JPS58501846A - 光学デ−タディスクシステムにおける改良されたトラック選択のためのガルボ位置センサ - 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】 光学データディスクシステムにおレプる改良されたトラック選択のためのガルボ 位置センサ発明の背景 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改良された手段および方法に関し、さらに特定的 には、ディスク上にあけるデータトラックの選択と追随のための改良された手段 および方法に関する。

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　Ｕｔｓｕｎ ｉ４、２４３．８５０　１／　６／８１　Ｅｄｗａｒｄｓ４　、２５３　、０１ ９　２／２４／８１　０ｆ）ｈｅｉｊ４、２５３．７３４　３／　３／８１　Ｋ ｏｓｕｒａｓａｋｉ４　、２６８　、７４５　５／１９／８１　０ｋａｎ。

出版物 Ｒ，Ａ、　Ｂａｒｔｏｌｉｎｉ、　ｅｔ　ａｌ、　、“Ｏｐｔ＋ｃａ＋　Ｄ　１ ｓｋ３　’／ＳｔｅｍＳ　Ｅ　ｍｅｒｇｅ　″　、　ＩＥＥＥ　Ｓｐｅｃｔｒｕ ｍ　、Ａｕｇｕｓｔ１９７８、＋１ｐ、２Ｃ）−２８゜ Ｇ、　Ｃ，Ｋｅｎｎｅｙ　、　ｅｔ　ａｌ、、”Ａｎ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｄｉｓ ｋＲｅｐｌａｃｅｓ　２５　Ｍ　ａＱ　Ｔ　ａｔ）ｅｓ″、ＩＥＥＥ　３ｐｅＣ ｔｒｌＪｌｌ　。

Ｆｅｂｒｕａｒｙ　１９７９．９ｐ、３３−３８゜Ｋ、３ｕｌｔｈｕｉｓ　、　 ｅｔ　ａｌ、　、“Ｔｅｎ　Ｂ１１１ｉｏｎ　３１ｔｓＯｎ　ａ　Ｄｉｓｋ″、 Ｉ　ＥＥＥ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　、　Ａｕｇｕｓｔ１９７９、Ｉ）＋１．２６− ３３゜ Ｒ，Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｍａｄｄｅｎ　、”３ｉ１ｉｃｏｎ　Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ３ 　ｅｎｓｉｎｇ　［）　ｅｔｅｃｔｏｒｓ　ｆｏｒ　ｐ　ｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｊ ｙｌ　ｅａｓｕｒｅｓ＋ｅｎｔａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ”、　５ＰＩＥ、　Ｖｏ ｌ　１５３．　ＡｄｖａｎｃｅｓＩｎ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｍｅｔｒｏｌｏａｙ（ １９７８）。

Ｒｏｂｅｒｔ　Ｍ、　Ｗｈｉｔｅ、”［）ｉｓｋ　−３ｔｏｒａｇｅＴｅｃｈｎ ｏｌｏａｙ　”　、　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　、　２４３　 ：１３８−１４８　（Ａｕｇｕｓｔ　、　１９８０）。

これらの参照文献の主題は、この発明の関連範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ビームを放射状 にスキャンするＮｌａ気的に旋回させられるミラーｔ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ｇｒａを傾けることは“微調整”を提供する）。“ ビーム位置制御システム”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ｉｌＪ　ｔｊｌ）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置 および読出信号処理電子回路に関連して機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義深く促進される。

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“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図の拡大された平面図および第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も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ＱＱが組合わされたガルボシャーシａｈ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因ないし第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ｔｍ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ａｐ、　ａｐ−を介する経路ＬＢ・・・ＬＢ参照）に沿ってレーザビーム（ たとえば、コないし２ＦｌｌＤ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ＱＩＩ（たとえば、１ ０ｘ１，１ｍ＞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Ω−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（１ｍは、フィ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Ｑｒａはレーザ放射（たとえば、典型的には６３３０Ａ０＞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９２００Ａ’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Ｉ Ｒ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ｇｍの位置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”に間違した位置の移動を検出すること である。関連した方法は容鳳板をミラーｇＩｉＩ上に配列し、プレート内にお１ ノる容量の変化の関数としてミラーの動き（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・離れて関係している装置は、テしノビカメラに使用され、セグメ 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ト（２５６ユニツト） モノリシックチップがモニタするしチコン光学検出器であり、クロック手段を使 用しており、ｇ１準的な１シフ１〜し゛ジスタ”と周じだけの連続したデータを 有する映像作成（ａ号をシフトアウトする。しかしながら、これは非常に真価で ある。

・・−ＩＲ位防モニタ： この特徴によれば、ユニットＧＬＪにはまた、好ましくは、ＩＲｆａ、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Ｑｍの角度 位置をモニタするための光学（反射器）手段が訝けられている。く第２図におけ るＩＲエミッタ４１、反射器２１、フィルタ３１−Ｆを有するＩＲ検出器３１お よび中間焦点レンズ２３に注目すること）。

このように、位置検出器は、ｇｌＩｌの角度位置を検出するために簡単なレンズ 装置２３を介してガルボミラーｇｌ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することができる。この光学的方法は、 焦点モータの周辺で常に多量に発生する静電気的および磁気的干渉を受けない（ ［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侵のレーザ自損の近くに位置させ、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“０”）、反射器は０の回路信号出力Ｓｏ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（ＩＲ ＥＤ）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、一方の側面がら坦ゎ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、ガルボミラーのと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ｇｒｓおよび検出器３ １）を示している。赤外線光［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３ １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（角度θ）の結果は、像がビームの偏向の方向に、横に（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、むしろ能動領域の周 辺に配置されたオーミックコンタクトにおいて収集されるまで横に流れるという ことである。

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、抵抗性性電流がそれぞれの収集コンタクト（カソード）に流れる。ｊ番 目のコ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。

ｉｊ　Ｙｊ ｊ　ｔｏｔａｌ　ΣｊＹｊ　（第１式）％式％（） （２） 第１式におけるＹＪはｊ番目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ト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（１つの寸法近似に おいて）、スポットとカソードとの間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、ΔＸ＋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間の差を表わしテイル。ΣＸ＋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量を表わしている。

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Ｗｉ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−貫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 １．８５１１１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２５１Ｒ１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２　ｘ　５　ｍｒＢと仮定する）を１切って約１．３ｍｍ（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１２■Ｗ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１．８５ｍｍ（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 ドが選ばれている。このＬ　１ｔｒｏｎｉｘ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）の侵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２１１［ＩＸ　５　Ｉｍ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“１スリツト像”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２５Ｉｌｌ［ｌｌ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 、ＩＲＥＤの像を直径で１．８５１１１１１に焦点を合わせ、そし、て±１．３ １ａｍの横方向の移動をもたらす。検出器の能動領域は２■ｍ高く、５Ｉ１ｍ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″゛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０１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１ｉｉ２（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Ａ、Ａ′（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（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。ｌｔ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　Ｄｅｔｅｃｔｒ＋ｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏ ｎ　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＝１８に一０ｈｌｌであり、 ′非常に大きなＲ４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　−１／２ＲＩ　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がらのく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ＯＭＭメインフレームヵ−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機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御信号（ Ｓｇ）を発生する合計／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Ｉｆ（出力信 号Ｓｇ）を示す。

ＬＥＤは年を軽るにつれてその明るさが減少し、これは出力規模の要素を減少さ せる。差を合計で除算する″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“スケールファクタ”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、エンクロージャ２およびユニットＧＵ（第３図）が、上述のように、 先行Ｖ７．術において知られている粗いトラック位置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 タの慣性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 検出信号を前置増幅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概略図である。好 ましいトランスインピーダンス増幅器（たとえば、Ｌ　Ｍ　１０１Ａタイプの演 算増幅器）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トーク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。演算増幅 器への入力は、“共通モード”すなわち減少した電流のために１組のねじれたワ イヤを伴って検出器まで拡張される。バイアス平衡抵抗は、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。類似した取扱いを受ける出カニ２つのねじれたペア、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た各々のケーブルおよびＮ′ｍ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。

第１０図は好ましい信号処理回路ＳＰを示している。すべての演算増幅器は電源 減結合器および補償容量を備えたタイプＬＭ１０１Ａであり、各々の演算増幅器 に上述の利得帯域幅（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＃Ｒ（たとえば、１２ｄＢ＞および帯域 幅（たとえば、３１ＫＨｚ）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歯まれている。

“差を合計で除算する”回路は差動増幅器Ａｏｔ加算増幅器ＳＡ、？ｉ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、＃ＭＣ１４，９４ｂｙ　ＭＯｔＯｒＯｌａ−“Ｍ　０ｔＯｒＯ１ａ　１．＋ ｒｔｅａｒ　Ｉ　、　Ｃ，、５ｅｃｏｎｄ　ｐｒｉｎｔｌｎ（ｉ　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８７１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。

タイ１１Ｍ３’１１電圧コンパレータＩＣ−７６およびＩＣ−７７およびオープ ンコレクタＮＡＮＯゲートは、チャタリングを除去するために＋１５１＋１Ｖお よび一１５ｍＶに設定されたしきい値と１りｍＶに設足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ｆＲＥＤ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電圧」ンバ レータである。

う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Ｎ／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Ｉ＠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図参照）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 は赤外線ヒ′−ムを２回反射するので、すべての傾き角度はガルボからの回動の ２度に応答している。回路出力（電流角度）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ロれる。

（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ｖ Ｘ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 、沓域幅制限が達成され前に高周波数信号をノイズの最低限度まで減衰させる５ ０Ｈ２１，：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算器を除くすべて 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信器によって制限される。

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ＧＵＵを示している。ここで、ガルボミラーｇ−ｒａは、その“背面″（ レーザ像をたとえば６３３　ｎｉで反射するのに最適化された面の反対側）に、 ＬＥＤ光［（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９４０ｎｉにおけるＩＲ−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ｆｃ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重セル））において検出される。光遮断エ ンクロージｔｃｈ−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；１ｙｌｉｒ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要な光線からの全遮断 ）、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′″−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巻きに対し直角の経 路に沿って最弱になる。

第１３図は、関連した光ａＳ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図の装置におけるように、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″（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）（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て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つの区別された分離能動領域（ アノード）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３　１１１ｃｏｎ　 Ｑｅｔｅｃｔｏｒ　ＣｏｒｐｏｒａＮｏｎの５Ｄ−１１３−２４−２１−０２１ である。双方のアノードを含む能り領域は約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、実際に最も実 現可能な光スポットは、さらに多くのガウス強度分布を有しており、いくつかの 他の収差を示す。したがって、分割された検出器はしばしば理想的な線形伝達特 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。

・・・典型的な光学的読出／書込システム（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“″ガルボユニット”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 走行補正義務およびトラック検索の機能は、゛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、制御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、特にそれは比較的型（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（！ＩＪ限されたトラック距離以上・・・たとえば約３０トラツク、それぞれ は約０．２ミクロンあるいは８×１０１”の幅）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 位置を決めた模で、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読出シ 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 １ｏ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っ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を発生する。たとえば、光学ディスク １５は、前述のアメリカ合衆国特許番号４，２２２．０７１において開示された タイプの三層のディスクである。

レーザビーム１２ａは、コード化されたデータを表わす光学ディスク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 れたデータによって調整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は、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１２ｃＧｔ読出ビームである。第 １５図において典型的に表わされているように、読出ビーム１２ｂは、選択され たトラック１７の中心線１７ａ上で書込ビーム−１２８の背後で焦点が合わされ た書込後訂１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 書込前続出ど−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信 号１４ａ、１４ｂおよび１４Ｃを得る。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に加えて、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を提供するためにこれらの検出信号１４ａ、１４ｂおよび１４ｃ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および トラック追随の正確な制御を提供するのに使用する制御信号２１ａ、２１ｂ、２ １ｃ、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、制御信＠２１ｂは、要望するトラックを選択するた めにレーザビーム１２ａ、１２ｂおよび１２Ｇ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、ｍ制御信号２１０は、選択された１−シーツ 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＠２１ｄは、しノーザビーム１２ａ、１２ｂお よび１２０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１２に与え られ、制御信号１２ｅは、もしも反射された書込前読出ビームが、前の１−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゜６３３１１１の波長お よび１２１１Ｗ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３ ０ａ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 々書込後読出しおよび書込前読出しを与えるため（ビームをさらに１２１１と１ ２０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１２ｔｌと１２Ｃどともに、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゛〕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〉からのシｊ御信号２０ｄに応答する。

ミラー４０からの反射後に、レーザご−ム１２ａ、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ご一ム１２ａ、１２ｂおよびｉ２０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〕で、または離れるように動かすために、第１４図に５１する信号！＠理電 電子回路０からの制御鱈号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１２８．１２１）および１２Ｇ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２０ＣＩに応答するりニアモータ４ ８を使用することによって追求される。

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から反射さ れるということは１！ｉ！解されるべきである。反射された読出ビーム１２ｂお よび１２Ｃ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Ｈおよびスプリッタ３Ｂ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 れる対応した困込後読出信号およびＤ込前読出アナログ電子信＠１４ａおよび１ ４ｂにビームを変換する光学的検知回路４９に向ける。また、反射され几読出ビ ーム１２ａおよび１２ｂの少な（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）ｌ−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、多数の円周トラック１７を含んでいる。ディスク１５はまた 、複数のセフ６１１９に分（プられる。第１７図に示されるように、セクタ１９ 内のそれぞれのトランク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内でトラック艮のより大きな部分を含む。トラック１７の見出し５１は 、まずそれぞれのセクタ１９で見い出され、記録よりも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５１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のそれぞれのセクタ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推測される。ビ ットは入射ビームに対する比較的高い反射を示し、一方、未記録ディスク領域は 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的ホー ルを用いて記録され、データを含む残りの記録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〉のに使用されるということがさらに理解されるべきであ 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層９４の 付Ｓ＊に、たとえば２゜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１ ２００オングストロームの層としての無機絶縁層９６は、アルミニウム反射層９ ４の上に付着される。レーザ、周波数において、吸収性の吸収層９８は、絶縁層 ９６上に付着される。この吸収層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１５ ０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層１ ００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 に運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続出レーザビーム（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、続出ビームは、ビームがビ ット９８ａ上に入射されるときに、比較的高い反射を経験し、続出ビームが未配 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によって強度調部される。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２ｏ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実現され得るし、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、信号処理電子回路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ビット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７３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によっ工生じた狭い出力パルス７３ ａは、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、書込後読出ビー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が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２１ｃ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読出ビームが第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、アップダウン積 分回路７７に与えられる。

第１８図に示された典型的な見出し５１における以下の延長されたビット５６お よび５８は、トラックの中心線１７ａに垂直に延長された複数のビット６ｏであ る。ビット６０の位置と寸法は、これらのビット６ｏ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の厚みを、それが適当に焦点が 合ったビー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 、もしも不適当な焦点合わせ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６０が横切られたと きに反射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 つことは、反射されたど一ムがビット６０を横切るときに変調される周波数を決 定する。

再び第１９図を参照すると、焦点合わせビット６０を横切っている期間中、プリ アンプ７１に与えられる１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。

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ビット６０を 横切る期間中、タイミング信＠７５Ｃによって能動化され、プリアンプ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けられる。

ピーク検出＠６４は、同波数レンジ内で、焦点合わせの質の基準である出力信＠ 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＠するのに適しでいる。

ピーク検出器６４からの出力信号６４ａは、第１６図にあける光学的焦点検出器 ４７によつ℃与えられた信号〕４Ｃとともに信号加算器６６に与えられる。信号 ｍ１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＠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。

ピーク光学焦慮検出器４７からの信号１４ｃおよびピーク検出器６４からの信＠ ６４ａを含む、信＠２１ｄを焦点モータ４６・＼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、正確さおよび信頼性は、第１８因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ごとによって 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 ４７がらの信号１４Ｇによって与えられるよりも大きな応答時間を有するピーク 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の出力における増幅された書込後読 用信号は、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２ ０ａ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、トラック信号２０ｂによ って示されたトラックとト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 ってくるために第１６図におけるリニアモータ４８に与えられる信号２１ｂ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社たディスクは、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読出データの 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 、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１９図におけるプリアンプ７１の出力に与えられた増幅された書込後読用信号 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１４図参照）を与 えるためにプリアンプ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、迩込後読出ビームがそれぞれのセクタ１９のデータ部分５２ を横新している期間に、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ｆ−タ出力信号２０ａは、どちらかからデータが続出されるトラ ックおよびセクタを識別するトラックおよびセクタ信！２０ｂおよび２０Ｇとと もに、適切な利用デバイスく１示ぜず）に与えられる。この読出動作は、データ が正Ｐｔ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１′テさ れる。

さらにこのシステムの特徴は、衾込前読出ご−ム１２０（第１５図）が使用され るｆｌ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、１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、さらに正確なトランク追随およびくあるいは）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（）、：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 変更できることを認識するであろう。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Ｄ Ｃ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、同期復 調は平衡型復調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。改良された性能は、レンズ の焦点距離および開口を増大させることによって認識される。より大きな開口は 、〈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１焦点距離は同様の実施例において、約４９ｍｍ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、必要とされる増幅を 減少させることができ、そして信号−雑音比を改良することができ、一方で、ク ロストークおよびオフセラ・トの双方を減少させることができる（たとえば、実 施例において、１７１ＩＩＩｌの直径の３４１１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、再構成され得る。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ｖ（ｃｈ）と、装着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 調節できるように機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（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 ２０Ｈ２）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 らく、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ｇｏｔ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 離れることなく、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Ｑ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、データ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／再生システムの他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範囲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。

ド ＦＩＧ、３゜ ＦＩＧ、４Ａ。

↑ ＦＩＧ、４Ｂ。

ＦＩＧ、ｌＯ。

ＦＩＧ、ｌＯＣ。

ＦＩＧ、ＩＯＤ。

ＦＩＧ、ｌＯＦ ＦＩＧ、１５゜ ＦＩＧ、２０゜ ＦＩＧ、１７゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　指定された第１の波長の放射エネルギ情報ビームが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べき光学的データディスクシステムにおい て、前記ミラ一手段の角度配向を自動的にモニタし、これを反射する出力信号を 与えるための回転モニタ手段との組合わせであって、 前記モニタ手段は、 結合して回転されるべき前記ミラ一手段と作動的に開運した反射器手段と、 指定された第２の波長の放射エネルギモニタビームを与え、前記反ｔ、１器手段 によって、反射されるようにこのビームを放射するようにされた光源手段と、前 記モニタビームを受けるようにされて配設される、拡張された能動表面手段を含 み、それによって、表面手段上でモニタビームの相対位置を表わす位置信号を発 生するようにこの表面手段を横切って前記ミラ一手段の角度回転が指定された線 形変位に変換される検出器手段と、前記情報ビームの位置決めに使用するために 、前記位置信号を処理し、前記出力信号を発生するようにされた利用手段とを含 む、組合わせ。 ２、　前記光源手段と前記検出器手段との中間に存在し、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直線変位に変換するようにした光学的手段を 含む、請求の範囲第１項記載の組合わせ。 ３、　前記利用手段は、前記ミラ一手段の位置および（あるいは）角度配向のサ ーボ制“御に適したフィードバック回路を含む、請求の範囲第２項記載の組合わ せ。 ４、　前記光源手段は、赤外線放射のＬＥＤ光源を含み、前記情報ビームはレー ザ放射を含む、請求の範囲第１項記載の組合わせ。 ５、　前記検出器手段は、ラテラルセルを含む、請求の範囲第２項記載の組合わ せ。 ６、　前記検出器手段は、分割されたセルを含む、請求の範囲第２項記載の組合 わせ。 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提供す るよう（構成され、このビームはレーザ放射を含み、前記ミラ一手段はざらに、 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さらに含む、請求の 範囲第１項記載の組合わせ。 ８、　前記ミラ一手段はレーザ反射表面を含み、前記反射器手段は、それに向か い合って配置されている、請求の範囲第７項記載の組合わせ。 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電 磁気的シールドに適した増幅／処理回路を含む、請求の範囲第８２１記載の組合 わせ。 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 出力パワーを示すように選択され、配置されたＬＥ（）ユニットを含み、 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示す出力を与えるよ うにされたラテラルあるいは分割されたセルを含み、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項記載の組合わせ。 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、−列に配列 される、請求の範囲第９項記載の組合わせ。 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 “続出ビーム″を含み、それらのすべては、′書込前読出しパ機能に適した第１ の読出ビームと、′書込後続出し″機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、請求の範囲第４項記載の組合わせ。 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項記載の組合わせ。 １４、　前記光源手段は、前記検出器表面手段上に限定された大きさの°″スポ ツト像として赤外線放射をするのに適したＬＥＤを含み、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、上述のように信号／雑音比を改良するの に十分なだけ長い、請求の範囲第１３項記載の組合わせゎ １５、　前記光！、Ｌ　Ｅ　Ｄ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、比較的短いパ立上がり時間”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項記載の組合わせ。 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項記載の組合わせ。 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 ”、請求の範囲第１６項記載の組合わせ。 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 、請求の範囲第１６項記載の組合わせ。 １９、　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、“書込ｔｔＪ読出し”機能に適した 、第１の続出ビームと、“書込後続出し″機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 うにきれた、請求の範囲第１Ｇ項記載の組合わせ。 ２０゜　各々の検出セル出力は、前記ミラ一手段の角度回転のｒ！Ａ数として検 出セル上の比例した位ｌ変化を表わず出力信号を与える和−差スデージに６いて 、結合された信号とともに増幅チャネルに与えられる、請求の範囲第１６項記載 の組合わせ。 ２１、　前記検出セルは、２つの出力を提供するラテラルセルを含み、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、それ少えに前記和−差ステー ジにおいて結合された、請求の範囲第２０項記載の組合わせ。 ２２、　前記光源および検出器手段、完全なモニタ手段とともに、前記情報ビー ムからシールドされるために、関連した光学的および回路的手段でパッケージさ れ、指定された態様におけるｔｔＪ記ミラ一手段の往復運動および制御された位 置決めに適したトランスレータ手段上に前記ミラ一手段と共通に装首され、前記 回路手段は、前記増幅手段を含む、請求の範囲第２１項記載の組合わせ。 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、前記利用平凡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 ど同様に前記キャリア手段の位置の制御に対するサーボｉＩＩＪ−ｍを提供する ように適用され、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ＩＩＩＩＪ　１ｍ可能的に走査する、請求の範囲第１項記載 の組合わせ。