(57)【要約】  異なる厚さの被覆層を有する光記録担体を走査する光学式走査装置である。光学式走査装置は、第1の光記録担体を走査する第1のモードと、第2の光記録担体を走査する第2のモードと、第3の光記録担体を走査する第3のモードとを有する。装置は、第1の個別の状態およびこれとは異なる第2の個別の状態を有する切り替え式光学素子と、対物レンズ系とを有する。前記素子は：第1の流体と、別の第2の流体（19）とを有する流体システム；波面変調器（17）；  前記流体システムに作用して、前記素子の前記第1および第2の個別の状態の間を切り替える流体システムスイッチ；を有する。前記素子が前記第1の個別の状態にある場合には、前記波面変調器（17）は、前記第1の流体で実質的に被覆され、前記素子が前記第2の個別の状態にある場合には、前記波面変調器（17）は、前記第2の流体（19）で実質的に被覆される。前記波面変調器は、ステップによって分離された、複数の階段状環状領域を含む非周期的位相構造を有し、この領域は、非周期的な半径方向のパターンを形成し、さらに前記波面変調器は、非球面状の表面を有する。光学式走査装置は、前記第2のモードでは、前記第2の状態の前記素子を用いて作動するように配置されて、球面収差が生じ、前記第2の状態の前記素子の前記非球面状の表面は、前記対物レンズ系と第2の記録担体との組み合わせによる、前記球面収差を半分以上補正する。
2008524777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる厚さの被覆層を有する光記録担体を走査する光学式走査装置であって、
第1の光記録担体を走査する第1のモードと、第2の光記録担体を走査する第2のモードと、第3の光記録担体を走査する第3のモードとを有し、
第1の個別の状態およびこれとは異なる第2の個別の状態を有する切り替え式光学素子と、対物レンズ系とを有し、
前記素子は：
a）第1の流体と、別の第2の流体とを有する流体システム；
b）波面変調器；  
c）前記流体システムに作用して、前記素子の前記第1および第2の個別の状態の間を切り替える流体システムスイッチ；
を有し、
前記素子が前記第1の個別の状態にある場合には、前記波面変調器は、前記第1の流体で実質的に被覆され、
前記素子が前記第2の個別の状態にある場合には、前記波面変調器は、前記第2の流体で実質的に被覆され、
前記波面変調器は、複数の階段状環状領域を含む位相構造を有し、
さらに前記波面変調器は、非球面状の表面を有し、
当該光学式走査装置は、前記第2のモードでは、前記第2の状態の前記素子を用いて作動するように配置されて、球面収差が生じ、前記第2の状態の前記素子の前記非球面状の表面は、前記対物レンズ系と第2の記録担体との組み合わせによる、前記球面収差を半分以上補正することを特徴とする光学式走査装置。
【請求項２】
当該光学式走査装置は、前記第1のモードにあるとき、前記第1の状態の前記素子を用いて作動するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の光学式走査装置。
【請求項３】
前記非球面状の表面は、非球面係数Bを有し、
【数１】
2008524777.tif 000011
としたとき、｜B｜＞0.5B0であり、ここで：
Δdは、前記第1および第2の光記録担体の間の前記被覆層の厚さの差；
ndは、前記第2の記録担体の屈折率；
nlは、前記第2の流体の屈折率；
npは、前記波面変調器の材料の屈折率；
Fは、前記対物レンズ系の集束長；
であることを特徴とする請求項1または2に記載の光学式走査装置。
【請求項４】
前記位相構造は、ステップによって分離された複数の階段状環状領域を有する非周期的位相構造を有し、前記領域は、非周期的な半径方向のパターンを形成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の光学式走査装置。
【請求項５】
前記位相構造は、回折位相構造を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の光学式走査装置。
【請求項６】
前記位相構造は、前記第2のモードでは、実質的に視認できなくなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の光学式走査装置。
【請求項７】
前記位相構造は、前記第3のモードでの球面収差を補正するように配置されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の光学式走査装置。
【請求項８】
前記第1の流体および前記波面変調器は、実質的に等しい屈折率の材料を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の光学式走査装置。
【請求項９】
前記第1の流体は、油であり、前記第2の流体は、塩水であり、前記波面変調器は、ジアクリルで形成されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の光学式走査装置。
【請求項１０】
当該光学式走査装置は、前記第1、第2および第3のモードで、それぞれ、第1、第2および第3の放射線ビームが生じるように配置され、各放射線ビームは、異なる所定の波長を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つに記載の光学式走査装置。
【請求項１１】
前記異なる波長は、それぞれ、約405nm、660nmおよび785nmであることを特徴とする請求項10に記載の光学式走査装置。
【請求項１２】
BD、DVDおよびCDからの読み出しならびに／またはBD、DVDおよびCDへの書き込みが可能であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一つに記載の光学式走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式走査装置に関し、これに限られるものではないが、特に、切り替え式の光学素子を有し、異なるタイプの光記録担体の情報層を走査する光学式走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
データは、コンパクトディスク（CD）、従来のデジタル多用途ディスク（DVD）、およびいわゆるブルーレイ（登録商標）ディスク（BD）のような光記録担体の情報層の形で保管される。
【０００３】
近年、青色レーザダイオードの出現に伴って、ブルーレイディスク（登録商標）が提案されるようになった。このダイオードは、従来のDVDからのデータの読み取りまたは記録に使用される赤色レーザダイオードに比べて、極めて波長の短い放射線を放射する。青色レーザダイオードの波長は、より一般的に使用されている赤色レーザダイオードに比べてより短いため、青色レーザダイオードは、ディスク上により小さなスポットを形成することができ、このため、ブルーレイ（登録商標）ディスクの情報層トラックは、従来のDVDよりも接近して配置することができる。これは、ブルーレイ（登録商標）ディスクが、従来のDVDに比べてより多くの記憶容量を有することを意味し、通常、少なくとも2倍の記憶容量の増大が得られる。
【０００４】
特定のタイプの光記録担体からの、または特定のタイプの光記録担体への、データの読み取りまたは記録のため、ユーザが各種異なる装置を購入しなければならなくなることを回避するため、単一の光学式走査装置によって、異なるフォーマットの多くの光記録担体から、データを再生することができることが望ましい。
【０００５】
しかしながら、異なる記録担体フォーマットおよび関連する走査装置は、異なる特性を有するため、この目的の達成は、容易ではない。例えば、CDとしては、CD-A（CD-オーディオ）、CD-ROM（CD-再生専用メモリ）およびCD-R（CD-記録可能式）が利用でき、CDは、開口数（NA）が0.45で波長が約785nmのレーザを用いて走査されるように設計されている。一方、DVDの場合は、波長が650nmのレーザで走査されるように設計され、ブルーレイ（登録商標）ディスクでは、波長領域が405nmのレーザで走査されるように設計されている。通常DVDの読み取りの際には、0.6のNAが利用され、通常DVDの書き込みの際は、0.65のNAが必要とされる。複雑化の要因は、ある波長で読み取るように設計されたディスクは、常に別の波長で読み取れるとは限られないことである。例えば、785nmの波長で高い信号変調を得るため、記録層スタックに特殊な色素が適用されているCD-Rがある。650nmの波長でのディスクからの信号変調は、この波長では読み取りが不可能な色素の波長感度のため、極めて小さくなる。
【０００６】
より高データ容量の新たな記録担体システムを導入する場合、市場で高いレベルの認知を得るためには、読み出しおよび書き込み用の新しい装置が、既存の記録担体との下位互換性を有することが重要となる。従って、DVDシステムは、全ての既存のCDタイプを読み取ることができるように、785nmのレーザと650nmのレーザを包含する必要がある。同様に、CD、DVDおよびブルーレイ（登録商標）ディスクの全てを読み取ることの可能なシステムでは、785nmのレーザと、650nmのレーザと、405nmのレーザとを包含する必要がある。
【０００７】
また異なるタイプの記録担体では、通常、これらのディスクのデータ担持層の保護層として機能する透明基板の厚さが異なっており、その結果、記録担体の入射面からのデータ層の深さは、記録担体タイプ毎に異なる。例えば、DVDのデータ層の深さは、約0.6mmであるのに対して、CDの場合は、データ層の深さは、約1.2mmである。通常、保護層を横断する放射線ビームによって生じる球面収差は、光学式走査装置の対物レンズ内で補正される。
【０００８】
異なるタイプの記録担体のこれらの特性の差異の結果として、例えば、ある記録担体から、別の異なるタイプの記録担体に最適化された光学式走査装置を用いてデータの読み取りを試みた場合、問題が生じる。例えば、あるタイプの記録担体が、別の記録担体用に最適化されている対物レンズで読み取られる場合、大きな球面収差および無視できないレベルの球着色が生じる。そこで、装置に、それぞれの波長用の3つの対物レンズを設置することが想定される。しかしながら、このような対策は、比較的高価である。
【特許文献１】国際公開WO02/082437号パンフレット
【特許文献２】米国特許第5,973,852号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、異なる波長のレーザ放射線を用いて各種異なる光担体媒体を走査する、単一の光学式対物レンズを有する装置を提供することが極めて望ましい。
【００１０】
国際公開WO02/082437号には、3種類の異なる記録担体からデータを読み取る光学式走査装置の内部で使用される、そのような対物レンズが示されている。レンズは、放射線ビームの光路に配置された位相構造を有する。この位相構造は、異なる高さの複数の位相素子を有し、プロファイルで見た場合、これらの位相素子は、一連のステップとして配置される。位相素子の異なる高さは、特定のタイプの記録担体を読み取るための特定の波長の放射線ビームに、所望の波長変調が生じるように対応付けられ、配置される。
【００１１】
その結果、全てのディスクの読み出しに、単一の対物レンズを使用した場合、保護層の厚さの差異と協働させるため、対物レンズにより、各ディスクタイプ毎に異なる量の球面収差を生じさせる必要が生じる。2つの波長の場合、DVD/CD互換性レンズに使用されるレンズ、あるモード用に設計されたレンズ上の非周期的な位相構造（NPS）または異なる回折構造等の対物レンズを用いて、他のモードでの球面収差が補正される。CD/DVD/BDシステムに使用されるような3波長システムの場合は、2つのモードでの異なる量の球面収差を、第3のモードに影響を及ぼさないようにしたまま、補正する構造が必要となるため、そのようなNPSまたは回折構造に対する要求は、極めて厳しくなる。
【００１２】
各種特性を有する光学素子を提供するために使用される流体システムについては、各種システムが提案されている。
【００１３】
米国特許第5,973,852号には、流体充填式可変パワー光学レンズが示されている。このレンズは、ハウジングを有し、このハウジングは、流体を含むチャンバ室の一端上に設置された、光学的に透明な弾性膜を有する。チャンバ室に、またはチャンバ室から流体を流入または流出させるため、ポンプ組立体が使用され、これに対応して、この膜は、凸状または凹状レンズの形状となるように、外方または内方に向かって選択的に突出する。
【００１４】
国際公開第WO00/58763号には、エレクトロウェッティング方式のシステムが示されており、このシステムでは、2つの異なる流体物の間の流体メニスカスの曲率が変化するようになっている。このシステムは、可変レンズとして利用できることが示されている。
【００１５】
米国特許第6,288,846号には、異なる波長変調を得るため、2つの異なる個別の状態間で、流体システムを切り替えることが可能なシステムが示されている。システムがこれらの状態のいずれかになっているとき、流体と波長変調器の間では、屈折率の差がほぼゼロとなり、放射線ビームは、無変化のまま放出される。システムの他の状態では、この屈折率の差が十分に大きな値となり、放射線ビームの光路が変調される。流体処理システムを用いて、流体システムが切り替えられる。一例としての流体処理システムには、手動のまたは電動式の注射器、蠕動ポンプ、圧縮バルブ、および圧電式、水圧式または空気圧式のアクチュエータが含まれる。
【００１６】
米国特許第6,408,112号には、光学式スイッチが示されており、この光学式スイッチは、部材の溝および孔内に収容された流体システムを有する。孔内に配置された圧電式アクチュエータによって、液体は、溝内に配置される。ある実施例では、液体は、フレスネルレンズの形のレリーフ構造を有する波面変調器の面を通って流れる。ある実施例では、流体システムの2つの液体成分のうちの一方は、気体であり、この気体は、液体がレリーフ構造上の場所に移動した際に、圧縮される。しかしながら、システムの圧電式ポンプを含む部分に気体が配置されることを回避するため、そのような成分は、直立配向に維持される必要がある。また、この文献には、2つの適当な液体を使用しても良いことが示されている。しかしながら、切り替えプロセスの信頼性の問題、特に、レリーフ構造が使用される場合、流体の流れが十分にスムーズにはならないという問題がある。また切り替えの間に、スムーズな流体の流れを得ようとすると、切り替え速度が制限されてしまう。
【００１７】
国際公開第WO04/027490号には、2元系切り替え式エレクトロウェッティングセル内の非周期的構造（NPS）が示されており、回折限界以下に、波面収差を抑制することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明では、異なる厚さの被覆層を有する光記録担体を走査する光学式走査装置であって、
第1の光記録担体を走査する第1のモードと、第2の光記録担体を走査する第2のモードと、第3の光記録担体を走査する第3のモードとを有し、
第1の個別の状態およびこれとは異なる第2の個別の状態を有する切り替え式光学素子と、対物レンズ系とを有し、
前記素子は：
a）第1の流体と、別の第2の流体とを有する流体システム；
b）波面変調器；  
c）前記流体システムに作用して、前記素子の前記第1および第2の個別の状態の間を切り替える流体システムスイッチ；
を有し、
前記素子が前記第1の個別の状態にある場合には、前記波面変調器は、前記第1の流体で実質的に被覆され、
前記素子が前記第2の個別の状態にある場合には、前記波面変調器は、前記第2の流体で実質的に被覆され、
前記波面変調器は、複数の階段状環状領域を含む位相構造を有し、
さらに前記波面変調器は、非球面状の表面を有し、
当該光学式走査装置は、前記第2のモードでは、前記第2の状態の前記素子を用いて作動するように配置されて、球面収差が生じ、前記第2の状態の前記素子の前記非球面状の表面は、前記対物レンズ系と第2の記録担体との組み合わせによる、前記球面収差を半分以上補正することを特徴とする光学式走査装置が提供される。
【００１９】
本発明では、光記録担体の3種類の異なるフォーマットを走査するための単一の対物レンズ系を有する従来の装置に比べて、改善された波面収差補正特性を有する光学式走査装置が提供される。
【００２０】
本発明の特徴および利点は、一例としてのためのみに提供された添付図面を参照した、本発明の好適実施例の記載から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図1には、異なる深さの被覆層を有する光記録担体を走査する装置1の一部を示す。走査装置は、第1の光記録担体を走査する第1のモードと、第2の光記録担体を走査する第2のモードと、第3の光記録担体を走査する第3のモードとを有する。第1、第2および第3の光記録担体は、異なるフォーマットを有し、例えば、それぞれ、BD、DVDおよびCDフォーマットを有する。第1、第2および第3の光記録担体の各々は、異なる厚さの被覆層を有する。図1には、第1の光記録担体2が示されているが、同様の記載は、第2および第3の光記録担体の関係にも適用できることを理解する必要がある。記録担体は、透明被覆層5を有し、この層の片側には、情報層4が配置される。情報層4の被覆層5から離れて対向する側は、保護層（図示されていない）によって、環境側の影響から保護される。被覆層5の装置と対向する側は、入射面6と呼ばれる。図示されていないが、情報は、記録担体の情報層4内に、実質的に平行状、同心円状、または螺旋状のトラックとして配置された、光学的に検出可能なマークとして保管される。マークは、光学的に読み取り可能ないかなる形態であっても良く、例えば、周囲とは反射率が異なるあるいは磁化の方向が異なるピットもしくは領域の形態であり、またはこれらの形態のいかなる組み合わせであっても良い。さらに走査装置1は、放射線ビームを放射する放射線源を有する（図示されていない）。第1、第2および第3のモードの各モードにおいて、異なる波長が適正に使用されるように、いくつかの放射線源を使用しても良い。例えば、BDシステムの場合は、405nmの波長が使用され、DVDシステムの場合は、650nmの波長が使用され、CDシステムの場合は、785nmの波長が使用される。
【００２２】
放射線ビームを使用して、光記録担体2の情報層4が走査される。放射線源と記録担体2の間には、発散放射線ビームを反射するビーム分割器、および発散ビームを平行ビーム7に変換するコリメータレンズを有する、一連の光学素子が設置される。平行ビーム7は、切り替え可能な光学補正素子8に入射し、この素子は、平行ビーム7の波面を変調する。光学素子8から進行する変調ビーム9は、対物レンズ10に入射される。
【００２３】
この実施例では、対物レンズ系は、単一の対物レンズである。しかしながら、対物レンズ系は、1または2以上のレンズおよび／または回折格子を有しても良い。対物レンズ10は、変調ビーム9を集束ビーム11に変換し、このビームは、記録担体2の入射面6に入射される。集束ビーム11は、情報層4上にスポットを形成する。情報層で反射された放射線は、発散ビームを形成し、これは、対物レンズ10によって、実質的に平行なビームに変換され、その後、発散ビームの少なくとも一部は、検出システム（図示されていない）の方に向かって伝播する。
【００２４】
検出システムは、放射線を捕集し、これを電気出力信号に変換する。信号プロセッサは、これらの出力信号を他の各種信号に変換する。信号の一つは、情報信号であり、この信号の値は、情報層4から読み出された情報を表す。
【００２５】
光学式補正器8は、孔15を有し、この孔の中では、第1の流体および第2の流体を交換し切り替えることができる。この切り替えは、国際公開第WO04/027490号に示されているように、エレクトロウェッティングによって行われることが好ましい。孔15は、定形された内表面を有する。通常、補正素子8の定形された内表面は、波面変調器と称され、非球面状の表面の上部に置載された非周期的位相構造（NPS）を有する。NPSは、ステップによって分離された、複数の階段状環状領域を有し、この領域は、非周期的な半径方向のパターンを形成する。この形状は、ジアクリル層17上のNPS20によって形成される。対物レンズ10は、第1のモードでは、第1の光記録担体2の情報層4との組み合わせによって、実質的にゼロ球面収差が得られるように設計されているが、第2のモードでは、第2の光記録担体の情報層との組み合わせによって、球面収差が生じ、また第3のモードでは、第3の光記録担体の情報層との組み合わせによって、球面収差が生じるように設計される。
【００２６】
切り替え可能な光学式補正素子8は、第1のモードでは、実質的にいかなる効果も生じないように設計される。すなわち、補正素子8は、該補正素子8のチャンバ室内に、第1の流体が存在する第1のモードでは、実質的にゼロ球面収差を提供する。第1の流体の屈折率は、波面変調器の層17の屈折率と実質的に等しい。一方、第2の流体の屈折率は、波面変調器の層の屈折率とは大きく異なっている。これにより、第2の流体が補正器8内に含まれる第2および第3のモードでは、所望のレベルの球面収差が生じる。補正器8の内表面は、第2のモードでは、補正器8の非球面によって生じる球面収差のレベルが、対物レンズ10と第2の記録担体の組み合わせにより生じる球面収差の半分以上を補正するように設計されている。
【００２７】
内表面を表す非球面係数Bは、以下の式に従う：
｜B｜＞0.5B0
ここで、
【数１】
2008524777.tif 000003
なお：
Δdは、前記第1および第2の光記録担体の間の前記被覆層の厚さの差；
ndは、前記第2の記録担体の屈折率；
nlは、前記第2の流体の屈折率；
npは、前記波面変調器の層17の材料の屈折率；
Fは、前記対物レンズの集束長；
である。
【００２８】
被覆層の厚さ変化Δdによる球面収差の最小次数の値は、
【数２】
2008524777.tif 000004
によって与えられ、ここで：
Δdは、第1および第2の光記録担体の間の被覆層の厚さの差；
ndは、第2の記録担体の屈折率；
NAは、第2のモードでの、対物レンズ系の開口数；
である。
【００２９】
2元系スイッチの孔の内部の非球面状表面は、表面たわみによって定められ、
【数３】
2008524777.tif 000005
ここでrは、動径座標であり、放射線ビームに対する位相変化Λ（r）は、
【数４】
2008524777.tif 000006
で表される。ここで：
nlは、前記第2の流体の屈折率；
npは、前記波面変調器の材料の屈折率；
λは、第2のモードでの放射線ビームの波長；
である。
【００３０】
結果的に、光記録担体の情報層で生じる球面収差の量は、近似的に、
【数５】
2008524777.tif 000007
で与えられる。ここで、Fは、対物レンズの集束長さである。
【００３１】
エレクトロウェッティングスイッチ内の非球面状の表面が実質的に被覆層の厚さΔdを補正するためには、値Bは、
【数６】
2008524777.tif 000008
を満たし、ここで、
【数７】
2008524777.tif 000009
である。
【００３２】
本発明では、スイッチの内面の非球面状の表面は、
｜B｜＞0.5B0
を満たし、ここで
【数８】
2008524777.tif 000010
であり、なお：
Δdは、前記第1および第2のモードの間の前記被覆層の厚さの差；
ndは、前記第2の記録担体の屈折率；
nlは、前記第2の流体の屈折率；
npは、前記波面変調器の材料の屈折率；
Fは、前記対物レンズの集束長；
である。
【００３３】
本発明のある実施例による補正素子8は、図2乃至4により詳しく示されている。補正素子8は、2つのガラス板16a、16bの間に、孔15を有する。ガラス板16bの上には、ジアクリル層17が設置される。ジアクリル層17とガラス板16aの間の孔には、塩水18または油19が交換可能に充填される。405nmの放射線を使用した場合、すなわち、光学式走査システムがBDモードにある場合、油の屈折率は1.56であり、これは、ジアクリル層17のものと等しい。しかしながら、この波長の放射線が使用される場合、塩水は、屈折率が1.37である。BDモードでは、孔15は、油19で充填され、結果的にジアクリル層17と油19の間の表面は、屈折率の整合により見えなくなる。従って、補正器8は、放射線ビームの波面に対して影響を及ぼさず、BD対物レンズを用いて、BDに記録が行われ、これが読み出される。
【００３４】
図5、6および7のグラフには、一組の軸が示されており、水平軸は、図においてρxで示されているx軸の場合、または図においてρyで表されている垂直ｙ軸の場合、放射線ビームの半径方向の断面の放射線ビームのCDひとみに対する規格化されたひとみ座標を表している。規格化座標は、水平軸と垂直軸の交点に、最小値0を有し、軸の各端部に最大値1を有する。図においてWで表された垂直軸は、波長λの単位での放射線ビームの光路差を示している。
【００３５】
図5には、BDモードにおける光走査系の波面収差が示されており、この場合、BD、DVDおよびCDの読み出しに適した放射線が、BDモードにおいて補正素子とともに使用される。BD、DVDおよびCDモードでは、全RMS波面収差は、それぞれ0mλ、575mλ、および375mλである。主な収差は、一次球面収差である。光学式走査装置がDVDまたはCDモードで使用される場合、孔15は、塩水18で充填される。ジアクリル層17と塩水18の間の表面の非球面状形状は、DVDモードでは、波長660nmの放射線がDVD内の情報層4に集束され、相当の量の収差が生じないような形状になっている。また、ジアクリル層17上には、CDモードにおいて、波長785nmの放射線でCDが読み出される際の球面収差を補正する、非周期的構造（NPS）20が存在する。光学式走査装置がDVDモードで使用される場合、すなわち、記録担体がDVDである場合、補正素子には、塩水18が充填され、この屈折率は、ジアクリル層17とは異なっている。ジアクリル層17の表面は、それがNA=0.65ひとみ内で、575mλの球面収差を生じさせるような形状を有する。この結果、DVDの全RMS波面収差は、0mλとなる。また、CDモードでの波面収差の値は、図6に示すように小さくなる。
【００３６】
ジアクリル層17の湾曲した非球面状の表面上には、NPS20が導入され、光学式走査装置がCDモードにある場合、すなわち放射線ビームが、CDの読み取り／記録モードに適した波長を有する場合、波面収差が抑制される。DVD読み出しに適した放射線の場合、NPSステップは、視認できないが、CDの読み出しに適した放射線の場合、ある位相が生じる。これらの異なる位相を使用して、CDモードでのOPDを抑制することができる。図7には、光学式走査装置がCD読み出し／記録モードにある場合の、3つの走査モード（BD／DVD／CD）での対物レンズ10の光路差を示す。この場合、BD、DVDおよびCDを読み出す際の使用に適した放射線は、CDモードで、補正素子とともに使用される。全RMS波面収差が、それぞれ、0mλ、1mλおよび3mλであることは、明らかである。これは、70mλの回折限界を十分に下回る。
【００３７】
図8には、DVDひとみ内に、基本的な非球面状表面のNPS20を有するジアクリル層17の表面のたわみを示す。DVDひとみに対応する中央部分の外側では、DVDひとみの外側の放射線が、記録担体2の情報層4上のDVD放射線スポットの品質を劣化させない限り、表面形状は、自由に設計することができることに留意する必要がある。
【００３８】
前述のモードおよびシステムでは、以下のパラメータが使用される：
F=2.47mm
B=0.00317mm-3
nl=1.37
np=1.56
nd=1.57
Δd=0.5mm。
【００３９】
我々は、前述の式から、B0=0.00335mm-3、すなわち、B＞0.5B0であることを見出した。トリプルモードシステムでは、前述のように、非球面計数Bは、B>0.5B0を満たすように、補正素子の内表面を定め、対物レンズ系は、対物レンズ系と3つの波長の組み合わせによって生じる、異なる量の球面収差を補正することができるようになる。
【００４０】
前述の実施例は、本発明の一例であることを理解する必要がある。更なる実施例が想定される。
【００４１】
前述の実施例では、切り替え可能な光学式補正器は、非球面状表面が得られるように、ベース表面にNPS構造を設置する形態で提供されており、NPS構造は、ベースプロファイルとしてのレンズ表面形状に対する高さ変化として形成される。あるいは、本発明の波面変調器は、2つの別個の素子の形で提供されても良く、例えば、平坦ベース基板上の一つのNPS素子と、別の非球面状の表面素子とで提供されても良い。2つの素子は、切り替え可能な光学式補正器内の孔の2つの側を構成し、前述のように非球面状表面上に形成されたNPS構造と同様の組み合わせ効果を発揮させても良い。
【００４２】
補正素子8内の流体は、必ずしも油および塩水である必要はなく、適当な屈折率を有するいかなる適当な流体を使用しても良いことは明らかである。前述の記載において、第1の流体は、電気絶縁性であり、第2の流体は、導電性であっても良い。あるいは、第1の流体は、導電性であるが、第2の流体よりも導電性が低くても良い。また、層17は、必ずしもジアクリルで形成される必要はなく、他のいかなる好適な材料を使用しても良く、例えばヘキサンジオールジアクリレート（HDDA）であっても良い。また、本発明は、BD／DVD／CDシステムでの使用に限られるものではなく、読み取り用放射線の3つの異なる波長が必要となるいかなる光学式走査装置に使用しても良いことは明らかである。
【００４３】
前述のように、素子が第1または第2の状態にある場合、孔は、それぞれ、第1または第2の流体で充填される。あるいは、素子がいずれかの状態にある場合、孔は、第1の流体と第2の流体の両方で充填されても良い。この場合、流体は、流体メニスカスによって分離され、状態の切り替えは、孔の壁が第1または第2の流体で被覆されるかどうかで定められる。
【００４４】
前述の記載では、孔15での塩水18と油19の切り替え方法は、詳しく説明していない。エレクトロウェッティング力を用いて、これを実現する方法は、国際公開第WO04/027490号に記載されており、この内容は、本願の参照文献として取り入れられている。あるいは、異なる力を利用して、流体を切り替えても良い。
【００４５】
前述の実施例では、使用される位相構造は、NPSの形態である。別の実施例では、位相構造として、複数の階段状環状領域を有する回折格子構造が使用され、前述のNPSと同様の効果の、波長依存性の波面変調が提供される。さらに別の実施例では、NPSと回折格子構造の組み合わせが使用されても良い。
【００４６】
いかなる実施例に関して記載されたいかなる特徴物も、単独で、あるいは他の特徴物と組み合わせて、使用することができ、また、他のいかなる実施例の1または2以上の特徴物と組み合わせて使用することができ、または他のいかなる実施例のいかなる組み合わせて使用することも可能であることを理解する必要がある。また、本発明の範囲から逸脱しないで、本願に記載されていない等価物および変更物を用いても良く、これは、本願の特許請求の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】放射線源と対物レンズの間に設置された補正素子を有し、位相補正器は、2つの板の間に孔を有し、該孔は、交換可能な流体を有する光学式走査装置の対物レンズ系の概略図である。
【図２】光学式走査装置がBD読み取り／記録（または第1の）モードにあるときの、図1の補正素子を通る断面の概略図である。
【図３】光学式走査装置がDVD読み取り／記録（または第2の）モードにあるときの、図1の補正素子を通る断面の概略図である。
【図４】光学式走査装置がCD読み取り／記録（または第3の）モードにあるときの、図1の補正素子を通る断面の概略図である。
【図５】光学式走査装置がBD読み取り／記録モードにあるときの、図1のBD、DVDおよびCDの対物レンズ系用の光路の差を示す一連のグラフである。
【図６】光学式走査装置がDVD読み取り／記録モードにあるときの、図1のBD、DVDおよびCDの対物レンズ系用の光路の差を示す一連のグラフである。
【図７】光学式走査装置がCD読み取り／記録モードにあるときの、図1のBD、DVDおよびCDの対物レンズ系用の光路の差を示す一連のグラフである。
【図８】図1の補正素子の波面変調器の放射線ビームのDVDひとみ内の、表面のたわみを示すグラフである。
【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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【国際調査報告】
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