專利名稱：光存儲接口裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明的一個方面涉及光存儲接口裝置。該光存儲接口裝置例如可以是數(shù)字通用盤(DVD)播放器，其可以從DVD盤讀取數(shù)據(jù)，或者是DVD記錄器，其還可以向DVD盤上寫入數(shù)據(jù)。光存儲接口裝置例如可以包括近場光系統(tǒng)，其允許高密度數(shù)據(jù)的讀取和存儲。本發(fā)明的其它方面涉及控制光存儲接口的方法，以及用于光存儲接口的計算機程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
Tom D.Milster發(fā)表的標題為“Near-Field OpticsA New toolfor Data Storage”的論文(IEEE proceedings，Vol.88，No.9，2000年9月，1480-1490頁)描述了近場光系統(tǒng)使用漸逝能(evanescent energy)來產(chǎn)生極小的光斑。使用漸逝能的兩個實際的實施例是孔徑探針和固態(tài)浸沒式透鏡。對于上述兩個實施例，光記錄層必須接近耦合表面。對于孔徑探針，耦合表面是這樣探針的一個孔徑。對于固態(tài)浸沒式透鏡，耦合表面是這樣透鏡的一個平坦表面。若不接近耦合表面，由于漸逝衰退光斑尺寸會增加，而且可用于耦合到記錄層的總能量會減少。
固態(tài)浸沒式透鏡可以安裝在一滑塊上，該滑塊在某種程度上類似于使用在磁硬盤中的滑塊。隨著光盤旋轉(zhuǎn)，滑塊承載于一空氣軸承上，該空氣軸承將固態(tài)浸沒式透鏡與光記錄層通過厚度為h的空氣間隙分開。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明的一個方面，光存儲接口裝置具有下述特征。光斑成形透鏡將光斑投射在光信息載體上以響應來自光源的光束。在光斑成形透鏡和光信息載體之間存在空氣間隙。間隙檢測器提供間隙指示信號，該信號依據(jù)間隙指示傳輸函數(shù)而隨空氣間隙而變化。透鏡定位設施在該間隙指示信號的基礎上相對于光信息載體來定位該光斑成形透鏡。透鏡定位設施包括補償器，其用來補償間隙指示傳輸函數(shù)的非線性。
本發(fā)明考慮下述方面。通常認為間隙指示傳輸函數(shù)基本上是線性的。如果進行傳統(tǒng)測量，則間隙指示傳輸函數(shù)確實顯示為基本上線性。在傳統(tǒng)測量中，為了空氣間隙測量間隙指示信號，該空氣間隙的范圍到幾百個納米或甚至幾個微米。如果作圖，則該間隙指示傳輸函數(shù)顯示為基本上直線。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)成功地為了相對高質(zhì)量解決空氣間隙而測量了間隙指示傳輸函數(shù)，該空氣間隙的范圍只到幾十個納米。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在這樣的相對小的空氣間隙的范圍內(nèi)間隙指示傳輸函數(shù)基本上非線性，這樣的空氣間隙可以例如是在0到50個納米之間。在這樣的空氣間隙范圍內(nèi)，間隙指示傳輸函數(shù)具有一階導數(shù)，其大小在相對大的程度上變化，但一階導數(shù)的符號保持恒定。
依據(jù)本發(fā)明前述的方面，透鏡定位設施包括補償器，其用來補償間隙指示傳輸函數(shù)的非線性。
透鏡定位設施形成伺服控制環(huán)路的一部分，該伺服控制環(huán)路還包括間隙檢測器。對間隙指示傳輸函數(shù)的非線性的補償允許伺服控制環(huán)路在相對小的空氣間隙上具有基本上類似的動態(tài)行為，這對于近場光系統(tǒng)是典型的。動態(tài)行為是在抗干擾性和穩(wěn)定容限之間取的折衷。因此，對間隙指示傳輸函數(shù)的非線性的補償允許在相對小的空氣間隙上獲得滿意的抗干擾性的同時獲得滿意的穩(wěn)定容限。這樣在近場光系統(tǒng)中允許可靠和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)記錄。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點涉及下述方面。使用在磁硬盤驅(qū)動器中的類型的滑塊依賴于空氣軸承表面，該空氣軸承表面具有正和負的壓力匣(pocket)。這些壓力匣建立了在其上滑塊漂浮的壓力，以使得在滑塊和旋轉(zhuǎn)的光盤之間存在空氣間隙。實際上，在壓力匣中會存在灰塵，碎片以及其它污染物。這是導致失敗的一個重要原因，尤其是在普通的環(huán)境中?？諝忾g隙可以變成太大或太窄，這樣將影響數(shù)據(jù)的讀取或記錄?；瑝K甚至可能碰到光盤。在該情況下，通常與滑塊耦接的薄片簧懸掛可能被損壞。這是一種嚴重故障。直到修好之前任何數(shù)據(jù)的讀取或記錄將不再可能。
依據(jù)本發(fā)明前述的方面，光斑成形透鏡在間隙指示信號的基礎上相對于光信息載體來定位。本發(fā)明并不依賴于壓力匣來獲得相對小的空氣間隙。替代地，本發(fā)明使用動態(tài)控制來尋求保持恒定的、相對小的空氣間隙。已經(jīng)觀察到，這樣的動態(tài)控制比前述現(xiàn)有技術(shù)中基于滑塊的解決方案，對灰塵、碎片以及其它污染物更加不敏感。這進而有助于可靠和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)記錄。另外，與現(xiàn)有技術(shù)中的基于滑塊的解決方案相比，數(shù)據(jù)讀取或數(shù)據(jù)記錄能發(fā)生在更缺乏保護的環(huán)境中。防止灰塵、碎片和其它污染物的保護通常會增加成本。因而，前述的動態(tài)控制對于這樣的保護允許成本節(jié)約。與基于滑塊的解決方案相比，這些成本節(jié)約通常超過與所需的附加硬件或軟件、或軟硬件相關的任何附加成本。
本發(fā)明的這些和其它方面將在下面參考附圖做更詳細的描述。


圖1是展示了光盤播放器的方框圖。
圖2是展示了電光接口的方框圖，該電光接口形成光盤播放器的一部分。
圖3是展示了伺服控制環(huán)路的方框圖，該伺服控制環(huán)路通過電光接口和控制器形成，該伺服控制環(huán)路處于控制模式。
圖4是展示了間隙指示傳輸函數(shù)的圖，根據(jù)該函數(shù)間隙指示信號隨著在電光接口中的固態(tài)浸沒式透鏡和光盤之間的空氣間隙而變化。
圖5是展示了補償傳輸函數(shù)的圖，該函數(shù)補償間隙指示傳輸函數(shù)的非線性。
圖6是展示了在測量模式中的伺服控制環(huán)路的方框圖。
圖7是展示了測量進程的流程圖，該測量進程由控制器執(zhí)行以便建立補償傳輸函數(shù)。
圖8是展示了補償傳輸函數(shù)的圖，該函數(shù)已經(jīng)依據(jù)測量進程而被建立。
圖9是展示了替代的測量進程的流程圖。
具體實施例方式
圖1展示了光盤播放器ODP。光盤播放器ODP包括電光接口EOI，數(shù)據(jù)信號處理器DSP，光盤旋轉(zhuǎn)馬達DRM，和控制器CTRL。光盤播放器ODP還可以包括遠程控制設備RCD。假定光盤DSK存在于光盤播放器ODP中?？刂破鰿TRL可以以例如包括程序存儲器的可編程處理器的形式。在該例子中，存儲在程序存儲器中的一個或多個軟件模塊定義了控制器CTRL執(zhí)行的操作。
光盤播放器ODP基本上如下操作。假定用戶按下遠程控制設備RCD上的播放按鈕。遠程控制設備RCD發(fā)送一無線信號給控制器CTRL?？刂破鰿TRL將該無線信號解釋成播放命令，并作為響應引起光盤旋轉(zhuǎn)馬達DRM以使光盤DSK旋轉(zhuǎn)。電光接口EOI施加一光斑SP到正在旋轉(zhuǎn)的光盤DSK，從而讀取出光存儲在光盤DSK上的數(shù)據(jù)。電光接口EOI提供代表該數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信號DS。數(shù)據(jù)信號處理器DSP處理該數(shù)據(jù)信號DS從而獲得適當格式的數(shù)字輸出數(shù)據(jù)OUT。最后，數(shù)據(jù)信號處理器DSP可以執(zhí)行不同類型的處理，例如脈沖檢測，脈沖解碼和誤差解碼。
光斑SP需要具有適當?shù)某叽绮⑶倚枰_地定位到光盤DSK上，以獲得滿意的數(shù)據(jù)讀取。電光接口EOI提供傳感器輸出信號SO，該信號指示光斑SP的尺寸和位置。傳感器輸出信號SO可以指示關于通過光斑SP讀取的數(shù)據(jù)的其它參數(shù)。接收傳感器輸出信號SO的控制器CTRL確定光斑SP是否具有適當?shù)某叽绾臀恢??？刂破鰿TRL施加致動器信號AS到電光接口EOI以響應傳感器輸出信號SO?？刂破鰿TRL提供的致動器信號AS使光斑SP具有適當?shù)某叽绾臀恢谩?br> 圖1展示了控制器CTRL包括電光接口控制模塊ICM，其調(diào)節(jié)致動器信號AS以響應傳感器輸出信號SO。電光接口控制模塊ICM可以采用例如軟件程序的形式。在這樣的實現(xiàn)中，控制器CTRL可以包括一個或多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其將通常是模擬的傳感器輸出信號SO轉(zhuǎn)換成用于電光接口控制模塊ICM的輸入數(shù)字值?？刂破鰿TRL還可以包括一個或多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其在電光接口控制模塊ICM提供的數(shù)字輸出值的基礎上提供致動器信號AS，該致動器信號通常也是模擬的。
圖2展示了電光接口EOI。電光接口EOI包括激光源LAS和不同的光元件準直鏡LC，光束成形器SH，非偏振光束分離器NS，兩個偏振光束分離器PS1、PS2，兩個半波板HP1、HP2，偏振器PL，非偏振反射器NR，偏振反射器PR，三個檢測透鏡LD1、LD2、LD3，調(diào)焦望遠鏡FT，物鏡LO，和固態(tài)浸沒式透鏡SIL。物鏡LO和固態(tài)浸沒式透鏡SIL安裝在透鏡支架HLD上，該支架耦合到致動器ACT。電光接口EOI還包括兩個光電二極管PHD1、PHD2和光束檢測器SDT。
固態(tài)浸沒式透鏡SIL例如可以通過將具有數(shù)值孔徑大約為0.45的平的、非球面透鏡與對于波長405納米(nm)的折射率為2.086的LaSF35玻璃制成的1.0毫米(mm)等光程超半球固態(tài)浸沒式透鏡SIL結(jié)合而形成。等光程超半球固態(tài)浸沒式透鏡SIL將大約為0.45的數(shù)值孔徑提高了一個倍數(shù)，該倍數(shù)是折射率2.068的平方。據(jù)此，固態(tài)浸沒式透鏡SIL具有有效數(shù)值孔徑為大約1.9。這使得只在某一距離處有相對小的光斑尺寸，在該距離處，來自固態(tài)浸沒式透鏡SIL的漸逝光能已經(jīng)衰減到相對小的程度。
電光接口EOI操作如下。激光源LAS產(chǎn)生波長大約為405nm的激光束。準直鏡LC，光束成形器SH，非偏振光束分離器NS，偏振光束分離器PS1，調(diào)焦望遠鏡FT，物鏡LO和固態(tài)浸沒式透鏡SIL組成一主光路，激光束經(jīng)過該主光路在光盤DSK上產(chǎn)生光斑SP。上文已經(jīng)提到固態(tài)浸沒式透鏡SIL具有數(shù)值孔徑大約為1.9。假定固態(tài)浸沒式透鏡SIL相對靠近光盤DSK時，這允許光斑SP為相對小的尺寸。
圖2展示了在固態(tài)浸沒式透鏡SIL和光盤DSK之間的空氣間隙AG?？諝忾g隙AG優(yōu)選為幾十納米。例如，30nm是一個適當?shù)闹?。空氣間隙AG隨間隙控制信號GCS的函數(shù)而變化，致動器ACT接收該信號。間隙控制信號GCS形成如圖1所示的致動器信號AS的一部分。間隙控制信號GCS能夠引起致動器ACT在垂直于光盤DSK的方向上移動透鏡支架HLD。由此，空氣間隙AG可以減少或增加。
光盤DSK引起激光束的一部分在一方向上從固態(tài)浸沒式透鏡SIL反射回偏振光束分離器PS1和非偏振光束分離器NS。相應地，主光路包括反射光分量。非偏振光束分離器NS，半波板HP1，偏振光束分離器PS2，和檢測器透鏡LD1形成數(shù)據(jù)檢測光路，反射光分量的一部分經(jīng)過該數(shù)據(jù)檢測光路被投射到光電二極管PDH1上。作為響應，光電二極管PHD1提供數(shù)據(jù)信號DS，該信號如圖1所示，并且代表光學地存儲在光盤DSK上的數(shù)據(jù)。
非偏振光束分離器NS，半波板HP1，偏振光束分離器PS2，非偏振反射器NR和檢測器透鏡LD2形成跟蹤誤差檢測光路，反射光分量的另一部分經(jīng)過該跟蹤誤差檢測光路被投射到光束檢測器SDT上。作為響應，光束檢測器SDT提供跟蹤誤差信號TES，該信號形成如圖1所示的傳感器輸出信號SO的一部分。應當注意，可替代地光電二極管PHD1可以包括幾段，每一段提供一檢測信號。在這樣的實施例中，各個檢測信號的總和可以形成數(shù)據(jù)信號，并且各個檢測信號之間的差值可以形成跟蹤誤差信號。光束檢測器SDT還可以被省略。
偏振光束分離器PS1，偏振器PL，半波板HP2，偏振反射器PR和檢測器透鏡LD3形成間隙檢測光路，反射光分量的另一部分經(jīng)過該間隙檢測光路被投射到光電二極管PHD2上。被投射到光電二極管PHD2上的所述反射光分量部分具有垂直于激光束的狀態(tài)的偏振狀態(tài)，該激光束在光盤DSK上產(chǎn)生光斑SP。光電二極管PHD2提供間隙指示信號GIS，該信號形成如圖1所示的傳感器輸出信號SO的一部分。
圖3展示了使空氣間隙AG具有期望值的伺服控制環(huán)路?？刂破鰿TRL和電光接口EOI形成該伺服控制環(huán)路。伺服控制環(huán)路包括不同的環(huán)路傳輸函數(shù)。在電光接口EOI中，致動器ACT具有致動器傳輸函數(shù)P[s]。空氣間隙AG依據(jù)致動器傳輸函數(shù)P[s]隨著間隙控制信號GCS變化。正如前文解釋過的經(jīng)過間隙檢測光路接收反射光分量的一部分的光電二極管PHD2具有間隙指示傳輸函數(shù)F[.]。間隙指示信號GIS依據(jù)間隙指示傳輸函數(shù)F[.]隨著空氣間隙AG變化。
圖4展示了間隙指示傳輸函數(shù)F[.]。水平軸代表以nm為單位的空氣間隙AG。垂直軸代表標準單位的間隙指示信號GIS。帶小圈的曲線代表間隙指示傳輸函數(shù)F[.]，依據(jù)該函數(shù)間隙指示信號GIS隨空氣間隙AG的函數(shù)而變化。圖4展示了該函數(shù)基本上非線性。例如，曲線在空氣間隙AG為10nm處的點上具有相對陡的斜率。曲線在空氣間隙AG為40nm處的點上具有相對緩的斜率。
圖3所示的控制器CTRL包括補償器CMP，該補償器提供補償過的間隙指示信號GISc以響應光電二極管PHD2提供的間隙指示信號GIS。補償器CMP具有補償傳輸函數(shù)G[.]，依據(jù)該函數(shù)補償過的間隙指示信號GISc隨間隙指示信號GIS而變化。補償傳輸函數(shù)G[.]補償間隙指示傳輸函數(shù)F[.]的非線性。由此，補償過的間隙指示信號GISc隨空氣間隙AG的函數(shù)以基本上線性的方式變化。
減法器SUB從間隙目標值GT中減去補償過的間隙指示信號GISc。間隙目標值GT是代表空氣間隙AG的期望值的值?？刂破鰿TRL還包括反饋處理器FBP，該反饋處理器提供間隙控制信號GCS以響應來自減法器SUB的誤差信號。反饋處理器FBP具有反饋傳輸函數(shù)K[s]，依據(jù)該函數(shù)間隙控制信號GCS隨該誤差信號的函數(shù)而變化，該誤差信號代表在間隙目標值GT和補償過的間隙指示信號GISc之間的差值。伺服控制環(huán)路具有一個環(huán)路增益，它是上述傳輸函數(shù)F[.]、G[.]、K[s]、P[s]在該伺服控制環(huán)路內(nèi)的乘積。
圖5展示了補償器CMP的補償傳輸函數(shù)G[.]。水平軸代表標準單位的間隙指示信號GIS。垂直軸代表標準單位的補償過的間隙指示信號GISc。帶有小圈的曲線代表補償傳輸函數(shù)G[.]。補償傳輸函數(shù)G[.]允許環(huán)路增益在例如0到50nm之間包括的相對小空氣間隙的范圍上基本恒定。理想地，如圖4所示的間隙指示傳輸函數(shù)F[.]和如圖5所示的補償傳輸函數(shù)G[.]的乘積將導致曲線成為一直線。圖4顯示了該直線。
如圖3所示的伺服控制環(huán)路旨在獲得一穩(wěn)定狀態(tài)條件。在該穩(wěn)定狀態(tài)條件下，補償過的間隙指示信號GISc等于間隙目標值GT加上一差值，如果環(huán)路增益足夠高，則該差值是可忽略的。從而，空氣間隙AG就具有間隙目標值GT所代表的期望值。假定空氣間隙AG有些偏離該期望值。這將導致在補償過的間隙指示信號GISc中的變化。減法器SUB提供的誤差信號將變大。作為響應，反饋處理器FBP調(diào)整間隙控制信號GCS，這使致動器ACT抵消空氣間隙AG的偏離。由此，空氣間隙AG能夠保持基本上恒定并且相對靠近期望值。
伺服控制環(huán)路以一特定形式作用于空氣間隙偏離，這種形式被稱作動態(tài)行為。伺服控制環(huán)路的動態(tài)行為應當優(yōu)選為在可能空氣間隙的相對大范圍上基本類似。和其它的屬性類似，動態(tài)行為依賴于環(huán)路增益。前面已經(jīng)解釋了環(huán)路增益在空氣間隙的相對大范圍上基本恒定，這歸功于補償器CMP的補償傳輸函數(shù)G[.]。由此，伺服控制環(huán)路在空氣間隙這樣大的范圍上具有基本相似的動態(tài)行為。此外，環(huán)路增益可以相對高而沒有振蕩的風險，這樣幾乎沒有控制誤差。
補償器CMP可以采用多種不同的方式實現(xiàn)。例如，補償器CMP可以通過查找表來實現(xiàn)。查找表為間隙指示信號GIS的相應取值指定補償過的間隙指示信號GISc應當具有的相應取值。參考圖5，代表補償傳輸函數(shù)G[.]的曲線上各個圈，與查找表中的每個項目值相對應。
補償器CMP可以在與圖5中兩個不同的圈所對應的查找表中的兩個不同的項目值之間執(zhí)行內(nèi)插。由此，補償器CMP可以為補償過的間隙指示信號GISc建立一值，以響應在取值范圍內(nèi)的間隙指示信號GIS的任何給定值，該取值范圍包括在查找表中的極值之間。查找表可以存儲在易失或非易失的存儲器中。
在一些應用中，間隙指示傳輸函數(shù)F[.]可以被預先得知而具有足夠的精確度。這些應用依賴于光電接口中元件的嚴格公差。在該情況下，使用相同類型的另一個光電二極管替換光電二極管PHD2將對間隙指示傳輸函數(shù)F[.]幾乎沒有影響，這將保持基本上相同。在這些應用中，同樣的補償傳輸函數(shù)G[.]可以應用于一批相同類型光盤播放器中的每個光盤播放器中。例如，同樣的預定的查找表可以存儲在該批光盤播放器的每個中。
在其它應用中，間隙指示傳輸函數(shù)F[.]可能沒有被預先得知，或沒有足夠精確地得知。原則上，測量每個單獨光盤播放器的間隙指示傳輸函數(shù)F[.]是可能的。隨后，適當?shù)难a償傳輸函數(shù)G[.]可以被建立。然后控制器CTRL的補償器CMP被配置以通過例如下載適當?shù)牟檎冶韥硖峁┰撗a償傳輸函數(shù)G[.]。然而，這樣的解決方案應用在產(chǎn)品鏈中，可能相對地費時并因此相對昂貴。
控制器CTRL可以自動建立適當?shù)难a償傳輸函數(shù)G[.]，例如，當光盤播放器ODP被接通時。為此目的，控制器CTRL將伺服控制環(huán)路設為測量模式。進而，當伺服控制環(huán)路處于測量模式時，控制器CTRL執(zhí)行測量進程。如圖1所示的電光接口控制模塊ICM可以引起控制器CTRL執(zhí)行前述的功能。
圖6展示了測量模式的伺服控制環(huán)路，而圖4展示了控制模式的伺服控制環(huán)路。控制器CTRL在測量模式中與在控制模式中操作不同。圖4所示的補償器CMP被圖6所示的加法器ADD替換。電光接口EOI在測量模式和控制模式中操作相同。
加法器ADD在輸入端接收一激勵信號SX。該激勵信號SX可以例如是具有頻率范圍在100Hz到1kHz之間的正弦信號。加法器ADD如往常那樣將激勵信號SX注入到伺服控制環(huán)路中。作為響應，伺服控制環(huán)路提供一激勵響應信號SXr，該信號位于加法器ADD的另一輸入端。加法器ADD提供一激勵誤差信號SXe，該信號是激勵信號SX和激勵響應信號SXr之間的差值。
圖7展示了當伺服控制環(huán)路處于測量模式時控制器CTRL執(zhí)行的測量進程。測量進程包括初始步驟STI，五個測量循環(huán)步驟STC1至STC5，兩個返回步驟STR1、STR2，以及最終步驟STF。五個測量循環(huán)步驟STC1至STC5組成一個測量循環(huán)。兩個返回步驟STR1、STR2組成一個新測量循環(huán)的準備?？刂破鰿TRL執(zhí)行不同的測量循環(huán)，這意味著控制器CTRL執(zhí)行五個測量循環(huán)步驟STC1至STC5，并且隨后執(zhí)行兩個返回步驟STR1、STR2幾次。
在初始步驟STI中，控制器CTRL給出不同對應參數(shù)的對應初始值。測量進程包括下列參數(shù)間隙目標值步長尺寸SZGT，其是一固定參數(shù)；當前循環(huán)號CC，最終循環(huán)號XC，當前循環(huán)的間隙目標值GT[CC]，在前一循環(huán)中對于補償過的間隙指示信號GISc[CC-1]的值，它們是運行參數(shù)。當前循環(huán)號CC給定值為1。間隙目標值步長尺寸SZGT，最終循環(huán)號XC，當前循環(huán)的間隙目標值GT[CC]，以及在前一循環(huán)中對于補償過的間隙指示信號GISc[CC-1]的值分別給定初始值為VAL1、VAL2、VAL3和VAL4。
在測量循環(huán)步驟STC1中，控制器CTRL確定測量的環(huán)路增益LGM。測量的環(huán)路增益LGM是激勵響應信號的幅值|SXr|和激勵誤差信號的幅值|SXe|之間的比值。圖6展示了激勵響應信號SXr與應用到反饋傳輸函數(shù)K[s]、致動器傳輸函數(shù)P[s]和間隙指示傳輸函數(shù)F[.]的乘積的激勵誤差信號SXe一致。該乘積的絕對值與測量的環(huán)路增益LGM一致。測量的環(huán)路增益LGM應用于當前循環(huán)的間隙目標值GT[CC]。每個測量循環(huán)具有不同的間隙目標值。對于一個間隙目標值的測量的環(huán)路增益LGM可以與另一個間隙目標值的環(huán)路增益不同。這是由于如圖4所示的間隙指示傳輸函數(shù)F[.]的非線性。
在測量循環(huán)步驟STC2中，控制器CTRL確定一補償函數(shù)斜率SG。補償函數(shù)斜率SG是期望的環(huán)路增益LGD和測量的環(huán)路增益LGM之間的比值。期望的環(huán)路增益LGD可以是應用于每個測量循環(huán)的預先確定的值。此外，期望的環(huán)路增益LGD可以應用于控制器CTRL執(zhí)行的各種不同測量進程。對于當前循環(huán)中的間隙指示信號GIS[CC]的平均值，補償函數(shù)斜率SG與補償傳輸函數(shù)G[.]應當具有的一階導數(shù)一致。
在測量循環(huán)步驟STC3中，控制器CTRL確定當前循環(huán)中的間隙指示信號GIS[CC]的平均值。該平均值與間隙指示信號GIS的直流分量一致。如果環(huán)路增益足夠高，則當前循環(huán)中的間隙指示信號GIS[CC]的平均值基本上等于當前循環(huán)的間隙目標值GT[CC]。即，控制器CTRL不需要測量間隙指示信號GIS[CC]的平均值。
在測量循環(huán)步驟STC3中，控制器CTRL還確定應用于當前循環(huán)的補償過的間隙指示信號GISc[CC]的值。補償傳輸函數(shù)G[.]應當提供該值以響應當前循環(huán)中的間隙指示信號GIS[CC]的平均值。例如，這與圖5所示的曲線上的一個圈一致。當前循環(huán)中的補償過的增益指示信號GISc[CC]的值等于前一循環(huán)中的補償過的增益指示信號GISc[CC-1]的值加上與補償傳輸函數(shù)斜率SG相乘的間隙目標值步長尺寸SZGT，該斜率SG已經(jīng)在測量循環(huán)步驟STC2中確定了。
在測量循環(huán)步驟STC4中，控制器CTRL存儲下述兩個結(jié)果到存儲器中當前循環(huán)中的間隙指示信號GIS[CC]的平均值和當前循環(huán)中的補償過的間隙指示信號值GISc[CC]。這些相應的值與例如圖5所示的曲線上的圈一致。間隙指示信號GIS[CC]的平均值與圖5中水平軸上的點一致。補償過的間隙指示信號GISc[CC]的值與垂直軸上的點一致。
在測量循環(huán)步驟STC5中，控制器CTRL檢查當前循環(huán)號CC是否是最終循環(huán)號XC。假定當前循環(huán)號CC是最終循環(huán)號XC。在該情況下，控制器CTRL執(zhí)行最終步驟STF。相反，假定當前循環(huán)號CC不是最終循環(huán)號XC。在該情況下，控制器CTRL執(zhí)行兩個返回步驟STR1、STR2，并且隨后將重新執(zhí)行五個測量循環(huán)步驟STC1至STC5。
在返回步驟STR1中，控制器CTRL將當前循環(huán)號CC的值增加一個單位。接下來，剛執(zhí)行過的五個測量循環(huán)步驟STC1至STC5變成前一測量循環(huán)。接下來將執(zhí)行的五個測量循環(huán)步驟STC1至STC5變成當前測量循環(huán)。
在返回步驟STR2中，控制器CTRL確定將應用在隨后要執(zhí)行的五個測量循環(huán)步驟STC1至STC5的當前循環(huán)的間隙目標值GT[CC]。當前循環(huán)的間隙目標值GT[CC]等于前一循環(huán)的間隙目標值GT[CC-1]加上間隙目標值步長尺寸SZGT?？刂破鰿TRL現(xiàn)在準備執(zhí)行一個新間隙目標值的新測量循環(huán)。參考圖5，當前循環(huán)的間隙目標值GT[CC]可以被看作是水平軸上的指針。每次執(zhí)行返回步驟時將指針偏移到右邊，該返回步驟之后為五個測量循環(huán)步驟STC1至STC5。
在最終步驟STF中，控制器CTRL在間隙指示信號GIS的對應平均值和補償過的間隙指示信號GISc的對應期望值的基礎上確定補償傳輸函數(shù)G[.]，上述兩值已經(jīng)在對應的測量循環(huán)中被確定并在每個對應的測量循環(huán)中的測量循環(huán)步驟STC4中被存儲到存儲器中。
圖8展示了依據(jù)如圖7所示的測量進程確定的補償傳輸函數(shù)G[.]。水平軸代表間隙指示信號GIS。垂直軸代表補償過的間隙指示信號GISc。帶有小圈的曲線代表已經(jīng)確定的補償傳輸函數(shù)G[.]。另一條不帶有小圈的曲線代表理想的補償傳輸函數(shù)G[.]。
一個小圈與一個測量循環(huán)一致。最左邊的小圈與第一測量循環(huán)一致，次左邊的小圈與第二測量循環(huán)一致，等等。最右邊的小圈與最終測量循環(huán)一致。第一測量循環(huán)中的間隙目標值GT是0.1，其與最左邊小圈的間隙指示信號GIS的值一致。對于每個測量循環(huán)，間隙目標值GT增加0.1。即，目標步長尺寸是0.1。
在第一測量循環(huán)中，已經(jīng)為補償過的間隙指示信號GISc確定了大約為0.08的值。在第二測量循環(huán)中，補償傳輸函數(shù)G[.]的一階導數(shù)首先已經(jīng)在水平軸上被確定為值0.2。補償過的間隙指示信號GISc具有已經(jīng)如下計算過的值。與前述的一階導數(shù)相乘的間隙目標值步長尺寸SZGT已經(jīng)被加到值0.08，該值已經(jīng)在第一測量循環(huán)中為補償過的間隙指示信號GISc而確定。即，如圖7所示的測量進程好像在通過環(huán)路增益測量獲得的每個一階導數(shù)的基礎上逐漸地建立補償傳輸函數(shù)G[.]。
圖9展示了當伺服控制環(huán)路處于測量模式時，控制器CTRL可以執(zhí)行的替代測量進程。替代的測量進程包括替代的初始步驟STIa，五個測量循環(huán)步驟STC11至STC15，兩個返回步驟STR11、STR12，和替代的最終步驟STFa。
在替代的初始步驟STIa中，控制器CTRL分別給出間隙目標值步長尺寸SZGT，最終循環(huán)號XC，當前循環(huán)的間隙目標值GT[CC]初始值VAL1、VAL2、VAL3。
在測量循環(huán)步驟STC11中，控制器CTRL以與上文參考圖7所描述的測量循環(huán)步驟STC1相同的方式確定測量的環(huán)路增益LGM。
在測量循環(huán)步驟STC12中，控制器CTRL以與上文參考圖7所描述的測量循環(huán)步驟STC2相同的方式確定當前循環(huán)的補償函數(shù)斜率SG[CC]。
在測量循環(huán)步驟STC13中，控制器CTRL以與上文參考圖7所描述的測量循環(huán)步驟STC3相同的方式確定當前循環(huán)的間隙指示信號GIS[CC]的平均值。
在測量循環(huán)步驟STC14中，控制器CTRL存儲下述兩個結(jié)果到存儲器中當前循環(huán)中的間隙指示信號GIS[CC]的平均值和當前循環(huán)中的補償函數(shù)斜率SG[CC]。
在測量循環(huán)步驟STC15中，控制器CTRL檢查當前循環(huán)號CC是否是最終循環(huán)號XC。測量循環(huán)步驟STC15與上文參考圖7所描述的測量循環(huán)步驟STC5相同。
返回步驟STR11和STR12分別與上文參考圖7所描述的返回步驟STR1和STR2相同。
在替換的最終步驟STFa中，控制器CTRL在間隙指示信號GIS的對應平均值和對應的補償函數(shù)斜率SG的基礎上確定補償傳輸函數(shù)G[.]，上述兩值已經(jīng)在對應的測量循環(huán)中被確定并在每個對應的測量循環(huán)中的測量循環(huán)步驟STC14中被存儲到存儲器中。
結(jié)論評注詳細說明書結(jié)合附圖已經(jīng)在前面展示了下列特征，這些特征被引用在不同的獨立權(quán)利要求中。光斑成形透鏡(SIL)將光斑(SP)投射到光信息載體(DSK)上，以響應來自光源(LAS)的光束。在光斑成形透鏡(SIL)和光信息載體(DSK)之間存在一空氣間隙(AG)。間隙檢測器(PHD2)提供一間隙指示信號(GIS)，該信號依據(jù)間隙指示傳輸函數(shù)(F)而隨空氣間隙(AG)變化。透鏡定位設施(CTRL，ACT)在間隙指示信號(GIS)的基礎上相對于光信息載體(DSK)來定位該光斑成形透鏡(SIL)。透鏡定位設施(CTRL，ACT)包括補償器(CMP)，其用來補償間隙指示傳輸函數(shù)(F)的非線性。
前面的詳細說明書還展示了不同的可選特征，這些特征被引用在從屬權(quán)利要求中。這些特征可以被應用于與前述的特征相結(jié)合以得利。不同的可選特征將在下述段落中強調(diào)。每個段落對應特定的從屬權(quán)利要求。
補償器(CMP)補償比光束的半波長更小的空氣間隙的間隙指示傳輸函數(shù)(F)的非線性，所述光束被用于將光斑(SP)投射到光信息載體(DSK)上。這樣在近場光系統(tǒng)中允許可靠和穩(wěn)固的高密度數(shù)據(jù)讀取。
補償器(CMP)提供一補償過的間隙指示信號(GIS)以響應間隙檢測器(PHD2)提供的間隙指示信號(GIS)。比較器(SUB)比較該補償過的間隙指示信號(GIS)和間隙目標值(GT)以獲得誤差信號。反饋處理器(FBP)提供致動器信號(GCS)以響應該誤差信號。致動器(ACT)調(diào)整光斑成形透鏡(SIL)和光信息載體(DSK)之間的空氣間隙(AG)以響應致動器信號(GCS)。這允許相對準確的空氣間隙控制，該空氣間隙控制進一步提供可靠和穩(wěn)固的數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)記錄。
補償器(CMP)，比較器(SUB)和反饋處理器(FBP)作為可編程處理器被實現(xiàn)。這允許靈活性并節(jié)約成本。
透鏡定位設施(CTRL，ACT)和間隙檢測器(PHD2)形成伺服控制環(huán)路。測量模塊(ICM)為空氣間隙(AG)的對應值執(zhí)行對應的伺服控制環(huán)路測量。測量模塊(ICM)還在對應伺服控制環(huán)路測量的基礎上確定補償傳輸函數(shù)(G)。這允許對間隙指示傳輸函數(shù)的非線性的相對精確補償，即使間隙指示傳輸函數(shù)沒有被預先得知，這還進一步有助于可靠和穩(wěn)固的數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)記錄。此外，在制造過程中不需要校準，這有助于成本效率。
測量模塊(ICM)可以引起控制器(CTRL)執(zhí)行下列步驟。在環(huán)路增益測量步驟(STC1；STC11)中，對于空氣間隙(AG)的對應值執(zhí)行對應的環(huán)路增益測量。在斜率確定步驟(STC2；STC12)中，對于對應空氣間隙(AG)確定對應的補償函數(shù)斜率(SG)。補償函數(shù)斜率(SG)在測量的環(huán)路增益(LGM)的基礎上被確定用于空氣間隙(AG)的特定值。補償函數(shù)斜率(SG)與空氣間隙(AG)的特定值處的補償傳輸函數(shù)(G)的斜率一致。在補償傳輸函數(shù)確定步驟(STC3；STFa)中，補償傳輸函數(shù)(G)在對應補償函數(shù)斜率(SG)的基礎上被確定。
前述特征可以以多種不同的方式實現(xiàn)。為了展示這一點，一些替代物被簡要地說明。
前述特征可以有利地應用到涉及光數(shù)據(jù)存儲的任何類型的產(chǎn)品或方法中。光盤播放器僅僅是一個例子。前述特征可以同樣應用在例如光盤記錄器中，該光盤記錄器還可以從光盤讀取數(shù)據(jù)。參考圖2，激光源LAS可以產(chǎn)生相對高能量的激光束以改變光盤的物理屬性。
間隙檢測器可以以多種不同的方式實現(xiàn)。圖2僅僅展示了一個例子，其中光檢測器PHD2提供了間隙指示信號GIS。作為另一個例子，可能從光檢測器PHD1中得到間隙指示信號，該光檢測器PHD1通過濾波或信號分離技術(shù)提供了數(shù)據(jù)信號DS。
還有一種獲得間隙指示信號的方法如下所述。激光源發(fā)射具有線形的初始偏振狀態(tài)的激光束。該激光束穿過四分之一波長板以獲得圓形偏振狀態(tài)的激光束。通過四分之一波長板的激光束展示了一物鏡。接下來，從物鏡發(fā)出的反射激光束的一部分穿過四分之一波長板，該四分之一波長板可以與前述的相同或不同，并穿過偏振元件，例如偏振光束分離器或偏振吸收器。由此，獲得具有與初始偏振狀態(tài)相平行的偏振狀態(tài)的反射激光束。該最后提到的反射激光束被檢測，其引起間隙指示信號。
光斑成形透鏡可以以多種不同的方式實現(xiàn)。固態(tài)浸沒式透鏡僅僅是一個例子。固態(tài)浸沒式反射鏡是另一個例子。對于近場光系統(tǒng)還提出了孔徑探針。
透鏡定位設施可以以多種不同的方式實現(xiàn)。透鏡定位設施可以是基于軟件的，其中適當?shù)目删幊烫幚砥饕鸸獍叱尚瓮哥R相對于光信息載體被恰當?shù)囟ㄎ?。這是基于軟件的解決方案。替代地，模擬或數(shù)字或模數(shù)的專用電路也可以適當?shù)囟ㄎ辉摴獍叱尚瓮哥R以響應間隙指示信號。例如，補償器，子結(jié)構(gòu)和如圖3所示的反饋處理器，可以通過一個或多個專用電路實現(xiàn)。
存在多個不同的方式來實現(xiàn)補償器，該補償器補償間隙指示傳輸函數(shù)的非線性?；诓檎冶淼膶崿F(xiàn)僅僅是一個例子。作為另一個例子，比較器可以基于非線性函數(shù)，該函數(shù)包括不同的預定項(x，x2，x3，...)，具有定義補償傳輸函數(shù)的不同對應系數(shù)(a，b，c，...)。補償器沒有必要如圖3所示地定位。例如，參考圖3，補償器CMP可以配置在減法器SUB和反饋處理器FBP之間，替代配置在光電二極管PHD2和減法器SUB之間。作為另一個例子，補償器CMP還可以使用配置在反饋處理器FBP和致動器ACT之間的等效補償器替換。
存在多種通過硬件或軟件或軟硬件來實現(xiàn)功能的方式。在該方面，附圖是非常概略的，每個只代表本發(fā)明的一個可能實施例。因此，盡管附圖展示了不同塊的不同功能，但不意味著排除單個硬件或軟件執(zhí)行多個功能。也不排除硬件或軟件的組合或軟硬件來執(zhí)行一個功能。
這里所作的評注論證了參考附圖的詳細說明書，而不是限制本發(fā)明。存在多種替代物，皆落在所附權(quán)利要求的范圍中。權(quán)利要求中的參考標記不應當用來限制權(quán)利要求。詞語“包括”并不排除沒有列在權(quán)利要求中的其它元件或步驟的存在。詞語“一”或“一個”代表一個元件或步驟，但不排除多個這樣的元件或步驟的存在。
權(quán)利要求
1.一種光存儲接口裝置(ODP)，包括-光斑成形透鏡(SIL)，其配置為將光斑(SP)投射到光信息載體(DSK)上以響應來自光源(LAS)的光束；-間隙檢測器(PHD2)，其配置為提供間隙指示信號(GIS)，該信號依據(jù)間隙指示傳輸函數(shù)(F)而隨在光斑成形透鏡(SIL)和光信息載體(DSK)之間的空氣間隙(AG)而變化；-透鏡定位設施(CTRL，ACT)，其配置為在間隙指示信號(GIS)的基礎上相對于光信息載體(DSK)來定位該光斑成形透鏡(SIL)，該透鏡定位設施(CTRL，ACT)包括用來補償間隙指示傳輸函數(shù)(F)的非線性的補償器(CMP)。
2.如權(quán)利要求1所述的光存儲接口裝置，補償器(CMP)被配置為補償比光束的半波長更小的空氣間隙的間隙指示傳輸函數(shù)(F)的非線性，所述光束被用于將光斑(SP)投射到光信息載體(DSK)上。
3.如權(quán)利要求2所述的光存儲接口裝置，補償器(CMP)被配置為提供補償過的間隙指示信號(GIS)以響應間隙檢測器(PHD2)提供的間隙指示信號(GIS)，該透鏡定位系統(tǒng)包括-比較器(SUB)，其用來比較該補償過的間隙指示信號(GIS)和間隙目標值(GT)以獲得誤差信號；-反饋處理器，其配置為提供致動器信號(GCS)以響應該誤差信號；以及-致動器(ACT)，其配置為調(diào)整在光斑成形透鏡(SIL)和光信息載體(DSK)之間的空氣間隙(AG)以響應致動器信號(GCS)。
4.如權(quán)利要求3所述的光存儲接口裝置，補償器(CMP)，比較器(SUB)和反饋處理器作為可編程處理器被實現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1所述的光存儲接口裝置，透鏡定位設施(CTRL，ACT)和間隙檢測器(PHD2)形成伺服控制環(huán)路；光存儲接口包括測量模塊(ICM)，其用來為空氣間隙的對應值執(zhí)行對應的伺服控制環(huán)路測量，并且在對應伺服控制環(huán)路測量的基礎上確定補償傳輸函數(shù)(G)。
6.如權(quán)利要求1所述的光存儲接口裝置，光斑成形透鏡(SIL)包括固態(tài)浸沒式透鏡，該固態(tài)浸沒式透鏡的數(shù)值孔徑大于1。
7.如權(quán)利要求1所述的光存儲接口裝置，間隙檢測器包括間隙檢測光路(PS1，PL，HP2，PR，LD3)和光檢測器(PHD2)，間隙檢測光路(PS1，PL，HP2，PR，LD3)被配置為將經(jīng)由光斑成形透鏡(SIL)的通過光信息載體(DSK)的反射光束的一部分投射到光檢測器(PHD2)上。
8.如權(quán)利要求7所述的光存儲接口裝置，間隙檢測光路(PS1，PL，HP2，PR，LD3)被如此配置，以使得投射到光檢測器(PHD2)上的反射光的一部分基本上垂直于反射光的另一部分，該反射光的另一部分經(jīng)由數(shù)據(jù)檢測光路(NS，HP1，PS2，LD1)被投射到另一光檢測器(PHD1)用來檢測存儲在光信息載體(DSK)上的數(shù)據(jù)。
9.一種控制光存儲接口的方法，所述光存儲接口包括-光斑成形透鏡(SIL)，其配置為將光斑(SP)投射到光信息載體(DSK)以響應來自光源(LAS)的光束；以及-間隙檢測器(PHD2)，其配置為提供間隙指示信號(GIS)，該信號依據(jù)間隙指示傳輸函數(shù)(F)而隨在光斑成形透鏡(SIL)和光信息載體(DSK)之間的空氣間隙(AG)而變化，所述方法包括-透鏡定位步驟，在該步驟中在間隙指示信號(GIS)的基礎上相對于光信息載體(DSK)來定位該光斑成形透鏡(SIL)，該透鏡定位步驟包括補償子步驟，在該子步驟中補償間隙指示傳輸函數(shù)(F)的非線性。
10.如權(quán)利要求9所述的控制光存儲接口的方法，所述方法包括-測量步驟(STI，STC1-STC5，STR1，STR2，STF)，在該步驟中對于空氣間隙(AG)的對應值執(zhí)行對應的控制環(huán)路測量，并且在該步驟中在對應伺服控制環(huán)路測量的基礎上確定補償傳輸函數(shù)(G)。
11.如權(quán)利要求10所述的控制光存儲接口的方法，測量步驟(STI，STC1-STC5，STR1，STR2，STF)包括-環(huán)路增益測量步驟(STC1)，在該步驟中對于空氣間隙(AG)的對應值執(zhí)行對應的環(huán)路增益測量；-斜率確定步驟(STC2)，在該步驟中對于對應空氣間隙(AG)確定對應的補償函數(shù)斜率(SG)，補償函數(shù)斜率(SG)在測量的環(huán)路增益(LGM)的基礎上被確定用于空氣間隙(AG)的特定值，補償函數(shù)斜率(SG)與空氣間隙(AG)的特定值處的補償傳輸函數(shù)(G)的斜率一致；以及-補償傳輸函數(shù)確定步驟(STC3)，在該步驟中補償傳輸函數(shù)(G)在對應補償函數(shù)斜率(SG)的基礎上被確定。
12.一種用于光存儲接口的計算機程序產(chǎn)品，所述光存儲接口包括-光斑成形透鏡(SIL)，其配置為將光斑(SP)投射到光信息載體(DSK)以響應來自光源(LAS)的光束；以及-間隙檢測器(PHD2)，其配置為提供間隙指示信號(GIS)，該信號依據(jù)間隙指示傳輸函數(shù)(F)而隨在光斑成形透鏡(SIL)和光信息載體(DSK)之間的空氣間隙(AG)而變化，所述計算機程序產(chǎn)品包括一組指令，當載入到光存儲接口時其引起光存儲接口執(zhí)行如權(quán)利要求9到11中任一權(quán)利要求所述的方法。
全文摘要
在光存儲接口裝置中，光斑成形透鏡將光斑投射在光信息載體上以響應來自光源的光束。在光斑成形透鏡和光信息載體之間存在一空氣間隙(AG)。間隙檢測器(PHD2)提供間隙指示信號(GIS)，該信號依據(jù)間隙指示傳輸函數(shù)(F)而隨空氣間隙(AG)而變化。透鏡定位設施(CTRL，ACT)在該間隙指示信號(GIS)的基礎上相對于光信息載體來定位該光斑成形透鏡。透鏡定位設施(CTRL，ACT)包括補償器(CMP)，其用來補償間隙指示傳輸函數(shù)(F)的非線性。適當?shù)难a償傳輸函數(shù)(G)能夠在伺服控制環(huán)路測量的基礎上建立。由此，不需要預先了解間隙指示傳輸函數(shù)(F)就能夠提供補償。
文檔編號G11B7/135GK101040334SQ200580034435
公開日2007年9月19日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
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