JPH10500526A - 記録媒体を光学的に走査する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光学的走査装置は、互いに異なる厚さを有する透明層をそれぞれ有する２この形式の記録媒体を走査することができ、放射ビームは透明層を介して記録媒体の情報層を走査する。第１の形式の記録媒体を走査するとき放射ビームの最良の焦点を情報層上に位置決めし、第２の形式の記録媒体を走査するとき放射ビームの近軸焦点を情報層上に位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】 記録媒体を光学的に走査する装置 本発明は、第１の情報層及び第１の厚さの第１の透明層を有する第１の形式の 記録媒体、並びに第２の情報層及び第１の透明層とは異なる第２の厚さを有する 第２の透明層を有する第２の記録媒体を走査する光学式走査装置であって、放射 ビームを発生する放射源と、放射ビームを第１の透明層を介して第１の情報層の 焦点に集束させるように構成した対物レンズとを具える光学式走査装置に関する ものである。また、本発明は第１又は第２の形式の記録媒体を光学的に走査する 方法にも関する。この走査は、記録媒体に情報を書き込み、書き込まれた情報を 読み取り及び／又は消去することを含む。 光記録媒体の透明層は一般に情報層を保護し記録媒体を機械的に保護する機能 を有し、すなわち情報層に対する基板として機能する。透明層の厚さは、記録媒 体の所望のスティフネスと情報層の走査に用いる放射ビームの開口数との間で調 和している。新しい形式の記録媒体について開口数が増大して情報層の記録密度 が増大する場合、透明の厚さを薄くして放射ビームの品質についてディスクの傾 きによる影響を低減する必要がある。この結果、透明層の厚さが異なる種々の形 式の記録媒体が市場に存在している。適合し得る再生装置は、透明層の厚さに拘 わらず、全ての形式の記録媒体を走査できなければならない。 放射ビームが透明層を介して情報層を走査する際、透明層により放射ビームに は球面収差が導入されてしまう。この球面収差は対物レンズで補償され、焦点近 傍の放射ビームは球面収差がほとんどなくなる。透明層の第１の厚さについて補 償された対物レンズを用いて厚さの異なる第２の透明を有する記録媒体を走査す る場合、不十分な又は過度な球面収差補償に起因して焦点が乱れてしまう。 厚さの異なる透明層を有する光記録媒体を走査する装置は欧州特許出願０６１ ００５５号に開示されている。この既知の装置は２焦点対物レンズ系を用いて各 焦点に対する２焦点集束性放射ビームを形成している。この対物レンズ系は、対 物レンズと、この対物レンズと放射源との間に配置した透過型のホログラムとを 具える。ホログラムを透過した平行化された零次ビームは対物レンズにより第１ の焦点に集束し、厚い透明層による球面収差が補償される。このホログラムは入 射した平行な放射ビームの一部を発散性の１次ビームに回折する。１次ビームは 対物レンズにより第２の焦点に集束され、ホログラムと対物レンズとの組み合わ せにより厚い透明層について補償される。記録媒体を走査するとき、走査装置は 、記録媒体の形式に応じて光軸方向に分離した第１の焦点と第２の焦点とを選択 する。この既知の装置の欠点は、２個の素子すなわち互いに厳格に整列させる必 要のある対物レンズ及びホログラムを必要とすることである。別の欠点は、ホロ グラムにより２本のビームすなわち零次ビーム及び１次ビームを形成するため高 いパワーの放射源が必要になることである。従って、十分な強度の第１及び第２ の焦点を形成して記録媒体に情報書き込み又は書き込まれた情報を消去するのが 困難になってしまう。さらに、高い光学的パワーが必要になる結果として、透過 した零次ビームに不均一な強度分布が生じ、第１の情報層から読み取られた信号 のジッタが増大してしまう。 本発明の目的は、構成が簡単で且つ放射源から放出された光放射の利用性が改 善された記録媒体を光学的に走査する装置を提供することにある。本発明の別の 目的は、上述した欠点が生ずることなく種々の形式の光記録媒体を走査する方法 を提供することにある。 第１の目的は、冒頭部で述べた装置において、前記放射ビームの最良の焦点を ほぼ第１の情報層上に位置決めすると共に前記放射ビームの近軸焦点をほぼ第２ の情報層上に位置決めする手段を具えることにより達成される。 本発明による走査装置の対物レンズは、放射ビームを第１の透明層を介して第 １の情報層上の最良の焦点に単一ビームとして集束するように構成される。この 最良の焦点は、集束ビームの強度が最大値になる光軸方向の位置とする。最良の 焦点が第２の情報層上に位置させる必要がある場合、第２の透明層は焦点スポッ トの品質を低下させる球面収差を導入する。本発明は、最良の焦点の代わりに集 束ビームの近軸焦点がほぼ第２の情報層上に位置すれば、第２の情報層は収差を 有する集束ビームにより適切に走査することができるという概念に基づいている 。この近軸焦点は、集束ビームの強度が副最適値になり光軸付近の光線が適切な 焦点を形成する光軸上の位置である。第２の情報面の最適位置は、ビームの中央 部分に球面収差が残留しているため、一般に近軸焦点から数焦点深度だけ離れた 近軸焦点位置付近である。この位置において、球面収差は焦点スポットの品質に 対する影響は大幅に減少しており、第２の透明層の厚さが異なっているにも拘わ らず第２の情報層を適切に走査することができる。第２の透明層の厚さは第１の 透明層の厚さよりも厚くすることができる。 本発明の走査装置の好適実施例は、位置決め手段が、走査された記録媒体から の反射ビームの断面の少なくとも外側環状部分の放射から最良の焦点の焦点誤差 を決定する第１の放射感知検出装置と、前記反射ビームの断面の中央部分の放射 から近軸焦点の焦点誤差を決定する第２の放射感知検出器を有する第２の焦点誤 差検出装置と、焦点誤差を表す焦点誤差信号に応じて対物レンズを位置決めする フォーカスサーボ系とを具えることを特徴とする。焦点誤差は、焦点と情報層と の間の距離である。反射ビームの光軸は中央部分のほぼ中心を通る。外側環状部 分は中央部分と接触しこれと同心状にある。反射ビームの焦点誤差を発生させる 光を適切に選択することにより、最良焦点及び近軸焦点の両方について焦点誤差 を取り出すことができる。第１の放射感知検出器は反射ビームの全断面の放射を 用いて最良の焦点誤差を取り出すことができる。 走査装置の特有の実施例においては、反射ビームを２本のビームに分割するこ とにより選択し、一方のビームは少なくとも反射ビームの外側環状部分により形 成し、他方のビームは反射ビームの中央部分により形成する。 第２の情報面を走査するときに反射ビームにより検出器上に形成されるスポッ トは２個のスポットから構成されるものとみなすことができ、第１のスポットは 反射ビームの中央断面部分からの放射により形成され、第２のスポットは反射ビ ームの外側環状断面部分からの放射により形成される。第１のスポットは大きさ が比較的制限されており、これに対して第２のスポットは球面収差により大幅に 大きい。検出器のサイズを第１のスポットのサイズにほぼ等しいか又はそれより も大きくなると共に第２のスポットのサイズよりも大幅に小さくなるように選択 すれば、検出器は主として中央部分からの放射を受光し、外側環状部分からの放 射は検出器の出力信号にほとんど影響を及ぼすことはない。第１の情報面を走査 する期間中に検出器上に形成されるスポットは第１のスポットよりも一般に小さ いので、検出器は反射ビームの全断面からの放射を受光する。つまり、この検出 器を焦点誤差検出装置に有する走査装置は、第１の形式の記録媒体を走査すると き最良の焦点を情報層上に位置決めし、第２の形式の記録媒体を走査するとき近 軸焦点を情報層上に位置決めすることになる。 記録媒体から読み取られるデータを表す情報信号の品質は、第２の形式の記録 媒体を走査するときに情報層に入射するビーム中に存在する球面収差により影響 を受ける。この球面収差の影響は、反射ビームの中央部分だけを受光する小さい 情報検出器を用いることにより減少させることができる。第１の形式の記録媒体 を走査するとき、反射ビームの断面の少なくとも外側環状部分からの放射を受光 する情報検出器を用いる必要がある。情報検出器の配置構成及び反射ビームの分 割は、上述した焦点検出器の３個の実施例に適合することができる。 前述したように、情報密度が増大するに従って基板が薄くなる傾向がある。こ のような薄い基板を有する新しい記録媒体は光路に関して一層厳格な公差が課せ られるので、このような記録媒体及び厚い基板を有する記録媒体を走査する両立 性のある走査装置の光路は、薄い基板を有する記録媒体を最良の焦点を用いて走 査するように構成することが好ましい。この場合、厚い基板を有するより大きい 公差の記録媒体は低い品質の近軸焦点を用いて走査する。 本発明による走査装置は、好ましくは高い情報密度を有する第１の情報層を最 良の焦点で走査し低い情報密度の第２の情報層を近軸焦点で走査するように構成 する。第２の情報層にピットの形態として記録されている情報を最良の焦点で読 み取る場合、最良の焦点のスポットサイズが比較的大きなピットを読み取るのに 小さすぎるため、得られた情報信号の品質が低下してしまう。一方、近軸焦点の スポットサイズは、残留球面収差により最良の焦点のスポットサイズよりも僅か にに大きい。つまり、近軸焦点は比較的大きなピットを読み取るのに適している 。 本発明の第２の目的は、第１の情報層及び第１の厚さの第１の透明層を有する 第１の形式の記録媒体、並びに第２の情報層及び第１の透明層とは異なる第２の 厚さを有する第２の透明層を有する第２の記録媒体を光学的に走査するに当たり 、第１の形式の記録媒体を走査するとき、放射ビームを対物レンズにより第１の 透明層を介してほぼ第１の情報層の最良焦点に集束する工程と、第２の形式の記 録媒体を走査するとき、前記放射ビームを対物レンズにより第２の透明層を介し てほぼ第２の情報層の近軸焦点に集束する工程とを具える光学的走査方法により 達成される。 図面を参照して実施例により本発明を説明する。 図ＩＡは第１の形式の記録媒体を走査する本発明の装置を示す。 図ＩＢは第２の形式の記録媒体を示す。 図ＩＣは第２の形式の記録媒体を走査する際の光軸に沿う放射強度を示す。 図２Ａは非点収差法のビーム分割素子及び検出装置を示す。 図３はフォーカルト法のビーム分割素子及び検出装置を示す。 図４はビームサイズ法のビーム分割素子及び検出装置を示す。 図５Ａは第１の形式の記録媒体を走査する本発明の装置を示す。 図５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄは図５Ａの非点収差法の検出器の実施例を示す。 図６Ａ及び６Ｂは第１の形式の記録媒体を走査する本発明の装置の２個の実施 例を示す。 図６Ｃは図６Ｂに示す実施例の格子プレート及び検出器のレイアウトを示す。 図７Ａは本発明の装置の実施例を示す。 図７Ｂはリング状の半波長板を平面図として示す。 図７Ｃは本発明の装置の実施例の一部を示す。 図１Ａは記録媒体１を走査する装置を示す。この記録媒体は透明層２を具え、 その一方の側に情報層３を形式する。情報層の透明層とは反対側は保護層４によ り周囲環境の影響から保護する。透明層は、情報層を機械的に支持することによ り記録媒体の基板として作用する。或いは、透明層は情報層を保護する唯一の機 能を有することができ、機械的な支持は情報層の他方の側の層例えば保護層４に より行うことができる。情報は、図示されていないほぼ平行なトラックに形成し た光学的に検出可能なマークの形態として記録媒体に記録することができる。こ れらのマークは、反射係数又はその周囲とはことなる磁化方向を有するピット， 区域の形態とし又はこれらの形態の結合とすることができる。 この走査装置は、例えば発散性放射ビームを放出する半導体レーザのような放 射源５を具える。光軸８を有する単一焦点の対物レンズ７は放射ビーム６を集束 性ビーム９に変換し、このビームは情報層３上に焦点スポットを形成する。図面 上対物レンズは単レンズとし表示したが、コリメータレンズと対物レンズとの組 み合わせ、透過型又は反射型として作用するホログラム、又は放射ビームを伝搬 する導波路からの放射を結合する回折格子で構成することができる。情報層３で 反射し反射ビーム１１を形成する発散性ビーム９の放射は前段の発散性ビーム９ の光路に戻る。対物レンズの後側に配置した例えば回折格子のようなビームスプ リッタ１２により反射ビーム１１の一部を入射ビームの光路から分割して検出ビ ーム１３を形成する。検出ビームの放射は光学的なパワーを電気信号に変換する 検出系１４に入射する。これらの信号のうち１個の信号は情報信号となり、その 値は情報層３から読み取られた情報を表す。別の信号は焦点誤差信号１６であり 、その値は焦点スポット１０と情報層３との間の高さの軸方向の差異を表す。こ の焦点誤差信号はフォーカスサーボコントローラ１７用の入力信号として用いら れ、このコントローラ１７により対物レンズ７の光軸方向の位置が制御され、こ れにより焦点スポットの光軸方向の位置を制御する。焦点誤差を発生させるため に用いる検出系の一部は焦点誤差検出系と称する。対物レンズを位置決めするフ ォーカスサーボ系は焦点誤差検出系、フォーカスサーボコントローラ及び対物レ ンズを移動させるアクチュエータを有する。 対物レンズ７は情報層３上に最良の焦点を形成するように設計されている。こ のため、この対物レンズ７は、記録媒体１を通過する際集束性ビームに導入され る球面収差に対して補正されている。焦点スポット１０付近の集束性ビームの波 面はほぼ球面である。図１Ｂは、情報層２３及び透明層２とは異なる厚さの透明 層２３を有する別の形式の記録媒体２１を示す。この記録媒体を走査するために 同一の装置を用いると、対物レンズ７はこの透明層２２に対して適切に補正され ないことになる。フォーカスサーボコントローラ１７は対物レンズ７の位置を適 切に調整し、情報層２３付近のビームの波面の球面形状からの平均的な偏位をビ ーム断面について最小値にする。情報層の位置における残りの球面収差により口 径全体にわたる強い波面の揺らぎが生じ、これにより焦点スポットに強い収差が 生じてしまう。このような焦点スポットは記録媒体２１を走査するのに極めて不 適切である。 本発明は、情報層が光軸方向の最良の焦点位置に配置されていないが、近軸焦 点位置付近に配置されている場合、情報層２３は集束性ビームにより適切に走査 することができるという認識に基づいている。近軸焦点位置付近の微小な範囲に おいては、収差を含む集束性ビームの波面は口径の中央部分においてほぼ球面で ある。焦点スポットは、口径の中央部分を通るビーム部分による高い強度の微小 な中央区域と、中央部分の外側のビーム部分による中央の微小な区域の周りの低 い強度の大きな区域とを含んでいる。焦点スポットの中央の区域の品質は情報層 ２３を適切に走査するのに十分であり、外側区域は走査に影響を及ぼさないよう にすることができる。 図１Ｃは、第２の形式の記録媒体が第１の形式の記録媒体の基板よりも０．６ ｍｍ厚い基板を有する場合、この第２の形式の記録媒体を走査するときの対物レ ンズ７の光軸に沿う放射強度を示す。縦軸は集束性ビーム９の正規化された放射 強度Ｉを示し、横軸は対物レンズから離れる方向の近軸焦点からの距離ｚをμｍ で示す。最良の焦点、すなわち走査装置が情報面上に通常位置する光軸に沿う位 置は図面上垂直の破線で示す近軸焦点から２４μｍ離れて位置する。図面の曲線 の各最大は、集束性ビームが光軸の近傍の微小な区域で集中する位置に対応する 。横軸の多くの位置において、光軸と直交する面内のスポットの強度分布は、光 軸を中心にする比較的強い強度のリング又は高く比較的平坦なバックグランド強 度のリングを示し、これらの両方が情報層の走査を乱す。距離ｚが６μｍに等し い微小な区域において、これらのリングは光軸から大きな半径に移行しバックグ ランドレベルは大幅に減少している。本発明では、情報層２３が光軸のこの位置 に位置する場合情報層を適切に走査することができる。この好適な位置は光軸に 沿う強度が最大の位置に対応していない。第２の形式の記録媒体の基板が第１の 形式の記録媒体の基板よりも薄い場合、光軸に沿う強度は図１Ｃに示す曲線と同 様な曲線に従っているが、最良の焦点位置は近軸焦点位置よりも対物レンズに近 接している。 従って、情報層２３の好適位置は近軸焦点から最良の焦点に向けて集束性ビー ムの焦点深度の数個分だけ離れるようにして口径の中央部分の球面収差に起因す る波面の偏位を最小にする必要がある。２個の形式の記録媒体についての０．６ ｍｍの厚さの差異に対する焦点深度の数は約４である。情報層２３がこの好適位 置から離れて位置する場合、焦点スポットの品質は急激に低下し検出系１４で発 生した信号の品質が低下してしまう。 記録媒体２１の情報層２３を走査する際の波面の中央部分が平坦であること は、波面の外側部分の偏位が増大することになる。従って、口径の外側部分の限 界光線は、近軸焦点から比較的遠く離れた所謂限界焦点を形成する。収差のある ビームの最良の焦点は、近軸焦点と限界焦点との間に存在する。近軸焦点と限界 焦点との間に距離があることにより、検出する前に限界光線を遮断することがで き、これにより検出系で発生する信号から補償されない球面収差の外乱影響の主 要な部分を除去することができる。勿論、記録媒体１走査する場合、近軸焦点、 最良の焦点及び限界焦点は一致している。 多くの既知の焦点誤差検出装置は最良の焦点を情報面に位置決めしている。従 って、本発明の装置において、最良の焦点が記録媒体の情報面３に位置し近軸焦 点に記録媒体２１の情報面２３に位置するような方策を採用する。これらの方策 は４個のクラスに分類することができる。第１及び第２のクラスにおいて個別の 焦点誤差検出器を設けて反射ビームの中央部分及び外側部分を受光し、第１のク ラスにおいて２本のビーム及び２個の検出器を用い、第２のクラスにおいては１ 本のビームと２個の検出器を用いる。第３のクラスにおいて、単一ビーム及び焦 点誤差検出器を用い、近視野において収差のある光線を除去する。第４のクラス において、同様に単一のビーム及び焦点誤差検出器を用いるが、収差のある光線 は遠視野で除去する。近視野及び遠視野での収差光線の除去は装置の性能に対し て同一の効果をもたらすものである。 図２Ａは、反射ビームの中央部分及び外側部分の光線のファーフィールド選択 を利用する第１のクラスのビームスプリッタ及び検出器を示す。ビームスプリッ タ２５は、反射ビームの一部を放射ビーム６の光路からはずす機能及び反射ビー ムの放射を２本の検出ビームに分割する機能を有する。ビームスプリッタは中央 区域２６及び外側の環状区域２７を有する。中央区域の回折格子及び外側の環状 区域の回折格子は反射ビーム１１から第１及び第２の検出ビーム２８，２９をそ れぞれ形成する。これら回折格子の湾曲線は検出ビームに所定量の非点収差を導 入する。ビームスプリッタは、回折格子の代わりに、例えば２本の検出ビームを 形成するアキシコン構造の屈折素子とすることができる。各検出ビーム２８，２ ９は検出装置３０及び３１の放射感知４分割検出器上にそれぞれ集束する。検出 装置の４分割検出器の４個の出力信号を用い、米国特許第４０２３０３３号から 既知のいわゆる非点収差法により焦点誤差信号を発生させる。この方法は、対角 的に位置する４分割された検出器からの信号の加算及び２個の和信号の減算処理 を含む。検出装置３０及び３１の信号は結合回路３４において結合されて焦点誤 差信号になる。 第２の型式の記録媒体２１が走査される場合、検出装置３０からの焦点誤差信 号３２をフォーカスサーボコントローラ１７のための入力信号として用い、これ により反射ビーム１１の中央区域２６内に入射する部分から焦点誤差信号を取り 出す。サーボコントローラは、反射ビームの中央部分に対応する集束性ビーム９ の中央部分の最良焦点を記録媒体の情報面２３上に維持する。集束性ビームの中 央部分の最良の焦点は、集束性ビーム９の近軸焦点にほぼ対応する。従って、検 出装置３０の出力信号３２は近軸誤差信号となる。サーボコントローラ１７は、 第２の型式の記録媒体を適切に走査する場合に要求されるように、集束性ビーム の近軸焦点を情報面２３上に維持する。 第１の型式の記録媒体が走査される場合、焦点誤差信号は外側の環状区域又は 反射ビームのほぼ全断面の放射から取り出されて集束性ビーム９の最良の焦点を 情報面３上に位置決めする必要がある。検出装置３１は反射ビームの外側部分か らの放射を受光するので、検出装置３１の信号は最良の焦点誤差信号を発生する 。或いは、両方の検出装置の信号は最良の焦点誤差信号を得るため組み合わせる こともできる。 図２Ｂは２個の焦点誤差信号を組み合わせる回路を示す。検出装置３０は近軸 焦点誤差信号及び情報信号と径方向のトラッキング誤差信号を形成するために用 いられる別の信号３２．１を発生する。検出装置３１は反射ビーム１１の限界光 線から取り出した焦点誤差信号３３、及び情報信号及び径方向のトラッキング誤 差信号を形成するために信号３２．１と組み合わせる別の信号３３．１を発生す る。この組み合わ回路３４は、焦点誤差信号３２及び３３を加算して反射ビーム １１の全断面の放射から取り出された最良の焦点誤差信３４．２を形成する加算 回路３４．１を具える。この組み合わせ回路３４はセレクタ３４．３も有し、型 式信号２５に応じてセレクタの出力部に発生し焦点誤差コントローラ１７に供給 される焦点誤差を選択する。型式信号が走査される記録媒体が第１の型式である ことを指示する場合最良の焦点誤差がコントローラに供給され、型式信号が走査 される記録媒体が第２の型式であることを指示する場合近軸焦点誤差をコントロ ーラに供給する。装置３０，３１及び３４は一緒になって最良の焦点誤差３４． ２を形成する第１の焦点誤差検出装置を構成し、装置３０は近軸焦点誤差３２を 形成する第２の焦点誤差検出装置を構成する。最良の焦点誤差又は近軸焦点を情 報面上に位置決めする手段は、焦点誤差検出器、対物レンズを移動させるアクチ ュエータ及び関連するサーボ系を有するだけでなく、対物レンズの代わりに又は 対物レンズと共に放射源を移動させる電子的な焦点オフセット調整手段又はアク チュエータを有することもできる。 加算回路３４．１は組み合わせ回路３４から削除することができる。この場合 、セレクタ３４．３は、焦点誤差３２と３３との間で、すなわち反射ビーム１１ の中央部分から取り出された近軸焦点誤差信号と反射ビーム１１の外側環状区域 から取り出された最良の焦点誤差信号との間で選択する。 焦点誤差信号３４．１は、２個の検出装置３０及び３１の対応する４分割検出 器の出力信号を加算することにより取り出すことができ、あたかも４個の信号が 信号検出装置の４分割検出器から入力したように、４個の和信号を用いて焦点誤 差を取り出す。 セレクタ３４．３間の入力信号として用いられる型式信号３５は種々の方法で 得ることができる。この信号は記録媒体から読み取られた信号から取り出される ので、その選択動作は自動的に行なう。記録媒体は、焦点が情報面に位置するか 否かに拘わらず読み取ることができるコードを含むことができる。この装置は、 コードの情報を用いて型式信号を適切な値に設定する。この型式信号は情報信号 の大きさから取り出すこともできる。この場合、両方の焦点位置について情報信 号の大きさを比較し、最も大きい大きさを与える焦点位置に属する値に型式信号 を設定する。型式信号を形成する回路を用いることは本発明の走査装置に限定さ れないが、異なる厚さの透明層を有する２個の型式の記録媒体を走査するいかな る走査装置にも適用される。 ビームスプリッタ２５の外側環状区域２７の回折格子は中央区域２６まで延在 できるので、中央区域は２個の相互に混ざり合った格子を含むことになる。この 場合、第２の検出ビーム２９は反射ビーム１１の全断面からの放射を含む。焦点 誤差検出装置３１の出力信号は最良の焦点誤差信号となり、セレクタ３４は焦点 誤差信号３２と３３との間で選択する。 図３は第１のクラスのビームスプリッタ及び検出器の別の実施例を示す。ビー ムスプリッタ３６は、中央区域に位置し２個のサブ格子３７及び３８に分割され た第１の回折格子と、外側の環状区域に位置しサブ格子３９と４０に分割された 第２の回折格子とを具え、サブ格子の各対は分割線４１に対して対称的に位置す る。第１の回折格子は反射ビーム１１の放射を回折することにより第１の検出ビ ームを形成し、この検出ビームは第１の検出装置に入射する。サブ格子３７及び ３８の格子線は、第１の検出ビームが２本のビーム４２，４３に分割されるよう に形成され、各ビームは放射感知分割検出器４６，４７の分割線上にそれぞれ集 束し、２個の検出器は第１の検出装置を構成する。同様に、第２の回折格子は２ 本のビーム４４，４５に分割される第２の検出ビームを形成し、これらビーム４ ４，４５は、それぞれ分割線を有する２個の放射感知分割検出器４８，４９を具 える第２の検出装置上に集束する。各検出装置は、欧州特許出願第０５８３０３ ６号から既知の単一の又は二重のフォーカルト法により焦点誤差信号を発生する 。検出装置は、外側半部の出力信号を加算し、分割検出器の内側半部の出力信号 を加算し、これらの間の加算値の差をとることにより焦点誤差信号を形成する。 図３の第１の検出装置４６，４７は反射ビームの中央部分の放射を受光し、近 軸焦点誤差信号を発生する。第２の検出装置４８，４９は反射ビームの外側環状 区域の放射を受光する。第２の検出装置の出力信号又は第１及び第２の検出装置 の出力信号の組み合わせは最良の焦点誤差信号を形成する。これら出力信号間の 選択は、図２Ｂに示す回路と同様な回路により行なうことができる。外側区域の 第２の格子３９，４０は中央区域を超えるように延在することができ、この場合 第２の検出装置の出力信号は最良の焦点誤差信号を形成する。 図４は第１のクラスのビームスプリッタ及び検出器の別の実施例を示す。ビー ムスプリッタ５０は中央区域５１及び外側区域５２を具える。中央区域の第１の 回折格子は２個の相互に混合されたサブ格子を具え、一方のサブ格子は反射ビー ム１１の中央部分からビーム５３を形成し検出器が配置されている面の上側の点 ５４に集束させ、他方のサブ格子はビーム５５を形成して上記面の下側の点５６ に集束させる。ビーム５３及び５５の放射は放射感知検出器５７及び５８にそれ ぞれ入射する。各検出器は中央の円形のサブ検出器５９，６０及び外側の検出器 ６１，６２を具える。２個の検出器５７及び５８により構成される第１の焦点誤 差検出装置は、米国特許第４７２４５３３号から既知のビームサイズ法により近 軸焦点誤差信号を発生する。この検出装置は、サブ検出器５９及び６２の出力信 号とサブ検出器６１及び６０の出力信号とを加算し、これら２個の和信号を減算 する。各検出器は３個の隣接する平行細条検出器の形態をとることができ、その 分割線は反射ビームの集束点に向けて延在させ、これら検出器のうち２個の外側 の検出器の出力信号を加算する。このような形態とすることにより、放射の波長 変化に対する影響が減少する。 同様に、それぞれ区域の第２の回折格子５２はビーム６３及び６４を形成する ２個の相互混合されたサブ格子を具え、これらビームは検出器面の上側及び下側 の焦点にそれぞれ集束する。第２の焦点誤差検出装置は、それぞれ中央及び外側 のサブ検出器を有する２個の放射感知検出器６５，６６を具え、焦点誤差信号を 発生し、これら焦点誤差信号は近軸焦点誤差信号と組み合わされて最良の焦点誤 差信号を形成する。焦点誤差信号を組み合わせる代わりに、はじめにサブ検出器 の出力信号を組み合わせ、次に組み合わせた信号を用いて最良の焦点誤差信号を 形成することもできる。焦点誤差信号間の選択は、図２Ｂに示す回路と同様な回 路により行なうことができる。外側区域の第２の回折格子は中央区域を超えて延 在することができ、この場合第２の検出装置の出力信号は最良の焦点誤差信号を 形成する。 図３及び図４は光軸８をはさんで径方向に対向するように位置する検出器対を 示すが、格子線を別の向きとすることにより２対の検出器を一緒に近接配置する ことができ、従って単一の基板上に検出器を集積化することができる。検出器間 の最小の距離は、第２の型式の記録媒体が走査されたときに反射ビーム中の周辺 光線に起因する迷光により決定される。迷光の強度は、対物レンズ７の開口数及 び記録媒体の透明層２及び２２の厚さの差により決定される。迷光が第１の検出 装置４６，４７，５７，５８から離れるようにして第１の検出装置により発生し た焦点誤差信号が迷光による影響を受けないようにする必要がある。図３の分割 線４１は情報層のトラックの有効方向に対して１５°と８０°との間の角度を形 成し、欧州特許出願ＥＰ０５８３０３６号に記載されているように、ラジアル方 向の誤差信号と焦点誤差信号との間のクロストークを減少させることができる。 中央区域の大きさは、第２の型式の記録媒体の情報層が適切に走査されるよう に選択する必要がある。この大きさが大き過ぎると、球面収差の近軸焦点の品質 に対する影響が大きくなり過ぎてしまう。大きさが小さ過ぎる場合、ビームの中 央部分の開口数が小さくなり近軸焦点スポットが大きくなり、微細な構造構体を 読み取るのが困難になってしまう。近軸焦点についての情報層における変調伝達 関数（ＭＴＦ）の以下の近似式を用いることにより最適条件を見出すことができ る。 ここで、 νは空間周波数であり、Ｐは読み取られるべき情報層の最小細部の周期であり、 ν_cは空間カットオフ周波数であり、ＮＡ_cは記録媒体に入射するビームの中央 部分の開口数であり、λは放射ビームの波長である。Ｗ₄₀は情報層２３における 放射ビームの縁部のλを単位とするザイデルの式の球面収差であり、ｎは透明層 ７２の屈折率、及びΔｄは透明層２２と２との間の厚さの差の絶対値である。（ １）式における左側の項は理想的な結像光学系のＭＴＦであり、右側の項は放射 ビームの球面収差の効果を考慮した増倍因子である。 第２の型式の記録媒体を走査する場合のＮＡ_cの最適値は、λ、ｐ、ｎ、Δｄ の値を代入し、例えば（１）式のＮＡ_cについての導関数をとることによりＭＴ Ｆ（ν）の最高値を与えるＮＡ_cの値を見出すことにより（１）式から取り出す ことができる。中央部分の大きさは、反射ビームの全断面の大きさに前記ＮＡ_c の値を掛けたものに等しい。一例として、装置が0.6 ｍｍの厚さの透明層を有す る第１の型式の記録媒体を波長がλ＝６３５ｍｍでＮＡ₀＝０．６０の反射ビー ムで走査するように設計され、ＮＡ₀が放射ビームの全体の開口数とする。この 装置は、1.2 ｍｍの厚さ（Δｄ＝0.6 ｍｍ）で1.58の屈折率の透明層を有しＰ＝ 1.6 μｍのトラックピッチの形態の最小構体を有する第２の型式の記録媒体を走 査できる必要がある。ＮＡ_cの最適値は0.33であり、中央部分の直径は反射ビー ムの全断面の直径を0.55（＝0.33／0.60）倍したものに等しくなる。口径が大き くなるにしたがってスポットサイズを大きくする球面収差の効果と開口数が増大 するにしたがってスポットサイズを小さくする回折の効果との相互作用により、 ＮＡ_cの値及び中央部分の大きさに対する差は比較的大きい。低い性能の装置の 場合、この公差は±４０％であり、中間の性能の装置の場合、上記公差は±２０ ％であり、高性能の装置の場合公差は好ましくは±１０％である。 情報層２３上の走査スポットの品質はＷ₄₀の値が中央部分において１波長まで であれば十分である。（１）式のＷ₄₀に関する式より、中央部分を通る集束性ビ ーム９の開口数は以下の式のＮＡ_cに等しいか又はそれ以下とすることが導かれ る。 反射ビームの断面の中央部分の直径は、ＮＡ_c（ｍａｘ）／ＮＡ₀に断面の面内 における反射ビーム全体の直径を掛けたものに等しいか又はそれ以下とする。Ｎ Ａ₀は集束性ビーム９全体の開口数である。 前述した例のパラメータ値を用い ると、0.39に等しいＮＡ_cの最大値が得られる。適切に読み取ることができる情 報面上のビットの対応する最小接線方向寸法ｄ_bは約λ／（４ＮＡ_c）に等しく、 波長が６５０ｎｍでＮＡ_cが０．３９に等しい場合0.42μｍのビット長となる。 ＮＡ_cの好適値、すなわちＮＡ_c（ｏｐｔ）はＷ₄₀がλ／２にほぼ等しい場合又は 以下の式で規定される場合に得られる。 ｎが1.58に等しくΔｄが0.6 ｍｍであり、λが６５０ｎｍの場合、中央部分の最 適開口数は0.33はある。ＮＡ_cの値は好ましくは、λ／（４ｄ_b）よりも大きくし てｄ_bの接続方向寸法を有する情報層の細部構体を読み取ることができるように する。最小の接続方向のビット寸法が0.6 μｍでλが６５０ｎｍに等しい場合、 ＮＡ_cは0.27以上になる。 図１Ｃの光軸に沿う情報層の好適位置は（１）式のパラメータを用いて表すこ とができる。最適位置は、デフォーカス収差Ｗ₂₀を−Ｗ₀に等しくなるように設 定することにより見出すことができる。生ずる近軸焦点から離れるデフォーカス 量Ｚは次式で与えられる。 ここで、ＮＡ_cが0.33に等しく、ｎが1.58であり、Δｄが0.6 ｍｍに等しい場合 、デフォーカス量すなわち好適位置は近軸焦点から６μｍ離れ、これは集束性ビ ームの約４焦点深度のデフォーカス量に対応する。好適位置から中央部分を通る 放射ビームの半分の焦点深度を減算した位置から、好適位置から半分の焦点深度 を加算した位置までの範囲内に位置を選択する場合、理論的な走査品質を得るこ とができる。この焦点深度はλ／（２ＮＡ_c ²）に等しく、所定のパラメータ値の 場合３μｍに等しく、近軸焦点から4.5 〜7.5 μｍの範囲となる。 図５Ａは反射ビームの中央部分及び外側部分の光線のニァフィールド選択を利 用する第２の方策が採用された本発明の走査装置を示す。この方策により、集束 性ビーム９の最良の焦点が第１の形式の記録媒体の情報層３上に位置し、近軸焦 点は第２の形式の記録媒体の情報層２３上に位置する。レーザ５からの放射ビー ム６はビームスプリッタ７０により対物レンズ７に向けて反射する。反射ビーム １１は検出装置７１に向けてビームスプリッタ７０を部分的に透過する。集束性 反射ビームの光路中に斜めに配置されたビームスプリッタの基板により反射ビー ム中に非点収差が導入され、この収差を用いて焦点誤差信号を発生させる。図５ Ｂに示す検出装置７１は２個の４分割検出器を具え、一方の４分割検出器は他方 の４分割検出器の中央に位置する。外側の４分割検出器はサブ検出器７２〜７５ を有し、内側の４分割検出器はサブ検出器７６〜７９を有する。内側の４分割検 出器は反射ビーム１１の中央部分の放射を主に受光する。最良の焦点誤差を決定 する第１の焦点誤差検出装置は各４分割検出器の２個のサブ検出器の出力信号の 和信号を形成し、４個の和信号を組み合わせて既知の非点収差法により焦点誤差 信号を形成する。近軸焦点誤差信号を決定する第２の焦点誤差検出装置は内側の ４分割検出器のサブ検出器だけの出力信号を組み合わせて非点収差法により焦点 誤差信号を形成する。図２Ｂに示すサレクタを用いて２個の焦点誤差信号のいず れをサーボコントローラ１７に供給するかを選択することができる。 図５Ｂの内側の４分割検出器７６〜７９は円形の外側端部を有する。この４分 割検出器の性能は、図５Ｃに示す検出装置８０のライン８１に示されるように、 外側端部を矩形にすることにより改善することができる。この場合、内側の４分 割検出器の形状は、検出器に入射する非点収差を有する反射ビームのほとんど混 乱しない円の僅かに矩形断面に適合させる。さらに、放射感知区域は、焦線の長 さが矩形の対角線の長さにほぼ等しくなるように最小のサイズを有する。検出装 置７１及び８０は、ビームスプリッタ１２が反射ビームを２本の個別の検出ビー ムに分割せず且つ回折された検出ビーム１３に非点収差を導入する格子が設けら れている図１Ａに示す装置にも用いることができる。 図５Ｄは図５Ａに示す装置に用いられ非点収差法による焦点誤差検出器の実施 例を示す。この実施例は、第２の形式の記録媒体を走査する場合近軸焦点誤差の 検出に対する周辺光線の影響が大幅に低減する利点を有する。この検出装置はサ ブ検出器１８０〜１８３を有する内側の４分割検出器及びサブ検出器１８４〜１ ８７を有する外側の４分割検出器を具える。内側検出器の分割線１８８及び１８ ９は外側検出器の分割線１９０及び１９１に対して４５°回転している。この形 式の検出器の場合、反射ビームの非点収差は、ビームスプリッタ７０による代わ りに図５Ｄに示す複合非点収差素子１９２により導入する。この素子は複合シリ ンドリカルレンズ又は複合回折格子とすることができる。この非点収差素子は、 非点収差素子における反射ビームの中央部分のにほぼ等しいサイズを有する中央 区域１９３を有する。この中央区域の主方向１９４、すなわちシリンドリカルレ ンズの場合のシリンドリカル軸の方向は内側４分割検出器の分割線１８８及び１ ８９の方向に対して４５°にして非点収差法により焦点誤差信号を発生させるこ とができる。この非点収差素子は、中央区域の主方向１９４に対して４５°の角 度をなす主方向１９６を有する環状区域１９５を有する。 第１の形式の記録媒体を走査する場合、検出装置８２の焦点誤差信号は、内側 及び外側の４分割検出器の対応するサブ検出器からの信号を加算すると共にこれ ら４個の信号を焦点誤差信号となるように通常の方法で組み合わせることにより 形成することができ、これにより反射ビームの断面全体の放射が利用される。第 ２の形式の記録媒体を走査する場合、焦点誤差信号は、４個の内側検出器１８０ 〜１８３の信号から取り出すことができる。非点収差素子１９２は反射ビーム１ １の環状部分の放射を内側の４分割検出器に入射させることができる。一方、分 割線が４５°回転しているため、この放射は内側４分割検出器のサブ検出器上に 対称的に入射し近軸焦点誤差信号を乱すことはない。記録媒が走査される際の有 効トラック方向の両側に位置する外側４分割検出器の２個の対角的に位置するサ ブ検出器からの信号を用いてプッシュプル法によりラジアルトラッキング誤差信 号を発生させることができる。記録媒体のトラックピッチが比較的小さい場合、 反射ビーム１１の外側端部付近の部分だけがラジアルトラッキング誤差信号に寄 与する。誤差信号に寄与しない断面部分の放射は誤差信号の発生に用いられない サブ検出器に入射しラジアルトラッキング誤差信号に影響を与えない。 図５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄの内側４分割検出器の大きさは、反射ビームの中央部分 から発生し４分割検出器に入射する非点収差ビームの最小火面の円の直径の１倍 と２倍との間にする。この場合、最小火面の円の２倍の直径の長さを有する非点 収差の焦線は内側４分割検出器に適合している。最小火面の円の直径はΔＦＮＡ_c ／Ｍに等しい。ここで、ΔＦは非点収差の隔差であり、ＮＡ_cは焦点１０の付近 に現れる反射ビームの中央部分の開口数であり、Ｍは情報層と検出装置との間の 倍率である。ＮＡ_cの値は走査すべき記録媒体の形式に応じて（１）式から取り 出される。ΔＦの値は焦点誤差検出装置の受光範囲を決定し、図５に示す装置の 実施例の場合比較的大きくなるように選択する必要がある。第１の形式の記録媒 体を走査する場合の最小火面の円の直径及び焦線長は上記値の約２倍とする。こ の理由は、反射ビームの有効開口数が約２倍のためである。この場合、内側及び 外側の４分割検出器を用いて焦点誤差を決定する必要がある。 図５Ａに示す装置の空間フィルタリングの改良は、非点収差導入素子と検出装 置７１との間に反射ビームの光路中に楕円形の絞りを配置することにより達成で きる。この絞りの長軸は絞りと検出装置との間の反射ビームの焦線に平行にする 。長軸の長さは絞り面における反射ビームの全断面の直径に等しいか又はそれ以 上とし、短軸の長さは反射ビームの中央部分の直径と全断面の直径との間の長さ とする。 図６Ａは、第３のクラスの方策を採用して集束性ビームの最良焦点が第１の形 式の記録媒体の情報層３上に位置し近軸焦点が第２の形式の記録媒体の情報層２ ３上に位置するようにした走査装置を示す。この方策は近視野の強い収差の光線 を除去することを含む。レーザ５からの放射ビーム６はビームスプリッタ８３に より対物レンズ７に向けて反射し、情報層上に焦点スポット１０を形成する。情 報層３で反射したビーム１１はその一部がビームスプリッタ８３を透過し絞り８ ４の開口に焦点スポット１０て形成する。この絞りにより空間的にフィルタされ たビーム８５はレンズ８６により情報検出器８７上に集束する。ビームスプリッ タ８８はフィルタされたビーム８５の一部を検出ビームとして分離し、このビー ムは焦点誤差検出装置に入射する。ビームスプリッタ８８は、図２、３及び４に 基づいて説明した非点収差法、フォーカルト法及びビームサイズ法に基づく焦点 誤差検出に必要な検出ビーム８９への非点収差の導入、サブビームへの分割又は デフォーカシングのような性能を有する回折格子とすることができる。 第１の形式の記録媒体を走査する場合、絞り８４の位置における焦点スポット の像はシャープであり微小な断面を有する。絞りの開口の大きさは、反射ビーム がほとんど遮光されずに絞りを通過するように断面の大きさよりも大きくする。 検出装置９０は反射ビーム１１のほぼ全断面からの放射を受光し、この検出装置 の出力信号９１はフォーカスサーボコントローラ１７に供給され、第１の形式の 記録媒体を走査するのに必要な最良の焦点誤差信号となる。 第２の形式の記録媒体を走査する場合、絞り８４の位置における像は、記録媒 体の補償されていない透明層の厚さにより生ずる球面収差によりぼけてしまう。 絞りの開口は反射ビームの中央部分の光だけを通過させ、反射ビームの像にぼけ を発生する外側環状部分の強い収差を有する光を遮断する。検出装置９０は反射 ビームの中央部分の光だけを受光し、その出力信号は近軸焦点誤差信号となる。 コントローラは近軸焦点を第２の形式の記録媒体の情報層２３上に位置決めする 。この第３のクラスの装置の利点は、２個の焦点誤差信号間で選択するセレクタ が不要になることである。この理由は、固定された絞りにより選択が自動的に行 われるからである。別の利点は、焦点誤差検出装置が１個ですむことである。 絞り開口の直径Φは、好ましくは以下の式で規定する値にほぼ等しくし、 この場合にも低いジッタ情報信号を発生させるため最小値３λＭ／ＮＡ₀を用い て球面収差を微小なものとする。 ＮＡ_cは対物レンズ７に入射する反射ビームの中央部分の開口数であり、ＮＡ₀ は反射ビーム全体の対向数であり、Ｗ₄₀は中央部分の端部における球面収差であ り、Ｍは情報層２３と絞り８４との間の倍率である。ＮＡ_c及びＷ₄₀の値は(1)式 から取り出す。説明する実施例のパラメータとして(1)式及びＭ＝５を用いると 、Φの値は５１μm となる。このΦの値はこれらパラメータの値に強い影響を受 けず、Φ＝βλＭ／ＮＡ₀でβ＝１０の値は多くの第１及び第２の形式の記録媒 体の組み合わせに利用することができる。８〜１３の範囲のβの値は、ジィッタ 情報信号が低くなる利点とは別に、絞りの光軸方向の公差が大きくなる別の 利点を有している。 図５Ａに示す装置の検出装置の大きさは上記Φの値にほぼ等しいので、この装 置は図６Ａに示す装置として動作する。この検出装置は、第１の形式の記録媒体 を走査する場合反射ビーム１１の全断面の放射を受光し、第２の形式の記録媒体 を走査する場合に主として反射ビームの中央部分の放射を受光する。従って、検 出装置７１は単一の４分割検出器で構成でき、その大きさはほぼΦの値に等しく なる。反射ビームに含まれる非点収差の量ΔＦはできるだけ小さくして、反射ビ ームの全断面と関連する非点収差の焦線の長さをΦの値よりもはるかに小さくす る必要がある。すなわち、以下の式に適合させる。 ４分割検出器の４個の出力信号を用いて焦点誤差信号、プッシュプル ラジア ル誤差信号及び情報信号を作成することができる。これら３個の信号は、記録媒 体の形式を変更する際、信号形成の方法を変更することなく第１及び第２の両方 の形式の記録媒体を走査するのに適切である。上述した実施例から明らかなよう に、本発明による装置は、ＮＡ_cの値について、つまり厚さの差Δd の値に対し て広い公差を有している。これに対して、欧州特許出願第０６１００５５号から 既知の装置は、Δｄが特定の値の場合について設計されており、厚さ差に対する 公差に極めて狭いものである。 図６Ｂは、上述した小形検出器を用いる走査装置の実施例を示す。反射ビーム １１は格子プレート９３により零次ビーム９４と少なくとも１本の高次ビーム９ ５好ましくは第１次ビームに分割する。高次ビームは、フォーカルト法又はビー ムサイズ法により焦点誤差信号を発生する焦点誤差検出装置９６に入射する。こ の検出装置の放射感知面の大きさは(4)式により与えられるΦの値にほぼ等しく する。図６Ｃはフォーカルト法の格子プレート９３の実施例を平面図として示し 、この実施例は２個の回折格子９７，９８を具え、これらの回折格子は分割線９ ９の各側にそれぞれ位置する。回折格子９７及び９８は反射ビーム１１の断面の 約半分にそれぞれ対応し、各ビームを分割型検出器９６．２及び９６．１にそれ ぞれ入射させる。２個の分割型検出器の出力信号を用いてダブルフォーカルト法 により焦点誤差信号を形成する。分割線と直交する方向における各分割型検出器 の全幅は(4)式のΦの値にほぼ等しくする。 零次ビーム９４は４分割検出器１００に入射する、４個の検出器の出力信号の 和を用いて情報信号を形成する。これら４個の出力信号を用いていわゆる対角位 相検出法すなわち対角時間検出法によりラジアルトラッキング誤差信号を形成す ることができ、この方法においては出力信号の高周波成分間の位相すなわち時間 遅延が決定される。このラジアルトラッキング誤差信号を発生させるためには、 ４分割検出器１００を１次ビーム９４のファーフィールドに配置する必要がある 。このため、４分割検出器はビーム９４の焦点から微小な距離だけ移動すること ができる。第１の形式の記録媒体の基板厚さが第２の形式の記録媒体の基板厚さ よりも薄い場合、４分割検出器１００は格子プレート９３に向けて移動するのが 好ましい。この変位量は、ビーム９４のファーフィールド中に位置してラジアル トラッキング誤差を発生させるためには、好ましくはビーム９４の６焦点深度以 上とする。他方において、この変位量は、小形の検出器１００により十分な空間 フィルタリングを行うためには、１０焦点深度以下とする必要がある。検出装置 １００の最適位置は、ビーム９４の焦点から格子プレート９３に向けて８焦点深 度だけ離間している。 検出装置１００を変位させる代わりに、格子プレートに適当な光学的強度を与 えると共に検出器９６及び１００を支持する基板をビーム９５の焦点が検出器９ ６に対して正確に位置するように配置することにより高次ビーム９５の焦点の位 置を変更することも可能である。ビーム９５の焦点のシフトを適当に選択するこ とにより、検出器１００はビーム９４の焦点から必要なほぼ８焦点深度だけ離間 して位置することができる。検出器９６及び１００は同一面内に位置することが でき、これにより装置の構成を一層簡単化することができる。 検出器１００を焦点位置から６焦点深度だけずらして配置することは、異なる 厚さの基板を介して走査する装置に小形検出器を用いるか否かに拘わらず、単一 の検出器を用いて検出器信号の高周波数成分から情報信号及びラジアルトラッキ ング誤差信号の両方を発生させるいかなる光学式走査装置にも利用することがで きる。 図７Ａは第４のクラスの方策を採用して収差のある光が焦点誤差信号の発生に 影響を及ぼすことを防止した本発明による装置を示す。この方策は、ファーフィ ールドの収差を有する光を除去することを含んでいる。記録媒体１で反射したビ ーム１１は、この反射ビームに非点収差を与える非点収差素子１０５を通過し４ 分割検出器１０６上に集束する。検出器１０６の出力信号を用いて非点収差法に より焦点誤差信号を発生させる。ビームスプリッタ８３と非点収差素子１０５と の間、すわなち反射ビーム１１のファーフィールドにリング状の半波長板１０７ を配置する。図７Ｂはリング状半波長板１０７を平面図として示す。この半波長 板は中央区域１０８とそのまわりの環状区域１０９とを有する。中央区域の大き さは開口数ＮＡ_cに対応し、環状区域１０９の外側直径は少なくとも反射ビーム の環状外側区域の外側直径と同一の大きさとする。この半波長板は素子の中央区 域を通過する放射の偏光方向を、環状区域を通過する放射に対して９０°回転さ せる。偏光子１１０を非点収差素子１０５と、検出器１０６との間に取り外し可 能に配置する。この偏光子の向きは、リング状半波長板の中央区域１０８を通過 した放射が透過するように設定する。この走査装置が第２の形式の記録媒体を走 査する場合、偏光子１１０を反射ビームの光路中に反射ビームの外側環状部分の 放射を受光する位置に配置する。反射ビームの中央部分の放射だけから検出器に より発生した焦点誤差は近軸焦点誤差となる。この走査装置が第２の形式の記録 媒体を走査する場合、反射ビーム１１の光路から偏光子を取りはずし、反射ビー ムの全ての放射を検出器１０６に入射させる。この場合、焦点誤差信号は最良の 焦点に対応する。リング状半波長板１０７及び偏光子１１０は一緒になって調整 可能な遮光手段を構成する。反射ビーム中の偏光子の位置はあまり重要ではない 。従って、偏光子をビームの光路中に挿脱する手段は厳格な公差を必要とせず比 較的安価に製造できる。 図７Ｃは、反射ビームの断面の中央部分の放射を受光する中央区域及びそのま わりの環状区域を有し、図７Ｂに示すリング状半波長板１０７に匹敵する液晶素 子１１１で調整可能な遮光手段を構成した本発明による走査装置の変形例の一部 を示す。この素子は、電気的に制御することにより第１の形式の記録媒体を走査 する場合に環状区域を通過した放射の偏光方向を中央区域を通過した放射を偏光 方向に対して０°回転させ、第２の形式の記録媒体を走査する場合９０°回転さ せることができる。この遮光手段は非点収差素子１０５と焦点誤差検出器１０６ との間に配置した偏光子１１２も含むことができ、この偏光子は液晶素子の中央 区域からの放射を焦点誤差検出装置に向けて透過させるように配置する。第１の 形式の記録媒体が走査される場合、液晶素子１１１は、反射ビーム１１の環状区 域を通過する放射の偏光方向をその放射が偏光子を通過するように回転させる。 検出器１０６は反射ビームの全断面からの放射を受光し、従って最良の焦点に関 する焦点誤差を発生する。第２の形式の記録媒体が走査されるとき、液晶素子１ １１は反射ビームの環状区域を通過する放射の偏光方向をその放射が偏光子によ り吸収されるように回転させる。検出器１０６は反射ビームの中央区域だけから の放射を受光し、従って近軸焦点についての焦点誤差を発生する。この遮光手段 は、反射ビームの光路中の素子の位置を１回調整することだけが必要であり、反 射ビームの外側部分の遮光をオンとオフに切り換える別の機械的な動作を必要と しない利点がある。 情報層から読み取られた情報を表す情報信号は焦点誤差検出装置の検出器から 又は別個の情報検出器から得ることができる。この情報信号は、図２Ａの２個の ４分割検出器３０及び３１の８個の検出器の出力信号を加算することにより形成 することができる。第２の形式の記録媒体を再生する場合、８個の検出器から取 り出された情報信号は、球面収差により増大したジッタを示す。ジッタが減少し た情報信号は、検出装置３０の４個の検出器だけを用いることにより得ることが でき、これにより反射ビーム１１の中央部分からの放射だけが用いられる。図３ の検出器形態において、情報信号は、第１の形式の記録媒体については分割型検 出器４６〜４９の８個のサブ検出器の出力信号を加算することにより取り出すこ とができ、第２の形式の記録媒体については分割型検出器４６及び４７の出力信 号を加算することにより取り出すことができる。図４の検出器形態において、情 報信号は、第１の形式の記録媒体については検出器５７、５８、６５及び６６の 出力信号を加算することにより、第２の形式の記録媒体については検出器５７及 び５８の出力信号を加算することにより取り出すことができる。図６Ａに示す走 査装置において、情報信号は焦点誤差検出装置９０から又は別個の情報的８７か ら取り出すことができる。両方の場合において、反射ビームの全断面の放射を用 いる場合と反射ビームの中央部分の放射を用いる場合との間の選択は絞り８４に より自動的に行うことができる。情報信号が別個の情報検出器から発生する場合 、この検出器の放射感知面は絞り８４の開口の大きさを有することが好ましい。 このような検出器は第１及び第２の両方の形式の記録媒体について低いジッタの 情報信号を発生し、図６Ａの走査装置のような絞りの開口に中間の像を形成する ことなく図１Ａ及び図５Ａに示す走査装置に用いることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コームス ジェイスム ハワード オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １ (72)発明者 ソンネフェルト ヤコブ オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １ (72)発明者 クローン ヤコブス ペトルス コルネリ ス オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １ (72)発明者 ユッテ ペトルス セオドラス オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の情報層及び第１の厚さの第１の透明層を有する第１の形式の記録媒体 、並びに第２の情報層及び第１の透明層とは異なる第２の厚さを有する第２の透 明層を有する第２の記録媒体を走査する光学式走査装置であって、放射ビームを 発生する放射源と、放射ビームを第１の透明層を介して第１の情報層の焦点に集 束させるように構成した対物レンズとを具える光学式走査装置において、前記放 射ビームの最良の焦点をほぼ第１の情報層上に位置決めすると共に前記放射ビー ムの近軸焦点をほぼ第２の情報層上に位置決めする手段を具えることを特徴とす る光学式走査装置。 ２．請求項１に記載の光学式走査装置において、前記位置決め手段が、走査され た記録媒体から反射した放射ビームの断面の少なくとも環状外側部分の放射から 最良の焦点誤差信号を形成すると共に、前記断面の環状外側部分の内側の中央部 分の放射から近軸焦点誤差信号を形成するように作動的に配置され、この位置決 め手段が、第１の形式の記録媒体を走査する場合最良の焦点誤差信号に応じて対 物レンズを位置決めし、第２の形式の記録媒体を走査する場合近軸焦点誤差信号 に応じて対物レンズを位置決めするフォーカスサーボ系を具えることを特徴とす る光学式走査装置。 ３．請求項２に記載の光学式走査装置において、前記位置決め手段が、走査れさ る記録媒体の形式を指示する形式信号を発生する形式検出器と、形式信号に応じ てフォーカスサーボ系を制御するための焦点誤差信号を選択するセレクタとを具 えることを特徴とする光学式走査装置。 ４．請求項２に記載の光学式走査装置において、前記位置決め手段が、前記最良 の焦点誤差信号を形成する第１の焦点誤差検出装置と、前記近軸焦点誤差信号を 形成する第２の焦点誤差検出装置とを具えることを特徴とする光学式走査装置。 ５．請求項４に記載の光学式走査装置において、前記第１及び第２の焦点誤差検 出装置が、第１及び第２の放射感知検出装置をそれぞれ具え、第２の放射感知検 出装置が第１の放射感知検出装置を中心にしたリングを形成することを特徴 とする光学式走査装置。 ６．前記第１の放射感知検出器が、直交する分割線の第１の組の間に４分割され るように配置した４個のサブ検出器を具え、前記第２の放射感知検出器が、直交 する分割線の第２の組の間に４分割されるように配置した４個のサブ検出器を具 え、第１及び第２の組の分割線が相互に４５°の角度をなし、さらに、前記反射 ビームの光路中に配置され、第１の非点収差パワーを有する中央区域及び第２の 非点収差パワーを有し中央区域を囲む環状区域を有する複合非点収差素子を具え 、前記中央区域の主方向が環状区域の主方向に対して４５°の角度を形成するこ とを特徴とする請求項５に記載の光学式走査装置。 ７．前記記録媒体で反射した放射ビームを第１及び第２の検出ビームに分割する ビーム分割素子と、第１の検出ビームの光路中に配置した第１の放射感知検出装 置と、第２の検出ビームの光路中に配置した第の放射感知検出装置とを具え、前 記第２の検出ビームが主に中央部分からの放射を含み、前記第１の検出ビームが 少なくとも外側環状部分からの放射を含む請求項２に記載の光学式走査装置。 ８．前記ビーム分割素子が、反射ビームを前記放射源からの放射ビームの光路外 に出射させる別の機能を有する請求項７に記載の光学式走査装置。 ９．請求項２に記載の光学式走査装置において、前記位置決め手段が、前記第２ の記録媒体からの反射ビームの放射から焦点誤差信号を形成する放射感知検出器 を有する焦点誤差検出装置を具え、この検出器の放射感知面が、第１の形式の記 録媒体を走査するとき前記反射ビームのほぼ全断面からの放射を受光して最良の 焦点誤差信号を形成し、第２の形式の記録媒体を走査するとき主として前記全断 面の中央部分からの放射を受光して近軸焦点誤差信号を形成する有効な大きさを 有することを特徴とする光学式走査装置。 １０．請求項９に記載の光学式走査装置において、前記反射ビームの光路中に配 置され、零次ビーム及び回折した高次ビームを形成するビーム分割素子と、前記 零次ビームの光路中に配置され、情報層に記録されている情報を表す情報信号を 発生する検出装置とを具え、前記焦点誤差信号を形成する放射感知検出検出器が 前記回折した高次ビームの光路中に配置されていることを特徴とする光 学式走査装置。 １１．請求項２に記載の光学式走査装置において、前記位置決め手段が、前記反 射ビームの光路中に配置され、第２の形式の記録媒体を走査するとき反射ビーム の断面の外側環状部分の放射を遮光する調整可能な遮光手段と、第２の形式の記 録媒体からの反射ビームの放射から焦点誤差信号を形成する放射感知検出器を有 する焦点誤差検出装置とを具え、第１の形式の記録媒体を走査するとき前記焦点 誤差信号が最良の焦点誤差信号となり、第２の形式の記録媒体を走査するとき前 記焦点誤差信号が近軸焦点誤差信号となることを特徴とする光学式走査装置。 １２．請求項１１に記載の光学式走査装置において、前記調整可能な遮光手段が 、反射ビームの中央部分の放射を受光する中央区域とこの中央区域を包囲する環 状区域とを有する液晶素子を具え、この液晶素子が、第１の形式の記録媒体を走 査するとき環状区域を通過する放射の偏光方向を中央区域を通過する放射の偏光 方向に対して０°回転させると共に第２の形式の記録媒体を走査するとき９０° 回転させるように作動的に接続され、前記遮光手段が、前記液晶素子と焦点誤差 検出装置との間に配置した偏光子を具え、この偏光子を、液晶素子の中央区域か らの放射を焦点誤差検出装置に向けて透過させるように配置したことを特徴とす る光学式走査装置。 １３．請求項１１に記載の光学式走査装置において、前記調整可能な遮光手段が 、前記反射ビームの断面の中央部分の放射を受光する中央区域と及びこの中央区 域を包囲する環状区域を有し、中央区域を通過する放射の偏光方向を環状区域を 通過する放射に対して９０°回転させる半波長素子を具え、この光学式走査装置 が、前記半波長素子と放射感知検出器との間に取り外し可能に配置され、半波長 素子の中央区域を通過する放射を透過する偏光子を具えることを特徴とする光学 式走査装置。 １４．記録媒体で反射した放射ビームから電気的情報信号をてし発生する第１及 び第２の放射感知情報検出器を具え、第１の情報検出器が反射ビームのほぼ全断 面からの放射を受光し、第２の情報検出器が反射ビームの断面の主として中央部 分の放射を受光することを特徴とする請求項１に記載の光学式走査装置。 １５．請求項１４に記載の光学式走査装置において、前記第２の情報検出器が前 記第１の情報検出器の中央部分を構成することを特徴とする光学式走査装置。 １６．記録媒体で反射した放射ビームから情報信号を発生する放射感知情報検出 器を具え、情報検出器の放射感知面が、第１の形式の記録媒体を走査するとき走 査された記録媒体で反射した放射ビームのほぼ全断面からの放射を受光し、第２ の形式の記録媒体を走査するとき前記反射した放射ビームの断面の主として中央 部分の放射を受光する有効サイズを有する請求項１に記載の光学式走査装置。 １７．前記第１の厚さを第２の厚さよりも厚くした請求項１に記載の光学式走査 装置。 １８．前記第１の情報層が第２の情報層よりも高い情報密度を有する請求項１７ に記載の光学式走査装置。 １９．第１の情報層及び第１の厚さの第１の透明層を有する第１の形式の記録媒 体、並びに第２の情報層及び第１の透明層とは異なる第２の厚さを有する第２の 透明層を有する第２の記録媒体を光学的に走査するに当たり、第１の形式の記録 媒体を走査するとき、放射ビームを対物レンズにより第１の透明層を介してほぼ 第１の情報層の最良焦点に集束する工程と、第２の形式の記録媒体を走査すると き、前記放射ビームを対物レンズにより第２の透明層を介してほぼ第２の情報層 の近軸焦点に集束する工程とを具える光学的走査方法。 ２０．第１の形式の記録媒体を走査するとき、記録媒体で反射した放射ビームの 断面の少なくとも外側環状部分の放射から最良の焦点誤差信号を形成する工程と 、第２の形式の記録媒体を走査するとき、主として前記外側環状部分の内側の中 央部分の放射から近軸焦点誤差信号を形成する工程と、第１の形式の記録媒体を 走査するとき前記最良の焦点誤差信号に応じて対物レンズを制御し、第２の形式 の記録媒体を走査するとき前記近軸焦点誤差信号に応じて対物レンズを制御する 工程とを具える請求項１９に記載の光学的走査方法。 ２１．第１の形式の記録媒体を走査するとき、記録媒体で反射した放射ビームの ほぼ全断面の放射から情報信号を発生する工程と、第２の形式の記録媒体を走査 するとき、前記断面の中央部分の放射から情報信号を発生する工程とを具え る請求項１９に記載の光学的走査方法。