(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのデータ担持面上に位相がずれている情報素子を刻むことにより得られた光学的、透過的に読み出し可能なデータのための記録媒体において、
該媒体（Ｓｐ；１０）は、位相が数十分の一ラジアン未満ずれている情報素子を担持するデータ担持面（Ｐ１〜ＰＮ）を重ね合わせることにより形成され、各々が次の面とほぼ透明の層（Ｃ１〜ＣＮ）により隔離されており、前記媒体が、読み出すべき面にフォーカスされ、他の面および前記層を横断する光ビーム（ＦＬ）を用いて、透過的に読み出し可能なデータのための記録媒体。
【請求項２】
前記各データ担持面は、わずかに屈折率（ｎ１、ｎ２）の異なる２つの誘電体層のインターフェースであり、これらの屈折率は、数パーセント異なり、前記情報素子が、前記インターフェースのレリーフにより構成されることを特徴とする、請求項１に記載の記録媒体。
【請求項３】
前記レリーフが、およそ１００ナノメートルの深さであることを特徴とする請求項２に記載の記録媒体。
【請求項４】
前記誘電体層が、インターフェース毎に変わり、１つのインターフェースから次のインターフェースへの屈折率変化の符号が交互に変わることを特徴とする、請求項２または３に記載の記録媒体。
【請求項５】
前記誘電体層が、各データ担持面の間隔を一定に保つスペーサとして使用される較正マイクロシリンダまたはマイクロビーズ（１１１）を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項６】
前記各誘電体層が、高分子材料により構成されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項７】
前記誘電体層が同一の高分子材料により構成され、各層の屈折率制御が可塑剤の所定の添加により行われることを特徴とする、請求項６に記載の記録媒体。
【請求項８】
媒体の外側の表面の一方が、該媒体の他方の表面からの反射による読み出しのために、メタライズ（１００）されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項９】
媒体作成方法において、該方法が、
ａ）透明の基盤上に、光重合性モノマー材料の層を置くステップと、
ｂ）前記層に、対応する担持面に記録されるべきデータを担持するスタンパを当て、前記材料を拡げるステップと、
ｃ）適切な光源を用いて、前記材料を光重合するステップと、
ｄ）各重合層上で、ａ）、ｂ）、ｃ）のステップを繰り返し、新しいデータ担持面を得るステップと
を有することを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の記録媒体の作成方法。
【請求項１０】
各層の前記モノマー材料中に、各データ担持面の所定の間隔を確保するため、較正マイクロシリンダまたはマイクロビーズ（１１１）が添加されることを特徴とする請求項９に記載の媒体作成方法。
【請求項１１】
各スタンパ（２０１）が、光重合の後に突起（１１２）を形成するよう較正された深さの穴（２０２）を備え、次のスタンパが配置されるようにし、前記穴の位置は、スタンパ毎に異なることを特徴とする請求項９に記載の媒体作成方法。
【請求項１２】
各スタンパ（２０１´）が、高さの較正された突起（２０２´）を備え、該突起は前記スタンパが先に作成されたデータ担持面（Ｐｎ−１）に関連して配置されるようにするためのものであることを特徴とする請求項９に記載の媒体作成方法。
【請求項１３】
媒体の最後の層が、メタライズされ、かつコーティングによって保護され、前記媒体を反射により読み出し可能にすることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の媒体作成方法。
【請求項１４】
前記メタライズされた層がデータを担持することを特徴とする請求項１３に記載の媒体作成方法。
【請求項１５】
読み出しが透過的に遂行される多層記録媒体の異なるデータ担持面（Ｐ１〜ＰＮ）に記録されたデータを再生する光学システムにおいて、前記データは、各データ担持面に、位相が数十分の一ラジアン未満ずれている情報素子の形態で記録され、各データ担持面の層は、ほぼ透明の層を備えており、前記システムが、
−読み出されるべき面にフォーカスされたレーザビーム（ＦＬ）を、前記媒体上に投射する照射装置（１３０〜１３２；Ｍｉ、Ｏｂ）と、
−前記媒体を横断した後のビームを集めるための受け取り装置（Ｏｂ；１３１、１３２）と、
−前記受け取り装置によって集められたビームを受け取り、読み出し信号を供給する検出装置（２０；Ｄｔ）と、
−読み出されるべき面に記録された全てのデータを読み出し可能にするために、前記レーザビームに関連して前記媒体の変位を確保する駆動装置（１１、１２）と
を備えており、前記システムは、前記検出装置がファーフィールドで動作し、前記検出装置が前記透過されたビームの低周波数空間コンポーネントを検出するだけのためのフィルタリング装置（Ｆｔｖ；Ｄｆ）に使用されていることを特徴とする、光学システム。
【請求項１６】
前記検出装置が、前の検出器（Ｄｔ１）と後の検出器（Ｄｔ２）を備える前記情報素子のプッシュプル型の読み出し用であることを特徴とする請求項１５に記載の光学システム。
【請求項１７】
前記フィルタリング装置が、ビームの中心付近および両端においてゼロに近い値を示し、中心に関して対称である反対称の感度曲線を確保する請求項１５または１６に記載の光学システム。
【請求項１８】
前記検出装置が、集められたビームの光軸（Ｏｚ）に垂直な面上に、少なくとも２つの検出器（Ｄｔ１、Ｄｔ２）を備え、前記フィルタリング装置は、中心および端でほぼゼロの透過性を持つ、および、透過された、またはメタライズされた媒体によって反射されたビームの前方および後方の端の付近を中心として最大の透過性を持つ、可変透過性フィルタ（Ｆｔｖ）により構成され、前記２つの検出器からの信号の位相を比較する装置が、前記照射装置により供給されるビームのフォーカシングを制御する、フォーカシングエラー信号として働く信号を供給することを特徴とする、請求項１７に記載
の光学システム。
【請求項１９】
前記検出装置が、集められたビームの光軸に垂直な面上に設置され、前記光軸に関して対称に位置する４つの検出器（１〜４）を備え、前記システムがさらに、
−前記投射に関して対称な対の検出器（１、４；２、３）からの信号をそれぞれ加算する２つの最初の電子加算回路（２１４、２１３）と、
−前記２つの最初の回路の和（Ａｖ、Ａｒ）を受け取り、読み出されるべき面に記録されたデータの読み出し信号ＨＦを構成する差分を取る第１の差動増幅器（２２２）と、
−前記照射装置により供給されるビームのフォーカシングを制御する、フォーカシングエラー信号（Ｓｚ）として働く信号を供給するために前記２つの最初の加算回路の信号の位相を比較する装置（２２３）と、
−前記投射の一方にある対の検出器（１、２；３、４）からの信号をそれぞれ加算する、さらなる２つの電子加算回路（２１１、２１２）と、
−前記さらなる２つの回路の和を受け取り、読み出されるべきデータの半径方向トラッキング信号（Ｓｐｐ）を構成する差分を取る第２の差動増幅器（２２１）と
を備えることを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学システム。
【請求項２０】
前記検出装置が、集められたビームの光軸に垂直な面上に対になって配置され、前記光軸に関して対称に位置する４つの検出器（１〜４）を備え、前記システムがさらに、
−前記投射に関して対称な対の検出器（１、４；２、３）からの信号をそれぞれ加算する２つの最初の電子加算回路（２１４、２１３）と、
−前記２つの最初の回路の和（Ａｖ、Ａｒ）を受け取り、読み出されるべき面に記録されたデータの読み出し信号ＨＦを構成する差分を取る第１の差動増幅器（２２２）と、
−前記投射の一方にある対の検出器（１、２；３、４）からの信号をそれぞれ加算する、さらなる２つの電子加算回路（２１１、２１２）と、
−前記さらなる２つの回路の和を受け取り、読み出されるべきデータの半径方向トラッキング信号（Ｓｐｐ）を構成する差分を取る第２の差動増幅器（２２１）と、
−前記４つの検出器からの信号を加算する第３の電子加算回路（２１５）と、
−前記照射装置により供給されるビームのフォーカシングを制御する、フォーカシングエラー信号を推定するために、前記第１の差動増幅器により供給される前記ＨＦ読み出し信号と直交する前記第３の回路により供給される加算信号コンポーネントを検出する装置と
を備えることを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学システム。
【請求項２１】
前記フィルタリング装置が、可変透過性フィルタ（Ｆｔｖ）を有することを特徴とする請求項１９または２０に記載の光学システム。
【請求項２２】
前記フィルタリング装置が、回折強度が前記所定の感度曲線に対応するように、集められたビームの経路に置かれた回折装置（Ｄｆ）を有することを特徴とする請求項１６、１７、１９、または２０のいずれか１項に記載の光学システム。
【請求項２３】
前記回折装置が、前記集められたビームを、前記検出器（１〜４）にそれぞれ向かう一連の個別のビームに細分化するためのいくつかの回折素子（Ｄｆ１〜Ｄｆ４）を備えることを特徴とする請求項２２に記載の光学システム。
【請求項２４】
前記回折装置が、サービス情報を供給するために、前記集められたビームの中心部分を追加の検出器（５）に送信する追加の素子をも備えることを特徴とする請求項２３に記載の光学システム。
【請求項２５】
前記照射装置および前記受け取り装置が、読み出されるべき面の上にレーザビーム（Ｆｉ）をフォーカスし、前記媒体を横断した後に前記ビーム（Ｆｃ）を集めるために同時に使用される共通の対物レンズ（Ｏｂ）を備える光学システムにおいて、前記回折装置が、前記対物レンズの対物フォーカス面（ＰＦｏ）の中に配置されることを特徴とする請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の光学システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層型の光学的に読み出し可能なデータを記録する媒体、媒体の作成方法、および媒体を読み出すためにデータを再生する光学システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
データの記録は、情報技術および計算機の初期以来、急速に進歩している。今日までの主力の技術は、ハードディスクドライブやフロッピー（登録商標）ディスクをはじめとする磁気記録であった。最初に大きな限界が見えたのは、アプリケーションが、フロッピーディスクの容量では対処できないデータ量を必要とするようになったときである（例えば、１つのアプリケーションにつき、何十もの１．４Ｍｂのディスクが必要とされる）。一方では、光記録という、新しい代替方法が開発され、当初は音声記録アプリケーションに使用されており（コンパクトディスク（ＣＤ））、その格段に優れたストレージ容量によって磁気フロッピーディスクの問題を解決し（ＣＤ−ＲＯＭ）、ＤＶＤディスクの登場によって、さらに発展を遂げている。
【０００３】
ハードディスクに関しては、磁気記録にも、まだ大幅な発展の余地が残されてはいるが、それでもこの１５年ぐらいのうちに、物理的な限界に達する。磁気記録ではやがて対応できなくなる必要とされる記録密度の予測では、１０年経たないうちに、１００Ｇｂまたはそれ以上の記憶媒体が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
既存の光記録では、（ＣＤの場合）反射層上に回折素子を刻むことによって得られる光学的に読み出し可能なデータ担持ディスクを使用している。これらの回折素子の厚さは、それらに最大のコントラストを付けるために、約λ／６（λは使用されるレーザ光源の波長）である（光路差２ｎｅ＝λ／２）。記録されたデータの密度の向上で予見可能なものとしては、より短い波長の使用（青色レーザ源、しかし紫外線は、ディスクに使用される材料の一般的に高分子の性質の欠点のためほとんど使用できない）、開口数の増加、または信号処理の向上が挙げられる。しかしながら、展望は限られている。さらに、数層の重ね合わせ層は、各回折レリーフ担持面をわずかに反射する層でコーティングすることによって、読み出しが可能であることがわかっている。しかしながら、エネルギー面での問題により、少ない数の層を重ね合わせることしかできない。例えば、第１の層の反射率を３％と仮定すると、第２の層は、それより大きい６％の反射率、その次の層は１２．５％の反射率が必要、などということになる。２０未満の層しか重ね合わせられないことがわかる。これに加えて、反射層には、さらに可能性を縮めてしまう、一定の吸収の存在がある。仮に、研究所において、約１０層の積み重ねが可能であったとしても、現在、ＤＶＤフォーマットにおける、たった２層の重ね合わせさえ、生産上の問題を生じているのである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
これらの問題を解決するため、出願人は、ＣＤから派生した反射層の構造の改善という考えから離れ、わずかに位相のずれている情報素子のパターンを通して、各層を透過的に読み出す構造を考えた。したがって、本発明は、データ担持面を横断する光ビームの比較的顕著な外乱をもたらしながら、光のごくわずかな部分のみを回折する。本発明は、したがって、原則として、数千層の積み重ねを実現し、実際的に、そして技術的な導入の問題を引き起こすことなく、約百層を備えた媒体を実現し、将来的には、青色光源ＤＶＤタイプの読み出し技術と相俟って、およそ１テラバイトのストレージ容量を実現することになろう。
【０００６】
本発明によれば、少なくとも１つのデータ担持面上に回折素子を刻むことにより得られた光学的に読み出し可能なデータを記録する媒体が計画され、媒体は、わずかに位相のずれている情報素子を担持する面を重ね合わせることにより形成され、各々が次の面とほぼ透明の層により隔離されており、媒体は、読み出すべき面にフォーカスされ、他の面および層を横断する光ビームを用いて、透過的に読み出し可能である。
【０００７】
本発明の特徴によれば、情報素子により導入される位相のずれは、数十分の一ラジアン未満である。
【０００８】
本発明の別の有利な特徴によれば、各データ担持面は、わずかに屈折率の異なる２つの誘電体層のインターフェースに形成されており、これらの屈折率は、数パーセント異なり、情報素子は、インターフェースのレリーフにより構成される。
【０００９】
これらの特徴により、媒体は簡単に読み出し可能である。なぜなら、後でわかるように、使用されるレリーフの深さは、ＣＤまたはＤＶＤディスクの標準的なレリーフの深さの範囲内であるからである。
【００１０】
本発明の別の特徴によれば、上記のタイプの媒体の作成方法が計画され、この方法は、
ａ）透明の基盤上に、光重合性モノマー材料の層を置くステップと、
ｂ）その層に、対応する担持面に記録されるべきデータを担持するスタンパを当て、材料を拡げるステップと、
ｃ）適切な光源を用いて、材料を光重合するステップと、
ｄ）各重合層上で、ａ）、ｂ）、ｃ）のステップを繰り返し、新しいデータ担持面を得るステップと
を有することを特徴とする。
【００１１】
したがって、本発明に基づく媒体の実現は、既存の２Ｐテクノロジーを適用するだけでよいということが明らかである。
【００１２】
本発明のさらに別の特徴によれば、読み出しが透過的に遂行される多層記録媒体の異なるデータ担持面に記録されたデータを再生する光学システムが計画され、データは、各面に、わずかに位相のずれている情報素子の形態で記録され、各層は、ほぼ透明の層を備えており、このシステムは、
−読み出されるべき面にフォーカスされたレーザビームを、媒体上に投射する照射装置と、
−媒体を横断した後のビームを集めるための受け取り装置と、
−受け取り装置によって集められたビームを受け取り、読み出し信号を供給する検出装置と、
−読み出されるべき面に記録された全てのデータを読み出し可能にするために、レーザビームに関連して媒体の変位を確保する駆動装置と
を備えており、このシステムは、検出装置がファーフィールドで動作し、それらが透過されたビームの低周波数空間コンポーネントを検出するだけのためのフィルタリング装置に関連付けられていることを特徴とする。
【００１３】
さらに、検出装置は、情報素子のプッシュプル型の読み出し用である。
【００１４】
これらの装置によって、デフォーカスされた層とのクロストークを排除しながら、わずかに回折する情報を読み出すことが可能となる。
【００１５】
本発明は、以下の説明ならびに添付図面により、他の特徴ならびに利点が示され、より理解が簡単になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下の説明において、本発明に基づく記録媒体はディスクと仮定する。しかしながら、あらゆる他のタイプの媒体（ボード、バンド、チップ）が、本発明に潜在的に使用可能で有り得ることは明らかである。
【００１７】
先に簡単に説明したように、本発明は、光学的に読み出し可能なデータを記録する媒体の各層が、わずかに位相のずれている情報面を通して透過的に読み出されるという、新しい概念に基づいている。本発明は、これらの面が、透過されたビームの比較的顕著な外乱を発生しつつ、通過する光のごくわずかな部分しか回折しないという機能を基礎としている。このパラドックスは、各層により回折されたパワーが、回折する情報素子により引き起こされた位相のずれの２乗に比例する一方で、ビームとの干渉のパターンの振幅はこの位相のずれに正比例するという事実に起因する。
【００１８】
図１は、そのような媒体（Ｓｐ）のための原理を示したものである。この媒体は、Ｎ個の層（Ｃ１〜ＣＮ）の積み重ねにより構成されており、層のインターフェースに回折素子が置かれて、データ担持面（Ｐ１〜ＰＮ）を形成する。これらの層は、透明な基盤（Ｓｂ）の上にある。それらの層は、対物レンズ（Ｏｂ）によって、読み出されるべき面にフォーカスされたレーザビーム（ＦＬ）を用いて読み出される。透過されたビームは、検出装置（Ｄ）により受け取られる。Ｏｚ軸は、同装置のためのフォーカス軸であり、担持面に対して垂直であり、Ｏｘ軸は、ディスクの接線変位方向を規定する。
【００１９】
仮に、例えば、情報素子が約１０ｍｒａｄの位相のずれを導入したとすると、これは、透過されるビームの約４％の外乱を生み出す可能性がある一方で、回折される光は、ほんの０．０１％である。したがって、これにより、理論的には、ディスクの厚さが許容範囲内にある限り、数千層の積み重ねが可能となることがわかる。
【００２０】
この現象は、光波に関連付けられた電界を見ることによって、裏付けられる。１０ｍｒａｄの位相のずれは、入射ビームフィールドの１００分の１の電界信号に対応する。しかしながら、そのエネルギーは、入射ビームのエネルギーの１０，０００分の１であり、従来の装置では検出することができない。しかしながら、この電界信号を、透過されたビームと強め合うように、または弱め合うように干渉させると、検出器によって受け取られた信号は、それぞれ、（１＋０．０１）２または（１−０．０１）２となり、振幅は、干渉の不在時に検出されたものの４００倍となる。透過されたビームの「前−後」半分が、エネルギーについて比較されるプッシュプル型の読み出しを用いることによって、この干渉手法から、大きな利益が得られる。別の方法では、プッシュプル読み出しの振幅は、位相のずれに比例しており（そして、中央開口読み出しのように、その２乗には比例せず）、より多くの小さな位相のずれが検出され得る。例えば、ノイズの中に、１，０００フォトンと同等のエネルギーを持つ検出器と、３０Ｍｂ／ｓのデータフローがあったとして、小さな青色レーザ光源が、毎秒１０１５フォトンを供給することを考慮すると、１ミリラジアンの位相のずれでさえ、充分な変調をもたらす。事実、すでに指摘しているように、情報素子の位相のずれは、多数の層の積み重ねを可能にするために、小さく保つ必要がある。しかし、約１００層を横断する場合、位相のずれが約１５０ｍｒａｄ未満である限り、信号読み出しが著しく低下しないことがわかっている。より正確には、この説明においては、「わずかに位相のずれている」情報素子とは、数百ｍｒａｄ未満の位相のずれを生み出す素子のことを指す。
【００２１】
実際には、好ましくは、ディスクはさまざまな層について、１．４５〜１．６の屈折率の高分子によって作られる。高分子に可塑剤を加えることによって、屈折率は数百分の１修正され、５０ｍｒａｄの位相のずれは、１つの層から次の層への屈折率を０．０５修正し、レリーフの深さを１００ｎｍにすることによって、得ることができる。この値は、光ディスクを作成する既存の手順と完全に互換性がある。各インターフェース上に、同一の符号の屈折率変化を導入するのが可能でないことは明らかである。したがって、好ましくは、同一の高分子材料に加えられる可塑剤の量を交互にすることによって、各インターフェース上の材料を交互にすることが好ましい。
【００２２】
先の計算により、ディスクは、数ミリワットのレーザを使用しても充分すぎる約２０％の変調コントラストで読み出し可能であることがわかっている。
【００２３】
依然として残る問題は、透過的な読み出しでは、光ビームが全ての層を横断することを考慮したときに、ビームがフォーカスされている、読み出されるべき面のデータの読み出しに、デフォーカスされた層が与える影響である。
【００２４】
図２は、この影響を示した図である。データ担持面ＰｎにフォーカスされたビームＦＬが示されている。図の下部に、ファーフィールドにおける、結果の光の曲線が示されている。曲線Ｅｏは、元のビームの光を表し、曲線Ｅｎは、ビームがフォーカスされている面Ｐｎの寄与に起因する、前方・後方への光の変位を示している。曲線Ｅｄｎは、デフォーカスされた面Ｐｎ＋１およびＰｎ＋２の寄与を示している。ある層がデフォーカスされればされるほど、引き起こされる外乱の空間周波数は高くなる。
【００２５】
図３において、図は、フォーカスされた面の隣にあり、距離ｄ分だけデフォーカスされている面Ｐｎ−１により引き起こされる外乱の角空間周波数（ａｎｇｕｌａｒ  ｓｐａｔｉａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）をより厳密に計算する方法を示している。面Ｐｎ−１のデータコンポーネントの間隔を指すものをｐ、使用される光の波長をλとしたとき、この面を横断するビームＦＬは、±λ／ｐの方向の２つの回折次数を作り出す。図３は、点線で外乱Ｐｔの回折次数の１つのみを示している。現象は、したがって、±ｄ（λ／ｐ）の３つのリモート光源の干渉に相当し、このようにして、うなり角周波数（ａ  ｂｅａｔ  ａｎｇｕｌａｒ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は、±ｄ／ｐとなる。外乱の角周波数は、ファーフィールドにおいて、記録された空間周波数とデフォーカス距離の積に比例する。
【００２６】
本発明によれば、寄生干渉は、透過されたビームの低い空間周波数を検出するだけで、排除される。
【００２７】
図４は、フォーカスする面を貫通するデータコンポーネントの影響を示したものである。面Ｐｎに対するこのコンポーネントのエッジの影響は、Δを波頭の変形振幅とすると、値２πΔ／ｐまでのフィールドの無限の角変位として見られる。元のビームの光Ｅｏおよびフォーカスされた面Ｐｎの寄与Ｅｎが検出器の面Ｐｌｄ中に見られる。透過されたビームは、したがって、読み出しスポットを通るデータの前後の変位および、最小角空間周波数がデータ担持面の間の最小距離とデータの最小空間周波数に比例する外乱という２種類の変形を経験する。したがって、データ面間の最小距離を確保し、所定の値よりも低い値のスペクトルコンポーネントを記録しないことにより、すでに言及したように、透過されたビームの低い角周波数コンポーネントを検出するだけで、層の間のクロストークを排除することができる。
【００２８】
図５は、本発明に基づく媒体のための光学読み出しシステムの概略図である。ディスク（１０）を読み出すこのシステムは、従来同様、ディスク１０を回転するための駆動モーター（１１）と、その制御（１２）と、フォーカスされたレーザビームを提供する光学ヘッド（１３）と、検出装置（２０）とを備える。装置２０からの信号は、後で、そのコンポーネントが詳述される信号処理ユニット（２１）に送られる。このユニット２１は、ポイント・ツー・ポイント読み出しに必要な、読み出し信号（ＨＦ）、半径方向トラッキングエラー信号（Ｓｐｐ）、およびフォーカシングエラー信号（Ｓｚ）を抽出する。Ｓｐｐ信号は、半径方向サーボ（１４）を制御し、Ｓｚ信号は、光学ヘッド１３を制御するフォーカスサーボ（１５）を制御する。図は、単純な透過的読み出しを示しており、検出器および光学ヘッドはディスクの両側にある。
【００２９】
しかしながら、読み出しが透過的であるという特徴を変えない限りは、ディスク１０が、メタライズされ、かつ反射性の入力ジオプトリーに接する面を有する、図６の構成を使用することが可能である。
【００３０】
図６は、メタライズされた層（１００）を備えたディスク（１０）と、使用される光学ヘッドとを示したものである。ここには、レーザ源（１３０）、対物レンズ（１３２）、半透明のミラー（１３１）、および検出器（２０）と共に、従来からヘッドに備わっていた項目がある。しかし、従来のヘッドと異なり、ビームのフォーカスは反射面ではなく、データ担持面の１つに合わせられる。さらに、検出器は、戻りビームのフォーカスに近い面に置かれるのではなく、ファーフィールド内において使用される。
【００３１】
フォーカシングは、反射面の手前でも後でも可能である。読み出し専用光学システムについては、反射面の後でのフォーカシングがベストである。なぜなら、このようにすれば、入射ビームよりも低いセクションを持つ戻りビームは口径食なしに、フォーカシング対物レンズによって完全に集められるからである。反射面の手前でのフォーカシングは、記録可能なディスクに書き込みを行っているときに有利である。なぜなら、刻まれるべき層にフォーカスされるパワーがより大きいからである。
【００３２】
すでに説明したように、デフォーカスされた層により引き起こされた外乱を排除するためには、低い角周波数のみを保つために、集められたビームの中の高い空間周波数をフィルタすることが必要である。検出器の前と後の部分の間でのゆるやかな遷移が、これに適していることは明らかである。
【００３３】
図７は、前の検出器（Ｄｔ１）と後の検出器（Ｄｔ２）の下に、検出器の感度（Ｓｙ）の理想的なプロファイルを示すことにより、この機能を示している。Ｏ´ｘ´軸は、検出器面の中でのデータの変位の方向（Ｏｘ）を投射している。この結果としての検出感度曲線は、反対称な曲線であり、ビームの中心（Ｏ´）に関して対称となっている。最大感度は、ビームの前半分で受け取られた光パワーと後半分で受け取られた光パワーとの差分を取ることによって得られる。しかし、１つの検出器から、別の検出器に動く時の唐突な遷移は、フォーカスされた層に隣接する層に起因する外乱が遷移の際に見られることを意味する。プッシュプル機能の平滑化およびこれらの短所を解決するために、ビームの中心部分の吸収が計画される。
【００３４】
図８は、このアイデアの実現の可能性を示している。検出器（Ｄｔ１）と検出器（Ｄｔ２）の前に、方向Ｏ´ｘ´におけるビームの中心および両端で最大の吸収を提供する（図中、黒い領域で示されている）、可変透過性フィルタ（Ｆｔｖ）が計画される。言い換えれば、これらの領域は、同図の中で面に対して垂直な、平行バンド（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｂａｎｄ）で構成されている。フィルタＦｔｖは、透過されたビームの強度が中心での強度の約半分である方向において、つまりは、ビームの前および後の端よりも、多少、中心寄りの方向において、最大の透過性を提供する。
【００３５】
異なる透過性を持つ領域間での遷移が、点線の領域として示されている。図７に示されている感度曲線に類似した感度曲線を獲得するために、プッシュプル読み出し信号（ＨＦ）を供給する差動増幅器Ａｄを用いて、前（Ｄｔ１）の検出器から来た信号と、後（Ｄｔ２）の検出器から来た信号の間の差分が取られる。
【００３６】
図９および図１０は、本発明に基づく光学読み出しシステムを作成するための、特に興味深い方法を示したものである。半透明のミラー（Ｍｉ）により偏向された集められたビームの経路上、検出器（Ｄｔ）の近くでビームをフォーカスする光学レンズ（Ｌｅ）の後に、回折装置（Ｄｆ）が挿入され、この回折装置は多数の回折素子（Ｄｆ１〜Ｄｆ４）を有しており、回折素子は、個別の検出器（１〜４）に、集められた光を偏向する。この回折装置は、検出器に向かう光を、図７に示された機能に対応するよう、要求された強度で回折するために調整される。それは、ビームの方向およびその強度の両方を個別に決定できるよう、ホログラフィックな形状で形成されるのが好ましい。４つのビームおよび４つの検出器を適切に配置することによって、この場合は従来のプッシュプル半径方向トラッキング信号を獲得するために、ビームの前後および左右の部分に関し、代表信号を獲得することができる。さらに、さまざまなサービス情報（ディスクの有無、従来のディスク互換性、ユーザ情報等）を獲得するために、検出器（５）の方向に向かう第５の中心ビームを備えることも可能である。
【００３７】
図１１は、本発明に基づくフィルタリング装置または回折装置の、特に有利な配置を示したものである。図１１に示されているように、ビームがフォーカスされているデータ担持面に関係なく、対物レンズ（Ｏｂ）の近くの面（Ｐｆｏ）（または半透明のミラーに共役の面）で、そして、その後では集められたビームの伝搬方向（Ｆｃ）で、集められたビームの断面は一定である。この面は、対物レンズのフォーカス面である。したがって、この面に回折装置（Ｄｆ）を配置することが好ましい。同時にミラーの機能と、個別の検出器（Ｄｔ）に向かってビームを偏向し、それらの強度を決定する回折機能とを果たすために、回折装置を使用することが好ましい。
【００３８】
図１２は、４つの検出器（１〜４）を備えた従来の検出装置（Ｄｔ）の場合に、図５から、信号２１を処理する回路を作成する方法を示している。これらの検出器は、集められたビームの光軸（Ｏｚ）に垂直な面上に設置され、面中における媒体のＯｘの変位の方向のＯ´ｘ´投射にしたがって対になって配置され、光軸Ｏｚおよび投射Ｏ´ｘ´に関して対称に位置する。検出器１および検出器４は、前の検出器であり、検出器２および検出器３は、後の検出器である。検出器１および検出器４から来る一方の信号ならびに検出器２および検出器３から来る他方の信号は、加算回路２１４および加算回路２１３によってそれぞれ加算され、前（または前方）信号（Ａｖ）および後（または後方）信号（Ａｒ）をそれぞれ供給する。検出器１および検出器２から来る一方の信号ならびに検出器３および検出器４から来る他方の信号は、加算回路２１１および加算回路２１２によってそれぞれ加算され、左信号（ｇａ）および右信号（ｄｒ）をそれぞれ供給する。プッシュプル読み出し信号（ＨＦ）は、信号Ａｖと信号Ａｒとの差分を取る差動増幅器２２２により供給される。半径方向トラッキングエラー信号（Ｓｐｐ）は、従来の方法で、信号ｄｒと信号ｇａとのプッシュプル信号差分を供給する差動増幅器（２２１）により供給される。フォーカシングエラー信号（Ｓｚ）は、後で説明するように、Ａｖ信号およびＡｒ信号を受け取る位相比較器（２２３）により供給される。最後に、加算回路（２１５）は、全ての検出信号の和（Ｓｍ）を供給する。代替的な使用については、後述する。
【００３９】
フォーカシングエラー信号を決定する回路（２２３）は、データ自体にビームをフォーカスすることを提案したフランス特許番号２  ２８０  １５０に記載されているシステムから派生した次の原則にしたがって動作する。この動作は、ディスク上の振幅変調が、フーコーのナイフエッジとして働くことを考慮することにより集約できる。フォーカスポイントが、データ面のそれぞれ前または後にあるとき、その影は、ディスクの変位の方向または逆方向に動く。この解決策は、純粋な位相変調しか備えない、本発明に基づくディスク用に直接使用することはできないものの、それでも、この多層構造の目的は、各層によって、主ビームの外側に、事実上光パワーが拡散されないことであることが見て取れる。デフォーカシングに関係なく、結果として、ビームの前および後半分の和は一定であり、ビームの各半分のための変調は完全な逆相であり、これらの信号をデフォーカシングの訂正に使用することが不可能となる。
【００４０】
しかしながら、プッシュプル読み出し機能の平滑化は、ビームの中心における検出器の感度を弱めることがわかっている。
【００４１】
出願人は、このビームの中心の吸収の存在により、正確なフォーカスポイントに値πを介して貫通するビームの前の変調および後の変調の間で位相のずれが表れることを指摘する。その結果、有用なフォーカシングエラー信号が推定される。
【００４２】
位相比較器２２３はこれを決定する。
【００４３】
図１３は、フォーカシングエラー信号（Ｓｚ）を供給する位相比較器の実現例である。信号（Ａｖ）および信号（Ａｒ）は高域通過のフィルタリングをされ（２３１、２３２）、増幅される（２３３、２３４）。それらは次にトラックホールドユニット（２３５、２３６）に送られる。それらは、他のチャネルの比較器（２３８、２３７）により再整形された信号によって制御される。回路（２３５）および回路（２３６）から来る信号を受け取る差動増幅器（２３９）は、信号Ａｖおよび信号Ａｒの位相のずれに比例するエラー信号（Ｓｚ）を提供する。
【００４４】
フォーカシングエラー信号を獲得する別の可能性は、全ての検出器の加算信号を使用することにある。ディスクにより透過されたビームの中心における強度は、デフォーカシングがないときには、ビームのフォーカスにおけるフィールドの積分に等しい。この積分の振幅は、わずかに位相のずれているレリーフの存在により、わずかに影響を受ける。加算信号（Ｓｍ）は、データ担持面が正確にフォーカスされた図１４を見てわかるように、おおよそ一定になり、それは、ファーフィールドにおける水平方向の運動（曲線Ｅｎ）を生じるだけである。
【００４５】
著しいデフォーカシングが存在する場合には、この前述の強度は、球面キャップの形状の波面の積分であり、このために、キャップの中心の中のわずかに位相のずれているポイントの存在が、この位相のずれが球面キャップの振れを削減するまたは増幅する傾向があるか否かにしたがって積分の値を増加または減少させる。振れの削減は、ファーフィールドの中心における光の集中を結果として招き、中心において感度がキャンセルされる検出器より見た光の減少を招く。逆に、振れの増加は、中心における照度を削減し、セル（ｃｅｌｌ）の加算信号を増加する。この加算信号（Ｓｍ）は、このようにして、デフォーカシングの方向に応じ、図１５に見られるようにプッシュプル読み出し信号（ＨＦ）に関連して、後または前の直角位相（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）のコンポーネントにより変調される。この図においては、曲線Ｅｄｎへのデフォーカシングの影響は、中心のくぼみＥｄｎ１を伴ったファーフィールドにおける水平方向の運動である。
【００４６】
フォーカシングエラー信号（Ｓｚ）は、したがって、ＨＦ信号（図１２中の２２２の出力）の前縁および後縁上でサンプリングされた加算信号（Ｓｍ）（図１２中の２１５の出力）を比較することにより得られ、位相のずれの方向は、デフォーカシングの程度を測定するＳｍコンポーネントのデフォーカシングおよび振幅の符号を与える。このエラー信号に対する符号がディスクの回転方向に応じ、しかし凹凸により生じた位相のずれの符号に応じないことは、意味はない。
【００４７】
図１６は、この検出のモードに対応する電子回路の例を示している。前縁および後縁はそれぞれ、トラックホールドユニット３０２およびトラックホールドユニット３０３をトリガし、低域通過フィルタ（３０５）が後にある差動増幅器（３０４）の出力において獲得された平均差分がデフォーカシングデータ（Ｓｚ）を提供する。
【００４８】
本発明に基づく多層記録媒体の現実的な実現方法に関する問題は、これで簡潔に対処された。媒体（１０）の一般的な構造を図１７において再度示す。透明の基盤（１０１）上に、Ｎ個の層（１１０）があり、それらのインターフェースは、わずかに位相のずれている情報素子を担持する。ここでは、ディスクは反射により読み出されることとし、そのため最後の層がメタライズされ（１００）、保護コーティング（１０２）によってカバーされ、必要に応じてスクリーン印刷された表示を有する。
【００４９】
説明したように、各データ担持面はわずかに異なる屈折率の２つの誘電体層の間のインターフェースに形成され、既存の光ディスクの範囲内の回折レリーフの深さの使用を可能にする。したがって、既存の、スタンパ作成、電気めっき、モールドの手順を使用することができる。しかしながら、好ましくは、複製は、光重合プロセス（２Ｐ）によって実行されるべきである。既に言及したように、現在の高分子の屈折率は、１．４５〜１．６であり、可塑剤をわずかに用いることによって、修正することができる。各インターフェース上に同一の符号の屈折率変化を導入することが不可能なため（２つの隣接する層の間で０．０５の変化により、１００層で５の屈折率増加となる）、各インターフェース上の材料を交互に変えることが好ましい。その結果、フォーカスサーボ信号に、さらなる利点が生じる。実際、レリーフが低い屈折率を持つか、高い屈折率を持つかに方向が依存するエラー信号を獲得することができる。奇数および偶数の層もまた、認識されることができ、一方または他方の層は、サーボループの方向を交互に変えることによって制御されることができる。
【００５０】
各データ担持面に、一定の間隔を保つことが本発明にとって必要なことは明らかである。
【００５１】
図１８は、このための、第一の手順を示したものである。データ担持面Ｐｎ−１を伴う層Ｃｎ−１を形成するために、（液晶セルに使用されているものに類似の）較正マイクロシリンダまたはマイクロビーズ（１１１）が、先に作られた面（Ｐｎ）の上に拡げられるモノマーに加えられる。較正ボディならびに基盤がギガパスカル程度の局所的な圧力に耐えうるので、これらのボディの密度は約１００ｐｐｍで充分であり、液体のモノマーを拡げ、レリーフを印刷するに充分な、約１０キロパスカルの圧力で、スタンパ（２００）がモノマーに当てられる。層は、次に、光源、一般的には紫外線、を用いて重合される。スタンパ（２００）は、その後取り除かれ、この作業が、層Ｃｎ−２について繰り返される。読み出しの際に、これらの較正ボディにより引き起こされる誤りは最小限であり、エラー訂正符号を用いて訂正することができる。これらのスペーサの屈折率が正しく選択されれば、いかなるエラーを引き起こさないことも可能である。
【００５２】
図１９は、本発明に基づく媒体を作成するための手順の変形例を示したものである。この変形例では、スタンパ（２０１）は、較正された深さの穴（２０２）を備えている。複製の後、高分子材料は、次の層を作成するためのスペーサとして使われることになる突起（１１２）を形成する。穴または突起の相対表面は、約１０ｐｐｍで有り得る。それらは、いかなるデータも有しないよう選択された領域に配置される。もちろん、これらの穴は１つのスタンパと次のスタンパで異なる位置に配置され、突起が次のスタンパの穴にシステマティックに面することを避ける。図２０に示されているように、スタンパ（２０１´）は逆に、既に形成された下の層および残っているくぼみ（１１２´）に押しつけられた較正された突起（２０２´）を備える。
【００５３】
図１７の媒体に戻ると、データの最小限の部分の互換性を確保するために、最後の層が、反射により読み出される層のための既存の基準に対応するレリーフおよびフォーマットにしたがって、メタライズ（１００）されることも可能である。他の層の透過的な読み出しは、他の全ての層の読み出しの十分な部分を構成するビームの０次の回折しない反射により遂行できる。
【００５４】
もちろん、本発明は以上に説明した例に限定されるものではなく、とりわけ、引用されたデジタル量は、大幅に変化し得る。しかしながら、最初の層および最後の層の間を横断する厚さの変化を考慮し、層の数は、常に約１００個に押さえられなければならない。赤色ＤＶＤタイプの光学読み出しヘッドについては、層は約４μｍの間隔で有り得、未来の青色ＤＶＤ標準タイプでは、２μｍで有り得る。好ましく使用されるプッシュプル読み出しタイプは、このタイプの読み出しがトラック間のランドセクション（ｌａｎｄ  ｓｅｃｔｉｏｎ）の存在を必要とせず、ディスク容量の大幅な向上になるため、もう１つの大きな利点を提供することも明らかである。興味深い変形例では、トラック幅は、読み出しビームのエアリー（Ａｉｒｙ’ｓ）パターンの第１ブラックリング（ｂｌａｃｋ  ｒｉｎｇ）の直径の半分になるよう選択される。隣接するトラックのクロストークへの寄与が、これにより最小化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に基づく媒体の概略図である。
【図２】  フォーカスされていない情報層により、光ビームに対して引き起こされた外乱を示した図である。
【図３】  フォーカスされていない情報層により、光ビームに対して引き起こされた外乱を示した図である。
【図４】  ビームがフォーカスする面を貫通する情報コンポーネントの影響を示した図である。
【図５】  本発明に基づく光学読み出しシステムの概略図である。
【図６】  反射による読み出しに適合された、本発明に基づく読み出しシステムの概略図である。
【図７】  本発明に基づき採用されたフィルタリング機能を示した図である。
【図８】  可変透過性フィルタを用いた第１のフィルタリング方法を示した図である。
【図９】  回折装置を用いた別のフィルタリング方法を示した図である。
【図１０】  回折装置を用いた別のフィルタリング方法を示した図である。
【図１１】  本発明に基づく、フィルタリング装置の有利な配置を示した図である。
【図１２】  本発明に基づく、読み出しシステム内で検出された信号を処理する回路を示した図である。
【図１３】  フォーカス制御回路を実現するための有り得る方法を示した図である。
【図１４】  別のフォーカス制御方法を示した図である。
【図１５】  別のフォーカス制御方法を示した図である。
【図１６】  フォーカス制御回路に対応した、実現方法を示した図である。
【図１７】  本発明に基づく媒体を実現する手順の、変形例を示した図である。
【図１８】  本発明に基づく媒体を実現する手順の、変形例を示した図である。
【図１９】  本発明に基づく媒体を実現する手順の、変形例を示した図である。
【図２０】  本発明に基づく媒体を実現する手順の、変形例を示した図である。
【符号の説明】
１  検出器
２  検出器
３  検出器
４  検出器
５  検出器
１０  ディスク
１１  駆動モーター
１２  モーター制御
１３  光学ヘッド
１４  半径方向サーボ
１５  トラックサーボ
２０  検出装置
２１  信号処理ユニット
１００  メタライズされた層
１０１  透明の基盤
１０２  保護コーティング
１１０  Ｎ個の層
１１１  マイクロシリンダまたはマイクロビーズ
１１２  突起
１１２´  残っているくぼみ
１３０  レーザ源
１３１  半透明のミラー
１３２  対物レンズ
２００  スタンパ
２０１  スタンパ
２０１´  スタンパ
２０２  較正された深さの穴
２０２´  突起
２１１  さらなる電子加算回路
２１２  さらなる電子加算回路
２１３  最初の電子加算回路
２１４  最初の電子加算回路
２１５  第３の電子加算回路
２２１  第２の差動増幅器
２２２  第１の差動増幅器
２２３  位相比較器
２３１  高域通過フィルタ
２３２  高域通過フィルタ
２３３  増幅器
２３４  増幅器
２３５  トラックホールドユニット
２３６  トラックホールドユニット
２３７  比較器
２３８  比較器
２３９  差動増幅器
３０２  トラックホールドユニット
３０３  トラックホールドユニット
３０４  差動増幅器
３０５  低域通過フィルタ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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