる。
【００１０】
ところが、ＳＩＬ７２の底面と光ディスク記録面７３とが近接している場合には、事情が異なる。ＳＩＬ７２底面に全反射角入射した光は、エバネッセント波としてＳＩＬ７２底面から漏れ出ており、ＳＩＬ７２の底面近傍に光導伝体があると、フォトンのトンネル効果で光導伝体への伝搬が起こるからである。しかも、エバネッセント波は、フォトンのトンネル効果で伝搬するため、空気層の影響をほとんど無視でき、ＳＩＬ７２の底面に形成されるスポットサイズで信号を記録できるようになる。
【００１１】
ただし、エバネッセント波は、ＳＩＬ７２の底面からの距離に応じて指数関数的に振幅が滅衰して、ＳＩＬ７２の底面からの距離が離れると信号記録に寄与しなくなるため、ＳＩＬ７２の底面と信号記録面７３とを、レーザ光の波長の１／２以下に近接させる必要がある。また、ＳＩＬ７２とＰＦＬ７１との位置関係はスポットサイズやスポット位置に影響するので、両レンズ間の距離は常に一定に維持する必要がある。
【００１２】
これらの事情から、光ディスク原盤の露光に近接場記録を用いた際には、ＳＩＬ７２の底面と信号記録面７３とを、レーザ光の波長の１／２以下に近接させる必要があるために、光ディスク原盤に対物レンズが接触する危険性は高くなり、光ディスク原盤や対物レンズを破損してしまう虞れが生じている。
【００１３】
そこで、上述のような光ディスク原盤露光装置の超高密度記録化の状況から、気体静圧パッドと気体供給パッドを備えた光ディスク原盤露光装置の検討がなされている。
【００１４】
図７に特開２０００−７６７０７号公報に記載の光学記録媒体作製用原盤記録装置の要部側面図を示す。この光学記録媒体作製用の原盤記録装置８０は、原盤１０１を載置する回転基台８１と、原盤１０１の表面に記録用のレーザ光を照射する照射機構８２を具えている。照射機構８２は原盤１０１との高さ方向の距離を調整する昇降機構８３に昇降機構可動部８４を介して支持され、原盤１０１と対向して配置されている。照射機構８２と昇降機構可動部８４との間には、例えば、板ばね等の柔軟な構造の高さ位置変位機構８５が配置されており、照射機構８２の原盤１０１に対する高さ方向の距離を微調整できる構造となっている。
【００１５】
また、照射機構８２は、対物レンズ８６、例えば、ボイスコイルモータなどの変位駆動機構８７、気体静圧パッドハウジング８８から構成されており、気体静圧パッドハウジング８８の内側の底面には、気体供給パッド８９と気体吸収パッド９９が備えられている。さらに、気体供給パッド８９には気体供給管９０が接続されており、この気体供給管９０を介して圧力制御機構９１で圧力制御された気体、例えば空気、窒素などのガスが送り込まれるようになっており、気体供給パッド８９を通じて原盤１０１と照射機構８２との間には気体が供給される。また、気体吸収パッド９９には、気体吸引管９３が接続されており、気体吸引管９３を介し、圧力制御機構９２で圧力制御されて原盤１０１と照射機構８２との間の気体を吸引するように構成されている。
【００１６】
このように、原盤１０１と照射機構８２との間に気体供給パッド８９を介して気体を送り込み、気体吸収パッド９９によって原盤１０１と照射機構８２との間の気体を吸収することにより、原盤１０１と照射機構８２との間の距離を調整している。
【００１７】
この光学記録媒体作製用原盤記録装置８０の構成によれば、気体静圧パッドハウジング８８が原盤１０１の上下動に対して追従動作するので、変位駆動機構８７は気体静圧パッドハウジング８８の追従誤差をさらに小さくする程度の抑圧特性を有していれば良く、変位駆動機構８７の設計は上述したフォーカス制御機構に比べて容易になる。この結果、高ＮＡの対物レンズが搭載できるようになる。
【００１８】
さらに、気体静圧パッドハウジング８８が原盤１０１に追従して動作するので、原盤１０１に対物レンズ８６が接触する危険性は低減し、接触による破損を防止できる。また、気体供給パッド８９および気体吸収パッド９９は、原盤１０１の表面に付着したごみや塵を吹き飛ばしたり、吸い込んだりして除去するため、原盤１０１の表面を清浄に保つことができ、原盤１０１に形成する信号の欠陥を低減できる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように構成された従来の光学記録媒体作製用原盤記録装置では、照射機構が昇降機構可動部および高さ位置変位機構を介して昇降機構に連結されている。そのため、高さ位置変位機構は板ばねなどの柔軟な構造であると記載されているものの、照射機構の重量を支えるためには、十分な剛性が最低限必要となる。仮に、極めて低剛性の高さ位置変位機構を用いた場合は、昇降機構の可動範囲が必要以上に大きくなり、結果として装置全体を大型化するばかりでなく、対物レンズを原盤の内周側から外周側に高精度に移動させる送り制御機構にも影響を与え、送り特性の劣化を招く場合がある。
【００２０】
一方、高さ位置変位機構の剛性が高いと、原盤の上下動に対する気体静圧パッドハウジングの追従特性が劣化する場合があると共に、送り制御機構側からの振動成分が進入し易くなるので、追従誤差は大きくなる傾向にある。高さ位置変位機構の剛性は、本来、原盤の上下動に対する気体静圧パッドハウジングの追従誤差を最小化する値が理想的であるが、従来の光学記録媒体作製用原盤記録装置では、その最適化設計の自由度を阻害した構成となっており、超高密度記録化に対する極めて厳しい追従精度の要求を満足できない恐れがある。
【００２１】
より具体的には、上述したＳＩＬを用いた光ディスク原盤露光装置に用いた例えば、特開平１１−２５９９００号公報や特開平１１−２５９９０２号公報に開示された記載によると、原盤とＳＩＬとの隙間は約５０〜１００ｎｍであり、従来以上に極めて近接化する。この場合、数ｎｍの追従精度が必要となり、上記の変位駆動機構には、より高精度で高い応答性が求められるようになった。また、それらでは、変位駆動機構は高ＮＡの対物レンズとＳＩＬからなる光学ヘッドを搭載することになっており、上述の状況と同様に、変位駆動機構が単体でより高精度化を達成する設計は大変難しい。
【００２２】
つまり、上記のように従来では、照射機構が昇降機構可動部および高さ位置変位機構を介して昇降機構に連結されている構造であるので、高さ位置変位機構は照射機構の重量を支えるのに十分な剛性が最低限必要となる。そのため、原盤の上下動に対する気体静圧パッドハウジングの追従誤差を最小化する最適化設計の自由度を阻害した構成となっており、超高密度記録化に対する極めて厳しい追従精度の要求を満足できない虞れがあった。
【００２３】
また、対物レンズとＳＩＬからなる光学ヘッドを搭載する場合には、両者間を所望の距離に精密調整することが必要となり、両者間の距離を能動的に微調整できる機構であることがより望まれていた。
【００２４】
したがって、変位駆動機構の高精度化と共に、気体静圧パッドハウジングの追従誤差を最小化できる光学ヘッド駆動制御機構の発明が強く求められていた。
【００２５】
本発明はこのような事情にもとづいてなされたもので、原盤の上下動に対する気体静圧パッドハウジングの追従誤差を最小化できる光学ヘッド駆動制御方法とその機構およびそれらを用いた原盤露光装置を提供することを目的としている。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明の手段によれば、光源からのレーザ光が入射する対物レンズを搭載した光学ヘッドを形成した可動子を光軸方向に移動自在に駆動制御し該レーザ光を収束させて記録媒体に記録を行なう光学ヘッド駆動制御方法において、
前記光学ヘッドを形成した可動子の駆動制御は、該光学ヘッド全体を光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、この光学ヘッド内に形成されている第２の駆動手段により前記対物レンズを移動させる移動手段と、前記光学ヘッドの前記記録媒体への対向面に形成された気体を吸引する手段および気体を供給する手段とを制御することによりなされることを特徴とする光学ヘッド駆動制御方法である。
【００２７】
また本発明の手段によれば、前記光学ヘッドの駆動制御は、前記記録媒体の記録面からの反射光による検出結果を用いて制御することを特徴とする光学ヘッド駆動制御方法である。
【００２８】
また本発明の手段によれば、前記光学ヘッドの駆動制御は、前記第１の駆動手段による変位量の検出結果と、前記記録媒体の記録面からの反射光による検出結果とを用いて制御することによりなされることを特徴とする光学ヘッド駆動制御方法である。
【００２９】
また本発明の手段によれば、前記光学ヘッドの駆動制御は、前記可動子の光軸方向の変位量または速度または加速度をセンサで検出し、この検出信号から前記記録媒体を回転させているモータの回転数に同期させまたは整数倍高調波の周期成分を抽出し、この抽出した周期成分の内で最も出力レべルが大きい周波数に対して予め定められた制御ゲインを選択するように制御器を制御し、前記センサの出力信号に基づく前記制御器からの操作量に応じて前記第１の駆動手段を調整するようにしたことを特徴とする光学ヘッド駆動制御方法である。
【００３０】
また本発明の手段によれば、光源からのレーザ光が入射する対物レンズを搭載した光学ヘッドを形成した可動子と、この可動子を移動方向に案内する軸受と、前記可動子を駆動する第１のリニアアクチュエータとを有する光学ヘッド駆動制御機構において、
前記可動子は、前記記録媒体との対向面の中央部に第２のリニアアクチュエータにより該光軸方向に移動自在な対物レンズが配置され、この対物レンズの外側に気体を吸引するパッドと供給するパッドとが形成されていることを特徴とする光学ヘッド駆動制御機構である。
【００３１】
また本発明の手段によれば、光源からのレーザ光が入射する対物レンズを搭載した光学ヘッドを形成した可動子と、この可動子の光軸方向における動作変位または速度或いは加速度を検出するセンサと、このセンサの出力信号から前記記録録媒体を回転させるモータの回転数に同期または整数倍高調波の周期成分を抽出する抽出手段と、この抽出手段で抽出した周期成分の内で最も出力レべルが大きい周波数に対して予め定められた制御ゲインを選択するように設定されている制御器とを有することを特徴とする光学ヘッド駆動制御機構である。
【００３２】
また本発明の手段によれば、光源からのレーザ光が入射する対物レンズを搭載した光学ヘッドを形成した可動子を光軸方向に移動自在に駆動制御して所定の光に収束させて該記録媒体に記録を行なう光学ヘッド駆動制御方法に上記のの制御方法を用いていることを特徴とする光ディスク原盤露光装置である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、順次説明する。
【００３４】
光ディスク原盤記録装置は、光ディスク原盤に信号を記録する際に用いられる。この光ディスク原盤記録装置は、レジストを塗布したガラス原盤を回転させた状態で、対物レンズにより記録レーザ光を集光させてレジストを感光させ、露光記録を行う。記録レーザ光は記録信号に応じてオン・オフする信号である。対物レンズを原盤の内周側から外周側に高精度に移動制御することで、光ディスク上には、一定ピッチで螺旋状に信号が記録される。
【００３５】
また、光ディスク原盤記録装置には、光ディスク原盤面に微小なうねり（上下動）があっても、レーザ光が記録面に常に焦点を結ぶように、ガラス原盤の上下動に応じて対物レンズを追従動作させるフォーカスサーボ機構が設けられている。
【００３６】
図１は光ディスク原盤記録装置の概略構成を示す斜視図である。防振台１の上には、記録信号光生成系２、原盤回転テーブル系６、スライダ送り系１０、および対物レンズ系１５が設けられている。記録信号光生成系２は、レーザヘッド３と、レーザヘッド３から出力されたレーザ光のパワーを安定させる光パワー処理系４と、記録信号に応じてレーザ光をオン・オフするシャッタ処理系５とを具えている。光パワー処理系４は、超音波光学変調素子（ＡＯＭ）を有し、シャッタ処理系５は、フォーマッタ５ａと電気光学素子（ＥＯＭ）５ｂとを具えている。ＥＯＭ５ｂの出力は、スライダ送り系１０の上に設置された対物レンズ系１５にスライダ送り方向から水平導入される。
【００３７】
原盤回転テーブル系６は、光ディスク原盤７をチャック固定するターンテーブル８と、ターンテーブル８を回転させるスピンドルモータ９とを具えている。スライダ送り系１０は、スライダ１１と、送りモータ１２とを具備し、記録信号が一定のトラックピッチで光ディスク原盤７に記録されるように、対物レンズ系１５を水平一自由度に駆動する。
【００３８】
対物レンズ系１５は、詳細は後述するが、記録信号光生成系２から水平方向から導入された記録レーザ光を、図示しない導入ミラーにより垂直方向に反射させ、対物レンズ（ＰＦＬ）１６により光ディスク原盤７の表面上に焦点を結ばせる。また、光ディスク原盤７の表面上で反射された戻り光をフォーカス位置検出器（不図示）に導いて、非点収差を利用して焦点ずれ量を検出する。この焦点ずれ量に基づいて、フオーカス位置調整部１７はＰＦＬ１６を上下方向（光軸方向）に移動させ、光ディスク原盤７の回転によりスポット形成位置が上下しても、常に記録レーザ光が光ディスク原盤７の表面上で合焦するようにサーボ制御を行う。
【００３９】
なお、ＰＦＬ１６はスライダ１１と一体に移動し、スライダ１１の位置は、防振台１に固定されたへテロダイン式レーザ干渉測長計１８で測定される。この測定結果を制御計算機で予め設定した位置プロファイルに従うようにフィードバックすることにより、ＰＦＬ１６とスライダ１１は、光ディスク原盤７が１回転するごとに１トラックピッチ進むように、高精度に移動制御されて、記録信号の記録線速度や線密度が管理される。
【００４０】
次に、本実施形態の特徴部分である対物レンズ系１５である光学ヘッド駆動制御機構の第１の実施の形態を、図２に示した構成図に基づいて説明する。
【００４１】
光学ヘッド駆動制御機構３０は、記録媒体である原盤３１の記録面３１ａに記録用レーザ光３２を集束する対物レンズ３３が、原盤３１の記録面３１ａと対面する位置に、空気を供給する環状の静圧パッド３４および空気を吸収する環状の真空パッド３５を備えた可動子３６に支持されて搭載されている。また、この可動子３６は、記録用レーザ光３２の光軸方向に対して移動自在に支持する円筒形状の空気軸受３７により軸支され、上部に空芯コイル３８ａが装着されている。この空芯コイル３８ａはボイスコイルモータ３８の可動部を形成している。ボイスコイルモータ３８は空芯コイル３８ａが可動子３６に配設されたムービングコイル型で、空芯コイル３８ａはステータ側に設けられた永久磁石３８ｂとヨーク３８ｃおよび３８ｄからなる閉ループ磁路の中に配置されている。ヨーク３８ｄの可動子３６との対向面には変位センサ４３が設けられ、この変位センサ４３は制御器４４を介してアンプ４２に接続しており、アンプ４２は空芯コイル３８ａに接続して閉ループ制御系Ｌ１を形成している。
【００４２】
また、可動子３６の内部の原盤３１の記録面３１ａに対向する位置には、円筒型の圧電素子３９が記録用レーザ光３２の光軸方向に動作変位方向に合せて配設されている。この圧電素子３９の先端部にはレンズホルダ４０に保持されたＳＩＬ４１が設けられている。
【００４３】
また、対物レンズ３３の記録用レーザ光３２の光軸の光源側には、ビームスプリッタ４６が設けられ、このビームスプリッタ４６の反射側の光軸上には集光レンズ４８を介して光検出器４９が設けられている。また、光検出器４９は制御器５０を介してアンプ５１と接続しており、アンプ５１は圧電素子３９に接続して閉ループ制御系Ｌ２を形成している。
【００４４】
これらの構成により、アンプ４２を用いて空芯コイル３８ａに電流を印加すると、ボイスコイルモータ３８の電磁作用によって可動子３６にはヨーク３８ｄと非接触な状態での上下方向への駆動力が付与されて作動する。この可動子３６の作動変位は、変位センサ４３により検出され、変位センサ４３の出力信号に基づいてアンプ４２への操作量が制御器４４により決定される。つまり、信号伝達が、変位センサ４３→制御器４４→アンプ４２→ボイスコイルモータ３８と進んで、閉ループ制御系Ｌ１が作動する。
【００４５】
また、ビームスプリッタ４６と集光レンズ４８を介して光検出器４９に原盤３１の記録面３１ａからの戻り光４７を導き、一般に用いられている方法（例えば、非点収差を利用して、予め定められた値との焦点ずれ量を検出したり、光検出器の受光面の単位面積当たりの光強度を、予め定められている値と比較して演算する等）を用いてデフォーカス量や原盤３１の記録面３１ａとＳＩＬ４１との距離を検出する。そして、光検出器４９の出力信号に基づき制御器５０を介してアンプ５１に操作量を与え、圧電素子３９を駆動する。
【００４６】
次に、図３（ａ）乃至（ｃ）に示した動作説明図を用いて光学ヘッド駆動制御機構３０の動作手順を説明する。なお、図３（ａ）乃至（ｃ）では、図２と同一部分には同一符号を付して、それらについては個々の説明を省略する。
【００４７】
図３（ａ）に示した状態では、可動子３６が原盤３１の記録面３１ａとの距離ｚ１で退避した初期状態である。この退避した状態では、光学ヘッド駆動制御機構３０は、図示しない移動制御機構によって記録面３１ａの初期位置に高精度で位置決めされる。
【００４８】
図３（ｂ）に示した状態では、原盤３１の記録面３１ａに可動子３６を微小距離まで近づける近接動作が行なわれている。この動作は静圧パッド３４に空気を供給しながらボイスコイルモータ３８の閉ループ制御系Ｌ１を作動させ、可動子３６を原盤３１の記録面３１ａに近接させる。それにより、可動子３６が記録面３１ａに対して所定の距離に近づくと、静圧パッド３４から吹き出た空気の圧力が高まり、可動子３６には、原盤３１から離れる方向に浮上させる力（反発力Ｆ１）が作用する。ここで、可動子３６が記録面３１ａに対して所定の距離以内に近づくと、可動子３６と記録面３１ａは接触する恐れを生じるが、可動子３６と記録面３１ａとの距離が小さくなるほど反発力Ｆ１が大きくなって可動子３６を原盤３１から離れる方向に押し上げるので、可動子３６と記録面３１ａの接触は防止できる。
【００４９】
さらに、真空パッド３５を作動させ、可動子３６と記録面３１ａの間の空気を吸収するようにすると、可動子３６には原盤３１に近づく方向に吸着する力（吸引力Ｆ２）が作用する。この結果、可動子３６と記録面３１ａとの距離ｚ２はさらに狭めることができ、可動子３６の浮上時における支持剛性を高めることができる。
【００５０】
図３（ｃ）は、原盤３１の記録面３１ａからの戻り光４７を用いて、原盤３１の記録面３１ａとＳＩＬ４１との距離を調整する動作を示している。原盤３１の記録面３１ａからの戻り光４７は光検出器４９に導かれ、前述の一般に用いられている方法（例えば、非点収差を利用して定められた値との焦点ずれ量を検出したり、光検出器の受光面の単位面積当たりの光強度を、予め定められている値と比較して演算する等）を用いて、記録面３１ａとＳＩＬ４１との距離を検出する。その検出結果を用いて、制御器５０とアンプ５１を介して圧電素子３９に駆動信号を与えて、ＳＩＬ４１を記録面３１ａに対して所定の距離ｚ３に調整する。
【００５１】
圧電素子３９でＳＩＬ４１を駆動した結果、デフォーカス量が所定の許容値を超えた場合には、ボイスコイルモータ３８の閉ループ制御系Ｌ１を用いて可動子３６を駆動し、対物レンズ３３の位置を調整する。その後に図３（ｃ）に示した動作を繰り返すことにより、デフォーカス量および記録面３１ａとＳＩＬ４１との距離を、独立に高精度調整が可能となる。
【００５２】
なお、図示しないが、デフォーカス量を検出し、ボイスコィルモータ３８の閉ループ制御系Ｌ１に加えることによって、デフォーカス量の調整は能動的に実施することが可能である。
【００５３】
また、上述の光学ヘッド駆動制御機構３０では可動子３６のリニア軸受として、空気軸受３７を用いた構成としたが、平行板ばね等の柔軟な構造部材を用いても良い。つまり、リニア軸受は光軸方向に対して直動自在に支持する機構構造であれば良いので、空気軸受や平行板ばねに限定されるものではない。
【００５４】
また、リニア軸受の可動方向に沿って可動子に駆動力を付与するリニアクチュエータの実施例として、ボイスコイルモータ３８を用いたが、例えば、電磁石を用いた構成でも良く、その他同様な動作が得られるものであれば、それらを用いることができる。
【００５５】
次に、本発明の光学ヘッド駆動制御機構の第２の実施の形態を説明する。
【００５６】
まず、この第２の実施の形態の原理について説明する。なお、この場合の可動子３６の構造は第１の実施の形態で用いたものと同様の構造である。したがって、同一機能部分には同一符号を付して個々の説明を省略する。
【００５７】
図４は光学ヘッド駆動制御機構６０における、可動子３６の支持剛性Ｋ１と追従誤差｜Ｘ−Ｘｏ｜との関係を示す計算例を示すグラフで、４本のプロット線は原盤３１の周期振動数を変えた際の、それぞれの周期振動数制御（ω／２π＝１５Ｈｚ、３０Ｈｚ、４５Ｈｚ、６０Ｈｚ）を示したものである。なお、可動子３６の質量を、ｍ＝０．１ｋｇ、静圧パッド３４と真空パッド３５による可動子３６の浮上剛性を、Ｋ２＝５ｋｇｆ／ｍｍ、原盤３１の上下動振幅を、α＝０．５μｍとして計算している。
【００５８】
図４に示すように、追従誤差｜ｘ（ｔ）−ｘｏ（ｔ）｜は、支持剛性Ｋ１によって変化する。また、追従誤差｜ｘ（ｔ）−ｘｏ（ｔ）｜が０になる点が必ず存在している。
【００５９】
また、追従誤差｜ｘ（ｔ）−ｘｏ（ｔ）｜を最小化（０にする）する最適な支持剛性Ｋ１は、原盤３１の周期振動数によって異なることがわかる。つまり、回転数に応じて支持剛性Ｋ１を変化させれば、追従誤差｜ｘ（ｔ）−ｘｏ（ｔ）｜を０にすることができる。
【００６０】
図５は本発明の第２の実施の形態の光学ヘッド駆動制御機構６０の構成を示す模式図である。
【００６１】
この光学ヘッド駆動制御機構６０は、可動子３６の動作変位ｘ（ｔ）を検出し、回転に伴う原盤３１の上下動ｘｏ（ｔ）に対する追従誤差｜ｘ（ｔ）−ｘｏ（ｔ）｜を能動的に最小化するために、制御器６１およびアンプ６２を具備して構成した閉ループ制御系Ｌ３を備えている。
【００６２】
つまり、制御器６１は、可動子３６の動作変位ｘ（ｔ）の信号から原盤３１の回転数に同期または整数倍高調波の周期成分を抽出し、この抽出した周期成分の内で最も出力レべルが大きい周波数ωに対して、予め定められた制御ゲインＰを選択するように構成されている。制御器６１が可動子３６の動作変位ｘ（ｔ）に基づいて操作量を決定し、アンプ６２を介してリニアクチュエータ６３を動作させ、可動子３６に駆動力−ｆａ（ｔ）を付与する。なお、図５で示したＫ２は静圧パッド３４（図２で示した）の反発力Ｆ１と真空パッド３５（図２で示した）の吸引力Ｆ２からなる可動子３６の浮上時における支持剛性で、Ｋｂはリニア軸受の支持剛性である。
【００６３】
したがって、閉ループ制御系Ｌ３はリニアクチュエータ６３の駆動力−ｆａ（ｔ）を制御して、追従誤差｜ｘ（ｔ）−ｘｏ（ｔ）｜を最小化する所定の支持剛性Ｋ１を実現することができる。
【００６４】
この結果からも明らかなように、原盤３１の振動周波数に対して予め定められた最適な制御ゲインＰを選択してなる閉ループ制御系Ｌ３を備えた光学ヘッド駆動制御機構６０は、極めて厳しい追従精度が要求される将来の超高密度記録用の光ディスク原盤露光装置に好適であることが確認できた。
【００６５】
以上に述べたように、本発明の光学ヘッド駆動制御機構は、可動子に駆動力を直接付与するリニアクチュエータを備えているので、リニア軸受は可動子の重量を支える必要がない。そのため、記録媒体の回転上下動に対する可動子の追従誤差を最小化するように、リニア軸受の支持剛性を最適な値に設計可能である。従来の構成では難しかったリニア軸受の低剛性化が容易に実現できる。
【００６６】
また、記録媒体の回転上下動に伴う可動子の光軸方向における動作変位または速度或いは加速度を検出するセンサを用いて、その結果により、振動レべルが最も大きい周期成分に対して予め定められた制御ゲインでリニアクチュエータの駆動力を調整する制御器を備えているので、記録媒体の回転上下動に対する可動子の追従誤差は回転数が変化しても常に最小化できる。
【００６７】
さらに、光学ヘッドは、可動子と第２のリニアクチュエータ（圧電素子）に分割配置されており、光学ヘッドの焦点ずれ量または光学ヘッドと記録媒体との距離および分割配置された光学ヘッド間の距離を検出する光センサを備え、この光センサの出力信号に基づいて第１のリニアクチュエータおよび第２のリニアクチュエータの動作変位を調整するように構成されているので、焦点位置やデフォーカス量および光学ヘッドと記録媒体との距離を独立に制御できて、所望の微小スポットで安定した記録が可能となる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、原盤の上下動に対する気体静圧パッドハウジングの追従誤差を最小化でき、収差の影響や記録用レーザ光の強度変動を低減して所望の微小スポットで安定した記録を実現できる光学ヘッド駆動制御方法とその機構およびそれらを用いた原盤露光装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ディスク原盤記録装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】本発明の光学ヘッド駆動制御機構の第１の実施の形態を示す構成図。
【図３】（ａ）から（ｃ）は、本発明の光学ヘッド駆動制御機構の動作説明図。
【図４】本発明の光学ヘッド駆動制御機構の第２の実施の形態の原理を説明するためのグラフ。
【図５】本発明の光学ヘッド駆動制御機構の第２の実施の形態を示す構成図。
【図６】ＳＩＬを用いた近接場記録の原理の説明図。
【図７】従来の光学ヘッド駆動制御機構の構成図。
【符号の説明】
１５…対物レンズ系、３０、６０…光学ヘッド駆動制御装置、３１…原盤、３３…対物レンズ、３４…静圧パッド、３５…真空パッド、３６…可動子、３８…ボイスコイルモータ、３８ａ…空芯コイル、３９…圧電素子、４１…ＳＩＬ、４２、５１、６２…アンプ、４３…変位センサ、４４、５０、６１…制御器、４９…光検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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