JPH0917047A - 走査型プローブを用いた記録再生方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度記録再生方式において、ヘッドの高速
なアクセス及び位置決め制御を行い、記録再生の高速化
を達成する。 【構成】 記録再生の為の走査型プローブヘッドと位置
制御の為の光ヘッドを複合したヘッドを用いて、記録再
生を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】走査型トンネル顕微鏡や走査型力
顕微鏡などの走査型プローブを記録再生ヘッドとする高
密度記録再生方法において、情報の記録再生の高速化、
および走査型プローブアクセス／トラッキング方法に係
る。

【０００２】

【従来の技術】走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や走査
型力顕微鏡（ＡＦＭ）などの走査型プローブ顕微鏡（Ｓ
ＰＭ）の走査型プローブを記録再生ヘッドとして用いる
ことで、高密度記録再生への挑戦が行われている。この
走査型プローブヘッドを用いた記録再生には様々な方法
があり、例えば、特開平3-238744にあるような、ＳＴＭ
を用いて原子を動かし記録再生を行う方法等がある。こ
れらの記録再生方法は走査型プローブ顕微鏡下での記録
再生方法であり、直線的に伸縮走査するピエゾアクチュ
エータを用いて記録再生を行うため、記録再生速度の高
速化に限界があった。また、所定の情報マークに位置決
めして記録再生をおこなうことも不可能であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】記録再生速度の高速化
のためには、光ディスクのような回転型の記録再生走査
が有用である。回転型の走査形式において、記録再生速
度を高速化するためには、ディスク面上に円形に記録再
生される情報列に対して、記録再生ヘッドの高さ及び面
上の位置制御が必要である。走査型プローブ顕微鏡で
は、トンネル電流或いはプローブにかかる力を制御用信
号として高さに対する制御を行うが、これらの制御信号
では、高速走査には不適当である。また、トラック方向
の位置決め精度も従来の光ディスクより１桁以上の高い
精度が要求される。

【０００４】本発明の目的は、走査型プローブヘッドを
用いた高密度記録再生方法において、高さ及び位置制御
を行い、高速に記録再生を行うことができる記録再生ヘ
ッドを構成し、この記録再生方法に供することである。
さらに、本発明の他の目的は、この新たに構成される記
録再生ヘッドに適応する記録媒体の構造とこれに対応し
た記録再生ヘッドの走査方法を提案するものである。さ
らに、本発明の他の目的は、走査型プローブヘッドを用
いた高密度記録再生を可能とするトラッキング方法、お
よびアクセス方法を提供することである。さらに、これ
らの方法を実現する記録再生装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】記録再生速度の高速化の
ために、記録再生ヘッドの高さ及び位置制御に光を制御
信号として用いる。つまり、記録再生の為の走査型プロ
ーブヘッドに位置制御用の光ヘッドを備えた複合型ヘッ
ドを用いる。この複合ヘッドでは、記録再生を行うの
が、走査型プローブヘッドであり、その位置制御を行う
のが走査型プローブヘッドに付けられた光ヘッドであ
る。この光ヘッドを用いることで、高精度な位置決め制
御を行い、高速に記録再生を行うことができる。

【０００６】また特に位置決め制御用トラックが、ディ
スク上の記録方向と直角方向に間隔Ｐで配置された溝と
し、少なくとも３つの光スポットを照射する光ヘッドを
用いて、該ディスクと該光スポットとの相対変位を、デ
ィスク上の記録方向と直角方向に概略ＮＰ／８（Ｎは４
の倍数を除く自然数）の分解能で検出する光学的変位検
出方法を用い、さらにまた、前記３つの光スポットの該
ディスクからの反射光を検出し、位相が概略ＮＰ／８
（Ｎは４の倍数を除く自然数）異なる少なくとも２種類
のトラッキングエラー信号を生成し、該トラッキングエ
ラー信号を２値化して２値化信号を生成し、該２値化信
号をカウントして相対変位を検出する方法とし、該ディ
スクと該走査型プローブを、所定方向に概略ＮＰ／８
（Ｎは４の倍数を除く自然数）の間隔で位置決めする。
さらに該トラッキングエラー信号を切り替え、該トラッ
キングエラー信号に応じてアクセス機構を移動し、該走
査型プローブを位置決めする。

【０００７】あるいはまた、上記位置決め制御用トラッ
クが、半径方向に間隔Ｐで円周上に配置されたピットあ
るいはマークであって、これらを少なくとも３種類の位
相信号を発生する関係で配置し、位相が少なくとも異な
る８種類のトラッキングエラー信号を生成する回路を設
け、該トラッキングエラー信号を切り替え、該トラッキ
ングエラー信号に応じてアクセス機構を移動し、該走査
型プローブを位置決めする。

【０００８】この複合ヘッドに供する記録媒体は、記録
再生プローブヘッドと、位置制御光ヘッドのそれぞれに
対応した記録再生トラック及び、位置制御用トラックを
持つ。この２つのトラックはそれぞれが独自の幅を持ち
並列しているものでもいいし、また、１種類の様式のト
ラックが記録再生トラック及び位置制御トラックを兼ね
るものであってもよい。各ヘッドはそれぞれのトラック
を走査し、走査の方法は、記録媒体の円周方向に走査す
る光ヘッドに対して、記録トラックを走査するプローブ
ヘッドのアクチュエータは、光ヘッドとは異なり、円周
方向以外の走査が可能である。

【０００９】

【作用】記録再生ヘッドの位置決め制御に光ヘッドを用
いれば、記録再生ヘッドの位置決め制御を、高速にかつ
高精度で行うことができる。かつ、概略ＮＰ／８（Ｎは
４の倍数を除く自然数）の精度でアクセス／トラッキン
グできる位置決め方法を採用することで、従来の少なく
とも１／８以下のトラックピッチを有する情報列に、ア
クセス／トラッキングができるようになる。

【００１０】また、記録再生プローブヘッドは独自の走
査アクチュエータを備え、これにより記録再生トラック
上を走査する。この記録再生プローブヘッドを走査する
走査アクチュエータは光ヘッドに固定されている。この
固定端は光ヘッドにより位置制御されているので、プロ
ーブヘッドの位置は、光ヘッドにより制御された位置と
プローブヘッドを走査する走査アクチュエータの変位と
で決めることができ、プローブヘッドを走査する走査ア
クチュエータのストロークを小さくすることができる。

【００１１】

【実施例】

実施例１ 以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。説明に
用いた図はいずれも模式的に描かれており、これにより
長さが限定されるものではない。

【００１２】図１に第１の実施例の構成図を示し、ディ
スクの一部をカットした断面とともに斜視図で示し、そ
の上面にヘッドが配置されている様子を示す。

【００１３】記録再生用のＡＦＭ（原子間力顕微鏡）の
プローブヘッド１が光ヘッド２に取り付けられている。
この光ヘッド２は３つのビーム６を有するヘッドで、８
分の１トラックの間隔でトラックオフセットをかけなが
ら従来の光ディスクあるいは光磁気ディスク同様のヘッ
ドの走査が可能である。ディスク３はフォトポリメリゼ
イション法（２Ｐ法）により作製した３．５インチのも
のであり、トラックピッチ１．４μｍ、ランド幅１．２
μｍである。ディスク３のランド４上の記録再生を行う
トラック５の幅は溝ピッチの８分の１、１７５ｎｍであ
る。ヘッド位置は、ディスクが１周回転する毎に８分の
１トラックづつ半径方向に移動する。

【００１４】記録は、ＡＦＭプローブヘッド１をコート
している金を用い、電界蒸発法により、金のドットをデ
ィスクのランド４上に形成するものである。再生は金ド
ットによる凹凸をＡＦＭプローブヘッド１のカンチレバ
ーによって検出する。

【００１５】図２は位置決め用の光ヘッドおよびその制
御装置の模式図である。

【００１６】ディスク３はスピンドルモータ１１２によ
って回転駆動される。アクセス機構１１４に搭載された
光ヘッド２は、アクセス機構１１４により紙面左右方向
（ディスク半径方向）へ移動する。

【００１７】光ヘッド２においては、半導体レーザ１１
８より出射した光が回折格子１２０により３本の光束と
され、コリメートレンズ１２２により平行光とされ、対
物レンズ１２６によりディスク３上に３つのスポットを
形成する。３つの光スポットはディスク３上で中心の光
スポットに対し、両端の光スポットが半径方向に±Ｐの
長さだけずれるように、回折格子１２０で調整されてい
る。ディスク３からの反射光は、対物レンズ１２６を通
りビームスプリッタ１２４で一部光路を変更され、検出
レンズ１３０により３分割ディテクタ１３２上に集光さ
れる。

【００１８】３分割ディテクタ１３２の検出信号は、多
相トラッキングエラー信号回路１３４にて４種類のトラ
ッキングエラー信号を生成する。２値化回路１４６およ
びカウンタ回路１５０は、トラッキングエラー信号によ
り相対変位信号を生成する。速度制御信号生成回路１６
２は相対変位信号により速度制御信号を生成し、速度制
御信号をアクセス機構駆動回路１７４へ入力することに
より、アクセス機構は走査型プローブを目標位置へアク
セスする。トラッキングエラー信号選択回路１７０によ
り選択されたトラッキングエラー信号は、位相補償回路
１７２を介し、アクセス機構駆動回路１７４に入力さ
れ、アクセス機構は走査型プローブを所定の位置にトラ
ッキングする。

【００１９】次に走査型プローブを所定の情報トラック
に位置決めするために用いるトラッキングエラー信号を
生成する多相トラッキングエラー信号生成回路１３４を
図３、図４を用いて説明する。

【００２０】図３の３分割ディテクタ１３２上には、三
つのディテクタ１３２ａ、１３２ｂ、および１３２ｃが
設けられており、集光した光束を独立に検出する。ディ
テクタ１３２ｂの信号は、回折光の０次光を用いている
ため両端より大きいため、これをアンプ１３６にて１／
Ｋとし、３つのディテクタから得られる信号Ａ、Ｂ、Ｃ
を等しくする。

【００２１】図４（ａ）に信号Ａ、Ｂ、Ｃと半径方向の
変位量との関係を示す。それぞれの信号の位相は概略Ｐ
／４異なり、さらに２つの信号が交差する点では位相が
概略Ｐ／８異なる。そこで、信号Ａから信号Ｂを減算回
路１３８ａにより減算した信号をトラッキングエラー信
号Ａとし、信号Ｂから信号Ｃを減算回路１３８ｂにより
減算した信号をトラッキングエラー信号Ｂとし、信号Ａ
から信号Ｃを減算回路１３８ｃにより減算した信号をト
ラッキングエラー信号Ｃとする。さらに、トラッキング
エラー信号Ｂよりトラッキングエラー信号Ａを減算回路
１３８ｄにより減算した信号をトラッキングエラー信号
Ｄとする。

【００２２】図４（ｂ）は、上述の回路から得られたト
ラッキングエラー信号である。４種類のトラッキングエ
ラー信号は、そのゼロ点付近で位相がＰ／８ずつ異なっ
ている。

【００２３】次に、ディスク３と走査型プローブの相対
位置を検出する２値化回路１４６およびカウンタ回路１
５０について図５を用いて説明する。

【００２４】多相トラッキングエラー信号生成回路１３
４にて生成されたトラッキングエラー信号Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄは、２値化回路１４６により２値化され、信号Ｓａ
＋、Ｓｂ＋、Ｓｃ＋、Ｓｄ＋となる。

【００２５】カウンタ回路１５０においては、インバー
タ１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄにより、こ
れらの２値化回路出力を反転した２値化信号Ｓａ−、Ｓ
ｂ−、Ｓｃ−、Ｓｄ−を生成する。次に立上りエッジ検
出回路１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄは信号
Ｓａ＋、Ｓｂ＋、Ｓｃ＋、Ｓｄ＋の立上りを検出し、立
上りエッジ信号Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄを、立下がり検
出回路１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃ、１５６ｄは、立
下がりを検出し、立下がりエッジ信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄ
ｃ、Ｄｄを生成する。これら１６の信号は論理回路１５
８に入力され、次式で表される変位量の正の増分を表す
アップパルス信号Ｐｕと、負の変位量を表すダウンパル
ス信号Ｐｄを生成する。

【００２６】 Pu = (Ua∩Sb-)∪(UB∩Sa+)∪(Uc∩Sd+)∪(Ud∩Sc-) Pd = (Ua∩Sb+)∪(UB∩Sa-)∪(Uc∩Sd-)∪(Ud∩Sc+) アップダウンカウンタ１６０はアップパルス信号Ｐｕお
よびダウンパルス信号Ｐｄを入力し、相対変位信号を生
成する。

【００２７】４種類のトラッキングエラー信号の位相は
前述のように概略Ｐ／８異なるため、ディスク３と走査
型プローブの相対位置がＰ／８変化するごとに、カウン
タ回路１５０は相対変位信号を出力する。これにより、
半径方向に概略Ｐ／８の分解能で両者の相対変位信号を
検出できる。検出された相対変位信号を用いてフィード
バック制御を行うことにより、走査型プローブのアクセ
ス動作を行うことができる。

【００２８】次に、図６を用いて目標トラックへのアク
セス動作及びトラッキング動作について具体的に説明す
る。

【００２９】目標トラックへのアクセスを行うために、
まずアクセススイッチ１６４を閉じる。アクセス機構駆
動回路１７４には、カウンタ回路１５０の出力である相
対変位信号により速度制御信号生成回路１６２によって
生成された速度制御信号が入力され、目標トラックへの
アクセス動作が開始される。目標トラックへのアクセス
は、横切るトラックの数をカウンタ回路１５０からの出
力をもとにカウントしながら制御する。走査型プロー
ブ、すなわち光スポットが目標トラック近くへ到達する
と、アクセススイッチ１６４が開き、トラッキングエラ
ー信号選択回路１７０は、トラッキングエラー信号Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄと位相反転回路１６８ａ、１６８ｂ、１６８
ｃ、１６８ｄによるそれらの反転信号Ａ’、Ｂ’、
Ｃ’、Ｄ’の８種類の位相が異なるトラッキングエラー
信号により、目標トラックに対応するトラッキングエラ
ー信号を選択する。例えば、図１に示すトラックＮにプ
ローブ１の探針位置を位置決めする（光スポットを図４
（ｂ）のＮの位置に位置決めすることが対応する）に
は、トラッキングエラー信号Ｃを選択し、同様にトラッ
クＮ＋１、Ｎ＋２、Ｎ＋３、Ｎ＋４、Ｎ＋５、Ｎ＋６、
Ｎ＋７へ位置決めを行うためには、トラッキングエラー
信号Ｂ、Ｄ、Ａ’、Ｃ’、Ｂ’、Ｄ’、Ａを選択する。
どのトラックを使用するかは図示しない上位の制御回路
の要求によって決まることであり、これに対応して信号
選択回路のスイッチがオンされる。なお、本実施例で
は、トラックＮとＮ＋１〜Ｎ＋７とは異なったものとな
っているが、トラックとしては同じに扱うものとする。
選択されたトラッキングエラー信号は、位相補償回路１
７２を通し、アクセス機構駆動回路１７４に入力され、
アクセス機構は目標トラックへ位置決めを行うトラッキ
ング動作を行う。位相補償回路１７２はアクセス機構駆
動回路１７４に内蔵されるサーボ回路（図示しない）の
発振を抑止し応答を高めるために設けられるものであ
る。最後に、隣接するトラックへのジャンプ動作は、や
はりトラッキングエラー信号選択回路により、所望のト
ラッキングエラー信号を選択することにより行うことが
できる。

【００３０】以上のように本実施例によれば、半径方向
に間隔Ｐ／８で配置された情報トラックに走査型プロー
ブをアクセスし、かつトラッキングを行いながら情報の
記録再生を行うことができる。本実施例の場合のトラッ
キング精度は、１７５ｎｍのトラックピッチ（Ｐ＝１４
００ｎｍ、Ｐ／８ピッチ）に対し、約５〜１０ｎｍであ
り、十分の値である。

【００３１】上記方法にて、トラッキング動作が終了し
たのち、プローブ１に適当な加重をかけ、記録再生を行
う。線速度０．１ｍ／ｓにて、１ＭＨｚ７Ｖの矩形波を
記録信号としてプローブに印加し、１つのランド上に、
トラックＮ＋１からＮ＋７の７トラックの走査を行っ
た。このとき、直径５０ｎｍの金ドットが、ピッチ間隔
１２５ｎｍ、トラック間隔１７５ｎｍにて記録された。
これを、線速度０．１ｍ／ｓにて再生したところ、Ｃ／
Ｎ２０ｄＢのカンチレバー信号が得られた。

【００３２】なお、後述の実施例も含めてスイッチ回路
を機械的なスイッチの形で図示したが、これらが電子的
なものであることは言うまでもなかろう。

【００３３】実施例２ 図７に第２の実施例の構成図を示す。

【００３４】記録再生用のＡＦＭのプローブヘッド１が
光ヘッド２０４に取り付けられている。光ヘッド２０４
は１つのビームを有するヘッドで、以下のような方法で
８分の１トラックの間隔でトラックオフセットをかけな
がらヘッドの走査が可能である。ディスク２００はサン
プルサーボ用の３．５インチのものである。

【００３５】図８に示すように、前記ディスクのサーボ
領域には、半径方向にトラックピッチＰ＝１．４μｍで
同一円周線上に配置されたアクセスマーク、ウォブルマ
ークＡ、クロックマークおよびウォブルマークＢよりな
るクロックデータが設けられ、アクセスマークとクロッ
クマークとは同一円周上の位置（同じ位相）で、ウォブ
ルマークＡ、Ｂは他のマークの両側、すなわち、半径方
向に±Ｐ／４位相がずれて設けられている。またこれら
のサーボ領域のデータは、円周方向に所定の間隔をとっ
て配置される。データ領域には半径方向に間隔Ｐ／８＝
１７５ｎｍで情報トラックが設けられ、情報１４が記録
される。その先頭にはいわゆるセクターの番号であるＩ
Ｄマーク１６が設けられている。

【００３６】記録は、金でコートされたＡＦＭプローブ
ヘッドを用い、電界蒸発法により、金のドットをディス
ク上に形成するものである。再生は金ドットによる凹凸
をカンチレバー１によって検出する。

【００３７】図９は位置決め用の光ヘッド２０４および
その制御装置の模式図である。ディスク２００はスピン
ドルモータ２０２によって回転駆動される。アクセス機
構２０５に搭載された光ヘッド２０４は、アクセス機構
２０５により紙面と平行方向（ディスク半径方向）へ移
動する。光ヘッド２０４からの半導体レーザビーム（図
７に６で表示）は、ディスク２００上に絞りこまれスポ
ットを形成する。ディスクからの反射光は、再度光ヘッ
ド内へ導かれ、ディテクタ（図示しない）上に集光され
る。ディテクタの検出信号は、信号検出回路２０６へ導
かれ、反射光の総光量を表す総光量信号Ｓ₁が作られ
る。データ信号Ｓ₂は、光ヘッド２０４に取り付けられ
たＡＦＭプローブから作られ、情報再生回路２２０へ入
力される。

【００３８】光スポットが、ディスク２００の回転に応
じてサーボ領域のクロックデータ上を通過すると、デー
タのドットの有無に対応して、反射光の総光量信号Ｓ₁
が変化する。これはサーボクロック発生回路２０８へ導
かれ、サーボクロック発生回路２０８内のＰＬＬはクロ
ックデータのマークに同期し、ウォブルマークＡ、クロ
ックマークおよびウォブルマークＢのそれぞれに対応し
た、サーボ信号検出用のサンプルホールド信号ＳＨａ、
ＳＨｂおよびＳＨｃを生成する。また、総光量信号Ｓ₁
は、データクロック発生回路２１０へも導かれ、回路内
のＰＬＬもサーボ領域のクロックデータのマークに同期
し、データ記録再生用のデータクロック信号Ｓｄｋを生
成する。信号検出回路２０６への入力はデータ領域のデ
ータマークによっても発生するが、これはサーボ領域の
マークを検出する場合には、サーボ領域のマークに比較
して極めて小さいから、信号検出回路２０６で無視する
処理をすることが出来る。

【００３９】次に走査型プローブ１を所定の情報トラッ
クに位置決めするために用いるサーボ信号検出回路２１
２による４種類のトラッキングエラー信号を図１０を用
いて説明する。

【００４０】光ヘッドにより検出された総光量信号Ｓ₁
は、３つのサンプルホールド回路２５０ａ、２５０ｂ、
２５０ｃに入力される。サーボクロック発生回路２０８
により総光量信号Ｓ₁のウォブルマークＡ、クロックマ
ーク、ウォブルマークＢに対応して生成された３つのサ
ンプルホールド信号ＳＨａ、ＳＨｂ、ＳＨｃを用いて、
総光量信号Ｓ₁をサンプルホールド回路２５０ａ、２５
０ｂ、２５０ｃによりサンプルホールドする。ウォブル
マークＡに対応してサンプルホールドされた信号とクロ
ックマークに対応してサンプルホールドされた信号を減
算回路２５２ａにより減算した信号をトラッキングエラ
ー信号Ａとし、クロックマークに対応してサンプルホー
ルドされた信号とウォブルマークＢに対応してサンプル
ホールドされた信号を減算回路２５２ｂにより減算した
信号をトラッキングエラー信号Ｂとし、ウォブルマーク
Ａに対応してサンプルホールドされた信号とウォブルマ
ークＢに対応してサンプルホールドされた信号を減算回
路２５２ｃにより減算した信号をトラッキングエラー信
号Ｃとする。さらに、トラッキングエラー信号Ｂよりト
ラッキングエラー信号Ａを減算回路２５２ｄにより減算
した信号をトラッキングエラー信号Ｄとする。それぞれ
のトラッキングエラー信号は、光スポットが次のサーボ
領域を通過するまでの間ホールドされる。

【００４１】図１１は、上述の回路から得られたトラッ
キングエラー信号を示す波形図である。４種類のトラッ
キングエラー信号は、そのゼロ点付近で位相がＰ／８ず
つ異なっている。

【００４２】次に、図１２を用いて目標トラックへのア
クセス動作及びトラッキング動作について具体的に説明
する。図１２はサーボ制御回路２１４を示す図である。

【００４３】上位制御回路２６０から、アクセス命令、
目標トラック、及び目標アクセスマークが入力される
と、まずアクセス命令によって、アクセススイッチ２６
４を閉じる。速度制御信号生成回路２６２で、ポジショ
ン信号、目標アクセストラックおよび目標アクセスマー
クによって速度制御信号が生成され、アクセス機構駆動
回路２７４に入力され、目標トラックへのアクセス動作
が開始される。ここでポジション信号は、例えば、内周
からクロストラックカウントして、内周からのトラック
本数を数えて検知されるものである。走査型プローブ、
すなわち光スポットが目標トラック近くへ到達すると、
アクセススイッチ２６４が開き、トラッキングエラー信
号選択回路２７０は、トラッキングエラー信号Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄとそれらの反転信号Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の８
種類の位相が異なるトラッキングエラー信号により、目
標トラックに対応するトラッキングエラー信号を選択す
る。例えば、図７に示すトラックＮに光スポットを位置
決めするには、トラッキングエラー信号Ｃを選択し、同
様にトラックＮ＋１、Ｎ＋２、Ｎ＋３、Ｎ＋４、Ｎ＋
５、Ｎ＋６、Ｎ＋７へ位置決めを行うためには、それぞ
れトラッキングエラー信号Ｂ、Ｄ、Ａ’、Ｃ’、Ｂ’、
Ｄ’、Ａを選択する。選択されたトラッキングエラー信
号は、位相補償回路２７２を通し、アクセス機構駆動回
路２７４に入力され、アクセス機構は目標トラックへ位
置決めを行うトラッキング動作を行う。最後に、隣接す
るトラックへのジャンプ動作は、やはりトラッキングエ
ラー信号選択回路により、所望のトラッキングエラー信
号を選択することにより行うことができる。この動作は
本質的には図６で説明した第１の実施例と同じである。

【００４４】データの再生、記録については、通常の磁
気ディスク、光ディスクなどと同様に、データクロック
発生回路２１０によって得られるデータクロック信号Ｓ
ｄｋをタイミング信号として行うことが出来る。図９で
簡単に説明すると次ぎのようである。

【００４５】再生については、データ領域の金ドットの
有無から得られる凹凸信号をＡＦＭプローブによってデ
ータ信号Ｓ₂として検出し、データクロック信号Ｓｄｋ
を基礎に情報再生回路２２０によって、Ｓ₂の金ドット
の有無に対応した信号のデータとして再生する。これを
誤り検出回路２２２によってチェックし、修正して入出
力インターフェイスに渡す。記録は入出力インターフェ
イスから与えれる信号をデータクロック信号Ｓｄｋを基
礎にディスク上に記録する。

【００４６】以上のように本実施例によれば、半径方向
に間隔Ｐ／８で配置された情報トラックに走査型プロー
ブをアクセスし、かつトラッキングを行いながら情報の
記録再生を行うことができる。本実施例の場合のトラッ
キング精度は、１７５ｎｍのトラックピッチ（Ｐ＝１４
００ｎｍ、Ｐ／８ピッチ）に対し、約５〜１０ｎｍであ
り、十分の値である。

【００４７】上記方法にて、トラッキング動作が終了し
たのち、プローブに適当な加重をかけ、記録再生を行
う。線速度０．１ｍ／ｓにて、１ＭＨｚ７Ｖの矩形波を
記録信号としてプローブに印加し、１つのランド上に、
７トラックの走査を行った。このとき、直径５０ｎｍの
金ドットが、ピッチ間隔１２５ｎｍ、トラック間隔１７
５ｎｍにて記録された。これを、線速度０．１ｍ／ｓに
て再生したところ、Ｃ／Ｎ２０ｄＢのカンチレバー信号
が得られた。

【００４８】実施例３ 本発明の第３の実施例を図１３に示す。

【００４９】光ヘッド部３０８に記録再生用のＡＦＭプ
ローブヘッド３０９を駆動するピエゾアクチュエータ３
１０が取り付けられている。光ヘッドは実施例１、２で
示したと同様のディスクにおいてグルーブ３０８上をト
ラッキング走査する。ピエゾアクチュエータ３１０はデ
ィスクトラックと垂直方向に伸縮し、ＡＦＭプローブヘ
ッド３０９をディスクのランド部３１１の幅１．２μｍ
にわたって移動させる。

【００５０】このピエゾアクチュエータの動作の１例を
図１４に示す。ピエゾアクチュエータはディスクが１回
転するタイミング毎に１５０ｎｍづつ伸びていき８周目
にて１０５０ｎｍになる。これで、ディスクの一つのラ
ンド領域にわたってプローブヘッドの走査が終了したこ
とになり、この後、光ヘッドは次のグルーブへ移動しピ
エゾアクチュエータの伸びは初期位置へもどる。

【００５１】このような走査を行う構成を用いて、実施
例１に示すＡＦＭプローブヘッドによる記録再生を行っ
た。線速度０．１ｍ／ｓにて、１ＭＨｚ７Ｖの矩形波を
記録信号としてプローブに印加し、１つのランド上に、
８トラックの走査を行った。このとき、直径５０ｎｍの
金ドットが、ピッチ間隔１００ｎｍ、トラック間隔１５
０ｎｍにて記録された。これを、線速度０．１ｍ／ｓに
て再生したところ、Ｃ／Ｎ２０ｄＢのカンチレバー信号
が得られた。

【００５２】実施例４ 図１５は、本発明の第４の実施例を示す図である。ディ
スク４００は、実施例１と同様の連続溝を有するディス
クであり、溝のピッチは１．４μｍ、ランドの幅は１．
２μｍである。記録再生に用いる媒体としては、Ｐｔ／
Ｃｏ多層膜、ＴｅＦｅＣｏ膜などの光磁気記録膜、相変
化型の光記録膜等、いずれも適用可能である。近接場光
を発生可能なファイバプローブ４１２が、光ファイバ４
１４の先端に形成されており、このプローブを用いて情
報４０２の記録再生を行う。ファイバプローブ４１２付
きの光ファイバ４１４は、位置決めに用いる光ヘッド４
０４に固定されており、光ヘッド４０４は、アクチュエ
ータ４１６で位置調整される。対物レンズ４０８に入射
する光は、実施例１と同様あらかじめ回折格子により３
つの光に分割されている。所定の情報トラックへのアク
セス動作、およびトラッキング動作は、実施例１と全く
同様に行うことができる。

【００５３】なお、図１５では連続溝を有するディスク
を用いているが、ディスクとして実施例２のような、サ
ンプルサーボ・フォーマットのディスクを用いることも
勿論可能である。

【００５４】実施例５ 図１６は、記録再生ヘッドとしてトンネル顕微鏡プロー
ブを用いて構成した本発明の第５の実施例を示す図であ
る。ディスク５００は、実施例１と同様の連続溝を有す
るディスクであり、溝のピッチは１．４μｍ、ランドの
幅は１．２μｍである。このディスクに記録再生用媒体
として、ＧｅＳｂＴｅ相変化膜が付加されており、トン
ネル顕微鏡プローブからの通電加熱により相変化記録を
行い、相変化記録されたマークのトンネルポテンシャル
の変化を再生信号として検出する。位置決めに用いる光
ヘッド５０２は実施例１と同様の構成であり、この位置
決め光ヘッドに、記録再生用トンネル顕微鏡プローブヘ
ッドとしてのタングステンチップ５０１が、高さ制御用
アクチュエータ５０３を介して取り付けられている。

【００５５】所定の情報トラックへのアクセス動作、お
よびトラッキング動作は、実施例１と全く同様に行うこ
とができる。

【００５６】なお、図１６では連続溝を有するディスク
を用いているが、ディスクとして実施例２のような、サ
ンプルサーボ・フォーマットのディスクを用いることも
勿論可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来困
難であった走査型プローブを用いたヘッドの位置決め制
御を、高速かつ高精度におこなうことができる。また、
トラッキングピッチを従来小さいとされている光ディス
ク装置のさらに１／８以下の約１５０ｎｍ以下とするこ
とができ、１００ギガビット／平方インチ級の、超高密
度の記録再生装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例を示す図。

【図２】溝を有するディスクを用いる場合の位置決め用
光ヘッドおよび制御系の概略図。

【図３】多相トラッキングエラー信号回路のブロック
図。

【図４】生成されたトラッキングエラー信号を示す図。

【図５】２値化回路およびカウンタ回路のブロック図。

【図６】目標トラックへのアクセス動作およびトラッキ
ング動作を表す図。

【図７】本発明の第２の実施例を示す図。

【図８】第２実施例に用いるディスクの構造を示す図。

【図９】第２実施例で用いる位置決め用光ヘッドおよび
制御系の概略図。

【図１０】第２実施例における多相トラッキングエラー
信号回路のブロック図。

【図１１】第２実施例におけるトラッキングエラー信号
を示す図。

【図１２】第２実施例におけるアクセス動作およびトラ
ッキング動作を表す図。

【図１３】本発明の第３の実施例を表す図。

【図１４】本発明の第３の実施例におけるピエゾアクチ
ュエータの動作を示す図。

【図１５】近接場プローブヘッドを用いた第４の実施例
を表す図。

【図１６】トンネル顕微鏡プローブヘッドを用いた第５
の実施例を表す図。

【符号の説明】

１…ＡＦＭプローブヘッド、２…位置決め用光ヘッド、
３…ディスク、４…ディスクランド部、５…情報トラッ
ク、６…光ビーム、１１２…スピンドルモータ、１１４
…アクセス機構、１１８…半導体レーザ、１２０…回折
格子、１２２…コリメータレンズ、１２４…ビームスプ
リッタ、１２６…対物レンズ、１３０…検出レンズ、１
３２…３分割ディテクタ、１３４…多相トラッキングエ
ラー信号生成回路、１３６…アンプ、１３８…減算回
路、１４６…２値化回路、１５０…カウンタ回路、１６
２…速度制御信号生成回路、１７０…トラッキングエラ
ー信号選択回路、１７２…位相補償回路、１７４…アク
セス機構駆動回路、１５２…インバータ、１５４…立上
りエッジ検出回路、１５６…立下りエッジ検出回路、１
５８…論理回路、１６０…アップダウンカウンタ、１６
４…アクセススイッチ、１６６…アンプ、１６８…反転
回路、２００…ディスク、１０…アクセスマーク、１２
…情報マーク、１４…記録情報、１６…ＩＤマーク、２
０２…スピンドルモータ、２０４…光ヘッド、２０５…
アクセス機構、２０６…信号検出回路、２０８…サーボ
クロック発生回路、２１０…データクロック発生回路、
２１２…サーボ信号検出回路、２１４…サーボ制御回
路、２２０…情報再生回路、２２２…誤り訂正回路、２
２４…情報記録回路、２５０…サンプルホールド回路、
２５２…減算回路、２６０…上位制御回路、２６２…速
度制御信号制御回路、２６４…位相補償回路、２６６…
アクセス機構駆動回路、３０９…プローブヘッド、３１
０…ピエゾアクチュエータ、３１１…ランド部、４００
…光ディスク、４０２…情報マーク、４０４…光ヘッ
ド、４０６…光スポット、４０８…対物レンズ、４１０
…ファイバプローブ、４１２…金属コーティング膜、４
１４…光ファイバ、４１６…アクセス駆動機構、５００
…光ディスク、５０１…トンネル顕微鏡プローブチッ
プ、５０２…位置決め用光ヘッド、５０３…アクセス駆
動機構。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走査型プローブを用いた記録再生におい
   て、記録再生を行う走査型プローブヘッドと、位置決め
   制御を行う光ヘッドの２つのヘッドを組み合わせて一体
   化したヘッドを用いることを特徴とする記録再生方法。
2. 【請求項２】光ヘッドが走査する位置決め制御用トラッ
   クと、走査型プローブヘッドが走査する記録用トラック
   を合わせ持つ記録媒体を用いる請求項１記載の記録再生
   方法。
3. 【請求項３】位置決め制御用トラックが、ディスク上の
   所定方向に間隔Ｐで配置された溝であって、少なくとも
   ３つの光スポットを照射する光ヘッドを用いて、該ディ
   スクと該光スポットとの相対変位を、所定方向に概略Ｎ
   Ｐ／８（Ｎは４の倍数を除く自然数）の分解能で検出す
   る請求項２記載の記録再生方法。
4. 【請求項４】前記３つの光スポットの前記ディスクから
   の反射光を検出し、位相が概略ＮＰ／８（Ｎは４の倍数
   を除く自然数）異なる少なくとも２種類のトラッキング
   エラー信号を生成し、該トラッキングエラー信号を２値
   化して２値化信号を生成し、該２値化信号をカウントし
   て相対変位を検出する請求項３記載の記録再生方法。
5. 【請求項５】位置決め制御用トラックが、ディスク上の
   所定方向に間隔Ｐで配置された溝であって、少なくとも
   ３つの光スポットを照射する光ヘッドを用いて、該ディ
   スクと該走査型プローブを、所定方向に概略ＮＰ／８
   （Ｎは４の倍数を除く自然数）の間隔で位置決めする請
   求項２記載の記録再生方法。
6. 【請求項６】前記３つの光スポットの該ディスクからの
   反射光を検出し、位相が概略ＮＰ／８（Ｎは４の倍数を
   除く自然数）異なる少なくとも２種類のトラッキングエ
   ラー信号を生成し、該トラッキングエラー信号を切り替
   え、該トラッキングエラー信号に応じてアクセス機構を
   移動し、該走査型プローブを位置決めする請求項５記載
   の記録再生方法。
7. 【請求項７】位置決め制御用トラックが、半径方向に間
   隔Ｐで直線上に配置されたピットあるいはマークであっ
   て、これらが少なくとも３種類の位相で配置されている
   請求項２記載の記録再生方法。
8. 【請求項８】位相が少なくとも異なる８種類のトラッキ
   ングエラー信号を生成する回路を設け、該トラッキング
   エラー信号を切り替え、該トラッキングエラー信号に応
   じてアクセス機構を移動し、走査型プローブを位置決め
   する請求項７記載の記録再生方法。
9. 【請求項９】光ヘッド及び走査型プローブヘッドはそれ
   ぞれ独自のアクチュエータによって走査され、光ヘッド
   が走査する方向と走査型プローブヘッドが走査する方向
   とが異なる請求項２から８のいずれかに記載の記録再生
   方法。
10. 【請求項１０】走査型プローブヘッドとして走査型力顕
    微鏡ヘッドが用いられている請求項１から９のいずれか
    に記載の記録再生方法。
11. 【請求項１１】走査型プローブヘッドとして走査型近接
    場光顕微鏡ヘッドが用いられている請求項１から９のい
    ずれかに記載の記録再生方法。
12. 【請求項１２】走査型プローブヘッドとして走査型トン
    ネル顕微鏡ヘッドが用いられている請求項１から９のい
    ずれかに記載の記録再生方法。
13. 【請求項１３】所定の形式で記録が成される媒体、前記
    媒体への記録再生を行う走査型プローブヘッド、前記媒
    体上の位置決め制御を行う光ヘッドよりなり、前記２つ
    のヘッドが組み合わされて前記媒体に対し同時に作用す
    ることを特徴とする走査型プローブを用いた記録再生装
    置。
14. 【請求項１４】前記記録媒体上に、光ヘッドが走査する
    位置決め制御用トラックと、走査型プローブヘッドが走
    査する記録用トラックを合わせ持つ記録媒体を用いる請
    求項１３記載の記録再生装置。