JP2008532081A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

光記録担体の異なるフォーマットを走査するための光走査装置について開示されている。その装置は、所定の第１、第２及び第３の異なる波長を有する放射線ビームを出射するように備えられている第１放射線源（１６）、第２放射線源（７０）及び第３放射線源（７２）を有する。その装置は、第２及び第３放射線ビームを方向変更するための方向変更器（１５）を更に有する。方向変更器（１５）は、方向変更器の第１出力光路に対して第２及び第３出力光路の同軸度を改善するように、第３出力光路に沿って第３入力光路から第３放射線ビームを方向変更するように、そして第２出力光路（５０）に沿って第２入力光路（４８）から第２放射線ビームを方向変更するように備えられている回折構造を有する。

Description

本発明は、光記録担体を走査するための、特に、異なる情報層深さを有する光記録担体を走査するための光走査装置に関する。

光記録担体を用いるデータ記憶装置の分野は、今日、精力的に研究されている技術分野である。コンパクトディスク（ＣＤ）、従来のＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）及びＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク（ＢＤ）を含む多くのそのような光記録担体が存在している。そ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）、記録可能バージョン（ＣＤ−Ｒ／ＤＶＤ＋Ｒ／ＤＶＤ−Ｒ／ＢＤ−Ｒ）、再書き込み可能バージョン（ＣＤ−ＲＷ／ＤＶＤ−ＲＷ／ＢＤ−ＲＥ）及びオーディオバージョン（ＣＤ−Ａ）を含む異なるタイプにおいて利用可能である。光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用いることが必要である。この波長は、ＣＤを走査するためには約７９０ｎｍ、ＤＶＤを走査するためには約６６０ｎｍ及びＢＤを走査するためには約４０５ｎｍである。

光ディスクの異なるフォーマットはデータの異なる最大量を記憶することができる。この最大量は、対物レンズの開口数（ＮＡ）及びディスクを走査するために必要な放射線ビームの波長に関係する。走査は、ディスクにおけるデータの読み出し及び／又は書き込みを有することが可能である。

光ディスクにおいて、データは情報層に記憶される。ディスクの情報層は、所定の厚さを有するカバー層により保護されている。光ディスクの異なるフォーマットはカバー層の異なる厚さを有することが可能であり、例えば、ＣＤのカバー層の厚さは１．２ｍｍであり、ＤＶＤのカバー層の厚さは０．６ｍｍであり、そしてＢＤのカバー層の厚さは０．１ｍｍであることが可能である。特定のフォーマットの光ディスクを走査するとき、放射線ビームは情報層における点にフォーカシングされる。放射線ビームがディスクのカバー層を透過するとき、球面収差が放射線ビームにもたらされる。もたらされる球面収差の量は、カバー層の厚さ、放射線ビームの波長及び対物レンズの開口数に依存する。ディスクのカバー層に達する前に、放射線ビームは、カバー層によりもたらされる球面収差と併せて、放射線ビームがディスクの情報層に適切にフォーカシングされるように、特定の球面収差を既に有することが必要である。異なるカバー層の厚さを有する異なるディスクを走査するために、放射線ビームは、カバー層に達する前に異なる球面収差を有する必要がある。このことは、情報層における放射線ビームの適切なフォーカシングを確実にする。

走査精度の最適なレベルで、異なるディスクのフォーマット、例えば、ＣＤ、ＤＶＤのカバー層及びＢＤを走査することができる１つの光装置を有することは望ましいことである。そのような装置の設計は、特に、各々の放射線ビームが装置内の特定の光路に適切に
従うことを確実にする必要があるために、比較的難しい。

米国特許第６０４３９１１号明細書においては、異なる波長を有する２つの放射線ビームを用いて、光ディスク、例えば、ＣＤ及びＤＶＤの２つのフォーマットを走査するための光学システムについて開示されている。ホログラム光学要素は、変化のないビームの１つを通すが、他のビームを回折し、それ故、各々のビームは適合伝播経路を有する。

特開平１０−２６１２４１号公報においては、異なる波長を有する２つの放射線ビームを用いる光ディスクのＣＤ及びＤＶＤフォーマットを走査するための光ピックアップについて開示されている。ＤＶＤを走査するための放射線ビームを生成するためのレーザチップは光軸に位置付けられ、ＣＤのために放射線ビームを生成するためのレーザチップは光軸の外に位置付けられる。ホログラフィック光学要素は、ＣＤ放射線ビームを光軸に統合するようにＣＤ放射線ビームを回折する。

国際公開第０２／２５６４６号パンフレットにおいては、異なる波長を有する放射線ビームを用いて光記録担体の高密度（ＨＤ）フォーマット及び低密度（ＬＤ）フォーマットを走査するための光学システムについて開示されている。２波長ダイオードが、ＨＤ担体及びＬＤ担体を走査するために放射線ビームを出射するように用いられる。一の放射線ビームの主光線が他の放射線ビームの主光線と一致しない場合、回折格子はビームの一を回折し、他のビームを回折せず、それ故、それらの２つのビームは同軸になる。複合回折格子はまた、光軸に平行である、光軸に対する放射線ビームの最大強度の線を偏向することが可能である。

２００４年５月１７日のＳｏｎｙによるプレスリリースにおいて、光記録担体に記録されて再生される各々が異なる波長を有する３つの放射線ビームを用いる光ヘッドは、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢｌｕ-ｒａｙ（登録商標）を担持することが開示されている。それらの放射線ビームは、単一ユニットの３波長レーザにより生成される。ＢＤ及びＤＶＤフォーマットを走査放射線ビームを生成するためのレーザダイオードは放射線ビームの軸の近傍に位置付けられ、ＣＤレーザディスクは、約１１０μｍだけＢＤ及びＤＶＤダイオードから水平方向にオフセットされている。一の検出器は、ＢＤについてデータ担持放射線ビームを検出し、異なる検出器はＣＤ及びＤＶＤについてデータ担持放射線ビームを検出する。
米国特許第６０４３９１１号明細書 特開平１０−２６１２４１号公報 国際公開第０２／２５６４６号パンフレット

本発明の目的は、高レベルの精度で光記録担体の異なるフォーマットを走査するためのコンパクトな光走査装置を提供することである。

本発明にしたがって、各々の記録担体が情報層を有する、第１の光記録担体、第２の異なる光記録担体及び第３の異なる光記録担体を走査するための光走査装置であって、光学システムが、
ａ）第１の波長、第２の異なる波長及び第３の異なる波長をそれぞれ有する第１放射線ビーム、第２放射線ビーム及び第３放射線ビームのそれぞれを出射するように備えられている第１放射線源、第２放射線源及び第３放射線源を有する放射線源システムと、
ｂ）前記第１、第２及び第３記録担体において前記第１、第２及び第３放射線ビームをフォーカシングするように備えられている対物レンズシステムであって、第１、第２及び第３放射線ビームが進む共通の光路を有する、対物レンズシステムと、
を有する、光走査装置であり、
前記放射線源システムは、第１初期光路に沿って前記第１放射線ビームを方向付けるように、第２初期光路に沿って前記第２放射線ビームを方向付けるように、そして第３初期光路に沿って前記第３放射線ビームを方向付けるように備えられ、
前記装置は前記第２及び第３放射線ビームを方向変更するための方向変更器を更に有することを特徴とし、
前記第２及び第３光路は、前記方向変更器による方向変更なしに前記光学システムにより投影される場合に、前記対物レンズシステムにおいて前記共通光路に対して、第１オフ経路移動及び第２オフ経路移動をそれぞれ有し、
前記方向変更器は、前記第１放射線ビームについて、第１入力光路及び第１出力光路と、前記第２放射線ビームについて、第２入力光路及び第２出力光路と、前記第３放射線ビームについて、第３入力光路及び第３出力光路とを有する回折構造を有し、
前記回折構造は、前記第２出力光路に沿って前記第２入力光路から前記第２放射線ビームを方向変更し、前記第３出力光路に沿って前記第３入力光路から前記第３放射線ビームを方向変更するように備えられ、前記第２及び第３出力光路は、前記第１出力光路に対して前記第２及び第３出力光路の同軸度を改善するように、前記第１及び第２オフ経路移動より小さい前記対物レンズにおける前記共通光路に対するオフ経路移動を有する、
光走査装置を提供する。

対物レンズ又はビームスプリッタのような光学システムの光学要素が、高レベルの精度で第１、第２及び第３光記録担体を走査するための放射線ビームを適切に修正するように、適切な仕様にしたがって構成され、互いに位置合わせされる。各々の放射線ビームは、放射線ビームの中心軸を規定する中心軸光線と、放射線ビームの周辺を規定する周辺光線とを有する。

そのシステムの光学要素は、そのシステムの光学的視野、それ故、そのシステムにより撮像されることが可能であるオブジェクトの大きさを規定する。適切な走査は、各々の放射線ビームが、各々の光学要素を適切に、即ち、好ましい光路に従うことにより、そして周辺光線が光学要素内に適切に位置付けられることを確実にすることにより、透過することを必要とする。それらの基準を満たさない放射線ビームは、光担体又は検出システムにフォーカシングされるビームスポットの移動のための走査エラー及びコマ収差のような視野にもたらされるビーム収差に繋がる可能性がある。

同軸度は、第１出力光路に対する第２及び第３出力光路対応度のレベルを規定する。第１出力光路に対する第２及び／又は第３出力光路の分離量、よせ運動及び重なり量を有する因子は同軸度量を決定する。下記の例は、同軸度の改善、第１出力光路に対する第２及び／又は第３出力光路の間の間隔における減少、第１出力光路に対する第２及び／又は第３出力光路の同軸度、並びに第１出力光路に対する第２及び／又は第３出力光路の重なり量における増加を有する。

第２及び第３出力光路の同軸度を改善することは、第１、第２及び第３放射線ビームが第１、第２及び第３放射線が対物レンズシステムを有するそのシステムに対して最適に位置付けられることを確実にする。各々の照射線ビームによるそのシステムの視野は、それ故、最適化される。

上記の従来技術のような３波長光学システムの放射線ビーム源の分離は走査エラーをもたらす可能性がある。本発明にしたがった光走査装置のデザイナーは、放射ビーム源の分離のための走査エラーが最小化されることが可能であるために、放射ビーム源が設置されることが可能である場所に関してはあまり制限されない。このような付加的デザイン自由度により、コンパクトな光散乱装置を構築することが可能である。

好適には、前記第２及び第３放射線源は、前記第１入力光路がある面から各々分離され、前記第２放射線源と前記面との間の間隔及び前記第３放射線源と前記面との間の間隔は異なり、それらの前記間隔は、前記第２及び第３出力光路の同軸度を改善するように方向変換器の動作と一致するように選択される。

それらの放射線源間の間隔は、第２及び第３出力光路の同軸度の改善に影響する。異なるビーム波長に関連する異なる間隔のサイズを設定することにより、第２及び第３ビームの改善の程度は、最適な同軸度が達成されることが可能であるように、制御されることが可能である。

更に好適には、前記第２及び第３出力光路は、前記第１出力光路と実質的に一致する。

第１出力光路との第２及び第３出力光路の一致度を向上させることは、それらの第１ビームとの同軸度を改善する。最適な同軸度は、第１、第２及び第３出力光路が互いに完全に一致するときに、達成される。

好適な実施形態においては、前記方向変更器は、第１回折構造及び第２回折構造を有する。

前記第１及び第２回折構造は、第２ビーム方向変更の各々が逆の角度移動を有する、２つの別個の方向変更における前記第２ビームを方向変更し、第３ビーム方向変更の各々は逆の角度移動を有する第３ビーム方向変更を有する、２つの別個の方向変更において前記第３ビームを方向変更するように備えられていることは好ましい。

逆の角度移動を有する第２、第３ビーム方向変更の各々により、ビームの中心軸光線と一致する光学システムを通る第２及び第３放射線ビームの光路は方向変更されることが可能である。そのような方向変更は、方向変更器からの出力において、第１出力光路との第２及び第３出力光路の一致度が改善されるように、第２及び第３ビームを位置付ける。

更に好適には、前記方向変更器の少なくとも一部は、前記第１出力光路との前記第２及び第３出力光路の一致度を改善するように、分散が前記第１、第２及び第３波長間で改善されるようなアッベ数を有する材料から成る。

分散は、異なる波長についての方向変換の範囲に亘る制御の度合いを与える。これは、方向変更器が一致度における改善に寄与する異なる量だけ第２及び第３放射ビームを方向変更することを可能にする。

第１、第２及び第３波長はそれぞれ、約６６０、７９０及び４０５ｎｍ、約７９０、６６０及び４０５ｎｍ、又は４０５、７９０及び６６０ｎｍであることは好ましい。

ＤＶＤ、ＢＤ及びＣＤ記録担体フォーマットがそれぞれ、本発明の光学走査装置により走査されることを可能にするように、第１、第２及び第３放射線ビームはそれぞれ、６６０、４０５及び７９０ｎｍの波長を有することが可能である。方向変更器は、ＢＤ、ＣＤ及びＤＶＤビームの何れかを方向変更するように構成されることが可能であり、それ故、光学走査装置の構成についてのデザイン自由度の度合いを与えることが可能である。このように、一の特定のフォーマットの走査を最適化することが可能である。

本発明の更なる特徴及び有利点については、添付図を参照する、以下の単なる例示としての本発明の好適な実施形態の説明から明らかになる。

上記のように、Ｓｏｎｙにより、光記録担体、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢｌｕ−ｒａｙに記録し、それらを再生するように用いられることが可能である単一の３波長レーザについて開示されている。

図１は、上記のような、単一ユニット３波長レーザ１を用いる光走査装置を示している。その単一ユニットは、光記録担体のＢＤ、ＤＶＤ又はＣＤフォーマットを走査するように、４０５、６６０及び７８５ｎｍの波長それぞれを有する第１、第２及び／第３放射線ビームを出射する。一の放射線ビーム２が出射されるとき、そのビームは前方光軸３に沿って進み、適切なフォーマットの光記録担体４にフォーカシングされるように複数の光学要素により修正される。担体４による放射線ビーム２の反射に続いて、ビーム２は、検出光軸５の方に偏向されるまで、戻り光路に沿って進む。放射線ビーム２が、ＤＶＤ又はＣＤフォーマットを走査するためのものである場合、ビーム２は、ビーム２により担持される情報を検出するための第１光電集積回路６にフォーカシングされる。放射線ビーム２がＢＤを走査するためのものである場合、ビーム２は、ビーム２により担持される情報を検出するための第２光電集積回路６にフォーカシングされる。

図２は、第１、第２及び第３回折放射線ビームのそれぞれにより第１、第２及び第３光記録担体を走査するための光走査装置を模式的に示している。第１光記録担体１０′が示されていて、第１放射線ビーム１１′により走査される第１情報層９′を有する。第１光記録担体１０′は、第１情報層９′が備えられている側においてカバー層１２′を有する。カバー層１２′から離れた対向する情報層の側は、保護層１３′により環境の影響から保護されている。カバー層１２′は、第１情報層９′のために機械的支持を与えることにより第１光記録担体１０′のための基板としての役割を果たす。代替として、カバー層１２′は第１情報層９′を保護する役割のみを有すること可能である一方、機械的支持は、第１情報層９′の他の側における層、例えば、保護層１３′により又は最上層の情報層に接続されたカバー層及び付加情報層により与えられることが可能である。第１情報層９′は、カバー層１２′の厚さに対応する第１情報層深さｄ_１を有する。第２及び第３光記録担体は、第２及び第３光記録担体のそれぞれのカバー層の厚さに対応する、第２及び第３の異なる情報層深さｄ_２、ｄ_３のそれぞれを有する。第１情報層９′は、第１光記録担体１０′の表面である。同様に、第２及び第３情報層は、第２及び第３光記録担体の表面である。その表面は、少なくとも１つのトラック、即ち、フォーカシングされる放射線のスポットが従う経路を有し、その経路において、光読み出し可能マークが情報を表現するように備えられる。それらのマークは、例えば、周囲と異なる反射係数又は磁化方向を有するピット又は領域の形にあることが可能である。第１光記録担体１０′がディスクの形状を有する場合、所定のトラックに関して、次のことが規定される。即ち、“径方向”は、トラックとディスクの中心との間の基準軸、即ち、Ｘ軸の方向であり、“接線方向”は、トラックに対して接線であり、Ｘ軸に対して垂直である他の軸、即ち、Ｙ軸の方向であることが規定される。この実施形態においては、第１光記録担体１０′は従来のＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）であり、第１情報層深さｄ_１は約０．６ｍｍであり、第２光記録担体はコンパクトディスク（ＣＤ）であり、第２情報層深さｄ_２は約１．２ｍｍであり、そして第３光記録担体はＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）（ＢＤ）であり、第３情報層深さｄ_３は約０．１ｍｍである。

光走査装置は、図２に示すように、光学システム８を有し、その光システムは光軸ＯＡを有し、放射線源システム１４、方向変更器１５、コリメータレンズ２８、ビームスプリッタ１９、対物レンズシステム１８及び検出システム２０を有する。更に、光学システム８は、エラー補正のためのサーボ回路２１、焦点アクチュエータ２２、径方向アクチュエータ２３及び情報処理ユニットを有する。

放射線源システム１４は、第１放射線ビーム１１′、第２放射線ビーム及び／又は第３放射線ビームを連続して又は同時に出射するように備えられている第１放射線源、第２放射線源及び第３放射線源をそれぞれ、有する。第１、第２及び第３放射線源の各々は、半導体レーザダイを有する。第１放射線源１６は、第１初期光路に沿って第１放射線ビームを方向付けるように備えられている。第２放射線源は、第２初期光路に沿って第２放射線ビームを方向付けるように備えられている。第３放射線源は、第３初期光路に沿って第３放射線ビームを方向付けるように備えられている。第１放射線ビーム１１′は第１の所定の波長λ_１を有し、第２放射線ビームは第２の異なる所定の波長λ_２を有し、第３放射線ビームは第３の異なる所定の波長λ_３を有する。この実施形態においては、第１、第２及び第３波長λ_１、λ_２、λ_３はそれぞれ、λ_１については約６４０乃至６８０ｎｍの範囲内にあり、λ_２については約７７０乃至８１０ｎｍの範囲内にあり、λ_３については約４００乃至４２０ｎｍの範囲内にあり、好適には、それぞれ、約６６０ｎｍ、７９０ｎｍ及び４０５ｎｍである。第１、第２及び第３放射線ビームは、約０．６５、０．５及び０．８５の開口数を有する。放射線源システム１４の更なる説明は、下記で与えられる。

方向変更器１５は、第２及び第３放射線ビームを方向変更するように備えられ、放射線源システム１４とコリメータレンズ２８との間に位置付けられ、その方向変更器は、第１放射線ビーム１１′を第１の実質的にコリメートされたビーム３０′に変換するための光軸ＯＡ上に備えられている。同時に、それは、第２及び第３放射線ビームを第２の実質的にコリメートされたビーム及び第３の実質的にコリメートされたビーム（図１には図示されていない）に変換する。方向変更器１５の更なる説明は、下記で与えられる。

ビームスプリッタ１９は、第１、第２及び第３コリメート放射線ビーム３０′を対物レンズシステム１８に送信するために備えられている。好適には、ビームスプリッタ１９はキュービックビームスプリッタである。

対物レンズシステム１８は、一般に、第１光記録担体１０′、第２光記録担体及び第３光記録担体のそれぞれの好ましい焦点に対する第１コリメート放射線ビーム３０′、第２コリメート放射線ビーム及び第３コリメート放射線ビームをフォーカシングするように備えられている対物レンズを有する。第１放射線ビーム３０′、第２放射線ビーム及び第３放射線ビームの好ましい焦点は第１走査点２６′、第２走査点及び第３走査点である。各々の走査点は、適切な光記録担体の情報層９′における位置に対応する。各々の走査点は、好適には、実質的に回折制限され、７２ｍλより小さい波面収差を有する。対物レンズシステム１８は、第１、第２及び第３放射線ビームが進むように備えられている共通光路ＣＯＰを有する。この実施形態においては、共通光路ＣＯＰはシステム８の光軸ＯＡと一致している。

走査中、第１光記録担体１０′はスピンドル（図１には図示されていない）において回転し、第１情報層９′は、その場合、カバー層１２により散乱される。フォーカシング第１放射線ビーム３０′は、第１情報層９′において反射され、それにより、対物レンズシステム１８により与えられる前方収束フォーカシング第１放射線ビームの光路において戻る反射第１放射線ビームを形成する。対物レンズシステム１８は、反射第１放射線ビームを反射コリメート第１放射線ビーム３２′に変換する。ビームスプリッタ１９は、検出システム２０の方に反射第１放射線ビーム３２′の少なくとも一部を送信することにより反射第１放射線ビーム３２′から前方第１放射線ビーム３０′に分離する。

検出システム２０は、反射第１放射線ビーム３２′の前記一部を捕捉し、それを１つ又はそれ以上の電気信号に変換するために備えられている収束レンズ３５及び象限検出器３３を有する。信号の１つは情報信号Ｉ_ｄａｔａであり、その値は情報層９′において走査された情報を表す。情報信号Ｉ_ｄａｔａは、エラー補正のための情報処理ユニット２４により処理される。検出システム２０からの他の信号は焦点エラー信号Ｉ_{ｆｏｃｕｓ}及び径方向トラッキングエラー信号Ｉ_{ｒａｄｉａｌ}である。信号Ｉ_{ｆｏｃｕｓ}は、第１走査スポット２６′と第１情報層２′の位置との間の光軸に沿った高さにおける軸方向の差分を表す。好適には、この信号は、特に、文献“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ”，ｂｙ Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ，Ｊ．Ｂｒａａｔ，Ａ．Ｈｕｉｊｓｅｒ ｅｔ ａｌ，ｐｐ．７５−８０（Ａｄａｍ Ｈｉｇｅｒ １９８５）（ＩＳＢＮ ０−８５２７４−７８５−３）により生成される。このフォーカシング方法にしたがって非点収差を生成するための装置については示されていない。径方向トラッキングエラー信号Ｉ_{ｒａｄｉａｌ}は、第１走査スポット２６′が従うように情報層９′におけるトラックの中心と第１走査スポット２６′との間の第１情報層９′のＸＹ面における距離を表す。好適には、この信号は、特に、上記文献のｐｐ．７０−７３に記載されている“径方向プッシュプル方法”から形成される。

サーボ回路２１は、信号Ｉ_{ｆｏｃｕｓ}及びＩ_{ｒａｄｉａｌ}に応答して、焦点アクチュエータ２２及び径方向アクチュエータ２３のそれぞれについてサーボ制御信号Ｉ_{ｃｏｎｔｒｏｌ}を与えるように備えられている。焦点アクチュエータ３２は、光軸ＯＡに沿って対物レンズシステム１８のレンズの位置を制御し、それにより、それが第１情報層９′の面と実質的に一致するように、第１走査スポット２６′の位置を制御する。径方向アクチュエータ２３は、Ｘ軸に沿って対物レンズシステム１８のレンズの位置を制御し、それにより、それが第１情報層９′において後続されるトラックの中心線と実質的に一致するように、第１走査スポット２６′の径方向位置を制御する。

方向変更器１５は、図３に模式的に示すように、ここで、更に詳細に説明する。方向変更器１５は、第１放射線ビームについて、第１入力光路４４及び第１出力光路４６を有し、第２放射線ビームについて、第２入力光路４８及び第２出力光路５０を有し、そして第３放射線ビームについて、第３入力光路５２及び第３出力光路５４を有する回折構造を有する。放射線源システム１４の第１、第２及び第３光路が、方向変更器１５の方に光学システム８により広げられるようになっている場合、初期経路は、第１、第２及び第３入力光路４４、４８、５２と一致するように位置している。第１、第２及び第３入力光路４４、４８、５２は、光記録フォーマットの走査がエラーの許容可能なマージンの範囲内で動作されることを確実にするために、方向偏光器１５が第１、第２及び第３放射線ビームにおいて動作することが可能であるように、方向変更器１５に対して位置付けられる。方向変更器１５の動作については、下で説明する。

第１出力光路４６は、対物レンズシステムの方に光学システムにより広げられる場合、対物レンズシステム１８を通る共通光路ＣＯＰと一致するように位置している。第２及び第３出力光路５０、５４は、第１出力光路４６とのある同軸度の量を有する。

本発明の実施形態においては、第２及び第３出力光路５０、５４の少なくとも一は、第１出力光路４６と実質的に一致している。実質的に一致することは、第１出力経路との第２及び／又は第３出力経路５０、５４の重なり合いのある量が存在することを規定するが、第２及び／第３出力経路５０、５４は第１出力経路４６に対して位置合わせされていることを前提にすべきではない。この実施形態において、第２及び第３出力光路５０、５４は、互いに完全に一致していて、この実施形態は最も好適な実施形態である。

方向変更器１５は、第１回折構造及び第２回折構造を有する単一の光学要素として構成される。第１回折構造は、複数の格子区域５７を有する直線状の回折格子であり、放射線源システム１４と対向している第１回折格子５６を有する。第２回折構造は、複数の格子区域５９を有する直線状の回折格子であり、放射線源システム１４から離れて対向している第２回折格子５８を有する。この実施形態においては、入力経路４４、４８、５２は第１回折格子に対して垂直であり、出力経路４６、５０、５４は第２回折格子５８に対して垂直である。

第１回折格子５６の各々の格子区域５７は、互いに平行に配列している複数の直線状のステップ６０を有し、第一系列のステップ６０にしたがっている。第２回折格子５８の各々の格子区域５９は、互いに平行に配列されている複数の直線状のステップ６２を有する。第１及び第２回折格子５６、５８の各々は、方向変更面６４に対して実質的に平行に位置している。実質的に平行であることにより、方向変更器１５の動作がエラーの許容可能なマージンの範囲内での走査を可能にするように、互いに対して配置されている第１及び第２回折格子５６、５８により、方向変更面６４は、第１回折格子５６と平行である及び／又は第２回折格子５８と平行である方向を有する、若しくは、面６４が第１格子５６か又は第２格子５８のどちらかと平行である面間の方向の範囲内の方向を有することを意味する。この実施形態においては、第１及び第２回折格子５６、５８は、第１入力及び第１出力光路４４、４６に対して垂直である方向変更器面に対して平行であり、この実施形態は最も好適な実施形態である。

方向変更器１５は、方向変更器面６４に対して垂直な方向における厚さｔを有する。図３は模式図であり、図示されている厚さｔは、表されているままに捉えられるべきではない。第１回折格子５６の各々のステップ６０は、位相基準面６８から垂直方向に取られたステップ高さｈ_ｊを有し、その位相基準面は、第１、第２及び第３放射線ビームについて選択された異なる次数ｍを制御する。整数ｊは下記で規定される。各々のステップ６０は、位相基準面６８に対して平行な方向に取られた均一な幅を有している。

第１回折格子５６の各々の格子区域５７は、隣接して配列され、各々の区域５７について同じであるステップ高さｈ_ｊの第１系列にしたがっている同じ数Ｎのステップ６０を有する。第１系列の各々のステップ６０は、例えば、ｊ＝１，２，．．．，Ｎ−１である整数ｊを用いてここで与えられる説明の目的のために、ラベリングされている。各々の格子区域５７においては、ｊ＝Ｎであり、ステップ高さがｈ_Ｎ＝０であるステップが存在する。このｊ＝Ｎであるステップは、第１回折格子構造５６における位相基準面の位置を規定する。ステップ高さｈ_ｊについて、下で更に説明する。格子区域５７は、この実施形態においては、ピッチｐで平行な方向に沿って、第１回折格子５７の表面において周期的に繰り返されるように配列されている。

方向変更器１５の少なくとも一部は、分散が第１、第２及び第３波長λ_１、λ_２、λ_３間で与えられるようにアッベ数（Ｖ）を有する材料から成る。この実施形態においては、第１及び第２回折格子を有する方向変更器１５はこの材料から成る。比較的大きいアッベ数は比較的小さい分散を示し、比較的小さいアッベ数は比較的大きい分散を示す。この分散は、第１出力光路４６に対して第２及び第３出力光路５０、５４間の同軸度を改善する。分散については、従来、次の関係式（１）にしたがって、アッベ数（Ｖ）を用いて特徴付けられ、
Ｖ＝（ｎ_Ｘ−１）／（ｎ_Ｙ−ｎ_Ｚ） （１）
ここで、ｎ_Ｘ、ｎ_Ｙ及びｎ_Ｚは、波長λ_Ｘ＝０．５８７６ｍ、λ_２＝０．４８６１ｍ及びλ_３＝０．６５６３ｍのそれぞれを有する放射線ビームについての屈折率として取られている。

第１回折格子５６のデザインは、コーシーの式である次の関係式（２）にしたがって、屈折率ｎが放射線の波長λと共に変わることの前提に基づき、
ｎ＝ａ＋ｂ／λ^２ （２）
ここで、ａ及びｂは定数である。

第２放射線ビーム及び第３放射線ビームについての屈折率ｎ_２、ｎ_３は、関係式（３）及び（４）によりそれぞれ表され、
ｎ_２＝１＋（ｎ_１−１）（κ＋λ_１ ^２／λ_２ ^２）／（κ＋１） （３）
ｎ_３＝１＋（ｎ_１−１）（κ＋λ_１ ^２／λ_３ ^２）／（κ＋１） （４）
ここで、ｎ_１は第１放射線ビームについての屈折率であり、κは、関係式（５）にしたがったアッベ数（Ｖ）の項を規定する分散パラメータである。

κ＝Ｖ［λ_１ ^２／λ_Ｙ ^２−λ_１ ^２／λ_Ｚ ^２］−λ_１ ^２／λ_Ｘ ^２ （５）
第１回折格子５６は、第１、第２及び第３放射線ビームのそれぞれについて異なる回折次数ｍ_１、ｍ_２、ｍ_３、この実施形態においては、ｍ_１＝０、ｍ_２＝＋１、ｍ_３＝−１を選択するように備えられている。第１格子５６は、各々のビームを５０％より大きい、好適には７０％より大きい、更に好適には８０％より大きい回折効率を有する選択された回折次数ｍ_１、ｍ_２、ｍ_３に回折する。各々のステップ６０は、位相遅延量、モジュロ２πを、第１、第２及び第３放射線ビームにもたらす。それらのステップのステップ高さｈ_ｊは、少なくとも１つの回折次数を放射線ビームの少なくとも１つにもたらすように備えられ、その回折次数は、ブレーズ型回折格子によりもたらされる回折次数に略等しい。

第１回折格子５６により、第１、第２及び第３放射線ビームのそれぞれにもたらされる位相Φ_１、Φ_２、Φ_３は、関係式（６）、（７）及び（８）にしたがって規定され、
Φ_２，ｊ＝２π（ｎ_２-１）ｈ_ｊ／λ_２＝２π［ｋ_２，ｊ＋ｍ_２ｊ／Ｎ＋δ_２，ｊ］ （６）
Φ_１，ｊ＝２π（ｎ_１-１）ｈ_ｊ／λ_１＝２π［ｋ_１，ｊ＋ｍ_１ｊ／Ｎ＋δ_１，ｊ］ （７）
Φ_３，ｊ＝２π（ｎ_３-１）ｈ_ｊ／λ_３＝２π［ｋ_３，ｊ＋ｍ_３ｊ／Ｎ＋δ_３，ｊ］ （８）
ここで、δ_１，ｊ、δ_２，ｊ及びδ_３，ｊは、第１、第２及び第３放射線ビームのそれぞれにもたらされるステップｊについての位相エラーである。位相エラーδは、ステップｊにより放射線ビームにもたらされる位相遅延の実際の量と理想的な量との間の差分である。ゼロの位相エラーδは位相遅延の理想的な量の導入に対応し、特定の回折次数ｍについての回折効率ηは次の関係式（９）により規定され、
η＝［ｓｉｎ（πｍ／Ｎ）／（πｍ／Ｎ）］^２ （９）
ここで、ｋは、波長λ_１、λ_２、λ_３の一についてのステップｊのための倍数を示す整数である。第１、第２及び第３波長λ_１、λ_２、λ_３についての各々のステップ高さｈ_ｊは、次の関係式（１０）にしたがって演算されることが可能であり、
ｈ_ｊ＝（ｋ_１，ｊ＋ｍ_１ｊ／Ｎ）ｈ_ｕ （１０）
ここで、ｋ_１は第１波長λ_１についての整数であり、ｈ_ｕは次の関係式（１１）にしたがって演算されることが可能である単位高さである。

ｈ_ｕ＝λ_１／（ｎ_１−１） （１１）
各々のステップについて整数ｋ値を決定するように、位相遅延の理想的な量をもたらすために必要な各々のステップｊについての理想的なステップ高さｈ_ｊが演算され、適切な波長λ_１、λ_２、λ_３により除算される。演算された結果の値に対する最も近い整数ｋが、特定の波長λ_１、λ_２、λ_３におけるステップｊについての整数ｋとして取られる。代替として、演算結果より小さい最も近い指数値ｋが取られることが可能である。

第１近似においては、ゼロ位相エラーδ_１，ｊが第１波長λ_１について取られ、それ故、次の関係式（１２）及び（１３）が、第１放射線ビームについての各々の整数値ｋ_１，ｊについて適用でき、
ｋ_１，ｊ＝［ｋ_２，ｊ＋ｍ_２ｊ／Ｎ＋δ_２，ｊ］β_２−ｍ_１ｊ／Ｎ （１２）
ｋ_１，ｊ＝［ｋ_３，ｊ＋ｍ_３ｊ／Ｎ＋δ_３，ｊ］β_３−ｍ_１ｊ／Ｎ （１３）
ここで、β_２ｊ及びβ_３ｊは、第２及び第３放射線ビームのそれぞれのステップｊについての位相ステップの各々の比である。それらの位相ステップは波長λ_１、λ_２、λ_３の比及び分散パラメータκに依存し、次の関係式（１４）及び（１５）にしたがって規定されることが可能である。

β_２＝λ_２（ｎ_１-１）／λ_１（ｎ_２-１）＝λ_２（κ＋１）／λ_１（κ＋λ_１ ^２／λ_２ ^２） （１４）
β_３＝λ_３（ｎ_１-１）／λ_１（ｎ_３-１）＝λ_３（κ＋１）／λ_１（κ＋λ_１ ^２／λ_３ ^２） （１５）
整数ｋ_２ｊ及びｋ_３ｊは、第２及び第３放射線ビームについての位相エラーδ_２ｊ及びδ_３ｊができるだけ小さいように求められることが可能である。第１回折格子５６の全位相エラーを示す、適切なエラー関数は、次の関係式（１６）にしたがって規定される量Ｅであり、

ここで、ｗ_２及びｗ_３は、第２及び第３ビームのそれぞれについての重みである。第３ではなく第２について位相エラーを最小化することがより重要である（ｗ_２の比較的大きい値及びｗ_３の比較的小さい値）ように、又は第２ではなく第３について位相エラーを最小化することがより重要である（ｗ_２の比較的小さい値及びｗ_３の比較的大きい値）ように選択するｗ_２及びｗ_３の値を選択することが可能である。最小の全位相エラーＥを有する第１ビームについての整数ｋ_１，ｊは好適なデザインを与える。第２及び第３ビームについての解説効率η_２、η_３が、次の関係式（１７）及び（１８）にしたがって規定される。

第１ビームについてのゼロ位相エラーについての第１回折構造５６のデザインのために用いられる演算は、δ_１，ｊ＝０の場合及び上記のように、第１ビームについて非ゼロ位相エラーが存在する場合に、即ち、δ_１，ｊ≠０の場合に、第１回折格子５６についてのデザインのための演算入力として用いられる。δ_１，ｊ＝０の場合とδ_１，ｊ≠０の場合のそのデザインのステップ高さｈ_ｊの間の差分が存在する場合、第２及び第３ビームについての位相エラーδ_２ｊ、δ_３ｊは、次の関係式１９及び２０にしたがって、異なる位相エラーδ_２ｊ、δ_３ｊに対して変化し、
δ′_２，ｊ＝δ_２，ｊ＋δ_１，ｊ／β_２ （１９）
δ′_３，ｊ＝δ_３，ｊ＋δ_１，ｊ／β_３ （２０）
エラー関数Ｅは、次の関係式（２１）にしたがって、Ｅ′に対して変化し、

ここで、ｗ_１は第１放射線ビームについての波長である。第１ビーム位相エラーδ_１，ｊについての重みである。第１ビーム位相エラーδ_１，ｊの最小化は、次の関係式（２２）にしたがって実行される。

δ_１，ｊ＝−（ｗ_２δ_２，ｊ／β_２δ_１，ｊ＋ｗ_３δ_３，ｊ／β_３）／（ｗ_１＋ｗ_２／β_２ ^２＋ｗ_３／β_３ ^２） （２１）
第１、第２及び第３放射線ビームについての回折効率η_１、η_２、η_３は、次の関係式（２３）、（２４）及び（２５）にしたがって与えられる。

このようにして、第１ビームについての位相エラーδ_１，ｊは非ゼロであるが、第２及び第３ビームについての回折効率η_２、η_３は、第１ビーム位相エラーδ_１，ｊがゼロである場合に比べて各々、かなり改善される。

表１を参照するに、上記のデザインの記載にしたがって演算される第１回折格子５６のデザインは本発明の実施形態にしたがって与えられる。その表の各々の行は異なる実施形態に対応し、材料が有することが可能であるアッベ数（Ｖ）の範囲を与えている。各々の実施形態についての材料の最適なアッベ数（Ｖ_ｏｐｔ）が与えられている。

各々の格子区域５７は少なくとも３つのステップ６０を有する。Ｎ＝３である実施形態においては、各々の格子区域５７は３つのステップ６０を有する。Ｎ＝４である実施形態においては、各々の格子区域５７は４つのステップ６０を有する。Ｎ＝５である実施形態においては、各々の格子区域５７は５つのステップ６０を有する。各々の実施形態について、ステップｈ_Ｎについてのｋの値はｋ＝０であり、表１には示されていない。ｋ_１，ｊは第１放射線ビームについてのステップ高さに対応し、ｋ_２，ｊは第２放射線ビームについてのステップ高さに対応し、そしてｋ_３，ｊは第３放射線ビームについてのステップ高さに対応する。ｋ_１，３、ｋ_２，３及びｋ_３，３の値は、Ｎ＝３である場合には適用されない。ｋ_１，４、ｋ_２，４及びｋ_３，４の値は、Ｎ＝３である場合及びＮ＝４である場合には適用されない。

第２回折格子５８は、第１回折格子５６をデザインはするために上記した方法と同様の方法でデザインされることが可能である。各々のステップ６２は、ステップｊ＝Ｎの高さを規定する第２格子５８の位相基準面６９から垂直方向に取られるステップ高さｈ_ｊを有する。各々の回折格子５９は、各々の区域５９について同じであるステップ高さｈ_ｊの第２系列にしたがって及び隣接して備えられている同じ数Ｎのステップ６２を有する。

表１に示している第１回折格子の実施形態はまた、第２回折格子５８の実施形態であるように取られることが可能である。第２系列は、直線状格子区域５７、５９の各々の方向に対して実質的に平行な方向及び方向変更面６４の両方に位置している回転軸６５について、第１系列の約１８０°の回転にしたがって配置される。略平行とは、その光学システムがエラーの許容マージンの範囲内で光記録担体フォーマットを走査することを可能にする直線状格子区域５７、５９に対する方向に、回転軸６５が位置していることをいう。第２回折格子５８は、第１、第２及び第３放射線ビームについて第１格子５６とは異なる回折次数ｍ_１、ｍ_２、ｍ_３、この実施形態においてはそれぞれ、ｍ_１＝０、ｍ_２＝−１、ｍ_３＝＋１を選択するように備えられている。

材料の分散は、単にアッベ数だけではなく更なるパラメータにより影響される。したがって、上記の演算にしたがって、第１及び第２回折格子５６、５８の実際の性能と予測性能との間に差が生じる可能性がある。

その材料がポリカーボネート（ＰＣ）である場合、第１、第２及び第３波長λ_１、λ_２、λ_３についての屈折率はそれぞれ、ｎ_１＝１．５７８９５０、ｎ_２＝１．５７２５４５及びｎ_３＝１．６２０５３６である。それらの値は、およそＶ＝３０のアッベ数に対応している。好適な実施形態においては、ＰＣは、第１及び第２回折格子５６、５８を有する方向偏光器１５についての材料として用いられることが可能である。

その材料が、フォトポリマーであり、紫外放射線により硬化可能であるｈｅｘａｎｅｄｉｏｌｄｉａｃｒｙｌａｔｅ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｐｒｏｐａｎｅｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ（ＨＤＤＡ−ＴＭＰＴＡ）混合物である場合、第１、第２及び第３波長λ_１、λ_２、λ_３についての屈折率はそれぞれ、ｎ_１＝１．４５１０３９、ｎ_２＝１．４３３０５３及びｎ_３＝１．５０２７５０である。それらの値は、およそＶ＝１２．９のアッベ数に対応している。

その材料が、例えば、ｈｅｘａｎｅｄｉｏｌｄｉａｃｒｙｌａｔｅ（ＨＤＤＡ）及びウレタンジアクリレートオリゴマーに基づく脂肪族ポリエステル、例えば、ＣＮ９６５を有し、硬化可能なフォトポリマーである混合物ＨＤＤＡ−ＣＮ９６５である場合、第１、第２及び第３波長λ_１、λ_２、λ_３についての屈折率はそれぞれ、ｎ_１＝１．４６７３７８、ｎ_２＝１．４４７６７２及びｎ_３＝１．５０４２９３である。それらの値は、およそＶ＝１９．９のアッベ数に対応している。

図４を参照するに、ここで、放射線源システム１４について、更に詳細に示している。図４は、第１放射線源１６、第２放射線源７０及び第３放射線源７２を示している。第１、第２及び第３放射線源１６、７０、７２は、その光学システムにおける実質的に単一の放射線システム面８０の範囲内に各々、位置付けられ、第１、第２及び第３放射線ビームの中心軸光線が、それらの出射に続いて、方向変更器１５の第１、第２及び第３入力光路４４、４８、５２に沿って進むように、放射線システム面８０に位置する共通線８２に沿って実質的に備えられ、それ故、その光学システムは、エラーの許容可能なマージンの範囲内で光記録担体を走査することが可能である。この実施形態においては、放射線システム面８０は、第１、第２及び第３初期光路７４、７６、７８に対して垂直である。共通線８２は放射線システム面８０において位置し、図４に直角８６で示すように、第１放射線源面８４に対して垂直である。第１初期光路７４は、放射線源面８０に対して垂直な第１放射線源面８４において位置している。

第２放射線源７０は、第１間隔ｓ_１だけ第１放射線源面８４から離れ、第３放射線源７２は、第２間隔ｓ_２だけ第１放射線源面８４から離れている。第１及び第２間隔ｓ_１、ｓ_２は異なり、第２及び第３出力光路５０、５４の同軸度を改善するように、方向変更器１５の動作と一致するように選択される。第１及び第２間隔ｓ_１、ｓ_２は、放射線システム面８４と第２初期光路７６との間、及び放射線システム面８４と第３初期光路７８との間のそれぞれにおいて取られ、次の関係式（２６）にしたがって決定されることが可能であり、
ｓ＝λｔ／ｎｐ （２６）
ここで、第１間隔ｓ_１については、λは第２放射線ビーム波長λ_２であり、ｎは、第１及び第２回折格子５６、５８が形成される材料の第２波長λ_２についての屈折率である。第１間隔ｓ_２については、λは第３放射線ビーム波長λ_３であり、ｎは材料の第２波長λ_３についての屈折率である。ｔは方向変換器の厚さであり、ｐは第１及び第２回折格子５６、５８のピッチである。

第１及び第２間隔ｓ_１、ｓ_２は、第１放射線源面８４に対して垂直であり、共通線８２に対して平行である方向に取られる。この実施形態においては、第２波長λ_２は第３波長λ_３より長く、第２間隔ｓ_２は第１間隔ｓ_１より大きい。第１及び第２間隔ｓ_１、ｓ_２は、各々１００μｍ又はそれ以上のオーダーであることが可能である。第１及び第２間隔ｓ_１、ｓ_２の最小値は約１０μｍである。

第１、第２及び第３放射線ビームに対する、光学システム８、特に、放射線源システム１４、方向変更器１５及び対物レンズシステム１８の動作について、ここで、図５、６及び７を参照して説明する。図５、６及び７は模式的であり、コリメータレンズ２８及びビームスプリッタ１９を示していない。それらの要素は、破線８８でそれらの図の各々において表されている。

図５は、第１放射線源１６により出射され、光学システム８の部品を透過する第１放射線ビーム１１′を模式的に示している。第１放射線ビーム１１′は、光学システム８を通る光路９０と、第１放射線ビーム１１′の周辺を規定する周辺光線９２とに同軸的にしたがう中心軸光線を有する。第１初期光路７４、第１入力光路４４及び第１出力光路４６は、第１ビーム１１′の光路９０と一致している。

第１放射線ビーム１１′は、出射されるとき、第１入力光路４４に沿って進み、方向変更器１５に入る。上記のように、第１及び第２回折格子５６、５８は、第１放射線ビーム１１′について回折次数ゼロ、即ち、ｍ_１＝０を選択する。このように、方向変更器１５には、第１放射線ビーム１１′が、方向変更されることなく、第１入力光路４４から第１出力光路４６まで進むことを可能にするように備えられている。

第１放射線ビーム１１′は、中心軸光線が共通光路ＣＯＰに沿って同軸的に進むように、そして第１ビーム１１′が第１光担体において最適にフォーカシングされることを確実にする対物レンズシステム１８に入射して通るように、第１出力光路４６から対物レンズシステム１８に進む。

図６は、第２放射線源７０により出射され、光学システム８の部品を透過する第２放射線ビーム１１′′を模式的に示している。第２放射線ビーム１１′′は、光学システム８を通る光路９４と、第２放射線ビーム１１′′の周辺を規定する周辺光線９６とに同軸的に従う中心軸光線を有する。第２初期光路７６、第２入力光路４８及び第２出力光路５０は、第２ビーム１１′′の光路９４と一致している。

第２初期光路７６が、方向変更器１５により方向変更されることなく、光学システムにより投影される９８場合、第２ビーム１１′′の投影経路９８と共通光路ＣＯＰとの間に第１オフ経路移動Ｄ_１が存在する。第１オフ経路移動Ｄ_１は、共通光路ＣＯＰに対して垂直であり、第１間隔ｓ_１に等しい方向に位置している。

第２放射線ビーム１１′′は、出射されるとき、第２入力光路４８に沿って進み、方向変更器１５に入射する。第１回折格子５６は、第２放射線ビーム１１′′について回折次数ｍ_２＝＋１を選択し、それ故、第２ビーム１１′′は、第２出力光路５０の方に第２ビーム１１′′を方向変更する角度移動αを伴う方向変更を有する。第２回折格子５８は、第２放射線ビーム１１′′について回折次数ｍ_２＝−１を選択し、それ故、第２ビーム１１′′は、第１格子５６によりもたらされる角度移動αと逆符号であるが同じ大きさを有する別個の角度移動βを伴う方向変更を有する。

それらの角度移動α、βのために、第２ビーム１１′′は、第２出力光路５０に沿って第２入力光路４８から方向変更される。第２出力光路５０は、第１オフ経路移動Ｄ_１より小さい共通光路ＣＯＰに対するオフ経路移動を有する。そのオフ経路移動は、第１オフ経路移動Ｄ_１と平行な方向において取られ、そのオフ経路移動の減少は、第１出力経路４６に対する第２出力光路５０の同軸度を改善する。この実施形態においては、第２出力光路５０のオフ経路移動は、第２出力光路５０が第１出力経路４６と一致するように位置するように、０である。このことは。第２放射線ビーム１１′′の中心軸光線が第１放射線ビーム１１′の様式と同様な様式で対物レンズシステム１８を透過することを確実にする。第２ビーム１１′′の周辺光線９６は、第２光記録担体において第２ビーム１１′′の最適なフォーカシングを確実にする位置において対物システム１８に入射して、それを透過する。

図７は、第３放射線源７２により出射され、光学システム８の経路を透過する第３放射線ビーム１１′′′を模式的に示している。第３放射線ビーム１１′′′は、光学システム８を通る光路１００と、第３放射線ビーム１１′′′の周辺を規定する周辺光線１０２とに同軸的に従う中心軸光線を有する。第３初期光路７８、第３入力光路５２及び第３出力光路５４は、第３放射線ビーム１１′′′の光路１００と一致している。

第３初期光路７８が、方向変更器１５により方向変更されることなく、光学システムにより投影される場合、第３ビーム１１′′′の投影経路１０４と共通光路ＣＯＰとの間に第２オフ経路移動Ｄ_２が存在する。第２オフ経路移動Ｄ_２は、共通光路ＣＯＰに対して垂直な、そして第２間隔ｓ_２に対して平行な方向に位置している。

第３放射線ビーム１１′′′は、出射されるとき、第３入力光路５２に沿って進み、方向変更器１５に入射する。第１回折格子５６は、第３放射線ビーム１１′′′について回折次数ｍ_３＝−１を選択し、それ故、第３ビーム１１′′′は、第３出力光路５４の方に第３ビーム１１′′′を方向変更する角度移動γを伴う方向変更を有する。第２回折格子５８は、第３放射線ビーム１１′′′について回折次数ｍ_３＝＋１を選択し、それ故、第３ビーム１１′′′は、第１格子５６によりもたらされる角度移動γと逆符号であるが同じ大きさを有する別個の角度移動εを伴う方向変更を有する。

それらの角度移動γ、εのために、第３ビーム１１′′′は、第３出力光路５４に沿って第３入力光路５２から方向変更される。第３出力光路５４は、第２オフ経路移動Ｄ_２より小さい共通光路ＣＯＰに対するオフ経路移動を有する。第３出力光路５４のオフ経路移動は、第２オフ経路移動Ｄ_２と平行な方向において取られ、そのオフ経路移動の減少は、第１出力経路４６に対する第３出力光路５４の同軸度を改善する。この実施形態においては、第３出力光路５４のオフ経路移動は、第３出力光路５４が第１出力経路４６と一致するように位置するように、０である。このことは。第３放射線ビーム１１′′′の中心軸光線が第１放射線ビーム１１′の様式と同様な様式で対物レンズシステム１８を透過することを確実にする。第３ビーム１１′′′の周辺光線１０２は、第３光記録担体において第３２ビーム１１′′′の最適なフォーカシングを確実にする位置において対物システム１８に入射して、それを透過する。

上記の実施形態は、本発明の例示としての実施例として理解される必要がある。本発明の更なる実施形態が想定される。例えば、第１、第２及び第３放射線源１５、７０、７２は、第１、第２及び第３波長λ_１、λ_２、λ_３のそれぞれが、λ_１について約７７０乃至８１０ｎｍの範囲内にあり、λ_２について約６４０乃至６８０ｎｍの範囲内にあり、λ_３について約４００乃至４２０ｎｍの範囲内にあり、好適には、それぞれが約７９０ｎｍ、６６０ｎｍ及び４０５ｎｍであるように、上記とは異なることが可能である。第１放射線ビームにより走査される光記録担体の第１フォーマットはＣＤであり、第２放射線ビームにより走査される光記録担体の第２フォーマットはＤＶＤであり、第３放射線ビームにより走査される光記録担体の第３フォーマットはＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）である。ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤについての上記の情報層深さは、ここで適用されるように取られる必要があり、第１、第２及び第３放射線ビームはそれぞれ、約０．５、０．６５及び０．８５の開口数（ＮＡ）を有する。

更なる実施形態にしたがって、第１回折格子の好適なデザインについて、表２にしたがって、ここで、説明する。そのデザインは、上記のデザインの演算にしたがっている。それらのデザインはまた、第２回折格子のデザインを有することが理解される必要がある。

更なる実施形態においては、第１、第２及び第３放射線源１５、７０、７２は、第１、第２及び第３放射線源１５、７０、７２は、第１、第２及び第３波長λ_１、λ_２、λ_３のそれぞれが、λ_１については約４００乃至４２０ｎｍの範囲内にあり、λ_２については約７７０乃至８１０ｎｍの範囲内にあり、λ_３については約６４０乃至６８０ｎｍの範囲内にあり、好適には、それぞれが約４０５ｎｍ、７９０ｎｍ及び６６０ｎｍであるように、上記とは異なることが可能である。第１放射線ビームにより走査される光記録担体の第１フォーマットはＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）であり、第２放射線ビームにより走査される光記録担体の第２フォーマットはＣＤであり、第３放射線ビームにより走査される光記録担体の第３フォーマットはＤＶＤである。ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤについての上記の情報層深さが、ここで適用されるように取られる必要があり、第１、第２及び第３放射線ビームはそれぞれ、約０．８５、０．５及び０．６５の開口数（ＮＡ）を有する。

更なる実施形態にしたがって、第１回折格子の好適なデザインについて、表３にしたがって、ここで、説明する。そのデザインは、上記のデザインの演算にしたがっている。それらのデザインはまた、第２回折格子のデザインを有することが理解される必要がある。

本発明の更なる実施形態においては、方向変更器の特徴は上記の特徴とは異なっている。例えば、ステップの系列、ステップ寸法、３放射線ビームについて選択された回折次数、第２及び第３ビームにもたらされる角度移動の大きさ及び符号、第１、第２及び第３入力光路の位置及び方向、第１、第２及び第３出力光路の位置及び方向、方向変更器材料、方向変更器材料の分散及び方向変更器の厚さは異なっていることが可能である。更に、回折格子の直線状及び平行ステップは、代替として、互いに対して非直線状及び／又は非平行であることが可能である。

上記の実施形態においては、第２及び第３出力光路は、それらが第１出力光路と一致するように、第１出力光路に対してオフ経路移動を有する。更なる実施形態においては、それらのオフ経路移動は、第２及び／又は第３出力経路が第１出力経路と一致しない又は第１出力経路との重なり合いの度合いを有するが、それ故、第１出力回路に対するそれらの同軸度は改善される。

その放射線源システムは、上記の放射線源システムと異なることが可能である。例えば、それらの放射線源の間隔は異なることが可能であり、それらの放射線源は共通線に沿って備えられないことが可能であり、又は単一の面内にないことが可能である。放射線源の少なくとも一部が互いに対して傾けられていることが可能であることが想定され、それ故、初期光路は互いに平行でないことが可能である。更に、放射線源は、上記の波長と異なる波長を有する放射線ビームを出射することが可能である。

方向変更器は、放射線源システムとコリメータレンズとの間に位置付け等得ているとして表される。方向変更器は、光学システムにおける異なる位置に位置付けられることが可能である。そのような実施形態においては、方向変更器は前方放射線ビームの経路に沿って位置付けられるが、反射放射線ビームの経路の外側にあることは好適である。

他の実施形態においては、光学システムの光学要素は、上記の光学要素とは異なっていることが可能であり、又は、光学要素は、放射線源システムと方向変更器との間に位置付けられることが可能である。例えば、対物レンズシステムは、代替として、放射線ビームの一をフォーカシングするための１つの対物レンズと、他の２つの放射線ビームをフォーカシングするための第２対物レンズとを有することが可能である。この場合、放射線ビームの各々は、出射されるときに、対物レンズシステムの共通光路に沿って進み、ビームスプリッタは、第１及び第２対物レンズに対して、適切に各々の放射線ビームを方向付ける。

方向変更器は、第１及び第２回折格子を有する単一の要素を有しないことが可能である。第１及び第２格子は分離され、光学システムにおける他の位置に位置付けられることが可能である。更に、方向変更器は、例えば、非点収差によりもたらされる収差を補正するように、放射線ビームの少なくとも一の波面を整形するための光学的構造を有することが可能である。

更なる実施形態においては、方向変更器は、第１出力経路に対して第２及び第３出力経路の同軸度を改善するように、第２及び第３放射線ビームを方向変更するように備えられている１つのみの回折構造を有することが可能である。放射線源の少なくとも１つは他に対して傾けられていることが可能である。

走査装置は、複数の情報層を有するフォーマットのような、上記のフォーマットと異なる光記録担体のフォーマットを走査することが可能である。その装置はまた、同様の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）及びＤＶＤを走査することが可能であるが、ここでは、異なる波長を有する放射線ビームが各々のフォーマットを走査するように用いられる。

何れの一の実施形態に関連して説明している何れの特徴は単独で、又は上記の他の特徴と組み合わせて用いられることが可能であり、また、実施形態の何れの他の１つ又はそれ以上の特徴と組み合わせて、又は実施形態の何れの他との何れの組合せで用いられることが可能である。更に、上記されたいないのと同等又は修正がまた、同時提出の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲から逸脱することなく用いられることが可能である。

従来技術にしたがった光学走査装置の模式図である。 本発明の実施形態にしたがった光学システムの模式図である。 本発明の実施形態にしたがった方向変更器の模式図である。 本発明の実施形態にしたがった放射線ビーム源の位置決めについての模式図である。 本発明の実施形態にしたがった第１放射線ビームに対する光学走査装置の動作の模式図である。 本発明の実施形態にしたがった第２放射線ビームに対する光学走査装置の動作の模式図である。 本発明の実施形態にしたがった第３放射線ビームに対する光学走査装置の動作の模式図である。

Claims (17)

1. 第１の光記録担体、第２の異なる光記録担体及び第３の異なる光記録担体を走査するための光学走査装置であって、各々の光記録担体は情報層を有する光学走査装置であり：
   ａ）所定の第１、第２及び第３の異なる波長をそれぞれ有する、第１放射線ビーム、第２放射線ビーム及び第３放射線ビームをそれぞれ出射するように備えられている、第１放射線源、第２放射線源及び第３放射線源を有する放射線源システムと；
   ｂ）前記第１、第２及び第３光記録担体において前記第１、第２及び第３放射線ビームをフォーカシングするように備えられている対物レンズシステムであって、前記第１、第２及び第３放射線ビームが進む共通光路を有する、対物レンズシステムと；
   を有する光学システムを有する、光学走査装置であり、
   前記放射線システムは、第１初期光路に沿って前記第１放射線ビームを方向付け、第２初期光路に沿って前記第２放射線ビームを方向付け、そして第３初期光路に沿って前記第３放射線ビームを方向付けるように備えられ、
   前記光学走査装置は、前記第２及び第３放射線ビームを方向変更するための方向変更器を更に有することを特徴とし、
   前記第２及び第３初期光路は、前記方向変更器により方向変更されることなく前記光学システムにより投影される場合に、前記対物レンズシステムにおいて前記共通光路に対して、第１オフ経路移動及び第２オフ経路移動をそれぞれ有し、
   前記方向変更器は、前記第１放射線ビームについて、第１入力光路及び第１出力経路を、前記第２放射線ビームについて、第２入力光路及び第２出力経路を、そして前記第３放射線ビームについて、第３入力光路及び第３出力経路を有する回折構造を有し、
   前記回折構造は、前記第２出力光路に沿って前記第２入力光路から前記第２放射線ビームを方向変更し、そして前記第３出力光路に沿って前記第３入力光路から前記第３放射線ビームを方向変更し、前記第２及び第３出力経路は、前記第１出力経路に対して前記第２及び第３出力光路の同軸度を改善するように、前記第１及び第２オフ経路移動より小さい前記対物レンズシステムにおける前記共通光路に対するオフ経路移動を有する、
   光学走査装置。
2. 請求項１に記載の光学走査装置であって、前記第２及び第３放射線源は、前記第１入力光路が位置している面から各々離れていて、前記第２放射線源及び前記面間の間隔と、前記第３放射線源及び前記面間の間隔とは異なり、前記第２放射線源及び前記面間の前記間隔及び前記第３放射線源及び前記面間の前記間隔は、前記第２及び第３出力光路の同軸度を改善するように前記方向変更器の動作と対応するように選択される、光学走査装置。
3. 請求項２に記載の光学走査装置であって、各々の前記間隔は、次の関係式
   λｔ／ｎｐ＝ｓ
   にしたがって演算され、ここで、λは第２又は第３波長であり、ｔは前記方向変更器の厚さであり、ｎは前記第２又は第３放射線ビームについての前記方向変更器の材料の屈折率であり、ｐは前記回折構造の格子区域のピッチである、光学走査装置。
4. 光学走査装置
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学走査装置であって、前記第１、第２及び第３放射線源は実質的に共通線に沿って備えられている、光学走査装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学走査装置であって、前記第１、第２及び第３放射線源は、実質的に前記光学システムにおける単一の面において、各々備えられている、光学走査装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学走査装置であって、前記方向変更器は、前記第１放射線ビームが、方向変更を伴わずに前記第１入力光路から前記第１出力光路に進むように備えられている、光学走査装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学走査装置であって、前記第２及び第３出力光路の少なくとも１つは、実質的に前記第１出力光路と一致している、光学走査装置。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学走査装置であって、前記回折構造は、前記第１、第２及び第３放射線ビームのそれぞれについて異なる回折次数を選択するように備えられている、光学走査装置。
9. 請求項８に記載の光学走査装置であって、前記回折構造は、前記第１、第２及び第３放射線ビームのそれぞれについて異なる回折次数０、＋１及び−１を選択するように備えられている、光学走査装置。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の光学走査装置であって、前記方向変更器は、第１回折構造及び第２回折構造を有する、光学走査装置。
11. 請求項１０に記載の光学走査装置であって、前記方向変更器は、第１及び第２回折構造を有する単独の光学要素を有する、光学走査装置。
12. 請求項１０又は１１に記載の光学走査装置であって、前記第１及び第２回折構造は、前記第２ビームの方向変更の各々が逆方向の角度移動を有するように、２つの別個の方向変更において前記第２ビームを方向変更するように、そして前記第３ビームの方向変更の各々が逆方向の角度移動を有するように、２つの別個の方向変更において前記第３ビームを方向変更するように備えられている、光学走査装置。
13. 請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の光学走査装置であって、前記第１回折構造は、各々の格子区域において、ステップの第１系列に備えられている複数のステップを有する第１回折格子を有し、前記第２回折構造は、各々の格子区域において、ステップの第２系列に備えられている複数のステップを有する第２回折格子を有する、光学走査装置。
14. 請求項１３に記載の光学走査装置であって、前記第２系列は、前記格子区域の各々の方向に対して実質的に平行な方向に位置している回転軸の周りの略１８０°の、前記第１系列の回転にしたがって備えられている、光学走査装置。
15. 請求項１３又は１４に記載の光学走査装置であって、各々の格子区域は少なくとも３つのステップを有する、光学走査装置。
16. 請求項１乃至１５の何れか一項に記載の光学走査装置であって、前記方向変更器の少なくとも一部は、前記第１出力光路に対して前記第２及び第３出力光路の同軸度を改善するように、前記第１、第２及び第３波長間に分散が与えられるようなアッベ数を有する材料から成る、光学走査装置。
17. 請求項１乃至１６の何れか一項に記載の光学走査装置であって、前記第１、第２及び第３波長はそれぞれ、約６６０、７９０及び４０５ｎｍ、約７９０、６６０及び４０５ｎｍ、又は約４０５、７９０及び６６０ｎｍである、光学走査装置。
    

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