(57)【要約】【課題】光記録媒体の駆動速度を問わず、近接場光が生じる距離に光学系と光記録媒体との間のギャップ制御を適正に行う。【解決手段】光ディスク３を配置したターンテーブル２には帯電圧源１が接続され、この帯電圧源１によってターンテーブル２及び光ディスク３が単極性に帯電されている。一方、光ヘッド４では、対物レンズ部を構成するＳＩＬ１１の光ディスク３に対向する端面に電極９が設けられ、この電極９に制御電圧５が印加されることにより、光ディスク３に対向するＳＩＬ端面に電荷が帯電される。そして、ギャップ長６の判定値に応じて電極９を帯電させる電荷量を制御電圧５により制御することにより、ギャップ長６を一定に保持するようなギャップ制御を行う。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接場光を用いて光記録媒体に信号の記録を行う信号記録装置であって、
前記光記録媒体に近接する部位に電極を設けた対物レンズ部と、
前記光記録媒体を単極性に帯電させる媒体帯電手段と、
前記対物レンズ部の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量を判定する浮上量判定手段と、
前記浮上量判定手段によって求められた判定値に基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御する距離制御手段と、
を備えたことを特徴とする信号記録装置。
【請求項２】
静電気による浮上量に応じて前記対物レンズ部の電極に印加する電圧を変化させることにより、前記対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御することを特徴とする請求項１記載の信号記録装置。
【請求項３】
前記浮上量判定手段は、予め記憶手段に格納してある印加電圧と浮上量の関係データに基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を判定することを特徴とする請求項１記載の信号記録装置。
【請求項４】
前記対物レンズ部が非球面レンズとＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓ）からなることを特徴とする請求項１記載の信号記録装置。
【請求項５】
前記対物レンズ部が非球面レンズとＳＩＭ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｍｉｒｒｏｒ）からなることを特徴とする請求項１記載の信号記録装置。
【請求項６】
近接場光を用いて光記録媒体から信号の再生を行う信号再生装置であって、
前記光記録媒体に近接する部位に電極を設けた対物レンズ部と、
前記光記録媒体を単極性に帯電させる媒体帯電手段と、
前記対物レンズ部の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量を判定する浮上量判定手段と、
前記浮上量判定手段によって求められた判定値に基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御する距離制御手段と、
を備えたことを特徴とする信号再生装置。
【請求項７】
静電気による浮上量に応じて前記対物レンズ部の電極に印加する電圧を変化させることにより、前記対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御することを特徴とする請求項６記載の信号再生装置。
【請求項８】
前記浮上量判定手段は、予め記憶手段に格納してある印加電圧と浮上量の関係データに基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を判定することを特徴とする請求項６記載の信号再生装置。
【請求項９】
前記対物レンズ部が非球面レンズとＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓ）からなることを特徴とする請求項６記載の信号再生装置。
【請求項１０】
前記対物レンズ部が非球面レンズとＳＩＭ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｍｉｒｒｏｒ）からなることを特徴とする請求項６記載の信号再生装置。
【請求項１１】
近接場光を用いて光記録媒体に信号の記録を行う信号記録方法であって、
対物レンズ部の光記録媒体に近接する部位に電極を設けるとともに、
前記光記録媒体を単極性に帯電させる媒体帯電工程と、
前記対物レンズ部の電極に電圧を印加する電圧印加工程と、
前記対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量を判定する浮上量判定工程と、
前記浮上量判定工程によって求められた判定値に基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御する距離制御工程と、
を備えたことを特徴とする信号記録方法。
【請求項１２】
静電気による浮上量に応じて前記対物レンズ部の電極に印加する電圧を変化させることにより、前記対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御することを特徴とする請求項１１記載の信号記録方法。
【請求項１３】
前記浮上量判定工程は、予め記憶手段に格納してある印加電圧と浮上量の関係データに基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を判定することを特徴とする請求項１１記載の信号記録方法。
【請求項１４】
前記対物レンズ部が非球面レンズとＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓ）からなることを特徴とする請求項１１記載の信号記録方法。
【請求項１５】
前記対物レンズ部が非球面レンズとＳＩＭ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｍｉｒｒｏｒ）からなることを特徴とする請求項１１記載の信号記録方法。
【請求項１６】
近接場光を用いて光記録媒体から信号の再生を行う信号再生方法であって、
対物レンズ部の光記録媒体に近接する部位に電極を設けるとともに、
前記光記録媒体を単極性に帯電させる媒体帯電工程と、
前記対物レンズ部の電極に電圧を印加する電圧印加工程と、
前記対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量を判定する浮上量判定工程と、
前記浮上量判定工程によって求められた判定値に基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御する距離制御工程と、
を備えたことを特徴とする信号再生方法。
【請求項１７】
静電気による浮上量に応じて前記対物レンズ部の電極に印加する電圧を変化させることにより、前記対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御することを特徴とする請求項１６記載の信号再生方法。
【請求項１８】
前記浮上量判定工程は、予め記憶手段に格納してある印加電圧と浮上量の関係データに基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を判定することを特徴とする請求項１６記載の信号再生方法。
【請求項１９】
前記対物レンズ部が非球面レンズとＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓ）からなることを特徴とする請求項１６記載の信号再生方法。
【請求項２０】
前記対物レンズ部が非球面レンズとＳＩＭ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｍｉｒｒｏｒ）からなることを特徴とする請求項１６記載の信号再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近接場光を用いて光記録媒体に各種信号を記録したり、または光記録媒体に記録された各種信号の再生を行う信号記録装置、信号再生装置、及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の近接場光を用いる光記録再生装置では、例えばＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓ）の端面と光ディスク（光記録媒体）の情報記録面との間のギャップを近接場光が生じる距離に保持するための制御（ギャップ制御）を行う必要がある。
そして、このギャップ制御を実現する従来の方法としては、以下のようなものが存在する。
（１）例えばハードディスクで一般的に用いられているエアベアリングスライダによる方法。
（２）ＳＩＬに入射された光の内、全反射される成分の戻り光量を検出することで制御する方法（例えば、特願平１１−２５３２９６号参照）。
（３）ＳＩＬからディスクへの入射光とディスクからの反射光との干渉光量により制御する方法（例えば、特願２００１−１２０８６５号参照）。
（４）ＳＩＬの端面に具備された電極と光ディスクと間との間の静電容量を検出し、制御する方法。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術には以下のような問題があった。
まず、上記（１）のエアベアリングスライダによる方法では、光ディスクによって生じるＳＩＬの端面と光ディスクの間の浮上空気圧によって近接場光が生じる距離にするものであるが、この方法ではディスクを回転させることが前提であり、ディスク静止状態では近接場光が生じる距離にすることができない。
【０００４】
また、上記（２）の全反射戻り光量を用いる方法では、光を入射しないとギャップを制御できない。また、入射光の内、全反射光成分のみを用いるので、信号が微弱であり信号雑音比が悪く、ノイズ等の外乱に制御が影響され易いという傾向があった。
また、全反射光量を被制御信号として用いることが可能であるのは、近接場光が生じる、一般に入射光の波長λの半分以下の距離であり、引き込みレンジが非常に小さいものになってしまう。
【０００５】
また、上記（３）の干渉光を用いる方法では、上記（２）と同様に光を入射しないとギャップを制御できない。
また、干渉光量を被制御信号として用いることが可能であるのは、近接場光が生じる一般に入射光の波長λの半分以下の距離であり、引き込みレンジが非常に小さいものであった。
【０００６】
また、上記（４）のＳＩＬ端面に具備された電極とディスク間との間の静電容量を検出し制御する方法では、ＳＩＬ端面に具備された電極とディスク間との間に形成されたコンデンサの静電容量を制御するために、ギャップ制御とは別にコイルを用意し、このコイルとコンデンサによる発振回路が必要である。
そして、この発振周波数が信号記録再生装置にとってノイズ源となってしまう恐れがある。
【０００７】
本発明は、以上のような実情に鑑み、光記録媒体の駆動速度を問わず、近接場光が生じる距離に光学系と光記録媒体との間のギャップ制御を適正に行うことができる信号記録装置、信号再生装置、及び方法を提供することを目的とする。
また本発明は、光の入射を必要とせず、また、外部に高周波の発振回路を設けることも不要で、さらに、広い引き込みレンジを可能とするギャップ制御が行える信号記録装置、信号再生装置、及び方法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】
本発明は前記目的を達成するため、近接場光を用いて光記録媒体に信号の記録を行う信号記録装置であって、前記光記録媒体に近接する部位に電極を設けた対物レンズ部と、前記光記録媒体を単極性に帯電させる媒体帯電手段と、前記対物レンズ部の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、前記対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量を判定する浮上量判定手段と、前記浮上量判定手段によって求められた判定値に基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御する距離制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、近接場光を用いて光記録媒体から信号の再生を行う信号再生装置であって、前記光記録媒体に近接する部位に電極を設けた対物レンズ部と、前記光記録媒体を単極性に帯電させる媒体帯電手段と、前記対物レンズ部の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、前記対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量を判定する浮上量判定手段と、前記浮上量判定手段によって求められた判定値に基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御する距離制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、近接場光を用いて光記録媒体に信号の記録を行う信号記録方法であって、対物レンズ部の光記録媒体に近接する部位に電極を設けるとともに、前記光記録媒体を単極性に帯電させる媒体帯電工程と、前記対物レンズ部の電極に電圧を印加する電圧印加工程と、前記対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量を判定する浮上量判定工程と、前記浮上量判定工程によって求められた判定値に基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御する距離制御工程とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、近接場光を用いて光記録媒体から信号の再生を行う信号再生方法であって、対物レンズ部の光記録媒体に近接する部位に電極を設けるとともに、前記光記録媒体を単極性に帯電させる媒体帯電工程と、前記対物レンズ部の電極に電圧を印加する電圧印加工程と、前記対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量を判定する浮上量判定工程と、前記浮上量判定工程によって求められた判定値に基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御する距離制御工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の信号記録装置、信号再生装置、及び方法では、近接場光を用いて光記録媒体に信号の記録や再生を行うための対物レンズ部に電極を設けるとともに、光記録媒体を単極性に帯電させ、対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量を判定して対物レンズ部に設けた電極の印加電圧を制御することにより、対物レンズ部と光記録媒体との間の距離（ギャップ）を適正に制御することが可能となる。
したがって、エアベアリングスライダを用いる場合のように光記録媒体を駆動することなく、静止状態での制御が可能である。
また、全反射戻り光量や干渉光量を用いる場合のように光の照射を行うことなく、ギャップ制御を行うことができ、ノイズ等の影響も小さく、引き込みレンジの広い制御が可能となる。
また、光記録媒体を帯電することなく、静電容量を検出して制御する場合のように発振回路を設けることなく、対物レンズ部の浮上量を制御できる。
この結果、本発明によれば、近接場光が生じる距離に光学系と光記録媒体との間のギャップ制御を、光記録媒体の駆動の有無や駆動速度を問わず、かつ、光の入射を必要とせず、さらに、外部に高周波の発振回路を設けることなく、広い引き込みレンジで実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による信号記録装置、信号再生装置、及び方法の実施の形態例について説明する。
本実施の形態例は、近接場光を用いて光記録媒体に信号の記録や再生を行うシステムにおいて、対物レンズ部と光記録媒体との間に静電気による浮上力を発生させ、この静電気による浮上量を制御することにより、対物レンズ部と光記録媒体との間のギャップ制御を行うものである。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態例によるＳＩＬと光ディスクとの間のギャップを制御するための基本構成を示す説明図である。
光ディスク（光記録媒体）３は、ターンテーブル２上に装着され、このターンテーブル２と共に回転駆動される。そして、ターンテーブル２に帯電圧源１が接続されており、この帯電圧源１によってターンテーブル２が単極性に帯電されている。したがって、このターンテーブル２上に装着された光ディスク３も同様に単極性に帯電されることになる。例えば、図１では正極性に帯電させている。
【００１５】
一方、光ヘッド４は、内部にＳＩＬ等の対物レンズ部や駆動系を具備しており、光ディスク３の記録面に対向配置されている。この光ヘッド４には、後述するようにＳＩＬの光ディスク３に対向する端面に電極が設けられ、この電極に制御電圧５が印加されることにより、光ディスク３に対向するＳＩＬ端面に電荷が帯電される。
【００１６】
本例では、このような構成において、後述する判定方法によってギャップ長６を判定し、この判定値に応じて光ヘッド４に帯電させる電荷量を制御電圧５により制御することにより、ギャップ長６を一定に保持するようなギャップ制御を行う。
つまり、ギャップ長６の判定値が目標とするギャップ長より短い場合は、正電荷を増やし、光ディスク３と光ヘッド４との間に生じる静電気の反発力によりギャップ長を広げる。
逆に、ギャップ長６の判定値が目標とするギャップ長より長い場合は、負電荷を増やし、光ディスク３と光ヘッド４との間に生じる静電気の吸引力によりギャップ長を狭める。なお、その詳細については後述する。
【００１７】
図２は、ＳＩＬの構造を示す図であり、図２（Ａ）は側面図、図２（Ｂ）は底面図である。なお、本例では、図２に示すＳＩＬと図示しない非球面レンズとによって対物レンズ部が構成されているものとする。
図示のように、ＳＩＬ１１は球面状の側面１１Ａと平坦な端面１１Ｂを有しており、ＳＩＬ１１の端面１１Ｂには、入射光７が入射されるレンズ部分（非電極エリア）１２以外の部分を電極９が装着されている。
すなわち、この電極９はＳＩＬ１１の端面１１Ｂに同心状の環状に形成され、電線１０を通して制御電圧５を印加する構造となっている。
【００１８】
図３は、本実施の形態によるギャップ制御回路の構成例を示すブロック図である。
このギャップ制御回路では、現在のギャップ長１３とギャップ長目標値１４との差分を偏差として、ギャップ制御回路１５に入力する。
ギャップ制御回路１５は、偏差量に応じて、レンズ端面電極（電極９）１６に制御電圧を印加する。例えば、図１に示す例のように光ディスクが正に帯電されている場合は、ギャップ長が目標値よりも小さい場合は正電圧に、逆に大きい場合は負電圧を印加する。この印加電圧により、ＳＩＬ端面と光ディスクのギャップ長が変化される。このギャップ長は、印加電圧−ギャップ長変換回路１７によりギャップ長に変換され、フィードバックされる。
【００１９】
図４は、印加電圧−ギャップ長変換器１７の構成を示すブロック図である。
電極印加電圧１８は、ＡＤ変換器１９に入力される。デジタル化された電極印加電圧値は、アドレス信号としてＥＰＲＯＭ２０に入力される。
そして、このＥＰＲＯＭ２０の中には、電極印加電圧１８に応じたギャップ長データ（関係データ）が格納されている。なお、このギャップ長データの生成方法については後述する。
次に、参照されたＥＰＲＯＭ２０内のギャップ長データが、されたＥＰＲＯ２０より出力され、ＤＡ変換器２１を通してアナログ化され、現在のギャップ長が得られる。なお、このギャップ長については、目標ギャップ値がデジタル値で与えられるならば、ＤＡ変換は不要である。
【００２０】
次に、上述したギャップ長データの生成方法について説明する。
図５は、ＳＩＬ１１に入射された光のうち、全反射を起こす成分の光について説明する側面図である。
ＳＩＬ１１に入射した入射光２３は、ＳＩＬ１１の端面と光ディスク３との距離が近接場光を生じない距離、すなわち一般に入射光の波長の１／２以上の距離にある場合には、入射光の内、全反射を起こす角度でＳＩＬ１１の端面に入射した光は、全てＳＩＬ１１の端面で反射されて戻ってくる。
しかし、ＳＩＬ１１の端面が光ディスク３に対して、一般に入射光の波長の１／２以下の距離に接近すると、入射光の内、全反射を起こす角度でＳＩＬ１１の端面に入射した光の一部が、近接場光として光ディスク３に一部透過する。
そして、さらにＳＩＬ１１の端面が光ディスク３に完全に接触したところ、つまりギャップ長＝０のところでは、入射光の内、全反射を起こす角度でＳＩＬ１１の端面に入射した光の全てが光ディスク３側に透過し、全反射戻り光量はゼロとなる。
【００２１】
図６は、ＳＩＬの中心に入射された光について説明する側面図である。
ＳＩＬ１１に入射した光は、一部はＳＩＬ１１の端面で反射され、反射光２５として戻ってくる。また、他の一部はＳＩＬ１１を透過し、光ディスク３に入射され、光ディスク３の表面で反射され、反射光２６として戻ってくる。
そして、これらの反射光２５及び反射光２６により干渉が生じる。
【００２２】
図７は、電極印加電圧１８と全反射戻り光量２８との関係、並びに電極印加電圧１８とＳＩＬの中心に入射した光の入射光と反射光との干渉光量２９との関係を示す説明図である。なお、λは使用する光の波長である。
図示のように、上述した干渉光量は、ＳＩＬ端面とディスクとのギャップ＝０となるところで、光量＝０となる。そして、λ／４のところで干渉が最大となり、λ／２のところで再びゼロとなる。
そこで、このような図７の関係から、印加電圧とギャップ長との関係が得られる。この関係データを例えば上述したＥＰＲＯＭ２０に格納しておく。
なお、近接場光が生じない距離、つまりギャップ長＝λ／２以上の距離における印加電圧とギャップ長との関係については、干渉光量と印加電圧との関係から同様に求めることができる。
【００２３】
以上のようにして印加電圧とギャップ長との関係が確定してしまえば、光の入射の有無を問わず、この関係を用いてギャップ長を制御することが可能となる。また、近接場光を生じない距離から近接場光が生じる距離にわたる範囲で、幅広く制御することが可能となる。
したがって、本実施の形態例によるシステムでは、光ディスクの回転の有無や回転数を問わず、近接場光が生じる距離にＳＩＬ端面とディスクとのギャップを制御することが可能となる。また、ギャップ制御のために光を入射する必要もなく、また、外部に高周波の発振回路を設ける必要もなく、さらに、広い引き込みレンジを有するギャップ制御を実現することが可能となる。
【００２４】
なお、以上は光記録媒体として光ディスクを用いた例を説明したが、近接場光を用いて信号の記録や再生を行うものであれば、光ディスク以外の光記録媒体を用いたシステムにも同様に適用できるものである。
また、上述の例では、対物レンズ部を非球面レンズとＳＩＬで構成した場合を説明したが、対物レンズ部を非球面レンズとＳＩＭ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｍｉｒｒｏｒ）で構成した場合にも同様に実現可能である。
また、対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量の判定方法や、この判定値に基づいて対物レンズ部と光記録媒体との間の距離を制御する方法についても、具体的には種々の方法が考えられるものであり、上述した例に限定されないものとする。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の信号記録装置、信号再生装置、及び方法によれば、近接場光を用いて光記録媒体に信号の記録や再生を行うための対物レンズ部に電極を設けるとともに、光記録媒体を単極性に帯電させ、対物レンズ部と光記録媒体との間に生じる静電気による浮上量を判定して対物レンズ部に設けた電極の印加電圧を制御することにより、対物レンズ部と光記録媒体との間の距離（ギャップ）を適正に制御することが可能となり、光記録媒体の駆動の有無や駆動速度を問わず、かつ、光の入射を必要とせず、さらに、外部に高周波の発振回路を設けることなく、広い引き込みレンジの制御を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例によるＳＩＬと光ディスクとの間のギャップを制御するための基本構成を示す説明図である。
【図２】図１に示す実施の形態例で用いられるＳＩＬの構造を示す側面図及び底面図である。
【図３】図１に示す本実施の形態におけるギャップ制御回路の構成例を示すブロック図である。
【図４】図３に示すギャップ制御回路における印加電圧−ギャップ長変換器の構成例を示すブロック図である。
【図５】図２に示すＳＩＬにおいて入射光のうちの全反射を起こす光成分について説明する側面図である。
【図６】図２に示すＳＩＬの中心に入射された光について説明する側面図である。
【図７】図１に示す本実施の形態における電極印加電圧と全反射戻り光量、及び干渉光量の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１……帯電圧源、２……ターンテーブル、３……光ディスク、４……光ヘッド、９……電極、１１……ＳＩＬ、１５……ギャップ制御回路、１６……レンズ端面電極部、１７……電圧−ギャップ長変換器、２０……ＥＰＲＯＭ。
【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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