(57)【要約】  種々の情報層深さの情報層を有する光記録担体をキャリア内で走査する光走査装置であって、光記録担体は、第１の情報層深さｄ１の情報層（２’）を有する第１の光記録担体（３’）と、第２の情報層深さｄ２の情報層（２”）を有する第２の光記録担体（３”）と、第３の情報層深さｄ３の情報層（２’’’）を有する第３の光記録担体（３’’’）とを有し、この場合、ｄ３＞ｄ２＞ｄ１である。走査装置は、第１、第２及び第３の記録担体（３’，３”，３’’’）を走査するための第１、第２及び第３の照射ビーム（４’，４”，４’’’）を生成する照射源システム（７）と、互いに相違する第１、第２及び第３の波面変形を第１、第２及び第３の照射ビームの少なくとも一部にそれぞれ導入する回折構造（４８）とを有する。回折格子（４８）は、第１、第２及び第３の照射ビームに対して選択した回折次数ｍ１，ｍ２，ｍ３で作用し、式（Ｉ）に従うように回折構造（４８）を配置したことを特徴とする。
2007531189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種々の情報層深さの情報層を有する光記録担体を担体内で走査する光走査装置であって、前記光記録担体が、第１の情報層深さｄ１の情報層を有する第１の光記録担体と、第２の情報層深さｄ２の情報層を有する第２の光記録担体と、第３の情報層深さｄ３の情報層を有する第３の光記録担体とを有し、ｄ３＞ｄ２＞ｄ１であり、
前記光走査装置が、前記第１、第２及び第３の記録担体をそれぞれ走査するために第１、第２及び第３の照射ビームを生成する照射源システムと、互いに相違する第１、第２及び第３の波面変形を前記第１、第２及び第３の照射ビームの少なくとも一部に導入する回折構造とを有し、
前記回折構造が、前記第１、第２及び第３の照射ビームに対して選択した回折次数ｍ１，ｍ２，ｍ３で作用する光走査装置において、
以下の関係
【数１】
2007531189.tif 000016
に従うように前記回折構造を配置したことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
以下の式
【数２】
2007531189.tif 000017
に従うように前記回折構造を配置したことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光走査装置が光軸を有し、前記回折構造が、前記光軸の回りに集中的に配置された複数の環状突出部を具えることを特徴とする請求項１又は２記載の光走査装置。
【請求項４】
各突出部がステップ状プロファイルを有し、各突出部が、種々の高さを有する複数のステップを有することを特徴とする請求項１，２又は３記載の光走査装置。
【請求項５】
前記光走査装置が、非回折適合成分を各照射ビームに導入する適合構造を具え、前記非回折適合成分が球面収差を導入することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記適合構造が十分な非球面を与えることを特徴とする請求項５記載の光走査装置。
【請求項７】
前記回折構造を前記適合構造に組み合わせたことを特徴とする請求項５又は６記載の光走査装置。
【請求項８】
前記光走査装置が、光軸を有するとともに、非周期的な位相成分を各照射ビームに導入する非周期的な位相構造を具え、前記非周期的な位相構造が、前記光軸の回りに集中的に配置されるとともに非周期的な径プロファイルを有する複数の径ゾーンを具えることを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記非周期的な位相構造を前記回折構造に組み合わせたことを特徴とする請求項８記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記第１の照射ビームに対して選択した回折次数ｍ１を正の次数とし、前記第２の照射ビームに対して選択した回折次数ｍ２を０次とし、前記第３の照射ビームに対して選択した回折次数ｍ３を負の次数としたことを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１１】
各照射ビームが、予め決定された波長を有し、前記第３の照射ビームの波長を前記第２の照射ビームの波長より短くし、前記第２の照射ビームの波長を前記第１の照射ビームの波長より短くしたことを特徴とする請求項１から１０のうちのいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記第１、第２及び第３の照射ビームの予め決定された波長をそれぞれ、約７８５ｎｍ，６５０ｎｍ及び４０５ｎｍとしたことを特徴とする請求項１１記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記第１、第２及び第３の情報層深さｄ１，ｄ２，ｄ３をそれぞれ、約１．２ｍｍ，０．６ｍｍ及び０．１ｍｍとしたことを特徴とする請求項１から１２のうちのいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１４】
互いに相違する第１、第２及び第３の波面変形を第１、第２及び第３の照射ビームの少なくとも一部にそれぞれ導入する光学系であって、
各照射ビームが、互いに相違する予め決定された波長を有し、前記第３の照射ビームの波長が、前記第１及び第２の照射ビームの両方の波長より短く、
前記光学系が、選択された回折成分を前記波面変形に与えるよう配置されたステップ状に変化するプロファイルを有する回折構造を具え、前記第１の波面変形の選択された回折成分を、零次の回折成分とした光学系において、
ｉ）前記第３の波面変形の選択された回折成分が非零時の回折成分となるように、前記回折構造を配置し、
ii）前記回折格子のプロファイルのステップを、前記第２の照射ビームの位相変化に導入し、各位相変化モジュロ２πを、他の位相変化のそれぞれにほぼ等しくしたことを特徴とする光学系。
【請求項１５】
前記光学系が、前記第１、第２及び第３の照射ビームのそれぞれを収束するレンズを有することを特徴とする請求項１４記載の光学系。
【請求項１６】
前記光学系が光軸を有し、前記回折構造が、前記光軸の回りに集中して配置された複数の環状突出部を具えることを特徴とする請求項１４又は１５記載の光学系。
【請求項１７】
各突出部がステップ状のプロファイルを有し、各突出部が、種々の高さを有する複数のステップを有することを特徴とする請求項１６記載の光学系。
【請求項１８】
各波面変形が非回折適合成分を有し、前記光学系が、前記適合成分を与えるように配置された適合構造を具え、前記適合成分が球面収差を導入することを特徴とする請求項１４から１７のうちのいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１９】
前記適合構造が、十分な非球面を与えることを特徴とする請求項１８記載の光学系。
【請求項２０】
前記回折構造を前記適合構造に組み合わせたことを特徴とする請求項１８又は１９記載の光学系。
【請求項２１】
各波面変形が非周期的な位相成分を有し、前記光学系が、前記非周期的な位相成分を与える非周期的な位相構造を具え、前記非周期的な位相構造が、前記光軸の回りで集中的に配置されるとともに非周期的な径プロファイルを有する複数の径ゾーンを具えることを特徴とする請求項１４から２０のうちのいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２２】
前記非周期的な位相構造を前記回折構造に組み合わせたことを特徴とする請求項２１記載の光学系。
【請求項２３】
前記第１の波面変形の前記回折成分を、正の次数の回折成分とし、前記第３の波面変形を、負の次数の回折成分としたことを特徴とする請求項１４から２２のうちのいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２４】
前記第２の照射ビームの波長を、前記第１の照射ビームの波長より短くしたことを特徴とする請求項１４から２３のうちのいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２５】
前記第１、第２及び第３の照射ビームの予め決定された波長をそれぞれ、約７８５ｎｍ，６５０ｎｍ及び４０５ｎｍとしたことを特徴とする請求項２４記載の光学系。
【請求項２６】
互いに相違する第１、第２及び第３の光記録担体を、互いに相違する第１、第２及び第３の照射ビームによってそれぞれ走査する光走査装置であって、
各照射ビームが、互いに相違する予め決定された波長を有し、前記第３の照射ビームの波長を、前記第１及び第２の照射ビームの両方の波長より短くし、
前記光走査装置が、請求項１４から２５のうちのいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項２７】
前記光学系が、前記第１、第２及び第３の照射ビームを、前記第１、第２及び第３の光記録担体上の所望の焦点にそれぞれ収束することを特徴とする請求項１３記載の光走査装置。
【請求項２８】
前記第１、第２及び第３の光記録担体が、約１．２，０．６及び０．１ｍｍの第１、第２及び第３の情報層深さｄ１，ｄ２，ｄ３の情報層をそれぞれ有することを特徴とする請求項２６又は２７記載の光走査装置。
【請求項２９】
互いに相違する第１、第２及び第３の波面変形を第１、第２及び第３の照射ビームの少なくとも一部にそれぞれ導入する光学系であって、
各照射ビームが、互いに相違する予め決定された波長を有し、前記第３の照射ビームの波長が、前記第１及び第２の照射ビームの両方の波長より短く、
前記光学系が、選択された回折成分を前記波面変形に与えるよう配置されたステップ状に変化するプロファイルを有する回折構造を具え、前記第１の波面変形の選択された回折成分を、零次の回折成分とした光学系において、
ｉ）前記第３の波面変形の選択された回折成分が非零時の回折成分となるように、前記回折構造を配置し、
ii）前記回折格子のプロファイルのステップを、前記第２の波面変形の選択された回折成分が零次の回折成分となるように配置したことを特徴とする光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報層を有する光記録担体を種々の情報層深さで走査する光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録担体を用いたデータ記憶装置の分野は、現在集中的に研究されている技術分野である。コンパクトディスク（ＣＤ）、通常のデジタルバーサティルディスク（ＤＶＤ）及びブルーレイディスク（ＢＤ）を含むそのような多数の光記録担体フォーマットが存在する。これらのフォーマットは、読出し専用バージョン（ＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＢＤ−ＲＯＭ）、読出し可能バージョン（ＣＤ−Ｒ／ＤＶＤ−Ｒ／ＢＤ−Ｒ）、再書込み可能バージョン（ＣＤ−ＲＷ／ＤＶＤ−ＲＷ／ＢＤ−ＲＥ）及びオーディオバージョン（ＣＤ−Ａ）を含む種々のタイプで利用できる。光記録担体の種々のフォーマットを走査するに際し、種々の波長を有する照射ビームを用いる必要がある。この波長は、ＣＤを走査する際に約７８０ｎｍとなり、ＤＶＤを走査する際に約６５０ｎｍとなり、ＢＤを走査する際に約４０５ｎｍとなる。
【０００３】
光ディスクの種々のフォーマットは、種々の最大データ量を記憶することができる。この最大データ量は、ディスクを走査するのに必要な照射ビームの波長及び対物レンズの開口数（ＮＡ）に関連する。走査は、ディスク上のデータの読出し及び／又は書込みを含むことができる。
【０００４】
光ディスクのデータは情報層に記憶される。ディスクの情報層は、予め決定された厚さを有するカバー層によって保護されている。光ディスクの種々のフォーマットは、種々の厚さのカバー層を有し、例えば、ＣＤのカバー層の厚さは約１．２ｍｍであり、ＤＶＤのカバー層の厚さは約０．６ｍｍであり、ＢＤのカバー層の厚さは約０．１ｍｍである。所定のフォーマットの光ディスクを走査する際に、照射ビームは、情報層上のポイントに収束される。照射ビームがディスクのカバー層を通過するので、球面収差が照射ビームに導入される。導入される球面収差の量は、カバー層の厚さ及び照射ビームの波長に依存する。照射ビームは、カバー層によって導入される球面収差と組み合わせて照射ビームをディスクの情報層上に正確に収束できるように、ディスクのカバー層に到達する前に既に所定の球面収差を有する必要がある。種々のカバー層厚さを有する種々のディスクを走査するに際し、照射ビームは、カバー層に到達する前に種々の球面収差を有する必要がある。これによって、照射ビームを情報層上に正確に収束することができる。
【０００５】
種々のフォーマットのディスク、例えば、ＣＤ，ＤＶＤ及びＢＤを走査することができる単一の光学装置を有することが所望されている。そのような装置は、設計が比較的困難である。この理由の一部は、種々のカバー層厚さが適切な照射ビームのカバー層への到達前に照射ビームの種々の球面収差を必要とするからである。そのような複数のディスクフォーマットの走査装置はしばしば、一つの光ディスクのみを走査するために個別に特定した多数の異なる光学素子を有する。これによって、しばしば、そのような装置が比較的複雑になり、その結果、装置が大きくなるとともに高価なものとなる。
【０００６】
国際特許出願第０３／０６０８９１号は、互いに相違する三つの照射ビームを用いて互いに相違する三つの光記録担体の情報層を走査する光走査装置を記載している。この装置は、複屈折材料を含む回折部を有する対物レンズを具える。回折部は照射ビームを回折して、最短波長を有するビームが、最短波長に対してほぼ零の導入位相変化モジュロ２πを有するようにする。回折部は、他の照射ビームの少なくとも一つを正の一次に回折する。
【０００７】
国際特許出願第０３／０６０８９１号は、互いに相違する三つの照射ビームを用いて互いに相違する三つの光記録担体の情報層を走査する光走査装置を記載している。各照射ビームは、偏光及び互いに相違する波長を有する。この装置は、対物レンズと、照射ビームの一つ又は二つの波面収差を補償する位相構造を具える。位相構造は、複屈折材料を含み、非周期的なステップ状プロファイルを有する。
【０００８】
米国特許第６，６８７，０３７号は、互いに相違する二つの波長の照射ビームによって光記録担体を走査する光走査装置を記載している。この装置は、対物レンズと、ブレーズ型回折格子を近似するステップ状プロファイルを有する回折素子とを具える。回折素子は、最短波長の照射ビームに対して零次の回折を選択し、他の照射ビームに対して１次の回折を選択する。
【０００９】
国際特許出願第ＷＯ０２／４１３０７号は、光走査装置に用いるレンズ系を記載している。このレンズ系において、照射ビームは、光記録担体の記録層を走査するのに用いられる。レンズ系のレンズは、回折格子と、非周期的なステップ状プロファイルを有する位相構造とを有する。このレンズは、照射ビームの波長の変動及び周辺温度の変動に対するレンズ系の感度を減少する。
【発明の開示】
【００１０】
本発明の目的は、互いに相違する少なくとも三つの情報層深さを有する光記録担体を種々の波長の照射ビームによって走査するのに有効な光走査装置を提供することである。
【００１１】
本発明の一態様によれば、種々の情報層深さの情報層を有する光記録担体を担体内で走査する光走査装置であって、前記光記録担体が、第１の情報層深さｄ１の情報層を有する第１の光記録担体と、第２の情報層深さｄ２の情報層を有する第２の光記録担体と、第３の情報層深さｄ３の情報層を有する第３の光記録担体とを有し、ｄ３＞ｄ２＞ｄ１であり、
前記光走査装置が、前記第１、第２及び第３の記録担体をそれぞれ走査するために第１、第２及び第３の照射ビームを生成する照射源システムと、互いに相違する第１、第２及び第３の波面変形を前記第１、第２及び第３の照射ビームの少なくとも一部に導入する回折構造とを有し、
前記回折構造が、前記第１、第２及び第３の照射ビームに対して選択した回折次数ｍ１，ｍ２，ｍ３で作用する光走査装置において、
以下の関係
【数１】
2007531189.tif 000003
に従うように前記回折構造を配置したことを特徴とする光走査装置を設ける。
【００１２】
上記関係に従う回折構造を配置することによって、第１、第２及び第３の光記録担体の情報層を種々の波長の照射ビームによって有効に走査することができる光走査装置を提供する。
【００１３】
互いに相違する三つの光ディスクフォーマットを走査する従来の光走査装置に対して、本発明の回折構造を複屈折材料から製造する必要がない。これによって、走査装置を比較的簡単かつ比較的低コストで製造する。
【００１４】
一つ以上の照射ビームが予め規定された偏光を有する必要がない。これによって、製造を更に簡単かつ低コストにする。さらに、種々の光記録担体を走査するために照射ビームの偏光を必要としない光走査装置を用いることによって、照射ビームの偏光を、光走査装置の種々の形態に用いることができる。したがって、光走査装置に設計の自由度が増大する。
【００１５】
好適には、光走査装置が、非回折適合成分を各照射ビームに導入する適合構造を具え、非回折適合成分が少なくとも部分的に球面収差を保障する。
【００１６】
好適には、前記光走査装置が、光軸を有するとともに、非周期的な位相成分を各照射ビームに導入する非周期的な位相構造を具え、前記非周期的な位相構造が、前記光軸の回りに集中的に配置されるとともに非周期的な径プロファイルを有する複数の径ゾーンを具える。
【００１７】
非周期的な位相成分を所定の照射ビームではなく各照射ビームに導入する非周期的な位相構造を用いることによって、光走査装置の設計を更に簡単にする。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、互いに相違する第１、第２及び第３の波面変形を第１、第２及び第３の照射ビームの少なくとも一部にそれぞれ導入する光学系であって、
各照射ビームが、互いに相違する予め決定された波長を有し、前記第３の照射ビームの波長が、前記第１及び第２の照射ビームの両方の波長より短く、
前記光学系が、選択された回折成分を前記波面変形に与えるよう配置されたステップ状に変化するプロファイルを有する回折構造を具え、前記第１の波面変形の選択された回折成分を、零次の回折成分とした光学系において、
ｉ）前記第３の波面変形の選択された回折成分が非零時の回折成分となるように、前記回折構造を配置し、
ii）前記回折格子のプロファイルのステップを、前記第２の照射ビームの位相変化に導入し、各位相変化モジュロ２πを、他の位相変化のそれぞれにほぼ等しくしたことを特徴とする光学系を提供する。
【００１９】
第２の照射ビームに対して、平均の位相変化の値、モジュロ２πを、回折構造の全てのステップに渡る位相変化の平均を考慮することによって決定することができる。各位相変化と平均位相変化の値、モジュロ２πとの間の差は、ほぼ零になる。好適には、各差を、０．２（２π）未満の値とし、更に好適には、０．１（２π）未満の値とし、更に好適には、０．０５（２π）未満の値とする。このようにして、回折構造が第２の照射ビームをほとんど「不可視」にするように、回折格子を配置する。
【００２０】
典型的には、ステップ状のプロファイルを有する回折構造を用いることによって種々の波長の複数のビームを用いるのに適合した既知の光学系において、光学系は、最短波長のビームに最適化するとともに回折構造が最短波長のビームをほとんど「不可視」にするように設計される。その理由は、最も厳密な許容誤差が適用されるのはこの波長だからである。しかしながら、本発明において、これは当てはまらず、本発明の他の例において、製造が比較的容易である比較的簡単な設計の有効な回折構造が設けられる。これは、比較的有効であるとともに比較的低コストの光走査装置を提供する。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、互いに相違する第１、第２及び第３の波面変形を第１、第２及び第３の照射ビームの少なくとも一部にそれぞれ導入する光学系であって、
各照射ビームが、互いに相違する予め決定された波長を有し、前記第３の照射ビームの波長が、前記第１及び第２の照射ビームの両方の波長より短く、
前記光学系が、選択された回折成分を前記波面変形に与えるよう配置されたステップ状に変化するプロファイルを有する回折構造を具え、前記第１の波面変形の選択された回折成分を、零次の回折成分とした光学系において、
ｉ）前記第３の波面変形の選択された回折成分が非零時の回折成分となるように、前記回折構造を配置し、
ii）前記回折格子のプロファイルのステップを、前記第２の波面変形の選択された回折成分が零次の回折成分となるように配置したことを特徴とする光学系を提供する。
【００２２】
典型的には、ステップ状のプロファイルを有する回折構造を用いることによって種々の波長の複数のビームを用いるのに適合した基地の光学系において、光学系は、最短波長のビームに最適化するとともに回折構造が最短波長のビームをほとんど「不可視」にし、したがって、最短波長に対して零次の回折成分が用いられるように設計される。その理由は、最も厳密な許容誤差が適用されるのはこの波長だからである。しかしながら、本発明において、これは当てはまらず、本発明の他の例において、製造が比較的容易である比較的簡単な設計の有効な回折構造が設けられる。これは、比較的有効であるとともに比較的低コストの光走査装置を提供する。
【００２３】
本発明の他の態様及び利点を、図面を参照しながら、例示としてのみ与えられる本発明の穂的な実施の形態の記載から明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、互いに相違する第１、第２及び第３の照射ビームによって第１、第２及び第３の光記録担体を走査する光走査装置を線形的に示す。第１の光記録担体３’を図示し、それは、第１の照射ビーム４’によって走査される第１の情報層２’を有する。第１の光記録担体３’はカバー層５’を有し、その一方の側に第１の情報層２’が配置される。カバー層５’から離間して対向する情報層の側は、保護層６’により周囲の影響から保護される。カバー層５’は、第１の情報層２’に対する機械的な支持部を設けることによって第１の光記録担体３’に対する基板として機能する。カバー層５’が第１の情報層２’を保護する単一の機能を有するとともに、機械的な支持部を、第１の情報層２’の他方の側の層、例えば、保護層６’又は追加の情報層及び最上の情報層に接続したカバー層によって設けることもできる。第１の情報層２’は、カバー層５’の厚さに対応する第１の情報層深さｄ１を有する。第２及び第３の光記録担体３”，３’’’は、第２及び第３の光記録担体３”，３’’’のカバー層５”，５’’’の厚さにそれぞれ対応する互いに相違する第２及び第３の情報層深さｄ２、ｄ３を有する。第３の情報層深さｄ３は、第２の情報層深さｄ２より浅く、第２の情報層深さｄ２は、第１の情報層深さｄ１より浅く、すなわち、ｄ３＞ｄ２＞ｄ１となる。第１の情報層２’は、第１の光記録担体３’の表面となる。同様に、第２及び第３の情報層２”，２’’’は、第２及び第３の光記録担体３”，３’’’となる。その表面は、少なくとも１トラック、すなわち、収束された照射のスポットが従う経路を有し、その経路上には、情報を表すために光学的に読出し可能なマークが配置されている。これらマークを、周辺とは異なる反射率又は磁化方向を有するピット又はエリアの形態とすることができる。第１の記録担体３’がディスクの形状を有する場合、所定のトラックに対して次のように定義される。「半径方向」を、トラックとディスク中心との間の基準軸「Ｘ軸」の方向とし、「接線方向」を、トラックに対して接線方向であるとともにＸ軸に垂直である他の軸「Ｙ軸」の方向とする。本実施の形態において、第１の光記録担体３’をコンパクトディスク（ＣＤ）とするとともに第１の情報層深さｄ１を約１．２ｍｍとし、第２の光記録媒体３”を通常のデジタルバーサイトディスク（ＤＶＤ）とするとともに第２の情報深さｄ２を約０．６ｍｍとし、第３の光記録媒体３’’’をブルーレイ（登録商標）ディスク（ＢＤ）とするとともに第３の情報層深さｄ３を約０．１ｍｍとする。
【００２５】
図１に示すように、光走査装置１は、光軸ＯＡを有するとともに、照射源システム７と、コリメータレンズ１８と、ビームスプリッタ９と、光学系８と、検出システム１０とを有する。更に、光走査装置１は、誤差補正用のサーボ回路１１、フォーカスアクチュエータ１２、ラジアルアクチュエータ１３及び情報処理ユニット１４を有する。
【００２６】
照射源システム７は、（図１に示さない）互いに相違する第１の照射ビーム４’、第２の照射ビーム４”及び第３の照射ビーム４’’’を連続的又は同時に生成するように配置される。例えば、照射源７は、照射ビーム４’，４”，４’’’を連続的に発生する可変半導体レーザ又はこれら照射ビームを同時又は連続的に発生する３個の半導体レーザとすることができる。第１の照射ビーム４’は、予め決定された第１の波長λ１を有し、第２の照射ビーム４”は、異なる予め決定された第２の波長λ２を有し、第３の照射ビーム４’’’は、異なる予め決定された第３の波長λ３を有する。本実施の形態において、第３の波長λ３は第２の波長λ２より短い。第２の波長λ２は第１の波長λ１より短い。本実施の形態において、第１の波長λ１は、約７７０〜８１０ｎｍの範囲内にあり、第２の波長λ２は、約６４０〜６８０ｎｍの範囲内にあり、第３の波長λ３は、約４００〜４２０ｎｍの範囲内にあり、好適には、第１、第２及び第３の波長λ１，λ２及びλ３をそれぞれ、７８５ｎｍ，６５０ｎｍ及び４０５ｎｍとする。第１、第２及び第３の照射ビームは、約０．５，０．６５及び０．８５の開口数（ＮＡ）を有する。
【００２７】
コリメータレンズ１８は、第１の照射ビーム４’を、第１の十分にコリメートされたビーム２０’に変換するように配置される。同様に、コリメータレンズ１８は、（図１に図示しない）第２及び第３の照射ビーム４”，４’’’を、第２及び第３の十分にコリメートされたビーム２０”，２０’’’にそれぞれ変換する。
【００２８】
ビームスプリッタ９は、第１、第２及び第３のコリメートされた照射ビーム２０’，２０”及び２０’’’を光学系８に向けて伝播するように配置される。好適には、ビームスプリッタ９は、光軸ＯＡに対して角α傾いた平面に平行な平面によって形成され、好適には、α＝４５°とする。
【００２９】
光学系８は、第１、第２及び第３のコリメートされた照射ビーム２０’，２０”及び２０’’’を第１、第２及び第３の光記録担体３’，３”，３’’’の所望の焦点上に収束するように配置される。第１、第２及び第３の照射ビーム２０’，２０”及び２０’’’に対する所望の焦点はそれぞれ、第１、第２及び第３の走査スポット１６’，１６”，１６’’’となる。各走査スポットは、適切な光記録担体の情報層２’，２”，２’’’上の位置に対応する。好適には、各走査スポットは、回折が十分に制限され、７０ｍλ未満の波面収差を有する。
【００３０】
走査中、第１の光記録担体３’は、（図１に示さない）スピンドル上で回転し、第１の情報層２’は、カバー層５’を通じて走査される。収束した第１の照射ビーム２０’は、第１の情報層２’の上で反射し、これによって、光学系８によって設けられた前方で収束した第１の照射ビームの光路に戻る反射した第１の照射ビームを形成する。光学系８は、反射した第１の照射ビームを、反射した第１のコリメートされた照射ビーム２２’に変換する。ビームスプリッタ９は、反射した第１の照射ビーム２２’の少なくとも一部を検出システム１０に向けることによって、反射した第１の照射ビーム２２’から前方にある第１の照射ビーム２０’を分離する。
【００３１】
検出システム１０は、反射した第１の照射ビーム２２’を取得するとともにそれを一つ以上の電気信号に変換するように配置された収束レンズ２５及び象限検出器２３を有する。信号の一つを情報信号Ｉdataとし、その値は、情報層２’で走査された情報を表す。情報信号Ｉdataは、誤差補正のために情報処理ユニット１４によって処理される。検出システム１０からの他の信号を、収束誤差信号Ｉfocus及びラジアルトラッキング誤差信号Ｉradialとする。信号Ｉfocusは、走査スポット１６’と第１の情報層２’の位置との間の光軸ＯＡに沿った軸方向の高さの差を表す。好適には、この信号は、特にG. Bouwhuis, J.Braat, A.Huijser等による表題”Principles of Optical Disc Systems”の文献(Adam Hilger 1985)(ISBN 0-85274-785-3)の７５〜８０頁から既知の「非点収差法」によって形成される。この収束法によって非点収差を形成する装置を図示しない。ラジアルトラッキング誤差信号Ｉradialは、走査スポット１６’と第１の走査スポット１６’が従うべき情報層２’のトラックの中央との間における第１情報層２’のＸＹ平面の距離を表す。好適には、この信号を、特にG.Bouwhuisによる文献の７０〜７３頁から既知の「ラジアルプッシュプル法」(radial push-pull method)から形成される。
【００３２】
サーボ回路１１は、フォーカスアクチュエータ１２及びラジアルアクチュエータ１３を制御するサーボ制御信号Ｉcontrolを信号Ｉfocus及びＩradialに応答して発生するように配置される。フォーカスアクチュエータ１２は、光軸ＯＡに沿って光学系８のレンズの位置を制御し、これによって、第１の情報層２’の平面にほぼ一致するように第１の走査スポット１６’の位置を制御する。ラジアルアクチュエータ１３は、Ｘ軸に沿って光学系８のレンズの位置を制御し、これによって、第１の情報層２’で従うべきトラックの中心線にほぼ一致するように第１の走査スポット１６’の半径位置を制御する。
【００３３】
図２は、光走査装置の光学系８を線形的に示す。本発明の一実施の形態による光学系８は、互いに相違する第１、第２及び第３の波面変形(wavefront modification)ＷＭ１，ＷＭ２，ＷＭ３を第１、第２及び第３の照射ビーム２０’，２０”，２０’’’にそれぞれ導入するように配置される。波面変形ＷＭ１，ＷＭ２，ＷＭ３のそれぞれは、回折成分と、非回折適合成分の少なくとも一つの波面変形成分と、非周期的な位相成分と、第２の非周期的な位相成分とを具える。
【００３４】
光学系８は、光軸ＯＡ上に配置された環状オレフィン・コポリマー（ＣＯＣ）によって構成した適合プレート(compatibility plate)３０と、レンズ３２とを有する。レンズ３２は、対物レンズであり、光記録担体から離間する方向で対向する非球面を有する。本例では、レンズ３２をガラスで形成する。レンズ３２は、適合プレート３０なしで作用するとき、ほぼ第３の波長λ３を有するとともに約０．８５の開口数（ＮＡ）を有するコリメートされた照射ビームを、約０．１ｍｍの第３の情報層深さｄ３を有するカバー層を通じて第３の走査スポット１６’’’に収束する。
【００３５】
図３は、互いに相違する第１、第２及び第３のＮＡ３４，３６，３８を有する適合プレート３０を線形的に示す。第１、第２及び第３のＮＡ３４，３６，３８はそれぞれ、約０．５，０．６５及び０．８５であり、第１、第２及び第３の照射ビーム４’，４”，４’’’に対応する。第１、第２及び第３のＮＡ３４，３６，３８はそれぞれ、約１．１８ｍｍ、１．５ｍｍ及び２．０ｍｍの光軸ＯＡからの径方向の長さを有する。適合プレート３０は、光軸ＯＡに沿って光記録担体に向かう方向で対向する平面を有する。光軸ＯＡに沿って光記録担体から離間する方向で対向する、平面の反対側において、適合プレート３０は適合構造４０を有する。環状領域４２は、第３のＮＡ３８と第２のＮＡ３６との間にあり、平坦である。適合構造４０は、第２のＮＡ３６を有し、環状領域４２に関連して適合プレート３０の異なるレベルにある。環状領域４２と適合構造４０との間の境界に壁４４が存在する。壁４４によって形成された領域内に、適合構造４０は、十分な非球面４６を設ける。面４６の湾曲は、非回折適合成分を、第１、第２及び第３の波面変形ＷＭ１，ＷＭ２，ＷＭ３に導入する。非回折適合成分は、各カバー層によって各照射ビームに導入された球面収差を少なくとも部分的に補償する。適合構造４０を配置して、ほぼ第２の波長λ２及び第２のＮＡ３６を有するコリメートされた照射ビームを、適合構造４０及びレンズ３２によって、約０．６ｍｍの第２の情報層深さｄ２を有するカバー層を通じて、十分に適合した第２の走査スポット１６”に収束する。
【００３６】
図４は、光走査装置の回折構造を線形的に示す。回折構造を、第１のＮＡ３４のＮＡを有する回折格子４８とする。回折格子４８は、光軸ＯＡの回りで集中して配置された複数の環状突出部５０を具える。各環状突出部５０は、ステップ状のプロファイルを有し、互いに相違する高さｈを有する複数のステップを有する。各突出部５０は、第１のステップ高ｈ１を有する第１のステップ５２と、第２のステップ高ｈ２を有する第２のステップ５４と、第３のステップ高ｈ３を有する第３のステップ５６とを有する。第１のステップ５２、第２のステップ５４及び第３のステップ５６は、第１、第２及び第３の幅ｗ１、ｗ２、ｗ３を有する。第１、第２及び第３のステップ高ｈ１，ｈ２，ｈ３は、回折成分を第１、第２及び第３の波面変形ＷＭ１，ＷＭ２，ＷＭ３に導入する。回折格子４８によって導入される回折成分は、位相関数φ（ｒ）によって説明され、この場合、ｒを、光軸ＯＡに垂直な方向にとった回折格子４８のｍｍの単位の半径とする。回折格子４８によって導入される位相関数φ（ｒ）は、多項式の関係
【数２】
2007531189.tif 000004
によって与えられる。
【００３７】
上記関係において、Ａを、回折成分の収束の係数とし、Ｇを、回折成分の球面収差の係数とし、Ｈを、回折成分の高次の球面収差の係数とする。多項式の関係は、回折成分の高次の球面収差の他の係数を有することができる。本実施の形態において、Ａ，Ｇ，Ｈは、好適には４０．０００，−２．９４１，−１．９２５をそれぞれ有する。本発明の他の想定される実施の形態において、対物レンズ３２が異なる場合、係数Ａ，Ｇ，Ｈは異なる値を有することができる。式１において、多項式の関係は偶数値である。その理由は、半径ｒに課される２，４，６．．．の乗数が偶数だからである。これによって、回折格子４８は、収束、球面収差及び高次の球面収差を補償する。位相関数φ（ｒ）を、以下の関係によって近似することができる。
【数３】
2007531189.tif 000005
【００３８】
図５は、回折格子４８の位相関数φ（ｒ）のプロットを示す。位相関数φ（ｒ）を、第１の軸５８に垂直な第２の軸６０上のｍｍの単位の半径ｒに対する第１の軸５８上のラジアンの単位の位相φの関数としてプロットしたプロットライン５７によって示す。位相関数φ（ｒ）は非線形関数である。図４及び５を参照するとともに、位相関数φ（ｒ）を、図４に線形的に示したような回折格子４８に適用すると、突出部５０間の主境界５１の各々は、位相φが以前の主境界から約２π変化する位相関数φ（ｒ）のポイントに対応する半径ｒに存在する。第１のステップ５２と第２のステップ５４との間の境界は、位相φが以前の主境界５１から約２π／３変化する位相関数φ（ｒ）のポイントに対応する半径ｒに存在し、第２のステップ５４と第３のステップ５６との間の境界は、位相φが以前の主境界５１から約４π／３変化する位相関数φ（ｒ）のポイントに対応する半径ｒに存在する。これらステップ境界の位置は、第１、第２及び第３の幅ｗ１，ｗ２，ｗ３を決定する。
【００３９】
回折次数ｍを有する第１、第２及び第３の波面変形ＷＭ１，ＷＭ２，ＷＭ３の回折成分は、以下の関係によって与えられる。
【数４】
2007531189.tif 000006
【００４０】
上記関係において、Ｗを、回折成分の位相の量とし、λを、放射ビームの波長とする。所定の半径ｒにおける回折成分の位相の量は、回折成分の選択した次数ｍに比例する。第１の光記録担体３’を第１の照射ビーム２０’によって走査すると、回折格子４８は、第１の選択した回折次数ｍ１で作用する。第２の光記録媒体３”を第２の照射ビーム２０”で走査すると、回折格子４８は、第２の選択した回折次数ｍ２で作用する。第３の光記録媒体３’’’を第３の照射ビーム２０’’’で走査すると、回折格子４８は、第３の選択した回折次数ｍ３で作用する。回折格子４８は、以下の関係を適用する。
【数５】
2007531189.tif 000007
【００４１】
更に好適には、回折格子４８は、以下の関係を適用する。
【数６】
2007531189.tif 000008
【００４２】
更に好適には、回折格子４８は、以下の関係を適用する。
【数７】
2007531189.tif 000009
【００４３】
式４，５及び６の関係において、項（ｍ３−ｍ２）／（ｍ２−ｍ１）は、第２及び第３の選択した回折次数ｍ２，ｍ３の差と第１及び第２の選択した回折次数ｍ２，ｍ１の差との間の第１の比である。項（ｄ３−ｄ２）／（ｄ２−ｄ１）は、第２及び第３の情報層深さｄ２，ｄ３の差と第１及び第２の情報層深さｄ２，ｄ１の差との間の第２の比である。好適には、格子が球面収差補償成分を二つの放射ビームの各々に導入できるように、第１及び第２の比を等しくし、かかる導入がない場合には、光学系が十分に最適化されない。第１の比と第２の比との間の差は、式４によれば−１より大きく＋１より小さい値となる。更に詳しくは、式５によれば、この差は、−１／２より大きく＋１／２より小さい値となる。更に詳しくは、式６によれば、この差は、−１／４より大きく＋１／４より小さい値となる。
【００４４】
本実施の形態において、回折成分の第１の選択した回折次数ｍ１は、零でない正の次数であり、例えば、＋１である。回折成分の第２の選択した回折次数ｍ２は、零次である。その理由は、本実施の形態では回折成分を必要とすることなく光学系が第２の波長λ２に対して十分に最適化されるからである。回折成分の第３の選択した回折次数ｍ３は、好適には第１の選択した回折次数と大きさが等しい零でない負の次数であり、例えば、−１である。
【００４５】
第１、第２及び第３の回折次数ｍ１，ｍ２，ｍ３並びに第１、第２及び第３の情報層深さｄ１，ｄ２，ｄ３の値の本実施の形態による値を、式（４），（５）及び（６）の関係の真ん中の項に代入すると、
【数８】
2007531189.tif 000010
となる。
【００４６】
回折格子４８によって与えられた各波面変形の回折成分は、互いに相違する複数の回折次数を有する。回折格子４８が第１、第２及び第３の選択した回折次数ｍ１，ｍ２，ｍ３を複数の他の回折次数のうちの他の回折次数に優先して選択するように、第１、第２及び第３のステップ高ｈ１，ｈ２，ｈ３が選択される。
【００４７】
後に示す表１は、第１、第２及び第３のステップ高ｈ１，ｈ２，ｈ３の各々の近似した高さを示す。第１、第２及び第３のステップ高ｈ１，ｈ２，ｈ３を含む各ステップ高ｈは、以下の関係に従って第２の波長λ２に対して計算される。
【数９】
2007531189.tif 000011
【００４８】
上記関係において、ｚを整数とし、ｎ２を、回折格子４８の材料、本例ではＣＯＣの第２の波長λ２に対する屈折率とする。第１、第２及び第３の波面変形ＷＭ１，ＷＭ２，ＷＭ３の回折格子４８のステップの各々によって与えられる位相変化φを、第１、第２及び第３の位相変化φ１，φ２，φ３によって表すことができる。第１、第２及び第３のステップ高ｈ１，ｈ２，ｈ３を含むステップ高ｈにより第１及び第３の波長λ１，λ３に対して与えられる第１及び第３の位相変化φ１，φ３は、以下の関係に従って計算される。
【数１０】
2007531189.tif 000012
【００４９】
上記関係において、ｋは、第１又は第３の波長λ１，λ３に対して１又は３の値を有し、ｎｋを、第１又は第３の波長λ１，λ３に対する回折格子４８の材料、本例ではＣＯＣの屈折率とする。
【００５０】
表１は、第１、第２及び第３のステップ高ｈ１，ｈ２，ｈ３によって与えられる、第１、第２及び第３の位相変化φ１，φ２，φ３、モジュロ２πを２πで除算したものの近似値を与える。
【００５１】
【表１】
2007531189.tif 000013
【００５２】
第１の位相変化φ１は、約（１−ａ＋ｎλ１）×２πであり、この場合、ａを、０．０と１．０との間の値を有する実数とし、ｎλ１を整数とする。第２の位相変化φ２は、約（ｎλ２）×２πであり、第３の位相変化φ３は、約（ａ＋ｎλ３）×２πである。第２の位相変化φ２、モジュロ２πは、ほぼ零の値を有する。第２の位相変化φ２は、（ｎλ２）×２πの代入に従ってほぼ零の値を有し、この場合、ｎλ２を整数とする。第１、第２及び第３の照射ビーム２０’，２０”，２０’’’が通過する際の回折格子４８の最大効率は、少なくとも６０％であり、好適には６５％であり、更に好適には６８％である。各突出部５０のステップ状のプロファイルは、「ブレーズ」型回折格子の突出を近似するように配置される。
【００５３】
図６は、第１、第２及び第３の波面変形ＷＭ１、ＷＭ２，ＷＭ３のそれぞれに対して回折格子４８によって与えられた回折成分の第１、第２及び第３の位相遅延、モジュロ２π、プロファイル６２，６４，６６を線形的に示す。第１、第２及び第３の矢印６８，７０，７２は、第１、第２及び第３の位相遅延プロファイル６２，６４，６６のそれぞれに関連する第１、第２及び第３の波長λ１，λ２，λ３に対する２π位相の長さを表す。回折格子４８の第１、第２及び第３のステップ５２，５４，５６は、第１の照射ビーム２０’に対して、第１の位相遅延プロファイル６２に対する第１、第２及び第３の位相ステップ７４，７６，７８を与える。ブレーズ角ライン８０は、第１の照射ビーム２０’に対して本発明の回折格子４８の各突出部５０によって近似される「ブレーズ」型回折格子の各突出のブレーズ角を表す。各突出部のステップによってこのように近似された角によって、回折格子４８は、第１の照射ビーム２０’に対する第１の回折次数ｍ１を選択することができる。
【００５４】
回折格子４８の第１、第２及び第３のステップ５２，５４，５６は、第２の照射ビーム２０”に対して、第２の位相遅延プロファイル６４に対する第１、第２及び第３の位相ステップ８２，８４，８６を与える。第１、第２及び第３のステップ高ｈ１，ｈ２，ｈ３によって、回折格子４８は、第２の照射ビーム２０”に対する第２の回折次数ｍ２を選択することができる。
【００５５】
回折格子４８の第１、第２及び第３のステップ５２，５４，５６は、第３の照射ビーム２０’’’に対して、第３の位相遅延プロファイル６６に対する第１、第２及び第３の位相ステップ８８，９０，９２を与える。異なるブレーズ角ライン９４は、第３の照射ビーム２０’’’に対する本発明の回折格子４８の各突出部５０によって近似される「ブレーズ」型回折格子の各突出部のブレーズ角を表す。各突出部のステップによってこのように近似された角によって、回折格子４８は、第３の照射ビーム２０’’’に対する第３の回折次数ｍ３を選択することができる。
【００５６】
回折格子４８は、適合構造４０と組み合わされる。図７は、第１のＮＡ３４内で非回折適合素子と組み合わされた回折素子から形成した第３の照射ビーム２０’’’の結果的に得られる第１の波面収差９６を示す。第３の照射ビーム２０’’’の第１の結果的に得られる波面収差９６を、第１の軸９８に垂直な第２の軸１００に対して第１の軸９８上でプロットする。第１の軸９８は、波における波面収差の光路差を表し、第２の軸１００は、光軸ＯＡに垂直な方向にとるｍｍの単位の半径ｒを表す。光路差ＯＰＤは、本例では、零の径ｒで光学系の瞳に入射する照射ビームの光路と零でない値を有する径ｒで光学系の瞳に入射する照射ビームの光路との間でとられる差として規定される。第３の照射ビーム２０’’’の第１の結果的に得られる波面収差９６の最大光路差は、約−５５ｍλである。
【００５７】
図８は、第１のＮＡ３４内で非回折適合素子と組み合わされた回折素子から形成した第２の照射ビーム２０”の結果的に得られる第１の波面収差１０４を示す。第２の照射ビーム２０”の第１の結果的に得られる波面収差１０４を、第２の軸１００に対して第１の軸９８上でプロットする。第２の照射ビーム２０”の第１の結果的に得られる波面収差１０４の最大光路差は、約＋１３８ｍλである。
【００５８】
図９は、第１のＮＡ３４内で非回折適合素子と組み合わされた回折素子から形成した第１の照射ビーム２０’の第１の結果的に得られる波面収差１０６を示す。第１の照射ビーム２０’の第１の結果的に得られる波面収差１０６を、第２の軸１００に対して第１の軸９８上でプロットする。第１の照射ビーム２０’の第１の結果的に得られる波面収差１０６の最大光路差は、約−５５ｍλである。
【００５９】
図１０は、本実施の形態による非周期的な位相構造を組み合わせた適合構造４０のプロファイル１０７を線形的に示す。非周期的な位相構造は、非球面４６上に配置される。プロファイルは、第４の軸１１０に垂直な第５の軸１１２に対して第４の軸１１０上でプロットされる。互いに相違する、光軸ＯＡからの径の大きさを有する第１及び第２のＮＡ３４，３６を図１０に示す。第４の軸１１０は、非周期的な位相構造及び適合構造４０と組み合わせたｍｍの単位の落ち込み(sag)を表す。第５の軸１１２は、非周期的な位相構造及び適合構造４０と組み合わせたｍｍの単位の径ｒを表す。適合構造４０の壁４４を表す。非周期的な位相構造は、第１のＮＡ３４のＮＡを有する。
【００６０】
非周期的な位相構造は、光軸ＯＡの回りに集中的に配置された複数の径ゾーンを具える。複数の径ゾーンは、第１の径ゾーン１１４と、第２の径ゾーン１１６と、第３の径ゾーン１１８とを具える。第１の径ゾーン１１４と第２の径ゾーン１１６との間の境界は、約０．６０ｍｍの径ｒに存在する。第２の径ゾーン１１６と第３の径ゾーン１１８との間の境界は、約１．０３ｍｍの径ｒに存在する。非周期的な位相構造の第２の径ゾーン１１６は、光軸ＯＡに集中するとともに約−１．４μｍの落ち込みを有する環状突出部１２０を具える。
【００６１】
非周期的な位相構造は、種々の非周期的な位相成分を、第１、第２及び第３の波面変形ＷＭ１，ＷＭ２，ＷＭ３に導入する。非周期的な位相成分は、各照射ビームから位相φを減ずる。第１の照射ビーム２０’に対して、２πで除算したこの位相φモジュロ２πは、約０．９３の値を有する。第２の照射ビーム２０”に対して、２πで除算したこの位相φモジュロ２πは、約０．１２の値を有する。第３の照射ビーム２０’’’に対して、２πで除算したこの位相φモジュロ２πは、約０．８８の値を有する。
【００６２】
回折格子４８は、非周期的な位相構造と組み合わされる。図１１は、非周期的な位相構造及び回折格子４８と組み合わせたときの適合構造４０のプロファイル１２８を線形的に示す。プロファイル１２８は、第５の軸１１２に対する第４の軸１１０上にプロットされる。互いに相違する、光軸ＯＡからの半径の大きさを有する第１、第２及び第３のＮＡ３４，３６，３８を表す。非周期的な位相構造の第１、第２及び第３の径ゾーン１１４，１１６，１１８を示す。回折格子４８、適合構造４０及び非周期的な位相構造の構成要素を、適切な参照符号を用いて図１１に示す。
【００６３】
図１２は、第１のＮＡ３４内で非回折適合構造及び非周期的な位相構造と組み合わせた回折構造から形成した第３の照射ビーム２０’’’の第２の結果的に得られる波面収差１２２を示す。第３の照射ビーム２０’’’の第２の結果的に得られる波面収差１２２を、第２の軸１００に対して第１の軸９８上にプロットする。第３の照射ビーム２０’’’の第２の結果的に得られる波面収差１２２の平均２乗誤差は、約３７ｍλである。
【００６４】
図１３は、第１のＮＡ３４内で非回折適合構造及び非周期的な位相構造と組み合わせた回折構造から形成した第２の照射ビーム２０”の第２の結果的に得られる波面収差１２４を示す。第２の照射ビーム２０”の第２の結果的に得られる波面収差１２４を、第２の軸１００に対して第１の軸９８上にプロットする。第２の照射ビーム２０”の第２の結果的に得られる波面収差１２４の平均２乗誤差は、約２５ｍλである。
【００６５】
図１４は、第１のＮＡ３４内で非回折適合構造及び非周期的な位相構造と組み合わせた回折構造から形成した第１の照射ビーム２０’の第２の結果的に得られる波面収差１２６を示す。第１の照射ビーム２０’の第２の結果的に得られる波面収差１２６を、第２の軸１００に対して第１の軸９８上にプロットする。第１の照射ビーム２０’の第２の結果的に得られる波面収差１２６の平均２乗誤差は、約１３ｍλである。
【００６６】
図１１を参照すると、第１ＮＡ３４及び第２ＮＡ３６の境界と第２ＮＡ３６及び第３ＮＡ３８の境界との間にある適合構造４０の領域は、適合構造４０と組み合わされた第２の異なる非周期的な位相構造を具える。この第２の非周期的な位相構造のプロファイル１２９を図１１に示す。第２の非周期的な位相構造は、光軸ＯＡの回りに集中して配置された第４、第５及び第６の径ゾーンを具える。第３の径ゾーン１１８と第４の径ゾーンとの間の境界は、約１．１８ｍｍの径ｒにある。第４の径ゾーンと第５の径ゾーンとの間の境界は、約１．４２５ｍｍの径ｒにある。第５の径ゾーンと第６の径ゾーンとの間の境界は、１．４７８ｍｍの径ｒにある。
【００６７】
第２の非周期的な位相構造は、第２の非周期的な位相成分を第２及び第３の波面変形ＷＭ２，ＷＭ３に導入する。第２の非周期的な位相成分は、位相変化φに第２及び第３の照射ビーム２０”，２０’’’を導入する。
【００６８】
第４、第５及び第６の径ゾーンはそれぞれ、光軸ＯＡに集中するとともに第４、第５及び第６の高さｈ４，ｈ５，ｈ６を有する環状突出部を具える。表２は、これらの高さの平均値と、第３の照射ビーム２０’’’に対してこれらのステップ高によって与えられる、２πで除算した位相変化φ３モジュロ２πとを与える。第４、第５及び第６のステップ高ｈ４，ｈ５，ｈ６は、第２の照射ビーム２０”に対してほぼ零の値を有する、２πで除算した位相変化φ２モジュロ２πを与える。
【００６９】
【表２】
2007531189.tif 000014
【００７０】
図１５は、第３のＮＡ３８内で平坦な環状領域４２によって導入される非回折適合成分、非周期的な位相成分、第２の非周期的な位相成分及び波面変形成分と組み合わせた回折成分から形成される第３の照射ビーム２０’’’の第３の結果的に得られる波面収差１３０を示す。第３の照射ビーム２０’’’の第３の結果的に得られる波面収差１３０は、第２の軸１００に対して第１の軸９８上でプロットされる。第３の照射ビーム２０’’’の第３の結果的に得られる波面収差１３０の平均２乗誤差は、約１５ｍλである。
【００７１】
図１６は、第２のＮＡ３６内で非回折適合成分、非周期的な位相成分及び第２の非周期的な位相成分と組み合わせた回折成分から形成される第２の照射ビーム２０”の第３の結果的に得られる波面収差１３２を示す。第２の照射ビーム２０”の第３の結果的に得られる波面収差１３２は、第２の軸１００に対して第１の軸９８上でプロットされる。第２の照射ビーム２０”の第３の結果的に得られる波面収差１３２の平均２乗誤差は、約１８ｍλである。
【００７２】
図１７は、第１のＮＡ３４内で非回折適合成分及び非周期的な位相成分と組み合わせた回折成分から形成される第１の照射ビーム２０’の第３の結果的に得られる波面収差１３４を示す。第１の照射ビーム２０’の第３の結果的に得られる波面収差１３４は、第２の軸１００に対して第１の軸９８上でプロットされる。第１の照射ビーム２０’の第３の結果的に得られる波面収差１３４の平均２乗誤差は、約１３ｍλである。
【００７３】
上記実施の形態は本発明の説明例であると理解すべきである。本発明の他の実施の形態が想定される。
【００７４】
回折格子、非周期的な位相構造及び第２の非周期的な位相構造を組み合わせた適合構造を有する適合プレートは、例えば、射出成形技術を用いて材料ＣＯＣから形成される。回折格子、適合構造、非周期的な位相構造及び第２の非周期的な位相構造の必要な設計を達成することができる他の材料から、光学系の適合プレートを形成することもできる。適合プレートをジアクリル(Diacryl)から形成することもできる。レンズ又は適合プレートを、複製工程を用いて所望の材料から形成することもできる。この工程において、所望の材料を、ガラス表面と、適合プレートの所望の形状に対応する形状を有する型との間に、硬化しうる形態で配置する。型から採用した所望の形状を有する材料は、例えば紫外照射を用いて硬化される。
【００７５】
上記実施の形態において、回折格子は、適合プレートの一部として適合構造、非周期的な位相構造及び第２の非周期的な位相構造が組み合わされる。さらに、回折格子、適合構造、非周期的な位相構造及び第２の非周期的な位相構造のうちの少なくとも一つをレンズに組み合わせることも想定される。さらに、回折格子、適合構造、非周期的な位相構造及び第２の非周期的な位相構造の全てをレンズに組み合わせて、光学系が適合プレートを必要としなくすることもできる。
【００７６】
本実施の形態において、第１の選択した回折次数ｍ１が、零次でない＋１の正の次数となり、第２の選択した回折次数ｍ２が零次となり、第３の選択した回折次数ｍ３が、零次でない−１の負の次数となるように、回折格子を配置する。種々の回折次数を選択するとともに式４，５又は６の関係を保持するように、回折格子を配置することもできる。表３は、上記実施の形態のカバー層厚さに対して種々の選択した回折次数を有する種々の想定される実施の形態を示す。
【００７７】
【表３】
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【００７８】
本発明の上記実施の形態において、回折格子は、互いにほぼ等しいモジュロ２πの位相変化を第２の照射ビームに導入する。回折格子は、互いにほぼ等しいモジュロ２πの同様な位相変化を第１又は第３の照射ビームに導入することもできる。
【００７９】
上記実施の形態の種々の放射ビームはそれぞれ、予め決定された波長及び所定のＮＡを有する。異なる予め決定された波長又は異なるＮＡを有する照射ビームを用いることもできる。回折構造、適合構造、非周期的な位相構造及び／又は第２の非周期的な位相構造が、異なるＮＡを用いることもできる。
【００８０】
上記実施の形態において、光走査装置は、種々のカバー層厚さを有する光記録担体を走査する。光記録装置は、式４，５又は６の関係を維持しながら、上記実施の形態に対して、種々のカバー層厚さを有する種々の光記録担体フォーマットを走査することもできる。
【００８１】
上記実施の形態において、光学系は、第２の非周期的な位相構造を具える。他の想定される実施の形態において、第２の非周期的な位相構造を、第２の回折成分を第２及び第３の波面変形ＷＭ２，ＷＭ３に導入する回折構造としてもよい。上記実施の形態において、光学系は、平坦な環状領域４２を具える。さらに、この領域は、適合構造、回折構造又は非周期的な位相構造を有してもよい。
【００８２】
上記実施の形態において、回折格子、適合構造、非周期的な位相構造及び第２の非周期的な位相構造のうちの少なくとも一つのステップ高、幅及び湾曲の割合を含む所定の寸法が与えられる。さらに、これら寸法のうちの任意のものが本発明の他の実施の形態において異なってもよい。
【００８３】
任意の一つの実施の形態に関連して説明した任意の態様を、単独で、説明した他の態様、実施の形態の他の任意のものの一つ以上の態様又は実施の形態の他の任意のものの組合せと組み合わせて用いることができる。さらに、これまで説明しなかった等価物及び変更を、添付した請求の範囲に規定したような本発明の範囲を逸脱することなく用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施の形態による光走査装置を線形的に示す。
【図２】本発明の一実施の形態による光走査装置の光学系を線形的に示す。
【図３】本発明の一実施の形態による適合構造を線形的に示す。
【図４】本発明の一実施の形態による回折構造を線形的に示す。
【図５】本発明の一実施の形態による回折構造の位相関数のプロットを示す。
【図６】本発明の一実施の形態による種々の照射ビームに対して回折構造によって与えられる位相遅延を線形的に示す。
【図７】本発明の一実施の形態による光学系の構造によって与えられる互いに相違する照射ビームの一部に対する波面収差を示す。
【図８】本発明の一実施の形態による光学系の構造によって与えられる互いに相違する照射ビームの一部に対する波面収差を示す。
【図９】本発明の一実施の形態による光学系の構造によって与えられる互いに相違する照射ビームの一部に対する波面収差を示す。
【図１０】本発明の一実施の形態による非周期的な位相構造と組み合わせた適合構造のプロファイルを線形的に示す。
【図１１】本発明の一実施の形態による回折構造と組み合わせた、非周期的な位相構造と組み合わせた適合構造のプロファイルを線形的に示す。
【図１２】本発明の一実施の形態による光学系の構造によって与えられる互いに相違する照射ビームの一部に対する波面収差を示す。
【図１３】本発明の一実施の形態による光学系の構造によって与えられる互いに相違する照射ビームの一部に対する波面収差を示す。
【図１４】本発明の一実施の形態による光学系の構造によって与えられる互いに相違する照射ビームの一部に対する波面収差を示す。
【図１５】本発明の一実施の形態による光学系の素子によって与えられる互いに相違する照射ビームに対する波面収差を示す。
【図１６】本発明の一実施の形態による光学系の素子によって与えられる互いに相違する照射ビームに対する波面収差を示す。
【図１７】本発明の一実施の形態による光学系の素子によって与えられる互いに相違する照射ビームに対する波面収差を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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