CN101040334A - 光存储接口装置 - Google Patents

Abstract

在光存储接口装置中，光斑成形透镜将光斑投射在光信息载体上以响应来自光源的光束。在光斑成形透镜和光信息载体之间存在一空气间隙(AG)。间隙检测器(PHD2)提供间隙指示信号(GIS)，该信号依据间隙指示传输函数(F)而随空气间隙(AG)而变化。透镜定位设施(CTRL，ACT)在该间隙指示信号(GIS)的基础上相对于光信息载体来定位该光斑成形透镜。透镜定位设施(CTRL，ACT)包括补偿器(CMP)，其用来补偿间隙指示传输函数(F)的非线性。适当的补偿传输函数(G)能够在伺服控制环路测量的基础上建立。由此，不需要预先了解间隙指示传输函数(F)就能够提供补偿。

Description

光存储接口装置

技术领域

本发明的一个方面涉及光存储接口装置。该光存储接口装置例如可以是数字通用盘(DVD)播放器，其可以从DVD盘读取数据，或者是DVD记录器，其还可以向DVD盘上写入数据。光存储接口装置例如可以包括近场光系统，其允许高密度数据的读取和存储。本发明的其它方面涉及控制光存储接口的方法，以及用于光存储接口的计算机程序产品。

背景技术

Tom D.Milster发表的标题为“Near-Field Optics：A New toolfor Data Storage”的论文(IEEE proceedings，Vol.88，No.9，2000年9月，1480-1490页)描述了近场光系统使用渐逝能(evanescent energy)来产生极小的光斑。使用渐逝能的两个实际的实施例是孔径探针和固态浸没式透镜。对于上述两个实施例，光记录层必须接近耦合表面。对于孔径探针，耦合表面是这样探针的一个孔径。对于固态浸没式透镜，耦合表面是这样透镜的一个平坦表面。若不接近耦合表面，由于渐逝衰退光斑尺寸会增加，而且可用于耦合到记录层的总能量会减少。

固态浸没式透镜可以安装在一滑块上，该滑块在某种程度上类似于使用在磁硬盘中的滑块。随着光盘旋转，滑块承载于一空气轴承上，该空气轴承将固态浸没式透镜与光记录层通过厚度为h的空气间隙分开。

发明内容

依据本发明的一个方面，光存储接口装置具有下述特征。光斑成形透镜将光斑投射在光信息载体上以响应来自光源的光束。在光斑成形透镜和光信息载体之间存在空气间隙。间隙检测器提供间隙指示信号，该信号依据间隙指示传输函数而随空气间隙而变化。透镜定位设施在该间隙指示信号的基础上相对于光信息载体来定位该光斑成形透镜。透镜定位设施包括补偿器，其用来补偿间隙指示传输函数的非线性。

本发明考虑下述方面。通常认为间隙指示传输函数基本上是线性的。如果进行传统测量，则间隙指示传输函数确实显示为基本上线性。在传统测量中，为了空气间隙测量间隙指示信号，该空气间隙的范围到几百个纳米或甚至几个微米。如果作图，则该间隙指示传输函数显示为基本上直线。

本发明的发明人已经成功地为了相对高质量解决空气间隙而测量了间隙指示传输函数，该空气间隙的范围只到几十个纳米。发明人发现在这样的相对小的空气间隙的范围内间隙指示传输函数基本上非线性，这样的空气间隙可以例如是在0到50个纳米之间。在这样的空气间隙范围内，间隙指示传输函数具有一阶导数，其大小在相对大的程度上变化，但一阶导数的符号保持恒定。

依据本发明前述的方面，透镜定位设施包括补偿器，其用来补偿间隙指示传输函数的非线性。

透镜定位设施形成伺服控制环路的一部分，该伺服控制环路还包括间隙检测器。对间隙指示传输函数的非线性的补偿允许伺服控制环路在相对小的空气间隙上具有基本上类似的动态行为，这对于近场光系统是典型的。动态行为是在抗干扰性和稳定容限之间取的折衷。因此，对间隙指示传输函数的非线性的补偿允许在相对小的空气间隙上获得满意的抗干扰性的同时获得满意的稳定容限。这样在近场光系统中允许可靠和稳定的数据读取和数据记录。

本发明的另一个优点涉及下述方面。使用在磁硬盘驱动器中的类型的滑块依赖于空气轴承表面，该空气轴承表面具有正和负的压力匣(pocket)。这些压力匣建立了在其上滑块漂浮的压力，以使得在滑块和旋转的光盘之间存在空气间隙。实际上，在压力匣中会存在灰尘，碎片以及其它污染物。这是导致失败的一个重要原因，尤其是在普通的环境中。空气间隙可以变成太大或太窄，这样将影响数据的读取或记录。滑块甚至可能碰到光盘。在该情况下，通常与滑块耦接的薄片簧悬挂可能被损坏。这是一种严重故障。直到修好之前任何数据的读取或记录将不再可能。

依据本发明前述的方面，光斑成形透镜在间隙指示信号的基础上相对于光信息载体来定位。本发明并不依赖于压力匣来获得相对小的空气间隙。替代地，本发明使用动态控制来寻求保持恒定的、相对小的空气间隙。已经观察到，这样的动态控制比前述现有技术中基于滑块的解决方案，对灰尘、碎片以及其它污染物更加不敏感。这进而有助于可靠和稳定的数据读取和数据记录。另外，与现有技术中的基于滑块的解决方案相比，数据读取或数据记录能发生在更缺乏保护的环境中。防止灰尘、碎片和其它污染物的保护通常会增加成本。因而，前述的动态控制对于这样的保护允许成本节约。与基于滑块的解决方案相比，这些成本节约通常超过与所需的附加硬件或软件、或软硬件相关的任何附加成本。

本发明的这些和其它方面将在下面参考附图做更详细的描述。

附图说明

图1是展示了光盘播放器的方框图。

图2是展示了电光接口的方框图，该电光接口形成光盘播放器的一部分。

图3是展示了伺服控制环路的方框图，该伺服控制环路通过电光接口和控制器形成，该伺服控制环路处于控制模式。

图4是展示了间隙指示传输函数的图，根据该函数间隙指示信号随着在电光接口中的固态浸没式透镜和光盘之间的空气间隙而变化。

图5是展示了补偿传输函数的图，该函数补偿间隙指示传输函数的非线性。

图6是展示了在测量模式中的伺服控制环路的方框图。

图7是展示了测量进程的流程图，该测量进程由控制器执行以便建立补偿传输函数。

图8是展示了补偿传输函数的图，该函数已经依据测量进程而被建立。

图9是展示了替代的测量进程的流程图。

具体实施方式

图1展示了光盘播放器ODP。光盘播放器ODP包括电光接口EOI，数据信号处理器DSP，光盘旋转马达DRM，和控制器CTRL。光盘播放器ODP还可以包括远程控制设备RCD。假定光盘DSK存在于光盘播放器ODP中。控制器CTRL可以以例如包括程序存储器的可编程处理器的形式。在该例子中，存储在程序存储器中的一个或多个软件模块定义了控制器CTRL执行的操作。

光盘播放器ODP基本上如下操作。假定用户按下远程控制设备RCD上的播放按钮。远程控制设备RCD发送一无线信号给控制器CTRL。控制器CTRL将该无线信号解释成播放命令，并作为响应引起光盘旋转马达DRM以使光盘DSK旋转。电光接口EOI施加一光斑SP到正在旋转的光盘DSK，从而读取出光存储在光盘DSK上的数据。电光接口EOI提供代表该数据的数据信号DS。数据信号处理器DSP处理该数据信号DS从而获得适当格式的数字输出数据OUT。最后，数据信号处理器DSP可以执行不同类型的处理，例如脉冲检测，脉冲解码和误差解码。

光斑SP需要具有适当的尺寸并且需要正确地定位到光盘DSK上，以获得满意的数据读取。电光接口EOI提供传感器输出信号SO，该信号指示光斑SP的尺寸和位置。传感器输出信号SO可以指示关于通过光斑SP读取的数据的其它参数。接收传感器输出信号SO的控制器CTRL确定光斑SP是否具有适当的尺寸和位置。控制器CTRL施加致动器信号AS到电光接口EOI以响应传感器输出信号SO。控制器CTRL提供的致动器信号AS使光斑SP具有适当的尺寸和位置。

图1展示了控制器CTRL包括电光接口控制模块ICM，其调节致动器信号AS以响应传感器输出信号SO。电光接口控制模块ICM可以采用例如软件程序的形式。在这样的实现中，控制器CTRL可以包括一个或多个模数转换器，其将通常是模拟的传感器输出信号SO转换成用于电光接口控制模块ICM的输入数字值。控制器CTRL还可以包括一个或多个数模转换器，其在电光接口控制模块ICM提供的数字输出值的基础上提供致动器信号AS，该致动器信号通常也是模拟的。

图2展示了电光接口EOI。电光接口EOI包括激光源LAS和不同的光元件：准直镜LC，光束成形器SH，非偏振光束分离器NS，两个偏振光束分离器PS1、PS2，两个半波板HP1、HP2，偏振器PL，非偏振反射器NR，偏振反射器PR，三个检测透镜LD1、LD2、LD3，调焦望远镜FT，物镜LO，和固态浸没式透镜SIL。物镜LO和固态浸没式透镜SIL安装在透镜支架HLD上，该支架耦合到致动器ACT。电光接口EOI还包括两个光电二极管PHD1、PHD2和光束检测器SDT。

固态浸没式透镜SIL例如可以通过将具有数值孔径大约为0.45的平的、非球面透镜与对于波长405纳米(nm)的折射率为2.086的LaSF35玻璃制成的1.0毫米(mm)等光程超半球固态浸没式透镜SIL结合而形成。等光程超半球固态浸没式透镜SIL将大约为0.45的数值孔径提高了一个倍数，该倍数是折射率2.068的平方。据此，固态浸没式透镜SIL具有有效数值孔径为大约1.9。这使得只在某一距离处有相对小的光斑尺寸，在该距离处，来自固态浸没式透镜SIL的渐逝光能已经衰减到相对小的程度。

电光接口EOI操作如下。激光源LAS产生波长大约为405nm的激光束。准直镜LC，光束成形器SH，非偏振光束分离器NS，偏振光束分离器PS1，调焦望远镜FT，物镜LO和固态浸没式透镜SIL组成一主光路，激光束经过该主光路在光盘DSK上产生光斑SP。上文已经提到固态浸没式透镜SIL具有数值孔径大约为1.9。假定固态浸没式透镜SIL相对靠近光盘DSK时，这允许光斑SP为相对小的尺寸。

图2展示了在固态浸没式透镜SIL和光盘DSK之间的空气间隙AG。空气间隙AG优选为几十纳米。例如，30nm是一个适当的值。空气间隙AG随间隙控制信号GCS的函数而变化，致动器ACT接收该信号。间隙控制信号GCS形成如图1所示的致动器信号AS的一部分。间隙控制信号GCS能够引起致动器ACT在垂直于光盘DSK的方向上移动透镜支架HLD。由此，空气间隙AG可以减少或增加。

光盘DSK引起激光束的一部分在一方向上从固态浸没式透镜SIL反射回偏振光束分离器PS1和非偏振光束分离器NS。相应地，主光路包括反射光分量。非偏振光束分离器NS，半波板HP1，偏振光束分离器PS2，和检测器透镜LD1形成数据检测光路，反射光分量的一部分经过该数据检测光路被投射到光电二极管PDH1上。作为响应，光电二极管PHD1提供数据信号DS，该信号如图1所示，并且代表光学地存储在光盘DSK上的数据。

非偏振光束分离器NS，半波板HP1，偏振光束分离器PS2，非偏振反射器NR和检测器透镜LD2形成跟踪误差检测光路，反射光分量的另一部分经过该跟踪误差检测光路被投射到光束检测器SDT上。作为响应，光束检测器SDT提供跟踪误差信号TES，该信号形成如图1所示的传感器输出信号SO的一部分。应当注意，可替代地光电二极管PHD1可以包括几段，每一段提供一检测信号。在这样的实施例中，各个检测信号的总和可以形成数据信号，并且各个检测信号之间的差值可以形成跟踪误差信号。光束检测器SDT还可以被省略。

偏振光束分离器PS1，偏振器PL，半波板HP2，偏振反射器PR和检测器透镜LD3形成间隙检测光路，反射光分量的另一部分经过该间隙检测光路被投射到光电二极管PHD2上。被投射到光电二极管PHD2上的所述反射光分量部分具有垂直于激光束的状态的偏振状态，该激光束在光盘DSK上产生光斑SP。光电二极管PHD2提供间隙指示信号GIS，该信号形成如图1所示的传感器输出信号SO的一部分。

图3展示了使空气间隙AG具有期望值的伺服控制环路。控制器CTRL和电光接口EOI形成该伺服控制环路。伺服控制环路包括不同的环路传输函数。在电光接口EOI中，致动器ACT具有致动器传输函数P[s]。空气间隙AG依据致动器传输函数P[s]随着间隙控制信号GCS变化。正如前文解释过的经过间隙检测光路接收反射光分量的一部分的光电二极管PHD2具有间隙指示传输函数F[.]。间隙指示信号GIS依据间隙指示传输函数F[.]随着空气间隙AG变化。

图4展示了间隙指示传输函数F[.]。水平轴代表以nm为单位的空气间隙AG。垂直轴代表标准单位的间隙指示信号GIS。带小圈的曲线代表间隙指示传输函数F[.]，依据该函数间隙指示信号GIS随空气间隙AG的函数而变化。图4展示了该函数基本上非线性。例如，曲线在空气间隙AG为10nm处的点上具有相对陡的斜率。曲线在空气间隙AG为40nm处的点上具有相对缓的斜率。

图3所示的控制器CTRL包括补偿器CMP，该补偿器提供补偿过的间隙指示信号GISc以响应光电二极管PHD2提供的间隙指示信号GIS。补偿器CMP具有补偿传输函数G[.]，依据该函数补偿过的间隙指示信号GISc随间隙指示信号GIS而变化。补偿传输函数G[.]补偿间隙指示传输函数F[.]的非线性。由此，补偿过的间隙指示信号GISc随空气间隙AG的函数以基本上线性的方式变化。

减法器SUB从间隙目标值GT中减去补偿过的间隙指示信号GISc。间隙目标值GT是代表空气间隙AG的期望值的值。控制器CTRL还包括反馈处理器FBP，该反馈处理器提供间隙控制信号GCS以响应来自减法器SUB的误差信号。反馈处理器FBP具有反馈传输函数K[s]，依据该函数间隙控制信号GCS随该误差信号的函数而变化，该误差信号代表在间隙目标值GT和补偿过的间隙指示信号GISc之间的差值。伺服控制环路具有一个环路增益，它是上述传输函数F[.]、G[.]、K[s]、P[s]在该伺服控制环路内的乘积。

图5展示了补偿器CMP的补偿传输函数G[.]。水平轴代表标准单位的间隙指示信号GIS。垂直轴代表标准单位的补偿过的间隙指示信号GISc。带有小圈的曲线代表补偿传输函数G[.]。补偿传输函数G[.]允许环路增益在例如0到50nm之间包括的相对小空气间隙的范围上基本恒定。理想地，如图4所示的间隙指示传输函数F[.]和如图5所示的补偿传输函数G[.]的乘积将导致曲线成为一直线。图4显示了该直线。

如图3所示的伺服控制环路旨在获得一稳定状态条件。在该稳定状态条件下，补偿过的间隙指示信号GISc等于间隙目标值GT加上一差值，如果环路增益足够高，则该差值是可忽略的。从而，空气间隙AG就具有间隙目标值GT所代表的期望值。假定空气间隙AG有些偏离该期望值。这将导致在补偿过的间隙指示信号GISc中的变化。减法器SUB提供的误差信号将变大。作为响应，反馈处理器FBP调整间隙控制信号GCS，这使致动器ACT抵消空气间隙AG的偏离。由此，空气间隙AG能够保持基本上恒定并且相对靠近期望值。

伺服控制环路以一特定形式作用于空气间隙偏离，这种形式被称作动态行为。伺服控制环路的动态行为应当优选为在可能空气间隙的相对大范围上基本类似。和其它的属性类似，动态行为依赖于环路增益。前面已经解释了环路增益在空气间隙的相对大范围上基本恒定，这归功于补偿器CMP的补偿传输函数G[.]。由此，伺服控制环路在空气间隙这样大的范围上具有基本相似的动态行为。此外，环路增益可以相对高而没有振荡的风险，这样几乎没有控制误差。

补偿器CMP可以采用多种不同的方式实现。例如，补偿器CMP可以通过查找表来实现。查找表为间隙指示信号GIS的相应取值指定补偿过的间隙指示信号GISc应当具有的相应取值。参考图5，代表补偿传输函数G[.]的曲线上各个圈，与查找表中的每个项目值相对应。

补偿器CMP可以在与图5中两个不同的圈所对应的查找表中的两个不同的项目值之间执行内插。由此，补偿器CMP可以为补偿过的间隙指示信号GISc建立一值，以响应在取值范围内的间隙指示信号GIS的任何给定值，该取值范围包括在查找表中的极值之间。查找表可以存储在易失或非易失的存储器中。

在一些应用中，间隙指示传输函数F[.]可以被预先得知而具有足够的精确度。这些应用依赖于光电接口中元件的严格公差。在该情况下，使用相同类型的另一个光电二极管替换光电二极管PHD2将对间隙指示传输函数F[.]几乎没有影响，这将保持基本上相同。在这些应用中，同样的补偿传输函数G[.]可以应用于一批相同类型光盘播放器中的每个光盘播放器中。例如，同样的预定的查找表可以存储在该批光盘播放器的每个中。

在其它应用中，间隙指示传输函数F[.]可能没有被预先得知，或没有足够精确地得知。原则上，测量每个单独光盘播放器的间隙指示传输函数F[.]是可能的。随后，适当的补偿传输函数G[.]可以被建立。然后控制器CTRL的补偿器CMP被配置以通过例如下载适当的查找表来提供该补偿传输函数G[.]。然而，这样的解决方案应用在产品链中，可能相对地费时并因此相对昂贵。

控制器CTRL可以自动建立适当的补偿传输函数G[.]，例如，当光盘播放器ODP被接通时。为此目的，控制器CTRL将伺服控制环路设为测量模式。进而，当伺服控制环路处于测量模式时，控制器CTRL执行测量进程。如图1所示的电光接口控制模块ICM可以引起控制器CTRL执行前述的功能。

图6展示了测量模式的伺服控制环路，而图4展示了控制模式的伺服控制环路。控制器CTRL在测量模式中与在控制模式中操作不同。图4所示的补偿器CMP被图6所示的加法器ADD替换。电光接口EOI在测量模式和控制模式中操作相同。

加法器ADD在输入端接收一激励信号SX。该激励信号SX可以例如是具有频率范围在100Hz到1kHz之间的正弦信号。加法器ADD如往常那样将激励信号SX注入到伺服控制环路中。作为响应，伺服控制环路提供一激励响应信号SXr，该信号位于加法器ADD的另一输入端。加法器ADD提供一激励误差信号SXe，该信号是激励信号SX和激励响应信号SXr之间的差值。

图7展示了当伺服控制环路处于测量模式时控制器CTRL执行的测量进程。测量进程包括初始步骤STI，五个测量循环步骤STC1至STC5，两个返回步骤STR1、STR2，以及最终步骤STF。五个测量循环步骤STC1至STC5组成一个测量循环。两个返回步骤STR1、STR2组成一个新测量循环的准备。控制器CTRL执行不同的测量循环，这意味着控制器CTRL执行五个测量循环步骤STC1至STC5，并且随后执行两个返回步骤STR1、STR2几次。

在初始步骤STI中，控制器CTRL给出不同对应参数的对应初始值。测量进程包括下列参数：间隙目标值步长尺寸SZGT，其是一固定参数；当前循环号CC，最终循环号XC，当前循环的间隙目标值GT[CC]，在前一循环中对于补偿过的间隙指示信号GISc[CC-1]的值，它们是运行参数。当前循环号CC给定值为1。间隙目标值步长尺寸SZGT，最终循环号XC，当前循环的间隙目标值GT[CC]，以及在前一循环中对于补偿过的间隙指示信号GISc[CC-1]的值分别给定初始值为VAL1、VAL2、VAL3和VAL4。

在测量循环步骤STC1中，控制器CTRL确定测量的环路增益LGM。测量的环路增益LGM是激励响应信号的幅值|SXr|和激励误差信号的幅值|SXe|之间的比值。图6展示了激励响应信号SXr与应用到反馈传输函数K[s]、致动器传输函数P[s]和间隙指示传输函数F[.]的乘积的激励误差信号SXe一致。该乘积的绝对值与测量的环路增益LGM一致。测量的环路增益LGM应用于当前循环的间隙目标值GT[CC]。每个测量循环具有不同的间隙目标值。对于一个间隙目标值的测量的环路增益LGM可以与另一个间隙目标值的环路增益不同。这是由于如图4所示的间隙指示传输函数F[.]的非线性。

在测量循环步骤STC2中，控制器CTRL确定一补偿函数斜率SG。补偿函数斜率SG是期望的环路增益LGD和测量的环路增益LGM之间的比值。期望的环路增益LGD可以是应用于每个测量循环的预先确定的值。此外，期望的环路增益LGD可以应用于控制器CTRL执行的各种不同测量进程。对于当前循环中的间隙指示信号GIS[CC]的平均值，补偿函数斜率SG与补偿传输函数G[.]应当具有的一阶导数一致。

在测量循环步骤STC3中，控制器CTRL确定当前循环中的间隙指示信号GIS[CC]的平均值。该平均值与间隙指示信号GIS的直流分量一致。如果环路增益足够高，则当前循环中的间隙指示信号GIS[CC]的平均值基本上等于当前循环的间隙目标值GT[CC]。即，控制器CTRL不需要测量间隙指示信号GIS[CC]的平均值。

在测量循环步骤STC3中，控制器CTRL还确定应用于当前循环的补偿过的间隙指示信号GISc[CC]的值。补偿传输函数G[.]应当提供该值以响应当前循环中的间隙指示信号GIS[CC]的平均值。例如，这与图5所示的曲线上的一个圈一致。当前循环中的补偿过的增益指示信号GISc[CC]的值等于前一循环中的补偿过的增益指示信号GISc[CC-1]的值加上与补偿传输函数斜率SG相乘的间隙目标值步长尺寸SZGT，该斜率SG已经在测量循环步骤STC2中确定了。

在测量循环步骤STC4中，控制器CTRL存储下述两个结果到存储器中：当前循环中的间隙指示信号GIS[CC]的平均值和当前循环中的补偿过的间隙指示信号值GISc[CC]。这些相应的值与例如图5所示的曲线上的圈一致。间隙指示信号GIS[CC]的平均值与图5中水平轴上的点一致。补偿过的间隙指示信号GISc[CC]的值与垂直轴上的点一致。

在测量循环步骤STC5中，控制器CTRL检查当前循环号CC是否是最终循环号XC。假定当前循环号CC是最终循环号XC。在该情况下，控制器CTRL执行最终步骤STF。相反，假定当前循环号CC不是最终循环号XC。在该情况下，控制器CTRL执行两个返回步骤STR1、STR2，并且随后将重新执行五个测量循环步骤STC1至STC5。

在返回步骤STR1中，控制器CTRL将当前循环号CC的值增加一个单位。接下来，刚执行过的五个测量循环步骤STC1至STC5变成前一测量循环。接下来将执行的五个测量循环步骤STC1至STC5变成当前测量循环。

在返回步骤STR2中，控制器CTRL确定将应用在随后要执行的五个测量循环步骤STC1至STC5的当前循环的间隙目标值GT[CC]。当前循环的间隙目标值GT[CC]等于前一循环的间隙目标值GT[CC-1]加上间隙目标值步长尺寸SZGT。控制器CTRL现在准备执行一个新间隙目标值的新测量循环。参考图5，当前循环的间隙目标值GT[CC]可以被看作是水平轴上的指针。每次执行返回步骤时将指针偏移到右边，该返回步骤之后为五个测量循环步骤STC1至STC5。

在最终步骤STF中，控制器CTRL在间隙指示信号GIS的对应平均值和补偿过的间隙指示信号GISc的对应期望值的基础上确定补偿传输函数G[.]，上述两值已经在对应的测量循环中被确定并在每个对应的测量循环中的测量循环步骤STC4中被存储到存储器中。

图8展示了依据如图7所示的测量进程确定的补偿传输函数G[.]。水平轴代表间隙指示信号GIS。垂直轴代表补偿过的间隙指示信号GISc。带有小圈的曲线代表已经确定的补偿传输函数G[.]。另一条不带有小圈的曲线代表理想的补偿传输函数G[.]。

一个小圈与一个测量循环一致。最左边的小圈与第一测量循环一致，次左边的小圈与第二测量循环一致，等等。最右边的小圈与最终测量循环一致。第一测量循环中的间隙目标值GT是0.1，其与最左边小圈的间隙指示信号GIS的值一致。对于每个测量循环，间隙目标值GT增加0.1。即，目标步长尺寸是0.1。

在第一测量循环中，已经为补偿过的间隙指示信号GISc确定了大约为0.08的值。在第二测量循环中，补偿传输函数G[.]的一阶导数首先已经在水平轴上被确定为值0.2。补偿过的间隙指示信号GISc具有已经如下计算过的值。与前述的一阶导数相乘的间隙目标值步长尺寸SZGT已经被加到值0.08，该值已经在第一测量循环中为补偿过的间隙指示信号GISc而确定。即，如图7所示的测量进程好像在通过环路增益测量获得的每个一阶导数的基础上逐渐地建立补偿传输函数G[.]。

图9展示了当伺服控制环路处于测量模式时，控制器CTRL可以执行的替代测量进程。替代的测量进程包括替代的初始步骤STIa，五个测量循环步骤STC11至STC15，两个返回步骤STR11、STR12，和替代的最终步骤STFa。

在替代的初始步骤STIa中，控制器CTRL分别给出间隙目标值步长尺寸SZGT，最终循环号XC，当前循环的间隙目标值GT[CC]初始值VAL1、VAL2、VAL3。

在测量循环步骤STC11中，控制器CTRL以与上文参考图7所描述的测量循环步骤STC1相同的方式确定测量的环路增益LGM。

在测量循环步骤STC12中，控制器CTRL以与上文参考图7所描述的测量循环步骤STC2相同的方式确定当前循环的补偿函数斜率SG[CC]。

在测量循环步骤STC13中，控制器CTRL以与上文参考图7所描述的测量循环步骤STC3相同的方式确定当前循环的间隙指示信号GIS[CC]的平均值。

在测量循环步骤STC14中，控制器CTRL存储下述两个结果到存储器中：当前循环中的间隙指示信号GIS[CC]的平均值和当前循环中的补偿函数斜率SG[CC]。

在测量循环步骤STC15中，控制器CTRL检查当前循环号CC是否是最终循环号XC。测量循环步骤STC15与上文参考图7所描述的测量循环步骤STC5相同。

返回步骤STR11和STR12分别与上文参考图7所描述的返回步骤STR1和STR2相同。

在替换的最终步骤STFa中，控制器CTRL在间隙指示信号GIS的对应平均值和对应的补偿函数斜率SG的基础上确定补偿传输函数G[.]，上述两值已经在对应的测量循环中被确定并在每个对应的测量循环中的测量循环步骤STC14中被存储到存储器中。

结论评注：

详细说明书结合附图已经在前面展示了下列特征，这些特征被引用在不同的独立权利要求中。光斑成形透镜(SIL)将光斑(SP)投射到光信息载体(DSK)上，以响应来自光源(LAS)的光束。在光斑成形透镜(SIL)和光信息载体(DSK)之间存在一空气间隙(AG)。间隙检测器(PHD2)提供一间隙指示信号(GIS)，该信号依据间隙指示传输函数(F)而随空气间隙(AG)变化。透镜定位设施(CTRL，ACT)在间隙指示信号(GIS)的基础上相对于光信息载体(DSK)来定位该光斑成形透镜(SIL)。透镜定位设施(CTRL，ACT)包括补偿器(CMP)，其用来补偿间隙指示传输函数(F)的非线性。

前面的详细说明书还展示了不同的可选特征，这些特征被引用在从属权利要求中。这些特征可以被应用于与前述的特征相结合以得利。不同的可选特征将在下述段落中强调。每个段落对应特定的从属权利要求。

补偿器(CMP)补偿比光束的半波长更小的空气间隙的间隙指示传输函数(F)的非线性，所述光束被用于将光斑(SP)投射到光信息载体(DSK)上。这样在近场光系统中允许可靠和稳固的高密度数据读取。

补偿器(CMP)提供一补偿过的间隙指示信号(GIS)以响应间隙检测器(PHD2)提供的间隙指示信号(GIS)。比较器(SUB)比较该补偿过的间隙指示信号(GIS)和间隙目标值(GT)以获得误差信号。反馈处理器(FBP)提供致动器信号(GCS)以响应该误差信号。致动器(ACT)调整光斑成形透镜(SIL)和光信息载体(DSK)之间的空气间隙(AG)以响应致动器信号(GCS)。这允许相对准确的空气间隙控制，该空气间隙控制进一步提供可靠和稳固的数据读取和数据记录。

补偿器(CMP)，比较器(SUB)和反馈处理器(FBP)作为可编程处理器被实现。这允许灵活性并节约成本。

透镜定位设施(CTRL，ACT)和间隙检测器(PHD2)形成伺服控制环路。测量模块(ICM)为空气间隙(AG)的对应值执行对应的伺服控制环路测量。测量模块(ICM)还在对应伺服控制环路测量的基础上确定补偿传输函数(G)。这允许对间隙指示传输函数的非线性的相对精确补偿，即使间隙指示传输函数没有被预先得知，这还进一步有助于可靠和稳固的数据读取和数据记录。此外，在制造过程中不需要校准，这有助于成本效率。

测量模块(ICM)可以引起控制器(CTRL)执行下列步骤。在环路增益测量步骤(STC1；STC11)中，对于空气间隙(AG)的对应值执行对应的环路增益测量。在斜率确定步骤(STC2；STC12)中，对于对应空气间隙(AG)确定对应的补偿函数斜率(SG)。补偿函数斜率(SG)在测量的环路增益(LGM)的基础上被确定用于空气间隙(AG)的特定值。补偿函数斜率(SG)与空气间隙(AG)的特定值处的补偿传输函数(G)的斜率一致。在补偿传输函数确定步骤(STC3；STFa)中，补偿传输函数(G)在对应补偿函数斜率(SG)的基础上被确定。

前述特征可以以多种不同的方式实现。为了展示这一点，一些替代物被简要地说明。

前述特征可以有利地应用到涉及光数据存储的任何类型的产品或方法中。光盘播放器仅仅是一个例子。前述特征可以同样应用在例如光盘记录器中，该光盘记录器还可以从光盘读取数据。参考图2，激光源LAS可以产生相对高能量的激光束以改变光盘的物理属性。

间隙检测器可以以多种不同的方式实现。图2仅仅展示了一个例子，其中光检测器PHD2提供了间隙指示信号GIS。作为另一个例子，可能从光检测器PHD1中得到间隙指示信号，该光检测器PHD1通过滤波或信号分离技术提供了数据信号DS。

还有一种获得间隙指示信号的方法如下所述。激光源发射具有线形的初始偏振状态的激光束。该激光束穿过四分之一波长板以获得圆形偏振状态的激光束。通过四分之一波长板的激光束展示了一物镜。接下来，从物镜发出的反射激光束的一部分穿过四分之一波长板，该四分之一波长板可以与前述的相同或不同，并穿过偏振元件，例如偏振光束分离器或偏振吸收器。由此，获得具有与初始偏振状态相平行的偏振状态的反射激光束。该最后提到的反射激光束被检测，其引起间隙指示信号。

光斑成形透镜可以以多种不同的方式实现。固态浸没式透镜仅仅是一个例子。固态浸没式反射镜是另一个例子。对于近场光系统还提出了孔径探针。

透镜定位设施可以以多种不同的方式实现。透镜定位设施可以是基于软件的，其中适当的可编程处理器引起光斑成形透镜相对于光信息载体被恰当地定位。这是基于软件的解决方案。替代地，模拟或数字或模数的专用电路也可以适当地定位该光斑成形透镜以响应间隙指示信号。例如，补偿器，子结构和如图3所示的反馈处理器，可以通过一个或多个专用电路实现。

存在多个不同的方式来实现补偿器，该补偿器补偿间隙指示传输函数的非线性。基于查找表的实现仅仅是一个例子。作为另一个例子，比较器可以基于非线性函数，该函数包括不同的预定项(x，x²，x³，...)，具有定义补偿传输函数的不同对应系数(a，b，c，...)。补偿器没有必要如图3所示地定位。例如，参考图3，补偿器CMP可以配置在减法器SUB和反馈处理器FBP之间，替代配置在光电二极管PHD2和减法器SUB之间。作为另一个例子，补偿器CMP还可以使用配置在反馈处理器FBP和致动器ACT之间的等效补偿器替换。

存在多种通过硬件或软件或软硬件来实现功能的方式。在该方面，附图是非常概略的，每个只代表本发明的一个可能实施例。因此，尽管附图展示了不同块的不同功能，但不意味着排除单个硬件或软件执行多个功能。也不排除硬件或软件的组合或软硬件来执行一个功能。

这里所作的评注论证了参考附图的详细说明书，而不是限制本发明。存在多种替代物，皆落在所附权利要求的范围中。权利要求中的参考标记不应当用来限制权利要求。词语“包括”并不排除没有列在权利要求中的其它元件或步骤的存在。词语“一”或“一个”代表一个元件或步骤，但不排除多个这样的元件或步骤的存在。

Claims (12)

1.一种光存储接口装置(ODP)，包括：

-光斑成形透镜(SIL)，其配置为将光斑(SP)投射到光信息载体(DSK)上以响应来自光源(LAS)的光束；

-间隙检测器(PHD2)，其配置为提供间隙指示信号(GIS)，该信号依据间隙指示传输函数(F)而随在光斑成形透镜(SIL)和光信息载体(DSK)之间的空气间隙(AG)而变化；

-透镜定位设施(CTRL，ACT)，其配置为在间隙指示信号(GIS)的基础上相对于光信息载体(DSK)来定位该光斑成形透镜(SIL)，该透镜定位设施(CTRL，ACT)包括用来补偿间隙指示传输函数(F)的非线性的补偿器(CMP)。

2.如权利要求1所述的光存储接口装置，补偿器(CMP)被配置为补偿比光束的半波长更小的空气间隙的间隙指示传输函数(F)的非线性，所述光束被用于将光斑(SP)投射到光信息载体(DSK)上。

3.如权利要求2所述的光存储接口装置，补偿器(CMP)被配置为提供补偿过的间隙指示信号(GIS)以响应间隙检测器(PHD2)提供的间隙指示信号(GIS)，该透镜定位系统包括：

-比较器(SUB)，其用来比较该补偿过的间隙指示信号(GIS)和间隙目标值(GT)以获得误差信号；

-反馈处理器，其配置为提供致动器信号(GCS)以响应该误差信号；以及

-致动器(ACT)，其配置为调整在光斑成形透镜(SIL)和光信息载体(DSK)之间的空气间隙(AG)以响应致动器信号(GCS)。

4.如权利要求3所述的光存储接口装置，补偿器(CMP)，比较器(SUB)和反馈处理器作为可编程处理器被实现。

5.如权利要求1所述的光存储接口装置，透镜定位设施(CTRL，ACT)和间隙检测器(PHD2)形成伺服控制环路；光存储接口包括测量模块(ICM)，其用来为空气间隙的对应值执行对应的伺服控制环路测量，并且在对应伺服控制环路测量的基础上确定补偿传输函数(G)。

6.如权利要求1所述的光存储接口装置，光斑成形透镜(SIL)包括固态浸没式透镜，该固态浸没式透镜的数值孔径大于1。

7.如权利要求1所述的光存储接口装置，间隙检测器包括间隙检测光路(PS1，PL，HP2，PR，LD3)和光检测器(PHD2)，间隙检测光路(PS1，PL，HP2，PR，LD3)被配置为将经由光斑成形透镜(SIL)的通过光信息载体(DSK)的反射光束的一部分投射到光检测器(PHD2)上。

8.如权利要求7所述的光存储接口装置，间隙检测光路(PS1，PL，HP2，PR，LD3)被如此配置，以使得投射到光检测器(PHD2)上的反射光的一部分基本上垂直于反射光的另一部分，该反射光的另一部分经由数据检测光路(NS，HP1，PS2，LD1)被投射到另一光检测器(PHD1)用来检测存储在光信息载体(DSK)上的数据。

9.一种控制光存储接口的方法，所述光存储接口包括：

-光斑成形透镜(SIL)，其配置为将光斑(SP)投射到光信息载体(DSK)以响应来自光源(LAS)的光束；以及

-间隙检测器(PHD2)，其配置为提供间隙指示信号(GIS)，该信号依据间隙指示传输函数(F)而随在光斑成形透镜(SIL)和光信息载体(DSK)之间的空气间隙(AG)而变化，

所述方法包括：

-透镜定位步骤，在该步骤中在间隙指示信号(GIS)的基础上相对于光信息载体(DSK)来定位该光斑成形透镜(SIL)，该透镜定位步骤包括补偿子步骤，在该子步骤中补偿间隙指示传输函数(F)的非线性。

10.如权利要求9所述的控制光存储接口的方法，所述方法包括：

-测量步骤(STI，STC1-STC5，STR1，STR2，STF)，在该步骤中对于空气间隙(AG)的对应值执行对应的控制环路测量，并且在该步骤中在对应伺服控制环路测量的基础上确定补偿传输函数(G)。

11.如权利要求10所述的控制光存储接口的方法，测量步骤(STI，STC1-STC5，STR1，STR2，STF)包括：

-环路增益测量步骤(STC1)，在该步骤中对于空气间隙(AG)的对应值执行对应的环路增益测量；

-斜率确定步骤(STC2)，在该步骤中对于对应空气间隙(AG)确定对应的补偿函数斜率(SG)，补偿函数斜率(SG)在测量的环路增益(LGM)的基础上被确定用于空气间隙(AG)的特定值，补偿函数斜率(SG)与空气间隙(AG)的特定值处的补偿传输函数(G)的斜率一致；以及

-补偿传输函数确定步骤(STC3)，在该步骤中补偿传输函数(G)在对应补偿函数斜率(SG)的基础上被确定。

12.一种用于光存储接口的计算机程序产品，所述光存储接口包括：

-光斑成形透镜(SIL)，其配置为将光斑(SP)投射到光信息载体(DSK)以响应来自光源(LAS)的光束；以及

-间隙检测器(PHD2)，其配置为提供间隙指示信号(GIS)，该信号依据间隙指示传输函数(F)而随在光斑成形透镜(SIL)和光信息载体(DSK)之间的空气间隙(AG)而变化，

所述计算机程序产品包括一组指令，当载入到光存储接口时其引起光存储接口执行如权利要求9到11中任一权利要求所述的方法。

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