JPS58501847A - ガルボ角度モニタリングのための技術 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガルボ角度モニタリングのための技術 発明の背景 この発明は一般的には、ディスク上における光学的なデータの記録および（ある いは）データの読出しのための方法に関し、さらに特定的には、ディスク上にお けるデータトラックの選択と追随のための改良された方法に関する。

近年、光学記録によってもたらされる非常に高い記録密度ポテンシャルのために 、適当な媒体上における光学記録および読出しに対する改良された方法および装 置を開発するのに相当な努力が費されてきた。様々な公知の手段および装置の例 は、以下の参照文献において明らかにされている。

特許番号　発行日　発明者 ４．２１６．５０１　８／　５／８０　Ｂａ１１４、２２２．０７１　９／　９ ／８０　Ｂｅ１ｌ　、　ｅｔ　ａｌ４、２３２．３３７　１２／　４／８０　Ｗ ｉｎｓｌｏｗ、　ｅｔ　ａｌ４、２４３．８４８　１／　６／８１　Ｕｔｓｕｍ ｉ４、２４３．８５０　１／　６／８１　Ｅｄｗａｒｄｓ４．２５３．０１９　 ２／２４／８１　０ｐｈｅｌｊ４、２５３．７３４　３／　３／８１　ＫｏＩＩ ｌｕｒａｓａｋｉ４、２６８．７４５　５／１９／８１　０ｋａｎ。

出版物 Ｒ，Ａ、　３ａｒｔｏｌｌｎｉ、　ｅｔ　ａｌ、　、”Ｑｐｔｉｃａｌ　Ｄ　１ ｓｋ３　ｙｓｔｅ［Ｉｓ　Ｅ　ｍｅｒｇｅ　″　、　Ｉ　ＥＥＥ　Ｓ　ｐｅｃｔ ｒｕｍ　、ＡＵｊ３ｕｓｔ１９７８、ＩＩＩ）、２０−２８゜ Ｇ、Ｃ，）（ｅｎｎｅｙ　、ｅｔ　ａ！、、”Ａｎ　Ｑｐｔｉｃａｌ　［）ｉ３ ｋＲ５ｐｌａｃｅｓ　２５　Ｍ　ａ＞　Ｔ　ａｐｅｓ″、Ｉ　ＥＥＥ　５ｐｅｃ ｔｒｕＩ１１゜１”ｅｂｒｕａｒｙ　１９７９．ｐｐ、３３−３８゜Ｋ、Ｂｕｌ ｔｈｕｌｓ　、ｅｔ　ａｌ、、”Ｔｅｎ　Ｂ１１１ｉｏｐ　ＢｉｔｓＯｒＩａ　 ［）＋！ｉｋ　″　、ＩＥＥＥ　５ｐｅＯｔｒｕｉ　、Ａｕｇｕｓｔ１９７９、 Ｉ）ｆ）、２６−３３゜ Ｒ，Ｍｌｃｈａｅ！　Ｍａ（Ｉｄｅｎ　、”３１１ｔＣＯｎ　ｐＯｓ目」ｏｎ３ 　ｅｎｓｌｎ９　［）ｅｔｅｃｔｏｒｓ　ｒｃｒ　ｐ　ｒｅｃｌｓ：ｏｎ　Ｍ　 ｅａｓｕｒｅｒａｅｎｉａｎｄ　Ｃｏｎｔｒ０１″、　ＳＰ　Ｉ　Ｅ、　■ｏ１ ．　１５３．　ＡｄｖａｎｚｅｓＩｎ　０ｏｔｉｃａｌ　Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ（ １９７８）。

Ｒｏｂｅｒｔ　ｌｙｌ　、Ｗｈｉｔｅ、”　（）ｌｓｋ　−３ｔｏｒａｇｅＴｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ　”　、３　Ｃ１３ｎｔｌｆｌｃ　Ａ　［１ｅｒＨＣａ１１　 、　２４３　：１３８−１４８　（へ　リｇｕｓｔ　、　１　９　８　０　）　 。

これらの参照文献の主題は、この発明７１関連笥囲で援用されたものと考えられ るべきである。

この発明の概要 この発明の主な目的は、光学記録および（あるいは）光学記憶媒体からのデータ 読出しについて前述の参照文献において開示された方法と装置に勝る意味深い改 良された方法および装置を提供することである。

１つのディスクメモリ記憶技術は、第１図に示すように金属の薄い層でコーティ ングされた回転するディスクＤ上にレーザビームの焦点を合わせるためにレンズ とミラーのシステムを使用する。データは、強力な焦点の合ったビームで金属層 に極めて微細な孔を同心円状に形成することによってディスク上に記録され、デ ータは、データトラック上をより出力の小さいビームを通過させることおよび反 射光における強度変化を検出することによって読出される。

この技術はデータ密度を磁気ディスクメモリよりもはるかに大きなものにするが 、記憶媒体の微視的性質はそれに応じて焦点の合ったレーザビームの位置を決め る正確な方法を必要とする。

レンズとミラーのシステムにおける決定的なビーム位置決め要素は、ガルバノメ ータ、すなわち゛ガルボ″またはＧであり、ディスク上でレーザご−ムを放射状 にスキャンする電磁気的に旋回させられるミラーｇａ＋である〈ガルボユニット Ｇ全体が、トラック位置の″′粗調整”のためにディスクトラックを横切って往 復運動させられる一方で、ミラーＢを傾けることは゛′微調整”を提供する）。

゛ど−ム位置制御システムパの閉ループ動作のために、ガルボミラーの角度位置 を示すフィードバック信号を制御システムに伝えることが必要である。そのよう な制御システムは、ビーム位置の正確さおよび応答時間を向上させ、また近くの りニアモータと他の妨害源からの交差結合の効果は最小にされるべきである。こ の発明はそのような改良された制御システムを開示しようとするものである。

この発明の１つの目的は、より好ましい゛制御フィードバック″を提供すること 、すなわちガルボミラーが旋回させられる角度（それが装着されているジャッジ に関係している）を決定する位置センサの使用方法を教示することである。

そのように位置検出器は、ミラーの角度位置を検出するために、単純なレンズ装 置を介してガルボミラーによって反射された赤外線ビームによって好ましく動作 させられる。

この光学的方法は、（ａ　）その原理において、焦点モータによって引き起こさ れる静電的および磁気的干渉の心配がないこと、そして（ｂ）赤外線光学システ ムは、レーザ光学システムの類似物を構成し、ガルボミラーの回転が平坦な表面 上における焦点の合ったスポットの横方向への移動をもたらす一方で、レーザビ ームから区別され得るという点で、磁気的あるいは容量的トランスデユーサより も有利である。

固定された第２のミラーを有する“折り返し型”光学システムは、ガルボミラー を焦点モータおよびその含まれたレンズシステムに最適に近づけて位置させ、部 品を小型化し、レーザビームのブロックキングを避けることができる。

周囲の光源および磁界からの遮蔽を提供するために、部品はミューメタルボック スに収められ得る。

この発明の特定の好ましい実施例において、回転する光学ディスクに関する光学 記録および読出しの信頼性および正確さは、記録および読出動作に対し意義深く 改良されそしてさらに正確である制御を与えるように、スリービームレーザ装Ｗ １および読出信号処理電子回路に関連して久能するそのような位置センサユニッ トを使用するとによって意龜深く促進される。

この発明の特定の性質およびその他の目的、長所、特徴および使用方法は、添付 された図面に示された好ましい実施例の以下の説明より明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明を使用するのに適した光学ディスクメモリ装置を示す簡略化さ れたブロック図である。

第２図および第３図は各々好ましい実施例の平面および側面の簡略化された図を 示し、一方、第４Ａ図は関連した４′モニタ光線”の簡略化された軌跡であり、 第４Ｂ図は°゛折り返されていない”アレイについての簡略化された軌跡を示す 。

第６図は第５図の拡大己れた平面図および＄７図の電子回路モデルを伴う、第２ 図ないし第４図の実施例の好ましい検出器の非常に簡略化された側面図である。

第８図は上述の実施例の使用に適した好ましい利用システムのブロック図であり 、第９図および第１０図はそれらの好ましい回路図である。

第１１図は上述の実施例の直線性をテストするためのテストアレイの概略図であ る。

第１２図は第２図の実施例に類似した変更例であり、第１３図はさらにそれを変 更した例の概略図である。

第１４図はこの発明の好ましい実施例と結合した光学記録および再生システムの 全体ブロック図である。

第１５図は光学ディスクの選択されたトラック上に焦点が合ったときに、第１４ 図のシステムによって与えられる３つのレーザビームの相対位置を示す図である 。

第１６図は第１図に示されたレーザ光学システムの概略ブロック図である。

第１７図は光学ディスク上のデータの配列およびフォーマットを示す概略図であ る。

第１８図は第１７図において示された”′見出し”のフォーマットの詳細を示す 概略図である。

第１９図は上述の使用法に適した信号処理電子回路に対する好ましい実施例を示 すブロック図である。

第２０図は第１図のシステムにおいて使用するのに適した光学ディスクの構造を 示す断面図である。

実施例の詳細な説明 第２図および第３図は、ガルボミラーＨが組合わされたガルボシャーシＯｈに関 連して旋回させられるときの角度配向を決定し、そしてミラー位置を制御する関 連した手段に相関的なフィードバック信号を供給するのに適した位置センサユニ ットＧＵの好ましい実施例を示している。この装置は、正確な光学ディスクメモ リ（ＣＤＭ）ユニット（たとえば、以下に説明され、第１４図ないし第２０図に おいて示されているような）と、特に作動的に関連するようにされているものと して理解される。ガルボミラーＱｍは、先行技術において知られているようにト ラック選択／センタリング（たとえば、第１図の並進手段ｔａ＋に関連する″ト ラック検索”、′トラック追随″）のためにディスクを半径方向に横切って走査 するビームを調節するものとして理解され、これらは典型的にはディスク位置に おける変動を補償するために制御される（ランアウト補正）。

そして、その他に特定された方法を除いて、すべての材料、方法および装置およ び機器はこの良好な実施にしたがって公知の方法によって実行されるものと理解 されるであろう。

このように、ユニットＧＵは、指定された経路（第２図のジャッジａｈにおける 開口ａＱ、　ａｐ−を介する経路しＢ・・・［Ｂ参照）に沿ってレーザビーム（ たとえば、１ないし２１ＩＩＩｌの直径）を受信しそして向き直すように位置決 めされ、ガルボユニット１０を構成するためのフレーム（好ましくはミューメタ ルおよび銅のシールド１１を伴うプラスチック）上にミラーａｍ（たとえば、１ ０Ｘ１０Ｘ１３とともに装着されたコイル手段（たとえば、１組の１５０ガウス のコイル）を含み、従来からのガルバノメータ手段１０によって回動されるミラ ーｇＩｌｌを提供するものとして理解される。

周囲の光および漏洩した磁界（たとえば、近くの焦点モータによって生じる）か らの遮蔽を施すために、部品はユニット１０およびその他の構成要素を装着する ため基板１が取付けられたミューメタルボックス２に入れられる。

ガルボミラーσｍは、コイルに電流が流れないときに取る機械的な中立位置を有 する。ガルボのプラスチックジャッジには位置決めのための突出部があり、その 軸はガルボミラーの軸とほぼ平行である。ガルボコイルが付勢されていないとき に、レーザビームは目標の中心にあたるように、整列期間中にガルボはこの突出 部に関し回動される。これは正常動作期間中におけるガルボコイルの電流と熱と を最小化する。

典型的にミラーＢはレーザ放射（たとえば、典型的には６３３０Ａ”）の゛良好 な”反射体として設計され、それゆえに赤外線（たとえば、以下に特定される９ ２００Ａ０は２５％だけが反射され、比較的高強度のＩＲ源を必要とする）に対 する比較的不十分な反射体であることが予想される。その他の調整方法はＩＲ反 射体を改良するためになされる。

さて、当業者はガルボミラーｇＩｌｌのＱｌをモニタする様々な公知の、伝統的 な方法があることを評価するであろう。

１つは、ミラーに沿った１つあるいはいくつかのポイントに磁束手段を取付け、 固定的に配列された“ホール効果センサ”に関連した位置の移動を検出すること である。関連した方法は容看板をミラーｇｉ上に配列し、プレート内における容 量の変化のｒＩＡ数としてミラーの勾さくプレート内のギャップの変化）を検出 する電子的手段と結合された固定されたプレートに直面させることである。もう １つの少し随れて関係している装置は、テレビカメラに使用され、℃グメントを 横切って移動する映像の位置変化をマルチセグメンｌ−＜２５６ユニット）モノ リシックチップが廿二夕するレチコン光学検出器であり、クロック手段を使用し てあり、標準的な゛シフ１へレジスダ′ど同じだけの連続したデータを有する映 像作成信号をシフ［ヘアウドする。しかしながら、これは非常に高価である。

・・・ＩＲ位団モニタ： この特徴によれば、ユニットＧＵにはまた、好ましくは、ＩＲ源、固定された反 射器、関連したＩＲ検出器および中間焦点手段の形式で、ミラーＱＩＱの角度位 貨をモニタするための光学（反射器）手段が設けられている。（第２図における ＩＲエミッタ４１、反射器２１、フィルタ３１−Ｆを有ブる′ｉＲ検出器３１お よび中間囁１点レンズ２３に注目すること）。

このように、位置検出器は、ｇｍの角度位ｌを検出するために簡■なレンズ装置 ２３を介してガルボミラーｇηによって反射されるように反射器２１によって方 向を決められた赤外線ビームを使用づることができる。この光学的方法は、焦点 モータの周辺で常に多色に発生するｈ電気的および磁気的干渉を受げＣ：いく原 理的には）という点で有利でありまた光学システムはレーザの光学システムの類 似として作られることができ、そこではガルボミラーの回転により、平坦な表面 上での焦点が合ったスポットの横方向の移動が生じる。

固定されたＩＲ反射器２１（第４Ａ図参照）を有する“折り返し型”光学システ ムは、ガルボミラーを焦点モータおよび最模のレーザ目標の近くに位置させ、一 方でアセンブリをコンパクトに保ち、モしてレーザビームのブロッキングを排除 することができる。

そして、好ましいことに、反射器２１は赤外線ビームの整列を調整するために（ 測定期間中）調節可能に回動され得る。この調節は、位置検出器の機械的角度オ フセットを設定する。上述のように目標を定められたレーザビームによって（ガ ルボコイル電流はＯ′）、反射器はＯの回路信号出力Ｓｇに対し調節される（第 ８図）。適当な調整がなされたときに、赤外線は赤外線放射ダイオード（ＩＲＥ Ｄ）から凸レンズを介し、反射器およびガルボミラーに放射され、その後、検出 器の中央にＩＲＥＤの像を形作るために反射器およびレンズを介して〈対称的に ）戻ってくる。

ＩＲＥＤおよび検出器の表面は、一方の側面から現われる光が平行に放出される ようにレンズの焦点面に配置される。

このように、レンズとガルボメータとの間の全距離は、実質的には像位置に影響 を及ぼさないであろう。しかしながら、ガルボミラーのどの回動も平行なビーム の波形の前縁の関係を変化させ、かつこの回動によって、像がビーム偏向の方向 で横に移動させられる（第５図参照）。

第４Ｂ図は光線のトレーシングを容易にする′折り曲げない″状態におけるこの アレイ（ＩＲＥＤ４１．レンズ２３、反射器２１．ミラーｇｍおよび検出器３１ ）を示している。赤外線光源４１は、光線がレンズの他の側面を介して平行に放 射されるようにレンズ２３の焦点面に配置されている。平行な光線がミラーシス テムによって反射された後に再びレンズに入射するとき、平行光線は検出器３１ において光源の像を形成するために焦点面において１点に集中する。

ガルボミラーの偏向く角度θ）の結果は、像がビームの偏向の方向に、横にく距 離ｄ）移動させられるということである。このように、ｆをレンズの焦点距離と し、ｄをｄ−ｒ２θと表わすと、検出器３１は線形な位置変換につれてミラーの 角度の移動を検出しようとする。

１つの好ましい検出器構成要素３１はさらに説明したような゛ラテラルセル”位 置検出器である（たとえば、上述のＲ，Ｍ、　Ｍａｄｄｅｎによる出版物におけ る説明を参照すること）。′ラテラルセル”が利用できる（たとえば単一あるい は２重の軸を持つ構造において）。ラテラルセルは１つの連続した拡張された能 動領域を有している。ラテラルセルと他の光検出器との違いは、背面において収 集されるようにシリコンチップを介して信号電流が流れず、むしろ能！！］領域 の周辺に配置された２−ミックコンタク：一において収集される誼で横に流れろ ということであろう光線のスポットがラテラルセルの能動領域の範囲を照らすと きに、照らされた接合部分において小さな局部順方向バイアスが誘起される。こ の順方向バイアスによって、抵抗性悸電流がそ４ぞれの収集コンタクト（カッ− じ）に流れる５重番目のロンタクトにおいて収集された全信号電流分数は以下に よって与えられる。

１、ｊ　ＹＪ ｊ　ｔｏｔａｌ　ΣｊＹ、ｉ　（第一式）ｊ＝ｉ、２（信号１ｉり ｊ　−ｉ　、２，３，４　＜２重輪） 第１式におけるＹ　Ｊはｊ番口のカソードへの照射のポイントからのコンダクタ ンスを表わしている。それは単にこれらのポイン１−間でのシリコン基板抵抗の 反転である。スポットと与えられたカソードとの間の基板抵抗はく１つの寸法近 似において〉、スポットとカソードとの閂の距離に反比例するので、それぞれの 軸における正規化変換関数は次のように表現される。

第２式において、Δｙ、’　＋　Ｙは、Ｘ（Ｙ）’Ｍ力方向横たわっているカソ ードによって集められた電流間の差を表わしている。Σア、Ｙは、Ｘ（Ｙ）軸方 向に横たわっているカソードによって集められた電流の１を表わしている。。

ラテラルセルは理想的な線形特性に接近している。これは特に、信号軸デバイス に当てはまる。ラテラルセルにおいて観察された直線性からのほとんどすべての 偏向は、電流信号を位置に関連づけるに際し、１つの寸法の幾何学的モデルの欠 陥と関連している。それらのダイナミック動作レンジはスポットサイズ（エツジ 不明瞭効果を除く）から独立している。直線性と絶対的な計測の正確さはまた、 スポットサイズおよび第１番目の順番に対する均一特性からも独立している。そ の他の長所は、優れた直線性と広い動作レンジと電子的に調節可能な空白を含ん でいる。

セルの出力信号は、“光学的中心”　（ここでは平均化された強度の中心に相当 する）、およびラテラルセルの能動シリコン領域上に照射される光線のパターン の位置に正比例している。出力は光線の“中心”に反応するので、検出器上に照 射される像は、ビームが走査されている間−興して留まっている限り、鋭く焦点 が合わされていたり、均一な強度を有していたりする必要はない。

第５図は像位置上におけるレンズの焦点距離の効果を示している。たとえば、約 １．８５１１１１の直径の像を使用した（システムのサイズを縮小しそして能動 領域の中心を利用し、端部におけるよりもより優れた直線性を有するため）、ｆ ／２が２５１１であるレンズ２３は、ラテラルセルの表面３ｌ−５（ここでは、 能動領域を２ｘ５ａｍと仮定する）を横切って約１．３１１１１１（θ＝±１． ５°）移動することができる。光学的システムに役に立つ余地が多ければ多いほ ど、より広い領域とより長いレンズが可能になることに注目されたい。

好ましい光源４１は、散光型レンズを有しそして虚像を伴わない１２ｍＷのＬ　 Ｅ　Ｄ　（Ｌ　１ｔｒｏｎｌｘ　ｍｏｄｅｌ　Ｌ　Ｄ２７１）である。これはレ ンズ２３を介して検出器の能動的領域上に１．８５１ａ＋（直径）の像を与える 。光学的システムにおける光の損失を克服するために、強力な赤外線放射ダイオ ードが運ばれている。このＬ　１ｔｒｏｎｌＸラテラルセル（ＬＤ２７１）は適 用には理想的であると証明されている散光レンズを有する１２ミリワツトの装置 である。クリアなレンズ（装着されている）を有しているＩＲＥＤは、ＩＲＥＤ のパッケージ〈拡大された）の後ろに光源の虚像を作るので、拒絶される。

セル３１の距離は、もちろん、その高さが映像の高さをカバーする（１．８５ｍ ｍの直径のスポットに対しここでは２１１Ｘ　５１１１１１１が適当である）一 方で、最大限予想される像転換の距離を拡張する。直線性は、特に動作レンジが 圧縮されている部分ではわずか数分の１％に保たれ、また“スリット像”はむし ろ比較的円形の゛スポット”になる。また、２重軸のラテラルセルは、当業者が 評価するように、“高転換”情報が必要とされるところで使用される。

システムレンズの焦点距離は、役に立つ空間の限定に適合し、ＩＲＥＤの使用可 能な像および検出器からの強力な信号に対する効果的な像の移動をもたらすよう に選択される。ここで使用される、ｆ／２が２５１１Ｉｍであるレンズは、ガル ボミラーがその必要とされる±１．５″の範囲にわたって回動されるときに、Ｉ ＲＥＤの像を直径で１．８５＋＋ｉに焦点を合わせ、そして±１．３１ｉ＋ａの 横方向の移動をもたらす。検出器の能動領域は２ｍｍ高く、５■広いので、像は 機械的エラーに対する十分な余裕をもって検出器上に適合する。

上述の４ラテラルセル”位置検出器は、第７図に示された代表的な回路図ととも に、第６図において示されている。

当業者はセル３１が、アノードＡ、Ａ＝が放出する゛′分散された抵抗”範囲Ｒ 上に順番にある接合領域Ｊ上に重ねられたカソードＫを含んでいることをＷｇｌ Ｅするであろう。光のエネルギがラテラルセルの能動シリコン領域（カソードに の表面３ｌ−５）上に照射されるとき、１対の電子・ホールが生じ、非常に小さ い電流がセルの抵抗を有する背面Ｒを介して背面の反対側の端部に位置するアノ ード△、Δ′（２つの抵抗コンタクト）に流れる。これらの２つのコンタクトか らの差電流は、能動的領域上に照射される光のパターンの“光学的中心”の位置 およびガルボミラーの角度位置に比例する。出力は光線の中心に反応するので、 検出器上に照射される像は鋭く焦点が合わされていたりあるいは均一な強度を有 していたりする必要はない。これは光学的システムにおける正確さの負担を減少 する。

第７図はラテラルセル３１の理論的、電子的モデルである。電流源の大きさは検 出器上に照射される全光線のエネルギに比例している。“ポテンショメータワイ パの位置は、検出器上で衝突する光のビームの位置を表わしている。

セルの帯域幅は装置の内部容量およびその容量によって検出される抵抗とによっ て決定される。（示されたワイパが中央位置にあるとき、使用される１つのモデ ル検出器は、ａ　５ｉｌｉｃｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ　ＣｏｒｐｏｒａＮｏｎ　 ｍｏｄｅｌ　５Ｄ−２００−２１−２１−３９１であり、２２２ＫＨｚの帯域幅 を有し、（容量はＣ−１６０ｐＦであり、Ｒ２−１８Ｋ　−ｏｈｌｌであり、′ 非常に大きなＲ３および中央に位置するワイパとを付は加えたことに注目された い）ｆ−１／２Ｒ＋ｃである。） 第８図は電気信号処理システムのブロック図である。２つのトランスインピーダ ンス増幅器Ａｔ、Ａ”ｔ（第２図および第３図において図示されていない）は、 検出器３１とともにミューメタルの箱に含まれ、トランスレータ上に装着される 。それらは検出器３１からの（前置増幅および微分された）電流を融通性のある シールドされたケーブルを介する通信に適した低インピーダンス電圧に変換する 。

これらのケーブルは、トランスレータを備え付けの機械部品（好ましくは当業者 が評価する０ＭＭメインフレームカードケージ）に装着された信号処理回路（基 板〉Ｓｐに結合する。ケーブル信号は２つの差動入力線受信１＊Ｒ，Ｒ−によっ て受信され、そしてこれらの増幅器（ラテラルセルのそれぞれの出口からのそれ ぞれの電流出力に比例する）からの電圧出力は、ミラーフィードバック制卸信号 （ＳＯ＞を発生ずる合計７／差ステージに与えられる。このように、検出器３１ 上の与えられた光の量に対して、これらの電圧における差はミラーの位置（出力 信＠Ｓｇ）を示す。

ＬＥＤは年を軽るにつれてその明るさが減少し、これは出力飛模の要素を減少さ せる。堕を合計で除算する”回路（Ａｏ　、ＳＡ、ＡＤ）は、このＬＥＤの経年 変化を補償し、そして光の強度における変動を免れた出力を発生するために含ま れている（分割回路は演算増幅器からなるフィードバックループにおいて使用さ れる増幅器を含んでいる）。これは゛スケ−シフ１クタ”エラー〈それらは電力 の変動から、およびセル３１への放射強度から得られる）を最小化する。

当業者は、エンクロージｖ２およびユニットＧＵ（第３図）が、上述のように、 先行技術において知られている粗いトラック泣貢決めのため並進されるように好 ましく装着されていることを理解するであろう。このように、トランスレータの ｉｎ　ｔｘを最小化することにより、部品のサイズと重さは小さく保たれ、そし て検出信号を前置増暢するために必要な回路のみがミューメタルエンクロージャ において実行される。

第９図はトランスレータ上において実行される回路の一部分のａ！略図である。

好ましいトランスインピーダンス増幅器（たとえば、ＬＭＩＯＩＡタイプの演禅 増幅器少は、その固有の低オフセツト電圧のために選択される。ガルボコイルか らの磁気的、および電気的クロスｉ−りから構成要素を遮蔽するために、部品は 検出器素子にできるだけ接近して、むしろその背後に位置させられる。演１ｍ幅 器への入力は、パ共通モード”すなわち減少した７４流のために１組のねじれた ラインを伴って検出器まで拡張される。バイアス平′＃抵抗は、この接地経路が 検出器からの信号経路と識別されて現われるように、検出器の接地点に接続され ている。急似した取扱いを受ける出カニ２つのねじれたベア。

すなわちシールドされたケーブルは同一の検出器の接地点に接続されＩＣ各々の ケーブルおよび電源に接続されたシールドにおける゛低い′あるいは基準リード 線とともに使用される。さらにクロストークを減少させるために、薄いミューメ タルおよび銅のシールドがガルボの周辺に設けられ、そして電源に接続されてい る。

ＪＩＯ図は好ましい信＠処理回路ＳＰを示している。すべての演算増幅器は霞ぷ 減結合器および補償容量を備えブータイプＬＭ１０１Ａであり、各々の′ｆＩ４ 陣増幅器に上述の利Ｗ！帯域幅（たとえば、０．７ＭＨ２）を与える。微分ライ ン受信器はノイズを最小にするためにふされしい利得〈たとえば、１２ｄＢ＞＃ よび帯域幅（たとえば、３１ＫＨ２＞を有している。極性反転スイッチ３７２は 、制御ループに使われるときに便宜上台まれている。

差を合計で除算する”回路は差動増幅器ＡＯ１加算増幅器ＳＡおよびアナログ増 幅器／演算増幅器ＡＤからなっている。差動増幅器および加算器は双方とも、当 業者が知っているように直線性である。アナログ除算は増幅器（好ましくは、＃ ＭＣ１４９４ｂｙ　Ｍｏｔｏｒｏｌａ−“Ｍｏｔｏｒｏｌａ　１ｌｎｅａｒ　ｉ 、Ｃ，，５ｅｃｏｎｄ　ｐｒｔｒ＋ｔｌｎａ　１９７８を参照）を演算増幅器の フィードバック経路に設けることによって実現される。この構成が使用されると きに、ｖＹが正のフィードバック条件をもたらすため負になることを防ぐ必要が ある。このことを成し遂げるために、正の整流回路が加算増幅器ＳＡに組合わさ れる。

トルムボットＲ８５，Ｒ８６およびＲ８７が除算回路に関連して設けられ、除算 器のＤＣオフセットを無効にする。

Ｒ８８およびＲ８９は除算器スケールファクタを設定し、Ｒ８９は１″あたりの 望ましい電圧値を与えるように調整される。スイッチ３７１は、”ＣＡＬ″位置 に設けられたときに、除算調整のための信号注入点を与える。ツェナーダイオー ドはアナログ増幅器の入力を保護するために使用される。同様に、Ｒ８０，Ｃ８ ４，Ｒ８１およびＣ８５は発振を防ぐために含まれる。

除算部分の出力は、機械目的を満足させる電流角度出力である。以下に説明され るように、システムの分析に使用される２つのＴＴＬ出力がある。

９４７１Ｍ３１１電圧コンパレータＩＧ−７６およびＩＣ−７７およびオーブン コレクタＮＡＮＤゲートは、チャタリングを除去するために＋１５ｎＶおよび一 １５１０Ｖに設定されたしきい値と１５−■に設定されたヒステリシスを有する 窓口検出器を形成する。ガルボミラーが中央位置にあるときに、ＩＣ−７７出力 は低く、ＩＣ−７６出力は高＜　（ＴＴＬレベル）、ガルボセンタの出力を高レ ベルにする。

ガルボ制限出力は、いかなる理由に対しても、検出器上に照射される全光線が最 小限の受入れ可能な値以下である中央制御システムを刺激する。これは極端なガ ルボミラーの角度あるいはＩＲＥＤの欠陥によって引き起こされる。

ＩＣ−７５はその入力として加算増幅器ＳＡの出力を使う１Ｍ３１１’！圧コン パレータである。

もしも同一の方向に積算するためにすべての公差が許容されるならば、回路の出 力はあるｍＶのオフセットをもたらすであろう。幸いにも、これは光学的配列を 調整することによって与えられた周囲の温度において無効にされ得る。

温度によって引き起こされるドリフトを最小にするために、トランスインピーダ ンス増幅器は同一の方向で温度に伴うオフセット電圧ドリフトを有するように特 に選択されていた。

システムの正確さおよび直線性は、反射器に代わって、調整された角度傾斜ステ ージ（第１１図参ｐＨりを用いることによって検査される。回動ステージのミラ ーは赤外線ビームを２回反射するので、すべての傾き角度はガルボがらの回動の ２度に応答している。回路出力（ｌ流角度）は取替えられた反射器の角度に対し てプロットされる。

フィードバック要素が使用されたサーボシステムの条件は、ミラーの偏向の１度 あたりの１０−８−９ボルトのゼロ交差において利得を要求した。直線性のテス トは、より大きなミラー偏向が出力演算増幅器を飽和させることなくテストされ 得るように、減少したスケールファクタにおいて実行された。

直線性はゼロ交差における曲線に接する直線延長部の±５％以内にもたらされ得 る。しかしながら、光学における歪みと光の損失のために、質は角度範囲の両端 にわたって少なくなる。

システム帯域幅は２つの方法によってテストされる。

（１）ガルボコイルを正弦波で駆動し、一方で電流角度出力をモニタし、あるい は（２）ＩＲＥＤを調節し、加算増幅器Ａ７１からの出力を測定する。

方法（１）は直接的であるという長所を有している。しかしながら、ガルボは原 因となる２番目の応答特性を有している（たとえば、４０ｄＢのロールオフは、 帯域幅制限が達成され前に画周波数信号をノイズの最低限度まで減衰させる５０ Ｈｚにおいて明らかに開始する）。

方法（２）はガルボミラーをバイパスし、差動増幅器および除′ｉ４器を除くす べての段階の帯域幅測定を可能にする。

全体の帯域幅は差動ライン受＠器によってＩ１１限される。

変更された実施例は、第１２図および第１３図に示されている。

第１２図は、他に示されている点を除いて、第２図（ＧＵ）と本質的に同じであ る装置１ＧＵＵを示している。ここで、ガルボミラーｇ′ｍは、その゛背面”　 （レーザ像をたとえば６３３　ｒＨｌで反射するのに最適化された面の反対＠） に、ＬＥＤ光源（たとえば、先行技術において知られている組み込まれたレンズ を有する９　４　Ｑ　ｒ＋ｆｉｌにおけるＪＲ−ＬＥＤ）からのモニタ放射を反 射するのに最適な反射器手段Ｍｉｒが与えられるように変更される。この（ＩＲ ）照射は、焦点手段ｒｃによって焦点が合わされ、検出器ｓＤ　（たとえば、好 ましくは、先行技術において知られている分割セル〈２里セル））において検出 される。光遮断エンクロージャｃｈ”は構成要素を収納する前に使用される。好 ましくは、光学モニタは、検出信号を増大しくたとえば、より大きなレンズ：〜 ｌｉｒに接近する）、ノイズを減少しくたとえばレーザ像および他の不必炙な元 勲がらの全り所）、このようにＳ／Ｎを向上させるのに適している。

また、電子的パッケージｅＳ−（たとえば、プリアンプ）は、好ましくは検出器 ｓＤの後ろで、磁気遮蔽されるように配設され、ガルボミラーｇ−ｒｅのコイル からの磁束による干渉を減少させ、これはもちろんコイルの告ぎに対し直角の経 路に沿って最弱になる。

第１３図は、関連した光源Ｓおよび検出器りは比較的同一の方向で配列されると いうことを除いて類似している。

ここで、第１２図の装置にお（プるように、レンズコンパクトパッケージおよび より大きなレンズの使用は、発生するどの光学的歪みを減少することができる（ たとえば、モニタビームとしてのＩＲＥＤ″ビネット”の像が中央を外れて揺動 するために、システムの直線性において）。

また、第１２図および第１３図の装置は、当業者によって知られているように、 前述の“ラテラルセルパ（各々が先行技術においてよく知られているシリコン光 ダイオードを形成する）に対向する“分割された位置センサ″（ｓｐ５）を特徴 づけている。

４分割の位置センサおよび２重セルの種類はより大きな位置感度および解像力を 示すが、検出器上に焦点が合わされた光学的像の寸法に制限されるダイナミック 動作レンジを有している。分割されたセルは良好な直線性を達成するためにスポ ットにおいて均一な照度を必要とする。それらは、パルス化された高速度トラッ キングの応用においで必要とされるように１００メガヘルツより十分上の帯域幅 で動作することができる。

ｓｐｓの１つの形式は、４分割検出器であり、４つの区別された分ｗｉ能１１ｉ Ｊ域（７ノード）を伴う単一構造であり、すべての４つの領域に共通なカソード である。

４分割検出器の最も簡単な使用法は、検出器の中心が光スポツト内に含まれる方 法で、検出器上に光の均一なスポットを作成することを含んでいる。光発生電流 はそれゆえに、４つの能動領域のそれぞれおよび外部回路への流れにおいて減少 される。それぞれの分割部から流れる電流の大きさはその分割部上に照射される 集積された光束に比例している。均一な光度を仮定すると、向かい合った分割部 からの信号間の差は、向かい合った分割部からの電流量によって分割され、全体 的な動作レンジの数分の１としてスポット中心の位置を特定する正規化された伝 達関数を発生する。

動作の上述のモードに対する動作レンジは光スポットの半径に等しい。光スポッ トが中心から半径距離以上離れたときは、４つの分割部はすべて、もはや照射さ れず、そして転送機能はもはやアナログスポット位置を表わさない。

４分割検出器の単一軸は“２重セル”である。この分割された位置センサは、は んの２つだけの能動領域を有しており、これらの能動領域間の境界に関して光ス ポットの位置を示す。信号処理は、４分割検出器に対する場合と同じ態様で実行 される。２重セルの例は、ＴＯ−５パツケージに収容された５ｉｌｌｃｏｎ　Ｄ ｅｔｅｃｔｏｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｌｏｎノ５Ｄ−１１３−２４−２１−０２１ である。双方のアノードを含む能動領域は約０．ＩＸｏ、１インチである。

もしも完全に均一な強度の光スポットが使用されるなら゛ば、分割された検出器 の直線性は実際に非常に良好なものとなるであろう。しかしながら、実際に最も 突環可能な光スボッ１〜は、さらに多くのガウス強度分布を有しており、いくつ かの催の収差を示す。したがって、分割された検出器はしばしば理想的な線形云 違特性から大きく外れる。分割された検出器はゼロについての小さな偏向の非常 に高感度の測定が必要とされる応用を無効にするのに最も効果的に使用される。

・・・典型的な光学的浸出／１込システム（第１４図ないし第２０図） 第１４図ないし第２０図は、この発明の使用に適した典型的な光学的記録／読出 システムを示す。このシステムは、上述のような゛″ガルボユニツトを含んでい るように考えられ、このユニットはトランスレータ段に装着されたガルボミラー を含んでいる。これらは互いにディスク走行を補正し、レンズの視界内でトラッ ク選択を可能にするために、必要な放射状のビーム走査を調節する。ディスク走 行補正義Ｓおよびトラック検索の癲能は、“トラック追随”および゛トラック検 索″動作を使用するトランスレータ位置を最適化するのに割当てられる。上述の ように、２ｉｌＪｍシステムにガルボミラーの角度位置を示すフィードバック信 号を伝えることは必要である。このような制御システムはまた、焦点モータとガ ルボとの間の交差結合の効果を減少させるのに使用される。

トランスレータは主に“′粗トラック検索”義務、特にそれは比較的重く応答が 遅いので（それはガルボコイルを搬送する）、焦点手段を付は加えた義務のため に使用されるように見られるかもしれない。逆に言えば、光ガルボミラーは早い 応答（制限されたトラック距離以上・・・たとえば約３０ｔ−ラック、それぞれ は約０．２ミクロンあるいは８×１０−”’ｆ７）幅）を提供し、典型的に、ト ランスレータに与えられ、当業者がよく知っているようにガルボが“目的トラッ ク”の位置を決めた後で、それが“追いつく”、位置エラー信号を伴って、ガル ボはトランスレータの“前”であることを証明する。

第１４図は、一般的にこの発明の使用に適した好ましい光学的記録および続出シ ステムの基本部分を示す。記録されるべきデータはまず、たとえばノンリターン トウゼロ、リターントウゼロなどのような、磁気記録に使われるタイプのフォー マットの典型的なコード化を使用して与えられたデータをコード化する記録回路 １０に与えられる。伝統的なエラーチェックもまたコード化された信号に与えら れる。

記録回路１０からのコード化されたデータ１０ａは、レーザ光学システム１２に 与えられる。レーザ光学システム１２は、モータ１８による回転に関する正確な 回転軸上で支持されるプリフォーマットされた光学ディスク１５の同一の選択さ れたトラックの中心線に沿って一定距離を保つｌ；位はで焦点が合わされた３つ のレーザビーム１２ａ、１２ｂａ３よび１２０を発生する。たとえば、光学ディ スク１５は、前述のアメリカ合衆口持許番号４，２２２．０７１にＪういて開示 されｌ二タイプの三層のディスクである。

レーザビーム１２８は、コード化されたデータを表ゎづ゛光学ディスクー１５の 選択されたトラックにおける光学的に検知可能な変化を形成するために、コード 化されたデータによつＣ調整される書込ビームである。、書込レーザビーム１２ ａによってディスクに生じた光学的に検出可能な変化はビットや物理的ホールの ような物理的変化である必要はないということは理＃Ｉされるべきである。必要 とされることは、光学的に検出可能な変化は、コード化されたデータ１０ａを表 わす」込レーザビーム１２ａに応答して、ディスクの選択された領域に生じなけ ればならないということだけである。以上の説明の目的のために、発生し得る光 学的変化のすべての可能なタイプは以下に゛°光学的ホール”として示す。

第１４図に示されるレーザビーム１２ｂおよび１２Ｃは読出ビームである。１１ ５１２１において典型的に表わされているように、読出ご一ム１２ｂは、選択さ れた［・ラック１７の中心％ｔ１７ａ上で書込ビーム１２ａの背後で焦点が合わ された叢込後読出ビームであり、一方、書込ビーム１２ａの前で焦点が合わされ た書込性読比ビームである。読出ビームはディスク１５から光学システム１２へ 反射され、それに応答して、信号処理電子回路２０に与えられる複数の検出（ｇ 号ｉ４ａ、１４ｂおよび１４ｃ　＠得る。信号処理電子回路２０は、データが浸 出されるディスク上のトラックおよびセクタ位置を各々識別する信号２０ｂおよ び２０Ｇに加えて、光学ディスク］５から読出されたデータに対応する出力デー タ信号２０ａを提供プるためにこれらの検出付４）１４ａ　、　１４ｂおよび１ ４ｃを使用する。

信号処理電子回路２０はまた、ディスクの回転速度、ビームの焦点合わせＪ５よ びトラック追随の正確な制御を提供するのに使用するｕＪ御倍信号２１８２１ｂ 　、２１ｃ　、２１ｄおよび２１ｅ、２Ｏｆを発生する。より詳細に説明すると 、−制御信号２１ａは、記録および読出期間中の正確な速度制御を提供するため に光学ディスクモータ１８に与えられ、ｉ制御信号２１１１は、要望する１へラ ックを選択するためにレーザビーム１２ａ、１２ｂおよび１２０の放射位置を制 御するために、レーザ光学システム１２に与えられ、制御信号２１Ｃは、選択さ れたトラック上において、レーザビームの正確なトラック追随を提供するために レーザ光学システム１２に与えられ、制御信号２１ｄは、レーザビーム１２ａ、 １２ｂおよび１２Ｇの正確な焦点合わせを提供するためにレーザ光学システム１ ２に与えられ、１ｉｌＪ　ｍ信号１２ｅは、もしも反射された書込前読出ビーム が、前のトラックが先に記録されたデータを含んでいることを示すならば、記録 を中断するために記録回路１０に与えられる。

次に、一般に第１４図に示されるレーザ光学システム１２の好ましい形式を表わ す第１６図を参照する。このレーザ光学システムの種々の構成要素は、前述の参 照より明らかなように、当業者によって容易に実行されるので、第１６図におけ るブロック図および概略図に示されている。

第１６図に示されるように、レーザ３０は、たとえば０゜６３３ｕＩｌの波長お よび１２−Ｗのパワーを有するビーム３０ａを提供する。このレーザビーム３０ ａは、ビームをハイパワービーム３２ａおよびローパワービーム３２ｂに分離す る第１のビームスプリッタ３２に与えられる。ローパワービーム３２ｂは、各々 書込機続出しおよび書込前読出しを与えるためにビームをさらに１２ｂと１２０ とに分割する第２のビームスプリッタ３４に与えられる。別々のレーザは、もし も必要ならば上述のビームの１つまたはそれ以上を提供するのに使われ得るとい うことは理解されるべきである。

第１６図におけるハイパワービーム３２ａは、第１４図における記録回路１０か らの出力に与えられたコード化されたデータ１０ａに応答してビーム３２ａを調 整する高速度光変調器に与えられる。この光変調器３６は、たとえば、音響−光 学ディジタル変調器である。変調器３６の出力において変調されたハイパワービ ームは、システムの書込ビーム１２ａとして使用され、第１５図に典型的に描か れているようにディスク１５の選択されたトラックに沿って前述の一定間隔の保 持を考慮して、ビームを結合する読出ビーム１２ｂと１２Ｃとともに、ビーム結 合器およびスプリッタ３８に与えられる。もたらされた３つのレーザビーム１２ ａ、１２ｂおよび１２ｃはその後、ガルバノメータ４２に＠着されたミラー４０ で反射される。ガルバノメータ４２は、選択されたトラックの中心線に沿った正 確な追随を提供するために必要なだけ適当にミラー４０を偏向させるために信号 処理電子回路２０＜第１４図）からの制抑信号２０（ｌに応答する。

ミラー４０からの反射後に、レーザビーム４２ａ、１２ｂおよび１２Ｃは、焦点 モータ４６上に装着された対物レンズアセンブリ４４に向けられる。モータ４６ は、ディスクの選択されたトラック上でビーム１２ａ、１２ｂｊ５よび１２Ｃの 正確な焦点合わせを維持できるように対物レンズアセンブリ４４をディスク１５ に向かって、または離れるように動かすために、第１４図における信号処理電子 回路２０からの制卸信号２０ｄに応答して動作する。トラック選択は、ディスク に関連したビーム１２ａ、１２ｂおよび１２ｃの放射位置を制御することによっ て与えられる。これは、対物レンズアセンブリ４４に結合され、第１４図におけ る信号処理電子回路２０からの制御信号２０（ｌに応答するりニアモータ４８を 使用することによって達成される。

第１６図に示された２つの読出ビーム１２ｂおよび１２Ｃは、ビームが通過する 記録パターンに関連して調節された反射パワーとともにディスク１５がら反射さ れるということは理解されるべきである。反射された読出ビーム１２ｂおよび１ ２Ｃは、対物レンズアセンブリ４４およびミラー４０を介してビーム結合器およ びスプリッタ３８に戻ってくる。ビーム結合器およびスプリッタ３８は、反射さ れたビームを、第１４図に示されるように信号処理電子回路２０に与えられる対 応した書込機読出信号および書込前読出アナログ電子信号１４ａおよび１４ｂに ビームを変換する光学的検知回路４９に向ける。また、反射された読出ビーム１ ２ａおよび１２ｂの少なくとも１つは、選択されたトラック上のビームの焦点合 わせの質を示す信号処理電子回路２０に電気信号１４Ｃを与える光学的焦点検出 器に与えられる。

次に考えられることは、このシステムに関する第１４図における光学ディスク１ ５にプリフォーマットが与えれる態様である。典型的なフォーマットを行なう装 置の例は第１６図および第１７図に示されている。

第１７図に一般的に示されているように、説明された好ましい実施例における光 学ディスク１５は、多数の円周トランク１７を含んでいる。ディスク１５はまた 、複数のセクタ１９に分けられる。第１７図に示されるように、セクタ１９内の それぞれのトラック１７は、見出し５１およびデータ記録部分５２を含む。デー タ記録部分５２は、記録中にデータが書込まれる部分であり、それぞれのセクタ １９内でトラック長のより大きな部分を含む。トランク１７の見出し５１は、ま ずそれぞれのセクタ１つで見い出され、記録よりら先にディスク上に与えられる 。データ記録に先立ちディスク上のそのような見出し５コを設けることは、典型 的にはディスクの“フォーマツティングとして参照され、もたらされたディスク は前もってフォーマット化された”と考えられる。

第１８図は、第１７図のディスク１５のそれされのセクタ１９におけるそれぞれ のトラック１７に対するこのシステムに関して与えられたプリフォーマットされ た見出し５１の一例を示している。見出し５１を構成する光学的ホールは、物理 的に観測可能である必要はないが、前述のように、ビットのような物理的ホール は第１８図に示される典型的な見出しに対して使用されることが准測される。ビ ットは入射ご−ムに対する比較的高い反射を示し、一方、未配ｆｉ−ｒ＝イスク 頭滅は比較的低い反射を示す。見出しのような光学記録は、ビットのような物理 ｎホールを用いて記録され、データを含む残りの２謙部分は光学的ホールを用い て記録される装置が使用されることが理解されるべきである。データ記録に使わ れた装置と異なる特別、な目的の記録装置がディスク上に見出しを提供する（デ ィスクをプリフォーマットする）のに使用されうということがざらに理解される べきひある。

第１８図に示された見出しの説明を続ける前に、この発明に関連して使用される ディスク１５の断面図を示す第２０図にまず言及する。０．１ないし０．３イン チの厚みのアルミニウムの円盤である支持基板９０は、たとえば４００ないし８ ００オングストロームの厚みを有するアルミニウムの高反射性の不伝導！１１９ ４の付着前に、たとえば２０ないし６０ミクロンの有機的平滑化層９２でコーテ ィングされる。レーザの周波数において透明なシリコンダイオードの８００ない し１２００オングストロームの層としての無機絶縁１！９６は、アルミニウム反 射ＷＩ９４の上に付着される。レーザ周波数において、吸収性の吸収１１９８は 、絶縁１！９６上に付着される。この吸収１１９８は、たとえばデルルのような 金」の５０ないし３００オンゲス］〜ロームの層である。最後に、吸収層９８は 、たとえば１５０ないし５００オングストロームの厚みを有するシリコン樹脂の ような保護［１００でオーバコーティングされる。

さらに第２０図に関して、ディスク１５上の入射レーザビームに対する非反射（ ダークミラー）状態は、層９４゜９６および９８の厚みおよび光学的特性を適当 に選ぶことによって生じる。選択されたトラックに沿って吸収層９８にビット９ ８ａを形成することおよび一定の距離を保つことおよび記録されたデータを表わ すビット９８ａの寸法によって情報を記録する適当に焦点が合わされ、強度が調 節されたレーザビーム（第１４図ないし第１６図におけるレーザビーム１２ａの ように）を使用することによって、第２０図に示されるようなディスク１５上の 記録は達成される。吸収層９８の未配分領域９８ｂに影響を及ぼすには、不十分 な強度に選択され、これらの未配分領域１００が前述の非反射状態を示す周波数 を有する適当に焦点が合わされた読出レーザビーム（第１４図ないし第１６図に おけるレーザビーム１２ｂおよび１２０のように）を使用することによって、情 報はディスク１５から読出される。その結果として、読出ビームは、ビームがピ ット９８ａ上に入射されるときに、比較的高い反射を経験し、読出ビームが未配 分領域９８ｂ上に入射されるときに比較的低い反射を経験するので、反射された 読出ビームはビット９８ａによって強度調節される。保護層１００の上面のほこ りの粒子は、上述の記録および読出動作において無視できるほどの影響にするた めに、光学システムの焦点面から除去されるということは理解されるであろう。

見出し５１のさらに詳細な考察のために第１８図に戻って参照する。見出し５１ は、システムの信頼できる正確な動作を提供するために、第１４図における信号 処理電子回路２０に関連して使用されるので、第１４図に一般的に示された信号 処理電子回路２０の好ましい実現を示す第１９図に関連して第１８図に示された 典型的な見出し５１の構造と配列を描くことは役に立つであろう。第１９図の個 々の構成要素は当業者にとって容易に突環され得るし、それらはブロック図で示 されている。

第１８図に示されたプリフォーマットされた見出し５１を参照すると、左のセク タの境界１９ａは、イｇ号処Ｗ電子回路２０に同期のあったタイミングを与える のに使用される光学反射における比較的大きな変化を与えるピッ１〜５４である 。これは、第１６図における検出された書込後読比信号１４ａをプリアンプ７１ を介して、ピーク検出器７３に与えることによって達成される。ピーク検出器７ ３は、ビット５４に対応し、再生信号における最大のピークと認めるパルス幅の 狭いパルス７３ａを出力する。ピーク検出器７３によって生じた狭い出力パルス ７３ａは、デ１′スク１５に関するシステムの動作を同期させるための種々のタ イミング信号１０ｂ　、２１ａ　、７５ａ　、７５ｂ　、７５ｃ　。

７５ｄおよび７５ｅを発生する典型的なタイミング回路７５に、タイミング関連 信号として与えられる。これらのタイミング信号の目的は、以下に続く説明より 明白になるであろう。

第１８図における以下のビット５４は、トラック１７に対して平行な方向で延長 され、交互にトラックの中心線１７ａの反対側に配置された２つのビット５６お よび５８である。これらのビット５６および５８は正確なトラック追随を提供す るのに使用される。これは第１９図において、プリアンプ７１の出力に提供され た、増幅された書込後読出ビームをアップダウン積分回路７７に与えることによ って達成される。アップダウン積分回路７７は、書込後読出ビームが延長された ビット５６に相当するトラック１７の部分を横切るときに、得られる検出された 信号に応答してアップ積分し、書込後読出ご−ムが延長されたビット５８に相当 するトラック１７の部分を横切るときに得られる信号に応答してダウン積分する 。これらの２つの積分間の差はレーザビームによるトラック追随の正確さの基準 であることは理解されるであろう。延長されたビット５６および５８の寸法と位 置は、トラックの中心線１７ａからのビームの極めて小さな偏向さえ検出し得る ように、焦点が合ったビームのサイズに関して選択される。積分回路７７によっ て与えられたこの差は、各々のセクタごとにビット５６および５８が横切られる ときに、レーザビームによる選択されたトラックの正確な追随を提供するために ガルバノメータ４２（第１６図）に与えられた制御信号２１Ｇを発生するのに使 用される。

タイミング回路７５がタイミング信号７５ａおよび７５ｂをアップダウン積分回 路７７に与えることは、第１９図において注目される。延長されたビット５６お よび５８の位置に適当に対応するためにアップダウン積分が実行されるそれぞれ のセクタの見出し５１の横断期間中に、タイミング信号７５ａは特定の時間を示 すために使用される。タイミング信号７５ｂは、それぞれのセクタ間ごとに、次 のセクタまで書込後続出ビームが第２の延長されたビット５８の横断を達成後、 得られる積分された値を保持する保持信号として役立つように、アップダウンａ 分回路７７シニ与えられる。

第１８図に示さ１ｔた典型的、−見出し５］におｉシる以下の延長されたビット ５６Ｉｊ５よび５８は、トラックの中心姻１７ａ１．：垂直に延長された１数の ごント６ｏである。ビット６０の位置と寸法は、これらのごツ；−６０を横断す るときに得られた反射された信号が入射ビームの焦点合わせの質に依存しｒ；ご −クミを待つように選択される。これは、たとえば８ンのビット６０の厚みを、 それが適当に焦点が合ったご−ムの直径に等しいように選択することによって達 成される。それから、もしｂ不適当な焦頗合１フ「のために入射ビームがビット ６０の厚みよりも大きければ、ビームの一部分のみが反射されるので各々のビッ ト６ｏが横切られたときに反射ビームはパワーを鍼少させるであろう。ビニ１１ ６０間の間隔を一定に保つことは、反射されたビームがビット６０を横切るとき に変調きれる周波数を決定する。

再び第１９図を参照すると、焦点合わせビットら０を横切っている期間中、プリ アンプ７］に与えられる書込後読出ビーム１４ａはぞの結果博られる焦点合わぜ １ｈ報を含む。

それゆえに、ピーク検出器６４は、書込後読出ビームか焦点合わせビット６０を 横切る期間中、タイミング信号７５Ｃによって能動化され、プリアンプ７１の出 力におい又、増幅された店込後扶出ビームを受信するために段（プられる。

ピーク検出器６４は、周波数レンジ内で、焦点合わせの質の基準である出力信号 ６４ａを発生するためにビット６０の間隔保持によって決定される与えられた信 号の大きさに応答するのに適している。

ピーク検出器６４からの出力信号６４ａは、第１６図における光学的焦点検出器 ４７によって与えられた信＠１４Ｃとともに信号加算器６６に与えられる。信号 加算器６６は、ディスク上の入射レーザど−ムの正確な焦点合わせを維持するた めに、焦点モータ４６に与えられた、第１４図に示された信号２１ｄを発生する ために、これらの２つの信号１４ｃおよび６４ａを適当に結合する。

ピーク光学焦点検出器４７からの信号１４Ｃおよびピーク検出器６４からの信号 ６４ａを含む、信号２１ｄを焦点モータ４６へ与えらる目的は、さらに考察され る。

上述の好ましいシステムに期待されたディスク回転速度および記録密度のために 、第１６図における光学的焦点検出器４７は、比較的ゆっくりした応答時間を有 し、それゆえにディスクの回転に従う焦点距離の粗い制御のみを提供するという ことは理解されるであろう。このシステムに関連して、ここに示されているよう に、正確さおよび偏頭性は、第１８図に示されるように各々の見出し５１におけ る焦点ビット６０を使用して可能にされた追加の焦点能力を与えることによって 達成される。上述のように、そのような焦点ビット６０は、光学的焦点検出器４ ７からの信号１４Ｃによって与えられるよりも大きな応答時間を有するビーり検 出された信号６４ａを得ることを許容し、適切な速い応答を提供するように設計 された焦点モータ４６によって、各々のセクタ１９に対する焦点合わせの動作の 速い制御を提供する。もちろん、トラック追随ビット５６および５８に与えるの と同様に、見出し５１はトラック追随および焦点合わせの必要とされる正確で速 い動作を得るために、トラック１７の各々の円周に沿って効果的な回数繰返され る。

第１８図に示された見出し５１の説明を続けるために、上述の焦点合わせビット ６０は、レーザビームによって横切られる特定のトラックとセクタとの識別を与 えるために記録されたビット７２によって追随される。言い換えると、ビット７ ２は、磁気ディスク上でトラックとセクタとを識別するのに使われるように、ト ラックおよびセクタアドレスを表わし、伝統的なコード化はこの目的のために使 用される。

第１９図に示されるように、プリアンプ７１の出力にお（プる増幅された書込機 読出信号は、適当な能動化タイミング信号７５（ｌとともに、トラックおよびセ クタがレーザビームによって横断されたことを各々示すトラックおよびセクタ信 号２０ａおよび２０ｂ　（第１４図参照）を提供するトラックおよびセクタデコ ーダ７８に与えられる。トラック信号２０ｂはまた、レーザビームの位置決めが 要求される選択されたトラックを示すトラックコマンド信号８０ａとともにトラ ック選択回路８０に与えられる。トラック選択回路８０は、トラック信＠２０ｂ によって示されたトラックと１−ラックコマンド信号８０ａによって要求された トラックとを比較し、それに応答して選択されたト・ラック上でレーザビームを 中央に持つでくるためにｉ１６図におシするリニアモータ４８に与えられる＠号 ２′１ｂを発生する。

第１８図とともに第１７図を参照すると、描かれた典型的な見出し５１において 、トラックおよびセクタアドレス識別を提供するピッ１−７２は見出し５１の最 後の部分であることが理解されるであろう。前に指摘しｌヒように、これらの見 出しを含むもたらされたディスクはプリフォーマットされるものと考えられる。

そのようなプリフォーマットされたｒイスクは、典型的には、各々のセクタ１９ にお（プる各々の１〜ラツク１７のデータ記録部分５２における記録および続出 データのために、第１９図において示されているような信号処理電子回路２０に 関連して、ブリフォーマツ１〜された見出しを利用するユーザに提供されるであ ろう。

第１９図におけるプリアンプ７′１の出力に与えられた増幅された書込機読出信 号はまた、各々のセクタ１９（第１７図および第１８図）のデータ記録部分５１ がらのデータの読出期間中に使用される。それゆえに、第１９図の突堤は、記録 されたディジタルデータに対応するデータ出力信号２０ａ　（第１４図参照）を 与えるためにプリアンプ７１の出ツノが与えられるデータ読出回路８２を含佑。

データ読出回路８２は、書込機読出ビームがそれぞれのセクタ１９のデータ部分 ５２を横断している期間に、タイミング信号７５ｅによって能動化される。その 結果として得られるデータ出力信号２０ａは、どちらかからデータが読出される トラックおよびセクタを識別するトラックおよびセクタ信号２０ｂおよび２００ とともに、適切な利用デバイス（図示せず）に与えられる。この読出動作は、デ ータが正確に記録されていることをチェックするため、データ記録中に実行され る。

さらにこのシステムの特徴は、書込前読出ビーム１２Ｃ（第１５図）が使用され る態様を含んでいるということである。この発明によって可能にされた記録密度 は非常に高いということは評価されるであろう。このように、レーザビームの位 置決めにおけるエラーが、前に記録されたデータを破壊することになる記録中に 発生する可能性が存在する。そのような前に記録されているデータは、もしも絶 えず失われず、バックアップがないならば、取り換えるのは非常に高価になる。

この問題は、書込前読出ビーム１２Ｃを利用することによるこの発明によって防 ぐことができる。

第１９図に描かれているように、第１６図の光学的検出回路４９から得られた書 込前読出信号１４ｂは、フィルタ回路９３を介して、その出力９１ａが順番にデ ータ検出器９５に与えられるプリアンプ９１に与えられる。フィルタ回路９３は 、データ検出器９５の動作の干渉からのノイズを防ぐために設けられる。データ 検出器９５は記録されたデータの存在に応答して、記録を中止するために、記録 回路１０（第１４図）に与えられる阻止信号９５ａを発生し、それによって前に 記録されたデータを保護する。書込前読出ビームは、記録前のトランクの質をチ ェックしたり、あるいは、さらに正確なトラック追随および（あるいは）焦点制 御を提供するなどの他の目的にもまた使用されるということは理解されるべきで ある。

・・・結論 放射エネルギビームスキャナ／位置センサは、共通の能動的電子構成要素ととも に、ソリッドステート位置検出手段（たとえばラテラルセルあるいは分割された セル）を使用して動作するように示されている。当業者は、いくつかの点で変更 できることをＷｌ！するであろう。たとえば、実施例のような回路において、変 調された赤外線ビームシステムを使用することによって演算増幅器におけるＤＣ オフセットの効果を最小化することができる。ＩＲＥＤ強度は、検出器の帯域幅 （たとえば、７５ＫＨ２）内で、搬送周波数において変調され得る。このように 、検出器出力における信号は、このキャリアをミラー位置によって差動的に振幅 変調されたキャリアを構成する。先行技術において知れているように、同期ｖ！ １講は平衡型［１器あるいは能動回路によって行なわれる。

光学システムもまた最適化され得る。より大きなレンズおよびより適したモニタ ビーム反射表面は、信号レベルと直線性を改善する。より強い信号は、より小さ いゲインを必要とし、このことは、オフセットとクロストークとを減少すること ができ、一方で、Ｓ／Ｎ比を改良することができる。改良された性光は、レンズ の焦点距離および河口を増大させることによって認庫される。より大きな同口は 、（検出器へ送られるべき）ＬＥＤからのさらに多量の照射を集光するであろう 。より長い焦点距離は、使用されるべき検出器表面のより大きな部分を能動化す るであろう。

（たとえば、焦点距離は同様の実施例において、約４９Ｗｌまで増大され得る） 。そして、さらに大きい検出器領域を使用することにより、必要とさ机る増幅を 減少させることができ、そして信号−雑音化を改良することができ、一方で、ク ロス１−−りおよびオフセットの双方を減少させることができる（たとえば、実 ｔＡ胸において、１７ａｎの直径の３４ｓ＋ｓのレンズは９　ｄＢの改良をもた らす）。

機械的設計は、第１２図に示されているように、蒋構成され得るうこの不均衡な 設計は、第１段の増幅器をより検出器に近づけ、クロストーク源から遠ざける。

わずかに大きなエンクロージャ（ｃｈ＞と、ＨＭハードウェアの再設計がこのた めにもちろん必要である。

トランスレータ上に部品を取付ける過程において、ガルボおよび反射器の位置を ａ節できるように膿械的設計をすることが賢明である。これは、光学的配置を非 常に容易にする。

非常に正確なくたとえば、オフセットを最小化するために）ＤＣレベルを有する ことが必要ならば、周波数領域において、システムは“シフトアップされ得る。

ＬＥＤの照度は、搬送周波数において変調され、ラテラルセルの出力は同期的に 検出される。高搬送波周波数はまた、検出回路を低周波数ノイズ（たとえば、１ ２０Ｈｚ　）に対して比較的高感度にする。しかしながら、そのような設計はお そら（、上述の゛分割された要素”タイプの“より高い帯域幅”検出器を命令す るであろう。

システム性能は、ガルボミラー表面の貧弱な赤外線の反射によって害されるので 、ＩＲ反射器（第１２図および第１３図における）としてのガルボミラーの背面 を利用することが常に好ましい。それから、光学系を折り曲げることは不必要で あり、ミラーＨの正面は、レーザ照射に最適化されて保たれ得る。

当業者は、そのような放射エネルギ位置モニタ手段が、上述の光学ディスクドラ イブ装置において使用されたのと同様のミラーの角度配向を制御し追跡するのに いかに適しているかを評価するであろう。特に、そのようなモニタユニットが、 そのようなミラーを使って装置の効率と経済性を改良し、それらの動作速度を増 大させる・・・当業者が賞賛するであろう・・・ために使用され得るということ は、評価されるであろう。当業者はまた、関連した状態において、そのようなモ ニタが他の類似した可動反射器を追跡し制御するのに使われるということを評価 するであろう。

ここに示された好ましい実施例は、典型にすぎず、この発明は、発明の精神から 離れることな（、その構造、配置および使用法において多くの変更や変化が可能 であるということは理解されるであろう。

この発明をさらに変更することも可能である。たとえば、ここで開示された手段 と方法はまた、類似のシステムと状況における他の放射検出器手段と関連した反 射器の位置決めに適用できる。たとえば、関連した実施例は、異なる放射エネル ギ・・・たとえば、テークがフォログラフによって記録再生される・・・を使用 する記録／写生システムの使の形式に使用される反射器の位置を決めるのに使わ れる。

この発明の可能な変化の上述の例は単なる実例にすぎない。それゆえに、この発 明は、添付された請求の範囲によって定められた発明の節回内でのすべての可能 な変更および変化を含んでいるものと考えられるべきである。

ト １＋１．５１ｍｍ−＊十←１．ｊ１ｍｍ藁ＦＩＧ、ｌ○。

ＦＩＧ・ＩＯＢ・　１ ＦＩＧ、１０Ｃ。

ＦＩＧ、ｌＯＤ。

ＦＩＧ、ｌＯＥ ＾　０ ＦＩＧ、１５゜ ＦＩＧ、２０゜ ＦＩＧ、１７゜ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．トラック検索およびトラック追随動作に関する改良されたＩＩＪ　Ｊを伴う 光学データディスクシステムを提供する方法であって、前記システムは、回転可 能な走査ミラ一手段によって選択的に位置決めされるように配列された指定され た第１の波長の放射エネルギ情報ビームを含み、前記方法は前記ミラ一手段の角 度配向を自助的にモニタし、かつこの配向を反射する出力信号を与える回転モニ タ手段を設け、 前記方法は、 結合して回転されるように前記ミラーと作′＠的に関連した反射器手段を設け、 前記反射器手段によって反射されるべき指定され７．：　＠　２の波長の放射エ ネルギモニタビームを与えるように配置された光源手段を設け、 前記ミラ一手段の角度回転がこの表面手段を横切って指定された線形変位に変換 されるように前記モニタビームを受けるように配列され、かつ、この表面手段上 のモニタビームの相対位置を表４つす位置信号を発生するよに動作するように配 置された、拡張された能動表面手段を含む検出器手段を設け、 前記情報ビームの位置決めをし、それによって前記改良された制御を行なうため にこれらの位置信号を処理し、応答的に各々前記出力面号を発生する利用手段を 設けるステップを備えた、方法。 ２、　光学手段は、前記ミラ一手段の角度回転を前記検出器表面手段に沿った線 形変位に変換できるように、前記光源手段と前記検出器手段との中間に配置され た、請求の範囲第１項記載の方法。 ３、　前記利用手段は、前記ミラ一手段と位置および（あるいは）角度配向のサ ーボ！１４　ｔｉｌｌに適したフィードバック回路を含むように構成された、請 求の範囲第２項記載の方法。 ４、　前記光源手段は、赤外線放射のＬＥＤ光源を含むように構成され、前記情 報ビームはレーザ放射を含むように構成された、請求の範囲第１填記載の方法。 ５、　ラテラルセルは、前記検出器手段として提供される、請求の範囲第２墳記 載の方法。 ６、　分割されたセルは、前記検出器手段として提供される、請求の範囲第２項 記載の方法。 ７、　前記ミラ一手段は、前記情報ビームを高度に反射するミラー表面を含むよ うに構成され、このビームはレーザ放射を含み、前記ミラ一手段はさらに前記検 出器表面手段上の指定された線形変位として前記レーザビームの走査中の前記ミ ラー表面の角度回転を表わすように、前記光源手段からの前記モニタビームを前 記検出器手段へ反射するようにされた反射器手段を含むように構成された、請求 の範囲第１項記載の方法。 ８、　前記反射器手段はレーザ反射表面に向かい合って配置されている、請求の 範囲第７項記載の方法。 ９．　前記利用手段は、前記検出手段および（あるいは）前記光源手段による１ Ｒ磁気的シールドに遜した増幅／処理回路を含むように構成された、請求の範囲 第８項記載の方法。 １０、　前記光源手段は、比較的狭いモニタビームプロフィールと一致する最大 出力を示すように選択され、配置されたＬＥＤユニットを含むように構成され、 前記検出手段は、能動的表面上のモニタビームの相対位置を表わす出力を与える ようにされたラテラルあるいは分割されたセルを含むように構成され、 前記検出および光源手段は、前記レーザ情報ビームによって干渉から光学的にシ ールドされるようにパッケージされる、請求の範囲第９項記載の方法。 １１、　前記検出および光源手段は、相対的に共通な平面に沿って、−列に整列 されるように配置された、請求の範囲第９聯記載の方法。 １２、　前記光学的データディスクシステムは、１つの″書込ビーム”と２つの “読出ビーム″を含み、それらのすべては、″′書書込読出″′機能に適した第 １の読出ビームと、４゛閂込前読出″繍能に適した他の読出ビームとともに、回 転する光学的記録ディスクの与えられ、選択されたトラック上に照射されるよう にされた理解され、前記ミラ一手段は関連したディスク記録を横切ってこれらの ビームを走査するように配置された、請求の範囲第４項記載の方法。 １３、　前記光源および検出手段は、前記情報ビームから光学的にシールドされ るように配置され、パッケージされた、請求の範囲第１項記載の方法。 １４、ＬＥＤは前記光源手段として提供され、このＬＥＤは前記検出器表面手段 上に限定された大きさの゛スポット”像として赤外線放射をするようにされ、こ の表面手段は、スポットを少なくともまたぐ高さと、最大ミラー回転期間中に最 大スポットの逸脱をカバーする長さを示すように選択され、必要とされる信号／ 雑音比を与えるのに十分なだけ長い、請求の範囲第１３項記載の方法。 １５、　前記光源ＬＥＤは、平行なモニタビームを出射するのに適し、前記検出 セルは、比較的短い“立上がり時間”を示すのと同様に、最小のドリフトと、指 定されたライフタイムおよび温度変化に関する安定した“空白”位置を示すよう に選択される、請求の範囲第１４項記載の方法。 １６、　前記能動的表面長に沿って、前記スポットの位置の移動が、この長さに 沿ったスポット位置を示す指定された複数の出力を発生するように、前記検出セ ルが選択され、配列された、請求の範囲第１５項記載の方法。 １７、　前記検出セルは、分割されたセルにおけるように“物理的に分割された ”ように選択され、動作される、請求の範囲第１６項記載の方法。 １８、　前記検出セルは、ラテラル２重セルにおけるような、電気的分離である ように選択され、動作される、請求の範囲第１６１記載の方法。 １９、　１況光学的データデイスクシステムは、１つの“書込ビーム”と２つの ″読出ビーム”を含み、それらのすべては、“傷込前涜出″機能に適した。第１ の読出ビームと、′窪込後読出パ礪能に適した他の続出ビームとともに、回転す る光学的記録ディスクの与えられ、選択されたトラック上に照射されるようにさ れたものと理解され、前記ミラーを段はｇ４連したディスク記録を横切ってこれ らの′ビームを走査するように配置された、請求の範囲第１６項記載の方法っ ２０、各ぐの検出セル出力は、前記ミラ一手段の角度回転の関数として検出セル 上の比例し心位置変化を表４っす出力信号を与える和−差ステージにｉＱいて、 結合された信号とともに増幅チクネルに与えら孔る、請求の範囲第１３項記載の 方法。 ２１、　前記検出セルは、２つの出力を提供するうｊラルセルを含むように構成 れ、各々の出力はプリアンプおよび差動増幅器手段に与えられ、それゆえに前記 和−差スーｊ−ジにおいて結さされた、３２の鑓囲第２０項記載の方法。 ２２、　前記光源および検出器手段、完全なモニタ千設とともに、前記情報ビー ムからシールドされるために、関連しｊ；光学的３３よび回路的手段でパッケー ジされ、指定された０嶽における前記ミラ・一手段の往復運動４３よび制御され た位置決めに適したトランスレータ手段上にｔＩｊＪ記ミラ一手段と共通に装着 され、前記回路手段は、前記増幅手段を含む、請求の範囲第２１墳記載の方法。 ２３、　前記ミラ一手段はキャリア手段を含むトランスレータ手段上に装着され 、それによって指定された態様における制御された往復運動と位置決めに適用さ れ、前記利用手段によって処理された前記出力モニタ信号は、前記ミラーの回転 と同様に前記キャリア手段の位置の制御に対するサーボｔ＋ｌ制御を提供するよ うに構成され、それによって関連した回転メモリディスクの半径方向を横切って 前記情報ビームを制御可能的に走査する、請求の範囲第１項記載の方法。