TW200919464A - Optical pickup device, optical recording/reproducing apparatus and gap-control method - Google Patents

Optical pickup device, optical recording/reproducing apparatus and gap-control method Download PDF

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TW200919464A TW097131463A TW97131463A TW200919464A TW 200919464 A TW200919464 A TW 200919464A TW 097131463 A TW097131463 A TW 097131463A TW 97131463 A TW97131463 A TW 97131463A TW 200919464 A TW200919464 A TW 200919464A
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Tsutomu Ishimoto
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Description

200919464 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種使用一近場光以記錄資料至一光學記 錄媒體及/或從該光學記錄媒體重現資料的光學拾取器 件 種包括此光學拾取器件的光學記錄/重現裝置以及 一種用於此光學拾取器件中的間隙控制方法。 相關申請案交又參照 本發明包含與2007年9月12曰在日本專利局申請的曰本 專利申請案JP 2〇〇7-237136相關之標的，其全部内容以引 用方式併入本文中。 【先前技術】 近年來，為在諸如光碟及光學記憶卡之光學記錄媒體中 取得高記錄密度及高解析度，已使用一記錄/重現系統， 其使用當物質之間的距離係短於某一距離時在該等物質之 間的一介面上產生的近場光（亦稱為漸逝波）。在使用近場 光的此記錄/重現系統中，應用近場光的一器件（例如一透 鏡）與一光學記錄媒體的表面之間的一間隙可能需要係在 待用於§己錄及重現程序十的光之波長的通常約1/2至之 極小範圍内。 產生近場光的一聚焦光學系統可包括具有一高數值孔徑 的一物鏡（例如一非球面透鏡），以及該物鏡與一光學記錄 媒體之間的—固態浸沒式透鏡（SIL)。使用該SIL的此系統 可能需要將該SIL與該光學記錄媒體（例如光碟）的表面之間 的距離（間隙）保持在允許產生約如以上說明的光之波長的 131069.doc 200919464 1/2至1/5或更小之近場光的距離。此外，在此情況下，應 該控制該SIL的姿勢以跟隨光學記錄媒體之表自的擺動或 碟形光學記錄媒體之碟擺動。例如為了控制該肌的姿 勢，已建議基於藉由偵測全反射返回光數量來伯測間隙而 保持-期望間隙怪定的間隙控制方法（參見（例如）日本未審 查專利申請公開案第20〇1_76358號）。
此控制方法利用該間隙之大小以及全反射返回光數量在 允許產生近場光的距離下係在—比例關係中的事實。換言 之，在該方法中M吏用全反射返回光以具有一間隙誤差； 號。此外’藉由使具有相位補償滤波器的㈣迴路系统移 定以保持間隙恆定來形成一回授伺服迴路。 〜 例如，20 nm係選擇為用於保持允許產生近場光的距離 之一期望值’ 5 nm係—&許偏差，以及4〇 _係—允許表 面擺動位準。在本文中，使用碟形光學記錄媒體並設定其 旋轉速度至3,000 rpm (轉/分鐘)。在此情況下，必要的頻 寬可以為8 kHz或更大。然*，實際上，由該碟之旋轉引 起的干擾強烈地輸出一旋轉同步成分，因此即使確保8 kHz或更大的頻寬，仍難以高精度控制該間隙。 【發明内容】 ” 心罟使用在一光學系統相對於一光學記錄媒體之行進方 向上’明確而言相對於碟形光學記錄媒體之切線方向上的 一推挽信號以藉由採用該推挽信號實行前饋送控制而當 一間隙誤差信號之干擾成分。 一切線推挽信號亦係用作傾斜伺服控制中的一控制作 131069.doc 200919464 號。在此情況下…間隙控制及一傾斜控制可能係彼此不 相容。 因此，期望當採用近場光照射一光學記錄媒體時允許除 以高精度控制-聚焦光學系統與該光學記錄媒體之間的一 間隙以外實行一傾斜控制。 依據本發明之-具體實施例，提供_光學拾取器件，其 包括-光源、-聚焦光學系、统、一光偵測單元、一控制單 元以及-驅動單元。該聚焦光學系統經組態用以採用近場 光照射-光學記錄媒體。該光债測單元經組態用以债測自 該光學媒體的-全反射返回光數量。該控制單元經組態用 以回應於從該光偵測單元供應的一彳貞測信號而產生一控制 信號。該驅動單元經組態用以驅動該聚焦光學系統至該光 學記錄媒體之上的一預定位置。該控制單元前饋該驅動單 元相對於該光學記錄媒體之一行進方向上的一推挽信號至 從該光偵測單元供應的一間隙誤差信號以產生一間隙伺服 信號。此外，該控制單元包括儲存預定數目的推挽信號之 一重複控制器。 依據本發明之一具體實施例，提供一光學記錄/重現裝 置，其包括一光學拾取器件、上面附著一光學記錄媒體的 一安裝單元以及經組態用於相對於一聚焦光學系統移動該 女裝單元的一弟二驅動單元。該光學拾取器件包括一光 源、該聚焦光學系統、一光偵測單元、一控制單元以及一 第一驅動單元。該聚焦光學系統經組態用以採用近場光照 射一光學記錄媒體。該光偵測單元經組態用以偵測自該光 131069.doc 200919464 學S己錄媒體的一全反射返回光數量。該控制單元經組態用 以回應於從該光彳貞測單元供應的一债測信號而產生一控制 信號。該第一驅動單元經組態用以驅動該聚焦光學系統至 該光學記錄媒體之上的一預定位置。該控制單元前饋該第 一驅動單元相對於該光學記錄媒體之一行進方向上的一推 挽信號至從該光偵測單元供應的一間隙誤差信號以產生一 間隙伺服信號。該控制單元包括儲存預定數目的推挽信號 之一重複控制器。
根據本發明之一具體實施例，提供一種間隙控制方法。 該間隙控制方法包括下列步驟： 偵測一光學透鏡與一光學記錄媒體之間的全反射返回光 數Ή：以獲得一間隙誤差信號； 前饋該透鏡相對於該光學記錄媒體之一行進方向上的全 反射返回光數量之推挽信號至該間隙誤差信號以獲得一間 隙伺服信號； 使用該間隙伺服信號實行一間隙伺服控制； 儲存預定數目的推挽信號；以及 在儲存該等推挽信號之後實行—傾斜㈣控制。 如以上所說明，依據本發明之__具體實施例，前饋一驅 動早凡相對於-光學記錄媒體之行進方向或垂直於一碟形 光：記錄媒體的徑向方向之切線方向上的一推挽信號以產 ^一間隙舰信號以控制㈣近場光照射—光學記錄媒體 、-聚焦光學系統與該光學記錄媒體之間的一間隙。因 此，可以藉由操作一間隙飼服信號而減少一間隙飼服系統 131069.doc 200919464 中的剩餘誤差並獲得與一重複伺服系統中相同的效應。如 稍後說明，驅動單元相對於一光學記錄媒體之行進方向上 的一推挽信號或相對於一碟形光學記錄媒體之切線方向上 的一推挽信號具有類似於一間隙誤差信號之相位。 :、、;、而在簡單地前饋一切線推挽信號之情況下，如以上 所。兒明’當採用切線推挽信號實行一傾斜伺服控制時，一 切線傾斜誤差信號可以變為零。因此’一前饋信號可能會 消失。因此，間隙伺服控制可能受傾斜伺服控制的影響。 相反，依據本發明之一具體實施例，使用驅動單元相對 於一光學記錄媒體之行進方向上的一推挽信號或一碟形光 學記錄媒體之一切線推挽信號來啟動一前饋伺服控制。其 後’ 一重複控制器儲存預定數目的推挽信號。換言之，在 碟形光學記錄媒體情況下，儲存一轉的推挽信號之數目並 其後實行一切線傾斜伺服控制。因此，採用切線推挽信號 的一前饋伺服控制係與傾斜伺服控制相容。 依據本發明之一具體實施例’當採用近場光照射一光學 記錄媒體時，能在與一傾斜控制相容的同時以高精度控制 該聚焦光學系統與該光學記錄媒體之間的間隙。 【實施方式】 接著，將詳細說明本發明之具體實施例。應該瞭解本發 明並不限於此。 圖1係具有依據本發明之一具體實施例的一光學拾取器 件3 0之一光學記錄/重現裝置100的示意圖。在此範例中， 光學έ己錄/重現裝置100包括一光學透鏡6及一固態浸沒式 131069.doc 200919464 本文"光學透鏡6係由非球面透鏡或類似物
二成的-物鏡。此外，SiL 7可以為半球形或超半球形透 鏡。圖1代表超半球形SIL。或者，A ^纽上 '、J以為半球形SIL。 光子拾取器件3G包括-功率控制單元！、 μ - ^ m \ 先源2 (例如雷 射一極體）、-準直透鏡3、一分光器4、一鏡$、具有光學 透鏡6及SIL7的一聚焦光學系統1〇、藉由分光器4配置在一 分支光學路徑上的一聚焦透鏡 Λ Μ及包括一四片段光二 極體或類似物的一光偵測單 j干TLy光學拾取器件30進一步 包括一控制單元15，盆實杆舛出伯、a, /、只仃從先偵測早元9供應的一偵測 信號之操作以產生一間隙誤差信號％。本文中，間隙誤差 信號sG係用於控制聚焦光學系統1〇之一驅動單元^的一控
制信號。控制單元15可經組態心產生用於控制SIL7I 一光學記錄媒體2 〇的傾斜之押也丨产 J丨只竹之控制仏就的一傾斜誤差信號St 並輸出傾斜誤差信號St至驅動單元u。 光學記錄/重現裝置100進一步包括用於安裝-碟形光學 記錄媒體20或類似物之—安裝單心以及用於圍繞一旋轉 軸（例如，由如圖1中所+ 的虛線Cs代表的旋轉軸）旋轉地 驅動安裝單元25之一驅動單元％。 在以上說明的組態中，你 從先源2輸出的光係藉由準直透 鏡3製成平行光並接著穿八 、 刀光盗4。其後，光係由鏡5反 射並接著入射在聚焦光學系 〇 子糸、、先10上。當記錄從一資料儲存 單元（未顯示）供應的資料時 • 寸吋，功率控制單元1回應於記錄此 類資料或類似物而控制自氺 目先源2的輸出。當重現此類資料 時可能需要藉由功率抟击丨 制早疋1控制輸出並且光源2可以為 131069.doc 200919464 恒定的。其後，採用透過聚焦光學系統1〇的近場光照射光 學記錄媒體20之一資料記錄表面。從光學記錄媒體2〇反射 的返回光係進—步由鏡5及分光器4反射，並接著透過聚焦 透鏡8聚焦於光偵測單元9上。 由光偵測單元9偵測的光之部分能輸出為對應於在重現 時έ己錄在光學記錄媒體2G ±的f料之射頻（RF)信號&。
另方面，全反射返回光數量係輸入至控制單元15，其產 生用=控制驅動聚焦光學系統丨0的驅動單元11之一信號。 控制單70 15輸出由稍後說明的前饋控制產生的一間隙控制 信號sG以及一傾斜控制信號％至驅動單元u。本文中驅動 皁70 11可以由（例如）具有語音線圈馬達的雙軸致動器或三 軸致動器形成。或者，可分離地提供用於間隙控制的一驅 動單元以及用於傾斜控制的—驅動單元以允許控制信號輸 入至該等個別驅動單元。此外中代表的結構組件 以外，各種光學元件（例如用於像差校正的光學元件）可另 外加以配置在光學拾取器件3 〇上。 在光學記錄/重現震们咐，如以上所說明，光學記錄 媒體20係安裝在由驅動單元％旋轉地驅動之安裝單元乃上 並且光干屯取器件30係安裝在（例如）沿光學記錄媒體2〇之 記錄表面平行移動光學拾取器件3〇的一水平移動機構（未 顯不）上。該水平移動機構能與驅動單元26工作以便（例如） 螺旋地或與從聚焦光學系統1〇應用的近場光同心地掃描光 學§己錄媒體2 0之表面上的記錄循跡。 圖2A及2B係解說全反射返回光數量與使用近場光之光 131069.doc 200919464 、取為件30中的§己錄媒體20與聚焦光學系統1〇之間的間 ^之關係的示意圖。圖2A係顯示包括光學透鏡认机7的 t焦光學系統H)之SIL 7的端表面與光學記錄媒體2〇之間 的間隙g之不,&圖。圖2B係顯示全反射返回光數量與間隙g °在此情況下’全反射返回光數量係 乂全反射角入射在面向光學記錄媒體2G的sm之端表面 上的光之數量（具有數值的成分）。 如圖2B中所不，入射雷射光之波長的間隙m至仍或較 大對應於-遠場區紐，其不係—近場區域。在遠場區域 附，光係完全反射在SIL7之端表面上，以便全反射返回 光數量能保持怪定。另一方面，一般地，入射雷射光之波 長的間隙1/2至1/5或較小係在近場狀態中，或對應於近場 區域Fn。_解說—範例，其中在人射光波長為彻細的 ，況下，當該間隙為70 nm或較小時減少纟反射返回光數 里。近場區域中的間隙與入射光之波長之間的關係並非恆 疋的而且根據其波長、光學記錄媒體2〇及SIL 7之材料及 組態等從入射雷射光之波長的約1/2至1/5變化。 在近場區域Fn中，漸逝耦合出現在SIL 7的端表面與光 學记錄媒體20的表面之間。因此，全反射返回光之部分朝 記錄媒體20穿過SIL 7之端表面，從而導致全反射返回光 數量的減少。此外，當SIL 7完全接觸及光學記錄媒體2〇 時，全反射返回光朝光學記錄媒體2〇完全穿過SIL 7。因 此，全反射返回光數量變為零。因此，如圖2B中所解說， 由近場區域Fn中全反射返回光數量的逐漸減少代表SIl 7 131069.doc -12- 200919464 =端表面與光學記錄媒體2〇之間的間隙與全反射返回光數 里的關係。此外，在缺少間隙情況下全反射返回光數量變 為零，即使其係在遠場區域Ff中保持恆定。此外，其中能 減^全反射返回光數量的區域包括一區域，其允許該間隙 與全反射返回光數量的關係顯示一線性行為，如藉由虛線 1包圍的線性行為所代表。因此，在線性行為區域中，可 、藉由使用王反射返回光數量以決定—間隙誤差來形成一 Z授迴路而保持該間隙衫。換言之，當待獲得的間隙係 圖2B中的「g」代表時，可實行控制以便能將全反射返 回光數量調整為「r」。 圖^係解說當使用典型回授迴路實行間隙控制時依據一 比較範例的一甸服纟回攸+ & 服、路之組態的方塊圖。在此情況下，該 飼服迴路包括：_減法 .、 咸去态14ι，由一相位補償濾波器、一 引線滯後攄波器或類似 ±| 貝似物形成的一伺服濾波器143 ; —控 制目標1 4 4 ;—加法哭1 zi < ,、 ° ，以及—GES操作單元146。在 Ο 圖3中，「rl,主 H月望間隙信號（圖2B中所示的全反射 返回光數量之期望值）；「d m ，, 」係由碟表面之擺動引起的干 達二」:糸該期望值與一間隙誤差信號㈣之間差並由 的:：來代表。控制目標144係其上安裝他7 的一致動器，或®丨中$ 一 ^ 146^ 1 不的驅動單元11。GES操作單元 1 包括如圖1中所+ 55 ' 貞測單元9、一類比/數位轉換 益、一放大器等。 從一輸入端子14〇輸入 說明的GESh „ 冑2間Μ號rl係與從如稍後 說明的GES刼作單元146輸 97谓測仏號y 1 —起供應給減 131069.doc 13 200919464 法器141，從而輸出el (=yl_H)。透過伺服濾波器ι43處理 的信號el係輪入至控制目標144。在控制目標144的位移之 後’加法器145添加干擾d 1至一偵測信號以允許GES操作 單元146輸出一間隙誤差信號GES (即，yl)。 在此情況下’如圖3中所所示，實行yl (間隙誤差信號 (GES))之回授。
;、、、'而’在藉由如以上說明的GES之回授調整該間隙的情 況下，當該光學記錄媒體之旋轉速度增加（即，控制目標 144相對於光學δ己錄媒體移動的速度增加）時變得難以跟隨 該光學記錄媒體之表面擺動。因此，如圖4中所示，旋轉 成分之剩餘誤差係疊加在GES上。在4圖中，由箭頭指示 的波形之一部分對應於一轉的GES。圖4中顯示與旋轉同 步的成分，其係一剩餘誤差。 依據本發明之一具體實施例，可以減少係與旋轉同步的 成分之剩餘誤差。在下列說明中，將說明依據本發明之一 具體實施例的間隙調整控制。 圖5係解說依據本發明之—具體實施例之—參考範例的 光學拾取^件之控制單元中的-㈣迴路之Μ態的方塊 圖。在此情況下’如圖5中裕- 口 3肀所不，該伺服迴路包括_墙 器71、一加法器72、_幸i、π Λ上 Μ忒 主要迴路中的一伺服濾波器73 '一 控制目標7 4、—加法7 < “75、-⑽操作單元76、以及用於 前饋信號的一伺服滹浊^ ； 80。一低通濾波器或 作伺服濾波器80。 r」係供應給減法器 從一輸入端子70輸入的—期望值 131069.doc 14 200919464 71及加法器72，然後透過伺服濾波器73進入控制目標74， 在此情況下為圖1中所示的驅動單元丨丨。加法器75添加干 擾「d」至一輸出，其隨控制目標74之位移而變化。其 後，GES操作單元76偵測一全反射返回光數量。 圖6係解說圖5中所示的GES操作單元”之組態的一範例 之方塊圖。GES操作單元76包括一 GES偵測單元76A及— TPP/RPP操作單元76B。GES偵測單元76A偵測自如圖i中所 不之聚焦光學系統10中的SIL 7之端表面的一全反射返回 光數量。換言之，在GES偵測單元76A中，在碟形光學記 錄媒體f月况下，象限偵測器侦測控制目標相對於一光學 記錄媒體之一行進方向及其垂直方向，或-切線方向及-徑向方向上的全反射返回光之四個分割數量。全反射返回 光的總數量係從—輸出端子77輸出為GES (y)並且GES (y) 亦係輸入至用於回授的減法器71。 另方面，根據分割光數量，操作並輸出控制目標74相 〇 對於該光千3己錄媒體之行進方向上的一推挽信號（在此情 况下為切線推挽信號Tpp)。此外，可採用全反射返回光 相同四個刀割數量操作徑向方向上的一推挽信號。 =輸出端子78輸出所得Tpp。透過飼服滤波器⑽亦將 . 彳付ΤΡΡ/+加至加法器72。目此，提供Tpp前饋組態。 圖7A中所不，若面對光學記錄媒體20的SIL· 7之端表 表面擺動或類似物而傾斜’則能偵測全反射返 °數S 士。不思性地代表為圖7B中的明亮及黑暗區域。 因此，能在遠離光學記錄媒體2〇之表面的端表㈣之部分 131069.doc -15- 200919464 或遠场區域令的部分中债測對應於該間隙的返回光之數 量技如圖7C中所示，藉由箭頭「t」代表切線方向而且藉 由則頭r」代表徑向方向。光偵測單元9 (參見圖丨）具有 在切線及徑向方向上分割的四個光偵測區域9A、9B、 9C、9D。如藉由圖7(：中的虛線所指示，當7具有至光 學記錄媒體20的傾斜時，在切線或徑向方向上引起返回光 強度的差異（即，GE S強度差異）。
本文中，若分別藉由八至〇代表從區域9八至91)輸出的信 號則如下定義切線方向上的一誤差信號（其係稱為Tpp) 以及徑向方向上的一誤差信號（其係稱為Rpp):
Tpp=(A+D)-(B + C) .... (1)
Rpp = (A+B)-(C+D) .... (2) 因為從一間隙誤差計算Tpp，所以能藉由下列表達式（3) 代表GES，其中α及β分別表示切線方向上間隙誤差中的以 上傾斜之程度： GES=A+D+B+C=(a+P) . (D/(1+CP)}.…（3) 此處 > α+β = 1 — (4) 因此，傾斜度之差（α-β)對應於一傾斜角。能從下列考量誘 導以上表達式（3)。 分別藉由E、R及D代表圖5中的e、r及d之拉普拉斯 (Laplace)變換。接著，能從圖5獲得下列表達式： E=Y-R ·..· (5) -ECP+D=Y …（6) 其中C及P分別代表伺服濾波器80及控制目標74之輪出 131069.doc -16- 200919464 而且cp代表該控制單元中的增益。 右從以上表達式（5)及⑹刪除e，則能藉由下列表達式⑺ 代表GES (即，Y): Y=(CP · R)/(l+CP)+D/(l+CP) .... (7) 在以上表達式（7)中，第二項由於干擾d而為—干擾項。 因此為允許GES疋全跟隨期望值R，可取消藉由下列表 達式（8)代表的干擾項。 D/(1+CP) .…⑻ 換5之，在以上表達式之第一項中，下列表達式⑺， 即期望值R係常數（即，直流（DC)成分）。 (CP · R)/(1+CP)···. (9) 般地，在一期望值跟隨飼服機構之情況下CP的直流增 盈係充分大於1，如下列所表達： 1 < < CP .... (ίο) 因此，能藉由下列表達式（11)代表以上表達式（9): (CP/(1 + CP)} R s (CP/CR) R=R .. .(11) 換言之，間隙誤差（與期望值的差）對應於以上表達式（？） 之第一項。因此，能藉由下列表達式（12)代表間隙誤差信 號 GES : GES=D/(1+CP) — (12) 推挽信號Tpp係藉由將傾斜角乘以以上表達式中 的干擾項而代表為一並因此藉由下列表達式（13)所代表： Τρρ=(α-β) · {D/(l + CP)} = (a-p) · GES .…(13) 依據以上表達式（13)’因為推挽俯衝Tpp強烈地受GES影 131069.doc •17- 200919464 響，所以Tpp可藉由GES j, 加以標準化（除以GES)或GES可 保持恆定。 當藉由消除GES之影塑央拓、仕 曰來標準化Tpp時，能使用丁 pp正確 地實行傾斜伺服控制。鈇 ,,1± …、而’在此情況下，間隙伺服控制 之精度可能不會改良。 因此’可能有必要分離地增加間隙 伺服控制的精度。 〜’、、、而’在以上表達式（13)中，只要GES係預先保持恒 間隙精度就能先前加以保證並亦保持怪定，即GES=C “數）換5之，其能藉由下列表達式（14)加以代表： Τρρ=(α-β) · c ξ α-β ....(14) 因此，此在不影響GES的情況下精確地獲得一傾斜誤 差。 ' 因此，在本發明之該具體實施例中，一Tpp誤差係用於 土曰加間隙精度。下文說明Τρρ及GES係同相的。 首先，右該伺服機構跟隨干擾並且保持GES恆定’則因 (常數）而取得由以上表連式（14)代表的條件。在此 隋况下，-刖饋可以係沒有必要，因為GES已經係較小。 接著，若該伺服機構可停止跟隨干擾，則傾斜角係在實 體上等效於表面擺動信號D之傾斜或區別。因此，能獲得 下列表達式（15): α-β s s . D •…（15) 另外，以上等式（13)之GES能由下列等式（16)加以代 表： D/(1+CP) s D/(K/S)=K5 · s ·
D (16) 131069.doc 18- 200919464 在以上表達式（15)及（16)中，s表示意指區別的拉普拉斯 運算子。此外，K表示增益而且κ，表示κ的倒數（K，=1/k)。 一般地，如圖8中所示而代表解說一光學拾取器件中的 一致動器之轉移函數的波德（B〇de)圖。在圖8中，水平軸 代表頻率而且垂直軸代表增益。誤差比率係與增益成反 比’因此增益能藉由虛線F1m代表的比較低頻率區域中的 增麼而心力”在由虛線F2所代表的頻率區域中，曲線之斜 率可以為較陡而且增益可以為不穩定。因&，其加以補償 以具有適度斜率以便為約_20 dB/dec。此外，在由虛線F3 所代表的高頻率區域中’產生第二或第三共振。因此，結 果此共振可在僅增加伺服頻寬時出現。 特疋5之，採用近場光的照射之一光學系統具有極小待 控制的距離。因此’當DC的其餘偏差^保持（即使偏差僅 為輕微的）時可能難以控制此系统。通常地，將一積分器 併入該飼服據波55申，田士 At μ丄 、 〇〇 T因此犯藉由下列表達式（17)代表其 餘偏差Ae : △e=D/K .... (17) 因此§將該積分器併人於胃㈣ 00而且Ae可以為〇。 二=以上表達式(16)1中該伺服機構可以不跟 二的事疋實頻帶中的CP之轉移函數能得自其幾乎變為積 ::器之V換言之，當頻率係不高於為-控制目標的 的。另一方面要共振’或-般不高於10〇 Hz時增益係恆定 ，該伺服濾波器之相同頻帶中的增益具備積 131069.doc -19- 200919464 分器1/S以移除DC的剩餘誤差，如以上所說明。因此，能 提供下列表達式（18): 1+CP s CP s K/S — (18) Ο
I 本文中’以上表達式（15)代表一傾斜誤差，因此其具有 一符號。以上表達式（16)代表具有正號的間隙誤差GES (全 反射返回光數量）。因此，以上等式（13)之符號跟隨一傾斜 誤差彳s號，而且將觀察放大振幅。換言之，該伺服機構跟 隨干擾而且與GES係恆定之情況比較，該振幅變得較大。 然而，考量自以上等式（15)及（16)的Τρρ與GESi間的相 位關係’其每一者的區別或相位相對於表面擺動信號D而 刖進90度。因此，亦確保Tpp及〇£3兩者係同相的。 最後’能藉由下列表達式及（2〇)代表該伺服機構可 以停止跟隨干擾的情況。 α-β s s · D — (19) D/(1+CP) = D/1=D ·,·. (20) 以上表達式（19)係類似於以上表達式（丨5)。 因為由於該伺服機構可以根本不跟隨干擾，或其停留在 圖8之冋頻f中的事實所致的小增益cp《丄，所以能導出 以上表達式（20)。關於自以上表達式〇 9)及㈣的相位關 係，TPP及GES係在與表面擺動信號D之相位相同的相位 中〇 以上結果顯示Tpp及GES係同相並用作類似信號。圖9至 11顯示Tpp及GES之波形。a甘> ^ y 在其母一者中，使用的光之波 長係405 nm，聚焦光學系統 凡心数值孔徑NA係1.84，以及間 131069.doc -20 - 200919464 ，、之期望值係25 nm。圖9解說該間隙完全跟隨表面擺動的 月况圖1 〇解§兒§亥間隙趨向於停止跟隨表面擺動的情況。 圖11解說該間隙可以不跟隨表面擺動的情況。此等圖之每 一者代表GES、Tpp及表面擺動D。圖9進一步代表Tpp的積 分。依據圖9至11，GES及Τρρ係類似信號而且彼此相關。 此外’圖12分別解說GES、Tpp及GES的重複成分之波 形。圖12顯示GES的重複成分之波形係類型於Tpp之波 形。因此，採用一 Tpp信號實行前饋時，可獲得與重複伺 服控制之補償相同的補償。 圖13A及13B解說採用Tpp的前饋伺服控制之結果。如圖 5中所示，前饋程序包括使一 Tpp信號穿過伺服濾波器8〇 (例如低能濾波器）並接著將Tpp添加至一誤差信號e。藉由 使用以3,000 rpm之旋轉速度旋轉的碟形光學記錄媒體進行 的測量來獲得該等圖中所示的結果。圖丨3 A解說前饋之前 獲得的結果而且圖13B解說前饋之後獲得的結果。 此等結果顯示切線推挽（Tpp)信號，即該控制目標相對 於s玄光學記錄媒體之行進方向上的推挽信號，預防間隙誤 差信號（GES)重複。換言之，當以此方式使用Tpp實行前饋 伺服控制時’即使該光學記錄媒體之旋轉速度係3,〇〇〇 rpm 或更大’仍此有效率地實行間隙控制。此外，在實行前饋 之後改良間隙的跟隨能力。因此，如圖1 3 A及1 3 B中所 示’在應用Tpp之後該振幅已變小，即使τρρ信號之波形未 改變。
其後，當使用Tpp信號實行傾斜伺服控制時，保持GES 131069.doc -21 - 200919464 I"亙疋如以上所說明。Tpp信號正確地反映傾斜數量，因 此能採用正確的方式實行傾斜伺服控制。圖14解說傾斜伺 服控制。本文中，使用Τρρ及Rpp實行傾斜伺服控制的程序 可以為（例如）曰本未審查專利申請公開案第2006_34435 i號 中建議的程序。 u 如圖14中所示，當操作傾斜伺服機構時，傾斜誤差變為 零而且圖5中所代表的前饋信號自然消失。因此，當操作 傾斜伺服機構時，間隙伺服控制可能會波動，從而導致不 正確的傾斜誤差信號以及傾斜伺服機構的不適當操作。 如圖15中所示，在依據本發明之該具體實施例的傾斜伺 服控制中，可採用類似於重複伺服控制的方式先前將一轉 的Τρρ信號儲存在一記憶體中。圖15中所示的一伺服迴路 包括一減法器41、一加法器42、主要迴路中的一词服濾波 器43、一控制目標44、一加法器45 '一 GEs操作單元46、 一減法器61、一加法器62、用於傾斜控制信號的一伺服濾 波器63、一控制目標64以及一重複控制器5〇。重複控制器 包括一數位至類比（D/A)轉換器51、一飼服遽波器52 (例 如低通濾波器）、一延遲線53 (N表示每轉誤差信號的樣本 數目）、一係數乘法器54以及一類比至數位（A/D)轉換器 55。一轉的記憶體可取代延遲線53。 如圖1 5中所示，控制目標64係透過虛線連接至GES操作 單元46。實際上，即使操作傾斜伺服機構，仍可從間隙誤 差計算傾斜誤差。因此，事實上，控制目標料不連接至 GES操作單元46。 131069.doc •22· 200919464 從一輸入端子4 0輸入的間隙控制之期望值r係透過減法 器41、加法器42以及伺服濾波器43輸入至控制目標料（在 此情況下為圖1中所示的驅動單元丨丨之間隙方向上的致動 器）。加法器45添加干擾3至一輸出，其隨控制目標44之位 移而變化。接著，GES操作單元46偵測一全反射返回光數 量。 GES操作單元46之組態係類似於圖6中所示的GES操作單 70 76之組態。換言之，在碟形光學記錄媒體的情況下，藉 由基於由具有在切線及徑向方向分割的四個偵測部分之一 偵測器所偵測的數量之操作而獲得GES、丁沖及R沖。 獲知的Tpp係添加至加法器6丨中的切線傾斜之期望值『， (在此情況下為零）。其後，結果係透過加法器62輸入至加 法器42以及重複控制器5〇而且亦輸入至控制目標64，即用 於傾斜控制的致動器。 輸入至重複控制器50的Tpp係透過伺服濾波器52 (例如 低通濾波器）輸入至D/A轉換器51並接著輸入至延遲線幻。 在（例如）碟形光學記錄媒體2〇情況下，Tpp係在延遲線Μ 中延遲一轉。在獲得係數乘法器54中的適當增益之後，透 過A/D轉換器55將Τρρ輸入至加法器62。如以上所說明的 重複控制器50之動作允許預定數目的Τρρ信號加以儲存。 例如在此情況下，ΤΡΡ信號之數目對應於一轉。此外，重 複控制器50的組態並不限於圖15中所例證的一而且可進行 各種修改。例如’除該延遲線以外，可提供一記憶體，如 以上所說明。 131069.doc -23- 200919464 明確地’在此範例中’藉由Τρρ伺服機構實行前饋操作 以使該間隙穩定。在此條件下為一轉儲存Τρρ信號。其 後，操作傾斜機構。因此，即使一傾斜誤差藉由傾斜伺服 機構之操作而變為零，無傾斜伺服操作之後獲得的傾斜誤 差之一目前信號以及具有傾斜伺服操作之前獲得的傾斜誤 差之一信號的總和仍係應用為一前饋信號。因此，可以同 時操作前饋伺服機構及傾斜伺服機構。
圖15顯示採用Τρρ的傾斜控制之前饋情況下的一範例。 或者’可在TPPm统中實行典型回授。圖關示此情 況下該控制單元之舰迴路的—範例。在圖16中，對應於 圖15中的單元之單元係藉由相同參考數字指定以省略冗餘 說明。 在圖16巾所解說的範财，在⑽操作單元46中獲得的 Τρρ係添加至期望值,’並直接透過伺服渡波器63輸入至控 制目標64。 在此情況下，用於間隙伺服护 控制的剛饋佗唬亦為無傾斜 伺服操作之後獲得的傾斜誤差 ^ 目月唬以及具有傾斜 伺服操作之前獲得的傾斜誤差 ^彳5號的總和。因此，可 以同時操作前饋伺服機構及傾斜伺服機構。 >如以上所說明，依據本發明之具體實施例，使用 仏唬獲得一間隙誤差信號，該 於佶田4 π丄 7虎係—控制目標相對 於使用近％光的一光學記錄媒體 _ . '^仃進方向上的一推抽作 號或一碟形光學記錄媒體情況 ° m 刀綠方向上的一推挽作 唬。因此，能以高精度實行間 ° 承控制，即使光學記錄媒體 131069.doc -24· 200919464 之旋轉速度為較高（即’該控制目標相對於該光學記錄媒 體移動的速度增加）。同時，採用該推挽信號的間隙控制 及傾斜控制能在一起操作。 本發明不限於上述具體實施例中說明的組態。本發明可 進行各種修改及改變而不脫離其範疇。 熟習技術人士應瞭解’可根據設計要求及其他因素進行 各種修改、組合、子組合及變更，只要其係在所附申請專 利範圍或其等效内容的範疇内即可。 【圖式簡單說明】 圖1係解說包括依據本發明之一具體實施例的—光學拾 取器件之一光學記錄/重現裝置的示意圖。 圖2A及2B係解說全反射返回光數量與使用近場光之_ 光學拾取器件中的—光學記錄媒體與—聚焦光學系統之間 的間隙之關係的示意圖，其中圖2A係間隙之示意圖而且圖 2B係全反射返回光數量與間隙的關係之圖解圖。 圖3係解說依據一比較範例的一伺服迴路之一組態的方 塊圖。 圖4係解說一比較範例中的一間隙誤差信號之一波形的 圖解圖。 圖5係解說依據一參考範例之一光學拾取器件的一控制 單元之一伺服迴路的組態之方塊圖。 圖6係解說圖5中所示的控制單元之一 GES操作單元之一 範例的方塊圖。 圖7A至7C係解說SIL至一光學記錄媒體的傾斜之示意 131069.doc -25- 200919464 圖，其中圖7A係SIL及該光學記錄媒體之斷面圖，圖冗係 顯示一全反射返回光數量之一範例的圖，以及圖7C係一光 偵測單元之示意圖。 圖8係一轉移函數之波德圖’其中一典型光學拾取器件 中具有一控制系統。 圖9係解說當一間隙跟隨表面擺動時的一信號波形之圖 解圖。 圖10係解說當該間隙趨向於停止跟隨表面擺動時的一信 號波形之圖解圖。 圖11係解說當該間隙可以不跟隨表面擺動時的一信號波 形之圖解圖。 圖12係解說GES、Tpp及GES之重複信號的信號波形之圖 解圖。 圖13Α及13Β係解說一間隙誤差信號及一切線推挽信號 之波形的圖解圖，其中圖13 Α係前饋一推挽信號之前的圖 解圖而且圖13B係前饋該推挽信號之後的圖解圖。 圖14係解說在實行傾斜伺服控制之前及之後一切線推挽 信號之波形的圖解圖。 圖1 5係解說依據本發明之一具體實施例之一光學拾取器 件之一控制單元中的一伺服迴路之一範例的方塊圖。 圖16係解說依據本發明之一具體實施例之一光學拾取器 件之控制單元中的一伺服迴路之另一範例的方塊圖。 【主要元件符號說明】 1 功率控制單元 131069.doc •26- 200919464 2 光源 3 準直透鏡 4 分光器 5 鏡 6 光學透鏡 7 固態浸沒式透鏡（SIL) 7T 端表面 8 聚焦透鏡 9 光偵測單元 9Α至 9D 光偵測區域 10 聚焦光學系統 11 驅動單元 15 控制單元 20 光學記錄媒體 25 安裝單元 26 驅動單元 30 光學拾取器件 41 減法器 42 加法器 43 伺服濾波器 44 控制目標 45 加法器 46 GES操作單元 50 重複控制器 131069.doc -27- 200919464 i 51 數位至類比（D/A)轉換器 52 伺服濾波器 53 延遲線 54 係數乘法器 55 類比至數位（A/D)轉換器 61 減法器 62 加法器 63 伺服濾波器 64 控制目標 70 輸入端子 71 減法器 72 加法器 73 伺服濾波器 74 控制目標 75 加法器 76 GES操作單元 76A GES偵測單元 76B Tpp/Rpp操作單元 77 輸出端子 78 輸出端子 80 伺服濾波器 100 光學記錄/重現裝置 140 輸入端子 141 減法器 131069.doc •28. 200919464 143 伺服濾波器 144 控制目標 145 加法器 146 GES操作單元 Ff 遠場區域 Fn 近場區域 g 間隙 131069.doc -29-

Claims (1)

  1. 200919464 十、申請專利範圍： 1· 一種光學拾取器件，其包含： 一光源； 聚焦光學系統，其經組態用以採用近場光照射一光 學記錄媒體； 一光偵測單元，其經組態用以偵測自該光學媒體的一 全反射返回光數量； 一控制單元，其經組態用以回應於從該光偵測單元供 應的一偵測信號而產生一控制信號；以及 一驅動單元，其經組態用以驅動該聚焦光學系統至該 光學記錄媒體之上的一預定位置，其中 該控制單元前饋該驅動單元相對於該光學記錄媒體之 仃進方向上的一推挽信號至從該光偵測單元供應的一 間隙誤差信號以產生一間隙祠服信號，以及 該控制單元包括儲存預定數目的該等推挽信號之一重 複控制器。 2.如請求項1之光學拾取器件，其中 該聚焦光學系統包括—光學透鏡及一固態浸沒式透 鏡。 3 .如請求項1之光學拾取器件，其中 D亥光予s己錄媒體係一碟形光學記錄媒體，以及 儲存在該重複控制器中的該等推挽信號係該碟形光學 記錄媒體之一轉的信號。 4.如請求項3之光學拾取器件，其中 131069.doc 200919464 垂直於該碟形光學記錄媒體之一徑向方向之一切線方 向上的該等推挽信號係儲存在該重複控制器中。 5.如請求項3之光學拾取器件，其中 該碟形光學記錄媒體係當記錄及/重現其上的資料時以 3,000 rpm或更大之旋轉速度旋轉。 6. 一種光學記錄/重現裝置，其包含： 一光學拾取器件，其包括一光源、經組態用以採用近 場光照射一光學記錄媒體之一聚焦光學系統、經組態用 以偵測自該光學記錄媒體的一全反射返回光數量之一光 偵測單元、經組態用以回應於從該光偵測單元供應的一 偵測信號而產生一控制信號之一控制單元、以及經組態 用以驅動該聚焦光學系統至該光學記錄媒體之上的一預 定位置之一第一驅動單元； 裝單元，其上附著该光學記錄媒體；以及 第驅動單元，其經組態用以相對於該聚焦光學系 統而移動該安裝單元，其中 二早儿前饋該第一驅動單元相對於該光學記錄错 2一行進方向上的-推挽”至從該以貞測單元供應 、一間隙誤差信號以產生一間隙飼服信號；以及 制單元包㈣存預定數目的料推挽信號之-重 稷控制器。
    如請求項6之光學 該聚焦光學系 鏡。 記錄/重現裝置，其中 統包括—光學透鏡及―固態、浸沒式透 131069.doc 200919464 8，如請求項6之光學記錄/重現裝置，其中 該光學記錄媒體係一碟形光學記錄媒體，♦以及 儲存在該重複控制器中的該等推挽信號係該碟形光學 記錄媒體之一轉的信號。 9. 一種間隙控制方法，其包含下列步驟： 偵測一光學透鏡與一光學記錄媒體之間的一全反射返 回光數量以獲得一間隙誤差信號； 行進方向上的 隙誤差信號以
    前饋該透鏡相對於該光學記錄媒體之— 該全反射返回光數量之一推挽信號至該間 獲得一間隙伺服信號； 使用該間隙伺服信號實行間隙伺服控制. 儲存預定數目的該等推挽信號；以及 在儲存該等推挽信號之後實行傾钭词月 炫制。 C 131069.doc
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