(57)【要約】光学記録担体を走査するための光学走査デバイスに用いる光学補償器であって、それら担体の二つの異なるものの内の少なくとも二つの異なる情報層の深さがあるものであり、それら光学記録担体は、第一の光学記録担体（３’）、第二の光学記録担体、及び第三の光学記録担体を含み、その走査デバイスは、それぞれ、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、その第一の、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。その光学補償器は、非周期的な位相構造を有するが、その位相構造を通じて、その第一の、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状の帯域を含む非周期的な位相構造を通過するように、配置され、それら帯域は、非周期的な径方向のパターンを形成し、それら階段状の輪状の帯域は、それぞれ、その第一の、第二の、及び第三の放射ビームの少なくとも一部へ第一の、第二の、及び第三の異なる波面の変更を導入する。その光学補償器は、それら複数の階段状の輪状の帯域における径方向の高さの変動を含み、それら径方向の高さの変動は、ゼロでない寄与が、それら階段状の輪状の帯域の各々において、その光学補償器によって、第一の、第二の、及び第三の波面の変更の各々へ提供されるように、配置される。
2008524639.tif 000002
【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デバイスに用いる光学補償器であって、
該担体の二つの異なるものの内の少なくとも二つの異なる情報層の深さがあり、
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、
該走査デバイスは、それぞれ、該第一の、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の系を含み、
該第一の、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、
当該光学補償器は、非周期的な位相構造を有し、該第一の、第二の及び第三の放射ビームの各々が、該位相構造を通過するように配置され、
該非周期的な位相構造は、階段によって分離された複数の階段状の輪状の帯域を含み、
該帯域は、非周期的な径方向のパターンを形成し、
該階段状の輪状の帯域は、第一の、第二の、及び第三の異なる波長の変更を、それぞれ、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、光学補償器において、
該光学補償器は、該複数の階段状の輪状の帯域の少なくともいくつかに対応する径方向の高さの変動を含み、
該径方向の高さの変動は、ゼロでない寄与が、該複数の階段状の輪状の帯域の該少なくともいくつかに対応する波面の部分において、該光学補償器によって該第一の、第二の、及び第三の波面の変更の各々へ提供されるように、配置されることを特徴とする、光学補償器。
【請求項２】
前記非周期的な位相構造の前記帯域は、前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの各々において実質的に一定の位相の変化を提供する基本の径方向の帯域の輪郭を含み、且つ、
当該補償器は、前記帯域の少なくともいくつかの各々に対応する付加的な径方向の表面の輪郭を含み、ある帯域の前記付加的な径方向の表面の輪郭は、前記帯域内の前記高さの変動を提供する、請求項１に記載の光学補償器。
【請求項３】
前記付加的な径方向の表面の輪郭は、帯域内の前記基本の帯域の輪郭に重ねられる、請求項２に記載の光学補償器。
【請求項４】
帯域内の各々の高さの変動は、該帯域の平均の高さとそれの隣接した帯域の平均の高さとの間の高さの変動よりも顕著に小さい、請求項１、２又は３に記載の光学補償器。
【請求項５】
帯域内の各々の高さの変動は、多くても、該帯域の平均の高さとそれの隣接した帯域の平均の高さとの間の高さの変動の半分である、請求項４に記載の光学補償器。
【請求項６】
当該光学補償器は、前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの一つについて最適化された対物レンズと共に用いられ、
前記非周期的な位相構造は、前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの少なくとも一つについて残留する収差を低減するように、適合させられ、且つ、
前記径方向の高さの変動は、レンズの設計が最適化される放射ビームについて許容可能な収差を導入する一方で、前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの少なくとも該一つについて該残留する収差をさらに低減する効果を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項７】
前記径方向の高さの変動は、異なる帯域において異なる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項８】
前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの各々におけるピークからピークまでの残留する光路差は、前記径方向の高さの変動の結果として、各々の放射ビームの波長の０．５未満である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項９】
前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの各々におけるピークからピークまでの残留する光路差は、前記径方向の高さの変動の結果として、各々の放射ビームの波長の０．４未満である、請求項８に記載の光学補償器。
【請求項１０】
前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの各々におけるピークからピークまでの残留する光路差は、前記径方向の高さの変動の結果として、各々の放射ビームの波長の少なくとも０．０５である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項１１】
前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの各々におけるピークからピークまでの残留する光路差は、前記径方向の高さの変動の結果として、各々の放射ビームの波長の少なくとも０．１である、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項１２】
前記径方向の高さの変動の少なくとも一つは、実質的に非球面である前記それぞれの帯域内に表面を提供する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項１３】
前記第三の放射ビームの波長（λ３）は、前記第二の放射ビームの波長（λ２）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（λ１）よりも短い、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項１４】
前記第一の、第二の、及び第三の放射ビームの前記所定の波長は、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１３に記載の光学補償器。
【請求項１５】
前記第一の、第二の、及び第三の記録担体は、各々、実質的に異なる情報層の深さを有する、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項１６】
前記第一の、第二の、及び第三の記録担体は、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情報層の深さを有する、請求項１５に記載の光学補償器。
【請求項１７】
前記第一の、第二の、及び第三の記録担体は、それぞれの情報層の深さを有し、該深さの二つが、実質的に同じである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項１８】
前記第一の、第二の、及び第三の記録担体は、それぞれ、おおよそ１．２、０．６、及び０．６ミリメートルである情報層の深さを有する、請求項１７に記載の光学補償器。
【請求項１９】
当該光学補償器は、前記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１８のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項２０】
当該光学補償器は、前記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１８のいずれか一項に記載の光学補償器。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の光学補償器（３０）を含む光学走査デバイスであって、当該光学走査デバイスは、光学記録担体を走査するものであり、前記担体の二つの異なるものの内の少なくとも二つの異なる情報層の深さがあり、前記光学記録担体は、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、それぞれ、該第一の、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の系を含み、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する、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、情報層を有する光学記録担体を走査するための光学走査デバイスに用いる光学補償器であって、それら担体の二つの異なるものの内に少なくとも二つの異なる情報層の深さがあるものに関する。
【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、現在のところ、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、高精細度ディジタル・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ション（例．ＣＤ−ＲＷ／ＤＶＤ−ＲＷ／ＢＤ−ＲＥ）、及び、音響のバージョン（例．ＣＤ−Ａ）を含む異なるタイプで利用可能である。光学記録担体の異なる形式を走査するために、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）、及び、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、異なる最大の量のデータを記憶することが可能である。この最大の量は、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）に関係付けられる。走査することは、ここにおいて参照されるとき、そのディスクにおけるデータの読み取り及び／又は書き込みを含むことができる。
【０００４】
光学ディスクにおけるデータは、情報層に記憶される。そのディスクの情報層は、所定の厚さを有するカバー層によって保護される。光学ディスクの異なる形式は、そのカバー層の異なる厚さを有し、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、その放射ビームは、その情報層上のある点に集束させられる。その放射ビームが、そのディスクのカバー層を通過すると、球面収差が、その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、そのカバー層の厚さ及びその放射ビームの波長に依存する。そのディスクのカバー層に到達するより先に、その放射ビームは、その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、その放射ビームが、そのディスクの情報層に正しく集束させられることがあるように、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、その放射ビームは、その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、その情報層におけるその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レンズを使用するとき、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の異なる量の球面収差を、その対物系によって発生させなければならない。
【０００６】
“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｙｔｅｍｓ”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（nonperiodic phase structure）（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、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、屈折性の材料を含む回折性の部分を有する対物レンズを含む。その回折性の部分は、最も短い波長を備えたビームが、その最も短い波長について実質的にゼロの、２πを法とする導入された位相の変化を有するように、それら放射ビームを回折させる。その回折性の部分は、他方の放射ビームの少なくとも一つを正の一次のものへと回折させる。
【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、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（non-periodic phase structure）（ＮＰＳ）を含む。その位相構造は、複屈折性の材料を含み、且つ、非周期的な階段状の輪郭を有する。
【０００９】
米国特許第６６８７０３７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、対物レンズ及びブレーズド回折格子に近い階段状の輪郭を有する回折素子を含む。その回折素子は、その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を選択する。
【００１０】
ＤＶＤ／ＣＤ互換性レンズのような二つのモードの対物レンズについて、ＮＰＳ又は回折構造を、一方のモードについて設計されたレンズと共に、他方のモードにおいて球面収差を補正するために、使用することができる。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求は、その構造が、二つのモードで異なる量の球面収差を、第三のモードが影響を受けないようにしておく一方で、補償する必要があるので、非常に厳格である。さらには、それら三つのモードが、７８５ｎｍの放射及び４０５ｎｍの放射の波長を含む場合には、それら波長の間の比は、大部分の光学材料において、ＮＰＳの階段により導入された位相変化は、おおよそ２倍だけ異なるようなものであり、そのことは、それら波長の一方についての乏しい透過性又は相対的に高いＮＰＳの階段のいずれかに帰着し、そのことは、高価な製造する工程を助長する。
【００１１】
現在提案された解決手段の別の欠点は、それらが、各々の波長について、その異なる回折次数が使用される格子に頼るというものである。これは、補正を必要とする収差の間の関係を課す。例えば、ＢＤの対物レンズを、それぞれ、格子のゼロ次、一次、及び二次の回折を使用することによって、ＤＶＤ及びＣＤと互換性のあるものにすることができる。これは、ＣＤ用の位相の階段の光学的な位相差（optical path difference）（ＯＰＤ）が、正確に同じ形状を有するが、ＤＶＤ用の位相差の二倍大きいとすれば、完全な解決手段であろう。これが、この系について正確に真実ではないので、別の小さい補正を、この問題を解決するために加えなければならない。ＨＤＤＶＤの三重モードの対物系については、これは、ＮＰＳの階段を使用して発生させることができるＨＤＤＶＤとＤＶＤとの間のＯＰＤにおける差が、ＮＰＳの階段を使用して発生させることができる、ＤＶＤとＣＤと又はＨＤＤＨＤとＣＤとの間のＯＰＤにおける差と比較して、非常に小さいので、いっそうより困難である。
【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６６８７０３７号明細書
【非特許文献１】Ｂ．Ｈ．Ｗ．Ｈｅｎｄｒｉｋｓ，Ｊ．Ｅ．ｄｅ  Ｖｒｉｅｓ，ａｎｄ  Ｈ．Ｐ．Ｕｒｂａｃｈ，“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｙｔｅｍｓ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，ｖｏｌ．４０，ｐｐ．６５４８−６５６０（２００１）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一つの態様と一致して、提供されるものは、情報層を有する光学記録担体を走査するための光学走査デバイスに用いる光学補償器であり、それら担体の二つの異なるものの内の少なくとも二つの異なる情報層の深さがあり、それら光学記録担体は、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、その走査デバイスは、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の系を含み、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、その光学補償器は、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が通過するように配置され、前記の非周期的な位相構造は、階段によって分離された複数の階段状の輪状の帯域を含み、それら帯域は、非周期的な径方向のパターンを形成し、それら階段状の輪状の帯域は、第一の、第二の、及び第三の異なる波長の変更を、それぞれ、その第一の、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ものにおいて、前記の光学補償器は、前記の複数の階段状の輪状の帯域の少なくともいくつかに対応する径方向の高さの変動を含み、前記の径方向の高さの変動は、ゼロでない寄与が、前記の複数の階段状の輪状の帯域の前記の少なくともいくつかに対応する波面の部分において、前記の光学補償器によって前記の第一の、第二の、及び第三の波面の変更の各々へ提供されるように、配置されるという点で特徴づけられる。
【００１３】
本発明のさらなる態様と一致して、提供されるものは、本発明と一致して配置された光学補償器を含む光学走査デバイスである。
【００１４】
本発明は、２πを法とする、位相を加えるＮＰＳ構造を使用する、三つの、又はより多くの、モードに互換性のある対物系を提供するが、それら位相は、それらモードのいずれについてもゼロに等しくない。位相の階段が、全てのモードについて可視になることを可能にするために、その放射ビームが、即ち、集束させられたスポットで、その対物系及びそのカバー層を通過してしまった後に、残留する収差、すなわち、波面を横切る二乗平均平方根（root mean square）（ＲＭＳ）平均のＯＰＤを、各々のモードについて、低減することができ、且つ、従って、全体的に、透過性及びスポットの形状を、改善することができる。この解決手段が、各々のモードについて異なる次数を使用する格子に頼らないので、補正される異なる収差の間に課された関係がない。
【００１５】
本発明の好適な実施形態において、非球面の表面が、径方向の高さの変動の一つ以上によって提供される。これを、全てのモードにわたって最適化される光学的な補償の効果を提供するために、使用することができる。
【００１６】
本発明は、Ｂｌｕ−Ｒａｙ、ＤＶＤ、及びＣＤを組み合わせる、Ｂｌｕ−ＲａｙＴＭの三重のモードの対物系についての解決手段を提供する。
【００１７】
本発明は、また、ＨＤＤＶＤ、ＤＶＤ、及びＣＤを組み合わせる、ＨＤＤＶＤの三重のモードの対物系についての解決手段を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のさらなる特徴及び利点は、添付する図面を参照してなされる、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に続く記載から明らかになると思われる。
【００１９】
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、図説され、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、カバー層５’は、その機械的な支持が、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’によってか又は付加的な情報層及び最上の情報層へ接続されたカバー層によって、提供される一方で、第一の情報層２’を保護するただ一つ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深さｄ１を有する。（示さない）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深さｄ２、ｄ３を有する。第三の情報層の深さｄ３は、第二の情報層の深さｄ２未満であり、その第二の情報層の深さは、第一の情報層の深さ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、（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し、そのトラックには光学的に読み取り可能なマークが、情報を表すように配置される。それらマークは、例えば、ピット又はその周囲とは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、以下に続くものが、与えられたトラックに関して定義される：“径方向”は、そのトラックとそのディスクの中心との間の基準軸、Ｘ軸の方向であり、且つ、“接線方向”は、そのトラックに接すると共にＸ軸に垂直な別の軸、Ｙ軸の方向である。この実施形態において、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、第一の情報層の深さ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、第二の情報層の深さ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、第三の情報層の深さｄ３は、おおよそ０．１ｍｍである。
【００２０】
図１に示すように、光学走査デバイス１は、光軸ＯＡを有し、且つ、放射源の系７、コリメーターレンズ１８、ビームスプリッター９、対物系８、及び検出系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ー１２、ラジアルアクチュエーター１３、及び、誤差補正用の情報処理ユニット１４を含む。
【００２１】
放射源の系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、それら放射ビームを連続的に供給するための調整可能な半導体レーザー又はこれらの放射ビームを同時に若しくは連続的に供給するための三つの半導体レーザーのいずれかを含むこともある。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、且つ、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、ぞれぞれ、おおよそ０．５、０．６５、及び０．８５の開口数を有する。
【００２２】
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’へと変換するために、光軸ＯＡに配置される。同様に、それは、（図２に図説明するように）第二の及び第三の放射ビームを、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。
【００２３】
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、対物系８に向かって透過させるために、配置される。好ましくは、ビームスプリッター９は、光軸ＯＡに関して角度α、及び好ましくは、α＝４５°で傾斜させられる平行平面板と共に形成される。
【００２４】
対物系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集束点へ集束させるように、配置される。第一の放射ビームについての所望の集束点は、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集束点は、それぞれ、（図２に示す）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、７０ｍλ未満である波面収差を有する。
【００２５】
走査する間に、第一の光学記録担体３’は、（示さない）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’上に反射し、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、対物系８によって提供された前進の収束する集束あせられた第一の放射ビームの光路に戻る。対物系８は、その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、反射させられた第一の放射ビーム２２’の少なくとも一部を検出系１０へ向かって透過させることによって、反射させられた第一の放射ビーム２２’から前進の第一の放射ビーム２０’を分離する。
【００２６】
検出系１０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以上の電気信号へ転換するために配置される、収束レンズ２５及び象限検出器２３を含む。それら信号の一つは、情報信号Ｉｄａｔａであり、その信号の値は、情報層２’で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。検出系１０の他の信号は、フォーカス誤差信号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’の位置との間の光軸ＯＡに沿った高さにおける軸上の差異を表す。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）の第７５〜８０頁から知られる“非点収差法”によって形成される。この集束方法に従って非点収差を作り出すためのデバイスは、図説されない。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に第一の情報層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、Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓによる本の第７０〜７３頁から知られる“ラジアルプッシュプル法”から形成される。
【００２７】
サーボ回路１１は、信号Ｉｆｏｃｕｓ及びＩｒａｄｉａｌに応答して、それぞれ、フォーカスアクチェーター１２及びラジアルアクチュエーター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。フォーカスアクチェーター１２は、光軸ＯＡに沿った対物系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ー１３は、Ｘ軸に沿った対物系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’における追跡されるトラックの中心線を実質的に一致するように、制御する。
【００２８】
図２は、その光学走査デバイスの対物系８を概略的に示す。本発明の実施形態と一致した、対物系８は、第一の、第二の、及び第三の異なる波面の変更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と導入するために、配置される。波面の変更ＷＭ１、ＷＭ２、ＷＭ３の各々は、非周期的な位相の成分を含み、その成分を、以下にさらに詳細に記述することにする。
【００２９】
対物系８は、この実施形態においては補正板３０の形態にある、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、その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。
【００３０】
補正板３０は、平面の基部の基板を含み、その基板上には、ＮＰＳが形成される。そのＮＰＳは、一連の異なる高さの輪状の帯域を含み、各々は、制御された高さの離散的な階段によって分離される。
【００３１】
従来、ＮＰＳの帯域は、その帯域を横切って一定の位相を導入し、且つ、その階段の位置に、その帯域が、第一の、第二の、及び第三の放射ビーム２０’、２０’’、２０’’’の選択されたもの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を法とする、位相を加える階段を、見出すことができ、その位相は、それら波長の一つについてゼロに等しい。帯域の幅及び階段の高さは、二つの他の波長について収差の所望の補償を提供するように、選ばれる。従来のＮＰＳにおいては、帯域の高さｈｊ（その基板の基部の表面より上の帯域ｊの高さ）は、
【数１】
2008524639.tif 000003
：に等しいように、設計され、ここで、ｍｊは、整数であり、λは、波長であり、且つｎ１は、その波長での、そのＮＰＳが作られる材料の屈折率である。上の式は、そのＮＰＳが、空気と相互作用する場合に、妥当である；その界面は、また、二つの異なる材料の間にあることができるとも思われるが、その場合には、分母は、（ｎ１−ｎ２）になる。
【００３２】
このように、それら帯域の高さは、基本の階段の高さの整数倍（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、ｈＣＤ、及びｈＨＤＤＶＤの使用をすることもある。これらは、上式（１）に従って選択された基本の階段の高さであるが、ここでは、ｍｊ＝１及び適当な波長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。
【００３３】
上に述べた問題の一つは、ＣＤの放射及びＢＤの放射の波長が、大部分の一般的な光学材料において、ＮＰＳの階段により導入された位相の変化が、おおよそ２倍だけ異なるようなものである、というものである。上で参照した論文“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ”において指摘されてきたように、ＮＰＳにおける使用に利用可能な実質的に異なる位相の階段の数を、連分数を使用して、計算することができる。この状況についての実質的に異なる位相の階段の数は、２個である。これは、４０５ｎｍの放射について２πの整数の位相の階段を使用することによって、７８５ｎｍにおけるおおよそ０及びπの位相の階段のみを作ることができることを意味する。
【００３４】
図３ａは、ＣＤの場合について補正される波面のＯＰＤの径方向の輪郭３００及びＢＤの場合について補正される波面のＯＰＤの径方向の輪郭３０２を図説する。この場合において、その対物レンズは、そのＢＤについて最適化され、それによって、補正されるＯＰＤは無く、且つ、ＣＤについて補正される波面の輪郭は、線形である。
【００３５】
図３ｂにおいて、不連続な階段によって分離された複数の輪状のＮＰＳの帯域の各々の輪郭を示す径方向の断面として、本発明と一致してない、従来のＮＰＳ構造の例を示す。図３ｂにおいて、ＮＰＳの帯域は、基本の階段の高さｈＢＤの倍数である高さを備えた階段によって分離される。
【００３６】
図３ｃにおいて、図３ｂに示したＮＰＳ構造を使用する補償の後における、ＣＤ用の結果として生じる残留するＯＰＤの径方向の輪郭３０６及びＢＤ用の結果として生じる残留するＯＰＤの径方向の輪郭３０８を示す。ＢＤ用の残留するＯＰＤは、まだ完全であるが、ＣＤの残留するＯＰＤは、０．５個の波のピークからピークまでの値を示す。ＣＤについての改善が、見られる一方で、残留するＯＰＤのこのような高い残留するピークからピークまでの値は、ディスク上のスポットに向かった非常に高い透過性の喪失を引き起こすことになる。
【００３７】
本発明の実施形態において、本発明の実施形態に従ったＮＰＳ構造の各々の帯域が、基本の径方向の帯域の輪郭を含むという点で、従来のＮＰＳ構造に、（基本の階段の高さに対する大きさの量の程度に対応する）一次の量で、類似するＮＰＳ構造が、提供されるが、その輪郭を、従来のＮＰＳ構造におけるように、平坦である、即ち、それの幅を横切って一定の位相を導入するように取ることができる。しかしながら、本発明の実施形態に従って、付加的な径方向の表面の輪郭が、可変な位相を加えるために、そのＮＰＳの各々の帯域又は少なくともいくつかの帯域内でその基本の帯域の輪郭に重ねられる。ある帯域のこの付加的な径方向の表面の輪郭は、それの径方向の幅を横切って、その帯域内の高さの変動を提供する。その付加的な径方向の表面の輪郭は、非回折性である。ある帯域内の各々の高さの変動は、それら帯域の間の高さの変動よりも顕著に小さく、その帯域内の各々の高さの変動を、その帯域の平均の高さとそれの隣接した帯域の平均の高さとの間の高さの変動として取ることができる。ある帯域内の各々の高さの変動は、典型的には、多くても、その帯域の平均の高さとそれの隣接した帯域の平均の高さとの間の高さの変動の半分である。そのＮＰＳ構造が、（以下に述べる、代替の実施形態に従って）曲面のレンズ表面に形成される場合には、ここで議論した帯域内の高さの変動が、そのレンズの基本の輪郭によって提供された基本の高さの変動よりも上にあり且つその変動を超えることに留意すること。その付加的な径方向の表面の輪郭は、レンズ設計が最適化される一つの波長について許容可能な収差を導入する一方で、それら波長の少なくとも一つ、より好ましくは二つについて、残留する収差、典型的には球面収差をさらに低減する効果を有する。あるいは、そのレンズ設計は、波長のいずれについても、最適でないこともある。
【００３８】
その付加的な径方向の表面の輪郭は、各々の帯域において同じであることもある。しかしながら、その付加的な径方向の表面の輪郭は、補正される収差が、典型的には異なる帯域で異なるので、好ましくは、異なる帯域において異なる。好ましくは、付加的な径方向の表面の輪郭は、各々の帯域において異なる、各々の帯域で使用される。結果として、各々の波長についてのピークからピークまでの残留するＯＰＤは、好ましくは、０．５個未満の波、より好ましくは０．４個未満の波、及び、いっそうより好ましくは０．３３３個未満の波である。その上、それら波長の少なくとも二つについての最大の残留するＯＰＤは、好ましくは０．３３３個未満の波、より好ましくは０．２個未満である。しかしながら、各々の波長について残留する高次の収差がある。従って、各々の波長についてのピークからピークまでの残留するＯＰＤは、典型的には。少なくとも０．５個の波であり、且つ、少なくとも０．１個の波である又は少なくとも０．２個の波でさえもあることもある。
【００３９】
図４ａは、図３ａと対応し、すなわち、補正されるＯＰＤの径方向の輪郭を示す。図４ｂは、本発明の第一の実施形態と一致した、不連続な階段によって分離された複数の輪状のＮＰＳの帯域の各々の表面の輪郭４０４を示す径方向の輪郭として、ＮＰＳ構造を示す。図４ｂは、基本の階段の高さｈＢＤの倍数である高さを有するＮＰＳの帯域及び付加的な副次的な階段の高さ１／３ｈＢＤの副次的な帯域を示す。ここで、各々のＮＰＳの帯域内の表面は、レンズ設計が最適化される一つの波長について許容可能な収差を導入する一方で、それら波長の少なくとも一つ、より好ましくは二つについて残留する収差をさらに低減するために、副次的な帯域を含む。各々の帯域についての基本の帯域の輪郭４０６ａ、４０６ｂを、破線として示す。各々の帯域における付加的な径方向の表面の輪郭４０８ａ、４０８ｂを、実線として示す。この場合における付加的な径方向の表面の輪郭によって提供された径方向の高さの変動は、一定の高さの副次的な帯域を備えた離散的な副次的な階段を含む。その離散的な副次的な階段の大きさは、基本の帯域の輪郭に使用された階段の高さの０．３３倍である。この実施形態においては、その構造は、ＢＤの場合についての位相をもまた導入するが許容可能な収差に限定される位相の階段を許容することによって、ＣＤの波長についての収差における低減を提供する。ＢＤの場合におけるおおよそ（２＊１６５＝）３３０ｍλの残留するＯＰＤを犠牲にして、ＣＤのＯＰＤからおおよそ１６５ｍλの位相を減ずる離散的な副次的な階段によって形成されるＮＰＳの副次的な帯域が、各々の位相の階段内に、置かれる。
【００４０】
図４ｃは、図４ｂに示したＮＰＳ構造を使用する補償の後における、ＣＤについての残留するＯＰＤの径方向の輪郭４１０及びＢＤについての残留するＯＰＤの径方向の輪郭４１２を示す。ここで、その残留するＯＰＤのピークからピークまでの値は、ＣＤについての３３０ｍλ内まで低減され、且つ、３３０ｍλ内の残留するＯＰＤのピークからピークまでの値は、ＢＤについて導入される。
【００４１】
図５ａは、図３ａと対応し、すなわち、補正されるＯＰＤの径方向の輪郭を示す。図５ｂは、本発明の第二の実施形態と一致した、不連続な階段によって分離された複数の輪状のＮＰＳの帯域の各々の表面の輪郭５０４を示す径方向の輪郭として、ＮＰＳ構造を示す。ここで、各々のＮＰＳの帯域内の表面は、レンズ設計が最適化される一つの波長について許容可能な収差を導入する一方で、それら波長の少なくとも一つ、より好ましくは二つについて残留する収差をさらに低減するために、非球面にされる。各々の帯域についての基本の帯域の輪郭５０６ａ、５０６ｂを、破線として示す。各々の帯域における付加的な径方向の表面の輪郭５０８ａ、５０８ｂを、実線として示す。この場合における付加的な径方向の表面の輪郭によって提供された径方向の高さの変動は、その帯域の最も内側の部分においてゼロで始まると共にその帯域の最も外側の部分において高さの変動の最大の量で終わる、徐々に変動する高さの変動を含む。その最大の高さの変動の大きさは、その基本の帯域の輪郭において使用された階段の高さの０．３３倍である。この単純化された場合について、補正されるＯＰＤが、瞳の位置に線形である場合、その非球面の表面もまた、線形であることになるが、しかしながら、より一般には、非球面の表面は、変動する曲率を備えた連続的な表面を含むこともあることは、認識されるべきである。
【００４２】
図５ｃは、図５ｂに示したＮＰＳ構造を使用する補償の後における、ＣＤについての残留するＯＰＤの径方向の輪郭５１０及びＢＤについての残留するＯＰＤの径方向の輪郭５１２を示す。この場合には、その残留するＯＰＤのピークからピークまでの変動による喪失は、それら二つのモードの間で良好に均衡がとられることになる。
【００４３】
このＢＤ／ＣＤ系について上に示した残留するＯＰＤは、２の連続的なフラクション（continuous
fraction）（ＣＦ）が、仮定されるので、事実上、最悪の場合の状況である。ＣＦがより大きいとすれば、そのピークからピークまでの残留するＯＰＤを、さらに低減することになる。上に記載したように、その位相の構造に対する基本の階段の高さｈＣＤの倍数である高さの位相の階段を加えることは、ＣＤの波長についての２πの位相が、ＢＤについておおよそ４πの位相の階段に等しいので、その残留するＯＰＤに影響しないことになる。この特徴では、ＮＰＳは、基本の階段の高さｈＣＤの倍数である階段で作られるが、その基本の階段の高さは、ＤＶＤの波長について異なる位相の階段を導入する。ＣＤ−ＤＶＤ系用のＣＦは、一般に、大幅により大きい。上で参照した論文“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ”には、（ｈＤＶＤ／ｈＣＤ＝０．８３５６なので）ある数の、六個の、実質的に異なる位相の階段を生ずるＤＶＤの波長で２πの位相の階段を使用する例が、与えられる。しかしながら、この場合には、それら位相の階段は、ＣＤの波長で２πの位相の階段で作られることになり、このように、（ｈＣＤ／ｈＤＶＤ＝１．１９６７なので）ある数の、五個の、実質的に異なる位相の階段を生ずるが、これは、ＤＶＤの残留するＯＰＤを補正するためにもまた十分である。
【００４４】
本発明の第三の実施形態において、ある設計が、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換性の対物系の三つの波長の部分について、提出される。以下の表１に、この実施形態について、異なるモードに使用されたパラメーターが、列挙される。
表１
【表１】
2008524639.tif 000004
【００４５】
このレンズについては、Ｓｕｍｉｔａ  Ｋ−ＶＣ８９のガラスから作られたＢＤについて最適化されるレンズ本体が、使用される。図２に図説したように、このレンズの前方に、補正板が、置かれるが、その補正板の上に、ＤＶＤ及びＣＤとの互換性のためのＮＰＳ構造が、置かれる。その互換性のあるレンズは、全てのモードについて無限共役で使用されるものである。そのＮＰＳは、この実施形態においては、平面の側面を有する、平坦なガラス基板によって提供された平面の基部の輪郭上に成形の工程によって形成された感光性重合体（photopolymer）（２Ｐ）のレプリカ材料で作られる。
【００４６】
図６、７、及び８において、ＮＰＳ補正無しの残留するＯＰＤは、その瞳の三つの波長の部分についての動作の異なるモードについてプロットされる。図６においては、その残留するＯＰＤが、その瞳の三つの波長の部分内で、ＢＤモードについてプロットされる。図７においては、その残留するＯＰＤが、その瞳の三つの波長の部分内で、ＤＶＤモードについてプロットされる。図８においては、その残留するＯＰＤが、その瞳の三つの波長の部分内で、ＣＤモードについてプロットされる。それらＯＰＤのプロットのスケールは、最初の２つのプロットでは同じ（１個の波）であり、且つ、最後のプロットにおいては５個の波である。そのレンズが、ＢＤで最適化されたレンズとして設計されることがわかることは、明らかである。ＤＶＤの場合には、球面収差の０．９３個ぐらいの波のピークは、補正されることを必要とし、且つ、ＣＤの場合には、収差のおおよそ５個の波のピークを、補正しなければならない。ＣＤについての作動距離を増加させるためには、いくらかのデフォーカスが、このモードで加えられてきた。
【００４７】
ＤＶＤ及びＣＤのモードについての残留するＯＰＤを補正するためには、各々の帯域内でまた非球面である一連のＮＰＳの帯域が、設計され、その帯域は、ＤＶＤ及びＣＤについての残留するＯＰＤの少なくともいくつかを補償するが、また、ＢＤモードへ少量の収差を加える。この場合（ＢＤについて最適化されたレンズ）には、階段の高さは、
【数２】
2008524639.tif 000005
：の範囲内にあり、ここで、−０．４＜Δ＜０．４である。
【００４８】
図９において、この実施形態に従った補正板用のＮＰＳ構造を描く。図９においては、そのＮＰＳ構造が、本発明の実施形態と一致して、不連続な階段によって分離された複数の輪状のＮＰＳの帯域の各々の輪郭を示す径方向の断面として、示されるが、そのＮＰＳ構造は、この補正板に形成される。各々の階段内の表面は、図９において直接認識できるものではないとはいえ、それぞれ図１０、１１、及び１２を見ることで理解することができるように、非球面である。ここで、各々のＮＰＳの帯域内の表面は、レンズ設計が最適化される一つの波長について許容可能な収差を導入する一方で、それら波長の少なくとも一つ、より好ましくは二つについて残留する収差をさらに低減するためには、非球面にされる。
【００４９】
この実施形態においては、各々の帯域に使用された付加的な径方向の表面の輪郭が、メリット関数を使用して、発生させられる。最良の局所的な帯域の高さは、各々の径方向の位置について別個に決定される。これを達成するために、その局所的な帯域の高さは、変動させられ、且つ、各々の局所的な帯域の高さについて、そのメリット関数が、決定される。最低のメリットを備えた局所的な帯域の高さは、最高の質を有し、且つ、その半径について最良の局所的な帯域の高さとして選ばれる。一つの波長（ＣＤ、ＤＶＤ、又はＢＤ）についての高い質は、残留するＯＰＤが、ゼロに最も近いときであるが、しかしながら、そのメリット関数は、各々の波長についての質を考慮に入れ、且つ、そのメリット関数によって評価されるような最高の全体的な質を提供するために、それらの質の均衡をとる。その残留するＯＰＤは、帯域の高さによるＯＰＤを、補正しなければならないＯＰＤから減ずると共にこの値の分数の部分を取ることによって、全ての残留するＯＰＤが、−０．５個の波と＋０．５個の波との間にあるように、計算される。
【００５０】
使用されることもあるメリット関数の例は、以下に続く：
メリット＝（ＷＢＤ＊ＲＯＰＤＢＤ４）＋（ＷＤＶＤ＊ＲＯＰＤＤＶＤ４）＋（ＷＣＤ＊ＲＯＰＤＣＤ４）              （３）
である。
【００５１】
式（３）において、ＲＯＰＤＢＤ、ＲＯＰＤＤＶＤ、及びＲＯＰＤＣＤは、動作の異なるモードについての残留するＯＰＤである。それらは、一つの波長での高い残留するＯＰＤが、その構造における光の喪失の点から、他の波長での低い残留するＯＰＤよりも大幅に悪いことを保証するためには、与えられた偶数の且つ正のパワー、この例では、４次のパワーに対して生じさせられる。重み付けする因子Ｗｘｘで、各々のモードの寄与を、重み付けすることができる。
【００５２】
そのメリット関数は、各々の波長又はそれら波長の少なくとも二つについてのピークからピークまでの残留するＯＰＤが、好ましくは０．５個未満の波、より好ましくは０．４個未満の波、及び、いっそうより好ましくは０．３３３個未満の波であるように、最適な解を選択する。
【００５３】
図１０、１１、及び１２において、それぞれＢＤモード、ＤＶＤモード、及びＣＤモードについて、その瞳の三つの波長の帯域内の残留するＯＰＤを描く。
【００５４】
ＢＤ用のＯＰＤは、劣化させられてしまい、且つ、今、０．２４０個の波のピークからピークまでの範囲内にある。ＤＶＤの場合において、そのピークからピークまでの残留するＯＰＤは、０．２１９個の波であり、且つ、ＣＤの場合には、その残留するＯＰＤは、ピークからピークまでで０．３０１個の波である。各々の場合には、それら残留する収差は、より高次の収差である。一般には、図１０、１１、及び１２に示すような高次の収差は、低い次数の収差が、そのスポットの形状を劣化させる傾向にあり且つこのようにより望まれないものであるのに対して、その集束させられたスポットに向かった透過性における喪失に至る。
【００５５】
本発明の第四の実施形態においては、ＨＤＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換性の対物系の三つの波長の部分についての設計が、提供される。図１及び２に関係する、上の記述が、ＨＤＤＶＤへの参照によって取り替えられたＢＤを全て参照して、ここで当てはまることが理解されるべきであることは、理解されるべきである。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、第一の情報層の深さｄ１は、おおよそ１．２ｍｍであり、第二の光学記録担体３’’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、第二の情報層の深さｄ２は、おおよそ０．６ｍｍであり、且つ、第三の光学記録担体３’’’は、高精細のディジタル・バーサタイル・ディスク（ＨＤＤＶＤ）であり、且つ、第三の情報層の深さｄ３は、おおよそ０．６ｍｍである。
【００５６】
以下の表２において、異なるモードについて使用されたパラメーターが、この実施形態について列挙される。
表２
【表２】
2008524639.tif 000006
【００５７】
このレンズについては、Ｓｕｍｉｔａ  Ｋ−ＶＣ８９のガラスから作られたＤＶＤについて最適化されたレンズ本体が、使用される。図２に図説したように、このレンズの前方に、補正板が、置かれるが、その補正板の上に、ＨＤＤＶＤ及びＣＤとの互換性のためのＮＰＳ構造が、置かれる。その互換性のあるレンズは、全てのモードについて無限共役で使用されるものである。そのＮＰＳは、この実施形態においては、平面のガラス基板における成形の工程によって形成された感光性重合体（photopolymer）（２Ｐ）のレプリカ材料で作られる。
【００５８】
図１３、１４、及び１５において、ＮＰＳ補正無しの残留するＯＰＤは、その瞳の三つの波長の部分についての動作の異なるモードについてプロットされる。図１３においては、その残留するＯＰＤが、その瞳の三つの波長の部分内で、ＨＤＤＶＤモードについてプロットされる。図１４においては、その残留するＯＰＤが、その瞳の三つの波長の部分内で、ＤＶＤモードについてプロットされる。図１５においては、その残留するＯＰＤが、その瞳の三つの波長の部分内で、ＣＤモードについてプロットされる。そのスケールは、全てのプロットにおいて同じ（１個の波）である。そのレンズが、ＤＶＤのレンズとして設計されることがわかることは、明らかである。ＨＤＤＶＤの場合には、その対物レンズ及びそのディスクの基板の球面収差の色収差は、球面収差の０．２個ぐらいの波のピークを引き起こす。ＣＤにおいては、球面収差のおおよそ１個の波のピークを、補正しなければならない。
【００５９】
ＨＤＤＶＤ及びＣＤのモードについての残留するＯＰＤを補正するためには、各々の階段内でまた非球面である一連のＮＰＳの階段が、設計され、その階段は、ＨＤＤＶＤ及びＣＤについての残留するＯＰＤを補正するが、また、ＤＶＤモードへ少量の収差を加える。この場合（ＤＶＤについて最適化されたレンズ）には、階段の高さは、
【数３】
2008524639.tif 000007
：の範囲内にあり、ここで、−０．４＜Δ＜０．４である。
【００６０】
図１６においては、そのＮＰＳ構造が、本発明のこの実施形態と一致して、不連続な階段によって分離された複数の輪状のＮＰＳの帯域の各々の輪郭を示す径方向の断面として、示されるが、そのＮＰＳ構造は、その補正板に形成される。各々の階段内の表面は、図１６において直接認識できるものではないとはいえ、図１７、１８、及び１９を見ることで理解することができる、非球面である。ここで、各々のＮＰＳの帯域内の表面は、レンズ設計が最適化される一つの波長について許容可能な収差を導入する一方で、それら波長の少なくとも一つ、より好ましくは二つについて残留する収差をさらに低減する効果を有する、非球面にされる。
【００６１】
この実施形態においては、各々の帯域に使用された付加的な径方向の表面の輪郭が、ＨＤＤＶＤへの参照によって取り替えられたＢＤを参照して、上に記載したメリット関数（３）を使用して、発生させられる。そのメリット関数は、各々の波長又はそれら波長の少なくとも二つについてのピークからピークまでの残留するＯＰＤが、好ましくは０．５個未満の波、より好ましくは０．４個未満の波、及び、いっそうより好ましくは０．３３３個未満の波であるように、最適な解を選択する。
【００６２】
図１７、１８、及び１９において、それぞれＨＤＤＶＤモード、ＤＶＤモード、及びＣＤモードについて、その瞳の三つの波長の帯域内の残留するＯＰＤを描く。
【００６３】
ＨＤＤＶＤ用の残留するＯＰＤは、今、０．２６個の波のピークからピークまでの範囲内にあり、且つ、その残留する収差は、より高次の収差へシフトさせられてしまった。ＤＶＤの場合において、その残留するＯＰＤは、合計の性能を最適化するために、劣化させられてしまった。この場合におけるピークからピークまでの残留するＯＰＤは、主として高次の収差を備えた０．１８４個の波である。ＣＤの場合についての残留するＯＰＤは、今、０．２４５個の波のピークからピークまでの範囲内にあり、且つ、それら残留する収差は、より高次の収差である。
【００６４】
図９及び１６に示した上の実施形態に関係して、そのＮＰＳの製造可能性が、所定の幅未満の全ての帯域における階段を取り除くことによって、改善されることもあり、且つ、その表面の径方向の輪郭を有することが、その階段が取り除かれている帯域における隣接した帯域の一つのトラジェクトリーに従うことに留意すること。例えば、５μｍ未満の全ての帯域が、この方式で取り除かれることもある。
【００６５】
本発明の実施形態は、ＮＰＳ構造を使用する最高のＮＡ（典型的には、放射の最低の波長でのもの）を含む全てのＮＡを使用して走査することを要求するディスクの形式と互換性のある、光学走査デバイス用の対物系を提供し、それによって、その放射ビームの経路の中央の部分が、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、そのレンズの中央の部分に限定される。しかしながら、記述した実施形態が、その対物系のそれぞれの部分を、その対物レンズの外側の部分を使用して走査することを要求するディスクの形式と互換性のあるものにする構造及び／又はレンズの面を含むことは、理解されるべきである。
【００６６】
そのレンズのこの中央の部分のすぐ外側のエリアについての課題は、その中央の三つの波長の部分の外側における二つの波長の部分のみの使用によって解決された、（上に記載されたＨＤＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換性の対物系の実施形態）二つの波長のみの課題、又は、その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その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た、（上に記載されたＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換性の対物の実施形態）一つの波長の課題が後に続く二つの波長の課題のいずれかに帰着する。一般的に知られた解決手段は、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。その二つの波長の部分については、その補正板を、それら二つの関連性のある波長について適切な補償を提供するために、上で参照した論文“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｐｈａｓｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ”に記載されたもののような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、その論文の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。その一つの波長の部分については、その対物レンズそれ自体又はその補正板を、その残留する波長について、その一つの波長の部分において連続的な非球面のレンズ表面を使用して補償されるように、設計することができる。
【００６７】
上の実施形態は、本発明の例示的な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。
【００６８】
上の実施形態においては、光学的な補償器が、その対物レンズとは別個のものである補正板におけるＮＰＳ構造の形態で提供される。そのＮＰＳ構造を、また、そのレンズの本体に直接置くことができるかもしれないことは、留意されるべきである。この場合には、その基板の基部の表面は、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、そのＮＰＳ構造は、その基部の輪郭として、そのレンズの表面形状を参照して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重合体（２Ｐ）のレプリカ材料で作られることもある。そのレプリカ材料は、その非球面のレンズの基部の輪郭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その基部の輪郭の上部に形成されたＮＰＳ構造の両方を提供することもある。
【００６９】
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、その光学系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構造であって、いずれかの場合における二つのＮＰＳ構造が、上に記載された単一のＮＰＳ構造に類似する組み合わせられた効果を有するもの、の形態で提供されることもある。
【００７０】
また、上の実施形態において、その付加的な径方向の輪郭が、そのＮＰＳの各々の帯域に提供されることに留意すること。しかしながら、その付加的な径方向の表面の輪郭が、各々の帯域に要求された最適化のそれぞれの量に従って選択された、そのＮＰＳのある一定の帯域においてのみ使用されることもある。いくつかの帯域において、最適化が、望まれないこともある、又は、必要でさえもある。しかしながら、その付加的な径方向の表面の輪郭が、そのＮＰＳの少なくとも二つの帯域に提供されることは、好適である。
【００７１】
さらに、上の実施形態が、ＮＰＳの形態でのみ提供された補償を記述する一方で、その光学補償器は、また、集束させる及び／又は収差を補償する機能を提供する一つ以上の回折構造を含むこともある。
【００７２】
上に記載した実施形態は、ＢＤ、ＣＤ、及びＤＶＤ互換性の対物系及びＨＤＤＶＤ、ＣＤ、及びＤＶＤ互換性の対物系に関係する；しかしながら、本発明を、他の多波長の系へ適用することができる。さらに、本発明は、三つの波長の系に限定されないが、また、より多くの波長を使用する系へ適用されることができる。
【００７３】
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、それら実施形態のいずれの他の一つ以上の特徴との組み合わせ又はそれら実施形態のいずれの他のいずれ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、上に記載してない均等物及び変更物もまた、添付する特許請求の範囲において定義される、本発明の範囲を逸脱することなく、用いられることもある。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【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系を概略的に示す。
【図３】図３ａ、３ｂ、及び３ｃは、先行技術と一致した、補正されるＯＰＤの径方向の輪郭、ＮＰＳ構造、及び、残留するＯＰＤを概略的に図説する。
【図４】図４ａ、４ｂ、及び４ｃは、本発明の第一の実施形態と一致した、補正されるＯＰＤの径方向の輪郭、ＮＰＳ構造、及び、残留するＯＰＤを概略的に図説する。
【図５】図５ａ、５ｂ、及び５ｃは、本発明の第二の実施形態と一致した、補正されるＯＰＤの径方向の輪郭、ＮＰＳ構造、及び、残留するＯＰＤを概略的に図説する。
【図６】図６は、各々、本発明の第三の実施形態と一致した光学補償器によって、三つの異なる放射ビームについて補正される波面収差を示す。
【図７】図７は、各々、本発明の第三の実施形態と一致した光学補償器によって、三つの異なる放射ビームについて補正される波面収差を示す。
【図８】図８は、各々、本発明の第三の実施形態と一致した光学補償器によって、三つの異なる放射ビームについて補正される波面収差を示す。
【図９】図９は、本発明の第三の実施形態と一致したＮＰＳの径方向の表面の輪郭を示す。
【図１０】図１０は、各々、本発明の第三の実施形態と一致した光学補償器による補償の後における三つの異なる放射ビームにおける残留するＯＰＤの径方向の輪郭を示す。
【図１１】図１１は、各々、本発明の第三の実施形態と一致した光学補償器による補償の後における三つの異なる放射ビームにおける残留するＯＰＤの径方向の輪郭を示す。
【図１２】図１２は、各々、本発明の第三の実施形態と一致した光学補償器による補償の後における三つの異なる放射ビームにおける残留するＯＰＤの径方向の輪郭を示す。
【図１３】図１３は、各々、本発明の第四の実施形態と一致した光学補償器によって、三つの異なる放射ビームについて補正される波面収差を示す。
【図１４】図１４は、各々、本発明の第四の実施形態と一致した光学補償器によって、三つの異なる放射ビームについて補正される波面収差を示す。
【図１５】図１５は、各々、本発明の第四の実施形態と一致した光学補償器によって、三つの異なる放射ビームについて補正される波面収差を示す。
【図１６】図１６は、本発明の第四の実施形態と一致したＮＰＳの径方向の表面の輪郭を示す。
【図１７】図１７は、各々、本発明の第四の実施形態と一致した光学補償器による補償の後における三つの異なる放射ビームにおける残留するＯＰＤの径方向の輪郭を示す。
【図１８】図１８は、各々、本発明の第四の実施形態と一致した光学補償器による補償の後における三つの異なる放射ビームにおける残留するＯＰＤの径方向の輪郭を示す。
【図１９】図１９は、各々、本発明の第四の実施形態と一致した光学補償器による補償の後における三つの異なる放射ビームにおける残留するＯＰＤの径方向の輪郭を示す。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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