JPH11120724A - 光トラック検知装置 - Google Patents
光トラック検知装置Info
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- JPH11120724A JPH11120724A JP10213665A JP21366598A JPH11120724A JP H11120724 A JPH11120724 A JP H11120724A JP 10213665 A JP10213665 A JP 10213665A JP 21366598 A JP21366598 A JP 21366598A JP H11120724 A JPH11120724 A JP H11120724A
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- light
- photodetector
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- 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
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- 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
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- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Head (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 多重素子検出器に取付けられた発光ダイ
オード（ＬＥＤ）或いは垂直キャビティ面発光レーザー
（ＶＣＳＥＬ）のようなほぼ単色の点光源からなる光セ
ンサーを提供する。 【解決手段】 本センサー１０１が、（光ディスクのよ
うな）表面に反射周期パターンを有する移動物体１０７
の近くに置かれたとき、センサーは、物体の位置を制御
するのに使用することができる信号を発生させることが
できる。光源１０２によって発光された光１０５を物体
１０７に投影し、物体１０７からの反射光１０６を集光
し、それらを光検出器１０３に投影するためのレンズを
しばしば使用する他のセンサーと違って、この新しいセ
ンサーは、いかなる光構成素子も使用せずに、物体照明
及び集光の仕事を果す。物体１０７の運動を検出するた
めに、セルフイメージ原理が、検出器１０３を物体１０
７のセルフイメージ平面に置いて利用する。
オード（ＬＥＤ）或いは垂直キャビティ面発光レーザー
（ＶＣＳＥＬ）のようなほぼ単色の点光源からなる光セ
ンサーを提供する。 【解決手段】 本センサー１０１が、（光ディスクのよ
うな）表面に反射周期パターンを有する移動物体１０７
の近くに置かれたとき、センサーは、物体の位置を制御
するのに使用することができる信号を発生させることが
できる。光源１０２によって発光された光１０５を物体
１０７に投影し、物体１０７からの反射光１０６を集光
し、それらを光検出器１０３に投影するためのレンズを
しばしば使用する他のセンサーと違って、この新しいセ
ンサーは、いかなる光構成素子も使用せずに、物体照明
及び集光の仕事を果す。物体１０７の運動を検出するた
めに、セルフイメージ原理が、検出器１０３を物体１０
７のセルフイメージ平面に置いて利用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光トラック検知装置
に関し、更に詳細には、磁気フロッピーディスクの光ト
ラッキング情報を検出するための光センサーに関する。
に関し、更に詳細には、磁気フロッピーディスクの光ト
ラッキング情報を検出するための光センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】３．５
インチのフロッピーディスクに１２０メガバイトのデー
タを記憶させる高密度フロッピーディスクドライブが開
発された。この高容量フロッピーディスクは、磁気記録
ヘッドがより狭いトラック間隔で情報を記憶させるため
に、表面の一方に光トラックを記録させた特定のフロッ
ピーディスクを使用する。磁気データだけを使用して達
成することができるよりも正確な位置情報を与えるため
に、光トラックが２つの磁気トラックごとの間に記録さ
れる。これにより、磁気トラックを互いにもっと密に配
置することができる。磁気ヘッドを光トラックに対して
正確に配置するために、光検知装置が、磁気ヘッドと光
トラックとの間の誤差を検出するのに使用される。従来
技術の検知装置は、１９９２年のオプティカル インス
ツルメント、ＳＰＩＥ１６９０巻、７２乃至７９ペー
ジ、「フロプティカルディスク上のトラッキング用回折
光システム」と題するＳ．Ｗ．フランスワース、Ｓ．
Ｄ．ウィルソン、Ｂ．コーエンによる論文に記載されて
いる。
インチのフロッピーディスクに１２０メガバイトのデー
タを記憶させる高密度フロッピーディスクドライブが開
発された。この高容量フロッピーディスクは、磁気記録
ヘッドがより狭いトラック間隔で情報を記憶させるため
に、表面の一方に光トラックを記録させた特定のフロッ
ピーディスクを使用する。磁気データだけを使用して達
成することができるよりも正確な位置情報を与えるため
に、光トラックが２つの磁気トラックごとの間に記録さ
れる。これにより、磁気トラックを互いにもっと密に配
置することができる。磁気ヘッドを光トラックに対して
正確に配置するために、光検知装置が、磁気ヘッドと光
トラックとの間の誤差を検出するのに使用される。従来
技術の検知装置は、１９９２年のオプティカル インス
ツルメント、ＳＰＩＥ１６９０巻、７２乃至７９ペー
ジ、「フロプティカルディスク上のトラッキング用回折
光システム」と題するＳ．Ｗ．フランスワース、Ｓ．
Ｄ．ウィルソン、Ｂ．コーエンによる論文に記載されて
いる。
【０００３】図１はこの従来技術のトラック検知装置を
示す。半導体レーザー源１１が、レンズ１３及びルーフ
トップミラー１４によってフロッピーディスク１５に像
を作る。回折光素子１２が、レーザービームを多くのビ
ームに分割するのに使用される。いくらかのビームはフ
ロッピーディスクに向かって上方に反射され、他のビー
ムはルーフトップミラーの下半部によってエンコーダー
１６に下方に反射される。予備記録されたトラックを有
しない低密度フロッピーディスクがディスクドライブに
挿入されたとき、エンコーダーはフロッピーディスクド
ライブにトラッキング情報を与える。エンコーダーはフ
ロッピーディスクドライブの内側ハウジングに沿った光
トラックのストリップであり、それにより、たとえ光ト
ラックが低密度フロッピーディスク自体になくても磁気
ヘッドの位置を光学的に決定させる。光センサーは磁気
ヘッド自体に取付けられ、光経路用の穴が磁気ヘッドを
支持するアームを貫通して設けられる。この特定の光ト
ラックセンサーにより、この高密度フロッピーディスク
ドライブを、低密度フロッピーディスクと悪い方に両立
させる。フロッピーディスク及びエンコーダーから戻っ
たビームは、再び、ルーフトップミラー１４によって反
射され、レンズ１７によって多重素子検出器１８に投影
される。
示す。半導体レーザー源１１が、レンズ１３及びルーフ
トップミラー１４によってフロッピーディスク１５に像
を作る。回折光素子１２が、レーザービームを多くのビ
ームに分割するのに使用される。いくらかのビームはフ
ロッピーディスクに向かって上方に反射され、他のビー
ムはルーフトップミラーの下半部によってエンコーダー
１６に下方に反射される。予備記録されたトラックを有
しない低密度フロッピーディスクがディスクドライブに
挿入されたとき、エンコーダーはフロッピーディスクド
ライブにトラッキング情報を与える。エンコーダーはフ
ロッピーディスクドライブの内側ハウジングに沿った光
トラックのストリップであり、それにより、たとえ光ト
ラックが低密度フロッピーディスク自体になくても磁気
ヘッドの位置を光学的に決定させる。光センサーは磁気
ヘッド自体に取付けられ、光経路用の穴が磁気ヘッドを
支持するアームを貫通して設けられる。この特定の光ト
ラックセンサーにより、この高密度フロッピーディスク
ドライブを、低密度フロッピーディスクと悪い方に両立
させる。フロッピーディスク及びエンコーダーから戻っ
たビームは、再び、ルーフトップミラー１４によって反
射され、レンズ１７によって多重素子検出器１８に投影
される。
【０００４】検出器は、典型的には、２列に配列された
６つの素子を有する。３つの素子の第１列は、トラッキ
ング情報をフロッピーディスクから検出するのに使用さ
れ、第２列は、フロッピーディスクドライブハウジング
のエンコーダーを検出するのに使用される。２重スリッ
ト光素子が干渉縞を作るのに使用され、干渉縞ローブの
間隔は光トラックの間隔に一致する。このようにして、
多数のトラックを一度に検出することができる。かくし
て、検出器の６つの素子の各々は、５つのトラックに対
応する５つの別々の像を見るべきである。もし１つ或い
は２つ以上のビームがなければ、受信信号の強さは弱
く、トラッキング誤差を指示する。かくして、光センサ
ーはレーザービームをフロッピーディスク用とハウジン
グのエンコーダー用の２つに分ける。次に、２つのビー
ムの各々は３つに分けられて、検出器の各列の３つの光
素子によって検出することができるビームを得る。最後
に、６つのビームの各々は５つのローブに分けられて、
５つの光トラックの各々の検出を可能にする。
６つの素子を有する。３つの素子の第１列は、トラッキ
ング情報をフロッピーディスクから検出するのに使用さ
れ、第２列は、フロッピーディスクドライブハウジング
のエンコーダーを検出するのに使用される。２重スリッ
ト光素子が干渉縞を作るのに使用され、干渉縞ローブの
間隔は光トラックの間隔に一致する。このようにして、
多数のトラックを一度に検出することができる。かくし
て、検出器の６つの素子の各々は、５つのトラックに対
応する５つの別々の像を見るべきである。もし１つ或い
は２つ以上のビームがなければ、受信信号の強さは弱
く、トラッキング誤差を指示する。かくして、光センサ
ーはレーザービームをフロッピーディスク用とハウジン
グのエンコーダー用の２つに分ける。次に、２つのビー
ムの各々は３つに分けられて、検出器の各列の３つの光
素子によって検出することができるビームを得る。最後
に、６つのビームの各々は５つのローブに分けられて、
５つの光トラックの各々の検出を可能にする。
【０００５】この従来技術の光トラックセンサーの特徴
の１つは、レンズ１２の光軸とレンズ１７の光軸が機構
の軸線に対して小さい角度を定めることである。その結
果、回折光素子１２によって作られたレーザービーム
は、フロッピーディスクの表面或いはエンコーダーに対
して垂直ではない。その結果、フロッピーディスクがレ
ンズ１３の像平面に関して上下に移動するとき、フロッ
ピーディスク上のビームの横方向位置は変化する。使用
される多ビーム及びローブのために、フロッピーディス
クの上下移動の小さな変化でも、光トラッキングの正確
さに影響を及ぼすことがある。
の１つは、レンズ１２の光軸とレンズ１７の光軸が機構
の軸線に対して小さい角度を定めることである。その結
果、回折光素子１２によって作られたレーザービーム
は、フロッピーディスクの表面或いはエンコーダーに対
して垂直ではない。その結果、フロッピーディスクがレ
ンズ１３の像平面に関して上下に移動するとき、フロッ
ピーディスク上のビームの横方向位置は変化する。使用
される多ビーム及びローブのために、フロッピーディス
クの上下移動の小さな変化でも、光トラッキングの正確
さに影響を及ぼすことがある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、多重素子検出
器に取付けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）或いは垂直
キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）のようなほぼ
単色の点光源からなる光センサーを提供する。本発明の
このセンサーが、表面に反射周期パターンを有する移動
物体の近くに置かれたとき、センサーは、物体の位置を
制御するのに使用することができる信号を発生させるこ
とができる。光源によって発光された光を物体に投影
し、物体からの反射光を集光し、それらを光検出器に投
影するためのレンズをしばしば使用する他のセンサーと
違って、この新しいセンサーは、いかなる光構成素子も
使用せずに、物体照明及び集光の仕事を果す。周期パタ
ーンがほぼ単色の点光源によって照らされるとき、いか
なる光構成素子の助けもなしに、周期構造の像が物体か
ら一定の距離に形成されることが良く知られている。こ
の現象はセルフイメージと呼ばれ、オロフブリンダール
（OlofBryngdahl）による科学記事（「セルフイメージ
技術を使用する像形成」、J.Opt. Soc. Am．、第６３
巻、４１６乃至４１９ページ、１９７３年）に説明され
ている。
器に取付けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）或いは垂直
キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）のようなほぼ
単色の点光源からなる光センサーを提供する。本発明の
このセンサーが、表面に反射周期パターンを有する移動
物体の近くに置かれたとき、センサーは、物体の位置を
制御するのに使用することができる信号を発生させるこ
とができる。光源によって発光された光を物体に投影
し、物体からの反射光を集光し、それらを光検出器に投
影するためのレンズをしばしば使用する他のセンサーと
違って、この新しいセンサーは、いかなる光構成素子も
使用せずに、物体照明及び集光の仕事を果す。周期パタ
ーンがほぼ単色の点光源によって照らされるとき、いか
なる光構成素子の助けもなしに、周期構造の像が物体か
ら一定の距離に形成されることが良く知られている。こ
の現象はセルフイメージと呼ばれ、オロフブリンダール
（OlofBryngdahl）による科学記事（「セルフイメージ
技術を使用する像形成」、J.Opt. Soc. Am．、第６３
巻、４１６乃至４１９ページ、１９７３年）に説明され
ている。
【０００７】本発明のセンサーは、物体の運動を検出す
るために、検出器を物体のセルフイメージ平面に置くこ
とによって、そのようなセルフイメージ原理を利用す
る。周期物体のセルフイメージの周期信号を検出するた
めに、検出器素子は、物体と同じ周期或いは物体の２倍
の周期をもった格子構造で覆われる。その結果、周期パ
ターンのセルフイメージがそのような検出器を横切って
移動すると、周期像の光部分が検出器の開放部分に入る
とき最大信号を発生し、周期像の光部分が検出器の格子
によって遮断されるとき最小信号を発生する。従って、
物体がセンサーを横切って移動するとき、検出器は周期
時間信号を生じさせることができる。本発明の第１の実
施形態では、検出器素子の２つが、まず、物体の格子の
周期の２倍に等しい周期をもった格子で覆われる。検出
器を覆う２つの格子は、互いに関して９０度の位相ずれ
を有する。これらの２つの検出器素子からの出力信号
は、センサーに対する物体の位置を決定するのに必要な
直角位相信号を生じさせる。図３に示した刻み付きディ
スクのような周期物体の場合には、いかなる格子構造に
よっても覆われていない追加の検出器素子が、回転ディ
スク媒体の回転速度を検出するのに使用される。
るために、検出器を物体のセルフイメージ平面に置くこ
とによって、そのようなセルフイメージ原理を利用す
る。周期物体のセルフイメージの周期信号を検出するた
めに、検出器素子は、物体と同じ周期或いは物体の２倍
の周期をもった格子構造で覆われる。その結果、周期パ
ターンのセルフイメージがそのような検出器を横切って
移動すると、周期像の光部分が検出器の開放部分に入る
とき最大信号を発生し、周期像の光部分が検出器の格子
によって遮断されるとき最小信号を発生する。従って、
物体がセンサーを横切って移動するとき、検出器は周期
時間信号を生じさせることができる。本発明の第１の実
施形態では、検出器素子の２つが、まず、物体の格子の
周期の２倍に等しい周期をもった格子で覆われる。検出
器を覆う２つの格子は、互いに関して９０度の位相ずれ
を有する。これらの２つの検出器素子からの出力信号
は、センサーに対する物体の位置を決定するのに必要な
直角位相信号を生じさせる。図３に示した刻み付きディ
スクのような周期物体の場合には、いかなる格子構造に
よっても覆われていない追加の検出器素子が、回転ディ
スク媒体の回転速度を検出するのに使用される。
【０００８】第２の好ましい実施形態では、トラッキン
グ情報を検知するための櫛状構造をもった４つの検出器
素子が使用される。これは、付加信号の増大及びバイア
ス信号の除去を行う。発明の本質及び利点の更なる理解
のために、添付図面に関連してなされる以下の説明を参
照すべきである。
グ情報を検知するための櫛状構造をもった４つの検出器
素子が使用される。これは、付加信号の増大及びバイア
ス信号の除去を行う。発明の本質及び利点の更なる理解
のために、添付図面に関連してなされる以下の説明を参
照すべきである。
【０００９】
【発明の実施の形態】図２は、周期構造をもった媒体に
対する本発明のセンサーの配置を示す。多重素子検出器
１０３に取付けられた発光装置１０２からなる本発明の
装置１０１が示され、前記多重素子検出器１０３は、多
重ピンの出っ張りを備えたヘッダー１０４に取付けられ
ている。発光装置は、例えば、円形発光窓を有する発光
ダイオード（ＬＥＤ）或いは垂直キャビティ面発光レー
ザー（ＶＣＳＥＬ）である。光源１０２によって発せら
れた発散光１０５は媒体１０７に入射する。媒体１０７
には周期トラックが刻まれている。典型的な媒体１０７
を図３に示す。媒体表面には、周期中断３０４をもっ
た、マーク３０２のトラックのような円形トラックが高
出力レーザーによって刻まれている。商業的に入手でき
るディスクでは、内側の半径におけるトラックの各マー
クの長さは約４０μｍであり、外側の半径におけるマー
クの長さは約８０μｍである。半径方向に沿うマーク間
の距離は２０．４μｍ、各マークの幅は約２μｍであ
る。
対する本発明のセンサーの配置を示す。多重素子検出器
１０３に取付けられた発光装置１０２からなる本発明の
装置１０１が示され、前記多重素子検出器１０３は、多
重ピンの出っ張りを備えたヘッダー１０４に取付けられ
ている。発光装置は、例えば、円形発光窓を有する発光
ダイオード（ＬＥＤ）或いは垂直キャビティ面発光レー
ザー（ＶＣＳＥＬ）である。光源１０２によって発せら
れた発散光１０５は媒体１０７に入射する。媒体１０７
には周期トラックが刻まれている。典型的な媒体１０７
を図３に示す。媒体表面には、周期中断３０４をもっ
た、マーク３０２のトラックのような円形トラックが高
出力レーザーによって刻まれている。商業的に入手でき
るディスクでは、内側の半径におけるトラックの各マー
クの長さは約４０μｍであり、外側の半径におけるマー
クの長さは約８０μｍである。半径方向に沿うマーク間
の距離は２０．４μｍ、各マークの幅は約２μｍであ
る。
【００１０】図２に戻ってこれを参照すると、これらの
周期サーボトラックが媒体表面に刻まれた状態では、光
１０６が媒体によって反射されたとき、刻み付きトラッ
クのセルフイメージが形成される。レーザーチップと媒
体との間の距離は、セルフイメージの１つが検出器の表
面に形成されるように調整される。セルフイメージを見
つけ出すことができる距離は、式 ｚφｚ１／（ｚφ＋ｚ１）＝２Ｎ＊Ｔ2／ＷＡＶＥ （１） で与えられ、ここでＮは整数、Ｔはサーボトラックの周
期、ｚφはレーザーと媒体との間の距離、ｚ１は媒体と
検出器の表面との間の距離、ＷＡＶＥは光源の波長であ
る。実際には、レーザーチップの厚さはレーザーと媒体
との間の距離よりもずっと小さい。その結果、式（１）
を、 ｚφ＝４Ｎ＊Ｔ2／ＷＡＶＥ （２） で近似できる。例えば、Ｎ＝１、Ｔ＝０．０１ｍｍ、Ｗ
ＡＶＥ＝０．０００８ｍｍならば、ｚφは０．５ｍｍで
ある。検出器上の像の周期は、 Ｔ１＝Ｔ（ｚφ＋ｚ１）ｚφ＝２Ｔ （３） である。言い換えれば、トラックの２倍の大きさの像が
検出器平面に形成される。
周期サーボトラックが媒体表面に刻まれた状態では、光
１０６が媒体によって反射されたとき、刻み付きトラッ
クのセルフイメージが形成される。レーザーチップと媒
体との間の距離は、セルフイメージの１つが検出器の表
面に形成されるように調整される。セルフイメージを見
つけ出すことができる距離は、式 ｚφｚ１／（ｚφ＋ｚ１）＝２Ｎ＊Ｔ2／ＷＡＶＥ （１） で与えられ、ここでＮは整数、Ｔはサーボトラックの周
期、ｚφはレーザーと媒体との間の距離、ｚ１は媒体と
検出器の表面との間の距離、ＷＡＶＥは光源の波長であ
る。実際には、レーザーチップの厚さはレーザーと媒体
との間の距離よりもずっと小さい。その結果、式（１）
を、 ｚφ＝４Ｎ＊Ｔ2／ＷＡＶＥ （２） で近似できる。例えば、Ｎ＝１、Ｔ＝０．０１ｍｍ、Ｗ
ＡＶＥ＝０．０００８ｍｍならば、ｚφは０．５ｍｍで
ある。検出器上の像の周期は、 Ｔ１＝Ｔ（ｚφ＋ｚ１）ｚφ＝２Ｔ （３） である。言い換えれば、トラックの２倍の大きさの像が
検出器平面に形成される。
【００１１】図４は、本発明のセンサーに使用される検
出器の第１の実施形態を示す。本発明は、異なる光遮断
格子構造を有する多重素子検出器の独自のデザインを提
供する。図４の検出器４００は３つの検出器素子４０
４，４０５，４０６を含み、その各々は、結合パッド４
０７，４０８，４０９を有する。面発光レーザーダイオ
ードチップ或いはＬＥＤ（発光ダイオード）チップ４０
１が、隔絶された結合パッド４０３の上で検出器に取付
けられる。光はレーザーチップ或いはＬＥＤチップの窓
４０２から発せられる。検出器素子４０４，４０５は、
図４に示すように、周期２Ｔ又はＴの光遮断構造で覆わ
れる。わかるように、検出器素子４０５の上のマスク或
いは格子４１２は、検出器４０４の格子４１４の周期の
１／４だけずらされて、検出器素子４０４からの出力信
号と検出器素子４０５からの出力信号との間に９０度の
位相ずれを生じさせる。その結果、トラックを備えた媒
体がセンサーに対して移動するとき、検出器素子４０４
及び４０５からの信号を、 Ｓ１＝ＡｃｏｓΘ＋Ｃ （５） Ｓ２＝ＡｓｉｎΘ＋Ｃ （６） のように書くことができ、Ｓ１とＳ２は、互いに関して
位相が９０度異なり、媒体の半径方向位置の決定に必要
とされる直角位相信号を形成する。センサーに対する媒
体の半径方向位置はθに関して線形であり、これを ＴａｎΘ＝（Ｓ２−Ｃ）／（Ｓ１−Ｃ） （７） として誘導することができる。式（５）及び式（６）に
おいては、信号Ｓ１及びＳ２はまったく同じ振幅Ａ及び
バイアスＣを有するものと仮定する。実際には、これら
は異なるであろう。しかしながら、トラッキング情報を
抽出するための一般技術は、式（７）で与えられた技術
と同様である。図４の検出器４０６はいかなるマスクに
よっても覆われない。検出器４０６は、中断トラックに
よって作り出された媒体の回転信号を検出するのに使用
される。
出器の第１の実施形態を示す。本発明は、異なる光遮断
格子構造を有する多重素子検出器の独自のデザインを提
供する。図４の検出器４００は３つの検出器素子４０
４，４０５，４０６を含み、その各々は、結合パッド４
０７，４０８，４０９を有する。面発光レーザーダイオ
ードチップ或いはＬＥＤ（発光ダイオード）チップ４０
１が、隔絶された結合パッド４０３の上で検出器に取付
けられる。光はレーザーチップ或いはＬＥＤチップの窓
４０２から発せられる。検出器素子４０４，４０５は、
図４に示すように、周期２Ｔ又はＴの光遮断構造で覆わ
れる。わかるように、検出器素子４０５の上のマスク或
いは格子４１２は、検出器４０４の格子４１４の周期の
１／４だけずらされて、検出器素子４０４からの出力信
号と検出器素子４０５からの出力信号との間に９０度の
位相ずれを生じさせる。その結果、トラックを備えた媒
体がセンサーに対して移動するとき、検出器素子４０４
及び４０５からの信号を、 Ｓ１＝ＡｃｏｓΘ＋Ｃ （５） Ｓ２＝ＡｓｉｎΘ＋Ｃ （６） のように書くことができ、Ｓ１とＳ２は、互いに関して
位相が９０度異なり、媒体の半径方向位置の決定に必要
とされる直角位相信号を形成する。センサーに対する媒
体の半径方向位置はθに関して線形であり、これを ＴａｎΘ＝（Ｓ２−Ｃ）／（Ｓ１−Ｃ） （７） として誘導することができる。式（５）及び式（６）に
おいては、信号Ｓ１及びＳ２はまったく同じ振幅Ａ及び
バイアスＣを有するものと仮定する。実際には、これら
は異なるであろう。しかしながら、トラッキング情報を
抽出するための一般技術は、式（７）で与えられた技術
と同様である。図４の検出器４０６はいかなるマスクに
よっても覆われない。検出器４０６は、中断トラックに
よって作り出された媒体の回転信号を検出するのに使用
される。
【００１２】図５は、図４に示した周期的光遮断構造の
他の変形例を示す。図５に示したこれらの周期構造５１
０，５１２は三角形状を有する。矩形波の高調波成分が
１／Ｍに比例することが良く知られており、ここでＭは
波形の高調波指数である。一方、三角形波の高調波成分
は１／Ｍ2に比例し、第１高調波に対して１８ｄＢ低
い。図６は周期的光構造の他の変形例を示す。この実施
形態では、周期構造６１０，６１２は正弦波形状（即
ち、形状の高さはｓｉｎ２πｘ／Ｔに比例し、ここでＴ
は構造の周期である。）を有する。正弦波形状の利点
は、正弦波形状が第１高調波だけを有し、その他の高調
波を有しないことである。正弦波形状は、サーボトラッ
クからただ１つの空間周波数だけを抽出するための理想
形状である。
他の変形例を示す。図５に示したこれらの周期構造５１
０，５１２は三角形状を有する。矩形波の高調波成分が
１／Ｍに比例することが良く知られており、ここでＭは
波形の高調波指数である。一方、三角形波の高調波成分
は１／Ｍ2に比例し、第１高調波に対して１８ｄＢ低
い。図６は周期的光構造の他の変形例を示す。この実施
形態では、周期構造６１０，６１２は正弦波形状（即
ち、形状の高さはｓｉｎ２πｘ／Ｔに比例し、ここでＴ
は構造の周期である。）を有する。正弦波形状の利点
は、正弦波形状が第１高調波だけを有し、その他の高調
波を有しないことである。正弦波形状は、サーボトラッ
クからただ１つの空間周波数だけを抽出するための理想
形状である。
【００１３】図４の第１の実施形態における検出器素子
４０４及び４０５の感光領域の半分以上は、格子構造に
よって遮断されていることに注目すべきである。図７
は、第１の実施形態よりも優れた集光効率を有するセン
サーの他の好ましい実施形態を示す。この実施形態で
は、格子マスクを感光領域の上に使用する代わりに、検
出器用の櫛状構造が使用される。図５に図示した如き検
出器の実施形態では、検出器は、今、５つの素子を含
む。各検出器素子は周期Ｔ或いは２Ｔの櫛構造を有す
る。検出器素子５０１は検出器素子５０２と組み合わさ
れる。検出器素子５０３及び５０４も同様に組み合わさ
れる。検出器グループ５０１，５０２と検出器グループ
５０３，５０４との間に１／４周期のずれがある。この
第２の実施形態では、検出器素子５０１、５０２、５０
３及び５０４からの信号は、それぞれ、 Ｓ１＝ ＡｃｏｓΘ＋Ｃ Ｓ２＝−ＡｃｏｓΘ＋Ｃ Ｓ３＝ ＡｓｉｎΘ＋Ｃ Ｓ４＝−ＡｓｉｎΘ＋Ｃ によって与えられる。その結果、半径方向の情報を Ｄ１＝Ｓ１−Ｓ２＝２ＡｓｉｎΘ Ｄ２＝Ｓ３−Ｓ４＝２ＡｃｏｓΘ 及び Ｔａｎφ＝Ｄ２／Ｄ１ から得ることができる。第１の実施形態に勝る第２の実
施形態の利点は、１）差動信号Ｄ１及びＤ２は、式
（５）及び式（６）の非差動出力の振幅Ａに対して振幅
２Ａを有すること、２）信号Ｄ１及びＤ２にバイアスレ
ベルがないこと、である。図８及び図９は、検出器が三
角形状或いは正弦波形状のいずれかである第２の実施形
態の２つの他の変形例を示す。検出器の形状は、出力信
号からの高調波ひずみを減少させるように選択される。
４０４及び４０５の感光領域の半分以上は、格子構造に
よって遮断されていることに注目すべきである。図７
は、第１の実施形態よりも優れた集光効率を有するセン
サーの他の好ましい実施形態を示す。この実施形態で
は、格子マスクを感光領域の上に使用する代わりに、検
出器用の櫛状構造が使用される。図５に図示した如き検
出器の実施形態では、検出器は、今、５つの素子を含
む。各検出器素子は周期Ｔ或いは２Ｔの櫛構造を有す
る。検出器素子５０１は検出器素子５０２と組み合わさ
れる。検出器素子５０３及び５０４も同様に組み合わさ
れる。検出器グループ５０１，５０２と検出器グループ
５０３，５０４との間に１／４周期のずれがある。この
第２の実施形態では、検出器素子５０１、５０２、５０
３及び５０４からの信号は、それぞれ、 Ｓ１＝ ＡｃｏｓΘ＋Ｃ Ｓ２＝−ＡｃｏｓΘ＋Ｃ Ｓ３＝ ＡｓｉｎΘ＋Ｃ Ｓ４＝−ＡｓｉｎΘ＋Ｃ によって与えられる。その結果、半径方向の情報を Ｄ１＝Ｓ１−Ｓ２＝２ＡｓｉｎΘ Ｄ２＝Ｓ３−Ｓ４＝２ＡｃｏｓΘ 及び Ｔａｎφ＝Ｄ２／Ｄ１ から得ることができる。第１の実施形態に勝る第２の実
施形態の利点は、１）差動信号Ｄ１及びＤ２は、式
（５）及び式（６）の非差動出力の振幅Ａに対して振幅
２Ａを有すること、２）信号Ｄ１及びＤ２にバイアスレ
ベルがないこと、である。図８及び図９は、検出器が三
角形状或いは正弦波形状のいずれかである第２の実施形
態の２つの他の変形例を示す。検出器の形状は、出力信
号からの高調波ひずみを減少させるように選択される。
【図１】従来技術のトラック検知装置を示す。
【図２】本発明の装置が使用されるシステムの形態を示
す。
す。
【図３】フロッピーディスクに記録されたサーボトラッ
クの特徴を示す。
クの特徴を示す。
【図４】本発明の検知装置の第１の実施形態に使用され
る検出器を示す。
る検出器を示す。
【図５】本発明の好ましい実施形態に関連して使用する
ことができる三角形格子を示す。
ことができる三角形格子を示す。
【図６】本発明の好ましい実施形態に関連して使用する
ことができる正弦波形格子を示す。
ことができる正弦波形格子を示す。
【図７】本発明の検知装置の第２の実施形態に使用され
る検出器を示す。
る検出器を示す。
【図８】本発明の第２の好ましい実施形態に関連して使
用することができる三角形検出器を示す。
用することができる三角形検出器を示す。
【図９】本発明の第２の好ましい実施形態に関連して使
用することができる正弦波形検出器を示す。
用することができる正弦波形検出器を示す。
１０１ 装置 １０２ 発光装置 １０３ 多重素子検出器 １０４ ヘッダー １０５ 発散光 １０６ 反射光 １０７ 媒体 ４００ 検出器 ４０１ チップ ４０４ 検出器素子 ４０５ 検出器素子 ４０６ 検出器素子 ４１２ 格子 ４１４ 格子 ５０１ 検出器素子 ５０２ 検出器素子 ５０３ 検出器素子 ５０４ 検出器素子
Claims (19)
- 【請求項１】 移動媒体の位置を検出するための位置
検出器であって、 光ビームを前記移動媒体に差し向けるように取付けられ
た光源と、 前記移動媒体からの光の反射ビームを遮るように取付け
られ、かつ前記移動媒体の周期構造からの像のセルフイ
メージ平面に取付けられた多重素子光検出器とを有する
位置センサー。 - 【請求項２】 前記多重素子光検出器の第１素子を更
に有し、該第１素子は、前記移動媒体の周期構造の第２
周期の整数倍である第１周期で、第１方向に周期的に可
変な光検出能力を有する、請求項１に記載のセンサー。 - 【請求項３】 前記多重素子光検出器の第２素子を更
に有し、該第２素子は、前記第１周期で周期的に可変な
光検出能力を有し、かつ前記第１周期の１／４だけ前記
第１素子からオフセットされている、請求項２に記載の
センサー。 - 【請求項４】 前記周期的に可変な光検出能力は、前
記第１素子の部分を、前記第１周期で周期的な構造をも
ったマスクで覆うことによって得られる、請求項２に記
載のセンサー。 - 【請求項５】 前記周期的に可変な光検出能力は、一
部を前記第１素子の部分に組合わせるようにした第２光
検出器素子を含むことによって得られ、前記組合わせは
前記第１周期を有する、請求項２に記載のセンサー。 - 【請求項６】 前記第１周期は前記第２周期と等し
い、請求項２に記載のセンサー。 - 【請求項７】 前記第１周期は前記第２周期の２倍で
ある、請求項２に記載のセンサー。 - 【請求項８】 前記周期的に可変な光検出能力は、前
記光検出器の矩形露出領域を有する、請求項２に記載の
センサー。 - 【請求項９】 前記周期的に可変な光検出能力は、前
記光検出器の三角形露出領域を有する、請求項２に記載
のセンサー。 - 【請求項１０】 前記周期的に可変な光検出能力は、前
記光検出器の正弦波形露出領域を有する、請求項２に記
載のセンサー。 - 【請求項１１】 前記多重素子光検出器の第１素子の部
分を覆う第１マスクを更に有し、該第１マスクは、前記
回転媒体の周期構造の周期の整数倍である周期を有する
格子である、請求項１に記載のセンサー。 - 【請求項１２】 前記多重素子光検出器の第２素子の部
分を覆う第２マスクを更に有し、該第２マスクは、前記
回転媒体の周期構造の周期の整数倍である周期を有する
格子であり、前記格子の周期の１／４だけ前記第１マス
クからオフセットされている、請求項１１に記載のセン
サー。 - 【請求項１３】 前記発光器は、１０μｍに過ぎない直
径を有する円形発光領域をもった発光ダイオードからな
る、請求項１に記載のセンサー。 - 【請求項１４】 前記媒体は光検出可能なトラックをも
ったディスクである、請求項１に記載のセンサー。 - 【請求項１５】 移動媒体の位置を検出するための位置
検出器であって、 光ビームを前記移動媒体に差し向けるように取付けられ
た光源と、 前記移動媒体からの光の反射ビームを遮断するように取
付けられ、かつ前記移動媒体の周期構造の像のセルフイ
メージ平面に取付けられた多重素子光検出器と、 前記移動媒体の前記周期構造の第２周期の整数倍である
第１周期で第１方向に周期的に可変な光検出能力を有す
る、前記多重素子光検出器の第１素子と、 前記第１周期で周期的に可変な光検出能力を有する、前
記多重素子光検出器の第２素子と、を備え、該第２素子
は前記第１素子の１／４だけ前記第１素子からオフセッ
トされている、位置センサー。 - 【請求項１６】 前記周期的に可変な光検出能力は、前
記第１素子の部分を、前記第１周期で周期的な構造をも
ったマスクで覆うことによって得られる、請求項１５に
記載のセンサー。 - 【請求項１７】 前記周期的に可変な光検出能力は、一
部を前記第１素子の部分に組合わせるようにした第２光
検出器素子を含むことによって得られ、前記組合わせは
前記第１周期を有する、請求項１５に記載のセンサー。 - 【請求項１８】 光ヘッドハウジングを有する光ヘッド
であって、 該光ヘッドを移動させるために、該光ヘッドに結合され
たサーボと、 移動媒体の位置を検出するために、前記ハウジングに取
付けられた位置センサーとを有し、該センサーは、 光ビームを前記回転媒体に差し向けるように取付けられ
た光源と、 前記回転媒体からの光の反射ビームを遮断するように取
付けられ、かつ前記回転媒体の周期構造の像のセルフイ
メージ平面に取付けられた多重素子光検出器とを有す
る、光ヘッド。 - 【請求項１９】 ディスクを回転させるためのモーター
と、 リード／ライトヘッドハウジングと、 リード／ライトヘッドを移動させるために前記リード／
ライトヘッドに結合されたサーボと、 回転媒体の位置を検出するために前記リード／ライトヘ
ッドに取付けられた位置センサーとを有し、該センサー
は、 光ビームを前記回転媒体に差し向けるように取付けられ
た光源と、 前記回転媒体からの光の反射ビームを遮断するように取
付けられ、かつ前記回転媒体の周期構造の像のセルフイ
メージ平面に取付けられた多重素子光検出器とを有す
る、データ記憶システム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/902,398 US5991249A (en) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | Optical track sensing device |
| US08/902398 | 1997-07-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3025237B2 (ja) |
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| US6940603B2 (en) | 2001-10-23 | 2005-09-06 | Olympus Corporation | Optical encoder |
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| US7082006B1 (en) | 1999-08-10 | 2006-07-25 | Storage Technology Corporation | Compact optical tracking system for magnetic tape |
| DE19942323B4 (de) * | 1999-09-06 | 2007-03-01 | Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg | Drehwinkelsensor |
| US6836451B1 (en) * | 2000-06-12 | 2004-12-28 | Infineon Technologies, Ag | Lensless optical servo system for an optically assisted disk drive |
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| CN102890060B (zh) * | 2012-08-26 | 2016-04-27 | 贵州大学 | 利用反射泰铂效应成像的方法及其应用及装置 |
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