(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。主ビームと同軸的な補助ビームに関して環状のスポット形状を形成するような位相プロファイルを発生する位相変調エレメント（４０，１４０）を用いたクロストーク打ち消しが提供される。上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と共に変化する。更に、２つのサイドビームを発生するために格子エレメント（６，１０６）が設けられる。これらサイドビーム及び上記補助ビームの各々は、上記主ビームのスポットと共に情報層上の対応するスポットに収束される。主ビーム、２つのサイドビーム及び補助ビームの各々における情報信号を検出するために放射検出器部（２５，１２５）が設けられる一方、信号処理部（４１，４２，４３，４４，４６，４７，４９）が、各情報信号間でクロストーク打ち消しを実行して出力情報信号を発生する。本発明は、大幅に改善されたクロストーク打ち消し性能を提供することが可能な４チャンネルクロストーク打ち消し構成を提供する。
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【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において、該光学走査装置が、
主放射ビーム、補助放射ビーム及び少なくとも１つのサイド放射ビームを発生する放射源部と、
前記放射源部と前記情報層との間に配置されて、前記主放射ビーム、前記補助放射ビーム及び前記少なくとも１つのサイド放射ビームを前記情報層上の各スポットに収束させるレンズ系と、
前記主放射ビーム、前記少なくとも１つのサイド放射ビーム及び前記補助放射ビームにおける情報信号を検出する放射検出器部と
前記主放射ビーム、前記少なくとも１つのサイド放射ビーム及び前記補助放射ビームの各々において検出された前記情報信号を用いてクロストーク打ち消しを実行し、出力情報信号を発生する信号処理部と、
を有し、前記装置は前記主放射ビームのスポットと前記補助放射ビームのスポットとが実質的に同軸的となるように構成され、前記少なくとも１つのサイド放射ビームのスポットは前記主放射ビームのスポットに対して変位され、前記補助放射ビームのスポットは前記主放射ビームのスポットの強度プロファイルとは異なる半径方向強度プロファイルを有す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、当該装置は、前記主放射ビームのスポットが略環状のサイドローブを有し、前記補助放射ビームのスポットが略環状の最大強度の領域を有するように構成され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、前記補助放射ビームに角度的に変化する位相プロファイルを発生させる位相変調部を有し、該位相プロファイルが前記補助放射ビームの光軸の廻りに測定される方位角と共に変化することを特徴とする光学走査装置。
【請求項４】
請求項３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、導入される位相が、モジュロ２πの形態でとられた場合に、前記光軸の廻りの単一の回転内で各巡回において少なくとも相対的に小さな値と相対的に大きな値を取るように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走査装置。
【請求項５】
請求項４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、前記導入される位相が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６】
請求項３、４又は５に記載の光学走査装置において、前記位相変調部が、前記主放射ビーム及び前記補助放射ビームの両方の経路に配置されると共に前記主放射ビームの位相プロファイルに対して実質的に影響を有さないようなエレメントを有し、該エレメントが前記位相プロファイルを前記補助放射ビームにおいて形成することを特徴とする光学走査装置。
【請求項７】
請求項３ないし６の何れか一項に記載の光学走査装置において、前記位相変調部が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が一定の半径で取られた場合に略一定の位相プロファイルを個々に有していることを特徴とする光学走査装置。
【請求項８】
請求項３ないし６の何れか一項に記載の光学走査装置において、前記位相変調部は、一定の半径で取られた場合に連続的に変化する位相プロファイルを形成するような面を有してい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８の何れか一項に記載の光学走査装置において、前記主放射ビームが第１の偏光を有し、前記補助放射ビームが第２の略直交する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、前記主放射ビーム、２つの前記サイド放射ビーム及び前記補助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。
【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であって、主放射ビーム及び補助放射ビームを発生する放射源と、斯かる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補助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系とを有するような光学走査装置に関する。特に、本発明はクロストーク打ち消し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から生じるクロストークは、光ディスクから読み取ることができる、従って斯かる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制限を招来する。クロストークは、スポットが例えばディスクの傾きにより収差を生じる場合に増加する。この場合、通常はエアリディスクの形態である当該スポットの第１サイドローブは振幅が増加し、より多くの光が隣接トラックから反射され、かくして、より多くのクロストークにつながる。
【０００３】
３スポットクロストーク打ち消し法と呼ばれる、クロストークを低減する既知の方法は、２つの軸の外れたビームを追加することにより隣接トラックからの信号を検出するものである。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し、ここでは３チャンネル方法と呼ぶ。この方法を用いるシステムは、波長の変化及びディスクの中心外れによる遅延時間変動に敏感である。３チャンネルクロストーク打ち消し方法は、米国特許第６１６３５１８号に記載されている。
【０００４】
直交偏光された同軸デュアルビームを用いて空間解像度を増加させる既知の方法が、米国特許第６１１５３４５号及び米国特許第６１８５１６８号に記載されている。該装置は、“超解像光ヘッド”と呼ばれる。入射ビームは２つの直交偏光されたビームに分割される。斯かる偏光された成分のうちの一方（主ビーム）は位相変調無しに偏光位相板を通過し、光ディスク上で回折限界（diffraction limited）光スポットに収束される。他方の偏光成分（補助ビーム）は上記偏光位相板により変調されるが、該偏光位相板は当該補助ビームに回転的に変化する位相プロファイルを形成するように（０，π）の位相ステップを備える２つの領域に分割されており、これが当該主ビームの周縁に位置されたピークを持つような双ピーク補助ビームスポットを生じさせる。増加された空間解像度は、上記補助ビームから導出される高周波信号を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号及び米国特許第６１８５１６８号は、補助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４つの象限に分割され、位相０，π，０，πを副ビームに加算する。他の実施例では、位相板がＮ個のセグメントに分割され、これら連続するセグメントは０，２π／Ｎ，(２π／Ｎ)ｘ２，(２π／Ｎ)ｘ３，…(２π／Ｎ)ｘ(Ｎ−１)なる位相を加算する。
【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、光学走査装置に使用されるクロストーク打ち消し方法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、
【０００７】
主放射ビーム、補助放射ビーム及び少なくとも１つのサイドビームを発生する放射源部と、
【０００８】
前記放射源部と前記情報層との間に配置されて、前記主放射ビーム、前記補助放射ビーム及び前記少なくとも１つのサイドビームを前記情報層上の各スポットに変換するレンズ系と、
【０００９】
前記主放射ビーム、前記少なくとも１つのサイドビーム及び前記補助放射ビームの各々における情報信号を検出する放射検出器部と、
【００１０】
前記主放射ビーム、前記少なくとも１つのサイドビーム及び前記補助放射ビームの各々において検出された前記情報信号を用いることによりクロストーク打ち消しを実行して、出力情報信号を発生する信号処理部と、
を有し、前記主ビームのスポット及び前記補助ビームのスポットは略同軸的であり、前記少なくとも１つのサイドビームのスポットは前記主ビームのスポットに対して変位されており、前記補助ビームのスポットは前記主ビームのスポットの強度プロファイルとは異なる半径方向（ラジアル）強度プロファイルを有するような光学走査装置が提供される。
【００１１】
サイドビームチャンネル及び同軸的補助ビームチャンネルで提供される前記情報信号の、クロストーク打ち消し性能の点での直交性は、各々の、従来技術におけるような代替物としてというよりは、組合せでの使用を保証するようなものであることが判った。主ビームの情報信号並びに２つのサイドビームの各々及び補助ビームの情報信号を組み込むような４チャンネルクロストーク打ち消し構成を使用する本発明の実施例は、クロストーク打ち消し性能を大幅に改善することができる。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（これらは共に所望のものである）の何れにも使用することができる。
【００１２】
改善されたクロストーク打ち消し性能は、単一のサイドビームチャンネル及び補助ビームチャンネルの各々を主ビームチャンネルと組み合わせることにより達成することができる。しかしながら、好ましくは２つの別個のサイドビームチャンネルが使用され、２つのサイドビームのスポットは、各々、主ビームスポットの反対側に変位されて、当該主ビームスポットにより現在走査されているトラック部の各々の側に隣接するトラック部からの情報信号を検出するようにする。好ましくは、サイドビームのスポットの中心は、各々、主ビームスポットから、当該情報層上の隣接するデータトラックの間の距離であるトラックピッチの少なくとも半分だけ変位されるようにする。更に好ましくは、該変位は、サイドビームの中心が直に隣接するトラック部を走査するように、トラック方向に直交する方向において約１トラックピッチとする。
【００１３】
上記補助ビームスポットは、主ビームスポットと略同軸的とする。好ましくは、該補助ビームスポットの中心は主ビームスポットの半値全幅（full width at half-maximum）領域内に位置するものとする。より好ましくは、補助ビームスポット及び主ビームスポットの中心は、より大きな精度で一致するものとする。何れの場合においても、これら中心は、情報層上の隣接するデータトラック間の距離であるトラックピッチの四分の一未満だけ分離される。概ね環状の主ビームスポットのサイドローブ、及びこれも好ましくは環状である補助ビームスポットは、主ビームスポットの各々の側で重なり合う傾向がある。補助ビームスポットは好ましくは略環状とするが、該補助ビームスポットは幾らかの回転的な強度の相違を有してもよく、該相違の程度は当該補助ビームスポットの適切な形状が形成される方法に依存するであろう。
【００１４】
当該光学走査装置は、好ましくは、補助放射ビームに角度的に変化する位相プロファイルを発生させる位相変調部を含み、斯かる位相プロファイルは当該補助放射ビームの光軸の廻りで測定される方位角と共に変化し、これにより該補助ビームスポットの適切な形状が形成される。補助ビームに導入される位相プロファイルは、好ましくは、モジュロ２πの形態でとられた場合に、該導入された位相が０から２πにわたり少なくとも１回順次巡回し、各巡回においては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り、これにより当該補助ビームスポットには、情報層上で主ビームスポットサイドローブの強度分布と重なり合うような強度分布が付与されるようなものとする。或る実施例では、上記の相対的に小さな値は、ステップ状構造を用いて、上記の相対的に大きな値により直に後続される。前記位相変調部が一層複雑なステップ状構造又は滑らかに変化する構造を持つような他の実施例では、複数の順次大きくなる値が相対的に小さな値に続くことができる。
【００１５】
更に、０から２πにわたる少なくとも２回の巡回により、クロストークの打ち消しは、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において説明されている位相プロファイルを用いて達成可能なものに対して更に改善することができる。これらの従来技術装置においては、位相プロファイルはＮ個のセグメントに分割され、斯かるＮ個のセグメントは０，２π／Ｎ，(２π／Ｎ)ｘ２，(２π／Ｎ)ｘ３，…(２π／Ｎ)ｘ(Ｎ−１)なるシーケンスでステップ状に進むような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、位相変調部はＮ個のセグメント状領域を持つ位相プロファイルを有し、斯かるＮ個の領域が０，２πｎ／Ｎ，(２πｎ／Ｎ)ｘ２，(２πｎ／Ｎ)ｘ３，…(２πｎ／Ｎ)ｘ(Ｎ−１)なるシーケンスで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、位相はモジュロ２πの形態でとられる。これは、更に改善されたクロストーク打ち消し性能を提供する。
【００１６】
本発明の他の実施例においては、前記位相変調部が、０から２πまで少なくとも１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。前述したステップ状の構成は、この実施例の連続的に変化する位相プロファイルを概ね近似する。
【００１７】
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概ね近似するようなステップ状構成が、複屈折位相変調部において使用される。ステップ高は、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定される。この場合、単一の放射放出器を使用することができ、波長変化は主チャンネルとクロストーク打ち消しチャンネルとの間では発生しない。
【００１８】
好ましくは、後に詳述するように、上記構成は０から２πにわたり３回巡回する位相プロファイルを有する。
【００１９】
クロストーク打ち消しの有効性は、主ビーム及び補助ビームの一方又は両方に適用される超解像ブロッキング（blocking）を用いることにより改善することができる。
【００２０】
本発明の種々の実施例の特徴及び利点は、添付図面を参照する本発明の好ましい実施例の例示のみとして示される下記の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】
【００２１】
ここで、光ディスクＯＤを走査する本発明による光学走査装置の構成要素の概略図を示す図１を参照すると、光ディスクＯＤは基板１及び透明層２を有し、これらの間には少なくとも１つの情報層４が配置されている。図示のようにデュアルレイヤ光ディスクの場合は、透明層２の背後に２つの情報層が当該ディスク内に異なる深さで配置され、更なる透明層が斯かる２つの情報層を分離する。
【００２２】
情報は、当該光ディスクの情報層４内に略平行、同心状又は螺旋状のトラック（図１には図示せず）に配置された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。斯かるマークは、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を持つ領域の形態、又はこれら形態の組合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。
【００２３】
当該走査装置は、半径（ラジアル）方向に移動可能な橇（スレッジ）上に取り付けられた光ピックアップユニット（ＯＰＵ）を含んでいる。該ＯＰＵは上記ディスクＯＤ以外の図１に示した全ての構成要素を含んでいる。当該走査装置は放射源部を有し、該放射源部は発散する直線偏光主放射ビーム７を３スポット格子６上に放出する例えば半導体レーザ等の放射放出器５を有し、上記格子は上記主ビームの中心光から変位された中心光を持つような２つのサイドビーム（図示略）を発生する。これらサイドビームは、当該光学系を介して主ビーム７に沿い進行し、主ビームスポットにより走査されているトラックに隣接する当該ディスク上のトラック部上に、サイドビームスポットとして収束される。斯かるサイドビームスポットの中心は、上記主ビームスポットの中心の２つの対向する側の各々に向かって変位される。以下においては、当該光学系を経る主ビームの経路を参照するが、上記サイドビームも同様の経路に沿って進行するものと理解されるべきである。
【００２４】
当該レンズ系は、コリメータレンズ９、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の位置のラジアルトラッキングサーボ及び焦点サーボ調整を実施するための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。コリメータレンズ９は、発散する主ビーム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、偏光とは無関係に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、主ビームは折り返しミラー１５により対物レンズ１２に向けられる。
【００２５】
対物レンズ１２は前記コリメートされた主ビームを、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、走査されている情報層４上のトラックを追従する主ビームスポット１８となる。前述したように、前記サイドビームは、当該主ビームスポットの相反する側上に各々配置されたサイドビームスポットとなり、隣接トラック上に入射する。
【００２６】
情報層４により反射された収束する主ビームの放射は、発散する反射ビームを形成し、該反射ビームは前記順方向の収束するビームの経路に沿って戻る。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前記順方向ビーム及び該反射ビームを分離する。
【００２７】
コンデンサレンズ１１は、当該入射ビームを、放射検出器部上に収束される収束性反射主ビーム２２に変換する。該放射検出器部は全体的に単一素子２３により示されているが、複数のフォト検出器素子が使用されている。これらフォト検出器素子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１つは主ビーム情報信号２４であり、該信号は主ビームスポットにより走査されている情報層上のトラックから読み取られた情報を表すような検出器チャンネルである。他の信号は、走査されている情報層４と前記スポット１８との間の軸方向の高さの差を表すような焦点エラー信号（図示略）である。また、他の信号は、走査されているトラックからの当該スポットの半径方向の逸脱を表すようなトラッキングエラー信号（図示略）である。焦点エラー信号及びトラッキングエラー信号の各々は、走査の間において対物レンズ１２の位置を制御するサーボ機械式アクチュエータに入力される。他の信号の組は、第１サイドビーム情報信号２５及び第２サイドビーム情報信号２６であり、これらは２つのサイドビームにより各々走査されている当該情報層の部分から読み取られた情報を表すような別個の検出器チャンネルである。
【００２８】
上記放射源部に含まれるものは、例えば半導体レーザのような直線偏光された放射を放出する第２放射放出器３６である。該第２放射放出器３６は、前記第１放射放出器５により発生される放射ビーム７の偏光に対して直交的であるような偏光を持つ補助放射ビーム３７を発生する。放射放出器３６から出射すると、発散する当該ビームはコリメートするレンズ３９によりコリメートされ、後に更に詳述する位相変調部４０を通過する。次いで、該補助ビームは折り返しミラー３８を経て折り返され、偏光ビームスプリッタ１３を用いて当該主光学経路に結合導入され、当該光ディスクにおける情報層４上の主ビームスポット１８と同軸的な補助ビームスポット１９を形成する。反射すると、該補助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系２３に向かって導出される。
【００２９】
当該光学走査装置に更に含まれるものは偏光選択性格子３４であり、該偏光選択性格子は主ビーム２２及び補助ビーム２１を斯かるビームの直交的な偏光により分離して、検出器部２３の異なる部分に入射させ、かくして、補助ビームにより伝達される情報は別の検出器チャンネルにおいて読み取ることが可能となる。補助ビーム検出器素子からの出力は、補助ビーム情報信号２７として出力される。
【００３０】
図２は、主ビーム、第１サイドビーム、第２サイドビーム及び補助ビームからの各々の高周波情報信号２４、２５、２６及び２７を処理するために使用される信号処理部を示している。主ビーム情報信号２４は、例えばデジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）信号処理回路において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４１を通過させられる。第１サイドビーム情報信号２５、第２サイドビーム情報信号２６及び補助ビーム情報信号２７は、複数タップ適応型有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ４２、４３及び４４を各々通過させられる。第１サイドビーム情報信号２５、第２サイドビーム情報信号２６及び補助ビーム情報信号２７のフィルタ処理されたバージョンは、結合ノード４６において前記主ビーム情報信号２４の等価された形態のものに加算され、該加算により、出力情報信号品質が改善されたクロストーク打ち消し信号が生成される。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として測定することができる。補正フィルタ４２、４３及び４４のタップ重みは、“最小ジッタ”評価規準（ジッタは、上記クロストーク打ち消し信号の零交差において評価される）に従って更新される。最小平均二乗（ＬＭＳ）信号処理エレメント４９は、上記３つの補正フィルタ４２、４３及び４４のタップ重みを更新する。エレメント４８におけるビット検出処理は、上記のクロストーク打ち消し情報信号に対して実行される。
【００３１】
図３ないし６の各々は、環状の補助ビームスポットを形成するように構成された、補助ビームに位相プロファイルを発生させるのに適した光学エレメントを示している。図３Ａは本発明の一実施例による光学エレメント４０(A)の形態の位相変調部を平面図で示す一方、図３Ｂは同エレメントを図面の左側から見た側面図で示している。該位相変調エレメント４０(A)は、第１の平坦な面５０と第２の非平坦な面５２とを有している。該第２の面は回転方向に変化している。エレメント４０(A)の該第２の面５２の高さは、補助放射ビームの光軸に対応する当該エレメントの中心の廻りで測定される方位角φと共に変化する。この実施例では、第２の面５２は、半径方向では一定であるような高さ（第１の面５０と第２の面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。高さ段差線５４は、該面５２上の高さの不連続変化を示している。
【００３２】
当該エレメント４０(A)の廻りに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にわたり少なくとも１回順次巡回する。巡回数は、以下では符号ｎを用いて示される。このように、上記第２の面は光軸の廻りに１回螺旋状（ヘリカル）に巻く面に類似し、面の高さの増加はｎ２πなる相対位相に等しい。この実施例においては、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＝１であり、更に他の実施例ではｎ＝３であり、更に他の実施例ではｎ＝４である。本発明に使用される定義に関し、面５２は角度φ１、φ２、φ３、φ４及びφ５と一定半径ｒ１の円との間の交差部に対応する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配置され、最後の方位角φ５は高さ段差線５４の他方の側に向かって直ぐに配置されている。この実施例において、角度φ１に対応する位置において導入される相対位相Φ(φ１)はδに等しく（Φ(φ１)＝δ）、ここで、φ１は高さ段差線５４から無視可能な量しか離れていないので、δは零（高さ段差の大きさ５４における）に対して無視可能な高さを表す。そして、順次の相対位相Φ(φ２)＝π、Φ(φ３)＝２π、Φ(φ４)＝３π及びΦ(φ５)＝４π−δをとる。モジュロ２πの形態でとると、面５２の変化される高さは、導入される位相が２つの巡回の各々において０から２πにわたり相対的に小さな値から相対的に大きな値へと連続的に変化して巡回するような位相プロファイルを提供する。該エレメント４０(A)は概ね環状の補助ビームスポットを発生する。
【００３３】
図４Ａ及び４Ｂは、位相変調エレメントの第２実施例４０(B)を平面図及び側面図で各々示している。この実施例では、位相変調エレメント４０(B)は平坦な第１面６０と非平坦な第２面６２とを含み、第２面は２つの半セグメント６２(A)及び６２(B)に分割されている。該２つのセグメントは、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、面６２の高さは０から２πへと方位角φと共に線形に増加するように連続的に変化する。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である。当該位相プロファイルの波面変調特性はモジュロ２πでとられた場合の相対位相に関係するから、エレメント４０(B)はエレメント４０(A)と同一の効果を有し、同様の形態の環状補助ビームスポットを生成する。
【００３４】
図５は位相変調エレメントの第３実施例４０(C)を示し、該実施例において位相プロファイルは０から２πにわたり３回（即ち、ｎ＝３）巡回する。前述したように、位相変調エレメントの第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。本発明の当該第３実施例は、ｎ＝３の場合の第１実施例４０(A)と等価な効果を有している。この実施例において、エレメント４０(C)の非平坦面７２は、対応する高さ段差線７４、７６及び７８により各々分離された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、面７２の高さは斯かるセグメントの各々内で方位角と共に線形に増加し、各セグメントにおいて０から２πへと巡回する対応する相対位相を発生する。このように、この実施例では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。本発明の定義の点で、所与の方位角及び一定半径ｒ１に対応する６つの位置においては、斯かる連続する位置において導入される相対位相は０から２πにわたり３回巡回する。
【００３５】
図６は位相変調エレメントの更なる実施例４０(D)を示し、これによれば、前述した位相変調エレメント４０(C)により発生される位相プロファイルが、第４実施例では対応してセグメント化された領域８２(A)ないし８２(I)を用いて近似されている。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離され、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、位相変調エレメント４０(C)の対応する面７２における当該セグメントが面８２上に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側の部分）における高さに対応する。このように、この実施例では、位相変調エレメントの第３実施例４０(C)における連続的に変化する面の高さが、０から２πまでの相対位相の３つの巡回の各々において、一連の対応する一定の高さの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。当該第２面は、螺旋階段の一連のステップに類似している。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、当該位相プロファイルは、モジュロ２πの形態でとられた場合に、導入される位相が各巡回において順次高い値をとりながら０から２πにわたり順次巡回するようなものとなる。より一般的には、この実施例においては、当該位相変調エレメントはＮ個のセグメント状領域を持つ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)なる順序でステップ状に進行するような相対位相を付与し、ここで、ｎは１より大きな整数であり、位相はモジュロ２πの形態でとられるものとする。好ましくは、後に詳述するように、当該エレメントは前記のような位相プロファイルを有し、ｎ＝３である。
【００３６】
上述した他の実施例の効果と同様であるような位相変調エレメント４０(A)の効果を考察しよう。このエレメント４０は、対物レンズ１２の入射瞳の極座標(ρ,φ)で位相Φ(φ)を導入する。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】
2006520982.tif 000003
により与えられ（Born及びWolfの“Principal of Optics”、第６編、ペルガモン・プレス、第９章参照）、ここで、ｒ及びψは当該焦点面の曲座標であり、ｋは波数ベクトル（＝２π／λ）であり、ＮＡは当該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[iΦ(φ)]を下記のように級数展開として書く：
【数２】
2006520982.tif 000004
式（２）を式（１）に代入すると、下記の式が得られる：
【数３】
2006520982.tif 000005
次いで、φに関して積分すると：
【数４】
2006520982.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に対して当該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。
【００３７】
例えばΦ(φ)＝０の場合をとると、ｍ≠０に対してはａｍ＝０となり、ａ０＝１となる。この場合、式（４）は：
【数５】
2006520982.tif 000007
と書くことができる。この場合、対応する強度分布は：
【数６】
2006520982.tif 000008
により与えられ、これは主ビームスポットにおいて見られる良く知られたエアリ分布である。
【００３８】
本発明の一実施例による補助ビーム位相プロファイルに関して、Φ(φ)＝３φの場合、従ってｎ＝３の場合をとると、ｍ≠３に対してはａｍ＝０となり、ａ３＝１となる。この場合、式（４）は：
【数７】
2006520982.tif 000009
と書くことができる。対応する強度分布は｜Ｕ(r,ψ)｜２となる。
【００３９】
角度方向に変化する面が連続的であるような本発明の実施例においては、位相変調エレメント４０により発生される位相プロファイルは、前記式（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つが当てはまるようなものに略対応する。理想的位相プロファイルが例えばステップ状プロファイルにより近似されるような本発明の実施例においては、好ましくは係数ａ１、ａ２、ａ３又はａ４のうちの１つが残りの係数を支配するので、当該係数の絶対値がとられた場合、例えば０．５又はそれ以上の値が得られる。この特性は、クロストーク打ち消しの目的のための、主スポットのサイドローブの領域において充分良好に規定された環状の強度プロファイルを形成するために好ましい。
【００４０】
図７は、ｎ＝０の主ビームスポットの強度分布に対する、ｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３及びｎ＝４の各々に関する補助ビームスポットの半径（ラジアル）方向の強度分布のプロットを示している。補助ビームスポットの強度分布は、ｎの整数値に関し回転対称である。比較の容易さのために、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ＳＬ１の強度の最大値（１に等しいように設定されている）と同一となるようにスケーリングされている。例えば最大の半分より大きな強度を持つ領域として定義される、補助ビームの各実施例における最高の強度の領域が略環状であることに注意されたい。これは、主ビームスポット及びサイドビームスポットの各々における最大強度の領域が略ディスク状であるのと比肩される。補助ビームスポットと、主ビームスポットの第１サイドローブＳＬ１（これも略環状である）との間の重なりに注意されたい。ｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３及びｎ＝４の各々は或る程度の重なりを持ち、これによりクロストーク打ち消しの好適な効果を提供する。
【００４１】
図７は、ｎ＝３に対して最良の重なりが生じることを示している。この場合は、隣接トラックからのクロストークの一層良好な打ち消し、及び走査されているトラックのシンボル間干渉の一層良好な低減を生じる。クロストークの低減が、シミュレーションから得られた図８のプロットに示されている。使用されたシミュレーションは、ＲＯＭ型式のディスク（７４０nmの代わりに６８０nmに等しく設定された、より野心的トラックピッチとは別に、ｄ＝２ ＲＬＬ符号化及びＤＶＤ的パラメータによる）に対するスカラー回折計算により発生された波形に基づくものであった。該シミュレーションは、０.９°のラジアルディスク傾斜を含むものとした。
【００４２】
図８を参照して、プロット９０はクロストーク打ち消しが使用されない標準の構成において見られるジッタレベルを示している。プロット９１は、補助ビームスポット信号と主ビームスポット信号とのみを使用する２チャンネルクロストーク打ち消し構成に関し、ｎ＝１、ｎ＝２、ｎ＝３及びｎ＝４を用いて達成可能な改善の相対レベルを示すために異なるｎ値における性能を示すプロットである。優先順では、ｎ＝３が最も好ましい一方、クロストーク打ち消し性能の点でｎ＝２、ｎ＝１及びｎ＝４が続く。
【００４３】
図７から、ｎ＝３の補助ビームスポットの主ビームスポットの第１サイドローブとの重なりは依然として最適ではないと見ることができる。特に、環状のｎ＝３スポットの幅は、エアリスポットの第１サイドローブより広い。これは、例えばｎ＝３補助ビームスポットに適用される超解像ブロッキングを使用することにより改善することができる。ブロッキングは、当該対物レンズの適切な部分を偏光選択性コーティングにより被覆することにより達成することができる。例えば補助ビーム入射瞳上の領域０＜ｒ／ｒmax＜０.７５をブロッキングすると、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環状部分の内径は同一のままとなるが、外径は、主ビームスポット（強度プロットｎ＝０）の第１サイドローブの外径と一致するように大幅に減少されている。
【００４４】
補助ビームに対してのみならず主ビームにたいしても超解像ブロッキングを使用して当該クロストーク打ち消し性能を更に改善することができる。対物レンズ上の両ビームが阻止されるべき個所に不透明コーティングを使用し、斯かる２つのビームのうちの一方のみが阻止されるべき個所に偏光選択性コーティングを用いることによりブロッキングを達成することができる。当該２つのビームに対する超解像レベルを調整することにより、主ビームスポットの第１サイドローブの強度プロファイルをｎ＝３の場合の補助ビームスポットの最初の環状部分と密に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に関して阻止されると共に、超解像主ビームスポット（強度プロットｎ＝０*）に対する入射瞳が０＜ｒ／ｒmax＜０.７５に関して阻止される場合の、補助ビームスポット（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、一層良好な重なりが見られる。主ビームにおけるブロッキング０＜ｒ／ｒmax＜０.７５の結果、標準のエアリスポットの半値全幅（ＦＷＨＭ：full width at half maximum）の０.７９倍となるようなＦＷＨＭ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。
【００４５】
図１１は、種々のクロストーク打ち消し方法に関し、クロストーク打ち消し信号中のジッタのラジアルディスク傾斜の関数としてのプロットを示している。プロット９３は、何のクロストーク打ち消しも施されない標準の構成の場合におけるジッタを示す。プロット９４は、補助ビームに図５に関連して図示及び説明したようなｎ＝３位相変調エレメントを使用して達成される２チャンネル（主＋補助ビーム）クロストーク打ち消し法の場合におけるジッタを示している。プロット９５は、従来の３チャンネル（主＋２サイドビーム）クロストーク打ち消し法を用いて達成されるクロストーク打ち消しの場合におけるジッタを示す。プロット９６は、ｎ＝３位相変調エレメントを補助ビームに使用して達成される、本発明による４チャンネルクロストーク打ち消し方法を用いて達成されたクロストーク打ち消しの場合におけるジッタを示している。図１１から判るように、本発明のクロストーク打ち消し方法は、従来方法に対して大幅な改善を提供することができる。
【００４６】
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。前述した実施例においては、２つの放射放出器が直交的に偏光された放射ビームを供給し、位相変調部はビーム経路の一方のみで使用されているが、同様の機能は、代わりに複屈折位相変調部及び光軸と呼ぶ複屈折の軸に対して例えば４５度の向きで偏光された放射ビームを供給するような単一の放射放出器を使用することにより、より少ない構成部品を用いて提供することもできる。主ビームにおけるものに対して補助ビームに存在する放射の量を低減するために、他の向きの角度を使用することもできる。
【００４７】
図１２において、図１に示した各要素に対応する要素は１００だけ増加した同様の符号を用いて示し、それらの各構成及び機能はここでも適用されるものとする。この実施例において、補助ビームは、別の光枝路により発生される代わりに、複屈折位相変調エレメント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ような放射源１０５により発生される。例えばビーム１０７の偏光方向に対して４５度で配置された光軸を持つような複屈折材料から形成された偏光依存性３スポット格子１０６が２つのサイドビームを発生する。これらサイドビームは、一方が当該材料の光軸に対して平行であり他方が直交的であるような２つの偏光成分のうちの一方において、主ビームから変位される。複屈折エレメント１４０の光軸は、ビーム１０７の偏光方向に対しても４５度で配置される。該複屈折位相変調エレメント１４０は、主ビーム及び２つのサイドビームを形成する一方の偏光成分に対しては何の位相変調効果も有さないが、補助ビームを形成する直交偏光成分に対しては位相変調効果を有する。この構成において、主ビーム（主ビームへの言及は、格子１０６により発生されたサイドビームへの言及も含む）及び補助ビームは、位相変調エレメント１４０による各々の非変調及び変調に続いて、第１実施例（図１）における偏光ビームスプリッタ１３を用いた合成の後の主及び補助ビームと同様の経路を辿る。
【００４８】
位相変調エレメント１４０は、一方の偏光に対しては何の効果も有さないが、直交的偏光に対しては、図６に関連して前述したセグメント化位相変調エレメント４０(D)のものと同様の態様で、線形に変化する方位的位相プロファイルが近似されるようなステップ状の複屈折構造である。該複屈折エレメント１４０は、ステップ高が異なるのと、当該エレメントの材料が複屈折的であることを除き、セグメント化されたエレメント４０(D)のものと類似の構造を有している。
【００４９】
エレメント１４０は、異常光線屈折率ｎｅ及び常光線屈折率ｎｏを持つ複屈折材料から形成される。以下においては、波長の変化による屈折率の変化は無視され、従って屈折率ｎｅ及びｎｏは概ね波長からは独立している。この実施例においては、説明のみのために、当該複屈折材料はｎｏ＝１.５１及びｎｅ＝１.７０を持つ５０／５０（重量％で）で存在するＣ６Ｍ／Ｅ７である。他の例として、例えば、当該複屈折材料は、ｎｏ＝１.５５及びｎｅ＝１.６９を持つ４０／１０／５０（重量％で）で存在するＣ６Ｍ／Ｃ３Ｍ／Ｅ７であり得る。ここで、使用されている上記Ｅ７、Ｃ３Ｍ及びＣ６Ｍなるコードは下記の配合を示す：
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（cyanobiphenyl）、１６％のＣ８Ｈ１７シアノビフェニル（cyanobiphenyl）及び８％のＣ５Ｈ１１シアノトリフェニル（cyanotriphenyl）から形成される；
Ｃ３Ｍは、4-(6-acryloyloxypropyloxy)benzoyloxy-2-methylphenyl
4-(6-acryloyloxypropyloxy)benzoateから形成される；
Ｃ６Ｍは、4-(6-acryloyloxyhexyloxy)benzoyloxy-2-methylphenyl
4-(6-acryloyloxyhexyloxy) benzoateから形成される。
【００５０】
複屈折エレメント１４０は、該エレメントの屈折率が光軸に対して垂直な或る方向に整列された（Ｘ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ｎｅに等しく、直交するＹ軸に沿う偏光を持つような放射ビームにより横切られた場合にｎｏに等しくなるように形成される。以下においては、放射ビームの偏光はＸ軸及びＹ軸に整列される場合に、各々、“ｐｅ”及び“ｐｏ”と呼ぶ。
【００５１】
以下の実施例においては、例示としてのみ、主ビーム波面のセグメント構造による位相変化Φは該ビームが偏光ｐｅを持つ故に影響されないままとなる一方、直交した偏光ｐｏを持つ補助ビームの場合、それは下記のような位相プロファイルを近似する：
【数８】
2006520982.tif 000010
【００５２】
当該構造は、例えばｎｏ＝１.５１及びｎｅ＝１.７０を有するような複屈折材料からなる。当該放射の波長は、例えばλ＝６５０nmである。更に、光ディスクＯＤに入射するビームは、ＮＡ＝０.６５なる開口数を有する。エレメント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ステップ高ｈｊを有する。下記のように定義されるステップ高ｈrefを考察するが：
【数９】
2006520982.tif 000011
ここで、ｎｓは当該セグメント化された構造に隣接する媒体、即ち以下においては例示のみとして空気の屈折率であり、即ちｎｓ＝１とする。このステップ高は、偏光ｐｅを持つビームに対して２πに等しい位相変化を生じる。従って、当該ステップ構造のステップ高ｈｊがｈrefの整数倍である場合、偏光ｐｅを有する主ビームに対して位相変化は零に等しい（モジュロ２πの形態でとられた場合）。
【００５３】
偏光ｐｏを持つ補助ビームに対しては、上記のステップは２πの倍数に等しい位相変化を、最早、導入することはない。下記の表１はｐｏ偏光に対してｈrefの整数倍ｍとして選択された最初の１２個のステップ高により導入される相対位相を示している。
【表１】
2006520982.tif 000012
【００５４】
ｐｏ偏光に対しては、ステップがｐｅ偏光に対して２πの倍数となるような位相高を生じるという用件を満たすような１１個の大幅に異なるステップ高が可能であることに注意されたい。ｍ＝１２及びそれ以上の場合、上記最初の１１個のステップ高のうちの１つに対して発生されるのと同様の量の位相が発生される。当該位相変調エレメントの上記の異なるステップ高は、該エレメントを光軸の廻りに回転させ、且つ、該エレメントの各回転の間において上記ステップ高のパターンを発生させるのに必要なだけ多くの上記光軸の方向の往復運動を行うような切削ツールを有するような旋盤を用いて作製することができる。
【００５５】
この実施例において、位相変調エレメント１４０は前記図６に関連して図示及び説明したものと同様の構造を有し、下記表２に記載したように、対応する一定のステップ高ｈｊが設けられるような９個のセグメント化された領域を備える。
【表２】
2006520982.tif 000013
【００５６】
図１３は、ライン１５２を用いて、表２に定義されたセグメント化された構造により当該補助ビームにおいて当該位相変調エレメント１４０における順次の各セグメントにより導入される位相を、方位角φの関数としてプロットしている。解説の目的で、２πの各巡回で発生される位相は、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との近似を示すために、順次２πだけ増加されている。
【００５７】
図１４は、表２に定義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、ライン１６２を用いてプロットしている。強度は、ｎ＝３に対して適切な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に対して正規化され、且つ、斯かる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結果、所望のスポット強度プロファイルを略近似するような環状スポットが得られることに注意されたい。式（２）に定義された展開を用いることにより、この場合に関して、支配的係数の絶対値が｜ａ３｜＝０.８１であることが分かる。
【００５８】
この実施例においては９個のセグメントが使用されているが、他のセグメント数を使用することもできると理解されるべきである。好ましくは、製造効率のために比較的少数の領域を維持しながらも充分なクロストーク打ち消し効果を提供するために、セグメント数は５と２５との間とする。同様の理由により、０から２πの位相の各巡回においては、好ましくは少なくとも３つのセグメント、好ましくは６未満のセグメントが使用される。
【００５９】
上述した実施例において使用される表面構造は、斯かる位相変調エレメントの各々における半径（ラジアル）方向に沿って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らなエレメントに基づいて（例えば、平行平面板に基づいて）設けられ、入射ビームの波面が平らである場合においては好ましいが、代替実施例では、所望の位相プロファイルは湾曲表面（例えば、レンズの表面）に基づいて設けられ、及び／又は入射ビームは当該表面の曲率からかなり相異するような最良適合半径のベンジャンス（vengeance）を有する。これらの代替実施例では、表面構造は、方位方向において所望の位相変化パターンを発生するように半径方向において調整することができる。
【００６０】
このように、３スポットクロストーク打ち消し方法を、環状の直交偏光されたスポットを生成するような直交偏光補助ビームを設けることと組み合わせる構成を採用した本発明の実施例においては、クロストーク打ち消し性能を大幅に改善することができる。標準の３スポットクロストーク打ち消し方法と比較して、ジッタの大幅なゲインが実現される。これは、上記の追加の環状スポットチャンネルが他の２つのサイドチャンネル（３スポットクロストーク打ち消しのためのサイドビームにより設けられる）に対して充分に直交的であるので、主チャンネルの大幅に良好な補正を達成することができる故である。
【００６１】
尚、上述した実施例は本発明の解説例であると理解されたい。本発明の更なる実施例も考えられる。何れか１つの実施例に関連して記載された如何なるフィーチャも、単独で又は記載された他のフィーチャとの組合せで使用することができ、前記実施例の何れかの他のもの若しくは前記実施例の何れかの他のものの何れかの組合せの１以上のフィーチャとの組合せで使用することもできると理解されるべきである。更に、記載されていない均等物及び変形例も、添付請求項に記載された本発明の範囲から逸脱すること無しに採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【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略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例において使用される信号処理部を示す概略ブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の或る実施例による光学エレメントの平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、同光学エレメントの側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の他の実施例による光学エレメントの平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、同光学エレメントの側面図である。
【図５】図５は、本発明の更に他の実施例による光学エレメントの概念図である。
【図６】図６は、本発明の更に他の実施例による光学エレメントの概念図である。
【図７】図７は、異なるタイプの主及び補助ビームスポットの強度分布のプロットである。
【図８】図８は、異なるクロストーク打ち消し方法を用いて発生されるジッタを示す。
【図９】図９は、超解像技術を用いて発生される主及び補助ビームスポットの強度分布のプロットを示す。
【図１０】図１０も、超解像技術を用いて発生される主及び補助ビームスポットの強度分布のプロットを示す。
【図１１】図１１は、異なるクロストーク打ち消し方法に関するジッタ対ラジアル傾斜のプロットを示す。
【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略図である。
【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の強度分布のプロットを示す。
【図１】
2006520982.tif 000014
【図２】
2006520982.tif 000015
2006520982.tif 000016
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【図５】
2006520982.tif 000018
【図６】
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【図７】
2006520982.tif 000020
【図８】
2006520982.tif 000021
【図９】
2006520982.tif 000022
【図１０】
2006520982.tif 000023
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2006520982.tif 000027
【国際調査報告】
2006520982.tif 000028
2006520982.tif 000029
2006520982.tif 000030