JP2008527593A - 光学スキャニング装置 - Google Patents

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Abstract

第一の光学記録担体、第二の異なる光学記録担体及び第三の異なる光学記録担体を走査するための光学スキャニング装置であり、各光学記録担体は情報層を有する。そのスキャニング装置は、第一、第二及び第三の波長をそれぞれ有する上記第一、第二及び第三の記録担体を走査するために第一、第二及び第三の放射線ビームを発出するよう配置される放射線源システム、及び、第一、第二及び第三の波面修正を上記第一、第二及び第三の放射線ビームにそれぞれ取り入れるよう配置される回折構造（３４）を含む。その回折構造は、複数の段差（３８）を有する面を含み、各段差は、上記第一、第二及び第三の波面修正の形を制御する段差高（ｈj）を有し、その回折構造は、５０未満のアッベ数を有する物質から形成され、それによって、上記第一、第二及び第三の波面修正の形を更に制御するために、上記第一、第二及び第三の波長の間に分散が与えられることを特徴とする。

Description

本発明は、各種光学記録担体を走査するための光学スキャニング装置に関し、特に、排他的ではないが、異なる情報層深さを有する光学記録担体を走査するための光学スキャニング装置に関する。
光学記録担体を用いたデータストレージの分野は、現在、集中的に研究されている技術領域である。コンパクトディスク（ＣＤ）、従来型のデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）及びブルーレイ（登録商標）ディスク（ＢＤ）等のような多くの光学記録担体のフォーマットが存在する。これらのフォーマットは、読み出し専用バージョン（ＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＢＤ−ＲＯＭ）、書き込み可能バージョン（ＣＤ−Ｒ／ＤＶＤ−Ｒ／ＢＤ−Ｒ）、書き換え可能バージョン（ＣＲ−ＲＷ／ＤＶＤ−ＲＷ／ＢＤ−ＲＥ）、及び、オーディオバージョン（ＣＤ−Ａ）を含む、様々なタイプが利用可能である。光学記録担体の異なるフォーマットを走査するためには、異なる波長を有する放射線ビームを使用する必要がある。この波長は、ＣＤ走査用が約７９０ｎｍ、ＤＶＤ走査用が約６６０ｎｍ、及び、ＢＤ走査用が約４０５ｎｍである。
異なる光学ディスクフォーマットは、異なる最大容量でデータを保存することができる。この最大容量は、そのディスクを走査するために必要な、その放射線ビームの波長とその対物レンズの開口数（ＮＡ）とに関連する。走査とは、ディスク上のデータの読み出し、及び／又は、書き込みを含んでもよい。
光学ディスク上のデータは、情報層に保存される。そのディスクの情報層は、所定の厚さを持つカバー層で保護される。異なる光学ディスクフォーマットは、異なる厚さのカバー層を有してもよく、例えば、ＣＤのカバー層の厚さは、約１．２ｍｍであり、ＤＶＤは、約０．６ｍｍであり、ＢＤは、約０．１ｍｍである。所定フォーマットの光学ディスクを走査するとき、その放射線ビームは、その情報層上の点に集束される。その放射線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線ビームに取り入れられる。取り入れられた球面収差の量は、そのカバー層の厚さ、その放射線ビームの波長、及び、その対物レンズの開口数に依存する。そのディスクのカバー層への到達に先だって、その放射線ビームは、既に所定の球面収差を有している必要がある。そのカバー層によって取り入れられる球面収差と組み合わせて、その放射線ビームがそのディスクの情報層の上に正確に集束されるようにするためである。異なるカバー層厚さを持つ異なるディスクを走査するために、その放射線ビームは、そのカバー層に至る前に、異なる球面収差を有している必要がある。これは、その情報層上におけるその放射線ビームの正確な集束を確かなものとする。
例えば、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤといった、多くの異なるディスクフォーマットを走査できる一つの光学装置を有することが望ましい。そのような装置は、しばしば、設計が比較的困難である。一つには、異なるカバー層厚さが、そのカバー層に達する前の適切な放射線ビームの異なる球面収差を必要とするからである。
更に、そのスキャニング装置によってその放射線ビームの球面収差に取り入れられる何れの位相誤差をも最小化することによって、一つのディスクフォーマットの走査の正確度を最大化することがしばしば望ましい。しかしながら、一つのディスクフォーマットに対する正確度を最大化することは、しばしば、追加的な位相誤差を、他のディスクフォーマットを走査するその放射線ビームに導入させ、その結果、これらのフォーマットの走査精度を低減させてしまう。
欧州特許出願ＥＰ１５００９５６号は、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ及び０．１ｍｍの情報層深さを有する高密度光学ディスクといった異なる光学ディスクフォーマットを、異なる波長を有する放射線ビームを用いて走査するための光学スキャニング装置を開示する。そのスキャニング装置は、異なる深さを持つ一群の溝の繰り返しパターンを持つ少なくとも一つの表面を有する二色性ホログラフィックエレメント含む。一実施例では、その群は、五つの溝を有し、それぞれ深さが異なる。その二色性のホログラフィックエレメントは、ＤＶＤ及びＣＤを走査するためにその放射線ビームを回折するが、高密度ディスクを走査するためのその放射線ビームは、影響を受けることなく、そのホログラフィックエレメントを通過する。
欧州特許出願公開第１５００９５６号明細書 G.Bouwhuis, J. Braat, A. Huijser著"Principles of Optical Disc Systems (Adam Hilger 1985年) (ISBN 0-85274-785-3)"
本発明の目的は、高いレベルの正確度で異なる光学記録担体を走査するための光学スキャニング装置を提供することである。
本発明に従って、光学スキャニング装置は、第一の光学記録担体、第二の異なる光学記録担体、及び、第三の異なる光学記録担体を走査するために提供され、各記録担体は、情報層を有し、そのスキャニング装置は、
ａ）第一、第二及び第三の波長を有する上記第一、第二及び第三の記録担体を走査するために、それぞれ、第一、第二及び第三の放射線ビームを発出するために配置される放射線源システム；及び
ｂ）第一、第二及び第三の波面修正をそれぞれ第一、第二及び第三の放射線ビームに導入するために配置される回折構造であって、その回折構造は、複数の段差を有する面を含み、各段差は、第一、第二及び第三の波面修正の形を制御する段差高を有するところの回折構造を含み、かつ、
その回折構造は、５０未満のアッベ数を有する物質から形成され、それによって、上記第一、第二及び第三の波面修正の形を更に制御できるよう、上記第一、第二及び第三の波長の間に分散が与えられることを特徴とする。
５０未満のアッベ数を有する物質の使用は、各波面修正の形にある程度の制御性を与える。この制御は、高効率の方法で、かつ、その回折構造の段差高によって与えられるその制御との組み合わせで実現されるべき各波面修正の導入を可能にし、各光学記録担体が高いレベルの正確度で走査されるよう、所望の量の球面収差が各放射線ビームに導入され得る。
好適な実施例では、上記回折構造は、選択された回折次数に従って、第一、第二及び第三の放射線ビームのそれぞれを回折するよう配置される。
各放射線ビームの回折は、各波面修正の形に寄与し、所望の量の球面収差が各放射線ビームに導入され得るようにする。
さらに、第一、第二及び第三の光学記録担体の情報層は、好適には、それぞれ、第一の情報層深さ、第二の異なる情報層深さ、及び、第三の異なる情報層深さの状態にある。
その分散及びその段差高の双方によって与えられるその波面修正の形の制御は、異なるフォーマットの光学記録担体が走査されることを可能にする。各フォーマットのその情報層がその担体内で異なる深さの状態にあるので、その担体の正確な走査を提供するために、導入される球面収差の適切な量が制御されてもよい。
本発明の更なる特徴及び有利点が、添付図を参照しながら例示のためにのみ与えられる本発明の好適な実施例の以下の説明から、明らかになる。
図１は、第一、第二及び第三の異なる放射線ビームのそれぞれで第一、第二及び第三の光学記録担体を走査するための光学スキャニング装置を図式的に示す。第一光学記録担体３’は、図示され、第一放射線ビーム４’を用いて走査される第一情報層２’を有する。第一光学記録担体３’は、第一情報層２’が配置される側にカバー層５’を含む。カバー層５’から見て外方に向く情報層の側は、保護層６’によって環境の影響から保護される。カバー層５’は、第一情報層２’のための機械的サポートを提供することにより、第一光学記録担体の基板として機能する。或いは、カバー層５’は、第一情報層２’を保護する機能しか持たないものであってもよく、機械的サポートは、第一情報層２’の他の側の層である、例えば、保護層６’、又は、最上の情報層に接する追加の情報層とカバー層とによって与えられる。第一情報層２’は、カバー層５’の厚さに相当する第一情報層深さｄ１を有する。第二及び第三光学記録担体は、第二及び第三の異なる情報層深さｄ２、ｄ３をそれぞれ有し、第二及び第三の光学記録担体３のカバー層の厚さにそれぞれ相当する。第三情報層深さｄ３は、第一情報層深さｄ１よりも小さい第二情報層深さｄ２よりも小さく、すなわち、ｄ３＜ｄ２＜ｄ１である。第一情報層２’は、第一光学記録担体３’の表面である。同様に、第二及び第三情報層は、第二及び第三光学記録担体の表面である。この表面は、少なくとも一つのトラック、すなわち、集束放射線のスポットが追跡することとなっている経路を含む。その経路には、光学的に読み取り可能なマークが情報を表すために配置される。そのマークは、例えば、周囲とは異なる反射率又は磁化方向を持つピット又はエリアの形式であってもよい。第一光学記録担体３’がディスクの形状を有する場合、次のものが、所与のトラックに関して規定される。“半径方向”は、基準軸であるＸ軸の方向であり、そのトラックとそのディスクの中心との間にあり、また、“接線方向”は、別の軸であるＹ軸の方向であり、そのトラックに対して接線方向であり、かつ、Ｘ軸に垂直である。この実施例では、第一光学記録担体３’は、コンパクトディスク（ＣＤ）で、かつ、第一情報層深さｄ１が約１．２ｍｍであり、第二光学記録担体３は、従来のデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）で、かつ、第二情報層深さｄ２が約０．６ｍｍであり、また、第三光学記録担体は、ブルーレイ（登録商標）ディスク（ＢＤ）であり、第三情報層深さｄ３が約０．１ｍｍである。
図１に示されるように、光学スキャニング装置１は、光軸ＯＡを有し、放射線源システム７、コリメータレンズ１８、ビームスプリッタ９、光学システム８及び検出システム１０を含む。更に、光学スキャニング装置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及び誤り訂正のための情報処理ユニット１４を含む。
放射線源システム７は、第一の放射線ビーム４’、第二の放射線ビーム、及び／又は、第三の異なる放射線ビーム（図１には示されない。）を連続的かつ同時に発出するために配置される。例えば、放射線源７は、放射線ビーム４’を連続的に供給するために調整可能な半導体レーザ、又は、同時かつ連続的にこれらの放射線ビームを供給するための三つの半導体レーザの何れかを含んでもよい。第一放射線ビーム４’は、第一の所定波長λＣを有し、第二放射線ビームは、第二の異なる所定波長λＤを有し、かつ、第三放射線ビームは、第二の異なる所定波長λＢを有する。この実施例では、第三波長λＢは、第二波長λＤより短く、かつ、第二波長λＤは、第一波長λＣより短い。この実施例では、第一波長λＣ、第二波長λＤ、第三波長λＢは、それぞれ、λＣに対しては約７７０ｎｍ〜約８１０ｎｍの範囲内であり、λＤに対しては約６４０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲内であり、λＢに対しては約４００ｎｍ〜約４２０ｎｍの範囲内であり、好適には、約７９０ｎｍ、約６６０ｎｍ、約４０５ｎｍである。第一、第二及び第三放射線ビームは、それぞれ、約０．５、約０．６５、約０．８５の開口数（ＮＡ）を有する。
コリメータレンズ１８は、第一放射線ビーム４’を第一の実質的に平行にされたビーム２０’に変換するために、光軸ＯＡ上に配置される。同様に、それは、第二及び第三の放射線ビームを、第二の実質的に平行にされたビーム及び第三の実質的に平行にされたビーム（図１には示されない。）に変換する。
ビームスプリッタ９は、第一、第二及び第三の平行になった放射線ビーム２０’を光学システム８に伝えるために配置される。ビームスプリッタ９は、好適には、立方体のビームスプリッタである。
光学システム８は、第一、第二及び第三の平行にされた放射線ビーム２０’を、それぞれ、第一（３’）、第二及び第三の光学記録担体における所望の焦点にフォーカスするために配置される。第一（２０’）、第二及び第三の放射線ビームのための所望の焦点は、それぞれ、第一（１６’）、第二及び第三のスキャニングスポットである。各スキャニングスポットは、適切な情報記録担体の情報層２’上の位置に対応する。各スキャニングスポットは、好適には、実質的に回折限界であり、７２ｍλより小さい波面収差を有する。
走査中、第一光学記録担体３’は、スピンドル（図１には示されない。）上で回転し、かつ、第一情報層２’は、そこで、カバー層５’を通して走査される。集束第一放射線ビーム２０’は、第一情報層２’で反射し、それにより、光学システム８によって供給される前方収束の集束第一放射線ビームの光路に返る反射第一放射線ビームを形成する。光学システム８は、その反射第一放射線ビームを反射平行第一放射線ビーム２２’に変換する。ビームスプリッタ９は、その反射第一放射線ビーム２２’の少なくとも一部を検出システム１０の方に伝えることで、その前方第一放射線ビーム２０’をその反射第一放射線ビーム２２’から分離する。
検出システム１０は、収束レンズ２５とその反射第一放射線ビーム２２’の上述の部分を捕らえるため、かつ、それを一又は二以上の電気信号に変換するために配置される象限検出器２３とを含む。その信号の一つは、情報信号Ｉdataであり、その値は、情報層２’で走査された情報を表す。情報信号Ｉdataは、誤り訂正のために情報処理ユニット１４で処理される。検出システム１０からの他の信号は、フォーカスエラー信号Ｉfocus及びラジアルトラッキングエラー信号Ｉradialである。信号Ｉfocusは、第一スキャニングスポット１６’と第一情報層２’の位置との間の、光軸ＯＡに沿った高さの軸上の差を表す。この信号は、好適には、“非点収差法”によって形成され、それは、とりわけ、G.Bouwhuis, J. Braat, A. Huijserらによる“Principles of Optical Disc Systems (Adam Hilger 1985) (ISBN 0-85274-785-3)”という題名の書籍の７５〜８０ページで知られている。この集束方法に従った非点収差を創出するための装置は、図示されていない。ラジアルトラッキングエラー信号Ｉradialは、第一スキャニングスポット１６’と第一スキャニングスポット１６’によって追跡されることとなっている第一情報層２’におけるトラックの中心との間の、第一情報層２’のＸＹ平面における距離を表す。この信号は、好適には、“ラジアルプッシュプル法”によって形成され、それは、とりわけ、G.Bouwhuisによるその書籍の７０〜７３ページで知られている。
サーボ回路１１は、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をそれぞれ制御するために、信号Ｉfocus及び信号Ｉradialに応じて、サーボ制御信号Ｉcontrolを供給するために配置される。フォーカスアクチュエータ１２は、光学システム８のレンズの位置を光軸ＯＡに沿って制御し、それにより、第一スキャニングスポット１６’の位置を制御して、それが実質的に第一情報層２’の面に一致するようにする。ラジアルアクチュエータ１３は、光学システム８のレンズの位置をＸ軸に沿って制御し、それにより、第一スキャニングスポット１６’のラジアル位置を制御して、それが実質的に第一情報層２’で追跡されることとなっているトラックの中心線に一致するようにする。
図２は、光学スキャニング装置１の光学システム８を図式的に示す。本発明の実施例に従って、光学システム８は、第一、第二及び第三の異なる球面収差の量を、第一、第二及び第三の放射線ビームにそれぞれ導入するよう配置される。各放射線ビームに対して、その導入された球面収差の量は、走査される担体のカバー層によって導入された球面収差の量により相殺される。このようにして、各放射線ビームは、適切な記録担体の情報層上のスキャニングスポット上に正確に集束され得る。
光学システム８は、互換性プレート３０及びレンズ３２を含み、双方が光軸ＯＡ上に配置される。レンズ３２は、対物レンズであり、かつ、光学記録担体から見て外方を向く非球面を有する。レンズ３２は、ガラスで形成されてもよい。レンズ３２は、互換性プレート３０無しで動作している場合、約０．１ｎｍの第三情報層深さｄ３を持つカバー層を通して、およそ第三波長λＢと約０．８５の開口数（ＮＡ）とを持つ平行放射線ビームを、第三スキャニングスポット上に集束するよう配置される。
互換性プレート３０は、第一のＮＡ、第二の異なるＮＡ、及び、第三の異なるＮＡを有する。第一、第二及び第三のＮＡは、それぞれ、約０．５、約０．６５及び約０．８５であり、第一放射線ビーム４’のＮＡ、第二放射線ビームのＮＡ及び第三放射線ビームのＮＡに対応する。０．５のＮＡに対応する互換性プレート３０の領域内において、プレート３０は、図３において、断面で、かつ、正確な縮尺ではなく概略的に示される回折構造３４を含む。光軸ＯＡは、回折構造３４の中心を通過する。
回折構造３４は、複数の段差３８を持つ表面３６を有する。回折構造３４は、第一、第二及び第三の波面修正ＷＭ１、ＷＭ２、ＷＭ３を第一、第二及び第三の放射線ビームにそれぞれ導入する。段差３８のそれぞれは、位相基準面４０から光軸ＯＡに平行な方向に取られる段差高ｈｊを有し、それは、各波面修正ＷＭ１、ＷＭ２、ＷＭ３の形を制御する。整数ｊは、下記で規定される。段差３８のそれぞれは、光軸ＯＡから延びる半径ｒに沿って取られる同じ大きさの幅を有する。
段差３８のそれぞれは、環状であり、かつ、光軸ＯＡ周りを中心とする。段差３８は、セット４２で配置され、セット４２のそれぞれは、同じ数Ｎの段差３８を有し、それらは、隣接し、かつ、セット４２のそれぞれにおいて同じとなる一連の段差高ｈｊに従って配置される。一連の段差３８のそれぞれは、本明細書で与えられる説明の目的のため、整数ｊを用いてラベルされ、そこで、例えば、ｊは、１、２、．．．、Ｎ−１である。セット４２のそれぞれにおいて、段差３８があり、Ｊ＝Ｎで、段差高ｈNは、０となる。このＪ＝Ｎの段差は、構造３４における位相基準面４０の位置を規定する。段差高ｈjの更なる説明が下記に与えられる。セット４２は、この実施例では、半径ｒに沿って、表面３６を横切って周期的に繰り返すよう配置される。
回折構造３４は、５０未満のアッベ数Ｖを持つ物質から形成される。アッベ数Ｖは、様々な波長の放射線に対する物質の分散を示す。比較的高いアッベ数は、比較的低い分散を示し、比較的低いアッベ数は、比較的高い分散を示す。構造３４の分散は、第一、第二及び第三の波面修正ＷＭ１、ＷＭ２、ＷＭ３を更に制御する。
分散は、通常、関係（１）に従ってアッベ数により特徴付けられる。
Figure 2008527593
 ここで、ｎ１、ｎ２及びｎ３は、それぞれ、０．５８７６μｍ、０．４８６１μｍ、０．０．６５６３μｍの波長λを有する放射線ビームに対する屈折率とされる。
回折構造３４の設計は、屈折率ｎが、“コーシーの公式”である関係（２）に従って、その放射線の波長λと共に変化するという想定に基づく。
Figure 2008527593
 ここで、ａ及びｂは定数である。
第一放射線ビーム（ＣＤ）及び第三放射線ビーム（ＢＤ）に対する屈折率ｎC、ｎBは、それぞれ、関係（３）及び（４）で表現され得る。
Figure 2008527593
Figure 2008527593
 ここで、ｎDは、第二放射線ビーム（ＤＶＤ）に対する屈折率であり、κは、関係（５）に従って、アッベ数Ｖに関して規定される分散パラメータである。
Figure 2008527593
 回折構造３４は、選択された回折次数に従って、５０％より大きい、より好適には７０％より大きい、最も好適には８０％より大きい回折効率で、各放射線ビームを回折する。段差３８のそれぞれは、位相後退の量であるモジュロ２πを第一、第二及び第三放射線ビームに導入する。異なる段差高ｈjは、位相後退の量を決定する。段差群の段差高ｈjは、“ブレーズド”タイプの回折格子によって導入される回折次数に近い、少なくとも一つの回折次数を、少なくとも一つの放射線ビームに導入するために配置される。この実施例では、第一、第二及び第三の放射線ビームは、それぞれ、＋１、０及び−１の次数に回折される。
回折構造３４によって第一、第二及び第三放射線ビームに導入される位相φC、φD、φBは、関係（６）、（７）及び（８）に従って決定される。
Figure 2008527593
Figure 2008527593
Figure 2008527593
 ここで、δC,j、δD,j、δB,jは、それぞれ、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対する段差ｊのそれぞれに対する位相誤差であり、それらは、第一、第二及び第三放射線ビームに導入される。位相誤差δは、段差ｊによって放射線ビームに導入される、位相後退の、理想的な量と実際の量との間の差である。ゼロの位相誤差δは、位相誤差の理想的な量の導入に相当する。これは、理想的かつ最大の回折効率ηでその放射線ビームを所望の次数に回折させる。所望の次数がゼロである場合、回折効率ηは、１００％である。回折次数がゼロでないものに対しては、回折効率ηは、［sin(πm/N)/(πm/N)］2の関係によって決定され、ここで、ｍは、ゼロでない回折次数である。ｋは、ある特定の波長λC、λD、λBに対する段差ｊのための第一、第二及び第三の波長λC、λD、λBの倍数を示す整数である。段差高ｈjのそれぞれは、整数ｋと第一、第二及び第三の波長λC、λD、λBに対する単位高さｈuとの双方の倍数に対応する。単位高さｈuは、関係（９）に従って計算されてもよい。
Figure 2008527593
 段差ｊのそれぞれに対する整数ｋの値を決定するために、位相後退の理想的な量を導入するために求められる、段差ｊのそれぞれに対する理想的な段差高ｈjは、適切な波長λC、λD、λBによって計算され、かつ、分割される。計算結果の値に最も近い整数ｋの値は、特定の波長λC、λD、λBにおける段差ｊに対する整数ｋとされる。或いは、計算結果よりも低いところの、最も近い整数値ｋが採用されてもよい。
理想的には、ＣＤ、ＤＶＤ及びＤＶＤに対する位相誤差δC、δD、δBは、ＤＶＤに対する回折効率ηDが１００％となるよう、ゼロであるべきである。ＣＤ及びＢＤに対する回折効率ηC、ηBは、それぞれ、その結果として、関係（１０）及び（１１）により決定される。
Figure 2008527593
Figure 2008527593
 第一の近似において、ゼロ位相誤差（δD,j＝０）が第二波長λD（ＤＶＤ）に対して採用される。関係（１２）及び（１３）がＤＶＤに対する整数ｋD,Jの値のそれぞれを保持するようにするためである。
Figure 2008527593
Figure 2008527593
 ここで、βC,j及びβB,jは、それぞれ、ＣＤ及びＢＤの放射線ビームのための段差ｊのそれぞれに対する位相ステップの比である。
これらの位相ステップ比は、波長λC、λD、λBの比、及び、分散パラメータκに依存し、関係（１４）及び（１５）に従って決定されてもよい。
Figure 2008527593
Figure 2008527593
 整数ｋC,j及びｋB,jは、ＣＤ及びＢＤに対する位相誤差δC,j、δB,jができるだけ小さくなるように、見出され得る。回折構造３４の総位相誤差を示す適切な誤差関数は、関係（１６）に従って決定される数量Ｅである。
Figure 2008527593
 ここで、ｗは、ＣＤ／ＢＤの相対的な重み付けであり、ｗ＝１／２のように、たいてい２分の１に等しくなるよう設定される。ｗの値は、ＢＤよりもむしろＣＤに対する位相誤差を最小化することがより重要であることを示すべく（比較的大きなｗ値）、或いは、ＣＤよりもむしろＢＤに対する位相誤差を最小化することがより重要であることを示すべく（比較的小さなｗ値）、選択されてもよい。最小の総位相誤差Ｅを持つ、ＤＶＤに対する整数ｋD,jは、最も好適な設計をもたらす。ＣＤ及びＢＤに対する回折効率ηC及びηBは、関係（１７）及び（１８）に従って決定されてもよい。
Figure 2008527593
Figure 2008527593
 上述のように、ＤＶＤビームに対するゼロ位相誤差（δD,j＝０）のための回折構造３４の設計のために用いられる見積もりは、ＤＶＤビームに対するゼロでない位相誤差（δD,j≠０）が存在する回折構造３４の設計のための計算上の入力として用いられる。δD,j＝０である設計の段差高ｈjとδD,j≠０である設計の段差高ｈjとの間の差が存在する場合、ＣＤ及びＢＤに対する位相誤差δC,j、δB,jは、関係（１９）及び（２０）に従って異なる位相誤差δC,j’、δB,j’に変換される。
Figure 2008527593
Figure 2008527593
 そして、誤差関数Ｅは、関係（２１）に従ってＥ’に変換される。
Figure 2008527593
 ＤＶＤ位相誤差δD,jの最小化は、関係（２２）に従って実行される。
Figure 2008527593
 ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対する回折効率ηC、ηD、ηBは、関係（２３）、（２４）及び（２５）に従って与えられる。
Figure 2008527593
Figure 2008527593
Figure 2008527593
 ＤＶＤ位相誤差δD,jはゼロではないが、ＣＤ及びＢＤに対する回折効率ηC、ηBは、このようにして、ＤＶＤ位相誤差δD,jがゼロである場合に比べて、かなり改善される。
本発明の具体的な実施例がこれより開示され、各実施例は、上で与えられた説明に従う。好適な実施例では、回折構造３４の材料は、４０未満のアッベ数を有する。別の好適な実施例では、その材料は、３０未満のアッベ数を有し、他の好適な実施例では、その材料は、２０未満のアッベ数を有する。
本発明の実施例がこれより開示され、そこにおいて、セット４２のそれぞれは、少なくとも四つの段差３８を含む。これらの実施例では、セット４２のそれぞれは、Ｎ＝５の、五つの段差３８で構成される。
図４は、ＤＶＤ位相誤差δD,jがゼロである回折構造３４が設計された場合の総位相誤差Ｅとアッベ数Ｖとの間の関係４５を示すグラフ４４である。図５は、ＤＶＤ位相誤差δD,jがゼロである回折構造３４が設計された場合の回折効率ηとアッベ数Ｖとの間の、ＣＤに対する関係４７及びＢＤに対する関係４８を示すグラフ４６である。ＤＶＤに対する回折効率ηは、１００％である。
ＤＶＤ位相誤差δD,jがゼロである第一実施例では、最適なアッベ数Ｖが２７に等しい。回折効率は、ＣＤに対して８１％であり、ＢＤに対して７４％である。ＤＶＤに対する段差高ｈjは、整数ｋD,1＝５、ｋD,2＝９、ｋD,3＝２及びｋD,4＝７である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝４、ｋC,2＝７、ｋC,3＝１及びｋC,4＝５、並びに、ｋB,1＝８、ｋB,2＝１５、ｋB,3＝３及びｋB,4＝１２である。代替的な実施例では、整数ｋD,1＝５である第一実施例の段差高ｈjは、代わりに、整数ｋD,1＝４を有していてもよい。さらに、アッベ数Ｖは、代わりに、２４〜３０の範囲の値を有していてもよい。
図６は、ＤＶＤ位相誤差δD,jがゼロでない回折構造３４が設計された場合の総位相誤差Ｅ’とアッベ数Ｖとの間の関係５１を示すグラフ５０である。図７は、ＤＶＤ位相誤差δD,jがゼロでない回折構造３４が設計された場合の回折効率ηとアッベ数Ｖとの間の、ＣＤに対する関係５３、ＤＶＤに対する関係５４及びＢＤに対する関係５５を示すグラフ５２である。以下の実施例では、ＤＶＤに対する位相誤差δD,jは、ゼロではない。
第二の好適な実施例では、その材料は、２３〜３６の範囲のアッベ数Ｖを有し、より好適には、２７である最適なアッベ数Ｖを有する。段差高ｈjは、第一実施例のために上で説明されたものと同じ整数ｋを有する。回折効率は、ＣＤに対して８６％であり、ＤＶＤに対して９７％であり、ＢＤに対して８６％である。
第三実施例では、アッベ数の範囲は、９．４＜Ｖ＜１０．２であり、最適には、Ｖ＝１０．０であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．６に対する回折効率は、８５％（ＣＤ）、９７％（ＤＶＤ）及び８１％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して４、整数ｋD,2に対して８、整数ｋD,3に対して１２、整数ｋD,4に対して１１である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝３、ｋC,2＝６、ｋC,3＝９及びｋC,4＝８、並びに、ｋB,1＝１８、ｋB,2＝１５、ｋB,3＝３及びｋB,4＝１２である。
第四実施例では、アッベ数の範囲は、１０．２＜Ｖ＜１０．６であり、最適には、Ｖ＝１０．４であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．６に対する回折効率は、８５％（ＣＤ）、９７％（ＤＶＤ）及び８１％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して４、整数ｋD,2に対して８、整数ｋD,3に対して７、整数ｋD,4に対して１１である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝３、ｋC,2＝６、ｋC,3＝５及びｋC,4＝８、並びに、ｋB,1＝７、ｋB,2＝１５、ｋB,3＝１３及びｋB,4＝２１である。
第五実施例では、アッベ数の範囲は、１０．６＜Ｖ＜１１．３であり、最適には、Ｖ＝１０．８であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．６に対する回折効率は、８３％（ＣＤ）、９６％（ＤＶＤ）及び８１％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して４、整数ｋD,2に対して３、整数ｋD,3に対して７、整数ｋD,4に対して１２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝３、ｋC,2＝２、ｋC,3＝５及びｋC,4＝９、並びに、ｋB,1＝７、ｋB,2＝５、ｋB,3＝１３及びｋB,4＝２３である。
第六実施例では、アッベ数の範囲は、１１．３＜Ｖ＜１１．８であり、最適には、Ｖ＝１１．５であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．６に対する回折効率は、８３％（ＣＤ）、９４％（ＤＶＤ）及び７２％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して４、整数ｋD,2に対して３、整数ｋD,3に対して７、整数ｋD,4に対して６である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝３、ｋC,2＝２、ｋC,3＝５及びｋC,4＝４、並びに、ｋB,1＝７、ｋB,2＝５、ｋB,3＝１３及びｋB,4＝１１である。
第七実施例では、アッベ数の範囲は、１１．８＜Ｖ＜１２．３であり、最適には、Ｖ＝１２．１であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．６に対する回折効率は、８２％（ＣＤ）、９１％（ＤＶＤ）及び７５％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して１０、整数ｋD,2に対して３、整数ｋD,3に対して８、整数ｋD,4に対して６である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝８、ｋC,2＝２、ｋC,3＝６及びｋC,4＝４、並びに、ｋB,1＝１８、ｋB,2＝５、ｋB,3＝１５及びｋB,4＝１１である。
第八実施例では、アッベ数の範囲は、１２．３＜Ｖ＜１３．４であり、最適には、Ｖ＝１２．６であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．７に対する回折効率は、７９％（ＣＤ）、９６％（ＤＶＤ）及び８７％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して１０、整数ｋD,2に対して３、整数ｋD,3に対して１２、整数ｋD,4に対して６である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝８、ｋC,2＝２、ｋC,3＝９及びｋC,4＝４、並びに、ｋB,1＝１８、ｋB,2＝５、ｋB,3＝２２及びｋB,4＝１１である。
第九実施例では、アッベ数の範囲は、２０．３＜Ｖ＜２１．２であり、最適には、Ｖ＝２０．８であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．６に対する回折効率は、８２％（ＣＤ）、９４％（ＤＶＤ）及び６８％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して１０、整数ｋD,2に対して３、整数ｋD,3に対して２、整数ｋD,4に対して１２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝８、ｋC,2＝２、ｋC,3＝１及びｋC,4＝９、並びに、ｋB,1＝１７、ｋB,2＝５、ｋB,3＝３及びｋB,4＝２１である。
第十実施例では、アッベ数の範囲は、２１．２＜Ｖ＜２２．０であり、最適には、Ｖ＝２１．５であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．７に対する回折効率は、８３％（ＣＤ）、９６％（ＤＶＤ）及び６２％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して１０、整数ｋD,2に対して９、整数ｋD,3に対して２、整数ｋD,4に対して１２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝８、ｋC,2＝７、ｋC,3＝１及びｋC,4＝９、並びに、ｋB,1＝１７、ｋB,2＝１５、ｋB,3＝３及びｋB,4＝２１である。
第十一実施例では、アッベ数の範囲は、２２．０＜Ｖ＜２２．６であり、最適には、Ｖ＝２２．４であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．７に対する回折効率は、８０％（ＣＤ）、９７％（ＤＶＤ）及び７１％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して５、整数ｋD,2に対して９、整数ｋD,3に対して２、整数ｋD,4に対して１２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝４、ｋC,2＝７、ｋC,3＝１及びｋC,4＝９、並びに、ｋB,1＝８、ｋB,2＝１５、ｋB,3＝３及びｋB,4＝２１である。
第十二実施例では、アッベ数の範囲は、３４＜Ｖ＜３８であり、最適には、Ｖ＝３６であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．６に対する回折効率は、７７％（ＣＤ）、９７％（ＤＶＤ）及び７２％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して１１、整数ｋD,2に対して９、整数ｋD,3に対して２、整数ｋD,4に対して７である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝９、ｋC,2＝７、ｋC,3＝１及びｋC,4＝５、並びに、ｋB,1＝７、ｋB,2＝１５、ｋB,3＝２３及びｋB,4＝２１である。
第十三実施例では、アッベ数の範囲は、３９＜Ｖ＜４５であり、最適には、Ｖ＝４２であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．６に対する回折効率は、７１％（ＣＤ）、９４％（ＤＶＤ）及び７５％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して１１、整数ｋD,2に対して４、整数ｋD,3に対して２、整数ｋD,4に対して１２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝９、ｋC,2＝３、ｋC,3＝１及びｋC,4＝９、並びに、ｋB,1＝１８、ｋB,2＝６、ｋB,3＝３及びｋB,4＝２０である。
第十四実施例では、アッベ数の範囲は、４６．６＜Ｖ＜４７．６であり、最適には、Ｖ＝４７．２であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．７に対する回折効率は、７１％（ＣＤ）、９８％（ＤＶＤ）及び７６％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して１０、整数ｋD,2に対して４、整数ｋD,3に対して２、整数ｋD,4に対して１２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝８、ｋC,2＝３、ｋC,3＝１及びｋC,4＝９、並びに、ｋB,1＝１６、ｋB,2＝６、ｋB,3＝３及びｋB,4＝２０である。
第十五実施例では、アッベ数の範囲は、４７．６＜Ｖ＜５０であり、最適には、Ｖ＝４９であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．７に対する回折効率は、７０％（ＣＤ）、９８％（ＤＶＤ）及び７７％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して１０、整数ｋD,2に対して４、整数ｋD,3に対して８、整数ｋD,4に対して１２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝８、ｋC,2＝３、ｋC,3＝６及びｋC,4＝９、並びに、ｋB,1＝１６、ｋB,2＝６、ｋB,3＝１３及びｋB,4＝２０である。
本発明の実施例がこれより開示され、そこにおいて、セット４２のそれぞれは、少なくとも四つの段差３８を含む。これらの実施例では、セット４２のそれぞれは、Ｎ＝４の、四つの段差３８で構成される。
図８は、ＤＶＤ位相誤差δD,jがゼロである回折構造３４が設計された場合の総位相誤差Ｅとアッベ数Ｖとの間の関係５７を示すグラフ５６である。図９は、ＤＶＤ位相誤差δD,jがゼロである回折構造３４が設計された場合の回折効率ηとアッベ数Ｖとの間の、ＣＤに対する関係５９及びＢＤに対する関係６０を示すグラフ５８である。ＤＶＤに対する回折効率ηは、１００％である。
第十六実施例では、ＤＶＤ位相誤差δD,jはゼロであり、最適なアッベ数は、１０．４である。回折効率は、ＣＤ及びＢＤに対して約８１％である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して４、整数ｋD,2に対して８、整数ｋD,3に対して１２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝３、ｋC,2＝６及びｋC,3＝９、並びに、ｋB,1＝７、ｋB,2＝１５及びｋB,3＝２３である。代替的に、アッベ数Ｖは、１０〜１１の範囲の値を有していてもよい。
図１０は、ＤＶＤ位相誤差δD,jがゼロでない回折構造３４が設計された場合の総位相誤差Ｅ’とアッベ数Ｖとの間の関係６３を示すグラフ６２である。図１１は、ＤＶＤ位相誤差δD,jがゼロでない回折構造３４が設計された場合の回折効率ηとアッベ数Ｖとの間の、ＣＤに対する関係６５、ＤＶＤに対する関係６６及びＢＤに対する関係６７を示すグラフ６４である。以下の実施例では、ＤＶＤに対する位相誤差δD,jは、ゼロではない。
第十七実施例では、その材料は、９．６＜Ｖ＜１１．２の範囲のアッベ数Ｖを有する。段差高ｈjは、第十六実施例のために説明されたものと同じ整数ｋD,j、ｋC,j、ｋB,jを有する。
第十八実施例では、アッベ数の範囲は、１１．２＜Ｖ＜１１．５であり、最適には、Ｖ＝１１．３であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．５に対する回折効率は、７１％（ＣＤ）、９５％（ＤＶＤ）及び７０％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して４、整数ｋD,2に対して８、整数ｋD,3に対して７である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝３、ｋC,2＝６及びｋC,3＝５、並びに、ｋB,1＝７、ｋB,2＝１５及びｋB,3＝１３である。
第十九実施例では、アッベ数の範囲は、１１．５＜Ｖ＜１２．４であり、最適には、Ｖ＝１１．９であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．５に対する回折効率は、７２％（ＣＤ）、９５％（ＤＶＤ）及び７０％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して４、整数ｋD,2に対して３、整数ｋD,3に対して７である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝３、ｋC,2＝２及びｋC,3＝５、並びに、ｋB,1＝７、ｋB,2＝５及びｋB,3＝１３である。
第二十実施例では、アッベ数の範囲は、１２．４＜Ｖ＜１３．２であり、最適には、Ｖ＝１２．７であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．７に対する回折効率は、７６％（ＣＤ）、９６％（ＤＶＤ）及び７２％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して９、整数ｋD,2に対して３、整数ｋD,3に対して７である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝７、ｋC,2＝２及びｋC,3＝５、並びに、ｋB,1＝１６、ｋB,2＝５及びｋB,3＝１３である。
第二十一実施例では、アッベ数の範囲は、１３．２＜Ｖ＜１３．７であり、最適には、Ｖ＝１３．５であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．８に対する回折効率は、７６％（ＣＤ）、９９％（ＤＶＤ）及び７４％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して９、整数ｋD,2に対して３、整数ｋD,3に対して１２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝７、ｋC,2＝２及びｋC,3＝９、並びに、ｋB,1＝１６、ｋB,2＝５及びｋB,3＝２２である。
第二十二実施例では、アッベ数の範囲は、１９＜Ｖ＜２１であり、最適には、Ｖ＝２０であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．５に対する回折効率は、７６％（ＣＤ）、９４％（ＤＶＤ）及び７６％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して１０、整数ｋD,2に対して３、整数ｋD,3に対して１２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝８、ｋC,2＝２及びｋC,3＝９、並びに、ｋB,1＝１７、ｋB,2＝５及びｋB,3＝２１である。
第二十三実施例では、アッベ数の範囲は、２１＜Ｖ＜２４であり、最適には、Ｖ＝２２であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．６に対する回折効率は、８１％（ＣＤ）、９５％（ＤＶＤ）及び７１％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して８、整数ｋD,2に対して２、整数ｋD,3に対して５である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝１０、ｋC,2＝３及びｋC,3＝７、並びに、ｋB,1＝１７、ｋB,2＝５及びｋB,3＝１２である。
第二十四実施例では、アッベ数の範囲は、２２．８＜Ｖ＜２４．０であり、最適には、Ｖ＝２３．６であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．５に対する回折効率は、７３％（ＣＤ）、９６％（ＤＶＤ）及び７７％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して１０、整数ｋD,2に対して２、整数ｋD,3に対して７である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝８、ｋC,2＝１及びｋC,3＝５、並びに、ｋB,1＝１７、ｋB,2＝３及びｋB,3＝１２である。
第二十五実施例では、アッベ数の範囲は、２６．６＜Ｖ＜２９．８であり、最適には、Ｖ＝２８．５であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．６に対する回折効率は、７２％（ＣＤ）、９８％（ＤＶＤ）及び７２％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して５、整数ｋD,2に対して９、整数ｋD,3に対して７である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝４、ｋC,2＝７及びｋC,3＝５、並びに、ｋB,1＝８、ｋB,2＝１５及びｋB,3＝１２である。
第二十六実施例では、アッベ数の範囲は、２９．８＜Ｖ＜３３．５であり、最適には、Ｖ＝３２．０であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．５に対する回折効率は、７４％（ＣＤ）、９５％（ＤＶＤ）及び７１％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して４、整数ｋD,2に対して９、整数ｋD,3に対して７である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝３、ｋC,2＝７及びｋC,3＝５、並びに、ｋB,1＝６、ｋB,2＝１５及びｋB,3＝１２である。
第二十七実施例では、アッベ数の範囲は、３３．５＜Ｖ＜４０．８であり、最適には、Ｖ＝３５であって、ＣＤ／ＢＤウェイトｗ＝０．５に対する回折効率は、７０％（ＣＤ）、９７％（ＤＶＤ）及び７３％（ＢＤ）である。最適な段差高ｈjは、整数ｋD,1に対して４、整数ｋD,2に対して９、整数ｋD,3に対して２である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝３、ｋC,2＝７及びｋC,3＝１、並びに、ｋB,1＝６、ｋB,2＝１５及びｋB,3＝３である。
材料の分散は、アッベ数だけ以外のパラメータによっても影響される。結果として、回折構造３４の実際の性能と、上述の計算に従って予測される性能との間に差が生ずる。
その材料がポリカーボネート（ＰＣ）の場合、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対する屈折率は、それぞれ、ｎC＝１．５７２５４５、ｎD＝１．５７８９５０、ｎB＝１．６２０５３６である。これらの値は、およそＶ＝３０のアッベ数に相当する。好適な実施例では、第二実施例に従った上述の回折構造３４のための材料としてＰＣが使用される。その材料が感光性樹脂であるヘキサンジオールダイアクリレート（hexanediol diacrylate）−トリメチロールプロパントリアクリレート(trimethylol propane triacrylate)の混合物（ＨＤＤＡ−ＴＭＰＴＡ）であり、かつ、紫外線硬性である場合、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対する屈折率は、それぞれ、ｎC＝１．４３３０５３、ｎD＝１．４５１０３９、ｎB＝１．５０２７５０である。これらの値は、およそＶ＝１２．９のアッベ数に相当する。
その材料が、例えば、ヘキサンジオールダイアクリレートと脂肪族ポリエステルベースのウレタンダイアクリレートオリゴマーの、例えば、ＣＮ９６５とを含む混合物であるＨＤＤＡ−ＣＮ９６５であり、かつ、硬化性感光性樹脂である場合、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対する屈折率は、それぞれ、ｎC＝１．４４７６７２、ｎD＝１．４６７３７８、ｎB＝１．５０４２９３である。これらの値は、およそＶ＝１９．９のアッベ数に相当する。
好適な実施例では、その材料が、例えば、ＨＤＤＡ−ＣＮ９６５であって、そこで、セット４２のそれぞれにおける段差３８の数がＮ＝５であり、ＣＤ／ＢＤウェイトがｗ＝０．６であり、最適な段差高が整数ｋD,1に対して９、整数ｋD,2に対して３、整数ｋD,3に対して２、及び、整数ｋD,4に対して１１である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝７、ｋC,2＝２、ｋC,3＝１及びｋC,4＝４、並びに、ｋB,1＝１５、ｋB,2＝５、ｋB,3＝３及びｋB,4＝１９である。回折効率は、ＣＤに対して８４％、ＤＶＤに対して９３％、及び、ＢＤに対して６６％である。
好適な実施例では、その材料がＨＤＤＡ−ＣＮ９６５であって、そこで、セット４２のそれぞれにおける段差３８の数がＮ＝４であり、ＣＤ／ＢＤウェイトがｗ＝０．９であり、最適な段差高が整数ｋD,1に対して９、整数ｋD,2に対して２、及び、整数ｋD,3に対して１１である。対応するＣＤ及びＢＤの整数は、ｋC,1＝７、ｋC,2＝１及びｋC,3＝８、並びに、ｋB,1＝１５、ｋB,2＝３及びｋB,3＝１９である。回折効率は、ＣＤに対して７７％、ＤＶＤに対して９８％、及び、ＢＤに対して７７％である。
上記実施例は、本発明の説明に役立つ実例として理解されるべきである。本発明の更なる実施例が想定される。例えば、各セットにおける段差の数は、Ｎ＝３であってもよく、例えば、Ｎ＝６のように、Ｎ＝５より大きいものであってもよい。更に、その材料のアッベ数、各セット内の段差高の順序、段差高、各段差の幅、回折構造の表面を横切って繰り返されるセットの数、及び、その表面を横切って繰り返されるセットのパターンは、上述のものと異なるものであってもよい。
その回折構造は、記載されたものとは異なる回折次数に従って放射線ビームを回折してもよい。
また、互換性プレートは、更なる波面修正をその放射線ビームに導入するための更なる、非周期の位相構造又はレンズのような、光学構造を含んでもよい。
スキャニング装置は、説明されたものとは異なる、複数の情報層を有するフォーマットのような、光学記録担体フォーマットを走査するようにしてもよい。また、その装置は、よく似たカバー層の厚さを有する異なるフォーマット、例えば、高密度ＤＶＤ（ＨＤ−ＤＶＤ）や、ＤＶＤであるが、異なる波長を持つ放射線ビームが各フォーマットを走査するために使用されるＤＶＤを走査するようにしてもよい。
異なる光学記録担体フォーマットが、異なる波長の放射線を用い、かつ、前述のものとは異なるＮＡを有する装置によって走査されてもよい。
当然のことながら、何れの実施例に関連して説明された何れの特徴が、独立して、或いは、説明された他の特徴と組み合わせて使用されてもよく、また、他の何れの実施例、或いは、他の何れの実施例における何れの組み合わせにおける一又は二以上の特徴を組み合わせて使用されてもよい。更に、上に記載されていない均等物及び改良も、同様に、付属の請求項で規定される本発明の範囲から逸脱することなく、採用され得る。
本発明の実施例に従った光学スキャニング装置を図式的に示す。 本発明の実施例に従った光学システムを図式的に示す。 本発明の実施例に従った回折構造を図式的に示す。 本発明の実施例に従って位相誤差とアッベ数との間の関係をグラフで示す。 本発明の実施例に従って各種放射線ビームに対する回折効率とアッベ数との間の関係をグラフで示す。 本発明の実施例に従って位相誤差とアッベ数との間の関係をグラフで示す。 本発明の実施例に従って各種放射線ビームに対する回折効率とアッベ数との間の関係をグラフで示す。 本発明の実施例に従って位相誤差とアッベ数との間の関係をグラフで示す。 本発明の実施例に従って各種放射線ビームに対する回折効率とアッベ数との間の関係をグラフで示す。 本発明の実施例に従って位相誤差とアッベ数との間の関係をグラフで示す。 本発明の実施例に従って各種放射線ビームに対する回折効率とアッベ数との間の関係をグラフで示す。

Claims (16)

  1. 第一の光学記録担体、第二の異なる光学記録担体及び第三の異なる光学記録担体を走査するための光学スキャニング装置であって、各光学記録担体が情報層を有し、当該スキャニング装置は：
    ａ）第一、第二及び第三の波長をそれぞれ有する前記第一、第二及び第三の記録担体を走査するために第一、第二及び第三の放射線ビームを発出するよう配置される放射線源システム；及び
    ｂ）第一、第二及び第三の波面修正を前記第一、第二及び第三の放射線ビームにそれぞれ取り入れるよう配置される回折構造を含み、そこで、該回折構造は、複数の段差を有する面を含み、各段差は、前記第一、第二及び第三の波面修正の形を制御する段差高を有し、該回折構造は、５０未満のアッベ数を有する物質から形成され、それによって、前記第一、第二及び第三の波面修正の形を更に制御するために、前記第一、第二及び第三の波長の間に分散が与えられることを特徴とする。
  2. 前記物質は、４０未満のアッベ数を有する、
    請求項１に従った光学スキャニング装置。
  3. 前記物質は、３０未満のアッベ数を有する、
    請求項２に従った光学スキャニング装置。
  4. 前記物質は、２０未満のアッベ数を有する、
    請求項３に従った光学スキャニング装置。
  5. 前記物質は、２３〜３６の範囲のアッベ数を有する、
    請求項１に従った光学スキャニング装置。
  6. 前記段差群は、段差群のセット群で配置され、各セットは、各セットで同じとなる一連の段差高群を有する、
    先行する請求項の何れか一つに従った光学スキャニング装置。
  7. 前記セット群は、前記面を横切って周期的に繰り返すように配置される、
    請求項６に従った光学スキャニング装置。
  8. 前記回折構造は、光軸を有し、かつ、前記段差群のセット群は、該光軸から伸びる半径に沿って周期的に繰り返すよう配置される、
    請求項７に従った光学スキャニング装置。
  9. 前記段差群のそれぞれは、環状であり、前記光軸周りを中心とする、
    請求項８に従った光学スキャニング装置。
  10. 各セットは、少なくとも四つの段差群を含む、
    請求項６乃至９の何れか一つに従った光学スキャニング装置。
  11. 各セットは、四つの段差群から構成される、
    請求項１０に従った光学スキャニング装置。
  12. 各セットは、五つの段差群から構成される、
    請求項１０に従った光学スキャニング装置。
  13. 前記回折構造は、選択された回折次数に合わせて、第一、第二及び第三の放射線ビームのそれぞれを回折するよう配置される、
    先行する請求項の何れか一つに従った光学スキャニング装置。
  14. 前記回折構造は、＋１、０及び−１の、それぞれ選択された回折次数に合わせて、前記第一、第二及び第三の放射線ビームを回折するよう配置される、
    請求項１３に従った光学スキャニング装置。
  15. 前記第一、第二及び第三の波長は、それぞれ、約７９０、約６６０及び約４０５ナノメートルである、
    先行する請求項の何れか一つに従った光学スキャニング装置。
  16. 前記第一、第二及び第三の光学記録担体の前記情報層は、それぞれ、第一の情報層深さ、第二の異なる情報層深さ及び第三の異なる情報層深さの状態である、
    先行する請求項の何れか一つに従った光学スキャニング装置。
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