專(zhuān)利名稱(chēng)：近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的傾斜調(diào)整控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的傾斜調(diào)整控制方法。
背景技術(shù)：
在目前具有一定規(guī)格大小的盤(pán)片中，為了提升盤(pán)片的儲(chǔ)存容量，除了發(fā)展可擦寫(xiě) 多層的盤(pán)片外，另可通過(guò)縮小讀寫(xiě)的聚焦光點(diǎn)尺寸以提高單位面積的儲(chǔ)存量，進(jìn)而提升盤(pán) 片的總儲(chǔ)存容量。聚焦光點(diǎn)的尺寸大小一般決定于所使用的激光的波長(zhǎng)大小以及所使用的 光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑值(NA，numerical aperture)的大小。其中，使用短波長(zhǎng)的光源及高 數(shù)值孔徑的光學(xué)系統(tǒng)可產(chǎn)生較小的聚焦光點(diǎn)尺寸。在近年來(lái)提升盤(pán)片的儲(chǔ)存容量的發(fā)展中，激光的波長(zhǎng)已逐漸縮短，其由紅外線(xiàn) (CD)改成紅光(DVD)，然后再到藍(lán)光。由于激光的波長(zhǎng)已經(jīng)縮短至藍(lán)光，因而為了進(jìn)一步提 升盤(pán)片的儲(chǔ)存容量，近年已有相關(guān)研究轉(zhuǎn)往使用近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)來(lái)讀寫(xiě)盤(pán)片，通過(guò)提高NA值 以產(chǎn)生更小的聚焦光點(diǎn)尺寸。為達(dá)成高NA值，近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)一般使用物鏡(凸透鏡)與固 態(tài)浸沒(méi)透鏡(solid immersion lens, SIL)的組合來(lái)產(chǎn)生聚焦光點(diǎn)。在使用近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng) 讀寫(xiě)盤(pán)片時(shí)，若搭配使用藍(lán)光雷射，其SIL與盤(pán)片表面間的間距非常小，其約為30-100nm。由于聚焦光束與盤(pán)片數(shù)據(jù)層之間的垂直度會(huì)影響碟機(jī)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的能力及準(zhǔn)確性， 因此碟機(jī)在讀/寫(xiě)盤(pán)片時(shí)，一般會(huì)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)頭)進(jìn)行傾斜調(diào)整控制，使聚焦光束與 盤(pán)片數(shù)據(jù)層垂直。然而，如上所述，由于使用近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)來(lái)讀寫(xiě)盤(pán)片時(shí)，SIL與盤(pán)片表面 相當(dāng)接近，因此如何在對(duì)SIL進(jìn)行傾斜調(diào)整控制時(shí)避免其與盤(pán)片發(fā)生碰撞是本領(lǐng)域技術(shù)人 員重要的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是有關(guān)于一種近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的傾斜調(diào)整控制方法，當(dāng)對(duì)SIL進(jìn)行傾斜調(diào)整 控制時(shí)，根據(jù)SIL與盤(pán)片間不同的間距所對(duì)應(yīng)的增益值來(lái)修正傾斜信號(hào)或SIL的傾斜補(bǔ)償 值，以避免錯(cuò)誤地調(diào)整SIL傾斜。本發(fā)明的一實(shí)施例提出一種近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的傾斜調(diào)整控制方法，包括檢測(cè)一透 鏡與一盤(pán)片間的一間距；提供對(duì)應(yīng)于該間距的一增益值；檢測(cè)一傾斜信號(hào)；根據(jù)該傾斜信 號(hào)及該增益值得出一傾斜補(bǔ)償值；以及根據(jù)該傾斜補(bǔ)償值，對(duì)該透鏡進(jìn)行傾斜調(diào)整控制。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì) 說(shuō)明如下。


圖IA顯示SIL與盤(pán)片間的關(guān)系圖。圖IB顯示傾斜限度與間距間的關(guān)系。圖IC顯示透鏡與SIL的組合。圖2A顯示光檢測(cè)電路的示意圖。
圖2B顯示間距誤差信號(hào)(Gap error signal, GES)與間距D間的關(guān)系。圖3A顯示在不同D值下，SIL傾斜角度(TA)與傾斜信號(hào)TS間的關(guān)系。圖:3B顯示在不同D值下，圖3A中的SIL傾斜角度(TA)與傾斜信號(hào)TS的一次微 分值間的關(guān)系。圖4顯示根據(jù)本實(shí)施例的操作流程圖。[主要元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明]10 =SIL15:盤(pán)片18:透鏡SS =SIL的頂端大小D =SIL與盤(pán)片表面的間距Al Dl 相位610 650 步驟
具體實(shí)施例方式圖IA顯示SIL與盤(pán)片間的關(guān)系圖，而圖IB則顯示傾斜限度與間距間的關(guān)系，在 此，間距是SIL與盤(pán)片表面間的間距，而傾斜限度是SIL所能傾斜的最大限度。通常，傾斜 限度與SIL的構(gòu)造及SIL與盤(pán)片表面的間距有關(guān)。在圖IA中，距離SS代表SIL 10的頂端大小(tip size)，而距離D則是SIL 10與 盤(pán)片15表面間的間距。通常，SIL 10的頂端大小約為40 μ m。如圖IB所示，當(dāng)間距D約為 IOOnm時(shí)，如果SIL 10的頂端大小約為40 μ m,則傾斜限度為5mrad (約0. 275度)。這代表 在此情況下，SIL的傾斜角(SIL的頂端面與盤(pán)片表面間的角度)不可超過(guò)5mrad。如超過(guò) 此限度，則SIL頂端的邊緣則會(huì)撞到盤(pán)片。接著請(qǐng)參考圖1C，圖IC顯示近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)中透鏡18與固態(tài)浸沒(méi)透鏡(SIL) 10組 合的示意圖。如圖所示，透鏡18會(huì)收斂平行光，并使其產(chǎn)生不同入射角度的光束入射于SIL 10。根據(jù)NA = nSIL*Sin θ的公式(其中為SIL的折射率，θ為光束的入射角)，入射 于SIL 10的不同角度的光束會(huì)具有不同的NA值。當(dāng)NA值為1時(shí)的入射角度即為全反射 角Θ。。以NA值為1作分界，若入射至SIL 10的光束的NA值小于1，亦即，光束的入射角 小于全反射角Θ。，則光束會(huì)穿透SIL 10。另一方面，若入射至SIL 10的光束的NA值大于 1，亦即，光束的入射角大于或等于全反射角θ。，則光束會(huì)被SIL 10全反射。如果要使近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)形成聚焦光點(diǎn)于盤(pán)片15上，SIL 10與盤(pán)片15表面間的間 距D必須遠(yuǎn)小于入射光的波長(zhǎng)λ，通常，間距D <= λ /10。在這樣的間距(間距D << λ ) 之下，NA值小于1的光束雖然會(huì)穿透SIL 10聚焦在盤(pán)片上，但因?yàn)槠渚劢构恻c(diǎn)的面積過(guò)大， 所以并無(wú)法用來(lái)讀寫(xiě)盤(pán)片上已經(jīng)小于其聚焦光點(diǎn)解析極限尺寸的溝軌及記錄點(diǎn)。相反的， NA值大于1的光束當(dāng)SIL 10未靠近盤(pán)片至近場(chǎng)距離時(shí)雖然會(huì)被SIL 10全反射，但若SIL 10靠近盤(pán)片15表面至近場(chǎng)距離(間距D<= λ/10)時(shí)，通過(guò)光穿隧(photon tunnneling) 效應(yīng)的作用，NA值大于1的光束會(huì)穿過(guò)間距D而入射至盤(pán)片并聚焦于盤(pán)片15上。在近場(chǎng)光 學(xué)系統(tǒng)中，碟機(jī)使用NA大于1的部分所聚焦而成的較小聚焦光點(diǎn)進(jìn)行讀寫(xiě)的工作。此外， 分別經(jīng)由透鏡18中NA小于1與NA大于1部分所形成的兩個(gè)聚焦光點(diǎn)，由于其聚焦光點(diǎn)位置并不在同一平面上，因此不會(huì)產(chǎn)生相互干擾的問(wèn)題。當(dāng)聚焦于盤(pán)片上的光束由盤(pán)片反射回近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，此反射光會(huì)由光檢測(cè)電路 (Photo Detection IC, PDIC)所接收。在此，光檢測(cè)電路比如為四相位感應(yīng)器(Quadrant photodiode)，如圖2A所示。當(dāng)PDIC接收到由盤(pán)片反射的反射光后，其四個(gè)相位Al Dl 會(huì)各別接收到位于該相位的反射光的信號(hào)強(qiáng)度，而將PDIC的某半邊相位所接收到的光信 號(hào)強(qiáng)度減去PDIC的另一半邊相位所接收到的光信號(hào)強(qiáng)度便可得出SIL的傾斜信號(hào)TS。一 般而言，傾斜信號(hào)TS可設(shè)計(jì)為T(mén)S = (A1+D1)-(B1+C1)或是TS = (B1+C1)-(A1+D1)。再 者，針對(duì)另一傾斜方向，其亦可設(shè)計(jì)另一傾斜信號(hào)TS為T(mén)S = (A1+B1)-(C1+D1)或TS = (C1+D1)-(A1+B1)。此處提及的傾斜方向可為盤(pán)片的徑向方向或切線(xiàn)方向。除了可由PDIC接收到的光信號(hào)強(qiáng)度得出傾斜信號(hào)TS外，其所接收的信號(hào)強(qiáng)度總 和可作為間距誤差信號(hào)(Gap error signal, GES)；亦即，GES = A1+B1+C1+D1。圖2B顯示 間距誤差信號(hào)(Gap error signal, GES)與間距D間的關(guān)系。由圖2B可看出，當(dāng)SIL逐漸 接近盤(pán)片(也就是間距D愈小時(shí))時(shí)，間距誤差信號(hào)GES會(huì)逐漸衰減。特別是，如圖2B所 示，當(dāng)間距D小于IOOnm時(shí)，也就是進(jìn)入近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，間距誤差信號(hào)GES會(huì)開(kāi)始呈一線(xiàn) 性衰減，因此SIL在近場(chǎng)時(shí)與盤(pán)片的間距D可由間距誤差信號(hào)GES得知。在近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)中的SIL的傾斜調(diào)整便是根據(jù)前述提及的傾斜信號(hào)TS的值來(lái)得 知SIL的傾斜角度，進(jìn)而推出SIL的傾斜補(bǔ)償值以反向調(diào)整SIL的傾斜角度。 然而，在相同 的傾斜信號(hào)TS的值下，SIL實(shí)際的傾斜角度會(huì)根據(jù)SIL與盤(pán)片的間距D的不同而有所不同。請(qǐng)參閱圖3A，圖3A顯示在不同間距D值下，SIL傾斜角度(TA)與傾斜信號(hào)TS間 的關(guān)系；圖3B顯示在不同D值下，圖3A中的SIL傾斜角度(TA)與傾斜信號(hào)TS的一次微分 值間的關(guān)系。于圖3A及圖;3B中，由于在不同的間距D值下，SIL有不同的傾斜限度(如圖1所 示)，因此圖中粗線(xiàn)條的范圍表示在該間距D下，SIL不會(huì)撞到盤(pán)片的范圍。由圖3A及圖;3B 可清楚看出，當(dāng)SIL愈接近盤(pán)片時(shí)(間距D愈小時(shí))，傾斜信號(hào)TS的靈敏度(sensitivity) 愈高，意即，SIL在相同的傾斜角度(TA)下，當(dāng)間距D愈小時(shí)，由PDIC檢測(cè)得出的傾斜信號(hào) TS的值愈大。同樣地，在PDIC檢測(cè)出相同的傾斜信號(hào)TS下，當(dāng)間距D愈小時(shí)，SIL實(shí)際的 傾斜角度(TA)愈小。例如，當(dāng)傾斜信號(hào)TS為0. 1時(shí)，間距D為20nm的傾斜角度(TA)約為 lmrad，而間距D為50nm的傾斜角度(TA)約為2. 5mrad。在已知的傾斜調(diào)整控制中，其會(huì)直接以?xún)A斜信號(hào)TS對(duì)應(yīng)到的傾斜補(bǔ)償值來(lái)調(diào)整 SIL0此處提及的傾斜補(bǔ)償值可為傾斜角度(TA)。因而，假設(shè)傾斜信號(hào)TS與傾斜補(bǔ)償值的 對(duì)應(yīng)關(guān)系是以間距D為50nm為基準(zhǔn)間距，則雖然實(shí)際間距D為20nm，但傾斜信號(hào)TS為0. 1 所對(duì)應(yīng)到的傾斜補(bǔ)償值仍為2. 5mrad。若以此傾斜補(bǔ)償值為2. 5mrad去調(diào)整SIL則會(huì)產(chǎn)生 過(guò)度補(bǔ)償，甚至造成SIL與盤(pán)片發(fā)生碰撞。因此，傾斜信號(hào)TS需考慮基準(zhǔn)間距與實(shí)際間距之間的信號(hào)增益值來(lái)修正并產(chǎn)生 正確的傾斜補(bǔ)償值。故而，當(dāng)在近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)中使用閉回路反饋控制來(lái)控制SIL的傾斜調(diào) 整控制時(shí)，隨著間距D的變化，此閉回路反饋控制的增益值要隨之變化。詳細(xì)地說(shuō)，當(dāng)間距D 變小時(shí)，因?yàn)樵谙嗤膬A斜角度下，傾斜信號(hào)TS會(huì)變大，故而反饋控制的增益要變小，以修 正傾斜信號(hào)TS及其對(duì)應(yīng)的傾斜補(bǔ)償值。因此，本實(shí)施例提出利用自動(dòng)增益控制的方式來(lái)補(bǔ) 償增益值的變化。
請(qǐng)參考圖4，其顯示根據(jù)本實(shí)施例的操作流程圖。如圖4所示，于步驟610中，檢 測(cè)SIL與盤(pán)片間的間距D。詳細(xì)地說(shuō)，如上述般，由于在近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)中，間距誤差信號(hào)GES 與SIL與盤(pán)片間的間距D會(huì)呈現(xiàn)一線(xiàn)性的關(guān)系，因此SIL在近場(chǎng)時(shí)與盤(pán)片的間距D可由間 距誤差信號(hào)GES得知。于步驟620中，提供對(duì)應(yīng)于該檢測(cè)出的間距D的一增益值。由于在相同的傾斜信 號(hào)TS的值下，SIL實(shí)際的傾斜角度會(huì)根據(jù)SIL與盤(pán)片的間距D的不同而有所不同，因此，在 此步驟中，根據(jù)檢測(cè)出的間距D，提供對(duì)應(yīng)的增益值。不同的間距D及其所對(duì)應(yīng)的增益值可 事先于碟機(jī)出廠前，通過(guò)測(cè)試而得出不同間距D值下，SIL傾斜角度(TA)與傾斜信號(hào)TS間 的關(guān)系(如圖3A所示)，進(jìn)而建立出一間距-增益值表。于步驟630中，檢測(cè)SIL的傾斜信號(hào)(TS)。如前所述，傾斜信號(hào)TS可由將PDIC的 某半邊相位所接收到的光信號(hào)強(qiáng)度減去PDIC的另一半邊相位所接收到的光信號(hào)強(qiáng)度而得
出ο于步驟640中，根據(jù)傾斜信號(hào)(化)及對(duì)應(yīng)的增益值得出SIL的傾斜補(bǔ)償值。在此 步驟中，可先將傾斜信號(hào)(化)依增益值作修正后，再根據(jù)基準(zhǔn)間距的傾斜信號(hào)TS與傾斜補(bǔ) 償值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出對(duì)應(yīng)該修正后的傾斜信號(hào)TS的SIL的傾斜補(bǔ)償值?；蛘?，亦可直接 先根據(jù)基準(zhǔn)間距的傾斜信號(hào)TS與傾斜補(bǔ)償值的對(duì)應(yīng)關(guān)系找出基準(zhǔn)傾斜補(bǔ)償值，再將基準(zhǔn) 傾斜補(bǔ)償值依增益值作修正后得出SIL的傾斜補(bǔ)償值。接著，于步驟650中，根據(jù)傾斜補(bǔ)償 值，進(jìn)行SIL的傾斜調(diào)整控制。于本實(shí)施例中，可以動(dòng)態(tài)(反饋)方式來(lái)進(jìn)行SIL的傾斜調(diào) 整控制。由于在已知的傾斜調(diào)整控制中，其是直接以檢測(cè)到的傾斜信號(hào)作為SIL的傾斜補(bǔ) 償值來(lái)對(duì)SIL進(jìn)行傾斜調(diào)整控制。然而在近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)中，由于SIL與盤(pán)片的間距非常近， 且其間距的大小會(huì)影響傾斜信號(hào)的靈敏度，為了避免SIL與盤(pán)片發(fā)生碰撞，本發(fā)明提出一 種傾斜調(diào)整控制的方法，其根據(jù)不同的間距大小所對(duì)應(yīng)增益值及檢測(cè)到的傾斜信號(hào)來(lái)修正 SIL的傾斜補(bǔ)償值。根據(jù)本發(fā)明提出一種傾斜調(diào)整控制的方法，其可有效避免因傾斜信號(hào)的 靈敏度的變化而產(chǎn)生錯(cuò)誤的SIL傾斜補(bǔ)償值，進(jìn)而避免造成SIL與盤(pán)片發(fā)生碰撞。綜上所述，雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所 屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn) 飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的傾斜調(diào)整控制方法，包括 檢測(cè)一透鏡與一盤(pán)片間的一間距；提供對(duì)應(yīng)于該間距的增益值； 檢測(cè)傾斜信號(hào)；根據(jù)該傾斜信號(hào)及該增益值得出傾斜補(bǔ)償值；以及 根據(jù)該傾斜補(bǔ)償值，對(duì)該透鏡進(jìn)行傾斜調(diào)整控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測(cè)該透鏡與該盤(pán)片間的該間距的該步驟包括 根據(jù)間距誤差信號(hào)來(lái)檢測(cè)該透鏡與該盤(pán)片間的該間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該間距誤差信號(hào)是光檢測(cè)電路的所有相位所接收 到的光信號(hào)強(qiáng)度的總和。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該傾斜信號(hào)是將光檢測(cè)電路的第一半邊相位所接 收到的第一光信號(hào)強(qiáng)度減去第二半邊相位所接收到的第二光信號(hào)強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該增益值可經(jīng)由查詢(xún)一間距-增益值表而得知。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)該傾斜信號(hào)及該增益值得出該傾斜補(bǔ)償值的 該步驟包括依該增益值修正該傾斜信號(hào)，并得出修正后的傾斜信號(hào)；以及 根據(jù)一基準(zhǔn)間距得出對(duì)應(yīng)該修正后的傾斜信號(hào)的該傾斜補(bǔ)償值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)該傾斜信號(hào)及該增益值得出該傾斜補(bǔ)償值的 該步驟包括根據(jù)一基準(zhǔn)間距得出對(duì)應(yīng)該傾斜信號(hào)的基準(zhǔn)傾斜補(bǔ)償值；以及 依該增益值修正該基準(zhǔn)傾斜補(bǔ)償值，并得出該傾斜補(bǔ)償值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)該傾斜補(bǔ)償值，對(duì)該透鏡進(jìn)行該傾斜調(diào)整控 制的該步驟包括使用動(dòng)態(tài)反饋方式進(jìn)行該傾斜調(diào)整控制。
全文摘要
一種近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的傾斜調(diào)整控制方法，包括檢測(cè)一透鏡與一盤(pán)片間的一間距；提供對(duì)應(yīng)于該間距的一增益值；檢測(cè)一傾斜信號(hào)；根據(jù)該傾斜信號(hào)及該增益值得出一傾斜補(bǔ)償值；以及根據(jù)該傾斜補(bǔ)償值，對(duì)該透鏡進(jìn)行一傾斜調(diào)整控制。
文檔編號(hào)G11B7/095GK102087864SQ20091025317
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者喬治·林內(nèi), 林威志, 詹·范得凡 申請(qǐng)人:建興電子科技股份有限公司