(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチビーム光ピックアップアセンブリにおいて使用するためのフォーカス検出システムを提供する。【解決手段】ホログラム素子または回折素子のいずれかである光学素子（４６）を使用して、光ディスク（１００）のデータ保有表面で反射されたビームを複数のデータビームおよび複数のフォーカスビームに分割する。また、光学素子は、非点収差をフォーカスビーム中に導入する。フォーカスビームは、隣接するフォーカスビーム間の重なりに対処して正確なフォーカスエラー信号を生成するように構成されたフォーカス検出器上へ投射される。【選択図】図３
2008077829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスク（１００）から複数のデータトラックを同時に読み出すための光ピックアップアセンブリ（３０）であって、該光ピックアップアセンブリは、複数の読み出しビームを生成するための手段と、該複数の読み出しビームを該光ディスク（１００）の複数のデータトラック上へフォーカシングする対物レンズ（４２）と、各データ検出器が該データ検出器を照射する光の量に応じて信号を生成する複数のデータ検出器（４７、５２ａ〜ｅ）とを含み、該光ピックアップアセンブリは、
該複数のデータ検出器（４７、５２ａ〜ｅ）から間隔をあけられたフォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）であって、該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）は複数の光検出器セグメント（５０ａ〜ｄ、６０ａ１、６０ａ２、６０ｂ、６０ｃ１、６０ｃ２、６０ｄ、７０ａ〜ｄ、７５ａ〜ｄ）を含み、各光検出器セグメントが該光検出器セグメントを照射する光の量に応じて信号を生成し、該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）は、該光検出器セグメント（５０ａ〜ｄ、６０ａ１、６０ａ２、６０ｂ、６０ｃ１、６０ｃ２、６０ｄ、７０ａ〜ｄ、７５ａ〜ｄ）によって生成される該信号を組み合わせることによるフォーカスエラーの存在に応じてフォーカスエラー信号を生成する、フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）と、
該光ディスクから反射されたビームを複数のデータビームおよび複数のフォーカスビームに分割する光学素子（４６）であって、該光学素子（４６）は非点収差を該複数のフォーカスビームに導入し、そして該複数のフォーカスビームを該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）に該複数のデータビームを該複数のデータ検出器（４７、５２ａ〜ｅ）に方向づける、光学素子（４６）とによって特徴づけられ、
該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）は、該複数のフォーカスビームのうちの１つより多くによって照射され、
該複数のフォーカスビームは、外側フォーカスビームを含み、該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）は、該外側フォーカスビームによって照射され、
該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）は、４つの光検出器セグメント（６０ａ１、６０ｃ１、６０ｂ、６０ｄ、７０ａ〜ｄ、７５ａ〜ｄ）を含み、該外側フォーカスビームは、該光検出器セグメント（６０ｂ、６０ｄ、７０ｂ、７０ｄ、７５ｂ、７５ｄ）うちの２つを照射し、中心フォーカスビームは、該光検出器セグメント（６０ａ１、６０ｃ１、７０ａ、７０ｃ、７５ａ、７５ｃ）うちの２つを照射する、光ピックアップアセンブリ（３０）。
【請求項２】
前記フォーカスエラー信号は、以下の式に比例し、
ＥFocus＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
ここで、ＥFocusは、フォーカスエラーの存在に応じる信号であり、
ＡおよびＣは、前記中心フォーカスビームによって照射される前記光検出器セグメント（６０ａ１、６０ｃ１、７０ａ、７０ｃ、７５ａ、７５ｃ）のうちの２つによって生成される信号であり、
ＢおよびＤは、前記外側フォーカスビームによって照射される該光検出器セグメント（６０ｂ、６０ｄ、７０ｂ、７０ｄ、７５ｂ、７５ｄ）のうちの２つによって生成される信号である、請求項１に記載の光ピックアップアセンブリ（３０）。
【請求項３】
光ディスク（１００）の複数のトラックを同時に読み出すための方法であって、該方法は、複数の読み出しビームを生成する工程と、該複数の読み出しビームを該光ディスク（１００）の複数のトラック上へフォーカシングする工程と、該光ディスク（１００）の該複数のトラックから反射されたビームを複数のデータビームおよび複数のフォーカスビームに分割する工程と、非点収差を該複数のフォーカスビームに導入する工程と、該複数のデータビームを複数のデータ検出器（４７、５２ａ〜ｅ）に方向づける工程とを包含し、該方法は、
該複数のフォーカスビームを、該複数のデータ検出器（４７、５２ａ〜ｅ）から間隔をあけられたフォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）上へ方向づける工程であって、該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）は複数の光検出器セグメント（５０ａ〜ｄ、６０ａ１、６０ａ２、６０ｂ、６０ｃ１、６０ｃ２、６０ｄ、７０ａ〜ｄ、７５ａ〜ｄ）を含み、各光検出器セグメントが該光検出器セグメントを照射する光の量に応じて信号を生成する、工程と、
該光検出器セグメント（５０ａ〜ｄ、６０ａ１、６０ａ２、６０ｂ、６０ｃ１、６０ｃ２、６０ｄ、７０ａ〜ｄ、７５ａ〜ｄ）によって生成される該信号を組み合わせることによってフォーカスエラーの存在に応じるフォーカスエラー信号を生成する工程と、
該フォーカスエラー信号を使用して該複数の読み出しビームのフォーカスを調節する工程とによって特徴づけられ、
該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）上へ複数のフォーカスビームを方向付ける工程は、該フォーカスビームのうちの１つより多くを使用して該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）を照射する工程をさらに含み、
該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）は、４つの光検出器セグメント（６０ａ１、６０ｃ１、６０ｂ、６０ｄ、７０ａ〜ｄ、７５ａ〜ｄ）を含み、該フォーカスビームのうちの１つより多くを使用してフォーカス検出器を照射する工程は、外側フォーカスビームを使用して、該光検出器セグメントうちの２つを照射する工程と、中心フォーカスビームを使用して、該光検出器セグメントうちの２つを照射する工程とを含む、方法。
【請求項４】
前記光検出器セグメント（６０ａ１、６０ｃ１、６０ｂ、６０ｄ、７０ａ〜ｄ、７５ａ〜ｄ）からの信号を組み合わせてフォーカスエラー信号を生成する工程は、以下の式に使用する工程を含み、
ＥFocus＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
ここで、ＥFocusは、フォーカスエラーの存在に応じる信号であり、
ＡおよびＣは、前記中心フォーカスビームによって照射される該光検出器セグメント（６０ａ１、６０ｃ１、７０ａ、７０ｃ、７５ａ、７５ｃ）のうちの２つによって生成される信号であり、
ＢおよびＤは、前記外側フォーカスビームによって照射される該光検出器セグメント（６０ｂ、６０ｄ、７０ｂ、７０ｄ、７５ｂ、７５ｄ）のうちの２つによって生成される信号である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
光ディスク（１００）から複数のデータトラックを同時に読み出すための光ピックアップアセンブリ（３０）であって、該光ピックアップアセンブリは、複数の読み出しビームを生成するための手段と、該複数の読み出しビームを該光ディスク（１００）の複数のデータトラック上へフォーカシングする対物レンズ（４２）と、各データ検出器が該データ検出器を照射する光の量に応じて信号を生成する複数のデータ検出器（４７、５２ａ〜ｅ）とを含み、該光ピックアップアセンブリは、
該複数のデータ検出器（４７、５２ａ〜ｅ）から間隔をあけられたフォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）であって、該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）は複数の光検出器セグメント（５０ａ〜ｄ、６０ａ１、６０ａ２、６０ｂ、６０ｃ１、６０ｃ２、６０ｄ、７０ａ〜ｄ、７５ａ〜ｄ）を含み、各光検出器セグメントが該光検出器セグメントを照射する光の量に応じて信号を生成し、該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）は、該光検出器セグメント（５０ａ〜ｄ、６０ａ１、６０ａ２、６０ｂ、６０ｃ１、６０ｃ２、６０ｄ、７０ａ〜ｄ、７５ａ〜ｄ）によって生成される該信号を組み合わせることによるフォーカスエラーの存在に応じてフォーカスエラー信号を生成する、フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）と、
該光ディスクから反射されたビームを複数のデータビームおよび複数のフォーカスビームに分割する光学素子（４６）であって、該光学素子（４６）は非点収差を該複数のフォーカスビームに導入し、そして該複数のフォーカスビームを該フォーカス検出器（４８、５０、５４、５６、６０、７０）に該複数のデータビームを該複数のデータ検出器（４７、５２ａ〜ｅ）に方向づける、光学素子（４６）とによって特徴づけられ、
該光学素子（４６）は、該光ディスク（１００）から反射されたビームを複数のデータビームならびに第１および第２の複数のフォーカスビームに分割し、該光学素子（４６）は、第１の軸に沿った非点収差を該第１の複数のフォーカスビームに導入し、そして第２の軸に沿った非点収差を該第２の複数のフォーカスビームに導入し、該光学素子（４６）はさらに、該複数のデータビームを複数のデータセンサ（４７、５２ａ〜ｅ）へ、該第１の複数のフォーカスビームを該フォーカス検出器の第１の部分（７０’）へ、該第２の複数のフォーカスビームを該フォーカス検出器の第２の部分（７０’’）へ方向づけ、
該フォーカス検出器の該第１の部分（７０’）は、該第１の複数のフォーカスビームのうちの少なくとも２つによって照射される第１の伸長セグメント（７５ａ、７５ｃ、７８ａ、７８ｃ）を含み、該フォーカス検出器の該第２の部分は、該第２の複数のフォーカスビームのうちの少なくとも２つによって照射される第２の伸長セグメント（７５ｂ、７５ｄ、７８ｂ、７８ｄ）を含み、
該第１および第２の伸長セグメント（７５ａ〜ｄ、７８ａ〜ｄ）のうちの各々１つは、鋸歯状端を有する、光ピックアップアセンブリ（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、光ディスクの読み出しおよび書き込みを行う光ディスクドライブに
おいて使用されるフォーカスシステムに関する。より詳細には、本発明は、光デ
ィスクの複数のトラックを同時に読み出すかまたは書き込むためのマルチビーム
光学システムとともに使用されるためのフォーカス検出器を提供する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
光ディスクは、記憶密度が高く、データ保持寿命が長く、そしてコストが比較
的低いので、情報を配布するための媒体フォーマットの主流となってきた。大規
模フォーマットディスク、およびより最近のＤＶＤディスクは、完全長の映画を
記憶するために開発されてきた。コンパクトディスク（ＣＤ）フォーマットは、
音楽の記録物を配布するために開発および市場化され、そしてビニールのレコー
ドにとって代わった。ＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭなどの大容量読み出し
専用データ記憶媒体は、パーソナルコンピュータ分野において普及してきた。Ｄ
ＶＤフォーマットは、映像情報のための配布媒体の選択肢としてビデオテープに
まもなくとって代わるであろう。
【０００３】
最近、比較的安価な光ディスク書き込み器および書き込み可能光学媒体が、利
用可能になってきており、光ディスクをパーソナルコンピュータのためのバック
アップおよびアーカイブ記憶デバイスとして人気のあるものとしている。書き込
み可能光ディスクの記憶容量は大きいので、マルチメディアオーサリングおよび
大量の記憶装置にアクセスする必要のある他のアプリケーションにおける使用に
も理想的である。現在の書き込み可能光ディスク技術は、ＣＤ−Ｒ（ＣＤ−Ｒｅ
ｃｏｒｄａｂｌｅ）およびＤＶＤ−Ｒ（ＤＶＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）などの
複数の追記型技術と；光磁気技術を使用するＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）など、
ディスク上で書き込み、消去、および書き換えを可能にするいくつかの技術；さ
らに、位相変化およびダイポリマー技術を使用する他の技術を含む。書き込み可
能光ディスク技術の最近の発展によって、書き換え可能光学媒体はより実用的に
なってきた。そして、ＤＶＤ−ＲＡＭのための仕様は、大容量書き換え光学媒体
の使用を必要とする。
【０００４】
光ディスクは、透明なディスクまたは基板から構成される。ディスク内の反射
面において、連続するビットストリームの形態のデータが一続きのピットとして
符号化される。ピットは、スパイラルまたは円トラックに沿って配置される。デ
ータは、低パワーレーザビームをディスク上のトラック上にフォーカシングし、
そしてディスクの表面から反射された光を検出することによって光ディスクから
読み出される。光ディスクを回転することによって、ディスクの表面から反射さ
れた光は、回転するピットのパターンがレーザ照射の視野へ入ったりおよび出た
りすることによって変調される。光学的およびイメージングシステムは、変調さ
れ、反射されたレーザ光を検出し、そして電気信号を生成する。その電気信号は
、復号化されて、光ディスク上に記憶されたデジタルデータを復元する。
【０００５】
通常、書き込み可能光ディスクへのデータの記録は、読み出しのために使用さ
れるよりも高パワーのレーザを使用して行われる。通常、光ディスク書き込み器
とともに使用される媒体は、高パワーレーザからのビームの存在に応じてその光
学特性を変化させる材料からなる記録層を含む。高パワーレーザを使用して、記
録層中に「ピット」を生成する。ピットは、ディスクの周辺領域と異なる反射率
を有し、そしてより低パワーの読み出しビームを使用して読み出され得る。デー
タの消去および再記録を行う能力を有するシステムにおいて、読み出しのための
低パワーと書き込みのための高パワーとの間のパワー出力を有するレーザを使用
して、データを消去し得る。あるいは、いくつかのシステムは、異なる波長の光
を出力するレーザを使用して光学媒体からデータを消去する。光ディスクの書き
込みおよび消去を行うために使用される方法は、使用される記録可能媒体のタイ
プに依存する。
【０００６】
光ディスクからのデータの書き込みまたは取り出しをするために、前述の光学
システムは、データの読み出しまたは書き込みのためにいずれかのディスクトラ
ックに位置決めされ得るピックアップアセンブリを含む。サーボ機構は、ディス
クの歪みまたは離心にかかわらず、光学システムをフォーカシングし、そして、
ピックアップアセンブリをトラック上の位置に維持するために提供される。
【０００７】
光ディスクドライブにおいて使用される自動フォーカスシステムは、非常に感
度が高くなければいけない。システムがディスクの表面上へ光を適切にフォーカ
シングできなければ、ピットから反射された光とピット周辺の領域から反射され
た光との位相干渉が失われ得、データを読み出し不可能となる。書き込みに対し
て、不適切なフォーカスは、書き込みビームのエネルギーを過度に大きい領域上
に広がらせ、光ディスクの効率的な書き込みが可能でなくなり得る。
【０００８】
最も注意深く製造されたディスクでさえ、完全には平坦ではない。そして、最
良の光ディスク読み取り器でさえ、ディスクの垂直オフセットにおけるばらつき
なしには２００ＲＰＭ以上の必要速度でディスクを回転させることは可能でない
。例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）の読み取りのための仕様では、ディスク
の垂直オフセットにおける±６００ミクロンのばらつきを余裕にみているが、ビ
ームのフォーカシングは±２ミクロン以内にとどめなければならない。したがっ
て、ディスクの垂直オフセットが変動しながらもディスクの表面にフォーカスが
合った状態を維持し得るフォーカスシステムを有する必要がある。
【０００９】
一般に、光ディスク読み取り器において使用されるフォーカスシステムは、光
ディスクから反射された照射ビームによって形成される光スポットの所定のパラ
メータを測定する。光ディスク読み取り器におけるフォーカスエラーを検出する
１つの従来から公知の方法は、非点収差方法である。この方法において、シリン
ドリカルレンズをシステム中の光路中に配置して、反射ビーム中へ非点収差を導
入する。次に、ビームは、４つの等面積光検出器セグメントからなるクアドラン
ト検出器（ｑｕａｄｒａｎｔ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）上にフォーカシングされる。
【００１０】
ビームのフォーカスが合うと、検出器上へ投影されたイメージは円形となり、
光が検出器の４つのセグメントすべてに均等に当たる。ビームのフォーカスがは
ずれると、シリンドリカルレンズによって導入された非点収差によって、クアド
ラント検出器上へ投影されたイメージが楕円となる場合、システムがフォーカス
からはずれる方向および程度に依存するが、検出器のセグメントのうちの２つが
他の２つより光を多く受け取る。クアドラント検出器のセグメントから信号は、
算術的に組み合わせられ、フォーカスエラー補正信号を生成する。次に、その信
号を使用して、光ディスクの表面へ近づくかまたは遠ざかるように対物レンズを
移動させるサーボを駆動してディスクをフォーカスが合った状態に維持する。非
点収差方法、および光ディスク読み取り器におけるフォーカスエラーを検出およ
び補正する他の方法についてのさらなる情報は、Ｈ．ＮａｋａｊｉｍａおよびＨ
．Ｏｇａｗａ、（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（Ｃ．Ａ
ｓｃｈｍａｎｎによる翻訳）、オーム社刊、日本（１９９２年）の１４０〜１４
２頁、およびＫ．Ｐｏｈｌｍａｎｎ、（Ｔｈｅ  Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｈ
ａｎｄｂｏｏｋ）、（第２版、１９９２年）、Ａ−Ｒ  Ｅｄｉｔｉｏｎｓ、Ｉｎ
ｃ．刊、Ｍａｄｉｓｏｎ、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎの１１１〜１１７頁において見ら
れ得る。
【００１１】
従来の公知のシステムのほとんどにおいて、データはディスクからシリアルに
（すなわち一度に１ビット）読み出されるので、光ディスク読み取り器のための
最大データ転送速度は、ピットがピックアップアセンブリを通過する速度によっ
て決定される。ビットの線密度およびトラックピッチは、特定の光ディスクフォ
ーマットの仕様によって固定される。例えば、ＣＤディスクは、１．６μｍのト
ラックピッチを使用し、他方ＤＶＤの使用するトラックピッチは、そのほんの約
２分の１の幅である。
【００１２】
光ディスク読み取り器および書き込み器のデータ転送速度を増加させる従来か
ら公知の方法は、ディスク自体の回転速度を増加することによってピットがピッ
クアップを通過する速度を増加させることに集中してきた。現在、１６×標準速
度までの回転速度を有する線速度一定（ＣＬＶ）ドライブが市販されており、そ
してさらに速い読み出し速度が角速度一定設計を使用して達成されてきた。しか
し、ディスク回転速度がより高速になると、光ディスクプレーヤ内に光学的およ
び機械的サブシステムがますます必要とされ、より大きな振動が起こり、そして
そのようなプレーヤの設計および製造がより困難および高価となる。回転速度が
より高くなるとまた、ディスクへの正確なデータの書き込みがより困難となり、
４×標準速度より速い速度での記録を行う入手可能なＣＤ−Ｒシステムはほとん
どない。
【００１３】
同一人に譲渡されたＡｌｏｎらへの特許文献１に記載さ
れるように、ディスク回転速度を増加するコスト的に有効な代替案は、複数のデ
ータトラックを同時に読み出すことである。そこに提供される方法および装置に
よると、例えば、１０個の隣接するデータトラックが同時に読み出され得る。し
たがって、ディスクがほんの４×標準速度で回転される場合でも、１０個のトラ
ックを同時に読み出す能力は、４０×のドライブに匹敵する。
【００１４】
なお、本明細書中で使用されるように、データトラックは、スパイラルをディ
スクの１回転分追従する、通常の光コンパクトディスクのスパイラルデータトラ
ックの一部である。したがって、同時に複数のデータトラックを読み出し得るド
ライブは、スパイラルデータトラックから一度に複数のそのような部分を読み出
す。同心円トラックを有する光ディスクについて、データトラックは、１つのそ
のような円状トラックを示す。複数の同心円スパイラルトラックを有するディス
クについて、データトラックは、同心スパイラルトラックのうちの１つを示す。
【００１５】
複数のデータトラックを同時に読み出しおよび書き込みを行い得るドライブを
実施し得る１つの方法は、複数のビームの使用することにより、各ビームがディ
スク上の１つのデータトラックを照射するように構成される。Ｙａｓｕｋａｗａ
らの特許文献２は、複数のレーザダイオードエミッタを
使用して複数のビームを提供するシステムを示す。また、他の方法を使用して複
数のビームを提供し得るが、これらの方法のうちのいくつかは、複数のトラック
への同時書き込みに使用するには適切でないこともあり得る。Ｃｏｒｓｏｖｅｒ
への米国特許第４，４５９，６９０号は、例えば、１つのレーザ供給源によって
生成された照射ビームがトラック方向に垂直な方向にそのビームをディザする音
響光学デバイスを使用して複数のビームに分割されるマルチビームシステムを記
載する。
【００１６】
マルチビーム光ピックアップにおけるビームはまた、回折素子を使用すること
によって１つのビームを複数のビームに分割するように提供され得る。この技術
は、（Ｔｈｅ  Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ）、Ｐｏｈｌｍａ
ｎｎ、Ｋ．（第２版、Ａ−Ｒ  Ｅｄｉｔｉｏｎｓ、１９９２年）の１０８〜１１
５頁に示されるように、３ビームトラッキングシステムにおけるビームを生成す
るために使用される。同一人に譲渡された米国特許第５，９１７，７９７号にお
いて、回折素子は、照射ビームを複数の読み出しビームへ分割するために使用さ
れる。注意深い設計によって、光ディスクのデータトラックと適切に位置合わせ
された複数の読み出しビームを生成し得る回折素子を生成し得る。
【００１７】
しかし、マルチビームシステムは、自動フォーカスシステムに対しては困難を
生じ得る。例えば、非点収差方法を標準のシリンドリカルレンズを用いて使用す
るならば、フォーカス検出器上へ投影されたスポットのイメージが比較的大きな
直径を有し得る。これは単一ビームシステムに対しては問題とならないが、マル
チビームシステムにおいては、ビーム間の間隔は、フォーカス検出器の大きさを
厳しく制約する。検出器が過度に大きいと、複数のスポットが検出器に当たり得
る。そのようなシステムにおけるスポットの大きな直径はまた、マルチビームシ
ステムにおける隣接ビーム間のクロストークを起こし得る。
【００１８】
さらに、システムがフォーカスからはずれた場合に投影される楕円スポットは
、ビームのフォーカスが合った場合に投影される円形スポットよりもずっと大き
くあり得る。したがって、例えば、複数のビームが使用される場合、複数ビーム
の楕円投影がフォーカスエラー検出器を超えて拡大するか、複数のスポットがフ
ォーカス検出器に当たるか、またはスポットがお互いに重なり得る。これにより
、フォーカスエラーの大きさを正確に測定するフォーカスエラー信号を得ること
が困難となる。
【特許文献１】米国特許第５，４２６，６２３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１４４，６１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
したがって、マルチビーム光ピックアップにおいて使用されるように設計され
たフォーカスエラー検出システムを提供することが望ましい。
【００２０】
また、マルチビーム光ピックアップによって投影されたスポット間の重なりに
対処するフォーカス検出システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
（発明の要旨）
上記によると、本発明の目的は、マルチビーム光ピックアップにおいて使用さ
れるために設計されたフォーカスエラー検出システムを提供することである。
【００２２】
また、本発明の目的は、マルチビーム光ピックアップによって投影されたスポ
ット間の重なりに対処するフォーカス検出システムを提供することである。
【００２３】
本発明のこれらおよび他の目的は、フォーカスエラーを決定する際に使用する
ためのスポットの異なるセットを生成する、ホログラム素子または回折格子のい
ずれかである光学素子を含む光学システムを使用して達成される。これらのスポ
ットは、マルチビーム光ピックアップによって投影されたスポット間の重なりに
対処するように構成されたマルチ素子のフォーカス検出器上へ方向づけられる。
【００２４】
第１の実施形態において、等しくない面積の隣接セグメントを有するクアドラ
ント検出器を使用してフォーカスエラーを検出する。フォーカス検出器の設計は
、非点収差のための軸の回転および光学素子によって検出器上へ投影されるスポ
ットの間隔と関連して、検出器の大きさを超えるスポットサイズおよびスポット
間の重なりを補償するフォーカスエラー信号の生成を可能にする。
【００２５】
別の実施形態において、光学素子は、非点収差の反対軸を有する２セットのフ
ォーカシングスポットを生成し、そしてフォーカス検出器は、２つの部分を有し
、各部分は２つの光検出器セグメントを有する。非点収差の反対軸ならびに検出
器部分の形状および位置は、スポット間の重なりが無視されることを可能にする
。
【００２６】
他の実施形態において、フォーカス検出器は、２つ以上の間隔のあいた部分を
含み、そのうちの少なくとも１つは複数セグメントを有する。その２つ以上の部
分は、マルチビームシステムの複数のビームから光を受け取るように配置される
ので、ビームによって投影されるスポット間の重なりから生じるエラーを低減す
る。検出器部分の形状および位置、ならびにその部分からの信号に基づいてフォ
ーカスエラーを計算するために使用される式によって、重なりが無視されること
を可能とする。
【００２７】
本発明のフォーカス検出器のさらに他の実施形態は、伸長光検出器セグメント
を含む。伸長光検出器セグメントに向けて、複数のビームによって生成されたス
ポットが方向づけられる。伸長光検出器セグメントは、平均を計算することによ
って、そのビームのうちの１つより多くのフォーカスエラーを検出する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（発明の詳細な説明）
本発明のさらなる特徴、その性質および種々の利点は、添付の図面および好適
な実施形態の以下の詳細な説明からより明らかとなり得る。
【００２９】
本明細書中に提供される本発明の説明は、以下のように構成される。まず、非
点収差フォーカス検出器を使用する従来から公知の単一ビーム光ピックアップを
、本発明の背景として記載する。次に、本発明のフォーカス検出方法および装置
とともに使用するのに適切なマルチビーム光ピックアップを記載する。いくつか
の他の本発明の代替的かつ例示的な実施形態を開示する。
【００３０】
図１を参照して、非点収差方法がフォーカスエラーを検出するためのクアドラ
ント検出器とともに使用される例示的な従来からの公知の単一ビーム光ピックア
ップ１５を記載する。光ピックアップ１５は、レーザダイオード１６、コリメー
タ１７、偏光ビームスプリッタ１８、１／４波長板１９、対物レンズ２０、検出
器レンズ２１、シリンドリカルレンズ２２，検出器２４、およびサーボシステム
２６を含む。
【００３１】
レーザダイオード１６は、コリメータ１７によってコリメートされたコヒーレ
ントな光ビームを生成する。コリメートされた光ビームは、偏光ビームスプリッ
タ１８、および１／４波長だけ光の偏光を回転させる１／４波長板１９を通過す
る。次に、光ビームは、対物レンズ２０によって光ディスク１００のデータ保有
表面へ投射される。
【００３２】
光ビームは、光ディスク１００の表面から反射され、データ保有表面上に記録
されたデータによって変調される。変調され、反射されたビームは再び、対物レ
ンズ２０および１／４波長板１９を通過する。１／４波長板１９は、さらに１／
４波長だけ、反射された光ビームの偏光を回転するので、そのビームが偏光ビー
ムスプリッタ１８によって反射されるのを可能にする。次に、反射されたビーム
は、検出レンズ２１、および最良の円形面に位置する、非点収差を導入しそして
ビームをクアドラント検出器２４にフォーカシングするシリンドリカル２２を通
過する。
【００３３】
クアドラント検出器２４は、光ディスク１００から読み出されたデータ、フォ
ーカスエラー、およびトラッキングエラーを示す信号を生成する。サーボシステ
ム２６は、フォーカスエラー信号に応じて光ディスク１００へ近づくようにまた
は遠ざかるように対物レンズ２０を移動させ、システムをフォーカスの合った状
態に維持する。第２サーボシステム（図示せず）は、トラッキングエラー信号に
応じて光ピックアップ１０の位置を調節し、システムを光ディスク１００のデー
タトラックと位置合わせされるように維持する。
【００３４】
なお、図１に示されるような、シリンドリカルレンズを使用して非点収差を導
入するシステムにおいて、最良の円形面と最良のイメージ面は同じでないことに
留意されたい。最良の円形面に投影されたスポットのイメージは、最良のイメー
ジ面に投影されたイメージよりもずっと大きい。非点収差法を使用してフォーカ
スエラーを正確に決定するために、検出器２４は、最良の円形面に位置されなけ
ればならない。
【００３５】
図２Ａを参照して、クアドラント検出器２４を使用するフォーカスエラー信号
の生成を記載する。クアドラント検出器２４は、光検出セグメント２４ａ〜ｄを
含み、そのそれぞれは、セグメントを照射する光の量に応じて信号を生成する。
上記のように、強度が光ディスク１００上のデータにしたがって変調されるスポ
ットＳが、光ピックアップ１０の光学素子によって検出器２４上へ投影される。
【００３６】
セグメント２４ａ〜ｄからの信号を合計して、光ディスク１００からのデータ
が読み出され得るようにデータ信号を生成し得る。同様に、トラッキングエラー
信号は、検出器２４のセグメントの隣接する対からの信号の合計の差をとること
によって計算され得る。トラッキングエラー信号は、サーボシステムを駆動する
ように使用され、光ピックアップ１０の位置を調節してトラッキングエラーを補
正する。フォーカスエラー信号はまた、検出器２４のセグメントの反対の対から
の信号の合計の差をとることによって計算され得。
【００３７】
ＥFocus＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）            （１）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、それぞれセグメント２４ａ、２４ｂ、２４
ｃ、および２４ｄによって生成された信号である。フォーカスエラー信号を使用
して、サーボシステム２６を駆動する。サーボシステム２６は、対物レンズ２２
の位置を調節してフォーカスエラーを補正する。
【００３８】
システムがフォーカスの合った状態になった場合、図２Ａにおいて示されるよ
うに、スポットＳは円形であり、そのため検出器２４のすべての４つのセグメン
トが等しく照射される。式（１）を適用すると、ゼロのフォーカスエラー値を生
じる。
【００３９】
システムが正確にフォーカシングされない場合、シリンドリカルレンズ２２に
よって導入される非点収差によりスポットＳが楕円になる。非点収差の軸は、シ
ステムがフォーカスの合っていない方向に依存する。システムが過度に近位にフ
ォーカスされる状態（つまり、焦点が光ディスクの表面の前にある）場合、図２
Ｂにおいて示されるように、スポットＳは、セグメント２４ｂおよび２４ｄより
も大きい程度にセグメント２４ａおよび２４ｃを照射し得、正のフォーカスエラ
ー信号を生成する。システムが過度に遠位にフォーカスされる状態である（すな
わち、焦点が光ディスクの表面の後にある）場合、図２Ｃにおいて示されるよう
に、スポットＳは、セグメント２４ａおよび２４ｃよりも大きい程度にセグメン
ト２４ｂおよび２４ｄを照射し得、負のフォーカスエラー信号を生じる。
【００４０】
ここで図３を参照して、本発明の原理にしたがって構築されたマルチビーム光
ピックアップを説明する。マルチビーム光ピックアップ３０は、レーザダイオー
ド３２、回折素子３４、コリメータ３６、偏光ビームスプリッタ３８、１／４波
長板４０、対物レンズ４２、検出器レンズ４４、光学素子４６、検出器アレイ４
７、フォーカス検出器４８、およびサーボシステム２７を含む。
【００４１】
動作において、レーザダイオード３２によって生成されたコヒーレントな光ビ
ームは、回折素子３４を通過して、そして光ディスク１００の複数のトラックを
同時に読み出すために使用される複数の読み出しビームに分割される。複数の読
み出しビームは、コリメータ３６、偏光ビームスプリッタ３８、および１／４波
長板４０を通過する。対物レンズ４２は、複数の読み出しビームを光ディスク１
００の複数のトラック上にフォーカシングする。
【００４２】
光ディスク１００の複数のトラック中に存在するデータによって変調された反
射ビームは再度、対物レンズ４２および１／４波長板４０を通過し、そして偏光
ビームスプリッタ３８によって検出器レンズ４４および光学素子４６の方へ反射
される。ホログラム素子または回折格子のいずれかであり得る光学素子４６は、
ビームを、検出器アレイ４７のデータおよびトラッキング検出部分へ方向づけら
れた複数の０次ビーム、およびフォーカス検出器４８に方向づけられた複数の１
次ビームに分割する。さらに、光学素子４６は、１次ビームに非点収差を導入し
て、本発明の原理にしたがって変更された非点収差フォーカシング方法の使用を
可能にする。
【００４３】
光学素子４６は、好ましくは、回折光学素子（ＤＯＥ）と呼ばれる特別なタイ
プの回折格子である。あるいは、光学素子４６は、ホログラム光学素子（ＨＯＥ
）であり得るが、ＨＯＥの使用は、コストがより高いため現在のところはあまり
好ましくない。ＤＯＥおよびＨＯＥは、ビームが互いに対して適切な角度を形成
するように２つの干渉するコヒーレントレーザビームを使用することによって形
成され得る。レーザビームによって生成された干渉パターンは、適切なフォトレ
ジストを用いてコーティングされたガラスなどの基板上へ投影される。フォトレ
ジストが処理されそして除去されると、干渉パターンが一続きの平行な溝として
基板上に刻印される。回折およびホログラム格子を形成する方法は、同一人に譲
渡された米国特許第４，５６０，２４９号、Ｌｅｅ、「Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉ
ｅｎｃｙ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｂｅａｍ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ」、（Ａｐｐｌｉｅ
ｄ  Ｏｐｔｉｃｓ）、Ｖｏｌ．１８、２１５２〜５８頁、１９７９年７月、およ
びＬｅｅ、「Ｂｉｎａｒｙ  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｈｏｌｏｇｒａｍｓ」、（Ａ
ｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ）、Ｖｏｌ．１３、１６７７〜８２頁、１９７４年
７月にさらに詳細に議論される。米国特許４，５６０，２４９は、本明細書中に
て参考として援用される。
【００４４】
光学素子４６を使用して反射ビームを分割することによって、検出器アレイ４
７から間隔をあけられたフォーカス検出器を使用することが可能となることは利
点を有する。詳細には、フォーカス検出器は、データ検出器またはトラッキング
検出器の機能を働かさないで、フォーカスエラー信号を生成するためだけに使用
されるように構成され得る。したがって、以下に記載されるように、フォーカス
検出器４８は特に、マルチビーム光ピックアップにおいてフォーカスエラーを検
出するようにされる。
【００４５】
さらに、光学素子４６を使用すると、最良の円形面および最良のイメージ面が
一致することが可能となる。したがって、フォーカスおよびデータ検出器の両方
が、同じ面において配置され得る。また、１次ビームが光軸から大きな角度では
ずれる場合、光学素子４６は、任意の軸外し光学収差も補償するように設計され
得る。
【００４６】
図４に関して、図３において示されるようなマルチビーム光ピックアップを有
する従来から公知のクアドラントフォーカス検出器を使用することに関する欠点
を記載する。複数のスポットＳ1−Ｓ5が（５ビームシステムを仮定する）フォー
カス検出器４９上へ投射される場合、中央のスポットの部分がフォーカス検出器
４９の境界の外へ当たり得、そして複数のスポットがシステムがフォーカスの合
っていない状態であるフォーカス検出器のいくつかのセグメントを照射し得る。
スポットＳ3のいくつかの領域がフォーカス検出器４９の外へ当たり、他方スポ
ットＳ2およびＳ4の部分がフォーカス検出器４９に当たるので、正確なフォーカ
スエラー値は、容易に得られない。
【００４７】
ここで図５Ａ〜５Ｃを参照して、本発明の原理にしたがって構築された例示的
検出器アレイ４７およびフォーカス検出器５０を記載する。検出器アレイ４７は
、データ検出器５２ａ〜５２ｅを含み、ここでデータ検出器５２ｃは、クアドラ
ント検出器であり、その出力はまた、トラッキングエラー信号を生成するために
使用される。フォーカス検出器５０は、光検出器セグメント５０ａ〜５０ｄを含
み、ここでセグメント５０ａおよび５０ｃはセグメント５０ｂおよび５０ｄより
も大きい。検出器５０の幅（すなわち、セグメント５０ｂおよび５０ｄの組み合
わさった幅）は、システムがフォーカスの合った状態である場合にフォーカス検
出器５０上へ投影されたスポットの幅と等しくなるように選択される。
【００４８】
図５Ａにおいて、システムがフォーカスの合った状態である場合、フォーカス
検出器５０上へ投影されたスポットＳ13は円形であるので、セグメント５０ａ〜
５０ｄのすべては、等しい量の照射を受け取り、そして等しい信号を生成する。
上記の式（１）を使用してフォーカスエラーを生成すると、ゼロのフォーカスエ
ラー信号を生じる。
【００４９】
システムが過度に近位にフォーカシングされる場合、光学素子４６によって導
入された非点収差は、１次スポットＳ11〜Ｓ15（５ビームシステムを仮定）を楕
円にする。光学素子４６によって導入された非点収差の軸は回転されるので、シ
ステムが過度に近位にフォーカシングされる場合はスポット間の重なりがない。
その代わりに、図５Ｂにおいて示されるように、フォーカス検出器５０上へ投影
されたスポットＳ13は、セグメント５０ｂおよび５０ｄよりも多くセグメント５
０ａおよび５０ｃを照射し、正値のフォーカスエラーを生じる。
【００５０】
逆に、システムが過度に遠位にフォーカシングされる場合、図５Ｃにおいて示
されるように、１次スポットＳ11〜Ｓ15は、楕円になり、そして図５Ｂのスポッ
トの非点収差軸と直交する軸を有するので、楕円スポットＳ11〜Ｓ15の端が重な
る。スポットＳ11〜Ｓ15の間隔および方向、ならびに検出器５０の大きさによっ
て、検出器５０の外へ当たる中心スポットのいずれの部分も隣接のスポットから
のミラーイメージの重なりによって補償される。したがって、フォーカス検出器
５０を使用して、隣接スポット間の重なりに基づいてフォーカスエラーを正確に
生成してフォーカス検出器の境界を超えて拡大するスポットＳ15の効果を相殺す
るようにし得る。
【００５１】
なお、本発明の原理にしたがって構築された（特に、読み出しおよび書き込み
の両方のために使用される）マルチビーム光ピックアップのいくつかの実施形態
において、中心ビームは、周辺ビームよりも大きなパワーを有し得ることに留意
されたい。ビームパワーのこの等しくない分布は、隣接スポットＳ12およびＳ14
からの重なりが、中心スポットＳ13が検出器５０の外へ拡大する場合に喪失する
エネルギーを補償する度合いに影響し得るので、非中心ビームからの光によって
照射されるように検出器５０を位置づけるのが望ましくあり得る。あるいは、ビ
ームが等しくないパワーを有するシステムにおいて、以下に記載される実施形態
のうちの１つが使用され得る。
【００５２】
図６は、図５Ａ〜５Ｃに関して記載されるシステムの変形例を示す。図６にお
いて示されたフォーカスシステムは、スポットＳ12およびＳ14によってそれぞれ
照射され得るように位置づけされた２つのフォーカス検出器５４および５６を有
する。フォーカスエラー信号は、式（２）において示されるように、検出器５４
および検出器５６によって決定されたフォーカスエラーの平均をとることによっ
て計算される。
【００５３】
ＥFocus＝（（５４ａ＋５４ｃ）−（５４ｂ＋５４ｄ）＋（５６ａ＋５６ｃ）
−（５６ｂ＋５６ｄ））／２            （２）
中心ビーム以外のビームについてフォーカスエラーの計算をベースにすること
によって、（中心ビームから最も遠いビームを含む）すべてのビームについての
平均フォーカスエラーを低減し得ることは利点を有する。これは、中心ビームと
比較して外側ビームのフォーカスにおける若干のばらつきを補償するのに役立つ
。
【００５４】
ここで図７Ａ〜７Ｃを参照して、本発明のフォーカス検出器の別の実施形態を
記載する。フォーカス検出器６０は、最外部の１次スポットＳ11およびＳ15（そ
れぞれ他のスポット１つだけによって重なられる）を使用してフォーカスエラー
を決定し、そして光検出器セグメント６０ａ１、６０ａ２、６０ｂ、６０ｃ１、
６０ｃ２、および６０ｄを含む。各セグメントは、そのセグメント上に当たる光
の量に応じる信号を生成する。
【００５５】
図７Ａに関して、光学システムがフォーカスの合った状態である場合、スポッ
トＳ11およびＳ15は、円形であり、そのためセグメントの各々が等しい量の照射
を受け取る。セグメント６０ａ１、６０ａ２、６０ｃ１および６０ｃ２の合計は
、セグメント６０ｂおよび６０ｄの合計を超え得るので、上記式（１）と異なる
式を使用してフォーカスエラーを計算する必要がある。その代わりに、フォーカ
スエラー信号は、以下のようにフォーカス検出器６０によって出力される信号を
使用して計算され得る。
【００５６】
ＥFocus＝（６０ａ１＋６０ａ２＋６０ｃ１＋６０ｃ２）／２−（６０ｂ＋６
０ｄ）            （３）
すべてのセグメントが等しく照射されるならば、フォーカスエラーはゼロである
。
【００５７】
システムが過度に近位にフォーカシングされる場合、図７Ｂにおいて示される
ように、スポットＳ11およびＳ15は楕円になり、そしてセグメント６０ｂおよび
６０ｄよりも多くセグメント６０ａ１、６０ａ２、６０ｃ１、および６０ｃ２を
照射する。上記式（３）を適用すると、フォーカスエラーに対して正の値を生じ
る。逆に、システムが過度に遠位にフォーカシングされる場合、図７Ｃにおいて
示されるように、スポットＳ11およびＳ15はセグメント６０ａ１、６０ａ２、６
０ｃ１、および６０ｃ２よりも多くセグメント６０ｂおよび６０ｄを照射し、し
たがって負のフォーカスエラー値を生じる。
【００５８】
最も外側のスポットだけを使用してフォーカスエラーを決定するので、それぞ
れのスポットは隣接のスポット１つだけによって重なることは利点を有する。重
なりの領域において検出器がないので、重なりは、フォーカスエラー計算に影響
を及ぼさない。あるいは、図７Ａ〜７Ｃのものと同様だがセグメント６０ａ２お
よび６０ｃ２を有さないフォーカス検出器を使用して、同様の結果が得られ得る
。この場合、フォーカスエラーを計算するための式（１）が使用され得る。
【００５９】
図７Ａ〜７Ｃのフォーカス検出器のそのような変形例を図８に関して記載する
。図８のフォーカス検出器において、最も外側のビームの部分がセグメント６２
ｂおよび６２ｄ上へ投影され、他方中心ビームがセグメント６２ａおよび６２ｃ
上へ投影される。フォーカスエラーは、上記の式（１）において示されるように
、クアドラント検出器からのフォーカスエラーを計算するための「標準」式を使
用するこの実施形態を使用して計算され得る。
【００６０】
なお、図７Ａ〜７Ｃおよび図８の実施形態は、一定個数のビームを使用するシ
ステムにおいて使用されるのみであり得ることに留意されたい。いくつかの光デ
ィスク読み出し／書き込みシステムにおいて、ビーム数を変更することが望まし
くあり得る。例えば、データをディスクから読み出す場合に５ビームが使用され
得、他方書き込みのために１つだけのビーム使用される。ビームが１つだけ使用
されるモードの間、最も外側のビームが存在せず、そして図７Ａ〜７Ｃおよび図
８のフォーカス検出器がフォーカスエラーを計算できないことがあり得る。シス
テムによってフォーカス検出器上へ投射されるビーム数が変動するならば、図９
Ａ〜９Ｃにおいて図示されるようなフォーカス検出器を使用することが望ましい
。
【００６１】
ここで図９Ａ〜９Ｃを参照して、本発明のフォーカス検出器のさらに別の実施
形態を記載する。フォーカス検出器７０は、２つの部分７０’および７０’’を
含む。検出器７０’は光検出器セグメント７０ａおよび７０ｃを含み、他方検出
器７０’’は光検出器セグメント７０ｂおよび７０ｄを含む。フォーカス検出器
７０の部分７０’および７０’’は、０次スポットＳ01〜Ｓ05の両側上に位置さ
れ、そして０次スポットの軸に平行な方向を向く。
【００６２】
図９Ａ〜９Ｃにおいて、光学素子４６は、１組の０次スポットＳ01〜Ｓ05を検
出器アレイ４７上へ、１組の１次スポットＳ11〜Ｓ15をフォーカス検出器７０の
部分７０’（光検出器セグメント７０ａおよび７０ｃ）上へ、および１組の−１
次スポットＳ-11〜Ｓ-15をフォーカス検出器７０の部分７０’’（光検出器セグ
メント７０ｂおよび７０ｄ）上へ投影する。光学素子４６は、非点収差を、第１
の軸に沿って１次スポット中へ、および第２の軸に沿って第１の軸に直交するよ
うに−１次スポット中へ導入するように構成される。
【００６３】
そのシステムがフォーカスの合った状態である場合、図９Ａにおいて示される
ように、スポットＳ13およびＳ-13は、円形であり、そのため光検出器セグメン
トの各々が等しい量の照射を受け取る。フォーカスエラーは、式（４）にしたが
ってフォーカス検出器７０を使用して計算され得る。
【００６４】
ＥFocus＝（７０ａ＋７０ｃ）−（７０ｂ＋７０ｄ）      （４）
これにより、光検出器セグメントが等しい照射を受け取る場合、ゼロのフォーカ
スエラー値を生じる。
【００６５】
システムは、過度に近位にフォーカシングされることによってフォーカスがは
ずれた状態の場合、図９Ｂにおいて示されるように、１次スポットＳ13は、反対
の非点収差軸を有する−１次スポットＳ-13がフォーカス検出器部分７０’’を
照射するより多くフォーカス検出器部分７０’を照射し、フォーカスエラーに対
して正の値を生じる。逆に、システムが過度に遠位にフォーカシングされる場合
、図９Ｃにおいて示されるように、１次および−１次スポットの反対の非点収差
軸によって、フォーカス検出器部分７０’’がフォーカス検出器部分７０’より
も多くの量の照射を受け取り、負のフォーカスエラー値を生じる。フォーカス検
出器７０の部分７０’および７０’’の各々は、スポットの中心に中心のある「
砂時計」形状を有するので、光検出器セグメント上に当たるスポットの重なりが
ない。したがって、フォーカス検出器７０は、スポット間の重なりを無視しつつ
正確なフォーカスエラーを生成する。
【００６６】
フォーカス検出器７０は、中心スポットＳ13およびＳ-13から照射を受け取る
ように位置づけされる必要はないが、非中心スポットのうちの１つの１次および
−１次によって照射されるように位置づけされ得ることは利点を有する。これは
特に好ましくあり得る。なぜなら、フォーカスは中心スポットに対してよりも非
中心スポットに対しての方が悪いことが多いからである。
【００６７】
本発明のフォーカス検出器のさらに別の実施形態を図１０Ａ〜１０Ｃに関して
記載する。ここで、フォーカス検出器は、伸長セグメント７５ａ、７５ｂ、７５
ｃおよび７５ｄを含む。複数のビームのすべてによって生成されるスポットは、
フォーカスが合った場合に、その４つの伸長セグメント上に当たる。
【００６８】
図９Ａ〜９Ｃの実施形態に対し、図１０Ａ〜１０Ｃの実施形態は、光学素子４
６が１組の０次スポットＳ01〜Ｓ05を検出器アレイ４７上へ、１組の１次スポッ
トＳ11〜Ｓ15をセグメント７５ａおよび７５ｃ上へ、および１組の−１次スポッ
トＳ-11〜Ｓ-15をセグメント７０ｂおよび７０ｄ上へ投影することを必要とする
。光学素子４６は、非点収差を、第１の軸に沿って１次スポット中へ、および第
２の軸に沿って第１の軸に直交するように−１次スポット中へ導入するように構
成される。
【００６９】
そのシステムがフォーカスの合った状態である場合、図１０Ａにおいて示され
るように、スポットは円形であり、そして光検出器のセグメントの各々がスポッ
トの全てから等しい量の照射を受け取る。フォーカスエラーは、式（５）にした
がって計算され得る。
【００７０】
ＥFocus＝（７５ａ＋７５ｃ）−（７５ｂ＋７５ｄ）      （５）
この式により、光検出器セグメントがスポットのすべてから等しい照射を受け取
る場合、ゼロのフォーカスエラー値を生じる。
【００７１】
システムが、過度に近位にフォーカシングされることによってフォーカスのは
ずれた状態である場合、図１０Ｂにおいて示されるように、１次スポットＳ11〜
Ｓ15は、反対の非点収差軸を有する−１次スポットＳ-11〜Ｓー15がセグメント７
５ｂおよび７５ｄを照射するより多くセグメント７５ａおよび７５ｃを照射し、
フォーカスエラーに対して正の値を生じる。逆に、システムが過度に遠位にフォ
ーカシングされる場合、図１０Ｃにおいて示されるように、１次および−１次ス
ポットの反対の非点収差軸によって、セグメント７５ｂおよび７５ｄがセグメン
ト７５ａおよび７５ｃよりも多くの量の照射を受け取り、負のフォーカスエラー
値を生じる。図１０Ａ〜１０Ｃを見ると明らかとなるように、重なった領域がセ
グメントのいずれかの上にも投影されないので、スポット間の重なりは無視され
る。
【００７２】
伸長光検出器セグメントは、そのセグメント上へ投影されたすべての光の合計
に比例する信号を本質的に提供することは利点を有する。セグメントはビームに
よって投影されたスポットのすべての範囲を含むので、この実施形態によって提
供されるフォーカスエラーは、すべてのスポットの平均フォーカスエラーに比例
する。さらに、スポットの全てに対するフォーカスエラーの平均を有効にとるフ
ォーカス検出器を使用することは、フォーカスエラー信号を生成するためにスポ
ットを１つだけしか使用しないシステムよりもより均一なジッター値を提供する
と予想される。
【００７３】
図１１を参照して、図１０Ａ〜１０Ｃのフォーカスエラー検出器の別の実施形
態を記載する。伸長セグメント７８ａ〜７８ｄの三角形突起７９は、鋸歯状端を
形成し、これによりこの実施形態は、改善されたフォーカスエラー信号を提供す
ることが可能である。突起７９の三角形形状により、システムがフォーカスのは
ずれた状態の場合（図示せず）のビーム間の重なりは、フォーカスエラー信号に
影響するとは予想されない。図１０Ａ〜１０Ｃを参照して記載された検出器の他
の変形例もまた可能である。例えば、セグメントは、選択された個数のスポット
だけの範囲を含むように短くされ得る。
【００７４】
当業者に明らかであり得るように、図３のマルチビーム光ピックアップの多く
の可能な変形例が、本発明のフォーカス検出方法および装置とともに使用され得
る。例えば、１つのレーザダイオードおよび格子を使用する代わりに、複数のレ
ーザダイオード、またはレーザダイオードおよびホログラム素子または回折素子
の組み合わせを使用して複数のビームを生成し得る。また、同一人に譲渡された
同時係属中の米国特許出願番号０９／０２７，３１３に記載されるように、格子
は、光路中のコリメータの後の位置に移動されるか、もしくはコリメータまたは
ビームスプリッタと組み合わせられ得る。さらに、種々の光学素子の他の構成が
使用され得る。図３の光学システムはまた、例えば、ＤＶＤおよびＣＤフォーマ
ットの両方を読み出し得るシステムにおいて使用される、複数の波長の光を取り
扱う２つ以上の光路を有する光ピックアップの一部を形成し得る。
【００７５】
本発明の好ましい例示的実施形態が上記されたが、本発明を逸脱せずに種々の
変形および変更がなされ得ることは当業者に明らかであり得る。例えば、本発明
のフォーカス検出器は、上記よりも多いかまたは少ないビームを有するマルチビ
ーム光ピックアップに容易に適用され得る。本発明の方法および装置はまた、同
時に光ディスクの複数のトラックに対し読み出しおよび書き込みの両方を行う光
ピックアップに適用され得る。添付の請求の範囲において、本発明の真の精神お
よび範囲に入るすべてのそのような変形および変更を包含するように意図される
。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】従来から公知の単一ビーム光ピックアップのブロック図である。
【図２Ａ】非点収差フォーカスエラー検出のために使用される従来から公知のクアドラント検出器の動作を例示する。ここでその検出器に投影されるイメージは、フォーカスの合った状態である。
【図２Ｂ】非点収差フォーカスエラー検出のために使用される従来から公知のクアドラント検出器の動作を例示する。ここでその検出器に投影されるイメージは、過度に近位にフォーカシングされる。
【図２Ｃ】非点収差フォーカスエラー検出のために使用される従来から公知のクアドラント検出器の動作を例示する。ここでその検出器に投影されるイメージは、過度に遠位にフォーカシングされる。
【図３】本発明のフォーカス検出方法および装置とともに使用されるのに適切なマルチビーム光ピックアップのブロック図である。
【図４】従来から公知のクアドラント検出器をマルチビーム光ピックアップにおいて使用する際に生じる困難を説明する図である。
【図５Ａ】本発明の原理にしたがって構築されたフォーカス検出器の第１の実施形態の動作を示す。ここでそのデータ検出器に投影されるイメージは、フォーカスの合った状態である。
【図５Ｂ】本発明の原理にしたがって構築されたフォーカス検出器の第１の実施形態の動作を示す。ここでその検出器に投影されるイメージは、過度に近位にフォーカシングされる。
【図５Ｃ】本発明の原理にしたがって構築されたフォーカス検出器の第１の実施形態の動作を示す。ここでその検出器に投影されるイメージは、過度に遠位にフォーカシングされる。
【図６】図５Ａ〜５Ｃにおいて示された実施形態の変形例を示す。
【図７Ａ】システムがフォーカスの合った状態である場合の本発明の別の実施形態の動作を示す。
【図７Ｂ】システムが過度に近位にフォーカシングされる場合の本発明の別の実施形態の動作を示す。
【図７Ｃ】システムが過度に遠位にフォーカシングされる場合の本発明の別の実施形態の動作を示す。
【図８】図７Ａ〜７Ｃの実施形態の変形例を示す。
【図９Ａ】データ検出器上に投影されたイメージとともにシステムがフォーカスの合った状態である場合の本発明のさらに別の実施形態の動作を示す。
【図９Ｂ】データ検出器上に投影されたイメージとともにシステムが過度に近位にフォーカシングされる場合の本発明のさらに別の実施形態の動作を示す。
【図９Ｃ】データ検出器上に投影されたイメージとともにシステムが過度に遠位にフォーカシングされる場合の本発明のさらに別の実施形態の動作を示す。
【図１０Ａ】データ検出器上のイメージがフォーカスの合った状態である別の実施形態を示す。
【図１０Ｂ】データ検出器上のイメージがが過度に近位にフォーカシングされる別の実施形態を示す。
【図１０Ｃ】データ検出器上のイメージがが過度に遠位にフォーカシングされる別の実施形態を示す。
【図１１】図１０Ａ〜１０Ｃの実施形態の変形例を示す。
【図１】
2008077829.tif 000003
【図２Ａ】
2008077829.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年10月12日(2007.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ビームのフォーカスが合うと、検出器上へ投影されたイメージは円形となり、
光が検出器の４つのセグメントすべてに均等に当たる。ビームのフォーカスがは
ずれると、シリンドリカルレンズによって導入された非点収差によって、クアド
ラント検出器上へ投影されたイメージが楕円となる場合、システムがフォーカス
からはずれる方向および程度に依存するが、検出器のセグメントのうちの２つが
他の２つより光を多く受け取る。クアドラント検出器のセグメントから信号は、
算術的に組み合わせられ、フォーカスエラー補正信号を生成する。次に、その信
号を使用して、光ディスクの表面へ近づくかまたは遠ざかるように対物レンズを
移動させるサーボを駆動してディスクをフォーカスが合った状態に維持する。非
点収差方法、および光ディスク読み取り器におけるフォーカスエラーを検出およ
び補正する他の方法についてのさらなる情報は、Ｈ．ＮａｋａｊｉｍａおよびＨ
．Ｏｇａｗａ、（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（Ｃ．Ａ
ｓｃｈｍａｎｎによる翻訳）、オーム社刊、日本（１９９２年）の１４０〜１４
２頁、およびＫ．Ｐｏｈｌｍａｎｎ、（Ｔｈｅ  Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｈ
ａｎｄｂｏｏｋ）、（第２版、１９９２年）、Ａ−Ｒ  Ｅｄｉｔｉｏｎｓ、Ｉｎ
ｃ．刊、Ｍａｄｉｓｏｎ、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎの１１１〜１１７頁において見ら
れ得る。フォーカスエラー信号を検出するための非点収差方法を使用する光走査
デバイスの例が、欧州特許第０  ４４１  ４３５号において見られ得る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
図９Ａ〜９Ｃの実施形態に対し、図１０Ａ〜１０Ｃの実施形態は、光学素子４
６が１組の０次スポットＳ01〜Ｓ05を検出器アレイ４７上へ、１組の１次スポッ
トＳ11〜Ｓ15をセグメント７５ａおよび７５ｃ上へ、および１組の−１次スポッ
トＳ-11〜Ｓ-15をセグメント７５ｂおよび７５ｄ上へ投影することを必要とする
。光学素子４６は、非点収差を、第１の軸に沿って１次スポット中へ、および第
２の軸に沿って第１の軸に直交するように−１次スポット中へ導入するように構
成される。