JP2007534101A - 光データ記憶システム及び光学記録及び／または読出し方法 - Google Patents
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Abstract
波長λを有する放射ビームを用いて記録及び／または読出しを行う光データ記憶システムを開示する。この放射ビームは、光データ記憶媒体のデータ記憶層上に合焦される。この媒体は、合焦された放射ビームに対して透明なカバー層を有する。このカバー層は、5μm未満の厚さｈを有する。実質的に焦点深度、即ち50nm未満の厚さ変動を有するカバー層は、ギャップサーボに加えて要求される対物レンズの動的な焦点制御の必要性を解消する。さらに、こうした光データ記憶システムを用いた光学記録方法を開示し、この方法によって、媒体間のバラツキを許容範囲内に収めるための静的な焦点制御及び球面収差の修正が達成される。この静的な焦点制御は、既知の信号、例えばリードイン・トラックからの信号の変調深度を最適化することによって実現することができる。
Description
本発明は、光データ記憶媒体のデータ記憶層上に合焦（焦点合わせ）された波長λの放射ビームを用いて記録及び／または読出しを行う光データ記憶システムに関するものであり、このシステムは：
−前記合焦された放射ビームに対して透明であり、5μm未満の厚さｈを有するカバー層を有する前記光データ記憶媒体と；
−開口数ＮＡを有する対物レンズを含む光学ヘッドとを具え、この対物レンズは、前記光データ記憶媒体の前記カバー層側に配置されて前記媒体の最外表面からλ/10未満の自由動作距離の所に存在すべく構成された固体浸漬レンズを含み、記録／読出し中に、この浸漬レンズからの前記合焦された放射ビームが、エバネッセント波結合によって前記光データ記憶媒体の前記カバー層内に結合される。
本発明はさらに、こうしたシステムでの光学記録及び／または読出し方法に関するものである。
−前記合焦された放射ビームに対して透明であり、5μm未満の厚さｈを有するカバー層を有する前記光データ記憶媒体と；
−開口数ＮＡを有する対物レンズを含む光学ヘッドとを具え、この対物レンズは、前記光データ記憶媒体の前記カバー層側に配置されて前記媒体の最外表面からλ/10未満の自由動作距離の所に存在すべく構成された固体浸漬レンズを含み、記録／読出し中に、この浸漬レンズからの前記合焦された放射ビームが、エバネッセント波結合によって前記光データ記憶媒体の前記カバー層内に結合される。
本発明はさらに、こうしたシステムでの光学記録及び／または読出し方法に関するものである。
光学記録システムにおける合焦されたスポットサイズ（径）または光学解像についての一般的な尺度は、ｒ＝λ(２ＮＡ)によって与えられ、ここにλは空気中の波長であり、レンズの開口数はＮＡ＝sinθとして定義される（図１Ａ参照）。図１Ａには、空気入射の構成を示し、この構成では、データ記憶層がデータ記憶媒体の表面にあり、いわゆる表面データ記憶である。図１Ｂには、屈折率ｎ0を有するカバー層がデータ記憶層をスクラッチ（掻き傷）及び塵埃から保護する。
これらの図より、カバー層をデータ記憶層上に付加した場合には、光学解像は不変であり：一方では、カバー層内では、内部開口角θ’がより小さく、従って、内部開口数ＮＡ’が低減されるが、媒体内の波長λ’も同じ倍率ｎ0だけ短くなることが推察される。光学解像が高いほど、媒体の同じ面積により多くのデータを記憶できるので、高い光学解像を持つことが望まれる。光学解像を増加させる直接的な方法は、合焦されたビームの開口角を広げることであるが、レンズを複雑にするコストがかかる、ディスク傾斜の許容マージンをより小さくする、等のことがあり、あるいは、空気中の波長を低減させ、即ち、走査レーザーの色を変化させる。
光ディスクシステムにおける合焦されたスポットサイズを低減する他に提案されている方法は、図２に示すように、固体浸漬レンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens）の使用を含む。その最も単純な形態では、ＳＩＬがデータ記憶層上に中心をおく半球であり、これにより、合焦されたスポットはＳＩＬとデータ層との境界面上にある（図２Ａ参照）。同じ屈折率、即ちｎ0’＝ｎSILのカバー層と組み合わせれば、ＳＩＬはカバー層上に置かれた球の切断部分であり、ここでもその（仮想的な）中心は記憶層上におかれる（図２Ｂ参照）。ＳＩＬの動作原理は、開口角θを変化させずに、記憶層内の波長を倍率ｎSIL、即ちＳＩＬの屈折率だけ低減することにある。その理由は、すべての光がＳＩＬの表面に直角に入射するので、ＳＩＬでは光の屈折が無いからである（図１Ｂと図２Ａとを比較）。
非常に重要であるが、現時点まで言われていないことは、ＳＩＬと記録媒体との間には非常に薄いギャップ（間隙）が存在するということである。このことは、記録ディスクがレコーダの対物レンズ（レンズ＋ＳＩＬ）に対して自由に回転することを許容する。このエアギャップ（空隙）は光の波長よりずっと小さくすべきであり、一般に、λ/10未満にして、ＳＩＬ内の光の、ディスクのカバー層へのいわゆるエバネッセント結合がまだ可能であるようにすべきである。このことが起きる範囲を近視野範囲と称する。この範囲外では、エアギャップがより大きく、全反射が光をＳＩＬ内部に閉じ込めてレーザーに戻してしまう。なお、図２Ｂに示すようなカバー層を有する構成の場合には、適切な結合のためには、カバー層の屈折率は少なくともＳＩＬの屈折率に等しくすべきである（図３にさらに詳しく示す）。
臨界角を下回る波は、減衰なしにエアギャップを通って伝播するのに対し、臨界角を上回る波はエアギャップ内でエバネッセント的になり、ギャップ幅と共に指数関数的に減衰する。臨界角では、ＮＡ＝１である。大きいギャップ幅に対しては、臨界角を上回るすべての光が全反射（ＴＩＲ：Total Internal Reflection）によってＳＩＬの近接面から反射する。
ブルーレイ光ディスク（ＢＤ：Blue-Ray optical disc）用の波長である405nmの波長については、最大のエアギャップはおよそ40nmであり、従来の光学記録に比べて非常に小さい自由動作距離（ＦＷＤ：Free Working Distance）である。データ層と固体浸漬レンズ（ＳＩＬ）との間の近視野エアギャップは、十分安定なエバネッセント結合を得るためには、5nmまたはそれ以下の範囲内で一定に保つべきである。ハードディスク記録では、受動的な空気軸受（エア・ベアリング）に頼るスライダーベースの解決法を用いて、この小さなエアギャップを維持する。記録媒体がドライブ（駆動装置）から取り外し可能でなければならない光学記録では、ディスクの汚損レベルがより大きく、エアギャップを制御するために能動的なアクチュエータベースの解決法が要求される。この目的のために、ギャップエラー（誤差）信号を抽出しなければならず、既に光媒体によって反射された光データ信号から抽出することが好ましい。こうした信号を見つけることができ、代表的なギャップエラー信号を図４に示す。なお、近視野ＳＩＬを用いる場合には、開口数をＮＡ＝ｎSILsinθとして定義し、この値は１より大きくなり得るのが一般的慣行である。
図４に、参考文献[1]から引用した、直線偏光しコリメートされた入射ビームに対して平行及び直交の偏光状態の両方についての、1.48の屈折率を有する平坦で透明な光学表面（媒体）からの反射光量の測定値を示す。これらの測定値は理論値と良く合っている。エバネッセント結合は200nm以下で見られ、光は「ディスク」内に消え入り、全反射は接触面における最小値までほぼ直線的に下降する。この直線的な信号は、エアギャップの閉ループ・サーボシステム用のエラー（誤差）信号として用いることができる。水平偏光における振動は、ギャップの厚さが減少すると共に、ＮＡ＝１以内で縞（フリンジ）の数が減少することによって生じる。
一般的な近視野光ディスクシステムについての詳細は、参考文献[2]に見られる。
一般的な近視野光ディスクシステムについての詳細は、参考文献[2]に見られる。
光学記録対物レンズについての根本的な問題は、スライダーベースでもアクチュエータベースでも動作距離が小さく一般に50μm以下であり、記憶媒体の最寄りの光学表面で汚損が生じることである。このことは、高いレーザーパワー（出力）、及びデータを書き込むため、さらにはデータ記録層からデータを読み出すために必要な温度から生じる高い表面温度により、記憶媒体から脱着（吸着していたものが離れて戻る）し得る水の再凝縮によって生じ、この温度は一般に、光磁気（ＭＯ：Magneto-Optical）記録については250℃、相変化（ＰＣ：Phase Change）記録については650℃である。この汚損はついには、例えばフォーカス（焦点合わせ）及びトラッキング（追跡）システムのサーボ制御信号の逸走による光学系の機能不全を生じさせる。この問題は、参考文献[3]〜[5]の特許及び特許出願に記載されている。
次の場合については、この問題がより深刻になる：高湿度、高いレーザーパワー、記憶媒体の低反射率、記憶媒体の低い熱伝導率、小さい動作距離、及び高い表面温度。
この問題に対する既知の解決法は、レコーダの対物レンズの光学的近接面を、記憶媒体上の熱絶縁性のカバー層によってデータ層から遮蔽（シールド）することである。
カバー層を近視野光記憶媒体上に置くことは明らかに、汚れ及び掻き傷はもはやデータ層に直接影響しないという追加的な利点を有する。
しかし、カバー層を近視野光学系上に置くことによって新たな問題が生じ、新たな方策を採ることになる。
通常、十分安定なエバネッセント結合を得るためには、データ層と固体浸漬レンズ（ＳＩＬ）との間の近視野エアギャップまたは自由動作距離の精度は、5nmまたはそれ以下の範囲内に一定に保つべきである。カバー層を用いる場合には、このエアギャプはカバー層とＳＩＬとの間である（図２Ｂ参照）。ここでも、エアギャップは5nm以内に保つべきである。明らかに、ＳＩＬの焦点距離は、カバー層の厚さを補償して常時データ層に焦点が合うことを保証するためのオフセットを持つべきである。なお、カバー層の屈折率がＳＩＬの屈折率より小さい場合には、光学系の最大可能な開口数はカバー層の屈折率によって決まる。
十分な熱絶縁を得るために、絶縁性のカバー層の厚さは約0.5μm以上にすべきであり、2〜10μmのオーダーであることが好ましい。
本発明の目的は、近視野固体浸漬レンズをカバー層と組み合わせて用いて信頼性のあるデータ記録及び読出しを達成する、冒頭段落に記載した種類の記録及び読出し用の光データ記憶システムを提供することにある。本発明の他の目的は、こうしたシステム用の光学記録及び読出し方法を提供することにある。
本発明によれば、第１の目的は、媒体全体にわたるカバー層の厚さ変動Δｈが50nm未満であることを特徴とする光データ記憶システムによって達成される。Δｈは20nm未満であることが好ましい。データ層に焦点が合っていることを保証するためには、自由動作距離またはエアギャップの幅のみを制御することによって、カバー層の厚さ変動Δｈは焦点深度Δｆ＝λ/(２ＮＡ2)より（ずっと）小さくすべきであり、即ちΔｈ＜Δｆである（図５参照）。波長λ＝405nm及び開口数ＮＡ＝1.45については、Δｆ≒50nmであることが判明している。厚さ数ミクロンのスピンコート層については、このことは、ディスクのデータ領域全体にわたる厚さ変動が１％未満であることを意味し、挑戦的な精度に見える。しかし、スピンコート層を要求仕様：即ち数ミクロンの厚さ、及び30nm未満の厚さ変動で作製することは可能であることがわかっている（例えば図６及び参考文献[6]、[7]参照）。ディスクの中心では（孔があるので）流体が管理されないから、この結果は18.9mmの半径では顕著である。通常、このことは、縁部におけるカバー層の厚さが中央における厚さよりずっと小さいという非常に不均一な結果をもたらす。しかし、この場合には、スピンプロセス中に、ディスクの半径の関数としての熱勾配を用いて、流体の粘度を調整している。
従って、第１の新たな識見は、近視野光記憶ディスクを、十分小さな厚さ変動Δｈを有するカバー層と共に製造する、ということである。
好適例では、光学ヘッドが：
−固体浸漬レンズに相当する調整可能な第１光学素子と；
−前記第１光学素子を軸方向に移動させて、カバー層と前記固体浸漬レンズとの間の自由動作距離を動的に一定に保つ手段と
−調整可能な第２光学素子と；
−前記第２光学素子を調整して、合焦された放射ビームの焦点の位置を前記固体浸漬レンズの出射面に対して低帯域幅で変化させる手段とを具えている。低帯域幅での焦点距離の調整は主に、例えば温度変化によるゆらぎ（ドリフト）を補償するため、及び例えば異なるディスク間の製造上の許容誤差、及びディスクのカバー層の厚さ変動に打ち勝つために実行する。この調整は、前記第１光学素子を軸方向に移動させる手段において使用するサーボの場合には、一般にミリ秒単位でなく秒単位の時間スケールにわたって行う。従って、低帯域幅とは一般に秒単位の時間スケールを称し、高帯域幅とは一般にミリ秒またはそれ以下の単位の時間スケールを称する。
−固体浸漬レンズに相当する調整可能な第１光学素子と；
−前記第１光学素子を軸方向に移動させて、カバー層と前記固体浸漬レンズとの間の自由動作距離を動的に一定に保つ手段と
−調整可能な第２光学素子と；
−前記第２光学素子を調整して、合焦された放射ビームの焦点の位置を前記固体浸漬レンズの出射面に対して低帯域幅で変化させる手段とを具えている。低帯域幅での焦点距離の調整は主に、例えば温度変化によるゆらぎ（ドリフト）を補償するため、及び例えば異なるディスク間の製造上の許容誤差、及びディスクのカバー層の厚さ変動に打ち勝つために実行する。この調整は、前記第１光学素子を軸方向に移動させる手段において使用するサーボの場合には、一般にミリ秒単位でなく秒単位の時間スケールにわたって行う。従って、低帯域幅とは一般に秒単位の時間スケールを称し、高帯域幅とは一般にミリ秒またはそれ以下の単位の時間スケールを称する。
第２の新たな識見は、カバー層が十分小さい厚さ変動Δｈを有し、例えばその厚さが20〜50nm以下だけ変動するものとすれば、動的なエアギャップ、即ち自由動作距離の修正に加えて、焦点距離を静的に修正して、カバー層の厚さ変動を補償することを提案する。
本発明の目的は、データ記憶層に焦点を合わせ、同時に、ＳＩＬとカバー層との間のエアギャップを一定に保ち、これにより適切なエバネッセント結合を保証することにある。対物レンズの位置をギャップエラー信号に従って調整して、ギャップ幅を5nm以内、好適には2nm以内の一定値に維持すべきである。
実質的に焦点深度以下の厚さ変動を有するカバー層は、ギャップサーボに加えて要求される対物レンズの動的な焦点制御の必要性を解消する。ディスクどうしの間にあり得るバラツキを許容範囲内に収めるために、静的な焦点制御及び球面収差の修正が望まれる。また、任意に事前設定された焦点距離の機械的ショック（衝撃）または温度の影響によるゆらぎも、この方法で補償することができる。焦点距離の調整は、例えばリードイン（導入部）トラックからの既知の信号の変調深度を最適化することによって実現することができる。
同様の手順が、ＤＶＤの焦点最適化について参考文献[8]に記載されている。
明らかに、非常に平坦なカバー層を光データ記憶媒体上に持つことが非常に有利である。
明らかに、非常に平坦なカバー層を光データ記憶媒体上に持つことが非常に有利である。
好適例では、前記第２光学素子が対物レンズ内に存在する。
他の好適例では、前記第２光学素子が対物レンズの外部に存在する。
前記第２光学素子は、例えば、前記第１光学素子に対して軸方向に可動にすることができる。あるいはまた、前記第２光学素子は、例えばエレクトロウェッティングによって、あるいは液晶材料の配向に電気的に影響を与えることによって電気的に調整可能な焦点距離を有する。
本発明によれば、前記他の目的は、請求項３に記載のシステムによる光学記録及び／または読出し方法によって達成され、この方法は：
−例えば固体浸漬レンズとカバー層との間のエバネッセント結合の量から導出したギャップエラー信号に基づく高帯域幅の第１サーボループを用いることによって、前記自由動作距離を一定に保つステップと；
−前記第１サーボループに基づいて第１光学素子を動かすステップと；
−データ記憶層に記録された変調信号の変調深度から導出した焦点制御信号を用いて、低帯域幅の第２サーボループを動作させるステップと；
−前記第２サーボループに基づいて、最適な変調信号を獲得すべく第２光学素子を調整するステップとを具えている。低帯域幅の意味は上述した通りである。
−例えば固体浸漬レンズとカバー層との間のエバネッセント結合の量から導出したギャップエラー信号に基づく高帯域幅の第１サーボループを用いることによって、前記自由動作距離を一定に保つステップと；
−前記第１サーボループに基づいて第１光学素子を動かすステップと；
−データ記憶層に記録された変調信号の変調深度から導出した焦点制御信号を用いて、低帯域幅の第２サーボループを動作させるステップと；
−前記第２サーボループに基づいて、最適な変調信号を獲得すべく第２光学素子を調整するステップとを具えている。低帯域幅の意味は上述した通りである。
好適例では、前記第２光学素子の調整に振動を重畳させて、前記焦点制御信号を追加的に、この第２光学素子の振動方向から導出する。
他の好適例では、前記変調信号が、光データ記憶媒体中の記録データとして、例えば光データ記憶媒体のリードイン・エリア内に記録されている。
他の好適例では、前記変調信号が光データ記憶媒体のウォブル（蛇行）トラックとして記録されている。
対物レンズは、少なくとも２つの調整可能な光学素子を含むべきである。
例えば、対物レンズが２つの光学素子から成り、これらの光学素子は軸方向に変位して、前記エアギャップを大幅に変化させずに、この光学素子対の焦点距離を調整することができる。そして前記エアギャップは、対物レンズ全体を移動させることによって調整することができる（図７参照）。一般に、ある量の球面収差が残る。一部の場合には、レンズ系とカバー層との組合せの最適設計がシステム要求を満たし、他の場合には、球面収差の能動的調整が必要になり、そしてさらなる方策を採らなければならない。
例えば、対物レンズが２つの光学素子から成り、これらの光学素子は軸方向に変位して、前記エアギャップを大幅に変化させずに、この光学素子対の焦点距離を調整することができる。そして前記エアギャップは、対物レンズ全体を移動させることによって調整することができる（図７参照）。一般に、ある量の球面収差が残る。一部の場合には、レンズ系とカバー層との組合せの最適設計がシステム要求を満たし、他の場合には、球面収差の能動的調整が必要になり、そしてさらなる方策を採らなければならない。
キーとなる利点は、より単純であることである。完全なデュアル（二重）レンズアクチュエータ（図７参照）において要求される前記第２光学素子、即ちレンズの位置の調整は本願の出願人が同時に出願した参照番号PHNL040461の欧州特許出願において提案される解決法の場合よりも小規模であり、かつより低い帯域幅において行われる。実際には、レンズは、その軸方向の動きが超臨界制動（ダンピング）になるようにアクチュエータに懸架する。
好適例では、前記変調信号を既知のウォブル信号から生じるものとすることができ、他の好適例では、事前記録された既知のデータから発生するものとすることができ、あるいはＲＯＭシステムの場合には、リードイン・トラック上の特別なデータ、さらにはユーザデータとすることができる（例えば参考文献[8]参照）。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながらより詳細に説明する。
図１Ａ及び１Ｂには、それぞれカバー層無し及びカバー層有りの、通常の遠視野光学記録対物レンズ及び光データ記憶ディスクを示す。
図２Ａ及び２Ｂには、それぞれカバー層無し及びカバー層有りの、近視野光学記録対物レンズ及び光データ記憶ディスクを示す。有効波長はλ’＝λ/ｎSILに低減される。有効波長はλ’＝λ/ｎ0’に低減される。エアギャップの幅は一般に25〜40nm（少なくとも100nm以下）であり、図は一定寸法比で描いたものではない。カバー層の厚さは一般に数ミクロンであり、これも一定寸法比で描いたものではない。
図３に、エアギャップが広過ぎる場合に、ＮＡ＞１に対して全反射が生じることを示す。エアギャップが十分薄ければ、エバネッセント波はこの全反射を他方の側及び透明ディスク内に向け、再び伝播する。なお、透明ディスクの屈折率が開口数ｎ0’＜ＮＡより小さい場合には、一部の波はエバネッセントのままに留まり、実質的にＮＡ＝ｎ0’になる
図４に、照射ビームの偏光状態に対して平行及び直交の偏光状態についての、反射光の総量の測定値、及び両者の合計値を示す。直交の偏光状態は、近視野光学記録システム用のエアギャップのエラー信号として適している。
図５に、カバー層の厚さ変動が焦点深度より大きくも小さくもなり得ることを示す。データ層に焦点が合うことを保証するためには、自由動作距離またはエアギャップの幅のみを制御することによって、カバー層の厚さ変動Δｈを焦点深度Δｆ＝λ/(２ＮＡ2)より（ずっと）小さく、即ちΔｈ＜Δｆにすべきである（図５参照）。波長λ＝405nm及び開口数ＮＡ＝1.45を採れば、Δｆ≒50nmであることがわかる。厚さ数ミクロンのスピンコート層については、このことは、ディスクのデータ領域全体にわたる厚さ変動が１％未満であることを意味し、挑戦的な精度に見える。しかし、スピンコート層を要求仕様：即ち数ミクロンの厚さ、及び30nm未満の厚さ変動で作製することは可能であることがわかっている（例えば図６及び参考文献[6]、[7]参照）。ディスクの中心では（孔があるので）流体が管理されないから、この結果は18.9mmの半径では顕著である。通常、このことは、縁部におけるカバー層の厚さが中央における厚さよりずっと小さいという非常に不均一な結果をもたらす。しかし、この場合には、スピンプロセス中に、ディスクの半径の関数としての熱勾配を用いて、流体の粘度を調整している。
図６に、スピンコート層：ＵＶ硬化性シリコン・ハードコート層の厚さ特性の例を示す。このカバー層は外側28mmにわたって非常に平坦であり、この部分は既にデータ領域の８０％を表わす。
図７Ａ、７Ｂ及び７Ｃに、ディスク間のカバー層の厚さが変動する場合のデュアル・アクチュエータの動作原理を示す。図７Ａは、特定のカバー層の厚さを有し、記憶層に焦点が合わされ、エアギャップは一定に保たれている第１ディスクの場合である。図７Ｂは、カバー層の厚さが異なり、データ記憶層に焦点が合っていない他のディスクの場合である。図７Ｃは、第１レンズを配置してこのことを修正し、記憶層上に再び焦点が合わされた場合である。
図８に、デュアルレンズ・アクチュエータにおいてレンズを駆動するために必要な静的な焦点制御システムのブロック図を示す。ギャップ・アクチュエータ（ＧＡ）を用いてエアギャップを制御する。このギャップ・アクチュエータにはより小型のフォーカス（焦点）アクチュエータ（ＦＡ）が取り付けられ、焦点位置をオフセットさせる（ずらす）ために使用される。このギャップ・アクチュエータは、正規化されたギャップエラー信号（ＧＥＮ）を入力として用いるＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential：比例−積分−微分）コントローラによって駆動される。この正規化されたギャップエラー信号は、（元の）ギャップエラー信号（ＧＥＳ）を、中心開口（ＣＡ）信号または順方向検出ダイオードからの信号の低周波成分で除算する除算器によって生成される。コントローラの設定点及びエアギャップのプルイン手順は、中央マイクロプロセッサ（μProc1）によってコントローラに供給される。
レンズ、即ち第２光学素子の、ＳＩＬ、即ち第１光学素子に対する位置を、事前記録されたデータパターンまたはウォブル信号のＣＡ信号変調が最大になるように調整する。ＣＡ信号はアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）によってサンプリングされ、そしてマイクロプロセッサ（μProc2）に供給され、このマイクロプロセッサは、初期化段階中に、試行錯誤によって最適な焦点オフセット信号を見つける手順を実行し：最適な信号が得られるように焦点位置を変更する。レンズとＳＩＬとの間の距離を一定に保つために、ギャップ・アクチュエータの加速中に、ギャップ・アクチュエータ・エラー信号に比例する信号をオフセット信号に加え、電流増幅器で増幅し、そして超臨界制動を行うフォーカス・アクチュエータに供給する。
次の２つの信号が要求される：
−エアギャップの幅は、ＳＩＬとカバー層との間のエバネッセント結合の量から導出したエラー信号を用いて制御することができる。図４には、代表的なギャップエラー信号（ＧＥＳ）を示す。
−焦点制御信号（ＦＣＳ）は、何らかの既知の信号を含む例えばディスク上のリードイン・トラックの変調深度から導出することができる。
−エアギャップの幅は、ＳＩＬとカバー層との間のエバネッセント結合の量から導出したエラー信号を用いて制御することができる。図４には、代表的なギャップエラー信号（ＧＥＳ）を示す。
−焦点制御信号（ＦＣＳ）は、何らかの既知の信号を含む例えばディスク上のリードイン・トラックの変調深度から導出することができる。
図９に、近視野用のデュアルレンズ・アクチュエータの可能な具体例の断面図を示す。
図１０に、放射ビーム、例えば波長λ＝405nmのレーザービームを用いて記録及び／または読出しを行う光データ記憶システムを示す。この放射ビームは光データ記憶媒体のデータ記憶層上に合焦される。このシステムは：
−前記合焦された放射ビームに対して透明であり、5μmより小さい、例えば3μmの厚さを有するカバー層を有する媒体（カバー層、記憶層、及び基板）と；
−開口数ＮＡを有する対物レンズ（デュアルレンズ・アクチュエータ）を含む光学ヘッドとを具え、この対物レンズは、前記光データ記憶媒体のカバー層側に配置されて前記媒体の最外表面からλ/10より小さい自由動作距離の所に存在すべく構成された固体浸漬レンズ（ＳＩＬ）を含み、記録／読出し中に、この固体浸漬レンズから、合焦された放射ビームがエバネッセント波結合によって光データ記憶媒体のカバー層内に結合される。媒体全体にわたるカバー層の厚さ変動Δｈは30nmであり、50nmより小さい。
前記光学ヘッドは：
−調整可能な第１光学素子、即ち固体浸漬レンズと；
−前記第１光学素子を軸方向に移動させて、前記カバー層と前記固体浸漬レンズとの間の距離を動的に一定に保つ手段と；
−調整可能な第２光学素子、即ちレンズと；
−前記合焦された放射ビームの焦点の、前記固体浸漬レンズの出射面に対する位置を低帯域幅で変化させるべく、前記第２光学素子を調整する手段（図９のコイル参照）とを具えている。カバー層の厚さの変動Δｈは50nm以下であるので、エアギャップ用には１つのサーボループのみが必要であり、このサーボループは、対物レンズの近接面をカバー層の表面に追従させ、そして焦点距離用には１つの静的な最適化ループが必要であり、この最適化ループは、前記対物レンズの焦点距離を変化させることによって、データ層を焦点深度内に保つ。焦点制御（ＦＣ：Focus Control）を用いてレンズをＳＩＬに対して移動させることによって、デフォーカス（焦点外れ）を得ることができる。エアギャップは、ギャップ制御（ＧＣ：Gap Control）を用いて一定に保たれる。
−前記合焦された放射ビームに対して透明であり、5μmより小さい、例えば3μmの厚さを有するカバー層を有する媒体（カバー層、記憶層、及び基板）と；
−開口数ＮＡを有する対物レンズ（デュアルレンズ・アクチュエータ）を含む光学ヘッドとを具え、この対物レンズは、前記光データ記憶媒体のカバー層側に配置されて前記媒体の最外表面からλ/10より小さい自由動作距離の所に存在すべく構成された固体浸漬レンズ（ＳＩＬ）を含み、記録／読出し中に、この固体浸漬レンズから、合焦された放射ビームがエバネッセント波結合によって光データ記憶媒体のカバー層内に結合される。媒体全体にわたるカバー層の厚さ変動Δｈは30nmであり、50nmより小さい。
前記光学ヘッドは：
−調整可能な第１光学素子、即ち固体浸漬レンズと；
−前記第１光学素子を軸方向に移動させて、前記カバー層と前記固体浸漬レンズとの間の距離を動的に一定に保つ手段と；
−調整可能な第２光学素子、即ちレンズと；
−前記合焦された放射ビームの焦点の、前記固体浸漬レンズの出射面に対する位置を低帯域幅で変化させるべく、前記第２光学素子を調整する手段（図９のコイル参照）とを具えている。カバー層の厚さの変動Δｈは50nm以下であるので、エアギャップ用には１つのサーボループのみが必要であり、このサーボループは、対物レンズの近接面をカバー層の表面に追従させ、そして焦点距離用には１つの静的な最適化ループが必要であり、この最適化ループは、前記対物レンズの焦点距離を変化させることによって、データ層を焦点深度内に保つ。焦点制御（ＦＣ：Focus Control）を用いてレンズをＳＩＬに対して移動させることによって、デフォーカス（焦点外れ）を得ることができる。エアギャップは、ギャップ制御（ＧＣ：Gap Control）を用いて一定に保たれる。
図１１に、レーザー・コリメータレンズを対物レンズに対して移動することによってもデフォーカスが得られることを示す。
図１２に、エレクトロウェッティング（ＥＷ：Electro-wetting）または液晶（ＬＣ）材料に基づく切り換え可能な光学素子を示し、この光学素子は光学系の焦点距離を調整するために使用可能である。この方法で、ある程度の量の球面収差も同時に補償することが可能である。
図１３に、エレクトロウェッティング（ＥＷ：Electro-wetting）または液晶（ＬＣ）材料に基づく切り換え可能な光学素子を用いて、光学系の焦点距離を調整できることを示す。ここでは、この光学素子はレンズとＳＩＬとの間に配置される。この方法で、ある程度の量の球面収差も同時に補償することが可能である。
本発明の光学部分の具体例は、本願の出願人が同時に出願した参照番号PHNL040461の欧州特許出願と同様である。
ローレンツモータを有してレコーダの対物レンズ内の２つのレンズ間の距離を調整すべく、デュアルレンズ・アクチュエータを設計した。このレンズ・アセンブリ（組立体）全体は、ＣＤＭ１２アクチュエータ内に取り付けられている。このデュアル・アクチュエータは、互いに逆方向に巻かれた２つのコイル、及び半径（放射）方向に着磁された２つの磁石から成る。これらのコイルは対物レンズ・ホルダーの周りに巻かれ、このホルダーは２つの重ね板バネで懸架されている。これらのコイルを通る電流は、これら２つの磁石の漂遊磁界との組合せで、第１対物レンズをＳＩＬに向けて、あるいはＳＩＬから離れるように移動させる垂直力を生じさせる。近視野の設計は、図９のように見えるようにすることができる。この設計では、コイルと磁石との間の（強）磁性流体（一種の磁性油）を用いて、共振が十分に抑制されるように第１レンズの動きを減衰させる（参考文献[9]参照）。
可変の焦点位置を有する対物レンズの第１具体例は図７及び９に示し、そして図１０に再掲する。光学系の焦点位置を変化させる代案の具体例は、例えば、レーザー・コリメータレンズの調整（図１１参照）、あるいはエレクトロウェッティングまたは液晶材料に基づく切り換え可能な光学素子（図１２及び１３、及び参考文献[9]を参照）を具えている。これらの方策はもちろん、同時に採り入れることができる。
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Claims (12)
- 光データ記憶媒体のデータ記憶層上に合焦された波長λを有する放射ビームを用いて記録及び／または読出しを行う光データ記憶システムであって、
前記放射ビームに対して透明であり、5μm未満の厚さｈを有するカバー層を有する前記光データ記憶媒体と；
開口数ＮＡを有する対物レンズを含む光学ヘッドとを具え、前記対物レンズは、前記光データ記憶媒体のカバー層側に配置されて前記光データ記憶媒体の最外表面からλ/10未満の自由動作距離の所に存在すべく構成された固体浸漬レンズを含み、記録／読出し中に、前記固体浸漬レンズからの前記合焦された放射ビームが、エバネッセント波結合によって前記光データ記憶媒体の前記カバー層内に結合される光データ記憶システムにおいて、
前記光データ記憶媒体全体にわたる前記カバー層の厚さ変動Δｈが50nm未満であることを特徴とする光データ記憶システム。 - 前記Δｈが20nm未満であることを特徴とする請求項１に記載の光データ記憶システム。
- 前記光学ヘッドが、
前記固体浸漬レンズに相当する調整可能な第１光学素子と；
前記第１光学素子を軸方向に移動させて、前記カバー層と前記固体浸漬レンズとの間の距離を動的に一定に保つ手段と；
調整可能な第２光学素子と；
前記合焦された放射ビームの焦点の位置を前記固体浸漬レンズの出射面に対して低帯域幅で変化させるべく、前記第２光学素子を調整する手段と
を具えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光データ記憶システム。 - 前記第２光学素子が前記対物レンズ内に存在することを特徴とする請求項３に記載の光データ記憶システム。
- 前記第２光学素子が前記対物レンズ外に存在することを特徴とする請求項３に記載の光データ記憶システム。
- 前記第２光学素子が、前記第１光学素子に対して軸方向に可動であることを特徴とする請求項４または５に記載の光データ記憶システム。
- 前記第２光学素子が、例えばエレクトロウェッティングによって、あるいは液晶材料の配向に電気的に影響を与えることによって電気的に調整可能な焦点距離を有することを特徴とする請求項４または５に記載の光データ記憶システム。
- 請求項３に記載のシステムで光学的に記録及び／または読出しを行う方法において、
例えば前記固体浸漬レンズと前記カバー層との間のエバネッセント結合の量から導出したギャップエラー信号に基づく高帯域幅の第１サーボループを用いることによって、前記自由動作距離を一定に保つステップと；
前記第１サーボループに基づいて光学素子を動かすステップと；
前記データ記憶層内に記録された変調信号の変調深度から導出した焦点制御信号に基づいて、低帯域幅の第２サーボループを動作させるステップと；
前記第２サーボループに基づいて、最適な変調信号を獲得すべく前記第２光学素子を調整するステップと
を具えていることを特徴とする光学記録及び／または読出し方法。 - 前記第２光学素子の調整に振動を重畳させて、前記焦点制御信号を追加的に、前記第２光学素子の振動方向から導出することを特徴とする請求項８に記載の方法。
- 前記変調信号が、前記光データ記憶媒体中の記録データとして記録されていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
- 前記変調信号が、前記光データ記憶媒体中のリードイン・エリア内に記録されていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
- 前記変調信号が、前記光データ記憶媒体のウォブルトラックとして記録されていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
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