(57)【要約】高密度ＨＤ記録担体（１８）及び低密度ＬＤ記録担体（３８）の両方を走査するための光走査デバイスにおいて、ここでビームの輻輳を変化させるレンズ（３４、５５）を、ビームの輻輳を適合させるために、少なくとも一つのＬＤビーム（３２）及びＨＤビーム（２）の光路中に配置するので、それは、従来のレンズ系（１０、１４）の瞳において要求される断面を有し、このレンズは、プラスチックで作られると共に６ｍｍと９ｍｍとの間の焦点距離を有する。走査デバイスの温度依存性を、それによって減少させる。
2004511875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作の第一のモードにおいて第一の情報層及び第一の厚さの第一の透明層を有する第一のタイプの記録担体を走査する、並びに動作の第二のモードにおいて第二の情報層及び前記第一の厚さと異なる第二の厚さの第二の透明層を有する第二のタイプの記録担体を走査する光走査デバイスにおいて、
前記デバイスは、前記第一のモードにおける第一のＨＤ放射ビームを発生させる第一の放射源、及び前記第二のモードにおける第二のＬＤ放射ビームを発生させる第二の放射源、前記第一のモードにおいて前記第一の情報層に前記ＨＤビームを集束させる第一の組みの共役における動作に対して、及び前記第二のモードにおいて前記第二の情報層に前記ＬＤビームを集束させる第二の異なる組みの共役における動作に対して設計された対物系を含み、
ビームの輻輳を変化させるレンズは、前記ＨＤ及び前記ＬＤビームの少なくとも一つの経路に配置され、
前記ビームの輻輳を変化させるレンズは、プラスチックレンズであると共に、６及び９ｍｍの間の焦点距離を有することを特徴とする光走査デバイス。
【請求項２】
ビームの輻輳を変化させる素子は、前記ＬＤビームの前記経路に配置され、
このレンズは、正のレンズパワーを有することを特徴とする請求項１記載の光走査デバイス。
【請求項３】
ビームの輻輳を変化させるレンズは、前記ＨＤビームの前記経路に配置され、
前記レンズは、負のレンズパワーを有することを特徴とする請求項１又は２記載の光走査デバイス。
【請求項４】
前記ビームの輻輳を変化させるレンズは、前記第一及び前記第二の放射源に面する凹面の入射面並びに凸面の射出面を有することを特徴とする請求項１、２、又は３記載の光走査デバイス。
【請求項５】
前記ビームの輻輳を変化させるレンズが提供される前記ビームの前記経路は、ビームを分割する回折素子を含み、
前記ビームの輻輳を変化させるレンズは、この回折素子及び前記関連する放射源の間に配置されることを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の光走査デバイス。
【請求項６】
前記ＬＤ及び前記ＨＤビームの少なくとも一つの前記経路において、
ビーム整形器は、前記関連する放射源に面する第一の素子として配置されることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の光走査デバイス。
【請求項７】
前記ビーム整形器は、円筒状の入射面及びドーナツ状の射出面を有するレンズ素子である請求項６記載の光走査デバイス。
【請求項８】
前記ビーム整形器は、回折素子であることを特徴とする請求項６記載の光走査デバイス。
【請求項９】
前記ビーム整形器の前記回折構造は、前記関連するビームの輻輳を変化させるレンズの前記入射面に統合されることを特徴とする請求項８記載の光走査デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、動作の第一のモードにおいて、第一の情報層を有する第一のタイプの記録担体及び第一の厚さの第一の透明層を走査するための、並びに動作の第二のモードにおいて、第二の情報層を有する第二のタイプの記録担体及び第一の厚さと異なる第二の厚さの第二の透明層を走査するための、光走査デバイスに関し、そのデバイスは、第一のモードにおいての第一のＨＤ放射ビームを発生させるための第一の放射源、第二のモードにおいて第二のＬＤ放射ビームを発生させるための第二の放射源、並びに第一の組みの共役における動作に対して第一のモードにおいて第一の情報層にＨＤビームを集束させるように、及び第二の異なる組みの共役における動作に対して第二のモードにおいて第二の情報層にＬＤビームを集束させるように設計された対物系を含み、ここでビームの輻輳を変化させるレンズが、ＬＤ及びＨＤビームの少なくとも一つの経路に配置される。
【０００２】
ここでは、ＨＤビーム及びＬＤビームは、それぞれ、より高い情報密度をもつ情報層及びより低い情報密度をもつ情報層の走査するために使用されるビームを意味すると理解される。
【０００３】
ビームの輻輳を変化させるレンズは、放射源と走査デバイスの従来のレンズ系との間のビームの経路に配置される補助レンズを意味すると理解され、そのレンズは、このビームが従来のレンズ系の入射瞳で必要な断面を有するように、ビームの発散又は収束を適合させる。
【０００４】
米国特許出願第４，８２３，３３４号は、放射源からの発散するビームを対物系に入射する平行なビームに変換するためのコリメート手段が、第一のレンズ素子及び第二のレンズ素子を含む光走査デバイスを開示する。第二のレンズ素子は弱いパワーを有するので、この素子を動かすことによって、コリメートの調節を極度の正確さで実行することができる。この走査デバイスは、低密度の記録担体を読み取る／書き込むことが意図されると共に、一つの波長を有するただ一つのビームを放出するただ一つの放射源を含む。
【０００５】
一般的に、光記録担体中における透明層は、情報層からの十分な距離で周囲の影響、滞在する塵粒子、キズなどから情報層を保護することが意図され、それは、情報層へ機械的支持を提供する場合もある。後者の場合において、透明層は、情報層に対する基板として機能すると共に、透明層の厚さは、記録担体に所望の剛性を与えるために望まれる厚さと、透明層に入射する走査ビームの開口数（ＮＡ）に関連して望まれる厚さと、の妥協である。
【０００６】
記録担体側の対物系のＮＡは、分解能によって決定され、走査デバイスは、情報層を読み取るか又は書き込まなければならないに違いない。走査デバイスの分解能は、その分解能はデバイスによって形成され得る最小の走査スポットの大きさに反比例するが、ＮＡ／λに比例し、ここでλは、走査ビームの波長である。ＤＶＤのようなより大きな情報密度をもつ記録担体を走査するために、より低い情報密度をもつ記録担体を走査するために使用される走査ビーム（以下、ＬＤ（低密度）走査ビーム）よりも高いＮＡ及び小さいλを有する走査ビーム（以下、ＨＤ（高密度）走査ビーム）を使用するべきである。このように、より高いＮＡを要求する、より大きな情報密度をもつ記録担体に対して、焦点又は走査スポットの品質における走査デバイスの光軸に関する記録担体の傾斜の影響を減少させるために、しばしば情報層の厚さを縮小させることが必要である。より大きな情報密度を有する新規な記録担体の到来と共に、異なる厚さの透明層を有する異なるタイプの記録担体が市場に出ることになる。互換性のある走査デバイスは、透明層の厚さと無関係に、異なるタイプの記録担体を走査することができる必要があることになる。このような走査デバイスは、例えば６５０ｎｍの波長を有するＨＤビームを発生させるための、及び、例えば７８０ｎｍの波長を有するＬＤビームを発生させるための、第一及び第二の放射源、通常はダイオードレーザーを含む。二つのタイプの記録担体に対して互換性のある走査デバイスの対物系は、第一のタイプの記録担体を走査するための第一の組みの共役、及び第二のタイプの記録担体を走査するための第二の異なる組みの共役、を有するべきである。対物系の第一の共役は、ここでは、物体平面即ち放射源の放出面と対物系の第一の主平面との間の距離を意味することが理解される。対物系の第二の共役は、ここでは、対物系の第二の主平面と像平面即ち情報層の平面との間の距離を意味することが理解される。記録担体を走査することは、ここでは、情報を読み取る、書き込む及び／又は削除する目的のために、走査ビームによって形成された走査スポット及び情報層を互いに関して動かすことを意味することが理解される。
【０００７】
互換性のある走査デバイスにおいて一つの対物系で異なるＮＡを有する二つの走査ビームを得るために、環状の二色性フィルター又は回折素子を、対物系の前の放射経路に、又はこの対物系の第一面に配置してもよい。このような二色性フィルター又は回折素子は、ＨＤ走査ビームを透過させると共に、ＬＤ走査ビームの縁を遮蔽するか又は回折させるので、後者のビームの中央部分のみが、対物系を通じてＬＤ情報層へ通過する。ＬＤ走査ビームは、ＬＤ情報層に走査スポットを形成し、その走査スポットは、ＨＤ情報層にＨＤ走査ビームによって形成されるものよりも広い。より良好な代替物は、特に互換性のある走査デバイスに対して、ここでＬＤ走査ビームが情報層を読み取るだけでなく記録するためにも使用され、放射源からの放射の最大量が情報層に到達するべきであるが、対物系より前のＬＤビームの経路に追加のレンズを配置することになる。このようなビームの輻輳を変化させるレンズ、例えば前側コリメーターレンズは、ＬＤビームが対物系の中央部分のみを占めると共にこのビームのＮＡが対物系の通過後にビームが必要な像側ＮＡを有するようなものであるように、源からのビームの輻輳を変化させる。
【０００８】
既知の走査デバイスにおける前側コリメーターレンズは、ガラスレンズである。このようなレンズは、走査デバイスの他のレンズ、例えばプラスチックで作られる対物レンズと比較して相対的に高価である。プラスチックの前側コリメーターレンズは、コストの理由のために好適であるかもしれないが、これは、このようなレンズの焦点距離が温度変化と共に変動するので、既知の走査デバイスにおいて実施されてきていない。焦点距離のこの変動は、ＬＤ情報層に対するＬＤビームの焦点の移動に帰着する。前側コリメーターレンズを、放射源から記録担体までのＬＤビームの経路にのみに配置し、また記録担体から検出系までの反射されたＬＤビームの経路には配置しないので、この焦点の移動は、対物系及び情報層の瞬間的に走査される部分の平面の互いに対する移動として、走査装置の焦点検出系によって判断される。次に焦点サーボシステムは、焦点誤差信号がゼロになるように、互いに対して対物系及び情報層を動かし、焦点の補償に帰着する。
【０００９】
本発明の目的は、開始の段落に記載したような光走査デバイスを提供することであり、ここで上述の問題は実質的に減少してきている。この走査デバイスは、ビームの輻輳を変化させるレンズがプラスチックレンズであると共に６ｍｍ及び９ｍｍの間の焦点距離を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、プラスチックレンズの温度の変動による焦点ずれがこのレンズの設計の焦点距離に比例する、及び、６ｍｍ乃至９ｍｍ程度の設計の焦点距離に対して記録担体に残留する焦点ずれは十分に許容できるという認識に基づく。前側コリメーターレンズに対してこのような小さな焦点距離に帰着するデバイスの適切な設計によって、プラスチックで作られた前側コリメーターレンズをそのコストの利点と共に使用することが可能になる。
【００１１】
走査デバイスの第一の実施例は、ここではビームの輻輳を変化させるレンズが、ＬＤビームの経路に配置されるが、このレンズが正のレンズパワーを有することを特徴とする。
【００１２】
この実施例は、従来の走査デバイスから出発し、ここでＨＤビームは、適切な輻輳を有すると共に従来のレンズ系の瞳全体を占める。ＬＤビームの経路におけるビームの輻輳を変化させるレンズによって、このビームが前記瞳の中央部分のみを占めることが実現される。
【００１３】
走査デバイスの第二の実施例は、ビームの輻輳を変化させるレンズをＨＤビームの経路に配置し、そのレンズは、負のレンズパワーを有することを特徴とする。
【００１４】
この実施例は、走査デバイスから出発し、ここでＨＤビームは、適切な輻輳を有すると共に従来のレンズ系における瞳の中央部分を占める。ＨＤビームの経路におけるビームの輻輳を変化させるレンズによって、このビームが前記瞳の瞳全体を占めることが実現される。
【００１５】
また、走査デバイスは、ＬＤビーム内に正のレンズパワーを有する第一のビームの輻輳を変化させるレンズ、及びＨＤビーム内に負のレンズパワーを有する第二のビームの輻輳を変化させるレンズを含んでもよい。
【００１６】
前記小さな焦点距離をもつビームの輻輳を変化させるレンズの使用は、光学素子の相互の位置を正確に制御することができるとすれば十分である場合もある、限定された画像フィールドに帰着する。走査デバイスは、ここではより大きな位置の許容範囲が要求されるが、さらに、ビームの輻輳を変化させるレンズが凹面の入射面及び凸面の射出面を有することを特徴とする。
【００１７】
前側コリメーターレンズの入射面は、第二の放射源に面する面である。凹／凸の前側コリメーターレンズの使用は、より大きな画像フィールドに帰着するので、光学素子の相互の位置に対する要求を減少させることができる。
【００１８】
光走査デバイスの実施例は、ここでビームの輻輳を変化させるレンズが提供されるビームの経路が、ビームを分割する回折素子を含むが、好ましくはさらに、ビームの輻輳を変化させるレンズを、この回折素子と関連する放射源との間に配置することを特徴とする。
【００１９】
回折素子は、放射源からのビームを、メインビーム即ち走査ビーム及びトラッキング目的の二つの二次ビームに分割する。この素子の後ろの代わりに、回折素子の前に前側コリメーターレンズを配置することによって、このレンズを、放射源に対して十分近くに位置決めすることができ、そのことは、短い焦点距離を考慮して好適である。さらに、二次ビームが対物系の入射瞳内に留まることは、より良好に保証される。
【００２０】
走査デバイスは、さらに、ＬＤ及びＨＤビームの少なくとも一つの経路において、ビーム整形器を、関連する放射源に面する第一の素子として配置することを特徴としてもよい。
【００２１】
このようなビーム整形器で、放射の損失無しに、楕円形の断面を有するダイオードレーザーのビームを、円形の断面を有するビームに変換することができる。ダイオードレーザーの近くに配置することができる、有効で小さなビーム整形器は、米国特許出願第５，４６７，３３５号に開示されている。互換性のある走査デバイスにビーム整形器を提供することによって、ＬＤビームの強度を増加させるので、このビームは、情報を書き込むことに関して、より適切である。
【００２２】
本発明のこれら及び他の態様は、明確であり、以下で記述され添付する図面において説明される実施例を参照して例によって解明されると思われる。
【００２３】
図１は、短い波長で第一のタイプの記録担体を読み取る及びもしかすると書き込むための第一の光路並びに長い波長で第二のタイプの記録担体を読み取る及び書き込むための第二の光路を有する、走査デバイスを示す。第一のタイプの記録担体は、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）であってもよく、第一の波長は、例えば、６５０ｎｍであるのに対して、第二のタイプの記録担体は書き込み可能なコンパクト・ディスク（ＣＤＷ）であってもよく、第二の波長は、例えば、７８０ｎｍである。
【００２４】
第一の光路は、発散する放射ビーム２、第一の波長、例えば６５０ｎｍのＨＤビームを放射する、放射源１、例えば、半導体すなわちダイオードレーザーを含む。半透明鏡４は、二色性プリズム６へ向うビーム２の一部分を反射する。回折格子３を、ダイオードレーザー１と鏡４との間に配置してもよく、その格子は、回折されてないメイン即ち走査ビーム及び二つの回折されたビームを形成する。回折されたビームは、トラッキングの目的のために使用される。図は、明瞭にするために、回折されてないビームのみを示す。簡潔に放射ビーム２と呼ばれる、三つの放射ビームは、第一の波長に対して高い透過性を有すると共に、低い減衰でビーム２を通過させる二色性ビームスプリッター６へ向って半透明鏡４によって反射される。反射器８は、発散するビーム２を平行なビーム１２に変換する、コリメーターレンズ１０へ向ってビーム２を反射する。このビームは、平行なビーム１２を、記録担体１８を走査するための収束するビーム１６に変化させる、単一のレンズ素子によって表わされる、対物レンズ系１４を通過する。対物レンズ系は、図に示すような単一の光学素子からなってもよいが、それはまた、二又はそれ以上の光学素子を含んでもよい。
【００２５】
記録担体は、第一の高い密度のタイプであり、例えば０．６ｍｍの厚さを有する透明層１９及び、収束するビーム１６が焦点又は走査スポット２１になる情報層２０を含む。情報層２０から反射された放射は、ビーム１６及び１２の光路に沿って戻ると共に、コリメーターレンズ１０によって収束される。反射されたビームは、二色性ビームスプリッター６及びビームスプリッター４を通過すると共に、検出系２３における検知器スポット２４に収束される。この系は、ビームを電気的な検知器信号に変換する。情報層２０に蓄積された情報を表し、情報層２０に垂直な方向で（焦点制御）、及び、トラック方向に垂直な方向で（トラッキング制御）、焦点２１を位置決めするための信号を制御する情報信号を、検知器信号から導出することができる。
【００２６】
焦点制御信号は、非点収差の方法によって発生させることができる。ビームスプリッター４を、反射されると共に収束するビームの主光線に対して鋭角に位置決めすると、ビームスプリッター４は、このビームに非点収差を導入する。検出系は、四分円検知器を含み、それによって、検出系の平面で非点収差のビームの断面形状を検出することができる。この形状は、情報層２０に対する焦点２１の位置によって決定される。
【００２７】
レンズ２５をビームスプリッター４と検出系との間に配置してもよい。このレンズは、検出系側で凹面の球面２６を有してもよく、そして、ビームの焦点を設定するために負のサーボレンズとして使用される場合もある。ビームスプリッター側のレンズ２５の面２７を、円筒状に形作ってもよいので、このレンズは、円筒状レンズの機能も有する。斜めのビームスプリッター４によって導入される非点収差が小さすぎるとすれば、このレンズの機能を使用することができる。レンズ２５が単なる球面レンズ又は単なる円筒状レンズであることもまた可能である。必要であれば、ビームスプリッター４によって導入されるコマに関して補正する素子を、このようなレンズの代わりに、又はこのようなレンズに加えて、配置してもよい。
【００２８】
第二のタイプの記録担体を走査するための光路は、発散する放射ビーム３２、第二の波長、例えば７８０ｎｍ、のＬＤビームを放出する、放射源３　１、例えば半導体レーザーを含む。格子３に類似する方法で三つのビームを形成するために、格子３３を、その光路中に配置してもよい。二色性ビームスプリッター６は、ＬＤビームの放射のほとんど、例えば９０を反射すると共に追加の検知器７へ向けてこのビームの残りの放射を透過させる。フィード・フォワードセンサーと呼ばれる、この検知器は、ダイオードレーザー３１からのビームの強度に比例すると共に、このビームの強度を制御するために使用され得る出力信号をサプライヤー。このプリズム６によって反射されるＬＤビームは、第二のタイプの記録担体３８に到達するために、ＨＤビームと同じ経路を追跡する。この記録担体は、例えば１．２ｍｍの厚さを有する透明層３９、及び情報層４０を含む。
【００２９】
記録担体１８及び３８は、半透明の情報層２０を有する単一の二層記録担体として描かれているが、それらはまた、異なる厚さの透明層を有する個別の単一の二層記録担体であってもよい。
【００３０】
ＬＤビームは、情報層４０の上の焦点又は走査スポット４１にされるはずである。対物系１４は、源１からのＨＤビームを情報層２０に集束する第一の組みの共役における第一のモードにおいて、及び、源３１からのＬＤビームを情報層４０に集束する第二の組みの共役における第二のモードにおいて、動作するように設計される。情報層４０から反射された放射は、ＬＤビームの経路上で記録担体３８へ戻る。
【００３１】
さらなる示してないビームスプリッターを、さらなる示してない検出系に向って反射された放射を反射するために、プリズム６と回折格子３３との間に配置してもよい。ＬＤビーム用のこの検出系は、ＨＤビーム用の検出系２３と同じ機能を有する。好ましくは、ビームスプリッター６を通過すると共に検出系２３に入射する、反射されたＬＤビームの放射は、情報層４０における走査スポット４１の位置を読み取ると共に制御するために使用される。このＬＤ放射は、反映されたＬＤビームの全放射の例えば１０％である。このように、第二の検出系は、もはや必要ではなく、走査デバイスは、単純化される。検出系に入射するＬＤビームの強度を、必要であれば、ビームスプリッター６にいくらかの偏光感度を加えることによって、及び、このビームスプリッターと対物系との間、好ましくは、コリメーターレンズ１０と対物系との間におけるＬＤビームの経路中に、四分の一波長板１５を配置することによって、増加させることができる。記録担体３８からの及び記録担体３８へのその進路において、ＬＤビームはこの板を二回通過するので、偏光のその方向は、ダイオードレーザー３からのＬＤビームの偏光の方向に対して９０°回転する。この偏光の回転によって、記録担体３８によって反射されたＬＤビームの大部分は、ビームスプリッター６を通過すると同時に、情報層に入射するＬＤビームの強度は減少しない。
【００３２】
対物系１４は、透明層１９を通じて第一の波長の平行なＨＤビーム１２を情報層２０における焦点２１に収束させるための第一のモードに対して設計される。透明層１９を通過する際に収束するビーム１６に生じる球面収差は、対物系１４において補償される。対物系は、正弦条件に従う。透明層１９が存在しないとすれば、対物系を、球面収差に対して補償するべきではない。第二のモードにおいて、ＬＤビームは、透明層１９のものと異なる厚さを有する透明層３９を通過する。対物系は、透明層３９の厚さによって生じる球面収差に対して補償されない。しかしながら、球面収差は、主として、ＬＤビームの境界の光線が通過する対物系の外側の環状領域によって引き起こされることが確立されてきている。焦点４１のまわりの小さな領域において、収差を示す収束するＬＤビームの波面は、対物の開口の中央部分において球状である。走査スポット４１は、対物の開口の中央部分から出る光線によって形成される大きな強度をもつ小さな中央領域、及び、対物の開口における外側の領域から出る光線によって形成される、より小さな強度をもつ、中央領域のまわりのより大きな環状領域を含む。走査スポットの中央部分の品質は、情報層４０を走査するためには十分であり、このスポットを形成するために対物の開口の中央部分から出る光線のみを使用することによって良好な走査スポットを得ることができる。環がＬＤビームの放射を吸収するか又は偏向すると共にＨＤビームの放射を通過させる対物系の前か又はその対物系に、二色性吸収環又は偏向環を配置することができるかもしれない。次に、対物系は、ＬＤビームの中央部分のみを、及びＨＤビームの全体を透過させる。このように、ＬＤビームの強度の相当な部分は失われ、走査スポット４１の残りの強度は小さすぎるのでこのスポットによって情報を記録することはできない。
【００３３】
特に第二の情報層に情報を記録することができるべきである互換性のある走査デバイスに対する、より良好な代案は、図１に示すように、ＬＤビームの経路にのみ正のレンズ３４を配置することである。このレンズは、源３１からの発散するビーム３２をあまり発散しないビーム３５に変換すると共に、前側コリメーターレンズと呼ばれる場合もある。ＬＤビーム３６は、コリメーターレンズ１０によって、対物系の開口の中央部分のみを占めるＬＤビーム３６に変換される。このように、許容可能な量の球面収差のみをビームに導入するか、又は許容可能な量の球面収差をビームに全く導入しないと同時に、このビームの強度は、情報層４０に情報を書き込むのためには十分大きい。
【００３４】
追加のレンズ３４のコストを減少させるために、このレンズは、プラスチックで作られる。しかしながら、このようなレンズの主な問題は、その焦点距離が温度の変動と共に変動することである。走査デバイスにおいては、これは、走査スポット４１が広くなりすぎるように、情報層４０に対するＬＤビームの焦点の移動に帰着するかもしれない。これは、隣接する情報トラック間のクロストークに、例えば情報信号の読み出しにおける時間の誤差のようないわゆるジッターに、並びに、情報の読み取りの間における情報及びトラッキング信号の減少した信号強度に帰着するかもしれない。情報を書き込む間に、広過ぎるスポットは、広過ぎると共にあまり良く定義されない、情報領域の情報を結果として生じるかもしれない。走査デバイスは、走査ビームの焦点平面と走査される情報平面との間にずれが生じるとき、情報層における走査ビームの焦点を保つための焦点サーボシステムを含む。このようなずれは、対物系と記録担体の間の距離における変化によっているか、又は記録担体の湾曲よっている場合もある。焦点サーボシステムは、記録担体によって反射されると共に前記ずれを検出するための検出系に入射する走査ビームを使用する。プラスチックレンズは、源３１からのＬＤビームの経路中にのみ配置され、プラスチックのコリメーターレンズにおける温度特性に対して補償することができるかもしれない同様の素子は、検出系への反射されたビームの経路中に配置されない。これは、前側コリメーターレンズにおける温度の変動が、焦点のオフセットに帰着することになることを意味する。
【００３５】
この問題を回避するために、小さな焦点距離をもつプラスチックの前側コリメーターレンズを使用する。走査デバイスにおいて、ここで前側コリメーターレンズは、平凸レンズであるが、温度の変動ΔＴに対する焦点ずれΔＺは、
【００３６】
【数１】
2004511875.tif 000003
によって近似される。
この式において、
ｍは、前側コリメーターレンズの倍率であり、
ｆは、このレンズの焦点距離であり、
ｎは、このレンズの材料の屈折率であり、及び
ｍｃは、ＨＤビームに対するコリメーターレンズ１０及び対物系１４の組み合わせの倍率であり、対物系１４のＮＡとコリメーターレンズ１０のＮＡとの比率、即ち
【００３７】
【数２】
2004511875.tif 000004
によって与えられる。
式（１）は、記録担体３８における焦点ずれΔＺが前側コリメーターレンズの焦点距離に比例すること、及び、焦点ずれが、前側コリメーターレンズの焦点距離を減少させるとともに減少することを論証する。
【００３８】
対物系の全開口、即ちＮＡ，ｏｂｊ（ＨＤ）がＨＤビームに対して使用され、この開口のより小さな中央部分のみ、即ちＮＡ，ｏｂｊ（ＬＤ）が、ＬＤビームに対して使用されるという要求は、
【００３９】
【数３】
2004511875.tif 000005
によって与えられる、ＬＤビームに対するコリメーターレンズのＮＡに帰着する。
前側コリメーターレンズは、ＮＡ，ｃｏｌｌ（ＬＤ）以内にあるダイオードレーザー３１からの放射の量を増加させるために使用される。このような前側コリメーターレンズなしで、ダイオードレーザービームの発散及びこの発散における非対称性のために、この開口内のダイオードレーザーの放射量は低すぎて情報を書き込むことができないかもしれない。前側コリメーターレンズは、倍率ｍをもつ収束するレンズであり、ＮＡ，ｃｏｌｌ（ＬＤ）によって取得されるレーザービームがより大きな開口を得ることを保証する。このより大きな開口を、カップリング開口ＮＡ，ｃｏｕｐｌと呼んでもよい。このカップリングＮＡに対して要求される値は、その値はａ／ｏのレーザービームの発散によって決定されるが、前側コリメーターレンズの必要な倍率ｍを決定する。この倍率は、
【００４０】
【数４】
2004511875.tif 000006
によって与えられる。
走査デバイスの実用的な実施例において、ＮＡ，ｃｏｌｌ（ＨＤ）＝０．０８８及びＮＡ，ｏｂｊ（ＨＤ）＝０．６であるので、式（２）からｍｃ＝０．８ということになる。さらに、ＮＡ，ｏｂｊ．（ＬＤ）＝０．５であるので、式（３）からＮＡ，ｃｏｌｌ（ＬＤ）＝０．０７３ということになる。レーザービーム３２が８°の横断する発散及び２０°の横の発散を有するとすれば、カップリング開口ＮＡ，ｃｏｕｐｌ＝０．１３５に対する値は、この開口において多すぎるかき乱す境界の光線を結合することなく十分なＬＤビーム強度でＮＡ．ｃｏｌｌ（ＬＤ）を照射するために必要とされる。これは、前側コリメーターレンズが０．１３５／０．０７３の＝１．８５の倍率ｍを有するべきであることを意味する。前側コリメーターレンズの屈折率ｎ＝１．５７であり、ΔＴ＝４０℃に対するこのレンズの温度による変動Δｎ／ΔＴ＝−１２．１０−５であるとすれば、ΔＺに対する次の値を、ｆの異なる値に対して式（１）から導出することができる。
【００４１】
【表１】
2004511875.tif 000007
また、表は、ΔＺに対応する、光学の文献でＷ２０とも呼ばれる、波面収差ＷＡも示す。ＷＡの値を、
【００４２】
【数５】
2004511875.tif 000008
を介してΔＺの値から導出することができる。
【００４３】
前側コリメーターレンズの焦点距離をできるだけ小さく選ぶべきであることは、上記の値から明確であると思われる。上記の実施例については、６ｍｍと９ｍｍの間の焦点距離ｆと倍率ｍ＝１．８５とをもつ前側コリメーターレンズを、選ぶべきである。好ましくは、このレンズは、焦点距離ｆ＝を６．７ｍｍを有する。これは、既知の走査デバイスにおける前側コリメーターの焦点距離ｆ＝１５ｎｍよりもかなり小さい。
【００４４】
その小さい焦点距離のために、前側コリメーターレンズは、ダイオードレーザー３１の近くに配置される。好ましくは、回折格子３３は、既知の走査デバイスにおける場合であるような、このレンズの前の代わりに、図１に示すように、前側コリメーターレンズの後に配置される。
【００４５】
良好な品質の走査スポットが光軸にだけでなくこの軸の近傍にも形成されるように、走査デバイスの画像フィールドは、ある範囲を有するべきである。次に、走査スポットを、例えばトラッキングの目的のために、画像フィールドにおいて変位させることができる。このような画像フィールドに対して、前側コリメーターレンズの焦点距離が、このレンズの軸上の位置に対する許容範囲を考慮して、あまり小さくないことが望ましい。本発明のさらなる態様によれば、前側コリメーターレンズは、凹−凸レンズである。図２は、そのようなレンズ５０及びダイオードレーザー３１のカバーガラス６０の断面を示す。レーザーによって放出されるビーン３２は、レーザー内の点６２から来るように見える。ダイオードレーザーに面するレンズの面５１は、凹面であり、その反対の面は、凸面である。凸面は、凹面より強い曲率、即ちより小さな曲率半径を有するので、レンズは、正である、即ち、それは、一よりも大きい倍率ｍ、例えばｍ＝１．８５、を有する。レンズは、それが６．７ｍｍの程度の小さな焦点距離ｆを有し、平方自乗平均２５ｍλ未満の波面収差に０．５ｍｍ程度の直径をもつ画像フィールドを提供するので、走査デバイスにおける前側コリメーターレンズに非常に適する。
【００４６】
上述の実施例では、ＨＤビームは、それが対物系の開口を占めるような開口を有し。ＬＤビームは、それが対物の瞳の中央部分のみを占めるような方法で適合される。しかしながら、二つのレーザービームが、それらが対物の瞳の中央部分のみを占めるような開口を有することは可能である。その場合には、ＨＤビームの開口を、このビームが対物系の瞳全体を占める程度に増加させるべきである。ＬＤビームの経路における正の前側コリメーターレンズの代わりに、負のレンズ、即ち、１未満の倍率を有するものを、ＨＤビームの経路に配置するべきである。本発明によれば、破線によって図１に示すこのようなレンズ５５は、小さな焦点距離ｆを有する。好ましくは、画像フィールドが十分に大きいように、このレンズは、凹−凸レンズである。レンズ５５は、図２に示すレンズと類似の形状を有してもよい。しかしながら、凹面は、凸面よりも強い曲率を有するので、レンズは、正の代わりに負である。
【００４７】
ＬＤビームの経路に正のレンズの形態で第一のビームの輻輳を変化させる素子を、及び、ＨＤビームの経路に負のレンズの形態で第二のビームの輻輳を変化させる素子を配置することもまた可能である。次に、ＨＤビームで対物の瞳全体を、及びＬＤビームでこの瞳の中央部分のみを照射する目的は、二つの輻輳を変化させる素子の共同作用によって達成される。これらの二つの素子は、たった一つのこのような素子を使用する場合におけるよりも弱い、輻輳を変化させるパワーを有してもよい。二つの輻輳を変化させる素子の使用は、ビームスプリッター６のコーティングに対して設定される必要条件を減少させることを支援する場合もある。このコーティングの特性は、コーティングに当たるビームの入射角に依存する。二つのビームの輻輳を変化させる素子を使用することによって、ビームスプリッターは、製造することがより容易である。
【００４８】
走査デバイスにおいて、ここでダイオードレーザーは放射源として使用されるが、ビーム整形器を、走査ビームの強度を増加させるために、ダイオードレーザーの近くに配置することができる。ダイオードレーザーは、横平面として知られているその活性層に平行な平面におけるその開口角が、横断する平面として知られている活性層に垂直な平面における開口角よりも小さいビームを放出する。ダイオードレーザーからのある距離で、例えば、ダイオードレーザーの遠距離場において、このようなダイオードレーザーのビームは、楕円形の断面を有する。情報層を走査するための走査デバイスにおいて、丸く小さい、好ましくは回折限界の走査スポットを使用するべきである。このために、対物系は、それによって走査スポットが形成されるが、円形の断面を有する放射ビームで占められるに違いない。対物系が、この対物系の入射瞳で、開口が楕円の短軸の方向で占められるような楕円形の断面の寸法を有するダイオードレーザーのビームによって照射されるとすれば、ある量の放射が、長軸の方向における瞳の外側に届くことになる。このような放射の損失を、ダイオードレーザーと対物系との間に、楕円形のビームを丸いビームに変換するビーム整形器を配置することによって回避することができる。魅力的なビーム整形器は、米国特許出願第５，４６７，３３５号に開示されている。
【００４９】
図３は、円筒状の入射面１１２及びドーナツ状の射出面１１３を有するレンズ素子をダイオードレーザー１２０の近くに配置することができる、このビーム整形器１１０を示す。このレーザーは、ストリップ形状の活性層１２２のみが示される、複数の異なってドープされた層を含む。二つの半透明な鏡面１２３及び１２４は、電流源１２９からの電流がレーザーを通過するときに発生するレーザーの放射が、活性なストリップ１２２を通り過ぎることができるように、このストリップの境界となる。活性なストリップ１２２及び前面１２４の、座標ＸＹＺの三軸の系のＸＹ平面における断面は、長方形である。この形状によって、ダイオードレーザーによって放出されたビームは、対称ではないが、活性なストリップ１２２に平行なＸＺ平面、即ち横平面における開口角β１を有し、その開口角は、ＹＺ平面、即ち横断平面における開口角β２よりも小さい。横平面におけるレーザービームの境界の光線は、引用符１２５及び１２６によって表示され、横断平面中におけるものは、引用符１２７及び１２８によって表示される。入射面は、円筒の一部分の形状を有し、その円筒軸は、Ｙ軸に平行である。ＹＺ平面における光線に対して、入射面は、例えば空気と屈折率ｎを有するレンズの媒質との間の平坦なインターフェースであるので、これらの光線を、ｎによって決定される程度までＺ軸へ向って偏向させる。言いかえれば、入射面１１２は、縮小である、ＹＺ平面において１／ｎの角倍率を導入する。入射面１１２は、ＸＺ平面において曲率Ｒを有し、この面は、ｎの角倍率を導入する。ビーム整形器１１０の射出面１１３は、横断平面にこのような曲率半径Ｒ１を有すると共に、その曲率中心が、面１１２によって形成されるレーザー面１２４の像と実質的に一致するような、Ｚの位置に配置される。面１１３は、横断平面において屈折しない形態で光線を透過させ、この平面における角倍率は、実質的に１に等しい。横平面では、射出面は、その曲率中心が、レーザー面１２４の中心の、面１１２によって形成される虚像と一致するような曲率半径Ｒ２を有するので、この平面における角倍率は、約１である。入射面１１２によって形成される二つの虚像が、Ｚ軸に沿った異なる位置に位置するので、射出面１１３は、これらの像を一つの像に組み合わせるために、わずかにドーナツの形状を有するべきである。ドーナツ状は、横平面における面の曲率半径が横断平面におけるものと異なることを意味することが、理解される。これを、射出面の共平面でない周辺の曲線によって、図３において説明する。図３のビーム整形器のさらなる詳細及び実施例に関しては、米国出願第５，４６７，３３５号を参照する。
【００５０】
本発明の走査デバイスにおいて、走査スポット４１におけるエネルギーをさらに増加させるために、ダイオードレーザー３１と前側コリメーターレンズ３４との間のＬＤビームに、ビーム整形器を配置することができる。このビーム整形器は、図３のものに類似してもよい。また、このようなビーム整形器を、ダイオードレーザー１と回折格子３又はこのレンズが存在するとすればレンズ５５との間のＨＤビームの経路に配置してもよい。このようなビーム整形器は、高密度の情報層に情報を書き込むことに適切であるべきである走査デバイスにおいて、特に都合がよい。
【００５１】
ＬＤ及びＨＤビームの一つ又は両方に配置してもよい、図３のビーム整形器は、厚いレンズ素子である。また、このようなレンズビーム整形器の代わりに、回折格子又はホログラフィーの素子の形態における回折ビーム整形器を使用してもよい。そしてビーム整形は、屈折による代わりに、回析によって行われる。このような回析ビーム整形器を、輻輳を変化させるレンズを含む放射経路で使用できるとすれば、それをこのレンズと統合してもよい。これは、レンズの入射面にビーム整形器として作用する回析構造を提供することを意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ＬＤビームの経路における二つのダイオードレーザー及び前側コリメーターレンズを含む互換性のある走査デバイスを示す。
【図２】
前側コリメーターレンズの実施例を示す。
【図３】
ビーム整形器の実施例を示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004511875.tif 000029
2004511875.tif 000030