JP2008524766A - 記録媒体用読み取り装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、たとえ1つの放射線ビームが機能しなくなるとしても、情報が失われることはなく、かつその情報はそのまま時間のかかる繰り返し動作を行うことなく読み取ることができる効率的な読み取り装置を供する。本発明は、放射線源(4)からの多重放射線ビームによって形成された読み取りスポット(A,B,C,D,E)を形成する、読み取り装置（図5A）及び手段（図4）を供することによってこの問題を解決する。このことは、各読み取りスポットが各異なる放射線ビームからのエネルギー寄与を有し、かつ1つの放射線ビームが機能しなくなるとしても、複数の読み取りスポットの強度は減少するかもしれないが、情報は、他の放射線ビームからの寄与があるため、依然として読み取ることができる、という利点を有する。

Description

本発明は記録担体から情報を得る読み取り装置に関する。当該読み取り装置は、少なくとも2本の個別の放射線ビームによって記録媒体のトラックを同時に照射する照射手段を有する。照射されたトラック中に記録された情報は、放射線ビームの反射部分から得られる。

特許文献1は、光ディスクからの情報を得る読み取り装置について開示している。その読み取り装置は、少なくとも2本の個別の放射線ビームによって記録媒体のトラックを同時に照射する照射手段を有し、照射されたトラック中に記録された情報は、放射線ビームの反射部分から得られる。

特許文献1で開示されている読み取り装置では、放射線ビームのうちの1本が機能しなくなる場合、情報が失われないように、残りの放射線ビームから情報が読み取られる、ということが分かっている。この読み取りは繰り返し動作によって実行される。情報は、光ディスクの一回転する間に読み取られ、2トラックでのトラック間での前方ジャンプが実行される。この点では、記録された情報はもう一回転する間に再度読み取られ、その処理が繰り返される。如何なる実質的な損失をすることなく全ての情報の読み取りを依然として可能にするため、係る読み取りでは、光ディスクをさらに回転させる間に、トラック間でのジャンプ及び繰り返し動作が実行される必要がある。それは時間を消費してしまうため、読み取り速度は低下する。
米国特許第6373793号明細書

本発明の目的は、記録媒体から情報を得る効率的な読み取り装置であって、たとえ1本の放射線ビームが機能しなくなっても、読み取り速度を減少させることなくその情報が読み取られる読み取り装置の提供である。

本発明の目的は、「技術分野」で述べたような読み取り装置を供することによって実現される。当該読み取り装置は、複数のトラック上に前記少なくとも2本の放射線ビームのうちの少なくとも2本からの寄与で構成される、少なくとも1つの読み取りスポットを照射するように備えられている照射手段が備えられている、ことを特徴とする。これは、各読み取りスポットが各異なる放射線ビームからのエネルギー寄与を有する、という利点を有する。1本の放射線ビームが機能しなくなる場合でも、他の放射線ビームからの寄与で、その情報は依然として読み取り可能である。これは、光ディスクをさらに回転させる繰り返し動作を必要とせず、かつ特許文献1で開示されている従来技術の読み取り装置で必要とされるトラック間でのジャンプをも要しない。よって読み取り速度は実質的に維持される。本発明の実施例では、照射手段は、少なくとも2本の放射線ビームの各々を少なくとも2本の副放射線ビームに変換するホログラフィック素子を有する。ここでその照射手段は、前記少なくとも2本の個別の放射線ビームのうちの少なくとも2本からの副放射線ビームを結合させることによって、少なくとも1つの読み取りスポットを生成するように備えられている。ホログラフィック素子は、各放射線ビームを副放射線ビームのアレイに変換する。これらの副放射線ビームは、読み取りスポットを構築するのに用いられる。その読み取りスポットは、各読み取りスポットが各異なる放射線ビームからの寄与を有するように構築される。従って、1本の放射線ビームが機能しなくなっても、その情報は、他の放射線ビームからの寄与で依然として読み取り可能である。よってホログラフィック素子によって構築される読み取りスポットは、光ディスクのN本のトラック上で照射されることが好ましい。

好適実施例では、使用されるホログラフィック素子は回折格子素子である。係る回折格子それ自体は特許文献1から既知であることに留意すべきである。しかし特許文献1では、回折格子素子は放射線ビームの回折にのみ用いられ、本発明に従った放射線ビームの副放射線ビームアレイへの変換及び読み取りスポットの構築には用いられない。

回折格子は、繰り返される単位セルを有する周期構造であることが好ましい。回折格子素子は、材料に周期的な表面変化をエンボス加工によって与えることによって作られる。
表面高さの差異により、放射線ビームの位相は空間的に変調される。本発明に従った読み取り装置では、高さの差異が基本的に位相差に対応する2位相の回折格子が用いられるのが好ましい。回折格子を切り換えるため、高さが有効にオン/オフに切り換えられる。スイッチングされることで、読み取り装置は書き込みモードから読み取りモードへ、及びその逆に変化する。放射線ビームは書き込みモードでは変化しないが、読み取りモードでは各異なる放射線ビームの副ビームが重なることで読み取りスポットを生成する。

回折格子は複屈折材料で作られていることが好ましい。それにより回折格子は、放射線ビームの各異なる直線偏光方向について各異なる屈折率を有する。他の実施例に従うと、回折格子は液晶(LC)セルで形成されている。電圧を変化させることで、放射線ビームの直線偏光方向の1つについての屈折率が調節される。回折格子構造は、LC材料内部に設けられている。その構造の高さとLC材料の高さとが一致する。それにより、1つの電圧値についての位相深さが2πの整数倍で、かつ他の電圧値についての位相深さが所望の位相深さとなる。

他の実施例では、回折格子素子は、各異なる位置に2つの回折格子素子を有する。これらの素子のうちの1つは、空間的に大きな高さ変化のない単純なガラス板であって良い。回折格子素子は、放射線ビームに対して可動である。

他の実施例では、記録担体のトラックを同時に照射する照射手段が、各異なる放射線源によって形成される。この場合、1つの放射線源が機能しなくなるのを、残りの放射線源に供給される出力を増大させることで補償することが好ましい。

さらに本発明の実施例に従った読み取り装置は、たとえばCD、DVD、ブルーレイ、TwoDOS又は多重ビーム近接場プレーヤーのような、記録担体を記録する駆動システムに有利に内蔵されて良い。

本発明のこれら及び他の態様並びに利点は、以降での説明及び以下の図を参照することによって明らかとなる。

図1は、単一トラック2及び中心穴3を有するディスク形状の記録担体1を図示している。そのトラックは、事前に記録された又は記録可能な、情報を表す一連の印を表す。そのトラックは渦巻状パターンで備えられている。あるいはその代わりにそのトラック2は、同心円状すなわち平行であっても良い。記録可能なディスクの例には、CD-R、CD-RW、及びDVD+RWのようなDVDの書き込み可能なバージョンがある。たとえばカード情報担体のような、情報信号が上に記録され、かつ放射線ビームによって情報信号を再生する、他の型の媒体もまた用いられて良いことに留意すべきである。

図2Aは、特許文献1で開示されている従来方法によって光ディスクを読む従来技術の読み取り装置である。図2Aで図示されているように、読み取り装置は、放射線ビームを発生させる放射線源4で構成され、その放射線ビームが収束レンズを通り抜けることで、平行な放射線ビーム6が生成される。ビームスプリッタ7は放射線ビームを分離する。集光レンズは8、放射線ビームを光ディスク1の表面上に集光する。複数の素子を有する検出器9は、放射線ビームの反射部分6aを検出する。光ディスク1の表面から反射されることで、反射ビーム6aはレンズ8aを通り抜け、ビームスプリッタ7によって偏向されることによって、複数の素子を有する検出器9へ別個に入射する。

図2Bは、特許文献1で開示されている、5本のトラック2a、2b、2c、2d及び2e上の情報の読み取りを図示している。光ディスク上では、各読み取りスポット(A,B,C,D,E)は、トラック2a、2b、2c、2d及び2e上で結像する。各読み取りスポットは単一放射線ビームに由来する。そのため1本の放射線ビームが機能しなくなると、対応する読み取りスポットはもはや存在しなくなり、その結果情報が失われる。特許文献1で開示された従来技術の読み取り装置では、放射線ビームのうちの1つが機能しなくなっても、残りの放射線ビームを用いて読み取りが実行されることによって情報は失われない、ということが認識されている。図2Aに図示されている従来技術の読み取り装置において、繰り返し動作中では、5本のトラックの同時読み取りが実行される。情報は、光ディスクが一回転する間に読み取られ、トラック間での前方ジャンプが実行される。この点では、記録された情報はもう一回転する間に再度読み取られ、その処理が繰り返される。如何なる実質的な損失をすることなく全ての情報の読み取りを依然として可能にするには、係る読み取りでは、光ディスクをさらに回転させる間に、トラック間でのジャンプ及び繰り返し動作が実行される必要がある。それは時間を消費してしまう。しかしここでの問題は、読み取りが中断されることで、読み取り速度が減少することである。それに加えて、同様の方法は、CD、DVD、及び、複数のトラックが同時にされるために同様の問題が生じる他の担体にさえも用いられる。

本発明の本質部分は、図3Aから図3Dに図示されている。図3A及び図3Bは、従来技術の読み取り装置によって構築される読み取りスポットの効果を図示している。図3Aでは、2本の放射線ビームR₀及びR₁は、2つの読み取りスポットA及びBを生成する。読み取りスポットAは放射線ビームR₀によって生成され、読み取りスポットBは放射線ビームR₁によって生成される。放射線ビームR₁が機能しなくなる場合、対応する読み取りスポットBは生成されない。その結果、図3Bに図示されているように、情報が損失する。

本発明に従うと、読み取りスポットは多重放射線ビームから構築されるので、各読み取りスポットはそれぞれ異なる放射線ビームからのエネルギー寄与を有する。このことについては図3Cを参照のこと。図3Cでは、2本の放射線ビームR₀及びR₁並びに2つの読み取りスポットA及びBが存在する。読み取りスポットAは、放射線ビームR₀及び放射線ビームR₁からの寄与から形成され、読み取りスポットBもまた、放射線ビームR₀及び放射線ビームR₁からの寄与から形成される。係る場合には、もし放射線ビームR₁が機能しなくなっても、読み取りスポットBは依然として放射線ビームR₀からの寄与を有する。たとえ放射線ビームR₁が機能しなくなっても、読み取りスポットBは依然として如何なる情報の損失を起こさずに読み取られることが可能である。基本的には、読み取りスポットは、各異なる放射線ビームからのエネルギー寄与を受ける。情報が失われないように、1本の放射線ビームが機能しなくなるのを、読み取りスポットを構築する残りの放射線源に供給される出力を増大させることで補償することが好ましい。

図4は、本発明に従った読み取りスポットが生成される方法を示す詳細なダイヤグラムである。ここでは、5本のトラックが同時に読み取られることを想定している。読み取りスポットの構築について、以降でより詳細に説明する。

回折格子素子10は、各放射線ビーム(R₀,R₁,R₂,R₃,R₄)を5本の副放射線ビームに分離する。この結果、副放射線ビームS_mnのアレイが生成される。ここでm及びnは、0から4までの整数である。図4に図示されているように、これらの副放射線ビームは、読み取りスポットA,B,C,D及びEを構築するのに用いられる。各読み取りスポットへの寄与は、図4の垂直破線から分かる。この例では、
-読み取りスポットAは、副放射線ビームS₀₂、副放射線ビームS₁₁、及び副放射線ビームS₂₀を有し、
-読み取りスポットBは、副放射線ビームS₀₃、副放射線ビームS₁₂、副放射線ビームS₂₁、及び副放射線ビームS₃₀を有し、
-読み取りスポットCは、副放射線ビームS₀₄、副放射線ビームS₁₃、副放射線ビームS₂₂、副放射線ビームS₃₁、及び副放射線ビームS₄₀を有し、
-読み取りスポットDは、副放射線ビームS₁₄、副放射線ビームS₂₃、副放射線ビームS₃₂、及び副放射線ビームS₄₁を有し、かつ
-読み取りスポットEは、副放射線ビームS₂₄、副放射線ビームS₃₃、及び副放射線ビームS₄₂を有する。

読み取りスポットA,B,C,D及びEは、各々が、前記少なくとも2本の放射線ビームのうちの少なくとも2本からのエネルギー寄与を有するように構築される。

上記説明から、もし1本の放射線ビームが機能しなくなるとしても、読み取りスポットの中には強度が弱くなるものもあるが、情報については、他の放射線ビームからの寄与のおかげで依然として読み取り可能であることは明らかである。好適実施例では、1本の放射線ビームが機能しなくなるのは、残りの放射線源の出力を増大させることによって補償される。

たとえば読み取り点Cについて考察する。放射線ビームR₂が機能しなくなる場合、読み取りスポットCは依然として、副放射線ビームS₀₄、副放射線ビームS₁₃、副放射線ビームS₃₁、及び副放射線ビームS₄₀からの寄与を有する。従って、放射線ビームR₂が機能しなくなることで、読み取りスポットCの強度は減少するが、情報を読み取ることは依然として可能である。放射線ビームR₂が機能しなくなるのを、残りの放射線ビーム(R₀,R₁,R₃及びR₄)に供給される出力を増大させることで補償することが好ましい。よって強度はほとんど影響を受けない。読み取りスポットの構築方法は、図4を参照しながら5本のトラックを例にとって図示されている。しかしその構築方法は、一般的に、如何なる数のトラック及び読み取りスポットについても適用される。

読み取りスポットの構築は、図4に図示されているような回折格子素子10の手段によって実現される。その回折格子素子10は、読み取り中にオンに切り換えられ、書き込みモードではオフ切り換えられて良い。書き込みモードでは、回折格子の状態は、放射線ビームが変化しないような状態である。その一方で読み取りモードでは、回折格子の状態は、読み取りスポットで重なるそれぞれ異なる放射線ビームから副ビームを生成する状態となる。

図5A及び図5Bは、本発明に従った光ディスク読み取り装置の実施例を図示している。図2A及び図2Bに図示されているものと同一の機能及び構成を有する素子には同一参照番号が付され、それらについてはここで詳細な説明はしない。本発明の読み取り装置は、光ディスク1のトラック2a、トラック2b、トラック2c、トラック2d及びトラック2eを同時に照射する放射線源を有する。トラック中に記録された情報は、放射線ビームによって照射され、かつその放射線ビームの反射部分から読み取られる。さらに本発明に従うと、放射線ビームは、それぞれ異なる放射線源4によって生成されて良い。図4で述べた例では、5本の放射線ビームR₀,R₁,R₂,R₃,R₄が用いられている。これらの放射線ビームは、それぞれ異なる放射線源4によって生成されて良い。各放射線源4は、他の線源とは独立して変調可能であるそれ自身の電流駆動を有して良い。その電流駆動は、その線源によって放出される放射線ビームの所望出力に依存する。本発明の読み取り装置では、たとえ1本の放射線ビームが機能しなくなるとしても、情報は失われず、しかもその情報は、図2Aに図示された従来技術の読み取り装置で必要とされている、光ディスクをさらに回転させる繰り返し動作及びトラック間でのジャンプを実行しなくても読み取り可能である。これを実現させるため、読み取り装置は、各放射線ビームを5本の副放射線ビームに変換する回折格子素子10を有する。スポット間の間隔は、どの2本の隣接するトラック2a、2b、2c、2d及び2e間の距離とも等しい。各放射線ビームを副放射線ビームに変換する回折格子素子10は周期構造であることが好ましい。回折格子素子10は、たとえば周期的な表面変化を適切な材料にエンボス加工することによって作られて良い。放射線ビームの位相は、表面高さの差異によって空間的に変調する。回折格子は、高さの差異が位相差に対応する2位相の回折格子であることが好ましい。回折格子を切り換えるため、高さは有効にオン/オフに切り換えられる。スイッチングされることで、読み取り装置は書き込みモードから読み取りモードへ、及びその逆に変化する。放射線ビームは書き込みモードでは変化しないが、読み取りモードでは各異なる放射線ビームの副ビームが重なる。

図5Bは、本発明に従った、5本のトラック上に生成された読み取りスポット(A,B,C,D及びE)を図示している。各読み取りスポットは、多重放射線ビームによって構築される。図4を参照しながら上述したように、5つの読み取りスポットが生成され、各スポットは5本のトラック2a、2b、2c、2d及び2eのうちの1本を照射する。5つの読み取りスポットの各々は、少なくとも3本の放射線ビームからの寄与で構成される。また、1つの放射線源が機能しなくなるのは、残りの放射線源に供給される出力を増大させることで補償される。

本発明に従った読み取り装置に適する回折格子素子の構成が図6に図示されている。この実施例では、回折格子素子11が複屈折材料で作られていることで、放射線ビームの各異なる直線偏光方向が、回折格子に各異なる屈折率を与える。スイッチングは、半波長板又は液晶(LC)セル11aによって実現されて良い。この素子は、放射線ビームの入射偏光方向を回転させるのに用いられる。速軸の配向は、半波長板の入射偏光状態を決定する。LCセルについては、LC素子にわたる電圧が、LC分子の配向つまりこのセルの複屈折性を決定する。これにより、入射偏光状態が決定される。

2相複屈折回折格子の深さは、一の偏向に係る位相深さが2πの整数倍で、かつ他の偏向に係る位相深さが所望の位相深さとなるような深さで、
n_o=2πmλ
n_e=(α+l)2πλ
であり、
n_oは、通常の軸に沿った屈折率で、
n_eは、光学軸に沿った屈折率で、
2παは、回折格子モジュロ2πの所望位相深さを与え、
m及びlは整数で、
λは波長である。

回折格子素子の代替構成が図7に図示されている。回折格子素子12は、単軸液晶材料を有する液晶(LC)セルで作られる。電圧変化を電極12Aに印加することによって、LCセル内における放射線ビームの一直線偏光方向に係る屈折率の空間的変化が誘起される。回折格子構造はLC材料内に設けられる。LCセルは、一の電圧値（書き込みモード）での屈折率構造の空間的変化を与えない。他の電圧値（読み取りモード）では、屈折率が空間的に変調する結果、副放射線ビームを生成する所望の2相回折格子となる。

基板15の各異なる位置に2つの回折格子素子13及び14を有する、回折格子素子についてのさらに別な構成が図8に図示されている。2つの回折格子素子13及び14のうち、1つの回折格子素子は、空間的な高さ変化のない単純なガラス板であって良い。回折格子素子13及び14は、放射線ビームに対して可動である。基板の一の位置では、放射線ビームは一の回折格子素子を通り抜け（書き込みモード）、基板の他の位置では、放射線ビームは他の回折格子素子を通り抜ける（読み取りモード）。

先述した実施例のいずれか1つに記載された本発明の読み取り装置は、CD、DVD、ブルーレイ、TwoDOS又は多重ビーム近接場プレーヤーのような、本発明で論じられたように複数のトラックが如何なる損失もせずに同時に再生される記録担体を読み取る駆動システム内に有利に内蔵されて良い。

光ディスク1は、ディスクプレーヤー中のディスクテーブル上の中心領域に保持されている。そのディスクプレーヤーは、図5Aで図示された読み取り装置を内蔵し、かつディスクテーブルと結合するスピンドルモーターによって自身の軸の周りで回転する。ディスプレーヤーでは、読み取り装置は、集光レンズ8が、回転する光ディスク1の単一記録面の方向を向くように位置設定される。読み取り装置は、光ディスク1にわたって半径方向に可動となるように支持されている。光ディスク1がその軸の周りで回転するとき、読み取り装置は、記録トラック2に沿って記録された情報信号を読み取る。

本発明は、本発明の特定実施例を参照しながら説明された。しかし、「特許請求の範囲」に記載された本発明の広い技術的思想及び技術的範囲から逸脱することなく様々な修正型及び変化型が可能であることは明らかである。従って図は、限定というよりはむしろ例示である。

記録担体を図示している。 記録担体からの情報を読み取る従来技術の読み取り装置を図示している。 従来技術の読み取り装置を用いる、5本のトラック上に生成された読み取りスポットを図示している。 従来技術の読み取り装置によって構築される読み取りスポットを図示している。 従来技術の読み取り装置によって構築される読み取りスポットを図示している。 本発明に従った多重放射線ビームによって構築される読み取りスポットを図示している。 本発明に従った多重放射線ビームによって構築される読み取りスポットを図示している。 本発明に従った読み取りスポットの構築を図示している。 本発明に従った読み取り装置を図示している。 本発明に従った読み取り装置を用いる、5本のトラック上に生成された読み取りスポットを図示している。 回折格子素子が複屈折材料で作られている、本発明の実施例を図示している。 回折格子素子がLC材料によって形成されている、本発明の実施例を図示している。 回折格子素子がそれぞれ異なる位置に設けられている2つの回折格子素子で構成されている、本発明の実施例を図示している。

Claims (9)

1. 記録担体から情報を得る読み取り装置であって、
   当該読み取り装置は、少なくとも2本の放射線ビームの手段によって前記記録媒体のトラックを同時に照射する照射手段を有し、
   照射された前記トラック中に記録された前記情報は、前記放射線ビームの反射部分から得られ、
   前記照射手段は、前記少なくとも2本の放射線ビームのうちの少なくとも2本からの寄与で構成される各読み取りスポットを照射するように備えられていることを特徴とする、
   読み取り装置。
2. 前記照射手段が、前記少なくとも2本の放射線ビームの各々を少なくとも2本の副放射線ビームに変換する回折格子素子を有し、かつ、
   前記照射手段は、前記少なくとも2本の放射線ビームのうちの少なくとも2本からの副放射線ビームを結合することによって前記少なくとも1つの読み取りスポットを生成するように備えられている、
   請求項1に記載の読み取り装置。
3. Nの読み取りスポットがN本のトラック上に構築され、
   前記Nの読み取りスポットの各々が、前記少なくとも2本の放射線ビームの寄与で構成される、
   請求項1に記載の読み取り装置。
4. 前記回折格子素子は、前記回折格子が、複屈折材料を有し、かつ前記放射線ビームの各異なる偏光について各異なる屈折率を有する、ものである、
   請求項2に記載の読み取り装置。
5. 前記回折格子素子がLCセルを有する、請求項2に記載の読み取り装置。
6. 前記回折格子素子が、それぞれ異なる位置に2つの回折格子素子を有し、かつ、
   機構部分が、前記放射線ビームに対して前記回折格子素子を移動させるのに用いられる、
   請求項2に記載の読み取り装置。
7. 前記放射線ビームの各々が各異なる放射線源によって生成される、請求項1に記載の読み取り装置。
8. 一の放射線源が機能しなくなることが、残りの放射線源へ供給される出力を増大させることによって補償される、請求項1に記載の読み取り装置。
9. 記録担体からの情報を得る、請求項1から8までのいずれかに記載の読み取り装置を有する駆動システム。

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