(57)【要約】  ２層光記録担体を走査する光走査装置。前記装置は、偏光選択性の反射層の後に配置された非周期的な位相構造（ＮＰＳ）を含むフォールティングミラー（３２）において生成される波面のずれを変化させるための切り換え可能な液晶セル（１０）を含む、球面収差補正サブ光学系を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の放射ビーム及び第２の放射ビームを用いた利用のための光学素子であって、
選択的に反射性であり、前記第１の放射ビームを反射し、前記第２の放射ビームを透過させることが可能な第１の反射面と、
前記第１の面によって透過されたとき、前記第２の放射ビームを受光し、前記第２の放射ビームを前記第１の面を通して反射させるように構成された第２の反射面と、
を含み、前記第２の面は変化する間隔だけ前記第１の面から分離され、前記変化する間隔は前記第１及び第２のビームの間に生成されるべき位相プロファイルにおける差に相当する光学素子。
【請求項２】
前記第２の面は、ステップ状の環状領域の形をとる位相構造を有し、前記領域は、生成されるべき位相プロファイルにおける差に相当する異なる高さの非周期的なパターンを形成する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
各前記領域は平面平行な面を有する、請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記面は５乃至２５個の領域を含む、請求項２又は３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第２の面は、生成されるべき位相プロファイルにおける差に対応する形状を持つ非周期的な概ね連続的な面を有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１の面は、偏光選択的な方法で放射を反射するように構成される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第１の面は、波長選択的な方法で放射を反射するように構成される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項８】
前記第１の面と前記第２の面との間の変化する間隔は球面収差に近い、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項９】
前記第２の面は、前記第１の面に概ね平行な平面に沿った前記第２の面を通る断面において、概ね楕円形の輪郭を示すように構成される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項１０】
情報層を有する光記録担体を走査する光走査装置であって、前記装置は、放射ビームを生成する放射源と、前記情報層におけるスポットに放射ビームを集束させるための前記放射源と前記情報層との間の光路に配置された対物レンズとを有し、前記装置は、
選択的に反射性であって、第１の放射ビームを反射することが可能で、かつ第２の放射ビームを透過させることが可能である第１の反射面と、
前記第１の面によって透過させられた場合に前記第２の放射ビームを受光し、前記第１の面を通って前記第２のビームを反射させるように構成される第２の反射面と、
を含み、前記第２の面は変化する間隔だけ前記第１の面から分離され、前記変化する間隔は前記第１のビームと前記第２のビームとの間に生成されるべき位相プロファイルにおける差に対応する光走査装置。
【請求項１１】
前記装置はコリメータレンズを有し、光学素子が前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間に配置される、請求項１０に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記第１の面は偏光選択的な方法で放射を反射するように構成される、請求項１０又は１１に記載の光走査装置。
【請求項１３】
第１の状態と第２の状態との間で切り換え可能な電気光学素子であって、前記第１の状態においては前記電気光学素子から出射する光の偏光は前記電気光学素子に入射する光の所定の偏光に対して第１の方向を持ち、前記第２の状態においては前記電気光学素子から出射する光の偏光は前記所定の偏光に対して第２の方向を持ち、これによりそれぞれ直交する偏光を持つ前記第１及び第２のビームを供給する電気光学素子を有する、請求項１２に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記電気光学素子の光学特性が、走査されるべき少なくとも２つの別個の情報層の深度のうちの１つを選択的に示す選択信号の制御の下に変化させられる、請求項１３に記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記対物レンズから出るビームは、０．７よりも大きな開口数で前記記録担体に入射するように構成される、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１６】
前記第１の面は前記光走査装置の光学軸に対して約４５度で配置される、請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１７】
前記第２の面は、ステップ状の環状の領域の形をとる位相構造を有し、前記領域は、生成されるべき位相構造における差に対応する異なる高さの非周期的なパターンを形成する、請求項１０乃至１６のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１８】
請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の光走査装置を動作させる方法であって、走査動作の間に前記記録担体の情報層を読み取るステップと、前記記録担体において生成される球面収差を補正するために前記走査動作の間に前記装置の光学特性を変化させるステップとを有する方法。
【請求項１９】
請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の光走査装置を動作させる方法であって、走査動作の間に前記記録担体の情報層にデータを書き込むステップと、前記記録担体において生成される球面収差を補正するために前記走査動作の間に前記装置の光学特性を変化させるステップとを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報層を有する光ディスクのような光記録担体を走査するための光走査装置及び該光走査装置における利用のための光学素子に関し、ここで前記装置は、放射ビームを生成する放射源と、前記放射源と前記情報層との間の光路に配置され前記放射ビームを前記情報層上のスポットに集束させるための対物レンズとを有する。とりわけ、しかし限定するものではないが、本発明は、前記ディスク中の情報層に到達するために光ディスク中を前記ビームが進行する異なる光路長（ここでは情報層深度と呼ぶ）によって生成される球面収差を補正するための光学素子を含む光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い容量の光記録担体の製造に対するニーズがある。それ故、例えば４００ｎｍの放射ビームのような比較的短い波長の放射ビームと、少なくとも０．７及び例えばＮＡ＝０．８５のような高い開口数（ＮＡ）の対物レンズ系とを利用する光走査装置が望ましい。更に、容量は２層ディスクを提供することにより増大させられることができる。上述した波長及びＮＡにおいて、コヒーレントなクロストーク（cross talk）を許容可能なレベルにまで減少させるためには、少なくとも２０乃至３０μｍの層の分離が望ましい。補正手段なしでは、ある層から他の層への再フォーカスは球面収差に帰着し、２００乃至３００ｍλの光路差の二乗平均（ＯＰＤ（ｒｍｓ））の波面誤差を生成し、形成される光スポットの分解能を低下させる。
【０００３】
球面収差補正を提供するため、複合対物レンズの２以上のレンズ素子の間隔を機械的に調節することが知られている。他の補正の方法は、前記放射源に対するコリメータレンズの位置を機械的に調節することによるものであり、それにより平行のビームの代わりに、集束する又は発散するビームとして前記放射ビームが前記対物レンズに当たる。これらの方法のそれぞれは、走査されている光ディスクにおいて生成された球面収差を少なくとも略相殺するために、前記走査装置の光学系において生成された球面収差を補正する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、とりわけフォーカス制御を提供するために別個の機械的なアクチュエータが利用されている場合には、球面収差補正を提供するために機械的なアクチュエータを利用することは比較的複雑であり、それ故前記走査装置の製造のコストを増大させる。
【０００５】
他の知られた光走査装置が国際特許出願公開ＷＯ−Ａ−１２４１７４に記載されている。ここでは放射ビームが、入射光の偏光を９０°だけ選択的に回転させるねじれネマティック（twisted nematic、ＴＮ）液晶セルを通過させられる。このとき前記ビームは、集束状態においては、該ビーム中に球面収差を生成するために複屈折板を通って通過する。前記複屈折板は、異なる情報層の厚さを補正するために、前記ＴＮセルの状態に依存して異なる球面収差の量を生成する。
【０００６】
欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０８６０５０３７Ａ１及びR.Katayamaによる「Applied Optics」の論文（volume 38(1999年)、3778-3786頁）は、ＤＶＤ記録担体を走査するために構成された対物レンズを、ＣＤ記録担体を走査するためにも適したものとするために利用される位相構造を記載している。一般にＤＶＤ記録担体は、ＣＤのような前の世代の記録担体を走査するために利用されるものとは異なる波長の放射ビーム及び開口数を用いて走査されるように構成される。前記位相構造は、ステップ状の非周期的な環状の領域から成り、ここで各領域はＤＶＤ波長（６６０ｎｍ）に対しては２πの倍数に等しい位相ステップを引き起こし、そのため前記位相構造は当該波長においては影響を与えない。しかしながらＣＤの読み出しのためには、異なる波長（７８５ｎｍ）が利用される。従って、前記ステップ状の位相プロファイルはここでは２πの倍数にはもはや等しくない位相ステップに帰着する。適切なステップ高と領域幅の構成により、ＣＤの場合における位相構造によって導入される位相は、回折限界を下回るまで前記情報層深度の差異により生じる波面収差を減少させる。前記構造は、２つの別個の波長について波面収差を減少させることが可能である。
【０００７】
特開２０００−１６３７９１は、２つの異なる波長において動作することが可能な光走査装置用の光ヘッドのための回折格子を記載している。２つの異なる放射源が利用され、対物系に向けて前記放射を誘導するためのフォールディングミラーを形成するダイクロイック反射器の後に格子が配置される。前記回折格子は周期的な構造、即ち当該素子に渡って規則的に繰り返す構造である。ある波長に対しては、前記ダイクロイック反射器は回折なく前記放射ビームを反射させ、一方他の波長に対しては、前記ダイクロイック反射器は前記放射ビームを透過させ、前記格子は前記放射を回折させる。このようにして、前記２つの放射源から発したビームの光学軸が最初に一致しなくても、前記ビームは前記対物系を同軸で通過する。回折により、入力される光のある程度の量が浪費され、このことは望ましくない。
【０００８】
本発明の目的は、光走査装置において、改善された波面収差補正システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、第１の放射ビーム及び第２の放射ビームを用いた利用のための光学素子であって、
選択的に反射性であり、前記第１の放射ビームを反射し、前記第２の放射ビームを透過させることが可能な第１の反射面と、
前記第１の面によって透過されたとき、前記第２の放射ビームを受光し、前記第２の放射ビームを前記第１の面を通して反射させるように構成された第２の反射面と、
を含み、前記第２の面は変化する間隔だけ前記第１の面から分離され、前記変化する間隔は前記第１及び第２のビームの間に生成されるべき位相プロファイルにおける差に相当する光学素子が提供される。
【００１０】
波面収差補正は、光ディスク内の又は光ディスク間の種々の深度における情報層に対して、比較的高い開口数の装置においてさえも、かような波面収差補正を提供するための機械的なシステムの必要なく提供され得る。
【００１１】
前記第２の面は好ましくは、非周期的な、即ち半径方向に規則的に繰り返さないステップ状の環状領域のパターンを持ち、それ故回折次数を形成しない。結果として、前記位相構造は、格子の本質的な損失を持たない。前記光学素子は、放射エネルギーの少ない損失を伴って、必要とされる波面変化を導入する。ステップ状の構造を平行な反射面により構成することは、非点収差が減少させられることができるという利点を持つ。
【００１２】
代替実施例においては、連続的に変化する反射レンズ面がステップ状の構造の代わりに利用される。しかしながら、光線は光学軸に平行に進まないため、レンズ面は一般に非点波面収差を生じる。
【００１３】
本発明の種々の実施例の特徴及び利点は、例としてのみ与えられる、添付する図を参照する本発明の好適な実施例の以下の説明より明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例による光走査装置中に配置される位相変化フォールディングミラー３２を示す。フォールディングミラー３２は、偏光ビームスプリッタにおいて利用されるものと同様に、偏光特性を持つ薄膜層状構造から形成される第１の反射面４を含む。第１の面３４は、第１の偏光を持ち４５°の角度で該面に当たる放射を反射し、第２の、直交する偏光を持ち同一の角度から該面に当たる放射を透過させる。
【００１５】
第２の反射面３６は、フォールディングミラー３２の反対側に配置される。図１（Ａ）に示されるように、前記第２の反射面は例えば薄い金属の膜のような反射性の物質３９中に被覆され、面３６はステップ状の環状領域の形をとる非平面の位相構造を含む。前記領域は、前記第２の偏光の放射が位相変化ミラー３２に入射したときに生成されるべき波面収差に対応する異なる高さの非周期的なパターンを形成する。
【００１６】
例えば機械加工されたガラス板又は鋳造されたプラスチック板のような光学的に等方な基板物質３８は、第１の面３４と第２の面３６とを分離する。第２の面３６に存在する非周期的な位相構造（ＮＰＳ）のため、基板３８によって占有される第１の面３４と第２の面３６との間の間隔は、フォールディングミラー３２の基板３８を通る２つの通過において生成されるべき位相プロファイルにおける差に対応して変化する。
【００１７】
図１に示されるように、フォールディングミラー３２は、例えば４００ｎｍ（±１０ｎｍ）の放射ビームのような比較的短い波長の放射ビームと、例えばＮＡ＝０．８５のような比較的高い開口数（ＮＡ）の対物レンズ系とを利用して光ディスクＯＤを走査する光走査装置において、本実施例において利用される。本例における対物レンズ系は、平行状態から第１の集束状態に前記ビームを変換する第１のレンズ素子４０と、前記第１の集束状態から第２の更なる集束状態に前記ビームを変換する第２のレンズ素子４２とから成る複合対物レンズである。
【００１８】
図１に示された構成において、位相変化ミラー３２に入射するビームは最初は前記第１の偏光を持つ直線偏光の放射から成り、そのため前記入射する平行ビームは第１の面３４から反射される。前記第１の面３４は平面であるため、波面は変化させられない。複合対物レンズ４０及び４２は、情報層深度Ｄ１を持つ光ディスク内の情報層の読み取りのために最適化され、所望のとおりに前記情報層に回折限界スポットを生成する。本例においては、Ｄ１は１００μｍ（±３０μｍ）である。
【００１９】
ここで図２を参照すると、図１に示された同一の構成が、光ディスク中にＤ２の情報層深度を持つ情報層を読み取るために利用されている。Ｄ２はＤ１よりも小さく、本例では８０μｍ（±３０μｍ）である。本例においては、最初に前記第２の偏光状態から成る平行な直線偏光の放射ビームが位相変化ミラー３２に入射させられる。本例において前記ビームは、第１の反射面３４を通過し、基板層３８を通り進み、第２の反射面３６から反射され、もう一度基板層３８及び第１の反射面３４を通り進み第１のレンズ素子４０へ向かう。第２の反射面３６は一般に第１の反射面３４に平面平行に配置されているため、前記ビームは平行状態のままである。しかしながら、第２の面３６の前記ＮＰＳは、前記層の分離（Ｄ１−Ｄ２、本例においては２０μｍ（±１０μｍ））によりもたらされる球面収差に近い波面のずれをもたらし、これによりここでも回折限界スポットが走査されている前記情報層上に生成されることを可能とする。
【００２０】
上述したように、前記ＮＰＳは環状のステップ形の領域の形をとる。図３は断面図において示されるＮＰＳのステップ状の領域Ｚ１乃至Ｚ１１を持つ位相変化ミラー３２をより詳細に模式的に示す。説明の目的のため、領域間の高さの変化は一定の比率ではない。実際には高さの変化は、位相変化ミラー３２の幅に対してより小さくなる。前記情報層深度の差によって生成される球面収差に略対応する波面のずれを生成することが可能であるようにように、前記領域の高さの変化は以下の表１に提示される位相構造に従って構成される。本例においては１１個の領域が利用されているが、他の数の領域が利用されても良い。好ましくは、製造効率のために比較的少ない数の領域を維持しつつ十分な波面訂正効率を提供するため、前記領域の数は５と２５との間である。
【００２１】
【表１】
2005512254.tif 000003
【００２２】
図４（Ａ）は、前記ビームの幅に渡って補正されるべき波面誤差光路差（Ｗ）による、前記情報層の差による球面収差を示す。当該波面誤差の光路差の二乗平均（ＯＰＤ（ｒｍｓ））は２３０ｍλである。図４（Ｂ）は、位相変化ミラー３２の利用による補正の後の残りの波面誤差を示す。本波面誤差のＯＰＤ（ｒｍｓ）は３４ｍλであり、回折限界より十分に小さく、それにより両方の層が正常に走査されることを可能とすることに留意されたい。定義される回折限界は、波面誤差による前記スポットの場所が回折のみによって超過するようにとられる点である７０ｍλである。
【００２３】
図３と図４（Ａ）とを比較すると、断面図における前記ＮＰＳの形は、概ね前記球面収差波面誤差の形に対応することに留意されたい。本例においては第２の面３６に形成された位相構造はステップ状の環状ＮＰＳの形をとるが、代替実施例においては前記位相構造は、補正されるべき波面誤差に対応する形を持つ非平面の概ね連続的な面の形をとり、この例においては、前記面の形は図４（Ａ）に示された波面誤差曲線に類似するがより狭い。即ち、高さ変化及び含まれる勾配はそれ程大きくない。
【００２４】
図３に示されたＮＰＳの各領域は、楕円形の環状平面平行面から成る。最も内側の領域Ｚ１のみは、楕円形の平面平行ディスクから成る。前記領域のそれぞれは、垂直なステップによって隣接する領域から分離され、該ステップの高さは互いの間に幾何的な関係を持たない。ステップの高さが等しい、又は互いの倍数である構成が可能であるが、かような制限は所定の数の領域を用いて可能な波面誤差訂正の量を減少させてしまうため、好ましくはない。
【００２５】
上述したように、前記環状の領域は形状において楕円形である。これは、前記ビームが４５°の角度で位相変化ミラー３２に当たるからである。前記環状の領域は、前記素子に４５°傾けられた平面に投射される場合、略円形に対称な環状の領域を形成する。更に、前記環状の領域は概ね前記放射ビームの光軸及び前記対物レンズの光軸と同軸に配置される。それ故位相変化ミラー３２は、走査される前記情報層上のスポット形成の前に、前記放射ビーム中の対称な波面収差を訂正することが可能である。
【００２６】
図５は、本発明による２層光ディスクを走査する装置に共通する構成要素の模式的な図である。光ディスクＯＤは、基板１と透過層２とを有し、これらの間に少なくとも１つの情報層３が配置されている。２層光ディスクの場合においては、図示されるように、２０μｍ（±１０μｍ）だけ分離されて前記ディスクの異なる深度において、透過層２の後に２つの情報層３及び４が配置される。更なる透過層５が前記２つの情報層を分離する。約８０μｍ（±３０μｍ）の厚さを持つ透過層２は、最も上の情報層３を保護する機能を持ち、一方力学的な支持が基板１によって提供される。
【００２７】
情報は、図１には図示されていない、略平行な同心円又は螺旋のトラックにおいて配置される光検出可能なマークの形で前記光ディスクの情報層３及び４に保存されても良い。前記マークは、例えばピット、若しくは周囲とは異なる反射率又は磁化の方向を持つ領域、又はこれらの組み合わせの形のように、いずれの光読み取り可能な形であっても良い。
【００２８】
前記走査装置は、半径方向に移動可能なアームに装着された光ピックアップユニット（ＯＰＵ）を含む。前記ＯＰＵは、ディスクＯＤ以外の図１に示された全ての構成要素を含む。例えば、単一の半導体レーザのような放射源６は、４００ｎｍ（±１０ｎｍ）の波長の発散する直線偏光の放射ビーム７を発する。本例においては偏光ビームスプリッタであるビームスプリッタ８は、偏光に依存する方法でレンズ系内の放射を透過及び反射する。前記レンズ系は、コリメータレンズ９、０．８５のＮＡを持つ対物レンズ１２、及び集光レンズ１１を含む。対物レンズ１２は、対物レンズ１２の位置の半径方向のトラッキングサーボ及びフォーカスサーボの調節を実行するため、機械的なアクチュエータ（図示されていない）内に堅く装着される。
【００２９】
コリメータレンズ９は、位相変化フォールディングミラー３２に向かって送られるべき平行ビーム１５を形成するため、発散する放射ビーム７を屈折させる。平行とは、略平行なビームを意味し、このビームのために前記複合対物レンズは略ゼロに等しい横方向の磁化を持つ。平行ビームの必要性は、平行ビーム光路中のフォールディングミラー３２及び他の光学素子が本実施例におけるように理想的に平行化された（平行）ビームを用いた利用のために構成される場合に生じる。しかしながら平行ビームは、前記ビーム光路中の素子が発散する又は集束するビームを用いた利用のために構成される場合には必須ではない。理想的な平行ビームを用いた利用のために構成された素子を利用する場合であっても、前記光学系の必要とされる効率に依存して、ビームの広がり（vergence）に関する特定の誤差が許容される。本光学系の所望される効率を達成するため、前記平行ビームは好ましくは０．０２よりも小さな対物レンズの絶対倍率に帰着する広がりを持つ。
【００３０】
ミラー３２に到達する前に前記ビームは、所望の偏光の平行ビーム１３を形成するため、切り換え可能ななじれネマティック（ＴＮ）液晶セル１０を通過する。ミラー３２による反射の後前記ビームは、直線偏光のビームを円偏光のビームに変換するために４分の１波長位相遅延板を通過する。
【００３１】
対物レンズ１２は、円偏光の放射ビーム１５を、走査される情報層３又は４上のスポット１８に達する、本例では０．８５の高い開口数（ＮＡ）を持つ集束ビーム１６に変換する。
【００３２】
情報層３又は４によって反射された集束ビーム１６の放射は、前方への集束ビームの光路に沿って戻る、発散する反射ビーム２０を形成する。対物レンズ１２は反射ビーム２０を略平行な反射ビーム２１に変換し、ビームスプリッタ８は、反射ビーム２１の少なくとも一部を集光レンズ１１に向かって送ることにより、前方へのビームと反射ビームとを分離する。
【００３３】
集光レンズ１１は、入射ビームを検出システムにフォーカスされる集束する反射ビーム２２に変換する。該検出システムは単一の素子２３によって示されているが、一般には複数の検出器素子が利用される。前記検出システムは前記放射を捕捉し、該放射を電気信号に変換する。これらの信号の１つは情報信号２４であり、該信号の値は走査されている情報層から読み取られた信号を表す。他の信号はフォーカス誤差信号２５であり、該信号の値は、スポット１８と走査されているそれぞれの情報層３及び４との間の高さの軸方向の差を表す。他の信号はトラッキング誤差信号であり、該信号の値は、走査されているトラックからの前記スポットの半径方向のずれを表す。信号２５及び２６のそれぞれは、走査の間装着の位置１３を制御するフォーカスサーボ及びトラッキングサーボアクチュエータに入力される。
【００３４】
ＴＮセル１０に入力される他の信号は、球面収差制御信号３０である。球面収差制御信号３０は、現在走査されている光ディスク中の選択された情報層３又は４を表す。制御信号３０は、戻ってくるビーム中の球面収差を検出することが可能なように構成される検出システム２３から得られても良い。
【００３５】
図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、球面収差補正サブ光学系を形成する、ＴＮセル１０及びフォールディングミラー３２を含む、本発明の実施例を模式的に示す。
【００３６】
ＴＮセル１０は、ＴＮ液晶セル１０の電極を形成する、内側の面に形成された導電性の透過層を持つ２つの透過平面板の間に挿入された液晶層から成る平面セルである。ＴＮ液晶セルの分野においては知られているように、電極層に加えて、前記液晶層に隣接する電極の面は整列物質を用いて被覆される。液晶セル１０の片側における前記物質は、前記液晶セルの他方の側における物質が液晶の分子を整列させる配向の方向と垂直な方向に、前記液晶セル分子を整列させる。従って、セル１０がオフ状態のときには、前記液晶セルの２つの側の間の前記液晶層のバルク中に、９０°のねじれが形成される。液晶セル１０は、球面収差制御信号３０によって制御される電圧源に接続される。スイッチオンされたとき、前記電圧源は液晶セル１０をオン状態に切り換え、該状態においては前記液晶分子が概ね対物レンズ１２の光軸と平行に整列される。液晶セル１０のオフ状態においては、入射放射の偏光は、液晶セル１０を通過するときに９０°だけ回転させられる。逆に、オン状態においては、液晶セル１０はセル１０を通過する放射の偏光に影響を与えない。
【００３７】
ＴＮ液晶セル１０中の液晶層は比較的薄く、４乃至６μｍである。前記球面収差補正サブ光学系の応答速度は相応して速く、１０乃至５０ｍｓ内のオン及びオフ状態間のセル切り換えを持つ。
【００３８】
前記球面収差補正サブ光学系の更なる構成要素は、ＴＮセル１０の状態に依存して所定の波面誤差補正位相変化を前記ビームに与える、位相変化ミラー３２である。
【００３９】
偏光ビームスプリッタにおいて前記反射ビームと入射ビームとの間で偏光における９０°の回転を生成することにより、前記装置の光効率を向上させるために、偏光ビームスプリッタ８と共に、ミラー３２と光ディスクＯＤとの間に４分の１波長遅延板１４が挿入される。
【００４０】
ここでオフ状態のＴＮ液晶セル１０を示す図６（Ａ）を参照すると、１０４において示される放射源６により生成された入射ビームは、最初にＰ偏光を持って偏光ビームスプリッタ８を通過する。ＴＮ液晶セル１０を通過する際、前記入射ビームの偏光はＳ偏光に回転させられる。フォールディングミラー３２は前記ビームを該ミラー３２の第１の面から反射する。次いで４分の１波長板１４を通過する際、前記入射ビームの偏光は右回りの円偏光に変化させられ、前記入射ビームは光ディスク１中の走査されている情報層３又は４から反射される。前記反射されたビームの偏光はこれにより左回りの円偏光に変化させられ、該偏光は４分の１波長板１４の通過の際にＰ偏光に変化させられる。
【００４１】
フォールディングミラー３２は、該ミラーのＮＰＳ型の第２の面３６から反射されたビームを反射し、オフ状態のＴＮ液晶セル１０の通過の際、前記Ｐ偏光は、ＴＮ液晶セル１０の９０°の回転作用によってＳ偏光に変化させられる。偏光ビームスプリッタ８は、前記反射ビームのＳ偏光状態における、該反射ビームの大部分を、１０６によって示されるビームにおいて検出器２３に向かって反射させる。
【００４２】
ここで図６（Ｂ）を参照すると、図６（Ａ）に関する議論が当てはまるが、本例においては、前記ＴＮ液晶セル１０が球面収差制御信号３０によってオン状態に切り換えられている。従って、ＴＮ液晶セル１０に入射する放射の偏光は、セル１０の通過によって影響を受けない。従って、フォールディングミラー３２に入射したとき前記ビームはＰ偏光状態のままであり、従って反射なく第１の面３４を通過し、第２の面３６によって反射され、これにより第２の面３６上の前記ＮＰＳパターンに対応する波面訂正のパターンを生成する。逆に、戻ってくるビームがミラー３２に入射するとき、前記ビームはＳ偏光状態であり、第１の平面３４によって反射される。前記反射されたビームが偏光ビームスプリッタ８に到達するとき、前記反射ビームはＳ偏光であり、偏光ビームスプリッタ８はビーム１０６の大部分を検出器システム２３に向かって反射させる。
【００４３】
ＴＮ液晶セル１０を切り換えることはかくして、前記光ディスクに入射するビームの波面の形の差をもたらす。フィールディングミラー３２において生成される波面訂正は、前記ビームの透過層２及び５の一方又は両方の通過によって生成された球面収差を補正するために利用される。本例においては２層光ディスクにおいて、情報層の２つの異なる深度が前記走査装置によって読み取られる必要がある場合であっても、前記ディスクの情報層３及び４のそれぞれにおいて、改善された分解能がかくして得られる。
【００４４】
本発明は、例えば約４００ｎｍの波長の放射ビームのような比較的短い波長の放射ビームを用い、前記光ディスクにおいて高い開口数のビームを利用し、かつ球面収差補正を実行するための機械的なアクチュエータ又は複屈折レンズを利用することなく、読み取られる光ディスク中の情報層の変化する深度に対しても、容量の高い光ディスクの読み取り又はかようなディスクへの書き込みを可能とすることは理解されるであろう。
【００４５】
上述した実施例においては、単一の放射源が利用され、ＴＮ液晶セルは入射放射の偏光を９０°だけ選択的に回転させるために利用されるが、偏光回転素子を省き、代わりに複屈折及び／又は前記ビームスプリッタの軸に対して４５°の向きで放射を発する単一の放射源か、又は必要とされる偏光のそれぞれにおいて直交して偏光した放射を発する２つの別個の放射源かのいずれかを利用することにより、同様の（しかし光学系の複雑さ及び効率の面でより最適ではない）機能が提供されることができる。このとき、例えば検出器における切り換え可能な偏光選択フィルタによって、選択制御信号に従って、必要とされる球面収差補正が選択されることができる。代替として、２つのかような別個の放射源を備える場合、前記放射源は前記選択制御信号に従って選択的にエネルギーを与えられても良い。
【００４６】
更に代替実施例においては、前記走査装置は、ＣＤ及びＤＶＤの互換性のような、異なるフォーマットのディスクとの互換性のための波面収差補正を提供するために利用されても良い。２つのビームの間の選択的な波面収差補正を提供するため、偏光に敏感な第１の面が利用されても良い。
【００４７】
更なる代替実施例においては、前記第１の層は、２つの異なる波長の２つのビームの間の選択性を提供するために、偏光選択性の層の代わりにダイクロイック薄膜反射層を含んでも良い。ここで前記層は一方の波長に対しては透過性で、他方の波長に対しては反射性である。
【００４８】
更なる実施例においては、前記第１の面における２つのビームの間の選択性は、角度選択性である。本例においては、前記２つのビームは前記第１の面に異なる角度で進入し、（例えば全内部反射のため）一方のビームは透過され他方は反射される。
【００４９】
上述した実施例において、波面誤差訂正素子は、前記ビームの光軸に対して４５°の主ビーム光路中に配置されたフォールディングミラーと統合される。代替実施例においては、説明されたものと同様の波面誤差訂正素子が、光走査装置の別個のビーム経路の区間について配置される。本例においては、前記素子は前記ビームの軸に垂直に配置される。
【００５０】
図５において前記対物レンズは１つの平凸レンズ素子を持つものとして示されているが、該対物レンズはより多くの素子を有しても良く、凸凸レンズ又は凸凹レンズのような他のタイプのレンズが利用されても良い。前記対物レンズはまた、透過又は反射において動作するホログラム、又は前記放射ビームを伝える導波路からの放射を結合させる格子を有しても良い。
【００５１】
上述の実施例は、本発明の実例となる例として理解されるべきである。本発明の更なる実施例が想像される。一実施例に関連して説明されたいずれの特徴も、該実施例以外のものにおいても利用され得ることは理解されたい。更に、上述していない同等例及び変更例が、添付する請求項において定義される本発明の範囲から逸脱することなく利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例において利用される光学部品の模式的な図である。
【図２】本発明の実施例において利用される光学部品の模式的な図である。
【図３】本発明の実施例による光学素子の断面図である。
【図４（Ａ）】補正前の波面収差を示す。
【図４（Ｂ）】補正後の波面収差を示す。
【図５】本発明の実施例により構成された光走査装置の模式的な図である。
【図６（Ａ）】図５の構成の光路の模式的な図である。
【図６（Ｂ）】図５の構成の光路の模式的な図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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