JP2005515579A

JP2005515579A - 光走査デバイス

Info

Publication number: JP2005515579A
Application number: JP2003560907A
Authority: JP
Inventors: ヘンドリクス，ベルナルデュス　ハー　ウェー
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2005-05-26
Also published as: WO2003060891A2; DE60210327T2; ATE322071T1; CN1299280C; KR20040077719A; CN1623195A; US20050083562A1; EP1472682B1; EP1472682A2; US7170681B2; WO2003060891A3; AU2002351152A8; AU2002351152A1; DE60210327D1

Abstract

三つのそれぞれの波長（λ_１、λ_２、λ_３）及び偏光（ｐ１、ｐ２、ｐ３）を有する三つのそれぞれの放射ビーム（４、４’、４’’）で三つの情報層（２、２’、２’’）を走査するための光走査デバイス（１）。三つの波長は、互いに異なる。三つの偏光の少なくとも一つは、他と異なる。そのデバイスは、三つの放射ビームから三つの回折されたビーム（１５、１５’、１５’’）を形成するための一つの階段型の断面を有するパターン素子のパターンを含む回折部分（２４）を含み、その部分は、三つの偏光に感知性の複屈折材料を含む。階段型の断面は、パターン素子の階段の高さ（ｈ_ｊ）が、三つの波長の一つ（λ_１）に対して２πの少なくとも二つの異なる倍数に等しいと共に二つの他の波長の一つ（λ_２）に対して２πを法とする少なくとも二つの異なる位相変化に等しい位相変化を導入するように、設計される。

Description

本発明は、第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査するための光走査デバイスに関し、ここで前記第一、第二、及び第三の波長は、実質的に互いに異なり、前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、他と異なり、そのデバイスは、
前記第一、第二、及び第三の放射ビームを連続的に又は同時に供給するための放射源、
前記第一、第二、及び第三の情報層の位置に、それぞれ、前記第一、第二、及び第三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、第二、及び第三の放射ビームの光路に配置される回折部分
を含み、前記部分は、前記第一、第二、及び第三の放射ビームから、それぞれ、第一の回折された放射ビーム、第二の回折された放射ビーム、及び第三の回折された放射ビームを形成するための実質的に一つの階段型の断面を有するパターン素子のパターンを含み、前記部分は、前記第一、第二、及び第三の偏光に感知性の複屈折材料を含む。

より具体的には、限定はされないが、本発明は、コンパクトディスク（ＣＤ）、“赤色ＤＶＤ”とも呼ばれる従来のデジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、及び“青色ＤＶＤ”とも呼ばれるいわゆる次世代ＤＶＤのような、三つの異なる形式と互換性のある光走査デバイスに関する。

また、本発明は、第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査するための光デバイスに使用する回折部分にも関し、ここで前記第一、第二、及び第三の波長は、実質的に互いに異なり、前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、他と異なり、その回折部分は、
前記第一、第二、及び第三の放射ビームの光路に配置され、
前記第一、第二、及び第三の放射ビームから、それぞれ、第一の回折された放射ビーム、第二の回折された放射ビーム、及び第三の回折された放射ビームを形成するための実質的に一つの階段型の断面を有するパターン素子のパターンを含み、
前記第一、第二、及び第三の偏光に感知性の複屈折材料を含む。

“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”）ために、放射ビームによって走査することについて述べる。“情報密度”は、情報層の単位面積当たりの蓄積された情報の量について述べる。それは、とりわけ、走査される情報層上に走査デバイスによって形成される走査スポットの大きさによって決定される。走査スポットの大きさを減少させることによって情報密度を増加させてもよい。スポットの大きさが、とりわけ、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、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、走査スポットの大きさを減少させることができる。

“回折された放射ビーム”は、各々回折次数“ｍ”、すなわち、ゼロ次（ｍ＝０）、＋１次（ｍ＝１）、＋２次（ｍ＝２）など、−１次（ｍ＝−１）、−２次（ｍ＝−２）などを有する複数の放射ビームからなる。本記載においては回折された放射ビームとしてゼロ次の放射ビームを考慮することに留意する。

光走査デバイスが、異なる形式の光記録担体と互換性があることが、すなわち、対物レンズ系を使用すると同時に異なる波長を有する放射ビームによって異なる形式の光記録担体を走査することが、望ましい。例えば、とりわけＣＤ−Ａ（ＣＤ−オーディオ）、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ−読み出し専用メモリ）及びＣＤ−Ｒ（ＣＤ−レコーダブル）のようなＣＤは、利用可能であり、約７８０ｎｍの波長λを有する放射ビームによって走査されるように設計される。一方、赤色ＤＶＤは、約６６０ｎｍの波長を有する放射ビームによって走査されるように設計され、青色ＤＶＤは、約４０５ｎｍの波長を有する放射ビームによって走査されるように設計される。特に、“青色ＤＶＤ”形式のディスクは、“赤色ＤＶＤ”形式のディスクよりも大きいデータ記憶容量を有する−典型的には記憶容量における少なくとも二倍の増加を得ることができる。

これらの形式の相違点は、以下の困難を提起する。第一に、ある波長で読み取られるように設計されたディスクは、別の波長でいつも読み取り可能であるとは限らない。例は、λ＝７８５ｎｍに対して高い変調を得るために、記録スタックに特殊な色素を適用する必要がある“ＣＤ−Ｒ”形式のディスクである。λ＝６６０ｎｍでは、ディスクからの信号の変調は、色素の波長の感度によりたいへん小さくなるので、この波長での読み取りは、実行可能ではない。第二に、より高い記憶容量を備えた新たな光走査系を導入するとき、新たな光走査デバイスが、逆に互換性があること、すなわち、既に存在する形式を有する光記録担体を走査することができることは、重要である。第三に、一つの場合に球面収差を発生させると共に他の場合に球面収差を発生させないように、異なる形式を有する二つのディスクの間における厚さに差がある。

この複数の形式の結果として、問題は、各々の形式に関連した波長に対して所定の波面を発生させることが可能な光走査デバイスを設計すること及び作ることである。

例えば、特許文献１において、第一の放射ビーム、第二の放射ビーム、及び第三の放射ビームによって、それぞれ、“青色ＤＶＤ”形式のディスク、“赤色ＤＶＤ”形式のディスク、及びＣＤ形式のディスクを走査するための光走査デバイスを提供することが、すでに知られている。第一、第二、及び第三の放射ビームは、それぞれ第一の偏光ｐ_１、第二の偏光ｐ_２、及び第三の偏光ｐ_３のみならず、それぞれ第一の波長λ_１、第二の波長λ_２、及び第三の波長λ_３を有する。波長λ_１、λ_２、及びλ_３は、互いに異なる。偏光ｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３の少なくとも一つは、他と異なる。さらに、既知の光走査デバイスは、三つの放射ビームを供給するための放射源、三つの光記録担体の情報層にそれぞれ三つの放射ビームを収束させるための対物レンズ系、及び三つの放射ビームの光路に配置された回折部分を含む。対物レンズ系は、光軸を有する。回折部分は、二つの平行平面を有し、それらの間にガラスで作られた第一の層、及び第二の層が提供される。第一及び第二の層の間における界面は、一つの階段型の断面を有するパターン素子のパターンである。第一及び第二の層の材料の選択並びに階段型の断面の設計は、回折部分が、波長λ_１に対するゼロ次の第一の回折された放射ビーム並びに波長λ_２及びλ_３の各々に対するより高い次数の（すなわち非ゼロ次の）回折された放射ビームを形成するようなものである。さらに、第二の層は、偏光ｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３に感知性の複屈折材料で作られる。

前記の特許文献１は、回折部分の第二の層を作るために二つの解決手段を教示する。

第一の既知の解決手段においては、第二の層は、屈折率を変更するために（電極によって）電気的に調節可能である液晶（ＬＣ）の材料で作られて、三つの回折されたビームを形成する。結果として、このようなデバイスは、設計することが複雑であり、設計すること及び作ることが困難であると共に高価である切り替え可能なＬＣの構成部品の製作を要求する。

第二の既知の解決手段において、第二の層は、常光線屈折率及び異常光屈折率を有する固体の複屈折材料で作られ、それらの一つは、第一の層（ガラス）の屈折率に等しい。このように、第一の偏光を、後者の屈折率を関連した方向と整列させる場合には、回折部分から出てくる第一の回折されたビームは、平坦な波面を有する。そして、ゼロ次の第一の回折されたビームが形成される。言い換えれば、回折部分は、次に、第一の波長に対して透明な平行平面として作用する。
特開２００１−２０９９６６号公報

よって、本発明の目的は、三つの異なる波長を有すると共に異なる偏光を有する放射ビームによって光記録担体を走査することに適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、既知の解決手段に対する代替のものである。

この目的は、開始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、前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第一の波長に対して２πの少なくとも二つの異なる倍数に実質的に等しい位相変化を、及び前記第二の波長に対して２πを法とする少なくとも二つの実質的に異なる位相変化を導入するように設計される。前記第二の波長に関して二つの実質的に異なる位相変化の値を、さらに詳細に以下に記載するように複数の少なくとも三つの値の間で選ぶことができることに留意することになる。

前記日本国特許出願ＪＰ−Ａ−２００１２０９９６６から知られる解決手段との対比によって、本発明による回折部分は、以下のようなゼロ次の第一の回折されたビームを形成する。このように、第一の偏光を、常光線の軸又は異常光の軸のいずれかの方向と整列させる場合には、階段型の断面のパターン素子の階段の高さの設計の結果として、２πの少なくとも二つの異なる倍数に実質的に等しい位相変化を、第一の回折されたビームに導入する。よって、ゼロ次の第一の回折されたビームを形成する。言い換えれば、本発明による回折部分において、等しくない光路の長さを、（以下の“径方向”と呼ばれる）対物レンズの光軸に垂直な方向における第一の回折ビームに導入する。この回折部分は、第一の回折されたビームが、既知の回折部分と対照的に、平坦な波面を有さないので、第一の波長に対して透明な平行平面として作用しないことに留意する。

本発明による階段型の断面の利点は、所望の次数のこれらのビームに対する所定の値、例えば、高い値の透過効率を備えた前記第一及び第二の回折されたビームを形成する回折部分を提供することである。加えて、回折部分は、さらに詳細に以下に記載するような理想的な鋸歯状の断面に近い位相変化を備えた第二の回折部分を形成してもよい。

特に、前記パターン素子の階段に属する光路が、前記第一の波長の倍数に実質的に等しいように設計された階段型の断面を有するパターン素子のパターンを含む回折部分を備えた光走査デバイスを提供することは、出願番号００２０３０６６．６のもとで２０００年４月９日に出願された欧州特許出願から知られている。このような回折部分は、それが、さもなければ複数の波長により困難である、選択された回折次数（すなわち、高い透過効率が達成される次数）を備えた回折されたビームの形成を可能にするので、都合がよい。しかしながら、その出願の教示は、本発明による光走査デバイスを提供するための十分な指導を提供しない。

第一に、欧州特許出願は、三つの異なる形式の光記録担体と互換性のある光走査デバイスをどのように設計するかを教示しないが、二つの波長を有する二つの放射ビームによって二つの異なる形式の光記録担体を走査するためのデバイスのみを記載する。

第二に、欧州特許出願は、階段型の断面を備えた回折部分を作るための容易な方法を教示しない。三つの波長の固定された値は、その出願において説明された方法を使用する回折部分を設計するとき、厳格な制約である。より具体的には、波長λを有する放射ビームが、階段高さｈを有する材料で作られた階段を通り抜けるとき、（放射ビームが、同じ距離に沿って空気を通り抜ける場合に関する）位相変化Φを、階段から出てくる回折されたビームに導入する。位相変化Φは、以下の式

によって与えられ、ここで、“ｎ”は、回折部分の屈折率であり、“ｎ_ｏ”は、隣接する媒体の屈折率である。式（０）から当然の結果として、波長λが変化するとき、位相変化Φは、それに応じて変化するということになる。このように、階段型の断面を備えた三つの波長で動作することに関して互換性のある回折部分を設計することは、三つの波長の各々に対して高い効率を有するために、相対的に高い階段を有する非常に複雑な階段型の断面を設計することを要求するであろう。これは、作ることが困難である回折部分に帰着する。

第三に、その欧州特許出願は、光走査デバイスが、異なる偏光を有する放射ビームで動作することができるように、偏光に感知性の回折部分をどのように設計するかを教示しない。

また、偏光に感知性であると共に波長に感知性であるように設計された、複屈折材料で作られた回折部分を含み、第一の波長及び第一の偏光を有する第一のゼロ次の放射ビーム、第一の波長及び第二の異なる偏光を有する第二のゼロ次の放射ビーム、並びに第二の異なる波長及び第一又は第二の偏光を有する第三の放射ビームを形成する光走査デバイスを作ることも日本国特許出願ＪＰ２００１−１７４６１４から知られている。しかしながら、その日本国特許出願は、光走査デバイスが、三つの異なる波長で動作することができるように回折部分をどのように設計するかを教示しない。

また、三つの異なる波長を有する三つの放射ビームによって光記録担体を走査することに適する光走査デバイスを作ることも日本国特許出願ＪＰ２００１−１９５７６９から知られており、そのデバイスは、回折部分を含む。しかしながら、その日本国特許出願は、異なる偏光を有する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どのように提供するかを教示しない。特に、その日本国特許出願は、偏光に感知性の回折部分をどのように作るかを記載もしないし、提案もしないし、より具体的には、それは、回折部分を作るための複屈折材料の使用を述べてない。

さらに、二つの異なる波長を有する二つの放射ビームと動作する回折部分を含む光走査デバイスを提供することは、多数の特許文献、例えばＪＰ−２０００１０４３５５９から知られている。しかしながら、これらの文献のいずれも、光走査デバイスが、異なる偏光を有する放射ビームで動作することができるように偏光に感知性の回折部分を作るための複屈折材料の使用を述べてない。

本発明による光走査デバイスの第一の実施形態において、前記階段型の断面は、さらに、パターン素子の階段の高さが、前記第三の波長に対して２πを法とする少なくとも二つの実質的に異なる位相変化に実質的に等しい位相変化を導入するように設計される。同様に、第二の波長に対して、前記第三の波長に関する二つの実質的に異なる位相変化の値を、複数の少なくとも三つの値の間で選ぶことができることに留意する。この第一の実施形態の特定の場合において、前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第二及び第三の波長の両方に対して実質的に同一の位相変化を導入し、ここで前記第三の偏光は、前記第二の偏光と異なるように、さらに設計される。

本発明による光走査デバイスの第二の実施形態において、前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第三の波長に対して２πの少なくとも二つの異なる倍数に実質的に等しい位相変化を導入するように設計される。この第二の実施形態の特定の場合において、前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第一及び第三の波長の両方に対して実質的に同一の位相変化を導入し、ここで前記第三の偏光は、前記第一の偏光と異なるように、さらに設計される。

本発明による光走査デバイスの第三の実施形態において、前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第三の波長に対してπの少なくとも二つの異なる奇数の倍数に実質的に等しい位相変化を導入するように設計される。この第三の実施形態の特定の場合において、前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第二の波長に対して少なくとも二つの実質的に異なる位相変化に実質的に等しい位相変化を導入するように、さらに設計される。前記第二の波長に対するこれらの二つの実質的に異なる位相変化は、奇数の実質的に異なる位相変化の間で選ばれることに留意することになる。

第一、第二、及び第三の偏光が同一であるとすれば、二つの異なる値のみ（２πを法とするゼロ及びπ）を、第二又は第三の回折されたビームに関する位相変化に対して選ぶことができることに留意することになる。

従って、階段型の断面を、第一、第二、及び第三の回折されたビームの各々の所望の次数に対して、所定の値、例えば高い値の透過効率で設計することはできない。それどころか、第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つが互いにに異なるとすれば、少なくとも三つの異なる値を、第二及び第三の回折されたビームの各々に対して選ぶことができ、それによって、大きい数の階段を備えた階段型の断面（典型的には５０個以上の階段）が、あまり実用的なものではないので、相対的に小さい数の階段、典型的には４０個未満の階段を備えた階段型の断面の設計を可能にすることに帰着することに留意することになる。

本発明の別の目的は、第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査するための光デバイスに使用する回折部分を提供することであり、ここで前記第一、第二、及び第三の波長は、実質的に互いに異なり、前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、他と異なり、回折部分は、既知の部分に対する代替のものである。

この目的は、開始の段落に記載したような回折部分によって到達され、ここで本発明によれば、前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第一の波長に対して２πの少なくとも二つの異なる倍数に、前記第二の波長に対して２πを法とする少なくとも二つの実質的に異なる位相変化に、及び第三の波長に対しては、以下の２πを法とする少なくとも二つの実質的に異なる位相変化、２πの少なくとも二つの異なる倍数、又はπの少なくとも二つの異なる奇数の倍数の一つに、実質的に等しい位相変化を導入するように設計されることで特徴付けられる。

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。

図１は、第一の放射ビーム４によって第一の光記録担体３の第一の情報層２を走査するための、本発明の一つの実施形態による光走査デバイス１の光学構成部品の概略的な図説である。

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。情報層の透明層５から離れて面する側は、保護層６によって環境的な影響から保護される。透明層５は、情報層２に対して機械的な支持を提供することによって、光記録担体３に対する基板として作用する。代わりに、透明層５は、機械的な支持を、情報層２の他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追加の情報層及び透明層によって、提供すると同時に、情報層２を保護する単一の機能を有してもよい。情報層は、図１に示すようなこの実施形態においては、透明層５の厚さに対応する第一の情報層の深さ２７を有することに留意する。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（軌道）、すなわち、集束した放射のスポットによって追跡される経路を含み、その経路上に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。それらマークは、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領域の形態であってもよい。光記録担体３がディスクの形状を有する場合には、以下のものが、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における基準軸、Ｘ軸の方向であり、“接線方向”は、トラックに接すると共にＸ軸に垂直である別の軸、Ｙ軸の方向である。

図１に示すように、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、回折部分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、焦点作動器１２、径方向作動器１３、及び誤差補正用情報処理ユニット１４を含む。

以下の“Ｚ軸”は、対物レンズ系８の光軸１９に対応する。（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、直交基であることに留意する。

放射源７は、放射ビーム４、（図１に示さない）第二の放射４’、及び（図１に示さない）第三の放射ビーム４’’を連続的に又は同時に供給するために、配置される。例えば、放射源７は、放射ビーム４、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三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は、波長λ_１及び偏光ｐ_１を有し、放射ビーム４’は、波長λ_２及び偏光ｐ_２を有し、放射ビーム４’’は、波長λ_３及び偏光ｐ_３を有する。波長λ_１、λ_２、及びλ_３は、実質的に互いに異なり、偏光ｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３の少なくとも二つは、互いに異なる。波長λ_１、λ_２、及びλ_３並びに偏光ｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３の例を以下に与えることにする。

コリメータレンズ１８は、放射ビーム４を実質的にコリメートされたビーム２０に変換するために、光軸１９上に配置される。同様に、それは、放射ビーム４’及び４’’を二つのそれぞれの実質的にコリメートされたビーム２０’及び２０’’に変換する（図１に示さない）。

ビームスプリッター９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ために、配置される。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で、より好ましくはα＝４５°で、傾斜される平行平面板と共に形成される。

対物レンズ系８は、コリメートされた放射ビーム２０を第一の集束した放射ビーム１５に変換して、情報層２の位置に第一の走査スポット１６を形成するために、配置される。この実施形態において、対物レンズ系８は、回折部分２４と共に提供される対物レンズ１７を含む。

回折部分２４は、異常光屈折率ｎ_ｅ及び常光線屈折率ｎ_ｏを有する複屈折材料を含む。以下において、波長における差による屈折率における変化を無視し、従って、屈折率ｎ_ｅ及びｎ_ｏは、波長におおよそ独立である。この実施形態において、実例としてのみ、複屈折材料は、ｎ_ｏ＝１．５１及びｎ_ｅ＝１．７０を備えた（重量％で）５０／５０のＣ６Ｍ／Ｅ７である。代わりに、例えば、複屈折材料は、ｎ_ｏ＝１．５５及びｎ_ｅ＝１．６９を備えた（重量％で）４０／１０／５０のＣ６Ｍ／Ｃ３Ｍ／Ｅ７であってもよい。使用した略号は、以下の物質を参照する。

Ｅ７：５１％のＣ５Ｈ１１シアノビフェニル、２５％のＣ５Ｈ１５シアノビフェニル、１６％のＣ８Ｈ１７シアノビフェニル、８％のＣ５Ｈ１１シアノトリフェニル
Ｃ３Ｍ：４−（６−アクリロイルオキシプロピルオキシ）ベンゾイルオキシ−２−メチルフェニル＝４−（６−アクリロイルオキシプロピルオキシ）ベンゾアート
Ｃ６Ｍ：４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）ベンゾイルオキシ−２−メチルフェニル＝４−（６−アクリロイルオキシヘキシルオキシ）ベンゾアート
回折部分２４を、複屈折材料の光軸がＺ軸に沿ってあるように、整列させる。また、それを、それの屈折率が、Ｘ軸に沿って偏光を有する放射ビームに通り抜けられるとき、ｎ_ｅに、及びＹ軸に沿って偏光を有する放射ビームに通り抜けられるときにｎ_ｏに、等しいように整列させる。以下において、放射ビームの偏光は、Ｘ軸及びＹ軸と整列される場合に、それぞれ、“ｐ_ｅ”及び“ｐ_ｏ”と呼ばれる。このように、偏光ｐ_１、ｐ_２、又はｐ_３が、ｐ_ｅに等しい場合には、複屈折材料の屈折率は、ｎ_ｅに等しく、偏光ｐ_１、ｐ_２、又はｐ_３がｐ_ｏに等しい場合には、複屈折材料の屈折率は、ｎ_ｏに等しい。言い換えれば、そのように整列した複屈折の回折部分２４は、偏光ｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３に感知性である。回折部分２４をさらに詳細に記載することにする。

走査する間に、記録担体３は、（図１に示さない）主軸上で回転し、そして、透明層５を通じて情報層２を走査する。集束した放射ビーム１５は、情報層２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、反射した放射ビーム２２の前記部分を取得する及びそれを一つ以上の電気信号に転換するために配置される、収束レンズ２５及び四分円の検出系２３を含む。信号の一つは、情報信号Ｉ_ｄａｔａであり、その値は、情報層２上で走査される情報を表す。情報信号Ｉ_ｄａｔａは、誤差補正用情報処理ユニット１４によって処理される。検出系１０からの他の信号は、焦点誤差信号Ｉ_{ｆｏｃｕｓ}及び径方向追跡誤差信号Ｉ_{ｒａｄｉａｌ}である。信号Ｉ_{ｆｏｃｕｓ}は、走査スポット１６と情報層２の位置との間におけるＺ軸に沿った高さにおける軸上の差を表す。好ましくは、この信号は、とりわけ、“ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＯｐｔｉｃａｌＤｉｓｃＳｙｓｔｅｍｓ”と題された、Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ、Ｊ．Ｂｒａａｔ、Ａ．Ｈｕｉｊｓｅｒ等による本（ＡｄａｍＨｉｌｇｅｒ１９８５）（ＩＳＢＮ０−８５２７４−７８５−３）のｐ７５−ｐ８０から知られている“非点収差法”によって形成される。径方向追跡誤差信号Ｉ_{ｒａｄｉａｌ}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における情報層２のＸＹ平面における距離を表す。好ましくは、この信号は、とりわけ、Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ等による前記の本のｐ７０−ｐ７３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}に応答して、それぞれ、焦点作動器１２及び径方向作動器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。焦点作動器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、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。径方向作動器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、走査スポット１６の径方向の位置を、それが、情報層２において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。

図２は、上述した走査デバイス１に使用する対物レンズ１７の概略的な図説である。

対物レンズ１７は、コリメートされた放射ビーム２０を、第一の開口数ＮＡ_１を有する集束した放射ビーム１５に変換して、走査スポット１６を形成するために配置される。言い換えれば、光走査デバイス１は、波長λ_１、偏光ｐ_１、及び開口数ＮＡ_１を有する放射ビーム１５によって、第一の情報層２を走査することが可能である。

さらに、光走査デバイス１は、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、及び放射ビーム４’’によって第三の光記録担体３’’の第三の情報層２’’を、走査することもまた可能である。このように、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した放射ビーム１５’に変換して、対物レンズ１７は、情報層２’の位置において第二の走査スポット１６’を形成する。また、対物レンズ１７は、コリメートされた放射ビーム２０’’を、第三の開口数ＮＡ_３を有する第三の集束した放射ビーム１５’’に変換して、情報層２’’の位置において第三の走査スポット１６’’を形成する。

同様に、光記録担体３に対して、光記録担体３’は、第二の透明層５’を含み、その一方の側に第二の情報層の深さ２７’を備えた情報層２’が配置され、光記録担体３’’は、第三の透明層５’’を含み、その一方の側に第三の情報層の深さ２７’’を備えた情報層２’’が配置される。この実施形態において、光記録担体３、３’、及び３’’は、実例としてのみ、それぞれ、“青色ＤＶＤ”形式のディスク、“赤色ＤＶＤ”形式のディスク、及びＣＤ形式のディスクである。このように、波長λ_１は、３６５と４４５ｎｍとの間の範囲に含まれ、好ましくは４０５ｎｍである。開口数ＮＡ_１は、読み取りモードにおいては約０．６に等しく、書き込みモードにおいては０．６より上であり、好ましくは０．６５である。波長λ_２は、６２０と７００ｎｍとの間の範囲に含まれ、好ましくは６６０ｎｍである。開口数ＮＡ_２は、読み取りモードにおいては約０．６に等しく、書き込みモードにおいては０．６より上であり、好ましくは０．６５である。波長λ_３は、７４０と８２０ｎｍとの間の範囲に含まれ、好ましくは７８５ｎｍである。開口数ＮＡ_３は、０．５より下にあり、好ましくは０．４５である。

本記載において、二つの波長λ_ａ及びλ_ｂは、実質的に互いに異なり、ここで｜λ_ａ−λ_ｂ｜は、好ましくは２０ｎｍ以上、より好ましくは５０ｎｍ以上であり、ここで値２０及び５０ｎｍは、純粋に任意の選択の事項であることに留意する。

また、異なる形式の記録担体３、３’、及び３’’の情報層を走査することは、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、回折及び屈折素子を組み合わせるレンズとして対物レンズ１７を形成することによって達成されることにも留意する。このようなハイブリッドレンズを、例えば、例えばＵＶ硬化ラッカーの光重合を使用するリソグラフィーの工程によって、レンズ１７の入射表面に格子の断面を適用することによって、形成することができ、それによって、作ることが容易である回折部分２４に都合よく帰着する。代わりに、このようなハイブリッドレンズを、ダイアモンド旋削によって作ることができる。

図１及び２に示すこの実施形態において、対物レンズ１７は、凸−凸レンズとして形成される。しかしながら、平−凸又は凸−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。この実施形態において、回折部分２４は、（ここでは“入射面”と呼ばれる）放射源７に面する第一の対物レンズ１７の側に配置される。

代わりに、回折部分２４は、（ここでは“射出面”と呼ばれる）レンズ１７の他の表面に配置される。また、代わりに、対物レンズ１０は、例えば、回折部分２４を形成する平面のレンズの回折素子と共に提供される屈折対物レンズ素子である。また代わりに、回折部分２４は、対物レンズ系８とは別個の光学素子に、例えばビームスプリッターに、又は四分の一波長板に、提供される。

また代わりに、対物レンズ１０が、この実施形態において単レンズであると同時に、それは、二つ以上のレンズ素子を含む複合レンズであってもよい。例えば、対物レンズ系８は、対物レンズ１７と共同して二重レンズ系を形成する追加の対物レンズを含んでもよい。追加の対物レンズは、対物レンズ１７に面する凸面及び情報層２の位置に面する平坦な表面を備えた平−凸であってもよい。この二重レンズ系は、都合よくは、光学素子の相互の位置において、単レンズ系よりも大きい許容誤差を有する。ＮＡ＞０．４５である場合において、追加の対物レンズは、好ましくは、非球面レンズによって形成される。

図３は、回折部分２４を図説する、図２に示す対物レンズ１７の（“正面図”とも呼ばれる）入射表面の概略図である。

回折部分２４は、“輪帯（zone）”とも呼ばれるパターン素子のパターンを含む。各々の輪帯は、階段型の断面を有する。輪帯の階段型の断面は、実質的に同一である。その階段型の断面は、各々階段高さを有する複数の“副輪帯（subzone）”又は“階段”を含む。以下において、階段型の断面は、鋸歯状の関数に近い所定の位相変化Φを導入するために、設計される。図４は、（理想的な場合である）鋸歯状の関数の形態で位相変化Φを表す曲線７８を示す。図４は、回折部分２４の一つのパターン素子によって導入される位相変化Φのみを示し、ここで位相変化Φは、（径方向）Ｘ軸に沿った座標“ｘ”の線形な関数であることに留意する。位相変化Φの鋸歯状の関数を、以下の階段型の関数

によって近似させてもよく、ここで“Ｐ”は、階段又は“副輪帯”の数を表す整数であり、“ｊ”は、各々の階段の階段番号を表す１とＰとの間に含まれる整数であることは、例えば、出願番号００２０３０６６．６のもとで出願された前記欧州特許出願から知られている。

図５は、階段型の関数の近似の形態で回折部分２４によって導入される位相変化Φを表す曲線７９を示す。図５は、回折部分２４の一つのパターン素子によって導入される位相変化Φのみを示すことに留意する。

以下において、“ｈ”は、ｘに依存する関数である、階段型の断面の階段の階段高さである。式（Ｉ）による位相変化Φの近似の場合において、階段高さｈは、以下の関数

によって与えられ、ここで“ｈ_ｊ”は、定数のパラメータである、階段ｊの階段高さである。

回折部分２４の階段型の断面を設計するとき、階段高さｈ_ｊは、階段型の断面が、回折部分２４から出てくる回折されたビームの波長λ及び偏光ｐに依存する所定の値の位相変化Φを導入するように選ばれる。このように、以下において、位相変化Φもまた、Φ（λ，ｐ）と表示され、階段高さｈ_ｊは、階段型の断面が、回折されたビーム１５に対して第一の値Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）を、回折されたビーム１５’に対して第二の値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）を、及び回折されたビーム１５’’に対して第三の値Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を導入するように選ばれる。

以下において、出願番号００２０３０６６．６のもとで出願された前記欧州特許出願を参照して、波長λ_１は、設計波長λ_ｒｅｆであるように選ばれる。言い換えれば、

である。

よって、階段型の断面は、放射ビーム１５に対する位相変化Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）が、２πの倍数に実質的に等しい、すなわち、２πを法とする実質的にゼロに等しいように、設計される。このように、Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）≡０（２π）である。

これは、各々の階段高さｈ_ｊが、以下の

のような設計波長λ_ｒｅｆに依存する基準の高さｈ_ｒｅｆの倍数であり、ここで“ｎ”が、回折部分２４の屈折率であり、“ｎ_ｏ”が、隣接する媒体の屈折率である、すなわち、以下において実例としてのみ空気、すなわちｎ_ｏ＝１であるとき、達成される。

回折部分２４が、複屈折材料で作られるので、それの屈折率ｎは、回折部分２４を通り抜ける放射ビームの偏光がｐ_ｅに等しいとき、ｎ_ｅに等しく、回折部分２４を通り抜ける放射ビームの偏光がｐ_ｏに等しいとき、ｎ_ｏに等しい。その結果として、基準の高さｈ_ｒｅｆもまた、偏光ｐに依存する。このように、以下において、位相変化ｈ_ｒｅｆもまた、ｈ_ｒｅｆ（λ，ｐ）と表示され、式（２ｂ）及び（３）から、当然の結果として、

ことになる。

よって、例えば、ｎ_ｏ＝１．５０、ｎ_ｅ＝１．６０、及びλ_１＝４０５ｎｍの場合に、以下のもの
ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ_１＝ｐ_ｏ）＝０．８１０μｍ及び
ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ_１＝ｐ_ｅ）＝０．６７５μｍ
が、式（４ａ）及び（４ｂ）から得られる。

また、階段高さｈ_ｊが、放射ビーム１５に対する（２πを法とするゼロに実質的に等しい）値Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）を導入すると同時に、それは、以下の

のように、放射ビーム１５’及び１５’’に対して、それぞれ、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を導入することにも留意する。

表Ｉは、理想的な値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を示し、ここで放射ビーム１５’及び１５’’は、偏光ｐ_２及びｐ_３がｐ_ｅ及び／又はｐ_ｏに等しい場合に、ｈ_ｒｅｆ（λ_ｒｅｆ＝λ_１，ｐ_１＝ｐ_ｅ）又はｈ_ｒｅｆ（λ_ｒｅｆ＝λ_１，ｐ_１＝ｐ_ｏ）のいずれかに等しい階段高さｈ_ｊを通り抜ける。値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を、例えば、ｎ_ｏ＝１．５０、ｎ_ｅ＝１．６０、λ_１＝４０５ｎｍ、λ_２＝６５０ｎｍ、及びλ_３＝７８５ｎｍで式（４ａ）、（４ｂ）、及び（５ａ）から（５ｄ）までから計算しておいた。

表Ｉ

ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）の倍数に等しい階段高さｈ_ｊは、回折されたビーム１５に対して２πを法とするゼロに等しい値Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）を、並びに各々限定された数の可能な値の一つに等しい値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を、導入することをさらに留意する。以下において、“＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）”及び“＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）”は、それぞれ、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）に対するこのような限定された数である。限定された数＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及び＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を、例えば、出願番号０１２０１２５５．５のもとで２００１年４月５日に出願された欧州特許出願から知られている、連分数（ＣｏｎｔｉｎｕｅｄＦａｒａｃｔｉｏｎｓ）の理論に基づいて計算しておいた。

実例としてのみ、偏光ｐ_１及びｐ_３が同一である、例えば、ｐ_１＝ｐ_ｅ及びｐ_３＝ｐ_ｅである第一の場合、並びに偏光ｐ_１が偏光ｐ_３と異なる、例えば、ｐ_１＝ｐ_ｅ及びｐ_３＝ｐ_ｏである第二の場合に、限定された数＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を今ここに記載する。出願番号０１２０１２５５．５のもとで出願された前記欧州特許出願を参照して、以下の

が定義され、ここでＨ_１＝ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）、Ｈ_ｉ＝ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_３、ｐ＝ｐ_３）であり、“ｍ”は、１以上である整数である。

ｐ_１＝ｐ_ｅ及びｐ_３＝ｐ_ｅであり、ここで、例えばｎ_ｏ＝１．５０、ｎ_ｅ＝１．６０、λ_１＝４０５ｎｍ、及びλ_３＝７８５ｎｍである第一の場合に、以下の

が、式（６ａ）から（６ｅ）までから得られる。

このように、ＣＦ_２は、ａ_０に実質的に等しい、すなわち、以下の
｜ＣＦ_２−ａ_０｜＝０．０１６＜０．０２
が満たされ、ここで０．０２は、純粋に任意に選ばれた値である。結果として、限定された数＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）が、２に等しいことが見出される。

ｐ_１＝ｐ_ｅ及びｐ_３＝ｐ_ｏであり、ここで、例えばｎ_ｏ＝１．５０、ｎ_ｅ＝１．６０、λ_１＝４０５ｎｍ、及びλ_３＝７８５ｎｍである第二の場合に、以下の

が、式（６ａ）から（６ｅ）までから得られる。

このように、ＣＦ_２は、ａ_０に実質的に等しい、すなわち、以下の
｜ＣＦ_２−ａ_０｜＝０．００１＜０．０２
が満たされる。結果として、限定された数＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）が、７に等しいことが見出される。

表ＩＩは、ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_ｅ）及びｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ_１＝ｐ_ｏ）に等しい階段高さｈ_ｊに関して、並びに偏光ｐ_２及びｐ_３がｐ_ｅ及び／又はｐ_ｏに等しい場合に、限定された数＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及び＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を示す。これらの限定された数を、上述したように連分数（ＣｏｎｔｉｎｕｅｄＦａｒａｃｔｉｏｎｓ）の理論で計算しておいた。

表ＩＩ

表Ｉ及び表ＩＩにおいて、偏光ｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３が同一であるとすれば、限定された数＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及び＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）の一つは、２に等しい、すなわち、二つの異なる値（２πを法とするゼロ及びπ）のみを、対応する位相変化に対して選ぶことができることに留意する。これは、非ゼロ次の対応する回折されたビームに対して効率的な回折部分２４を設計することを可能にしない。

それどころか、表Ｉ及び表ＩＩにおいて、偏光ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３の少なくとも一つが、他と異なるとすれば、少なくとも三つの異なる値を、Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及び／又はΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）に対して選ぶことができることにもまた留意する。少なくとも３つの可能な値から位相変化を選ぶ可能性は、放射ビーム１５、１５’及び１５’’の各々に対して効率的な回折部分を作ることを可能にする。さらに、これは、大きい数の階段（典型的には５０個以上の階段）を備えた階段型の断面が、あまり実用的なものではないので、都合よくは、相対的に小さい数の階段、典型的には４０個未満の階段を備えた階段型の断面を設計することを可能にする。

さらに、位相変化Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）、Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）、及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）の値は、回折部分２４が、回折された放射ビーム１５、１５’、及び１５’’の各々の各々の回折次数ｍに対して所定の透過効率ｅｆｆ_ｍを有するように、選ばれる。回折次数ｍに対する回折部分２４の透過効率“ｅｆｆ_ｍ”が、以下の

のように与えられ、ここで、“Ａ（ｘ）”は、透明性振幅分布（transparency amplitude distribution）であり、“Ｔ”は、回折部分２４の格子ピッチであることは、例えば、前記日本国特許出願ＪＰ−Ａ−２００１２０９９６６から知られている。式（１）によって与えられる階段型の断面の場合には、式（７）を、一次（ｍ＝１）に対して単純化することができる。

式（８）から、数Ｐをより大きく選ぶほど、効率ｅｆｆ_１が、より高く達成されることに留意する。しかしながら、対物レンズ１７に対してより大きい製造効率を達成するために、各々の輪帯において最も小さい可能な数の階段を使用することが、望ましいこともあることにも留意する。

以下において、実例としてのみ、階段型の断面の階段高さｈ_ｊをどのように選んで、一つの主要な回折次数を備えた回折された放射ビーム１５、１５’、及び１５’’の各々を形成するかを記載する。以下において、“ｍ_１”、“ｍ_２”、及び“ｍ_３”は、それぞれ、回折された放射ビーム１５、１５’、及び１５’’に対する主要な回折次数である。

階段型の断面の三つの実施形態を今ここに記載する。

階段型の断面の第一の実施形態は、ｍ_１＝０、ｍ_２＝１、及びｍ_３＝１であるように設計される。よって、値Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）は、実質的に、２πを法とするゼロに等しく、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）の両方は、各々、少なくとも三つの異なる可能な値の位相変化の間で選ばれる。Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）に対する三つの異なる可能な値が、Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）に対するものと異なってもよいことに留意する。

実例としてのみ、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｏである場合には、ｐ_２＝ｐ_ｏに対して＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）＝８及びｐ_３＝ｐ_ｅに対して＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）＝３であることが、表ＩＩから知られる。

表ＩＩＩは、ｑｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さによって導入される値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を示し、ここで、ｐ_１＝ｐ_ｏであり、“ｑ”は、整数である。これらの値は、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）は知られており、すなわちｑ＝１に対してｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さ、ここでｐ_１＝ｐ_ｏである表Ｉから見出される。

表ＩＩＩ

実例としてのみ、階段型の断面の第一の実施形態の二つの例を今ここに記載するが、ここで第一の例においては、Ｐ＝４であり、第二の例においては、Ｐ＝６である。

第一の例（Ｐ＝４）に関して、表ＩＶは、式（８）による一次に対して対応する透過効率ｅｆｆ_１のみならず、式（１）による位相変化の理想的な値“Φ／２π理想”を示す。また、表ＩＶは、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｏである場合において、式（７）による一次（ｍ＝１）に対して対応する透過効率ｅｆｆ_１のみならず、階段高さｑｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に対して、表ＩＩＩによる“Φ／２π理想”に近い位相変化の二つの値“Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）／２π”及び“Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）／２π”を示す。

表ＩＶ

表ＩＶにおいて、透過効率ｅｆｆ_１は、初期に望まれたような、回折されたビーム１５’及び１５’’の両方の一次に対して（７５％を超える）高い値を有することに留意する。図６は、回折部分２４の第一の実施形態（ｍ_１＝０、ｍ_２＝０、ｍ_３＝１）の第一の例（Ｐ＝４）の階段高さｈ（ｘ）を表す曲線８０を示す。曲線８０に関して、パターン素子は、前記パターン素子の隣接する階段の間における相対的な階段高さｈ_ｊ＋１−ｈ_ｊが、実質的にａλ_１に等しい光路を有する相対的な階段高さを含み、ここでａは、整数であり、ａ＞１であり、λ_１は、前記第一の波長であるように、設計されることに留意する。言い換えれば、このような相対的な階段高さは、基準の高さｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）よりも高い。

第二の例（Ｐ＝６）に関して、表Ｖは、式（８）による一次に対して対応する透過効率ｅｆｆ_１のみならず、式（１）による位相変化の理想的な値“Φ／２π理想”を示す。また、表Ｖは、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｅである場合において、式（７）による一次（ｍ＝１）に対して対応する透過効率ｅｆｆ_１のみならず、階段高さｑｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_ｏ）に対して、表ＩＩＩによる“Φ／２π理想”に近い位相変化の二つの値“Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）／２π”及び“Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）／２π”を示す。

表Ｖ

表Ｖにおいて、透過効率ｅｆｆ_１は、初期に望まれたような、回折されたビーム１５’及び１５’’の両方の一次に対して（７５％を超える）高い値を有することに留意する。図７は、回折部分２４の第一の実施形態（ｍ_１＝０、ｍ_２＝１、ｍ_３＝１）の第一の例（Ｐ＝４）の階段高さｈ（ｘ）を表す曲線８１を示す。

階段型の断面の第一の実施形態の特定の場合に、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）は、実質的に、値Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）に等しい、すなわち、

であり、ここで、偏光ｐ_２と異なる偏光ｐ_３。

本記載において、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）は、実質的に等しく、ここで｜Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）−Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）｜は、好ましくは、０．０４π以下であり、値０．０４πは、複数の任意の選択の事項である。

ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｅである場合には、

は、式（０）、（５ｂ）、（５ｃ）及び（９）から導出される。式（１０）から当然の結果として、

になる。このように、例えば、ｎ_ｅ＝１．６０４、λ_２＝６５０ｎｍ、及びλ_３＝７８５ｎｍである場合には、式（１１）からｎ_ｏ＝１．５であることが導出される。その結果として、屈折率ｎ_ｅ及びｎ_ｏが、それぞれ、１．６０４及び１．５に実質的に等しい複屈折材料を選んでもよい。

本記載において、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であり、値０．０１及び０．００５は、純粋に任意の選択の事項である。

表Ｉと同様に、表ＶＩは、理想的な値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を示し、ここで放射ビーム１５’及び１５’’は、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｅである場合に、ｈ_ｒｅｆ（λ_ｒｅｆ＝λ_１，ｐ＝ｐ_ｏ）に等しい階段高さｈ_ｊを通り抜ける。値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を、例えばｎ_ｏ＝１．５、ｎ_ｅ＝１．６０４、λ_１＝４０５ｎｍ、λ_２＝６５０ｎｍ、及びλ_３＝７８５ｎｍで、式（４ａ）、（４ｂ）、及び（５ａ）から（５ｄ）までから計算しておいた。

表ＶＩ

表ＩＩと同様に、表ＶＩＩは、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｅである場合に、ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さｈ_ｊに関して、限定された数＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及び＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を示す。これらの限定された数を、上述したように連分数の理論で計算しておいた。

表ＶＩＩ

表ＩＩＩと同様に、表ＶＩＩＩは、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｅである場合に、ｑｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さによって導入される位相変化Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）の値を示し、ここで“ｑ”は、整数である。これらの値は、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）、ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さ、すなわちｑ＝１に対して、表ＶＩから見出される。

表ＶＩＩＩ

表ＶＩ、ＶＩＩ、及びＶＩＩＩから、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｅである第一の実施形態の場合において、限定された数＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及び＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）は、８に等しい、すなわち、八つの異なる値を、Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）の各々に対して選ぶことができることに留意する。

実例としてのみ、Ｐ＝４の場合における階段型の断面の第一の実施形態の第三の例を今ここに記載する。

表ＩＶと同様に、表ＩＸは、式（８）による一次に対して対応する透過効率ｅｆｆ_１のみならず、式（２）による位相変化の理想的な値“Φ／２π理想”を示す。また、表ＩＸは、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｏである場合において、式（７）による一次（ｍ＝１）に対して対応する透過効率ｅｆｆ_１のみならず、階段高さｑｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に対して、表ＶＩＩＩによる“Φ／２π理想”に近い位相変化の二つの値“Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）／２π”及び“Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）／２π”
を示す。

表ＩＸ

表ＩＸにおいて、透過効率ｅｆｆ_１は、初期に望まれたような、回折されたビーム１５’及び１５’’の両方の一次に対して（７５％を超える）高い値を有することに留意する。図８は、回折部分２４の第一の実施形態（ｍ_１＝０、ｍ_２＝１、ｍ_３＝０）の第三の例（Ｐ＝４）の階段高さｈ（ｘ）を表す曲線８２を示す。

階段型の断面の第二の実施形態は、ｍ_１＝０、ｍ_２＝１、及びｍ_３＝０であるように設計される。よって、値Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）の両方は、実質的に、２πを法とするゼロに等しく、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）は、少なくとも三つの異なる位相変化の間で選ばれる。しかしながら、（両方とも実質的に２πを法とするゼロに等しい）値Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）は、互いに異なってもよいことに留意する。

階段型の断面の第二の実施形態の特定の場合には、値Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）は、実質的に、値Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）に等しく、ここで、偏光ｐ_１は、偏光ｐ_３と異なる、すなわち、

である。

は、式（０）、（４ｂ）、（５ｃ）及び（１２）から導出される。式（１３）から当然の結果として、

になる。このように、例えば、ｎ_ｅ＝１．７２２、λ_１＝４０５ｎｍ、及びλ_３＝６５０ｎｍである場合には、式（１４）からｎ_ｏ＝１．４５であることが導出される。その結果として、屈折率ｎ_ｅ及びｎ_ｏが、それぞれ、１．７２２及び１．４５に実質的に等しい複屈折材料を選んでもよい。

表Ｉと同様に、表Ｘは、理想的な値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を示し、ここで放射ビーム１５’及び１５’’は、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｅ、及びｐ_３＝ｐ_ｅである場合に、ｈ_ｒｅｆ（λ_ｒｅｆ＝λ_１，ｐ＝ｐ_ｏ）に等しい階段高さｈ_ｊを通り抜ける。値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を、例えばｎ_ｏ＝１．４５、ｎ_ｅ＝１．７２２、λ_１＝４０５ｎｍ、λ_２＝７８５ｎｍ、及びλ_３＝６５０ｎｍで、式（４ａ）、（４ｂ）、及び（５ａ）から（５ｄ）までから計算しておいた。

表Ｘ

表ＩＩと同様に、表ＸＩは、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｅ、及びｐ_３＝ｐ_ｅである場合に、ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さｈ_ｊに関して、限定された数＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及び＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を示す。これらの限定された数を、上述したように連分数の理論で計算しておいた。

表ＸＩ

表ＩＩＩと同様に、表ＸＩＩは、ｑｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さによって導入される位相変化Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）の値を示し、ここで“ｑ”は、整数である。これらの値は、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）が知られており、ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さ、すなわちｑ＝１に対して、表Ｘから見出される。

表ＸＩＩ

表Ｘ、ＸＩ、及びＸＩＩから、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｅ、及びｐ_３＝ｐ_ｅである第二の実施形態の場合において、限定された数＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）は、６に等しい、すなわち、六つの異なる値を、Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）に対して選ぶことができることに留意する。

実例としてのみ、Ｐ＝４の場合における階段型の断面の第二の実施形態の例を今ここに記載する。

表ＩＶと同様に、表ＸＩＩＩは、式（８）による一次に対して対応する透過効率ｅｆｆ_１のみならず、式（１）による位相変化の理想的な値“Φ／２π理想”を示す。また、表ＸＩＩＩは、ｐ_１＝ｐ_ｏ、ｐ_２＝ｐ_ｅ、及びｐ_３＝ｐ_ｅである場合において、式（７）による一次（ｍ＝１）に対して対応する透過効率ｅｆｆ_１のみならず、階段高さｑｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に対して、表ＸＩＩによる“Φ／２π理想”に近い位相変化の二つの値“Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）／２π”及び“Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）／２π”
を示す。

表ＸＩＩＩ

表ＸＩＩＩにおいて、透過効率ｅｆｆ_１は、初期に望まれたような、回折されたビーム１５’の一次に対して（７５％を超える）高い値を有することに留意する。図９は、回折部分２４の第二の実施形態（ｍ_１＝０、ｍ_２＝１、ｍ_３＝０）の第三の例（Ｐ＝４）の階段高さｈ（ｘ）を表す曲線８３を示す。

階段型の断面の第三の実施形態は、ｍ_１＝０、ｍ_２＝１、及びｍ_３＝０であるように設計される。よって、値Φ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）は、実質的に、２πを法とするゼロに等しく、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）は、少なくとも三つの異なる位相変化の間で選ばれ、値Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）は、実質的に、２πを法とするπに等しい。

表Ｉと同様に、表ＸＩＶは、理想的な値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を示し、ここで放射ビーム１５’及び１５’’は、ｐ_１＝ｐ_ｅ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｏである場合に、ｈ_ｒｅｆ（λ_ｒｅｆ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さｈ_ｊを通り抜ける。値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を、例えばｎ_ｏ＝１．５０、ｎ_ｅ＝１．６０、λ_１＝４０５ｎｍ、λ_２＝７８５ｎｍ、及びλ_３＝６５０ｎｍで、式（４ａ）、（４ｂ）、及び（５ａ）から（５ｄ）までから計算しておいた。

表ＸＩＶ

表ＩＩと同様に、表ＸＶは、ｐ_１＝ｐ_ｅ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｏである場合に、ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さｈ_ｊに関して、限定された数＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及び＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）を示す。これらの限定された数を、上述したように連分数の理論で計算しておいた。

表ＸＶ

表ＩＩＩと同様に、表ＸＶＩは、ｐ_１＝ｐ_ｅであると共に“ｑ”は整数である場合に、ｑｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さによって導入される位相変化Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）の値を示す。これらの値は、値Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）及びΦ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）が知られており、ｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に等しい階段高さ、すなわちｑ＝１に対して、表ＸＩＶから見出される。

表ＸＶＩ

表ＸＩＶ、ＸＶ、及びＸＶＩから、ｐ_１＝ｐ_ｅ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｏである第三の実施形態の場合において、限定された数＃Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）は、２に等しい、すなわち、二つの異なる値を、Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）に対して選ぶことができ、限定された数＃Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）は、７に等しい、すなわち、七つの異なる値を、Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）に対して選ぶことができることに留意する。

実例としてのみ、Ｐ＝４の場合における階段型の断面の第三の実施形態の例を今ここに記載する。

表ＩＶと同様に、表ＸＶＩＩは、ｐ_１＝ｐ_ｅ、ｐ_２＝ｐ_ｏ、及びｐ_３＝ｐ_ｏである場合において、式（７）による一次（ｍ＝１）に対して対応する透過効率ｅｆｆ_１のみならず、階段高さｑｈ_ｒｅｆ（λ＝λ_１，ｐ＝ｐ_１）に対して、表ＸＶＩによる“Φ／２π理想”に近い位相変化の二つの値“Φ（λ＝λ_２，ｐ＝ｐ_２）／２π”及び“Φ（λ＝λ_３，ｐ＝ｐ_３）／２π”を示す。

表ＸＶＩＩ

表ＸＶＩＩにおいて、四つの位相の階段は、実質的に同じ値を有する波長λ_３に対して位相変化を導入することに留意する。

また、表ＸＶＩＩにおいて、透過効率ｅｆｆ_１は、初期に望まれたような、回折されたビーム１５’’の一次に対して（５％未満の）低い値及び回折されたビーム１５’の一次に対して（７５％を超える）高い値を有することに留意する。図１０は、回折部分２４の第三の実施形態（ｍ_１＝０、ｍ_２＝１、ｍ_３＝０）の例（Ｐ＝４）の階段高さｈ（ｘ）を表す曲線８４を示す。

一旦、各々のパターン素子の階段型の断面を、第一、第二、及び第三の実施形態のいずれに関しても上述したように設計しておくと、回折部分２４のパターン素子のパターンは、対物レンズ系８及び回折部分２４の組み合わせが、放射ビーム４に対して第一の集束特性、放射ビーム４’に対して第二の集束特性、及び放射ビーム４’’に対して第三の集束特性を有するように、設計される。

この実施形態において、そのパターンは、対物レンズ１７及び回折部分２４の組み合わせが、（透明層５及び５’の厚さにおける差による）情報層の深さ２７及び２７’の間における並びに（透明層５及び５’’の厚さにおける差による）情報層の深さ２７及び２７’’の間における、差によって引き起こされる球面収差を補正するように、設計される。

より具体的に、回折部分２４のパターンは、（図３に示すように）対物レンズ１７の中心に向かって徐々に増加する幅を備えた同軸の輪状のパターン素子のパターンを有する円形の格子構造のように、設計される。結果として、回折部分２４及び対物レンズ１７の組み合わせは、放射ビーム１５が、対物レンズ１７から出てくるとき、第一の情報層の深さ２７を有する情報層２に放射ビーム１５を集束させ、球面収差を発生させない（第一の集束特性）。

さらに、回折部分２４のパターンは、対物レンズ１７との組み合わせで、ｍ_１λ_１−ｍ_２λ_２（すなわち、この実施形態においては、ｍ_１＝０及びｍ_２＝１であるので−λ_２）に比例する、ある量の球面収差を発生させるように、設計される。結果として、回折部分２４及び対物レンズ１７の組み合わせは、情報層の深さ２７’を有する情報層２’における放射ビーム１５’を集束させ、透明層の厚さにおける差により発生した球面収差を補償する（第二の集束特性）。

同様に、回折部分２４のパターンは、対物レンズ１７との組み合わせで、ｍ_１λ_１−ｍ_３λ_３（すなわち、この実施形態においては、ｍ_１＝０及びｍ_３＝１であるので−λ_３）に比例する、別の量の球面収差を発生させるように、設計される。結果として、回折部分２４及び対物レンズ１７の組み合わせは、情報層の深さ２７’を有する情報層２’’における放射ビーム１５’’を集束させ、透明層の厚さにおける差により発生した球面収差を補償する（第三の集束特性）。この実施形態においては、図２に示すように、第二及び第三の集束特性の両方が、第一の集束特性と異なることに留意する。

上述の実施形態において、ＣＤ形式のディスク、“赤色ＤＶＤ”形式のディスク、及び“青色ＤＶＤ”形式のディスクと互換性のある光走査デバイスを記載すると同時に、本発明による走査デバイスを、走査される任意の他のタイプの光記録担体に対して代わりに使用することができることは、認識されることである。

ゼロ次及び一次を除いた回折次数又は主要な選択された次数及び少なくとも別の選択された次数との組み合わせに対して回折された放射ビームを形成するために、上述の階段型の断面の代替物を設計してもよい。

上述した階段型の断面の他の代替物において、波長λ_２又はλ_３は、設計波長として選ばれる。表ＸＶＩＩＩは、波長λがλ_２又はλ_３に等しいと共に偏光ｐがｐ_ｏ又はｐ_ｅに等しい場合に、並びに例えば、ｎ_ｏ＝１．５、ｎ_ｅ＝１．６、λ_２＝６５０ｎｍ、及びλ_３＝７８５ｎｍである場合に、基準の高さｈ_ｒｅｆ（λ，ｐ）の値を示す。

表ＸＶＩＩＩ

球面収差を補正するために上述したパターン素子のパターンに対する代替物として、例えば、球面色収差（spherochromatism）及び色収差を補正するために、又は例えば８０％に等しい透過効率を備えた第一の回折されたビームから主要なスポットを及び各々のビームに対して例えば１０％に等しい透過効率を備えた第二及び第三の回折されたビームから二つの付随スポットを形成することによって三点プッシュプル法を実行するために、パターンを設計する。

対物レンズの入射面に配置される回折部分に対する代替物は、各々のパターン素子の階段型の断面が、格子の形状に関係なく、各々の次数に関して透過効率に対して確定的であるので、平面格子のような任意の形状の格子であってもよい。

７８５ｎｍ、６６０ｎｍ、及び４０５ｎｍの波長で記載した光走査デバイスに対する代替物を使用すると、光記録担体を走査することに適する波長の任意の他の組み合わせの放射ビームを使用してもよいことは、認識されることである。

第一、第二、及び第三の回折されたビームに関して上記の値の開口数で記載した光走査デバイスに対する別の代替物として、光記録担体を走査することに適する開口数の任意の他の組み合わせの放射ビームを使用してもよいことは認識されることである。

本発明による光走査デバイス１の構成部品の概略的な図説である。図１の走査デバイスに使用する対物レンズの概略的な図説である。図２の対物レンズの概略的な正面図である。鋸歯状の関数の形態（理想的な場合）で図２及び図３に示す回折部分によって導入される位相変化を表す曲線を示す。階段型関数の形態（近似の場合）で図２及び図３に示す回折部分によって導入される位相変化を表す曲線を示す。図２及び図３に示す回折部分の第一の実施形態の第一の例の階段高さを表す曲線を示す。図２及び図３に示す回折部分の第一の実施形態の第二の例の階段高さを表す曲線を示す。図２及び図３に示す回折部分の第一の実施形態の第三の例の階段高さを表す曲線を示す。図２及び図３に示す回折部分の第二の実施形態の階段高さを表す曲線を示す。図２及び図３に示す回折部分の第三の実施形態の階段高さを表す曲線を示す。

Claims

第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、並びに第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査する光走査デバイスであって、
前記第一、第二、及び第三の波長は、実質的に互いに異なり、前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、他と異なり、
当該デバイスは、
前記第一、第二、及び第三の放射ビームを連続的に又は同時に供給する放射源、
前記第一、第二、及び第三の情報層の位置に、それぞれ、前記第一、第二、及び第三の放射ビームを収束させる対物レンズ系、並びに
前記第一、第二、及び第三の放射ビームの光路に配置される回折部分
を含み、
前記部分は、前記第一、第二、及び第三の放射ビームから、それぞれ、第一の回折された放射ビーム、第二の回折された放射ビーム、及び第三の回折された放射ビームを形成する実質的に一つの階段型の断面を有するパターン素子のパターンを含み、
前記部分は、前記第一、第二、及び第三の偏光に感知性の複屈折材料を含む光走査デバイスにおいて、
前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第一の波長に対して２πの少なくとも二つの異なる倍数に実質的に等しい位相変化を、及び前記第二の波長に対して２πを法とする少なくとも二つの実質的に異なる位相変化を導入するように、設計されることを特徴とする光走査デバイス。
前記階段型の断面は、さらに、パターン素子の階段の高さが、前記第三の波長に対して２πを法とする少なくとも二つの実質的に異なる位相変化に実質的に等しい位相変化を導入するように、設計される請求項１に記載の光走査デバイス。
前記階段型の断面は、さらに、パターン素子の階段の高さが、前記第二及び第三の波長の両方に対して実質的に同一の位相変化を導入するように、設計され、
前記第三の偏光は、前記第二の偏光と異なる請求項２に記載の光走査デバイス。
前記複屈折材料の異常光屈折率は、

に実質的に等しく、
“ｎ_０”は、前記複屈折材料の常光線屈折率であり、
“λ_ｂ”及び“λ_ｃ”は、それぞれ前記第二及び第三の波長又はそれぞれ前記第三及び第二の波長である請求項３に記載の光走査デバイス。
前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第三の波長に対して２πの少なくとも二つの異なる倍数に実質的に等しい位相変化を導入するように、設計される請求項１に記載の光走査デバイス。
前記階段型の断面は、さらに、パターン素子の階段の高さが、前記第一及び第三の波長の両方に対して実質的に同一の位相変化を導入するように、設計され、
前記第三の偏光は、前記第一の偏光と異なる請求項５に記載の光走査デバイス。
前記複屈折材料の異常光屈折率は、

に実質的に等しく、
“ｎ_０”は、前記複屈折材料の常光線屈折率であり、
“λ_ｂ”及び“λ_ｃ”は、それぞれ前記第一及び第三の波長又はそれぞれ前記第三及び第一の波長のいずれかである請求項６に記載の光走査デバイス。
前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第三の波長に対してπの少なくとも二つの異なる奇数の倍数に実質的に等しい位相変化を導入するように、設計される請求項１に記載の光走査デバイス。
前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第二の波長に対して奇数の実質的に異なる位相変化の少なくとも二つに実質的に等しい位相変化を導入するように、設計される請求項８に記載の光走査デバイス
前記パターン素子は、前記パターン素子の隣接する階段の間における相対的な階段高さは、ａλ_１に実質的に等しい光路を有する相対的な階段高さを含むように、設計され、
ａは、整数であり、
ａ＞１であり、
λ_１は、前記第一の波長である請求項１に記載の光走査デバイス。
前記回折部分の形状は、概略円形であり、
前記パターン素子の階段は、概略環状である請求項１に記載の光走査デバイス。
前記回折部分は、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。
前記回折部分は、前記放射源及び前記対物レンズ系の間に提供さ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。
前記光学プレートは、四分の一波長板又はビームスプリッターを含む請求項１３に記載の光走査デバイス。
第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、及び第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を、走査する光学デバイスに使用する回折部分であって、
前記第一、第二、及び第三の偏光は、他と異なり、
当該回折部分は、
前記第一、第二、及び第三の放射ビームの光路に配置され、
前記第一、第二、及び第三の放射ビームから、それぞれ、第一の回折された放射ビーム、第二の回折された放射ビーム、及び第三の回折された放射ビームを形成する実質的に一つの階段型の断面を有するパターン素子のパターンを含み、
前記第一、第二、及び第三の偏光に感知性の複屈折材料を含む回折部分において、
前記階段型の断面は、パターン素子の階段の高さが、前記第一の波長に対して２πの少なくとも二つの異なる倍数に、前記第二の波長に対して２πを法とする少なくとも二つの実質的に異なる位相変化に、及び前記第三の波長に対して、以下の、２πを法とする少なくとも二つの実質的に異なる位相変化、２πの少なくとも二つの異なる倍数、又はπの少なくとも二つの異なる奇数の倍数の一つに、実質的に等しい位相変化を導入するように、設計されることを特徴とする回折部分。
第一の波長及び第一の偏光を有する第一の放射ビームによって第一の情報層を、第二の波長及び第二の偏光を有する第二の放射ビームによって第二の情報層を、及び、第三の波長及び第三の偏光を有する第三の放射ビームによって第三の情報層を走査する光学デバイスに使用するレンズであって、
前記第一、第二、及び第三の波長は、互いに実質的に異なり、
前記第一、第二、及び第三の偏光の少なくとも一つは、互いに異なり、
当該レンズは、請求項１５に記載の回折部分と共に提供されるレンズ。