CN1111845C - 光盘存储系统的浮动块 - Google Patents

Abstract

一种光盘数据存储系统(10)，它包括一个具有数据面的光盘(12)。具有末端的驱动器臂(24)可以有选择地径向位于靠近数据面的位置上。传感元件(30)承载在一个浮动块(20)上，它与驱动器臂(24)的末端耦合。浮动块(20)包括一个气垫面(56)，而传感元件(30)包括一个靠近气垫面(56)的光纤台面。光纤台面(54)与数据面隔开，从而防止了数据面与台面结构(54)之间的接触。

Description

光盘存储系统的浮动块

                        发明背景

本发明总的涉及光盘数据存储系统。本发明尤其涉及光盘数据存储系统的光度头万象平衡式组件(optical head gimbal assembly)中使用的浮动块(slider)。

光学数据存储盘(disc)系统是一种用来存储大量数据的很有前途的技术。数据是通过将激光束聚焦到盘的数据表面并检测从数据表面反射或发射的光来访问的。

通常，在光学存储系统中，数据呈物理的(physical)或磁性的标记形式，这些标记承载在盘的表面上，可以用反射的激光来检测。本领域中，人们已经知道有几种不同的光盘技术。例如，目前将紧致磁盘(compact disc)用来存储数字数据如计算机程序或数字化的音乐。通常，紧致盘是在制造期间永久记录的。另一种类型的光学系统是“一次写入多次阅读(WORM)”系统，用户可以在空白盘中永久性地写入信息。人们要求提供一种可擦系统，如相位改变和磁性-光学(M-O)系统。通过感测反射率的变化，相位改变系统对数据进行检测。M-O系统通过测量由于存储介质而产生的入射光偏振的旋转来读取数据。

高密度光学记录，尤其是近场记录(即，M-O或相位改变系统)通常要求一种用于在光学介质的数据表面上承载传感器件的光度头万象平衡式组件(OHGA)。OHGA包括一个浮动块，当盘在高速下旋转时，它贴近光盘的数据表面而“飞行”。驱动器(actuator)用来在盘表面上径向对浮动块进行定位。美国专利5,497,359中给出了一种光盘数据存储系统中使用的浮动块。

采用“近场”(或渐消失场(evanescent field))的光盘数据存储系统包括一个“固体浸没透镜(SIL)”。这样一种近场技术见1992年6月30日授权给Corle等人的标题为“采用固体浸没透镜的光学记录系统(Optical RecordingSystem Employing a Solid Immersion Lens)”的美国专利5,125,750和1996年3月5日授权给Mamin等人、标题为“具有辐射-透明气垫浮动块的光盘数据存储系统(Optical Disc Data Storage System with Radiation-Transparent Air-Bearing Slider)”的美国专利5,497,359。典型的SIL结构包括一个位于浮动块顶端上的半球形的透镜罩和一个位于浮动块的气垫侧上的光学台面结构。光学台面必须很靠近光盘的数据面，以便它们是近场光学耦合的。通常这是在小于几个波长的数量级上的。

                        发明概述

本发明提供了一种浮动块，这种浮动块具有一个台面，该台面被防止与光盘数据存储系统的接触。在一种光盘数据存储系统中，光盘包括一个数据面。具有末端的驱动器臂是有选择地径向位于靠近数据面的。包括有光源的传感元件用来传感信息。与驱动器臂和传感元件耦合的控制器用来对驱动器臂定位，并通过传感元件，在数据面上传感信息。与驱动器臂的末端耦合的浮动块承载传感元件。浮动块包括一个项面，以及一个适合于在盘旋转时靠近数据面移动的气垫面。台面位于气垫面上。本发明的一个发明点是，气垫面包括有一个凸起部分。光学台面沿与数据面相隔的方向与凸起部分相距一定的间隔，而防止了数据面与光学台面之间的接触。本发明的另一个发明点是它包括使浮动块倾斜一个角度(pitching the slider)，从而台面不会碰到数据面。

                        附图简述

图1是按照本发明的光学存储系统的简图。

图2是按照本发明的一个实施例的图1中浮动块的侧视图。

图3A是按照另一个实施例的浮动块底面图，而图3B是其侧视图。

图4是按照另一个实施例的具有凸起部分的浮动块的底面图。

图5是按照另一个实施例的浮动块的轨道和台面之间具有凸起部分的浮动块的侧视图。

图6A是按照另一个实施例的浮动块的侧视图，而图6B是其底面图，其中，浮动块的坡度用来使台面与光盘的数据面分开。

                  较佳实施例的详细描述

本发明涉及光学数据存储系统。本发明尤其涉及采用光学数据存储系统的浮动块，这里的光学数据存储系统采用近场(或渐消失场)的光学记录技术，具有承载传感头的浮动块，用来与数据面光学耦合，用以在上面读和/或写数据。这样的一种光学数据存储系统采用浮动块，在靠近光学存储介质(如光盘)的数据面的地方承载光学传感元件。1996年3月5日授权的、标题为“具有辐射-透明气垫浮动块的光盘数据存储系统(Optical Disc Data StorageSystem with Radiation-Transparent Air-Bearing Slider)”的美国专利5,497,359中描述了一种用于光学记录的而设计的浮动块。

当采用近场(或渐消失场)对信息进行光学记录时，光学传感元件包括例如承载在飞行于磁盘上的浮动块上的固体浸没透镜(或SIL)。这样的一种固体浸没透镜见标题为“采用固体浸没透镜的光学记录系统(Optical RecordingSystem Employing a Solid Immersion Lens)”的美国专利5,125,750。为了在盘上写上一个数据位，激光通过固体浸没透镜在盘上将一个小点加热到高于介质的居里(Curie)温度以上的一个温度。浮动块的气垫表面上携带的磁性线圈受激磁，并将激光关闭。当磁性介质的温度低于居里点以下时，加热点就变成了所要求的磁取向。

固体浸没透镜包括一个半球形的图案或者一个位于浮动块的顶面上的透镜罩以及一个位于与浮动块气垫表面上的相对的光学台面。本发明的一个发明点是认识到，光学台面是光学记录中的一个主要元件，其光学特性中的甚至一个细小的劣化都会显著地影响系统的性能。在典型的现有技术的浮动块中，是不采取措施来防止台面与数据面进行不必要的接触的。另外，在典型的现有技术的系统中，可能会在台面上或附近出现微粒。这些状况会改变台面的光学特性。本发明还包括一个相对于从气垫表面延伸的凸起部分的台面凹陷。从而该凸起部分确保了台面在光盘存储系统的操作期间是永远与数据面隔开的。

图1是按照本发明的采用浮动块20的一种光学记录系统10的简图。系统10包括具有承载光学编码信息的数据面的光盘12。光盘12绕轴旋转，并且由底座18上安装的主轴电机16驱动。浮动块20位于相邻的光盘12上，并且与驱动器22耦合，驱动器22包括电枢24和一个与底座18耦合的驱动器电机26。浮动块20包括一个光学传感器30。光学传感元件包括光源/传感器装置32。控制器34与装置32、驱动器26和数据总线36耦合，并用来控制系统10的运行。

运行时，光盘12旋转，用驱动器22将浮动块20置于径向沿光盘12的数据面的位置上。控制器34控制浮动块20的位置，从而可以用光源/传感器装置32从光盘12的数据面读取信息，并且在数据总线36上接收和传送信息。

图2是按照本发明的浮动块20的简化的侧视图，给出了传感器元件30。图中，浮动块20靠近光盘12的数据面48，图中将数据面48描绘成一系列的高低不平。在所示的实施例中，传感器元件30包括一个SIL型(固体浸没透镜)透镜(它是由透镜罩50形成的，并具有浮动块20的块体)和呈线圈形状形成的导体52。按照本发明，导体52是绕光学台面54的线圈。浮动块20包括气垫面56和顶面(或相向面)58。台面54承载在气垫面56上。光盘12沿箭头60所示的方向旋转，因而浮动块20有一个前沿62和一个后沿64。

按照本发明，图2中所示的浮动块20包括一个位于气垫面56上的凸起部分70，它沿朝数据面48的方向延伸。凸起部分70用作气垫接触区，并且在台面54的末端向下延伸一个距离d。图中所示的浮动块20的实施例是一个气垫轨道72。凸起部分70给出了一个接触岛区域(contacting island region)，其中，台面沿离开数据面的方向，从凸起部分70的末端凹陷。这种结构使得不会损坏台面、磨损台面或在敏感的光学表面上有碎屑堆积起来。

这里所给出的实施例可以用已知的技术来制造，如离子束刻蚀、加工、研磨、化学刻蚀或淀积处理。浮动块气垫面56最好根据介质的特征用来与数据面互作用(interaction)。通常，台面结构相对于末端面的凹陷可以通过包括如图2中所示的物理凹陷的任何一种合适的技术或者采用气垫的坡度(pitch)从气垫面“向上”确定台面的位置这种技术从而避免损伤和碎屑积累来实现。

图3A是按照另一种实施例的浮动块100的底面图，而图3B是其侧视图。图3A和3B中，提供了一种位于浮动块100的气垫面56上的牺牲磨损垫层(sacrificial wear pad)102。为简化起见，类似的元件保留了它们来自图1中的编号。这种设计可以很好地适用于很低接触力的设计，这时，会在数据面48与牺牲磨损垫层102之间出现连续的接触。最好牺牲磨损层102上的总磨损小于它们从耐磨垫层起凹陷的距离d。这种设计特别能很好地适用于许多便携式的应用场合。牺牲垫层102按照本发明提供凸起部分。

图4是按照另一个实施例的浮动块120的底面图。在图4所示的实施例中，耐磨垫层(或凸起部分)112位于更靠近气垫面56的前沿62的地方。垫层形成了一个三角支承部分，以利于稳定。然而，也可以考虑采用其他的结构，这同样是在本发明的范围内。

图5是按照另一个实施例的浮动块130的侧视图。在图5中所示的实施例中，浮动块130包括耐磨垫层或凸起部分132，它们位于台面54和轨道72之间，以提供所要求的凹陷d。图5所示的实施例提供了一种混合的设计，其中的轨道72的气垫特征给出了要求的工作硬度，并且当出现牺牲磨损垫层132上的接触时，使得对浮动块130的机械振动灵敏度降低。

图6A和6B分别是按照本发明的另一个实施例的浮动块140的侧视图和底面图。在浮动块140所示的实施例中，浮动块的坡度(pitch)用来实现台面54和数据面48之间的间隔d。该设计中，台面54的位置靠近轨道72。后沿垫层142在气垫面56和数据面48之间浮动块140的后沿64处给出最小的间隔s。本实施例中，轨道72和/或后沿垫层142给出按照本发明的凸起部分。这里给出的浮动块可以按照任何一种光学浮动块的合适的技术来制造。另外，尽管本发明是采用固体浸没透镜光学元件来描述的，但可以采用任何一种具有台面或其他凸起的光学元件通过近场与数据面耦合的合适的光学元件。

尽管本发明是针对较佳实施例来描述的，但本领域中普通技术人员将认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，也可以在形式上和细节上作各种变更。本发明可以采用任何一种类型的浮动块设计。另外，可以考虑凸起部分的位置，以避免微粒的污染影响或在邻近的台面上积累起来。

Claims (13)

1.一种光盘数据存储系统，其特征在于，它包含：

光盘，它具有一个数据面；

驱动器臂，它具有一个可有选择地径向位于靠近所述数据面的末端；

传感元件，它包括一个光源；

控制器，它与驱动器臂和传感元件耦合，用来对驱动器臂定位，并通过传感元件传感数据面上的信息；以及

浮动块，它与驱动器臂的末端耦合，并承载所述传感元件，所述浮动块具有一个顶面和一个与顶面相对的气垫面，所述气垫面具有一个光学台面和至少一个凸起部分，其中所述光学平台向所述数据面延伸并且当所述盘旋转时适合于靠近所述数据面运动，所述至少一个凸起部分向所述数据面延伸，当所述浮动块在所述数据面上移动时，所述至少一个凸起部分的延伸端比所述光学平台的延伸端更靠近所述数据面，从而当所述浮动块在所述数据面上移动时，所述至少一个凸起部分防止了所述数据面和所述光学台面之间的接触。

2.如权利要求1所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述气垫面还包括至少一个气垫元件。

3.如权利要求2所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述至少一个气垫元件是一个轨道。

4.如权利要求3所述的光盘数据存储系统，所述轨道的位置靠近所述浮动块的前沿，而所述光学台面的位置靠近所述浮动块的后沿，并且所述至少一个凸起部分是位于所述光学台面和所述轨道之间的一个凸起部分。

5.如权利要求1所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述至少一个凸起部分包括与所述光学台面隔开的三个凸起部分。

6.如权利要求5所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述三个凸起部分中二个凸起部分的位置靠近所述浮动块的前沿，而另一个凸起部分的位置靠近所述浮动块的后沿，所述光学台面位于靠近前沿的所述二个凸起部分与靠近后沿的所述另一个凸起部分之间。

7.如权利要求2所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述至少一个气垫元件包括在所述浮动块两侧隔开的两个轨道，所述光学台面位于所述两个轨道之间。

8.如权利要求7所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述轨道使所述浮动块成一个坡度，从而增加了所述光学台面与所述数据面之间的间隔。

9.如权利要求7所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述至少一个凸起部分是一个后沿垫层，所述后沿垫层沿所述浮动块的后沿放置，使得在所述浮动块的后沿与所述数据面之间保持最小间隔(s)。

10.如权利要求1所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述系统还包括一个绕在所述光学台面周围的线圈。

11.如权利要求1所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述光学台面充分靠近所述数据面，从而允许通过一个光学近场与所述数据面耦合。

12.如权利要求1所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述至少一个凸起部分与所述数据面接触并磨损。

13.如权利要求1所述的光盘数据存储系统，其特征在于，所述至少一个凸起部分的位置使得碎削偏离所述光学台面。

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