(57)【要約】  実質的に互いに平行なデータトラック１０を含む光ディスク６を走査する装置１。装置１は、データトラック１０上に複数のトラック光スポット１２を生成し、かつ複数の信号検出器上に複数の検出光スポットを生成するための光学ユニットを含んでいる。装置はさらに、反射されたビームのうちの少なくとも１つのビームに対して、第１の分割検出器８ａへと向かう第１の光路２４と、第２の分割検出器８ｂへと向かう第２の光路２５とを提供するビーム操作素子２１、２２、２２ａ、９２を備えた、焦点誤差ユニットを含む。第１の光路２４の長さと第２の光路２５の長さとは光路差Ｄｄを呈し、その光路差Ｄｄは、少なくとも１つのトラック光スポットが正しく合焦しているときは、第１の分割検出器８ａ上における第１の検出光スポットの強度分布が、第２の分割検出器８ｂ上における第２の検出光スポットの強度分布に等しくなり、少なくとも１つのトラック光スポットが正しく合焦していないときは、第１の分割検出器８ａ上における強度分布が、第２の分割検出器８ｂ上における強度分布と異なる分布となるような光路差とされる。光路差Ｄｄは、２つの隣接する検出光スポット間の距離Ｄｓと、レンズ７の開口数ＮＡとの比よりも、実質的に小さい。隣接する検出光スポットに向かう方向における、分割検出器の光検出領域の寸法ＤＩは、２つの隣接する検出光スポット間の距離Ｄｓよりも短くされる。
2008529199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に互いに平行なデータトラックを含む光ディスクを走査する装置であって、
前記データトラック上に複数のトラック光スポットを生成するための光学ユニットであって、前記データトラックで反射された複数の光ビームから、複数の信号検出器上に複数の検出光スポットを生成するためのレンズを備えた光学ユニットと、
前記複数のトラック光スポットのうちの少なくとも１つのトラック光スポットの、デフォーカス量を示す焦点誤差信号を提供するための焦点誤差ユニットとを含み、
前記焦点誤差ユニットが、
前記反射されたビームのうちの少なくとも１つのビームに対して、第１の分割検出器へと向かう第１の光路と、第２の分割検出器へと向かう第２の光路とを提供するビーム操作素子であって、前記第１の光路の長さと前記第２の光路の長さとがある光路差を呈し、該光路差は、前記少なくとも１つのトラック光スポットが正しく合焦しているときは、前記第１の分割検出器上における第１の検出光スポットの強度分布が、前記第２の分割検出器上における第２の検出光スポットの強度分布に実質的に等しくなり、前記少なくとも１つのトラック光スポットが正しく合焦していないときは、前記第１の分割検出器上における前記強度分布が、前記第２の分割検出器上における前記強度分布と異なるものとなるような光路差である、ビーム操作素子と、
前記焦点誤差信号を決定するため、前記第１の分割検出器上における前記強度分布を、前記第２の分割検出器上における前記強度分布と比較する比較手段とを含み、
前記光路差が、２つの隣接する検出光スポット間の距離と、前記レンズの開口数との比よりも、実質的に小さく、
隣接する検出光スポットに向かう方向における、前記第１の分割検出器および前記第２の分割検出器の光検出領域の寸法が、２つの隣接する検出光スポット間の距離よりも短いことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記焦点誤差ユニットが、近似的な焦点誤差信号を提供するため、前記第１の分割検出器および前記第２の分割検出器のセグメントにより検出された強度を加算する加算手段を含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ビーム操作素子が、前記反射されたビームのうちの前記少なくとも１つのビームに対して、前記第１の分割検出器へと向かう前記第１の光路および前記第２の分割検出器へと向かう前記第２の光路に加えて、１つの信号検出器へと向かう第３の光路を提供するように構成されており、
前記第３の光路が、前記第１の光路の長さと前記第２の光路の長さとの間の長さを有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記複数の信号検出器が、複数の信号検出器対として構成されており、
前記ビーム操作素子が、前記反射されたビームの各々に対して、前記複数の検出器対のうちの対応の検出器対をなす第１の信号検出器へと向かう第１の光路と、該対応の検出器対をなす第２の信号検出器へと向かう第２の光路とを提供するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記ビーム操作素子が、前記反射されたビームのうちの前記少なくとも１つのビームを分割して、前記第１の光路および前記第２の光路を提供するための、ホログラフィック部分を含むガラスプレートであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記ガラスプレートがさらに、前記反射されたビームのうち、焦点誤差検出に使用されない少なくとも１つのビームを透過させるための、透過性部分を含んでいることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記焦点誤差ユニットが、少なくとも２つのトラック光スポットに対して、少なくとも２つの焦点誤差信号を提供し、該少なくとも２つの焦点誤差信号から角度誤差信号を導出するように構成されていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的に互いに平行なデータトラックを含む光ディスクを走査する装置において、それらのデータトラック上に複数のトラック光スポットを生成するための光学ユニットであって、データトラックで反射された複数の光ビームから、複数の信号検出器上に複数の検出光スポットを生成するためのレンズを備えた光学ユニットと、上記の複数のトラック光スポットのうちの少なくとも１つのトラック光スポットの、デフォーカス量を示す、焦点誤差信号を提供するための焦点誤差ユニットとを備えた装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のような装置は、国際特許出願ＷＯ０２／０７１４００号より知られている。この出願は、ＣＤまたはＤＶＤディスク上の複数のデータトラックからデータを同時に読み出すため、複数の読出ビームと複数素子の検出器とを用いた装置を開示している。ホログラフィック素子が、中央ビームに非点収差を導入する。２×２アレイの検出器セグメントを含む中央の分割検出器（分割検出器）が、非点収差を利用した焦点誤差検出のために用いられる。系が合焦状態にある場合には、中央の検出器に投影されるスポットは円形で、すべての検出器セグメントを均等に照射する。系が合焦していない状態にある場合には、スポットは対角方向に延びた形状となり、焦点誤差の方向に応じて、一方の対角対のセグメントが、他方の対角対のセグメントよりも多くの照射量を受光することとなる。ＷＯ０２／０７１４００号により開示される装置では、中央の分割検出器はまた、プッシュプルトラッキングエラーの検出にも用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の１つの目的は、焦点誤差の特定に、従来とは異なるより信頼性の高い技術を用いた、光ディスクの走査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、冒頭の段落で述べたような装置であって、焦点誤差ユニットが、反射されたビームのうちの少なくとも１つのビームに対して、第１の分割検出器へと向かう第１の光路と、第２の分割検出器へと向かう第２の光路とを提供するビーム操作素子であって、第１の光路の長さと第２の光路の長さとがある光路差を呈し、その光路差は、上記の少なくとも１つのトラック光スポットが正しく合焦しているときは、第１の分割検出器上における第１の検出光スポットの強度分布が、第２の分割検出器上における第２の検出光スポットの強度分布に実質的に等しくなり、上記の少なくとも１つのトラック光スポットが正しく合焦していないときは、第１の分割検出器上における強度分布が、第２の分割検出器上における強度分布と異なるものとなるような光路差である、ビーム操作素子を含む装置が提供される。上記の焦点誤差ユニットはさらに、焦点誤差信号を決定するため、第１の分割検出器上における強度分布を、第２の分割検出器上における強度分布と比較する比較手段とを含む。上記の光路差は、２つの隣接する検出光スポット間の距離と、上記のレンズの開口数との比よりも、実質的に小さくされる。また、隣接する検出光スポットに向かう方向における、第１の分割検出器および第２の分割検出器の光検出領域の寸法は、２つの隣接する検出光スポット間の距離よりも短いものとされる。
【０００５】
本発明に係るマルチビーム走査装置は、焦点誤差の特定のためにスポットサイズ検出を利用する。スポットサイズ焦点誤差検出は、単ビーム走査装置内における焦点誤差特定のために、従来から用いられていた技術である。トラック光スポットが光ディスクのトラック上に正しく合焦した状態にある際に、第１の光路が検出光スポットの焦点前に置かれた第１の分割検出器に到達し、第２の光路が検出光スポットの焦点後に置かれた第２の分割検出器に到達するように、トラックにおいて反射された光ビームが、レンズにより集光され、ビーム操作素子により分割される。第１および第２の分割検出器から焦点までの距離が等しければ、第１および第２の分割検出器上における強度分布は同一となる。トラック光スポットが光ディスク上に正しく合焦していない場合には、検出光スポットの焦点は、第１の分割検出器に近付き第２の分割検出器から離れる方向に、またはその逆の方向に移動する。すると、一方の分割検出器が、他方の分割検出器に比して焦点に近くなるので、その結果、第１および第２の検出器上における強度分布が異なる分布となる。両方の分割検出器上における強度分布を比較することにより、デフォーカス量を特定することができる。
【０００６】
単ビーム走査装置では、装置の通常の使用状態で生じ得る焦点誤差の範囲全体に亘って、信頼性の高い焦点誤差検出を可能とするため、第１の光路と第２の光路との間の光路差、および分割検出器の表面積は、十分大きいことが好ましい。このことは、第１の光路と第２の光路との間の光路差は、少なくとも生じ得る焦点誤差の範囲の幅に等しくされるべきであること、および、分割検出器の表面積は、少なくともその範囲の端縁における光スポットのサイズと同じ大きさとされるべきであることを意味する。本発明は、マルチビーム走査装置においては、重なり合うビームが、スポットサイズ焦点誤差検出の品質に悪影響を与えるという認識に基づいている。第２のスポットの焦点付近においては、ビーム同士は良好に分離されているが、焦点から外れると、ビーム同士は非常にすぐに重なり合ってしまう。隣接する重なり合ったビームからのクロストークは、信頼性の高い焦点誤差検出信号の生成を、激しく妨げる。そのため、現在までのところ、スポットサイズ焦点誤差検出は、マルチビーム走査装置用としては考えられてこなかった。本発明の発明者は、第１および第２の光路長の光路差と、分割検出器のサイズとを小さくすることにより、重なり合うビームのクロストークを最小限に抑えられることを予見した。光路長間の光路差が大きすぎると、分割検出器の少なくとも１つが、焦点誤差に関係なく、隣接する光ビームが重なり合うような位置に置かれてしまう。分割検出器が大きすぎると、たとえ分割検出器が精確に合焦位置にある場合でも、複数のビームからの光が、１つの検出器上に同時に当たってしまう。隣接スポットのビームが良好に離間された領域で分割検出器が動作している限り、複数のデータトラックを同時に読み出すためにマルチビームを使用した走査装置にも、スポットサイズ焦点誤差検出を適用することができる。この領域は、２つの制約により規定される。第１に、光路長間の光路差は、２つの隣接する検出光スポット間の距離と、レンズの開口数との比よりも、実質的に小さくされる。第２に、隣接する検出光スポットに向かう方向における、分割検出器の光検出領域の寸法は、２つの隣接する検出光スポット間の距離よりも短い寸法とされる。上記の寸法制約の根拠および計算についての詳細な説明は、図５を参照して後述される。
【０００７】
マルチビーム走査装置において非点収差を利用した合焦を用いた場合、収差を有する（非点収差を有する）レンズの使用は、収差を有さないレンズに比べて、より大きなスポットを結果としてもたらす。より大きなスポットは、より低いデフォーカス値において、すでに重なり合ってしまう。本発明に係る装置の１つの利点は、収差を有さないレンズが用いられる点である。
【０００８】
本発明に係る装置の１つの実施形態では、上記の焦点誤差ユニットは、近似的な焦点誤差信号を提供するため、第１の分割検出器および第２の分割検出器のセグメントにより検出された強度を加算する、加算手段を含むものとされる。本発明に係る装置内における２つの分割検出器の小さなサイズおよび小さな光学的距離のため、強度分布の比較が高い信頼性で利用できるのは、比較的小さな焦点誤差の検出に対してのみである。より大きな焦点誤差の近似に対しては、両方の分割検出器上の合計強度が、信頼性の高い尺度となる。合計強度は、スポットが正しい焦点近くにあるときにピークをなす。スポットが正しい焦点近くにあるときには、上記の比較手段を用いて、スポットサイズ検出に基づくより精確な焦点誤差特定が行われる。
【０００９】
本発明に従う別の実施形態では、上記のビーム操作素子が、反射されたビームのうちの少なくとも１つのビームを分割して、第１の光路および第２の光路を提供するための、ホログラフィック部分を含むガラスプレートとされる。このガラスプレートは、たとえば、少なくとも１つのビームのみを分割するため、分割検出器の上のみに中心が置かれたホログラフィックガラスプレートであってもよい。あるいは、少なくとも１つのビームを分割するためのホログラフィック部分を含み、その他のビームに対しては透過性であるような、より大きなガラスプレートを用いてもよい。ガラスプレートは、（少なくとも、光ビームが分離されている焦点領域においては、）対象の光スポットのみがスポットサイズ検出に利用され、その他の光ビームがそれらの対応の単一信号検出器上に直接集光されるよう保証する。
【００１０】
本発明に係る装置の別の実施形態では、上記の焦点誤差ユニットが、少なくとも２つのトラック光スポットに対して、少なくとも２つの焦点誤差信号を提供し、それら少なくとも２つの焦点誤差信号から角度誤差信号を導出するように構成される。異なる光ビームに対して焦点誤差が異なっているときは、複数の読出ビームのアラインメントが適切に取れていない（すなわち、それら読出ビームが、ディスク表面に対して垂直でない）。この角度のずれは、対応する２つの焦点誤差間の差、および２つのビーム間の距離から、容易に導出することができる。
【００１１】
本発明の上記およびその他の特徴は、以下で説明する実施形態を参照することにより明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明に従う装置１を概略的に示している。この装置は、光ビーム生成ユニット１を含んでおり、このユニットは好ましくはレーザービームを生成する。このレーザービームは、回折素子３（たとえば回折格子）を通過し、ここで互いに平行な複数のビームに分割される。これらの互いに平行なビームは、半透過性のプリズムまたはミラー４を通過し、複数の光スポットを光ディスク６のトラック上に投影するための対物レンズ５によって、光ディスク６の表面上に集光させられる。光ディスク６の一部詳細図１１に、互いに平行なトラック１０のパターンが図示されている。集光された光ビームは、ディスクの表面で反射され、対物レンズ５を通過して、半透過性のプリズムまたはミラー４において、読出しおよびサーボ制御のために併用される枝路へと反射される。あるいは、いくつかの追加の光変調素子を用いて、分離されたサーボ制御用の枝路と読出用の枝路とを提供してもよい。反射されたビームは、読出しおよびサーボ制御用の枝路内において、複数の検出光スポットを信号検出器のアレイ（図示せず）上に投影するためのレンズ７によって集光される。信号検出器は、検出光スポットを、光ディスク６のトラック１０上のデータを表す電気信号に変換する。
【００１３】
本発明に従う装置１内では、少なくとも１つの光ビームが、焦点誤差検出に利用される。各トラック光スポットについて焦点誤差を測定することは、必須ではない。トラック光スポット１２のうちの１つについての焦点誤差は、その他のトラック光スポット１２も代表する。一般的には、中央の光ビーム、または中央付近に対称に配された２つの光ビームが利用されるが、原理的にはいずれの光ビームを利用してもよい。２つ以上の光ビームを利用して焦点誤差検出を行う際には、ディスク表面に対する垂直方向とそれら光ビームとの間の角度も、検出され得る。以下の説明では、中央の光ビームのみを利用して焦点誤差検出を行うと仮定する。他の光ビームと異なり、中央の光ビームは、分割光検出器（セグメント化された光検出器）を用いて検出される。ビームは、レンズ７を通過した後、ビームスプリッタ２１、２２を通過する（図２参照）。このビームスプリッタは、ビームに対し、第１の分割検出器８ａへと向かう第１の光路２４（図２参照）と、第２の分割検出器８ｂへと向かう第２の光路２５（図２参照）とを提供する。第１の光路２４および第２の光路２５の長さは、光路差Ｄｄ（図５参照）を呈する。この光路差Ｄｄは、中央のトラック光スポットが正しく合焦しているときは、第１の分割検出器８ａ上における検出光スポットの強度分布が、第２の分割検出器８ｂ上における検出光スポットの強度分布に実質的に等しくなり、中央の光スポットが正しく合焦していないときは、第１の分割検出器８ａ上における強度分布が、第２の分割検出器８ｂ上における強度分布と異なるものとなるような光路差である。比較ユニット９は、分割検出器８ａおよび８ｂからの電気信号を分析する。これらの電気信号から、分割検出器８ａおよび８ｂ上における強度分布が導出され、比較される。両方の分割検出器８ａおよび８ｂ上における強度分布の違いを用いて、焦点誤差が算出される。図１では、正しい合焦状態が模式的に図示されている。第２の分割検出器８ｂへの光路は、第１の分割検出器８ａへの光路よりも長い。中央の光ビームは、第１の分割検出器８ａ上に合焦前スポットを形成し、第２の分割検出器８ｂ上に合焦後スポットを形成する。その他の光ビームは、それぞれの対応の信号検出器（図示せず）上に、正しく合焦したスポットを形成する。通常、合焦前スポットおよび合焦後スポットは、上記で説明し図２に示したように、ビーム分割ユニットによって与えられる。あるいは、検出器８ａを半透過性検出器とし、両方の分割検出器８ａおよび８ｂを、図１に示したように配置してもよい。
【００１４】
図２ａ、２ｂおよび２ｃは、本発明に従う装置１内でビームを操作するための、ビーム分割素子の例２１、２２、２２ａを示している。ビーム分割素子２１および２２は、中央光ビームに対し、第１の分割検出器８ａへと向かう第１の光路２４と、第２の分割検出器８ｂへと向かう第２の光路２５とを提供する。図２ａに示した実施形態では、光路差Ｄｄは、ホログラフィックプレート２１によって作り出されている。図２ｂに示した実施形態では、光路差Ｄｄは、半透過性のミラー２３を含むマイクロプリズム２２によって作り出されている。図２ｃに示した実施形態では、マイクロプリズム２２ａはさらに、信号検出器８ｃへと向かう第３の光路２６を提供するための、第２の半透過性ミラー２７を含んでいる。第３の光路２６の長さは、信号検出器８ｃ上に焦点スポットを与えるべく、第１および第２の光路の中間の長さとされている。光路差Ｄｄを提供するために、他のタイプのビーム操作素子が使用されてもよい。
【００１５】
図３ａおよび３ｂはそれぞれ、合焦状態および合焦していない状態における、分割スポットサイズ検出器上の光スポットを示している。合焦状態（図３ａ）では、両方の分割検出器上における強度分布は等しい。合焦していない状態（図３ｂ）では、一方の光スポットは、分割検出器８ａの中央セグメント上に集中させられており、他方の分割検出器８ｂ上のスポットは、３つのセグメント全体に亘って広がっている。変更実施形態では、分割検出器は、３つより多くのセグメントを含んでいてもよい。強度分布は、２つのみのセグメントを有する分割検出器を用いても測定され得るが、信頼性の高い測定のためには、少なくとも３つのセグメントを有する分割検出器が好ましい。比較ユニット９は、両方の分割検出器８ａ上および８ｂ上の強度分布を比較し、焦点誤差の量および方向を示す焦点誤差信号を提供する。
【００１６】
図４ａは、合焦状態における、本発明に従うスポットサイズ検出器８ａ、８ｂと、単ビーム走査装置において従来使われていたスポットサイズ検出器４８ａ、４８ｂとを、概略的に示した図である。図４ｂは、合焦していない状態における、本発明に従うスポットサイズ検出器を示した図である。単ビーム走査装置内では、広い範囲の焦点誤差を高い信頼性で検出することを可能とするため、第１の光路長と第２の光路長との間の光路差Ｄｄ、および分割検出器４８ａ、４８ｂの表面積は、大きいことが好ましい。光路差が大きいと、焦点誤差が大きい場合においても、焦点は第１の分割検出器４８ａと第２の分割検出器４８ｂとの間に留まる。結果として、焦点誤差が大きい場合においても、合焦前スポットが一方の分割検出器上に形成され、合焦後スポットが他方の分割検出器上に形成される。
【００１７】
マルチビーム走査装置内では、隣接して重なり合うビーム４２が、スポットサイズ焦点誤差検出の品質に悪影響を与える。第２のスポットの焦点付近では、ビーム４１とビーム４２とは良好に分離されているが、焦点を外れると、ビーム４１とビーム４２とはすぐに重なり合ってしまう。焦点誤差が存在しない場合でも、隣接するビーム４２が、分割検出器４８ａおよび４８ｂ上の強度分布に影響を与えてしまう。そのため、これまでは、スポットサイズ焦点誤差検出は、マルチビーム走査装置用には考えられてこなかった。本発明に従うマルチビーム走査装置１では、光路差Ｄｄを短くすることで、重なり合うビーム４１と４２とのクロストークを最小限に抑えている。加えて、本発明に従う走査装置内で使用される分割検出器８ａおよび８ｂのサイズは、ある上限を超えるべきではない。過剰に大きな検出器４８ａおよび４８ｂ上に形成されるスポットの強度分布は、焦点誤差が生じていない場合においてさえも、隣接ビーム４２からの光による影響を受けてしまう。
【００１８】
図５は、本発明に従うスポットサイズ検出器８ａおよび８ｂの寸法条件を導出する基となる、光ビームの幾何学的特性を概略的に示した図である。第１の光路長と第２の光路長との間の光路差（Ｄｄ）、および検出器のサイズの上限は、主として、２つの隣接スポット間の距離（Ｄｓ）に依存する。
【００１９】
隣接する２つのスポット間の最大距離は、光の波長（λ）、および光ビームを検出器上に集光させるレンズ７の視野ならびに開口数（ＮＡ）に依存する。ブルーレイディスクレンズ（ＮＡ＝０．８５、λ＝４０５ｎｍ）の視野は、約２０マイクロメートルであり、これはスポット間の最大離間距離を制限する。ブルーレイレンズを用いた１１ビーム系では、最大離間距離は、２０／１１＝１．８マイクロメートルである。２つのスポット間の最小距離は、隣接スポット間の干渉により制限される。隣接スポットが、合焦させられているスポットの強度の１％未満のみ寄与することを許容されているとすれば、スポット間の最小離間距離は、約２．８×λ／ＮＡ＝１．３マイクロメートルである。
【００２０】
図５は、３つの隣接した光ビームを詳細に示している。焦点位置では、３つのスポットはＤｓだけ離間されている。重なり合ったビームが分割検出器に当たるのを防止するため、光路差Ｄｄは、最大距離Ｄｍａｘを超えてはならない。好ましくは、光路差Ｄｄは、Ｄｍａｘよりも実質的に小さく保たれる。ある好ましい実施形態では、ＤｄはＤｍａｘの約半分とされる。Ｄｍａｘは、図５に示された幾何学的特性から計算することができる。図５には、直角三角形５１が示されており、角度α、長さ（１／２）Ｄｍａｘの辺、および長さ（１／２）Ｄｓの辺が示されている。角度αは、レンズ７の開口角の半分である。開口数（ＮＡ）は、αの正弦に等しい。この情報から、Ｄｍａｘは、Ｄｓ／（２×ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ）））に等しいものとして計算することができる。ＮＡの値が小さい場合には、Ｄｍａｘは、Ｄｓ／ＮＡに近似的に等しい。検出光スポットを与えるためのレンズ７の開口数は、通常約０．１であり、これは上記の近似を正当化するのに十分小さな値である。
【００２１】
分割検出器の光検出領域の、隣接スポットに向かう方向に沿って測定される最大長さ（Ｌｍａｘ）は、２つの隣接検出光スポット間の距離（Ｄｓ）に等しい。これより大きな検出器を用いると、隣接し重なり合うビームのクロストークが、焦点誤差検出を妨げる。
【００２２】
図６は、単ビーム走査装置において従来使われていたスポットサイズ検出器から得られる、Ｓ曲線６１を示した図である。曲線６１上の各点のｘ値は、焦点誤差を表している。同曲線上の各点のｙ値は、両方の分割検出器８ａおよび８ｂのセグメントにより計測される光強度の関数としての、誤差信号値を表している。誤差信号は、たとえば、以下の式に異なるセグメント上の光強度を代入することにより、計算することができる。
【数１】
2008529199.tif 000003
ただし、他の式を用いることも可能である。好ましくは、広い範囲内のすべての焦点誤差に対して、固有の値を結果としてもたらすような関数が用いられる。比較ユニット９は、図６に示したＳ曲線６１と、分割検出器のセグメントからの信号とを用いることにより、焦点誤差の大きさおよび方向を特定する。
【００２３】
図７は、本発明に従うマルチビーム走査装置から得られる、Ｓ曲線７１およびＣＡ信号７２を示した図である。小さな焦点誤差に対しては、比較ユニット９は、単ビーム走査装置について上述したのと同様に、曲線７１を使用することができる。より大きな焦点誤差に対しては、重なり合うビームの干渉のため、誤差信号値は極めて予測不可能なものとなる。本発明に従うマルチビーム走査装置においては、焦点検出システムの捕捉範囲を拡大するため、追加の対策が必要とされる。たとえば、中心強度（ｃｅｎｔｒａｌ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ；ＣＡ）信号７２が測定され得る。このＣＡ信号は、両方の分割検出器８ａおよび８ｂのすべてのセグメント上の、強度の合計を表す。ＣＡ信号は、検出器セグメントから来る電気信号を単純に加算する、加算ユニットによって計算される。ＣＡ信号は、スポットがほとんど合焦状態近くにあるときにピークを示し、スポットが合焦していない状態にあるときに低い値を示す。本発明に従う走査装置の１つの好ましい実施形態では、光ディスク上にトラック光スポット１２を近似的に合焦させるために、まずＣＡ信号が利用されて、その後、比較手段９が、スポットサイズ検出を用いて誤差信号値を特定する。
【００２４】
図８ａ、８ｂおよび８ｃは、本発明に従う装置内で用いられる検出器アレイ内における、スポットサイズ検出器の配置例を示した図である。図８ａには、９ビーム系内における信号検出のための検出器アレイが示されている。この検出器アレイを使用した走査装置内では、反射された光ビームは、中央の光ビームを用いたスポットサイズ焦点誤差検出を可能とするように分割される。光路長の異なる２つの分離した光路が、中央の光ビームを、分割検出器８ａおよび８ｂへと導く。その他のビームも分割され、８対の信号検出器対をなす信号検出器８２ａおよび８２ｂ上にスポットを形成する。わずかに合焦状態から外れた状態であるが、信号検出器８２ａおよび８２ｂは、光ディスク６上のトラック１０に記憶されたデータを取得するために用いられる。ここで、正しく合焦させられている場合には、両方の検出器８２ａおよび８２ｂ上のスポットは同一のスポットとなり、検出器対をなす１つのみの検出器を用いても、データの読出しが可能である点に留意されたい。変更例として、１つの検出器対が、両方のスポットを検出する１つの大きな検出器で置き換えられてもよい。分割検出器８ａおよび８ｂ上の合計強度もまた、計算され、データ読出しに利用されることが好ましい。
【００２５】
図８ｂでは、中央に対して対称的に配された２つのビームが、焦点誤差検出に利用される。１つよりも多くのビームを利用して焦点誤差検出を行う場合には、光ビームと、ディスク表面に対し垂直な方向との間の角度も、検出され得る。異なる光ビームに対し焦点誤差が異なっている場合には、複数の読出ビームが適切にアラインメントされていないこと、すなわち読出ビームがディスク表面に対して垂直でないことを意味する。角度のずれは、２つのビーム間の距離と、対応の２つの焦点誤差間の差とから、簡単に導出することができる。
【００２６】
図８ｂは、合焦していない状態を示している。第１の分割検出器８ａは、第２の分割検出器８ｂよりも、レーザービームの焦点位置に近い。信頼性の高いデータ読出しのために、焦点が補正され、第２の分割検出器８ｂの方向へと移動させられるべきである。
【００２７】
図８ｃでは、中央ビームでない１つのビームが、焦点誤差検出に利用される。この図８ｃに示した実施形態では、ビームスプリッタは、合焦前スポットおよび合焦後スポットのみならず、合焦スポットも付与する。これら３つのスポットを付与するため、図２ｃに示したようなビームスプリッタ２２ａが用いられてもよい。トラック光スポット１２が光ディスク６のトラック１０上に正しく合焦しているときには、合焦スポットは、信号検出器８ｃ上に合焦させられる。図８ｃに示した構成は、合焦させられた検出光スポットを、データ読出しに利用できるという利点を有する。しかしながら、ビームを３つのビームに分割するということは、２つのビームに分割するよりも、強度の低いビームを結果としてもたらす点に留意されたい。
【００２８】
図９ａおよび９ｂは、少なくとも１つのビームを分割するための、ガラスプレート９２の構成例を示した図である。図９ａでは、ガラスプレート９２は、中央の光ビームを分割し、第１の光路２４および第２の光路２５を提供するためのホログラフィック部材９１である。ホログラフィック部材９１は、たとえば、図２に示したようなビーム操作素子２１，２２、２２ａのうちの１つの、超小型版を含むものであってもよい。他の光ビームは、分割されずに信号検出器８１に直接当たる。図９ｂには、より大きなガラスプレート９２が示されている。ガラスプレート９２は、合計９個の光ビームのうちの２つを分割するための、２つのホログラフィック部分９１を含んでいる。ガラスプレート９２の残りの部分は透過性であり、その他の光ビームが信号検出器８１に直接当たるようになす。
【００２９】
図１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは、少なくとも１つのビームを分割するためのガラスプレートを使用した走査装置内で用いられる、検出器アレイの配置例を示した図である。図２ａ、２ｂおよび２ｃに示したビーム操作素子２１、２２および２２ａが、すべてのビームを２つまたは３つのビームに分割する。信号検出器８１上のスポットが合焦状態とならないのは、図２ａおよび２ｂに示したビーム操作素子２１および２２の短所である。一方、信号検出器８１上のスポットが顕著に減衰されたスポットとなるのは、図２ｃに示したビーム操作素子２２ａの短所である。図９ａおよび９ｂに示したガラスプレート９２を用いた場合には、スポットサイズ検出に利用されるビームのみが分割される。したがって、図１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの信号検出器８１上においては、十分な光強度を有する正しく合焦させられたスポットを形成することができる。
【００３０】
上記に述べた実施形態は、本発明を限定するものではなく説明のためのものであり、当業者においては、特許請求の範囲による本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変更実施形態を設計することができるであろう点に留意されたい。特許請求の範囲においては、括弧内のいずれの参照符号も、特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。「含む」ならびに「備える」との動詞およびそれらの活用形は、請求項中に列挙されたもの以外の要素または工程の存在を排除するものではない。ある要素の前に置かれた「１つの」との語は、そのような要素が複数存在することを排除するものではない。本発明は、いくつかの別個の要素を備えたハードウェアにより実装されてもよいし、適切にプログラミングされたコンピュータにより実装されてもよい。複数の手段を列挙した装置の請求項において、それらの手段のうちのいくつかが、同一のハードウェア要素により実装されてもよい。単に特定の施策が互いに異なる従属請求項に記載されているという事実は、それらの施策の組合せを有利に使うことができないということを意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る装置の１つの実施形態の概略図
【図２ａ】本発明に従う装置で用いるビーム分割素子の例を示した図
【図２ｂ】本発明に従う装置で用いるビーム分割素子の例を示した図
【図２ｃ】本発明に従う装置で用いるビーム分割素子の例を示した図
【図３ａ】合焦状態における、分割スポットサイズ検出器上の光スポットを示した図
【図３ｂ】合焦していない状態における、分割スポットサイズ検出器上の光スポットを示した図
【図４ａ】合焦状態における、本発明に従うスポットサイズ検出器と、単ビーム走査装置において従来使われていたスポットサイズ検出器とを、概略的に示した図
【図４ｂ】合焦していない状態における、本発明に従うスポットサイズ検出器と、単ビーム走査装置において従来使われていたスポットサイズ検出器とを、概略的に示した図
【図５】本発明に従うスポットサイズ検出器の寸法条件を導出する基となる、光ビームの幾何学的特性を概略的に示した図
【図６】単ビーム走査装置において従来使われていたスポットサイズ検出器から得られる、Ｓ曲線を示した図
【図７】本発明に従うスポットサイズ検出器から得られる、Ｓ曲線およびＣＡ信号を示した図
【図８ａ】本発明に従う装置内で用いられる検出器アレイ内における、スポットサイズ検出器の配置例を示した図
【図８ｂ】本発明に従う装置内で用いられる検出器アレイ内における、スポットサイズ検出器の配置例を示した図
【図８ｃ】本発明に従う装置内で用いられる検出器アレイ内における、スポットサイズ検出器の配置例を示した図
【図９ａ】少なくとも１つのビームを分割するための、ガラスプレートの構成例を示した図
【図９ｂ】少なくとも１つのビームを分割するための、ガラスプレートの構成例を示した図
【図１０ａ】少なくとも１つのビームを分割するためのガラスプレートを使用した走査装置内で用いられる、検出器アレイの配置例を示した図
【図１０ｂ】少なくとも１つのビームを分割するためのガラスプレートを使用した走査装置内で用いられる、検出器アレイの配置例を示した図
【図１０ｃ】少なくとも１つのビームを分割するためのガラスプレートを使用した走査装置内で用いられる、検出器アレイの配置例を示した図
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【国際調査報告】
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