CN101388227A - 光学拾取装置、光学记录/再生装置以及间隙控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光学拾取装置、光学记录/再生装置，其中，该光学拾取装置包括光源、被配置为利用近场光照射光学记录介质的聚焦光学系统、被配置为检测来自光学记录介质的全反射回光量的光检测单元、被配置为响应于由光检测单元提供的检测信号而生成控制信号的控制单元以及被配置为将聚焦光学系统驱动至光学记录介质上的预定位置的驱动单元。该控制单元将驱动单元相对于光学记录介质的行进方向上的推挽信号前馈至由光检测单元提供的间隙误差信号，以生成间隙伺服信号。控制单元包括存储预定数量的推挽信号的重复控制器。本发明可以以高精度控制聚焦光学系统和光学记录介质之间的间隙，同时与倾斜控制相兼容。

Description

光学拾取装置、光学记录/再生装置以及间隙控制方法
相关申请的交叉参考
本发明包含于2007年9月12日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-237136的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及使用近场光向光学记录介质记录数据和/或再生来自光学记录介质的数据的光学拾取装置、包括这种光学拾取装置的光学记录/再生装置以及用在这种光学拾取装置中的间隙控制方法。
背景技术
近年来，为了在诸如光盘和光学存储卡的光学记录介质中获得高记录密度和高清晰度，当物体之间的距离小于特定距离时，使用在物质之间界面处所生成的近场光(也称为渐逝波)的记录/再生方式已经得到使用。在使用近场光的这种记录/再生方式中，施加近场光的装置(例如，透镜)和光学记录介质的表面之间的距离需要在记录和再生处理中所使用光的典型约1/2～1/5波长的极其小的范围之内。
生成近场光的聚焦光学系统可包括具有高数值孔径的物镜(例如，非球面物镜)以及在物镜和光学记录介质之间的固体浸没透镜(SIL)。使用SIL的这种系统需要在允许生成近场光的距离处将SIL和光学记录介质(例如，光盘)的表面之间的距离(间隙)保持为约上述光的波长1/2～1/5以下。此外，在这种情况下，应该控制SIL的姿势，以跟随光学记录介质表面的摆动(wobbling)或盘形光学记录介质的光盘摆动。例如，为了控制SIL的姿势，已经提出了通过基于全反射回光量(return-light quantity)检测间隙来保持期望间隙恒定的间隙控制方法(例如，参见日本未审查专利申请公开第2001-76358号)。
该控制方法利用了间隙尺寸和全反射回光量在允许生成近场光的距离处具有比例关系的事实。换句话说，在该方法中，使用全反射回光量来获得间隙误差信号。此外，通过稳定具有相位补偿滤波器的伺服环系统形成反馈伺服环，来保持间隙恒定。
例如，选择20nm作为用于保持允许生成近场光的距离的期望值，5nm为可允许的偏差，以及40μm为可允许的表面摆动量。这里，使用了盘形光学记录介质，并将其旋转速度设置为3000rpm(旋转数/每分钟)。在这种情况下，需要的带宽可以为8kHz以上。然而，实际上，由光盘旋转所引起的扰动强烈地输出旋转同步分量，使得即使保证8kHz以上带宽也很难以高精度控制间隙。
发明内容
存在使用相对于光盘记录介质的光学系统的行进方向(具体地，相对于盘形光学记录介质的切线方向)上的推挽信号，通过利用推挽信号执行前馈控制来补偿间隙误差信号的扰动分量的想法。
切线推挽信号也被用作倾斜伺服控制中的控制信号。在这种情况下，间隙控制和倾斜控制可能彼此不兼容。
因此，当用近场光照射光学记录介质时，除聚焦光学系统和光学记录介质之间间隙的高精度的控制之外还期望执行倾斜控制。
根据本发明的实施例，提供了一种光学拾取装置，该光学拾取装置包括光源、聚焦光学系统、光检测单元、控制单元以及驱动单元。聚焦光学系统被配置为利用近场光照射光学记录介质。光检测单元被配置为检测来自光学记录介质的全反射回光量。控制单元被配置为响应于由光检测单元提供的检测信号而生成控制信号。驱动单元被配置为将聚焦光学系统驱动至光学记录介质上的预定位置。控制单元将驱动单元相对于光盘记录介质的行进方向上的推挽信号前馈至由光检测单元提供的间隙误差信号，以生成间隙伺服信号。此外，控制单元包括存储预定数量的推挽信号的重复控制器。
根据本发明的实施例，提供了一种光学记录/再生装置，该记录/再生装置包括光学拾取装置、其上附接有光学记录介质的安装单元以及被配置为相对于聚焦光学系统移动安装单元的第二驱动单元。光学拾取装置包括光源、聚焦光学系统、光检测单元、控制单元、以及第一驱动单元。聚焦光学系统被配置为利用近场光照射光学记录介质。光检测单元被配置为检测来自光学记录介质的全反射回光量。控制单元被配置为响应于由光检测单元提供的检测信号而生成控制信号。第一驱动单元被配置为将聚焦光学系统驱动至光学记录介质上的预定位置。控制单元将第一驱动单元相对于光学记录介质的行进方向上的推挽信号前馈至由光检测单元提供的间隙误差信号，以生成间隙伺服信号。控制单元包括存储预定数量的推挽信号的重复控制器。
根据本发明的实施例，提供了一种间隙控制方法。该间隙控制方法包括以下步骤：
检测光学透镜和光学记录介质之间的全反射回光量，以获得间隙误差信号；
将透镜相对于光学记录介质的行进方向上的全反射回光量的推挽信号前馈至间隙误差信号，以获得间隙伺服信号；
使用间隙伺服信号执行间隙伺服控制；
存储预定数量的推挽信号；以及
在存储推挽信号之后执行倾斜伺服控制。
如上所述，根据本发明的实施例，将相对于光学记录介质的驱动单元的行进方向上或者在与盘形光学记录介质的径向方向垂直的切线方向上的推挽信号进行前馈，以生成用于控制利用近场光照射光学记录介质的聚焦光学系统和光学记录介质之间的间隙的间隙伺服信号。因此，可以通过操作间隙伺服信号减小间隙伺服系统内的残留误差，并获得与在重复伺服系统相同的效果。如下所述，相对于光学记录介质的驱动单元的行进方向上的推挽信号或者相对于盘形光学记录介质的切线方向上的推挽信号具有与间隙误差信号相似的相位。
然而，在仅前馈上述切线推挽信号的情况下，当利用切线推挽信号执行倾斜伺服控制时，切线倾斜误差信号可能变成0。结果，前馈信号可能消失。结果，间隙伺服控制可能被倾斜伺服控制所影响。
相反，根据本发明的实施例，使用相对于光学记录介质的驱动单元的行进方向上的推挽信号或者盘形光学记录介质的切线推挽信号开始前馈伺服控制。随后，重复控制器存储预定数量的推挽信号。换句话说，在盘形光学记录介质的情况下，存储用于一次旋转的推挽信号的数量，随后执行切线倾斜伺服控制。因此，利用切线推挽信号的前馈伺服控制与倾斜伺服控制相兼容。
根据本发明的实施例，当利用近场光照射光学记录介质时，可以高精度控制聚焦光学系统和光学记录介质之间的间隙，同时与倾斜控制相兼容。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的包括光学拾取装置的光学记录/再生装置的示意图；
图2A和图2B是示出使用近场光的光学拾取装置中的全反射回光量与光学记录介质和聚焦光学系统之间的间隙的关系的示意图，其中，图2A是间隙的示意图，而图2B是全反射回光量与间隙的关系的示图；
图3是示出根据比较实例的伺服环的结构的框图；
图4是示出在比较实例中获得的间隙误差信号的波形的示图；
图5是示出根据参考实例的光学拾取装置的控制单元的伺服环的结构的框图；
图6是示出图5所示控制单元的GES操作单元的实例的框图；
图7A～图7C是示出SIL相对于光学记录介质倾斜的示意图，其中，图7A是SIL和光学记录介质的截面图，图7B是示出全反射回光量的实例的示图，以及图7C是光检测单元的示意图；
图8是在一般光学拾取装置中控制系统的传递函数的波德图；
图9是示出当间隙跟随表面摆动时的信号波形的示图；
图10是示出当间隙趋于停止跟随表面摆动时的信号波形的示图；
图11是示出当间隙不能跟随表面摆动时的信号波形的示图；
图12是示出GES、Tpp以及GES的重复信号的信号波形的示图；
图13A和图13B是示出间隙误差信号和切线推挽信号的波形的示图，其中，图13A是前馈(feed forward)推挽信号之前的示图，图13B是前馈推挽信号之后的示图；
图14是示出在执行倾斜伺服控制之前和之后的切线推挽信号的波形的示图；
图15是示出根据本发明实施例的光学拾取装置的控制单元中的伺服环的实例的框图；以及
图16是示出根据本发明实施例的光学拾取装置的控制单元中的伺服环的另一实例的框图。
具体实施方式
下文将具体描述本发明的实施例，应了解本发明不仅限于此。
图1是根据本发明实施例的具有光学拾取装置30的光学记录/再生装置100的示意图。在该实例中，光学记录/再生装置100包括光学透镜6和固体浸没透镜(SIL)7。这里，光学透镜6是由非球面透镜等形成的物镜。此外，SIL7可以是半球或超半球透镜。在图1中，表示超半球SIL。可选地，其可以是半球SIL。光学拾取装置30包括能量控制单元1、诸如激光二极管的光源2、准直透镜3、分束器4、反射镜5、具有光学透镜6和SIL7的聚焦光学系统10、配置在分束器4的分支光路上的聚焦透镜8以及包括四分割光电二极管等的光检测单元9。光学拾取装置30还包括控制单元15，其执行由光检测单元9提供的检测信号的操作以生成间隙误差信号SG。这里，间隙误差信号SG是用于控制聚焦光学系统10的驱动单元11的控制信号。可以将控制单元15配置为生成作为用于控制SIL7相对于光学记录介质20倾斜的控制信号的倾斜误差信号ST，并将倾斜误差信号ST输出至驱动单元11。
光学记录/再生装置100还包括：安装单元25，用于安装盘形光学记录介质20等；以及驱动单元26，用于相对于旋转轴(例如，由图1所示虚线Cs所表示的旋转轴)来旋转地驱动安装单元25。
在上述结构中，从光源2输出的光通过准直透镜3被制成平行光，然后穿过分束器4。随后，该光被反射镜5反射，然后入射到聚焦光学系统10上。当记录由数据存储单元(未示出)提供的数据等时，响应于这些纪录数据，能量控制单元1控制来自光源2的输出。当再生这种数据时，能量控制单元1的输出控制是没有必要的，并且来自光源2的输出可以是恒定的。随后，利用作为通过聚焦光学系统10的光的近场光照射光学记录介质20的数据记录表面。通过反射镜5和分束器4进一步反射从光学记录介质20所反射的回光，然后，通过聚焦透镜8聚焦在光检测单元9上。
由光检测单元9检测的部分光可以被输出作为与再生时记录在光学记录介质20上的数据相对应的射频信号(RF)SRF。另一方面，将全反射回光量输入控制单元15，该控制单元15生成用于控制驱动聚焦光学系统10的驱动单元11的信号。控制单元15将由后述前馈控制生成的间隙控制信号SG和倾斜控制信号ST输出至驱动单元11。这里，例如，驱动单元11可以由具有音圈电机的双轴致动器或三轴致动器形成。可选地，可以分别设置用于间隙控制的驱动单元和用于倾斜控制的驱动单元，以使控制信号被输入各自的驱动单元。此外，除图1所示的结构部件之外，还可以在光学拾取装置30上额外配置诸如用于像差校正的各种光学元件。
在光学记录/再生装置100中，如上所述，在被驱动单元26旋转驱动的安装单元25上安装光学记录介质20，并且在例如水平移动机构(未示出)上安装光学拾取装置30，该水平移动机构沿光学记录介质20的记录表面平行移动光学拾取装置30。例如，水平移动结构可以与驱动单元26协作，使得利用由聚焦光学系统10提供的近场光螺旋或同心地扫描光学记录介质20的表面上的记录磁道。
图2A和图2B是示出使用近场光的光学拾取装置30中全反射回光量与记录介质20和聚焦光学系统10之间的间隙之间的关系的示意图。图2A是示出包括光学透镜6和SIL 7的聚焦光学系统10的SIL 7的端面与光学记录介质20之间的间隙g的示意图。图2B是示出全反射回光量和间隙g之间关系的示意图。在这种情况下，全反射回光量是以面向光学记录介质20的SIL 7的端面上全反射的角度入射的光(具有≥1的数值孔径的分量)的总量。
如图2B所示，入射激光波长的1/2～1/5以上的间隙对应于不是近场区域的远场区域Ff。在远场区域Ff中，光在SIL 7的端面上被完全反射，使得全反射回光量可以保持恒定。另一方面，通常，入射激光波长的1/2～1/5以下的间隙处于近场状态，或者对应于近场区域Fn。图2B示出了在入射光波长为405nm的情况下，当间隙为70nm以下时全反射回光量减小的实例。近场区域中的间隙和入射光波长之间的关系不是恒定的，而是根据其波长、光学记录介质20和SIL 7的材料和结构等，随入射激光波长的约1/2～1/5变化。
在近场区域Fn中，在SIL 7的端面和光学记录介质20的表面之间发生渐逝耦合。结果，部分全反射回光朝向光学记录介质20穿过SIL7的端面，导致全反射回光量的减小。此外，当SIL 7完全接触光学记录介质20时，全反射回光完全朝向光学记录介质20穿过SIL7。结果，全反射回光量变成零。因此，如图2B所示，通过近场区域Fn中全反射回光量的逐渐降低表示SIL 7的端面和光学记录介质20之间的间隙与全反射回光量的关系。此外，即使全反射回光量在远场区域Ff中保持恒定，但在没有间隙的情况下全反射回光量也变成零。此外，全反射回光量可以减小的区域包括使间隙与全反射回光量的关系示出如通过虚线1环绕所表示的线性性能。因此，在线性性能区域中，可通过使用用于确定间隙误差的全反射回光量形成反馈环(feedback loop)来保持间隙恒定。换句话说，当通过图2B中的“g”表示所获得的间隙时，可以执行控制使得可将全反射回光量调节为“r”。
图3是示出当使用典型反馈环执行间隙控制时根据比较实例的伺服环的结构的示意图。在这种情况下，伺服环包括：减法器141；伺服滤波器143，由相位补偿滤波器、超前-滞后滤波器(lead-lagfilter)等形成；控制对象144；加法器145；以及GES操作单元146。在图3中，“r1”表示期望的间隙信号(图2B中所示的全反射回光量的期望值)；“d1”是由光盘表面的摆动所引起的扰动；“e1”是期望值和间隙误差信号(GES)之间的差，并通过表达式：e1＝y1-r1表示。控制对象144是安装SIL 7的致动器，或者是图1所示的驱动单元11。GES操作单元146包括图1所示的光检测单元9、模/数转换器、放大器等。
向减法器141提供从输入端140输入的期望间隙信号r1和从后述的GES操作单元146输出的检测信号y1，从而输出e1(＝y1-r1)。将通过伺服滤波器143处理的信号e1输入至控制对象144。加法器145将扰动d1与控制对象144位移之后的检测信号相加，以使GES操作单元146输出间隙误差信息GES(即，y1)。
在这种情况下，如图3所示，执行y1(间隙误差信号(GES))的反馈。
然而，在通过上述GES的反馈调节间隙的情况下，当光学记录介质的旋转速度增加时(即，控制对象144相对于光学记录介质移动的速度增加)，变得难以跟随光学记录介质的表面摆动。因此，如图4所示，在GES上叠加旋转分量的残留误差。在图4中，由箭头表示的部分波形对应于一次旋转的GES。在图4中示出了与作为残留误差的旋转同步的分量。
根据本发明的实施例，可以减小作为与旋转同步的分量的残留误差。在以下的描述中，将描述根据本发明实施例的间隙调节控制。
图5是示出根据本发明实施例的参照实例的光学拾取装置的控制单元中的伺服环的结构框图。在这种情况下，如图5所示，伺服环包括减法器71、加法器72、主环中的伺服滤波器73、控制对象74、加法器75、GES操作单元76以及用于前馈信号的伺服滤波器80。低通滤波器等可被用作伺服滤波器80。
从输入端70输入的期望值“r”被提供给减法器71和加法器72，随后通过伺服滤波器73进入控制对象74(在这种情况下，为图1所示的驱动单元11)。加法器75将扰动“d”与随控制对象74的位移而变化的输出相加。随后，GES操作单元76检测全反射回光量。
图6是示出图5所示GES操作单元76的结构实例的框图。GES操作单元76包括GES检测单元76A和Tpp/Rpp操作单元76B。GES检测单元76A检测来自图1所示聚焦光学系统10中的SIL 7的端面的全反射回光量。换句话说，在GES检测单元76A中，象限检测器检测在控制对象74相对于光学记录介质的行进方向和与其垂直的方向上，或者在盘形光学记录介质的情况下的切线方向和径向方向上的全反射回光的四分割量。全反射回光的总量被输出作为来自输出端77的GES(y)，并且还将GES(y)输入至减法器71用于反馈。
另一方面，基于分割光量，操作并输出控制对象74相对于光学记录介质的行进方向上的推挽信号(在这种情况下为切线推挽信号Tpp)。另外，可以根据全反射回光的相同四分割量操作径向上的推挽信号Rpp。
从输出端78输出结果Tpp。还通过伺服滤波器80将结果Tpp加至加法器72。因此，提供了Tpp前馈结构。
如图7A所示，如果面向光学记录介质20的SIL 7的端面7T由于表面摆动等而倾斜，则可以如图7B中的亮区和暗区的示意性表示检测全反射回光量。因此，可以在远离光学记录介质20的表面的端面7T的部分处或者远场区域中的部分处检测与间隙相对应的回光量。如图7C所示，通过箭头“t”表示切线方向，通过箭头“r”表示径向方向。光检测单元9(参见图1)具有在切线和径向方向上划分的四个光检测区域9A、9B、9C、9D。如图7C中的虚线所示，当SIL7相对于光学记录介质20倾斜时，在切线和径向方向上引起了回光强度的差(即，GES强度的差)。
这里，如果分别通过A～D表示从区域9A～9D输出的信号，则如下定义切线方向上的误差信号(称为Tpp)以及径向方向上的误差信号(称为Rpp)：
Tpp＝(A+D)—(B+C)   ....  (1)
Rpp＝(A+B)—(C+D)   ....  (2)
由于根据间隙误差记算Tpp，所以可通过以下表达式(3)表示GES，其中，α和β分别表示切线方向上的间隙误差中的上述倾斜的程度：
GES＝A+D+B+C＝(α+β)·{D/(1+CP)}  ....  (3)
这里，α+β＝1  ....  (4)
因此，倾斜程度的差(α-β)对应于倾斜角度。可根据以下考虑因素导出上述表达式(3)。
分别通过E、R和D表示图5中的e、r和d的拉普拉斯变换。然后，可根据图5获得以下表达式：
E＝Y—R         ....  (5)
—ECP+D＝Y      ....  (6)
其中，C和P分别表示伺服滤波器80和控制对象74的输出，CP表示控制单元中的增益。
如果从以上表达式(5)和(6)消去e，则可以通过以下表达式(7)表示GES(即，Y)：
Y＝(CP·R)/(1+CP)+D/(1+CP)  ....  (7)
在以上表达式(7)中，第二项是由扰动d引起的扰动项。因此，为了使GES完全跟随期望值R，可以消去通过以下表达式(8)表示的扰动项。
D/(1+CP)            ....  (8)
换句话说，在上述表达式(7)的第一项中(下述表达式(9))，期望值R恒定(即，DC分量)。
(CP·R)/(1+CP)    ....   (9)
通常，在期望值跟随伺服结构情况下的CP的DC增益充分大于1，表示如下：
1<<CP             ....    (10)
因此，可通过以下表达式(11)表示上述表达式(9)：
Figure A200810149633D00171
换句话说，间隙误差(与期望值的差)对应于上述表达式(7)的第二项。因此，可以通过如下表达式(12)表示间隙误差信号GES：
GES＝D/(1+CP)          ....    (12)
推挽信号Tpp通过将倾斜角(α-β)与上述表达式(8)中的扰动项相乘所获得的值来表示，因此通过以下表达式(13)表示：
Tpp＝(α—β)·{D/(1+CP)}＝(α—β)·GES       ....    (13)
根据上述表达式(13)，由于推挽信号Tpp被GES强烈影响，所以可通过GES对Tpp进行标准化(通过GES相除)或者GES可以保持恒定。
当通过消除GES的影响而标准化Tpp时，可使用Tpp恰当地执行倾斜伺服控制。然而，在这种情况下，不能改善间隙伺服控制的精度。因此，需要单独增加间隙伺服控制的精度。
然而，只要预先保持GES恒定，就可以提前保证间隙精度并保持恒定(在上述表达式(13)中，GES＝c(恒值))。换句话说，其可通过如下表达式(14)表示：
因此，可以精确地获得倾斜误差而不受GES的影响。
因此，在本发明的实施例中，Tpp误差用于增加间隙精度。在下文中，描述了Tpp和GES同相。
首先，如果伺服机构跟随扰动且GES保持恒定，则由于GES＝c(恒值)而获得由上述表达式(14)所表示的条件。在这种情况下，因为GES已经很小，所以可以不需要前馈。
接下来，如果伺服结构可停止跟随扰动，则倾斜角物理地等于表面摆动信号D的斜度或微分。因此，可获得如下表达式(15)：
另外，可通过以下等式(16)表示上述等式(13)的GES：
在上述表达式(15)和(16)中，s表示微分的拉普拉斯算子。此外，K表示增益，K’表示K的倒数(K’＝1/K)。
通常，如图8所示表示出光学拾取装置中致动器的传递函数的波德图。在图8中，水平轴表示频率，垂直轴表示增益。误差率与增益成反比，使得可通过由虚线F1表示的相对较低频率区域中的提升来增大增益。在由虚线F2表示的频率区域中，曲线斜率较急剧且增益不稳定。因此，进行补偿以具有缓和斜率，以约为-20dB/dec。此外，在由虚线F3表示射频区域中，产生二次或三次共振。因此，结果表明当简单增加伺服带宽时会产生这种共振。
具体地，照射近场光的光学系统具有要控制的非常小的距离。因此，当用于DC的残留偏差Δe残留时，即使非常小，也很难控制这种系统。通常，在伺服滤波器中结合积分器，使得可通过如下表达式(17)表示残留偏差Δe：
Δe＝D/K                ....     (17)
因此，当在伺服滤波器中结合积分器时，K可以为∞且Δe可以是0。
进一步描述以上表达式(16)。可通过几乎变成积分1/S的事实导出在伺服结构不跟随扰动的旋转频带中CP的传递函数。换句话说，当频率不高于作为控制对象的致动器的初级共振或者一般不高于100Hz时，增益保持恒定。另一方面，在伺服滤波器的相同频带中的增益设置有积分器1/S以去除上述DC的残留误差。因此，可提供如下表达式(18)：
Figure A200810149633D0019165115QIETU
这里，上述表达式(15)表示倾斜误差，使得其具有符号。上述表达式(16)表示间隙误差GES(全反射回光量)，以具有正号。因此，上述等式(13)的符号跟随倾斜误差信号，并且将观察振幅的增幅。换句话说，伺服机构跟随扰动并且振幅与GES恒定的情况相比变大。
然而，考虑到上述等式(15)和(16)的Tpp和GES之间的相位关系，它们每一个的微分或相位相对于表面摆动信号D超前90度。因此，还确保Tpp和GES同相。
最后，可通过如下表达式(19)和(20)表示伺服机构停止跟随扰动的情况：
Figure A200810149633D0020165302QIETU
Figure A200810149633D0020165313QIETU
上述表达式(19)与上述表达式(15)相似。
由于伺服机构根本不能跟随扰动或者其保持在图8所示射频带中的事实，可以由小增益(CP<<1)推导上述表达式(20)。对于相位关系，根据上述表达式(19)和(20)，Tpp和GES与表面摆动信号D具有相同的相位。
上述结果示出了Tpp和GES同相并用作相似的信号。图9～图11示出了Tpp和GES的波形。在每个波形中，所用光的波长都为405nm，聚焦光学系统的数值孔径NA都为1.84，且间隙的期望值都为25nm。图9示出了间隙完全跟随表面摆动的情况。图10示出了间隙趋于停止跟随表面摆动的情况。图11示出了间隙不跟随表面摆动的情况。这些图的每一幅图都表示了GES、Tpp和表面摆动D。图9还表示Tpp的积分。根据图9～图11，GES和Tpp是相似的信号且彼此相关联。
此外，图12分别示出了GES、Tpp和GES的重复分量的波形。图12示出了GES的重复分量的波形与Tpp的波形类似。因此，当利用Tpp信号执行前馈时，可以获得与重复伺服控制相同的补偿。
图13A和图13B示出了利用Tpp进行前馈伺服控制的结果。如图5所示，前馈处理包括通过诸如低通滤波器的伺服滤波器80传送Tpp信号，并将Tpp信号与误差信号e相加。通过使用以3000rpm的旋转速度旋转的盘形光学记录介质测量获得图中所示的结果。图13A示出了前馈之前获得的结果，而图13B示出了前馈之后获得的结果。
这些结果示出了切线推挽(Tpp)信号、相对于光学记录介质在控制对象的行进方向上的推挽信号防止间隙误差信号(GES)重复。换句话说，当以这种方式使用Tpp执行前馈伺服控制时，即使光盘记录介质的旋转速度为3000rpm以上，也可以有效地执行间隙控制。此外，在执行前馈之后，改善了间隙的跟随能力。因此，如图13A和图13B所示，即使不改变Tpp信号的波形，在施加Tpp之后振幅变小。
随后，当使用Tpp信号执行倾斜伺服控制时，如上所述GES保持恒定。Tpp信号正确地反映倾斜量，使得可以以正确的方式执行倾斜伺服控制。图14示出了倾斜伺服控制。这里，例如，使用Tpp和Rpp执行倾斜伺服控制的处理可以是在日本未审查专利申请公开第2006-344351号中所提出的处理。
如图14所示，当操作倾斜伺服机构时，倾斜误差变为零，且图5所示的前馈信号自然就消失。因此，当操作倾斜伺服机构时，间隙伺服控制可能产生波动，从而导致不正确的倾斜信号以及倾斜伺服机构的不适当操作。
如图15所示，在根据本发明实施例的倾斜伺服控制中，可以以与重复伺服控制相似的方式在存储器中预先存储用于一次旋转的Tpp信号。图15所示的伺服环包括减法器41、加法器42、主环中的伺服滤波器43、控制对象44、加法器45、GES操作单元46、减法器61、加法器62、用于倾斜控制信号的伺服滤波器63、控制对象64以及重复控制器50。重复控制器50包括数/模(D/A)转换器51、诸如低通滤波器的伺服滤波器52、延迟线(delay line)53(N表示每次旋转误差信号的取样数)、系数乘法器54以及模/数(A/D)转换器55。用于一次旋转的存储器可以代替延迟线53。
如图15所示，控制对象64通过虚线连接至GES操作单元46。实际上，即使操作倾斜伺服机构，也可以由间隙误差计算倾斜误差。因此，实际上，控制对象64没有连接至GES操作单元46。
将从输入端40输入的用于间隙控制的期望值r通过减法器41、加法器42和伺服滤波器43输入控制对象44(在这种情况下，图1所示驱动单元11的间隙方向上的致动器)。加法器45将扰动d与随控制对象44的位移而变化的输出进行相加。然后，GES操作单元46检测全反射回光量。
GES操作单元46的结构与图6所示的GES操作单元76相似。换句话说，在盘形光学记录装置的情况下，基于通过具有在切线和径线方向上划分的四个检测部分的检测器所检测的量通过操作获得GES、Tpp和Rpp。
将所获得的Tpp在加法器61中与切线倾斜的期望值r’(在这种情况下为零)相加。随后，将结果通过加法器62输入加法器42和重复控制器50，并且还输入至控制对象64，用于倾斜控制的致动器。
输入重复控制器50的Tpp输入至D/A转换器51，然后通过诸如低通滤波器的伺服滤波器52输入延迟线53。在例如盘形光学记录介质20的情况下，在延迟线53中Tpp延迟一次旋转。在系数乘法器54中获得适当增益之后，Tpp通过A/D转换器55输入加法器62。上述重复控制器50的动作使得预定数量的Tpp信号被存储。在这种情况下，例如，Tpp信号的数量对应于一次旋转。此外，重复控制器50的结构不限于图15所示，而是可以进行各种修改。例如，代替延迟线，可以如上所述设置存储器。
具体地，在该实例中，通过Tpp伺服机构执行前馈操作以稳定间隙。在这种条件下，存储一次旋转的Tpp信号。随后，操作倾斜伺服机构。结果，即使倾斜误差通过倾斜伺服机构的操作变成零，倾斜伺服操作之后所获得的无倾斜误差的现有信号和倾斜伺服操作之前获得的具有倾斜误差的信号之和被施加作为前馈信号。因此，可以同时操作前馈伺服机构和倾斜伺服机构。
图15示出了利用Tpp进行倾斜控制的前馈的情况下的实例。可选地，可以在Tpp伺服系统中执行典型反馈。图16示出了这种情况下的控制单元的伺服环的实例。在图16中，通过相同的参考数字表示与图15相对应的单元，以省略多余的描述。
在图16所示的实例中，在GES操作单元46中获得的Tpp与期望值r’相加，然后直接通过伺服滤波器63输入控制对象64。
在这种情况下，用于间隙伺服控制的前馈信号也是倾斜伺服操作之后获得的没有倾斜误差的现有信号和倾斜伺服操作之前获得的具有倾斜误差的信号之和。因此，可以同时操作前馈伺服机构和倾斜伺服机构。
如上所述，根据本发明的实施例，使用前馈信号(相对于使用近场光的光学记录介质在控制对象的行进方向上的推挽信号或在盘形光学记录介质情况下的切线方向上的推挽信号)获得间隙误差信号。因此，即使光学记录介质的旋转速度较高(即，控制对象相对于光学记录介质移动的速度增加)，也可以以高精度执行间隙控制。同时，可以一起操作间隙控制和利用推挽信号倾斜控制。
本发明不限于上述实施例中所描述的结构。本发明可以在不背离其范围的条件下进行各种修改和改变。
本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围之内。

Claims (9)

1.一种光学拾取装置，包括：
光源；
聚焦光学系统，被配置为利用近场光照射光学记录介质；
光检测单元，被配置为检测来自所述光学记录介质的全反射回光量；
控制单元，被配置为响应于由所述光检测单元提供的检测信号而生成控制信号；以及
驱动单元，被配置为将所述聚焦光学系统驱动至所述光学记录介质上的预定位置，其中
所述控制单元将所述驱动单元相对于所述光学记录介质的行进方向上的推挽信号前馈至由所述光检测单元提供的间隙误差信号，以生成间隙伺服信号，以及
所述控制单元包括存储预定数量的推挽信号的重复控制器。
2.根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中
所述聚焦光学系统包括光学透镜和固体浸没透镜。
3.根据权利要求1所述的光学拾取装置，其中，
所述光学记录介质是盘形光学记录介质，以及
存储在所述重复控制器中的所述推挽信号是用于所述盘形光学记录介质的一次旋转的信号。
4.根据权利要求3所述的光学拾取装置，其中
与所述盘形光学记录介质的径向方向垂直的切线方向上的推挽信号被存储在所述重复控制器中。
5.根据权利要求3所述的光学拾取装置，其中
当在所述盘形光学记录介质上记录和/或再生数据时，以3000rpm以上的旋转速度旋转所述盘形光学记录介质。
6.一种光学记录/再生装置，包括：
光学拾取装置，包括光源、被配置为利用近场光照射光学记录介质的聚焦光学系统、被配置为检测来自所述光学记录介质的全反射回光量的光检测单元、被配置为响应于由所述光检测单元提供的检测信号生成控制信号的控制单元以及被配置为将所述聚焦光学系统驱动至所述光学记录介质上的预定位置的第一驱动单元；
安装单元，其上附接有所述光学记录介质；以及
第二驱动单元，被配置为相对于所述聚焦光学系统移动所述安装单元，其中
所述控制单元将所述第一驱动单元相对于所述光学记录介质的行进方向上的推挽信号前馈至由所述光检测单元提供的间隙误差信号，以生成间隙伺服信号；以及
所述控制单元包括存储预定数量的推挽信号的重复控制器。
7.根据权利要求6所述的记录/再生装置，其中
所述聚焦光学系统包括光学透镜和固体浸没透镜。
8.根据权利要求6所述的光学记录/再生装置，其中
所述光学记录介质是盘形光学记录介质；以及
存储在所述重复控制器中的所述推挽信号是用于所述盘形光学记录介质的一次旋转的信号。
9.一种间隙控制方法，包括以下步骤：
检测光学透镜和光学记录介质之间的全反射回光量，以获得间隙误差信号；
将所述透镜相对于所述光学记录介质的行进方向上的所述全反射回光量的推挽信号前馈至所述间隙误差信号，以获得间隙伺服信号；
使用所述间隙伺服信号执行间隙伺服控制；
存储预定数量的推挽信号；以及
在存储所述推挽信号之后执行倾斜伺服控制。
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