(57)【要約】情報層を有する光記録担体を走査するための光学走査装置である。クロストーク相殺が、副放射ビームに非回転対称な位相プロファイルを発生させる位相変調素子（４０，１４０）を用いてなされる。該位相プロファイルは、当該ビーム部分の光軸の廻りで測定される方位角に伴い変化する。また、該位相プロファイルは、各々が順次の方位角（φ１,φ２,…φＮ）におけるものであって且つ上記光軸から所与の半径方向距離にあるような少なくとも５つの位置において順次に相違する位相が発生されるように変化する。この場合、上記位相プロファイルは、モジュロ２πの形態をとった場合に、発生される位相が０から２πにわたり少なくとも２回連続して巡回するようなものである。これにより、副放射ビームのスポットに、主放射ビームのスポットのサイドローブのものと重なるような情報層上における強度分布が付与される。
2006500717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報層を有する光記録担体を走査する光学走査装置であって、該装置が主放射ビーム及び副放射ビームを発生する放射源とレンズ系とを有し、前記レンズ系は前記放射源と前記情報層との間に配置されて前記主放射ビーム及び前記副放射ビームを前記情報層上の対応するスポットに収束させ、前記主放射ビームがサイドローブを有するような光学走査装置において、
前記光学走査装置が副放射ビームに非回転対称な位相プロファイルを発生させる位相変調装置を含み、該副放射ビームは所定の波長のものであり、前記位相プロファイルは当該ビーム部分の光軸の廻りで測定される方位角に伴い変化し、該位相プロファイルは、各々が順次の方位角（φ１,φ２,…φＮ）におけるものであって且つ前記光軸から所与の半径方向距離にあるような少なくとも５つの位置において順次に相違する位相が発生されるように変化し、
前記位相プロファイルは、モジュロ２π形態をとった場合に、発生される前記位相が、少なくとも相対的に小さな値と相対的に大きな値とをとる各サイクルにおいて０から２πにわたり少なくとも２回連続して巡回するようなものであり、これにより、前記副放射ビームのスポットに前記主放射ビームのスポットのサイドローブのものと重なるような前記情報層上の強度分布が付与されることを特徴とする光学走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学走査装置において、前記位相プロファイルは、発生される前記位相が０から２πにわたり３回巡回するようなものであることを特徴とする光学走査装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光学走査装置において、最初の方位角φ１と最後の方位角φＮとが略２πラジアンだけ異なることを特徴とする光学走査装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の光学走査装置において、発生される前記位相が、最初の方位角φ１と最後の方位角φＮとの間で単調に変化することを特徴とする光学走査装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の光学走査装置において、前記主放射ビームは第１の偏光を有し、前記副放射ビームは前記第１の偏光に対して略直交する第２の偏光を有していることを特徴とする光学走査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光学走査装置において、前記位相変調装置は、前記副放射ビームにおける前記位相プロファイルは形成するが、前記主放射ビームの位相プロファイルに対しては実質的に影響を有さないような複屈折素子を有していることを特徴とする光学走査装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の光学走査装置において、前記主放射ビーム及び前記副放射ビームが単一の放射放出器を用いて発生されることを特徴とする光学走査装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載の光学走査装置において、前記位相変調装置は複数の角度的に隔てられたセグメントを有し、これらセグメントの各々は一定の半径においてとられた場合に略一定の位相プロファイルを有し、前記位置の各々が前記セグメントのうちの異なるものに位置されることを特徴とする光学走査装置。
【請求項９】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の光学走査装置において、前記位相変調装置が連続的に変化する位相プロファイルを形成するような表面を有していることを特徴とする光学走査装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか一項に記載の光学走査装置において、当該装置が前記副放射ビームにおいて検出された信号を用いてクロストーク相殺を実施するような信号処理装置を更に有していることを特徴とする光学走査装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の光学走査装置において、前記情報層上における前記副放射ビームの強度分布が、該副放射ビームの一部を選択的に遮断することにより前記主放射ビームのスポットのサイドローブと、より近く合致されることを特徴とする光学走査装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れか一項に記載の光学走査装置において、前記情報層上における前記主放射ビームのスポットのサイドローブの強度分布が、該主放射ビームの一部を選択的に遮断することにより前記副放射ビームと、より近く合致されることを特徴とする光学走査装置。
【請求項１３】
所定の波長の放射ビームに非回転対称な位相プロファイルを発生させる光学位相変調素子において、前記位相プロファイルは当該素子の中心の廻りで測定される方位角に伴い変化し、該位相プロファイルは、各々が順次の方位角（φ１,φ２,…φＮ）におけるものであって且つ前記中心から所与の半径方向距離にあるような少なくとも５つの位置において順次に相違する位相が発生されるように変化し、
前記位相プロファイルは、モジュロ２π形態をとった場合に、発生される前記位相が、少なくとも相対的に小さな値と相対的に大きな値とをとる各サイクルにおいて０から２πにわたり少なくとも２回連続して巡回するようなものであることを特徴とする光学位相変調素子。
【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光学走査装置、及び斯かる光学走査装置に使用される位相変調素子に関するもので、上記装置は主放射ビーム及び副放射ビームを発生する放射源と、該放射源と上記情報層との間に配置されて上記主放射ビーム及び副放射ビームを上記情報層上のスポットに収束させるレンズシステムとを有する。また、本発明は専らではないが特にはクロストークの相殺を行うように構成された光学走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査スポットが隣接するトラックも部分的に照明してしまうという事実により生じるクロストークは、光ディスクから読み取ることが可能な、従って光ディスク上に記憶することが可能なデータの量に対する限界を形成してしまう。クロストークは、例えばディスクの傾きによりスポットが収差を生じると増加する。この場合、エアリーディスクの最初のサイドローブが振幅的に増加し、より多くの光が隣接するトラックから反射され、より多くのクロストークにつながる。
【０００３】
クロストークを低減する既知の方法は、隣接するトラックから信号を検出するために２つの軸外れビームを追加することによるものである。これらの信号は、主ビームにおけるクロストークを補正するために使用される。該方法は、主ビームの空間解像度を効果的に増加させ、ここでは３チャンネル方法と呼ぶ。これらの２つの軸外れスポットを発生するための追加手段とは別に、トラックに沿う３つのスポットの異なる位置による、主ビームと軸外れスポットとの間の時間遅れを補償するために追加の電子回路が必要である。この方法を使用するシステムは、波長の変化及びディスクの偏心による遅延時間の変動に対して敏感である。
【０００４】
直交的に偏光された同軸二重ビームを使用して空間解像度を増加させる既知の方法が、米国特許第6115345号及び同第6185168号に記載されている。該装置は“超解像度光学ヘッド”と呼ばれている。入力ビームは２つの直交的に偏光されたビームに分割される。偏光された成分の一方（主ビーム）は位相変調なしで偏光位相板を通過し、光ディスク上で回折が制限された光スポットに収束される。他方の偏光成分（副ビーム）は、（０，π）なる位相ステップを備えた２つの領域に分割された上記偏光位相板により変調されて、上記主ビームの周縁に位置するピークを持つような二重ピーク副ビームスポットを生じる。空間解像度の増加は、上記副ビームから導出される高周波数信号を上記主ビームのものから減算することにより達成される。米国特許第6115345号及び第6185168号は、副ビームを発生するための他の位相プロファイルも記載している。当該位相板は副ビームに位相０，π，０，πを追加する４つの象限に分割されている。他の実施例においては、位相板はＮ個のセグメントに分割され、順次のセグメントは０，２π／Ｎ，(2π/N)x2，(2π/N)x3，…(2π/N)x(N-1)なる位相を追加する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、クロストーク相殺を実行する装置の複雑さを低減しながら、既知のクロストーク相殺方法の性能を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、情報層を有する光記録担体を走査する光学走査装置であって、該装置が主放射ビーム及び副放射ビームを発生する放射源とレンズ系とを有し、前記レンズ系は前記放射源と前記情報層との間に配置されて前記主放射ビーム及び前記副放射ビームを前記情報層上の対応するスポットに収束させ、前記主放射ビームがサイドローブを有するような光学走査装置において、
【０００７】
前記光学走査装置が副放射ビームに非回転対称な位相プロファイルを発生させる位相変調装置を含み、該副放射ビームは所定の波長のものであり、前記位相プロファイルは当該ビーム部分の光軸の廻りで測定される方位角に伴い変化し、該位相プロファイルは、各々が順次の方位角（φ１,φ２,…φＮ）におけるものであって且つ前記光軸から所与の半径方向距離にあるような少なくとも５つの位置において順次に相違する位相が発生されるように変化し、
【０００８】
前記位相プロファイルは、モジュロ２π形態をとった場合に、発生される前記位相が、少なくとも相対的に小さな値と相対的に大きな値とをとる各サイクルにおいて０から２πにわたり少なくとも２回連続して巡回するようなものであり、これにより、前記副放射ビームのスポットに前記主放射ビームのスポットのサイドローブのものと重なるような前記情報層上の強度分布が付与されるような光学走査装置が提供される。或る実施例においては、階段状構造を用いて、上記の相対的に小さな値に上記の相対的に大きな値が直に後続することができる。上記位相変調装置が一層複雑な階段（ステップ）状構造又は滑らかに変化する構造を有するような他の実施例においては、上記の相対的に小さな値に、順次に大きくなる複数の値が続くことができる。
【０００９】
本発明は、光記録システムにおいて当該システムの許容誤差を改善するため又は達成可能なデータ密度を増加させるために使用することができる。０から２πにわたり少なくとも２回巡回させることにより、米国特許第6115345号及び米国特許第6185168号に記載された従来技術で説明されているような位相プロファイルを用いて達成可能なものに対して、改善されたクロストーク相殺を達成することができる。これらの従来技術の構成においては、位相プロファイルはＮ個のセグメントに分割され、これらＮ個のセグメントは0, 2π/N, (2π/N)x2, (2π/N)x3, …(2π/N)x(N-1)の順にステップ状に進む相対位相を付与する。対照的に、本発明の一実施例においては、上記位相変調装置はＮ個のセグメント状領域を持つような位相プロファイルを有し、これらＮ個の領域は0, 2πn/N, (2πn/N)x2, (2πn/N)x3, …(2πn/N)x(N-1)の順にステップ状に進む相対位相を付与し、ここで、ｎは１より大きな整数値であり、上記位相はモジュロ２πの形態とされる。これは、改善されたクロストーク相殺性能を提供する。
【００１０】
本発明の他の実施例においては、上記位相変調装置は、０から２πにわたり少なくとも２回巡回するような連続的に変化する位相プロファイルを提供する表面を有する。上述した階段状の構成は、この実施例の連続的に変化するような位相プロファイルを大凡近似する。
【００１１】
更に他の実施例においては、上述した実施例の連続的に変化する位相プロファイルを大凡近似する階段状構成が、複屈折位相変調装置に使用される。段差（ステップ）高は、当該構成が主ビームに対して実質的に影響を有さないように選択される。この場合、単一の放射放出器を使用することができ、主チャンネルとクロストーク相殺チャンネルとの間で波長変化は発生しない。
【００１２】
好ましくは、後に更に詳細に述べるように、当該構成は０から２πにわたり３回巡回するような位相プロファイルを有する。
【００１３】
クロストーク相殺の実効性は、前記主ビーム及び副ビームの一方又は両方に適用される超解像遮蔽を用いることにより改善することができる。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、本発明の実施例による光学走査装置に使用するための光学位相変調素子が提供される。
【００１５】
本発明の種々の実施例のフィーチャ及び利点は、添付図面を参照して例示のみとしてなされる本発明の好ましい実施例の下記説明から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】
【００１６】
図１は、光ディスクＯＤを走査するための、本発明による光学走査装置の構成要素の概念図である。光ディスクＯＤは基板１及び透明層２を有し、これらの間に少なくとも１つの情報層４が配設されている。２層光ディスクの場合、図示のように、２つの情報層が透明層２の背後に当該ディスク内に異なる深さで配置され、他の透明な層が斯かる２つの情報層を分離する。
【００１７】
情報は、該光ディスクの情報層４に、図１には示されていない略平行な、同心的な又は螺旋状のトラックに配列される光学的に検出可能なマークの形態で記憶することができる。これらマークは、例えばピットの形態、又は周囲とは異なる反射係数若しくは磁化方向の領域の形態、又はこれら形態の組み合わせ等の如何なる光学的に読み取り可能な形態とすることもできる。
【００１８】
該走査装置は、半径方向に移動可能なアーム上に取り付けられた光学ピックアップユニット（ＯＰＵ）を含んでいる。該ＯＰＵは、ディスクＯＤ以外の、図１に示す全ての構成要素を含んでいる。該走査装置は放射源を含み、該放射源は、発散する直線偏光された主放射ビーム７を放出する例えば単一半導体レーザのような放射放出器６を有している。レンズ系は、コリメータレンズ８、対物レンズ１２及びコンデンサレンズ１１を含んでいる。対物レンズ１２は、該対物レンズ１２の位置の半径方向トラッキングサーボ及びフォーカスサーボ調整を実行する機械式アクチュエータ（図示略）内に剛性的に取り付けられている。
【００１９】
コリメータレンズ８は、上記の発散する放射ビーム７を屈折させて、第１偏光ビームスプリッタ１３を通過するコリメートされたビームを形成する。非偏光ビームスプリッタ１４は、当該レンズ系内の放射を偏光に依存して５０％の効率で透過及び反射する。該第２ビームスプリッタを通過すると、当該ビームは折り曲げミラー１５により対物レンズ１２に向けられる。
【００２０】
対物レンズ１２は、コリメートされた放射ビームを選定された開口数（ＮＡ）を持つ収束ビームに変換し、該収束ビームは走査中の情報層４上でスポット１８となる。
【００２１】
情報層４により反射された上記収束ビームの放射は、発散する反射ビームを形成し、該発散反射ビームは順方向収束ビームの光学経路に沿って戻る。対物レンズ１２は上記反射ビームを略コリメートされた反射ビームに変換し、ビームスプリッタ１４は該反射ビームをコンデンサレンズ１１に向かって透過させることにより順方向ビーム及び反射ビームを分離する。
【００２２】
コンデンサレンズ１１は、入射ビームを、検出システム上に収束される収束反射主ビーム２２に変換する。上記検出システムは、複数の検出器素子が使用されるが、全体として単一の素子２３により示されている。上記検出システムは上記放射を捕捉し、該放射を電気信号に変換する。これら信号のうちの１つは情報信号２４であり、該情報信号の値は走査中の情報層から読み取られた情報を表す。他の信号はフォーカスエラー信号２５であり、該フォーカスエラー信号の値はスポット１８と走査中の情報層１４との間の高さの軸方向差分を表す。他の信号はトラッキングエラー信号２６であり、該トラッキングエラー信号は上記スポットの走査中のトラックからの半径方向のずれを表す。信号２５及び２６の各々は、走査中において対物レンズ１２の位置を制御するフォーカスサーボ用及びトラッキングサーボ用機械式アクチュエータに入力される。
【００２３】
上記放射源には、直線偏光された照射を放出する例えば半導体レーザ等の第２放射放出器３６も含まれている。該第２放射放出器３６は、前記第１放射放出器６により発生される放射ビーム７の偏光に対して直交する偏光を持つような副放射ビーム３７を発生する。放射放出器３６から出射すると、当該発散するビームはコリメータレンズ３９によりコリメートされ、位相変調装置４０を通過するが、該位相変調装置は後に更に詳述する。上記副ビームは、次いで、折り曲げミラー４２により折り曲げられ、偏光ビームスプリッタ１３を用いて主光学経路に結合導入され、光ディスクの情報層４上において前記主ビームスポット１８と同軸的な副ビームスポット１９を形成する。反射すると、該副ビームは非偏光ビームスプリッタ１４により上記主光学経路から検出システム２３に向かって結合導出される。
【００２４】
当該光学走査装置には偏光選択性格子３４も含まれ、該偏光選択性格子は主ビーム２２及び副ビーム２１を、これらビームの直交的偏光により分離して、検出システム２３の異なる部分に入射するようにし、これにより、上記２つのビームで伝送される情報が異なる検出器チャンネルで別個に検出されるようにする。副ビーム検出器素子からの出力は、副ビーム情報信号２７として出力される。
【００２５】
図２は、主及び副ビームの各々からの高周波数信号２４及び２７を処理するために使用される信号処理装置を示している。主ビーム情報信号２４は、例えばデジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）信号処理回路に使用されるタイプの例えば［−５，０，３２，０，−５］なるタップ重みを持つ５タップ等化器のような固定等化器４４を通過される。副ビーム情報信号２７は、複数タップ適応型有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ４５を通過される。副ビーム情報信号２７のフィルタされたものは主ビーム情報信号２４の等価されたものに加算され、この加算により、信号品質が改善されたクロストーク相殺信号が発生される。該信号品質は、例えばフェーズロックループ（ＰＬＬ）４７で検出されるジッタに関して測定することができる。補正フィルタ４５のタップ重みは“最小ジッタ”規準に従い更新されるが、ジッタは上記クロストーク相殺信号の零交差において評価される。最小平均自乗（ＬＭＳ）信号処理要素４９が、補正フィルタ４５のタップ重みを更新する。要素４８におけるビット検出処理は、上記のクロストーク相殺信号に対して実行される。
【００２６】
図３（Ａ）は本発明の一実施例による光学素子４０（Ａ）の形態の位相変調装置を平面図で示し、図３（Ｂ）は該素子を図面の左側から見た側面図で示している。位相変調素子４０（Ａ）は第１の平坦な表面５０と、第２の非平坦な表面５２とを有している。該第２表面は非回転対称的である。素子４０（Ａ）の第２表面５２の高さは、副放射ビームの光軸に対応する、該素子の中心の廻りで測定される方位角φに伴って変化する。この実施例では、第２表面５２は半径方向において一定な高さ（第１表面５０と第２表面５２との間の距離である）を有している。該高さは方位角φに比例して連続的に増加する。高さの段差線５４は表面５２上の高さの不連続変化を示している。
【００２７】
素子４０（Ａ）の廻りで生成される相対位相は、モジュロ２πの形態でとられた場合、零から２πまで少なくとも２回連続して巡回する。以下では、巡回（サイクル）数は符号ｎを用いて示される。このように、第２表面は光軸の廻りに１回螺旋状に巻かれ面に類似し、該面の高さの増加はｎ２πなる相対位相と等価である。この実施例では、表面５２はｎ＝２のように構成されているが、他の実施例ではｎ＝３、更に他の実施例ではｎ＝４と構成される。本発明に使用される定義に関して、表面５２は、角度φ１、φ２、φ３、φ４及びφ５と一定半径ｒ１の円との交点に対応する５つの位置を含んでいる。ここで、第１方位角φ１は高さ段差線５４の一方の側に向かって直ぐに位置され、最後の方位角φ５は該高さ段差線５４の他方の側に向かって直ぐに配置されている。この実施例では、角度φ１に対応する位置で発生される相対位相はΦ(φ１)＝δであり、ここで、δはφ１が上記高さ段差線５４から無視可能な量だけ離れていることによる零（高さ段差サイズ５４における）に対する無視可能な高さを表す。順次の相対位相をとると、Φ(φ２)＝π、Φ(φ３)＝２π、Φ(φ４)＝３π及びΦ(φ５)＝４π−δとなる。モジュロ２πの形態に関して考えると、表面５２の上記の変化される高さは、発生される位相が２つのサイクルの各々において０から２πにわたって相対的に小さな値から相対的に大きな値に連続的に変化しながら連続して巡回するような位相形状（プロファイル）を提供する。該素子４０（Ａ）は概ね環状の副ビットスポットを発生する。
【００２８】
図４（Ａ）及び４（Ｂ）は、位相変調素子の第２実施例４０（Ｂ）を、各々、平面図及び側面図で示している。この実施例において、位相変調素子４０（Ｂ）は、平坦な表面６０と、２つの半区域（セグメント）６２（Ａ）及び６２（Ｂ）に分割された非平坦な第２表面６２とを含んでいる。これら２つのセグメントは対応する高さ段差線６４及び６６により分離されている。これらセグメントの各々において、表面６２の高さは０から２πまで方位角φに伴い線形に増加しながら連続的に変化する。この実施例においては、Φ(φ１)＝δ、Φ(φ２)＝π、Φ(φ３)＝２π−δ、Φ(φ４)＝δ、Φ(φ５)＝π及びΦ(φ６)＝２π−δとなる。モジュロ２πの形態でとられた場合、当該位相プロファイルの波面変調特性は相対位相に関係するので、素子４０（Ｂ）は前記素子４０（Ａ）と同じ効果を有し、同じ形態の環状副ビームスポットを生成する。
【００２９】
図５は、位相変調素子の第３実施例４０（Ｃ）を示し、該位相変調素子において位相プロファイルは０から２πにわたり３回繰り返す、即ちｎ＝３である。前述したように、位相変調素子の第１実施例４０（Ａ）はｎ＝３となるように構成することができる。本発明の該第３実施例はｎ＝３の場合の第１実施例４０（Ａ）と等価な効果を有する。この実施例において、該素子４０（Ｃ）の非平坦表面７２は、各高さ段差線７４、７６及び７８により分けられた３つのセグメント７２（Ａ）、７２（Ｂ）及び７２（Ｃ）に分割されている。この実施例において、表面７２の高さは上記セグメントの各々において方位角に伴い線形に増加し、各セグメントにおいて０から２πまでの対応する相対位相巡回を発生する。このように、この実施例においては、Φ(φ１)＝δ、Φ(φ２)＝２π−δ、Φ(φ３)＝δ、Φ(φ４)＝２π−δ、Φ(φ５)＝δ及びΦ(φ６)＝２π−δとなる。本発明の定義に関しては、所与の方位角及び一定半径ｒ１に対応する６つの位置において、斯かる順次の位置において生じる相対位相は０から２πにわたり３回巡回する。
【００３０】
図６は、位相変調素子の更なる実施例４０（Ｄ）を示し、該実施例によれば、上述した位相変調素子４０（Ｃ）により発生される位相プロファイルが、第４実施例においては対応するセグメント化された領域８２（Ａ）ないし８２（Ｉ）を用いて近似される。この実施例において、隣接するセグメントは対応する高さ段差線により分けられ、各セグメントは一定の高さをとる。９個のセグメント８２（Ａ）ないし８２（Ｉ）の各々の高さは、前記位相変調素子４０（Ｃ）における当該セグメントが表面８２上で最初に現れる角度位置（図６に示すように、当該セグメントの最も反時計方向の位置）における対応する表面７２の高さに対応する。このように、この実施例においては、位相変調素子の前記第３実施例４０（Ｃ）における連続的に変化する表面の高さが、０から２πの相対位相の３つのサイクルの各々において、一連の一定高さの対応する階段状セグメント及びセグメント間の不連続な段差高により近似される。該第２表面は螺旋階段の一連の段差に類似している。この実施例においては、Φ(φ１)＝０、Φ(φ２)＝２π／３、Φ(φ３)＝４π／３、Φ(φ４)＝０、Φ(φ５)＝２π／３、Φ(φ６)＝４π／３、Φ(φ７)＝０、Φ(φ８)＝２π／３及びΦ(φ９)＝４π／３となる。このように、位相プロファイルは、モジュロ２πの形態をとった場合、発生する位相が、順に大きな値をとる各サイクルにおいて０から２πにわたり連続して巡回するようなものとなる。もっと一般的には、この実施例においては、位相変調素子はＮ個のセグメント状領域を持つような位相プロファイルを有し、これらＮ個の領域は０，２πｎ／Ｎ，(２πｎ／Ｎ)ｘ２，(２πｎ／Ｎ)ｘ３，…(２πｎ／Ｎ)ｘ(Ｎ−１)の順序で階段状に進む相対位相を付与し、ここでｎは１より大きな整数であり、位相はモジュロ２πの形態でとられている。好ましくは、後に更に詳述するように、当該素子はｎ＝３であるような上述した位相プロファイルを有する。
【００３１】
上述した他の実施例の効果と同様である位相変調阻止４０（Ａ）の効果を考察する。この素子４０は、対物レンズ１２の入射瞳の極座標（ρ,φ）に対し位相Φ(φ)を生じる。この場合、焦点面におけるスポットの振幅分布Ｕ(ｒ,ψ)は、
【数１】
2006500717.tif 000003
（Born及びWolfによる“光学の原理”、第６版、ペルガモン・プレス、第９章参照）により与えられ、ここで、ｒ及びψは焦点面の極座標であり、ｋは波数ベクトル（＝２π／λ）であり、ＮＡは収束ビームの開口数である。積分式（１）を簡略化するために、位相項Exp[iΦ8(φ)]を、
【数２】
2006500717.tif 000004
のように、級数展開として書く。（２）式を（１）式に代入すると、
【数３】
2006500717.tif 000005
となる。次いで、φに関して積分すると、
【数４】
2006500717.tif 000006
となり、ここで、Ｊｍは整数次数のベッセル関数である。ｍ≠０の場合、スポットは概ね環状となり、強度分布は方位角ψに依存する。
【００３２】
例えばΦ(φ)＝０の場合をとると、ｍ≠０に対してａｍ＝０、及びａ０＝１となる。この場合、式（４）は、
【数５】
2006500717.tif 000007
と書くことができる。かくして、対応する強度分布は、
【数６】
2006500717.tif 000008
により与えられ、これは主ビームスポットに見られる既知のエアリー（Airy）分布である。
【００３３】
本発明の一実施例による副ビーム位相プロファイルに関して、Φ(φ)＝３φの場合を、従ってｎ＝３の場合をとると、ｍ≠３に対してａｍ＝０、及びａ３＝１となる。この場合、式（４）は、
【数７】
2006500717.tif 000009
と書くことができる。そして、対応する強度分布は|Ｕ(r,ψ)|2となる。
【００３４】
非回転対称表面が連続的な本発明の実施例においては、位相変調素子４０により発生される位相プロファイルは、上記式（２）において、ｍ≠２に対してａｍ＝０及びａ２＝１；ｍ≠３に対してａｍ＝０及びａ３＝１；又はｍ≠４に対してａｍ＝０及びａ４＝１のうちの１つが当てはまるものに略対応する。理想的な位相プロファイルが近似されるような本発明の実施例においては、例えば階段状プロファイルにより、好ましくは係数ａ２、ａ３又はａ４のうちの１つが残りの係数を支配し、かくして、係数の絶対値がとられる場合、例えば０.５又はそれより大きな値が得られる。この特性は、クロストーク相殺目的で主スポットのサイドローブの領域において充分に良好に規定された環状の強度プロファイルを提供するために好ましいものである。
【００３５】
図７は、ｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３及びｎ＝４の各々に関する副ビームスポットの半径方向の強度分布を、ｎ＝０の主ビームスポットに関する強度分布に対しプロットして示したものである。副ビームスポットの強度分布は、整数値のｎに対して回転対称的である。比較を容易にするために、当該プロットにおいては、ｎ＞０に対する各最大強度は、ｎ＝０の場合の第１サイドローブの強度の最大値（１に等しく設定されている）と等しくなるようにスケーリングされている。本発明においては、副ビームスポットの内側環状部分と主ビームスポットの第１サイドローブとの間の重なりの程度が小さいので、ｎ＝１の場合は考慮されない。しかしながら、ｎ＝２、ｎ＝３及びｎ＝４の各々は、クロストーク相殺の著しい改善を提供するのに充分な程度の重なりを有している。
【００３６】
図７は、ｎ＝３の場合に最良の重なりが生じることを示している。この場合は、隣接するトラックからのクロストークの良好な相殺、及び走査中のトラックのシンボル間干渉の良好な低減を生じる。クロストークの低減は、シミュレーションから得られた図８のプロット図に示されている。使用されたシミュレーションは、ＲＯＭ型のディスクに対するスカラ回折計算（７４０nmの代わりに６８０nmに等しく設定された一層野心的トラックピッチとは別に、ｄ＝２RLL符号化及びＤＶＤ的パラメータを用いる）を介して発生された波形に基づく門であった。該シミュレーションは、０.９度の半径方向ディスク傾斜を含めた。
【００３７】
図８を参照すると、プロット９０はクロストーク相殺が使用されない場合の標準の構成におけるジッタレベルを示している。これは、許容不可の限界上にある（典型的には、１５％より大きなジッタ値はＤＶＤにとっては許容不可である）。プロット９１は、本発明の実施例の場合の異なるｎ値における性能を表すプロットを示し、全て許容可能なレベル内にある。プロット９２は、より複雑な３チャンネル式従来技術方法を用いて達成される、従来のクロストーク相殺の性能を示している。
【００３８】
図７からは、主ビームスポットの第１サイドローブに対するｎ＝３副ビームスポットの重なりが、依然として最適ではないと見ることができる。特に、環状ｎ＝３スポットの幅は、エアリースポットの第１サイドローブより広い。これは、例えばｎ＝３副ビームスポットに適用される超解像遮蔽（super resolution blocking）を用いることにより改善することができる。遮蔽は、前記対物レンズの適切な部分を偏光選択性被覆により覆うことにより達成することができる。例えば副ビーム入射瞳上の領域０＜r/rmax＜０.７５を遮蔽すると、結果として図９に示すようなスポット強度プロファイル（強度プロットｎ＝３＊）が得られる。当該スポットの第１環状部分の内側半径部分は同じままであるが、外側半径部分は、主ビームスポット（強度プロットｎ＝０）の第１サイドローブの外側半径部分と一致するように大幅に減少されている。
【００３９】
超解像遮蔽を副ビームに対してのみならず主ビームに対しても使用することにより、クロストーク相殺性能を更に改善することが可能である。遮蔽は、対物レンズ上において両ビームが遮蔽されるべき場所では不透明被覆を使用し、２つのビームの一方のみが遮蔽されるべき場所では偏光選択性被覆を使用することにより達成することができる。２つのビームに対して超解像度レベルを調整することにより、主ビームの第１サイドローブの強度プロファイルを、ｎ＝３の場合の副ビームスポットの第１環状部分に極めて一致するように変更することもできる。図１０は、入射瞳が０＜r/rmax＜０.９５に対して遮蔽され、超解像主ビームスポット（強度プロットｎ＝０＊）のための入射瞳が０＜r/rmax＜０.７５に対して遮蔽される場合の、副ビームスポット（強度プロットｎ＝３＊）の改善された重なりの第１超解像サイドローブを示している。図１０を図９と比較すると、より良好な重なりが見られる。主ビームにおいて０＜r/rmax＜０.７５を遮蔽する結果、標準のエアリースポットの反値幅（full width at half maximum: FWHM）の０.７９倍であるような反値幅を持つ超解像スポットが得られる。結果として、これは原理的に６０％のデータ密度の増加を可能にする。
【００４０】
図１１は、種々のクロストーク相殺方法に関し、クロストークが相殺された情報信号におけるジッタを半径方向ディスク傾斜の関数としてプロットして示している。プロット９３は、クロストーク相殺が実施されない標準の構成の場合のジッタを示している。また、プロット９４は、米国特許第6115345号及び米国特許第6185168号に記載された(０，π)位相変調素子を用いて達成されるクロストーク相殺の場合におけるジッタを示している。また、プロット９５は、図５に関連して図示及び説明したｎ＝３位相変調素子を用いて達成されるクロストーク相殺の場合のジッタを示している。また、プロット９６は、図９に関連して説明したように副ビームの超解像遮蔽が使用されるｎ＝３のケースを用いて達成されるクロストーク相殺の場合のジッタを示している。最後に、プロット９７は、従来技術の３チャンネルクロストーク相殺方法を用いて達成されるクロストーク相殺の場合のジッタを示している。図１１から分かるように、本発明を用いれば、３チャンネルの従来技術方法の性能に近づくと共に小さな半径方向傾斜においては一層の改善された性能を提供するような２チャンネルクロストーク相殺を達成することができる。
【００４１】
図１２は本発明による光学走査装置の他の実施例を図示している。上述した実施例においては、２つの放射放出器が直交する偏光放射ビームを供給し、ビーム経路の一方においてのみ位相変調素子が使用されるが、代わりに複屈折位相変調装置及び当該複屈折の軸に対して例えば４５°の傾きで偏光された放射ビームを供給する単一の放射放出器を用いることにより、一層少ない構成部品を使用して同様の機能を提供することができる。例えば主ビームにおける放射量に対して副ビームに存在する放射量を低減するために、他の傾き角を使用することもできる。
【００４２】
図１２において、図１に示した各要素に対応する各要素は１００だけ増加された符号を用いて示され、斯かる要素の対応する構成及び機能は、ここでも当てはまるとされたい。この実施例において、副ビームは、別の光学枝路により発生される代わりに、複屈折位相変調素子１４０により発生される。直線偏光された放射ビーム１０７は、例えば単一の半導体レーザを有する放射源１０６により発生される。複屈折素子１４０の光学軸は、ビーム１０７の偏光方向に対して４５°に位置されている。該複屈折位相変調素子１４０は、主ビームを形成する一方の偏光成分に対しては位相変調効果を有さず、副ビームを形成する直交偏光成分に対して位相変調効果を有する。この構成において、主ビーム及び副ビームは、位相変調素子１４０による非変調及び変調の各々に続いて、偏光ビームスプリッタ１３を用いた合成の後の第１実施例（図１）における主ビーム及び副ビームと同一の経路に従う。
【００４３】
位相変調素子１４０は、一方の偏光に対しては何の効果も有さないが、直交偏光に対しては図６に関連して説明したセグメント化された位相変調素子４０（Ｄ）のものと同様の態様で線形に変化する方位位相プロファイルが近似されるような、階段状複屈折構造である。該複屈折素子１４０は、段差高が異なると共に素子の材料が複屈折性であることを除き、前記セグメント化された素子４０（Ｄ）のものと同様の構造を有している。
【００４４】
素子１４０は、異常光屈折率ｎｅ及び常光屈折率ｎｏを有する複屈折材料から形成される。以下においては、波長の相違による屈折率の変化は無視され、従って、屈折率ｎｅ及びｎｏは波長からは略独立している。この実施例において、且つ、例示のみのために、当該複屈折材料は、ｎｏ＝１.５１及びｎｅ＝１.７０の５０／５０（重量％で）で存在するＣ６Ｍ／Ｅ７である。他の例として、当該複屈折材料は、例えば、ｎｏ＝１.５５及びｎｅ＝１.６９の４０／１０／５０（重量％で）で存在するＣ６Ｍ／ＣＭ３／Ｅ７とすることもできる。ここで、使用されたＥ７、Ｃ３Ｍ及びＣ６Ｍなるコードは下記の式を指す。
【００４５】
Ｅ７は、５１％のＣ５Ｈ１１シアノビフェニル（cyanobiphenyl）、２５％のＣ５Ｈ１５シアノビフェニル、１６％のＣ８Ｈ１７シアノビフェニル、及び１８％のＣ５Ｈ１１シアノトリフェニル（cyanotriphenyl）から形成され；
【００４６】
Ｃ３Ｍは、4-(6-アクリロイルオキシプロピルオキシ（acryloyloxypropyloxy）)ベンゾイルオキシ（benzoyloxy）-2-メチルフェニル（methylphenyl） 4-(6-アクリロイルオキシプロピルオキシ)ベンゾエート（benzoate）から形成され；
【００４７】
Ｃ６Ｍは、4-(6-アクリロイルオキシヘキシルオキシ（acryloyloxyhexyloxy）) ベンゾイルオキシ-2-メチルフェニル4-(6-アクリロイルオキシヘキシルオキシ) ベンゾエートから形成される。
【００４８】
複屈折素子１４０は、光軸に垂直な（Ｘ軸に沿う）一方向に整列された偏光を持つ放射ビームにより横切られた場合に屈折率がｎｅに等しく、直交するＹ軸に沿う偏光を持つ放射ビームにより横切られた場合に屈折率がｎｏに等しくなるように形成される。下記においては、放射ビームの偏光はＸ軸及びＹ軸に各々整列された場合に“ｐｅ”及び“ｐｏ”と呼ぶ。
【００４９】
以下の実施例においては、例示のみのために、セグメント構造による主ビーム波面の位相変化Φは該ビームが偏光ｐｅを有するので影響されないままとなり、直交する偏光ｐｏを有する副ビームの場合、該ビームは下記の位相プロファイルを近似する：
【数８】
2006500717.tif 000010
【００５０】
当該構造は、例えばｎｏ＝１.５１及びｎｅ＝１.７０を持つ複屈折材料から作製される。当該放射の波長は例えばλ＝６５０nmである。更に、光ディスクＯＤ上に入射するビームはＮＡ＝０.６５なる開口数を有する。素子１４０は等しい面積の９個のセグメントを含み、各セグメントは対応する高さｈｊを有する。段差高ｈrefを考察すると、該高さは：
【数９】
2006500717.tif 000011
のように定義され、ここで、ｎｓは当該構造に隣接する媒体（即ち、以下においては例示のみのために空気）の屈折率である（即ち、ｎｓ＝１）。この段差高は、偏光ｐｅを有するビームに対しては２πに等しい位相変化を生じる。従って、当該段差構造の段差高ｈｊがｈrefの整数倍である場合は、偏光ｐｅを持つ主ビームに対して位相変化は零に等しい（モジュロ２πの形態とした場合）。
【００５１】
偏光ｐｏを持つ副ビームの場合、上記段差は、最早、２πの倍数に等しい位相段差を生じることはない。下記の表１は、ｈrefの整数倍ｍとして選択された最初の１２個の段差高により発生される相対位相を示す。
【００５２】
【表１】
2006500717.tif 000012
【００５３】
ｐｏ偏光に対して、ｐｅ偏光に対し段差が２πの倍数であるような位相高を生じるという要件を満足するような１１個の相当に異なる段差高が存在し得ることに注意されたい。ｍ＝１２及びそれ以上では、最初の１１個の段差高のうちの１つに対して発生されるものと同様の量の位相が発生される。位相変調素子の異なる段差高は、該素子をその光軸の廻りに回転させると共に、該素子の各回転の間において上記光軸の方向に当該段差高のパターンを発生させるために要するだけ多くの行程を行う切削工具を有するような旋盤を用いて形成することができる。
【００５４】
この実施例において、位相変調素子１４０は、先に図６に関連して図示及び説明したものと類似の９個のセグメント化された領域を備える構造を有し、これら領域において対応する一定の段差高ｈｊは下記の表２に記載されたように設けられる。
【００５５】
【表２】
2006500717.tif 000013
【００５６】
図１３は、表２に規定されたセグメント化構造によって当該位相変調素子１４０における順次の各セグメントにより副ビームに発生される位相を、実線１５２を用い、方位角φの関数としてプロットしている。図示の目的で、ｎ＝３に対する適切な形態の連続的に変化する位相プロファイル１５０との類似を示すため、２πの各サイクルで発生される位相は２πだけ順次増加されている。
【００５７】
図１４は、表２に規定されたセグメント化構造により発生される概ね環状のスポット形状を、実線１６２を用いてプロットしている。該強度は、ｎ＝３に対する近似の形態の連続的に変化する位相プロファイル１５０により達成される強度プロファイルのプロットと共に示されている。当該構造を９個の一様な高さのセグメントのみから作製することにより、所望のスポット強度プロファイルを略近似する環状スポットが得られることに注目されたい。式（２）で定義された展開を用いれば、この場合に関して、支配的係数の絶対値は、｜ａ３｜＝０.８１となることが分かる。
【００５８】
この実施例においては９個のセグメントが用いられたが、他の数のセグメントを使用することもできる。比較的小さな数の領域を維持しながら充分なクロストーク相殺効率を提供するために、セグメント数は、好ましくは、製造効率のために５と２５との間とする。同様の理由により、０から２πまでの位相の各サイクルにおいては、好ましくは少なくとも３つのセグメント、且つ、好ましくは６未満のセグメントが使用される。
【００５９】
上述した実施例に使用される表面構造は、位相変調素子の各々における半径方向に沿う厚さが略一定であることに注意されたい。これは、所望の位相プロファイルが平坦な素子に（即ち、平行平面板に）基づいて提供され、入力ビームの波面が平坦である場合に好ましいが、他の実施例においては、所望の位相プロファイルが湾曲された表面（例えばレンズの表面）に基づいて提供され、及び／又は入力ビームが当該表面の曲率とは大幅に異なる最適半径の輻輳（vergence）を持つ。これらの他の実施例においては、方位方向の所望の位相変化パターンを発生するために、当該表面構造を半径方向において調整することができる。
【００６０】
上述した実施例は、本発明の例示的な例であると理解されたい。本発明の他の実施例も考えられる。また、何れか１つの実施例に関連して説明した如何なるフィーチャも、単独で又は上述した他のフィーチャとの組み合わせで使用することができ、上記実施例の何れかの他のもの若しくは上記実施例の何れかの他のものの組み合わせの１以上のフィーチャとの組み合わせで使用することもできると理解されたい。更に、上述しなかった均等例及び変形例も、添付請求項に記載された本発明の範囲から逸脱せずに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の一実施例による光学走査装置の構成要素の概要図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に使用される信号処理要素を示す概略ブロック図である。
【図３Ａ】図３（Ａ）は、本発明の或る実施例による光学素子の平面図である。
【図３Ｂ】図３（Ｂ）は、同光学素子の側面図である。
【図４Ａ】図４（Ａ）は、本発明の他の実施例による光学素子の平面図である。
【図４Ｂ】図４（Ｂ）は、同光学素子の側面図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施例による光学素子の概要図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施例による光学素子の概要図である。
【図７】図７は、異なるタイプのスポットに関する強度分布のプロット図を示す。
【図８】図８は、異なるクロストーク相殺方法をした場合に発生するジッタを示す。
【図９】図９は、異なるタイプのスポットに関する強度分布のプロット図を示す。
【図１０】図１０も、異なるタイプのスポットに関する強度分布のプロット図を示す。
【図１１】図１１は、異なるクロストーク相殺方法に関するジッタ対半径方向傾斜のプロット図を示す。
【図１２】図１２は、本発明の他の実施例により構成された光学走査装置の構成要素の概念図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施例において使用されるステップ高近似を示す。
【図１４】図１４は、異なるタイプのスポットに関する強度分布のプロット図を示す。
【図１】
2006500717.tif 000014
【図２】
2006500717.tif 000015
2006500717.tif 000016
2006500717.tif 000017
【図５】
2006500717.tif 000018
【図６】
2006500717.tif 000019
【図７】
2006500717.tif 000020
【図８】
2006500717.tif 000021
【図９】
2006500717.tif 000022
【図１０】
2006500717.tif 000023
【図１１】
2006500717.tif 000024
【図１２】
2006500717.tif 000025
【図１３】
2006500717.tif 000026
【図１４】
2006500717.tif 000027
【国際調査報告】
2006500717.tif 000028
2006500717.tif 000029