(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学テープウォブル信号をデジタル化するためのアナログ−デジタル変換器であって、前記アナログ−デジタル変換器は、
ウォブル信号周波数を有する前記ウォブル信号を受信するフィードバックループを備え、前記フィードバックループは、
第１の抵抗素子を介して第１の比較器入力において前記ウォブル信号を受信し、高電圧出力値または低電圧出力値を有する第１の出力信号を出力する比較器と、
前記第１の出力信号をサンプリング周波数でサンプリングし、第２の出力信号を出力するサンプリング素子とを含み、前記サンプリング周波数は前記ウォブル信号周波数よりも少なくとも５０倍大きく、前記フィードバックループはさらに、
前記第２の出力信号を受信し、第３の出力信号を出力する第１の積分器素子を含み、前記第３の出力信号は、第２の抵抗素子を介して前記第１の比較器入力に提供され、前記第３の出力信号は、前記フィードバックループ内のフィードバック作用のために前記ウォブル信号を追跡し、前記アナログ−デジタル変換器はさらに、
前記第２の出力信号を積分して前記ウォブル信号のデジタル表現を提供する最終の個別の積分器素子を備える、変換器。
【請求項２】
前記ウォブル信号周波数は０．５メガヘルツから１０メガヘルツである、請求項１に記載の変換器。
【請求項３】
前記ウォブル信号周波数は０．５メガヘルツから６メガヘルツである、請求項２に記載の変換器。
【請求項４】
前記第１の積分器素子は演算増幅器積分器である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の変換器。
【請求項５】
前記最終の積分器素子はデジタル積分器である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の変換器。
【請求項６】
前記最終の積分器素子は無限インパルス応答フィルタである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の変換器。
【請求項７】
前記サンプリング周波数は、前記ウォブル信号周波数よりも少なくとも１００倍大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の変換器。
【請求項８】
前記サンプリング素子は、前記サンプリング周波数で動作する制御信号によって駆動されるトランジスタスイッチを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の変換器。
【請求項９】
前記サンプリング素子はＭＯＳＦＥＴである、請求項８に記載の変換器。
【請求項１０】
前記第１の出力信号の範囲が基準電圧および第３の抵抗素子によって設定されて論理レベルが設定される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の変換器。
【請求項１１】
前記第２の出力信号が前記最終の積分器素子によって受信される前に前記第２の出力信号をシフトするレベルシフタをさらに含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の変換器。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の変換器を含む、光学データ記録装置。
【請求項１３】
ウォブル信号周波数を有する光学テープウォブル信号をデジタル化するための方法であって、前記方法は、
ａ）  前記ウォブル信号を第１の抵抗素子を介して第１の比較器入力において比較器に供給するステップを備え、前記比較器は第１の出力信号を出力し、前記方法はさらに、
ｂ）  前記第１の出力信号をサンプリング周波数でサンプリングして第２の出力信号を出力するステップを備え、前記サンプリング周波数は前記ウォブル信号周波数よりも少なくとも５０倍大きく、前記方法はさらに、
ｃ）  前記第２の出力信号を積分して第３の出力信号を形成するステップを備え、前記第３の出力信号は第２の抵抗素子を介して前記第１の比較器入力に提供され、前記第３の出力信号はフィードバックループのために前記ウォブル信号を追跡し、前記方法はさらに、
ｄ）  前記第２の出力信号を積分して前記ウォブル信号のデジタル表現を提供するステップを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
少なくとも一局面において、本発明は、アナログ信号、特にアナログウォブル信号をデジタル化するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
光学テープドライブなどの光学データ記録装置内のサーボシステムは、光ピックアップユニット（ＯＰＵ）装置を介して光学媒体から検出されたトラッキングエラー信号を利用して、データを光学媒体上に正確に記録し、その後で当該データを取出す。
【０００３】
図１および図２は、典型的な光学記録媒体の一部を示す。図１は上面図であり、図２は側面図である。光学データ記憶媒体１０は、光学媒体の表面にエンボス加工されたナノ構造表面レリーフパターンを含む。ナノ構造は、プリフォーマット処理において自身の上にＺ方向に（すなわち光学データ記憶媒体１０の面と平行に）エンボス加工されたランド１２およびグルーブ１４を含む。これらの表面レリーフパターンを用いてトラッキング信号が生成され、当該信号はサーボシステムによって用いられ、媒体を読出すか媒体に書込む光学ヘッドの位置を追跡する。電子信号処理の助けを借りる光学ドライブＯＰＵは、検出パターンからトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を生成する。これらの記録トラックについてのアドレス指定能力を確立するために、これらのエンボス加工されたランド１２およびグルーブ１４レリーフパターンのエッジは、個々のトラックアドレスコードを含む正弦波パターン１６（すなわちウォブル）を用いて、光学記録データ記憶装置１０の面に平行な水平方向において（たとえばＸ軸を追跡するためのＹ軸）構造変調されている。媒体プリフォーマット処理時に光学テープなどの光学データ記憶媒体の表面上に埋込まれ（またはエンボス加工され）た後、データ記憶装置の通常動作時に光学読出素子によって検出されるこれらのウォブルパターンは、これらの装置の確実なデータ記録および取出機能の不可欠な一部である。図１は、その上に符号化された記録マーク１８も示している。
【０００４】
上述のような「ランド」および「グルーブ」トラックジオメトリでプリフォーマットされた書換可能な光学記録媒体についてのトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を生成するために、「ラジアルプッシュプル（Radial Push Pull）」トラッキング信号生成と称される（「メインプッシュプル（Main Push Pull）」（ＭＰＰ）とも称される）技術が従来から用いられている。この方式は、媒体上のランドおよびグルーブのトラックのジオメトリに基づく、ＯＰＵの主要なクワッド光検出器（ＱＰＤ）によって検出可能な基準トラッキング信号を生成する。図３は、ＱＰＤによって生成されるＴＥＳ信号についての典型的な信号処理方式の概略図を提供している。信号処理システム２０は記録／読出ヘッド２１を含む。記録／読出ヘッド２１は、個々の光検出器２４，２６，２８および３０を含むクワッド光検出器２２を含む。光検出器２４，２６，２８，３０からの信号３２，３４，３６，３８が増幅器４２，４４，４６，４８によって増幅され、信号５２，５４，５６，５８が提供される。信号５２，５４は加算器６０に提供され、加算器６０は合計信号６２を出力する。信号５６，５８は加算器６４に提供され、加算器６４は合計信号６６を出力する。合計信号６２および合計信号６６は減算器回路７０に入力され、減算器回路７０は差信号７２を出力し、差信号７２はさらに処理されてＴＥＳ信号７８およびウォブル信号８０が提供される。たとえば、ローパスフィルタ８２が差信号７２を入力として受信してＴＥＳ信号７８を出力し、バンドパスフィルタ８４が差信号７２を受信してウォブル信号８０を出力する。高周波数ウォブル信号は、いくつかある情報の中でとりわけ、キーデータトラックＩＤおよびアドレスコードを含む。さらに、ＴＥＳ信号７８およびウォブル信号８０は記録／読出ヘッドサーボシステム８６によって用いられ、ヘッド２１の位置に関する位置決め情報が提供される。特に、デジタルサーボシステムは、ウォブル信号情報を用いることによってＯＰＵの動的動作を制御して、ＯＰＵを正確な所望のデータトラック上に配置する。ウォブル信号および／またはトラッキングエラー信号を検出するためのさらなる方法は米国特許第５，３８３，１６９号、第６，００９，０５９号および第６，９３７，５４２号に開示されており、これらの特許の開示全体が引用により本明細書中に援用される。
【０００５】
現在の光学テープの手法では、媒体上に複数のデータ記録ゾーンを有する複数のＯＰＵが利用されている。そのようなシステムでは、システムデジタル信号プロセッサによって用いられる複数の記録ゾーンからの複数のウォブル信号をデジタル化するために、多くのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）が必要である。そのようなシステム内にはかなりの数のウォブル信号が存在しているため、必要な多数のＡＤＣに関連付けられる過剰なコスト、スペース利用、消費電力、ならびに多数の入力および出力が、製造実現可能性の問題を提起する。
【０００６】
したがって、光学データ記憶システムにおいてウォブル信号をデジタル化する改良された方法が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
概要
本発明は、少なくとも一実施形態において光学ウォブル信号をデジタル化するための混合信号アナログ−デジタル変換器を提供することによって、先行技術の１つ以上の問題を解決する。当該アナログ−デジタル変換器は、ウォブル信号周波数を有するウォブル信号を受信するフィードバックループを含む。フィードバックループは、第１の抵抗素子を介して第１の比較器入力においてウォブル信号を受信し、高出力または低出力を有する第１の出力信号を出力する比較器を含む。フィードバックループはさらに、第１の出力信号をサンプリング周波数でサンプリングし、第２の出力信号を出力するサンプリング素子を含む。サンプリング周波数は、ウォブル信号周波数よりも少なくとも５０倍大きい。フィードバックループはさらに、第２の出力信号を受信し、第３の出力信号を出力する第１の積分器素子を含む。出力信号は、第３の出力信号がフィードバックループ内のフィードバック作用のためにウォブル信号を追跡するように、第２の抵抗素子を介して第１の比較器入力に提供される。最後に、アナログ−デジタル変換器はさらに、第２の出力信号を積分してウォブル信号のデジタル表現を提供する最終の個別の積分器素子を含む。有利には、本実施形態の混合信号アナログ−デジタル変換器は、光学記憶装置において用いられる低コスト、低素子ＡＤＣを提供する。
【０００８】
別の実施形態では、ウォブル信号周波数を有する光学テープウォブル信号をデジタル化するための方法が提供される。一変形例では、当該方法は、上述のアナログ−デジタル変換器によって実行される。当該方法は、ウォブル信号を第１の抵抗素子を介して第１の比較器入力において比較器に供給するステップを含む。比較器は、高いまたは低い第１の出力信号を出力する。第１の出力信号は、第２の出力信号が出力されるようにサンプリング周波数でサンプリングされる。特徴的に、サンプリング周波数は、ウォブル信号周波数よりも少なくとも５０倍大きい。第２の出力信号は積分され、第３の出力信号が形成される。第３の出力信号は、第３の出力信号がフィードバックループのためにウォブル信号を追跡するように、第２の抵抗素子を介して第１の比較器入力に提供される。第２の出力信号は積分され、ウォブル信号のデジタル表現が提供される。
【０００９】
本発明の例示的な実施形態が、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンボス加工されたランドおよびグルーブを示す光学記録媒体の上面図である。
【図２】エンボス加工されたランドおよびグルーブを示す光学記録媒体の側面図である。
【図３】ウォブルパターンがエンボス加工された光学記憶媒体からのウォブル信号を検出するためのシステムの概略図である。
【図４】ウォブル信号をデジタル化するための混合信号アナログ−デジタル変換器の概略図である。
【図５】図４のアナログ−デジタル変換器によってデジタル化される典型的なウォブル信号のプロットの図である。
【図６】対応するウォブル信号もプロットされている、図４のアナログ−デジタル変換器において利用される比較器の出力のプロットの図である。
【図７】図４のアナログ−デジタル変換器に含まれるフィードバックループ内の積分器の出力のプロットの図である。
【図８】図４のアナログ−デジタル変換器において用いられる最終の積分器の最終の出力のプロットの図である。
【図９】図４のアナログ−デジタル変換器によって実現される方法を要約している概略フローチャートの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
詳細な説明
発明者らに現在知られている発明を実施する最良の形態を構成する、本発明の現在の好ましい構成、実施形態および方法について以下に詳細に述べる。図面は必ずしも正確な縮尺であるとは限らない。しかし、開示される実施形態は、さまざまな代替の形態で具体化され得る発明の例に過ぎないことを理解すべきである。したがって、ここに開示される具体的な詳細は限定的であると解釈すべきでなく、単に発明の任意の局面の代表的な基礎として、および／または当業者に本発明をさまざまな方法で行使するように教示するための代表的な基礎として解釈すべきである。
【００１２】
例である場合を除き、または別段明確に指示がない限り、材料の量または反応および／もしくは使用の条件を示す本説明におけるすべての数量は、発明の最も広範な範囲を説明する際に「約」という語によって修正されることを理解すべきである。記載される数量的限界の範囲内での実践が一般に好ましい。さらに、明確に反対の指示がない限り、頭字語または他の略語の最初の定義が同一の略語のここにおけるすべてのその後の使用に適用され、最初に定義された略語の通常の文法上の変化形について準用する。また、明確に反対の指示がない限り、プロパティの測定は、同一のプロパティについて前または後に述べられているのと同じ技術によって求められる。
【００１３】
また、具体的な構成要素および／または条件はもちろん変化し得るため、本発明は以下に記載される具体的な実施形態および方法に限定されないことを理解すべきである。さらに、ここに用いられている技術用語は本発明の特定の実施形態を説明するために用いられているに過ぎず、限定的であることは全く意図されていない。
【００１４】
また、明細書および添付の特許請求の範囲で用いられている単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈に別段明確な指示がない限り、複数の指示対象を含むことに留意すべきである。たとえば、単数形の構成要素の言及は複数の構成要素を含むことが意図されている。
【００１５】
図４を参照して、光学ウォブル信号をデジタル化するためのアナログ−デジタル変換器が提供される。アナログ−デジタル変換器９０は、ウォブル信号周波数を有するウォブル信号９４を受信するフィードバックループ９２を含む。改良例では、ウォブル信号周波数は０．５メガヘルツから１０メガヘルツである。図５は、アナログ−デジタル変換器９０に入力される典型的なウォブル信号のプロットを提供している。典型的に、ウォブル信号９４は、図２に示される先行技術のシステムなどのウォブル検出システムから生成される。
【００１６】
引続き図４および図５を参照して、フィードバックループ９２は、演算増幅器を含む比較器１００を含む。比較器１００は典型的に、非反転入力１０２および反転入力１０４を含む。比較器１００は、第１の抵抗素子１０６を介して第１の比較器入力（たとえば非反転入力１０２）においてウォブル信号９４を受信する。第１の抵抗素子１０６は１つ以上の抵抗器を含む。基準電圧（たとえば接地またはゼロボルト）が反転入力１０４に入力される。比較器１００は、高出力値および低出力値を交互に繰返す論理２レベル信号である第１の信号出力１１０を出力する。この点に関して、出力が高値Ｖlogicと低値（たとえば０ボルト）との間で確実に切替わるようにプルアップ抵抗１１２が用いられる。有利には、高値および低値によって、出力の二値符号化が可能になる。図６は、対応するウォブル信号もプロットされている、第１の信号出力１１０のプロットを提供している。
【００１７】
引続き図４を参照して、フィードバックループ９２はさらに、第１の出力信号１１０をサンプリング周波数でサンプリングして第２の出力信号１１６を出力するサンプリング素子１１４を含む。改良例では、サンプリング素子１１４は、クロック１１５から受信したサンプリング周波数で動作する制御信号によって駆動されるトランジスタスイッチ、特にＭＯＳＦＥＴトランジスタスイッチを含む。サンプリング素子１１４は以下に述べるようにフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）１１８内にプログラムされてもよいことも認識すべきである。典型的に、サンプリング周波数はウォブル信号周波数よりも少なくとも５０倍大きい。改良例では、サンプリング周波数はウォブル信号周波数よりも少なくとも１００倍大きい。さらに別の改良例では、サンプリング周波数はウォブル信号周波数の約５０から約１０００倍である。
【００１８】
フィードバックループ９２はさらに、出力しつつ第２の出力信号１１６を受信して第３の出力信号１２２を出力する第１の積分器素子１２０を含む。図７は、第１の積分器素子１２０の出力のプロットを提供している。改良例では、第１の積分器１２０は演算増幅器積分器である。たとえば、第１の積分器は、第２の出力信号１１６が抵抗器１３０を介して反転入力１２８に提供されるように、非反転入力１２６および反転入力１２８を有する演算増幅器１２４を含む。キャパシタ１３２が、演算増幅器１２４の反転入力１２８を出力１３４に電気的に接続する。分圧器１３６から得られる電圧が非反転入力１２６に提供される。第３の出力信号１２２は、第３の出力信号がフィードバックループ９２内のフィードバック作用のためにウォブル信号を追跡するように、第２の抵抗素子１４０を介して比較器入力１０２に提供される。典型的に、第２の抵抗素子１４０は１つ以上の抵抗器を含む。特に、フィードバックループ９２の高帯域幅フィードバック制御法則によって、ウォブル信号９４と第３の出力信号１２２との正確なパターン一致が実行される。さらに、ループのフィードバック経路内の積分器作用によって、順方向経路における信号弁別が提供される。
【００１９】
改良例では、レベルシフタ１４２が、第２の信号が最終の積分器によって受信される前に、第２の信号を電圧オフセットによってシフトする。最後に、アナログ−デジタル変換器９０はさらに、個別の領域内で第２の出力信号１１６を復元してウォブル信号のデジタル表現を第４の信号１４６として提供する最終の個別の積分器素子１４４を含む。改良例では、最終の個別の積分器素子１４４はローパスフィルタであり、特に無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタである。図８は、信号１４６が入力ウォブル信号に重なり合っている例のプロットを提供している。変形例では、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）１１８がサンプリング素子１１４、レベルシフタ１４２、および最終の個別の積分器素子１４４を含む。
【００２０】
図９を参照して、上述のアナログ−デジタル変換器によって実現される方法を示す概略的なフローチャートが提供される。ステップａ）において、ウォブル信号９４が、第１の抵抗素子を介して第１の比較器入力において比較器に供給される。比較器は、上述のように高出力電圧値および低出力電圧値を交互に繰返す第１の出力信号１１０を出力する。ステップｂ）において、第１の出力信号１１０は、第２の出力信号１１６が出力されるようにサンプリング周波数でサンプリングされる。特徴的に、サンプリング周波数は、上述のようにウォブル信号周波数よりも少なくとも５０倍大きい。ステップｃ）において、第２の出力信号が積分されて第３の出力信号１２２が形成される。第３の出力信号は、第３の出力信号がフィードバックループ９２のためにウォブル信号を追跡するように、第２の抵抗素子を介して第１の比較器入力に提供される。ステップｄ）において、第２の出力信号が積分されてウォブル信号のデジタル表現１４６が提供される。
【００２１】
例示的な実施形態を上に説明したが、これらの実施形態は発明のすべての可能な形態を説明していることは意図されていない。むしろ、明細書中に用いられている文言は限定ではなく説明の文言であり、発明の精神および範囲から逸脱することなくさまざまな変更がなされ得ることが理解される。さらに、さまざまな実現される実施形態の特徴を組合せて発明のさらなる実施形態を形成してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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