(57)【要約】  三つのそれぞれの波長（λ１、λ２、λ３）及び偏光（ｐ１、ｐ２、ｐ３）を有する三つの放射ビーム（２０、２０’、２０’’）によって三つの情報層（２、２’、２’’）を走査するための光走査デバイス（１）、ここで、三つの波長は、実質的に互いに異なる。そのデバイスは、三つの放射ビームを放出する放射源（７）、三つのそれぞれの情報層の位置に三つの放射ビームを収束させるための対物レンズ系（８）、及び非周期的な階段型プロファイルを有する位相構造（２４）を含む。さらに、その構造は、三つの偏光に感知性の複屈折材料を含み、階段型プロファイルは、三つの波長に対して、それぞれ、三つの波面の変更（ΔＷ１、ΔＷ２、ΔＷ３）を導入するために設計され、ここで、波面の変更の一つは、他と異なるタイプのものであり、偏光の一つは、他と異なる。
2005515580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査する光走査デバイスであって、
前記第一、第二、及び第三の波長は、実質的に互いに異なり、
当該デバイスは、
前記第一、第二、及び第三の放射ビームを連続的に又は同時に放出する放射源、
前記第一、第二、及び第三の情報層の位置に前記第一、第二、及び第三の放射ビームを収束させる対物レンズ系、並びに
前記第一、第二、及び第三の放射ビームの光路に配置される、非周期的な階段型プロファイルを備えた位相構造
を含み、
前記構造は、前記非周期的な階段型プロファイルを形成するための異なる高さを備えた複数の階段を含む、光走査デバイスにおいて、
前記位相構造は、前記第一、第二、及び第三の偏光に感知性の複屈折材料を含み、
前記階段型プロファイルは、前記第一、第二、及び第三の波長に対して、それぞれ、第一の波面の変更、第二の波面の変更、及び第三の波面の変更を導入するように設計され、
前記第一、第二、及び第三の波面の変更の少なくとも一つは、他と異なるタイプのものであり、
前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、他と異なることを特徴とする光走査デバイス。
【請求項２】
前記第一の波面の変更は、実質的に、球面収差及び／又はデフォーカスのタイプのものである請求項１に記載の光走査デバイス。
【請求項３】
前記第二の波面の変更は、実質的に、平坦である請求項１又は２に記載の光走査デバイス。
【請求項４】
前記第三の波面の変更は、実質的に、平坦である請求項３に記載の光走査デバイス。
【請求項５】
前記階段型プロファイルは、さらに、前記第二及び第三の波長の両方に対して実質的に同一の位相変化を導入するように設計され、
前記第三の偏光は、前記第二の偏光と異なる請求項４に記載の光走査デバイス。
【請求項６】
前記複屈折材料の異常光屈折率は、実質的に
【数１】
2005515580.tif 000034
に等しく、
“ｎ０”は、前記複屈折の常光線屈折率であり、
“λｂ”及び“λｃ”は、それぞれ、前記第二及び第三の波長又は前記第三及び第二の波長のいずれかである請求項５に記載の光走査デバイス。
【請求項７】
前記第三の波面の変更は、前記第一の波面の変更と実質的に同じタイプのものである請求項３に記載の光走査デバイス。
【請求項８】
前記階段型プロファイルは、さらに、前記第一及び第三の波長の両方に対して実質的に同一の位相変化を導入するように設計され、
前記第三の偏光は、前記第一の偏光と異なる請求項７に記載の光走査デバイス。
【請求項９】
前記複屈折材料の異常光屈折率は、実質的に
【数２】
2005515580.tif 000035
に等しく、
“ｎ０”は、前記複屈折の常光線屈折率であり、
“λｂ”及び“λｃ”は、それぞれ、前記第一及び第三の波長又は前記第三及び第一の波長のいずれかである請求項８に記載の光走査デバイス。
【請求項１０】
前記高さは、さらに、隣接する階段の間における相対的な階段高さが、ａλ１に実質的に等しい光路を有する相対的な階段高さを含み、“ａ”が整数であり、“λ１”が前記第二の波長であるように、設計される、請求項１に記載の光走査デバイス。
【請求項１１】
前記位相構造は、概略円形であり、
前記階段は、概略環状である請求項１に記載の光走査デバイス。
【請求項１２】
前記位相構造は、前記対物レンズ系のレンズの面に形成される請求項１に記載の光走査デバイス。
【請求項１３】
前記位相構造は、前記放射源及び前記対物レンズ系の間に提供される光学板に形成される請求項１に記載の光走査デバイス。
【請求項１４】
前記光学板は、四分の一波長板又はビームスプリッターを含む請求項１３に記載の光走査デバイス。
【請求項１５】
第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査する光走査デバイスに使用する位相構造であって、
前記第一、第二、及び第三の波長は、実質的に互いに異なり、
当該構造は、前記第一、第二、及び第三の放射ビームの光路に配置されると共に非周期的な階段型プロファイルを有する位相構造において、
前記位相構造は、前記第一、第二、及び第三の偏光に感知性の複屈折材料を含み、
前記階段型プロファイルは、前記第一、第二、及び第三の波長に対して、それぞれ、第一の波面の変更、第二の波面の変更、及び第三の波面の変更を導入するように設計され、
前記第一、第二、及び第三の波面の変更の少なくとも一つは、他と異なるタイプのものであり、
前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、他と異なることを特徴とする光走査デバイス。
【請求項１６】
第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査する光走査デバイスに使用するレンズであって、
前記第一、第二、及び第三の波長は、実質的に互いに異なり、
当該レンズには、請求項１５に記載の位相構造が提供されるレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査するための光走査デバイスに関し、ここで前記第一、第二、及び第三の波長は、実質的に互いに異なり、そのデバイスは、
前記第一、第二、及び第三の放射ビームを連続的に又は同時に放出するための放射源、
前記第一、第二、及び第三の情報層の位置に前記第一、第二、及び第三の放射ビームを収束させるための対物レンズ系、並びに
前記第一、第二、及び第三の放射ビームの光路に配置される、非周期的な階段型プロファイルを備えた位相構造
を含み、前記構造は、前記非周期的な階段型プロファイルを形成するための異なる高さを備えた複数の階段を含む。
【０００２】
本発明の一つの特定の実例の実施形態は、コンパクトディスク（ＣＤ）、従来のディジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、及びいわゆる次世代ＨＤ−ＤＶＤのように、三つの異なるタイプの光記録担体からデータを読み取ることが可能である光走査デバイスに関する。
【０００３】
また、本発明は、第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査するための光走査デバイスに使用する位相構造にも関し、ここで前記第一、第二、及び第三の波長は、実質的に互いに異なり、その構造は、前記第一、第二、及び第三の放射ビームの光路に配置され、非周期的な階段型プロファイルを有する。
【０００４】
“情報層を走査すること”は、情報層における情報を読み取る（“読み取りモード”）、情報層に情報を書き込む（“書き込みモード”）、及び／又は情報層における情報を消去する（“消去モード”）ために、放射ビームによって走査することについて述べる。“情報密度”は、情報層の単位面積当たりの蓄積された情報の量について述べる。それは、とりわけ、走査される情報層上に走査デバイスによって形成される走査スポットの大きさによって決定される。走査スポットの大きさを減少させることによって情報密度を増加させてもよい。スポットの大きさが、とりわけ、スポットを形成する放射ビームの波長λ及び開口数ＮＡに依存するので、ＮＡを増加させることによって、及び／又はλを減少させることによって、走査スポットの大きさを減少させることができる。
【背景技術】
【０００５】
以下において、物体を像に変換するための、光軸を備えた第一の光学素子、例えば対物レンズは、“波面収差”Ｗａｂｂを導入することによって、像を劣化させることもある。波面収差は、異なる次数を備えたいわゆるゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）の多項式の形態で表現される、異なるタイプを有する。波面の傾斜又は歪曲は、一次の波面収差の例である。非点収差及び像面湾曲並びにデフォーカスは、二次の波面収差の二つの例である。コマは、三次の波面収差の例である。球面収差は、四次の波面収差の例である。波面の傾斜、非点収差、及びコマのような、いくつかの波面収差は、光軸に関して非対称的である、すなわち、その軸に垂直な平面内の方向に依存することに留意する。デフォーカス及び球面収差のようないくつかの波面の変更は、光軸に関して対称的である、すなわち、その軸に垂直な平面内のいずれの方向にも無関係であることに留意する。前述の波面収差を表す数学的関数におけるより多くの情報については、例えば、非特許文献１を参照のこと。
【０００６】
光路に沿って伝播する放射ビームは、以下の式
【０００７】
【数３】
2005515580.tif 000003
によって与えられる所定の形状を備えた波面Ｗを有し、ここで“λ”及び“Φ”は、それぞれ、放射ビームの波長及び位相である。
【０００８】
以下において、光軸を備えた第二の光学素子、例えば非周期的な位相構造を、放射ビームに“波面の変更”ΔＷを導入するために、放射ビームの光路に配置してもよい。波面の変更ΔＷは、波面Ｗの形状の変更である。それは、波面の変更ΔＷを記載する数学的関数が、それぞれ、三次、四次等の半径の次数を有するとすれば、放射ビームの断面において半径の一次、二次などのものであってもよい。また、波面の変更ΔＷは、“平坦”であってもよい。これは、第二の光学素子が、２πを法とする波面の変更ΔＷを取った後、結果として生じる波面が一定であるように、一定の位相変化を導入する放射ビームに導入することを意味する。用語“平坦”は、波面Ｗがゼロの位相変化を示すことを必ずしも暗示しない。さらに、波面の変更ΔＷを、以下の式
【０００９】
【数４】
2005515580.tif 000004
によって与えられる放射ビームの位相変化ΔΦの形態で表してもよいことは、式（０ａ）から導出される。
【００１０】
以下において、いわゆる光路差ＯＰＤを、波面収差Ｗａｂｂ又は波面の変更ΔＷのいずれかに対して計算してもよい。波面の変更又は収差が、光軸に関して対称的である場合には、光路差ＯＰＤの平方自乗平均の値ＯＰＤｒｍｓは、以下の式
【００１１】
【数５】
2005515580.tif 000005
によって与えられ、ここで、“ｆ”は、波面収差Ｗａｂｂ又は波面の変更ΔＷを記載する数学的関数であり、“ｒ”は、光軸に垂直な平面における極座標系（ｒ，θ）の極座標であり、その系の原点は、その平面及び対応する光学素子の入射瞳を超えて延びる光軸の交差の点である。式（０ｃ）は、対称的な波面収差である球面収差及びデフォーカスに適用可能であることに留意する。
【００１２】
本記載において、二つの値ＯＰＤｒｍｓ，１及びＯＰＤｒｍｓ，２は、｜ＯＰＤｒｍｓ，１−ＯＰＤｒｍｓ，２｜が、好ましくは３０ｍλ以下であり、その値３０ｍλを任意に選らんでおいた場合に、互いに対して“実質的に等しい”。また、位相変化ΔΦａ及びΔΦｂの二つの値は、それぞれの値ＯＰＤｒｍｓ，１及びＯＰＤｒｍｓ，２が、互いに“実質的に等しい”場合に、互いに“実質的に等しい”（ΔΦ及びΔＷの間の関係は、式（０ｂ）に与えられる）。同様に、二つの値ＯＰＤｒｍｓ，１及びＯＰＤｒｍｓ，２（又は位相変化ΔΦａ及びΔΦｂの二つの値）は、｜ＯＰＤｒｍｓ，１−ＯＰＤｒｍｓ，２｜が、好ましくは３０ｍλ以上であり、その値３０ｍλを任意に選らんでおいた場合に、互いに“実質的に異なる”。
【００１３】
以下において、可能な近似の領域を包含することを意図する、用語“近似の”又は“近似”をここで使用し、その定義は、いずれの場合にも、異なるタイプの光記録担体を走査する目的にかなう光走査デバイスの実用的な実施形態を提供するために十分である近似を含む。
【００１４】
現在、光記憶の分野で、いわゆるＢＤ形式の第一のディスク（青色光線ディスク）、いわゆるＤＶＤ形式の第二のディスク、及びいわゆるＣＤ形式の第三のディスクのような、レーザー放射の異なる波長を使用して様々な異なる光学担体を走査するための一つの光学対物レンズを有する光走査デバイスを提供することに関する要求がある。
【００１５】
例えば、典型的な問題は、現在存在するディスク、すなわち、（ＣＤ−Ｒを読み取るための）７８５ｎｍに等しい第一の波長を備えた第一の放射ビーム、４０５ｎｍに等しい第二の波長を備えた第二の放射ビーム、及び（二重層ＤＶＤを読み取るための）６５０ｎｍに等しい第三の波長を備えた第三の放射ビームによって読み出される、ＤＶＤ形式のディスク及びＣＤ形式のディスク並びに“ＨＤ−ＤＶＤ”形式のディスクと互換性のある光走査デバイスを作ることである。複数の波長により、各々の波長の構成に対して所定の波面を発生させる非周期的な位相構造を設計することは、困難である。これに対する理由は、非周期的な位相構造（ＮＰＳ）を設計する際に、階段高さｈによって導入される位相が、波長が異なるとき、異なるという事実を使用することである。二つの波長に対して、このような構造は、かなり単純な設計を可能にする。ＮＰＳを設計するための方法は、例えば、非特許文献２から知られており、その論文は、ＮＰＳを活用してＤＶＤ形式のディスク及びＣＤ形式のディスクを走査することに適する対物レンズをどのように作るかを記載することに留意する。
【００１６】
以前に、同じ対物レンズを使用すると同時に、異なる波長の三つの放射ビームでＨＤ−ＤＶＤ、ＤＶＤ、及びＣＤからデータを走査することが可能である光走査デバイスを提供するために、例えば、出願番号ＥＰ０１２０１２５５．５で２００１年４月５日に出願した欧州特許出願において、提案しておいた。さらに、ＥＰ０１２０１２５５．５において、同時に三つの波長に適するＮＰＳを提供することが議論されていることが知られている。既知のＮＰＳは、三つの放射ビームの光路に配置される、非周期的な階段型プロファイルを備えた位相構造であり、その構造は、非周期的な階段型プロファイルを形成するための異なる高さを備えた複数の階段を含む。
【００１７】
以前に提案した走査デバイスが、三つの異なる光学媒体を、同じ対物レンズを使用して三つの関連した異なる波長の光で照明する状況に対して解決手段を提供すると同時に、それらは、波長の固定した値に対して設計すると共に製造することが容易なＮＰＳ構造を提供する際に補助を提供しない。結果として、相対的に高い階段の製作を要求する、既知のＮＰＳは、複雑になる。
【非特許文献１】Ｍ．Ｂｏｒｎ  ａｎｄ  Ｅ．Ｗｏｌｆ，“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ”，ｐ４６４−ｐ４７０（Ｐｅｒｇａｍｏｎ  ｐｒｅｓｓ  ６ｔｈ  Ｅｄ．）（ＩＳＢＮ  ０−０８−０２６４８２−４）
【非特許文献２】Ｂ．Ｈ．Ｗ．Ｈｅｎｄｒｉｋｓ，Ｊ．Ｅ．ｄｅ  Ｖｒｉｅｓ  ａｎｄＨ．Ｐ．Ｕｒｂａｃｈ，“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．４０（２００１）ｐｐ．６５４８−６５６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
よって、それは、三つの相互に異なる波長を有する少なくとも三つの放射ビームを使用して様々な異なる光記録担体を走査するための単一の光学的な対物レンズを有する光走査デバイスに対する目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的は、開始の段落に記載したような光走査デバイスによって到達され、ここで、本発明によれば、前記位相構造は、前記第一、第二、及び第三の偏光に感知性の複屈折材料を含み、前記階段型プロファイルは、前記第一、第二、及び第三の波長に対して、それぞれ、第一の波面の変更、第二の波面の変更、及び第三の波面の変更を導入するために設計され、ここで、前記第一、第二、及び第三の波面の変更の少なくとも一つは、他と異なるタイプのものであり、前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、他と異なる。
【００２０】
そして、三つの放射ビームの異なる偏光に感知性の複屈折材料から位相構造を形成することによって、及び第一の波面の変更を導入するために階段型プロファイルを設計することによって、第一の波長に関する互換性の上述した問題は、解決される。これを、以下にさらに詳細に説明することにする。その結果として、既知のＮＰＳとの比較によって、本発明によるＮＰＳに対して、設計するときに使用することができる追加のパラメータ（偏光）があり、それによって、より多くの設計の自由度を生じさせる。波長λで屈折率ｎを有する材料で作られた階段高さｈによって導入される位相は、
【００２１】
【数６】
2005515580.tif 000006
によって与えられる。その結果として、波長が変化するとき、階段によって導入され位相は、変化する。さらに、偏光を変化させると共にこのように屈折率を変化させるとき、階段によって導入される位相における変化もまた発生させる。三つの波長系に対する両方の効果を組み合わせると、各々の波長に対して所定の波面を発生させるＮＰＳを設計することは、層阿智的に単純な階段型の構造で可能である。
【発明の効果】
【００２２】
従って、本発明による位相構造と共に提供される光走査デバイスの利点は、複数の異なる放射の波長で光学担体を走査することである、すなわち、多くの異なるタイプの光記録担体を走査するための単一のデバイスを提供することである。
【００２３】
本発明による位相構造を形成することの別の利点は、ＥＰ０１２０１２５５．５に記載されるような既知の位相構造よりも階段の高さにおいて小さい振幅の位相構造を作ることである。
【００２４】
このような位相構造は、各々周期的階段型プロファイルを有する回折部分とは対照的に、非周期的な階段型プロファイルを有することに留意する。また、非周期的な構造及び回折部分が、構造及び目的に関して、互いに異なることにも留意する。このように、ＮＰＳは、ＮＰＳが非周期的なプロファイルを有するように、異なる高さを有する複数の階段を含む。後者を、ＮＰＳに入射する放射ビームから波面の変更を形成するために、設計される。それに反して、回折部分は、各々一段型プロファイルを有するパターン素子のパターンを含む。後者を、その部分に入射する放射ビームから、異なる回折次数に対して異なる透過効率を備えた回折された放射ビーム（すなわち、各々回折次数“ｍ”、すなわち、ゼロ次（ｍ＝０）、＋１次（ｍ＝１）など、−１次（ｍ＝−１）などを有する複数の放射ビーム）を形成するために設計する。
【００２５】
本発明による光走査デバイスの第一の実施形態において、前記第二の波長に対して第二の平坦な波面の変更を、及び前記第三の波長に対して第三の平坦な波面の変更を、導入するために前記階段型プロファイルを設計し、ここで前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、他と異なる。
【００２６】
本発明による光走査デバイスの第二の実施形態において、
前記第二の波長に対して第二の平坦な波面の変更を、及び前記第三の波長に対して、前記第一の波面の変更と実質的に同じタイプのものである第三の波面の変更を導入するために前記階段型プロファイルを設計し、ここで前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、他と異なる。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、前記複屈折材料の異常光屈折率は、
【００２８】
【数７】
2005515580.tif 000007
に実質的に等しく、ここで“ｎ０”は、前記複屈折材料の常光線屈折率であり、“λａ”及び“λｃ”は、前記第一、第二、及び第三の波長の二つである。
【００２９】
本発明の別の目的は、第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査するための光走査デバイスにおける使用に適する位相構造を提供することであり、前記第一、第二、及び第三の波長は、互いに実質的に異なる。
【００３０】
この目的は、開始の段落で記載するような光走査デバイスによって到達され、ここで、本発明によれば、前記位相構造は、前記第一、第二、及び第三の偏光に感知性の複屈折材料を含み、前記階段型プロファイルは、前記第一、第二、及び第三の波長に対して、それぞれ、第一の波面の変更、第二の波面の変更、及び第三の波面の変更を導入するために設計され、ここで前記第一、第二、及び第三の波面の変更の少なくとも一つは、他と異なるタイプのものであり、前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、他と異なる。
【００３１】
本発明の別の態様によれば、第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を、走査するための光走査デバイスに使用するレンズが提供され、前記第一、第二、及び第三の波長は、実質的に、互いに異なり、レンズは、本発明による位相構造と共に提供される。
【００３２】
本発明の目的、利点、及び特徴は、添付する図面に図説されるような、以下の本発明のより詳細な説明から明らかであると思われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、第一の放射ビーム４によって第一の光記録担体３’’の第一の情報層２’’を走査するための、本発明の実施形態による光走査デバイス１の光学構成部品の概略の実例である。
【００３４】
実例としてのみ、光記録担体３’’は、透明層５’’を含み、その一方の側に情報層２’’が配置される。情報層の透明層５’’から離れて面する側は、保護層６’’によって環境的な影響から保護される。透明層５’’は、情報層２’’に対して機械的な支持を提供することによって、光記録担体３’’に対する基板として作用する。代わりに、透明層５’’は、機械的な支持を、情報層２’’の他の側における層によって、例えば、保護層６’’によって、又は最上の情報層に接続される追加の情報層及び透明層によって、提供すると同時に、情報層２’’を保護する単一の機能を有してもよい。情報層は、図１に示すようなこの実施形態においては、透明層５’’の厚さに対応する第一の情報層の深さ２７’’を有することに留意する。情報層２’’は、担体３’’の表面である。その表面は、少なくとも一つのトラック（軌道）、すなわち、集束した放射のスポットによって追跡される経路を含み、その経路上に情報を表すための光学的に読み取り可能なマークが配置される。それらマークは、例えば、ピット又は周囲と異なる反射係数若しくは磁化の方向を備えた領域の形態であってもよい。光記録担体３’’がディスクの形状を有する場合には、以下のものが、与えられたトラックに関して定義される。“径方向”は、トラックとディスクの中心との間における基準軸、Ｘ軸の方向であり、“接線方向”は、トラックに接すると共にＸ軸に垂直である別の軸、Ｙ軸の方向である。
【００３５】
図１に示すように、光走査デバイス１は、放射源７、コリメータレンズ１８、ビームスプリッター９、光軸１９を有する対物レンズ系８、位相構造又は非周期的な構造（ＮＰＳ）２４、及び検出系１０を含む。さらに、光走査デバイス１は、サーボ回路１１、焦点作動器１２、径方向作動器１３、及び誤差補正用情報処理ユニット１４を含む。
【００３６】
以下において、“Ｚ軸”は、対物レンズ系８の光軸１９に対応する。（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、直交基であることに留意する。
【００３７】
放射源７は、放射ビーム４’’及び（図１に示さない）二つの他の放射ビーム４及び４’を連続的に又は同時に供給するために、配置される。例えば、放射源７は、放射ビーム４’’、４及び４’を連続的に供給するための調整可能な半導体レーザー又はこれらの放射ビームを同時に供給するための三つの半導体レーザーのいずれかを含んでもよい。さらに、放射ビーム４’’は、第一の波長λ３及び第一の偏光ｐ３を有し、放射ビーム４は、第二の波長λ１及び第二の偏光ｐ１を有し、放射ビーム４’は、第三の波長λ２及び第三の偏光ｐ２を有する。波長λ１、λ２、及びλ３が、実質的に互いに異なり、偏光ｐ３が偏光ｐ１及びｐ２の少なくとも一つと異なる、波長λ１、λ２、及びλ３並びに偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３の例を与えることにする。本記載において、二つの波長λａ及びλｂは、互いに実質的に異なり、ここで｜λａ−λｂ｜が、好ましくは１０ｎｍ、より好ましくは２０ｎｍ以上であり、ここで値１０及び２０ｎｍは、純粋に任意の選択の事項であることに留意する。
【００３８】
コリメータレンズ１８は、放射ビーム４’’を、第一の実質的にコリメートされたビーム２０’’に変換するために、光軸１９上に配置される。同様に、それは、放射ビーム４及び４’を、（図１に示さない）第二の実質的にコリメートされたビーム２０及び第三の実質的にコリメートされたビーム２０’に変換する。
【００３９】
ビームスプリッター９は、コリメートされた放射ビーム２０’’、２０、及び２０’を対物レンズ系８に向かって透過させるために、配置される。好ましくは、ビームスプリッター９は、Ｚ軸に関して角度αで、より好ましくはα＝４５°で、傾斜される平行平面板と共に形成される。
【００４０】
対物レンズ系８は、コリメートされた放射ビーム２０’’を第一の集束した放射ビーム１５’’に変換して、情報層２’’の位置に第一の走査スポット１６’’を形成するために、配置される。同様に、対物レンズ系８は、以下に説明するようなコリメートされた放射ビーム２０及び２０’を変換する。
【００４１】
この実施形態において、対物レンズ系８は、ＮＰＳ２４と共に提供された対物レンズ１７を含む。
【００４２】
ＮＰＳ２４は、異常光屈折率ｎｅ及び常光線屈折率ｎｏを有する複屈折材料を含む。以下において、波長における差による屈折率における変化を無視し、従って、屈折率ｎｅ及びｎｏは、波長におおよそ独立である。この実施形態において、実例としてのみ、複屈折材料は、ｎｏ＝１．５１及びｎｅ＝１．７０を備えた（重量％で）５０／５０のＣ６Ｍ／Ｅ７である。代わりに、例えば、複屈折材料は、ｎｏ＝１．５５及びｎｅ＝１．６９を備えた（重量％で）４０／１０／５０のＣ６Ｍ／Ｃ３Ｍ／Ｅ７であってもよい。使用した略号は、以下の物質を参照する。
【００４３】
Ｅ７：５１％のＣ５Ｈ１１シアノビフェニル、２５％のＣ５Ｈ１５シアノビフェニル、１６％のＣ８Ｈ１７シアノビフェニル、８％のＣ５Ｈ１１シアノトリフェニル
Ｃ３Ｍ：４−（６−アクリロイルオキシプロピルオキシ）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プロピルオキシ）ベンゾアート
Ｃ６Ｍ：４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）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）ベンゾアート
ＮＰＳ２４を、複屈折材料の光軸がＺ軸に沿ってあるように、整列させる。また、それを、それの屈折率が、Ｘ軸に沿って偏光を有する放射ビームに通り抜けられるとき、ｎｅに、及びＹ軸に沿って偏光を有する放射ビームに通り抜けられるときにｎｏに、等しいように、整列させる。以下において、放射ビームの偏光は、Ｘ軸及びＹ軸と整列される場合に、それぞれ、“ｐｅ”及び“ｐｏ”と呼ばれる。このように、偏光ｐ１、ｐ２、又はｐ３が、ｐｅに等しい場合には、複屈折材料の屈折率は、ｎｅに等しく、偏光ｐ１、ｐ２、又はｐ３がｐｏに等しい場合には、複屈折材料の屈折率は、ｎｏに等しい。言い換えれば、そのように整列した複屈折のＮＰＳ２４は、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３に感知性である。ＮＰＳ２４をさらに詳細に記載することにする。走査する間に、記録担体３’’は、（図１に示さない）主軸上で回転し、そして、透明層５’’を通じて情報層２’’を走査する。集束した放射ビーム１５’’は、情報層２’’に反射し、それによって、前方の収束するビーム１５’’の光路に戻る反射したビーム２１’’を形成する。対物レンズ系８は、反射した放射ビーム２１’’を反射したコリメートされた放射ビーム２２’’に変換する。ビームスプリッター９は、反射した放射ビーム２２’’の少なくとも一部分を検出系１０に向かって透過させることによって、前方の放射ビーム２０’’を反射した放射ビーム２２’’から分離する。
【００４４】
検出系６は、反射した放射ビーム２２’’の前記部分を取得する及びそれを一つ以上の電気信号に転換するために配置される、収束レンズ２５及び四分円の検出系２３を含む。信号の一つは、情報信号Ｉｄａｔａであり、その値は、情報層２’’上で走査される情報を表す。情報信号Ｉｄａｔａは、誤差補正用情報処理ユニット１４によって処理される。検出系１０からの他の信号は、焦点誤差信号Ｉｆｏｃｕｓ及び径方向追跡誤差信号Ｉｒａｄｉａｌである。信号Ｉｆｏｃｕｓは、走査スポット１６’’と情報層２’’の位置との間におけるＺ軸に沿った高さにおける軸上の差を表す。好ましくは、この信号は、とりわけ、“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”と題された、Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ、Ｊ．Ｂｒａａｔ、Ａ．Ｈｕｉｊｓｅｒ等による本（Ａｄａｍ    Ｈｉｌｇｅｒ  １９８５）（ＩＳＢＮ  ０−８５２７４−７８５−３）のｐ７５−ｐ８０から知られている“非点収差法”によって形成される。径方向追跡誤差信号Ｉｒａｄｉａｌは、走査スポット１６’’と走査スポット１６’’によって追跡される情報層２’’におけるトラックの中心との間における情報層２’’のＸＹ平面における距離を表す。好ましくは、この信号は、とりわけ、Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ等による前記の本のｐ７０−ｐ７３から知られている“ラジアルプッシュプル法”から形成される。
【００４５】
サーボ回路１１は、信号Ｉｆｏｃｕｓ及びＩｒａｄｉａｌに応答して、それぞれ、焦点作動器１２及び径方向作動器１３を制御するためのサーボ制御信号Ｉｃｏｎｔｒｏｌを提供するために配置される。焦点作動器１２は、Ｚ軸に沿って対物レンズ１７の位置を制御し、それによって、走査スポット１６’’の位置を、それが、情報層２’’の平面と実質的に一致するように、制御する。径方向作動器１３は、Ｘ軸に沿って対物レンズ１７の位置を制御し、それによって、走査スポット１６’’の径方向の位置を、それが、情報層２’’において追跡されるトラックの中心線と実質的に一致するように、制御する。
【００４６】
図２は、上述した走査デバイス１に使用する対物レンズ１７の概略的な実例である。
【００４７】
対物レンズ１７は、コリメートされた放射ビーム２０’’を、第一の開口数ＮＡ３を有する集束した放射ビーム１５’’に変換して、走査スポット１６’’を形成するために配置される。言い換えれば、光走査デバイス１は、波長λ３、偏光ｐ３、及び開口数ＮＡ３を有する放射ビーム１５’’によって、第一の情報層２’’を走査することが可能である。
【００４８】
さらに、光走査デバイス１は、放射ビーム４によって第二の光記録担体３の第二の情報層２を、及び放射ビーム４’によって第三の光記録担体３’の第三の情報層２’を、走査することもまた可能である。このように、対物レンズ１７は、コリメートされた放射ビーム２０を、第二の開口数ＮＡ２を有する第二の集束した放射ビーム１５に変換して、情報層２の位置において第二の走査スポット１６を形成する。また、対物レンズ１７は、コリメートされた放射ビーム２０’を、第三の開口数ＮＡ２を有する第三の集束した放射ビーム１５’に変換して、情報層２’の位置において第三の走査スポット１６’を形成する。
【００４９】
同様に、光記録担体３’’に対して、光記録担体３は、第二の透明層５を含み、その一方の側に第二の情報層の深さ２７を備えた情報層２が配置され、光記録担体３’は、第三の透明層５’を含み、その一方の側に第三の情報層の深さ２７’を備えた情報層２’が配置される。
【００５０】
異なる形式の記録担体３、３’、及び３’’の情報層を走査することは、無限共役モードで使用されるハイブリッドレンズ、すなわち、ＮＰＳ及び屈折素子を組み合わせるレンズとして対物レンズ１７を形成することによって達成されることに留意する。このようなハイブリッドレンズを、例えば、例えばＵＶ硬化ラッカーの光重合を使用するリソグラフィーの工程によって、レンズ１７の入射表面に階段型プロファイルを適用することによって、形成することができ、それによって、作ることが容易であるＮＰＳ２４に都合よく帰着する。代わりに、このようなハイブリッドレンズを、ダイアモンド旋削によって作ることができる。
【００５１】
図１及び２に示すこの実施形態において、対物レンズ１７は、凸−凸レンズとして形成される。しかしながら、平−凸又は凸−凹レンズのような他のレンズ素子のタイプを使用することができる。この実施形態において、ＮＰＳ２４は、（ここでは“入射面”と呼ばれる）放射源７に面する第一の対物レンズ１７の側に配置される。
【００５２】
代わりに、ＮＰＳ２４は、（ここでは“射出面”と呼ばれる）レンズ１７の他の表面に配置される。また、代わりに、対物レンズ１７は、例えば、ＮＰＳ２４を形成する平面のレンズ素子と共に提供される屈折対物レンズ素子である。また代わりに、回折部分２４は、対物レンズ系８とは別個の光学素子に、例えばビームスプリッターに、又は四分の一波長板に、提供される。
【００５３】
また代わりに、対物レンズ１７が、この実施形態において単レンズであると同時に、それは、二つ以上のレンズ素子を含む複合レンズであってもよい。
【００５４】
図３は、ＮＰＳ２４を図説する、図２に示す対物レンズ１７の（“正面図”とも呼ばれる）入射表面の概略図である。
【００５５】
ＮＰＳ２４は、非周期的な階段型プロファイルを形成するために、異なる高さ“ｈｊ”を備えた複数の階段“ｊ”を含む。以下において、“ｈ”は、ｘに依存する関数である、階段型プロファイルの階段高さである。階段型プロファイルの近似の場合において、階段高さｈは、以下の関数
【００５６】
【数８】
2005515580.tif 000008
によって与えられ、ここで“ｈｊ”は、定数のパラメータである、階段ｊの階段高さである。以下において、“輪帯（zone）”は、Ｘ軸に沿った階段の長さである。
【００５７】
波長λ３で第一の波面の変更ΔＷ３（及び従って第一の位相変化ΔΦ３）を、波長λ１で第二の波面の変更ΔＷ１（及び従って第二の位相変化ΔΦ１）を、及び波長λ２で第三の波面の変更ΔＷ２（及び従って第三の位相変化ΔΦ２）を、導入するために、階段型プロファイルを設計する、すなわち、階段の高さｈｊを選ぶ。言い換えれば、階段型プロファイルを設計して、放射ビーム１５、１５’、及び１５’’波面の変更ΔＷ１、ΔＷ２、及びΔＷ３を導入し、これらの波面の変更は、いずれかが、対称的な収差のタイプの平坦である。
【００５８】
以下において、実例としてのみ、波面の変更ΔＷ１は、平坦である。このように、階段高さｈｊは、位相変化ΔΦ１が、２πの倍数に実質的に等しい、すなわち、２πを法とするゼロに実質的に等しいように、選ばれる。この実施形態において、波長λ１は、設計波長λｒｅｆであると言われる。言い換えれば、
【００５９】
【数９】
2005515580.tif 000009
である。
【００６０】
これは、各々の階段高さｈｊが、以下の
【００６１】
【数１０】
2005515580.tif 000010
のような設計波長λｒｅｆ（すなわち、波長λ１）に依存する基準の高さｈｒｅｆの倍数であるとき、達成され、ここで“ｎ”は、ＮＰＳ２４の屈折率であり、ｎ０は、隣接する媒体の屈折率であり、以下において、実例としてのみ、空気、すなわち、ｎｏ＝１である。
【００６２】
基準の高さｈｒｅｆは、ＢＰＳ２４が平面の表面に（例えば、平行平面板に）提供される場合に、実質的に定数であることに留意する。さらに、ＮＰＳ２４が曲面（例えば、レンズのもの）に提供される場合に、階段の長さにわたってＮＰＳ２４を調節して、２πの倍数に実質的に等しい位相変化を発生させてもよい。
【００６３】
ＮＰＳ２４は、複屈折材料で作られるので、それの屈折率ｎは、ＮＰＳ２４を通り抜ける放射ビームの偏光がｐｅに等しいとき、ｎｅに等しく、ＮＰＳ２４を通り抜ける放射ビームの偏光がｐｏに等しいとき、ｎｏに等しい。その結果として、基準の高さｈｒｅｆは、基準波長λｒｅｆに、及び基準波長λｒｅｆの偏光ｐｒｅｆにもまた依存し、以下において、それは、また、“ｈｒｅｆ（λｒｅｆ，ｐｒｅｆ）”ともまた呼ばれる。同様に、位相変化ΔΦ１、ΔΦ２、及びΔΦ３は、それぞれの偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３にもまた依存し、以下において、それらは、“ΔΦ１（ｐ１）”、“ΔΦ２（ｐ２）”、及び“ΔΦ３（ｐ３）”と呼ばれる
その結果として、式（２ｂ）及び（３）から、当然の結果として、
【００６４】
【数１１】
2005515580.tif 000011
であることになる。
【００６５】
よって、例えば、ｎｏ＝１．５０、ｎｅ＝１．６２、及びλ１＝４０５ｎｍの場合に、以下のもの
ｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐｏ）＝０．６５３μｍ  及び
ｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐｅ）＝０．８１０μｍ  
が、式（４ａ）及び（４ｂ）から得られる。
【００６６】
また、階段高さｈｊが、放射ビーム１５に対する（２πを法とするゼロに実質的に等しい）値ΔΦ１（ｐ１）を導入すると同時に、それは、以下の
【００６７】
【数１２】
2005515580.tif 000012
のように、放射ビーム１５’及び１５’’に対して、それぞれ、値ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）を導入することにも留意する。
【００６８】
表Ｉは、値ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）を示し、ここで放射ビーム１５’及び１５’’は、偏光ｐ２及びｐ３がｐｅ及び／又はｐｏに等しい場合に、ｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐｅ）又はｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐｏ）のいずれかに等しい階段高さｈｊを通り抜ける。値ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）を、例えば、ｎｏ＝１．５０、ｎｅ＝１．６２、λ１＝４０５ｎｍ、λ２＝６５０ｎｍ、及びλ３＝７８５ｎｍで式（４ａ）、（４ｂ）、及び（５ａ）から（５ｄ）までから計算しておいた。
【００６９】
表Ｉ
【００７０】
【表１】
2005515580.tif 000013
ｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１）の倍数に等しい階段高さｈｊは、放射ビーム１５に対して２πを法とするゼロに等しい値ΔΦ１（ｐ１）を、並びに各々限定された数の可能な値の間における一つに等しい値ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）を、導入することをさらに留意する。以下において、“＃ΔΦ２”及び“＃ΔΦ３”は、それぞれ、位相変化の値ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）に対するこのような限定された数である。位相変化ΔΦ１、ΔΦ２及びΔΦ３と同様に、限定された数＃ΔΦ２及び＃ΔΦ２もまたそれぞれの偏光ｐ２及びｐ３に依存し、以下において、それらは、“＃ΔΦ２（ｐ２）”及び“＃ΔΦ３（ｐ３）”とも呼ばれる。限定された数＃ΔΦ２（ｐ２）及び＃ΔΦ３（ｐ３）を、例えば、出願番号０１２０１２５５．５のもとで２００１年４月５日に出願された欧州特許出願から知られている、連分数（Ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ  Ｆａｒａｃｔｉｏｎｓ）の理論に基づいて計算しておいた。
【００７１】
実例としてのみ、偏光ｐ１及びｐ３が同一である、例えば、ｐ１＝ｐｏ及びｐ３＝ｐｏである第一の場合、並びに偏光ｐ１が偏光ｐ３と異なる、例えば、ｐ１＝ｐｏ及びｐ３＝ｐｅである第二の場合に、限定された数＃ΔΦ３（ｐ３）の計算を今ここに記載する。出願番号０１２０１２５５．５のもとで出願された前記欧州特許出願を参照して、以下の
【００７２】
【数１３】
2005515580.tif 000014
が定義され、ここでＨ１＝ｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１）、Ｈｉ＝ｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ３、ｐｒｅｆ＝ｐ３）であり、“ｍ”は、１以上である整数である。
【００７３】
ｐ１＝ｐｅ及びｐ３＝ｐｅであり、ここで、例えばｎｏ＝１．５、ｎｅ＝１．６２、λ１＝４０５ｎｍ、及びλ３＝７８５ｎｍである第一の場合に、以下の
【００７４】
【数１４】
2005515580.tif 000015
が、式（６ａ）から（６ｅ）までから得られる。
【００７５】
このように、ＣＦ２は、ａ０に実質的に等しい、すなわち、以下の
｜ＣＦ２−ａ０｜＝０．０１６＜０．０２
が満たされ、ここで０．０２は、純粋に任意に選ばれた値である。結果として、限定された数＃ΔΦ３（ｐ３＝ｐｏ）が、２に等しく、ここでｐ１＝ｐｏであることが見出される。
【００７６】
ｐ１＝ｐｏ及びｐ３＝ｐｅであり、ここで、例えばｎｏ＝１．５０、ｎｅ＝１．６２、λ１＝４０５ｎｍ、及びλ３＝７８５ｎｍである第二の場合に、以下の
【００７７】
【数１５】
2005515580.tif 000016
が、式（６ａ）から（６ｅ）までから得られる。
【００７８】
このように、ＣＦ４は、ａ０に実質的に等しい、すなわち、以下の
｜ＣＦ４−ａ０｜＝０．００４＜０．０２
が満たされる。結果として、限定された数＃ΔΦ３（ｐ３＝ｐｅ）が、１１に等しく、ここでｐ１＝ｐｏであることが見出される。
【００７９】
表ＩＩは、ｈｒｅｆ（λ＝λ１，ｐ＝ｐｅ）及びｈｒｅｆ（λ＝λ１，ｐ１＝ｐｏ）に等しい階段高さｈｊに関して、並びに偏光ｐ２及びｐ３がｐｅ及び／又はｐｏに等しい場合に、限定された数＃ΔΦ（λ＝λ２，ｐ＝ｐ２）及び＃ΔΦ（λ＝λ３，ｐ＝ｐ３）を示す。これらの限定された数を、上述したように連分数（Ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ  Ｆａｒａｃｔｉｏｎｓ）の理論で計算しておいた。
【００８０】
表ＩＩ
【００８１】
【表２】
2005515580.tif 000017
表Ｉ及び表ＩＩにおいて、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３が同一であるとすれば、限定された数＃ΔΦ２（ｐ２）及び＃ΔΦ３（ｐ３）の一つは、２に等しい、すなわち、二つの異なる値（２πを法とするゼロ及びπ）のみを、対応する位相変化に対して選ぶことができることに留意する。これは、対応する放射ビームに関してＮＰＳ２４を設計することに対して、あまり実質的な自由度を可能にしない。
【００８２】
それどころか、表Ｉ及び表ＩＩにおいて、偏光ｐ１、ｐ２、ｐ３の少なくとも一つが、他と異なるとすれば、少なくとも三つの異なる値を、ΔΦ２（ｐ２）及び／又はΔΦ３（ｐ３）に対して選ぶことができることにもまた留意する。少なくとも三つの可能な値から位相変化を選ぶ可能性は、放射ビーム１５、１５’及び１５’’の各々に対して効率的なＮＰＳを作ることを可能にする。さらに、これは、多数の階段（典型的には５０個以上の階段）を備えた階段型プロファイルが、あまり実用的なものではないので、都合よくは、相対的に少数の階段、典型的には４０個未満の階段を備えた階段型プロファイルを設計することを可能にする。
【００８３】
階段型プロファイルの二つの実施形態を今ここに記載するが、ここで波面の変更ΔＷ３が、対称的な収差のタイプのものであり、波面の変更ΔＷ２が、第一の実施形態において平坦であり、第二の実施形態において対称的な収差のタイプのものである。
【００８４】
第一の実施形態において、実例としてのみ、光記録担体３、３’、及び３’’は、それぞれ、“ＨＤ−ＤＶＤ”形式のディスク、ＤＶＤ形式のディスク、及びＣＤ形式のディスクである。第一に、波長λ１は、３６５及び４４５ｎｍの間における範囲に含まれ、好ましくは４０５ｎｍである。波長λ２は、６２０及び７００ｎｍの間における範囲に含まれ、好ましくは６５０ｎｍである。波長λ３は、７４０及び８２０ｎｍの間の範囲に含まれ、好ましくは７８５ｎｍである。第二に、開口数ＮＡ１は、読み取りモードにおいては約０．６に等しく、書き込みモードにおいては０．６より上にある、好ましくは０．６５である。開口数ＮＡ２は、読み取りモードにおいては約０．６に等しく、書き込みモードにおいては０．６より上であり、好ましくは０．６５である。開口数ＮＡ３は、０．５より下にあり、好ましくは０．４５である。第三に、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３は、以下のｐ１＝ｐｅ、ｐ２＝ｐｏ、及びｐ３＝ｐｏのようなものである。
【００８５】
第一の実施形態において、対物レンズ１７は、（図２に示すような）平面−非球面素子である。対物レンズ１７は、Ｚ軸上（すなわち、その光軸の方向）に沿って２．４１２ｍｍの厚さ及び３．３ｍｍの直径を備えた入射瞳を有する。対物レンズ１７の開口数は、波長λ１（＝４０５ｎｍ）で０．６に、波長λ２（＝６５０ｎｍ）で０．６に、及び波長λ３（＝７８５ｎｍ）で０．４５に等しい。対物レンズのレンズ本体は、波長λ１（＝４０５ｎｍ）で１．７９９８に、波長λ２（＝６５０ｎｍ）で１．７６８８に、及び波長λ３（＝７８５ｎｍ）で１．７６２５に、等しい屈折率を備えたＳｃｈｏｔｔ社のガラスのＬＡＦＮ２８で作られる。コリメータレンズ１８に向かって方向付けられるレンズ本体の凸面は、２．２８ｍｍの半径を有する。記録担体に面する対物レンズ１７の表面は、平坦である。非球面形状は、ガラス本体の上部におけるアクリルの薄い層で実現される。ラッカーは、波長λ１（＝４０５ｎｍ）で１．５９４５に、波長λ２（＝６５０ｎｍ）で１．５６４６に、及び波長λ３（＝７８５ｎｍ）で１．５５８８に、等しい屈折率を有する。光軸上におけるこの層の厚さは、１７μｍである。回転対称な非球面の形状は、以下の
【００８６】
【数１６】
2005515580.tif 000018
のように関数Ｈ（ｒ）によって定義され、ここで、“Ｈ（ｒ）”は、ミリメートルでのレンズ１７の光軸に沿った表面の位置であり、“ｒ”は、ミリメートルでの光軸までの距離であり、“Ｂｋ”は、Ｈ（ｒ）のｋ番目のパワーの係数である。係数Ｂ２からＢ１０までは、それぞれ、０．２３８８６４、０．００５０４３４８８９、７．３３４４１７５  １０−５、−７．０４８３１０９  １０−５、−４．７７９５０９４  １０−６である。作動距離は、すなわち、対物レンズ１７及び光記録担体の間における距離は、０．６ｍｍの被覆層の厚さを有するＤＨＤ−ＤＶＤ形式のディスクに対して波長λ１（＝４０５ｎｍ）で０．９６７６ｍｍに、０．６ｍｍの被覆層の厚さを有するＤＶＤ形式のディスクに対して波長λ２（＝６５０ｎｍ）で１．０４４ｍｍに、及び１．２ｍｍの被覆層の厚さを有するＣＤ形式のディスクに対して波長λ３（＝７８５ｎｍ）で０．６９１７ｍｍに、等しい。ディスクの被覆層の厚さは、波長λ１（＝４０５ｎｍ）で１．６１８８に、波長λ２（＝６５０ｎｍ）で１．５８０６に、及び、波長λ３（＝７８５ｎｍ）で１．５７３１に、等しい屈折率を備えたポリカーボネートで作られる。対物レンズ１７は、波長λ１（＝４０５ｎｍ）でＨＤ−ＤＶＤ形式のディスクを、及び波長λ２（＝６５０ｎｍ）でＤＶＤ形式のディスクを走査するとき、球面色収差（spherochromatism）が導入されないような方法で設計される。対物レンズ１７は、ＨＤ−ＤＶＤ形式及びＤＶＤ形式と互換性があることに留意する。ＣＤ形式のディスクを走査することに適する対物レンズを作るために、被覆層の厚さの差及び球面色収差により発生する球面収差Ｗａｂｂの量を補償する必要がある。球面収差をゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）多項式の形態で表現することができる。さらなる情報に関しては、例えば、Ｍ．Ｂｏｒｎ  ａｎｄ  Ｅ．Ｗｏｌｆ，“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ”，ｐ４６４−４７０（６ｔｈ  ｅｄ．）（Ｐｅｒｇａｍｏｎ  ｐｒｅｓｓ）（ＩＳＢＮ  ０−０８−０９４８２−４）を参照のこと。式（７）から対物レンズ１７の形状を知ると、光線追跡のシミュレーションによって球面収差Ｗａｂｂの量を決定することができることに留意する。図４は、式（７）によって対物レンズ１７によって発生させられた波面収差Ｗａｂｂを表す曲線８１を示す。図４において、“ｒ０”は、ＮＰＳ２４と共に提供される、対物レンズ１７の面の瞳の半径であることに留意する。
【００８７】
従って、第一の実施形態において、階段型プロファイルは、波長λ３で波面収差Ｗａｂｂを補償するために設計される。このように、階段高さｈｊは、波面の変更ΔＷ１及びΔＷ２が実質的に平坦であるように、及び波面の変更が、以下の
【００８８】
【数１７】
2005515580.tif 000019
を満たすように、選ばれるものである。波面の変更ΔＷ１及びΔＷ２が、実質的に一定の位相差によって、互いに実質的に異なってもよいことに留意する。
【００８９】
よって、階段高さｈｊは、位相変化ΔΦ１（ｐ１）及びΔΦ２（ｐ２）の両方が、２πを法とする定数（例えば、ゼロ）に実質的に等しく、ここで位相変化ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ１（ｐ１）は、実質的に互いに異なってもよいように、並びに、波面の変更ΔＷ３及び波面収差Ｗａｂｂの和が、ゼロに実質的に等しいように選ばれる。実例としてのみ、階段型プロファイルの第一の実施形態の例を、以下に記載するが、ここで階段型プロファイルは、五つの階段を含む。
【００９０】
最後に、表ＩＩＩは、ｑｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１）に等しい階段高さによって導入される値ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）を示し、ここで、ｐ１＝ｐｅであり、“ｑ”は、整数である。これらの値は、表Ｉから見出され、ここで値ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）は、知られており、すなわちｑ＝１に対してｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１）、に等しい階段高さ、ここでｐ１＝ｐｏである。
【００９１】
表ＩＩＩ
【００９２】
【表３】
2005515580.tif 000020
表ＩＩＩにおいて、位相変化ΔΦ２（ｐ２）が、２πを法とするゼロ又はπ実質的に等しいこと、及び位相変化ΔΦ３（ｐ３）が、実質的に５つの２πを法とする実質的に異なる値を有することに留意する。これは、表ＩＩと矛盾せず、ここでｐ２＝ｐｏに対して＃ΔΦ２（ｐ２）＝２及びｐ３＝ｐｏに対して＃ΔΦ３（ｐ３）＝５である。
【００９３】
偏光ｐ３が偏光ｐ１と異なるので、位相変化ΔΦ３（ｐ３）の少なくとも三つの異なる値を選ぶことができ、それによって、多数の階段（典型的には、５０個以上の階段）を備えた階段型プロファイルが、あまり実用的ではないので、相対的に少数の階段、典型的には４０個未満の階段を備えた階段型プロファイルの設計を可能にすることに帰着することに留意する。
【００９４】
第二に、表ＩＶは、階段高さｈｊの“最適化された輪帯”（＝ｑｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１））を示し、ここで、ｐ１＝ｐｅであり、位相変化の値がΔΦ３（ｐ３）／２πであり、それらは、Ｂ．Ｈ．Ｗ．Ｈｅｎｄｒｉｋｓ等による前記論文から知られた方法によって、ｐ３＝ｐｏ及び波面収差Ｗａｂｂ（図４）と共に表ＩＩＩから決定される。また、表ＩＶは、階段高さｈｊに対して、表３により平坦な波面の変更ΔＷ２を近似するための位相変化の値ΔΦ２（ｐ２）を示し、ここでｐ２＝ｐｏである。
【００９５】
表ＩＶ
【００９６】
【表４】
2005515580.tif 000021
また、表ＩＶにおいて、放射ビームの偏光に基づいた屈折率の値を選ぶ可能性により、ＮＰＳは、たった６．５３μｍの階段高さにおける差を備えた都合がよい階段型プロファイルを有することに留意する。それどころか、前記特許出願ＥＰ０１２０１２５５．５から知られたＮＰＳは、１６μｍを超える階段高さにおける差を有し、それによって、作ることが困難である既知のＮＰＳに帰着する。
【００９７】
図５は、表ＩＶによるＮＰＳ２４の階段高さｈ（ｘ）を表す曲線８０を示す。曲線８０に関して、階段型プロファイルは、隣接する階段の間における相対的な階段高さｈｊ＋１−ｈｊが、実質的にａλ１に等しい光路を有する相対的な階段高さを含み、ここでａは、整数であり、ａ＞１であり、“λ１”は、設計波長であるように、設計されることに留意する。言い換えれば、このような相対的な階段高さは、基準の高さｈｒｅｆ（λ＝λ１，ｐ＝ｐ１）よりも高い。
【００９８】
図６Ａは、波面収差Ｗａｂｂを補償するための図５に示すＮＰＳによって導入される波面の変更ΔＷ３を表す曲線８２を示す。図６Ａにおいて、基準“ｊ”が、図５に関して定義されるような階段に対応することに留意する。
【００９９】
比較によって、図６Ｂは、図４に示す波面収差及び図６Ａに示す波面の変更の組み合わせを表す曲線８３を示す。
【０１００】
再び表ＩＶを参照することによって、位相変化ΔΦ２（ｐ２）が、ゼロに実質的に等しく、それによって、平坦な波面の変更ΔＷ２を導入すること、対応する最適化された輪帯と関連した位相変化ΔΦ３（ｐ３）が、波面収差Ｗａｂｂ（ここでは球面収差）を近似することにもまた留意する。
【０１０１】
表Ｖは、波面の変更ΔＷ１、ΔＷ２、及びΔＷ３に対する値ＯＰＤｒｍｓ［Ｗａｂｂ＋ΔＷｉ］を示し、ここで放射ビーム１５、１５’、及び１５’’は、（それぞれの波長及び偏光で）表ＩＶによる（及び図４に示す）波面収差Ｗａｂｂを補償するためのＮＰＳを通り抜ける。また、表Ｖは、（すなわち、表ＩＶによるＮＰＳ２４の補正無しで）波面収差Ｗａｂｂと関連した値ＯＰＤｒｍｓ［Ｗａｂｂ］を示す。値ＯＰＤｒｍｓ［Ｗａｂｂ＋ΔＷｉ］及びＯＰＤｒｍｓ［Ｗａｂｂ］を、光線追跡のシミュレーションから計算しておいた。
【０１０２】
表Ｖ
【０１０３】
【表５】
2005515580.tif 000022
表Ｖにおいて、三つの値ＯＰＤｒｍｓ［Ｗａｂｂ＋ΔＷｉ］は、表ＩＶによりＮＰＳ２４に対して回折限界より下にある、すなわち、７０ｍλより小さく、それによっていずれの形式の光記録担体をも走査することを可能にすることに留意する。
【０１０４】
階段型プロファイルの第一の実施形態の代替物として、位相変化ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ１（ｐ１）は、実質的に互いに等しく、ここで偏光ｐ１は、偏光ｐ２と異なる、すなわち、
【０１０５】
【数１８】
2005515580.tif 000023
である。
【０１０６】
ｐ１＝ｐｏ、ｐ２＝ｐｅ、及びｐ３＝ｐｅである場合において、式（０ｃ）、（５ｂ）、（５ｃ）及び（９）から、
【０１０７】
【数１９】
2005515580.tif 000024
であることを導出する。
【０１０８】
式（１０）から、当然の結果として、
【０１０９】
【数２０】
2005515580.tif 000025
であることになる。
【０１１０】
このように、例えば、ｎｏ＝１．５、λ１＝４０５ｎｍ、及びλ２＝６５０ｎｍである場合において、ｎｅ＝１．８０２であることを式（１１）から導出する。その結果として、屈折率がｎｅ及びｎｏが、それぞれ、１．８０２及び１．５に実質的に等しい、複屈折材料を選んでもよい。
【０１１１】
本記載において、二つの屈折率ｎａ及びｎｂは、実質的に等しく、ここで｜ｎａ−ｎｂ｜が、好ましくは０．１、より好ましくは０．００５以下であり、ここで値０．０１及び０．００５は、純粋に任意の選択の事項である。
【０１１２】
第二の実施形態において、実例としてのみ、光記録担体３、３’、及び３’’は、それぞれ、ＢＤ形式のディスク、ＤＶＤ形式のディスク、及びＣＤ形式のディスクである。第一に、波長λ１は、３６５及び４４５ｎｍの間における範囲に含まれ、好ましくは４０５ｎｍである。波長λ２は、６２０及び７００ｎｍの間における範囲に含まれ、好ましくは６５０ｎｍである。波長λ３は、７４０及び８２０ｎｍの間の範囲に含まれ、好ましくは７８５ｎｍである。第二に、開口数ＮＡ１は、読み取りモードにおいて及び書き込みモードにおいて、約０．８５に等しい。開口数ＮＡ２は、読み取りモードにおいては約０．６に等しく、書き込みモードにおいては０．６より上であり、好ましくは０．６５である。開口数ＮＡ３は、０．５より下にあり、好ましくは０．４５である。第三に、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３は、以下のｐ１＝ｐｅ、ｐ２＝ｐｅ、及びｐ３＝ｐｏのようなものである。
【０１１３】
第二の実施形態において、対物レンズ１７は、両非球面素子である。対物レンズ１７は、Ｚ軸（その光軸の方向）に沿って２．１２０ｍｍの厚さ及び４．０ｍｍの直径を備えた入射瞳を有する。対物レンズ１７の開口数は、波長λ１（＝４０５ｎｍ）で０．８５に、波長λ２（＝６５０ｎｍ）で０．６に、及び波長λ３（＝７８５ｎｍ）で０．４５に等しい。対物レンズ１７のレンズ本体は、波長λ１（＝４０５ｎｍ）で１．９１８１に、波長λ２（＝６５０ｎｍ）で１．８７４８に、及び波長λ３（＝７８５ｎｍ）で１．８６６４に、等しい屈折率を備えたＳｃｈｏｔｔ社のガラスのＬＡＳＦＮ３１で作られる。対物レンズ１７の第一及び第二の表面の回転対称非球面の形状は、以下の式
【０１１４】
【数２１】
2005515580.tif 000026
によって与えられ、ここで、“Ｈ（ｒ）”は、ミリメートルでのレンズ１７の光軸に沿った表面の位置であり、“ｒ”は、ミリメートルでの光軸までの距離であり、“Ｂｋ”は、Ｈ（ｒ）のｋ番目のパワーの係数である。レーザーに面する第一の表面に対する係数Ｂ２からＢ１４までの値は、それぞれ、０．２７０２５４６７、０．０１３６２１５０３、０．００１０８８７２２８、０．０００２５１２２３８３、−５．８１５００３７  １０−５、２．１９１１９６４  １０−５、−１．９６５１０１  １０−６である。光記録担体に面する第二の表面に対して、レーザーに面する第一の表面に対する係数Ｂ２からＢ１４までの値は、それぞれ、０．０８５６１５３６２、０．０２９０３４４４１、−０．０３１１７４２５４、０．０２３２２３３５、−０．０１２０３２１３７、０．００３５６６５５６４、−０．０００４４６５８８９８である。作動距離は、すなわち、対物レンズ１７及び光記録担体の間における距離は、０．１ｍｍの被覆層の厚さを有するＢＤ形式のディスクに対して波長λ１（＝４０５ｎｍ）で１．０００ｍｍに、０．６ｍｍの被覆層の厚さを有するＤＶＤ形式のディスクに対して波長λ２（＝６５０ｎｍ）で０．７９６１ｍｍに、及び１．２ｍｍの被覆層の厚さを有するＣＤ形式のディスクに対して波長λ３（＝７８５ｎｍ）で０．４４４６ｍｍに、等しい。ディスクの被覆層の厚さは、波長λ１（＝４０５ｎｍ）で１．６１８８に、波長λ２（＝６５０ｎｍ）で１．５８０６に、及び、波長λ３（＝７８５ｎｍ）で１．５７３１に、等しい屈折率を備えたポリカーボネートで作られる。対物レンズ１７は、ＢＤ形式と互換性があることに留意する。ＤＶＤ形式のディスク及びＣＤ形式のディスクを走査することに適する対物レンズを作るために、被覆層の厚さの差及び球面色収差により発生する球面収差を補償する必要がある。球面収差をゼルニケ多項式の形態で表現することができる。さらなる情報に関しては、例えば、Ｍ．Ｂｏｒｎ  ａｎｄ  Ｅ．Ｗｏｌｆ，“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ”，ｐ４６４−４７０（６ｔｈ  ｅｄ．）（Ｐｅｒｇａｍｏｎ  ｐｒｅｓｓ）（ＩＳＢＮ  ０−０８−０９４８２−４）を参照のこと。式（１２）によって設計されるような対物レンズ１７から発生する球面収差Ｗａｂｂの量を、図４を参照して上に説明したような光線追跡によって決定することができる。
【０１１５】
従って、第二の実施形態において、階段型プロファイルは、波長λ２及びλ３で波面収差Ｗａｂｂを補償するためにさらに設計される。このように、階段高さｈｊは、波面の変更ΔＷ１が平坦であるように、及び波面の変更ΔＷ２が、波長λ２に対して波面収差Ｗａｂｂ，２を補償すると共に波面の変更ΔＷ３が、波長λ３に対して波面収差Ｗａｂｂ，３を補償するように、選ばれるものである。
【０１１６】
よって、階段高さｈｊは、位相変化ΔΦ１（ｐ１）の両方が、２πを法とするゼロに実質的に等しいように、並びに波面の変更ΔＷ２及びΔＷ３の和並びに波面収差Ｗａｂｂが、それぞれ、波長λ２及びλ３でゼロに実質的に等しく、ここで位相変化ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ１（ｐ１）は、実質的に互いに異なってもよいように、選ばれる。実例としてのみ、階段型プロファイルの第二の実施形態の例を、以下に記載するが、ここで階段型プロファイルは、２３個の階段を含む。
【０１１７】
最後に、表ＩＩＩと同様に、表ＶＩは、ｑｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１）に等しい階段高さによって導入される値ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）を示し、ここで、ｐ１＝ｐｅであり、“ｑ”は、整数である。これらの値は、表Ｉから見出され、ここで値ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）は、知られており、すなわちｑ＝１に対してｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１）、に等しい階段高さ、ここでｐ１＝ｐｏである。
【０１１８】
表ＶＩ
【０１１９】
【表６】
2005515580.tif 000027
表ＶＩにおいて、位相変化ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）が、それぞれ、２πを法とする８個及び１１個の実質的に異なる値を有することに留意する。これは、表ＩＩと矛盾せず、ここでｐ２＝ｐｏに対して＃ΔΦ２（ｐ２）＝８及びｐ３＝ｐｅに対して＃ΔΦ３（ｐ３）＝１１である。
【０１２０】
また、偏光ｐ３が偏光ｐ１及びｐ２と異なるので、位相変化ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）の少なくとも三つの異なる値を選ぶことができ、それによって、多数の階段（典型的には、５０個以上の階段）を備えた階段型プロファイルが、あまり実用的ではないので、相対的に少数の階段、典型的には４０個未満の階段を備えた階段型プロファイルの設計を可能にすることに帰着することにも留意する。
【０１２１】
第二に、表ＩＶと同様に、表ＶＩＩは、階段高さｈｊの“最適化された輪帯”（＝ｑｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１））を示し、ここで、ｐ１＝ｐｅであり、位相変化の値がΔΦ２（ｐ２）／２π及びΔΦ３（ｐ３）／２πであり、それらは、Ｂ．Ｈ．Ｗ．Ｈｅｎｄｒｉｋｓ等による前記論文から知られた方法によって、ｐ２＝ｐｅ及びｐ３＝ｐｏ並びに波面収差Ｗａｂｂ（図４参照）と共に表ＩＩＩから決定される。
【０１２２】
また、表ＶＩＩは、階段高さｑｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１）に対して、ここでｐ１＝ｐｏであるが、表ＶＩにより球面収差のタイプの波面ΔＷ２を近似するための位相変化の値ΔΦ２（ｐ２）を示し、ここでｐ２＝ｐｏである。また、表ＶＩＩは、階段高さｑｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１）に対して、表ＶＩにより最適化された輪帯を近似するための位相変化の値ΔΦ３（ｐ３）を示し、ここでｐ３＝ｐｅである。また、表ＶＩＩは、（式（４ａ）から計算した、ここでｐ１＝ｐｏである）対応する高さｈｊを示す。
【０１２３】
表ＶＩＩ
【０１２４】
【表７】
2005515580.tif 000028
表ＶＩＩにおいて、対応する“最適化された輪帯”と関連した位相変化ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）の両方が、球面収差及びデフォーカスのタイプの波面の変更を近似することに留意する。言い換えれば、表ＶＩＩによるＮＰＳと共に提供された光走査デバイスは、都合よくは、それが、一つの対物レンズのみを要求するので、ＢＤ形式、ＤＶＤ形式、及びＣＤ形式と互換性がある。
【０１２５】
また、偏光ｐ３が偏光ｐ１と異なるので、位相変化ΔΦ２（ｐ２）及びΔΦ３（ｐ３）の少なくとも三つの異なる値を選ぶことができ、それによって、多数の階段（典型的には、５０個以上の階段）を備えた階段型プロファイルが、あまり実用的ではないので、相対的に少数の階段、典型的には４０個未満の階段を備えた階段型プロファイルの設計を可能にすることに帰着することにも留意する。
【０１２６】
図７は、表ＶＩＩによるＮＰＳ２４の階段高さｈ（ｘ）を表す曲線８３を示す。曲線８３に関して、階段型プロファイルは、隣接する階段の間における相対的な階段高さｈｊ＋１−ｈｊが、実質的にａλ１に等しい光路を有する相対的な階段高さを含み、ここでａは、整数であり、ａ＞１であり、“λ１”は、設計波長であるように、設計されることに留意する。言い換えれば、このような相対的な階段高さは、基準の高さｈｒｅｆ（λｒｅｆ＝λ１，ｐｒｅｆ＝ｐ１）よりも高い。
【０１２７】
表Ｖと同様に、表ＶＩＩＩは、波面の変更ΔＷ１、ΔＷ２、及びΔＷ３に対する値ＯＰＤｒｍｓ［Ｗａｂｂ＋ΔＷｉ］を示し、ここで放射ビーム１５、１５’、及び１５’’は、（それぞれの波長及び偏光で）表ＶＩＩによる（及び図７に示す）ＮＰＳを通り抜ける。また、表ＶＩＩＩは、（すなわち、表ＶＩＩによるＮＰＳ２４の補正無しで）波面収差Ｗａｂｂと関連した値ＯＰＤｒｍｓ［Ｗａｂｂ］を示す。値ＯＰＤｒｍｓ［Ｗａｂｂ＋ΔＷｉ］及びＯＰＤｒｍｓ［Ｗａｂｂ］を、光線追跡のシミュレーションから計算しておいた。
【０１２８】
表ＶＩＩＩ
【０１２９】
【表８】
2005515580.tif 000029
表ＶＩＩＩにおいて、三つの値ＯＰＤｒｍｓ［Ｗａｂｂ＋ΔＷｉ］は、表ＶＩＩによりＮＰＳ２４に対して回折限界より下にある、すなわち、７０ｍλより小さく、それによっていずれの形式の光記録担体をも走査することを可能にすることに留意する。
【０１３０】
階段型プロファイルの第二の実施形態の代替物として、値ΔΦ２（ｐ２）は、値ΔΦ３（ｐ３）に実質的に等しく、ここで偏光ｐ２は、偏光ｐ３と異なる、すなわち、
【０１３１】
【数２２】
2005515580.tif 000030
である。
【０１３２】
ｐ１＝ｐｏ、ｐ２＝ｐｏ、及びｐ３＝ｐｅである場合において、式（０ｃ）、（５ｂ）、（５ｃ）及び（１３）から、
【０１３３】
【数２３】
2005515580.tif 000031
であることを導出する。
【０１３４】
式（１４）から、当然の結果として、
【０１３５】
【数２４】
2005515580.tif 000032
であることになる。
【０１３６】
このように、例えば、ｎｏ＝１．５、λ３＝７８５ｎｍ、及びλ２＝６５０ｎｍである場合において、ｎｅ＝１．６０３であることを式（１５）から導出する。その結果として、屈折率がｎｅ及びｎｏが、それぞれ、１．６０３及び１．５に実質的に等しい、複屈折材料を選んでもよい。
【０１３７】
上述した実施形態において、ＣＤ形式のディスク、ＤＶＤ形式のディスク、及びＢＤ形式のディスク又はＨＤ−ＤＶＤ形式のディスクと互換性のある光走査デバイスを記載すると同時に、本発明による走査デバイスを、走査される任意の他のタイプの光記録担体に代わりに使用することができることは認識されることである。
【０１３８】
上述した階段型プロファイルの代替物は、球面収差の他のタイプの、例えばデフォーカスのタイプの対称的な波面の変更が導入されるために、設計される。このような波面の変更を表す数学的関数に関するより多くの情報に関しては、例えば、“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ”と題されたＭ．Ｂｏｒｎ及びＥ．Ｗｏｌｆによる本（Ｐｅｒｇａｍｏｎ  ｐｒｅｓｓ  ６ｔｈ  Ｅｄ．）（ＩＳＢＮ  ０−０８−０２６４８２−４）のｐ４６４−ｐ４７０を参照のこと。
【０１３９】
上述した階段型プロファイルの他の代替物において、波長λ２又はλ３は、設計波長λｒｅｆとして選ばれる。表ＩＸは、波長λｒｅｆがλ２又はλ３に等しいと共に偏光ｐｒｅｆがｐｏ又はｐｅに等しく、ここで例えばｎｏ＝１．５、ｎｅ＝１．６２、λ２＝６５０ｎｍ、及びλ３＝７８５ｎｍである場合における基準の高さｈｒｅｆ（λ，ｐ）の値を示す。
【０１４０】
表ＩＸ
【０１４１】
【表９】
2005515580.tif 000033
対物レンズの入射面に配置されるＮＰＳに対する代替物は、平面のような任意の形状のものであってもよい。
【０１４２】
７８５ｎｍ、６６０ｎｍ、及び４０５ｎｍの波長と共に記載した光走査デバイスに対する代替物を使用すると、光記録担体を走査することに適する波長の任意の他の組み合わせの放射ビームを使用してもよいことは、認識されることである。
【０１４３】
上記の値の開口数と共に記載した光走査デバイスに対する別の代替物として、光記録担体を走査することに適する開口数の任意の他の組み合わせの放射ビームを使用してもよいことは、認識されることである。
【０１４４】
上述した光走査デバイスの別の代替物として、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３の少なくとも一つは、ＮＰＳが、その偏光が第一の状態にあるとき平坦な波面の変更を、及びその偏光が第二の状態にあるとき球面収差又はデフォーカスのタイプの波面の変更を、導入するように、第一の状態及び第二の状態の間で切り替えられる。偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３の各々の切り替えは、例えば、出願番号ＥＰ０１２０４７８６．６で２００１年１２月７日に出願された欧州特許出願から知られていることに留意する。
【０１４５】
代わりに、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３の少なくとも一つは、ＮＰＳが、その偏光が第一の状態にあるとき球面収差及び／又はデフォーカスのタイプの第一の量の波面の変更を、並びにその偏光が第二の状態にあるとき球面収差及び／又はデフォーカスのタイプの第二の異なる量の波面の変更を、導入するように、第一の状態及び第二の状態の間で切り替えられる。
【０１４６】
特定の場合には、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３の各々を、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３が第一の状態にあるときＮＰＳが平坦な波面の変更を、並びに、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３が第二の状態にあるとき球面収差及び／又はデフォーカスのタイプの波面の変更を、導入するように、第一の状態及び第二の状態の間で切り替える。これは、都合よくは、波長λ１、λ２、及びλ３に関して、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３がそれぞれ第一の状態にあるとき三つのそれぞれの平坦な波面の変更を、並びに偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３がそれぞれ第二の状態にあるとき球面収差及び／又はデフォーカスのタイプの三つの波面の変更を、導入するためのＮＰＳを設計することを可能にする。よって、ＮＰＳは、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３が第一の状態にあるとき場合には、光学的効果を有さず、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３が第二の状態にあるとき（球面収差及び／又はデフォーカスのタイプの波面の変更を発生させることによって）光学的効果を有する。
【０１４７】
上記に関して、このようなＮＰＳが提供される光走査デバイスが、八つの異なる構成を有するように、偏光ｐ１、ｐ２、及びｐ３を独立に切り替えることができることに留意する。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明による光走査デバイス１の構成部品の概略的な実例である。
【図２】図１の走査デバイスに使用する対物レンズの概略的な実例である。
【図３】図２の対物レンズ概略的な正面図である。
【図４】図２及び３に示す対物レンズによって発生した波面収差を表す曲線を示す。
【図５】図２及び３に示すＮＰＳの第一の実施形態の階段高さを表す曲線を示す。
【図６Ａ】図５に示すＮＰＳによって導入される波面の変更を表す曲線を示す。
【図６Ｂ】図４に示す波面収差及び図６Ａに示す波面収差の組み合わせを表す曲線を示す。
【図７】図２及び３に示すＮＰＳの第二の実施形態の階段高さを表す曲線を示す。
【図１】
2005515580.tif 000036
【図２】
2005515580.tif 000037
【図３】
2005515580.tif 000038
【図４】
2005515580.tif 000039
【図５】
2005515580.tif 000040
【図６Ａ】
2005515580.tif 000041
【図６Ｂ】
2005515580.tif 000042
【図７】
2005515580.tif 000043
【国際調査報告】
2005515580.tif 000044
2005515580.tif 000045
2005515580.tif 000046