JP2008041218A - 光ディスク装置及びサーボ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近接場光（ニアフィールド光）を利用した光ディスク装置において、ＳＩＬレンズが光ディスクに衝突するのを避け、レンズダメージを軽減する。
【解決手段】レーザ光を出射するレーザ光源３２と、レーザ光源３２から出射されたレーザ光からニアフィールド光を発生するために光ディスク３１に近接位置される対物レンズ群３３を含む光ヘッド３５と、対物レンズ群３３を介したレーザ光の戻り光量に基づいて光ディスク３１と対物レンズ群３２中のソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）３３ｂ端面間のギャップを制御するギャップサーボ部３８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、近接場光を利用して光記録媒体に対し、情報を記録及び／又は再生する光ディスク装置に関する。また、上記光ディスク装置に適用されるサーボ制御方法に関する。

従来、ディジタルバーサタイルディスク（Digital Versatile Disc：ＤＶＤ）やブルーレイディスク（Blue-ray）等の光記録媒体（光ディスク）では、光記録媒体と光学ヘッド／光学ピックアップなどのレンズとの距離が1mm程度（DVDの場合）や200μm程度（Blue-rayの場合）開いている。このためレンズがディスクに衝突した場合のレンズダメージを軽減するために、例えば、レンズをプロテクトする保護材をレンズ周辺部に備えるなどしていた。

また、下記特許文献１には、フォーカス外れから復帰する際に対物レンズがディスク面に衝突してディスクを傷付けることを防止するとともに、フォーカス引き込みを迅速かつ正確に行うことを目的とし、フォーカスサーボ外れ時に、回避駆動信号をアクチュエータに印加して対物レンズをディスク記録面から離す方向に移動させる技術が開示されている。

また、下記特許文献２には、複数の記録層を持つ光ディスクを再生する光ディスク装置において、各記録層間の信号干渉によるフォーカスエラー信号の乱れ、ディスクの面ぶれ、ディスクの傷などによってフォーカスジャンプが失敗したときに、対物レンズとディスクが衝突して、ディスクに致命的な傷が付くのを防止することを目的とし、ディスクの傷などによりフォーカスジャンプの成功確立が低いエリアでは、フォーカスジャンプをオフする技術が開示されている。

ところで、近年、記録密度の高密度化、大容量化の要求から、開口数の大なる集光レンズを利用して、光記録媒体に対して近接場光を照射して記録、再生を行う方法が提案されている。このような近接場項を利用する集光レンズとして、ソリッドイマルジョンレンズ（Solid Immersion Lens：以下、ＳＩＬと表記する）と非球面レンズ等の光学レンズとを組み合わせた開口数１以上を実現する集光レンズが提案されている。

近接場光を用いた光記録再生装置において、光ヘッドのＳＩＬなどの先端側レンズの端面と、光記録媒体の信号記録面との距離は、入射光の波長の１／４程度とされ、現在用いられている光源の波長範囲では略１００ｎｍ以下、数十ｎｍ程度に保持することが要求されている。

特開２００６−０２４２５１号公報 特開２００１−１５５３４９号公報

しかし、上記近接場光を用いて光記録媒体に対し、情報を記録及び／又は再生する光ディスク装置では、上記ＳＩＬの端面と光記録媒体間が、100nm以下、数十nm程度、好ましくは例えば20nm程度に保持されているので、従来の例のようにレンズをプロテクトする保護材をレンズ周辺部に備えることは、物理的に不可能である。

また、上記特許文献１、特許文献２に開示されている技術をＳＩＬを用いたシステムに適用するのは、そのギャップ間距離が数十nmという距離であることから、極めて困難である。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、近接場光（ニアフィールド光）を利用した光ディスク装置において、ＳＩＬレンズが光ディスクに衝突するのを避け、レンズダメージを軽減することを目的とする。

本発明に係る光ディスク装置は、上記課題を解決するために、近接場光を利用して光記録媒体に対し、情報を記録及び／又は再生する光ディスク装置において、レーザ光を出射する光源と、上記光源から出射されたレーザ光から近接場光を発生するために上記光記録媒体に近接位置される対物レンズ群を含む光学手段と、上記光学手段を介した上記レーザ光の戻り光量に基づいて上記光記録媒体と上記光学手段のギャップを制御しながら、上記光記録媒体に発生するデフェクトを判定し、デフェクトの判定回数に基づいてギャップサーボを行うギャップサーボ手段とを備える。

例えば、ニアフィールド光ディスク装置におけるギャップサーボにあっては、ギャップサーボ動作中に、予め設定しておいた閾値をギャップエラーが超える回数が所定の回数を超えた場合に、ギャップサーボを強制的にオフにする。レンズとディスクとの衝突を回避することができる。

また、本発明に係る光ディスク装置は、ギャップサーボ手段によってギャップサーボが行われている状態で、光学手段の上記光記録媒体上に照射した上記近接場光の戻り光を用いて上記光記録媒体上のトラックに対する上記光学手段のトラッキングを行うトラッキングサーボ手段をさらに備える。

例えば、ニアフィールド光ディスク装置におけるトラッキングサーボにあっては、トラッキングサーボ動作中に、予め設定しておいた閾値をトラッキングエラーが超える回数が所定の回数を超えた場合に、トラッキングサーボを強制的にオフにする。レンズとディスクとの衝突を回避することができる。

本発明に係るサーボ制御方法は、上記課題を解決するために、近接場光を利用して光記録媒体に対し、情報を記録及び／又は再生する光ディスク装置によって実行されるサーボ制御方法において、光源より出射されたレーザ光から近接場光を発生するために上記光記録媒体に近接位置される対物レンズ群を含む光学手段を介した上記レーザ光の戻り光量に基づいて上記光記録媒体に発生するデフェクトを判定するデフェクト判定工程と、上記デフェクト判定工程で判定したデフェクトの判定回数に基づいて上記光記録媒体と上記光学手段のギャップサーボを行うギャップサーボ工程とを備える。

このサーボ制御方法は、デフェクト判定工程が光源より出射されたレーザ光から近接場光を発生するために上記光記録媒体に近接位置される対物レンズ群を含む光学手段を介した上記レーザ光の戻り光量に基づいて上記光記録媒体に発生するデフェクトを判定し、ギャップサーボ工程がデフェクト判定工程で判定したデフェクトの判定回数に基づいて上記光記録媒体と上記光学手段のギャップサーボを行う。

このサーボ制御方法は、ギャップサーボ工程によってギャップサーボが行われている状態で、上記光学手段の上記光記録媒体上に照射した上記近接場光の戻り光を用いて上記光記録媒体上のトラックに対する上記光学手段のトラッキングを行うトラッキングサーボ工程をさらに備える。

したがって、このサーボ制御方法をニアフィールド光ディスク装置におけるギャップサーボに適用すれば、ギャップサーボ動作中に、予め設定しておいた閾値をギャップエラーが超える回数が所定の回数を超えた場合に、ギャップサーボを強制的にオフにすることができる。このため、レンズとディスクとの衝突を回避することができる。

また、ニアフィールド光ディスク装置におけるトラッキングサーボに適用すれば、トラッキングサーボ動作中に、予め設定しておいた閾値をトラッキングエラーが超える回数が所定の回数を超えた場合に、トラッキングサーボを強制的にオフにすることができる。このため、レンズとディスクとの衝突を回避することができる。

本発明によれば、近接場光を利用して光記録媒体に対し、情報を記録及び／又は再生する光ディスク装置において、傷、ダスト等のディスク上のデフェクトがあった場合に、その影響からレンズ、ディスクを保護するために、強制的にサーボをオフする手段を提供する。本手法により、レンズ、メディアの衝突によるダメージを軽減し、ニアフィールド光ディスクシステムの信頼性を高めることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限定されないものとする。

図１は、本発明の実施の形態による光ディスク再生装置の構成を示す図である。この光ディスク再生装置は、近接場光（ニアフィールド光）を利用して光ディスク３１から信号を再生するニアフィールド光ディスク再生装置である。

このニアフィールド光ディスク再生装置は、レーザ光を出射するレーザ光源３２と、レーザ光源３２から出射されたレーザ光からニアフィールド光を発生するために光ディスク３１に近接位置される対物レンズ群３３を含む光ヘッド３５と、対物レンズ群３３を介したレーザ光の全反射戻り光量に基づいて光ディスク３１と対物レンズ群３２中の後述するソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）３３ｂ端面間のギャップを制御するギャップサーボ部３８とを備える。

対物レンズ群（二群レンズ）３３は、図２に示すようにＮＡ＜１以下の非球面レンズ３３ａと、屈折率ｎのソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）３３ｂからなり、この２つのレンズを組み合わせることで、ＮＡ＞１のレンズを形成している。例えば、超半球型のＳＩＬを用いた場合は、ＮＡは次の式（１）のように表せる。
ＮＡ＝ｎ^２＊ＮＡ ・・・（１）
非球面レンズ３３ａは、入射されたレーザ光を収束させてＳＩＬ３３ｂに入射させる。ＳＩＬ３３ｂは、球形レンズの一部を山型に切り取り、その頂上部を例えば平坦にしたものである。詳しくは、図３に示すように、超半球型に形成されており、球面３３０を非球面レンズ３３ａ側に、反対側であるディスク側には山を形成するように、テーパ３３１が形成され、そのテーパ３３１はディスク３１の面と平行に保たれるように形成された、平坦部（山頂部）３３１に対して、あたかも山頂に至る尾根のように位置している。よって、平坦部３３１は、下部から見ると円形状となり、その直径は例えば約40μmである。

ニアフィールド光ディスク装置では、ＳＩＬ３３ｂ端面と光ディスク３１間を、λ/４
以下に保持することで、ＮＡ＞１以上の光をエバネセント光としてディスク側に透過させ、あるいはレンズ側にディスクからの反射光を戻している。このエバネセント光により信号を記録、再生することが、ニアフィールド光ディスク装置の特徴である。また、エバネセント光を得るために、レンズとディスク間をλ/４以下、例えば波長＝405nmであれば、略100nm、さらに好ましいレベルのエバネセント光を得るため20nm程度に保持する必要があることも、従来の光ディスクと異なる大きな特徴である。

光ヘッド３５は、レーザ光源３２から出射されたレーザ光を対物レンズ群３３にフォーカス調整をして導くと共に対物レンズ群３３からの戻り光を後述する二つの検出部３６及び３７に導くフォーカス＆偏光光学部３４も備える。なお、レーザ光源３２は広い意味では光ヘッド３５に含まれるが、発明の構成要件を明確にするために、本明細書では光ヘッド３５と別に特定している。

図４にはニアフィールド光ディスク装置の光ヘッド３５の詳細を示す。この光ヘッド３５にあって、青色ＬＥＤのような半導体レーザ（Blue LD）であるレーザ光源３２から出射されたレーザ光は、紙面に平行な偏光面（矢印記号３４８）を持つ直線偏光レーザ光であり、上記フォーカス＆偏光光学部３４中のコリメータレンズ３４１によって平行光束とされてから偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３４２に入射する。レーザ光源３２から、出射されたレーザ光の波長は例えば405nmである。

偏光ビームスプリッタ３４２を透過した上記レーザ光は、さらに偏光ビームスプリッタ３４３を透過してから、結晶軸が入射偏光方向に対して４５°傾けられて配置された四分の一波長（λ/４）板（ＱＷＰ）３４４を透過して円偏光とされてから、フォーカス調整用のエキスパンダレンズ群３４５に導かれる。エキスパンダレンズ群３４５は、凹レンズ３４５ａと凸レンズ３４５ｂの組み合わせから成り、円偏光とされたレーザ光のフォーカスを調整するフォーカス調整部として用いられる。エキスパンダレンズ群３４５を通過したレーザ光は、ＳＩＬ３３ｂとともに対物レンズ群３３を構成する非球面レンズ３３ａに入射する。

ＳＩＬ３３ｂ端面と光ディスク３１間のギャップＧが上述したように、λ/４以下、例えば20nmに保持されると、上記レーザ光は、ＳＩＬ３３ｂ端面からエバネセント光としてディスク側に透過される。このエバネセント光は、ＮＡ＞１以上の光となり、ディスク側に透過されることによって、光ディスクの信号記録面に集光され、このエバネセント光により信号を記録、再生することできる。上記ギャップがλ/４より大きいとＳＩＬ端面での全反射光は、後述するように規格化して1.0となる。上記ギャップがλ/４以下となると、エバネセント光が生じ、ＮＡ＞１の成分の光の一部がディスク側に入射されるため全反射戻り光量は減少することになる。

この光ヘッド３５は、凹凸のピットパターンにより情報信号が記録された光ディスク、あるいは、相変化を利用して情報信号が記録される光ディスクに情報を記録／再生するために用いられる。すなわち、この光ヘッド３５に設けたレーザ光源３２から出射され、非球面レンズ３３ａとＳＩＬ３３ｂからなる対物レンズ群３３によって集光されて光ディスク３１の信号記録面に照射された光束は、この信号記録面によって反射され、再び対物レンズ群３３に入射される。

光ディスク３１の信号記録面からの反射光は、光ディスクの信号記録面に形成されたピットパターンの有無などにより異なる反射の仕方をして再び対物レンズ群３３に入射する。対物レンズ群３３に入射した反射光は、ＳＩＬ３３ｂ及び非球面レンズ３３ａ、凸レンズ３４５ｂ及び凹レンズ３４５ａからなるエキスパンダレンズ群３４５、さらにＱＷＰ３４４を透過してＰＢＳ３４３に入射される。

ＰＢＳ３４３は、ＱＷＰ３４４を透過してきた戻り光を入射レーザ光と垂直な偏光面を持つ光成分（紙面に垂直な記号３５０）と、平行な偏光面を持つ光成分（紙面に平行な矢印記号３４９）とに分離する。前者（入射レーザ光と垂直な偏光面を持つ光成分）は、光ディスク３１に記録された情報を再生したＲＦ信号であり、第１の検出器３６に検出される。後者は入射レーザ光と平行な偏光面を持つ光成分であり、全反射戻り光として、図５のような特性を持つ信号として第２の検出器３７に検出される。

ギャップサーボに用いられるギャップエラー信号は、例えば第２の検出器３７が二分割検出領域を有しているのであれば、それら二分割検出領域の検出信号の和信号として得られる。また、トラッキングサーボに用いられるトラッキングエラー信号は、二分割検出領域の差信号、つまりプッシュプル信号として得られる。もちろん、第２の検出器３７が四分割検出領域を有するものであれば、それに適した方法により、ギャップエラー信号、トラッキングエラー信号が生成されることになる。

図１に戻り、ニアフィールド光ディスク再生装置の構成をさらに説明する。このニアフィールド光ディスク再生装置は、第１の検出器３６によって検出されたＲＦ信号に再生信号処理を施して出力端子４１に供給するＲＦアンプ３９と、ギャップサーボ部３８によってギャップサーボが行われている状態で、光ディスク３１上の記録トラックに対する光ヘッド３５のトラッキングを制御するトラッキングサーボ部４０を備える。さらに、第１の検出器３６又は第２の検出器３７の検出信号などに基づいて光ディスク１のスピンドルモータ４３の回転を制御するスピンドルサーボ部４２も備える。

以上のような構成を備えるニアフィールド光ディスク再生装置の動作原理などについて以下に説明する。図５は、横軸をギャップ長、縦軸をＳＩＬ端面での全反射戻り光量としている。図５に示す光量の特徴として、エバネセント光が生じる距離以上（λ/４以上）では、エバネセント光は生じず、ＮＡ＞１の成分の光が全てＳＩＬ端面で全反射される。このため、戻り光は一定となる。例えば、規格化して1.0とする。

一方、エバネセント光が生じる距離以下（λ/４以下）では、エバネセント光が生じ、ＮＡ＞１の成分の光の一部がディスク側に入射されるため全反射戻り光は減少する。そして、ＳＩＬ端面とディスク間が完全接触するところで、全反射戻り光はゼロとなる。従って、図５のような特性となる。このエバネセント光が生じる距離以下（λ/４以下）では、ギャップ長と全反射戻り光量の関係は、略線形となる。ギャップ長が０でＳＩＬ端面とディスク間が完全に接触するところでは、全反射光量は０となり、ＳＩＬ端面からディスク側には全ての光量がエバネセント光として照射される。しかし、ＳＩＬ端面と光ディスクとを接触させることは、双方を傷つけてしまうことになりかねない。そこで、この実施の形態では、望ましいＲＦ信号レベルが得られ、かつＳＩＬ端面とディスクとの接触が避けられるということで、上記ギャップ長を例えば20nmとしている。もちろん、このギャップ長は、20nmに限定されるものではなく、使用するレーザ光の波長に基づいて異なる。

エバネセント光により情報信号を光ディスクの信号記録層に記録再生を安定に行うためには、上述したようにＳＩＬのようなレンズ端面とディスク間を、λ/４以下、例えば20nm一定に保持する必要がある。このためには、図５において、λ/４以下の全反射戻り光量をギャップエラー信号として、フィードバックサーボを行うことで実現できる。つまり、λ/４以下では、上述したように、ギャップ長と全反射戻り光は線形な関係が成立するので、全反射戻り光量を一定に制御することで、ギャップ長を一定に保持することが可能である。

図６には、上述したように、ギャップ長と全反射戻り光量の線形な関係を利用したギャップサーボ部３８’のブロック図を示す。ただし、このギャップサーボ部３８’は、本実施の形態のニアフィールド光ディスク再生装置で用いているギャップサーボ部３８とは異なり、光ディスク３１に発生するデフェクトの判定回数に基づいてギャップサーボを行ってはいない。

図６において、入力端子５１に供給されるｒは目標値（図５に示した0.4に相当）、Ｃは制御器（例えば、PID、位相進み補償）５３、Ｐはアクチュエータ５４、ｙは出力端子１８から出力されると共にフィードバック経路５６により減算器５２に戻される全反射戻り光量である。全反射戻り光量ｙを減算器５２を用いて目標値にフィードバックすることで、ギャップを一定に保持することが可能となる。詳細な動作には以下のとおりである。減算器５２により目標値ｒと全反射戻り光量ｙとの差分を算出し、これを偏差として制御器５３に入力する。制御器５３の出力を制御量として制御対象である対物レンズ群（二群レンズ）３３が内蔵されたアクチュエータ、例えばピエゾ素子を駆動することで、全反射戻り光量ｙを一定量の制御目標値ｒに合致するようにする。

ＳＩＬ端面とディスクとのギャップを一定に保持した場合、全反射戻り光量は図７のようになる。図７は横軸に時間を、縦軸に全反射戻り光量をとったものである。上記ギャップを例えば20nmに保つことができれば、全反射戻り光量は時間が経過しても0.4一定となる。これは理想的な特性図であり、光ディスク上に傷もダストも全くない状態のものである。

ところが、ディスクにデフェクト（ダスト、傷）があると、図８の縦軸に示した全反射戻り光量上に表れるギャップエラー信号にスパイク６１（６１ａ及び６１ｂ）、６２（６２ａ及び６２ｂ）、６３（６３ａ及び６３ｂ）が生じる。これらスパイクが発生しているときには、ＳＩＬ端面がディスクに衝突する可能性がある。

図９の（ａ）には、ディスク３１上の傷６４を示す。傷６４がなければＳＩＬ３３ｂ端面３３２とディスク３１の間のギャップＧの大きさ（距離）はｇである。しかし、ディスク３１に傷６４があるとＳＩＬ３３ｂ端面３３２とディスク３１の間のギャップＧの大きさｇ’となる。もちろん、ｇ’＞ｇである。図５に示した特性図によれば、ギャップエラーが例えば20nmであるようなｘより大きくなると、全反射光量は0.4より大となり、よって、図９の（ｂ）に示すように上方向にスパイク６１ａが生じる。下方向には、スパイクの反動としてオーバーシュート６１ｂが現れる。

また、図１０の（ａ）には、ディスク上のダスト６５を示す。ダスト６５がなければＳＩＬ３３ｂの端面３３２とディスク３１の間のギャップＧの距離はｇである。しかし、ディスク３１にダスト６５があるとＳＩＬ３３ｂの端面３３２とディスク３１の間のギャップＧの距離はｇ''となる。もちろん、ｇ''＜ｇである。図５に示した特性図によれば、ギャップエラーが例えば20nmであるようなｘより小さくなると、全反射光量は0.4より小となり、よって、図１０の（ｂ）に示すように下方向にスパイク６３ａが生じる。上方向には、スパイク６３ａの反動としてオーバーシュート６３ｂが現れる。

以上に説明したディスク上に傷とダストがあった場合の現象は後述のデフェクト判定器の判定原理に関係する。つまり、ディスク上に傷６４があった場合、傷６４の箇所では、ＳＩＬ３３ｂとディスク３１間の距離がｇ’のようにｇより遠くなるため、ギャップエラーは大きくなる。一方、ディスク３１上にダスト６５があった場合。ダスト６５の箇所では、ＳＩＬ３３ｂとディスク３１間の距離ｇ''がｇより短くなるため、ギャップエラーは小さくなる。デフェクト判定器は、スパイク部に応じたギャップエラーの大小が所定の閾値を超える回数に応じてデフェクトを判定する。詳細は後述する。

図８、図９及び図１０に示した上方向及び下方向のスパイク部分で、ＳＩＬ３３ｂがディスク３１に衝突する可能性があり、衝突した場合、レンズ、メディアが破損する恐れがある。

本実施の形態では、上述したようなスパイク部分を後述のデフェクト判定器で検出し、ＳＩＬがディスクに衝突し、レンズ、メディアが破損する恐れがある場合、ギャップサーボを強制的にオフにする。

図１１には、デフェクト判定器７７を組み込んだギャップサーボ部３８のブロック図を示す。図１に示した本実施の形態のニアフィールド光ディスク装置で用いられるギャップサーボ部３８の詳細な構成である。このギャップサーボ部３８は、光ディスク３１に発生するデフェクトの判定回数に基づいてギャップサーボを行う。

図１１において、入力端子７１に供給されるｒは目標値（図５に示した0.4に相当）、Ｃは制御器（例えば、PID、位相進み補償）７３、Ｐはアクチュエータ７５、ｙは出力端子７６から出力されると共にフィードバック経路７８によりデフェクト判定器７７に供給される全反射戻り光量である。デフェクト判定器７７は全反射戻り光量ｙを用いて光ディスク３１に発生した傷やダストのようなデフェクトを判定する。このデフェクト判定器７７は、判定したデフェクトの判定回数に基づいて、切り換えスイッチ７４のオン又はオフを制御する。

また、全反射戻り光量ｙはデフェクト判定器７７及び減算器７２を介して、目標値ｒにフィードバックされることで、ギャップを一定に保持することが可能となる。詳細な動作は以下のとおりである。減算器７２により目標値ｒと全反射戻り光量ｙとの差分を算出し、これを偏差として制御器７３に入力する。制御器７３の出力を制御量として制御対象である対物レンズ群（二群レンズ）３３が内蔵されたアクチュエータ、例えばピエゾ素子を駆動することで、全反射戻り光量ｙを一定量の制御目標値ｒに合致するようにする。

さらに、制御器７３とアクチュエータ７５との間に設けた切り換えスイッチ７４を、デフェクト判定器７７の判定結果に基づいてオン又はオフし、ＳＩＬレンズが光ディスクに衝突するのを避け、レンズダメージを軽減する。

また、デフェクト判定器７７の判定結果は、システム制御部に供給され、システム制御部がデフェクト判定器によるデフェクトの判定回数に基づいて切り換えスイッチ７４のオンオフを制御してもよい。

図１２にデフェクト判定器７７の処理手順を説明するためのフローチャートを示す。まず、ステップＳ１にて、最初に、デフェクトカウンタを初期化する（Ｎ＝０）。次に、ギャップサーボを開始し、かつディスク回転を開始する（ステップＳ２）。ギャップサーボ、ディスク回転の順序は問わない。

次に、図１１に示すような閾値Th1より全反射戻り光量ｙが大きいか、または閾値Th2より全反射戻り光量ｙが小さいかをステップＳ３にて判定する。これは、図８、図９及び図１０を参照して既に説明した上方向又は下方向へのスパイク部、またはそのオーバーシュートがこれら閾値Th1、Th2を超えたことを検出するものである。閾値Th1はディスク上の傷の影響を検出するための基準値（所定値）であり、ピーク部分が閾値Th1を超えてしまったスパイク部があるか否かを判定することになる。また、閾値Th2はディスク上のダストの影響を検出するための基準値（所定値）であり、ピーク部分が閾値Th2より小さいスパイク部があるか否かを判定することになる。

つまり、閾値Th1はディスク上の傷の影響検出に、閾値Th2はディスク上のダストの影響検出に用いる。上述したように、ディスク上に傷があった場合、傷の箇所では、ＳＩＬ端面とディスク間の距離が長く（遠く）なるため、ギャップエラーは大きくなる。一方、ディスク上にダストがあった場合、ダストの箇所では、ＳＩＬ端面とディスク間の距離が近く（短く）なるため、ギャップエラーは小さくなる。

デフェクト判定器７７は、図１３に示すように、ギャップエラー６１ａ等が閾値Th１より大きいか、又はエラー６３ａ等が閾値Th2より小さい場合は、デフェクトの影響があると判断し、ステップＳ４にてデフェクトカウンタ値Ｎを１プラス（Ｎ＋１）する。さらに、このデフェクト判定器７７は、ステップＳ５にて所定のデフェクトカウンタ閾値αを設定し、このデフェクトカウンタ閾値αよりカウント値Ｎが小さい場合は、影響が軽微であると判断し、切り換えスイッチ７４をオンにしたままにし、そのままギャップサーボを続ける。一方、カウンタ値Ｎがデフェクトカウンタ閾値αより大きい場合は、影響が大きいと判断し、切り換えスイッチ７４をオフしてギャップサーボを停止する（ステップＳ６）。

ニアフィールド光ディスク装置にあっては、上述したように、ＳＩＬ端面と光ディスク間のギャップが例えば僅か20nmであるので、例えば一時的にホコリなどのダストが付着すると、すぐにステップＳ３にあっては、全反射戻り光量が閾値Th1又はTH2を超えるか又は下回る。そこで、ギャップサーボを停止すると、ギャップサーボの停止が頻繁に発生してしまいかねない。このため、ステップＳ５のデフェクトカウンタ閾値αの設定及びその比較が必要となる。例えば、デフェクトカウンタ閾値αは、100トラック当たりの基準値でよいし、ディスク１枚の再生が終わるまでの間の基準値でもよい。ギャップサーボが開始された以降、ギャップサーボが終了するまでの間における基準値としてもよい。

次に、本実施の形態のニアフィールド光ディスク装置にて行われるトラッキングサーボについて説明する。上述したように、図１のトラッキングサーボ部４０は、ギャップサーボ部３８によってギャップサーボが行われている状態で、光ディスク３１上の記録トラックに対する光ヘッド３５のトラッキングを制御する。トラッキングサーボ部４０は、第２の検出器３７の検出出力に基づいて得られるトラッキングエラー信号にしがたって光ヘッド３５、詳細には対物レンズ群３３のＳＩＬ３３ｂから照射される近接場光のトラックに対するトラッキングを行う。第２の検出器３７が二分割検出領域を有しているのであれば、前述したようにそれらのプッシュプル信号としてトラッキングエラー信号が得られる。

図１４は、トラッキングサーボ部４０のブロック図を示す。トラッキングサーボ部４０は、デフェクト判定器８７を有しており、光ディスク３１に発生するデフェクトの判定回数に基づいてトラッキングサーボを行う。トラッキングサーボ動作中に、予め設定しておいた閾値をトラッキングエラー信号が超える回数が所定の回数を超えた場合に、トラッキングサーボを強制的にオフにする。レンズのディスク衝突によるダメージを軽減する効果がある。

図１４において、入力端子８１に供給されるｒはトラッキングエラー信号の目標値であり、例えば0.0である。Ｃは制御器（例えば、PID、位相進み補償）８３、Ｐはアクチュエータ８５、ｔは出力端子８６から出力されると共にフィードバック経路８８によりデフェクト判定器８７に供給されるトラッキングエラー信号である。デフェクト判定器８７はトラッキングエラー信号ｔを用いて光ディスク３１に発生した傷やダストのようなデフェクトを判定する。このデフェクト判定器８７は、判定したデフェクトの判定回数に基づいて、切り換えスイッチ８４のオンオフを制御する。

トラッキングエラー信号ｔはデフェクト判定器８７及び減算器８２を介して、目標値ｒにフィードバックされることで、トラッキングエラーを一定（0.0）に保持することが可能となる。詳細な動作は以下のとおりである。減算器８２により目標値ｒとトラッキングエラー信号ｔとの差分を算出し、これを偏差として制御器８３に入力する。制御器８３の出力を制御量として制御対象である対物レンズ群（二群レンズ）３３が内蔵されたアクチュエータ、例えばピエゾ素子を駆動することで、トラッキングエラー信号ｔを一定量の制御目標値ｒに合致するようにする。

さらに、制御器８３とアクチュエータ８５との間に設けた切り換えスイッチ８４を、デフェクト判定器８７の判定結果に基づいてオン又はオフし、ＳＩＬレンズが光ディスクに衝突するのを避け、レンズダメージを軽減する。

また、デフェクト判定器８７の判定結果は、システム制御部に供給され、システム制御部がデフェクト判定器によるデフェクトの判定回数に基づいて切り換えスイッチ８４のオン又はオフを制御してもよい。

図１５にデフェクト判定器８７の処理手順を説明するためのフローチャートを示す。この処理手順は、既にギャップサーボ部３８によりギャプサーボが行われていることが前提となっている。まず、ステップＳ１１にて、最初に、デフェクトカウンタを初期化する（Ｎ＝０）。次に、トラッキングサーボを開始する（ステップＳ１２）。

次に、図１６に示すような閾値Th1よりトラッキングエラー信号ｔが大きいか、または閾値Th2よりトラッキングエラー信号ｔが小さいかをステップＳ１３にて判定する。これは、光ディスク３１上の傷、ダストによって発生する上方向又は下方向へのスパイク部、またはそのオーバーシュートがこれら閾値Th1、Th2を超えたことを検出するものである。閾値Th1はディスク上の傷の影響を検出するための基準値（所定値）であり、ピーク部分が閾値Th1を超えてしまったスパイク部があるか否かを判定することになる。また、閾値Th2はディスク上のダストの影響を検出するための基準値（所定値）であり、ピーク部分が閾値Th2より小さいスパイク部があるか否かを判定することになる。

デフェクト判定器８７は、トラッキングエラー信号ｔが閾値Th１より大きいか、又は閾値Th2より小さい場合は、デフェクトの影響があると判断し、ステップＳ１４にてデフェクトカウンタ値Ｎを１プラス（Ｎ＋１）する。さらに、このデフェクト判定器８７は、ステップＳ１５にて所定のデフェクトカウンタ閾値αを設定し、このデフェクトカウンタ閾値αよりカウント値Ｎが小さい場合は、影響が軽微であると判断し、切り換えスイッチ８４をオンにしたままにし、そのままトラッキングサーボを続ける。一方、カウンタ値Ｎがデフェクトカウンタ閾値αより大きい場合は、影響が大きいと判断し、切り換えスイッチ７４をオフしてトラッキングサーボを停止する（ステップＳ１６）。

なお、トラッキングサーボ部４０によるトラッキングサーボは、ギャップサーボが既に行われていることが前提であり、ギャップサーボがかかっていないとトラッキングサーボは行われない。しかし、ギャップサーボは、トラッキングサーボが行われていない状態、つまりトラッキングサーボがオフの状態でも実行される。ギャップサーボ部３８側から見ればトラッキングサーボとは独立してギャップサーボを行っていることになる。

以下には、本実施の形態のニアフィールド光ディスク装置におけるギャップサーボ、トラッキングサーボの実験結果を、本発明の特徴であるデフェクト判定を採用していない場合と比較しながら説明する。

図１７は、ギャップサーボ時にデフェクトに対して何も対策を採らない場合の実験例を示す。図１７の（ａ）は、デフェクトによりレンズが光ディスクに衝突し、その結果サーボが発振してしまった例である。横軸は時間を、縦軸は全反射戻り光量（ギャップエラー信号）を示している。時刻ｔ１にて閾値Th1を超えるほどのアタック部がディスク上の傷によって発生しているが、一度収束している。しかし、時刻ｔ２では再度、傷又はデフェクトの影響により全反射戻り光量に閾値Th1を超えるアタック部が発生し、それ以降ギャップサーボが発振している。このような状態になると、光ディスクの信号記録面側とＳＩＬとが衝突してしまう。図１７の（ｂ）はディスク表面の様子であり、ディスクがダメージを強く受けているのがわかる。ＳＩＬの端面の形跡が残り、それが下方向に連続して衝突している痕跡が残っている。また、図１７の（ｃ）には、レンズ上のダメージを示す。直径が例えば40μmであるＳＩＬの端面にディスクの材料が付着してしまっている。あるいは、レンズに傷がついてしまっている。この図１７より、デフェクトに対して何も手段を講じないとレンズ、ディスク双方にダメージが生じうることが分かる。

図１８に本発明を用いた実験例の結果の例を示す。一定以上のデフェクトがあった場合、強制的にギャップサーボを自動的にオフにしている様子がわかる。横軸は時間を、縦軸は全反射戻り光量を示す。時刻ｔ１では、ディスク上の傷の影響でアタック部が生じているが、閾値Th1には至っていない。しかし、時刻ｔ２では閾値Th1を超えてしまうほどのアタック部がディスク上のデフェクトによって生じている。さらに、時刻ｔ３でも閾値Th1を超えてしまうほどのアタック部がディスク上のデフェクトによって生じている。このまま再生を継続すれば、図１７のようにレンズとディスクが衝突することになってしまうので、時刻ｔ３の時点でギャップサーボをオフにしている。

図１９にトラッキングサーボに本発明を適用した例を示す。図１９の（ａ）では、閾値Th1及びTh2以内にトラッキングエラーが収まっているので問題ないが、図１９の（ｂ）では、デフェクトの影響で閾値を超えてる。このため、ある一定以上の回数、閾値Th1、Th2を超えた場合に、トラッキングサーボを強制的にオフにしている。

図２０には、ギャップサーボ、トラッキングサーボそれぞれに本発明を独立動作させた例を示す。図２０の（ａ）では、時刻ｔ１で光ディスク上のデフェクトによりトラッキングエラー信号が閾値Tht1を大きく超えそのまま連続して所定回数（α）まで超えたので、トラッキングサーボを強制オフとしているが、ギャップサーボは閾値Thg1を時刻ｔ１で越えたもののその後は収束しているので、そのまま続行している。

図２０の（ｂ）では、時刻ｔ１でトラッキングサーボが強制オフ後、しばらくして時刻ｔ２でギャップサーボを強制OFFしている。このように、本発明は、ギャップサーボ、トラッキングサーボそれぞれ独立に適用することが可能である。

また、図１２及び図１５の処理手順において、カウンタ値Ｎの閾値αを１として、１回でも閾値Th1,Th2を超えた時点で、サーボを強制的にオフにすることも可能であるが、実用上は、一時的なデフェクト（例えば、空中を浮遊しているダストがレンズに衝突する場合など）に対しても直ちに強制的にオフとなり、実用上は使いにくいものになる。このため、αは１より大きい数が望ましい。

なお、本発明は、ニアフィールド光を用いてディスク状記録媒体に信号を記録するニアフィールド光ディスク記録装置にも適用可能である。このディスク記録装置は、具体的には、レジストが塗布されたガラス原盤の表面に、記録情報に応じて変調されたレーザ光を照射し、記録情報をカッティング記録する、いわゆるカッティングマシーンである。この信号記録装置は、図２１に示すように、情報源１、記録信号発生器２、音響光学素子（ＡＯＭ）３、レーザ素子４、電気−光変換素子（ＥＯＭ）５、アナライザ６、ビームスプリッタ（ＢＳ）７、フォトディテクタ８、１８、自動パワー制御装置（ＡＰＣ）９、ミラー１０、集光レンズ１１、１７、コリメータレンズ１２、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３、１／４波長板（λ/４板）１４、光ヘッド１５、ガラス原盤１６、ギャップサーボ部２４を有する。

このうち、レーザ素子４は、被照射体（光記録媒体）とされるガラス原盤１６に照射されるレーザ光を出射する光源であり、光ヘッド１５は、ガラス原盤１６に近接配置され、ガラス原盤１６にレーザ光による近接場光を集光させる光学手段である。

また、ギャップサーボ部２４は、戻り光量（全反射光量）に応じて、光ヘッド１５とガラス原盤１６との間の距離を制御するギャップ制御手段である。このギャップサーボ部２４は、対物レンズ群を有する光ヘッド１５からの戻り光量に応じて、光ヘッド１５とガラス原盤１６との間の距離を一定に制御している。このギャップサーボ部２４の構成については、図１１などを参照して既に説明したとおりである。デフェクト判定器７７が全反射戻り光量ｙを用いて光ディスク３１に発生した傷やダストのようなデフェクトを判定する。このデフェクト判定器７７は、判定したデフェクトの判定回数に基づいて、切り換えスイッチ７４のオン又はオフを制御する。

以下、ニアフィールド光ディスク記録装置の動作をレーザ光及び信号の流れに沿って詳細に説明する。この信号記録装置において、ガラス原盤１６への信号の記録の際には、レーザ素子４から出射され、電気−光変換素子（ＥＯＭ）５、偏光板であるアナライザ６、及びビームスピリッタ（ＢＳ）７を介して音響光学素子（ＡＯＭ）３に入射した記録用レーザ光ＬＢ１が、このＡＯＭ３において変調される。具体的には、ＡＯＭ３には情報源１からの情報が記録信号発生器２でディジタル化されて入力されており、ＡＯＭ３は、上述のように入射されている記録用レーザ光ＬＢ１を、このディジタル化された情報記録信号に応じて変調する。次に、このＡＯＭ３により変調されたレーザ光ＬＢ２は、第１のミラー１０により反射されて、集光レンズ１１及びコリメータレンズ１２を介することにより平行ビームとなり、偏向ビームスピリッタ（ＰＢＳ）１３を通過し、λ／４板１４に入射される。

λ／４板１４では入射光は円偏光とされ、この円偏光された変調光ＬＢ３は、第２のミラー１０により反射され、光ヘッド１５に入射される。光ヘッド１５は、レジストが塗布されたガラス原盤１６に円偏光とされたレーザ光をスポット状に照射する。光ヘッド１５は、例えば、２群レンズから構成されるＳＩＬ（Solid Immersion Lens）を用いている。この信号記録装置では、光ヘッド１５にＳＩＬを採用することで、近接場光状態で生じる近接場光を利用して、スポット光を一層微細化して信号の記録を可能としている。

ガラス原盤１６に対する光ヘッド１５のギャップは、上述したように、ギャップサーボ部２４により制御され、ガラス原盤１６と光学ヘッド１５との間の距離が一定に保持されている。これにより、光ヘッド１５に入射されたレーザ光ＬＢ４は、大きさを一定に制御された光スポットをレジストが塗布されたガラス原盤１６上に形成されることになる。この光スポットにより、記録情報に応じてレジストが塗布されたガラス原盤１６がカッティングされる。

また、この信号記録装置は、上述のようにガラス原盤１６のカッティングを行う一方で、次のようなギャップ制御のための処理を行う。まず、記録に用いるレーザ素子４から出射され、ＥＯＭ５及びアナライザ６を通り、ビームスプリッタ７を通過した一部のレーザ光ＬＢ６は、第１のフォトディテクタ（ＰＤ１）８により検出される。この第１のフォトディテクタ（ＰＤ１）８に入射したレーザ光ＬＢ６は、ここで電気信号に変換され、自動パワー制御装置（ＡＰＣ）９に入射され、その値がＥＯＭ５にフィールドバックされて、レーザ素子４から出力されるレーザパワーが一定に制御される。

一方、レーザ光ＬＢ４に対する光ヘッド１５からの全反射戻り光は、λ／４板１４を通り直線偏光に変換された後、偏光ビームスピリッタ１３の反射面において反射され、さらに第３のミラー１０にて反射された集光レンズ１７に入力される。そして、この集光レンズ１７を通った全反射戻り光ＬＢ５の光量（以下、全反射戻り光量という）として第２のフォトディテクタ（ＰＤ２）１８によって検出される。

検出された全反射戻り光量（信号）は、ギャップサーボ部２４に入力される。ギャップサーボ部２４は、上記例えばｒ＝0.4を制御目標値とし、変調除去後の全反射戻り光量を被制御量として、それらの情報に基づいてギャップ制御電圧を出力する。そして、このギャップ制御電圧は光ヘッド１５に入力される。光ヘッド１５は、ピエゾ素子に取り付けられており、ギャップ制御電圧に応じてピエゾ素子が伸縮制御されることにより、光ヘッド１５とガラス原盤１６との間の距離が制御される。

ニアフィールド光ディスク再生装置のブロック図である。 対物レンズ群を示す図である。 ＳＩＬを示す図である。 ニアフィールド光ディスク再生装置の光学系の構成図である。 全反射戻り光量の特性図である。 ギャップ長と全反射戻り光量の線形な関係を利用したギャップサーボ部の構成図である。 全反射戻り光量の特性図である。 レンズがディスクに衝突する可能性があるときの全反射戻り光量の特性図である。 光ディスク上の傷とその傷によるアタック部を示す図である。 光ディスク上のデフェクトとそのデフェクトによるアタック部を示す図である。 本実施の形態で用いるギャップサーボ部の詳細な構成図である。 ギャップサーボ部におけるデフェクト判定処理を示すフローチャートである。 閾値の設定を示す図である。 トラッキングサーボ部の詳細な構成図である。 トラッキングサーボ部におけるデフェクト判定処理の処理手順を示すフローチャートである。 閾値の設定を示す図である。 ギャップサーボ時にデフェクトに対して何も対策を採らない場合の実験結果を示す図である。 本発明を用いた実験例の結果の例を示す特性図である。 トラッキングサーボに本発明を適用した場合の実験例の特性図である。 ギャップサーボ、トラッキングサーボそれぞれに本発明を独立動作させた例を示す図である。 ニアフィールド光ディスク記録装置の構成図である。

符号の説明

３１ 光ディスク、３２ レーザ光源、３３ 対物レンズ群、３３ａ 非球面レンズ、３３ｂ ＳＩＬ、３５ 光学系、３６ 第１の検出器、３７ 第２の検出器、３８ ギャップサーボ部、３９ ＲＦアンプ、４０ トラッキングサーボ部

Claims (6)

1. 近接場光を利用して光記録媒体に対し、情報を記録及び／又は再生する光ディスク装置において、
   レーザ光を出射する光源と、
   上記光源から出射されたレーザ光から近接場光を発生するために上記光記録媒体に近接位置される対物レンズ群を含む光学手段と、
   上記光学手段を介した上記レーザ光の戻り光量に基づいて上記光記録媒体と上記光学手段のギャップを制御しながら、上記光記録媒体に発生するデフェクトを判定し、デフェクトの判定回数に基づいてギャップサーボを行うギャップサーボ手段と
   を備えることを特徴とする光ディスク装置。
2. 上記ギャップサーボ手段は、上記光記録媒体に発生するデフェクトを判定するデフェクト判定手段を備え、上記デフェクト判定手段によって判定されたデフェクトの判定回数に基づいて上記ギャップサーボを制御することを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
3. 上記ギャップサーボ手段によってギャップサーボが行われている状態で、上記光学手段の上記光記録媒体上に照射した上記近接場光の戻り光を用いて上記光記録媒体上のトラックに対する上記光学手段のトラッキングを行うトラッキングサーボ手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
4. 近接場光を利用して光記録媒体に対し、情報を記録及び／又は再生する光ディスク装置によって実行されるサーボ制御方法において、
   光源より出射されたレーザ光から近接場光を発生するために上記光記録媒体に近接位置される対物レンズ群を含む光学手段を介した上記レーザ光の戻り光量に基づいて上記光記録媒体に発生するデフェクトを判定するデフェクト判定工程と、
   上記デフェクト判定工程で判定したデフェクトの判定回数に基づいて上記光記録媒体と上記光学手段のギャップサーボを行うギャップサーボ工程と
   を備えることを特徴とするサーボ制御方法。
5. 上記ギャップサーボ工程は、上記デフェクト判定工程によって判定されたデフェクトの判定回数に基づいて上記ギャップサーボを行うことを特徴とする請求項４記載のサーボ制御方法。
6. 上記ギャップサーボ工程によってギャップサーボが行われている状態で、上記光学手段の上記光記録媒体上に照射した上記近接場光の戻り光を用いて上記光記録媒体上のトラックに対する上記光学手段のトラッキングを行うトラッキングサーボ工程をさらに備えることを特徴とする請求項４記載のサーボ制御方法。

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