JPH07326142A - データ記録ディスク駆動装置で使用されるサーボ書込みシステム - Google Patents
データ記録ディスク駆動装置で使用されるサーボ書込みシステムInfo
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- JPH07326142A JPH07326142A JP7099269A JP9926995A JPH07326142A JP H07326142 A JPH07326142 A JP H07326142A JP 7099269 A JP7099269 A JP 7099269A JP 9926995 A JP9926995 A JP 9926995A JP H07326142 A JPH07326142 A JP H07326142A
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- Japan
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- grating
- laser
- phase difference
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
- G11B21/02—Driving or moving of heads
- G11B21/08—Track changing or selecting during transducing operation
- G11B21/081—Access to indexed tracks or parts of continuous track
- G11B21/083—Access to indexed tracks or parts of continuous track on discs
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
- G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
- G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
- G11B5/5526—Control therefor; circuits, track configurations or relative disposition of servo-information transducers and servo-information tracks for control thereof
- G11B5/553—Details
- G11B5/5534—Initialisation, calibration, e.g. cylinder "set-up"
Landscapes
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
- Signal Processing Not Specific To The Method Of Recording And Reproducing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 データ記録ディスク・ドライブにおいて使用
される非侵入型サーボ書込みシステムを提供する。 【構成】 システムがアクチュエータ位置を測定し、半
導体レーザ２００を用いて基準クロックを生成する。内
部位置基準が、アクチュエータ・アーム及びスピンドル
・ハブに装着される反射回折格子により提供される。波
面再生光学系が、格子内の収差を補正する。光学センサ
が格子により生成される回折パターンの差分変化を検出
し、周波数ドリフトに対する感度を排除する。復号化回
路が光学センサ・データをアクチュエータ位置測定値に
変換する。制御回路がディスク・ドライブ内のボイス・
コイル・モータ１１８を駆動し、モータがサーボ・パタ
ーン発生器内に提供されるサーボ情報を記録するため
に、書込みトランスジューサを位置決めする。ヘッド・
ディスク・アセンブリ・カバー内の透過窓を通じ、サー
ボ書込み装置が、完全に組立てられて密閉されたドライ
ブに書込む。
される非侵入型サーボ書込みシステムを提供する。 【構成】 システムがアクチュエータ位置を測定し、半
導体レーザ２００を用いて基準クロックを生成する。内
部位置基準が、アクチュエータ・アーム及びスピンドル
・ハブに装着される反射回折格子により提供される。波
面再生光学系が、格子内の収差を補正する。光学センサ
が格子により生成される回折パターンの差分変化を検出
し、周波数ドリフトに対する感度を排除する。復号化回
路が光学センサ・データをアクチュエータ位置測定値に
変換する。制御回路がディスク・ドライブ内のボイス・
コイル・モータ１１８を駆動し、モータがサーボ・パタ
ーン発生器内に提供されるサーボ情報を記録するため
に、書込みトランスジューサを位置決めする。ヘッド・
ディスク・アセンブリ・カバー内の透過窓を通じ、サー
ボ書込み装置が、完全に組立てられて密閉されたドライ
ブに書込む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般にデータ記録ディス
ク駆動装置に関し、特に、データ記憶ディスクへのトラ
ック位置決め情報の記録に関する。
ク駆動装置に関し、特に、データ記憶ディスクへのトラ
ック位置決め情報の記録に関する。
【０００２】
【従来の技術】データ記録ディスク駆動装置は、コンピ
ュータ・システムの大量のデータの記憶に有用である。
データは磁気記録面上に、一連の磁場転移として記憶さ
れる。こうした転移は、一般に磁気記録ヘッドと呼ばれ
る磁気トランスジューサにより表面に配置される。トラ
ンスジューサは電気エネルギを磁場に変換し、その極性
は記録された情報に従いスイッチされる。磁場が除去さ
れた後、媒体内には磁化が取り残される。データは媒体
内に残される極性反転または転移により、２進情報とし
て記憶される。磁気媒体と共に使用されるトランスジュ
ーサは、磁気転移として記憶されたデータを検出する検
出器としても機能する。トランスジューサは、磁化され
た媒体から発する磁場をセンスする。センスされた磁場
は、磁場の極性に依存して変化する電気信号に変換され
る。データが次に電気信号から復号化される。トランス
ジューサがデータを記録媒体上に配置するとき、トラン
スジューサはデータを媒体に書込んだと称される。トラ
ンスジューサが以前に媒体上に書込まれたデータを検出
するとき、トランスジューサはデータを媒体から読出し
たと称される。一般に、磁気媒体に対してデータを読み
書きするシステムは、データを読み書きするために単一
のトランスジューサを使用するか、或いは２個のトラン
スジューサ（一方が読出し用で他方が書込み用）を使用
する。
ュータ・システムの大量のデータの記憶に有用である。
データは磁気記録面上に、一連の磁場転移として記憶さ
れる。こうした転移は、一般に磁気記録ヘッドと呼ばれ
る磁気トランスジューサにより表面に配置される。トラ
ンスジューサは電気エネルギを磁場に変換し、その極性
は記録された情報に従いスイッチされる。磁場が除去さ
れた後、媒体内には磁化が取り残される。データは媒体
内に残される極性反転または転移により、２進情報とし
て記憶される。磁気媒体と共に使用されるトランスジュ
ーサは、磁気転移として記憶されたデータを検出する検
出器としても機能する。トランスジューサは、磁化され
た媒体から発する磁場をセンスする。センスされた磁場
は、磁場の極性に依存して変化する電気信号に変換され
る。データが次に電気信号から復号化される。トランス
ジューサがデータを記録媒体上に配置するとき、トラン
スジューサはデータを媒体に書込んだと称される。トラ
ンスジューサが以前に媒体上に書込まれたデータを検出
するとき、トランスジューサはデータを媒体から読出し
たと称される。一般に、磁気媒体に対してデータを読み
書きするシステムは、データを読み書きするために単一
のトランスジューサを使用するか、或いは２個のトラン
スジューサ（一方が読出し用で他方が書込み用）を使用
する。
【０００３】記録媒体はディスク形式であり、通常はデ
ータが両方の表面上に記録される。ディスク駆動装置の
総記憶容量を増加させるために、複数ディスクが提供さ
れることもある。媒体内の中央ホールは、通常、ハブ
（hub）と呼ばれる。ハブは記録媒体を回転させるスピ
ンドル・シャフトを通じて、記録媒体をモータに取り付
ける手段である。ヘッドはディスクの回転時に生成され
る空気の移動により、記録媒体の表面上に浮上する。浮
上量はデータの保全性に支障を来すヘッドとディスクと
の接触の確率を最小化するように、十分に大きくなけれ
ばならないが、一方で、書込みトランスジューサにより
生成される磁場が、記録媒体面内において磁気転移を確
立し、媒体内の磁場がトランスジューサによりセンスさ
れるように、十分小さくなければならない。
ータが両方の表面上に記録される。ディスク駆動装置の
総記憶容量を増加させるために、複数ディスクが提供さ
れることもある。媒体内の中央ホールは、通常、ハブ
（hub）と呼ばれる。ハブは記録媒体を回転させるスピ
ンドル・シャフトを通じて、記録媒体をモータに取り付
ける手段である。ヘッドはディスクの回転時に生成され
る空気の移動により、記録媒体の表面上に浮上する。浮
上量はデータの保全性に支障を来すヘッドとディスクと
の接触の確率を最小化するように、十分に大きくなけれ
ばならないが、一方で、書込みトランスジューサにより
生成される磁場が、記録媒体面内において磁気転移を確
立し、媒体内の磁場がトランスジューサによりセンスさ
れるように、十分小さくなければならない。
【０００４】ヘッドは記録面に近接して配置され、サス
ペンションを介して取り付けられるアクチュエータ・ア
ームにより、所望のデータ・トラック上に位置決めされ
る。アクチュエータ・アームは媒体表面において、ヘッ
ドをハブの近傍の位置（内径（ＩＤ））から、リムの近
傍の位置（外径（ＯＤ）まで、半径方向に移動する。デ
ータは一般に媒体表面上のＩＤとＯＤとの間に、順次同
心トラック形式で書込まれる。トラック幅は、通常、書
込みトランスジューサの幅よりも僅かに大きい。同心ト
ラックは１つ以上のセクタに細分化される。
ペンションを介して取り付けられるアクチュエータ・ア
ームにより、所望のデータ・トラック上に位置決めされ
る。アクチュエータ・アームは媒体表面において、ヘッ
ドをハブの近傍の位置（内径（ＩＤ））から、リムの近
傍の位置（外径（ＯＤ）まで、半径方向に移動する。デ
ータは一般に媒体表面上のＩＤとＯＤとの間に、順次同
心トラック形式で書込まれる。トラック幅は、通常、書
込みトランスジューサの幅よりも僅かに大きい。同心ト
ラックは１つ以上のセクタに細分化される。
【０００５】ヘッドはデータを読出しまたは書込むため
に、所望のデータ・トラック上に正確に位置決めされな
ければならない。ヘッドの位置決めは、通常、アクチュ
エータ・アームに取り付けられたボイス・コイル・モー
タ（ＶＣＭ）を駆動するアクチュエータ位置決めサーボ
制御装置により達成される。アクチュエータ位置決めサ
ーボ制御装置は、予め記録されたトラック及びセクタ識
別情報と同様に、ヘッド位置決め情報を利用して、ヘッ
ドをあるトラックから別のトラックに移動し（所望のト
ラックへのシークと称される）、ヘッドを所望のトラッ
クの中央上のそのトラックに沿う適切なセクタに位置決
めする。位置決め情報及び識別情報は１つ以上のディス
ク表面上に予め記録され、半径方向及び円周方向の両方
に変化する磁気パターンから成り、アクチュエータ位置
決めサーボ制御装置に、所望のトラック及びセクタに対
するヘッドの現相対位置を示すフィードバックを提供す
る。
に、所望のデータ・トラック上に正確に位置決めされな
ければならない。ヘッドの位置決めは、通常、アクチュ
エータ・アームに取り付けられたボイス・コイル・モー
タ（ＶＣＭ）を駆動するアクチュエータ位置決めサーボ
制御装置により達成される。アクチュエータ位置決めサ
ーボ制御装置は、予め記録されたトラック及びセクタ識
別情報と同様に、ヘッド位置決め情報を利用して、ヘッ
ドをあるトラックから別のトラックに移動し（所望のト
ラックへのシークと称される）、ヘッドを所望のトラッ
クの中央上のそのトラックに沿う適切なセクタに位置決
めする。位置決め情報及び識別情報は１つ以上のディス
ク表面上に予め記録され、半径方向及び円周方向の両方
に変化する磁気パターンから成り、アクチュエータ位置
決めサーボ制御装置に、所望のトラック及びセクタに対
するヘッドの現相対位置を示すフィードバックを提供す
る。
【０００６】ディスク駆動装置のトラック位置決めアー
キテクチャに依存して、トラック位置決め情報が複数表
面ディスク駆動装置の単一表面上に予め記録されたり
（この場合、通常、専用表面サーボ（dedicated surfac
e servo）と呼ばれる）、或いは各ディスク表面上の複
数の半径方向ウェッジ（wedge）内に予め記録されされ
たりする（この場合、通常、埋込み型セクタ・サーボ
（embedded sector servo）と呼ばれる）。専用表面サ
ーボを使用するディスク駆動装置は、サーボ表面上に予
め記録された情報を用いてアクチュエータを位置決めす
る。すなわち、データ・ヘッドの位置がアクチュエータ
により、サーボ・ヘッド位置に機械的に連結される。埋
込み型セクタ・サーボを用いるディスク駆動装置は、特
定のデータ表面上に予め記録された情報をデータ・ヘッ
ドにより読出すことにより、アクチュエータを位置決め
する。特定のディスク駆動装置では、これら２つのアー
キテクチャの組合わせが使用される。埋込み型セクタ・
サーボ・アーキテクチャは、高密度トラック・ピッチを
有するディスク駆動装置において好適である。なぜな
ら、これはデータ・ヘッドの位置精度に影響を及ぼす機
械的変動及び熱的変動に敏感でないからである。
キテクチャに依存して、トラック位置決め情報が複数表
面ディスク駆動装置の単一表面上に予め記録されたり
（この場合、通常、専用表面サーボ（dedicated surfac
e servo）と呼ばれる）、或いは各ディスク表面上の複
数の半径方向ウェッジ（wedge）内に予め記録されされ
たりする（この場合、通常、埋込み型セクタ・サーボ
（embedded sector servo）と呼ばれる）。専用表面サ
ーボを使用するディスク駆動装置は、サーボ表面上に予
め記録された情報を用いてアクチュエータを位置決めす
る。すなわち、データ・ヘッドの位置がアクチュエータ
により、サーボ・ヘッド位置に機械的に連結される。埋
込み型セクタ・サーボを用いるディスク駆動装置は、特
定のデータ表面上に予め記録された情報をデータ・ヘッ
ドにより読出すことにより、アクチュエータを位置決め
する。特定のディスク駆動装置では、これら２つのアー
キテクチャの組合わせが使用される。埋込み型セクタ・
サーボ・アーキテクチャは、高密度トラック・ピッチを
有するディスク駆動装置において好適である。なぜな
ら、これはデータ・ヘッドの位置精度に影響を及ぼす機
械的変動及び熱的変動に敏感でないからである。
【０００７】データ・ヘッドは、ユーザ・データがディ
スク駆動装置に記憶されるか取り出される以前に、所望
のデータ・トラック及びデータ・セクタ上に正確に位置
決めされなければならない。これはアクチュエータ位置
決めシステムが、予め書込まれた位置決め情報及び識別
情報を読出し、それを用いてアクチュエータの位置を更
新することにより達成される。位置決め情報及び識別情
報は、正確にサイズ化され間隔をあけた磁気転移のパタ
ーン形式（サーボ・パターンとして知られる）により、
ディスク表面上に符号化され、半径方向及び円周方向の
両方に正確に記録される。データ読出し及びデータ書込
みオペレーションにおいて要求されるヘッド位置精度を
可能にするために、これらのサーボ・パターンは復号化
される半径方向位置が、データ・トラック幅の小部分内
において決定されるように、半径方向において正確に書
込まれなければならない。
スク駆動装置に記憶されるか取り出される以前に、所望
のデータ・トラック及びデータ・セクタ上に正確に位置
決めされなければならない。これはアクチュエータ位置
決めシステムが、予め書込まれた位置決め情報及び識別
情報を読出し、それを用いてアクチュエータの位置を更
新することにより達成される。位置決め情報及び識別情
報は、正確にサイズ化され間隔をあけた磁気転移のパタ
ーン形式（サーボ・パターンとして知られる）により、
ディスク表面上に符号化され、半径方向及び円周方向の
両方に正確に記録される。データ読出し及びデータ書込
みオペレーションにおいて要求されるヘッド位置精度を
可能にするために、これらのサーボ・パターンは復号化
される半径方向位置が、データ・トラック幅の小部分内
において決定されるように、半径方向において正確に書
込まれなければならない。
【０００８】サーボ・パターンは更に、サーボ・パター
ンのトラック間での相対的な円周方向の位置決めが適切
に小さく維持されるように、円周方向にも正確に書込ま
れなければならない。すなわち、ほとんどのサーボ符号
化方法では、個々の磁気転移のトラック間における相対
的な円周方向の位置決めが、円周方向に間隔を置いた記
録転移の小部分に維持されることを要求する。
ンのトラック間での相対的な円周方向の位置決めが適切
に小さく維持されるように、円周方向にも正確に書込ま
れなければならない。すなわち、ほとんどのサーボ符号
化方法では、個々の磁気転移のトラック間における相対
的な円周方向の位置決めが、円周方向に間隔を置いた記
録転移の小部分に維持されることを要求する。
【０００９】これらの正確に位置決めされたサーボ・パ
ターンが、ディスクをディスク駆動装置に組込む以前
に、或いはサーボ書込み（servo-writing）と呼ばれる
工程により、ディスクがディスク駆動装置に組込まれた
後に、ディスク表面上に記録される。どちらの場合に
も、サーボ書込みの間に要求される半径方向の位置精度
は、通常、ドライブに機械的に結合される外部レーザ干
渉計制御式ロータリ・アクチュエータまたはリニア・ア
クチュエータを用いて獲得される。要求される円周方向
位置決め精度及びトラック間における繰返し性は、ディ
スク表面上に位置決めされるクロック・ヘッドを用いて
獲得される。クロック・ヘッドは、ディスク表面上のト
ラック上にほぼ等しい間隔を置いて予め書込まれた転移
を読出す。クロック・ヘッド・リードバック信号のタイ
ミング・ジッタは、通常、狭帯域フェーズ・ロックド・
ループを用いて信号を処理することにより低減される。
ターンが、ディスクをディスク駆動装置に組込む以前
に、或いはサーボ書込み（servo-writing）と呼ばれる
工程により、ディスクがディスク駆動装置に組込まれた
後に、ディスク表面上に記録される。どちらの場合に
も、サーボ書込みの間に要求される半径方向の位置精度
は、通常、ドライブに機械的に結合される外部レーザ干
渉計制御式ロータリ・アクチュエータまたはリニア・ア
クチュエータを用いて獲得される。要求される円周方向
位置決め精度及びトラック間における繰返し性は、ディ
スク表面上に位置決めされるクロック・ヘッドを用いて
獲得される。クロック・ヘッドは、ディスク表面上のト
ラック上にほぼ等しい間隔を置いて予め書込まれた転移
を読出す。クロック・ヘッド・リードバック信号のタイ
ミング・ジッタは、通常、狭帯域フェーズ・ロックド・
ループを用いて信号を処理することにより低減される。
【００１０】適切なクロック・トラック情報が確立され
ると、サーボ書込み工程が外部アクチュエータ・アーム
を連続する半径方向の位置に位置決めし、適切な磁気転
移を円周方向の複数の位置に書込む。この工程は振動に
極めて敏感であるので、ドライブを安定化させるため
に、大きな高価な花崗岩テーブルが使用されなければな
らない。工程はまた、アクチュエータを位置決めするた
めに使用される大きなサイズの電気機械的システムのた
めに、周囲温度の変化に極めて敏感である。この障害を
最小化するために、工程は通常、温度制御室内で実施さ
れる。アクチュエータへの機械的結合を提供するため
に、また追加のクロック・ヘッドをドライブに挿入する
ためにドライブは工程の間、クリーン・ルームの環境に
晒されるように、開放されたままでなければならない。
またサーボ書込み工程の後に実施される最終組立て工程
では、カバー・プレートが取り付けられるときに、ドラ
イブのベース・プレートに応力が加わり、それによりス
ピンドル・シャフト及びアクチュエータ・ピボット軸が
傾き、サーボ・パターン間の位置不整合が生じる。従っ
て上述の全ての理由から、サーボ書込み工程はコスト及
び誤差の両方の観点から不具合を有する。
ると、サーボ書込み工程が外部アクチュエータ・アーム
を連続する半径方向の位置に位置決めし、適切な磁気転
移を円周方向の複数の位置に書込む。この工程は振動に
極めて敏感であるので、ドライブを安定化させるため
に、大きな高価な花崗岩テーブルが使用されなければな
らない。工程はまた、アクチュエータを位置決めするた
めに使用される大きなサイズの電気機械的システムのた
めに、周囲温度の変化に極めて敏感である。この障害を
最小化するために、工程は通常、温度制御室内で実施さ
れる。アクチュエータへの機械的結合を提供するため
に、また追加のクロック・ヘッドをドライブに挿入する
ためにドライブは工程の間、クリーン・ルームの環境に
晒されるように、開放されたままでなければならない。
またサーボ書込み工程の後に実施される最終組立て工程
では、カバー・プレートが取り付けられるときに、ドラ
イブのベース・プレートに応力が加わり、それによりス
ピンドル・シャフト及びアクチュエータ・ピボット軸が
傾き、サーボ・パターン間の位置不整合が生じる。従っ
て上述の全ての理由から、サーボ書込み工程はコスト及
び誤差の両方の観点から不具合を有する。
【００１１】サーボ書込みにおける最近の開発は、上述
の問題の幾つかに取り組んでいる。半導体レーザ・ロー
タリ・エンコーダが、位置基準情報を生成するために使
用される。ロータリ・エンコーダは、ディスク駆動装置
の外部に露出するピボットを介してアクチュエータ・ア
ームに結合される。ロータリ・エンコーダとピボットと
の機械的結合により、結合の保全性が保証される。基準
クロックは、ディスク駆動装置の外側に伸びるスピンド
ル・シャフトの露出部分にのり付けされるパターン化デ
ィスクを用いて生成される。パターン化ディスクは入射
光を異なる強度で反射する明暗のセクタを有する。検出
強度パターンはクロック信号を生成するために使用され
る。
の問題の幾つかに取り組んでいる。半導体レーザ・ロー
タリ・エンコーダが、位置基準情報を生成するために使
用される。ロータリ・エンコーダは、ディスク駆動装置
の外部に露出するピボットを介してアクチュエータ・ア
ームに結合される。ロータリ・エンコーダとピボットと
の機械的結合により、結合の保全性が保証される。基準
クロックは、ディスク駆動装置の外側に伸びるスピンド
ル・シャフトの露出部分にのり付けされるパターン化デ
ィスクを用いて生成される。パターン化ディスクは入射
光を異なる強度で反射する明暗のセクタを有する。検出
強度パターンはクロック信号を生成するために使用され
る。
【００１２】ロータリ・エンコーダ・サーボ書込みシス
テムは、クリーン・ルーム及び花崗岩テーブルの必要を
排除するが、それ自身幾つかの欠点を有する。第１に、
半導体レーザ・ロータリ・エンコーダとアクチュエータ
・アームとの間で要求される機械的結合が、ディスク駆
動装置のコスト及びサーボ書込み工程の複雑化を増大さ
せ、達成される精度を制限する。第２に、基準クロック
を生成するスピンドル・シャフトを露出するために、２
重の密閉化ベアリングが要求され、やはりディスク駆動
装置のコストを押し上げる。第３に、パターン化ディス
クにより生成される基準クロックが、高密度ディスク駆
動装置で使用できるほど十分に精度がよくない。
テムは、クリーン・ルーム及び花崗岩テーブルの必要を
排除するが、それ自身幾つかの欠点を有する。第１に、
半導体レーザ・ロータリ・エンコーダとアクチュエータ
・アームとの間で要求される機械的結合が、ディスク駆
動装置のコスト及びサーボ書込み工程の複雑化を増大さ
せ、達成される精度を制限する。第２に、基準クロック
を生成するスピンドル・シャフトを露出するために、２
重の密閉化ベアリングが要求され、やはりディスク駆動
装置のコストを押し上げる。第３に、パターン化ディス
クにより生成される基準クロックが、高密度ディスク駆
動装置で使用できるほど十分に精度がよくない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従って、非侵入型（no
n-invasive）であり、アクチュエータまたは回転ディス
ク・スピンドルに対する機械的結合を要求せず、更に新
式の高密度データ記録ディスク駆動装置における使用に
十分な性能を提供するサーボ書込みシステムが望まれ
る。本発明はこうしたニーズに応じることを目的とする
ものである。
n-invasive）であり、アクチュエータまたは回転ディス
ク・スピンドルに対する機械的結合を要求せず、更に新
式の高密度データ記録ディスク駆動装置における使用に
十分な性能を提供するサーボ書込みシステムが望まれ
る。本発明はこうしたニーズに応じることを目的とする
ものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、精密位
置決め信号を提供するために、ディスク駆動装置の外部
に配置される半導体レーザ、及びディスク駆動装置内に
装着される反射回折格子を使用するサーボ書込みシステ
ムが提供される。第１のレーザがビームを光透過窓を通
じ、アクチュエータ・アームに装着された格子に向けて
発する。第２のレーザがビームを光透過窓を通じ、スピ
ンドル・シャフトに装着された格子に向けて発する。格
子から反射されて戻される回折パターンが、パターンを
電気信号に変換する検出光学系に向けられる。アクチュ
エータ光学系からの信号がアクチュエータ位置復号化回
路により受信され、これが受信信号をアクチュエータ位
置決め信号に変換する。スピンドル・シャフト光学系か
らの信号、すなわちクロック信号は、書込みクロック検
出回路により受信され、これが受信信号を基準クロック
信号に変換する。位置決め信号及び基準クロック信号
は、アクチュエータ・アーム及びディスク・スタックの
位置を決定するために使用される。回路は次に信号を受
信し、これらの信号を使用して、アクチュエータ・アー
ムの位置をディスク表面上のサーボ情報の記録に調整す
る。
置決め信号を提供するために、ディスク駆動装置の外部
に配置される半導体レーザ、及びディスク駆動装置内に
装着される反射回折格子を使用するサーボ書込みシステ
ムが提供される。第１のレーザがビームを光透過窓を通
じ、アクチュエータ・アームに装着された格子に向けて
発する。第２のレーザがビームを光透過窓を通じ、スピ
ンドル・シャフトに装着された格子に向けて発する。格
子から反射されて戻される回折パターンが、パターンを
電気信号に変換する検出光学系に向けられる。アクチュ
エータ光学系からの信号がアクチュエータ位置復号化回
路により受信され、これが受信信号をアクチュエータ位
置決め信号に変換する。スピンドル・シャフト光学系か
らの信号、すなわちクロック信号は、書込みクロック検
出回路により受信され、これが受信信号を基準クロック
信号に変換する。位置決め信号及び基準クロック信号
は、アクチュエータ・アーム及びディスク・スタックの
位置を決定するために使用される。回路は次に信号を受
信し、これらの信号を使用して、アクチュエータ・アー
ムの位置をディスク表面上のサーボ情報の記録に調整す
る。
【００１５】本発明のサーボ書込みシステムは、アクチ
ュエータ位置決めサブシステムと書込みクロック・サブ
システムの２つの主要サブシステムを含む。アクチュエ
ータ位置決めサブシステム自身は、半導体レーザ及びア
クチュエータ・アームに装着された回折格子の他に、光
学経路の変化を補正する再生光学系、及び格子から反射
される回折パターンの位相差を測定する検出光学系を含
む。アクチュエータ位置決めサブシステムは更に、測定
された位相差を受信して、それらをアクチュエータ・ア
ーム位置を表す信号に変換するアクチュエータ位置信号
復号化回路を含む。好適な実施例では、アクチュエータ
位置信号復号化回路は、粗動アクチュエータ位置信号を
提供する粗動復号化回路と、微動アクチュエータ位置信
号を生成する微動復号化回路とを含む。粗動アクチュエ
ータ位置信号及び微動アクチュエータ位置信号は、次に
アクチュエータ・アームの位置を決定するために結合
（splice）される。
ュエータ位置決めサブシステムと書込みクロック・サブ
システムの２つの主要サブシステムを含む。アクチュエ
ータ位置決めサブシステム自身は、半導体レーザ及びア
クチュエータ・アームに装着された回折格子の他に、光
学経路の変化を補正する再生光学系、及び格子から反射
される回折パターンの位相差を測定する検出光学系を含
む。アクチュエータ位置決めサブシステムは更に、測定
された位相差を受信して、それらをアクチュエータ・ア
ーム位置を表す信号に変換するアクチュエータ位置信号
復号化回路を含む。好適な実施例では、アクチュエータ
位置信号復号化回路は、粗動アクチュエータ位置信号を
提供する粗動復号化回路と、微動アクチュエータ位置信
号を生成する微動復号化回路とを含む。粗動アクチュエ
ータ位置信号及び微動アクチュエータ位置信号は、次に
アクチュエータ・アームの位置を決定するために結合
（splice）される。
【００１６】書込みクロック・サブシステムは、第２の
半導体レーザ及びスピンドル・シャフトに装着された回
折格子の他に、光学経路の変化を補正する再生光学系、
及び格子から反射される回折パターンの位相差を測定す
る検出光学系を含む。書込みクロック・サブシステムは
更に、測定された位相差を受信して、それらを基準クロ
ック信号に変換する書込みクロック検出回路を含む。好
適な実施例では、書込みクロック検出回路は、スピンド
ル・シャフトの回転中心に対する格子中心誤差（gratin
g centration error）を補正するタイミング調整回路の
他に、生クロック検出回路を含む。別の実施例では、書
込みクロック・サブシステムは、反対側に配置される２
重の半導体レーザ／検出光学系により構成される。但
し、回折格子は互いに中心を同じくする。２つの基準ク
ロック信号を結合し、格子中心誤差を補正された基準ク
ロック信号を生成するために、ミキサ回路が使用され
る。
半導体レーザ及びスピンドル・シャフトに装着された回
折格子の他に、光学経路の変化を補正する再生光学系、
及び格子から反射される回折パターンの位相差を測定す
る検出光学系を含む。書込みクロック・サブシステムは
更に、測定された位相差を受信して、それらを基準クロ
ック信号に変換する書込みクロック検出回路を含む。好
適な実施例では、書込みクロック検出回路は、スピンド
ル・シャフトの回転中心に対する格子中心誤差（gratin
g centration error）を補正するタイミング調整回路の
他に、生クロック検出回路を含む。別の実施例では、書
込みクロック・サブシステムは、反対側に配置される２
重の半導体レーザ／検出光学系により構成される。但
し、回折格子は互いに中心を同じくする。２つの基準ク
ロック信号を結合し、格子中心誤差を補正された基準ク
ロック信号を生成するために、ミキサ回路が使用され
る。
【００１７】正確な位置決め情報を検出し補正する光学
系及び回路と共に、ディスク駆動装置の外部に配置され
る半導体レーザを使用することにより、本発明は非侵入
型で、アクチュエータまたは回転ディスク・スピンドル
への機械的結合を要求せず、更に高密度ディスク駆動装
置において要求される位置決め精度を提供するサーボ書
込みシステムを提供する。ディスク駆動装置ハウジング
の内部に配置されるシステム部品だけ、すなわち放射状
回折格子は軽量且つ安価であり、これらはディスク駆動
装置を密閉（seal）する以前の製作工程の間に装着さ
れ、サーボ書込みの完了後にドライブ内に残される。
系及び回路と共に、ディスク駆動装置の外部に配置され
る半導体レーザを使用することにより、本発明は非侵入
型で、アクチュエータまたは回転ディスク・スピンドル
への機械的結合を要求せず、更に高密度ディスク駆動装
置において要求される位置決め精度を提供するサーボ書
込みシステムを提供する。ディスク駆動装置ハウジング
の内部に配置されるシステム部品だけ、すなわち放射状
回折格子は軽量且つ安価であり、これらはディスク駆動
装置を密閉（seal）する以前の製作工程の間に装着さ
れ、サーボ書込みの完了後にドライブ内に残される。
【００１８】
Ｉ．サーボ書込みシステム 図１は、データ記録ディスク駆動装置と共に使用される
本発明によるサーボ書込みシステムのブロック図を表
す。データ記録ディスク駆動装置１０２は、１つ以上の
ディスク１０４、スピンドル・シャフト１０６、及びス
ピンドル・モータ１０８を含むスピンドル・スタックと
共に、ハウジング・エンクロージャ１０３を含む。ディ
スク駆動装置１０２は更にスピンドル速度制御装置１１
０、読出し／書込み増幅器１４４、ハウジング１０３内
に配置され、回折格子１２０ａ及び１３０上にそれぞれ
配置される光学的透過窓１２２及び１３２、及び１つ以
上の磁気記録ヘッド１１２を含むアクチュエータ、ロー
タリ・アクチュエータ・アーム１１４（要求サスペンシ
ョン・アセンブリを更に含む）、アクチュエータ・アー
ム・ピボット１１６（時に"Ｅブロック"または"Ｅプレ
ート"とも呼ばれる）、及びボイス・コイル・モータ
（ＶＣＭ）１１８を含む。
本発明によるサーボ書込みシステムのブロック図を表
す。データ記録ディスク駆動装置１０２は、１つ以上の
ディスク１０４、スピンドル・シャフト１０６、及びス
ピンドル・モータ１０８を含むスピンドル・スタックと
共に、ハウジング・エンクロージャ１０３を含む。ディ
スク駆動装置１０２は更にスピンドル速度制御装置１１
０、読出し／書込み増幅器１４４、ハウジング１０３内
に配置され、回折格子１２０ａ及び１３０上にそれぞれ
配置される光学的透過窓１２２及び１３２、及び１つ以
上の磁気記録ヘッド１１２を含むアクチュエータ、ロー
タリ・アクチュエータ・アーム１１４（要求サスペンシ
ョン・アセンブリを更に含む）、アクチュエータ・アー
ム・ピボット１１６（時に"Ｅブロック"または"Ｅプレ
ート"とも呼ばれる）、及びボイス・コイル・モータ
（ＶＣＭ）１１８を含む。
【００１９】ハウジング１０３は一般に精巧なディスク
駆動装置コンポーネントを包囲し、それらを汚染及び他
の損傷から保護する。ハウジングは通常、ベース部分と
カバー部分を含むが、多くの等価な構成が見い出され
る。しばしば、スピンドル・モータ１０８は実際にはベ
ースを通じて部分的に実装され、保護ハウジング１０３
と一体化される。全てのこれらの小変更は、図１に示さ
れる実施例並びに本発明により包含される点に注意され
たい。
駆動装置コンポーネントを包囲し、それらを汚染及び他
の損傷から保護する。ハウジングは通常、ベース部分と
カバー部分を含むが、多くの等価な構成が見い出され
る。しばしば、スピンドル・モータ１０８は実際にはベ
ースを通じて部分的に実装され、保護ハウジング１０３
と一体化される。全てのこれらの小変更は、図１に示さ
れる実施例並びに本発明により包含される点に注意され
たい。
【００２０】図２はディスク駆動装置１０２の内部を示
す上面図であり、サーボ書込み工程において使用される
回折格子を含む様々なコンポーネントのレイアウト及び
位置が示される。ドライブ内には上述のスピンドル・ス
タックの１つ以上のディスク１０４、ロータリ・アクチ
ュエータ・アーム１１４、アクチュエータ・アーム・ピ
ボット１１６及び上述のアクチュエータのボイス・コイ
ル・モータ１１８、アクチュエータ・クラッシュ・スト
ップ１５０及び１５１、アクチュエータ回折格子１２０
ａ、及び書込みクロック回折格子１３０が含まれる。こ
こで格子はアクチュエータ及びスピンドル・スタックに
装着されるが、アクチュエータ位置決めサブシステム及
び書込みクロック・サブシステムのいずれも、アクチュ
エータまたはスピンドル・スタックへの機械的結合を要
求しない点に注意されたい。アクチュエータ位置決めサ
ブシステムとアクチュエータとの間、及び書込みクロッ
ク・サブシステムとスピンドル・スタックとの間を結ぶ
ために、光学的結合及び電気的結合だけが使用される。
これは光学エンコーダがスピンドル・スタック及びアク
チュエータに機械的に結合される従来技術との対照的な
点である。またアクチュエータ格子はアクチュエータに
装着されるように示されるが、小フランジなどのアクチ
ュエータの付属部品または他の露出部分に装着されても
よい。更に格子のいずれかまたは両方が、一時的にサー
ボ書込みのために装着され、その後除去されてもよい。
これにより、幾つかの例では、格子がドライブ内に永久
的に取り残される場合（サイズ、重さ及びコスト制限な
どによる）に可能なよりも、より広い範囲の選択候補か
ら格子を選択することが可能になる。
す上面図であり、サーボ書込み工程において使用される
回折格子を含む様々なコンポーネントのレイアウト及び
位置が示される。ドライブ内には上述のスピンドル・ス
タックの１つ以上のディスク１０４、ロータリ・アクチ
ュエータ・アーム１１４、アクチュエータ・アーム・ピ
ボット１１６及び上述のアクチュエータのボイス・コイ
ル・モータ１１８、アクチュエータ・クラッシュ・スト
ップ１５０及び１５１、アクチュエータ回折格子１２０
ａ、及び書込みクロック回折格子１３０が含まれる。こ
こで格子はアクチュエータ及びスピンドル・スタックに
装着されるが、アクチュエータ位置決めサブシステム及
び書込みクロック・サブシステムのいずれも、アクチュ
エータまたはスピンドル・スタックへの機械的結合を要
求しない点に注意されたい。アクチュエータ位置決めサ
ブシステムとアクチュエータとの間、及び書込みクロッ
ク・サブシステムとスピンドル・スタックとの間を結ぶ
ために、光学的結合及び電気的結合だけが使用される。
これは光学エンコーダがスピンドル・スタック及びアク
チュエータに機械的に結合される従来技術との対照的な
点である。またアクチュエータ格子はアクチュエータに
装着されるように示されるが、小フランジなどのアクチ
ュエータの付属部品または他の露出部分に装着されても
よい。更に格子のいずれかまたは両方が、一時的にサー
ボ書込みのために装着され、その後除去されてもよい。
これにより、幾つかの例では、格子がドライブ内に永久
的に取り残される場合（サイズ、重さ及びコスト制限な
どによる）に可能なよりも、より広い範囲の選択候補か
ら格子を選択することが可能になる。
【００２１】再度図１を参照して、サーボ書込みシステ
ムはアクチュエータ位置決めサブシステム、書込みクロ
ック・サブシステム、サーボ書込み制御装置１４０、及
び書込みパターン発生器１４２を含み、これらはサーボ
位置決め情報を正確に符号化するために、協働して特定
のパターンの磁気転移を１つ以上のディスク表面上の正
確な位置（半径方向及び円周方向の両方において）に書
込む。アクチュエータ位置決めサブシステムは、光学ア
クチュエータ位置センサ１２４、回折格子１２０ａ、光
学窓１２２、アクチュエータ位置センサ信号復号化シス
テム１２６、アクチュエータ位置制御装置１２８、アク
チュエータＶＣＭ１１８及びアクチュエータ・アーム１
１４を含み、これらは１つ以上の磁気記録ヘッド１１２
を、それらに対応してサーボ書込みされるディスク表面
１０４上において、半径方向に正確に位置決めする。書
込みクロック・サブシステムは、光学クロック・センサ
１３４、回折格子１３０、光学窓１３２、及び書込みク
ロック信号処理回路１３６を含み、これらは正確な書込
みクロック・タイミング信号、及びディスク表面に"フ
ェーズ・ロック"されるディスク指標タイミング信号を
生成する。
ムはアクチュエータ位置決めサブシステム、書込みクロ
ック・サブシステム、サーボ書込み制御装置１４０、及
び書込みパターン発生器１４２を含み、これらはサーボ
位置決め情報を正確に符号化するために、協働して特定
のパターンの磁気転移を１つ以上のディスク表面上の正
確な位置（半径方向及び円周方向の両方において）に書
込む。アクチュエータ位置決めサブシステムは、光学ア
クチュエータ位置センサ１２４、回折格子１２０ａ、光
学窓１２２、アクチュエータ位置センサ信号復号化シス
テム１２６、アクチュエータ位置制御装置１２８、アク
チュエータＶＣＭ１１８及びアクチュエータ・アーム１
１４を含み、これらは１つ以上の磁気記録ヘッド１１２
を、それらに対応してサーボ書込みされるディスク表面
１０４上において、半径方向に正確に位置決めする。書
込みクロック・サブシステムは、光学クロック・センサ
１３４、回折格子１３０、光学窓１３２、及び書込みク
ロック信号処理回路１３６を含み、これらは正確な書込
みクロック・タイミング信号、及びディスク表面に"フ
ェーズ・ロック"されるディスク指標タイミング信号を
生成する。
【００２２】頑丈な機械機構（図示せず）が、ディスク
駆動装置１０２、光学アクチュエータ位置センサ１２
４、及び光学クロック・センサ１３４の位置を互いに相
対的に固定するために使用される。この機械機構はま
た、記録磁気パターンの精度を低下させうる外部の機械
的及び熱的障害から隔離される。この機構は、既知の工
学原理に従う様々なコンポーネントを用いて構成される
ので、ここでは触れないことにする。しかしながら、正
確な記録を保証するために、従来技術において必要とさ
れた花崗岩テーブルは不要である点に注意されたい。
駆動装置１０２、光学アクチュエータ位置センサ１２
４、及び光学クロック・センサ１３４の位置を互いに相
対的に固定するために使用される。この機械機構はま
た、記録磁気パターンの精度を低下させうる外部の機械
的及び熱的障害から隔離される。この機構は、既知の工
学原理に従う様々なコンポーネントを用いて構成される
ので、ここでは触れないことにする。しかしながら、正
確な記録を保証するために、従来技術において必要とさ
れた花崗岩テーブルは不要である点に注意されたい。
【００２３】オペレーションに際し、サーボ書込み制御
装置１４０はアクチュエータ位置制御装置１２８に対し
て、アクチュエータ１１４及び取り付けられた記録ヘッ
ド１１２を、磁気パターンが書込まれるディスク表面上
の所望の半径方向位置に位置決めするように指令する。
サーボ書込み制御装置１４０は更に、書込みパターン発
生器１４２、読出し／書込み増幅器１４４及び１つ以上
の磁気ヘッドに対しても、所望の磁気転移パターンを１
つ以上のディスク表面上に書込むように指令する。記録
される磁気転移の正確な半径方向位置は、記録ヘッドを
正確に位置決めするために必要なアクチュエータ半径方
向位置信号を生成するアクチュエータ位置決めサブシス
テムにより制御される。記録磁気転移の正確な円周方向
位置は、書込みパターン発生器１４２に記憶されるデー
タ・パターンを正確に同期させるために必要なクロック
及びディスク指標信号を生成する書込みクロック・サブ
システムにより制御される。
装置１４０はアクチュエータ位置制御装置１２８に対し
て、アクチュエータ１１４及び取り付けられた記録ヘッ
ド１１２を、磁気パターンが書込まれるディスク表面上
の所望の半径方向位置に位置決めするように指令する。
サーボ書込み制御装置１４０は更に、書込みパターン発
生器１４２、読出し／書込み増幅器１４４及び１つ以上
の磁気ヘッドに対しても、所望の磁気転移パターンを１
つ以上のディスク表面上に書込むように指令する。記録
される磁気転移の正確な半径方向位置は、記録ヘッドを
正確に位置決めするために必要なアクチュエータ半径方
向位置信号を生成するアクチュエータ位置決めサブシス
テムにより制御される。記録磁気転移の正確な円周方向
位置は、書込みパターン発生器１４２に記憶されるデー
タ・パターンを正確に同期させるために必要なクロック
及びディスク指標信号を生成する書込みクロック・サブ
システムにより制御される。
【００２４】サーボ書込み制御装置１４０は、書込みク
ロック・サブシステム及び読出し／書込み増幅器１４４
と協働して、順次、磁気記録ヘッド及びサーボ書込みさ
れるディスク表面を選択する。１つ以上のディスク表面
が、所与のディスク回転中にサーボ書込みされることも
できる。磁気転移の所望のアンサンブルが、１つ以上の
ディスク表面上に書込まれるまで、工程は複数の半径方
向位置において順次繰返される。このようにして、サー
ボ位置決め情報を符号化するために要求される正確な半
径方向及び円周方向の磁気パターンが記録される。
ロック・サブシステム及び読出し／書込み増幅器１４４
と協働して、順次、磁気記録ヘッド及びサーボ書込みさ
れるディスク表面を選択する。１つ以上のディスク表面
が、所与のディスク回転中にサーボ書込みされることも
できる。磁気転移の所望のアンサンブルが、１つ以上の
ディスク表面上に書込まれるまで、工程は複数の半径方
向位置において順次繰返される。このようにして、サー
ボ位置決め情報を符号化するために要求される正確な半
径方向及び円周方向の磁気パターンが記録される。
【００２５】ここで、アクチュエータ格子１２０ａの形
状の適切な選択により、本発明が、ロータリ・アクチュ
エータ、リニア・アクチュエータ、或いは平行四辺形構
造を用いて形成されるリーフ・スプリング・アクチュエ
ータなどの直線運動及び半径方向運動の組合わせを生成
するアクチュエータにも、同様に適用できる点に注意さ
れたい。
状の適切な選択により、本発明が、ロータリ・アクチュ
エータ、リニア・アクチュエータ、或いは平行四辺形構
造を用いて形成されるリーフ・スプリング・アクチュエ
ータなどの直線運動及び半径方向運動の組合わせを生成
するアクチュエータにも、同様に適用できる点に注意さ
れたい。
【００２６】上述のサーボ位置情報は、既知の様々な方
法を用いて符号化される。例えば、トラック番号はグレ
イ・コード（Gray code）を用いて符号化され、微動位
置サーボ情報は直角位相バースト・パターン（quadratu
re burst pattern）を用いて符号化される。全サーボ書
込み工程は、非クリーン・ルーム環境において、完全に
組立てられ密閉されたディスク駆動装置上で実施され
る。なぜなら、ディスク駆動装置１０２への光学的及び
電気的アクセスだけが要求されるからである。スピンド
ル・モータまたはアクチュエータ・アームに対する機械
的結合または物理的アクセスは要求されない。また光学
アクチュエータ位置センサ、光学書込みクロック・セン
サ及び新式のディスク駆動装置のコンパクト化が、サー
ボ書込み工程を機械的及び熱的障害に対して影響を受け
にくいものとし、従来のサーボ書込み方法に比較して、
こうした障害からの隔離を容易にする。
法を用いて符号化される。例えば、トラック番号はグレ
イ・コード（Gray code）を用いて符号化され、微動位
置サーボ情報は直角位相バースト・パターン（quadratu
re burst pattern）を用いて符号化される。全サーボ書
込み工程は、非クリーン・ルーム環境において、完全に
組立てられ密閉されたディスク駆動装置上で実施され
る。なぜなら、ディスク駆動装置１０２への光学的及び
電気的アクセスだけが要求されるからである。スピンド
ル・モータまたはアクチュエータ・アームに対する機械
的結合または物理的アクセスは要求されない。また光学
アクチュエータ位置センサ、光学書込みクロック・セン
サ及び新式のディスク駆動装置のコンパクト化が、サー
ボ書込み工程を機械的及び熱的障害に対して影響を受け
にくいものとし、従来のサーボ書込み方法に比較して、
こうした障害からの隔離を容易にする。
【００２７】ＩＩ．アクチュエータ位置決めサブシステ
ム 図３は、本発明のアクチュエータ位置決めサブシステム
を示し、そこには半導体レーザ源２００、レーザ・ビー
ム・デフレクタ２０６及び検出光学系２０２及び２０４
から成る光学アクチュエータ位置センサ１２４、並びに
回折格子１２０ａ、光学窓１２２、アクチュエータ位置
センサ信号復号化システム１２６、アクチュエータ位置
制御装置１２８、アクチュエータＶＣＭ１１８、及びア
クチュエータ・アーム１１４が含まれる。後に詳述され
るように、このサブシステムは、光学アクチュエータ位
置センサ１２４の設計を変更することにより、１２０ａ
に置かれる線状格子または放射状格子のいずれかと共に
使用することができる。
ム 図３は、本発明のアクチュエータ位置決めサブシステム
を示し、そこには半導体レーザ源２００、レーザ・ビー
ム・デフレクタ２０６及び検出光学系２０２及び２０４
から成る光学アクチュエータ位置センサ１２４、並びに
回折格子１２０ａ、光学窓１２２、アクチュエータ位置
センサ信号復号化システム１２６、アクチュエータ位置
制御装置１２８、アクチュエータＶＣＭ１１８、及びア
クチュエータ・アーム１１４が含まれる。後に詳述され
るように、このサブシステムは、光学アクチュエータ位
置センサ１２４の設計を変更することにより、１２０ａ
に置かれる線状格子または放射状格子のいずれかと共に
使用することができる。
【００２８】Ａ．光学位置センサ 光学アクチュエータ位置センサ１２４は半導体レーザ源
２００を使用する。一般に、半導体レーザは時間及び温
度に関連して波長ドリフトを示し、これは従来の距離セ
ンス干渉計においてその有用性を制限する。しかしなが
ら、本発明のアクチュエータ位置センサは、波長ドリフ
トに敏感ではない。なぜなら、回折格子の位置の測定が
格子線ピッチと、＋１次及び−１次回折レーザ・ビーム
間の相対位相変化とにより決定されるからである。更に
運動方向の解析のために２重周波数源ビームを使用する
従来のレーザ干渉計位置測定システムと比較して、本発
明では運動方向を決定するために、単一周波数レーザ・
ビームだけを使用する。
２００を使用する。一般に、半導体レーザは時間及び温
度に関連して波長ドリフトを示し、これは従来の距離セ
ンス干渉計においてその有用性を制限する。しかしなが
ら、本発明のアクチュエータ位置センサは、波長ドリフ
トに敏感ではない。なぜなら、回折格子の位置の測定が
格子線ピッチと、＋１次及び−１次回折レーザ・ビーム
間の相対位相変化とにより決定されるからである。更に
運動方向の解析のために２重周波数源ビームを使用する
従来のレーザ干渉計位置測定システムと比較して、本発
明では運動方向を決定するために、単一周波数レーザ・
ビームだけを使用する。
【００２９】平面な反射回折格子１２０ａは、アクチュ
エータ位置センサ１２４の設計に依存して、直線方向設
計または半径方向設計のいずれかである。図４に示され
る線状回折格子は、一定のピッチ及び深さの平行な格子
線を有する。回折格子１２０ａは一般には円弧形状を有
し、アクチュエータ位置センサ１２４から入射するレー
ザ・ビームの直径を収容するのに十分な幅を有する一
方、アクチュエータの振れ角度を収容する長さを有す
る。格子はアクチュエータ・ピボットの回転中心に一致
するポイント２３０の回りを回転する。図３では、格子
はアクチュエータ・ピボットの磁気ヘッド側のアクチュ
エータ・アーム１１４に装着されるように示されるが、
ボイス・コイル側または同等の効果を有するアクチュエ
ータ上の他の任意の場所に配置されてもよい。
エータ位置センサ１２４の設計に依存して、直線方向設
計または半径方向設計のいずれかである。図４に示され
る線状回折格子は、一定のピッチ及び深さの平行な格子
線を有する。回折格子１２０ａは一般には円弧形状を有
し、アクチュエータ位置センサ１２４から入射するレー
ザ・ビームの直径を収容するのに十分な幅を有する一
方、アクチュエータの振れ角度を収容する長さを有す
る。格子はアクチュエータ・ピボットの回転中心に一致
するポイント２３０の回りを回転する。図３では、格子
はアクチュエータ・ピボットの磁気ヘッド側のアクチュ
エータ・アーム１１４に装着されるように示されるが、
ボイス・コイル側または同等の効果を有するアクチュエ
ータ上の他の任意の場所に配置されてもよい。
【００３０】図５に示される放射状回折格子は、アクチ
ュエータ・ピボット１１６の回転中心に一致するポイン
ト２３０に集中する放射状格子線を有する。線状格子
は、レーザ・ビームの波長のほぼ２倍のピッチ、及びレ
ーザ・ビームの波長のほぼ４分の１の深さを有する。同
様にレーザ・ビームがその表面に入射する半径方向の位
置にある放射状格子は、レーザ・ビームの波長のほぼ２
倍のピッチ、及びレーザ・ビームの波長のほぼ４分の１
の深さを有する。光学位置センサの性能を最大化するた
めに、格子深さ及びデューティ・サイクルが、０次の反
射の強度を最小化し、１次の反射の強度を最大化するよ
うに選択される。格子ピッチは１次の回折ビームが入射
レーザ・ビームから十分に分離されるように十分に大き
く、且つ１次の回折ビームを高次の回折ビームから分離
する能力を減じるように余り大き過ぎないような、１次
の回折角を生成するように選択される。
ュエータ・ピボット１１６の回転中心に一致するポイン
ト２３０に集中する放射状格子線を有する。線状格子
は、レーザ・ビームの波長のほぼ２倍のピッチ、及びレ
ーザ・ビームの波長のほぼ４分の１の深さを有する。同
様にレーザ・ビームがその表面に入射する半径方向の位
置にある放射状格子は、レーザ・ビームの波長のほぼ２
倍のピッチ、及びレーザ・ビームの波長のほぼ４分の１
の深さを有する。光学位置センサの性能を最大化するた
めに、格子深さ及びデューティ・サイクルが、０次の反
射の強度を最小化し、１次の反射の強度を最大化するよ
うに選択される。格子ピッチは１次の回折ビームが入射
レーザ・ビームから十分に分離されるように十分に大き
く、且つ１次の回折ビームを高次の回折ビームから分離
する能力を減じるように余り大き過ぎないような、１次
の回折角を生成するように選択される。
【００３１】所望の特性を有する精密なマスタ格子が、
多くの既知の方法により生成され、こうした方法にはホ
ログラフィ、フォトリソグラフィ、Ｅビーム・リソグラ
フィ、Ｅビーム・エッチング及び罫線作成器（ruling e
ngine）が含まれる。所望のサイズ及び形状を有する適
当に薄く低コストで、精密な複製格子が次に多くの既知
の方法により大量生産されることになる。こうした方法
には、２Ｐフォトポリマ、エポキシ・デュプリケーショ
ン、射出成形（injection molding）、及び金属、ガラ
ス、プラスチック及びポリマなどの様々な基板材料上の
打出し（emboss）などが含まれる。複製格子は適切な薄
い金属膜を付着したり、適切な厚さ及び絶縁定数を有す
る１つ以上の絶縁層を付着するなどの既知の方法を用い
て、所望のレーザ・ビーム波長において高反射率を有す
るように生成される。格子質量の増加によるアクチュエ
ータ性能に対する潜在的な悪影響を最小化するために、
小さな格子を使用し、低密度の基板を選択し、或いは図
２に示されるように、アクチュエータ表面に格子を直接
複製することが有利である。
多くの既知の方法により生成され、こうした方法にはホ
ログラフィ、フォトリソグラフィ、Ｅビーム・リソグラ
フィ、Ｅビーム・エッチング及び罫線作成器（ruling e
ngine）が含まれる。所望のサイズ及び形状を有する適
当に薄く低コストで、精密な複製格子が次に多くの既知
の方法により大量生産されることになる。こうした方法
には、２Ｐフォトポリマ、エポキシ・デュプリケーショ
ン、射出成形（injection molding）、及び金属、ガラ
ス、プラスチック及びポリマなどの様々な基板材料上の
打出し（emboss）などが含まれる。複製格子は適切な薄
い金属膜を付着したり、適切な厚さ及び絶縁定数を有す
る１つ以上の絶縁層を付着するなどの既知の方法を用い
て、所望のレーザ・ビーム波長において高反射率を有す
るように生成される。格子質量の増加によるアクチュエ
ータ性能に対する潜在的な悪影響を最小化するために、
小さな格子を使用し、低密度の基板を選択し、或いは図
２に示されるように、アクチュエータ表面に格子を直接
複製することが有利である。
【００３２】図６は、本発明による線状回折格子と共に
使用されるアクチュエータ位置センサ１２４の詳細な設
計を表す断面図である。この設計はレーザ・ビーム源を
構成する半導体レーザ２００、コリメータ・レンズ３０
４、偏光子３０６、偏光ビーム・スプリッタ３０８、及
び１／４波長板３０９と、２つの１Ｘ望遠鏡を構成する
球面レンズ３２０及び３２６、偏光子３２２及び３２
８、ミラー３２４及び３３０と、検出光学系を構成する
１／４波長板３１１、非偏光５０％ビーム・スプリッタ
３１０、偏光子３１２及び３１６、及び光検出器３１４
及び３１８を含む。半導体レーザ２００については、そ
の魅力的なコスト及びサイズが有利であるが、他のタイ
プのレーザを選択することも可能である。
使用されるアクチュエータ位置センサ１２４の詳細な設
計を表す断面図である。この設計はレーザ・ビーム源を
構成する半導体レーザ２００、コリメータ・レンズ３０
４、偏光子３０６、偏光ビーム・スプリッタ３０８、及
び１／４波長板３０９と、２つの１Ｘ望遠鏡を構成する
球面レンズ３２０及び３２６、偏光子３２２及び３２
８、ミラー３２４及び３３０と、検出光学系を構成する
１／４波長板３１１、非偏光５０％ビーム・スプリッタ
３１０、偏光子３１２及び３１６、及び光検出器３１４
及び３１８を含む。半導体レーザ２００については、そ
の魅力的なコスト及びサイズが有利であるが、他のタイ
プのレーザを選択することも可能である。
【００３３】アクチュエータ位置センサ１２４のオペレ
ーションにおいて、半導体レーザ２００は大部分が直線
的に偏光されるレーザ光ビームを発し、これがコリメー
タ・レンズ３０４により集光され、平行にされる。偏光
子３０６はｐ偏光ビームを優先的に透過し、偏光ビーム
・スプリッタ３０８が結果のレーザ・ビームを、１／４
波長板３０９を介して、線状回折格子１２０ｂに導く。
１／４波長板３０９は、高度に直線的に偏光されたレー
ザ・ビームを円状に偏光されたレーザ・ビームに偏光す
る。結果のレーザ・ビームは、回折格子１２０ｂに垂直
の入射角で入射し、回折される。回折格子１２０ｂは、
大半のビームを＋１次及び−１次のビームに回折するよ
うに設計される。格子１２０ｂは入力レーザ・ビームに
直交する面内に配置され、格子線は＋１次及び−１次回
折レーザ・ビームがレンズ３２０及び３２６にそれぞれ
向けられるように方向付けされる。１次回折角はｓｉｎ
θ＝±ｄ／λから計算され、ここでｄは格子ピッチでλ
はレーザ波長である。
ーションにおいて、半導体レーザ２００は大部分が直線
的に偏光されるレーザ光ビームを発し、これがコリメー
タ・レンズ３０４により集光され、平行にされる。偏光
子３０６はｐ偏光ビームを優先的に透過し、偏光ビーム
・スプリッタ３０８が結果のレーザ・ビームを、１／４
波長板３０９を介して、線状回折格子１２０ｂに導く。
１／４波長板３０９は、高度に直線的に偏光されたレー
ザ・ビームを円状に偏光されたレーザ・ビームに偏光す
る。結果のレーザ・ビームは、回折格子１２０ｂに垂直
の入射角で入射し、回折される。回折格子１２０ｂは、
大半のビームを＋１次及び−１次のビームに回折するよ
うに設計される。格子１２０ｂは入力レーザ・ビームに
直交する面内に配置され、格子線は＋１次及び−１次回
折レーザ・ビームがレンズ３２０及び３２６にそれぞれ
向けられるように方向付けされる。１次回折角はｓｉｎ
θ＝±ｄ／λから計算され、ここでｄは格子ピッチでλ
はレーザ波長である。
【００３４】球面レンズ３２０、偏光子３２２及びミラ
ー３２４は、＋１次回折ビームに対する１Ｘ望遠鏡レー
ザ・ビーム再生光学系を構成する。１Ｘ望遠鏡について
は後に詳述される。一般に＋１次回折ビームは、球面レ
ンズ３２０により、偏光子３２２を通じてミラー３２４
上に集光され、再平行化ビームとして格子１２０ｂ上に
反射され戻す。偏光子３２２の機能は、＋１次回折ビー
ムのｐ偏光部分だけを透過することである。同様に球面
レンズ３２６、偏光子３２８及びミラー３３０は、−１
次回折ビームに対する１Ｘ望遠鏡レーザ・ビーム再生光
学系を構成する。−１次回折ビームは球面レンズ３２６
により、偏光子３２８を通じてミラー３３０上に集光さ
れ、再平行化ビームとして格子１２０ｂ上に反射され戻
す。偏光子３２８の機能は、−１次回折ビームのｓ偏光
部分だけを透過することである。ミラー３２４、３３
０、偏光子３２２、３２８及びレンズ３２０、３２６
は、戻される＋１次及び−１次のビームが格子１２０ｂ
上において、ソース・レーザ・ビームが入射する位置か
ら離れた位置においてオーバラップし、２つのビームが
格子から検出光学系に向けて共軸上にあり、且つ結果の
波面収差（wavefront aberration）が最小化されるよう
に、配置される。
ー３２４は、＋１次回折ビームに対する１Ｘ望遠鏡レー
ザ・ビーム再生光学系を構成する。１Ｘ望遠鏡について
は後に詳述される。一般に＋１次回折ビームは、球面レ
ンズ３２０により、偏光子３２２を通じてミラー３２４
上に集光され、再平行化ビームとして格子１２０ｂ上に
反射され戻す。偏光子３２２の機能は、＋１次回折ビー
ムのｐ偏光部分だけを透過することである。同様に球面
レンズ３２６、偏光子３２８及びミラー３３０は、−１
次回折ビームに対する１Ｘ望遠鏡レーザ・ビーム再生光
学系を構成する。−１次回折ビームは球面レンズ３２６
により、偏光子３２８を通じてミラー３３０上に集光さ
れ、再平行化ビームとして格子１２０ｂ上に反射され戻
す。偏光子３２８の機能は、−１次回折ビームのｓ偏光
部分だけを透過することである。ミラー３２４、３３
０、偏光子３２２、３２８及びレンズ３２０、３２６
は、戻される＋１次及び−１次のビームが格子１２０ｂ
上において、ソース・レーザ・ビームが入射する位置か
ら離れた位置においてオーバラップし、２つのビームが
格子から検出光学系に向けて共軸上にあり、且つ結果の
波面収差（wavefront aberration）が最小化されるよう
に、配置される。
【００３５】格子１２０ｂに戻される＋１次及び−１次
平行化ビームは、格子面に垂直に１／４波長板３１１に
向けて回折される。１／４波長板３１１、非偏光５０％
ビーム・スプリッタ３１０、偏光子３１２及び３１６及
び光検出器３１４及び３１８は、結果のレーザ・ビーム
の検出光学系を構成する。１／４波長板３１１は、ｐ偏
光＋１次レーザ・ビーム及びｓ偏光−１次レーザ・ビー
ムを、右及び左偏光レーザ・ビームにそれぞれ変換す
る。結果のレーザ・ビームは直線的に偏光されたレーザ
・ビームに等価となり、その偏光方向は＋１次と−１次
の回折レーザ・ビーム間の相対位相差により決定され
る。
平行化ビームは、格子面に垂直に１／４波長板３１１に
向けて回折される。１／４波長板３１１、非偏光５０％
ビーム・スプリッタ３１０、偏光子３１２及び３１６及
び光検出器３１４及び３１８は、結果のレーザ・ビーム
の検出光学系を構成する。１／４波長板３１１は、ｐ偏
光＋１次レーザ・ビーム及びｓ偏光−１次レーザ・ビー
ムを、右及び左偏光レーザ・ビームにそれぞれ変換す
る。結果のレーザ・ビームは直線的に偏光されたレーザ
・ビームに等価となり、その偏光方向は＋１次と−１次
の回折レーザ・ビーム間の相対位相差により決定され
る。
【００３６】結果のレーザ・ビームの半分は、非偏光ビ
ーム・スプリッタ３１０、偏光子板３１６を通過し、光
検出器３１８に入射する。光検出器３１８は、偏光子板
３１６を透過するレーザ・ビーム強度を測定する。結果
のレーザ・ビームの他の半分は、非偏光ビーム・スプリ
ッタ３１０により反射され、偏光子板３１２を通過し
て、光検出器３１４に入射する。光検出器３１４は、偏
光子板３１２を透過するレーザ・ビーム強度を測定す
る。
ーム・スプリッタ３１０、偏光子板３１６を通過し、光
検出器３１８に入射する。光検出器３１８は、偏光子板
３１６を透過するレーザ・ビーム強度を測定する。結果
のレーザ・ビームの他の半分は、非偏光ビーム・スプリ
ッタ３１０により反射され、偏光子板３１２を通過し
て、光検出器３１４に入射する。光検出器３１４は、偏
光子板３１２を透過するレーザ・ビーム強度を測定す
る。
【００３７】入力レーザ・ビームに直交する面内にある
回折格子１２０ｂの運動は、＋１次回折レーザ・ビーム
の位相を−１次回折レーザ・ビームよりも進ませるか、
或いは遅らせる。位相が進むか遅れるかは運動の方向に
より決定される。＋１次と−１次の回折レーザ・ビーム
間の位相差は、波形サイクル内の格子の変位に直接比例
する。
回折格子１２０ｂの運動は、＋１次回折レーザ・ビーム
の位相を−１次回折レーザ・ビームよりも進ませるか、
或いは遅らせる。位相が進むか遅れるかは運動の方向に
より決定される。＋１次と−１次の回折レーザ・ビーム
間の位相差は、波形サイクル内の格子の変位に直接比例
する。
【００３８】光検出器３１４及び３１８は、回折格子１
２０ｂの変位に従い正弦波的に変化する電流信号を生成
する。２つの偏光子板３１２及び３１６は、入射レーザ
・ビームに直交する面に対して、それらの偏光方向が４
５゜回転されるように配置される。この結果、２つの光
検出信号間の電気位相シフトはほぼ９０゜となり、これ
により回折格子１２０ｂの運動方向が決定される。似寄
った振幅の直角位相電流信号が復号化され、格子位置及
び運動方向が決定される。
２０ｂの変位に従い正弦波的に変化する電流信号を生成
する。２つの偏光子板３１２及び３１６は、入射レーザ
・ビームに直交する面に対して、それらの偏光方向が４
５゜回転されるように配置される。この結果、２つの光
検出信号間の電気位相シフトはほぼ９０゜となり、これ
により回折格子１２０ｂの運動方向が決定される。似寄
った振幅の直角位相電流信号が復号化され、格子位置及
び運動方向が決定される。
【００３９】アクチュエータ位置センサ１２４は、格子
線に直交する成分を有する格子表面に平行な面内の回折
格子１２０ｂの運動を検出するためにも使用される。回
折格子１２０ｂがリニア・アクチュエータに取り付けら
れ、直線的に移動する場合、レンズ３２０及び３２６に
入射するレーザ・ビームは不動である。しかしながら、
回折格子１２０ｂがロータリ・アクチュエータに取り付
けられて、円弧をたどる場合、レンズ３２０及び３２６
に入射するレーザ・ビームもまた、それぞれのレンズの
表面上で円弧を描く。従って、ミラー３２４及び３３０
を透過するレーザ・ビームもまた、それぞれのミラーの
表面上で円弧を描くことになる。１Ｘ望遠鏡は検出光学
系に向けられる結果のレーザ・ビームが共軸上を進むよ
うに、回折レーザ・ビームの光学経路の結果の変化を補
正する。最大円弧角、従ってアクチュエータの調整可能
な最大回転角は、２つの１Ｘ望遠鏡を構成するコンポー
ネントの直径、検出光学系に入射する結果のレーザ・ビ
ームの波面の質、及び格子のサイズにより決定される。
実際には、結果のレーザ・ビームの波面の質は、主に、
レンズ３２０及び３２６の設計、及びソース・レーザ・
ビームの波面の質により決定される。
線に直交する成分を有する格子表面に平行な面内の回折
格子１２０ｂの運動を検出するためにも使用される。回
折格子１２０ｂがリニア・アクチュエータに取り付けら
れ、直線的に移動する場合、レンズ３２０及び３２６に
入射するレーザ・ビームは不動である。しかしながら、
回折格子１２０ｂがロータリ・アクチュエータに取り付
けられて、円弧をたどる場合、レンズ３２０及び３２６
に入射するレーザ・ビームもまた、それぞれのレンズの
表面上で円弧を描く。従って、ミラー３２４及び３３０
を透過するレーザ・ビームもまた、それぞれのミラーの
表面上で円弧を描くことになる。１Ｘ望遠鏡は検出光学
系に向けられる結果のレーザ・ビームが共軸上を進むよ
うに、回折レーザ・ビームの光学経路の結果の変化を補
正する。最大円弧角、従ってアクチュエータの調整可能
な最大回転角は、２つの１Ｘ望遠鏡を構成するコンポー
ネントの直径、検出光学系に入射する結果のレーザ・ビ
ームの波面の質、及び格子のサイズにより決定される。
実際には、結果のレーザ・ビームの波面の質は、主に、
レンズ３２０及び３２６の設計、及びソース・レーザ・
ビームの波面の質により決定される。
【００４０】半導体レーザのレーザ・ビームの安定性
は、光学キャビティ（cavity）に反射されて戻されるレ
ーザ・ビームのほんの１部にも敏感であることが知られ
ている。レーザに反射されて戻されるレーザ・ビームの
強度を最小化するために、本発明によれば、全ての光学
コンポーネントの表面は反射を防止するように被覆され
る。更に偏光子３０６、偏光ビーム・スプリッタ３０
８、及び１／４波長板３０９が、レーザを格子面からの
０次レーザ・ビーム反射から分離するように機能する。
反射防止コーティングはまた、検出レーザ・ビーム強度
を増強し、様々な光学コンポーネントから反射された不
要な（spurious）レーザ・ビームを最小化することによ
り、光検出器により生成される電気信号の信号対雑音比
を最適化する役割をする。好適な実施例では、光学アク
チュエータ位置センサ１２４の設計において、比較的大
きな直径（０．５ｍｍ乃至５ｍｍ）の平行化レーザ・ビ
ームが使用され、それにより光学コンポーネントの配置
を容易にし、検出光学系に戻される＋１次及び−１次の
レーザ・ビームの共軸性（collinearity）を最大化し、
コンポーネントの位置誤差に対する感度を低減し、格子
欠陥に対する感度を低減する。格子欠陥を許容するアク
チュエータ光学ヘッドの効果は、より広範な複製方法の
選択を可能にし、生産性を向上させることにより、格子
コストを低減する。
は、光学キャビティ（cavity）に反射されて戻されるレ
ーザ・ビームのほんの１部にも敏感であることが知られ
ている。レーザに反射されて戻されるレーザ・ビームの
強度を最小化するために、本発明によれば、全ての光学
コンポーネントの表面は反射を防止するように被覆され
る。更に偏光子３０６、偏光ビーム・スプリッタ３０
８、及び１／４波長板３０９が、レーザを格子面からの
０次レーザ・ビーム反射から分離するように機能する。
反射防止コーティングはまた、検出レーザ・ビーム強度
を増強し、様々な光学コンポーネントから反射された不
要な（spurious）レーザ・ビームを最小化することによ
り、光検出器により生成される電気信号の信号対雑音比
を最適化する役割をする。好適な実施例では、光学アク
チュエータ位置センサ１２４の設計において、比較的大
きな直径（０．５ｍｍ乃至５ｍｍ）の平行化レーザ・ビ
ームが使用され、それにより光学コンポーネントの配置
を容易にし、検出光学系に戻される＋１次及び−１次の
レーザ・ビームの共軸性（collinearity）を最大化し、
コンポーネントの位置誤差に対する感度を低減し、格子
欠陥に対する感度を低減する。格子欠陥を許容するアク
チュエータ光学ヘッドの効果は、より広範な複製方法の
選択を可能にし、生産性を向上させることにより、格子
コストを低減する。
【００４１】図７は、本発明による放射状回折格子（１
２０ｃ）と共に使用されるアクチュエータ位置センサ１
２４の設計を示す。この設計及びオペレーションは、平
面ミラー３２４及び３３０がルーフ・プリズム（roof p
rism）４２４及び４３０により置換され、線状格子１２
０ａが放射状格子１２０ｃにより置換された以外は、線
状回折格子に関連して上述されたアクチュエータ位置セ
ンサと同じである。ルーフ・プリズム４２４及び４３０
にそれぞれ入射する＋１次及び−１次の回折レーザ・ビ
ームは、放射状回折格子上の格子線がロータリ・アクチ
ュエータ・ピボット１１６の回転中心の真上のポイント
に正確に集中すれば、放射状格子が円弧をたどるときに
不動である。
２０ｃ）と共に使用されるアクチュエータ位置センサ１
２４の設計を示す。この設計及びオペレーションは、平
面ミラー３２４及び３３０がルーフ・プリズム（roof p
rism）４２４及び４３０により置換され、線状格子１２
０ａが放射状格子１２０ｃにより置換された以外は、線
状回折格子に関連して上述されたアクチュエータ位置セ
ンサと同じである。ルーフ・プリズム４２４及び４３０
にそれぞれ入射する＋１次及び−１次の回折レーザ・ビ
ームは、放射状回折格子上の格子線がロータリ・アクチ
ュエータ・ピボット１１６の回転中心の真上のポイント
に正確に集中すれば、放射状格子が円弧をたどるときに
不動である。
【００４２】１Ｘ望遠鏡が光学収差を十分補正するため
には、格子線の集中ポイントがアクチュエータの回転軸
と共軸上にあることが重要である。等価的には、２つの
１Ｘ望遠鏡により決定される平面の方向が、入射レーザ
・ビームにより照射される放射状格子線に直交しなけれ
ばならない。アクチュエータのピボットと放射状格子線
の集中ポイントとの間の位置誤差が、放射状格子の回転
中に受諾不能なまでに大きくなると、光学ヘッドが電気
機械システムにより、放射状格子線に対して直交するよ
うに維持され、それにより要求方位が維持される。
には、格子線の集中ポイントがアクチュエータの回転軸
と共軸上にあることが重要である。等価的には、２つの
１Ｘ望遠鏡により決定される平面の方向が、入射レーザ
・ビームにより照射される放射状格子線に直交しなけれ
ばならない。アクチュエータのピボットと放射状格子線
の集中ポイントとの間の位置誤差が、放射状格子の回転
中に受諾不能なまでに大きくなると、光学ヘッドが電気
機械システムにより、放射状格子線に対して直交するよ
うに維持され、それにより要求方位が維持される。
【００４３】Ｂ．アクチュエータ光学位置センサ信号復
号化回路 アクチュエータ光学位置センサ信号復号化回路１２６
（図１参照）は、信号検出回路、復号化回路、及び復号
化アルゴリズムを含む。図８は、アクチュエータ光学位
置センサ信号復号化回路に入力される正弦波信号の時間
線（timeline）を表す。時間線の縦軸は電流信号を表
し、横軸は格子位置目盛りを表す。電流信号５２０及び
５２１は、アクチュエータ位置をセンスするために線状
格子を用いる場合には、光検出器３１４及び３１８によ
り生成され、またアクチュエータ位置をセンスするため
に放射状格子を用いるときには、光検出器４１４及び４
１８により生成される。電流信号は格子が格子ピッチの
１／４に等しい距離移動すると、１サイクルを描く。電
流信号は振幅Ａq及びＡp、ＤＣオフセットＢq及びＢp、
及び位相角φにより完全に表現される。
号化回路 アクチュエータ光学位置センサ信号復号化回路１２６
（図１参照）は、信号検出回路、復号化回路、及び復号
化アルゴリズムを含む。図８は、アクチュエータ光学位
置センサ信号復号化回路に入力される正弦波信号の時間
線（timeline）を表す。時間線の縦軸は電流信号を表
し、横軸は格子位置目盛りを表す。電流信号５２０及び
５２１は、アクチュエータ位置をセンスするために線状
格子を用いる場合には、光検出器３１４及び３１８によ
り生成され、またアクチュエータ位置をセンスするため
に放射状格子を用いるときには、光検出器４１４及び４
１８により生成される。電流信号は格子が格子ピッチの
１／４に等しい距離移動すると、１サイクルを描く。電
流信号は振幅Ａq及びＡp、ＤＣオフセットＢq及びＢp、
及び位相角φにより完全に表現される。
【００４４】光学コンポーネント及び位置公差により、
２つの波形に対応するパラメータは、一般に似寄っては
いるが、同一ではない大きさを有し、位相角φはほぼ９
０゜である。更に信号波形を表現するパラメータは、空
間的格子回折効率の変化、波面の質の変化、及び光検出
器に戻される＋１次及び−１次の回折ビームの共軸から
のふれ（deviation）により、ある程度格子位置に依存
する。これらのほとんどの効果が、実際のコスト有効な
設計においては、ある程度存在する。光学アクチュエー
タ位置センサ及び格子は、設計のコスト有効性を最大化
する一方で、格子位置によるパラメータ変化を最小化す
るように設計される。またアクチュエータ位置信号復号
化回路は、実際の格子及び光学アクチュエータ・ヘッド
により生成される非理想的な信号を補正するように設計
される。
２つの波形に対応するパラメータは、一般に似寄っては
いるが、同一ではない大きさを有し、位相角φはほぼ９
０゜である。更に信号波形を表現するパラメータは、空
間的格子回折効率の変化、波面の質の変化、及び光検出
器に戻される＋１次及び−１次の回折ビームの共軸から
のふれ（deviation）により、ある程度格子位置に依存
する。これらのほとんどの効果が、実際のコスト有効な
設計においては、ある程度存在する。光学アクチュエー
タ位置センサ及び格子は、設計のコスト有効性を最大化
する一方で、格子位置によるパラメータ変化を最小化す
るように設計される。またアクチュエータ位置信号復号
化回路は、実際の格子及び光学アクチュエータ・ヘッド
により生成される非理想的な信号を補正するように設計
される。
【００４５】図１１は、アクチュエータ光学位置センサ
信号復号化回路のブロック図を表す。これには光検出器
３１４及び３１８、増幅器６０２及び６５２、加算増幅
器６０４及び６５４、アナログ−デジタル変換器（ＡＤ
Ｃ）６０８及び６５８、バイアス検出器６１０及び６６
０、デジタル除算器６１６及び６６６、デジタル累算器
６１８及び６６８、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡ
Ｍ）６２２及び６７２、デジタル−アナログ変換器（Ｄ
ＡＣ）６２０及び６７０、直角位相カウンタ６７４、及
び処理ユニット６７８が含まれる。
信号復号化回路のブロック図を表す。これには光検出器
３１４及び３１８、増幅器６０２及び６５２、加算増幅
器６０４及び６５４、アナログ−デジタル変換器（ＡＤ
Ｃ）６０８及び６５８、バイアス検出器６１０及び６６
０、デジタル除算器６１６及び６６６、デジタル累算器
６１８及び６６８、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡ
Ｍ）６２２及び６７２、デジタル−アナログ変換器（Ｄ
ＡＣ）６２０及び６７０、直角位相カウンタ６７４、及
び処理ユニット６７８が含まれる。
【００４６】オペレーションに際し、低レベル電流信号
５２０が光検出器３１４により生成され、増幅器６５２
により増幅される。増幅器６５２からの結果の信号は加
算増幅器６５４により信号６９０と加算され、次にＡＤ
Ｃ６５８によりデジタル化される。ＤＣオフセット・バ
イアス補正信号６９０は、ＤＣバイアス・オフセットＢ
qを補正した振幅を有する。同様に、光検出器３１８に
より生成された低レベル電流信号５２１は、増幅器６０
２により増幅される。結果の信号は加算増幅器６０４に
より信号６９２と加算され、次にＡＤＣ６０８によりデ
ジタル化される。ＤＣオフセット・バイアス補正信号６
９２は、ＤＣバイアス・オフセットＢpを補正した振幅
を有する。増幅器６０４及び６５４は、要求信号帯域幅
を忠実に通過させる一方で、高周波雑音を減衰させる遮
断周波数に設定されたロー・パス・フィルタを組込む。
ＡＤＣ６０８及び６５８によりサンプリングされる信号
６８０及び６８２は、それぞれＤＣバイアス・オフセッ
トが除去された電流信号５２０及び５２１を忠実に表現
する。結果の信号６８０及び６８２が、図１０に図式的
に示され、ぞれぞれｑ及びｐとラベル付けされる。ｑ信
号は横軸上にプロットされ、ｐ信号は縦軸上にプロット
される。ｐ及びｑ信号は、回折格子１２０ａが格子ピッ
チの１／４に等しい距離だけ移動されると、楕円５３４
をトレースする。楕円は格子運動の方向に依存して、時
計方向または反時計方向にトレースされる。直角位相ア
ップ／ダウン・カウンタは、楕円の回転方向を考慮し
て、完全な楕円回転の回数をカウントする。
５２０が光検出器３１４により生成され、増幅器６５２
により増幅される。増幅器６５２からの結果の信号は加
算増幅器６５４により信号６９０と加算され、次にＡＤ
Ｃ６５８によりデジタル化される。ＤＣオフセット・バ
イアス補正信号６９０は、ＤＣバイアス・オフセットＢ
qを補正した振幅を有する。同様に、光検出器３１８に
より生成された低レベル電流信号５２１は、増幅器６０
２により増幅される。結果の信号は加算増幅器６０４に
より信号６９２と加算され、次にＡＤＣ６０８によりデ
ジタル化される。ＤＣオフセット・バイアス補正信号６
９２は、ＤＣバイアス・オフセットＢpを補正した振幅
を有する。増幅器６０４及び６５４は、要求信号帯域幅
を忠実に通過させる一方で、高周波雑音を減衰させる遮
断周波数に設定されたロー・パス・フィルタを組込む。
ＡＤＣ６０８及び６５８によりサンプリングされる信号
６８０及び６８２は、それぞれＤＣバイアス・オフセッ
トが除去された電流信号５２０及び５２１を忠実に表現
する。結果の信号６８０及び６８２が、図１０に図式的
に示され、ぞれぞれｑ及びｐとラベル付けされる。ｑ信
号は横軸上にプロットされ、ｐ信号は縦軸上にプロット
される。ｐ及びｑ信号は、回折格子１２０ａが格子ピッ
チの１／４に等しい距離だけ移動されると、楕円５３４
をトレースする。楕円は格子運動の方向に依存して、時
計方向または反時計方向にトレースされる。直角位相ア
ップ／ダウン・カウンタは、楕円の回転方向を考慮し
て、完全な楕円回転の回数をカウントする。
【００４７】粗動復号化位置が、完全な楕円回転の回数
及び符号を追跡することにより獲得される。この量は、
粗動復号化回路（好適な実施例では、図６の直角位相カ
ウンタ６７４及び加算増幅器６５４及び６０４を含む）
により測定される。直角位相カウンタ６７４は、加算増
幅器６５４及び６０４から、波形５２０及び５２１にそ
れぞれ位相同期した矩形波信号５２２及び５２３の形式
で入力を受取る。これらの矩形波信号が図９に示され
る。直角位相カウンタ６７４は矩形波５２２及び５２３
の遷移エッジを用いて、完全な楕円回転の総数及び符号
をカウントする。カウンタ値は、任意の初期位置に対す
る格子の粗動位置を提供する。増幅器６５４及び６０４
内のロー・パス・フィルタの遮断周波数は、高周波雑音
を減衰させ、直角位相カウンタ６７４により要求される
帯域幅を通過させるように設定される。遮断周波数は、
要求される最大格子速度及び回折格子のピッチから決定
される。粗動復号化回路の上述の好適な実施例におい
て、ソフトウェア・ベースのアプローチなどの多くの別
の実施例も使用可能であり、こうしたものも本発明の範
囲に含まれる点に注意されたい。
及び符号を追跡することにより獲得される。この量は、
粗動復号化回路（好適な実施例では、図６の直角位相カ
ウンタ６７４及び加算増幅器６５４及び６０４を含む）
により測定される。直角位相カウンタ６７４は、加算増
幅器６５４及び６０４から、波形５２０及び５２１にそ
れぞれ位相同期した矩形波信号５２２及び５２３の形式
で入力を受取る。これらの矩形波信号が図９に示され
る。直角位相カウンタ６７４は矩形波５２２及び５２３
の遷移エッジを用いて、完全な楕円回転の総数及び符号
をカウントする。カウンタ値は、任意の初期位置に対す
る格子の粗動位置を提供する。増幅器６５４及び６０４
内のロー・パス・フィルタの遮断周波数は、高周波雑音
を減衰させ、直角位相カウンタ６７４により要求される
帯域幅を通過させるように設定される。遮断周波数は、
要求される最大格子速度及び回折格子のピッチから決定
される。粗動復号化回路の上述の好適な実施例におい
て、ソフトウェア・ベースのアプローチなどの多くの別
の実施例も使用可能であり、こうしたものも本発明の範
囲に含まれる点に注意されたい。
【００４８】微動復号化位置は、ｐ信号とｑ信号との間
の位相角を測定することにより決定される。信号６８０
及び信号６８２が等しい最大振幅を有し、それらの間の
位相角φが丁度９０゜である特殊なケースでは、ｐ及び
ｑ信号によりトレースされる曲線５３４は円となる。こ
の特殊なケースでは、時刻ｔにおける微動復号化位置ｘ
は次式により計算される。
の位相角を測定することにより決定される。信号６８０
及び信号６８２が等しい最大振幅を有し、それらの間の
位相角φが丁度９０゜である特殊なケースでは、ｐ及び
ｑ信号によりトレースされる曲線５３４は円となる。こ
の特殊なケースでは、時刻ｔにおける微動復号化位置ｘ
は次式により計算される。
【数１】x（t）＝（d/2π）θ（t） （１）
【００４９】ここである瞬間の角度θ（ｔ）は次式によ
り計算される。
り計算される。
【数２】
【００５０】ｐ及びｑ信号によりトレースされる曲線５
３４が楕円であるより一般的なケースでは、角度θ
（ｔ）は、楕円の形状、方位、及び残余ＤＣオフセット
を適切に考慮するより一般的な復号化アルゴリズムを用
いて決定される。一般に、ｐ（ｔ）及びｑ（ｔ）信号は
次のように表現される。
３４が楕円であるより一般的なケースでは、角度θ
（ｔ）は、楕円の形状、方位、及び残余ＤＣオフセット
を適切に考慮するより一般的な復号化アルゴリズムを用
いて決定される。一般に、ｐ（ｔ）及びｑ（ｔ）信号は
次のように表現される。
【数３】
【００５１】式（３）は下記式（４）に変換される。
【数４】
【００５２】式（４）内のパラメータｃp、ｃq、ｄp、
ｂp及びｂqは、次のように定義される。
ｂp及びｂqは、次のように定義される。
【数５】
【００５３】
【数６】
【００５４】所与の格子位置において、楕円に最適に適
合するパラメータｃp、ｃq、ｄp、ｂp及びｂqは、次の
ように決定される。楕円上の複数のデータ・ポイント
（ｐi，ｑi）が、１つ以上の楕円をスイープ（sweep）
するように、格子位置を振動（dither）させることによ
り捕獲される。測定されたデータ・ポイント（ｐi，
ｑi）は、次に式（４）及び下記式（７）に繰返し当て
はめられる。
合するパラメータｃp、ｃq、ｄp、ｂp及びｂqは、次の
ように決定される。楕円上の複数のデータ・ポイント
（ｐi，ｑi）が、１つ以上の楕円をスイープ（sweep）
するように、格子位置を振動（dither）させることによ
り捕獲される。測定されたデータ・ポイント（ｐi，
ｑi）は、次に式（４）及び下記式（７）に繰返し当て
はめられる。
【数７】
【００５５】最適に適合する楕円パラメータは、ある瞬
間の測定値ｐ（ｔ）及びｑ（ｔ）と共に、上記式
（１）、（２）及び（４）に従い、ある瞬間の微動格子
位置を復号化するために、マイクロプロセッサ６７８に
より使用される。マイクロプロセッサ６７８は、直角位
相カウンタのスイッチング・ポイント付近で発生する曖
昧性を適当に考慮するように、直角位相カウンタ６７４
から獲得される粗動位置の値と、上記微動復号化アルゴ
リズムにより決定される微動位置の値とを組合わせる
（splice）ことにより、時刻ｔにおける格子位置を決定
する。微動復号化と直角位相カウンタ位置との組合わせ
は、単一の位置数（position number）を次のように生
成する。Ｐ信号及びＱ信号の各完全なサイクルに対し
て、カウンタは４カウント分進む。カウンタはＰ信号及
びＱ信号の各ゼロ・クロス・ポイントにおいて変化す
る。微動位置復号化は、Ｐ信号及びＱ信号の単一サイク
ルを２N個の要素に分解する。Ｎは通常、十分な範囲及
び分解能を提供するように、６乃至１２の範囲で選択さ
れる。微動位置は従ってＮビットの数により表される。
カウンタ値と復号化微動位置との間にタイミング・スキ
ューまたは振幅オフセットが存在しなければ、微動位置
復号化の最上位２ビットと、直角位相カウンタの最下位
２ビットとは同一である。しかしながら、コスト有効化
のために要求されるように、カウンタ値と微動位置復号
化がＰ信号及びＱ信号から別々に導出される場合には、
タイミング・スキューまたは振幅オフセットが発生しう
る。四分区間（quadrant）が図１０で定義される。第１
の四分区間では、カウンタの最下位２ビット及び微動復
号化の最上位２ビットが、値００を有する。第２の四分
区間では、これらのビットが値０１を有し、第３及び第
４の四分区間では、それぞれ値１０及び値１１を有す
る。四分区間境界では、カウンタ及び微動復号化はオー
バラップする２ビットに対応して、異なる値を生成しう
る。この矛盾は、次に示すアルゴリズムにより、カウン
タ及び微動位置の値を組合わせることにより解決され
る。 １）カウンタ値から２を減算する。 ２）結果のビットをＮ−２位置分左にシフトする。ここ
で、Ｎは上述のように定義される。 ３）微動復号化位置をステップ２の結果に加算する。 ４）ステップ３の結果の最下位Ｎビットを０にセットす
る。 ５）最下位Ｎビットを微動復号化位置により置換する。 結果の格子位置はアクチュエータ位置制御装置１２８
（図１参照）により使用され、制御装置はアクチュエー
タ・ボイス・コイルと協働して、１つ以上の磁気記録ヘ
ッド１１２をそれらの対応するディスク表面上で半径方
向に位置決めする。
間の測定値ｐ（ｔ）及びｑ（ｔ）と共に、上記式
（１）、（２）及び（４）に従い、ある瞬間の微動格子
位置を復号化するために、マイクロプロセッサ６７８に
より使用される。マイクロプロセッサ６７８は、直角位
相カウンタのスイッチング・ポイント付近で発生する曖
昧性を適当に考慮するように、直角位相カウンタ６７４
から獲得される粗動位置の値と、上記微動復号化アルゴ
リズムにより決定される微動位置の値とを組合わせる
（splice）ことにより、時刻ｔにおける格子位置を決定
する。微動復号化と直角位相カウンタ位置との組合わせ
は、単一の位置数（position number）を次のように生
成する。Ｐ信号及びＱ信号の各完全なサイクルに対し
て、カウンタは４カウント分進む。カウンタはＰ信号及
びＱ信号の各ゼロ・クロス・ポイントにおいて変化す
る。微動位置復号化は、Ｐ信号及びＱ信号の単一サイク
ルを２N個の要素に分解する。Ｎは通常、十分な範囲及
び分解能を提供するように、６乃至１２の範囲で選択さ
れる。微動位置は従ってＮビットの数により表される。
カウンタ値と復号化微動位置との間にタイミング・スキ
ューまたは振幅オフセットが存在しなければ、微動位置
復号化の最上位２ビットと、直角位相カウンタの最下位
２ビットとは同一である。しかしながら、コスト有効化
のために要求されるように、カウンタ値と微動位置復号
化がＰ信号及びＱ信号から別々に導出される場合には、
タイミング・スキューまたは振幅オフセットが発生しう
る。四分区間（quadrant）が図１０で定義される。第１
の四分区間では、カウンタの最下位２ビット及び微動復
号化の最上位２ビットが、値００を有する。第２の四分
区間では、これらのビットが値０１を有し、第３及び第
４の四分区間では、それぞれ値１０及び値１１を有す
る。四分区間境界では、カウンタ及び微動復号化はオー
バラップする２ビットに対応して、異なる値を生成しう
る。この矛盾は、次に示すアルゴリズムにより、カウン
タ及び微動位置の値を組合わせることにより解決され
る。 １）カウンタ値から２を減算する。 ２）結果のビットをＮ−２位置分左にシフトする。ここ
で、Ｎは上述のように定義される。 ３）微動復号化位置をステップ２の結果に加算する。 ４）ステップ３の結果の最下位Ｎビットを０にセットす
る。 ５）最下位Ｎビットを微動復号化位置により置換する。 結果の格子位置はアクチュエータ位置制御装置１２８
（図１参照）により使用され、制御装置はアクチュエー
タ・ボイス・コイルと協働して、１つ以上の磁気記録ヘ
ッド１１２をそれらの対応するディスク表面上で半径方
向に位置決めする。
【００５６】図１１を再度参照して、上述の計算を実行
する微動復号化回路が示される。好適な実施例では、微
動復号化回路は加算増幅器６０４及び６５４、ＡＤＣ６
０８及び６５８、バイアス検出器６１０及び６６０、除
算器６１６及び６６６、ＲＡＭ６２２及び６７２、累算
器６１８及び６６８、ＤＡＣ６２０及び６７０、及び直
角位相カウンタ６７４を含む。ＤＣバイアス・オフセッ
トＢqを相殺するために要求される信号６９０は、ＤＡ
Ｃ６７０により提供される。格子位置の関数としてのこ
の要求信号の振幅は、ＲＡＭ６７２により、以前に決定
された値を用いて提供される。直角位相カウンタ６７４
は、ＲＡＭ６７２に記憶される値がＤＡＣ６７０に渡さ
れるように、ＲＡＭ６７２の適切なメモリ・ロケーショ
ンをアドレスする役割をする。同様にＤＣバイアス・オ
フセットＢpを相殺するために要求される信号６９２
は、ＤＡＣ６２０により、ＲＡＭ６２２に記憶される以
前に決定された値を用いて提供される。ＲＡＭ６２２は
また直角位相カウンタ６７４によりアドレスされる。
する微動復号化回路が示される。好適な実施例では、微
動復号化回路は加算増幅器６０４及び６５４、ＡＤＣ６
０８及び６５８、バイアス検出器６１０及び６６０、除
算器６１６及び６６６、ＲＡＭ６２２及び６７２、累算
器６１８及び６６８、ＤＡＣ６２０及び６７０、及び直
角位相カウンタ６７４を含む。ＤＣバイアス・オフセッ
トＢqを相殺するために要求される信号６９０は、ＤＡ
Ｃ６７０により提供される。格子位置の関数としてのこ
の要求信号の振幅は、ＲＡＭ６７２により、以前に決定
された値を用いて提供される。直角位相カウンタ６７４
は、ＲＡＭ６７２に記憶される値がＤＡＣ６７０に渡さ
れるように、ＲＡＭ６７２の適切なメモリ・ロケーショ
ンをアドレスする役割をする。同様にＤＣバイアス・オ
フセットＢpを相殺するために要求される信号６９２
は、ＤＡＣ６２０により、ＲＡＭ６２２に記憶される以
前に決定された値を用いて提供される。ＲＡＭ６２２は
また直角位相カウンタ６７４によりアドレスされる。
【００５７】信号６９０及び６９２のそれぞれの振幅を
格子位置の関数として示すＲＡＭ６７２及び６２２に記
憶される値は、回折格子１２０ａを初期最端位置から他
の最端位置にスイープすることにより獲得される。格子
は最初に、アクチュエータ・ボイス・コイル１１８及び
アクチュエータ１１４と協働するアクチュエータ・サー
ボ制御装置１２８により、初期最端位置に位置決めされ
る。初期最端位置は、最新のディスク駆動装置内に通
常、存在するクラッシュ・ストップ（crash stop）の１
つにより決定される。適切な電気駆動をボイス・コイル
１１８に供給することにより、格子は周期的に移動され
る。位置振幅に関しては、１つ以上の正弦波の電流信号
サイクルが光検出器３１４及び３１８により生成され
る。マイクロプロセッサ６７８の指令により、ＡＤＣ６
５８は結果の波形６８０をサンプリングする。サンプリ
ング周波数は、最大及び最小振幅がバイアス検出器６６
０により正確に捕獲されるように、結果の波形６８０の
周波数よりも十分高く設定される。バイアス検出器は最
大及び最小値を平均し、電流ＤＣオフセット値Ｂ'qを決
定する。結果のＤＣオフセット値Ｂ'qの分数（fractio
n）が、除算器６６６により累算器６６８に渡される。
累算値がＲＡＭ６７２に記憶され、ＤＡＣ６７０に渡さ
れる。ＤＡＣは信号６９０を生成し、この信号が信号６
８０のＤＣオフセット値を低減する。この処理は、信号
６８０のＤＣオフセットがゼロ近傍に低減されるまで、
マイクロプロセッサ６７８の指令の下で繰返される。結
果の累算値はＲＡＭ６７２に記憶される。
格子位置の関数として示すＲＡＭ６７２及び６２２に記
憶される値は、回折格子１２０ａを初期最端位置から他
の最端位置にスイープすることにより獲得される。格子
は最初に、アクチュエータ・ボイス・コイル１１８及び
アクチュエータ１１４と協働するアクチュエータ・サー
ボ制御装置１２８により、初期最端位置に位置決めされ
る。初期最端位置は、最新のディスク駆動装置内に通
常、存在するクラッシュ・ストップ（crash stop）の１
つにより決定される。適切な電気駆動をボイス・コイル
１１８に供給することにより、格子は周期的に移動され
る。位置振幅に関しては、１つ以上の正弦波の電流信号
サイクルが光検出器３１４及び３１８により生成され
る。マイクロプロセッサ６７８の指令により、ＡＤＣ６
５８は結果の波形６８０をサンプリングする。サンプリ
ング周波数は、最大及び最小振幅がバイアス検出器６６
０により正確に捕獲されるように、結果の波形６８０の
周波数よりも十分高く設定される。バイアス検出器は最
大及び最小値を平均し、電流ＤＣオフセット値Ｂ'qを決
定する。結果のＤＣオフセット値Ｂ'qの分数（fractio
n）が、除算器６６６により累算器６６８に渡される。
累算値がＲＡＭ６７２に記憶され、ＤＡＣ６７０に渡さ
れる。ＤＡＣは信号６９０を生成し、この信号が信号６
８０のＤＣオフセット値を低減する。この処理は、信号
６８０のＤＣオフセットがゼロ近傍に低減されるまで、
マイクロプロセッサ６７８の指令の下で繰返される。結
果の累算値はＲＡＭ６７２に記憶される。
【００５８】上述のシーケンスと同様且つ同時に、マイ
クロプロセッサ６７８はＡＤＣ６０８に対して、結果の
波形６８２をサンプリングするように指令する。波形６
８２の最大振幅及び最小振幅が、バイアス検出器６１０
により正確に捕獲される。バイアス検出器は最大値及び
最小値を平均し、電流ＤＣオフセット値Ｂ'pを決定す
る。結果のＤＣオフセット値Ｂ'pの分数が除算器６１６
により累算器６１８に渡される。現累算値がＲＡＭ６２
２に記憶され、ＤＡＣ６２０に渡される。ＤＡＣは信号
６９２を生成し、この信号が信号６８２のＤＣオフセッ
ト値を低減する。この処理は、信号６８２のＤＣオフセ
ットがゼロ近傍に低減されるまで、マイクロプロセッサ
６７８の指令の下で繰返される。結果の累算値はＲＡＭ
６７２に記憶される。ここで除算器６６６及び６１６の
使用は、ＡＤＣ６５８及びＡＤＣ６０８、並びにＤＡＣ
６７０及びＤＡＣ６２０において利得誤差が存在する場
合にも、正しいバイアス・オフセット信号値６９０及び
６９２に無症候的（asymptomatically）に近づくことを
保証する。
クロプロセッサ６７８はＡＤＣ６０８に対して、結果の
波形６８２をサンプリングするように指令する。波形６
８２の最大振幅及び最小振幅が、バイアス検出器６１０
により正確に捕獲される。バイアス検出器は最大値及び
最小値を平均し、電流ＤＣオフセット値Ｂ'pを決定す
る。結果のＤＣオフセット値Ｂ'pの分数が除算器６１６
により累算器６１８に渡される。現累算値がＲＡＭ６２
２に記憶され、ＤＡＣ６２０に渡される。ＤＡＣは信号
６９２を生成し、この信号が信号６８２のＤＣオフセッ
ト値を低減する。この処理は、信号６８２のＤＣオフセ
ットがゼロ近傍に低減されるまで、マイクロプロセッサ
６７８の指令の下で繰返される。結果の累算値はＲＡＭ
６７２に記憶される。ここで除算器６６６及び６１６の
使用は、ＡＤＣ６５８及びＡＤＣ６０８、並びにＤＡＣ
６７０及びＤＡＣ６２０において利得誤差が存在する場
合にも、正しいバイアス・オフセット信号値６９０及び
６９２に無症候的（asymptomatically）に近づくことを
保証する。
【００５９】加算増幅器６５４及び６０４からの信号出
力のＤＣオフセットが上述の処理により補正されると、
直角位相カウンタ６７４は完全に機能するようになる。
直角位相カウンタ６７４はこの時、粗動位置信号をマイ
クロプロセッサ６７８に、また絶対メモリ・アドレスを
ＲＡＭ６７２及びＲＡＭ６２２に提供する。低利得サー
ボ制御の下で、また直角位相カウンタ６７４により提供
される粗動位置信号だけを使用することにより、アクチ
ュエータ・サーボ制御装置１２８はアクチュエータ・ボ
イス・コイル１１８及びアクチュエータ１１４と協働し
て、回折格子を初期最端位置から他方の最端位置まで徐
々にスイープする。この運動の間、マイクロプロセッサ
６７８は直角位相カウンタの支援を受けて、ＡＤＣ６５
８及び検出器６６０に信号６８０の瞬間バイアス値Ｂ'q
を測定するように指令する。信号Ｂ'qは除算器６６６に
より除算され、累算器６６８に記憶される以前の累算値
に加算される。結果の累算値がＤＡＣ６７０により使用
されて信号６９０が生成され、この信号が加算増幅器６
５４により、増幅器６５２からの出力と加算される。累
算値はまた、ＲＡＭ６７２内の直角位相カウンタ値によ
り決定されるメモリ・アドレスに記憶される。信号５２
０のＤＣオフセットを補正するために要求される累算値
は、各所望の格子位置に対応して、ＲＡＭ６７２内に記
憶される。上述の処理と同様且つ同時に、信号５２１の
ＤＣオフセットを補正するために要求される累算値が、
マイクロプロセッサ６７８、直角位相カウンタ６７４、
ＡＤＣ６０８、バイアス検出器６１０、除算器６１６、
累算器６１８、ＤＡＣ６２０及びＲＡＭ６２２により、
各所望の格子位置に対応して、ＲＡＭ６２２内に記憶さ
れる。ＤＣオフセット・バイアス値Ｂq及びＢpは、格子
位置に従い、狭い範囲に渡り徐々に変化することが期待
される。これは、ａ）回折格子効率の期待される小振幅
且つ長い空間周波数の変化、ｂ）格子変換に関する光学
位置センサ検出効率の期待される漸進的変化、及びｃ）
格子に入射する所望のレーザ・ビーム領域が、所与の格
子位置において照射される欠陥の総面積よりも遥かに大
きいこと、による。ＤＣオフセット値の漸進的変化は、
図１１の除算器６６６及び６１６の除算値Ｎを１より大
きくすることにより、ＲＡＭ６２２及び６７２にそれぞ
れ記憶されるバイアス値Ｂp及びＢqの信号対雑音比を改
良する利点から使用される。これはＲＡＭ６２２及び６
７２に走行平均（running average）を記憶する効果を
有し、従って雑音に対する感度を低減する。
力のＤＣオフセットが上述の処理により補正されると、
直角位相カウンタ６７４は完全に機能するようになる。
直角位相カウンタ６７４はこの時、粗動位置信号をマイ
クロプロセッサ６７８に、また絶対メモリ・アドレスを
ＲＡＭ６７２及びＲＡＭ６２２に提供する。低利得サー
ボ制御の下で、また直角位相カウンタ６７４により提供
される粗動位置信号だけを使用することにより、アクチ
ュエータ・サーボ制御装置１２８はアクチュエータ・ボ
イス・コイル１１８及びアクチュエータ１１４と協働し
て、回折格子を初期最端位置から他方の最端位置まで徐
々にスイープする。この運動の間、マイクロプロセッサ
６７８は直角位相カウンタの支援を受けて、ＡＤＣ６５
８及び検出器６６０に信号６８０の瞬間バイアス値Ｂ'q
を測定するように指令する。信号Ｂ'qは除算器６６６に
より除算され、累算器６６８に記憶される以前の累算値
に加算される。結果の累算値がＤＡＣ６７０により使用
されて信号６９０が生成され、この信号が加算増幅器６
５４により、増幅器６５２からの出力と加算される。累
算値はまた、ＲＡＭ６７２内の直角位相カウンタ値によ
り決定されるメモリ・アドレスに記憶される。信号５２
０のＤＣオフセットを補正するために要求される累算値
は、各所望の格子位置に対応して、ＲＡＭ６７２内に記
憶される。上述の処理と同様且つ同時に、信号５２１の
ＤＣオフセットを補正するために要求される累算値が、
マイクロプロセッサ６７８、直角位相カウンタ６７４、
ＡＤＣ６０８、バイアス検出器６１０、除算器６１６、
累算器６１８、ＤＡＣ６２０及びＲＡＭ６２２により、
各所望の格子位置に対応して、ＲＡＭ６２２内に記憶さ
れる。ＤＣオフセット・バイアス値Ｂq及びＢpは、格子
位置に従い、狭い範囲に渡り徐々に変化することが期待
される。これは、ａ）回折格子効率の期待される小振幅
且つ長い空間周波数の変化、ｂ）格子変換に関する光学
位置センサ検出効率の期待される漸進的変化、及びｃ）
格子に入射する所望のレーザ・ビーム領域が、所与の格
子位置において照射される欠陥の総面積よりも遥かに大
きいこと、による。ＤＣオフセット値の漸進的変化は、
図１１の除算器６６６及び６１６の除算値Ｎを１より大
きくすることにより、ＲＡＭ６２２及び６７２にそれぞ
れ記憶されるバイアス値Ｂp及びＢqの信号対雑音比を改
良する利点から使用される。これはＲＡＭ６２２及び６
７２に走行平均（running average）を記憶する効果を
有し、従って雑音に対する感度を低減する。
【００６０】微動復号化回路の上述の好適な実施例に関
し、他の多くの実施例が使用可能であり、これらについ
ても本発明の範囲に含まれることに注意されたい。例え
ば、バイアス相殺がハードウェアではなくソフトウェア
により実現され、全ての復号化機能がハードウェアによ
り実現されてもよい。
し、他の多くの実施例が使用可能であり、これらについ
ても本発明の範囲に含まれることに注意されたい。例え
ば、バイアス相殺がハードウェアではなくソフトウェア
により実現され、全ての復号化機能がハードウェアによ
り実現されてもよい。
【００６１】ＩＩＩ．書込みクロック・サブチャネル 書込みクロック・サブシステムが図１２に示され、これ
は半導体レーザ源７００、レーザ・ビーム・デフレクタ
７０６、及び検出光学系７０２及び７０４から成る光学
クロック・センサ１３４、格子１３０、光学窓１３２、
及び書込みクロック信号処理回路１３６を含む。平面回
折格子１３０が図１３に示され、これはレーザ・ビーム
の直径、及びスピンドル・ハブの回転中心に関する中心
公差を収容するのに十分な幅を有する環形形状を有す
る。格子線は環形の中心に集まる。半径方向の位置にあ
る放射状格子の表面にはレーザ・ビームが入射する。こ
の格子のピッチは、ほぼレーザ・ビームの波長の２倍で
あり、深さはレーザ・ビームの波長のほぼ１／４であ
る。光学書込みクロック・センサの性能を最大化するた
めに、格子ピッチ及び深さは、ｐ偏光及びｓ偏光レーザ
・ビームの両方の１次回折パターンの効率を最適化且つ
等しくするように、且つ他の全ての回折次数の回折効率
を最小化するように選択されることが好ましい。小さな
格子を使用し、低密度基板を選択するか、或いはスピン
ドル・ハブ表面に直接格子を複製することが有利であ
る。サブシステムは精密な書込みクロック・タイミング
信号、及びディスク面に"フェーズ・ロック"されるディ
スク指標タイミング信号を生成する。１回転当たりのク
ロック・サイクルの総数は、放射状格子上の線数により
決定される。検出回路は、格子欠陥または回路雑音によ
るパルス数の過不足が補正されるように、設計される。
サーボ書込み装置により生成される記録磁気標識の正確
な円周方向の位置が、パターン発生器１４２に記憶され
たデータ・パターンを正確に刻時するための要求クロッ
ク信号、及びディスク指標信号を生成する書込みクロッ
ク・システムにより制御される。
は半導体レーザ源７００、レーザ・ビーム・デフレクタ
７０６、及び検出光学系７０２及び７０４から成る光学
クロック・センサ１３４、格子１３０、光学窓１３２、
及び書込みクロック信号処理回路１３６を含む。平面回
折格子１３０が図１３に示され、これはレーザ・ビーム
の直径、及びスピンドル・ハブの回転中心に関する中心
公差を収容するのに十分な幅を有する環形形状を有す
る。格子線は環形の中心に集まる。半径方向の位置にあ
る放射状格子の表面にはレーザ・ビームが入射する。こ
の格子のピッチは、ほぼレーザ・ビームの波長の２倍で
あり、深さはレーザ・ビームの波長のほぼ１／４であ
る。光学書込みクロック・センサの性能を最大化するた
めに、格子ピッチ及び深さは、ｐ偏光及びｓ偏光レーザ
・ビームの両方の１次回折パターンの効率を最適化且つ
等しくするように、且つ他の全ての回折次数の回折効率
を最小化するように選択されることが好ましい。小さな
格子を使用し、低密度基板を選択するか、或いはスピン
ドル・ハブ表面に直接格子を複製することが有利であ
る。サブシステムは精密な書込みクロック・タイミング
信号、及びディスク面に"フェーズ・ロック"されるディ
スク指標タイミング信号を生成する。１回転当たりのク
ロック・サイクルの総数は、放射状格子上の線数により
決定される。検出回路は、格子欠陥または回路雑音によ
るパルス数の過不足が補正されるように、設計される。
サーボ書込み装置により生成される記録磁気標識の正確
な円周方向の位置が、パターン発生器１４２に記憶され
たデータ・パターンを正確に刻時するための要求クロッ
ク信号、及びディスク指標信号を生成する書込みクロッ
ク・システムにより制御される。
【００６２】Ａ．光学書込みヘッド・センサ 図１４は、放射状格子と共に使用されるように構成さ
れ、本発明による基準書込みクロックを生成する光学書
込みクロック・センサの詳細を表す断面図である。
れ、本発明による基準書込みクロックを生成する光学書
込みクロック・センサの詳細を表す断面図である。
【００６３】測定システムは半導体レーザ７００、コリ
メータ・レンズ８０４、偏光子８２２及び８２４、偏光
ビーム・スプリッタ８０６、球面レンズ８０８、８１４
及び８２０、光検出器８２６、１／４波長板８１０及び
８１６、コーナ・キューブ・リフレクタ８１２及び８１
８、及び放射状格子１３０を含む。オペレーションに際
し、レーザ・ダイオード７００により生成されたレーザ
・ビームがコリメータ８０４、偏光子８２２、及び偏光
ビーム・スプリッタ８０６を通過する。偏光子８２２及
び偏光ビーム・スプリッタ８０６は任意のＳ偏光成分の
進行を妨げ、Ｐ偏光成分をレンズ８２０に向けて通過さ
せる。結果のビームは実質的に（約５％以内）、レンズ
８２０により、放射状格子１３０上のスポット８３０に
集光される。好適な実施例では、レンズ８２０に入射す
るビームはレンズ８２０の光軸から約１．５ｍｍオフセ
ットされるため、格子から反射される０次のビームが、
復路においてレンズ８２０の通過後に、入射レーザ・ビ
ームから約３ｍｍオフセットされる。その結果、帰りの
ビームがレーザ・ダイオード８０２に戻ることが容易に
防止され、キャビティにフィード・バックされる光に対
するダイオード・レーザの既知の感度が回避される。格
子からのＰ偏光０次反射ビームは、偏光ビーム・スプリ
ッタ８０６によっても通過され、光検出器８２６の性能
を低下させないように、光検出器８２６に向けては反射
されない。
メータ・レンズ８０４、偏光子８２２及び８２４、偏光
ビーム・スプリッタ８０６、球面レンズ８０８、８１４
及び８２０、光検出器８２６、１／４波長板８１０及び
８１６、コーナ・キューブ・リフレクタ８１２及び８１
８、及び放射状格子１３０を含む。オペレーションに際
し、レーザ・ダイオード７００により生成されたレーザ
・ビームがコリメータ８０４、偏光子８２２、及び偏光
ビーム・スプリッタ８０６を通過する。偏光子８２２及
び偏光ビーム・スプリッタ８０６は任意のＳ偏光成分の
進行を妨げ、Ｐ偏光成分をレンズ８２０に向けて通過さ
せる。結果のビームは実質的に（約５％以内）、レンズ
８２０により、放射状格子１３０上のスポット８３０に
集光される。好適な実施例では、レンズ８２０に入射す
るビームはレンズ８２０の光軸から約１．５ｍｍオフセ
ットされるため、格子から反射される０次のビームが、
復路においてレンズ８２０の通過後に、入射レーザ・ビ
ームから約３ｍｍオフセットされる。その結果、帰りの
ビームがレーザ・ダイオード８０２に戻ることが容易に
防止され、キャビティにフィード・バックされる光に対
するダイオード・レーザの既知の感度が回避される。格
子からのＰ偏光０次反射ビームは、偏光ビーム・スプリ
ッタ８０６によっても通過され、光検出器８２６の性能
を低下させないように、光検出器８２６に向けては反射
されない。
【００６４】＋１次及び−１次の回折レーザ・ビーム
が、格子からそれぞれの波面再生光学系の方向に発生す
る。特に、結果の＋１次回折レーザ・ビームは、球面レ
ンズ８０８を通過し、その後平行化され、次に１／４波
長板８１０を通過し、コーナ・キューブ・リフレクタ８
１２により反射され、再度、１／４波長板８１０及びレ
ンズ８０８を通過して戻る。レンズ８０８は実質的に結
果のビームを格子上のスポット８３０に集光する。結果
のビームは、格子１３０によりレンズ８２０に向けて回
折される。レンズ８２０はビームを再平行化し、それを
偏光ビーム・スプリッタ８０６に導く。同様に結果の−
１次回折レーザ・ビームは、球面レンズ８１４を通過
し、その後平行化されて、１／４波長板８１６を通過
し、コーナ・キューブ・リフレクタ８１８により反射さ
れ、再度１／４波長板８１６及びレンズ８１４を通過し
て戻る。レンズ８１４は実質的に結果のビームを格子上
のスポット８３０に集光し、従ってこのビームは、他の
光学系のセットによりスポット８３０に戻された＋１次
のビームとオーバ・ラップされる。結果のビームは格子
１３０によりレンズ８２０に向けて回折される。レンズ
８２０はビームを再平行化し、それを偏光ビーム・スプ
リッタ８０６に導く。
が、格子からそれぞれの波面再生光学系の方向に発生す
る。特に、結果の＋１次回折レーザ・ビームは、球面レ
ンズ８０８を通過し、その後平行化され、次に１／４波
長板８１０を通過し、コーナ・キューブ・リフレクタ８
１２により反射され、再度、１／４波長板８１０及びレ
ンズ８０８を通過して戻る。レンズ８０８は実質的に結
果のビームを格子上のスポット８３０に集光する。結果
のビームは、格子１３０によりレンズ８２０に向けて回
折される。レンズ８２０はビームを再平行化し、それを
偏光ビーム・スプリッタ８０６に導く。同様に結果の−
１次回折レーザ・ビームは、球面レンズ８１４を通過
し、その後平行化されて、１／４波長板８１６を通過
し、コーナ・キューブ・リフレクタ８１８により反射さ
れ、再度１／４波長板８１６及びレンズ８１４を通過し
て戻る。レンズ８１４は実質的に結果のビームを格子上
のスポット８３０に集光し、従ってこのビームは、他の
光学系のセットによりスポット８３０に戻された＋１次
のビームとオーバ・ラップされる。結果のビームは格子
１３０によりレンズ８２０に向けて回折される。レンズ
８２０はビームを再平行化し、それを偏光ビーム・スプ
リッタ８０６に導く。
【００６５】光学コンポーネントの光学配置は、結果の
平行化＋１次及び−１次回折ビームが共線上を一致して
進むように決定される。１／４波長板８１０及び８１６
は、結果のビームをｓ偏光する役割をする。結合された
レーザ・ビームは干渉縞を生じ、その強度は放射状格子
が回転されると変化する。偏光ビーム・スプリッタ８０
６は結合ビームを偏光子８２４に、続いて光検出器８２
６に導く。偏光子８２４は、ｓ偏光光ビームを光検出器
８２６に通過させる一方、ｐ偏光光ビームに対する偏光
ビーム・スプリッタ８０６の消衰能力（extinction cap
ability）を増大させる役割をする。光検出器８２６に
より生成された電気信号は、時間の正弦波関数であり、
放射状格子上の回折線及びスピンドル回転に同期され
る。１ライン・ピッチの格子の回転は、電気信号の完全
な４サイクルを生じる。結果の信号は、スピンドル回転
に同期する高精度及び反復基準書込みクロック信号を生
成するように、続いて処理される。
平行化＋１次及び−１次回折ビームが共線上を一致して
進むように決定される。１／４波長板８１０及び８１６
は、結果のビームをｓ偏光する役割をする。結合された
レーザ・ビームは干渉縞を生じ、その強度は放射状格子
が回転されると変化する。偏光ビーム・スプリッタ８０
６は結合ビームを偏光子８２４に、続いて光検出器８２
６に導く。偏光子８２４は、ｓ偏光光ビームを光検出器
８２６に通過させる一方、ｐ偏光光ビームに対する偏光
ビーム・スプリッタ８０６の消衰能力（extinction cap
ability）を増大させる役割をする。光検出器８２６に
より生成された電気信号は、時間の正弦波関数であり、
放射状格子上の回折線及びスピンドル回転に同期され
る。１ライン・ピッチの格子の回転は、電気信号の完全
な４サイクルを生じる。結果の信号は、スピンドル回転
に同期する高精度及び反復基準書込みクロック信号を生
成するように、続いて処理される。
【００６６】Ｂ．検出回路 光検出器８２６の出力において生成される生の基準書込
みクロック（以降では生クロックと称す）のある瞬間の
周波数は、その瞬間のスピンドル回転速度と、基準書込
みクロック光学ヘッドからのレーザ・ビームにより照射
される放射状格子の平均ピッチとにより決定される。ス
ピンドル回転軸に対する放射状格子１３０の中心誤差
が、レーザ・ビームにより照射される平均放射状格子ピ
ッチ、従って生クロックの瞬間周波数を変調する。結果
の変調は正弦波であり、その周波数はスピンドル回転周
波数に等しい。振幅は格子中心誤差により決定され、位
相は基準書込みクロック光学ヘッドの位置に対する格子
中心誤差の方向により決定される。周波数変調の振幅及
び位相の両方が各スピンドル回転に対応して繰返され
る。例えば１０ｍｍの格子半径では、格子の１００μｍ
の位置誤差による１％の中心誤差により、生クロックの
１％の周波数変調振幅が生じる。生クロック周波数はま
た、格子線ピッチの円周方向の不均一性の他に、繰返し
及び非繰返しスピンドル・ランアウトによっても変調さ
れる。
みクロック（以降では生クロックと称す）のある瞬間の
周波数は、その瞬間のスピンドル回転速度と、基準書込
みクロック光学ヘッドからのレーザ・ビームにより照射
される放射状格子の平均ピッチとにより決定される。ス
ピンドル回転軸に対する放射状格子１３０の中心誤差
が、レーザ・ビームにより照射される平均放射状格子ピ
ッチ、従って生クロックの瞬間周波数を変調する。結果
の変調は正弦波であり、その周波数はスピンドル回転周
波数に等しい。振幅は格子中心誤差により決定され、位
相は基準書込みクロック光学ヘッドの位置に対する格子
中心誤差の方向により決定される。周波数変調の振幅及
び位相の両方が各スピンドル回転に対応して繰返され
る。例えば１０ｍｍの格子半径では、格子の１００μｍ
の位置誤差による１％の中心誤差により、生クロックの
１％の周波数変調振幅が生じる。生クロック周波数はま
た、格子線ピッチの円周方向の不均一性の他に、繰返し
及び非繰返しスピンドル・ランアウトによっても変調さ
れる。
【００６７】電子雑音とは別に、上述の効果が組合わさ
れて、繰返し及び非繰返し誤差を生クロックに追加す
る。スピンドル及び格子の適切な設計及び製造により、
これらの寄与を小さくすることが可能である。しかしな
がら、ほとんどの実際のアプリケーションでは、格子中
心誤差による寄与をも小さくすることは、コスト的に不
都合である。本発明は、格子中心誤差による生クロック
の繰返し変調を多大に低減する２つのアプローチを提供
する。第１のアプローチは、生クロック変調の繰返し振
幅及び位相を正確に測定し、それを補正する回路にもと
づく。第２のアプローチは、格子の反対側に名目上は同
一格子半径により配置される２つの書込みクロック光学
ヘッドを利用して、２つの生クロックを生成する。２つ
のクロック信号は電子的に混合され、補正された書込み
基準クロック（以降では補正クロックと称す）を生成す
る。
れて、繰返し及び非繰返し誤差を生クロックに追加す
る。スピンドル及び格子の適切な設計及び製造により、
これらの寄与を小さくすることが可能である。しかしな
がら、ほとんどの実際のアプリケーションでは、格子中
心誤差による寄与をも小さくすることは、コスト的に不
都合である。本発明は、格子中心誤差による生クロック
の繰返し変調を多大に低減する２つのアプローチを提供
する。第１のアプローチは、生クロック変調の繰返し振
幅及び位相を正確に測定し、それを補正する回路にもと
づく。第２のアプローチは、格子の反対側に名目上は同
一格子半径により配置される２つの書込みクロック光学
ヘッドを利用して、２つの生クロックを生成する。２つ
のクロック信号は電子的に混合され、補正された書込み
基準クロック（以降では補正クロックと称す）を生成す
る。
【００６８】図１５は、第１のアプローチにおける生ク
ロック検出及び補正回路のブロック図を示す。生クロッ
ク検出回路は光検出器８２６、バンド・パス自動利得制
御増幅器９００、矩形波発生器９０１、位相検出器９０
２、フィルタ９０４、電圧制御発振器（ＶＣＯ）９０
６、及びデジタル除算器（ＤＤ）９０７を含む。格子中
心誤差による周波数変調の振幅及び位相は、測定回路と
共にこれらの回路を用いて測定される。測定回路はアナ
ログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）９３０、エッジ検出器
９２６、デジタル・カウンタ９２８、ＲＡＭアドレス発
生器（ＲＡＭ−ＡＧ）９２９、及び処理ユニット９３２
を含む。生クロックの補正は、ＲＡＭ９３４に記憶され
る情報を使用する直角位相タイミング調整発生器と、生
クロック検出回路とにより達成される。直角位相タイミ
ング調整発生器はエッジ検出器９２６、デジタル・カウ
ンタ９２８、ＲＡＭ−ＡＧ９２９、ＲＡＭ９３４、処理
ユニット９３２、直角位相鋸波発生器（ＱＳＧ）９０
８、ピーク検出器９１０及び９２０、乗算デジタル−ア
ナログ変換器（Ｍ−ＤＡＣ）９１２及び９２２、比較器
９１４及び９２４、及びパルス・セレクタ９１６を含
む。補正書込みクロック発生器は、位相検出器９４０、
フィルタ９４２、ＶＣＯ９４４、及びデジタル除算器９
４６を含む。
ロック検出及び補正回路のブロック図を示す。生クロッ
ク検出回路は光検出器８２６、バンド・パス自動利得制
御増幅器９００、矩形波発生器９０１、位相検出器９０
２、フィルタ９０４、電圧制御発振器（ＶＣＯ）９０
６、及びデジタル除算器（ＤＤ）９０７を含む。格子中
心誤差による周波数変調の振幅及び位相は、測定回路と
共にこれらの回路を用いて測定される。測定回路はアナ
ログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）９３０、エッジ検出器
９２６、デジタル・カウンタ９２８、ＲＡＭアドレス発
生器（ＲＡＭ−ＡＧ）９２９、及び処理ユニット９３２
を含む。生クロックの補正は、ＲＡＭ９３４に記憶され
る情報を使用する直角位相タイミング調整発生器と、生
クロック検出回路とにより達成される。直角位相タイミ
ング調整発生器はエッジ検出器９２６、デジタル・カウ
ンタ９２８、ＲＡＭ−ＡＧ９２９、ＲＡＭ９３４、処理
ユニット９３２、直角位相鋸波発生器（ＱＳＧ）９０
８、ピーク検出器９１０及び９２０、乗算デジタル−ア
ナログ変換器（Ｍ−ＤＡＣ）９１２及び９２２、比較器
９１４及び９２４、及びパルス・セレクタ９１６を含
む。補正書込みクロック発生器は、位相検出器９４０、
フィルタ９４２、ＶＣＯ９４４、及びデジタル除算器９
４６を含む。
【００６９】オペレーションに際し、光検出器８２６か
らの生クロックが増幅器９００に渡される。増幅器９０
０は信号を矩形波発生器９０１に渡す以前に、その信号
をバンド・パス・フィルタリングし、自動利得制御す
る。バンド・パス・フィルタの帯域幅は要求される書込
み基準クロック情報が基本周波数成分により伝送される
ために、比較的狭い。所望のバンドパス・フィルタ帯域
幅は、主に期待格子中心誤差及びスピンドルＲＰＭ変化
により決定される。自動利得制御は、矩形波発生器９０
１及び後段の位相検出器９０２の性能に悪影響を及ぼし
うる円周方向の光学格子効率変化を補正する。矩形波発
生器９０１、位相検出器９０２、フィルタ９０４、及び
ＶＣＯ９０６は一体で、従来のフェーズ・ロックド・ル
ープとして機能し、格子１３０上の格子線に同期する生
クロック信号を生成する。フェーズ・ロックド・ループ
はまた、電子雑音の影響を低減し、増幅器９００の出力
信号内に発生するゼロ・クロスの過不足を補正する機能
を果たす。例えば格子欠陥はゼロ・クロスの過不足につ
ながり、その結果、指標カウンタがディスク・スピンド
ルと同期しなくなる。
らの生クロックが増幅器９００に渡される。増幅器９０
０は信号を矩形波発生器９０１に渡す以前に、その信号
をバンド・パス・フィルタリングし、自動利得制御す
る。バンド・パス・フィルタの帯域幅は要求される書込
み基準クロック情報が基本周波数成分により伝送される
ために、比較的狭い。所望のバンドパス・フィルタ帯域
幅は、主に期待格子中心誤差及びスピンドルＲＰＭ変化
により決定される。自動利得制御は、矩形波発生器９０
１及び後段の位相検出器９０２の性能に悪影響を及ぼし
うる円周方向の光学格子効率変化を補正する。矩形波発
生器９０１、位相検出器９０２、フィルタ９０４、及び
ＶＣＯ９０６は一体で、従来のフェーズ・ロックド・ル
ープとして機能し、格子１３０上の格子線に同期する生
クロック信号を生成する。フェーズ・ロックド・ループ
はまた、電子雑音の影響を低減し、増幅器９００の出力
信号内に発生するゼロ・クロスの過不足を補正する機能
を果たす。例えば格子欠陥はゼロ・クロスの過不足につ
ながり、その結果、指標カウンタがディスク・スピンド
ルと同期しなくなる。
【００７０】ＶＣＯ９０６からの生クロックは、格子線
及びスピンドル回転に正確に同期される。生クロックの
タイミング・ジッタは、光検出器８２６からの電気信号
の高い信号対雑音比、及び生クロック検出回路により提
供される雑音及び格子欠陥の影響の低減作用により、元
来非常に小さい。要求される生クロック周波数が生クロ
ック検出回路内または外で、既知の方法を用いて除算ま
たは乗算される。
及びスピンドル回転に正確に同期される。生クロックの
タイミング・ジッタは、光検出器８２６からの電気信号
の高い信号対雑音比、及び生クロック検出回路により提
供される雑音及び格子欠陥の影響の低減作用により、元
来非常に小さい。要求される生クロック周波数が生クロ
ック検出回路内または外で、既知の方法を用いて除算ま
たは乗算される。
【００７１】生クロック周波数変調の振幅及び位相が、
次のようにして測定される。生クロックの遷移エッジが
エッジ検出器９２６により検出され、デジタル・カウン
タ９２８によりカウントされる。特にデジタル・カウン
タ９２８は、完全な１スピンドル回転当たりの遷移総数
をカウントすることにより、静的スピンドル指標を生成
する。完全な１スピンドル回転当たりの遷移総数は、格
子線の数及び生クロック検出回路において実行される周
波数の除算または乗算により決定される。遷移エッジは
更に、ＡＤＣ９３０及びＲＡＭアドレス発生器（ＲＡＭ
−ＡＧ）９２９にも渡される。ＡＤＣ９３０は遷移エッ
ジを用い、データ獲得タイミングを決定する一方、ＲＡ
Ｍ−ＡＧ９２９はそれらを用い、ＲＡＭ９３４の適切な
データ・アドレスを決定する。所与のスピンドル回転に
おいて、ＶＣＯ９０６へのある瞬間の入力、従ってＤＤ
９０７のその瞬間の出力周波数が、ＡＤＣ９３０により
同期してサンプリングされ、記憶及び処理のために処理
ユニット９３２に渡される。処理ユニット９３２は、複
数の完全なスピンドル回転から得られたデータを用い、
格子の偏心誤差による周波数変調の最適な振幅及び位相
を計算する。この計算は既知の統計的原理を用いて実行
されるので、ここではその詳細については触れないこと
にする。所与のスピンドル回転において取得されるデー
タ・サンプル数と同様、完全なスピンドル回転数が任意
のスピンドル速度変化を補正し、雑音を平均化するよう
に選択される。処理ユニット９３２は最適な振幅及び位
相を利用し、格子中心誤差を補正するために各生クロッ
ク・サイクルに対応して要求される同期タイミング調整
を計算する。同期タイミング調整の適切な表現が、ＲＡ
Ｍ９３４に記憶され、ＲＡＭ−ＡＧ９２９を用いてアド
レスされる。ＲＡＭ９３４に記憶された値は、次に、直
角位相タイミング調整発生器により、瞬間タイミング調
整を実施するために使用される。
次のようにして測定される。生クロックの遷移エッジが
エッジ検出器９２６により検出され、デジタル・カウン
タ９２８によりカウントされる。特にデジタル・カウン
タ９２８は、完全な１スピンドル回転当たりの遷移総数
をカウントすることにより、静的スピンドル指標を生成
する。完全な１スピンドル回転当たりの遷移総数は、格
子線の数及び生クロック検出回路において実行される周
波数の除算または乗算により決定される。遷移エッジは
更に、ＡＤＣ９３０及びＲＡＭアドレス発生器（ＲＡＭ
−ＡＧ）９２９にも渡される。ＡＤＣ９３０は遷移エッ
ジを用い、データ獲得タイミングを決定する一方、ＲＡ
Ｍ−ＡＧ９２９はそれらを用い、ＲＡＭ９３４の適切な
データ・アドレスを決定する。所与のスピンドル回転に
おいて、ＶＣＯ９０６へのある瞬間の入力、従ってＤＤ
９０７のその瞬間の出力周波数が、ＡＤＣ９３０により
同期してサンプリングされ、記憶及び処理のために処理
ユニット９３２に渡される。処理ユニット９３２は、複
数の完全なスピンドル回転から得られたデータを用い、
格子の偏心誤差による周波数変調の最適な振幅及び位相
を計算する。この計算は既知の統計的原理を用いて実行
されるので、ここではその詳細については触れないこと
にする。所与のスピンドル回転において取得されるデー
タ・サンプル数と同様、完全なスピンドル回転数が任意
のスピンドル速度変化を補正し、雑音を平均化するよう
に選択される。処理ユニット９３２は最適な振幅及び位
相を利用し、格子中心誤差を補正するために各生クロッ
ク・サイクルに対応して要求される同期タイミング調整
を計算する。同期タイミング調整の適切な表現が、ＲＡ
Ｍ９３４に記憶され、ＲＡＭ−ＡＧ９２９を用いてアド
レスされる。ＲＡＭ９３４に記憶された値は、次に、直
角位相タイミング調整発生器により、瞬間タイミング調
整を実施するために使用される。
【００７２】直角位相タイミング調整発生器の機能は、
ＱＳＧ９０８、ピーク検出器９１０及び９２０、Ｍ−Ｄ
ＡＣ９１２及び９２２、及び比較器９１４及び９２４に
より提供される。ＱＳＧ９０８は、ＤＤ９０７からの生
のクロックと同期する直角位相鋸歯状波形を生成する。
図１６のタイミング図は、生クロック１０００、鋸歯状
波形１０１０及び１０４０、並びに比較器９１４及び９
２４からのそれぞれの出力波形１００１及び１００２を
表す。波形１０１０の順次サイクルに対応するＭ−ＤＡ
Ｃ９１２の出力は、水平線１０２０、１０２１及び１０
２２により示される。比較器９１４は、鋸歯状波形振幅
がＭ−ＤＡＣ９１２の事前設定出力１０２０、１０２１
及び１０２２に等しくなると、それぞれ順次パルス１０
３０、１０３１及び１０３２を有する波形１００１を生
成する。同様に波形１０４０の順次サイクルに対応する
Ｍ−ＤＡＣ９２２の出力が、水平線１０５０、１０５１
及び１０５２により示される。比較器９２４は、鋸歯状
波形振幅がＭ−ＤＡＣ９２２の事前設定出力１０５０、
１０５１及び１０５２に等しくなると、それぞれ順次パ
ルス１０６０、１０６１及び１０６２を有する波形１０
０２を生成する。図１６に示される例では、生クロック
は１６単位の周期を有し、比較器の出力は１８単位の周
期を有する。同様にＭ−ＤＡＣ９１２及び９２２からの
出力順次値の適切な選択により、比較器９１４及び９２
４からの出力値は生クロックよりも小さな周期を有する
こともできる。従って、ＲＡＭ９３４内の値の適切な順
序をプログラムすることにより、波形１００１及び１０
０２のパルス周期は、生クロック周期がスピンドル回転
に従い変化しても、一定に保たれる。
ＱＳＧ９０８、ピーク検出器９１０及び９２０、Ｍ−Ｄ
ＡＣ９１２及び９２２、及び比較器９１４及び９２４に
より提供される。ＱＳＧ９０８は、ＤＤ９０７からの生
のクロックと同期する直角位相鋸歯状波形を生成する。
図１６のタイミング図は、生クロック１０００、鋸歯状
波形１０１０及び１０４０、並びに比較器９１４及び９
２４からのそれぞれの出力波形１００１及び１００２を
表す。波形１０１０の順次サイクルに対応するＭ−ＤＡ
Ｃ９１２の出力は、水平線１０２０、１０２１及び１０
２２により示される。比較器９１４は、鋸歯状波形振幅
がＭ−ＤＡＣ９１２の事前設定出力１０２０、１０２１
及び１０２２に等しくなると、それぞれ順次パルス１０
３０、１０３１及び１０３２を有する波形１００１を生
成する。同様に波形１０４０の順次サイクルに対応する
Ｍ−ＤＡＣ９２２の出力が、水平線１０５０、１０５１
及び１０５２により示される。比較器９２４は、鋸歯状
波形振幅がＭ−ＤＡＣ９２２の事前設定出力１０５０、
１０５１及び１０５２に等しくなると、それぞれ順次パ
ルス１０６０、１０６１及び１０６２を有する波形１０
０２を生成する。図１６に示される例では、生クロック
は１６単位の周期を有し、比較器の出力は１８単位の周
期を有する。同様にＭ−ＤＡＣ９１２及び９２２からの
出力順次値の適切な選択により、比較器９１４及び９２
４からの出力値は生クロックよりも小さな周期を有する
こともできる。従って、ＲＡＭ９３４内の値の適切な順
序をプログラムすることにより、波形１００１及び１０
０２のパルス周期は、生クロック周期がスピンドル回転
に従い変化しても、一定に保たれる。
【００７３】生クロックの各サイクルに対応するＭ−Ｄ
ＡＣ９１２の出力値は、ＲＡＭ９３４に記憶されるデジ
タル値により決定され、ピーク検出器９１０の出力を用
いて、前の鋸歯状波形のピークに正規化される。同様に
生クロックの各サイクルに対応するＭ−ＤＡＣ９２２の
出力値も、ＲＡＭ９３４に記憶されるデジタル値により
決定され、ピーク検出器９２０の出力を用いて、前の鋸
歯状波形のピークに正規化される。Ｍ−ＤＡＣ９１２及
び９２２、及びピーク検出器９１０及び９２０により提
供される正規化は、生クロック周波数変化により生じる
鋸歯状波形の振幅変化がサイクル毎に補正されることを
保証する。ＲＡＭアドレス発生器９２９の指令の下で、
ＲＡＭ９３４の出力値を同期して変化することにより、
比較器９１４及び９２４からの出力パルスが、所与の鋸
歯状波形サイクルの始まりと終りの間のどこかに配置さ
れる。従って、波形１００１及び１００２のパルスの位
置は、波形サイクル内でサイクル毎に連続的且つ予測的
に移動され、格子中心誤差による周波数変化を補正す
る。
ＡＣ９１２の出力値は、ＲＡＭ９３４に記憶されるデジ
タル値により決定され、ピーク検出器９１０の出力を用
いて、前の鋸歯状波形のピークに正規化される。同様に
生クロックの各サイクルに対応するＭ−ＤＡＣ９２２の
出力値も、ＲＡＭ９３４に記憶されるデジタル値により
決定され、ピーク検出器９２０の出力を用いて、前の鋸
歯状波形のピークに正規化される。Ｍ−ＤＡＣ９１２及
び９２２、及びピーク検出器９１０及び９２０により提
供される正規化は、生クロック周波数変化により生じる
鋸歯状波形の振幅変化がサイクル毎に補正されることを
保証する。ＲＡＭアドレス発生器９２９の指令の下で、
ＲＡＭ９３４の出力値を同期して変化することにより、
比較器９１４及び９２４からの出力パルスが、所与の鋸
歯状波形サイクルの始まりと終りの間のどこかに配置さ
れる。従って、波形１００１及び１００２のパルスの位
置は、波形サイクル内でサイクル毎に連続的且つ予測的
に移動され、格子中心誤差による周波数変化を補正す
る。
【００７４】原理的には、ＱＳＧ９０８により生成され
る鋸歯状波形が理想に近ければ、すなわち、ＱＳＧ９０
８からの鋸歯状波形が、所望の最小遅延間隔よりも極め
て小さく、範囲全体を通じて高度に線形である最大から
０までの遷移時間を有すれば、波形１００１または１０
０２のいずれかが補正クロックを提供する。しかしなが
ら、この要求はＱＳＧを実現するために使用されるコン
ポーネントの性能要求及びコストを不必要に増加させ、
またその設計を複雑にする。本発明によれば、直角位相
鋸波発生器の使用、及びパルス・セレクタ９１６によ
り、波形１００１または１００２の一方からパルスを適
切に選択することにより、範囲全体に渡る線形性要求と
同様に、遷移タイミング要求が多大に緩和される。直角
位相波形に対する唯一残された重要な要求は、波形の中
央部分が高度に線形であり、それらの傾きがよく一致し
ていることである。これらの要求は既知の技術を用い
て、コスト有効に達成される。補正されたクロックは、
パルス・セレクタ９１６、及び位相検出器９４０、フィ
ルタ９４２、ＶＣＯ９４４及びデジタル除算器９４６か
ら構成されるフェーズ・ロックド・ループにより生成さ
れる。
る鋸歯状波形が理想に近ければ、すなわち、ＱＳＧ９０
８からの鋸歯状波形が、所望の最小遅延間隔よりも極め
て小さく、範囲全体を通じて高度に線形である最大から
０までの遷移時間を有すれば、波形１００１または１０
０２のいずれかが補正クロックを提供する。しかしなが
ら、この要求はＱＳＧを実現するために使用されるコン
ポーネントの性能要求及びコストを不必要に増加させ、
またその設計を複雑にする。本発明によれば、直角位相
鋸波発生器の使用、及びパルス・セレクタ９１６によ
り、波形１００１または１００２の一方からパルスを適
切に選択することにより、範囲全体に渡る線形性要求と
同様に、遷移タイミング要求が多大に緩和される。直角
位相波形に対する唯一残された重要な要求は、波形の中
央部分が高度に線形であり、それらの傾きがよく一致し
ていることである。これらの要求は既知の技術を用い
て、コスト有効に達成される。補正されたクロックは、
パルス・セレクタ９１６、及び位相検出器９４０、フィ
ルタ９４２、ＶＣＯ９４４及びデジタル除算器９４６か
ら構成されるフェーズ・ロックド・ループにより生成さ
れる。
【００７５】通常のフェーズ・ロックド・ループ・アプ
リケーションでは、ＶＣＯ９０６の線形性は重要ではな
い。しかしながら、本発明ではＶＣＯ９０６の線形性は
非常に重要である。なぜなら、これは生クロックの周波
数変調の振幅及び位相を正確に測定するために使用され
るからである。ＶＣＯの電圧対周波数変換特性は、矩形
波発生器に対して、所望の動作範囲に渡る正確に知れた
周波数を有する複数の波形を供給することにより、測定
される。入力周波数は、例えば水晶制御クロックにより
生成される。ＶＣＯ９０６の入力における結果の電圧
は、ＡＤＣ９３０により、各入力周波数に対して複数回
サンプリングされる。サンプリング値は次に直線に近似
され、既知の設計手法により電圧対周波数変換特性が計
算される。
リケーションでは、ＶＣＯ９０６の線形性は重要ではな
い。しかしながら、本発明ではＶＣＯ９０６の線形性は
非常に重要である。なぜなら、これは生クロックの周波
数変調の振幅及び位相を正確に測定するために使用され
るからである。ＶＣＯの電圧対周波数変換特性は、矩形
波発生器に対して、所望の動作範囲に渡る正確に知れた
周波数を有する複数の波形を供給することにより、測定
される。入力周波数は、例えば水晶制御クロックにより
生成される。ＶＣＯ９０６の入力における結果の電圧
は、ＡＤＣ９３０により、各入力周波数に対して複数回
サンプリングされる。サンプリング値は次に直線に近似
され、既知の設計手法により電圧対周波数変換特性が計
算される。
【００７６】生クロック検出及び補正を実現する第２の
手法が図１７に示され、ここでは（格子中心の反対側
に）１８０゜離れて配置される２つの別々のクロック・
ヘッドを使用する。この手法によれば、書込みクロック
・サブシステムは、光学クロック・ヘッド１１００及び
１１５０、格子１３０、生クロック検出回路１１３０及
び１１４０、書込みクロック・ミキサ１１６０及び補正
書込みクロック発生器１１７０を含む。光学クロック・
ヘッド１１００は、半導体レーザ１１０２、偏光ビーム
・スプリッタ１１０３及び光検出器１１０４を含む。同
様に光学クロック・ヘッド１１５０は、半導体レーザ１
１５２、偏光ビーム・スプリッタ１１５３及び光検出器
１１５４を含む。光学クロック・ヘッドの完全な設計
が、上述の図１４に示される。各ヘッドはそれぞれのク
ロック検出回路に結合される。クロック検出回路１１３
０及び１１４０の設計は、図１５に示される設計と等価
であり、増幅器９００、矩形波発生器９０１、位相検出
器９０２、フィルタ９０４及びＶＣＯ９０６を含む。ク
ロック検出回路１１３０及び１１４０により生成される
２つの同期された生格子クロックは、ミキサ１１６０で
結合され、次の出力信号が生成される。
手法が図１７に示され、ここでは（格子中心の反対側
に）１８０゜離れて配置される２つの別々のクロック・
ヘッドを使用する。この手法によれば、書込みクロック
・サブシステムは、光学クロック・ヘッド１１００及び
１１５０、格子１３０、生クロック検出回路１１３０及
び１１４０、書込みクロック・ミキサ１１６０及び補正
書込みクロック発生器１１７０を含む。光学クロック・
ヘッド１１００は、半導体レーザ１１０２、偏光ビーム
・スプリッタ１１０３及び光検出器１１０４を含む。同
様に光学クロック・ヘッド１１５０は、半導体レーザ１
１５２、偏光ビーム・スプリッタ１１５３及び光検出器
１１５４を含む。光学クロック・ヘッドの完全な設計
が、上述の図１４に示される。各ヘッドはそれぞれのク
ロック検出回路に結合される。クロック検出回路１１３
０及び１１４０の設計は、図１５に示される設計と等価
であり、増幅器９００、矩形波発生器９０１、位相検出
器９０２、フィルタ９０４及びＶＣＯ９０６を含む。ク
ロック検出回路１１３０及び１１４０により生成される
２つの同期された生格子クロックは、ミキサ１１６０で
結合され、次の出力信号が生成される。
【数８】cos（f1）x cos（f2）＝ 0．5［cos（f1＋f2）
＋ cos（f1−f2）］
＋ cos（f1−f2）］
【００７７】補正書込みクロック発生器１１７０は、ハ
イ・パス・フィルタを用いて差分周波数項を除去し、残
りの加算周波数項を処理して、コンポジット書込みクロ
ックを生成する。上記結合の相殺効果により、結果のコ
ンポジット・クロックは格子中心誤差に起因する１次周
波数誤差を示さない。残りの２次の項の大きさは１次の
項よりもはるかに小さく、中心誤差の２乗に比例する。
１％の格子中心誤差の最悪のケースでは、この手法は、
結果の補正書込み基準クロック周波数に最大０．０１％
の誤差を生じ、これはほとんどのサーボ書込みアプリケ
ーションにおいて十分なオーダである。
イ・パス・フィルタを用いて差分周波数項を除去し、残
りの加算周波数項を処理して、コンポジット書込みクロ
ックを生成する。上記結合の相殺効果により、結果のコ
ンポジット・クロックは格子中心誤差に起因する１次周
波数誤差を示さない。残りの２次の項の大きさは１次の
項よりもはるかに小さく、中心誤差の２乗に比例する。
１％の格子中心誤差の最悪のケースでは、この手法は、
結果の補正書込み基準クロック周波数に最大０．０１％
の誤差を生じ、これはほとんどのサーボ書込みアプリケ
ーションにおいて十分なオーダである。
【００７８】幾つかのアプリケーションは、基準クロッ
ク周波数の完全な修正を必要としない。多くの例では、
少量の情報だけが同期して書込まれるように要求され
る。例えばデータ記録ディスク上にセクタ・サーボ・パ
ターンを書込む際、任意の単一のサーボ・セクタがトラ
ック間アライメントの同期クロックにより書込まれる
が、同期要求はサーボ・セクタ間で緩和される。こうし
たケースでは、実際に基準クロック周波数を訂正するこ
となく、サーボ・セクタ間の時間が修正されれば十分で
ある。非補正書込み基準クロックを用いて、測定セクタ
長を較正するために、水晶制御基準クロックが使用さ
れ、その結果、等しい長さのセクタが生成される。較正
精度はスピンドルＲＰＭ制御精度に相応していればよ
く、スピンドルＲＰＭ制御精度自身は、複数スピンドル
回転中に取得される平均データにより必要に応じて改良
される。
ク周波数の完全な修正を必要としない。多くの例では、
少量の情報だけが同期して書込まれるように要求され
る。例えばデータ記録ディスク上にセクタ・サーボ・パ
ターンを書込む際、任意の単一のサーボ・セクタがトラ
ック間アライメントの同期クロックにより書込まれる
が、同期要求はサーボ・セクタ間で緩和される。こうし
たケースでは、実際に基準クロック周波数を訂正するこ
となく、サーボ・セクタ間の時間が修正されれば十分で
ある。非補正書込み基準クロックを用いて、測定セクタ
長を較正するために、水晶制御基準クロックが使用さ
れ、その結果、等しい長さのセクタが生成される。較正
精度はスピンドルＲＰＭ制御精度に相応していればよ
く、スピンドルＲＰＭ制御精度自身は、複数スピンドル
回転中に取得される平均データにより必要に応じて改良
される。
【００７９】ＩＶ．波面再生光学系 上述のアクチュエータ位置センサ及び基準書込みクロッ
ク発生器に含まれる反射回折格子は、線状及び放射状に
配置された回折パターンをそれぞれ設けられる。入射光
ビームに対して格子が回転すると、反射回折パターンの
位相が入射ビームの位相に対してシフトする。この位相
シフトが適切な光検出器により測定され、アクチュエー
タ位置及び基準書込みクロック信号を正確に決定するバ
イアスを提供する。
ク発生器に含まれる反射回折格子は、線状及び放射状に
配置された回折パターンをそれぞれ設けられる。入射光
ビームに対して格子が回転すると、反射回折パターンの
位相が入射ビームの位相に対してシフトする。この位相
シフトが適切な光検出器により測定され、アクチュエー
タ位置及び基準書込みクロック信号を正確に決定するバ
イアスを提供する。
【００８０】新式のディスク駆動装置では、ロータリ・
アクチュエータと共に線状回折格子からの回折パターン
を使用することが流行であるが、これに関する問題は、
アクチュエータがピボットの回りを回転するとき、回折
レーザ・ビームが入射レーザ・ビームに対して回転（偏
向（yaw））することである。光学系設計は最大±２０
゜のアクチュエータ回転を可能にする必要がある。一
方、線状回折格子の代わりに放射状格子を使用する場合
には、回折レーザ・ビームは回転しない。しかしなが
ら、放射状回折格子に関する問題は、入射レーザ・ビー
ム下の変化しうる格子線ピッチにより生じる回折パター
ンの多少の波面収差である。通常の光学系では、＋及び
−次数の回折パターンが入射ソース・レーザ・ビームの
近傍の格子内のスポットに反射して戻され、次に格子表
面に垂直に位相検出用の光検出器に向けて回折される。
結果のレーザ・ビームの＋と−の次数の回折パターンの
結合は、実質的な波面収差を示す。これは位置検出シス
テムの性能を低下させる回折縞の明暗を生じる。これは
更に、格子に対する光学系の位置誤差に非常に敏感な検
出システムにしてしまう。なぜなら、２つの大きく分散
した結果のレーザ・ビームは、格子の回転時に共線上に
正確に維持されなければならないからである。
アクチュエータと共に線状回折格子からの回折パターン
を使用することが流行であるが、これに関する問題は、
アクチュエータがピボットの回りを回転するとき、回折
レーザ・ビームが入射レーザ・ビームに対して回転（偏
向（yaw））することである。光学系設計は最大±２０
゜のアクチュエータ回転を可能にする必要がある。一
方、線状回折格子の代わりに放射状格子を使用する場合
には、回折レーザ・ビームは回転しない。しかしなが
ら、放射状回折格子に関する問題は、入射レーザ・ビー
ム下の変化しうる格子線ピッチにより生じる回折パター
ンの多少の波面収差である。通常の光学系では、＋及び
−次数の回折パターンが入射ソース・レーザ・ビームの
近傍の格子内のスポットに反射して戻され、次に格子表
面に垂直に位相検出用の光検出器に向けて回折される。
結果のレーザ・ビームの＋と−の次数の回折パターンの
結合は、実質的な波面収差を示す。これは位置検出シス
テムの性能を低下させる回折縞の明暗を生じる。これは
更に、格子に対する光学系の位置誤差に非常に敏感な検
出システムにしてしまう。なぜなら、２つの大きく分散
した結果のレーザ・ビームは、格子の回転時に共線上に
正確に維持されなければならないからである。
【００８１】線形格子の回転から生じる大きな偏向角に
対処する従来技術は存在しない。放射状格子による角度
位置センスに関する従来技術は、回折パターンの結果の
波面収差を補正しないか、収差を最小化するように格子
表面に取り付けられた円柱レンズを用いて、光をスリッ
トに集光するか、或いは分散したレーザ・ビームを複雑
な光学系を用いて再平行化するかのいずれかである。２
番目の設計は、非常に小さな有効範囲を有するだけでな
く、格子に関連する重さ及びコストを多大に増加させる
重大な欠点を有し、上述のディスク駆動装置における使
用を非効果的にする。後者の設計は、分散した波面の非
点収差（astigmatism）を除去する円柱レンズを使用す
る。より詳細には、＋次数の回折レーザ・ビームに対し
て、この設計はレーザ・ビームを屈曲させるウェッジ・
プリズム（wedge prism）、収差を補正する１対の円柱
レンズ、結果のレーザ・ビームを反射するコーナ・キュ
ーブ、レーザ・ビームを再度屈曲させる第２のウェッジ
・プリズム、及び結果のレーザ・ビームを回折格子に戻
す以前に、光を共役波面（conjugated wavefront）に変
換する２番目の対の円柱レンズを使用する。２つのウェ
ッジ・プリズム、２つのセットの円柱レンズ、及び平行
化された＋次数の回折ビームを格子の所望の位置に適切
な角度で戻すために要求されるコーナ・キューブ・リフ
レクタの位置合わせが結果的に非常に困難である。加え
て−次数の回折ビームに対応して、格子に戻される結果
のレーザ・ビームが、＋次数の回折ビームと共線上を一
致して進み且つ平行化されるように、第２のセットの同
一の光学系を位置合わせすることは、極めて困難であ
る。いずれのケースにも、位置合わせが達成されたとし
ても、通常の取り扱い及び使用の間に、全ての光学コン
ポーネントの配置を適切に維持することは非常に困難で
ある。従って、この設計は多数の光学コンポーネント、
光学コンポーネントを位置合わせするために要求される
機械的ステージの複雑性、及び適切な配置を達成及び維
持する困難度のために、実際のアプリケーションとして
は非実用的である。
対処する従来技術は存在しない。放射状格子による角度
位置センスに関する従来技術は、回折パターンの結果の
波面収差を補正しないか、収差を最小化するように格子
表面に取り付けられた円柱レンズを用いて、光をスリッ
トに集光するか、或いは分散したレーザ・ビームを複雑
な光学系を用いて再平行化するかのいずれかである。２
番目の設計は、非常に小さな有効範囲を有するだけでな
く、格子に関連する重さ及びコストを多大に増加させる
重大な欠点を有し、上述のディスク駆動装置における使
用を非効果的にする。後者の設計は、分散した波面の非
点収差（astigmatism）を除去する円柱レンズを使用す
る。より詳細には、＋次数の回折レーザ・ビームに対し
て、この設計はレーザ・ビームを屈曲させるウェッジ・
プリズム（wedge prism）、収差を補正する１対の円柱
レンズ、結果のレーザ・ビームを反射するコーナ・キュ
ーブ、レーザ・ビームを再度屈曲させる第２のウェッジ
・プリズム、及び結果のレーザ・ビームを回折格子に戻
す以前に、光を共役波面（conjugated wavefront）に変
換する２番目の対の円柱レンズを使用する。２つのウェ
ッジ・プリズム、２つのセットの円柱レンズ、及び平行
化された＋次数の回折ビームを格子の所望の位置に適切
な角度で戻すために要求されるコーナ・キューブ・リフ
レクタの位置合わせが結果的に非常に困難である。加え
て−次数の回折ビームに対応して、格子に戻される結果
のレーザ・ビームが、＋次数の回折ビームと共線上を一
致して進み且つ平行化されるように、第２のセットの同
一の光学系を位置合わせすることは、極めて困難であ
る。いずれのケースにも、位置合わせが達成されたとし
ても、通常の取り扱い及び使用の間に、全ての光学コン
ポーネントの配置を適切に維持することは非常に困難で
ある。従って、この設計は多数の光学コンポーネント、
光学コンポーネントを位置合わせするために要求される
機械的ステージの複雑性、及び適切な配置を達成及び維
持する困難度のために、実際のアプリケーションとして
は非実用的である。
【００８２】最後の１つの従来アプローチ、すなわち、
放射状格子に入射する非常に小さな直径のレーザ・ビー
ムを使用するアプローチは、放射状格子により生じる光
学波面収差を最小化するために有効である。しかしなが
ら、ほとんどの実際のアプリケーションでは、レーザ・
ビームの直径を低減することは好ましくない。なぜな
ら、検出システムが格子欠陥に非常に敏感になるからで
ある。こうした格子欠陥は、低コストで大量生産される
格子内には必ず存在する。
放射状格子に入射する非常に小さな直径のレーザ・ビー
ムを使用するアプローチは、放射状格子により生じる光
学波面収差を最小化するために有効である。しかしなが
ら、ほとんどの実際のアプリケーションでは、レーザ・
ビームの直径を低減することは好ましくない。なぜな
ら、検出システムが格子欠陥に非常に敏感になるからで
ある。こうした格子欠陥は、低コストで大量生産される
格子内には必ず存在する。
【００８３】この章では、上述の光学問題を克服し、光
学測定システムが線状または放射状回折格子のいずれか
に対する相対位置を正確に測定することを可能にする、
本発明の再生光学系に注目する。この再生光学系は、放
射状格子により導出される光学波面収差の他に、線状格
子により導出される変化しうる偏向角を補正する。放射
状格子に対応する再生光学系の設計は、完全な３６０度
の角度範囲を有するが、線状格子に対応する再生光学系
の設計は、実際の光学コンポーネントにより決定される
制限された角度範囲を有する。
学測定システムが線状または放射状回折格子のいずれか
に対する相対位置を正確に測定することを可能にする、
本発明の再生光学系に注目する。この再生光学系は、放
射状格子により導出される光学波面収差の他に、線状格
子により導出される変化しうる偏向角を補正する。放射
状格子に対応する再生光学系の設計は、完全な３６０度
の角度範囲を有するが、線状格子に対応する再生光学系
の設計は、実際の光学コンポーネントにより決定される
制限された角度範囲を有する。
【００８４】線状回折格子に対応する再生光学系の設計
は、入射レーザ・ビームの一方の側に配置される第１の
球面レンズ及び第１の平面ミラー・リフレクタと、入射
レーザ・ビームの他方の側に配置される第２の球面レン
ズ及び第２の平面ミラー・リフレクタとを含む。平面ミ
ラー・リフレクタは、正面リフレクタまたは背面リフレ
クタのいずれかである。第１の球面レンズ及び平面ミラ
ー・リフレクタは、線状回折格子からの＋次数の回折レ
ーザ・ビームを受取り、第２の球面レンズ及び平面ミラ
ー・リフレクタは、−次数の回折レーザ・ビームを受取
る。次に、これらはそれぞれのレーザ・ビームが平行化
されて一致するように、ビームを格子に折り返す。再生
光学系は格子からの２次の回折の際に、結果のレーザ・
ビームが共線上を入射ソース・レーザ・ビームと平行
に、しかし変位して進むように配置される。入射ソース
・レーザ・ビームと結果のレーザ・ビームとの空間的な
分離は、上述したように検出工程を支援する。結果のレ
ーザ・ビームは、格子の大きな回転角に渡り、共軸上を
進むように設計される。許容回転角は、主にレンズの光
学アパーチャ及びミラーのサイズにより決定される。こ
の設計は、少数の光学コンポーネント、光学コンポーネ
ントの位置合わせに要求される機械的ステージの複雑化
の低減、及び適切な位置合わせの達成及び維持の容易性
により、実際のアプリケーションにおいて非常に有効で
ある。
は、入射レーザ・ビームの一方の側に配置される第１の
球面レンズ及び第１の平面ミラー・リフレクタと、入射
レーザ・ビームの他方の側に配置される第２の球面レン
ズ及び第２の平面ミラー・リフレクタとを含む。平面ミ
ラー・リフレクタは、正面リフレクタまたは背面リフレ
クタのいずれかである。第１の球面レンズ及び平面ミラ
ー・リフレクタは、線状回折格子からの＋次数の回折レ
ーザ・ビームを受取り、第２の球面レンズ及び平面ミラ
ー・リフレクタは、−次数の回折レーザ・ビームを受取
る。次に、これらはそれぞれのレーザ・ビームが平行化
されて一致するように、ビームを格子に折り返す。再生
光学系は格子からの２次の回折の際に、結果のレーザ・
ビームが共線上を入射ソース・レーザ・ビームと平行
に、しかし変位して進むように配置される。入射ソース
・レーザ・ビームと結果のレーザ・ビームとの空間的な
分離は、上述したように検出工程を支援する。結果のレ
ーザ・ビームは、格子の大きな回転角に渡り、共軸上を
進むように設計される。許容回転角は、主にレンズの光
学アパーチャ及びミラーのサイズにより決定される。こ
の設計は、少数の光学コンポーネント、光学コンポーネ
ントの位置合わせに要求される機械的ステージの複雑化
の低減、及び適切な位置合わせの達成及び維持の容易性
により、実際のアプリケーションにおいて非常に有効で
ある。
【００８５】放射状回折格子に対応する再生光学系の設
計は、平面ミラーがルーフ・プリズムまたはルーフ・ミ
ラー（２つの平坦な反射面が互いに直交方向を向く）に
より置換される以外は、線状格子の場合の上述の光学系
と同様である。この再生光学系は、入射レーザ・ビーム
の一方の側に配置される第１の球面レンズ及び第１のル
ーフ・リフレクタ、及び入射レーザ・ビームの他方の側
に配置される第２の球面レンズ及び第２のルーフ・リフ
レクタを含む。第１の球面レンズ及びルーフ・リフレク
タは、放射状格子からの＋次数の回折レーザ・ビームを
受取り、第２の球面レンズ及びルーフ・リフレクタは、
−次数の回折レーザ・ビームを受取る。次に、これらは
それぞれのレーザ・ビームが平行化されて一致するよう
に、ビームを格子に折り返す。この光学系は格子からの
２次の回折の際に、結果のレーザ・ビームが共線上を入
射ソース・レーザ・ビームと平行に、しかし変位して進
むように配置される。入射ソース・レーザ・ビームと結
果のレーザ・ビームとの空間的な分離は、この場合にも
検出工程を支援する。結果のレーザ・ビームは、格子が
放射状格子線が集中するポイントに配置されるピボット
・ポイントの回りを回転する限り、格子の回転に際し、
共軸上を進むように設計される。この設計は、放射状格
子により導出される波面収差を完全に補正し、少数の光
学コンポーネント、光学コンポーネントの位置合わせに
要求される機械的ステージの複雑化の低減、格子の位置
誤差に対する許容差、及び適切な位置合わせの達成及び
維持の容易性により、実際のアプリケーションにおいて
非常に有効である。
計は、平面ミラーがルーフ・プリズムまたはルーフ・ミ
ラー（２つの平坦な反射面が互いに直交方向を向く）に
より置換される以外は、線状格子の場合の上述の光学系
と同様である。この再生光学系は、入射レーザ・ビーム
の一方の側に配置される第１の球面レンズ及び第１のル
ーフ・リフレクタ、及び入射レーザ・ビームの他方の側
に配置される第２の球面レンズ及び第２のルーフ・リフ
レクタを含む。第１の球面レンズ及びルーフ・リフレク
タは、放射状格子からの＋次数の回折レーザ・ビームを
受取り、第２の球面レンズ及びルーフ・リフレクタは、
−次数の回折レーザ・ビームを受取る。次に、これらは
それぞれのレーザ・ビームが平行化されて一致するよう
に、ビームを格子に折り返す。この光学系は格子からの
２次の回折の際に、結果のレーザ・ビームが共線上を入
射ソース・レーザ・ビームと平行に、しかし変位して進
むように配置される。入射ソース・レーザ・ビームと結
果のレーザ・ビームとの空間的な分離は、この場合にも
検出工程を支援する。結果のレーザ・ビームは、格子が
放射状格子線が集中するポイントに配置されるピボット
・ポイントの回りを回転する限り、格子の回転に際し、
共軸上を進むように設計される。この設計は、放射状格
子により導出される波面収差を完全に補正し、少数の光
学コンポーネント、光学コンポーネントの位置合わせに
要求される機械的ステージの複雑化の低減、格子の位置
誤差に対する許容差、及び適切な位置合わせの達成及び
維持の容易性により、実際のアプリケーションにおいて
非常に有効である。
【００８６】図１８は、線状格子をメトリック（測定基
準）として使用するように設計された光学測定システム
を表し、ここでは"リニア・ヘッド"として参照され、−
ＩＸ望遠鏡波面再生光学系の特徴を示す。光学ヘッド１
２０２はレーザ光源１２０４及び検出器１２０６を含
む。反射回折格子１２０８は、上述のように、その上面
１２１０に線状パターンが配置され、その下面１２１２
はアクチュエータまたはスピンドル・スタックに取り付
けられる。再生光学系は、光軸１２２６に沿って配置さ
れる球面レンズ１２１４及び平面ミラー・リフレクタ１
２１６、並びに光軸１２２８に沿って配置される球面レ
ンズ１２２０及び平面ミラー・リフレクタ１２２２を含
む。
準）として使用するように設計された光学測定システム
を表し、ここでは"リニア・ヘッド"として参照され、−
ＩＸ望遠鏡波面再生光学系の特徴を示す。光学ヘッド１
２０２はレーザ光源１２０４及び検出器１２０６を含
む。反射回折格子１２０８は、上述のように、その上面
１２１０に線状パターンが配置され、その下面１２１２
はアクチュエータまたはスピンドル・スタックに取り付
けられる。再生光学系は、光軸１２２６に沿って配置さ
れる球面レンズ１２１４及び平面ミラー・リフレクタ１
２１６、並びに光軸１２２８に沿って配置される球面レ
ンズ１２２０及び平面ミラー・リフレクタ１２２２を含
む。
【００８７】再生光学系の幾何は、−１の屈折力（powe
r）の望遠鏡の効果を生成するように確立される。特
に、球面レンズ１２１４及び平面ミラー・リフレクタ１
２１６の中心は、光軸１２２６として示される回折ビー
ム経路の公称中心線に沿って配置される。球面レンズ１
２１４は、回折格子１２０８上のスポット１２３０と１
２３２との間の中心点から、光軸に沿って距離ｆ離れた
位置に配置される。距離ｆは、球面レンズ１２１４の焦
点距離に等しく設定される。更に平面ミラー・リフレク
タ１２１６は、球面レンズ１２１４から光軸に沿って距
離ｆ離れた位置に配置される。球面レンズ１２１４及び
平面ミラー・リフレクタ１２１６と同様に、球面レンズ
１２２０及び平面ミラー・リフレクタ１２２２が、回折
格子１２０８から球面レンズ１２２０の焦点距離分ずつ
増分した位置に配置され、それらの中心は光軸１２２８
として示される回折ビーム経路の公称中心線上に配置さ
れる。
r）の望遠鏡の効果を生成するように確立される。特
に、球面レンズ１２１４及び平面ミラー・リフレクタ１
２１６の中心は、光軸１２２６として示される回折ビー
ム経路の公称中心線に沿って配置される。球面レンズ１
２１４は、回折格子１２０８上のスポット１２３０と１
２３２との間の中心点から、光軸に沿って距離ｆ離れた
位置に配置される。距離ｆは、球面レンズ１２１４の焦
点距離に等しく設定される。更に平面ミラー・リフレク
タ１２１６は、球面レンズ１２１４から光軸に沿って距
離ｆ離れた位置に配置される。球面レンズ１２１４及び
平面ミラー・リフレクタ１２１６と同様に、球面レンズ
１２２０及び平面ミラー・リフレクタ１２２２が、回折
格子１２０８から球面レンズ１２２０の焦点距離分ずつ
増分した位置に配置され、それらの中心は光軸１２２８
として示される回折ビーム経路の公称中心線上に配置さ
れる。
【００８８】オペレーションに際し、レーザ源１２０４
から発生するレーザ・ビームは、線状回折格子１２０８
上のスポット１２３０に直角の入射角で入射する。結果
の＋及び−次数の回折レーザ・ビームが、それぞれの波
面再生光学系の方向に現れる。特に結果の＋次数の回折
レーザ・ビームは球面レンズ１２２０を通過し、平面ミ
ラー１２２２上に集光され、折り返し反射され、レンズ
１２２０を通過するとビームが再度平行化され、回折格
子１２０８上のスポット１２３２に導かれる。格子は次
に、結果のビームを検出器１２０６の方向に回折する。
平面ミラー１２２２及びレンズ１２２０の上述の設計及
び配置は、結果のビームをソース・レーザ・ビームに平
行に、しかしそこから変位させて進行させる。同時に−
次数の回折レーザ・ビームは球面レンズ１２１４を通過
し、平面ミラー１２１６上に集光され、折り返し反射さ
れ、レンズ１２１４を通過すると、再度ビームが平行化
され、回折格子１２０８上のスポット１２３２に導かれ
る。格子は次に、結果のビームを検出器１２０６の方向
に回折する。平面ミラー１２１６及びレンズ１２１４の
上述の設計及び配置は、結果のビームが＋次数の回折ビ
ームと一致し且つ共軸上を進行して、検出器１２０６に
導かれるようにする。２つの結果の＋及び−次数の波面
は、完全に再生され平行化された光ビームに結合され、
検出器１２０６の方向に現れる。
から発生するレーザ・ビームは、線状回折格子１２０８
上のスポット１２３０に直角の入射角で入射する。結果
の＋及び−次数の回折レーザ・ビームが、それぞれの波
面再生光学系の方向に現れる。特に結果の＋次数の回折
レーザ・ビームは球面レンズ１２２０を通過し、平面ミ
ラー１２２２上に集光され、折り返し反射され、レンズ
１２２０を通過するとビームが再度平行化され、回折格
子１２０８上のスポット１２３２に導かれる。格子は次
に、結果のビームを検出器１２０６の方向に回折する。
平面ミラー１２２２及びレンズ１２２０の上述の設計及
び配置は、結果のビームをソース・レーザ・ビームに平
行に、しかしそこから変位させて進行させる。同時に−
次数の回折レーザ・ビームは球面レンズ１２１４を通過
し、平面ミラー１２１６上に集光され、折り返し反射さ
れ、レンズ１２１４を通過すると、再度ビームが平行化
され、回折格子１２０８上のスポット１２３２に導かれ
る。格子は次に、結果のビームを検出器１２０６の方向
に回折する。平面ミラー１２１６及びレンズ１２１４の
上述の設計及び配置は、結果のビームが＋次数の回折ビ
ームと一致し且つ共軸上を進行して、検出器１２０６に
導かれるようにする。２つの結果の＋及び−次数の波面
は、完全に再生され平行化された光ビームに結合され、
検出器１２０６の方向に現れる。
【００８９】上述の設計は、再生光学系が光学ヘッドに
対する線状格子の偏向角の影響を受けにくいようにす
る。これは、線状回折格子をアクチュエータに実装する
とき、及びアクチュエータ位置測定において、光学ヘッ
ドをディスク駆動装置に対して位置決めするときの正確
な位置合わせを不要にする。ロータリ・アクチュエータ
を使用するディスク駆動装置では、この設計は、線状格
子を使用するロータリ・アクチュエータの位置を正確に
測定する手段を提供する。実際には、図１８に示される
再生光学系は、線ピッチの範囲を有する線状回折格子と
一緒に使用され、最大約±２０゜の偏向角感度を提供す
る。許容可能偏向角は、ミラー１２１６及び１２２２の
サイズの他に、開口数（numerical aperture）、"フラ
ット・フィールド"性能、及びレンズ１２１４及び１２
２０のテレシントリシティ（telecintricity）により制
限される。この設計の性能は、光学コンポーネントによ
り導出される偏光状態の変化に敏感である。なぜなら光
学検出方法が、従来の"単一周波数干渉計"または"円偏
光干渉計"にもとづくからである。従ってレーザ・ビー
ムの偏光状態を保持する光学コンポーネントを選択する
ことが好ましい。
対する線状格子の偏向角の影響を受けにくいようにす
る。これは、線状回折格子をアクチュエータに実装する
とき、及びアクチュエータ位置測定において、光学ヘッ
ドをディスク駆動装置に対して位置決めするときの正確
な位置合わせを不要にする。ロータリ・アクチュエータ
を使用するディスク駆動装置では、この設計は、線状格
子を使用するロータリ・アクチュエータの位置を正確に
測定する手段を提供する。実際には、図１８に示される
再生光学系は、線ピッチの範囲を有する線状回折格子と
一緒に使用され、最大約±２０゜の偏向角感度を提供す
る。許容可能偏向角は、ミラー１２１６及び１２２２の
サイズの他に、開口数（numerical aperture）、"フラ
ット・フィールド"性能、及びレンズ１２１４及び１２
２０のテレシントリシティ（telecintricity）により制
限される。この設計の性能は、光学コンポーネントによ
り導出される偏光状態の変化に敏感である。なぜなら光
学検出方法が、従来の"単一周波数干渉計"または"円偏
光干渉計"にもとづくからである。従ってレーザ・ビー
ムの偏光状態を保持する光学コンポーネントを選択する
ことが好ましい。
【００９０】図１９は、放射状格子と共に使用される波
面再生光学系を含む光学測定システムを表し、ここで
は"ラジアル・ヘッド"として参照される。この実施例
は、測定のメトリックとして放射状格子を使用する。こ
の設計は、平面ミラー・リフレクタ１２１６及び１２２
２が、ルーフ・リフレクタ１３１６及び１３２２と置換
される以外は、図１８に示されるものと同様である。ル
ーフ・リフレクタ１３１６及び１３２２は、それぞれ１
３１８及び１３２４で示されるルーフ・エッジを含む。
面再生光学系を含む光学測定システムを表し、ここで
は"ラジアル・ヘッド"として参照される。この実施例
は、測定のメトリックとして放射状格子を使用する。こ
の設計は、平面ミラー・リフレクタ１２１６及び１２２
２が、ルーフ・リフレクタ１３１６及び１３２２と置換
される以外は、図１８に示されるものと同様である。ル
ーフ・リフレクタ１３１６及び１３２２は、それぞれ１
３１８及び１３２４で示されるルーフ・エッジを含む。
【００９１】オペレーションに際し、レーザ源１３０４
から発生するレーザ・ビームは、放射状回折格子１３０
８上のスポット１３３０に直角の入射角で入射する。結
果の＋及び−次数の回折レーザ・ビームが、それぞれの
波面再生光学系の方向に現れる。特に、結果の＋次数の
回折レーザ・ビームは球面レンズ１３２０を通過する
と、格子上のスポット１３３０からの結果の分散波面
が、フーリエ変換波面に変化し、ルーフ・リフレクタ１
３２２に導かれる。ルーフ・リフレクタ１３２２はビー
ム伝播方向を反転し、そのルーフ・エッジに関して像を
反転させる。ビームは再度レンズ１３２０を通過する
と、再度波面がフーリエ変換され、放射状回折格子１３
０８上のスポット１３３２に導かれる。スポット１３３
０から生じるビームの２重のフーリエ変換に加え、ルー
フ・リフレクタ１３２２による反射及びルーフ軸回りの
反転（flipping）により、反対方向に進行する以外は、
その波面がスポット１３３０における波面と同一のビー
ム・スポットが１３３２に生成される。格子状のスポッ
ト１３３０から去る回折ビームは、格子の放射方向に関
して反対称（anti-symmetric）である波面を有するの
で、スポット１３３２に戻るビームは、スポット１３３
０の波面の複素共役（complex conjugate）に相当する
波面を有する。
から発生するレーザ・ビームは、放射状回折格子１３０
８上のスポット１３３０に直角の入射角で入射する。結
果の＋及び−次数の回折レーザ・ビームが、それぞれの
波面再生光学系の方向に現れる。特に、結果の＋次数の
回折レーザ・ビームは球面レンズ１３２０を通過する
と、格子上のスポット１３３０からの結果の分散波面
が、フーリエ変換波面に変化し、ルーフ・リフレクタ１
３２２に導かれる。ルーフ・リフレクタ１３２２はビー
ム伝播方向を反転し、そのルーフ・エッジに関して像を
反転させる。ビームは再度レンズ１３２０を通過する
と、再度波面がフーリエ変換され、放射状回折格子１３
０８上のスポット１３３２に導かれる。スポット１３３
０から生じるビームの２重のフーリエ変換に加え、ルー
フ・リフレクタ１３２２による反射及びルーフ軸回りの
反転（flipping）により、反対方向に進行する以外は、
その波面がスポット１３３０における波面と同一のビー
ム・スポットが１３３２に生成される。格子状のスポッ
ト１３３０から去る回折ビームは、格子の放射方向に関
して反対称（anti-symmetric）である波面を有するの
で、スポット１３３２に戻るビームは、スポット１３３
０の波面の複素共役（complex conjugate）に相当する
波面を有する。
【００９２】同時に、−次数の回折レーザ・ビームは球
面レンズ１３１４及びルーフ・リフレクタ１３１６を通
過し、これらは同様に発散波面を再び形成し、結果のレ
ーザ・ビームをスポット１３３２に導く。２つの結果の
＋及び−次数の波面が再度回折し、完全に再生された平
行光ビームに結合して、光学ヘッド１３０２の検出器１
３０６の方向に現れる。収差はそれ自身、格子中心を通
過する放射状線に関して反対称であり、格子線が２つの
ビーム・スポットを２分するので、波面再生光学系の作
用は、交軸（transverse axis）に関して反対称の波面
に対する位相共役光学系を提供する。格子上のスポット
１３３２に戻るビームは、格子上のスポット１３３０か
ら去るビームの波面と共役の波面を有するので、検出器
１３０６に戻るビームは、格子により２度目に回折され
た後、再度平行化される。
面レンズ１３１４及びルーフ・リフレクタ１３１６を通
過し、これらは同様に発散波面を再び形成し、結果のレ
ーザ・ビームをスポット１３３２に導く。２つの結果の
＋及び−次数の波面が再度回折し、完全に再生された平
行光ビームに結合して、光学ヘッド１３０２の検出器１
３０６の方向に現れる。収差はそれ自身、格子中心を通
過する放射状線に関して反対称であり、格子線が２つの
ビーム・スポットを２分するので、波面再生光学系の作
用は、交軸（transverse axis）に関して反対称の波面
に対する位相共役光学系を提供する。格子上のスポット
１３３２に戻るビームは、格子上のスポット１３３０か
ら去るビームの波面と共役の波面を有するので、検出器
１３０６に戻るビームは、格子により２度目に回折され
た後、再度平行化される。
【００９３】リニア・ヘッドに関しては、ラジアル・ヘ
ッドにおける光学検出機構が、リニア・ヘッドの場合の
それと同じであるので、ビームの偏光状態に対する光学
コンポーネントの作用は重要である。このことは、ルー
フ・リフレクタとして使用される通常の反射コーティン
グが、偏光状態を保持しない事実により、一層複雑化す
る。しかしながら、問題は直角プリズムの内部反射に対
して、既知の２７０゜位相コーティングを採用すること
により、比較的、直接的に解決される。例えば７８０ｎ
ｍのレーザ波長に対する２７０゜偏光回転コーティング
は、ＢＫ−７ガラス・プリズムの直角表面上に、薄膜コ
ーティングを次の順序、すなわち２３．４５ｎｍのＴｉ
Ｏ2、２４５．６８ｎｍのＭｇＦ2、１６．６０ｎｍのＴ
ｉＯ2、１２１．１１ｎｍのＭｇＦ2の順で付着すること
により形成される。直角プリズムの２つの脚上にこのコ
ーティングを適用し、プリズムの斜面をルーフ・リフレ
クタの入射面として使用することにより、入射光ビーム
の偏光状態は光ビームが脚にぶつかる度に２７０゜増加
される。光ビームがこうしたルーフ・リフレクタを通過
すると、その偏光状態は５４０゜増加され、これは偏光
状態の循環特性により、偏光状態の１８０゜の変化と等
価になる。偏光状態の結果の１８０゜回転は、本発明に
おいて使用される信号検出方法にとって不都合ではな
い。なぜなら、これは単に、光ビームの循環性を反転す
る（左から右に、または右から左に）に過ぎないからで
ある。
ッドにおける光学検出機構が、リニア・ヘッドの場合の
それと同じであるので、ビームの偏光状態に対する光学
コンポーネントの作用は重要である。このことは、ルー
フ・リフレクタとして使用される通常の反射コーティン
グが、偏光状態を保持しない事実により、一層複雑化す
る。しかしながら、問題は直角プリズムの内部反射に対
して、既知の２７０゜位相コーティングを採用すること
により、比較的、直接的に解決される。例えば７８０ｎ
ｍのレーザ波長に対する２７０゜偏光回転コーティング
は、ＢＫ−７ガラス・プリズムの直角表面上に、薄膜コ
ーティングを次の順序、すなわち２３．４５ｎｍのＴｉ
Ｏ2、２４５．６８ｎｍのＭｇＦ2、１６．６０ｎｍのＴ
ｉＯ2、１２１．１１ｎｍのＭｇＦ2の順で付着すること
により形成される。直角プリズムの２つの脚上にこのコ
ーティングを適用し、プリズムの斜面をルーフ・リフレ
クタの入射面として使用することにより、入射光ビーム
の偏光状態は光ビームが脚にぶつかる度に２７０゜増加
される。光ビームがこうしたルーフ・リフレクタを通過
すると、その偏光状態は５４０゜増加され、これは偏光
状態の循環特性により、偏光状態の１８０゜の変化と等
価になる。偏光状態の結果の１８０゜回転は、本発明に
おいて使用される信号検出方法にとって不都合ではな
い。なぜなら、これは単に、光ビームの循環性を反転す
る（左から右に、または右から左に）に過ぎないからで
ある。
【００９４】本発明の再生光学系は、反射回折格子上の
２つのビーム・スポットのサイズ及び分離を変更するよ
うに容易に適応化される。例えばレーザ／検出器アセン
ブリにより生成及び検出されるよりも、間隔をより接近
した小さな直径のビームが格子表面において要求される
場合、ビーム・コンプレッサが使用される。ビーム・コ
ンプレッサは、レーザ／検出器アセンブリと格子との間
に中心軸に沿って配置される。様々なタイプのレーザ・
ビーム・コンプレッサの設計が知られており、本発明に
容易に適用できる。その１例が図２０に示されており、
ここではビーム・コンプレッサ１４００が２個のレンズ
１４０１及び１４０２を含み、これらはそれぞれの焦点
距離ｆ1及びｆ2の和に等しい距離だけ離される。スポッ
ト直径ｄ及びスポット分離ｈは、レンズ１４０１と１４
０２の焦点距離の比率γにより低減される。すなわちγ
＝｜ｆ2｜／｜ｆ1｜＝ｈ2／ｈ1＝ｄ2／ｄ1であり、ここ
でｈ1、ｄ1及びｈ2、ｄ2は、ビーム・コンプレッサが図
１８に示されるレーザ／検出器アセンブリ１２０２とリ
ニア・ヘッドの格子１２０８との間、または図１９に示
されるレーザ／検出器アセンブリ１３０２とラジアル・
ヘッドの格子１３０８との間に配置される以前及び以後
の、それぞれのビーム分離及びビーム直径を表す。所与
の光学ヘッド設計及びサイズにおいて、ビーム・コンプ
レッサの使用は、本発明を様々な格子サイズ、従って様
々なディスク駆動装置サイズに適応化する。
２つのビーム・スポットのサイズ及び分離を変更するよ
うに容易に適応化される。例えばレーザ／検出器アセン
ブリにより生成及び検出されるよりも、間隔をより接近
した小さな直径のビームが格子表面において要求される
場合、ビーム・コンプレッサが使用される。ビーム・コ
ンプレッサは、レーザ／検出器アセンブリと格子との間
に中心軸に沿って配置される。様々なタイプのレーザ・
ビーム・コンプレッサの設計が知られており、本発明に
容易に適用できる。その１例が図２０に示されており、
ここではビーム・コンプレッサ１４００が２個のレンズ
１４０１及び１４０２を含み、これらはそれぞれの焦点
距離ｆ1及びｆ2の和に等しい距離だけ離される。スポッ
ト直径ｄ及びスポット分離ｈは、レンズ１４０１と１４
０２の焦点距離の比率γにより低減される。すなわちγ
＝｜ｆ2｜／｜ｆ1｜＝ｈ2／ｈ1＝ｄ2／ｄ1であり、ここ
でｈ1、ｄ1及びｈ2、ｄ2は、ビーム・コンプレッサが図
１８に示されるレーザ／検出器アセンブリ１２０２とリ
ニア・ヘッドの格子１２０８との間、または図１９に示
されるレーザ／検出器アセンブリ１３０２とラジアル・
ヘッドの格子１３０８との間に配置される以前及び以後
の、それぞれのビーム分離及びビーム直径を表す。所与
の光学ヘッド設計及びサイズにおいて、ビーム・コンプ
レッサの使用は、本発明を様々な格子サイズ、従って様
々なディスク駆動装置サイズに適応化する。
【００９５】Ｖ．結論 上述のサーボ・パターンの書込みに対する適用に加え、
本発明のサーボ書込みシステムは、磁気記録ヘッド１１
２及び読出し／書込み回路１４４からのリードバック信
号を分析することにより、ディスク上に記録されたサー
ボ情報の質及び精度を確認するためにも使用することが
できる。サーボ書込み工程の間、または工程の完了後に
検証が実施される。アクチュエータ位置サブシステムは
また、リニア・アクチュエータ・ディスク駆動装置にお
けるアクチュエータ位置を決定する（または質を確認す
る）ためにも、使用することができる。この場合には、
格子は矩形の帯形状に選択される。
本発明のサーボ書込みシステムは、磁気記録ヘッド１１
２及び読出し／書込み回路１４４からのリードバック信
号を分析することにより、ディスク上に記録されたサー
ボ情報の質及び精度を確認するためにも使用することが
できる。サーボ書込み工程の間、または工程の完了後に
検証が実施される。アクチュエータ位置サブシステムは
また、リニア・アクチュエータ・ディスク駆動装置にお
けるアクチュエータ位置を決定する（または質を確認す
る）ためにも、使用することができる。この場合には、
格子は矩形の帯形状に選択される。
【００９６】より一般的には、本発明は、例えばフォト
リソグラフィ露光装置で使用されるレジストレーション
・システム、ロボット・アーム位置決めシステム、コン
ピュータ制御の下で動作する工具装置、直線または回転
変換ステージ、或いは大体が移動を担う他の機械装置な
どの、ディスク駆動装置以外で使用される位置決めシス
テムにおける測定及び制御にも容易に適用することがで
きる。
リソグラフィ露光装置で使用されるレジストレーション
・システム、ロボット・アーム位置決めシステム、コン
ピュータ制御の下で動作する工具装置、直線または回転
変換ステージ、或いは大体が移動を担う他の機械装置な
どの、ディスク駆動装置以外で使用される位置決めシス
テムにおける測定及び制御にも容易に適用することがで
きる。
【００９７】本発明は、特に好適な実施例に関連して述
べられてきたが、当業者には理解されるように、本発明
の範囲から逸脱することなしに、上述の説明及び図面に
対する様々な変更が可能であり、こうした変更について
も、本発明の範疇に含まれるものである。
べられてきたが、当業者には理解されるように、本発明
の範囲から逸脱することなしに、上述の説明及び図面に
対する様々な変更が可能であり、こうした変更について
も、本発明の範疇に含まれるものである。
【００９８】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００９９】（１）データ記録ディスク駆動装置内のア
クチュエータの位置を測定するシステムであって、上記
アクチュエータに入射する光ビームを発するレーザと、
上記アクチュエータに装着され、上記入射光ビームを回
折する反射回折格子と、上記格子から反射される回折パ
ターンの位相差を測定する検出光学系と、上記検出光学
系に結合され、上記測定位相差を受信し、該位相差を上
記アクチュエータ位置を表す信号に変換するアクチュエ
ータ位置信号復号化回路と、を含む、システム。 （２）上記アクチュエータ位置信号復号化回路が、上記
受信位相差を上記アクチュエータの運動の方向を表す信
号に変換する、上記（１）記載のシステム。 （３）上記検出光学系が、＋１次回折レーザ・ビームと
−１次回折レーザ・ビームとの位相差を測定する、上記
（１）記載のシステム。 （４）上記レーザが半導体レーザである、上記（１）記
載のシステム。 （５）上記回折格子が線状格子パターンを含む、上記
（１）記載のシステム。 （６）上記回折格子が、格子線が該アクチュエータの運
動方向に垂直になるように、上記アクチュエータ上の該
アクチュエータの移動範囲の中間点の近傍に位置決めさ
れる、上記（５）記載のシステム。 （７）上記アクチュエータがロータリ・アクチュエータ
であり、上記回折格子が放射状格子パターンを含む、上
記（１）記載のシステム。 （８）上記放射状格子線の集合点が上記アクチュエータ
のピボット・ポイントに一致する、上記（６）記載のシ
ステム。 （９）上記検出光学系が、上記格子運動により生じる上
記回折レーザ・ビームの角度変化を補正する再生光学系
を含む、上記（３）記載のシステム。 （１０）上記検出光学系が、上記回折レーザ・ビームの
光学波面収差を補正する再生光学系を含む、上記（３）
記載のシステム。 （１１）上記復号化回路が粗動アクチュエータ位置信号
を提供する粗動復号化回路を含む、上記（１）記載のシ
ステム。 （１２）上記粗動復号化回路が直角位相カウンタを含
む、上記（８）記載のシステム。 （１３）上記復号化回路が微動アクチュエータ位置信号
を提供する微動復号化回路を含む、上記（８）記載のシ
ステム。 （１４）上記微動復号化回路がマイクロプロセッサを含
む、上記（１０）記載のシステム。 （１５）上記粗動アクチュエータ位置信号及び上記微動
アクチュエータ位置信号が、上記アクチュエータの位置
を決定するために結合される、上記（１０）記載のシス
テム。 （１６）上記復号化回路が、直角位相信号を生成する手
段と、上記直角位相信号のパラメータを測定する手段
と、上記測定パラメータと上記受信位相差とから、上記
微動アクチュエータ位置信号を計算する手段と、を含
む、上記（１）記載のシステム。 （１７）上記測定パラメータが振幅、ＤＣオフセット・
バイアス及び位相差を含む、上記（１３）記載のシステ
ム。 （１８）上記データ記録ディスク駆動装置がハウジング
・エンクロージャにより密閉され、上記レーザが上記デ
ィスク駆動装置の外部に配置され、上記光ビームが上記
ハウジング・エンクロージャ内に配置される少なくとも
１つのアパーチャを通じ、上記ディスク駆動装置に出入
りする、上記（１）記載のシステム。 （１９）上記少なくとも１つのアパーチャが光透過材料
により覆われる、上記（１４）記載のシステム。 （２０）上記レーザが上記データ記録ディスク駆動装置
に取り付けられる、上記（１）記載のシステム。 （２１）上記光ビームが平行化される、上記（１）記載
のシステム。 （２２）回転スピンドル・スタックを有するデータ記録
ディスク駆動装置において基準クロックを生成するシス
テムであって、上記スピンドル・スタックに入射する光
ビームを発するレーザと、上記スピンドル・スタックに
装着され、上記入射光ビームを回折する反射回折格子
と、上記格子から反射される回折パターンの位相差を測
定する検出光学系と、上記検出光学系に結合され、上記
測定位相差を受信し、該位相差を上記基準クロック信号
に変換するクロック検出回路と、を含む、システム。 （２３）上記クロック検出回路が、上記受信位相差を上
記スピンドル・スタック上の指標位置を表す信号に変換
する、上記（１９）記載のシステム。 （２４）上記検出光学系が、＋１次回折レーザ・ビーム
と−１次回折レーザ・ビームとの位相差を測定する、上
記（１９）記載のシステム。 （２５）上記レーザが半導体レーザである、上記（１
９）記載のシステム。 （２６）上記回折格子が放射状格子パターンを含む、上
記（１９）記載のシステム。 （２７）上記検出光学系が、上記回折レーザ・ビームの
光学波面収差を補正する再生光学系を含む、上記（２
１）記載のシステム。 （２８）上記光ビームが上記格子表面に集光され、上記
検出光学系が上記回折レーザ・ビームを再平行化する再
生光学系を含む、上記（２１）記載のシステム。 （２９）上記検出回路が格子中心誤差を補正する生クロ
ック検出回路及びタイミング調整回路を含む、上記（１
９）記載のシステム。 （３０）上記第１のレーザに対して上記回折格子中心の
反対側に配置され、上記回折格子に入射する第２の光ビ
ームを発する第２のレーザと、上記格子から反射される
上記第２の回折パターンの位相差を測定する第２の検出
光学系と、上記第２の検出光学系に結合され、上記第２
の測定位相差を受信し、該位相差を第２の基準クロック
信号に変換する第２のクロック検出回路と、上記第１及
び上記第２のクロック検出回路に結合され、上記第１及
び上記第２の基準クロック信号を結合して、上記格子中
心誤差を補正するための基準クロック信号を生成するミ
キサ回路と、を含む、上記（１９）記載のシステム。 （３１）上記データ記録ディスク駆動装置がハウジング
により格納され、上記レーザが上記ディスク駆動装置の
外部に配置され、上記光ビームが上記ハウジング内に配
置される少なくとも１つのアパーチャを通じ、上記ディ
スク駆動装置に出入りする、上記（１９）記載のシステ
ム。 （３２）上記少なくとも１つのアパーチャが光透過材料
により覆われる、上記（２７）記載のシステム。 （３３）上記レーザが上記データ記録ディスク駆動装置
に取り付けられる、上記（１９）記載のシステム。 （３４）上記光ビームが平行化される、上記（１９）記
載のシステム。 （３５）上記光ビームが上記格子表面に集光される、上
記（１９）記載のシステム。 （３６）上記反射回折格子が、上記スピンドル・スタッ
ク回転軸を中心とする完全な環形形状である、上記（１
９）記載のシステム。 （３７）データ記録ディスクと該データ記録ディスクの
中心に取り付けられるスピンドル・シャフトとを有する
スピンドル・モータを含むスピンドル・スタックと、上
記データ記録ディスク上で位置決めされるアクチュエー
タに取り付けられるデータ記録ヘッドとを格納するハウ
ジングを有するデータ記録ディスク駆動装置において、
サーボ情報を書込むシステムであって、上記ディスク駆
動装置の外部に配置され、上記アクチュエータに入射す
る光ビームを発する第１の半導体レーザと、上記アクチ
ュエータに装着され、上記第１の半導体レーザからの上
記入射光ビームを回折する第１の反射回折格子と、上記
第１の格子から反射された回折パターンの位相差を測定
する第１の検出光学系と、上記第１の検出光学系に結合
され、上記測定位相差を受信し、該位相差を上記アクチ
ュエータ位置を表す信号に変換するアクチュエータ位置
信号復号化回路と、上記アクチュエータ位置復号化回路
及び上記アクチュエータに結合され、上記アクチュエー
タの位置を調整するサーボ制御回路と、上記データ記録
ヘッドに結合され、該データ記録ヘッドが上記データ記
録ディスク上に書込むサーボ情報を提供するサーボ・パ
ターン発生器と、を含む、システム。 （３８）上記ディスク駆動装置の外部に配置され、上記
スピンドル・スタックに入射する光ビームを発する第２
の半導体レーザと、上記スピンドル・スタックに装着さ
れ、上記第２の半導体レーザからの上記入射光ビームを
回折する第２の反射回折格子と、上記第２の格子から反
射された回折パターンの位相差を測定する第２の検出光
学系と、上記第２の検出光学系に結合され、上記測定位
相差を受信し、該位相差を基準クロック信号に変換する
クロック検出回路と、上記サーボ制御回路、サーボ・パ
ターン発生器及び上記クロック検出回路に結合され、上
記サーボ情報の書込みを調整するサーボ書込み制御回路
と、を含む、上記（３２）記載のシステム。 （３９）上記光ビーム及び上記回折パターンが、上記ハ
ウジング・エンクロージャ内に配置される少なくとも１
つのアパーチャを通じ、上記格納されたデータ記録ディ
スク駆動装置に出入りする、上記（３３）記載のシステ
ム。 （４０）上記第１及び上記第２の半導体レーザが、上記
データ記録ディスク駆動装置に取り付けられる、上記
（３３）記載のシステム。 （４１）少なくとも１つの上記光ビームが平行化され
る、上記（３３）記載のシステム。 （４２）上記第２の反射回折格子が、上記スピンドル・
スタック回転軸を中心とする完全な環形形状である、上
記（３３）記載のシステム。
クチュエータの位置を測定するシステムであって、上記
アクチュエータに入射する光ビームを発するレーザと、
上記アクチュエータに装着され、上記入射光ビームを回
折する反射回折格子と、上記格子から反射される回折パ
ターンの位相差を測定する検出光学系と、上記検出光学
系に結合され、上記測定位相差を受信し、該位相差を上
記アクチュエータ位置を表す信号に変換するアクチュエ
ータ位置信号復号化回路と、を含む、システム。 （２）上記アクチュエータ位置信号復号化回路が、上記
受信位相差を上記アクチュエータの運動の方向を表す信
号に変換する、上記（１）記載のシステム。 （３）上記検出光学系が、＋１次回折レーザ・ビームと
−１次回折レーザ・ビームとの位相差を測定する、上記
（１）記載のシステム。 （４）上記レーザが半導体レーザである、上記（１）記
載のシステム。 （５）上記回折格子が線状格子パターンを含む、上記
（１）記載のシステム。 （６）上記回折格子が、格子線が該アクチュエータの運
動方向に垂直になるように、上記アクチュエータ上の該
アクチュエータの移動範囲の中間点の近傍に位置決めさ
れる、上記（５）記載のシステム。 （７）上記アクチュエータがロータリ・アクチュエータ
であり、上記回折格子が放射状格子パターンを含む、上
記（１）記載のシステム。 （８）上記放射状格子線の集合点が上記アクチュエータ
のピボット・ポイントに一致する、上記（６）記載のシ
ステム。 （９）上記検出光学系が、上記格子運動により生じる上
記回折レーザ・ビームの角度変化を補正する再生光学系
を含む、上記（３）記載のシステム。 （１０）上記検出光学系が、上記回折レーザ・ビームの
光学波面収差を補正する再生光学系を含む、上記（３）
記載のシステム。 （１１）上記復号化回路が粗動アクチュエータ位置信号
を提供する粗動復号化回路を含む、上記（１）記載のシ
ステム。 （１２）上記粗動復号化回路が直角位相カウンタを含
む、上記（８）記載のシステム。 （１３）上記復号化回路が微動アクチュエータ位置信号
を提供する微動復号化回路を含む、上記（８）記載のシ
ステム。 （１４）上記微動復号化回路がマイクロプロセッサを含
む、上記（１０）記載のシステム。 （１５）上記粗動アクチュエータ位置信号及び上記微動
アクチュエータ位置信号が、上記アクチュエータの位置
を決定するために結合される、上記（１０）記載のシス
テム。 （１６）上記復号化回路が、直角位相信号を生成する手
段と、上記直角位相信号のパラメータを測定する手段
と、上記測定パラメータと上記受信位相差とから、上記
微動アクチュエータ位置信号を計算する手段と、を含
む、上記（１）記載のシステム。 （１７）上記測定パラメータが振幅、ＤＣオフセット・
バイアス及び位相差を含む、上記（１３）記載のシステ
ム。 （１８）上記データ記録ディスク駆動装置がハウジング
・エンクロージャにより密閉され、上記レーザが上記デ
ィスク駆動装置の外部に配置され、上記光ビームが上記
ハウジング・エンクロージャ内に配置される少なくとも
１つのアパーチャを通じ、上記ディスク駆動装置に出入
りする、上記（１）記載のシステム。 （１９）上記少なくとも１つのアパーチャが光透過材料
により覆われる、上記（１４）記載のシステム。 （２０）上記レーザが上記データ記録ディスク駆動装置
に取り付けられる、上記（１）記載のシステム。 （２１）上記光ビームが平行化される、上記（１）記載
のシステム。 （２２）回転スピンドル・スタックを有するデータ記録
ディスク駆動装置において基準クロックを生成するシス
テムであって、上記スピンドル・スタックに入射する光
ビームを発するレーザと、上記スピンドル・スタックに
装着され、上記入射光ビームを回折する反射回折格子
と、上記格子から反射される回折パターンの位相差を測
定する検出光学系と、上記検出光学系に結合され、上記
測定位相差を受信し、該位相差を上記基準クロック信号
に変換するクロック検出回路と、を含む、システム。 （２３）上記クロック検出回路が、上記受信位相差を上
記スピンドル・スタック上の指標位置を表す信号に変換
する、上記（１９）記載のシステム。 （２４）上記検出光学系が、＋１次回折レーザ・ビーム
と−１次回折レーザ・ビームとの位相差を測定する、上
記（１９）記載のシステム。 （２５）上記レーザが半導体レーザである、上記（１
９）記載のシステム。 （２６）上記回折格子が放射状格子パターンを含む、上
記（１９）記載のシステム。 （２７）上記検出光学系が、上記回折レーザ・ビームの
光学波面収差を補正する再生光学系を含む、上記（２
１）記載のシステム。 （２８）上記光ビームが上記格子表面に集光され、上記
検出光学系が上記回折レーザ・ビームを再平行化する再
生光学系を含む、上記（２１）記載のシステム。 （２９）上記検出回路が格子中心誤差を補正する生クロ
ック検出回路及びタイミング調整回路を含む、上記（１
９）記載のシステム。 （３０）上記第１のレーザに対して上記回折格子中心の
反対側に配置され、上記回折格子に入射する第２の光ビ
ームを発する第２のレーザと、上記格子から反射される
上記第２の回折パターンの位相差を測定する第２の検出
光学系と、上記第２の検出光学系に結合され、上記第２
の測定位相差を受信し、該位相差を第２の基準クロック
信号に変換する第２のクロック検出回路と、上記第１及
び上記第２のクロック検出回路に結合され、上記第１及
び上記第２の基準クロック信号を結合して、上記格子中
心誤差を補正するための基準クロック信号を生成するミ
キサ回路と、を含む、上記（１９）記載のシステム。 （３１）上記データ記録ディスク駆動装置がハウジング
により格納され、上記レーザが上記ディスク駆動装置の
外部に配置され、上記光ビームが上記ハウジング内に配
置される少なくとも１つのアパーチャを通じ、上記ディ
スク駆動装置に出入りする、上記（１９）記載のシステ
ム。 （３２）上記少なくとも１つのアパーチャが光透過材料
により覆われる、上記（２７）記載のシステム。 （３３）上記レーザが上記データ記録ディスク駆動装置
に取り付けられる、上記（１９）記載のシステム。 （３４）上記光ビームが平行化される、上記（１９）記
載のシステム。 （３５）上記光ビームが上記格子表面に集光される、上
記（１９）記載のシステム。 （３６）上記反射回折格子が、上記スピンドル・スタッ
ク回転軸を中心とする完全な環形形状である、上記（１
９）記載のシステム。 （３７）データ記録ディスクと該データ記録ディスクの
中心に取り付けられるスピンドル・シャフトとを有する
スピンドル・モータを含むスピンドル・スタックと、上
記データ記録ディスク上で位置決めされるアクチュエー
タに取り付けられるデータ記録ヘッドとを格納するハウ
ジングを有するデータ記録ディスク駆動装置において、
サーボ情報を書込むシステムであって、上記ディスク駆
動装置の外部に配置され、上記アクチュエータに入射す
る光ビームを発する第１の半導体レーザと、上記アクチ
ュエータに装着され、上記第１の半導体レーザからの上
記入射光ビームを回折する第１の反射回折格子と、上記
第１の格子から反射された回折パターンの位相差を測定
する第１の検出光学系と、上記第１の検出光学系に結合
され、上記測定位相差を受信し、該位相差を上記アクチ
ュエータ位置を表す信号に変換するアクチュエータ位置
信号復号化回路と、上記アクチュエータ位置復号化回路
及び上記アクチュエータに結合され、上記アクチュエー
タの位置を調整するサーボ制御回路と、上記データ記録
ヘッドに結合され、該データ記録ヘッドが上記データ記
録ディスク上に書込むサーボ情報を提供するサーボ・パ
ターン発生器と、を含む、システム。 （３８）上記ディスク駆動装置の外部に配置され、上記
スピンドル・スタックに入射する光ビームを発する第２
の半導体レーザと、上記スピンドル・スタックに装着さ
れ、上記第２の半導体レーザからの上記入射光ビームを
回折する第２の反射回折格子と、上記第２の格子から反
射された回折パターンの位相差を測定する第２の検出光
学系と、上記第２の検出光学系に結合され、上記測定位
相差を受信し、該位相差を基準クロック信号に変換する
クロック検出回路と、上記サーボ制御回路、サーボ・パ
ターン発生器及び上記クロック検出回路に結合され、上
記サーボ情報の書込みを調整するサーボ書込み制御回路
と、を含む、上記（３２）記載のシステム。 （３９）上記光ビーム及び上記回折パターンが、上記ハ
ウジング・エンクロージャ内に配置される少なくとも１
つのアパーチャを通じ、上記格納されたデータ記録ディ
スク駆動装置に出入りする、上記（３３）記載のシステ
ム。 （４０）上記第１及び上記第２の半導体レーザが、上記
データ記録ディスク駆動装置に取り付けられる、上記
（３３）記載のシステム。 （４１）少なくとも１つの上記光ビームが平行化され
る、上記（３３）記載のシステム。 （４２）上記第２の反射回折格子が、上記スピンドル・
スタック回転軸を中心とする完全な環形形状である、上
記（３３）記載のシステム。
【０１００】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非侵入型であり、アクチュエータまたは回転ディスク・
スピンドルに対する機械的結合を要求せず、更に新式の
高密度データ記録ディスク駆動装置における使用に十分
な性能を提供するサーボ書込みシステムを提供すること
ができる。
非侵入型であり、アクチュエータまたは回転ディスク・
スピンドルに対する機械的結合を要求せず、更に新式の
高密度データ記録ディスク駆動装置における使用に十分
な性能を提供するサーボ書込みシステムを提供すること
ができる。
【図１】本発明のサーボ書込みシステムの機能コンポー
ネントのブロック図である。
ネントのブロック図である。
【図２】本発明によるデータ記録ディスク駆動装置内の
格子の配置を表す図である。
格子の配置を表す図である。
【図３】本発明のアクチュエータ位置決めサブシステム
のブロック図である。
のブロック図である。
【図４】アクチュエータ位置決めサブシステムと共に使
用される線状回折格子を表す図である。
用される線状回折格子を表す図である。
【図５】アクチュエータ位置決めサブシステムと共に使
用される放射状回折格子を表す図である。
用される放射状回折格子を表す図である。
【図６】本発明による線状格子と共に使用されるアクチ
ュエータ位置センサの断面図である。
ュエータ位置センサの断面図である。
【図７】本発明による放射状格子と共に使用されるアク
チュエータ位置センサの断面図である。
チュエータ位置センサの断面図である。
【図８】アクチュエータ位置センサの光検出器からの出
力アナログ信号を示す図である。
力アナログ信号を示す図である。
【図９】直角位相サイクル・カウンタ入力を表す図であ
る。
る。
【図１０】アクチュエータ位置センサにより使用される
微動位置決め情報を表す図である。
微動位置決め情報を表す図である。
【図１１】本発明のサーボ書込みシステムのアクチュエ
ータ位置復号化回路のブロック図である。
ータ位置復号化回路のブロック図である。
【図１２】本発明の基準書込みクロック・サブシステム
のブロック図である。
のブロック図である。
【図１３】書込みクロック・サブシステムと共に使用さ
れる放射状回折格子を表す図である。
れる放射状回折格子を表す図である。
【図１４】本発明による放射状格子と共に使用される基
準クロック・センサの断面図である。
準クロック・センサの断面図である。
【図１５】本発明のサーボ書込みシステムの書込みクロ
ック検出回路のブロック図である。
ック検出回路のブロック図である。
【図１６】直角位相鋸波発生器により生成される波形の
タイミング図である。
タイミング図である。
【図１７】２個の光学クロック・ヘッド及び電子ミキサ
を使用する書込みクロック・サブシステムの別の実施例
のブロック図である。
を使用する書込みクロック・サブシステムの別の実施例
のブロック図である。
【図１８】線状回折格子と共に使用される波面再生光学
系の断面図である。
系の断面図である。
【図１９】放射状回折格子と共に使用される波面再生光
学系の断面図である。
学系の断面図である。
【図２０】本発明の波面再生光学系と共に使用されるビ
ーム・コンプレッサの断面図である。
ーム・コンプレッサの断面図である。
１０２ ディスク駆動装置 １０３ ハウジング・エンクロージャ １０４ ディスク １０６ スピンドル・シャフト １０８ スピンドル・モータ １１０ スピンドル速度制御装置 １１２ 磁気記録ヘッド １１４ ロータリ・アクチュエータ・アーム １１６ アクチュエータ・アーム・ピボット １１８ ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ） １２０ａ アクチュエータ回折格子 １２０ｂ、１２０８ 線状回折格子 １２０ｃ、１３０８ 放射状回折格子 １２２、１３２ 透過窓 １２４ 光学アクチュエータ位置センサ １２６ アクチュエータ位置センサ信号複合化システム １２８ アクチュエータ位置制御装置 １３０ 書込みクロック回折格子 １３４ 光学クロック・センサ １３６ 書込みクロック信号処理回路 １４０ サーボ書込み制御装置 １４２ 書込みパターン発生器 １４４ 読出し／書込み回路 １５０、１５１ アクチュエータ・クラッシュ・ストッ
プ ２００、７００、１１０２、１１５２ 半導体レーザ ２０２、２０４、７０２、７０４ 検出光学系 ２０６、７０６ レーザ・ビーム・ディフレクタ ２３０ ポイント ３０４、４０４、８０４ コリメータ・レンズ ３０６、３１２、３１６、３２２、３２８、４０６、４
１２、４１６ 偏光子 ３０８、４０８、８０６、１１０３、１１５３ 偏光ビ
ーム・スプリッタ ３０９、３１１、４０９、４１１、８１０、８１６ １
／４波長板 ３１０、４１０ 非偏光ビーム・スプリッタ ３１４、３１８、４１４、４１８、８２６、１１０４、
１１５４ 光検出器 ３２０、３２６、４２０、４２６、８０８、８１４、８
２０、１２２０、１２１４、１３１４、１３２０ 球面
レンズ ３２４、３３０ ミラー ４２２、４２８、８２２、８２４ 偏光子 ４２４、４３０ ルーフ・プリズム ５２０、５２１ 電流信号 ５２２、５２３ 矩形波 ５３４ 楕円 ６０２、６５２、９００ 増幅器 ６０４、６５４ 加算増幅器 ６０８、６５８、９３０ アナログ−デジタル変換器
（ＡＤＣ） ６１０、６６０ バイアス検出器 ６１６、６６６ デジタル除算器 ６１８、６６８ デジタル累算器 ６２０、６７０ デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ） ６２２、６７２、９３４ ランダム・アクセス・メモリ
（ＲＡＭ） ６７４ 直角位相カウンタ ６７８、９３２ 処理ユニット ６８０、６８２ 波形 ６９０、６９２ ＤＣオフセット・バイアス補正信号 ８１２、８１８ コーナ・キューブ・リフレクタ ８３０、１２３０、１２３２、１３３０、１３３２ ス
ポット ９００ バンド・パス自動利得制御増幅器 ９０１ 矩形波発生器 ９０２、９４０ 位相検出器 ９０４、９４２ フィルタ ９０６、９４４ 電圧制御発振器（ＶＣＯ） ９０７、９４６ デジタル除算器（ＤＤ） ９０８ 直角位相鋸波発生器（ＱＳＧ） ９１０、９２０ ピーク検出器 ９１２、９２２ 乗算デジタル−アナログ変換器（Ｍ−
ＤＡＣ） ９１４、９２４ 比較器 ９１６ パルス・セレクタ ９２６ エッジ検出器 ９２８ デジタル・カウンタ ９２９ ＲＡＭアドレス発生器（ＲＡＭ−ＡＧ） １０００ 生クロック １００１、１００２ 出力波形 １０１０、１０４０ 鋸歯状波形 １０２０、１０２１、１０２２、１０５０、１０５１、
１０５２ 水平線、事前設定出力 １０３０、１０３１、１０３２、１０６０、１０６１、
１０６２ 順次パルス １１００、１１５０ 光学クロック・ヘッド １１０３ 偏向ビーム・スプリッタ １１３０、１１４０ 生クロック検出回路 １１６０ 書込みクロック・ミキサ １１７０ 補正書込みクロック発生器 １２０２、１３０２ 光学ヘッド、レーザ／検出アセン
ブリ １２０４、１３０４ レーザ光源 １２０６ 検出器 １２１０ 上面 １２１２ 下面 １２１６、１２２２ 平面ミラー・リフレクタ １２２６、１２２８ 光軸 １３１６、１３２２ ルーフ・リフレクタ １３１８、１３２４ ルーフ・エッジ １４００ ビーム・コンプレッサ １４０１、１４０２ レンズ
プ ２００、７００、１１０２、１１５２ 半導体レーザ ２０２、２０４、７０２、７０４ 検出光学系 ２０６、７０６ レーザ・ビーム・ディフレクタ ２３０ ポイント ３０４、４０４、８０４ コリメータ・レンズ ３０６、３１２、３１６、３２２、３２８、４０６、４
１２、４１６ 偏光子 ３０８、４０８、８０６、１１０３、１１５３ 偏光ビ
ーム・スプリッタ ３０９、３１１、４０９、４１１、８１０、８１６ １
／４波長板 ３１０、４１０ 非偏光ビーム・スプリッタ ３１４、３１８、４１４、４１８、８２６、１１０４、
１１５４ 光検出器 ３２０、３２６、４２０、４２６、８０８、８１４、８
２０、１２２０、１２１４、１３１４、１３２０ 球面
レンズ ３２４、３３０ ミラー ４２２、４２８、８２２、８２４ 偏光子 ４２４、４３０ ルーフ・プリズム ５２０、５２１ 電流信号 ５２２、５２３ 矩形波 ５３４ 楕円 ６０２、６５２、９００ 増幅器 ６０４、６５４ 加算増幅器 ６０８、６５８、９３０ アナログ−デジタル変換器
（ＡＤＣ） ６１０、６６０ バイアス検出器 ６１６、６６６ デジタル除算器 ６１８、６６８ デジタル累算器 ６２０、６７０ デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ） ６２２、６７２、９３４ ランダム・アクセス・メモリ
（ＲＡＭ） ６７４ 直角位相カウンタ ６７８、９３２ 処理ユニット ６８０、６８２ 波形 ６９０、６９２ ＤＣオフセット・バイアス補正信号 ８１２、８１８ コーナ・キューブ・リフレクタ ８３０、１２３０、１２３２、１３３０、１３３２ ス
ポット ９００ バンド・パス自動利得制御増幅器 ９０１ 矩形波発生器 ９０２、９４０ 位相検出器 ９０４、９４２ フィルタ ９０６、９４４ 電圧制御発振器（ＶＣＯ） ９０７、９４６ デジタル除算器（ＤＤ） ９０８ 直角位相鋸波発生器（ＱＳＧ） ９１０、９２０ ピーク検出器 ９１２、９２２ 乗算デジタル−アナログ変換器（Ｍ−
ＤＡＣ） ９１４、９２４ 比較器 ９１６ パルス・セレクタ ９２６ エッジ検出器 ９２８ デジタル・カウンタ ９２９ ＲＡＭアドレス発生器（ＲＡＭ−ＡＧ） １０００ 生クロック １００１、１００２ 出力波形 １０１０、１０４０ 鋸歯状波形 １０２０、１０２１、１０２２、１０５０、１０５１、
１０５２ 水平線、事前設定出力 １０３０、１０３１、１０３２、１０６０、１０６１、
１０６２ 順次パルス １１００、１１５０ 光学クロック・ヘッド １１０３ 偏向ビーム・スプリッタ １１３０、１１４０ 生クロック検出回路 １１６０ 書込みクロック・ミキサ １１７０ 補正書込みクロック発生器 １２０２、１３０２ 光学ヘッド、レーザ／検出アセン
ブリ １２０４、１３０４ レーザ光源 １２０６ 検出器 １２１０ 上面 １２１２ 下面 １２１６、１２２２ 平面ミラー・リフレクタ １２２６、１２２８ 光軸 １３１６、１３２２ ルーフ・リフレクタ １３１８、１３２４ ルーフ・エッジ １４００ ビーム・コンプレッサ １４０１、１４０２ レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウェン−ウェイ・チャン アメリカ合衆国95120、カリフォルニア州 サン・ホセ、ウィスパーリング・パイン ス・ドライブ 6580 (72)発明者 スティーブン・ロバート・ヘツラー アメリカ合衆国94087、カリフォルニア州 サニーベイル、ルイストン・コート 786 (72)発明者 ドナルド・エドワード・ホーン アメリカ合衆国95120、カリフォルニア州 サン・ホセ、サマーリーフ・ドライブ 963 (72)発明者 チ−クン・リー 中華人民共和国タイワン、タイペイ、ツン −ワ エヌ・ロード、レーン 165、ナン バー３、６エフ (72)発明者 ビンセント・マーレロ アメリカ合衆国95037、カリフォルニア州 モーガン・ヒル、ラ・ティエラ・アベニュ ー 15628
Claims (38)
- 【請求項１】データ記録ディスク駆動装置内のアクチュ
エータの位置を測定するシステムであって、 上記アクチュエータに入射する光ビームを発するレーザ
と、 上記アクチュエータに装着され、上記入射光ビームを回
折する反射回折格子と、 上記格子から反射される回折パターンの位相差を測定す
る検出光学系と、 上記検出光学系に結合され、上記測定位相差を受信し、
該位相差を上記アクチュエータ位置を表す信号に変換す
るアクチュエータ位置信号復号化回路と、 を含む、システム。 - 【請求項２】上記アクチュエータ位置信号復号化回路
が、上記受信位相差を上記アクチュエータの運動の方向
を表す信号に変換する、請求項１記載のシステム。 - 【請求項３】上記検出光学系が、＋１次回折レーザ・ビ
ームと−１次回折レーザ・ビームとの位相差を測定す
る、請求項１記載のシステム。 - 【請求項４】上記レーザが半導体レーザである、請求項
１記載のシステム。 - 【請求項５】上記回折格子が線状格子パターンを含む、
請求項１記載のシステム。 - 【請求項６】上記回折格子が、格子線が該アクチュエー
タの運動方向に垂直になるように、上記アクチュエータ
上の該アクチュエータの移動範囲の中間点の近傍に位置
決めされる、請求項５記載のシステム。 - 【請求項７】上記アクチュエータがロータリ・アクチュ
エータであり、上記回折格子が放射状格子パターンを含
む、請求項１記載のシステム。 - 【請求項８】上記放射状格子線の集合点が上記アクチュ
エータのピボット・ポイントに一致する、請求項６記載
のシステム。 - 【請求項９】上記検出光学系が、上記格子運動により生
じる上記回折レーザ・ビームの角度変化を補正する再生
光学系を含む、請求項３記載のシステム。 - 【請求項１０】上記検出光学系が、上記回折レーザ・ビ
ームの光学波面収差を補正する再生光学系を含む、請求
項３記載のシステム。 - 【請求項１１】上記復号化回路が粗動アクチュエータ位
置信号を提供する粗動復号化回路を含む、請求項１記載
のシステム。 - 【請求項１２】上記粗動復号化回路が直角位相カウンタ
を含む、請求項８記載のシステム。 - 【請求項１３】上記復号化回路が微動アクチュエータ位
置信号を提供する微動復号化回路を含む、請求項８記載
のシステム。 - 【請求項１４】上記微動復号化回路がマイクロプロセッ
サを含む、請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１５】上記粗動アクチュエータ位置信号及び上
記微動アクチュエータ位置信号が、上記アクチュエータ
の位置を決定するために結合される、請求項１０記載の
システム。 - 【請求項１６】上記復号化回路が、 直角位相信号を生成する手段と、 上記直角位相信号のパラメータを測定する手段と、 上記測定パラメータと上記受信位相差とから、上記微動
アクチュエータ位置信号を計算する手段と、 を含む、請求項１記載のシステム。 - 【請求項１７】上記測定パラメータが振幅、ＤＣオフセ
ット・バイアス及び位相差を含む、請求項１３記載のシ
ステム。 - 【請求項１８】上記データ記録ディスク駆動装置がハウ
ジング・エンクロージャにより密閉され、上記レーザが
上記ディスク駆動装置の外部に配置され、上記光ビーム
が上記ハウジング・エンクロージャ内に配置される少な
くとも１つのアパーチャを通じ、上記ディスク駆動装置
に出入りする、請求項１記載のシステム。 - 【請求項１９】上記少なくとも１つのアパーチャが光透
過材料により覆われる、請求項１４記載のシステム。 - 【請求項２０】上記レーザが上記データ記録ディスク駆
動装置に取り付けられる、請求項１記載のシステム。 - 【請求項２１】上記光ビームが平行化される、請求項１
記載のシステム。 - 【請求項２２】回転スピンドル・スタックを有するデー
タ記録ディスク駆動装置において基準クロックを生成す
るシステムであって、 上記スピンドル・スタックに入射する光ビームを発する
レーザと、 上記スピンドル・スタックに装着され、上記入射光ビー
ムを回折する反射回折格子と、 上記格子から反射される回折パターンの位相差を測定す
る検出光学系と、 上記検出光学系に結合され、上記測定位相差を受信し、
該位相差を上記基準クロック信号に変換するクロック検
出回路と、 を含む、システム。 - 【請求項２３】上記クロック検出回路が、上記受信位相
差を上記スピンドル・スタック上の指標位置を表す信号
に変換する、請求項１９記載のシステム。 - 【請求項２４】上記検出光学系が、＋１次回折レーザ・
ビームと−１次回折レーザ・ビームとの位相差を測定す
る、請求項１９記載のシステム。 - 【請求項２５】上記レーザが半導体レーザである、請求
項１９記載のシステム。 - 【請求項２６】上記回折格子が放射状格子パターンを含
む、請求項１９記載のシステム。 - 【請求項２７】上記検出光学系が、上記回折レーザ・ビ
ームの光学波面収差を補正する再生光学系を含む、請求
項２１記載のシステム。 - 【請求項２８】上記光ビームが上記格子表面に集光さ
れ、上記検出光学系が上記回折レーザ・ビームを再平行
化する再生光学系を含む、請求項２１記載のシステム。 - 【請求項２９】上記検出回路が格子中心誤差を補正する
生クロック検出回路及びタイミング調整回路を含む、請
求項１９記載のシステム。 - 【請求項３０】上記第１のレーザに対して上記回折格子
中心の反対側に配置され、上記回折格子に入射する第２
の光ビームを発する第２のレーザと、 上記格子から反射される上記第２の回折パターンの位相
差を測定する第２の検出光学系と、 上記第２の検出光学系に結合され、上記第２の測定位相
差を受信し、該位相差を第２の基準クロック信号に変換
する第２のクロック検出回路と、 上記第１及び上記第２のクロック検出回路に結合され、
上記第１及び上記第２の基準クロック信号を結合して、
上記格子中心誤差を補正するための基準クロック信号を
生成するミキサ回路と、 を含む、請求項１９記載のシステム。 - 【請求項３１】上記データ記録ディスク駆動装置がハウ
ジングにより格納され、上記レーザが上記ディスク駆動
装置の外部に配置され、上記光ビームが上記ハウジング
内に配置される少なくとも１つのアパーチャを通じ、上
記ディスク駆動装置に出入りする、請求項１９記載のシ
ステム。 - 【請求項３２】上記少なくとも１つのアパーチャが光透
過材料により覆われる、請求項２７記載のシステム。 - 【請求項３３】上記レーザが上記データ記録ディスク駆
動装置に取り付けられる、請求項１９記載のシステム。 - 【請求項３４】上記光ビームが平行化される、請求項１
９記載のシステム。 - 【請求項３５】上記光ビームが上記格子表面に集光され
る、請求項１９記載のシステム。 - 【請求項３６】上記反射回折格子が、上記スピンドル・
スタック回転軸を中心とする完全な環形形状である、請
求項１９記載のシステム。 - 【請求項３７】データ記録ディスクと該データ記録ディ
スクの中心に取り付けられるスピンドル・シャフトとを
有するスピンドル・モータを含むスピンドル・スタック
と、上記データ記録ディスク上で位置決めされるアクチ
ュエータに取り付けられるデータ記録ヘッドとを格納す
るハウジングを有するデータ記録ディスク駆動装置にお
いて、サーボ情報を書込むシステムであって、 上記ディスク駆動装置の外部に配置され、上記アクチュ
エータに入射する光ビームを発する第１の半導体レーザ
と、 上記アクチュエータに装着され、上記第１の半導体レー
ザからの上記入射光ビームを回折する第１の反射回折格
子と、 上記第１の格子から反射された回折パターンの位相差を
測定する第１の検出光学系と、 上記第１の検出光学系に結合され、上記測定位相差を受
信し、該位相差を上記アクチュエータ位置を表す信号に
変換するアクチュエータ位置信号復号化回路と、 上記アクチュエータ位置復号化回路及び上記アクチュエ
ータに結合され、上記アクチュエータの位置を調整する
サーボ制御回路と、 上記データ記録ヘッドに結合され、該データ記録ヘッド
が上記データ記録ディスク上に書込むサーボ情報を提供
するサーボ・パターン発生器と、 を含む、システム。 - 【請求項３８】上記ディスク駆動装置の外部に配置さ
れ、上記スピンドル・スタックに入射する光ビームを発
する第２の半導体レーザと、 上記スピンドル・スタックに装着され、上記第２の半導
体レーザからの上記入射光ビームを回折する第２の反射
回折格子と、 上記第２の格子から反射された回折パターンの位相差を
測定する第２の検出光学系と、 上記第２の検出光学系に結合され、上記測定位相差を受
信し、該位相差を基準クロック信号に変換するクロック
検出回路と、 上記サーボ制御回路、サーボ・パターン発生器及び上記
クロック検出回路に結合され、上記サーボ情報の書込み
を調整するサーボ書込み制御回路と、 を含む、請求項３２記載のシステム。
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