JP5053229B2 - ギャップ制御装置及び光情報装置 - Google Patents

Description

本発明は、近接場光を利用して光情報記録媒体に信号を記録再生する光情報装置において、近接場光を発生させるためのソリッドイマージョンレンズ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ：以下、「ＳＩＬ」と称する。）と光情報記録媒体との間の距離（以下、「ギャップ」と称する）を一定値に保持するためのギャップ制御装置に関する。また、本発明は、当該ギャップ制御装置を備える光情報装置、および光情報装置の駆動方法にも関している。

光ディスクのデータ記録密度を更に高めるため、ＳＩＬを用い、近接場光を利用する技術が提案されている。ＳＩＬの典型例は、球面レンズの一部を切りとった形状を有する高屈折率のレンズであり、集光レンズと光ディスクとの間に挿入され、底面に近接場光を発生させる。

ＳＩＬを用いて光情報記録媒体の一例である光ディスクに対するデータの記録再生を行うには、ＳＩＬと光ディスクの表面（以下、「信号記録再生面」と称する）とを近接場光が及ぶ距離まで近接させる必要がある。また、ＳＩＬと光ディスクの表面とのギャップを一定に維持する「ギャップ制御」を行うことにより、光ディスクの表面または情報記録層における集光スポットを一定の大きさに保持する必要がある。

ＳＩＬによる記録再生についは、例えば特許文献１に詳しく説明されている。

このようなギャップ制御は、ＳＩＬからの戻り光量レベルがＳＩＬと光ディスクとの距離に応じて変化する特性を利用して行われる。特許文献２は、このようなギャップ制御を行う光情報装置の一例を開示している。このギャップ制御は、ＳＩＬからの戻り光量レベルを電圧に変換した値と、所望のギャップに相当する基準電圧とを比較し、これらの値の差異が縮小するように、アクチュエータでＳＩＬを駆動することによって行われる。この基準電圧を変えることにより、異なるギャップを実現することも可能である。
米国特許第６,４９６,４６８号明細書 特開２００２−３１９１６０号公報

ＳＩＬと光ディスクの信号記録再生面との間に近接場光を生じさせるためには、両者の距離（即ちギャップ）を、例えば２０ｎｍという極めて微小な値に調整する必要がある。このような目標ギャップ値は、光ディスクの反射率が変わっても一定としなければならない。

しかしながら、反射率の異なる光ディスクでは、図４及び図５に示すように、ギャップ対戻り光量レベルの特性が異なって現れる。ここで、図４は、反射率１０％の光ディスクにおけるギャップ対戻り光量レベルの特性を示すグラフであり、図５は、反射率２５％の光ディスクにおけるギャップ対戻り光量レベルの特性を示すグラフである。図４及び図５の横軸は、いずれも、ギャップ（ｎｍ）であり、縦軸は戻り光量レベルである。縦軸の戻り光レベルは、ギャップが無限大のときの戻り光量レベルを１としたときの割合を示している。従って、ギャップの大きさが零のときの戻り光量レベルは反射率そのものを示していることになる。

図４に示す特性を有する光ディスクでは、ギャップを前述した２０ｎｍに保持するためには、ギャップ制御の基準レベルを０．２７としてギャップ制御を成立させなければならない。一方、図５に示す特性を有する光ディスクでは、同様のギャップを保持するために、ギャップ制御の基準レベルを０．３９としなければならない。

この事実から明らかなように、反射率が異なる種々の光ディスクに対してギャップを同一値にするようにギャップ制御を成立させるためには、ギャップ制御の基準レベルを適宜設定しなおす必要がある。すなわち、データ記録再生の対象となる光ディスクを当該光ディスク装置に装着したとき、所望のギャップに対応する戻り光量レベルをあらかじめ知っておく必要がある。このためには、通常、光ディスク装置などの光情報装置が以下の手段の両方を備えることが必要であると考えられる。
１．戻り光量レベルを計測する手段
２．ギャップを正確に設定する手段

戻り光量レベルは、光電変換素子等で計測が可能である。しかし、所望のギャップが２０ｎｍ程度の極めて微小な値であるため、ギャップを正確に設定する設定する手段を実現し、光情報装置に内蔵させることは現状では困難である。ギャップを正確に設定する手段を実現することができたとしても、相当大掛かりな装置となることが予測され、民生用機器としての光ディスク装置にそのような装置を包含させることは現実的対応とは言いがたく好ましくない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、光情報媒体の反射率が異なっても所望のギャップを実現することのできるギャップ制御装置を提供することにある。

また、そのようなギャップ制御装置を備える光情報装置を提供することにある。

本発明のギャップ制御装置は、ソリッドイマージョンレンズを含み、光情報記録媒体に及ぼす近接場光を形成する光学系を備える光情報装置に使用されるギャップ制御装置であって、前記ソリッドイマージョンレンズと前記光情報記録媒体との間にあるギャップを変化させるように前記ソリッドイマージョンレンズおよび前記光情報記録媒体の少なくとも一方を変位させる可動部と、前記ソリッドイマージョンレンズと前記光情報記録媒体との間にあるギャップに応じたギャップ検出信号を出力するギャップ検出部と、前記ギャップ検出信号のレベルが基準レベルＶｒｅｆに保持されるように前記ソリッドイマージョンレンズの位置を制御するギャップ制御システムと、前記可動部によって前記ギャップを変化させ、前記ギャップの変化に応じて変化する前記ギャップ検出信号を取得し、前記ギャップに対する前記ギャップ検出信号の２階差分を算出する２階差分算出手段とを備え、前記ギャップ制御システムは、前記２階差分に基づいて前記基準レベルＶｒｅｆを決定する。

好ましい実施形態において、前記ギャップ制御システムは、前記２階差分が極値となるときの前記ギャップ検出信号のレベルに基づいて前記基準レベルＶｒｅｆを決定する。

好ましい実施形態において、前記２階差分が極値となるときの前記ギャップ検出信号のレベルをＶ、前記ギャップが充分大きい値に対応する前記ギャップ検出信号のレベルをＶｆ、比例定数をＣとしたとき、前記基準レベルＶｒｅｆを、Ｖｒｅｆ＝Ｖ−Ｃ×（Ｖｆ−Ｖ）の式に基づいて決定する。

本発明の光情報装置は、ソリッドイマージョンレンズを含み、光情報記録媒体に及ぼす近接場光を形成する光学系と、前記ソリッドイマージョンレンズと前記光情報記録媒体との間にあるギャップを変化させるように前記ソリッドイマージョンレンズおよび前記光情報記録媒体の少なくとも一方を変位させる可動部と、前記ソリッドイマージョンレンズと前記光情報記録媒体との間にあるギャップに応じたギャップ検出信号を出力するギャップ検出部と、前記ギャップ検出信号のレベルが基準レベルＶｒｅｆに保持されるように前記ソリッドイマージョンレンズの位置を制御するギャップ制御システムと、前記可動部によって前記ギャップを変化させ、前記ギャップの変化に応じて変化する前記ギャップ検出信号を取得し、前記ギャップに対する前記ギャップ検出信号の２階差分を算出する２階差分算出手段とを備え、前記ギャップ制御システムは、前記２階差分に基づいて前記基準レベルＶｒｅｆを決定する。

本発明の光情報装置の駆動方法は。ソリッドイマージョンレンズを含み、光情報記録媒体に及ぼす近接場光を形成する光学系を備える光情報装置の駆動方法であって、前記ソリッドイマージョンレンズと前記光情報記録媒体との間にあるギャップを変化させ、前記ギャップの変化に応じて変化する前記ギャップ検出信号を取得するステップと、前記ギャップに対する前記ギャップ検出信号の２階差分を算出するステップと、前記２階差分に基づいて基準レベルＶｒｅｆを決定するステップと、前記ギャップ検出信号のレベルが基準レベルＶｒｅｆに保持されるように前記ソリッドイマージョンレンズの位置を制御するステップとを含む。

好ましい実施形態において、前記基準レベルＶｒｅｆを決定するステップでは、前記２階差分が極値となるときの前記ギャップ検出信号のレベルに基づいて前記基準レベルＶｒｅｆを決定する。

本発明のギャップ制御装置によれば、ギャップ制御の基準レベルＶｒｅｆを決定する際には、ＳＩＬと光情報記録媒体との間のギャップを正確に測定する必要はない。従って、簡単な装置構成によりギャップ制御の基準レベルを見出すことが可能である。また、光情報記録媒体の反射率が変化し、ギャップ対反射光量レベルの特性が異なったとしても、所望のギャップを実現するために必要なギャップ制御の基準レベルを簡単に決定することが可能である。

本発明者は、図４および図５に示されるような戻り光量レベルのギャップ依存性を詳細に検討した結果、戻り光量レベルのギャップ依存性を示す曲線には、その勾配の変化率が極値となる点（曲線の２階微分が極値となる点）が存在し、しかも、その極値を与えるギャップが光ディスクの反射率に依存しないことを見出した。例えば、図４および図５に示される曲線では、いずれも、ギャップが約３０ｎｍ付近で勾配が大きく変化している。この現象は、近接場光の性質に由来するものであると考えられるが、その詳細な理由は不明である。更に、本発明者は、戻り光量レベルのギャップ依存性を示す曲線において、その２階微分が極値となる点の近傍の接線を延長した直線が、例えば図４および図５のグラフにおける戻り光量レベル＝１の横軸平行線と交差する位置が、光ディスクの反射率に依存しないことを見出した。これらのことを利用すると、２階微分が極値となる点における戻り光量レベルの大きさに基づいて、その極値近傍における任意のギャップに対応する戻り光量レベルを算術的に求めることが可能になる（計算方法は後述する）。

戻り光量レベルのギャップ依存性を示す曲線の２階微分が極値となる点は、ギャップを微小な一定間隔で変化させながら戻り光量レベルを測定し、２階差分値を計算すれば、簡単に見出すことが可能である。図４に示す例の場合、例えばギャップが３０ｎｍよりも充分に大きな位置からギャップを一定間隔（例えば数ｎｍ）で短縮しながら、戻り光量レベルを測定し、その２階差分値を計算すれば良い。このような２階差分値の絶対値は、ギャップの減少に伴って増加し、約３０ｎｍ付近で極値をとった後、今度は減少してゆくことになる。２階差分値が極値を示すときのギャップに対応する戻り光量レベルが求まれば、そのギャップの正確な値が不明でも、ギャップが例えば２０ｎｍのときの戻り光量レベルを計算することが可能になる。したがって、目標とするギャップを実現したときに得られるはずの戻り光量レベルの値（制御目標値または基準値）を、ギャップを正確に測定することなく、比較的簡単に決定することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明におけるギャップ制御装置の実施形態を説明する。

まず、図１を参照する。図１は、本発明によるギャップ制御装置を備える光情報装置の実施形態の構成を示すブロック図である。

本実施形態の光情報装置は、ＳＩＬ１１によって近接場光を形成する光学系を備えた光ディスク装置であり、光情報記録媒体である光ディスク１０に対して高密度でデータを書き込み、また、光ディスク１０に記録されているデータを読み出すことができる。具体的には、この光ディスク装置は、光ディスク１０に光学的にアクセスするための光ピックアップ１３を備えている。光ピックアップ１３は、ＳＩＬ１１を介して光ディスク１０の目標アドレス位置に光ビーム１４を照射し、光ディスク１０からの反射光を検出して処理するための光学システム１６およびディテクタ１８を備えている。なお、光ピックアップ１３は、不図示のトラバース機構により、光ディスク１０の表面に平行な方向（径方向）に移動することができ、光ディスク１０における所望の径方向位置にアクセスすることが可能である。

本実施形態の光情報装置は、円盤状の光情報記録媒体である光ディスク１０を回転するモータ（不図示）を備えている。この光ディスク装置は、データ読み出し専用の再生装置や、データの記録再生を行う記録再生装置を含み得るものであるが、本発明の光情報装置は、このような光ディスク装置に限定されず、回転しないカード型の光情報記録媒体にデータを書き込み、あるいは、そのような光情報記録媒体からデータを読み出す装置であってもよい。

光ピックアップ１３は、ＳＩＬ１１を変位させるアクチュエータ１２を備えており、ＳＩＬ１１は、アクチュエータ１２の働きにより、光ピックアップ１３の筐体またはベース部分に対して少なくとも垂直方向に移動することができる。

本実施形態におけるアクチュエータ１２は、バネなどの弾性体によってレンズホルダ（不図示）を保持し、駆動電流の大きさに応じた距離だけレンズホルダを変位させる機構を備えている。レンズホルダには、ＳＩＬ１１が装着されているが、他のレンズ（例えば集光レンズ）がＳＩＬ１１とともに装着されていても良い。本実施形態では、アクチュエータ１２に供給される駆動電流がアクチュエータ１２内のコイルを流れて磁界を形成し、この磁界によってレンズホルダが磁力を受けて変位する。駆動電流の大きさが零のとき、レンズホルダはバネなどの弾性力に抗することなく初期の位置にある（機械的平衡状態）が、駆動電流が大きくなると、弾性力に抗して大きく変位することが可能になる。なお、アクチュエータ１２の構成は、上述したものに限定されない。

ＳＩＬ１１が光ディスク１０から充分に離れているとき、ＳＩＬ１１の端面（光ディスク対向面）では、照射光１４の全反射（Ｔｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）が発生する。このとき、ＳＩＬ１１からの戻り光の強度は、ＳＩＬ１１と光ディスク１０との間に存在するギャップの大きさによらず、一定である。

図１では、光ディスク１０への照射光と光ディスク１０からの反射光が混在した光ビーム１４が示されている。光ディスク１０への照射光と光ディスク１０からの反射光が混在した光ビーム９によって結合される。光ビーム９、１４は、光ピックアップ１３の光学システム１６にて光学的に処理される。光学システム１６は、例えば半導体レーザなどの光源やビームスプリッタなどの光学素子を含んでおり、光ディスク１０からの反射光である光ビーム９から光ビーム１７を分離し、ディテクタ１８に入射させる。光ビーム１７には、光ディスク１０で反射された光ビームとＳＩＬ１１からの戻り光とが混在している。

光ビーム１７の強度は、ＳＩＬ１１と光ディスク１０との間に存在するギャップに関連するため、ディテクタ１８で光電変換された電気信号出力２０を、本願明細書では「ギャップ検出信号」と称することとする。ギャップ検出信号２０には、交流成分と直流成分が含まれており、直流成分は、ＳＩＬ１１の戻り光に起因する。このため、ギャップ検出信号２０の直流レベルを「ギャップ検出信号レベル」と称することとする。

ギャップとギャップ検出信号レベルとの間には、前述したように、図４または図５に示す関係が存在する。このため、ディテクタ１８は、ギャップに応じたギャップ検出信号２０を出力する「ギャップ検出部」として機能することができる。

なお、ギャップ検出信号２０の交流成分は光ディスク１０からの再生ＲＦ信号であり、ディテクタ１８を複数の領域に分割して各領域から出力される電気信号を処理することにより、トラッキング誤差信号を得ることも可能である。このように、ディテクタ１８は「ギャップ検出部」の機能以外の機能も有している。

ギャップ検出信号２０は、後述する基準電圧２１とともに、増幅器／位相補償回路２２に入力される。ギャップ検出信号２０と基準電圧２１との差異が増幅された後、適当な位相補償を施され、ギャップ制御電流２３が生成される。増幅器／位相補償回路２２で生成されたギャップ制御電流２３は、ＣＰＵ３０によって開閉制御されるループスイッチ４０を介して、アクチュエータ１２に供給される。

基準電圧２１は、ギャップの所望の値に相当するギャップ検出信号２０の直流レベル（ギャップ検出信号レベル）に等しくなるように決定される。本明細書では、このように決定した基準電圧２１のレベルを「基準レベルＶｒｅｆ」と称する場合がある。基準レベルＶｒｅｆの基準電圧２１が増幅器／位相補償回路２２に与えられると、スイッチ４０が閉じられていると、ギャップの大きさを所望の大きさに保持する「ギャップ制御」が成立する。増幅器／位相補償回路２２により、ギャップ検出信号のレベルが基準レベルＶｒｅｆに保持されるようにＳＩＬ１１の位置を制御するギャップ制御システムが構成される。

本実施形態の光情報装置には、光ピックアップ１３に一体化されたナット２４が設けられており、このナット２４は、光情報装置に設けられた送りネジ２５と噛みあっている。本実施形態における送りネジ２５およびナット２４のピッチは、ともに０．１ｍｍである。送りネジ２５が一回転すると、送りネジ２５の回転方向に応じて、ＳＩＬ１１は、光ピックアップ１３と一体的に光ディスク１０に近づくか遠ざかる。すなわち、送りネジ２５の回転により、ギャップを変化させることができる。この送りネジ２５は、減速比１／２００００を有する減速器２６に連結されている。減速器２６は、ステッピングモータ２７によって駆動されるため、ステッピングモータ２７が一回転することにより、ギャップを５ｎｍだけ変化させることができる。ステッピングモータ２７の動作は、ＣＰＵ３０から発せられる回転指令パルス２８によって制御される。このように本実施形態では、ナット２４、送りネジ２５、減速器２６、ステッピングモータ２７により、ギャップを変化させるための可動部が構成されている。

ディテクタ１８から出力されるギャップ検出信号２０は、ローパスフィルタ３１に入力される。ローパスフィルタ３１は、ギャップ検出信号２０に含まれる交流成分を除去する。このため、ローパスフィルタ３１からは、ギャップ検出信号２０の直流レベル（ギャップ検出信号レベル）がＡＤコンバータ３２に入力される。ＡＤコンバータ３２は、ＣＰＵ３０によって制御され、アナログデータであるギャップ検出信号を、デジタルデータであるギャップ検出信号レベルデータ３３に変換する。ギャップ検出信号レベルデータ３３は、ＣＰＵ３０によって制御されるメモリ３４に格納される。

ローパスフィルタ３１、ＡＤコンバータ３２、メモリ３４、及びＣＰＵ３０のＡＤコンバータ３２及びメモリ３４を制御する機能は、ギャップ検出信号２０の直流レベルをデータ化してロギングするためのデータロギング手段を構成する。

本実施形態では、ＣＰＵ３０からステッピングモータ２７に一回転分の回転パルス２８が与えられると、ギャップが５ｎｍ変化する。ステッピングモータ２７がＣＰＵ３０から複数の回転パルス２８を続けて受け取ると、ギャップは５ｎｍずつ複数回変化することになる。このようにしてギャップが段階的に変化する毎に、各ギャップに対応するギャップ検出信号レベルデータ３３がメモリ３４に格納される。こうして本実施形態では、複数の異なるギャップに相当するギャップ検出信号レベルデータ３３が順次ロギングされ、メモリ３４内にギャップ検出信号レベルデータ群が格納される。

ＣＰＵ３０は、データロギングによって得られたメモリ３４内のギャップ検出信号レベルデータ群から、ギャップの所望値（例えば２０ｎｍ）に相当するギャップ検出信号レベル（＝基準レベルＶｒｅｆ）を決定する機能を有している（決定方法は後述する）。これによって決定した、ギャップの所望値に相当するギャップ検出信号レベルのデジタルデータ３６を、ＣＰＵ３０はＤＡコンバータ３５に出力することにより、ギャップ制御のための基準電圧２１が増幅器／位相補償回路２２に与えられる。

以下、基準レベルＶｒｅｆの決定方法およびギャップ制御方法を説明する。

まず、図２を参照する。図２は、ギャップをΔｈ（＝５ｎｍ）ずつ変化させてギャップ
検出信号レベルデータを順次取得するデータロギング処理を示すフローチャートである。

図２に示すステップ２００において、ＣＰＵ３０は、ギャップ検出信号レベルデータ３３をメモリ３４に格納するための先頭アドレスを指定する。

次に、ステップ２０１において、現在のギャップにおいて得られたギャップ検出信号レベルデータ３３をメモリ３４の指定アドレスに格納する。ステップ２０２では、ギャップの大きさをΔｈ（＝５ｎｍ）減少させる。即ち、ステッピングモータ２７の１回転分の回
転指令パルス２８を発する。ステップ２０３では、ギャップ検出信号レベルデータ３３をメモリ３４に格納するためのアドレス値を１増加する（ｎ＝ｎ＋１）。

ステップ２０４において、ロギング処理を終了するか、それともステップ２０１〜２０３の処理を更に繰り返すかを判定する。ロギング処理を終了しない（ｎｏ）と判定されたときは、ステップ２０１に戻り、ステップ２０１〜２０４を繰り返す。ステップ２０４における判定は、図２に示すロギング処理と並行してＣＰＵ３０が実行する後述の処理過程で発生する割り込みフラッグ２０５に基づいて行う。ステップ２０４においてロギング処理を終了する（ｙｅｓ）と判定されたときは、ロギング処理は終了する。

上記のデータロギングにより、離散的に異なるギャップに応じた複数のギャップ検出信号レベルデータ３３を取得することができる。複数のギャップ検出信号レベルデータ３３は、それぞれ、対応するギャップにおける戻り光量データに相当しているため、データロギングにより、戻り光量レベルのギャップ依存性に関する情報を得ることができる。ただし、ギャップの正確な値（絶対値）を本実施形態で取得する必要はなく、一定の間隔で変化するギャップに応じて戻り光量がどのように変化するかがわかれば、データロギングの目的は充分に達成される。

以下、図３を参照しながら、ＣＰＵ３０が実行する２階差分値の極値決定処理を説明する。図３は、ロギングされたデータに基づいて２階差分値の極値決定処理のフローチャートである。

まず、図３に示すステップ３００において、指標ｋを零にセットする。ここで指標ｋは、メモリ３４内に格納されたギャップ検出信号レベルデータ群のなかの一つのギャップ検出信号レベルデータ３３を特定する。この指標ｋによって指し示されたギャップ検出信号レベルデータ３３を「Ｖｋ」で表すことができる。指標ｋが零の場合のＶｋ、即ちＶ０は、前述したデータロギング処理において、メモリ３４の先頭アドレスに格納されたギャップ検出信号レベルデータ３３を表している。以下、本明細書では、個々のギャップ検出信号レベルデータ３３を指標ｋで区別し、「Ｖｋ」と表記することとする。

図２に示すデータロギング処理では、指標ｋがｉ＋１（ｉは１以上の整数）の場合のＶｋ、すなわちＶｉ＋１は、Ｖｉに比べ、ギャップをΔｈだけ短縮したときに得られたギャ
ップ検出信号レベルデータ３３を示している。したがって、一般的なＶｋは、Ｖ０のデータを取得したときのギャップを（Δｈ×ｋ）だけ短縮したギャップで得られたギャップ検
出信号レベルデータ３３に相当する。

次に、ステップ３０１では、メモリ３４内に格納されたギャップ検出信号レベルデータ３３のうち、指標ｋが連続する３つのギャップ検出信号レベルデータＶｋ、Ｖｋ＋１、Ｖｋ＋２をＣＰＵ３０に取込み、Δｈにかかる２階差分値Ａｋを算出する。この算出には、
以下の（数１）の式を使用する。

３つのギャップ検出信号レベルデータＶｋ、Ｖｋ＋１、Ｖｋ＋２は、この順序でΔｈず
つギャップを短くして取得されたデータである。（数１）の式で示される２階差分値Ａｋは、前述したように、ギャップと戻り光量レベルとの関係を示す曲線の２階微分値に対応している。したがって、２階差分値Ａｋが極値を示すときの指標ｋが求まれば、光ディスクの反射率に依存しないギャップにおける戻り光量レベルを知り、それを用いて所望のギャップを実現するために必要な基準レベルを算出することが可能になる。

ステップ３０２では、指標ｋの２階差分値Ａｋと、指標ｋ＋１の２階差分値Ａｋ＋１との大小比較を行う。２階差分値Ａｋ＋１が２階差分値Ａｋ以上であれば、２階差分値ＡｋはギャップをΔｈ（＝５ｎｍ）ステップで減少させる毎にロギングしたギャップ検出信号
レベルデータＶｋのΔｈにかかる２階差分値特性の極値（極小値）を与える。

ステップ３０２での判定の結果、「ｙｅｓ」であれば、この判定結果を割り込みフラッグ２０５として、図２のステップ２０４における処理に与え、ステップ３０３の処理に進む。ステップ３０３では、２階差分値の極値を与えるＶｋをＶとして、Ｖｒｅｆを以下の（数２）の式を用いて算出する。

Ｖｆはギャップが充分大きいときのギャップ検出信号レベルデータ３３の値であり、Ｃは比例定数である。Ｖｆは、図２、図３で表す処理とは別のデータロギングによって取得し、メモリ３４の適当なアドレスに格納しておけばよい。

（数２）の式は、以下（数３）の式に変形することができる。

発明者の実験によれば、ＶのギャップとＶｒｅｆのギャップとの差が大きすぎない場合、（Ｖｆ−Ｖ）に対する（Ｖ−Ｖｒｅｆ）の比率は光ディスクの反射率に依存せず、一定になる。本実施形態の場合、その比率は約０．１であるため、比例手数Ｃを０．１に設定している。

なお、ステップ３０２での判定の結果、「ｎｏ」であれば、ステップ３０５に進み、指標ｋを１増加し、ステップ３０１、３０２の処理を繰り返す。

ステップ３０４では、Ｖｒｅｆに対応するデジタルデータ３６をＣＰＵ３０からＤＡコンバータ３５に出力する。ＤＡコンバータ３５は、このデジタルデータ３６をアナログ信号に変換し、ギャップ制御のための基準電圧２１として増幅器／位相補償回路２２に供給する。

ＤＡコンバータ３５から出力される基準電圧２１によれば、光ディスク１０の反射率が変化し、ギャップ対反射光量レベルの特性が異なったとしても、所望のギャップを実現することができる。以下、この点を具体的に説明する。

図６は、反射率１０％の光ディスク１０についてデータロギングを行って得られるギャップ検出信号レベルデータＶｋとギャップとの関係を示すグラフである。ただし、実際のデータロギングによれば、一定間隔で変化するギャップと、それらのギャップの各々において取得されたギャップ検出信号レベル（戻り光量レベルに対応）との関係が得られるため、図６に示すように連続的な曲線は直接的には得られない。図６の曲線は、データロギングによって得られたデータから最小二乗法などのフィッティング（近似）を行うことによって得られたものである。実際の動作では、このようなフィッティングを行う必要は無いが、図６ではわかりやすさのため、連続的な曲線を記載している。このことは、後述する図８でも同様である。なお、図６のグラフの縦軸は、ギャップ検出信号レベルであり、ギャップが充分大きいときのギャップ検出信号レベルを１としたときの割合を示している。グラフの横軸はギャップである。図７は、図６に示すギャップ検出信号レベルデータＶｋの２階差分値Ａｋを示すグラフである。

図６および図７に示す例において、２階差分値Ａｋの極小値を与えるギャップは３２ｎｍである。２階差分値Ａｋの極値を与えるギャップ（３２ｎｍ）に対するギャップ検出信号レベルデータＶの値は、図６に示すように０．３６である。

一方、図８は、反射率２５％の光ディスク１０についてデータロギングを行って得られるギャップ検出信号レベルデータＶｋとギャップとの関係を示すグラフである。グラフの縦軸は、ギャップ検出信号レベルであり、ギャップが充分大きいときのギャップ検出信号レベルを１としたときの割合を示している。グラフの横軸はギャップである。図９は、図８に示すギャップ検出信号レベルデータＶｋの２階差分値Ａｋを示すグラフである。２階差分値Ａｋの極小値を与えるギャップは３２ｎｍである。２階差分値Ａｋの極値を与えるギャップ（３２ｎｍ）に対するギャップ検出信号レベルデータＶの値は、図８に示すように０．４６である。

ここで、（数２）の式を用いてギャップ制御に必要なＶｒｅｆの値を計算すると、反射率１０％の光ディスクの場合、Ｖｒｅｆ＝０．３０となり、反射率２５％の光ディスクの場合、Ｖｒｅｆ＝０．４１となる。

図６に示す特性によれば、ギャップ検出信号レベルが０．３０となるときのギャップは２５ｎｍであり、図８に示す特性によれば、ギャップ検出信号レベルが０．４１となるときのギャップは２５ｎｍである。従って、反射率１０％の光ディスクに対してはギャップ制御に必要なＶｒｅｆの値を０．３０とすれば、得られるギャップは２５ｎｍであり、反射率２５％の光ディスクに対して、ギャップ制御に必要なＶｒｅｆの値を０．４１とすれば、得られるギャップは２５ｎｍとなる。

以上のことからわかるように、本実施形態について説明した方法で基準電圧Ｖｒｅｆを決定すれば、反射率が異なる光ディスクであっても、反射率によらず一定のギャップを実現することが可能となる。このように、本発明の好ましい実施形態によれば、所望のギャップに対応するギャップ検出信号レベルを予め知ることなく、所望のギャップを得るためのギャップ制御に必要な基準レベル（基準電圧）を決定することができる。

上記の実施形態では、光ディスクの反射率が１０％、２５％であったが、他の反射率を有する光ディスクについても、同様の方法で等しいギャップを実現するギャップ制御が可能である。また、ギャップ制御に必要な基準レベルＶｒｅｆによってギャップの目標値を２５ｎｍ以外に値に設定しても良い。その場合、所望のギャップが得られるように（数２）および（数３）の式に現れている定数Ｃの値を変化させればよい。定数Ｃの値を変化させると、算出されるＶｒｅｆの値が変化し、対応するギャップが調整されることとなる。

なお、図６〜図９のグラフの横軸は「ギャップ」であるが、ギャップ検出信号レベルデータＶｋのΔｈに対する２階差分値Ａｋの極値を求めるためには、ギャップの絶対的な値を求める必要はない。また、これらのグラフでは、ギャップが零に対応するまでのギャップ検出信号レベルデータＶｋ、あるいはその２階差分値Ａｋをプロットしているが、２階差分値Ａｋの極値を見出した時点で、データロギング処理を停止してもよい。したがって、極値を検出した後は、ギャップ検出信号レベルデータＶｋのロギング、及び２階差分値Ａｋの算出を行う必要がない。

なお、上記の実施形態では、ＣＰＵが２階差分算出手段として機能しているが、２階差分算出手段は、ハードウェアによって構成されても良く、また、ハードウェアおよびソフトウェアの組合せによって構成されても良い。また、データロギング処理においてギャップを変化させる単位（ステップ）も、５ｎｍに限定されず、また、適切な補正処理または補間処理を行えば、一定値である必要も無い。

本発明によるギャップ制御装置は、ＳＩＬと光ディスクの間隙を均一に保つギャップ制御の基準レベル（基準電圧）の設定を合理的に行うため、近接場光を利用して光情報記録媒体に信号を記録再生する光ディスク装置に好適に使用され得る。

本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。 反射率１０％の場合のギャップ検出特性を示すグラフである。 反射率２５％の場合のギャップ検出特性を示すグラフである。 反射率１０％の場合に得られるギャップ検出信号レベルとギャップとの関係を示すグラフである。 図６の曲線の２階差分特性を示すグラフである。 反射率２５％の場合に得られるギャップ検出信号レベルとギャップとの関係を示すグラフである。 図８の曲線の２階差分特性を示すグラフである。

符号の説明

１０ 光ディスク
１１ ソリッドイマージョンレンズ
１３ 光ピックアップ
１６ 光学システム
１８ ディテクタ
２０ ギャップ検出信号
２１ 基準電圧
２２ 増幅器／位相補償回路
２４ ナット
２５ 送りネジ
２６ 減速器
２７ ステッピングモータ
３０ ＣＰＵ
３２ ＡＤコンバータ
３４ メモリ
３５ ＤＡコンバータ

Claims (4)

1. ソリッドイマージョンレンズを含み、光情報記録媒体に及ぼす近接場光を形成する光学系を備える光情報装置に使用されるギャップ制御装置であって、
   前記ソリッドイマージョンレンズと前記光情報記録媒体との間にあるギャップを変化させるように前記ソリッドイマージョンレンズおよび前記光情報記録媒体の少なくとも一方を変位させる可動部と、
   前記ソリッドイマージョンレンズからの戻り光を検出し、前記ソリッドイマージョンレンズと前記光情報記録媒体との間にあるギャップに応じたギャップ検出信号を戻り光量レベルに基づいて生成して出力するギャップ検出部と、
   前記ギャップ検出信号のレベルが基準レベルＶｒｅｆに保持されるように前記ソリッドイマージョンレンズの位置を制御するギャップ制御システムと、
   前記可動部によって前記ギャップを変化させ、前記ギャップの変化に応じて変化する前記ギャップ検出信号を取得し、前記ギャップに対する前記ギャップ検出信号の２階差分を算出する２階差分算出手段と、
   を備え、
   前記ギャップ制御システムは、前記２階差分が極小値となるときの前記ギャップ検出信号のレベルに基づいて前記基準レベルＶｒｅｆを決定する、ギャップ制御装置。
2. 前記２階差分が極小値となるときの前記ギャップ検出信号のレベルをＶ、前記ギャップが無限大となるときの前記ギャップ検出信号のレベルをＶｆ、比例定数をＣとしたとき、前記基準レベルＶｒｅｆを、Ｖｒｅｆ＝Ｖ−Ｃ×（Ｖｆ−Ｖ）の式に基づいて決定する請求項１に記載のギャップ制御装置。
3. ソリッドイマージョンレンズを含み、光情報記録媒体に及ぼす近接場光を形成する光学系と、
   前記ソリッドイマージョンレンズと前記光情報記録媒体との間にあるギャップを変化させるように前記ソリッドイマージョンレンズおよび前記光情報記録媒体の少なくとも一方を変位させる可動部と、
   前記ソリッドイマージョンレンズからの戻り光を検出し、前記ソリッドイマージョンレンズと前記光情報記録媒体との間にあるギャップに応じたギャップ検出信号を戻り光量レベルに基づいて生成して出力するギャップ検出部と、
   前記ギャップ検出信号のレベルが基準レベルＶｒｅｆに保持されるように前記ソリッドイマージョンレンズの位置を制御するギャップ制御システムと、
   前記可動部によって前記ギャップを変化させ、前記ギャップの変化に応じて変化する前記ギャップ検出信号を取得し、前記ギャップに対する前記ギャップ検出信号の２階差分を算出する２階差分算出手段と、
   を備え、
   前記ギャップ制御システムは、前記２階差分が極小値となるときの前記ギャップ検出信号のレベルに基づいて前記基準レベルＶｒｅｆを決定する、光情報装置。
4. ソリッドイマージョンレンズを含み、光情報記録媒体に及ぼす近接場光を形成する光学系を備える光情報装置の駆動方法であって、
   前記ソリッドイマージョンレンズと前記光情報記録媒体との間にあるギャップを変化させながら、前記ソリッドイマージョンレンズからの戻り光を検出し、前記ギャップの変化に応じて変化するギャップ検出信号を戻り光量レベルに基づいて生成して取得するステップと、
   前記ギャップに対する前記ギャップ検出信号の２階差分を算出するステップと、
   前記２階差分が極小値となるときの前記ギャップ検出信号のレベルに基づいて基準レベルＶｒｅｆを決定するステップと、
   前記ギャップ検出信号のレベルが基準レベルＶｒｅｆに保持されるように前記ソリッドイマージョンレンズの位置を制御するステップと、
   を含む、光情報装置の駆動方法。

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