在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及諸如光存儲(chǔ)帶的光存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

光記錄介質(zhì)是一種數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)，圖案被標(biāo)記到該數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)上并被通常來自激光器的光讀取。光數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)需要刻有溝槽的結(jié)構(gòu)，在該刻有溝槽的結(jié)構(gòu)上放置所記錄的標(biāo)記。溝槽或者在光記錄中被稱為的“軌道”，通常具有亞微米尺度，因而幾乎不可能用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)顯微鏡觀察到。例如，帶有約320納米軌道間距的溝槽呈現(xiàn)了必要的表面特征給跟蹤伺服系統(tǒng)，以便在讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)時(shí)讓跟蹤伺服系統(tǒng)的激光點(diǎn)鎖定在該必要的表面特征上。溝槽結(jié)構(gòu)必須有穩(wěn)定的高質(zhì)量來讓記錄系統(tǒng)可靠。光帶中的溝槽的重要參數(shù)之一是溝槽保持和光帶邊緣的高度平行。如果在帶縱切過程中存在問題，則可能發(fā)生對(duì)平行性的偏離?，F(xiàn)在，還沒有已知的儀器能同時(shí)對(duì)溝槽圖案和光帶的邊緣二者生成電子圖像。

圖1和圖2示出典型的光記錄介質(zhì)的一部分。圖1是光存儲(chǔ)帶的俯視圖，而圖2是光存儲(chǔ)帶的側(cè)視圖。光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)帶10包括壓印(embossed)在光存儲(chǔ)帶的表面12上的納米結(jié)構(gòu)表面浮凸圖案。納米結(jié)構(gòu)包括帶14，帶14中的每一個(gè)包括多個(gè)軌道，這些軌道具有在預(yù)格式化工藝中在與光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的面平行的方向上壓印到該帶上的平地16和溝槽18。光帶14插入在帶邊緣20和22之間。

光帶從未被成功商業(yè)化，因此不存在已知的儀器來測量溝槽圖案的質(zhì)量。盡管確實(shí)存在用于光盤工業(yè)的某些基于衍射的傳感器，但是這種技術(shù)從沒延伸到光帶。

相應(yīng)地，需要用于訪問光存儲(chǔ)帶中的平行性的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過在至少一個(gè)實(shí)施例中提供溝槽監(jiān)測系統(tǒng)來解決現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或者多個(gè)問題，該溝槽監(jiān)測系統(tǒng)用于對(duì)其上壓印有多個(gè)溝槽圖案的光帶表面進(jìn)行成像。溝槽監(jiān)測系統(tǒng)包括光學(xué)傳感器和第一光源，第一光源以第一入射角度將第一光束引導(dǎo)到光帶表面上，使得第一光束從光帶表面被直接反射且被光學(xué)傳感器成像。該溝槽監(jiān)測系統(tǒng)還包括第二光源，該第二光源將第二光束以第二入射角度引導(dǎo)到光帶表面上，使得第二光束從光帶表面被衍射且被光學(xué)傳感器成像為衍射光圖像。本發(fā)明在光記錄帶上生成溝槽圖案區(qū)域的圖像，而不需要諸如原子力或者掃描電子顯微鏡等超高放大率的儀器。本發(fā)明通過使用被溝槽衍射到諸如ccd或者cmos成像設(shè)備的高分辨率傳感器上的光來生成刻有溝槽的區(qū)域的圖像。本發(fā)明使在光帶上對(duì)溝槽圖案進(jìn)行控制和質(zhì)量鑒定成為可能。為了幫助生產(chǎn)光帶，本發(fā)明可以用于閉環(huán)帶縱切控制系統(tǒng)來保證帶邊緣和溝槽圖案滿足平行性要求。此外，本發(fā)明通過識(shí)別可能存在空白(空缺)、碎片、缺陷的區(qū)域來使得監(jiān)測溝槽圖案的一致性成為可能。這能由帶驅(qū)動(dòng)制造商在帶制造過程和隨后的質(zhì)量控制測試中實(shí)現(xiàn)。

在另外一個(gè)實(shí)施例中，提供了用于對(duì)包括多個(gè)溝槽圖案的光帶表面進(jìn)行成像的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)。溝槽監(jiān)測系統(tǒng)包括線性光學(xué)傳感器陣列和提供第一光束的第一發(fā)光二極管，第一光束被以第一入射角度引導(dǎo)到光帶表面上，使得第一光束從光帶表面被直接反射且被線性光學(xué)傳感器陣列成像為直接反射圖像。溝槽監(jiān)測系統(tǒng)還包括第二發(fā)光二極管，第二發(fā)光二極管將第二光束以第二入射角度引導(dǎo)到光帶表面上，使得第二光束從光帶表面被衍射且被線性光學(xué)傳感器陣列成像為衍射光圖像。帶引導(dǎo)件保持光帶接近第一光源和第二光源，使得第一光源和第二光源將光引導(dǎo)到帶表面上。溝槽監(jiān)測系統(tǒng)還包括用于將光帶移動(dòng)到第一光源和第二光源前面的帶驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)。從特征上講，帶驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)移動(dòng)光帶經(jīng)過帶引導(dǎo)件。

在另外一個(gè)實(shí)施例中，提供了用于對(duì)包括多個(gè)溝槽圖案的光帶表面進(jìn)行成像的方法。該方法包括以下步驟：將第一光束以第一入射角度引導(dǎo)到光帶表面上，以產(chǎn)生從光帶表面直接反射的光。第二光束被以第二入射角度引導(dǎo)到光帶表面上，以產(chǎn)生從光帶表面衍射的光。有利地，直接反射的光被成像為直接反射圖像，衍射的光被成像為衍射光圖像。

附圖說明

圖1提供了光存儲(chǔ)帶的俯視圖。

圖2是光存儲(chǔ)帶的側(cè)視圖。

圖3提供了由具有極端溝槽圖案漂移(wander)的帶的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)拍攝的二維位圖圖像。

圖4是用于訪問光存儲(chǔ)帶中的溝槽平行性的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)的透視圖。

圖5是用于訪問光存儲(chǔ)帶中的溝槽平行性的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。

圖6是用于訪問光存儲(chǔ)帶中的溝槽平行性的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)的示意性俯視圖。

圖7是收集光帶表面的直接反射圖像的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。

圖8提供了從帶邊沿直接反射的光的圖像。

圖9是收集光帶表面的衍射圖像的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。

圖10是根據(jù)公式i的衍射角度相對(duì)入射角度的繪圖。

圖11提供了從光帶溝槽圖案衍射的光的圖像。

圖12提供了從帶邊沿直接反射的光和從光帶溝槽圖案衍射的光的同步圖像。

圖13提供了閉環(huán)帶縱切控制系統(tǒng)的圖解。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明目前優(yōu)選的構(gòu)成、實(shí)施例和方法，就發(fā)明人目前所知，這些優(yōu)選的構(gòu)成、實(shí)施例和方法組成了實(shí)踐本發(fā)明的最佳方式。附圖不一定是按比例的。然而，要理解的是，所公開的實(shí)施例僅僅是可以體現(xiàn)在各種各樣的和替代的形式中的本發(fā)明的示例。因此，本文公開的具體細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為進(jìn)行限定，而僅僅是作為本發(fā)明的任何方面的代表性基礎(chǔ)，或者作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種方式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。

除了在例子中之外，或者在其他明確指出的情況下，本描述中指示材料的量或反應(yīng)的條件和/或用途的所有數(shù)值量在描述本發(fā)明的最寬范圍時(shí)都應(yīng)被理解為以“大約”一詞加以修飾。通常優(yōu)選在所指出的數(shù)值范圍內(nèi)的實(shí)踐。此外，除非明確作出相反指示:對(duì)與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的給定目的合適或者優(yōu)選的一組或一類材料的描述暗示該組或類的任何兩個(gè)或更多個(gè)成員的混合同樣適合或優(yōu)選；首字母縮寫或其它縮寫的首次定義適用于該相同縮寫在本文中的所有后續(xù)使用，并且同樣適用于最初定義的縮寫的正常語法變型；而且，除非明確作出相反指示，否則一個(gè)性質(zhì)的測量是由對(duì)同一性質(zhì)在之前或之后引用的相同技術(shù)來確定的。

還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明也并不局限于下面所描述的具體的實(shí)施例和方法，因?yàn)榫唧w的組件和/或條件必然會(huì)變化。此外，此處使用的術(shù)語僅用于描述本發(fā)明的特定實(shí)施例，并且不打算以任何方式進(jìn)行限定。

還必須注意到，正如在本說明書中和隨附的權(quán)利要求中使用的一樣，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“該”包括復(fù)數(shù)指代，除非上下文清楚地指示其他情況。例如，對(duì)單數(shù)的組件的引用也意在包括多個(gè)組件。

在本申請(qǐng)中，在出版物被引用的地方，這些出版物通過引用整體并入本申請(qǐng)，以更全面地描述本發(fā)明所屬的現(xiàn)有技術(shù)。

在實(shí)施例中，提供了一種用于對(duì)光帶進(jìn)行成像的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)，該光帶包括多個(gè)溝槽。溝槽監(jiān)視系統(tǒng)包括機(jī)械外殼、發(fā)光二極管(led)、透鏡和線性光學(xué)傳感器陣列。這些組件以獨(dú)特的幾何形狀被布置，使得由led發(fā)射的半單色光從溝槽結(jié)構(gòu)被衍射，被透鏡收集，并被成像到光學(xué)傳感器上，以產(chǎn)生溝槽圖案的電子圖像。另外，第二led用于從帶邊緣反射光，以將帶邊緣包括在結(jié)果產(chǎn)生的合成圖像中。本發(fā)明還使用傾斜平面光學(xué)成像方法，在該方法中，物體平面(光存儲(chǔ)帶)和圖像平面(光學(xué)傳感器陣列)二者都相對(duì)相機(jī)的光軸傾斜。這是為了在相機(jī)的光軸相對(duì)于帶表面有一定角度的同時(shí)在相機(jī)的視野范圍內(nèi)保持良好的聚焦。圖3提供了二維位圖圖像，該圖像由具有極端溝槽圖案漂移的帶的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)所拍攝。圖像由4000個(gè)連續(xù)的行掃描組成。在這個(gè)例子中，帶速度是每秒2米，掃描速率是每秒125行。

參考圖4、5和6，示意性示出了用于對(duì)包括多個(gè)溝槽的光帶進(jìn)行成像的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)。圖4是溝槽監(jiān)視系統(tǒng)的透視圖。圖5是溝槽監(jiān)視系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。溝槽監(jiān)測系統(tǒng)30包括光學(xué)傳感器32，該光學(xué)傳感器32與諸如透鏡管34的透鏡系統(tǒng)相連。透鏡管34收集從帶10的表面反射和/或衍射的光。帶10具有圖1和2中闡述的一般設(shè)計(jì)，其中包括具有平地16和溝槽18的軌道的帶。光源38和40是從帶10的表面反射和/或衍射的光的來源。在一種改進(jìn)中，光源38和40提供具有從300納米到700納米的平均波長的光。在另一種改進(jìn)中，光是單色的或幾乎是單色的。在這種情況下，幾乎單色意味著波長的分布有從300納米到700納米的平均波長和從大約50納米到100納米的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在一種改進(jìn)中，光源38和40是分別獨(dú)立的發(fā)光二極管。安裝在光源底座/反射鏡板42上的光源38和40照亮帶10的表面，并且獨(dú)立地具有安裝在光源控制系統(tǒng)44中的它們自己的強(qiáng)度和開關(guān)控制件。在一種改進(jìn)中，光源從相機(jī)的usb線纜獲取其能量。帶引導(dǎo)件46將帶10保持在接近光源的位置，使得發(fā)光二極管38和40將光引導(dǎo)到帶表面上。在一種改進(jìn)中，帶引導(dǎo)件46是一套雙撞擊(bump)穩(wěn)定器，該雙撞擊穩(wěn)定器有利地防止帶邊緣的卷曲。所反射和/或衍射的光被光學(xué)傳感器32采集。系統(tǒng)30通過在底座50被安裝在表面48上帶路徑的前面。機(jī)架和齒輪臺(tái)52允許調(diào)整光學(xué)組件——光學(xué)傳感器32、透鏡管34、光源38和光源40的位置，以實(shí)現(xiàn)最好的聚焦。

仍然參照?qǐng)D4、5和6、溝槽監(jiān)測系統(tǒng)30還包括帶驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)54，用于將帶10移動(dòng)到光源和圖像獲取組件(例如光學(xué)傳感器32)的前面。帶驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)54包括饋送線軸56，該饋送線軸56在光帶沿著方向d1移動(dòng)并經(jīng)過帶引導(dǎo)件46的同時(shí)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)的拾取線軸58提供帶。雖然帶驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)54可以以幾乎任何速度移動(dòng)帶，但0.5米/秒到20米/秒的帶速度是典型的。

參考圖7，光源38用第一光束60以第一入射角度θ1in照亮光帶10，以通過直接反射生成帶表面的圖像。如圖7所示，光源38從下方照亮帶10。由于該帶是通過直接反射來可視化的，所以θ1in等于反射光束62的反射角度θ1out。從光源38發(fā)射的光反射離開反射鏡64到帶表面上。反射鏡64被安裝在光源底座/反射鏡板42上，該光源底座/反射鏡板42連接到透鏡管34。這種成像模式的主要目的是為了“看到”帶的邊緣，這樣橫向的帶運(yùn)動(dòng)就可以從溝槽圖案漂移的測量中被描繪出來。在一種改進(jìn)中，非反射掩膜66(例如黑色的掩膜)被放置在反射鏡上，以遮擋從反射鏡64反射離開的光的一部分，使得只有帶邊緣出現(xiàn)在結(jié)果產(chǎn)生的直接反射圖像中。遮擋反射鏡52的一部分增強(qiáng)光學(xué)傳感器32對(duì)溝槽的成像。圖8提供了在光源38打開且光源40關(guān)閉的情況下從帶邊緣直接反射的光的圖像。

參考圖9，光源40以第二入射角度θ2in照亮光帶10的表面。圖7描繪了光源40從上方照亮帶，以通過衍射生成溝槽圖案的圖像。公式i提供了從光柵衍射的公知公式:

sin(θ2in)+sin(θ2out)＝nλ/λi

其中θ2in是第一入射角度，θ2out是衍射(輸出)角度，λ是第二光源的平均波長，λ是光柵周期(軌道節(jié)距)并且n是衍射級(jí)次(＝l)。如圖9所示，θ2in是入射到帶表面上的光線和垂直于帶表面的線之間的夾角，θ2out是帶表面的垂直線和從光入射到帶表面的位置到光傳感器的線之間的夾角。理想的是，光強(qiáng)度在θ2out處具有最大值。圖10提供了當(dāng)λ＝470nm并且λ＝320nm時(shí)輸出角度相對(duì)于輸入角度的繪圖。例如，輸出角度可以是37°，所以發(fā)光二極管48的入射角度可以大約是60°。由于led輻射圖案相當(dāng)寬廣，所以為了獲得良好的衍射圖像，入射角度不需要精確。當(dāng)系統(tǒng)被恰當(dāng)?shù)嘏帕胁⑶抑挥泄庠?0處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可以得到類似于圖11的圖像。最后，圖12提供了從帶邊緣直接反射的光以及從光學(xué)帶溝槽圖案衍射的光的同步圖像。

如上所述，溝槽監(jiān)測系統(tǒng)30包括光學(xué)傳感器32。在一種改進(jìn)中，光學(xué)傳感器32是線性光學(xué)傳感器陣列。特別有用的光學(xué)傳感器的一個(gè)例子是在從mightex系統(tǒng)中可以商業(yè)獲得的行掃描相機(jī)。從特征上講，這款相機(jī)利用1x3600像素圖像傳感器以高達(dá)每秒125行的掃描速度捕捉圖像。此外，與行掃描相機(jī)一起封裝的軟件在類似于示波器顯示器的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上提供行掃描的實(shí)時(shí)查看、連續(xù)成像或外部觸發(fā)單行掃描、大范圍曝光控制、用于在pc上存儲(chǔ)單行掃描或合成位圖(二維)灰度圖像以用于后期評(píng)估的抓幀能力。

參照?qǐng)D13，提供了閉環(huán)帶縱切控制系統(tǒng)的示意圖。帶縱切系統(tǒng)70中包括如以上闡述的溝槽監(jiān)測系統(tǒng)30。光學(xué)大型帶72從光帶大型輥76被提供給帶縱切機(jī)構(gòu)74。帶縱切機(jī)構(gòu)74包括把光帶切割成多股78的多個(gè)帶切割刀片。光學(xué)大型帶72沿著方向80移動(dòng)通過帶縱切機(jī)構(gòu)76到單股帶輥82。溝槽監(jiān)測系統(tǒng)30監(jiān)測光學(xué)大型帶72的刻有溝槽的區(qū)域，以通過反饋環(huán)84來評(píng)估在切割過程中溝槽軌道的平行程度。反饋環(huán)84包括溝槽監(jiān)測系統(tǒng)30、控制電子器件88、線性致動(dòng)器90和帶縱切機(jī)構(gòu)76。在從溝槽監(jiān)測系統(tǒng)30接收到關(guān)于溝槽軌道位置的信息時(shí)，控制器經(jīng)由線性致動(dòng)器90移動(dòng)帶縱切機(jī)構(gòu)72，使得光帶72以軌道平行于光帶的股的邊緣的方式被切割。線性致動(dòng)器90沿著方向94移動(dòng)光帶72，這一運(yùn)動(dòng)由線性滑軌96引導(dǎo)。通常，這一運(yùn)動(dòng)的距離小于3毫米。

雖然在上面描述了示例性的實(shí)施例，但并不是說這些實(shí)施例描述了本發(fā)明所有可能的形式。相反，在本說明書中使用的詞是描述而不是限定的詞，而且可以理解到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種各樣的變化。此外，各種實(shí)施例的特征可以結(jié)合起來形成本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例。