(57)【要約】【課題】第一および第二の異なる記録担体を走査するための光学ヘッドにおいて、位相構造を有する低廉な光学素子を含む光学ヘッドを提供すること。【解決手段】第一および第二タイプの光学記録担体（２， ４０）を走査するための装置は、第一および第二タイプの記録担体を走査するための、第一および第二放射ビームを生成する。第一および第二タイプの情報層（４， ４２）は、異なる厚さの透明層（３， ４１）を介して走査される。第一放射ビーム（１７）は、第一波長および第一開口数ＮＡ１を有する。第二放射ビーム（４６）は、異なる第二波長と、ＮＡ１より小さい第二有効開口数ＮＡ２を有する。ＮＡ２より小さいＮＡを有する第二放射ビームの光線は、中央サブビーム（４８）を形成し、より大きいＮＡを有する光線は、外側サブビーム（４９）を形成する。装置は、第一放射ビームに影響を及ぼさない非周期位相構造を含む。その位相構造は、中央サブビーム（４８）に、ある量の球面収差を導入する。位相構造は、中央および外側サブビーム（４８， ４９）に対して、透明である。導入される球面収差は、第一および第二記録担体（２， ４０）の第一および第二タイプの透明層（３， ４１）の厚さの差異によって引き起こされる、球面収差の差異を補償する。外側サブビーム（４９）中の光線から検出系（２５）に入射する迷光の量を減らすために、位相構造は、第二放射ビーム（１７）に、ある量の焦点ずれを導入する。焦点ずれは、外側サブビームの焦点に関して、中央サブビームの焦点をずらし、中央および外側サブビームの強度分布を、２つの別個の分布に分離させる。検出系の位置および寸法が適切に選択される場合には、検出系は、外側サブビームではなく、主に中央サブビームからの光線を捕らえるであろう。したがって、焦点の変位によって、検出系（２５）の面内で、第二放射ビームの所望される光線と所望されない光線についての空間フィルタリングが可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一情報層と、第一厚さを有する第一透明層とを含む第一光記録担体を走査し、かつ第二情報層と、前記第一厚さとは異なる第二厚さを有する第二透明層とを含む第二光記録担体を走査するための光学ヘッドであって、
前記ヘッドが、第一波長を有する第一放射ビームと、前記第一波長とは異なる第二波長を有する第二放射ビームとを生成する放射光源を含み、前記第二放射ビームが、中央サブビームと外側サブビームとを含み、
前記第一放射ビームを前記第一透明層を通して前記第一情報層上の焦点に変換し、かつ前記第二放射ビームを前記第二透明層を通して前記第二情報層上の焦点に変換するための光学系と、
前記情報層からの前記第一および第二放射ビームの放射を受光し、かつ受光面内に配置された一つの光感応領域を含む検出系とを含み、
前記光学系が、非周期位相構造を有する一つの光学素子を含み、前記位相構造が、前記第一放射ビームに、大域的に平坦な波面偏差に近似される波面偏差を導入し、かつ前記中央サブビームに、前記第一および第二透明層に起因する球面収差の差異を補償する波面偏差を導入する、複数の同心領域を含む、光学ヘッドにおいて、
前記光学素子が、前記第一放射ビームと、前記中央サブビームと、前記外側サブビームに対して透明であり、かつ、
前記第二放射ビーム中に引き起こされた前記波面偏差が、前記中央サブビームの前記焦点が前記第二情報層に位置するときに、前記中央サブビームと前記外側サブビームの前記放射がそれぞれ中央強度分布と外側強度分布とを前記検出面内に形成し、前記中央強度分布と前記外側強度分布は実質的に一つの暗い領域によって分離されていて、かつ、
前記光感応領域が、実質的に前記中央分布のみの放射を捕捉することを特徴とする、光学ヘッド。
【請求項２】
前記光感応の領域が、前記強度分布の前記暗い領域中に配置された一つの端部を有する、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項３】
前記位相構造が、前記第二放射ビームに、大域的に球面収差と焦点ずれに近似する波面偏差を導入し、前記焦点ずれが、前記中央サブビームの前記焦点と前記外側サブビームの前記焦点との間の軸上距離を変えることを特徴とする、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項４】
前記位相構造が、前記中央サブビームに焦点ずれを導入する、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項５】
前記位相構造が、前記外側サブビームに焦点ずれを導入する、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項６】
前記中央サブビームの前記焦点と前記外側サブビームの前記焦点の間の軸上距離が少なくとも１２．５μｍである、請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項７】
二つのタイプの光記録担体を走査する装置において、請求項１に記載の光学ヘッドと誤り訂正のための情報処理ユニットとを含む装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、第一および第二の異なる記録担体を走査する光学ヘッドに関する。本発明は、さらに、二つの異なるタイプの光記録担体を走査する装置において、光学ヘッドを含む装置に関する。どちらのタイプの記録担体も、情報層と、放射ビームが透過して情報層を走査する透明層とを有する。透明層の厚さは、記録担体の二つのタイプで異なる。光学ヘッドは、第一タイプの記録担体を走査するための第一波長を有する第一放射ビームと、第二タイプの記録担体を走査するための第二異なる波長を有する第二放射ビームとを生成する放射源を含む。第一放射ビームは、情報層を走査するための第二放射ビームより大きい有効開口数を有する。
【０００２】
【従来の技術】
光学記録の分野の進歩によって、より高い情報密度を持つ新しい光記録担体が、通常の市場に導入されるに至った。一般に、このような記録担体は、以前の世代の記録担体を走査するのに使われる放射ビームとは異なる波長および開口数の放射ビームによって走査されるように、設計されている。新しい記録担体用に設計された走査装置は、以前の記録担体を走査することもできることが望ましい。したがって、走査装置は、それぞれが、それぞれのタイプの記録担体に対応するような、二つのタイプの放射ビームを提供可能であるように、構成する必要がある。放射ビームの特性は、記録担体の特性によって異なる。放射ビームの波長は、情報が記録される記録担体のマークの光学的性質の波長依存性によって異なる。放射ビームの波長と開口数は、走査を実施することが可能な分解能を規定するが、マークの寸法によって異なる。放射ビームの球面収差補償量は、放射ビームが透過して情報層を走査することが可能な記録担体の透明層の厚さによって異なる。例えば、いわゆるＤＶＤタイプの記録担体を走査するのに適した装置は、波長６６０ｎｍ、開口数（ＮＡ）０．６、および０．６ｍｍの記録担体基板厚さに対する球面収差補償量を有する第一放射ビームを供給する。いわゆるＣＤタイプの、以前の世代の記録担体に書き込みをするために、装置は、さらに波長７８５ｎｍ、ＮＡ ０．５０、および１．２ｍｍの記録担体基板厚さに対する球面収差補償量を有する第二放射ビームも供給する。装置は、好ましくは、製造原価を低く維持するために、記録担体上に放射ビームを集光させる単一の対物系を備えている。開口数の変更は、対物系上に入射する放射ビームの直径を変更することによって、達成される。
【０００３】
アプライドオプティックスＡｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ誌１９９９年６月１０日号、第３８巻、第１７号、３７７８〜３７８６頁における、Ｋａｔａｙａｍａらによる「０．６ｍｍ厚および１．２ｍｍ厚基板の光ディスクのための波長選択フィルタを備えた２波長光学ヘッド」には、ＤＶＤおよびＣＤの両タイプのレコードを走査できる装置の中で使用される、単一の対物系を有する光学ヘッドが、開示されている。放射光源は、ＤＶＤとＣＤのレコードを走査するための第一および第二放射ビームをそれぞれ発生する。光学系が、記録担体の情報層に放射ビームを集中させる。その光学系は、非周期な位相構造を搭載した平行平板の形の光学素子を含む。第一および第二放射ビームの直径は、その光学素子の面において、ほぼ等しい。第二放射ビームは、中央サブビームと外側サブビームを含むと見なすことができる。第一放射ビームは、第一開口数０．６でＤＶＤタイプの記録担体上に集光され、中央サブビームは第二開口数０．４５でＣＤタイプの記録担体に集光される。位相構造は、位相構造を通過する放射ビームに波面偏差を導入する光路パターンを形成する複数の同心領域を含む。位相構造は、中央サブビームに対応する直径を有し、複数の透明層の厚さの差を補償するため中央サブビームに球面収差を導入する。隣接領域間の高さの差異は、その領域間の光路差が第一波長の整数倍に等しいようなものであり、それによって、第一放射ビームに対しては、位相構造は作用を及ぼさないものである。薄膜干渉スタックは、位相構造のまわりの光学素子上に配置される。干渉スタックは、第一放射ビームを透過させ、かつ外側サブビームを阻止するように、設計されている。したがって、光学素子は、第一放射ビームを、その波面に影響を与えずに、通過させ、より大きい第一開口数に対応する直径については、中央サブビームを、球面収差を導入して通過させ、また、より小さい第二開口数に対応する直径については、外側サブビーム、すなわち中央ビームの外側に位置する第二放射ビーム中の光線を阻止する。
【０００４】
この公知の光学ヘッドの短所は、位相構造と薄膜スタックの両方が存在することにより、原価が相対的に割高になることである。さらに、薄膜スタックは、複雑である。その理由は、位相構造を通過した放射ビームの部分に対する波面の位相と同じだけの波面の位相を、スタックを通過した放射ビームの部分に対して実現するために、第一放射ビームに所定の位相シフトを導入する必要があるからである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、位相構造を有する低廉な光学素子を含む光学ヘッドを提供することである。
【０００６】
本発明の目的は、第一情報層と、第一厚さを有する第一透明層とを含む第一光記録担体を走査し、かつ第二情報層と、前記第一厚さとは異なる第二厚さを有する第二透明層とを含む第二光記録担体を走査するための光学ヘッドであって、
前記ヘッドが、第一波長を有する第一放射ビームと、前記第一波長とは異なる第二波長を有する第二放射ビームとを生成する放射光源を含み、前記第二放射ビームが、中央サブビームと外側サブビームとを含み、
前記第一放射ビームを前記第一透明層を通して前記第一情報層上の焦点に変換し、かつ前記第二放射ビームを前記第二透明層を通して前記第二情報層上の焦点に変換するための光学系と、
前記情報層からの前記第一および第二放射ビームの放射を受光し、かつ受光面内に配置された一つの光感応領域を含む検出系とを含み、
前記光学系が、非周期位相構造を有する一つの光学素子を含み、前記位相構造が、前記第一放射ビームに、大域的に平坦な波面偏差に近似される波面偏差を導入し、かつ前記中央サブビームに、前記第一および第二透明層に起因する球面収差の差異を補償する波面偏差を導入する、複数の同心領域を含む、光学ヘッドにおいて、
前記光学素子が、前記第一放射ビームと、前記中央サブビームと、前記外側サブビームに対して透明であり、かつ、
前記第二放射ビーム中に引き起こされた前記波面偏差が、前記中央サブビームの前記焦点が前記第二情報層に位置するときに、前記中央サブビームと前記外側サブビームの前記放射がそれぞれ中央強度分布と外側強度分布とを前記検出面内に形成し、前記中央強度分布と前記外側強度分布は実質的に一つの暗い領域によって分離されていて、かつ、
前記光感応領域が、実質的に前記中央分布のみの放射を捕捉することを特徴とする、光学ヘッドにより達成される。
【０００７】
本発明の光学素子は、外側サブビームを阻止する公知の光学ヘッド中にあるような薄膜スタックを有する必要はなく、第一および第二放射ビームの直径すべてに実質的にわたって、第一および第二両波長の放射に対して透明である。薄膜スタックは、本発明によるヘッドにおいては不必要なので、位相構造を含む光学素子の製造は、より安くなる。さらに、第一放射ビームの修正位相が、第一放射ビームの直径すべてにわたる位相構造の領域の厚さを思慮深く選択することによって、得られるので、薄膜スタックが無いということが、第一放射ビームの直径すべてにわたる平坦な波面を実現することを一層容易にする。光学素子は、位相構造をサポートすることができればどのような素子であっても良く、例えば、平行平面板、ビームスプリッタ、またはレンズでも良い。
【０００８】
位相構造は、球面収差の中の差異について中央サブビームを修正する。その結果、第二情報層の上でスポットの品質が良好になり、中央強度分布が検出面内で相対的に小さな範囲に収まる。薄膜スタックが無いことによって、第一開口数の外側にある第二放射ビームの放射が、記録担体に到達することが可能になる。外側サブビームは、第二透明層の球面収差については修正されないので、それは、第二透明層の厚さの逸脱に起因する相対的に大きな収差を示すであろう。外側サブビームの光線は、検出面に到達するであろう。そこでは、この光線は、中央強度分布の範囲より実質的に大きい範囲を有する放射分布を形成するであろう。検出器面内で両者の放射の分布が重なるときは、中央および外側サブビームの両方の放射が、検出系の光感応領域の上に入射するであろう。このような場合、中央サブビームの光線と外側サブビームの光線とを区別する、すなわち、第二開口数より小さい開口数を有する放射と、より大きい開口数を有する放射とを区別することは、困難である。検出系が、より大きな開口数を有する光線を捕捉する場合には、それは、所望の第二開口数より大きい開口数を有する第二記録担体を走査することに帰着する。記録担体のチルトが、開口数の３乗に比例するコマ収差の波面誤りが導入されるので、走査開口数の増加は、記録担体のチルトの許容範囲を減少させる。さらに、外側サブビームからの光線は、検出系によって生成された電気信号中に雑音を増加させるかもしれない。
【０００９】
位相構造によって生成された第二放射ビームにおける波面偏差が、適切に選択されている場合には、外側サブビームは、中央分布に重ならない放射分布を形成するであろう。このいわゆる外側強度分布は、実質的に暗い領域によって、中央強度分布から分離される。二つの分布の間が分離されるので、第二放射ビーム中の光線を空間的にフィルタリングすることが可能となる。この空間的フィルタリングは、検出系の光感応領域が、中央強度分布の光線を主として捕捉するように構成することによって実現される。これにより、記録担体は、所望の開口数で走査されるであろう。したがって、外側強度分布を、非周期位相構造を有する相対的に低廉な光学素子を使用して、検出系から有効に分離することが可能となる。
【００１０】
用語「主に」は、外側強度分布の強度の約３０％が、好ましくは１０％未満が、光感応の領域に到ることを意味する。
【００１１】
外側サブビームの光線を、検出系の前の光学系の中で、それらが検出系の放射感応領域の上に入射するのを防ぐために、絞りによって、遮っても良い。しかし、放射感応領域の端部は、強度分布の暗い領域中に配置することが好ましい。これによって、空間フィルタリングが達成される。検出系は、その位置または寸法についての厳格な許容範囲なしに、中央強度分布の中に配置することができる。
【００１２】
中央および外側強度分布の分離は、第一および第二透明層の厚みの差異と第二開口数との適切な組合せによって、実現しても良い。第二透明層の厚さが、第一透明層のそれよりも大きいときは、厚さの差異に起因する球面収差については補正されない外側ビームの焦点は、第二情報層の位置から、対物系からさらに移動した対物系の光軸上の位置に変えられる。換言すれば、第二ビームの限界の焦点は、第二ビームの近軸焦点より、対物系からさらに移動させても良い。中央サブビームの焦点が、第二タイプの記録担体の第二情報層の上に位置するときは、このサブビームの放射は、検出面内に中央強度分布を形成する。外側サブビームの焦点は、中央サブビームの焦点に対して、軸方向にずれているので、サブビームの放射は検出面内で焦点はずれとなる。これによって、中央領域と同じ中心を有する検出面内で、環状の外側強度分布が形成される。焦点ずれの量が正確な場合には、中央および外側の分布は、暗い領域によって分離され、そして、空間フィルタリングが可能となる。
【００１３】
特別な実施例では、本発明による位相構造は、第二放射ビームに、球面収差および焦点ずれを導入し、その焦点ずれは、中央サブビームの焦点と外側サブビームの焦点の間の軸上距離に影響を及ぼす。
【００１４】
特別な実施例では、位相構造により、中央サブビームに焦点ずれが導入される。位相構造の範囲を、光学素子の平面の中で、中央サブビームの断面に制限することが出来る。光学ヘッドのフォーカスサーボシステムにより、中央サブビームの焦点は、第二情報層の面内に位置することになり、また、外側サブビームの焦点は、その面より、対物レンズにより接近し、または、より遠ざかって位置することになろう。
【００１５】
別の実施例では、位相構造により、外側サブビームに焦点ずれが導入される。そして、位相構造は、第二放射ビームの直径すべてにわたって拡がるであろう。対物系の方向に外側サブビームの焦点が変位される場合において、焦点ずれが、球面収差が導入される位相構造のセクションに導入されないときは、球面収差を導入するための位相構造の複雑さは、低減されるであろう。
【００１６】
位相構造の隣接領域の光路間の差異が、第一波長の整倍に実質的に等しいという好ましい場合には、第一放射ビームへの位相構造の影響は、最小限に抑えられ、つまり、位相構造により大域的に平坦な波面偏差が導入される。
【００１７】
焦点ずれ量は、適度な寸法の暗い領域を持つために、少なくとも１２．５μｍであることが、好ましい。本発明のさらに別の様相は、二つのタイプの光学記録担体を走査するための装置において、上記の光学ヘッドと誤り訂正機構のための情報処理装置とを含む装置に関する。第二タイプの記録担体を走査するときの検出器上の迷光の量を低減させることによって、検出系によって生成され、記録担体から読み込まれた情報を表わす電気的な情報信号中の雑音は、低減される。位相構造は、さらに、第二記録担体のチルト許容度を増加させ、それによって、放射ビーム中のコマ収差量と、関係するトラック間クロストークおよび符号間干渉が低減される。情報信号のより高い品質は、信号中のエラー数を低減し、それによって、誤り訂正機構のための情報処理装置に課される要求を減じる。
【００１８】
【発明を実施するための形態】
本発明の目的、利点および特徴は、以下に示す本発明の好ましい実施例についてのより詳細な記述から、添附図面の中で例示されるように、明らかになるであろう。
【００１９】
図１は、第一タイプの第一光学記録担体２と、第二タイプの第二記録担体４０とを走査するための装置１を示す。図示される実施例では、第一タイプは、ディジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）であり、第二タイプは、書き込み可能コンパクトディスク（ＣＤ）である。記録担体２は、透明層３を含み、その一方の側の上には情報層４が配置されている。透明層に面していない情報層の側は、保護層５により環境の影響から保護される。装置に面した透明層の側は、入射面６と呼ばれる。透明層３は、情報層のための機械的サポートを提供することによって、記録担体用の基板として働く。その代わりに、透明層が、情報層を保護する機能のみを有しても良く、そのときには、情報層に対する機械的なサポートは、情報層の他の側の上にある層、例えば、保護層５によって与えられるか、あるいは、さらに別の情報層と情報層４に接続された透明層によって与えられる。情報は、実質的に平行で同心状のトラック、またはスパイラルなトラック（図示されていない）の上に配置された、光学的に検知可能なマークの形をした、記録担体の情報層４の中に格納されるかもしれない。マークは、光学的に読み取り可能などのような形であっても良く、例えば、周囲とは異なる反射係数または磁化方向を持ったピットまたは領域の形でも良く、または、それらの形の組み合わせでも良い。
【００２０】
走査装置１は、波長が異なる第一および第二放射ビーム７、８を放射することができる放射光源を含む。図中に示される放射光源は、放射ビーム７、８を出射する、二つの半導体レーザ９、１０を含む。ビーム結合器１１（例えば、半透明の板）は、２本のビーム７、８の光路を単一の光路に結合させる。二つの放射光源は、単一基板上で結合させても良く、また、二つの光源が十分に接近している場合には、ビーム結合器１３は無くても良い。第一放射ビーム７は、第一タイプの光学記録担体２を走査するために使用される。第二放射ビーム８は、第二タイプの光学記録担体４０を走査するために使用される。第二ビームスプリッタ１３は、コリメーターレンズ１４に向かう光路上のビーム結合器１１から来る、発散放射ビーム１２を反射させ、その発散ビーム１２を平行ビーム１５に変換する。平行ビーム１５は、透明な光学素子１６の上に入射し、それは、その平行ビームの波面を修正する。光学素子１６から来るビーム１７は、対物系１８の上に入射する。対物系は、一つ以上のレンズおよび／または回折格子を含んでも良い。透明な光学素子１６は、対物系１８と統合させても良い。対物系１８は、光軸１９を有する。対物系１８は、ビーム１７を収束ビーム２０に変化させる。これは、記録担体２の入射面６の上に入射する。対物系は、透明層３の厚さを通過する第一放射ビームの通路に適合させた、球面収差修正を有する。収束ビーム２０は、第一記録担体２の情報層４の上で、スポット２１を形成する。情報層４によって反射された放射は、発散ビーム２２を形成し、これは、対物系１８によって実質的にコリメートされた平行ビーム２３に変換され、その後、コリメーターレンズ１４によって発散ビーム２４に変換される。ビームスプリッタ１３は、少なくとも収束ビーム２４の一部を検出系２５に向けて通過させることによって、前方ビームと反射されたビームを分離する。検出系は、検出面２５’にある放射感応領域を備えている。検出系の放射感応領域は、放射を捕らえ、それを電気的な出力信号２６に変換する。信号処理器２７は、これらの出力信号を様々な他の信号に変換する。これらの信号の一方は、情報信号２８であり、その値は、情報層４から読み出された情報を表す。情報信号は、誤り訂正のための情報処理装置２９によって処理される。信号処理器２７からの他方の信号は、焦点誤り信号と半径方向誤り信号３０である。焦点誤り信号は、スポット２１と情報層４の間の軸上の高さ差異を表わす。半径方向誤り信号は、スポット２１と、スポットがたどるべき情報層中のトラック中心の間の、情報層４の面内での距離を表わす。焦点誤り信号と半径方向誤り信号は、サーボ回路３１に供給される。この回路は、これらの信号を、焦点アクチュエータと半径方向アクチュエータをそれぞれコントロールするためのサーボ制御信号３２に変換する。アクチュエータは図示されていない。焦点アクチュエータは、対物系１８の位置を焦点方向３３に制御する。これによって、スポット２１の実際位置は、情報層４の面と実質的に一致するように制御される。半径方向アクチュエータは、対物レンズ１８の位置を半径方向３４に制御する。これによって、スポット２１の半径方向位置は、情報層４においてたどるべきトラックの中央線と実質的に一致するように制御される。図中のトラックは、図の面に垂直な方向に走っている。
【００２１】
図１の装置は、本発明によれば、第二タイプの第二記録担体４０も走査するように、構成されている。この記録担体は、第一記録担体２より厚い透明層４１、情報層４２、保護層４３、および入射面４４を含む。この装置は、情報層４２を走査するための第二放射ビーム８を使用する。第二放射ビームの開口数（ＮＡ）は、情報層４２を走査するための焦点スポット４７を形成するのに適したＮＡを有する収束ビーム４５を得るように適合させても良い。ＮＡの適切な値は、ＤＶＤタイプ記録担体用としては、第一開口数ＮＡ１が０．６であり、書き込み可能ＣＤタイプ記録担体用としては、第二開口数ＮＡ２が０．５である。一般に、第二放射ビーム４６は、収束ビーム４５の形成に要求される値よりも、大きい直径を有するであろう。収束ビーム４５を形成する第二放射ビーム４６の部分は、中央サブビーム４８と呼ばれ、中央サブビームの周囲の第二放射ビームの環状部分は、外側サブビーム４９と呼ばれる。
【００２２】
対物系１８の球面収差補償は、波長と透明層の厚さが異なるために、透明層４１の厚さには適合させていない。光学素子１６は、第二放射ビームがそれを通過する際、とりわけ球面収差の形式を有する波面偏差が導入されるように設計されている。対物系に入射する中央サブビーム４８に導入される球面収差は、光学素子１６と対物系１８によって放射ビームに導入される複合球面収差が、透明層４１を通過する際に、放射ビームによって生じる球面収差を補償するように、選択されている。
【００２３】
図２は、光学素子１６の光軸１９を通過する断面を、例として示す。光学素子は、その一つの表面５１が、光軸１９のまわりに回転対称である位相構造５２を備えている、透明板５０を含む。図中の位相構造は、中央領域５３と８つの同心環状領域５４〜６１とを有する。その領域は、異なる高さを有しており、光学素子を通過した放射ビームの光線の異なる光路を生じさせる。図中の領域の高さは、板５０の厚さと半径方向範囲に関して、誇張されている。以下に説明されるように、位相構造の適切な設計によって、それぞれ波長λ１およびλ２を有する第一および第二放射ビームに、所定の波面偏差を導入することができる。、図１に示される装置の実施例では、位相構造は、第一放射ビームに波面偏差を導入せず、第二放射ビームの中央ビームに、球面収差とおそらくは焦点ずれとを導入し、さらに、第二放射ビームの外側サブビームには波面偏差を導入しない。
【００２４】
位相構造によって導入される波面偏差が、適切に選択されていない場合には、検出系の面中の強度分布は、図３Ａに示されるような分布７０の形状を有するであろう。この分布は、中央にて最大の強度を有し、中央から遠ざかるにつれて減少する。破線の円７１は、ＮＡ２より小さい開口数を有する光線、すなわち、中央サブビーム４８からの光線がその中に存在し、かつそれが検出系によって捕捉されるべき円である。外側サブビーム４９からの光線は、一部は、この円の内側に、かつ他の一部は、その外側に至り、かつ検出系によって生成された電気信号中にノイズを引き起こし、装置の許容度を減少させる。検出系を、中央サブビーム４８を形成する光線のみを捕捉するように設定することは、難しい。
【００２５】
図３Ｂは、適切に設計された位相構造が使用されたときの、第二放射ビームの検出系２５の平面内の放射分布７０’を示す。検出系の面内では、中央強度分布７２および環状の外側強度分布７３は、リング状の暗い領域７４によって、識別し、分離させることが可能である。ＮＡ２より小さな開口数を有する中央サブビームからの光線は、中央の分布７２に閉じ込められている。より大きな開口数を有する外側分布からの光線は、外側の分布７４に入る。本発明による位相構造は、二つの分布を適切に分離させ、必要な光線と不必要な光線を正確に空間的に分離することを可能にする。暗いリングは、検出系の放射感応領域の実際の寸法とは相対的に無関係に、検出系の適切な位置調整を可能にする。情報層４２の上での中央サブビームの焦点と外側サブビームの焦点位置の軸上シフトによって、暗い領域の生成が容易になることが、判明している。
【００２６】
中央サブビームの焦点と外側サブビームの焦点との間の焦点オフセットを導入した効果は、図４を参照して説明される。コリメーターレンズ１４は、線８０によって示され、対物系１８は線８１によって、情報層４２は線８２によって、および検出面２５’は線８３によって示されている。検出系の放射感応領域の範囲は、実線８４によって示されている。光軸は、破線８５によって示されている。この図の場合、光学素子は、対物レンズの中に集積されていると見なされる。この説明の最初の部分においては、記録担体４０は、情報層４２に放射を透過させる透明層４１を持っていないものと仮定する。ＮＡ２より小さなＮＡに関係する放射ビームの半径において、光線８６は、対物系８１によって、情報層８２において、光軸８５の上に集光される。反射の後に、この光線は対物系８１によってコリメートされ、光軸上で検出面８３と交差するように、コリメータ８０によって収束される。光線８７は、ＮＡ２より大きなＮＡに関係した放射ビームの半径を有し、対物系に入射する前に、光線８６に対して平行となる。対物系によって与えられた焦点ずれの量は、ＮＡ＜ＮＡ２であるＮＡを有する中央サブビームの光線に対する場合と、ＮＡ＞ＮＡ２であるＮＡを有する外側サブビーム中の光線に対する場合では、異なる。図４の例は、外側サブビームに対する焦点距離が中央サブビームに対する焦点距離よりも大きい対物系を示す。中央サブビームの焦点ずれが、対物系と中央サブビームの焦点の間の距離を増加させる場合には、二つの焦点間の距離Δｚは負数であるとする。図中のΔｚの値は、負数である。
【００２７】
光線８７は、情報層８２と光軸との交差点から遠ざかる距離Δｚにおいて、光軸と交差するであろう。しかし、情報層の上での反射は、対物系８１に光線の向きを変えるであろう。対物系８１とコリメーターレンズ８０は、光線を検出面８３の後ろで光軸と交差させる。その領域の範囲が十分に小さいとすれば、光線は放射感応領域８４によって遮られることはないであろう。近軸計算から、情報平面８２の上で開口数ＮＡを有する光線８７が、
2004513468.tif 000003
によって与えられる高さｒで検出面８３と交差することが導かれる。ここで、ＦｏとＦｃは、それぞれ、対物系とコリメーターレンズの焦点距離である。
2004513468.tif 000004
であるときは、ＮＡ２より大きいＮＡに関係する光線は、半径Ｒｄを有する放射感応領域８４に到らない。Ｒｄ ＝ ５０μｍ、Ｆｏｂｊ ＝ ２．７５ｍｍ、Ｆｓｅｒｖｏ ＝ １１ｍｍおよびＮＡ２ ＝ ０．５０であるときは、Δｚの絶対値、すなわち｜Δｚ｜は、１２．５μｍより大きい必要がある。
【００２８】
記録担体が、異なる厚さの透明層３および４１を備えるときは、光線には、記録担体のタイプに依存した球面収差の量が生じるであろう。透明層の厚さの差異Δｄに起因する球面収差は、ＮＡ２で規格化された瞳座標ρ（すなわち、ＮＡ２に相当する箇所では、ρ ＝ １である）を使って、Ｗｄｉｓｃ（ρ）で与えられる。この例では、光学素子上の位相構造は、中央サブビームに対して、すなわち、ＮＡ＜ＮＡ２であるＮＡを有する光線に対して、Ｗｄｉｓｃ（ρ）を補償し、かつ中央サブビームに対しても、Δｚに等しい焦点の軸上シフトに相当する焦点ずれを導入する。外側サブビームは、厚さの差異Δｄについて補償されず、焦点がシフトされることもない。収差が存在する場合、外側サブビームは、収差のない焦点位置から距離Δｚｂだけずれた最良焦点位置を持っている。中央サブビームの焦点と外側サブビームの焦点の間の軸上距離が、
2004513468.tif 000005
に従う場合には、外側サブビームの光線が、放射感応表面８４に当たることはない。Δｚｂの値の評価値は、３次収差のみを考慮して得られる。厚さに差異Δｄに起因する波面収差Ｗｄｉｓｃ（ρ）と、外側ビームの焦点の焦点オフセットΔｚｂに起因する波面収差からなる全波面収差Ｗ（ρ）は、
2004513468.tif 000006
により与えられる。ここで、
2004513468.tif 000007
であり、ｎは透明層４１の屈折率である。式（５）および（６）の中の波面収差は、ザイデル多項式の複数項で表現される。波面収差のＷｄｉｓｃ（ρ）に比例する球面収差項は、ＮＡ＜ＮＡ２であるＮＡについては位相構造によって補償され、さらにその上、焦点オフセットΔｚは、位相構造によって生成される。外側サブビームに対する最良焦点位置は、焦点ずれ位置Δｚｂの関数として、外側サブビームの光路差（ＯＰＤ）
2004513468.tif 000008
を最小化することによって見い出すことが可能である。ここで、ρ１ ＝ ＮＡ１／ＮＡ２である。最小のＯＰＤは、
2004513468.tif 000009
で得られる。ｎ ＝ １．５８、ＮＡ２ ＝ ０．５、ρ１ ＝ １．２およびΔｄ ＝ ０．６ｍｍの場合は、距離Δｚｂが、３４．７μｍに等しい。図５の光学系についてのより正確な光線追跡によれば、Δｚｂは、３４．８μｍに等しい。外側の焦点位置が、球面収差の存在によって、対物系から遠ざかる方向にシフトされるようになった場合には、Δｚｂの値は、正数である。
【００２９】
本例に適用された式（２）および（３）により、中央サブビームの焦点と外側サブビームの焦点の間に、１２．５μｍの最小距離が算出される。これが、外側サブビームの焦点の位置と結合されるとき、すなわち、Δｚｂが３４．８μｍと等しいときは、中央サブビームに、外側サブビームの光線が検出系の放射感応の表面に到るようにする位相構造によって導入されるべき焦点ずれ量Δｚは、
Δｚ ＜ ２２．３μｍ または Δｚ ＞ ４７．３μｍ
に従う必要がある。
【００３０】
この特別な場合において、Δｚ ＝ ０のとき、すなわち、位相構造が焦点ずれを導入しないときは、適切な焦点ずれが得られる。Δｚについての好ましい値は、光学素子の製造環境によって変わる。
【００３１】
位相構造の同心領域がより広い場合には、光学素子は作製するのがより簡単になる。Ｗ（ρ）の傾きがより小さい場合には、その領域はより広くなる。３次収差によれば、位相構造が焦点ずれ量Δｚを導入するときは、位相構造によって補償させる必要がある波面Ｗ（ρ）は、
2004513468.tif 000010
で与えられることを、発明者は見い出した。Δｚが
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によって与えられるときは、Ｗ（１） ＝ ０である。Ｗのこの値に対して、波面は適度に平坦であり、また、位相構造は良好に作製することができる。上記の例については、これは、Δｚ ＝ １４．２μｍを生じる。Ｗ（１）＞０のときは、波面の傾きは、さらに小さくなり、製造性をより改善するが、空間フィルタリングの品質を減じる。これに代えて、Ｗ（１）＜０のときは、空間フィルタ特性は改善されるが、製造性はより悪くなるであろう。Δｚについての好ましい値は、波面の最大傾斜が最小であるような場合の値である。
【００３２】
本実施例では、対物系１０は、波長λ１ ＝ ６６０ｎｍの入射平行ビームを、開口数ＮＡ ＝ ０．６の収束ビームへ集光する単一レンズを有している。このビームは、透明層３を通過して情報層にスポットを形成する。本実施例の自由作動距離は、１．２９０ｍｍである。透明層の厚さは、０．６ｍｍであり、それは、屈折率ｎ ＝ １．５８０３のポリカーボネートで作られている。レンズは、厚さが、光軸上で１．９２２ｍｍであり、入射ひとみ直径が、３．３ｍｍである。レンズ本体は、屈折率ｎ ＝ １．７７６７のＳＦＬ５６ Ｓｃｈｏｔｔガラスで作製されたものである。コリメーターレンズに向けられたレンズ本体の凸表面は、半径が２．３２ｍｍである。このレンズは、第一透明層３において第一放射ビームによって生じる球面収差を補償するために、非球面の形を有している。非球面の形は、ガラス本体の上のアクリルの薄い層によって、実現されている。そのラッカーの屈折率は、ｎ ＝ １．５６４６である。この層の厚さは、光軸上で２２μｍである。回転対称な非球面形状は、方程式
2004513468.tif 000012
により与えられる。ここに、ｚは、ミリメートルで測った、放射光源から記録担体への方向の光軸に沿った表面の位置、ｒは、ミリメートルで測った光軸への距離、およびＢｋは、ｒのｋ乗の係数である。Ｂ２からＢ１４までの係数の値は、この例では、０．２４１３４８３５、０．００５１０１２１５９、−０．０００９８８５０４２２、０．０００６０３３４５８３、−０．０００２１７４０３９７、１．９３３１３６７×１０−５、１．６５８７８５５×１０−６である。
【００３３】
光学素子１６は、波長６６０ｎｍで屈折率１．４８９１を持つ平坦なＰＭＭＡ板の中に形成された非周期な位相構造であり、これは、コリメーターレンズに面した側の対物レンズの上に配置される。ゾーン高さ分布は、光軸１９から第二開口数に関係する半径まで、高さｈ１ ＝ １．３４９μｍとして、０ｈ、５ｈ、４ｈ、３ｈ、２ｈ、３ｈ、４ｈ、５ｈ、および０ｈである。ゾーン境界は、それぞれ、０．３３２２ｍｍ、０．４８９３ｍｍ、０．６２４１ｍｍ、０．７７２８ｍｍ、１．１５３７ｍｍ、１．２４１３ｍｍ、１．３０１０ｍｍ、１．３４９７ｍｍ、１．３９００ｍｍで与えられ、最後の半径は、第二開口数に対応する。サーボレンズの焦点距離は、Ｆｓｅｒｖｏ ＝ １１ｍｍである。
【００３４】
近隣領域間の高さの差異は、次式
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で与えられる高さｈ１のｍ倍に等しい。ここで、λ１は、第一波長、ｎ１は、波長λ１における環状領域の材料の屈折率である。倍数ｍは、任意の整数値、例えば、−１、０あるいは１とすることが出来る。中央領域５３の高さに対する同心領域の高さは、ｈ１の０倍、５倍、４倍、３倍、２倍、３倍、４倍、５倍、および０倍である。光学素子を通過する波長λ１の第一放射ビームにおいて、位相構造の近隣領域で導入される光路差（ＯＰＤ）は、ｍｈ１（ｎ１−１）に等しく、これは、λ１に等しい。結果として、この位相構造は、第一放射ビームに平坦な波面偏差を導入する。言いかえれば、位相構造は、第一放射ビームの波面には影響を与えない。
【００３５】
ＣＤ読み出し／書き込み動作では、波長は、λ２ ＝ ７８０ｎｍであり、開口数はＮＡ ＝ ０．５である。この波長での屈折率は、対物レンズのレプリカ層が、１．５５８９、対物レンズのガラス本体が、１．７６６１、ＰＭＭＡ板が、１．４８６２、そしてポリカーボネート透過層４１が、１．５７３５である。透明層４１の厚さは、１．２ｍｍである。自由作動距離は、０．９５５０ｍｍである。ＮＡ ＝ ０．５に適合する入射瞳半径は、この場合１．３９００ｍｍである。
【００３６】
第二放射ビームが光学素子１６を通過するとき、その波面は影響を受けるであろう。なぜなら、放射ビームは、λ１とは異なる波長λ２を持ち、同心領域によって導入される光路差は、λ２の整数倍に等しくならないからである。ここで、図２に示される位相構造について、その差を明確にしよう。同心領域の材料は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）であり、６６０ｎｍに等しいλ１に対しては、１．４８９１の屈折率ｎ１、および７８５ｎｍに等しいλ２に対しては、１．４８６２の屈折率ｎ２を有する。表Ｉは、光路差ＯＰＤをλ２で除した分数、すなわち、１〜６の値を持つｍｈ１とｍのステップ高さに対して、｛ｍｈ１（ｎ２−１） ｍｏｄλ２｝／λ２を示す。テーブル中の最大高さが、最小のＯＰＤを与えることに注意すべきである。
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表　Ｉ
【００３７】
環状領域の高さと半径方向範囲は、波長λ２とＮＡ２ ＝ ０．５を持つ収束ビーム４５に１．２ｍｍの透明層によって導入される球面収差と、そのビーム４５に対物系１８によって導入される補償量との和に等しい球面収差量を導入するように、選ばれている。この和は、記録担体の複数の透明層の厚さの差による球面収差の差に等しい。対物系の球面クロマティズム、すなわち、波長がλ１からλ２まで変化したときに、対物レンズにより導入される球面収差の変化は、厚さの差異による球面収差の差異よりも一桁小さく、上記の差異に含まれているとみなされる。本発明によれば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式で０．３０λの焦点ずれ量が加えられる。焦点ずれの正符号は、中央ビームの焦点と対物レンズの間の距離が、より大きいことを示す。
【００３８】
位相構造により、透明層３と４１の間の厚さの差異を補償するために、かつ波長がλ１からλ２へ変化することに起因する対物レンズによって導入される球面収差の変化、すなわち、対物レンズの球面クロマティズムを補償するために必要な中央サブビームの球面収差量が、導入される。位相構造により、さらに、中央サブビームに、Ｗ（１） ＝ ０に対応して、１４．２μｍに等しい焦点オフセットΔｚを生じる焦点ずれ量が導入される。
【００３９】
光線追跡計算による、ＮＡ＞０．５を有するビームの最良焦点位置は、自由作動距離が１８．４μｍ以上であるときに得られるであろう。このため、検出系の近くの外側サブビームの焦点は、検出面の背後に位置し、８０μｍの内径を持つ検出面内に環状放射分布を作成する。この分布によって、半径Ｒｄ ＝ ５０μｍを持つ光感応領域を有する検出系が使用されるときは、空間フィルタリングが可能になる。この検出器を使うときは、内側ビームと外側ビームとの間の焦点オフセットの絶対値は、１１．３μｍより大きいことが、好ましい。
【００４０】
位相構造の上記例では、外側サブビームの最良焦点位置は、内側サブビームのそれよりも、１８．４μｍ対物レンズから遠ざかった位置にあり、８０μｍの最大検出器半径が可能となる。中央サブビームと外側サブビームとの間の焦点オフセットは、ＮＡ１開口全体にわたって非周期位相構造を拡げることによって、さらに増加させることが可能である。ＮＡ＜ＮＡ２であるＮＡに対する非周期位相構造を、前の例と同一であるとしよう。非周期位相構造は、ＮＡ＞ＮＡ２、すなわちｒ＞１．３９ｍｍである領域の中の３つの段差からなる。これらの段差間の同心領域は、１．３９〜１．４８ｍｍ、１．４８〜１．５７ｍｍおよび１．５７〜１．６５ｍｍである。これらの段差の高さは、それぞれ２ｈ１、１ｈ１、および０ｈ１である。非周期位相構造の外側部分は、平坦な入射した外側サブビームを、大域的に発散ビームに近似するビームに変換する。外側サブビームに対する対物レンズの物体距離は、マイナス無限大からｌ ＝ −１２６０．４ｍｍに変っている。そして、像距離に生じる焦点シフトΔｚｂは、次式
2004513468.tif 000015
で与えられ、Δｚｂ ＝ ６．０μｍとなる。この結果、対物レンズとディスクの間の自由作動距離が、中央サブビームの焦点位置に対して１８．４μｍ ＋ ６．０μｍ ＝ ２４．４μｍ増加するときは、外側サブビームの最良焦点位置がこうして得られる。最大の許容された検出器直径は、これで１０５μｍに増加する。
【００４１】
位相構造を有する光学素子は、いわゆるレプリカプロセスを用いて作製しても良い。この場合、ラッカー（例えば、ジアクリル）の層を基板に堆積させ、位相構造プロファイルのネガ型で供給されたモールドにより成形し、ＵＶ照射で硬化させる。また、この代わりに、その半分の一つに位相構造のプロファイルを設けて、モールド中に素子全部を注入モールドすることによって作成しても良い。光学素子は、反射により動作するものであっても良い。その場合には、上記のｈ１についての式は、ｈ１ ＝ λ１／２で置き換える必要があり、表Ｉもそれに応じて変える必要がある。実際に作製された光学素子によって導入される波面は、放射ビームの波面をその光学素子の前と後で測定することによって、または、位相構造の同心領域の高さと範囲を測定することによって、決定することができる。後者の場合、焦点ずれと球面収差の項を含む多項式関数は、位相構造の寸法から計算された階段のある波面によって適合させる。
【００４２】
図１に示される光学ヘッドの実施例は、非点収差法により焦点エラー信号３０を形成するように適合させても良い。この方法自体は、公知である。これに加えて、光学ヘッドは、ビームスプリッタ１３と検出系２５の間の第一および第二放射ビームの光路に配置されているレンズ９０を備えている。レンズは、第二波長において屈折率１．５７３４のポリカーボネートで作製されている。その厚さは、光軸上で０．９ｍｍである。レンズの表面の一面は、半径１５．５ｍｍの円筒面であり、他の表面は、半径３．４４ｍｍの球面である。レンズ９０は、中央サブビームに対し、検出面２５’の前０．２９９ｍｍおよび後０．３５５ｍｍに位置する二つの焦線を形成する。中央サブビームの焦点が、情報層４２の上に置かれるときは、実質的に円形のいわゆる最小錯乱スポットが検出面内にあり、幾何学的直径Ｄ ＝ ５５μｍを有する。このスポットは、図３Ｂの中央強度分布７２である。非点収差の焦線は、長さ２Ｄを有する。図５は、四分割検出器の形態の検出系２５の実施例について、放射感応領域９２の上の中央強度分布９１の位置を示す。領域９２は、２本の線９４によって分離された４つの大きさの等しいサブ領域９３に分割されている。レンズ９０の円筒面の軸は、直線９４の方向に対し４５°をなす。その結果として、焦線は、正方形の検出器の辺に関して４５°の方位を取る。放射感応領域は、それが正方形である場合には、Ｌを（√２）＊Ｄにほぼ等しいかそれ以上であるとして、Ｌ＊Ｌの寸法を持つ必要がある。本実施例の検出系では、領域９２の寸法Ｌ＊Ｌは、１００μｍ×１００μｍである。図は、検出面内の外側強度分布９５を示している。外側強度分布の放射が、放射感応領域に到ることを防ぐために、外側強度分布の内径は、（√２）＊Ｌにほぼ等しいか、またはそれより大きい寸法であるべきである。本実施例では、内径は、およそ（√２）＊１００μｍ ＝ １４２μｍ以上とすべきである。外側放射ビームの遮られる放射量が、上記の量を超過しないならば、放射感応領域の端部を、外側放射分布の方へ小距離拡げても良い。所望の内径を実現するためには、中央サブビームの焦点と、対物系によって形成された状態での外側サブビームの焦点との間の距離は、少なくとも１６μｍである必要がある。この焦点オフセットは、上記の実施例の中で計算した焦点オフセットと同じオーダーの大きさである。
【００４３】
空間フィルタリングは、波面について小さな修正をすることによって、さらに改善されるであろう。これは、図６および図７を参照して、説明される。図６の上の図は、位相構造の半径の関数として、位相構造の領域の高さｈをｈ１の単位で示す。図６および７における半径は、上述した実施例における領域の半径とは、正確には一致しないであろうことに注意されたい。図６中の位相構造は、改善された空間フィルタリングのための特徴を含まない。半径は、放射ビームの中央光線から半径に等しい距離にある放射ビームの光線の開口数ＮＡという形で表されている。いわゆる正弦条件に適合するレンズについてその半径ｒと、空気中の開口数ＮＡとの間の関係は、ｆを対物系１８の焦点距離とすると、ＮＡ ＝ ｒ／ｆで与えられる。図は、ＣＤ用のＮＡ０．５とＤＶＤ用のＮＡ０．６を、それぞれ示す。領域６０の外では、高さが０で半径が開口数ＮＡ２に相当するまで拡がる領域６２が存在する。高さ０の領域６３と一緒に、その領域６２は、領域６１を形成する。図６に示す中央の図の中の引かれた線６４は、ＯＰＤ、すなわち、位相構造により第一放射ビームに導入される波面偏差を示す。ここで、ＯＰＤはビームの中央光線の光路長に関係した量であり、λ１の単位で表される。領域５４〜６０のＯＰＤは、負数である。その理由は、光線が、図２の中に示される位相構造によって遅延を受けるからである。換言すれば、位相構造の形は、導入される波面偏差が凸である部分においては、凹である。中央の図の中の点線６５は、光学素子を通過した後に、第一放射ビームに導入される波面偏差を示す。波面偏差は、大域的に見ても局所的に見ても平坦であり、光学素子は第一放射ビームに影響を及ぼさないことを示している。対物系１８は、第一タイプの記録担体の透明層３の中で、第一放射ビームによって招かれるる球面収差を補償するために必要となる、球面収差量を導入する。したがって、光学素子１６と対物系１８を通過した後の第一放射ビームは、第一タイプの記録担体について、正確に補償される。
【００４４】
第二放射ビームに光学素子によって導入される波面偏差は、図６の下の図の中に引かれた曲線６６によって示されている。縦軸に沿ったＯＰＤは、λ２の単位で与えられている。破線で引かれた曲線６７−６８は、記録担体の透明層の厚さの差に起因する球面収差の差異である。この球面収差の差異は、光学素子１６によって、ＮＡ２ ＝ ０．５０まで、すなわち、第二タイプの記録担体がそれによって走査される第二放射ビームの開口数まで、補償される必要がある。下の図は、段差のついた波面６６が、所望の球面収差６７に大域的に近似していることを示す。しかし、近似は、局所的な平坦部では、すなわち、同心領域の平坦部では、正確でない。つまり、各領域は平坦な波面偏差を与えるの対し、その領域に対する所望の波面偏差は、一般に平坦ではない。ローカルな平坦部でのこの不一致は、下の図の中で鋸歯形の線６９によって示されるように、球面収差の修正を完全でないものにする。この線は、λ２の単位で測った、焦点スポット４７の近くの波面である。波面は、修正されるべき波面６７と、光学素子の実際の波面修正６６との間の差異である。
【００４５】
第二放射ビームの不完全な修正は、記録担体４０から戻った放射ビームの検出系２５による検出に影響を及ぼす。光学素子１６から戻り検出系に向かって進むビームの波面が平坦であった場合には、コリメーターレンズ１４は、ビームを構成する光線を、放射ビームの中心線と検出系との交差点の上に正しく集光させるであろう。光学素子は、球面収差に起因する波面の位相誤差を実質的に低減させるが、これは、波面の傾きまたは傾斜を変化させることはない。波面の局所的な法線は、放射ビーム中の光線の方向であるので、光線の方向は、鋸歯形６９の法線から見つけることができる。球面収差が修正されるプロフィール６９に対応する方向は、球面収差が修正されないプロフィール６７に対する方向と同一である。光線の方向は、約０．３５より小さなＮＡについては、光線が、約０．３５より大きなＮＡを有する光線に比べて、対物系１８により近くで、放射ビームの中央光線と交差するような方向である。これは、検出面内で、中央および外側強度分布に広がりを発生させる。
【００４６】
図７は、図６と同種の図を示すが、ここでの位相構造は、改善された空間フィルタリングの特徴を備えている。位相構造の断面は、図７の上の図に示されている。位相構造は、図６に示される位相構造と同様に、領域５４〜５７において、平坦な上部を有する。領域５８’、５９’、および６０’は、平坦な上部に代って、傾斜した上部を有する。同様に、領域６０’は、傾斜した上部側面を有する。図７の中央の図は、第一放射ビームに対する波面６５’が、透明層３を通過するときは、第一放射ビームによって生じる球面収差の補償に必要とされる平坦な波面に大域的に近似することを示す。しかし、局所的に見れば、補償は、領域５３〜５７に対してのみ正確である。これらの領域のそれぞれは、実質的に平坦な波面を形成する。補償は、領域５８’から６０’および６２’に対しては完全でなく、図に描かれているように、波面中に小さい鋸歯形状を示している。この不完全な補償によって、スポット２１のいわゆるＳｔｒｅｈｌ強度は１．００から０．９３に低減されるが、その低減された分は、記録担体２を走査するには重要でない、スポットの劣化である。
【００４７】
図７の下の図は、第二放射ビーム用の領域のＯＰＤを示す。領域５３〜５７の補償は、完全ではなく、それは、従来の位相構造の補償に類似している。領域５８’から６１’の中の位相構造の上部側面の傾きは、球面収差６７における差異に局所的に等しい波面を形成するように選ばれており、それによって、完全に近い補償が与えられる。これは、ＮＡ ＝ ０．３５と０．５の間の平坦な波面６９によって、図の中で示される。ＮＡ１より大きな開口数を有する光線に対しては、領域６３では補償が無く、その結果、球面収差に対する波面特性中に大きな傾きがあることになる。領域６１’から領域６２にかけて補償量が遷移することにより、ＮＡ２ ＝ ０．５０におけるＯＰＤ６９’の屈曲によって、波面の傾きが不連続になることが引き起こされる。０．３５と０．５０の間のＮＡを有する光線は、中央光線と検出面の交差点に導かれる。これらの光線は、約０．３５より小さいＮＡを有する光線に接近して、検出系２５に適切に集光する。０．５０より大きなＮＡを有する光線は、対物系からさらに遠くの位置に向けられる。光線のリダイレクションの効果は、中央および外側強度分布中の光線のより強い集中であり、その二つの強度分布の間により広いかつ／またはより暗い領域と、改善された空間フィルタリングとをもたらす。
【００４８】
位相格子は、図１に示される実施例においては、板５０の上にまたはその中に配置されているが、その位相回折格子は、コリメータレンズ１４、ビームスプリッタ１３（特に、立方体形状のビームスプリッタ）、または（放射光源１０に面している系のレンズの表面の上にあることが好ましい）対物レンズ１８などの、その他のどんな光学素子上にまたはその中に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による走査装置を示す。
【図２】従来の位相構造を有する光学素子を示す。
【図３Ａ】従来の位相構造用の検出系の面の中の放射分布と、本発明によるそれを示す。
【図３Ｂ】従来の位相構造用の検出系の面の中の放射分布と、本発明によるそれを示す。
【図４】走査装置の光路の模式的な断面図を示す。
【図５】四分割検出器を強度分布と共に示す。
【図６】光学素子の断面図と、２種類の異なる波長λ１およびλ２に対する光路差を示す。
【図７】位相構造中の傾斜領域を有する光学素子について、図６と同じ図を示す。
【符号の説明】
２ 第一記録担体
３ 透明層
４ 第一タイプの情報層
１７ 第一放射ビーム
２５ 検出系
４０ 第二記録担体
４１ 透明層
４２ 第二タイプの情報層
４６ 第二放射ビーム
４８ 中央サブビーム
４９ 外側サブビーム
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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