JP2008541324A - 複数の放射ビームを用いる光学走査装置 - Google Patents

Abstract

１つまたはそれ以上の従来技術の問題を解決できる、複数放射ビームによる光学走査装置を提供すること。および、少なくとも３つの異なった放射ビームを使用する、改良された光学走査装置を提供すること。光学記録キャリアの情報層を走査するための光学走査装置。前記装置は、少なくとも第一の放射ビームを第一の光経路に沿って供給するための光源と、第二の放射ビームを第二の異なった光経路に沿って供給するための高原とを備える。対物レンズ・システムは前記放射ビームを情報層上に収束させる。ビーム屈折部は、当該第二の放射ビームを前記レンズ・システムの光軸方向に屈折させるように配置されている。前記ビーム屈折部は、少なくとも１つの流体を含む。コントローラは、前記流体の構成を変えることによって、前記ビーム屈折部によって与えられる屈折の量を予め決められた範囲にわたってコントロールするために備えられている。

Description

本発明は、少なくとも２つの放射ビームを用いる光学走査装置、およびそのような装置の製造方法に関する。本発明の特別な実施例は、コンパクトディスク(ＣＤ)、一般的なデジタル多目的ディスク(ＤＶＤ)、およびブルーレイ・ディスク(Blu-rary Disk)のような所謂次世代ＤＶＤ等の光学記録キャリアの２つ以上の異なったフォーマットに適合する光学走査装置での使用に適している。

光学記録キャリアは、一般に特別な波長の放射ビームによって走査されるように設計されており、情報の記録には様々な異なったフォーマットが用いられる。たとえば、コンパクトディスク(ＣＤ)は、７８５ｎｍ付近の波長(λ)を持つ放射ビームで走査されるように設計されており、ＣＤ−Ａ(オーディオＣＤ)、ＣＤ−ＲＯＭ(読み出し専用ＣＤ)、およびＣＤ−Ｒ(一度だけ書き込み可能なＣＤ)等がある。一方、ＤＶＤは６５０ｎｍ付近の波長を持つ放射ビームで、また、ブルーレイ・ディスクは４５０ｎｍ付近の波長を持つ放射ビームで走査されるようにそれぞれ設計されている。一般に、波長が短くなるほど光ディスクの容量は大きくなり、たとえば、ブルーレイ・ディスクフォーマットのディスクはＤＶＤフォーマットのディスクよりもストレージ容量が大きい。

光学走査装置は、異なったフォーマットの光学記録キャリアに適合できること、たとえば、１つの対物レンズ・システムを用いながら、異なった波長を持つ放射ビームに応答して、異なったフォーマットの光学記録キャリアを走査できることが望ましい。たとえば、より大きな記録容量を持つ新しい光学記録キャリアが導入された場合、この新しい光学記録キャリアが後方互換性を持つように、すなわち既存のフォーマットを持つ光学記録キャリアを走査できるように、新しい光学記録キャリアに情報の読み出しおよび／または書き込みを行う能力を持たせることが望ましい。

残念ながら、ある波長で読み出しを行うように設計された光ディスクが、必ずしも別の波長で情報を読み出せるとは限らない。たとえば、ＣＤ−Ｒフォーマットのディスクの場合、λ=７８５ｎｍの走査ビームで高い変調度を得るために、記録スタックに特殊なダイ(色素)が塗布されなければならない。λ=６６０ｎｍでは、このディスクから得られる変調信号は極めて小さく（色素の波長感度により）、この波長での読み出しは困難である。

異なったフォーマット間で互換性を持たせるためには、光学走査装置は、該当する各波長で放射ビームを提供するように設計された光源を備えていなければならない。各波長のためには別々の個別光源が用いられる。別の方法として、多波長の光源（たとえば、デュアル波長レーザー）を使用することもできる。どちらの方法も、典型的には異なった位置から、および／または異なった角度で出力される異なった放射ビームを生成する。言い換えれば、複数の異なった放射ビームが単一の共通光経路に沿って出力されることはない。

たとえば、シングルチップのマルチ・レーザー光源の場合、個々のレーザーは典型的には半径方向の走査方向（光ディスクの走査方向（円周方向）に対して）に約１００ミクロン間隔で分離されている。結果として、異なったレーザーの光軸が一致することはなく、従って、光学記録キャリアから反射される放射ビームのすべてを検知するために単一の検知器システムを使用することは難しくなっている。さらに、対物レンズには１つまたは複数のビームが斜めから入射するため、コマ収差が発生し、これによって位置合わせ誤差に対するシステムの余裕度が減少することになる。

この問題に対する１つの解決策は、２つの異なった放射ポイントから放射された２つの放射ビームの光軸を整合させるために回折格子を使用することである。特許文献１は、そのような回折要素を含む光ピックアップ装置を記述している。この回折要素は、段差状の回折要素である。段差のサイズは、第一の放射ビームが回折されることなく回折要素中を通り抜ける一方、第二の異なった波長の放射ビームは回折要素によって回折されるように選択される。

回折要素は比較的損失があっても構わない。しかし、３つまたはそれ以上の異なった波長の放射ビームを用いる光学走査装置の場合は、入射放射ビームの高効率伝達と十分な位置合わせ余裕度（製造上の余裕度を確保するための）の両方を備えた適切な回折格子を設計することはかなり難しい。

特許文献２は、くさびの形状をしたプリズムの使用について記述している。このプリズムは回転することができ、光ディスク上の光点の位置にビームを移動させることができる。このプリズムは、第二の光ビームからの光点がディスク上で第一の光ビームからの光点と同じ位置に入射することを保証するように回転される。そのようなシステムの短所は、プリズムの移動のためにメカニカルな動作を必要とすることである。メカニカルな動作を要求するビーム偏向装置の使用は、そのような装置がメカニカルな疲労を起こしがちであり、および／または振動に影響されやすいため、好ましくない。
米国公開公報第２００２／０１１４２５２７号 米国特許第５，２７８，８１３号

発明が解決しようとする課題は、本明細書または他で言及される従来技術の問題を解決できる、複数放射ビームによる光学走査装置を提供すること、および少なくとも３つの異なった放射ビームを使用する、改良された光学走査装置を提供することである。

本発明の第一の観点によれば、光学記録キャリアの情報層を走査するための光学走査装置が提供され、この光学走査装置は、少なくとも第一の光経路に沿って第一の偏光の第一放射ビームを、および第二の異なった光経路に沿って第二の異なった偏光の第二放射ビームを提供するための放射源と、前記情報層に当該放射ビームを収束させるための光軸を持つ対物レンズ・システムと、複屈折材料の層を備える少なくとも一つのビーム屈折部であって、当該偏光された各放射ビームが、前記複屈折材料を通過することにより異なった屈折率を有するように配向され、少なくとも当該第一放射線ビームを前記光学軸の方に屈折させるビーム屈折部と、を備える。

複屈折材料は、少なくとも２種類の異なった屈折率を持つ材料である。ビーム屈折部は、放射ビームが偏向（つまり、光軸に沿って／光軸の向きに）される角度を変える、入射放射ビームの偏光を使用する。このように、可動機械要素を必要としないビーム屈折部が設けられている。

この光学走査装置は、前記光学記録キャリアから反射する各当該放射ビームの少なくとも一部分を検知する検知器と、前記放射源から受信される前記入射放射を前記光学記録キャリアに伝送し、かつ前記光学記録キャリアから受信される当該反射放射ビームを前記検知器に伝送するビーム・スプリッタと、を備え、ビーム屈折部の少なくとも一つが放射源とビーム・スプリッタとの間に位置しても良い。

この光学走査装置は、前記光学記録キャリアから反射される各当該放射ビームの少なくとも一部分を検知する検知器と、前記放射源から受信した前記入射放射を前記光学記録キャリアに伝送し、かつ前記光学記録キャリアから受信される当該反射放射ビームを前記検知器に伝送するビーム・スプリッタと、を備え、ビーム屈折部の少なくとも一つが、前記ビーム・スプリッタと前記検知器との間に位置しても良い。

この光学走査装置は、前記光学記録キャリアから反射される各当該放射ビームの少なくとも一部分を検知する検知器と、前記放射源から受信される前記入射放射を前記光学記録キャリアに伝送し、かつ前記光学記録キャリアから受信される当該反射放射ビームを前記検知器に伝送するビーム・スプリッタと、を備え、ビーム屈折部の少なくとも一つが、前記ビーム・スプリッタと前記光学記録キャリアの位置との間に位置しても良い。

この複屈折材料は、放射ビームの光学路を横切って延在する２つの表面を有し、第一表面は第一放射ビームを光学軸に向かって屈折させ、第二表面は第一放射ビームを実質上光学軸に沿って屈折させても良い。

このビーム屈折部は、前記複屈折材料と接触しかつ前記光学放射ビームの前記光学路を横切るように延在し、複屈折材料の最大屈折率以上でありかつ該複屈折材料の最小屈折率以上である屈折率を有し、偏光された放射ビームの少なくとも一つが前記複屈折材料を通過することによって実質上前記屈折率を有するように、前記複屈折材料の前記優先軸が配向されても良い。

このビーム屈折部は、優先軸を有する複屈折材料の付加層を有し、この優先軸は、各偏光された放射ビームが、前記複屈折材料の前記付加層を通過して異なる反射率を有するように配向されても良い。

このビーム屈折部は、前記ビームの実質的屈折なしに、前記放射源により供給される前記放射ビームの少なくとも一つを伝送しても良い。

この放射源は、第三の異なった光学路に沿って第三放射ビームを提供し、各放射ビームが異なった波長を持ち、前記光学走査装置が、さらに、入射放射ビームの偏光を変更させる少なくとも一つの半波長板を供え、前記半波長板が、少なくとも一つの当該放射ビームの偏光を変更させかつ少なくとも他の一つの当該放射ビームの偏光を変更させなくても良い。

この光学走査は、偏光された異なった放射ビームが、前記複屈折材料を通過することにより異なった屈折率を有するように配向されている複屈折材料を備え、半波長板が二つの前記ビーム屈折部の間に位置されている少なくとも１つの別のビーム屈折部を備えても良い。

本発明の第二の観点によれば、光学記録キャリアの情報層を走査するための光学走査装置の製造方法が提供され、この方法は、少なくとも１つの放射ビームを第一の光経路に沿って、かつ第二の放射ビームを第二の異なった光経路に沿って、提供するための光源を提供し、放射ビームを当該情報層に集光させるための光学軸を有する対物レンズ・システムを供給し、偏光された放射ビームのそれぞれが、前記複屈折材料を通過することで異なった屈折率を有するように配向され、少なくとも第一放射ビームを前記光学軸の方に屈折させる複屈折材料を備える、少なくとも１つのビーム屈折部を供給する。

本発明は、異なった放射ビームを光学軸に偏向させる適切なビーム屈折部を、複屈折材料を用いて実行することを実現させた。複屈折材料とは、光ビームの異なった偏光成分に対し、少なくとも二つの異なった屈折率を有する材料である。この複屈折材料は、ビーム屈折部内で使用され放射ビームの屈折に対し少なくとも一つの表面を提供する。屈折は、放射ビームが、放射ビームの位相速度が相違する（つまり、これらの材料の屈折率が異なっている）二つの媒体間の境界を横切る際に発生する現象である。このことは、スネル（Snell）の法則に従って放射ビームの進行方向に変化をもたらす。屈折率が異なる媒体間の境界での屈折の程度（すなわち、放射ビームの入射角と屈折角との相違）は、これら二つの媒体間の屈折率の相違に依存する。

従って、境界を規定する媒体の一つ(つまり、複屈折材料の表面)に複屈折材料を使用することにより、この境界により提供される屈折率の程度は、入射ビームの偏光に依存することになるであろう。

以下、このようなビーム屈折部を含む光学走査装置について説明した後、このビーム屈折部をさらに詳細に説明する。

図１は、第一の放射ビーム４を用いて第一の光学記録キャリア３の第一の情報層２を走査する、対物レンズ８を備えた装置を示す。

光学記録キャリア３は、その一方の側に情報層２が配置された透明層５を備えている。透明層５から見て外方に向いている情報層２の表面は保護層６によって環境の影響から保護されている。装置に面している透明層側は入射面と呼ばれている。透明層５は、情報層２に対してメカニカルな支持を提供し、光学記録キャリア３の基板として働く。これに代わる方法として、透明層５は情報層２を保護する機能のみを持ち、一方、メカニカルな支持は情報層２の他の側上にある層、たとえば保護層６、または追加の情報層と最も上層の情報層に接続された保護層によって提供されるという構成法も可能である。図１に示した実施例においては、情報層が透明層５の厚さに相当する第一の情報層の深さ２７を持つことに注意する必要がある。情報層２はキャリア３の表面である。

情報は、図には示されていないが、実質的に平行で、同心円状または螺旋状のトラックに配列され、光学的に検出可能なマークの形で記録キャリアの情報層２上に保存される。トラックは、フォーカスされた放射ビームのスポットによって追随される経路である。マークは光学的に読み出せる任意の形状、たとえばピット、または周囲とは異なった反射係数、または磁化方向を持った領域、またはこれらの組み合わせの形をとる。光学記録キャリア３はディスクの形状をとることができる。

図１に示すように、光学走査装置１は光源７、コリメータ・レンズ１８、ビーム・スプリッタ９、光軸１９ａを持つ対物レンズ・システム８、および検知システム１０を含んでいる。さらに、この光学走査装置１は、サーボ回路１１、フォーカス・アクチュエータ１３、およびエラー訂正用の情報処理ユニット１４を含んでいる。

この特別な実施例では、光源７は、第一の放射ビーム４、第二の放射ビーム４'、および第三の放射ビーム４"を連続的、かつ別々に供給するように設計されている。たとえば、光源７は、放射ビームの２つ、４と４'を連続的に供給する同調可能な半導体レーザーと、第三の放射ビーム４"を供給する別のレーザーとの組み合わせ、またはこれらのビームを別々に供給する３つの半導体レーザーで構成することができる。たとえば、光源７の異なった物理的位置から、および／または対物レンズ・システムの光軸１９ａに対して異なった角度で、２つまたはそれ以上の放射ビームを放射することも可能である。典型的には、各放射ビームは発散的であって、平行した光軸に沿って異なった位置から放射される。たとえば、放射ビームの放射ポイントが光源７から１００ミクロン離れていれば、放射ビームの光軸は１００ミクロン程度離れて平行になる。この放射ビームの間隔は、通常、（光学記録キャリア上において、ビームによって走査される方向に対して）半径方向の走査方向にある。

放射ビーム４は、波長λ_１と偏光ｐ_１を持ち、放射ビーム４'は波長λ_２と偏光ｐ_２を持ち、放射ビーム４"は波長λ_３と偏光ｐ_３を持つとする。波長λ_１、λ_２およびλ_３は、すべて異なる。任意の２つの波長の差は等しいか、または２０ｎｍ以上、できれば５０ｎｍ以上あることが望ましい。２つまたはそれ以上の偏光ｐ_１、ｐ_２およびｐ_３は、互いに異なっていても構わない。

コリメータ・レンズ１８は、発散的な放射ビーム４を十分に平行化されたビーム２０に変換するために光軸１９ａ上に配置されている。同様に、コリメータ・レンズは、放射ビーム４'と４"を、それぞれが十分に平行化されたビーム２０'と２０"の２つのビームに変換する（図１では示されていない）。

ビーム・スプリッタ９は、放射ビームを対物レンズ・システム８に向けて送出するように配置されている。図の例では、放射ビームは、ビーム・スプリッタ９を経由して対物レンズ・システム８に向けて送出される。ビーム・スプリッタ９は、平坦な平行板で形成され、光軸に対して角度α、できれば４５°傾けて配置されることが望ましい。この特別な実施例においては、対物レンズ８の光軸１９ａは光源７の光軸と共通である。

ビーム屈折部３０は、光軸１９ａ上に配置されている。この特別な実施例においては、ビーム屈折部３０は、コリメータ・レンズ１８と対物レンズ・システム８の中間に配置されている。

各放射ビームは、ビーム屈折部３０を通して伝達される。さらに、このビーム屈折部３０は、各放射ビームを対物レンズ・システム８の光軸１９ａに向けて方向づけるように配置されている。この特別な実施例においては、光軸１９ａは光源７の光軸と共通である。すなわち、放射ビームのうちの少なくとも１つは光軸１９ａに沿った光軸を持っている。既に光軸１９ａに合わせて調節されたそのような放射ビームのいずれかが、ビーム屈折部３０による屈折を受けることなく伝達される。光軸１９ａに合わせて光軸が調節されていない放射ビームはすべて、ビーム屈折部３０によって光軸１９ａに向けて方向づけられる。ビーム屈折部３０は、光軸に合わせるように、つまり各ビームの経路が光軸１９ａに沿うように整列されていないビームを屈折させるように設計されていることが望ましい。

各放射ビームを光軸１９ａに整列させるためには、一般に２つの屈折接触面が必要である。第一の屈折接触面は、光軸１９ａの方向に放射ビームを屈折させる、つまり光軸１９ａに向かう角度を持って配置される。第二の屈折接触面は、放射ビームの光経路を、光軸１９ａに沿うように再度屈折させる。

対物レンズ・システム８は、平行化された放射ビーム２０を、第一のフォーカスされた放射ビーム１５に変換して、第一の走査スポット１６を情報層２内の、図に示された位置に形成するように構成されている。

走査中は、記録キャリア３はスピンドル上で（図１には示されていない）回転しており、情報層２は透明層５を通して走査される。フォーカスされた放射ビーム１５は情報層２の上で反射されて反射ビーム２１を形成し、前方収束ビーム１５の光軸上を戻る。対物レンズ・システム８は、反射された放射ビーム２１を、反射された平行放射ビーム２２に変換する。

ビーム・スプリッタ９は、反射された放射ビーム２２の少なくとも１部を検知システム１０に向けて伝送することによって、前方放射ビーム２０を反射された放射ビーム２２から分離する。図示した例の場合、反射された放射ビーム２２は、ビーム・スプリッタ９内のプレートからの反射によって検知システム１０に向けて伝達される。図に示された特別な実施例の場合、ビーム・スプリッタ９は偏光性ビーム・スプリッタである。４分の１波長板９'が、光軸１９に沿ってビーム・スプリッタ９と対物レンズ・システム８の間に置かれている。この４分の１波長板９'と偏光性ビーム・スプリッタ９の組み合わせによって、反射された放射ビーム２２の大部分が検知システムの光軸１９ｂに沿って検知システム１０に向けて伝達されることが保証される。少なくとも屈折光２２の少なくとも一部を検知システム１０に伝送するビーム・スプリッタ９により、検知システムの光学軸１９ｂは、光学軸１９ａに連続している。

検知システム１０は、収束レンズ２５と検知器２３から成り、反射された放射ビーム２２の当該部分を捉えるように設計されている。

検知器は、反射された放射ビームの当該部分を１つまたはそれ以上の電気的信号に変換するように設計されている。

信号の１つは情報信号であり、その値は情報層２上で走査された情報を表している。この情報信号はエラー補正のために情報処理ユニット１４で処理される。

検知システム１０からの他の信号はフォーカス・エラー信号とラディアル・トラッキング・エラー信号である。フォーカス・エラー信号は走査スポット１６と情報層２間のＺ軸方向の高さの差を表している。この信号は「非点収差法」によって生成されることが望ましい。「非点収差法」は、とりわけ、G. Bouwhusis, J. Brarart, A. Huijiser等による「光ディスク・システムの原理（Principles of Opticarl Disc Systems）」、ｐｐ.７５-８０（Adarm Hilger １９８５,ＩＳＢＮ ０-８５２７４-７８５-３）により周知の方法である。ラディアル・トラッキング・エラー信号は、情報層２のXY平面内の走査スポット１６と情報層２内のトラックの中心間の距離を表している。この信号はG. Bouwhuis等による前記書籍のｐｐ.７０-７３で知られる「ラディアル・プッシュプル法(Rardiarl push-pull method)」で生成することができる。

サーボ回路１１は、フォーカス・エラー信号とラディアル・トラッキング・エラー信号に応答して、それぞれフォーカス・アクチュエータ１２とラディアル・アクチュエータ１３を制御するためのサーボ・コントロール信号を提供するように設計されている。フォーカス・アクチュエータ１２は、Ｚ軸に沿った対物レンズ８の位置を制御し、走査スポット１６を実質的に情報層２の平面と一致させる。ラディアル・アクチュエータ１３は、走査スポット１６の半径方向の位置を制御し、対物レンズ８の位置を変えることによって、情報層内で走査スポット１６の半径方向の位置を実質的にトラックの中心線と一致させる。

対物レンズ８は、平行化された放射ビーム２０を第一の開口数ＮＡ_１を持つフォーカスされた放射ビーム１５に変換し、走査スポット１６を形成するために配置されている。言い換えれば、光学走査装置１は波長λ_１、偏光ｐ_１、および開口数ＮＡ_１を持つ放射ビーム１５を用いて第一の情報層２を走査することができる。

さらに、本実施例の光学走査装置は、放射ビーム４'を用いて第二の光学記録キャリア３'の情報層２'を走査すること、および放射ビーム４"を用いて第二の光学記録キャリア３"の情報層２"を走査することも可能である。従って、対物レンズ８は、平行化された放射ビーム２０'を第二の開口数ＮＡ_２を持つフォーカスされた放射ビーム１５'に変換し、第二の走査スポット１６'を情報層２'上の位置に形成する。また、対物レンズ８は、平行化された放射ビーム２０"を第三の開口数ＮＡ_３を持つフォーカスされた放射ビーム１５"に変換し、第三の走査スポット１６"を情報層２"上の位置に形成する。

誤差信号を供給する際に用いるために、走査スポット１６、１６'、１６"の何れか１つまたはそれ以上が２つの追加スポットで形成される。これらの関連した追加スポットは、光ビーム２０の経路内に適切な回折要素を配置することによって形成することができる。

光学記録キャリア３と同様に、光学記録キャリア３'は、第二の情報層の深さ２７'を持ち、その片側に第二の情報層２'が配置されている第二の透明層５'を含んでいる。さらに、光学記録キャリア３"は、第三の情報層の深さ２７"を持ち、その片側に第二の情報層２"が配置されている第三の透明層５"を含んでいる。

本実施例においては、光学記録キャリア３、３'および３"は、たとえば、それぞれ「ブルーレイ・ディスク(Blu-rary Disc)」、ＤＶＤフォーマットのディスク、およびＣＤフォーマットのディスクに対応する。従って、波長λ_１は、３６５ｎｍから４４５ｎｍまでの範囲の波長であり、できれば４０５ｎｍであることが望ましい。開口数ＮＡ_１は、読み出しモードと書き込みモードのどちらでも約０.８５に等しい。波長λ_２は、６２０ｎｍから７００ｎｍまでの範囲の波長であり、できれば６５０ｎｍであることが望ましい。開口数ＮＡ_２は、読み出しモードでは約０.６に、また書き込みモードでは約０.６５に等しい。波長λ_３は、７４０ｎｍから８２０ｎｍまでの範囲の波長であり、できれば７８５ｎｍであることが望ましい。開口数ＮＡ_３は、ＣＤフォーマットのディスクから情報を読み出すためには０.５以下、できれば０.４５が望ましく、ＣＤフォーマットのディスクに情報を書き込むためには０.５から０.５５の間が望ましい。

図２は、本発明の別の実施例による走査装置の一部を通る放射経路の単純化された概略図である。図２に示された走査装置は、一般に、図１に示された装置に対応しており、同様の機能を図示するために同じ参照番号が用いられている。この特別な実施例においては、ビーム屈折部３０は、（図１の場合のように）コリメータ１８と光学記録キャリア３の間に置かれる代わりに、光源７とビーム・スプリッタ９の間の放射経路に置かれている。ビーム屈折部３０が、ビーム・スプリッタ９と光学記録キャリア３との間に位置する図１に示される実施例の場合、ビーム屈折部３０は、「前進方向」で放射ビームを光学軸１９ａに向けられるように、つまり、放射ビームが、光学走査装置に向けられるように、構成されている。光学記録キャリアから反射した放射ビームがビーム屈折部３０を通過する「逆方向」の場合、放射ビームは、図１に示される構成により光学軸１９ａから離れる向きに向けられる。図２に示される構成は、検知器２３に入射したスポットは、同軸である、つまり、これらのスポットは、互いに位置がずれていない。

しかしながら、ビーム屈折部３０が、放射源７とコリメータ１８との間の発散ビーム内に置かれるので、批点収差が、伝送される放射ビームに導入されることになる。光学記録キャリア３に情報層３に入射した結果得られるスポット１６に影響するこのような如何なる非点収差も阻止するために、非点収差補正板３２を放射ビーム路に加えても良い。この非点収差補正板３２は、放射ビーム路内のビーム・スプリッタ９とコリメータ１８との間に置かれる。この非点収差補正板は、透明板である。この非点収差補正板３２は、例えば、ビーム屈折部３０により、望ましくない非点収差ビームが導入された、伝送された放射ビームを補正するように構成されている。板３２は、反対の非点収差を与え、ビームからの望ましくない非点収差をキャンセルするように構成されている。例えば、この非点収差補正板は、補正目的のために伝送されたビームに所望のレベルの非点収差が提供されるように、一つ以上の屈折面を備えることが出来る。

ビーム・スプリッタ９とコリメータ１８の間に非点収差補正板３２を配置することによって、光学記録キャリア３から反射された放射ビームはこの相関板３２のみを通過し、ビーム屈折部３０は通過しなくなる。結果として、ビーム・スプリッタ９によって検知器２３に向けて伝達される、この反射されたビームは、非点収差を含むであろう。上述の非点収差法においては、検知器に入射されるビームが、フォーカス・エラー信号を決定するために望ましい非点収差を持つことを保証するために、典型的には図１に示されるようなレンズが使用される。この特別な実施例においては、望ましい非点収差の量は非点収差補正板３２によって与えられるため、レンズ２５はこの光学走査装置から取り除くことができる。

本願明細書において記述されるビーム屈折部は、スプリッタ９と検知器２３の間の、図２の点線３１によって示される位置に置くこともできる。このような位置に位置するビーム屈折部は、例えば、別々の４分割フォトセンサによる検出を必要とする異なる波長の／異なる位置での放射ビームを防止するために、異なる波長の放射ビームが、単一の検出器システムに確実に入射するように使用することができる。

放射源とスプリッタ９との間、またはスプリッタ９と光学記録キャリア３との間にビーム屈折部３０を置くことに代えて、またはこれらの位置の何れかに位置するビーム屈折部と連動させて、ビーム屈折部を、位置３１に位置させることもできる。例えば、スプリッタ９と光学記録キャリア３の間に第一ビーム屈折部を置くことは、異なる放射ビームが、実質的に同じスポットで光学記録キャリアに入射することを確実にし、その後、スプリッタ９と検知器２３の間に位置するビーム屈折部によって、反射された各放射ビームを、単一の検出器システム（例えば、単一の４分割フォトセンサ）によって検出することを確実にするために、使用することができる。

図３は、複屈折材料３３２の層が組み込まれたビーム屈折部３３０の一例を示す。複屈折材料３３２は、本実施例の場合、さらに２枚の層３３４、３３６の間にはさまれている。両方の付加層３３４、３３６は、透明である。各々の層３３２、３３４、３３６は、要素の光軸（図３に示される具体例の場合、光学レンズ系の光軸１９ａと共通する）を横切って延在する。横切ってと言う用語は、交差してと言う意味に解され、かつこれらの層が平面に限定されるものではない。

図示される特定の具体例の場合、層３３４および３３６は、通常の材料により形成される。この特定の例では、これらの層は、両方とも、屈折率ｎ_tを有する。ここで、ｎ_１≧ｎ_t≧ｎ_２であり、ｎ_１およびｎ_２は、それぞれ、複屈折材料の最大および最小の屈折率である。複屈折材料の表面のうちの少なくとも一方は、ビーム屈折部の光軸に直交していない。ここに図示した例では、複屈折材料３３２は、光軸の垂直線に対しΦ_１をなす（材料３３４との境界によって規定される）第一表面を有する。複屈折材料３３２は、また、光軸の垂直線に対し角度Φ_２で、（材料３３６との境界によって規定される）第二裏面を有する。図３の場合、横断する点線が光軸との垂直線を表し、かつ実線の横断線が、材料の間の境界またはインタフェースを表す。

Φ_１およびΦ_２がゼロでないことが、この後判るであろう。このように、光軸と平行して、関連する表面に入射する如何なる放射のビームも、（インタフェースを規定している２つの媒体の間に屈折率の相違点があると仮定して）インタフェースによって屈折させられるであろう。

複屈折材料を通過する放射ビームが経験する屈折率は、放射ビームの偏光に依存する。例えば、（複屈折材料が適切に配置されている仮定すると）複屈折材料を通過する垂直に偏光した放射ビームが、屈折率ｎ_１を経験することができ、水平に偏光した材料を通過する放射ビームは屈折率ｎ_２を経験することができる。このように、各放射ビームの偏光は、放射ビームが２つの媒体の間の任意の所定の表面／インタフェースで屈折する程度を制御するであろう。

複屈折材料の屈折率は、方向によって変化する。複屈折性の程度は、屈折率の最大値と最小値の間の差である。複屈折性は、材料の非等方性、例えば、結晶の異方性、分子配向、凍結（frozen in）または圧力、により発生する。非等方性のため、各材料は、優先軸を有するとみなすことができる。例えば、液晶では、優先軸は、ディレクターと称され、かつ細長い分子の平均方位に対応する。配向されている複屈折材料の参照は、特定の方向に配向されている複屈折材料の優先軸の概念を含む。

このように、放射ビームの偏光と異なる境界の角度を適切に制御することによって、ビーム屈折部は、入射放射ビームの光学路の任意の所望の変化を提供するように構成することができる。

例えば、複屈折材料の第一および第二表面の角度を適切に制御することによって、軸から外れた入射放射ビームのパスを光軸の方に偏向させるように、第一表面を構成することができる。第二表面も、同様に、入射放射ビームを光軸と平行の方向に屈折させるように、構成させることができる。複屈折材料の厚み（すなわち、光軸に沿った複屈折材料層の長さ）の適切な選択によって、放射ビームが、その表面が光軸と交差する位置で第二表面と交差する場合、（すでに、第一表面によって屈折されている）放射ビームを光軸に沿うように向けるように、第二表面を、構成することができる。

ビーム屈折部は、入射放射ビームにいかなるビーム偏向も提供しない、すなわち、入射放射ビームを屈折させないように、構成することもできる。これは、複屈折材料を通過する放射ビームによって経験される屈折率が、隣接する媒体の屈折率（例えば、ｎ_t）と（実質的に）等しいことを確実にすることによって達成させることができる。

他のビーム屈折部のさまざまな構成も、構成させることができる。例えば、付加層３３４、３３６の屈折率を、異ならせることもできる。これらの層の一つ以上を、複屈折とすることもできる。これに代えて、２つの外層を複屈折材料によって形成し、（図３において層３３２として図示されている）中心層を、均一の屈折率とすることも出来る。これらの複屈折材料は、同一材料とする、または、屈折率が異なる範囲を有する異なる複屈折材料とすることも出来る。

ビーム屈折部は、複屈折材料の単一の層のみで形成することもできる。これに代えて、それを、二層以上の材料（それらのいかなる層も、複屈折とすることができる）により形成することもできる。

上述した実施例の場合、ビーム屈折部は、光出力を有しないものとした。すなわち、それは、放射ビームを収束させる（または発散させる）ことはせず、単に、各々の表面が平面であることによりビームのパスを変えることのみである。他の実施態様の場合、ビーム屈折部は、例えば、曲面を提供することによってまたはインタフェースによって、光出力を有することができる。このような光出力は、光学記録キャリアの表面に放射ビームを集束させることに適していることになる。

図４〜６は、各々、一つ以上のビーム屈折部３０ａ-３０ｄが組み込まれた光学走査装置のより簡略化された動作モードを示す。図４および５に図示された光学走査装置の場合、二つの放射源７ａ、７ｂが設けられている。図６は、３つの放射源７ａ、７ｂおよび７ｃを含む光学走査装置を示す。各放射源７ａ、７ｂ、７ｃは、別々の異なる放射のビームを提供するように配置されている。放射のビームの各々は、それぞれの光学記録キャリアの情報層を走査するために使用される。例えば、図４および５は、光学記録キャリア３の第一型の情報層２を走査するために用いられる放射源７ａからの放射ビームを示す。説明の容易さのために、中間にある光学コンポーネント（例えば、スプリッタ、コリメータ、対物鏡など）は、いずれも、図示されていない。

各放射源７ａ,７ｂ,７ｃは、放射の別々のビームが、光学走査装置の光軸１９ａと実質的に平行となるように配置されている。放射源のうちの１つ７ｂは、光軸１９ａと位置合わせされるビームを提供するように構成される。他の放射源７ａ、７ｃは、光軸１９ａと平行してはいるがそれとは分離している放射ビームを提供するように構成されている。説明の容易さのために、この分離は、誇張されている。放射ビームの分離の標準値は、放射源から放出される際、光軸１９ａから２００ミクロン（およびしばしば、ほぼ１００ミクロン）未満である。図において、各放射ビームの主光線のみが、図示されている。

図４に示される実施例の場合、ビーム屈折部３０ａは、放射ビームを放射源７ａから光軸１９ａに偏向させるのみであるように構成されている。放射ビームの中心部のみが、矢によって示されている。本願明細書において記述されているように、ビーム屈折部３０ａは、複屈折材料を備える任意のビーム屈折部とすることが出来る。光学走査装置を、ビーム偏向器３０ａをコリメータに隣接させ、コリメータ・レンズの焦点距離をほぼ１０ｍｍにして、図１のように構成すると、放射ビームのパスは、１０ミリラジアン傾く。ビーム屈折部に１ｍｍの厚さ（すなわち、光軸に沿った長さ）が使用される場合、光学通路は、ほぼ１０ミクロンシフトする。このような小さいシフトは、光学走査装置の読出しパフォーマンスに（すなわち、光学記録キャリアを走査する光学走査装置の能力において）、無視できる影響しか及ぼさない。

図５に示した他の実施例の場合、ビーム屈折部３０ｂは、放射源７ａから放射ビームを光軸１９ａの方に屈折させるのみならず、その後、放射ビームを光軸１９ａに沿って屈折させるように構成されている。放射源７ａからの放射ビームは、実質的に光軸１９ａに沿うように位置合わせされる。このビーム屈折部は、放射源７ｂからのこの第二放射ビームの光軸が、実質的に放射ビームの光軸と一致するように、放射源７ａからの放射ビームを屈折させるように構成されている。

単一ビーム屈折部３０ａは、例えば、図３に関連して記載された要素３３０と同様な機能を提供するために、使用することができる。これに代えて、２つの別々のビーム屈折部を、同じ機能を提供するために使用することもできる。

図６は、二ビーム屈折部３０ｃ、３０ｄが組み込まれているこの事例における、光学走査装置の他の実施を示す。加えて、光学走査装置は、少なくとも一つの当該ビームの偏光を変えるように構成される偏光変更要素３０１を含む。

偏光変更要素は、当該ビームのうちの２つの偏光を変えるように構成させることができる。しかしながら、この実施例の場合、偏光変更要素３０１の機能は、波長に依存し、かつ、予め定められた波長の当該ビームのうちの１つの偏光のみを変更するように構成されている。偏光変更要素３０１は、異なる波長の他のビームの偏光を変えないように構成されている。偏光変更要素は、２分の１波長板である。このように、これは、適切な波長のビームに対し、水平偏光された光を垂直偏光された光、およびその逆に変更させることができる。

図示したこの実施例の場合、放射源７ａは、ｐ_１に直角の偏光ｐ_３を有する放射を発する放射源７ｂおよび７ｃによって、第一偏光ｐ_１を有する放射を発する。ビーム屈折部３０ｃは、一方の偏光（ｐ_１）を有する放射を屈折させ、かつ他の偏光（ｐ_３）の光を要素３０ｃによる実質的な屈折なしに伝送させることを可能にするように構成されている。ビーム屈折部３０ｄは、逆の機能を実行する、すなわち、偏光ｐ_３の光を屈折させ、かつ、偏光ｐ_１の光を屈折させずに伝送するように構成されている。

「実質的な屈折なし」と言う用語は、調整されている放射ビームから生じるスポットの位置により光学装置のパフォーマンスを変える量の分、放射ビームが、偏光変更要素の範囲内の屈折によって偏向されずに、放射ビームが、ビーム屈折部を介して伝送される、ことを示す。このように、非屈折とは、実質上、０．１度未満の屈折角である。

このように、屈折部３０ｃは、放射源７ａからの放射を光軸１９ａの方へ屈折させるように機能する。他の偏光の放射は、放射源７ｂおよび７ｃから、ビーム屈折部３０ｃを介して妨げられずに送信される。

この実施例の場合、偏光変更要素３０１は、放射源７ｂから発される波長の放射の偏光のみを変更させるように構成されている。要素３０１は、二つのビーム屈折部の間に位置決めされる。このように、放射源７ｂからの放射は、ビーム屈折部３０ｄに入射する際、（偏光ｐ_３に直角の）偏光ｐ_１である。このように、放射源７ａおよび７ｂからの偏光ｐ_１のビームは、ビーム屈折部３０ｄを介して実質的な屈折無しに伝送される。ビーム屈折部３０ｄは、（放射源７ｃから）の偏光ｐ_３の放射を光軸１９ａの方へ屈折させるように構成されている。

このように、ビーム屈折部の適切な適用およびビーム屈折部の間に位置させた偏光変更要素によって、別々の放射源からの各々の放射ビームが、光学記録キャリア３の情報層２上の類似スポットに収束されるように構成することができる。

要素３０ｃ、３０ｄおよび３０１は、個別要素として示されたが、複合構造を採用して、要素の全てを組み込むことも可能であることは理解されるであろう。例えば、当該ビーム屈折部の異なる表面によって提供されるビーム屈折部３０ｃおよび３０ｄの機能を有する、（２分の１波長板のような）偏光変更要素は、単一ビーム屈折部の複屈折材料の範囲内に組み込むことができる。

光学走査装置に複屈折材料を使用するビーム屈折部を組み込むことによって、機械的疲労なしに、かつビーム屈折部による放射損失を相対的に低くして、マルチ放射ビーム光学走査装置を、容易に実施させることができる。

本発明の一実施例による光学走査装置の概略図を示す。 本発明の別の実施例による光学走査装置の一部の概略図を示す。 図１および図２の光学走査装置での使用に適した、複屈折材料を組み込んだビーム屈折部の単純化された側面断面図を示す。 本発明の他の実施例における、一つ以上のビーム屈折部が組み込まれた光学走査装置の単純化された概略図を示す。 本発明の他の実施例における、一つ以上のビーム屈折部が組み込まれた光学走査装置の単純化された概略図を示す。 本発明の他の実施例における、一つ以上のビーム屈折部が組み込まれた光学走査装置の単純化された概略図を示す。

符号の説明

１ 光学走査装置
２ 情報層
３ 光学記録キャリア
４ 放射ビーム
５ 透明層
６ 保護層
７ 光源
７ａ 光源
７ｂ 光源
７ｃ 光源
８ 対物レンズ
９ ビーム・スプリッタ
１０ 検知システム
１１ サーボ回路
１２ フォーカス・アクチュエータ
１３ ラディアル・アクチュエータ
１４ 情報処理ユニット
１５ フォーカスされた放射ビーム
１６ 走査スポット
１８ コリメータ
１９ａ 光軸
１９ｂ 光軸
２０ 平行化されたビーム
２１ 反射された反射ビーム
２２ 反射された平行放射ビーム
２３ 検知器
２５ 収束レンズ
２７ 情報層の深さ
３０ ビーム屈折部
３２ 非点収差補正板

Claims (11)

1. 光学記録キャリアの情報層を走査するための光学走査装置であって、
   少なくとも、第一の光経路に沿った第一の偏光の第一放射ビームと、第二の光経路に沿った第二の偏光の第二放射ビームと、を提供するための放射源と、
   前記情報層に前記放射ビームを集光させるための、光軸を有する対物レンズ・システムと、
   複屈折材料の層を備える少なくとも一つのビーム屈折部であって、該複屈折材料は、前記偏光された各放射ビームが当該複屈折材料を通過することにより異なった屈折率を有するように配向され、かつ少なくとも当該第一放射線ビームを前記光学軸の方に屈折させる複屈折材料であるビーム屈折部と、
   を備える光学走査装置。
2. 前記光学記録キャリアから反射される各当該放射ビームの少なくとも一部分を検知する検知器と、
   前記放射源から入射する前記入射する放射ビームを前記光学記録キャリアに透過させ、かつ前記光学記録キャリアから入射する当該反射された放射ビームを前記検知器に送るビーム・スプリッタと、を備え、
   前記ビーム屈折部の少なくとも一つが、前記放射源と前記ビーム・スプリッタとの間に位置する請求項１に記載の光学走査装置。
3. 前記光学記録キャリアから反射される各当該放射ビームの少なくとも一部分を検知する検知器と、
   前記放射源から入射する前記入射する放射ビームを前記光学記録キャリアに透過させ、かつ前記光学記録キャリアから入射する当該反射された放射ビームを前記検知器に伝送するビーム・スプリッタと、を備え、
   前記ビーム屈折部の少なくとも一つが、前記ビーム・スプリッタと前記検知器との間に位置する請求項１に記載の光学走査装置。
4. 前記光学記録キャリアから反射される各当該放射ビームの少なくとも一部分を検知する検知器と、
   前記放射源から入射する前記入射する放射ビームを前記光学記録キャリアに透過させ、かつ前記光学記録キャリアから入射する当該反射された放射ビームを前記検知器に送るビーム・スプリッタと、を備え、
   前記ビーム屈折部の少なくとも一つが、前記ビーム・スプリッタと前記光学記録キャリアの位置との間に位置する請求項１に記載の光学走査装置。
5. 前記複屈折材料が、前記放射ビームの前記光学路を横切って延在する２つの表面を有し、第一の表面は前記第一放射ビームを前記光学軸に向かって屈折させ、第二の表面は該第一放射ビームを実質上光学軸に並行な方向に屈折させる請求項１から４の何れかに記載の光学走査装置。
6. 当該ビーム屈折部は、
   前記複屈折材料と接触しかつ前記光学放射ビームの前記光学路に対して斜め方向に延在し、前記複屈折材料の最大屈折率以上でありかつ該複屈折材料の最小屈折率以上である屈折率を有する透明材料を有し、
   前記偏光された放射ビームの少なくとも一つが前記複屈折材料を通過することにより実質上前記屈折率を有するように、前記複屈折材料の優先軸が配向されている、
   請求項１から５の何れかに記載の光学走査装置。
7. 当該ビーム屈折部が、さらに、優先軸を有する複屈折材料の付加層を有し、前記優先軸は、各偏光された放射ビームが前記複屈折材料の前記付加層を通過して異なる反射率を有するように配向されている、請求項１から６の何れかに記載の光学走査装置。
8. 当該ビーム屈折部が、前記ビームの実質的屈折なしに、前記放射源により供給される前記放射ビームの少なくとも一つを透過させる、請求項１から７の何れかに記載の光学走査装置。
9. 前記放射源は、第三の光学路に沿った第三放射ビームを提供し、各放射ビームが異なった波長を持ち、
   前記光学走査装置が、さらに、入射する放射ビームの偏光を変更させる少なくとも一つの半波長板を備え、前記半波長板が、少なくとも一つの当該放射ビームの偏光を変更させかつ少なくとも他の一つの当該放射ビームの偏光を変更させない請求項１から８の何れかに記載の光学走査装置。
10. 他の偏光された放射ビームが前記複屈折材料を通過することにより異る屈折率を有するように配向されている複屈折材料を有する少なくとも１つの別のビーム屈折部を備え、前記半波長板が二つの前記ビーム屈折部の間に位置される、請求項１から９の何れかに記載の光学走査装置。
11. 光学記録キャリアの情報層を走査するための光学走査装置の製造方法であって、
    少なくとも、第一の光経路に沿った第一の偏光の第一放射ビームと、第二の光経路に沿った第二の偏光の第二放射ビームと、を提供するための放射源を供給し、
    前記放射ビームを当該情報層に集光させるための、光学軸を有する対物レンズ・システムを供給し、
    複屈折材料の層を備える少なくとも一つのビーム屈折部であって、該複屈折材料は、前記偏光された各放射ビームが当該複屈折材料を通過することにより異なった屈折率を有するように配向され、かつ少なくとも当該第一放射線ビームを前記光学軸の方に屈折させる複屈折材料であるビーム屈折部を供給する、
    光学走査装置の製造方法。

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