JP2002517875A - オーバーサンプリング及び画像処理を使用して処理量を増加させた多チャンネル型スキャニング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 多チャンネル型スキャニング装置は、記録媒体の表面上の小さなスポットに投射される光を放出する、多数の開口カラムを有する走査ヘッドを備えている。媒体から戻った光は開口に再び入射し、検出器へと導かれる。好ましい態様において走査ヘッドは、カラムに対して平行な方向ですばやく振動される（100kHzのオーダーであるとよい）。媒体はそのカラムに対して垂直方向に動くことにより、同じ記録領域が開口の連続したカラムの真下を通過できる。検出器からのデータは、同じデータ領域を連続的に読み取ることによって読み取りデータの質を高めるために画像処理される。これによって、エラーを修正できるとともに、処理量を増加できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景 種々の光学スキャナーは、データ蓄積器、バーコード読み取り器、画像スキャ
ニング装置（表面の区画付け、表面の特性の明確化、ロボットの視野）、ならび
に読み取り器（光検出及び範囲決定）などに適用されていることが知られている
。図１を参照すると先行技術におけるスキャナー５０は、焦点レンズ４０を通っ
た光２０の平行なビームの焦点を合わせることによって平面状のターゲット表面
１０上に光６０の移動スポットを形成する。このアセンブリが情報読み取り器で
ある場合、一定の強度のスポット６０から反射した光は焦点レンズ４０によって
集められ、検出器３２の方に戻される。情報を書き込むためには、光−光源を調
節する。表面１０に対して相対的に動く光スポット６０を生じさせるためには、
表面１０を動かすかスキャナー５０を動かすかのいずれかを行う。また光学的な
経路は、音波−光学ビーム反射装置、回転式プリズム型反射鏡、もしくは電流測
定式で作動するレンズを備えているか、または圧電ポジショナーによるものであ
る。またスキャナーはラスターとベクターという二つの機能的なグループに入る
。一般に両方のタイプとも、同じタイプのビーム偏光法を用いている。

【０００２】 高速ラスタースキャナーは、回転式プリズム−形成（多角形の横断面）ミラー
または多面の回転式ホログラム（ホロゴンズ）のいずれかを用いる。これらの従
来のビーム偏光法用の挙動性パラメーターが表１に列挙されている。これらの光
学装置では構成要素が別個なため一般に、製造装置、アセンブリ及びアラインメ
ントが大きくなることからコストが高くなる。

【０００３】

【表１】 光学的走査法について従来のビーム偏光の挙動性 （Photonics Design and Applications Handbook(1993), Laurin Publishing Co
., Inc., p.H-449）

【０００４】 表１に列挙された挙動性のパラメーターは、光学的走査法により、重要性のレ
ベルも異なると想定される。広い表面領域をカバーするラスター走査法では、ス
ピード、領域の解像度、及び走査効率に重きがおかれる。広い帯域幅は、表面を
色で走査するのであれば必要である。高解像度で精密な経路をベクター走査する
ことが必要な適用法では、波面のゆがみが小さくかつクロス−軸エラーも小さく
て、高スピードで走査する単色光の焦点スポットの光が通常は用いられる。光学
的データの保存は、このタイプの光学的走査の最重要な適用法とされている。

【０００５】 光学的データの保存媒体において情報は、ある光学的性質がデジタル情報を表
示する二つまたはそれ以上の値のうちの一つにセットされているほぼ波長−サイ
ズのドット（セル）のアレイとして保存される。市販の読み取り／書き込みヘッ
ドは、図１に示されたような高感度の対物レンズ系を用いて平行になったレーザ
ービームの焦点をあわせることによって通常形成される回折限界スポットによっ
て媒体を走査する。高感度の対物レンズは非常に高い開口数を有するレンズであ
って、フラウンホーファータイプの回折を小さくすることによってスポットサイ
ズを縮小できる。このスポットは、光学的構成要素（回転式反射鏡、対物レンズ
、位置作動装置）からなるアセンブリを、そのスポットの下方で回転するディス
クの半径に沿った方向、あるいはヘッドを通りすぎて動くテープの幅を横切る方
向のいずれかの方向に光学的媒体上で移動させることによって走査する。このア
センブリは、平行になったレーザービームの方向に沿った一次元方向に動く。デ
ィスクが回転したりまたはテープが送られたりする場合、任意のビットセルをミ
スするのを阻止できる十分な精密度でスポットはそのビットセルのライン上を追
従する必要がある。微細な追跡は、ヘッドアセンブリに対して相対的に対物レン
ズを動かすサーボ機構によって達成できる。媒体が動くと必然的に、時間に伴っ
たレンズ／媒体の分離にいくらかの変化が引き起こされるため、自動焦点サーボ
システムはまた、スポットの大きさを制限する回折を維持するためにも必要であ
る。媒体が平らで滑らかであるため、適切な焦点調整が可能となる。このような
表面は、反射鏡のように十分決定された方向に入射光を反射する。媒体から反射
した光は、焦点形成用光学的構成要素によって集められ、検出を行うために平行
になったビーム経路に沿って戻される。

【０００６】 同時の数個のスポットにおける走査は、クレオ（CREO）（登録商標）タイプの
光学システムと言われる既知のシステムで平行理論により高速データ速度を達成
するために用いられる。

【０００７】 光学的に保存されたデータの読み取りは、このタイプの光学走査法の主要な適
用例である。光学的データ保存システムに用いられる市販の読み取り／書き込み
ヘッドは、通常は図１に示されているような高感度の対物レンズ系で平行にされ
たレーザビームの焦点を合わせることによって形成される回折限界光スポットを
用いて走査する。このスポットは、光学機器の構成要素（回転式反射鏡、対物レ
ンズ、位置作動装置）からなるアセンブリを、そのスポットの下方で回転するデ
ィスクの半径に沿った方向、あるいはヘッドを通りすぎて動くテープの幅を横切
る方向のいずれかの方向に光学的保存媒体上で移動させることによって走査する
。このアセンブリは、平行になったレーザビームの方向に沿った一次元方向に動
く。保存媒体から反射した光は、焦点形成用光学的構成要素に集められ、平行に
なったビーム経路に沿って戻される。検出器３２への経路を定めるために、ビー
ムスプリッタ３１によって光源経路以外の方向に放出される。しかしながらこの
システムが平行にされたビームを用いる光学的設計になっているため、走査スポ
ットの外側の領域からリターン経路に入った光は、開口を絞ることによって起こ
される十分な空間的な変位にその角変位が変換しないで、検出器の方にいくぶん
離れて伝達される。この的を外れた光は、走査表面のいくつかの領域が一度に照
らされる多スポットシステムにおいて問題が一層多く、隣接するスポットと近く
のスポットとの間のクロストークが起きる可能性が高い。この影響を小さくする
ためにこのような装置において別個の光学的構成要素を用いることは、構成要素
の精密な光学的アラインメントが必要になるため、大きな製造装置にとっては多
大な困難を抱えているとともにコストが高い。

【０００８】 走査を行うために別個の光学素子に頼ることを避けたスキャニング装置は、米
国特許第4,234,788号に記載されている。このスキャナーでは光ファイバーが、
片持ちの様式で一端がしっかりと結合している。このファイバーの支持された端
部は、光シグナルを伝送したり受け取ったりするために、それぞれ光放出ダイオ
ードまたは光ダイオードに光学的に結合する。力がそれにかかった場合、そのフ
ァイバーは自由に動いて曲がる。こうしてファイバーには先に記載したように後
ろ向きと前向きに繰り返して力がかかり、光−放出ダイオードからの光がファイ
バーの先端から放出される場合に走査できるように作られる。ファイバーが後向
きと前向きに揺れるように、そのファイバーの軸には一般的に垂直な変化する電
場が発生する。そのファイバーは金属製の膜で被覆される。変化はその膜上に、
特に先端の近くにおいて、ファイバーの軸に垂直に向いた（光学的に少なくとも
部分的に透明な）金属化プレートとキャパシタンスを形成することによって保存
される。保存されたチャージによって、ファイバーが電場に応答する。

【０００９】 この装置の欠点は、ファイバーが振動できるように作られているためスピード
に限界があることである。この装置はファイバーを移動させるために一連の構成
要素、即ち外部電場−発生構造、ファイバーの被膜に電荷を蓄えさせるDC電圧源
、外部電場を発生させるAC電源を必要とする。この従来技術におけるメカニズム
の別の欠点は、ファイバー部分にひずみがかかって割れるといった固有の問題で
ある。繰り返しそのファイバーを曲げるため、その材料に深刻な損傷を起こす。
問題は、光学的な特徴の変化、ファイバーが曲がった後でその平面のアラインメ
ントに予測できない変形を生じる機械的な特徴の変化、振動の大きさ、振動の本
来の周波数、及び構造的な欠陥によって生じる可能性がある。さらに、キャパシ
タンスを形成するためにファイバーの先端と光学的媒体との間に導電体を配設す
る必要性によって他の制限が課される。これによってファイバーの先端と走査面
の間に別の光学的構成要素が配設され、そしてある光学的な形態では望ましい走
査面の非常に近くを先端を通るのが不可能になる。

【００１０】 別の先行技術におけるスキャナー装置は米国特許第5,422,469号に記載されて
いる。この特許明細書には、光学的な光ガイドや光ファイバーの端部を振動させ
るための多くの異なる装置が記載されている。一つの態様では、光ファイバーの
自由端及び焦点レンズが結合した装置の自由端に、圧電性のバイモルフが接続し
て用いられている。反射した光は、光の光源から離れるファイバーに沿ったある
ポイントで二方向（出力方向／リターン方向）の経路以外の方向にその反射光を
導くビームスプリッターにファイバーを通って直接戻される。上記の態様は簡単
な原動力である圧電性のバイモルフを用いている。しかしながら、ファイバーの
端部に備え付けた焦点レンズが必要であるため、大きさが大きくなると、高速で
そのファイバーを振動させる際には困難な、実際的な必要条件が課される。さら
に投射スポットのサイズを非常に小さくするためには、焦点形成用光学的構成要
素の出力端部における開口数を高くすることが必要である。米国特許第5,422,46
9号の明細書によって企画された従来の光学機器要素を用いてこれを達成するの
は困難である。そのうえ米国特許第5,422,469号に開示された特許であるファイ
バーの往復運動は、多くの構成要素の装置が必要である。モーターとファイバー
との間に摩擦があるため、ファイバーの光学的性質に変化が生じるとともに、モ
ーター、ファイバー、またはインターフェースに機械的な変化が生じ、それによ
って結果的に、モーター−ファイバーの組み合せの振動、即ち共鳴周波数（望ま
しくない調和を発生したり、調和する可能性があったりする）を大きくするよう
な変化（予期できない可能性がある）が起きる。また、モーターとファイバーか
らなるこのような組み合せをアセンブリ化する方法も課題を抱えている。実際に
、高い周波数で作動させるためには装置は非常に小さくなると思われる。

【００１１】 全ての保存／検索装置に共通して、より大きく、かつデータ速度をより速くす
る必要性がある。スピードの増加は走査スピードを高めることによって達成され
ている。しかしながら、光学媒体に固有の物理的特徴が関連する実施上の制限、
特に書き込み操作に関する制限がある。

【００１２】 また光学的走査技術の応用法に共通して、走査光源とリターンシグナルの焦点
に高度な精密度が要求される。

【００１３】発明の概要 ある多チャンネル型スキャニング装置は、記録媒体の表面にレンズによって画
像形成される光を放出する開口の多数のカラムを持った走査ヘッドを備えている
。媒体から戻った光は開口に戻って画像を形成し、検出器に誘導される。好まし
い態様ではこの走査ヘッドはカラムに対して平行な方向にすばやく振動する（10
0kHzといったオーダーであるとよい）。媒体はそのカラムに対して垂直方向に動
くことにより、同じ記録領域が開口の連続したカラムの真下を通過できる。検出
器からのデータは、同じデータ領域を連続的に読み取ることによってデータ−読
み取りの質を高めるために画像処理される。これによって、エラーを修正できる
とともに、処理量を増加できる。別の態様では、走査スポットをほとんど同じ領
域、または同一領域にわたって移動させることによって、オーバーサンプリング
が行える。

【００１４】 一態様に従い本発明は、その表面に書き込まれたデータを有するターゲット表
面を走査するスキャニング装置を提供する。そのデータはそのターゲット表面上
で隣接するデータセルに配置されている。そのセルのそれぞれは、データを表す
１セットのとりうる構成のうちの一つを有する。例えば一つのセルは、「１」を
表示するには反射性が高く、また「０」を表示するにはほとんど反射性がない。
このスキャニング装置は、光を放出する放出用開口アレイに光を伝達する少なく
とも一つのレーザ光源を設けた読み取り／書き込みヘッドを備えている。その表
面から戻った光は入射用開口アレイを通して受け入れられる。読み取り／書き込
みヘッドとターゲット表面は、そのターゲット表面を走査すべく互いに関連して
動くように相互に関連させて支持されている。放出用開口アレイは、いくつかが
ターゲット表面の実質的に同じセルを走査するように配置されている。この読み
取り／書き込みヘッドは、戻った光を検出し、得られたシグナルを画像プロセッ
サに送る検出器を備えている。この画像プロセッサは、重複するデータまたはあ
る意味で重複するデータによってそれぞれのセルの構成の推定値を生成し、かつ
その推定値を表すシグナルストリームを発生させる。変形においては、この放出
用開口は入射用開口と共通の軸を持っている。別の変形では、読み取り／書き込
みヘッドはその中に形成された内部光ガイドを持つオプトエレクトロニクスチッ
プを有しており、その光ガイドのそれぞれは放出用開口の一つに接続されている
。さらに別の変形では、オプトエレクトロニクスチップが読み取りレーザ光源ま
たは書き込みレーザ光源のいずれかの出力を調節する少なくとも一つの光学スイ
ッチを備えていることによって、スキャニング装置がデータを読み取るだけでな
くデータを書き込むこともできるようになる。本発明の光源は、書き込む目的の
際には、好ましくは、書き込み放出用開口と最終的に書き込みレーザ光源のエネ
ルギーを消失させる別の方向との間の出力を、選択的に導く光学スイッチによっ
て調節する。こうして書き込みレーザ光源は、書き込みを行っている間中連続的
に作動できる。多数の読み取りレーザ光源は、その多数の読み取りレーザ光源か
らの光を多数の経路、即ち放出用開口の一つにそれぞれが接続した多数の経路に
スプリットさせるよう内部接続された光ガイドアレイに接続させるとよい。光ガ
イドアレイは、レーザの出力を放出用開口の第１フラクションに分岐させること
とレーザの出力を放出用開口の第２フラクションに分岐させることを交互に行う
ことによって、そのレーザの出力を多数の放出用開口に分割させるようにプログ
ラムされた制御装置によって制御されるそれぞれの光学的スイッチと内部接続さ
せるとよい。そのフラクションは、まさしく一つの開口を構成できる。

【００１５】 別の態様に従い本発明は、その表面に書き込まれたデータを有するターゲット
表面を走査するためのスキャニング装置を提供する。そのデータはターゲット表
面上で隣接するデータセルのカラムに配置されている。そのデータセルのカラム
のそれぞれは、上記に記載したように、データを表す１セットのとりうる構成の
うちの一つを持っている。この装置は、カラムのそれぞれがデータセルのカラム
のうち同じカラムからの光を受け入れるように、連続的なカラムとして配置され
た入射用開口アレイを有する読み取り／書き込みヘッドを備えている。入射用開
口アレイによって受け入れられた光を検出するよう接続された少なくとも一つの
検出器が設けられている。シグナルを発生するこの検出器によって、連続的なカ
ラムの全てにより受け入れられた光から誘導される情報を組み合わせることで、
とりうる構成の一つの推定値が示される。変形において、検出器は、カラムのそ
れぞれからの光を検出し、発生したシグナルの組み合せからとりうる構成の一つ
の改良された推定値を合成することによって情報を組み合わせる。

【００１６】 さらに別の態様に従い本発明は、その表面に書き込まれたデータを有するター
ゲット表面を走査するスキャニング装置であって、そのデータがターゲット表面
上で隣接するデータセルのカラムに配置されているような装置を提供する。デー
タセルのカラムのそれぞれは、データを表す１セットのとりうる構成のうちの一
つを持っている。その装置は、カラムのそれぞれがそれの下を通過するデータセ
ルのカラムから戻った光を受け入れるように、連続的なカラムとして配置された
入射用開口アレイを有する走査ヘッドを備えている。また少なくとも一つの検出
器が、入射用開口アレイによって受け入れられた光を検出するために接続されて
いる。この検出器は、連続的なカラムの全てによって受け入れられた光から誘導
される情報を組み合わせることによって、とりうる構成の一つの推定値を示すシ
グナルを発生する。変形において走査ヘッドは、入射用開口アレイから放出され
るように光を導くよう接続された少なくとも一つのレーザを含んでいる。このよ
うにして入射用開口アレイは、光が放出される放出用開口アレイとして機能する
。別の変形では、走査ヘッドとターゲット表面との間に配設された光学的画像形
成手段が、ターゲット表面上に放出用開口から放出された光を画像化する。デー
タセルのカラムのうち同じカラムからの光は、ターゲット表面から戻り、入射用
開口に戻って光学的画像形成手段によって画像形成されるような、放出用開口ア
レイから放出される光である。別の変形では、入射用開口アレイの一つにそれぞ
れが関連している放出用開口アレイがある。また走査ヘッドには、入射用開口の
それぞれからそれぞれの検出器へと導かれる光ガイドが含まれる。

【００１７】 さらに別の態様に従い本発明は、データセルの連続したカラムを持つ記録表面
からデータを読み取る方法を提供する。連続したカラムはデータセルの少なくと
も一つの列を持っている。この方法は次の工程を含む：第１の放出用開口からの
光が連続したカラムの第１番目に焦点を合わせるように記録表面を移動させる工
程；その第１の移動工程に反応して、記録表面から戻った光を受け入れる工程；
記録表面から戻った光を検出し、その第１結果を保存する工程；第２の放出用開
口からの光が連続したカラムの第１番目に焦点を合わせるようにその記録表面を
移動させる工程；その第２の移動工程に反応して、記録表面から戻った光を受け
入れる工程；第１入射用開口に戻った光を検出し、その第２結果を保存する工程
；第１及び第２の結果のコンピュータ処理した組み合せに応答して、それぞれの
カラムの第１番目によって表されたデータを計算する工程。この方法の変法にお
いて、第１の受け入れ工程では、光は第１放出用開口に対応する第１入射用開口
で受け入れられる。さらに第２の受け入れ工程では、光は第２放出用開口に対応
する第２入射用開口で受け入れられる。

【００１８】 さらに別の態様に従い本発明は、データセルの連続したカラムを持つ記録表面
からデータを読み取る方法を提供する。その連続したカラムはデータセルの少な
くとも一つの列を含んでいる。この方法は次の工程を含む：第１放出用開口から
の光が連続したカラムの第１番目に焦点を合わせるように記録表面を移動させる
工程；その第１の移動工程に反応して、記録表面から戻った光を受け入れる工程
；その記録表面から戻った光を検出し、その第１結果を保存する工程；第２放出
用開口からの光が連続したカラムの第１番目に焦点を合わせるように記録表面を
移動させる工程；その第２の移動工程に反応して、記録表面から戻った光を受け
入れる工程；第１入射用開口に戻った光を検出し、その第２結果を保存する工程
；第１及び第２の結果をコンピュータ処理した組み合せに応答して、それぞれの
カラムの第１番目によって表されたデータを計算する工程。この方法の変法では
、第１番目の受け入れ工程において光は、第１放出用開口に対応する第１入射用
開口で受け入れられる。さらに第２の受け入れ工程では、光は第２放出用開口に
対応する第２入射用開口で受け入れられる。

【００１９】 別の態様に従い本発明は、それに書き込まれたデータを有する媒体を走査する
スキャニング装置を提供する。そのデータは、ターゲット表面上で隣接するデー
タセルのカラムに配置されている。そのデータセルのカラムのそれぞれは、デー
タを表す１セットのとりうる構成のうちの一つを有する。このスキャニング装置
は、カラムのそれぞれが、データセルのカラムのうち同じカラムからの光を受け
入れるように、連続的なカラムとして配置された入射用開口アレイを持つ走査ヘ
ッドを備えている。さらに少なくとも一つの検出器が、入射用開口アレイによっ
て受け入れられた光を検出するために接続されている。この検出器は、連続的な
カラムの全てによって受け入れられた光から誘導される情報を組み合わせること
によって、とりうる構成の一つの推定値を示すシグナルを発生する。その走査ヘ
ッドに接続されたフレームが設けられている。媒体は、読み取り／書き込みヘッ
ドに対して相対的に移動するようにフレームに接合されている。結果的にその媒
体は、読み取り／書き込みヘッドに対して相対的な第１方向に移動する。フレー
ムと、読み取り／書き込みヘッドとの間に接続された振動モーターは、媒体に対
して相対的に走査ヘッドを振動させる。その結果、検出器により検出されるよう
に隣接するセルの実質的にすべてから光が戻るのを可能にしつつ、入射用開口の
間隔は隣接するセルの間隔を越えられる。変形においてはその媒体は、一定のス
ピードで第１の方向に連続的に移動する。別の変形では、読み取り／書き込みヘ
ッドの振動方向は、第１方向に対して実質的に垂直な成分を持っている。さらに
別の変形では、この走査ヘッドは、入射用開口アレイから放出されるように光を
誘導するよう接続された少なくとも一つのレーザを含んでいる。その結果入射用
開口アレイは、光が放出される放出用開口アレイとして機能する。さらに別の変
形では、走査ヘッドとターゲット表面との間に配設され、ターゲット表面に放出
用開口から放出される光を画像化するための光学的画像形成手段（例えば、レン
ズ系）を備えている。データセルのカラムのうち同じカラムからの光が放出され
て、放出用開口アレイから戻る。この光は入射用開口に同じ光学的画像形成手段
によって画像形成される。別の変形では、検出器アレイを備えており、そのそれ
ぞれは入射用開口のそれぞれの一つである。走査ヘッドは、各入射用開口からそ
れぞれの検出器へと導く光ガイドを含む。

【００２０】 本発明は、多チャンネル型光学的走査ヘッドにおいて、光の流れを誘導できる
ように、また光の出力を調節できるように設計されたオプトエレクトロニクスチ
ップに必須の構成要素を提供する。本発明は、光学的データ蓄積器、バーコード
読み取り器、デジタル化またはゼログラフィー用の画像スキャニング装置、レー
ザビームプリンタ、点検システム、濃度計、及び3次元スキャニング装置（表面
の区画付け、表面の特性の明確化、ロボットの視野）に用いられる光学的スキャ
ニング装置のための、信頼性が高く、高強度で製造可能なコストの低い構成要素
をもたらす。スピードと正確性は、重複したデータ及び部分的に重複したデータ
に適用される画像処理法を使用することにより高められる。

【００２１】態様における詳細な説明 図２を参照すると、光学的走査用オプトエレクトロニクスチップ６１６は多数
の出力開口６０１に光を供給する一つのレーザ光源６０６を備えている。レーザ
６０６によって放出された光は、光ガイド６１７によりいろいろなレールタップ
６０５ａ−６０５ｃに導かれる。レーザ６０６からの光は４つの出力開口６０１
を通って放出し、最終的にそれぞれ領域Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤで走査表面１０に供
給される。光学的スイッチ６０９は、レーザからの光がビームダンプ６０２に誘
導することによって、光エネルギーの消失及び吸収を行うことができる。バイパ
ス方向に光学的スイッチを切り換えることによって、効果的に出力開口６０１か
らの光の放出を調節することができる。この態様で示されるように、光は焦点形
成用光学的構成要素のない走査領域で導かれているが、焦点形成用光学的構成要
素をチップ６１６とターゲット１０との間に用いてもよいことに注目されたい。
またチップ６１６は搭載されたレーザを持っているが、レーザを装置と分離して
もよく、光ガイドに供給された光は入射用開口によってネットワークを形成する
ことにも注目されたい。

【００２２】 このシステムでのオプロエレクトロニクスチップの目的は、走査を引き起こす
光学的構成要素への光源からの光の分散を制御すること、及び光検出器のセット
に走査表面から戻る光のシグナルを導くことにある。このような集積した設計に
すると、多数の別個の光学的構成要素を持つ走査システムに比較して、大きさ、
移動の大きさ、構成要素の数、及び製造コストを減少させることができる。この
オプトエレクトロニクスチップを設計することで、一つのユニットをなす多数の
出力レーザアレイを必要とすることなく、リソグラフィーによって光開口を非常
に正確に位置づけることが可能となる。多重送信性を備えた平行で統合された読
み取り／書き込みチャンネルは、コンパクトで強固な形態であって、チャンネル
あたりのコストが低い。電気−光学的スイッチングは、要求されるデータ速度を
達成するために必要である。現在利用可能な最も費用効果の高い方法は、光大規
模集積回路（PLSI）を用いて製造したポリマー導波管のオプトエレクトロニクス
チップである。

【００２３】 PLSIチップの基本素子は一つのチャンネルを二つのチャンネルにするスプリッ
タであって、それは、光を一つの入射口から二つの放出口のうちの一方に導くも
のであってもよいし、あるいは二つの放出口の間で強度を分割するものであって
もよい。これは、平面状の金属電極によって制御される屈折指数を持つ非−直線
状の光ポリマー材料を含む導波管構造物を埋め込むことによって容易に達成され
ている。この基本的な設計によって、電気−光スイッチと光学的レールタップ（
方向性結合器）の製造が可能になる。このような装置の多くは、シリコンチップ
の製造のために通常用いられるバッチ方法で、光リソグラフィーにより輪郭を定
める簡単で、多層の金属及びポリマーフィルムを用いて製造された。

【００２４】 図２における、名目上は多重送信できるという設計は、１個のレーザとターゲ
ットスポットＡ−Ｄでそれぞれ誘導される４個の放出チャンネルとの間で、４つ
のスイッチレベルが用いられる。それぞれのスイッチレベルを80％が通過して送
信すると仮定すると、放出経路を通る４つのスイッチにより４ｄＢと同程度の消
失が起こる。非−直線状の光学的ポリマー導波管は、動作波長での消失が、０．
１−０．２ｄＢより大きくはならないように製造することができる。この推定を
利用すると、４つのスイッチレベルを持つ１つの放出チャンネルにおける全消失
量は、５ｄＢ以上ではないはずである。平行して4-mmの幅の表面を走査するため
の６４個のスポットのカラムを用いた設計（それぞれのスポットは±32μmで走
査する）では、１６個のレーザが必要である。それぞれのレーザは、表面に影響
を与えるのに十分な程度に高いパワーレベルで書き込み走査するために４個の放
出チャンネルのセットに送信するが、５０％の能率サイクルでチャンネルの内部
のスイッチ操作を行う。一般に読み取り走査はずっと小さなパワーレベルしか必
要としない。このモードではそれぞれのレーザは、１００％の能率サイクルで１
６個のチャンネルに送信され得る。この余分の容量（書き込みモードに比較して
）を適用することで、４個の平行したそれぞれ６４スポットのカラムを動作させ
ることによって読み取りの際の重複性を達成でき、カラムは方形の同表面領域を
走査する。

【００２５】 光ガイド６１７（または光導波管）は、集積回路を製造する際に用いられる製
造法と同じ方法を用いてチップ６１６上に直接形成される。オプトエレクトロニ
クスチップは、シリコンまたはガラスウェハのような適当な基板を用いて開始す
る層ごとの工程で製造される。薄い金属フィルムをその基板上に供給し、電極と
導電体を区画化し、パターン化する。次に材料の一層目を光導波管を形成するた
めに供給し、その材料を光リソグラフィーを用いてパターン化する。スイッチは
その材料をドーピングすることによって形成すればよく、スイッチ領域で非−直
線状の光学的効果を作り出すことができる。全く付加的な工程であるが、追加の
材料層を連続的に適用してもよく、そのそれぞれの上に追加の光学的経路、電極
、及び導体を形成することができる。

【００２６】 図２の態様において、チップ６１６は、１つのレーザから走査用に用いられる
４つの別個の放出チャンネルに入射パワーを分配するように形成されている。光
学的レールタップ６０５ａから６０５ｃは、光ガイド６１７によって区画された
種々の経路の中で光パワーの流れ（数ｄＢの内部消失を差し引く）を選択的に分
配する能力がある。それぞれの光学的レールタップ６０５ａ−６０５ｃは少なく
とも３つの動作モードを有する。一つ目のモードにおいて図３を参照すると、レ
ールタップ６０５は、６５１でそれに入射した全ての光エネルギーが６５３を直
線的に通り抜ける（もちろん損失はあるが）ことを可能にする。二番目のモード
で図４を参照すると、６５１の入射したエネルギーのすべてが６５２で支流に分
岐する。三番目のモードで図５を参照すると、半分のエネルギーが支流６５２に
分岐し、かつ半分が支流６５３を直線的に通り抜けることを可能にする。このレ
ールタップ６０５ａ−６０５ｃの三つ全てが５０％分岐するようにセットされて
いる場合、即ち三番目のモードでは、光は４つの放出用開口に到着したエネルギ
ーが実質的に等しくなるように、放出チャンネルを通過する。ここでもう一度図
２を参照し、３つのレールタップを次の表に示したように連続的に作動させると
、全てのレーザ出力を連続的にそれぞれの放出用開口に導くことができる。

【００２７】

【００２８】 以下の説明で用いられる、「書き込み」という用語は、媒体において耐久性の
ある変化を作成することである。「読み取り」という用語は、媒体を耐久性を変
えることなくその媒体から情報を集める工程を言う。最大のレーザ出力は、走査
ビームを書き込むためのパワーを有する一つのチャンネルに供給するのに十分で
ある（システムが消失した後で）ことが推測される。図２におけるチップを設け
た読み取り／書き込みヘッドは光学的レールタップのスイッチング機能を用いる
ことによって、書き込みのために連続した４つの放出チャンネルのそれぞれにレ
ーザパワーのすべてを誘導することができ、それは、その放出チャンネルが書き
込みのために配設された時点でそれぞれのチャンネルに正確に同時的に誘導する
。書き込みパワーチャンネルの調節は第１のレールタップ６０５ｄを用いて行わ
れる。このチップは、放出チャンネルがスペースを描く場合はレーザ出力をビー
ムダンプに逸すように、またマークを描く場合はレーザ出力が十分に供給される
ように切り換えられるスイッチを用いている。こうしてレーザは、歪が小さく、
より長い寿命を有し、一定のパワーで維持され得る。

【００２９】 多くの場合（例えば相が変化する光学的保存媒体上での読み取り及び書き込み
）、パターンを書き込むために用いられる光エネルギーよりも、既にかかれたパ
ターンを読み取るために用いられる光エネルギーの方がずっと小さい。この場合
では、チップ６１６が読み取り機能を行う間、４つの放出チャンネル間で、等し
くレーザ入射パワーが分割され、４つの読み取りチャンネルが同時に走査するこ
とができる。読み取りの際にはそれぞれのチャンネルの出力は常時生じ、その表
面上の走査パターンがリターンシグナルを調節する。

【００３０】 図６を参照すると、レーザの入射チャンネルの間でクロスオーバーを可能にす
る光学的レールタップ６０５ｅを設けたチップ６１７は、レーザが故障した場合
、作用しなくなった光源６０６に初めに付与された放出口に送信するために、隣
接する即ちバックアップレーザ６０８に切り換えられる。またこのクロスオーバ
ーの特徴は、一個のレーザの出力を越えた走査強度の必要性に合致するように数
個のレーザの出力を組に編成して図７に示されたように用いることもできる。多
数のレーザ３０６の出力は、単独のレーザが生成する出力強度よりも大きな出力
強度を必要とする応用法のために組み合せることができる。オプトエレクトロニ
クスチップ３１６では、多数の光学的レールタップ３２０は、一つ以上のレーザ
３０６からなる出力を組み合わせるために用いられ、例えばフェーズロックされ
るとよい。この態様では、４個のレーザを組み合わせて、一つの組み合わされた
出力３２５を発生する。この態様は、数ミリワットのパワーを必要とする材料へ
の書き込みの際に用いられる、垂直中空表面放出型レーザ（vertical cavity su
rface emitting lazer:VCSEL）のようなレーザ装置で使用する場合に特に有用で
ある。

【００３１】 本発明を用いると、レーザ光は読み取り及び書き込みの両方に適用するパワー
の利用を最適化するために、非常に高速なスイッチング速度で数個の放出チャン
ネルの中で配分することができる。コストの低減も達成できる。一個のレーザを
用いて達成できるよりも大きなパワーを必要とする一個のレーザの出力は、上述
した出力−組み合せによる特徴を利用することによって支持されうる。さらにレ
ーザの出力は、レーザの出力パワーを直接変化させなくても調節でき、そのため
、レーザが連続波（CW）で、長寿命かつ安定なモードで作動できるようになる。

【００３２】 図８を参照すると、上述した態様の小さなサイズは、MEMS技術に基づいたモー
ターを用いて走査することに適している。本発明の一態様において、多数の放出
用走査ヘッド、即ち前述した態様のいずれかに係るＯＥチップ５８１は、上述し
たように多数の放出口を持っている。この図面は３本のビームの光線軌跡のみを
示しているが、その図面が多くの放出口を持つものと互換性を有することが理解
される。ＯＥチップ５８１は、微小電気的機械的システム（MEMS）技術に基づい
たモーター５８４によって振動する。多数のスポット６０の走査移動をこの配置
で得ることができる。多数の焦点スポット６０は、光源アレイ５８０がレンズ系
の光学軸９０に対して相対的に振動する場合に、その表面１０上を走査できる。
図８の態様においては、レンズ系４６は固定されていて、オプトエレクトロニク
スチップ５８１が振動する。名目上１：１の倍率を持つレンズ系では、このスポ
ットはステージ５８１と同じ距離だけ表面１０に沿って移動する。

【００３３】 図８の態様と同様に別の態様について図９を参照すると、光ガイドアレイ５８
０だけでなく焦点形成用光学的構成要素４６も振動する。焦点形成用光学的構成
要素４６と光源アレイ５８０は、モーター（図示されていない）によって振動す
る一個のステージ５２１上に支持されている。さらに別の態様において図１０を
参照すると、レンズ系５４６は走査表面１０と光源アレイ５８０の両方に対して
相対的に振動するステージ５２５上に支持されている。このレンズ系は、純粋に
横方向の振動では焦点スポット６０で同じ割合の振動が生じないため、回転運動
を発生するように振動させると好ましい。

【００３４】 本発明を用いるとレーザ光は、読み取り及び書き込みの両方に適用するパワー
の利用を最適化するために、非常に高速なスイッチング速度で数個のアウトプッ
トチャンネルの中で配分することができる。コストの低減も達成できる。一個の
レーザを用いて達成できるよりも大きなパワーを必要とする一個のレーザの出力
は、上述したアウトプット−組み合せによる特徴を利用して援助できる。さらに
レーザの出力は、レーザの出力パワーを直接変化させなくても調節でき、そのた
めレーザが、連続波（CW）で、長寿命かつ安定なモードで作動できるようになる
。

【００３５】 図１１を参照するとレーザアレイ８０６は、オプトエレクトロニクスチップパ
ッケージ８１６に形成した光ガイドアレイ８１７に走査光を放射する。光ファイ
バー３９ａ−３９ｄは、先端８３から高い開口数比で光ガイド８１７から伝達さ
れる光を放出する、オプトエレクトロニクスチップパッケージ８１６より付き出
ている。放出された光は、レンズ（レンズ系であってもよい）によってターゲッ
ト表面１０上のスポット６０に画像を形成する。電気的−光学的スイッチ９ａ−
９ｃは、ターゲット表面１０上に連続的に一連の走査スポット６０を形成するよ
うに、４本の光ファイバー３９ａ−３９ｄの間で順次レーザ光源８０６を切り換
えるように制御される。上記の態様のどれかを用いて画像を形成するには、図１
１の態様で示されたような焦点レンズ系を用いて行うことができ、あるいは図２
に示されたようにターゲット表面の非常に近くに放出チャンネルを位置づけるこ
とによって行うことができる点に注目されたい。また、上記の態様では放出チャ
ンネルを光学的回路全体を動かすことによって振動させているが、参照として本
明細書に組み入れられる同時係属中の出願に記載のバイモルフ素子を用いてファ
イバーを曲げることによってそのファイバーを振動させ、必要とされる振動の動
きを得ることが可能である点にも注目してほしい。即ちそのファイバーは、同じ
励磁電圧供給源によってそれぞれ作動するバイモルフ素子によって動かすことが
できる。またはそのファイバーを、記載のようにステージに取り付け、そのステ
ージを振動させてもよい。ステージを動かす場合には、ファイバーの先端のアレ
イはチップから一本分または二本分のファイバーの直径だけ付き出ていなくては
ならず、高速の「振動装置」（例えば、MEMS電気安定性のアクチュエータ、圧電
性の作動装置など）を用いてチップ全体が動かされる。名目上１：１の倍率で設
計されたレンズ系では、光学軸に対して垂直にファイバーの先端が動く距離と同
じ距離だけ走査表面に沿ってスポットが移動する。適当であるならば、１：１以
外の倍率を用いることによって、ファイバーの先端の動作より走査スポットを早
く移動させるかあるいは少なく移動させるかのいずれかにすることができる。フ
ァイバーの先端が平面上を移動しないような方法で移動する場合、この焦点レン
ズ系はある場合においては、その非−平面的な動きを補正し、望ましい場合には
走査スポットの平面的な動きを維持できるような設計が可能である。さらに、こ
れを達成するための様々な方法については、先に記載されている。

【００３６】 エッジ−放出型レーザダイオードアレイの製造は、比較的小さなパワーしか必
要としない小型で丈夫、かつ安価な多数のレーザ光源を提供する、発達し、進歩
した方法である。例えば、位相変化を伴う媒体を用いた光学的データ保存スキャ
ナでは、８−１６個のレーザを備えた一つのパッケージのレーザアレイを、以下
のレーザについての必要条件に合わせることによって、この出願に適合させるこ
とができる。即ち（ａ）ファイバーの光伝送と連結器による損失を差し引いた後
で、書き込み（150nsに対して7-15mW）及び読み取り（10μw-5mW）のために光学
的媒体にCWパワーを提供する十分な光学的−出力／電気的−入力効率で作動させ
ること、ならびに（ｂ）デジタル光データを保存するのに適した波長（＜1μm）
で作動させることである。

【００３７】 830nmの波長で必要とされるパワーを持つエッジ−放出型で単一モードのレー
ザダイオードアレイは、既製品として入手可能である。高密度の光保存を行うた
めに回折限界スポットサイズをより小さくするには、低出力型の別個のダイオー
ドレーザにおいて現在入手可能なより短い波長（例えば、15mWで670nm）を持つ
レーザ配列が必要である。垂直中空表面放出型レーザ（vertical cavity surfac
e emitting lazers:VCSEL）は、光学的スキャナにより適した放出ビーム特性を
有し、単一チップの多様な装置の設計に組み入れることに適合し得る固体状の安
定したレーザの別の形態を示す。

【００３８】 図１２を参照するとVCSELは、現時点ではエッジ−放出型レーザよりも低い放
出パワーに抑えられる。本発明において用いられる場合、数個のVCSEL８４６の
出力は、より高いチャンネルパワーレベルが必要とされる場合に書き込みのため
のパワーを提供できるように、例えばフェーズロックして一組に編成してもよい
。このレーザアレイをオプトエレクトロニクスチップと集積することによって、
チップの導波管８１７に入るレーザの出力のロスを小さくした連結を達成するこ
とができる。チップの「開閉所（switchyard）」とレーザ光源、即ち一つのレー
ザ、または図１２に示されているような一組に編成した装置にしたレーザ光源と
の相互伝達手段は、それぞれのレーザと開閉所の入射（「ピグテール」）との間
に光ファイバーを結合させることによって行うことができ、オプトエレクトロニ
クスチップに結合したことを除いてはレーザアレイと混成した配置を利用してい
るか、またはオプトエレクトロニクスチップにレーザを全体的に集積している。

【００３９】 このチップはまた、レーザの入射チャンネルの間でクロスオーバーを可能にす
る光学的レールタップを持つように設計することによって、レーザが故障した場
合、作用しなくなった光源に初めに付与された放出口に送信するために、隣接す
るレーザまたはバックアップレーザが切り換えられる。即ち例えば、図１２の態
様では、レーザ８４６の一つが故障した場合、別のレーザがバックアップ用光源
となるように切り換えられる。先に記載したのと同じクロスオーバーの特徴は、
一個のレーザの出力を越えた走査強度の必要性に合致するように数個のレーザの
出力を一組に編成して用いられる。

【００４０】 表面から戻った光は放出用ファイバーの先端に戻って画像を形成し、それを通
ってチップに戻り、それぞれの方向性結合器８ａ−８ｄによって対応する光検出
器７ａ−７ｄに逸される。シリコンをベースとする装置は近赤外光から可視の青
色光までの範囲の波長にわたって反応でき、ＰＩＮ−型（ｐ＋｜固有層｜ｎ＋）
シリコンホトダイオードが、光ファイバーデータが関連する場合及び１ＧＨｚま
たはそれ以上の高速で適用する他の応用法において、単純で高性能、長寿命、か
つ安価に日常的に用いられる装置である。これらの装置はチップのシリコン基板
にモノリシックに集積される。

【００４１】 上述した態様における新規の走査法及び光分配法の設計は、下記においてさら
に説明されており、それは光学的データの保存で用いられる場合、２０ナノ秒の
オーダーのスピードでスイッチングすることが必要である。電気的−光学的スイ
ッチングを行うことが必要とされるが、ナノ−秒以下の時間でスイッチングでき
ることが明らかになっているため、この技術での要求はストレスとはならない。
同様の技術は多−出力データ伝送に際して用いられている。

【００４２】 参照として本明細書に組み入れられる関連出願において、または本出願の他の
場所において記載されているように、適当に設計されたファイバーまたは導波管
の先端から放出される光は、高い開口数（NA）比で発散する。適合したNAを持つ
単純で高性能のレンズ系は、ファイバーの先端または導波管から放出された光の
焦点を合わせて、走査されるべき表面上にスポットを形成すべく用いられる。高
解像度のスキャニング装置に対しては、ファイバーは一つのモードである。光学
的データの保存や他の最大走査スポットサイズの適用のためには、レンズ系は走
査表面上に最小の実際的な回折限界スポットを形成するように設計される。その
表面から反射した光は集められ、同じファイバーまたは導波管の先端に戻る同じ
レンズ系によって再画像化される。画像を形成するシステムが１対１の写像比で
ある場合、ファイバーの先端によって照らされた表面上のスポットに由来する全
ての光がそれぞれのファイバーの先端に戻って焦点を合わせるように、かつ別の
位置のターゲット表面から戻ってきた光を拒絶するように光学的構成要素を制約
する。これは開口を阻止するように機能し、多数の走査される光スポットによっ
て送信される平行なデータチャンネルの中でのクロストークを制限する効果があ
る。この設計では、レンズ系は単一のホログラフ手段から形成することができる
。

【００４３】 上記の態様では、それぞれのスポットが多様で、読み取りを行う領域を包括す
るように重複した走査を行うため、その表面上のスポットのミクロン−スケール
の位置決めを維持するためのミクロ−追跡法は必要としない。一ユニットとして
ヘッドを精密に自動焦点化制御することは、従来の光学的ヘッドで行われている
のと同様に必要であると考えられる。焦点の高質のシグナルは、対象となった表
面領域から戻ったシグナルレベルを最大にすることに基づくと思われる。ファイ
バーの先端に戻って集められた光が最大になった場合に、このシステムの焦点が
合っている。

【００４４】 本発明の設計の論点を図示するために図１３を参照すると、パラメータは集積
したヘッド、即ちその下を動くデジタル光学データのテープの読み取り／書き込
みスキャニング用ヘッドの適用例について表されている。この態様における読み
取り／書き込み用ヘッドには、上記の態様のいずれかに係る光導波管の端部また
は光ファイバーの先端のいずれかに放出用開口からなる８×４個のアレイが設け
られている。それぞれの放出用開口は64ミクロンごと離して配設されている。３
2ビットセル９０１のアレイは、読み取り／書き込みヘッドが振動する場合にそ
れぞれの放出用開口が±３２ミクロンで移動することによってカバーできるよう
に、書き込まれかつ読み取られるデータセルが1ミクロンの間隔を開けて中心上
に配設されている。

【００４５】 位相が変化する光学的媒体は、最小の実際上の回折限界スポットの直径、即ち
レーザ波長のオーダーの長さで、中心から中心に間隔を開けて配設されたセルに
おいて読み取り可能なビットを保存する容量を示している。しかしながら最適な
条件では、数種の手法が高いビット密度を達成するために開発されている。上記
の設計は、データセルの寸法が１×１μm^２であると仮定している。それぞれの
放出用開口は±32μm振動するため、テープ媒体上の対応するスポットは、テー
プの端部に垂直な64μmの長い片を包括して移動する。名目上の設計は、開口が
１ｍｍであるレンズ系の光学軸に中心を持つ方形に、４×８個の配列の放出用開
口が設けられており、そのシステムはターゲット表面上に４×８個の光スポット
アレイ９１３を投射する。そのアレイのそれぞれのカラムには８個の放出用開口
が64μmの中心上に間隔を開けて配設されており、そのためそれらは、テープを
横切る512μmのバンドをカバーできる。図１４を参照すると、一個の画像形成レ
ンズ８４３を備えた４×８個の放出用開口アレイからなる一つのモジュール８４
８は、最大限４ｍｍの幅に広がる読み取り／書き込みヘッド８５６を形成するよ
うに８倍に重ねられているとよい。この態様で示されたモジュールは垂直に並べ
られていて、支持体であるフレーム８５０に取り付けられている。このような読
み取り／書き込みヘッド８５６は、４×６４個の光源スポットアレイを形成する
。この図面では、８本の主要な光線軌跡のみがそれぞれのモジュール８４８によ
って投射される８４６で示されているが、この態様が８本の光線の束からなる４
個のカラムを含むことを理解すべきである。読み取り／書き込みヘッド８５０に
対して相対的に媒体が動く方向は矢印８７７によって示されている。矢印８７８
は読み取り／書き込みヘッド８５６の振動方向を示しているが、８４６で示され
た光線の主要な軌跡の当初の間隔を開けた配置によって示されたように、隣接す
る放出用開口の間の間隔とほぼ同じ大きさの倍率ではない。

【００４６】 読み取り／書き込みヘッドに対して相対的な媒体の変換方向に沿った放出用開
口の４本のカラムは、媒体が読み取り／書き込みヘッドの下を動く場合、重複さ
せるため、媒体の同じ領域が４回の別々の時点で独立して走査されるようになっ
ている。書き込みモードでは、４回の走査を以下の目的で用いるとよい：１）位
置を決定すべく前に書き込まれたデータ、即ち基準のマークについてテープ表面
を読み取るため、２）書き込むため、３）書き込まれたものを確認すべく読み取
るため、４）再び読み取るため。このレンズ系は好ましくは、媒体−移動−経路
幅全体をカバーするように互いに補い合い、それによって媒体を横切る連続した
バンドが同時に読み取られない。

【００４７】 4-mmのテープについての上記の設計では１秒間に67メガビット（8メガバイト
）を読み取ったり書き込んだりするためには、カラムのそれぞれのファイバーは
毎秒1Mb走査しなくてはならない。64μmの走査長に対して64ビットを用いると、
ファイバーは１秒あたり少なくとも16,384データの走査を完了しなくてはならな
い。100kHz以上の振動周波数がMEMSシステムによって容易に達成できるため、こ
の最小の場合よりも数倍速いファイバーの走査速度が読み取りモードで利用でき
る。最終的な効果は、それぞれのデータビットから得られる反射データが多数回
にわたって受け入れられるという十分なオーバーサンプリングすることで、ファ
イバーのそれぞれのカラムから得られる８個の光スポットのセットがその下を動
いているテープの512μmという広いバンドを包括できることである。書き込みモ
ードでは、それぞれのファイバーは16kHzで振動し、１サイクルの半分にすぎな
い間にテープのカラムにある６４データセルに書き込まれる。半分のファイバー
（３２）が下り工程の間に書き込むことができ、その後でレーザが他の半分に切
り替わって、上り工程の間に書き込むことができる。これによって、それぞれの
放出用開口により書き込むためのサイクル効率は、一レーザあたり５０％が可能
となる。即ちそれぞれのレーザが同時に二つの放出用開口に書き込むのに十分な
パワーを提供できる場合、１６個のレーザによって4-mmのテープ幅を走査する一
つのカラムにある６４個のファイバーチャンネル全てを扱うことができる。

【００４８】 図１４の態様における放出用開口の連続的なカラムの垂直移動（矢印８７７に
対して垂直な方向、走査表面１０に対する読み取り／書き込みヘッド８５６の移
動方向）は、例えばその表面のわずかに異なった部分を放出口のそれぞれのカラ
ムが走査できるように、ゼロではないがデータセルのピッチよりも小さいと思わ
れる。この垂直移動もゼロである。どちらの場合でも、それぞれのファイバーか
ら戻されるシグナルを読み取る検出器からのデータストリームはデジタル化され
て処理されることが好ましい。こうして４つの検出器すべてから得られる全ての
ストリームは一緒に処理されて、同じ領域（即ち、カラムの垂直移動がゼロでな
い場合はほとんど同じ領域）の連続的な移動から生じるデータが画像処理コンピ
ュータに表示される。既知の画像処理手段（例えばそれぞれのセルに対する加重
平均または最も代表的な軌跡）を用いると、この情報は非常に高速でエラー割合
の小さい、走査表面のパターンの読み取りを行うために利用できる。ファイバー
スキャナーのそれぞれのアレイにおいてファイバーの横方向の間隔（同じ表面領
域の連続的走査間の遅延を測定する）は、物理的な設計上のひずみとデータの緩
衝／処理の間の交換条件を考慮して決定することができる。次に記載したテープ
走査の応用に関しては、オプトエレクトロニクススイッチ機能とMEMSシステムで
は、搭載した制御装置で少なくとも50MHzのクロック速度が必要とする。

【００４９】 記載した態様においては放出用開口アレイの大きさは４×８であるが、同じ効
果を得るために別の面積のアレイを形成することも可能である点に注目するとよ
い。またデータセルの大きさは先に記載した態様以外であってもよい。上記の態
様のいずれかにおいては、図２と同様に放出用開口の直接的な接近によって、あ
るいは図１４と同様に画像を形成する光学的構成要素によって、光を投射したり
、走査表面から戻った光を受け取ったりすることが可能である。また光学的スイ
ッチが調節のために使用される場合を記載する好ましいシステムではむしろ、書
き込みのためにレーザのスイッチをオン及びオフして調製できる点に注目された
い。また、記載した画像処理法がコードしたデータにおいて異なる種類の形態を
とることができるため、データが別個のデータセルに書き込まれる必要はない。
別の種類の表面調節法を本発明と結合して用いることができ、これらのそれぞれ
では重複した走査を行うことによって読み取り速度が速いという時間的な恩典が
、うまく書き込むことに関して先に説明した恩典とともに達成できる。さらに図
１９を参照すると、振動の移動範囲のために重複する領域６６上の走査スポット
を網羅でき、重複性がもたらされるように、放出用開口とそれらの間隔を並べる
ことも可能である。即ち、64ミクロンのピッチの間隔を開けて配設された開口を
網羅すること、および±32ミクロンの範囲を網羅することに代えて、包括範囲は
、同じ領域を１回以上走査するよりも大きく走査するようにスポットのピッチよ
りも大きくするとよい。こうしてスポット４７ａ及び４７ｃは同じ領域６６に行
き渡る。画像処理工程は、適当にうまく緩衝したこのようなデータに適用できる
。同じ情報領域を連続して横切って行われる一連の同様に位置づけられた走査で
は、画像処理工程は、４つの投票（voting）チャンネルの中で最も認められる値
を採用する一般的な投票と同じくらい単純にすることができる。互い違いに配設
された開口では、最も簡単な場合の画像処理工程は、それぞれとりうる値（既知
の間違ったエラーを含む）と関連した一連の保存された予測画像に最もよく適合
すると思われる。

【００５０】 図１５を参照すると画像プロセッサ８５２は、走査表面の同じかほとんど同じ
領域からのシグナルを受け取る４個の開口に接続した検出器のそれぞれから発生
するそれぞれの多数のチャンネルシグナルを受信する。画像プロセッサ８５２は
読み取り／書き込みヘッド８４６からのシグナルを受け取る。４つのチャンネル
のみが示されているが、図１４の態様では例えば６４セットの４個のチャンネル
が伝達されて画像処理される。画像処理した結果は、ライン８５４上で一連のデ
ータストリームとして出力できる多数回のセル読み取りの補正「値」の推定であ
る。この「値」という用語は、本明細書ではゆるく用いられており、この場合の
データは、用いたコードスキームに応じて異なる多数の独立した絶対値に対応す
るいくつかの種類のシンボルとして保存される。例えばデータは、マーク（グレ
ーの印）ごとに多数のビットで記録されている。

【００５１】 上記の態様は、走査表面の同じ領域を別個の放出用開口が網羅する場合であり
、それはターゲット表面をオーバーサンプリングする唯一の方法ではない。図１
６、図１７、および図１８を参照すると、オーバーサンプリングを達成するため
の様々な方法が示されている。図１６では放出用開口４７がそれぞれ異なる領域
上を網羅するようにずらされる。その表面の変換速度に相対的な振動速度はジグ
ザグライン４９によって示されており、そのため同じデータセル４８が多数回走
査される。先に記載した態様及び図１７に示された態様では、多数のファイバー
（即ちより一般的に言うと光−導波管）の形状は同じ領域上を数個の光スポット
で走査／読み取りを行ってデータを単純に増幅する。図１６の態様では、それぞ
れのスポットは異なる領域を走査する（これによって異なるスポットが同じ領域
を移動しないように、振動の方向がずれたスポットが必要とされる。）が、それ
ぞれのスポットは１回以上同じ領域を走査する。後者の場合、走査してデータを
集める間のそれぞれのスポットの作動は本質的に他の作動とは依存していない。
これらの二つの場合の物理的形状は、他の図面で示したように同じである。

【００５２】 図１６によって記載されているようなもう一つの態様では、以下の参照文献（
例えば、「ファイバー光学的バイモルフを用いたスキャニング装置（Scanning D
evice Using Fiber Optic Bimorph）」と題された出願において）によって組み
入れられる出願に記載されたような、片持ち式に取り付けたファイバー−光学的
バイモルフが光スポットを発生させるために用いられる。この場合では一個の光
スポットがそれぞれのバイモルフによって発生する。図１６に示されているよう
にこの態様では、オーバーサンプリングは走査振動を行うスポットを持つことに
よって達成でき、その周波数は、中心が次のデータセル即ちそのターゲット表面
の領域にカラムの重複をクロスする前に数回データセルを通して走査できるよう
な周波数である。

【００５３】 例えばある光学的テープシステムでは、テープが読み取り／書き込みヘッドの
下を動く場合、データセルはスポット振動の走査軌跡を通って移動する。データ
セル領域の光学的な性質（例えば反射性）は、サンプリングスポットの一つ以上
の軌跡がデータセル領域を通って通過するため、データセルの幅のいくつかのフ
ラクションによって以前とは異なるそれぞれの軌跡の位置でオーバーサンプリン
グされる。このデータセルの最良の測定は、多数の軌跡を一緒に処理する（例え
ば、加重平均）ことによるか、あるいは各データセルに対して最良で最も代表的
なデータ軌跡を選択することによって形成することができる。

【００５４】 入射用開口の平行カラムが互いに関連して補い合っている画像処理法を本発明
の態様で提供できることに注目されたい。即ちデータの読み取りは、同じデータ
セルの非−同一性の部分が読み取られかつ画像処理されるという意味で半重複性
である。即ちデータセルのわずかに異なる部分が、入射用開口のそれぞれのカラ
ムによって読み取られる。画像処理のアルゴリズムは相殺（即ち、前もって決定
されている）を考慮にいれなくてはならず、したがって相殺がない状況に適合す
るアルゴリズムとは異なっている（即ち相殺がゼロであるより一般的なバージョ
ンは、可変の相殺のまさに特殊な場合である）。しかしながら画像処理によって
相殺の値を記録することは可能である。明らかに走査は繰り返しパターンについ
ての情報を含んでおり、それはアルゴリズムで前の相殺が特殊化するのを避ける
ことを可能にする。またその相殺は、それに与えられた既知の基準を持つ媒体を
用いて較正することによって決定することができる。

【００５５】 また、図１８に示したようなハイブリッド様式で走査することも可能である。
この場合、表面の移動速度及び振動スピードは、同じ領域を多数回、スポットが
移動するようになっているが、さらに少なくとも一回の連続走査したスポット４
７ｂが最初の４７ａを追従し、ターゲット表面の同じ領域を包括する。そのため
重複したデータまたは部分的に重複したデータが同時に二つの方法で得られる。

【００５６】 先に記載した光学的設計は、アラインメントの問題を小さくするとともに、量
的に低コストの製造を実現する集積製造技術を利用することによって、コストが
高く、大きな開口の別個の光学的構成要素を使用することを避けている。さらに
このオプロエレクトロニクスチップは光の分散を制御するとともに、複数のレー
ザよりもより多くの走査チャンネルを、追加したチャンネル一つあたりのコスト
を低減し、かつ非常に高速の平行的データ伝送が可能であるという効果を伴って
使用することを可能にする。またこのオプトエレクトロニクスチップによれば、
別個のレーザ光源に対する放出用開口を、リソグラフィー法で決定して精密に配
置することも可能になる。またこのチップは、VCSEL光源のような低電力光源を
一組に編成したもののような、レーザパワーの有効な活用法を可能にするととも
に、書き込みモードの間、連続的に波型レーザを作動させることを可能にする。
さらにこの設計は、微小電気的機械的システム（MEMS）技術または圧電トランス
デューサのような既知の微小スケール振動法のいずれかによって作り出される、
光ファイバーの動きを介した走査機能を達成する。さらに本発明には、平行で重
複するレーザスキャニング、クロストークの小さい設計、及びシグナル処理にア
プローチするための「画像分析」の利用法が含まれる。

【００５７】 最良のMEMS走査法は、特定の適用法が伴う実際的な工学上の交換条件に応じて
異なる。例えば移動素子の大きさ、振動の倍率、及び振動数である。一つの最適
な目的は振動数の大きさで選択することであり、そのため移動素子の大きさが最
小であると好ましい。これは、個々のファイバーが最良であることを示唆してい
る。しかしながら工学技術は応用の際に他の制約、例えば光学的構成要素の焦点
に関連した光を放出する表面の実際の位置に制約を加える。例えば、参照として
本明細書に組み入れられるBreiらを参照のこと。

【００５８】 例えば光放出用開口、形状及び表面処理などのMEMS装置の製造に関しては、製
造上、問題とはなっていない。例えば方法は、ファイバーの動きを作動させるた
めに容量性の結合が可能となるように金属をガラス繊維に供給することが開発さ
れた。個々の製造方法は、供給源の利用可能性、例えばポリマー「ファイバー」
もしくは導波管の金属化、または圧電材料のポリマーへの適用性に応じて取り扱
いが異なってもよい。ファイバーの出力の光学的特徴に関しては、特に開口数（
NA）に関すると、いくつかの試行錯誤の実験が最適な形態を達成するために必要
とされる。層ごとに構成する場合、ファイバーの先端の構成は全体的に従来のも
のである。先に述べたように光学的な性質と出口用開口の特徴は重要であり、し
たがって正確な秘訣を得るためには何回かの試行錯誤の実験が要求される。例え
ば被膜の階級インデックスが必要とされる可能性があるし、または要求される設
計を考案するために新しい加工法が必要とされる可能性がある。光ファイバーを
用いる態様では、出口用開口は切り開いて輪郭を定めるとよい。多層（例えばポ
リマー）構造を用いる態様では、ファイバーの端部での加工処理が重要である。
現在の従来法には、先端または出口用開口におけるイオンビーム「研磨法」が含
まれる。

【００５９】 片持ち「型」の振動ファイバー構造は、任意の光ファイバーを用いたように、
導波性の「コア」が必要である。また被膜は、光エネルギーを閉じ込めるために
必要とされる。ファイバー、すなわち、より一般的に言うと光ガイドは、光の「
配管」の目的を考慮して設計する場合に応じて断面を円形、四角形、または方形
にできる。四角形または方形の断面は、振動を動作させる観点からみてだけでな
く、製造及び組み立ての観点からみても実際に最も簡単である。平面状の「容量
性」のプレートは、必要とされるパワーを小さくしつつ振動を動作させるための
エネルギー変換を最適化する、層状になったバイモルフの形態に容易に埋め込ま
れる。しかしながらこれによって、極性を保存しバランスをとる形態が必要であ
るのと同様に、このシステムにおいて別のどこかで極性を保存する必要性がある
ことにより光学的な設計で深刻なひずみを生じる。層ごとに組み立てる工程は最
良のアプローチであり、この場合にはファイバーの「固定された端部」が下層に
ある構造的及び機能的な層の上部にある。品質のチェックは、光学的と機械的の
両方に対して必要である。寿命は、振動数、振動の全体数、材料、複合構造、接
着などを伴う機械的な作業に関連していて、それらは寄与ファクターでもある。

【００６０】 ストレスがかかった単一の結晶性材料である、例えばＳｉでの故障の基本的な
メカニズムに関して言うと、単一の結晶における欠陥は熱的に拡散し、その材料
中に集まることに注目されたい。これは周知である（例えば、Silicon Processi
ng for the VLSI Era, S. WolfおよびR. N. Tauber, Lattice Press、及びＳｉ
製造、特に結晶成長における処理を取り扱った他の本を参照のこと）。

【００６１】 種々の態様で、同じレーザーを先に記載した読み取り及び書き込みの両方のた
めに利用できることに注目されたい。このような場合では、ヘッドは読み取り及
び書き込み用に別個の出力開口を備えていてもよいし、あるいは両方の機能を提
供する１セットの開口を備えていてもよい。

【００６２】 本出願と同時に提出された次の米国特許出願のそれぞれの全記載は、本出願に
おける参照として本明細書に組み入れられる。

【００６３】

【００６４】 以下の参照文献のそれぞれの全記載は、本出願における参照として本明細書に
組み入れられる。

【００６５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 先行技術によるスキャニング装置を示す光線の軌跡図である。

【図２】 同時に多数のチャンネルを通過する一つのレーザ光源を用いて調
節されたシグナルを発生させるために不可欠な導波路、ビームスイッチ、レーザ
光源、及びビームダンプを備えたオプトエレクトロニクスチップの実例である。

【図３、４および５】 三つのそれぞれのモードのオプトエレクトロニクス
スイッチによって起きた光の流れを図示している。

【図６】 多チャンネル型光ガイドネットワークを形成するためにバックア
ップレーザがそのバックアップレーザへのクロスオーバーとともに含まれること
以外は図２の態様と同様の態様を示している。

【図７】 一つの光源にレーザからのエネルギーを合わせるための結合器に
よって内部接続されたオプトエレクトロニクスチップに形成された一群のレーザ
の図である。

【図８】 本発明の態様にかかる多チャンネル型走査ヘッドを示す光線の軌
跡図であり、ここでは画像を形成する光学要素は固定されていて、走査ヘッドは
MEMSモーターによって振動することによりターゲット表面の領域を走査できる。

【図９】 本発明の態様にかかる多チャンネル式走査ヘッドを示す光線の軌
跡図であり、ここでは画像を形成する光学要素と走査ヘッドとは固定されて相互
に接続しており、MEMSモーターによってユニットとして振動することによりター
ゲット表面の領域を走査できる。

【図１０】 本発明の態様にかかる多チャンネル式走査ヘッドを示す光線の
軌跡図であり、ここでは画像を形成する光学要素はMEMSモーターによってユニッ
トとして振動することによりターゲット表面の領域を走査できる。

【図１１】 多数のチャンネルによって同時に行われる領域の走査を記載す
る目的で、ファイバー製光学的光ガイドと多数の検出器とを備えた走査ヘッドを
示している。

【図１２】 用いた光源が、媒体に書き込むのに十分な強度を持つ光を生じ
る多数の個々の光源の力を組み合せていること以外は、図１１の態様と同様の走
査ヘッドを示している。または、別の光源が、一つの光源が故障した場合のバッ
クアップ源として作用できる。

【図１３】 多チャンネル型走査ヘッドの一態様を図示しており、ここで入
射用開口の多数のカラムは同一の領域を走査し、そして重複したデータに画像処
理技術を適用することによって精度を高めるとともに処理量を増加させることが
できる。

【図１４】 図１３の態様を、光線軌跡を示した唯一つのカラムを用いて簡
単に等距離透視して図示されている。

【図１５】 図１３及び１４の態様について、重複するデータよりなる多数
のチャンネルからのデータを処理するために画像処理用コンピュータを使用する
ことが示されている。

【図１６〜１９】 本発明の態様の変法を用いて走査表面をオーバーサンプ
リングする方法を示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップス エドワード エイ． アメリカ合衆国 バージニア州 グレイト フォールズ リー ミル ロード 990 (72)発明者 ホワイト ロバート シー． アメリカ合衆国 バージニア州 フェアフ ァックス オールド クリーク ドライブ 9534 (72)発明者 ワイエス ニューエル シー． アメリカ合衆国 バージニア州 オークト ン ヒストリー ドライブ 3234 Ｆターム(参考） 2H045 AG09 BA22 BA32 DA02 5D090 CC01 CC05 CC16 EE01 EE18 FF05 FF21 FF36 HH01 KK03 KK12 LL08 5D119 AA03 AA10 AA24 AA40 CA09 EB12 EC09 EC22 EC40 FA05 FA09 JA21 JA35 JA36 KA04

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その表面に書き込まれたデータを有するターゲット表面を走
   査するスキャニング装置であって、該データが該ターゲット表面上で隣接するデ
   ータセルに配置されていて、該セルのそれぞれがデータを表す１セットのとりう
   る構成のうちの一つを有する、下記の構成を含むスキャニング装置： 放出用開口アレイから光を放出しかつ入射用開口アレイを通過する光を受け入
   れるように接続された少なくとも一つの読み取りレーザ光源を持つ読み取り／書
   き込みヘッド、 画像プロセッサ、 該読み取り／書き込みヘッド及び該ターゲット表面は、該ターゲット表面を走
   査すべく互いに関連して動くように支持されており、 該放出用開口アレイは、その放出用開口のうちの多数が該表面の実質的に同じ
   セルを走査するように配置されており、 該読み取り／書き込みヘッドは、該多数のうちのそれぞれに各々対応する検出
   シグナルを発生し、該画像プロセッサに接続された検出器を含み、 該画像プロセッサは、該同じセルの構成の推定値を生成しかつその推定値を表
   すシグナルストリームを生成するように形成されている。
2. 【請求項２】 前記放出用開口が前記入射用開口と共通の軸を有する、請求
   項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記読み取り／書き込みヘッドが、その中に形成された光ガ
   イドを持つオプトエレクトロニクスチップであって前記放出用開口の一つに該光
   ガイドのそれぞれが接続しているチップを含む、請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】 前記オプトエレクトロニクスチップが、前記読み取りレーザ
   光源及び書き込みレーザ光源の一方の出力を調節する少なくとも一つの光学スイ
   ッチを含む、請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】 前記少なくとも一つの光学スイッチは、書き込み放出用開口
   と最終的に前記書き込みレーザ光源のエネルギーを消失させる別の方向との間の
   前記出力を、選択的に導くことによって前記レーザ光源を調節し、それによって
   書き込みを行う間、該書き込みレーザ光源が連続的様式で作動できる、請求項４
   記載の装置。
6. 【請求項６】 前記読み取り／書き込みヘッドが、多数の読み取りレーザ光
   源のそれぞれからのレーザ出力を、前記放出用開口の一つにそれぞれが接続され
   た多数の経路にスプリットさせるために、内部接続した光ガイドアレイにそれぞ
   れが接続している多数の読み取りレーザ光源をさらに含む、請求項１記載の装置
   。
7. 【請求項７】 前記光ガイドアレイが、前記レーザの出力を第１時点で前記
   多数の開口の第１フラクションに分岐させ、且つ前記レーザの出力を第２時点で
   前記多数の開口の第２フラクションに分岐させることによって、前記レーザの出
   力を前記放出用開口の多数の開口に分割させるようにプログラムされた制御装置
   によって制御されるそれぞれの光学的スイッチと内部接続されている、請求項６
   記載の装置。
8. 【請求項８】 前記多数の開口の前記第１フラクションが、前記放出用開口
   の一つに等しい、請求項７記載の装置。
9. 【請求項９】 前記読み取り／書き込みヘッドが、多数の読み取りレーザ光
   源のそれぞれからのレーザ出力を、前記光ガイドによって決定され放出用開口の
   一つにそれぞれ接続されている多数の経路にスプリットさせるために、内部接続
   した光ガイドアレイにそれぞれが接続している多数の読み取りレーザ光源をさら
   に含み、且つ 前記光ガイドアレイが、前記レーザの出力のある割合を第１時点で前記多数の
   開口の第１フラクションに分岐させ、前記レーザの出力の第２フラクションを第
   ２時点で前記多数の開口の第２フラクションに分岐させることによって、前記レ
   ーザの出力を前記放出用開口の多数の開口に分割させるようにプログラムされた
   制御装置によって制御されるそれぞれの光学的スイッチと内部接続されている、
   請求項１記載の装置。
10. 【請求項１０】 その表面に書き込まれたデータを有するターゲット表面を
    走査するスキャニング装置であって、該データが該ターゲット表面上で隣接する
    データセルのカラムに配置されていて、該データセルのカラムのそれぞれがデー
    タを表す１セットのとりうる構成のうちの一つを有する、下記の構成を含むスキ
    ャニング装置： 該カラムのそれぞれが、データセルの該カラムのうちの同じカラムからの光を
    受け入れるように、連続的なカラムとして配置された入射用開口アレイを有する
    読み取り／書き込みヘッド、 該入射用開口アレイによって受け入れられた光を検出するよう接続された少な
    くとも一つの検出器、 該検出器は、該連続的なカラムの全てによって受け入れられた光から誘導され
    る情報を組み合わせることによって、該とりうる構成の一つの推定値を示すシグ
    ナルを発生する。
11. 【請求項１１】 前記検出器が、前記カラムのそれぞれからの光を検出し、
    それによって発生したシグナルの組み合せから前記とりうる構成の前記一つの改
    良された推定値を合成することによって前記情報を組み合わせる、請求項１０記
    載の装置。
12. 【請求項１２】 その表面に書き込まれたデータを有するターゲット表面を
    走査するスキャニング装置であって、該データが該ターゲット表面上で隣接する
    データセルのカラムに配置されていて、該データセルのカラムのそれぞれが、デ
    ータを表す１セットのとりうる構成のうちの一つを有する、下記の構成を含むス
    キャニング装置： 該カラムのそれぞれが、データセル及びそれぞれのセルの該カラムのうち同じ
    カラムからの光を受け入れるように、連続的なカラムとして配置された入射用開
    口アレイを有する読み取り／書き込みヘッド、 該入射用開口アレイによって受け入れられた光を検出するよう接続された少な
    くとも一つの検出器、 該検出器は、該連続的なカラムの全てによって受け入れられた光から誘導され
    る情報を組み合わせることによって、該とりうる構成の一つの推定値を示すシグ
    ナルを発生する。
13. 【請求項１３】 前記走査ヘッドが、前記入射用開口アレイに光を導くよう
    に接続された少なくとも一つのレーザを含み、それによって該入射用開口アレイ
    が、光が放出される放出用開口アレイとして機能する、請求項１２記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記走査ヘッドと前記ターゲット表面との間に配設され、
    前記ターゲット表面に前記放出用開口から放出される光を画像化するための光学
    的画像形成手段であって、前記データセルのカラムのうち前記の同じカラムから
    の前記光が、前記ターゲット表面から戻って前記入射用開口に前記光学的画像形
    成手段によって画像形成される前記放出用開口アレイから放出される光である、
    光学的画像形成手段を更に含む、請求項１３記載の装置。
15. 【請求項１５】 少なくとも一つの検出器が検出器アレイであり、そのそれ
    ぞれが前記入射用開口アレイのそれぞれの一つであり、前記走査ヘッドが、前記
    入射用開口アレイのうちのそれぞれの前記入射用開口から前記それぞれの検出器
    へと導く光ガイドを含む、請求項１４記載の装置。
16. 【請求項１６】 データセルの連続したカラムを持つ記録表面からデータを
    読み取る方法であって、前記連続したカラムが前記データセルの少なくとも一つ
    の列を含有する、下記の工程を含む方法： 第１放出用開口からの光が該連続したカラムの第１番目に焦点を合わせるよう
    に該記録表面を移動させる工程、 該第１の移動工程に反応して、該記録表面から戻った光を受け入れる工程、 該記録表面から戻った光を検出し、その第１結果を保存する工程、 第２放出用開口からの光が該連続したカラムの該第１番目に焦点を合わせるよ
    うに該記録表面を移動させる工程、 該第２の移動工程に反応して、該記録表面から戻った光を受け入れる工程、 該第１入射用開口に戻った光を検出し、その第２結果を保存する工程、 該第１及び第２の結果のコンピュータ処理した組み合せに応答して、該それぞ
    れのカラムの該第１番目によって表されたデータを計算する工程。
17. 【請求項１７】 前記第１の受け入れ工程が、前記第１放出用開口に対応す
    る第１入射用開口で光を受け入れる工程を含み、且つ 前記第２の受け入れ工程が、前記第２放出用開口に対応する第２入射用開口で
    光を受け入れる工程を含む、請求項１６記載の方法。
18. 【請求項１８】 データセルの連続したカラムを持つ記録表面からデータを
    読み取る方法であって、前記連続したカラムが前記データセルの少なくとも一つ
    の列を含有する、下記の工程を含む方法： 第１放出用開口からの光が該連続したカラムの第１番目に焦点を合わせるよう
    に該記録表面を移動させる工程、 該第１の移動工程に反応して、該記録表面から戻った光を受け入れる工程、 該記録表面から戻った光を検出し、その第１結果を保存する工程、 第２放出用開口からの光が該連続したカラムの該第１番目に焦点を合わせるよ
    うに該記録表面を移動させる工程、 該第２の移動工程に反応して、該記録表面から戻った光を受け入れる工程、 該第１入射用開口に戻った光を検出し、その第２結果を保存する工程、 該第１及び第２の結果をコンピュータ処理した組み合せに応答して、該それぞ
    れのカラムの該第１番目によって表されたデータを計算する工程。
19. 【請求項１９】 前記第１の受け入れ工程が、前記第１放出用開口に対応す
    る第１入射用開口で光を受け入れる工程を含み、且つ 前記第２の受け入れ工程が、前記第２放出用開口に対応する第２入射用開口で
    光を受け入れる工程を含む、請求項１８記載の方法。
20. 【請求項２０】 それに書き込まれたデータを有する媒体を走査するスキャ
    ニング装置であって、該データが前記ターゲット表面上で隣接するデータセルの
    カラムに配置されていて、該データセルのカラムのそれぞれがデータを表す１セ
    ットのとりうる構成のうちの一つを有する、下記の構成を含む装置： カラムのそれぞれが、該データセルのカラムのうち同じカラムからの光を受け
    入れるように、連続的なカラムとして配置された入射用開口アレイを有する走査
    ヘッド、 該入射用開口アレイによって受け入れられた光を検出するよう接続された少な
    くとも一つの検出器、 該検出器は、該連続的なカラムの全てによって受け入れられた光から誘導され
    る情報を組み合わせることによって、該とりうる構成の一つの推定値を示すシグ
    ナルを発生し、 該走査ヘッドに接続されたフレーム、 媒体が読み取り／書き込みヘッドに対して相対的に移動し、それによって該媒
    体が該読み取り／書き込みヘッドに対して相対的な第１方向に移動するように該
    フレームに接合可能な媒体であり、 該フレームと該読み取り／書き込みヘッドとの間に接続され、該媒体に対して
    相対的に該走査ヘッドを振動させることによって、該少なくとも一つの検出器に
    より検出されるように該隣接するセルの実質的にすべてから光が戻るのを可能に
    しつつ、該入射用開口の間隔が該隣接するセルの間隔を越えることを可能にする
    振動用モータ。
21. 【請求項２１】 前記媒体が、一定のスピードで前記第１の方向に連続的に
    移動する、請求項２０記載の装置。
22. 【請求項２２】 前記読み取り／書き込みヘッドの振動方向が、前記第１方
    向に対して実質的に垂直な成分を有する、請求項２０記載の装置。
23. 【請求項２３】 前記走査ヘッドが、前記入射用開口アレイに光を誘導する
    ように接続された少なくとも一つのレーザを含んでおり、それによって該入射用
    開口アレイが、光が放出される放出用開口アレイとして機能する、請求項２２記
    載の装置。
24. 【請求項２４】 前記走査ヘッドと前記ターゲット表面との間に配設され、
    該ターゲット表面に前記放出用開口から放出される光を画像化するための光学的
    画像形成手段であって、前記データセルのカラムのうち前記同じカラムからの前
    記光が、該ターゲット表面から戻って該入射用開口に該光学的画像形成手段によ
    って画像形成される該放出用開口アレイから放出される光である、光学的画像形
    成手段を更に含む、請求項２３記載の装置。
25. 【請求項２５】 少なくとも一つの検出器が検出器アレイであり、そのそれ
    ぞれが前記入射用開口アレイのそれぞれの一つであり、前記走査ヘッドが、前記
    入射用開口アレイのうちのそれぞれの前記入射用開口から前記それぞれの検出器
    へと導かれる光ガイドを含む、請求項２４記載の装置。