(57)【要約】  光記録担体（２０）を走査する光学装置が、異なる光路（２８、２９）に沿って異なる波長の２つの放射ビームを放射し得る放射線源（２５）を持つ。放射された放射線は、前記記録担体において集束され、検出システム（４０）へ反射される。前記２つの放射ビームを１つの光路上に合わせるために前記放射線源と前記検出システムとの間の前記光路中にビーム兼用器（４３）が配設され、それによって、両放射ビームに対して単一の検出システムを使用することを可能にする。前記ビーム兼用器は、回折されない前記ビームの一方を通し、他方のビームを主として１次において回折させる格子を含む。格子線の断面は、交互の傾斜グルーブと傾斜ランドとを示す。
2005513704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録担体を走査する光学装置であり、第１経路に沿って進む第１波長の第１放射ビーム及び異なる第２経路に沿って進む異なる第２波長の第２放射ビームを生成する放射線源と、光検出システムと、前記光記録担体を介して前記光検出システムへ前記放射ビームを導く光学系と、前記第１ビーム及び前記第２ビームが前記光検出システムにおいて実質的に一致するようにする該第１ビーム及び該第２ビームに兼用の格子とを含む光学装置であって、前記格子が、交互の傾斜グルーブと傾斜ランドとを持つことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記グルーブが、前記第１波長の整数倍と実質的に等しく、且つ前記第２波長の半分の奇数倍と実質的に等しい光学的深さを持つことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記格子が、平面内に設けられる透過格子であり、前記グルーブ及び前記ランドが、前記平面に対して、前記第２放射ビームからの選択回折ビームと非回折ビームとの間の角度とほぼ等しい角度傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記格子が、平面内に設けられる反射格子であり、前記グルーブ及び前記ランドが、前記平面に対して、前記第２放射ビームからの選択回折ビームと非回折ビームとの間の角度の1/4倍とほぼ等しい角度傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記格子と前記放射線源及び／又は前記光検出システムとが、相互に調節可能に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
第１経路に沿って入射する第１波長の第１放射ビームと、異なる第２経路に沿って入射する異なる第２波長の第２放射ビームとに兼用の光学格子であり、前記格子によって形成されるビームが実質的に一致するようにする光学格子であって、交互の傾斜グルーブと傾斜ランドとを持ち、前記グルーブが、前記第１波長の整数倍と実質的に等しい光学的深さを持つことを特徴とする光学格子。
【請求項７】
平面内に設けられる透過格子であり、前記グルーブ及び前記ランドが、前記平面に対して、前記第２放射ビームからの選択回折ビームと非回折ビームとの間の角度とほぼ等しい角度傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の光学格子。
【請求項８】
平面内に設けられる反射格子であり、前記グルーブ及び前記ランドが、前記平面に対して、前記第２放射ビームからの選択回折ビームと非回折ビームとの間の角度の1/4倍とほぼ等しい角度傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の光学格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録担体を走査する光学装置と、このような装置において用いる光学格子とに関する。より詳細には、前記装置は、第１経路に沿って進む第１波長の第１放射ビーム及び異なる第２経路に沿って進む異なる第２波長の第２放射ビームを生成する放射線源と、光検出システムと、前記光記録担体を介して前記光検出システムへ前記放射ビームを導く光学系と、前記第１ビーム及び前記第２ビームが前記光検出システムにおいて実質的に一致するようにする該第１ビーム及び該第２ビームに兼用の格子とを含む。走査は、記録担体からの情報の読み取り、書き込み及び消去を意味し得る。
【背景技術】
【０００２】
記憶容量に対する要求の増大が、新しい光学走査装置と、増大させられた記憶容量を持つ対応する記録担体との発達をもたらしている。結果として、古い小容量記録担体と新しい大容量記録担体とが同時に市場で入手可能である。互換性の理由で、新しい記録担体のための走査装置は、古い記録担体と新しい記録担体との両方を走査することが出来るべきである。これは、様々なフォーマットの記録担体を取り扱うよう装置を適応させることを必要とする。一例として、DVDタイプのより新しい記録担体とCD-Rタイプのより古い書き込み可能な記録担体との両方を走査するよう設計される走査装置は、DVDを走査するための650nmの波長の放射ビームとCDを走査するための780nmの波長の放射ビームとを形成しなければならない。このようなプレーヤの光学系は、２つのダイオードレーザ、650nmの放射線のためのダイオードレーザと780nmの放射線のためのダイオードレーザとを含む。光学系のコストを削減するために、光学系の構成要素の可能な限り多くが両放射ビームによって横切られるべきである。
【０００３】
このようなデュアル波長走査装置は、米国特許公報第US5912868号から既知であり、図１に概略的に示されている。レーザ３及び４からの２つの放射ビームの経路１及び２は、互いに９０°未満の向きにあり、記録担体７においてビームを集束させる対物レンズ系６に入る前に立方体のビームスプリッタ５において合わされる。どの放射線源が動作されるかの選択は、走査されている記録担体のタイプによって決定される。記録担体から戻る放射線は、ビームスプリッタ９を介して光検出システム８へ導かれる。光検出器は、当たっている放射線を電気信号に変換し、前記電気信号は、記録担体上に記憶されている情報と、情報が書き込まれている記録担体のトラックにおける放射ビームの焦点の位置の精度を示すトラッキング情報とを表すこのトラッキングは、光軸の方向、即ち、集束させる方向におけるトラッキング、及び記録担体において走査されているトラックの方向と光軸との両方に対して垂直な方向におけるトラッキングに関する。後者のタイプのトラッキングは、ラジアルトラッキングとも呼ばれ、ディスク形状の光記録担体に関する。
【０００４】
２つのレーザの相互位置の公差は、放射ビームが検出システムに向かわなければならない精度を鑑みてかなり厳しい。検出システム上の位置における誤差は、トラッキング情報における誤りをもたらし得る。図２は、特許文献JP-A10326428から既知の走査装置を示しており、この走査装置において、単一の構成要素１０として描かれている２つのレーザは、近くに配設され、前記レーザの相互位置を公差内に保つことを容易にしている。２つの放射ビームの経路は鋭角をなしており、これらのビームは格子１１によって合わされる。格子は、透過中に両方の入射放射ビームを回折させる。放射ビームの一方の０次ビームが、格子から対物レンズ系に進む一方で、他方の放射ビームの一次ビームが、同じ経路に沿って対物レンズ系に進む。
【０００５】
特許文献JP-A10261241は、レーザからの放射ビームを合わせる格子を開示している。この格子は、０次における650nmの波長の放射線の透過及び１次における780nmの放射線の透過のために最適化されている。格子のルーリング(ruling)は、隣接する鋸歯状断面の連続の形をしており、各鋸歯は、階段状断面によって近似されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
記録担体における高いデータレートでの情報の読み取り及びとりわけ書き込みためには高い透過率の格子が望ましいことから、本発明の目的は、ビーム兼用器としてより高い透過率を持つ格子を持つデュアル波長走査装置を提供することにある。本発明の目的はまた、前記格子の製造を容易にするために該格子のルーリングの複雑さを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明によれば、走査装置が、交互の傾斜グルーブ(slanting groove)と傾斜ランド(slanting land)とを持つ格子を具備する場合に達成される。透過率は、第１波長ビームの０次ビームと第２波長ビームの１次ビームとの両方に対して８０％より大きくされ得る。ルーリングの複雑さの低減は、前記格子の製造を単純化する。前記ルーリングは既知の格子より少ないエッジを持つことから、それは、より正確に作成され得る。精度の向上は、前記格子によってもたらされる迷光の量を低減させ、従って、該格子の透過率を増大させる。 
【０００８】
０次ビームにおける格子の透過力(transmitted power)は、グルーブが、第１波長の整数倍と実質的に等しく、且つ第２波長の半分の奇数倍と実質的に等しい光学的深さ(optical depth)を持つ場合に、増大される。前記「実質的に等しい」は、+/-0.2波長以内で等しいことを意味する。
【０００９】
格子が、平面内に設けられる透過格子である場合には、グルーブ及びランドは、好ましくは、前記平面に対して、第２放射ビームからの選択回折ビームと非回折ビームとの間の角度とほぼ等しい角度傾斜している。前記「ほぼ等しい」は、+/-50%以内、好ましくは15%以内で等しいことを意味する。前記グルーブ及び前記ランドの傾斜は、第２波長のビームから回折された１次ビームの透過率を増大させる。
【００１０】
格子が、平面内に設けられる反射格子である場合には、グルーブ及びランドは、好ましくは、前記平面に対して、第２放射ビームからの選択回折ビームと非回折ビームとの間の角度の1/4倍とほぼ等しい角度傾斜している。
【００１１】
記録担体から来る放射ビームと検出システムに入射する放射ビームとの整合は、放射線源と格子とを相互に調節可能に配設することによって容易にされ得る。更に、前記格子と前記光検出システムとが、相互に調整可能にされ得る。適切な整合のために必要とされる２つの自由度は、光軸を中心とする前記格子の回転及び該光軸に沿った該格子の位置の変更である。
【００１２】
格子が放射線源のすぐ後ろに配設される場合に、両ビームは、前記格子から光検出システムまで同じ経路をたどる。他の例において、前記格子が前記光検出システムの前に配設される場合には、前記ビームは、前記光検出システムの感光領域の同じ場所にスポットを形成し、前記放射線源と前記格子との間では、前記ビームは、実質的に平行であるが異なる光路をたどる。
【００１３】
本発明の別の側面においては、第１経路に沿って入射する第１波長の第１放射ビームの経路と、異なる第２経路に沿って入射する異なる第２波長の第２放射ビームの経路とを合一して、前記第１放射ビームからの非回折ビームと前記第２放射ビームからの回折ビームとが実質的に一致するようにする光学格子が、交互の傾斜グルーブと傾斜ランドとを持つことを特徴とする。好ましくは、前記グルーブは、前記第１波長の整数倍と実質的に等しい光学的な深さを持つ。より好ましくは、前記グルーブは、同時に、前記第２波長の半分の奇数倍と実質的に等しい光学的な深さを持つ。この条件は、所望の方向において両波長の回折効率を最適化する。
【００１４】
本発明の特徴及び利点は、一例として付与されている、添付図面を参照する本発明の好ましい実施例の以下の記載から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図３は、光記録担体を走査するための本発明による走査装置２０を示している。記録担体は透明層２１を有し、透明層２１の一方の面には情報層２２が配設される。情報層の透明層から離れたほうに面している面は、保護層２３によって環境の影響から保護される。前記透明層の装置に面している面は、入口面２４と呼ばれる。透明層２１は、情報層に機械的な支持を供給することによって記録担体にとって基板の役割を果たす。他の例においては、透明層は、情報層を保護するというただ一つの機能を持ち得る一方、機械的な支持は、情報層の他方の側の層、例えば、保護層２３によって、又は情報層２２に接続される透明層及び他の情報層によって供給される。情報は、図には示されていない実質的に平行な、同心又は螺旋状のトラック中に配設される光学的に検出可能なマークの形態で記録担体の情報層２２に記憶され得る。マークは、任意の光学的に読み取り可能な形態、例えば、ピットの形態、当該領域の周囲と異なる磁化方向若しくは反射係数を持つ領域の形態、又はこれらの形態の組み合わせであり得る。
【００１６】
走査装置は、第１波長を持つ第１放射ビーム２６と、第２波長を持つ第２放射ビーム２７とを放射することが出来る放射線源２５を有する。破線２８及び２９は、各々、放射ビーム２６及び２７の主光線を示している。これらの放射ビームは、同じ光学素子３０、３１、３４、３５、４３を通って放射線源から検出システムへ進むが、これらの放射ビームの主光線が一致しないことから、これらの放射ビームは異なる経路をたどると言える。これらの光学素子を通って、放射ビーム２６は第１経路をたどり、放射ビーム２７は第２経路をたどる。
【００１７】
放射線源は、各々650nm及び780nmの公称波長において放射する第１半導体レーザ及び第２半導体レーザを含み得る。走査されている記録担体がDVDタイプのものである場合には、第１レーザが動作され、記録担体がCDタイプのものである場合には、第２レーザが動作されるであろう。これら２つのレーザは、１つの半導体チップ上に組み込まれてもよく、これは、100μmのオーダのレーザの放射地点の間隔を可能にする。 
【００１８】
ビームスプリッタ３０は、発散放射ビーム(diverging radiation beam)２６及び２７をコリメータレンズ３１の方に反射し、コリメータレンズ３１は、発散ビーム２６及び２７を平行ビーム３２及び３３に変換する。反射鏡３４における反射後、平行ビームは対物レンズ系３５に入射する。対物レンズ系は、１つ以上のレンズ及び／又は格子を含み得る。対物レンズ系３５は、ビーム３２及び３３を記録担体２０の入口面２４に入射する集束ビームに変える。対物レンズ系は、透明層２１の厚さを通る放射ビームの透過に適応される球面収差補正を持つ。集束ビームは、情報層２２においてスポット３６及び３７を形成する。情報層２２によって反射された放射線は発散ビームを形成し、発散ビームは、対物レンズ系３５によって実質的に平行ビームに変換され、次いでコリメータレンズ３１によって集束ビーム３８及び３９に変換される。ビームスプリッタ３０は、記録担体から検出システム４０に向かう集束ビームの少なくとも一部を透過することによって順方向ビームと反射ビームとに分離する。検出システムは、放射線を捕らえ、該放射線を電気的な出力信号４１に変換する。
【００１９】
信号処理装置４２は、これらの出力信号を様々な他の信号に変換する。前記信号の１つは情報信号であり、情報信号の値は情報層２２から読み取られた情報を表す。情報信号は、誤り訂正のために情報処理ユニットによって処理される。信号処理装置４２はまたフォーカス誤差信号及びラジアル誤差信号などの他の信号も供給する。フォーカス誤差信号は、スポット３６又は３７と情報層２２との間の高さにおける軸方向の差を表す。ラジアル誤差信号は、スポット３６又は３７と、スポットによって追従されるべき情報層中のトラックの中心との間の情報層２２の平面における距離を表す。フォーカス誤差信号及びラジアル誤差信号は、各々、フォーカスアクチュエータ及びラジアルアクチュエータを制御するサーボ回路に供給される。アクチュエータは図に示されていない。フォーカスアクチュエータは、フォーカス方向において対物レンズ系３５の位置を制御し、それによって、情報層２２の平面と実質的に一致するようにスポット３６又は３７の実際の位置を制御する。ラジアルアクチュエータは、半径方向において対物レンズ３５の位置を制御し、それによって、情報層２２において追従されるべきトラックの中心線と実質的に一致するようにスポット３６又は３７の半径方向位置を制御する。この図におけるトラックは、図の面に対して垂直の方向に走っている。 
【００２０】
検出システム４０の前のビームの光路中に配設される格子の形態のビーム兼用器４３は、ビーム３８からの非回折ビーム４４とビーム３９からの１次回折ビーム４５とを形成する。ビーム４４及び４５は、検出システム４０の感光面上の実質的に同じ場所に集束する。それ故、２つの異なる放射ビームに対して単一の検出システム及び付随する電子回路しか必要とされない。 
【００２１】
図３において示されている走査装置は、ビーム３９から回折された１次ビームと、ビーム３８からの非回折ビームとを用いているが、例えばビーム３８とビーム３９との両方からの１次ビームといった他の回折次数の組み合わせも可能である。非回折ビームの使用は、記録担体上に情報を書き込むことが出来る装置において利点を持つ。半導体レーザが放射線源として用いられる場合には、放射線のパワー(radiation power)を読み取りレベルからより高い書き込みレベルに変更する場合に、放射線の波長は、数ナノメートルのオーダの小さなずれを示す。このような放射ビームがビーム兼用器４３のような格子によって１次において回折される場合には、回折角における変化が生じ、検出システム及び／又は記録担体におけるスポットの位置の変化をもたらす。それ故、読み取りレベルと書き込みレベルとの間でパワーを切り替えられるビームは、好ましくは、非回折のものをビーム兼用格子によって透過又は反射される。それ故、CDフォーマットにおいて読み取り及び書き込みをすることができ、DVDフォーマットにおいては読み取りしかすることが出来ない走査装置においては、CDのための785nmビームは回折されるべきでなく、DVDのための650nmビームは好ましくは１次において回折されるべきである。
【００２２】
図４は、格子線(grating line)に対して垂直な方向における本発明による格子４３の実施例の断面を通る断面図を示している。格子線は、グルーブ５０及びランド５１のぎざぎざのある断面(crenellated profile)を持つ。グルーブの平坦な底部及び平坦なランドは、格子が配設されるビーム兼用器４３の平面に対して角度α傾斜している。角度αは、回折ビームの強度と非回折ビームの強度とを等しくするように選ばれる。透過格子の場合は、角度αは、回折ビームと非回折ビームとの間の角度である角度Θと実質的に等しく選ばれる。透過中に回折される１次ビームに対する角度Θの正弦は、λ/(2(n-1)p)と等しく、ここで、λはビームの波長であり、nは格子の材料の屈折率であり、pは格子のピッチである。これは、
【数１】
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を持つほとんどのガラス及びプラスチックの場合に
【数２】
2005513704.tif 000004
になる。格子線は図に示されているようにピッチ"p"及び深さ"d"を持つ。非回折ビームに対する格子４３の透過は、放射ビーム３８の波長に対して2πの倍数と等しい位相深さ(phase depth)に対応するように深さ"d"を選ぶことによって最適化される。空気入射透過格子(air-incident transmission grating)の位相深さは、2πd(n-1)/λと実質的に等しい。ここで、nは格子材料の屈折率であり、λは入射放射線の波長である。この装置においては、透過格子の代わりに反射格子も用いられ得る。空気入射反射格子は、4πd/λと実質的に等しい位相深さを持つ。この場合に、角度αは実質的にΘ/4と等しく選ばれるべきであり、これは、１次回折ビームの場合はλ/(4p)と等しい。
【００２３】
走査装置の特定の実施例において、パラメータは、以下の値を持つ。即ち、第１波長、即ち、放射ビーム３８の波長は650nmであり、第２波長、即ち、放射ビーム３９の波長は785nmであり、格子材料の屈折率は1.5であり、第２波長に対する回折角Θは1.7°であり、格子４３のない検出システム４０における放射ビーム４４のスポットと放射ビーム４５のスポットとの間の間隔は120μmと等しい。λ2/sinΘと等しいピッチ"p"は、この場合に、26.5μmである。第１波長に対する格子の位相深さは、6πと等しいようにとられ、3.9μmと等しい深さ"d"に対応する。第２波長に対する格子の位相深さは4.95πである。これはほぼ逆位相に対応することから、第２波長の放射ビームは、低強度非回折ビームと高強度回折ビームとを形成するであろう。
【００２４】
図５は、図３に示されているような検出システムの近くではなく、放射線源の近くでビームが合わされる本発明による走査装置の他の実施例を示している。放射線源６０は、異なる波長の２つの放射ビーム６１及び６２を放射することが出来る。両ビームは、本発明によるビーム兼用器６３に入射する。ビーム兼用器は、図４に示されているような断面を持つ格子を含む。ビーム兼用器から来るビーム６４は、入射ビーム６１からの非回折ビーム及び／又は入射ビーム６２からの１次回折ビームである。ビーム６４は、ビームスプリッタ６５及び対物レンズ系６６を介して記録担体２０の情報層２２において集束される。記録担体によって反射された放射線は、ビームスプリッタ６５によって透過され、検出システム６７によって捕らえられる。図５に示されている走査装置の光学系は、図３に示されているものと比較して有利である。なぜなら、前者は、異なる波長の放射ビームに対して対物レンズを通る単一の光路を持ち、それによって、対物レンズのフィールド(field)の使用を低減するからである。
【００２５】
有利なことには、本発明による光学格子は、欧州特許出願公開第EP01/10737号に記載されているような光学走査装置において用いられ得る。この装置は、２つの格子、即ち、平板の各側に１つの格子を持つビーム兼用器を用いる。１つ又は両方の格子が、傾斜グルーブと傾斜ランドとを持ち得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術の走査装置を概略的に示す。
【図２】従来技術の走査装置を概略的に示す。
【図３】本発明による走査装置を示す。
【図４】本発明によるビーム兼用格子の断面を示す。
【図５】走査装置の他の実施例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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