(57)【要約】  光学記録担体を走査する光学走査バイスであって、光学記録担体は、第一の光学記録担体、第二の光学記録担体、及び第三の光学記録担体を含み、走査デバイスは、それぞれ、第一の、第二の、及び第三の走査モードで前記第一の、第二の、及び第三の記録担体を走査する第一の、第二の、及び第三の放射ビームを生じさせる放射源システム（７）を含み、前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームは、異なる所定の波長を有し、走査デバイスは、対物レンズ及び光学補償器を含み、光学補償器は、非周期的な位相構造を有し、その位相構造を通じて、前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの各々は、階段によって分離された複数の階段状の輪帯を含む前記非周期的な位相構造を通過するように配置され、帯は、非周期的な径方向のパターンを形成し、階段状の輪帯は、それぞれ、第一の、第二の、及び第三の異なる波面の修飾を第一の、第二の、及び第三の放射ビームの少なくとも一部へ導入する、光学記録デバイスにおいて、前記対物レンズは、前記第一の記録担体を走査するとき焦点のオフセットを適用するように配置され、その焦点のオフセットは、位相の修飾を提供するように配置され、その位相の修飾は、前記光学補償器との組み合わせで、第一の放射ビームにおける球面収差を補償することを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学記録担体を走査する光学走査バイスであって、
該光学記録担体は、第一の光学記録担体、第二の光学記録担体、及び第三の光学記録担体を含み、
当該走査デバイスは、第一の、第二の、及び第三の走査モードで、それぞれ、前記第一の、第二の、及び第三の記録担体を走査する第一の、第二の、及び第三の放射ビームを生じさせる放射源システムを含み、
前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームは、異なる所定の波長を有し、
当該走査デバイスは、対物レンズ及び光学補償器を含み、
該光学補償器は、非周期的な位相構造を有し、該位相構造を通じて、前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの各々は、階段によって分離された複数の階段状の輪帯を含む前記非周期的な位相構造を通過するように配置され、
該帯は、非周期的な径方向のパターンを形成し、
該階段状の輪帯は、それぞれ、第一の、第二の、及び第三の異なる波面の修飾を該第一の、第二の、及び第三の放射ビームの少なくとも一部へ導入する、光学記録デバイスにおいて、
前記対物レンズは、前記第一の記録担体を走査するとき焦点のオフセットを適用するように配置され、
該焦点のオフセットは、位相の修飾を提供するように配置され、
該位相の修飾は、前記光学補償器との組み合わせで、該第一の放射ビームにおける球面収差を補償することを特徴とする、光学走査デバイス。
【請求項２】
前記第三の放射ビームの波長は、前記第二の放射ビームの波長よりも短く、且つ、前記第二の放射ビームの波長は、前記第一の放射ビームの波長よりも短い、請求項１に記載の光学走査デバイス。
【請求項３】
前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの前記波長は、それぞれ、おおよそ７８５、６６０、及び４０５ナノメートルである、請求項２に記載の光学走査デバイス。
【請求項４】
前記輪帯の高さは、前記光学補償器が、前記第二の放射ビームの波長に対して実質的に不可視であるように、選択される、請求項１乃至３のいずれかに記載の光学走査デバイス。
【請求項５】
当該走査デバイスは、前記第三の放射ビームの一部が前記第三の記録担体に到達することを予防する波長選択的な妨害物を含み、該第三の放射ビームの一部は、前記第三の記録担体に向かって透過させられるさらなる部分の内側にある、請求項１乃至４のいずれかに記載の光学走査デバイス。
【請求項６】
前記妨害物は、輪状の妨害物である、請求項５に記載の光学走査デバイス。
【請求項７】
前記第一の、第二の、及び第三の記録担体は、各々、情報層の奥行きを有し、該奥行きは、実質的に異なる、請求項１乃至６のいずれかに記載の光学走査デバイス。
【請求項８】
前記第一の、第二の、及び第三の記録担体は、情報層の奥行きを有し、該奥行きは、それぞれ、おおよそ１．２、０．６、及び０．１ミリメートルである、請求項７に記載の光学走査デバイス。
【請求項９】
前記光学補償器は、当該光学走査デバイス用の対物レンズとは別個に提供される光学補正板の形態で提供される、請求項１乃至８のいずれかに記載の光学走査デバイス。
【請求項１０】
前記光学補償器は、当該光学走査デバイス用の対物レンズの表面に提供される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学走査デバイス。
【請求項１１】
前記焦点のオフセットは、前記第一の、第二の、及び第三のモードの一つ、又はより多く、において選択的に適用される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の光学走査デバイス。
【請求項１２】
前記焦点のオフセットは、前記第一の走査モードにおいて適用され、且つ、前記第二の走査モード又は前記第三の走査モードのいずれにも適用されない、請求項１１に記載の光学走査デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学記録担体を走査するための光学走査デバイスに関係し、光学記録担体は、第一の光学記録担体、第二の光学記録担体、及び第三の光学記録担体を含み、走査デバイスは、第一の、第二の、及び第三の走査モードにおいて、それぞれ、前記の第一の、第二の、及び第三の記録担体を走査するための第一の、第二の、及び第三の放射ビームを生じさせるための放射源システムを含み、前記の第一の、第二の、及び第三の放射ビームは、異なる所定の波長を有する。
【背景技術】
【０００２】
光学記録担体を使用するデータ記憶の分野は、現今では、技術の徹底的に調査されたエリアである。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）、ブルー・レイ・ディスク（ＢＤ）、及び高品位ディジタル・バーサタイル・ディスク（ＨＤＤＶＤ）を含む、多数のこのような光学記録担体の形式が、存在する。これらの形式は、読み取り専用のバージョン（例．ＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＢＤ−ＲＯＭ）、記録可能なバージョン（例．ＣＤ−Ｒ／ＤＶＤ−Ｒ／ＢＤ−Ｒ）、書き換え可能なバージョン（ＣＤ−ＲＷ／ＤＶＤ−ＲＷ／ＢＤ−ＲＥ）、及びオーディオ・バージョン（例．ＣＤ−Ａ）を含む異なるタイプで利用可能である。異なる形式の光学記録担体を走査するために、異なる波長を有する放射ビームを使用することが、必要である。この波長は、ＣＤを走査するためには、おおよそ７８５ｎｍ、ＤＶＤを走査するためには、おおよそ６６０ｎｍ（公式に指定された波長は、６５０ｎｍであるが、実際には、それは、しばしば６６０ｎｍに近いことに留意すること）、ＢＤを走査するためには、おおよそ４０５ｎｍである。
【０００３】
異なる形式の光学ディスクは、異なる最大量のデータを記憶することが可能である。この最大量は、ディスクを走査するために必要である放射ビームの波長、及び、対物レンズの開口数（ＮＡ）に関係させられる。走査は、ここにおいて参照されるとき、ディスクにおけるデータの読み取り及び／又は書き込みを含み得る。
【０００４】
光学ディスクにおけるデータは、情報層に記憶される。ディスクの情報層は、カバー層によって保護されるが、そのカバー層は、所定の厚さを有する。異なる形式の光学ディスクは、カバー層の異なる厚さを有する、例えば、ＣＤのカバー層の厚さは、おおよそ１．２ｍｍであり、ＤＶＤは、おおよそ０．６ｍｍであり、且つ、ＢＤは、おおよそ０．１ｍｍである。ある一定の形式の光学ディスクを走査するとき、放射ビームは、情報層におけるある点に集束させられる。放射ビームが、ディスクのカバー層を通過すると、球面収差が、放射ビームへ導入される。ある量の導入された球面収差は、カバー層の厚さ及び放射ビームの波長に依存する。ディスクのカバー層に到達するより先に、放射ビームは、カバー層によって導入された球面収差との組み合わせで放射ビームがディスクの情報層に正しく集束されることもあるように、ある一定の球面収差を既に所有することを必要とする。異なるカバー層の厚さを備えた異なるディスクを走査するために、放射ビームは、カバー層に到達するより先に異なる球面収差を所有することを必要とする。これは、情報層における放射ビームの正しい集束を保証する。
【０００５】
結果として、全てのディスクを走査するために単一の対物系を使用するとき、カバー層の厚さにおける差異に対処するためには、各々のディスクのタイプについて異なる量の球面収差が、対物系によって発生させられなければならない。
【０００６】
“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ”と題されたＢ．Ｈ．Ｗ．Ｈｅｎｄｒｉｋｓ，Ｊ．Ｅ．ｄｅ  Ｖｒｉｅｓ及びＨ．Ｐ．Ｕｒｂａｃｈによる論文、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｖｏｌ．４０，ｐｐ．６５４８−６５６０（２００１）（非特許文献１）は、ＤＶＤの対物レンズをＣＤの走査と互換性のあるものにすることが可能である非周期的な位相構造（ＮＰＳ）を記述する。
【０００７】
国際公開第０３／０６０８９１号パンフレット（特許文献１）は、それぞれ、三つの異なる放射ビームを使用することで、三つの異なる光学記録担体の情報層を走査するための光学走査デバイスを記述する。各々の放射ビームは、ある偏光及び異なる波長を有する。そのデバイスは、回折部分を有する対物レンズを含み、その回折部分は、複屈折性の材料を含む。回折部分は、放射ビームを、最も短い波長を備えたビームが、最も短い波長について実質的にゼロの２πを法とした導入された位相変化を有するように、回折させる。回折部分は、他の放射ビームの少なくとも一つを正の一次のものへ回折させる。
【０００８】
国際公開第０３／０６０８９２号パンフレット（特許文献２）は、それぞれ、三つの異なる放射ビームを使用することで、三つの異なる光学記録担体の情報層を走査するための光学走査デバイスを記述する。各々の放射ビームは、ある偏光及び異なる波長を有する。そのデバイスは、対物レンズ及び放射ビームの一つ又は二つの波面収差を補償するための非周期的な位相構造（ＮＰＳ）を含む。位相構造は、複屈折性の材料を含み、且つ、非周期的な階段状のプロフィールを有する。
【０００９】
米国特許第６，６８７，０３７号明細書（特許文献３）は、二つの異なる波長の放射ビームで光学記録担体を走査するための光学走査デバイスを記述する。そのデバイスは、対物レンズ及び階段状のプロフィールを有する回折素子を含み、その回折素子は、ブレーズド回折格子に近似する。回折素子は、最も短い波長の放射ビームについてゼロ次の回折次数を選択し、且つ、他の放射ビームについて一次のものを選択する。
【００１０】
ＤＶＤ／ＣＤに互換性のあるレンズと同様の二つのモードの対物レンズについて、ＮＰＳ又は回折構造を、一つのモードについて設計されたレンズと共に、他のモードにおける球面収差を補正するために、使用することができる。ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに互換性のあるレンズと同様の三つのモードの対物レンズの場合には、このようなＮＰＳ又は回折構造についての要望は、その構造が、第三のモードが影響を受けない状態にしておく一方で、二つのモードで異なる量の球面収差を補償する必要があるので、非常に厳格である。基本の階段の高さの特定の倍数を選ぶことによって、二つのモードにおいて異なる量の球面収差を補償することは、可能である。しかしながら、この解決手段の一つの主要な不都合は、三重のモードの互換性が、ＮＰＳにおける高い階段の高さに至ることである。結果として、波長に対する波面収差の依存性は、大きい。
【特許文献１】国際公開第０３／０６０８９１号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０３／０６０８９２号パンフレット
【特許文献３】米国特許第６，６８７，０３７号明細書
【非特許文献１】Ｂ．Ｈ．Ｗ．Ｈｅｎｄｒｉｋｓ，Ｊ．Ｅ．ｄｅ  Ｖｒｉｅｓ  ａｎｄＨ．Ｐ．Ｕｒｂａｃｈ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｖｏｌ．４０，ｐｐ．６５４８−６５６０（２００１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、三つの波長の、又はより多くの、互換性を提供するＮＰＳによって提供された波面の修飾の波長依存性を低減することは、望ましいことであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明と一致して、提供されるものは、光学記録担体を走査するための光学走査バイスであって、光学記録担体は、第一の光学記録担体、第二の光学記録担体、及び第三の光学記録担体を含み、走査デバイスは、第一の、第二の、及び第三の走査モードで、それぞれ、前記の第一の、第二の、及び第三の記録担体を走査するための第一の、第二の、及び第三の放射ビームを生じさせるための放射源システム（７）を含み、前記の第一の、第二の、及び第三の放射ビームは、異なる所定の波長を有し、
走査デバイスは、対物レンズ及び光学補償器を含み、
光学補償器は、非周期的な位相構造を有し、その位相構造を通じて、前記の第一の、第二の、及び第三の放射ビームの各々は、階段によって分離された複数の階段状の輪帯を含む前記の非周期的な位相構造を通過するように配置され、帯は、非周期的な径方向のパターンを形成し、階段状の輪帯は、それぞれ、第一の、第二の、及び第三の異なる波面の修飾を第一の、第二の、及び第三の放射ビームの少なくとも一部へ導入する、光学記録デバイスにおいて、
前記の対物レンズは、前記の第一の記録担体を走査するとき焦点のオフセットを適用するように配置され、焦点のオフセットは、位相の修飾を提供するように配置され、その位相の修飾は、前記の光学補償器との組み合わせで、第一の放射ビームにおける球面収差を補償するという点で特徴付けられた、光学走査デバイスである。
【００１３】
本発明は、多重モードの対物システムについての解決手段を提供するが、そのシステムにおいては、光学補償器に使用されたＮＰＳの階段の高さを低減することができ、このように、ＮＰＳ、及びこのように、全体として光学走査デバイス、の動作の波長依存性を低減する。
【００１４】
焦点のオフセットを、光学設計のプログラムにおける対物レンズの設計の間に適用することができる。動作中に、光学ドライブのサーボ電子機器が、自動的に対物レンズをこのデフォーカスされた位置へ焦点合わせすることになり、そのように、電子機器のサーボにおける変化が、適用されることを必要としない。この発明において記載された対物レンズ及びＮＰＳの組み合わせは、対物レンズの最適な焦点距離のみ、及び、先行技術において記載されたもののようなＮＰＳを備えた対物レンズに関して、好ましくは少なくとも２μｍだけ、及びより好ましくは少なくとも５μｍだけ、シフトされる最適な焦点距離を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のさらなる特徴及び利点は、付随する図面への参照がなされる、ほんの一例として与えられた、本発明の好適な実施形態の以下の記載から明らかになると思われる。
【００１６】
図１は、それぞれ、第一の、第二の、及び第三の異なる放射ビームで第一の、第二の、及び第三の光学記録担体を走査するための光学走査デバイスを概略的に示す。第一の光学記録担体３’は、図示され、且つ、第一の放射ビーム４’によって走査される第一の情報層２’を有する。第一の光学記録担体３’は、カバー層５’を含み、そのカバー層の一方の側には、第一の情報層２’が、配置される。カバー層５’から離れて面する情報層の側は、保護層６’によって環境的な影響から保護される。カバー層５’は、第一の情報層２’に機械的な支持を提供することによって、第一の光学記録担体３’用の基板として作用する。あるいは、機械的な支持が、第一の情報層２’の他方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へ接続された追加の情報層及びカバー層によって、提供される一方で、カバー層５’は、第一の情報層２’を保護するという単独の機能を有することもある。第一の情報層２’は、カバー層５’の厚さに対応する第一の情報層の奥行きｄ１を有する。（示されない）第二の及び第三の光学記録担体は、それぞれ、第二の及び第三の光学記録担体の（示されない）カバー層の厚さに対応する、それぞれ、第二の及び第三の異なる情報層の奥行きｄ２、ｄ３を有する。第三の情報層の奥行きｄ３は、第二の情報層の奥行きｄ２未満であり、その第二の情報層の奥行きは、第一の情報層の奥行きｄ１未満である、即ち、ｄ３＜ｄ２＜ｄ１。第一の情報層２’は、第一の光学記録担体３’の表面である。同様にして、（示されない）第二の及び第三の情報層は、第二の及び第三の光学記録担体の表面である。その表面は、少なくとも一つのトラック、即ち、集束させられた放射のスポットによって追跡される経路を含有するが、その経路には、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。マークは、例．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エリアの形態であることもある。第一の光学記録担体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：“径の方向”は、トラックとディスクの中心との間の基準軸、Ｘ軸の方向であり、且つ“接線の方向”は、トラックに対する接線且つＸ軸に垂直である別の軸、Ｙ軸の方向である。この実施形態においては、第一の光学記録担体３’は、コンパクト・ディスク（ＣＤ）であり、且つ、第一の情報層の奥行きｄ１は、おおよそ１．２ｍｍであり、第二の光学記録担体は、従来のディジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）であり、且つ、第二の情報層の奥行きｄ２は、おおよそ０．６ｍｍであり、且つ、第三の光学記録担体は、ブルー・レイＴＭ・ディスク（ＢＤ）であり、且つ、第三の情報層の奥行きｄ３は、おおよそ０．１ｍｍである。
【００１７】
図１に示されたように、光学走査デバイス１は、光軸ＯＡを有し、且つ、放射源システム７、コリメーターレンズ１８、ビームスプリッター９、対物レンズ８、及び検出システム１０を含む。さらには、光学走査デバイス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、及び誤差補正用の情報処理ユニット１４を含む。
【００１８】
放射源システム７は、第一の放射ビーム４’、（図１に示されない）第二の放射ビーム、及び／又は、第三の異なる放射ビームを連続的に又は同時に生じさせるために、配置される。例えば、放射源７は、放射ビームを連続的に適用するための調整可能な半導体レーザーか、又は、これらの放射ビームを同時に若しくは連続的に適用するための三つの半導体レーザーかのいずれかを含むこともある。第一の放射ビーム４’は、第一の所定の波長λ１を有し、第二の放射ビーム４’’は、第二の異なる所定の波長λ２を有し、且つ、第三の放射ビーム４’’’は、第三の異なる所定の波長λ３を有する。この実施形態においては、第三の波長λ３は、第二の波長λ２よりも短い。第二の波長λ２は、第一の波長λ１よりも短い。この実施形態においては、第一の、第二の、及び第三の波長λ１、λ２、λ３は、それぞれ、おおよそ、λ１について７７０から８１０ｎｍまで、λ２について６４０から６８０ｎｍまで、λ３について４００から４２０ｎｍまでの範囲内にあり、並びに好ましくは、それぞれ、おおよそ、７８５ｎｍ、６６０ｎｍ、及び４０５ｎｍである。第一の、第二の、及び第三の放射ビームは、それぞれ、おおよそ０．５、０．６５、及び０．８５の開口数（ＮＡ）を有する。
【００１９】
コリメーターレンズ１８は、第一の放射ビーム４’を第一の実質的にコリメートされたビーム２０’へと変換するための光軸ＯＡに配置される。同様に、それは、第二の及び第三の放射ビームを（図２に図示された）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’’’へと変換する。
【００２０】
ビームスプリッター９は、第一の、第二の、及び第三のコリメートされた放射ビームを、対物システム８に向かって伝達す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、光軸ＯＡに関して角度α、及び好ましくはα＝４５°でチルトさせられる平行平面板で形成される。
【００２１】
対物システム８は、第一の、第二の、及び第三のコリメートされた放射ビームを、それぞれ、第一の、第二の、及び第三の光学記録担体における所望の焦点へ集束させるために、配置される。第一の放射ビームについての所望の焦点は、第一の走査スポット１６’である。第二の及び第三の放射ビームについての所望の焦点は、それぞれ、（図２に示された）第二の及び第三の走査スポット１６’’、１６’’’である。各々の走査スポットは、適当な光学記録担体の情報層におけるある位置に対応する。各々の走査スポットは、好ましくは、実質的に回折限界のものであり、且つ、波面収差を有し、その波面収差は、７０ｍλ未満である。
【００２２】
走査中に、第一の光学記録担体３’は、（示されない）スピンドル上で回転し、且つ、第一の情報層２’は、次に、カバー層５’を通じて走査される。集束させられた第一の放射ビーム２０’は、第一の情報層２’に反射し、それによって、反射させられた第一の放射ビームを形成し、そのビームは、対物システム８によって提供された前進の収束する集束された第一の放射ビームの光路に戻る。対物システム８は、反射させられた第一の放射ビームを反射させられたコリメートされた第一の放射ビーム２２’へ変換する。ビームスプリッター９は、少なくとも反射させられた第一の放射ビーム２２’の一部を検出システム１０に向かって伝達することによって、前進の第一の放射ビーム２０’を反射された第一の放射ビーム２２’から分離する。
【００２３】
検出システム１０は、収束レンズ２５及び象限検出器２３を含み、それらは、反射させられた第一の放射ビーム２２’の前記の部分を取得すると共にそれを一つの又はより多く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Ｉｄａｔａであり、その信号の値は、情報層２’に走査された情報を表す。情報信号Ｉｄａｔａは、誤差補正用の情報処理ユニット１４によって処理される。検出システム１０からの他の信号は、焦点誤差信号Ｉｆｏｃｕｓ及びラジアル・トラッキング誤差信号Ｉｒａｄｉａｌである。信号Ｉｆｏｃｕｓは、第一の走査スポット１６’と第一の情報層２’の位置との間における光軸ＯＡに沿った高さについての軸上の差異を表す。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．Ｈｕｊｉｓｅｒ等による本（Ａｄａｍ  Ｈｉｌｇｅｒ  １９８５）（ＩＳＢＮ  ０−８５２７４−７８５−３）の７５−８０頁から知られたものである“非点収差法”によって形成される。この焦点合わせの方法に従った非点収差を作り出すためのデバイスは、図示されない。ラジアル・トラッキング誤差信号Ｉｒａｄｉａｌは、第一の走査スポット１６’と第一の走査スポット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の第一の情報層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、Ｂｏｕｗｈｕｉｓによる本の７０−７３頁から知られたものである“ラジアル・プッシュ−プル法”から形成される。
【００２４】
サーボ回路１１は、信号Ｉｆｏｃｕｓ及びＩｒａｄｉａｌに応じて、それぞれ、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を制御するためのサーボ制御信号Ｉｃｏｎｔｒｏｌを提供するために、配置される。フォーカス・アクチュエータ１２は、光軸ＯＡに沿って対物システム８のレンズの位置を制御し、それによって、第一の走査スポット１６’の位置を、それが、第一の情報層２’の平面と実質的に一致するように、制御する。ラジアル・アクチュエータ１３は、Ｘ軸に沿って対物システム８のレンズの位置を制御し、それによって、第一の走査スポット１６’の径方向の位置を、それが、第一の情報層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。
【００２５】
図２は、光学走査デバイスの対物システム８を概略的に示す。本発明の実施形態と一致した、対物システム８は、第一の、第二の、及び第三の異なる波面の修飾ＷＭ１、ＷＭ２、ＷＭ３を、それぞれ、第一の、第二の、及び第三の放射ビーム２０’、２０’’、２０’’’の少なくとも一部へ導入するように、配置される。
【００２６】
対物システム８は、この実施形態においては、補正板３０の形態である光学補償器、及び、対物レンズ３２を含み、それらは、両方とも光軸ＯＡに配置される。対物レンズ３２は、光学記録担体から離れた方向に面する非球面を有する。レンズ３２は、この例では、ガラスで形成される。
【００２７】
補正板３０は、平面のベース基板を含み、その基板には、ＮＰＳが、形成される。ＮＰＳは、異なる高さの一連の輪帯を含み、各々は、制御された高さの不連続な階段によって分離される。
【００２８】
好適な実施形態において、ＮＰＳの帯は、帯にわたって実質的に一定の位相を導入し、且つ、階段の位置で、帯が、第一の、第二の、及び第三の放射ビーム２０’、２０’’、２０’’’の選択された一つの波長に対して実質的に不可視であるように、選択される。換言すると、２πを法としたある位相を追加する階段を、見出すことができるが、その位相は、波長の一つについては実質的にゼロに等しい。帯の幅及び階段の高さは、二つの他の波長についての収差のある望まれた補償を提供するように、選ばれる。
【００２９】
ＮＰＳにおいて、帯の高さｈｊ（基板のベース表面より上の帯ｊの高さは、）は、
【００３０】
【数１】
2008527612.tif 000003
：に等しいように設計されるが、ここで、ｍｊは、ここにおいて階段のインデックスと称された、整数であり、λは、波長であり、且つ、ｎ１は、その波長での、ＮＰＳが作られる材料の屈折率である。上の等式は、ＮＰＳが空気と界面で連続する場合に、妥当である：界面は、二つの異なる材料の間にもまたあることができるであろうが、その場合には、分母は、（ｎ１−ｎ２）になる。
【００３１】
このように、帯の高さは、基本の階段の高さの整数の倍数（１、２、３、など）だけ異なる。本発明の実施形態は、基本の階段の高さｈＢＤ、ｈＤＶＤ、及びｈＣＤの使用をすることもある。これらは、上の等式（１）に従って選択された基本の階段の高さであり、ここで、ｍｊ＝１であり、且つ、適当な波長λ、すなわち、おおよそ４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８５ｎｍ、及び４０５ｎｍが、それぞれ、使用される。
【００３２】
本発明の好適な実施形態においては、対物システムは、二つのレンズ帯を備えたＫ−ＶＣ８９のガラス（Ｓｕｍｉｔａ）のレンズ本体からなる。レンズ本体の第一のレンズ帯は、ＮＡ＝０．０とＮＡ＝０．５との間にある。第二のレンズ帯は、ＮＡ＝０．５とＮＡ＝０．８５との間にある。レンズ本体は、２．２８ｍｍの厚さを有し、且つ、ＮＡ＝０．５での瞳の半径は、１．１７ｍｍである。三つの波長が部分的に重なり合う領域（０．０＜ＮＡ＜０．５）は、対物系の中心の三つの波長の部分と称され、その領域を、以下さらに詳細に議論することにする。図４から７までにおいて、“規格化された瞳座標”ρが、対物系の瞳全体ではなく、対物系の中心の三つの波長の部分の幅に関して規格化されることに留意すること。
【００３３】
この実施形態においては、レンズ本体は、ＤＶＤモードについて、即ち、波長λ２について、最適化される（即ち、ＤＶＤモードにおいて（補正板の使用無しに）三つの波長のモードの間で最小の収差を有するように設計される）。図３は、ＣＤ、ＤＶＤ、及びＢＤモードの各々において残留する光路差（ＯＰＤ）を図示する。
【００３４】
レンズ本体が、ＤＶＤについて最適化されるので、ＮＰＳは、相応じて、ＤＶＤについての（空気中における）基本の階段の高さ、すなわち、ｈＤＶＤ＝１．１７０μｍの倍数であるように選ばれた階段の高さを有する。利用可能な階段の高さは、基本の階段の高さｈＤＶＤの倍数で、ＣＤの波長λ１及びＢＤの波長λ３に関係して、それぞれ、それらの等価な位相の寄与φＣＤ及びφＢＤと一緒に、以下の表において設定される。
【００３５】
表
【００３６】
【表１】
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図４は、焦点誤差のオフセットが使用されない、先行技術の場合についての規格化された瞳座標の関数として示される、ＣＤモードについての残留する収差の光路差（ＯＰＤ）のプロットを示す。先行技術に従った、等価なＮＰＳの設計は、実線で図示された階段状の構造として、示されるが、その設計は、ＮＰＳの各々の帯において、図３に図示されたように、ＣＤのＯＰＤ及びＢＤのＯＰＤの両方を補償することが可能である。上の表を参照すると、使用された階段の高さは、階段のインデックスｍ＝５、ｍ＝１０、ｍ＝１５、ｍ＝２０、及びｍ＝２５が使用される階段の高さである。この配置においては、最大のＮＰＳの階段の高さは、おおよそ２９．３μｍである。この高さでは、ＮＰＳは、０．６９λの位相を導入するが、その位相は、相対的に大きい。
【００３７】
図５は、先行技術に従ったＮＰＳでの補正の後のＣＤモードにおける残留するＯＰＤを示す。階段の等価な位相の寄与φＣＤ及びφＢＤが、ＣＤ及びＢＤモードの両方における球面収差を補償するために適当である一方で、帯の高さは、相対的に大きい。必要な相対的に高い帯の高さのおかげで、ＮＰＳは、波長の変化に高度に敏感であるが、そのことは、望ましくない。
【００３８】
図６は、焦点誤差のオフセットがＣＤモードにおいて使用される、本発明についての規格化された瞳座標の関数としての、ＣＤモードについての残留する収差の光路差（ＯＰＤ）のプロットを示す。実線で図示された階段状の構造のような、等価なＮＰＳの設計が、示されるが、その構造は、ＮＰＳの各々の帯において、図３に図示されたように、ＣＤのＯＰＤ及びＢＤのＯＰＤの両方を補償することが可能である。上の表を参照すると、単一の帯のみが、０．０＜ρ＜０．７７の領域において使用され、且つ、使用された階段の高さは、階段のインデックスｍ＝５が使用される単一の階段の高さである。０．０＜ρ＜０．７７の領域の外側では、破線によって表される、帯によって要求された位相の寄与を、この領域における階段状の実線によって図示されたような、相対的に小さいＮＰＳの階段を使用することで、提供することができることに留意すること。この外側の領域において、輪状の波長選択性の（即ち、二色性の）妨害物が、ＢＤの波長λ３における放射を遮るために、使用されるが、設計のより大きい自由度に帰着すると共に相対的に小さい階段の高さ、すなわち、階段のインデックスｍ＝１、ｍ＝２、ｍ＝３、ｍ＝４及びｍ＝５を有するものが、単独でＣＤモードについての収差の補償を提供するために、使用されることを可能にする。
【００３９】
図７は、本発明のこの実施形態に従ったＮＰＳでの補正の後のＣＤモードにおける残留するＯＰＤを示す。０．０＜ρ＜０．７７の領域において、単一の階段の等価な位相の寄与φＣＤ及びφＢＤは、ＣＤ及びＢＤモードの両方において球面収差を補償するために、適当である。この領域の外側には、二色性の輪状の妨害物が、ＢＤの波長λ３における放射を遮るために、使用され、且つ、ＮＰＳが、単独でＣＤモードにおける収差を補正するために、使用される。従って、帯の高さは、相対的に小さいものであり得ると共に、ＮＰＳは、波長の変化にあまり敏感ではなく、このことは、望ましいことである。
【００４０】
ＮＰＳの階段の高さを低減するために、光学的な対物レンズの設計中に、オフセットが、ＣＤモードにおける焦点距離にのみ追加される。この焦点のオフセットは、レンズとディスクとの間のレンズの距離が、十分に集束された状態に相対して、この実施形態においては７．２５μｍだけ、低減される、それの結果として対物系がデフォーカスされる、ことを保証するために、使用される。より一般には、焦点のオフセットは、好ましくは、少なくとも２μｍ、及びより好ましくは少なくとも５μｍである。
【００４１】
結果として、０．０＜ρ＜０．７７の領域におけるただ一つのＮＰＳの帯には、５．８５μｍの高さが、必要とされる。この領域の外側には、ＢＤの放射は、ＮＰＳがＣＤについてのＯＰＤのみを補正する必要があるように、二色性の開口によって遮断される。この方式では、ρ＞０．７７についてのＮＰＳの階段の高さは、５．８５μｍよりも小さいか又はそれに等しいものであり得る。
【００４２】
新しいデフォーカスされた設計は、開口によって遮断されるＢＤモードにおける２０％の放射を犠牲にするだけで、大幅により小さい（おおよそ５倍の）波長依存性を有する。
【００４３】
本発明の実施形態は、光学走査デバイス用の対物システムを提供するが、それによって、放射ビームの経路の中央部分が、ＮＰＳの構造を使用することで、最高のＮＡ（典型的には、最低の波長の放射を備えたもの）を含む全てのＮＡを使用する走査を要求するディスクの形式と互換性のある、三つの波長について補正される。上において、議論は、三つの波長の部分と称された、レンズの中央部分に限定される。しかしながら、記載された実施形態が、構造及び／又はレンズの面を含み、それらが、対物系のそれぞれの部分をディスクの形式と互換性のあるものにするが、そのことは、対物レンズの外側の部分を使用する走査を要求することは、理解されるはずである。
【００４４】
レンズのこの部分のすぐ外側にエリアについて、その問題は、一つの波長の問題の後に続けられた二つの波長の問題にまで低減し、三つの波長の部分の外側における二つの波長の部分及び二つの波長の部分の外側における一つの波長の部分の使用によって解決される。一般的に知られた解決手段が、二つの波長の部分及び一つの波長の部分の両方について存在する。二つの波長の部分については、関連性のある内容はここにおいて参照によって組み込まれるが、上に参照された“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ”の論文に記載されたもののように、二つの関連性のある波長について適当な補償を提供するために、補正板を、二つの波長の部分にＮＰＳを含むように、設計することができる。一つの波長の部分について、対物レンズそれ自体又は補正板を、残留する波長用の一つの波長の部分について連続的な非球面のレンズ表面を使用することで補償されるように、設計することができる。
【００４５】
上の実施形態は、本発明の実例となる例として理解されるものである。本発明のさらなる実施形態が、予見される。
【００４６】
上の実施形態においては、光学補償器は、補正板におけるＮＰＳの構造の形態で提供されるが、その光学補償器は、対物レンズとは別個のものである。ＮＰＳの構造を、レンズ本体に直接置くこともまたできるであろうということは、留意されるはずである。この場合には、その基板のベース表面は、レンズの表面の形状、一般には非球面の表面形状に従い、且つ、ＮＰＳの構造は、ベースプロフィールとしてのレンズの表面形状を基準とした高さの変動として形成される。このようなＮＰＳを備えたレンズは、例えば、ガラス基板の球面の表面における成形の工程によって形成された感光性ポリマー（２Ｐ）のレプリカ材料で作られることもある。レプリカの材料は、非球面レンズのベースプロフィールを形成するための球面のガラスの表面からの表面の変動及びベースプロフィールの上部に形成されたＮＰＳの構造の両方を提供することもある。
【００４７】
さらには、本発明に従った光学補償器は、二つの別個の素子、例えば、光学システムの光軸に沿って間隔を空けられた二つの別個の補正板における二つの異なるＮＰＳの構造、又は、単一の補正板の反対の側に提供された二つのＮＰＳの構造、の形態で提供されることもあるが、いずれかの場合における二つのＮＰＳの構造は、上に記載された単一のＮＰＳの構造に類似する組み合わせられた効果を有する。
【００４８】
さらに、上の実施形態が、ＮＰＳの構造の形態でのみ提供された補償を記載する一方で、光学補償器は、また、又は代わりに、焦点合わせする及び／又は収差を補償する機能を提供する一つの又はより多くの回折構造を含むことある。
【００４９】
上に記載された実施形態は、ＢＤ、ＣＤ、及びＤＶＤに互換性のある対物システムに関係する；しかしながら、本発明を、他の多波長のシステムに適用することができる。さらに、本発明は、三つの波長のシステムに限定されるものではなく、より多くの波長を使用するシステムにもまた適用され得る。
【００５０】
いずれか一つの実施形態に関係して記載されたいずれの特徴をも、単独で又は記載された他の特徴との組み合わせで使用されることもあり、且つ、実施形態のいずれか他のものの一つの若しくはより多くの特徴との組み合わせ又は実施形態のいずれの他のもののいずれかの組み合わせでもまた使用されることもあることは、理解されることである。さらには、上に記載されない均等物及び変更物もまた、付随する特許請求の範囲において定義される、本発明の範囲から逸脱することなく、用いられることもある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の実施形態と一致した光学走査デバイスを概略的に示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態と一致した光学走査デバイスの光学システムを概略的に示す。
【図３】図３は、本発明の実施形態と一致したレンズ設計についてＣＤ、ＤＶＤ、及びＢＤモードの各々における光路差を示す。
【図４】図４は、先行技術と一致した、対応するＮＰＳの設計と一緒に、ＣＤモードにおける光路差を示す。
【図５】図５は、ＣＤモードにおいて、図４に示されたＮＰＳの設計を使用する補償の後における、残留する光路差を示す。
【図６】図６は、本発明の実施形態と一致した、対応するＮＰＳの設計と一緒に、ＣＤモードにおける光路差を示す。
【図７】図７は、ＣＤモードにおいて、図６に示されたＮＰＳの設計を使用する補償の後における、残留する光路差を示す。
【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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【国際調査報告】
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