(57)【要約】本発明は、近接場の光スキャニング装置を提供し、特に、記録キャリア１１の表面に関して遠隔のポジションから近接場のポジションに近接場の光スキャニング装置のレンズを移動させる方法を提供する。本発明は、ＳＩＬ（Solid  Immersion  Lens）と記録キャリアの表面との間のギャップのサイズを示すアパーチャピューピルイメージの画像処理を好ましくは利用する。アパーチャピューピルイメージの画像分析により、マイクロメートルのレンジでエアギャップ距離のアプローチ手順のための制御信号を導出することができる。これにより、ヘッドの動きの変動する速度を利用した高速、効率的、正確かつ信頼性の高いアプローチ手順が可能となる。さらに、本発明は、二者択一的に、アプローチ手順の制御信号を発生し、アパーチャピューピルイメージのセクションの強度の分析に画像分析を低減するのを原理的に可能にする、アパーチャピューピルイメージで発展する干渉縞の検出スキームを利用するのを可能にする。
2008516369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録キャリアをスキャニングする近接場の光スキャニング装置であって、
記録キャリアの表面に関して近接場のポジションに位置されるように調整されるレンズを有するヘッドと、
前記ヘッドに入射する放射線を検出する、空間解像度を有する検出器と、
前記検出器の出力を分析し、前記レンズと前記記録キャリアとの間の距離を示す制御信号を発生するように調整される画像処理モジュールと、
前記レンズと前記記録キャリアの表面との間のギャップのギャップサイズを制御するコントロールモジュールであって、遠隔のポジションから近接場のポジションにレンズを移動させるアプローチモードで作用するコントロールモジュールとを有し、
前記アプローチモードは前記制御信号を利用する、装置。
【請求項２】
前記コントロールモジュールは、前記制御信号に依存する変動する速度により、前記遠隔のポジションから前記近接場のポジションに前記レンズを移動させるために作用する、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記コントロールモジュールは、最大速度で開始する減少する速度プロファイルを利用することで前記レンズを移動させるために更に作用する、
請求項１記載の装置。
【請求項４】
少なくとも第二の制御信号は、前記レンズの動きの間に発生可能であり、前記コントロールモジュールは、前記動きの間に前記少なくとも第二の制御信号を処理するために更に作用する、
請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記画像処理モジュールは、前記放射線のトラバースプレーンにおいて前記放射線の中央のセクションのサイズを決定するために調整され、前記中央のセクションのサイズは、前記制御信号を発生する画像処理モジュールにより使用される、
請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記画像処理モジュールは、前記放射線のトラバースプレーンにおける前記放射線の中央のセクションの空間構造を分析するために調整され、前記中央のセクションの空間構造は、前記制御信号を発生する画像処理モジュールにより使用される、
請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記画像処理モジュールは、前記放射線のトラバースプレーンにおける前記放射線の中央のセクションの強度をモニタし、予め定義された閾値を超える強度に応答して前記制御信号を発生するために調整される、
請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記放射線のトラバースプレーンにおける前記放射線の中央のセクションは、前記記録キャリアにより反射され、前記記録キャリアに向かって前記レンズを通して透過された後に、前記レンズに再び入力する放射線に対応する、
請求項５記載の装置。
【請求項９】
前記制御モジュールは、前記レンズが近接場のポジションに移動された場合に、ギャップ制御モードに切り替えるために調整される、
請求項１記載の装置。
【請求項１０】
記録キャリアの表面に関して遠隔のポジションから近接場のポジションに近接場の光スキャニング装置のヘッドのレンズを移動させる方法であって、
空間解像度を有する検出器を利用することで、前記ヘッドに入力する放射線を検出するステップと、
前記レンズと前記記録キャリアの間の距離を示す制御信号を発生する画像処理モジュールを利用することで前記検出器の出力を分析するステップと、
前記制御信号を利用して前記遠隔のポジションから前記近接場のポジションに前記レンズを移動するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
最大の速度で開始する減少する速度プロファイルにより前記レンズを移動するステップを更に有し、前記速度プロファイルは、前記制御信号に関して選択又は形成される、
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記制御信号の発生前に、前記記録キャリアに向けて予め定義された速度で前記レンズを移動するステップと、
前記予め決定された速度による前記レンズの移動の間、前記検出器及び前記画像処理モジュールにより前記放射線のトランスバースプレーンにおける前記放射線の中央のセクションのサイズをモニタするステップと、
前記中央のセクションのサイズを利用することで前記制御信号を発生するステップと、
を更に含む請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
記録キャリアの表面に関して遠隔のポジションから近接場のポジションに近接場の光スキャニング装置のヘッドのレンズを移動させる方法であって、
前記記録キャリアに向かって前記遠隔のポジションから前記レンズを移動させるステップと、
検出器の利用による前記レンズの移動の間に前記ヘッドに入力する放射線の強度をモニタするステップと、
前記レンズと前記記録キャリアの表面との間の距離を示す制御信号であって、前記レンズの動きに関して少なくとも１つの強度の発振の検出に応じて発生される制御信号を発生するステップと、
前記制御信号を利用することで前記近接場のポジションに前記レンズを移動させるステップと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの強度の発振は、前記レンズと前記記録キャリアの間のエバネッセント結合が効率的に生じる距離よりも十分に長い、前記記録キャリアの表面と前記レンズの間の距離を示す、
請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録キャリアをスキャニングする光スキャニングデバイスの分野に関し、より詳細には、限定されることなしに、放射線のエバネッセント結合を使用した記録キャリアのスキャニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＩＬ（Solid  Immersion  Lens）を使用した近接場の記録及び読取りは、たとえば直径で１２ｃｍを有する光ディスクのような、特に記録キャリアを使用することで、高密度の光記録及び読み取りを提供する。記録キャリアの情報レイヤに光放射線の十分に小さなスキャニングスポットを実現するため、ＳＩＬから記録キャリアへの放射線ビームのエバネッセント結合が望まれる。エバネッセント結合は、印加される光波長のフラクション以下であるＳＩＬと記憶キャリアの表面との距離で効率的に生じる。したがって、ＳＩＬと記録キャリアとのギャップサイズは、典型的に、たとえば２５ｎｍから３０ｎｍのレンジにある必要がある。かかるシステムは、近接場システムとして知られ、ＳＩＬのエグジットフェースでのエバネッセント波により形成される近接場からそれらの名前を導出している。例示的な光スキャニング装置は、青色レーザである放射線源を使用し、約４０５ｎｍの波長を有する放射線ビームを放出する。
【０００３】
記録キャリアのスキャニングの間、従って情報の記録又は読取りの間、ＳＩＬのエグジットフェースと記録キャリアの表面との間のエバネッセント結合が維持される必要がある。このエバネッセント結合の効率は、ＳＩＬと記録キャリアの表面との間のギャップサイズに強く依存する。ギャップサイズが増加し、たとえば５０ｎｍよりも十分に大きくなると、結合効率は著しく減少し、おそらくはデータ信号へのエラーの導入により、読み取られているデータの品質における減少につながる。
【０００４】
記録キャリアのスキャニング手順を実行する前に、光スキャニングデバイスにとって、スタートアップ手順を実行することは一般的である。たとえば記録キャリアからのデータの読み取り又は記録キャリアへのデータの書込みといったスキャニング手順がハイレベルの品質で実行されるように、かかるスタートアップ手順は、光スキャニングデバイスのコンポーネントが正しく位置合わせされることを保証する。
【０００５】
スタートアップ手順は、スタンバイポジションからスキャニングポジションへのスキャニングデバイスの対物系を移動させることを含む。これは、開ループ動作を使用したアプローチ手順と閉ループ動作を使用したプルイン手順との組み合わせを含み、対物系と記録キャリアの間のギャップのサイズがスキャニング手順について最適化されるのを保証する。対物系、特にＳＩＬは、たとえばスキャニングのための記録キャリアが光スキャニング装置に配置されていないとき、スタンバイポジションにあるか、記録キャリアへのパワーがスイッチオフにされているか又はスタンバイモードにセットされるか、若しくはこれを通して記録キャリアがスキャニングデバイスに挿入されるスキャニングデバイスのオープニングが開いている。さらに、スタンバイポジションにおいて、衝撃、スクラッチ、及びたとえばほこりといった他の汚れから対物系のデリケートな光学コンポーネントが保護されるように、対物系が配置される。
【０００６】
近接場の光学系は、K.  Saito等による“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から知られている。この文献は、光学的な近接場のスキャニングデバイス、及び近接場の光ディスクシステムの光学的なエアギャップ制御システムを取得する方法を開示している。このエアギャップ制御信号は、ギャップサイズを調節するサーボシステムを制御するのを可能にし、スキャニング手順のための最適なポジションにサーボシステムにより対物系を移動させるプルイン手順で使用される。典型的に、エアギャップ制御システムは、反射光と入射光の偏波状態の間の差を使用することで得られる。この偏波状態における差は、ＳＩＬがディスク表面に近いときに生じ、すなわちエバネッセント結合状態が生じるサイズをエアギャップが有するときに生じる。したがって、エアギャップ制御信号は目安となるものであり、ＳＩＬと５０ｎｍよりも小さいディスク表面との間の距離について利用可能となる。
【０００７】
しかし、スタンバイポジションにおいて、対物系と記録キャリアとの間のエアギャップは、数マイクロメータ又は数百マイクロメータの特性を有する。エアギャップ制御信号は、スタートアップ手順の間、小さなフラクションのマイクロメータのレンジにおける距離についてのみ利用可能であるので、対物系及びＳＩＬは、最適なポジションを超えて移動されず、記録キャリアと衝突しない十分に小さな速度で記録キャリアにアプローチする必要がある。かかる衝突は、ダメージ、又は対物系又は記録キャリアのいずれかの破壊になる場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、非常に大きなエアギャップについて利用可能なエアギャップ制御信号を供給し、これにより高速かつ効率的なやり方でアプローチ手順を実行することを可能にする光スキャニング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、記録キャリアに関して対物系（objective  system）を正確かつ効率的に位置合わせすることでエバネッセント結合を使用して記録キャリアをスキャニングするための近接場の光スキャニング装置を提供する。本発明の光スキャニング装置は、対物系を有するヘッド、特に記録キャリアの表面に関して近接場のポジションにおいて位置合わせされるように調整されるＳＩＬを有するヘッドを有する。本装置は、ＳＩＬ及びヘッドの対物系を介して光ヘッドに入力する放射線を検出するための空間解像度を有する検出器を更に有する。さらに、近接場の光スキャニング装置は、検出器出力を分析し、レンズ特にＳＩＬと記録キャリア間の距離を示す制御信号を生成する画像処理モジュールを有する。制御信号は、エアギャップ制御信号としての役割を果たし、近接場の光スキャニング装置により取得された画像の画像処理により生成される。さらに、近接場の光スキャニング装置は、レンズと記録キャリアの表面との間のギャップのギャップサイズを制御する制御モジュールを有する。この制御モジュールは、画像処理により生成された制御信号を使用することにより近接場のポジションに遠隔地のポジションからレンズを移動させるアプローチモードで作用する。
【００１０】
好ましくは、近接場の光スキャニング装置のヘッドの対物系は、横方向の放射線分布（transverse  radiation  distribution）を画像処理モジュールにより処理可能な出力信号を生成する検出器に投影する。典型的に、検出器の出力は、たとえば対物系のアパーチャピューピルイメージ（aperture  pupil  image）又はその断面を表す、２次元又は１次元の横方向の光分布を示す。
【００１１】
アパーチャピューピルの画像は、典型的に対物系と記録キャリアの表面との間の距離を変えることで変動する。有利なことに、光ヘッドに入力する放射線、すなわち記録キャリアにより反射される放射線の横方向の空間構造は、１０以上のマイクロメータまでのギャップサイズについて検出可能な変更を有する。ピューピルイメージの横方向の光分布における変化は、対物系と記録キャリアの表面との間のギャップが低減されたとき、益々顕著になる。
【００１２】
ヘッドに入力する放射線の横方向の空間構造は減少するギャップサイズにつれて更に顕著になるので、制御信号は、より小さな距離に向けて増加する精度で生成される。これにより、対物系と記録キャリアとの間の衝突を効果的に防止する高い精度を有する高速かつ効率的なアプローチメカニズムを実現することが可能である。
【００１３】
さらに、検出された放射線の横方向の光分布パターンは、数十のマイクロメータのレンジでのギャップサイズを示し、画像処理モジュールにより生成された制御信号は、マイクロメータレンジにおけるギャップサイズを示す。結果的に、制御信号を利用する制御モジュールは、高速かつ効率的なやり方で対物系のアプローチ手順を実行する。
【００１４】
好適な実施の形態では、近接場の光スキャニング装置の制御モジュールは、変動する速度でリモートポジションから近接場のポジションにレンズを移動させるために作用する。好ましくは、初期速度及び速度を変化する方式は、画像処理モジュールにより生成される制御信号に依存する。
【００１５】
本発明の更なる好適な実施の形態によれば、制御モジュールは、最大速度で開始する減少する速度プロファイルを利用することで、レンズを移動させるために更に作用する。また、最大速度及び速度プロファイルは、ＳＩＬと記録キャリアの表面との間の現実のギャップサイズを示す画像処理モジュールから制御信号を受信することに応じて決定される。制御信号が、たとえば１０〜２０マイクロメータ若しくは更にそれ以上のレンジで大きなギャップサイズを表す場合、制御モジュールは、記録キャリアの表面に向かって最大速度で対物系及び／又はＳＩＬを移動させ、ギャップサイズがたとえば１マイクロメータ前後であるときに速度を減少させる。
【００１６】
速度が低減される必要があるギャップサイズは生成された制御信号の精度に依存する。制御信号の精度情報は、キャリブレーション手順により得られる。アプローチ手順の間の速度の減少は、異なるやり方で実行される。たとえば、速度の減少は、ステップ毎又は連続的なモードで、リニア又はノンリニアのいずれかで実行される。好ましくは、減少する速度プロファイルは、Ｃを定数及びｔを時間としてｅｘｐ（−Ｃ／ｔ）のようなネガティブアーグメントを有する指数関数により記載される。
【００１７】
本発明の更に好適な実施の形態によれば、少なくとも第二の制御信号は、レンズの動きの間に生成され、制御モジュールは、動きの間に少なくとも第二の制御信号を処理するために作用する。少なくとも第二の制御信号は、アプローチ手順の間に制御信号の連続的な生成を表す。このように、対物系及びＳＩＬの動きは十分に制御され、ＳＩＬは、遠隔地のポジションから所望の近接場のポジションに移動される。これにより、アプローチ手順を効果的に制御及び調節することができ、ＳＩＬと記録キャリアとの間の衝突を防止するための制御メカニズムを効率的に提供する。
【００１８】
本発明の更なる好適な実施の形態によれば、画像処理モジュールは、放射線の横方向の平面において、放射線の中央セクションのサイズを決定するために適合される。中央セクションのサイズ又は直径は、レンズと記録キャリアとの間のエバネッセント結合が効果的に生じるギャップサイズよりも実質的に大きいギャップサイズに対応する。この検出器により検出される横方向の光分布の中央セクションのサイズは、制御信号を生成するために画像処理モジュールにより使用される。したがって、画像処理モジュールは、検出された放射線の個別の光分布パターンのサイズ又は直径を判定するために調整される。
【００１９】
この個別の光分布パターンは、典型的に、検出された横方向の光分布の２次元の表現の中央における明るいスポット又は明るい円状の領域。典型的に、対物系に入力する放射線の横方向の光分布は、外側の明るいリングと低い強度をもつ内側の円状の領域とを有するアパーチャピューピルの画像を提供する。対物系と記録キャリアの間の大きなエアギャップサイズについて、内側領域は、むしろ均質な低い強度を備え、ギャップサイズを示す明るい中央スポットを有するむしろ暗い円状の領域として現れる。
【００２０】
アパーチャピューピルイメージの外側の明るいリングは、ＳＩＬのエグジットの表面で光線の全体の内部反射が原因である。これらの光線は、総内部反射を受けやすく、総内部反射の臨界角を超える角度で伝播する。この大きな伝播角度のため、この全反射された光は、アパーチャピューピルイメージの外側の明るいリングとして現れる。内部の、むしろ暗い、セントラルアパーチャピューピルイメージの円状の領域は、記録キャリアに向かってＳＩＬを通して光ビームの透過による。これら透過された光ビームは、全体の内部反射の臨界角以下の角度で伝播する。対物系の光アレンジメントのため、アパーチャピューピルイメージにおける内部の円状領域と外部の円状領域との間の境界は、ＳＩＬの総内部反射の角度により支配され、すなわち開口数（ＮＡ）＝１である。明るい、外側のリング状の領域の外側の境界は、周辺光線の角度により支配され、すなわち対物系の開口数はたとえばＮＡ＝１．９である。
【００２１】
近接場の光スキャニングについて、対物系の焦点は、ＳＩＬの低いほうの表面、すなわちエグジットサーフェイス（exit  surface）とほぼ一致する。アパーチャピューピルイメージは、入射角を維持することで、ＳＩＬのエグジットサーフェイスで反射されている光に基づいて取得する。また、明るい中央のセクションは、アパーチャピューピルイメージで典型的に現れる。この、アパーチャピューピルイメージの典型的に円状の明るい中央のセクションは、記録キャリアで反射されている光によるものである。この中央のセクションのサイズ及び横方向の直径は、ＳＩＬと記録キャリアの表面の間のギャップが減少するにつれて著しく増加する。有利なことに、アパーチャピューピルイメージの明るい中央のスポット又は明るい中央のセクションは、数十マイクロメータの距離及びギャップサイズで明らかに検出される。
【００２２】
画像処理モジュールは、画像処理手段を利用することで、明るい中央セクションのサイズの正確及び信頼できる判定を可能にするブライトネス及びコントラスト変更手段を含むアパーチャピューピルイメージの明るい中央のセクションを識別するために適合される。中央のセクションのサイズの判定は、２次元の画像処理に基づいているか、又は、１次元ストライプ検出器がアパーチャピューピルイメージの明るい中央セクションと交わることが条件とされる１次元の画像処理に基づいている。したがって、近接場の光スキャニング装置の検出器は、１又は２次元の電荷結合素子（ＣＣＤ）のような１次元又は２次元検出器アレイとして実現される。
【００２３】
本発明の更に好適な実施の形態によれば、画像処理モジュールは、放射線の水平面における放射線の中央のセクションの空間構造を分析するために更に調整される。中央セクションの空間構造は、ＳＩＬ又は対物系と記録キャリアの表面との間のギャップサイズを示す制御信号を生成する画像処理モジュールにより更に使用される。近接場の光スキャニング装置の対物系は記録キャリアに向かって送出される放射線を供給するので、アパーチャピューピルイメージの中央セクションは、たとえば入射光と反射光との間の干渉による強度変調を備える。
【００２４】
特に、アパーチャピューピルイメージの明るい中央のセクションの空間構造における干渉縞の数は、ギャップサイズを示す。このように、水平の直径を決定することによるのみでなく、アパーチャピューピルイメージにおける明るい中央のセクションの空間構造を分析することで、数マイクロのレンジにおけるギャップサイズが正確に測定され、連続的にモニタされる。
【００２５】
更なる好適な実施の形態によれば、画像処理モジュールは、トランスバースプレーン（transverse  plane）における放射線の中央のセクションの強度をモニタし、予め定義された閾値を超える強度に応じて制御信号を生成するために調整される。入力する放射線の中央のセクションの強度のモニタは、中央のセクションのサイズを判定する代替的な手段としても役割を果たす。強度のモニタ及び測定は、入力する放射線のトランスバースプレーンにおける予め定義されたセクションに基づいて実行される。たとえば、強度は、アパーチャピューピルイメージの全体の内側の円状領域に渡り検出されるものではなく、任意のサイズを備えるアパーチャピューピルイメージ内の特定のポジションでのみ検出される。さらに、強度を監視することにより、検出器の空間解像度は一般に必要とされない。このように、近接場の光スキャニング装置の検出器は、従来のフォトダイオードとして実現される。係る実施の形態を利用することで、画像処理の複雑さを低減することができる。したがって、フォトダイオードにより検出されている強度は、制御ユニットにより処理される必要がある制御信号としての役割を直接的に果たす。
【００２６】
好ましくは、放射線の中央のセクションの強度は、近接場に向けてのレンズの変位の間にモニタされる。典型的に、アパーチャピューピルイメージの中央のセクションの強度は、１０マイクロメートルを超えるレンジにおけるギャップサイズについて実質的に一定のままである。アパーチャピューピルイメージの中央のセクションの横方向の直径が増加するとすぐ、干渉縞は、中央のセクションにおいて典型的に発展する。アパーチャピューピルイメージの小さなセクションのみが取得された場合、レンズの連続的な変位の間の全体の取得される強度の発振が観察される場合がある。この強度変調は、中央のセクションの増加する全体の強度信号を典型的に伴い、５までの約５０ｎｍ若しくは更に多くのマイクロメータのレンジにおけるギャップサイズを示す制御信号を発生するために効果的に使用される。
【００２７】
本発明の更なる好適な実施の形態によれば、放射線のトランスバースプレーンにおける放射線の中央のセクションは、レンズ及び対物系に再入力する放射線に実質的に対応する。この再入力は、典型的に、記録キャリアに向けてレンズを通して透過された後、記録キャリアの表面での反射による。対物系の焦点は、ＳＩＬの下側の表面又はエグジットフェースとほぼ一致するので、大きなギャップサイズについて、記録キャリアに向かうレンズを通して透過される放射線は、強く分散し、大きなトランスバース領域にわたり記録キャリアの表面に衝突する。結果的に、記録キャリアのプレーナ表面での反射のため、透過された光の非常に小さなフラクションのみが対物系に再入力する。大きなギャップサイズについて、対物系の光軸に関して小さな入射角度で伝播する放射線のみが対物系に再入力し、アパーチャピューピルイメージの明るい中央のセクションとして表される。
【００２８】
小さなギャップサイズについて、記録キャリアの表面で透過される光の環境が減少し、反射された光の大きな部分が大きな入射角で対物系に再入力し、対物系に入力する放射線の明るい中央のセクションの大きな直径につながる。
【００２９】
本発明の更に好適な実施の形態によれば、制御モジュールは、レンズが近接場のポジションに移動されている場合に、ギャップ制御モードにスイッチするために適合される。したがって、制御モジュールは、アプローチにおいて、ギャップ制御モードにおいて作用する。好ましくは、ギャップ制御モードで、制御信号は、反射光と入射光との間の偏波の状態を比較することに基づいて生成される。偏波状態におけるこの必要とされる変化は、ＳＩＬが記録キャリアの表面に関して近接場の距離にあるときに効果的に生じるので、制御モジュールは、記録キャリアのスキャニングの間、すなわち対物系及び／又はＳＩＬが近接場のポジションにあるときにギャップ制御モードで作用し、このことは、記録キャリアと対物系の間の光放射の効率的なエバネッセント結合を提供するためにギャップが十分に小さいことを意味する。
【００３０】
別の態様では、本発明は、記録キャリアの表面に関して、遠隔のポジションから近接場のポジションに近接場の光スキャニング装置の光ヘッドのレンズを移動させる方法を提供する。本発明の方法は、空間解像度を有する検出器を利用することで光学ヘッドに入力する放射線を検出する手段を有する。本方法は、レンズと記録キャリアの間の距離を示す制御信号を発生する画像処理モジュールを利用することで検出器の出力を分析することを更に含む。
【００３１】
本発明は、制御信号を利用することで遠隔のポジションから近接場のポジションにレンズを移動させることを更に含む。制御信号は、ヘッド又はその対物系に入力する１次元又は２次元空間の光分散の円状の中央の明るいセクションのサイズ及び／又は直径を識別することで生成されることが好ましい。明るい中央のセクションは、たとえば数マイクロメートルのレンジで大きなキャップ距離について既に発展しているので、制御信号は、これら大きなギャップサイズについて既に利用可能であり、対物系及びそのＳＩＩについて高速、効果的、正確及び信頼性の高いアプローチのスキームを実行することが可能である。
【００３２】
更に好適な実施の形態では、本方法は、制御信号の発生の前に記録キャリアに向かって予め定義された速度でレンズを移動させること、予め定義された速度でのレンズの移動の間に検出器と画像処理モジュールにより、放射線のトランスバースプレーンにおける放射線の中央のセクションのサイズをモニタすることを含む。本方法は、放射線の中央のセクションの監視されるサイズを利用することで制御信号を生成することを更に含む。たとえば、制御信号は、中央のセクションのサイズが予め定義された閾値を超えるときに発生され、これによりＳＩＬと記憶キャリアの表面との間のギャップサイズが予め定義された値以下に降下されることを示す。
【００３３】
別の態様では、本発明は、記録キャリアの表面に関して遠隔のポジションから近接場のポジションに、近接場の光スキャニング装置の光学ヘッドのレンズを移動させる方法を提供する。この方法は、好ましくは、予め定義された速度を利用し、及び検出器を利用することによるレンズの移動の間に光学ヘッドに入力する放射線の強度をモニタすることで、記憶キャリアに向かって遠隔のポジションからレンズを移動させることを含む。さらに、レンズと記録キャリアの表面との間の距離を示す制御信号が発生される。
【００３４】
制御信号は、レンズの動きに関して放射線の強度の少なくとも１つの発振の検出に応じて発生される。ヘッドのレンズ又は対物系は、制御信号の利用により近接場のポジションに移動される。この方法は、特に、フォトダイオードのような、空間解像度を備えない検出器の利用を可能にする。ここで、検出器は、到来する放射線の強度を検出する必要がある。到来する放射線の強度をモニタすることは、到来する放射線のトラバースプレーン内の全体の強度を示すか、又は予め定義されたスポット又はセクションの強度を示す場合がある。
【００３５】
レンズの動きに関して監視される強度の発振は、カウンタを伝播する光線間の干渉のため、すなわち記録キャリアに向かってＳＩＬを通して透過される光と、対物系の開口に向かって記録キャリアから反射される光と間の干渉のために発展することが好ましい。強度の発振の連続する最大又は最小は、印加される放射線の波長の半分のレンズの動きに移動する。このように、記録キャリアに向かってレンズを移動させる間、これらの発振の最大及び／又は最小をカウントすることで、ギャップサイズは、λ／２以下の精度で、放射線のλ／２の倍数の少なくとも範囲内で決定される。
【００３６】
したがって、強度の発振は、放射線の波長の半分の数倍のレンジにおけるギャップサイズを示し、エバネッセント結合は、近接場の光スキャニング装置で印加される波長の小さなフラクションのレンジでのギャップサイズについて効果的に生じる。結果的に、アパーチャピューピルイメージの中央の明るいセクションの強度をモニタすることで、数マイクロメータまでのギャップサイズを示す制御信号が発生される。かかる制御信号を利用して、遠隔のポジションから近接場のポジションにＳＩＬを移動させるアプローチ手順は、多様な異なる速度で実行され、ＳＩＬと記録キャリアとの間で効率的かつ高速なアプローチを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の好適な実施の形態は添付図面を参照しながら記載される。  
近接場の光学ヘッドを使用した光記録システムは、非球面レンズ及びＳＩＬ（Solid  Immersion  Lens）を有しており、５０ギガバイト以上を１２ｃｍの光ディスクで読み取るための技術として提案されている。このシステムでは、エバネッセント波が検出可能な近接場において、ＳＩＬのボトムとディスクとの間のエアギャップを維持することがきわめて重要である。この上、エアギャップサーボシステムが必要とされる。
【００３８】
図１は、エアギャップサーボを有する光記録装置を示す。この装置は、近接場の光学システムを介して記録キャリア１１のデータを光学的に読み取るか、記録キャリアにデータを書き込むためのものである。例示される近接場の光学システムは、たとえばＫ．Ｓａｉｔｏ等による“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のように知られるシステムに類似している。ディスク状の記録キャリア１１は、情報レイヤに実質的に平行したトラックを構成する螺旋又は環状の回転パターンとして配置されるトラックを有する。レコーダブルタイプの記録キャリアのトラックは、たとえば案内溝といったブランク記録キャリアの製造の間に供給される前もって型押しされたトラック構造により示される。トラック構造は、サーボ信号を周期的に生じさせる規則的に拡散されたマークにより形成される。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レイヤに表現される。マークは、たとえば、ダイ、合金又は相変化材料のような材料に記憶する時に得られる反射における変動、又は光磁気材料における材料に記録する時に得られる偏向の方向における変動といった、物理パラメータの変動により構成され、これにより、それらの周囲とは異なる光学特性を有する。記録キャリアは、たとえばビデオ又はオーディオ情報、若しくはコンピュータデータのような他の情報といったリアルタイム情報を保持することが意図される。
【００３９】
近接場の光スキャニング装置は、ヘッド２２に結合された画像処理ユニット５０をさらに有する。画像処理モジュール５０は、中央の開口領域、すなわちヘッド２２により取得されるアパーチャピューピルイメージの中央に配置される明るい領域を識別して、この中央に配置される明るいセクションの直径に依存する制御信号を発生するために適合される。画像処理モジュール５０は、ヘッド２２の検出器により発生された出力信号を処理するために適合される。画像処理モジュール５０は、取得されたアパーチャピューピルイメージにおける中央に配置される円形状の明るいセクションのサイズ及び／又は直径を識別し、この明るいセクションの横方向のサイズを示す対応する制御信号を発生する。アパーチャピューピルイメージにおけるこの明るいセクションの横方向のサイズはレンズ２４と記録キャリア１１との間のギャップサイズに直接的に相関付けされるので、対応する制御信号は、ヘッド２２及びレンズ２４を高速かつ効率的なやり方で近接場の距離又は近接場のポジション２３に移動させるため、制御ユニット２０により利用される。
【００４０】
装置には、記録キャリア１１にトラックをスキャニングする手段が設けられており、この手段は、記録キャリア１１を回転させる駆動ユニット２１、ヘッド２２、トラックにヘッド２２を位置合わせするサーボユニット２５、及び制御ユニット２０を含む。ヘッド２２は、記録キャリアの情報レイヤのトラックの放射線スポットに焦点合わせされた光学素子を通して導かれる放射線ビームを生成する公知のタイプの光学システムを有する。放射線ビームは、たとえばレーザダイオードといった放射線源により生成される。ヘッドは、レンズ２４、及び記録キャリア１１の表面から近接場の距離２３でレンズを位置合わせするためのサーボユニット２５におけるエアギャップサーボコントローラに結合されるレンズアクチュエータ３５を有する。ヘッドにおける光学素子に詳細な例は、図２に示されている。本発明によれば、エアギャップサーボは、エアギャップコントローラ３２を含み、このコントローラは、ハンドオーバモードのためのリファレンスジェネレータ３４を含む。エアギャップコントローラは、画像処理モジュール５０により発生された制御信号を利用することで、遠隔の距離から近接場の距離にレンズを移動させるためにアプローチモードを有する。最後に、レンズが近接場の距離にあるとき、エアギャップコントローラは、閉ループモードに切り替える。開ループアプローチモードから閉ループモードへの切り替えは、ハンドオーバモードで実行され、その間、レンズの位置、並びに／又は、速度及び加速度のリファレンスの起動は、リファレンスジェネレータ３４により生成される。エアギャップサーボシステムの実施の形態及びエレメントは、以下に更に詳細に説明及び図示される。
【００４１】
ヘッドは、ビームを焦点合わせして、ビームの光軸に沿って放射線ビームの焦点を移動させることでトラックに放射線スポットを形成するフォーカスアクチュエータ、及びトラックの中央に半径方向でスポットを位置合わせするトラッキングアクチュエータを更に有する（図示せず）。トラッキングアクチュエータは、光学素子を半径方向に移動させるためにコイル及び永久磁石を有するか、又は代替的に、反射素子の角度を変えるために構成される。読み取りのため、情報レイヤにより反射される放射線は、トラッキング及びフォーカシングのためにメインスキャニング信号３３及びサブ検出器信号を含めて、検出器信号を発生するため、ヘッド２２におけるたとえば４象現ダイオードといった通常のタイプの検出器により検出される。フロントエンドユニット３１は、トラックから反射された放射線に基づいて検出器信号を受けるためにヘッド２２に結合される。メインスキャニング信号３３は、情報を検索するため、復調器、デフォーマッタ及び出力ユニットを含む通常のタイプの読み取り処理ユニット３０により処理される。
【００４２】
制御ユニット２０は、情報の記録及び検索を制御し、ユーザからのコマンド又はホストコンピュータからのコマンドを受けるために構成される。制御ユニット２０は、たとえばシステムバスといったコントロールライン２６を介して装置における他のユニットに接続される。制御ユニット２０は、以下に記載されるように手順及び機能を実行するため、たとえばマイクロプロセッサ、プログラムメモリ及びインタフェースといった制御回路を有する。制御ユニット２０は、ロジック回路におけるステートマシンとして実現される場合もある。
【００４３】
装置には、書き換え可能（writable）及び再書き換え可能（re-writable）なタイプの記録キャリアに情報を記録及び読み取りする記録及び読み取り手段が設けられる。記録手段は、ヘッド２２と、放射線の書込みビームを発生するフロントエンドユニット３１と協働するものであり、記録手段は、入力情報を処理して、ヘッド２２を駆動するための書き込み信号を発生する書込み処理手段を有しており、この書込み処理手段は、入力ユニット２７、フォーマット２８及び変調器２９を有する。たとえば、情報を書き込むため、放射線ビームの電力は、記録レイヤで光学的に検出可能なマークを形成するために変調器２９により制御される。
【００４４】
実施の形態では、入力ユニット２７は、アナログオーディオ及び／又はビデオ、若しくはデジタル非圧縮のオーディオ／ビデオのような入力信号の圧縮手段を有する。適切な圧縮手段は、ＭＰＥＧ規格においてビデオ向けに記載されており、ＭＰＥＧ−１は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２に定義されており、ＭＰＥＧ−２は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８に定義されている。入力信号は、代替的に、かかる規格に従って既にエンコードされている場合がある。
【００４５】
図２は、近接場の光記録用のヘッドにおけるエレメントの概念的な図を示している。この概念図は、読み取り実験用に使用される近接場の光プレーヤのセットアップの例を提供する。実験のプレーヤでは、従来のＤＶＤアクチュエータは、開口数ＮＡ＝１．９を有する特別の近接場のレンズが搭載されるエアギャップコントロール及びトラッキングのために使用される。図では、ＰＢＳ＝Polarizing  Beam-Splitter、ＮＢＳ＝Non-polarizing  beam-splitter、及びλ／２＝半波プレートである。セットアップは、ブルー−バイオレットレーザ４０及びコリメータレンズ、ビーム成型光学系４１、２つのビームスプリッタ及びＮＡ＝１．９レンズ４３の焦点調節のためのテレスコープ４２を有するメインブランチから構成される。図におけるレフトサイドブランチは、データ情報を含むＲＦ中央開口信号の検出用のフォトダイオード４４を含み、メインビームに並列に偏向される。同じブランチでは、スプリット検出器４５は、プッシュプルトラッキングエラー信号を発生するために位置合わせされる。さらに、実験のセットアップのみについて、ＣＣＤカメラ４６は、エグジットピューピルで放射照度のパターンを観察するため、従ってアパーチャピューピルイメージを取得するために含まれる。半波プレートλ／２は、ＰＢＳが分割する光の量を制御し、ＲＦ検出器及びプッシュプル検出器のそれぞれに向ける。
【００４６】
図のライトサイドの第二のブランチは、エアギャップコントロール用のエラー信号を発生するために使用される。近接場の光ディスクシステムでは、ＳＩＬレンズ４３は、ディスクからのエバネッセントの減衰の距離内に位置される必要がある。セットアップでは、ＳＩＬからディスクへの距離は、典型的に２５ｎｍである。かかる微小な距離でメカニカルアクチュエータとのエアギャップ制御を可能にするため、適切なエラー信号が必要とされる。記載されるように、ギャップエラー信号（ＧＥＳ）として適切なリニア信号は、ディスクに焦点合わせされたメインビームのそれに垂直な偏向状態をもつ反射された光から得られる。光の重要なフラクションは、ＳＩＬ−エア−ディスクインタフェースでの反射後に楕円偏向される。この作用は、反射された光が偏向子を通して観察されるときに公知のマルタ十字機構を形成する。偏向光学系及び単一の光検出器４７を使用してこのマルタ十字機構の全ての光を統合することで、いわゆる“ＲＦ⊥ｐｏｌ”信号が得られ、ギャップエラー信号ＧＥＳは、“ＲＦ⊥ｐｏｌ”から生成される。
【００４７】
ＣＣＤアレイ検出器４６の出力は、図１に示される画像処理モジュール５０に結合される。検出器４６の出力に基づいて、画像処理モジュール５０は、必要とされる制御信号を発生し、レンズ２４と記録キャリア１１との間で高速、正確及び信頼性の高いアプローチを実行するために前記制御信号を制御ユニット２０に供給する。
【００４８】
図３は、ギャップ距離と時間との関係、レンズの動きの速度と時間との関係を例示する２つのグラフ１００，２００を示す。図１００は、１００マイクロメートルの単位でのギャップ距離１０８と時間との関係を例示しており、それは任意の単位で与えられる。曲線１０２は、一定の低速の速度でのヘッドとＳＩＬを含むその対物系の動きに対応する。かかる一定かつ低速の速度は、すなわち、たとえば５０ｎｍから１００ｎｍのレンジにある近接場のポジションの振幅のオーダにおける非常に小さなギャップ距離について制御信号を示すギャップサイズが利用可能であるときに必要とされる。記録キャリア１１に向かうレンズ２４のかかる一定の低速のアプローチは、従来技術の制約を反映するものであり、マイクロメートルのレンジにおけるギャップサイズのギャップサイズ情報は、一般に利用可能ではない。
【００４９】
曲線１０４，１０６は、非常に高速のアプローチを表しており、ギャップ距離１０８は、比較的短時間のインターバルでナノメートルのレンジで所望の値に到達する。曲線１０４は、ギャップ距離１０８の指数関数的な減少に対応し、曲線１０６は、平方の時間パラメータによる指数関数的な減少に対応する。特に、曲線１０４は、Ａ−Ｂｅｘｐ（−Ｃ／ｔｉｍｅ）に対応し、曲線１０６は、平方された時間パラメータをもつ類似の数学的表現Ａ’−Ｂ’ｅｘｐ（−Ｃ’／ｔｉｍｅ）に対応し、Ａ，Ｂ，Ｃ及びＡ’，Ｂ’，Ｃ’は、一定のパラメータを示す。図１００に示されるように、曲線１０４は、１４の任意の時間単位の後に必要とされる近接場の距離に到達し、曲線１０６は、幾つかの任意の時間ユニットの後に予め定義された近接場のポジションに到達する。
【００５０】
制御ユニット２０は、かかる指数関数的に減少関数１０４，１０６を計算又は記憶し、曲線１０４及び１０６により与えられた方法でサーボユニット２５及びアクチュエータ３５を駆動するために調整される。グラフ１００及び１２０により与えられた方法でギャップサイズを減少させることで、アプローチ手順は、大きなギャップサイズについて大きさ速度で開始し、続いて、ギャップサイズの減少につれてアプローチ速度を減少させることで最適化される。
【００５１】
このように、アプローチ又はＳＩＬのブリングイン手順は、記録キャリアとＳＩＬとの間の衝突が生じないことを同時に保証しつつ、高速かつ効率的なやり方で実行することができる。ギャップ距離が１００マイクロメートルからたとえば１０又は２０マイクロメートルに減少するとすぐ、ギャップサイズを示す制御信号を高い精度で決定することができ、これにより、アプローチ手順の速度を劇的に適合するのを可能にする。非常に小さなギャップサイズの実質的に低速の動きは、制御ユニット２０のために連続的な制御信号を発生することを効率的に可能にする。
【００５２】
グラフ１２０は、ギャップ距離のグラフ１００について、対応する速度対時間の関係を例示している。さらに、三角形状の曲線１２２は、ヘッド２２の一定かつ小さな速度を示す。曲線１２６は、グラフ１００の曲線１０６に対応し、曲線１２４は、グラフ１００の曲線１０４により与えられる動きに対応する。両方の曲線１２４及び１２６は、減少する速度対時間１１０を例示している。速度は、ヘッド２２の動きがギャップサイズを最小にするとき任意の単位で負の速度として与えられる。図１３０は、３つの曲線１２２，１２４及び１２６の挿入ポイントの拡大されたビューを例示している。曲線１２６は、ゼロ速度にはじめに到達し、続いて曲線１２４が到達する。
【００５３】
例示される時間距離及び速度プロファイルは、レンズ２４と記録キャリア１１との間のアプローチ手順をどのように実行するかに関する例である。他の考案される速度プロファイルは、ステッププロファイル又は他の正弦波のプロファイル、若しくは線形に減少する速度又は距離プロファイルを備える。速度又は距離対時間の関係は、予め定義された関数として与えられるか、ヘッド２２の動きの間に動的に調節される。
【００５４】
原理的に、先に記載された時間的な速度又は距離のプロファイルの何れかの使用によるレンズ２４の動きは、レンズ２４のリモートポジションがたとえばナノメートルのレンジでの精度で与えられることをアサートすることで実現することができる。このケースでは、初期のギャップサイズ及びリモートポジションは正確に知られており、距離の測定は一般に必要とされない。これは、特に、所望の高い精度で近接場の光スキャニング装置において記録キャリア１１を固定するためにマウント手段を含む。
【００５５】
図４は、検出器４６により記録されるアパーチャピューピルイメージの原点を概念的に例示する図である。図４は、フォーカスレンズ１４１及びＳＩＬ２４を少なくとも備えるレンズシステムの断面図を示している。ＳＩＭレンズ２４は、記録キャリア１１に関して近接場２３に位置される。記録キャリア１１に向かって伝播する光線１４４は、ＳＩＬ２４のエグジットサーフェイスの近くのフォーカスレンズ１４１により焦点合わせされる。光線１４４は、ＳＩＬの屈折率ｎにより支配される全体の内部反射ΘCの角度を超える角度でＳＩＬ２４の内部を伝播する。
【００５６】
したがって、ギャップ２３が約５０ｎｍよりも著しく大きいとき、すなわちエバネッセント結合が生じないとき、光線１４４は、光軸１４０に関してそれら大きな伝播角のためにＳＩＬ２４のエグジットサーフェイスで全体の内部反射を受ける。レンズ２４内で内部全反射を受ける光線１４４は、光線１４４と同じ入射角で光線１４５として対物系に戻る。光線１４４は、フォーカスレンズ１４１の焦点近くで全体の内部反射を受けるので、反射された光線１４５は、光線１４４が記録キャリア１１に向かって伝播するのと同じやり方で対物系に再び入力する。大きな伝播角度と全体の内部反射は、アパーチャピューピルイメージにおける明るい外側のリングの形成についての理由である。この外側のリングの幅１４８は、フォーカスレンズ１４１の開口及び関与される光コンポーネントの具体的なアレンジメントにより与えられることが好ましい。
【００５７】
ギャップサイズが約５０ｎｍよりも小さいときにのみ、内部反射が妨げられ、光線１４４は、記録キャリア１１に伝播する。結果的に、アパーチャピューピルイメージにおけるブライトリングが消失する。
【００５８】
全体の内部反射のための臨界角ΘCよりも小さい角度でＳＩＬ２４を通して伝播する光線１４２の伝播は、ＳＩＬ２４を通して送信される。これらの光線１４２は、記録キャリア１１の表面に向けて伝播し、記録キャリア１１の表面での反射を受ける。記録キャリア１１とＳＩＬ２４との間の距離に依存して、光線１４２により形成される光の場は、焦点よりも非常に大きい所定の直径を有する。このケースでは、記録キャリア１１に向かってＳＩＬを通して送出される放射線は、焦点の状況よりも非常に大きな表面にわたり記録キャリア１１により反射される。したがって、反射された光の非常に小さなフラクションのみが、光軸１４０に関して小さな角度で対物系に再び入力される。
【００５９】
原理的に、焦点と記録キャリア１１の反射表面との間の距離は、反射された光が光線１４２により与えられるコーンに再び入力する。この最大角よりも大きな角を有する光線は、検出器に適切に投影されず、対物系に再び入力されない。最大の入射角は、焦点と記録キャリア１１の光反射表面との間の距離の減少につれて上昇する。この増加する最大角は、アパーチャピューピルイメージの中央における明るい円形状のセクションの直径の増加において反映される。したがって、ＳＩＬと記録キャリアの表面との間の距離に直接的な示唆である。
【００６０】
本発明は、情報を表す溝を含むか、又は構造化されていない表面を有するかに関わらず記録キャリアの任意のトラックに適用される。アパーチャピューピルイメージの取得は遠視野で実行されるので、記録キャリアの表面変調に感度の高い近接場の結合は、殆ど完全に無視することができる。しかし、本発明の方法は、記録キャリア１１の構造化されて表面領域にも適用可能である。
【００６１】
図５は、６つのアパーチャピューピルイメージ１６０，１６２，１６４，１６６，１６８及び１７０の系列を例示している。幅１４８を備える明るいリングは、ＳＩＬ２４の下側表面での全体の内部反射によるものであり、直径１４６を備える内部の暗い領域は、ＳＩＬを通して送出された光、したがって例示された反射画像１６０に存在しない光に対応する。画像１６０により例示される構造の中央では、明るいスポット１５０を観察することができる。画像１６０，．．．，１７０の系列では、この明るいスポット１５０は、円形状のセクションに発展し、このセクションの直径は、画像１７０において、周囲の明るいリング１５２の内側の半径とほぼ同じ半径となるまで、連続する画像のそれぞれについて著しく増加する。画像１６０，．．．，１７０は、１００マイクロメートル、２０マイクロメートル、１５マイクロメートル、１０マイクロメートル、５マイクロメートル及び２マイクロメートルのギャップサイズに対応する。画像１６２からわかるように、２０マイクロメートルのギャップサイズについて、明瞭な明るい中央のセクションが検出可能である、対応する制御信号を発生するのを可能にする。
【００６２】
画像処理手段は、中央の領域の明るさ及び／又は強度を、周囲の領域又は不在の記録キャリア１１に対応する記憶されたリファレンス値と比較するために調整される。検出器は画像処理手段と同様に、２次元の検出及び画像処理スキームで実現されるか、又は対応する１次元の検出及び画像処理メカニズムで実現される。たとえば、検出器４６は、１次元ラインのＣＣＤ画素として実現される。このケースでは、アパーチャピューピルイメージ１６０，．．．，１７０は、検出器のラインアレイに中心的に投影されることが保証される。一般に、アパーチャピューピルイメージの明るい中央のセクションのサイズは、基準値を超える強度を検出する検出器の画素の数により決定される。かかるリファレンス値の大きさは、記録キャリア１１の不存在で取得される。代替的に、リファレンス値は、たとえば周囲の明るいリング１５２の平均強度として取得される明るい中央のセクション１５０の明るさを示す。
【００６３】
さらに、画像１６６及び１６８は、入射光と反射光との間の干渉による同心状の明るいリングと暗いリングの空間構造を備える。これら同心状のリングは、ＳＩＬ２４と記録キャリア１１との間のギャップサイズを示す。リングの数は、それらのポジションと同様に、ＳＩＬ２４と記録キャリアの表面との間のギャップ及び距離のサイズを判定するために更に利用される。これら干渉による更なる距離のインジケータは、画像１６６により例示されるように１０マイクロメータの距離で既に目に見える。この画像において、明るい中央の円形状のセクション内の暗いリングは明瞭に目に見える。
【００６４】
画像１６８において、これら同心状のリングは、画像１６６におけるのと同様に明瞭に目に見えない。画像１６８は、それらの存在を示す。リングのコントラストは、大気の変動によるのと同様に全体の光学システムの振動により典型的に損なわれる。画像１６０，．．．，１７０を取得するために短い露光時間の利用により、一般に、良好なコントラストをもつ同心状のリングを可視化するのを可能にする。
【００６５】
図６は、図５の画像１７０に対応するシミュレートされたアパーチャピューピルイメージ１８０を例示する。シミュレートされた画像１８０では、干渉縞１８２が明瞭に目に見える。近接場の光スキャニング装置の具体的な光学的な実現に依存して、干渉縞１８２は数マイクロメートルのレンジにおいてギャップサイズについて典型的に目に見えるようになる。ヘッド２２又はレンズ２４が記録キャリア１１に向かって予め定義された速度で移動され、制御信号が未だ利用可能ではないアプリケーションのシナリオでは、アパーチャピューピルイメージ１８０における干渉縞の概観は、予め定義されたギャップサイズに到達された指標としての役割を果たす。
【００６６】
アパーチャピュープルイメージの干渉縞の検出及び／又は分析は、アパーチャピューピルイメージ１８０の微小領域を検出するために適合される光検出器の使用により実現することができる。アプローチ手順の間、干渉縞１８２は移動を受けやすく、従ってアパーチャピューピルイメージ１のトランスバースプレーンの小さなフラクションを検出する光検出器の利用を可能にする。記録された強度は、干渉パターン１８２の明るい又は暗いフリンジを検出器が検出するかに依存して著しく変動する。かかる発振の開始は、アプローチの動きの速度を連続的に減少させるためのトリガとしての役割を果たす。さらに、これら変動又は発振をカウントすることで、継続している動きの正確な情報を得ることができ、レンズ２４の速度を調節するために更に処理することができる。
【００６７】
図７は、検出器の出力の強度２０８と減少するギャップ距離２０６との関係を説明する。ギャップ距離２１２で、信号は、ギャップサイズを減少するために増加する振幅により発振し始める。実験では、距離２１２は、３μｍに対応する。
【００６８】
検出された信号の増加する振幅は、アパーチャピューピルイメージの中央の円形状のセクション１５０の増加する全体の強度の示唆を与え、発振は、移動する干渉縞を示す。典型的な実験の実現では、これらの変動は、１０マイクロメートル前後及びそれ以下のギャップサイズについて発展する。さらに、発振する信号の連続する最大又は最小は、λ／２の動きを示す。４００ｎｍ前後の放射線を利用することで、２つの最小又は最大の間の距離は、２００ｎｍの動きに対応する。
【００６９】
強度信号の発振２１２の開始を検出するため、２つの閾値２０２，２０４を使用することが便利である。閾値２０２は、大きなギャップ距離、従って例示されるグラフの左手側を示す距離について得られる強度信号に対応する。閾値２０４は、大きな距離の強度信号のノイズレベルをちょうど超えるように選択される。強度信号は、アパーチャピューピルイメージにおける干渉縞の無視することができない発生のケースで閾値２０４を超える。閾値２０２，２０４は、近接場の光スキャニング装置の光コンポーネントの所与のアレンジメントについてキャリブレーション手順を実行することで効果的に定義することができる。
【００７０】
ギャップ距離２１０で、強度信号は、ＳＩＬと記録キャリア１１の表面との間で行われ始めるエバネッセント結合のために著しく降下する。したがって、ギャップサイズ２１０は、アプローチ手順のターゲットポジションに対応するレンズ２４の近接場のポジションに対応する。レンズ２４をこのターゲットポジション又は近接場のポジションの近くに動かすことで、ＧＥＳを使用した閉ループ制御メカニズムへのハンドオーバが実行される場合がある。
【００７１】
図８は、本発明のアプローチ手順を実行するためのフローチャートの例示である。第一のステップ３００では、アパーチャピューピルイメージが検出器により取得され、画像処理モジュール５０に供給される。連続的なステップ３０２では、画像処理モジュール５０は、取得されたアパーチャピューピルイメージの中央の明るいスポット又は中央に配置される円形状のセクションを識別し、その直径又はその一般的なサイズを決定する。その後、ステップ３０４では、決定されたサイズ又は直径に依存して、制御信号が発生される。制御信号は、レンズ２４と記録キャリア１１の表面との間のギャップサイズを示す。ステップ３０４において制御信号を発生した後、制御信号は、ステップ３０６で制御ユニット２０に供給され、制御信号は、記録キャリア１１に関してレンズ２４の効率的かつ高速なアプローチを実現するために更に処理される。
【００７２】
後続のステップ３０８では、受信された制御信号に基づいて、制御ユニット２０は、予め定義された速度プロファイルを選択するか、又は速度プロファイルを計算するか、若しくは、ヘッド２２の動きのために予め定義及び記憶された速度プロファイルを変更する。速度プロファイルが制御ユニット２０により生成された後、対応する制御信号は、ステップ３１０でヘッド２２の対応する動きを実行するために適合されるサーボユニット２５に送出される。
【００７３】
ステップ３０４で生成される制御信号の精度に依存して、全体の手順は、ヘッド２２の動きの間でさえ繰り返し実行される場合がある。これにより、アプローチ手順の間に、進行中の動きを変更し、最大の精度を提供するのを可能にする制御信号の全体のセットを連続して発生することが可能である。アパーチャピューピルイメージの画像処理を利用して、制御信号は、減少するギャップサイズの増加する精度で生成される。近接場の光スキャニング装置のこの特性により、適応的かつ正確なやり方でアプローチ手順を実行することが効果的に可能である。
【００７４】
図９は、記録キャリア１１の表面に関して、レンズを近接場のポジションに移動させる代替的な方法を実行するフローチャートを例示する。本方法は、レンズの最初のリモートポジションについて制御信号が発生されないときに特に適用可能である。有利なことに、この方法は、アパーチャピューピルイメージの強度のモニタリングのみを利用し、アパーチャピューピルイメージの空間的に分解された画像取得を必要としない。最初のステップ４００では、レンズ２４及び／又はヘッド２２は、アクチュエータ３５の最大の速度に対応する初期速度で移動される。この動きの間、アパーチャピューピルイメージの強度は、ステップ４０２でモニタされる。この強度のモニタリングは、全体の画像、又はたとえば画像の中央部分といった画像のフラクションの強度をモニタすることを示す。後続のステップ４０４では、モニタされる強度は、図７の閾値２０２に対応する予め定義された閾値に比較される。
【００７５】
ステップ４０２で決定された強度が参照符号２０２により与えられた閾値を実質的に超えるとき、本方法は、ステップ４０６に継続し、レンズの動きの速度が減少する。さもなければ、強度の閾値がステップ４０４で超えない場合、本方法は、ステップ４００に戻る。このケースでは、ステップ４００，４０２，４０４は、強度が所与の閾値Ｔ1を超えない限り繰り返し適用される。
【００７６】
所与の閾値Ｔ1との比較に対する代替は、ステップ４０４は、衝突検出スキームにより実現される。このケースでは、ステップ４０４では、監視される強度が発振を受けるかがチェックされる。モニタされる強度が発振し始めるケースでは、本方法は、レンズ速度が低減されるステップ４０６に継続する。
【００７７】
強度信号の発振の開始の検出の後、及びステップ４０６における動きの速度の低減の後、ステップ４０８では、減少するギャップサイズで発振がカウントされる。これらのカウントは、レンズの速度を更に低減するため、及び／又は記録キャリアの表面に関してＳＩＬ２４の実際のポジションを一般に制御するために利用される。連続するステップ４１０では、所望の近接場のギャップサイズに対応する最大のカウントに到達したかがチェックされる。したがって、最大のカウント数は、５０〜１５０ｎｍのレンジでギャップサイズに対応する。ステップ４１０で最大のカウントの検出に応じて、最終ステップ４１２では、反射光と入射光との間の偏向状態における変化のために導出されるエアギャップ制御信号を利用して、したがってＳＩＬ２４と記録キャリア１１が近接場の距離を備えるときにアクセス可能なエラー信号を利用して、閉ループ制御メカニズムへのハンドオーバが実行される。
【００７８】
本発明は、本発明の実施の形態で記載される特定の近接場の光スキャニング装置に決して制限されない。本発明は、矩形の光カード、磁気光ディスク又は他のタイプの情報ストレージシステム、若しくは近接場のスキャニングマイクロスコープシステムのような、レンズと記録キャリアの表面との間の小さなエアギャップを必要とする他の記録キャリアとヘッドシステムに一般に適している。近接場の光スキャニング装置“near  field  optical  scanning  device”の用語は、これら上述されたシステムの何れかを含む。本明細書では、単語「有する“comprising”」は、請求項に列挙されたエレメント又はステップ以外のエレメント又はステップの存在を排除するものではなく、本発明は、ハードウェア及びソフトウェアの両者によって実現される場合があり、幾つかの「手段」又は「ユニット」は、同一アイテムのハードウェア又はソフトウェアにより表現される。さらに、本発明の範囲は、実施の形態に限定されるものではなく、本発明は、上述された新たな機能又は新たな機能の組み合わせにある。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態に係る光スキャニング装置を概念的に示す図である。
【図２】近接場の光スキャニング用のヘッドにおけるエレメントを概念的に示す図である。
【図３】ギャップ距離と時間の関係、及びレンズの動きと時間の関係を示す２つのグラフである。
【図４】アパーチャピューピルイメージのオリジンを概念的に示す図である。
【図５】ギャップサイズを変える６つのアパーチャピューピルイメージを例示する図である。
【図６】アパーチャピューピルイメージにおけるシミュレートされた干渉パターンを例示する図である。
【図７】中央のアパーチャの強度と減少するギャップ距離の関係を示すグラフである。
【図８】画像処理を利用するアプローチプロシジャ方法の実行を説明するフローチャートである。
【図９】強度変動を利用するアプローチプロシジャの実行を説明するフローチャートである。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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