(57)【要約】  本発明は、第一放射線ビームを生成するための第一放射線源（１０１）と、第二放射線ビームを生成するための第二放射線源（１０１）と、第一及び第二の放射線ビームを共通の光軸に沿って方向付けるための手段とを含む光学装置に関する。各放射線ビームは、強度分布と、中心軸と、外被とを有する。光学装置は、共通の光路内に、第一放射線ビームのみの強度分布を修正するための手段（１０３）をさらに含む。この手段は、少なくともその中心軸付近の第一放射線ビームの強度を減少することによって、第一放射線ビームの外被付近の強度と中心軸付近の強度との間の比率を増大するために設計される。
2008512805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一放射線ビームを生成するための第一放射線源と、第二放射線ビームを生成するための第二放射線源と、前記第一放射線ビーム及び前記第二放射線ビームを共通の光軸に沿って方向付けるための手段とを含む光学装置であって、
各放射線ビームは、強度分布と、中心軸と、外被とを有し、当該光学装置は、前記共通の光路内に、第一放射線ビームのみの強度分布を修正するための手段をさらに含み、該強度分布を修正するための手段は、少なくとも前記中心軸付近の前記第一放射線ビームの強度を減少することによって、前記第一放射線ビームの前記外被付近の強度と前記中心軸付近の強度との間の比率を増大するよう設計される、
光学装置。
【請求項２】
前記第一放射線源及び前記第二放射線源は、同一のレーザダイオードの一部を形成する、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第一放射線ビームは、第一方向とその中心軸に対して垂直な第二方向とを少なくとも含み、前記第一放射線ビームは、前記第一方向に第一平均強度を備える第一強度分布と、前記第二方向に第二平均強度を備える第二強度分布とを有し、前記第二平均強度は、前記第一平均強度よりも大きく、前記強度分布を修正するための手段は、前記第二平均強度を前記第一平均強度よりも強く減少するよう設計される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記強度分布を修正するための手段は、前記第一放射線ビームの前記外被付近の強度と前記中心軸付近の強度との間の比率を増大するよう設計される光学素子を含み、前記第一放射線ビームは、少なくとも前記中心軸付近で回折される、請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記光学素子は、前記放射線ビームの前記中心軸から前記外被に減少するデューティサイクルを備える位相構造を有する、請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記光学素子は、周期的な位相構造を有する、請求項４に記載の光学装置。
【請求項７】
前記強度分布を修正するための手段は、二色性フィルタを含む、請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
第一波長を有する第一放射線ビームの強度分布を修正するが、第二の異なる波長を有する第二放射線ビームの強度分を修正しない光学素子であって、当該光学素子は、少なくとも前記第一放射線ビームの強度を減少することによって、前記第一放射線ビームの前記外被付近の強度と前記中心軸付近の強度との間の比率を増大するよう設計される、光学素子。
【請求項９】
当該光学素子は、前記第一放射線ビームの前記外被付近の強度と前記中心軸付近の強度との間の比率を増大するよう設計され、前記第一放射線ビームは、少なくとも前記中心軸付近で回折される、請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
当該光学素子は、二色性フィルタを含む、請求項８に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの種類の情報担体に書き込み且つ／或いは少なくとも２つの種類の情報担体から読み取るための光学装置に関する。
【０００２】
本発明は、そのような光学装置における使用のための光学素子にも関する。
【０００３】
本発明は、具体的には、ＣＤ、ＤＶＤ、又は、ブルーレイディスク（ＢＤ）のような光学ディスクに書き込み且つ／或いは光学ディスクから読み取るための光ディスク装置に関連する。
【背景技術】
【０００４】
光ディスクのような情報担体にデータを記憶し且つ／或いは情報担体からデータを読み取るために、光学装置において放射線ビームが使用される。情報担体は記憶層を含み、記憶層の特性は、高強度放射線ビームを適用することによって局所的に修正され得る。情報層内に誘発される局所的な変化は、書込みデータに対応し、引き続き、底強度放射線ビームを用いて情報の再生のために使用される。例えば、記憶層として位相変化材料が使用される。書込み中、記憶層は、高強度放射線ビームによって変更されるが、結果として得られる情報層は書込み中に変更されない。何故ならば、底強度放射線ビームが読取りのために使用されるからである。
【０００５】
放射線ビームは放射線源から生成され、コリメータレンズ及び対物レンズを用いて光路に沿って情報層上に集束される。光路に沿って、放射線ビームは、中心軸と、外被とを有する。放射線ビームは強度分布を有し、それは放射線源及び光学装置に依存する。既知の光学装置において、中心軸付近のビームの強度は、外被付近の強度よりも大きい。外被付近の強度と放射線ビームの中心軸付近の強度との間の比率は、リム強度と呼ばれる。
【０００６】
異なる種類の光学走査装置が近年開発された。データ容量を増大するために、走査ビームの波長はますます減少されるのに対し、走査ビームの開口数はますます増大される。例えば、ＣＤレコーダーにおいて、走査ビームの波長は７８５ナノメートルであり、開口数は０．５である。ＤＶＤレコーダーにおいて、走査ビームの波長は６５０ナノメートルであり、開口数は０．６５である。ＢＤレコーダーにおいて、走査ビームの波長は４０５ナノメートルであり、開口数は０．８５である。新しい光学走査装置を購入する使用者が古い情報担体を依然として読み取り得るよう、新しい光学走査装置は古い情報担体と互換性を有することが重要である。例えば、ＤＶＤプレーヤーはＤＶＤ及びＣＤを再生し得なければならない。
【０００７】
少なくとも２つの種類の情報担体と互換性を有する光学走査装置は、嵩張り過ぎてはならない。そのための解決策は、同一の光学素子が２つの異なる放射線ビームのために使用されるよう、装置の２つの放射線ビームを共通の光路上に向けることからなる。具体的には、費用及び空間に関して、２つの異なる放射線ビームのために、もし同一のコリメータが使用されるならば、極めて興味深い。
【０００８】
情報担体の情報層にデータを記憶し且つ情報層からデータを読み取るために、特定量のリム強度が求められる。実際には、もしリム強度が低過ぎるならば、ビームによって情報層上に形成されるスポットの品質は悪く、書込み及び読取りプロセスは影響される。以下の実施例はＣＤ及びＤＶＤに当て嵌まるが、他の種類の情報担体にも当て嵌まり得る。
【０００９】
ＤＶＤを走査するために、特定量のリム強度が求められる。その結果、リム強度を増大するようＤＶＤ放射線ビームの遠距離場を切り取るために、コリメータの開口数は制限される。しかしながら、コリメータの開口数の減少は、ＣＤ放射線ビームの結合効率を減少する。実際には、コリメータの開口数が少なければ少ないほど、ディスク上のＣＤ放射線ビームの出力は少ない。何故ならば、比較的大部分のＣＤ放射線ビームが切り取られるからである。これは、ＣＤ及びＤＶＤ放射線ビームのために１つのコリメータのみが使用されるとき、ＤＶＤ放射線ビームの十分なリム強度を得ることが不可能であるか、或いは、情報担体上のＣＤビームの十分な出力を得ることが不可能であるかのいずれかを引き起こす。
【００１０】
国際公開ＷＯ０２／２５６４６号は、この問題に対する解決策を提供する。この特許出願では、光学素子が共通の光路上に配置され、それはＣＤビーム又はＤＶＤビームのいずれかだけのためのレンズとして作用する。この光学素子は、例えば、ＤＶＤ放射線ビームのためには透明であり、ＣＤ放射線ビームのためには収束レンズとして作用する回折構造である。この光学素子は、ホログラフィックプレコリメータとも呼ばれる。この実施例において、ＤＶＤ放射線ビームは、如何なる修正もなしに、この光学素子を通過する。ＣＤ放射線ビームは、ホログラフィックプレコリメータを用いて集中されるので、ＣＤ放射線ビームのより大きな部分がコリメータ上に結合され、よって、ディスクに到達する。結果的に、ＣＤビームの結合効率は増大されるのに対し、ＤＶＤ放射線ビームのリム強度は不変のままである。何故ならば、コリメータの開口数が不変のままだからである。
【００１１】
ＷＯ０２／２５６４６号における欠点は、ホログラフィックプレコリメータが精密な回折構造を使用し、よって、それは光を回折することである。これは光が失われるという結果を有し、よって、ＣＤ放射線ビームの強度が減少される。ＣＤ放射線ビームの結合効率が、ホログラフィックプレコリメータを用いて全体的に増大されるとしても、この増加は実は比較的低い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
１つの種類のための光学スループット（エタンデュ）が増大されながら、第二の種類のためのリム強度を減少しない、少なくとも２つの種類の情報担体と互換性を有する光学装置を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このために、本発明は、第一放射線ビームを生成するための第一放射線源と、第二放射線ビームを生成するための第二放射線源と、第一放射線ビーム及び第二放射線ビームを共通の光軸に沿って方向付けるための手段とを含む光学装置であって、各放射線ビームは、強度分布と、中心軸と、外被とを有し、光学装置は、共通の光路内に、第一放射線ビームのみの強度分布を修正するための手段をさらに含み、強度分布を修正するための手段は、少なくとも中心軸付近の第一放射線ビームの強度を減少することによって、第一放射線ビームの外被付近の強度と中心軸付近の強度との間の比率を増大するよう設計される光学装置を提案する。
【００１４】
本発明によれば、第一放射線ビームの中心軸付近の強度は減少される。第一放射線ビームの外被付近の強度も減少され得るが、強度分布を修正するための手段は、外被付近の強度と中心軸付近の強度との間の比率が増大されるよう設計される。結果的に、第一放射線ビームのリム強度は増大される。よって、第一放射線ビームのリム強度を減少せずに、コリメータの開口数を増大することが可能である。例えば、もし第一放射線ビームが強度分布を修正するための手段を備えずに第一リム強度を有するならば、強度分布を修正するための手段が共通の光路上に配置されるときに第一放射線ビームのリム強度が第一リム強度と等しくなるまで、コリメータの開口数を増大することが可能である。コリメータの開口数が増大する結果として、第二放射線ビームの結合効率が増大される。何故ならば、第二放射線ビームのより大きな部分がコリメータを通過するからである。強度分布を修正するための手段は第二放射線ビームの強度を修正しないので、第二放射線ビームの光学スループットが増大される。
【００１５】
有利に、第一放射線源及び第二放射線源は、同一のレーザダイオードの一部を構成する。そのような光学装置は比較的コンパクトである。
【００１６】
好ましくは、第一放射線ビームは、第一方向とその中心軸に対して垂直な第二方向を少なくとも含み、第一放射線ビームは、第一方向に第一平均強度を備える第一強度分布と、第二方向に第二平均強度を備える第二強度分布とを有し、第二平均強度は、第一平均強度よりも大きく、強度分布を修正するための手段は、第二平均強度を第一平均強度よりも強く減少するよう設計される
【００１７】
光学装置において普通使用される放射線源は、１よりも大きいビーム発散アスペクト比を有する。これは楕円形スポットをもたらし、それはデータの書込み及び読取りに影響を及ぼす。既知の光学装置において、これは、強度がより高い方向における強度を減少するビーム成形器によって補償される。しかしながら、そのようなビーム成形器は、コリメータ及び放射線源との注意深い整列を要求し、それは光学装置の組立プロセスを複雑化する。
【００１８】
この好適実施態様によれば、第一放射線ビームのためにビーム成形器は必要とされない。何故ならば、強度分布を修正するための手段が、放射線源のビーム発散アスペクト比を補償するために設計されるからである。結果的に、光学装置は余り嵩張らず、光学装置の組立プロセスはより容易である。
【００１９】
有利に、強度分布を修正するための手段は、第一放射線ビームの外被付近の強度と中心軸付近の強度との間の比率を増大するために設計される光学素子を含み、第一放射線ビームは少なくとも中心軸付近で回折される。強度分布を修正するための手段は、回折構造を含み、それは、例えば、成形プロセスを用いて設計し且つ複製するのが容易である。
【００２０】
好ましくは、光学素子は、放射線ビームの中心軸から外被に減少するデューティサイクルを備える位相構造を有する。そのような位相構造は、中心軸から外被に減少する強度を有する放射線ビームのリム強度を増大するために良好に設計される。その上、前記位相構造の位相深度は一定であるので、位相深度は、光学素子が第二放射線ビームのために透明プレートとして作用するよう容易に選択され得る。
【００２１】
有利に、光学素子は、周期的な位相構造を有する。この場合には、位相構造は、３次の回折を創成する。結果的に、１つの主スポット及び２つの衛星スポットが第一放射線ビームから創成される。これらの３つのスポットを所謂３スポット又は差動プッシュプルトラッキング法のために使用し得る。故に、第一放射線ビームのリム強度を増大するために放射線ビームから取り除かれる光は、３スポットプッシュプルトラッキング法において使用される２つの衛星スポットを創成するために使用される。結果的に、第一放射線ビームから光は失われず、それは第一放射線ビームの光学スループットが比較的大きいことを意味する。
【００２２】
好ましくは、強度分布を修正するための手段は、二色性フィルタを含む。そのような二色性フィルタは製造が容易であり、共通の光路内に容易に配置され得る。例えば、二色性フィルタは、共通の光路内に配置されるガラス又はプラスチック基板上に堆積され得る。二色性フィルタは、コリメータのような、光学装置の構成素子の１つの上にも堆積され得る。この場合には、光路内に他の光学素子が加えられないので、光学装置はコンパクトである。
【００２３】
本発明は、第一波長を有する第一放射線ビームの強度分布を修正するが、第二の異なる波長を有する第二放射線ビームの強度分を修正しない光学素子であって、光学素子は、少なくとも第一放射線ビームの強度を減少することによって、第一放射線ビームの外被付近の強度と中心軸付近の強度との間の比率を増大するために設計される光学素子にも関する。
【００２４】
本発明のこれらの並びに他の特徴は、以下に記載される実施態様を参照することで明瞭に解明されるであろう。
【００２５】
添付の図面を参照して、本発明を例証によって今やより詳細に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に従った光学装置が図１に描写されている。そのような光学装置は、第一及び第二の放射線ビームを生成するための放射線源１０１と、コリメータ１０２と、光学素子１０３と、ビームスプリッタ１０４と、対物レンズ１０５と、サーボレンズ１０６と、検出手段１０７と、測定手段１０８と、コントローラ１０９とを含む。この光学装置は、情報担体１００を走査することが意図されている。
【００２７】
書込み動作又は読取り動作であり得る走査動作中、情報担体１００は、放射線源１０１によって生成される第一又は第二の放射線ビームによって走査される。光学走査装置は、走査される情報担体の種類を検出するための手段をさらに含む。もし情報担体が第一種類のものであるならば、放射線源１０１によって第一放射線ビームが生成される。もし情報担体が第二種類のものであるならば、放射線源１０１によって第二放射線ビームが生成される。第一放射線ビームは第一放射線源によって生成され、第二放射線ビームは第二放射線源によって生成される。図１の実施例において、第一及び第二の放射線源は、放射線源１０１の一部を形成している。故に、第一及び第二の放射線源は、２つの異なる放射線ビームを生成する２つの異なる放射線源であり得るし、或いは、少なくとも２つの異なる放射線ビームを発生し得る１つだけの放射線源、例えば、波長同調可能ダイオードレーザであり得る。
【００２８】
第一及び第二の放射線ビームは、共通の光路に向けられている。図１の実施例において、第一及び第二の放射線ビームは、既に同一の光路上にある。何故ならば、それらは同一の放射線源１０１によって生成されるからである。もし第一及び第二の放射線ビームが２つの異なる放射線源によって生成されるならば、光学走査装置は、第一及び第二の放射線ビームを共通の光路上に向けるための手段を含む。例えば、光学走査装置は、ＷＯ０２／２５６４６号の図１に示されるような鏡、スプリッタ、及び、反射器を含む。
【００２９】
コリメータ１０２及び対物レンズ１０５は、選択的な放射線ビームを情報担体の情報層上に集束する。走査動作中、情報層上の選択的な放射線ビームの位置決めの誤差に対応して、集束誤差信号が検出され得る。この集束誤差信号は、選択的な放射線ビームの集束誤差を補償するよう、対物レンズ１０５の軸方向位置を補正するために用いられ得る。信号がコントローラ１０９に送信され、それは対物レンズ１０５を軸方向に移動するためにアクチュエータを駆動する。
【００３０】
集束誤差信号及び情報層上に書き込まれたデータは、検出手段１０７によって検出される。情報担体１００によって反射される選択的な放射線ビームは、対物レンズ１０５によって平行ビームに変換され、次に、ビームスプリッタ１０４のお陰でサーボレンズ１０６に到達する。次に、この反射されたビームは検出手段１０７に到達する。
【００３１】
光学素子１０３は、第一放射線ビームが選択されるとき、第一放射線ビームの特定の百分率の強度のみを透過するのに対し、第二放射線ビームが選択されるとき、第二放射線ビームの全ての強度を透過するよう構成されている。光学素子１０３の実施例が以下の図面中に提供されている。本発明によれば、光学素子１０３は、第一放射線ビームの外被付近に配置される第一放射線ビームの部分の比較的高い百分率の強度、並びに、第一放射線ビームの中心軸付近に配置される第一放射線ビームの部分の比較的低い百分率の強度を透過する。
【００３２】
結果的に、光学素子１０３後の第一放射線ビームのリム強度は、光学素子１０３を用いて減少される。よって、第一放射線ビームのリム強度に影響を与えずに、コリメータ１０２の開口数を増大することが可能である。何故ならば、光学素子１０３の使用によって、コリメータ１０２の開口数の増大に起因するリム強度の減少を補償し得るからである。その上、第一放射線ビームの光学スループットは、僅かに影響されるだけである。実際には、光学スループットは、一方では、減少される。何故ならば、第一放射線ビームの強度は、光学素子１０３を用いて全体的に減少されるからである。他方では、コリメータ１０２の開口数の増大は、第一放射線ビームの光学スループットを増大する。第一放射線ビームのリム強度を維持するとき、コリメータ１０２の開口数に対する第一放射線ビームの光学スループットの変動は、図５に示されている。
【００３３】
さらに、コリメータ１０２の開口数の増大は、第二放射線ビームの光学スループットを増大する。光学素子１０３は第二放射線ビームのために透明プレートとして作用するので、光学素子は第二放射線ビームの強度を修正しない。よって、図５においてより詳細に説明されるように、光学スループットを強く増大し得る。
【００３４】
図１の光学走査装置において使用し得る光学素子１０３の実施例が図２に示されている。図２は、そのような光学素子の上面図を示している。光学素子１０３は、第一反射部１０３ａと、第二反射部１０３ｂと、第三反射部１０３ｃとを含む。各反射部は、二色性塗膜を含む。反射二色性塗膜は、反射率が前記塗膜を通過する放射線ビームの波長に依存する塗膜である。図３の実施例において、３つの反射部１０３ａ乃至１０３ｃの反射塗膜は、第一放射線ビームの波長で反射的であるのに対し、第二放射線ビームの波長で完全に透明であるよう選択される。そのような二色性塗膜は当業者に周知である。例えば、それらは異なる開口数を有する２つの異なる放射線ビームと互換性を有する対物レンズ上に使用され、その場合には、対物レンズの環状外部はそのような二色性塗膜で被覆される。３つの二色性塗膜は、光学素子１０３上に二色性フィルタを形成する。
【００３５】
図２の実施例において、光学素子が共通の光路上に配置されるとき、第一放射線ビームの中心軸付近に配置される第一反射部１０３ａは、第二反射部１０３ｂよりも反射的であり、第二反射部は、光学素子が共通の光路上に配置されるとき、第一放射線ビームの外被付近に配置される第三反射部１０３ｃよりも反射的である。結果的に、第一放射線ビームの外被付近の強度と中心軸付近の強度との間の比率は減少される。
【００３６】
図３の光学素子は３つの被覆部を含むだけであるが、それはより多くの被覆部を含み得る。二色性フィルタは、気相成長法を用いて、例えば、マスクを用いて被覆され得る。故に、二色性フィルタは、例えば、画素方向状に形成され得る。光学素子１０３の透過プロファイルの実施例が、以下の図面において提供される。
【００３７】
図３ａは、強度分布を修正するための手段を通過する前の第一放射線ビームの強度分布を示している。この図面において、数字は、第一放射線ビームを通じた区画の各部分における第一放射線ビームの強度を表示している。第一放射線ビームの強度を記載するために、任意的な尺度が選択されている。
【００３８】
この実施例において、第一放射線ビームは円形の形状であり、それは、強度分布が第一放射線ビームの中心軸から始まり外被に至る全ての方向において均一であることを意味する。外被は円によって概略的に表示され、第一放射線ビームの強度は５〜１００の間の数字によって概略的に表示されている。便宜上の理由から、第一放射線ビームの強度分布は不連続的に表示されているが、勿論、それは連続的である。
【００３９】
中心軸付近の第一放射線ビームの部分は、１００と等しい強度を有する部分に対応し、外被付近の第一放射線ビームの部分は、５と等しい強度を有する部分に対応している。勿論、中心軸付近の部分及び外被付近の部分は、異なって定められ得る。例えば、中心軸付近の部分は、第一半径を有する円形地域として定められ得る。外被付近の部分は、第二環状内径及び第三外径を有する環状地域として定められ得る。中心軸付近の部分は、第一放射線ビームの最大強度の特定の百分率よりも高い強度を有する第一放射線ビームの部分にも対応し得るし、外被付近の部分は放射線ビームの残部と対応し得る。中心軸付近の部分及び外被付近の部分の定義が何であれ、外被付近の部分が中心軸付近の部分よりも中心軸からより大きい距離になるや否や、本発明を実施し得る。
【００４０】
この実施例において、上記に付与される中心軸付近の部分及び外被付近の部分の定義を用いて、リム強度は中心軸付近の部分の強度の５パーセントである。
【００４１】
このリム強度を増大するために、強度分布を修正するための手段が使用され、それらは図３ｂに記載されている。図３ｂは、強度分布を修正するための手段の透過プロファイルを示している。これらの強度分布を修正するための手段は、例えば、図２の光学素子１０３である。
【００４２】
この実施例において、強度分布を修正するための手段は画素を含み、各画素は恣意的な尺度で０〜５０の間の反射率を有する。故に、強度分布を修正するための手段の透過プロファイルは不連続的である。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなしに、連続的な透過プロファイルを有する強度分布を修正するための手段を使用し得ることは明らかである。
【００４３】
第一放射線ビームの一部が、比較的高い反射率を有する強度分を修正するための手段の一部を通じて透過されるとき、第一放射線ビームのこの部分の強度は、比較的強く減少される。第一放射線ビームの一部が、より低い反射率を有する強度分布を修正するための手段の一部を通じて透過されるとき、第一放射線ビームのこの部分の強度は、余り強く減少されない。結果的に、強度分布を修正するための手段の具体的な反射率が、透過されない第一放射線ビームの部分の強度の百分率に対応するのは、第一放射線ビームの前記部分が、この反射率を有する強度分布を修正するための手段の部分を通じて透過されるときである。図３ｂにおいて、恣意的な尺度が反射率のために選択されているので、この反射率は非透過強度の百分率にも対応する。故に、図３ｂは「反射プロファイル」に対応し、透過プロファイルをそこから容易に演繹し得る。
【００４４】
この実施例において、強度分布を修正するための手段は、外被付近に配置される第一放射線ビームの部分の強度を不変のままにし、且つ、中心軸付近に配置される第一放射線ビームの部分の強度を減少するよう設計されている。
【００４５】
図３ａの強度分布を有する第一放射線ビームが、図３ｂの透過プロファイルを有する強度分布を修正するための手段を通じて透過されるとき、図３ｃの強度分布を有する放射線ビームが得られる。
【００４６】
中心軸付近の部分の強度は、強度分布を修正するための手段を通過した後に５０パーセントだけ減少されるのに対し、外被付近の部分の強度は不変である。結果的に、リム強度は増大される。この実施例において、強度分布を修正するための手段を超えるリム強度は、中心軸付近の部分の強度の１０パーセントである。
【００４７】
図４ａは、１よりも大きい発散アスペクト比を有する放射線源のための、強度分布を修正するための手段前の第一放射線ビームの強度分布を示している。
【００４８】
この実施例において、第一放射線ビームは、第一方向に第一平均強度を備える第一強度分布と、第一方向に対して垂直な第二方向に第二平均強度を備える第二強度分布とを含む。第一方向は、１００、４０、２０、及び、５と等しい強度を有する部分に対応し、第二方向は、１００、５０、３０、及び、１０と等しい強度を有する部分に対応している。故に、第二平均強度は、第一平均強度よりも大きい。これは楕円形ビームに対応し、それは書込み及び読取り中にアーチファクトを引き起こす。
【００４９】
この欠点を治癒するために、強度分布を修正するための手段は、第二平均強度を第一平均強度よりも強く減少するよう設計されている。図４ｂは、強度分布を修正するための手段の透過プロファイルを示している。強度分布を修正するための手段の画素の反射率は、第一方向よりも第二方向においてより高い。
【００５０】
図４ａの強度分布を有する第一放射線ビームが、図４ｂの透過プロファイルを有する強度分布を修正するための手段を通じて透過されるとき、図４ｃの強度分布を有する放射線ビームが得られる。図４ｃにおいて、放射線ビームの強度分布は、第一方向及び第二方向において同一であり、それは円形の放射線ビームをもたらす。その上、図４ｂの透過プロファイルを有する強度分布を修正するための手段によって、リム強度が増大される。実際には、図４ｃの強度分布を有する放射線ビームのためのリム強度は、中心軸付近の強度の１０パーセントであるのに対し、図４ａの強度分布を有する第一放射線ビームのためのリム強度は、中心軸付近の部分の強度の６パーセントである。
【００５１】
図５は、第一放射線ビームの結合開口数が修正されるのに対し、第一放射線ビームのリム強度が一定に保たれるときの、第一及び第二の放射線ビームの結合効率を示している。前記に説明されたように、コリメータ１０２の開口数、よって、第一放射線ビームの結合開口数を増大しながら、光学素子１０３を用いて、第一放射線ビームのリム強度を一定に維持することは可能である。図５の実施例において、第一放射線ビームはＤＶＤ放射線ビームであり、第二放射線ビームはＣＤ放射線ビームである。Ｙ軸は相対的な結合効率、即ち、本発明が実施されるときの結合効率と本発明が実施されないときの結合効率との間の比率を表わしている。後者の場合において、第一放射線ビームの結合開口数は０．１である。
【００５２】
結合開口数が増大されるとき、ＤＶＤ放射線ビームの結合効率は僅かに修正されるだけであるのに対し、ＣＤ放射線ビームの結合効率は強く増大される。例えば、もし結合開口数のために値０．１３０を取るとすると、ＤＶＤ放射線ビームの結合効率は修正されないのに対し、ＣＤ放射線ビームの結合効率は７０パーセントだけ増大される。よって、図５は、第二放射線ビームの結合効率を比較的強く増大しながら、第一放射線ビームのリム強度を減少しないことが可能であることを例証している。
【００５３】
図６は、光学素子１０３の他の実施例を示している。この実施例において、光学素子１０３は、第一放射線ビームの中心軸の周りに配置された位相構造を含む。前記位相構造を通過する第一放射線ビームの部分は回折されるのに対し、前記位相構造を通過しない第一放射線ビームの部分は、光学素子１０３によって完全に透過される。図６は、光学素子１０３前後の第一放射線ビームの強度分布を示している。位相構造のお陰で、第一放射線ビームの中心軸付近の強度は減少されるのに対し、外被付近の強度は不変のままである。結果的に、リム強度は増大される。
【００５４】
図６の実施例において、位相構造は周期的である。結果的に、前記第一放射線ビームの中心軸付近に配置される第一放射線ビームの部分は、主に三次の回折において回折される。０次が図６に表わされている。回折の２つの他の次数は、情報担体１００上に結果的に集束される２つのスポットを生じさせる。周知の３スポット又は差動プッシュプルトラッキング法を使用して、光学素子１０３を用いて創成される２つの追加的スポットをトラッキングのために使用し得る。結果的に、リム強度を増大するために第一放射線ビームから取り除かれる光は、トラッキングのために使用され、それは光学走査装置において光が失われない、故に、光学スループットを増大することを意味する。
【００５５】
光学素子は第一放射線ビームを回折しなければならず、第二放射線ビームのためには透明プレートとして作用しなければならない。これは、回折構造の位相深度が、第二放射線ビームの波長のために２πの倍数であり、第一放射線ビームのために２πの倍数ではない故に達成される。図８においてこれをより詳細に説明する。
【００５６】
図７ａ乃至７ｄは、光学素子１０３の可能な上面図を示しており、その断面図は図６に表わされている。図７ａの実施例において、光学素子１０３は、光を一方向においてのみ回折する従来的な格子を含む。そのような光学素子は、図７ａ中に示されるトラックに対して垂直な１つの好適な方向に従って変化する強度分布を有する第一放射線ビームのために良好に適合される。
【００５７】
図７ｂの実施例において、光学素子１０３は、光を二次元に回折する円形の格子を含む。そのような光学素子は、円形に分布された強度を有する第一放射線ビームのために良好に適合される。
【００５８】
図７ｃの実施例において、光学素子１０３は、光を二次元に回折する楕円形の格子を含む。そのような光学素子は、楕円形に分配される強度を有する第一放射線ビームのために良好に適合される。
【００５９】
図７ｄの実施例において、光学素子１０３は、光を二次元に回折するチェッカー盤状の位相構造を備える格子を含む。
【００６０】
図８は、本発明の好適実施態様における光学素子の断面図である。そのような光学素子は、光学素子が共通の光軸に配置されるときに第一放射線ビームの中心軸から外被へ減少するデューティサイクルを備える位相構造を有する。デューティサイクルは、次の通り定められる。
Ｄ（ｘ）／Ｐ
ここで、Ｐは、位相構造の周期であり、Ｄ（ｘ）は、図８中に表わされる量である。図８の光学素子の透過は、以下の式によってもたらされる。
Ｔ（ｘ）＝１−Ｄ（ｘ）（１−ｃｏｓ２δ）／Ｐ
ここで、δは、δ＝（ｎ−１）Δπ／λによって定められる位相深度であり、ここで、ｎは、光学素子の屈折率であり、λは、前記光学素子を通過する放射線ビームの波長であり、Δは、位相構造の機械的深度である。
【００６１】
機械的深度Δは、位相深度δが、第二放射線ビームの波長のために２πの倍数であり、第一放射線ビームの波長のために２πの倍数ではないように設計することが可能である。この場合には、光学素子の透過は一定であり、第二放射線ビームのために１と等しく、それは光学素子が第二放射線ビームのために透明プレートとして作用することを意味する。
【００６２】
デューティサイクルは第一放射線ビームの中心軸から外被に減少するので、光学素子の透過は増大する。図８の光学素子は特に有利である。何故ならば、それは回折ビーム及び非回折ビームに波面収差を導入しないからである。実際には、位相構造の位相深度δは一定である。図８の光学素子の位相構造は周期的であり、それは、３スポットプッシュプルトラッキング法のために使用される２つの衛星スポットを創成するためにも、この光学素子を使用し得ることを意味する。
【００６３】
請求項中の如何なる参照記号も、請求項を限定するものとして解釈されてはならない。「含む」という動詞並びにその活用形の使用が如何なる請求項中で定められるもの以外の如何なる他の素子の存在をも排除しないことは明らかである。ある素子に先行する不定冠詞は、複数のそのような素子の存在を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に従った光学装置を示す概略図である。
【図２】本発明の好適実施態様に従った光学素子を示す概略図である。
【図３ａ】強度分布を修正する手段の前の第一放射線ビームの強度分布を示すグラフである。
【図３ｂ】強度分布を修正する手段の透過プロファイルを示すグラフである。
【図３ｃ】強度分布を修正する手段の後の第一放射線ビームの強度分布を示すグラフである。
【図４ａ】本発明の他の好適実施態様における強度分布を修正する手段の前の第一放射線ビームの強度分布を示すグラフである。
【図４ｂ】本発明の他の好適実施態様における前記強度分布を修正する手段の透過プロファイルを示すグラフである。
【図４ｃ】本発明の他の好適実施態様における強度分布を修正する手段の後の第一放射線ビームの強度分布を示すグラフである。
【図５】第一放射線ビームの結合開口数の関数としての第一放射線ビーム及び第二放射線ビームの相対的な光学スループットを示すグラフである。
【図６】本発明の有利な実施態様に従った光学素子を示す断面図である。
【図７ａ】図６の光学素子を示す上面図である。
【図７ｂ】図６の光学素子を示す上面図である。
【図７ｃ】図６の光学素子を示す上面図である。
【図７ｄ】図６の光学素子を示す上面図である。
【図８】本発明の他の好適実施態様における光学素子を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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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７ｄ】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年4月5日(2007.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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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７ｄ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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