JP3903576B2 - 光ディスク装置と、これに使用される距離検出装置及び検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクの信号を記録または再生するための光ディスク装置と、これに使用される距離検出装置及び距離検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば光磁気ディスク（ＭＯ）等の光ディスクに対する情報信号の記録及び再生は、光ディスク装置により行なわれる。
この光ディスク装置は、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータ等の回転駆動手段と、回転する光ディスクに対して光源から対物レンズを含む光学系を介して光を照射し、光ディスクの信号記録面からの戻り光を対物レンズを介して光検出器により検出する光学ピックアップと、対物レンズを２軸方向、即ちフォーカシング方向及びトラッキング方向に移動可能に支持する２軸アクチュエータと、光ディスクに対して記録すべき信号に基づいて磁界を発生する記録磁気ヘッドとから構成されている。
【０００３】
これにより、再生の場合には、光学ピックアップの光源から出射された光ビームは、光学系を介して光ディスクの信号記録面上に集光される。光ディスクからの戻り光ビームは、光学系により光源から出射された光ビームと分離されて光検出器に導かれる。これにより、光検出器からの検出信号に基づいて、光ディスクに記録された情報信号の再生が行なわれる。
その際、光源から出射された光ビームは、光ディスクの反り等に起因して発生する光ディスクの面方向と直交する方向の光ディスクの変位に追従して、光ディスクの信号記録面上で合焦されるように、対物レンズの光軸方向の位置が調整される。
【０００４】
同時に、光源から出射された光ビームの光ディスク上のスポットの位置が、光ディスクの偏心や光ディスク上に形成されたトラックの蛇行に追従するように、対物レンズの光軸と直交する方向の位置が調整される。
また、記録の場合には、光源から出射された光ビームは、光学系を介して対物レンズによって光ディスクの信号記録面上に集光される。この場合、光源からの光ビームは高出力であり、記録磁気ヘッドが発生する磁界に基づいて、光ディスクの信号記録面に対して情報信号の磁気記録が行なわれるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ディスクの高密度化等によって、光ディスクと対物レンズの光ディスク側の面との間の距離Ｄを光学的なコンタクト状態とし、光学系の開口率（ＮＡ）を１以上とすることにより記録密度を高めるようにした、所謂ニアフィールド光記録技術が開発されてきている。
このようなニアフィールド光記録技術の実用化においては、上記距離Ｄの光学的なコンタクト状態を保持することが重要である。このため、磁気ディスク記録再生装置、所謂ハードディスクドライブ装置におけるヘッドスライダの技術を応用して、対物レンズを光ディスクの表面に対して所定間隔に保持することが試みられている。
【０００６】
しかしながら、ハードディスクドライブ装置の場合には、記録媒体としての磁気ディスクに対する信号の記録・再生にて、磁気ヘッドと磁気ディスクとの距離の増加に比例して、信号の記録または再生強度は単純に低下することになるが、光磁気ディスク装置の場合には、対物レンズと光ディスクとの距離が増加すると、光ディスクからの戻り光との干渉により、距離の増加に比例して光量が減少することにはならず、光量の増減が生じることになってしまう。このため、上記距離Ｄの変動に伴ってＳ／Ｎ比が変動してしまうため、記録・再生性能が低下してしまうという問題があった。
さらに、記録時においては、対物レンズと光ディスクとの間の距離Ｄの変動は、光ディスクの信号記録面上におけるスポットの光量を大きく変動させることになり、場合によっては書込エラーを生ずることになるため、記録データの信頼性を損なうことになるという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、光学的なコンタクト状態にある対物レンズと光ディスクとの間の距離を検出するようにした距離検出装置及び距離検出方法と、これを使用した光ディスク装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、光学的なコンタクト状態にあって、開口率が１以上に構成された光学レンズ及び光ディスクに関して、メインビーム及び少なくとも１つのサイドビームから成る光ビームを前記光学レンズを介して前記光ディスクに照射する光源と、前記光ディスクからの前記メインビーム及びサイドビームの戻り光を検出する光検出手段と、前記光検出手段からの前記各戻り光の検出信号の差に基づいて、前記光学レンズと光ディスクの間の距離を検出する演算手段とを備え、前記メインビーム及びサイドビームの各光路が、前記光学レンズと光ディスクの間の距離に関して、互いに異なる距離を有するように構成されていることにより達成される。
【０００９】
また、上記目的は、本発明によれば、光学的なコンタクト状態にあって、開口率が１以上に構成されており、光源から照射されるメインビーム及び少なくとも１つのサイドビームの各光路が、前記光学レンズと光ディスクの間の距離に関して、互いに異なる距離を有するように構成されている光学レンズ及び光ディスクに関して、前記メインビーム及びサイドビームから成る光ビームを前記光学レンズを介して前記光ディスクに照射し、前記光ディスクからの前記メインビーム及びサイドビームの戻り光を検出し、検出した前記戻り光の光量差に基づいて、前記光学レンズと光ディスクの間の距離を検出することにより達成される。
【００１０】
さらに、上記目的は、本発明によれば、光ディスクを回転駆動する回転駆動手段と、回転する前記光ディスクに対して、光学的なコンタクト状態になるように、かつ開口率が１以上になるように保持された光学レンズを介して光を照射し、前記光ディスクの信号記録面からの戻り光を前記光学レンズを介して光検出器により検出する光学ピックアップと、前記光学レンズを２軸方向に移動可能に支持する２軸アクチュエータと、前記光検出器からの検出信号に基づいて、再生信号を生成する信号処理回路と、前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記光学ピックアップの対物レンズを２軸方向に移動させるサーボ回路とを備えた光ディスク装置であって、前記光学ピックアップが、メインビーム及び少なくとも１つのサイドビームから成る光ビームを前記光学レンズを介して前記光ディスクに照射する光源と、前記光ディスクからの前記メインビーム及びサイドビームの戻り光を検出する光検出手段と、前記光検出手段からの前記各戻り光の検出信号の差に基づいて、前記光学レンズと光ディスクの間の距離を検出する演算手段とを含んでおり、前記メインビーム及びサイドビームの各光路が、前記光学レンズと光ディスクの間の距離に関して、互いに異なる距離を有するように構成されていることにより達成される。
【００１１】
上記構成によれば、光ディスク装置等において、光学ピックアップの光源からのメインビーム及びサイドビームが、それぞれ光学レンズを介して光ディスクの信号記録面に達し、この光ディスクからの戻り光が、再び光学レンズを介して光検出手段に入射する。ここで、光検出手段は、上記メインビーム及びサイドビームの戻り光をそれぞれ検出し、各ビームの光量に基づいて検出信号を出力する。これにより、演算手段は、各ビームに対する検出信号に基づいて、その差を演算することにより、光学レンズと光ディスクの間の距離を検出する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を添付図を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、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、これらの態様に限られるものではない。
【００１３】
図１は、本発明による距離検出装置の第１の実施形態を組み込んだ光ディスク装置の構成を示している。
図１において、光ディスク装置１０は、光磁気ディスクである光ディスク１１を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１２と、光学ピックアップ１３と、その駆動手段としての送りモータ１４と、光ディスク１１に対して情報記録を行なうための記録磁気ヘッドとしての記録磁気ヘッド１５等を備えている。
【００１４】
ここで、スピンドルモータ１２は、システムコントローラ１６及びサーボ制御回路１８により駆動制御され、所定の回転数で回転される。
光ディスク１１は、複数の種類の光ディスクを選択して、それぞれ再生できるようになっている。従って、例えば光ディスクとして、光磁気ディスクだけでなく、コンパクトディスク（ＣＤ）等の再生専用光ディスクを再生することも可能である。
また、光学ピックアップ１３は、この回転する光ディスク１１の信号記録面に対して対物レンズ（図示せず）により光を照射して、信号復調器及び誤り訂正回路１７からの信号に基づいて記録磁気ヘッド１５と共に信号の記録を行ない、またこの信号記録面からの戻り光を検出し、信号復調器及び誤り訂正回路１７に対して戻り光に基づく再生信号を出力する。
【００１５】
これにより、信号復調器及び誤り訂正回路１７の信号復調部にて復調された記録信号は、誤り訂正部を介して誤り訂正され、光ディスク装置１０がコンピュータのデータストレージ用である場合には、インターフェイス１９を介して外部コンピュータ等に送出される。これにより、外部コンピュータ等は、光ディスク１１に記録された信号を再生信号として受け取ることができるようになっている。また、光ディスク装置１０がオーディオ用である場合には、上記誤り訂正された記録信号は、点線で示すように、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器２０のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオ信号として出力される。
【００１６】
上記光学ピックアップ１３には、例えば光ディスク１１上の所定の記録トラックまで移動させるための送りモータ１４が接続されている。そして、スピンドルモータ１２，送りモータ１４の制御、そして光学ピックアップ１３の対物レンズを保持する２軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御回路１８により行なわれる。
さらに、上記光ディスク装置１０は、光ディスク１１と光学ピックアップ１３の対物レンズ１３ａの光ディスク１１側の表面との間の距離を検出するための距離検出装置２１を備えている。
【００１７】
図２は、本発明による距離検出装置の第１の実施形態を示している。
図２において、距離検出装置２１は、図示の場合、上記光学ピックアップ１３の対物レンズ１３ａに対してメインビームＬ１及びサイドビーム（図示の場合、メインビームの両側の２本のサイドビームＬ２，Ｌ３）を照射する光源２２と、光源２２からのメインビームＬ１，サイドビームＬ２，Ｌ３の光ディスク１１からの戻り光をそれぞれ検出する光検出手段２３と、光検出手段２３からの各検出信号が入力される演算回路２４とから構成されている。
【００１８】
ここで、上記対物レンズ１３ａは、図２に示すように、上側、即ち光源側が凸状に形成されていると共に、下側、即ち光ディスク側が中心に平坦な凸部を有する平面として形成されている。この凸部とその周辺領域との間の段差は、例えば光学ピックアップの光源で使用する光の波長λの約１／８程度に選定されている。
このような凸部を有する対物レンズ１３ａは、凸部の周りの領域を例えばエッチング等により除去し、あるいは凸部をスパッタリングや蒸着等により成膜することによって容易に形成される。
【００１９】
例えば、対物レンズ１３ａが屈折率１．８のガラスから構成されている場合、エッチングでは、例えばＡｒガス雰囲気中でのイオンミリング法や、ＣＦ4 ，Ｃ2 Ｆ6 等のガスに僅かな酸素を導入した雰囲気中でのＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法を利用することにより、表面粗さが例えば５ｎｍ以下の光学面が形成される。また、凸部の成膜では、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 との混合ターゲットを利用したスパッタリング法等により、屈折率１．８の膜が形成される。
【００２０】
これにより、上記光源２２からの各光ビームのうち、メインビームＬ１は、対物レンズ１３ａに入射した後、上記凸部から出射して光ディスク１１に達し、このメインビームＬ１の戻り光が再び対物レンズ１３ａの凸部から入射すると共に、サイドビームＬ２，Ｌ３は、対物レンズ１３ａに入射した後、上記凸部の両側で出射して光ディスク１１に達し、このサイドビームＬ２，Ｌ３の戻り光が再び対物レンズ１３ａの凸部の両側で入射するようになっている。
かくして、メインビームＬ１とサイドビームＬ２，Ｌ３の光路に関して、対物レンズ１３ａと光ディスク１１との間の距離、所謂エアギャップが異なるように構成されている。
【００２１】
さらに、上記対物レンズ１３ａは、スライダ２５上に搭載されており、このスライダ２５が、その光ディスク１１側に形成される空気潤滑面２５ａにより、光ディスク１１の表面に対して一定の浮上量で走行することにより、上記対物レンズ１３ａが光ディスク１１に対して光学的なコンタクト状態に保持されるようになっている。
上記演算回路２４は、光検出手段２３からの各検出信号の差を演算し、さらにこの差信号から対物レンズ１３ａと光ディスク１１との間の距離を演算する。
尚、上記光源２２は、光学ピックアップ１３の光源が使用可能であると共に、メインビームから２つのサイドビームを分割するためには、例えばグレーティング，ホログラム素子等の光分割手段が使用可能である。
また、上記光検出手段２３は、例えば３ビーム法によるトラッキングサーボを行なう方式の光学ピックアップにおける光検出器がそのまま利用可能である。
【００２２】
本発明による光ディスク装置１０は、以上のように構成されており、図２にて、光源からのメインビームＬ１及びサイドビームＬ２，Ｌ３が、上方から対物レンズ１３ａを介して、光ディスク１１の信号記録面に結像される。そして、光ディスク１１からの戻り光、即ちメインビームＬ１及びサイドビームＬ２，Ｌ３の戻り光が、それぞれ再び対物レンズ１３ａを介して光検出手段２３に入射し、各ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３に関する戻り光が検出される。
このとき、メインビームＬ１は、対物レンズ１３ａの凸部を通って光ディスク１１に入射し、再びこの凸部から対物レンズ１３ａ内に入射するので、対物レンズ１３ａから光ディスク１１までのエアギャップが小さい。これに対して、サイドビームＬ２，Ｌ３は、対物レンズ１３ａの凸部の両側を通って光ディスク１１に入射し、再びこの凸部の両側から対物レンズ１３ａ内に入射するので、対物レンズ１３ａから光ディスク１１までのエアギャップが大きい。
【００２３】
従って、光検出手段２３により検出されるメインビームＬ１とサイドビームＬ２，Ｌ３の戻り光の光量は、このエアギャップの差に基づいて異なることになる。
これは、戻り光の光量は、対物レンズ１３ａの屈折率，ＮＡ，光ディスクの構成及び屈折率，そして光源２２からの光の波長と、光源２２から光検出手段２３までの距離に基づいて決まると共に、この光源２２から光検出手段２３までの距離が上記エアギャップの差だけ異なるからである。
【００２４】
これにより、上記メインビームＬ１とサイドビームＬ２，Ｌ３の戻り光に対する光検出手段２３の検出信号の差を取ることにより、対物レンズ１３ａの凸部における対物レンズ１３ａと光ディスク１１との間の距離が演算されることになる。
かくして、このようにして演算された上記距離を常時モニタすることにより、上記距離が変動したときには、即時にその変動が検出されることになり、この距離変動による光ディスクに対する記録エラーの発生が、記録された光ディスクを再生することなく予測されることになり、記録データの信頼性が向上することになる。
【００２５】
尚、上記距離の演算は、メインビームＬ１の戻り光の検出信号と、サイドビームＬ２，Ｌ３のうち、何れか一方の戻り光の検出信号とにより行なわれるが、演算回路２４が、双方のサイドビームＬ２，Ｌ３の戻り光の検出信号の差信号を取ることにより、その正負及び大きさに基づいて光ディスク１１に対する対物レンズ１３ａの傾き（スキュー）を検出することも可能である。
この場合、従来のスキュー検出手段の場合のように光学ピックアップの再生信号を利用せず、独立したスキュー信号が得られることになり、このスキュー信号に基づいて適宜の方法により対物レンズ１３ａのスキューサーボを行なうことが可能である。
【００２６】
図３は、本発明による距離検出装置の第２の実施形態を示している。
図３において、距離検出装置３０は、基本的には図２に示した距離検出装置２０とほぼ同様の構成であるが、対物レンズ１３ａの光ディスク１１に対する光学的なコンタクト状態の保持が、スライダではなく、アクチュエータ３１によって行なわれている点でのみ異なる構成になっている。
この場合、アクチュエータ３１は、対物レンズ１３ａの光軸の周りに循環するように形成されたコイルによって構成されている。
【００２７】
このような構成の距離検出装置３０によれば、対物レンズ１３ａは、上記アクチュエータ３１により、光ディスク１１に対して光学的なコンタクト状態に保持されると共に、光源２２からのメインビームＬ１及びサイドビームＬ２，Ｌ３が対物レンズ１３ａを介して光ディスク１１に照射され、その光ディスク１１からの戻り光が、それぞれ光検出手段２３によって検出されることにより、図２に示した距離検出装置２０と同様に、対物レンズ１３ａと光ディスク１１との間の距離が検出されることになる。
【００２８】
図４は、このような構成の距離検出装置２０の具体例における概略的な計算結果による上記エアギャップの距離と対物レンズ１３ａの透過率の関係を示している。
ここで、この計算結果は、平行波における干渉信号と、エバネッセント減少する信号とを現実に近い状態になるように組み合わせた計算であるので、実際の関係と一致する範囲は、集光された光が平行に進行するとみなされる領域、即ち焦点深度内である領域あるいはその領域に近い領域となり、例えば波長λの１／４または１／２以下程度と考えられる。
【００２９】
図４（Ａ）は、上記メインビームＬ１に関する光ディスク１１での入射光量を示しており、図４（Ｂ）は、上記サイドビームＬ２またはＬ３に関する光ディスク１１での入射光量を示している。
これにより、演算回路２４で得られる差信号は、図４（Ｃ）に示すようになり、距離が近い領域、即ち図４（Ｃ）にて横軸の目盛（距離×２Ｐｉ／λ）が１以下において上記差信号と距離が一義的に対応するので、差信号に基づいて上記距離即ちエアギャップが求められることになる。
【００３０】
上述した実施形態においては、メインビームが対物レンズ１３ａの凸部を通過するように構成されているが、これに限らず、サイドビームが対物レンズ１３ａの凸部を通過するようにしてもよい。この場合、対物レンズ１３ａの凸部は、前述したと同様に周囲のエッチングまたは凸部の成膜によって形成されるが、凸部の成膜の場合には、対物１３ａの本体部分と凸部との屈折率を等しくする必要がない。従って、成膜条件として、対物レンズ１３ａの本体部分への密着性を重視したＳｉＮ等の材料を選定することも可能であり、また光ディスクへの衝突対策として、光ディスクの表面に形成される保護膜と同じ材質の膜を形成するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態においては、対物レンズ１３ａの凸部と周囲との段差は、約λ／８に選定されているが、これに限らず、これより小さくてもよい。
さらに、上記実施形態においては、光磁気ディスクの記録再生を行なう光磁気ディスク装置について説明したが、これに限らず、ニアフィールド光記録技術が採用される他の種類の光ディスク、例えば相変化記録式光ディスクやコンパクトディスク（ＣＤ）等の再生専用光ディスクのための光ディスク装置に対しても本発明を適用することができる。
【００３２】
以上述べたように、光ディスク装置等において、光学ピックアップの光源からのメインビーム及びサイドビームが、それぞれ光学レンズを介して光ディスクの信号記録面に達し、この光ディスクからの戻り光が、再び光学レンズを介して光検出手段に入射する。ここで、光検出手段は、上記メインビーム及びサイドビームの戻り光をそれぞれ検出し、各ビームの光量に基づいて検出信号を出力する。これにより、演算手段は、各ビームに対する検出信号に基づいて、その差を演算することにより、光学レンズと光ディスクの間の距離を検出することになる。
【００３３】
従って、検出された光学レンズと光ディスクの間の距離に基づいて、距離の変化を監視することにより、光ディスクの記録エラーが事前に把握できることになり、記録データの信頼性が向上することになる。
また、メインビームに対して両側のサイドビームについて、光学レンズと光ディスクの間の距離を検出することにより、光ディスクに対する光学レンズの傾斜が検出され得ることになり、光学ピックアップの再生信号を利用することなく、スキューサーボのための信号が得られるので、再生信号に対して独立した傾斜信号が得られることになる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、光学的なコンタクト状態にある対物レンズと光ディスクとの間の距離を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による距離検出装置の第１の実施形態を組み込んだ光磁気ディスク装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１の光磁気ディスク装置における距離検出装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明による距離検出装置の第２の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図４】図２の距離検出装置における検出すべき距離とエアギャップの透過率を示すグラフであって、（Ａ）メインビーム，（Ｂ）サイドビーム及び（Ｃ）両者の差を示す。
【符号の説明】
１０・・・光ディスク装置、１１・・・光ディスク、１２・・・スピンドルモータ、１３・・・光学ピックアップ、１４・・・送りモータ、１５・・・記録磁気ヘッド、１６・・・システムコントローラ、１７・・・信号変復調器及び誤り訂正回路、１８・・・サーボ制御回路、１９・・・インタフェース、２０・・・Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器、２１・・・距離検出装置、２２・・・光源、２３・・・光検出手段、２４・・・スライダ、２４ａ・・・空気潤滑面、２５・・・演算回路、３０・・・距離検出装置、３１・・・アクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクの信号を記録または再生するための光ディスク装置と、これに使用される距離検出装置及び距離検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば光磁気ディスク（ＭＯ）等の光ディスクに対する情報信号の記録及び再生は、光ディスク装置により行なわれる。
この光ディスク装置は、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータ等の回転駆動手段と、回転する光ディスクに対して光源から対物レンズを含む光学系を介して光を照射し、光ディスクの信号記録面からの戻り光を対物レンズを介して光検出器により検出する光学ピックアップと、対物レンズを２軸方向、即ちフォーカシング方向及びトラッキング方向に移動可能に支持する２軸アクチュエータと、光ディスクに対して記録すべき信号に基づいて磁界を発生する記録磁気ヘッドとから構成されている。
【０００３】
これにより、再生の場合には、光学ピックアップの光源から出射された光ビームは、光学系を介して光ディスクの信号記録面上に集光される。光ディスクからの戻り光ビームは、光学系により光源から出射された光ビームと分離されて光検出器に導かれる。これにより、光検出器からの検出信号に基づいて、光ディスクに記録された情報信号の再生が行なわれる。
その際、光源から出射された光ビームは、光ディスクの反り等に起因して発生する光ディスクの面方向と直交する方向の光ディスクの変位に追従して、光ディスクの信号記録面上で合焦されるように、対物レンズの光軸方向の位置が調整される。
【０００４】
同時に、光源から出射された光ビームの光ディスク上のスポットの位置が、光ディスクの偏心や光ディスク上に形成されたトラックの蛇行に追従するように、対物レンズの光軸と直交する方向の位置が調整される。
また、記録の場合には、光源から出射された光ビームは、光学系を介して対物レンズによって光ディスクの信号記録面上に集光される。この場合、光源からの光ビームは高出力であり、記録磁気ヘッドが発生する磁界に基づいて、光ディスクの信号記録面に対して情報信号の磁気記録が行なわれるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ディスクの高密度化等によって、光ディスクと対物レンズの光ディスク側の面との間の距離Ｄを光学的なコンタクト状態とし、光学系の開口率（ＮＡ）を１以上とすることにより記録密度を高めるようにした、所謂ニアフィールド光記録技術が開発されてきている。
このようなニアフィールド光記録技術の実用化においては、上記距離Ｄの光学的なコンタクト状態を保持することが重要である。このため、磁気ディスク記録再生装置、所謂ハードディスクドライブ装置におけるヘッドスライダの技術を応用して、対物レンズを光ディスクの表面に対して所定間隔に保持することが試みられている。
【０００６】
しかしながら、ハードディスクドライブ装置の場合には、記録媒体としての磁気ディスクに対する信号の記録・再生にて、磁気ヘッドと磁気ディスクとの距離の増加に比例して、信号の記録または再生強度は単純に低下することになるが、光磁気ディスク装置の場合には、対物レンズと光ディスクとの距離が増加すると、光ディスクからの戻り光との干渉により、距離の増加に比例して光量が減少することにはならず、光量の増減が生じることになってしまう。このため、上記距離Ｄの変動に伴ってＳ／Ｎ比が変動してしまうため、記録・再生性能が低下してしまうという問題があった。
さらに、記録時においては、対物レンズと光ディスクとの間の距離Ｄの変動は、光ディスクの信号記録面上におけるスポットの光量を大きく変動させることになり、場合によっては書込エラーを生ずることになるため、記録データの信頼性を損なうことになるという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、光学的なコンタクト状態にある対物レンズと光ディスクとの間の距離を検出するようにした距離検出装置及び距離検出方法と、これを使用した光ディスク装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、光学的なコンタクト状態にあって、開口率が１以上に構成された光学レンズ及び光ディスクに関して、メインビーム及び少なくとも１つのサイドビームから成る光ビームを前記光学レンズを介して前記光ディスクに照射する光源と、前記光ディスクからの前記メインビーム及びサイドビームの戻り光を検出する光検出手段と、前記光検出手段からの前記各戻り光の検出信号の差に基づいて、前記光学レンズと光ディスクの間の距離を検出する演算手段とを備え、前記メインビーム及びサイドビームの各光路が、前記光学レンズと光ディスクの間の距離に関して、互いに異なる距離を有するように構成されていることにより達成される。
【０００９】
また、上記目的は、本発明によれば、光学的なコンタクト状態にあって、開口率が１以上に構成されており、光源から照射されるメインビーム及び少なくとも１つのサイドビームの各光路が、前記光学レンズと光ディスクの間の距離に関して、互いに異なる距離を有するように構成されている光学レンズ及び光ディスクに関して、前記メインビーム及びサイドビームから成る光ビームを前記光学レンズを介して前記光ディスクに照射し、前記光ディスクからの前記メインビーム及びサイドビームの戻り光を検出し、検出した前記戻り光の光量差に基づいて、前記光学レンズと光ディスクの間の距離を検出することにより達成される。
【００１０】
さらに、上記目的は、本発明によれば、光ディスクを回転駆動する回転駆動手段と、回転する前記光ディスクに対して、光学的なコンタクト状態になるように、かつ開口率が１以上になるように保持された光学レンズを介して光を照射し、前記光ディスクの信号記録面からの戻り光を前記光学レンズを介して光検出器により検出する光学ピックアップと、前記光学レンズを２軸方向に移動可能に支持する２軸アクチュエータと、前記光検出器からの検出信号に基づいて、再生信号を生成する信号処理回路と、前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記光学ピックアップの対物レンズを２軸方向に移動させるサーボ回路とを備えた光ディスク装置であって、前記光学ピックアップが、メインビーム及び少なくとも１つのサイドビームから成る光ビームを前記光学レンズを介して前記光ディスクに照射する光源と、前記光ディスクからの前記メインビーム及びサイドビームの戻り光を検出する光検出手段と、前記光検出手段からの前記各戻り光の検出信号の差に基づいて、前記光学レンズと光ディスクの間の距離を検出する演算手段とを含んでおり、前記メインビーム及びサイドビームの各光路が、前記光学レンズと光ディスクの間の距離に関して、互いに異なる距離を有するように構成されていることにより達成される。
【００１１】
上記構成によれば、光ディスク装置等において、光学ピックアップの光源からのメインビーム及びサイドビームが、それぞれ光学レンズを介して光ディスクの信号記録面に達し、この光ディスクからの戻り光が、再び光学レンズを介して光検出手段に入射する。ここで、光検出手段は、上記メインビーム及びサイドビームの戻り光をそれぞれ検出し、各ビームの光量に基づいて検出信号を出力する。これにより、演算手段は、各ビームに対する検出信号に基づいて、その差を演算することにより、光学レンズと光ディスクの間の距離を検出する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を添付図を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、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、これらの態様に限られるものではない。
【００１３】
図１は、本発明による距離検出装置の第１の実施形態を組み込んだ光ディスク装置の構成を示している。
図１において、光ディスク装置１０は、光磁気ディスクである光ディスク１１を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１２と、光学ピックアップ１３と、その駆動手段としての送りモータ１４と、光ディスク１１に対して情報記録を行なうための記録磁気ヘッドとしての記録磁気ヘッド１５等を備えている。
【００１４】
ここで、スピンドルモータ１２は、システムコントローラ１６及びサーボ制御回路１８により駆動制御され、所定の回転数で回転される。
光ディスク１１は、複数の種類の光ディスクを選択して、それぞれ再生できるようになっている。従って、例えば光ディスクとして、光磁気ディスクだけでなく、コンパクトディスク（ＣＤ）等の再生専用光ディスクを再生することも可能である。
また、光学ピックアップ１３は、この回転する光ディスク１１の信号記録面に対して対物レンズ（図示せず）により光を照射して、信号復調器及び誤り訂正回路１７からの信号に基づいて記録磁気ヘッド１５と共に信号の記録を行ない、またこの信号記録面からの戻り光を検出し、信号復調器及び誤り訂正回路１７に対して戻り光に基づく再生信号を出力する。
【００１５】
これにより、信号復調器及び誤り訂正回路１７の信号復調部にて復調された記録信号は、誤り訂正部を介して誤り訂正され、光ディスク装置１０がコンピュータのデータストレージ用である場合には、インターフェイス１９を介して外部コンピュータ等に送出される。これにより、外部コンピュータ等は、光ディスク１１に記録された信号を再生信号として受け取ることができるようになっている。また、光ディスク装置１０がオーディオ用である場合には、上記誤り訂正された記録信号は、点線で示すように、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器２０のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオ信号として出力される。
【００１６】
上記光学ピックアップ１３には、例えば光ディスク１１上の所定の記録トラックまで移動させるための送りモータ１４が接続されている。そして、スピンドルモータ１２，送りモータ１４の制御、そして光学ピックアップ１３の対物レンズを保持する２軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御回路１８により行なわれる。
さらに、上記光ディスク装置１０は、光ディスク１１と光学ピックアップ１３の対物レンズ１３ａの光ディスク１１側の表面との間の距離を検出するための距離検出装置２１を備えている。
【００１７】
図２は、本発明による距離検出装置の第１の実施形態を示している。
図２において、距離検出装置２１は、図示の場合、上記光学ピックアップ１３の対物レンズ１３ａに対してメインビームＬ１及びサイドビーム（図示の場合、メインビームの両側の２本のサイドビームＬ２，Ｌ３）を照射する光源２２と、光源２２からのメインビームＬ１，サイドビームＬ２，Ｌ３の光ディスク１１からの戻り光をそれぞれ検出する光検出手段２３と、光検出手段２３からの各検出信号が入力される演算回路２４とから構成されている。
【００１８】
ここで、上記対物レンズ１３ａは、図２に示すように、上側、即ち光源側が凸状に形成されていると共に、下側、即ち光ディスク側が中心に平坦な凸部を有する平面として形成されている。この凸部とその周辺領域との間の段差は、例えば光学ピックアップの光源で使用する光の波長λの約１／８程度に選定されている。
このような凸部を有する対物レンズ１３ａは、凸部の周りの領域を例えばエッチング等により除去し、あるいは凸部をスパッタリングや蒸着等により成膜することによって容易に形成される。
【００１９】
例えば、対物レンズ１３ａが屈折率１．８のガラスから構成されている場合、エッチングでは、例えばＡｒガス雰囲気中でのイオンミリング法や、ＣＦ4 ，Ｃ2 Ｆ6 等のガスに僅かな酸素を導入した雰囲気中でのＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法を利用することにより、表面粗さが例えば５ｎｍ以下の光学面が形成される。また、凸部の成膜では、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 との混合ターゲットを利用したスパッタリング法等により、屈折率１．８の膜が形成される。
【００２０】
これにより、上記光源２２からの各光ビームのうち、メインビームＬ１は、対物レンズ１３ａに入射した後、上記凸部から出射して光ディスク１１に達し、このメインビームＬ１の戻り光が再び対物レンズ１３ａの凸部から入射すると共に、サイドビームＬ２，Ｌ３は、対物レンズ１３ａに入射した後、上記凸部の両側で出射して光ディスク１１に達し、このサイドビームＬ２，Ｌ３の戻り光が再び対物レンズ１３ａの凸部の両側で入射するようになっている。
かくして、メインビームＬ１とサイドビームＬ２，Ｌ３の光路に関して、対物レンズ１３ａと光ディスク１１との間の距離、所謂エアギャップが異なるように構成されている。
【００２１】
さらに、上記対物レンズ１３ａは、スライダ２５上に搭載されており、このスライダ２５が、その光ディスク１１側に形成される空気潤滑面２５ａにより、光ディスク１１の表面に対して一定の浮上量で走行することにより、上記対物レンズ１３ａが光ディスク１１に対して光学的なコンタクト状態に保持されるようになっている。
上記演算回路２４は、光検出手段２３からの各検出信号の差を演算し、さらにこの差信号から対物レンズ１３ａと光ディスク１１との間の距離を演算する。
尚、上記光源２２は、光学ピックアップ１３の光源が使用可能であると共に、メインビームから２つのサイドビームを分割するためには、例えばグレーティング，ホログラム素子等の光分割手段が使用可能である。
また、上記光検出手段２３は、例えば３ビーム法によるトラッキングサーボを行なう方式の光学ピックアップにおける光検出器がそのまま利用可能である。
【００２２】
本発明による光ディスク装置１０は、以上のように構成されており、図２にて、光源からのメインビームＬ１及びサイドビームＬ２，Ｌ３が、上方から対物レンズ１３ａを介して、光ディスク１１の信号記録面に結像される。そして、光ディスク１１からの戻り光、即ちメインビームＬ１及びサイドビームＬ２，Ｌ３の戻り光が、それぞれ再び対物レンズ１３ａを介して光検出手段２３に入射し、各ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３に関する戻り光が検出される。
このとき、メインビームＬ１は、対物レンズ１３ａの凸部を通って光ディスク１１に入射し、再びこの凸部から対物レンズ１３ａ内に入射するので、対物レンズ１３ａから光ディスク１１までのエアギャップが小さい。これに対して、サイドビームＬ２，Ｌ３は、対物レンズ１３ａの凸部の両側を通って光ディスク１１に入射し、再びこの凸部の両側から対物レンズ１３ａ内に入射するので、対物レンズ１３ａから光ディスク１１までのエアギャップが大きい。
【００２３】
従って、光検出手段２３により検出されるメインビームＬ１とサイドビームＬ２，Ｌ３の戻り光の光量は、このエアギャップの差に基づいて異なることになる。
これは、戻り光の光量は、対物レンズ１３ａの屈折率，ＮＡ，光ディスクの構成及び屈折率，そして光源２２からの光の波長と、光源２２から光検出手段２３までの距離に基づいて決まると共に、この光源２２から光検出手段２３までの距離が上記エアギャップの差だけ異なるからである。
【００２４】
これにより、上記メインビームＬ１とサイドビームＬ２，Ｌ３の戻り光に対する光検出手段２３の検出信号の差を取ることにより、対物レンズ１３ａの凸部における対物レンズ１３ａと光ディスク１１との間の距離が演算されることになる。
かくして、このようにして演算された上記距離を常時モニタすることにより、上記距離が変動したときには、即時にその変動が検出されることになり、この距離変動による光ディスクに対する記録エラーの発生が、記録された光ディスクを再生することなく予測されることになり、記録データの信頼性が向上することになる。
【００２５】
尚、上記距離の演算は、メインビームＬ１の戻り光の検出信号と、サイドビームＬ２，Ｌ３のうち、何れか一方の戻り光の検出信号とにより行なわれるが、演算回路２４が、双方のサイドビームＬ２，Ｌ３の戻り光の検出信号の差信号を取ることにより、その正負及び大きさに基づいて光ディスク１１に対する対物レンズ１３ａの傾き（スキュー）を検出することも可能である。
この場合、従来のスキュー検出手段の場合のように光学ピックアップの再生信号を利用せず、独立したスキュー信号が得られることになり、このスキュー信号に基づいて適宜の方法により対物レンズ１３ａのスキューサーボを行なうことが可能である。
【００２６】
図３は、本発明による距離検出装置の第２の実施形態を示している。
図３において、距離検出装置３０は、基本的には図２に示した距離検出装置２０とほぼ同様の構成であるが、対物レンズ１３ａの光ディスク１１に対する光学的なコンタクト状態の保持が、スライダではなく、アクチュエータ３１によって行なわれている点でのみ異なる構成になっている。
この場合、アクチュエータ３１は、対物レンズ１３ａの光軸の周りに循環するように形成されたコイルによって構成されている。
【００２７】
このような構成の距離検出装置３０によれば、対物レンズ１３ａは、上記アクチュエータ３１により、光ディスク１１に対して光学的なコンタクト状態に保持されると共に、光源２２からのメインビームＬ１及びサイドビームＬ２，Ｌ３が対物レンズ１３ａを介して光ディスク１１に照射され、その光ディスク１１からの戻り光が、それぞれ光検出手段２３によって検出されることにより、図２に示した距離検出装置２０と同様に、対物レンズ１３ａと光ディスク１１との間の距離が検出されることになる。
【００２８】
図４は、このような構成の距離検出装置２０の具体例における概略的な計算結果による上記エアギャップの距離と対物レンズ１３ａの透過率の関係を示している。
ここで、この計算結果は、平行波における干渉信号と、エバネッセント減少する信号とを現実に近い状態になるように組み合わせた計算であるので、実際の関係と一致する範囲は、集光された光が平行に進行するとみなされる領域、即ち焦点深度内である領域あるいはその領域に近い領域となり、例えば波長λの１／４または１／２以下程度と考えられる。
【００２９】
図４（Ａ）は、上記メインビームＬ１に関する光ディスク１１での入射光量を示しており、図４（Ｂ）は、上記サイドビームＬ２またはＬ３に関する光ディスク１１での入射光量を示している。
これにより、演算回路２４で得られる差信号は、図４（Ｃ）に示すようになり、距離が近い領域、即ち図４（Ｃ）にて横軸の目盛（距離×２Ｐｉ／λ）が１以下において上記差信号と距離が一義的に対応するので、差信号に基づいて上記距離即ちエアギャップが求められることになる。
【００３０】
上述した実施形態においては、メインビームが対物レンズ１３ａの凸部を通過するように構成されているが、これに限らず、サイドビームが対物レンズ１３ａの凸部を通過するようにしてもよい。この場合、対物レンズ１３ａの凸部は、前述したと同様に周囲のエッチングまたは凸部の成膜によって形成されるが、凸部の成膜の場合には、対物１３ａの本体部分と凸部との屈折率を等しくする必要がない。従って、成膜条件として、対物レンズ１３ａの本体部分への密着性を重視したＳｉＮ等の材料を選定することも可能であり、また光ディスクへの衝突対策として、光ディスクの表面に形成される保護膜と同じ材質の膜を形成するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態においては、対物レンズ１３ａの凸部と周囲との段差は、約λ／８に選定されているが、これに限らず、これより小さくてもよい。
さらに、上記実施形態においては、光磁気ディスクの記録再生を行なう光磁気ディスク装置について説明したが、これに限らず、ニアフィールド光記録技術が採用される他の種類の光ディスク、例えば相変化記録式光ディスクやコンパクトディスク（ＣＤ）等の再生専用光ディスクのための光ディスク装置に対しても本発明を適用することができる。
【００３２】
以上述べたように、光ディスク装置等において、光学ピックアップの光源からのメインビーム及びサイドビームが、それぞれ光学レンズを介して光ディスクの信号記録面に達し、この光ディスクからの戻り光が、再び光学レンズを介して光検出手段に入射する。ここで、光検出手段は、上記メインビーム及びサイドビームの戻り光をそれぞれ検出し、各ビームの光量に基づいて検出信号を出力する。これにより、演算手段は、各ビームに対する検出信号に基づいて、その差を演算することにより、光学レンズと光ディスクの間の距離を検出することになる。
【００３３】
従って、検出された光学レンズと光ディスクの間の距離に基づいて、距離の変化を監視することにより、光ディスクの記録エラーが事前に把握できることになり、記録データの信頼性が向上することになる。
また、メインビームに対して両側のサイドビームについて、光学レンズと光ディスクの間の距離を検出することにより、光ディスクに対する光学レンズの傾斜が検出され得ることになり、光学ピックアップの再生信号を利用することなく、スキューサーボのための信号が得られるので、再生信号に対して独立した傾斜信号が得られることになる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、光学的なコンタクト状態にある対物レンズと光ディスクとの間の距離を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による距離検出装置の第１の実施形態を組み込んだ光磁気ディスク装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１の光磁気ディスク装置における距離検出装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明による距離検出装置の第２の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図４】図２の距離検出装置における検出すべき距離とエアギャップの透過率を示すグラフであって、（Ａ）メインビーム，（Ｂ）サイドビーム及び（Ｃ）両者の差を示す。
【符号の説明】
１０・・・光ディスク装置、１１・・・光ディスク、１２・・・スピンドルモータ、１３・・・光学ピックアップ、１４・・・送りモータ、１５・・・記録磁気ヘッド、１６・・・システムコントローラ、１７・・・信号変復調器及び誤り訂正回路、１８・・・サーボ制御回路、１９・・・インタフェース、２０・・・Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器、２１・・・距離検出装置、２２・・・光源、２３・・・光検出手段、２４・・・スライダ、２４ａ・・・空気潤滑面、２５・・・演算回路、３０・・・距離検出装置、３１・・・アクチュエータ
Claims (6)
- 光学的なコンタクト状態にあって、開口率が１以上に構成された光学レンズ及び光ディスクに関して、
メインビーム及び少なくとも１つのサイドビームから成る光ビームを前記光学レンズを介して前記光ディスクに照射する光源と、
前記光ディスクからの前記メインビーム及びサイドビームの戻り光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段からの前記各戻り光の検出信号の差に基づいて、前記光学レンズと光ディスクの間の距離を検出する演算手段とを備え、
前記メインビーム及びサイドビームの各光路が、前記光学レンズと光ディスクの間の距離に関して、互いに異なる距離を有するように構成されている
ことを特徴とする距離検出装置。 - 前記異なる距離が、前記光学レンズのレンズ面に形成された段差により与えられる請求項１に記載の距離検出装置。
- 前記光学レンズが、前記光ディスクの表面に対して、空気潤滑面により一定の浮上量を保持するスライダによって、光学的なコンタクト状態に保持されている請求項１に記載の距離検出装置。
- 前記光学レンズが、前記光ディスクの表面に対して、アクチュエータによって、光学的なコンタクト状態に保持されている請求項１に記載の距離検出装置。
- 光学的なコンタクト状態にあって、開口率が１以上に構成されており、光源から照射されるメインビーム及び少なくとも１つのサイドビームの各光路が、前記光学レンズと光ディスクの間の距離に関して、互いに異なる距離を有するように構成されている光学レンズ及び光ディスクに関して、
前記メインビーム及びサイドビームから成る光ビームを前記光学レンズを介して前記光ディスクに照射し、
前記光ディスクからの前記メインビーム及びサイドビームの戻り光を検出し、検出した前記戻り光の光量差に基づいて、前記光学レンズと光ディスクの間の距離を検出する
ことを特徴とする距離検出方法。 - 光ディスクを回転駆動する回転駆動手段と、
回転する前記光ディスクに対して、光学的なコンタクト状態になるように、かつ開口率が１以上になるように保持された光学レンズを介して光を照射し、前記光ディスクの信号記録面からの戻り光を前記光学レンズを介して光検出器により検出する光学ピックアップと、
前記光学レンズを２軸方向に移動可能に支持する２軸アクチュエータと、
前記光検出器からの検出信号に基づいて、再生信号を生成する信号処理回路と、
前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記光学ピックアップの対物レンズを２軸方向に移動させるサーボ回路とを備えた光ディスク装置であって、
前記光学ピックアップが、
メインビーム及び少なくとも１つのサイドビームから成る光ビームを前記光学レンズを介して前記光ディスクに照射する光源と、
前記光ディスクからの前記メインビーム及びサイドビームの戻り光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段からの前記各戻り光の検出信号の差に基づいて、前記光学レンズと光ディスクの間の距離を検出する演算手段とを含んでおり、
前記メインビーム及びサイドビームの各光路が、前記光学レンズと光ディスクの間の距離に関して、互いに異なる距離を有するように構成されている
ことを特徴とする光ディスク装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP05679598A JP3903576B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 光ディスク装置と、これに使用される距離検出装置及び検出方法 |
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