(57)【要約】レンズ系は、レンズ、格子、及び非周期的な位相構造を含む。レンズ系は、非周期的な位相構造及び格子の球面収差の温度依存性によるレンズの球面収差の温度依存性の補償によって非熱化される。また、レンズ系は、非周期的な位相構造の球面収差の波長依存性による格子の球面収差の波長依存性の補償によって球面収差の色収差が補正される。
2004514234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ、格子、及び非周期的な位相構造を含むレンズ系において、
前記非周期的な位相構造及び前記格子の球面収差の温度依存性による前記レンズの球面収差の温度依存性の補償によって非熱化され、
前記非周期的な位相構造の球面収差の波長依存性による前記格子の球面収差の波長依存性の補償によって球面収差の色収差が補正されるレンズ系。
【請求項２】
前記レンズ系は、実質的に色消しにされる請求項１記載のレンズ系。
【請求項３】
光記録担体の情報層を走査する光ヘッドにおいて、
放射ビームを発生させる放射源、前記情報層に前記放射ビームを収束させる請求項１記載のレンズ系、及び前記情報層からの放射を電気的な検出器信号に変換する検出系を含む光ヘッド。
【請求項４】
光記録担体の情報層を走査する光プレーヤーにおいて、
請求項４記載の光ヘッド、及び前記検出器信号の誤差補正用の情報処理ユニットを含む光プレーヤー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、光記録担体の情報層を走査するための光ヘッドに関する。また、本発明は、このような光ヘッドにおける使用のためのレンズ系に関する。
【０００２】
光ヘッドにおけるレンズ系は、放射源からの放射ビームを光記録担体の情報層におけるスポットへ収束させるために、使用される。対物レンズとして使用されるレンズ系におけるレンズは、一般に、スポットの質の劣化を引き起こす場合もある、温度の関数として変化する光学特性を有する。国際特許出願ＷＯ０１／４８７４５（ＰＨＮ１７８７０）に開示されているように放射ビームの光路に非周期的な位相構造（ＮＰＳ）を配置することによって、温度変化に対するレンズ系の感度を減少させることができる、即ちレンズ系を、非熱化することができる。このようなＮＰＳは、レンズによって導入される波面収差を補償する波面収差を、温度の関数として放射ビームに導入する。しかしながら、ＮＰＳは、波長における変化が放射ビームに球面収差を導入する（球面収差の色収差）という点で、レンズ系を波長変動に対してより敏感にする。半導体レーザーは、バッチからバッチへ著しく異なる波長を有する場合もある。光ヘッドで通常使用される６５０ｎｍのレーザーに対して、この広がりは、１０ｎｍ程度である場合もある。従って、レンズ系を非熱化するためにＮＰＳを使用することは、球面収差の色収差の問題をもたらす場合もある。
【０００３】
レンズ系を非熱化するための別の方法は、半導体レーザーの波長が一般に、温度が変化するとき、変化するという事実を利用することである。格子のような、放射ビームを収束させるための周期的な回折構造は、球面収差の色収差があり、ビームの波長が変化するとき、格子を通過する放射ビームに球面収差を導入する。このような格子が、レンズ系におけるレンズのレンズ面の一つに配置されるとき、それは、温度（よってレーザーの波長）が変化するときレンズによって導入される球面収差を補償することができる。この系の欠点は、公称の波長がバッチからバッチへ変動するとき、球面収差の色収差におけるオフセットが導入されると共に補償がもう適切でないことである。
【０００４】
本発明の目的は、波長変動に対してあまり鈍感でないと同時に温度変動に対して鈍感なレンズ系を提供することである。
【０００５】
本目的は、本発明によってレンズ系が、レンズ、格子、及び非周期的な位相構造を含み、そのレンズ系が、非周期的な位相構造及び格子の球面収差の温度依存性によるレンズの球面収差の温度依存性の補償によって非熱化され、そのレンズ系が、非周期的な位相構造の球面収差の波長依存性による格子の球面収差の波長依存性の補償によって球面収差の色収差が補正されるとすれば、達成される。
【０００６】
二つの補償は、部分的又は完全であってもよい。非熱化は、好ましくは、ようなものである。３０Ｋの温度変化によって引き起こされるレンズ系を通過する放射ビームの波面の平方自乗平均の光路差（ＯＰＤ−ｒｍｓ）は、２０ｍλよりも少なく、ここでλは、放射ビームの波長である。球面収差の色消しは、好ましくは、１０ｎｍの波長における変化によって引き起こされるＯＰＤ−ｒｍｓが、再焦点合わせで２０ｍλより少ないようなものである。また、球面収差の色消しは、好ましくは、３ｎｍの波長における変化によって引き起こされるＯＰＤ−ｒｍｓが、再焦点合わせ無しで２０ｍλより少ないようなものである。
【０００７】
レンズ系の好適な実施例は、実質的に色消しにされる。格子のパワーは、非熱化又は球面収差の色消しによって固定されないパラメーターであるので、そのパワーをレンズ系を色消しにするために使用することができる。
【０００８】
本発明のさらなる態様は、放射ビームを発生させるための放射源、情報層に放射ビームを収束させるための本発明によるレンズ系、及び情報層からの放射を電気的な検出器信号に変換するための検出系を含む、光記録担体の情報層を走査するための光ヘッドに関する。非熱化され球面収差の色収差が補正されたレンズ系は、光ヘッドの感温性を減少させ、ヘッドの走査の確度を環境因子にあまり依存しないようにし、従ってより信頼できる。
【０００９】
本発明のまたさらなる態様は、光記録担体の情報層を走査するための光プレーヤーに関し、そのプレーヤーは、本発明による光ヘッド、及び検出器信号の誤差補正に関する情報処理ユニットを含む。光ヘッドの改善された走査は、検出器信号の質を高め、記録担体から読み取られる情報が矯正不可能であるという機会を減少させる。
【００１０】
本発明の目的、利点、及び特徴は、添付する図面において説明するような、以下の本発明の好適な実施例のより詳細な説明から明白であると思われる。
【００１１】
温度効果の補償の原理を三つのステップで説明することにする。最初に、レンズ及び格子を含むレンズ系の非熱化を考えることにする。次に、レンズ及び非周期的な構造を含むレンズ系の非熱化を記載することにする。最後に、レンズ、格子、及び非周期的な位相構造を含む本発明によるレンズ系の非熱化を説明することにする。
【００１２】
第一のステップにおいて、レンズ系は、レンズ、及びレンズに配置される回折格子を含む。格子は、それが実質的に全ての入射する放射をｐ次の回折次数に向けるような、ブレーズドタイプであってもよい。回折された放射は、レンズによって捕捉される。格子は、回転対称であり、
【００１３】
【数１】
2004514234.tif 000003
の形態の位相関数Ξによって記述され、ｒは、格子の半径方向の座標、Ａは、格子の光強度を決定する係数、及びＧは、格子によって導入される球面収差を決定する係数である。Ａの値は、以下の（９）及び（１０）から明らかであるように、非熱化又は球面収差の色消しによって影響を受けない。その値を、レンズ系を色消しするために、使用してもよい。次に、各帯又は格子の線が開始する半径方向の位置ｒｊは、
【００１４】
【数２】
2004514234.tif 000004
によって決定される。
【００１５】
ｐ次における回折に対して、格子の焦点距離Ｆｇｒａｔｉｎｇは、
【００１６】
【数３】
2004514234.tif 000005
によって与えられると同時に、この次数において格子によって発生させられる球面収差の量は、
【００１７】
【数４】
2004514234.tif 000006
によって与えられ、ここでｐは、回折次数、Ｇは、（１）で定義される係数、Ｆは、レンズ系全体の焦点距離、ＮＡは、レンズ系全体の対応する開口数である。この実施例のレンズ設計は、格子によって導入される球面収差が、公称の設計の構成におけるレンズによって導入される球面収差によって補償されるようなものである。
【００１８】
ここで、温度が公称の設計の構成から逸脱する場合を考える。温度がある量ΔＴだけ変化するとき、レンズによって導入される球面収差の波面収差の量Ｗｌｅｎｓは、
【００１９】
【数５】
2004514234.tif 000007
によって与えられる。
【００２０】
この波面収差を、格子及び／又は非周期的な位相構造の波面収差によって補償しなければならない。これを、次の方法で実現することができる。温度が増加するとき、回折格子が存在するレンズは、膨張する。レンズが作られる材料の線膨張係数をαによって与えるとする。帯の半径ｒｊは、膨張によって影響を受けることになり、ここでは、
【００２１】
【数６】
2004514234.tif 000008
のように温度変化ΔＴの一次で表現することができる。
【００２２】
これは、順番に、格子の動作を決定する係数Ａ及びＧの変化に帰着し、その結果は、
【００２３】
【数７】
2004514234.tif 000009
によって与えられる。
【００２４】
結果として、次に（４）及び（８）から、回折格子は、温度が変化するとき、
【００２５】
【数８】
2004514234.tif 000010
によって与えられる追加量の球面収差の波面収差ΔＷＴｇｒａｔｉｎｇを導入するということになる。
【００２６】
しかしながら、波長が変化するとき、格子は、
【００２７】
【数９】
2004514234.tif 000011
によって与えられるある量の球面収差の波面収差ΔＷＴｇｒａｔｉｎｇもまた導入し、ここで、γは、
【００２８】
【数１０】
2004514234.tif 000012
によって定義される。
【００２９】
結果として、レンズを回折格子のみで非熱化するとき、系は、球面収差の色収差に対して敏感になる、換言すれば波長が変化するとき、球面収差の量が変化する。
【００３０】
第二のステップにおいて、レンズ系は、レンズ及び非周期的な位相構造を含む（ＮＰＳ）。ＮＰＳは、放射ビームの光路に配置され、国際特許出願ＷＯ０１／４８７４５に記載されているように、レンズ系を熱化するために使用される。ＮＰＳは、多くの同心の輪を形成する、半径の関数として変動する厚さを有する誘電体材料の層を含む。第ｊ番目の輪は、設計温度で、ｍｊを整数としてｍｊ２πの位相変化を生じさせ、高さｈｊを有する。高さｈｊは、各々ｍｊｈに等しく、ｍｊは、整数であり、ｈは、
【００３１】
【数１１】
2004514234.tif 000013
に等しく、ここで、λは、波長であり、ｎ（Ｔ０）は、波長λ及び設計温度Ｔ０における輪の材料の屈折率である。温度がある量ΔＴだけ変化するとき、ｊ番目の輪は、２πを法として、
【００３２】
【数１２】
2004514234.tif 000014
に等しい位相ステップΔΦｊを生じさせ、ここでαは、誘電体材料の線膨張係数であり、ｎは、屈折率である。また、熱膨張は、環状輪の幅を増加させる。しかしながら、広い帯を有するＮＰＳ構造を考えるので、この効果を無視することができる。ＮＰＳは、それが、温度がΔＴだけ変化するとき、
【００３３】
【数１３】
2004514234.tif 000015
によって与えられる、ある量の球面収差ＷＴＮＰＳを導入するように設計される。
【００３４】
他方では、波長がある量Δλだけ変化するとき、上の構造は、２πを法として、
【００３５】
【数１４】
2004514234.tif 000016
に等しい位相ステップを生じさせる。
【００３６】
（１３）、（１４）及び（１６）から、上で定義したＮＰＳは、波長が変化するとき、
【００３７】
【数１５】
2004514234.tif 000017
によって与えられるある量の球面収差の色収差ＷλＮＰＳを導入するよりということになり、κは、
【００３８】
【数１６】
2004514234.tif 000018
によって与えられる。
【００３９】
回折格子に類似して、レンズをＮＰＳのみで非熱化するとき、系は、球面収差の色収差に対して敏感になる。よって、波長が変化するとき、球面収差が発生する。
【００４０】
非熱化及び球面収差の色収差の減少に関して、回折格子及びＮＰＳの両方が必要である。従って、第三のステップにおいて、レンズ系は、レンズ、回折格子、及び非周期的な位相構造を含む。
【００４１】
レンズ系のΔＴの温度変化による球面収差の量ＷＴ及びΔλの波長変化による球面収差の量Ｗλは、
【００４２】
【数１７】
2004514234.tif 000019
によって与えられ、ここでレンズによって導入される球面収差の色収差を、それがＮＰＳ及び格子の球面収差の色収差と比較して小さいので、無視してきた。ＮＰＳ及び格子を、
【００４３】
【数１８】
2004514234.tif 000020
のような方法で設計するときには、全系は、非熱的（よって温度が変化するとき球面収差が導入されない）及び球面収差の色消しになる。
【００４４】
回折構造のパワーを上式によってまだ決定してないので、レンズ系を色消しにすることもできる。レンズ及び格子が
【００４５】
【数１９】
2004514234.tif 000021
に従うとすれば、レンズ系は、色消しであり、ここでＫ０及びＫ１は、それぞれレンズ及び格子のパワーであり、Ｖ０及びＶ１は、それぞれ、レンズ及び格子のアッベ数である。光学素子のパワーは、１／ｆに等しく、ｆは、その素子の焦点距離である。レンズのような屈折素子のパワーが、波長を増加させると共に、減少するのに対して、格子のような回折素子のパワーは、波長を増加させると共に、増加する。格子のアッベ数Ｖ１は、−３，４５２に等しい。通常のガラスで作られるレンズのアッベ数Ｖ０は、２０から９５までの範囲にあり、プラスチックレンズのアッベ数Ｖ０は、３５から６５までの範囲にある。Ｖ１の大きさは、Ｖ０の大きさよりも常に小さいので、Ｋ１はまた、（２３）に従うためには、Ｋ０よりも小さくなければならない。よって、格子は、その製造可能性を改善する、相対的に低いパワーを有するべきである。
【００４６】
格子及び非周期的な構造を、素子の統合を容易にするために、同じプラスチック材料で作ってもよい。プラスチックＣＯＣを両方の素子に使用するとき、次の数の値が得られる。ＣＯＣは、λ＝６５０ｎｍに対する屈折率ｎ＝１．５３０９、線膨張係数α＝６０　１０−６／Ｋ、及びｄｎ／ｄＴ＝−１０　１０−５／Ｋを有する。これを（１１）及び（１８）に代入すると、κ／λ＝−１．８７が得られ、よって
【００４７】
【数２０】
2004514234.tif 000022
である。結果として、この材料に対して、温度が変化するとき、回折格子は、レンズによって導入される球面収差の６５％を、及びＮＰＳは、残りの３５％を、補償しなければならない。
【００４８】
これは、Δλ及びΔＴのどんな値に対する第一近似に対しても適用できることに注意すること。（２４）及び（２５）における同じ大きさの係数−０．６５及び−０．３５は、レンズ系の製造可能性を改善する。
【００４９】
また、格子及び非周期的な構造を、（２４）及び（２５）において異なる係数に帰着する、ガラス及びプラスチックのような、異なる材料で作ってもよい。同様に、レンズをガラス又はプラスチックで作ってもよい。レンズ系の好適な実施例のにおいて、レンズ、格子、及び非周期的な構造は、同じ材料、例えばＣＯＣで作られ、好ましくは単一の光学素子に統合される。
【００５０】
図１は、光記録担体２を走査するための本発明によるデバイス１を示す。 記録担体は、透明層３を含み、その一方の側面に情報層４が配置される。透明層から離れて面する情報層の側面は、保護層５によって環境の影響から保護される。 デバイスに面する透明層の側面は、入口面６と呼ばれる。透明層３は、情報層に機械的支持を提供することにより記録担体に対する基板の機能を果たす。代わりに、機械的支持が、情報層の反対側における層によって、例えば保護層５によって又はさらなる情報層及び情報層４に接続される透明層によって、提供されると同時に、透明層は、情報層を保護する唯一の機能を有してもよい。情報を、図に示してない実質的に平行な、同心の、又は螺旋のトラックに配置される光学的に検出可能なマークの形態で記録担体の情報層４に蓄積してもよい。マークは、任意の光学的に読み取り可能な形態、例えば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もつエリアの形態、或いはこれらの形態の組み合わせであってもよい。
【００５１】
走査デバイス１は、放射ビーム１２を放出することができる放射源１１を含む。 放射源は、半導体レーザーであってもよい。ビームスプリッター１３は、コリメーターレンズ１４及び対物系１８を含むレンズ系に向って発散する放射ビーム１２を反射する。コリメーターレンズ１４は、発散するビーム１２をコリメートされたビーム１５に変換する。 コリメートされたビーム１５は、対物系１８に入射する。対物系は、好ましくは、格子、ＮＰＳ及び一つ又は複数のレンズ及び／又は鏡を含む。対物系１８は、光軸１９を有する。 対物系１８は、ビーム１５を、記録担体２の入口面６に入射する、収束するビーム２０に変化させる。対物系は、透明層３の厚さを通じた放射ビームの通過に適合した球面収差補正を有する。収束するビーム２０は、情報層４にスポット２１を形成する。情報層４によって反射された放射は、発散するビーム２２を形成し、対物系１８によって実質的にコリメートされたビーム２３に、及び引き続きコリメーターレンズ１４によって収束するビーム２４に変換される。ビームスプリッター１３は、収束するビーム２４の少なくとも一部分を検出系２５に向って透過させることによって、前方の反射されたビームを分離する。検出系は、放射を捕捉し、それを電気的な出力信号２６に変換する。信号処理装置２７は、これらの出力信号を様々な他の信号に変換する。信号の一つは、情報信号２８であり、その値は、情報層４から読み取られた情報を表す。情報信号は、誤差補正用の情報処理ユニット２９によって処理される。信号処理装置２７からの他の信号は、焦点誤差信号及び半径方向誤差信号３０である。焦点誤差信号は、スポット２１と情報層４との間の高さにおける軸上の差を表す。半径方向誤差信号は、スポット２１とスポットに追跡される情報層におけるトラックの中心との間の、情報層４の平面における距離を表す。焦点誤差信号及び半径方向誤差信号は、これらの信号をそれぞれ焦点アクチュエーター及び半径方向アクチュエーターを制御するためのサーボ制御信号３２に変換する、サーボ回路３１に供給される。アクチュエーターを図には示してない。焦点アクチュエーターは、焦点方向３３における対物系１８の位置を制御し、それによってスポット２１の実際の位置を、それが情報層４の平面と実質的に一致するように制御する。半径方向アクチュエーターは、半径方向の方向３４における対物レンズ１８の位置を制御し、それによってスポット２１の半径方向の位置を、それが情報層で追跡されるトラックの中央線と実質的に一致するように制御する。図におけるトラックは、図の平面に垂直な方向に走る。
【００５２】
図１のデバイスを、記録担体２よりも厚い透明層を有する第二のタイプの記録担体を走査するように適合させてもよい。デバイスは、放射ビーム１２又は第二のタイプの記録担体を走査するための異なる波長を有する放射ビームを使用してもよい。この放射ビームのＮＡをそのタイプの記録担体に適合させてもよい。従って、対物系の球面収差補償を適合させなければならない。
【００５３】
図１に示す対物系１８は、６６０ｎｍの波長における動作用の０．６５のＮＡを有する単一のレンズによって形成される。そのレンズは、ＣＯＣ（Ｔｏｐａｓ）で作られる。ＣＯＣの屈折率は、ｎ＝１．５３０９であり、線膨張係数αは、６０　１０−６／Ｋに等しいと同時に、温度の関数としての屈折率の変化β、即ちβ＝ｄｎ／ｄＴは、−１０　１０−５／Ｋに等しい。対物レンズの入射瞳の直径は、３．３ｍｍである。
【００５４】
図２は、対物系の四つの異なる実施例を示す。図２Ａは、格子及びＮＰＳのない対物レンズ３９を有する実施例１を示す。図２Ｂは、対物レンズ３９’及び格子４５を有する実施例２を示す。図２Ｃは、対物レンズ３９’’及びＮＰＳ５０を有する実施例３を示す。図２Ｄは、対物レンズ３９’’’、格子４５’及びＮＰＳ５０’を有する実施例４を示す。実施例２、３、及び４は、図１の記載より前の節で議論した三つの場合に相当する。実施例４は、本発明による実施例である。対物レンズ３９−３９’’’の光軸の厚さは、２．１９４　ｍｍである。各対物レンズは、放射源に面する面４０、４０’、４０’’、４０’’’及び記録担体に面する面４１、４１’、４１’’、４１’’’を有する。全ての面は、非球面である。面の回転対称な形状を、式
【００５５】
【数２１】
2004514234.tif 000023
によって記述することができ、ｚは、ミリメートルでの光軸の方向における面の位置、ｒは、ミリメートルでの光軸までの距離、及びＢｋは、ｒのｋ次の係数である。放射源に面する対物レンズの面に関するＢ２乃至Ｂ１２の値を、四つの実施例の全てに対して表Ｉにまとめる。記録担体に面する対物レンズの面４１、４１’、４１’’、４１’’’は、それぞれ、−０．１１１４２２８、０．０２８５２６１９、−０．００４６６６８１８６、−０．００３６７５２４２８、０．００６３６１９５８２、−０．００７５０３４９２、０．００４６６４１０６９、及び−０．００１０７５７２０４の係数によって与えられる同じ形状を有する。対物レンズと記録担体の入口面６との間の距離を作動距離ＦＷＤとして定義し、表Ｉに列挙する。記録担体の透明層３は、０．６ｍｍの厚さを有し、屈折率ｎ＝１．５７９６、６７　１０−６／Ｋに等しい線膨張係数αを有するポリカーボネートで作られると同時に、温度の関数としての屈折率の変化β、即ちβ＝ｄｎ／ｄＴは、−１１　１０−５に等しい。２０℃の設計温度Ｔ０で、レンズは、記録担体２の透明層３に対する正確な球面収差補償を有する。対物レンズの温度がＴ０から逸脱するとき、レンズの形状及び屈折率の値における変化は、追加の球面収差が温度の変化に比例して放射ビームに導入されることを引き起こす。この収差は透明層３によって導入される球面収差の補償に必要とされないので、その収差は、焦点のスポット２１の質を減少させることになる。
【００５６】
【表１】
2004514234.tif 000024
レンズ系の実施例２及び４は、それぞれ回折格子４５及び４５’を含む。格子は、放射源に面するレンズの面にある。格子を定義する係数Ａ及びＧ（式（１）参照）は、表Ｉに与えている。格子は、実質的に全ての光がｐ＝−１次で回折されるブレーズドタイプである。
【００５７】
レンズ系の実施例３及び４は、それぞれＮＰＳ５０及び５０’を含む。非周期的な位相構造は、光軸１９のまわりに回転対称である。ＮＰＳは、放射源に面する対物レンズの面にあり、レンズと同じ材料、これらの実施例ではＣＯＣ、で作られる。位相構造は、中央エリア５１、並びに四つの同心の環状エリア５２、５３、５４及び５５を有する。環状のエリア５２、５３及び５４は、中央エリア５１の高さ以上のｈ１、ｈ２及びｈ３の高さをもつ輪である。
図におけるそれらエリアの高さは、面４０’’の厚さ及び半径方向の広がりに関して誇張されている。またプレート５０も輪と同じ材料で作ってもよい。高さｈｊは、各々、ｍｊｈに等しく、ｍｊは、整数であり、ｈは、式（１２）によって与えられる。ＮＰＳがＣＯＣであるこの特定の例において、高さｈは、１．２４３２μｍに等しい。環状エリアの各々が、設計温度で放射ビームにｍｊ２πの位相変化を導入するので、位相構造は、放射ビームの波面を変化させない。温度が変化するとき、階段の位相構造は、形状を変化させることになる。よって、輪の高さは、（線膨張係数αに比例して）変化することになる。階段を広く選んできたので、環状エリアの幅における変化は、無視できる効果を有する。その構造の材料の屈折率もまた、（β＝ｄｎ／ｄＴに比例して）変化することになる。結果として、環状エリアを通る光路の長さは、位相構造の温度に依存する。この効果によって導入される位相変化は、
【００５８】
【数２２】
2004514234.tif 000025
である（式（１３）参照）。
【００５９】
四つの環状エリアの半径方向の広がり５１、５２、５３、５４及び５５は、それぞれ、０．０−０．４８ｍｍ、０．４８−０．８５ｍｍ、０．８５−１．４７ｍｍ、１．４７−１．６０ｍｍ、１．６０−１．６５ｍｍである。表Ｉに、値ｍｊを、四つのレンズ構成に対してまとめる。
【００６０】
【表２】
2004514234.tif 000026
表ＩＩは、三つの異なる設定に対するレンズ系によって導入される波面収差の光路差の平方自乗平均の値を示す。第一の設定は、対物レンズ系を再焦点合わせすることなく波長がΔλ＝３ｎｍだけ変化した場合である。収差は、レンズ系の色収差に関する測度である。第二の設定は、温度がΔＴ＝３０℃だけ変化した場合である。ここで、収差は、温度変化に対するレンズ系の感度に関する測度である。最後の設定は、対物レンズ系を再焦点合わせすると同時に波長が１０ｎｍだけ変化した場合である。収差は、レンズ系の球面収差の色収差に関する測度である。表Ｉの四つのレンズ構成の設計において、レンズ系を最適化するためのメリット関数に、上記の三つの設定を考慮に入れてきたことを注意するべきである。
【００６１】
表ＩＩは、格子及びＮＰＳの無いレンズは、それが実質的に球面収差の色消しであると同時に、色収差があり、温度の変動に敏感であることを示す。格子を含むレンズ系を容易に色消しにすることができるが、その温度依存性を、有意な量の球面収差の色収差を導入せずに減少させることはほとんどできない。ＮＰＳを含むレンズ系は、色収差があるままである。その温度依存性を、ある程度まで減少させることができるが、その減少は、球面収差の色収差を制限しておくために、制限される。最後に、格子及びＮＰＳを含むレンズ系は、本発明による実施例であり、確かにレンズ系を実質的に色消し、非熱化、及び球面収差の色消しにすることができる。
【００６２】
図３は、温度をΔＴ＝３０℃だけ増加させる場合に関する、格子及びＮＰＳを含むレンズ系に対する光路差を示す。図３Ａにおいては、ＮＰＳの寄与を、光路差に対するその寄与を決定するために、除去した一方で、図３Ｂにおいては、その寄与を考慮に入れる。
【００６３】
図４は、波長が１０ｎｍだけ変化した場合に関する、格子及びＮＰＳを含むレンズ系に対する光路差を示す。また、図４Ａにおいては、ＮＰＳの寄与を、光路差に対するその寄与を決定するために、除去した一方で、図４Ｂにおいては、その寄与を考慮に入れる。これらの図は、格子及びＮＰＳの組み合わせが、レンズ温度の変動による球面収差の減少を可能にすると同時に球面収差の色収差が低いままであることを示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による走査デバイスを示す。
【図２】
（Ａ）乃至（Ｄ）は、レンズ系の四つの異なる実施例を示す。
【図３】
高温における格子及びＮＰＳを含む対物レンズの波面収差を示す。
【図４】
再焦点合わせの後、偏移した波長における格子及びＮＰＳを含む対物レンズの組み合わせの波面収差を示す。
【図３】
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【図４】
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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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