JP3260771B2 - 光学焦点検出装置と光ビームの焦点を検出する方法 - Google Patents
光学焦点検出装置と光ビームの焦点を検出する方法Info
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
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- G11B7/0943—Methods and circuits for performing mathematical operations on individual detector segment outputs
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気光学情報記憶シス
テムに関するものであり、とりわけ、いわゆるトラック
追従及び焦点合せを行なうためのこうしたシステムに利
用される装置に関するものである。
テムに関するものであり、とりわけ、いわゆるトラック
追従及び焦点合せを行なうためのこうしたシステムに利
用される装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】情報記憶システム、とりわけ、コンピュ
ータ・メモリ・システムは、回転ディスクのようないく
つかのタイプの媒体に磁気的または光学的にデータを記
憶するのが普通である。磁気的であれ、光学的であれ、
こうしたディスクに記憶されているデータは、一連のト
ラック内に含まれている。いったんディスクに形成され
ると、こうしたトラックは、うずまき状または同心状で
あり、利用されるディスクの直径によって、及び、情報
が磁気的に記録されているか、光学的に記録されている
のかによって、ディスクのそれぞれの面におけるトラッ
クの数は数千に達する可能性がある。ディスクのトラッ
クは、レコード上のグルーブとほぼ同じようにみなすこ
とができる。
ータ・メモリ・システムは、回転ディスクのようないく
つかのタイプの媒体に磁気的または光学的にデータを記
憶するのが普通である。磁気的であれ、光学的であれ、
こうしたディスクに記憶されているデータは、一連のト
ラック内に含まれている。いったんディスクに形成され
ると、こうしたトラックは、うずまき状または同心状で
あり、利用されるディスクの直径によって、及び、情報
が磁気的に記録されているか、光学的に記録されている
のかによって、ディスクのそれぞれの面におけるトラッ
クの数は数千に達する可能性がある。ディスクのトラッ
クは、レコード上のグルーブとほぼ同じようにみなすこ
とができる。
【０００３】磁気記録及び磁気光学記録の場合、所定の
トラックに沿った所定のポイントにおいて、対象媒体の
磁界に配向を施すことによって、情報が該媒体に記憶さ
れる。ディスクに記憶されたデータにアクセスし、また
は、これを読み取るため、ディスク回転時に、いわゆる
ヘッドまたは変換器が、ディスクの表面を横切るほぼ半
径方向の経路に沿って移動する。ヘッドの位置決めに線
形アクチュエータと回転アクチュエータのいずれが用い
られているかによって、ほぼ半径方向の移動は、直線経
路と弧状経路のいずれかを追従することになる。
トラックに沿った所定のポイントにおいて、対象媒体の
磁界に配向を施すことによって、情報が該媒体に記憶さ
れる。ディスクに記憶されたデータにアクセスし、また
は、これを読み取るため、ディスク回転時に、いわゆる
ヘッドまたは変換器が、ディスクの表面を横切るほぼ半
径方向の経路に沿って移動する。ヘッドの位置決めに線
形アクチュエータと回転アクチュエータのいずれが用い
られているかによって、ほぼ半径方向の移動は、直線経
路と弧状経路のいずれかを追従することになる。
【０００４】磁気記録に似た磁気光学記憶の場合、情報
は、２つの可能性ある配向のいずれか、例えば、北極を
上にするか、または、北極を下にすることによって媒体
表面に垂直に配向が施された磁区で形成される一連のビ
ットの形でコード化され、記憶される。ブランク・ディ
スク、すなわち、消去されたトラックは、その磁極の全
てが１つの方向に配向が施されている。磁気光学媒体の
場合、例えば、磁区の１つにおいて北極が下から上にな
るように逆転させるのに必要な力、すなわち、保磁力
は、温度によって大幅に変動する。室温において、磁気
媒体を逆転させるのに必要な保磁力は、非常に強いの
で、通常の磁石では弱すぎる。約１５０℃において、磁
区を逆転させるのに必要な保磁力は、かなり減少するの
で（２００〜４５０ Ｏｅ）、電磁石を含む通常の磁石
を用いたビットの記録が可能になる。
は、２つの可能性ある配向のいずれか、例えば、北極を
上にするか、または、北極を下にすることによって媒体
表面に垂直に配向が施された磁区で形成される一連のビ
ットの形でコード化され、記憶される。ブランク・ディ
スク、すなわち、消去されたトラックは、その磁極の全
てが１つの方向に配向が施されている。磁気光学媒体の
場合、例えば、磁区の１つにおいて北極が下から上にな
るように逆転させるのに必要な力、すなわち、保磁力
は、温度によって大幅に変動する。室温において、磁気
媒体を逆転させるのに必要な保磁力は、非常に強いの
で、通常の磁石では弱すぎる。約１５０℃において、磁
区を逆転させるのに必要な保磁力は、かなり減少するの
で（２００〜４５０ Ｏｅ）、電磁石を含む通常の磁石
を用いたビットの記録が可能になる。
【０００５】磁気光学システムにおける記録動作時に
は、焦点を合わせたレーザ・ビームを利用して、媒体の
比較的大きい電磁石の近くにおける選択されたスポット
が加熱される。こうして、媒体上のポイントを加熱する
ことができるので、情報のビットを書き込むのに必要な
保磁力が低下し、こうした磁石によって発生する磁束の
方向に従って、磁石は所望のビットを記録することがで
きる。レーザ・ビームがオフになると、媒体上のそれま
で加熱されていたポイントが冷却し、配向を施される媒
体が所望の配向に“凍結”される。こうして記録された
情報を消去するには、このプロセスを逆にするだけです
む。すなわち、レーザ・ビームによって、媒体上のポイ
ントを加熱し、磁石によって発生した磁束の方向によっ
て、媒体をベースにした北極が単一方向に再配向を施さ
れることになる。
は、焦点を合わせたレーザ・ビームを利用して、媒体の
比較的大きい電磁石の近くにおける選択されたスポット
が加熱される。こうして、媒体上のポイントを加熱する
ことができるので、情報のビットを書き込むのに必要な
保磁力が低下し、こうした磁石によって発生する磁束の
方向に従って、磁石は所望のビットを記録することがで
きる。レーザ・ビームがオフになると、媒体上のそれま
で加熱されていたポイントが冷却し、配向を施される媒
体が所望の配向に“凍結”される。こうして記録された
情報を消去するには、このプロセスを逆にするだけです
む。すなわち、レーザ・ビームによって、媒体上のポイ
ントを加熱し、磁石によって発生した磁束の方向によっ
て、媒体をベースにした北極が単一方向に再配向を施さ
れることになる。
【０００６】図１を参考にして、上述の磁気光学システ
ムについてより図に則した説明を行なうことにする。磁
気光学ディスク１０は、その小部分が拡大されて、透視
図で示されている。当該技術の熟練者には明らかなよう
に、ディスク１０上に通常存在する透明基板層は示され
ていない。拡大部分１２は、図示のように、カプセル封
じ層１６に重なる磁気光学層１４を備えている。透明層
を図示するとすれば、それは、磁気光学層１４に重なる
ことになる。ディスク部分１２は、図示のように、一連
の同軸トラック１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、及び、１８ｄ
を備えている。トラックは、図示のように、隆起してお
り、その間にくぼみすなわちグルーブ２０を備えてい
る。
ムについてより図に則した説明を行なうことにする。磁
気光学ディスク１０は、その小部分が拡大されて、透視
図で示されている。当該技術の熟練者には明らかなよう
に、ディスク１０上に通常存在する透明基板層は示され
ていない。拡大部分１２は、図示のように、カプセル封
じ層１６に重なる磁気光学層１４を備えている。透明層
を図示するとすれば、それは、磁気光学層１４に重なる
ことになる。ディスク部分１２は、図示のように、一連
の同軸トラック１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、及び、１８ｄ
を備えている。トラックは、図示のように、隆起してお
り、その間にくぼみすなわちグルーブ２０を備えてい
る。
【０００７】磁気光学ディスクに記録された情報は、電
気光学手段によってのみ読み取られる。レーザ・ダイオ
ード２２からのパワーの低い光ビームは、レンズ２４に
よって平行化され、偏光すなわち‘’漏れ”ビーム分割
器２６ａに通され、レンズ２８によってトラック１８ｂ
に焦点合せが行なわれる。用いられる媒体のタイプによ
って、レーザ光ビームは、磁気光学層１４から反射する
こともあれば、この層を透過することもあり、それぞ
れ、媒体の上方または下方から読み取られる。カー磁気
光学効果及びファラデー効果として知られる現象のた
め、媒体から反射する光（カー効果）または媒体を透過
する光（ファラデー効果）は、媒体に焦点を合わせられ
た入射光とは、偏光状態がわずかに異なる。偏光状態の
変化は、線形偏光の偏光面の回転、及び、そのポイント
の配向に基づく楕円率の導入によるものである。
気光学手段によってのみ読み取られる。レーザ・ダイオ
ード２２からのパワーの低い光ビームは、レンズ２４に
よって平行化され、偏光すなわち‘’漏れ”ビーム分割
器２６ａに通され、レンズ２８によってトラック１８ｂ
に焦点合せが行なわれる。用いられる媒体のタイプによ
って、レーザ光ビームは、磁気光学層１４から反射する
こともあれば、この層を透過することもあり、それぞ
れ、媒体の上方または下方から読み取られる。カー磁気
光学効果及びファラデー効果として知られる現象のた
め、媒体から反射する光（カー効果）または媒体を透過
する光（ファラデー効果）は、媒体に焦点を合わせられ
た入射光とは、偏光状態がわずかに異なる。偏光状態の
変化は、線形偏光の偏光面の回転、及び、そのポイント
の配向に基づく楕円率の導入によるものである。
【０００８】図１に示すように、トラック１８ｂから反
射する光は、レンズ２８によって平行化され、偏光ビー
ム分割器２６ａによって振幅ビーム分割器２６ｂに向け
て反射される。ビーム分割器２６ｂは、示差検出のため
偏光を第１と第２のビームに分割する。第１のビーム
は、正のサーボ・レンズ２９ａによって検出器３０ａの
表面に対して焦点が合わせられる。第２のビームは、検
光器２９ｂによって検出器３０ｂの表面に対して焦点が
合わせられる。概略については、１９８８年２月のＩＥ
ＥＥ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ ページ４１〜４５に記載のＦ
ｒｅｅｓｅ，Ｒｏｂｅｒｔ Ｐ．による“Ｏｐｔｉｃａ
ｌ ｄｉｓｋｓ ｂｅｃｏｍｅｅｒａｓａｂｌｅ”を参
照のこと。示差検出時には、検出器２９ａ及び２９ｂに
よって発生した電気信号の減算が行なわれる。
射する光は、レンズ２８によって平行化され、偏光ビー
ム分割器２６ａによって振幅ビーム分割器２６ｂに向け
て反射される。ビーム分割器２６ｂは、示差検出のため
偏光を第１と第２のビームに分割する。第１のビーム
は、正のサーボ・レンズ２９ａによって検出器３０ａの
表面に対して焦点が合わせられる。第２のビームは、検
光器２９ｂによって検出器３０ｂの表面に対して焦点が
合わせられる。概略については、１９８８年２月のＩＥ
ＥＥ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ ページ４１〜４５に記載のＦ
ｒｅｅｓｅ，Ｒｏｂｅｒｔ Ｐ．による“Ｏｐｔｉｃａ
ｌ ｄｉｓｋｓ ｂｅｃｏｍｅｅｒａｓａｂｌｅ”を参
照のこと。示差検出時には、検出器２９ａ及び２９ｂに
よって発生した電気信号の減算が行なわれる。
【０００９】以上から明らかなように、磁気光学ディス
クまたは任意の光学ディスクにおける情報の読取りまた
は書込み時には、ディスク１０の回転につれ、レンズ２
８によって、焦点合せを施されるトラック１８ｂに対す
る位置決めの維持が必要になる。こうした動作は、トラ
ック追従として知られる。トラック追従には、半径方向
の位置エラー信号を発生する必要がある。以上から明ら
かなように、比較的小さい磁区の記録、読取り、消去が
行なわれることになるので、所望のトラックに対し焦点
合せを施された光ビームの維持が重要である。光ビーム
の焦点の維持には焦点の軸方向におけるエラー信号の発
生が必要になる。これらの信号のそれぞれ、位置エラー
信号及び焦点エラー信号は、検出器３０によって発生す
る信号に基づいて計算される。
クまたは任意の光学ディスクにおける情報の読取りまた
は書込み時には、ディスク１０の回転につれ、レンズ２
８によって、焦点合せを施されるトラック１８ｂに対す
る位置決めの維持が必要になる。こうした動作は、トラ
ック追従として知られる。トラック追従には、半径方向
の位置エラー信号を発生する必要がある。以上から明ら
かなように、比較的小さい磁区の記録、読取り、消去が
行なわれることになるので、所望のトラックに対し焦点
合せを施された光ビームの維持が重要である。光ビーム
の焦点の維持には焦点の軸方向におけるエラー信号の発
生が必要になる。これらの信号のそれぞれ、位置エラー
信号及び焦点エラー信号は、検出器３０によって発生す
る信号に基づいて計算される。
【００１０】グルーブ付きディスク１０から反射し、検
出器３０に向けられる光は、シヤー（ｓｈｅａｒｅｄ）
インターフェログラム（シヤー干渉写真）を形成する。
光学ディスク及び磁気光学ディスクに用いられているよ
うなグルーブ付き媒体上のスポットに光の焦点が合わせ
られると、反射光には、それぞれ、中心軸から偏向した
軸を有する一連の次数の反射が含まれる。これらの反射
次数が重なると、シヤー・インターフェログラムが生じ
る。シヤー・インターフェログラムは、検出器３０のよ
うな検出器に向けられる。適正にサンプリングが施され
ると、検出されたシヤー・インターフェログラムを利用
して、半径方向の位置エラー信号及び焦点エラー信号を
発生することができる。これらのエラー信号を計算する
能力は、焦点及び半径方向位置に関連したシヤー・イン
ターフェログラムの特性に基づいて行なわれる。
出器３０に向けられる光は、シヤー（ｓｈｅａｒｅｄ）
インターフェログラム（シヤー干渉写真）を形成する。
光学ディスク及び磁気光学ディスクに用いられているよ
うなグルーブ付き媒体上のスポットに光の焦点が合わせ
られると、反射光には、それぞれ、中心軸から偏向した
軸を有する一連の次数の反射が含まれる。これらの反射
次数が重なると、シヤー・インターフェログラムが生じ
る。シヤー・インターフェログラムは、検出器３０のよ
うな検出器に向けられる。適正にサンプリングが施され
ると、検出されたシヤー・インターフェログラムを利用
して、半径方向の位置エラー信号及び焦点エラー信号を
発生することができる。これらのエラー信号を計算する
能力は、焦点及び半径方向位置に関連したシヤー・イン
ターフェログラムの特性に基づいて行なわれる。
【００１１】 図１に示す磁気光学システムによって発
生するシヤー・インターフェログラムが、図２の検出器
３０に示されている。このシヤー・インターフェログラ
ムは、図示のように、ゼロ次反射３２、及び、一次反射
３４及び３６の一部を含んでいる。図示のように、一次
反射は、ゼロ次反射３２の中心でちょうど“接触”して
いる。トラック１８ｂに対し焦点を合わせられた光ビー
ムの位置に関連して、シヤー・インターフェログラムの
構成は、基本的に同じままであり、すなわち、一次反射
は、ゼロ次反射の中心で“接触”するだけである。ただ
し、シヤー・インターフェログラムに関連した明暗領域
は、変化することになる。図１の焦点を合わせられた光
は、図示のようにトラック１８ｂに関して“トラック
上”にあるので、図２のシヤー・インターフェログラム
は、図示のように、ゼロ次反射と一次反射とが重なる領
域において、等しい暗領域を有している。光ビームがデ
ィスク１０を横切って半径方向に移動するにつれて、図
２に示すシヤー・インターフェログラムにおける陰影が
変化する。図３を参照すると、レンズ２８によってディ
スク１０に焦点を合わせられた光ビームが半径方向に移
動するにつれて生じるシヤー・インターフェログラムの
変化が示されている。
生するシヤー・インターフェログラムが、図２の検出器
３０に示されている。このシヤー・インターフェログラ
ムは、図示のように、ゼロ次反射３２、及び、一次反射
３４及び３６の一部を含んでいる。図示のように、一次
反射は、ゼロ次反射３２の中心でちょうど“接触”して
いる。トラック１８ｂに対し焦点を合わせられた光ビー
ムの位置に関連して、シヤー・インターフェログラムの
構成は、基本的に同じままであり、すなわち、一次反射
は、ゼロ次反射の中心で“接触”するだけである。ただ
し、シヤー・インターフェログラムに関連した明暗領域
は、変化することになる。図１の焦点を合わせられた光
は、図示のようにトラック１８ｂに関して“トラック
上”にあるので、図２のシヤー・インターフェログラム
は、図示のように、ゼロ次反射と一次反射とが重なる領
域において、等しい暗領域を有している。光ビームがデ
ィスク１０を横切って半径方向に移動するにつれて、図
２に示すシヤー・インターフェログラムにおける陰影が
変化する。図３を参照すると、レンズ２８によってディ
スク１０に焦点を合わせられた光ビームが半径方向に移
動するにつれて生じるシヤー・インターフェログラムの
変化が示されている。
【００１２】図３ａには、レンズ２８によって焦点合せ
を施される光が、ディスク１０に対して半径方向の内側
に移動して、図１に示すエッジ３８の領域にあるところ
が示されている。こうした位置において明らかなこと
は、重なる部分３４は、暗い陰影を生じているが、重な
る部分３６には、陰影が生じていないということであ
る。次に、図３ｂを参照すると、レンズ２８によって焦
点合せが施される光ビームが、さらに、半径方向の内側
に移動して、この場合、グルーブ２０内に位置してい
る。図３ｂに示すように、重複部分３４及び３６は、等
しい陰影が生じており、光ビームが中心位置にあること
を表わしている。図３ｃには、レンズ２８によって焦点
合せを施された光ビームがエッジ４０の領域に位置する
ことを表わしたシヤー・インターフェログラムが示され
ている。焦点を合わせられた光が、こうした位置にある
場合、シヤー・インターフェログラムに示すように、重
複部分３４には陰影が生じないが、重複部分３６には陰
影が生じる。焦点合せを施された光ビームの位置決めに
関連したシヤー・インターフェログラムの特性を知るこ
とによって、検出器３０を利用し、半径方向の位置エラ
ー信号を利用することができる。
を施される光が、ディスク１０に対して半径方向の内側
に移動して、図１に示すエッジ３８の領域にあるところ
が示されている。こうした位置において明らかなこと
は、重なる部分３４は、暗い陰影を生じているが、重な
る部分３６には、陰影が生じていないということであ
る。次に、図３ｂを参照すると、レンズ２８によって焦
点合せが施される光ビームが、さらに、半径方向の内側
に移動して、この場合、グルーブ２０内に位置してい
る。図３ｂに示すように、重複部分３４及び３６は、等
しい陰影が生じており、光ビームが中心位置にあること
を表わしている。図３ｃには、レンズ２８によって焦点
合せを施された光ビームがエッジ４０の領域に位置する
ことを表わしたシヤー・インターフェログラムが示され
ている。焦点を合わせられた光が、こうした位置にある
場合、シヤー・インターフェログラムに示すように、重
複部分３４には陰影が生じないが、重複部分３６には陰
影が生じる。焦点合せを施された光ビームの位置決めに
関連したシヤー・インターフェログラムの特性を知るこ
とによって、検出器３０を利用し、半径方向の位置エラ
ー信号を利用することができる。
【００１３】もう１度図２を参照すると明らかなよう
に、検出器３０は、実際には、それぞれ、感光表面を備
えた、４つの検出器の組合せである。４つの検出器のそ
れぞれは、その表面における光の強さを表わした信号を
発生することができる。４つの検出器は、それぞれ、
Ａ、Ｂ、Ｃ、及び、Ｄで表示されている。これらの検出
器によって発生する信号の加算及び減算を行なうことに
よって、半径方向の位置エラー信号が発生する。図２に
示す検出器によって次の式に基づいて位置エラー信号
（ＰＥ）を決定することができる：ＰＥ＝Ｂ−Ｃ
に、検出器３０は、実際には、それぞれ、感光表面を備
えた、４つの検出器の組合せである。４つの検出器のそ
れぞれは、その表面における光の強さを表わした信号を
発生することができる。４つの検出器は、それぞれ、
Ａ、Ｂ、Ｃ、及び、Ｄで表示されている。これらの検出
器によって発生する信号の加算及び減算を行なうことに
よって、半径方向の位置エラー信号が発生する。図２に
示す検出器によって次の式に基づいて位置エラー信号
（ＰＥ）を決定することができる：ＰＥ＝Ｂ−Ｃ
【００１４】焦点を決めるため、検出器３０は、実際に
は、シヤー・インターフェログラムを含む照射スポット
の直径を検知する。従って、実際には、検出器と収束ビ
ームとの交差によって形成されるスポットのサイズを検
知することによって焦点が決まる。図２に示すように、
焦点は、増幅器４２によって下記の式に基づいて決定さ
れる：ＦＥ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ） ここでＦＥは、焦点エラー信号である。
は、シヤー・インターフェログラムを含む照射スポット
の直径を検知する。従って、実際には、検出器と収束ビ
ームとの交差によって形成されるスポットのサイズを検
知することによって焦点が決まる。図２に示すように、
焦点は、増幅器４２によって下記の式に基づいて決定さ
れる：ＦＥ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ） ここでＦＥは、焦点エラー信号である。
【００１５】注目されるのは、検出器３０は“Ｉ”タイ
プ検出器として知られている。Ｉタイプ検出器に加え
て、位置エラー信号及び焦点エラー信号の決定に用いる
ため、象限タイプの検出器も提案されている。例えば、
Ｇｏｔｔｆｒｉｅｄの米国特許第４，７７３，０５３
号、アンドウの米国特許第４，７９７，８６８号、及
び、コグレ他の米国特許第４，７７９，２５０号；及
び、Ｌａｓｅｒｓ ａｎｄ Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓの８５
〜８７頁に記載のＬｅｅ，Ｗａｉ−Ｈｏｎによる“Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆｏｒ Ｃｏｍｐ
ａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｐｉｃｋｕｐｓ”（１９８７年９
月）を参照のこと。
プ検出器として知られている。Ｉタイプ検出器に加え
て、位置エラー信号及び焦点エラー信号の決定に用いる
ため、象限タイプの検出器も提案されている。例えば、
Ｇｏｔｔｆｒｉｅｄの米国特許第４，７７３，０５３
号、アンドウの米国特許第４，７９７，８６８号、及
び、コグレ他の米国特許第４，７７９，２５０号；及
び、Ｌａｓｅｒｓ ａｎｄ Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓの８５
〜８７頁に記載のＬｅｅ，Ｗａｉ−Ｈｏｎによる“Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆｏｒ Ｃｏｍｐ
ａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｐｉｃｋｕｐｓ”（１９８７年９
月）を参照のこと。
【００１６】位置エラー信号及び焦点エラー信号を発生
するための上述の装置は、ほぼ十分であるが、精密な焦
点が必要になる場合には、問題が生じることになる。以
上から明らかなように、焦点合せを施した光スポットの
利用には、情報記憶密度が高いという利点がある。推定
によれば、磁気光学システムの記憶容量の理論的上限
は、媒体の平方インチ当り３００メガビットもの高さに
なる可能性がある。実際には、５．２５インチのフロッ
ピー・ディスクの場合、約４００〜８００メガビットが
得られるものと予想される。急激に収束する円錐状の光
の利用に関連した問題は、焦点の合う領域が本質的浅い
ということである。光学情報記憶システムに利用される
円錐状の光に関して焦点合せを施される領域は、１マイ
クロメータのオーダである。上述の装置は、おおむね許
容可能であるが、精密に焦点合せを施したスポットを、
焦点を合わせて１マイクロメートル内に維持することが
できず、場合によっては感度が不十分になる。
するための上述の装置は、ほぼ十分であるが、精密な焦
点が必要になる場合には、問題が生じることになる。以
上から明らかなように、焦点合せを施した光スポットの
利用には、情報記憶密度が高いという利点がある。推定
によれば、磁気光学システムの記憶容量の理論的上限
は、媒体の平方インチ当り３００メガビットもの高さに
なる可能性がある。実際には、５．２５インチのフロッ
ピー・ディスクの場合、約４００〜８００メガビットが
得られるものと予想される。急激に収束する円錐状の光
の利用に関連した問題は、焦点の合う領域が本質的浅い
ということである。光学情報記憶システムに利用される
円錐状の光に関して焦点合せを施される領域は、１マイ
クロメータのオーダである。上述の装置は、おおむね許
容可能であるが、精密に焦点合せを施したスポットを、
焦点を合わせて１マイクロメートル内に維持することが
できず、場合によっては感度が不十分になる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、位置エラー情報を出すだけでなく、光ビームのおお
まかな焦点合せを行ない、次に光ビームの精密な焦点合
せを行なうのに用いることが可能な焦点エラー情報を出
すことのできる検出器を提供することである。
は、位置エラー情報を出すだけでなく、光ビームのおお
まかな焦点合せを行ない、次に光ビームの精密な焦点合
せを行なうのに用いることが可能な焦点エラー情報を出
すことのできる検出器を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の利点は、グルー
ブ付き光学媒体に向けられた光ビームの焦点を検出する
方法及び装置によって可能となり、この場合、前記媒体
から反射する光は、シヤー・インターフェログラムを形
成するいくつかの次数の反射を有し、前記インターフェ
ログラムにおける前記次数の反射間には重なる部分が生
じ、図示のように媒体から反射する光を受けて、その光
を検出部材に向け、重なる領域における光の明るさの差
を検出することができるようにする受光部材が含まれて
いる。検出部材には、図示のように、ゼロ次反射と一次
反射の間における重複領域の一部における光の明るさを
検出するための第１の感光部材、ゼロ次反射と一次反射
の間における重複領域の残りの部分における光の明るさ
を検出するための第２の感光部材、及び、重複領域の一
部と残りの部分との間で検出される明るさを比較する差
動増幅器が含まれている。
ブ付き光学媒体に向けられた光ビームの焦点を検出する
方法及び装置によって可能となり、この場合、前記媒体
から反射する光は、シヤー・インターフェログラムを形
成するいくつかの次数の反射を有し、前記インターフェ
ログラムにおける前記次数の反射間には重なる部分が生
じ、図示のように媒体から反射する光を受けて、その光
を検出部材に向け、重なる領域における光の明るさの差
を検出することができるようにする受光部材が含まれて
いる。検出部材には、図示のように、ゼロ次反射と一次
反射の間における重複領域の一部における光の明るさを
検出するための第１の感光部材、ゼロ次反射と一次反射
の間における重複領域の残りの部分における光の明るさ
を検出するための第２の感光部材、及び、重複領域の一
部と残りの部分との間で検出される明るさを比較する差
動増幅器が含まれている。
【００１９】
【実施例】グルーブ付き光学媒体に向けられた光ビーム
の焦点を検出する新型で新規の検出器が、図６に示さ
れ、４４で表示されている。留意すべきは、検出器４４
が、図１に示すシステムにおける代用を目的として設計
されており、この場合、検出器４４は、検出器３０の代
りに用いられる。こうして代用すると、検出器４４は、
受光部材、レンズ２８、及び、漏れビーム分割器２６に
連係して、インターフェログラムがそれに向けられるよ
うにする働きをすることが分る。すなわち、検出器４４
は、漏れビーム分割器２６から光を受けるように配置さ
れる。その最も広い範囲にわたって、検出器４４は、イ
ンターフェログラムにおいて重なり合う領域における光
の明るさの差を検出する。
の焦点を検出する新型で新規の検出器が、図６に示さ
れ、４４で表示されている。留意すべきは、検出器４４
が、図１に示すシステムにおける代用を目的として設計
されており、この場合、検出器４４は、検出器３０の代
りに用いられる。こうして代用すると、検出器４４は、
受光部材、レンズ２８、及び、漏れビーム分割器２６に
連係して、インターフェログラムがそれに向けられるよ
うにする働きをすることが分る。すなわち、検出器４４
は、漏れビーム分割器２６から光を受けるように配置さ
れる。その最も広い範囲にわたって、検出器４４は、イ
ンターフェログラムにおいて重なり合う領域における光
の明るさの差を検出する。
【００２０】例えば、図４に示すインターフェログラム
について考察する。インターフェログラム４Ｂは、図２
に示すインターフェログラムに対応する。すなわち、該
インターフェログラムは、レンズ２８によって焦点合せ
を施される光ビームがトラック１８ｂの中心にくること
を表わしている。一方、図４のＢは、光ビームがディス
ク１０の表面に対して焦点合せを施されることも表わし
ている。想起されるように、光ビームの焦点が合った
り、ずれたりすると、すなわち、光ビームの焦点がディ
スク１０の表面を上下すると、インターフェログラムの
直径が大きくなったり、小さくなったりする。図２及び
図３に示す以前の検出器は、大まかな焦点合せ信号の発
生に関連したインターフェログラムの直径を検出する。
しかし、第２の現象が発生する。図４のＡ及びＣにおい
て示すように、以前の検出器は、これらのインターフェ
ログラムがほぼ焦点の合った光ビームを示すものである
ことを明らかにしている。図４のＡの場合、焦点は、デ
ィスク１０の表面から数マイクロメートル下方に位置
し、一方、図４のＣの場合、焦点がディスク１０から数
マイクロメートル上方に位置することを表わしている。
先行検出器は、この精密な焦点状態を検知する感度が不
十分である。
について考察する。インターフェログラム４Ｂは、図２
に示すインターフェログラムに対応する。すなわち、該
インターフェログラムは、レンズ２８によって焦点合せ
を施される光ビームがトラック１８ｂの中心にくること
を表わしている。一方、図４のＢは、光ビームがディス
ク１０の表面に対して焦点合せを施されることも表わし
ている。想起されるように、光ビームの焦点が合った
り、ずれたりすると、すなわち、光ビームの焦点がディ
スク１０の表面を上下すると、インターフェログラムの
直径が大きくなったり、小さくなったりする。図２及び
図３に示す以前の検出器は、大まかな焦点合せ信号の発
生に関連したインターフェログラムの直径を検出する。
しかし、第２の現象が発生する。図４のＡ及びＣにおい
て示すように、以前の検出器は、これらのインターフェ
ログラムがほぼ焦点の合った光ビームを示すものである
ことを明らかにしている。図４のＡの場合、焦点は、デ
ィスク１０の表面から数マイクロメートル下方に位置
し、一方、図４のＣの場合、焦点がディスク１０から数
マイクロメートル上方に位置することを表わしている。
先行検出器は、この精密な焦点状態を検知する感度が不
十分である。
【００２１】 図６に示すように、検出器４４には、６
つの光検出器が含まれており、各検出器には、光を電気
信号に変換する働きをする感光表面が含まれている。光
検出器Ｂ及びＣと光検出器Ｄ及びＥの差を調べることに
よって、図４のＡ、Ｂ及びＣに示す焦点合せを施した状
態の区別が可能になる。
つの光検出器が含まれており、各検出器には、光を電気
信号に変換する働きをする感光表面が含まれている。光
検出器Ｂ及びＣと光検出器Ｄ及びＥの差を調べることに
よって、図４のＡ、Ｂ及びＣに示す焦点合せを施した状
態の区別が可能になる。
【００２２】例えば、図５を参照すると、光検出器Ｅ及
びＢによって検出される光の明るさは、光検出器Ｃ及び
Ｄによって検出される明るさと異なることが分る。従っ
て、光の焦点がディスク１０の上方に位置する状態を検
出することができる。
びＢによって検出される光の明るさは、光検出器Ｃ及び
Ｄによって検出される明るさと異なることが分る。従っ
て、光の焦点がディスク１０の上方に位置する状態を検
出することができる。
【００２３】従って、検出器４４には、ゼロ次の反射と
一次反射との間において重なる領域の一部における光の
明るさを検出するための第１の感光部材、すなわち、フ
ォトダイオードＣ及びＤが含まれることが明らかであ
る。この重複領域は、スポットの中心に生じることにな
る。検出器４４には、また、重複領域の残りの部分にお
ける光の明るさを検出するための第２の感光部材、すな
わち、光検出器Ｂ及びＥが含まれていることが分る。こ
れら２つの領域間において検出される明るさは、増幅器
４２のような既知の手段によって比較され、この場合、
光検出器Ｃ及びＤによって発生する信号は、増幅器４２
の正の入力に接続され、光検出器Ｂ及びＥによって発生
する信号は、増幅器４２の負の入力に接続される。従っ
て、重複領域の中心部分と残りの部分の間で検出される
明るさが、比較される。代替案として、精密な焦点は、
下記の式によって決定することができる： ＦＥ1 ＝（Ｃ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｅ） ここで、ＦＥ1 は、精密な焦点エラー信号である。
一次反射との間において重なる領域の一部における光の
明るさを検出するための第１の感光部材、すなわち、フ
ォトダイオードＣ及びＤが含まれることが明らかであ
る。この重複領域は、スポットの中心に生じることにな
る。検出器４４には、また、重複領域の残りの部分にお
ける光の明るさを検出するための第２の感光部材、すな
わち、光検出器Ｂ及びＥが含まれていることが分る。こ
れら２つの領域間において検出される明るさは、増幅器
４２のような既知の手段によって比較され、この場合、
光検出器Ｃ及びＤによって発生する信号は、増幅器４２
の正の入力に接続され、光検出器Ｂ及びＥによって発生
する信号は、増幅器４２の負の入力に接続される。従っ
て、重複領域の中心部分と残りの部分の間で検出される
明るさが、比較される。代替案として、精密な焦点は、
下記の式によって決定することができる： ＦＥ1 ＝（Ｃ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｅ） ここで、ＦＥ1 は、精密な焦点エラー信号である。
【００２４】第６図においても明らかなように、第３の
対をなす光検出器、すなわち、光検出器Ａ及びＦが、光
検出器Ｃ及びＤとＢ及びＥの両側に配置されており、光
検出器ＡとＦの間には、他の光検出器が含まれている。
この構成によれば、光スポットのサイズは、モニターす
ることができ、大まかな焦点信号は、下記の式に従って
発生することができる： ＦＥ2＝（Ａ＋Ｆ）−（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）
対をなす光検出器、すなわち、光検出器Ａ及びＦが、光
検出器Ｃ及びＤとＢ及びＥの両側に配置されており、光
検出器ＡとＦの間には、他の光検出器が含まれている。
この構成によれば、光スポットのサイズは、モニターす
ることができ、大まかな焦点信号は、下記の式に従って
発生することができる： ＦＥ2＝（Ａ＋Ｆ）−（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）
【００２５】さらに注目されるのは、検出器４４が、半
径方向の位置エラー信号の発生に利用できるということ
にある。こうした半径方向における位置エラー信号は、
下記の式に従って発生する： ＰＥ＝（Ｂ＋Ｃ）−（Ｄ＋Ｅ） ここで、ＰＥは、半径方向の位置エラー信号である。
径方向の位置エラー信号の発生に利用できるということ
にある。こうした半径方向における位置エラー信号は、
下記の式に従って発生する： ＰＥ＝（Ｂ＋Ｃ）−（Ｄ＋Ｅ） ここで、ＰＥは、半径方向の位置エラー信号である。
【００２６】従って、本発明は、焦点位置決めと半径方
向位置決めの両方に関するスポット・サイズの検出と重
複領域の検出との組合せを用いることが可能であること
が明らかになった。
向位置決めの両方に関するスポット・サイズの検出と重
複領域の検出との組合せを用いることが可能であること
が明らかになった。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、大まかな焦点エラー信号、精密な焦点エラー
信号、及び、半径方向の位置エラー信号を発生すること
ができる。
とにより、大まかな焦点エラー信号、精密な焦点エラー
信号、及び、半径方向の位置エラー信号を発生すること
ができる。
【図１】従来の磁気光学情報記憶システムの斜視図であ
る。
る。
【図２】図１の線２−２における断面図である。
【図３】図２に示すサーボ検出器の図である。
【図４】各種焦点状態を示すインターフェログラム図で
ある。
ある。
【図５】本発明の一実施例を示す図である。
【図６】図５に示すサーボ検出器の、インターフェログ
ラムを取り去った図である。
ラムを取り去った図である。
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ：光検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−207034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−55745（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−149933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−44326（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−173234（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−294236（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−35631（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−58321（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】媒体からの反射光がいくつかの次数の反射
から成ってシヤー・インターフェログラムを形成し、該
インターフェログラムの前記反射次数間に重複領域を生
ずる、光学媒体に向けられた光ビームの焦点を検出する
検出装置であって、 前記媒体からの反射光を受けて、該反射光を検出手段に
向ける受光手段と、 前記受光手段によって向けられた光を受けるよう位置決
めされ、前記重複領域における光の明るさの差異を検出
する検出手段とを備え、 前記反射次数は少なくともゼロ次反射と１次反射の一部
を含むものであり、 前記検出手段は、該ゼロ次反射と該１次反射間の重複領
域の一部分の光の明るさを検出する、前記インターフェ
ログラムの中心部分を検出するように配置された第１の
組の光検出器（Ｃ、Ｄ）からなる第１の感光手段と、前
記ゼロ次反射と前記１次反射間の重複領域の残りの部分
の光の明るさを検出する、前記第１の組の光検出器の左
右両側にそれぞれ配置される第２の組の光検出器（Ｂ、
Ｅ）からなる第２の感光手段と、前記重複領域の一部及
び残り部分間の検出された明るさを比較する比較器手段
を含むものであり、さらに前記第１と第２の感光手段の
上下両側に夫々配置された第３の組の光検出器からなる
第３の感光手段（Ａ、Ｆ）を備え、これにより、前記第
１と第２の感光手段は、前記第３の組の光検出器のあい
だに収容され、前記各光検出器は、検出した光に応じた
電気信号を生成し、 光の良好な焦点信号（ＦＥ）をＦＥ＝（Ｃ＋Ｄ）―（Ｂ
＋Ｅ）の式で求め、前記光の大まかな焦点信号（ＦＥ）
をＦＥ＝（Ａ＋Ｆ）―（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）の式で求めら
れる特徴とする光学焦点検出装置。 - 【請求項２】請求項１記載の光学焦点検出装置におい
て、位置エラー信号（ＰＥ）をＰＥ＝（Ｂ＋Ｃ）―（Ｄ
＋Ｅ）の式で求めることを特徴とする光学焦点検出装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US475628 | 1990-02-06 | ||
| US07/475,628 US5097455A (en) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | Enhanced focus sending in optical information storage systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04213418A JPH04213418A (ja) | 1992-08-04 |
| JP3260771B2 true JP3260771B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=23888428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03694191A Expired - Fee Related JP3260771B2 (ja) | 1990-02-06 | 1991-02-06 | 光学焦点検出装置と光ビームの焦点を検出する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5097455A (ja) |
| EP (1) | EP0440963B1 (ja) |
| JP (1) | JP3260771B2 (ja) |
| DE (1) | DE69029797T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5278397A (en) * | 1991-07-25 | 1994-01-11 | Symbol Technologies, Inc. | Multi-resolution bar code reader |
| JPH05210858A (ja) * | 1991-10-29 | 1993-08-20 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | サーボ・クロストークを減少させるための収差補償を備えた光学式データ記憶システム |
| KR950012355A (ko) * | 1993-10-18 | 1995-05-16 | 전인환 | 자기광학 디스크 드라이브용 포커스 및 트래킹 에러 검출시스템 |
| EP0732689B1 (en) * | 1995-03-14 | 2002-06-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light detecting device |
| US7522480B2 (en) | 2001-01-25 | 2009-04-21 | Dphi Acquisitions, Inc. | Digital tracking servo system with multi-track seek with an acceleration clamp |
| US7680004B2 (en) * | 2001-01-25 | 2010-03-16 | Dphi Acquisitions, Inc. | Digital servo system with inverse non-linearity compensation |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856236A (ja) * | 1981-09-28 | 1983-04-02 | Hitachi Ltd | 光学的トラック位置検出装置およびそれを用いた光学的記録再生装置 |
| JPS5870434A (ja) * | 1981-10-22 | 1983-04-26 | Toshiba Corp | 光学ヘツド |
| JPS59191143A (ja) * | 1983-04-15 | 1984-10-30 | Hitachi Ltd | 光学的トラツク追跡装置 |
| JPS60263344A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-26 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光メモリ装置 |
| US4742218A (en) * | 1985-03-11 | 1988-05-03 | Hitachi, Ltd. | Focus error detection apparatus utilizing focusing an front and rear sides of focal planes |
| JPS6282525A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Toshiba Corp | 光学ヘツド |
| DE3640660A1 (de) * | 1985-11-28 | 1987-06-04 | Toshiba Kk | Vorrichtung zur bestimmung der stellung eines objektivs |
| JPH0760527B2 (ja) * | 1986-09-17 | 1995-06-28 | パイオニア株式会社 | 光学式ピックアップ装置 |
| JPH0626972Y2 (ja) * | 1986-10-03 | 1994-07-20 | パイオニア株式会社 | 光学式ピツクアツプ装置 |
| JPS63244418A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Yamaha Corp | 光ピツクアツプ |
-
1990
- 1990-02-06 US US07/475,628 patent/US5097455A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-20 EP EP90125033A patent/EP0440963B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-20 DE DE69029797T patent/DE69029797T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-02-06 JP JP03694191A patent/JP3260771B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPH04213418A (ja) | 1992-08-04 |
| EP0440963A3 (en) | 1992-10-07 |
| DE69029797T2 (de) | 1997-05-07 |
| EP0440963A2 (en) | 1991-08-14 |
| EP0440963B1 (en) | 1997-01-22 |
| DE69029797D1 (de) | 1997-03-06 |
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