光情報記録再生装置
【課題】外部振動が加わった場合にも確実にＳＩＬと光ディスクとの衝突を防止することが可能な光情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】対物レンズ１０とＳＩＬ１１とからなる集光光学系、集光光学系を光ディスク表面に対して垂直方向に駆動するアクチュエータ、ギャップエラー信号を検出するギャップエラー生成回路、ギャップエラー信号に基づいて集光光学系と光ディスクとの間隔を制御するギャップサーボ回路、振動を検出する振動検出回路を具備する。振動検出回路により予め設定されたレベル以上の振動を検出した時、ギャップサーボをＯＦＦすると共に、集光光学系を光ディスクから退避させる。
【解決手段】対物レンズ１０とＳＩＬ１１とからなる集光光学系、集光光学系を光ディスク表面に対して垂直方向に駆動するアクチュエータ、ギャップエラー信号を検出するギャップエラー生成回路、ギャップエラー信号に基づいて集光光学系と光ディスクとの間隔を制御するギャップサーボ回路、振動を検出する振動検出回路を具備する。振動検出回路により予め設定されたレベル以上の振動を検出した時、ギャップサーボをＯＦＦすると共に、集光光学系を光ディスクから退避させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置等の光情報記録再生装置、特に、Solid Immersion Lens（以下ＳＩＬと省略する）を用いて情報を記録又は再生する光情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの記録密度を向上させるためには、記録再生に用いる光の波長を短くし、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくして、光ディスク記録面上の光スポット径を小さくすることが求められる。従来より対物レンズの先玉を記録面上に記録波長の数分の１（例えば、１／２）以下に近接させて、いわゆるＳＩＬを構成し、ＮＡを空気中においても１以上とする試みがなされて来た。それは、例えば、非特許文献１や非特許文献２等に詳しく記載されている。
【０００３】
図１０から図１３を用いて従来の技術について説明する。図１０を用いて非特許文献１に記載の近接場記録用の光ピックアップの構成を説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１から出射した光束はコリメータレンズ２で平行光束とされ、ビーム整形プリズム３に入射して等方的な光量分布とされる。
【０００４】
ビーム整形プリズム３からの光束は非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）４を経て偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７を透過し、更に１／４波長板（ＱＷＰ）８を通過して直線偏光から円偏光に変換される。なお、非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）４で反射された光束をレンズ５を介して受光し、半導体レーザ１の出射パワーを制御するための光検出器（ＬＰＣ−ＰＤ）６が設けられている。
【０００５】
１／４波長板（ＱＷＰ）８を透過した光束はエキスパンダレンズ９に入射する。エキスパンダレンズ９は後述する対物レンズやＳＩＬで発生する球面収差を補正するためのレンズである。エキスパンダレンズ９は球面収差に応じて２枚のレンズのレンズ間隔を制御可能に構成されている。
【０００６】
エキスパンダレンズ９からの光束は対物レンズの後玉レンズ１０に入射する。対物レンズは後玉レンズ１０とＳＩＬ（先玉レンズ）１１からなっている。それらの集光光学系はフォーカス方向とトラッキング方向に２つのレンズを一体に駆動する２軸アクチュエータ（図示せず）上に実装されている。なお、本願明細書では後玉レンズを対物レンズ１０、先玉レンズをＳＩＬ１１という。
【０００７】
図１１は対物レンズ１０により絞り込まれた光束を半球レンズのＳＩＬ１１の底面に集光する様子を示すものである。光束は半球レンズの球面に垂直に入射し、半球がない場合と同じ光路を経て底面に集光されるので、半球レンズの屈折率分だけ波長が短くなるのと等価となり、光スポット径を縮小する効果がある。
【０００８】
即ち、半球レンズの屈折率をＮ、対物レンズ１０の開口数をＮＡとすると、光ディスク１２の記録面上ではＮ×ＮＡ相当の光スポットが得られる。例えば、ＮＡ＝０．７の対物レンズ１０にＮ＝２の半球レンズのＳＩＬ１１を組み合わせれば、実効ＮＡをＮＡｅｆｆとしてＮＡｅｆｆ＝１．４に達する。半球レンズ１１の厚み誤差は１０μｍ程度許容できるので量産が容易である。
【０００９】
ＳＩＬ底面と光ディスク１２の距離が、光源の波長４０５ｎｍの数分の１以下、例えば、１００ｎｍ以下の近距離にある場合のみ、ＳＩＬ底面からエバネッセント光として記録面に作用し、ＮＡｅｆｆの光スポット径による記録再生が可能である。この距離を保つために後述するギャップサーボが用いられる。
【００１０】
図１０に戻って復路の光学系を説明する。光ディスク１２で反射された光束は逆回りの円偏光となり、ＳＩＬ１１及び対物レンズ１０に入射して平行光束に再び変換される。その平行光束はエキスパンダレンズ９、１／４波長板（ＱＷＰ）８を通過し、往路とは直交する方向の直線偏光に変換される。この光束は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７で反射され、１／２波長板（ＨＷＰ）１３に入射する。
【００１１】
１／２波長板（ＨＷＰ）１３で偏光面を４５°回転された光束のうちＳ偏光成分は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４で反射され、レンズ１５を経由して光検出器（ＰＤ１）１６上に集光される。光検出器（ＰＤ１）１６の検出信号から光ディスク１２上の情報であるＲＦ出力１７が得られる。
【００１２】
一方、１／２波長板（ＨＷＰ）１３で偏光面を４５°回転された光束のうちＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４を透過し、非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）１８で反射される。その反射光束はレンズ１９を経由して２分割光検出器（ＰＤ２）２０上に集光される。２分割光検出器（ＰＤ２）２０の受光信号から公知の方法でトラッキングエラー２１が得られる。
【００１３】
また、ＳＩＬ１１の底面で反射された光束のうち、全反射をしないＮＡｅｆｆ＜１の光束については、光ディスク１２からの反射光と同様に入射と逆回りの円偏光として反射される。全反射を起こすＮＡｅｆｆf≧１の光束については、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の間に次式で示す位相差δを生じ、円偏光からずれて楕円偏光となる。
【００１４】
ｔａｎ（δ／２）
＝ｃｏｓθi×√（Ｎ２×ｓｉｎ2θｉ−１）／（Ｎ×ｓｉｎ2θｉ）…（１）式
従って、１／４波長板（ＱＷＰ）８を通過すると往路と同じ方向の偏光成分を含むことになる。この偏光成分は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７を透過して非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）４で反射され、レンズ２６を経由して光検出器（ＰＤ３）２７上に集光される。この光束の光量は近接場領域においてＳＩＬ底面と光ディスクの距離が近づくに従い単調減少するので、ギャップエラー信号２８として用いることができる。
【００１５】
予め目標の閾値を決めておけば、ギャップサーボを行うことにより、ＳＩＬ底面と光ディスクの距離を１００ｎｍ以下の所望の距離に保つことができる。ギャップサーボに関しては、上述の非特許文献１の論文に詳しい。また、この光束は光ディスク１２上の記録情報による変調を受けていないので、記録情報の有無に拘わらず安定したギャップエラー信号を得ることができる。
【００１６】
前述の通り、ギャップサーボを行っている時の光ディスクとＳＩＬの距離は１００ｎｍ以下と非常に小さい。その為、光ディスク上の傷や汚れを要因とする外乱の影響により、ＳＩＬがわずかでも振られるとＳＩＬと光ディスクが衝突し、ＳＩＬまたは光ディスクの損傷を招く恐れがある。
【００１７】
この問題を解決するための方法が、例えば、特開２００１−７６３５８号公報（特許文献１）で提案されている。図１２は同公報の構成を示す。通常のギャップサーボを行っている場合には、まず、ギャップエラー生成回路１０４の出力であるギャップエラー信号が位相補償回路１０５に入力される。
【００１８】
位相補償回路１０５の出力に応じた信号でアクチュエータドライバ回路１０６はピックアップ１０２内のＳＩＬ１１を駆動する。この通常ギャップサーボ時において、ギャップエラー信号はコンパレータ１０７に入力されている。コンパレータ１０７の閾値に関して図１３を用いて説明する。通常ギャップサーボ時の目標値がギャップ長３０ｎｍに相当するギャップエラー信号レベルがＧＥｒｅｆとする。その場合、コンパレータ１０７の閾値はそれよりも大きいギャップ長５０ｎｍに相当するＧＥｔｈ１と小さいギャップ長１０ｎｍに相当するＧＥｔｈ２に設定する。
【００１９】
コンパレータ１０７の出力はギャップエラー信号がＧＥｔｈ１またはＧＥｔｈ２を越えたらＬｏｗからＨｉｇｈに切り換わる。コンパレータ１０７の出力がＬｏｗからＨｉｇｈに切り換わった場合には、ギャップ制御ループ内に何らかの外乱が加わり、ＳＩＬと光ディスク１０１の衝突の恐れがある。その場合には、スイッチ１０８が位相補償回路１０５側から加算器１１１側に切り換わる。
【００２０】
また、位相補償回路１０５は位相補償処理を中断する。加算器１１１は駆動電圧ホールド回路１０９と位相補償回路１１０の出力の加算処理を行う。駆動電圧ホールド回路１０９にはコンパレータ１０７の出力が切り換わった時の位相補償回路１０５の出力電圧がホールドされている。また、位相補償回路１１０は位相補償回路１０５により実現される制御帯域よりも狭い制御帯域を実現する位相補償処理を行う。
【００２１】
つまり、加算器１１１の出力により制御駆動を行うと、駆動電圧ホールド回路１０９によりコンパレータ１０７の出力が切り換わった時のＳＩＬの位置を保ちつつ、また外乱の応答性を落とす。そうすることで不必要にＳＩＬが駆動されない様にし、ＳＩＬと光ディスク１０１の衝突を防いでいる。
【００２２】
その後、コンパレータ１０７の出力がＨｉｇｈからＬｏｗに変わったら、制御ループへの外乱は収まったものとし、スイッチ１０８は位相補償回路１０５側に切り換わり、通常のギャップサーボへと戻る。この様にギャップエラー信号レベルの変化から外乱を検出することでＳＩＬと光ディスクの衝突を防止する。
【非特許文献１】Ｊａｐａｎ Ｊｏｕｒ ＮＡ１ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ 誌 ４４巻（２００５） Ｐ.３５６４−３５６７ に記載の“Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｏｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗｒｉｔｅ−Ｏｎｃｅ Ｍｅｄｉａ ｗｉｔｈ ａ ＮＡ＝１.９ Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ”
【非特許文献２】Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ ２００４，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ ５３８０巻（２００４）“Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ ｒｅａｄ−ｏｕｔ ｏｆ ｆｉｒｓｔ−ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｋ ｗｉｔｈ ＮＡ＝１.９ ａｎｄ ａ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｆｏｒ ａ ｃｏｖｅｒ−ｌａｙｅｒ ｉｎｃｉｄｅｎｔ， ｄｕａｌ−ｌａｙｅｒ ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｓｙｓｔｅｍ”
【特許文献１】特開２００１−７６３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上述の従来技術の様に制御ループの帯域を低くして、光ディスク上の傷や汚れに対して応答できなくし、ＳＩＬの不必要な駆動をなくすことで、ＳＩＬと光ディスクの衝突は防止できる。しかしながらドライブ装置に外部振動が加わった時にも従来技術の様に駆動電圧をホールドし、ＳＩＬの位置を固定するとＳＩＬと光ディスクが衝突する。傷や汚れの場合とは異なり、振動時には光ディスクが実際に動いている為、ＳＩＬもそれに応じて移動する必要がある。
【００２４】
本発明の目的は、外部振動が加わった場合にも確実にＳＩＬと光ディスクとの衝突を防止することが可能な光情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、光源からの光束を集光する、対物レンズとその対物レンズと光ディスクの間に配設されるSolid Immersion Lens（ＳＩＬ）とからなる集光光学系と、集光光学系を光ディスク表面に対して垂直方向に駆動するアクチュエータと、集光光学系と光ディスクとの間隔量を示すギャップエラー信号を検出するギャップエラー生成回路と、検出されたギャップエラー信号に基づいてアクチュエータをサーボ制御することにより集光光学系と光ディスクとの間隔を制御するギャップサーボ回路と、振動を検出する振動検出回路とを具備する。そして、振動検出回路により予め設定されたレベル以上の振動を検出した時、ギャップサーボをＯＦＦすると共に、アクチュエータを駆動して集光光学系を光ディスクから退避させる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ギャップエラー信号レベルから外部振動を検出し、ＳＩＬを光ディスクから退避させるので、ＳＩＬと光ディスクの衝突を確実に防止でき、ＳＩＬや光ディスクの損傷を防ぐことができる。また、外部振動検出時はＳＩＬの集光制御をギャップサーボからフォーカスサーボに切り換え、集光制御を続けたままＳＩＬと光ディスクの衝突を防止しているので、外部振動後の復帰時間が短くて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、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て詳細に説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る光情報記録再生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。図中、従来技術の図１２と同じ機能を有するブロックには同じ番号を付して説明を省略する。本発明の光情報記録再生装置は光源（半導体レーザ）からの光束を集光し、光ディスク上に情報の記録又は再生を行う。
【００２９】
図２は本実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。図１及び図２を用いて本実施形態を詳述する。なお、図１では光ディスクに情報を記録する回路、記録情報を再生する回路、トラッキングサーボ回路、フォーカスサーボ回路、光ディスクを回転駆動する回路や機構等は省略している。
【００３０】
本実施形態においても、記録又は再生時のギャップサーボ動作はギャップエラー生成回路１０４の出力であるギャップエラー信号に対し、位相補償回路１０５が位相補償処理を行う。また、その出力に応じてアクチュエータドライバ回路１０６がピックアップ１０２内のＳＩＬを駆動する。
【００３１】
ピックアップ１０２は、例えば、図１０の光ピックアップと同等の構成とする。即ち、光源である半導体レーザ１からの光束を集光する、対物レンズ１０とその対物レンズ１０と光ディスク１２との間に配設されるSolid Immersion Lens（ＳＩＬ）１１とからなる集光光学系を備えている。集光光学系は上述のようにフォーカス方向とトラッキング方向に２つのレンズを一体に駆動する２軸アクチュエータ（図示せず）上に実装されている。
【００３２】
即ち、集光光学系を光ディスク表面に対して垂直方向に駆動するアクチュエータを備えている。本発明はその集光光学系により光源（半導体レーザ）からの光束を集光し、光ディスク上に情報の記録又は再生を行う。
【００３３】
ギャップエラー生成回路１０４は図１０の光検出器（ＰＤ３）２７の出力信号から集光光学系と光ディスクとの間隔量を示すギャップエラー信号を検出する。ギャップエラー生成回路１０４、位相補償回路１０５、アクチュエータドライバ回路１０６等の制御ループはギャップサーボ回路を構成している。即ち、検出されたギャップエラー信号に基づいてアクチュエータをサーボ制御することにより、集光光学系と光ディスクとの間隔を制御するギャップサーボ回路を備えている。
【００３４】
通常のギャップサーボ時にはギャップエラー信号がコンパレータ１０７に入力されている。コンパレータ１０７の閾値は図２に示すようにギャップサーボの目標値に相当するギャップエラー信号レベルＧＥｒｅｆよりも大きな信号レベルＧＥｔｈ１と小さい信号レベルＧＥｔｈ２に設定されている。コンパレータ１０７はギャップエラー信号レベルから装置に加わる振動を検出するものであり、振動を検出する振動検出回路を備えている。
【００３５】
ギャップエラー信号レベルがＧＥｔｈ１またはＧＥｔｈ２を越えたら、コンパレータ１０７の出力はＬｏｗからＨｉｇｈに変わる（図２のｔ０の時点）。コンパレータ１０７の出力が切り換わると、装置に外部振動が加わり、ＳＩＬ１１と光ディスク１０１が衝突する恐れがあるとし、コントローラ１１３はギャップサーボ動作を中断すべく、位相補償回路１０５の位相補償処理を停止させる。
【００３６】
コンパレータ１０７が傷や光ディスク上の汚れと外部振動を正確に切り分けて検出できる様にコンパレータ１０７の入力であるギャップエラー信号に対し、ＬＰＦ処理により帯域を制限しても良い。ＬＰＦの遮断周波数としては５００Ｈｚ程度で良い。
【００３７】
これは傷や光ディスク上の汚れ等によりギャップサーボ制御ループに加わる外乱の成分が比較的高い周波数（数ＫＨｚ程度）であるのに対し、外部振動による外乱の周波数は数百Ｈｚ程度と低い為である。
【００３８】
コンパレータ１０７の出力が切り換わり、ギャップサーボを中断した後、コントローラ１１３は退避電圧生成回路１１２にＳＩＬを光ディスク１０１から退避させる為の駆動電圧を出力させる。この信号は図２に示すようにＳＩＬが光ディスク１０１から離間する方向へ駆動するパルス状の信号である。
【００３９】
本実施形態では、このように振動検出回路により予め設定されたレベル以上の振動を検出した時、ギャップサーボをＯＦＦすると共に、アクチュエータを駆動して集光光学系を光ディスクから退避させる。
【００４０】
このように振動検出時に直ちにギャップサーボ制御を中断し、ＳＩＬを光ディスクから退避させることで振動が加わった時もＳＩＬと光ディスク１０１の衝突を防止できる。またギャップエラー信号を振動の検出に用いることで、正確にＳＩＬの退避タイミングを検出できる。振動を検出してＳＩＬを退避させた後、所定時間が経過したら振動はなくなったものとし、コントローラ１１３は再びギャップサーボ制御を開始する。ギャップサーボ制御が正常に引き込めたら記録や再生を再開する。
【００４１】
以上の様に本実施形態では、ギャップサーボ時にギャップエラー信号レベルにより外部振動を検出し、外部振動を検出したら直ちにギャップサーボを中断してＳＩＬを光ディスクから退避させる。この処理を行うことでＳＩＬを用いた光情報記録再生装置においてＳＩＬと光ディスクの衝突を確実に防止できる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。図中、図１や図１２と同じ機能を持つブロックには同じ番号を付して説明を省略する。なお、図３では光ディスクに情報を記録する回路、記録情報を再生する回路、トラッキンクサーボ回路、光ディスクを回転駆動する回路や機構等は省略している。
【００４３】
図３から図９を用いて本実施形態を説明する。まず、本実施形態の光学系の構成を図４に示す。図４では従来技術の図１０と同一部分には同じ番号を付して説明を省略するが、図４では図１０に対して破線で囲まれた部分を追加している点が異なる。この光学系の特徴は図４の点線で囲まれた部分であり、その構成を以下に説明する。その他は図１０と同様の構成である。
【００４４】
非偏光ビームスプリッタ１８を透過した光束は開口２２を通過して光束の外周部を遮光され、センサレンズ２３を経由して光検出器（ＰＤ４）２４上に集光される。光検出器ＰＤ４（２４）の出力は図３のフォーカスエラー生成回路１１４に入力され、フォーカスエラー信号が生成される。
【００４５】
破線で囲まれた部分について図５及び図６を用いて詳述する。図５において、光ディスクからの反射光束は、瞳径周縁部ではＮＡ＝１．４（ＮＡ＞１）となる。開口２２はその中心部のＮＡ＜１、例えば、ＮＡ＝０．８５程度の光束を透過し、外周部のＮＡ＞１となる光束を遮光する。透過光束をＮＡ＝１よりも１０％程度小さくするのは、対物レンズ１０及びＳＩＬ１１が光ディスクの偏芯に伴い、光ディスク半径方向に移動した場合、外周部のＮＡ＞１となる光束が混入しないためである。
【００４６】
フォーカスエラー信号の生成方法としては、センサレンズ２３が、例えば、トーリックレンズであり、光検出器ＰＤ４が、例えば、４分割センサである場合には、公知の非点収差法により検出することができる。ＮＡ＜１以下の光束には光ディスクの記録層からの反射光が多く含まれていて、精度良くフォーカスエラー信号を検出できる。
【００４７】
次に、本実施形態の動作を図３及び図７を用いて詳述する。まず、先述の実施形態と同様に記録や再生時のギャップサーボ動作時は、ギャップエラー信号はコンパレータ１０７に入力されている。コンパレータ１０７の閾値は同様に通常ギャップサーボ時の目標値に相当する信号レベルよりも大きい値ＧＥｔｈ１と小さい値ＧＥｔｈ２に設定されている。コンパレータ１０７は同様に振動を検出する振動検出回路である。
【００４８】
ギャップエラー信号レベルの変化により外部振動を検出すると、コンパレータ１０７の出力がＬｏｗからＨｉｇｈに切り換わる（図７のステップ１）。コントローラ１１３はコンパレータ１０７の出力変化を検出すると、ＳＩＬの集光制御を通常のギャップサーボから先述のＮＡ＜１の光束から生成したフォーカスエラー信号によるフォーカスサーボへと切り換える（ステップ２）。
【００４９】
つまり、振動検出回路により予め決められたレベル以上の振動を検出した時、ギャップエラー信号に基づくギャップサーボからフォーカスエラー信号に基づくフォーカスサーボへ切り換える。その場合、フォーカスサーボ回路はフォーカスエラー信号に基づいて上述のアクチュエータをサーボ制御することによりフォーカスサーボを行う。フォーカスエラー信号は上述のように光ディスクからの反射光束のうちＳＩＬによる実効開口数が１未満に相当する光束から生成する。
【００５０】
具体的には、スイッチ１１６を位相補償回路１０５側から位相補償回路１１５側へと切り換える。ここで、記録又は再生時におけるギャップエラー信号とＮＡ＜１の光束から生成したフォーカスエラー信号の合焦点は図８（ａ）に示す関係となっている。つまりギャップサーボの目標値であるＳＩＬ−光ディスク間距離が３０ｎｍにフォーカスエラー信号の合焦点が一致している。
【００５１】
ギャップサーボ時に外部振動を検出し、コントローラ１１３がギャップサーボからフォーカスサーボに切り換えた後、制御目標位置を図８に示す制御目標位置Ａから制御目標位置Ｂへと変更する。この時点では制御目標位置Ａ及びＢにおけるＳＩＬ−光ディスク間距離はほぼ同じである。
【００５２】
制御目標位置を切り換えた後、コントローラ１１３はエキスパンダ駆動回路１１７を制御してピックアップ１０２内のエキスパンダレンズ９を駆動する。エキスパンダレンズ９は図８に示すようにボイスコイルモータ２９により駆動され、その位置により光スポットの合焦点とＳＩＬとの間隔を変更することができる。
【００５３】
つまり、フォーカスエラー信号の合焦位置を変更する。外部振動を検出し、ＳＩＬの集光制御をギャップサーボからフォーカスサーボに切り換えた後、フォーカスサーボを行ったままエキスパンダレンズ９を駆動してフォーカスエラー信号の合焦位置を変更する（ステップ３）。
【００５４】
このようにフォーカスサーボへ切り換えた際に、光束の合焦位置を移動させて、光束の合焦点とＳＩＬとの間隔を広げている。
【００５５】
合焦位置を変更した後は、フォーカスエラー信号の合焦位置は図８（ｂ）に示すようにＳＩＬ−光ディスク間距離が１μｍ程度離れた位置（図８（ｂ）の制御目標位置Ｃ）となる。合焦位置をＳＩＬと光ディスク間が大きくなる方向へ移動させることで、外部振動により光ディスクが動いても、ＳＩＬと光ディスクの衝突を防止できる。ＳＩＬの集光制御を切り換えた後の処理を図９を用いて詳述する。
【００５６】
フォーカスサーボを行ったまま合焦位置を変更した後、フォーカスエラー信号はコンパレータ１１８に入力されている。コンパレータ１０７と同様にコンパレータ１１８の閾値は図９に示すようにフォーカスサーボの目標値ＦＥｒｅｆを中心とした、所定範囲を持つ±ＦＥｔｈに設定してある。
【００５７】
コンパレータ１１８の出力はフォーカスエラー信号レベルが所定時間以上、所定範囲内にあれば出力が切り換わる。ＳＩＬの集光制御を切り換え、合焦位置を移動した直後である図７のステップ３の実行時は外部振動の影響が残っている為、コンパレータ１１８の出力はＨｉｇｈのままである。
【００５８】
合焦位置を移動させた後にフォーカスエラー信号レベルが所定時間以上、所定範囲内になるまで、コントローラ１１３はコンパレータ１１８の出力を監視し続ける（ステップ４）。ステップ４でフォーカスエラー信号レベルが所定範囲内に所定時間以上入れば、コンパレータ１１８の出力はＨｉｇｈからＬｏｗへ切り換わり、コントローラ１１３はギャップサーボ時に検出した外部振動は収まったものと判断する。
【００５９】
外部振動が収まったと判断したら、ＳＩＬの集光制御をギャップサーボに戻し、記録や再生を再開する制御を行う。即ち、コントローラ１１３はエキスパンダレンズ駆動回路１１７を制御してエキスパンダレンズ９を駆動し、フォーカスエラー信号の合焦位置を移動させる（ステップ５）。つまりフォーカスサーボを行ったままエキスパンダレンズ９を駆動し、合焦位置を図８の制御目標位置Ｃから制御目標位置Ｂまで移動させる。
【００６０】
合焦位置の移動が終了したら、ＳＩＬの集光制御をフォーカスサーボからギャップサーボに切り換える（ステップ６）。ギャップサーボへの切り換えが完了したら、記録や再生を再開する。
【００６１】
以上の様に外部振動検出時にＳＩＬの集光制御をギャップサーボからフォーカスサーボに切り換えた上で、フォーカスエラー信号の合焦位置をＳＩＬと光ディスク間の距離が大きくなる方向へ移動させる。
【００６２】
こうすることで、外部振動時にＳＩＬと光ディスク間のマージンが増える為、外部振動時にもＳＩＬと光ディスクの衝突を防ぐことが可能となる。また外部振動時にＳＩＬの集光制御を中断せず、フォーカスサーボに切り換えているので、外部振動が収まった後はエキスパンダレンズ９を移動させるだけで、ギャップサーボを再開できるので、復帰時間が短くて済む。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る光情報記録再生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態のピックアップ光学系を示す構成図である。
【図５】第２の実施形態のフォーカスエラー信号を検出する光学系の説明図である。
【図６】第２の実施形態のフォーカスエラー信号を検出する光学系の開口を透過する光束の説明図である。
【図７】第２の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図８】第２の実施形態の制御目標位置の変更方法を説明する図である。
【図９】第２の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】従来の近接場記録用の光ピックアップを示す図である。
【図１１】半球ＳＩＬを説明する図である。
【図１２】ＳＩＬを用いた従来の光情報記録再生装置を示すブロック図である。
【図１３】従来技術において外乱を検出するためのギャップエラー信号に対する閾値の設定を説明する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 半導体レーザ（光源）
２ コリメータレンズ
３ ビーム整形プリズム
４、１８ 非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）
５、１５、１９、２３、２６ レンズ
６ ＬＰＣ−ＰＤ
７、１４ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
８ １／４波長板（ＱＷＰ）
９ エキスパンダレンズ
１０ 対物レンズ（後玉レンズ）
１１ ＳＩＬ（先玉レンズ）
１２、１０１ 光ディスク（記録媒体）
１３ １／２波長板（ＨＷＰ）
１６、２０、２４、２７ 光検出器
１７ ＲＦ出力
２１ トラッキングエラー
２２ 開口
２８ ギャップエラー
２９ ボイスコイルモータ
１０２ ピックアップ
１０３ スピンドルモータ
１０４ ギャップエラー生成回路
１０５ 位相補償回路
１０６ アクチュエータドライバ回路
１０７、１１８ コンパレータ
１０８、１１６ スイッチ
１０９ 駆動電圧ホールド回路
１１０、１１５位相補償回路
１１１ 加算回路
１１２ 退避電圧生成回路
１１３ コントローラ
１１４ フォーカスエラー生成回路
１１７ エキスパンダレンズ駆動回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置等の光情報記録再生装置、特に、Solid Immersion Lens（以下ＳＩＬと省略する）を用いて情報を記録又は再生する光情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの記録密度を向上させるためには、記録再生に用いる光の波長を短くし、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくして、光ディスク記録面上の光スポット径を小さくすることが求められる。従来より対物レンズの先玉を記録面上に記録波長の数分の１（例えば、１／２）以下に近接させて、いわゆるＳＩＬを構成し、ＮＡを空気中においても１以上とする試みがなされて来た。それは、例えば、非特許文献１や非特許文献２等に詳しく記載されている。
【０００３】
図１０から図１３を用いて従来の技術について説明する。図１０を用いて非特許文献１に記載の近接場記録用の光ピックアップの構成を説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１から出射した光束はコリメータレンズ２で平行光束とされ、ビーム整形プリズム３に入射して等方的な光量分布とされる。
【０００４】
ビーム整形プリズム３からの光束は非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）４を経て偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７を透過し、更に１／４波長板（ＱＷＰ）８を通過して直線偏光から円偏光に変換される。なお、非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）４で反射された光束をレンズ５を介して受光し、半導体レーザ１の出射パワーを制御するための光検出器（ＬＰＣ−ＰＤ）６が設けられている。
【０００５】
１／４波長板（ＱＷＰ）８を透過した光束はエキスパンダレンズ９に入射する。エキスパンダレンズ９は後述する対物レンズやＳＩＬで発生する球面収差を補正するためのレンズである。エキスパンダレンズ９は球面収差に応じて２枚のレンズのレンズ間隔を制御可能に構成されている。
【０００６】
エキスパンダレンズ９からの光束は対物レンズの後玉レンズ１０に入射する。対物レンズは後玉レンズ１０とＳＩＬ（先玉レンズ）１１からなっている。それらの集光光学系はフォーカス方向とトラッキング方向に２つのレンズを一体に駆動する２軸アクチュエータ（図示せず）上に実装されている。なお、本願明細書では後玉レンズを対物レンズ１０、先玉レンズをＳＩＬ１１という。
【０００７】
図１１は対物レンズ１０により絞り込まれた光束を半球レンズのＳＩＬ１１の底面に集光する様子を示すものである。光束は半球レンズの球面に垂直に入射し、半球がない場合と同じ光路を経て底面に集光されるので、半球レンズの屈折率分だけ波長が短くなるのと等価となり、光スポット径を縮小する効果がある。
【０００８】
即ち、半球レンズの屈折率をＮ、対物レンズ１０の開口数をＮＡとすると、光ディスク１２の記録面上ではＮ×ＮＡ相当の光スポットが得られる。例えば、ＮＡ＝０．７の対物レンズ１０にＮ＝２の半球レンズのＳＩＬ１１を組み合わせれば、実効ＮＡをＮＡｅｆｆとしてＮＡｅｆｆ＝１．４に達する。半球レンズ１１の厚み誤差は１０μｍ程度許容できるので量産が容易である。
【０００９】
ＳＩＬ底面と光ディスク１２の距離が、光源の波長４０５ｎｍの数分の１以下、例えば、１００ｎｍ以下の近距離にある場合のみ、ＳＩＬ底面からエバネッセント光として記録面に作用し、ＮＡｅｆｆの光スポット径による記録再生が可能である。この距離を保つために後述するギャップサーボが用いられる。
【００１０】
図１０に戻って復路の光学系を説明する。光ディスク１２で反射された光束は逆回りの円偏光となり、ＳＩＬ１１及び対物レンズ１０に入射して平行光束に再び変換される。その平行光束はエキスパンダレンズ９、１／４波長板（ＱＷＰ）８を通過し、往路とは直交する方向の直線偏光に変換される。この光束は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７で反射され、１／２波長板（ＨＷＰ）１３に入射する。
【００１１】
１／２波長板（ＨＷＰ）１３で偏光面を４５°回転された光束のうちＳ偏光成分は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４で反射され、レンズ１５を経由して光検出器（ＰＤ１）１６上に集光される。光検出器（ＰＤ１）１６の検出信号から光ディスク１２上の情報であるＲＦ出力１７が得られる。
【００１２】
一方、１／２波長板（ＨＷＰ）１３で偏光面を４５°回転された光束のうちＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４を透過し、非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）１８で反射される。その反射光束はレンズ１９を経由して２分割光検出器（ＰＤ２）２０上に集光される。２分割光検出器（ＰＤ２）２０の受光信号から公知の方法でトラッキングエラー２１が得られる。
【００１３】
また、ＳＩＬ１１の底面で反射された光束のうち、全反射をしないＮＡｅｆｆ＜１の光束については、光ディスク１２からの反射光と同様に入射と逆回りの円偏光として反射される。全反射を起こすＮＡｅｆｆf≧１の光束については、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の間に次式で示す位相差δを生じ、円偏光からずれて楕円偏光となる。
【００１４】
ｔａｎ（δ／２）
＝ｃｏｓθi×√（Ｎ２×ｓｉｎ2θｉ−１）／（Ｎ×ｓｉｎ2θｉ）…（１）式
従って、１／４波長板（ＱＷＰ）８を通過すると往路と同じ方向の偏光成分を含むことになる。この偏光成分は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７を透過して非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）４で反射され、レンズ２６を経由して光検出器（ＰＤ３）２７上に集光される。この光束の光量は近接場領域においてＳＩＬ底面と光ディスクの距離が近づくに従い単調減少するので、ギャップエラー信号２８として用いることができる。
【００１５】
予め目標の閾値を決めておけば、ギャップサーボを行うことにより、ＳＩＬ底面と光ディスクの距離を１００ｎｍ以下の所望の距離に保つことができる。ギャップサーボに関しては、上述の非特許文献１の論文に詳しい。また、この光束は光ディスク１２上の記録情報による変調を受けていないので、記録情報の有無に拘わらず安定したギャップエラー信号を得ることができる。
【００１６】
前述の通り、ギャップサーボを行っている時の光ディスクとＳＩＬの距離は１００ｎｍ以下と非常に小さい。その為、光ディスク上の傷や汚れを要因とする外乱の影響により、ＳＩＬがわずかでも振られるとＳＩＬと光ディスクが衝突し、ＳＩＬまたは光ディスクの損傷を招く恐れがある。
【００１７】
この問題を解決するための方法が、例えば、特開２００１−７６３５８号公報（特許文献１）で提案されている。図１２は同公報の構成を示す。通常のギャップサーボを行っている場合には、まず、ギャップエラー生成回路１０４の出力であるギャップエラー信号が位相補償回路１０５に入力される。
【００１８】
位相補償回路１０５の出力に応じた信号でアクチュエータドライバ回路１０６はピックアップ１０２内のＳＩＬ１１を駆動する。この通常ギャップサーボ時において、ギャップエラー信号はコンパレータ１０７に入力されている。コンパレータ１０７の閾値に関して図１３を用いて説明する。通常ギャップサーボ時の目標値がギャップ長３０ｎｍに相当するギャップエラー信号レベルがＧＥｒｅｆとする。その場合、コンパレータ１０７の閾値はそれよりも大きいギャップ長５０ｎｍに相当するＧＥｔｈ１と小さいギャップ長１０ｎｍに相当するＧＥｔｈ２に設定する。
【００１９】
コンパレータ１０７の出力はギャップエラー信号がＧＥｔｈ１またはＧＥｔｈ２を越えたらＬｏｗからＨｉｇｈに切り換わる。コンパレータ１０７の出力がＬｏｗからＨｉｇｈに切り換わった場合には、ギャップ制御ループ内に何らかの外乱が加わり、ＳＩＬと光ディスク１０１の衝突の恐れがある。その場合には、スイッチ１０８が位相補償回路１０５側から加算器１１１側に切り換わる。
【００２０】
また、位相補償回路１０５は位相補償処理を中断する。加算器１１１は駆動電圧ホールド回路１０９と位相補償回路１１０の出力の加算処理を行う。駆動電圧ホールド回路１０９にはコンパレータ１０７の出力が切り換わった時の位相補償回路１０５の出力電圧がホールドされている。また、位相補償回路１１０は位相補償回路１０５により実現される制御帯域よりも狭い制御帯域を実現する位相補償処理を行う。
【００２１】
つまり、加算器１１１の出力により制御駆動を行うと、駆動電圧ホールド回路１０９によりコンパレータ１０７の出力が切り換わった時のＳＩＬの位置を保ちつつ、また外乱の応答性を落とす。そうすることで不必要にＳＩＬが駆動されない様にし、ＳＩＬと光ディスク１０１の衝突を防いでいる。
【００２２】
その後、コンパレータ１０７の出力がＨｉｇｈからＬｏｗに変わったら、制御ループへの外乱は収まったものとし、スイッチ１０８は位相補償回路１０５側に切り換わり、通常のギャップサーボへと戻る。この様にギャップエラー信号レベルの変化から外乱を検出することでＳＩＬと光ディスクの衝突を防止する。
【非特許文献１】Ｊａｐａｎ Ｊｏｕｒ ＮＡ１ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ 誌 ４４巻（２００５） Ｐ.３５６４−３５６７ に記載の“Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｏｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗｒｉｔｅ−Ｏｎｃｅ Ｍｅｄｉａ ｗｉｔｈ ａ ＮＡ＝１.９ Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ”
【非特許文献２】Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ ２００４，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ ５３８０巻（２００４）“Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ ｒｅａｄ−ｏｕｔ ｏｆ ｆｉｒｓｔ−ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｋ ｗｉｔｈ ＮＡ＝１.９ ａｎｄ ａ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｆｏｒ ａ ｃｏｖｅｒ−ｌａｙｅｒ ｉｎｃｉｄｅｎｔ， ｄｕａｌ−ｌａｙｅｒ ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｓｙｓｔｅｍ”
【特許文献１】特開２００１−７６３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上述の従来技術の様に制御ループの帯域を低くして、光ディスク上の傷や汚れに対して応答できなくし、ＳＩＬの不必要な駆動をなくすことで、ＳＩＬと光ディスクの衝突は防止できる。しかしながらドライブ装置に外部振動が加わった時にも従来技術の様に駆動電圧をホールドし、ＳＩＬの位置を固定するとＳＩＬと光ディスクが衝突する。傷や汚れの場合とは異なり、振動時には光ディスクが実際に動いている為、ＳＩＬもそれに応じて移動する必要がある。
【００２４】
本発明の目的は、外部振動が加わった場合にも確実にＳＩＬと光ディスクとの衝突を防止することが可能な光情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、光源からの光束を集光する、対物レンズとその対物レンズと光ディスクの間に配設されるSolid Immersion Lens（ＳＩＬ）とからなる集光光学系と、集光光学系を光ディスク表面に対して垂直方向に駆動するアクチュエータと、集光光学系と光ディスクとの間隔量を示すギャップエラー信号を検出するギャップエラー生成回路と、検出されたギャップエラー信号に基づいてアクチュエータをサーボ制御することにより集光光学系と光ディスクとの間隔を制御するギャップサーボ回路と、振動を検出する振動検出回路とを具備する。そして、振動検出回路により予め設定されたレベル以上の振動を検出した時、ギャップサーボをＯＦＦすると共に、アクチュエータを駆動して集光光学系を光ディスクから退避させる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ギャップエラー信号レベルから外部振動を検出し、ＳＩＬを光ディスクから退避させるので、ＳＩＬと光ディスクの衝突を確実に防止でき、ＳＩＬや光ディスクの損傷を防ぐことができる。また、外部振動検出時はＳＩＬの集光制御をギャップサーボからフォーカスサーボに切り換え、集光制御を続けたままＳＩＬと光ディスクの衝突を防止しているので、外部振動後の復帰時間が短くて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、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て詳細に説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る光情報記録再生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。図中、従来技術の図１２と同じ機能を有するブロックには同じ番号を付して説明を省略する。本発明の光情報記録再生装置は光源（半導体レーザ）からの光束を集光し、光ディスク上に情報の記録又は再生を行う。
【００２９】
図２は本実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。図１及び図２を用いて本実施形態を詳述する。なお、図１では光ディスクに情報を記録する回路、記録情報を再生する回路、トラッキングサーボ回路、フォーカスサーボ回路、光ディスクを回転駆動する回路や機構等は省略している。
【００３０】
本実施形態においても、記録又は再生時のギャップサーボ動作はギャップエラー生成回路１０４の出力であるギャップエラー信号に対し、位相補償回路１０５が位相補償処理を行う。また、その出力に応じてアクチュエータドライバ回路１０６がピックアップ１０２内のＳＩＬを駆動する。
【００３１】
ピックアップ１０２は、例えば、図１０の光ピックアップと同等の構成とする。即ち、光源である半導体レーザ１からの光束を集光する、対物レンズ１０とその対物レンズ１０と光ディスク１２との間に配設されるSolid Immersion Lens（ＳＩＬ）１１とからなる集光光学系を備えている。集光光学系は上述のようにフォーカス方向とトラッキング方向に２つのレンズを一体に駆動する２軸アクチュエータ（図示せず）上に実装されている。
【００３２】
即ち、集光光学系を光ディスク表面に対して垂直方向に駆動するアクチュエータを備えている。本発明はその集光光学系により光源（半導体レーザ）からの光束を集光し、光ディスク上に情報の記録又は再生を行う。
【００３３】
ギャップエラー生成回路１０４は図１０の光検出器（ＰＤ３）２７の出力信号から集光光学系と光ディスクとの間隔量を示すギャップエラー信号を検出する。ギャップエラー生成回路１０４、位相補償回路１０５、アクチュエータドライバ回路１０６等の制御ループはギャップサーボ回路を構成している。即ち、検出されたギャップエラー信号に基づいてアクチュエータをサーボ制御することにより、集光光学系と光ディスクとの間隔を制御するギャップサーボ回路を備えている。
【００３４】
通常のギャップサーボ時にはギャップエラー信号がコンパレータ１０７に入力されている。コンパレータ１０７の閾値は図２に示すようにギャップサーボの目標値に相当するギャップエラー信号レベルＧＥｒｅｆよりも大きな信号レベルＧＥｔｈ１と小さい信号レベルＧＥｔｈ２に設定されている。コンパレータ１０７はギャップエラー信号レベルから装置に加わる振動を検出するものであり、振動を検出する振動検出回路を備えている。
【００３５】
ギャップエラー信号レベルがＧＥｔｈ１またはＧＥｔｈ２を越えたら、コンパレータ１０７の出力はＬｏｗからＨｉｇｈに変わる（図２のｔ０の時点）。コンパレータ１０７の出力が切り換わると、装置に外部振動が加わり、ＳＩＬ１１と光ディスク１０１が衝突する恐れがあるとし、コントローラ１１３はギャップサーボ動作を中断すべく、位相補償回路１０５の位相補償処理を停止させる。
【００３６】
コンパレータ１０７が傷や光ディスク上の汚れと外部振動を正確に切り分けて検出できる様にコンパレータ１０７の入力であるギャップエラー信号に対し、ＬＰＦ処理により帯域を制限しても良い。ＬＰＦの遮断周波数としては５００Ｈｚ程度で良い。
【００３７】
これは傷や光ディスク上の汚れ等によりギャップサーボ制御ループに加わる外乱の成分が比較的高い周波数（数ＫＨｚ程度）であるのに対し、外部振動による外乱の周波数は数百Ｈｚ程度と低い為である。
【００３８】
コンパレータ１０７の出力が切り換わり、ギャップサーボを中断した後、コントローラ１１３は退避電圧生成回路１１２にＳＩＬを光ディスク１０１から退避させる為の駆動電圧を出力させる。この信号は図２に示すようにＳＩＬが光ディスク１０１から離間する方向へ駆動するパルス状の信号である。
【００３９】
本実施形態では、このように振動検出回路により予め設定されたレベル以上の振動を検出した時、ギャップサーボをＯＦＦすると共に、アクチュエータを駆動して集光光学系を光ディスクから退避させる。
【００４０】
このように振動検出時に直ちにギャップサーボ制御を中断し、ＳＩＬを光ディスクから退避させることで振動が加わった時もＳＩＬと光ディスク１０１の衝突を防止できる。またギャップエラー信号を振動の検出に用いることで、正確にＳＩＬの退避タイミングを検出できる。振動を検出してＳＩＬを退避させた後、所定時間が経過したら振動はなくなったものとし、コントローラ１１３は再びギャップサーボ制御を開始する。ギャップサーボ制御が正常に引き込めたら記録や再生を再開する。
【００４１】
以上の様に本実施形態では、ギャップサーボ時にギャップエラー信号レベルにより外部振動を検出し、外部振動を検出したら直ちにギャップサーボを中断してＳＩＬを光ディスクから退避させる。この処理を行うことでＳＩＬを用いた光情報記録再生装置においてＳＩＬと光ディスクの衝突を確実に防止できる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。図中、図１や図１２と同じ機能を持つブロックには同じ番号を付して説明を省略する。なお、図３では光ディスクに情報を記録する回路、記録情報を再生する回路、トラッキンクサーボ回路、光ディスクを回転駆動する回路や機構等は省略している。
【００４３】
図３から図９を用いて本実施形態を説明する。まず、本実施形態の光学系の構成を図４に示す。図４では従来技術の図１０と同一部分には同じ番号を付して説明を省略するが、図４では図１０に対して破線で囲まれた部分を追加している点が異なる。この光学系の特徴は図４の点線で囲まれた部分であり、その構成を以下に説明する。その他は図１０と同様の構成である。
【００４４】
非偏光ビームスプリッタ１８を透過した光束は開口２２を通過して光束の外周部を遮光され、センサレンズ２３を経由して光検出器（ＰＤ４）２４上に集光される。光検出器ＰＤ４（２４）の出力は図３のフォーカスエラー生成回路１１４に入力され、フォーカスエラー信号が生成される。
【００４５】
破線で囲まれた部分について図５及び図６を用いて詳述する。図５において、光ディスクからの反射光束は、瞳径周縁部ではＮＡ＝１．４（ＮＡ＞１）となる。開口２２はその中心部のＮＡ＜１、例えば、ＮＡ＝０．８５程度の光束を透過し、外周部のＮＡ＞１となる光束を遮光する。透過光束をＮＡ＝１よりも１０％程度小さくするのは、対物レンズ１０及びＳＩＬ１１が光ディスクの偏芯に伴い、光ディスク半径方向に移動した場合、外周部のＮＡ＞１となる光束が混入しないためである。
【００４６】
フォーカスエラー信号の生成方法としては、センサレンズ２３が、例えば、トーリックレンズであり、光検出器ＰＤ４が、例えば、４分割センサである場合には、公知の非点収差法により検出することができる。ＮＡ＜１以下の光束には光ディスクの記録層からの反射光が多く含まれていて、精度良くフォーカスエラー信号を検出できる。
【００４７】
次に、本実施形態の動作を図３及び図７を用いて詳述する。まず、先述の実施形態と同様に記録や再生時のギャップサーボ動作時は、ギャップエラー信号はコンパレータ１０７に入力されている。コンパレータ１０７の閾値は同様に通常ギャップサーボ時の目標値に相当する信号レベルよりも大きい値ＧＥｔｈ１と小さい値ＧＥｔｈ２に設定されている。コンパレータ１０７は同様に振動を検出する振動検出回路である。
【００４８】
ギャップエラー信号レベルの変化により外部振動を検出すると、コンパレータ１０７の出力がＬｏｗからＨｉｇｈに切り換わる（図７のステップ１）。コントローラ１１３はコンパレータ１０７の出力変化を検出すると、ＳＩＬの集光制御を通常のギャップサーボから先述のＮＡ＜１の光束から生成したフォーカスエラー信号によるフォーカスサーボへと切り換える（ステップ２）。
【００４９】
つまり、振動検出回路により予め決められたレベル以上の振動を検出した時、ギャップエラー信号に基づくギャップサーボからフォーカスエラー信号に基づくフォーカスサーボへ切り換える。その場合、フォーカスサーボ回路はフォーカスエラー信号に基づいて上述のアクチュエータをサーボ制御することによりフォーカスサーボを行う。フォーカスエラー信号は上述のように光ディスクからの反射光束のうちＳＩＬによる実効開口数が１未満に相当する光束から生成する。
【００５０】
具体的には、スイッチ１１６を位相補償回路１０５側から位相補償回路１１５側へと切り換える。ここで、記録又は再生時におけるギャップエラー信号とＮＡ＜１の光束から生成したフォーカスエラー信号の合焦点は図８（ａ）に示す関係となっている。つまりギャップサーボの目標値であるＳＩＬ−光ディスク間距離が３０ｎｍにフォーカスエラー信号の合焦点が一致している。
【００５１】
ギャップサーボ時に外部振動を検出し、コントローラ１１３がギャップサーボからフォーカスサーボに切り換えた後、制御目標位置を図８に示す制御目標位置Ａから制御目標位置Ｂへと変更する。この時点では制御目標位置Ａ及びＢにおけるＳＩＬ−光ディスク間距離はほぼ同じである。
【００５２】
制御目標位置を切り換えた後、コントローラ１１３はエキスパンダ駆動回路１１７を制御してピックアップ１０２内のエキスパンダレンズ９を駆動する。エキスパンダレンズ９は図８に示すようにボイスコイルモータ２９により駆動され、その位置により光スポットの合焦点とＳＩＬとの間隔を変更することができる。
【００５３】
つまり、フォーカスエラー信号の合焦位置を変更する。外部振動を検出し、ＳＩＬの集光制御をギャップサーボからフォーカスサーボに切り換えた後、フォーカスサーボを行ったままエキスパンダレンズ９を駆動してフォーカスエラー信号の合焦位置を変更する（ステップ３）。
【００５４】
このようにフォーカスサーボへ切り換えた際に、光束の合焦位置を移動させて、光束の合焦点とＳＩＬとの間隔を広げている。
【００５５】
合焦位置を変更した後は、フォーカスエラー信号の合焦位置は図８（ｂ）に示すようにＳＩＬ−光ディスク間距離が１μｍ程度離れた位置（図８（ｂ）の制御目標位置Ｃ）となる。合焦位置をＳＩＬと光ディスク間が大きくなる方向へ移動させることで、外部振動により光ディスクが動いても、ＳＩＬと光ディスクの衝突を防止できる。ＳＩＬの集光制御を切り換えた後の処理を図９を用いて詳述する。
【００５６】
フォーカスサーボを行ったまま合焦位置を変更した後、フォーカスエラー信号はコンパレータ１１８に入力されている。コンパレータ１０７と同様にコンパレータ１１８の閾値は図９に示すようにフォーカスサーボの目標値ＦＥｒｅｆを中心とした、所定範囲を持つ±ＦＥｔｈに設定してある。
【００５７】
コンパレータ１１８の出力はフォーカスエラー信号レベルが所定時間以上、所定範囲内にあれば出力が切り換わる。ＳＩＬの集光制御を切り換え、合焦位置を移動した直後である図７のステップ３の実行時は外部振動の影響が残っている為、コンパレータ１１８の出力はＨｉｇｈのままである。
【００５８】
合焦位置を移動させた後にフォーカスエラー信号レベルが所定時間以上、所定範囲内になるまで、コントローラ１１３はコンパレータ１１８の出力を監視し続ける（ステップ４）。ステップ４でフォーカスエラー信号レベルが所定範囲内に所定時間以上入れば、コンパレータ１１８の出力はＨｉｇｈからＬｏｗへ切り換わり、コントローラ１１３はギャップサーボ時に検出した外部振動は収まったものと判断する。
【００５９】
外部振動が収まったと判断したら、ＳＩＬの集光制御をギャップサーボに戻し、記録や再生を再開する制御を行う。即ち、コントローラ１１３はエキスパンダレンズ駆動回路１１７を制御してエキスパンダレンズ９を駆動し、フォーカスエラー信号の合焦位置を移動させる（ステップ５）。つまりフォーカスサーボを行ったままエキスパンダレンズ９を駆動し、合焦位置を図８の制御目標位置Ｃから制御目標位置Ｂまで移動させる。
【００６０】
合焦位置の移動が終了したら、ＳＩＬの集光制御をフォーカスサーボからギャップサーボに切り換える（ステップ６）。ギャップサーボへの切り換えが完了したら、記録や再生を再開する。
【００６１】
以上の様に外部振動検出時にＳＩＬの集光制御をギャップサーボからフォーカスサーボに切り換えた上で、フォーカスエラー信号の合焦位置をＳＩＬと光ディスク間の距離が大きくなる方向へ移動させる。
【００６２】
こうすることで、外部振動時にＳＩＬと光ディスク間のマージンが増える為、外部振動時にもＳＩＬと光ディスクの衝突を防ぐことが可能となる。また外部振動時にＳＩＬの集光制御を中断せず、フォーカスサーボに切り換えているので、外部振動が収まった後はエキスパンダレンズ９を移動させるだけで、ギャップサーボを再開できるので、復帰時間が短くて済む。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る光情報記録再生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態のピックアップ光学系を示す構成図である。
【図５】第２の実施形態のフォーカスエラー信号を検出する光学系の説明図である。
【図６】第２の実施形態のフォーカスエラー信号を検出する光学系の開口を透過する光束の説明図である。
【図７】第２の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図８】第２の実施形態の制御目標位置の変更方法を説明する図である。
【図９】第２の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】従来の近接場記録用の光ピックアップを示す図である。
【図１１】半球ＳＩＬを説明する図である。
【図１２】ＳＩＬを用いた従来の光情報記録再生装置を示すブロック図である。
【図１３】従来技術において外乱を検出するためのギャップエラー信号に対する閾値の設定を説明する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 半導体レーザ（光源）
２ コリメータレンズ
３ ビーム整形プリズム
４、１８ 非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）
５、１５、１９、２３、２６ レンズ
６ ＬＰＣ−ＰＤ
７、１４ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
８ １／４波長板（ＱＷＰ）
９ エキスパンダレンズ
１０ 対物レンズ（後玉レンズ）
１１ ＳＩＬ（先玉レンズ）
１２、１０１ 光ディスク（記録媒体）
１３ １／２波長板（ＨＷＰ）
１６、２０、２４、２７ 光検出器
１７ ＲＦ出力
２１ トラッキングエラー
２２ 開口
２８ ギャップエラー
２９ ボイスコイルモータ
１０２ ピックアップ
１０３ スピンドルモータ
１０４ ギャップエラー生成回路
１０５ 位相補償回路
１０６ アクチュエータドライバ回路
１０７、１１８ コンパレータ
１０８、１１６ スイッチ
１０９ 駆動電圧ホールド回路
１１０、１１５位相補償回路
１１１ 加算回路
１１２ 退避電圧生成回路
１１３ コントローラ
１１４ フォーカスエラー生成回路
１１７ エキスパンダレンズ駆動回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を光ディスク上に集光し、情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置において、
前記光源からの光束を集光する、対物レンズと前記対物レンズと前記光ディスクの間に配設されるSolid Immersion Lens（ＳＩＬ）とからなる集光光学系と、
前記集光光学系を前記光ディスク表面に対して垂直方向に駆動するアクチュエータと、
前記集光光学系と前記光ディスクとの間隔量を示すギャップエラー信号を検出するギャップエラー生成回路と、
前記検出されたギャップエラー信号に基づいて前記アクチュエータをサーボ制御することにより前記集光光学系と前記光ディスクとの間隔を制御するギャップサーボ回路と、
振動を検出する振動検出回路とを備え、
前記振動検出回路により予め設定されたレベル以上の振動を検出した時、前記ギャップサーボをＯＦＦすると共に、前記アクチュエータを駆動して前記集光光学系を前記光ディスクから退避させることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２】
前記振動検出回路により予め設定されたレベル以上の振動を検出した時、前記ギャップエラー信号に基づくギャップサーボからフォーカスエラー信号に基づくフォーカスサーボに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】
前記フォーカスエラー信号は前記光ディスクからの反射光束のうち前記ＳＩＬによる実効開口数が１未満に相当する光束から生成することを特徴とする請求項２に記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
前記フォーカスサーボへ切り換えた際に、光束の合焦位置を移動させて、光束の合焦点と前記ＳＩＬとの間隔を広げることを特徴とする請求項２又は３に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１】
光源からの光束を光ディスク上に集光し、情報の記録又は再生を行う光情報記録再生装置において、
前記光源からの光束を集光する、対物レンズと前記対物レンズと前記光ディスクの間に配設されるSolid Immersion Lens（ＳＩＬ）とからなる集光光学系と、
前記集光光学系を前記光ディスク表面に対して垂直方向に駆動するアクチュエータと、
前記集光光学系と前記光ディスクとの間隔量を示すギャップエラー信号を検出するギャップエラー生成回路と、
前記検出されたギャップエラー信号に基づいて前記アクチュエータをサーボ制御することにより前記集光光学系と前記光ディスクとの間隔を制御するギャップサーボ回路と、
振動を検出する振動検出回路とを備え、
前記振動検出回路により予め設定されたレベル以上の振動を検出した時、前記ギャップサーボをＯＦＦすると共に、前記アクチュエータを駆動して前記集光光学系を前記光ディスクから退避させることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２】
前記振動検出回路により予め設定されたレベル以上の振動を検出した時、前記ギャップエラー信号に基づくギャップサーボからフォーカスエラー信号に基づくフォーカスサーボに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】
前記フォーカスエラー信号は前記光ディスクからの反射光束のうち前記ＳＩＬによる実効開口数が１未満に相当する光束から生成することを特徴とする請求項２に記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
前記フォーカスサーボへ切り換えた際に、光束の合焦位置を移動させて、光束の合焦点と前記ＳＩＬとの間隔を広げることを特徴とする請求項２又は３に記載の光情報記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２１７８６６（Ｐ２００８−２１７８６６Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１３６６（Ｐ２００７−５１３６６）
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]