JP2005532642A - １次元スキャニングを用いた光ディスクドライブ - Google Patents

Abstract

１本のラインに沿った高速ランダムアクセス及び高光学解像度の光学スキャンのためのシステムであって、選択されたメディアフォーマット（２２４）と共に使用されるために構成され、全てが単一列内に配列され、所定の中心間距離だけ離間した複数の第１レンズレット（２４０）と；前記複数のレンズレットを担持する可動マウントと；前記マウントを、前記所定の中心間距離に実質的に等しいか又は僅かにそれより大きい最大値を有する距離にわたって、前記単一列に実質的に平行な方向へのみ移動させるための、前記マウントに結合された直線動作アクチュエータ（２４１）と；少なくとも１つの光源（２６０）と；前記光源からの光を、任意の１つあるいは２つの選択されたレンズレットへ方向付ける光方向付けユニット（２３４）と；前記光方向付けユニットを制御する制御ユニットと、を備えたことを特徴とする。

Description

発明の詳細な説明

（関連する出願への相互参照）
本願は、２００１年１０月３０日に出願された米国特許出願第０９／９８４，３６９号で開示されている主題に関連しており、その全ての開示事項は参照することにより本願に組み込まれる。

（発明の背景）
１つのスキャナ（又は複数のスキャナ或いは１つ若しくは複数のビームステアリング装置）とレンズレットアレイ（lenslet-array）の組合せを利用する光ディスクドライブ（disk drive）は、参照文献［１］，［２］及び［３］に記載されている。参照文献［１］及び［２］で用いられている用語，概念および慣例を含む開示は、そこで引用されたと同様に、参照することにより本願に組み込まれる。

参照文献［１］から［３］に記載されている実施例の大部分においては、静止した二次元（２‐Ｄ）レンズレットアレイが備えられ、また、２次元アレイにおいて各レンズレットを個別的に定位置に付けることを容易にするために、二次元ビームステアリング（又はスキャン）のための何らかの手段を有している（例えば、参照文献［１］から採った図１を参照）。比較的大規模な２次元アレイ（array）は、一次元（１‐Ｄ）のレンズレットアレイより扱いにくく、また、高価であり、更に、二次元ビームステアリング装置は明らかにより複雑であり、そのため、一次元のみをスキャンするスキャナ（scanner）或いはビームステアリング装置より必然的に高価である。更に、二次元のレンズレットアレイ及びスキャンを用いるシステムは、より大きな容積を占有しがちであり、携帯用の「ノート」型コンピュータのような特定の用途では望ましくない。本発明は、特に１‐Ｄレンズレットアレイを用いることにより、レンズレットアレイ式の光ディスクドライブの製造コスト及び部品コストを削減する方法を提供するものである。

参照文献［２］は，（静止したレンズレットアレイよりも）単一の可動なレンズ、および１‐Ｄスキャン装置を備えた光ディスクドライブを説明している（参照文献［２］の図１８及びその説明）。この構造は、参照文献［１］及び［２］の２‐Ｄレンズレットアレイ式の構造よりも、安価かつよりコンパクトにできるが、それが提供可能なシーク（seek）時間は、同程度に短いとは限らない。例えば、参照文献［１］及び［２］の静止レンズレットアレイ構造は、最悪の場合でも、シーク時間は３ｍｓｅｃ若しくはおそらくそれ以下にできる。標準的なＤＶＤ若しくはＣＤクラスのディスクに対して、参照文献［２］の図１８の構成で、参照文献［１］及び［２］の２‐Ｄレンズレットアレイ式の構造と同じシーク時間を得るために必要な可動レンズの加速度ａ_ｌｅｎｓは、次の数式（１）で与えられる。

ここで、ｓはレンズが移動する距離、ｔは所望されるシーク時間である。移動時間の前半が一定の加速に用いられ、後半が一定の減速に用いられる場合には、ａ_{ｌｅｎｓｌｅｔ}＝４ｓ／ｔ^２が与えられる。ｔ＝３ｍｓｅｃおよびｓ＝３５ｍｍを用いると、次の数式が得られる。

こうした加速度は、コンパクトで、比較的安価な、再利用可能な装置では、明らかに非実用的である。

本発明は、参照文献［１］及び［２］で開示された装置における改良に関連しているので、以下の議論では、これらの参照およびその図面を頻繁に参照する。

（発明の概要）
ディスクメディアの半径の大きさｓを有する使用可能部分全体にわたり、単一のレンズを移動させる代わりに、本発明は、所与のメディアフォーマットに対して、Ｎ個のレンズレットの単一のラインを提供するものであり、それは、遥かに小さな量ｓ／Ｎだけ移動すればよく、ディスク上の所望の位置をたまたまカバーしている特定のレンズレットを通してデータにアクセスする。

（発明の詳しい説明）
図２は、本発明に係るディスクドライブの簡略化した基本的な形態を示している。レンズレットのリニアアレイ２４０は、光学メディア２２４の上方に位置決めされている。以下に説明する理由で、複数のリニアレンズレットアレイを設けることが望ましい場合もあろう。アレイ２４０は、アクチュエータ２４１により、次式（図２参照）に等しい距離だけ、あるいは僅かに大きな距離だけ移動可能である。

ここで、Ｎはリニアアレイ内のレンズレット数であり、ｓはディスク半径の使用可能部分であり、次式で表される。

ここで、Ｄ_{ｏｕｔｅｒ}はディスク上の最外側のデータトラックの直径であり、Ｄ_{ｉｎｎｅｒ}はディスク上の最内側のデータトラックの直径である。

ディスク２２４上の適切な位置にアクセスするために、サブシステム２６０内の光源からの光、通常はレーザ、は、ビームステアリング（beam steering）あるいは光偏向装置２３０により、アレイ２４０の選択されたレンズレットへ方向付けられる。装置あるいはサブシステム２３０は、光ビームを多数の可能な方向の１つに方向付けることができるものであれば、如何なる適当なものであってもよく、可動ミラー，可動プリズム及び／又は可動レンズを使用する装置と同様に、電気光学および／または音響光学ビーム偏向器および／または参照文献［４］〜［９］で説明されている任意の装置、も含まれているが、これらに限られるものではない。読み取りに関しては、データ表面から反射される光は、同一の装置２３０を通して光をアセンブリ２６０へ伝送する同一のレンズレットに再び入るアセンブリ２６０は、光源を有することに加えて、１つの検知器あるいは複数の検知器、および、おそらく光ディスクドライブヘッド内で必要となるような、ビームを形付けるレンズ若しくはプリズム，ビームスプリッタ，光の偏光状態を変更する要素などの何れか又は全てを有する他の光学要素等を含んでいる。

図３には１つの特定の実施例が概略的に示されており、その実施例は、光をレーザ／検知器アセンブリ２６０からレンズレットアレイ２４０へ送るために、光ファイバーの束（バンドル：bundle）２３４を利用している。光ファイバーバンドル２３４は、おそらくはそれらの長さの少なくとも一部分にわたってリボン（ribbon）状に束ねられた、少なくともＮ個（Ｎ＝アレイ２４０のレンズレット数）の個々のファイバー２３４ａ，２３４ｂ，２３４ｃなどで構成されている。これらのファイバー及び／又はバンドルは、それらの長さの少なくとも一部分にわたってフレキシブルである。各ファイバーの一方の端は、アレイ２４０のそれぞれのレンズレットの上方に位置決めされ、レンズレットアレイと共に移動するよう接続されていてもよい。代替的に、ファイバー端は、おそらくはディスク２２４のデータ表面にわたって、集中された光点を動かすピエゾ素子を用いた追加的なアクチュエータにより制御されるレンズレットアレイに対する小さな角度の動きに耐えられるように、取り付けられていてもよい。これは、小さな急速トラッキングエラーの修正に使用可能である。

ファイバー２３４は、典型的には単一横モードタイプのものである。それらのレンズレットサイドチップ（lenslet-side tip）の位置は、各ファイバーから出る光が、本質的にそれぞれのレンズレットのアパーチャー（aperture）を満たし、さらに、レンズレットがこの光をディスクのデータ表面に焦点合わせをするようなものである。ファイバーの他端は、光学的交換として役立つ装置２３２に入る：ユニット２６０内のレーザからの光は、所望のレンズレットと通信する個々のファイバーへ方向付けられ、そのレンズレットから戻る光は、ユニット２６０内の１つまたは複数の検知器に向かって結合される。

交換装置２３２は、図２のユニット２３０について上述したアプローチのいずれかに基づくものであってもよいが、統合された光学装置、あるいは導かれた光、および電気光学式もしくは音響光学式のスイッチ、あるいはスキャナ、若しくは、ある種の光ファイバー通信システムと共に提案され及び／又は使用されるものと作動原理において類似した、何らかの他の光交換を用いる平面（基板モード）光学装置であってもよい。

図４は、本発明の更に他の実施例の模式図である。参照文献［２］の図１８に示した装置のように、図４の装置は、レーザ光源２２２，ビームシェーピング（beam shaping）光学サブユニット２３５，ビームスプリッタ２３１，リレー光学サブユニット２３９，固定の随意的なミラー２４６，単一軸ミラー‐アクチュエータスキャナ２２７，スペース並びに製造コストを節約するために切断可能な大型レンズ２４７、及びデータを担持する光ディスク２２４を有している。また、随意的な集光レンズ２３８及び検知器アセンブリ２３２も備えられている。しかしながら、参照文献［２］の図１８におけるレンズ４０に対応する単一可動レンズは、省略されている。代わりに、直線的で１‐Ｄのレンズあるいはレンズレットのアレイ２４０が設けられている。アレイ２４０は、レンズレットアレイ２４０の長さに沿った動きに影響を与え得るアクチュエータ２４１と結合されている。

図５は、図４のものと若干異なる実施例の簡略化した断面図である。図５では、従来の光ディスクドライブヘッドと同様の光ディスクドライブヘッド２６８が備えられているが、それは、構造が実際に同一または殆ど同一であってもよい。唯一の主要な違いは、ここでのサブユニット２６８は、従来のドライブと違って静止していることである。図４のサブユニット２３９に対して、サブ‐アセンブリ２３９は、分岐ビームからの光を受けるように変更されている。これは、例えば、レンズ２６２を追加することにより達成可能である。ある程度の光学収差を修正するために、透明プレート２６１が必要となるかもしれない。

残りの光学的な構成は、図４のものと同様であってもよい。図５では、図４の随意的なミラー２４６は省略されているが、それはここでも随意的に使用可能である。明瞭化のために図面から省略されているが、アクチュエータ２４１も図５の構成と共に使用される。図５に示したドライブは、参照文献［２］の図１３に示したものと類似している。しかしながら、ここで、レンズレットアレイ２４０は一次元であるが、参照文献［２］ではレンズレットアレイ３０は二次元である。加えて、参照文献［２］の図１３の構成は、２軸スキャナ若しくは２つの単一軸スキャナ（参照文献［２］の参照番号２６及び２７）を有しているが、図５では、単一の、１軸のスキャナ２２７が備えられている。

図４および図５の双方において、稼働中は、スキャナ２２７はレーザ光線をアレイ２４０の単一の選択されたレンズレットに向かって送る。レンズレットアレイは、アクチュエータ２４１を用いて、アレイ２４０内のレンズレットのピッチと同等またはそれより幾分大きく動かすことが可能である。このピッチは、そのアレイ内の隣接する２つのレンズレットの中央間の距離である。したがって、レーザ光線がそれにより集束させられるときには、集束された光がその特定のトラック上のスポットを照らすよう、光ディスク上のいかなるトラックに対しても、その真上に位置決め可能な少なくとも１つのレンズレットが存在する。参照文献［１］及び［２］の実施例のように、ディスク内のデータ層からの反射光は、入射光と同一経路を戻り、ビームスプリッタ（図４の参照番号２３１、図５のサブユニット２６８の内部ビームスプリッタ）により、適当な検知器アレイあるいは検知器アセンブリへ向かって指向し直される。

図２の基本システムに対する更なる他の変形例は、１つ又は２，３のレーザではなく、複合的な多数の複数のレーザを用いるものであり、アレイ２４０内の各レンズレットに、それ自身のレーザが備えられている。これらのレーザは、レンズレットと同じ可動プラットフォームに取り付けられてもよく、或いは、おそらく単一チップ半導体レーザアレイの形で、各レーザが関連するレンズレットへ光ファイバあるいは他の適当な手段により接続されて、別のユニットに取り付けられていてもよい。

短距離移動の単一列レンズレットアレイの概念の利点を示すために、仮に、例えば、図２から図５のアレイ２４０内のレンズレットのピッチがＰ_{ｌｅｎｓｌｅｔ}＝３．５ｍｍであり、最悪の場合のシーク時間３ｍｓｅｃを目指すものと仮定するなら、式（１）により、必要な加速は僅かに、

となる。レンズレットアレイの質量は、それが次式の比重を有するプラスチックから成形されていると仮定すると、およそ、０．６グラムに等しい。

更に、０．５グラムを何らかの機械的な備品へ割り当てると、総合質量は１．１グラムとなり、これを加速するのに要する力はおよそ１６５Ｋｇになる。こうした加速度および力は、例えば、ある種の普通のスピーカコイル内で使用されるものと同等であり、普通の安価な構成要素を用いて達成可能である。

図４および図５に示した実施例では、部品２３９は、参照文献［２］に開示された部品３９と、必ずしも同一ではないが類似している。更には、例えば、参照文献［１］における部品７、引用文献［２］における部品２７及びここでの部品２２７は、全て機能上同様であり、同様の手段により実行可能である。実質的に変更された部品は、ここで新しく付番されている―レンズレットアレイは、参照文献［１］では部品１０であり、参照文献［２］では部品３０であった。配列が２‐Ｄから１‐Ｄに縮小されるに伴い、それは、（「２３０」ではなく）２４０と付番し直された。ここでの大型レンズは、切断されて４７と付番された図１８を除いて、参照文献［２］の殆どにおいて３７であった。ここでは、同様に切断されていてもよいので、それは２４７である。

この明細書の殆どにわたって、アレイ２４０は「直線状（リニア：linear）」と説明されているが、アレイ上のレンズレットは、真直したラインでなく僅かに曲がったライン上にも配置可能である。これは、例えば、レンズ２４７が、スキャナ２２７に影響された光ビームの角運動を、レンズレット平面で真直したラインではなく曲線に変換する、ある種の光学的構成において必要になるかもしれない。

図６Ａおよび図６Ｂは、リニアレンズレットアレイを移動させる構成の２つの代替例を示している。両図面は共に、明瞭化のために他の全ての構成要素は示されていないが、ディスク２２４，レンズレットアレイ及びアクチュエータの平面図を示している。

図６Ａでは、リニアアクチュエータ２４０が、直接にリニアレンズレットアレイ２４０へ結合されている。リニアアクチュエータ２４０は、例えば、ボイスコイルアクチュエータ（voice coil actuator）或いは圧電装置、若しくは、おそらくは、回転モータや回転運動を直線運動への何らかの適当な機械的変換を行うアクチュエータなどである。図６Ａの構成は、図４のものと同様である。

図６Ｂは、検流計または他のタイプの電動モータと、例えば、同様の動作を行うアーム（レンズレットアレイ２４０の一部として示されている）などのような回転アクチュエータ２４１‘を示している。

図６Ａの構成は、レンズレットアレイが必要な次元のみに沿って動くことを確かなものとするために、リニア軸受、若しくは、おそらくは撓みマウント（図面には示さず）が必要かもしれない。図６Ｂでは、回転アクチュエータ２４１のブッシング（bushing）は、この機能に、おそらくより低い摩擦を提供可能である。しかしながら、図６Ｂの構成での移動質量は、図６Ａのそれより大きくなる傾向があることに留意しなければならない。さらに、図６Ｂのアクチュエータの作用を受けた動作は、直線的というよりもむしろ円状であり、レンズレットには小さな横方向への移動もある。この動きを十分小さく保つために、アーム（図６Ｂのレンズレットアレイ２４０の一部として図示）を比較的長くすることが必要であるが、これにより、更に大きな移動質量および慣性モーメントが生ずる。図６Ａおよび図６Ｂの例は、決して網羅的なものではない：レンズレットアレイを保持し移動させるには、多くの他の方法が利用可能であり、それらは本発明と共に使用可能である。

図５に戻って参照すれば、サブ‐ユニット２３９は、参照文献［２］の図６，７，８，９，１１，１２及び１３のサブ‐ユニット３９と、同じ機能を有し、おそらくは同一であってもよい。参照文献［２］の図８は、それに関連する説明と共に、大型レンズ３７を伴ったサブ‐ユニット３９の光学的振舞いを特定しており、それは、本明細書の図４及び５におけるレンズ２４７を伴ったサブ‐ユニット２３９のものと同じである。

サブ‐ユニット２３９及びレンズ２４７は協働して、サブユニット２３９の入射瞳からの光を、レンズレットアレイ内の全てのレンズレットの共通の入射瞳平面（参照文献［２］の図８の平面Ｐ_３０）上に作像する。前記入射瞳は、ここでは図５の入射瞳平面内にあり、参照文献［２］の図８では平面Ｐと指称されている。したがって、参照文献［２］の図８Ａに示されているように、入射瞳平面での平面波は、レンズレットアレイの共通の入射瞳平面での平面波として、レンズ２４７（参照文献［２］の図８では数字符号３７）を出てゆくことになる。同様に、参照文献［２］の図８Ｂにおける平面Ｐ_Ｐでの点光源は、参照文献［２］の図８Ｂにおける平面Ｐ_3０での点へ結像することになる。

光ビームが図４又は５のスキャナ２２７の助勢により動かされるに連れて、光は、アレイ２４０内の異なるレンズレットに指向させられることになる。しかしながら、レンズ２４７の光学中心（図５ではＨとして示されている第１主平面）とスキャナ２２７の回転軸との間の距離Ｓ_１は、レンズ２４７の焦点長さと等しいか又は略等しいので、レンズ２４７を出る光ビームの方向は、基本的にスキャナ２２７の角度位置から独立している。

サブ‐ユニット２３９への光の入射角が変化すれば、レンズ２４７から光が出射する角度も変化する。小さい角度に対しては、２つの角度の変化は、次式（２）のように、サブ‐ユニット２３９及びレンズ２４７の焦点長さの比に依存している：

ここで、Δα_２３９およびΔα_２４７は、ビームの中央（主光線）とサブ‐ユニット２３９及びレンズ２４７それぞれの光学軸との間の角度における変化であり、Ｆ_２３９およびＦ_２４７は、それらの焦点長である。典型的ではあるが、必ずしも次式

の通りというわけではない。

図５のサブユニット２３９への光の入射角を変える２つの代替的方法は、参照文献［２］の図１１及び１２、並びに本願の図５に、それぞれ示されている。参照文献［２］の図１１及び１２では、他のスキャン要素７０が加えられている。これは、前記入射角を直接に制御する。本願の図５には、集束レンズを含む光学ヘッドサブユニット２６８が備えられている。既に注記したように、サブ‐ユニット２６８は、それがここでは静止していることを除いて、機能、及び、おそらく構造においても、従来の光ディスクドライブに見られる光ディスクドライブヘッドと同様である。しかしながら、サブ‐ユニット２６８の集束レンズは、典型的には、それを双方の軸方向へ（サブ‐ユニット２３９向きへ或いは離間する向きへ）及び横方向へ動かすことができる２軸並進アクチュエータに取り付けられている。サブ‐ユニット２６８の集束レンズが横方向へ動くと、それにより生成した光点（集束の中心）も横方向へ動く。この光がレンズ２６２及びサブ‐ユニット２３９に入ると、光の集束点の横方向への動きは、レンズ２６２からサブ‐ユニット２３９に向かう光の方向へと変化する。参照文献［２］の図１１及び１２並びに本願の図５の方法の双方は、本発明と共に使用可能であることに留意すべきである。

したがって、光がディスク２２４のデータ表面に焦束されたスポットの位置は、以下の３つの要素で決定される：

１．選択された特定のレンズレット。

２．アクチュエータ２４１（図４および図６）の作用を受けるような、レンズレットアレイの位置。

３．上述のようなレンズレットへの光の入射角。

具体的には、レンズレット番号ｎ_{ｌｅｎｓｌｅｔ}に対するそのスポットの位置ｘ_ｓｐｏｔは、次式（３）で与えられる。
x_spot=x₀₀+n_lensletＰ_lenslet+x₂₄₁+S'_leslettanα₂₄₇ （３）

ここで、ｘ_２４１はアクチュエータ２４１の作用を受けるレンズレットアレイの移動量、ｘ_００は、ｘ_２４１＝０に対するアレイにおける第１レンズレット（ｎ_{ｌｅｎｓｌｅｔ}＝０）の中心の位置である。レンズレットはｎ_{ｌｅｎｓｌｅｔ}＝０．．．Ｎ−１と付番されており、ここで、Ｎは列内のレンズレットの総数、ｎ_{ｌｅｎｓｌｅｔ}はスキャナ２２７により選択された特定のレンズレット、Ｐ_{ｌｅｎｓｌｅｔ}はそのレンズレットのピッチ（中心間距離）、Ｓ’_{ｌｅｎｓｌｅｔ}はレンズレットとディスクデータ表面との間の有効距離（ディスク材料の屈折率に対して修正される）、そして、α_２４７はレンズ２４７を出たときのビームの中心と（アレイ２４０内の全てのレンズレットの光学軸に平行な）レンズ２４７の光学軸との間の角度である。「ｔａｎ α_２４７」という用語は、レンズレットによる歪みのない作像を仮定している；実際には、何らかの小さい歪みがあるであろう。従って、「ｔａｎ α_２４７」は、アレイ２４０内のレンズレットの光学設計の詳細に依存したα_２４７のより複雑な機能の近似である。

通常、α_２４７、α_{２４７，ｍａｘ}の許容される最大値に対して、Ｓ‘_{ｌｅｎｓｌｅｔ}ｔａｎα_{２４７，ｍａｘ}は、Ｐ_{ｌｅｎｓｌｅｔ}／２よりかなり小さい。換言すれば、ディスク上には、単一の静止したレンズレットの列ではアクセス不能な位置がある。参照文献［１］及び［２］は、この問題を、レンズレットの追加的な列を加え、二次元レンズレットアレイを作成し、更に２‐Ｄスキャンを加えることにより解決している。本願では、同一の問題を、（Ｐ_{ｌｅｎｓｌｅｔ}に等しいか又はほんの僅かに大きい）小さな移動を許容することによって解決している。

ディスク上の光点は、以下のために移動しなければならない―

ａ）偏心およびトラッキング誤差を補正する：ディスクは完全なものではない。例えば、ＤＶＤ規格は、およそ１３５本のトラックの全幅に等しい、最大０．１ｍｍ（ピークトゥピーク：peak to peak）の偏心誤差を許容している。単一のトラックのみを読み取ればよい場合であっても、この誤差は修正しなければならない。

ｂ）トラックフォローイング（track following）を実行する−より大きなデータセットに対しては、近接した数本のトラックへアクセスする必要がある。ディスクの回転当たりの必要な変化量は非常に僅かであるため、これには、比較的遅いスポットの移動が必要となる。

ｃ）新たなランダムアクセス（random access）読み取りあるいは書き込み動作を開始する―ここでは、可能な限り迅速に進み、スポット位置の変化は最初のトラックから最終トラックまでへのジャンピング（jumping）が可能となる程度である必要があろう。

通常、偏心への追従（偏心フォローイング：following）は、上述したように、サブ‐ユニット２３９へ入る光の入射角を変えることによって行われる。トラックフォローイングは、殆どの期間、レンズレットアレイを動かすアクチュエータ２４１で行われる。しかしながら、アクチュエータ２４１の動きでカバーされる範囲を超えるときは、他のレンズレットの使用が必要となる。これは、スキャナ２２７とアクチュエータ２４１の双方を動かすことにより達成される。結局のところ、スキャナ２２７とアクチュエータ２４１の両方を働かせることは、ランダムアクセス動作の大部分に使用される。レンズレットアレイがアクチュエータ２４１により動かされるにつれ、光が選択されたレンズレットのアパーチャーを満たし続ける程度の速さでスキャナ２２７を動かすことが望ましい。

ビーム角度α_２４７を変更する如何なる手段も備えずに、偏心制御のためにアクチュエータ２４１を使用することにより、光学システムを更に簡素化することが可能である。しかしながら、それをするのに必要な機械的動作の頻度は高く、既にある種のディスクドライブが１０，０００ＲＰＭで回転することを考慮すると、好適なユニット２４１のコストを上昇させかねない。

＜マルチ−フォーマットサポート（Multi-Format support）＞
光ディスクドライブが、単一のフォーマット又はメディアタイプより多くをサポートしなければない場合がしばしばある。例えば、ＤＶＤドライブは、通常、ＣＤメディア及びフォーマットもサポートするとこが期待される。ＤＶＤ及びＣＤのメディア／フォーマットに対する光学要件は表１のように異なっている‐

これらのフォーマットのうちの１つに対する集束に制限された回折をもたらすように最適化されたレンズは、特別な設計上の特徴がない場合、他のフォーマットに対する集束ができないであろうということは、簡単な光学計算により示される。多数の方法が説明されており、幾つかの方法は、従来の光ディスクドライブによるマルチフォーマット／メディアのサポートが可能となるよう実際に使用されている。幾つかの従来のヘッドは、実際に、各レンズ／レーザをそれぞれのフォーマットおよびメディアに対して別々に最適化した、２つの別々の集束レンズ，２つのレーザ、及び他の重複した構成要素を有している。他の方法は、１つのレンズを双方のモードで機能させる、何らかの「過負荷（オーバーロード：overloading）」の形式を用いる。例えば、光学的な回折性表面を用いて、７８０ｎｍのレーザ光で照らされたときにはＣＤのパラメータに対して最適化され、更に、６５０ｎｍではＤＶＤのパラメータに対して最適化されるレンズを設計することは可能である（参照文献［１０−１１］）。

今一つの方法は、例えば、参照文献１２に示したように液晶技術を用いて、電気的に切替え可能な光学要素を使用することである。当然ながら、一方の位置ではシステムを一方のモードに最適なものとし、他方の位置ではシステムを他方のモードに最適なものとする、可動な光学要素（或いは複数の要素）も導入可能である。例えば、こうした補償要素（或いは複数の要素）は、一方の動作モードに対して光路内に配置され、他方に対しては排除されるようにできる。

特に、ここでは、本発明は、本明細書において説明された原理および実施例に対する変更として、上述した原理に基づくものを含む、こうしたマルチ−モード動作を容易にする手段の何れか若しくは少なくとも大部分も包含し得るものである。

以下は、既に図示され説明されたようなリニアアレイ及びアクチュエータを有するディスクドライブ内のマルチフォーマット／メディアをサポートする方法を説明している。図７はこうしたドライブを模式的に示し、また、図８Ａ及び８Ｂはある種の主要サブシステムの平面図である。

図７、図８Ａおよび図８Ｂは、実際に２列のレンズレットを含むレンズレットアレイ２４０‘を示している：図８Ｂの拡大図においては、レンズレット２４３_ａ，２４３_ｂ，２４３_ｃ，２４３_ｄ，２４３_ｅなどは、この例ではＤＶＤパラメータに対して最適化されるレンズレットである。レンズレット２４４_ａ，２４４_ｂ，２４４_ｃ，２４４_ｄ，２４４_ｅなどは、この例ではＣＤパラメータに対して最適化されるレンズレットである。双方の列は一緒に取り付けられている。図７は、レンズ２６６_ａを通ってレーザ／検知器アセンブリ２６８‘から来る光は、レンズ２６２_ａを通ってサブシステム２３９に入り、そして、最終的にレンズレット２４４_ａ，２４４_ｂ，２４４_ｃ，２４４_ｄ，２４４_ｅなどのうちの１つに到達することを示している。対照的に、レンズ２６６_ｂを通ってレーザ／検知器アセンブリ２６８‘から来る光は、レンズ２６２_ｂを通ってサブシステム２３９に入り、そして、最終的にレンズレット２４３_ａ，２４３_ｂ，２４３_ｃ，２４３_ｄ，２４３_ｅなどのうちの１つに到達する。

この例では、ここでレンズ２６６_ａは、７８０ｎｍの波長を有するレーザからの光を受けるが、このレンズは、レンズ２６２_ａと同様に７８０ｎｍの光に対して設計されている。他方、レンズ２６６_ｂは、６５０ｎｍの波長を有するレーザからの光を受けるが、このレンズは、レンズ２６２_ｂと同様に６５０ｎｍの光に対して設計されている。７８０ｎｍのレーザあるいは６５０ｎｍのレーザの何れかのスイッチを入れることにより、実際に使用される光学部品が選択され、それにより、システムがＣＤ又はＤＶＤの何れに対して最適化されるかを決定する。

上記で与えられた特定の波長（６５０ｎｍ、７８０ｎｍ）とフォーマット（ＤＶＤ、ＣＤ）は例として提示されたものである。他の波長およびフォーマットが既に使われており、更に続くことになるのは自明である。上述の説明が、これら他のフォーマットへ適合することは明らかである。さらに、将来においては、２つ以上の基本フォーマット（例えば、１．２ｍｍ，０．６ｍｍ及び０．１ｍｍのカバー層を、それぞれ７８０ｎｍ，６５０ｎｍ及び４０５ｎｍのレーザを用いて）をサポートするのが望ましくなろう。カバー層は、外部ディスク表面とデータ表面との間の層である。図７，８Ａ及び８Ｂに模式的に表わされたシステムは、アレイ２４０‘内のレンズレットの第３列を単純に加え、更に、適切な位置に適当なレンズ２６６_ｃ，２６２_ｃを加えることにより、これらをサポートするよう容易に拡張可能である。波長およびフォーマットに対しても、拡張は自明である。

＜リニアアクチュエータをスキャナと同期させる方法＞
本明細書内で既に注記したが、最適なシステムの実行のためには、スキャナ２２７及びリニアアクチュエータ２４１（図４から８Ｂ）は、レンズ２４７から来てレンズレットアレイ２４０に向かう光ビームが、選択されたレンズレットに対して、常に中心または略中心に位置するような方法で、一緒に動かなければならない。中心のずれることが、選択されたレンズレットにより生成されるスポットの位置に、重大な誤差を生じされるわけではないことに留意すべきである。ビームとレンズレットの中心を合わせないことの主な問題は、光の損失である。というのは、ビームの一部がレンズレットを外れ、レンズレットの有効開口数が減少するからであり、また、アパーチャーの一部が照らされず、光ディスクメディアのデータ平面上のスポットサイズの増加を導くからである。

リニアアクチュエータ２４１とスキャナ２２７（図４から図８Ｂ）を同期させる１つの方法は、オープンループアプローチ（open loop approach）を用いることであり：ディスク上の全てのアクセス可能なスポット位置に対して、オンラインあるいは予めコントローラメモリ内に表を作ることにより、必要なスキャナ及びリニアアクチュエータ位置を計算可能であり、さらに、電子コマンド、おそらくはこれらのアクチュエータ上のエンコーダ又は他の位置センサを用いることにより、それらを制御可能である。

代替的な方法は、その一例が図９から図１１Ｂに概略的に表わされているクローズドループ（closed loop）制御である。図９は、システムの概要を提示している。レンズレットアレイ２４０“は、図２から図６のレンズレットアレイ２４０を代替するものである。図１０Ａおよび図１０Ｂは、レンズレットアレイ２４０“の平面図である。このアレイは、レンズレット２４３_ａ、２４３_ｂ、２４３_ｃ、２４３_ｄ、２４３_ｅなどを有しており、これらは、図４から図６の配列レンズレット２４０内のもの、および、図７および図８のレンズレット２４３_ａ、２４３_ｂ、２４３_ｃ、２４３_ｄ、２４３_ｅなどと同一または略同一である。これらのレンズレットは、読み取り及び／又は書き込みのために、レーザ光線を光ディスクメディアのデータ表面上へ集束させるために使用される。さらに、要素２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃ、２４８_ｄ、２４８_ｅなどが備えられている；これらの要素は、小型ＬＥＤなどの光源、あるいは、キャッツアイ（cat's-eye）再帰反射器として作用する、その焦点面に銀めっきを施されたキューブコーナインデント（cube-corner indention）あるいはミラーを有する小型レンズレットなどの再帰反射器の何れであってもよい。キューブコーナは、光を光源に向かって反射する３つの直交する反射面を有する構造である。図９はまた、ユニット２３９に対する入口レンズ２６２の近くの追加的な構成要素２８０を示している。ここで、サブユニット２３９および大型レンズ２４７の結合光学システムもまた、装置２８０の位置あるいはその近傍に、これらのエミッタ（emitter）あるいは反射器２４８_ｘの幾つか作像する。これは、システムが、アレイ２４０“内の共通の入射瞳上のレンズ２６２の出口平面へ作像するよう設計されており、さらに、レンズレット２４３_ｘの列とエミッタ／反射器２４８_ｘとの間の距離が、レンズ２６２の中央と新しい装置２８０との間の距離、サブ‐ユニット２３９のシステムと大型レンズ２４７との結合した倍率に等しいか又は略等しいからである。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、装置２８０に対する２つの代替的構成を示している。図１１Ａは、スプリット検知器またはホルダ２８１上に取り付けられた一次元位置感知検知器２８２から組み立てられた装置２８０の変形例を示している。この構成は、図１０の要素２４８_ｘが光エミッタであるとき、使用される。これらのエミッタのうちの１つからくる光は、上述のように、検知器２８２の表面上に作像される。それが中心に置かれる場合、この検知器からの双方の出力は、等しい信号を生成する。中心に置かれない場合は、２つのうち一方は、より強い信号を生成し、アクチュエータ２４１により位置決めされるように、スキャナ２２７およびアレイ２４０“の選択されたレンズレットは、適切に整列されていないことを示す。この信号差は、電子フィードバック信号を駆動するのに使用され、このフィードバック信号は、スキャナ２２７あるいはアクチュエータ２４１のいずれかの位置修正に使用される。

図１１Ｂの変形例は、好ましくはメインの読み取り／書き込みレーザと若干異なる波長の光を放出する、おそらくはＬＥＤあるいはレーザなどの光源２８６及びビームスプリッタ（beam splitter）２８４を含んでいる。ここで、図１０の要素２４８_ｘは、光源２８６から来る光の一部を反射し、装置２８０へ向かって戻す再帰反射器である。この反射光は、少なくともその一部分がビームスプリッタ２８４により、図１１Ａの検知器２８２と同一機能を有するスプリットあるいは位置感知検知器２８２へ方向付けられる。残りの動作は、図１１Ａの変形形態のそれと同一である。図１１Ｂの変形形態は、レンズレットアレイ２４０“上の受動的再帰反射器のみを使用するので、レンズレットおよび再帰反射器の双方を含むこの配列は、殆ど又は全くアセンブリを伴うことなく、一緒に成形可能である。さらに、ＬＥＤとは異なり、再帰反射器は電力を全く必要としないので、アレイ２４０“上に電気配線を配置する必要も、それを外部の電力源に接続する必要もない。アレイ２４０“は移動しなければならないので、付加的な耐久性は更に他の有用な利点である。

図１１Ａおよび図１１Ｂの双方における有効な位置感知方向は垂直方向である。図１１Ｂでは、実際の感知要素の感知方向は、光源２８６に対する遠近方向となるだろうが、立方体内の反射表面は、図９、図１１Ａ、および図１１Ｂに示した方法に関連して、これを上下方向に変換する。より一般的には、この方向は、装置２４７、２２７、２３９の光学システムを通して形成されたように、光源／反射器２４８（図９と図１０）の画像の移動方向に対応するべきである。

＜制御アルゴリズムおよび回路＞
図１２は、本発明の光ディスク駆動システムにより生成されるように、ディスク半径に沿ったディスクのデータ表面上の光のスポットの運動に必要な構成要素を示す図である。この図で与えられる正確な値は、ある種のＤＶＤディスクドライブおよびメディアに典型的であるが、殆どの光ディスクフォーマットには一般的フォームが適用される。ここで、横軸は時間、また縦軸は半径に沿った相対位置である。通常、ディスク上のトラックは螺旋状であり、読み取り及び／又は書き込み動作中にはそれを辿られなければならない。他の移動要素がなく、さらにディスクの角回転速度が一定であると仮定した場合、図中に「トラッキング」線で示したように、スポットは半径に沿って等速で動く必要があろう。実際には、光ディスクが中心に置かれる見込みは小さい。したがって、トラックを辿るには、図１２の「偏心」曲線で示されるように、スポットもほぼ正弦波パターンで動かなければならない。最後に、また、書換え可能な光ディスクメディアでは、トラックは、ウォッブル（wobble）として知られている小さな起伏を含んでいる。これは、チャート内に「ウォッブル」線で示されている。実際には、ウォッブルの振幅はトラックのピッチよりかなり小さいため、通常、読み取り／書き込みレーザスポットは、正確にそれを辿る必要はない。チャート内の「トータル」線は、半径に沿った、光スポットの総合的な動きを示している。

＜逐次的な読取り又は書き込み動作＞
この動きに作用するためには、ユニット２６８のレンズ２６６のアクチュエータ（例えば、図９における）、スキャナ２２７、およびアクチュエータ２４１あるいは２４１‘を用いるレンズレットアレイ（図４から図１０）は、全て一緒に動作しなければならない。一定のディスク回転角速度を用いる、持続する長い逐次的な読み取り又は書き込み操作に対して、この動きは、アレイ２４０のレンズレットのピッチが３．５ｍｍであると仮定した、図１３Ａから図１３Ｄのものなどの図により説明可能である。これらの図で与えられる正確な値は、幾つかのＤＶＤディスクドライブおよびメディアに典型的であるが、殆どの他のフォーマット及び他のレンズレットのピッチ値には、一般的フォームが適用される。図１３での時間および位置の目盛が、図１２でのものより遥かに大きいことに留意すべきである。ここで、図１３Ａの「スポット位置」の図は、所与の時間に、スポットがどこにあるはずかを示す；図１３Ｂの「ヘッドアクチュエータ（head actuator）」の図は、レンズ２６６のアクチュエータの横方向位置に対して示されており、すなわち、この横方向位置は、アレイ２４０が僅かなトラック追従修正をするために動かされる位置である。アレイ２４０はまた、焦点修正に影響するよう、システムにより生成されたスポットを上下に動かすために、ディスクの回転軸に対して平行に移動されることが可能である。図１３Ｃの「スキャナ（scanner）」の図は、スキャナ２２７の位置により影響を受ける際の、レンズレットアレイ２４０のひとみ平面のレンズ２４７を通ってくるビームの中央の位置を描いている；そして、図１３Ｄの「ミニスレッド（mini sled）」の図は、アクチュエータ２４１により影響を受ける際の、レンズレットアレイ２４０の位置を示している。本テキストでは、「ミニスレッド」は、アレイ２４０、アクチュエータ２４１、および関連する取付要素により構成されている。ここで、レンズ２６６のアクチュエータは、主に偏心を修正するために、僅かな、比較的速い動きに使用されていることが分かる。スキャナ２２７およびレンズレットアレイアクチュエータ２４１の双方の動きは、より長い移動をカバーするために使われる。結合された動きが、単一のレンズレットによりカバーされる領域の終端へ接近するにつれて、アクチュエータ２４１は、その初期位置へ向かって、アレイ２４０内のレンズレットのピッチ（図２におけるＰ_{ｌｅｎｓｌｅｔ}）と等しいか、あるいは、おそらくは僅かに大きな量だけ「フライ‐バック（fly-back）」しなければならない。この結果、図１３の「ミニスレッド」曲線の鋸歯のような形となっている。

＜ランダムアクセス動作＞
迅速なランダムアクセス動作をもたらすには、レーザ光スポットが光軸に沿って迅速に移動可能であるだけでは十分とはいえない。可能な限り短時間で、正確に所望のトラック上の「ホーム（home）」へ戻ることも必要である。いずれにせよ、従来の光ディスクドライブのシーク時間は長いので、この最終収集の追加的なオーバーヘッドは、重要ではない。本発明あるいは参照文献［１］及び［２］の発明に基づくものなどのような、非常に高速なシークドライブ（seek drive）を用いると、この余分な時間は無視できない。このセクションでは、図２から図１１に示したように、本発明に基づくドライブを用いる、この最終収集処理を促進する方法を説明する。図２および図３のものに対する拡張は自明であるということについての理解を伴って、図４から図１１の実施例に対して、適切な用語の使用がなされる。同様に、同じ一般的方法は、参照文献［１］及び［２］の発明に基づくドライブを伴う使用にも容易に拡張可能である。

ここで、ディスクドライブは、一定角速度（ＣＡＶ）モード―ディスクメディアの物理的回転速度が、全てのトラック位置に対して同一であり、一時データのハード／ライト速度がトラック位置で変化する―で作動すると仮定されている。ＣＡＶ動作は、既に多くの光ディスクドライブ上に存在しており、アクセスタイムを最小にするためには重要なファクターである。

本発明の光ディスクドライブでは、光ディスクメディアのデータ表面へ集束した光スポット位置の誤差―このスポットの中心とトラックの中心線との間の距離―を測定する、何らかのタイプのトラッキングセンサが存在している。こうしたセンサあるいは検知器を実装する方法は、技術文献（例えば、参照文献［１３］及びそこで引用されている参照文献）において、詳細に説明されている。本発明に基づくドライブでは、センサの光学的および電気光学的部分は、図４の検知器アセンブリ２３２内、あるいは図５、図７、および図９の（単数または複数の）レーザおよび検知器アセンブリ２６８内に位置している。これは、誤差の量および符号もしくは方向の両方を計算可能な、トラッキング誤差信号を出す電子回路（例えば、参照文献［１３］で説明されるものなど）に接続されている。この信号、アセンブリ２６８内のレンズ２６６（図７および図９）用のアクチュエータ、スキャナ２２７（図４、図５、図７、および図９）およびレンズレットアレイミニ‐スレッド２４１（図４、図６から図１０）、現在のスポット位置上のデータ（ディスク上のセクターヘッディングを読み取ることにより利用可能）、ディスクメディアの既知の回転速度、および要求されたトラックのアドレスを用いて、以下が行われる：

システム（エレクトロニクスおよびソフトウェアおよび／またはファームウェア）は、例えば、トラッキング誤差信号の積算およびセクターヘッダーからの読み取りトラック番号を用いて、実際のスポットの物理的な位置を時間の関数として計算する。

ドライブ動作を通して、周波数領域フィルタリングを用いて、位置信号は以下のものに分離される。

ａ）トラックフォローイング信号（図１２における「トラッキング」）

ｂ）既知のディスクメディア回転と同じ周波数、あるいは、その周波数の僅かな倍数（高調波）の周波数を有する偏心に起因する周期的な移動および起こり得る機械的欠陥（図１２における「偏心」）。

ｃ）及び、存在しているならば、ウォッブル信号（図１２における「ウォッブル」）。

ウォッブルの振幅は、トラッキング制御にとり、無視することができる程に小さい。したがって、ウォッブル信号は、存在する場合は、実際のトラックフォローイングには使われず、制御エレクトロニクスの他の部品に向けられる。

いったん「ジャンプ（jump）」コマンドが受け取られると、アクチュエータとトラッキング誤差信号との間のノーマルフィードバックループは中断される。代わりに：

１．レンズ２６６のトラッキングアクチュエータは、偏心および起こり得る機械的欠陥に起因する周期的移動を補うためだけに動き始める。

２．スキャナアクチュエータ２２７およびミニスレッドアクチュエータ２４１は、偏心が全くいないと仮定して計算された、それらの新しい位置へ直接移動する。

３．スキャナアクチュエータおよびミニスレッドアクチュエータが、いったんそれらの目標位置に達すると、ノーマルフィードバックトラッキングが回復され、さらに、実際のトラック番号がセクターヘッディングから読み取られる。

４．レンズ２６６のアクチュエータを用いて、スポットは正しい位置に動かされる。所望のセクターへの配置と共に、この最終修正は、平均して、待ち時間として当該産業で知られているディスク回転の半分の時間を要する。

５．ノーマルトラッキングが再開される。

一例として、ＣＡＶ ＤＶＤドライブにおいてディスク媒体（ディスクメディア：disk media）が２３００ＲＰＭで回転していると仮定すれば、各回転にはほぼ２６ｍｓｅかかることになる。待ち時間は、１３ ｍｓｅｃである。上述の機構を用いる典型的な初期トラッキング誤差は２０μｍ以下であり、５ｍｓｅｃ未満で修正可能なミニスレッドアクチュエータの精度は、待ち時間より短いだろう。

光ディスクが大量生産され、それらは、通常、完全に平坦であることからほど遠く、正確には装填されそうにないので、ディスクが回転するにつれ、集束レンズのすぐ横にあるディスクのデータ表面上の領域の高さは異なる。従来の光ディスクドライブでは、高さのこの変化は、焦点誤差検出を含むオート‐フォーカス機構、および、レンズとディスクのデータ表面での局部エリアとの間の距離を本質的に一定に保つために、集束レンズを上下に動かす手段により補償されている。スキャンおよびレンズレットアレイ（例えば、参照文献［１］及び［２］）を用いる既知の光ディスクドライブでは、比較的大型のレンズレットアレイが必要であった。こうした場合のために、これらの従来技術装置では、レーザおよびこの機構の検知器領域の近傍で光学要素を動かすことにより実行される、リモート集束を用いる可能性を提供していた。この場合、レーザ光線は、アレイの選択されたレンズレットにアプローチするとき、選択されたレンズレットと、そのレンズレットが光を集束させるスポットとの間の距離を変える能力をもたらす、可変発散／収れんを持つことになろう。

同一の、あるいは同様のアプローチは、すでに本明細書で議論したように、本発明でも可能である。しかしながら、本発明は、多くの場合、従来技術で使用されるものより小さなレンズレットアレイを使用するので、通常ここでは、選択されたレンズレット、あるいはレンズレットアレイ全体のいずれかを動かすことによる集束が使用可能である。以下では、レーザ側（リモート）とディスク側（ローカル）の焦点合わせの間の違いが説明される。

図１４Ａは、ディスクおよび主要な光学部分のみが描かれた、本発明の実施例の簡略化斜視図である。明快さのために、アクチュエータおよび構造部品などの機械部品は省略されている。レンズレットアレイのレンズレットの実際の数は、図示したものと違っていてもよい。図１４Ｂは、図１４Ａの構成要素のうちの数個の側面図である。

図１４Ａおよび図１４Ｂは、図１５Ａから図１５Ｃおよび図１６Ａから図１６Ｃに提供された図示を説明する補助となるレファレンスとして使用されている。図１４Ａおよび図１４Ｂに示した要素には、すでに説明されたものと同一の要素として、同一の参照番号が与えられている。

図１４Ａおよび図１４Ｂに示した装置の動作では、光は、レーザ／検知器アセンブリ２６８から、リレーレンズシステム２３９を通って来て、その後、スキャナミラー２２７で反射され、コリメートレンズシステム２４７を通り抜け、そして、ミラー２４６‘で反射されて、レンズレットアレイ２４０内の選択されたレンズレットへ達する。

図１４Ｂは、図１４Ａの大きな矢印により示された方向から見た、同一システムの小さな側面図である。

図１５Ａから図１５Ｃおよび１６Ａから図１６Ｃは、その方向から見たシステムを示している。

図１５Ａから図１５Ｃおよび１６Ａから図１６Ｃは、３つの異なる焦点位置における同一システムを示す。図１５Ａおよび図１６Ａは、名目上の焦点位置を示している；レンズレットの下方のディスクのデータ表面の高さは、２つの端の位置のおよそ中間にある。この名目上の位置では、レンズシステム２４７からレンズレットに入る光がコリメートされる。

図１５は、レンズレットアレイの垂直位置が変化せず、したがって、レンズレットアレイとディスクとの間の距離が変化する、レーザ側集束を描いている。集束を容易にするために、レンズレットとコリメートレンズシステムとの間のビームは、図１５Ａでコリメートされたものから図１５Ｂで発散する、あるいは図１５Ｃで収れんするものへと変化する。ビームの収れん／発散におけるこの変化は、レンズシステム２４７でのビーム直径の変化をもたらさなければならない。場合によれは、レンズレットに入ると、それは、そのビームの直径より大きくなることもあろう。

図１６Ａから図１６Ｃは、フォーカスフォローイングは、レンズレットあるいはレンズレットアレイとディスクのデータ表面との間の一定の距離を維持するために、選択されたレンズレットあるいはレンズレットアレイ全体を、下方（図１６Ｂ）あるいは上方（図１６Ｃ）へ単に動かすことによって行われるシステムを描いている。ここで、３つの位置の全てでは、レンズシステム２４７でのビーム直径が、常にレンズレットでの直径にほぼ等しくなるよう、レンズレットとコリメートレンズシステムとの間のビームが、本質的にコリメートされたままとなっている。

レーザ側集束アプローチは、より小さな、より軽い集束アクチュエータを促進するが、より大型レンズ２４７、および、おそらくは、より複雑な光学設計の必要性をもたらす。ディスク側集束のコンセプトは、概念的にさほどエレガントではないかもしれないが、これにより、さらに小型の光学素子が可能となり、おそらくは、より簡単な光学素子を備えた、よりコンパクトな光ディスクドライブが可能となる。

光学部品の数を節約し、したがって、同一光学素子を二度再利用することにより、製造コストを下げることが可能となる。図１７は、他ならぬこれを行う実施例の例を与える。これは図１４Ａと比べることにより、最もよく理解される。ここでは、おそらくは、回転の中央を離れたパラボラのフォームを有する湾曲ミラーなどの、単一反射光学要素３９４７は、レンズシステム２４７およびレンズシステム２３９の両方の機能を実行する。レーザ／検知器アセンブリ２６８からの光は、この光をスキャンミラー２２７へ向かって送る、この光学部分へ進む。スキャンミラー２２７は、ミラー２４６‘を通して、光がディスクのデータの表面に集束されるアレイ２４０の選択されたレンズレットへ向かって光を反射する、光学要素３９４７上の他の位置へ光を返す。

図１７は、多くの概念的に同様の実施例の１つの代表例と看做されなけれなければならない。例えば、湾曲ミラーは、本明細書の他の場所で説明した要件、および、米国特許出願第０９／９８４，３６９号の図８を参照しながら議論したものと本質的に同じ要件を満たすならば、湾曲したおよび／または平坦な光学表面、反射、屈折、および／または回折の、いかなる組合せも可能である。

また、レーザ／検知器アセンブリ３１０の位置は、示したままである必要はない。静的な折りたたみミラーは静的なビームスプリッタに取り替えられてもよく、そして、アセンブリ３１０がミラーの後ろに位置することができ、あるいは静的なミラーの真上にレーザ／検知器アセンブリ３１０を置くことが可能である。

特定の実施例についての以上の説明は、本発明の一般的な性質を完全に明らかにするので、現在の知識を適用することにより、他者は、過度の実験を行うことなく、更に一般的な概念から離れることなく、こうした特定の実施例を様々な用途のために容易に変更し、及び／又は適合させることが可能であり、したがって、こうした適合および変更は、開示された実施例と同等の意味および範囲内で理解されるべきであり、更に、そのように意図されている。本明細書で使われる表現あるいは用語は、説明のためのものであり、限定するためのものではないことが理解されなければならない。様々な開示された機能を実行するための手段、材料、およびステップは、本発明から逸脱することなく、様々な代替的な形態をとってもよい。

したがって、上記の明細書および／または請求項に見られるであろう、機能説明が続く「…する手段」及び「…のための手段」の表現、或いは如何なる方法ステップ言語も、如何なる構造的，物理的，化学的もしくは電気的な要素または構成をも、或いは、今現在もしくは将来存在し引用された機能を果たす如何なる方法ステップをも、それが、上記の明細書内で開示された１つまたは複数の実施例と全く同等であるか否かにかかわらず、定義し又はカバーするよう意図されている。すなわち、同じ機能を実行するために、他の手段あるいはステップを使用することが可能である；そして、こうした表現には、その最も広い解釈を与えられることが意図されている。
＜引用文献＞

引用文献［１］：アイグレーサー（Ｉ．Ｇｌａｓｅｒ）の「光ディスク用二次元ランダムアクセススキャナ（Ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｒａｍｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｓｃａｎｎｅｒ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｃｓ）」という名称の米国再発行特許第３６，３９３号（１９９９年１１月１６日）。

引用文献［２］：アイグレーサー(Ｉ．Ｇｌａｓｅｒ)及びアールグレーサー(Ｒ．Ｇｌａｓｅｒ)の「光スキャンを用いる光ディスクを用いる光ディスクドライブのための方法および装置」という名称の米国特許出願第０９／９８４，３６９号（２００１年１０月３０日）。

引用文献［３］：ティーシーダメン（Ｔ．Ｃ．Ｄａｍｅｎ）、エムエーダグアイ（Ｍ．Ａ．Ｄａｇｕａｙ）、リチャードイーハワード（Ｒｉｃｈａｒｄ Ｅ．Ｈａｗａｒｄ）、エルディージャッケル(Ｌ．Ｄ．Ｊａｃｋｅｌ)及びダブリュージェイスコクポル(Ｗ．Ｊ．ｓｋｏｃｐｏｌ)の「光ディスク読み／書き装置」という名称の米国特許第４，５５０，２４９号（１９８５年１０月２９日）。

引用文献［４］：ユージェイシュミット(Ｕ．Ｊ．Ｓｃｈｍｉｄｔ)、「高速ディジタル光偏向器（Ａ ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）」フィジカルレター（Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ）、１２、２０５−２０６（１９６４年）。エッチメイヤー（Ｈ．Ｍｅｙｅｒ）、ディーリックマン（Ｄ．Ｒｉｃｋｍａｎｎ）、ケーピーシュミット(Ｋ．Ｐ．Ｓｃｈｍｉｄｔ)、ユージェイシュミット(Ｕ．Ｊ．Ｓｃｈｍｉｄｔ)、エムラヒフ(Ｍ．Ｒａｈｉｆｆ)，イーシュローダー（Ｅ．Ｓｃｈｒｏｄｅｒ）、ダブリューサスト(Ｗ．Ｔｈｕｓｔ)、「２０‐ステージディジタル光ビーム偏向器の設計および性能（Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ ２０‐ｓｔａｇｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｌｉｇｈｔ ｂｅａｍ ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）」、応用光学（Ａｐｐｉ．Ｏｐｔ．）１１、１７３２（１９７２年）。

引用文献［５］：ジェイデビッドズーク(Ｊ．Ｄａｖｉｄ Ｚｏｏｋ)、「光ビーム偏向器の性能：比較分析（Ｌｉｇｈｔ ｂｅａｍ ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ）」、応用光学（Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．）１３、８７５（１９７４年）。

引用文献［６］：エムゴットリーブ(Ｍ．Ｇｏｔｔｌｉｅｂ)、シーエルエムアイルランド(Ｃ．Ｌ．Ｍ．Ｉｒｅｌａｎｄ)、およびジェイエムレイ(Ｊ．Ｍ．Ｌｅｙ)編、『電気‐光学および音響‐光学スキャンおよび偏向（Ｅｌｅｃｔｒｏ‐Ｏｐｔｉｃ ａｎｄ Ａｃｏｕｓｔｏ‐Ｏｐｔｉｃ Ｓｃａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）』、１‐９７頁、（マーセルデッカー（Ｍａｒｃｅｌ‐Ｄｅｋｋｅｒ）、ニューヨーク（１９８３年））における、クリーブエルエムアイルランド(Ｃｌｉｖｅ Ｌ．Ｍ．Ｉｒｅｌａｎｄ)およびジョンエムレイ（Ｊｏｈｎ Ｍ．Ｌｅｙ）、「電気‐光学偏向器（Ｅｌｅｃｔｒｏ‐ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｆｌｅｃｔｏｒｓ）」。

引用文献［７］：ジェイグリンバーグ（Ｊ．Ｇｒｉｎｂｅｒｇ）、ティーアールオメーラ（Ｔ．Ｒ．Ｏ‘Ｍｅａｒａ）、ワイオウェチコ(Ｙ．Ｏｗｅｃｈｋｏ)、エヌパーク(Ｎ．Ｐａｒｋ)、エムイーペディノフ(Ｍ．Ｅ．Ｐｅｄｉｎｏｆｆ)、ティーオークス(Ｔ．Ｏａｋｓ)、ビーエッチソフター（Ｂ．Ｈ．Ｓｏｆｔｅｒ）の「光学ビーム制御のためのフェーズトアレイ（Ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｂｅａｍ ｃｏｎｔｒｏｌ）」という名称の米国特許第４，９３７，５３９号で、カリフォルニア州ロサンゼルスのヒューズエアクラフト(Ｈｕｇｈｅｓ Ａｉｒｃｒａｆｔ)社へ譲渡（１９９０年６月２６日）。

引用文献［８］：キワソン(Ｑｉ Ｗａｎｇ Ｓｏｎｇ)、スミンワン(Ｘｕ‐Ｍｉｎｇ Ｗａｎｇ)、レベッカブスジャガー(Ｒｅｂｅｃｃａ Ｂｕｓｓｊａｇｅｒ)、ジョセフオスマン(Ｊｏｓｅｐｈ Ｏｓｍａｎ)、「ランタン改質ジルコン酸チタン酸鉛セラミックウエハに基づく電気‐光学ビーム‐ステアリング装置（Ｅｌｅｃｔｒｏ‐ｏｐｔｉｃ ｂｅａｍ−ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｌａｎｔｈａｎｕｍ‐ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉｔａｎａｔｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｗａｆｅｒ）」、応用光学（Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．）３５、３１５５（１９９６年）。

引用文献［９］：シンマスダ(Ｓｈｉｎ Ｍａｓｕｄａ)、ソウノスケタカハシ(Ｓｏｕｎｏｓｕｋｅ Ｔａｋａｈａｓｈｉ)、トシアキノセ(Ｔｏｓｈｉａｋｉ Ｎｏｓｅ)、ススムサトー(Ｓｕｓｕｍｕ Ｓａｔｏ)、ヒロマサイトー(Ｈｉｒｏｍａｓａ Ｉｔｏ)、「ビームステアリング機能を有する液晶微小レンズ（Ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ ｗｉｔｈ ａ ｂｅａｍ−ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）」応用光学（Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．）３６，４７７２ （１９９７年）

引用文献［１０］：ヨエルアリエリ(Ｙｏｅｌ Ａｒｉｅｌｉ)、サルマンノーチ(Ｓａｌｍａｎ Ｎｏａｃｈ)、シュムエルオゼリ(Ｓｈｍｕｅｌ Ｏｚｅｒｉ)、ナフタリアイゼンベルグ(Ｎａｆｔａｌｉ Ｅｉｓｅｎｂｅｒｇ)、「複数波長に対する回折光学要素の設計（Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ）」応用光学（Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．）３７、６１７４‐６１７７（１９９８年）。

引用文献［１１］：フェンバオゲン(Ｆｅｎｇ Ｂａｏｇｅｎ)、ツノダヨシト(Ｔｓｕｎｏｄａ Ｙｏｓｈｉｔｏ)編、『光学記録、格納、および検索システム（ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ，Ｓｔｏｒａｇｅ， ａｎｄ Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）』、『ＳＰＩＥ会報（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ）』第２８９０巻、（ＳＰＩＥ、ワシントン州ベリンガム、１９９６年）における、グオリアングファング(Ｇｕｏｌｉａｎｇ Ｈｕａｎｇ)、ロングファパン(Ｌｏｎｇｆａ Ｐａｎ)、デュアンイス(Ｄｕａｎｙｉ Ｘｕ)、ジンペイ(Ｊｉｎｇ Ｐｅｉ)、フイボジア(Ｈｕｉｂｏ Ｊｉａ)、「ＣＤピックアップトゥプレーＤＶＤのためのホログラフィ要素（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ＣＤ ｐｉｃｋｕｐ−ｔｏ−ｐｌａｙ ＤＶＤ）」、３８‐４２頁。

引用文献［１２］：ハンピンディーシェー(Ｈａｎ−Ｐｉｎｇ Ｄ．Ｓｈｉｅｈ)およびトムディーミルスター(Ｔｏｍ Ｄ．Ｍｉｌｓｔｅｒ)編、会報『ＳＰＩＥ光記憶および光学情報処理（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）』第４０８１巻、（ＳＰＩＥ、ワシントン州ベリンガム、２０００年）における、マークオーフリーマン(Ｍａｒｋ Ｏ．Ｆｒｅｅｍａｎ)、ヒズフーシー(Ｈｉｓ Ｆｕ Ｓｈｉｈ)、ユアンチンリー(ＹｕａｎＣｈｉｎ Ｌｅｅ)、ジャウジウジュ(ＪａｕＪｉｕ Ｊｕ)、「複数のディスク厚みを扱うＬＣＤ回析要素の設計（ＬＣＤ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ｔｏ ｈａｎｄｌｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｉｓｋ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓ）」、２５６‐２６６頁。

引用文献［１３］：アランビーマーチャント(Ａｌａｎ Ｂ． Ｍａｒｃｈａｎｔ)、『光学記録：技術的概観（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ：ａ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ）』、（アディソンウェズレー（Ａｄｄｉｓｏｎ Ｗｅｓｌｅｙ）、リーディング(Ｒｅａｄｉｎｇ)マサチューセッツ州、１９９０年。

すでに提案されているディスクドライブの斜視図である。 本発明の実施例の斜視図である。 本発明の実施例の斜視図である。 本発明の実施例の斜視図である。 本発明の実施例の側面図である。 本発明の実施例の平面図である。 本発明の実施例の平面図である。 本発明の実施例の斜視図である。 本発明の実施例の平面図である。 図８Ａの実施例の要素の詳細な平面図である。 本発明の他の実施例の図７と同様の図である。 本発明の他の実施例の図８Ａと同様の図である。 本発明の他の実施例の図８Ｂと同様の図である。 本発明の実施例の要素の構造の形態の斜視図である。 本発明の実施例の要素の構造の形態の斜視図である。 本発明の実施例の動作を示す線図である。 本発明の実施例の動作を示す線図である。 本発明の実施例の動作を示す線図である。 本発明の実施例の動作を示す線図である。 本発明の実施例の動作を示す線図である。 本発明の他の実施例の斜視図である。 本発明の他の実施例の側面図である。 データディスク表面の垂直位置の変化に対する修正への第１アプローチを実行する図１４Ａ及び１４Ｂの実施例の選択された要素の１つの状態の側面図である。 データディスク表面の垂直位置の変化に対する修正への第１アプローチを実行する図１４Ａ及び１４Ｂの実施例の選択された要素の他の１つの状態の側面図である。 データディスク表面の垂直位置の変化に対する修正への第１アプローチを実行する図１４Ａ及び１４Ｂの実施例の選択された要素のさらに他の１つの状態の側面図である。 データディスク表面の垂直位置の変化に対する修正への第２アプローチを実行する図１４Ａ及び１４Ｂの実施例の選択された要素の１つの状態の側面図である。 データディスク表面の垂直位置の変化に対する修正への第２アプローチを実行する図１４Ａ及び１４Ｂの実施例の選択された要素の他の１つの状態の側面図である。 データディスク表面の垂直位置の変化に対する修正への第２アプローチを実行する図１４Ａ及び１４Ｂの実施例の選択された要素のさらに他の１つの状態の側面図である。 本発明の更なる実施例の斜視図である。

Claims (25)

1. １本のラインに沿った高速ランダムアクセス及び高光学解像度の光学スキャンのためのシステムであって、
   選択されたメディアフォーマットと共に使用されるために構成され、全てが単一の列内に配列され、所定の中心間距離だけ離間した複数の第１レンズレットと；
   前記複数のレンズレットを担持する可動マウントと；
   前記マウントを、前記所定の中心間距離に実質的に等しいか又は僅かにそれより大きい最大値を有する距離にわたって、前記単一列に実質的に平行な方向へのみ移動させるための、前記マウントに結合された直線動作アクチュエータと；
   少なくとも１つの光源と；
   前記光源からの光を、任意の１つあるいは２つの選択されたレンズレットへ方向付ける光方向付けユニットと；
   前記光方向付けユニットを制御する制御ユニットと、
   を備えたことを特徴とする光学スキャンのためのシステム。
2. 前記単一列のレンズレットが、少なくともほぼ直線に配置されていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記レンズレットの各々の直径が約２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
4. 前記レンズレットの各々が、屈折面、反射面、回折面、回折メディア及び勾配屈折率光学材料の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つの光源が、少なくとも１つのレーザを含んでいることを特徴とする請求項１記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つの光源が、ビーム整形光学要素をさらに含んでいることを特徴とする請求項５記載のシステム。
7. 前記光方向付けユニットが、ビームステアリングユニット、光偏向板またはスキャナであることを特徴とする請求項６記載のシステム。
8. 前記光方向付けユニットが、機械的要素；電気‐光学要素；及び音響‐光学要素、の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項７記載のシステム。
9. 前記システムが、選択されたメディアフォーマットに格納されたデータを含む回転する光ディスクメディアに対し、読み取り及び／又は書き込み動作することを特徴とする請求項１記載のシステム。
10. 前記光方向付けユニットが、前記光源を前記レンズレットと結合する光ファイバを備えていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
11. 前記光方向付けユニットが、前記光源からの光が前記複数のレンズレットへ指向させられる角度を変える角度スキャナを備えていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
12. 前記光源と前記光方向付けユニットとの間に配置され、少なくとも１つの第１光学要素を有する第１光学ユニットと；
    前記光方向付けユニットと前記複数のレンズレットとの間に配置され、少なくとも１つの第２光学要素を有する第２光学ユニットと、
    を更に備えていることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
13. 前記複数のレンズレットが共通平面に配置された入射瞳を有し、前記第１及び第２光学ユニットは組み合わされた光学サブシステムを形成しており；
    前記組み合わされた光学サブシステムが前記光源に近接した入射瞳を有しており、前記入射瞳は、前記光源からの光が前記光方向付けユニットにより動かされると、前記組み合わされた光学サブシステムの前記入射瞳が、選択されたレンズレットの入射瞳の位置に、又はそのごく近くに位置し得るように、前記組み合わされた光学サブシステムによってレンズレットアレイの複数のレンズレットの入射瞳の平面上に作像され；
    前記第２光学ユニットは、前記第２光学ユニットから選択されたレンズレットに向けて出射した光の方向が、どのレンズレットが選択されたかに対し、及び／又は前記光方向付けユニットの状態に対し、実質的に独立しているように、前記光方向付けユニットに又はその近傍に、焦点平面を有している、
    ことを特徴とする請求項１２記載のシステム。
14. 集束された光のスポットが、スキャンされるメディアの表面へ又はその近傍に、第１及び第２光学ユニットによって作像され、前記レンズレットあるいは前記光方向付けユニットを動かすことなく、メディア表面の上方または下方の双方で、且つ前記レンズレットの光学軸に平行に、移動可能となるように、１つのスポットへ集束される光を前記第１光学ユニットへ供給するユニットをさらに含んでいる、ことを特徴とする請求項１２記載のシステム。
15. １スポットへ集束される光を供給する前記ユニットが、メディア表面から戻ってくる信号、並びにトラッキング及び焦点誤差を読み取る手段を備えていることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
16. 前記選択されたメディアフォーマットと異なる第２メディアフォーマットに用いるための、第１レンズレットと異なる、前記可動マウントにより担持された、複数の第２レンズレットの第２列をさらに有し、前記光方向付けユニットが、光を前記レンズレット列のうちの１つへ選択的に方向付ける手段を備えている、ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
17. 前記少なくとも１つの光源が、光を前記レンズレット列の１つにそれぞれ伝送するよう配置された複数の光源を有していることを特徴とする請求項１６記載のシステム。
18. 前記光源の各々が、それぞれ異なる波長を有する光を生成することを特徴とする請求項１７記載のシステム。
19. 前記可動マウントにより担持され、光を出射し又は反射する要素の列と；
    前記可動マウントと前記光方向付けユニットの動作の同期を制御するための電気的信号を与え、前記光方向付けユニットにより、光が少なくとも選択されたレンズレットの入射瞳のほぼ中央へ方向付けられるようにするために、前記光出射装置または反射装置の位置を検出する位置検出器と、
    を更に備えていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
20. 前記要素列が光反射要素であり、前記システムが前記光反射要素を照射する第２光源をさらに備えていることを特徴とする請求項１９のシステム。
21. 前記第２光源と協働するビームスプリッティング光学要素を更に備えていることを特徴とする請求項２０記載のシステム。
22. 複数のトラック内に配置されたデータを含むメディアを構成するディスクの表面をスキャンするための、請求項１記載のシステムであって、
    前記少なくとも１つの光源が、ディスク表面上の少なくとも２つのスポットを同時に照射する少なくとも２本のレーザ光線を生成し、各スポットはそれぞれのビームにより照射され；
    前記システムは、各スポットから同時に別々に反射された光の読み取りを助成する複数の信号検出器を更に備えており、それにより、同時にメディアの数本のトラックの同時読み取りを可能にする、
    ことを特徴とするシステム。
23. 前記少なくとも１つの光源が、複数のレーザ、若しくは単一のレーザとマルチビームを生成する光学要素を含んでいることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
24. 前記少なくとも１つの光源が単一のレーザ及びマルチビームを生成する光学要素を含んでおり、前記光学要素が、回折格子と偏光ベースプリズムのうちの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
25. ランダムアクセス動作中に、複数のトラック内に配置された光学的に読み取り可能なデータを有する可動光ディスクの表面上に、光スポットを位置決めする方法であって、
    前回のトラッキング誤差信号を分析し；
    前記分析に基づいてディスクの偏心および機械的な不正確さに起因するトラックの動作を予測し；そして、
    前記予測ステップの結果に基づいて、ランダムアクセス動作中に、光スポットを目標トラックの直ぐ近くに位置決めし、それによって目標トラックへのアクセスに要する時間を最小にする、
    ことを特徴とする方法。
    

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