TW200539161A - Air gap servo for optical recording - Google Patents

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200539161 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 _ 本發明係關於一種用於近場光學記錄之裝置，資訊由一 記錄載體上之一磁軌中之標記表示，該裝置包括一包含一 透鏡之頭，其由一透鏡致動器將該透鏡放置於距該記錄載 體表面一近場距離，以於該磁軌上產生一掃描光點。 本發明進一步關於一種拉入方法，用於將一透鏡由距一 s己錄載體之一表面之遠距離移至一近場距離，以用於近場 B 光學記錄，資訊由該記錄載體上之一磁執中之標記表示， 其中由一包括該透鏡之頭掃描該記錄載體。 【先前技術】 由 T· Ishimoto、K. Saito、T· Kondo、A· Nakaoki 和 M. Yamamoto發表於ISOM/ODS 2002之文件《用於一種在 一近場讀出系統中使用一光學間隙訊號之二軸裝置的間隙 伺服系統》（進一步稱之為文件[1])。文件[〗]描述一種使用 ，一近場光學頭及一光學記錄載體之讀出方法，該頭由一非 球面透鏡及一固態浸沒透鏡（SIL)組成。在該系統中，需要 使”亥固態次;又透鏡底部表面與該光碟表面間之空氣間隙始 終保持在一近場位置，在該近場位置可偵測到一漸逝波。 一空氣間隙伺服系統控制一頭致動器系統，以維持該頭之 .所需位置。提出-種特定之開始飼服系統，用於將該頭由 遠開始位置拉近至該表面，稱為拉人過程。當該頭移入 -近場位置時’藉由切換至該空氣間隙舰迴路結束該拉 入過耘。應注意，所需空氣間隙之量級為5〇奈米或更小。 101020.doc 200539161 因此在拉入過％期間，過衝可能會引發一嚴重問題，如 果a頭與忒光碟表面接觸，甚至會導致頭與光碟之碰撞。 所述之開始伺服系統為該頭致動器提供一斜坡控制訊 號，使該頭以-恒定速度接近該光碟。產生一空氣間隙誤 差訊號以偵測該固態浸沒透鏡與該光碟表面間之距離。但 疋’ ”亥I氣間Ρ»差m號僅在大約5〇奈米之近場區域内可 用由於，玄工氣間隙誤差訊號出現較晚，且考慮到過衝問 題，所以最大斜坡速度受限，且該拉入過程緩慢。 【發明内容】 因此本發明之一目的係提供一空氣間隙伺服系統及拉 方法肖於進行快速且頭與光碟碰撞風險較低之光學記 錄0 根據本發明之第一態樣’利用如開始段落中所詳細說明 之裝置實現該目的，該裝置包括一空氣間隙控制器，用於 控制β亥透鏡與B亥表面間之空氣間隙，該空氣間隙控制器擁 有用於透過以下方式將該透鏡由一遠距離移至該近場距 離之接近模式：向該透鏡致動器提供一漸增之週期激發訊 號以產生#近瞬間序列，透鏡在該接近瞬間序列接近 β亥表面，在該等接近瞬間，該透鏡在與該表面垂直之方向 的速度幾乎為零，該接近瞬間序列使該透鏡隨後更接近該 表面，當該透鏡在該等接近瞬間之一瞬間處於該近場距離 内時’將該空氣_控制ϋ切換到—閉合迴路模式。 根據本發明之一後一能谈 ^ 第一恶樣，利用如開始段落中所詳細說 月之方法貫現該目的，該拉入方法包括向該透鏡致動器 101020.doc 200539161 提供-用於產生-接近瞬間序列之漸增之週期激發訊號， 該透鏡在該接近瞬間序列接近該表面，在該等接近瞬間， •該透鏡在與該表面垂直之方向的速度幾乎為零，該接近瞬 ‘ @序列使該透賴後更接近該表面，❹m透鏡何時在該 等接近瞬間之-瞬間處於該近場距離中，隨後將一空氣間 隙伺服系統切換至一閉合迴路模式。 由於該透鏡在該接近_序列之速度幾乎為零，所以幾 • +不會發生過衝’因此，頭與光碟碰撞之風險很低。由於 該透鏡移動之週期特性，所以能夠以一種快速方式控制該 透鏡。因此，該等措施之效果係可以快速將該透鏡移至該 目標近場距離。其優點是縮短了使用者可㈣始在該記錄 載體上進行讀取或記錄之前的啟動時間。 本發明亦係基於以下認知。發明者已經明瞭，可以藉由 產生速度幾乎為零之接近瞬間來大體上消除過衝問題。藉 由漸增之週期激發訊號來實現此目的。與基於一斜坡訊^ 壽 之開放迴路接近操作相比，該拉入過程之總時間顯著縮 短。具體而言，用於該接近控制之正弦激發訊號保證當該 二氣間隙伺服系統在該切換瞬間，開始其閉合迴路操作時 之速度幾乎為零。 在該裝置之一具體實施例中，該空氣間隙控制器包括一 • 基準產生器，用於在一交遞模式中提供一基準近場距離， ^ 其藉由一轉移函數由一第一目標近場距離改變為一更低之 第二目標近場距離。此外，該基準產生器用於在該交遞模 式中，基於一兩自由度控制技術向一控制器單元提供基準 101020.doc 200539161 值。該用於交遞控制之兩自由度控制技術有利地放寬了該 過衝與該趨穩時間之間的設計限制。 根據本發明之裝置及方法4其他較佳具體實施例在隨附 申明專利範圍中給出’其揭示内容以引用的方式併入本文 中。 【實施方式】 下面將進一步參考在以下說明中以實例方式描述之具體 實施例，並參考該等隨附圖式對本發明之此等及其他態樣 進行說明，使其變得明瞭。 已經提出一種使用一近場光學頭之光學記錄系統，作為 在一 12釐米光碟上讀出50 Gbyte或更多資訊之技術，該光 學頭由一非球面透鏡及一固態浸沒透鏡（SIL)組成。在此系 統中，需要使該固態浸沒透鏡底部表面與該光碟間之空氣 間隙始終保持於一近場位置，在該近場位置可偵測到一漸 逝波。此外需要一空氣間隙伺服系統。 圖1示出一具有一空氣間隙伺服器之光學記錄裝置。該 裝置用於藉由一近場光學系統，以光學形式在一記錄載體 11上讀取及/或記錄資料。該近場光學系統可以為文件 及K· Salto等人之《近場光碟系統中唯讀記憶體訊號及空 氣間隙控制訊號之讀出方法》（Jpn. J Appl· phys· ν〇1·41 (2002)，ρρ·ι 898-1902，進一步稱之為文件[2])中所述之系 統。該碟形記錄載體11擁有一磁軌9，其佈置為若干匝之 螺旋或環形型樣，而在一資訊層構成大體平行之磁執。一 可圯錄類型之記錄載體上之磁執可以由在一空白記錄載體 101020.doc 200539161 製備期間提供之預壓製磁軌結構（例如一凹槽）表示。亦可 以藉由規則佈置之標記來表示一磁軌結構，該等標記週期 性地導致伺服器訊號產生。在該資訊層中，由沿磁軌記錄 之光學可债測標記表示所記錄之資訊。該等標記透過改變 -物理參數而形成，從而擁有不同於周邊之光學性質，例 如在諸如染色材料、合金材料或相位改變材料中進行記錄 時獲得反射之變化’或者在磁光材料上進行記料獲得之 偏振方向之變化，錄載體可用於承載即時資訊，例 如，視訊或聲頻tm，或諸如電腦資料之其他資訊。 23 明 括 有 式 該裝置具有掃描該記錄載體"上一磁軌之構件，該等構 件包括-用於旋轉該記錄載㈣之驅動單元21、一頭η、 一用於將該頭22定位於該磁軌之伺服器單元25，及一控制 單元20。該頭22包括一習知類型之光學***，用於產：一 輻射光束，引導其透過光學元件’聚焦於該記錄載體之資 訊層上-磁軌之—輻射光點。該_光束由_輻射源（例 如-雷射二極體）產生。該頭包括一透鏡24，及一麵接至 該伺服器單元25中之—线間隙舰控制器之透鏡致動器 35 ’用於將該透鏡定位於距該記錄載體叫面—近場距離 忒碩中光學元件之-詳盡實例示於圖2中。根據本發 該空氣間隙伺服器包括一空氣間隙控制器32，盆可包 用於交遞模式之基準產生器34。該空氣間隙控制器擁 用於將該透鏡由一遠距離移至該近場距離之接近模 其方式為向該透鏡致動器提供一用於產生—接近瞬間 列之漸増之週期激發訊號，該透鏡在該接近瞬間序列接 101020.doc 200539161 、表面纟°亥等接近瞬間，言亥透鏡在與該記錄載體之表 面垂直方向上之速度幾乎為零。該接近瞬間序列使該透鏡 隨後更接近該表面。最後，當該透鏡在該等接近瞬間之一 瞬間處於該近場距離内時，該空氣間隙控制器切換至一閉 :迖路模A彳以在一交遞模式中執行由該開放迴路接近 模式至該閉合迴路模式之切換，在此期間，由該基準產生 裔34產生用於該透鏡之位置及/或速度與加速度之基準軌 線。下文詳盡描述、示出該空氣間隙伺服系統及元件之具 體實施例。 該頭進一步包括一聚焦致動器（未示出），用於藉由沿該 光束之光軸移動該輻射光束之聚焦，聚焦該光束以在該磁 執上產生一輻射光點；並包括一跟蹤致動器，用於在該磁 軌之中心徑向精密定位該光點。該跟蹤致動器可以包括用 於徑向移動一光學元件之線圈與永久磁鐵，或者另一選擇 為’佈置其用於改變一反射元件之角度。為進行讀取，由 該頭22中之一普通類型偵測器（例如一四象限二極體）偵測 由該資訊層反射之輻射光束，以產生偵測器訊號，該等訊 就包括用於跟蹤與聚焦之一主掃描訊號33及子偵測器訊 號。一前端單元3 1被耦接至該頭22，以接收基於該磁執所 反射之輻射光束之偵測器訊號。該主掃描訊號33由一普通 類型之讀取處理單元30處理，以擷取該資訊，該單元包括 一解調變器、去格式化器及輸出單元。 控制單元2 0控制資訊之記錄與擷取，可佈置用於接收來 自一使用者或一主機電腦之命令。經由控制線2 6，例如一 101020.doc -10- 200539161 系統匯流排，將該控制單元2。連接到該裝置中 元。該控制單元20包括控制電路，例如-微處理/、、一二 ^己憶體及介面1於執行如下所述之過程及功能。控^ 早兀20亦可實作為—邏輯電路之狀態機。 ^亥裝置可具有錄構件，用於在—可寫或可複寫類型之 «己錄載體上„己錄資訊。該等記錄構件與該頭。及前端單元 31協作產生一寫入輻射光束’該等記錄構件包括寫入處理 構件’用於處理該輸入資訊，以產生一寫入訊號來驅動該 頭22,該等寫入處理構件包括一輸入單元27、一格式化器 28及魏裔29。為寫人資訊，該輕射光束之功率由該調 變器29控制，以在該記錄層中產生可光學_之標記。 在一具體實施例中，該輸入單元27包括用於輸入訊號 Ο類比聲頻及/或視訊訊號’或數位非壓縮聲頻/視訊訊 =)·之麼縮構件。在MPEG標準中描述了用於視訊訊號之適 田壓縮構件，MPEG-l定義於Iso/IEC11172中，]VIPEG-2定 義於ISOAEC 13818中。另一選擇為，該輸入訊號可以已 經根據此等標準進行過編石馬。 圖2不出一用於近場光學記錄之頭中元件之示意圖。該 不思圖提供一用於讀取實驗之近場光學播放器裝置之實 例。在該實驗性播放器中，使用一習知DVD致動器進行空 氣間隙控制及跟蹤，其中安裝有一數值孔徑ΝΑ=1·9之特殊 近％透鏡。在該圖中，PBS==偏振光束***器；NBS：=；非偏 振光束***器；λ/2 =半波平板。該裝置由一主分支組成， 該主分支包括一藍紫光雷射器4〇及準直透鏡、光束整形光 101020.doc 200539161 學元件41、兩光束***器及一用於該ΝΑ=1·9透鏡43之聚焦 調整之望遠鏡42。圖中之左侧分支包括一用於偵測該RF中 央孔訊號之光電二極體44，該訊號包括資料資訊，並被偏 振為與該主光束平行。在同一分支中放置一分光偵測器 45，以產生一推挽跟蹤誤差訊號。此外，僅對於該實驗性 裝置，其中包括了一 CCD攝影機46，以在出射光曈觀察該 輻照型樣。使用一半波平板λ/2控制該PBS分別向該RF>f貞 測器及該推挽偵測器***並引導之光量。 使用該圖右側之第二分支產生用於空氣間隙控制之誤差 訊號。在近場光碟系統中，需要將固態浸沒透鏡43放置於 距該光碟之漸逝衰減距離之内。在吾等之裝置中，該固態 浸沒透鏡與光碟間之距離的典型值為25奈米。為使一機械 致動器在如此小之距離内進行空氣間隙控制，需要一適當 之誤差訊號。如文件[1]及文件[2]中所述，可以由具有以 下偏振狀態之反射光中得到一適於作為間隙誤差訊號 (GES)之線性訊號·該偏振狀態與被聚焦於該光碟上之主 光束之偏振狀態垂直。絕大部分光在固態浸沒透鏡_空氣_ 光碟介面反射之後變為橢圓偏振：在透過一偏光器觀察該 反射光時’此效應產生了吾人熟知之馬爾它十字。使用偏 振光學器件及一單一檢光器47，將此馬爾它十字之所有光 結合起來，可以獲得一所謂之『RF丄p〇l』訊號，並自該 『RF丄pol』訊號中產生一間隙誤差訊號GES。 圖3示出s亥間隙誤差訊號之計算得出之反射曲線。該圖 係基於無凹槽之石夕光碟上之類比GES曲線，且指示反射隨 101020.doc 12 200539161 空氣間隙大小之變化。第一曲線5 〇示出總反射，第二曲線 5 1示出平行偏振反射，第三曲線示出垂直偏振反射，該等 反射均為空氣間隙寬度之函數，每一曲線示出三ΝΑ值之 結果。第二曲線51可用作資料讀出之hf訊號53。在該固態 浸沒透鏡之底部反射之光的垂直偏振狀態量可用作間隙誤 差訊號54(GES)，以控制該空氣間隙。但如該圖所示，該 間隙誤差訊號僅在大約50奈米之近場區内一 GES線性範圍 55内可用。 因此，需要一種所謂之拉入過程，在文件[丨]中提議了 一種拉入過程。利用該拉入過程，光學頭透過一開放迴路 操作，由其初始遠場位置接近該近場區，然後儘可能平穩 地將該空氣間隙伺服系統切換為一閉合操作，以避免該光 學頭與該光碟發生任何碰撞。 圖4示出一利用斜坡電壓之先前技術之接近方法。在先 前技術文件[1]中，將一斜坡電壓56施加於定位該透鏡之二 轴致動器。左圖示出所施加之正規化控制電流隨時間之變 化，右圖示出在由一遠場範圍72向一近場範圍71接近過程 中之正規化位置57與速度58。此導致在空氣間隙伺服系統 開始其閉合迴路操作之切換瞬間，接近速度為恆定。但 是，如果以數位方式實施該空氣間隙伺服系統，為避免該 光學頭與該光碟在切換時刻發生任何碰撞，在接近速度、 GES線性與取樣頻扣之間應#滿足以下條件59: 速度< (GES線性範圍沁（取樣頻率Fs) 例如，如果接近速度為5毫米/秒，取樣週期為2〇微秒， 101020.doc 200539161 則”亥光子碩在一取樣週期内可以移動1〇〇奈米，其為ges 線性乾圍之兩倍。因此，在此情況下，應當使接近速度更 陵些，或者使該取樣頻率更高一些。 圖5不出該先前技術之一拉入回應。曲線61示出空氣間 隙之間隙基準值，曲線60示出間隙誤差訊號之回應。 當该光學頭進入近場區，從而該空氣間隙伺服器被切換至 八閉口迴路操作時，用於該間隙伺服迴路之間隙基準未被 設定為其最終目標值（Ref2),但在由1；1至12之一固定時間 間隔内將其逐漸降低至其最終值，該時間間隔被稱為「趨 t夺間」64，而過衝63發生於u。如此，該空氣間隙伺服 系、、充可以開始其閉合迴路操作，而不會使該光學頭與該光 碟碰撞。但是，如文件⑴所示，在該趨穩時間與該過衝之 間存在一設計折衷，其可能會限制整體拉入效能。 圖出一具有模式切換控制之空氣間隙祠服系統。該 圖示出-建議之空氣間隙伺服系統之示意圖，該系統包括 一數位控制器65及一致動器67。控制器65對應於w中之 拉入控制益32，其可以包括一對應於交遞控制器^之交遞 單元34。最後，由空氣間隙控制器7〇執行一閉合迴路操 作。因為在整個伺服器握柞„ , 耜作4間，一狀態機66根據操作條 =將三不同控制結構由一種切換到另—種，所以此空氣間 隙伺服系統可以稱為模式切換控制。準確地說，一接近控 制68將把該光學頭由其初始

、 I豕位置移至偵測到線性GES 之近場區；該交遞控制6 9將尤山日日 、在由開放迴路接近控制切換為 最終之閉合迴路空氣間隙調節 — 即衩制期間，實現一平滑且快 101020.doc 14 200539161 速之瞬態回應；最後，該空氣間隙控制70將該空氣間隙保 持為一固定目標空氣間隙。這裏，該拉入過程被定義為該 接近控制與交遞控制之組合。 、 現在，將解釋新的拉入過程。首先，在接近控制模式 中’施加於该致動器之訊號不是先前技術中之斜坡訊號， 而是一振幅隨時間增大之正弦訊號，如圖5(a)所示。假定 該致動器之模型採用二階質量-阻尼_彈簧系統，可以看出 _ 相應之位置及速度特性亦為振幅隨時間增大之正弦曲線。 圖7不出一根據本發明之接近方法。左圖示出一所施加 之漸增週期訊號73，其係隨時間變化之正規化電流，右圖 示出在由一遠場範圍72向一近場範圍71接近過程中之正規 化位置74與速度75。此導致一接近瞬間序列，如第一接近 瞬間77,在該瞬間剛剛第一次進入該近場區域，該週期接 近速度75在該等接近瞬間之速度大約為零。具體而言，該 速度在由箭頭76所指示之該第一接近瞬間77幾乎為零，在 • 该時刻可以將該空氣間隙伺服系統切換到一閉合迴路操 作。因此’如圖中所示，在某一時間點t=tn，該光學頭之 正峰值位置開始進入該近場區。因此，如果在發生由 該開放迴路接近控制至該閉合迴路或交遞控制之模式切 換，則該光學頭之速度在該切換瞬間保持為零。因此，即 •使採用較低之取樣頻率，亦可顯著降低瞬態回應在該切換 時刻之過衝。 / 、 間 在一具體實施W巾’當言亥光學頭移入一近場位置 隙誤差訊號可用時，、經自—交遞控制將該空氣間 ，且該 隙伺服 101020.doc -15- 200539161 系統切換到—閉合迴路控制操作。用於該間隙•迴路之 間隙基準未被设定為其最終目標值Ref2，但由—基準產生 器產生，以提供由一勒始基準㈣至最終目標空氣間隙距 離Ref2之光滑執線。 圖8示出-基準產生器。由目標間隙值⑽至該基準產 生益位置輸出yd之轉移函數表示由下式給出： 心⑺一 ϊ·2 + Kf s +

元 該輸出被搞接至一第一積分器83 因此’該實際間隙基準yd由起始值㈣向其最終目標數 值Ref2光滑地降f在該圖中，新調整點數值㈣被輸入 到-控制迴路’該迴路包括一增益單元以及 元-兩單元純至一用於產生_加速度輸“之；二 以產生一速度輸出 〜，該速度輸出被麵接至一第二積分器84，以產生一位置 輸出yd。該第-、第二積分器分別由起始值Vd(〇)和力⑼設 定0 圖9示出基準軌線。-第—曲㈣示出基準位置yd，-第二曲線92示出基準速度Vd’ 一第三曲線示出一基準加速 度W在-趨穩時間94期間，目標距離被光滑地由一第一 數值Refl轉換到-第二數值，通常為最終數值&必。請注 意’該趨穩時間94及該間隙基準之過衝係由該基準產生器 之增益決定。此外，該基準產生器分別提制於-交遞控 制器中之跟縱控制器之速度與加速度基準軌線 圖示出纟於兩自由度控制之交遞控制器之圖。在一 101020.doc •16- 200539161 閉合迴路模式中，一控制器單元101基於間隙誤差訊號 GES向該致動器67產生一控制訊號…。在一伺服控制器 中，照例基於比例控制與差動控制，設定指示該閉合迴路 模式之各種跟蹤增益之增益單元。在一交遞模式中，該跟 蹤控制單元具有由該基準產生器產生之數值yd、〜和〜， 以額外地在該跟蹤控制器中提供位置、速度及加速度值。 此控制方式被稱為兩自由度（2-D〇F)控制，此係因為，在 此情況下，基準產生器之增益決定間隙基準之趨穩時間， 而該跟蹤控制器之增益決定由開放迴路切換到閉合迴路操 作之切換瞬間之過衝或瞬態特性。因此，可以相互獨立地 設定該等兩個設計準則―趨穩時間與過衝。 圖11示出各種擁有不同趨穩時間之基準軌線之類比拉入 回應。左圖示出一基準111及趨穩時間為2〇毫秒時之回應 112 ’中圖示出趨穩時間為丨〇毫秒時之回應j 14，右圖示出 趨穩時間為5毫秒時之回應1丨5。可以看出，在趨穩時間不 同時’過衝11 3大體相等。可以在（例如）g. Franklin，J. Powell及A· Emami-Naeini所著之《動態系統之回饋控制》 (第4版，Prentice_Hali，2〇〇2年）中找到關於2_D〇F技術之 進一步細節。 圖12示出該最終空氣間隙控制之一示意圖。當GES接近 該目標間隙值（Ref2)時，一PID類型（比例、積分及差動實 質）之控制器被切換到工作狀態。其基本係一標準pID控制 器’但亦可為任何其他控制方法，以圍繞該目標間隙調整 該空氣間隙。請注意，相對於圖10而言，已經增加了積分 101020.doc 17 200539161 器 121。 果二Γ建議拉入過程得到之瞬態回應之量測結 =二線m表示間隙誤差訊號GES，第二曲線137表

=^:曲線138為模式’例如狀態機之輸出，其根 =作條件決Μ㈣11之料。第-模式⑶係-接近 、’’第一摈式為交遞模式132,最終狀態為閉合迴路空 =隙控制133。㈣中可以看出，該光學頭可以成功地 由其初始遠場位置，經由50奈米處之第一基準134趨穩到 μ奈米處之目標間隙135 ’而不會碰撞該光碟。 該空氣間隙伺服器中新拉入方法之效果為，當該光學頭 由其遠場區接近其近場區時’將一振幅漸增之正弦訊號施 加於該致動器。此使得該空氣間隙飼服系統開始其閉合迴 ㈣作時之速度為零。結果，可以在一較低取樣頻率下顯 著降低該切換瞬間之過衝。 此外，該兩自由度（D0F)控制技術已被應用於交遞控 制’以放寬該過衝與該趨穩時間之間的設計限制。因此， 可以大幅改進拉入效能。 圖14示出該伺服器之閉合迴路操作中瞬態回應之量測。 了不出在一數值為33奈米之第一調整點141及後續之數值 為24奈米之第二調整點142，設定該目標空氣間隙距離時 之間隙誤差訊號140。該圖表明，一旦該空氣間隙伺服器 處於鎖疋狀態，或者處於閉合迴路工作狀態，那麼可以在 根本無任何過衝之情況下，將其間隙變換至一不同數值。 此建礒一種兩步驟拉入過程，以增大一安全餘量，避免頭 101020.doc •18· 200539161

與光碟碰撞。在-具„施财，經由―㈣設定點降低 違空乳間隙。即，用於交遞控制之第一目標間隙(例如， 在圖13中為3 3奈米)遠高於實際所需之目標間隙(圖i 4中之 24奈米）。-旦該伺服器鎖定於該第—目標間隙周圍，里 最終; 以-種安全方式移動到最終之所需目標間隙。應注 意，該間隙距離之多步降低係在該閉合迴路模式中執行， 即該掃描系統已經鎖定’可用於讀取或寫人資料時。此不 同於交遞模式，在該模式中’第一基準位於近場區之邊 緣’例如，恰在GES訊號變為可用之處，而第二基準係工 作近場距離。 ^ 最後’應注意’用於接近控制之正弦激發之關鍵係産生 一漸增之週期訊號。此可藉由以一正弦訊號調變一漸增訊 號來實現，該訊號例如為一斜坡訊號。週期成分之目的在 於保證當該光學頭到達該近場區時，該頭速度為零或非常 小。基於此相同原理，可能有多種用於實際實施之具體實 施例。 圖15示出一漸增之週期激發訊號之各種具體實施例。圖 15A示出一疊加於一斜坡訊號之略微漸增振幅之週期訊 號。圖15B示出一疊加於一斜坡訊號之顯著漸增振幅之週 期訊號。圖15C中示出另一可能性，在該圖中，將一低通 滤波後之階波訊號施加於該致動器。在該等圖中之每一圖 中，左圖示出一正規化控制電流，右圖示出正規化位置 (上曲線）及速度（下曲線），該速度在該等接近瞬間幾乎為 零，該透鏡在該等接近瞬間接近於該表面。 101020.doc -19· 200539161 請注意，考慮到實際應用，在所有實施例中，激發輸入 訊號應當選擇爲適當位於底層致動器之共振頻率以下乂 避免接近控制期間之共振擺動。此外，在每一接近瞬門之 致動器位置之增量應當小於GES線性範圍，該增量（例如） 由圖1 5 A之△ y指示。 儘管主要藉由應用於如文件[1]及文見[2]中所述之特定 近場光學記錄系統之空氣間隙伺服器之具體實施例對本發 明進行解釋’但本發明亦適用於其他需要任意透鏡及記錄 載體表面間有一小空氣間隙之記錄載體與頭系統，如矩形 光學卡、磁光碟或任何其他類型之資訊儲存系統，或近場 掃描顯微鏡。因此，『迈場尤學記錄』一詞包括任何此類 系統。請注意，在本文中，『包括』一詞並不排除出現本 文所列之外的其他元件或步驟，元件前之『一』並不排☆ 出現複數個此類元件，任意元件代表符號並不限制申請專 利範圍之範圍，本發明可藉由硬體及軟體形式實施，數個 『構件』或『單元』可由硬體或軟體之相同項表示。此 外，本發明之範圍並不限於該等具體實施例，本發明展現 於上述每一及全部新穎特色或該等特色之組合。 【圖式簡單說明】 圖1示出一具有一空氣間隙伺服器之光學記錄裝置， 圖2示出一用於近場光學記錄之頭中元件之示意圖， 圖3示出該間隙誤差訊號之計算得出之反射曲線， 圖4示出一利用斜坡電路之先前技術之接近方法， 圖5示出該先前技術之一拉入回應， 101020.doc -20- 200539161 圖6不出-具有模式切換控制之空氣間隙飼服系統， 圖7示出一根據本發明之接近方法， 圖8示出一基準產生器， 圖9示出基準軌線， 圖1 0不出'一基於兩自由声批生|丨& w曰田戾控制之交遞控制器之圖， 之類比拉入 圖11示出各種擁有不同趨穩時間之基準軌線 回應 圖12示出該最終空氣間隙控制之一示意圖 圖13示出由所建議拉入過程得 結 果， 圖14示出該伺服器之閉合 測，及 到之瞬態回應之量測 迴路操作中瞬態回應之量 體 之 圖15A、15B及15C示出-漸增週期激發訊號之各 實施例。 在該等圖式中，與已描述元件相對應之元件 元件代表符號。 S $ 【主要元件符號說明】 11 記錄載體 20 控制單元 21 驅動單元 22 頭 23 近場距離 24 透鏡 25 伺服器單元 101020.doc 200539161

26 控制線 27 輸入單元 28 格式化器 29 調變器 30 讀取處理單元 31 前端單元 32 空氣間隙控制器 33 主掃描訊號 34 基準產生器 35 透鏡致動器 40 藍紫光雷射器 41 光束整形光學元件 42 望遠鏡 43 ΝΑ=1·9透鏡 44 光電二極體 45 分光偵測器 46 CCD攝影機 47 單一檢光器 50 總反射曲線 51 平行偏振反射曲線 52 垂直偏振反射曲線 53 HF訊號 54 間隙誤差訊號 55 近場距離 101020.doc -22- 200539161

56 斜坡電壓 57 正規化位置 58 正規化速度 59 條件 60 間隙誤差訊號GES之回應曲線 61 空氣間隙之間隙基準值曲線 63 過衝 64 趨穩時間 65 空氣間隙控制器 66 狀態機 67 致動器 68 接近控制 69 交遞控制 70 空氣間隙控制 71 近場範圍 72 遠場範圍 73 漸增週期訊號 74 正規化位置 75 正規化速度 76 箭頭 77 接近瞬間 80 基準產生器 81 第一增益單元 82 第二增益單元 101020.doc -23- 200539161

83 第一積分器 84 第二積分器 91 基準位置曲線 92 基準速度曲線 93 基準加速度曲線 94 趨穩時間 101 控制器單元 111 基準 112 趨穩時間為20毫秒時之回應 114 趨穩時間為10毫秒時之回應 115 趨穩時間為5毫秒時之回應 120 控制器單元 121 積分器 131 接近模式 132 交遞模式 133 閉合迴路空氣間隙控制 134 第一基準 135 目標間隙 136 間隙誤差訊號GES曲線 137 基準曲線 138 模式曲線 140 間隙誤差訊號 141 第一調整點 142 第二調整點 101020.doc -24-

Claims (1)

1. 200539161 十、申請專利範圍： 1. 一種用於近場光學記錄之裝置，資訊由一記錄載體（ιι) 上一磁執内之標記表示， 該裝置包括： _ 一頭（22)，其包括一透鏡，由一透鏡致動器將該透 鏡置於距該記錄載體一表面之一近場距離，以於該磁軌 上產生一掃描光點，及 _ 一空氣間隙控制器（65)，其用於控制該透鏡與該表 面間之一空氣間隙，該空氣間隙控制器擁有一用於將該 透鏡由一遠距離移至該近場距離之接近模式，其係藉由 以下方式移動·· -向该透鏡致動器提供一用於產生一接近瞬間序列之 漸增週期激發訊號，該透鏡在該接近瞬間序列接近該表 面，在该等瞬間，該透鏡在一與該表面垂直之方向之速 度幾乎為零，該接近瞬間序列接著將該透鏡移至更接近 於該表面，及 -當該透鏡在該等接近瞬間之一處於該近場距離（55) 内時，該空氣間隙控制器（65)被切換至一閉合迴路模 式。 2·如請求項1之裝置，其中該漸增週期激發訊號包括一正 弦訊號。 3 ·如明求項1或2之裝置，其中該漸增週期激發訊號包括一 漸增振幅之週期訊號。 4·如請求項1或2之裝置，其中該漸增週期激發訊號包括一 101020.doc 200539161 斜坡分量。 5. 如請求項丨之裝置，其中該漸增週期激發訊號包括一經 低通濾波之階波分量。 6. 如請求項丨之裝置，其中該空氣間隙控制器（65)包括一基 準產生器（80)，用於在一交遞模式中提供一基準近場距 離，其藉由一轉移函數由一第一目標近場距離改變為一 更低之第二目標近場距離。 如請求項6之裝置，其中該基準產生器用於在該交遞模 式中，基於一兩自由度控制技術向一控制器單元（1〇1、 12〇)提供基準值。

   一種拉入方法，用於將一透鏡由距一記錄載體（11)之一 表面之遠距離移至一近場距離，以用於近場光學記錄， >訊係由該記錄載體上一磁軌之標記表示，其中藉由一 包括該透鏡之頭（22)掃描該記錄載體，該方法包括·· -向一透鏡致動器提供一用於產生一接近瞬間序列漸 增週期激發訊號，該透鏡在該接近瞬間序列接近該表 面’在該等瞬間’該透鏡在一與該表面垂直之方向之速 度幾乎為零，該接近瞬間序列接著將該透鏡移至更接近 於该表面， -谓測該透鏡何時在該等接近瞬間之一處於該近場距 離之内，且隨後 將空氣間隙伺服糸統切換到一閉合迴路模式。 9·如請求項8之方法，其中該漸增週期激發訊號包括一漸 增振幅之正弦訊號。 101020.doc