CN1301016A - 光记录/再现设备,光旋转记录介质及该设备设计方法 - Google Patents

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Abstract

一种光记录/再现设备,用于对光旋转记录介质的记录层进行存取操作,通过使用安装有物镜且与所说光旋转记录介质表面具有预定间隙的存取装置实现,其中所说的光旋转记录介质的透明保护层厚度、缺陷面积与光束聚焦点面积的比率及上述的预定间隙由下面定义的不等式条件决定其值(右上式),式中G为分开存取装置和光旋转记录介质表面的间隙,t为位于光旋转记录介质记录介质表面的透明层的厚度,n为透明层的折射率,和NA为包括物镜在内的光学系统的数值孔径。

Description

光记录/再现设备，光旋转记录介质 及该设备设计方法
本发明涉及一种光记录/再现设备，用于使用如磁光盘或光盘这样的光旋转记录介质来记录/再现数据。更具体地说本发明涉及一种关于缺陷(defect)方面提高可靠性的技术，在浮动光头类型的光记录/再现设备中，通过适当地设置光旋转记录介质的透明保护层厚度、浮动光头的浮动间隙(float)或电磁执行机构和光旋转记录介质间的距离来实现。
近年来，短波长的激光二极管逐渐扩大用于提高使用在光硬盘驱动(光HDD)、光软盘驱动(光FDD)、视盘记录仪(VDR)、磁光盘(MO)驱动和激光唱盘(CD)驱动中的光旋转记录介质的记录密度。
在此，将以磁光盘作为光旋转记录介质的例子加以说明。使用蓝激光等时，随着波长变短，装在拾取器(pickup)上的物镜的数值孔径(NA)变大。当数值孔径增加时，为了抑制提高记录密度时光的象差，光旋转记录介质上的保护覆盖玻璃层不得不变薄。
当保护覆盖玻璃层变薄时，光旋转记录介质上磁性涂层和磁头间的距离变小，从而使在同一侧配置磁系统和光系统成为可能并使光记录/再现设备进一步变小。
假设保护覆盖玻璃层的厚度为t，过去的光旋转记录介质此厚度为衬底本身的厚度，也就是1.2t。在近来的DVD、AS磁光盘(AS-MO)、高密度磁光盘等中，保护覆盖玻璃层的厚度已经被减半为0.6t。同样，VDR盘的保护覆盖玻璃层为0.1t，而光HDD盘大约为几十纳米等等。
由于光旋转记录介质的衬底变薄，象由于附着在光旋转记录介质上的灰尘引起的缺陷而造成的读写错误频率增加。
光旋转记录介质表面和拾取器(或电磁执行机构)中的光头之间的距离相同时，光旋转记录介质的衬底越薄，灰尘引起的缺陷造成的不可靠性越大。在这种情况下，如果光旋转记录介质的衬底厚度大于光头(电磁执行机构)和光旋转记录介质间的间隙，可以提高抗缺陷的能力。相反，如果光旋转记录介质的衬底(保护覆盖玻璃层)厚度与光头(电磁执行机构)和光旋转记录介质之间的间隙相当，则缺陷造成的影响更明显。
在浮动光头系统中，光头以浮动状态对光旋转记录介质进行存取操作，由于光头与光旋转记录介质间的间隙(距离)很窄，进入到光束聚焦点内的例如为灰尘的缺陷可以被抑制到一定的范围之内。同样，使用电磁执行机构在非常靠近光旋转记录介质表面进行存取操作时，由于执行机构与光旋转记录介质之间的间隙很窄，进入到光束聚焦点内的例如为灰尘的缺陷可以被抑制到一定的范围之内。
概括地说需由本发明解决上述不足，直到现在尚未提出一种合理的定量估算，确定灰尘或其它缺陷可允许的尺寸范围与保护覆盖玻璃层厚度、光头和光旋转记录介质之间间隙及其它因素之间的关系。进一步讲就是，不能非常容易地确定如下结果，即到底保护覆盖玻璃层的厚度应该是多少、光头到光旋转记录介质的浮动间隙(距离)应该多大及其它条件和设计因素如何考虑。因此，实现针对缺陷的高可靠性的光记录/再现设备非常困难。
这个缺点在使用许多新型光旋转记录介质的光记录/再现设备中显得非常明显，比如最近的新超小型磁光盘。举例来说，直径约为35到64毫米采用蓝激光的超小型、高密度、大容量磁光盘可以具有2千兆字节(GB)或更大的存储容量，比如2到17千兆字节。在如此的新技术光记录/再现设备中，非常需要建立缺陷尺寸、保护覆盖玻璃层厚度、光头浮动间隙(光头和光旋转记录介质间的间隙)、数值孔径及其它需澄清因素之间的联系，并基于此结果设计光记录/再现设备和生产及使用光记录/再现设备。
更进一步讲，在光HDD中物镜一侧排列磁场调制改写光头时，为了减小设备的尺寸需要减小间隙及衬底厚度的和。
本发明的一个目的是提供一种设计光记录/再现设备的方法，通过求出光记录/再现设备抑制整个系统错误(可靠性)、光头和光旋转记录介质间的间隙、光旋转记录介质衬底的厚度之间的最优关系式的条件，以及依照这些条件设计光记录/再现设备。
本发明的另一个目的是提供一种光记录/再现设备，是基于能够实现上述光记录/再现设备抑制整个系统错误(可靠性)、光头和光旋转记录介质间的间隙、光旋转记录介质衬底的厚度之间的最优关系式的条件生产的。
本发明的另一个目的时提供一种光旋转记录介质，能够用于上述的光记录/再现设备。
依照本发明的第一方面，提供一种光记录/再现设备，用于对光旋转记录介质的记录层进行存取操作，通过使用安装有物镜且与所说光旋转记录介质表面具有预定间隙的存取装置实现。其中所说光旋转记录介质的透明保护层厚度、缺陷面积与光束聚焦点面积的比率及上述的预定间隙由下面定义的不等式条件决定其值： G 1 ≤ t · kπ × tan { sin - 1 ( NA n ) } - - ( A ) 或 t ≥ G kπ · tan { sin - 1 ( NA n ) } - - ( B ) 式中
G为分开存取装置和光旋转记录介质表面的间隙，
t为位于光旋转记录介质记录介质表面的透明层的厚度，
n为透明层的折射率，和
NA为包括物镜在内的光学系统的数值孔径。
也就是说，本发明人发现：保护透明层及存取装置与光旋转记录介质间间隙(或最大允许缺陷尺寸)充分满足不等式A或B的条件。使用这些关系式可以设计多种光记录/再现设备。依照上述设计的光记录/再现设备可以高可靠性地运行。
优选的是，所说的存取装置是一光头，由所说的光旋转记录介质转动引起的空气流动与所说的光旋转记录介质分开；所说的预定间隙是指所说的光头和所说的光旋转记录介质间空气流通的间隙。
更为优选的是，所说的缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k范围介于0.02到0.2之间。
特别优选的是，所说的保护透明层厚度及所说的间隙由所说的缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k决定，并用来制造具有所说厚度的光旋转记录介质及与所说的光旋转记录介质分开并对该记录介质进行存取操作的光头。
更为优选的是，所说的光旋转记录介质包括：使用光和磁的磁光盘、仅使用光的相变光盘、只读光盘、激光唱盘(CD)、光硬盘、光软盘和视频盘。
另外，所说的存取装置可以指电磁执行机构，其位置以一预定间隙与所说的光旋转记录介质分开；所说的预定间隙是指所说的电磁执行机构和所说的光旋转记录介质间的间隙。
优选的是，所说的缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k范围介于0.02到0.2之间。
更为优选的是，所说的保护透明层厚度及所说的间隙由所说的缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k决定，并且使用具有所说厚度的光旋转记录介质及其位置按所说间隙离开所说的光旋转记录介质的电磁执行机构。
依照本发明的第二方面，提供一种光记录/再现设备，用于对光旋转记录介质的记录层进行存取操作，通过使用安装有物镜且与所说光旋转记录介质表面具有预定间隙的存取装置实现。其中所说的存取装置离开所说的光旋转记录介质表面距离由下面定义的不等式决定： t ≥ G kπ · tan { sin - 1 ( NA n ) } 式中
G为分开存取装置和光旋转记录介质表面的间隙，
t为位于光旋转记录介质记录介质表面的透明层的厚度，
n为透明层的折射率，和
NA为包括物镜在内的光学系统的数值孔径。
依照本发明的第三方面，提供一种光旋转记录介质，用于光记录/再现设备。该设备通过使用安装有物镜且与所说光旋转记录介质表面具有预定间隙的存取装置实现对光旋转记录介质的记录层进行存取操作。其中光旋转记录介质有一透明保护层，其厚度由下面定义的不等式决定： t ≥ G kπ · tan { sin - 1 ( NA n ) } 式中
G为分开存取装置和光旋转记录介质表面的间隙，
t为位于光旋转记录介质记录介质表面的透明层的厚度，
n为透明层的折射率，和
NA为包括物镜在内的光学系统的数值孔径。
依照本发明的第四方面，提供一种设计光记录/再现设备的方法。该设备通过使用安装有物镜且与所说光旋转记录介质表面具有预定间隙的存取装置实现对光旋转记录介质的记录层进行存取操作。此方法包括设计所说的光记录/再现设备，使所说的光旋转记录介质的透明保护层厚度、缺陷面积与光束聚焦点区域的比率及上述的预定间隙满足下面定义的不等式条件： G 1 ≤ t · kπ × tan { sin - 1 ( NA n ) } 或 t ≥ G kπ · tan { sin - 1 ( NA n ) } 式中
G为分开存取装置和光旋转记录介质表面的间隙，
t为位于光旋转记录介质记录介质表面的透明层的厚度，
n为透明层的折射率，和
NA为包括物镜在内的光学系统的数值孔径。
进一步，优选的是，预定间隙及保护透明层厚度由缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k决定，k定为0.12。
随着下文结合附图对优选实施例的描述，本发明的这些及其它的目的和特征将会更加清楚。
图1为依照本发明第一实施例的光记录/再现设备的结构图；
图2为图1所示光记录/再现设备拾取器的浮动光头和磁光盘的放大图；
图3为图2所示磁光盘和浮动光头的放大断面图；
图4为由安装在浮动光头的物镜在图2所示的磁光盘表面上发射光的光路图；
图5A和图5B为典型缺陷示意图，其中图5A是圆形灰尘示意图，图5B为方形灰尘示意图；
图6A和图6B为光束聚焦点BS区域和方形灰尘的位置关系示意图，BS区域由拾取器的光学系统发射光束在磁光盘表面生成；
图7为透明保护覆盖玻璃层厚度t等于0.15毫米时缺陷上产生的错误字长(error length)与缺陷的关系曲线图；
图8为透明保护覆盖玻璃层厚度t等于0.20毫米时缺陷上产生的错误字长与缺陷的关系曲线图；
图9为图7和图8所示结果的归一化结果图；
图10为依照本发明第二实施例磁光盘和电磁执行机构的位置关系图；
图11为磁光盘和存取装置的位置关系与图4所示相反情况下的示意图。
下面，结合附图将对优选实施例加以描述。
依照本发明，在光记录/再现设备中使用的光旋转记录介质包括多种光旋转记录介质，比如使用光和磁的磁光盘(MO)、仅使用光的相变光盘、只读光盘、激光唱盘(CD)(CD)、用于光硬盘驱动(光HDD)的光硬盘、用于光软盘驱动(光FDD)的光软盘和用于视盘记录仪(VDR)的视频盘等等。在本说明书中它们被统一称为磁光旋转记录介质。
(第一实施例)
下面将结合图1至图4阐述本发明第一实施例的光记录/再现设备。
必须指出的是在本说明书中术语“光记录/再现设备”是指光记录设备、光再现设备、光记录和再现设备中的任何一种设备。这里将以光记录和再现设备的特例磁光记录和再现设备的情况加以阐述。
图1为依照本发明第一实施例的磁光记录和再现设备的结构图。
在图1所示的磁光记录和再现设备中，图示的例子使用磁光盘1作为本发明的光旋转记录介质，使用浮动光头作为本发明的存取装置。
在图1所示的磁光记录和再现设备中，通过使用浮动光头写数据到磁光盘，并且使用浮动光头从磁光盘读出数据。
图2为图1所示磁光记录和再现设备使用的磁光盘和拾取器的浮动光头的放大图。
图3为图2所示磁光盘和浮动光头的放大断面图。
图4为由安装在浮动光头的物镜在图3所示的磁光盘表面上发射光的光路图。
图1所示的磁光记录和再现设备由磁光记录设备和磁光再现设备组合而成，通常包括以下各公用部分：主轴电动机17、用于控制主轴电动机17的主轴伺服电路2、拾取器3、伺服电路4、地址解码电路7、跟踪控制电路16和控制器8。在拾取器3中包括图2和图3所示的浮动光头31和未示出的激光二极管、光束分离器、物镜、光电探测器等。
主轴伺服电路2控制主轴电动机17的转速，从而以一预定的速度旋转磁光盘1。跟踪控制电路16通过伺服电路4将拾取器3定位到记录或者再现的位置。拾取器3的位置由地址解码电路7根据光电探测器的检测信号计算给出。控制器8管理整个磁光记录和再现设备的各种控制操作。
磁光记录和再现设备作为记录系统进一步包括：纠错码附加电路9、调制电路10、电磁铁驱动电路11、外部磁场生成线圈5和激光器功率控制电路6。磁光记录和再现设备作为再现系统进一步包括：激光器功率控制电路6、均衡器12、RF信号二进制编码电路13、数据解调电路14和数据错误校正解码电路15。
需要指出的是可以将磁场生成线圈5像在图3所示的磁场调制线圈一样装配在一浮动块(slider)上并提供在物镜的同一侧。
在此的阐述是把磁光盘作为本发明光旋转记录介质的例子加以描述的。作为磁光盘1的一个特例，上述的超级小型磁光盘可以用来记录和再现。也就是说，可以使用直径约为25至64毫米、(波长)为405纳米时的折射指数n、数值孔径约为0.9及单面存储容量为2千兆字节的超级小型高密度大容量磁光盘。
当使用如此的超小型磁光盘1时，激光二极管使用具有短波长的蓝色激光二极管。因此，安装在拾取器3上未示出的物镜的数值孔径很大，那么对于灰尘和其它缺陷，这样的光记录/再现设备是易受影响的。
图1所示的磁光记录和再现设备包括跟踪控制电路16，但是没有示出聚焦控制电路。也就是说，本实施例是在下述情况下加以阐述的：拾取器3属于浮动光头类型，具有图2和图3所示的浮动光头31；主轴电动机17带动磁光盘1转动引起的空气压力使安装在未示出物镜上的浮动块部分31b以一预定距离悬在磁光盘1上面；且不需要聚焦控制。
下面将详细解释浮动光头31。
如图3所示，浮动光头31包括：悬挂部分31a和悬挂部分31a支撑的浮动块部分31b。因主轴电动机17带动磁光盘1转动导致的空气流进入浮动块部分31b和磁光盘1之间，并在浮动光头31产生图3中实线所示的浮力U。另一方面，悬挂部分31a的弹性力D作用于磁光盘1。浮动光头31悬浮于磁光盘1向上浮力U和向下弹性力D相平衡的位置。
浮动间隙在空气的进口部分和出口部分是不相同的。也就是说，在浮动光头31中，进口间隙GIN在空气流入的入口部分增加，出口间隙GOUT在空气流出的出口部分增加。进口间隙GIN和出口间隙GOUT是不相同的。
在本实施例中是按以下情况加以阐述的：在磁光盘1和浮动光头之间的空间充满了空气，但是它们周围不一定非得充空气。也可以充其它气体象氩这样的惰性气体。在惰性气体环境下，由于磁光盘1转动引起的气体流动，使得浮动光头的浮动块部分31b悬浮在磁光盘1的表面上面。
在下面的叙述中，将按照在磁光盘1和浮动光头31之间的空间充满了空气来阐述。
磁光盘1包括：衬底100，在衬底100上生成并用于保护它的透明覆盖层(保护覆盖透明层)102。磁光盘1的其它部分在图中略去未画。
如图4所示，从安装在浮动光头31上的物镜发出的光穿过保护覆盖透明层102并聚焦在衬底100的记录表面上。外部磁场生成线圈5位于拾取器3的物镜发出的激光束外围(extension)。记录数据和再现数据时激光二极管的输出不相同。激光功率控制电路6控制功率。
拾取器3按照光强度信号读出以凹坑拓扑方式储存在磁光盘1的衬底100上的PITRF地址信息，然后在地址解码电路7中对此信号解码。也就是说，地址解码电路7将磁光盘1上的轨道地址信息等信号解码并发送位置及地址信息给控制器8和跟踪控制电路16。控制器8依照此信息控制记录数据和再现数据，同时跟踪控制电路16控制拾取器3的位置。
下面将叙述在磁光记录和再现设备中对数据的常规记录操作。在数据记录操作时，控制器8起动跟踪控制电路16。跟踪控制电路16控制伺服电路4使拾取器3处于数据记录位置。当需记录数据输入到纠错码附加电路9时，纠错码附加电路9在需记录数据中添加纠错码。添加了纠错码的需记录数据在调制电路10中被调制。调制电路10按照与磁光盘1等相应的类型进行调制。例如，在磁光盘1上执行16/17转换。当然其它调制系统如EFM调制可以使用数字通用盘(DVD)来实现。电磁铁驱动电路11驱动外部磁场生成线圈5从而在磁光盘1的记录表面上产生正/负极性磁场，其极性与调制电路10中调制的需记录数据极性一致，也就是“1”或者“0”。此时，控制器8命令激光功率控制电路6将位于拾取器3上的激光二极管置于能记录数据的高功率驱动输出状态，拾取器3上的激光二极管以高功率输出状态被驱动，由高功率输出二极管的光束在磁光盘1的记录薄膜上生成与外部磁场生成线圈5磁场极性一致的记录标志。
下面将叙述在磁光记录和再现设备中对常规数据的再现处理。在数据再现处理期间，控制器8起动跟踪控制电路16。跟踪控制电路16控制伺服电路4使拾取器3处于再现数据位置。由拾取器3上的探测器生成记录在磁光盘1上的磁-光信号(MO信号)的RF信号，然后输入到均衡器12中，对该信号波形整形(均衡)。均衡器12的输出信号在RF信号二进制编码电路13中被二进制编码并被识别为数字信号“1”或者“0”。数据解调电路14执行与调制电路10相反的处理，也就是解调。数据错误校正解码电路15在解调的数字信号有错时纠正错误。用这种方式再现的数据被发送给外部设备，比如说主计算机。
在上述的磁光记录和再现设备中执行记录操作和再现操作时，尺寸在图3所示进口间隙GIN以上的灰尘被吹离保护覆盖透明层102及浮动光头31的顶部，并且不会进入浮动光头31和磁光盘1之间。因此，在本发明中考虑可靠性时，不包括尺寸大于进口间隙GIN的诸如灰尘等缺陷。在本实施例中考虑的灰尘及其它缺陷小于进口间隙GIN并且大于出口间隙GOUT，因此留在了磁光盘1和浮动光头之间，明显进入了安装于浮动光头的光学系统的光路中，在向磁光盘1写数据或从磁光盘1读数据时产生影响。
缺陷定义
在此将考虑引起错误的灰尘及其它缺陷。读操作时，在磁光盘1的保护覆盖透明层102表面上沉积缺陷将导致记录在磁光盘1上的数据(信息)丢失。因此，我们将讨论缺陷的最大允许值，也就是不引起读错误的缺陷尺寸。
这里我们将简化上述的缺陷模型，考虑如图5A所示直径为D的圆形灰尘202和图5B所示边长为L的方形灰尘204。
灰尘通常具有三维尺寸，但是既然我们讨论灰尘尺寸对磁光盘1上光束聚焦点的影响，我们将只考虑灰尘尺寸在磁光盘1表面上占据的面积。
球形灰尘202的表面积S1为π(D/2)2。方形灰尘204的表面积S2为L2。
为了简化模型，将球形灰尘202和立方体型灰尘204以同样的方式处理，我们假定S1=S2，也就是令L2=π(D/2)2。也就是说，在本说明书中，我们将以同样的方式把圆形灰尘看作边长为L且满足等式L2=π(D/2)2的方形灰尘，并且将以同样的方式把方形灰尘直径为D且满足等式L2=π(D/2)2的圆形灰尘来对待。
下面，将以灰尘为方形灰尘的情形描述。
图6A和图6B为在磁光盘1表面上的光束聚焦点BS区域和方形灰尘204的位置关系曲线图，BS区域由拾取器3的光学系统发射光束生成。
图6A和图6B表明，假定具有边长为L的方形灰尘204沉积于磁光盘1的保护覆盖透明层102的表面上，光束聚焦点随着磁光盘1的转动从图6A所示的位置移动到了图6B所示的位置。
为了确定能够不需要在上述错误校正解码电路15中进行错误校正并正常从磁光盘1读数据的条件，使用了缺陷面积L2与光束聚焦点面积BS的比率k，也就是公式(1)的“缺陷面积/光束聚焦点面积”比率k，作为方形缺陷204的允许最大尺寸(最大面积)的一个标志。
k=L2/BS                     ……………(1)式中
k为缺陷面积/光束聚焦点面积；
L为方形灰尘的边长；
BS为光束聚焦点面积。
光束聚焦点BS将在下面解释。
图4为在磁光盘1的保护覆盖透明层102上的光束路径示意图。
射到具有厚度t和折射率n的保护覆盖透明层102上的光束聚焦在衬底100的记录表面上。入射角为φ1的光束射到保护覆盖透明层102的表面上，被保护覆盖透明层102折射后，以入射角φ2，射到衬底100的记录表面上。在这种情况下，条件用公式(2)至(4)表示：
NA=sinφ2=nsinφ1             …………(2)
r=tanφ1=t·tan(sin-1(NA/n))  …………(3)
BS=πr2                       …………(4)式中
NA为物镜的数值孔径；
φ1为保护覆盖玻璃层上的入射角；
φ2为记录表面上的入射角；
r为光束聚焦点的半径；
t为保护覆盖玻璃层的厚度；
n为保护覆盖玻璃层的折射率；
BS为光束聚焦点的面积。
也就是说，“NA”表示安装在拾取器3上的物镜的数值孔径，“r”表示入射到保护覆盖透明层102上的光束BS的半径，“BS”表示入射到保护覆盖透明层102上的光束聚焦点BS的面积。
现在考虑进口间隙GIN和保护覆盖透明层102厚度的关系式，公式(1)可以被修正为(GIN)2=K·BS，将式(3)和式(4)代入可以得到如下公式(5)： G IN = K · BS = K · πr 2 = K · π × t × tan ( sin - 1 ( NA n ) ) - - · · · ( 5 ) 下述不等式(6)和不等式(7)可以从公式(5)中得出： G IN ≤ k · π × t × tan { sin - 1 ( NA n ) } - - · · · ( 6 ) t ≥ G IN k · π · tan { sin - 1 ( NA n ) } - - · · · ( 7 )
不等式(6)是不发生错误时获取进口间隙GIN值的条件不等式，不等式(7)是不发生错误时获取保护覆盖透明层102厚度t值的条件不等式。
应该指出上面的阐述是基于以下假设的，尺寸大于浮动光头31和保护覆盖透明层102表面间距离即进口间隙GIN的灰尘及其它缺陷不会进入光束聚焦点BS。
利用此种办法，本发明人的研究表明，防止由于缺陷造成的错误条件可以基于以下各参数值设置：进口间隙GIN、缺陷面积/光束聚焦点面积的比率k、保护覆盖透明层102厚度t、数值孔径NA和保护覆盖透明层102的折射率n。
可以根据不等式(6)和(7)设计能够避免因缺陷而造成错误的光记录/再现设备。
进一步讲，按照此方法设计的光记录/再现设备可以为实际应用生产。
不等式(6)和(7)中保护覆盖透明层102的折射率n由透明层102的材料决定。物镜的数值孔径NA由所使用的激光二极管波长决定。因此，不等式(6)和(7)的设计条件通常考虑由缺陷面积/光束聚焦点面积比率k、保护覆盖透明层102厚度t、进口间隙GIN之间的关系式确定。
必须指出，稍后将要说明的缺陷面积/光束聚焦点面积比率k的近似值由记录/再现系统决定。因此可以知道，不允许缺陷引起错误的条件由保护覆盖透明层102厚度t、进口间隙GIN之间的关系式确定。
实验
下面将表述根据不等式(6)和(7)的特定条件进行的实验结果。
在实验中，下述的四种人为缺陷(灰尘)被沉积到磁光盘1的覆盖玻璃表面上，用于估算下面的保护覆盖透明层102的厚度t。
实验条件(实验参数)
保护覆盖透明层102的厚度t=0.15毫米，0.20毫米；
人为缺陷(灰尘)尺寸：方形，L=10微米，30微米，70微米，100微米。
实验结果
图7为透明保护覆盖玻璃层厚度t等于0.15毫米时缺陷上产生的错误字长与缺陷的关系曲线图。
图8为透明保护覆盖玻璃层厚度t等于0.20毫米时缺陷上产生的错误字长与缺陷的关系曲线图。
在图7和图8中，横坐标表示缺陷尺寸，纵坐标表示错误字长。错误字长不仅包括连续错误，而是在包含缺陷的一段内的所有错误字节数。
缺陷的效果表现在信号波形上就是反射系数下降。缺陷出现的效果通常使其中心部分的反射系数变大。
根据这些结果，对于透明保护覆盖玻璃层102厚度t等于0.15毫米的磁光盘1，人为缺陷是边长L为30微米的方形缺陷时不会导致产生错误，但是人为缺陷是边长L为50微米的方形缺陷时将导致产生错误。
图9为图7和图8所示结果的归一化结果图。在图9中，横坐标表示缺陷面积/光束聚焦点面积的比率k(％)，纵坐标表示磁光盘1上的物理错误长度与此位置上用比特尺寸表示的错误字长之间的乘积。必须注意已经根据透明保护覆盖玻璃层102的厚度t进行了校正。
浮动光头31离开磁光盘1的浮动间隙，具体指进口间隙GIN，根据空气流量的大小变化，而空气流量的大小根据磁光盘1的圆周速度变化。因此，对于恒线速度(CLV)模式的磁光盘1，靠近边缘的进口间隙GIN比在内圆周处的间隙大。
在图9所示的结果中，在磁光盘1的内圆周和外圆周的错误字长几乎一样。因此，在通过根据上述条件不等式(6)和(7)确定透明保护覆盖层102厚度t和进口间隙GIN设计光记录/再现设备时，可以实现很少依赖于磁光盘1径向位置的稳定光记录/再现设备。
在本实验系统中，在使用光束聚焦点BS与面积比率也就是缺陷面积/光束聚焦点面积的比率k表示时，不使用ECC且不引起错误的最大缺陷为12％(k=0.12)。也就是说，已发现在透明保护覆盖玻璃层102的厚度t为0.15毫米或0.2毫米时，适宜的缺陷面积/光束聚焦点面积的比率k大约为0.12。
当然，由于图1所示的磁光记录和再现设备包括一ECC解码电路15，缺陷导致的后果可以能够通过ECC解码显著地消除。
必须指出上面给出的缺陷面积/光束聚焦点面积比率k的最优值即k=0.12，是在本实验中透明保护覆盖玻璃层102的厚度t为0.15毫米和0.2毫米时计算得出的。在具有不同记录密度的不同磁盘系统中或使用不同的数据检测方法时，缺陷面积/光束聚焦点面积的比率k可以不同。
举例来说，缺陷面积/光束聚焦点面积的比率k可以介于0.02到0.2之间，也就是说以上述的0.12为中心。需指出k=0.08是视盘记录仪(VDR)中使用视盘的情况。当密度增加时k值下降。
表1给出了数值孔径为0.53和0.6时透明保护覆盖玻璃层102的厚度t的试验计算结果，和在缺陷面积/光束聚焦点面积的比率k为0.12及透明保护覆盖玻璃层102的折射率n为1.51时的缺陷尺寸换句话说，进口间隙GIN。
表1
玻璃覆盖层厚度t(毫米) 最大缺陷尺寸GIN(微米)
NA=0.53 NA=0.6
0.15 35 40
0.2 46 53
0.3 69 80
0.6 138 160
1.2 276 319
k=0.12
如上所述，从表1的数值可以看出，当透明保护覆盖玻璃层102的厚度t变大时，允许的最大缺陷尺寸(进口间隙GIN)变大。进一步讲，从表1还可以知道，当数值孔径从0.53变到0.6时，允许的最大缺陷尺寸(进口间隙GIN)变大。
尽管透明保护覆盖玻璃层102的厚度t减小到了大约0.2毫米和0.15毫米，已发现按同样方式不因为灰尘和其它缺陷而引起读错误的最大缺陷尺寸(进口间隙GIN)是一样的。
举例来说，对于透明保护覆盖玻璃层102的厚度t为0.3毫米的磁光盘1，即使数值孔径为0.53或0.6，在方形缺陷的边长L不大于69微米时也不会因此而发生错误。
下面的表2至表9列出了在下述各种情况下透明保护覆盖玻璃层102的厚度t(毫米)的计算结果：透明保护覆盖玻璃层102的折射率为1.51，数值孔径NA在0.5、0.6、0.7、0.8、0.85、0.9和0.95之间变化，最大缺陷尺寸(进口间隙GIN)在0.05、0.1、0.2、0.5、1、5和100微米之间变化，缺陷面积/光束聚焦点面积的比率k在0.12、0.1、0.08、0.06、0.04、0.16、0.2和0.02之间变化。[表2]K=0.12        0.12    100μm      5μm      1μm     500nm     200nm     100nm      50nm
                     100         5         1       0.5       0.2       0.1      0.05NA=0.95       0.95  201.2206  10.06103  2.012206  1.006103  0.402441  0.201221   0.10061NA=0.9        0.9   219.4145  10.97073  2.194145  1.097073  0.438829  0.219415  0.109707NA=0.85       0.85  239.1352  11.95676  2.391352  1.195676  0.47827   0.239135  0.119568NA=0.80       0.8   260.7232  13.03616  2.607232  1.303616  0.521446  0.260723  0.130362NA=0.7        0.7   311.2971  15.56485  3.112971  1.556485  0.622594  0.311297  0.155649NA=0.6        0.6   376.1362  18.80081  3.761362  1.880081  0.752272  0.376130  0.188008NA=0.5        0.5   464.1124  23.20562  4.641124  2.320562  0.928225  0.464112  0.232056[表3]K=0.10        0.1    100μm      5μm      1μm     500nm     200nm     100nm      50nm
                    100         5         1       0.5       0.2       0.1      0.05NA=0.95       0.95  220.4261  11.02131  2.204261  1.102131  0.440852  0.220426  0.110213NA=0.9        0.9   240.3566  12.01783  2.403566  1.201783  0.480713  0.240357  0.120178NA=0.85       0.85  261.9595  13.09797  2.619595  1.309797  0.523919  0.261959  0.13098NA=0.80       0.8   285.6079  14.2804   2.856079  1.42804   0.571216  0.285608  0.142804NA=0.7        0.7   341.0089  17.05044  3.410089  1.705044  0.682018  0.341009  0.170504NA=0.6        0.6   412.0365  20.60183  4.120365  2.060183  0.824073  0.412037  0.206018NA=0.5        0.5   508.4096  25.42048  5.084096  2.542048  1.016819   0.50841  0.254205[表4]K=0.08         0.08    100.μm     5.μm     1μm      500nm     200nm    100nm      50nm
                   100         5         1         0.5       0.2       0. 1      0.05NA=0.95        0.95    246.4439    12.32219  2.464439  1.232219  0.492888  0.246444  0.123222NA=0.9         0.9     268.7268    13.43634  2.687268  1.343634  0.537454  0.268727  0.134363NA=0.85        0.85    292.8796    14.64398  2.928796  1.464398  0.585759  0.29288   0.14644NA=0.80        0.8     319.3194    15.96597  3.193194  1.596597  0.638639  0.319319  0.15966NA=0.7         0.7     381.2595    19.06298  3.812595  1.906298  0.762519  0.38126   0.19063NA=0.6         0.6     460.6709    23.03354  4.606709  2.303354  0.921342  0.460671  0.230335NA=0.5         0.5     568.4193    28.42096  5.684193  2.842096  1.136839  0.568419  0.28421[表5]K=0.06         0.06    100μm     5μm     1μm     500nm    200n m    100nm     50nm
                   100        5        1        0.5      0.2       0.1       0.05NA=0.95        0.95    284.5689   14.22844 2.845689 1.422844 0.569138  0.284569  0.142284NA=0.9         0.9     310.299    15.51495 3.10299  1.551495 0.620598  0.310299  0.155149NA=0.85        0.85    338.1882   16.90941 3.381882 1.690941 0.676376  0.338188  0.169094NA=0.80        0.8     368.7182   18.43591 3.687182 1.843591 0.737436  0.368718  0.184359NA=0.7         0.7     440.2406   22.01203 4.402406 2.201203 0.880481  0.440241  0.22012NA=0.6         0.6     531.9369   26.59684 5.319369 2.659684 1.063874  0.531937  0.265968NA=0.5         0.5     656.354    32.8177  6.56354  3.28177  1.312708  0.656354  0.328177[表6]K=0.04         0.04  100.μm    5μm     1μm    500nm    200nm    100nm     50nm
                 100        5         1       0.5       0.2       0. 1      0.05NA=0.95        0.95  348.5243 17.42621  3.485243  1.742621  0.697049 0.348524 0.174262NA=0.9         0.9   380.0371 19.00186  3.800371  1.900186  0.760074 0.380037 0.190019NA=0.85        0.85  414.1943 20.70971  4.141943  2.070971  0.828389 0.414194 0.207097NA=0.80        0.8   451.5858 22.57929  4.515858  2.257929  0.903172 0.451586 0.225793NA=0.7         0.7   539.1824 26.95912  5.391824  2.695912  1.078365 0.539182 0.269591NA=0.6         0.6   651.487  32.57435  6.51487   3.257435  1.302974 0.651487 0.325743NA=0.5         0.5   803.8662 40.19331  8.038662  4.019331  1.607732 0.803866 0.401933[表7]K=0.16         0.16   100μm     5μm     1μm    500nm     200nm    100nm      50nm
                  100         5       1       0.5       0.2       0.1       0.05NA=0.95        0.95 174.2621  8.713107  1.742621  0.871311  0.348524  0.174262  0.087131NA=0.9         0.9  190.0186  9.500928  1.900186  0.950093  0.380037  0.190019  0.095009NA=0.85        0.85 207.0971  10.35486  2.070971  1.035486  0.414194  0.207097  0.103549NA=0.80        0.8  225.7929  11.28964  2.257929  1.128964  0.451586  0.225793  0.112896NA=0.7         0.7  269.5912  13.47956  2.695912  1.347956  0.539182  0.269591  0.134796NA=0.6         0.6  325.7435  16.28717  3.257435  1.628717  0.651487  0.325743  0.162872NA=0.5         0.5  401.9331  20.09666  4.019331  2.009666  0.803866  0.401933  0.200967[表8]K=0.2         0.2    100μm      5μm      1μm     500nm     200nm     100nm      50nm
                    100         5         1       0.5       0.2       0.1      0.05NA=0.95       0.95 155.8648   7.79324  1.558648  0.779324  0.31173   0.155865  0.077932NA=0.9        0.9  169.9578  8.497888  1.699578  0.849789  0.339916  0.169958  0.084979NA=0.85       0.85 185.2333  9.261666  1.852333  0.926167  0.370467  0.185233  0.092617NA=0.80       0.8  201.9553  10.09776  2.019553  1.009776  0.403911  0.201955  0.100978NA=0.7        0.7  241.1297  12.05648  2.411297  1.205648  0.482259  0.24113   0.120565NA=0.6        0.6  291.3538  14.56769  2.913538  1.456769  0.582708  0.291354  0.145677NA=0.5        0.5  359.4999  17.975    3.594999  1.7975    0.719     0.3595    0.17975[表9]K=0.02       0.02    100μm      5μm      1μm     500nm     200nm     100nm      50nm
                    100         5         1       0.5       0.2       0.1      0.05NA=0.95      0.95  492.8878  24.64439  4.928878  2.464439  0.985776  0.492888  0.246444NA=0.9        0.9  537.4536  26.87268  5.374536  2.687268  1.074907  0.537454  0.268727NA=0.85      0.85  585.7592  29.28796  5.857592  2.928796  1.171518  0.585759   0.29288NA=0.80       0.8  638.6387  31.93194  6.386387  3.193194  1.277277  0.638639  0.319319NA=0.7        0.7   762.519  38.12595   7.62519  3.812595  1.525038  0.762519   0.38126NA=0.6        0.6  921.3417  46.06709  9.213417  4.606709  1.842683  0.921342  0.460671NA=0.5        0.5  1136.839  56.84193  11.36839  5.684193  2.273677  1.136839  0.568419
从表2至表9的结果可以看出数值孔径NA、缺陷面积/光束聚焦点面积的比率k、进口间隙GIN(缺陷尺寸)和透明保护覆盖玻璃层102的厚度t之间的关系。
表2至表4表明，对于相同的进口间隙GIN，透明保护覆盖玻璃层102的厚度t随着数值孔径NA的增加而变小。
同样，尽管对于相同的进口间隙GIN和数值孔径NA(比如GIN=1微米和NA=0.8)，随着缺陷面积/光束聚焦点面积的比率k的增加(比如增加到0.08、0.1和0.12)透明保护覆盖玻璃层102的厚度t变小(比如减小到3.19微米、2.85微米和2.6微米)。
表2至表4的结果可以各种不同的方式用于设计光记录/再现设备中。
在物镜的数值孔径NA、合适的缺陷面积/光束聚焦点面积比率k(比如k=0.12)和进口间隙GIN确定以后，可以定出透明保护覆盖玻璃层102的厚度t。
相反，在物镜的数值孔径NA、合适的缺陷面积/光束聚焦点面积比率k(比如k=0.12)和透明保护覆盖玻璃层102的厚度t确定以后，可以定出进口间隙GIN或缺陷尺寸。应该指出的是，所期望的进口间隙GIN是通过计算浮动光头31悬挂部分31a的弹力和根据磁光盘1转速得出的流动空气浮力确定的。
如上所述，给出了使用浮动光头31的磁光记录和再现设备抑制缺陷的最佳缺陷面积/光束聚焦点面积比率k、透明保护覆盖玻璃层102的厚度t和进口间隙GIN。因此，在基于上述条件确定了磁光盘1的透明保护覆盖玻璃层102厚度t、磁光盘1表面和浮动光头31之间的进口间隙GIN和缺陷面积/光束聚焦点面积比率的k之后生产光记录/再现设备时，尽管存在上述尺寸的缺陷，仍有可能实现设计、生产和使用高可靠性且不用错误校正而避免错误的磁光记录和再现设备。
进一步讲，按照上述实施例，可以提供一种具有厚度为t的透明保护覆盖玻璃层102的磁光盘1，用于发光二极管波长、物镜数值孔径、缺陷面积/光束聚焦点面积比率k和浮动光头31满足上述条件的磁光记录和再现设备。
在上述实施例中，是把超级小型磁光盘1作为光旋转记录介质的例子加以阐述的，但是本实施例并不仅限于上述的超级小型磁光盘1，各种各样的光旋转记录介质被包括在内，比如：相变光盘、只读光盘、激光唱盘(CD)(CD)、用于光硬盘驱动(光HDD)的光硬盘、用于光软盘驱动(光FDD)的光软盘和用于视盘记录仪(VDR)的视频盘等等。在此说明中它们被统一称为磁光旋转记录介质。
(第二实施例)
作为本发明的第二实施例，下面将结合图10说明一种使用电磁执行机构的光记录/再现设备。
在第二实施例中，电磁执行机构50作为存取装置替代了第一实施例中的浮动光头31。
电磁执行机构50包括线圈51并根据磁光盘1的表面控制物镜30的位置，也就是说，根据供给线圈51的电流大小控制隔离间隙GEA。
作为第二实施例的条件上述隔离间隙GEA，应用与第一实施例中的进口间隙GIN的条件。也就是说，完全可以用隔离间隙GEA替代不等式(6)或(7)中的进口间隙GIN。
用统一的术语表述第一实施例和第二实施例，当把进口间隙GIN和隔离间隙GEAGI称作间隙G时，可以得到不等式A和不等式B。
使用电磁执行机构50的第二实施例可以得到与第一实施例相同的效果。
(其它实施例)
本发明并不仅限于上述实施例。举例来说，可以应用于其它多种光记录/再现设备。
图4所示的情况是使用浮动光头31，其以精确的进口间隙GIN和出口间隙GOUT悬浮于磁光盘1的表面之上，但是磁光盘1和光头或者电磁执行机构或者其它存取装置的间隙并不仅限于存取装置位于磁光盘1上面的情况。不用说，本发明也可以用于如图11所示的进行存取装置位于磁光盘1下面的情形。
总述本发明的结论如下，依照本发明，可以确定光旋转记录介质的透明保护覆盖玻璃层厚度和介于存取装置及光旋转记录介质之间的间隙，从而不受缺陷的影响。
因此，如果使用具有上述透明保护覆盖玻璃层的光旋转记录介质并且存取装置离开光旋转记录介质一预定间隙，能够设计高可靠性且免受允许尺寸缺陷影响的光旋转/记录设备。
基于本发明所述设计生产的光记录/再现设备可以高可靠性地运行。
同样，依照本发明，可以生产具备上述透明保护覆盖玻璃层的各种光记录/再现介质，用于所述的光记录/再现设备。
尽管本发明是参照其特定的优选实施例来描述的，但是显然在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以对其进行各种修改。

Claims (20)

1．一种光记录/再现设备，用于对光旋转记录介质的记录层进行存取操作，通过使用安装有物镜且与所说光旋转记录介质表面具有预定间隙的存取装置实现，其中所说的光旋转记录介质的透明保护层厚度、缺陷面积与光束聚焦点面积的比率及上述的预定间隙由下面定义的不等式条件决定其值： G 1 ≤ t · kπ × tan { sin - 1 ( NA n ) } 或 t ≥ G kπ · tan { sin - 1 ( NA n ) } 式中
G为分开存取装置和光旋转记录介质表面的间隙，
t为位于光旋转记录介质记录介质表面的透明层的厚度，
n为透明层的折射率，和
NA为包括物镜在内的光学系统的数值孔径。
2．如权利要求1所述的光记录/再现设备，其中
所说的存取装置是一光头，由所说的光旋转记录介质转动引起的空气流动与所说的光旋转记录介质分开，和
所说的预定间隙是指所说的光头和所说的光旋转记录介质间的空气流通的间隙。
3．如权利要求2所述的光记录/再现设备，其中所说的缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k范围介于0.02到0.2之间。
4．如权利要求3所述的光记录/再现设备，其中所说的保护透明层厚度及所说的间隙由所说的缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k决定，并用来制造具有所说厚度的光旋转记录介质及与所说的光旋转记录介质分开并对记录介质进行存取操作的光头。
5．如权利要求4所述的光记录/再现设备，其中所说的光旋转记录介质包括：使用光和磁的磁光盘、仅使用光的相变光盘、只读光盘、激光唱盘(CD)、光硬盘、光软盘和视频盘。
6．如权利要求1所述的光记录/再现设备，其中
所说的存取装置是一种电磁执行机构，其位置以一预定间隙与所说的光旋转记录介质分开，和
所说的预定间隙是指所说的电磁执行机构和所说的光旋转记录介质间的间隙。
7．如权利要求6所述的光记录/再现设备，其中所说的缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k范围介于0.02到0.2之间。
8．如权利要求7所述的光记录/再现设备，其中所说的保护透明层厚度及所说的间隙由所说的缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k决定，并且使用具有所说厚度的光旋转记录介质及位于离开所说的光旋转记录介质预定间隙位置的电磁执行机构。
9．如权利要求8所述的光记录/再现设备，其中所说的光旋转记录介质包括：使用光和磁的磁光盘、仅使用光的相变光盘、只读光盘、激光唱盘(CD)、光硬盘、光软盘和视频盘。
10．一种光记录/再现设备，用于对光旋转记录介质的记录层进行存取操作，通过使用安装有物镜且与所说光旋转记录介质表面具有预定间隙的存取装置实现，其中所说的存取装置离开所说的光旋转记录介质表面距离由下面定义的不等式决定： t ≥ G kπ · tan { sin - 1 ( NA n ) } 式中
G为分开存取装置和光旋转记录介质表面的间隙，
t为位于光旋转记录介质记录介质表面的透明层的厚度，
n为透明层的折射率，和
NA为包括物镜在内的光学系统的数值孔径。
11．如权利要求10所述的光记录/再现设备，其中所说的缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k范围介于0.02到0.2之间。
12．如权利要求11所述的光记录/再现设备，其中
所说的存取装置是一种电磁执行机构，其位置以一预定间隙与所说的光旋转记录介质分开，和
所说的预定间隙是指所说的电磁执行机构和所说的光旋转记录介质间的间隙。
13．如权利要求11所述的光记录/再现设备，其中
所说的存取装置是一光头，由所说的光旋转记录介质转动引起的空气流动与所说的光旋转记录介质分开，和
所说的预定间隙是指所说的光头和所说的光旋转记录介质间空气流通的间隙。
14．一种用于光记录/再现设备的光旋转记录介质，该设备通过使用安装有物镜且与所说光旋转记录介质表面具有预定间隙的存取装置实现对光旋转记录介质的记录层进行存取操作，其中光旋转记录介质有一透明保护层，其厚度由下面定义的不等式决定： t ≥ G kπ · tan { sin - 1 ( NA n ) } 式中
G为分开存取装置和光旋转记录介质表面的间隙，
t为位于光旋转记录介质记录介质表面的透明层的厚度，
n为透明层的折射率，和
NA为包括物镜在内的光学系统的数值孔径。
15．如权利要求14所述的光旋转记录介质，所说的光旋转记录介质包括：使用光和磁的磁光盘、仅使用光的相变光盘、只读光盘、激光唱盘(CD)、光硬盘、光软盘和视频盘。
16．一种设计光记录/再现设备的方法，该设备通过使用安装有物镜且与所说光旋转记录介质表面具有预定间隙的存取装置实现对光旋转记录介质的记录层进行存取操作，此方法包括设计所说的光记录/再现设备，使所说的光旋转记录介质的透明保护层厚度、缺陷面积与光束聚焦点面积的比率及上述的预定间隙满足下面定义的不等式条件： G 1 ≤ t · kπ × tan { sin - 1 ( NA n ) } 或 t ≥ G kπ · tan { sin - 1 ( NA n ) } 式中
G为分开存取装置和光旋转记录介质表面的间隙，
t为位于光旋转记录介质记录介质表面的透明层的厚度，
n为透明层的折射率，和
NA为包括物镜在内的光学系统的数值孔径。
17．如权利要求16所述的设计光记录/再现设备的方法，其中所说的缺陷面积与光束聚焦点面积的比率k范围介于0.02到0.2之间。
18．如权利要求17所述的设计光记录/再现设备的方法，其中
所说的存取装置是一光头，由所说的光旋转记录介质转动引起的空气流动与所说的光旋转记录介质分开，和
所说的预定间隙是指所说的光头和所说的光旋转记录介质间空气流通的间隙。
19．如权利要求17所述的设计光记录/再现设备的方法，其中
所说的存取装置是一种电磁执行机构，其位置以一预定间隙与所说的光旋转记录介质分开，和
所说的预定间隙是指所说的电磁执行机构和所说的光旋转记录介质间的间隙。
20．如权利要求16所述的设计光记录/再现设备的方法，所说的光旋转记录介质包括：使用光和磁的磁光盘、仅使用光的相变光盘、只读光盘、激光唱盘(CD)、光硬盘、光软盘和视频盘。
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