JP4150708B2 - 基準パターンを用いた精密アクチュエータの較正 - Google Patents

Description

本発明は、ディスク上の基準パターンの走査結果に基づいて、精密アクチュエータのゲインを較正する技術に関するものである。

［関連出願］
本特許出願は、２００３年１月１７日に提出された「Radial Position Registration For A Trackless Optical Disc Surface」という名称の米国特許出願第１０／３４７，０７４号の一部継続出願であり、参照によりこの出願を援用する。

コンパクトディスク（ＣＤ）などの光ディスクは、低電力レーザビームを用いて読み書き可能な電子データ格納媒体である。ＣＤは、通常、音声、画像、テキスト、および他の情報をデジタル形式で電子的に記録、格納、および再生するために用いられる。デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）は、ＣＤと同じスペースにより多くのデータを格納できる性能により、通常映画を格納および再生するために用いられるさらに別の最新のタイプの光ディスクである。

ＣＤは、当初、複雑な製造プロセスによって、透明なポリカーボネートプラスチック部品に刻印された隆起エリアおよび平坦エリアのパターンとしてデジタルデータを格納した読出し専用の格納媒体であった。従って、一般的な消費者は、大抵の場合、所望のデータ（たとえば、ＣＤ上で楽しむ数曲の楽曲）および望ましくないデータ（たとえば、ＣＤ上のその他の嫌いな楽曲）の両方を有する複数のＣＤを所有していた。しかし、今日では一般的な消費者は、デジタルデータをＣＤ−Ｒ（ＣＤ記録可能ディスク）およびＣＤ−ＲＷ（ＣＤ書換え可能ディスク）に焼き付けることが可能なＣＤプレーヤを用いて、消費者自身のデータをＣＤに入れることができる。

ますます多くの消費者が自分のＣＤを焼き付けるにつれて、そのようなＣＤ上でデータを識別するための都合のよい方法に対する需要が増加してきた。光ディスク（たとえば、ＣＤ、ＤＶＤ）の非データ側に、たとえばテキストおよび画像をラベリングするための方法が開発され続けてきた。ディスクをラベリングするための基本的な方法には、永久マーカ（たとえば、シャーピーマーカ）を非データ側に物理的に書き込むこと、または紙のステッカーラベルを印刷し、それをディスクの非データ側に貼り付けることが含まれる。従来のＣＤプレーヤにおいて実施されるように開発されたその他の物理的マーキング方法には、インクジェット、感熱ワックス転送、および感熱染料転送方法が含まれる。さらに他の方法では、従来のＣＤプレーヤにおいてレーザを用いて、特別に調製されたＣＤ表面にマークをつける。このような方法は、ＣＤおよびＤＶＤのラベリングに同等に適用される。

ラベル画像は、ディスクを中心に同心円状の円に沿って、ラベル面にレーザビームでマークを付けることによって、光ディスクのラベル面（すなわち、非データ側、または上側）に描写されることができる。各円では、一定のサイズおよび光学濃度のスポットが、その円に対するデータのマーキングに従って、レーザによってマークされる。光ディスクの非データ側（すなわち、ラベル面）にラベル画像を描写する際の１つの難点は、半径方向に位置決めすることが可能な、非データ側に予め刻印されたトラックなどのマーキングがないことである。光ディスクの非データ側において半径方向に位置決めするための１つの方法として、非データ側における基準パターンの使用が挙げられる。この方法は、上記の「Radial Position Registration For A Trackless Optical Disc Surface」の関連出願において論じられている。半径方向の位置決めは、ラベル密度が高くなるほど、依然として高い精度が求められる場合がある。

そこで、本発明は、精密アクチュエータの較正によってマーキングレーザの半径方向の移動を正確に制御することを目的としている。

光ディスク上の基準パターンは、精密アクチュエータのゲインを計算するために用いられる。

同様の参照番号は、図面全体にわたって、同様の構成要素および特徴を指すために用いられる。

概説
以下の説明は、精密アクチュエータの較正により光ディスクラベリングを容易にし、マーキングレーザの半径方向の移動を正確に制御するディスク媒体マーキングシステムおよび方法を対象としている。光データ格納ディスク上の非データ側（またはラベル面）における基準パターン（たとえば、鋸歯状のパターン）により、光ディスクデバイスは精密アクチュエータを較正することができる。精密アクチュエータは、精度の粗いアクチュエータによって提供される、より大きな半径方向の移動間で、集光レンズおよびマーキングレーザの半径方向の小さな移動を制御する。鋸歯状のパターンは、測定可能であり、距離に変換可能であるディスク半径とともに線形変化を有し、それによって、精密アクチュエータの較正を可能にする。三角形パターン（すなわち、鋸歯状のパターンの半分）、階段状のパターン等のディスク半径とともに線形変化を有する他のパターンもまた想定される。アクチュエータの較正は、パターンを測定し、パターン測定値から示唆される半径を計算し、アクチュエータを進行させ、プロセスを繰り返すことによって成し遂げられる。

例示的なシステム環境
図１は、鋸歯状のパターンを用いて精密アクチュエータを較正するのに適した例示的なディスク媒体マーキングシステム１００を示す。例示的なディスク媒体マーキングシステム１００は、ディスク媒体マーキングデバイス１０２および表示デバイス１０４を含む。ディスク媒体マーキングデバイス１０２は、ディスク媒体をラベリングするためのスタンドアローン器具として実施されることができる。あるいは、ディスク媒体マーキングデバイス１０２は、光ディスクをラベリングし、データをＣＤ−Ｒ（ＣＤ記録可能ディスク）および／またはＣＤ−ＲＷ（ＣＤ書換え可能ディスク）に記録するために実施される書込み可能コンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤなどの、光学媒体プレーヤまたはドライブの一部として組み込まれることができる。このような書込み可能ＣＤデバイスは、たとえば、オーディオシステムにおける周辺構成要素、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）内の標準的な機器として組み込まれるＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）プレーヤ、および任意の数の同様の実施形態を含むことができる。

ディスク媒体マーキングデバイス１０２は、このディスク媒体マーキングデバイス１０２の動作を制御し、他の電子およびコンピューティングデバイスと通信するための様々な命令を処理する、１つまたは複数のプロセッサ１０６（たとえば、任意のマイクロプロセッサ、コントローラ等）を含む。ディスク媒体マーキングデバイス１０２は、１つまたは複数のメモリ構成要素を用いて実施することができる。その例としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０８、ディスク格納デバイス１１０、および不揮発性メモリ１１２（たとえば、１つまたは複数の読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１１４、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）を含む。

ディスク格納デバイス１１０は、ハードディスクドライブ、磁気テープ、記録可能かつ／または書換え可能コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の任意のタイプの磁気または光学格納デバイスを含むことができる。１つまたは複数のメモリ構成要素は、ディスク媒体マーキングデバイス１０２用の構成情報、グラフィカルユーザインタフェース情報、およびディスク媒体マーキングデバイス１０２の動作態様に関連する他の任意のタイプの情報およびデータ等の様々な情報および／またはデータを格納するためのデータ格納機構を提供する。ディスク媒体マーキングデバイス１０２の代替の実施態様は、処理およびメモリ能力の範囲を含み、図１に示されるメモリ構成要素と異なる任意の数のメモリ構成要素を含むことができる。

ディスク媒体マーキングデバイス１０２は、ＲＯＭ１１４上に格納された永久メモリモジュールとして、またはプロセッサ１０６の構成要素などのディスク媒体マーキングデバイス１０２内の他の構成要素を用いて実施されるファームウェア構成要素１１６を含む。ファームウェア１１６は、ディスク媒体マーキングデバイス１０２内のハードウェアの動作を調整するために、プログラムされ、ディスク媒体マーキングデバイス１０２とともに配布され、このような動作を実行するために用いられるプログラミング構造体を含む。

動作システム１１８および１つまたは複数のアプリケーションプログラムは、不揮発性メモリ１１２内に格納され、プロセッサ（複数可）１０６上で実行され、ランタイム環境を提供することができる。ランタイム環境は、アプリケーションプログラムをディスク媒体マーキングデバイス１０２と対話させることを可能にする様々なインタフェースが規定されることを可能にすることによって、ディスク媒体マーキングデバイス１０２の拡張性を容易にする。本実施例では、アプリケーションプログラムは、ラベル設計アプリケーション１２０、画像処理アプリケーション１２２、およびプリント制御アプリケーション１２４を含む。

ラベル設計アプリケーション１２０は、ラベル設計ユーザインタフェース１２６を生成して表示デバイス１０４に表示し、そこから、ユーザは、光ディスク等のディスク媒体上でラベル画像を描写することができる。ユーザは、テキスト、背景用のビットマップ画像、デジタル写真、グラフィックもしくはシンボル、および／またはその任意の組み合わせを特定またはドラッグ・アンド・ドロップし、ラベル画像をユーザインタフェース１２６上に作成することができる。

画像処理アプリケーション１２２は、ラベル設計ユーザインタフェース１２６を用いて形成されたラベル画像を処理して、ラベル画像データおよびレーザ制御データのデータストリームを生成し、ディスク媒体２１６（図２および図３）等のディスク媒体の同心円状の円形またはらせん状のトラックへの画像の描写を制御する。たとえば、ラベル画像の連続したトーンＲＧＢ（赤、緑、および青）の矩形ラスターグラフィックは、同心円状の円形トラックに変換されることができる。湾曲したラスターは、カラーマッピングされ、印刷カラーチャネルＫＣＭＹ（ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエロー）、またはグレースケールに分離される。このデータストリームは、レーザ制御データとしてフォーマットされ、他の制御コマンドで増加され、ディスク媒体２１６（図２および図３）上にラベルを描写するディスク媒体マーキングデバイス１０２を制御する。コントローラと通信可能なラベルファイルが生成され、コントローラでは、ラベルファイルは、ラベリング機構を制御するように解析される。あるいは、一度に１トラックずつ、同心円状の円形トラックが生成され、ディスク媒体マーキングデバイス１０２にストリーミングされ、デバイスの描写プロセスとともにホスト処理を用いる。

プリント制御アプリケーション１２４は、第１のトラックの半径およびそれに続くトラック間隔を求める。第１のトラックの半径およびトラック間隔が求められた後、プリント制御アプリケーション１２４は、どのラベル画像データがそれぞれのトラックに対応するのかを決定する。特定のトラックに沿ったレーザマークの位置は、同心円状の円形トラックが半径距離および各トラックに沿った距離の座標において規定される座標系で特定される。

ディスク媒体マーキングデバイス１０２は、ラベル画像を光ディスク２１６（図２および図３）のラベル面２１４（たとえば、非データ側）に描写する等、ディスク媒体（すなわち、光ディスク）の表面にマークをつけるように実施されることができるディスクドライブシステム１２８を含む。ディスクドライブシステム１２８は、図２を参照しながら、以下にさらに詳細に説明される。

ディスク媒体マーキングデバイス１０２はさらに、任意の１つまたは複数のシリアルおよび／またはパラレルインタフェース、無線インタフェース、任意のタイプのネットワークインタフェース、および任意の他のタイプの通信インタフェースとして実施されることができる１つまたは複数の通信インタフェース１３０を含む。無線インタフェースにより、ディスク媒体マーキングデバイス１０２は、制御入力コマンドおよび他の情報を、遠隔制御デバイス、または別の赤外線（ＩＲ）、８０２．１１、ブルートゥース（Blue tooth）、もしくは同様のＲＦ入力デバイス等の入力デバイスから受け取ることができる。ネットワークインタフェースは、ディスク媒体マーキングデバイス１０２と、共通のデータ通信ネットワークに接続された他の電子およびコンピューティングデバイスが、ネットワークを介してディスク媒体マーキングデバイス１０２にラベル画像データおよび他の情報を送信できるようにするデータ通信ネットワークとを接続する。同様に、シリアルおよび／またはパラレルインタフェースは、ディスク媒体マーキングデバイス１０２と、別の電子またはコンピューティングデバイスとの間に直接データ通信経路を提供する。

ディスク媒体マーキングデバイス１０２は、キーボード、ポインティングデバイス、ユーザ制御パネル上の選択可能制御部を含むことができるユーザ入力デバイス１３２、および／またはディスク媒体マーキングデバイス１０２と対話し、かつこれに情報を入力する他の機構を含むことができる。ディスク媒体マーキングデバイス１０２はまた、表示デバイス１０４に表示するための表示内容を生成し、１つまたは複数のスピーカ（図示せず）等のプレゼンテーションデバイスによってプレゼンテーションするための音声内容を生成する音声／画像プロセッサ１３４を含む。音声／画像プロセッサ１３４は、表示内容を処理し、対応する画像を表示デバイス１０４上に表示する表示コントローラを含むことができる。表示コントローラは、グラフィックスプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、および／または画像を処理するための同様の画像処理構成要素として実施されることができる。画像信号および音声信号は、ＲＦ（無線周波数）リンク、Ｓ−映像リンク、複合映像リンク、コンポーネント映像リンク、または他の同様の通信リンクを介して、ディスク媒体マーキングデバイス１０２から表示デバイス１０４に伝達されることができる。

別個に図示されているが、ディスク媒体マーキングデバイス１０２の構成要素のいくつかは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において実施されることができる。さらに、システムバス（図示せず）は、通常、ディスク媒体マーキングデバイス１０２内の様々な構成要素を接続する。システムバスは、様々なバスアーキテクチャのいずれかを用いる、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、加速グラフィックスポート、またはローカルバスを含む任意のタイプのいずれか１つまたは複数のバス構造として実施されることができる。さらに、ディスク媒体マーキングデバイス１０２は、ホストプロセッサとシステムバスを共有することができる。

例示的な実施形態
図２は、例示的なディスク媒体マーキングデバイス１０２の構成要素として、図１に示されるディスクドライブシステム１２８の例示的な実施形態を示す。ディスクドライブシステム１２８は、レーザ２０４、光ピックアップユニット（ＯＰＵ）２０６、レーザ集光レンズ２０８、精密アクチュエータ２０９、およびレンズ支持部２１０を支持するスレッド２０２を有するレーザアセンブリ２００を有する。

レーザビーム２１２は、レーザ２０４によって生成され、光ディスク媒体２１６のラベル面２１４に集光される。レーザビーム２１２は、ラベル画像データに対応するレーザマークを形成し、ラベルの画像を光ディスク媒体２１６上に描写する。

ディスクドライブシステム１２８は、スピンドルモータ２１８と、スレッドモータ２２０と、コントローラ２２２とを含む。一般に、コントローラ２２２は、図１のディスク媒体マーキングシステム１００に関して上述した様々な構成要素の組み合わせを用いるプリント回路基板として実施されることができる。従って、コントローラ２２２は、メモリ２２６に格納されている様々な構成要素からのコンピュータ／プロセッサ実行可能な命令を処理するためのプロセッサ２２４を含む。プロセッサ２２４は、通常、図１のディスク媒体マーキングシステム１００に対して上述した１つまたは複数のプロセッサ１０６である。同様に、メモリ２２６は、通常、図１のディスク媒体マーキングシステム１００からの不揮発性メモリ１１２および／またはファームウェア１１６である。

レーザドライバ、スレッドドライバ、およびスピンドルドライバを含むドライバ２２８は、メモリ２２６に格納され、プロセッサ２２４上で実行可能である。これらの構成要素は、図２の実施形態において、メモリ２２６に格納され、プロセッサ２２４上で実行可能なソフトウェア構成要素として示されているが、これらはまた、ファームウェアまたはハードウェア構成要素であってもよい。

一般に、スピンドルドライバは、スピンドルモータ２１８を駆動し、スピンドル２３０を介して、ディスク２１６の回転速度を制御する。スピンドルドライバは、スレッドモータ２２０を駆動し、スレッドドライブ機構２３２に沿ったディスク２１６に対するレーザアセンブリ２００の半径方向の精度の粗い位置決めを制御するスレッドドライバに関連して動作する。通常の実施態様では、ディスク２１６の回転速度およびレーザアセンブリ２００の半径方向の位置が制御され、それにより、ラベル面２１４が一定の線速度でレーザビーム２１２を通過して移動する際に、レーザマークがディスク２１６上に書き込まれる。

レーザドライバは、レーザビーム２１２の照射を制御し、ラベル画像に対応するレーザマークを光ディスク媒体２１６上に書き込む。光ピックアップユニット（ＯＰＵ）２０６は、レーザ集光フィードバックをレーザドライバに与える光検出器として実施されることができる。さらに、レーザドライバは、レーザビーム２１２の強度を制御し、データ側２３４がレーザビーム２１２を横切るようにディスクが位置決めされる際に、光ディスク２１６のデータ側２３４上に維持されるデータを読み出す。

精密アクチュエータドライバ２３６、半径−ＤＡＣカウントテーブル２３８、および直線当てはめアルゴリズム２４０もまたメモリ２２６に格納される。精密アクチュエータドライバ２３６および直線当てはめ（line fitting）アルゴリズム２４０は、プロセッサ２２４上で実行可能であり、半径−ＤＡＣカウントテーブル２３８内のデータを生成および操作し、精密アクチュエータ２０９のゲインを決定する（すなわち、較正する）。一般に、精密アクチュエータ２０９は、スレッド２０２（すなわち、粗いアクチュエータ）からのより大きな移動間で半径方向２４２に徐々に集光レンズ２０８を移動させるように働く。精密アクチュエータ２０９の較正は、ＤＡＣ２４４（デジタルアナログ変換器）、電力増幅器２４６、光ディスク２１６上に設けられた鋸歯状の基準パターン、およびレーザアセンブリ２００の様々な構成要素を含むプロセスを通して成し遂げられる。較正プロセスについては、以下にさらに詳細に説明する。精密アクチュエータドライバ２３６および直線当てはめアルゴリズム２４０は、図２の実施形態では、メモリ２２６に格納され、プロセッサ２２４上で実行可能なソフトウェア構成要素として示されているが、これらはまた、ファームウェアまたはハードウェア構成要素であってもよい。

コンピューティングデバイスインタフェース２４８は、ディスクドライブシステム１２８のコントローラ２２２を、別の電子またはコンピューテイングデバイスにインタフェース接続し、ラベル画像データまたはラベルファイル（図示せず）を受け取る。コンピューティングデバイスインタフェース２４８は、多くの小さなコンピュータパラレルまたはシリアルデバイスインタフェースの１つであるＡＴＡＰＩ（高度技術取付け（Advanced Technology Attachment ）パケットインタフェース）として実施されることができる。別の一般的なコンピュータインタフェースは、ＳＣＳＩ（小型コンピュータ用周辺機器インタフェース）であり、これは、周辺デバイスをコンピュータに取付けるための汎用デバイスインタフェースである。ＳＣＳＩは、コマンドの構造、コマンドの実行方法、および状態の処理方法を規定する。様々な他の物理インタフェースは、パラレルインタフェース、ファイバーチャネル、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）、およびＡＴＡ／ＡＴＡＰＩを含む。ＡＴＡＰＩは、ＡＴＡインタフェース上で使用されるコマンド実行プロトコルであり、ＣＤ−ＲＯＭおよびテープドライブが、同じＡＴＡケーブルを介して、ＡＴＡハードディスクドライブと接続されることができる。ＡＴＡＰＩデバイスは、一般に、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＣＤ記録可能ドライブ、ＣＤ書換え可能ドライブ、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）ドライブ、テープドライブ、スーパーフロッピー（登録商標）ドライブ（たとえば、ＺＩＰおよびＬＳ−１２０）等を含む。

上記のように、精密アクチュエータドライバ２３６および直線当てはめアルゴリズム２４０は、ＤＡＣ２４４、電力増幅器２４６、光ディスク２１６上に設けられた鋸歯状の基準パターン、レーザアセンブリ２００の様々な構成要素を伴うプロセスにおいて精密アクチュエータ２０９を較正するために、半径−ＤＡＣカウントテーブル２３８におけるデータを生成および操作するように構成されている。プロセスは、一般に、レーザビーム２１２が光ディスク２１６上の既知の半径方向の位置に集光されるような位置までレーザアセンブリ２００を移動させること、および半径方向の位置をインクリメントするために用いられる電流値を記録しながら、半径方向の位置をインクリメントすることを含む。既知の半径方向の位置およびインクリメントした半径方向の位置は、それぞれ、レーザビーム２１２に、ディスク２１６のラベル面２１４上に設けられる鋸歯状の基準パターンを走査させる。

精密アクチュエータドライバ２３６は、ＤＡＣに入力されるＤＡＣカウント（すなわち、デジタル数）をインクリメントする。ＤＡＣカウントは、テーブル２３８に記録される。ＤＡＣカウントをインクリメントすることにより、電力増幅器２４６を駆動するＤＡＣからの電圧を調整する。次に、電力増幅器２４６によって精密アクチュエータ２０９に供給される電流がインクリメントされる。精密アクチュエータ２０９の電流の変化により、精密アクチュエータ２０９は、集光レンズ２０８を半径方向２４２に微調整する。この微調整により、ディスク２１６の鋸歯状のパターンにおけるレーザビーム２１２の半径方向の位置が変化する。

鋸歯状のパターンがレーザビーム２１２によって様々な半径方向の位置に走査されると、ＯＰＵ２０６は、鋸歯状のパターンに対応する反射率信号を生成する。反射率信号のデューティサイクルは、精密アクチュエータ２０９が鋸歯状のパターン上のレーザビーム２１２の半径方向の走査位置を調整する度に変化する。精密アクチュエータドライバ２３６は、反射率信号のデューティサイクルを、デューティサイクル情報、鋸歯状のパターンの既知の高さ、および鋸歯状のパターンの半径方向の位置に基づいて半径値に変換し、対応するＤＡＣカウントと共にテーブル２３８に半径値を格納する。ＤＡＣカウントをインクリメントし（これはまた、精密アクチュエータ２０９の電流をインクリメントする）、得られる反射率信号のデューティサイクルからの半径を計算するプロセスは、テーブル２３８がＤＡＣカウントの複数のサンプルおよび対応する半径を格納するまで複数回繰り返される。

直線当てはめアルゴリズム２４０は、次に、テーブル２３８からのＤＡＣカウントおよび対応する半径データを座標データとして用いて、座標データに最もよく一致する傾きを有する直線を計算する。最もよく一致する直線の傾きは、精密アクチュエータ２０９のゲインである。すなわち、最もよく一致する直線の傾きは、精密アクチュエータ２０９が、精密アクチュエータ２０９に適用される既知の電流値（すなわち、記録されたＤＡＣカウントに対応する既知の電流値）だけ集光レンズ２０８を移動させる半径距離を較正する。

図３は、精密アクチュエータ２０９の較正を可能にする、非データ側２１４の例示的な基準パターン３００を有する光データ格納ディスク２１６の１つの実施形態を示す。光ディスク２１６の非データ側２１４（すなわち、ラベル側）は、図３に示される。図３の実施形態は、最外径３０２および最内径３０４のディスク２１６上の領域に配置された鋸歯状のパターン３００として、基準パターン３００を示す。鋸歯状のパターン３００は、ディスク２１６の最外径３０２または最内径３０４のいずれかの周囲に１８０度の間隔を開けて配置されたパターンの２つのセクションを有する。図３では、鋸歯状の基準パターン３００は、位置３０２および３０４の両方に示されているが、通常の状況では、パターン３００は、これらの位置の一方または他方にのみ配置され、両方には配置されない。さらに、ディスク２１６のラベルエリアが自由にラベリングされることができるように、内径３０４および外径３０２は、基準パターン３００に対して好ましい位置である。しかし、この記載は、基準パターンの位置を、ディスク２１６の内径３０４および外径３０２に限定することを意図せず、このようなパターンはまた、ディスク２１６上のどこにでも配置されることができることに留意されたい。

図３は、スレッド２０２がレーザアセンブリ２００を保持する図２に示されるスレッド機構２３２の一部をさらに示す。このスレッド機構２３２のいずれかの端部、およびディスク２１６の最外径３０２および最内径３０４の両領域において、レーザスポット３０６が示される。方向矢印３０８は、ディスク２１６の回転方向を示す。一定比例尺にはなっていないが、レーザスポット３０６は、ディスク２１６がレーザスポット３０６を越えて基準パターン３００を回転させる際、ディスク２１６の最内径３０４または最外径３０２のいずれかにおいてどのようにパターン３００が走査されるかを示すことを意図している。

鋸歯状の基準パターン３００（図４ないし図７も参照）は、シルクスクリーニング、エッチング、または浮き出しなどの様々なプロセスによってディスク２１６上に形成されることができる。基準パターン３００のパターン化された暗エリアは、（図４ないし図７に示されるような）ディスク２１６上の低反射率の鈍いエリアを示し、パターン化された明エリア（すなわち、マークされていないエリア）は、（図４ないし図７にも示されるような）ディスク２１６上の高反射率の光沢のエリアを示す。一般に、ディスク２１６上の反射率が変化する走査エリアは、ディスク２１６の変化する反射率に応答して振幅が変化するＯＰＵ２０６（図２）を通して反射率信号を生成する。

図４に示されるように、鋸歯状のパターン３００は、既知の高さを有し、光ディスク２１６上の既知の半径方向の位置に配置されている。鋸歯状のパターン３００は、光ディスク２１６の内径エッジ（すなわち、穴）から２３．０ミリメートルで開始するのが図４に示されている。図４に示される鋸歯状のパターン３００の高さは、１．２ミリメートル（すなわち、２３．０ｍｍ〜２４．２ｍｍ）である。図４に示される鋸歯状のパターン３００の位置および高さは、鋸歯状のパターン３００の好ましい実施態様を表すが、これらは限定を意図するものではない。従って、鋸歯状のパターン３００は、光ディスク２１６の内側エッジからより近くまたはより遠くに配置され、より高くてもよく、またはより低くてもよい。さらに、パターン３００は、鋸歯状のパターン３００として、全体的に示されかつ説明されているが、測定可能で、距離に変換可能な、精密アクチュエータの較正を可能にする、ディスクの半径に対して線形の変化を提供できる他のパターンも考えられることを理解されたい。このようなパターンには、たとえば、三角形パターン（すなわち、鋸歯状のパターンの半分）、階段状のパターン等が含まれる。

図４および図５は、精密アクチュエータ２０９の９つの増分すなわちステップを含む精密アクチュエータ２０９の例示的な較正プロセスを示す。図４は、走査レーザビーム２１２が較正プロセス中にとり得る、鋸歯状のパターン３００にわたる９つの異なる経路を示す。まず、レーザビーム２１２は、鋸歯状のパターン３００内の第１の位置まで移動する。通常、第１の位置では、「ゼロ電流」位置からの精密アクチュエータ２０９の増分数は１である。「ゼロ電流」位置は、電力増幅器２４６から精密アクチュエータ２０９に電流が与えられず、集光レンズ２０８が通常の停止位置にある場合である。

図５の半径−ＤＡＣカウントテーブル２３８に示されるように、ゼロのＤＡＣカウントは、鋸歯状のパターン３００の「ゼロ電流」位置（すなわち、２３．６ｍｍの第５の位置）に対応する。集光レンズ２０８および精密アクチュエータ２０９に対する運動応力を減少させるために、増分ステップは、すべてが一方側または他方側に行われるのではなく、「ゼロ電流」位置の両側において行われる。従って、較正プロセスは、集光レンズ２０８を（精密アクチュエータ２０９を介して）移動させ、レーザビーム２１２を最も内側の半径方向の位置に集光させるＤＡＣカウントをＤＡＣ２４４に与えることによって開始する。この第１の半径方向の位置は、光ディスク２１６の内径エッジから２３．４６７ｍｍであるとして図４に示されている。

適用されるＤＡＣカウントは既知であり、精密アクチュエータ２０９を駆動する電力増幅器２４６から既知の電流値を生成する既知のＤＡＣ出力電圧に対応する。従って、既知のＤＡＣカウントは、図５に示されるように、テーブル２３８に記録される。しかし、精密アクチュエータ２０９を駆動する既知の電流値は、単に容易に記録され、テーブル２３８に示されることができることを理解されたい。さらに、「−４００」の十進数の値は、テーブル２３８の第１のステップに対するＤＡＣカウント値として示されているが、ＤＡＣ２４４に実際に与えられる数字は、二進数である。しかし、例示の目的では、十進数に相当する値でＤＡＣカウント数を示すほうがより簡単である。

図４の下部は、レーザビーム２１２で鋸歯状のパターン３００を走査することによってＯＰＵ２０６で生成されることができる反射率信号４００の２つの例を示す。鋸歯状のパターン３００のどこに対して走査が行われるかに応じて、反射率信号４００のデューティサイクルが変化する。たとえば、図４は、鋸歯状のパターンが、内部（たとえば、２３．４６７ｍｍ）および外部（たとえば、２３．７２５ｍｍ）の半径方向の位置で走査されるときの反射率信号４００に対する２つの異なるデューティサイクルを示している。図５のテーブル２３８に示されるように、ＤＡＣカウントがインクリメントする度に、反射率信号４００は、異なるデューティサイクルを有する。各デューティサイクルに対して、精密アクチュエータドライバ２３６は、対応する半径を計算し、その半径を生成した対応するＤＡＣカウント（または、カウント値）と共に、その半径をテーブル２３８に記録するように構成されている。半径の計算は、鋸歯状のパターンの既知の高さ（たとえば、１．２ｍｍ）に基づいている。従って、図４および図５は、ＤＡＣ２４４に順に入力された９つの異なるＤＡＣカウントに基づいて計算および記録された９つの異なる半径を示す。

別の実施形態では、１８０度間隔を開けて配置された鋸歯状のパターン３００の２つのセクションは、パターン３００の偏心によって発生する場合がある誤差を取り除くために用いられる。たとえば、鋸歯状のパターン３００が光ディスク２１６上に配置されるとき、光ディスク２１６の内径エッジから遠すぎたりまたは近すぎたりする場合がある。従って、鋸歯状のパターン３００の初期の「既知の」半径に基づいた次の半径の計算にも誤差が起こる場合がある。しかし、鋸歯状のパターン３００は、１８０度離間した２つのセクションとして光ディスク２１６上に配置されているため、このような誤差は平均化されることができる。たとえば、鋸歯状のパターン３００の１つのセクションが、内径エッジに非常に近接して配置されると、１８０度離間したパターン３００の他のセクションは、内径エッジから同じ量だけ離れて配置される。このように、精密アクチュエータドライバ２３６が、得られる反射率信号のデューティサイクルの両方から半径を計算すると、半径が平均化され、この誤差を取り除くことができる。

図３の例示的な鋸歯状のパターン３００、およびデューティサイクルが変化する反射率信号４００の生成はさらに、図６ないし図８に示される。図６ないし図８のそれぞれは、例示的な鋸歯状のパターン３００、レーザアセンブリ２００がレーザビーム２１２でパターンを走査する際にＯＰＵ２０６（図２）によって生成される反射率信号４００の応答、および反射率信号４００の相対的なパルス持続時間（すなわち、デューティサイクル）を示す。図６ないし図８に示されるように、鋸歯状のパターン３００の先端および溝は、光ディスク２１６の低反射率領域と高反射率領域との間の傾斜インタフェースを規定する。

図６は、レーザビーム２１２が、「ゼロ電流」半径方向位置、すなわち、図４および図５に示される第５の位置に配置される場合を示す。レーザビーム２１２がディスク２１６上の鋸歯状のパターン３００内の低反射率領域と高反射率領域との間で移動すると、ＯＰＵ２０６は、ディスク２１６から反射する光の量に基づいて、反射率信号４００を生成する。図６におけるレーザビーム２１２は、鋸歯状のパターン３００の先端と溝との間の中心に据えられるため、反射率信号４００は、（ほぼ）５０％のデューティサイクルを有する。すなわち、パルス期間４０６に対するパルス持続時間４０４の比は、（ほぼ）５０％である。上記のように、半径の計算は、デューティサイクルおよび鋸歯状のパターン３００の既知の高さに基づいて行われる。

図６の反射率信号４００におけるパルス４０２は、矩形の形状である（すなわち、頂部および底部で飽和している）。なぜなら、レーザビーム２１２は、鋸歯状のパターン３００と比較すると非常に小さいため、パターン３００を走査するとき、レーザビーム２１２は、完全に低反射率領域内にあるかまたは完全に高反射率領域内にあるためである。さらに、レーザビーム２１２は、鋸歯状のパターン３００に対して非常に迅速に移動するため、低反射率領域と高反射率領域との間の接合面をほぼ一瞬のうちに横断する。従って、反射率信号４００における高い信号の飽和と低い信号の飽和との間の変化もまた、ほぼ一瞬であり、直線の垂直線のように見える。

図７は、レーザビーム２１２が、鋸歯状のパターン３００上で、「ゼロ電流」半径方向位置よりも高い位置に配置されている場合を示す。図７は、たとえば、図４および図５に示される第９の位置を示すことができる。従って、レーザビーム２１２は、ディスク２１６の内径からさらに離れた半径方向の距離にある。得られる反射率信号４００のデューティサイクルは、図６の例におけるデューティサイクルよりも小さいことは図７から明白である。精密アクチュエータドライバ２３６は、デューティサイクルおよび鋸歯状のパターン３００の高さに基づいて、対応する半径を計算し、その半径を生成した対応するＤＡＣカウント（またはカウント値）と共にその半径をテーブル２３８に記録する。

図８は、レーザビーム２１２が、鋸歯状のパターン３００上で、「ゼロ電流」半径方向位置よりも低い位置に配置されている場合を示す。図８は、たとえば、図４および図５に示される第１の位置を示すことができる。すなわち、レーザビーム２１２は、光ディスク２１６の内径に近い半径方向の距離にある。繰り返すが、得られる反射率信号４００のデューティサイクルは、図６および図７におけるデューティサイクルとは異なることは明白である。精密アクチュエータドライバ２３６は、異なるデューティサイクルおよび鋸歯状のパターン３００の高さに基づいて、対応する半径を計算し、その半径を生成した対応するＤＡＣカウント（またはカウント値）と共にその半径をテーブル２３８に記録する。

精密アクチュエータドライバ２３６が、ＤＡＣカウントを所定の回数だけインクリメントし（たとえば、この場合、９つの異なる増分）、ＤＡＣカウントおよび半径データを含むテーブル２３８を作成した後、直線当てはめアルゴリズム２４０は、そのデータを座標データとして用いて、座標データに最もよく一致する傾きを有する直線を計算する。最もよく一致する直線の傾きは、精密アクチュエータ２０９が、精密アクチュエータ２０９に適用される既知の電流値（すなわち、記録されたＤＡＣカウントに対応する既知の電流値）だけ集光レンズ２０８を通ってレーザビーム２１２を移動させる半径距離を較正する。

図９は、図４および図５に示されるＤＡＣカウントの値および半径データに基づいて、直線当てはめアルゴリズム２４０によって計算される最も適合する直線の例を示す。直線当てはめアルゴリズム２４０は、たとえば、座標データと比較して、直線の２乗誤差を最小に抑える座標データ用の直線の傾きを計算する最小２乗直線当てはめである。このような直線当てはめアルゴリズムは、当業者に既知である。図９は、テーブル２３８からのデータの座標プロットを示し、ＤＡＣカウントデータは、Ｘ軸に沿って示され、半径データ（ミリメートルで示す）は、Ｙ軸に沿って示される。半径データは、必ずしも直線に入るとは限らないが、直線当てはめアルゴリズム２４０は、精密アクチュエータ２０９のゲインを最良に較正する傾きを有する最もよく一致する直線を生成する。

例示的な方法
ここで、ディスク媒体マーキングシステムにおいて鋸歯状のパターンを用いた精密アクチュエータを較正するための例示的な方法を、図１０および図１１の流れ図を主に参照しながら説明する。方法は、一般に、図１ないし図９に関して上述した例示的な実施形態に適用される。記載される方法の要素は、たとえば、ＡＳＩＣ上のハードウェア論理ブロック、またはプロセッサ読出し可能媒体上で規定されるプロセッサ読出し可能な命令の実行を含む任意の適当な手段によって行われることができる。

本明細書で用いられる「プロセッサ読出し可能媒体」は、プロセッサによって用いられるかまたは実行される命令を含み、格納し、伝達し、伝播し、または搬送することができる任意の手段であり得る。プロセッサ読出し可能媒体は、制限なしに、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、または半導体システム、装置、デバイス、または伝播媒体であり得る。とりわけ、プロセッサ読出し可能媒体のより具体的な例としては、１つまたは複数のワイヤを有する電気接続部（電子）、携帯コンピュータディスケット（磁気）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ（光学）、および携帯のコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）（光学）が挙げられる。

図１０は、ディスク媒体マーキングシステム１００における鋸歯状のパターンを用いる精密アクチュエータを較正するための例示的な方法１０００を示す。ブロック１００２では、集光レンズ２０８は、光ディスク２１６の既知の半径方向の位置に移動される。既知の半径方向の位置によって、ディスク２１６のラベル側２１４上に配置された鋸歯状のパターン３００の走査が可能になる。

ブロック１００４では、更新されたＤＡＣカウント数は、ＤＡＣ２４４（デジタルアナログ変換器）に書き込まれる。ＤＡＣ２４４は、ＤＡＣカウントに応答して出力電圧を供給し、ブロック１００６に示されるように、電力増幅器２４６を駆動する。ブロック１００８では、電力増幅器２４６は、精密アクチュエータ２０９を駆動する電流を供給する。精密アクチュエータは、集光レンズを半径方向２４２に細かいステップで移動させるように構成されている。精密アクチュエータに供給される電流は、電力増幅器２４６によってＤＡＣに入力されるＤＡＣカウントに関連し、このＤＡＣカウントによって決定される。

ブロック１０１０では、光ディスク２１６上に設けられた鋸歯状のパターン３００がレーザビーム２１２によって走査される。パターン３００にわたる走査の位置は、半径方向２４２に集光レンズ２０８の移動を制御する精密アクチュエータによって部分的に制御される。１つの実施形態では、鋸歯状のパターン３００は、光ディスク２１６上で互いに１８０度離間して配置される２つのセクションを含む。パターン３００の両セクションは、この状況で走査される。ブロック１０１２では、反射率信号は走査から生成される。反射率信号は、鋸歯状のパターン３００の反射率パターンによって、ＯＰＵ２０６（光ピックアップユニット）によって生成される。反射率信号は、２つの反射率信号であり、鋸歯状のパターンは、光ディスク２１６上で互いに１８０度離間して配置される２つのセクションを含む。

ブロック１０１４では、半径は、反射率信号のデューティサイクルから計算される。２つの鋸歯状の各パターンセクションから１つずつの、２つの反射率信号がある場合、２つの半径が計算され、次に、ブロック１０１４において計算された半径を生成するために平均化される。方法１０００は、ブロック１０１６において図１１に続行する。ブロック１０１６では、半径およびＤＡＣカウントは、テーブルに記録される。半径およびＤＡＣカウントは、テーブル内で互いに対応するものとして関連づけられる。

ブロック１０１８では、テーブルが一杯であるかどうかを見るためにチェックされる。テーブルが一杯かどうかは、一部には、ＤＡＣカウント増分がどの位較正プロセスにおいて行われるかによって決まる。増分の数は好ましくは９であるが、これは限定を意図するものではない。従って、記載される実施形態では、テーブルは、９つのＤＡＣカウントおよび９つの半径がテーブルに記録された場合に一杯になる。テーブルが一杯でない場合には、方法（すなわち、較正プロセス）は図１０のブロック１００４に戻り、上記のステップが再び行われる。テーブルが一杯である場合には、方法はブロック１０２０に続行する。

ブロック１０２０では、テーブルに記録された半径およびＤＡＣカウント数は、座標データとして構成される。ブロック１０２２において、座標データは、座標に最もよく一致する直線を生成するために、直線当てはめアルゴリズムによって操作される。次に、精密アクチュエータのゲインは、ブロック１０２４に示されるように、最もよく一致する直線の傾きに基づいて較正される。

本発明は、構造上の特徴および／または方法論的な機能に特異的な用語で記載されているが、添付の特許請求項に定義されている発明は、記載される具体的な特徴または機能に必ずしも限定されない。むしろ、具体的な特徴および機能は、特許請求される発明を実施する際の例示的な形態として開示される。

例示的なディスク媒体マーキングシステムを示す図である。 図１の例示的なディスク媒体マーキングシステムの構成要素としてのディスクドライブシステムの例示的な実施形態を示す図である。 例示的な反射率パターンを有する光ディスク媒体の例示的な実施形態を示す図である。 鋸歯状の基準パターンおよび例示的な反射率信号にわたって異なる走査経路を含む例示的な較正プロセスを示す図である。 半径データおよびＤＡＣカウントデータの例示的な表を示す図である。 光ピックアップユニットによって生成される例示的な鋸歯状パターンおよび反射率信号応答を示す図である。 光ピックアップユニットによって生成される例示的な鋸歯状パターンおよび反射率信号応答を示す図である。 光ピックアップユニットによって生成される例示的な鋸歯状パターンおよび反射率信号応答を示す図である。 ＤＡＣカウントデータおよび半径データを用いて計算されるＤＡＣカウントデータ、半径データ、および最もよく一致する直線の例示的なプロットを示す図である。 鋸歯状のパターンを用いて精密アクチュエータを較正するための例示的な方法を示す流れ図である。 鋸歯状のパターンを用いて精密アクチュエータを較正するための例示的な方法を示す流れ図である。

符号の説明

１０２ ディスク媒体マーキングデバイス
１０８ ＲＡＭ
１１２ 不揮発性メモリ
１１４ ＲＯＭ
１２８ ディスクドライブシステム
２０６ ＯＰＵ
２０９ 精密アクチュエータ
２１２ レーザビーム
２１６ ディスク
２２６ メモリ
２３６ 精密ドライバ
２３８ カウントテーブル
２４０ 直線当てはめアルゴリズム
２４４ ＤＡＣ
２４６ 電力増幅器
３００ 基準パターン

Claims (7)

1. 精密アクチュエータのゲインを計算するために用いられるパターンでありディスク上に設けられたパターンである基準パターンを走査して座標データのテーブルを作成し、かつ、前記座標データのテーブルに基づいて、精密アクチュエータのゲインを較正する、ために構成されたプロセッサ実行可能な命令を含む、プロセッサ読出し可能媒体であって、
   前記基準パターンは、前記ディスクの半径とともに線形変化し、
   前記走査は、
   前記基準パターンに基づいて、反射率信号を生成することと、
   前記反射率信号のデューティサイクルを半径値に変換することと、
   前記半径値と、前記精密アクチュエータに供給される電流に関連するＤＡＣ（デジタルアナログ変換器）カウントとを前記テーブルに記録して、前記座標データのテーブルを作成することと
   を含み、
   前記較正は、
   前記座標データ上で直線当てはめアルゴリズムを実施して最もよく一致する直線を生成することと、
   前記最もよく一致する直線の傾きに基づいて、前記アクチュエータのゲインを較正することと、
   を含む、
   プロセッサ読出し可能媒体。
2. 前記走査は、
   数を前記ＤＡＣに書き込むこと、
   ＤＡＣ出力電圧で電力増幅器を駆動すること、
   アクチュエータ電流を前記電力増幅器で駆動すること、
   前記ＤＡＣに書き込まれた数を、既知の量だけｎ回、変更すること、
   前記ＤＡＣに書き込まれた各数に対して、前記基準パターンから生成される反射率信号のデューティサイクルから半径を計算すること、および
   前記ＤＡＣに書き込まれた各半径および各数を前記テーブルに記録すること、
   を含む請求項１に記載のプロセッサ読出し可能媒体。
3. 前記走査は、
   前記基準パターンの第１の半分を走査すること、
   前記基準パターンの前記第１の半分に基づいて、第１の半径を計算すること、
   前記基準パターンの第２の半分を走査すること、
   前記基準パターンの前記第２の半分に基づいて、第２の半径を計算すること、および
   前記第１の半径および前記第２の半径を平均化して座標データを生成すること、
   を含み、
   前記基準パターンの前記第１の半分および前記基準パターンの前記第２の半分は、前記ディスクの前記非データ側において互いに１８０度離間している、請求項１に記載のプロセッサ読出し可能媒体。
4. プロセッサ読出し可能媒体であって、
   前記基準パターンは、鋸歯状の基準パターンである請求項１に記載のプロセッサ読出し可能媒体。
5. 請求項１に記載の前記プロセッサ読出し可能媒体を含む光ディスク読み書きデバイス。
6. 精密アクチュエータのゲインを計算するために用いられるパターンであり光ディスク上に設けられたパターンである基準パターンを読み出すように構成されたスキャナであって、前記基準パターンは、前記光ディスクの半径とともに線形変化する、スキャナと、
   前記スキャナの小半径移動を制御するように構成された精密アクチュエータと、
   前記基準パターンを用いて前記精密アクチュエータを較正するように構成された精密アクチュエータドライバと、
   二進数をＤＡＣ（デジタルアナログ変換器）に書き込み、前記二進数を等しいステップでインクリメントするように構成されたプロセッサと、
   各二進数に対して出力電圧を生成するように構成された前記ＤＡＣと、
   各出力電圧に基づいた電流値で前記精密アクチュエータを駆動するように構成された電力増幅器と、
   前記二進数と、各二進数に対して前記基準パターンから計算された半径値とを含む座標データのテーブルと、
   前記座標データから最もよく一致する直線を生成し、該最もよく一致する直線の傾きを決定するように構成された直線当てはめアルゴリズムであって、前記傾きは、前記精密アクチュエータのゲインを表す直線当てはめアルゴリズムと
   を備え、
   前記最もよく一致する直線の傾きを決定することにより、前記精密アクチュエータのゲインを較正するディスクドライブシステム。
7. 請求項６に記載の前記ディスクドライブシステムを有する光ディスク読み書きデバイス。
   

Images