(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に光を照射して情報の記録および再生の少なくとも一方を行う情報記録再生装置において、
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光が入射される対物レンズと、
前記記録媒体に対向して設けられ、前記対物レンズを通過した光を受けてエバネッセント光を発生するエバネッセント光発生用レンズと、
前記エバネッセント光発生用レンズの前記記録媒体に対向する面で反射される光の強度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出される光強度に基づいて、前記エバネッセント光のうち前記記録媒体にトンネリングする光の強度がほぼ一定となるように前記エバネッセント光用レンズに入射する光の強度を制御する制御手段とを具備することを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記光源から出射される光を強度変調する光変調素子を有し、該光変調素子を前記検出手段により検出される光強度に基づいて制御することにより、前記エバネッセント光用レンズに入射する光の強度を制御することを特徴とする請求項１記載の情報記録再生装置。
【請求項３】
前記光源は半導体レーザであり、
前記制御手段は、前記半導体レーザの駆動電流を前記検出手段により検出される光強度に基づいて制御することにより、前記エバネッセント光用レンズに入射する光の強度を制御することを特徴とする請求項１記載の情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は情報記録再生装置に係り、特にエバネッセント光を記録媒体に照射して情報の記録および再生の少なくとも一方を行う情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録媒体に光を照射することにより、情報の記録または再生あるいはその両方を行う情報記録再生装置において、光の回折限界を越える高密度の記録、再生が可能な方式として、エバネッセント光と呼ばれる局在電磁波を利用する方式が知られている。
【０００３】
エバネッセント光を利用する公知の情報記録再生装置では、レーザ光源からの光をほぼ平行光束にして対物レンズに入射し、この対物レンズを通過した光を微小な球状のエバネッセント光発生用レンズに入射することによりエバネッセント光を発生させ、これをエバネッセント光発生用レンズに近接して配置された記録媒体にトンネルリングさせて照射する。
【０００４】
エバネッセント光発生用レンズは、磁気ディスク装置（ＨＤＤ：ハードディスク装置）の磁気ヘッドに使用されるのと同様の浮上スライダに載せられ、記録媒体の高速回転に伴って浮上スライダと記録媒体との間に発生する動圧により、記録媒体に対してほぼ一定の数１０乃至１００ｎｍ程度の微小間隙を維持するように制御される。
【０００５】
しかし、このような構成では、記録媒体の回転に伴う記録媒体の面振れや外乱による振動によって、エバネッセント光発生用レンズと記録媒体間の間隙が変動することは避けられない。このようなエバネッセント光発生用レンズと記録媒体間の間隙変化は、エバネッセント光発生用レンズから記録媒体にトンネリングする光の強度変化を生じさせる。このトンネリング光強度の変化は、記録媒体への記録の際には記録ビット（ピット、マーク等）形状の均一化を損ない、また、記録媒体からの再生の際には再生信号振幅の変化によるジッタの増大などの原因となり、好ましくない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のエバネッセント光を利用した情報記録再生装置では、エバネッセント光発生用レンズと記録媒体間の間隙変化により、良好な記録や再生が期待できないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、エバネッセント光発生用レンズと記録媒体間の間隙変化を極力小さくするか、この間隙変化によるトンネリング光強度の変化を補償することによって、高密度かつ良好な記録、再生を可能とした情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は記録媒体に光を照射して情報の記録および再生の少なくとも一方を行う情報記録再生装置において、エバネッセント光発生用レンズの記録媒体に対向する面で反射される戻り光の強度から、エバネッセント光発生用レンズと記録媒体間の間隙をモニタし、この間隙変化に対してエバネッセント光の記録媒体にトンネリングする光の強度が一定となるように、フィードバック制御を施すようにしたことを骨子としている。
【０００９】
すなわち、本発明に係る情報記録再生装置は、光を出射する光源と、この光源から出射された光が入射される対物レンズと、記録媒体に対向して設けられ、対物レンズを通過した光を受けてエバネッセント光を発生するエバネッセント光発生用レンズと、このエバネッセント光発生用レンズの記録媒体に対向する面で反射される光の強度を検出する検出手段と、この検出手段により検出される光強度に基づいて、エバネッセント光のうち記録媒体にトンネリングする光の強度がほぼ一定となるようにエバネッセント光用レンズに入射する光の強度を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
ここで、エバネッセント光用レンズに入射する光の強度を制御する制御手段は、光源から出射される光を強度変調する光変調素子を有し、該光変調素子を検出手段により検出される光強度に基づいて制御することにより、エバネッセント光用レンズに入射する光の強度を制御するように構成される。
【００１１】
また、光源として半導体レーザを用いた場合においては、エバネッセント光用レンズに入射する光の強度を制御する制御手段は、半導体レーザの駆動電流を検出手段により検出される光強度に基づいて制御することにより、エバネッセント光用レンズに入射する光の強度を制御する構成であってもよい。
【００１２】
このように本発明では、エバネッセント光発生用レンズと記録媒体間の間隙変化がエバネッセント光発生用レンズへの入射光強度の制御により補償されることによって、記録時には記録ビット形状の均一化が達成され、再生時には再生信号振幅の変化によるジッタの増大などのない良好な記録、再生が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る情報記録再生装置の構成を示す図である。本実施形態は、エバネッセント光発生用レンズとして代表的なＳＩＬ（Solid Imersion Lens）を用いた情報記録再生装置に本発明を適用した例である。
【００１４】
記録媒体１１は、例えば光磁気ディスク、相変化光ディスク、あるいはフォトレジスト層を有する光ディスク原盤であり、記録／再生時にはスピンドルモータ１２により回転駆動される。ＬＤドライバ１３から駆動電流が供給されることによって駆動される半導体レーザ（ＬＤ）１４から出射されるレーザ光は、図示しないコリメータレンズにより平行光束とされた後、ビームスプリッタ１５を透過し、反射ミラー１６により可動光学系１７に導かれる。
【００１５】
可動光学系１７は、反射ミラー１８、反射ミラー１９、対物レンズ２０およびエバネッセント光発生用レンズであるＳＩＬ２１を主たる光学要素として含み、ＳＩＬ２１は浮上スライダ２２に搭載されている。浮上スライダ２２は、サスペンションアーム２３の先端に支持され、サスペンションアーム２３の基端はロータリアクチュエータ２４に支持されている。サスペンションアーム２３は、記録再生時にはロータリアクチュエータ２４によって記録媒体１１の半径方向に回転され、これによりトラックシークやトラッキングが行われる。
【００１６】
サスペンションアーム２３の途中には、ＳＩＬ駆動用アクチュエータ２５が設けられている。ＳＩＬ駆動用アクチュエータ２５は、例えば圧電素子を用いたアクチュエータ、より具体的には積層型圧電アクチュエータまたはバイモルフ型アクチュエータにより構成される。このＳＩＬ駆動用アクチュエータ２５は、アクチュエータドライバ３０により駆動されてサスペンションアーム２３をロータリアクチュエータ２４に支持された基端側を支点として上下動させることによって、サスペンションアーム２３先端の浮上スライダ２２に搭載されているＳＩＬ２１を上下動、すなわち記録媒体１１の厚み方向に移動させる。これにより、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙が変化することになる。
【００１７】
前述のように半導体レーザ１４から出射され、コリメータレンズ１４、ビームスプリッタ１５、反射ミラー１６により可動光学系１７に導かれたレーザ光は、反射ミラー１８および反射ミラー１９により順次案内されて対物レンズ２０に入射し、ここで集束されて細いビームとされた後、ＳＩＬ２１に入射する。ＳＩＬ２１に入射したレーザ光は、浮上スライダ２２の記録媒体に対向する下面に微小なエバネッセント光のスポットを形成する。このエバネッセント光スポットは、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙が半導体レーザ１４の波長の１／２以下、例えば１００ｎｍあるいはそれ以下になると、記録媒体１１にトンネリングする。
【００１８】
一方、記録媒体１１にトンネリングしなかった光は、ＳＩＬ２１の底面で反射し、入射光の経路を逆に戻る。これを戻り光という。すなわち、ＳＩＬ２１の底面で反射された戻り光は、対物レンズ２０、反射ミラー１９、反射ミラー１８および反射ミラー１６を順次通過してビームスプリッタ１５に入射する。ビームスプリッタ１５に入射した戻り光は、ここで反射されて半導体レーザ１４からの入射光と光路が分離され、集光レンズ２６により光検出器２７に導かれる。
【００１９】
光検出器２７は、例えば受光面を複数の領域（一例として４つの領域）に分割した分割光検出器であり、その各領域からの出力信号はアナログ演算回路２８に入力される。アナログ演算回路２８では、再生信号やトラッキングサーボ、フォーカスサーボのためのトラッキング誤差信号およびフォーカス誤差信号が生成されるほか、後述する戻り光強度信号が生成される。なお、ここでいうフォーカスサーボはＳＩＬ２１の下面の所定位置に光スポットを形成するためにＳＩＬ２１の位置を制御する動作である。
【００２０】
図２に、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙変化に対するエバネッセント光のトンネリング光強度（エバネッセント光強度）の変化と、光検出器２１で検出される戻り光強度の変化を示す。ただし、図２ではＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙をＧ、半導体レーザ１４の波長（光源波長）をλとして、Ｇ／λを横軸にとり、トンネリング光および戻り光の光強度を縦軸にとっている。エバネッセント光のトンネリング光強度は間隙の増加に伴い減少するのに対して、戻り光強度は逆に間隙の増加に伴い増加していることが分かる。
【００２１】
本実施形態によれば、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙はほぼ一定に保たれる。具体的には、本実施形態では受光面が複数の領域に分割された光検出器２７の出力信号がアナログ演算回路２８に導かれ、ここで例えば再生信号と同様に複数の領域の出力信号の総和をとるか、あるいは特定の一つの領域の出力信号を取り出すことによって、戻り光強度信号が生成される。この戻り光強度信号がサーボ制御回路２９に入力され、このサーボ制御回路２９によって戻り光強度が一定となるようにアクチュエータドライバ３０を介してＳＩＬ駆動用アクチュエータ２５が制御されることにより、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙がほぼ一定に維持される。
【００２２】
このように本実施形態によれば、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙をほぼ一定に保つことができるため、エバネッセント光のトンネリング光強度の変化を抑制でき、高密度でかつ安定した良好な記録、再生を行うことが可能となる。
【００２３】
例えば、記録媒体１１として記録膜の非晶質と結晶質との相変化を利用して記録を行う相変化光ディスクを用いた場合を例にとると、情報の記録は半導体レーザ１４の駆動電流を記録すべき二値の信号（記録信号）に従って変調することにより、エバネッセント光のトンネリング光強度も記録信号に従って変調されることにより、記録媒体１１である相変化光ディスクの記録膜上に相変化マークが形成されることで行われる。ここで、本実施形態によると、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙をほぼ一定に保つことにより、記録信号が０のときのトンネルリング光強度をほぼ一定に保つことができるため、記録信号以外の要因による相変化マークの形状変化を回避して、良好な記録が可能となる。
【００２４】
一方、記録媒体１１である相変化光ディスクに記録された情報の再生に際しては、記録媒体１１に照射されたエバネッセント光による反射光を光検出器２７で検出し、光検出器２７の複数の領域の出力信号の総和をアナログ演算回路２８で求めることにより、再生信号が得られる。この場合においても、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙をほぼ一定に保つことで、記録信号が０のときのトンネルリング光強度をほぼ一定に保つことができるため、再生信号振幅の変動を回避してジッタの少ない良好な再生が可能となる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る情報記録再生装置の構成を示す図である。以下、図１と同一部分に同一符号を付して第１の実施形態との相違点を説明する。
【００２６】
本実施形態においては、図３に示すように図１におけるＳＩＬ駆動用アクチュエータ２５とサーボ回路２９およびアクチュエータドライバ３０が除去され、代わって半導体レーザ１４の光出射側に光変調素子の一つである音響光学変調素子（ＡＯＭ）３１が配置されている。また、アナログ演算回路２８から出力される戻り光強度信号はサーボ回路３２に入力され、このサーボ回路３２によって戻り光強度がほぼ一定となるように音響光学変調素子３１が制御されることにより、半導体レーザ１４から出射されるレーザ光の強度、つまりはＳＩＬ２１に入射する光の強度が制御される構成となっている。
【００２７】
次に、図４を用いて本実施形態におけるトンネリング光強度を一定に保つ制御について説明する。
図４は、図２と同様にＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙変化に対するエバネッセント光のトンネリング光強度の変化と、光検出器２７で検出される戻り光強度の変化を示しており、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙をＧ、半導体レーザ１４の波長をλとして、Ｇ／λを横軸にとって無次元化し、トンネリング光および戻り光の光強度を縦軸にとっている。エバネッセント光のトンネリング光強度は間隙の増加に伴い減少するのに対して、戻り光強度は逆に間隙の増加に伴い増加する点は、図２と同様である。
【００２８】
今、ＳＩＬ２１への入射光強度をIIとすると、Ｇ／λに対しトンネリング光強度は▲１▼の特性、戻り光強度は▲３▼の特性に従って、それぞれ変化する。トンネリング光強度を所望の値、例えばＩT1とするには、記録媒体１１に対するＳＩＬ２１の間隙はＧ1に設定しなければならないことになる。トンネリング光強度を直接観測することは不可能であるが、観測可能な戻り光強度で見ると、間隙がＧ1のときの戻り光強度はＩM1となる。逆に言えば、トンネリング光強度ＩT1はＩT1＝II−ＩM1により計測できる。
【００２９】
浮上スライダ２２は、記録媒体１１の回転に伴い上下に振動するために、これに支持されたＳ１Ｌ２１と記録媒体１１間の間隙が変化し、トンネリング光強度も変化することになる。すなわち、この間隙をＧ1にしようとしたときに、振動によりΔＧだけ間隙が変化してＧ2になったとすると、トンネリング光強度はＩT2となってしまう。
【００３０】
そこで、本実施形態ではＳＩＬ２１への入射光強度をIIからII×ｋへと変化させることにより、記録媒体１１へのトンネリング光強度を制御する。ｋは係数である。入射光強度がIIのときに、間隙Ｇ1の下で検出される戻り光強度はＩM1であり、入射光強度をIIのまま変えなければ、間隙Ｇ2の下での戻り光強度はＩM2になるため、トンネリング光強度ＩT２はＩT２＝（II−ＩM２）によって計測できる。従って、（II−ＩM２）が（II−ＩM1）となるように、当初の入射光強度IIにｋ＝（II−ＩM２）／（II−ＩM1）なる係数を乗じたII×ｋを新たな入射光強度とすることで、常にトンネリング光強度を一定（ＩT1）に保つことができる。
【００３１】
すなわち、ＳＩＬ２１への入射光強度をIIからII×ｋに変更すると、Ｇ／λに対して、トンネリング光強度は▲２▼の特性、戻り光強度は▲４▼の特性に従って、それぞれ変化する。このとき、間隙Ｇ2の下での戻り光強度はＩM２、トンネリング光強度はＩT1となる。
【００３２】
なお、上述した制御を具体的に実現するには、サーボ回路３２において入射光強度がIIのときの戻り光強度ＩM1を求めてメモリに保持しておき、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙の変化によって戻り光強度が変化してＩM２となったとき、ｋ＝（II−ＩM２）／（II−ＩM1）により係数ｋを求めて、入射光強度をII×ｋのように制御すればよい。
【００３３】
このように本実施形態によれば、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙の変化に対して、音響光学変調素子３１を制御して入射光強度を制御することにより、ＳＩＬ２１と記録媒体１１間の間隙変化に対するエバネッセント光のトンネリング光強度の変化を抑制でき、非常に高密度でありながら安定した記録、再生を行うことが可能となる。
【００３４】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る情報記録再生装置の構成を示す図である。
本実施形態では、アナログ演算回路２８から出力される戻り光強度信号はサーボ回路３３に入力され、このサーボ回路３３によってＬＤドライバ１３が制御され、半導体レーザ１４の駆動電流（バイアス電流）が制御されることにより、半導体レーザ１４から出射されるレーザ光の強度、つまりはＳＩＬ２１に入射する光の強度が制御される構成となっている。
【００３５】
従って、本実施形態は半導体レーザ１４を直接制御するか、半導体レーザ１４の光出射側に挿入された音響光学変調素子３１を制御するかを除いて、第２の実施形態と動作は基本的に同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態に限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施が可能である。
例えば、上記実施形態では記録媒体として相変化光ディスクを用いた場合について説明したが、光磁気ディスクや、情報をピット列として記録する光ディスクの場合にも本発明を適用することができる。
【００３７】
また、本発明は記録と再生の両方の機能を有する装置のみでなく、記録と再生のいずれか一方の機能のみを有する装置にも適用でき、例えば再生専用光ディスクに記録された情報を再生する装置に適用できる。
【００３８】
また、本発明はエバネッセント光を記録または再生に直接的に使用する装置でなく、記録と再生は磁気で行うが、記録／再生を行っている部分に局部的に光を照射して加熱することにより、熱擾乱の影響を避けて例えば０．２μｍというような狭トラックピッチでも良好な記録／再生を可能とする、いわゆる光アシスト方式の磁気記録再生装置にも適用できる。
【００３９】
さらに、本発明はフォトレジスト層をディスク基板上に形成した光ディスク原盤のフォトレジスト層に光ビームを照射して情報を記録する原盤記録装置にも適用が可能である。
【００４０】
その他、エバネッセント光を発生する手段としては、対物レンズとエバネッセント光発生用レンズの組み合わせに代えて、先端に微細な開口を持たせ光ファイバを用いてもよい。また、光源としては半導体レーザに限らず、ガスレーザを用いてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればエバネッセント光を用いて非常に高密度化しながらも、記録ビット形状の均一である良好な記録と、再生信号振幅の変化によるジッタの増大のない良好な再生を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係る情報記録再生装置の構成を示す図
【図２】  同実施形態に係る情報記録再生装置におけるエバネッセント光発生用レンズと記録媒体間の間隙とトンネリング光強度および戻り光の関係を示す図
【図３】  本発明の第２の実施形態に係る情報記録再生装置の構成を示す図
【図４】  同実施形態に係る滋養法記録再生装置においてエバネッセント光発生用レンズと記録媒体間の間隙変化に対してトンネリング光強度を一定に保つ原理を説明する図
【図５】  本発明の第３の実施形態に係る情報記録再生装置の構成を示す図
【符号の説明】
１１…記録媒体
１３…ＬＤドライバ
１４…半導体レーザ
２０…対物レンズ
２１…ＳＩＬ（エバネッセント光発生用レンズ）
２５…ＳＩＬ駆動用アクチュエータ
２７…光検出器
２８…アナログ演算回路
２９…サーボ回路
３０…アクチュエータドライバ
３１…音響光学変調素子
３２，３３…サーボ回路
【図１】
0003639282.tif 000002
【図２】
0003639282.tif 000003
【図３】
0003639282.tif 000004
【図４】
0003639282.tif 000005
【図５】
0003639282.tif 000006