(57)【要約】光ピックアップ装置は、少なくとも１つのマイクロミラーアレイレンズを備える。マイクロミラーアレイレンズは、光ピックアップ装置において、巨視的な動作をすることなく、フォーカシング、トラッキング、および／または傾き補正を行なうことができる。マイクロミラーアレイレンズによって、記録／再生システムの大きさ、重さ、およびコストを減らすことのできる、簡単な構成の装置が提供される。また、当該装置は振動に耐えることができる。マイクロミラーアレイレンズを用いる光ピックアップ装置は、巨視的な動作をすることなく、記録／読み出し速度を増加させることができる。レンズの配列にさらにマイクロミラーアレイレンズを追加することにより、記録／読み出し速度を増加させることができる。また、本発明は、多層光ディスクに情報を記録し、多層光ディスクから情報を読み出すために使用可能である。
2008512809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのマイクロミラーアレイレンズを備え、光ディスクから情報を読み取り記録するための光ピックアップ装置であって、
上記マイクロミラーアレイレンズは、位相を条件に合わせ、光を焦点に偏向させるために、回転動作と並進動作とが自在である複数のマイクロミラーを備え、
上記マイクロミラーは、上記マイクロミラーアレイレンズの焦点距離を変化させるように調節可能であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
上記マイクロミラーアレイレンズは、レーザービームを上記光ディスクに集光させるために用いられることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
上記マイクロミラーアレイレンズは、上記光ディスクのトラックをトラッキングするために用いられることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
上記マイクロミラーアレイレンズは、上記光ディスクの傾きを補正するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
上記マイクロミラーアレイレンズの光軸は変化することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
上記マイクロミラーアレイレンズは、その焦点距離を変化させることによって、多層光ディスクの各層に情報を記録することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
上記マイクロミラーアレイレンズは、その焦点距離を変化させることによって、多層光ディスクの各層から情報を読み出すことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
上記マイクロミラーは、
位相を条件に合わせるための１つの並進動作と、
光を焦点に偏向させるための、各マイクロミラーの平面内の２つの軸を中心とする２つの回転動作と、の３つの動作が可能であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
上記マイクロミラーアレイレンズは、適応性のある光学レンズであることにより、収差を補正することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
ａ）レーザーダイオードと、ｂ）ビームスプリッタと、ｃ）光検出器と、ｄ）信号処理装置とをさらに備え、
上記レーザーダイオードは、光を平行にする従来のレンズを通過する光ビームを生成し、
上記ビームスプリッタは、平行な光を上記マイクロミラーアレイレンズに通過させ、
上記マイクロミラーアレイレンズは、光を偏向させ、収差を補正しながら上記光ディスクのトラッキング位置に当該光を集光させ、
上記光検出器は、上記光ディスクの面からの反射光を検出し、当該反射光の強度に基づいて電気信号を生成し、
当該電気信号は、上記光ディスクに記録された情報に相当し、
上記信号処理装置は、データを処理して制御信号を生成し、
当該制御信号は、上記マイクロミラーの相対位置を調節するために、上記マイクロミラーアレイレンズに送信されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
上記光ディスクの傾きを測定する傾き検出器をさらに備え、
測定された傾きのデータは、上記信号処理装置に送信され、
当該信号処理装置は、上記測定された傾きに応じて上記マイクロミラーを調節するために上記マイクロミラーアレイレンズに送信される制御信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
マイクロミラーアレイレンズの配列を備え、光ディスクから情報を読み取り記録するための光ピックアップ装置であって、
上記マイクロミラーアレイレンズは、複数のマイクロミラーを備え、
当該マイクロミラーは、上記マイクロミラーアレイレンズの焦点距離を変化させるように調節可能であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１３】
上記マイクロミラーアレイレンズの配列における各マイクロミラーアレイレンズの焦点距離は、個別に変化することを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
上記マイクロミラーアレイレンズの配列における各マイクロミラーアレイレンズの光軸は、個別に変化することを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
各マイクロミラーアレイレンズのスキャン動作がトラッキングの役割を果たすことにより、巨視的なトラッキング動作が不要であることを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
上記マイクロミラーアレイレンズの上記マイクロミラーは、
収差を補正する条件に位相を合わせるための１つの並進動作と、
光を焦点に偏向させるための、各マイクロミラーの平面内の２つの軸を中心とする２つの回転動作と、の３つの動作が可能であることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
光ディスクから情報を読み出す方法であって、
ａ）レーザーのビームを生成し、
当該ビームは、少なくとも１つのマイクロミラーアレイレンズに向かい、
当該マイクロミラーアレイレンズは、上記ビームを偏向させて、上記光ディスクに沿った一点に上記ビームを集光させ、
ｂ）上記ビームの収差を補正し、マイクロミラーアレイレンズによって上記光ディスクのデータ層におけるトラッキング位置に上記ビームを集光させ、
ｃ）上記光ディスクの反射面から反射する光を検出し、
ｄ）上記反射面から反射する光の強度に基づくデータを送るための電気信号を生成し、
ｅ）上記電気信号を処理し、処理された信号は、上記光ディスクに記録された情報に相当することを特徴とする方法。
【請求項１８】
光ディスクに情報を記録する方法であって、
ａ）データ信号を光源に送信し、当該データ信号は光記録再生システムに記憶された情報に相当し、
ｂ）上記光源から少なくとも１つのマイクロミラーアレイレンズへ光のビームを発し、
発された光の強度は、上記データ信号に応じて変化し、
ｃ）光ディスク上に上記ビームを集光させ、
上記ビームは、上記マイクロミラーアレイレンズによって収差を補正されながら上記光ディスク上に集光され、
ｄ）記憶された情報に相当する記録ピットおよびランドの列を生成する上記光ディスクの色素層の反応によって、データを記憶することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔本発明の分野〕
本発明は、少なくとも１つのマイクロミラーアレイレンズを備える光ピックアップ装置又はマイクロミラーアレイレンズの配列に関するものである。
【０００２】
〔背景〕
一般に、光ピックアップ装置は、フォーカシング方向およびトラッキング方向において、当該装置の対物レンズが光ディスクに沿った所望の場所に位置するように、電磁的に駆動される。フォーカシングにおいて、光ピックアップのアクチュエーターは、対物レンズをディスクに対する所望の相対位置に保持するために、対物レンズを移動させる役目をする。トラッキングにおいて、光ピックアップ装置は、ディスクの情報を記録したりディスクの情報を読み取るために、ディスクのトラックを追跡する。情報を記録再生するための光記録再生システムでは、所望のフォーカシングおよびトラッキング動作を達成するために、対物レンズは、光スポットがディスクの振動や偏心に追随することができるように作動する。
【０００３】
大部分の光ピックアップ装置では、フォーカシング及びトラッキングのために巨視的な並進動作を行う可動部材を備える２軸アクチュエーターが広く用いられている。光信号のエラーを減らすために、可動部材は、不要な振動を生じることなくに作動しなければならない。光ディスクの歪み及び機械的な振動によって引き起こされる光ディスクの傾きは、大きな開口数のシステムにおいて重大である、コマ収差を増加させる。このように、傾き補正は記録再生システムにとって大変必要とされている。しかしながら、２軸光ピックアップアクチュエーターがコマ収差を補正することは困難である。さらに、可動部の質量の不均衡または非線形性による、副共振の問題が存在する。
【０００４】
これらの問題を解決するために、記録／再生システムに用いられている光ピックアップ装置は、フォーカシング、トラッキング及び傾き補正のために、３つの軸の巨視的な機械動作を必要とする。そのような装置が、米国特許第２００４／００５２１８０号に記載されている。しかしながら、３軸アクチュエーターは、他の多くの問題を有している。当該問題は、複雑な構造、大きな容積、大きな重量、低速度、高コスト、及び低い耐振動性を含み、これらに限られない。
【０００５】
近年、高密度、高速度、小型化に対する要求が高まっており、これらの要求を満たす技術を開発するために、多大な労力が払われている。高密度の光ディスクは、大容量を有するように開発されている。ディスクに集光されるレーザー光の大きさは、そのような高密度ディスクに情報を記録し、又は記録された情報を読み出すために、小さくしなければならない。高密度ディスクに情報を記録し、高密度ディスクから情報を読み出すために、短波長のレーザー及び開口数の大きな対物レンズが使用されている。さらに、多層記録、近領域光記録、ホログラム等の他の技術が、記録媒体の容量を増やすために開発されている。
【０００６】
さらに、ホログラムやマルチビーム光ピックアップの技術が、高速度記録のために開発されている。しかし、これらの技術は、まだ実用的ではない。大容量の要求に加えて、小型で薄いサイズに対する要求が高まっている。しかしながら、従来のサーボ技術では、高速度および／または小型化の要求を満たすことは非常に困難である。
【０００７】
このように、最小限の巨視的な動作によってフォーカシング、トラッキング及び傾き補正を行う光ピックアップ装置に対する実用的な要求が存在する。当該装置は、振動に耐え、高速度、小型化および低製造コストの要求を満足することができなければならない。
【０００８】
〔本発明の概要〕
本発明は、光ディスクに情報を記録し、かつ／又は、光ディスクから情報を読み出す光ピックアップ装置を目的とする。本発明のより好ましい実施形態では、光ピックアップ装置は、レーザーダイオード、第１光学レンズ、ビームスプリッタ、第２光学レンズ、マイクロミラーアレイレンズ、画像センサ、傾き検出器、および信号処理装置を備える。レーザーダイオードは、第１光学レンズを通過する光ビームを生成する。第１光学レンズは、光ビームを平行にして、光ビームはビームスプリッタを通過する。光は、ビームスプリッタからマイクロミラーアレイレンズに送られる。マイクロミラーアレイレンズは、光ビームを実質的に９０°偏向させ、光ディスク上に光を集光させる。光ディスクから反射した光は、マイクロミラーアレイレンズによって平行にされ、再度ビームスプリッタに向けて偏向される。そして、ビームスプリッタは、反射光を第２光学レンズに向けて実質的に９０°偏向させる。第２光学レンズは、反射光を通過させ、光センサに集光させる。センサは、光ディスクの反射層からの反射光の強度を検出し、受けた光の強度に基づいて電気信号を生成する。電気信号は、信号処理装置に送られる。傾き検出器は光ディスクの傾きを測定する。測定された傾きは、信号処理装置に送られる。信号処理装置は、再生信号を生成する。また、信号処理装置は、制御データも生成する。制御データは、トラッキングエラー、フォーカシングエラーおよび傾きエラーを補正するようにマイクロミラーを調節するために、マイクロミラーアレイレンズに送られる。
【０００９】
同様に、本発明の光ピックアップ装置は、光ディスク上にデータを書き込むことができる。その点において、レーザーダイオードから発されたレーザービームの強度は、データ信号によって変化する。当該データ信号は、光記録／再生システム内部のデータ記憶装置（図示せず）を経てレーザーダイオードから送信される。レーザービームは、第１光学レンズを通過する。第１光学レンズは、光ビームを平行にする。光ビームは、ビームスプリッタを通過する。光は、ビームスプリッタからマイクロミラーアレイレンズに送られる。マイクロミラーアレイレンズは、光ビームを実質的に９０°偏向させ、光ディスクの色素層に光を集光させる。レーザービームの強度によって、光ディスクを形成するために使用される色素が熱および光に反応し、記憶されたデータに対応する記録ピットおよびランドの列を形成する。
【００１０】
光ディスクが、光ディスクドライブ内で傾いている場合、光ディスクの記録信号および／または再生信号の質は、低下する。光ディスクの傾きを補正するために、光ピックアップ装置は、傾き検出器を備えていてもよい。傾き検出器は、光ディスクの傾きを検出すると、検出された傾きに応じて、傾き信号を生成する。傾き信号は、信号処理装置に送られる。信号処理装置は、傾きエラーを補正するために、傾き信号を処理し、制御信号をマイクロミラーアレイレンズに送る。
【００１１】
本発明の光装置は、多層光ディスクにデータを記録し、多層光ディスクからデータを読み出すことができる。この場合、マイクロミラーアレイレンズは、所望の層に集光するように焦点距離を変えることにより、多層光ディスクの各層において、情報を記録し、及び／又は読み出す。
【００１２】
本発明の他の実施形態では、光ピックアップ装置は、マイクロミラーの形状、大きさ及び個数が異なるマイクロミラーアレイレンズの平面的な配列を備えてもよい。焦点距離、光軸、レンズの大きさ、マイクロミラーの個数といった、各マイクロミラーアレイレンズの全ての光学的なパラメータに加え、配列を有するレンズの全個数は、配列の目的に応じて変えることができる。各マイクロミラーアレイレンズは、光軸、マイクロミラーの個数および焦点距離が異なっていてもよい。また、マイクロミラーが３つの動作が自在であることによって、各マイクロミラーアレイレンズは、その光軸および焦点距離を自在に変えることができるので、各マイクロミラーアレイレンズは、入射光を光ディスクの平面に沿った任意の位置に集光させることができる。
【００１３】
上記マイクロミラーアレイレンズを用いることにより、本発明の光ピックアップ装置を、非常に小型で、薄く、軽くすることができる。マイクロミラーアレイレンズは、３つの動作が自在であるように設けられているため、ディスクに対する光の傾きを補正して集光させることができる。このように、本発明は、巨視的な動作をすることなく、フォーカシング、トラッキング、および／または傾き補正を行なうことのできる光ピックアップ装置を提供する。さらに、マイクロミラーアレイレンズを用いる光ピックアップ装置は、簡単な構成であり、動作する部材が少なくて済む。
【００１４】
本発明のこれらの、および他の特徴、側面および利点は、添付の図面とともに詳細な説明を参照することによって、よりよく理解されるであろう。
【００１５】
図１は、本発明に係る光ピックアップ装置の概略図である。
【００１６】
図２は、本発明に係るマイクロミラーアレイレンズの上面概略図である。
【００１７】
図３は、本発明に係るマイクロミラーの自在性を示す斜視図である。
【００１８】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、凹形ミラーとマイクロミラーアレイレンズ（フレネル反射レンズ）との類似を示す側面概略図である。
【００１９】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、本発明のマイクロミラーアレイレンズが、どのように光ディスクの傾きを補正するのかを示す側面概略図である。
【００２０】
図６は、本発明のマイクロミラーアレイレンズが、どのように光ディスクにデータを記録し又は光ディスクからデータを読み出すのかを示す側面概略図である。
【００２１】
図７は、本発明に係るマイクロミラーアレイレンズの上面概略図である。
【００２２】
図８は、マイクロミラーアレイレンズの配列を備える光ピックアップ装置の部分側面概略図である。
【００２３】
図９は、マイクロミラーアレイレンズを備える高速光ピックアップ装置の側面概略図である。
【００２４】
〔詳細な説明〕
本発明の特に好ましい実施形態では、光ピックアップ装置は、光記録／再生システムにおける使用のために提供される。光ピックアップ装置は、焦点距離を変えることのできる少なくとも１つのマイクロミラーアレイレンズを備える。マイクロミラーアレイレンズは、光ディスクに情報を記録し、及び／又は、光ディスクから情報を読み出す。本発明は、最小限の巨視的な動作による光ピックアップのフォーカシング、トラッキング及び傾き補正を提供する。
【００２５】
本発明の特徴は、様々な光ピックアップ装置に適用できるが、本発明の実施形態に用いられる光ピックアップ装置２０の典型例が、図１に示されている。図１に示すように、光ピックアップ装置２０は、レーザーダイオード２２、第１光学レンズ２４、ビームスプリッタ２６、第２光学レンズ２８、マイクロミラーアレイレンズ３０、センサ４０、傾き検出器５１、および信号処理装置５０を備えている。前述の構成要素は、装置内部に一つの構成単位としてパッケージされるのが好ましい。しかしながら、信号処理装置のようないくつかの構成要素は、外部にあってもよいし、装置から取り外し可能であってもよい。
【００２６】
第１光学レンズ２４及び第２光学レンズ２８は、一定の焦点距離を有する従来の屈折レンズであってもよい。図１に示すように、レーザーダイオード２２は、第１光学レンズ２４を通過するレーザービームを発する。第１光学レンズは、ビームスプリッタ２６を通過する平行な光ビームを生成する。ビームスプリッタ２６を通過した平行なビームは、マイクロミラーアレイレンズ３０によって光ディスク６０の信号記録面に集光される。光ディスクは、光ビームの一部をマイクロミラーアレイレンズに向けて反射する。反射光は、マイクロミラーアレイレンズによって平行になり、ビームスプリッタに向けて実質的に９０°偏向される。ビームスプリッタは、反射光を、第２光学レンズ２８に向けて実質的に９０°偏向する。第２光学レンズは、反射ビームをセンサ４０に集光する。
【００２７】
上記のように、第１光学レンズ２４を通過した光は、マイクロミラーアレイレンズ３０を通過する。マイクロミラーアレイレンズ３０は、焦点距離可変レンズである。そのようなマイクロミラーアレイレンズは、ジェームズ・Ｇ・ボイド４世およびチョ・キョンイルによって、「速く反応する焦点可変マイクロミラーアレイレンズ」（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．５０５５，２７８〜２８６頁（２００３年））と題された彼らの論文に提案されている。そして、マイクロミラーアレイレンズの改良が、米国特許出願第１０／８０６，２９９号（２００４年３月２３日出願）、１０／８５５，５５４号（２００４年５月２７日出願）、１０／８５５，７１５号（２００４年５月２７日出願）、１０／８５５，２８７号（２００４年５月２７日出願）、１０／８５７，７９６号（２００４年５月２８日出願）、１０／８５７，２８０号（２００４年５月２８日出願）、及び１０／８５７，７１４号（２００４年５月２８日出願）に開示されており、参照することにより完全な開示内容がここに組み込まれている。
【００２８】
図２に示すように、マイクロミラーアレイレンズ３０は、複数のマイクロミラー３２を備えていることが好ましい。マイクロミラー３２は、１以上の同心円を形成するように、平面上に集中的に配置されている。しかしながら、各マイクロミラーの形状および配置は、マイクロミラーアレイレンズの形状および対象によって変えてもよい。マイクロミラー３２は、ミラーとして同一の機能を有し、金属、金属化合物または高反射性の他の金属から形成される反射面を備えている。高反射性の面を形成するために、周知の微細加工工程を用いてもよい。
【００２９】
マイクロミラーは、放射線状の断面を備え、扇形の形状を有していることが好ましい。この湾曲した扇形状の構成は、効果的な反射領域を増加させ、マイクロミラーアレイレンズの集光効率を増加させる。他の実施形態では、マイクロミラーの反射面は、平面であってもよい。
【００３０】
マイクロミラーを回転および移動させる作動部品によって、マイクロミラー３２は、静電気的に、及び／又は磁気的に個別に制御される。マイクロミラーは、その並進動作および／または回転動作を制御することによって、マイクロミラーアレイレンズ３０の焦点距離を変化させるように制御される。マイクロミラー３２とマイクロミラーを回転および移動させる作動部品とを支持する機械的構成は、マイクロミラー同士が互いに近接して位置するように、マイクロミラーの下部に設けられている。マイクロミラー同士が近接して位置していることにより、マイクロミラーアレイレンズの効果的な反射領域が増加する。
【００３１】
図３に示すように、各マイクロミラー３２は、３つの動作が自在である。すなわち、各マイクロミラーアレイレンズの平面の垂直軸に沿った１つの並進動作３６、および、各マイクロミラーアレイレンズの平面内の２つの回転動作３７及び３８である。並進動作は、収差を補正する条件に位相を合わせるために必要である。２つの回転動作は、光を任意の方向に偏向させるために必要であり、マイクロミラーアレイレンズの配列を変えるために不可欠である。
【００３２】
図４（ａ）および（ｂ）は、マイクロミラーアレイレンズの原理およびマイクロミラーアレイレンズ３０と従来の凹形ミラー３５との類似を示している。凹形ミラーが、凸形屈折レンズとして機能することは、広く知られている。マイクロミラーアレイレンズは、実質的には一種の反射フレネルレンズである。図４（ｂ）に示すように、マイクロミラーアレイレンズは、複数のマイクロミラー３２を備えている。従来の凹形ミラーと異なり、マイクロミラーアレイレンズは、マイクロミラーの回転動作および／または並進動作を制御することによって、その焦点距離を変えることができる。
【００３３】
その点において、マイクロミラーアレイレンズは、マイクロミラー３２の位置を制御することによって、任意に散乱された光３４を焦点Ｆに集光させる。散乱された光の位相は、各々のマイクロミラーを並進させることによって、同一となるように調節してもよい。要求されるマイクロミラーの並進動作の範囲は、少なくとも光の波長の半分である。マイクロミラーアレイレンズ３０の焦点Ｆは、各マイクロミラーの回転動作および／または並進動作を制御することによって、変えることができる。
【００３４】
したがって、各マイクロミラーを個別に制御することによって、レンズは、光の傾きや機械的な歪み等の様々な光学上の影響によって引き起こされる問題や収差を補正することができる。マイクロミラーは、その並進動作量を制御することによって、位相収差を取り除くために、ディスクから散乱された光の位相エラーを訂正することができる。また、レンズは、高い集光効率を有し、光学的な性能を損なうことなく、大型の口径を有することができる。大量生産型の微細加工の方法の利点により、レンズの生産コストは低い。また、レンズは、構造が簡単であるため、はるかに簡単にフォーカシングシステムを構成することができる。
【００３５】
ここで再び図１を参照すると、センサ４０は、光検出器を備えている。光検出器は、光記録媒体６０による反射光の光エネルギーを、電気データ信号４５の形式で電気エネルギーに変換する。センサは、生成されたデータ信号を、処理のための信号処理装置５０に送る。センサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＭＯＳ画像センサ、またはその他の適当な代替手段であってもよい。
【００３６】
他の実施形態では、センサは、フォーカスエラーやトラッキングエラーの信号を検出するための、１つ以上の光検出器を備えていてもよい。
【００３７】
信号処理装置５０は、光ピックアップ装置２０の内部に、または光ピックアップ装置２０から取り外し可能に設けられた処理ユニットであるのが好ましい。信号処理装置は、センサ４０からのデータ信号を解析するためのアルゴリズムを用いる。よく知られた従来の信号処理アルゴリズムの一つは、アプリケーションによって使用することもできる。傾き検出器５１は、光ディスクの傾きを測定する。測定された傾きは、信号処理装置５０に送られる。信号処理装置は、センサ及び傾き検出器から受信したデータ信号を処理して、再生またはＲＦ信号５３および制御信号５５を生成する。再生またはＲＦ信号５３は、光ディスク上に記録された情報に相当する。制御信号５５は、トラッキングエラー、フォーカシングエラー、および傾きエラーを補正するために、マイクロミラーアレイレンズに送られる。
【００３８】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、使用時に、マイクロミラーアレイレンズ３０が、どのように光ディスク６０の傾き及び歪みを補正するのかを示している。ディスク６０の傾きおよび／または機械的な歪みが起こると、マイクロミラーアレイレンズ３０は、焦点距離および光軸を変化させることにより、ディスク上の点Ｐに焦点を保持する。さらに、レンズは、適応性のある光学レンズであるため、マイクロミラーアレイレンズ３０は、様々な収差も補正することができる。このように、巨視的な動作をすることなく、レンズは、フォーカシングエラー、トラッキングエラー、並びに、傾き及び／又は機械的な歪みによる収差を補正することができる。
【００３９】
図１は、本発明の光ピックアップ装置が、どのように光ディスク６０からデータを読み取るのかを示している。レーザーダイオード２２は、第１光学レンズ２４を通過するレーザービームを発する。第１光学レンズは、光ビームを平行にする。光ビームは、ビームスプリッタ２６を通過する。光は、ビームスプリッタからマイクロミラーアレイレンズ３０を通過する。マイクロミラーアレイレンズは、光ビームを実質的に９０°偏向させ、光ディスク６０のデータ層におけるトラッキング位置に光を集光させる。光ディスクの反射層からの反射光は、マイクロミラーアレイレンズ３０によって平行になり、再度ビームスプリッタ２６に向けて偏向される。ビームスプリッタは、反射光を第２光学レンズ２８に向けて実質的に９０°偏向させる。第２光学レンズは、反射光を通過させ、センサ４０に光を集光させる。センサは、光ディスクの反射層からの反射光の強度を検出し、受け取った光の強度に基づいて電気信号４５を生成する。その点において、反射光は、データ層のピット６３に当たる場合、より拡散される。すなわち、反射光の光度は弱い。反射光は、ピット間に位置する平坦な領域であるランド６５に当たる場合、光度は強い。データ信号は、ピット及びランドによって生成される。
【００４０】
電気信号は、信号処理装置５０に送られる。信号処理装置は、再生信号５３を生成する。信号処理装置はまた、制御データ５５を生成する。制御データ５５は、トラッキングエラ、フォーカシングエラ及び傾きエラーを補正するために、マイクロミラーを調節するマイクロミラーアレイレンズに送られる。
【００４１】
同様に、本発明の光ピックアップ装置は、光ディスク６０にデータを書き込むことができる。その点において、レーザーダイオード２２から発せられるレーザービームの強度は、データ信号によって変化する。当該データ信号は、光記録／再生システム内部のデータ記憶装置（図示せず）を経てレーザーダイオードから送信される。レーザービームは、第１光学レンズを通過する。第１光学レンズは、光ビームを平行にする。光ビームは、ビームスプリッタ２６を通過する。光は、ビームスプリッタからマイクロミラーアレイレンズ３０に送られる。マイクロミラーアレイレンズは、光ビームを実質的に９０°偏向させ、光ディスク６０の色素層に光を集光させる。レーザービームの強度によって、光ディスクを形成するために使用される色素が熱および光に反応し、記憶されたデータに対応する記録ピットおよびランドの列を形成する。
【００４２】
光ディスクが、光ディスクドライブ内で傾いている場合、光ディスクの記録信号および／または再生信号の質は、低下する。光ディスクの傾きを補正するために、光ピックアップ装置は、図１に示すように、傾き検出器５１を備えていてもよい。傾き検出器５１は、光ディスクの傾きを検出すると、検出された傾きに応じて、傾き信号５２を生成する。傾き信号は、信号処理装置５０に送られる。信号処理装置は、傾きエラーを補正するために、傾き信号を処理し、制御信号５５をマイクロミラーアレイレンズに送る。
【００４３】
典型的な光ピックアップ装置では、磁気的に作動する従来のレンズは、ディスクに情報を記録し、又はディスクから記録された情報を読み出すために、フォーカシング動作とトラッキング動作との両方を行っている。さらに改良された装置では、従来のレンズは、結果としてコマ収差となってしまう光の傾きを補正するために、１以上の方向に巨視的に動かされている。しかしながら、本発明の光ピックアップ装置では、マイクロミラーアレイレンズ３０は、巨視的な動作なしに、従来のレンズのフォーカシング動作、トラッキング動作、および傾き補正動作のいずれの動作も可能である。これが可能であるのは、マイクロミラーアレイレンズが焦点距離可変レンズであり、各マイクロミラーの巨視的な３つの動作が自在であることによって、光軸を変化させ、歪みを補正することができるからである。磁気的に作動する従来のレンズをマイクロミラーアレイレンズに置き換えると、動作する部材の個数が減ることにより、はるかに簡単な構成が実現する。
【００４４】
図６に示すように、本発明のマイクロミラーアレイレンズ３０は、多層光ディスク７０にデータを記録し、多層光ディスク７０からデータを読み出すことができる。この場合、マイクロミラーアレイレンズは、所望の層に集光するように焦点距離を変えることにより、多層光ディスクの各層において、情報を記録し、及び／又は読み出す。
【００４５】
本発明の他の実施形態では、図７および図８に示すように、光ピックアップ装置は、マイクロミラー１３６の形状、大きさ及び個数が異なるマイクロミラーアレイレンズ１３２，１３３，１３４の平面的な配列１３０を備えてもよい。このようなマイクロミラーアレイレンズの配列は、米国特許出願第１０／８５７，７１４号（２００４年５月２８日出願）に開示されており、その開示内容は、その全体を参照することにより、この結果ここに組み込まれている。
【００４６】
その結果、各マイクロミラーアレイレンズの位置は、平面に固定されておらず、多数の異なるマイクロミラーアレイレンズ１３２，１３３，１３４は、「追加」したり「削除」することができる。焦点距離、光軸、レンズの大きさ、マイクロミラーの個数といった、各マイクロミラーアレイレンズの全ての光学的なパラメータに加え、配列を有するレンズの全個数は、配列の目的に応じて変えることができる。
【００４７】
マイクロミラーアレイレンズは、図７に示す構成に限られない。マイクロミラーは、任意の形状および大きさを有してもよく、任意の形状および大きさのレンズ、又は、マイクロミラーアレイレンズの配列を形成する。図７に示すように、たとえ六角形だけであっても、効果的な反射領域を損なうことなく様々な形のレンズの配列を形成するように、マイクロミラーは、様々な形状を有することができる。効果的な反射領域を拡大するために、ミラーの下部に設けられるレンズの制御回路は、周知の超小型電子技術によって構成されてもよい。
【００４８】
図８に示すように、各マイクロミラーアレイレンズ１３２は、光軸、マイクロミラー１３６の個数および焦点距離が異なっていてもよい。また、マイクロミラーが３つの動作が自在であることによって、各マイクロミラーアレイレンズ１３２は、その光軸および焦点距離を自在に変えることができるので、各マイクロミラーアレイレンズは、入射光１４０を平面１５０の任意の位置に集光させることができ、また、平面全体をスキャンすることができる。
【００４９】
図９は、マイクロミラーアレイレンズ１３２の平面配列１３０を備える、本発明の高速光ピックアップ装置を示している。上記のように、マイクロミラーアレイレンズは、従来の光ピックアップ装置のフォーカシング動作、トラッキング動作、および傾き補正動作のいずれの動作も可能である。本実施形態では、巨視的な動作は、マイクロミラーアレイレンズを使用する装置のトラッキング動作のためにのみ必要とする。しかしながら、配列１３０が、ディスク１６０の半径方向の全領域をカバーするように設定されているならば、トラッキング動作でさえ可能となり、光ピックアップ装置の巨視的な動作は不要となる。レンズ配列の各レンズは、各マイクロミラー１３６を制御することにより、焦点距離および光軸を非常に迅速に変えることができる。したがって、各レンズは、巨視的な動作をすることなくディスクの指定領域をスキャンすることのみ要求され、トラッキング動作を伴うマイクロミラーアレイレンズよりも、はるかに迅速である。さらに、レンズ１３２を半径方向に追加することにより、システムをさらに高速化することができる。
【００５０】
このように、マイクロミラーアレイレンズの配列がシステムに適用されるならば、トラッキング動作を含む全ての巨視的な動作は、もはや必要ではない。光記録／再生システムは、光ピックアップ装置において動作する部材を省くことによって、高い集光効果を保持しながら、その信頼性および記録／読み出し速度を改善することができる。
【００５１】
今のところ、多種の光情報記録媒体が存在し、これらの光情報記録媒体の規格が確立されている。光情報記録媒体の記録密度は様々であるので、ＣＤとＤＶＤとの間の互換性が必要である。これらの光情報記録媒体の透明基板の厚さは様々である。互換性を達成するためには、透明基板の厚さの違いによって生じる球面収差を補正する必要がある。球面収差は、マイクロミラーの回転および／または並進を制御することにより、補正することができる。
【００５２】
上記の説明は、本発明の現時点のより好ましい実施形態を参照している。本発明の属する当業者は、本発明の原理、精神および範囲から無意味に逸脱することなく、記載された構成において、交替および変更が実施されてもよいことを認識するであろう。
【００５３】
従って、上記の説明は、添付の図面に説明され示された、まさにその構成にのみ関係するものと解釈されるべきではなく、むしろ、以下に述べる完全かつ公正な範囲を有する請求項に合致し、請求項を支持するものであると解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の概略図である。
【図２】本発明に係るマイクロミラーアレイレンズの上面概略図である。
【図３】本発明に係るマイクロミラーの自在性を示す斜視図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、凹形ミラーとマイクロミラーアレイレンズ（フレネル反射レンズ）との類似を示す側面概略図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明のマイクロミラーアレイレンズが、どのように光ディスクの傾きを補正するのかを示す側面概略図である。
【図６】本発明のマイクロミラーアレイレンズが、どのように光ディスクにデータを記録し又は光ディスクからデータを読み出すのかを示す側面概略図である。
【図７】本発明に係るマイクロミラーアレイレンズの上面概略図である。
【図８】マイクロミラーアレイレンズの配列を備える光ピックアップ装置の部分側面概略図である。
【図９】マイクロミラーアレイレンズを備える高速光ピックアップ装置の側面概略図である。
【図１】
2008512809.tif 000003
【図２】
2008512809.tif 000004
【図３】
2008512809.tif 000005
【図４（ａ）】
2008512809.tif 000006
【図４（ｂ）】
2008512809.tif 000007
【図５（ａ）】
2008512809.tif 000008
【図５（ｂ）】
2008512809.tif 000009
【図６】
2008512809.tif 000010
【図７】
2008512809.tif 000011
【図８】
2008512809.tif 000012
【図９】
2008512809.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月23日(2007.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのマイクロミラーアレイレンズを備え、光ディスクから情報を読み取り記録するための光ピックアップ装置であって、
上記マイクロミラーアレイレンズは、位相を条件に合わせ、光を焦点に偏向させるために、回転動作と並進動作とが自在である複数のマイクロミラーを備え、
上記マイクロミラーは、集光させる条件と位相を合わせる条件とを満たしながら、上記マイクロミラーアレイレンズの焦点距離を変化させるように調節可能であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
上記マイクロミラーアレイレンズは、レーザービームを上記光ディスクに集光させるために用いられることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
上記マイクロミラーアレイレンズは、上記光ディスクのトラックをトラッキングするために用いられることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
上記マイクロミラーアレイレンズは、上記光ディスクの傾きを補正するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
上記マイクロミラーアレイレンズの光軸は変化することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
上記マイクロミラーアレイレンズは、その焦点距離を変化させることによって、多層光ディスクの各層に情報を記録することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
上記マイクロミラーアレイレンズは、その焦点距離を変化させることによって、多層光ディスクの各層から情報を読み出すことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
上記マイクロミラーは、
位相を条件に合わせるための１つの並進動作と、
光を焦点に偏向させるための、各マイクロミラーの平面内の２つの軸を中心とする２つの回転動作と、の３つの動作が可能であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
上記マイクロミラーアレイレンズは、適応性のある光学レンズであり、集光させる条件と位相を合わせる条件とを満たしながら、収差を補正することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
ａ）レーザーダイオードと、ｂ）ビームスプリッタと、ｃ）光検出器と、ｄ）信号処理装置とをさらに備え、
上記レーザーダイオードは、光を平行にする従来のレンズを通過する光ビームを生成し、
上記ビームスプリッタは、平行な光を上記マイクロミラーアレイレンズに通過させ、
上記マイクロミラーアレイレンズは、光を偏向させ、収差を補正しながら上記光ディスクのトラッキング位置に当該光を集光させ、
上記光検出器は、上記光ディスクの面からの反射光を検出し、当該反射光の強度に基づいて電気信号を生成し、
当該電気信号は、上記光ディスクに記録された情報に相当し、
上記信号処理装置は、データを処理して制御信号を生成し、
当該制御信号は、上記マイクロミラーの相対位置を調節するために、上記マイクロミラーアレイレンズに送信されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
上記光ディスクの傾きを測定する傾き検出器をさらに備え、
測定された傾きのデータは、上記信号処理装置に送信され、
当該信号処理装置は、上記測定された傾きに応じて上記マイクロミラーを調節するために上記マイクロミラーアレイレンズに送信される制御信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
マイクロミラーアレイレンズの配列を備え、光ディスクから情報を読み取り記録するための光ピックアップ装置であって、
上記マイクロミラーアレイレンズは、複数のマイクロミラーを備え、
当該マイクロミラーは、上記マイクロミラーアレイレンズの焦点距離を変化させるように調節可能であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１３】
上記マイクロミラーアレイレンズの配列における各マイクロミラーアレイレンズの焦点距離は、個別に変化することを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
上記マイクロミラーアレイレンズの配列における各マイクロミラーアレイレンズの光軸は、個別に変化することを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
各マイクロミラーアレイレンズのスキャン動作がトラッキングの役割を果たすことにより、巨視的なトラッキング動作が不要であることを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
上記マイクロミラーアレイレンズの上記マイクロミラーは、
収差を補正する条件に位相を合わせるための１つの並進動作と、
光を焦点に偏向させるための、各マイクロミラーの平面内の２つの軸を中心とする２つの回転動作と、の３つの動作が可能であることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
光ディスクから情報を読み出す方法であって、
ａ）レーザーのビームを生成し、
当該ビームは、少なくとも１つのマイクロミラーアレイレンズに向かい、
当該マイクロミラーアレイレンズは、上記ビームを偏向させて、集光させる条件と位相を合わせる条件とを満たしながら、上記光ディスクに沿った一点に上記ビームを集光させ、
ｂ）上記ビームの収差を補正し、集光させる条件と位相を合わせる条件とを満たしながら、マイクロミラーアレイレンズによって上記光ディスクのデータ層におけるトラッキング位置に上記ビームを集光させ、
ｃ）上記光ディスクの反射面から反射する光を検出し、
ｄ）上記反射面から反射する光の強度に基づくデータを送るための電気信号を生成し、
ｅ）上記電気信号を処理し、処理された信号は、上記光ディスクに記録された情報に相当することを特徴とする方法。
【請求項１８】
光ディスクに情報を記録する方法であって、
ａ）データ信号を光源に送信し、当該データ信号は光記録再生システムに記憶された情報に相当し、
ｂ）上記光源から少なくとも１つのマイクロミラーアレイレンズへ光のビームを発し、
発された光の強度は、上記データ信号に応じて変化し、
ｃ）光ディスク上に上記ビームを集光させ、
上記ビームは、集光させる条件と位相を合わせる条件とを満たしながら、上記マイクロミラーアレイレンズによって収差を補正されながら上記光ディスク上に集光され、
ｄ）記憶された情報に相当する記録ピットおよびランドの列を生成する上記光ディスクの色素層の反応によって、データを記憶することを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2008512809.tif 000014