JPS59500885A - 光学メモリシステムのための焦点制御回路 - 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】 光学メモリシステムのための焦点制御回路関連特許出願の引用 この特許出願は、我々が１９８２年２月１７日に出願した共通の指定された特許 出願連続苗＠３４９．５３６にあたる゛改良されたトラック追随を有づ゛る光学 メモリシステム″、連続番号３４９，４６８にあたるパ改良されたロングシーク 能力を有する光学メ：［リシステム′°、連続番号３４９．５３５にあたる“改 良されたトランク追随およびシーク能力を有する光学メしリシスｊ−ム°”、連 続番＠３４９゜５３４にあたる°°改良されたショートシーク能力を有する光学 メモリシステム′°と、１９８２年５月１９日に出願した連続番号３７９．９８ ０にあたる゛′改良された位置および黒白制御回路を有する光学メモリシステム °′と、１９８１年１−０月１５日に出願され、係属中の共通の指定された特許 出願連続番号３１１，６２８．３１１，６２９．３１１．６３０および３１１， ７４５とに関連した主題を含んでいる。

発明の背景 この発明は一般的には、高密度データ記憶システムにおけるデータ記録および（ あるいは）読出のための改良された方法と装置に関し、さらに特定的には、高密 度光学記憶システムにおけるデータの記録および読出期間中に信頼性の高い正確 な位置決めの制御を提供する改良された方法と装置に関するものである。

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のための改良された方法および一装 置を開発するのに相当な努力が費されてきた。様々な公知の方法および装置の例 は、以下の参照文献において明らかにされている。

アメリカ合衆国特許資料 特許番号　発行日　発明者 １■−一一一喝■−１１−■− ４，２１６，５０１８／　５／８０　Ｂａ１１４．２２２．０７１　９／　９／ ８０　Ｂａ１ｌ　、　ｅｔ　ａｌ　。

４．２３２．３３７　１２／　４／　８０　Ｗ　ｔｎｓｌｏｗ、　ｅｔ　ａｌ４ ．２４３．８４８　１／　６／８１　ＬＪｔｓｕｍｉ４．２４３．８５０　１／ ’　６／８１　ＥｄＩ＊ａｒｄｓ４．２５３．０１９　２／　２４／　８１　０ 　ｐｈｅｉｊ４．２５３，７３４　３／　３／８１　Ｋｏｍｕｒａｓａｋｉ４． ２６８，７４５　５／　１９／　８１　０　ｋａｎ。

出版物 Ｒ，Ａ、　Ｂａｒｔｏｌｉｎｉ、　ｅｔ　ａｔ、、“Ｑ　ｐｔｉｃａｌ　ｌ）　 １ｓｋ５　ｙｓｔｅｍｓ　Ｅ　ｍｅｒｇｅ”、Ｉ　ＥＥＥ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　 、　Ａｕｇｕｓｔ１９７８、　ｐｐ、２０−２８゜ Ｑ、　Ｃ，Ｋｅｎｎｅｙ　、　ｅｔ　ａｔ、　、“Ａｎ　□　ｐｔｉｃａｌ　Ｄ 　１ｓｋＲｅｐｌａｃｅｓ　２５　Ｍ　８ｇＴ　ａｔ）８３”、Ｉ　ＥＥＥ　Ｓ ｐｅｃｔｒｕｍ　。

Ｆｅｂｒｕａｒｙ　１９７９．０１＋、　３３−３８゜Ｋ、　Ｂｕｌｔｈｕｉｓ 　、　ｅｔ　ａｔ、　、”Ｔｅｎ　Ｂ１１１ｉｏｎ　ＢｉｔｓＯｎ　ａ　［）ｉ ｓｋ”、ＩＥＥＥ　３ｐｅｃｔｒｕｉ、Ａｕｇｕｓｔｌ　９７９　、’　１）ｌ ）、　’２６−３３　。

Ａ、Ｅ、Ｂｅ１ｌ　、Ｃｔ　ａｔ、、”Ａｎｔｉｒｅ４１ｅｃｔｉｏｎ３ｔｒｕ ｃｔｕｒｅｓ　ｆｏｒ　Ｑｐｔｉｃａｌ　Ｒｅｃｏｒｄｉｎｏ”、ＩＥＥＥＪｏ ｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、　Ｖｏｌ、ＱＥ 　−１４、Ｎｏ、７．ＪｕｌＶ　１９７８．Ｄｐ、４８７−４９５゜これらの参 照文献に属する部分は、この発明において援用されたものと考えられるべきであ る。

この発明の＠要 よく認識されているように、光学メモリシステムにおいて、記録および再生動作 期間中に信頼できる正確な位置決めおよび焦点の制御が与えられなければならな いということはかなり重要である。そのような要求は、たとえば、相対的にかな り低い密度でデータを蓄積する磁気メモリディスクシステムに比較しで、典型的 に使用される非常に高いデータ記録密度のために、光学メモリシステムにおいて は特に厳密である。それゆえに、光学データ記憶システムのような高密度記憶シ ステムにおけるデータの記録および（あるいは）続出期間中の改良された焦点合 わせおよび位置決め１ＩｄＪ　ＩＩを提供することがこの発明の目的である。こ の発明は、自動焦点捕獲が光学メモリシステムに与えられる態様に最も特定的に 関連している。

この発明の特定の好ましい実施例において、回転可能な光学ディスク上にデータ を記録および再生するためにレーザビームが使用され、意味深く改良された位置 決めおよび焦点制御は、光学ディスク上における記録および再生レーザビームの 焦点合わせおよび位置決めを共に正確に高信頼性でｌｌ＋ｌＪ　！Ｉ］￥る複数 の相互作用的サーボループとともに、特別に設計された焦点制御および捕獲回路 を使用ｆることによって達成される。捕獲範囲がシステムの正常能力を越えると きはいつでも、焦点捕獲回路は自動的にシステムを適当な焦点制御動作に戻す。

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図はこの発明が組込まれた光学記録および再生システムの全体的なブロック 図である。

第２図は光学ディスクの選択された１−ラック上に焦点が合わされたときに第１ 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。

第３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４図は光学ディスク上のデータの配置とフォーマットを一般的に示す概略図で ある。

第５図は第４図に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６図は第１図の信号処理電子回路の好ましい実施例を示すブロック電気回路図 である。

第７図は第１図のシステムにおいて使用される光学ディスクの構造を示すＩＹＴ 面囚である。

第８図シよこの発明において使用される相互作用的サーボ制御装置の好ましい実 施例を示すブロック電気回路図である。

第９図はトラック追随動作の実行に適する第８図のこれらの部分を示すブロック 電気回路図である。

第１０図はショートシーク動作の実行に適する第８図のこれらの部分を示すブロ ック電気回路図である。

第１１図はロングシーク動作の実行に適する第８図のこれらの部分を示すブロッ ク電気回路図である。

第１２図は第１１図に示された到着検出器の好ましい実施例である。

第１３図はこの発明による焦点捕獲回路の好ましい実施例を示すブロック電気回 路図である。

第１４図は第１３図の実施例における様々な信号のグラフを示す。

発明の詳細な説明 図面の各図を通して同一番号および記号は同一要素を示す。

始めに第１図を参照すると、それは一般に、前述の共通に指定された係属中の特 許出願において開示された光学記録および続出システムのりζ流側の基本的な部 分を示している。記録されるべきデータは、最初にたとえば、ノンリターンツー Ｕ口、リターンツーゼロなどの磁気記録に使用されるタイプの典型的な符号化フ ォーマットを用いて、与えられたデータをコード化づ′る記録回路１０に与えら れる。

典型的なエラーチェックもまたコード化された信号に施される。

記録回路１０からのコード１ヒされたデータ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による回転の正確な 軸１６上に支持された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間隔をおいた位置で焦点が合わされた３つの レーザビーム１２ａ、１２ｂおよび１２Ｃを発生Ｊる。光学ディスク１５は、た とえば、前述のアメリカ合衆国特許番号４，２２２，０７１およびＢｅ１ｌ　、 　ｅｔ　ａｔ　、による前述の論文において開示されたタイプの３層のディスク である。各々のレーザビームは、たとえば、ディスク１５上の１ミクロンのスポ ットサイズに焦点が合わされる。

レーザビーム１２ａは、光学ディスク１５の選択された１へラックにおいて、コ ード化されたデータを表わす光学的に検出可能な変化を形成するように、コード 化されたデータによって変調される書込ビームである。書込レーザビーム１２ａ によってディスクに発生し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解されるべきである。必要 とされることは、光学的に検出可能な変化が、コード化されたデータ１０ａを表 わす書込レーザビーム１２ａに応答して、ディスクの選択された領域に生じな【 プればならないということだけである。この説明のために、発生し得る光学的に 検出可能な変化の１゛べての可能なタイプは、以下に光学的ホールとしＣ示され る。

第１図に示されたレー・ザビーム１２ｂおよび１２ｃは読出ビームである。第２ 図に典型的に示されているように、読出ビーム１２ｂは、選択されたトラック１ ７の中心線１７ａ上において、書込ビーム１２ａの後方で焦点が合わされる口過 後読出ビームであり、読出ビーム１２０は書込前読出ビームであり、書込ビーム １２ａの前方で焦点が合わされる。読出ビーム１２ｂおよび１２Ｃの強度は、そ れらが先に記録されている情報の完全さを妨げないように選択される。読出ビー ムはディスク１５から反射されて光学システム１２へ戻され、それに応答して光 学システム１２は、信号処理電子回路２０に与えられる複数の検出信号１４ａ。

１４ｂおよび１４Ｃ＠得る。信号処理電子回路２０はまた、以下に考察するよう に、記録されたデータの正確さをチェック夏るのに使用するために記録回路１０ からコード化されたデータ信号１０ａを受信する。

信号処理電子回路２０は、データが読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２０ｃとともに、光学ディスク１５から 読出されたデータに対応する出力データ信号２０ａを提供するために、検出され た信号１４ａ、１４ｂおよび１４Ｃを使用覆る。

信号処理電子回路２０はまた、制御信号１０ｂ　、２１８　。

２１ｂ　、２１ｃ　、２１ｄ　、２１ｅおよび２１ｆ　を発生ｔ　ル。

さらに詳細に説明すると、制御信＠１０ｂは、ディスクの回転に関するデータの コード化を同期させるために記録回路１０に与えられ、制御信号２１８は、記録 および読出中の正ｎな速ａ　Ｒ＋’Ｊ　ＦＥＤを与えるため光学ディスクモータ １ＢにＪ５ｉ−えられ、制御Ｉパリ２１ｂは、必要なトラックをシち択するたδ うに］ノーザビーム１２ａ、１２１）および１２Ｇの半径方向位置を制御するた めにレーザ光学システム１２に与えられ、制御信号２１０は、選択されたトラッ ク上におけるレーザビームの正確なトラン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 １２Ｃの正確な焦点合わせを提供り−るためにレーザ光学システム１２に与えら れ、制御信号２１ｅは、前方のトラックは以前に記録されているデータを含・む ので、反射された書込前続出ビームが過剰書込記録エラーの可能性を示すならば 、記録を中断づ−るために記録回路１０に与えられ、信号２１［は、記録エラー が発生したときには記録を中断するために記録回路′１０に与えられる。

次に、第１図に一般的に示されたレーザ光学システム１２の好ましい実施例を示 す第３図を参照する。このレーザ光学システムの様々な構成要素は、前述の参照 文献から明らかなように、当業者によって容易に実行され得るので、第３図にお けるブロックおよび概略図において描かれている。

第３図に示されるように、レーザ３０は、たとえば６３３ナノメータの波長と、 たとえば１２ｎｚｖのパワートノベルを有するビーム３０ａを提供する。このレ ーザビーム３０８は、ビームをハイパワービーム３２ａとローパワービーム３２ ｂとに分離する第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３ ２ｔｌは、さらにビーム３２ｂを分離して書込後読出ｄ５よび書込前読出ビーム であるビーム１２ｂおよび１２Ｃをそれぞれ与える＠２のビームスプリンタ３４ に与えられる。単独のレーザは、もし必要ならば、１つまたはそれ以上の上述の ビームを与えるのに使用され得るということは理解されるべきである。

第３図のハイパワービーム３２ａは、第１図の記録回路１０からの出）ｊ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を変調する高速度光 変調器３６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（プる結果としてもたらされた変調された 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、読出ビーム １２ｂおよび１２０とともに、第２図に典型的に描かれＩＣように、ディスク１ ５の選択されたトラックに沿った上述の一定間隔を考慮してビームを結合する、 ビーム結合器およびスプリッタ３８に与えられる。結果どしてもたらされる３つ のレーザビーム１２ａ、１２ｂおよび１２Ｃはその後、ガルバノメータ４２に装 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のに必要なだけ、ミラー４０が適当に偏 向されるように、信号処理電子回路２０（第１図）からの制御信号２１ｃに応答 する。

ミラ・−４０からの反射後に、レーザビーム１２ａ、１２ｂおよび１２０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４ ６は、第１図の信号処理電子回路２０からの制御信号２１ｄに応答し、ディスク の選択されたト・ラック上におけるど−ム１２ａ。

１２ｂおよび１２０の正確な焦点合わせをそれによって維持するように、対物レ ンズアセンブリ４４をディスク１５に向けそして離れるように動かずように動作 する。トラックの選択は、ディスクに関連するビーム１２ａ、１’２ｂおよび１ ２ｃの半径方向の位置を制御することによって与えられる。このことは、対物レ ンズアセンブリ４４に結合され、第１図の信号処理電子回路２０からの制御信号 ２１ｂ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３図の２つの読出ビーム１２ｂおよび１２Ｃは、ビームが通過する記録された パターンに従って変調された、反射されたパワーを伴なって、ディスク１５から 反射されることは理解されるであろう。

反射された読出ビーム１２ｂおよび１２Ｇ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３Ｂに戻る。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１図に示すように信号処理電子 回路２０に与えられる書込後読出および書込前読出ア犬ログ電気信号１４ａおよ び１４．ｂに応答してビームを変換する光学検出回路４９に向ける。また、反射 された読出ビーム１２ａおよび１２ｂの少なくとも１つは、比較的低いゲインを 与え、選択されたトラック上におけるビームの焦点合わせの質を示す広い捕獲範 囲信号１４Ｃを信号処理電子回路２０に与える幾何学的光学焦点検出器４７に与 えられる。

次に考えられるべきことは、第１図における光学ディスク１５に提供されたプリ フォーマットである。典型的なプリフォーマットの構成の例は第４図および第５ 図に示されている。

第４図において一般的に示されているように、描かれている好ましい実施例にあ ける光学ディスク１５は、たとえば、１４インチのディスク上で２ミクロン離れ た一定間隔で配置された４０．０００というような、非常に大きな数の円形のト ラック１７を含む。トラック１５はまた、複数のセクタ１９に分割される。第４ 図に示されるように、セフタ１９内における各′々のトラック１７は、見出し５ １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、各々のセクタ１９内においてトラック長のより大きな部 分を含んでいる。

４〜ラツク１７の見出し５１はそれぞれのセクタ１９において最初に発見され記 録に先立ってディスク上に与えられる。

そのような見出し５１が与えられたディスクは、典型的にはプリフォーマットさ れたものとされる。

第５図は、第３図のディスク１５の各々のセクタ１９における各々のトラック１ ７に与えられたプリフォーマットされた見出し５１の例を示す。見出し５１を構 成する光学的ボールは、前述のように物理的に観測可能である必要はないが、ピ ントのような物理的ホールは第４図に示す典型的な見出しのために使用されると いうことはこの説明のために推測されるであろう。ビットが入射ビームに対する 比較的高い反射を示す一方で、他の妨げられていないディスク領域が比較的低い 反射を示すということもまた推測されるであろう。ビットのような物理的ホール を使用して光学記録の一部が与えられる構成もまた使用され、残りの記録された 部分は光学的ホールを使用することによって記録されるということは理解される べきである。

第５図に示された見出しの説明を続ける前に、第１図のシステムに使用されるデ ィスク１５の断面図を示す第７図を参照する。０．１ないし０．３インチの厚み のアルミニウムの円板などのような支持基板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度に反射可能な不転＄１ ９４の上のデポジションに先立ちたとえば２０ないし６０ミクロンの有機的平滑 層９２でコーティングされる。レーザ周波数において透明な２酸化珪素のたとえ ば８００ないし１２００オングストロームの層のような無機絶縁層９６は、アル ミニウム反射層９４上にデポジションされる。レーザ周波数において吸収性のあ る吸収層９８はそれから、絶縁層９６上にデポジションされる。吸収層９８は、 たとえばテルルのような金属の５０ないし３００オングストロームの層である。

最後に、吸収層９８は、たとえば１５０ないし５００ミクロンの厚みを有するシ リコン樹脂のような保１１Ｊ１００によってオーバコーティングされる。

ざらに第７図を参照すると、ディスク１５の未記録部分上のレーザビーム入射に 列する非反射（ダークミラー）状態は、層９４．９６および９８の厚さと光学的 特性を適当に選択することによって発生する。第７図に示されるようなディスク １５上における記録は、選択されたトラックに沿った吸収層９８においてビット ９８ａのような光学的に検出可能な変化を形成すること、記録されたデータを表 わすこれらのビット９８ａの間隔を一定に保つことおよびその寸法によって情報 を記録する、適当に焦点が合わされ、強度変調された記録レーザビーム（第１図 および第２図にｄ３けるレーザビーム１２ａのような）を使用することによって 達成される。吸収層９８の未記録領域９８ｂに影響を及ぼすには不−４−分な強 度に選択され、これらの未記録領域１００が前述の非反射状態を示す１．−適当 に焦点が合わされた続出１ノーザビーム（第′１図および第２図におけるレーザ ビーム１２１）および１２ｃのような）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、ビ・−ムがビット９８ａ上に入射されたと きに読出ビームは比較的高い反射を経験し、読出ビームが未追込領域９８１〕上 に入射されたときには比較的低い反射を経ＫｆＡ　するので、反射された読出ビ ームはビット９８ａによって強度変調される。保護層１００の−Ｌ部表面におけ る埃の粒子は、前述の記録および読出動作に無視できる影響を与えるように光学 システムの焦点面から遠く取除かれるくすなわち、それらは焦点の外へ取除かれ る）。

見出し５１のさらに詳Ｈ１な考察のために、第５図に戻って参照する。見出し５ １は、システムの信頼性の高い正確な動作を提供するために第１図の１８号処理 電子回路２０に関連して使用されるので、一般的に第１図に示される信号処理電 子回路２０の実施例を示す第６図に関連して第５図に示される典型的な見出し５ １の構造および配置を説明することが役立つであろう。第６図の個々の構成要素 は当柔者によって容易に実現され得るし、このようにブロック形式で示されてい る。

第５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、左セクタ境 界１９ａにすぐに続くのは、光学反射において信号処理電子回路２０に同期の合 ったタイミングを与えるのに使用される比較的大ぎな変化を与える比較的大ぎな ビット・５４であることがわかるであろう。これは、第３図の検出された書込後 読用信号１４ａを前置増幅器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７３は、ビット５４に応答して、再生信号における 最大のピークと認める幅の狭いパルス７３ａを出力する。ピーク検出器７３によ って発生したこの幅の狭い出力パルス７３ａはその後タイミング基準として、デ ィスク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１ ０ｂ　、２１ａ　、７５ａ　、７５ｂ　。

７５Ｃ，７５ｄおよび７５ｅを発生する伝統的なタイミング回路７５に与えられ る。これらのタイミング信号の目的は説明が進むにつれて明らかになるであろう 。

第５図におけるビット５４に続くのは、トラック１７に平行な方向に延ばされ、 交互にトラック中心線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与えるのに使用 される。これは第６図において、前置増幅器７１の出力に与えられた増幅された 書込後読用信号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、引き延ばされたピッ１〜５ Ｇに対応するトラック１７の一部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Ｌ／、書込後読出ビームが、引き延ばされたピッ］−５８に対 応するトラック１７の一部を横切るとき゛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１−ラック追随の正確 さの阜準て゛あるというごどは理解されるであろう。引き延ばされたピッ１へ５ ６おにび５８の寸法と位置は、［・ラック中心線１７ａからのビームの非常に小 さい偏光でさえ検出し得るように、焦点が合わされたビームのサイズに関連して 選択される。各々のセクタごとにビット・５６および５８が横切られたどきに積 分回路７７によって与えられるこの差は、レーザヒ−１８にＪ、る選択された１ 〜ラツクの正確な追随を勾えるためにガルバノメータ４２（第３図）に与えられ る制御信号２１Ｇを発生づ゛るのに使用される。

タイミング回路７５はタイミング信号７５ａと７５ｂをアップダウン積分回路７ ７に与えるということは注目される。引き延ばされたピッｉ・５６および５８の 位置に適当に対応づ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の横断期間中の特定の時間を示すために、タイミング信号７５８は 使用される。タイミング信号７５１）は、次のセクタまで、書込後読出ビームが 第２の引き延ばされたビット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、それぞれのセクタごとに、アップダウン積分回 路７７に与えられる。

第５図に示された典型的な見出し５１における引き延ばされたビット５６おＪ： び５８に続くのは、１へラックの中心線１７ａに垂直に引き延ばされた複数のビ ット６０である。

ビット６０の位置と寸法は、これらのピッｌ〜６０を横断゛するときに得られる 、反射された信号が入口１ビームの焦点合わぜの質に依存したピーク値を持つよ うに選択される。これは、たとえば各々のビット６０の直径を、適当に焦点が合 ったビームの直径に等しいように選択づることによつ゛Ｃ達成される。それから 、もしも不適当な焦点合わぜのために入射ビームがピッ１−６０の厚みよりも大 きければ、ビームの部分のみが反射されるので、名々のピッ１〜６０が横切られ たどきに反射されたビームはパワーを減少させるであろう。ビット６０間の間隔 を一定に保つことおよびディスク回転速度は、反射されたビームがビット６０を 横切るときに変調される周波数を決定することもまた、理解されるであろう。

再び第６図を参照すると、焦点合わせビット６０が横切られている期間中に前置 増幅器７１に与えられる書込後読出ビーム１４ａは、その結果得られる焦点合わ せ情報を含むことが理解されるであろう。それゆえに、ピーク検出器６４は、書 込後読出ビームが焦点合わせピッ１−６０を横切っている期間中、タイミング信 号７５ｃによって能動化され、前置増幅器７１の出力において、増幅された書込 後読出ビームを受信するために設置ｊられる。ピーク検出器６４は、周波数レン ジ内で、焦点合わぜの質の基準である比較的高ゲインの出力信号６４ａを発生す るためにビット６゜の一定間隔保持によって決定される与え、δれた信号の大き ざ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３図の光学的焦点検出器４７によ って与えられた信号１４ｃとともに１４号加算器６６に与λ４られる。信号加算 器６６は、ディスク上の入射レーザビームの正確な焦点合わせを維持づるために 焦点モータ４６に与えられた、第１図に示された信号２１ｄを発生ずるために、 これらの２つの信号１４Ｃおよび６４ａを適当に結合する。

幾何学的光学焦点検出器４７からの信号１４Ｃｃ１５よびピーク検出器６４から の信＠６４ａを含む信号２１ｄを焦点モータ４６へりえる目的は、さらに考察さ れる。第３図の幾何学的光学焦点検出器４７から得られる信号１４Ｇは、広い捕 獲範囲を提供する一方で、典型的に静電あるいは低周波数オフセットエラーを発 生する焦点距離の比較的低いゲインの制御を提供づる。この発明に従って、第５ 図に例を示したように、意味深くより正確でオフセットのない焦点信号２１ｄは 、幾何学的光学検出器信号１４Ｃと、焦点ホール６０から得られる、比較的高い ゲインを与える能力のある、ピーク検出器＠６４ａとを結合することによって達 成される。もちろん、トラック追随ビット５６および５８にも与えるのと同様に 、見出し５１はトラック追随と同様に焦点合わせに要求される正確で高速の制御 を得るために各々の円形トラック１７のまわりを充分な回数繰返される。

第５図に示された見出し５１の説明を続けると、上述の焦点ビット６０の次には 、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が続く。言い換えると、ビット７２はトラックとセク タのアドレスを表わし、伝統的なコード化は、磁気ディスク上におけるトラック とセクタとの識別に使用するなど、この目的のために使用され得る。

第６図に示されるように、前置増幅器７１の出力における増幅された書込後読高 信号は、適当な能動化タイミング信号７５ｄとともに、トラック１１３よびセク タがレーザビームによって横断されＩにとを各々示す１〜ラツクおよびセクタ信 号２０ａおよび２０ｂ　（第１図参照）を与え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Ｉ〜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＠　２　、 Ｏｂによって示されるトラックとトラックコマンド信号８０ａによって要求され る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 中央に持って（るために第３図におけるリニアモータ４８に与えられる信号２１ ｂを発生する。

第５図とともに第４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ビット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。前に指摘したように、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ディスクは、典型的には、各々のセクタ１９における 各々のトラック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６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、プリフ ォーマット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６図における前置増幅器７１の出力に与えられたｍ幅された組込後読出信号は また、各々のセクタ１９（第４図および第５図）のデータ記録部分５１からのデ ータの読出に使用される。そゆえに、第６図の実現は、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１図参照）を与えるために前Ｗ増幅 器７１の出力が与えられるデータ読出回路８２を含む。データ読出回路８２は、 書込後読用ビームがそれぞれのセクタ１９のデータ部分５２（第４図）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、ディスク１５から読出さ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２ ０ｂ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。

データ出力信号２０ａはまた、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、データ記録中に使用される。この目的のために、第６図はデータ出力信 号２０ａと記録回路１０からのコード化されたデータ信号１０ａの双方を受信す るデータコンパ１ノータ８３を含む。データコンパレータ８３はコード化された データ１０ａとディスク１５から読出された対応するデータ２０ａとを比較する ように動作する。もしもコンパ１ノータが信号１０ａ＆５よび２゜ａにエラーを 検出したら、記録を中断するために記録回路１０に与えられる記録エラー中断信 ＠２１ｒが発生する。

この発明によって可能にされた記録の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、先に記録されたデータを破壊することになるレーザビー ムの位置決めにおけるエラーが記録中に発生する可能性が存在する。

もしも絶えず失われずに、バックアップがないならば、そのような先に記録され たデータは置換えることが非常に高価である。この問題は書込的読出ビーム１２ ｃを使用することによって防がれる。

第６図に描かれているように、第３図の光学的検出回路４９から得られた書込前 読出信号１４．ｂ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に与えられる前置増幅器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番プられる。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１図）に与えられる中断信号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、記録前のトラックの質をチェ ックしたり、あるい柑、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、（！！解されるべ きである。

この発明に従って提供される光学ビー・ム焦点合ゎ刊および位置決め制御にＪ３ ける改良は、第８図ないし第１３図を参照して詳細に考察されるであろう。

第８図は、この発明に従って改良された光学ビーム位置決め制御を提供するため の装置を示す概略電気回路図である。第８図において示される光学ディスク１５ 、対物レンズアゼンブリ４４、ガルバノメータ４２およびリニアモータ４８は、 第３図における同一番号の構成要素に対応する。

第８図の残りの部分は、光学ディスク１５に関連する対物レンズア１Ｚンブリ４ ４の位置くおよびレーザビーム１２ａ。

１２ｂおよび１２Ｃの位置）を共に制御するガルバノメータ４２とリニアモータ ４８の動きを正確に制御するための好ましい実ｔＪ缶例を示している。ガルバノ メータ４２とリニアモータ４８の動きは、ト・ラック追随とトラックシークの機 能を与えるように、第８図の好ましい実施例において制御される。

トラック追随機能は、トラックシーク動作の結果としてトラックが変えられるこ とがなければ、レーザビームを１つの特定のトラックに正確に追随させるシステ ムの動作に関連している。トラック追随におけるレーザビームの位置決めを示す トラック追随信号がどのように得られるがという発明の好ましい実行がこのトラ ック追随信号を有利に利用する態様は以下に明らかとなるであろう。

トラックシーク機能は、現在のトラックからもう１つの選択されたトラックへの レーザビームの位置の変化に含まれる動作に関連する。第８図の好ましい実施例 において、トラックシークはロングシークまたはショートシークとして分類され る。ショートシークは、たとえば２００〜４゜０７４９０秒の平均時間および１ ．５ミリ秒以下の最大時間において与えられ得る、たとえば５ｏトラツクまたは それ以下の比較的小さいトラック変化を提供する。ロングシークは、４０．００ ０１−ラックディスク上において、数千の１へラックであり得る大きなトラック 変化を提供する。

上述のトラック追随およびトラックシーク機能が第８図の好ましい実施例におい て有利に達成される特定の態様は、詳細に説明される。第８図の構成は、トラッ クシークおよび［・ラック追随動作期間中におけるガルバノメータ４２とリニア モータ４８の非常に正確で信頼性の高い制御を提供する複数の相互作用的サーボ ループの設定に基づいている。

第８図の説明を簡略化し、その特徴と長所が明瞭に理解されるようにするために 、上述の必要とされる機能・・・トラック追随、ロングシーク、ショー１ヘシー ク・・・は各々、第９図、第１０図ａ３よび第１１図を参照して個別に考察され る。

＠８図ないし第１１図において示された各々の構成要素は、当業者によって容易 に提供可能であり、より詳細には与えられていない。また、第８図ないし第１１ 図の理解をより容易にするために、こ１１らの３つの機能間に起こるスイッチン グは、スーｒツチの可動アームに与えられで示される１つまたはぞ４”１以上の ラベルされた信号に応答して切換わる単一極性スイッヂ、２重投入メカニカルス イッヂ（たとえば、第８図および第９図（おりるスイッチ１２２　Ｊ３よび１２ ８）を使用して実行されるものとして示される。これらのスイッチのコンタクト はまた、各々対応する機能を示すようにラベルされる。ラベル丁Ｆ　’はトラッ ク追随を表わし、ラベル″Ｓ　Ｓ″はショートシークを示し、ラベルＩＩ　Ｌ　 Ｓ　＋＋はロングシークを示す。当県者はこれらのスイッチによって示されるス イッチングを実行するために適当な電子スイッチング回路を容易に使用すること ができるであろう。

また、第８図ないし第１１図において、アナログ加算器〈加算器’＋１６．’″ ３よび１３８のような）への各々の入力に、加算器への他の入力に関して入力が 加算的または減算的極性のいずれに与えらているかを示すために’　−＋　”ま たはＩｆ　＋＋が与えられることに注目する。

トラック追随（第９図） トラック追随機能はまず、この機能に関する第８図のこれらの部分のみを示づ一 第９図を参照して考察されるであろう。第９図に示すように、ガルバノメータ４ ２は、ガルバノメータミラー４０（第３図）を制御するためにガルバノメータ増 幅器１１０によって駆動される。第９図において示された１−ラック追随機能に 含まれる基本的なサーボループは信号処理電子回路２０によって得られるトラッ ク追随：１’ｒｊ　２１　Ｃを使用することによって提供される。この信号の発 生は第６図に関連して以前に説明した。このトラック追随信号はレーザビームに よる［−ラック追随の正確さの基準であり、それゆえに特定のトラック上にレー ザビームを維持するためにスイッチ１１４（トラック追随期間中に第９図に示さ れる位置に存在する）およびアナログ加算器１１６を介してエラーイ、゛号とし てガルバノメータ増幅器１１０に与えられるということは記憶されるであろう。

好ましい実施例において、ディスク上における［・ラックの間隔は、レーザビー ムがトラック間で決して妨害ゼずｌ〜ラックを追随するように、第５図における トラック追随ビット５６および５８の寸法に関連して選択される。上述のように 、追随される特定のトラックのアドレスは、トラック追随期間中に第６図におけ る１〜ラツクおよびセクタデコーダ７８の出力において得ることができる。

第９図において示されるように、ガルバノメータ４２は、ガルバノメータミラー ４０（第３図）の現在の角度位置を示す角度信号１１８ａを与える角度検出器１ １８を含む。

適切な角度検出器は、たとえば、″Ａ　ｎ　Ｔ　ｎｆｒａ　−Ｒｅｄ［３ａｓｅ ｄ　３ｅａｍ　３ｃａｎｎｅｒ　Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ　５ｅｎｓｏｒ　”　、　Ｐ 、　ｌｖ’ｌ。

ＴｒＯｔｌ＋ｅｗｅｙ、　Ｒｅｇｉｏｎ６１ＥＥＥ　３ｔｕｄｅｎｔ　ｐａｐｅ ｒＣｏｎ＋ｐｅｔｉＮｏｎ、　Ｗｅｓｃｏｎ　／８１．　ｌ−Ｉ　Ｎｔｏｎ　ｌ −１ｏｔｅｌ、　３ａｎＦｒａｎｃｉｓｃｏ、　Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａ　、　８ ８／　４．の論文において説明されている。角度検出器信号１１８は１−ラック 追随動作期間中に第９図に示１２つの方法で使用される。まず、角度信ｆ：！ｆ １１８ａは、ガルバノメータミラーに対するスプリング？！！ｉ償フィードバッ クを与えるために加算器１１６を介しでその出力１２０ａが順番にガルバノメー タ増幅器１１０にフィードバックされるスプリング増幅器１２Ｑ（適当なスプリ ング補償特性を有している）に与えられる。

第２に、角度信＠１１８ａは、スイッチ１２２（１−ラック追随期間中に第９図 に示す位置に存在する）、アナログ加算器１２４．スイッチ１２７（１−ラック 追随中に示される位置に存在する）を介して、比較的高いゲインのりニアモータ 増幅器１２８に与えられる。角度信号１１８ａに応答ＩＪで、正確なトラック追 随を維持するためにガルバノメータミラー４０（その中心あるいは偏向されてい ない位置から）によって提供されるのに必要とされる偏向を減少するだめに、追 随されるトラックに対して横方向にガルバノメータ４２（第３図において機械的 に対物レンズアセンブリ４４と結合されている）が動かされる態様で、増幅器１ ２８はりニアモータ４８（第３図参照）を駆動する。言い換えると、［・ラック 追随期間中は、検出されたミラー角度信号１１８ａに応答するりニアモータ４８ の動きは、トラックの偏心率における比較的大きな変動の存在にもかかわらず、 ガルバノメータミラーをその中心または偏向されていない位置の近くに維持する ように働く。このことは、他の方法で可能なよりもはるかに大きく効果的なダイ ナミックレンジをガルバノメータに与えることの有利な結果を達成し、それによ って、ミラーがそれ自身の上に存在することかできるよりも低い比較的広いトラ ンク位置変化に関し、好結果の動作を与える。この能力の重要性は、トラックが ２ミクロン離れたディスク上において、軸の偏心率によるディスクランアウトが 、トラック追随中に±３５トラックにおよぶトラック位置変化を典型的に発生す るということを認識することによって評価され得る。

トラック追随中のより高度の安定性と信頼性とを提供りるために、リニアモータ ４８の速度はりニアモータ増幅器１２８はもちろん、ガルバノメータ増幅器１１ ０にもフィードバックされる。これは、加算器１２４を介してリニアモータ増幅 器１２８に与えられ、バッファ増幅器１３４、微分回路１３６および加算器１３ ８と１１６とを介してガルバノメータ増幅器１３４に与えられる速度信号１３２ ａを発生するために、その出力がタコメータ増幅器１３２によって増幅されるタ コメータ１３０をリニアモータ４８に使用することによって達成される。微分回 路１３６を設けることの長所は、それがガルバノメータ増幅器１１０によって先 に予想される急速な速度変化を許容し、それによってより大きな全体のループ安 定性をもたらすことである。

ショートシーク（第１０図） ショー［−シーク機能は第１０図に示されており、ショートシーク機能に属する これらの構成要素の追加とともに第９図に示されたトラック追随間能と同じ構成 要素を含んでいるのが理解される。これらの追加の構成ＯＮは、波形発生器１４ ０、スイッチ１４２、アナログ加算器１　／１．４およびオン−トラック検出器 １４５である。スイッチ１１４．１２７および１４２はまた、それらのショート シーク位置に示されていることに注目すべきである。ショートシーク機能は、そ れらの現在のトラックから、特定のトラック数より大きくないトラック数だけ現 在のトラックから離れた所定のトラックへのレーザビームの動きを与える機能で あることは理解されるであろう。考察された好ましい実施例において、レーザビ ームがショートシーク動作によって動かされ得るトラックの最大数は、たとえば ±５０トラックである。もしも、ビームがより大きなトラック数動かされなけれ ばならないならば、そのときは以下に説明されるロングシークが使用される。

第１０図に示されるように、ショートシーク動作は、ショートシークコマンドを ショートシーク波形発生器１４０に与えることによって開始される。新しく選択 されたトラックが現在のトラックの±５０１〜ラック内にあるときはいつでも、 このショートシークコマンドはトラック選択回路８０　（ｉ６図）によって与え られる。ショートシークコマンドは、レーザビームが勅かされることが要求され るトラックの方向と数とに閣する情報を含む。ショートシークコマンドがショー トシーク波形発生器１４０によって受信され！ごときに、それは移動されるべき １〜ラツクの数によって決定される時間幅、−すなわちショー１〜シークコマン ドによれた時間に本質的に等しい時間幅を有するショートシーク信号ＳＳを発生 する。このショートシーク信号ＳＳ（よ、いくつかの目的に役立つ。すなわち、 （１）スイッチ１４２をショートシークＳＳ位置に設定し、それによってショー トシーク波形発生器１４０の出力を、加算器１４４．１３８および１１６を介し てガルバノメータ増幅器に接続し、（２）ガルバノメータ増幅器からのトラック 追随信号を切断することによってトラック追随ループをオーブンできるようにス イッチ１１４をショートシークＳＳ位置に設定し、（３）オフ−トラック状態の とき（ショートシーク期間中）に、スイッチ１２７を岡くようにトラック追随信 号をモ二りするためにオン−トラック検出器１４５を能動化し、それによってシ ョートシーク期間中のりニアモータ４８の移動を防ぐ。

ショートシーク動作期間中にビトラック追随信号（スイッチ１１４は開くであろ うから）あるいはりニアモータ４８（スイッチ１２７は開くであろうから）から の干渉なしに、ガルバノメークミラー（およびレーザビームの位置）を排他的に 制御するために、波形発生器１４０によって与えられた出力１４０ａをガルバノ メータ増幅器１１０に与え、それによって、ショートシーク波形発生器１４０に よって与えられた出力１４０ａに従ってレーザビーム移動の正確な制御を可能に する。好ましい実施例において、ショートシーク波形発生器１４０によって与え られた出力１４０ａは対になるように、すなわち、逆極性のパルスが続くもう一 方の極性のパルスに選択される。第１のパルス期間中にリニアモータ４８は加速 し、第２のパルス期間中に減速する。これらの逆極性パルスの時間幅および振幅 は、システ１１の槻械的特性および移動されるべきトラック数に基づいて選択さ れ、それによって、必要とされるトラック数だけレーザビームが移動されるよう にガルバノメータ４２は急速かつ正確にガルバノメータミラーを移動させること がわかるであろう。レーデビームが、要求されたトラックのすぐ近くに到着する ときに、上述のようにショートシーク信号ＳＳの時間幅は、波形発生器出力１４ ０ａに応答して必要とされるトラック数だけレーザビームを動かすのに必要とさ れる時間に本質的に等しく選択されているので、ショートシーク信号ＳＳは終了 する。

ショートシーク信号ＳＳが終了するとき、スイッチ１１４お′よび１４２はそれ らのトラック追随位置に戻る。また、レーザビームが適当にトランク上にあるこ とをオン−トラック検出器１４５が示すときに、スイッチ１２７はその間位置に 戻り、それにＪ：っで、角度検出器１１８をリニアモータ増幅器１２８に再結合 する。オン−トラック検出器１４５はその後、次のショートシーク動作まで、不 能状態に戻る。

前述のように、１〜ラック追随動作は、レーザビームがトラック間で妨げられず 、トラック上で停止しないようにトラック間隔に関連して選択される。もしも、 上述のショートシーク動作後に、第６図のトラックおよびセクタデコーダ７８に よって与えられたトラックアドレスが、レーザビームがその上で停止したトラッ クがショートシーク動作によって要求されたトラックではないことを示すならば 、もう１つのショートシーク動作が開始され、レーザビームが正しいトラック上 で停止するまで続行される。普通、わずか２つのショートシークが、正しいトラ ック上にレーザビームを持ってくるのに必要とされ、そして、レーザビームが２ ０トラック以下動かされるときは普通、わずか１つのショートシークが必要とさ れることがわかる。

ロングシーク（第１１図） ロングシーク機能の動作は、この機能に属する＠８図のこれらの構成要素を示す 第１１図に示されている。ロングシークは、ロングシーク制御回路１５０に与え られるデータを含むロングシークコマンドによって開始される。新しく選択され たトラックが、現在の１〜ラツクから５０トランク以上離れているとぎはいつで も、トラック選択回路８０（第６図）によって与えられた１〜ラツク選択信号２ １ｂは、ロングシークコマンドである。ロングシーク制御回路１５０は、いくつ かの目的に役立・つＤングシーク信号ＬＳを発生するために与えられたロングシ ーク：コマンドに応％−ｆる。

すなわち、（１）トラック追随ループを開き、ショー１−シーク波形発生器１４ ０（第１０図）を切離すように、スイッチ１１４および１４２をそれらのロング シークＬＳ位置に設定し、（２）角度検出器信号１１８ａをリニアモータ増幅器 １４８から切離し、代わりにカロ算器１２４ｊ−介してロングシーク波形発生器 １５２に接続するようにスイッチ１２２をそのロングシーク位置に設定し、（３ ）ガルバノメータミラーを、ロングシーク動作期間中にそれがとどまるそのゼロ 角度位置に駆動するように、ゲイン（ｃａｇｅ）増幅器１５４および加算器１１ ／１．．１３８および１１６を介して、角度検出器１１８によって与えられる検 出されたミラー角度信号をガルバノメータ増幅器４２に与えるフィードバックル ープを閉じるように、スイッチ１５４をそのロングシーク位置に設定し、これは 効果において、リニアモータ４８を使用して実行されるロングシーク動作との干 渉を防ぐために、ガルバノメータミラーをそのゼロ角度位置に゛ゲイン（Ｃａ（ ｌｅ）　”　Ｌ／、（４）ロングシーク信号ＬＳはまた、これらの増幅器のゲイ ンをロングシーク動作により適した値に変化させるために、リニアモータ増幅器 １２８およびタコメータ増幅器１３２に与えられ、リニアモータ増幅器１２８の ゲインは減少し、一方でタコメータ増幅器１３２のゲインは増大する。

第１１図のロングシーク制御回路１５０に与えられたロングシークコマンドは、 レーザビームが動かされるべき新しいトラックを表わすデータを含む。このロン グシークコマンドに応答して、ロングシーク制御回路１５０は、新しいトラック に対応するために、リニアモータ４８が動かされるべき新しい位置を示す大きざ を有する信号１５０ａをアナログ加算器１５６に出力する。加算器１５６はまた 、リニアモータ４８と結合されたリニア可変微分トランス（ＬＶＤＴ）１５８か ら得られたりニアモータの位置を表わす信号１６０ａを受信し、ＬＶＤＴ信号は ＬＶＤＴ増幅器１６０を介して加算器１５６に与えられる。

ｖｇ１１図の加算器１５６の結果としてもたらされる出力１５６８は、現在位置 （ＬＶＤＴｌ　５８によっＴ示される）と、ロングシークコマンドによって示さ れる要求された位置との差を表わす。加算器出力１５６ａはロングシーク波形発 生器１６２に与えられる。ロングシーク波形発生器１６２は加算器出力１５６ａ に応答し、（スイッチ１５２、加ｔｉＲ３１２４および１２６、スイッチ１２７ およびリニアモータ増幅器１４８を介して）リニアモータ４８に与えたどきに、 リニアモータ４８が必要とされる選択されたトラックに対応した位置に、急速か つ滑らかに移動させられるように選択された波形を有する出力信号１６２ａを発 生する。第１１図のロングシーク動作期間中の選択された位■へのりニアモータ ４８の到着は、ロングシーク動作の完了を示づ出力信号１６４ａを与えるために 、ＬＶＤ丁１告幅器１６０１タコメータ増幅器１３２および加算器１５６の出力 に応答した到着検出器１６４を用いて決定される。

第１２図は第１１図の到着検出器１６４の好ましい実施例を示す。第１２図に丞 されるように、タコメータ増幅器出力信Ｍ　１３２　ａは、信号１３２ａによっ て表わされるリニアモータ速度と最大速度基準信号とを比較するコンパレータ１ ７０に与えられる。リニアモータ速度が、最大速度基）■信号ににっで表わされ る最大速度以下のときには、コンバレー１７０は、ＡＮＤゲート１７６に与えら れる゛真″または゛′１″１″号１７０ａを発生ずる。

さらに第１２図を参照すると、第１１図の加算器出力１５６８は、それはりニア モータの現在の位置と要求される位置との差を表わしているが、この差信号１５ ６ａを最大差基準信号と比較するコンパレータ１７４に与えられる。

差信号１５６ａが、最大差基準信号によって表わされる最大速度以下のとき、コ ンパレータ１７４は、これもまたＡＮＤゲート１７６に与えられる゛′真″ある いは“１″出力信号１７４ａを発生Ｊ８゜ それゆえに、第１２図のＡＮＤグーｉ−１７６からの結果としてもたらされる出 力１６４ａは、リニアモータ速度と、現在のモータ位置および要求されたモータ 位置の差との双方が、所定の最大値以下のときにのみ、“真″または１″どなり 、それによって、ロングシークコマンド（第１１図）に必要どされる位置へのり ニアモータの到着の高度に安定した信頼性の高い検出を提供することが理解され るであろう。

第１１図に戻って、到着検出器出力信号１６４ａは、到着検出器１６４が、選択 されたトラックに対応した位置にリニアモータ４８が到着したことを示すときに 、それに応答して、ロングシーク信号Ｌ　Ｓを止めるロングシーク制御回路１５ ０に与えられ、それによってトラック追随に戻る動作を引起こｌノ、それは第９ 図に関連して前に説明されている。もしもトラック追随に戻る時に、レーザビー ムが誤ったトラックにあることをトラックおよびＩＺクタデコーダ７８が決定す るならば、そのとぎは、第１０図に関連して前に説明したように、ショートシー ク動作が開始されることが理解されるであろう。

次に、この発明による焦点捕獲回路の好ましい実施例を示す第１３図を参照する 。幾何学的光学焦点検出器４７（第３図参照）は、正常動作期間中には比較的広 い捕獲範囲を与えることができるが、この捕獲範囲はある状態においては十分で はない。たとえば、システムが最初に起動されたときに、第３図の対物ｌノンズ アセンブリ４４の位置は、幾何学的光学焦点検出器４７の捕獲範囲の外側になり 、それによってシステムの焦点制御部分の適切な動作を妨げる。

もう１つの例どして、システムの動作期間中の予期しない振動もまた、対物レン ズアセンブリ４４を幾何学的光学焦点検出器４７の捕獲範囲の外に動かず。それ ゆえに、第１３図の実施例の目的は、対物レンズアセンブリ４４が光学焦点検出 器４７の正常な捕獲範囲の外にあるとぎはいつでも、システムを適当な焦点制御 動作に自動的に戻すことである。

よく知られているように、第１３図にあける光学焦点検出器４７は、典型的に、 第３図の対物レンズアセンブリ４４がその適当な合焦点位置にあるときに、それ からの出力信号２０２ａおよび２０２ｂが等しいように、与えられた読出レーザ ビーム１２ｂに関連して位置決めされる２つの光検出器素子２０２および２０４ を含む。焦点検出器４７の動作は、ディスク１５に対する対物レンズアセンブリ ４４の距離がその合焦点値から増加あるいは減少するときに、これらの光検出器 出力信号２０２ａあるいは２０４ａの１つの大きさがより大きくなったり、ある いは他の大きさがより小さくなったりするというようなものである。

焦点検出器４７からの出力焦点エラー信号１４０は、典型的には、減算器２０５ を使用して光検出器素子出力２０２ａおよび２０４ａを減算することによって得 られる。その結果得られる信号、すなわち減算器２０５の出力２０５ａにおける 距離曲線は、第１４図における曲線Ａによって示され、それは第３図および第１ ３図における光学焦点検出器４７の出力に典型的に与えられた出力信号１４０の タイプを示している。

この発明に従って、第１３図の光検出器出力２０２ａおよび２０４ａはまた、第 １４図の曲線Ｂで示された出力２０７ａを発生する加算器２０７に与えられる。

この出力２０７ａは、加算器出力信号２０７ａが所定のしきい値以下に下がると きはいつでも、“１゛°または真の出力信号２１０ａを与えるしきい値検出器２ １０に与えられる。この所定のしきい値は、第１４図の点線Ｃによって示され、 曲線Ｂのピーク間に発生する最小値以下に選択される。加算器出力信号２０７ａ がこの所定のしきい値以下に下がるとき、第３図の対物レンズアセンブリ４４は 、焦点検出器４７が制御を失うようにその適当な合焦点位置から遠くへ移動し、 そしてもはや対物レンズアセンブリ４４を合焦点位置に戻すことができないとい うことは理解されるであろう。言い換えると、対物レンズアセンブリ４４は、焦 点検出器４７の捕獲範囲の外側に動いてしまっている。簡単に説明されるように 、この“１″または真のしきい値出力信号２１０ａは、対物レンズアセンブリ４ ４を焦点検出器４７の捕獲範囲内に戻す動作を開始する。しきい値出力信号２１ ０ａはまた、適当な焦点合わせが回復されるまで動作を一時停止するための適当 な行動をとるために、第１図の信号処理電子回路２０に与えられる。

第１３図の説明を続けると、第１４図の曲線へに相当する減算器出力２０５は、 第１４図の曲線りで示されるような出力信号２１２ａを与えるために非線形増幅 ａｇ　２１２に与えられる。出力信号２１２ａ＜曲線Ｄ）は、焦点エラ・−信号 として働くのにより帰した減算器出力１’１−Ｃ（曲線Ａ　）の平滑化された形 であることがわかるであろう。これは、非桧形増幅器２１２が信号のダイナミッ クレンジを増大するように働き、そしてそれによって、制限周波数によって発生 する持続した発振を減少させるためである。第１３図に示されるように、この平 滑化された焦点エラー信＠２１２ａは、対物レンズアセンブリ４４をその合焦点 位置に維持するために、焦点モータ４６（第３図参照）に与えられる焦点信＠２ １ｄ＆提供するために、信号加算器６６（第６図参照）およびパワー増幅器２１ ５を介して与えられる。

第６図に関連して既に説明したように、ｒＡ５図の焦点ビット６０からの続出か ら得られた高ゲイン信号６４ａは、高い応答、高ゲイン焦点信号２１ｄを発生す るために信号加算器６６に有利に与えられる。

対物１ノンズアセンブリ４４（第３図）が光学焦点検出器４７の捕獲範囲内に留 まる限り（たとえば、第１４図の捕獲範囲Ｅによって示されるように）、焦点モ ータ４６は、対物レンズアセンブリ４４をその適当な合焦点位置に戻ずことがで きるであろう。しかしながら、もしもシステムの起動時あるいはいくつかの他の 状態において、対物レンズアセンブリ４４が、たとえば第１４図の点Ｆによって 示されるように、第１４図の点Ｍ＋　Ｃによって示される１ノぎい値以下に曲Ｉ Ｂがあるような位置に存在ずれば、焦点エラー信＠（曲線Ａ）は、光学焦点検出 器４７が対物レンズアセンブリ４４をその合焦点位置に戻ずことができないよう に、その後小さくなるであろう。この状態は、この発明に従って、第１３図に示 されるようにしきい値検出器２１０および波形発生器２２０を使用することによ って修復される。

ざらに詳細に説明すると、加算器２０７（曲線Ｂ）の出力が第１４図の点線Ｃに よって示されたしきい値以下に下がるとぎ、しきい値検出器２１０は、信号加算 器６６に与えられる、たとえば三角波のような訂正信号出力２２０ａを発生させ るために波形発生器２２０を能動化する、″１゛′または真の出り信号２１０ａ を発生ずる。波形発生器２２０が能動化される期間は、適当な速度を伴ない、光 学焦点検出器４７に焦点動作の制御を再び獲得させ、しきい値検出器２１０がそ の不活性化された（“０”あるいは“誤り″）出ツノ状ｆ＆に戻り、それによっ て波形発生器２２０を不能化するのに充分な時間にわたって、対物１ノンズアセ ンブリ４／４が光学的焦点検出器４７の捕Ｍ　ｆ’Ａ囲に戻されるように、訂正 信号出力２２０ａの形状、大きざおよび周波数に関連しＣ）！択される。光学焦 点検出器４７の正常な焦点合４っせ動作は、このように回復される。！！！型的 に、波形発生器出力信号２２０８は、１秒あたり５ナーｒクルの周波数と±５０ ０ミク［〕ンの距離で対物レンズアセンブリ４４を駆動するのに充分なピーク振 幅を有づる三角波である。

ここに提供された発明の説明は、特定の好ましい実施例（−関してＪべられ−て き）ｃが１この発明の夫の範囲ｄ３よひ精神から隙れるごとイＩく、構成、配置 、格、１５！２要索、動作Ｊ３よび使用方法にお（プる多くの変更が可能である ことは偲どＨされるべきである。たとえは、この発明はまた、他のタイプの高密 度データ記憶システムにも適用できることは理解されるべきである。それゆえに 、添付された請求の範囲はずべでのぞのようＩ、’；、　’ｆｉＪ能な変更と変 化とを含むものと考えられ５．５べきである。

一ツワｑ／ −Ｆψ２ ｉ！ｇ３ −β！５ 国Ｆｆ？、調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．８ｄＢ媒体を含む光学データ記憶システムにおいて、放射ビームを提供する 手段と、 前記媒体上においで前記ビームの方向を決定し焦点を合わせる可動焦点手段を含 む手段と、 焦点エラーを検出する焦点エラー検出手段と、前記焦点エラー検出手段による焦 点エラーの検出に応答して、前記焦点手段が所定の捕獲範囲内に留まる限り、前 記焦点手段を合焦点状態に戻す焦点エラー訂正手段と、前記焦点手段が前記捕獲 範囲の外にあるときを検出する範囲外検出手段と、 前記範囲外検出手段による、前記焦点手段が前記捕獲範囲の外にあることの検圧 に応答して、前記焦点手段を前記捕獲範囲内に戻し、それによって前記焦点エラ ー訂正手段は、前記焦点手段を合焦点状態に戻すことができる捕獲範囲引き戻し 手段とを含む、組合わせ。 ２、　前記ビームはレーザビームである、請求の範囲第１項記載の発明。 ３、　前記焦点エラー検出手段は、焦点エラー信号を発生する手段を含み、前記 焦点エラー訂正手段は、前記エラー信号に応答して、前記可動焦点手段を合焦点 状態に移動さ廿ゼＪ動手段を含む、請求の範囲第１項記載の発明。 ４、　前記焦点エラー検出手段は、合焦点状態からの前記焦点手段の偏向を示、 す光検出器出力信号を発生するた、めの第１おＪ：び第２の光検出器素子と、焦 点エラー信りを発生するために前記光検出器出力信号を結合する手段とを含む、 請求の範囲第３項記載の発明 ５、　前記焦点エラー訂正手段は、前記焦点エラー信号に応答して、前記駆動手 段へ与えるのに先行して前記焦点エラー信号のダイナミックレンジを増大する非 線形増幅器を含む、請求の範囲第４項記載の発明。 ６、　前記範囲外検出手段は、前記光検出器出力信号を結合して、前記焦点手段 がその合焦点位置から離されている大きさを示す焦点範囲信号を発生する手段を 含み、前記範囲外検出手段はまた、前記焦点範囲信号に応答して、前記焦点手段 が前記捕獲範囲の外にあるときを示す範囲外信号を発生するしぎい値手段を含む 、請求の範囲第４項記載の発明。 ７、　結合のための第１の記載された手段は、前記光検出器出力を減算するよう に動作し、結合のための第２の記載された手段は、前記光検出器出力を加算する ように動作する、請求の範囲第６項記載の発明。 ８、　前記捕獲範囲引き戻し手段は、前記範囲外検出手段による範囲外状態の検 出に応答して訂正信号を前記駆動手段に与える波形発生手段を含み、前記焦点エ ラー訂正手段が前記焦点手段を合焦点状態に戻すのに十分な速度を伴いかつ十分 な時間にわたって、前記駆動手段が前記焦点手段を前記捕獲範囲内に戻すことが できるように、前記訂正信号は選択される、請求の範囲第３項、第４項、第５項 、第６項または第７項記載の発明。 ９、　前記訂正信号は三角波を有する、請求の範囲第８項記載の発明。 １０、記録媒体と、舶記媒体上において放射ビームの方向を決定し焦点を合わゼ る可動焦点手段を含む手段とを使用する光学データ記憶システムにおいて、前記 焦点手段が合焦点位置にないときを検出し、それを表わす焦点エラー信号を発生 するステップと、前記焦点エラー信号に応答して、前記焦点手段が所定の捕獲範 囲内に留まる限り、前記焦点手段を合焦点位置に戻すために、前記焦点手段を動 かすステップと、前記焦点手段が前記捕獲範囲の外にあるときを検出するステッ プと、 前記焦点エラー信号に応答して、前記焦点手段が合焦点位置に戻され得るように 選択された十分な時間にわたりかつ十分な速度を伴なって、前記焦点手段が前記 捕獲範囲の外にあることの検出に応答して、前記焦点手段を前記捕獲範囲内に戻 すステップとを含む、方法。