专利名称：用于光学记录的空气隙饲服机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于近场光学记录的设备，信息由记录载体上的轨道中的标记所表示，该设备包括光头，其包括由透镜致动器定位于距记录 载体表面近场距离处以便在轨道上产生扫描光斑的透镜；以及空气隙控 制器，其用于控制透镜和所述表面之间的空气隙，所述空气隙控制器具 有用于通过向透镜致动器提供递增的周期性激励信号来将透镜从远距 离带到近场距离的接近模式，以便产生使透镜接近所述表面的一 系列接零的速度，并且所述一系列接近时刻随后使透镜更靠近所述表面。本发明还涉及用于将透镜从远距离带到距记录载体表面的近场距 离以便用于近场光学记录的拉入(pull-in)方法，该方法包括向透镜致 动器提供递增的周期性激励，以便产生使透镜接近所述表面的 一 系列接零的速度，并且所述一系列接近时刻随后使透镜更靠近所述表面。
背景技术：
T.Ishimoto, K.Saito, T.Kondo， A.Nakaoki和M.Yamamoto发表于 ISOM/ODS 2002上的文献"Gap Servo System for a Biaxial Device Using an Optical Gap Signal in a Near Field Readout System"(另外称作文献[l]) 记载了一种用于近场光学记录的空气隙伺服机构。文献[l]描述了一种使 用近场光头的读出方法和光学记录载体，所述光头包括非球面透镜和固 体浸没透镜(SIL)。在该系统中，有必要将SIL底面和盘表面之间的空 气隙恒定地维持在其中可检测迅衰波的近场位置。产生了空气隙误差信 号以便检测SIL和光盘表面之间的距离。然而，该空气隙误差信号只在 大约50 nm的近场区域中是可获得的。WO2005/101391描述了一种空气隙伺服系统，该空气隙伺服系统控 制光头致动器系统来维持所需的光头位置。提出了一种特定的启动伺服 系统，用于将光头从远程启动位置带到所述表面附近，即所谓的拉入过 程。该拉入过程通过当透镜移入近场位置时切换到空气隙伺服环来完成。在拉入过程期间，过冲可能造成严重的问题，如果光头与光盘表面 接触，那么这最终会导致光头与光盘的碰撞。所描述的这种启动伺服系 统将周期性激励信号提供给透镜致动器，以便具有透镜接近所述表面的的速度，并且所述一系列接近时刻随后使透镜更靠近所述表面。当在这 种时刻光头到达近场距离之内时，切换到闭环模式，其中通过闭合伺服 环将透镜维持在所需的近场距离处。但是在实践中，这种已知的系统在处于接近模式时对于实际的记录 载体不能安全地操作。发明内容因此，本发明的目的是提供用于光学记录的、快速且光头与光盘碰 撞的风险较低的空气隙伺服系统和拉入方法。依照本发明的第一方面，这个目的是利用如开篇段落中所限定的设 备来实现的，所述设备包括用于控制记录载体的旋转、检测记录载体表 面在光头方向上的盘位移的控制装置，所述空气隙控制器被设置用于将 周期性激励和记录载体的旋转同步，使得在垂直于所述表面的方向上具 有基本上为零的速度的所述接近时刻之一对应于盘位移的最小值。依照本发明的第二方面，这个目的是利用如开篇段落中所限定的方 法来实现的，所述拉入方法包括控制记录载体的旋转、检测记录载体表 面在光头方向上的盘位移以及将周期性激励和记录载体的旋转同步，使之一对应于盘位移的最小值。在实践中，记录载体不是完全平坦的。测量的效果在于，检测记录 载体表面的位移，尤其是检测位移的最小值。当记录载体旋转时，所述 最小值由于所述非平坦性而与旋转时刻相关。对周期性激励施加同步， 以便将所述旋转时刻的时序与特定接近时刻匹配，使得透镜和所述表面 之间的距离因而具有最小值。有利的是，在这个特定的接近时刻，透镜 的速度基本上为零，而且所述表面的位移具有零速度。因此，实现了平 滑地切换到所述闭合模式。本发明还基于如下的认识。本发明的发明人已经发现，利用现有空 气隙伺服机构的非平坦盘的问题可能在于，周期性激励的最大值的确相对于盘位移的变化而随机地出现。结果，最小距离可能在与所述接近时 刻不同的时刻出现，即在透镜速度不同于零时出现。因此，当在这种时 刻切换到闭环时，可能发生过冲或者甚至是光头碰撞。依照本发明，表 面位移中最大值的时序已经与周期性激励的最大值同步。因此，通过进 一步降低光头碰撞的风险，实现了实际记录载体的安全工作。在所述设备的一个实施例中，控制装置包括用于检测记录载体的旋 转位置的位置装置以及用于存储对应于所述盘位移最小值的峰值旋转 位置的存储器。最小值的检测与检测旋转位置相联系。有利的是，由于 存储器的原因，所述位置易于与周期性激励同步。在所述设备的一个实施例中，控制装置被设置用于所述通过处理伺 服信号来检测记录载体表面在光头方向上的盘位移，所述处理伺服信号 来自用于将辐射束聚焦在记录载体的层上的聚焦伺服系统。聚焦伺服系 统在用于光学记录的设备中是可用的，以便在记录载体的记录层上产生 扫描光斑。聚焦伺服系统产生聚焦伺服信号，例如致动器信号或聚焦误 差信号。本发明的发明人已经发现，所述可用的聚焦伺服系统即使在近 场模式下实际没有聚焦到预期的高密度层上时，也能提供所述盘位移的 信息。例如，聚焦伺服系统可以在开环模式下仅仅用作检测器，或者辐 射束可以临时聚焦在不同的层上。在一个特定的实施例中，聚焦伺服系 统被设置用于聚焦其波长不同于扫描光斑波长的辐射束。所述设备配备了针对不同波长的附加光学系统，用于例如与DVD或CD之类的现有 记录格式的向后兼容性。该附加光学系统可以用于例如通过将所述不同 波长的辐射束聚焦到所述高密度层上，或者聚焦到存在于记录载体中的 低密度层上来检测盘位移。有利的是，仅仅经过少量的修改，就可以使 用该现有聚焦伺服系统用于通过处理所述聚焦伺服信号来检测盘位移。 在所附权利要求中给出了依照本发明的设备和方法的其他优选实 施例，其公开通过引用合并于此。
本发明的这些和其他方面根据下面的实施例将是显而易见的，并且 将参照这些实施例进一 步加以阐述，这些实施例在下列描述中通过举例 并且参照附图来描述，其中图1示出了具有空气隙伺服机构的光学记录设备；学记录的光头中的元件的示意图；图3示出了所计算的所述间隙误差信号的反射曲线；图4示出了平坦记录载体上的接近方法；图5示出了透镜和盘之间的空气隙；图6示出了没有同步化的摆动拉入过程；图7示出了同步正弦发生器以及透镜和盘之间的空气隙；图8示出了同步化的激励信号；图9A示出了叠加在斜波上的幅度轻微递增的周期性信号； 图9B示出了叠加在斜波上的幅度显著递增的正弦信号；以及 图9C示出了低通滤波的阶梯信号。在这些附图中，与已经描述的元件相对应的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
已经提出了一种使用近场光头的光学记录系统，作为在12cm光盘 上读出150G字节或更多字节的技术，所述近场光头包括非球面透镜和 固体浸没透镜(SIL)。在这种系统中，重要的是将SIL底面和盘之间的 空气隙恒定地维持在其中可检测迅衰波的近场位置。对此需要空气隙伺 服系统。图1示出了具有空气隙伺服机构的光学记录设备。该设备用于通过 近场光学系统在记录载体11上光学地读取和/或记录数据。近场光学系 统同样首先可从文献[l]中获悉，还可以从K.Saito等人所著的"Readout Method for Read Only Memory Signal and Air Gap Control Signal in a Near Field Optical Disc System,"Jpn. J. Appl. Phys.， Vol.41 ( 2002 ),第 1898-1902页(另外称作文献[2])中获悉。盘状记录载体11在信息层上记录类型记录载体上的 九道以i由制造空白记录载体期间i供的预i压轨道结构(例如预刻槽)来表示。轨道结构也可以由规则分布的标记 来形成，所述标记周期性地引起伺服信号的出现。被记录信息在信息层 上由沿轨道记录的光学可检测标记来表示。这些标记是通过物理参数的 变化来构成的，因而具有不同于其周边的光学性质，所述变化例如在诸 如染料、合金或相变材料之类的材料中记录时获得的反射的变化，或者在磁光材料中记录时获得的偏振方向的变化。记录载体可以用于承载例 如视频或音频信息之类的实时信息，或者例如计算机数据之类的其他信 自-所述设备配备了用于扫描记录载体11上的轨道的装置，所述装置包括用于旋转记录载体11的驱动单元21、光头22、用于将光头22定 位在轨道上的伺服单元25以及控制单元20。光头22包括已知类型的光 学系统，其用于产生被引导通过光学元件、被聚焦到记录载体信息层的 轨道上的辐射斑的辐射束。辐射束由例如激光二极管的辐射源产生。伺 服单元25具有用于将辐射束聚焦到记录载体记录层上的扫描光斑的聚 焦伺服系统38。光头包括透镜24以及耦合到用于将透镜定位到距记录 载体11表面近场距离23处的空气隙伺服控制器32的透镜致动器35。 图2中示出了光头中的光学元件的详细实例。所迷空气隙控制器具有用 于通过向透镜致动器提供递增的周期性激励信号来将透镜从远距离带 到近场距离的接近模式，以便产生透镜接近所述表面的 一 系列接近时 刻。透镜在这些接近时刻在垂直于记录载体表面的方向上具有基本上为 零的速度。所述一系列接近时刻随后使透镜更靠近所述表面。最后，当 透镜在所述接近时刻之一位于近场距离之内时，该空气隙控制器切换到 闭环模式。从开环接近模式到闭环模式的切换可以在交接(hand-over) 模式中进行，其中产生位置的基准轨迹和/或透镜的速度和加速度。当光头移入近场位置并且间隙误差信号可用时，可以通过交接控制 将空气隙伺服系统切换到闭环控制操作。用于间隙伺服环的间隙基准没 有被直接设置成其最终的目标值，而是可以通过基准发生器来产生，以 便提供从初始基准到所述最终目标空气隙距离的平滑轨迹，如 WO2005/101391中进一步讨论的。光头还包括(未示出)用于在径向方向上将所述光斑精细地定位在 轨道中心上的跟踪致动器。跟踪致动器可以包括用于径向移动光学元件 的线圏和永磁体，或者可替换地可以被设置用于改变反射元件的角度。 为了进行读取，通过光头22中通常类型的检测器(例如四象限二极管) 来检测由信息层反射的辐射，以便产生包括用于跟踪和聚焦的主扫描信 号33和子检测器信号的检测器信号。前端单元31耦合到光头22,用于 接收基于从轨道反射的辐射的检测器信号。主扫描信号33由包括解调 器、去格式化器和输出单元的通常类型的读处理单元30进行处理，以便获取信息。控制单元20控制信息的记录和获取，并且可以;故设置用于接收来 自用户或来自主机的命令。控制单元20经由例如系统总线之类的控制线26连接到所述设备中的其他单元。控制单元20包括控制电路，例如 微处理器、程序存储器和接口，以便执行下述过程和功能。控制单元20 也可以实现为逻辑电路中的状态机。所述设备可以配备用于将信息记录在可写入或可重写类型的记录 载体上的记录装置。记录装置与光头22和前端单元31合作以便产生写 入辐射束，并且包括用于处理输入信息以便产生驱动光头22的写入信 号的写处理装置，所述写处理装置包括输入单元27、格式化器28和调 制器29。为了写入信息，辐射束的功率由调制器29进行控制，以便在 记录层中产生光学上可检测的标记。在一个实施例中，输入单元27包括用于诸如冲莫拟音频和/或一见频或 者数字未压缩音频/视频之类的输入信号的压缩装置。在MPEG标准中 描述了用于视频的合适的压缩方法，在ISO/IEC 11172中定义了 MPEG-1，在ISO/IEC 13818中定义了 MPEG-2。输入信号可替换地可以 已经依照这样的标准被编码。控制单元20被设置用于控制记录载体的旋转并且检测记录载体表 面在光头方向上的盘位移，也称为记录载体的跳动(run-out)。该跳动作 为记录载体的旋转位置的函数来检测，即跳动值构成记录载体的旋转频 率下的重复样式。表面的位移可以由单独的传感器来检测，或者当聚焦 伺服机构锁定时通过使用来自聚焦伺服系统的聚焦信号来检测。在锁定 状态下，聚焦信号(例如聚焦致动器信号)代表了盘表面的位移。检测 该位移的最小值可以例如通过经由总线26采集来自伺服系统的信号值 而在控制单元20中实现。记录载体的旋转位置由控制单元20中的旋转控制系统26来检测， 该旋转控制系统26监视实际的旋转位置。例如，旋转位置可以基于到 达旋转驱动马达的转速(tacho )控制信号或者根据检测来自记录载体的 信号，例如通过传感器检测标记或读取来自光头的被记录信息。应当注 意，所述设备可以使用上述光头或者可以具有附加的光头或传感器，以 便读取任何合适的信息来检测记录载体的旋转位置，所述信息例如是来 自不同层或者来自预记录样式的数据。盘位移可以从任何可用于在记录载体记录层上产生扫描光斑的聚 焦伺服系统中检测。聚焦伺服系统通常产生聚焦伺服信号，例如致动器 信号或聚焦误差信号。所述可用的聚焦伺服系统即使在近场模式下实际 没有聚焦到预期的高密度层上时，也能提供所述盘位移的信息。例如， 聚焦伺服系统可以在开环模式下仅仅用作检测器，或者辐射束可以临时 聚焦在不同的层上。空气隙控制器32被设置用于将周期性激励和记录载体的旋转同步时刻之一对应于盘位移的最小值。下面将参照图5-8进一步阐述空气隙 控制器和控制单元20的同步功能。在一个实施例中，空气隙控制器32 包括同步正弦发生器34。同步正弦发生器具有用于接收指示旋转的旋转 控制信号的同步输入端以及用于产生同步正弦信号的输出端，该同步正 弦信号用于产生所述周期性激励。在一个实施例中，旋转控制系统36耦合到存储器37。存储器37可 以用于存储与所述盘位移的最小值对应的特定旋转位置。存储器还可以 用来容纳存储回路控制系统，其中与记录载体的旋转同步地存储和获取 回路伺服信号。记录载体整整旋转一圏的盘位移数据可以存储在存储器 中，并且可以用作聚焦控制伺服系统中的前馈信号。例如，可以基于存 储在存储器中的数据来控制路线(course)聚焦伺服致动器。从存储器 37中可以检测一个或多个盘位移最小值并且将其用于使周期性激励信 号同步。在一个实施例中，所述设备配备了用于扫描不同类型记录载体(例 如光学光路)的附加光学系统，以便与DVD或CD之类的现有记录格 式向后兼容。该附加光学系统用于以如下所述方式检测盘位移。将该附 加光学系统聚焦在记录载体层上，并且产生与盘的跳动对应的伺服信 号，例如远场光头中的物镜的伺服致动器信号。所述现有聚焦伺服系统 用于通过处理来自所述可用聚焦伺服系统的聚焦伺服信号来检测盘位 移。该附加光学系统可以将具有所述不同波长的辐射束聚焦到高密度层 上或者聚焦到附加地存在于记录载体中的低密度层上。应当注意，由于 所述不同类型的记录载体以及实际的近场记录载体之间的差异，由所述 附加光学系统产生的扫描光斑可能会发生变形。不过，这与检测盘位移 无关，因为不要求扫描任何标记或者从轨道中获取信息。图2示出了用于近场光学记录的光头中的元件的示意图。该示意图 给出了用于读出实验的近场光学播放器设置的实例。在这个实验性播放器中，常规的DVD致动器用于空气隙控制和跟踪，其中安装了数值孔 径NA4.9的特殊近场透镜。在该图中，PBS为偏振分束器；NBS为非 偏振分束器；为半波片。该设置包括主支路，主支路包含蓝紫激光 器40和准直透镜、光束成形光学装置41、两个分束器和用于NA=1.9 透镜43的聚焦调节的望远镜42。图中的左侧支路包含用于检测RF中 心孔径信号的光电二极管44,所述RF中心孔径信号包含数据信息并且 平行于主辐射束方向偏振。在相同的支路中，设置了分裂检测器45以 便产生推挽跟踪误差信号。而且，仅仅对于该实验性设置而言，将CCD 相机46包括在内以便观测出瞳处的辐照度才莫式。半波片人/2用于控制 PBS分束并且分别引导到RF检测器和推挽检测器的光量。该图右侧的第二支路用来产生用于空气隙控制的误差信号。在近场 光盘系统中，SIL透镜43需要放置在距光盘的迅衰距离内。在我们的设 置中，SIL到光盘的距离一般为25nm。为了允许在这样小的距离处利用 机械致动器进行空气隙控制，需要合适的误差信号。如文献[1]和文献[2] 所述，适合用作间隙误差信号(GES)的线性信号可以从被反射光中获 得，该被反射光的偏振状态垂直于聚焦到盘上的主辐射束的偏振状态。 所迷光的相当大部分在SIL-空气-光盘界面处反射后呈椭圆偏振这个效 果在被反射光经过偏振器来观察时得到众所周知的马耳蒂十字车 (Maltese cross )。通过使用偏振光学装置和单个光电二极管47对该马 耳蒂十字车的所有光进行积分，获得垂直偏振状态信号(称为"RF丄pol"),并且从该"RF丄pol"信号产生间隙误差信号GES。图3示出了所计算的间隙误差信号的反射曲线。该图基于没有凹槽 的硅盘的仿真GES曲线，并且表示了反射与空气隙尺寸的关系。第一曲 线350示出了全反射与空气隙宽度的函数关系，第二曲线351示出了针 对平行偏振的反射与空气隙宽度的函数关系，笫三曲线352示出了针对 垂直偏振的反射与空气隙宽度的函数关系，每种曲线示出了对应三个 NA值的结果。第二曲线351可以用作用于数据读出的HF信号353。在 SIL底部反射的光的垂直偏振状态的量用作间隙误差信号354 (GES)以 便控制空气隙。不过，如图所示，所述间隙误差信号仅在近场区下大约 50 nm的GES线性范围355内是可用的。因此，需要所谓的拉入过程。利用拉入过程，光头通过开环操作从 其初始远场位置接近近场区，然后空气隙伺服系统尽可能平滑地切换到 闭合操作以便避免光头与盘的任何碰撞。提出的空气隙伺服系统包括三 种控制模式，其根据操作条件从一种模式切换到另一种模式。首先，接近控制要将光头从其初始远场位置移入其中4企测到线性GES的近场区； 交接控制要在从开环接近控制到最终的闭环空气隙调节控制的切换期 间实现平滑而快速的瞬态响应；最后，空气隙控制要将空气隙维持在固 定的目标空气隙附近。在WO2005/101391中的拉入过程中，如图4所示， 在接近模式期间将其幅度随时间递增的正弦电压施加到致动器上，这在 以后将称为"摆动拉入，，。空气隙伺服系统在这些正弦峰之一处启动其闭 环操作，并且在切换时刻光头的速度保持在接近零的位置。这允许我们 从开环操作过渡到闭环操作时显著降低过冲，从而可以有效地避免透镜 与光盘的碰撞。图4示出了平坦记录载体上的接近方法。左图示出了施加的递增周 期性信号73,它是归一化的电流-时间关系曲线；右图示出了在从远场 范围72接近近场范围71期间的归一化位置74和速度75。这导致一系速度75,所述接近时刻例如其中刚好第 一 次进入近场区域的第 一接近时 刻77。特别地，如箭头76所示，速度在所述第一接近时刻77处基本上 为零，在该第一接近时刻处可以将空气隙伺服系统切换到闭环操作。因此，如图所示，在某个时间点户tn处光头的正峰值位置开始进入近场区。因此，如果在t=tn处出现从开环接近控制到闭环或交接控制的模式切换， 那么在该切换时刻光头的速度就保持为零。从而，在平坦记录载体上， 即使采样率相对较低，也能够显著降低所述切换时刻处瞬态响应中的过沖。所述空气隙伺服机构中拉入方法的效果在于，当光头从其远场区接 近近场区时，幅度递增正弦信号纟皮施加到致动器上。如现在针对具有跳 动的非平坦记录载体所解释的，周期性激励被同步到该跳动上。在实践中非常优选的是，例如在上电期间或者当空气隙伺服系统执 行透镜的(临时)安全性回拉(pull-back)时在旋转盘上启动空气隙伺 服系统。这在驱动操作期间由于临时冲击或振动、盘上的局部缺陷等原 因而会发生。因此，所述空气隙伺服机构需要在优选地不停止盘的情况12下再次启动，以便尽可能迅速地中断所述驱动操作。对于旋转盘的情况，WO2005/101391中描述的摆动拉入过程并没有 在从开环操作到闭环操作的切换时刻保证小的过沖。在该已知系统中， 图4中光头位移的正的正弦峰并不对应于盘和SIL之间的最小空气隙距 离，这又不保证在所述切换时刻下光头的速度接近于零。图5示出了透镜和盘之间的空气隙。图中详细地示出了具有记录层 12的记录载体11。该记录载体对于不完全平坦的实际记录载体是示例 性的。致动器51位于记录载体11的上方，该记录载体如箭头57所示 进行旋转。致动器51是光头的一部分，所述光头具有另外的光学元件 (例如另外的透镜53 )和主动元件(例如检测器和/或激光器(未示出))。 致动器51用于将透镜52移到近场距离，其通过例如由图1中示出的空 气隙控制器32所提供的致动器控制信号来供电。在旋转期间，盘表面沿如箭头56所示垂直于所述表面的方向移动， 造成也称为轴向跳动的盘位移，例如40]am。应当注意，在实践中，所 需的空气隙可能比该轴向跳动小若干数量级，例如20nm。该跳动在透 镜52的位置处具有最小值，在箭头56的位置处具有最大值。在透镜52 的位置处存在空气隙55,其可以定义为相对于基准水平54 (例如光头 位置)的透镜位置y和盘位移yd之差。图6示出了没有同步的摆动拉入过程。该图示出了竖轴表示轴向跳 动、水平轴表示时间的曲线图。假定在记录载体的一次旋转期间跳动在 正弦样式下具有单一最大值和单一最小值。第一曲线63代表透镜位置y, 其如上所述由周期性激励信号进行移动。第二曲线62代表盘位移yd, 第三曲线61代表得到的空气隙(yd-y)。没有施加同步化。对于旋转的 盘，这种摆动拉入过程并不保证在切换时刻U,光头的速度如箭头64所 示接近于零。在图5和6示出的实例中，盘以3Hz的频率旋转，同时光头以lHz 的频率摆动，其具有相对于盘旋转的一定相位偏移。在这个特定的实例 中，透镜52在进入其中GES可用的近场区域时具有显著的速度，因此 在切换时刻ts、、,可能出现大的过沖，导致透镜与光盘的碰撞。为了调整所述摆动拉入过程以便有效地适应旋转的盘，使光学透镜 位移的正的正弦峰同步以便对应于盘表面和透镜52之间的最小空气隙 距离。对此可以如下设置正弦激励电压生成块。以及透镜和盘之间的空气隙。同步正弦 发生器34具有用于接收指示旋转的旋转控制信号Rpm的同步输入端60。同步正弦发生器34具有耦合到发生器单元66的计数器单元65,该 发生器单元66具有用于产生同步正弦波的输出端67,以便产生用于周 期性激励透镜52的致动器控制信号v(k)。计数器单元65处理旋转控制 信号Nrpm (例如来自转速发生器的转速脉冲序列)，以便产生指示记录 载体的旋转位置的同步信号k。发生器单元66具有另外的输入端，其接 收盘位移信息，特别是如箭头68所示的最小盘位移N腿的位置58以及 如箭头69所示的最大盘位移Nmax的位置59。最小和最大盘位移是相对 于旋转位置，例如基于同步信号k来定义的。通过图7中示出的电路34,将正弦激励电压与盘的旋转同步。这是 通过利用例如来自主轴马达驱动电路的转速脉沖来实现的。正弦激励电 压的相位的初始设置使得光头位移的正的正弦峰对应于图7中盘位移yd 的最小值，其可以例如根据驱动器启动校准期间的盘倾斜校正过程或者 根据驱动操作期间的存储回路伺服控制器来检测。如图7所示，主轴马达驱动电路在每一次盘旋转就提供Nrpm个转速 脉沖，并且盘位移yd在转速脉沖数Nmm和Nmax下分别具有其最小值和最大值。然后，可以如下给出激励电压v(k):粉△V ,vn +-Al…sm2;r其中k在这种情况下为范围从1到Nrpm的转速脉冲数，V0、 AV分别为初 始电压和每次旋转中的电压增量。图8示出了同步的激励信号。像图6—样，该图示出了竖轴表示轴 向跳动、水平轴表示时间的曲线图。第一曲线83代表透镜的位置y,所 述透镜由如上所迷同步化的周期性激励信号所移动。第二曲线82代表 盘位移yd,第三曲线代表得到的空气隙(yd-y)。应当注意，已经施加旋寿i的盘位移的原因产生了正弦空气隙。对;旋转的盘:言:'、这种新的摆动拉入过程的确保证了在从开环操作到闭环操作的切换时刻tsw,光头 的速度如箭头84所示接近于零。因此，这种新的空气隙伺服机构能够用在旋转盘上。其主要思想在于保证光头最大位移的增大与盘的旋转同 步，并且它对应于SIL和盘之间的最小空气隙距离。摆动拉入过程提供了递增的周期性信号，例如如图6和8所示的幅度递增的正弦信号。该正弦信号保证了当所述光头到达近场区时该光头 的速度为零或者非常小。最后，应当指出的是，用于接近控制的正弦激励是递增周期性信号。 这可以通过利用正弦信号调制例如为斜波信号的递增信号来实现。该周者非常小。基于相同的原理，各种实施例可以使用例如下面给出的其他 周期性递增信号。图9示出了递增周期性激励信号的各种实施例。图9A示出了叠加 在斜波上的幅度轻微递增的周期性信号。图9B示出了叠加在斜波上的 幅度显著递增的正弦信号。图9C中给出了另一种可能性，其中低通滤 波的阶梯信号被施加给致动器。在这些图的每一幅中，左图示出了归一 化的控制电流，右图示出了归一化的位置(上曲线)和速度(下曲线)， 速度在透镜接近所述表面的接近时刻基本上为零。应当注意实际的考虑在所有的这些实施例中，所选择的激励输入 信号的频率应当充分低于下方的致动器的共振频率，以便避免在接近控 制期间出现不希望的共振振荡。此外，在每个所述接近时刻之间的致动 器位置的增量(其例如在图9A中用Ay表示)应当小于GES线性范围 或者与GES线性范围相当。尽管已经主要通过施加到近场光学记录系统的空气隙伺服机构的 实施例说明了本发明，但是本发明也适用于在任何透镜和记录载体表面 之间需要小的空气隙的其他记录载体和光头系统，例如矩形光卡、磁光 盘或任何其他类型的信息存储系统，或者近场扫描显微镜系统。因此， 措词"近场光学记录"包括任何这样的系统。应当指出的是，在本文中， 措词"包括，，并不排除存在未列出的其他元件和步骤，元件之前的措词 "一"或"一个"并不排除存在多个这样的元件，任何附图标记并不限制权 利要求的范围，本发明可以借助于硬件和软件二者来实现，以及若干"装 置，，或"单元"可以由同一硬件或软件项来表示。此外，本发明的范围并不 限于这些实施例，并且本发明存在于每一种新颖特征或者上述特征的组 合之中。
权利要求
1.用于近场光学记录的设备，信息由记录载体(11)上的轨道中的标记所表示，该设备包括-光头(22)，其包括由透镜致动器定位于记录载体表面的近场距离处以便在轨道上产生扫描光斑的透镜，以及-空气隙控制器(32)，其用于控制透镜和所述表面之间的空气隙，所述空气隙控制器具有用于通过向透镜致动器提供递增的周期性激励信号来将透镜从远距离带到近场距离的接近模式，以便产生透镜接近所述表面的一系列接近时刻，透镜在这些接近时刻在垂直于所述表面的方向上具有基本上为零的速度，并且所述一系列接近时刻随后将透镜带到更靠近所述表面的位置，以及-控制装置(20)，其用于-控制记录载体的旋转，-检测记录载体表面在光头方向上的盘位移，所述空气隙控制器(32)被设置用于-将周期性激励和记录载体的旋转同步，使得在垂直于所述表面的方向上具有基本上为零的速度的所述接近时刻之一对应于盘位移的最小值。
2. 如权利要求l所述的设备，其中控制装置(20)包括用于检测记 录载体的旋转位置的位置装置(36)以及用于存储对应于所述盘位移最 小值的峰值旋转位置的存储器(37)。
3. 如权利要求l所述的设备，其中位置装置(36)被设置用于检测 根据所述旋转位置产生的转速脉冲。
4. 如权利要求1所述的设备，其中空气隙控制器(32)包括同步正 弦发生器(34),该同步正弦发生器(34)具有用于接收指示旋转的控 制信号的输入端以及用于产生同步正弦波的输出端，该同步正弦波用于 产生所述周期性激励。
5. 如权利要求1所述的设备，其中所述递增周期性激励信号包括幅 度递增的周期性信号。
6. 如权利要求1所述的设备，其中所述递增周期性激励信号包括斜 波分量。
7. 如权利要求1所述的设备，其中所述递增周期性激励信号包括低 通滤波的阶梯分量。
8. 如权利要求l所述的设备，其中空气隙控制器(32)被设置用于 在接近模式下检测透镜何时在所述接近时刻之一处位于近场距离(355 )之内；以及当透镜位于近场距离之内时切换到闭环才莫式。
9. 如权利要求1所述的设备，其中控制装置(20)被设置用于通过 处理伺服信号来检测记录载体表面在光头方向上的盘位移，所述处理伺 服信号来自用于将辐射束聚焦在记录载体的层上的聚焦伺服系统(38 ), 在特定情况下该聚焦伺服系统(38)被设置用于聚焦波长不同于所述扫 描光斑波长的辐射束。
10. —种用于将透镜从远距离带到记录载体表面的近场距离以便用 于近场光学记录的拉入方法，该方法包括-向透镜致动器提供递增的周期性激励，以便产生透镜接近所述表面 的一系列接近时刻，透镜在这些接近时刻在垂直于所述表面的方向上具 有基本上为零的速度，并且所述一系列接近时刻随后将透镜带到更靠近 所述表面的4立置，-控制记录载体的旋转，-检测记录载体表面在光头方向上的盘位移，以及 -将所述周期性激励和记录载体的旋转同步，使得在垂直于所述表面最小;。 土、 、、又、 、、 '； 全文摘要
一种设备经由近场光学记录在记录载体上的轨道中读取和/或记录标记。该设备具有包含透镜的光头，所述透镜被定位于记录载体表面的近场距离处。空气隙控制器用于控制透镜和所述表面之间的空气隙(81)，并且具有将透镜从远场中的远距离带到近场距离的接近模式。此外，该控制器提供了用于产生透镜接近所述表面的一系列接近时刻的递增周期性激励信号(83)。在这些接近时刻处，透镜具有基本上为零的速度(84)。所述一系列接近时刻随后使透镜更靠近所述表面。当透镜在所述接近时刻之一进入近场范围时，所述空气隙控制器切换到闭环模式。所述周期性激励(83)与记录载体的旋转同步，使得所述接近时刻对应于盘位移(82)的最小值。
文档编号G11B7/135GK101326578SQ200680046077
公开日2008年12月17日 申请日期2006年11月29日 优先权日2005年12月6日
发明者李周镒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司