CN100440342C - 光学记录和重现设备、方法以及光学头和歪斜检测方法 - Google Patents

Abstract

一种光学记录和重现设备，用于通过使来自光源的光作为来自近场光辐射单元的近场光辐射至光学记录介质来记录和/或重现光学记录介质，其包括：用于发射光的光源；用于使来自所述光源的光作为近场光辐射至光学记录介质的近场光辐射单元；用于接收和检测来自所述光学记录介质的回射光的第一光接收单元；用于接收和检测来自所述近场光辐射单元的回射光的第二光接收单元；控制单元，其基于从所述第二光接收单元的被分开的检测信号产生的多个间隙检测信号，检测所述光学记录介质和所述近场光辐射单元之间的相对歪斜；驱动控制单元，其用于响应于所述控制单元中检测的歪斜，输出驱动信号以校正至少所述近场光辐射单元的歪斜。

Description

光学记录和重现设备、方法以及光学头和歪斜检测方法

技术领域

本发明涉及光学记录和重现设备、光学头、光学记录和重现方法以及歪斜检测方法，其适合于同能够用近场光的辐射记录和/或重现的光学记录介质一起使用。

背景技术

以CD(压缩光盘)、MD(迷你光盘)和DVD(数字多用光盘)为代表的光学记录介质(或磁光记录介质)广泛地用作存储介质来存储音乐信息、视频信息、数据、程序等。在用于记录和重现这些光学记录介质的系统中，已经习惯于使物镜与光学记录介质的记录表面以非接触的方式相对，以通过检测在光学记录介质的记录表面上形成的非常小的凹坑和凸起或相变材料反射系数变化结构来读取非常小的记录标记。如果记录介质是磁光记录介质，则已经习惯于通过检测Kerr旋光角变化的磁畴结构来读取非常小的记录标记。

近年来，因为要求这些光学记录介质应当具有更大的存储容量和更高的记录密度，所以目前以高分辨率从光学记录介质读取更小的记录标记的技术正在接受考验。

照射在光学记录介质上的光的光束点的尺寸基本上由λ/NA来给定，其中λ是照射到光学记录介质上的光的波长，而NA是将此光聚焦到光学记录介质上的聚焦透镜的数值孔径。分辨率也与λ/NA的值成比例。数值孔径NA表示为：

NA＝n×sinθ

在以上等式中，n是介质的折射率，而θ是边缘光线通过物镜进入光学记录介质的角度。在介质是空气的情况下NA决不会大于1，并且因此分辨率具有极限。由于此原因，在光学记录和重现设备中，其光源已经被改进。例如，半导体激光的波长已经被缩短并且聚焦透镜的数值孔径已经增大。

另一方面，使用消失波(即光从分界面指数衰减)的所谓的近场光学记录和重现系统被提出作为可以达到大于1的数值孔径的方法。在此近场光学记录和重现系统中，需要显著地减小聚焦透镜和光学记录介质的表面之间的间隙。

使用固体浸没透镜(以下简称作“SIL”)的光学记录和重现方法被提出作为用照射到光学记录介质的近场光学记录和重现光学记录介质的方法(例如见引用的专利文献1和引用的非专利文献1)。

例如提出了如图1所示的相变型的记录型光学记录介质，来作为可以通过从诸如SIL之类的近场光辐射单元辐射近场光到记录介质来记录和/或重现的光学记录和重现记录介质。

附图的图1是示出这样的相变型光学记录介质的示例布置的示意性剖视图。总体上由图1中的参考标号10所描述的光学记录介质包括由诸如玻璃或聚碳酸酯(PC)之类的合适材料制成的基底1，由诸如铝(Al)之类的合适材料制成的反射膜2、诸如SiO₂之类的合适材料制成的电介质层3、诸如GeSbTe之类的合适材料制成的相变材料层4和诸如SiO₂之类的合适材料制成的电介质层5以此顺序层叠在基底1上。可替换地，提出了一种如图2所示的只读光学记录介质。图2是示出这样的只读光学记录介质的示例布置的示意性剖视图。总体上由图2中的参考标号10所描述的只读光学记录介质包括由诸如玻璃和聚碳酸酯(PC)之类的合适材料制成的基底1，由诸如铝(Al)之类的合适材料制成的反射层2形成在基底1上，反射层2上具有与记录的信息相对应的坑(例如见引用的非专利文献2和3)。

图1和2示出的状态是，诸如SIL之类的近场光辐射单元26与光学记录介质10的表面相对并且它们之间具有非常小的间隙，以将入射光Li辐射到光学记录介质10的表面上。

据报道(例如见引用的非专利文献4)，当使用诸如SIL之类的近场光辐射单元时，需要使近场光辐射单元的表面和光学记录介质的表面之间的间隔(空间)即间隙应当小于辐射到光学记录介质表面上的光的波长的1/10。

由于此原因，当光的波长很短时，不可避免要使光学记录介质的表面和近场光辐射单元的表面之间的间隙非常小。存在很大的可能性使得诸如SIL之类的近场光辐射单元与光学记录介质的表面碰撞。如果近场光辐射单元碰撞光学记录介质的表面，则存在损坏光学记录介质的已经记录信息的部分的危险。为了防止或避免上述的缺点，提出了图3所示的光学记录介质的布置(例如见引用的非专利文献5)。

图3是示出这样的光学记录介质的布置的示意性剖视图。如图3所示，厚度大于大约1um的保护层8形成在光学记录介质10的信息记录表面的最外表面上。在图3中，与图1相同的元件和部件用相同的参考标号表示并且因此不再描述。

在这种情况下，如图3所示，由近场光辐射单元26辐射的光的聚焦位置被设置到记录和重现层的表面，在图示的示例中被设置成穿过保护层8到达相变材料层4的表面。此外，在这种情况下也需要使光学记录介质10的保护层8的表面与由诸如SIL之类的合适装置制成的近场光辐射单元26的表面之间的间隙小于辐射光的波长的大约1/10。

另一方面，提出了一种布局，其中通过将SIL的尖端形成为类似锥形来保持SIL和光学记录介质的表面之间的歪斜裕度(例如见引用的非专利文献6)。

图4是示出上述布置的示例布置的示意性剖视图。如图4所示，SIL的尖端形成为类似锥形，除了具有例如大约40um的直径D的平表面。根据SIL的锥形尖端部分，可以保持SIL的表面和光学记录介质10的表面之间的歪斜裕度。

[引用的专利文献1]：日本公开专利申请No.5-189796

[引用的非专利文献1]：I.Ichimura等，“Near-Field Phase-ChangeOptical Recording of 1.36 Numerical Aperture”，Japanese Journal of AppliedPhysics，Vol.39，pp.962-967(2000)

[引用的非专利文献2]：M.Shinoda等，“High Density Near-FieldOptical Disc Recording”，Digest of ISOM2004，We-E-03

[引用的非专利文献3]：M.Furuki等，“Progress in Electron BeamMastering of 100Gb/inch2 Density Disc”，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.43，pp.5044-5046(2004)

[引用的非专利文献4]：K.Saito等，“A Simulation of Magneto-OpticalSignals in Near-Field Recording”，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.38，pp.6743-6749(1999)

[引用的非专利文献5]：C.A.Verschuren等，“Towards cover-layerincident read-out of a dual-layer disc with a NA＝1.5 solid immersionlens”，Digest of ISOM2004，We-E-05

[引用的非专利文献6]：M.Shinoda，“High-Density Near-Field Readoutover 50GB Capacity Using Solid Immersion Lens with High RefractiveIndex”，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.42，pp.1101-1104(2003)

发明内容

但是，如引用的非专利文献4中所述，希望使近场光辐射单元和光学记录介质的表面之间的间隙应当小于辐射光的波长的大约1/10。当可以使用405nm波长的光用作辐射光时，近场光辐射单元26和光学记录介质10的表面之间的距离，即图4中所示的所谓的间隙g，会变成长度约为20nm的极小的间隙。

由此，在这种情况下，由SIL组成的近场光辐射单元和光学记录介质之间的可允许倾角的量由以下的等式表示：

(度)

从上述等式，可以理解，仅能够获得极小的倾斜裕度。

一般来说，CD(压缩光盘)具有大约±1度的歪斜裕度，而DVD(数字多用光盘)和DB(蓝光盘(注册商标))具有大约±0.6度的歪斜裕度。就是说，应当理解近场光学记录和重现系统中的歪斜裕度是非常小的。

由于此原因，如果光学记录介质发生歪斜或者弯曲，则由于物镜被驱动时产生的非常小的歪斜而存在引起SIL与光学记录介质的表面互相接触的可能性。

考虑到前述方面，本发明意图提供一种光学记录和重现设备、光学头、光学记录和重现方法以及歪斜检测方法，其中能够容易地检测光学记录介质和近场光辐射单元之间的倾斜(歪斜)。

为了解决前述问题，根据本发明，提供了一种光学记录和重现设备，其用于通过使来自光源的光作为来自近场光辐射单元的近场光辐射至光学记录介质来记录和/或重现光学记录介质。该光学记录和重现设备包括：用于发射光的光源；用于使来自所述光源的光作为近场光辐射至光学记录介质的近场光辐射单元；用于接收和检测来自所述光学记录介质的回射光的第一光接收单元；用于接收和检测来自所述近场光辐射单元的回射光的第二光接收单元；控制单元，其基于从所述第二光接收单元的被分开的检测信号产生的多个间隙检测信号，检测所述光学记录介质和所述近场光辐射单元之间的相对歪斜；驱动控制单元，其用于响应于所述控制单元中检测的歪斜，输出驱动信号以校正至少所述近场光辐射单元的歪斜。

此外，根据本发明，上述的光学记录和重现设备包括分光光学元件，其用于分开来自所述光源的光以提供多个光束，其中，由所述分光光学元件分开的光束中的至少一个，作为焦面位于相对所述光记录介质的记录表面朝着前后方向中的至少一个方向移动后的位置处的光，辐射到所述光学记录介质。

此外，根据本发明，上述的光学记录和重现设备还包括多于两个的光源，并且其中，从这些光源中的至少一个光源发射的光，作为焦面位于相对所述光记录介质的记录表面朝着前后方向中的至少一个方向移动后的位置处的光，辐射到所述光学记录介质。

此外，根据本发明，提供了一种光学头，用于通过使来自光源的光作为来自近场光辐射单元的近场光辐射到光学记录介质来记录和/或重现光学记录介质。此光学头包括：用于发射光的光源；用于使来自所述光源的光作为近场光辐射至光学记录介质的近场光辐射单元；用于接收和检测来自所述光学记录介质的回射光的第一光接收单元；用于接收和检测来自所述近场光辐射单元的回射光的第二光接收单元；驱动控制单元，其用于响应于所述光学记录介质和所述近场光辐射单元之间的相对歪斜输出驱动信号至驱动单元以校正至少所述近场光辐射单元的歪斜，其中相对歪斜通过从来自第二光接收单元的被分开的检测信号所产生的多个间隙检测信号来检测。

此外，根据本发明，提供了一种光学记录和重现方法，用于通过使来自光源的光作为来自近场光辐射单元的近场光辐射到光学记录介质来记录和/或重现光学记录介质。来自所述近场光辐射单元的回射光被分开以提供多个间隙检测信号，并且基于所述多个间隙检测信号之间的差异来检测所述光学记录介质和所述近场光辐射单元之间的相对歪斜。

此外，根据本发明的歪斜检测方法包括步骤：使来自光源的光作为来自近场光辐射单元的近场光辐射到光学记录介质；分开来自所述近场光辐射单元的回射光以提供多个间隙检测信号；基于所述多个间隙检测信号之间的差异来检测所述光学记录介质和所述近场光辐射单元之间的相对歪斜。

如上所述，根据本发明，当光学记录和重现设备通过将光作为近场光辐射至光学记录介质来记录和/或重现光学记录介质时，来自近场光辐射单元的回射光可以被分开以提供多个间隙检测信号。尽管需要某个大面积的光接收区域以如上所述地分开回射光，但是当使用其表面上形成有保护层的光学记录介质或使用诸如全息元件之类的分光单元时或使用多于两个的光源时，使所产生的近场辐射光中的至少一束辐射到光学记录介质，作为焦面位于相对于光学记录介质的记录表面朝着前后方向中的至少一个方向移动后的位置处的光，通过这种方法，可以容易地获得大的光接收区域。

因此，通过计算多个被分开的间隙检测信号之间的差异，具有相对简单布置的光学记录和重现设备会能够精确地检测近场光辐射单元和光学记录介质的表面之间的倾斜(歪斜)。

根据本发明的光学记录和重现设备、光学头、光学记录和重现方法以及歪斜检测方法，可以通过具有相对简单布置的设备检测近场光辐射单元和光学记录介质的表面之间的倾斜(歪斜)。

附图说明

图1是示意性剖视图，示出根据相关技术利用近场光的光学记录介质第一个示例的布置；

图2是示意性剖视图，示出根据相关技术利用近场光的光学记录介质第二个示例的布置；

图3是示意性剖视图，示出根据相关技术利用近场光的光学记录介质第三个示例的布置；

图4是示意性剖视图，示出根据相关技术利用近场光的光学记录介质第四个示例的布置；

图5是示出根据本发明实施例的光学记录和重现设备的布局示意图；

图6A是示出使用近场光的光学记录介质和近场光辐射单元之间的间隙的布局示意图；

图6B是示出在使用近场光的光学记录介质中的间隙和回射光的量之间关系的示意图；

图7是曲线图，示出在根据本发明实施例的光学记录和重现设备中检测到的间隙误差信号量相对于倾斜间隙改变的方式的示例；

图8是示出在根据本发明实施例的光学记录和重现设备中回射光的量的分布示例的显微图像；

图9是在说明根据本发明的光学记录和重现方法中进行参考的布置的示意性剖视图；

图10是示出在根据本发明实施例的光学记录和重现设备中回射光的量的分布示例的微观图像；

图11是曲线图，示出在根据本发明实施例的光学记录和重现设备中检测到的间隙误差信号量相对于倾斜间隙改变的方式的示例；

图12是示出根据本发明另一个实施例的光学记录和重现设备的布置的主要部分的示意图；

图13是示出根据本发明另外一个实施例的光学记录和重现设备的布置的主要部分的示意图；

图14是示出根据本发明另外一个实施例的光学记录和重现设备的布置的示意图；

图15是示出能够应用到根据本发明的光学记录和重现设备的分光单元的布置示例的示意性平面图；

图16是示出根据本发明另外一个实施例的光学记录和重现设备的布置的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明的实施例，但是不用说，本发明不限于这些实施方式。

图5是示出根据本发明实施例的光学记录和重现设备(包括光学头)的布置的示意图。

如图5所示，在该光学记录和重现设备中，由半导体激光器组成的光源20、准直镜21、分束器22、偏振分束器23、四分之一波片24、光学透镜25、以及由诸如SIL(固体浸没透镜)之类的合适元件组成的近场光辐射单元26以此顺序布置在从光源20发射的光的光轴上。然后，第一光接收单元27位于由偏振分束器23所反射的光的光路上，并且第二光接收单元28位于由分束器22所反射的光的光路上。

在具有上述构造的光学记录和重现设备中，从光源20发射的光被准直镜21校准为平行光，平行光穿过分束器22和偏振分束器23到达四分之一波片24，其中平行光的相位提前了1/4波长，并且来自四分之一波片24的光通过光学透镜25和近场光辐射单元26作为近场光辐射到光学记录介质的记录表面。

在光学记录介质10上反射的回射光穿过近场光辐射单元26、光学透镜25和四分之一波片24被引入到偏振分束器23中。因为来自光学记录介质10的回射光在四分之一波片24外光路和内光路中两次穿过四分之一波片24，并且由此其相位提前了1/2波长，所以，该回射光被偏振分束器23反射并被第一光接收单元27接收。

另一方面，因为来自近场光辐射单元26的回射光也就是以全反射方式反射的回射光，在这种情况下，当回射光在SIL的对着光学记录介质10的端面上反射时，SIL的端面在其偏振方向上非常轻微地旋转，回射光穿过偏振分束器23，被分束器22反射并被第二光接收单元28接收。

就是说，在图5所示的示例中，偏振分束器23和分束器22构成分光单元35，以分开来自光学记录介质10和近场光辐射单元26的回射光，使得来自光学记录介质10的回射光被偏振分束器23分开并且由此被第一光接收单元27接收，使得来自近场光辐射单元26的端面的回射光被分束器22反射并且由此被第二光接收单元28接收。

在图5所示的光学记录和重现设备中，第一光接收单元27可以检测记录在光学记录介质10的记录表面上的信息。另一方面，第二光接收单元28可以检测全反射回射光，该全反射回射光根据对着光学记录介质10的近场光辐射单元和光学记录介质之间的距离而改变，如稍后所述。由此，可以通过利用由第二光接收单元28检测到的回射光的量来检测光学记录介质10的表面和诸如SIL之类的近场光辐射单元26的端面之间的距离，即所谓的间隙。

将参考图6A和6B描述可以利用根据本发明的近场光检测对着光学记录介质10的近场光辐射单元26和光学记录介质10之间的间隙的原理。图6A是示出光学记录介质10和其端面对着光学记录介质10侧的近场光辐射单元26之间的间隙的布置的示意图。图6B是示出全反射回射光的量相对于间隙变化的示意图。

在近场光辐射单元26和光学记录介质10之间的间隔(间隙)大于可以产生波长比入射光波长的1/4小的近场光的距离的区域中，就是说，在图6B中的虚线箭头Ff所示的远场区域中，以在近场光辐射单元26的端面上发生全反射的角度进入到近场光辐射单元26的光以全反射的方式在此端面上反射，并且因此可以使回射光的量Lr如图6B所示地保持恒定。

另一方面，近场光辐射单元26和光学记录介质10之间的间隙变成小于入射光的波长λ的大约1/4，其进一步变得小于近场辐射光发生的距离，这时，以全反射角度入射的光的一部分从近场光辐射单元26的端面泄露，使得回射光的量Lr减小。然后，所有的入射光在近场光辐射单元26和光学记录介质10互相接触的位置处(即在间隙减小到零的位置处)穿过光学记录介质10。

在产生这种近场光的间隙区域中的回射光的量的改变发生在图6B中的虚线箭头Fn所示的近场区域中。能够得到特性曲线，其中随着间隙从大约λ/4的位置接近光学记录介质10，回射光的量开始平缓地减小，回射光的量在中间部分大致线形减小，并且在这一部分中，在间隙更加靠近光学记录介质10的表面的区域中，回射光的量再次平缓且逐渐减小。

由此，可以通过利用全反射回射光的量在恒定的范围内相对于间隙长度大致线形变化的事实，从回射光的量来检测近场光辐射单元26和光学记录介质10之间的间隙。

然后，根据本发明，由第二光接收单元28检测到的回射光例如通过图5中的参考标号28Sa、28Sb、28Sc和28Sd所示的四象限光接收单元来检测。

现在假设GES11、GES12、GES21和GES22是由各个光接收单元28Sa、28Sb、28Sc和28Sd检测的信号，则把这些信号相加得到的信号，即由以下等式表示的信号变成间隙误差信号：

GES＝GES11+GES12+GES21+GES21

图7是曲线图，示出当测量间隙误差信号量相对于间隙变化时获得的特性曲线。如图7所示，控制基准值S可以通过诸如伺服之类的合适装置来相对于间隙目标值g设置，并且间隙控制量可以从控制基准值S和上述的间隙误差信号GES之间差异来得到。

当诸如SIL之类的近场光辐射单元26和光学记录介质10之间的间隙(间隔)被控制时，控制单元29例如可以从上述的间隙基准值和间隙误差信号之间的差异来计算间隙误差量，并且间隙控制信号Sg可以从驱动控制单元30输出到由诸如双轴致动器之类的合适装置组成的驱动单元31，以由此控制间隙。

尽管未示出，但是控制单元29能够基于来自第一光接收单元27的信息信号类似地产生循轨控制信号St，并且此循轨控制信号St能够类似地从驱动控制单元30输出到驱动单元31，以由此执行循轨控制。

如在“T.Ishimoto等的“Gap Servo System for a Biaxial Device Using anOptical Gap Signal in a Near Field Readout System”Japanese Journal ofApplied Physics，Vol.42，pp.2719-2724(2003)”(以下称作“PAPER1”)中所描述的，各种控制方法可以应用到间隙控制方法，诸如通过使用双轴致动器来步进控制从远场区域至近场区域的间隙的方法之类。

在根据本发明的光学记录和重现设备中，例如通过计算来自四象限光接收单元28Sa、28Sb、28Sc和28Sd的上述四个信号之间的差异能够检测到近场光辐射单元26和光学记录介质10之间的倾斜(歪斜)。

如图5所示，例如当光学记录介质10被假定为盘状记录介质时，如果箭头R表示盘状记录介质相对于第二光接收单元28的径向方向(半径的方向)，并且垂直于箭头R的箭头T表示切线方向(记录轨迹的切线方向)，则径向方向R的歪斜误差信号可以通过以下的等式来得到：

GES(R)＝GES11+GES12-(GES21+GES22)

此外，切线方向T的歪斜误差信号可以通过以下的等式来得到：

GES(T)＝GES11+GES22-(GES12+GES21)

基于这些计算结果，控制单元29能够产生歪斜误差信号并且驱动控制单元30能够输出径向方向歪斜控制信号Srs和切线方向歪斜控制信号Sts至驱动单元31，由此可以校正歪斜。

当近场光辐射单元26相对于光学记录介质10不倾斜时，如图8示出由第二光接收单元28检测到的接收到的光的量的示例，应当理解接收到的光量在周围部分是均匀的，并且接收到的光的量具有从中心大致点对称的分布。图8是示出在间隙具有20nm的间隙长度的情况下的显微图像。

图9是用于说明根据本发明的光学记录和重现方法的示意性剖视图。如图9所示，让我们来考虑在例如SIL的近场光辐射单元26和光学记录介质10的表面之间在近场光辐射单元26的对着光学记录介质10的端面处产生倾斜的情况。在此示例中，如图9所示，记录表面9形成在光学记录介质10的表面上，凹凸坑以及相变材料层上的记录标记形成在记录表面9上，并且具有折射系数n的保护层8形成在记录表面9上以具有厚度t。在这种情况下，光照射在光学记录介质10的表面上，形成直径为w的束斑。

图10是示出图5所示第二光接收单元28上回射光的分布示例的显微图像。因为诸如SIL之类的近场光辐射单元26和光学记录介质10的表面之间的间隙不同，所以聚焦光的边缘光，即图9中的箭头LiA和LiB所示的边缘光的分布如图所示地不均匀。在这种情况下，应当理解图9中箭头LiB所示的与光学记录介质10的表面间隔开的边缘光的回射光强度较大。

图11是曲线图，示出测量各个间隙误差信号量相对于间隙g，即SIL的端面的中心位置和光学记录介质10的表面之间的距离的变化时获得的特性曲线，其中在上述图5所示的示例中满足以下等式，其中第二光接收单元28具有四象限检测区域28Sa、28Sb、28Sc和28Sd：

GES1＝GES11+GES12

GES2＝GES21+GES22

对图11的研究揭示出，由于近场光辐射单元26的倾斜，这些间隙误差信号量在水平轴方向上改变。

通过进行控制使得可以去除被分开的检测信号之间的差异，就是说，可以去除倾斜信号(＝GES1-GES2)以在相反方向上倾斜诸如SIL之类的近场光辐射单元26，可以使近场光辐射单元26变得与光学记录介质10平行。

现在假设t是光学记录介质10的保护层8的厚度，n是折射系数并且NA是包括近场光辐射单元26的聚焦光学系统的数值孔径，则图9中所示的光学记录介质10的表面上的束斑的直径w由以下的等式(1)来表示：

w＝2t×tan(sin^-1(NA/n))    (1)

此外，假设θ是光学记录介质10和近场光辐射单元26之间的倾角，则如图9所示的边缘光LiA和LiB之间的间隙差值d由以下的等式(2)来表示：

d＝θ×w    (2)

例如当上述PAPER1上所示的控制方法应用到间隙控制方法时，间隙伺服不能完全去除的间隙量，即不能由间隙伺服去除的间隙的波动量δ(峰至峰的值)基本上由以下的等式(3)表示：

δ＝2nm    (3)

由此，近场光辐射单元26(在本例中为SIL)的歪斜控制残余量，基本上由以下的等式(4)表示：

另一方面，根据前述的引用的非专利文献5，间隙g被设置成可用波长的大约1/10，例如大约20nm。如果SIL被用作近场光辐射单元26并且D是SIL的面对光学记录介质10的端面的直径，则可允许的倾角的最大角度由以下的等式(5)表示：

在歪斜控制残余量中，为了避免近场光辐射单元26碰撞光学记录介质10，应当满足以下的等式(6)：

2g/D＞8/w    (6)

从前述的结果可以清楚地看到，在光学记录介质10的表面上形成的保护层8的厚度t应当满足以下的等式：

$t>\frac{\mathrm{\δ}\×D}{4\×g\×\tan \left\{{\sin }^{-1}(\mathrm{NA}/n)\right\}}$

例如，当聚焦光学系统的数值孔径NA是1.7并且在光学记录介质10的表面上形成的保护层8的折射系数n是1.8时，应当理解保护层8的厚度应当大于大约174nm。

另一方面，即使当在光学记录介质10的表面上形成的保护层8的厚度t小于大约174nm时，可以利用以下的方法类似地检测近场光辐射单元26的歪斜。

具体地，如图12和13所示，如果用于检测间隙误差的光的聚焦位置相对于光学记录介质10的记录表面9移向前后方向中的至少一个，移动的一定量比预定量大，则可以类似地进行歪斜控制，通过这种方法可以避免近场光辐射单元26和光学记录介质10互相接触。在图12和13中，与图9中相同的那些元件和部件用相同的参考标号表示，因此不必再描述。

图12示出由箭头Lg所示的间隙检测光照射到光学记录介质10上的情况，该间隙检测光作为这样的一种光，其焦面相对于记录和/或重现用入射光Li，位于光学记录介质10的记录表面9之前的一侧(在本例中位于基底1的内部)。图13示出间隙检测光Lg照射到光学记录介质10的情况，该间隙检测光作为这样的一种光，其焦面位于光学记录介质10的记录表面9的后面，在近场光辐射单元26以内。

如上所述，如果照射在光学记录介质10上的间隙检测光作为这样的一种光，其焦面相对于光学记录介质10的记录表面9移向前后方向中的至少一个方向，则能够从间隙误差的差异中检测到光学记录介质10和近场光辐射单元26之间的歪斜，并且由此可以防止光学记录介质10和近场光辐射单元26互相接触。

图14是示出具有上述构造的光学记录和重现设备的布置示例的示意图。在图14中，与图5中相同的元件和部件用相同的参考标号表示，并且因此不必再描述。

图14示出的这种光学记录和重现设备的布置示例中，用于分开从光源20发射的光的分光光学元件32位于准直镜21和偏振分束器22之间。

诸如衍射光栅和全息元件之类的合适装置可以用作此分光光学元件32。图15是示出当全息元件用作图14所示光学记录和重现设备中的分光光学元件32时所需的布置示例的示意性平面图。

当光被如上所述诸如全息元件之类的分光光学元件32分开时，被分开的光的焦面位于朝着光学记录介质10的记录表面(图14中的光学记录介质10的前表面)前后方向中的至少一个方向移动后的位置处。

这时，第一和第二光接收单元27和28例如能够在它们这两侧处检测来自光学记录介质10的记录表面的信号以及其焦面在由分光光学元件32分开的方向上移动的回射光的量。在图14的例子中，第一和第二光接收单元27和28定位成检测来自光学记录介质10的记录表面的信号以及其焦面在由分光光学元件32分开的方向上移动的回射光的量。在第一光接收单元27中，记录和/或重现用的回射光可以由中心光接收单元27S来检测，由位于第一光接收单元27两侧处的光接收单元27S1和27S2所检测的信号例如可以用于进行循轨控制或间隙控制。

此外，在第二光接收单元28中，间隙误差信号之间的差异能够由位于偏离光轴中心的一侧上的面积较大的光接收单元28Sa、28Sb、28Sc和28Sd来检测，由位于光轴中心的光接收单元即中心光接收单元28S1检测的信号和由位于光接收单元28Sa、28Sb、28Sc和28Sd相对侧上的光接收单元28S2所检测的信号可以用于进行间隙控制。

图14示出光学透镜33和34位于偏振分束器23、分束器22与第一和第二光接收单元27、28之间的布置示例。

此外，如图16所示，通过使用两个光源20和40，记录和/或重现光以及间隙误差检测光可以从近场光辐射单元26辐射到光学记录介质10。在图16中，与图14的那些相同的元件和部件用相同的参考标号来表示并且因此不必再描述。在这种情况下，从两个光源20和40发射的光供应至光路合成单元41，在光路合成单元41中，这两个光被合成并且由此引入到准直镜21中。如果光路合成单元41与两个光源20和40之间的间隔改变，则从一个光源20发射的光能够作为焦面在光学记录介质10的表面上的光辐射到光学记录介质10，而从另一个光源40发射的光能够作为焦面在相对于光学记录介质10的记录表面移动到前后表面中的至少一个的位置处的光辐射到光学记录介质10。

然后，在这种情况下，第一和第二光接收单元27和28可以检测来自光学记录介质10的记录表面的信号以及焦面移离光学记录介质10的记录表面的回射光的量。图16示出的示例中，第一和第二光接收单元27和28定位成检测来自光学记录介质10的记录表面的信号以及焦面移离光学记录介质10的记录表面的回射光的量。例如，在第一光接收单元27中，记录和/或重现用的回射光可以由中心光接收单元27S来检测，由一侧的光接收单元27S1检测的信号可以用于进行循轨控制或间隙控制。

此外，在第二光接收单元28中，间隙误差信号之间的差异能够由位于第二光接收单元28一侧上的面积较大的光接收单元28Sa、28Sb、28Sc和28Sd来检测，另一个光接收单元28S1检测的信号可以用于进行间隙控制。

具有图14和16中所示布置的光学记录和重现设备能够精确地检测光学记录介质10和近场光辐射单元26之间的歪斜，并且因此在检测到其上形成有保护层的光学记录介质与近场光辐射单元之间的歪斜时，能够以完全相同的方式，避免光学记录介质10和近场光辐射单元26互相接触。

为了控制诸如SIL(固体浸没透镜)之类的近场光辐射单元26的歪斜，如“T，Kawasaki等.，“Radial tilt and tangential tilt servo using four-axisactuator”，Digest of ISOM2004，Th-J-(02)”中所述，可以使用这样的方法：该方法使用在四个轴上(即循轨方向、聚焦(间隙)方向、切向歪斜方向和径向歪斜方向)具有可移动范围的四轴致动器。可替换地，可以使用诸如在可移动块体(block)上安装双轴致动器的方法之类的合适方法，该可移动块体能够自动调整切向歪斜方向和径向歪斜方向。

尽管可以同时进行间隙控制和SIL的歪斜控制等，以防止在记录和/或重现光学记录介质10的过程中诸如SIL之类的近场光辐射单元26和光学记录介质10互相接触，但是有必要在近场光辐射单元26靠近光学记录介质10时避免诸如SIL之类的近场光辐射单元26和光学记录介质10接触。

为此，当SIL靠近光学记录介质10时，即当SIL在示出间隙信号的变化量的图11的示意图中在水平轴上从右到左移动时，在具有图5所示的本发明的前述布置的光学记录和重现设备中，如果利用由第二光接收单元28检测的四个信号GES11、GES12、GES21和GES22中信号电平最先降低的那个信号进行间隙控制，并进行诸如SIL之类的近场光辐射单元的歪斜控制，则可以在记录和/或重现光学记录介质的过程中避免光学记录介质和近场光辐射单元互相接触。

如前所述，根据本发明，可以通过分开回射光的分布来获得多个间隙检测信号，这些间隙检测信号之间的差异可以用作检测诸如SIL之类的近场光辐射单元和光学记录介质的表面之间的歪斜的信号，并且可以基于歪斜检测信号控制近场光辐射单元的歪斜。因此，可以提供高可靠性的光学记录和重现设备以及光学记录和重现方法，由此能够避免近场光辐射单元和光学记录介质互相接触，并且能够基于稳定的近场光学记录和重现以高密度记录和重现光学记录介质。

根据本发明的光学记录和重现设备、光学头、光学记录和重现方法以及歪斜检测方法不限于上述的示例，并且除了上述的SIL(固体浸没透镜)，例如SIM(固体浸没反射镜)也可以用作近场光辐射单元。此外，不必说，在不脱离本发明的布置的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。

如上所述，根据本发明的光学记录和重现设备、光学头、光学记录和重现方法以及歪斜检测方法，可以通过具有相对简单布置的设备检测近场光辐射单元和光学记录介质的表面之间的倾斜(歪斜)。

本领域的技术人员应当理解，只要在权利要求或其等同物的范围内，可以根据设计需要和其它因素进行各种修改、组合、从属组合和变型。

本发明包含2005年5月13日提交到日本特许厅的日本专利申请JP2005-141399以及2006年4月11提交到日本特许厅的日本专利申请JP2006-109105所涉及的主题，这些文献的整个内容通过引用包含在这里。

Claims (15)

1.一种光学记录和重现设备，用于通过使来自光源的光作为来自近场光辐射单元的近场光辐射至光学记录介质来记录和/或重现光学记录介质，其包括：

用于发射光的光源；

用于使来自所述光源的光作为近场光辐射至光学记录介质的近场光辐射单元；

用于接收和检测来自所述光学记录介质的回射光的第一光接收单元；

用于接收和检测来自所述近场光辐射单元的回射光的第二光接收单元；

控制单元，其基于从所述第二光接收单元的被分开的检测信号所产生的多个间隙检测信号，检测所述光学记录介质和所述近场光辐射单元之间的歪斜；

驱动控制单元，其用于响应于所述控制单元中检测的歪斜，输出驱动信号以校正至少所述近场光辐射单元的歪斜。

2.根据权利要求1所述的光学记录和重现设备，还包括分光光学元件，其用于将来自所述光源的光分成多个光束，其中，由所述分光光学元件分开的光束中的至少一个被分开的光束辐射到所述光学记录介质，所述至少一个被分开的光束的焦面位于相对所述光学记录介质的记录表面朝着前、后方向中的至少一个方向移动后的位置处。

3.根据权利要求1所述的光学记录和重现设备，包括两个以上的所述光源，其中，从所述光源中的至少一个光源发射的光辐射到所述光学记录介质，所述至少一个光源发射的光的焦面位于相对所述光学记录介质的记录表面朝着前、后方向中的至少一个方向移动后的位置处。

4.根据权利要求1所述的光学记录和重现设备，其中，所述第二光接收单元包括多个被分开的光接收表面以接收光，检测信号分别从所述被分开的光接收表面输出。

5.根据权利要求1所述的光学记录和重现设备，其中，所述近场光辐射单元包括固体浸没透镜。

6.根据权利要求1所述的光学记录和重现设备，还包括分光单元，用于分开来自所述光学记录介质和所述近场光辐射单元的回射光，使得来自所述光学记录介质的回射光被所述第一光接收单元接收，而来自所述近场光辐射单元的回射光被所述第二光接收单元接收。

7.一种光学头，用于通过使来自光源的光作为来自近场光辐射单元的近场光辐射到光学记录介质来记录和/或重现光学记录介质，包括：

用于发射光的光源；

用于使来自所述光源的光作为近场光辐射至光学记录介质的近场光辐射单元；

用于接收和检测来自所述光学记录介质的回射光的第一光接收单元；

用于接收和检测来自所述近场光辐射单元的回射光的第二光接收单元；

控制单元，其基于从所述第二光接收单元的被分开的检测信号所产生的多个间隙检测信号，检测所述光学记录介质和所述近场光辐射单元之间的歪斜；以及

驱动控制单元，其用于响应于所述控制单元中检测的歪斜，输出驱动信号至驱动单元以校正至少所述近场光辐射单元的倾度。

8.根据权利要求7所述的光学头，还包括分光光学元件，其用于将来自所述光源的光分成多个光束，其中，由所述分光光学元件分开的光束中的至少一个被分开的光束辐射到所述光学记录介质，所述至少一个被分开的光束的焦面位于相对所述光学记录介质的记录表面朝着前、后方向中的至少一个方向移动后的位置处。

9.根据权利要求7所述的光学头，包括两个以上的所述光源，其中，从所述光源中的至少一个光源发射的光辐射到所述光学记录介质，所述至少一个光源发射的光的焦面位于相对所述光学记录介质的记录表面朝着前、后方向中的至少一个方向移动后的位置处。

10.根据权利要求7所述的光学头，其中，所述第二光接收单元包括多个被分开的光接收表面以接收光，检测信号分别从所述被分开的光接收表面输出。

11.根据权利要求7所述的光学头，其中，所述近场光辐射单元包括固体浸没透镜。

12.根据权利要求7所述的光学头，其中，所述光学头还将来自所述光学记录介质和所述近场光辐射单元的回射光分开，使得来自所述光学记录介质的回射光被所述第一光接收单元接收，而来自所述近场光辐射单元的回射光被所述第二光接收单元接收。

13.一种光学记录和重现方法，用于通过使来自光源的光作为来自近场光辐射单元的近场光辐射到光学记录介质来记录和/或重现光学记录介质，包括步骤：

将来自所述近场光辐射单元的回射光分开以提供多个间隙检测信号；

基于所述多个间隙检测信号之间的差异来检测所述光学记录介质和所述近场光辐射单元之间的歪斜。

14.根据权利要求13所述的光学记录和重现方法，其中，所述光学记录介质的布局是，在记录表面上形成有由至少一种透光材料制成的保护层。

15.一种歪斜检测方法，包括步骤：

使来自光源的光作为来自近场光辐射单元的近场光辐射到光学记录介质；

分开来自所述近场光辐射单元的回射光以提供多个间隙检测信号；

基于所述多个间隙检测信号之间的差异来检测所述光学记录介质和所述近场光辐射单元之间的歪斜。

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