JP2002352470A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズが移動しても補正効果の劣化が少
ない光記録再生装置および光記録再生方法に用いられる
光記録媒体を提供する。 【解決手段】 情報が記録される記録層を有する第１の
光記録媒体と、情報が記録される記録層を２つ以上有す
る第２の光記録媒体において、第１の光記録媒体の表面
１２１ｓから第１の光記録媒体に含まれる記録層Ａまで
の距離と、第２の光記録媒体の表面１２２ｓから第２の
光記録媒体に含まれる記録層のうちの１つの記録層Ｂま
での距離とが略等しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶ
Ｄ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）に比べて約６倍の
記録密度でディジタル情報を記録できることから、大容
量の光記録媒体として注目されている。高密度のＤＶＤ
を再生するためには、ＣＤを再生する場合と比べて、レ
ーザビームの波長を短くし、対物レンズの開口数（Ｎ
Ａ）を大きくする必要がある。そのため、ＤＶＤの再生
には、波長が６５０ｎｍのレーザビーム（ＣＤでは、７
８０ｎｍ）と、ＮＡが０．６の対物レンズ（ＣＤでは
０．４５）とが用いられている。さらに、レーザビーム
の波長をさらに短くし、ＮＡをさらに大きくして記録密
度を高くすることが検討されている。しかし、波長を短
くし、対物レンズのＮＡを高くすると、厚さ方向におけ
る記録層の位置のずれに対する記録または再生のマージ
ンが小さくなる。したがって、この場合には、球面収差
の補正を行うことが必要になる。

【０００３】また、複数の記録層を備える光記録媒体も
記録密度が高いが、この場合においても、光記録媒体の
表面から記録層までの距離（以下、基材厚という場合が
ある）が記録層によって異なるために球面収差が発生す
る。このような球面収差を補正するために、液晶素子を
利用して波面収差（特に球面収差）を補正する光ヘッド
が提案されている（特開平１０−２６９６１１号公報参
照）。

【０００４】この従来の光ヘッドの一例について、図１
３を参照しながら説明する。図１３は、従来の光ヘッド
２００（光ピックアップともいう）の構成を模式的に示
す図である。図１３に示すように、光ヘッド２００は、
光源２０１、偏光ビームスプリッター２０２、液晶パネ
ル２０３、１／４波長板２０４、対物レンズ２０５、集
光レンズ２０６、光検出器２０７、基材厚センサ２０
８、および光学素子駆動回路２０９とを含む。光ヘッド
２００によって、光ディスク２１０に対して信号が記録
または再生される。

【０００５】光源２０１は、半導体レーザ素子からな
り、光ディスク２１０の記録層に対して記録再生用のコ
ヒーレント光を出力する。偏光ビームスプリッター２０
２は、光を分離するための素子である。液晶パネル２０
３は、図１４に示すような同心円状の複数の電極２０３
ａ〜ｄを備え、各電極に異なる電圧を印加することによ
って液晶の屈折率を変化させ、収差の補正を行う。１／
４波長板２０４は、複屈折材料からなり、直線偏光を円
偏光に変換する。対物レンズ２０５は、光ディスク２１
０の記録層に光を集光する。集光レンズ２０６は、光デ
ィスク２１０の記録層で反射された光を光検出器２０７
に集光する。光検出器２０７は、光ディスク２１０の記
録層で反射された光を受光して電気信号に変換する。

【０００６】次に、光ヘッドの動作について説明する。
光源２０１から出射された直線偏光の光は偏光ビームス
プリッター２０２を透過して液晶パネル２０３に入射す
る。ここで、光ディスク２１０の記録層が設計値からず
れた位置に配置されている場合には、基材厚センサ２０
８はそのずれ量を検出し、光学素子駆動回路２０９にそ
のずれ量を出力する。光学素子駆動回路２０９は、入力
されたずれ量に基づいて、そのずれ量によって生じる波
面収差を補正するように液晶パネル２０３を駆動する。
したがって、液晶パネル２０３に入射した光には、基材
厚のずれによって生じる波面収差（３次の球面収差）を
補正するような波面収差が与えられる。

【０００７】以下に、液晶パネル２０３を用いた球面収
差の補正の方法について詳しく述べる。まず、光ディス
ク２１０の基材厚が、設計値（最適な基材厚）からずれ
た時の位相分布を図１５に示す。この位相分布は、レー
ザビームの波長が４０５ｎｍ、対物レンズのＮＡが０．
８５、光ディスク２１０の最適な基板厚が０．１ｍｍ、
基材厚のずれが０．０１ｍｍの場合の位相分布であり、
最良像点における光ディスク２１０の記録層上の波面収
差分布である。この分布を完全に補正するような位相を
レーザビームに与えれば、光ディスク２１０の基材厚が
最適な基材厚からずれても光ディスク２１０上でのレー
ザビームのスポットは回折限界にまで絞られる。

【０００８】図１５の波面収差を補正するためには、図
１５の波面収差をキャンセルするような位相変化をレー
ザビームに与えればよい。すなわち、部分的に光路長を
変えればよい。液晶は、外部から印加された電圧に応じ
てその屈折率が変化するため、印加する電圧を変化させ
ることによって光路長を部分的に変えることができる。
従って、図１４に示したような複数の電極２０３ａ〜ｄ
に適当な電圧を加えることによって、図１５に示した球
面収差を補正することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光ヘッ
ド２００では、３次の球面収差を発生させて球面収差の
補正を行っているため、対物レンズ２０５の中心と液晶
パネル２０３の電極２０３ａ〜ｄの中心とがずれたとき
に球面収差の補正効果が劣化する。すなわち、対物レン
ズ２０５と液晶パネル２０３とが分離して配置されてい
る場合、光ディスク２１０の偏心に応じて対物レンズ２
０５が移動することによって、対物レンズ２０５の中心
と電極２０３ａ〜ｄの中心とがずれて補正効果が劣化す
る。

【００１０】レーザビームの波長が４００ｎｍ、ＮＡが
０．８５、光ディスク２１０の基材厚が設計値（０．１
ｍｍ）から１０μｍずれている場合における、対物レン
ズ２０５の中心と電極２０３ａ〜ｄの中心とのずれ量
と、補正後の収差との関係について図１６に示す。

【００１１】図１６に示すように、両者の中心がずれる
と、補正効果が劣化する。これは両者の中心がずれるこ
とによって、液晶パネル２０３で発生させている球面収
差がコマ収差を生むためである。両者の中心のずれを防
止するためには、液晶パネル２０３と対物レンズ２０５
とを一体にする必要がある。

【００１２】しかし、液晶パネル２０３と対物レンズ２
０５とを一体化すると、光ヘッドの薄型化が困難にな
る。また、対物レンズ２０５とともに液晶パネル２０３
を移動させることが必要になるため、アクチュエータの
ｆ特（感度）が低下する。また、液晶パネル２０３を駆
動するための配線によって、アクチュエータの構造が複
雑となり、低コスト化が困難になる。

【００１３】球面収差を補正する方法としては、光軸上
に２枚のレンズを配置し、レンズの間隔を変えることに
よって球面収差を補正する方法も提案されている（特開
２０００−１３１６０３号公報参照）。この方法では、
レンズの間隔を変えることによって、レンズを透過する
光に、平行光を発散光または収束光に変化させる位相変
化を与え、その結果球面収差を補正する。しかしなが
ら、この方法の場合には、基材厚のずれに応じてレンズ
の間隔を変化させる機械的な手段が必要となり、光ヘッ
ドの小型化が困難であった。また、コマ収差の発生を防
止するためには、２つのレンズの中心を精度よく一致さ
せる必要があり、光ヘッドを低コストに製造することが
困難であった。また、この方法では光軸方向にレンズの
間隔を変えているため、光学系が拡大／縮小光学系とな
る。その結果、球面収差を補正するためのレンズに入射
する光の取り込み効率が変化してしまい、光のＲＩＭ強
度（ｒｉｍ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が変化するという問題
があった。

【００１４】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであって、対物レンズが移動しても補正効果の劣
化が少ない光記録再生装置および光記録再生方法に用い
られる光記録媒体を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１番目の光記録媒体は、情報が記録され
る記録層を有する第１の光記録媒体と、情報が記録され
る記録層を２つ以上有する第２の光記録媒体において、
前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体
に含まれる記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒
体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる記録層の
うちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しいことを特
徴とする。

【００１６】上記第１番目の光記録媒体では、前記記録
層Ａおよび前記記録層Ｂのそれぞれに、光記録媒体を管
理する情報が記録されていてもよい。

【００１７】上記第１番目の光記録媒体では、前記第２
の光記録媒体に含まれる記録層の数が２つであってもよ
い。

【００１８】上記第１番目の光記録媒体では、前記第１
の光記録媒体の表面から前記記録層Ａまでの距離、およ
び、前記第２の光記録媒体の表面から前記記録層Ｂまで
の距離が、それぞれ略１００μｍであってもよい。

【００１９】また、本発明の第２番目の光記録媒体は、
第１の記録層と第２の記録層とを有する光記録媒体にお
いて、光記録媒体の表面から前記第１の記録層までの距
離が略１００μｍであり、光記録媒体の表面から前記第
２の記録層までの距離が１００μｍよりも大きいことを
特徴とする。

【００２０】また、本発明の第３番目の光記録媒体は、
第１の記録層と第２の記録層とを有する光記録媒体にお
いて、光記録媒体の表面から前記第１の記録層までの距
離が略１００μｍであり、光記録媒体の表面から前記第
２の記録層までの距離が１００μｍよりも小さいことを
特徴とする。

【００２１】上記第２番目および第３番目の光記録媒体
では、前記第１の記録層に光記録媒体を管理する情報が
記録されていてもよい。

【００２２】また、本発明の第４番目の光記録媒体は、
光記録再生装置においてレーザビームを照射することに
よって信号の記録または再生が行われる記録層を２つ以
上備える光記録媒体であって、前記レーザビームが照射
される側の表面から前記記録層のうちの１つの記録層Ｘ
までの距離が、光記録再生装置において信号の記録また
は再生を行う前の初期状態から球面収差の補正を行わず
に再生することができるように設定された所定の距離で
あり、前記光記録再生装置は、１つの記録層を含む第１
の光記録媒体と複数の記録層を含む第２の光記録媒体と
に対して信号の記録または再生を行う光記録再生装置で
あって、且つ、セットされた光記録媒体に信号の記録ま
たは再生を行う光ヘッドを備え、前記光ヘッドは光源
と、前記セットされた光記録媒体と前記光源との間に配
置された球面収差補正手段とを含み、前記第１の光記録
媒体の表面から前記第１の光記録媒体に含まれる１つの
記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒体の表面か
ら前記第２の光記録媒体に含まれる１つの記録層Ｂまで
の距離とが略等しく、前記光記録再生装置は、前記セッ
トされた光記録媒体に信号の記録または再生を行う前の
初期状態において、前記記録層Ａに対して球面収差を補
正するように前記球面収差補正手段が駆動され、前記第
１の光記録媒体の表面から前記記録層Ａまでの距離と前
記所定の距離とが略等しいことを特徴とする。

【００２３】上記第４番目の光記録媒体では、前記記録
層Ｘに管理情報が記録されていてもよい。

【００２４】上記第４番目の光記録媒体では、前記所定
の距離が略０．１ｍｍであってもよい。

【００２５】上記第４番目の光記録媒体では、前記第２
の光記録媒体は前記記録層Ｘとは異なる他の記録層を備
え、前記他の記録層が前記記録層Ｘよりも前記レーザビ
ームが入射する側に配置されていてもよい。

【００２６】上記第４番目の光記録媒体では、前記第２
の光記録媒体は前記記録層Ｘとは異なる他の記録層を備
え、前記記録層Ｘが前記他の記録層よりも前記レーザビ
ームが入射する側に配置されていてもよい。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。なお、同様の部分に
ついては同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【００２８】（実施形態１）実施形態１では、本発明の
光学素子について一例を説明する。実施形態１の光学素
子１０について、断面図を図１に模式的に示す。

【００２９】図１を参照して、光学素子１０は、第１の
基板１１と、第１の基板１１に略平行に配置された第２
の基板１２と、第１の基板１１と第２の基板１２との間
に配置された電圧印加電極（第１の電圧印加電極）１
３、透光性樹脂膜１４、液晶（第１の位相変化層）１
５、透光性樹脂膜１６、対向電極（第１の対向電極）１
７および封止樹脂１８とを備える。液晶１５は、封止樹
脂１８によって封止されている。

【００３０】第１の基板１１および第２の基板１２は、
透光性の基板であり、たとえばガラスからなる。

【００３１】電圧印加電極１３は液晶１５に所望の電圧
を印加するための電極である。電圧印加電極１３は、第
１の基板１１の内側（液晶１５側）の主面上に形成され
ている。電圧印加電極１３は、透光性で導電性の材料か
らなり、たとえばインジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）
からなる。電圧印加電極１３の平面図を、図２に示す。
電圧印加電極１３は、同心円状に配置された複数のセグ
メント電極１３ａ〜ｇを含む。なお、図２には、電圧印
加電極１３が７つのセグメント電極からなる場合を示し
ているが、セグメント電極の数については特に限定はな
い。

【００３２】対向電極１７は、電圧印加電極１３に対向
するように第２の基板１２上に形成される。対向電極
は、電圧印加電極１３とともに、液晶１５に所望の電圧
を印加するための電極である。対向電極１７は透光性で
導電性の材料からなり、たとえばＩＴＯからなる。対向
電極１７は、第２の基板１２の内側（液晶１５側）の主
面のうち、少なくともセグメント電極１３ａ〜ｇに対向
する部分の全面に形成される。

【００３３】透光性樹脂膜１４および１６は、液晶１５
を所定の方向に配向させるための配向膜であり、たとえ
ばポリビニルアルコール膜からなる。透光性樹脂膜１４
または１６をラビング処理することによって、液晶１５
を所定の方向に配向させることができる。

【００３４】液晶１５は、入射した光の位相を変化させ
る位相変化層として機能する。液晶１５は、たとえばネ
マチック液晶からなる。電圧印加電極１３と対向電極１
７との間の電圧を変化させることによって液晶１５の屈
折率を変化させることができ、これによって入射した光
の位相を変化させることができる。

【００３５】封止樹脂１８は、液晶１５を封止するため
のものであり、たとえばエポキシ樹脂からなる。

【００３６】光学素子１０では、各セグメント電極１３
ａ〜ｇと対向電極１７との間の電圧を変化させることに
よって、位相変化層である液晶１５の屈折率を部分的に
変化させ、液晶１５に入射した光に平面波を球面波に変
換する位相を与える。具体的には、たとえば、対向電極
に０Ｖ、セグメント電極１３ａに０Ｖ、セグメント電極
１３ｂに０．５Ｖ、セグメント電極１３ｃに１Ｖ、セグ
メント電極１３ｄに１．５Ｖ、セグメント電極１３ｅに
２Ｖ、セグメント電極１３ｆに２．５Ｖ、セグメント電
極１３ｇに３Ｖという電圧を与えればよい。このよう
に、電圧印加電極１３の中心から外側に向かってセグメ
ント電極に印加する電圧を大きくすることによって、光
学素子１０の中心から外側になるにつれて位相差が大き
くなり、平面波を球面波に変換することが可能となる。
光学素子１０によれば、実施形態２で説明するように、
対物レンズが移動しても補正効果が低下しない光ヘッド
を構成できる。

【００３７】なお、電圧印加電極１３および対向電極１
７から選ばれる少なくとも１つの電極が曲面に配置され
ていてもよい（以下の実施形態においても同様であ
る）。対向電極１７が曲面に配置されている光学素子１
０ａについて、断面図を図３に模式的に示す。光学素子
１０ａでは、第２の基板１２の内側の表面が窪んでお
り、対向電極１７は、その表面上に形成されている。光
学素子１０ａでは、電圧印加電極１３が複数のセグメン
ト電極に分割されておらず、一面に形成されている。こ
れによって、実施形態２で説明するように、対物レンズ
が移動しても補正効果が特に低下しない光ヘッドを構成
できる。

【００３８】また、なめらかな位相変化を与える光学素
子の他の一例が、特開２００１−１４３３０３号公報に
開示されている。この素子は、シート抵抗の大きい透明
電極と、その透明電極よりも抵抗が小さい電圧供給部と
からなる電圧印加電極を備える。透明電極の一部に接続
された電圧供給部に外部から電圧が印加されると、透明
電極のシート抵抗が大きいために電圧降下が生じ、電圧
供給部から離れるにしたがってなめらかに電圧が低下す
る。このため、電圧印加電極と対向電極との間の電圧が
なめらかに変化し、それにしたがって位相変化層の屈折
率がなめらかに変化する。

【００３９】また、液晶１５の配向の制御は、ラビング
法以外の方法で行ってもよい（以下の実施形態において
も同様である）。たとえば、斜め蒸着などによって膜そ
のものに配向性を持たせてもよい。また、基板に溝を形
成して液晶の配向を制御してもよい。

【００４０】また、液晶１５の代わりに他の材料を用い
て位相変化層を形成してもよい（以下の実施形態におい
ても同様である）。位相変化層は、電圧印加電極１３と
対向電極１７との間の電圧によって屈折率が変化する材
料や体積が変化する材料を用いることができる。電圧に
よって体積が変化する材料としては、ＰＬＺＴ（酸化
鉛、ランタン、酸化ジルコニウム、酸化チタンを含むペ
ロブスカイト構造の透明結晶体）を用いてもよい。ＰＬ
ＺＴは固体であるため、液晶とは異なり基板や封止樹脂
を必要としない。このため、ＰＬＺＴを用いることによ
って、光学素子を薄くできる。

【００４１】（実施形態２）実施形態２では、実施形態
１で説明した光学素子を用いる本発明の光ヘッドについ
て説明する。実施形態２の光ヘッド５０について、構成
を図５に模式的に示す。

【００４２】図５を参照して、光ヘッド５０は、光源５
１と、回折格子５２と、コリメータレンズ５３と、光学
素子５４と、対物レンズ５５と、基材厚センサ５６と、
第１の光検出器５８と第２の光検出器５９とを備える。
光学素子５４は、光学素子駆動回路５７によって駆動さ
れる。コリメータレンズ５３および対物レンズ５５は、
集光光学系を構成する。光ヘッド５０は、光記録媒体６
０に対して信号の記録または再生を行う。光学素子５４
は、実施形態１で説明した光学素子である。

【００４３】光源５１には、半導体レーザ素子を用いる
ことができる。光源５１は、光記録媒体６０の記録層に
対し、記録／再生用のレーザビーム６１（コヒーレント
光）を出力する。回折格子５２は、０次回折効率がほぼ
５０％で±１次回折効率がほぼ５０％の回折格子であ
る。回折格子５２は、フォトリソグラフィーによってガ
ラス表面に所定のレジストパターンを形成したのち、ガ
ラスをエッチングすることによって形成できる。光学素
子５４は、光学素子５４に入射する光に対して、平面波
を球面波に変換する位相を与える。第１および第２の光
検出器５８および５９には、フォトダイオードを用いる
ことができる。

【００４４】対物レンズ５５は、光記録媒体６０の記録
層にレーザビーム６１を集光する。第１の光検出器５８
は、光記録媒体６０の記録層で反射されたレーザビーム
６１のうち回折格子５２で回折された＋１次光を受光し
て電気信号に変換する。第２の光検出器５９は、光記録
媒体６０の記録層で反射されたレーザビーム６１のうち
回折格子５２で回折された−１次光を受光して電気信号
に変換する。

【００４５】基材厚センサ５６は、予め設定された基材
厚と実際の基材厚とのずれを検出し、そのずれに応じた
信号を出力する。基材厚センサ５６には、たとえば特開
平１０−３３４５７５号公報およびＵＳＰ６，１１５，
３３６に述べられているセンサを用いることができる。
基材厚センサ５６は、具体的には、光源と、光源から出
射された光を光記録媒体（測定対象物）に照射する第１
の光学系と、光記録媒体からの反射光を受光素子に導く
第２の光学系とを含む。ここで、光源は、レーザ、ＬＥ
Ｄまたはランプからなる。第１および第２の光学系は、
凸レンズ、または凸レンズと凹レンズの組み合わせによ
って構成される。この構成によると、基材厚に応じて受
光素子から出力される信号が異なる。また基材厚を検出
する別の方式が、特開２０００−１７１３４６号公報で
述べられている。この方式では、光記録媒体からの反射
光の光軸に近い側の第１の光ビームの焦点位置と、第１
の光ビームよりも外側の第２の光ビームの焦点位置とに
基づいて球面収差を検出する。

【００４６】光学素子駆動回路５７は、基材厚センサ５
６から入力された基材厚のずれに基づいて、基材厚のず
れを補正するように光学素子５４を駆動する。

【００４７】光ヘッド５０の動作について、図５を参照
しながら説明する。光源５１から出射された直線偏光の
うちの一部は、回折格子５２を透過してコリメータレン
ズ５３に入射し、コリメータレンズ５３によって平行光
にされる。この平行光は、光学素子５４に入射する。こ
こで、光記録媒体６０の基材厚が設計値よりずれている
場合には、そのずれ量に応じた信号を基材厚センサ５６
は出力し、その信号は光学素子駆動回路５７に入力され
る。光学素子駆動回路５７は、入力された信号に基づい
て、光記録媒体６０の基材厚がずれたときに生じる波面
収差を補正するのに必要な信号を光学素子５４に出力す
る。このようにして、光学素子５４に入射した光には、
平行光を発散光に変換する位相（パワー成分）または平
行光を収束光に変換する位相を与えるような波面収差
が、基材厚のずれの方向に応じて与えられる。

【００４８】光学素子５４を透過した光は、平行光では
ない状態で対物レンズ５５に入射するため、球面収差が
発生する。そして、この球面収差によって、光記録媒体
６０の基材厚が設計値からずれていることにより発生す
る球面収差を補正する。すなわち、光学素子５４は、対
物レンズ５５に入射したときに所望の球面収差が発生す
るような位相を入射光に与える。このようにして、光記
録媒体６０上では収差のない、すなわち回折限界まで絞
られた光スポットが形成される。

【００４９】次に、光記録媒体６０から反射された光
は、光記録媒体６０の基材厚が設計値からずれたときに
生じる波面収差を有する光になるが、対物レンズ５５お
よび光学素子５４によって波面収差が補正される。光学
素子５４を透過した光はコリメータレンズ５３を透過
し、回折格子５２により回折される。そして、回折の＋
１次光は第１の光検出器５８に入射され、回折の−１次
光は第２の光検出器５９に入射される。第１の光検出器
５８は、光記録媒体６０上における光の合焦状態を示す
フォーカス誤差信号を出力し、また光の照射位置を示す
トラッキング誤差信号を出力する。また、第２の光検出
器５９は、光記録媒体６０に記録された情報についての
信号を出力する。

【００５０】第１の光検出器５８から出力されたフォー
カス誤差信号は、図示していないフォーカス制御回路に
入力される。フォーカス制御回路は、フォーカス誤差信
号に基づき、光が合焦状態で光記録媒体６０上に集光さ
れるように対物レンズ５５の位置をその光軸方向に制御
する。また、トラッキング誤差信号は、図示していない
トラッキング制御回路に入力される。トラッキング制御
回路は、トラッキング誤差信号に基づき、光記録媒体６
０上の所望のトラックに光が集光されるように対物レン
ズ５５の位置を制御する。対物レンズ５５の位置は、ア
クチュエータ６２を用いて制御される。

【００５１】次に、光学素子５４の動作について、光学
素子１０を用いた場合を例に挙げて説明する。光学素子
１０では、各セグメント電極１３ａ〜ｇと対向電極１７
との間の電圧を変化させることによって、位相変化層で
ある液晶１５の屈折率を変化させ、液晶１５に入射した
光に平面波を球面波に変換する位相を与える。ここで、
平面波を球面波に変換するためには、以下の式（１）を
満足する位相Ｐを、入射した光に与えればよい。

【００５２】（ａ−Ｐ）²＋ｒ²＝ａ² （１） ここで、ａは定数であり、ｒは光軸の中心からの距離で
ある。一例として、レーザビームの波長が４０５ｎｍ、
ＮＡが０．８５、設計値の基材厚（すなわち、最適な基
材厚）が０．１ｍｍ、設計値からの基材厚のずれが１０
μｍの場合に、式（１）を満足する位相の分布を図４に
示す。

【００５３】ここで、図４に示した位相を４０個の同心
円状のセグメント電極で発生させた場合における、基材
厚と補正後の収差との関係を図６に示す。また、比較と
して、補正を行わない場合の収差も図６に示す。また、
１０μｍの基材厚のずれを補正している場合のレンズシ
フト特性を図７に示す。図７の横軸は、光軸の中心と対
物レンズの中心とのずれ（レンズシフト）を表している
（ここでは、４０個の同心円状のセグメント電極の中心
と対物レンズの中心とのずれに相当する）。

【００５４】光ヘッド５０では、光学素子５４に入射し
た光に平面波を球面波に変換する位相（パワー成分）を
与え、対物レンズとの組み合わせで球面収差を発生させ
て補正を行っている。したがって、補正すべき３次の球
面収差そのものを光学素子に入射する光に直接的に与え
る場合とは異なり、光ヘッド５０では、図７に示すよう
にレンズシフトに非常に強くなる。

【００５５】なお、光学素子５４では、特開平１０−３
６０５４５号公報で述べられているように、光学素子上
に薄膜抵抗を形成して外部から印加される信号を分圧
し、この分圧された電圧をそれぞれのセグメント電極に
印加する方式を用いることができる。この方式によれ
ば、セグメント電極の数が４０と多くても、外部から印
加される電圧は対向電極に印加される電圧を含めて３つ
にすることができる。

【００５６】光学素子１０を用いる場合には、複数のセ
グメント電極を用いて必要な位相を近似的に発生させ
る。一方、光学素子１０ａを用いることによって、必要
な位相をその形状通りに発生させることができる。光学
素子１０ａでは、位相変化層である液晶１５が凸形にな
っているため、電圧印加電極を分割しなくても、連続的
に変化した位相を入射した光に与えることが可能であ
る。したがって、光学素子１０ａを用いることによって
パワー成分を忠実に再現することができる。この場合、
高次収差を発生させないので補正後の収差をほぼゼロに
することができる。光学素子１０ａを用いた場合におけ
る、基材厚と補正後の収差との関係について、図６に示
す。また、１０μｍの基材厚のずれを光学素子１０ａを
用いて補正した場合のレンズシフト特性を、図８に示
す。この場合も、セグメント電極で近似した補正と同様
にレンズシフト特性が非常に良好である。

【００５７】以上説明したように、実施形態２の光ヘッ
ド５０は、球面収差補正時のレンズシフト特性が良好で
ある。また、対物レンズと光学素子とを一体とせずに配
置することができるため、光ヘッド５０によれば、基材
厚のずれが生じている光記録媒体に記録された信号を信
頼性良く読み出すことができる。また、光ヘッド５０
は、さらなる薄型化が可能である。また、アクチュエー
タに光学素子を搭載しなくてよいので、アクチュエータ
のｆ特（感度）の低下を防止できるるとともに、配線が
簡易になって低コストに製造できる。さらに、２枚のレ
ンズを含み、これらのレンズの間隔を機械的に変化させ
てパワー成分を発生させる従来の光ヘッドとは異なり、
光ヘッド５０ではパワー成分を電気的に発生させてい
る。このため、光ヘッド５０は、小型化に適している。
また、光ヘッド５０では、光学素子に入射する光の取り
込み効率が変化しないため、光のＲＩＭ強度が変化する
ことを防止できる。

【００５８】（実施形態３）実施形態３では、本発明の
光学素子および光ヘッドについて他の一例を説明する。
実施形態３の光ヘッドは、偏光ホログラムと１／４波長
板とを含む偏光光学系を用いている点、および偏光光学
系に対応した光学素子を用いる点で、実施形態２の光ヘ
ッドとは異なる。なお、実施形態１および２で説明した
部分と同一の符号を付した部分については、特に説明の
ない限り、実施形態１および２で説明した部分と同様の
機能を有する。

【００５９】実施形態３の光ヘッド９０の構成を図９に
模式的に示す。図９を参照して、光ヘッド９０は、光源
５１、コリメータレンズ５３、対物レンズ５５、基材厚
センサ５６、第１の光検出器５８、第２の光検出器５
９、偏光ホログラム９１、光学素子１００および１／４
波長板９３を含む。光学素子１００は、光学素子駆動回
路５７によって駆動される。

【００６０】偏光ホログラム９１は、偏光を分離する機
能を有する。偏光ホログラム９１は、異常光線に対して
は作用せず（透過率がほぼ１００％）、常光線に対して
は回折格子として作用する。偏光ホログラム９１には、
特開平６−２７３２２号公報に開示されているものを用
いることができる。このような偏光ホログラムは、複屈
折を有するニオブ酸リチウム基板の所定の一部をプロト
ン交換し、そのプロトン交換部をエッチングすることに
よって形成できる。

【００６１】光学素子１００は、液晶の屈折率を変化さ
せることによって収差補正を行う素子である。光学素子
１００の詳細については後述する。

【００６２】１／４波長板９３は、たとえば水晶からな
る。１／４波長板９３は、光源５１から出射される直線
偏光を円偏光に変換すると共に、光記録媒体６０の記録
層で反射された光を照射時とは異なる方向の直線偏光に
変換する非線形光学素子である。なお、１／４波長板の
代わりに、Ｎ／４波長板（Ｎは１以上の奇数）を用いて
もよい。

【００６３】次に、光ヘッド９０の動作について、図９
を参照しながら説明する。光源５１から出射された直線
偏光（レーザビーム６１）は、偏光ホログラム９１をほ
ぼ１００％の透過率で透過してコリメータレンズ５３に
入射し、コリメータレンズ５３によよって平行光にされ
る。この平行光は、光学素子１００に入射する。

【００６４】ここで、光記録媒体６０の基材厚が設計値
からずれている場合には、そのずれ量に応じた信号を基
材厚センサ５６は出力し、その信号は光学素子駆動回路
５７に入力される。光学素子駆動回路５７は、入力され
た信号に基づいて、光記録媒体６０の基材厚がずれたと
きに生じる波面収差を補正するために必要な信号を光学
素子１００に出力する。光学素子１００に入射した光に
は、光学素子駆動回路５７により出力された信号に基づ
いて、波面収差が与えられる。具体的には、基材厚のず
れの方向に応じて、平行光を発散光に変換する位相（パ
ワー成分）、または平行光を収束光に変換する位相を与
えるような波面収差が与えられる。

【００６５】次に、光学素子１００を透過した光は１／
４波長板９３に入射され、直線偏光から円偏光に変換さ
れる。この円偏光は、平行ではない状態で対物レンズ５
５に入射するために対物レンズ５５において球面収差が
生じ、この球面収差で光記録媒体６０の基材厚がずれて
いることにより発生する球面収差を補正する。従って、
光記録媒体６０上では収差のない、すなわち回折限界ま
で絞られた光スポットが形成される。

【００６６】光記録媒体６０に入射した光は、光記録媒
体６０によって反射され、光記録媒体６０の基材厚がず
れたときに生じる波面収差を有する光になる。この光
は、対物レンズ５５を透過して１／４波長板９３に入射
される。１／４波長板９３に入射された光は、円偏光か
ら直線偏光に変換される。この直線偏光は、光源５１か
ら出射される直線偏光に対して偏光方向が直交してい
る。球面収差を有するこの直線偏光は、本発明の光学素
子１００に入射され、往路と同じパワー成分を与えられ
ることによって球面収差が補正される。

【００６７】光学素子１００を透過した直線偏光は、偏
光ホログラム９１によりほぼ１００％回折され、回折の
＋１次光は第１の光検出器５８に入射され、回折の−１
次光は第２の光検出器５９に入射される。第１の光検出
器５８は、光記録媒体６０上における光の合焦状態を示
すフォーカス誤差信号を出力し、また光の照射位置を示
すトラッキング誤差信号を出力する。第２の光検出器５
９は、光記録媒体６０に記録された情報についての信号
を出力する。

【００６８】第１の光検出器５８から出力されたフォー
カス誤差信号は、図示していないフォーカス制御回路に
入力される。フォーカス制御回路は、フォーカス誤差信
号に基づき、光が合焦状態で光記録媒体６０上に集光さ
れるように対物レンズ５５の位置をその光軸方向に制御
する。また、トラッキング誤差信号は、図示していない
トラッキング制御回路に入力される。トラッキング制御
回路は、トラッキング誤差信号に基づき、光記録媒体６
０上の所望のトラックに光が集光されるように対物レン
ズ５５の位置を制御する。対物レンズ５５の位置は、ア
クチュエータ６２を用いて制御される。

【００６９】光ヘッド９０では、偏光光学系を用いてい
るために光源５１から出射される光の利用効率が高く、
書き換え可能な光記録媒体の記録／再生を容易にでき
る。

【００７０】次に、本発明の光学素子１００について述
べる。液晶は１軸性複屈折材料であるため、液晶のラビ
ング方向と入射する光の偏光方向とが平行であるときの
み入射した光に位相変化を与えることができる。そこ
で、偏光光学系のように往路と復路で偏光方向が直交し
ている場合には、実施形態１の光学素子では復路におい
て位相変化を与えることができない。入射された光をデ
フォーカスする光学素子と対物レンズとの組み合わせで
補正を行う本発明の光ヘッドでは、復路において往路と
同じ位相変化が与えられないとなると、光検出器におい
てデフォーカスするという問題がある。そこで、復路の
偏光に対しても同じ位相変化を与えるために、実施形態
３の光ヘッドでは、偏光光学系に対応した光学素子を用
いる必要がある。

【００７１】以下に、光学素子１００について説明す
る。光学素子１００の断面図を図１０に模式的に示す。
光学素子１００は、第１の基板１０１、第２の基板１０
２、第３の基板１０３、第１の電圧印加電極１０４、第
２の電圧印加電極１０５、第１の対向電極１０６、第２
の対向電極１０７、第１の透光性樹脂膜１０８、第２の
透光性樹脂膜１０９、第３の透光性樹脂膜１１０、第４
の透光性樹脂膜１１１、第１の液晶１１２、第２の液晶
１１３、第１の封止樹脂１１４および第２の封止樹脂１
１５を含む。

【００７２】第１、第２および第３の基板１０１、１０
２および１０３は、お互いに略平行に配置されている。
これらの基板は、透光性であり、たとえばガラスからな
る。

【００７３】第１の電圧印加電極１０４は、第１の基板
１０１と第１の液晶１１２との間に配置される。第１の
電圧印加電極１０４は、第１の液晶１１２に所望の電圧
を印加するための電極である。第１の電圧印加電極１０
４は、第１の基板１０１の内側（液晶１１２側）の主面
上に形成されている。

【００７４】第２の電圧印加電極１０５は、第３の基板
１０３と第２の液晶１１３との間に配置される。第２の
電圧印加電極１０５は、第２の液晶１１３に所望の電圧
を印加するための電極である。第２の電圧印加電極１０
５は、第３の基板１０３の内側（液晶１１３側）の主面
上に形成されている。

【００７５】第１および第２の電圧印加電極１０４およ
び１０５は、図２に示すように、複数のセグメント電極
を含む。なお、図３に示すように、電圧印加電極または
対向電極が曲面に形成される場合には、連続的に形成さ
れる。

【００７６】第１の対向電極１０６は、第１の電圧印加
電極１０４と略平行に配置される。第１の対向電極１０
６は、第１の電圧印加電極１０４とともに、第１の液晶
１１２に所望の電圧を印加するための電極である。第１
の対向電極１０６は、第２の基板１０２の第１の液晶１
１２側の主面のうち、少なくともセグメント電極に対向
する部分に略均一に形成される。

【００７７】第２の対向電極１０７は、第２の電圧印加
電極１０５と略平行に配置される。第２の対向電極１０
７は、第２の電圧印加電極１０５とともに、第２の液晶
１１３に所望の電圧を印加するための電極である。第２
の対向電極１０７は、第２の基板１０２の第２の液晶１
１３側の主面のうち、少なくともセグメント電極に対向
する部分に略均一に形成される。

【００７８】第１および第２の透光性樹脂膜１０８およ
び１０９は、それぞれ、第１の電圧印加電極１０４およ
び第１の対向電極１０６を覆うように形成される。第１
および第２の透光性樹脂膜１０８および１０９は、第１
の液晶１１２を所定の方向に配向させるための配向膜で
あり、たとえばポリビニルアルコール膜からなる。第１
の透光性樹脂膜１０８または第２の透光性樹脂膜１０９
をラビング処理することによって、第１の液晶１１２を
所定の方向に配向させることができる。

【００７９】第３および第４の透光性樹脂膜１１０およ
び１１１は、それぞれ、第２の電圧印加電極１０５およ
び第２の対向電極１０７を覆うように形成される。第３
および第４の透光性樹脂膜１１０および１１１は、第２
の液晶１１３を配向させるための配向膜であり、たとえ
ばポリビニルアルコール膜からなる。第３の透光性樹脂
膜１１０または第４の透光性樹脂膜１１１をラビング処
理することによって、第２の液晶１１３を所定の方向に
配向させることができる。第１の液晶１１２の配向方向
と、第２の液晶１１３の配向方向とは直交している。

【００８０】第１の液晶１１２は、第１および第２の透
光性樹脂膜１０８および１０９の間（第１の電圧印加電
極１０４と第１の対向電極１０６との間）に配置され
る。第１の液晶１１２は、入射した光の位相を変化させ
る位相変化層として機能する。第１の液晶１１２には、
たとえばネマチック液晶を用いることができる。第１の
電圧印加電極１０４と第１の対向電極１０６との間の電
圧を変化させることによって第１の液晶１１２の屈折率
を変化させることができ、これによって入射した光の位
相を変化させることができる。

【００８１】第２の液晶１１３は、第３および第４の透
光性樹脂膜１１０および１１１の間（第２の電圧印加電
極１０５と第２の対向電極１０７との間）に配置され
る。第２の液晶１１３は、入射した光の位相を変化させ
る位相変化層として機能する。第２の液晶１１３には、
たとえばネマチック液晶を用いることができる。第２の
電圧印加電極１０５と第２の対向電極１０７との間の電
圧を変化させることによって第２の液晶１１３の屈折率
を変化させることができ、これによって入射した光の位
相を変化させることができる。

【００８２】第１の封止樹脂１１４は、第１の液晶１１
２を封止するためのものであり、第１の液晶１１２を囲
むように第１および第２の透光性樹脂膜１０８および１
０９の間に配置される。第２の封止樹脂１１５は、第２
の液晶１１３を封止するためのものであり、第２の液晶
１１３を囲むように第３および第４の透光性樹脂膜１１
０および１１１の間に配置される。第１および第２の封
止樹脂１１４および１１５には、たとえばエポキシ樹脂
を用いることができる。

【００８３】次に、光学素子１００の動作について説明
する。第１および第２の電圧印加電極１０４および１０
５のセグメント電極には、外部から制御電圧が印加され
る。このとき、第１の液晶１１２の配向方向と第２の液
晶１１３の配向方向とが直交しているため、往路におけ
る直線偏光は、第１の液晶１１２の屈折率変化のみに影
響を受け、第１の液晶１１２によってパワー成分の位相
が与えられる。すなわち、光学素子１００に入射した平
面波は球面波に変換される。

【００８４】一方、光記録媒体６０によって反射された
光は、往路の直線偏光に対して直交した直線偏光にな
る。このため、復路における光は、第２の液晶１１３の
影響のみを受け、第２の液晶１１３によってパワー成分
の位相が与えられる。ここで、第１および第２の電圧印
加電極１０４および１０５のパターンおよび印加される
電圧が同一の場合には、往路と復路とで同じ位相が与え
られるので、光学素子１００に入射された球面波を平面
波に変換することができる。

【００８５】以上説明したように、配向方向が異なる２
つの液晶層を用いることによって、偏光光学系において
も球面収差の補正ができる。光学素子１００を用いて補
正を行うことによって、実施形態２で述べたように、良
好なレンズシフト特性が得られる。

【００８６】なお、実施形態３では、光学素子が２つの
液晶層を備える場合について説明したが、実施形態１で
説明した光学素子を、液晶の配向方向が直交するように
配置して用いてもよい。

【００８７】（実施形態４）実施形態４では、本発明の
光記録再生装置について一例を説明する。実施形態４の
光記録再生装置は、光記録媒体に対して、信号の記録ま
たは再生を行う装置であり、信号の記録および再生を行
ってもよい。

【００８８】実施形態４の光記録再生装置１１６の構成
を、図１１に模式的に示す。図１１を参照して、光記録
再生装置１１６は、光ヘッド５０と、光学素子駆動回路
５７と、モータ１１７と、処理回路１１８とを備える。

【００８９】光ヘッド５０は、実施形態２で説明したも
のであり、本発明の光学素子を含む。なお、光ヘッド５
０の代わりに、光ヘッド９０を用いてもよい。これらの
光ヘッドについては、重複する説明を省略する。

【００９０】実施形態４の光記録再生装置では、光源と
して、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内のレーザ
ビームを出射する半導体レーザ素子を用いる。また、対
物レンズとして、開口数が０．７から０．９の範囲内の
対物レンズを用いる。

【００９１】次に、光記録再生装置１１６の動作につい
て説明する。まず、光記録再生装置１１６に光記録媒体
６０がセットされると、処理回路１１８はモータ１１７
を回転させる信号を出力し、モータ１１７を回転させ
る。次に、処理回路１１８は、光源５１を駆動して光を
出射させる。光源５１から出射された光は、光記録媒体
６０で反射され、第１および第２の光検出器５８および
５９に入射する。

【００９２】第１の光検出器５８は、光記録媒体６０上
における光の合焦状態を示すフォーカス誤差信号と、光
の照射位置を示すトラッキング誤差信号とを処理回路１
１８に出力する。これらの信号に基づき、処理回路１１
８は、アクチュエータ６２を制御する信号を出力し、こ
れによって光源５１から出射された光を光記録媒体６０
上の所望のトラック上に集光させる。また、処理回路１
１８は、第２の光検出器５９から出力される信号に基づ
いて、光記録媒体６０に記録されている情報を再生す
る。

【００９３】次に、光記録媒体６０の基材厚が設計値と
は異なるときの制御について説明する。光記録再生装置
１１６では、光記録媒体６０の基材厚が設計値通りであ
る場合に、球面収差の補正が不要なように光ヘッドが構
成されている。そのため、基材厚が設計値からずれた場
合には、球面収差の補正が必要となる。

【００９４】光記録媒体６０の基材厚がずれている場合
には、光記録媒体６０の基材厚のずれに応じた信号が基
材厚センサ５６によって処理回路１１８に出力される。
処理回路１１８は、入力された信号に応じて光学素子駆
動回路５７を制御し、これによって、光記録媒体６０の
基材厚のずれによって生じる球面収差を補正するために
必要な制御信号が、光学素子駆動回路５７から光学素子
５４に出力される。そして、光学素子５４によって球面
収差の補正がなされる（詳細については、実施形態１お
よび２参照）。このようにして、光記録媒体６０の基材
厚が設計値からずれても、光記録媒体６０に記録された
情報信号は、正しく再生される。

【００９５】なお、実施形態４では、基材厚センサを用
いて基材厚のずれを検出する装置について示したが本発
明の光記録再生装置は、基材厚センサを用いる装置に限
定されない。たとえば、光記録媒体６０をモータにセッ
トしたときに基材厚のずれを学習し、学習した基材厚の
ずれをもとに球面収差の補正を行う光記録再生装置であ
ってもよい。

【００９６】（実施形態５）実施形態５では、本発明の
光記録再生装置の他の一例、およびそれを用いた光記録
再生方法を説明する。実施形態５の光記録再生装置およ
び方法は、記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体およ
び複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の
記録または再生を行う。

【００９７】実施形態５の光記録再生装置は、光源と、
光記録媒体と光源との間に配置された球面収差補正手段
とを含む。具体的には、本発明の光ヘッドを含む光記録
再生装置を用いることができる。この場合、本発明の光
学素子および対物レンズが球面収差補正手段として機能
する。実施形態５の光記録再生装置では、光源として、
波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内のレーザービー
ムを出射する半導体レーザー素子を用いる。また、対物
レンズとして、開口数が０．７から０．９の範囲内の対
物レンズを用いる。

【００９８】以下、実施形態５の光記録再生装置とし
て、実施形態４で説明した光記録再生装置１１６を用い
た場合について説明する。

【００９９】光記録再生装置１１６で記録または再生さ
れる第１の光記録媒体１２１および第２の光記録媒体１
２２の基材厚について、図１２（ａ）に模式的に示す。
光記録媒体１２１は、記録層として記録層Ａのみを含
む。光記録媒体１２２は、記録層として記録層Ｂおよび
Ｃを含む。なお、光記録媒体１２２は、２つ以上の記録
層を含んでもよい。

【０１００】記録層Ａについての基材厚（表面１２１ｓ
から記録層Ａまでの距離）は、図１２（ａ）のａで表さ
れる。記録層ＢおよびＣについての基材厚（表面１２１
ｓから記録層ＢおよびＣまでの距離）は、それぞれ、図
１２（ａ）のｂおよびｃで表される。実施形態５の光記
録再生装置においては、第２の光記録媒体１２２の基材
厚の１つ（ｂまたはｃ）が基材厚ａに等しい。図１２
（ａ）では、基材厚ａと基材厚ｂとが等しい場合を示し
ている。これらの基材厚は、基板と、基板と記録層との
間に形成される層（たとえば、紫外線硬化性樹脂）との
合計の厚さである。記録層は、たとえば、結晶相と非晶
質相との間で相変化を起こすことによって屈折率が変化
する相変化材料からなる。

【０１０１】なお、基材厚が基材厚ａに等しい記録層Ｂ
には、第２の光記録媒体１２２の管理情報が記録されて
いることが好ましい。この構成によれば、球面収差補正
手段を初期状態にしたまま光記録媒体１２２の管理情報
を再生できる。

【０１０２】実施形態５の光記録再生装置では、光ヘッ
ド５０が、第１の光記録媒体１２１の基材厚ａにあわせ
て設計される。すなわち、光ヘッド５０は、第１の光記
録媒体１２１の基材厚ａのずれに対しては球面収差の補
正を行わずにに再生できるマージンを有するように設計
される。このような場合、第２の光記録媒体１２２の基
材厚のずれに対しては、球面収差の補正が必要となる。

【０１０３】以下に、実施形態５における光記録再生装
置１１６の動作について説明する。まず、光記録媒体１
２１または１２２がモータ１１７上にセットされると、
処理回路１１８はモータ１１７を回転させる。次に、処
理回路１１８は、記録または再生を行う前の初期状態に
おいて、セットされた光記録媒体が光記録媒体１２１で
あるか１２２であるかを判断することなく、基材厚ａの
球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動させ
る。具体的には、本発明の光学素子に外部から電圧を与
えない状態にしておく。

【０１０４】次に、フォーカス制御手段によって、フォ
ーカス制御を行う。フォーカス制御手段は、アクチュエ
ータ６２と処理回路１１８とによって構成される。

【０１０５】以下にフォーカス制御の方法について説明
する。まず、光源５１を駆動して光を出射させ、光記録
媒体６０で反射された光を第１の光検出器５８で検出す
る。第１の光検出器５８は、光記録媒体６０上における
光の合焦状態を示すフォーカス誤差信号と、光の照射位
置を示すトラッキング誤差信号とを処理回路１１８に出
力する。これらの信号に基づき、処理回路１１８は対物
レンズ５５を制御する信号を出力し、これによって光源
５１から出射された光を光記録媒体６０上の所望のトラ
ック上に集光させる。また、処理回路１１８は、第２の
光検出器５９から出力される信号に基づいて、光記録媒
体６０に記録されている情報を再生する。

【０１０６】一方、第２の光記録媒体１２２の記録層Ｃ
について記録または再生を行う場合には、記録層Ｃの球
面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動する。
具体的には、記録層Ｂから記録層Ｃに焦点を移動させる
信号を処理回路１１８が出力するとほぼ同時に、処理回
路１１８は基材厚のずれを補正する信号を出力するよう
に光学素子駆動回路５７を駆動する。この構成によれ
ば、記録または再生する記録層を変更した場合にも信号
が良好に記録または再生される。

【０１０７】以上のように、実施形態５の光記録再生装
置では、記録または再生の前に、記録層Ａの球面収差を
補正するように球面収差補正手段を駆動する第１のステ
ップを含む光記録再生方法によって信号の記録または再
生を行う。この光記録再生方法では、記録層Ｃに信号の
記録または再生を行う場合に、第１のステップののち
に、記録層Ｃの球面収差を補正するように球面収差補正
手段を駆動する第２のステップを含む。すなわち、実施
形態５の光記録再生装置は、上記光記録再生方法を実施
するためのプログラムを処理回路１１８に格納してい
る。

【０１０８】実施形態５の光記録再生装置および方法で
は、光記録媒体の記録層が１つであるか複数であるかを
判断することなく球面収差の補正ができるため、記録ま
たは再生までの時間を短縮できる。なお、光記録媒体の
記録層が１つのみであるか複数であるかが既知の状態で
あっても、球面収差補正手段を基材厚ａにあわせた状態
にしてフォーカス制御を開始する。この場合でも、球面
収差補正手段が初期の状態になっているのでフォーカス
制御までの時間が早くなる。

【０１０９】波長を短くしＮＡを大きくして高密度化を
達成する場合には、球面収差に対するマージンが小さく
なる。そこで、記録層の基材厚が異なる場合には、各記
録層毎に球面収差の補正をすることが必要になる。この
ような場合に、記録層Ａ、ＢおよびＣの基材厚がそれぞ
れ異なっていると仮定すると、記録層Ａについては球面
収差の補正が必要ないが、記録層ＢおよびＣについては
球面収差の補正が必要となる。これに対し、上述したよ
うに、記録層Ａの基材厚と記録層Ｂの基材厚とを等しく
することによって、記録層Ｃの場合にのみ球面収差の補
正を行えばよいことになる。このため、実施形態５の光
記録再生装置では、球面収差の補正を行うための回路を
簡略化できる。また、記録層の基材厚を学習する場合で
も、１つの層の基材厚は既知であるため、学習時間を短
縮できる。

【０１１０】また、実施形態５の光記録再生装置では、
本発明の光学素子を用いることによって、光記録媒体に
記録された情報信号を信頼性良く再生できる光記録再生
装置が得られる。また、本発明の光学素子を用いること
によって光記録媒体６０の基材厚のずれに対する許容度
が大きくなるため、製造が安価かつ容易な光記録再生装
置が得られる。

【０１１１】（実施形態６）実施形態６では、本発明の
光記録再生装置の他の一例、およびそれを用いた光記録
再生方法について説明する。実施形態６の光記録再生装
置および方法は、記録層を１つだけ含む第１の光記録媒
体および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して
信号の記録または再生を行う。

【０１１２】実施形態６の光記録再生装置は、光源と、
光記録媒体と光源との間に配置された球面収差補正手段
と、フォーカス誤差検出手段と、フォーカス制御手段と
を含む。具体的には、本発明の光ヘッドを含む光記録再
生装置を用いることができる。

【０１１３】以下、実施形態６の光記録再生装置とし
て、実施形態４で説明した光記録再生装置１１６を用い
る場合について説明する。この場合、本発明の光学素子
５４および対物レンズ５５が球面収差補正手段として機
能し、第１の光検出器５８がフォーカス誤差検出手段と
して機能し、アクチュエータ６２および処理回路１１８
がフォーカス制御手段として機能する。実施形態６の光
記録再生装置では、光源として、波長が３９０ｎｍ〜４
２０ｎｍの範囲内のレーザービームを出射する半導体レ
ーザー素子を用いる。また、対物レンズとして、開口数
が０．７から０．９の範囲内の対物レンズを用いる。

【０１１４】実施形態６では、光記録再生装置１１６で
記録または再生される第１の光記録媒体および第２の光
記録媒体の基材厚はお互いに異なる。第１の光記録媒体
の記録層の基材厚をａとし、第２の光記録媒体の記録層
の基材厚をｂおよびｃと仮定した場合、ａ、ｂおよびｃ
はそれぞれ異なる（図１２（ｂ）参照）。

【０１１５】実施形態６の光記録再生装置では、光記録
媒体に信号の記録または再生を行う前の初期状態におい
て、第１の光記録媒体に含まれる記録層の球面収差を補
正するように球面収差補正手段を駆動する。その後、フ
ォーカス誤差検出手段でフォーカス誤差を検出し、検出
されたフォーカス誤差に基づいてフォーカス制御手段で
フォーカス制御を行う。信号の記録または再生はフォー
カス制御ののちに行われる。なお、球面収差の補正の方
法、フォーカス誤差の検出方法、およびフォーカス制御
の方法については、上記実施形態で説明した方法を用い
ることができる。

【０１１６】以上のように、実施形態６の光記録再生装
置では、記録または再生の前に、第１の光記録媒体に含
まれる記録層の球面収差を補正するように球面収差補正
手段を駆動する第１のステップを含む光記録再生方法に
よって信号の記録または再生を行う。この光記録再生方
法は、第１のステップののちに、フォーカス誤差検出手
段でフォーカス誤差を検出する第２のステップと、検出
されたフォーカス誤差信号に基づいてフォーカス制御手
段でフォーカス制御を行う第３のステップとを含む。信
号の記録または再生は、この第３のステップののちに行
われる。ここで、セットされた光記録媒体が複数の記録
層を含む第２の光記録媒体である場合には、上記したス
テップの終了後、基材厚センサーで得られる基材厚誤差
信号に基づいて球面収差補正手段が駆動され、その後、
記録または再生が行われる。実施形態６の光記録再生装
置は、この光記録再生方法を実施するためのプログラム
を処理回路１１８に格納する。

【０１１７】実施形態６の光記録再生装置および光記録
再生方法では、光記録再生装置にセットされた光記録媒
体が、第１の光記録媒体であるか第２の光記録媒体であ
るかに拘わらず（すなわち、セットされた光記録媒体が
第１の光記録媒体であるか第２の光記録媒体であるかと
いうことが既知であるか未知であるかに拘わらず）、第
１の光記録媒体の記録層の基材厚にあわせて球面収差補
正手段を駆動し、フォーカス制御を行う。この構成によ
れば、記録または再生される光記録媒体が、記録層を１
つだけ含む光記録媒体であるか、複数の記録層を含む光
記録媒体であるかを判別せずにフォーカス制御が行われ
るため、フォーカス制御までの時間を短くできる。

【０１１８】なお、記録または再生の対象となる光記録
媒体が、第１の光記録媒体であるか第２の光記録媒体で
あるかが既知である場合には、まず、対象となる記録層
の標準的な基材厚における球面収差を補正するように球
面収差補正手段を駆動してもよい。そして、その後、フ
ォーカス誤差検出手段でフォーカス誤差を検出し、検出
されたフォーカス誤差に基づいてフォーカス制御手段で
フォーカス制御を行ってもよい。記録または再生は、フ
ォーカス制御ののちに行われる。この方法では、フォー
カス制御を行う前に,標準的な基材厚における球面収差
を補正するように球面収差補正手段を駆動している。こ
のため、標準的な基材厚と実際の基材厚とのずれを基材
厚センサで検出し、そのずれに基づいて球面収差を完全
に補正してから記録または再生を行うことができる。す
なわち、実施形態６では、記録または再生の対象となる
光記録媒体が第１の光記録媒体であるか第２の光記録媒
体であるかの情報を取得する第１のステップを含む光記
録再生方法によって記録または再生を行う。この方法
は、取得した情報に基づいて記録または再生の対象とな
る記録層の標準的な基材厚における球面収差を補正する
ように球面収差補正手段を駆動させる第２のステップ
と、フォーカス誤差検出手段でフォーカス誤差を検出す
る第３のステップと、検出されたフォーカス誤差に基づ
いてフォーカス制御手段でフォーカス制御を行う第４の
ステップとを含む。記録または再生は、フォーカス制御
ののちに行われる。この場合には、処理回路１１８は、
上記４つのステップを含むプログラムを格納する。

【０１１９】第１のステップにおいて、記録または再生
の対象となる光記録媒体が記録層を１つだけを含む第１
の光記録媒体であるか、複数の記録層を含む第２の光記
録媒体であるかの情報の取得は以下のように行われる。
フォーカス誤差を示すフォーカス誤差信号は記録層に対
応して検出される。すなわち、記録層が２つあればフォ
ーカス誤差信号が２つ検出される。そこで、この検出さ
れる信号の数を検出する回路を構成すれば光記録媒体に
含まれる記録層がいくつであるかの情報を取得できる。

【０１２０】記録または再生の対象となる光記録媒体が
記録層を１つだけ含む光記録媒体であるか、複数の記録
層を含む光記録媒体であるかの情報を最初に取得する上
記の方法によれば、記録層に応じた標準的な基材厚に対
応する球面収差補正を行ってからフォーカス制御を行う
ので安定したフォーカス制御が可能となる。

【０１２１】なお、上記実施形態では、光ヘッド５０を
含む光記録再生装置を用いる場合について説明したが、
光ヘッド９０を用いてもよい。

【０１２２】また、上記実施形態では、コリメータレン
ズと対物レンズとの間（平行光系）に本発明の光学素子
を配置する場合について説明したが、光源とコリメータ
レンズとの間（発散光系）に配置してもよい。

【０１２３】また、上記実施形態では無限系の光ヘッド
について説明したが、本発明の光ヘッドは、コリメータ
レンズを用いない有限系の光ヘッドであってもよい。

【０１２４】また、上記実施形態２および３では、セン
サを用いて基材厚のずれを検出する場合について説明し
たが、あらかじめ学習した基材厚のずれを用いて球面収
差の補正を行ってもよい。

【０１２５】また、上記実施形態では、光記録媒体から
の反射光を光源からの光路と分離するために回折格子を
用いる場合について説明したが、回折格子の代わりに他
の光学素子（たとえばハーフミラー）を用いてもよい。

【０１２６】また、上記実施形態では、光のみによって
情報を記録する光記録媒体について説明したが、光およ
び磁気によって情報を記録する光記録媒体についても、
本発明を適用できる。また、本発明は、ディスク状の光
記録媒体に限らず、カード状の光記録媒体などにも適用
できる。

【０１２７】また、上記実施形態では、透過する光に対
して位相を変化させる光学素子について説明したが、入
射した光を反射する際に位相を変化させる光学素子であ
ってもよい。たとえば、圧電材料からなる位相変化層を
用い、位相変化層をひずませることによって反射光の位
相を変化させる光学素子を用いてもよい。詳細に述べる
と、ガラス基板上に全反射ミラーが形成されており、そ
の裏面に圧電材料が設けられており、外部からの電圧に
応じて圧電材料がふくらまされる。たとえば、圧電材料
のうち、全反射ミラーの中央部に設けられた領域のみを
ふくらませることによって、全反射ミラーが球面のよう
になり、レンズ作用を持つようになる。したがって、入
射された平行光を発散光に変換することができるので球
面収差を補正することが可能となる。

【０１２８】また、上記光記録再生装置および光記録再
生方法では、球面収差補正手段として本発明の光学素子
と対物レンズとを用いる場合について説明したが、他の
球面収差補正手段を用いてもよい。たとえば、球面収差
補正手段として、光軸に沿って配置された２枚のレンズ
を用いてもよい。これらの２枚のレンズを光軸方向に動
かして球面収差の補正を行うことができる。

【０１２９】また、上記光記録再生装置および光記録再
生方法では、フォーカス誤差検出手段として光検出器を
用いる場合について説明したが、他のフォーカス誤差検
出手段を用いてもよい。

【０１３０】また、上記光記録再生装置および光記録再
生方法では、フォーカス制御手段として処理回路とアク
チュエータとを用いる場合について説明したが、他のフ
ォーカス制御手段を用いてもよい。

【０１３１】また、上記実施形態では、光源として半導
体レーザを用いる場合について説明したが、光源とし
て、第２高調波を発生するＳＨＧ光源を用いてもよい。

【０１３２】また、上記実施形態では、光記録媒体とし
て相変化型の光記録媒体を用いて説明したが、光磁気記
録媒体など、他の光記録媒体を用いてもよい。

【０１３３】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づく他の実施形態に適用する
ことができる。

【０１３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学素子
によれば、対物レンズが移動しても補正効果が劣化しな
い光ヘッドを構成できる。そのため、本発明の光学素子
を用いた光ヘッド、第１の光記録再生装置、または第１
の光記録再生方法によれば、信頼性よく信号の記録また
は再生を行うことができる。

【０１３５】また、本発明の第２、第３、第４の光記録
再生装置、または本発明の第２、第３の光記録再生方法
によれば、記録または再生までの時間を短縮化でき、ま
た装置を簡略化できる。

【０１３６】また、本発明の光記録媒体は、本発明の光
記録再生方法または光記録再生装置によって記録または
再生が行われる記録媒体として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光学素子について一例を示す断面図
である。

【図２】 本発明の光学素子ついて電圧印加電極の一例
を示す平面図である。

【図３】 本発明の光学素子について他の一例を示す断
面図である。

【図４】 光軸中心からの距離と球面収差を補正するた
めに必要な位相との関係について一例を示す図である。

【図５】 本発明の光ヘッドについて一例の構成を模式
的に示す図である。

【図６】 基材厚と収差との関係について一例を示すグ
ラフである。

【図７】 レンズシフトと収差との関係について一例を
示すグラフである。

【図８】 レンズシフトと収差との関係について他の一
例を示すグラフである。

【図９】 本発明の光ヘッドについて他の一例の構成を
模式的に示す図である。

【図１０】 本発明の光学素子について他の一例を示す
断面図である。

【図１１】 本発明の光記録再生装置について一例の構
成を模式的に示す図である。

【図１２】 本発明の光記録再生装置で記録または再生
される第１の光記録媒体と第２の光記録媒体とについて
基材厚の（ａ）一例および（ｂ）他の一例を示す模式図
である。

【図１３】 従来の光ヘッドについて一例の構成を模式
的に示す図である。

【図１４】 従来の光学素子に用いられる液晶パネルの
電極について一例を示す平面図である。

【図１５】 基材厚が設計値からずれた場合の波面収差
の分布について一例を示す図である。

【図１６】 基材厚が設計値からずれた場合のレンズシ
フトと収差との関係について一例を示すグラフである。

【符号の説明】

１０、１０ａ、５４、１００ 光学素子 １１、１０１ 第１の基板 １２、１０２ 第２の基板 １３、１０４、１０５ 電圧印加電極 １３ａ〜ｇ セグメント電極 １４、１６ 透光性樹脂膜 １５、１１２、１１３ 液晶 １７、１０６、１０７ 対向電極 ５０、９０ 光ヘッド ５１ 光源 ５２ 回折格子 ５３ コリメータレンズ ５５ 対物レンズ ５６ 基材厚センサ ５７ 光学素子駆動回路 ５８ 第１の光検出器 ５９ 第２の光検出器 ６０ 光記録媒体 ６１ レーザビーム ６２ アクチュエータ ９１ 偏光ホログラム ９３ １／４波長板 １０３ 第３の基板 １１６ 光記録再生装置 １１７ モータ １１８ 処理回路 １２１ 第１の基板 １２１ｓ、１２２ｓ 表面 １２２ 第２の基板 Ａ、Ｂ、Ｃ 記録層 ａ、ｂ、ｃ 基材厚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 緒方 大輔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西野 清治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山本 博昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 門脇 慎一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 金馬 慶明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D029 JB13 JB50 KB14 5D119 AA09 AA21 BA01 BB04 EC01

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報が記録される記録層を有する第１の
   光記録媒体と、情報が記録される記録層を２つ以上有す
   る第２の光記録媒体において、 前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体
   に含まれる記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒
   体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる記録層の
   うちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しいことを特
   徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】 前記記録層Ａおよび前記記録層Ｂのそれ
   ぞれに、光記録媒体を管理する情報が記録されている請
   求項１に記載の光記録媒体。
3. 【請求項３】 前記第２の光記録媒体に含まれる記録層
   の数が２つである請求項１または２に記載の光記録媒
   体。
4. 【請求項４】 前記第１の光記録媒体の表面から前記記
   録層Ａまでの距離、および、前記第２の光記録媒体の表
   面から前記記録層Ｂまでの距離が、それぞれ略１００μ
   ｍである請求項１ないし３のいずれかに記載の光記録媒
   体。
5. 【請求項５】 第１の記録層と第２の記録層とを有する
   光記録媒体において、 光記録媒体の表面から前記第１の記録層までの距離が略
   １００μｍであり、 光記録媒体の表面から前記第２の記録層までの距離が１
   ００μｍよりも大きいことを特徴とする光記録媒体。
6. 【請求項６】 第１の記録層と第２の記録層とを有する
   光記録媒体において、 光記録媒体の表面から前記第１の記録層までの距離が略
   １００μｍであり、 光記録媒体の表面から前記第２の記録層までの距離が１
   ００μｍよりも小さいことを特徴とする光記録媒体。
7. 【請求項７】 前記第１の記録層に光記録媒体を管理す
   る情報が記録されている請求項５または６に記載の光記
   録媒体。
8. 【請求項８】 光記録再生装置においてレーザビームを
   照射することによって信号の記録または再生が行われる
   記録層を２つ以上備える光記録媒体であって、 前記レーザビームが照射される側の表面から前記記録層
   のうちの１つの記録層Ｘまでの距離が、光記録再生装置
   において信号の記録または再生を行う前の初期状態から
   球面収差の補正を行わずに再生することができるように
   設定された所定の距離であり、 前記光記録再生装置は、１つの記録層を含む第１の光記
   録媒体と複数の記録層を含む第２の光記録媒体とに対し
   て信号の記録または再生を行う光記録再生装置であっ
   て、且つ、セットされた光記録媒体に信号の記録または
   再生を行う光ヘッドを備え、 前記光ヘッドは光源と、前記セットされた光記録媒体と
   前記光源との間に配置された球面収差補正手段とを含
   み、 前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体
   に含まれる１つの記録層Ａまでの距離と、前記第２の光
   記録媒体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる１
   つの記録層Ｂまでの距離とが略等しく、 前記光記録再生装置は、前記セットされた光記録媒体に
   信号の記録または再生を行う前の初期状態において、前
   記記録層Ａに対して球面収差を補正するように前記球面
   収差補正手段が駆動され、 前記第１の光記録媒体の表面から前記記録層Ａまでの距
   離と前記所定の距離とが略等しいことを特徴とする光記
   録媒体。
9. 【請求項９】 前記記録層Ｘに管理情報が記録されてい
   る請求項８に記載の光記録媒体。
10. 【請求項１０】 前記所定の距離が略０．１ｍｍである
    請求項８または９に記載の光記録媒体。
11. 【請求項１１】 前記第２の光記録媒体は前記記録層Ｘ
    とは異なる他の記録層を備え、 前記他の記録層が前記記録層Ｘよりも前記レーザビーム
    が入射する側に配置されている請求項８ないし１０のい
    ずれかに記載の光記録媒体。
12. 【請求項１２】 前記第２の光記録媒体は前記記録層Ｘ
    とは異なる他の記録層を備え、 前記記録層Ｘが前記他の記録層よりも前記レーザビーム
    が入射する側に配置されている請求項８ないし１０のい
    ずれかに記載の光記録媒体。