JP2006500716A - 光走査デバイス - Google Patents

Abstract

光走査デバイス（１）は、二つの動作モードにおいて二つの放射ビーム（４）で二つの情報層（２，２’）を走査するためのものである。それは、二つの放射ビームを放出するための放射源（７）、二つの情報層の位置に二つのビームを収束させるための対物レンズ系（８）、並びに光軸（１９）を有すると共に径方向に非周期的な階段のプロフィールを形成するための中央部分（Ｐ_１）及び少なくとも一つの周辺部分（Ｐ_２）を含む位相構造（２４）を含む。前記中央及び周辺部分（Ｐ_１，Ｐ_２）の一つ（Ｐ_２）は、前記第一の動作モードにおいてそれぞれ二つの波面の変更ΔＷ_{２，１，１}及びΔＷ_{２，２，１}を、並びに、前記第二の動作モードにおいてそれぞれ二つの波面の変更ΔＷ_{２，１，２}及びΔＷ_{２，２，２}を、導入するための、それぞれ二つの異なる階段の高さ（ｈ_２，１，ｈ_２，２）を有する少なくとも二つの区分（ＡＳ_２，１，ＡＳ_２，２）を含み、ここで差（ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}）−（ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}）は、非対称である。

Description

本発明は、第一の動作モードにおける第一の放射ビームによって第一の情報層を、及び、第二の動作モードにおける第二の放射ビームによって第二の情報層を、走査するための光走査デバイスであって、そのデバイスは、
前記第一及び第二の放射ビームを連続的に又は同時に放出するための放射源、
前記第一及び第二の情報層の位置にそれぞれ前記第一及び第二の放射ビームを収束させるための対物レンズ系、並びに
前記第一及び第二の放射ビームの光路に配置される位相構造
を含み、その位相構造は、光軸を有すると共に径方向に非周期的な階段のプロフィールを形成するための中央部分及び少なくとも一つの周辺部分を含む
デバイスに関する。

また、本発明は、そのような光走査デバイスに用いる位相構造に関する。

“情報層を走査すること”は、情報層における情報を読み取る（“読み取りモード”）、情報層に情報を書き込む（“書き込みモード”）、及び／又は情報層における情報を消去する（“消去モード”）ための放射ビームによって走査することを指す。“情報密度”は、情報層の単位面積当たりの記憶された情報の量を指す。とりわけ、それは、走査される情報層における、走査デバイスによって形成された走査スポットの大きさによって決定される。情報密度を、走査スポットの大きさを減少させることによって、増加させてもよい。とりわけ、スポットの大きさが、スポットを形成する放射ビームの波長λ及び開口数ＮＡに依存するので、走査スポットの大きさを、ＮＡを増加させることによって、及び／又は、λを減少させることによって、減少させることができる。

“第一の動作モード”は、第一の放射ビームによって第一の情報層を走査するための光走査デバイスの動作モードを指す。第一の放射ビームは、とりわけ、波長λ_１、偏光ｐ_１、入射の角度ｉ_１、及び／又は、温度Ｔ_１のような第一のモードを代表する一つ以上の所定の特性を有する。“第二の動作モード”は、第二の放射ビームによって第二の情報層を走査するための光走査デバイスの動作モードを指す。第二の放射ビームは、とりわけ、波長λ_２、偏光ｐ_２、入射の角度ｉ_２、及び／又は、温度Ｔ_２のような第二のモードを代表する一つ以上の所定の特性を有し、ここで波長λ_１及びλ_２、偏光ｐ_１及びｐ_２、入射の角度ｉ_１及びｉ_２、及び／又は、温度Ｔ_１及びＴ_２は、互いに異なる。言い換えれば、各々の動作モードを、そのモードについて第一の所定の値及び他の（単数又は複数の）モードについて第二の異なる値を有する少なくとも一つのパラメータによって、別のモードから特徴付けてもよい。

光路に沿って伝播する放射ビームは、以下の式

によって与えられ、ここで“λ”及び“Φ”が、それぞれ、放射ビームの波長及び位相である、所定の形状を備えた波面Ｗを有する。

“波面収差”は、以下のものを指す。光軸を備えた第一の光学素子、例えば、物体を像に変換するための対物レンズは、“波面収差”Ｗ_ａｂｂを導入することによって、像を劣化させることもある。波面収差は、いわゆる異なる次数を備えたゼルニケ多項式の形態で表現される、異なるタイプのものを有する。波面の傾斜又は歪曲は、一次の波面収差の例である。非点収差及び像面湾曲並びにデフォーカスは、二次の波面収差の二つの例である。コマは、三次の波面収差の例である。球面収差は、四次の波面収差の例である。前述の波面収差を表す数学的関数についてのより多くの情報については、例えば、非特許文献１を参照のこと。

“波面の変更”は、以下のものを指す。光軸を備えた第二の光学素子、例えば、非周期的な位相構造を、放射ビームに“波面の変更”ΔＷを導入するために、放射ビームの光路に配置してもよい。波面の変更ΔＷは、波面Ｗの形状の変更である。波面収差と同様に、波面の変更ΔＷを記述する数学的関数が、それぞれ、三次、四次などの径の次数を有するとすれば、波面の変更は、放射ビームの断面で半径の一次、二次などの対称なものでも非対称なものでもよい。また、波面の変更ΔＷは、“平坦な”ものであってもよい。これは、２πを法とする波面の変更ΔＷを考慮した後、結果として生じる波面が、一定であるように、第二の光学素子が、一定の位相変化を放射ビームに導入することを意味する。用語“平坦な”は、波面Ｗが、ゼロの位相変化を示すことを、必ずしも暗示しない。さらに、波面の変更ΔＷを、以下の式

によって与えられる、放射ビームの位相変化ΔΦの形態で表現してもよいことは、式（０ａ）から導出することができる。

波面収差Ｗ_ａｂｂの又は波面の変更ΔＷの“ＯＰＤ”は、波面収差又は波面の変更の光路差を指す。光路差ＯＰＤの二乗平均平方根の値ＯＰＤ_ｒｍｓは、以下の式

によって与えられ、ここで、“ｆ”は、波面収差Ｗ_ａｂｂ又は波面の変更ΔＷを記述する数学的関数であり、“ｒ”及び“θ”は、光軸に垂直な平面における極座標系（ｒ，θ）の極座標であり、その系の原点は、その平面及び対応する光学素子の入射瞳を超えて延びる光軸の交点である。

二つの値ＯＰＤ_{ｒｍｓ，１}及びＯＰＤ_{ｒｍｓ，２}は、互いに“実質的に等しい”ものであり、ここで、｜ＯＰＤ_{ｒｍｓ，１}−ＯＰＤ_{ｒｍｓ，２}｜は、好ましくは、３０ｍλ以下であり、ここで、値３０ｍλを、任意に選んでおいた。また、位相変化ΔΦ_ａ及びΔΦ_ｂの二つの値は、互いに“実質的に等しい”ものであり、ここで、それぞれの値ＯＰＤ_{ｒｍｓ，１}及びＯＰＤ_{ｒｍｓ，２}は、互いに“実質的に等しい”ものである（ΔΦとΔＷとの間の関係は、式（０ｂ）で与えられる）。同様に、二つの値ＯＰＤ_{ｒｍｓ，１}及びＯＰＤ_{ｒｍｓ，２}（又は位相変化ΔΦ_ａ及びΔΦ_ｂの二つの値）は、互いに“実質的に異なる”ものであり、ここで、｜ＯＰＤ_{ｒｍｓ，１}−ＯＰＤ_{ｒｍｓ，２}｜は、好ましくは、３０ｍλ以上である。

“対称な”波面収差又は波面の変更は、光軸に関して２πにわたって回転対称である波面収差又は波面の変更を指す。例えば、デフォーカス及び球面収差は、対称な収差である。

“非対称な”波面収差又は波面の変更は、上で定義したような対称な収差又は変更でない波面収差又は波面の変更を指す。例えば、傾斜、非点収差、及びコマは、非対称な収差である。実例としてのみ、図１Ａは、座標系（Ｘ_１，Ｙ_１）におけるコマの波面の変更又は波面収差ΔＷ_ｃｏｍの形状を示し、図１Ｂは、同じ座標系において非点収差の波面の変更又は波面収差ΔＷ_ａｓｔの形状を示す。図１Ａに示すように、波面の変更又は波面収差ΔＷ_ｃｏｍは、コマを導入するための第一項の“ｃｏｓθ”を含む。図１Ｂに示すように、波面の変更又は波面収差ΔＷ_ａｓｔは、非点収差を導入するための第二項の“ｃｏｓ２θ”を含む。図１Ａ及び１Ｂにおいて、非対称な変更又は収差ΔＷ_ｃｏｍ及びΔＷ_ａｓｔが、ＸＹ平面に対する法線に関して回転対称ではないことが、留意される。

現今、放射ビームによって光記録担体を走査するための光走査デバイスを提供する光記憶の分野で要望があり、ここでデバイスは、放射ビームの光路で発生する波面収差を補償することが可能である。

例えば、対称な波面の変更を発生させることに適切な非周期的な位相構造（ＮＰＳ）を備えた光走査デバイスを提供することを、特許文献１において先に提案しておいた。より詳しくは、既知の走査デバイスを、第一の動作モードにおける第一の放射ビームによって第一の情報層を、及び、第二の動作モードにおける第二の放射ビームによって第二の情報層を、走査するために使用する。既知のデバイスは、連続的に又は同時に二つの放射ビームを放出するための放射源、第一及び第二の情報層の位置にそれぞれ第一及び第二の放射ビームを収束させるための対物レンズ系、並びに、第一及び第二の放射ビームの光路に配置されるＮＰＳを含む。既知のＮＰＳは、光軸を有すると共に、“中央部分”、すなわち、光軸を中心に置いたエリアに配置される部分、及び、“周辺部分”、すなわち、中央部分の周囲の輪状のエリアに配置される部分を含む。既知のＮＰＳの中央及び周辺部分は、径方向に非周期的な階段のプロフィールを形成する。

このようなＮＰＳが設けられた既知の光走査デバイスの欠点は、それが、非点収差、傾斜、コマ、及びクローバーのような、非対称な波面の変更を導入しないことである。これは、例えば、デバイスが、二つの異なる形式を有する二つの光記録担体走査するために使用され、ここで、対物レンズが、二つの担体の一つを走査するときに放射ビームに発生する球面収差を補正するための複屈折材料を含む場合には、特に不都合である。他の担体の走査の間に、複屈折の対物レンズは、放射ビームが、複屈折材料の光軸に沿って伝播しないとき、非点収差を導入する。後者は、放射ビームにおいて、対称な波面の変更を導入することができるが、非点収差の波面の変更のような、非対称な変更を導入することができないので、このような非対称な収差を、既知のＮＰＳによって補正することができない。
欧州特許出願公開第０２０７７９９２．２号明細書（２００２年７月２２日に出願された欧州特許出願） "Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ"と題されたＭ．Ｂｏｒｎ ａｎｄ Ｅ．Ｗｏｌｆによる本（Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ ６ｔｈ Ｅｄ．）（ＩＳＢＮ ０−０８−０２６４８２−４）のｐｐ．４６４−４７０

よって、本発明の目的は、少なくとも二つのモードで動作する光走査デバイスを提供することであり、そのデバイスは、第一及び第二のモードの少なくとも一つにおいて非対称な波面の変更を導入するためのＮＰＳを含む。

この目的は、冒頭の段落に記載したような光走査デバイスによって到達され、ここで、本発明によれば、前記中央の及び周辺の部分一つは、少なくとも、前記第一の動作モードにおいて、それぞれ、第一の波面の変更ΔＷ_{２，１，１}及び第二の波面の変更ΔＷ_{２，２，１}を、並びに、前記第二の動作モードにおいて、それぞれ、第三の波面の変更ΔＷ_{２，１，２}及び第四の波面の変更ΔＷ_{２，２，２}を、導入するための、それぞれ、第一の階段の高さ及び第二の異なる階段の高さを有する、第一の角度の区分及び第二の角度の区分に分割され、ここで差（ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}）−（ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}）は、非対称である。

第一及び第二の角度の区分は、第二のモードにおいて結果として生じる波面の変更ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}と、第一のモードにおいて結果として生じる波面の変更ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}との間の差が、ＮＰＳの光軸に関して回転対称ではないように、波面の変更ΔＷ_{２，１，２}、ΔＷ_{２，２，２}、ΔＷ_{２，１，１}、及びΔＷ_{２，２，１}を導入する。それに反して、既知のＮＰＳの中央及び周辺の部分が、第一のモード及び第二のモードの両方に、そのＮＰＳの光軸に関して回転対称である波面の変更を導入し、それによって、対称な波面の変更を、例えば球面収差及びデフォーカスを導入することが、留意される。

従って、本発明による位相構造が設けられた光走査デバイスの利点は、それが、第二のモードの間にＮＰＳを通り抜ける放射ビームに非対称の波面の変更を導入することである。

米国特許第６，１８５，１６８Ｂ１号明細書は、光軸に関して複数の角度の区分に分割された位相構造を記載していることが、留意される。しかしながら、各々の区分は、光軸に関して回転対称である波面の変更を導入する回折部分を形成するために、接線方向に一つの階段のプロフィールを有する。

また、本発明による位相構造が、非周期的な構造を含む一方で、既知の位相構造が、回折部分を含むことが、留意される。非周期的な構造及び回折部分は、構造及び目的の点で、互いに異なる。このように、ＮＰＳは、ＮＰＳが、径方向に非周期的なプロフィールを有するように、異なる高さを有する複数の階段を含む。後者は、ＮＰＳへ入射する放射ビームから波面の変更を形成するために、設計される。それに反して、回折部分は、各々が一つの階段のプロフィールを有するパターン素子のパターンを含む。それは、径又は接線方向に周期的な階段のプロフィールを有する。それは、その部分に入射する放射ビームから、異なる回折次数について異なる透過の効率を備えた回折された放射ビーム（すなわち、各々が回折次数“ｍ”、すなわち、ゼロ次（ｍ＝０）、＋１次（ｍ＝＋１）など、−１次（ｍ＝−１）など、を有する複数の放射ビーム）を形成するために、設計される。

本発明の別の目的は、二つの動作モードにおいて二つの放射ビームによって二つの情報層を走査するための光走査デバイスにおける使用に適切な位相構造を提供することであり、ここで、位相構造は、第一及び第二の動作モードの少なくとも一つに非対称な波面の変更を導入する。

この目的は、冒頭の段落に記載したような位相構造によって到達され、ここで、本発明によれば、前記中央の及び周辺の部分の一つは、少なくとも、前記第一の動作モードにおいて、それぞれ、第一の波面の変更ΔＷ_{２，１，１}及び第二の波面の変更ΔＷ_{２，２，１}を、並びに、前記第二の動作モードにおいて、それぞれ、第三の波面の変更ΔＷ_{２，１，２}及び第四の波面の変更ΔＷ_{２，２，２}を、導入するための、それぞれ、第一の階段の高さ及び第二の異なる階段の高さを有する第一の区分及び第二の区分を含み、ここで差（ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}）−（ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}）は、非対称である。

本発明の別の態様によれば、第一の動作モードで第一の放射ビームによって第一の情報層を、及び、第二の動作モードで第二の放射ビームによって第二の情報層を、走査するための光走査デバイスに用いるレンズが提供されるが、レンズには、本発明による位相構造が提供される。

本発明の目的、利点、及び特徴は、添付する図面に図説するような、以下の本発明のより詳細な説明から明らかであると思われる。

本発明による光走査デバイスは、少なくとも第一の動作モードにおいて、それぞれ少なくとも二つの異なるタイプ又は形式を有する光記録担体を走査することに適切である。以下において、“Ｓ”は、光走査デバイス用の動作モードの合計数である。それは、２以上の整数である。また、“ｓ”は、そのデバイスのｓ番目の動作モードを指す。それは、１とＳとの間に含まれる整数である。

図２は、第一のモードで動作するときの、符号１によって表示される、本発明による光走査デバイスの構成部品の概略図である。図３は、光走査デバイス１に用いる対物レンズを示す。

図２に示すように、光走査デバイス１は、第一の動作モード（ｓ＝１）において、第一の放射ビーム４によって、第一のタイプを有する第一の光記録担体３の第一の情報層２を走査することが可能である。また、図３に示すように、第二の動作モード（ｓ＝２）において、第二の放射ビーム４’によって、第二の光記録担体３’の第二の情報層２’を走査することも可能である。

実例として、光記録担体３は、透明層５を含み、その一方の側に情報層２が配置される。透明層５から離れて面する情報層２の側面は、保護層６によって環境の影響から保護される。透明層５は、情報層２に機械的な支持を提供することによって、光記録担体３用の基体として作用する。あるいは、機械的な支持が、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、最上の情報層に接続される付加的な情報層及び透明層によって、提供される一方で、透明層５は、情報層２を保護する機能のみを有してもよい。情報層が、図２に示すようなこの実施形態において透明層５の厚さに対応する第一の情報層の深さ２７を有することが、留意される。情報層２は、担体３の表面である。その表面は、少なくとも一つのトラック、すなわち、集束した放射ビームのスポットによって追跡される経路を含有するが、その経路上には、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備えたエリアの形態であってもよい。

同様に、光記録担体３’は、第二の透明層５’を含むが、その一方の側には、第二の情報層の深さ２７’を備えた情報層２’が、配置される。

図２及び３の両方を参照して、光走査デバイス１は、放射源７、コリメータレンズ１８、ビームスプリッター９、光軸１９を有する対物レンズ系８、位相構造又は非周期的な構造（ＮＰＳ）２４、及び検出系１０を含む。さらに、光走査デバイス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。

以下において、“Ｚ軸”は、対物レンズ系８の光軸１９に対応する。光記録担体３及び３’が、ディスクの形状を有する場合において、以下のものは、与えられたトラックに関して定義される。“径方向”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、“接線方向”は、トラックに対する接線であると共にＸ軸に対して垂直である別の軸、Ｙ軸の方向である。その場合には、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、情報の平面２及び２’の位置と関連した直交基である。

放射源７は、連続的に又は同時に、放射ビーム４及び４’を供給する。例えば、放射源７は、放射ビーム４及び４’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供給するための二つの半導体レーザーのいずれかを含んでもよい。さらに、放射ビーム４及び４’は、それぞれ、第一の波長λ_１及び第二の異なる波長λ_２を有する。

本説明においては、二つの波長λ_ａ及びλ_ｂは、互いに実質的に異なり、ここで｜λ_ａ−λ_ｂ｜は、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上であり、ここで値１０ｎｍ及び２０ｎｍは、純粋に任意の選択の事項である。

第一及び第二の動作モードは、実例としてのみ、それぞれ、波長λ_１及びλ_２によって特徴付けられ、ここで波長λ_１及びλ_２は、実質的に、互いに異なることが、留意される。

コリメータレンズ１８は、図２に示すように、光軸１９上に配置される。第一のモードにおいては、それは、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に変換する。第二のモードにおいては、コリメータレンズ１８は、放射ビーム４’を第二の実質的にコリメートされたビーム２０’に変換する（図２に示さない）。

ビームスプリッター９は、第一のモードにおいては、コリメートされた放射ビーム２０を対物レンズ系８に向かって透過させる。第二のモードにおいては、それは、コリメートされた放射ビーム２０’を対物レンズ系８に向かって透過させる（図２に示さない）。好ましくは、ビームスプリッター９は、Ｚ軸に関して角度αだけ、より好ましくはα＝４５°で、傾斜させられる平行平面板で形成される。

対物レンズ系８は、第一のモードにおいては（図２及び３に示すように）、コリメートされた放射ビーム２０を、第一の開口数ＮＡ_１を有する第一の集束する放射ビーム１５に変換して、情報層２の位置に第一の走査スポット１６を形成する。第二のモードにおいては（図３に示すように）、対物レンズ系８は、コリメートされた放射ビーム２０’を、第二の開口数ＮＡ_２を有する第二の集束する放射ビーム１５’に変換して、情報層２’の位置に第二の走査スポット１６’を形成する。

図２及び３に示すように、実例としてのみ、対物レンズ系８は、（以下でさらに詳細に説明することにする）ＮＰＳ２４が設けられた対物レンズ１７を含む。

図２及び３において、対物レンズ１７が、無限−共役モードで使用される、ハイブリッドレンズ、すなわち、ＮＰＳ２４及び屈折素子を組み合わせるレンズとして形成されることが、留意される。このようなハイブリッドレンズを、レンズ１７の入射面に階段のプロフィールを適用することによって、例えばＵＶ硬化ラッカーの光重合を使用する、例えばリソグラフィーの工程によって、形成することができ、それによって都合良くは、作ることが容易であるＮＰＳ２４に帰着する。あるいは、対物レンズ１７を、ダイヤモンド旋削によって作ることができる。

また、図２及び３において、対物レンズ１７が、凸−凸レンズとして形成されることが、留意される。しかしながら、平−凸レンズ又は凸−凹レンズのような他のレンズ素子のタイプを、使用することができる。さらに、対物レンズ１７は、単レンズである。あるいは、対物レンズ１７は、二つ以上のレンズ素子を含有する複合レンズであってもよい。

第一のモードにおける走査の間に、記録担体３は、（図２及び３に示さない）主軸上で回転し、次に、情報層２は、透明層５を通じて走査される。集束する放射ビーム１５は、情報層２上に反射し、それによって、前方の収束するビーム１５の光路に戻る反射したビーム２１を形成する。対物レンズ系８は、反射した放射ビーム２１を、反射したコリメートされた放射ビーム２２に変換する。ビームスプリッター９は、反射した放射ビーム２２の少なくとも一部分を検出系１０に向かって透過させることによって、前方の放射ビーム２０を、反射した放射ビーム２２から分離する。第二のモードにおける走査の間に、記録担体３’は、（図３に示さない）主軸上で回転し、次に、情報層２’は、透明層５’を通じて走査される。集束する放射ビーム１５’は、情報層２’上に反射し、それによって、前方の収束するビーム１５’の光路に戻る反射したビーム２１’を形成する。対物レンズ系８は、反射した放射ビーム２１’を、反射したコリメートされた放射ビーム２２’に変換する。ビームスプリッター９は、反射した放射ビーム２２’の少なくとも一部分を検出系１０に向かって透過させることによって、前方の放射ビーム２０’を、反射した放射ビーム２２’から分離する。

検出系６は、収束性のレンズ２５、並びに、第一のモードにおいては反射した放射ビーム２２の前記部分を、及び、第二のモードにおいては反射した放射ビーム２２’の前記部分を、獲得するための象限検出器２３を含む。象限検出器２３は、第一のモードにおいては反射した放射ビーム２２のその部分を、及び、第二のモードにおいては反射した放射ビーム２２’のその部分を、一つ以上の電気信号に変換する。信号の一つは、情報信号Ｉ_ｄａｔａであり、その値は、第一のモードにおいては情報層２上で走査された情報を、及び、第二のモードにおいては情報層２’上で走査された情報を、表す。情報信号Ｉ_ｄａｔａ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からの他の信号は、フォーカス誤差信号Ｉ_{ｆｏｃｕｓ}及びラジアルトラッキング誤差信号Ｉ_{ｒａｄｉａｌ}である。信号Ｉ_{ｆｏｃｕｓ}は、第一のモードにおいては走査スポット１６と情報層２の位置との間のＺ軸に沿った高さの軸上の差を、及び、第二のモードにおいては走査スポット１６’と情報層２’の位置との間のＺ軸に沿った高さの軸上の差を、表す。好ましくは、信号Ｉ_{ｆｏｃｕｓ}は、とりわけ、“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ Ｓｙｓｔｅｍｓ”と題されたＧ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ、Ｊ．Ｂｒａａｔ、Ａ．Ｈｕｊｉｓｅｒ等の本（Ａｄａｍ Ｈｉｌｇｅｒ １９８５）（ＩＳＢＮ ０−８５２７４−７８５−３）のｐｐ．７５−８０から知られている“非点収差法”によって形成される。ラジアルトラッキング誤差信号Ｉ_{ｒａｄｉａｌ}は、第一のモードにおいては走査スポット１６と走査スポット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情報層２のＸＹ平面内における距離を、及び、第二のモードにおいては走査スポット１６’と走査スポット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情報層２’のＸＹ平面内における距離を、表す。好ましくは、信号Ｉ_{ｒａｄｉａｌ}は、とりわけ、Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ等の本のｐｐ．７０−７３から知られている“ラジアルプッシュプル法”から形成される。

サーボ回路１１は、信号Ｉ_{ｆｏｃｕｓ}及びＩ_{ｒａｄｉａｌ}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Ｉ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}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、Ｚ軸に沿って対物レンズ１７の位置を制御し、それによって、第一のモードにおいては、走査スポット１６の位置を、それが、情報層２の平面と実質的に一致するように、及び、第二のモードにおいては、走査スポット１６’の位置を、それが、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軸に沿って対物レンズ１７の位置を制御し、それによって、第一のモードにおいては、走査スポット１６の径方向の位置を、それが、情報層２における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、及び、第二のモードにおいては、走査スポット１６’の径方向の位置を、それが、情報層２’における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。

今、第一及び第二のモードで動作する光走査デバイス１に用いる本発明による位相構造又はＮＰＳ２４を、さらに詳細に説明する。

図２及び３に示す第一の実施形態において、ＮＰＳ２４は、放射源７に面する第一の対物レンズ１７の側面（ここでは、“入射面”と呼ばれる）に配置される。（Ｘ_ｏ，Ｙ_ｏ，Ｚ_ｏ）は、基（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に平行な且つ対物レンズ１７の入射面と関連した直交基であり、ここで、原点“Ｏ”は、レンズの入射瞳の中心である。その実施形態に対する代替手段として、ＮＰＳ２４を、レンズ１７の他の面（ここでは、“射出面”と呼ばれる）に配置してもよい。あるいはまた、対物レンズ１７は、例えば、ＮＰＳ２４を形成する平面のレンズ素子が設けられた屈折の対物レンズ素子である。あるいはまた、ＮＰＳ２４は、対物レンズ系８と別個の光学素子に、例えば、ビームスプリッター又は四分の一波長板に設けられる。

ＮＰＳ２４は、中央部分Ｐ_１及び少なくとも一つの周辺部分Ｐ_２を含む。本説明においては、“中央部分”は、光軸（この場合には、光軸１９）上の中央に置かれると共に外側の境界を有する部分を指し、“周辺部分”は、このような中央部分の周囲に位置させられると共に内側の境界及び外側の境界を有する部分を指す。以下において、“Ｍ”は、ＮＰＳ２４の部分の合計数である。それは、２以上の整数である。“Ｐ_ｍ”は、ＮＰＳ２４のｍ番目の部分であり、ここで“ｍ”は、１とＭとの間に含まれる整数である。“Ｐ_ｍ”は、ｍ＝１の場合には中央のものであり、ｍが２以上である場合には輪状のものであることが、留意される。

さらに、部分Ｐ_１及びＰ_２の一つ、例えば部分Ｐ_２は、少なくとも、第一の角度の区分ＡＳ_２，１及び第二の区分ＡＳ_２，２に分割される。第一の角度の区分ＡＳ_２，１は、第一のモードにおいては放射ビーム１５に第一の波面の変更ΔＷ_{２，１，１}を、及び、第二のモードにおいては放射ビーム１５’に第二の波面の変更ΔＷ_{２，１，２}を、導入する。第二の角度の区分ＡＳ_２，２は、第一のモードにおいては放射ビーム１５に第三の波面の変更ΔＷ_{２，２，１}を、及び、第二のモードにおいては放射ビーム１５’に第四の波面の変更ΔＷ_{２，２，２}を、導入する。部分Ｐ_２が、第一のモードにおいては放射ビーム１５に、結果として生じる波面の変更（ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}）を、及び、第二のモードにおいては放射ビーム１５’に、結果として生じる波面の変更（ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}）を、導入することが、留意される。加えて、波面の変更ΔＷ_{２，１，１}、ΔＷ_{２，１，２}、ΔＷ_{２，２，１}、及びΔＷ_{２，２，２}は、第二のモード及び第一のモードにおける結果として生じる波面の変更（ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}）及び（ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}）の間の差（ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}）−（ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}）が、非対称である、すなわち、光軸１９に関して２πにわたって回転対称でないようなものである。

以下において、“Ｊ_ｍ”は、部分Ｐ_ｍについての角度の区分の合計数である。それは、２以上の整数である。“ＡＳ_ｍ，ｊ”は、部分Ｐ_ｍのｊ番目の角度の区分であり、ここで“ｊ”は、１とＪ_ｍとの間に含まれる整数である。“ｈ_ｍ，ｊ”は、部分Ｐ_ｍのｊ番目の角度の区分の階段の高さである。“ΔＷ_{ｍ，ｊ，ｓ}”は、光走査デバイスのｓ番目の動作モードにおいて角度の区分ＡＳ_ｍ，ｊによって導入される波面の変更である。“ΔΦ_{ｍ，ｊ，ｓ}”は、式（０ａ）に従った波面の変更ΔＷ_{ｍ，ｊ，ｓ}と関連した位相変化である。ｓ番目のモードにおける波面の変更ΔＷ_{ｍ，ｊ，ｓ}が、波面の任意の点について実質的に一定であることが、留意される。また。階段の高さｈ_ｍ，ｊを有する角度の区分ＡＳ_ｍ，ｊが、以下の

のようなｓ番目の動作モードにおける位相変化ΔΦ_{ｍ，ｊ，ｓ}を導入し、ここで、“λ_ｓ”は、ｓ番目のモードにおけるＮＰＳ２４を通り抜ける放射ビームの波長であり、“ｎ_０”は、隣接する媒体の屈折率であり、すなわち、以下において、実例としてのみ、空気、すなわちｎ_０＝１であることも留意される。

上述したＮＰＳ２４の改善として、階段の高さｈ_ｍ，ｊは、ＮＰＳ２４が、第一及び第二のモードの一つにおいて、例えば、第一のモードにおいて、実質的に平坦な波面の変更を導入するように、選ばれる。以下において、第一のモードにおける放射ビーム１５の波長λ_１は、設計波長λ_ｒｅｆと呼ばれる。その結果として、階段の高さｈ_ｍ，ｊは、第一のモードにおける波面の変更ΔＷ_{１，１，１}及びΔＷ_{１，２，１}の両方が、実質的に平坦である（又は第一のモードにおける位相変化ΔΦ_{ｍ，ｊ，１}の間の差が、２πの異なる倍数に、すなわち、２πを法とするゼロに実質的に等しい）と共に、第二のモードにおける結果として生じる波面の変更（ΔＷ_{１，１，２}＋ΔＷ_{１，２，２}）が、非対称であるように、選ばれる。

言い換えれば、階段の高さｈ_ｍ，ｊは、基準の高さｈ_ｒｅｆの倍数、

であるように選ばれ、ここで、“ｑ_ｍ，ｊ”は、整数であると共に、基準の高さｈ_ｒｅｆは、以下の

ように定義され、ここで、“ｎ”は、ＮＰＳ２４の屈折率である。ＮＰＳ２４を通り抜ける放射ビームの光路は、対物レンズ１７の入射瞳に対する法線に対するＮＰＳ２４に入射するビームの入射の角度に依存することが、留意される。また、階段の高さｈ_ｍ，ｊが、基準の高さｈ_ｒｅｆの倍数であるので、ＮＰＳ２４を通り抜ける放射ビームの光路は、式（３ｂ）に従って屈折率ｎに依存し、その屈折率は、次には、温度及びビームの波長に依存する。言い換えれば、第一のモードにおけるＮＰＳ２４を通り抜ける放射ビームの光路は、第二のモードにおけるものと異なる。また、ＮＰＳ２４が、平面上に（例えば、平行平面板上に）設けられる場合には、基準の高さｈ_ｒｅｆが、実質的に一定であることも留意される。さらに、ＮＰＳ２４が、曲面（例えば、レンズのもの）上に設けられる場合には、ＮＰＳ２４を、位相変化ΔΦ_{ｍ，ｊ，ｓ}が、２πの倍数に実質的に等しいように、すなわち、対物レンズ１７に入射する放射ビームの波面の曲率が、そのレンズの入射面の曲率に等しいように、階段の長さにわたって調節してもよい。

今、改善されたＮＰＳ２４のより具体的な実施形態を、放射ビーム２０が、第一のモードにおいて第一の偏光ｐ_１を有し、放射ビーム２０’が、第二のモードにおいて第二の異なる偏光ｐ_２を有し、対物レンズ１７が、偏光ｐ_１及びｐ_２に敏感な複屈折の材料を含む場合について説明する。以下において、“ｒ_０”は、ＮＰＳ２４が設けられる、対物レンズ１７の面の瞳の半径である。さらに、対物レンズ１７は、レンズの屈折率が、偏光ｐ_１又はｐ_２がｐ_ｅに等しい場合にはｎ_ｅに、及び、偏光ｐ_１又はｐ_２がｐ_０に等しい場合にはｎ_０に、等しく、ここで“ｎ_ｅ”及び“ｎ_０”が、複屈折の材料の異常光線及び常光線の屈折率であるように、整列される。また、放射ビームが、複屈折の材料の光軸に沿って伝播しないとき、対物レンズ１７は、第一のモードにおいては収差を導入しないが、第二のモードにおいては非点収差Ｗ_ａｂｂを導入する。図４は、座標系（Ｘ_０，Ｙ_０）における非点収差Ｗ_ａｂｂを表す曲面８１を示す。以下において、実例としてのみ、収差Ｗ_ａｂｂの値ＯＰＤ_ｒｍｓは、６１ｍλに等しい。

第一のモードに関して、階段の高さｈ_ｍ，ｊは、波面の変更ΔＷ_{ｍ，ｊ，ｓ}が、実質的に平坦であるように、選ばれる。このように、階段の高さｈ_ｍ，ｊは、基準の高さｈ_ｒｅｆの異なる倍数ｑ_ｍ，ｊに等しいものである。実例としてのみ、複屈折の材料が、ｎ_０＝１．５４及びｎ_ｅ＝１．５５を備えた石英である場合には、波長λ_１（すなわち、設計波長）は、４０５ｎｍに等しく、偏光ｐ_１は、ｐ_０に等しく、ｈ_ｒｅｆ＝０．７５ことが、式（３ｂ）から知られる。

第二のモードに関して、ｐ_２＝ｐ_ｅ、ｎ_ｅ＝１．５５、及びλ_２＝４０５ｎｍの場合には、ｑ_ｍ，ｊｈ_ｒｅｆに等しい階段の高さｈ_ｍ，ｊは、２πを法とするゼロと異なる位相変化ΔΦ_{ｍ，ｊ，２}を導入する。表Ｉは、整数ｑ_ｍ，ｊの異なる値についての第二のモードにおける２πを法とする位相変化ΔΦ_{ｍ，ｊ，２}の値を示す。

表Ｉ

表Ｉにおいて、位相変化ΔΦ_{ｍ，ｊ，２}は、２πを法とする位相変化の限定された数の異なる値に実質的に等しいことが、留意される。この限定された数を、例えば２００１年４月５日に出願された欧州特許出願第０１２０１２５５．５号から知られるような、連分数の理論に基づいて計算してもよい。

整数ｑ_ｍ，ｊは、ＮＰＳ２４が、非点収差の波面収差Ｗ_ａｓｔを補償するように、すなわち、結果として生じる波面の変更

及び非点収差の波面収差Ｗ_ａｓｔの和が、実質的にゼロに等しいように、選ばれる。その結果として、対称性の理由のために、ＮＰＳ２４は、三つの部分（Ｍ＝３）、中央部分Ｐ_１、周辺部分Ｐ_２、及び別の周辺部分Ｐ_３を含む。部分Ｐ_１は、一つの角度の区分ＡＳ_１，１（Ｊ_１＝１）を含み、部分Ｐ_２は、四つの角度の区分ＡＳ_２，１、ＡＳ_２，２、ＡＳ_２，３、及びＡＳ_２，４（Ｊ_２＝４）を含み、部分Ｐ_３は、四つの角度の区分ＡＳ_３，１、ＡＳ_３，２、ＡＳ_３，３、及びＡＳ_３，４（Ｊ_３＝４）を含む。角度の区分ＡＳ_ｍ，ｊの各々は、最小の半径ｒ_ｍｉｎ（ＡＳ_ｍ，ｊ）、最大の半径ｒ_ｍａｘ（ＡＳ_ｍ，ｊ）、最小の角度θ_ｍｉｎ（ＡＳ_ｍ，ｊ）、及び最大の角度θ_ｍａｘ（ＡＳ_ｍ，ｊ）によって定義される。ＮＰＳ２４のその改善された実施形態に関して、角度の区分ＡＳ_ｍ，ｊが、最小及び最大の角度θ_ｍｉｎ（ＡＳ_ｍ，ｊ）及びθ_ｍａｘ（ＡＳ_ｍ，ｊ）の間に含まれる角度の範囲にわたってＺ_０軸（すなわち、対物レンズ１７の光軸）に関して回転対称であることが、留意される。表ＩＩは、角度の区分ＡＳ_ｍ，ｊの“最適化された帯域”、すなわち、半径ｒ_ｍｉｎ（ＡＳ_ｍ，ｊ）及びｒ_ｍａｘ（ＡＳ_ｍ，ｊ）並びに角度θ_ｍｉｎ（ＡＳ_ｍ，ｊ）及びθ_ｍａｘ（ＡＳ_ｍ，ｊ）を示す。また、表ＩＩは、ｐ_１＝ｐ_０、表Ｉで与えられた位相変化ΔΦ_{ｍ，ｊ，２}、及び、例えば、ＮＰＳを採用してＤＶＤ形式のディスク及びＣＤ形式のディスクを走査することに適切な対物レンズをどのように作るかを記載している、Ｂ．Ｈ．Ｗ．Ｈｅｎｄｒｉｋｓ、Ｊ．Ｅ．ｄｅ Ｖｒｉｅｓ、及びＨ．Ｐ．Ｕｒｂａｃｈによる論文“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｎ−ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｐｈａｓｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．４０（２００１）ｐｐ．６５４８−６５６０から知られている方法に従った波面収差Ｗ_ａｂｂ（図４参照）の場合を指す。

表ＩＩ

表ＩＩＩは、表ＩＩに定義したような角度の区分ＡＳ_ｍ，ｊについての階段の高さｈ_ｍ，ｊを示す。

表ＩＩＩ

表ＩＩＩにおいて、いくつかの階段の高さは、例えば角度の区分ＡＳ_２，１に関しては、負の値を有することが、留意される。本説明においては、階段の高さの負の値は、非周期的な階段のプロフィールを有する本体、ここでは対物レンズ１７における、上昇の代わりに、陥凹を示す。

さらに詳細については、板の負の階段の高さを記載している欧州特許出願第１，１７９，２１２−Ａ号を参照のこと。

図５Ａは、表ＩＩＩに従って設計されたＮＰＳ２４の透視図を示す。図５Ｂは、対物レンズ１７の入射瞳の側から見たそのＮＰＳの正面図を示す。図５Ｂにおいて、角度の区分ＡＳ_２，ｊの間における分界線が、角度の区分ＡＳ_３，ｊの間におけるものと整列される象限の配置に従って、角度の区分が、配置されることが、留意される。また、ＮＰＳ２４の階段のプロフィールは、それぞれ隣接する角度の区分Ｓ_{ｍ，ｊ＋１}及びＳ_ｍ，ｊ又はＳ_{ｍ＋１，ｊ}及びＳ_ｍ，ｊの間における相対的な階段の高さｈ_{ｍ，ｊ＋１}−ｈ_ｍ，ｊ又はｈ_{ｍ＋１，ｊ}−ｈ_ｍ，ｊが、ａλ_１に実質的に等しい光路を有する相対的な階段の高さを含み、ここで“ａ”は、整数であると共にａ＞１であり、“λ_１”は、設計波長であるように、設計されることも留意される。言い換えれば、このような相対的な階段の高さは、基準の高さｈ_ｒｅｆよりも高い。

図６は、図４に示す波面収差Ｗ_ａｂｂ及び図５Ａ及び５Ｂに示すＮＰＳ２４によって導入される波面の変更

の和

を表す面８２を示す。

表ＩＶは、それぞれ、図４に示す波面収差Ｗ_ａｂｂを補償するための図５Ａに示すＮＰＳ２４無し及び有りの値ＯＰＤ_ｒｍｓ［Ｗ_ａｂｂ］及び

を示す。これらの値を、光線追跡のシミュレーションから計算しておいた。

表ＩＶ

図５Ａ及び５Ｂに示すＮＰＳ２４が、複屈折の対物レンズ１７によって導入される非点収差Ｗ_ａｂｂのおおよそ５０％を補償することが、留意される。また、表ＩＶにおいて、値

が、表ＩＶに従ってＮＰＳ２４について、回折限界よりも下にある、すなわち、７０ｍλ未満であり、それによって、任意の形式の光記録担体が、光走査デバイスにこのようなＮＰＳが設けられない場合に関してＯＰＤ_ｒｍｓの点で顕著な改善と共に、走査されることを可能にすることも留意される。

また、上述したようなＮＰＳ２４が設けられたレンズ１７のような複屈折のレンズが、例えば二重層について無限共役を形成するためのレンズ系を形成することも留意される。それらの二つの情報層の一つが、第一のモードにおいて、所定の偏光を有する放射ビームによって走査され、他の情報層は、第二のモードにおいて、異なる偏光を有する別の放射ビームによって走査される。このように、複屈折のレンズが、第二のモードにおいて非点収差を導入すると共に第一のモードにおいて非点収差を導入しない一方で、ＮＰＳは、それに応じて、第二のモードにおいてこのような非点収差を補償すると共に第一のモードにおいては光学的に不活性である。

上述の実施形態において、複屈折の対物レンズと適合する光走査デバイスを説明する一方で、本発明による走査デバイスを、代わりに、走査される任意の他のタイプの光記録担体に使用することができることは、認識されることである。複屈折の材料の使用は、本発明に必須ではないことが、留意される。

上述した位相構造の代替手段は、導入される任意の非対称な波面の変更、例えば図１Ａに示すようなコマの波面の変更について、設計される。このような波面の変更を表す数学的関数についてのより多くの情報については、例えば、“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ”と題されたＭ．Ｂｏｒｎ ａｎｄ Ｅ．Ｗｏｌｆによる本（Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ ６ｔｈ Ｅｄ．）（ＩＳＢＮ ０−０８−０２６４８２−４）のｐｐ．４６４−４７０を参照のこと。

あるいはまた、位相構造には、上述したもの以外の多くの部分及び角度の区分を設けてもよい。数Ｍ及び／又は数Ｊ_ｍが、大きければ大きいほど、対物レンズによって導入される収差Ｗ_ａｂｂの補償は、良好になることが、留意される。しかしながら、これは、特に製造の点で、ＮＰＳの複雑さを増加させることに帰着するであろう。従って、補償と製造との間の妥協点を見出す必要がある。

あるいはまた、角度の区分は、図５Ｂに示す象限の配置以外の配置に設けられる。図８Ａ及び８Ｂは、図５Ｂに示す位相構造の二つの代替手段の二つの正面図を示す。図８Ａに示すように、ＮＰＳ２４’は、二つの部分Ｐ_１’及びＰ_２’を有し、ここで部分Ｐ_１’は、二つの角度の区分ＡＳ’_１，１及びＡＳ’_１，２に分割され、部分Ｐ_２’は、二つの角度の区分ＡＳ’_２，１及びＡＳ’_２，２に分割される。同様に、図８Ｂに示すＮＰＳ２４’’は、二つの部分Ｐ_１’’及びＰ_２’’並びに四つの角度の区分ＡＳ’’_１，１、ＡＳ’’_１，２、ＡＳ’’_２，１、及びＡＳ’’_２，２を有する。角度の区分ＡＳ’’_１，１及びＡＳ’’_１，２の間における分界線が、角度の区分ＡＳ’’_２，１及びＡＳ’’_２，２の間における分界線とゼロでない角度αを形成する一方で、角度の区分ＡＳ’_１，１及びＡＳ’_１，２の間における分界線が、角度の区分ＡＳ’_２，１及びＡＳ’_２，２の間における分界線と整列されることが、留意される。言い換えれば、ＮＰＳの部分のこれらの異なる可能な配置は、ＮＰＳを通り抜ける放射ビームに任意の非対称な波面の変更を導入することを可能にする。

対物レンズの入射面上に配置される位相構造に対する別の代替手段は、板のような任意の形状のものであってもよい。さらに、本発明によるＮＰＳが設けられたこのような板の改善として、被覆層が、位相構造が、平面板を形成するように、角度の区分に配置される。図７は、このような改善を示し、ここで、ＮＰＳ２４を含む板８９に被覆層９０が設けられる。実例としてのみ、被覆層９０は、板８９の複屈折の材料の屈折率ｎ_０に実質的に等しい屈折率を有する等方的な材料で作られる。本説明において、二つの屈折率ｎ_ａ及びｎ_ｂは、実質的に等しく、ここで｜ｎ_ａ−ｎ_ｂ｜は、好ましくは０．０１以下、より好ましくは０．００５以下であり、ここで値０．０１及び０．００５は、任意の選択の事項である。第一のモードにおいては、改善されたＮＰＳ２４を通り抜ける放射ビームの偏光は、ＮＰＳ２４の屈折率が、ｎ_０に等しいようなものである。そのモードにおいては、改善されたＮＰＳ２４は、ＮＰＳを通り抜ける放射ビームに光学的な効果を有さない。第二のモードにおいては、ＮＰＳ２４を通り抜ける放射ビームの偏光は、ＮＰＳ２４の屈折率が、ｎ_ｅに等しいようなものである。そのモードにおいては、複屈折の板８９及び等方的な被覆層９０の屈折率の間における不整合がある。位相変化ΔΦ_{ｍ，ｊ，２}を発生させるために、階段の高さｈ_ｍ，ｊは、ｈ_ｍ，ｊ＝ｈ_ｒｅｆΔΦ_{ｍ，ｊ，２}／２πに等しくなければならず、ここでｈ_ｒｅｆ＝λ_ｒｅｆ／（ｎ_ｅ−ｎ_０）である。このように、実例としてのみ、ｎ_０＝１．５、ｎ_ｅ＝１．６及びλ_ｒｅｆ＝４０５ｎｍの場合には、ｈ_ｒｅｆ＝４．０５μｍであることが、見出される。様々な高さｈ_ｍ，ｊの適切な設計によって、ＮＰＳ２４は、結果として生じる非点収差の波面の変更

を発生させる。表Ｖは、表ＩＩに定義したような角度の区分ＡＳ_ｍ，ｊについての階段の高さｈ_ｍ，ｊを示す。

表Ｖ

表ＶＩは、それぞれ、図４に示す波面収差Ｗ_ａｂｂを補償するための表Ｖに与えたようなＮＰＳ２４無し及び有りの値ＯＰＤ_ｒｍｓ［Ｗ_ａｂｂ］及び

を示す。これらの値を、光線追跡のシミュレーションから計算しておいた。

表ＶＩ

表Ｖに与えたようなＮＰＳ２４での補償に対応する値

が、表ＩＶに与えた値

（すなわち、３０ｍλ）よりも小さいことが、留意される。言い換えれば、被覆層９０が設けられたＮＰＳ２４は、被覆層９０無しにＮＰＳ２４に関して波面収差Ｗ_ａｂｂの補償を改善する。

あるいはまた、本発明による複数の位相構造を、異なる光学素子と共に、又は、一つの単一の本体に、提供してもよく、ここで、位相構造は、異なる材料を有する。

上述の光走査デバイスに対する代替手段は、上述した第一及び第二のモードと異なるモードで、例えば、（２００１年７月５日に発行された国際公開第０１／４８７４５号パンフレットに記載されているような）二つの異なる波長の二つのモードで、（２００２年２月１３日に発行された欧州特許出願公開第１．１７９．２１２号明細書に記載されているような）二つの異なる温度の二つのモードで、（Ｂ．Ｈ．Ｗ．Ｈｅｎｄｒｉｋｓ等による論文に記載されているような）二つの異なる入射角の二つのモードで、又は、（２００２年７月２２日に出願された欧州特許出願第０２０７７９９２．２号に記載されているような）三つの異なる波長の三つのモードで、動作する。

上述した光走査デバイスの別の代替手段として、ＮＰＳを通り抜ける放射ビームの偏光の少なくとも一つは、その偏光が第一の状態にあるとき平坦な波面の変更を、及び、その偏光が第二の状態にあるとき非対称な波面の変更を、ＮＰＳが導入するように、第一の状態と第二の状態との間で切り替えられる。偏光の各々の切り替えが、例えば、２００１年１２月７日に出願された欧州特許出願第０１２０４７８６．６から知られていることが、留意される。

あるいは、偏光の少なくとも一つは、その偏光が第一の状態にあるとき第一の非対称な波面の変更を、及び、その偏光が第二の状態にあるとき第二の異なる波面の変更を、ＮＰＳが導入するように、第一の状態と第二の状態との間で切り替えられる。

光走査デバイスに関係した上述した位相構造を、第一のモードで及び第二のモードで動作する、他の光学的な用途に、例えば、顕微鏡法及び写真技術において、使用してもよいことが、留意される。

Ａ及びＢは、それぞれ、コマの波面の変更及び非点収差の波面の変更の形状を示す。 第一のモードで動作するときの本発明による光走査デバイスの構成部品の概略図である。 第一のモード及び第二のモードで図２に示す光走査デバイスに用いる対物レンズを示す。 図３に示す対物レンズによって発生させられる非点収差を表す曲面を示す。 図４に示す非点収差を補償するための本発明による位相構造の透視図を示す。 図４に示す位相構造の正面図を示す。 図４に示す波面収差及び図５Ａ及び５Ｂに示す位相構造によって導入される波面の変更の和を表す面を示す。 図３に示す対物レンズ及び位相構造の配置の改善を示す。 Ａ及びＢは、図５Ｂに示す位相構造の二つの代替手段の二つの正面図を示す。

Claims (12)

1. 第一の動作モードにおいて第一の放射ビームによって第一の情報層を、及び、第二の動作モードにおいて第二の放射ビームによって第二の情報層を、走査する光走査デバイスであって、
   当該デバイスは、
   該第一及び第二の放射ビームを連続的に又は同時に放出する放射源、
   該第一及び第二の情報層の位置にそれぞれ該第一及び第二の放射ビームを収束させる対物レンズ系、並びに
   該第一及び第二の放射ビームの光路に配置される位相構造
   を含み、
   該構造は、光軸を有すると共に、径方向に非周期的な階段のプロフィールを形成する、中央部分（Ｐ_１）及び少なくとも一つの周辺部分（Ｐ_２）を含む光走査デバイスにおいて、
   該中央及び周辺部分（Ｐ_１，Ｐ_２）の一つ（Ｐ_２）は、少なくとも、該第一の動作モードにおいてそれぞれ第一の波面の変更ΔＷ_{２，１，１}及び第二の波面の変更ΔＷ_{２，２，１}を、並びに、該第二の動作モードにおいてそれぞれ第三の波面の変更ΔＷ_{２，１，２}及び第四の波面の変更ΔＷ_{２，２，２}を、導入する、それぞれ第一の階段の高さ（ｈ_２，１）及び第二の異なる階段の高さ（ｈ_２，２）を有する第一の角度の区分（ＡＳ_２，１）及び第二の角度の区分（ＡＳ_２，２）に分割され、
   差（ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}）−（ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}）は、該光軸の点で非対称であることを特徴とする光走査デバイス。
2. （ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}）−（ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}）は、非点収差、傾斜、コマ、又はクローバーのタイプのものである請求項１に記載の光走査デバイス。
3. 前記第一のモードにおける結果として生じる波面の変更ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}又は前記第二のモードにおける結果として生じる波面の変更ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}のいずれかは、実質的に平坦である請求項１に記載の光走査デバイス。
4. 前記位相構造は、前記第一のモードにおいては前記第一の放射ビームの第一の偏光（ｐ_１）に、及び、前記第二のモードにおいては前記第二の放射ビームの第二の異なる偏光（ｐ_２）に、敏感な複屈折の材料を含む請求項１に記載の光走査デバイス。
5. 前記位相構造が板を形成するように配置される被覆層をさらに含む請求項１に記載の光走査デバイス。
6. 前記高さは、隣接する階段（ＡＳ_{ｍ，ｊ＋１}，ＡＳ_ｍ，ｊ；ＡＳ_{ｍ＋１，ｊ}，ＡＳ_ｍ，ｊ）の間における相対的な階段の高さ（ｈ_{ｍ，ｊ＋１}−ｈ_ｍ，ｊ；ｈ_{ｍ＋１，ｊ}−ｈ_ｍ，ｊ）が、ａλ_１に実質的に等しい光路を有する相対的な階段の高さを含み、“ａ”が、整数且つａ＞１であり、“λ_１”が、前記第一の放射ビームの波長であるように、設計される請求項１に記載の光走査デバイス。
7. 前記位相構造は、概略円形であり、
   前記階段は、概略輪状である請求項１に記載の光走査デバイス。
8. 前記位相構造は、前記対物レンズ系のレンズの面に形成される請求項１に記載の光走査デバイス。
9. 前記位相構造は、前記放射源と前記対物レンズ系との間に設けられる光学板に形成される請求項１に記載の光走査デバイス。
10. 前記光学板は、四分の一波長板又はビームスプリッターを含む請求項９に記載の光走査デバイス。
11. 第一のモードにおいて及び第二のモードにおいて動作する位相構造であって、
    当該構造は、光軸を有すると共に、径方向に非周期的な階段のプロフィールを形成する、中央部分（Ｐ_１）及び少なくとも一つの周辺部分（Ｐ_２）を含む位相構造において、
    該中央及び周辺部分（Ｐ_１，Ｐ_２）の一つ（Ｐ_２）は、少なくとも、該第一の動作モードにおいてそれぞれ第一の波面の変更ΔＷ_{２，１，１}及び第二の波面の変更ΔＷ_{２，２，１}を、並びに、該第二の動作モードにおいてそれぞれ第三の波面の変更ΔＷ_{２，１，２}及び第四の波面の変更ΔＷ_{２，２，２}を、導入する、それぞれ第一の階段の高さ（ｈ_２，１）及び第二の異なる階段の高さ（ｈ_２，２）を有する第一の区分（ＡＳ_２，１）及び第二の区分（ＡＳ_２，２）を含み、
    差（ΔＷ_{２，１，２}＋ΔＷ_{２，２，２}）−（ΔＷ_{２，１，１}＋ΔＷ_{２，２，１}）は、非対称であることを特徴とする位相構造。
12. 第一の動作モードにおいて第一の放射ビームによって第一の情報層を、及び、第二の動作モードにおいて第二の放射ビームによって第二の情報層を、を走査する光走査デバイスに用いるレンズであって、
    当該レンズには、請求項１１に記載の位相構造が設けられるレンズ。

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