(57)【要約】情報層（２）を走査するための光走査デバイス（１）は、放射ビーム（１４）を供給するための放射源（６）、光軸（ＯＯ’）を有するレンズ系（７）、並びに、（ｉ）放射ビームを第一の非点収差放射ビーム（２９）へ変換するためのベクトル（Ｗｏ，１，θ１）によって表される第一の量の非点収差（Ｗ１）を発生させるための非点収差を発生させる素子（９）、（ｉｉ）第一の非点収差放射ビームをベクトル（Ｗｏ，３，θ３）によって表される第三の量の非点収差（Ｗ３）を有する第二の非点収差放射ビーム（３０）へ変換するためのベクトル（Ｗｏ，２，θ２）によって表される第二の量の非点収差（Ｗ２）を発生させるための非点収差を補正する素子（２７）、並びに（ｉｉｉ）第二の非点収差放射ビームを電気信号へ変換するための検出器（２８）を含む検出系（８）を含む。本発明によれば、Ｗ３は、検出器に適合され、しかもＷｏ，２及びθ２は、実質的に次の式（Ｗｏ，１，２θ１）＋（Ｗｏ，２，２θ２）＝（Ｗｏ，３，２θ３）に従う。【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報層を走査する光走査デバイスであって、
当該デバイスは、
第一の放射ビームを供給する放射源、
前記情報層の位置において前記第一の放射ビームを走査点に変換するレンズ系、及び
検出系
を有し、
前記レンズ系は、光軸（ＯＯ’）を有し、
前記検出系は、第一の量の非点収差（Ｗ１）を発生させる非点収差を発生させる素子を有し、
前記非点収差を発生させる素子は、前記第一の放射ビームを第一の焦線（Ｆ１）及び前記非点収差を発生させる素子から前記第一の焦線よりも遠い第二の焦線（Ｆ２）を有する第一の非点収差放射ビームに変換し、
前記第一の量の非点収差（Ｗ１）は、前記光軸に垂直な基準面（ＸＹ）においてベクトル（Ｗｏ，１，θ１）によって表され、
Ｗｏ，ｉは、Ｗｉの大きさを表し、
θｉは、前記第一の焦線及び前記光軸に垂直である基準軸（Ｘ）の間における角度を表し、
前記検出系は、第二の量の非点収差（Ｗ２）を発生させる非点収差を補正する素子を有し、
前記非点収差を補正する素子は、前記第一の非点収差放射ビームを第三の量の非点収差（Ｗ３）を有する第二の非点収差放射ビームに変換し、
前記第二の量の非点収差（Ｗ２）は、前記基準面においてベクトル（Ｗｏ，２，θ２）によって表され、
前記第三の量の非点収差（Ｗ３）は、前記基準面においてベクトル（Ｗｏ，３，θ３）によって表され、
前記検出系は、前記第三の放射ビームを電気信号に変換する検出器を有し、
Ｗ３は、前記検出器に適合させられ、
Ｗｏ，２及びθ２は、実質的に以下の式
（Ｗｏ，１，２θ１）＋（Ｗｏ，２，２θ２）＝（Ｗｏ，３，２θ３）
に従うことを特徴とする光走査デバイス。
【請求項２】
前記非点収差を発生させる素子は、ビームスプリッターとしての使用のために第一の平行平面板を有することを特徴とする請求項１記載の光走査デバイス。
【請求項３】
前記非点収差を補正する素子は、前記基準軸（Ｘ）に関して所定の第一の角度（γｃｙｌ）を有する対称の軸を有する柱面によって形成され、
前記所定の第一の角度は、以下の式
γｃｙｌ−θ３＝１／２Ａｒｃｓｉｎ［Ｗｏ，１ｓｉｎ（２（θ１−θ３））／（Ｗｏ，３２＋Ｗｏ，１２−２Ｗｏ，３Ｗｏ，１ｃｏｓ（２（θ１−θ３）））１／２］によって与えられ、
θ１−θ３、Ｗｏ，１、及びＷｏ，３は、以下の条件
Ｗｏ，３２＋Ｗｏ，１２＞２Ｗｏ，３Ｗｏ，１ｃｏｓ（２（θ１−θ３））
を満足することを特徴とする請求項１記載の光走査デバイス。
【請求項４】
前記柱面の非点隔差（Δｆ２）は、以下の式
Ｗｏ，２＝［Ｗｏ，３２＋Ｗｏ，１２−２Ｗｏ，３Ｗｏ，１ｃｏｓ（２（θ１−θ３））］１／２
によって与えられ、
θ１−θ３、Ｗｏ，１、及びＷｏ，３は、以下の条件
Ｗｏ，３２＋Ｗｏ，１２＞２Ｗｏ，３Ｗｏ，１ｃｏｓ（２（θ１−θ３））
を満足することを特徴とする請求項３記載の光走査デバイス。
【請求項５】
前記非点収差を補正する素子は、法線方向（Ｎ２）を有する第二の平行平面板によって形成されることを特徴とする請求項１記載の光走査デバイス。
【請求項６】
前記非点収差を補正する素子は、前記非点収差を発生させる素子に面するサーボレンズの入口面として形成され、
前記サーボレンズは、入口面及び前記検出器に面する出口面を有し、
これらの面の一つは、非等方的に湾曲することを特徴とする請求項２記載の光走査デバイス。
【請求項７】
前記検出器は、前記基準軸（Ｘ）の方向に分離線を有する四分円の検出器によって形成され、
Ｗ３は、角度θ３が、４５°に実質的に等しいように、前記検出器に適合させられることを特徴とする請求項１記載の光走査デバイス。
【請求項８】
前記検出系は、焦点誤差信号（Ｉfocus）及び／又はラジアルトラッキング誤差信号（Ｉradial）を提供するためにさらに配置され、
それは、サーボ回路、並びに前記情報層の位置に関して前記走査点及び／又は走査され得る前記情報層のトラックの位置を制御する、前記焦点誤差信号及び／又は前記ラジアルトラッキング誤差信号に応答するアクチュエータをさらに有することを特徴とする請求項１記載の光走査デバイス。
【請求項９】
それは、誤差補正用の情報処理ユニットをさらに有することを特徴とする請求項１記載の光走査デバイス。
【請求項１０】
前記レンズ系は、複レンズ系を形成する第一の対物レンズ及び第二の対物レンズを有することを特徴とする請求項１記載の光走査デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、情報層を走査するための光走査デバイスに関し、そのデバイスは、（ａ）第一の放射ビームを供給するための放射源、及び（ｂ）前記第一の放射ビームを前記情報層における走査点へ変換するためのレンズ系を含み、そのレンズ系は、光軸を有し、そのデバイスは、（ｃ）第一の焦線及び前記第一の焦線よりも前記非点収差を発生させる素子から遠い第二の焦線を有する第一の非点収差放射ビームへ前記第一の放射ビームを変換するために第一の量の非点収差Ｗ１を発生させるための非点収差を発生させる素子を含み、前記第一の量の非点収差は、前記光軸に垂直な基準面におけるベクトル（Ｗｏ，１，θ１）によって表され、ここでＷｏ，１は、Ｗ１の大きさを表し、θ１は、前記第一の焦線及び前記光軸に垂直である基準軸の間の角度を表し、第三の量の非点収差Ｗ３を有する第二の非点収差放射ビームへ前記第一の非点収差放射ビームを変換するために第二の量の非点収差Ｗ２を発生させるための非点収差を補正する素子を含み、前記第二の量の非点収差は、前記基準面におけるベクトル（Ｗｏ，２，θ２）によって表され、前記第三の量の非点収差は、前記基準面におけるベクトル（Ｗｏ，３，θ３）によって表され、並びに前記第三の放射ビームを電気信号へ変換するための検出器を含む検出系を含む。
【０００２】
本記載において、“情報層を走査すること”は、情報層から情報を読み取る（“読み取りモード”）、情報層上に情報を書き込む（“書き込みモード”）、及び／又は情報層からの情報を消去するために放射ビームで走査することに言及する。
【０００３】
本記載において、ある量の非点収差は、以下のように特徴付けられる。光軸を有する光学素子を考慮すると、入口面及び出口面、しかも光学素子は、第一の焦線及び前記第一の焦線よりも出口面から遠い第二の焦線を有する、出てくる非点収差放射ビームへ、入射の無非点収差放射ビームを変換するために、ある量の非点収差Ｗを発生させる。非点収差Ｗの量は、光軸に対して垂直な基準面（ＸＹ）におけるベクトル（Ｗｏ，θ）によって表され、ここでＷｏは、Ｗの大きさを表し、θは、Ｗの方向を表す角度である。大きさＷｏは、ザイデル（Ｓｅｉｄｅｌ）の係数によって表される。代わりに、それを、ゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）の係数、波面収差のピーク値、“非点隔差”、又は（第一及び第二の焦線の間における距離に対応する）縦収差によって表してもよい。角度θは、第一の焦線の方向及び光軸に垂直な基準軸（Ｘ）の間における角度によって表される。
【０００４】
概して、トラック上に走査点を保つこと、すなわち、走査される情報層上の焦点に走査点を維持すること及び走査されるトラックの中心線上で走査点を維持することは重要である。以下において、与えられたトラックに対して、“半径方向”は、トラック及びディスクの中心の間における距離を意味し、“接線方向”は、トラックに対して接線であると共に半径方向に垂直である方向を意味する。
【０００５】
走査され得る情報層上の焦点に走査点を維持するために、“焦点誤差信号”は、通常、よりわけＧ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ，Ｊ．Ｂｒａａｔ，Ａ．Ｈｕｉｊｓｅｒ  ｅｔ  ａｌ，“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，”ｐ．７５−８０（Ａｄａｍ  Ｈｉｌｇｅｒ  １９８５）（ＩＳＢＮ  ０−８５２７４−７８５−３）による本から知られるいわゆる“非点収差法”によって形成される。この方法は、放射ビームの光路中に故意に導入される非点収差と呼ばれる光学収差に基づく。より具体的には、非点収差を発生させる素子は、放射ビームを、半径方向に関してある角度（好ましくは４５°）を有する非点収差を有する放射ビームへ、変換する。検出器は、この非点収差放射ビームを焦点誤差信号へ変換し、この信号は、情報層上の焦点に走査点を維持するために、レンズ系の位置をその光軸に沿って機械的に調節するためにさらに使用される。走査点が情報層上の焦点にあるとき、検出器上の点（スポット）の形状は、円形であり、従って、焦点誤差信号は、０に等しい。走査点が情報層へ近すぎるか又は情報層から遠すぎるとき、レンズ系を介してディスクによって反射された放射ビームは、発散性又は収束性である。検出器上の点の形状は、楕円形であり、従って焦点誤差信号は、ゼロと異なる。正当なトラックに走査点を維持するために、“ラジアルトラッキング誤差信号”を、とりわけＧ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ  ｅｔ  ａｌ，ｐ．７０−７３による前記の本から知られる、いわゆる“ラジアルプッシュプル法”によって形成してもよい。この信号は、走査される必要がある情報層のトラックに走査点を維持するために、半径方向に沿ってレンズ系の位置を機械的に調節するために、さらに使用される。
【０００６】
本記載の図１ａは、焦点誤差信号及びラジアルトラッキング誤差信号の発生を可能とする既知の構成における既知の光走査デバイスを示す。既知のデバイスは、トラックの中心線に沿って光記録担体のトラックを走査する。図１ａを参照して、“Ｘ０”及び“Ｙ０”は、それぞれ、半径方向及び接線方向に平行な二つの基準軸であり、“Ｚ０”は、軸Ｘ０及びＹ０と共に、直交基底を形成する基準軸である。既知のデバイスは、二つのシャフトＳａ及びＳｂ並びに光走査ヘッドＯＨを含む。光走査ヘッドは、軸Ｘ０に平行な方向に、シャフトＳａ及びＳｂに沿って動くことができ、それによって、一つのトラックから別のトラックへ走査すること及び走査されるトラックの中心線上における走査点の位置を調節することを可能にする。光走査ヘッドＯＨは、放射源ＲＳ、レンズ系ＬＳ及び検出系ＤＳを含む。レンズ系ＬＳは、コリメーターレンズＣＬ、対物レンズＯＬ、及び（図１ａに示してない）平面鏡を含む。平面鏡は、軸Ｚ０に沿って対物レンズＯＬより下に配置される。鏡の平面の法線は、軸Ｚ０及び基準軸Ｚの間における９０°の角度を分割する。図１ａに示すように、“Ｚ”は、検出器Ｄ及びコリメーターレンズＣＬの間における光軸と同じ方向を有する基準軸である。軸Ｚは、接線方向Ｙ０と４５°の角度をなす。走査する間に、放射ビームは、放射源ＲＳから放出されると共に、レンズ系ＬＳを介して、走査されるトラックへ方向付けられる。そして、放射ビームは、主要な反射された放射ビーム及び回折放射ビーム（主として、＋１次の回折ビーム及び−１次の回折ビーム）の形態で、走査されるトラック上で反射する。回折ビームは、主要な放射ビームの断面において半ローブの形状を有する。主要な反射された放射ビーム並びに＋１次及び−１次の回折ビームは、レンズ系ＬＳを介して検出系ＤＳへ方向付けられる。検出系ＤＳは、（１）ビームスプリッター及び非点収差を発生させる素子の両方として使用される平行平面板ＰＰＰ並びに（２）検出器Ｄを含む。図１ａに示す構成において、板ＰＰＰの位置付けは、非点収差によって発生させられるようなビームの焦線が、軸Ｚに垂直であると共に図面の平面に含まれる基準軸Ｎと０°又は９０°の角度を有することを引き起こす。トラックの方向（すなわち、軸Ｙ０に沿った接線方向）及び鏡の位置付けは、＋１次の回折ローブ及び−１次の回折ローブが、検出器Ｄ上で軸Ｎと４５°の角度を有することを引き起こす。この場合には、焦線及びローブの間における４５°の角度は、それぞれ、プッシュプル法及び非点収差法を使用してラジアル誤差信号及び焦点誤差信号を発生させるために、検出器Ｄとして四分円の検出器の使用を可能にする。
【０００７】
しかしながら、機械的な空間のような機械的な理由のために、図１ｂに示すような０°又は９０°の位置付けを有することは、好都合である。
【０００８】
図１ｂの既知のデバイスは、図１ａの既知のデバイスのものと同じ構成部品を有するが、異なる構成で配置される。図１ｂを参照して、“Ｘ１”及び“Ｙ１”は、それぞれ、半径方向及び接線方向に平行な二つの基準軸であり、“Ｚ１”は、軸Ｘ１及びＹ１と共に、直交基底を形成する基準軸である。図１ｂの既知のデバイスは、軸Ｙ１に平行であるトラックの中心線に沿って光記録担体のトラックを走査する。光走査ヘッドＯＨは、軸Ｘ１に平行な方向に、シャフトＳａ及びＳｂに沿って動くことができる。（図１ｂに示してない）レンズ系ＬＳの平面鏡は、軸Ｚ１に沿って対物レンズＯＬより下に配置される。鏡の平面の法線は、軸Ｘ１及びＺ１の間における４５°の角度を分割する。
【０００９】
しかしながら、図１ｂに示す構成において、光走査デバイスは、さらなる措置なしには、それが、焦点誤差信号及びラジアルトラッキング誤差信号を同時に形成することを可能としないという不都合を有する。図１ａ関して説明したように、板ＰＰＰの位置付けは、非点収差によって発生させられるようなビームの焦線が、軸Ｎと０°又は９０°の角度を有することを引き起こす。トラックの方向（すなわち、軸Ｙ１に沿った接線方向）及び鏡の位置付けは、検出器Ｄ上における＋１次の回折ローブ及び−１次の回折ローブが、軸Ｎと−９０°又は＋９０°の角度を有することを引き起こす。この場合には、検出器Ｄとして四分円の検出器を使用することによって、ローブ及び焦線の相互の位置付けは、それぞれ、プッシュプル法及び非点収差法を使用することによって、ラジアル誤差信号及び焦点誤差信号を同時に発生させることを可能にしない。
【００１０】
この不都合を軽減するための解決策は、米国特許第４，７３１，５２７号から知られている。既知の解決策によれば、検出系は、円柱レンズによって形成された非点収差を補正する素子をさらに含む。米国特許第４，７３１，５２７号において説明されるように、非点収差を発生させる素子は、第一の量の非点収差Ｗａを発生させ、非点収差を補正する素子は、第二の量の非点収差Ｗｂを発生させる。円柱レンズは、四分円の検出器の最大の感度を提供するために、すなわち、“非点収差法”に従って半径方向に関して４５°で位置付けされるために、非点収差Ｗｃの量が、作られるように、配置される。これは、米国特許第４，７３１，５２７号によれば、非点収差Ｗａ、Ｗｂ、及びＷｃの量が、以下の式
Ｗｃ＝Ｗａ＋Ｗｂ                    （１）
を満たすときに、達成される。
【００１１】
式（１）によれば、本記載の図２は、検出系の光軸に垂直である基準面ＸＹにおける非点収差Ｗａ、Ｗｂ、及びＷｃの量の間における関係を示し、ここで、Ｗｏ，ａ、Ｗｏ，ｂ、及びＷｏ，ｃは、それぞれ、Ｗａ、Ｗｂ、及びＷｃの大きさであり、θａ、θｂ、及びθｃは、それぞれ、Ｗａ、Ｗｂ、及びＷｃの角度である。また、非点収差の量のベクトル表現を使用することによって、式（１）を、以下の
（Ｗｏ，ｃ，θｃ）＝（Ｗｏ，ａ，θａ）＋（Ｗｏ，ｂ，θｂ）              （２）
のように表現してもよい。
【００１２】
しかしながら、米国特許第４，７３１，５２７号の示唆は、それが、非点収差の所望の補正を提供しないので、不満足である。
【００１３】
非点収差を補正する素子を含む他の光走査デバイスは、米国特許第４，９６８，８７４号のような先行技術に開示されている。
【００１４】
米国特許第４，９６８，８７４号は、開始の段落に記載したような光走査デバイスを開示し、ここで非点収差を補正する素子は、非点収差を発生させる素子によって発生させられた非点収差を補償するための第一の非等方的に湾曲した面及び任意の方向、すなわち、半径方向に関して４５°における新しい非点収差を発生させるための第二の非等方的に湾曲した面を含む。
【００１５】
米国特許第４，９６８，８７４号に記載された非点収差を補正する素子の不都合は、それが、製造することが困難である二つの非等方的に湾曲した面を含むことである。
【００１６】
本発明の目的は、前述の不都合を軽減する、特に“非点収差法”に従って非点収差を提供する、及び製造することが容易である光走査デバイスを提供することである。
【００１７】
本発明によれば、これらの目的は、Ｗ３が、前記検出器に適合され、Ｗｏ，２及びθ２が、実質的に
（Ｗｏ，１，２θ１）＋（Ｗｏ，２，２θ２）＝（Ｗｏ，３，２θ３）
に従うことを特徴とする、開始の段落に記載したような光走査デバイスによって達成される。
【００１８】
本発明による光走査デバイスの利点は、（特に表３及び４に関して）さらに詳細に以下に示すように、それが、当業者が非点収差を所望のものに補正することを可能にすることである。
【００１９】
光走査デバイスの好適な実施形態において、非点収差を補正する素子は、第一の焦線に関して所定の第一の角度を形成する対称の軸を有する柱面によって形成され、この角度の値は、所望の角度、第一の非点隔差、及び第二の非点隔差に依存する。
【００２０】
柱面を備えた非点収差を補正する素子を形成することの利点は、それが、米国特許第４，９６８，８７４号を参照して記載されたもののような二つの非等方的に湾曲した面よりも一つの非等方的に湾曲した面を製造することがより容易であることである。本記載において、“非等方的に湾曲した面”は、二つの相互に垂直な方向において異なる曲率及び／又は非球面係数を備えた面を意味する。
【００２１】
柱面を備えた非点収差を補正する素子の別の利点は、柱面が、米国特許第４，９６８，８７４号を参照して記載された非点収差を補正する素子のもののような非等方的に湾曲した面よりも機械的な許容量の変化にあまり敏感でないことである。
【００２２】
光走査デバイスの好適な実施形態において、非点収差を発生させる素子は、この板の法線方向及び光軸の間における所定の角度で傾斜させられる平行平面板によって形成される。また、この実施形態を、レンズ系の方向において放射源からの放射ビームを再度方向付けるために、ビームスプリッターとして使用することもできる。
【００２３】
平行平面板を備えた非点収差を発生させる素子を形成することの利点は、平行平面板が、ビーム分割キューブのような商業において見出すことができる他の非点収差を発生させる素子よりも安価であることである。
【００２４】
平行平面板を備えた非点収差を発生させる素子を形成することの別の利点は、平行平面板が、一般的に、ビーム分割キューブよりも薄く、それによってより小型の光走査デバイスをもたらすことである。
【００２５】
本発明の目的、利点、及び特徴は、添付する図面に図説するような以下の本発明のより詳細な記載から明らかであると思われる。
【００２６】
図３は、光記録担体３の情報層２を走査するための本発明による光走査デバイス１の構成部品の概略の実例である。図３に示す構成部品の構成は、図１ｂの構成と同じである。しかしながら、図１ｂを参照して記載したレンズ系の鏡を、明瞭さの理由のために、図３においては描いておかなかった。特に、純粋に任意の選択の問題として、並びに図３以降を参照して、“Ｘ軸”及び“Ｙ軸”は、それぞれ、光記録担体の半径方向及び接線方向に対応する基準軸であり、“Ｚ軸”は、光走査デバイス１における光軸に平行な基準軸である。
【００２７】
実例によって、光記録担体３は、透明層４を含み、その一つの側面には情報層２が配置される。透明層４から離れて面する情報層２の側面は、保護層５によって環境の影響から保護される。図３に示すように、層２、４、及び５は、図３に示したＸ軸及びＹ軸の方向において平面である。透明層４は、情報層２に対する機械的な支持を提供することによって担体３に対する基板として作用する。代わりに、透明層４は、機械的な支持が、情報層２の他の側面上における層によって、例えば保護層によって又は最上の情報層に接続された追加の情報層及び透明層によって、提供される一方で、情報層２を保護する単一の機能を有してもよい。情報層２は、トラックを含む担体３の面である。トラックは、焦点合わせされた放射ビームによって追跡される経路であり、その経路上には、情報を表す光学的に読み取り可能なマークが配置される。マークは、例えば、ピット又は周囲と異なる反射係数若しくは磁化の方向を備えたエリアの形態であってもよい。光記録担体３がディスクの形状を有する場合には、以下のものは、与えられたトラックに関して定義される。“半径方向”は、ディスクのトラック及び中心の間における方向であり、“接線方向”は、トラックに対して接線であると共に“半径方向”に垂直である方向である。
【００２８】
図３に示すように、光走査デバイス１は、放射源６、光軸ＯＯ’を有するレンズ系７、及び検出系８を含む。Ｘ軸は、光軸ＯＯ’に垂直であると共に半径方向に平行である。Ｙ軸は、光軸ＯＯ’に及びＸ軸に垂直である。Ｚ軸は、光軸ＯＯ’に平行であり、従って、Ｘ軸及びＹ軸の両方に垂直である。
【００２９】
また、図３に示すように、光走査デバイス１は、好ましくは、ビームスプリッター、サーボ回路１０、焦点アクチュエータ１１及びラジアルアクチュエータ１２、並びに誤差補正用の情報処理ユニット１３をさらに含む。
【００３０】
放射源６は、放射ビーム１４を供給するために配置される。好ましくは、放射源６は、選択された波長λで放射ビーム１４を放出する、少なくとも一つの半導体レーザーを含む。例えば、光記録担体３が、いわゆるＤＶＤ形式のものである場合には、放射ビーム１４の波長λは、６２０及び７００ｎｍの間にあり、好ましくは６６０ｎｍに等しく、光記録担体３が、いわゆるＤＶＲ形式のものである場合には、波長λは、好ましくは４０５ｎｍに等しい。より好ましくは、放射源６は、中央の放射ビーム１４から（図に示してない）二つの衛星放射ビームを形成するための回折格子構造６’を含む。衛星ビームは、ラジアルトラッキング誤差信号を発生させるために使用される。
【００３１】
ビームスプリッターは、レンズ系７へ向かって（二つの衛星放射ビームのみならず）放射ビーム１４を反射するために配置される。図３に示す好適な実施形態において、ビームスプリッターは、光軸ＯＯ’に関して傾斜させられる平行平面板９によって、この軸に関して角度αを形成するために、形成される。好ましくは、角度αは、４５°に等しい。代わりに、ビームスプリッターを、回折格子構造又はホログラムによって形成してもよい。
【００３２】
情報層２の位置に走査点１８を形成するために、レンズ系７は、放射ビーム１４を、焦点合わせされた放射ビーム１７に変換するために配置される。好ましくは、レンズ系７は、第一の対物レンズ１９を含む。それは、コリメーターレンズ２０及び第二の対物レンズ２１をさらに含む。好ましくは、放射ビーム１７の開口数が、０．６５よりも小さい場合に、第一の対物レンズ２０のみが使用される一方で、放射ビーム１７の開口数が、おおよそ０．８５に等しい場合には、第二の対物レンズ２１は、第一の対物レンズ２０と一緒に使用される。
【００３３】
コリメーターレンズ２０は、（二つの衛星放射ビームのみならず）放射ビーム１４を、実質的にコリメートされた放射ビーム２２へ変換するために配置される。
【００３４】
対物レンズ１９は、コリメートされた放射ビーム２２を、収束する放射ビーム２３に変換するために配置される。対物レンズ１９は、放射ビーム２２を受けるための入口面１９ａ及び収束するビーム１７を出力するための出口面１９ｂを有する。
【００３５】
第二の対物レンズ２１は、収束する放射ビーム２３を、焦点合わせされた放射ビーム１７に変換するために配置される。レンズ２１は、対物レンズ１９の出口面１９ｂに面する凸の入口面２１ａ及び情報層２の位置に面する平坦な出口面２１ｂを有する平凸レンズであってもよい。特に、第二の対物レンズ２１は、第一の対物レンズ１９と協同して、都合良くは、光学素子の相互の位置において、単レンズ系よりも大きい許容量を有する複レンズ系を形成する。さらに、対物レンズ１９及び２１の各々の一つ又は二つの面は、好ましくは、非球面である。
【００３６】
実例によって、光記録担体３がＤＶＤ形式のものである場合には、焦点合わせされた放射ビーム１７の開口数は、“読み取りモード”に対して０．６に、及び“書き込みモード”に対して好ましくは０．６５におおよそ等しい。
【００３７】
走査する間に、前方の焦点合わせされた放射ビーム１７は、情報層２上に反射し、それによって、前方の焦点合わせされた放射ビーム１７の光路上に戻る、後方の放射ビーム２４を形成する。レンズ系７は、後方の放射ビーム２４を第一の後方の放射ビーム２５に変換する。最後に、ビームスプリッター９は、検出系８へ向かって後方の放射ビーム２５の少なくとも一部を透過させることによって、後方の放射ビーム２５から前方の放射ビーム１４を分離する。
【００３８】
検出系８は、（図３に示してない対応する衛星放射ビームのみならず）放射ビーム２５を捕捉すると共にそれらを一つ以上の電気信号へ転化させるために配置される。信号の一つは、情報信号Ｉdataであり、その値は、情報層２上で走査された情報を表す。情報信号Ｉdataは、誤差補正用の情報層処理ユニット１３によって処理される。検出系８からの他の信号は、焦点誤差信号Ｉfocus及びラジアルトラッキング誤差信号Ｉradialである。信号Ｉfocusは、走査点１８及び情報層２の位置の間における光軸ＯＯ’に沿った高さにおける軸の差を表す。好ましくは、この信号は、上述したような“非点収差法”によって形成される。信号Ｉradialは、走査点１８及び走査点１８によって追跡される情報層２上におけるトラックの中心線の間における情報層２の平面における距離を表す。好ましくは、信号Ｉradialは、上述したような“ラジアルプッシュプル法”から形成される。
【００３９】
サーボ回路１０は、信号Ｉfocus及びＩradialに応じて、それぞれ、焦点アクチュエータ１１及びラジアルアクチュエータ１３を制御するためのサーボ制御信号Ｉｃｏｎｔｒｏｌを提供するために配置される。焦点アクチュエータ１１は、光軸ＯＯ’に沿って対物レンズ１９及び２１の位置を制御し、それによって、走査点１８の現実の位置を、それが情報層２の平面と実質的に一致するように、制御する。ラジアルアクチュエータ１３は、光軸ＯＯ’に垂直な方向で対物レンズ１９及び２１の位置を制御し、それによって、走査点１８のラジアルの位置を、それが情報層２上で追跡されるトラックの中心線と実質的に一致するように、制御する。
【００４０】
今、検出系８をさらに詳細に記載する。それは、非点収差を発生させる素子、非点収差を補正する素子２７、及び四分円の検出器２８を含む。
【００４１】
非点収差を発生させる素子は、放射ビーム２５を、第一の焦線Ｆ１及び非点収差を発生させる素子９から焦線Ｆ１よりも遠い第二の焦線Ｆ２を有する第一の非点収差放射ビーム２９に変換するために、第一の量の非点収差Ｗ１を発生させる。第一及び第二の焦線Ｆ１及びＦ２の間における距離Δｆ１は、以後、“非点隔差”と名づけられる。第一の量の非点収差Ｗ１は、光軸ＯＯ’に垂直な基準面ＸＹにおいてベクトル（Ｗｏ，１，θ１）によって表され、ここで、Ｗｏ，１は、Ｗ１の大きさを表し、θ１は、前記第一の焦線及び、光軸ＯＯ’に垂直である基準軸Ｘの間における角度を表す。
【００４２】
図３に示す好適な実施形態において、非点収差を発生させる素子は、ビームスプリッターとしてもまた動作する（上を参照のこと）平行平面板素子９によって形成される。代わりに、非点収差を発生させる素子を、円柱レンズ、環状素子、又は非等方的な曲率若しくは回折格子の線のピッチを有するホログラムによって形成してもよい。大きさＷｏ，１は、ザイデル係数Ｗ２２の形態で表現される。以下の式
【００４３】
【数１】
2005505880.tif 000002
は、係数Ｗ２２の波長λに関して規格化された平方自乗平均の値Ｗ２２ｒｍｓを与え、ここで“ｄ”は、平行平面板の厚さであり、“ｎ”は、平行平面板の屈折率であり、“α”は、光軸との平行平面板の角度（好ましくは４５°）であり、“ＮＡ”は、平行平面板へ入射する放射ビームの開口数である。さらなる情報については、例えばＭ．Ｂｏｒｎ  ａｎｄ  Ｅ．Ｗｏｌｆ，“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ，”ｐ．４６９−４７０（６ｔｈｅｄ．）（Ｐｅｒｇａｍｏｎ  Ｐｒｅｓｓ）（ＩＳＢＮ  ０−０８−０９４８２−４）を参照のこと。
【００４４】
非点収差を補正する素子２７は、第一の非点収差放射ビーム２９を、第三の量の非点収差Ｗ３を有する第二の非点収差放射ビーム３０へ変換するために、第二の量の非点収差Ｗ２を発生させる。第二の量の非点収差Ｗ２は、基準面ＸＹにおいてベクトル（Ｗｏ，２，θ２）によって表され、第三の量の非点収差Ｗ３は、基準面ＸＹにおいてベクトル（Ｗｏ，３，θ３）によって表される。定義によって、非点収差を補正する素子２７は、入射する無非点収差放射ビームを、第三の焦線Ｆ３及び素子２７から焦線Ｆ３よりも遠い第四の焦線Ｆ４を有する、現れる非点収差放射ビームへ変換するために、量Ｗ２を発生させる。また、焦線Ｆ３及びＦ４の間における距離Δｆ２は、“非点隔差”とも呼ばれる。同様に、非点収差放射ビーム３０は、第五の焦線Ｆ５及び第六の焦線Ｆ６を有する。また、第五の焦線Ｆ５及びＦ６の間における距離Δｆ３は、“非点隔差”とも呼ばれる。
【００４５】
検出器２８は、放射ビーム３０を少なくとも一つの電気信号に変換する。好ましくは、検出器２８は、二つの垂直な分離線を有する四分円の検出器によって形成される。
【００４６】
より具体的には、四分円の検出器２８が“非点収差法”を実施するために配置される場合には、それは、四つの検出器素子Ｃ１からＣ４まで及び（図３に示してなく、図５−１０に示す）第一の電子回路を含む。検出器素子Ｃ１からＣ４までは、以下のような四つの別個の四分円の形態でＸＹ平面に配置される。検出器素子Ｃ１は、対角線上に、検出器素子Ｃ３に対向させられる。検出器素子Ｃ２は、対角線上に、検出器素子Ｃ４に対向させられる。（検出器素子Ｃ２及びＣ３の間におけるもののみならず）検出器素子Ｃ１及びＣ４の間における分離線は、Ｘ軸に平行である。（検出器素子Ｃ３及びＣ４の間におけるもののみならず）検出器素子Ｃ１及びＣ２の間における分離線は、Ｙ軸に平行である。検出器素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４は、関係する検出器素子上に届く放射ビーム１４の光の強度を表す、それぞれ、四つの検出器素子の信号ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、及びＩＣ４を提供するために、配置される。第一の電子回路は、信号ＩＣ１からＩＣ４までを、以下の式
Ｉfocus＝（ＩＣ１＋ＩＣ３）−（ＩＣ２＋ＩＣ４）                    （４）
に従って、焦点誤差信号Ｉfocusに変換するために配置される。
【００４７】
ラジアルプッシュプル法によればラジアルトラッキング誤差信号Ｉradialを、信号ＩＣ
１、ＩＣ２、ＩＣ３、及びＩＣ４を以下の
Ｉradial＝（ＩＣ１＋ＩＣ４）−（ＩＣ２＋ＩＣ３）                    （５）
のように結合させることによって、得ることができる。
【００４８】
信号ＩＣ１からＩＣ４までの検出は、焦線Ｆ３及びＦ４の間における角度並びに検出器素子Ｃ１からＣ４までの分離線に（すなわち、焦線Ｆ３及びＸ軸の間における角度に）依存する。特に、一点及び３点のラジアルトラッキング法を、信号Ｉradialを形成するためにラジアルプッシュプル法として使用することができる。
【００４９】
さらに、Ｗ３は、角度θ３が検出器２８の分離線と４５°に等しいように、検出器２８に適合させられる。ラジアルトラッキング誤差信号をプッシュプル法によって発生させることを可能にするために、検出器の分離線の位置付けを選択しておいた。本発明によれば、Ｗｏ，２及びθ２は、以下の式
（Ｗｏ，１，２θ１）＋（Ｗｏ，２，２θ２）＝（Ｗｏ，３，２θ３）          （６）
に実質的に従う。
【００５０】
図４は、基準面ＸＹにおける非点収差Ｗ１、Ｗ２、及びＷ３の量の間における式（６）の関係を示す。大きさＷ３及びθ３を、任意に選択された任意の基準方向Ｘに関して平面ＸＹにおいて表現してもよい。大きさＷ３及びθ３は、平面ＸＹにおいて回転不変系である。
【００５１】
計算を式（６）からしておいたが、ここで、大きさＷｏ，１は、任意に選択された値Ｗｏ，１fix（＝縦収差で表現したときには９９μｍ）に等しく、角度θ１は、任意に選択された値θ１fix（＝９０°）に等しく、大きさＷｏ，３は、デバイスにおける他のパラメータによって要求されるような（１２９５μｍ）所望の値Ｗｏ，３desに等しく、角度θ３は、“非点収差法”によって要求されるような（すなわち、４５°）所望の値θ３desに等しい。大きさＷｏ，２cal２及び角度θ２cal２を式（６）から計算しておいた。表１は、これらの大きさ及び角度を示す。
【００５２】
【表１】
2005505880.tif 000003
このように、本発明の示唆によれば、９９μｍの大きさ及び９０°の角度を有するある量の非点収差Ｗ１に対しては、所望されるような、すなわち１２９５μｍの大きさ及び４５°の角度を備えた非点収差Ｗ３の量を得るために、非点収差を補正する素子は、１３２２μｍの大きさ及び３０°の角度を有するある量の非点収差を発生させることができる。
【００５３】
光線追跡のシミュレーションは、任意に選択された値Ｗｏ，１fix及びθ１fix並びに
計算された値Ｗｏ，２cal２及び角度θ２cal２からなされてきた。結果として、大きさＷｏ，３sim２の値及び角度θ３sim２の値が得られてきた。表２は、これらの値の大きさ及び角度を示す。
【００５４】
【表２】
2005505880.tif 000004
表２に示すように、シミュレーションの結果によれば、９９μｍの大きさ及び９０°の角度を有するある量の非点収差Ｗ１が、１３２２μｍの大きさ及び３９°の角度を有するある量の非点収差Ｗ２によって補正されるとすれば、非点収差Ｗ３の結果として生じる量は、それぞれ所望の値１２９５μｍ及び４５°に実質的に等しい、１３２２μｍの大きさ及び４５°の角度を有する。言い換えれば、本発明による計算によって得られた大きさの値及びシミュレーションを通じて得られたものの間に０．２％の差があり、本発明による計算によって得られた角度の値及びシミュレーションを通じて得られたものの間に１度未満の差がある。本記載において、大きさ又は角度の値は、二つの値の間における差が５％未満である大きさ又は角度の別の値に“実質的に等しい”。
【００５５】
本発明による非点収差を補正する素子の二つの実施形態を以下に記載する。図５は、非点収差を発生させる素子９、非点収差を補正する素子２７の第一の実施形態２７’、及び四分円の検出器２８の概略の実例である。図６は、非点収差を発生させる素子９、非点収差を補正する素子２７の第二の実施形態２７’’、及び四分円の検出器２８の概略の実例である。
【００５６】
図５に示すように、非点収差を補正する素子２７’は、ＸＹ平面においてＸ軸に関して所定の第一の角度γｃｙｌを形成する対称の軸Δを有する柱面によって形成される。角度γｃｙｌは、以下の
γｃｙｌ−θ３＝１／２Ａｒｃｓｉｎ［Ｗｏ，１ｓｉｎ（２（θ１−θ３））／（Ｗｏ，３２＋Ｗｏ，１２−２Ｗｏ，３Ｗｏ，１ｃｏｓ（２（θ１−θ３）））１／２］
の表現によって与えられ、ここで、θ１−θ３、Ｗｏ，１、及びＷｏ，３は、以下の条件
Ｗｏ，３２＋Ｗｏ，１２＞２Ｗｏ，３Ｗｏ，１ｃｏｓ（２（θ１−θ３））
を満足する。
【００５７】
さらに、非点収差Ｗ１の大きさＷｏ，１を非点収差Ｗ３の大きさＷｏ，３に変換するために、柱面は、第三の非点隔差Ｗｏ，２を発生させるために配置される。より具体的には、非点隔差Ｗｏ，２を以下の
Ｗｏ，２＝［Ｗｏ，３２＋Ｗｏ，１２−２Ｗｏ，３Ｗｏ，１ｃｏｓ（２（θ１−θ３））］１／２
のように定義してもよく、ここで、θ１−θ３、Ｗｏ，１、及びＷｏ，３は、以下の条件
Ｗｏ，３２＋Ｗｏ，１２＞２Ｗｏ，３Ｗｏ，１ｃｏｓ（２（θ１−θ３））
を満足する。
【００５８】
特に、γｃｙｌ−θ３及びＷｏ，２の式は、Ｗｏ，１、Ｗｏ，２、及びＷｏ，３が以下のザイデル係数、ゼルニケ係数、波面収差のピーク値、“非点隔差”、又は（第一及び第二の焦線の間における距離に対応する）縦収差いずれかによって表される場合に、妥当である。
【００５９】
図６に示すように、非点収差を補正する素子２７’’は、以下のように配置された平面の面によって形成される。非点収差を発生させる素子９は、第一に（破線の四角形によって表した）検出器２８と同じ位置付けで配置されると共に第二に板９に対する法線Ｎ１がＺ軸に関して４５度の角度αをなすようにＹ軸に沿って回転させられる平行平面板によって形成される。非点収差を補正する素子２７’’は、第一に（破線の四角形によって表した）板９と同じ位置付けで配置されると共に第二に板２７’’に対する法線Ｎ２がＸ軸に関して角度βをなすようにＺ軸に沿って回転させられる平行平面板によって形成される。好ましくは、角度βは、非点収差法によれば、４５°に等しい。
【００６０】
純粋な実例の問題として、今、本発明による補正の効果をさらに詳細に記載する。
【００６１】
図７及び８は、それぞれ、本発明による補正有り及び無しで、四分円の検出器２８上に中央の放射ビーム１４によって形成された焦線の概略の表現である。図９及び１０は、それぞれ、本発明による補正有り及び無しで、四分円の検出器２８上に形成された二つの衛星放射ビームの概略の表現である。
【００６２】
図７は、焦線Ｆ３並びに検出器素子Ｃ１及びＣ２の間における分離線の間における角度θ３が４５°に等しいと共に走査点１８が情報層２上の焦点にない場合に関する。非点収差放射ビーム３０の点は、検出器素子Ｃ１からＣ４までの上で楕円形状Ｓ１を有し、ここで、楕円形状Ｓ１の主軸は、Ｘ軸に関して４５°の角度を形成する（この形状は、量Ｗ３の焦線に対応する）。従って、式（４）によって形成された信号Ｉfocusは、０とは異なる。言い換えれば、焦点誤差の検出は、可能である。
【００６３】
図８は、焦線Ｆ３並びに検出器素子Ｃ１及びＣ２の間における分離線の間における角度が０°に等しい並びに本発明による非点収差の補正無しの場合に関する。このように、非点収差放射ビーム３０の点が、検出器素子Ｃ１からＣ４までの上で楕円形状Ｓ２を有し、ここで、楕円形状Ｓ２の主軸は、Ｘ軸に関して０°の角度を形成する。従って、式（４）によって形成された信号Ｉfocusは、０に等しい。言い換えれば、焦点誤差の検出は、可能ではない。
【００６４】
図９は、焦線Ｆ３並びに検出器素子Ｃ１及びＣ３の間における分離線の間における角度θ３が４５°に等しい場合に関する。特に、（図９に示した）Ｙ軸の方向は、接線方向（すなわち、走査されるトラックに対して接線の方向）に対応する。第一の非点収差放射ビームは、二つの半ローブＳ３及びＳ４を形成し、第二の非点収差放射ビームは、二つの半ローブＳ５及びＳ６を形成する。半ローブＳ３からＳ６までは、分離線の方向と、すなわちトラックの方向と整列させられるために、位置付けられる。このように、（式（５）によって形成された）信号Ｉradialは、０とは異なる。言い換えれば、ラジアルトラッキング誤差信号の検出がある。
【００６５】
図１０は、焦線Ｆ３並びに検出器Ｃ１及びＣ２の間における分離線の間における角度が０°に等しい並びに本発明による非点収差の補正無しの場合に関する。特に、（図１０に示した）Ｙ軸の方向は、接線方向（すなわち、走査されるトラックに対して接線の方向）に対応する。第一の非点収差放射ビームは、二つの半ローブＳ７及びＳ８を形成し、第二の非点収差放射ビームは、二つの半ローブＳ９及びＳ１０を形成する。半ローブＳ７からＳ１０までは、分離線の方向と、すなわちトラックの方向と４５°の角度を形成するために、位置付けられる。このように、（式（５）によって形成された）信号Ｉradialは、０に等しい。言い換えれば、ラジアルトラッキング誤差の検出は、可能ではない。
【００６６】
図７から１０までに示した形状は、対物レンズ１９が情報層２から遠すぎる場合に対応することに注意しなければならない。類似の形状は、対物レンズ１９が情報層２に近すぎる（Ｙ軸に関して対称である）場合に得られる。
【００６７】
添付した特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、上述した実施形態に関して多数の変形及び変更を用いてもよいことを認識しなければならない。
【００６８】
代替物として、光走査デバイスは、同時のマルチトラックの走査を行なうことが可能なタイプのものであってもよい。これは、例えば米国特許第４，４４９，２１２に記載されているような、“読み取りモード”におけるデータの読み出し及び／又は“書き込みモード”におけるデータの書き込み速度を改善することに帰着する。米国特許第４，４４９，２１２によるマルチトラッキングの配置の記載は、ここでは参照いよって組み込まれる。
【００６９】
改善として、本発明による光走査デバイスは、非点収差を発生させる素子９に面する入口面及び四分円の検出器２８に面する出口面を有するサーボレンズをさらに含み、ここでサーボレンズの入口面は、非点収差を補正する素子２７を形成するために配置される。代わりに、（入口面の代わりに）出口面を、非点収差を補正する素子２７を形成するために配置してもよい。
【００７０】
非点収差を補正する素子９としてサーボレンズの入口面を使用することの利点は、追加の光学的な機能を提供するためにサーボレンズの出口面を配置する可能性を許容することである。例えば、出口面を球面に湾曲させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ａ及びｂは、それぞれ、第一の構成及び第二の構成において既知の光走査デバイスを示す。
【図２】先行技術文献の示唆による非点収差の三つの量の間における関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一つの実施形態による光走査デバイスの構成部品の概略の実例である。
【図４】本発明による非点収差の三つの量の間における関係を示すグラフである。
【図５】図３に示す検出系の第一の実施形態の概略の実例である。
【図６】図３に示す検出系の第二の実施形態の概略の実例である。
【図７】本発明による補正有りで、図５及び６に示す四分円の検出器上に形成された中央の放射ビームの概略の表現である。
【図８】本発明による補正無しで、図５及び６に示す四分円の検出器上に形成された中央の放射ビームの概略の表現である。
【図９】本発明による補正有りで、図５及び６に示す四分円の検出器上に形成された衛星放射ビームの概略の表現である。
【図１０】本発明による補正無しで、図５及び６に示す四分円の検出器上に形成された衛星放射ビームの概略の表現である。
【図２】
2005505880.tif 000005
【国際公開パンフレット】
2005505880.tif 000006
2005505880.tif 000007
2005505880.tif 000008
2005505880.tif 000009
2005505880.tif 000010
2005505880.tif 000011
2005505880.tif 000012
2005505880.tif 000013
2005505880.tif 000014
2005505880.tif 000015
2005505880.tif 000016
2005505880.tif 000017
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2005505880.tif 000019
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2005505880.tif 000031
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2005505880.tif 000033
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2005505880.tif 000035
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005505880.tif 000036
【国際調査報告】
2005505880.tif 000037
2005505880.tif 000038
2005505880.tif 000039