(57)【要約】  光走査デバイスは、放射ビーム（４）で情報層（２）を走査するためのものである。それは、前記放射ビームを提供するための放射源（６）、前記放射ビームを前記情報層上の走査スポット（１７）に変換するためのレンズ系（７）、及び前記放射源と前記走査スポットとの間に配置される波面変更子を含む。変更子は、前記第二の放射ビームに波面の変更を導入するために、各々非球面（３０１ｂ、３０２ａ）を有する二つの素子（３０１、３０２）を含み、相互に直線的に可動である。本発明によれば、非球面は、素子（３０１、３０２）の第一の相互の直線的な変位が、前記第二の放射ビームに第一の軸（Ｘｏ）に沿って第一の波面の変更（Ｗａ）を導入すると共に、素子の第二の相互の直線的な変位が、前記第二の放射ビームに前記第二の軸（Ｙｏ）に沿って第二の波面の変更（Ｗｂ）を導入するように形作られる。
2005513696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射ビームによって光記録担体の情報層を走査する光走査デバイスであって、
前記光走査デバイスは、
前記放射ビームを提供する放射源、及び
前記放射ビームを、収束する放射ビームへ変換して、前記情報層の位置に走査スポットを形成するレンズ系を含み、
前記レンズ系は、光学軸を有する第一の対物レンズを含み、
前記光走査デバイスは、
第一の放射ビームを、第二の放射ビームへ変換する、前記放射源と前記走査スポットの位置との間に配置される波面変更子
を含み、
前記波面変更子は、第一の非球面を有する第一の素子及び第二の非球面を有する第二の素子を含み、
前記第一及び第二の素子は、前記第二の放射ビームに波面の変更を導入するために相互に直線的に可動である光走査デバイスにおいて、
前記第一及び第二の非球面は、
第一の軸に沿った第一の距離にわたる前記第一及び第二の素子の第一の相互の直線的な変位は、前記第二の放射ビームに前記第一の軸に沿って第一の波面の変更を導入するように、並びに
異なる第二の軸に沿った第二の距離にわたる前記第一及び第二の素子の第二の相互の直線的な変位は、前記第二の放射ビームに前記第二の軸に沿って第二の波面の変更を導入するように、
形作られることを特徴とする、光走査デバイス。
【請求項２】
前記第一の非球面の形状は、実質的に、関数Ｓ’（ｘ，ｙ）によって定義され、
前記第二の非球面の形状は、実質的に、関数Ｓ’’（ｘ，ｙ）によって定義され、
前記関数Ｓ’（ｘ，ｙ）及びＳ’’（ｘ，ｙ）は、
【数１】
2005513696.tif 000034
によって決定され、
“（ｘ，ｙ）”は、基準面における系Ｘ０Ｙ０におけるデカルト座標であり、
前記系は、前記光学軸及び前記基準面の交差の点に原点を有し、
前記Ｘ０軸及びＹ０軸は、それぞれ、前記第一及び第二の軸であり、
“ａ１”及び“ａ２”は、前記第一の相互の直線的な変位の場合に、前記Ｘ０軸に沿った前記第一及び第二の素子のそれぞれの変位であり、
“ｂ１”及び“ｂ２”は、前記第二の相互の直線的な変位の場合に、前記Ｙ０軸に沿った前記第一及び第二の素子のそれぞれの変位であり、
“ｎ１”及び“ｎ２”は、前記第一及び第二の素子のそれぞれの光学的なインデックスであり、
“Ｓ’（ｘ，ｙ）”及び“Ｓ’’（ｘ，ｙ）”は、前記第一及び第二の非球面のそれぞれの形状を表す、請求項１に記載の光走査デバイス。
【請求項３】
前記第一及び第二の非球面の形状は、実質的に同一であり、実質的に
【数２】
2005513696.tif 000035
によって決定される関数Ｓ（ｘ，ｙ）によって定義され、
“ａ”及び“ｂ”は、それぞれ、前記第一及び第二の変位であり、
“ｎ”は、前記第一及び第二の素子のそれぞれの光学的なインデックスであり、
“Ｓ（ｘ，ｙ）”は、前記第一及び第二の非球面のそれぞれの形状を表す、請求項２に記載の光走査デバイス。
【請求項４】
前記関数Ｓ（ｘ，ｙ）、Ｓ’（ｘ，ｙ）、及び／又はＳ’’（ｘ，ｙ）は、
三次のコマの形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第一の項“（ｘ２＋ｙ２）２”、
傾斜の形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第二の項“ｘ２＋Ｄ２ｙ２”、
それぞれ非点収差及び傾斜の形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第三の項“ｘ３＋Ｄ３ｙ２”、
それぞれ線のコマ及び傾斜の形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第四の項“ｘ４＋Ｄ４ｙ２”、
それぞれ傾斜及び非点収差の形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第五の項“ｘ２＋Ｄ５ｙ３”、
非点収差の形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第六の項“ｘ３＋Ｄ６ｙ３”、
それぞれ線のコマ及び非点収差の形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第七の項“ｘ４＋Ｄ７ｙ３”、
それぞれ傾斜及び線のコマの形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第八の項“ｘ２＋Ｄ８ｙ４”、
それぞれ非点収差及び線のコマの形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第九の項“ｘ３＋Ｄ９ｙ４”、
線のコマの形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第十の項“ｘ４＋Ｄ１０ｙ４”、又は
五次のコマの形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第十一の項“（ｘ２＋ｙ２）３”
を含み、
“Ｄ２”は、前記デカルト座標（ｘ，ｙ）に関して一定のゼロでないパラメータであり、
“Ｄ３”は、前記デカルト座標（ｘ，ｙ）に関して一定のゼロでないパラメータであり、
“Ｄ４”は、前記デカルト座標（ｘ，ｙ）に関して一定のゼロでないパラメータであり、
“Ｄ５”は、前記デカルト座標（ｘ，ｙ）に関して一定のゼロでないパラメータであり、
“Ｄ６”は、前記デカルト座標（ｘ，ｙ）に関して一定のゼロでないパラメータであり、
“Ｄ７”は、前記デカルト座標（ｘ，ｙ）に関して一定のゼロでないパラメータであり、
“Ｄ８”は、前記デカルト座標（ｘ，ｙ）に関して一定のゼロでないパラメータであり、
“Ｄ９”は、前記デカルト座標（ｘ，ｙ）に関して一定のゼロでないパラメータであり、
“Ｄ１０”は、前記デカルト座標（ｘ，ｙ）に関して一定のゼロでないパラメータである、請求項２又は３に記載の光走査デバイス。
【請求項５】
前記関数Ｓ（ｘ，ｙ）、Ｓ’（ｘ，ｙ）、及び／又はＳ’’（ｘ，ｙ）は、少なくとも、対応する非球面の一部分に対してゼロでない一定のパラメータに、及びその面の残りの部分に対してゼロに、等しい階段関数Ｑ（ｘ，ｙ）を含み、
前記パラメータは、実質的に、ｍλ／（ｎ−１）に等しく、
“λ”は、前記波面変更子が配置される光学通路における前記放射ビームの波長であり、
“ｍ”は、整数の値であり、
“ｎ”は、対応する素子の屈折率である、請求項２、３又は４に記載の光走査デバイス。
【請求項６】
前記収束する放射ビームの縁の強度を増加させる平坦な強度のレンズをさらに含み、
前記第一及び第二の非球面は、前記第一及び／又は第二の波面の変更が、前記平坦な強度のレンズによって導入されるコマの波面収差を実質的に補償することが可能であるように、形作られる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光走査デバイス。
【請求項７】
前記第二の放射ビームに存在する第一の波面収差及び第二の波面の変更を補償する収差補償子をさらに含み、
前記補償子は、
それぞれ前記第一及び第二の波面収差を表す第一の検出信号及び第二の検出信号を提供する収差検出器、並びに
前記検出信号に応答して、前記第二の放射ビームが実質的に無収差であるように、前記第一の波面の変更及び前記第二の波面の変更を導入するために配置される前記波面変更子
を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査デバイス。
【請求項８】
前記検出系は、焦点誤差信号及び／又は径方向追跡誤差信号を提供するために配置され、
前記情報層の及び／又は走査されるものである前記情報層の軌道の位置に関して前記走査スポットの位置を制御する、サーボ回路及び前記焦点誤差信号及び／又は径方向追跡誤差信号に応答する作動器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の光走査デバイス。
【請求項９】
誤差補正用の情報処理ユニットをさらに含む、請求項１に記載の光走査デバイス。
【請求項１０】
第一の放射ビームを第二の放射ビームへ変換する波面変更子であって、
前記波面変更子は、第一の非球面を有する第一の素子及び第二の非球面を有する第二の素子を含み、
前記第一及び第二の素子は、前記第二の放射ビームに波面の変更を導入するために相互に直線的に可動である波面変更子において、
前記第一及び第二の非球面は、
第一の軸に沿った第一の距離にわたる前記第一及び第二の素子の第一の相互の直線的な変位は、前記第二の放射ビームに前記第一の軸に沿って第一の波面の変更を導入するように、並びに
異なる第二の軸に沿った第二の距離にわたる前記第一及び第二の素子の第二の相互の直線的な変位は、前記第二の放射ビームに前記第二の軸に沿って第二の波面の変更を導入するように、
形作られることを特徴とする波面変更子。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、放射ビームによって光記録担体の情報層を走査するための光走査デバイスに関し、光走査デバイスは、
（ｉ）前記放射ビームを提供するための放射源、及び
（ｉｉ）情報層の位置に走査スポットを形成するために、前記放射ビームを、収束する放射ビームへ変換するためのレンズ系を含み、
レンズ系は、光学軸を有する第一の対物レンズを含み、
光走査デバイスは、
（ｉｉｉ）第一の放射ビームを第二の放射ビームへ変換するための、前記放射源と前記走査スポットの位置との間に配置される波面変更子を含み、
波面変更子は、第一の非球面を有する第一の素子及びを第二の非球面を有する第二の素子を含み、
前記第一及び第二の素子は、前記第二の放射ビームに波面の変更を導入するために相互に直線的に可動である。
【０００２】
また、本発明は、第一の放射ビームを第二の放射ビームへ変換するための波面変更子に関し、波面変更子は、第一の非球面を有する第一の素子及び第二の非球面を有する第二の素子を含み、前記第一及び第二の素子は、前記第二の放射ビームに波面の変更を導入するために相互に直線的に可動である。
【０００３】
“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”）ために、情報層に情報を書き込む（“書き込みモード”）ために、及び／又は情報層における情報層を消去する（“消去モード”）ために、放射ビームによって走査することに言及する。“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言及する。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及び開口数に依存するので。開口数を増加させることによって、及び／又は波長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。
【０００４】
光学通路に沿って伝播する放射ビームは、以下の式
【０００５】
【数３】
2005513696.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。
【０００６】
“波面収差”は、以下のものに言及する。物体を像に変換するための、光学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。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、“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。
【０００７】
“波面の変更”は、以下のものに言及する。光学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、放射ビームの光学通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。波面収差のように、波面の変更ΔＷを記載する数学的関数が、それぞれ、一、二等の半径の次数を有するとすれば、波面の変更は、放射ビームの断面における半径の一、二等の次数の対称的又は非対称的な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、波面の変更ΔＷの法を取った後、結果として生じる波面は、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
【０００８】
【数４】
2005513696.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を、式（０ａ）から導出することができる。
【０００９】
波面の変更又は波面収差のいずれかの“ＯＰＤ”は、波面収差又は変更の光路差に言及する。光路差ＯＰＤの平方自乗平均の値ＯＰＤｒｍｓは、以下の式
【００１０】
【数５】
2005513696.tif 000005
によって与えられ、ここで、“ｆ”は、波面収差又は波面の変更を記載する数学的関数であり、“ｒ”及び“θ”は、光学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学軸の交差の点である。
【００１１】
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”。同様に、二つの値ＯＰＤｒｍｓ，１及びＯＰＤｒｍｓ，２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”。
【００１２】
波面の変更及び波面収差の和の値ＯＰＤｒｍｓが、実質的に、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、波面の変更は、放射ビームに存在する波面収差を“実質的に補償する”。そして、放射ビームは、“収差の無い”ものであると言われる。
【００１３】
“波面変更子”は、放射ビームの断面における位置に依存して経路長の差を導入することによって波面の変更を導入するために使用される。このような変更子を、ビームの波面における焦点の曲率を導入することによってそれの収束発散のような放射ビームの特性を変化させるために、又は、傾斜を導入することによって、ビームの方向を変化させるために、使用してもよい。また、波面変更子は、望まれない波面収差を補償するための波面補償子として動作させてもよい。
【００１４】
開始の段落に記載したタイプの光走査デバイスでディスクの形状を有する光記録担体を走査するとき、問題は、ディスクの半径の方向におけるディスクの反りによる、収束するビームにおけるコマの発生である。このような反りは、対物レンズの光学軸とディスクの法線方向との間における傾斜の存在に帰着する。この問題は、高い情報密度を有する記録担体の場合に、いっそうより重大であり、ここで記録担体に入射する放射ビームの開口数は、相対的に高い。例えば、これは、いわゆるＤＶＤ＋ＲＷ形式の記録担体に対する場合であり、ここで入射ビームの開口数は、おおよそ０．６５に等しい。
【００１５】
コマの発生の前記問題に対する解決手段は、放射源と走査スポットの位置との間における光の光学通路に配置される波面変更子を使用することに存し、変更子は、各々平坦な面及び非球面を有する一組みのプレートを含む。このような変更子は、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｖｏｌ．３８（１９９９）のｐ８６−ｐ９０の“Ｌａｔｅｒａｌ  ｓｈｉｆｔ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ”と題されたＩ．Ｐａｌｕｓｉｎｓｋｉ  ｅｔ  ａｌによる論文から知られている。プレートは、一緒にするとき、それらが、光学的なパワーを有さない平坦なプレートを形成するように、相補的である。レンズ系の光学軸に垂直な一つの方向における二つのプレートの相互の直線的な変位は、直線的な変位及び非球面の形状に依存する波面の変形の発生に帰着する。
【００１６】
既知の波面変更子の欠点は、一つの方向においてのみコマを補償することである。従って、例えば半径の方向における及び接線の方向におけるコマを補償するために、既知の波面変更子には、二つの作動器によって制御される二組みのプレートを提供しなければならず、それによって波面変更子の構築を複雑及び高価にする。
【００１７】
本発明の目的は、各々、二つの異なる方向、例えば半径の方向及び接線の方向において、収束するビームにおける波面の変更を補正するための非球面を有する一組みの素子を備えた波面変更子を含む光走査デバイスを提供することである。
【００１８】
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達成され、ここで、本発明によれば、前記第一及び第二の非球面は、
第一の軸に沿った第一の距離にわたる前記第一及び第二の素子の第一の相互の直線的な変位が、前記第二の放射ビームに前記第一の軸に沿った第一の波面の変更を導入するように、並びに
異なる第二の軸に沿った第二の距離にわたる前記第一及び第二の素子の第二の相互の直線的な変位が、前記第二の放射ビームに前記第二の軸に沿った第二の波面の変更を導入するように、
形作られる。
【００１９】
光走査デバイスにこのような波面変更子を提供することの利点は、光走査デバイスが、それぞれ、二つのそれぞれの軸に沿った二つの波面変更子を導入することができることである。例えば、走査デバイスの好適な実施形態(以下を参照のこと)は、対物レンズの光学軸に関する記録担体の傾斜により、収束するビームに存在するコマを補償することができる。これは、都合よくは、光走査デバイスに、光記録担体の傾斜に対する相対的に大きい許容誤差の範囲を提供することに帰着する。
【００２０】
光走査デバイスのより好適な実施形態において、非球面の形状は、それぞれ、実質的に関数Ｓ’（ｘ，ｙ）及びＳ’’（ｘ，ｙ）によって、又はこれらの形状が同一であるとすれば、関数Ｓ（ｘ，ｙ）によって、定義され、ここで、関数Ｓ（ｘ，ｙ）、Ｓ’（ｘ，ｙ）及び／又はＳ’’（ｘ，ｙ）は、
三次のコマの形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第一の項“（ｘ２＋ｙ２）２”、
非点収差の形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第二の項“ｘ３＋Ｄ３ｙ３”、又は
四次のコマの形態で前記第一及び第二の波面の変更を導入するために第三の項“（ｘ２＋ｙ２）３”
を含み、ここで、Ｄ３は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００２１】
“（ｘ２＋ｙ２）２”の項を有する関数を備えた非球面の形状を設計することの利点は、それぞれ、例えば、記録担体の法線方向と対物レンズの光学軸との間における傾斜によって発生させられたコマを補償するために使用することができる、第一及び第二の方向に、例えば、接線の及び半径の方向に、第一及び第二の量の三次のコマを導入することである。これは、ディスクの傾斜に対するより大きい許容誤差を光学デバイスに提供する。
【００２２】
“ｘ３＋Ｄ３ｙ３”の項を有する関数を備えた非球面の形状を設計する利点は、それぞれ、例えば、対物レンズを作るときの製造誤差により、放射源から走査スポットまでの光学的な光路において発生させられた非点収差を補償するために使用することができる、第一及び第二の方向に、例えば接線及び半径の方向に、第一及び第二の量の非点収差を導入することである。これは、波面の歪曲の他の原因により、伝わるビームの波面の変更におけるより大きい許容誤差の余裕を光学デバイスに提供する。
【００２３】
本発明の別の目的は、前記第二の放射ビームに、第一の方向、例えば半径の方向に沿って第一の波面の変更を、及び第二の異なる方向、例えば接線の方向に沿って第二の波面の変更を導入するために、第一の放射ビームを第二の放射ビームへ変換するための波面変更子を提供することである。
【００２４】
この目的は、開始の段落に記載したような波面変更子によって達成され、ここで、本発明によれば、前記第一及び第二の非球面は、
第一の軸に沿った第一の距離にわたる前記第一及び第二の素子の第一の相互の直線的な変位が、前記第二の放射ビームに前記第一の軸に沿って第一の波面の変更を導入するように、並びに
異なる第二の軸に沿った第二の距離にわたる前記第一及び第二の素子の第二の相互の直線的な変位が、前記第二の放射ビームに前記第二の軸に沿った第二の波面の変更を導入するように、
形作られる。
【００２５】
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になると思われる。
【００２６】
図１は、第一の放射ビーム４で第一の光記録担体３の第一の情報層２を走査することに使用される本発明による光走査デバイス１を示す。
【００２７】
記録担体３は、透明層５を含み、その一方の側には、情報層２が提供される。情報層２の透明層５から離れて面する側を、保護層によって環境の影響から保護してもよい。透明層５は、情報層２に機械的支持を提供することによって、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、保護層によって、又は情報層２に接続された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２は、軌道を含有する記録担体３の面である。軌道は、集束した又は収束する放射ビームによって追跡される経路であり、その経路上には、情報を表す光学的に読み取り可能なマークが配置される。以下のものにおいて、符号“Ｔ”は、このような軌道を明示する。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有するエリアの形態にあってもよい。図１以下を参照して、記録担体３が、中心Ｃを有するディスクの形状を有すると共に中心Ｃを備えた実質的に円形である軌道を含む場合には、“Ｙ”は、“半径の方向”、すなわち、中心Ｃと走査される軌道の一点との方向に平行な基準軸であり、“Ｘ”は、“接線の方向”、すなわち、ディスクの平面で軌道への接線であると共に“半径の方向”に垂直な方向に平行な基準軸である。また、図１以下を参照して、“Ｚ”は、光走査デバイス１の光学軸１２の基準軸である。（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、ディスク３が平面ＸＹに平行であるとき、真っ直ぐな直交座標系であることに注意する。
【００２８】
実例として、光記録担体３が、いわゆる“Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＢＤ）”形式のディスクである場合には、透明層５の厚さは、おおよそ、０．１ｍｍに等しい。代わりに、記録担体４が、いわゆるＤＶＤ形式のディスクである場合には、透明層５の厚さは、おおよそ０．６ｍｍに等しい。
【００２９】
光走査デバイス１は、放射源６、光学軸１２を有するレンズ系７、及び波面変更子３０を含む。以下のものにおいて、“Ｚ０”は、光学軸に言及する。デバイス１は、ビームスプリッター８、コリメータレンズ９、検出系１０、サーボシステム１１、（図１に示さない）焦点作動器、及び（図１に示さない）径方向作動器、並びに誤差の補正のための情報処理ユニット１４をさらに含む。
【００３０】
放射源６は、記録担体３の情報層２を走査するための放射ビーム４を供給するために配置される。好ましくは、放射源６は、少なくとも、選択された波長λで放射ビーム４を放出する半導体レーザーを含む。実例としてのみ、波長λは、好ましくは、記録担体３が、それぞれＢＤ形式のディスク及びＤＶＤ形式のディスクである場合に、４０５及び６６０ｎｍに等しい。さらに、放射源６には、中心の放射ビーム４から−１及び＋１次の回折された放射ビームとして（図１に示さない）第一の付随の放射ビーム及び第二の付随の放射ビームを形成するための（図１に示さない）回折格子の構造を提供してもよい。
【００３１】
ビームスプリッター８は、放射ビーム４をコリメータレンズ９に向かって反射させる。好ましくは、ビームスプリッター８は、光学軸１２に関して傾斜される平行平面板によって形成される。
【００３２】
コリメータレンズ９は、放射ビーム４を、コリメートされた放射ビーム１４へ変換する。
【００３３】
レンズ系７は、情報層２の位置に走査スポット１７を形成するために、コリメートされたビーム１４を、収束する放射ビーム１６を変換する。収束するビーム１６は、開口数ＮＡを有する。実例としてのみ、光記録担体３がいわゆるＢＤ形式のディスクである場合には、収束するビーム１６の開口数ＮＡは、おおよそ、読み取りモード及び書き込みモードの両方に対して、０．８５に等しい。光記録担体３がいわゆるＤＶＤ形式のディスクである場合には、収束するビーム１６の開口数ＮＡは、おおよそ、読み取りモードに対しては０．６０に、及び書き込みモードに対しては、０．６５に等しい。
【００３４】
レンズ系７は、入射面１８ａ及び射出面１８ｂを有する第一の対物レンズ１８を含む。レンズ系７は、好ましくは開口数ＮＡがおおよそ０．８５に等しい場合に、（図１に示さない）第二の対物レンズをさらに含んでもよい。第二の対物レンズは、対物レンズ１８と一緒に、都合よくは光学素子の相互の位置において対物レンズ１８によってのみ形成される単レンズ系よりも大きい許容誤差を有する複レンズ系を形成する。第二の対物レンズは、対物レンズ１８に面する凸面及び情報層２の位置に面する平坦な面を有する平凸レンズによって形成される。さらに、第一及び第二の対物レンズの入射面及び／又は射出面は、好ましくは、例えばＳＰＩＥ３７４９（１９９９）の４１３−４１４の“Ｄｅｓｉｇｎｓ  ａｎｄ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｏｆ  ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｈｉｇｈ  ＮＡ  ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ  ｌｅｎｓ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”と題されたＢ．Ｈ．Ｗ．Ｈｅｎｄｒｉｋｓ及びＰ．Ｇ．Ｊ．Ｍ．Ｎｕｙｅｎｓによる論文から知られる工程を使用することによって、例えば球面収差を補償するために、非球面に湾曲させられる。他の種類の波面の変更を、非球面レンズを設計することによって、補正することができることに注意する。しかしながら、このような補正は、レンズを設計するとき、予め決定しておいたパラメータに依存する。それは、波面変更子３０（以下を参照のこと）によって導入されるサーボ補正とは対照的に、光走査デバイス１の構成部品の現実の構成に関係なく、同じままである。
【００３５】
走査する間に、前方の収束する放射ビーム１６は、情報層２上で反射し、それによって、前方の収束する放射ビーム１６の光学通路上に戻る後方の発散する放射ビーム２１を形成する。レンズ系７は、後方の放射ビーム２１を、後方のコリメートされた放射ビーム２２に変換する。コリメータレンズ９は、このような後方のコリメートされた放射ビームを、後方のコリメートされてない放射ビーム２３に変換する。ビームスプリッター８は、検出系１０に向かって後方の放射ビーム２３の少なくとも一部を透過させることによって、前方の放射ビーム４を、後方の放射ビーム２３から分離する。
【００３６】
検出系１０は、後方の放射ビーム２３の前記部分を取得すると共にそれを一つ以上の電気信号へ転換するために、配置される。信号の一つは、情報信号Ｓｄａｔａであり、その値は、情報層２から走査される情報を表す。情報信号Ｓｄａｔａを、情報層２から引き出された情報の誤差補正用の情報処理ユニット１４によって処理してもよい。検出系１０からの他の信号は、焦点誤差信号Ｓｆｏｃｕｓ及び径方向追跡誤差信号Ｓｒａｄｉａｌである。信号Ｓｆｏｃｕｓの値は、走査スポット１２と情報層２との間の光学軸１２に沿った高さにおける軸上の差を表す。信号Ｓｆｏｃｕｓは、とりわけ、Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ、Ｊ．Ｂｒａａｔ、Ａ．Ｈｕｉｊｓｅｒ等による本“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，ｐ７５−ｐ８０（Ａｄａｍ    Ｈｉｌｇｅｒ  １９８５）（ＩＳＢＮ  ０−８５２７４−７８５−３）から知られる通常使用される“非点収差法”によって形成される。信号Ｓｆｏｃｕｓは、情報層２における焦点に走査スポット１７を維持するために使用される。信号Ｓｒａｄｉａｌの値は、走査スポット１７とこの走査スポットによって追跡されるこの情報層における軌道の中心との間における情報層２の平面における距離を表す。信号Ｓｒａｄｉａｌは、とりわけ、Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ等による前記の本のｐ７０−ｐ７３から知られる通常使用される“ラジアルプッシュプル法”によって形成される。信号Ｓｒａｄｉａｌは、情報層２における軌道上に走査スポット１７を維持するために使用される。
【００３７】
サーボシステム１１は、信号Ｓｆｏｃｕｓ及びＳｒａｄｉａｌに応答して、それぞれ、焦点作動器及び径方向作動器を制御するための制御信号Ｓｃｏｎｔｒｏｌを提供するために配置される。焦点作動器は、光学軸１２（軸Ｚ）に平行な方向２５においてレンズ系７の位置を制御し、それによって、走査スポット１７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。径方向作動器は、半径の方向（軸Ｙ）に平行な方向２６においてレンズ系７の位置を制御し、それによって、走査スポット１７の径方向の位置を、それが、情報層２において追跡される軌道の中心線と実質的に一致するように、制御する。
【００３８】
波面変更子３０は、放射源６と記録担体３の位置との間に配置され、入力の放射ビームを出力の放射ビームへ変換する。図１に示す光走査デバイス１の実施形態において、波面変更子３０は、コリメータレンズ９とレンズ系７との間に配置され、入力及び出力のビームは、それぞれ、コリメートされた放射１４及び放射ビーム１５である。
【００３９】
さらに、波面変更子３０は、（図１に示さないが図４及び５に示す）第一の非球面及び第二の非球面を有する（図１に示さないが図２以下に示す）第一の素子及び第二の素子を含む。第一及び第二の素子は、放射ビーム１５に波面の変更を導入するために、相互に直線的に可動である。
【００４０】
本発明の第一の態様によれば、第一及び第二の非球面は、
（ｉ）第一の軸に沿った第一の距離にわたる第一及び第二の素子の第一の相互の直線的な変位が、波面変更子の出力の放射ビームに前記第一の軸に沿った第一の波面の変更Ｗａを導入する、及び
（ｉｉ）異なる第二の軸に沿った第二の距離にわたる前記第一及び第二の素子の第二の相互の直線的な変位が、その出力の放射ビームに前記第二の軸に沿って第二の波面の変更を導入する
ように、形作られる。さらに、第一の非球面の形状は、関数Ｓ’（ｘ，ｙ）によって実質的に定義され、前記第二の非球面の形状は、関数Ｓ’’（ｘ，ｙ）によって実質的に定義され、関数Ｓ’（ｘ，ｙ）及びＳ’’（ｘ，ｙ）は、
【００４１】
【数６】
2005513696.tif 000006
によって、決定され、ここで、“（ｘ，ｙ）”は、基準面Ｘ０Ｙ０においてその系Ｘ０Ｙ０におけるデカルト座標であり、その系は、光学軸１２及び基準面の交差の点Ｏでそれの原点を有し、Ｘ０軸及びＹ０軸は、それぞれ、直線的な変位の前記第一及び第二の軸であり、“ａ１”及び“ａ２”は、第一の相互の直線的な変位の場合に、Ｘ０軸に沿った第一及び第二の素子のそれぞれの変位であり、“ｂ１”及び“ｂ２”は、第二の相互の直線的な変位の場合に、Ｙ０軸に沿った第一及び第二の素子のそれぞれの変位であり、“ｎ１”及び“ｎ２”は、第一及び第二の素子のそれぞれの光学的なインデックスであり、“Ｓ’（ｘ，ｙ）”及び“Ｓ’’（ｘ，ｙ）”は、第一及び第二の非球面のそれぞれの形状を表す。実例としてのみ、図１に示す実施形態において、Ｘ０軸及びＹ０軸の両方は、（Ｏ，Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）が、真っ直ぐな直交基であるように、光学軸１２に垂直である。以下のものにおいて、与えられた面の形状は、関数Ｓによって“実質的に定義される”ことに注意し、その面の現実の形状Ｓａｃｔｕａｌが、以下の条件０．９Ｓ＜Ｓａｃｔｕａｌ＜１．１Ｓを満たすことを意味する。好ましくは、その面の現実の形状Ｓａｃｔｕａｌは、以下の条件０．９５Ｓ＜Ｓａｃｔｕａｌ＜１．０５Ｓを満たす。より好ましくは、その面の現実の形状Ｓａｃｔｕａｌは、以下の条件０．９９Ｓ＜Ｓａｃｔｕａｌ＜１．０１Ｓを満たす。
【００４２】
（Ｏ，Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）においては、波面の変更Ｗａ及びＷｂが、それぞれ、Ｘ０及びＹ０軸にあることを注意する。また、（Ｏ，Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）においては、Ｘ０又はＹ０軸に沿った変位に相対的な距離が、この変位が、それぞれ、Ｘ０又はＹ０軸と同じ方向にあるとき、正の符号を、この変位が、それぞれ、Ｘ０又はＹ０軸と反対の方向にあるとき、負の符号を有することにも注意する。
【００４３】
式（１ａ）によって定義されるような非球面の好適な実施形態において、これらの面の形状は、実質的に同一であり、関数Ｓ（ｘ，ｙ）によって実質的に定義される。このように、この実施形態においては、Ｓ（ｘ，ｙ）＝Ｓ’（ｘ，ｙ）＝Ｓ’’（ｘ，ｙ）である。非球面のより好適な実施形態においては、第一及び第二の素子の光学的なインデックスは、同一である。このように、この実施形態においては、ｎ１＝ｎ２＝ｎ３である。この実施形態においては、関数Ｓ（ｘ，ｙ）が、
【００４４】
【数７】
2005513696.tif 000007
によって決定されることが見出され、ここで、“ａ”及び“ｂ”は、それぞれ、前記第一及び第二の変位であり、“ｎ”は、第一及び第二の素子の光学的なインデックスであり、“Ｓ（ｘ，ｙ）”は、第一及び第二の非球面のそれぞれの形状を表す。この実施形態においては、距離“ａ”及び“ｂ”が、以下の条件
ａ＝ａ１−ａ２
ｂ＝ｂ１−ｂ２
を満足することに注意する。
【００４５】
実例としてのみ、図１に示す光走査デバイス１の実施形態においては、波面変更子３０は、例えば、光記録担体３の傾斜により、収束するビーム１６に存在する、Ｘ０軸に沿った第一の量の三次のコマＷ１及びＹ０軸に沿った第二の量の三次のコマＷ２を補償するために使用される。収束するビーム１６におけるコマの存在が、コマが、記録担体３の面５ａから走査スポット１７まで透明層５を通り抜ける放射ビームに存在することを意味することに注意する。さらに、記録担体３の（例えば図２に示す）軌道Ｔの走査の間に、光走査デバイス１を、軌道Ｔの接線の方向（Ｘ）及び半径の方向（Ｙ）が、それぞれ、Ｘ０及びＹ０軸に平行であるように、方位付けることができる。このように、波面変更子３０は、半径の方向及び接線の方向の両方において三次のコマを補償することができる。
【００４６】
この実施形態においては、光走査デバイス１は、コマの検出器３３、制御回路３１、及び波面変更子３０を含むコマの補償子１９を含む。
【００４７】
コマの検出器３３は、二つの検出信号３５を提供し、一つは、コマＷ１の量を表すものであり、一つは、コマＷ２の量を表すものである。この実施形態においては、コマの検出器３３は、傾斜の検出器３３であり、検出信号３５は、傾斜の信号である。傾斜の検出器３３は、記録担体３に向かって放射ビーム３４を放出し、接線及び半径の方向における記録担体３によって反射される放射ビームの角度を検出する。その平面における反射されたビームのスポットの位置は、その角度に対する、よって、記録担体３の傾斜に対する尺度である。接線及び半径の方向に測定された傾斜の値は、それぞれ、コマＷ１及びＷ２の量に正比例する。傾斜の検出器３３は、その測定された値を、傾斜の信号３５に変換する。傾斜の検出器３３が、任意のタイプのものであってもよいことに注意する。図１に示される傾斜の検出器３３代替物は、制御回路３１の一部として形成される傾斜の検出器であり、ここで、傾斜の信号は、検出系１０の出力信号の組み合わせから誘導される。
【００４８】
制御回路３１は、傾斜の信号３５に応答性で、波面変更子３０を制御するための制御信号３２を提供するために配置される。
【００４９】
この実施形態においては、コマＷ１及びＷ２の量を補償するために、波面変更子３０は、傾斜の信号３５に応答して、放射ビーム１５にそれぞれＸ０及びＹ０軸に沿った波面の変更Ｗａ及びＷｂを導入することによって、コリメートされたビーム１４を放射ビーム１５に変換し、ここで、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗ１、及びＷ２は、以下の条件
【００５０】
【数８】
2005513696.tif 000008
を満たす。
【００５１】
言い換えれば、波面変更子３０は、放射ビーム１５が、実質的に、収差の無い、この実施形態においてはコマの無いものであるように、配置される。本記載において、“実質的に収差の無い”は、波面変更子３０から出てくる放射ビーム（この実施形態においては、コリメートされたビーム１５）における結果として生じる量の収差（すなわち、この実施形態においては、Ｗａ＋Ｗ１又はＷｂ＋Ｗ２）の値ＯＰＤｒｍｓが、好ましくは、３０ｍλのｒｍｓ（平方自乗平均）より少なく、より好ましくは１５ｍλのｒｍｓよりも少ないことを意味する。
【００５２】
図２から４までは、波面変更子３０の三つのそれぞれの構成において、図１に示す線Ｉ−Ｉに沿って見た、図１に示す波面変更子３０の実施形態の三つの図を示す。図５は、図２に示す線ＩＩ−ＩＩに沿って見た、図２に示す波面変更子３０の断面を示す。図６は、図３に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って見た、図３に示す波面変更子３０の断面を示す。図７は、図４に示す線ＩＶ−ＩＶに沿って見た、図４に示す波面変更子３０の断面を示す。
【００５３】
図２から７までに示すように、この実施形態においては、波面変更子３０は、それぞれ、第一のプレート３０１及び第二のプレート３０２によって形成される第一及び第二の素子を含む。また、波面変更子３０は、プレート３０１及び３０２を支持するための本体５０を含む。図２に示すように、波面変更子３０は、（示さない）制御手段によって、前記第一及び第二の直線的な変位を可能とするための四つの位置決め手段６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、及び６０ｄをさらに含む。
【００５４】
図５に示すように、プレート３０１は、コリメータレンズ９に面する入射面３０１ａ及びプレート３０２に面する射出面３０１ｂを有する。射出面３０１ｂは、（以下に記載するように）非球面に湾曲した状態である。この実施形態においては、入射面３０１ａは、実質的に平面である。この実施形態においては、平面の入射面３０１ａは、基準面Ｘ０Ｙ０に対応することに注意する。
【００５５】
また、図５に示すように、プレート３０２は、プレート３０１の射出面３０１ｂに面する入射面３０２ａ及び対物レンズ１８に面する射出面３０２ｂを有する。入射面３０２ａは、（以下に記載するように）非球面に湾曲させられる。この実施形態においては、射出面３０２ｂは、実質的に、Ｘ０及びＹ０軸に平行な平面である。
【００５６】
この実施形態においては、前記第一及び第二の非球面が、射出面３０１ｂ及び入射面３０２ａによって形成されることに注意する。また、この実施形態においては、非球面３０１ｂ及び３０２ａの形状が同一である（、従って、式（１ｂ）を満足する）ことにも注意する。
【００５７】
実例としてのみ、プレート３０１及び３０２を、プラスチック、例えば、ＰＭＭＡの名称の下で、商業において通常知られる材料で作ることができ、ここで、光学的なインデックスは、例えば、１．５０６６に等しい。
【００５８】
本体５０は、以下に説明するように、プレート３０１及び３０２が提供される本体５０を通じた開口部を形成するために配置される四つの内壁５０ａから５０ｄまでを有する。実例としてのみ、本体５０は、アルミニウムで作られる。
【００５９】
図２及び５において、波面変更子３０の第一の構成が、プレート３０１及び３０２の構成に対応し、ここでこれらのプレートが、平行平面板を形成するために、互いに一緒になることに注意する。図３及び６においては、波面変更子３０の第二の構成は、プレートの間における第二の相互の直線的な変位の場合に、プレート３０１及び３０２の構成に対応する。図４及び７において、波面変更子３０の第三の構成は、これらのプレートの間における第二の相互の直線的な変位の場合に、プレート３０１及び３０２の構成に対応する。
【００６０】
（図２及び５に示す）波面変更子３０の第一の構成において、プレート３０１及び３０２は、互いに一緒になる。このように、これらのプレートの間には、この構成においては一定の値ｈ０に実質的に等しいＺ０軸に沿った高さ“ｈ”を備えた第一の間隙がある。高さｈ０の値の選択を以下に説明する。また、図５に示すように、プレート３０１と本体５０との間には、実質的に一定である高さ“ｄ”を備えた第二の間隙がある。実例としてのみ、高さｄは、典型的には、０．３ｍｍに等しい。この第一の実施形態においては、合計の厚さＤは、すなわち、Ｚ０軸に沿ったプレート３０１の厚さ、第一の間隙、及びプレート３０２の厚さの和は、実質的に一定であることに注意する。実例としてのみ、合計の厚さＤは、おおよそ２ｍｍに等しい。波面変更子３０の第一の構成において、基底（Ｏ，Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）において面３０１ａ、３０１ｂ、３０２ａ、及び３０２ｂの位置は、それぞれ、０、Ｓ（ｘ，ｙ）、ｈ０＋Ｓ（ｘ，ｙ）、及びＤに等しいことに注意する。
【００６１】
（図３及び６に示す）波面変更子３０の第二の構成において、プレート３０２を、Ｘ０軸に沿った距離“ａ”にわたって移動させ、プレート３０１は、静止した状態である、すなわち、前記第一の構成と（Ｏ，Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）において同じ位置にある。距離“ａ”の値の選択を以下に説明する。第二の構成において、プレート３０１及び３０２の間における高さｈが、面３０１ｂ及び３０２ａの非球面性のために、もはや実質的に一定ではないことに注意する。これは、プレート３０１の射出面３０１ｂから出てくる放射ビームに対する異なる光学通路に帰着する。結果として、第二の構成において、波面の変更Ｗａは、さらに説明するように、コマＷ１の量を補正するために放射ビーム１５に導入される。
【００６２】
（図４及び７に示す）波面変更子３０の第三の構成において、プレート３０２を、Ｙ０軸に沿って距離“ｂ”にわたって移動させ、プレート３０１は、静止した状態である、すなわち、前記第一の構成と（Ｏ，Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）において同じ位置にある。距離“ｂ”の値の選択を以下に説明する。第二の構成において、プレート３０１及び３０２の間における高さｈが、面３０１ｂ及び３０２ａの非球面性のために、もはや実質的に一定ではないことに注意する。これは、プレート３０１の射出面３０１ｂから出てくる放射ビームに対する異なる光学通路に帰着する。結果として、第三の構成において、波面の変更Ｗｂは、今説明するように、コマＷ２の量を補正するために放射ビーム１５に導入される。今、非球面３０１ｂ及び３０２ａの形状の設計を、特に、それぞれＸ０及びＹ０軸に沿って補償される三次のコマＷ１及びＷ２の量が、以下の
【００６３】
【数９】
2005513696.tif 000009
のように表され、ここで、“（ｘ，ｙ）”は、基準面Ｘ０Ｙ０におけるデカルト座標であり、“Ａ１”及び“Ａ２”は、（ｘ，ｙ）に関して一定であると共にディスク形状の記録担体３傾斜の角度の値に依存する二つのパラメータである場合において、記載する。以下のものにおいて、“Ｓ１”は、式（１ｂ）に関して及びこの特定の場合について決定される関数“Ｓ”に言及する。
【００６４】
式（２）に式（３）を代入するとき、（Ｏ，Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）の基底において、
【００６５】
【数１０】
2005513696.tif 000010
であることが見出される。
【００６６】
式（４）に式（１ｂ）を代入した後、関数Ｓ１（ｘ，ｙ）は、
【００６７】
【数１１】
2005513696.tif 000011
によって与えられ、ここで、“Ｃ１”は、（ｘ，ｙ）において一定のゼロでないパラメータであることが見出される。
【００６８】
従って、この例においては、式（５）においてパラメータＣ１の値を選ぶことによって、非球面３０１ｂ及び３０２ａの形状を設計することができる。変位の距離“ａ”及び“ｂ”は、式（１ｂ）において式（５）を代入することによって知られ、そして、
【００６９】
【数１２】
2005513696.tif 000012
によって与えられる。
【００７０】
このように、距離“ａ”及び“ｂ”の選択は、パラメータＡ１、Ａ２、及び（ｎ−１）の選択に、並びにパラメータＣ１の値に依存する。さらに、三次のコマＷ１及びＷ２の量の二つの与えられた値に対して、すなわち、パラメータＡ１及びＡ２の二つの与えられた値に対して、パラメータＣ１の及び距離“ａ”及び“ｂ”の値を選ぶとき、兼ね合いがある。例えば、パラメータＣ１の大きい値が選ばれるとすれば、高さにおいて相対的に大きいピークピーク値を備えた非球面３０１ｂが、設計される。これは、面３０２ａの重要な曲率に帰着し、それによって、プレート３０２を、変位させることを困難にする。それに反して、距離“ａ”又は“ｂ”の大きい値の選択は、大きい振幅での本体５０においてプレート３０２の変位を要求し、それによって、波面変更子３０を、作ることを困難にする。実例としてのみ、距離“ａ”及び“ｂ”の値は、−０．３及び＋０．３ｍｍの間にからなる。
【００７１】
さらに、（図５に示す）高さｈの値ｈ０を、非球面３０１ｂ及び３０２ａの相互の位置決めを可能とするために、選ばなければならない。値ｈ０の選択は、距離“ａ”及び“ｂ”にわたるプレート３０２の変位に並びにパラメータＣ１に依存することに注意する。このように、大きい値ｈ０は、プレート３０２を、静止したプレート３０１との接触無しに、変位させることを可能にする。しかしながら、距離“ａ”及び“ｂ”にわたるプレート３０２の変位は、また、プレート３０１及び３０２の間における間隙の高さに依存する、ある量の非点収差Ｗ３も発生させることに注意する。異なる値ｈ０と共に式（５）から光線追跡のシミュレーションをしておいた。これらのシミュレーションの結果を、以下の表１に示す。表１は、非球面３０１ｂ及び３０２ａの形状が、式（５）に従って、及び以下の条件ａ＝０．０５ｍｍ、ｂ＝０．０５ｍｍ、Ｃ１＝０．００１ｍｍ−１、φ＝３ｍｍ、及びλ＝４０５ｍｍの下で関数Ｓ１によって定義され、ここで“φ”及び“λ”は、それぞれ、コリメートされたビーム１４の直径及び波長である場合において、異なる値ｈ０に対して、それぞれ、コマＷ１及びＷ２の量の並びに球面収差Ｗ３の量の平方自乗平均の値Ｗ１，ｒｍｓ、Ｗ２，ｒｍｓ及びＷ３，ｒｍｓを示す。コマ及び非点収差を、例えば、Ｂｏｒｎによる前記本のｐ４６９−４７０から知られるようなゼルニケの係数の形態で表現しておいたことに注意する。
【００７２】
【表１】
2005513696.tif 000013
従って、プレート３０２を、静止したプレート３０１との接触無しに、変位させることができるように、値ｈ０を十分に高く選ばなければならない。また、プレート３０２の変位が、小さい量の球面収差Ｗ３を発生させるように、十分に小さくなければならない。値ｈ０は、５．１μｍよりも高くなければならないことを見出してきた。
【００７３】
添付された請求項に定義される本発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態に関係して多数の変形及び変更を用いてもよいことは、認識されることである。特に、図１から７までに示す波面変更子３０を、接線の方向におけるコマの他に波面の変更を変更するために、適合させてもよい。デカルト座標（ｘ，ｙ）に関して式（１ｂ）を微分することによって、波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）は、以下の条件
【００７４】
【数１３】
2005513696.tif 000014
を満足しなければならないことに注意する。式（７ａ）を以下の
【００７５】
【数１４】
2005513696.tif 000015
のように単純化することができ、“Ｂ”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。このように、波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）が式（７ｂ）を満たす場合にのみ、両方の式（１ｂ）を解く関数Ｓｉ（ｘ，ｙ）がある。
【００７６】
表２は、（丸括弧の中に示された）Ｘ０又はＹ０軸に沿った様々なタイプの波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）、（例えば、Ｍ．Ｂｏｒｎによる前記本のｐ４６９−ｐ４７０から知られるような）ゼルニケの係数の形態におけるそれらのそれぞれの表現Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）、並びに、対応するデカルト座標に関するこれらの表現の導関数を示す。波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）の表現は、例えば、Ｍ．Ｂｏｒｎによる前記本のｐ４６９−ｐ４７０から知られるようなゼルニケの係数であることに注意する。表２において、“Ｗａ，ｂ（ｘ，ｙ）”は、波面の変更“Ｗａ（ｘ，ｙ）”及び／又は波面の変更“Ｗｂ（ｘ，ｙ）”に言及する。
【００７７】
【表２】
2005513696.tif 000016
式（７ｂ）（ここで、距離“ａ”及び“ｂ”は、同一である、すなわち、ａ＝ｂである）から、及び表２から、以下の関数Ｓｉ（ｘ，ｙ）（ここでｉ＝２、３…である）は、波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）を導入することができることが見出される。
【００７８】
傾斜の形態で波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、非球面の形状は、
【００７９】
【数１５】
2005513696.tif 000017
によって与えられる関数Ｓ２（ｘ，ｙ）によって定義され、ここで、“Ｃ２”及び“Ｄ２”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００８０】
非点収差の形態で波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）を、及び傾斜の形態で波面の変更Ｗｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、非球面の形状は、
【００８１】
【数１６】
2005513696.tif 000018
によって与えられる関数Ｓ３（ｘ，ｙ）によって定義され、ここで、“Ｃ３”及び“Ｄ３”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００８２】
線のコマの形態で波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）を、及び傾斜の形態で波面の変更Ｗｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、非球面の形状は、
【００８３】
【数１７】
2005513696.tif 000019
によって与えられる関数Ｓ４（ｘ，ｙ）によって定義され、ここで、“Ｃ４”及び“Ｄ４”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００８４】
傾斜の形態で波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）を、及び非点収差の形態で波面の変更Ｗｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、非球面の形状は、
【００８５】
【数１８】
2005513696.tif 000020
によって与えられる関数Ｓ５（ｘ，ｙ）によって定義され、ここで、“Ｃ５”及び“Ｄ５”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００８６】
非点収差の形態で波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、非球面の形状は、
【００８７】
【数１９】
2005513696.tif 000021
によって与えられる関数Ｓ６（ｘ，ｙ）によって定義され、ここで、“Ｃ６”及び“Ｄ６”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００８８】
線のコマの形態で波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）を、及び非点収差の形態で波面の変更Ｗｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、非球面の形状は、
【００８９】
【数２０】
2005513696.tif 000022
によって与えられる関数Ｓ７（ｘ，ｙ）によって定義され、ここで、“Ｃ７”及び“Ｄ７”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００９０】
傾斜の形態で波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）を、及び線のコマの形態で波面の変更Ｗｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、非球面の形状は、
【００９１】
【数２１】
2005513696.tif 000023
によって与えられる関数Ｓ８（ｘ，ｙ）によって定義され、ここで、“Ｃ８”及び“Ｄ８”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００９２】
非点収差の形態で波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）を、及び線のコマの形態で波面の変更Ｗｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、非球面の形状は、
【００９３】
【数２２】
2005513696.tif 000024
によって与えられる関数Ｓ９（ｘ，ｙ）によって定義され、ここで、“Ｃ９”及び“Ｄ９”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００９４】
線のコマの形態で波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、非球面の形状は、
【００９５】
【数２３】
2005513696.tif 000025
によって与えられる関数Ｓ１０（ｘ，ｙ）によって定義され、ここで、“Ｃ１０”及び“Ｄ１０”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００９６】
五次のコマの形態で波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、非球面の形状は、
【００９７】
【数２４】
2005513696.tif 000026
によって与えられる関数Ｓ１１（ｘ，ｙ）によって定義され、ここで、“Ｃ１１”は、デカルト座標“ｘ”及び“ｙ”に関して一定のゼロでないパラメータである。
【００９８】
式（１ａ）に関して定義される関数Ｓ’（ｘ，ｙ）及びＳ’’（ｘ，ｙ）は、同じ波面の変更Ｗａ（ｘ，ｙ）及びＷｂ（ｘ，ｙ）を導入するために、関数Ｓｉ（ｘ，ｙ）（ここで、ｉ＝１，２…である）と同じ項を有してもよいことに注意する。
【００９９】
関数Ｓ１（ｘ，ｙ）からＳ１１（ｘ，ｙ）までは、Ｐａｌｕｓｉｎｓｋｉによる前記論文には開示されてないことに注意する。
【０１００】
関数Ｓｉ（ｉ＝０、１、２…である）に関して上述した波面変更子の代替物において、これらの関数は、少なくとも、対応する非球面の一部分に対してゼロでない一定のパラメータ“ｑ”に、及びその面の残りの部分に対してゼロに等しい階段関数Ｑ（ｘ，ｙ）を含んでもよい。パラメータ“ｑ”は、ｍλ／（ｎ−１）に実質的に等しく、ここで“λ”は、波面変更子の入力の放射ビームの波長であり、“ｍ”は、整数の値であり、“ｎ”は、対応するプレートの屈折率である。よって、対応するプレートは、例えば、Ｗ．Ｊ．Ｓｍｉｔｈによる本“Ｍｏｄｅｒｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，２ｎｄ  Ｅｄ．）（ＩＳＢＮ  ０−０７−０５９１７４−１）のｐ２５７−２５８から知られているフレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）レンズとして類似の方法で変更される。関数Ｓ’（ｘ，ｙ）及びＳ’’（ｘ，ｙ）は、また、このような階段関数Ｑも含むことに注意する。
【０１０１】
図８は、符号３０’によって表示される、図２に示す波面変更子３０に対する代替物を示す。図８に示すように、波面変更子３０‘は、本体５０’、第一の支持素子５１’、プレート３０１及び３０２が提供された第二の支持素子５２’、並びに、図１に示す波面変更子の実施形態において、制御回路３１の制御信号３２によって制御される四つの位置決め手段６０ａ’、６０ｂ’、６０ｃ’、及び６０ｄ’を含む。四つの位置決め手段の各々、例えば位置決め手段６０ｃ’は、磁石、例えば磁石７０ｃ’によって形成された制御手段、二つの固定された素子、例えば素子７１ｃ’及び７２ｃ’、ばね、例えばばね７３ｃ’を含む。さらに、支持素子５１’及び５２’には、それぞれ、第一のコイル８１’及び第二のコイル８２’が提供される。
【０１０２】
本発明による及び図１を参照した波面変更子の改善として、波面変更子には、ここでは参照によって組み込まれるＰＨＮ１７．８４４から知られる位置検出器を提供することができる。本当に、収差補償子３０によって導入される波面の変更Ｗａ及びＷｂは、導入される変更が、対物レンズ１８の光学軸１２に関して正確に中心に置かれるとすれば、コマＷ１及びＷ２の量のみを補償することになることに注意する。波面の変更Ｗａ及びＷｂが、コリメートされたビーム１４の軸に中心を置かれるとすれば、及び対物レンズ１８が、径方向の追跡のために、走査される軌道の半径の方向（Ｙ）に変位させられるとすれば、補償は、正確ではない。
【０１０３】
本発明による及び図１を参照した光走査デバイスの別の代替物において、波面変更子３０を、コリメートされたビーム１４の光学通路におけることの他に、放射源と走査スポットの位置との間における光の光学通路に配置してもよい。プレート３０１及び３０２の形状を、波面変更子が配置される光学通路における放射ビームの寸法に適合させなければばらないことに注意する。実例としてのみ、図９は、符号３０１’及び３０２’によって表示される、図５に示すプレート３０１及び３０２に対する代替物を示す。図９に示すように、プレート３０１’及び３０２’は、発散する放射ビームの光学通路に配置され、面３０１ａ’、３０１ｂ’、３０２ａ’、及び３０２ｂ’を、それの伝播の軸に沿った放射ビームの可変な寸法に適合させる。例として、このような代替物を、対物レンズ１８と一体化してもよく、ここで後者は、本発明による第一の非球面及び第二の非球面を有する第一の素子及び第二の素子によって形成される。代わりに、波面変更子３０を、走査デバイス１の別の光学構成部品、例えば、コリメータレンズ９又はビームスプリッター８と一体化してもよい。
【０１０４】
本発明による及び図１を参照した光走査デバイスの別の代替物において、波面変更子３０を、第一及び第二の素子を、Ｚ０軸に沿って、すなわち、対物レンズ１８の光学軸に沿って、相互に直線的に変位させるように、配置してもよい。
【０１０５】
本発明による及び図１を参照した光走査デバイスの別の代替物において、レンズ系７に入る放射ビームは、走査スポット１７の大きさを減少させるために、従って、情報層２の情報密度を増加させるために、高い縁の強度を有する。本記載において、“縁の強度”は、ビームの中心における強度によって割られた光学軸に垂直なビームの断面の縁における強度を意味する。“高い縁の強度”は、縁の強度が、７０％、好ましくは８０％、より好ましくは９０％よりも高いことを意味する。縁の強度が、１００％より高くてもよいことに注意する。
【０１０６】
放射ビームの縁の強度を増加させるための一つの方法は、コリメータレンズの開口数を減少させることである。しかしながら、このような減少は、光記録担体に対する光路のパワーの効率を減少させることに帰着することになる。本記載において、“光記録担体に対する光路のパワーの効率”は、放射源から放出される放射ビームの光のパワーによって割られた、走査スポットの、すなわち、情報層へ入射する放射ビームの光のパワーに等しい比を意味する。
【０１０７】
開口数を減少させることなく縁の強度を増加させるための別の尺度は、断面の中央部分から外側の部分まで、レンズ系７に入る放射ビームの（光学軸１２に垂直な）断面において光を再分配させるために、レンズ系７と検出系１０との間に、いわゆる“平坦な強度のレンズ”を配置することである。
【０１０８】
本記載において、“平坦な強度のレンズ”は、レンズの入射瞳におけるビームの強度プロファイルが、例えば、ガウス関数タイプのものであるとき、レンズの射出瞳における強度プロファイルが、平坦であるように、レンズに入射するビームを再分配させるレンズを意味する。“再分配”は、レンズの入射瞳におけるビームの強度が、湾曲したプロファイルを有するとき、レンズから出てくるビームの強度が、レンズの射出瞳において実質的に平坦なプロファイルを有するように、ビームの光線の径方向の位置を調節する作用を意味する。平坦な強度のレンズは、例えば、Ｂ．Ｒｏｙ  Ｆｒｉｅｄｅｎによる論文“Ｌｏｓｓｌｅｓｓ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｐｌａｎｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｗａｖｅ  ｔｏ  ａ  Ｐｌａｎｅ  Ｗａｖｅ  ｏｆ  Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｖｏｌ．４  ｐ１４００−ｐ１４０３（１９６５）から知られている。本実施形態においては、平坦な強度のレンズを、走査デバイス１の別の光学構成部品と一体化させてもよい。
【０１０９】
以下のものにおいて、平坦な強度のレンズは、コリメータレンズと一体化される。図１０は、図１に示すコリメータレンズ９の代替の実施形態９’を示し、ここで、平坦な強度のレンズは、そこで一体化される。図１０に示すように、コリメータレンズ９’は、発散する放射ビーム４を出てくるビームに変換するために設計され、両方は、コリメートされると共に断面の中央部分から外側の部分までのレンズ系７に入る放射ビームの（光学軸１２に垂直な）断面に再分配されるそれの光を有する両非球面素子である。コリメータレンズ９’は、Ｚ軸（その光学軸の方向）に沿って２７ｍｍの厚さ及び３５ｍｍの直径を備えた入射瞳を有する。コリメータレンズ９’の開口数は、４０５ｎｍの波長で０．１４６に等しい。コリメータレンズ９’のレンズ本体は、４０５ｎｍの波長で１．５５に等しい屈折率を備えたＣＯＣで作られる。コリメータレンズ９’の第一及び第二の面の回転対称な非球面の形状は、以下の式
【０１１０】
【数２５】
2005513696.tif 000027
によって与えられ、ここで、“Ｈ（ｒ）”は、ミリメートルでのコリメータレンズ９’の光学軸に沿った面の位置であり、“ｒ”は、ミリメートルでの光学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。放射源に面する第一の面に対しては、係数Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１６、Ｂ１８、Ｂ２０、Ｂ２２、Ｂ２４、Ｂ２６、Ｂ２８、及びＢ３０の値は、それぞれ、
【０１１１】
【数２６】
2005513696.tif 000028
である。記録担体の位置に面する第二の面に対しては、係数Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１６、Ｂ１８、Ｂ２０、Ｂ２２、Ｂ２４、Ｂ２６、Ｂ２８、及びＢ３０の値は、それぞれ、
【０１１２】
【数２７】
2005513696.tif 000029
である。
【０１１３】
しかしながら、平坦な強度のレンズだけが、縁の強度を増加させる利点を有すると同時に、それは、レンズが、走査デバイス１の他の光学構成部品に関する調整不良に敏感であり、それによって、放射ビーム１４にコマの波面収差Ｗａｂｂを導入することに帰着するという欠点を有する。例えば、Ｘ軸に沿った放射源６の５μｍの直線的な変位があるとすれば、収差Ｗａｂｂの値ＯＰＤｒｍｓは、三次のコマに対しては８６ｍλ及び五次のコマに対しては２６ｍλに等しい。また、例えば、レンズ９’を変位させるの第一及び第二の面の中心の間における１μｍの直線的な変位があるとすれば、収差Ｗａｂｂの値ＯＰＤｒｍｓは、三次のコマに対しては１０６ｍλ及び五次のコマに対しては３９ｍλに等しい。また、例えば、レンズ９’の第一の面に対する法線と第二の面に対する法線との間における０．０３°の角度の変位があるとすれば、収差Ｗａｂｂの値ＯＰＤｒｍｓは、三次のコマに対しては１３３ｍλ及び五次のコマに対しては３４ｍλに等しい。
【０１１４】
デバイスの調整不良の許容誤差を増加させるために、波面変更子３０は、平坦な強度のレンズ９’の第一及び第二の面の間以外には、放射源６と検出系１０との間に配置される。より具体的には、波面変更子３０は、調整不良の場合に平坦な強度のレンズだけによって導入されるコマ収差Ｗａｂｂを補償するために設計される。このように、波面変更子３０の第一及び第二のプレート３０１及び３０２の面３０１ｂ及び３０２ａの形状が、
【０１１５】
【数２８】
2005513696.tif 000030
によって与えられる関数Ｓ１２（ｘ，ｙ）によって定義されることを、式（５）及び（８ｊ）から導出することができる。
【０１１６】
また、Ｘ軸に沿った変位“ａ”又はＹ軸に沿った変位“ｂ”にわたってプレート３０２を変位させることによって、波面変更子３０によって導入される二つの波面の変更Ｗａ及びＷｂは、
【０１１７】
【数２９】
2005513696.tif 000031
によって与えられることを、式（１ｂ）から導出することができる。
【０１１８】
波面の変更Ｗａ及びＷｂを、ゼルニケの係数の形態で表すことができる。例えば、Ｘ軸に沿った変更Ｗａを以下の
Ｗａ＝Ａ１１Ｚ１１＋Ａ３１Ｚ３１＋Ａ５１Ｚ５１
のように表してもよく、ここで、““Ａ１１”、“Ａ３１”、及び“Ａ５１”は、
【０１１９】
【数３０】
2005513696.tif 000032
で、ゼルニケの多項式“Ｚ１１”、“Ｚ３１”、及び“Ｚ５１”と関連した係数である。
【０１２０】
そして、波面の変更Ｗａの値ＯＰＤｒｍｓは、
【０１２１】
【数３１】
2005513696.tif 000033
に等しいことが見出される。従って、値Ｃ１２及びＤ１２の適切な選択によって、コマの波面の変更Ｗａは、調整不良の場合に平坦な強度のレンズだけによって導入されたコマの収差Ｗａｂｂを実質的に補償してもよい。以下のものにおいて、プレート３０１及び３０２を設計しておき、ここで、値Ｃ１２は、０に等しく、値Ｄ１２は、０．０３に等しく、ｈ０＝５０μｍである。そして、数値シミュレーションによって、変位“ａ”又は“ｂ”が５０μｍに等しい場合に、波面Ｗａ又は“Ｗｂ”の値ＯＰＤｒｍｓは、それぞれ、三次のコマに対しては７ｍλに及び五次のコマに対しては１５ｍλに等しいことを見出してきた。このように、光走査デバイス１の波面変更子３０を使用することによって、収束する放射ビーム１６は、それが、高い縁の強度を有すると同時に、調整不良の場合においてさえも、実質的にコマの収差無しである。言い換えれば、走査デバイス１は、より高い情報密度で光記録担体の走査を可能にすると同時に、より大きい調整不良の許容誤差を有する。
【０１２２】
さらに、図１から７までに示す波面変更子３０を、図１に示す光走査デバイス１以外の光学デバイスに対する波面の変更を変更するために、使用してもよい。例えば、波面変更子は、ズームレンズに適切である。それは、ズームレンズの焦点距離を変化させるために、デフォーカスの形態で波面の変更を発生させ、それによって、焦点距離を調節可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】図１は、本発明による波面変更子を含む走査デバイスを示す。
【図２】図２は、一つの位置で図１に示す線Ｉ−Ｉに沿って見られた図１に示す波面変更子の好適な実施形態の一つの図を示す。
【図３】図３は、一つの位置で図１に示す線Ｉ−Ｉに沿って見られた図１に示す波面変更子の好適な実施形態の一つの図を示す。
【図４】図は、一つの位置で図１に示す線Ｉ−Ｉに沿って見られた図１に示す波面変更子の好適な実施形態の一つの図を示す。
【図５】図５は、図２に示す線ＩＩ−ＩＩに沿って見られた図２に示す波面変更子の一つの断面を示す。
【図６】図６は、図３に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って見られた図２に示す波面変更子の一つの断面を示す。
【図７】図７は、図４に示す線ＩＶ−ＩＶに沿って見られた図２に示す波面変更子の一つの断面を示す。
【図８】図８は、図２に示す波面変更子の代替物を示す。
【図９】図９は、図２に示す波面変更子の別の代替物を示す。
【図１０】図１０は、図１に示すコリメータレンズの別の代替物を示す。
【図１】
2005513696.tif 000036
【図２】
2005513696.tif 000037
【図３】
2005513696.tif 000038
【図４】
2005513696.tif 000039
【図５】
2005513696.tif 000040
【図６】
2005513696.tif 000041
【図７】
2005513696.tif 000042
【図８】
2005513696.tif 000043
【図９】
2005513696.tif 000044
【図１０】
2005513696.tif 000045
【国際調査報告】
2005513696.tif 000046
2005513696.tif 000047
2005513696.tif 000048