專利名稱：近場光學透鏡與載體的接近的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于掃描記錄載體的光學掃描設備的領域，特別是但不限于使用輻射的倏逝耦合來掃描記錄載體。
背景技術：
利用固體浸沒透鏡(SIL)的近場記錄和讀取提供了高密度的光學記錄和讀取，特別是通過利用直徑例如12cm的記錄載體的光學記錄和讀取，所述記錄載體例如光盤。為了實現(xiàn)光學輻射在記錄載體的信息層上的足夠小的掃描光點，輻射光束從SIL到記錄載體的倏逝耦合是所希望的。倏逝耦合有效地發(fā)生在SIL和記錄載體表面之間的一定距離處，所述距離小于所施加的光學波長的一部分。因此，SIL和記錄載體之間的間隙尺寸通常必須在例如0.25nm至50nm的范圍內(nèi)。這種系統(tǒng)被稱為近場系統(tǒng)，其名稱得自位于SIL的出射面的倏逝波所形成的近場。示范性的光學掃描設備可以使用輻射源，該輻射源是藍色激光器并發(fā)出波長大約為405nm的輻射光束。
在記錄載體的掃描過程中，因此在信息的記錄或讀取的過程中，必須保持在SIL的出射面與記錄載體表面之間的倏逝耦合。該倏逝耦合的效率強烈取決于在SIL和記錄載體表面之間的間隙尺寸。如果該間隙尺寸增大并且足夠大于例如50nm，那么耦合效率可能會顯著下降，致使所讀取的數(shù)據(jù)的質(zhì)量下降，同時可能將誤差引入到數(shù)據(jù)信號中。
在執(zhí)行記錄載體的掃描程序之前，光學掃描設備通常要執(zhí)行啟動程序。這種啟動程序確保正確地設置光學掃描設備的各部件的位置，從而能夠以高質(zhì)量水平來執(zhí)行掃描程序，例如從記錄載體讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫到記錄載體上。
啟動程序可以包含將掃描設備的物鏡系統(tǒng)從備用位置移動到掃描位置。這可以包括利用開環(huán)操作的接近程序以及利用閉環(huán)操作的引入(pull-in)程序的結(jié)合，并確保物鏡系統(tǒng)與記錄載體之間的間隙尺寸對于掃描程序來說是最優(yōu)化的。當例如沒有將用于掃描的記錄載體安排在光學掃描設備中時，或者供給記錄載體的電源斷開或該電源設置為備用模式時，或者掃描設備的開口打開時，物鏡系統(tǒng)特別是SIL處于備用位置，其中記錄載體可以通過上述開口而被插入到該掃描設備中。此外，在該備用位置，可以將物鏡系統(tǒng)進行設置以便保護該物鏡系統(tǒng)的精密光學部件免受沖擊、劃痕和其他污染，例如灰塵。
近場光學系統(tǒng)從K.Satio等人在Jpn.J.Appl.Phys.第41卷(2002)第1898-1902頁發(fā)表的“Readout Method for Read Only MemorySignal and Air Gap Control Signal in a Near Field Optical DiscSystem(用于在近場光盤系統(tǒng)中的只讀存儲器信號和空氣間隙控制信號的讀出方法)”中得知。該文獻公開了一種近場光學掃描設備以及一種獲得用于近場光盤系統(tǒng)的光學空氣間隙控制信號的方法。該空氣間隙控制信號允許控制對該間隙尺寸進行調(diào)整的伺服系統(tǒng)，并且可以用在引入程序中，用以通過伺服系統(tǒng)將物鏡系統(tǒng)移動到用于掃描程序的最佳位置。通常，通過利用反射光和入射光的偏振態(tài)之差來獲得空氣間隙控制信號。當SIL接近盤表面時，即當空氣間隙以倏逝耦合開始出現(xiàn)的尺寸為特征時，存在上述偏振態(tài)的差異。因此，空氣間隙控制信號僅僅表示并僅僅可用于SIL和盤表面之間的小于50nm的距離。
但是，在備用位置處，物鏡系統(tǒng)和記錄載體之間的空氣間隙可以是幾微米甚至幾百微米。由于該空氣間隙控制信號僅僅可用于一小部分微米范圍內(nèi)的距離，因此在啟動程序中，為了不會移動超過最佳位置并且不會與記錄載體相碰撞，物鏡系統(tǒng)和SIL必須以足夠低的速度接近記錄載體。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在提供一種光學掃描設備，該光學掃描設備提供可用于相當大的空氣間隙的空氣間隙控制信號，從而允許以快速和有效的方式執(zhí)行接近程序。
本發(fā)明提供一種近場光學掃描設備，其通過精確和有效地設置物鏡系統(tǒng)相對于記錄載體的位置并利用倏逝耦合來掃描記錄載體。本發(fā)明的光學掃描設備包括光學頭，其具有物鏡系統(tǒng)并且特別是具有適合于相對于記錄載體表面而定位在近場位置的SIL。該設備進一步包括具有空間分辨率的檢測器，用于檢測經(jīng)由SIL和光學頭的物鏡系統(tǒng)進入光學頭的輻射。此外，該近場光學掃描設備包括圖像處理模塊，其用于分析檢測器輸出并用于生成控制信號，該控制信號表示在透鏡與記錄載體之間的距離，特別是SIL與記錄載體之間的距離。該控制信號用作空氣間隙控制信號，并且通過對近場光學掃描設備所獲取的圖像進行圖像處理來生成該控制信號。另外，該近場光學掃描設備包括控制模塊，其用于控制在透鏡和記錄載體表面之間的間隙的間隙尺寸。該控制模塊在接近模式中是可操作的，其通過利用圖像處理所生成的控制信號將透鏡從遠程位置移動到近場位置。
優(yōu)選的是，近場光學掃描設備的光學頭的物鏡系統(tǒng)將橫向輻射分布投射到檢測器上，該檢測器生成可由圖像處理模塊來處理的輸出信號。通常，檢測器輸出表示二維或一維橫向光分布，所述橫向光分布代表例如物鏡系統(tǒng)或其橫截面的孔徑光瞳圖像(aperture pupil image)。
孔徑光瞳的圖像通常隨在物鏡系統(tǒng)與記錄載體表面之間距離的變化而變化。有利的是，進入光學頭的輻射的橫向空間結(jié)構(gòu)，即由記錄載體反射的輻射的橫向空間結(jié)構(gòu)具有達到100微米或更大的間隙尺寸的可檢測的改變。由于在物鏡系統(tǒng)和記錄載體表面之間的間隙減小，因此光瞳圖像的橫向光分布的變化變得越來越顯著。
由于進入該光學頭的輻射的橫向空間結(jié)構(gòu)隨間隙尺寸減小而變得更顯著，因此以漸增的精度朝較小的距離生成控制信號。這樣實現(xiàn)了快速、有效且高精度的接近機構(gòu)，同時有效地防止了物鏡系統(tǒng)和記錄載體之間的碰撞。
此外，由于被檢測輻射的橫向光分布圖形表示在幾十微米范圍內(nèi)的間隙尺寸，因此通過圖像處理模塊而生成的控制信號相應地表示在微米范圍內(nèi)的間隙尺寸。因此，利用該控制信號的控制模塊能夠以更快速更有效的方式執(zhí)行物鏡系統(tǒng)的接近程序。
在優(yōu)選實施例中，近場光學掃描設備的控制模塊可操作地將透鏡變速地從遠程位置移動到近場位置。優(yōu)選的是，初速度和改變速度的方式取決于通過圖像處理模塊而生成的控制信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，該控制模塊進一步可操作地通過利用以最大速度開始的遞減的速度分布圖來移動透鏡。而且在本文中，最大速度和速度分布圖是響應于從圖像處理模塊接收控制信號來確定的，該控制信號表示在SIL和記錄載體表面之間的實際間隙尺寸。如果該控制信號代表相當大的間隙尺寸，例如在10至20微米或者乃至更大的范圍內(nèi)，那么控制模塊使物鏡系統(tǒng)和/或SIL以最大速度朝記錄載體表面移動，并且當間隙尺寸大約為例如1微米時降低該速度。
必須將速度降低時的間隙尺寸取決于所生成的控制信號的精度。通過校準程序可獲得控制信號的精度信息。在接近程序過程中，可以按照不同的方式來執(zhí)行速度的降低。例如，可以逐步地執(zhí)行速度的降低或者以線性或非線性方式以連續(xù)的模式執(zhí)行速度的降低。優(yōu)選的是，可以借助于包括負變元的指數(shù)函數(shù)來描述遞減的速度分布圖，所述指數(shù)函數(shù)如exp(-C/t)，其中C是常數(shù)，t表示時間。
根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例，在透鏡移動過程中可生成至少第二控制信號，其中控制模塊進一步可操作地處理在移動過程中的至少第二控制信號。該至少第二控制信號代表在接近程序中控制信號的連續(xù)生成。按照這種方式，可以充分控制物鏡系統(tǒng)和SIL的移動，同時將SIL從遠程位置移動到所希望的近場位置。這允許有效地控制和調(diào)整該接近程序，并且有效地提供了用于防止SIL和記錄載體之間的碰撞的控制機構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例，圖像處理模塊適合于確定輻射在其橫向平面中的中心部分的尺寸。中心部分的尺寸或直徑與基本上比在透鏡和記錄載體之間有效地發(fā)生倏逝耦合時的間隙尺寸更大的間隙尺寸相對應。圖像處理模塊使用通過檢測器檢測到的橫向光分布的中心部分尺寸以生成控制信號。因此，圖像處理模塊適合于確定被檢測輻射的獨特光分布圖形的尺寸或直徑。
這種獨特的光分布圖形通常與所檢測到的橫向光分布的二維表示的中心處的亮點或明亮圓形區(qū)域相對應。通常，進入物鏡系統(tǒng)的輻射的橫向光分布提供孔徑光瞳圖像，該圖像具有外部亮環(huán)和具有較低強度的內(nèi)部圓形區(qū)域。對于在物鏡系統(tǒng)和記錄載體之間的大空氣間隙尺寸來說，內(nèi)部區(qū)域包括相當均勻的低強度，并且表現(xiàn)為具有明亮中心光點的相當暗的圓形區(qū)域，該中心光點表示間隙尺寸。
孔徑光瞳圖像的外部亮環(huán)實際上是由于光線在SIL的出射面的全內(nèi)反射而引起的。這些光線發(fā)生全內(nèi)反射，以超過全內(nèi)反射的臨界角的角度傳播。由于傳播角很大，因此這個全反射的光表現(xiàn)為孔徑光瞳圖像的外部亮環(huán)。中心孔徑光瞳圖像的內(nèi)部相當暗的圓形區(qū)域是由于光束通過SIL朝記錄載體透射而引起。這些透射光束以低于全內(nèi)反射的臨界角的角度傳播。由于物鏡系統(tǒng)的光學布置，孔徑光瞳圖像的內(nèi)部和外部圓形區(qū)域之間的邊界由SIL的全內(nèi)反射角來支配，即數(shù)值孔徑(NA)＝1。明亮的外部環(huán)形區(qū)域的外邊界由邊緣光線的角度來支配，即物鏡系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，例如NA＝1.9。
對于近場光學掃描來說，物鏡系統(tǒng)的焦點幾乎與SIL的下表面即出射面重合。通過保持入射角根據(jù)在SIL的出射面反射的光來獲取孔徑光瞳圖像。并且，明亮的中心部分通常出現(xiàn)在孔徑光瞳圖像中。該孔徑光瞳圖像的通常圓形的明亮中心部分是由于記錄載體反射的光而引起的。由于SIL和記錄載體表面之間的間隙減小，因此該中心部分的尺寸和橫向直徑顯著增大。有利的是，在幾十微米的距離和間隙尺寸處可以清晰地檢測到孔徑光瞳圖像的明亮中心點或明亮的中心部分。
圖像處理模塊適合于通過利用圖像處理裝置來識別孔徑光瞳圖像的明亮中心部分，該圖像處理裝置包括亮度和對比度改變裝置，這兩個裝置允許精確且可靠地確定明亮中心部分的尺寸。確定該中心部分的尺寸可以是基于二維圖像處理或者基于一維圖像處理，只要一維條形檢測器與孔徑光瞳圖像的明亮中心部分相交。因此，近場光學掃描設備的檢測器能夠以一維或二維檢測器陣列來實現(xiàn)，如一維或二維電荷耦合器件(CCD)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，圖像處理模塊進一步適合于分析輻射在其橫向平面中的中心部分的空間結(jié)構(gòu)。圖像處理模塊進一步使用該中心部分的空間結(jié)構(gòu)以生成控制信號，該控制信號表示SIL或物鏡系統(tǒng)與記錄載體表面之間的間隙尺寸。由于近場光學掃描設備的物鏡系統(tǒng)也提供朝記錄載體透射的輻射，因此孔徑光瞳圖像的中心部分可以包括強度調(diào)制，該強度調(diào)制是由于例如在入射光和反射光之間的干涉而引起的。
特別是，孔徑光瞳圖像的明亮中心部分的空間結(jié)構(gòu)中的干涉條紋的數(shù)量也表示間隙尺寸。按照這種方式，不僅通過確定橫向直徑，而且通過分析孔徑光瞳圖像中明亮中心部分的空間結(jié)構(gòu)，可以精確地測量并且連續(xù)地監(jiān)控在幾微米范圍內(nèi)的間隙尺寸。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，圖像處理模塊適合于監(jiān)控在橫向平面中的輻射的中心部分的強度，并適合于響應超出預定閾值的強度而生成控制信號。監(jiān)控入射輻射的中心部分的強度也用作確定該中心部分的尺寸的一種可選擇的方法。也可以基于在入射輻射的橫向平面中的預定部分來監(jiān)控和測量該強度。例如，可以不在孔徑光瞳圖像的整個內(nèi)部圓形區(qū)域上檢測該強度，而是僅在孔徑光瞳圖像中包括任意尺寸的特殊位置處檢測該強度。此外，通過監(jiān)控該強度，檢測器的空間分辨率一般是不需要的。按照這種方式，近場光學掃描設備的檢測器能夠以常規(guī)的光電二極管來實現(xiàn)。使用這種實施例也允許降低圖像處理的復雜性。因此，通過光電二極管檢測到的強度可以直接用作控制信號，該控制信號必須由控制單元來處理。
優(yōu)選的是，在透鏡朝近場位置位移的過程中監(jiān)控輻射的中心部分的強度。通常，孔徑光瞳圖像的中心部分的強度對于在大于10微米的范圍內(nèi)的間隙尺寸來說基本上保持恒定?？讖焦馔珗D像的中心部分的橫向直徑一增大，干涉條紋通常就會在中心部分中展開。只要獲取了一小部分孔徑光瞳圖像，就可以觀察到在透鏡的連續(xù)位移過程中的總獲取強度的振蕩。這一強度調(diào)制通常伴有中心部分的總強度信號的增大，其可以有效地用于生成表示在大約50nm至5微米或者乃至更大微米范圍內(nèi)的間隙尺寸的控制信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，輻射在其橫向平面中的中心部分基本上對應于再次進入透鏡和物鏡系統(tǒng)的輻射。這種再次進入通常是由于在通過透鏡朝記錄載體透射之后在記錄載體表面處的反射而引起的。由于物鏡系統(tǒng)的焦點幾乎與SIL的下表面或出射面重合，因此對于大的間隙尺寸來說，通過透鏡朝記錄載體透射的輻射強烈地發(fā)散并且入射到記錄載體表面上相當大的橫向區(qū)域上。因此，由于在記錄載體的平面處的反射，僅僅非常小部分的透射光再次進入該物鏡系統(tǒng)。對于大的間隙尺寸來說，僅僅以相對于物鏡系統(tǒng)的光軸的相當小入射角傳播的輻射再次進入物鏡系統(tǒng)并且可以表現(xiàn)為孔徑光瞳圖像的明亮中心部分。
對于較小的間隙尺寸來說，記錄載體表面上的透射光的圓周減小，并且較大部分的反射光能夠以較大入射角再次進入物鏡系統(tǒng)，從而導致進入物鏡系統(tǒng)的輻射的較大直徑的明亮中心部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，如果透鏡已經(jīng)移動到近場位置，那么控制模塊適合于轉(zhuǎn)換到間隙控制模式。因此，控制模塊可在接近和間隙控制模式中工作。優(yōu)選的是，在間隙控制模式中，基于反射光和入射光之間的偏振態(tài)的比較來生成控制信號。由于當SIL處于相對于記錄載體表面的近場距離時有效地出現(xiàn)所需的偏振態(tài)的變化，因此，在記錄載體的掃描過程中，即當物鏡系統(tǒng)和/或SIL處于近場位置時該控制模塊在間隙控制模式中工作，這意味著該間隙小得足以提供在記錄載體和物鏡系統(tǒng)之間的光學輻射的有效倏逝耦合。
在另一方面，本發(fā)明提供一種將近場光學掃描設備的光學頭的透鏡從遠程位置帶到相對于記錄載體表面的近場位置的方法。本發(fā)明的方法包括利用具有空間分辨率的檢測器來檢測進入光學頭的輻射。該方法進一步包括通過利用圖像處理模決來分析檢測器輸出，用于生成表示透鏡和記錄載體之間距離的控制信號。
該方法進一步包括通過利用該控制信號將透鏡從遠程位置移動到近場位置。優(yōu)選地通過識別進入光學頭或其物鏡系統(tǒng)的一維或二維空間光分布的圓形明亮中心部分的尺寸和/或直徑來生成該控制信號。由于明亮中心部分已經(jīng)因為大的間隙距離而展開，例如，在幾微米的范圍內(nèi)，因此該控制信號已經(jīng)可用于這些相當大的間隙尺寸，其允許進行用于物鏡系統(tǒng)及其SIL的快速、有效、精確和可靠的接近方案。
在另一個優(yōu)選實施例中，該方法包括在生成控制信號之前使透鏡以預定速度朝記錄載體移動，并且在透鏡以預定速度移動過程中通過檢測器和圖像處理模塊來監(jiān)控輻射在其橫向平面中的中心部分的尺寸。該方法進一步包括通過利用輻射的中心部分的監(jiān)控尺寸來生成控制信號。例如，當該中心部分的尺寸超過預定閾值時可以生成控制信號，由此表明在SIL和記錄載體表面之間的間隙尺寸下降到某一預定值之下。
在另一個方面，本發(fā)明提供一種將近場光學掃描設備的光學頭的透鏡從遠程位置帶到相對于記錄載體表面的近場位置的方法。該方法包括優(yōu)選通過利用預定速度而將透鏡從遠程位置朝記錄載體移動，并且在透鏡的移動過程中通過利用檢測器來監(jiān)控進入光學頭的輻射的強度。此外，生成了表示在透鏡和記錄載體表面之間距離的控制信號。
該控制信號是響應于檢測相對于透鏡移動的輻射強度的至少一個振蕩而生成的。另外，通過利用控制信號將光學頭的透鏡或物鏡系統(tǒng)移動到近場位置。該方法特別允許利用不具有空間分辨率的檢測器，如光電二極管。在本文中，檢測器僅僅必須檢測入射輻射的強度。入射輻射的強度的監(jiān)控可以指的是在入射輻射的橫向平面中的總強度或預定光點或部分的強度。
相對于透鏡移動的所監(jiān)控的強度的振蕩優(yōu)選地由于反向傳播的光線之間的干涉而展開，所述光線即通過SIL朝記錄載體透射的光，以及從記錄載體朝物鏡系統(tǒng)的孔徑反射的光。強度的振蕩的連續(xù)最大值或最小值與所施加輻射的波長的一半的透鏡移動相對應。按照這種方式，也可以通過使透鏡朝記錄載體移動時對這些振蕩的最大值和/或最小值計數(shù)而將間隙尺寸確定在至少是輻射的λ/2倍數(shù)的范圍內(nèi)，精度小于λ/2。
因此，強度的振蕩指的是間隙尺寸在輻射波長的一半的幾倍范圍內(nèi)，而對于間隙尺寸在近場光學掃描設備所施加的一小部分波長的范圍內(nèi)有效地發(fā)生倏逝耦合。因此，通過監(jiān)控孔徑光瞳圖像的中心明亮部分的強度，可以生成表示幾微米之上的間隙尺寸的控制信號。利用這種控制信號，能夠以各種不同的速度來執(zhí)行將SIL從遠程位置移動到近場位置的接近程序，從而允許實現(xiàn)在SIL和記錄載體之間的有效且快速的接近。


在下文中通過參考附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在附圖中圖1示意性地示出依照本發(fā)明實施例的光學掃描設備，圖2示意性地示出在用于近場光學掃描的光學頭中的元件的圖解，圖3示出了表明間隙距離和透鏡移動速度對時間的兩個圖，圖4示意性地示出孔徑光瞳圖像的起源，圖5示出了用于改變間隙尺寸的六個孔徑光瞳圖像，圖6示出了在孔徑光瞳圖像中的模擬的干涉圖，圖7示出了中心孔徑強度對遞減的間隙距離的圖，圖8示出了利用圖像處理來執(zhí)行接近程序方法的流程圖，圖9示出了利用強度變化來執(zhí)行接近程序的流程圖。
具體實施例方式
已經(jīng)提出了利用近場光學頭的光學記錄系統(tǒng)來作為一種讀出12cm光盤上50Gbyte或更多的技術，該近場光學頭包括非球面透鏡和固體浸沒透鏡(SIL)。在該系統(tǒng)中，使SIL底面和盤之間的空氣間隙恒定地保持在可檢測到倏逝波的近場位置是很必要的。此外需要空氣間隙伺服系統(tǒng)。
圖1示出了具有空氣間隙伺服的光學記錄設備。該設備用于經(jīng)由近場光學系統(tǒng)來光學地讀取記錄載體11上的數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)光學地記錄在記錄載體11上。所示出的近場光學系統(tǒng)類似于如從K.Saito等人在Jpn.J.Appl.Phys.第41卷(2002)第1898-1902頁發(fā)表的“Readout Method for Read Only Memory Signal and Air GapControl Signal in a Near Field Optical Disc System(用于在近場光盤系統(tǒng)中的只讀存儲器信號和空氣間隙控制信號的讀出方法)”中已知的近場光學系統(tǒng)。盤形記錄載體11具有設置為構(gòu)成信息層上基本上平行軌道的螺旋形或環(huán)形圖案的軌道?？捎涗浶陀涗涊d體上的軌道可以由制造空白記錄載體過程中提供的預壓印軌道結(jié)構(gòu)來表示，例如預刻槽(pregroove)。軌道結(jié)構(gòu)也可以由規(guī)則展開的標記來形成，這些標記周期性地致使出現(xiàn)伺服信號。所記錄的信息通過沿軌道記錄的光學可檢測標記而表現(xiàn)在信息層上。這些標記由物理參數(shù)的變換而構(gòu)成，因此具有與其周圍環(huán)境不同的光學性質(zhì)，例如當在諸如染料、合金或相變材料的材料中記錄時獲得的反射的變化，或者當在磁光材料中記錄時所獲得的偏振方向的變化。該記錄載體可用于攜帶實時信息，例如視頻或聲頻信息，或者其他信息，如計算機數(shù)據(jù)。
近場光學掃描設備進一步具有圖像處理單元50，該單元與光學頭22耦合。圖像處理模塊50適合于識別由光學頭22獲取的孔徑光瞳圖像的中心孔徑區(qū)域，即位于中心的明亮部分，并且該圖像處理模塊適合于根據(jù)該位于中心的明亮部分的直徑來生成控制信號。圖像處理模塊50可適合于處理由光學頭22的檢測器所生成的輸出信號。圖像處理模塊50識別在所獲得的孔徑光瞳圖像中位于中心的圓形明亮部分的尺寸和/或直徑，并生成對應的控制信號，該控制信號表示該明亮部分的橫向尺寸。由于在該孔徑光瞳圖像中的明亮部分的橫向尺寸與透鏡24和記錄載體11之間的間隙尺寸直接相關，因此控制單元20利用該相應的控制信號從而以快速且有效的方式將光學頭22和透鏡24帶到近場距離或近場位置23。
該設備配有用于掃描記錄載體11上的軌道的裝置，該裝置包括用于使記錄載體11旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動單元21、光學頭22、用于將光學頭22定位在軌道上的伺服單元25以及控制單元20。光學頭22包括已知類型的光學系統(tǒng)，其用于生成輻射光束，引導該輻射光束通過光學元件聚焦為記錄載體信息層的軌道上的輻射光點。該輻射光束由輻射源生成，輻射源例如激光二極管。該光學頭包括透鏡24，和透鏡致動器35，該透鏡致動器與伺服單元25中的空氣間隙伺服控制器耦合，其用于將透鏡定位在距記錄載體11表面的近場距離23上。圖2中示出了在光學頭中的光學元件的詳細實例。根據(jù)本發(fā)明，空氣間隙伺服包括空氣間隙控制器32，其可以包括用于移交模式的標準信號發(fā)生器34?？諝忾g隙控制器具有接近模式，該接近模式用于通過利用圖像處理模塊50生成的控制信號將透鏡從遠程距離帶到近場距離。最后，當透鏡位于近場距離內(nèi)時，空氣間隙控制器轉(zhuǎn)換到閉環(huán)模式。從開環(huán)接近模式到閉環(huán)模式的轉(zhuǎn)換可以在移交模式中執(zhí)行，在該過程中，標準信號發(fā)生器34生成透鏡的位置參考軌跡和/或透鏡的速度和加速度。下面詳細地描述和示出空氣間隙伺服系統(tǒng)和元件的實施例。
該光學頭進一步包括(未示出)聚焦致動器和跟蹤致動器，該聚焦致動器通過使輻射光束的焦點沿所述光束的光軸移動來聚焦該光束從而在軌道上形成輻射光點，該跟蹤致動器用于使該光點沿徑向精確定位在軌道的中心上。該跟蹤致動器可以包括用于沿徑向移動光學元件的線圈和永磁鐵，或者可選擇地將其設置為改變反射元件的角度。為了讀取，利用光學頭22中的例如四象限二極管的通常類型的檢測器來檢測信息層反射的輻射，用以生成檢測器信號，包括主掃描信號33以及用于跟蹤和聚焦的副檢測器信號。前端單元31與光學頭22耦合，用以基于從軌道反射的輻射接收檢測器信號。由通常類型的讀處理單元30來處理主掃描信號33以檢索該信息，所述通常類型的讀處理單元包括解調(diào)器、去格式器(deformatter)和輸出單元。
控制單元20控制信息的記錄和檢索，并且可以將其設置為從用戶或從主計算機接收命令。控制單元20經(jīng)由控制線26與該設備中的其他單元相連，所述控制線例如系統(tǒng)總線?？刂茊卧?0包括控制電路，例如微處理器、程序存儲器和接口，用以執(zhí)行如下面描述的程序和功能?？刂茊卧?0還可以作為邏輯電路中的狀態(tài)機來實現(xiàn)。
該設備可配有記錄和讀取裝置，用以記錄和讀取在可寫或可重寫類型的記錄載體上的信息。記錄裝置與光學頭22和前端單元31合作用于生成寫輻射光束，并且該記錄裝置包括寫處理裝置，該寫處理裝置用于處理輸入信息以生成驅(qū)動光學頭22的寫信號，該寫處理裝置包括輸入單元27、格式器28和調(diào)制器29。為了寫入信息，由調(diào)制器29來控制輻射光束的功率從而在記錄層中形成可光學檢測到的標記。
在一個實施例中，輸入單元27包括用于輸入信號的壓縮裝置，如模擬音頻和/或視頻，或數(shù)字未壓縮的音頻/視頻。用于視頻的適合壓縮裝置在MPEG標準中有描述，MPEG-1在ISO/IEC 11172中有定義，MPEG-2在ISO/IEC 13818中有定義。可選擇的是，根據(jù)這些標準已經(jīng)將輸入信號進行了編碼。
圖2示出了用于近場光學記錄的光學頭中的元件的示意圖。該示意圖提供了讀取實驗所使用的近場光學播放器設置的例子。在該實驗的播放器中，將常規(guī)的DVD致動器用于空氣間隙控制和跟蹤，其中安裝了數(shù)值孔徑NA＝1.9的特殊近場透鏡。在圖中，PBS＝偏振分束器；NBS＝非偏振分束器；λ/2＝半波片。該設置由主支路組成，該主支路包括藍紫色激光器40和準直透鏡、光束成形光學器件41、兩個分束器和望遠鏡42，該望遠鏡42用于數(shù)值孔徑NA＝1.9的透鏡43的焦點調(diào)整。圖中的左側(cè)分支包括用于檢測RF中心孔徑信號的光電二極管44，該信號包含數(shù)據(jù)信息，該左側(cè)分支平行于主光束而偏振。在同一個分支中，設置分裂檢測器45來生成推挽式跟蹤誤差信號。此外，僅僅對于實驗的設置，包括CCD照相機46以觀察位于出射光瞳的輻照圖案，因此獲取孔徑光瞳圖像。利用半波片λ/2來控制PBS分離并分別朝RF檢測器和推挽式檢測器引導的光的量。
在圖右側(cè)的第二分支用于生成空氣間隙控制的誤差信號。在近場光盤系統(tǒng)中，需要將SIL透鏡43設置在距離盤的倏逝衰減距離中。在該設置中，SIL到盤的距離通常是25nm。為了允許利用機械致動器使空氣間隙控制位于這種小距離處，需要適合的誤差信號。如在適合作為間隙誤差信號(GES)中所述的，可以從反射光來獲得該線性信號，該反射光的偏振態(tài)與聚焦在盤上的主光束的偏振態(tài)垂直。大部分的光在SIL-空氣-盤界面處反射之后變?yōu)闄E圓偏振當通過偏振器觀察反射光時，該效應形成公知的馬其他十字。通過利用偏振光學器件和單個的光電檢測器47使這個馬其他十字的所有光匯集在一起，獲得所謂的“RF⊥pol”信號，并從該“RF⊥pol”信號生成間隙誤差信號GES。
如圖1中所示，CCD陣列檢測器46的輸出耦合到圖像處理模塊50。根據(jù)檢測器46的輸出，圖像處理模塊50生成所需的控制信號并為了在透鏡24和記錄載體11之間執(zhí)行快速、有效、精確和可靠的接近而將所述控制信號提供給控制單元20。
圖3示出了間隙距離和透鏡移動速度對時間的兩個圖100、120。圖100說明以100微米為單位的間隙距離108對時間110的關系曲線，時間110以任意單位給出。圖100示出了三條曲線102、104和106。曲線102對應于光學頭和/或其物鏡系統(tǒng)的恒定緩慢速度的運動，所述物鏡系統(tǒng)包括SIL。當表示控制信號的間隙尺寸僅僅可用于非常小的間隙距離時需要這種恒定且緩慢的速度，所述非常小的間隙距離在近場位置的數(shù)量級，即在例如50nm至100nm的范圍內(nèi)。透鏡24朝記錄載體11的這種恒定緩慢的接近反映了現(xiàn)有技術的限制，其中幾微米范圍內(nèi)的間隙尺寸的間隙尺寸信息一般是不可用的。
曲線104、106表示更快速的接近，其中間隙距離108在相對較短時間間隔內(nèi)到達納米范圍的所需值。曲線104對應于間隙距離108的指數(shù)遞減，曲線106甚至對應于隨時間參數(shù)的平方而呈指數(shù)遞減。特別是，曲線104對應于A-B exp(-C/時間)，曲線106對應于具有時間參數(shù)的平方的類似數(shù)學表達式A’-B’exp(-C’/時間2)，A、B、C和A’、B’、C’指的是常數(shù)參數(shù)。如能夠在圖100中看到的，曲線104在14個任意時間單位之后達到所需的近場距離，曲線106甚至在7個任意時間單位之后達到預定的近場位置。
控制單元20適合于計算或存儲這種指數(shù)遞減曲線104、106，并按照由曲線104、106給出的方式來驅(qū)動伺服單元25因此驅(qū)動致動器35。通過按照圖100和120提供的方式使間隙尺寸減小，以用于大間隙尺寸的大速度開始并且接著當間隙尺寸減小時降低接近的速度，能夠使接近程序最優(yōu)化。
按照這種方式，能夠以快速和有效的方式進行SIL的接近或帶入程序，同時保證在記錄載體和SIL之間不發(fā)生碰撞。間隙距離一從100微米減小到例如10或20微米，就能夠更高精度地確定表示間隙尺寸的控制信號，由此允許動態(tài)地適應接近程序的速度。用于非常小的間隙尺寸的基本上更緩慢的運動允許為控制單元20生成連續(xù)的控制信號。
圖120示出對于間隙距離圖100來說對應的速度對時間的關系曲線。三角形曲線122指的是光學頭22的恒定且低的速度。曲線126對應于圖100的曲線106，圖120的曲線124對應于通過圖100的曲線104所提供的運動。曲線124和126說明遞減速度128對時間110的關系曲線。當光學頭22的運動使間隙尺寸最小時將該速度提供為任意單位的負速度。圖130示出三條曲線122、124和126的交點的放大圖。能夠清楚地看到，曲線126首先達到零速度，隨后是曲線124。
所示出的瞬時距離和速度分布圖僅僅是在透鏡24和記錄載體11之間如何執(zhí)行接近程序的例子。其他可以想象的速度分布圖包括階梯狀分布圖或其他正弦曲線分布圖或者乃至線性遞減速度或距離分布圖?？梢蕴峁┧俣然蚓嚯x對時間的關系曲線作為預定函數(shù)或者在光學頭22的運動過程中可以動態(tài)地修改該關系曲線。
原則上，通過表明以例如幾納米范圍內(nèi)的精度提供了透鏡24的遠程位置也可以實現(xiàn)通過利用上述瞬時速度或距離分布圖中的任一個的透鏡24的運動。在這種情況下，初始間隙尺寸和遠程位置精確地已知，并且一般不需要距離測量。這特別包含了用于以所需的高精度將記錄載體11固定在近場光學掃描設備中的安裝裝置。
圖4示意性地示出能夠由檢測器46記錄的孔徑光瞳圖像的成因。圖4示出包括至少聚焦透鏡141和固體浸沒透鏡24的透鏡系統(tǒng)的橫截面視圖。固體浸沒透鏡24可以定位在相對于記錄載體11的近場距離23處。通過在SIL24的出射面附近的聚焦透鏡141將朝向記錄載體11傳播的光線144聚焦。光線144以超過全內(nèi)反射角θc的角度在SIL24內(nèi)部傳播，該全內(nèi)反射角由SIL的折射率n來控制。
因此，當間隙23明顯大于大約50nm時，即沒有出現(xiàn)倏逝耦合時，光線144由于其相對于光軸140的大傳播角而在SIL24的出射面處發(fā)生全內(nèi)反射。在透鏡24內(nèi)部發(fā)生全內(nèi)反射的光線144以與光線144相同入射角的光線145返回到物鏡系統(tǒng)。由于光線144在聚焦透鏡141的焦點附近發(fā)生全內(nèi)反射，因此反射光線145按照與朝記錄載體11傳播的光線144相同的方式再次進入物鏡系統(tǒng)。因此，大的傳播角和全內(nèi)反射是形成孔徑光瞳圖像中明亮外環(huán)的原因。該外環(huán)的寬度148優(yōu)選由聚焦透鏡141的孔徑和所包含的光學部件的具體布置來提供。
僅僅當間隙尺寸小于大約50nm時，內(nèi)反射被阻止，光線144可以傳播到記錄載體11。因此，在孔徑光瞳圖像中的亮環(huán)將消失。
以小于全內(nèi)反射的臨界角θc的角度傳播通過SIL24的光線142的傳播被透射通過SIL24。這些光線142朝記錄載體11的表面?zhèn)鞑ィ⑶铱稍谟涗涊d體11的表面處發(fā)生反射。根據(jù)在記錄載體11和SIL24之間的距離，光線142形成的光場可包括比焦點大得多的某一直徑。在這種情況下，由記錄載體11在比焦點周圍大得多的表面上反射已經(jīng)通過SIL朝記錄載體11透射的輻射。因此，僅僅非常小部分的反射光能夠以相對于光軸140的小角度再次進入物鏡系統(tǒng)。
原則上，在焦點和記錄載體11的反射面之間的距離確定反射光可以再次進入由光線142所提供的光錐的最大角度。具有比該最大角度更大角度的光線可能不適當?shù)赝渡涞綑z測器陣列上，并且可能不會再次進入物鏡系統(tǒng)。最大入射角隨著焦點和記錄層11的光反射表面之間距離的減小而增大。該增大的最大角度反映了在孔徑光瞳圖像的中心處的明亮圓形部分的直徑的增大。因此，這是在SIL和記錄載體表面之間的距離的直接顯示。
此外，要注意，本發(fā)明可應用于記錄載體的任何軌道，不管其是否包含代表信息的槽或者其是否包括非構(gòu)造的表面。由于在遠場中獲取孔徑光瞳圖像，因此可能對記錄載體表面調(diào)制敏感的近場耦合幾乎完全是可忽略的。但是，本發(fā)明的方法也可應用于記錄載體11的無結(jié)構(gòu)的表面區(qū)域。
圖5示出六個孔徑光瞳圖像160、162、164、166、168和170的序列。具有寬度148的亮環(huán)是由于在SIL24的底面處的全內(nèi)反射而引起的，并且包括直徑146的內(nèi)部暗區(qū)域?qū)谝呀?jīng)透射通過SIL并且因此在所示的反射圖像160中不存在的光。在圖像160所說明的結(jié)構(gòu)的中心可以觀察到亮點150。在圖像160，……，170的序列中，該亮點150發(fā)展成圓形部分，對于每個連續(xù)圖像來說，圓形部分的直徑顯著增大，直到在圖像170中，它變?yōu)閹缀跖c周圍亮環(huán)152的內(nèi)半徑一樣大。圖像160，……，170對應于100微米、20微米、15微米、10微米、5微米和2微米的間隙尺寸。如根據(jù)圖像162看到的，對于20微米的間隙尺寸來說，清楚的明亮中心部分已經(jīng)是可檢測的，以允許生成相對應的控制信號。
圖像處理裝置可適合于將中心區(qū)域的亮度和/或強度與周圍區(qū)域相比較或與不存在的記錄載體11對應的存儲參考值相比較。檢測器以及圖像處理裝置可能在二維檢測和圖像處理方案上實施，或者在相對應的一維檢測和圖像處理機制上實施。例如，檢測器46能夠以CCD像素的一維直線來實現(xiàn)。在這種情況下，必須保證孔徑光瞳圖像160，……，170在中心投射到檢測器線性陣列上。通常，通過檢測強度高于參考值的檢測器像素的數(shù)量可以確定孔徑光瞳圖像的明亮中心部分的尺寸。這種參考值的量可以在沒有記錄載體11的情況下來獲得?？蛇x擇的是，該參考值也可以表明明亮中心部分150的亮度，這可以作為例如周圍亮環(huán)152的平均強度來獲得。
而且，圖像166和168包括同心的亮環(huán)和暗環(huán)的空間結(jié)構(gòu)，同心的亮環(huán)和暗環(huán)是由于入射光和反射光之間的干涉而引起的。這些同心環(huán)也表示在SIL24和記錄載體11之間的間隙尺寸。環(huán)的數(shù)量及其位置能夠進一步被利用以便確定在SIL24和記錄載體表面之間的間隙尺寸和距離。由于干涉而引起的這些附加距離指示器在10微米的距離處已經(jīng)是可見的，如通過圖像166而示出的。在該圖像中，在明亮的圓形中心部分中的暗環(huán)是清晰可見的。
在圖像168中，這些同心環(huán)不像圖像166中那樣清晰可見。無論如何，圖像168表明了其存在。這些環(huán)的對比度通常被整個光學系統(tǒng)的振動以及空氣波動而損壞。利用用于獲取圖像160，……，170的較短曝光時間一般能夠使具有較好對比度的同心環(huán)可見。
圖6示出了模擬的孔徑光瞳圖像180，其對應于圖5的圖像170。在模擬圖像180中，干涉條紋182是清晰可見的。根據(jù)近場光學掃描設備的具體光學實施，對于幾微米范圍內(nèi)的間隙尺寸來說，干涉條紋182通常都變得可見。在光學頭22或透鏡24以預定速度朝記錄載體11移動以及控制信號尚不可用的應用方案中，孔徑光瞳圖像180中出現(xiàn)的干涉條紋可以用作已經(jīng)達到某一預定間隙尺寸的指示器。
通過利用適合于檢測孔徑光瞳圖像180的小面積的光電檢測器可以檢測和/或分析孔徑光瞳圖像的干涉條紋。在接近程序過程中，干涉條紋182移動，因此允許使用僅僅檢測孔徑光瞳圖像180的小部分橫向平面的光電檢測器。所記錄的強度可以基本上根據(jù)檢測器是否檢測到干涉圖182的亮條紋或暗條紋而改變。這種振蕩的開始可以用作接近運動連續(xù)減速的觸發(fā)器。此外，通過對這些波動或振蕩計數(shù)，可以獲得正在進行運動的精確信息，并對其做進一步處理以便適應透鏡24的速度。
圖7示出說明檢測器輸出的強度208對遞減的間隙距離206的關系曲線的圖200。在間隙距離212處，隨著為減小的間隙尺寸而增大的振幅而使信號開始振蕩。在該實驗中，距離212對應于3μm。
增大檢測信號的振幅表示增大孔徑光瞳圖像的圓形中心部分150的總強度，振蕩指的是移動的干涉條紋。在典型的實驗實施中，這些波動可以因為大約10微米及其之下的間隙尺寸而展開。另外，振蕩信號的連續(xù)最大值或最小值表明λ/2的移動。利用大約400nm的輻射，兩個最大值或最小值之間的距離對應于200nm的移動。
為了檢測強度信號的振蕩212的開始，利用兩個閾值202、204是很方便的。閾值202對應于為相當大的間隙距離而獲得的強度信號，因此距離指的是所示曲線的左側(cè)。閾值204可能被選擇以便使其剛好位于大距離強度信號的噪聲電平之上。該強度信號可以僅僅在不可忽視地生成孔徑光瞳圖像中的干涉條紋的情況下超過閾值204。通過為近場光學掃描設備的光學部件的給定布置執(zhí)行校準程序可以有效地規(guī)定閾值202、204。
在間隙距離210處，由于在SIL和記錄載體11的表面之間開始出現(xiàn)的倏逝耦合，強度信號顯著下降。因此，間隙尺寸210對應于透鏡24的近場位置，該近場位置對應于接近程序的目標位置。將透鏡24帶到接近該目標位置或近場位置，可以利用GES移交到閉環(huán)控制機構(gòu)。
圖8說明用于執(zhí)行本發(fā)明的接近程序的流程圖。在第一步驟300中，通過檢測器來獲取孔徑光瞳圖像并將其供給圖像處理模塊50。在隨后的步驟302中，圖像處理模塊50識別所獲取的孔徑光瞳圖像的中心亮點或位于中心的圓形部分，并確定其直徑或其一般的尺寸。之后，在步驟304中，根據(jù)確定的尺寸或直徑來生成控制信號。該控制信號表示在透鏡24和記錄載體11的表面之間的間隙尺寸。在步驟304已經(jīng)生成控制信號之后，在步驟306中將該控制信號提供給控制單元20，其中對該控制信號做進一步處理，用以實現(xiàn)透鏡24相對于記錄載體11的有效且快速的接近。
在隨后的步驟308中，基于接收到的控制信號，控制單元20可以選擇預定的速度分布圖，或者可以計算速度分布圖，或者可以修改用于光學頭22的運動的預定且存儲的速度分布圖。在通過控制單元20生成速度分布圖之后，將相對應的控制信號提交給伺服單元25，其適應于在步驟310中執(zhí)行光學頭22的相對應運動。
根據(jù)在步驟304中生成的控制信號的精度，甚至在光學頭22的移動過程中可以重復地執(zhí)行整個程序。這允許連續(xù)地生成控制信號的整個集合，其又允許在接近程序的過程中改變正在進行的運動并且提供最大精度度。利用孔徑光瞳圖像的圖像處理，可以以漸增的精度生成控制信號以減小間隙尺寸。近場光學掃描設備的這一性質(zhì)有效地允許以自適應且精確的方式執(zhí)行接近程序。
圖9說明用于執(zhí)行將透鏡帶到相對于記錄載體11的表面的近場位置的可選擇方法的另一個流程圖。當沒有為透鏡的初始遠程位置生成控制信號時優(yōu)選應用該方法。有利的是，該方法僅僅利用對該孔徑光瞳圖像的強度進行監(jiān)控，并且不需要孔徑光瞳圖像的空間分解的圖像獲取。在第一步驟400中，透鏡24和/或光學頭22以初速度移動，該初速度可以對應于致動器35的最大速度。在該運動過程中，在步驟402中監(jiān)控孔徑光瞳圖像的強度。監(jiān)控該強度可以指的是監(jiān)控整個圖像或一部分圖像(例如圖像的中心部分)的強度。在隨后的步驟404中，將監(jiān)控的強度與預定閾值相比較，所述閾值可以對應于圖7的閾值202。
當在步驟402中確定的強度基本上超過由202給出的閾值時，該方法繼續(xù)步驟406，并降低透鏡運動的速度。否則，如果在步驟404中沒有超過強度的閾值，那么該方法返回到步驟400。在這種情況下，只要強度沒有超過給定閾值T1就重復應用步驟400、402、404。
作為與給定閾值T1進行比較的可選擇方案，也可以通過振蕩檢測方案來實施步驟404。在這種情況下，在步驟404中檢查監(jiān)控到的強度是否發(fā)生振蕩。僅僅在監(jiān)控到的強度開始振蕩的情況下，該方法可以繼續(xù)步驟406，在該步驟中降低透鏡速度。
在檢測強度信號開始振蕩之后以及在步驟406中降低運動速度之后，在步驟408中利用減小的間隙尺寸對振蕩進行計數(shù)?？梢岳眠@些計數(shù)以便進一步降低透鏡的速度和/或通?？刂芐IL24相對于記錄載體表面的實際位置。在隨后的步驟410中，檢查是否已經(jīng)達到了最大計數(shù)，該最大計數(shù)對應于所希望的近場間隙尺寸。因此，最大計數(shù)可以對應于在50至150nm范圍內(nèi)的間隙尺寸。響應于在步驟410中檢測到最大計數(shù)，在最后的步驟412中，利用空氣間隙控制信號進行到閉環(huán)控制機構(gòu)的移交，該控制信號可以是由于在反射光和入射光之間的偏振態(tài)的變化而得出的，因此，當SIL24和記錄載體相隔近場距離時誤差信號是可達到的。
本發(fā)明決不限于如本發(fā)明的實施例中所描述的指定的近場光學掃描設備。本發(fā)明一般適合于在任何透鏡和記錄載體表面之間需要小空氣間隙的其他記錄載體和光學頭系統(tǒng)，如矩形光卡、磁光盤或任何其他類型的信息存儲系統(tǒng)，或者近場掃描顯微鏡系統(tǒng)。近場光學掃描設備的表達包括上述系統(tǒng)中的任一個。要注意，在本申請中，詞“包括”不排除存在與所列出的元件或步驟不同的其他元件或步驟，在元件之前的詞“一個”或“一”不排除存在多個這種元件，任何附圖標記不限制權(quán)利要求的范圍，本發(fā)明可以借助于硬件和軟件來實施，幾個“裝置”或“單元”可以由同一項硬件或軟件來代表。此外，本發(fā)明的范圍不限于這些實施例，本發(fā)明在于上述每個新特征或新特征的組合。
權(quán)利要求
1.一種用于掃描記錄載體(11)的近場光學掃描設備，該設備包括-具有透鏡(24)的光學頭(22)，該透鏡適合于被定位在相對于記錄載體表面的近場位置(23)，-具有空間分辨率的檢測器(46)，其用于檢測進入該光學頭的輻射，-圖像處理模塊(50)，其用于分析檢測器輸出，并適合于生成控制信號，該控制信號表示在該透鏡和記錄載體之間的距離，-控制模塊(20)，用于控制在該透鏡和該記錄載體表面之間的間隙的間隙尺寸，該控制模塊在接近模式中是可操作的，用以將該透鏡從遠程位置移動到近場位置，該接近模式利用該控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中該控制模塊(20)可操作地將透鏡(24)變速地從遠程位置移動到近場位置(23)，該速度取決于控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中該控制模塊(20)進一步可操作地通過利用以最大速度開始且遞減的速度分布圖(124，126)來移動透鏡(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中在透鏡(24)移動過程中可生成至少第二控制信號，并且該控制模塊(20)進一步可操作地處理在移動過程中的該至少第二控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中該圖像處理模塊(50)適合于確定輻射在其橫向平面內(nèi)的中心部分(150)的尺寸，該圖像處理模塊利用該中心部分的尺寸來生成控制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中該圖像處理模塊(50)適合于分析輻射在其橫向平面內(nèi)的中心部分(150)的空間結(jié)構(gòu)(182)，該圖像處理模塊利用該中心部分的空間結(jié)構(gòu)以生成控制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中該圖像處理模塊(50)適合于監(jiān)控輻射在其橫向平面內(nèi)的中心部分的強度，并且適合于響應超過預定閾值(204)的強度而生成控制信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的設備，其中輻射在其橫向平面內(nèi)的中心部分(150)與記錄載體(11)反射之后再次進入透鏡(24)并通過該透鏡朝該記錄載體透射的輻射相對應。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的設備，其中如果將該透鏡移動到近場位置，那么該控制模塊(20)適合于切換到間隙控制模式。
10.一種將近場光學掃描設備的光學頭(22)的透鏡(24)從遠程位置帶到相對于記錄載體(11)表面的近場位置(23)的方法，該方法包括-通過利用具有空間分辨率的檢測器(46)來檢測進入該光學頭的輻射，-利用圖像處理模塊(50)來分析檢測器輸出，用以生成控制信號，該控制信號表示在透鏡和記錄載體之間的距離，-通過利用該控制信號將透鏡從遠程位置移動到近場位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，進一步包括通過以最大速度開始的遞減速度分布圖(124，126)來移動透鏡(24)，并且其中相對于該控制信號來選擇或形成該速度分布圖。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，進一步包括-在生成控制信號之前使透鏡(24)以預定速度朝記錄載體(11)移動，-在透鏡以預定速度移動的過程中，通過檢測器(46)和圖像處理模塊(50)來監(jiān)控輻射在其橫向平面內(nèi)的中心部分(150)的尺寸，-通過利用該中心部分的尺寸來生成控制信號。
13.一種將近場光學掃描設備的光學頭(22)的透鏡(24)從遠程位置帶到相對于記錄載體(11)表面的近場位置(23)的方法，該方法包括-使透鏡從遠程位置朝記錄載體移動，-通過利用檢測器(46)來監(jiān)控在透鏡移動過程中進入光學頭的輻射的強度，-生成控制信號，該控制信號表示在透鏡和記錄載體表面之間的距離，響應于檢測相對于透鏡移動的至少一個強度振蕩來生成該控制信號，-通過利用該控制信號將透鏡移動到近場位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中至少一個強度振蕩表明在記錄載體(11)的表面和透鏡(24)之間的距離，該距離充分大于在透鏡和記錄載體之間有效發(fā)生倏逝耦合的距離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種近場光學掃描設備，特別是一種將近場光學掃描設備的透鏡(24)從遠程位置帶到相對于記錄載體(11)表面的近場位置(23)的方法。本發(fā)明優(yōu)選地利用孔徑光瞳圖像的圖像處理，其表示在固體浸沒透鏡(SIL)和記錄載體表面之間的間隙尺寸?？讖焦馔珗D像的圖像分析允許得出用于幾微米范圍內(nèi)的空氣間隙距離的接近程序的控制信號。這允許利用光學頭運動的變速的快速、有效、精確和可靠的接近程序。此外，本發(fā)明允許使用在孔徑光瞳圖像中展開的干涉條紋的檢測方案，其主要允許可選擇地生成用于該接近程序的控制信號，并且允許減少對孔徑光瞳圖像的一部分的強度進行分析的信號分析。
文檔編號G11B7/135GK101040335SQ200580034676
公開日2007年9月19日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月11日
發(fā)明者C·A·維斯楚倫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司