JP2003196874A - 光学的情報記録/再生装置 - Google Patents

光学的情報記録/再生装置

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JP2003196874A
JP2003196874A JP2001395861A JP2001395861A JP2003196874A JP 2003196874 A JP2003196874 A JP 2003196874A JP 2001395861 A JP2001395861 A JP 2001395861A JP 2001395861 A JP2001395861 A JP 2001395861A JP 2003196874 A JP2003196874 A JP 2003196874A
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JP2001395861A
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Yoshitaka Hayashi
嘉隆 林
Nobuaki Onaki
伸晃 小名木
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のこの種の装置の構成を大きく変更する
ことなく、光記録媒体を可撓性を有するものに変更し、
近接場光を用いた記録および/または再生を行い、高密
度記録を可能する光学的情報記録/再生装置を低コスト
で提供する。 【解決手段】 回転時の光記録媒体1の面振れをベルヌ
ーイの法則に基づく空気流の圧力差によって安定化させ
ることにより光記録媒体1の面振れを安定化するための
距離安定化部材5に、近接場光を発生する光ヘッド3を
内設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可撓性を有する光
記録媒体を用いて記録および/または再生を行う光学的
情報記録/再生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光記録媒体として、コンパクトディスク
に代表されるようにディスク状光記録媒体が良く知られ
ているが、デジタル放送などの時代を迎え、さらなる大
容量の記録システムが必要とされている。高密度化のた
めには情報が記録されている記録ピットを小さくする必
要があり、そのためには、光をより小さく絞り光のスポ
ットを小さくする必要がある。光のスポット径は波長を
λ、レンズの開口率をNA とするとλ/NAに比例す
るため、スポット径を小さくするには、波長を小さくす
るか開口率を大きくすることが考えられる。
【0003】さらなる将来の高密度化の方法として、近
接場光(エバネッセント光)を利用した微小スポットを
用いることが考えられているが、その実現方法としては
ソリッドイマージョンレンズ(SIL)を用いる方法と
微小開口を用いる方法とがある。
【0004】SILを利用したものは対物レンズの開口
率を大きくしたものと同様と考えられる。SILを光記
録に応用したものとしてスタンフォード大学のG.Ki
noらの提案による日本国特許第2553275号など
があり、この提案では、入射光はソリッドイマージョン
レンズの球面に対して垂直に入射され、出射側の平面の
中心に収束する。この方式ではSILの屈折率をnとす
ると、最小ビーム径は回折限界ビーム径のn分の1まで
小さくすることができる。記録媒体をレンズに近づける
ことにより、この微小ビームが近接場光的に伝播し、微
小スポットの光を媒体に照射することができる。
【0005】また、小さな開口に光を照射すると、その
開口近傍では近接場光が発生する。その近接場光を用い
て小さいピットを記録する試みもなされている(特開平
7−191046号公報など)。近接場光を用いると、
光スポットの収束限界以下のスポットを形成することが
可能であり、100Gbit/in2以上の記録密度に相
当する小さいスポットを光磁気記録媒体上、あるいは相
変化記録媒体上に形成できたという報告もある。
【0006】これらの方法を用いた場合、収差などの影
響で光記録媒体の傾きに対する許容度が小さくなるが、
光ヘッドと光記録媒体との距離を小さくする必要が生じ
るため、光記録媒体の面振れなどが大きくなったり、距
離の制御が不充分であると良好な記録ができないことに
なる。光ヘッドと光記録媒体との距離の制御法として
は、圧電素子を用いたもの、あるいはトンネル電流を検
出するものなどがある。
【0007】また、例えば特開平7−105657号公
報,特開平10−308059号公報に記載されている
ように、平面を有する安定化板上で可撓性を有する光デ
ィスクを回転させて、光ディスクにおける面振れを安定
化させる方法が知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧電素子の振動を用いて光ヘッドと光記録媒体との距離
制御を行う方法を、光記録のような高速回転を行う従来
の光記録媒体を用いたシステムに用いても距離の制御が
不充分であるという問題がある。
【0009】本発明の目的は、従来のこの種の装置の構
成を大きく変更することなく、光記録媒体を可撓性を有
するものに変更し、近接場光を用いた記録および/また
は再生を行い、高密度記録を可能する光学的情報記録/
再生装置を低コストで提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明は、可撓性を有する光記録媒
体に対して光ビームを入射して情報の記録を行うための
光発生手段と、前記光記録媒体を経た光ビームにより情
報を読み取るための光検出手段と、前記光記録媒体を回
転させる回転駆動手段と、前記光記録媒体の回転時の面
振れを空気流の圧力差によって安定化させることにより
前記光発生手段と前記光記録媒体との距離を制御するた
めの距離安定化手段とを備えた光情報記録装置であっ
て、前記距離安定化手段に、前記光発生手段として近接
場光を生じる光発生部を設けたことを特徴とし、この構
成により、近接場光を用いたときに問題となる光発生手
段の光ヘッドと光記録媒体との距離の制御が容易にな
る。また、距離安定化手段を設けることにより従来のこ
の種の装置に比べコストの上昇要因となるが、距離安定
化手段と光発生手段の機能を同一部分に備えることによ
り従来の装置構成と大きく変更することなく装置の小型
化などに有利である。また、可撓性を有する光記録媒体
を用いることにより、高速に回転させるほどベルヌーイ
の法則に基づく空気流の圧力差によって面振れが安定化
して小さくなるため光ヘッドと光記録媒体の距離制御が
正確になり、情報の転送速度を速くすることが可能とな
る。
【0011】請求項2記載の発明は、可撓性を有する光
記録媒体に対して光ビームを入射して情報の記録を行う
ための光発生手段と、前記光記録媒体を経た光ビームに
より情報を読み取るための光検出手段と、前記光記録媒
体を回転させる回転駆動手段と、前記光記録媒体の回転
時の面振れを空気流の圧力差によって安定化させること
により前記光発生手段と前記光記録媒体との距離を制御
するための距離安定化手段とを備えた光情報記録装置で
あって、前記光発生手段に近接場光を生じる光発生部を
設け、前記距離安定化手段に前記光検出手段の機能を備
えた光検出部を設けたことを特徴とし、この構成によ
り、近接場光を用いたときに問題となる光発生手段の光
ヘッドと光記録媒体との距離の制御が容易になる。ま
た、距離安定化手段を設けることにより従来のこの種の
装置に比べコストの上昇要因となるが、距離安定化手段
と光検出手段との機能を同一部分に備えることにより、
従来の装置構成と大きく変更することなく装置の小型化
などに有利である。
【0012】請求項3記載の発明は、可撓性を有する光
記録媒体に対して光ビームを入射して情報の記録を行う
ための光発生手段と、前記光記録媒体を経た光ビームに
より情報を読み取るための光検出手段と、前記光記録媒
体を回転させる回転駆動手段と、前記光記録媒体の回転
時の面振れを空気流の圧力差によって安定化させること
により前記光発生手段と前記光記録媒体との距離を制御
するための距離安定化手段とを備えた光情報記録装置で
あって、前記距離安定化手段に、前記光発生手段として
近接場光を生じる光発生部と、前記光検出手段の機能を
備えた光検出部とを設けたことを特徴とし、この構成に
より、近接場光を用いたときに問題となる光発生手段の
光ヘッドと光記録媒体との距離の制御が容易になる。ま
た、距離安定化手段を設けることにより従来の光記録再
生装置に比べコストの上昇要因となるが、距離安定化手
段と光発生手段と光検出手段との機能を同一部分に備え
ることにより従来の装置構成と大きく変更することなく
装置の小型化などに有利である。
【0013】請求項4記載の発明は、請求項1,2また
は3に記載の光学的情報記録/再生装置において、距離
安定化手段を光記録媒体における情報が記録されている
面とは反対側に設置したことを特徴とし、この構成によ
り、光記録媒体における記録面とは反対の基板側に距離
安定化手段が存在することになり、また記録面側におけ
る面振れを安定化させた部位から記録/再生するため、
万一、光記録媒体が距離安定化手段と摺動して傷がつい
たとしても、その傷は記録面には付かないためエラーを
発生することがなくなる。
【0014】請求項5記載の発明は、請求項1,2また
は3に記載の光学的情報記録/再生装置において、光検
出手段が、情報の読み取りをするための光の検出を光記
録媒体から透過した光を検出する構成であることを特徴
とし、この構成により、近接場光は比較的強度が弱いた
め、反射光の検出としては特別な方法が必要となる。し
かし、透過による光を検出するような装置構成とするこ
とにより、容易に良好な情報の読み取りが可能となる。
【0015】請求項6記載の発明は、請求項1,2また
は3に記載の光学的情報記録/再生装置において、距離
安定化手段を、光記録媒体方向に突出する突出部材から
構成したことを特徴とし、この構成により、ベルヌーイ
の法則に基づく空気流の圧力差を効果的に生成すること
ができる。
【0016】請求項7記載の発明は、請求項1〜6のい
ずれか1項に記載の光学的情報記録/再生装置におい
て、近接場光を発生する光発生手段として、Siまたは
SiO2を加工してなる開口を有する素子を用いること
を特徴とし、この構成により、Siを加工する方法を用
いることによって、容易に近接場光の発生手段を作製す
ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。
【0018】図1は本発明の第1実施形態を説明するた
めの光学的情報記録/再生装置の概略構成図であり、1
は可撓性を有する光記録媒体、2は光記録媒体1をスピ
ンドルシャフト2aに設けられたチャッキング部にセッ
トして回転駆動するスピンドルモータなどのディスク駆
動部、3は光記録媒体1に対して情報の書き込みを行う
記録手段を備えた光発生手段としての光ヘッド、4は光
記録媒体1に書き込まれた情報の読み取りを行う再生手
段を備えた光検出手段としての光検出素子、5は、光記
録媒体1を介して光ヘッド3に対向設置され、回転時の
光記録媒体1の面振れをベルヌーイの法則に基づく空気
流の圧力差によって安定化させることで、光ヘッド3と
光記録媒体1との距離を安定にするための距離安定化手
段としての距離安定化部材である。
【0019】6は装置全体の制御を行うコントローラ、
7は、各部の動作駆動制御、および光ヘッド3,光検出
素子4,距離安定化部材5を光記録媒体1の半径方向に
移動する位置決め機構の移動駆動などを制御するサーボ
制御部、8は記録/再生信号を処理するための信号処理
部である。
【0020】第1実施形態は、距離安定化部材5に光ヘ
ッド3を内設し、両者の機能を1つの部材に具備させた
構成例である。
【0021】図2は本発明の第2実施形態を説明するた
めの光学的情報記録/再生装置の概略構成図であり、図
1にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付し
て詳しい説明は省略するが、第2実施形態では、距離安
定化部材5に光検出素子4を内設して、両者の機能を1
つの部材に具備させた構成例を示している。
【0022】本実施形態の光記録媒体1における基本構
成の具体例を説明する。
【0023】可撓性を有する光記録媒体1の基板11と
して0.1mm程度の薄いシートを用いた。例えばポリ
エチレンテレフタレート製の厚さ80μmのシートに熱
転写で、スタンパのピッチが0.6μm、幅0.3μm
のグルーブを転写し、その後、スパッタリング法により
記録層12を製膜したものを光記録媒体1とした。また
基板であるシートにUV樹脂をスピンコートし、紫外線
照射で硬化させて厚さ5μmの透明保護膜を形成したも
のも本発明の光記録媒体として用いることが可能であ
る。
【0024】図3は光記録媒体1の一部を示す断面図で
あり、可撓性を有する基板11上に形成した記録層12
が光ヘッド3に対向するように、図1,図2に示すスピ
ンドルシャフト2aに設けられたチャッキング部にセッ
トされる。
【0025】記録層12として、R,M,Oの各元素
(ただし、RはY,Bi,Inおよびランタン系列元素
より選ばれる一種以上の元素を示し、MはAl,Cr,
Mn,Sc,In,Ru,Rh,Co,Fe,Cu,N
i,Zn,Li,Si,Ge,Zr,Ti,Hf,S
n,Pb,Mo,VおよびNのうちより選ばれる一種以
上の元素、Oは酸素を示す)からなる材料、X,Y,O
の各元素(ただし、XはMg,Fe,Zn,Mn,N
i,Liのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、Y
はAl,Fe,Cr,Ti,Mn,Ni,Co,Cu,
Vのうちから選ばれる一種以上の元素、Oは酸素を示
す)からなる材料、炭素または炭素化合物からなる材
料、Te,Sb,Mo,Geの酸化物などを用いること
ができる。
【0026】また、光記録媒体1としては、図4のよう
に記録層12の上に保護層13を設けた構成のものを用
いることも可能である。保護層としてはSiO2,Si
N,SiCなど酸化物、窒化物、炭化物などが挙げられ
る。
【0027】光記録媒体1への情報の記録方法は、信号
処理部8で光記録媒体1の記録層12への記録に適した
デジタル信号を作り出し、その信号に対応するような光
を光ヘッド3から照射する。近接場光を発生するため本
実施形態では微小開口を有する後述するような平面型プ
ローグを光ヘッド3の光出射側に設置した。近接場光を
発生する光ヘッド3には波長550nm以下の光を発生
する光源を設置することで良好な記録が可能となる。
【0028】また、情報の再生は、光ヘッド3から発生
した光を光記録媒体1の記録層12に照射し、透過した
光を光検出素子4で検出し、信号処理部8で情報信号に
変換し再生を行う。
【0029】次に、光ヘッド3における光出射側に設け
られて、微小開口にて近接場光を発生する平面型プロー
グの形成工程の一例を図5(a)〜(d)に従って説明
する。
【0030】まず、図5(a)に示すように、ガラス基
板21に化学増幅型レジストを塗布して電子ビームを用
いて円柱状のレジストパターン25を形成する。そし
て、図5(b)に示すように、円柱状のレジストパター
ン25をマスクとし、ドライエッチングによって断面形
状が台形になるように円錐状にエッチングを行い突起部
24を形成する。さらに図5(c)に示すように、レジ
ストパターン25を残したまま、遮光部としての金属膜
22を成膜する。最後に、図5(d)に示すように、ウ
ェットエッチングによりレジストパターン25を除去す
ることによって、開口23を有する平面型プローブ10
を形成する。
【0031】このように、平面型プローブ10を形成す
る方法を用いることにより、平面型プローブ10におけ
る開口10aの径の寸法を精度よく制御することがで
き、また図5(a)において円錐状にドライエッチング
を行う際、エッチングガスの構成等を変化させることに
より円錐の形状を容易に変えることができるので、各種
の高効率な平面型プローブを形成することができる。
【0032】また、Siを基板として用いて加工するこ
とにより、近接場光発生素子を簡単に作製することもで
き、また水酸化カリウム水溶液でSiを異方性エッチン
グすることでピラミッド状の微小の開口10aを形成す
ることができる。
【0033】図6は第2実施形態の光学的情報記録/再
生装置における光記録媒体と光ヘッドとの距離を制御し
て記録/再生を行う動作の説明図であり、記録/再生
時、前記構成の可撓性を有する光記録媒体1を、光ヘッ
ド3と距離制御のための距離安定化部材5との間で回転
させる。回転している光記録媒体1は、それ自身、小さ
いながら剛性を持ち、また回転すると遠心力の作用によ
り、真っ直ぐな状態になろうとする力を持つ。したがっ
て、光記録媒体1に対して距離安定化部材5を近づけ
て、ベルヌーイの法則に基づく空気流の圧力差よる反発
力を生成して光記録媒体1に与えることにより、光記録
媒体1が真っ直ぐになろうとする力と、距離安定化部材
5からの反発力の釣り合いによって、大きな面振れ(デ
ィスク回転軸方向の振れ)を減少させることができ光記
録媒体1が安定して回転するようになる。
【0034】光記録媒体1の膜面側には、平面型プロー
ブ10が設けられた光ヘッド3が設置され、平面型プロ
ーブ10にて近接場光を発生する。距離安定化部材5と
光ヘッド3の距離が一定になるように設置されており、
距離安定化部材5を光記録媒体1に近づけ安定に回転さ
せることにより、光ヘッド3と光記録媒体1との距離が
一定に保たれるようになる。このように光記録媒体1と
光ヘッド3との距離を一定に保ちつつ、光ヘッド3と光
記録媒体1とを光記録媒体1の半径方向に移動させるこ
とにより、安定した状態の光記録媒体1に対して近接場
光により記録を行うことが可能となる。この記録時、信
号処理を施された情報信号に対応した電気信号がレーザ
ーダイオード9に入力し、レーザダイオード9を駆動し
て光を出射することにより平面型プローブ10において
近接場光を生成することで記録を行う。
【0035】また、再生時、光ヘッド3から一定強度の
光を照射し、光記録媒体1の記録層12を透過した光を
光検出素子4で検出することにより信号処理部8を経て
情報の再生を行う。本実施形態では、光記録媒体1の記
録層12には距離安定化部材5を対向設置させないよう
にしてする。例えば図6に示す構成例では、光記録媒体
1との対向面が透明な円弧状をなす円柱状の距離安定化
手段5を用いており、距離安定化部材5は光検出素子4
を内蔵して記録信号検出機能も有している。
【0036】図7に図6の要部の拡大図を示したが、光
記録媒体1における距離安定化部材5によるベルヌーイ
の法則に基づいて生じる空気圧の作用による面振れが安
定する部位Aにおけるディスク回転方向上流側と下流側
とに前記空気圧の作用が生じさせない領域(距離安定化
部材5がない空間部)B,Cを設け、面振れを安定化さ
せた部位Aの前後位置に光記録媒体1に「逃げ」となる
部分を存在させることによって、面振れを安定化させた
部位Aにおける光記録媒体1における反発力を小さくす
るようにしている。このようにしたことによって、空気
力による安定化力の効果が増大することになる。近接場
光の発生手段である平面型プローブ10の開口10aに
レーザーダイオード9から光を照射し、平面型プローブ
10の開口10aから発生した近接場光を光記録媒体1
の記録層12に照射することで記録/再生を行う。
【0037】上述したように、光記録媒体1に照射され
た光は透過し、距離安定化部材5に内設された光検出素
子4により検出され、信号処理部8を経て情報の再生が
行われる。図7に示すように、距離安定化部材5は光記
録媒体1における記録層12側ではなく基板11側に設
置されている。
【0038】なお、前記実施形態では近接場光を発生さ
せるために開口10aが形成された平面型プローブ10
を用いた例を説明したが、光ヘッド5の光出射側にソリ
ッドイマージョンレンズ(SIL)を設置することによ
って近接場光を発生させるようにしてもよい。
【0039】また、装置の仕様によっては、前記距離安
定化部材5内に、近接場光を生じる光発生手段である光
ヘッド3と、光検出素子4の機能を備えた光検出部とを
設置することも考えられる。
【0040】また、前記実施形態では光学的情報記録/
再生装置を例にして説明したが、光情報記録単機能の装
置、あるいは光情報再生単機能の装置など、可撓性を有
する光記録媒体を使用する装置に適用して同一効果を得
ることができる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学的情報記録/再生装置において、光記録媒体に対し
て情報の記録を行うための近接場光を生じさせる光発生
手段を備え、さらに光記録媒体の回転時の面振れを空気
流の圧力差によって安定化させる距離安定化手段に、前
記光発生手段および/または情報を読み取るための光検
出手段の機能を備えたことにより、光記録媒体と光発生
手段間の距離の制御が容易に行われ、また装置の小型化
が可能となる装置構成が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の光学的情報記録/再生
装置の概略構成図
【図2】本発明の第2実施形態の光学的情報記録/再生
装置の概略構成図
【図3】本実施形態に適用できる光記録媒体の構成の一
例を示す断面図
【図4】本実施形態に適用できる光記録媒体の構成の一
例を示す断面図
【図5】本実施形態における近接場光を発生する光ヘッ
ドの平面型プローブの形成工程の一例を示す説明図
【図6】本実施形態における光学的情報記録/再生装置
の動作の説明図
【図7】図6に示す光学的情報記録/再生装置の要部の
拡大図
【符号の説明】
1 光記録媒体 2 ディスク駆動部 3 光ヘッド 4 光検出素子 5 距離安定化部材 6 コントローラ 7 サーボ制御部 8 信号処理部 9 レーザーダイオード 10 平面型プローブ 10a 開口 11 基板 12 記録層 13 保護層 21 ガラス基板 22 金属膜 24 突起部 25 レジストパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5D090 AA02 CC12 DD03 FF11 JJ05 JJ20 5D119 AA01 BA01 BA05 BB10 MA14 5D789 AA01 BA01 BA05 BB10 CA21 CA22 CA23 JA66 MA14

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可撓性を有する光記録媒体に対して光ビ
    ームを入射して情報の記録を行うための光発生手段と、
    前記光記録媒体を経た光ビームにより情報を読み取るた
    めの光検出手段と、前記光記録媒体を回転させる回転駆
    動手段と、前記光記録媒体の回転時の面振れを空気流の
    圧力差によって安定化させることにより前記光発生手段
    と前記光記録媒体との距離を安定化させるための距離安
    定化手段とを備えた光情報記録装置であって、 前記距離安定化手段に、前記光発生手段として近接場光
    を生じる光発生部を設けたことを特徴とする光学的情報
    記録/再生装置。
  2. 【請求項2】 可撓性を有する光記録媒体に対して光ビ
    ームを入射して情報の記録を行うための光発生手段と、
    前記光記録媒体を経た光ビームにより情報を読み取るた
    めの光検出手段と、前記光記録媒体を回転させる回転駆
    動手段と、前記光記録媒体の回転時の面振れを空気流の
    圧力差によって安定化させることにより前記光発生手段
    と前記光記録媒体との距離を制御するための距離安定化
    手段とを備えた光情報記録装置であって、 前記光発生手段に近接場光を生じる光発生部を設け、前
    記距離安定化手段に前記光検出手段の機能を備えた光検
    出部を設けたことを特徴とする光学的情報記録/再生装
    置。
  3. 【請求項3】 可撓性を有する光記録媒体に対して光ビ
    ームを入射して情報の記録を行うための光発生手段と、
    前記光記録媒体を経た光ビームにより情報を読み取るた
    めの光検出手段と、前記光記録媒体を回転させる回転駆
    動手段と、前記光記録媒体の回転時の面振れを空気流の
    圧力差によって安定化させることにより前記光発生手段
    と前記光記録媒体との距離を制御するための距離安定化
    手段とを備えた光情報記録装置であって、 前記距離安定化手段に、前記光発生手段として近接場光
    を生じる光発生部と、前記光検出手段の機能を備えた光
    検出部とを設けたことを特徴とする光学的情報記録/再
    生装置。
  4. 【請求項4】 前記距離安定化手段を前記光記録媒体に
    おける情報が記録されている面とは反対側に設置したこ
    とを特徴とする請求項1,2または3に記載の光学的情
    報記録/再生装置。
  5. 【請求項5】 前記光検出手段が、情報の読み取りをす
    るための光の検出を光記録媒体から透過した光を検出す
    る構成であることを特徴とする請求項1,2または3に
    記載の光学的情報記録/再生装置。
  6. 【請求項6】 前記距離安定化手段を、前記光記録媒体
    方向に突出する突出部材から構成したことを特徴とする
    請求項1,2または3に記載の光学的情報記録/再生装
    置。
  7. 【請求項7】 前記近接場光を発生する光発生手段とし
    て、SiまたはSiO2を加工してなる開口を有する素
    子を用いることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1
    項に記載の光学的情報記録/再生装置。
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