JP2008517411A

JP2008517411A - 多次元光スキャナ

Info

Publication number: JP2008517411A
Application number: JP2007536330A
Authority: JP
Inventors: デルレー，アレクサンデルファン; リーデンバウム，クーン; テューケル，テューニス
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2008-05-22
Also published as: EP1803121A1; TW200627422A; KR20070060162A; US20080062852A1; CN101040332A; WO2006040733A1

Abstract

本発明は、光記憶媒体（１）上の複数のトラックに読み書きする光スキャン装置に関する。該スキャン装置は、前記媒体で反射された後に前記複数のビームを観測平面（２２）にフォーカスし、前記反射ビームの少なくとも１つに非点収差を導入する光学手段（１７）と、複数のディテクタセグメントを有し、前記観測平面（２２）内に配置され前記非点収差を有する少なくとも１つの反射ビームを受けるフォトディテクタ（１８）とを有する。本スキャン装置は、さらに、前記ディテクタセグメントにより発生された信号を結合することによりフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）を発生する手段（１９）と、すべてのディテクタセグメントからの信号を加算して中心開口信号を発生する手段（１９）と、前記中心開口信号が所定閾値を越えるときを判断して、前記フォーカスエラー信号の有用範囲を示し、前記中心開口信号が所定閾値を越えたとき、前記対物レンズ（１５）のフォーカスを前記フォーカスエラー信号に基づいて調節する手段（１９、２１）とを有する。この設計では、ＣＡ信号により、トラッキングを、フォーカスエラー信号に基づいてできる範囲においてのみフォーカスエラー信号に基づいて行い、十分な閉ループトラッキングを保証する。

Description

本発明は、批点収差フォーカス法を用いたフォーカストラッキング分岐を有する、多次元光記憶媒体のための光スキャナに関する。本発明は、かかるスキャナで使用する方法にも関する。

従来、光記憶は１次元で行われている。すなわち、連続するビットのトラックがディスク（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ等）に書き込まれる。近年、２次元光記憶の考え方が導入された。２次元ディスクのフォーマットは、いくつかのパラレルなビット列を構成する幅広のらせんに基づく。パラレルな読み出しの実現には単一のレーザビームを用いる。このレーザビームは、回折格子を通過して幅広のらせんの幅全体をスキャンするスポット列を形成する。かかるシステムの詳細は、非特許文献１に記載されている。この文献はここで参照援用する。

レーザのフォーカストラッキングのため、例えば列の中央スポットに従来の方法（例えば、フーコー、非点収差、スポットサイズ等）を適用して、フォーカスエラー信号を発生する。しかし、スポット間の分離が小さい（マイクロメータのオーダー）ので、フォーカスがはずれるとスポットがすぐにオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）してしまう。オーバーラップしている領域では、隣接するスポットからの干渉により強度プロファイル（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｐｒｏｆｉｌｅ）が大きく歪んでしまい、フォーカス信号が乱される（ｄｉｓｔｕｒｂ）。結果として、キャプチャレンジ（ｃａｐｔｕｒｅｒａｎｇｅ）すなわちフォーカスＳカーブ長は大幅に短くなる。従来の一次元光学リーダ（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブ）のキャプチャレンジが約５−１０マイクロメータであるのに対し、２次元リーダのキャプチャレンジは１マイクロメータより小さいことがある。ディスクへの書き込みでも問題が起きる。

本発明が関する非点収差フォーカス法では、反射ビームの少なくとも１つは非点収差レンズを通過し、最小錯乱円（ｃｉｒｃｌｅｏｆｌｅａｓｔｃｏｎｆｕｓｉｏｎ）と呼ばれるスポットの基本的に円形の像を形成する。この面の外では円はより一層楕円形になり、最終的には２つの直交する線になる。１つは最小錯乱円の前であり、もう１つは最小錯乱円の後である。観測平面内のスポットは、検出したスポットの計上に基づき信号を発生し、最小錯乱円からの偏差（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を示すように構成されたクアドラントディテクタ（ｑｕａｄｒａｎｔｄｅｔｅｃｔｏｒ）により検出される。このフォーカスエラー信号を用いて、対物レンズのフォーカスを調節し、偏差を是正し、それにより検出スポットを最小錯乱円に近づける。しかし、上記の通りスポット間の分離が小さいため、多次元記憶システムでは、伸張したスポットは最小錯乱円の周りの非常に短い範囲を除いて重なり、この小さな領域だけがフォーカスエラーのＳカーブとして使える部分となり、システムのキャプチャレンジが非常に限定されてしまう。

特許文献１は、反射ビームを１次と２次のビームに分けるために回折光学要素（ＤＯＥ）（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅｏｐｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔ）を使用することにより、この問題を解消する方法を開示している。１次と２次のビームは、データディテクタ列と非点収差法を用いるフォーカストラッキングディテクタ列に送られる。非点収差レンズの焦線（ｆｏｃａｌｌｉｎｅ）の方向は、フォーカストラッキングアレイのクアドラントディテクタ（ｑｕａｄｒａｎｔｄｅｔｅｃｔｏｒ）の形状とともに、ディテクタのサイズを超えるスポットサイズとスポット間のオーバーラップを補償し、フォーカスエラー信号の有用なＳカーブを長くする。

しかし、特許文献１により複雑な設計を用いても、Ｓカーブ（ｓ−ｃｕｒｖｅ）はビーム間の干渉により歪められる。よって、かかる信号に基づいて十分なフォーカストラッキングを実行することは非常に困難である。
米国特許第６，２２９，７７１号公報ＷｉｍＭ．Ｊ．Ｃｏｅｎｅ著「２次元光記憶」（ＯＳＡＴｏｐｉｃａｌＭｅｅｔｉｎｇｓｏｎＯｐｔｉｃａｌＤａｔａＳｔｏｒａｇｅ，Ｍａｙ１１−１４，２００３，ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ，ｐｐ９０ − ９２）

本発明の一目的は、この問題を解消して、フォーカストラッキングを改良した、特にキャプチャレンジを向上した多次元光スキャンを提供することである。

この目的その他はスキャン装置により達成される。該スキャン装置は、複数の放射ビームを発生する手段と、前記ビームを反射することを目的としている前記媒体に前記ビームを照射する対物レンズと、前記媒体で反射された後に前記複数のビームを観測平面にフォーカスし、前記反射ビームの少なくとも１つに非点収差を導入する光学手段と、複数のディテクタセグメントを有し、前記観測平面内に配置され前記非点収差を有する少なくとも１つの反射ビームを受けるフォトディテクタと、前記ディテクタセグメントにより発生された信号を結合することによりフォーカスエラー信号を発生する手段と、すべてのディテクタセグメントからの信号を加算して中心開口信号を発生する手段と、前記中心開口信号が所定閾値を越えるときを判断して、前記フォーカスエラー信号の有用範囲を示し、前記中心開口信号が所定閾値を越えたとき、前記対物レンズのフォーカスを前記フォーカスエラー信号に基づいて調節する手段とを有する。

この設計では、ＣＡ信号により、トラッキングを、フォーカスエラー信号に基づいてできる範囲においてのみフォーカスエラー信号に基づいて行い、十分な閉ループトラッキングを保証する。スポットのフォーカスが所定量だけはずれていることを示す所定の閾値よりＣＡ信号が小さいとき、フォーカスエラー信号は有用なトラッキングを行うには歪みすぎているとみなし、個の信号に基づいてトラッキングをしない。

前記光学手段は、好ましくは、少なくとも最小錯乱円の周りの範囲において有用なフォーカスエラー信号の決定ができるくらい短い距離だけ軸方向に離れた非点収差焦線を与えるように構成される。言い換えると、フォーカスエラー信号は、ビームがほぼフォーカスされているときには、隣接するビームにより基本的に歪められない。中心開口信号を使用してこの歪んでいない範囲を選択することができる。この範囲では、支障なくフォーカスエラー信号に基づきフォーカストラッキングをすることができる。

最も好ましくは、光学手段は、Ｄを観測平面におけるビーム間の距離、ＮＡを光学手段の開口数とすると、前記距離ｚが

より小さいように、構成される。かかる距離ｚでは、伸びたスポットはディテクタセグメントにオーバーラップせず、完全に歪みのないフォーカスエラー信号を発生し、このフォーカスエラー信号に基づいてフォーカストラッキングをすることができる。しかし、焦線間の距離が短い結果として、スポットは非常に早く伸び、歪みのないＳカーブのキャプチャレンジは極端に短い。このキャプチャレンジの外では、複数の補助（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ）Ｓカーブが形成され、ＣＡ信号を使用して「正しい」Ｓカーブを選択する。

好ましくは、ＣＡ信号が所定の閾値より小さいとき、所定のスケジュールに従って、例えば所定の方向に所定の増分ステップで対物レンズを調節する。この調節の効果に基づき、ＣＡ信号が再び閾値を越えて、閉ループトラッキングを再開するまで、開ループトラッキング手続においてさらに別の調節をすることができる。

光学手段は円筒形レンズ等の非点収差レンズである。これは、フォーカス効果と非点収差の導入を結合した、簡単で費用効率の高い実施形態である。

フォーカスエラー信号は、好ましくは特徴Ｓカーブである。この特徴Ｓカーブは、観測平面においてスポットが基本的に円形（フォーカスしている）ときに０を通り、楕円歪みにより０の各側において最大及び最小になり、像が線に近づくと再び０に近づく。

かかるフォーカスエラー信号は、有利にも、十字で分離された４つの隣接するディテクタクアドラントを有し、導入された前記非点収差による歪みの軸が前記十字の中心を通り、２つの反対に配置されたクアドラントを通って伸びるフォトディテクタを用いて取得される。かかるディテクタはそれ自体知られており、有利にも非点収差歪みの程度を決定するために使用される。このフォーカスエラー信号は、好ましくは、反対に配置されたクアドラント（ｑｕａｄｒａｎｔｓ）のペア間の正規化された差である。

スキャン装置は、好ましくは、反射ビームを前記光学手段に向けて導く光学誘導手段をさらに有する。スキャン装置のこの分岐は、フォーカストラッキング分岐と呼ばれる。光読み出し情報の検出は、同じ分岐で行っても別の検出分岐で行ってもよい。後者の場合、追加の光学誘導手段により、ビームをこの分岐に導ける。

上記の目的は光スキャン装置を制御する方法によっても達成できる。該方法は、前記媒体から反射された複数のビームを観測平面にフォーカスする段階と、前記反射ビームの少なくとも１つに非点収差を導入する段階と、複数のディテクタセグメントを有するフォトディテクタにおいて前記非点収差を有する少なくとも１つの反射ビームを検出する段階と、前記ディテクタセグメントにより発生された信号を結合することによりフォーカスエラー信号を発生する段階と、すべてのディテクタセグメントからの信号を加算して中心開口信号を発生する段階と、前記中心開口信号が所定閾値を越えるときを判断して、前記中心開口信号が所定閾値を越えたとき、前記対物レンズのフォーカスを前記フォーカスエラー信号に基づいて調節する段階とを有する。

本発明の上記その他の態様を、以下に説明する実施形態を参照して明らかにし、説明する。

添付した図面を参照して実施例により本発明をより詳細に説明する。

光ディスク１上の２次元記憶の原理を図１に示す。情報は、いくつか（この例では５つ）の平行なビット列（ｂｉｔ−ｒｏｗｓ）３と保護帯（ｇｕａｒｄｂａｎｄ）４とを含む幅広のらせん２に記憶される。図１の例では、ビット列３は半径方向に互いに整列され、ビットの六方格子を形成する。このことは、各ビット５、６が物理的な六角形のビットセル７、８に結びついている（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈ）ことを意味する。一般的に、値が０のビットのビットセル７は、一様に平坦な領域を有し、値が１のビットのビットセル８は六角形の領域の中心に穴９を有する。かかる穴９のサイズは、信号の畳み込みを無くすために、すなわち、０のクラスター及び１のクラスターが完全なミラー（ｍｉｒｒｏｒ）となるように、好ましくはビットセル領域の半分以下である。

図２は、本発明によるディスク１に読み書きする概略配置を示す図である。この配置は、ビームを発生するレーザ１１を含み、そのビームは回折格子１２を通過してビーム列１３となり、そのビーム列１３はコリメータレンズ１４と対物レンズ１５によりディスクにフォーカスされ、らせん２の幅全体にわたってスポット列を形成する。対物レンズ１５は、スポットをフォーカス（ｆｏｃｕｓ）した状態に保ち、ディスク上の正しい半径位置にあるようにするため、アクチュエータ２１により動かされる。各ビーム１３はディスク１により反射・回折され、ビームスプリッタ１６により反射されて検出分岐（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｂｒａｎｃｈ）に行く。検出ブランチは、観測平面２２、複数分割フォトディテクタ（ｍｕｌｔｉ−ｐａｒｔｉｔｉｏｎｅｄｐｈｏｔｏ−ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１８にビームをフォーカスさせるレンズ１７を有する。そのフォトディテクタは、いくつかの高周波波形を発生する。この高周波波形はプロセッサ１９に供給される。プロセッサ１９では、２次元信号処理を用いて反射ビームから情報を取得する。

図示した実施例では、検出ブランチはビームのフォーカストラッキング手段も含む。ここでは、フォーカストラッキング手段は非点収差法を使用する。このために、プロセッサ１９は１つ以上のスポットに基づきフォーカストラッキング信号２０を供給する。フォーカストラキング信号はアクチュエータ２１に供給される。アクチュエータ２１は、本システムのフォーカストラッキングを確保するため、対物レンズ１５の焦点距離を調節する。フォーカストラッキングは一般的には閉ループシステムであり、この調節の効果として、トラッキング信号の値にすぐに影響する（フィードバック）。

非点収差トラッキングを可能とするため、レンズ１７は、ビームに非点収差を導入するように構成されており、例えば円筒形レンズである。あるいは、非点収差は別の光学要素（例えば、他のレンズやホログラム板等）により導入されてもよく、状況（発散ビーム）次第ではビームスプリッタ１６により導入されてもよい。

非点収差の効果を図３に示す。図３は、非点収差レンズ１７を示している。対物平面２４中の点２３の像は、最初は断面が円形であるが、軸Ａに沿って第１の線２５の１次像（ｐｒｉｍａｒｙｉｍａｇｅ）に変形される。この線は最小錯乱円と呼ばれる円形スポット２６になり、最終的に、軸Ａに直交する軸Ｂに沿った第２の線２７である２次像（ｓｅｃｏｎｄａｒｙｉｍａｇｅ）を形成する。線２５、２７は焦線（ｆｏｃａｌｌｉｎｅ）と呼ぶ。最小錯乱円と１次像及び２次像との間では、像の形状は楕円形であり、その長軸はそれぞれ軸Ａ及びＢと整列している。

図４は、非点収差フォーカス法の原理を示す図である。フォトディテクタ１７の分割（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）３０の少なくとも１つは４つのクアドラント（ｑｕａｄｒａｎｔｓ）３１ａ、３１ｂ、３１ｃ及び３１ｄを有し、２つの好ましくは直交する分割線は十字３２を形成する。その十字は、非点収差レンズ１７の軸ＡとＢが２つの反対に位置するクアドラントを通って伸びるように、調整される。各クアドラントからの信号は、このクアドラントをあたる入射光量を表し、反対に位置するクアドラント（すなわち、同じ軸ＡまたはＢに沿ったクアドラント）の和をとり、２つの和の差をとることにより結合される。これは、図４では２つの加算器３３、３４と差動増幅器３５により、概略的に示した。もちろん、その代わりに、かかる信号処理をプロセッサ１９がアクセスできるＲＡＭ２８に記憶したソフトウェアにより実行できる。いかなる場合にも、結果はフォーカスエラー信号ＦＥＳであり、（Ｓａ＋Ｓｃ）−（Ｓｂ＋Ｓｄ）に等しい。ここで、Ｓｘはクアドラント３１ｘからの信号である。この和は一般的に規格化される。すなわち、ＦＥＳ＝（Ｓａ＋Ｓｄ）−（Ｓｂ＋Ｓｄ）／（Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ）である。別のＦＥＳであって同様の特徴を有するが信号エラーに対する安定性がよいＦＥＳを、（Ｓａ−Ｓｄ）／（Ｓａ＋Ｓｄ）＋（Ｓｃ−Ｓｂ）／（Ｓｂ＋Ｓｃ）として求めることもできる。

対称なスポット２６がディテクタ３０にあたると、すべての信号Ｓｘは等しく、フォーカスエラー信号は０である。しかし、スポットのフォーカスがはずれると、スポットは楕円形になり、軸ＡまたはＢの一方に沿ったセグメントがより多くの光を受け、大きな信号を発生するようになる。ＦＥＳの値は、最大になるまで増加または減少し、楕円が線になるにつれて０に近づく。典型的なフォーカスエラー信号を図５に示し、フォーカスＳカーブと呼ぶ。

上述の通り、隣接するスポットは、フォーカスがはずれるとスポットがオーバーラップするので、フォーカスエラー信号を乱す。その状況を図６に示した。ディテクタ３０は意図したスポット３６ｂだけでなく、スポット３６ａ、３６ｂ、３６ｃによる影響を受ける。その結果、スポットがほぼフォーカスしているＳカーブの小さな部分、すなわち０の近くの小さな範囲のみが正確であり使用できる。この小さな範囲はフォーカストラッキングのキャプチャレンジを決定する。

閉トラッキングループが間違って対物レンズの位置を補正しないように、プロセッサは、フォーカスエラー信号ＦＥＳを対物レンズの位置の補正に有効に使用できる時を判断するように構成されている。このため、第２の信号をディテクタ３０から発生し、すべてのクアドラント（ｑｕａｄｒａｎｔｓ）の和とする。すなわち、ＣＡ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄである。個の信号は中心開口信号またはＣＡ信号と呼ばれ、スポットがフォーカスしているとき、すべての光がディテクタにあたるので、最大値となる。スポットは、フォーカスからはずれると、大きくなる（光が広がる）。光の一部はディテクタにあたらず、ＣＡ信号は弱くなる。プロセッサは、ＣＡ信号を所定の閾値と比較して、ＣＡ信号がこの閾値より大きい時のみ、フォーカストラッキング信号２０がＦＥＳに基づくようにするようさらに構成されている。閾値はアプリケーションに応じて決まることに留意すべきである。

ＣＡ信号が閾値よりも小さいとき、プロセッサは、対物レンズの位置をＦＥＳのＳカーブに基づいて効率的に補正できないと判断し、開ループ補正を実現する。例えば、アクチュエータ２１が対物レンズ１５を所定の方向に所定のステップだけ動かす。ＣＡ信号が大きくなると、これは変位が正しい方向に行われたことを意味し、大きくならないと、方向を反対にしなければならない。この動作はＣＡ信号が閾値より大きくなるまで繰り返され、ＣＡ信号が閾値より大きくなるとプロセッサ１９が閉サーボループを再起動する。

別の実施形態では、ディテクタ３０は、最初の４つのクアドラント３１ａ−ｄを含む、別のディテクタセグメント３１ｅを有する。規格化されたＣＡ信号ＣＡ_Ｎは、４つのクアドラント３１ａ−ｄからの信号及びすべてのセグメント３１ａ−ｅからの信号の比として、次のように計算できる：
ＣＡ_Ｎ＝（Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ）／（Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ＋Ｓｅ）
ここで、再び、Ｓｘはセグメント３１ｘからの信号である。

プロセッサ１９は、規格化信号ＣＡ_Ｎが所定の第２の閾値より大きいとき、対物レンズ位置の補正にフォーカスエラー信号を使用すると決定できる。この代替案の利点は、孤立した反射サブビームにより形成されたスポットが、ディテクタ３０のクアドラント検出領域をどこまで越えるかを示す点である。それゆえ、強度が十分高いすべてのスポットでは、フォーカスエラー信号を利用できる。

１次像と２次像の間の距離ｚを十分短くすることにより、観測平面におけるオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）を避けられる。図７ａは、２つの隣接するディテクタ３０を示す。各々はスポット３６の１次（または２次）像、すなわち焦線２５または２７の一方を受ける。この状況では、スポットの歪みは最大なので、干渉をさけるために、ディテクタの外に延ばしてはいけない。観測平面におけるスポット間の距離がＤである場合、歪んだスポット（焦線）の最大許容長さｗはディテクタの対角線の長さである、すなわちｗ＝Ｄｓｑｒｔ（２）である。図７ｂは、距離ｚだけ隔てられた、図３の２つの焦線（ｆｏｃａｌｌｉｎｅｓ）２５と２７の間の領域を示す。第２の線２７の長さをｗとすると、

である。ここで、φはレンズ１７の半角である。ｗをＤｓｑｒｔ（２）で置き換えて、ｚについて解くと、

となる。レンズは通常その開口数ＮＡ＝ｓｉｎ（φ）により決まるから、

となり、ＮＡが小さい（φが小さい）場合、

と近似できる。

それゆえ、好ましい実施形態では、非点収差レンズの１次像と２次像の間の距離ｚは、上記の式よりも短くなる。ＮＡ＝０．１の非点収差レンズを用い、観測平面２２におけるスポット間の距離Ｄが１００μｍのオーダーである一般的なシステムでは、距離ｚは近似的に

であり、すなわちｍｍ以下のオーダーである。

かかる距離ｚは短すぎてスポットはフォーカスしていない状態にならず、干渉するほど大きくならない。結果として、フォーカスエラー信号はＳカーブの範囲全体にわたり歪まずに、全体を使用できる。しかし、同時に、Ｓカーブは圧縮されるので、キャプチャレンジは改善されない。歪みのないＳカーブの外では、別の「偽の」Ｓカーブが現れ、ＣＡ信号は正しいＳカーブを選択する必要がある。図８は、ＣＡ信号（ＣＡＳ）、ＣＡ信号が閾値（ＴＨ）より大きくなった時を示すスイッチ信号（ＳＷ）、及びフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）の例を示している。この図から明らかなように、スイッチ信号は「有用な」フォーカスエラー信号の期間でスイッチしている。

当業者には明らかなように、本発明は上記の好ましい実施形態に限定されるものではない。というより、添付した請求項の範囲内において、多数の修正と変形が可能である。例えば、中央のビームにトラッキングする方が有利なので、フォトディテクタ１７の中央の部分のみをフォーカス信号の発生に使用することが好ましい。しかし、その他の代替案も可能であり、クアドラントディテクタを複数含んでもよい。トラッキングは、検出分岐とは離れた、別のトラッキング分岐で実行することができることに留意すべきである。これは、ビームスプリッタ１６の後に第２のビームスプリッタを入れることにより実現できる。しかし、検出分岐及びフォーカス分岐は各々別のフォーカスレンズと検出器を必要とする。これは異なる種類のディテクタが必要な場合に有利である。

クレームにおいて、括弧の間に入れた参照符号はクレームを限定するものと解釈してはならない。用語「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」等は、クレームまたは明細書に列挙した要素またはステップ以外の要素またはステップを排除するものではない。要素を単数形で示しても、かかる要素が複数ある場合を排除するものではなく、またその逆も言える。本発明は、複数の異なる構成要素を有するハードウェア手段によって、または好適にプログラムされたコンピュータによって実施してもよい。複数の手段を挙げる装置クレームにおいて、これらの手段は、１つの同じハードウェアにより実施してもよい。相異なる従属クレームに手段が記載されているからといって、その手段を組み合わせて有利に使用することができないということではない。

光ディスク上の２次元記憶のレイアウトを示す図である。図１に示したディスクをパラレル読み出しするための、本発明による光学スキャン装置を示す図である。非点収差の効果を示す図である。非点収差フォーカス法の原理を示す図である。典型的なフォーカスエラー信号を示す図である。隣接スポットからの干渉を示す図である。２つの歪められたビームを受ける２つの隣接するディテクタを示す図である。図３を詳細に示す図である。フォーカスエラー信号と中心開口信号（ｃｅｎｔｒａｌａｐｅｒｔｕｒｅｓｉｇｎａｌ）の例を示す図である。

Claims

光記憶媒体上の複数のトラックに読み書きする光スキャン装置であって、
複数の放射ビームを発生する手段と、
前記ビームを反射することを目的としている前記媒体に前記ビームを照射する対物レンズと、
前記媒体で反射された後に前記複数のビームを観測平面にフォーカスし、前記反射ビームの少なくとも１つに非点収差を導入する光学手段と、
複数のディテクタセグメントを有し、前記観測平面内に配置され前記非点収差を有する少なくとも１つの反射ビームを受けるフォトディテクタと、
前記ディテクタセグメントにより発生された信号を結合することによりフォーカスエラー信号を発生する手段と、
すべてのディテクタセグメントからの信号を加算して中心開口信号を発生する手段と、
前記中心開口信号が所定閾値を越えるときを判断して、前記フォーカスエラー信号の有用範囲を示し、前記中心開口信号が所定閾値を越えたとき、前記対物レンズのフォーカスを前記フォーカスエラー信号に基づいて調節する手段とを有する光スキャン装置。
前記光学手段は、少なくとも最小錯乱円の周りの範囲において有用なフォーカスエラー信号の決定ができるくらい短い距離だけ軸方向に離れた非点収差焦線を与えるように構成される、請求項１に記載の光スキャン装置。
前記距離は、Ｄを観測平面におけるビーム間の距離、ＮＡを光学手段の開口数として、

より小さい、請求項２に記載の光スキャン装置。
前記中心開口信号が前記所定の閾値より小さいとき、前記対物レンズのフォーカスを所定方向に所定量調節する手段をさらに有する、請求項１乃至３いずれか一項に記載の光スキャン装置。
前記光学手段は円筒形レンズ等の非点収差レンズである、請求項１乃至４いずれか一項に記載の光スキャン装置。
前記フォーカスエラー信号は、前記非点収差を有する反射ビームが観測平面において基本的に円形な断面を有するときに０を通る、請求項１乃至５いずれか一項に記載の光スキャン装置。
前記フォトディテクタは、十字で分離された４つの隣接するディテクタクアドラントを有し、導入された前記非点収差による歪みの軸が前記十字の中心を通り、２つの反対に配置されたクアドラントを通って伸びる、請求項１乃至６いずれか一項に記載の光スキャン装置。
反射ビームを前記光学手段に向けて導く光学誘導手段をさらに有する、請求項１乃至７いずれか一項に記載の光スキャン装置。
多次元光記憶媒体の光スキャン装置の制御方法であって、
前記媒体から反射された複数のビームを観測平面にフォーカスする段階と、
前記反射ビームの少なくとも１つに非点収差を導入する段階と、
複数のディテクタセグメントを有するフォトディテクタにおいて前記非点収差を有する少なくとも１つの反射ビームを検出する段階と、
前記ディテクタセグメントにより発生された信号を結合することによりフォーカスエラー信号を発生する段階と、
すべてのディテクタセグメントからの信号を加算して中心開口信号を発生する段階と、
前記中心開口信号が所定閾値を越えるときを判断して、前記フォーカスエラー信号の有用範囲を示し、前記中心開口信号が所定閾値を越えたとき、前記対物レンズのフォーカスを前記フォーカスエラー信号に基づいて調節する段階とを有する方法。
前記フォーカスエラー信号が非点収差焦線の間の範囲において基本的に歪んでいないことを確定的にする段階をさらに有する、請求項９に記載の方法。
前記中心開口信号が前記所定の閾値より小さいとき、前記対物レンズのフォーカスを所定方向に所定量調節する段階をさらに有する、請求項９または１０に記載の方法。