JP2008503023A - 多重レンズアクチュエータにおける対物レンズ選択システム及び選択方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、光ビーム（Ｂ）を発生させる光源、当該光ビーム（Ｂ）の受光を目的とする光学素子（Ｍ）、複数の対物レンズ（ＯＬ０，ＯＬ１…）が設けられているアクチュエータ（ＡＣ）、当該光ビーム（Ｂ）を、当該複数の対物レンズ（ＯＬ０，ＯＬ１…）の中から取り出される所与の対物レンズへ向けて導光するために当該光学素子（Ｍ）を並進させる手段、を有するシステムに関する。

Description

本発明は多重レンズアクチュエータにおける対物レンズ選択システム及び選択方法に関する。

光データ記憶システムは、たとえば光ディスクのような光記録キャリア上に大量のデータを保存する手段を提供する。データのアクセスは、レーザービームをディスクのデータ層上に集光し、続いて反射光ビームを検出することで行われる。一の既知システムでは、データは、ピットのような印としてディスク中に永久的に埋め込まれ、データは、レーザービームがその印を通過するときの反射率変化として検出される。

ピットパターンを有する光ディスクを高密度、大容量記録媒体として使用する光ディスク記憶技術が実用化される一方で、その用途はデジタル多目的ディスク（ＤＶＤｓ）、ビデオディスク、ドキュメントファイルディスク及びデータディスクへと拡大している。

光ディスクの記録密度をさらに改善させるため、対物レンズの開口数（ＮＡ）を増加させることについて最近研究がなされている。対物レンズは光ビームを光ディスク上に集光し、回折限界スポットを生成する。しかし、光ディスクの記録層を保護するベース材料の厚さ誤差に起因する球面収差がＮＡの増加に対して大きく増大する。よって、光ストレージディスクの密度が増加し、対物レンズのＮＡが大きくなるに従って、ディスク製造過程でのわずかなばらつきによってディスクの被覆層が設計値からずれるとき、又はデュアルレイヤーディスクが使用されるとき、発生する球面収差による影響は増大する。それによって、読み出し信号の歪みが生じる。

換言すると、高ＮＡ読み出しシステムでは、被覆層厚さのばらつきに対する許容度を増加させるため、又はデュアルレイヤーディスクが使用されるときに、球面収差を補償する必要がある。ここで球面収差とは、ディスクを走査する光の収束錐体中にある、光軸に対して小さな角度をなす光線の焦点が、収束錐体中に存在し、光軸に対して大きな角度をなす光線の焦点と異なる現象である。この結果、スポットがぼやけ、ビットストリームの読み出しにおける正確さが失われる。たとえ一定量の球面収差が、光の錐体を生成する対物レンズによって補償されるとしても、補償する必要のある球面収差の量は、上述のように、光線が集光するデータ層の厚さに比例する。

携帯装置への応用では、ディスク及びドライブの両方は可能な限り小さくなくてはならない。小さなディスク上で十分なデータ容量を実現するために、デュアルレイヤーディスクを使用することが、この型の応用においては非常に好ましい。図１を参照すると、そのようなディスクでは、第１データ層Ｌ０がディスク光侵入面Ｓより深さｄの位置に設けられ、第２層Ｌ１が深さｄ＋ｓの位置に設けられている。厚さｄの上部層は被覆層と呼ばれ、厚さ２の中間層はスペーサ層と呼ばれる。

単一層のみ有するディスクについては、収束錐体を生成する対物レンズによって、一定量の球面収差の補償が可能だが、これは多層ディスクについては十分ではない。後者の型のディスクは、スペーサ層を通過する際の集光に関する球面収差の補償が必要である。これは二の対物レンズを使用することによって実現可能となる。各レンズは、層Ｌ０及び層Ｌ１それぞれについて球面収差を補償する。よってこの場合の典型的な光学走査装置は、層Ｌ０の球面収差を補償する対物レンズＯＬ０及び、層Ｌ１の球面収差を補償する対物レンズＯＬ１を有して良い。二の対物レンズはアクチュエータに設けられている。

図２を参照すると、二の対物レンズＯＬ０及びＯＬ１は、プラスチック注入モールドによって製造されるモノリシック構造の構成要素に置き換えられて良い。そのモールドは二の隣接する対物レンズ形状ＯＬ０及びＯＬ１の形状を有し、その形状はデュアルレイヤーディスクの層Ｌ０及び層Ｌ１の読み出しに最適化されていることを特徴とする。二のレンズ（図１）又は二のレンズ形状を有するモノリシック構造の構成要素の集合体はアクチュエータＡＣに設けられている。アクチュエータＡＣは、トラック上の走査スポットの焦点を合わせるため、半径方向及び焦点方向に移動可能なドライブの主部である。アクチュエータは、所謂‘固定された世界（ｆｉｘｅｄ ｗｏｒｌｄ）’に対して移動する。つまり、ドライブの他の部分は固定位置を有する。

図３を参照すると、従来の光記録系の光路は、放射光源１、光源１から放出されるレーザー放射線ビーム２、ビームスプリッタ３、コリメータレンズ４、焦点方向及び半径方向を移動できるようにアクチュエータ６上に設けられている対物レンズ５、前面７ａ及び背面７ｂを有するディスク７及び、検出器８を有する。デュアルレンズアクチュエータでは、図３の構成の単一対物レンズ５は、図１及び図２に関連して述べたように、デュアル対物レンズ構成に置換される。

そのようなデュアルレンズ系は、二のレンズのうちのどちらが指定されたのかを決定するための選択機構を光路中に必要とする。

そのような対物レンズの選択を実現できる既知の方法が多数存在することを当業者は分かっている。

たとえば図４を参照すると、第１の既知解決法は、柱状アクチュエータの使用である。この方法では、二のレンズＯＬ０及びＯＬ１の集合体は、レンズＯＬ０又はレンズＯＬ１のいずれかはビームＢ中に設けられるように、ある角度Δφで軸Ａの周りを回転することができる。しかし、この解決法はアクチュエータを複雑化し、そのサイズと重さを増大させてしまう。さらに、この構成を使用して位置合わせの要求を実現するのは難しい。

第２の既知解決法は、図５で概略的に図示されている。この方法では、二のレンズＯＬ０及びＯＬ１の集合体は矢印Ｒの方向に並進する。

図６を参照すると、光ディスク装置用デュアルレンズを設ける既知方法が図示されている。レンズＯＬ０及びレンズＯＬ１を有するアクチュエータＡＣは、デュアルレイヤーディスクＤＳＫ上のトラックＴの読み出しに用いられる。レンズＯＬ０及びレンズＯＬ１両方の光軸は半径方向Ｒに対して垂直で、ディスクＤＳＫは、回転手段ＲＭ（つまりモータ）によってディスクＤＳＫ中心で回転する。レンズＯＬ０及びレンズＯＬ１を通る架空の中心線ＩＣは半径方向Ｒに平行で、図５及び図６中では破線で示されている。しかしこの方法もまた、アクチュエータを複雑化し、そのサイズと重さを増大させてしまう。さらに、この構成を使用して位置合わせの要求を実現するのは難しい。

図７を参照すると、第２の既知解決法は、偏光ビームスプリッタＰＢＳをアクチュエータに付加し、さらに偏光スイッチＰＳ（たとえば回転可能な半波長板又は液晶セル）及び折り返しミラーＭを付加する。偏光ビームスプリッタＰＢＳは、偏光が図の面と垂直な場合には光を反射してレンズＯＬ１へ向け、偏光が図の面内の場合には光を透過してレンズＯＬ０へ向ける。偏光スイッチＰＳは、入射偏光状態を決定する。しかし、この解決法はビームスプリッタＰＢＳの提供によって導入されるアクチュエータ重量の増大及び、さらに偏光スイッチＰＳが必要となるという困難を有する。

特許文献１もまた、光ヘッド構成について説明している。その構成では、光ビームに対して回転可能なように設けられているミラーが供される。ミラーの第１配置では、ビームはミラーによって反射されず、ビームはレンズホルダに設けられている第１対物レンズへ向かい、ミラーの第２配置では、ビームはミラーによって反射され、ビームはレンズホルダに設けられている第２対物レンズへ向かう。
欧州特許出願公開第０７７７２１９号明細書

本発明の目的は、多重レンズアクチュエータにおける対物レンズ選択の改善された方法及びシステムを提供することである。

本発明に従うと、システム、光学的読み取り及び／又は書き込み装置が供され：
−光ビームを発生させる光源；
−当該光ビームの受光を目的とする光学素子；
−複数の対物レンズが設けられているアクチュエータ；及び、
−複数の対物レンズの中から取り出される所与の対物レンズへ向けて当該光ビームを導光するために当該光学素子を並進させる手段；
を有する。

また本発明に従うと、複数の対物レンズの中から取り出される所与の対物レンズへ向けて光ビームを導光する方法が供される。当該方法は、当該光ビームの受光を目的とする光学素子を並進させることで当該所与の対物レンズへ向けて当該光ビームを導光する手順を有する。

複数のレンズの集合体に対してビームを並進させることで、多重レンズアクチュエータにおけるレンズの指定する手段を提供することで、かつビーム並進部がアクチュエータ上にないことで、アクチュエータの重さ及び複雑さは既知の構成と比較して減少する。

本発明の主な利点は、アクチュエータの構築が内部可動部によって過度に複雑化しないこと、レンズ指定機構によってサイズ及び重さが増大しないことである。

本発明のこれら及び他の態様は以降で述べる実施例を参照することで明らかになる。

本発明の実施例を単に例示目的の添付図を参照しながら説明する。

図８は本発明に従ったシステムの実施例を図示している。本システムは：
−光ビームＢを発生させる光源；
−当該光ビームＢの受光を目的とする光学素子Ｍ；
−複数の対物レンズＯＬ０、ＯＬ１…が設けられているアクチュエータＡＣ；及び、
−当該複数の対物レンズＯＬ０，ＯＬ１…の中から取り出される所与の対物レンズへ向けて当該光ビームＢを導光するために当該光学素子Ｍを並進させる手段；
を有する。

光学素子（Ｍ）は有利になるように、反射素子又は折り返しミラーに対応して良い。

たとえば、直線並進モーター（図示していない）又は軸に導かれ、アクチュエータによって移動するスレッジ（図示していない）のような並進手段によって光学素子Ｍを並進させることで、光ビームは交互にレンズＯＬ０又はレンズＯＬ１に向かうように反射される。ただし、光学素子Ｍは所謂‘固定された世界’（つまり、光ディスクに対して固定された位置を有するシステムの一部）に設けられている。

アクチュエータＡＣは、デュアルレンズ集合体を半径方向及び焦点方向に移動させることが可能である。アクチュエータの移動は光学素子の変位と連動しない。光学素子Ｍが位置Ｐ１にある場合、光ビームＢはレンズＯＬ１に導光される。矢印Ｔに沿った並進は、レンズＯＬ０がここでは指定されるように、光学素子Ｍを位置Ｐ１から位置Ｐ０まで変位させる。換言すると、光学素子Ｍの並進によって光ビームが並進する。

よって、本発明は、レンズ集合体に対するビームの並進によって多重レンズアクチュエータのレンズが指定されることを特徴とする構成を供する。その構成では、並進を実現する手段は、アクチュエータそれ自体には供されない。

指定される対物レンズは、並進手段に送られることを目的とする制御信号によって特定することが可能で、そこで指定されたレンズによって読み取り又は書き込みに必要なデータ層を示す。制御信号は単純に論理記号の０と１から構成されて良い。

この構成は、内部可動部分によってアクチュエータが過度に複雑化するのを回避し、また、上記のようなレンズ指定手段に起因するアクチュエータのサイズ及び重さの増大をも回避する。

本発明はまた、アクチュエータＡＣ上に設けられている複数の対物レンズＯＬ０、ＯＬ１…の中から取り出される所与の対物レンズへ向けて光ビームＢを導光する方法にも関する。当該方法は、当該所与の対物レンズへ向けて当該光ビームＢを導光するために当該光ビームＢを受光することを目的とする光学素子（Ｍ）を並進させる手順を有する。

本発明はデュアルレンズアクチュエータ構成に関連してこれまで説明されてきたが、本発明を一般化して、多重（つまり＞２）レンズの指定に適用することが可能であることは明らかである。

そのようなシステム及び方法は有利になるように、光学読み取り及び／又は書き込み装置で実装することが可能である。

上述の実施例は本発明を限定するというよりは、むしろ本発明を図示するもので、当業者は、特許請求の範囲における請求項で定義される本発明の技術的範囲から離れることなく、本発明に関する多くの代替的実施例を設計することが可能であることに留意すべきである。本発明は、複数の明確に異なる素子を有するハードウエアの手段及び、適切にプログラミングされたコンピュータの手段によって実装することが可能である。複数の手段が列挙されている装置に関する請求項では、これらの手段のうちの複数が、ハードウエアにおける一及び同一の項目によって実施することが可能である。ある方法が、相互に異なる従属請求項において再掲されているという事実だけでは、これらの方法の組み合わせが利点を有しないということを示唆しない。

従来技術に従った、デュアルレンズを有するデュアルレイヤー読み出し用光学走査装置の概略図である。 従来技術に従った、デュアルレイヤー読み出し用光学走査装置に用いられるモノリシック構造のデュアルレンズの概略図である。 従来技術に従った、光ストレージシステムの主要構成要素の概略図である。 従来技術に従った、デュアルレンズ光学走査装置に用いられる柱状アクチュエータの動作の概略図である。 従来技術に従った、デュアルレンズ光学走査装置に用いられる並進指定システムの動作の上面概略図である。 光学ストレージシステムにおいてデュアルレンズを設置する既知の方法を図示している。 アクチュエータ上に偏光ビームスプリッタ及び偏光スイッチが供されるデュアルレンズ指定システムの動作の概略的側面図である。 本発明の第１典型的実施例に従った光学走査装置を概略的に図示している。

Claims (5)

1. 光ビームを発生させる光源；
   前記光ビームの受光を目的とする光学素子；
   複数の対物レンズが設けられているアクチュエータ；及び、
   前記複数の対物レンズの中から取り出される所与の対物レンズへ向けて前記光ビームを導光するために前記光学素子を並進させる手段；
   を有するシステム。
2. 光ビームを発生させる光源；
   前記光ビームの受光を目的とする光学素子；
   複数の対物レンズが設けられているアクチュエータ；及び、
   前記複数の対物レンズの中から取り出される所与の対物レンズへ向けて前記光ビームを導光するために前記光学素子を並進させる手段；
   を有する光学読み取り及び／又は書き込み装置。
3. 前記光学素子は反射素子を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記光学素子は折り返しミラーを有することを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. アクチュエータに設けられる複数の対物レンズの中から取り出される所与の対物レンズへ向けて光ビームを導光する方法であって、前記光ビームの受光を目的とする光学素子を並進させることで、前記所与の対物レンズへ向けて前記光ビームを導光する手順を有する方法。

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