(57)【要約】近接場光学記録により記録担体上のトラック中のマークを読み書きする装置である。該装置はヘッドを有し、該ヘッドは記録担体の表面から近接場距離において位置決めされるべきレンズを含む。エアギャップコントローラがレンズと表面の間のエアギャップを制御し、遠隔場（８１）中の遠隔距離から近接場距離にレンズを近づける接近モードを有する。それに対して、コントローラは増大する周期的励起信号（８３）を供給し、レンズが表面に近づく一連の接近時を設ける。接近時において、レンズの速度（８４）は実質的にゼロである。一連の接近時間により、レンズが記録担体表面に徐々に近づく。接近時の１つにおいてレンズが近接場距離内に入れば、エアギャップコントローラは閉ループモードに切り換えられる。接近時間がディスク変位の最小に対応するように、周期的励起が記録担体の回転に同期される。
2009518769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を記録担体上のトラック中のマークにより表す近接場光学記録のための装置であって、該装置は、
前記記録担体の表面から近接場距離にある、レンズアクチュエータにより位置決めされるレンズを含む、前記トラック上にスキャンニングスポットを生成するヘッドと、
前記レンズと前記表面との間のエアギャップを制御するエアギャップコントローラであって、前記レンズが前記表面に近づく一連の接近時間を発生するために前記レンズアクチュエータに逓増的かつ周期的な励起信号を供給することにより前記レンズを遠隔距離から前記近接場距離にする接近モードを有し、前記レンズは前記接近時間において前記表面に垂直な方向の速度が実質的にゼロであり、前記一連の接近時間により前記レンズが前記表面に近づけるエアギャップコントローラと、
前記記録担体の回転を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は前記ヘッドの方向における記録担体の表面のディスク変位を検出するように構成され、
前記エアギャップコントローラは、前記記録単体表面に垂直な方向の速度が実質的にゼロである１つの接近時間がディスク変位の最小値に対応するように、前記周期的励起を前記記録単体の回転に同期させるように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記記録担体の回転位置を検出する位置手段と、前記ディスク変位の前記最小に対応するピーク回転位置を記憶するメモリとを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記位置手段は前記回転位置に応じて発生された回転信号パルスを検出するように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記エアギャップコントローラは、回転を示す制御信号を受け取る入力を有し、周期的励起を発生する同期正弦波を発生する出力を有する同期正弦波発生器を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記増大する周期的励起信号は振幅が増大する周期的信号を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記増大する周期的励起信号はランプ成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記増大する周期的励起信号はローパスフィルタをかけられた階段成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記エアギャップコントローラは、前記接近モードにおいて、
前記接近時間の１つにおいて前記近接場距離内にレンズがいつあるかを検出し、
前記レンズが前記近接場距離に入ったとき閉ループモードに切り替えるように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記フォーカスサーボシステムが前記スキャンスポットの波長とは異なる波長の放射ビームをフォーカスするように構成されている場合、前記記録担体の一層に放射ビームをフォーカスするためにフォーカスサーボシステムからのサーボ信号を処理することにより、前記ヘッドの方向における記録担体の表面のディスク変位を検出するように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
近接場光学記録に使用する、記録担体の表面に対して遠隔距離から近接場距離にレンズを近づけるプルイン方法であって、
前記レンズが前記表面に接近する一連の接近時間を設ける、増大する周期的励起を前記レンズアクチュエータに与える段階であって、前記接近時間において前記レンズは前記表面に垂直な方向の速度が実質的にゼロであり、前記一連の接近時間において前記レンズが前記表面に実質的に近くなる段階と、
前記記録担体の回転を制御する段階とを有し、
前記方法は、
前記ヘッドの方向における記録担体の前記表面のディスク変位を検出する段階と、
記録単体表面に垂直な方向の速度が実質的にゼロである１つの接近時間がディスク変位の最小値に対応するように、周期的励起を記録単体の回転に同期させる段階とを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報を記録担体上のトラック中のマークにより表す近接場光学記録のための装置に関する。該装置は、前記記録担体の表面から近接場距離にある、レンズアクチュエータにより位置決めされるレンズを含む、前記トラック上にスキャンニングスポットを生成するヘッドと、前記レンズと前記表面との間のエアギャップを制御するエアギャップコントローラであって、前記レンズが前記表面に近づく一連の接近時間を発生するために前記レンズアクチュエータに逓増的かつ周期的な励起信号を供給することにより前記レンズを遠隔距離から前記近接場距離にする接近モードを有し、前記レンズは前記接近時間において前記表面に垂直な方向の速度が実質的にゼロであり、前記一連の接近時間により前記レンズが前記表面に近づくエアギャップコントローラとを有する。
【０００２】
さらに、本発明は、近接場光学記録に使用する、記録担体の表面に対して遠隔距離から近接場距離にレンズを近づけるプルイン方法に関する。該方法は、前記レンズが前記表面に接近する一連の接近時間を発生する、逓増的かつ周期的な励起をレンズアクチュエータに与える段階であって、前記接近時間において前記レンズは前記表面に垂直な方向の速度が実質的にゼロであり、前記一連の接近時間により前記レンズが前記表面に近づく段階を有する。
【背景技術】
【０００３】
近接場光学記録のためのエアギャップサーボは、T.  Ishimoto、K.  Saito、T.  Kondo、A.  Nakaoki、M.  Yamamoto著「Gap  Servo  System  for  a  Biaxial  Device  Using  an  Optical  Gap  Signal  in  a  Near  Field  Readout  System」（ISOM/ODS  ２００２発行）（以下、非特許文献１と呼ぶ）で知ることができる。非特許文献１には、近接場光学ヘッドと光記録単体を用いる読み出し方法が記載されている。このヘッドは非球面レンズとソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ：Solid  Immersion  lens）により構成されている。このシステムでは、ＳＩＬ底面とディスク表面の間のエアギャップを常に近接場位置に維持して、エバネッセント波を検出できるようにしなければならない。エアギャップエラー信号を生成して、ＳＩＬとディスク表面の間の距離を検出する。しかし、エアギャップエラー信号は約５０ｎｍの近接場領域でないと得ることができない。
【０００４】
ＷＯ２００５／１０１３９１には、ヘッドアクチュエータを制御して、ヘッドを必要な位置に維持するエアギャップサーボシステムが記載されている。ヘッドを離れたスタート位置から表面近くに近づける（いわゆるプルインプロシージャ）ためのスターティングサーボシステムが提案されている。プルインプロシージャは、レンズが近接場位置に入った時にエアギャップサーボループに切り換えることにより完了する。プルインプロシージャ中にオーバーシュートが発生すると重大な問題となり、ヘッドがディスク表面に接触すればヘッド・ディスク衝突が起きてしまう。上記のスターティングサーボシステムは、レンズが表面に接近する時間を設けるために、逓増的かつ周期的な励起信号を前記レンズアクチュエータに供給する。接近時間においてレンズは表面に垂直な方向の速度が実質的にゼロであり、前記一連の接近時間においてレンズが表面に時間が経つにつれ近くなる。かかる時間にヘッドが近接場距離内に到達すると、スイッチが閉ループモードになり、レンズは閉じたサーボループにより近接場距離に維持される。
【０００５】
しかし、実際には、既知のシステムは、現実の記録担体の場合、接近モードにおいて安全に動作しない。
【０００６】
それゆえ、本発明の目的は、高速かつヘッド・ディスク衝突の危険が少ない光学記録のためのエアギャップサーボシステムとプルイン方法とを提供することである。
【０００７】
本発明の第１の態様によると、この目的は冒頭段落に記載した装置により達成される。該装置は、前記記録担体の回転を制御し、前記ヘッドの方向における記録担体の前記表面のディスク変位を検出する制御手段と、前記記録単体表面に垂直な方向の速度が実質的にゼロである１つの接近時間がディスク変位の最小値に対応するように、前記周期的励起を前記記録単体の回転に同期させるように構成されたエアギャップコントローラとを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の態様によると、この目的は冒頭段落に記載した方法により達成される。該プルイン方法は、前記記録担体の回転を制御する段階と、前記ヘッドの方向における記録担体の前記表面のディスク変位を検出する段階と、記録単体表面に垂直な方向の速度が実質的にゼロである１つの接近時間がディスク変位の最小値に対応するように、周期的励起を記録単体の回転に同期させる段階とを有する。
【０００９】
実際には記録担体は完全には平坦ではない。上記手段の効果は、記録単体の表面の変位を検出し、特に、その変位の最小値を検出することである。記録単体が回転すると、前記最小は前記の非平坦のために回転時間に相関する。前記回転時間のタイミングを一接近時間と一致させ、その時にレンズと記録単体表面の間の距離が最小となるように、周期的励起を同期させる。有利にも、その一接近時間において、レンズの速度は実質的にゼロであるが、表面の変位の速度もゼロである。よって、閉ループへのスムースな切替ができる。
【００１０】
また、本発明は以下の認識に基づく。発明者は、従来のエアギャップサーボにおける平坦でないディスクの問題は、ディスクの変位の変化に対して周期的な励起の最大値がランダムに生じることであると考えた。結果として、距離が最小となるのは、接近時間以外の時間であり、この時レンズの速度はゼロではない。よって、かかる時間に閉ループに切り替えると、オーバーシュートやヘッド衝突が起こる。本発明によると、表面の変位の最大値のタイミングを、周期的励起の最大値に同期させる。よって、実際の記録単体の場合でも、ヘッド衝突のリスクをさらに減らして安全な動作をさせることができる。
【００１１】
上記装置の一実施形態では、前記制御手段は、前記記録担体の回転位置を検出する位置手段と、前記ディスク変位の前記最小に対応するピーク回転位置を記憶するメモリとを有する。最小値の検出は回転位置の検出と結合（couple）される。有利にも、メモリにより、かかる位置を周期的励起に容易に同期できる。
【００１２】
上記装置の一実施形態では、制御手段は、記録単体の一層にビームをフォーカスするフォーカスサーボシステムからのサーボ信号を処理することにより、ヘッドの方向において記録単体の表面のディスク変位を検出するように構成される。フォーカスサーボシステムは、記録単体の記録層上のスキャンスポットを生成する光学記録用装置に設けられている。フォーカスサーボシステムは、アクチュエータ信号やフォーカスエラー信号などのフォーカスサーボ信号を発生する。発明者は、今あるフォーカスサーボシステムは、近接場モードで目的の高密度層に実際にはフォーカスしていなくても、かかるディスク変位の情報を供給できると考えた。例えば、フォーカスサーボシステムを開ループモードにおける検出器として使用してもよいし、ビームを一時的に異なる層にフォーカスしてもよい。一実施形態では、フォーカスサーボシステムは、スキャンスポットの波長とは異なる波長の放射ビームをフォーカスするように構成される。本装置は、例えば、ＤＶＤやＣＤなどの既存の記録フォーマットと後方互換性を有する、異なる波長用の別の光学系を備えている。この別の光学系を使用して、例えば、高密度層または記録担体に別に設けられた低密度層に前記異なる波長のビームをフォーカスすることにより、ディスク変位を検出してもよい。有利にも、少しの修正のみで、既存のフォーカスサーボシステムを用いてフォーカスサーボ信号を処理することによりディスク変位を検出できる。
【００１３】
本発明による装置と方法のさらに別の好ましい実施形態は、添付した特許請求の範囲に記載した。その開示はここに参照により援用する。
【００１４】
本発明の上記の態様その他は、添付した図面を参照して、以下に記載した例示として記載した実施形態から明らかであり、これらを参照してさらに詳しく説明する。
【００１５】
図面においては、すでに説明した要素に対応する要素には同じ参照数字を付した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
近接場光学ヘッドは非球面レンズとソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）により構成されているが、この近接場光学ヘッドを用いた光学記録システムが１２ｃｍ光ディスク上で１５０Ｇｂｙｔｅ以上を読み出す技術として提案されている。このシステムでは、ＳＩＬ底面とディスク表面の間のエアギャップを常に近接場位置に維持して、エバネッセント波を検出できるようにすることが必須である。それに加え、エアギャップサーボシステムが必要である。
【００１７】
図１は、エアギャップサーボを有する光学記録装置を示す。この装置は、近接場光学システムにより記録単体１１上にデータを光学的に読み書きするものである。近接場光学システムはそれ自体は知られており、例えば、K.  Saito等著「Readout  Method  for  Read  Only  Memory  Signal  and  Air  Gap  Control  Signal  in  a  Near  Field  Optical  Disc  System」（Jpn.  J.  Appl.  Phys.  Vol.  ４１  (２００２),  pp.  １８９８-１９０２）（以下、非特許文献２と呼ぶ）に記載されている。ディスク状の記録単体１１は、情報層上に実質的に平行なトラックを構成するらせん状または環状の回転パターン（pattern  of  turns）として構成されるトラックを有する。記録可能型記録単体上のトラックは、ブランクの記録単体の製造時に提供されるプリエンボスされたトラック構造であってもよい。トラック構造は、規則的に分散したマークであって周期的にサーボ信号を発生させるマークにより形成されてもよい。記録された情報は、トラックに沿って記録された光学的に検出可能なマークにより、情報層上に表される。マークは、物理パラメータの変化により構成され、その周囲と異なる光学特性を有する。物理パラメータの変化とは、例えば、色素、合金、または相変化物質等の材料に記録した場合に得られる反射率の変化や、光磁気材料に記録した場合に得られる偏光の変化等である。記録単体は例えばビデオやオーディオ情報であるリアルタイム情報や、コンピュータデータ等のその他の情報を担うことを目的としたものであってもよい。
【００１８】
この装置は、記録担体１１上のトラックをスキャンする手段を備えている。そのスキャン手段は、記録担体１１を回転させる駆動部２１と、ヘッド２２と、トラック上でヘッド２２を位置決めするサーボ部２５と、制御部２０とを有する。ヘッド２２は、記録担体の情報層のトラック上の放射スポットにフォーカスされた、光学要素を通して導びかれた放射ビームを発生する既存タイプの光学系を有する。放射ビーム２４は、例えばレーザダイオード等の放射源により生成される。サーボユニット２５は、記録担体の記録層のスキャンスポット（scanning  spot）に放射ビームをフォーカスするフォーカスサーボシステム３８を有する。ヘッドは、レンズ２４と、エアギャップサーボコントローラ３２に結合された、記録担体１１の表面から近接場距離２３だけ離れたレンズを位置決めするレンズアクチュエータ３５とを有する。ヘッド中の光学要素の詳細例を図２に示す。  エアギャップコントローラは、増大する周期的励起信号をレンズアクチュエータに供給して、レンズが記録担体表面に近づく一連の接近時間（a  sequence  of  approach  instants）を作ることにより、遠隔距離から近接場距離までレンズを近づける接近モードを有する。接近時間（approach  instants）においては、レンズの記録担体表面に垂直な方向の速さは実質的にゼロである。一連の接近時間により、レンズが記録担体表面に徐々に近づく。最後に、接近時間の１つにおいてレンズが近接場距離内にあれば、エアギャップコントローラは閉ループモードに切り換える。開ループ接近モードから閉ループモードへの切り換えは、ハンドオーバーモードで行われる。このハンドオーバーモードでは、レンズの位置、及び／または速度と加速度の基準軌跡を作る。
【００１９】
光学ヘッドが近接場位置に入り、ギャップエラー信号が利用可能であれば、エアギャップサーボシステムをハンドオーバー制御により閉ループ制御動作に切り換える。ＷＯ２００５／１０１３９１に記載されているように、ギャップサーボループのギャップ基準は、その最終的な目標値には直接的に設定されないが、基準発生器により発生されて、最初の基準から最終的な目標エアギャップ距離までの軌跡をスムーズにする。
【００２０】
ヘッドは、ラジアル方向でスポットをトラックの中心に微細な位置決めをするトラッキングアクチュエータ（図示せず）をさらに有する。トラックアクチュエータは、光学要素を半径方向に動かすコイルと永久磁石とを有し、あるいは反射要素の角度を変えるように構成されている。読み出しの場合、情報層により反射された放射を、ヘッド２２中の通常タイプの検出器（例えば、４分割ダイオード）により検出し、検出器信号を発生する。この検出器信号には、メインスキャン信号３３とトラッキング及びフォーカシングのためのサブ検出器信号とが含まれる。フロントエンド部３１はヘッド２２に結合しており、トラックから反射された放射に基づいて検出器信号を受け取る。メインスキャン信号３３は通常タイプの読み出し処理部３０により処理される。この読み出し処理部３０は、復調器、デフォーマット器、及び出力部を含み、情報を読み出す。
【００２１】
制御部２０は、情報の記録と読み出しを制御し、ユーザまたはホストコンピュータからコマンドを受信するように構成されている。制御部２０は、制御ライン２６（例えば、システムバス）を介して装置のその他のユニットに接続されている。制御部２０は、制御回路（例えば、マイクロプロセッサ、プログラムメモリ）とインターフェイスを有し、以下に説明するようにプロシージャと機能を実行する。制御部２０は、論理回路中のステートマシンとして実施してもよい。
【００２２】
この装置は、書き込み可能型または再書き込み可能型の記録担体上に情報を記録する記録手段を備えていてもよい。この記録手段は、ヘッド２２及びフロントエンド部３１と協働して、書き込みビームを発生する。また、ヘッド２２を駆動する書き込み信号を発生するために入力情報を処理する処理手段を有する。この書き込み処理手段は入力部２７、フォーマット器２８、変調器２９を有する。情報を書き込む場合、変調器２９により放射ビームのパワーを制御して、記録層に光学的に検知可能なマークを作るようにする。
【００２３】
一実施形態では、入力部２７は、アナログオーディオ及び／またはビデオや、非圧縮のデジタルオーディオ／ビデオのための圧縮手段を有する。好適な圧縮手段はビデオについてはＭＰＥＧ標準に記載されており、ＭＰＥＧ−１はＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２に規定され、ＭＰＥＧ−２はＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８に規定されている。あるいは、入力信号はこれらの標準により予め符号化されていてもよい。
【００２４】
制御部２０は、記録担体の回転を制御し、ヘッド方向への記録担体表面のディスク変位（記録担体のランアウト（run-out）とも呼ばれる）を検出するように構成されている。ランアウトは記録担体の回転位置の関数として検出される。すなわち、ランアウト値は記録担体の回転周期の繰り返しパターンを示す。記録担体表面の変位は別のセンサで検出してもよいし、フォーカスサーボがロックされたときのフォーカスサーボシステムからのフォーカス信号を用いて検出してもよい。ロック状態では、フォーカスアクチュエータ信号等のフォーカス信号はディスク表面の変位を表す。変位の最小値の検出を、バス２６を介してサーボシステムから信号値を取得することにより制御部２０が行う。
【００２５】
記録単体の回転位置を制御部２０の回転制御システム３６が検出する。この回転制御システム３６は実際の回転位置をモニターする。例えば、回転位置は回転駆動モータへの回転速度制御信号（tacho  control  signals）や、センサによるマーカの検出または光学ヘッドからの記録情報の読み取りなどによる記録単体からの検出信号に基づき得られる。本装置は上記のヘッドを使用してもよいし、記録単体の回転位置を検出する好適な情報（例えば、別の層からのデータや予め記録されたパターンからのデータ）を読み取る別のヘッドやセンサを有していてもよい。
【００２６】
ディスク変位は、記録単体の記録層のスキャンスポットを生成するために利用するフォーカスサーボシステムから検出してもよい。フォーカスサーボシステムは、通常、アクチュエータ信号やフォーカスエラー信号などのフォーカスサーボ信号を発生する。今あるフォーカスサーボシステムは、近接場モードで目的の高密度層に実際にはフォーカスしていなくても、かかるディスク変位の情報を供給できる。例えば、フォーカスサーボシステムを開ループモードにおける検出器として使用してもよいし、ビームを一時的に異なる層にフォーカスしてもよい。  
エアギャップコントローラ３２は、記録単体表面に垂直な方向の速度が実質的にゼロである１つの接近時間がディスク変位の最小値に対応するように、周期的励起を記録単体の回転に同期させるように構成される。エアギャップコントローラと制御部２０の同期機能は、図５乃至図８を参照して以下に詳しく説明する。一実施形態では、エアギャップコントローラ３２は、同期正弦波発生器３４を含む。同期正弦波発生器は、回転を示す回転制御信号を受け取る同期入力を有し、周期的励起を発生する同期正弦波を発生する出力を有する。
【００２７】
一実施形態では、回転制御システム３６はメモリ３７に結合されている。メモリ３７を使用して、ディスク変位の前記最小値に対応する回転位置を記憶する。このメモリを使用して、メモリループ制御システムを記憶（accommodate）してもよい。このシステムでは、記録担体の回転と同期してループサーボ信号を記憶及び読み出しを行う。記録担体の回転全体にわたるディスク変位データをメモリに記憶し、フォーカス制御サーボシステムにおけるフィードフォワード信号として使用してもよい。例えば、粗フォーカスサーボアクチュエータをメモリに記憶されたデータに基づき制御してもよい。メモリ３７からディスク変位の最小値を検出し、周期的励起信号の同期に使用してもよい。
【００２８】
一実施形態では、例えばＤＶＤやＣＤなどの既存の記録フォーマットと後方互換性を確保するための光学経路（optical  light  path）などである、異なるタイプの記録担体をスキャンするための別の光学系を本装置に設けてもよい。この別の光学系を使用してディスク変位を下記のように検出する。この別の光学系は記録担体の１つの層にフォーカスされ、ディスクのランアウトに対応するサーボ信号（例えば、近接場光学ヘッドの対物レンズのサーボアクチュエータ信号など）が生成される。既存のフォーカスサーボシステムを使用して、それからのフォーカスサーボ信号を処理してディスク変位を検出する。この別の光学系は、高密度層または記録担体に別に設けられた低密度層に前記異なる波長のビームをフォーカスする。留意すべき点として、この追加的光学系が形成するスキャンスポットは、記録担体のタイプごとの違いや実際の近接場記録担体の違いにより変形してしまうおそれがある。しかし、トラックからマークをスキャンしたり情報を読み出したりする必要はないので、変形してもディスク変位の検出には関係がない。
【００２９】
図２は、近接場光学記録のためのヘッド中の要素を示す概略図である。この概略図は読み出し実験のために使用する近接場光学プレーヤの構成の一例を示している。実験に用いたプレーヤでは、従来のＤＶＤアクチュエータをエアギャップ制御とトラッキングのために使用し、開口数がＮＡ＝１．９である特殊な近接場レンズを搭載した。図面では、ＰＢＳは偏光ビームスプリッタであり、ＮＢＳは非偏光ビームスプリッタであり、λ／２は半波長板である。このセットアップのメインブランチには、青紫色レーザ４０、コリメータレンズ、ビーム成形光学系４１、２つのビームスプリッタ、及びＮＡ＝１．９のレンズ４３のフォーカス調整用のテレスコープ４２を有する。図の左側ブランチには、データ情報を含みメインビームと平行に偏光しているＲＦ中心開口信号を検出するためのフォトダイオード４４がある。同じブランチに、スプリット検出器４５が配置され、プッシュプルトラッキングエラー信号を発生する。さらに、実験的なセットアップの場合だけだが、ＣＣＤカメラ４６が含まれて、射出ひとみにおいて照射パターンを観察している。半波長板λ／２を用いて、ＰＢＳがスプリットしてＲＦ検出器とプッシュプル検出器にそれぞれ向ける光量を制御する。
【００３０】
図面の右側の第２のブランチを使用してエアギャップ制御用のエラー信号を発生する。近接場光学ディスクシステムでは、ＳＩＬレンズ４３はディスクからエバネッセント減衰距離内に位置している必要がある。このセットアップでは、ＳＩＬとディスクの距離は一般的には２５ｎｍである。このように短い距離で機械的アクチュエータでエアギャップ制御をするためには、好適なエラー信号が必要である。非特許文献１及び２に記載されているように、ギャップエラー信号（ＧＥＳ）として好適な線形信号は、ディスク上にフォーカスされたメインビームの偏光状態に垂直な偏光状態にある反射光から得ることができる。大部分の光はＳＩＬ−空気−ディスク間で反射され楕円偏光される。この効果によりこの反射光を偏光子を通して見ると周知のマルタ十字（Maltese  cross）が生じる。偏光光学系と単一のフォトディテクタ４７を用いてこのマルタ十字の光をすべて集めることにより、垂直偏光状態信号（いわゆる「ＲＦ⊥ｐｏｌ」）が得られ、その「ＲＦ⊥ｐｏｌ」信号からギャップエラー信号ＧＥＳを作ることができる。
【００３１】
図３は、計算上のギャップエラー信号の反射曲線を示す。この図は、グルーブのないＳｉディスク上のシミュレーションされたＧＥＳ曲線に基づき、エアギャップの大きさに対する反射を示している。第１の曲線３５０は全反射を示す。第２の曲線３５１は偏光が平行な場合の反射を示す。第３の曲線３５２は、エアギャップ幅の関数として偏光が垂直な場合の反射を示す。各曲線につき３通りのＮＡ値に対する結果を示す。第２の曲線３５１はデータを読み出す場合のＨＦ信号３５３として使用することができる。ＳＩＬの底面で反射された垂直偏光状態の光量を、エアギャップを制御するギャップエラー信号３５４（ＧＥＳ）として用いる。しかし、図示したように、約５０ｎｍの近接場領域内にあるＧＥＳの線形範囲３５５にあるギャップエラー信号のみを利用することができる。
【００３２】
それゆえ、いわゆるプルインプロシージャが必要となる。プルインプロシージャにより、光学ヘッドが開ループ動作により最初の遠隔場位置から近接場領域に近づき、エアギャップサーボシステムをできるだけスムーズに閉ループ動作に切り換えて、光学ヘッドがディスクと衝突しないようにする。ここで提案するエアギャップサーボシステムは、動作状態に応じて相互に切り替えられる３つの制御モードを有する。まず、接近制御は、最初の遠隔場位置から線形ＧＥＳが検出される近接場領域に光学ヘッドを動かすものである。ハンドオーバー制御は、開ループの接近制御から最終的な閉ループエアギャップ安定化制御への切り換えの時にスムーズで素早い過渡応答を達成するものである。最後に、エアギャップ制御は一定の目標エアギャップに近いエアギャップを維持するものである。ＷＯ２００５／１０１３９１に記載されたプルインプロシージャでは、図４に示されているように、接近モードの差異にアクチュエータに振幅が時間とともに増大する正弦波電圧を印加する。これは、以下、「スイングプルイン（swinging  pull-in）」と呼ぶ。エアギャップサーボシステムは、正弦波がピークに来たところで閉ループ動作を開始し、切替の時点で光学ヘッドの速度をゼロに近くする。こうすることにより、開ループ動作から閉ループ動作への過渡期におけるオーバーシュートを大幅に減らすことができ、レンズとディスクの衝突を効果的に回避することができる。
【００３３】
図４は、平坦な記録担体における接近方法を示す図である。左側のグラフは、時間に対して、規格化電流として印加された増大する周期的信号７３を示す。右側のグラフは、遠隔場範囲７２から近接場範囲７１に近づく時の規格化された位置７４と速度７５を示す。これにより、一連の接近時間（approach  instants）が得られる。例えば、第１の接近時間７７で始めて近接場領域に入る。また、周期的な接近速度７５が得られるが、接近時間においては接近速度はほぼゼロである。特に、矢印７６で示したように、前記第１の接近時間７７では速度は実質的にゼロであり、その時にエアギャップサーボシステムを閉ループ動作に切り換えることができる。よって、図示したように、ある時点ｔ＝ｔｎにおいて、光学ヘッドの正のピーク位置が近接場領域に入り始める。それゆえ、開ループ接近制御から閉ループ制御またはハンドオーバー制御へのモード切替がｔ＝ｔｎで起これば、切り換え時間における光学ヘッドの速度はゼロである。これにより、平坦な記録担体では、サンプリング周波数が比較的低くても切り替えの瞬間における過渡応答でのオーバーシュートが大幅に減少する。
【００３４】
エアギャップサーボにおけるプルイン方法の効果は、光学ヘッドが遠隔場領域から近接場領域に近づく時に、振幅が増大する正弦波信号をアクチュエータに印加することである。ここで説明するように、ランアウトを有する平坦でない記録担体の場合、周期的な励起をランアウトに同期させる。
【００３５】
実際には、例えば、スタートアップ時、またはエアギャップサーボシステムがレンズを（一時的に）セーフティプルバック（safety  pull-back）する時に、回転ディスクに対するエアギャップサーボシステムをスタートすることが非常に好ましい。セーフティプルバックは、ドライブの動作中の一時的な衝撃や振動により、またはディスク状の局所的な欠陥などにより起こる。よって、ドライブの動作を長い時間中断しないように、好ましくはディスクを停止せずにエアギャップサーボを再開する。
【００３６】
ディスクが回転している場合、ＷＯ２００５／１０１３９１に記載されたスイングプルインプロシージャでは、開ループ動作から閉ループ動作に切り替える時に必ずしもオーバーシュートが小さくならない。既知のシステムでは、図４に示した光学ヘッド変位が示す正弦波の正のピークはディスクとＳＩＬとの間のエアギャップ距離の最小値には対応していない。つまり、切り換え時に光学ヘッドの速度が必ずしもゼロに近くならない。
【００３７】
図５はレンズとディスクとの間のエアギャップを示す図である。記録層１２を有する記録担体１１を詳細に示している。この記録担体は、完全には平坦でない実際の記録担体の一例である。アクチュエータ５１を記録担体１１上に位置決めする。記録単体１１は→５７で示したように回転している。アクチュエータ５１は光学ヘッドの一部である。その光学ヘッドは別のレンズ５３や、検出器及び／またはレーザ（図示せず）等の能動要素などの光学要素を有する。アクチュエータ５１は、例えば、図１に示したようにエアギャップコントローラ３２が供給するアクチュエータ制御信号により駆動され、レンズ５２を近接場距離に動かす。
【００３８】
回転中、ディスク表面は矢印５６で示したように表面に対して垂直方向に動き、例えば４０μｍであるディスク変位（軸方向ランアウトとも呼ぶ）を生じる。実際には、必要なエアギャップの大きさは軸方向ランアウトより小さいオーダー（例えば、２０ｎｍ）である。ランアウトはレンズ５２の位置で最小となり、矢印５６の位置で最大となる。レンズ５２の位置にはエアギャップ５５がある。エアギャップは、基準レベル５４（例えば、光学ヘッドの位置）に対するレンズの位置ｙとディスク変位の位置ｙｄの差として定義できる。
【００３９】
図６は同期をしないスイングプルインプロシージャを示す図である。図示したグラフの縦軸は軸方向ランアウトであり横軸は時間である。ランアウトには記録担体の１回転中に最大と最小は１回ずつしかないと仮定する。第１の曲線６３はレンズの位置ｙを表す。レンズは上記の通り周期的励起信号により動かされる。第２の曲線６２はディスク変位ｙｄを表し、第３の曲線６１は結果として生じるエアギャップ（ｙｄ−ｙ）を表す。まだ同期はさせていない。ディスクが回転している場合、かかるスイングプルインプロシージャ（swinging  pull-in  procedure）では、矢印６４で示したように、切替時間ｔｓｗにおいて光学ヘッドの速度が必ずしもゼロに近くならない。
【００４０】
図５と図６に示した例では、ディスクは３Ｈｚで回転し、光学ヘッドは１Ｈｚでスイング（swing）しており、ディスクの回転に対してある初期位相オフセットを有している。この例では、レンズ５２はＧＥＳが得られる近接場領域に入った時に大きな速度を有しており、そのため、切り換え時間ｔｓｗにおいて大きくなオーバーシュートが生じ、レンズとディスクが衝突してしまう。
【００４１】
スイングプルインプロシージャを回転するディスクに効果的に合わせて適合させるために、光学レンズの変位が示す正弦波の正のピークを、ディスク表面とレンズ５２の間の最小エアギャップ距離に同期させる。そのため、正弦波励起電圧生成ブロックを次のように構成する。
【００４２】
図７は、同期正弦波発生器及びレンズとディスクの間のエアギャップを示す図である。同期正弦波発生器３４は回転を示す回転制御信号Ｎｒｐｍを受ける同期入力６０を有する。同期正弦波発生器３４はカウンタ部６５を有し、カウンタ部６５は発生部６６に結合している。発生部６６は出力６７を有し、レンズ５２を周期的に励起するアクチュエータ制御信号ｖ（ｋ）を発生する同期正弦波を発生する。カウンタ部６５は、例えば回転信号発生器（tacho  generator）からの一連の回転信号パルス（tacho  pulses）である回転制御信号Ｎｒｐｍを処理し、記録担体の回転位置を示す同期信号ｋを発生する。発生部６６は、ディスク変位情報、具体的には矢印６８で示した最小ディスク変位Ｎｍｉｎの位置５８と、矢印６９で示した最大ディスク変位Ｎｍａｘの位置５９を受け取る入力をさらに有する。最小及び最大のディスク変位は、例えば、同期信号ｋに基づき回転位置に対して定義される。
【００４３】
図７に示したように、回路３４により正弦波励起電圧がディスクの回転に同期される。この同期は、例えば、スピンドルモータ駆動回路からの回転信号パルスを使用して実現できる。正弦波励起電圧の位相は、最初に、光学ヘッドの変位が示す正弦波の正のピークが図７に示したディスク変位ｙｄの最小に一致するように設定される。この最小は、例えば、ドライブのスタートアップキャリブレーションの時のディスクスキュー補正プロシージャや、ドライブ動作中のメモリループサーボコントローラから検出できる。
【００４４】
図７に示したように、スピンドルモータ駆動回路はディスクの１回転あたりにＮｒｐｍ個の回転信号パルス（tacho  pulses）を供給する。ディスク変位ｙｄは回転信号パルス数ＮｍｉｎとＮｍａｘでそれぞれ最小と最大になる。この時、励起電圧ｖ（ｋ）は次式で与えられる：
【００４５】
【数１】
2009518769.tif 000003
ここで、ｋはこの場合１からＮｒｐｍの範囲の回転信号パルス数であり、ν０及びΔνは各回転におけるそれぞれ初期電圧及び電圧の増加分である。
【００４６】
図８は同期した励起信号を示す図である。図６と同様に、図示したグラフの縦軸は軸方向ランアウトであり横軸は時間である。第１の曲線８３はレンズの位置ｙを表す。レンズは上記の通り同期された周期的励起信号により動かされる。第２の曲線８２はディスク変位ｙｄを表し、第３の曲線８１は結果として生じるエアギャップ（ｙｄ−ｙ）を表す。同期がなされており、周期的励起信号とディスク変位に対してシミュレーションで選択された同一周波数で正弦波エアギャップが発生している点に留意する。ディスクが回転している場合、新規なスイングプルインプロシージャ（swinging  pull-in  procedure）により、矢印８４で示したように、開ループ動作から閉ループ動作への切替時間ｔｓｗにおいて光学ヘッドの速度が必ずゼロに近くなる。よって、この新規なエアギャップサーボを回転ディスクに利用することができる。主要なアイデアは、確実に、光学ヘッドの最大変位がディスクの回転と同期して増大させ、さらに、ＳＩＬとディスクの間の最小エアギャップ距離に一致させることである。
【００４７】
スイングプルインプロシージャでは増大する周期的信号、例えば図６と図８に示した振幅が増大する正弦波信号を使用する。正弦波信号により、光学ヘッドが近接場に到達した時に、その速度が確実にゼロまたは非常に小さくなる。
【００４８】
最後に、留意すべきことは、接近制御のための正弦波励起は、増大する周期的信号である。これを達成するには、増大する信号（例えばランプ（ramp）信号）を正弦波で変調する。周期的要素の目的は、光学ヘッドが近接場に到達した時に、その速度を確実にゼロまたは非常に小さくすることである。同じ理由で、実施形態によっては、以下に示すように、他の周期的かつ増大する信号を使用してもよい。
【００４９】
図９は、増大する周期的な励起信号の実施形態を示す。図９Ａは、振幅が少し逓増的な周期的な信号をランプ信号に重ねたものを示す。図９Ｂは、振幅が強く増大する正弦波信号をランプ信号に重ねたものを示す。さらに別の可能性を図９Ｃに示した。図９Ｃでは、ローパスフィルタをかけた階段信号をアクチュエータに印加する。各図において、左側のグラフは規格化された制御電流を示し、右側のグラフは規格化された位置（上側の曲線）と速度（下側の曲線）を示す。レンズが表面に近い接近時に速度は実質的にゼロである。
【００５０】
実際的な考えとして、上記実施形態ではすべて、励起入力信号の周波数は基礎となるアクチュエータの共鳴周波数よりも十分低くして、接近制御時の望ましくない共鳴振動を避けることに注意せよ。さらに、各接近時の間のアクチュエータ位置の増加分（例えば、図９ＡにおいてΔｙで示した）は、ＧＥＳ線形範囲よりも小さいか同じくらいでなければならない。
【００５１】
主として近接場光学記録システムにエアギャップサーボを適用する実施形態により本発明を説明した。しかし、本発明は、その他の記録単体とヘッドのシステムであって、レンズと記録単体表面間に小さなエアギャップが必要なものにも好適である。そうしたシステムの例としては、四角形光カード、光磁気ディスク、その他のタイプの磁気記憶システム等がある。本発明は、近接場スキャン顕微鏡システムにも好適である。よって、「近接場光学記録」という用語にはこれらのシステムが含まれる。留意すべき点として、ここで「有する（comprising）」という言葉は列挙された要素や段階以外のものの存在を排除するものではなく、要素の前の「１つの（a  or  an）」との言葉はかかる要素が複数あることを排除するものではない。また、参照符号は請求項の範囲を限定するものではなく、本発明はハードウェアとソフトウェアの両方により実施することができ、複数の「手段」や「部」を同一のハードウェアまたはソフトウェアで表すことができる。さらに、本発明の範囲は実施形態では限定されず、本発明は上記のすべての新規な特徴または複数の特徴の組み合わせにある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】エアギャップサーボを有する光学記録装置を示す。
【図２】近接場光学記録のためのヘッド中の要素を示す概略図である。
【図３】計算上のギャップエラー信号の反射曲線を示す。
【図４】平坦な記録担体における接近方法を示す図である。
【図５】レンズとディスクとの間のエアギャップを示す図である。
【図６】同期をしないスイングプルインプロシージャを示す図である。
【図７】同期正弦波発生器、及びレンズとディスクの間のエアギャップを示す図である。
【図８】同期した励起信号を示す図である。
【図９Ａ】振幅が少し逓増的な周期的な信号をランプ信号に重ねたものを示す。
【図９Ｂ】振幅が大きく逓増的な正弦波信号をランプ信号に重ねたものを示す。
【図９Ｃ】ローパスフィルタをかけた階段信号を示す図である。
【図１】
2009518769.tif 000004
【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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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【国際調査報告】
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