(57)【要約】光学式記憶インターフェース装置において、スポット形成レンズは、光源からの光ビームを受けて光学式情報担体上に光スポットを投射する。スポット形成レンズと光学式情報担体との間には空気ギャップ（AG）がある。ギャップ検出器（PHD2）は、空気ギャップ（AG）に対してギャップ指示伝達関数（F）に従って変化するギャップ指示信号（GIS）を与える。レンズ位置決め機構（CTRL、ACT）は、このギャップ指示信号（GIS）に基づいて光学式情報担体に対してスポット形成レンズを位置決めする。レンズ位置決め機構（CTRL、ACT）はギャップ指示伝達関数（F）の非線形性を補償するための補償器（CMP）を有している。好適な報償伝達関数（G）はサーボ制御ループ測定に基づいて確立できる。よって、ギャップ指示伝達関数（F）について何らの事前知識がなくても補償が提供できる。
2008516362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式記憶インターフェース装置であって：
・光源からの光ビームに反応して光スポットを光学式情報担体上に投射するよう構成されたスポット形成レンズと：
・前記スポット形成レンズと前記光学式情報担体との間の空気ギャップに対してギャップ指示伝達関数に従って変化するギャップ指示信号を提供するよう構成されたギャップ検出器と；
・前記ギャップ指示信号に基づいて、前記スポット形成レンズを、前記光学式情報担体に対して位置決めするよう構成されたレンズ位置決め機構とを有しており、該レンズ位置決め機構が前記ギャップ指示伝達関数の非線形性を補償するための補償器を有している、装置。
【請求項２】
前記補償器が、前記光学式情報担体上に光スポットを投射するのに使われる光ビームの半波長より小さな空気ギャップについて前記ギャップ指示伝達関数の非線形性を補償するよう構成されている、請求項１記載の光学式記憶インターフェース装置。
【請求項３】
前記補償器が、前記ギャップ検出器が提供する前記ギャップ指示信号に反応して補償されたギャップ指示信号を与えるよう構成されており、前記レンズ位置決めシステムが：
・前記補償されたギャップ指示信号をギャップ目標と比較して誤差信号を得る比較器と；
・前記誤差信号に反応してアクチュエータ信号を与えるよう構成されているフィードバックプロセッサと；
・前記アクチュエータ信号に反応して前記スポット形成レンズと前記光学式情報担体との間の空気ギャップを調整するよう構成されたアクチュエータ、
とを有する、請求項２記載の光学式記憶インターフェース装置。
【請求項４】
前記補償器、前記比較器および前記フィードバックプロセッサがプログラムされたプロセッサとして実装される、請求項３記載の光学式記憶インターフェース装置。
【請求項５】
前記レンズ位置決め機構および前記ギャップ検出器がサーボ制御ループを形成しており、当該光学式記憶インターフェースが、空気ギャップの個々の値について個々のサーボ制御ループ測定を実行し、該個々のサーボ制御ループ測定に基づいて補償伝達関数を確立する測定モジュールを有している、請求項１記載の光学式記憶インターフェース装置。
【請求項６】
前記スポット形成レンズが開口数が１より大きいソリッドイマージョンレンズを有している、請求項１記載の光学式記憶インターフェース装置。
【請求項７】
前記ギャップ検出器がギャップ検出光路および光検出器を有しており、前記ギャップ検出光路が、前記光学式情報担体からの前記スポット形成レンズを介した光ビームの反射の一部分を前記光検出器に投射するよう構成されている、請求項１記載の光学式記憶インターフェース装置。
【請求項８】
前記ギャップ検出光路が、前記光検出器に投射される前記反射の一部分が、前記光学式情報担体に保存されているデータを検出するためのデータ検出光路を介して別の光検出器に投射される前記反射の別の一部分に実質的に垂直であるよう構成されている、請求項７記載の光学式記憶インターフェース装置。
【請求項９】
・光源からの光ビームに反応して、光スポットを光学式情報担体上に投射するよう構成されたスポット形成レンズと：
・前記スポット形成レンズと前記光学式情報担体との間の空気ギャップに対してギャップ指示伝達関数に従って変化するギャップ指示信号を提供するよう構成されたギャップ検出器、
とを有する光学式記憶インターフェースを制御する方法であって：
・前記ギャップ指示信号に基づいて、前記スポット形成レンズを、前記光学式情報担体に対して位置決めするレンズ位置決め段階を有しており、該レンズ位置決め段階は、前記ギャップ指示伝達関数の非線形性を補償するための補償下位段階を有している、光学式記憶インターフェース制御方法。
【請求項１０】
・空気ギャップの個々の値について個々のサーボ制御ループ測定が実行され、該個々のサーボ制御ループ測定に基づいて補償伝達関数が確立される測定段階、
を有する、請求項９記載の光学式記憶インターフェース制御方法。
【請求項１１】
前記測定段階が：
・空気ギャップの個々の値について個々のループ利得測定が実行されるループ利得測定段階と、
・個々の空気ギャップについて個々の補償関数傾き（SG）が決定され、補償関数傾きは、空気ギャップの特定の値について測定されたループ利得に基づいて決定されるものであり、該補償関数傾きは空気ギャップの前記特定の値における補償伝達関数の傾きに対応するものであるような傾き決定段階と；
・個々の補償関数傾きに基づいて補償伝達関数が確立される補償伝達関数確立段階、
とを有する、請求項１０記載の光学式記憶インターフェース制御方法。
【請求項１２】
・光源からの光ビームに反応して、光スポットを光学式情報担体上に投射するよう構成されたスポット形成レンズと：
・前記スポット形成レンズと前記光学式情報担体との間の空気ギャップに対してギャップ指示伝達関数に従って変化するギャップ指示信号を提供するよう構成されたギャップ検出器、
とを有する光学式記憶インターフェースのためのコンピュータプログラムであって：
前記光学式記憶インターフェースにロードされると、前記光学式記憶インターフェースをして請求項９ないし１１のうちいずれか一項記載の方法を実行せしめる命令の組を有しているコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のある側面は光学式記憶インターフェース装置に関する。光学式記憶インターフェース装置はたとえば、DVDディスクからデータを読み取れるデジタル多用途ディスク（DVD）プレーヤーまたはDVDディスクにデータを書き込むこともできるDVDレコーダーでありうる。光学式記憶インターフェース装置はたとえば、高密度のデータ読み出しおよび格納を許容する近接場光学系を有しうる。本発明の他の諸側面は、光学式記憶インターフェースを制御する方法および光学式記憶インターフェースのためのコンピュータプログラムプロダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
Tom  D.  Milsterによる論文“Near-Field  Optics:  A  New  tool  for  Data  Storage”,  IEEE  proceedings,  Vol.  88,  No.  9,  September  2000,  pp.  1480-1490は、近接場光学系がきわめて小さな光スポットを生成するためにエバネッセントエネルギーを使用すること記載している。エバネッセントエネルギーを使う二つの実際的な実装は開口プローブおよびソリッドイマージョンレンズである。いずれの実装についても、光学式記録層は結合面に接近していなければならない。開口プローブについては、結合面はそのようなプローブの開口である。ソリッドイマージョンレンズについては、結合面はそのようなレンズの平坦な表面である。密接な接近なしでは、スポットサイズが広がり、記録層中への結合のために利用可能な全エネルギーはエバネッセント減衰のために減少する。
【０００３】
ソリッドイマージョンレンズはスライダー上にマウントできる。スライダーはある程度は磁気式のハードディスクドライブで使われるスライダーと同様である。光ディスクが回転すると、スライダーは空気のベアリングに乗る。空気のベアリングがソリッドイマージョンレンズを光学式記録層から厚さhの空気ギャップだけ隔てるのである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のある側面によれば、光学式記憶インターフェースは次のような特性をもつ。スポット形成レンズが、光源からの光ビームを受けて、光スポットを光学式情報担体上に投射する。スポット形成レンズと光学式情報担体との間には空気ギャップがある。ギャップ検出器が、空気ギャップに対してギャップ指示伝達関数に従って変化するギャップ指示信号を提供する。レンズ位置決め機構が、そのギャップ指示信号に基づいて、スポット形成レンズを、光学式情報担体に対して位置決めする。レンズ位置決め機構は、ギャップ指示伝達関数における非線形性を補償するための補償器を有している。
【０００５】
本発明は、以下のような側面を考慮に入れる。一般に、ギャップ指示伝達関数は実質的に線形であると信じられている。ギャップ指示伝達関数は実際に、通常の測定がなされるのであれば実質的に線形に見える。従来式の測定においては、ギャップ指示信号は、数百ナノメートルまで、あるいは数マイクロメートルまでもの範囲のさまざまな空気ギャップについて測定される。グラフを作成すれば、ギャップ指示伝達関数は実質的に直線であるように見える。
【０００６】
本発明の発明者らは、ほんの数十ナノメートルまでの範囲の空気ギャップについてギャップ指示伝達関数を比較的高い解像度で測定することに成功した。本発明者らは、たとえば0ナノメートルから50ナノメートルまでの間に含まれうる比較的小さな空気ギャップのそのような範囲ではギャップ指示伝達関数が実質的に非線形であることを発見した。そのような空気ギャップ範囲では、ギャップ指示伝達関数の一階微分は、大きさは比較的大きく変動するが符号は一定のままである。
【０００７】
本発明の前述した側面によれば、レンズ位置決め機構は、ギャップ指示伝達関数における非線形性を補償するための補償器を有する。
【０００８】
レンズ位置決め機構はサーボ制御ループの一部をなす。サーボ制御ループはほかにギャップ検出器を含む。ギャップ指示伝達関数の非線形性を補償することにより、サーボ制御ループは、近接場光学系で典型的な比較的小さな空気ギャップの範囲にわたって実質的に同様な動的振る舞いをもつことが許容される。動的振る舞いは、一方での外乱除去と他方での安定性マージンとの間の妥協の産物である。したがって、ギャップ指示伝達関数の非線形性を補償することにより、比較的小さな空気ギャップの範囲にわたって満足のいく外乱除去が満足のいく安定性マージンと並んで許容される。これにより、近接場光学系における信頼できてかつ堅牢なデータ読み出しおよびデータ記録が許容される。
【０００９】
本発明のもう一つの利点は、以下の側面に関する。磁気式ハードディスクドライブにおいて使用される型のスライダーは、正負の圧力ポケットのある空気ベアリング表面に依存する。これらの圧力ポケットはスライダーを浮かせる圧力を蓄積し、それによりスライダーと回転するディスクとの間に空気ギャップがある。実際上は、圧力ポケットには塵、ほこりおよびその他の汚染があるであろう。これは、特に従来式の環境では故障の重大な理由になりうる。空気ギャップが大きすぎても狭すぎてもデータの読み出しや記録が影響を受ける。スライダーがディスクに衝突することさえありうる。その場合、一般にスライダーが結合されている薄い板ばねサスペンションが損傷することがありうる。これは重大な事件である。修理するまでもはやデータの読み出しや記録が全くできなくなってしまう。
【００１０】
本発明の上述した側面によれば、スポット形成レンズは、ギャップ指示信号に基づいて光学式情報担体に対して位置決めされる。本発明は、比較的小さな空気ギャップを実現するために空気ポケットに頼らない。その代わり、本発明は一定の比較的小さな空気ギャップを維持しようと努める能動制御を使う。そのような能動制御は、上記した従来技術のスライダーベースの解決策ほど塵、ほこりおよびその他の汚染に敏感でないことが観察されている。このことはさらに、信頼できてかつ堅牢なデータ読み出しおよびデータ記録に貢献する。さらに、データ読み出しおよびデータ記録は、従来技術のスライダーベースの解決策に比べてそれほど保護的でない環境においても行える。塵、ほこりおよびその他の汚染に対する保護は一般に費用を伴う。よって、上述した能動制御はそのような保護に関する費用節約を許容する。これらの費用節約は一般に、スライダーベースの解決策と比べて必要とされうる追加的なハードウェアもしくはソフトウェアまたは両方に付随するいかなる追加的費用をも上回る。
【００１１】
これらのことを含む本発明のさまざまな側面について以下に図面を参照しつつより詳細に述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、光ディスクプレーヤー（optical  disk  player）ODPを示している。光ディスクプレーヤーODPは電気‐光インターフェース（electro-optical  interface）EOI、データ信号プロセッサ（data  signal  processor）DSP、ディスク回転モーター（disk-rotation  motor）DRMおよびコントローラ（controller）CTRLを有する。光ディスクプレーヤーODPはさらにリモコン装置（remote  control  device）RCDを有しうる。光ディスクプレーヤーODPにはディスクDSKが存在していることが想定されている。コントローラCTRLはたとえば、プログラムメモリを有するプログラム可能プロセッサの形でありうる。その場合、プログラムメモリに保存されている一つまたは複数のソフトウェアモジュールが、コントローラCTRLが実行する動作を定義する。
【００１３】
光ディスクプレーヤーODPは基本的には次のように動作する。ユーザーがリモコン装置RCDの再生ボタンを押すとしよう。リモコン装置RCDはコントローラCTRLに無線信号を送る。コントローラCTRLはこの無線信号を再生コマンドと解釈し、反応してディスク回転モーターDRMをしてディスクDSKを回させる。電気‐光インターフェースEOIは光スポットSPを回転しているディスクDSKに加え、ディスクDSKに光学的に記憶されているデータを読み出すようにする。電気‐光インターフェースEOIはこのデータを表すデータ信号（data  signal）DSを与える。データ信号プロセッサ（data  signal  processor）DSPはデータ信号DSを処理して、好適なフォーマットでデジタル出力データOUTを得るようにする。その目的のため、データ信号プロセッサDSPは、たとえばパルス検出、パルス復号および誤り復号といったさまざまな異なる種類の処理を実行しうる。
【００１４】
満足のいくデータ読み出しを達成するためには、光スポットSPは適切なサイズである必要があり、ディスクDSK上に正しく位置決めされる必要がある。電気‐光インターフェースEOIは、光スポットSPの大きさおよび位置を指示するセンサー出力（sensor  output）信号SOを与える。センサー出力信号SOは、光スポットSPによるデータ読み出しに関わるその他のパラメータを指示してもよい。センサー出力信号SOを受け取るコントローラCTRLは、光スポットSPが適切な大きさおよび位置をもつか否かを確立する。コントローラCTRLはセンサー出力信号SOに反応して電気‐光インターフェースEOIにアクチュエータ信号（actuator  signals）ASを加える。コントローラCTRLが提供するアクチュエータ信号ASは、光スポットSPに適切な大きさおよび位置をもたせる。
【００１５】
図１は、コントローラCTRLが、センサー出力信号SOに反応してアクチュエータ信号ASを調整する電気‐光インターフェース制御モジュール（electro-optical  interface  control  module）ICMを有していることを図解している。電気‐光インターフェース制御モジュールICMはたとえばソフトウェアプログラムの形でありうる。そのような実装では、コントローラCTRLは、一般にアナログであろうセンサー出力信号SOを電気‐光インターフェース制御モジュールICMのための入力デジタル値に変換する一つまたは複数のアナログ‐デジタル変換器を有しうる。コントローラCTRLはさらに、電気‐光インターフェース制御モジュールICMが提供するデジタル出力値に基づいて、やはり一般にはアナログであろうアクチュエータ信号ASを提供する、一つまたは複数のデジタル‐アナログ変換器を有しうる。
【００１６】
図２は、電気‐光インターフェースEOIを図解している。電気‐光インターフェースEOIはレーザー光源LASおよび以下のさまざまな光学素子を有している：コリメーターレンズLC、ビーム成形器SH、非偏光ビームスプリッターNS、二つの偏光ビームスプリッターPS1、PS2、二つの半波長板HP1、HP2、偏光子PL、非偏光反射器NR、偏光反射器PR、三つの検出レンズLD1、LD2、LD3、焦点調節望遠鏡FT、対物レンズLOおよびソリッドイマージョンレンズSIL。対物レンズLOおよびソリッドイマージョンレンズSILはレンズホルダーHLDに取り付けられており、レンズホルダーHLDはアクチュエータACTに結合されている。電気‐光インターフェースEOIはさらに二つのフォトダイオードPHD1、PHD2および分割検出器（split  detector）SDTを有している。
【００１７】
ソリッドイマージョンレンズSILはたとえば、約0.45の開口数をもつ平‐非球面レンズを、波長405ナノメートル（nm）で2.086の屈折率をもつLaSF35ガラス製の1.0ミリメートル（mm）の無球面収差の超半球面（super-hemispherical）ソリッドイマージョンレンズSILと組み合わせることによって形成しうる。無球面収差の超半球面ソリッドイマージョンレンズSILにより、約0.45の開口数は、屈折率である2.068の二乗倍に増大する。したがって、ソリッドイマージョンレンズSILは約1.9の有効開口数をもつ。これは、ソリッドイマージョンレンズSILからのエバネッセント光エネルギーが比較的小さな程度のみに減衰する距離において比較的小さなスポットサイズを許容する。
【００１８】
電気‐光インターフェースEOIは以下のように動作する。レーザー光源LASは、約405nmの波長をもつレーザー光ビームを生成する。コリメーターレンズLC、ビーム成形器SH、非偏光ビームスプリッターNS、偏光ビームスプリッターPS1、焦点調節望遠鏡FT、対物レンズLOおよびソリッドイマージョンレンズSILが、レーザー光ビームがディスクDSK上に光スポットSPを生成する主光路を構成する。先に述べたが、ソリッドイマージョンレンズSILは約1.9の開口数をもつ。これは、ソリッドイマージョンレンズSILがディスクDSKに比較的近ければ、光スポットSPが比較的小さなサイズであることを許容する。
【００１９】
図２は、ソリッドイマージョンレンズSILとディスクDSKの間の空気ギャップAGを示している。空気ギャップAGは好ましくは数十ナノメートルであるのがよい。たとえば、30nmは適切な値でありうる。空気ギャップAGは、アクチュエータACTが受信するギャップ制御信号（gap  control  signal）GCSの関数として変化する。ギャップ制御信号GCSは図１に示されたアクチュエータ信号ASの一部をなす。ギャップ制御信号GCSは、アクチュエータACTをして、レンズホルダーHLDをディスクDSKに垂直な方向に動かさせることができる。それにより空気ギャップAGを減少させたり増大させたりできる。
【００２０】
ディスクDSKはレーザー光ビームの一部分を、ソリッドイマージョンレンズSILから偏光ビームスプリッターPS1および非偏光ビームスプリッターNSに向かう方向に反射させる。したがって、主光路は反射された光成分を有する。非偏光ビームスプリッターNS、半波長板HP1、偏光ビームスプリッターPS2および検出器レンズLD1は、反射された光成分の一部分がフォトダイオードPHD1に投射されるデータ検出光路をなす。反応して、フォトダイオードPHD1は、やはり図１に示されていたデータ信号DSを与える。データ信号DSはディスクDSKに光学式に保存されているデータを表す。
【００２１】
非偏光ビームスプリッターNS、半波長板HP1、偏光ビームスプリッターPS2、非偏光反射器NRおよび検出器レンズLD2は、反射された光成分の別の一部分が分割検出器SDTに投射されるトラッキングエラー検出光路をなす。反応して、分割検出器SDTは、図１に示されたセンサー出力信号SOの一部をなすトラッキングエラー信号（tracking  error  signal）TESを与える。代替的に、フォトダイオードPHD1がいくつかのセグメントを有しており、各セグメントが検出信号を与えるのでもよいことは注意しておくべきであろう。そのような実装では、個々の検出信号の和がデータ信号をなすことができ、個別の検出信号の差がトラッキングエラー信号をなすことができる。これなら分割検出器SDTはなくてもよい。
【００２２】
偏光ビームスプリッターPS1、偏光器PL、半波長板HP2、偏光反射器PRおよび検出器レンズLD3は、反射された光成分のさらに別の部分がフォトダイオードPH2に投射されるギャップ検出光路をなす。フォトダイオードPHD2に投射される反射された光成分の部分は、ディスクDSK上に光スポットSPを生成するレーザー光ビームとは垂直な偏光状態をもつ。フォトダイオードPHD2は、図１に示されているセンサー出力信号SOの一部をなすギャップ指示信号（gap  indication  signal）GISを提供する。
【００２３】
図３は、空気ギャップAGに所望の値をもたせるサーボ制御ループを示している。コントローラCTRLおよび電気‐光インターフェースEOIはサーボ制御ループをなす。サーボ制御ループはさまざまなループ伝達関数を有する。電気‐光インターフェースEOIでは、アクチュエータACTはアクチュエータ伝達関数P[s]をもつ。空気ギャップAGは、ギャップ制御信号GCSに対して、このアクチュエータ伝達関数P[s]に従って変化する。先に説明したようにギャップ検出光路を通じて反射された光成分の一部分を受信するフォトダイオードPHD2はギャップ指示伝達関数F[.]をもつ。ギャップ指示信号GISは、空気ギャップAGに対して、このギャップ指示伝達関数F[.]に従って変化する。
【００２４】
図４はギャップ指示伝達関数F[.]を示している。横軸は空気ギャップをnm単位で表している。縦軸はギャップ指示信号GISを規格化された単位で表している。小さな丸の曲線はギャップ指示伝達関数F[.]を表しており、ギャップ指示信号GISは空気ギャップAGの関数としてはこれに従って変動する。図４は、この関数が実質的に非線形であることを示している。たとえば、曲線は空気ギャップAGが10nmの点では比較的急峻な傾きをもち、空気ギャップAGが40nmの点では比較的穏やかな傾きをもつ。
【００２５】
図３に示したコントローラCTRLは、フォトダイオードPHD2が提供するギャップ指示信号GISに反応して補償されたギャップ指示信号GIScを提供する補償器CMPを有している。補償器CMPは補償伝達関数G[.]を有しており、補償されたギャップ指示信号GIScは、ギャップ指示信号GISに対してこの関数に従って変動する。補償伝達関数G[.]はギャップ指示伝達関数F[.]の非線形性を補償する。したがって、補償されたギャップ指示信号GIScは空気ギャップAGの関数として実質的に線形な仕方で変動する。
【００２６】
減算器SUBは、補償されたギャップ指示信号GIScをギャップ目標GTから減算する。ギャップ目標GTは、空気ギャップAGについての所望の値を表す値である。コントローラCTRLはさらに、減算器SUBからの誤差信号に反応してギャップ制御信号GCSを提供するフィードバックプロセッサFBPを有する。フィードバックプロセッサFBPはフィードバック伝達関数K[s]を有しており、ギャップ制御信号GCSは、誤差信号の関数としてこの関数に従って変動する。誤差信号は、ギャップ目標GTと補償されたギャップ指示信号GIScの間の差を表す。サーボ制御ループは、上述したサーボ制御ループ内の伝達関数F[.]、G[.]、K[s]、P[s]の積に等しいループ利得をもつ。
【００２７】
図５は、補償器CMPの補償伝達関数G[.]を示している。横軸はギャップ指示信号GISを規格化した単位で表している。縦軸は補償されたギャップ指示信号GIScを規格化された単位で表している。小さな丸で表された曲線は補償伝達関数G[.]を表している。この補償伝達関数G[.]は、たとえば0nmから50nmの間に含まれる比較的小さな空気ギャップの範囲にわたってループ利得が実質的に一定であることを許容する。理想的には、図４に示したギャップ指示伝達関数F[.]と図５に示した補償伝達関数G[.]の積は直線のグラフになる。図４はその直線を示している。
【００２８】
図３が示すサーボ制御ループは定常状態条件を達成しようと努める。定常状態条件では、補償されたギャップ指示信号GIScはギャップ目標GTにある差を加えたものに等しいが、その差はループ利得が十分高ければ無視できる。その結果、空気ギャップAGはギャップ目標GTで表される所望の値をもつ。空気ギャップAGが所望の値からいくらか逸脱するとしよう。これは補償されたギャップ指示信号GIScに変動を引き起こす。減算器SUBが与える誤差信号は大きくなる。反応して、フィードバックプロセッサFBPはギャップ制御信号GCSを調整する。それによりアクチュエータACTをして空気ギャップAGにおける逸脱を打ち消させる。したがって、空気ギャップAGは実質的に一定で、所望の値に比較的近いままとなることができる。
【００２９】
サーボ制御ループは、動的振る舞い（dynamic  behavior）と呼ばれるある種の仕方で空気ギャップ逸脱に反応する。サーボ制御ループの動的振る舞いは好ましくは可能な空気ギャップの比較的広い範囲にわたって実質的に同様であるのがよい。動的振る舞いは、なかでも、ループ利得に依存する。先に説明したように、ループ利得は、補償器CMPの補償伝達関数G[.]のおかげで、空気ギャップの比較的広い範囲にわたって実質的に一定である。したがって、サーボ制御ループは実質的に空気ギャップのこの広い範囲にわたって同様の動的振る舞いをもつ。さらに、ループ利得は発振の危険性なしに比較的高いことができるので、制御エラーがほとんどない。
【００３０】
補償器CMPは数多くの異なる仕方で実装できる。たとえば、補償器CMPは探索表によって実装できる。探索表は、補償されたギャップ指示信号GIScがギャップ指示信号GISの個々の値についてもつべき個々の値を指定する。図５を参照すると、曲線上の、補償伝達関数G[.]を表す個々の丸が探索表内の個々の項目に対応しうる。
【００３１】
補償器CMPは探索表内の、図５の二つの異なる丸に対応する二つの異なる項目の間で補間を実行してもよい。したがって、補償器CMPは、探索表において両極端の値の間に含まれる値のある範囲内のギャップ指示信号GISのいかなる値が与えられても、それに反応して補償されたギャップ指示信号GIScのための値を確立できる。探索表はメモリに保存されてもよく、メモリは揮発性でも不揮発性でもよい。
【００３２】
いくつかの用途では、ギャップ指示伝達関数F[.]が事前に十分な精度でわかっていることもありうる。これらの用途は光‐電気インターフェース内の構成要素についての厳密な公差に頼る。その場合、フォトダイオードPHD2を同じ型の別のフォトダイオードで置き換えても、ギャップ指示伝達関数F[.]はほとんど影響されず、実質的に同じままである。そのような用途では、同じ型の光ディスクプレーヤーのあるバッチに属する各光ディスクプレーヤーにおいて、同一の補償伝達関数G[.]を適用できる。たとえば、そのバッチの各光ディスクプレーヤーにおいて同一の事前に定義された探索表を格納しておくことができる。
【００３３】
別の用途では、ギャップ指示伝達関数F[.]が事前にわかっていなかったり、あるいは十分な精度でわかっていなかったりすることもある。原理的には、各個別の光ディスクプレーヤーのギャップ指示伝達関数F[.]を測定することは可能である。その後、適切な補償伝達関数G[.]を確立できる。その際、コントローラCTRLの補償器CMPは、たとえば適切な探索表をダウンロードすることによってこの補償伝達関数G[.]を提供するよう構成される。しかしながら、そのような解決策は生産チェーンにおいて適用されてもよい。比較的時間がかかり、したがって比較的高価になるが。
【００３４】
コントローラCTRLは、たとえば光ディスクプレーヤーODPのスイッチが入れられたときに、適切な補償伝達関数G[.]を自動的に確立しうる。その目的のため、コントローラCTRLはサーボ制御ループを測定モードにする。さらに、コントローラCTRLは、サーボ制御ループが測定モードにある間に測定手順を実行する。図１に示した電気‐光インターフェース制御モジュールICMはコントローラCTRLに上述した機能を実行させることができる。
【００３５】
図３が制御モードにあるサーボ制御ループを示しているのに対し、図６は、測定モードにあるサーボ制御ループを示している。コントローラCTRLは測定モードでは制御モードとは異なる動作をする。図３に示される補償器CMPは図６に示した加算器ADDによって置き換えられる。電気‐光インターフェースEOIの動作は測定モードと制御モードで同一である。
【００３６】
加算器ADDは入力において刺激信号SXを受け取る。刺激信号SXはたとえば、100Hzから1kHzの間に含まれる範囲内のある周波数をもつ正弦波信号でありうる。加算器ADDは刺激信号SXをいわばサーボ制御ループに注入する。反応して、サーボ制御ループは刺激応答信号SXrを与え、これが加算器ADDのもう一つの入力に存在する。加算器ADDは、刺激信号SXと刺激応答信号SXrの間の差である刺激誤差信号SXeを提供する。
【００３７】
図７は、サーボ制御ループが測定モードにある間にコントローラCTRLが実行する測定手順を示している。測定手順は初期ステップSTI、５つの測定サイクルステップSTC1〜STC5、二つの復帰ステップSTR1、STR2および採集ステップSTFを有する。５つの測定サイクルステップSTC1〜STC5は測定サイクルを構成する。二つの復帰ステップSTR1、STR2は新しい測定サイクルの準備を構成する。コントローラCTRLはさまざまな測定サイクルを実行する。これは、コントローラCTRLが５つの測定サイクルステップSTC1〜STC5およびその後の二つの復帰ステップSTR1、STR2を何回か実行するということを意味している。
【００３８】
初期ステップSTIでは、コントローラCTRLはさまざまな個別パラメータに個別的な初期値を与える。測定手順は以下のパラメータを含む：ギャップ目標きざみサイズSZGT（これは固定パラメータ）、現在サイクル（current  cycle）番号CC、最終サイクル番号XC、現在サイクルについてのギャップ目標GT[CC]および直前のサイクルにおける補償されたギャップ指示信号の値GISc[CC−1]（これらは実行時パラメータ）。現在のサイクル番号CCは値1を与えられる。ギャップ目標きざみサイズSZGT、最終サイクル番号XC、現在のサイクルについてのギャップ目標GT[CC]および直前のサイクルにおける補償されたギャップ指示信号GISc[CC−1]はそれぞれ初期値VAL1、VAL2、VAL3およびVAL4を与えられる。
【００３９】
測定サイクルステップSTC1では、コントローラCTRLは測定されたループ利得（measured  loop  gain）LGMを確立する。測定されたループ利得LGMは、刺激応答信号の振幅｜SXr｜と刺激誤差信号の振幅｜SXe｜との間の比である。図６は、刺激応答信号SXrが、刺激誤差信号を、フィードバック伝達関数K[s]、アクチュエータ伝達関数P[s]およびギャップ指示伝達関数F[.]の積に加えたものに一致することを示している。この積の絶対値は測定されたループ利得LGMに一致する。測定されたループ利得は、現在サイクルのためのギャップ目標GT[CC]に加えられる。各測定サイクルは異なるギャップ目標をもつ。一つのギャップ目標について測定されたループ利得LGMは別のギャップ目標について測定されたループ利得LGMとは異なることもありうる。これは、図４に示したギャップ指示伝達関数F[.]の非線形性のためである。
【００４０】
測定サイクルステップSTC2では、コントローラCTRLは補償関数の傾きSGを確立する。補償関数の傾きSGは、所望のループ利得（desired  loop  gain）LGDと測定されたループ利得LGMとの間の比である。所望のループ利得LGDは事前に定義された、各測定サイクルに適用される値であってもよい。さらに、所望のループ利得LGDは、コントローラCTRLが実行するさまざまな異なる測定手順に適用されうる。補償関数の傾きSGは、現在サイクルにおけるギャップ指示信号の平均値GIS[CC]について補償伝達関数G[.]がもつべき一階微分に一致する。
【００４１】
測定サイクルステップSTC3では、コントローラCTRLは、現在サイクルにおけるギャップ指示信号の平均値GIS[CC]を確立する。平均値はギャップ指示信号GISの直流成分に一致する。現在サイクルにおけるギャップ指示信号の平均値GIS[CC]は、ループ利得が十分高ければ、実質的に現在サイクルについてのギャップ目標GT[CC]に等しい。すなわち、コントローラCTRLはギャップ指示信号の実際の値GIS[CC]を測定する必要はない。
【００４２】
測定サイクルステップSTC3では、コントローラCTRLはさらに、現在サイクルに適用される、補償されたギャップ指示信号GISc[CC]についての値を確立する。補償伝達関数G[.]はこの値を、現在サイクルにおけるギャップ指示信号の平均値GIS[CC]に反応して提供すべきである。これはたとえば、図５に示した曲線上の丸に一致する。現在サイクルにおける補償されたギャップ指示信号GISc[CC]についての値は、直前のサイクルにおける補償されたギャップ指示信号GISc[CC−1]にギャップ目標きざみサイズSZGTと補償伝達関数の傾きSGとの積を加えた値に等しい。傾きSGは測定サイクルステップSTC2で確立されている。
【００４３】
測定サイクルステップSTC4では、コントローラCTRLは次の二つの結果をメモリに保存する：現在サイクルにおけるギャップ指示信号の平均値GIS[CC]と、現在サイクルにおける補償されたギャップ指示信号についての値GISc[CC]である。このそれぞれの値は、たとえば、図５の曲線上の丸に対応する。ギャップ指示信号の平均値GIS[CC]は図５の横軸上の点に対応する。補償されたギャップ指示信号GISc[CC]の値は縦軸上の点に対応する。
【００４４】
測定サイクルステップSTC5では、コントローラCTRLは現在サイクル番号CCが最後のサイクル番号XCであるか否かを確認する。現在サイクル番号CCが最後のサイクル番号XCであるとしよう。その場合、コントローラCTRLは最終ステップSTFを実行する。対照的に、今度は現在サイクル番号が最後のサイクル番号XCではないとしよう。その場合、コントローラCTRLは二つの復帰ステップSTR1、STR2を実行し、その後、改めて５つの測定サイクルステップSTC1〜STC5を実行する。
【００４５】
復帰ステップSTR1では、コントローラCTRLは現在サイクル番号CCの値を１単位インクリメントする。その結果、たった今実行された５つの測定サイクルステップSTC1〜STC5は直前の測定サイクルとなる。その後実行される５つの測定サイクルステップSTC1〜STC5が現在の測定サイクルになる。
【００４６】
復帰ステップSTR2では、コントローラCTRLは現在サイクルについてのギャップ目標GT[CC]を確立する。これは、その後実行される５つの測定サイクルステップSTC1〜STC5に適用されるものである。現在サイクルについてのギャップ目標GT[CC]は、直前のサイクルについてのギャップ目標GT[CC−1]にギャップ目標きざみサイズSZGTを加えたものに等しい。コントローラCTRLは今や新たな測定サイクルを新たなギャップ目標について実行する用意ができている。図５を参照すると、現在サイクルについてのギャップ目標GT[CC]は横軸上のカーソルと考えることができる。復帰ステップが実行されるたびにカーソルは右にシフトされる。それに５つの測定サイクルステップSTC1〜STC5が続く。
【００４７】
最終ステップSTFでは、コントローラCTRLはギャップ指示信号GISの個別の平均値および補償されたギャップ指示信号GIScの個別の所望の値に基づいて補償伝達関数G[.]を確立する。ギャップ指示信号GISの個別の平均値および補償されたギャップ指示信号GIScの個別の所望の値は、それぞれの測定サイクルにおいて確立され、それぞれの測定サイクルにおける測定サイクルステップSTC4において保存されている。
【００４８】
図８は、図７に示した測定手順に従って確立された補償伝達関数G[.]を示している。横軸はギャップ指示信号GISを表す。縦軸は補償されたギャップ指示信号GIScを表す。小さな丸をもつ曲線は確立された補償伝達関数G[.]を表している。小さな丸のないもう一つの曲線があるが、これは理想的な補償伝達関数G[.]を表している。
【００４９】
一つの小さな丸が一つの測定サイクルに対応する。左端の小さな丸は第一の測定サイクルに対応する。左端から２番目の小さな丸は第二の測定サイクルに対応する、などである。右端の小さな丸は最後の測定サイクルに対応する。第一の測定サイクルにおけるギャップ目標GTは0.1である。これは左端の小さな丸についてのギャップ指示信号GISの値に対応する。ギャップ目標GTは測定サイクルごとに0.1増える。すなわち、目標きざみサイズは0.1である。
【００５０】
第一の測定サイクルでは、補償されたギャップ指示信号GIScについて約0.08という値が確立されている。第二の測定サイクルでは、補償伝達関数G[.]の一階微分がまず、横軸上の値0.2について確立される。補償されたギャップ指示信号GIScがもつ値は次のように計算されている。ギャップ目標きざみサイズSZGTに上述した一階微分をかけたものが、第一の測定サイクルにおいて補償されたギャップ指示信号GIScについて確立された値0.08に加えられる。すなわち、図７に示した測定手順はいわば、ループ利得測定によって得られるそれぞれの一階微分に基づいて補償伝達関数G[.]を徐々に構築していくのである。
【００５１】
図９は、サーボ制御ループが測定モードにある間にコントローラCTRLが実行しうる、代替的な測定手順を示している。代替的な測定手順は代替的な初期ステップSTIa、５つの測定サイクルステップSTC11〜STC15、二つの復帰ステップSTR11、STR12および代替的な最終ステップSTFaを有する。
【００５２】
代替的な初期ステップSTIaでは、コントローラCTRLはギャップきざみサイズSZGT、最後のサイクル番号XCおよび現在サイクルについてのギャップ目標GT[CC]にそれぞれ初期値VAL1、VAL2、VAL3を与える。
【００５３】
測定サイクルステップSTC11では、コントローラCTRLは、図７を参照して上述した測定サイクルステップSTC1と同一の仕方で、測定されるループ利得LGMを確立する。
【００５４】
測定サイクルステップSTC12では、コントローラCTRLは、図７を参照して上述した測定サイクルステップSTC2と同一の仕方で、現在サイクルにおける補償関数の傾きSG[CC]を確立する。
【００５５】
測定サイクルステップSTC13では、コントローラCTRLは、図７を参照して上述した測定サイクルステップSTC3と同一の仕方で、現在サイクルにおけるギャップ指示信号の平均値GIS[CC]を確立する。
【００５６】
測定サイクルステップSTC14では、コントローラCTRLは次の二つの結果をメモリに保存する：現在サイクルにおけるギャップ指示信号の平均値GIS[CC]および現在サイクルにおける補償関数の傾きSG[CC]である。
【００５７】
測定サイクルステップSTC15では、コントローラCTRLは、現在サイクル番号CCが最後のサイクル番号XCであるか否かを確認する。測定サイクルステップSTC15は、図７を参照して上述した測定サイクルステップSTC5と同一である。
【００５８】
復帰ステップSTR11およびSTR12はそれぞれ図７を参照して上述した復帰ステップSTR1およびSTR2と同一である。
【００５９】
代替的な最終ステップSTFaでは、コントローラCTRLはギャップ指示信号GISの個別の平均値および個別の補償関数の傾きSGに基づいて補償伝達関数G[.]を確立する。ギャップ指示信号GISの個別の平均値および個別の補償関数の傾きSGは、それぞれの測定サイクルにおいて確立され、それぞれの測定サイクルにおける測定サイクルステップSTC14において保存されている。
【００６０】
〈結語〉
以上の図面を参照しての詳細な説明は、さまざまな独立請求項で言及される以下のような特徴を示している。スポット形成レンズ（SIL）は、光源（LAS）からの光ビームを受けて光学式情報担体（DSK）上に光スポット（SP）を投射する。スポット形成レンズ（SIL）と光学式情報担体（DSK）の間には空気ギャップがある。ギャップ検出器（PHD2）は、空気ギャップ（AG）に対してギャップ指示伝達関数（F）に従って変化するギャップ指示信号（GIS）を与える。レンズ位置決め機構（CTRL、ACT）は、このギャップ指示信号（GIS）に基づいて光学式情報担体（DSK）に対してスポット形成レンズ（SIL）を位置決めする。レンズ位置決め機構（CTRL、ACT）はギャップ指示伝達関数（F）の非線形性を補償するための補償器（CMP）を有している。
【００６１】
以上の詳細な説明は、従属請求項で言及されるさまざまな任意的な特徴を示している。これらの特徴は上記の特徴と組み合わせて有利に適用されうる。さまざまな任意的な特徴を以下の段落にて浮き上がらせる。各段落が特定の従属請求項に対応する。
【００６２】
補償器（CMP）は、光学式情報担体（DSK）上に光スポット（SP）を投射するのに使われる光ビームの半波長より小さな空気ギャップについて、ギャップ指示伝達関数（F）の非線形性を補償する。これにより近接場光学系において読み出される信頼できてかつ堅牢な高密度データが許容される。
【００６３】
補償器（CMP）は、ギャップ検出器（PHD2）が与えるギャップ指示信号（GIS）に反応して補償されたギャップ指示信号（GIS）を与える。比較器（SUB）はこの補償されたギャップ指示信号（GIS）をギャップ目標（GT）と比較して誤差信号を得る。フィードバックプロセッサ（FBP）はこの誤差信号に反応してアクチュエータ信号（GCS）を与える。アクチュエータ（ACT）がこのアクチュエータ信号（GCS）に反応してスポット形成レンズ（SIL）と光学式情報担体（DSK）との間の空気ギャップを調整する。これにより比較的精密なギャップ制御が許容され、これはさらに、信頼できてかつ堅牢なデータ読み出しおよびデータ記録に貢献する。
【００６４】
補償器（CMP）、比較器（SUB）およびフィードバックプロセッサ（FBP）はプログラムされたプロセッサとして実装される。これは柔軟性およびコスト効率を許容する。
【００６５】
レンズ位置決め機構（CTRL、ACT）およびギャップ検出器（PHD2）はサーボ制御ループを形成する。測定モジュール（ICM）は、空気ギャップ（AG）の個々の値について個々のサーボ制御ループ測定を実行する。測定モジュール（ICM）はさらに個々のサーボ制御ループ測定に基づいて補償伝達関数（G）を確立する。これは、事前にギャップ指示伝達関数がわかっていなくても、ギャップ指示伝達関数の非線形性の比較的精確な補償を許容し、これはさらに、信頼できてかつ堅牢なデータ読み出しおよびデータ記録に貢献する。さらに、製造プロセスの間の較正が必要とされないので、これはコスト効率に貢献する。
【００６６】
測定モジュール（ICM）はコントローラ（CTRL）をして、以下のステップを実行させうる。ループ利得測定ステップ（STC;STC11）では、空気ギャップの個々の値（AG）について個々のループ利得測定が実行される。傾き決定ステップ（STC2;STC12）では、個々の空気ギャップ（AG）について個々の補償関数傾き（SG）が決定される。補償関数傾き（SG）は、空気ギャップの特定の値（AG）について測定されたループ利得（LGM）に基づいて決定される。補償関数傾き（SG）は空気ギャップの特定の値（AG）における補償伝達関数（G）の傾きに対応する。補償伝達関数確立ステップ（STC;STFa）では、個々の補償関数傾き（SG）に基づいて補償伝達関数（G）が確立される。
【実施例】
【００６７】
以上の特徴は数多くの異なる仕方で実装できる。このことを例証するため、いくつかの代替について手短に示す。
【００６８】
以上の特徴は、光学式データ記憶に関するいかなる型の製品または方法においても有利に適用されうる。以上の特徴は、たとえば、光ディスクからデータを読むこともできる光ディスクレコーダーにおいて等しく適用されうる。図２を参照すると、レーザー光源LASは、光ディスクの物理的属性を変えるよう比較的高出力のレーザー光ビームを生成しうる。
【００６９】
ギャップ検出器は数多くの異なる仕方で実装できる。図２は単に、光検出器PHD2がギャップ指示信号GISを与える一つの例を示したものである。別の例として、ギャップ指示信号を、フィルタ処理または信号分離技術によって、データ信号DSを提供する光検出器PHD1から導出することも可能である。
【００７０】
ギャップ指示信号を得るためのさらに別の方法は次のとおりである。レーザー光源が、線形の初期偏光状態をもつレーザービームを放出する。レーザービームを四分の一波長板を通過させて円偏光状態のレーザービームを得る。四分の一波長板を通過したレーザービームは対物レンズを照射する。その後、対物レンズから発する反射されたレーザービームの一部は四分の一波長板（上記と同じものでも異なるものでもよい）およびたとえば偏光ビームスプリッターまたは偏光吸収器のような偏光素子を通過させる。こうして、初期偏光状態と平行な偏光状態をもつ反射されたレーザービームが得られる。この最後に言及した反射されたレーザービームが検出され、その結果ギャップ指示信号が生じる。
【００７１】
スポット形成レンズは数多くの異なる仕方で実装できる。ソリッドイマージョンレンズは単に一例である。ソリッドイマージョンミラーがもう一つの例である。開口プローブも近接場光学システムのために提案されている。
【００７２】
レンズ位置決め機構は数多くの異なる仕方で実装できる。レンズ位置決め機構はソフトウェアベースのものであることもでき、その場合、好適にプログラムされたプロセッサによってスポット形成レンズが光学式情報担体に対して適切に位置決めされる。これはソフトウェアベースの解決策である。代替的に、アナログでもデジタルでもその両方でもよいが、専用回路がスポット形成レンズをギャップ指示信号に反応して適切に位置決めすることもできる。たとえば、図３が示す補償器、下部構造およびフィードバックプロセッサは一つまたは複数の専用回路によって実装されてもよい。
【００７３】
ギャップ指示伝達関数の非線形性を補償する補償器を実装するには数多くの異なる仕方がある。探索表に基づく実装は単に一例である。別の例として、補償器は、さまざまな個別の所定の項（x,x2,x3…）とさまざまな個別の係数（a,b,c…）からなる非線形関数に基づいていて、その係数が補償伝達関数を定義するのでもよい。補償器は必ずしも図３に示したように位置される必要はない。たとえば、図３で、補償器CMPは、フォトダイオードPHD2と減算器SUBの間ではなく減算器SUBとフィードバックプロセッサFBPの間に配置されてもよい。別の例として、補償器CMPはフィードバックプロセッサFBPとアクチュエータACTの間に配置される等価な補償器によって置き換えられる。
【００７４】
ハードウェアもしくはソフトウェアまたはその両方の項目によって諸関数を実装するには数多くの方法がある。これに関し、図面はごく概略的なものであって、各図面は本発明の一つの可能な実施例を表すのみである。よって、図面が異なる機能を異なるブロックとして示していても、そのことはハードウェアまたはソフトウェアの単一の項目がいくつかの機能を実行することを排除するものでは決してない。また、ハードウェアもしくはソフトウェアまたはその両方の項目の集合が一つの機能を実行することも排除しない。
【００７５】
上に述べたコメントは、図面を参照しての詳細な説明が本発明を限定するのではなく解説するものであることを示している。付属の特許請求の範囲内にはいる数多くの代替がある。請求項に参照符号があったとしても、その請求項を限定するものと解釈すべきではない。「有する」の語は請求項において挙げられている以外の要素またはステップの存在を排除しない。要素またはステップの単数形の表現はそのような要素またはステップの複数の存在を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】光ディスプレーやーを図解するブロック図である。
【図２】光ディスクプレーヤーの一部をなす電気‐光インターフェースを図解するブロック図である。
【図３】電気‐光インターフェースおよびコントローラによって形成されるサーボ制御ループを制御モードで図解するブロック図である。
【図４】ギャップ指示信号が電気‐光インターフェースのソリッドイマージョンレンズと光ディスクとの間の空気ギャップとともに変化する様子を表すギャップ指示伝達関数を図解するグラフである。
【図５】ギャップ指示伝達関数の非線形性を補償する補償伝達関数を図解するグラフである。
【図６】測定モードでのサーボ制御を図解するブロック図である。
【図７】補償伝達関数を確立するためにコントローラが実行する測定手順を図解するフローチャート図である。
【図８】測定手順に従って確立された補償伝達関数を図解するグラフである。
【図９】代替的な測定手順を図解するフローチャート図である。
【図１】
2008516362.tif 000003
【図２】
2008516362.tif 000004
【図３】
2008516362.tif 000005
【図４】
2008516362.tif 000006
【図５】
2008516362.tif 000007
【図６】
2008516362.tif 000008
【図７】
2008516362.tif 000009
【図８】
2008516362.tif 000010
【図９】
2008516362.tif 000011
【国際調査報告】
2008516362.tif 000012
2008516362.tif 000013