JP2006512718A - 光ディスクドライブ合焦装置 - Google Patents

Abstract

システムが光ディスクドライブ（１００）の光ピックアップユニット内のアクチュエータ（１２８）に信号を与える。１つの実施態様では、ＳＵＭ信号データ（光ピックアップユニット内に通常存在するクワッドセンサ（１２６）からの出力）がＳＵＭテーブル（２１２）内に記録される。誤差項発生部（２１４）がＳＵＭテーブルからのＳＵＭ信号データを処理して、誤差項を生成する。アクチュエータ制御信号発生部（２１６）がアクチュエータ（１２８）の動きを制御するための信号を生成する。なお、この信号は以前のアクチュエータ位置、誤差項および適応係数の関数であり、適応係数は、誤差項が以前のアクチュエータ位置を変更する際の許容速度に影響を及ぼす。

Description

ＣＤのデータ面に対してデータの読出しあるいは書込みを行うときに、光ピックアップユニット（ＯＰＵ）の焦点をプラスチック層の上側表面上に画定されるデータピット上に合わせておくために、従来のようにＦＥＳ（焦点誤差信号）を用いることにより、閉ループフィードバック回路が動作できるようにする情報が与えられる。

しかしながら、最新技術では、ＣＤのラベル面に対して書込みを行い、それにより、画像、テキストおよび／またはグラフィックスを生成することができる。ただし、残念ながら、従来技術では、ディスクのラベル面に焦点を合わせるためにＦＥＳを有効に用いることはできない。

ディスクのラベル面に焦点を合わせる際の最初の問題は、ディスクのラベル面を覆うために用いられる媒体の特性にある程度起因して、ＦＥＳ信号が低い信号対雑音比を有することである。信号対雑音比が低いために、閉ループフィードバック回路において構成されるＦＥＳ信号を従来どおりに用いても、焦点に集束させるためのアクチュエータフォーカスコイルに対して有効に信号が与えられないであろう。

従来のようにＦＥＳ信号を用いる際の第２の問題は、ＯＰＵがディスクのラベル面から離れた距離において合焦した状態で静止するようにバイアスをかけられることである。これは、ＯＰＵが、ディスクのデータ面の表面から約１．２ｍｍのところに画定されるデータピットに合焦するように設計されるためである。したがって、ディスクのラベル面に合焦させる場合、結果としてアクチュエータをディスク表面から離れる方向に動かすためのＤＣオフセットを見出さなければならない。

さらに、光ディスクドライブ内のディスクの傾斜およびディスクの厚みの変動によって、ディスクが回転する度に一度、正弦変動として現われる傾向がある焦点誤差が生じる。同様に、ディスクが反ることによっても焦点誤差が生み出され、その焦点誤差は、一回転当たり２回の正弦変動として現われる可能性がある。有効な閉ループフィードバック回路を用いない場合、これらの焦点誤差の発生源は、結果として、ディスクのラベル面に画像をマーキングするときに、性能を大きく劣化させる可能性がある。

結果として、ＯＰＵをラベル面に合焦させる、新規の改善されたシステムおよび方法が必要とされる。

システムが光ディスクドライブの光ピックアップユニット内のアクチュエータに信号を与える。１つの実施態様では、ＳＵＭ信号データ（光ピックアップユニット内に通常存在するクワッドセンサからの出力）がＳＵＭテーブル内に記録される。誤差項発生部がＳＵＭテーブルからのＳＵＭ信号データを処理して、誤差項を生成する。アクチュエータ制御信号発生部がアクチュエータの動きを制御するための信号を生成し、その信号は以前のアクチュエータ位置、誤差項および適応係数の関数であり、適応係数は、誤差項によって以前のアクチュエータ位置が変化する際の許容速度に影響を及ぼす。

以下に記載される詳細な説明は添付の図面を参照する。それらの図において、参照番号の最も左側の数字（単数または複数）は、その参照番号が最初に現われた図面（図）を特定する。さらに、類似の特徴部および構成要素を参照するために、図面全体を通して同じ参照番号が用いられる。

図１は、例示的なディスクドライブおよびコントローラシステム１００の幾分概略的な図である。情報面１０４を有するディスク１０２が、ラベル面１０６のマーキングのために位置するように向きが定められる。ディスクはディスクあるいはスピンドルモータ１０８によって回転し、モータ１０８はスピンドルコントローラ１１０によって制御される。レーザビーム１１２が、レンズ１１４のような光学系を通過した後に、ディスク１０２のラベル面１０６のコーティングされた表面に突き当たる。レーザ１１６はスレッド１１８によって支持され、スレッド１１８はスレッドモータ１２０によって径方向に動かされる。通常の応用形態では、スレッドモータ１２０は、スレッドコントローラ１２２の指示の下で、ラベル領域の径方向内側のエッジからラベル領域の径方向外側のエッジまで、レーザ１１６を支持するスレッド１１８を徐々に前進させる。

レーザコントローラ１２４がレーザ１１６と、関連するトラッキングコイルおよびセンサの動作を制御する。図１の例では、クワッドフォーカスセンサ１２６は通常４つのセンサを含み、一般的には、レーザとディスクとの間の距離を検出することによって、ある程度合焦を容易にするように設計される。クワッドフォーカスセンサの動作は、図７〜図９を参照することにより理解することができる。図７では、Ａ〜Ｄを付される４つのクワッドセンサが示される。クワッドセンサの出力は、ＦＥＳ（焦点誤差信号）およびＳＵＭ信号の両方を形成するために用いることができる。ＦＥＳ信号は、ＦＥＳ＝（Ｖ_A＋Ｖ_C）−（Ｖ_B＋Ｖ_D）と定義される。ただし、Ｖ_AはセンサＡの電圧であり、それ以外も同様である。ＳＵＭ信号は、ＳＵＭ＝Ｖ_A＋Ｖ_B＋Ｖ_C＋Ｖ_Dと定義される。反射された光７００は概ね円形の形状で示されており、それは、各センサが同じように作用を受けることを意味する。したがって、ＦＥＳ信号は概ねゼロ（０）ボルトである。図８および図９は、光学系が合焦点の前側および後側にあることを、反射された光８００、９００が示している状態を示す。４つのセンサの出力は合成されて、後に説明されるＳＵＭ信号が形成される。アクチュエータフォーカスコイル１２８は、光学系１１４を調整して、ディスク１０２よりも近い点およびディスクから遠い点にレーザ１１６を合焦させるように構成される。

コントローラ１３０が、例示的なディスクドライブおよびコントローラシステム１００の動作を制御する。詳細には、コントローラ１３０は、ファームウエア１３２内に含まれるような、プログラム文を実行するように構成される。

図２は、１つの例示的なフィードフォワードエンジン２００を示しており、それは、プロセッサあるいはコントローラ１３０が実行するための、ファームウエア１３２内に含まれるプログラム文によって定義することができる。フィードフォワードエンジン２００は１つあるいは複数の入力を受信し、出力としてアクチュエータ制御信号２０２を与え、その信号は、レーザ１１６、光学系１１４および関連するアセンブリの焦点を制御するために、アクチュエータフォーカスコイル１２８（図１）に供給することができる。例示的なフィードフォワードエンジン２００は、クワッドフォーカスセンサ１２６（図１）からのＳＵＭ信号２０４、および光ドライブ１００（図１）内のディスク１０２（図１）の角度方向を示す角度θ２０６を含む入力を受信する。いくつかのインプリメンテーションでは、係数μ２０８もフィードフォワードエンジンに与えられる。後にさらに詳細に示されるように、係数μは、ＳＵＭ信号２０４を用いて、アクチュエータフォーカスコイル１２８に印加される電流電圧を変更する際の速度バランスをとる。ＳＵＭ信号がアクチュエータコイル１２８への電圧入力の現在の値に過度に影響を及ぼすことが許されていると、アクチュエータコイル１２８が激しく動きすぎるので、ディスクのラベル表面１０６にレーザを集束、すなわち合焦させることができないということを理解することによって、μ入力２０８の値をさらに十分に理解することができる。ＳＵＭ信号の値が激しく動くことによって引き起こされる変化を抑えるためにμを用いなかったなら、最悪の状況では、フォーカスレベルは、ＳＵＭ信号を検出することができる領域から外れる可能性がある。これによって、焦点を全く合わせられなくなる。しかしながら、ＳＵＭ信号がアクチュエータコイル１２８への電圧入力の現在の値に影響を及ぼさないように、過度に抑圧される場合には、レーザは変化している状態に十分に迅速に応答できなくなり、焦点を合わせ損なう可能性がある。したがって、μ入力２０８の値は、具体的な応用形態に基づいて、結果として適当に合焦するように選択されるべきである。

ベースラインアクチュエータ位置決めルーチン２１０が、アクチュエータフォーカスコイル１２８に印加するための基準電圧レベルを決定するように構成され、結果として、関連する基準アクチュエータ位置および合焦光学系位置が決定される。アクチュエータ１２８は固有の初期あるいは静止時位置を有し、その位置は、コイルに印加される固有あるいはデフォルト電圧を反映していてもよく、あるいはコイルが初期電圧レベルにおいて「浮く」ことを許されることを反映していてもよい。結果として、アクチュエータによって動かされる合焦光学系は、固有のデフォルトあるいは静止時焦点を有する。１つには、光学系１１４はディスク内部の場所に合焦するように設計されるので、アクチュエータ１２８および光学系１１４の静止時位置は通常ディスクに近すぎるので、アクチュエータ１２８に信号を加えなければ、ディスク表面１０６に適当に合焦させることができない。結果として、基準電圧を設定することが有益であり、アクチュエータコイル１２８にその電圧を印加する結果として、光学系１１４がディスク１０２の表面１０６に概ね合焦するようになる。したがって、ベースラインアクチュエータ位置決めルーチン２１０は、基準電圧レベルを決定する。多くの場合に基準電圧はＡＣ成分を有し、すなわち基準電圧は、ディスクの角度方向（すなわち回転）の関数として変化する場合がある。そのようなＡＣ成分は、図３のセクタに従って、すなわちディスクの角度方向の関数として変化しうる。ディスクが反っている場合、くさび状になっている場合、あるいはそれとは異なる形態で不完全である場合であっても、そのようなＡＣ成分によって、基準電圧はアクチュエータフォーカスコイル１２８を変化させて、光学系１１４の焦点をディスク１０２の表面１０６上に維持できるようになる。

第１の例示的な実施態様では、ベースラインアクチュエータ位置決めルーチン２１０は、アクチュエータコイル１２８に初期電圧を印加するように構成され、アクチュエータコイルに通常組み込まれる初期設計条件を是正するように計算された量だけ、光学系１１４の焦点をディスク１０２（図１）から離れる方向に動かす。所期設計条件では、データの読出しおよび書込みを容易にするために、焦点はプラスチックディスク１０２の内部にあるはずである。しかしながら、ディスクをラベリングする場合、焦点はディスク表面上になければならない。したがって、結果としてアクチュエータコイル１２８を動かし、それに応じて光学系１１４の焦点を変更し、焦点を光ディスク１０２の厚みの何分の１かだけ適当に後退させて、それにより焦点がディスク１０２の（概ね）表面１０６上にくるように、基準電圧を推定することができる。

ベースライン位置決めルーチン２１０の上記の第１の例示的なインプリメンテーションは、第１に、光学系１１４がディスク１０２の表面１０６下の既知の深さにある点に合焦することが前提となっており、第２に、焦点をディスクの表面に動かすための電圧を計算することができることが前提となっている。ベースライン位置決めルーチン２１０の第２のインプリメンテーションは対物距離の測定を用いることに基づく。ベースラインアクチュエータ位置決めルーチン２１０は、焦点範囲の全体にわたって、すなわち近すぎる合焦から離れすぎた合焦までの範囲にわたって光学系１１４を動かすように構成される。ベースラインアクチュエータ位置決めルーチン２１０は、この範囲にわたってアクチュエータコイル１２８を徐々に動かして、ＳＵＭから得られる値を記録するように構成される。アクチュエータコイル１２８に対して或る範囲の電圧を印加し、合焦光学系を動かすのを終了したとき、ＳＵＭ信号の最大値が記録される。この値は、光学系の焦点が概ね合っているときに生じているものと仮定することができる。さらに、結果として光学系を位置決めした電圧は、基準電圧と考えるができる。

別法では、アクチュエータフォーカスコイル１２８の動作に含まれる誤差を相殺するために、ＳＵＭ信号が、最初にアクチュエータコイル１２８に対して電圧を徐々に増やしながら印加している間に記録された最大値の約７５％（概数）になるまで、アクチュエータフォーカスコイルに印加されるＤＣ電圧を再び徐々に増やして、光学系１１４を動かすことができる。このＤＣ電圧レベルは、基準電圧レベルとして用いることができる。

ディスクの異なるセクタに対しては、もし必要なら、異なる基準電圧を割り当てられることができることに留意されたい。たとえば、先に説明されたベースライン位置決めルーチン２１０の第２のインプリメンテーションは、光ディスク１０２上で任意に画定されたセクタ毎に個別に実施されることができる。したがって、基準電圧は交流成分を含むことができる。

フィードフォワードエンジン２００はＳＵＭ値テーブル２１２を作成することができる。１つの例示的なＳＵＭ値テーブルは、ディスク１０２のセクタ毎に、基準位置から両方向（すなわち、ディスクに向かう方向およびディスクから離れる方向）にアクチュエータを動かすためのＳＵＭ信号の値を含む。１つの例示的なＳＵＭテーブル２１２の詳細が以下の表１に示される。表１は数多くの細目を示すが、それは例示にすぎない。たとえば、例示される概念との整合性を保持しながら、定義されるセクタの数および得られるサンプルを容易に変更することができる。同様に、列４および５は概念を例示するためのものであり、通常は作成されない。同様に、列２および３は、２つの列の差（たとえば、列２の値−列３の値）を含む１つの列で置き換えることができる。

手短に述べると、表１は８つのセクタ（表内の８つの行に注目されたい）を有するディスクに関連付けられるデータを示す。簡単に図３を参照すると、例示にすぎないが、ディスク１０２には８つのセクタ３０２〜３１６が存在することがわかる。列２および３は、所与のセクタがクワッドフォーカスセンサ１２６（図１）を通り過ぎたときの、ＳＵＭ信号の和を表す数を記載する（クワッド光センサの出力が合成されてＳＵＭ信号が形成されるという事実によって、ＳＵＭ信号はそのように呼ばれることを思い起こされたい）。列２内のＳＵＭ信号の合計された値は、アクチュエータが基準位置からディスクに向かう方向に焦点を動かしたときに得られるものであり、列３内のＳＵＭ信号の合計された値は、アクチュエータがディスクから離れる方向に焦点を動かしたときに得られるものである。列４および５は、ディスクが１回転当たり４００回サンプリングされる（すなわち、ＳＵＭ信号が１回転当たり４００回読み出される）状況で、サンプリングが実際には列４に示されるようにのみ行われることを示す。列５に示されるサンプル位置ではクワッドセンサを通り過ぎてしまっているので、サンプリングは行われない。代わりに、アクチュエータは基準位置に戻る。

クワッドフォーカスセンサ１２６の動作は、図４を手短に参照することにより、さらに理解を深めることができる。クワッドセンサ１２６（図１を参照）は通常、レーザ光１１２の反射に応答する光センサである。ＳＵＭ信号２０４は、クワッドセンサ１２６の出力の和である。１つの例示的なＳＵＭ信号４００が、図４の枠２０４の右に示される。ＳＵＭ信号は、光学系１１４〜１１６の焦点が外れている場合には０である。光学系が動いて焦点が合うとき、ＳＵＭ信号が正の値になる。ＳＵＭ信号４００は例示にすぎないことに留意されたい。実際のＳＵＭ信号はかなりの雑音を含むであろう。ＳＵＭ信号は、元々はアナログであるが、通常、Ａ／Ｄコンバータ４０２によってデジタル値に変換される。ＳＵＭ信号のデジタル値は、後に示されるように、ＳＵＭ値テーブル２１２の列２および３に挿入するのに適している。図４は後に、誤差項の生成に関してさらに説明されるであろう。

表１はＳＵＭテーブル２１２の例示的な内容を示しており、それは、誤差項を生成する際に用いるための、そして最終的には、アクチュエータフォーカスコイル１２８によって使用するためのアクチュエータ制御信号２０２を生成するためのＳＵＭデータを記録する。表１の第１の列は、表１の各行がディスク１０２の８つのセクタのうちの１つに関する情報を与えることを示す。図３に示される８つのセクタ３０２〜３１６は、任意に形成されており、別の数のセクタを用いることもできることを思い起こされたい。

表１の列２は、アクチュエータが光学系１１４を調整し、ディスクに向かって焦点を動かしているときに（すなわち、焦点が基準位置からディスクに向かう方向に動かされているときに）、指示されたセクタ（すなわち、クワッドフォーカスセンサ１２６のところを回転する、ディスクのセクタ）内で得られたＳＵＭ信号値の和を表す値Ｘ１〜Ｘ８を与える。同様に、表１の列３は、アクチュエータ１２８が光学系をディスクから離れる方向に動かすときに、指示されたセクタ内で得られたＳＵＭ信号値の和のための値Ｙ１〜Ｙ８を与える。列２は、ディスクの１回目の回転に関連するＳＵＭ信号の測定値に関連していて良く、一方、列３は、ディスクの２回目の回転に関連するＳＵＭ信号の測定に関連していてよい。列２および３はＳＵＭデータを含むが，実際にはこれらの列を保持する必要はないことに留意されたい。代わりに、列２データは、列３の項が利用できるようになった時点で、列２の項と列３の項との差で直ちに置き換えられることができる。後に示されるように、列２と列３との間の差は、ＳＵＭ曲線（図４を参照）の勾配を表しており、それゆえ誤差項を表している。

後にさらに詳細に示されるように、列２および３内の値の相対的なサイズは、光学系１１４〜１１６の焦点を改善するのに、ディスクに向かう方向に動かすか（列２）、ディスクから離れる方向に動かすか（列３）を指示する。したがって、列２に示されるＳＵＭ信号サンプルの和が大きな値であるということは、アクチュエータおよび焦点をディスクに向かって動かすことにより焦点が改善されることを示すであろう。同様に、列３に示されるＳＵＭ信号サンプルの和が大きな値であるということは、アクチュエータおよび焦点をディスクから離れる方向に動かすことにより焦点が改善されることを示すであろう。

列４および列５は、ディスク上にサンプル位置が４００（任意に選択される数）あることを示す。各セクタに関連付けられる全５０サンプル位置のうちの最初の２５サンプルのみがサンプリングされる。各セクタに関連付けられる全５０サンプル位置のうちの次の２５サンプルはサンプリングされない。代わりに、これらのサンプル位置は、ディスク１０２が回転するときに、クワッドフォーカスセンサ１２６を通り過ぎるので、アクチュエータ１２８は、次のセクタ上の２５箇所の位置においてＳＵＭ信号をサンプリングする前に、光学系１１４を基準位置に戻すことを許される。したがって、列４は、サンプルが得られたサンプル位置を示す。列５は、用いられないサンプル位置を示しており、アクチュエータ１２８および光学系１１４は、基準位置に戻ることを許される。列４および列５内の情報は現実には例示的および教示的なものであり、実際のテーブル２１２はこの情報を含まない場合があることに留意されたい。

再び図２を参照すると、誤差項発生部２１４が、ＳＵＭ値テーブルからの値を用いて、誤差項４０６（図４）を生成するように構成される。図４に示されるように、所与のセクタの場合のＸおよびＹ値は、４０６においてテーブル２１２から削除される。誤差項発生部２１４は、差Ｘｎ−Ｙｎを計算し、それにより結果として誤差項４０４を生成するための命令文、手順あるいはコードを含む。後に示されるように、誤差項はＥｋと呼ばれる場合がある。誤差項はその個々のセクタ内で用いることを対象にしていること、およびディスク上にさらに多くのセクタを、かつ上記のＳＵＭテーブル内にさらに多くの行を任意に規定することにより、その誤差項よりもさらに優れた制御を達成できることに留意されたい。

大部分の実施態様では、ディスク１０２の表面１０６は、ディスク上の一連の環状部、すなわちドーナツ形の領域に画像を施すことによりラベリングされる。これは、誤差をディスクの半径の関数にすることができるので有利である。したがって、１つの環状部の終了時に、ＳＵＭテーブル２１４は更新され、それにより、誤差項Ｅｋのための新たな値を計算できるようになる。誤差項のための新たな値が得られたとき、画像のさらに別の部分を、ディスク１０２の表面１０６のさらに別の環状部に施すことができる。こうして、ＳＵＭテーブル２１２は、径方向に距離を増やす（すなわち、スレッド１１８およびレーザ１１６によってディスク１０２の中央から徐々に動かされる）のに応じて周期的に更新される。ＳＵＭ値を得る際は、レーザの強度を下げて、ＳＵＭデータを収集する過程においてディスクがマーキングされるのを避けなければならないであろう。

アクチュエータ制御信号発生部２１６が、アクチュエータフォーカスコイル１２８に加えられる信号２０２を生成する。実用的な応用形態では、信号発生部２１６の出力は通常デジタル値であり、それは、アクチュエータフォーカスコイル１２８に結合するためにＤＡＣ（デジタル／アナログコンバータ）によってアナログ信号に変換される。

アクチュエータ制御信号発生部２１６は数多くの方法で構成することができる。第１の実施形態では、係数発生部２１８がフーリエ級数のための係数を生成するように構成され、フーリエサブルーチン２２０が、生成された係数を利用して、アクチュエータフォーカスコイルに加えるための信号を生成するように構成される。たとえば、５つの項を有するフーリエ級数が用いられる場合、以下の式に従って５つの係数を生成することができる。

Ａ０（新）＝Ａ０（旧）＋（ＤＣ０＊Ｅｋ＊μ）
Ａ１（新）＝Ａ１（旧）＋（ＱＳ１＊Ｅｋ＊μ）
Ｂ１（新）＝Ｂ１（旧）＋（ＱＣ１＊Ｅｋ＊μ）
Ａ２（新）＝Ａ２（旧）＋（ＱＳ２＊Ｅｋ＊μ）
Ｂ２（新）＝Ｂ２（旧）＋（ＱＣ２＊Ｅｋ＊μ）
上記の式は、５つの以前の古い係数（たとえばＡ０（旧））を用いて、５つの新たな係数（たとえばＡ０（新））を与える。たとえば、１つのインプリメンテーションでは、係数毎の新たな値が、ディスク１０２の１回転当たり４００回計算される。ディスクが回転するのに応じて、レーザの焦点がその時点で合っているディスクのセクタに従って、誤差項Ｅｋが変化するであろう。さらに、正弦項（ＱＳ１〜ＱＣ２）の値が、ディスクの回転の角度が変化することによって変化するであろう。Ａ０の初期値は、ベースラインアクチュエータ位置決めルーチン２１０によって計算される基準値であり、Ａ１〜Ｂ２のための初期値は０であることに留意されたい。

上記の式はＡ０を用いて、第１の非正弦項のための係数、すなわち公称ＤＣ電圧レベル（ＤＣ０）を表す。項ＡｎおよびＢｎは、それぞれ正弦項「ｎ」のための係数を表す。ＱＳ１あるいはＱＣ２のかたちの項は、示されるように、第１あるいは第２の高調波の正弦あるいは余弦の値に対応し、正弦関数に適用される角度は、ディスクドライブ内のディスクの回転角（すなわち、角度方向）である。正弦あるいは余弦の角度は通常、１、２などのスカラーによって乗算され、その結果、係数は異なる周波数を有することに留意されたい。たとえば、ＱＳ１はｓｉｎ（θ）にすることができ、ＱＣ２はｃｏｓ（２＊θ）にすることができる。適応係数μは、誤差係数Ｅｋが新たな係数の値を変更できる速度に関係する。たとえば、μは、Ａ１（新）とＡ１（旧）との間でどの程度の変化が可能であるかに影響を及ぼす。

フーリエルーチン２２０は、係数発生部２１８からの係数と、ディスクの回転角とを用いて、アクチュエータ制御信号２０２を生成するように構成される。以下の式に従って、新たな係数を適用することができる。

アクチュエータ制御信号＝（Ａ０＊ＤＣ０）＋（Ａ１＊ＱＳ１）＋（Ｂ１＊ＱＣ１）＋（Ａ２＊ＱＳ２）＋（Ｂ２＊ＱＣ２）
この場合、たとえばＱＳ１およびＱＣ２はそれぞれ、所与の値の角度θおよび２θに対する正弦値および余弦値で、第１および第２の高調波のためのものである。

別の実施態様では、アクチュエータ制御信号発生部２１６は、係数およびフーリエ級数を用いることなく実施することができる。そのようなさらに一般化されたフィードフォワード方式を実施することができ、その場合、フィードフォワード信号に対する所定の形状は定義されない。短い時間毎に、ディスクの回転において１つの点で開始し、ディスクが回転して再びその点に戻ったときに終了する短い一区切りのシーケンスをメモリに記憶することができる。このシーケンス内の各部分は、最小二乗平均（ＬＭＳ）アルゴリズムによって更新されるが、今度は、そのアルゴリズムはＷｋ（新）＝Ｗｋ（旧）−μ＊Ｅｋになるであろう。

上記の等式は、低い周波数の回転速度（たとえばディスク１０２の３００ｒｐｍ程度の回転速度）および低いサンプリングレートの場合に良好に機能する傾向があることに留意されたい。ディスク回転速度およびサンプリングレートが低い結果として、アクチュエータの動きがアクチュエータ共振周波数より低くなる傾向がある。しかしながら、アクチュエータの共振周波数は、より高いディスク速度（すなわちより高いディスクｒｐｍ）およびより高いサンプリングレートにおいて、焦点を合わせ損なうことに繋がる場合がある。すなわち、より高いディスク回転速度では、アクチュエータの共振周波数が考慮されなければならない。そうでなければ、アクチュエータへの入力が、予想される出力を生成しなくなり、すなわち光学系を動かして焦点に合わせる出力が得られなくなるであろう。フーリエ級数によるインプリメンテーションの場合、１回転の第１、第２あるいは第３の高調波がフォーカスアクチュエータの第１のサスペンション共振（約４５Ｈｚ）よりも高い場所までスピンドル速度が増加する場合には、あるいはさらに高い高調波が用いられることになる場合には、Ｅｋ＊μ積によって乗算される正弦あるいは余弦波の値も、その入力に対してアクチュエータが応答する値だけ位相シフトされる必要があるであろう。アクチュエータ制御信号において、そのように項を位相シフトすることにより、アクチュエータ共振が減少することになる。たとえば、以下の式が成り立つ。

Ａ１（新）＝Ａ１（旧）＋（ＱＳ１（θ）＊Ｅｋ＊μ）

ただしＱＳ１（θ）は、ＱＳ１を、周波数ＱＳ１におけるアクチュエータの位相シフトだけ位相シフトしたものに等しい。上記の式に示されるように、アクチュエータ制御信号内の項の位相は、アクチュエータ高調波（たとえば、アクチュエータ共振周波数）を補償するために必要な程度までシフトされる。これは、光ディスクドライブのディスク角速度が十分に速い場合に、あるいはＳＵＭ信号のサンプリングレートが十分に高い場合に、あるいはその両方の組み合わせにおいて必要な場合がある。たとえば、例示的なディスク速度（ｒｐｍ）およびサンプリングレートは、アクチュエータ制御信号が位相シフトされる度合いに関連付けられることができる。適用される位相シフトの度合いは一般的に、入手可能なアクチュエータにおいて実験によって決定されなければならないであろう。したがって、テーブルを用いて、ディスク速度ｒｐｍとアクチュエータ制御信号の位相シフトとを関連付けることができる。

さらに一般化された非フーリエ級数のインプリメンテーションの場合、サンプリングレートが共振周波数よりも大きくなる場合には、アクチュエータ共振を補償することが必要とされる場合がある。これは、各Ｗｋを適応させる前に、Ｅｋ値を、アクチュエータ周波数応答を反転したものからなるデジタルフィルタモデルでもってフィルタリングすることにより果たすことができる。適応アルゴリズムＷｋ（新）＝Ｗｋ（旧）−μ＊Ｅｋに適用する前に、Ｅｋ値を逆フィルタ関数に通すことにより、アクチュエータ共振の影響が概ね相殺される。

アクチュエータ共振周波数の問題に対処するための上記の方法に対する他の代替形態も存在する。たとえば、適応的ＬＭＳ（最小二乗平均）フィルタリングに関係するアルゴリズムにおいて知られている、フィルタード Ｘ手法を用いることができる。

図５の流れ図はさらに別の例示的なインプリメンテーションを示しており、方法５００を用いて、光ディスクドライブ１００の光学系が合焦される。その方法の各要素は、任意の所望の手段によって、たとえば、ディスク、ＲＯＭあるいは他のメモリデバイスのようなプロセッサ読取り可能媒体上で規定されるプロセッサ読取り可能命令を実行することによって、あるいは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）あるいは他のハードウエアデバイスの動作によって、実行することができる。１つの実施態様では、ＲＯＭが図１のファームウエア１３２を含むことができ、それにより、図５の流れ図に示される例示的な方法のような方法に従って、図２のフィードフォワードエンジン２００を実施することができる。代替的な実施態様では、ＡＳＩＣが、フィードフォワードエンジン２００を実施するロジックを含むことができる。また、任意のブロックに記載される動作は、他のブロックに記載される動作と同時に実行しても、別の順序で行っても、あるいは動作を２つ以上の他のブロックと関連付けるようにして分散させてもよい。

ブロック５０２では、基準アクチュエータ制御信号が生成される。基準アクチュエータ制御信号は、アクチュエータフォーカスコイル１２８に加えられるときに、クワッドフォーカスセンサ１２６から得られるＳＵＭ信号が０とならないよう十分にレーザを合焦させる。基準アクチュエータ制御信号は数多くの方法で生成することができる。たとえば、上記のベースラインアクチュエータ位置決めルーチン２１０の第１の例示的な実施形態を用いることができる。その方法では、静止時の焦点の場所、およびアクチュエータフォーカスコイル１２８に与えて、焦点をディスク１０２の表面１０６に動かすために必要とされる信号に関してなされる仮定によって、基準アクチュエータ信号が生成されたことを思い起こされたい。別法では、上記のベースラインアクチュエータ位置決めルーチン２１０の第２の例示的な実施形態を用いることができる。その方法では、或る範囲の電圧がアクチュエータフォーカスコイル１２８に印加され、ＳＵＭ信号が監視されたことを思い起こされたい。ＳＵＭ信号の概ね最適な値に関連付けられる、フォーカスアクチュエータコイル１２８に加えられる信号は、高いＳＵＭ値が記録されるようになる信号を用いることによって、あるいはアクチュエータコイル１２８に印加される電圧を徐々に変化させて、ＳＵＭ信号が高いＳＵＭ値に近いときにコイル１２８に印加される電圧を、基準電圧として選択することによって得られた。

ブロック５０４では、ＳＵＭテーブル２１２にデータが書き込まれる。ＳＵＭテーブル２１２の例示的な詳細は先に表１に示された。１つの実施態様では、フィードフォワードエンジン２００を用いて、ＳＵＭテーブル２１２にデータを書き込むことができる。基準アクチュエータ制御信号をアクチュエータフォーカスコイル１２８に加えることにより、光学系１１４を動かし、ディスク１０２の表面１０６の近くにレーザ１１２を合焦させることができる。ディスクが回転する場合、フィードフォワードエンジン２００あるいは他の制御手順が、個別のステップにおいて、基準アクチュエータ制御信号に重畳し、焦点をディスク１０２の表面１０６に向かって漸進的に動かす信号を加える。焦点がディスクに向かって動かされるのに応じて、第１のセクタがＳＵＭ信号を生成するクワッドフォーカスセンサ１２６を通過し、ＳＵＭ信号の多数のサンプル（たとえば２５）が得られ、合計される。その数は、先に説明されたように、テーブル２１２に挿入される。その後、基準アクチュエータ制御信号が再びアクチュエータフォーカスコイル１２８に加えられて、光学系が基準焦点に戻ることができるようにする。ディスクが回転し続けるとき、第１のセクタに隣接する第２のセクタがクワッドフォーカスセンサ１２６に隣接する位置に動いて、読み取られたＳＵＭ値の合計を求めて、光学系が基準位置に戻ることができるようにする過程が繰り返される。後続のセクタも同じようにサンプリングされ、ＳＵＭ値テーブル２１２の列２が記入される。ディスク１０２の２回目の回転中に、基準アクチュエータ制御信号に或る信号が重畳され、アクチュエータフォーカスコイル１２８に加えられて、光学系をディスク１０２の表面１０６から離れる方向に漸進的に動かす。それに応じて、テーブル２１２の列３を記入することができる。

ブロック５０６では、ＳＵＭテーブル２１２からのデータを用いて、誤差項が生成される。詳細には、誤差項は、誤差項発生部２１４によって生成することができる。上記の誤差項発生部２１４の構造の説明に示されたように、誤差項は、表１の列２および列３のＳＵＭ値の合計の差を求めることにより生成することができる。たとえば、焦点をディスク１０２から離れる方向に動かすことに関連付けられるＳＵＭ信号（表１の列３に示される）の合計を、焦点をディスクに向かって動かすことに関連付けられるＳＵＭ信号（表１の列２に示される）の合計から減算することにより、第１のセクタに関連付けられる誤差項あるいは項を求めることができる。ディスクのセクタ毎の誤差項あるいは値は、同じようにして、ＳＵＭ項の差として計算することができる。

ブロック５０８では、誤差項および他の項を用いて、アクチュエータ制御信号２０２が生成される。詳細には、アクチュエータ制御信号２０２は、フィードフォワードエンジン２００のアクチュエータ制御信号発生部２１６によって生成することができる。アクチュエータ制御信号２０２が生成される方法の多数の例示的な、代替の、および／または相補的なインプリメンテーションが図６に示される。ブロック６０２におけるインプリメンテーションでは、係数が生成され、フーリエ級数が合計される。先に示されたように、係数発生部２１６が、フーリエ級数において用いるための係数を生成することができる。フーリエサブルーチン２２０が、その係数およびディスクの角度方向２０６の値を用いて、アクチュエータ制御信号２０２を決定する。係数発生部２１６によって更新されたこのアクチュエータ制御信号は、次の適応サイクルのための新たな基準信号になる。

ブロック６０４に示される、ディスクの回転速度がアクチュエータコイルのサスペンション共振と相互作用するほど十分に高い場合のオプションのインプリメンテーションでは、係数発生部２１８を変更して、その相互作用を補償することができる。このオプションのインプリメンテーションは、先の図２の説明において、係数発生部２１８を参照しながら説明された。

ブロック６０６に示されるさらに別のオプションのインプリメンテーションでは、アクチュエータ制御信号発生部２１６を、フーリエ係数およびフーリエ級数を用いことなく実施することができる。先に示されたように、そのような一般化されたフィードフォワード方式を実施することができ、その場合には、フィードフォワード信号に対する所定の形状は定義されない。

図５に戻ると、ブロック５１０では、ディスクの１つの環帯部部分がラベリングされる。ディスクが回転すると、アクチュエータ制御信号２０２がアクチュエータフォーカスコイル１２８に加えられる。それに応じて、光学系１１４が、レーザ１１６の焦点をディスク１０２の表面１０６上に合わせ続ける。その際、レーザビーム１１２が、表面１０６のコーティング上に画像を画定することができる。１つの実施態様では、画像が施される環帯部分は、ディスクの３２回転に関連付けられる。その環帯部分が終了すると、ブロック５０４〜５１０が繰り返される。それらのブロックは、１つの画像がディスクの表面１０６に完全に施されるまで繰り返される。

上記の開示は構造的な特徴および／または方法論的なステップに特有の言葉で説明されてきたが、添付の特許請求の範囲が説明された特定の特徴あるいはステップに限定されないことは理解されたい。むしろ、特定の特徴およびステップは、この開示を実施する例示的な形態である。たとえば、流れ図のブロックにおいて説明される動作は、他のブロックにおいて説明される動作と同時に実行しても、その動作を別の順序で行っても、あるいは複数の動作を２つ以上の他のブロックに関連付けるように分散させてもよい。さらに、開示される方法の要素は所望のように実行されることが意図されており、コンピュータおよび／またはプロセッサによって実行され、通常ファームウエア１３２内に配置され、ＲＯＭ、ディスクあるいはＣＤ ＲＯＭのようなコンピュータあるいはプロセッサ読取り可能媒体から読み出される、コンピュータあるいはプロセッサ読取り可能命令が好ましいが、特定用途向けゲートアレイ（ＡＳＩＣ）あるいは類似のハードウエア構造を代わりに用いることができることは理解されよう。

光ディスクドライブの１つの例示的な実施態様の概略図である。 図１の光ディスクドライブの概略図のファームウエア内に含まれるフィードフォワードエンジンの１つの例示的なインプリメンテーションを示すブロック図である。 ディスクを複数のセクタに分割することを例示する、光ディスクの図である。 フィードフォワードエンジンの一部の１つの例示的なインプリメンテーションを示すブロック図である。 光ドライブ内の合焦光学系の１つの例示的なインプリメンテーションを示す流れ図である。 図５の流れ図の一部をさらに詳細に示す流れ図である。 合焦状態を示す、クワッドセンサの概略図である。 光学系の合焦が焦点に対して近すぎる焦点外れの状態をクワッドセンサが検出する、図７と同様の図である。 光学系の合焦が焦点に対して遠すぎる焦点外れの状態をクワッドセンサが検出する、図７と同様の図である。

Claims (10)

1. 光ディスクドライブ（１００）内のアクチュエータ（１２８）に信号を与え、光学系（１１４）を前記光ディスクドライブ（１００）内のディスク（１０２）上に合焦させるためのシステムであって、
   ＳＵＭ信号データを記録するためのＳＵＭテーブル（２１２）と、
   前記ＳＵＭテーブル（２１２）からの前記ＳＵＭ信号データを処理して、誤差項を生成するための誤差項発生部（２１４）と、
   アクチュエータ制御信号を生成するためのアクチュエータ制御信号発生部（２１６）とを備え、前記アクチュエータ制御信号は以前のアクチュエータ位置、前記誤差項および適応係数の関数であり、前記適応係数は、前記誤差項によって前記以前のアクチュエータ位置が変化する際の許容速度を調節するように構成されることを特徴とするシステム。
2. 前記ＳＵＭテーブル（２１２）は、前記ディスク（１０２）の環帯部分に画像を施す前に更新されるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記アクチュエータ制御信号発生部（２１６）はさらに、
   前記適応係数および前記誤差項を含む入力の関数として係数を生成するための係数発生部（２１８）と、
   生成された前記係数を用いて前記アクチュエータ制御信号を生成するためのフーリエサブルーチン（２２０）と
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
4. 前記アクチュエータ制御信号発生部（２１６）はさらに、
   Ｅｋが前記誤差項であり、μが前記適応係数である場合に、
   Ａ０＝Ａ０＋（ＤＣ０＊Ｅｋ＊μ）；
   Ａ１＝Ａ１＋（ＱＳ１＊Ｅｋ＊μ）；
   Ｂ１＝Ｂ１＋（ＱＣ１＊Ｅｋ＊μ）；
   Ａ２＝Ａ２＋（ＱＳ２＊Ｅｋ＊μ）；
   Ｂ２＝Ｂ２＋（ＱＣ２＊Ｅｋ＊μ）；
   を含む係数を生成するように構成される係数発生部（２１８）と、
   生成された前記係数を用いて、前記アクチュエータ制御信号を生成するように構成されるフーリエサブルーチン（２２０）と
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
5. 光ディスクドライブ（１００）内のディスク上に光学系を合焦させるためのプロセッサ実行可能命令を含むプロセッサ読取り可能媒体であって、前記プロセッサ実行可能命令は、
   ＳＵＭテーブル（２１２）にデータを書き込む（５０４）ことであって、前記データはディスクセクタ（３０２ないし３１６）に基づいて、かつアクチュエータ（１２８）の、前記ディスク（１０２）に向かう動きおよび前記ディスク（１０２）から離れる動きに基づいてグループ化される、書き込む（５０４）ことと、
   前記ＳＵＭテーブル（２１２）からのデータを用いて誤差項を生成する（５０６）ことと、
   以前のアクチュエータ位置、前記誤差項、及び前記アクチュエータ制御信号が変化する際の速度に影響を及ぼすために用いられる適応係数の関数として前記アクチュエータ制御信号を生成する（５０８）ことと
   に関する命令を含むことを特徴とする、プロセッサ読取り可能媒体。
6. 前記アクチュエータ制御信号を生成する（５０８）ことは、Ｗｋ（新）＝Ｗｋ（旧）−（μ＊Ｅｋ）に従って前記アクチュエータ制御信号を計算する（６０６）ための命令を含み、Ｅｋは前記誤差項であり、μは前記適応係数であることを特徴とする、請求項５に記載のプロセッサ読取り可能媒体。
7. 光ディスクドライブ内のディスク上に光学系を合焦させる方法であって、
   ＳＵＭテーブル（２１２）にデータを書き込むこと（５０４）であって、前記データはディスクセクタ（３０２ないし３１６）に基づいてグループ化される、データを書き込むことと、
   前記ＳＵＭテーブル（２１２）からのデータを用いて誤差項を生成すること（５０６）と、
   前記誤差項と、アクチュエータ制御信号が変化する際の速度に影響を及ぼすように構成される適応係数とを用いて、前記アクチュエータ制御信号を生成すること（５０８）と
   を含むことを特徴とする、方法。
8. 前記アクチュエータ制御信号を生成することは、
   前記適応係数および前記誤差項を含む入力の関数として係数を生成すること（６０２）と、
   生成された前記係数を用いて、フーリエ級数を計算し、前記アクチュエータ制御信号を生成すること（６０２）と
   を含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. ＳＵＭテーブル（２１２）にデータを書き込む手段（５０４）であって、前記データはディスクセクタに基づいてグループ化される、データを書き込む手段と、
   前記ＳＵＭテーブル（２１２）からのデータを用いて誤差項を生成する手段（５０６）と、
   前記誤差項と、アクチュエータ制御信号が変化する際の速度に影響を及ぼすように使用される適応係数とを用いて、前記アクチュエータ制御信号を生成する手段（５０８）と
   を備えることを特徴とする、合焦システム。
10. 請求項９に記載の合焦システムにおいて、
    アクチュエータ（１２８）を最初に位置決めするための基準信号を生成すること（５０２）が、
    焦点調節範囲の全体にわたって前記アクチュエータ（１２８）を漸進的に動かす手段と、
    前記焦点調節範囲の全体で得られた前記ＳＵＭ信号データ中の最大値を記録する手段と、
    前記ＳＵＭ信号データが前記最大値に近くなるような、前記アクチュエータへの入力に従って前記基準信号を設定する手段と
    を備えることを特徴とする合焦システム。

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