(57)【要約】  少なくとも１つの光記録担体３の少なくとも１つの情報層２を走査する光学走査装置１である。該装置は、第１の波長を有する少なくとも第１の放射ビーム４を供給する放射源７と、各情報層２上に第１の放射ビームを収束させる対物レンズシステム８と、各情報層２から反射された第１の放射ビーム２２の少なくとも一部を検出して該層上の情報を決定する情報検出器２３と、球面収差検出システムとを含む。該球面収差検出システムは、反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該第１の放射ビームの球面収差を決定する収差検出器２４と、反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を収差検出器２４に向かって回折させると共に、反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を情報検出器２３に向かって透過させる回折エレメント２６とを有する。第１の動作モードでは、当該格子は放射ビームの入射部分に位相変化を生じさせて該部分を情報検出器２３に向かって透過させるようになされる。第２の動作モードでは、該格子は反射された第１の放射ビームの入射部分に位相変化を生じさせて該部分を収差検出器２４に向かって回折させるようになされる。
2008542966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光記録担体の少なくとも１つの情報層を走査する光学走査装置であって、該装置は、
第１の波長を持つ少なくとも第１の放射ビームを供給する放射源と、
対応する情報層上に前記第１の放射ビームを収束させる対物レンズシステムと、
前記対応する情報層から反射された前記第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該層上の情報を決定する情報検出器と、
球面収差検出システムと、
を有し、前記球面収差検出システムは、
前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該第１の放射ビームの球面収差を決定する収差検出器と、
前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記収差検出器に向かって回折させると共に、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記情報検出器に向かって透過させる回折エレメントと、
を有し、
前記回折エレメントは回折格子を有し、第１の動作モードにおいて前記格子は放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような位相変化を生じさせる一方、第２の動作モードにおいて前記格子は前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記収差検出器に向かって回折させるような位相変化を生じさせる、
光学走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記回折格子は所定の高さ（ｈ）の一連のステップを有し、前記第１の動作モードにおいて前記ステップは前記放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような２πの実質的に整数倍となる位相変化を生じさせる一方、前記第２の動作モードにおいて前記ステップは前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記収差検出器に向かって回折させるような２πの実質的に整数倍でない位相変化を生じさせるような装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の装置において、
前記放射源から受け取った入力放射ビームを前記光記録担体に向けると共に、該光記録担体から受け取った反射放射ビームを光学経路に沿って前記情報検出器に向けるビームスプリッタ、
を更に有し、
前記回折エレメントが前記ビームスプリッタと前記情報検出器との間の前記光学経路に配置されるような装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の装置において、前記回折エレメントが入射する放射を透過させる中心部分を有し、前記回折格子が該中心部分の周りの環状部分内に延在するような装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の装置において、前記中心部分が前記環状部分により画定される開口であり、該開口が当該回折エレメントを通って延在するような装置。
【請求項６】
請求項２ないし５の何れか一項に記載の装置において、前記放射源は第２の波長を持つ第２の放射ビームを供給するように構成され、前記回折格子のステップは前記第１の動作モードにおいて前記第２の放射ビームのうちの該回折格子に入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような２πの実質的に整数倍となる位相変化を生じさせるような装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
前記放射源は第３の波長を持つ第３の放射ビームを供給するように構成され、
第３の動作モードにおいて、前記回折格子のステップは該第３の放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような２πの実質的に整数倍となる位相変化を生じさせるような装置。
【請求項８】
請求項２ないし５の何れか一項に記載の装置において、
前記第１の動作モードにおいて、前記回折格子のステップが、前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような２πの実質的に整数倍となる位相変化を生じさせるような装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記情報検出器は前記収差検出器を含み、該情報検出器は各々が入射する放射の強度を検出するように構成された複数の検出器エレメントを有し、前記回折格子は複数のセグメントに形成され、各セグメントは所定の高さの対応する一連のステップを有し、これらステップが、前記第２の動作モードにおいて各セグメントのステップが当該セグメントに入射する放射を、前記第１の動作モードにおいて該セグメントが入射する放射を透過させたのとは異なる検出器エレメントに回折させるような位相変化を生じさせるように配向されているような装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか一項に記載の装置において、前記回折エレメントが、少なくとも１つの流体と、前記エレメントを少なくとも２つの動作モードの間で切り換えるために前記流体の構成を変化させるコントローラとを有するような装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記流体が複屈折材料を含み、前記コントローラが前記回折格子のステップに隣接する前記複屈折材料の優先軸の向きを変化させるように構成されるような装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記複屈折材料が液晶を含み、前記コントローラが前記液晶の向きを変えるために該液晶の間に電界を供給するように構成される装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置において、前記少なくとも１つの流体が、第１の屈折率を持つ第１の流体と、第２の異なる屈折率を持つ第２の流体とを含み、これら２つの流体は混和せず、前記コントローラは、前記流体のどちらが前記回折格子のステップに隣接するかを制御するように構成される装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置において、前記少なくとも１つの流体が、第１の屈折率を持つ第１の流体と、第２の異なる屈折率を持つ第２の流体とを含み、これら２つの流体は混和せず、当該装置が、更に、前記回折格子及び該格子に対面するカバープレートの少なくとも一方を覆う電極を有し、前記格子又はカバープレートの実効的疎水性を前記流体の一方と前記電極との間に印加される電圧差により変化させるような装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの光記録担体の少なくとも１つの情報層を走査する光学走査装置のための球面収差検出システムであって、前記装置は、第１の波長を持つ少なくとも第１の放射ビームを供給する放射源と、対応する情報層上に前記第１の放射ビームを収束させる対物レンズシステムと、前記対応する情報層から反射された前記第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該層上の情報を決定する情報検出器とを有し、
前記球面収差検出システムは、
前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該第１の放射ビームの球面収差を決定する収差検出器と、
前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記収差検出器に向かって回折させると共に、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記情報検出器に向かって透過させる回折エレメントと、
を有し、
前記回折エレメントは回折格子を有し、第１の動作モードにおいて前記格子は放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような位相変化を生じさせる一方、第２の動作モードにおいて前記格子は前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記収差検出器に向かって回折させるような位相変化を生じさせる、
球面収差検出システム。
【請求項１６】
少なくとも１つの光記録担体の少なくとも１つの情報層を走査する光学走査装置を製造する方法であって、該方法は、
第１の波長を持つ少なくとも第１の放射ビームを供給する放射源を設けるステップと、
対応する情報層上に前記第１の放射ビームを収束させる対物レンズシステムを設けるステップと、
前記対応する情報層から反射された前記第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該層上の情報を決定する情報検出器を設けるステップと、
球面収差検出システムを設けるステップと、
を有し、前記球面収差検出システムは、
前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該第１の放射ビームの球面収差を決定する収差検出器と、
前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記収差検出器に向かって回折させると共に、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記情報検出器に向かって透過させる回折エレメントと、
を有し、
前記回折エレメントは回折格子を有し、第１の動作モードにおいて前記格子は放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような位相変化を生じさせる一方、第２の動作モードにおいて前記格子は前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記収差検出器に向かって回折させるような位相変化を生じさせる、
方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの光記録担体の少なくとも１つの情報層を走査する光学走査装置を動作させる方法であって、該装置は、
第１の波長を持つ少なくとも第１の放射ビームを供給する放射源と、
対応する情報層上に前記第１の放射ビームを収束させる対物レンズシステムと、
前記対応する情報層から反射された前記第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該層上の情報を決定する情報検出器と、
球面収差検出システムと、
を有し、前記球面収差検出システムは、
前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該第１の放射ビームの球面収差を決定する収差検出器と、
前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記収差検出器に向かって回折させると共に、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記情報検出器に向かって透過させる回折エレメントと、
を有し、
前記回折エレメントは回折格子を有し、第１の動作モードにおいて前記格子は放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような位相変化を生じさせる一方、第２の動作モードにおいて前記格子は前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記収差検出器に向かって回折させるような位相変化を生じさせ、
当該方法が、第１の波長を持つ前記第１の放射ビームを供給して光記録担体の情報層を走査するステップを有するような方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球面収差検出器、このような検出器を含む光学走査装置、並びにこのような装置を製造及び動作させる方法に関する。本発明の特定の実施例は、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）及びブルーレイディスク（ＢＤ）等の２以上の異なるフォーマットの光記録担体に対して互換性のある光学走査装置に使用するのに適している。
【背景技術】
【０００２】
光記録担体は種々の異なるフォーマットで存在し、各フォーマットは通常は特定の波長の放射ビームにより走査されるように設計されている。例えば、ＣＤは、なかでも、ＣＤ−Ａ（ＣＤオーディオ）、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ読取専用メモリ）及びＣＤ−Ｒ（ＣＤレコーダブル）として利用可能であり、約７８５ｎｍの波長（λ）を持つ放射ビームにより走査されるように設計されている。一方、ＤＶＤは約６５０ｎｍの波長を持つ放射ビームにより走査されるように設計され、ＢＤは約４０５ｎｍの波長を持つ放射ビームにより走査されるように設計されている。一般的に、波長が短いほど、光ディスクの対応する容量は大きくなり、例えばＢＤフォーマットのディスクはＤＶＤフォーマットのディスクよりも大きな記憶容量を有している。
【０００３】
例えば、異なる波長を持つ放射ビームに応答する異なるフォーマットの光記録担体を、好ましくは、１つの対物レンズシステムを用いて走査するために、光学走査装置は異なるフォーマットの光記録担体に対して互換性があることが望ましい。例えば、一層大きな記憶容量を備える新たな光記録担体が導入される場合、斯かる新たな光記録担体から情報を読み取り及び／又は斯かる新たな光記録担体へ情報を書き込むために使用される対応する新たな光学走査装置は、後方互換性があること、即ち既存のフォーマットを持つ光記録担体を走査することができることが望ましい。
【０００４】
多層光記録担体は、記憶容量を更に増加させることができる。例えば、２層光記録担体は２つの情報層を有している。一般的に、斯かる情報層は当該光記録担体において平行で、異なる深さにある。各層は当該記録担体の表面の下の異なる深さに位置するから、異なる層を走査するビームには異なる量の球面収差補償を適用しなければならない。
【０００５】
ＢＤ等の高ＮＡ（開口数）のシステムにとっては、特に多層ディスク上の異なる情報層を走査する間で切り換える場合に、球面収差に対して能動的に制御し及び補正することが望ましい。能動的制御は、適切な球面収差補償を果たすことができるように、球面収差の程度が検出されることを要する。
【０００６】
米国特許第6,229,600号は、光ビームの球面収差を測定するための球面収差検出システムを記載している。光ビームの球面収差は、該ビームを収束させると共に、該ビームの断面を少なくとも２つの同心的領域に分割することにより決定される。これら領域を通過するサブビームは、各々、別個の対応する焦点検出システム上に収束される。２つの焦点の間の距離が、当該ビームに存在する球面収差の尺度となる。米国特許第6,229,600号は、ビームを対応する領域に分割するための複数の異なる実施例を記載している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施例の目的は、ここで参照される又はそれ以外の、従来技術の課題の１以上に対処することにある。本発明の特定の実施例の目的は、２以上の異なるフォーマットの光記録担体に対して互換性のある光学走査装置に使用するのに適した収差検出システムを提供することにある。また、本発明の特定の実施例の目的は、単一の検出システムを用いて球面収差を測定するのに使用する改善された収差検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様においては、少なくとも１つの光記録担体の少なくとも１つの情報層を走査する光学走査装置であって、該装置が、第１の波長を有する少なくとも第１の放射ビームを供給する放射源と、各情報層上に上記第１の放射ビームを収束させる対物レンズシステムと、各情報層から反射された上記第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該層上の情報を決定する情報検出器と、球面収差検出システムとを有し、該球面収差検出システムは、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該第１の放射ビームの球面収差を決定する収差検出器と、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を上記収差検出器に向かって回折させると共に、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記情報検出器に向かって透過させる回折エレメントとを有し、該回折エレメントは回折格子を有し、第１の動作モードにおいては、上記格子は放射ビームの入射部分に位相変化を生じさせて該部分を前記情報検出器に向かって透過させるように配され、第２動作モードにおいては、該格子は前記反射された第１の放射ビームの入射部分に位相変化を生じさせて該部分を前記収差検出器に向かって回折させるように配されるような光学走査装置が提供される。
【０００９】
このような球面収差検出システムは、光ビームパワーの相対的に少ない損失での球面収差の検出を可能にする。例えば、第１の動作モードにおいて参照される放射ビームが前記第１の放射ビームである場合、前記回折エレメントは該ビームの入射する部分を前記収差検出器と前記情報検出器との間で切り換えるように作用する。このことは、第１の放射ビームのうちの上記回折格子に入射する部分の効率的な使用を可能にする。代わりに、第１のモードに関して参照される放射ビームが他のビームである（即ち、第１の放射ビームではない）場合、この他のビームは、収差検出器に向かって回折されること無しに情報検出器に指向させることができる。このように、この他のビームからは収差検出器に対して指向されることにより不必要にパワーが浪費されることがない。
【００１０】
前記回折格子は、所定の高さの一連のステップを有することができ、前記第１の動作モードにおいて前記ステップは前記放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような２πの実質的に整数倍となる位相変化を生じさせる一方、前記第２の動作モードにおいて前記ステップは前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記収差検出器に向かって回折させるような２πの実質的に整数倍でない位相変化を生じさせるようになる。
【００１１】
当該装置は、前記放射源から受け取った入射する放射ビームを前記光記録担体に向けると共に、該光記録担体から受け取った反射された放射ビームを光学経路に沿って前記情報検出器に向けるビームスプリッタを更に有することができ、前記回折エレメントは該ビームスプリッタと前記情報検出器との間の前記光学経路に配置される。
【００１２】
前記回折エレメントは入射する放射を透過させる中心部分を有することができ、前記回折格子は該中心部分の周りの環状部分内に延在する。
【００１３】
上記中心部分は上記環状部分により画定される開口とすることができ、該開口は当該回折エレメントを通って延在する。
【００１４】
前記放射源は第２の波長を持つ第２の放射ビームを供給するように構成することができ、前記回折格子のステップは前記第１の動作モードにおいて該第２の放射ビームのうちの上記回折格子に入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような２πの実質的に整数倍となる位相変化を生じさせるようになる。
【００１５】
前記放射源は第３の波長を持つ第３の放射ビームを供給するように構成することができ、第３の動作モードにおいて、前記回折格子のステップは該第３の放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような２πの実質的に整数倍となる位相変化を生じさせるようになる。
【００１６】
前記第１の動作モードにおいて、前記回折格子のステップは、前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような２πの実質的に整数倍となる位相変化を生じさせることができる。
【００１７】
前記情報検出器は前記収差検出器を含むことができ、該情報検出器は各々が入射する放射の強度を検出するように構成された複数の検出器エレメントを有する。
【００１８】
前記回折格子は複数のセグメントに形成され、各セグメントは所定の高さの対応する一連のステップを有し、これらステップは、前記第２の動作モードにおいて各セグメントのステップが当該セグメントに入射する放射を、前記第１の動作モードにおいて該セグメントが入射する放射を透過させたのとは異なる検出器エレメントに回折させるような位相変化を生じさせるように配向される。
【００１９】
前記回折エレメントは、少なくとも１つの流体と、当該エレメントを少なくとも２つの動作モードの間で切り換えるために前記流体の構成を変化させるコントローラとを有することができる。
【００２０】
前記流体は複屈折材料を含むことができ、前記コントローラは前記回折格子のステップに隣接する該複屈折材料の優先軸の向きを変化させるように構成することができる。
【００２１】
上記複屈折材料は液晶を含むことができ、上記コントローラは、この液晶の向きを変えるために該液晶の間に電界を供給するように構成することができる。
【００２２】
前記少なくとも１つの流体は、第１の屈折率を持つ第１の流体と、第２の異なる屈折率を持つ第２の流体とを含むことができ、これら２つの流体は混和せず、前記コントローラは、これら流体のうちのどちらが前記回折格子のステップに隣接するかを制御するように構成される。
【００２３】
前記少なくとも１つの流体は、第１の屈折率を持つ第１の流体と、第２の異なる屈折率を持つ第２の流体とを含むことができ、これら２つの流体は混和せず、当該装置は、更に、前記回折格子及び該格子に対面するカバープレートの少なくとも一方を覆う電極を有し、前記格子又はカバープレートの実効的疎水性を前記流体の一方と前記電極との間に印加される電圧差により変化させる。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、少なくとも１つの光記録担体の少なくとも１つの情報層を走査する光学走査装置のための球面収差検出システムが提供され、前記装置は、第１の波長を持つ少なくとも第１の放射ビームを供給する放射源と、対応する情報層上に前記第１の放射ビームを収束させる対物レンズシステムと、前記対応する情報層から反射された前記第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該層上の情報を決定する情報検出器とを有し、当該球面収差検出システムは、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該第１の放射ビームの球面収差を決定する収差検出器と、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記収差検出器に向かって回折させると共に、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記情報検出器に向かって透過させる回折エレメントとを有し、該回折エレメントは回折格子を有し、第１の動作モードにおいて前記格子は放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような位相変化を生じさせる一方、第２の動作モードにおいて前記格子は前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記収差検出器に向かって回折させるような位相変化を生じさせる。
【００２５】
本発明の第３の態様によれば、少なくとも１つの光記録担体の少なくとも１つの情報層を走査する光学走査装置を製造する方法が提供され、該方法は、第１の波長を持つ少なくとも第１の放射ビームを供給する放射源を設けるステップと、対応する情報層上に前記第１の放射ビームを収束させる対物レンズシステムを設けるステップと、前記対応する情報層から反射された前記第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該層上の情報を決定する情報検出器を設けるステップと、球面収差検出システムを設けるステップとを有し、該球面収差検出システムは、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該第１の放射ビームの球面収差を決定する収差検出器と、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記収差検出器に向かって回折させると共に、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記情報検出器に向かって透過させる回折エレメントとを有し、該回折エレメントは回折格子を有し、第１の動作モードにおいて前記格子は放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような位相変化を生じさせる一方、第２の動作モードにおいて前記格子は前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記収差検出器に向かって回折させるような位相変化を生じさせる。
【００２６】
本発明の第４の実施例によれば、少なくとも１つの光記録担体の少なくとも１つの情報層を走査する光学走査装置を動作させる方法が提供され、該装置は、第１の波長を持つ少なくとも第１の放射ビームを供給する放射源と、対応する情報層上に前記第１の放射ビームを収束させる対物レンズシステムと、前記対応する情報層から反射された前記第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該層上の情報を決定する情報検出器と、球面収差検出システムとを有し、該球面収差検出システムは、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を検出して該第１の放射ビームの球面収差を決定する収差検出器と、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記収差検出器に向かって回折させると共に、前記反射された第１の放射ビームの少なくとも一部を前記情報検出器に向かって透過させる回折エレメントとを有し、該回折エレメントは回折格子を有し、第１の動作モードにおいて前記格子は放射ビームの入射する部分に該部分を前記情報検出器に向かって透過させるような位相変化を生じさせる一方、第２の動作モードにおいて前記格子は前記反射された第１の放射ビームの入射する部分に該部分を前記収差検出器に向かって回折させるような位相変化を生じさせ、当該方法は、第１の波長を持つ前記第１の放射ビームを供給して光記録担体の情報層を走査するステップを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して例示として説明する。
【００２８】
米国特許第6,229,600号に記載されているような従来技術の球面収差検出システムにおいては、光ビームが実効的に２つのサブビームに分割され、各サブビームが別個の検出システム上で検出される。これら検出システムの１つのみしか、当該光記録担体の情報層上の情報を決定するために使用されない。
【００２９】
本出願の発明者は、このようなシステムは特に多波長光学走査装置においては望ましくないということを理解した。時には、例えばＢＤ等の特定のフォーマットの光記録担体に対しては能動的球面収差補償のみを実行することが望ましい。当該光学走査装置が他のタイプの光記録担体（例えば、ＣＤ及びＤＶＤ）を走査するために使用される場合、これらの光記録担体から反射される放射ビームを球面収差補償のために分割することは光パワーの浪費となる。
【００３０】
本出願の発明者は、この問題は、ここで述べるような回折格子を組み込んだ球面収差検出システムを使用することにより克服することができることを理解した。該回折格子は、所定のサイズのステップ（steps）を有する。第１の動作モードにおいて、上記ステップは、放射ビームの入射する部分に２πの実質的に整数倍の位相変化を生じさせて該部分を前記情報検出器に向かって透過させるようにされる。第２動作モードにおいては、上記ステップは、反射された第１の放射ビームの入射部分に実質的に２πの整数倍ではない位相変化を生じさせて該部分を前記収差検出器に向かって回折させるようにされる。
【００３１】
このように、第２動作モードにおいては、上記回折格子は、反射された第１の放射ビームの入射部分を球面収差の検出のために上記収差検出器に向かって回折させるように作用する。しかしながら、第１動作モードでは、該格子は放射ビームの入射部分を上記情報検出器に向かって透過させるように作用する。このようにして、該回折格子は、第１のモードにおいては当該放射ビームの関連する入射部分に対して実効的に不可視的である一方、第２の動作モードでは該回折格子構造は球面収差検出のために第１の放射ビーム（例えば、ＢＤを走査するために使用されるビーム）を回折させるように作用する。本出願の発明者は、第１のモードにおける上記回折格子構造の機能は受動的手段（例えば、静止型回折格子構造）又は能動的手段（例えば、材料の少なくとも一部が、当該回折格子がモード間での構造の変化を受けるように作用するような回折格子構造）の何れかにより達成することができることを理解した。
【００３２】
以下、このような回折エレメントを含む光学走査装置を更に詳細に説明し、次いで斯かる回折エレメントの更なる詳細を述べる。
【００３３】
図１は、第１の光記録担体３の第１の情報層２を第１の放射ビーム４により走査する装置１を示し、該装置は対物レンズシステム８を含んでいる。
【００３４】
光記録担体３は透明層５を有し、該透明層の一方の側に情報層２が配置されている。情報層２の透明層５から遠い側の面は、保護層６により環境的影響から保護されている。上記透明層の当該装置に面する側は、入射面と呼ばれる。透明層５は、情報層２に対して機械的支持を行うことにより当該光記録担体３の基板として働く。他の例として、該透明層５は上記情報層を保護する機能のみを有し、機械的支持は情報層２の他方の面上の層により、例えば保護層６により又は追加の情報層及び一番上の情報層に接続された透明層により、提供されるようにしてもよい。上記情報層は、この実施例では図１に示すように透明層５の厚さに相当するような第１の情報層深度２７を有することに注意されたい。情報層２は担体３の面である。
【００３５】
情報は、当該記録担体の情報層２上に、略平行、同心的又は螺旋状のトラックに配列された光学的に検出可能なマーク（図示略）の形態で記憶される。トラックは、収束された放射ビームのスポットにより辿ることが可能な経路である。上記マークは、例えばピットの形態、反射係数を持つ領域の形態、又は周囲とは異なる磁化の方向の形態、又はこれら形態の組み合わせ等の如何なる光学的に読み取り可能な形態とすることもできる。この場合、光記録担体３はディスクの形状を有している。
【００３６】
図１に示すように、光学走査装置１は、放射源７、コリメータレンズ１８、ビームスプリッタ１７、光軸１９ａを持つ対物レンズシステム８、回折部２６、及び検出システム１０を含んでいる。更に、該光学走査装置１はサーボ回路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、及びエラー訂正用の情報処理ユニット１４を含んでいる。
【００３７】
この特定の実施例において、放射源７は第１の放射ビーム４、第２の放射ビーム４'及び第３の放射ビーム４"を連続的に又は別個に供給するように構成される。例えば、放射源７は、第３の放射ビームを供給する別個のレーザと共に、放射ビーム４、４'及び４"のうちの２つを連続的に供給する同調可能な半導体レーザを有することができるか、又はこれら放射ビームを別個に供給する３つの半導体レーザを有することができる。放射ビーム４、４'及び４"のうちの少なくとも２つの出力経路は相違する。例えば、これら放射ビームの２以上は放射源７の異なる物理的位置から放出することができるか、及び／又は前記対物レンズシステムの光軸１９ａに対して異なる角度で放出することができる。典型的には、これら放射ビームの各々は、他の放射ビームの各々に対して平行な光軸を有し、異なる位置から放出される。例えば、放射源７からの放射ビームの放出点が１００ミクロン離れている故に、これら放射ビームの光軸は平行で、１００ミクロン離れているようにすることができる。
【００３８】
放射ビーム４は波長λ１及び偏光ｐ１を有し、放射ビーム４'は波長λ２及び偏光ｐ２を有し、放射ビーム４"は波長λ３及び偏光ｐ３を有している。波長λ１、λ２及びλ３は全て異なる。好ましくは、如何なる２つの波長の間の差も２０ｎｍ以上、より好ましくは５０ｎｍ以上とする。偏光ｐ１、ｐ２及びｐ３の２以上は、互いに異なることができる。
【００３９】
ビームスプリッタ１７は、放射ビームを対物レンズシステム８に向かう光学経路に沿って透過するように配置される。図示の例では、放射ビームはビームスプリッタ１７を介して透過させることにより対物レンズシステム８に向かって伝送される。好ましくは、ビームスプリッタ１７は、光軸に対して或る角度αで、より好ましくはα＝４５°で傾斜された平行平面板により形成される。この特定の実施例では、対物レンズシステム８の光軸１９ａは、前記放射源７の光軸と共通である。
【００４０】
コリメータレンズ１８は、発散的放射ビーム４を略平行化（コリメート）されたビーム２０に変換するために光軸１９ａ上に配置される。同様にして、該コリメータレンズは放射ビーム４'及び４"を２つの略平行化されたビーム２０'及び２０"（図１には示さず）に各々変換する。
【００４１】
対物レンズシステム８は、上記の平行化された放射ビーム２０を第１の収束された放射ビーム１５に変換し、かくして情報層２の位置に第１の走査スポット１６を形成するように配置される。
【００４２】
走査の間において、記録担体３はスピンドル（図１には図示せず）上で回転し、情報層２は透明層５を介して走査される。収束された放射ビーム１５は情報層２上で反射され、これにより反射ビーム２１を形成し、該反射ビームは順方向放射ビーム１５の光学経路上を戻る。対物レンズシステム８は該反射放射ビーム２１を反射平行放射ビーム２２に変換する。
【００４３】
ビームスプリッタ１７は、上記の反射された放射２２の少なくとも一部を検出システム１０に向かう光学経路に沿って透過させることにより順方向放射ビーム２０を反射放射ビーム２２から分離する。図示の例において、反射放射ビーム２２はビームスプリッタ１７内のプレートによる反射により検出システム１０に向かって伝送される。図示の特定の例においては、ビームスプリッタ１７は偏光ビームスプリッタである。四分の一波長板９'が、ビームスプリッタ１７と対物レンズシステム８との間に光軸１９ａに沿って配置されている。四分の一波長板９'と偏光ビームスプリッタ１７との組み合わせは、反射放射ビーム２２の大部分が検出システムの光軸１９ｂに沿い検出システム１０に向かって伝送されることを保証する。検出システムの光軸１９ｂは、ビームスプリッタ１７が反射放射２２の少なくとも一部を検出システム１０に向かって伝送する故に、前記光軸１９ａの継続となる。このようにして、上記対物レンズシステムの光軸は、符号１９ａ及び１９ｂにより示される軸を有する。
【００４４】
検出システム１０は、反射放射ビーム２２の前記部分を捕捉するように配置された収束レンズ２５と、情報検出器２３とを含んでいる。
【００４５】
情報検出器２３は反射された放射の前記部分を１以上の電気信号に変換するように構成されている。
【００４６】
これら信号のうちの１つは情報信号であり、該情報信号の値は情報層２上で走査された情報を表す。該情報信号はエラー訂正のために情報処理ユニット４により処理される。
【００４７】
検出システム１０からの他の信号はフォーカスエラー信号及びラジアルトラッキングエラー信号である。フォーカスエラー信号は、走査スポット１６と情報層２の位置との間のＺ軸に沿う軸方向の高さの差を表す。好ましくは、この信号は、なかでもG. Bouwhuis, J. Braat, A. Huijiser他による"Principles of Optical Disc Systems"なる書籍(Adam Hilger 1985, ISBN 0-85274-785-3)の第75-80頁から既知の"非点収差法"により形成される。ラジアルトラッキングエラー信号は、走査スポット１６と、該走査スポット１６により辿られるべき情報層２におけるトラックの中心との間の該情報層２のＸＹ面内における距離を表す。この信号は、G. Bouwhuisによる上記書籍の第７０〜７３頁から既知の"ラジアルプッシュプル法"により形成することができる。
【００４８】
サーボ回路１１は、上記フォーカスエラー及びラジアルトラックエラー信号に応答して、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を各々制御するためのサーボ制御信号を供給するように構成される。フォーカスアクチュエータ１２は、対物レンズ８のＺ軸に沿う位置を制御し、これにより走査スポット１６の位置を、該位置が情報層２の面に略一致するように制御する。ラジアルアクチュエータ１３は、走査スポット１６のラジアル方向の位置を、対物レンズ８の位置を変更することにより、情報層２において辿られるべきトラックの中心線に略一致するように制御する。
【００４９】
検出システム１０は、更に、収差検出器２４と回折エレメント２６とを有する球面収差検出システムを含んでいる。上記球面収差検出器は、好ましくは、情報検出器２３と同一の面及び／又は該情報検出器の一部にあるものとする。上記回折エレメントはビームスプリッタ１７と情報検出器２３との間において光軸１９ｂに沿って配置される。該回折エレメントは２つの部分を有している。該回折エレメントの第１の部分は、全ての入射放射を回折無しで情報検出器２３に向かって透過するように構成される。該回折エレメントの第２の部分は、一定の所定の高さの一連のステップを有する回折格子からなる。
【００５０】
第１の動作モードにおいて、上記ステップは放射ビームの入射する部分を前記情報検出器に向かって当該ビームの上記入射部分の回折無しに透過させるようになされる。第２の動作モードにおいては、上記ステップは、所定の放射ビームの部分を収差検出器２４に向かって回折させるようになされる。かくして、球面収差は、既知の技術により、例えば米国特許第6,229,600号に記載されているように球面収差検出器２４及び情報検出器２３において検出される信号を比較することにより決定することができる。例えば、情報検出器２３に入射するビーム（回折エレメント２６の第１の部分を透過して）と、検出器２４上に収束されるビーム（回折エレメント２６の回折格子により回折されて）との間の焦点位置の差を、第２動作モードにおいて当該ビームの球面収差を決定するために使用することができる。異なる動作モードの更なる詳細は、回折エレメント２６の特定の例を参照して、他の図との関連で説明する。
【００５１】
検出器２３及び２４からの信号を比較することにより、サーボ回路１１は、必要とされる球面収差補償の適切な度合いを決定し、当該光記録担体の情報層上に入射する放射ビームに付与される球面収差を制御するためのサーボ制御信号を供給することができる。
【００５２】
対物レンズ８は、平行化された放射ビーム２０を第１の開口数ＮＡ１を持つ収束された放射ビーム１５に変換し、走査スポット１６を形成するように構成される。言い換えると、当該光学走査装置１は、第１の情報層２を波長λ１、偏光ｐ１及び開口数ＮＡ１を持つ放射ビーム１５により走査することができる。
【００５３】
更に、この実施例の光学走査装置は、第２の光記録担体３'の第２の情報層２'を放射ビーム４'により、そして第３の光記録担体３"の情報層２"を放射ビーム４"により走査することもできる。このように、対物レンズシステム８は、平行化された放射ビーム２０'を第２の開口数ＮＡ２を持つ第２の収束放射ビーム１５'に変換して、情報層２'の位置に第２の走査スポット１６'を形成する。また、対物レンズシステム８は、平行化された放射ビーム２０"を第３の開口数ＮＡ３を持つ第３の収束放射ビーム１５"に変換して、情報層２"の位置に第３の走査スポット１６"を形成する。光記録担体３、３'及び３"の何れか１つ又はそれ以上は、２以上の情報層を含むことができる。例えば、これら記録担体は２層のもの、又は多層のものとすることができる。このような例において、対物レンズシステム８は、平行化された放射ビーム２０、２０'、２０"を収束放射ビーム１５、１５'、１５"に変換して、関連する光記録担体３、３'、３"の情報層の各々に走査スポット１６，１６'、１６"を形成するように構成される。
【００５４】
上記走査スポット１６，１６'、１６"の何れか１つ又はそれ以上は、エラー信号を供給するのに使用される２つの追加のスポットと共に形成することができる。これらの関連する追加のスポットは、光ビーム２０の経路に適切な回折エレメントを設けることにより形成することができる。
【００５５】
光記録担体３と同様に、光記録担体３'は第２の透明層５'を含み、該透明層の一方の側に情報層２'が第２の情報層深度２７'で配置される。また、光記録担体３"は第３の透明層５"を含み、該透明層の一方の側に情報層２"が第３の情報層深度２７"で配置される。
【００５６】
この実施例において、光記録担体３、３'、３"は、例示のみとして、"ブルーレイ"フォーマットディスク、ＤＶＤフォーマットディスク及びＣＤフォーマットディスクとする。このように、波長λ１は３６５ｎｍと４４５ｎｍとの間の範囲に含まれ、好ましくは４０５ｎｍである。開口数ＮＡ１は、読取モード及び書込モードの両方において約０.８５に等しい。波長λ２は６２０ｎｍと７００ｎｍとの間の範囲に含まれ、好ましくは６５０ｎｍである。開口数ＮＡ２は、読取専用ドライブの場合は約０.６に等しく、データを読み取り及び書き込むことが可能なドライブの場合は０.６より大きく、好ましくは０.６５である。波長λ３は７４０ｎｍと８２０ｎｍとの間の範囲に含まれ、好ましくは約７８５ｎｍである。開口数ＮＡ３は０.５より小さく、読取専用ドライブの場合は好ましくは０.４５であり、データを読み取り及び書き込むことが可能なドライブの場合は好ましくは０.５と０.５５との間である。
【００５７】
図２Ａ及び２Ｂは、本発明の一実施例による回折エレメント２６を含む検出システム１０の第１の動作モード及び第２の動作モードを各々示している。図３は、情報検出器２３の位置から見た回折エレメント２６の平面図を示す。該回折エレメント２６が光軸１９ｂに対して円対称であることがわかる。該回折エレメントは、２つの別個の部分から形成されているものと考えることができる。該回折エレメントの第１の中心部分２６２は、当該光学走査装置内で使用される全ての放射ビームを、これらビームの何れの回折もなしに透過させるように構成されている。この特定の実施例において、第１の中心部分２６２は開口である。該開口は当該格子の第２の周辺部分により画定されている。該第２の部分は、光軸１９ｂと同軸的に配置された、環状回折格子構造２６１である。
【００５８】
該回折エレメントの上記環状部分（即ち、回折格子）は、各々が所定の一定した高さの一連の凸部又はステップ２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃを有している。これらステップはバイナリ格子を形成するように作用するもので、各ステップは所定の波長の放射に対して２πの整数倍（即ち、整数による倍数の）の位相変化を生じさせるように寸法決めされており、かくして、この回折格子に入射する該放射の全ては、回折すること無しに該回折格子を通って透過される。例えば、上記ステップは、ＤＶＤを走査するために使用される放射ビームの全てが該回折格子によっては回折されないように寸法決めすることができる。また、上記ステップは第１の所定の波長の放射を回折させるように構成することができる。例えば、該格子はＢＤ放射ビームにおける一次回折を選択するように使用することができる。このように、該回折エレメントは、格子構造が略真っ直ぐな（straight）線形領域を有するような環状の回折格子構造から形成することができる。
【００５９】
図２Ａは、第１のモードにおける当該回折エレメントの動作を示す概要図である。前記の反射された放射ビーム２２ａは適切な波長のもので、回折格子２６１のステップ高ｈは、放射ビーム２２ａの該回折格子に入射する部分に２πの整数倍となる位相変化を生じさせる。即ち、該回折格子は上記入射部分を回折させることなく情報検出器２３に向かって透過させる。当該放射ビームの他の部分は開口２６２を介して透過され、かくして、放射ビーム２２ａの回折エレメント２６に入射する全ては、該放射ビームにより走査される光記録担体の情報層から情報を検出するために、情報検出器２３上に結像される。
【００６０】
図２Ｂにおいては、異なる波長の放射２２ｂが回折エレメント２６に入射する。放射ビーム２２ｂの中心部分は、開口２６２を通過して情報検出器２３に入射する。放射ビーム２２ｂの外側の環状部分は、回折格子部分２６１に入射し、該回折格子２６により収差検出器２４に向かって回折される。この特定の実施例では、検出器２３、２４は、単一の共通の面内に延在している。
【００６１】
この特定の実施例において、情報検出器２３及び収差検出器２４の両者は四象限検出器である。従って、球面収差は、これらビームの各検出器２３、２４に入射する部分の２つの焦点を比較することにより計算することができる。サーボ回路１１は、当該光学走査装置に対し適切なサーボ制御信号を供給して、放射ビーム２２ｂに対し球面収差補償を提供するように構成される。
【００６２】
更に、図２Ａに図示した動作モードにおいては、放射ビーム２２ａの全てが情報検出器２３に入射する。このことは、最初の放射源により相対的に低い強度の放射ビームが供給されることを可能にする。というのは、当該ビームが何ら、収差検出器２４に向かって指向されることにより浪費されることがないからである。このように、該特定の動作モードでは、所与の放射源の放射ビームパワーに対して、光記録担体を走査する場合に合理的な読出速度を維持することができる。
【００６３】
以上、上記回折エレメント２６を、当該格子を経て延びる中心の孔又は開口を備える真っ直ぐな格子を有するものとして説明したが、該回折エレメントは、代替的に、斯かる中心の孔又は開口に代えて回折格子を有することもできることが理解されるであろう。この追加的回折格子は、中心の円状回折格子とすることができるか、又は内側の環状回折格子とすることができる。この追加的回折格子は、当該光学走査装置内で使用される全ての放射ビームを情報検出器２３に透過させるように構成されるであろう。
【００６４】
幾つかの光学システムは、例えばＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤを走査するために３つ又はそれ以上の放射ビームを利用する。典型的には、放射ビームのうちの１つ（例えば、ＢＤを走査するために使用されるもの）に対して能動的球面収差補償を実行するが、他の２つの読出モード（例えば、ＤＶＤ及びＣＤ）に対しては実行しないことが望ましい。典型的には、異なるフォーマットの光記録担体を走査するために異なる波長が使用される故に、受動的解決策（固定の回折格子構造が使用されるような）の実施化は実現することが困難である。
【００６５】
この課題に対する能動的解決策は、切り換え可能な格子、例えば当該回折格子に隣接する又は斯かる回折格子を画定する材料の屈折率を２以上の値の間で切り換えることができるような格子構造、を利用することである。
【００６６】
固定の回折格子構造に隣接する材料の、該回折格子を通過する偏光放射ビームが受ける屈折率は、２以上の屈折率を持つ材料（例えば、複屈折材料）を含む流体の使用により変化させることができる。好適な材料は、ネマチック相の液晶である。電圧の適切な印加により、液晶の分子の向き（構成；configuration）を変化させることが、従って偏光放射ビームが受ける屈折率を制御することができる。回折格子を通過する際に放射ビームが受ける位相変化は該放射ビームの波長に依存し、波長は屈折率の関数として変化する。従って、放射ビームが受ける屈折率の制御は、該放射ビームが受ける位相変化（従って、もしあるなら、回折格子により該放射ビームに付与される回折の程度）を変化させる。
【００６７】
他の例として、屈折率は格子ステップに隣接する材料を変更することにより、例えば２以上の流体のどちらが固定回折格子構造に隣接するかを切り換えることにより、変化させることができる。異なる屈折率の２以上の異なる混和しない流体を組み込んだシステムを設けることができる。回折格子に隣接してチェンバを設け、どちらの流体が回折格子のステップに隣接するかを変更することにより、これらステップにより入射放射ビームに発生される位相変化を、制御可能に調整することができる。
【００６８】
図４Ａ及び４Ｂは、格子に隣接する流体を切り換えるために電気湿潤効果を利用した、切換可能型格子の概略平断面図（図４ＢのＡ−Ａ線に沿う）及び断面図（図４ＡのＢ−Ｂ線に沿う）を各々示している。
【００６９】
回折エレメント４２６は、実効的に、２つの部分４６１及び４６２から形成されている。部分４６１は中心の透過部分であり、該部分は、ここでも、取り囲む環状部分４６２により画定された開口である。
【００７０】
環状部分４６２は２つの部分から、即ちステップ４５４を含む固定の回折格子４５６と、該格子に重なるチェンバ４５２とから形成されている。
【００７１】
チェンバ４５２は、該チェンバの２つの開口４４２及び４４４を介して、２つの対向する端部を有する管路４４１に流体的に接続されている。上記チェンバの第１の開口４４２は該管路の第１の端部に流体的に接続され、同チェンバの第２の開口４４４は該管路の第２の端部に流体的に接続され、かくして、流体系の液密的囲壁を形成する。チェンバ４５２の一方の側は回折格子４５６、４５４により閉じられ、該回折格子はチェンバ４５２の内部に露出した面（即ち、ステップ４５４）を有している。以前のように、当該回折格子は透明な材料、例えばポリカーボネイト上に形成される。
【００７２】
チェンバ４５２は、更に、カバープレート４３６により閉じられるが、該カバープレートは例えばポリカーボネイト等の透明材料から形成された平らなエレメントである。カバープレート４３６は、透明な、疎水性の流体接触層及び電気的に絶縁な流体接触層（例えば、パリレンＮ（parylene-N））により被覆される。この実施例では、電気的に絶縁であると共に疎水性であり、例えばデュポン社により製造されたテフロン（登録商標）AF1600から形成された単一の層４３２が設けられる。この疎水性流体接触層４３２の一方の表面は、チェンバ４５２の内部に露出している。第１の電気湿潤化電極４３４が、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透明導電性材料の薄板（シート）として形成される。この第１電気湿潤化電極４３４は、回折格子４５６のステップ４５４により占有された領域により占有される領域と完全に重なり合うような動作領域を有する。疎水性流体接触層４３２も、ステップ４５４により占有された領域と完全に重なり合う表面領域を有している。
【００７３】
管路４４１は、管路壁４１１とカバープレート４４２との間に形成される。このカバープレートは、一方の表面において当該管路の内部４２４に露出した疎水性且つ電気的に絶縁な流体接触層４３８により被覆されている。第２の電気湿潤化電極４４０がカバープレート４４２と疎水性流体接触層４３８との間に位置している。該第２の電気湿潤化電極４４０は、管路４４１の内部の殆どと重なり合うような表面領域を有している。
【００７４】
この閉じられた流体系は、第１の流体４４８と第２の流体４４６とを含んでいる。第１の流体４４８は電気的に影響を受け易い流体、例えば塩水等の導電性流体を含んでいる。第２の流体は、電気的に影響を受けない流体、例えば油等の電気的に絶縁な流体を含んでいる。第１の流体及び第２の流体の両者４４８、４４６は、異なる屈折率を有し、混和しない。第１の流体４４８と第２の流体４４６とは、２つの流体メニスカス４１２、４１４において互いに接触する。共通の第３の電極４５０が、管路４４１内の当該チェンバの一方の開口４４の近傍に配置されている。
【００７５】
回折エレメント４２６は、２つの別個の状態の間で切り換え可能である。第１の状態においては、図４Ａ及び４Ｂに示されるように、流体４４８が当該チェンバを占有し、流体４４６が隣接する管路を占有する。第２の状態においては、流体４４６が当該チェンバを占有する一方、流体４４８が流体管路を占有する。第１、第２及び第３の電極４３４、４４０及び４５０が電気湿潤化電極の構成をなし、これら電極は電圧制御システム（図示略）と共に流体系スイッチを形成する。このスイッチは、上述した流体系に作用して、当該切換可能な格子エレメント４２６の上記第１の状態と第２の状態の間で切り換える。第１の状態においては、適切な値の電圧Ｖ１が、第１の電気湿潤化電極と共通の第３の電極との間に印加される。印加された電圧は、使用された電気的に影響を受け易い流体が当該チェンバを実質的に満たすような電気湿潤力を供給する。印加された該電圧Ｖ１の結果として、当該チェンバの疎水性流体接触層４３２は、一時的に、実効的に少なくとも相対的には親水性の性質となり、かくして、第１の流体がチェンバ４５２を実質的に満たすように優位性を操作する。
【００７６】
対照的に、第２の状態においては、適切な値の電圧Ｖ２が第２の電気湿潤化電極と共通の第３の電極との間に印加される。第１の電極と第３の電極との間の電圧差はゼロボルトに設定される。印加された電圧Ｖ２の結果として、当該管路の疎水性流体接触層４３８は、一時的に、実効的に相対的に親水性の性質となり、かくして、第１の流体が該管路を実質的に満たすように、即ち第２の流体が上記チェンバを満たすように優位性を操作する。当該エレメントは、これら状態の間で上記電圧を切り換えることにより切り換えることができ、かくして、上記流体が２つの異なる部分間で流れるようにさせる。
【００７７】
上述した実施例において、第１の電気湿潤化電極４３４（回折格子４５６により占有された領域と重なり合うような動作領域を有する）は薄板であるとして説明した。しかしながら、当該格子エレメントを更なる電極及び疎水性絶縁層により被覆することにより他の流体切換系を得ることもできる。この追加の電極は、電極４３４の代わりに、又は該電極４３４との組み合わせで使用することができる。当該格子エレメントを被覆する斯様な追加の電極を設けることは、さもなければ前記格子凸部内に捕捉されて残存し得るような薄い油膜の除去を容易にさせる。斯かる凸部内に捕捉されて残る油は、特に油が該格子エレメントの凸部の角に蓄積する場合に、当該回折格子の光学的品質を妨げ得る。
【００７８】
この特定の実施例は電気的に切り換え可能な流体系（電気湿潤効果を利用して切り換える）を参照して説明したが、流体を２つの別個の状態の間で他の効果により移動させることも可能であることがわかるであろう。例えば、各々が異なる屈折率を有するような２つの混和しない流体を設けることができる。第１の状態においては、第１の流体が回折エレメントを覆う。第２の状態では、第２の流体が回折エレメントを覆う。これら流体は、ポンプ送り（通常のポンプ）を利用して２つの別個の状態の間で切り換えられる。通常のポンプ送りと比較すると、前記電気湿潤効果を利用する方が好ましい。というのは、一方の流体の望ましくない膜が残存する（例えば、回折格子の凸部により形成される角部内に捕捉されて）蓋然性が減少するからである。
【００７９】
当該球面収差検出システム３つの異なる所望の動作モードは、回折エレメント４２６の上記２つの別個の状態により達成することができる。
【００８０】
例えば、第１の状態では、ステップ４５４に隣接する流体４４８の屈折率は、固定のステップ高ｈと相まって、当該回折格子が所定の波長の放射ビーム（例えば、ＤＶＤ動作に対応する放射ビーム）の入射部分に２πの整数倍となる位相変化を生じさせるような第１の動作モードを提供する。図２Ａに示した例のように、この結果、当該放射ビームの全てが情報検出器２３に入射する。第２の動作モードでは、格子４２６は依然として第１の状態にある。しかしながら、高さｈの上記ステップは、他の異なる波長の放射ビーム（例えば、ＢＤ動作に対応するビーム）の入射部分に対して２πの実質的に整数倍ではないような位相変化を生じさせるように構成されている。このように、この回折格子は当該ビームの該回折格子に入射する部分を収差検出器に向かって指向させる／回折させるように作用する（図２Ｂに示したシステムの動作と同様に）。
【００８１】
第２の状態においては、回折エレメント４２６は第３の動作モードを形成する。例えば、ステップの高さｈと斯かるステップに隣接する第２の流体４４６の屈折率との組み合わせは、第３の異なる放射ビーム（例えば、ＣＤ動作モードに対応するような放射ビーム）に２πの実質的に整数倍となる位相変化を生じさせるようなものとなる。最も単純なケースでは、流体４４６の屈折率はステップ４５４を定める材料の屈折率と同一である（即ち、位相変化はゼロである）。
【００８２】
他の実施例では、上記切り換え可能な格子は、ＣＤ動作に対してスポットのサイズを調整するように構成することができる。例えば、回折エレメントは、光軸１９ｂに沿って互いに分離された２つの回折格子から形成することができる。例えば、流体チェンバは、該チェンバの第１の内側表面上に第１の回折格子を備え、該チェンバの第２の対面する内側表面上に第２の回折格子を備えて形成することができる。該回折エレメントは、図４Ａ及び４Ｂに図示したものと同様の構造のものであるが、回折格子４５４、４５６に対面する第２の格子を備える（カバープレート４３６の代わりに）ものとすることができる。他の例として、回折格子エレメントは、概ね図４Ａ及び４Ｂに関連して説明したような２つの回折格子構造から形成することもできる。
【００８３】
このように、チェンバ（又は複数のチェンバ）内の流体を変化させることは、当該格子の動作モードを変化させる。このことは、何れか１つ又はそれ以上の入射放射ビームに対して、格子を利用して"ズーム"機能を提供する（即ち、スポットサイズを増加又は減少させる）ことにより、検出器上のスポットのサイズを減少させるために利用することができる。例えば、２つの格子構造を、異なる放射ビームが異なるズーム機能を受け、これにより各動作モード（入射する放射ビーム）に対して検出器の各々に入射するスポットの所望のサイズを提供するように配設することができる。このように、スポットサイズは２つの回折エレメントにより提供される倍率を利用することにより調整することができ、放射検出器（又は複数の検出器）の各々に入射する放射スポットの直径を拡大することができる。これは、漏れ光の影響を補償し、かくして当該走査装置の走査性能を向上させるために使用することができる。
【００８４】
本発明の更に他の実施例では、切り換え可能な格子は、第２の別個の収差検出器を使用する必要性を無くすために使用される。代わりに、前記情報検出器が情報検出器及び収差検出器の両方として機能するように使用される。このように、１つの読出モード（例えば、ＢＤ動作）内で、検出システム１０はフォーカスエラー検出器であることと球面収差検出器であることとの間で切り換わることができる。これは、１つの簡単な四現象検出器（これは、フォーカシング及びトラッキングのために既に必要とされている）が一時的に球面収差検出器として使用されることを可能にし、全体の光学走査装置の大幅なコスト及び寸法の低減につながる。例えば、球面収差は２層ＢＤにおいては新たな層の読み取り又は書き込みを開始する前においてしか検出することを要さない。球面収差補償に対する同一の設定は、走査されている光記録担体の層を当該光学走査装置が変更するまで維持される。
【００８５】
図５は、対応する情報検出器５２３（収差検出器としても使用される）を備える好適な切換可能型回折エレメント５２６の一例を図示している。該回折エレメント５２６は、中心の透過部分５１０を有している。該透過部分５１０を画定する格子は、４つの個別の領域又は象限５１４Ａ〜５１４Ｄに分割されている。点線５１２は、異なる領域の分割線を示している。
【００８６】
情報検出器５２３は、４つの別個の検出領域又は象限５２３Ａ〜５２３Ｄに分割されている。
【００８７】
該切換可能型格子５２６は、図４Ａ及び４Ｂに関連して図示したものと概ね同一であるが、回折格子のステップ４５４が４つの別個の領域に分割されている。別個の各領域は、入射する放射を異なるように回折するよう配設されている。
【００８８】
第１の状態において、該回折格子は、関連する放射（例えば、ＢＤ光記録担体を走査するために使用される放射）の入射する部分に対して２πの実質的に整数倍となる位相変化を生じさせるようになっている。このように、該格子は上記入射放射ビームに対して実効的に見えない。従って、領域５１４Ａに入射する放射は回折すること無しに放射検出器の対応する領域５２３Ａに入射するように透過され、セグメント５１４Ｂに入射する放射は５２３Ｂに入射するように透過され、領域５１４Ｃに入射する放射は５２３Ｃに、領域５１４Ｄに入射する放射は当該放射検出器の５２３Ｄに各々入射するように透過される。
【００８９】
第２の動作モードにおいては、当該回折部分のステップに隣接する材料の屈折率が変更される。異なる領域、セグメント又は部分５１４Ａ〜５１４Ｄの各々に入射する放射は、異なる度合いの回折を受ける。各領域の回折性部分は、入射する放射を情報検出器の異なる領域へと回折するようになっている。例えば、回折する状態において、セグメント５１４Ａに入射する放射は５２３Ｂへと回折され、５１４Ｂに入射する放射はセグメント５２３Ｃへ、５１４Ｃに入射する放射は５２３Ｄへ、５１４Ｄに入射する放射は５２３Ａへと回折される。
【００９０】
上記両方の状態において、放射ビームの内側部分は回折されず、従って四象限検出器のセグメント５２３Ａ〜５２３Ｄに入射するように透過される。
【００９１】
同一の放射ビームに対する上記２つの異なる状態の間における信号の差を比較することにより、球面収差を計算することができる。例えば、検出器の象限５２３Ａ、５２３Ｂ、５２３Ｃ、５２３Ｄの各々からの信号がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄであると仮定すると、信号Ａ＋Ｃ−Ｂ−Ｄは非回折的な第１の状態においてはフォーカスエラー信号として働き、回折的な第２の状態では球面収差信号として働くことがわかるであろう。
【００９２】
上述した実施例は例示としてのみ示されたもので、当業者にとって種々の代替例が自明であることがわかるであろう。例えば、上述した実施例は、回折エレメントの中心の透過部分が開口であるものとして示した。しかしながら、図６に示されるように、中心の透過部分２６２'は、入射する放射を回折しないように構成された透過エレメントにより形成することもできる。例えば、該透過部分は、放射ビームが該中心部分により回折されないように入射放射ビームに対して平らな表面を呈するような１以上の透明エレメントにより画定することもできる。図示の回折エレメント６２６においては、該回折エレメントは、異なる屈折率の２つの材料６２６ａ、６２６ｂから形成される。
【００９３】
上述した好ましい実施例は一連のステップを有する回折格子を組み込んでいるが、本発明の他の実施例は他のタイプの回折格子により実現することができることも理解されるであろう。例えば、鋸歯状格子を利用することもできる。例えば、異なる回折次数の入射放射を異なる検出器に向けることもできる。この場合、例えば＋１次は収差検出器に向けられ、−１次は情報検出器に向けられるようにすることもできる。
【００９４】
同様に、本発明は、複数の異なる検出器エレメントを有する単一の球面収差検出器により実施化される必要はない。当該回折エレメントは、各々の部分が入射する放射を対応する球面収差検出器に向けるように構成された、異なる部分に分割することもできる。図７に示す実施例において、回折エレメント７２６は、図示の第２の動作モードにおいて入射放射を２つの別個の異なる検出器７２４に向けるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、本発明の一実施例による光学走査装置の概要図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に図示した収差検出器の或る動作モードを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１に図示した収差検出器の別の動作モードを示す。
【図３】図３は、本発明の一実施例による回折エレメントの平面図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の更なる実施例による回折エレメントの平断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の更なる実施例による回折エレメントの側断面図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施例による回折エレメント並びに組み合わされた収差及び情報検出器の概要図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施例による球面収差検出システムの概要図である。
【図７】図７は、本発明の更なる実施例による球面収差検出システムの概要図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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