JP2007287297A - ニアフィールド領域内の対象物の表面構造を測定する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定方法を提供する。
【解決手段】光源は少なくとも第１の光ビームおよび第２の光ビームを生成し、第１の光ビームおよび第２の光ビームは対象物の表面と接するようにＳＩＬへ入力されるように誘導される。この方法は、例えば、第１および第２の光ビームに相当する２点における、ＳＩＬと光ディスク間の２つの距離を測定するために、第１および第２の光ビームの反射光の強度が使用されるニアフィールド光ディスクストレージシステムにおいて使用されうる。ディスクとＳＩＬ間の傾斜角または平均距離、またはディスク表面のラフネスのような表面構造は、上述の位置および距離を分析することによって得られる。第１および第２の光ビームは、例えば、回折技術または複数のビームを発するシングルレーザダイオードによって、生成される。
【選択図】図７

Description

本発明はニアフィールド測定技術に関する。本発明は特に、例えば光ディスクの傾きを測定する技術のような、ニアフィールド領域内に存在する対象物の表面構造を測定する技術に関する。

光ディスクはデジタルデータの保存用記録媒体として広く使われている。図１は従来のファーフィールド光ディスクに対する読み取り機構の概要図である。図１を参照すると、光ピックアップヘッド内では、対物レンズ１０４によって収束光ビーム１０８を生成するために、レーザー光ビーム１０６が使用される。そして収束光ビーム１０８の焦点は光ディスク１００の記録媒体層１０２に合わせられる。焦点角度θは比較的小さく、また、光ディスクの種々の規格に相当する開口数（ＮＡ）は小さく、焦点の面積は比較的大きい。このため、ファーフィールド光ディスクの記録密度はこれ以上改善されることができない。

そして、従来技術として、例えばＵＳPatents No.6,845,066 and No.6,717,896が、ニアフィールド光ディスクの動作機構を更に提供している。図２は従来のニアフィールド光ディスクに対する読み取り機構の概念図である。図２を参照すると、ニアフィールドディスクシステム１２６においては、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）１２２が光ディスク１２０の記録層から距離Ｄの位置に配置される（距離Ｄはニアフィールド動作モードにおけるエアギャップとも呼ばれる）。このエアギャップが一定の範囲まで短縮されると、ニアフィールド動作モードによるディスクへのアクセスが可能になる。レーザー光ビーム１２８の焦点は、対物レンズ１２４によって、ＳＩＬ１２２の発光表面上の光点に合わせられる。ｎがＳＩＬの屈折率、かつ、θが入射角のとき、開口数はＮＡ＝ｎ・sin（θ）として定義される。このため、ＮＡ＞１の部分、例えば斜線部分によって示されるＮＡ＞１のレーザー光ビーム１３０は、全反射する光ビームの一部に属する。距離Ｄがニアフィールド領域内に入るほど十分に短いとき、ＮＡ＞１の光ビームの一部は光ディスク１２０に到達する。この動作の過程について、下記に更に説明する。図３はニアフィールド領域におけるエバネッセント波現象の概念図である。図３を参照すると、光ビーム１３２が臨界入射角θｃより小さい入射角θでｎ＞１の媒体からｎ＝１の媒体（例：空気）に入るとき、光ビーム１３２の一部はｎ＝１の媒体に侵入しその他の部分は反射される。光ビーム１３４の入射角θが臨界入射角θｃと等しいとき、光ビーム１３４は媒体の表面上を進む。光ビーム１３６の入射角θｒが臨界入射角θｃより大きいとき、光ビーム１３６は完全に反射され、これは全反射と呼ばれる。しかし、図２の距離Ｄが深さとして設定されたとき、エバネッセント波１３８は境界面においてｎ＝１の媒体に侵入し、エバネッセント波のエネルギーは深さが増大するにつれて指数級数的に減少する。図２の距離Ｄがエバネッセント波のエネルギーが減少するニアフィールド領域にまで短縮されたとき、エバネッセント波により、ＮＡ＞１の光ビームが光ディスクに到達し始める。

エバネッセント波により、ＳＩＬ１２２内のＮＡ＞１の光ビームは光ディスク１２０に到達し、ＳＩＬ１２２からの全反射光の強度は距離Ｄが拡大するにつれて増大する。図４は、ＮＡ＞１の光ビームの全反射光の強度と図２に示す距離Ｄの間の関係を示す概念図である。図４を参照すると、距離Ｄが０のとき、ＮＡ＞１の光ビームは全て光ディスクに到達し、全反射光の強度は実質０である。更に、距離Ｄがニアフィールド領域から遠く離れる範囲まで拡大されたとき、通常の全反射が発生し、光ビームは光ディスク１２０に到達しない。距離Ｄがニアフィールド領域の限界より小さいとき、全反射光の強度と距離Ｄとの間には一定の関係が成り立つ。このように、ＳＩＬ１２２と光ディスク１２０の間のエアギャップＤは、全反射光の強度によってコントロールされる。

しかし、ニアフィールド動作領域内のエアギャップＤは非常に小さいため、光ディスクが回転時に傾斜していた場合、光ディスクはＳＩＬ１２２と接触し、光ディスクが損傷する結果となりやすい。このため、光ディスクへの損傷を回避するための更なる制御を行うためにどのように光ディスクの傾斜角度を容易かつ効率的に測定するかという問題が、解決される必要がある。エアギャップＤが短いほど、この問題は一層解決される必要がある。

本発明は、例えば光ディスクの傾斜角度の測定のような、ニアフィールド領域内に存在する対象物の表面構造を測定する方法と装置を提供する。本発明が提供する方法と装置は、光ディスクへの損傷を回避することを目的に使用する主要なパラメータの１つとして光ディスクの傾斜角度を容易に測定する光ピックアップヘッドへの使用に適している。

本発明はＳＩＬと対象物の表面間のエアギャップがニアフィールド動作モードの領域内にある場合における、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する方法を提供する。この方法は少なくとも第１の光ビームおよび第２の光ビームを生成する光源部を提供するステップと、対象物の一表面と接するように第１および第２の光ビームを誘導してＳＩＬに入力させるステップとを備える。そして、少なくとも、第１の光ビームおよび第２の光ビームが対象物に隣接するＳＩＬの表面で反射されることによって生成される第１の反射光および第２の反射光の強度を測定する、測定ステップが実行される。このとき、対象物に隣接するＳＩＬの表面上における第１の光ビームおよび第２の光ビームは一定の横方向の距離間隔にある。そして、第１および第２の反射光の強度に基づいてＳＩＬから対象物の表面への第１の光ビームおよび第２の光ビームそれぞれの２つのエアギャップ間のエアギャップ差を計算する、分析ステップが実行される。そして、横方向の距離およびエアギャップの差に基づいて、ＳＩＬに対する傾斜角度または平均距離、またはディスク表面のラフネスなどの、対象物の表面の表面構造を分析する。この対象物は光ストレージシステムの光ディスクでもよい。

本発明の好ましい実施形態によると、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する上記方法における第１の光ビームおよび第２の光ビームはそれぞれ、対象物の表面の放射状方向または接線方向に分配される。

本発明の一実施形態によると、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定する上記方法における光源部は、回折部によって０次光ビームと、＋１次光ビームと、−１次光ビームとを備える１次元の回折パターンを生成する。そして、この中の２つのビームが第１の光ビームおよび第２の光ビームとして使用される。

本発明の一実施形態によると、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定する上記方法における光源部は、回折部によって２次元の回折パターンを生成する。２次元の回折パターンは０次光と、対象物表面の放射方向および接線方向にそれぞれ分配される、２組の＋１次光ビームおよび−１次光ビームのペアとを備える。そして、放射方向と接線方向のうちの１つに分配された２つの光ビームが第１の光ビームおよび第２の光ビームとして使用される。

本発明の一実施形態によると、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定する上記方法において、放射方向と接線方向のうちの他のもう１つの方向に分配された２つの光ビームが、第１の光ビームおよび第２の光ビームとして使用される。

本発明の一実施形態によると、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定する上記方法における光源部は、複数の光ビームを発するシングルレーザダイオードによって少なくとも第１の光ビームおよび第２の光ビームを生成する。

本発明の一実施形態によると、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定する上記方法における測定処理の間、第１の反射光および第２の反射光の強度は複数の光センサによって測定される。

本発明の一実施形態によると、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定する上記方法における測定処理の間、第１の反射光および第２の反射光それぞれの強度を測定するために、複数のセンサは一定距離の間隔で配置される。

本発明の一実施形態によると、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定する上記方法における測定処理の間、第１の反射光および第２の反射光の強度と、それぞれのＳＩＬと対象物表面間のエアギャップとの間に、特定の関係が成り立つ。

本発明の一実施形態によると、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定する上記方法における測定処理の間、第１の反射光および第２の反射光の強度は、第１の光ビームと第２の光ビームが対象物に隣接するＳＩＬの表面で全反射されることによって生成される全反射光ビームの一部に属する。

本発明の一実施形態によると、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定する上記方法における第１の光ビームおよび第２の光ビームを誘導するステップは、第１の光ビームおよび第２の光ビームの焦点を対象物に隣接するＳＩＬの平面状表面に合わせるために、対物レンズを使用する。

本発明は更に、ＳＩＬと対象物の表面との間のエアギャップがニアフィールド動作モード領域内にある光ディスクアクセスシステムに対して適用されうる、ニアフィールド領域内に存在する対象物の表面構造を測定する装置を提供する。この装置は、少なくとも第１の光ビームおよび第２の光ビームを生成する光源部を備える。この装置は更に、第１の光ビームおよび第２の光ビームを誘導して対象物の表面と接するようにＳＩＬに入力させる、光路誘導部を備える。この装置は更に、第１の光ビームおよび第２の光ビームが対象物に隣接するＳＩＬの表面で反射されたことにより生成される第１の反射光および第２の反射光の強度を測定する、光路誘導部に接続された測定部を備える。対象物に隣接するＳＩＬの表面において、第１の光ビームと第２の光ビームは一定の横方向の距離間隔にある。更に、測定部によって第１の反射光および第２の反射光の強度が測定され、ＳＩＬから対象物の表面への第１の光ビームおよび第２の光ビームのエアギャップ間におけるエアギャップの差が得られる。更に、横方向の距離間隔およびエアギャップの差に基づいて、例えばＳＩＬに対する傾斜角度または平均距離、または対象物の表面のラフネスのような表面構造が計算される。この対象物はディスクアクセスシステムの光ディスクでもよい。

本発明の一実施形態によれば、上述の装置は上記方法を実装するために複数の要素を使用する。

本発明の、上記および他の目的と、機能と、利益とに関する理解を容易にするために、好ましい実施形態を添付の図と共に下記に詳細に示す。

本発明がニアフィールド動作モードで光ディスクから読み取る光ピックアップヘッドに適用されると、光ピックアップヘッドに対する光ディスクの傾斜角度および光ディスクの平均距離が測定される。光ディスクの回転中にＳＩＬが光ピックアップヘッドに接触して光ディスクが損傷することを回避するために、傾斜角度および平均距離の情報を参照して、光ディスクの傾斜およびＳＩＬのエアギャップがコントロールされる。本発明は一般的な光ピックアップヘッドに対して適用可能であり、ハードウェアに大きな変更を加えることなく実装されうる。実際には、本発明は光ピックアップヘッドに対する光ディスクの傾斜角度および光ディスクの平均距離の測定のみに限定されず、表面の傾斜またはラフネスなどの、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造の測定にも使用できる。本発明の技術は、いくつかの光ディスクの実施形態を例として用いて下記に説明されるが、本発明は提供される実施形態に限定されない。

図５は本発明の一実施形態による、ニアフィールド光ディスクの傾斜角度を測定する装置の構造を示す概要図である。図５を参照すると、例えばディスク読み／書きシステムにおいては、ニアフィールドで動作するディスク１５０はスピンドル１５１によって回転される。ディスク１５０は複数のシグナルトラックを有する。光ピックアップヘッドの位置は一般的に２方向、例えばシグナルトラックに対して接線方向であるトラック方向とシグナルトラックに対して垂直である放射方向とによって定義される。本発明の装置はレーザー光源１５２および回折部１５６から成る光源部を備える。回折部１５６は回折現象によってレーザー光源１５２が発する光の回折パターンを生成する。回折パターンは、例えば、少なくとも０次光ビーム、＋１次光ビーム、および−１次光ビームとを備える。更に、回折部１５６によって生成される回折パターンは、１次元回折パターンと２次元回折パターンのどちらでもよい。２次元回折パターンは、例えば、０次光ビームのほかに２組の＋１次光ビームと−１次光ビームとのペアを備える。このように使用可能な光ビームが増加され、より多くの方向に対する傾斜角度の測定が可能になる。詳細な機構は下記に説明する。

回折部１５６によって生成される複数の光ビームは、ニアフィールドモードのディスク１５０に対するデータの読み／書きを行うために、光路１５４に沿ってディスク１５０に進む。光路１５４には、例えば、レンズ１５８、分光器１６０、反射板１６３、対物レンズ１６４、およびＳＩＬ１６６のような、複数の光学部品が配置されてもよい。さらに、ＳＩＬ１６６によって反射された光ビームは光路１６２に沿って分光器１６０に戻り、光路１６８へと誘導される。反射光ビームはすべて、検知と分析とを行うために、レンズ１７０によって測定部１７２に誘導される。換言すると、光路１５４、１６２、および１６８に存在する種々の光学部品は複数の光ビームが進む光路を誘導する、光路誘導部を形成する。

図５は本発明による装置の構造の一実施形態である。ニアフィールド効果により、ＳＩＬ１６６によって反射され、かつ、ＮＡ＞１に属する部分は全反射光の一部であり、その偏光状態は部分的に変化している。このように、分光器１６０は、例えば、測定ユニット１７２によって測定および分析するためにＮＡ＞１の範囲内で偏光状態が変化した部分を分離できる偏光分光器１６０でもよい。これは本発明の一実施形態でしかない。反射光がＮＡ＜１の一部を備えるとき、反射光が２つ部分を備えることから反射光の強度の分布は比較的複雑になる。しかし、それでも図４に示すエアギャップと反射光の強度の間に成り立つ関係に基づいて、エアギャップは分析および決定できる。

次に、本発明の測定機構について説明する。図６は、本発明における、複数の光ビームを生成する機構を示す。図６を参照して、レーザー光源１５２および回折部１５６を例として使用するが、図６は本発明の唯一の方法ではない。回折部１５６の効果による１次元回折パターンの生成を、説明目的の例として使用する。例えば、０次光レーザー１７４、＋１次光ビーム１７６、および−１次光ビーム１７８は、回折部１５６の回折によって生成される。これらの光ビームは互いに一定の間隔をとって同じ光路を進む。複数の光ビーム１７４、１７６、および１７８の焦点はそれぞれ、対物レンズ１５７により、ＳＩＬ１６６の発光表面１７４a、１７６a、１７８aに合わせられる。これら３つの焦点の位置は、実質、同一方向に分布されている。例えば、図５のディスク１５０のトラック方向または放射方向に分布されるのが望ましい。

図７は、本発明による、複数の光ビームを使用して光ディスクの傾斜角度を測定する機構を示す。図７を参照すると、例えばディスク１８０は３つの光ビーム１８４、１８６、および１８８の分布方向に対するＳＩＬ１８２の平面に対して、傾斜角度θｔをなす。一定間隔で分布された３つの光ビーム１８４、１８６、および１８８のうちの２つ、例えば光ビーム１８６および光ビーム１８８が最大の距離ｌの間隔をとるとき、より正確な測定が可能になる。測定の精度を高める必要があるときは、統計の手法を用いて、複数の距離を測定して、例えばその平均値を得るために複数の測定値が分析される。更に、図４が示す性質によって、ＳＩＬ１８２からディスク１８０への光ビーム１８６および光ビーム１８８の位置におけるエアギャップがそれぞれ測定され、それによってエアギャップの差が得られる。傾斜角度θｔは、エアギャップの差と距離ｌとを使って斜面を計算した後に算出される。更に、ＳＩＬ１８２からディスク１８０への平均距離は、例えば、ＳＩＬ１８２からディスク１８０への光ビーム１８４のエアギャップとして定義される。このように、光ビーム１８４が光ビーム１８６および１８８の中間にあるとき、光ビーム１８６および１８８の２つのエアギャップの平均が、ディスク１８０とＳＩＬ１８２の間の平均距離とされる。光ビーム１８４が光ビーム１８６および１８８の中間にないとき、光ビーム１８４のエアギャップは、光ビーム１８６と１８８の間における比例関係を分析することによって導き出せる。さらに、光ビーム１８４、１８６、および１８８の３つの焦点位置における測定データを分析することによって、好ましい正確さを得ることができる。このとき、デザインに応じて種々の分析方法が適用されうる。ディスク表面のラフネスについては、光ビームの各点において計算されたエアギャップをピクセルとして扱う。例えば、エアギャップは光ビーム１８４、１８６、および１８８についてそれぞれ計算され、ディスク表面の１次元プロファイル分布を表現するために使用される。光ビームのサンプルデータ測定ポイントが増えれば表面プロファイルの測定範囲が広がり、光ビーム間の横方向への距離が縮小され、結果としてより高い横方向の解像度の表面プロファイルとなる。横方向の解像度の限界は、光ビームが対象物に隣接するＳＩＬの表面に焦点を合わせたときの、光点のサイズである。当然のことながら、図４の性質は、例えば測定部１７２に保存された分析用の参照データによって、前もって得ることができる。反射光の強度の検知の他に、測定部１７２は更に傾斜角度θｔまたは平均距離を分析および計算する分析部を備える。この分析部は、測定部１７２内に設置されたマイクロプロセッシングユニットまたは測定部１７２外に設置されたコンピュータのようなマイクロプロセッシングユニットでもよい。実際の要件に応じて、測定部１７２のバリエーションまたは他の配置方法を用いてもよい。さらに、測定部１７２は必要であれば、ディスクの傾斜角度および平均エアギャップを制御するために、計算された傾斜角度θｔまたは平均距離を出力する。これは本発明のデザインによる光ディスクドライブの有用なデザインであり、これに関するこれ以上の詳細についてここでは説明しない。

図５の装置では、測定部１７２はいくつかの光センサを使用して反射光ビームの光の強度を検知する。図８Ａは、測定部１７２内の光センサのデザインの概要図である。図８Ａを参照すると、光センサ１９０の構造は、例えば、２つの光センサ１９０aおよび１９０ｂからなる。２つの光センサ１９０aおよび１９０bは、実質的に、互いに隣接する形で設置される。図７の方法のデザインによると、光ビーム１８８の反射光ビーム１９４は強度Ａで光センサ１９０aに入力し、光ビーム１９４の強度は光センサ１９０aによって検知される。同様に、光ビーム１８６の反射光ビーム１９６は強度Ｂで光センサ１９０ｂに入力し、反射光１９６の強度は光センサ１９０ｂによって検知される。測定するために選択されるレーザー光は、例えば、＋１次光ビーム１８６および−１次光ビーム１８８である。そして、光センサ１９０aおよび１９０ｂは、０次光ビーム１８４の反射光ビーム１９２が１９０aと１９０ｂの両方の光センサによって検知され、かつ、２つの光センサに等しく分配されるように、実質的に互いに隣接した形で配置される。ディスクとＳＩＬ１８２間の平均距離は、０次光ビーム１８４を測定することによって、または、ＳＩＬ１８２からディスク１８０への＋１次光ビーム１８６および−１次光ビーム１８８のエアギャップの平均値を分析することによって、測定されうる。

更に、ディスクの傾斜の測定のみを考慮するときは、光ビーム１８４、１８６、および１８８のうちの２つを使って測定されうる。当然のことながら、距離ｌが長くなるほど、測定の精度は高まる。更に、図８Ａのデザインは唯一のものではない。図８Ｂは、測定部１７２内の光センサのもう１つのデザインの概要図である。図８Ｂを参照すると、光センサ２００の構造は、例えば、２つの光センサ２０４および２０６と、更に追加されうる光センサ２０２とから成り、センサ２０２は０次光ビーム１８４の反射光に対して設置され、センサ２０６は＋１次元光ビーム１８６の反射光に対して設置され、センサ２０４は−１次元光ビーム１８８の反射光に対して設置される。このように、２つの光センサは一定距離の間隔で配置され、対応する反射光の強度の測定には１つのセンサのみが使用される。２つの光ビーム１８６および１８８を例として説明すると、センサ２０４は反射光の強度Ａを検知し、センサ２０６は反射光の強度Ｂを検知する。そして、これら２つの光の強度を分析することによって２つのエアギャップが得られる。当然のことながら、上述の通り、ディスクの傾斜の測定にはセンサ２０４および２０２、または、センサ２０６および２０２も使用されうる。代わりに、例えば、ディスク１８０とＳＩＬ１８２間の平均距離の測定にセンサ２０４および２０６を使用できる。すなわち、ディスク１８０とＳＩＬ１８２間のエアギャップをそれぞれ測定してから、平均が算出される。

更に、回折部が２次元回折素子であるとき、同様の測定方法によって、図６および７の性質に基づいて、図５の回折部１５６を２方向に対する測定に使用することができる。

図９Ａは、測定部１７２の光センサの２次元のデザインの概要を示す。図９Ａを参照すると、光センサ２０８の２次元の構造は、例えば、４つの隣接する光センサ２１０、２１２、２１４、および２１６からなる。このとき、光センサ２１０および２１４は測定方向２２０に対する反射光の強度ＢよびＤを検知する。光センサ２１６および２１８は、測定方向２１８に対する反射光の強度ＡおよびＣを検知する。このとき、０次元光ビームは４つの隣接する光センサ２１０、２１２、２１４、および２１６によって同時に検知されてもよい。２つの測定方向２１８および２２０に対するディスクの傾斜角度は、反射光の強度ＡからＤを分析することによって導き出すことができる。しかし、同時に０次の光ビームも光センサ２１０、２１２、２１４、および２１６によって受信されるため、エラーが発生する可能性がある。図８Ｂと同様に、図９Ａのデザインでは複数の光センサがそれぞれの光を検知する。

図９Ｂは、測定部１７２内の光センサのもう１つの２次元のデザインの概要図である。図９Ｂを参照すると、２次元の光センサ構造２２２では、２組の＋１次光ビームおよび−１次光ビームのペアの反射光の強度Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤのみを検知するために、光センサ２１０、２１２、２１４、および２１６が別々に設置される。光センサ２２４は、０次元光ビームの反射光の強度Ｅのみを検知する。このとき、Ａ−Ｅのうちの２つを分析することによって、２点を結ぶ方向における光ビームの分配に基づいて測定方向に対するディスクの傾斜角度が得られる。Ｅに相当するＳＩＬの光ビームが４つの光ビームＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤの中間に位置するとき、ＡおよびＣ、またはＣおよびＤのエアギャップを分析して平均値を得ることによって、平均距離が得られる。ディスク表面のラフネスは、上述の１次元表面プロファイルを拡大させた考えである。このとき、ＳＩＬに相当するＡからＥの光ビームのエアギャップがそれぞれ分析され、ディスク表面のプロファイルの２次元分布の配列が表現される。

更に、２次元回折パターンは２方向に対するディスクの傾斜角度の測定に使用できる複数の光ビームを同時に生成することができる。しかし、デザインに関する広範な見地からすると、光源部が複数の光ビームを生成する限り、その中の少なくとも２つの光ビームを使用して２つの光ビームの分布方向に対する傾斜角度を測定できる。

換言すると、レーザー光源１５２と回折部１５６とから成る図５の光源部は、他の手法によっても構築できる。レーザダイオードの最新技術によって、２つ以上の光ビームが同時に生成されうる。複数の光ビームを生成するシングルレーザダイオードも図５の光源デザインに使用して、本発明に適用可能である。図１０は、本発明における複数の光ビームの生成と測定のもう１つの機構の概要図である。図１０を参照すると、複数の光ビームを生成するシングルレーザダイオード３００が、例えば、２つの光ビーム３００aおよび３００ｂを生成するために使用される。シングルレーザダイオード３００の２つの光ビーム３００aおよび３００ｂはコリメータ３０２と光路誘導部によって対物レンズ３０４に誘導されうる。そして、２つの光ビームはＳＩＬ３０６上の２点に焦点を合わせる。そして、図７の機構および図８Ａ−８Ｂの配置によって、１方向に対するディスクの傾斜角度が測定されうる。特に、ディスクの平面性が不良でありかつ１つのトラックに対して放射方向に傾斜しているとき、傾斜角度が過大となる範囲においてディスクがＳＩＬに接触する可能性がある。このため、この問題は特に監視と制御を要する。

このように、本発明は、ＳＩＬによるディスク表面への損傷を回避することを目的としたディスクまたはＳＩＬの制御を容易にする、ディスクのＳＩＬに対する傾斜角度を測定する方法を提供する。本発明は、ディスクのＳＩＬに対する傾斜角度を効果的に制御するために、傾斜角度を測定する光学ドライブに対して、光ピックアップヘッドとともに適用されうる。一般的に、本発明で使用される光源については、複数の光ビームを生成しうるいかなる光源も適用可能である。

更に、本発明と同様の機構はニアフィールド領域に存在する対象物の、表面の傾斜角度、表面への平均距離、または表面のラフネスなどの、表面構造の測定にも使用できる。

本発明は上記の好ましい実施形態によって開示されたが、これらの実施形態は本発明を制限しない。当業者は本発明の本質および範囲から逸れることなく、修正および変更をすることができる。このように、本発明の請求範囲は添付の特許請求の範囲となる。

従来のファーフィールド光ディスクに対する読み取り機構を示す図である。 従来のニアフィールド光ディスクに対する読み取り機構を示す図である。 ニアフィールド領域におけるエバネッセント波現象を示す図である。 ＮＡ＞１の光ビームの反射光の強度と図２の距離Ｄの間に成り立つ関係を示す図である。 本発明の一実施形態におけるニアフィールド光ディスクの傾斜角度を測定する装置の構造を示す図である。 本発明における複数の光ビームの生成機構を示す図である。 本発明における複数の光ビームを用いて光ディスクの傾斜角度を測定する機構を示す図である。 測定部１７２内の光センサのデザインを示す第１の図である。 測定部１７２内の光センサのデザインを示す第２の図である。 測定部１７２内の光センサの２次元のデザインを示す第１の図である。 測定部１７２内の光センサの２次元のデザインを示す第２の図である。 本発明における複数の光ビームを生成する機構と測定する機構を示す図である。

Claims (20)

1. ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）と対象物の表面の間のエアギャップがニアフィールド動作モードの領域内にあるときの、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する方法であって、
   少なくとも第１の光ビームと第２の光ビームとを生成する光源部を提供するステップと、
   前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームを誘導して前記対象物の表面と接するように前記ＳＩＬに入力させるステップと、
   前記対象物に隣接する前記ＳＩＬの表面において前記第１の光ビームと前記第２の光ビームが一定の横方向の距離間隔にあるとき、少なくとも、前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームが前記対象物に隣接する前記ＳＩＬの表面で反射されることにより生成される第１の反射光および第２の反射光の強度を測定する、測定ステップを実行するステップと、
   前記第１の反射光および前記第２の反射光の強度を測定することによって、前記ＳＩＬから前記対象物の表面への前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームそれぞれの２つのエアギャップ間におけるエアギャップの差を取得し、前記横方向の距離および前記エアギャップの差を分析することによって前記対象物の表面構造を得る、分析ステップを実行するステップと
   を備える方法。
2. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１に記載の方法であって、前記対象物の表面と前記ＳＩＬの間の平均距離または傾斜角度が、前記２つのエアギャップおよび前記横方向の距離の分析によって得られる方法。
3. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１に記載の方法であって、前記対象物の表面のラフプロファイルが、前記２つのエアギャップおよび前記横方向の距離の分析によって得られる方法。
4. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１に記載の方法であって、前記光源部は回折部によって０次光ビームと、＋１次光ビームと、−１次光ビームとを備える１次元の回折パターンを生成し、前記ビームのうちの２つのビームが前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームとして使用される方法。
5. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１に記載の方法であって、前記光源部は回折部によって、０次光と、それぞれ前記対象物の表面の放射方向および接線方向に分配される２組の＋１次光ビームと−１次光ビームのペアとを備える２次元の回折パターンを生成し、前記光ビームのうちの２つが、前記放射方向と前記接線方向のうちの１方向に分配された前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームとして使用される方法。
6. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１に記載の方法であって、前記光源部は複数の光ビームを発するシングルレーザダイオードを使用して、少なくとも前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームを生成する方法。
7. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１に記載の方法であって、前記測定ステップにおいて、前記第１の反射光および前記第２の反射光の強度が複数の光センサによって測定される方法。
8. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１に記載の方法であって、前記測定ステップにおいて、前記第１の反射光の強度および前記第２の反射光の強度それぞれを測定するために、複数のセンサが一定距離の間隔で配置される方法。
9. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１に記載の方法であって、前記測定ステップにおいて、前記第１の反射光の強度および前記第２の反射光の強度は前記２つのエアギャップに対してそれぞれ、特定の関係を有する方法。
10. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１に記載の方法であって、前記測定ステップにおいて、前記第１の反射光の強度および前記第２の反射光の強度は前記対象物に隣接する前記ＳＩＬの表面で全反射された前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームに属する全反射光ビームの一部によって生成される方法。
11. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１に記載の方法であって、前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームの光路を誘導する前記ステップは、前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームの焦点を前記ＳＩＬの平面状表面に合わせるために、対物レンズを使用する方法。
12. ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）と対象物の表面の間のエアギャップがニアフィールド動作モードの領域内にあるときの、ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する装置であって、
    少なくとも第１の光ビームと第２の光ビームとを生成する光源部と、
    前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームを誘導して前記対象物の表面と接するように前記ＳＩＬに入力させる光路誘導部と、
    対前記象物に隣接する前記ＳＩＬの表面において前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームが一定の横方向の距離間隔にあるとき、少なくとも、前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームが前記対象物に隣接する前記ＳＩＬの表面で反射されることにより生成される第１の反射光および第２の反射光の強度を測定する、前記光路誘導部に接続された測定部と
    を備える装置であって、
    前記測定部は前記第１の反射光の強度および前記第２の反射光の強度それぞれを測定することによって、前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームそれぞれの前記ＳＩＬと前記対象物の表面間の２つのエアギャップ間におけるエアギャップの差を取得し、前記横方向の距離および前記エアギャップの差を分析することによって前記対象物の表面構造を得る装置。
13. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１２に記載の装置であって、前記測定部が前記２つのエアギャップおよび前記横方向の距離を分析して、前記対象物の表面と前記ＳＩＬの間の平均距離または傾斜角度を得る装置。
14. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１２に記載の装置であって、前記測定部が前記２つのエアギャップおよび前記横方向の距離を分析することによって、ニアフィールド領域内に存在する対象物の表面のラフプロファイルを得る装置。
15. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１２に記載の装置であって、前記光源部は０次光ビームと、＋１次光ビームと、−１次光ビームとを備える１次元の回折パターンを生成する回折部を備え、前記光ビームのうちの２つが前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームとして使用される装置。
16. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１２に記載の装置であって、前記光源部は０次光と、それぞれ前記対象物表面の放射方向および接線方向に分配される２組の＋１次光ビームと−１次光ビームのペアとを備える２次元の回折パターンを生成する回折部を備え、前記光ビームのうちの２つが、前記放射方向および前記接線方向のうちの１方向に分配される前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームとして使用される装置。
17. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１２に記載の装置であって、前記光源部は少なくとも前記第１の光ビームおよび前記第２の光ビームに使用する複数の光ビームを発するシングルレーザダイオードを備える装置。
18. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１２に記載の装置であって、前記測定部は前記第１の反射光の強度および前記第２の反射光の強度を測定する複数の光センサを備える装置。
19. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１２に記載の装置であって、前記測定部は前記第１の反射光の強度および前記第２の反射光それぞれの強度を測定する、一定距離の間隔で配置される複数のセンサを備える装置。
20. ニアフィールド領域に存在する対象物の表面構造を測定する請求項１２に記載の装置であって、前記測定部は、前記第１の反射光および前記第２の反射光の強度と、前記ＳＩＬと前記対象物の表面間のそれぞれの前記エアギャップとの間に成り立つ特定の関係によって、前記エアギャップの差を判定する装置。
    
    

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