專利名稱：用于光記錄的氣隙伺服系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于近場光記錄的設備，信息利用記錄載體上軌跡中的標記來表示，該設備包括(磁)頭，其具有待利用透鏡致動器定位于距記錄載體的表面為近場距離上的透鏡，用于在軌跡上生成掃描點。
本發(fā)明還涉及一種用于使透鏡從遠距離到距記錄載體的表面為近場距離以便用于近場光記錄中的進站(pull-in)方法，信息利用待通過包括透鏡的磁頭掃描的記錄載體上軌跡中的標記來表示。
背景技術：
通過T.Ishimoto、K.Saito、T.Kondo、A.Nakaoki和M.Yamamoto于ISOM/ODS 2002上發(fā)表的文件“Gap Servo System for a BiaxialDevice Using an Optical Gap Signal in a Near Field Readout System”(進一步稱為文件[1])，知道用于近場光記錄的氣隙伺服系統(tǒng)。文件[1]描述了利用近場光頭和光記錄載體的讀取方法，其中光頭由非球面透鏡和Solid Immersion Len(固體浸沒透鏡)(SIL)組成。在該系統(tǒng)中，必須持續(xù)地保持SIL底表面和盤表面之間的氣隙在其中可檢測到漸消失波的近場位置中。氣隙伺服系統(tǒng)控制頭致動器(actuator)系統(tǒng)，以保持該頭所需的位置。提議一種特殊啟動伺服系統(tǒng)，用于使該頭從遠程起始位置接近表面，即所謂的進站過程。在頭移入近場位置時，通過轉換到氣隙伺服環(huán)路來完成該進站過程。注意，所需要的氣隙大約為50nm或更小數(shù)量級。因此，在進站過程期間，過沖可能造成嚴重的問題，即在頭開始與光盤表面接觸時，最終導致頭-盤碰撞(head-disccrash)。
所述的啟動伺服系統(tǒng)給磁頭致動器提供斜坡控制信號，以使該頭以恒定的速度接近盤。生成氣隙誤差信號，以檢測SIL和盤表面之間的距離。然而，該氣隙誤差信號僅可用于大約50nm的近場區(qū)域中。由于氣隙誤差信號的晚出現(xiàn)，并考慮到過沖的問題，最大斜坡速度受限，并且進站過程是緩慢的。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種快速的并且對頭-盤碰撞具有低風險的光記錄的氣隙伺服系統(tǒng)和進站方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該目的利用在開頭段落中定義的設備來實現(xiàn)，該設備包括用于控制透鏡和表面之間氣隙的氣隙控制器，該氣隙控制器具有接近模式(approach mode)，用于通過給透鏡致動器提供遞增周期性激勵信號以生成透鏡接近表面的接近時刻序列，使透鏡從遠距離到近場距離，在接近時刻上透鏡在垂直于表面的方向上具有基本上為0的速率，并且接近時刻序列隨后使透鏡更接近于該表面，而且在接近時刻之一透鏡在近場距離內時，將氣隙控制器切換為閉環(huán)模式。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，該目的利用在開頭段落中定義的方法來實現(xiàn)，該進站方法包括給透鏡致動器提供遞增周期性激勵，用于生成透鏡接近表面的接近時刻序列，在接近時刻上透鏡在垂直于表面的方向上具有基本上為0的速率，而接近時刻序列隨后使透鏡更接近于表面，檢測在接近時刻之一透鏡何時在近場距離內，并隨后將氣隙伺服系統(tǒng)切換到閉環(huán)模式。
由于在接近時刻序列上透鏡具有基本上為0速率，所以頭-盤碰撞的風險低，同時基本上不會出現(xiàn)過沖。由于周期性特性，所以能夠以快速方法控制透鏡的移動。因此，這些手段具有使透鏡快速到達目標近場距離的效果。這具有減少在用戶能夠在記錄載體上開始讀取或記錄之前的啟動時間。
本發(fā)明也基于下面的認識。發(fā)明者注意到，通過生成速率基本上為0的接近時刻能夠基本上消除過沖的問題。這是利用遞增的周期性激勵來實現(xiàn)的。令人驚訝的是，在與基于斜坡的開環(huán)接近操作相對比時，用于進站過程的整體時間縮短了。特別地，在切換時刻氣隙伺服系統(tǒng)啟動其閉環(huán)操作時，用于接近控制的正弦激勵保證了基本上為0的速率。
在該設備的實施方式中，氣隙控制器包括基準生成器，用于在移交模式中提供通過傳遞函數(shù)從第一目標近場距離到第二更低目標近場距離變化的基準近場距離。此外，基準生成器用于基于二自由度控制(two degree-of-freedom control)技術在所述移交模式中給控制單元提供基準值。有利地，用于移交控制的二自由度控制技術緩和了過沖和穩(wěn)定時間之間的設計限制。
在隨附的權利要求中給出了根據(jù)本發(fā)明的設備和方法的進一步優(yōu)選的實施方式，通過參考在此結合其公開。


本發(fā)明的這些和其它方面從下面的說明中以舉例的方式并參考附圖所描述的實施方式中將是清楚的，并將結合這些實施方式進一步進行闡述，其中圖1示出了具有氣隙伺服系統(tǒng)的光記錄設備，圖2示出了用于近場光記錄的頭中的元件的示意圖，圖3示出了計算的氣隙誤差信號的反射曲線，圖4示出了現(xiàn)有技術的利用斜坡電壓的接近方法，圖5示出了現(xiàn)有技術的進站響應，圖6示出了具有模式切換控制的氣隙伺服系統(tǒng)，圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的接近方法，圖8示出了基準生成器，圖9示出了基準軌跡，圖10示出了基于二自由度控制的移交控制器的圖，圖11示出了對于具有不同穩(wěn)定時間的各個基準軌跡的模擬的進站響應，圖12示出了最后氣隙控制的示意圖，圖13示出了來自所提議的進站過程的瞬態(tài)響應的測量結果，圖14示出了在伺服系統(tǒng)的閉環(huán)操作中瞬態(tài)響應的測量結果，和圖15示出了遞增的周期性激勵信號的不同實施方式。
在這些圖中，對應于已描述過的元件的元件具有相同的標號。
具體實施例方式
已建議一種使用近場光頭的光記錄系統(tǒng)作為在12cm光盤上讀取50G或更多字節(jié)的技術，其中由非球面透鏡和固體浸沒透鏡(SIL)組成該光記錄系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，必須持續(xù)地保持在SIL底表面和盤表面之間的氣隙在可以檢測到漸逝波的近場位置中。另外，需要氣隙伺服系統(tǒng)。
圖1示出了具有氣隙伺服系統(tǒng)的光記錄設備。該設備用于通過近場光學系統(tǒng)在記錄載體11上光學讀取和/或記錄數(shù)據(jù)。特別從文件[1]和Jpn.J.Appl.Phys.Vol.41(2002)第1898-1902頁上K.Saito等人的“Readout Method for Read Only Memory Signal and Air Gap ControlSignal in a Near Field Optical Disc System”(進一步稱為文件[2])中知道近場光學系統(tǒng)。盤形狀的記錄載體11具有的軌跡9在信息層上排列為構成基本上平行軌跡的圈(turn)的螺旋形或環(huán)形圖案?？梢岳迷诳瞻子涗涊d體的制造期間提供的預壓制的軌跡結構比如預制槽來表示可記錄型記錄載體上的軌跡。軌跡結構也可以利用周期性地導致伺服信號發(fā)生的有規(guī)律地伸展標記來形成。在信息層上利用沿著軌跡記錄的光學可檢測的標記來表示所記錄的信息。這些標記由物理參數(shù)的偏差(變化)組成，并因此具有與其環(huán)境例如在比如染料、合金或相變材料中記錄時獲得的反射偏差、或者在磁-光材料中記錄時獲得的偏振方向的偏差不同的光學特性。該記錄載體可以用來攜帶實時信息，例如視頻或音頻信息或者其他信息，比如計算機數(shù)據(jù)。
給該設備提供用于在記錄載體11上掃描軌跡的裝置，該裝置包括用于旋轉記錄載體11的驅動單元21、頭22、用于將頭22定位在軌跡上的伺服單元25和控制單元20。頭22包括已知類型的光學系統(tǒng)，用于生成通過聚焦于記錄載體的信息層的軌跡上輻射點的光學元件導向的輻射束。該輻射束由輻射源例如激光二極管生成。頭包括透鏡24以及與伺服單元25中的氣隙伺服控制器相耦合的透鏡致動器35，用于將透鏡定位于距記錄載體11的表面為近場距離23上。圖2中示出了頭中光學元件的詳細示例。根據(jù)本發(fā)明，該氣隙伺服系統(tǒng)包括氣隙控制器32，它可以包括用于移交模式的基準生成器34。氣隙控制器具有的接近模式用于通過給透鏡致動器提供遞增的周期性激勵信號使透鏡從遠程距離到近場距離，以生成透鏡接近表面的接近時刻序列。在接近時刻上，透鏡在垂直于記錄載體表面的方向上具有實際為0的速率。隨后該接近時刻序列使透鏡更接近于表面。最后，當在接近時刻之一上透鏡在近場距離內時，氣隙控制器切換到閉環(huán)模式。在由基準生成器34生成透鏡的位置和/或速度及加速度的基準軌跡期間，可以在移交模式中執(zhí)行從開環(huán)接近模式到閉環(huán)模式的切換。下面詳細地說明氣隙伺服系統(tǒng)及元件的實施方式。
該(磁)頭還包括(未示出)用于通過沿著輻射束的光軸移動所述輻射束的焦點來聚焦所述光束以便在軌跡上創(chuàng)建輻射點的聚焦致動器，和用于軌跡中心上的射線方向上點的精確定位的跟蹤致動器。該跟蹤致動器可以包括線圈和永磁體，用于放射狀地移動光學元件或者可以選擇性地被排列以改變反射元件的角度。為了讀取，由信息層反射的輻射是利用頭22中普通類型的檢測器例如四象限二極管來檢測的，其中檢測器用于生成檢測器信號，包括主掃描信號33和用于跟蹤和聚焦的次檢測器信號。前端單元31耦合到磁頭22，用于基于從軌跡反射的輻射來接收檢測器信號。通過普通類型的包括解調器、解格式化器和輸出單元的讀處理單元30來處理主掃描信號33，以檢索信息。
控制單元20控制信息的記錄和檢索，并且可以被安排為從用戶或從主計算機接收命令?？刂茊卧?0通過控制線26例如系統(tǒng)總線連接到設備中的其他單元。控制單元20包括控制電路例如微處理器、程序存儲器和用于執(zhí)行如下所述的過程與功能的接口?？刂茊卧?0也可以被實現(xiàn)為邏輯電路中的狀態(tài)機。
可以給該設備提供記錄裝置，用于在可寫型或可重寫型記錄載體上記錄信息。該記錄裝置與頭22以及前端單元31協(xié)作，用于生成寫入輻射束，并包括用于處理輸入信息以生成驅動頭22的寫信號的寫處理裝置，其中寫處理裝置包括輸入單元27、格式化器28和調制器29。為了寫入信息，由調制器29控制輻射束的功率，以便在記錄層中創(chuàng)建光學可檢測的標記。
在一種實施方式中，輸入單元27包括用于輸入信號諸如模擬音頻和/或視頻或者數(shù)字未壓縮的音頻/視頻的壓縮裝置。適當?shù)膲嚎s裝置是針對MPEG標準中的視頻描述的，在ISO/IEC 11172中定義MPEG-1，并且在ISO/IEC 13818中定義MPEG-2。輸入信號可以選擇地已根據(jù)這些標準編碼了。
圖2示出了用于近場光記錄的頭中的元件的示意圖。該示意圖提供了用于讀出實驗的近場光學播放器設置的示例。在該實驗播放器中，常規(guī)的DVD致動器用于氣隙控制和跟蹤，其中安裝了具有數(shù)值孔徑為NA＝1.9的特殊近場透鏡。在該圖中，PBS＝偏振分束器；NBS＝非偏振分束器；而λ/2＝半波片。該設置結構由包括藍紫激光器40和準直透鏡的主支路、波束成形光學器件41、2個分束器和用于NA＝1.9透鏡43的焦點調整的望遠鏡42構成。圖中左側分支包含光電二極管44，用于檢測包含數(shù)據(jù)信息的RF中央孔徑信號，并與主波束平行被偏振。在同一個分支路中，定位分離檢測器，以生成推挽跟蹤誤差信號。此外，僅為了實驗設置，包括CCD攝像機46，以觀察在出射光瞳上的發(fā)光圖案。半波片λ/2用于控制PBS分離并分別引導朝向RF檢測器和推挽檢測器的光量。
圖右側的第二分支用于生成誤差信號，用于氣隙控制。在近場光盤系統(tǒng)中，SIL透鏡43需要被定位于距該盤漸漸衰減的距離內。在我們的結構中，SIL到盤的距離典型地為25nm。為了允許在如此小的距離上利用機械致動器進行氣隙控制，需要適當?shù)恼`差信號。如文件[1]和文件[2]中所述，從偏振狀態(tài)垂直于在盤上聚焦的主波束的偏振狀態(tài)的反射光中能夠獲得適合作為氣隙誤差信號(GES)的線性信號。光的顯著部分在SIL-空氣-接口上反射之后變?yōu)闄E圓形偏振在通過偏振(光)器觀察反射光時，這種效果創(chuàng)造了眾所周知的Maltese cross(馬爾他十字)。通過利用偏振光學器件和單個光電檢測器47結合這個馬爾他十字的所有光，獲得了所謂“RF⊥pol”信號，并且從該“RF⊥pol”信號中生成間隙誤差信號GES。
圖3示出了計算得到的間隙誤差信號的反射曲線。該圖基于沒有槽的Si盤上的仿真GES曲線，并相對于氣隙大小表示反射。第一曲線50表示全反射，第二曲線51表示用于平行偏振的反射，而第三曲線表示作為氣隙寬度函數(shù)的垂直偏振的反射，每個曲線示出了三個NA值的結果。第二曲線51可以用作數(shù)據(jù)讀出的HF信號53。在SIL的底部反射的垂直偏振狀態(tài)的光量被應用為間隙誤差信號54(GES)，以控制氣隙。然而，如圖所示，間隙誤差信號僅在大約50nm的近場狀態(tài)(regime)內的GES線性范圍55中是可用的。
因此，所謂的進站過程被要求并且已經在文件[1]中被建議。利用進站過程，光頭經過開環(huán)操作從其初始的遠場位置接近近場狀態(tài)，并且然后氣隙伺服系統(tǒng)盡可能平滑地切換到閉合操作，以避免光頭與盤的任何碰撞。
圖4示出了現(xiàn)有技術利用斜坡電壓的接近方法。在現(xiàn)有技術文件[1]中，斜坡電壓56被施加給定位透鏡的雙軸致動器。左邊的圖相對于時間示出了所施加的標準化控制電流，而右邊的圖示出了在從遠場范圍72接近近場范圍71的期間的標準化位置57和速率58。這在氣隙伺服系統(tǒng)啟動其閉環(huán)操作時導致切換時刻上的恒定接近速率。然而，如果氣隙伺服系統(tǒng)是數(shù)字實現(xiàn)的，為了避免在切換瞬間光頭與盤的任何碰撞，在接近速率、GES線性范圍和取樣頻率Fs之間應該滿足下面的條件59速率＜(GES線性范圍)×(取樣頻率Fs)例如，如果接近速率為5mm/秒和取樣周期為20us(微秒)，則光頭在一個取樣周期期間可以行進100nm，這是GES線性范圍的兩倍。因此，在這種情況下，應該使接近速率更慢或者應該使取樣頻率更高。
圖5示出了現(xiàn)有技術的進站響應。曲線61示出了氣隙的間隙基準值，而曲線60示出了間隙誤差信號GES的響應。當光頭進入近場狀態(tài)并因此氣隙伺服系統(tǒng)被切換到其閉環(huán)操作時，用于間隙伺服環(huán)路的間隙基準未被設為其最終目標值(Ref2)，但是它在稱做‘穩(wěn)定時間’64的從t1到t2的固定時間間隔上逐漸地降低到其最終值，同時在t1出現(xiàn)過從63。以這種方式，氣隙伺服系統(tǒng)能夠啟動其閉環(huán)操作而沒有光頭與盤的碰撞。然而，如文件[1]中所示，在穩(wěn)定時間與過沖之間存在設計折中，這能夠限制總體進站性能。
圖6示出了具有模式切換控制的氣隙伺服系統(tǒng)。該圖表示了所提議的氣隙伺服系統(tǒng)的示意圖，包括數(shù)字控制器65和致動器67。控制器65對應于圖1中的進站控制器32，它可以包括對應于移交控制器69的移交單元34。最后，由氣隙控制器70執(zhí)行閉環(huán)操作。由于取決于操作條件，在整個伺服動作期間，利用狀態(tài)機66將三種不同的控制結構從一個切換到另一個，所以該氣隙伺服系統(tǒng)可以被稱為模式切換控制。準確地說，接近控制68是將光頭從其初始的遠場位置移動到其中檢測到線性GES的近場狀態(tài)；移交控制69是在從開環(huán)接近控制切換到最終的閉環(huán)氣隙調節(jié)控制期間，實現(xiàn)平滑的和快速的瞬態(tài)響應；而最后，氣隙控制70是使氣隙保持在固定的目標氣隙左右。這里，進站過程被定義為接近控制和移交控制的組合。
現(xiàn)在，將解釋新的進站過程。首先，在接近控制模式中，取代現(xiàn)有技術中的斜坡信號，給圖5(a)中所示的致動器施加其振幅隨時間遞增的正弦信號。假設致動器被模型化為第二(2nd)階質量阻尼彈性(mass-damping-spring)系統(tǒng)，我們知道，對應的位置和速率行為也是振幅隨時間遞增的正弦曲線。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的接近方法。左邊圖相對于時間示出了所施加的作為標準化電流的遞增周期性信號73，而右邊圖示出了在從遠場范圍72接近近場范圍71期間的標準化位置74和速率75。這導致了接近時刻序列，比如第一接近時刻77，其中正好第一次進入近場區(qū)域，并且周期的接近速率75在接近時刻具有大約為0的速度。尤其是在箭頭76表示的所述第一個接近時刻77上，速率基本上為0，此時可以執(zhí)行將氣隙伺服系統(tǒng)切換到閉環(huán)操作。因此，如圖所示，在時間t＝tn的某一點上，光頭的正峰值位置開始進入近場狀態(tài)。因此，如果在t＝tn發(fā)生從開環(huán)接近控制到閉環(huán)或移交控制的模式切換，則在切換時刻光頭的速率保持為0。從而，即使利用相對低的取樣頻率，也在切換瞬間在瞬態(tài)響應中有效地降低了過沖。
在一種實施方式中，當光頭移入近場位置并且間隙誤差信號是可用的時，該氣隙伺服系統(tǒng)通過移交控制被切換到閉環(huán)控制中。用于間隙伺服環(huán)路的間隙基準未被設為其最終目標值Ref2，而是由基準生成器生成，以提供從初始基準Ref1到最終目標氣隙距離Ref2的平滑軌跡。
圖8示出了基準生成器。利用下式給出從目標間隙值Ref2到基準生成器的位置輸出yd的傳遞函數(shù)表達式Yd(s)=Kprefs2+Kdrefs+KprefRef2(s)]]>因此，實際的間隙基準yd平滑地從起始值Ref1向其最終目標值Ref2降低。在圖中，新的設置點值Ref2被輸入到包含增益單元81的控制環(huán)路中，而第二增益單元82耦合到求和單元，用于生成加速度輸出ad，加速度輸出ad與第一積分器83耦合，以生成速率輸出vd，速率輸出vd與第二積分器84耦合，以生成位置輸出yd。第一和第二積分器分別利用起始值vd(0)和yd(0)來設置。
圖9示出了基準軌跡。第一曲線91表示基準位置yd，第二曲線92表示基準速率vd，而第三曲線表示基準加速度ad。在穩(wěn)定時間94期間，目標距離平滑地從第一值Ref1向第二值(通常是最終值Ref2)改變。注意，穩(wěn)定時間94和間隙基準的過沖是由基準生成器的增益決定的。另外，基準生成器為移交控制器中的跟蹤控制器分別提供速率和加速度基準軌跡，即vd和ad。
圖10示出了基于二自由度控制的移交控制器的圖?？刂破鲉卧?01基于閉環(huán)模式中的間隙誤差信號GES生成控制信號uc給致動器67。為閉環(huán)模式指出不同跟蹤增益的增益單元基于比例和差動控制而如同通常一樣被配置在伺服控制器中。在移交模式中，給跟蹤控制單元提供由基準生成器生成的值yd、vd和ad，以便另外提供跟蹤控制器中的位置、速率和加速度值。該控制方法被稱為二自由度(2-DOF)控制，這是因為在這種情況下，基準生成器的增益決定間隙基準的穩(wěn)定時間，而跟蹤控制器的增益決定在從開環(huán)到閉環(huán)操作的切換時刻上的過從或瞬間行為。因此，可以相互獨立地設計穩(wěn)定時間和過沖這兩種設計標準。
圖11示出了對于具有不同穩(wěn)定時間的各種基準軌跡的模擬進站響應。左邊的圖表示穩(wěn)定時間為20毫秒的基準111和響應112，中間的圖表示10毫秒的響應114，而右邊的圖表示5毫秒的響應115?？梢钥闯觯^沖113基本上是相等的，而穩(wěn)定時間是不同的。2-DOF技術的更詳細的細節(jié)可以在例如4thED.Prentice-Hall，2002的G.Franklin、J.Powell和A.Emami-Naeini的“Feedback Control of DynamicSystems”中找到。
圖12示出了最后的氣隙控制的示意圖。當GES接近目標間隙值(Ref2)時，PID型(比例、積分和差分性質)的控制器被切換到操作中?；旧希@是標準PID控制器，但也可以是任何其他的控制方法來將氣隙調整在目標間隙左右。注意，根據(jù)圖10，已經增加了積分器121。
圖13示出了來自所提議的進站過程的瞬態(tài)響應的測量結果。第一曲線136代表間隙誤差信號GES，第二曲線137代表基準，而第三曲線138是模式，例如，狀態(tài)機的輸出，其決定取決于操作條件的控制器的模式。第一模式131是接近模式，第二模式是移交模式132，而最終狀態(tài)是閉環(huán)氣隙控制133。如圖中所能夠看到的，光頭能夠成功地經過50nm處的第一基準134成功地穩(wěn)定到距其初始遠場位置33nm的目標間隙135，而不與盤碰撞。
新進站方法在氣隙伺服系統(tǒng)中的效果是當光頭從其遠場狀態(tài)接近近場狀態(tài)時，已經將振幅遞增的正弦信號施加給致動器。這在氣隙伺服系統(tǒng)啟動其閉合信號操作時導致0速率。結果，使用相對低的取樣頻率，能夠極大地降低切換時刻的過沖。
另外，2自由度(2-DOF)控制技術已應用于移交控制，以緩和在過沖與穩(wěn)定時間之間的設計局限。結果，能夠顯著地改善進站性能。
圖14示出在伺服系統(tǒng)的閉環(huán)操作中瞬態(tài)響應的測量結果。在目標氣隙距離被設置在值33nm處的第一設置點141，并隨后被設置在值24nm處的第二設置點142上時，示出間隙誤差信號140。該圖示出，一旦氣隙伺服系統(tǒng)在鎖定中或者在閉環(huán)操作中，則可以將其間隙改變?yōu)椴煌闹?，這能夠完成而根本沒有任何過沖。這提出了一種類別的二步進站過程，以便相對光頭與盤碰撞增加安全余量。在一種實施方式中，氣隙是通過這樣一系列設置點來降低的。即，用于移交控制的第一目標間隙(例如，圖13中的33nm)遠遠高于實際需要的目標間隙(圖14中的24nm)。一旦伺服系統(tǒng)鎖定在第一目標間隙左右，則它最終以一種安全的方式移動到最終需要的目標間隙。要注意到，在閉環(huán)模式中執(zhí)行間隙距離的多步驟降低，即，在掃描系統(tǒng)已鎖定并且可用于讀取或寫入數(shù)據(jù)。這與移交模式是不同的，其中第一基準在近場區(qū)域的邊緣，例如，剛好在GES信號變?yōu)榭捎玫牡胤?，而第二基準是工作近場距離。
最后，注意到，用于接近控制的正弦激勵的關鍵是生成遞增的周期性信號。這可以通過利用正弦信號調制遞增信號例如斜坡信號來實現(xiàn)。周期性元件的用途是在光頭到達近場狀態(tài)時保證光頭速率為0或者非常小。根據(jù)這同一基本原理，實際執(zhí)行的不同實施方式是有可能的。
圖15示出了遞增的周期性激勵信號的各種實施方式。圖15A表示在斜坡上疊加的略微遞增振幅的周期性信號。圖15B表示在斜坡上疊加的強烈遞增振幅的周期性信號。在圖15C中提出了另一種可能性，其中給致動器施加低通濾波的階梯信號。在每個圖中，左邊的圖表示標準化控制電流，而右邊的圖表示標準化位置(上面曲線)和速率(下面曲線)，在透鏡接近表面處在接近時刻，速率基本上為0。
注意到，在所有實施方式中，實際的考慮是，也應該選擇比基礎致動器的諧振頻率低的激勵輸入信號頻率，以便在接近控制期間避免不需要的諧振(振蕩)。此外，每個接近時刻之間致動器位置的增量(這例如用圖15A中的Δy來表示)應該小于GES線性范圍。
雖然已經主要地利用應用于文件[1]和文件[2]中所描述的特殊近場光記錄系統(tǒng)的氣隙伺服系統(tǒng)的實施方式說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明也適合于其他的需要任何透鏡與記錄載體表面之間小氣隙的記錄載體和光頭系統(tǒng)，比如矩形光學卡、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)。因此，詞語“近場光記錄”包括任何這樣的系統(tǒng)。要注意到，在本文中，詞語“包括”、“包含”并不排除已列出之外的其他元件或步驟的存在，而在元件前面的短語“一或一個”并不排除多個這種元件的存在，任何參考符號不限制權利要求的范圍，本發(fā)明可以利用硬件和軟件來實現(xiàn)，而若干“裝置”和“單元”可以用相同的硬件或軟件項來表示。此外，本發(fā)明的范圍不限于這些實施方式，并且本發(fā)明在于每個新穎的特征或上述特征的組合。
權利要求
1.一種用于近場光記錄的設備，利用記錄載體(11)上軌跡中的標記來表示信息，該設備包括頭(22)，包括將利用透鏡致動器定位于距離記錄載體表面的近場距離上的透鏡，以便在軌跡上生成掃描點，和氣隙控制器(65)，用于控制在透鏡和表面之間的氣隙，該氣隙控制器具有接近模式，用于通過以下方式使透鏡從遠程距離到近場距離給透鏡致動器提供遞增的周期性激勵信號，用于生成透鏡接近表面的接近時刻的序列，透鏡在接近時刻上在垂直于表面的方向上具有基本上為0的速率，并且接近時刻的序列隨后使透鏡更靠近表面，和當透鏡在接近時刻之一位于近場距離(55)內時，將氣隙控制器(65)切換到閉環(huán)模式。
2.根據(jù)權利要求1的設備，其中遞增的周期性激勵信號包括正弦信號。
3.根據(jù)權利要求1或2的設備，其中遞增的周期性激勵信號包括具有遞增振幅的周期性信號。
4.根據(jù)權利要求1或2的設備，其中遞增的周期性激勵信號包括斜坡成分。
5.根據(jù)權利要求1的設備，其中遞增的周期性激勵信號包括低通濾波的階梯成分。
6.根據(jù)權利要求1的設備，其中氣隙控制器(65)包括基準生成器(80)，用于在移交模式中通過傳遞函數(shù)提供從第一目標近場距離到第二更低目標近場距離變化的基準近場距離。
7.根據(jù)權利要求6的設備，其中基準生成器用于在所述移交模式中基于二自由度控制技術給控制器單元(101，120)提供基準值。
8.一種進站方法，用于使透鏡從距記錄載體(11)的表面的遠距離到近場距離，以便用于近場光記錄中，利用將通過包括透鏡的頭(22)掃描的記錄載體(11)上軌跡中的標記來表示信息，該方法包括給透鏡致動器提供遞增的周期性激勵，用于生成透鏡接近表面的接近時刻的序列，透鏡在接近時刻上在垂直于表面的方向上具有基本上為零的速率，并且接近時刻的序列隨后使透鏡更靠近表面，檢測在接近時刻之一上透鏡何時在近場距離內，以及隨后將氣隙伺服系統(tǒng)切換到閉環(huán)模式。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其中遞增的周期性激勵包括具有遞增振幅的正弦信號。
全文摘要
一種設備通過近場光記錄在記錄載體上的軌跡中讀取和/或記錄標記。該設備具有的磁頭包括待定位于距記錄載體的表面的近場距離上的透鏡。氣隙控制器用于控制在透鏡與表面之間的氣隙，并且具有使透鏡從遠場(72)中的遠距離到近場距離的接近模式。另外，該控制器提供遞增的周期性激勵信號(73)，用于生成透鏡接近表面的接近時刻的序列(77)。在這些接近時刻，透鏡具有基本上為0的速率(76)。隨后，該接近時刻序列使透鏡更接近于表面。當透鏡在接近時刻(77)之一進入近場范圍(71)時，氣隙控制器被切換到閉環(huán)模式。
文檔編號G11B7/1387GK1942945SQ200580011341
公開日2007年4月4日 申請日期2005年4月6日 優(yōu)先權日2004年4月16日
發(fā)明者J·李, F·茲普 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司