JP2003016664A

JP2003016664A - 光ヘッド装置およびその光ヘッド装置を用いた情報記録再生装置ならびに情報記録再生方法および厚みムラ検出方法

Info

Publication number: JP2003016664A
Application number: JP2001199979A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ando; 秀夫安東; Sumitaka Maruyama; 純孝丸山; Katsuo Iwata; 勝雄岩田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】対物レンズを介して記録層に集光される光が記
録層と対物レンズとの間に位置される透明樹脂層の厚み
ムラの影響を受けない光ヘッド装置およびその光ヘッド
装置を用いた情報記録再生装置ならびに情報記録再生方
法および厚みムラ検出方法を提供する。【解決手段】この発明の光ディスク装置１は、対物レン
ズ４の焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出系１０２と、記
録媒体２の対物レンズに最も近接して設けられる透明樹
脂層３ａの厚みのムラを検出する厚みムラ検出系１０３
と、厚みムラ検出系により検出された透明樹脂層の厚み
の変化に基づいて、対物レンズに入射される光の結像特
性を変化させる厚みムラ補正機構１０１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、透明な基板また
は透明な保護層と、光反射層または記録層の単層もしく
は複数層を有する情報記憶媒体に、光を透明な基板また
は透明な保護層の側から光反射層または記録層上に集光
させ、その集束光の反射光ないし透過光を利用して光反
射層または記録層上に記録された情報を再生可能で、も
しくは情報記録媒体に情報を記録可能な光ヘッド装置お
よびその光ヘッド装置を用いた情報記録再生装置ならび
に情報記録再生方法および厚みムラ検出方法に係り、特
に、１．透明な基板または透明な保護層の厚みムラに起因す
る集束光の歪みすなわち球面収差の影響、または複数層
配置された光反射層／記録層の集束光の層間移動により
生じる集束光の歪みすなわち球面収差の状況を検出する
球面収差検出方法単体の改良もしくは、光反射層／記録
層と集束光との間の位置ずれにより生じる焦点ぼけの検
出方法と前記球面収差検出方法との組み合わせ方法の改
良、および２．焦点ぼけ補正と球面収差補正を、同時にかつ安定に
実行するための焦点ぼけ補正制御方法と球面収差補正制
御方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開２０００−１７１３４６号公報に
は、ナイフエッジ法により焦点ぼけ検出を行う焦点ぼけ
検出系を持ち、対物レンズの焦点ぼけを検出するととも
に、単一の光検出器７を用いて、球面収差量すなわち透
明な記録媒体の基板の厚みムラを検出する例が示されて
いる。

【０００３】上述した公報に検出光学系では、光軸中心
を含んで集光スポットを２分割するホログラム２によ
り、中心から半分抜き出された光を、光軸中心に近い光
２ａと光軸中心から遠い光２ｂとに分離し、合焦時にお
ける光磁気ディスク６に対する結像位置に配置された２
分割検出器７ａと７ｂおよび７ｃと７ｄの分割境界線上
で、分離された光軸中心に近い光２ａの集光スポットと
Ｐ１と光軸中心から遠い光２ｂの集光スポットＰ２を、
それぞれ検出している。

【０００４】信号検出法としては、ｉ）それぞれ、対を形成する２分割検出器のどちらか一
方（７ａと７ｂあるいは７ｃと７ｄ）の検出信号の差分
を検出して焦点ぼけ検出信号とする、 ii）それぞれ、対を形成する２分割検出器（７ａと７ｂ
および７ｃと７ｄ）の検出信号の差分値間の差を算出
し、球面収差量を検出する、ことが示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開２０００
−１７１３４６では、第５頁右欄の段落［００３６］に
記載されているように、「光軸中心に近い光２ａ」もし
くは「光軸中心から遠い光２ｂ」を用いて、フォーカス
誤差（焦点ぼけ）を検出している。

【０００６】しかしながら、同公報の第９頁左欄の段落
［００９３］に記載されているように、「集光光学系１
０の周縁部の光ビームである第２光ビーム２ｂは、球面
収差の影響を受け易く、焦点位置を精密に調整し難い」
と言う問題点があることが述べられている。従って、上
述した公報では、「光軸に近い側の光２ａ」を用いて焦
点誤差を調整することになるが、その場合、フォーカス
誤差（焦点ぼけ）検出の検出感度が大幅に低下する問題
がある。

【０００７】すなわち、「光軸に近い側の光２ａ」を用
いてフォーカス誤差（焦点ぼけ）を検出する場合、検出
感度が低いため、正確な焦点ぼけ補正の制御が困難であ
る。還元すると、特開２０００−１７１３４６に開示さ
れた方法では、高い精度で、しかも安定に焦点ぼけ（フ
ォーカス誤差）を検出することは困難である。

【０００８】このことは、記録密度がＤＶＤタイプの光
ディスクに比較して数倍である片面で２層に記録可能な
光ディスクにおいては、情報の記録および再生が困難と
する問題を引き起こす。

【０００９】この発明の目的は、対物レンズを介して記
録層に集光される光が記録層と対物レンズとの間に位置
される透明樹脂層の厚みムラの影響を受けない光ヘッド
装置およびその光ヘッド装置を用いた情報記録再生装置
ならびに情報記録再生方法および厚みムラ検出方法を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、所定の波長の光を供給す
る光源と、この光源からの光を記録媒体の記録層に集光
する対物レンズと、この対物レンズを、光軸方向および
前記記録媒体に予め形成されている案内溝または信号マ
ーク列を横切る方向に移動させる対物レンズ移動機構
と、前記対物レンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出
系と、前記記録媒体の前記対物レンズに最も近接して設
けられる透明樹脂層の厚みのムラを検出する厚みムラ検
出系と、この厚みムラ検出系により検出された前記記録
媒体の前記透明樹脂層の厚みの変化に基づいて、前記光
源から前記対物レンズに入射される光の結像特性を変化
させる厚みムラ補正機構と、を有することを特徴とする
光ヘッド装置を提供するものである。

【００１１】また、この発明は、所定の波長の光を供給
する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録層に集
光する対物レンズと、この対物レンズを、光軸方向およ
び前記記録媒体に予め形成されている案内溝または信号
マーク列を横切る方向に移動させる対物レンズ移動機構
と、前記対物レンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出
系と、前記記録媒体の前記対物レンズに最も近接して設
けられる透明樹脂層の厚みのムラを検出する厚みムラ検
出系と、この厚みムラ検出系により検出された前記記録
媒体の前記透明樹脂層の厚みの変化に基づいて、前記光
源から前記対物レンズに入射される光の結像特性を変化
させる厚みムラ補正機構と、を有することを特徴とする
光ヘッド装置を有し、前記焦点ぼけ検出系により検出さ
れた焦点ぼけ検出信号を用いて前記対物レンズの焦点ぼ
け補正制御を行うとともに、焦点ぼけ補正制御時におけ
る前記厚みムラ検出系により検出される前記厚みムラ検
出信号を用いて、前記透明樹脂層の厚みムラを検出する
ことを特徴とする光ヘッド装置を提供するものである。

【００１２】さらに、この発明は、所定の波長の光を供
給する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録層に
集光する対物レンズと、この対物レンズを、光軸方向お
よび前記記録媒体に予め形成されている案内溝または信
号マーク列を横切る方向に移動させる対物レンズ移動機
構と、前記対物レンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検
出系と、前記記録媒体の前記対物レンズに最も近接して
設けられる透明樹脂層の厚みのムラを検出する厚みムラ
検出系と、この厚みムラ検出系により検出された前記記
録媒体の前記透明樹脂層の厚みの変化に基づいて、前記
光源から前記対物レンズに入射される光の結像特性を変
化させる厚みムラ補正機構と、を有することを特徴とす
る光ヘッド装置を有し、前記焦点ぼけ検出系により検出
された焦点ぼけ検出信号を用いて、前記対物レンズの焦
点ぼけ補正制御を行うとともに、焦点ぼけ補正制御時に
おける前記厚みムラ検出系により検出される前記厚みム
ラ検出信号を用いて、前記透明樹脂層の厚みムラを検出
することを特徴とする情報記録媒体の透明樹脂層の厚み
ムラ検出方法を提供するものである。

【００１３】またさらに、この発明は、所定の波長の光
を供給する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録
層に集光する対物レンズと、この対物レンズを、光軸方
向および前記記録媒体に予め形成されている案内溝また
は信号マーク列を横切る方向に移動させる対物レンズ移
動機構と、前記対物レンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼ
け検出系と、前記記録媒体の前記対物レンズに最も近接
して設けられる透明樹脂層の厚みのムラを検出する厚み
ムラ検出系と、この厚みムラ検出系により検出された前
記記録媒体の前記透明樹脂層の厚みの変化に基づいて、
前記光源から前記対物レンズに入射される光の結像特性
を変化させる厚みムラ補正機構と、を有することを特徴
とする光ヘッド装置を有し、前記焦点ぼけ検出系により
検出された焦点ぼけ検出信号を用いて、前記対物レンズ
の焦点ぼけ補正制御を行うとともに、焦点ぼけ補正制御
時における前記厚みムラ検出系により検出される前記厚
みムラ検出信号を用いて、前記透明樹脂層の厚みムラを
検出し、前記透明樹脂層の厚みムラの影響を除去しなが
ら前記対物レンズの焦点ぼけの影響を除去し、前記記録
媒体の記録層に記録されている情報を再生し、もしくは
前記記録媒体に情報を記録する情報記録再生装置を提供
するものである。

【００１４】さらにまた、この発明は、所定の波長の光
を供給する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録
層に集光する対物レンズと、この対物レンズを、光軸方
向および前記記録媒体に予め形成されている案内溝また
は信号マーク列を横切る方向に移動させる対物レンズ移
動機構と、前記対物レンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼ
け検出系と、前記記録媒体の前記対物レンズに最も近接
して設けられる透明樹脂層の厚みのムラを検出する厚み
ムラ検出系と、この厚みムラ検出系により検出された前
記記録媒体の前記透明樹脂層の厚みの変化に基づいて、
前記光源から前記対物レンズに入射される光の結像特性
を変化させる厚みムラ補正機構と、を有することを特徴
とする光ヘッド装置を有し、前記焦点ぼけ検出系により
検出された焦点ぼけ検出信号を用いて、前記透明樹脂層
の厚みムラを検出し、前記透明樹脂層の厚みムラの影響
を除去しながら前記対物レンズの焦点ぼけの影響を除去
し、前記記録媒体の記録層に記録されている情報を再生
し、もしくは前記記録媒体に情報を記録する情報記録再
生方法を提供するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について、詳細に説明する。

【００１６】図１は、この発明の光ヘッド装置およびそ
の光ヘッド装置が組み込まれる情報記録再生装置の基本
構造を説明する概略図である。

【００１７】図１に示される通り、この発明の光ヘッド
装置およびその光ヘッド装置が組み込まれる情報記録再
生装置１は、所定の波長のレーザ光を出射するレーザ素
子２、レーザ素子２から出射されたレーザ光を、情報記
録媒体、たとえば片面に２層の記録層が設けられ、高密
度記録の可能な光ディスク３の任意の記録層に集光する
対物レンズ４および光ディスク３の任意の記録層と対物
レンズ４との間の距離が対物レンズ４に固有の焦点距離
に一致するように、対物レンズ４の位置を変化させる焦
点ぼけ補正用コイル５等からなる。

【００１８】レーザ素子２と対物レンズ４との間には、
光ディスク３のレーザ光が入射する側に設けられる表面
カバー層３ａの厚みムラ（球面収差）の影響を補正する
厚みムラ（球面収差）補正機構１０１が設けられてい
る。

【００１９】厚みムラ（球面収差）補正機構１０１は、
光ディスク３とレーザ素子２との間に設けられ、レーザ
素子２から光ディスク３に向かうレーザ光と光ディスク
３の任意の記録層で反射されたレーザ光を分離するビー
ムスプリッタ６で分離された光ディスク３の任意の記録
面で反射されたレーザ光から、対物レンズ４の位置のず
れである焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出系１０２が検
出する焦点ぼけ成分に含まれる光ディスク３のカバー層
３ａの厚みムラ（球面収差）の成分を取り出す厚みムラ
（球面収差）検出系１０３により検出された厚みムラ成
分に基づいて、対物レンズ４に入射されるレーザ光の状
態を、厚みムラ（球面収差）哀異場合の状態に近づける
ものである。なお、焦点ぼけ検出系１０２により検出さ
れた焦点ぼけに対応して、焦点ぼけ補正回路１０５によ
り、対物レンズ４の位置が独立に制御される。

【００２０】図１に示すように、厚みムラ検出（球面収
差検出）の原理では、焦点ぼけ補正が完全に行われた状
態（合焦時）にのみ、厚みムラ検出（球面収差検出）信
号が得られる。このことは、非常に高い精度で焦点ぼけ
を検出する必要があることを示し、その要求を満足する
ため、レーザ光のスポット断面の全てを用いて、焦点ぼ
けを検出する（但し、焦点ぼけの検出に、ナイフエッジ
法を用いる場合には、最も検出精度が高く安定する光軸
中心近傍を含む直線で分割して抜き出した半分の検出光
を用いて焦点ぼけ検出を行う）ことで、レーザ光が多量
の球面収差成分を含んでいる場合でも、非常に安定に、
しかも精度良く、焦点ぼけを検出可能にしている。

【００２１】図２は、図１に示した光ヘッド装置および
その光ヘッド装置を有する情報記録再生装置（以下、光
ディスク装置と称する）の構成の一例を、より具体的に
説明する概略図である。

【００２２】図２に示すように、情報記録媒体すなわち
光ディスク３の任意の記録層に情報を記録し、光ディス
ク３から情報を再生する光ディスク装置１０は、光ディ
スク３の所定の情報記録層３ｄまたは３ｂに、光源であ
るレーザ装置１１からのレーザ光１２を照射し、光ディ
スク３の任意の情報記録層３ｄまたは３ｂで反射された
レーザ光１２´を受光して、光ディスク３に記録されて
いる情報を再生する。また、光ディスク３に情報を記録
する際には、光ディスク３の任意の情報記録層に、記録
すべきデータ（情報）に基づいて、レーザ装置１１に供
給されるレーザ駆動電流の大きさが変化されることによ
り発光強度（光強度）が断続的に変化されたレーザ光
が、照射される。なお、光ディスク３への情報の記録お
よび光ディスク３からの情報の再生については、後段に
詳細に説明する。また、図示しないが、光ディスク３の
情報記録層３ｄおよび３ｂには、情報が記録される際の
ガイドとなる案内溝または既に記録された情報である信
号マーク列が形成されていることはいうまでもない。

【００２３】図２に示した光ディスク装置１０におい
て、レーザ装置１１から出射されたレーザ光１２は、コ
リメートレンズ１３によりコリメートされて、偏向ビー
ムスプリッタ１４に入射され、光ディスク３に向けてそ
のまま通過する。偏向ビームスプリッタ１４を通過した
レーザ光１２は、λ／４板１５、厚みムラ補正用凹レン
ズ１６および厚みムラ補正用凸レンズ１７を順に通過し
て、対物レンズ１９に案内される。なお、厚みムラ補正
用凸レンズ１７は、厚みムラ補正用凸レンズ駆動コイル
１８により、光軸方向に、移動可能に形成されている。
また、対物レンズ１９は、焦点ぼけ補正用コイル（フォ
ーカスコイル）２０およびトラックずれ補正用コイル
（トラックコイル）２１により、光軸方向および光ディ
スク３に予め形成されている図示しないトラック（案内
溝）または信号マーク列を横切る方向のそれぞれの方向
に、独立して移動可能に形成されている。

【００２４】対物レンズ１９に案内されたレーザ光１２
は、対物レンズ１９により所定の集束性が与えられ、光
ディスク３の所定の記録層に集光される。なお、光ディ
スク（情報記録媒体）３は、基板３ｅの一方の面に、基
板３ｅに近接して設けられる（基板寄り）記録層または
光反射層３ｄ、レーザ光１２の波長に透明なスペース層
３ｃ，基板３ｅおよび基板寄り記録層または光反射層３
ｄから離れた（カバー層寄り）記録層または光反射層３
ｂ，および透明保護層（光照射側カバー層）３ａが順に
積層されたものである。

【００２５】対物レンズ１９により光ディスク３の任意
の記録層（または光反射層）３ｄと３ｂのいずれか一方
に集光されたレーザ光１２は、情報の記録時には、記録
層の相の特性を変化させ、集光された記録層に記録マー
ク（ピット）を形成する一方で、僅かに生じた反射レー
ザ光１２´が対物レンズ１９に戻される。一方、情報の
再生時には、記録層の状態に応じて光強度が変化され
て、再生レーザ光（反射レーザ光）１２´対物レンズ１
９に戻される。なお、再生レーザ光１２´および反射レ
ーザ光１２´のそれぞれは、以下に説明する信号再生系
では、実質的に同様に取り扱われるので、以降、再生レ
ーザ光１２´として説明を続ける。

【００２６】対物レンズ１９に戻された再生レーザ光１
２は、厚みムラ補正用凸レンズ１７、厚みムラ補正用凹
レンズ１６およびλ／４板１５を通って、偏光ビームス
プリッタ１４に戻され、偏光ビームスプリッタ１４によ
り、レーザ装置１１から対物レンズ１９（光ディスク
３）へ向かうレーザ光１２と分離される。

【００２７】偏光ビームスプリッタ１４によりレーザ光
１２から分離された再生レーザ光１２´は、ハーフプリ
ズム２２により、概ね１／２ずつに分離される。

【００２８】分離された一方の再生レーザ光１２´は、
球面レンズ２３で所定の集束性が与えられた後、引き続
いて設けられるシリンドリカルレンズ２４により、光軸
に直交する方向（レーザ光１２´の断面）に関して、所
定の結像特性が与えられて、焦点ぼけおよびトラックず
れの検出に用いられる第１の光検出器２５の受光面に結
像される。なお、第１の光検出器２５は、光軸を通り互
いに直交する２直線により分割された４つの受光領域２
５ａ，２５ｂ，２５ｃおよび２５ｄを有する４分割検出
器である。また、図１においては、受光面のパターンを
説明するため、分離された再生レーザ光１２´が結像さ
れた状態を平面方向とした参考図を一体に表示してい
る。

【００２９】分離された残りの再生レーザ光１２´は、
所定の回折パターンが形成されているホログラム素子２
６および球面収差の検出を容易とするための増感用フィ
ルタ２７を順に通過され、球面レンズ２８により所定の
集束性が与えられて、第２の光検出器２９の受光面に結
像される。なお、第２の光検出器２９は、光軸と直交す
る任意の一方向に、ホログラム素子２６を通過した０次
光と±１次光とを受光可能に、３つの受光領域２９ａ，
２９ｂおよび２９ｃが直列に配置された検出器である。
また、図１においては、受光面のパターンを説明するた
め、分離された再生レーザ光１２´が結像された状態を
平面方向とした参考図を一体に表示している。

【００３０】なお、球面レンズ２３とシリンドリカルレ
ンズ２４と第１の光検出器２５からなる光学系部分が図
１における焦点ぼけ検出系１０２に対応し、ホログラム
素子２６と球面収差検出用の増感フィルタ２７と球面レ
ンズ２８と第２の光検出器２９からなる光学系部分が図
１に示した厚みムラ（球面収差）検出系１０３に対応し
ている。

【００３１】また、厚みムラ補正用凹レンズ１６と厚み
ムラ補正用凸レンズ１７と厚みムラ補正凸レンズ駆動コ
イル１８からなる光学系部分が図１の厚みムラ（球面収
差）補正機構１０１に対応し、厚みムラ補正凸レンズ駆
動コイル１８に、図１で説明した球面収差補正回路１０
４から、所定の大きさおよび極性の電流が供給されるこ
とで、厚みムラ補正用凸レンズ１７が移動されて厚みム
ラ補正用凸レンズ１７と厚みムラ補正用凹レンズ１６と
の間の距離が変化され、球面収差（光ディスク３のカバ
ー層３ａの厚みムラ）の影響を補正することができる。

【００３２】第１の光検出器（焦点ぼけおよびトラック
ずれ検出用）２５に結像された再生レーザ光１２´は、
４つの受光領域２５ａ，２５ｂ，２５ｃおよび２５ｄの
それぞれにより、照射されたレーザ光１２´の光強度に
対応した電気信号（電流）に変換され、それぞれの受光
領域に接続されているプリアンプ４１（２５ａ対応）、
４２（２５ｂ対応）、４３（２５ｃ対応）および４４
（２５ｄ対応）により、電圧値に変換される。

【００３３】各プリアンプ４１ないし４４の出力は、プ
リアンプ４１の出力と４３の出力とを加算する加算器７
１、プリアンプ４２の出力と４４の出力とを加算する加
算器７２、プリアンプ４２の出力と４３の出力とを加算
する加算器７３、プリアンプ４１の出力と４４の出力と
を加算する加算器７４のそれぞれに入力される。

【００３４】加算器７１の出力と加算器７２の出力は、
対物レンズ１９の焦点ぼけの補正に利用される焦点ぼけ
補正用コイル２０に供給されるべき焦点ぼけ制御信号を
生成するために減算器８１で減算され、ゲイン・帯域設
定回路８２で、所定のレベルに増幅（希に減衰）された
のち所定の帯域が設定され、位相補償回路８３で位相が
補償されたのちスイッチ８４により、所定のタイミング
で、加算器８５に出力される。

【００３５】加算器８５に供給された（ゲインと帯域が
設定され、位相補償された）信号は、基準電圧発生部８
６から供給される基準電圧と加算され、増幅器８７によ
り所定の大きさに増幅されて、スイッチ８４により設定
されるタイミングで、フォーカスコイル２０に供給され
る。

【００３６】加算器７３の出力と加算器７４の出力は、
対物レンズ１９のトラックずれ補正のために、トラック
すれ補正用コイル２１に供給されるべきトラックずれ制
御信号を生成するために、減算器７５で減算され、ゲイ
ン・帯域設定回路７６で、所定のレベルに増幅（希に減
衰）されたのち所定の帯域が設定され、位相補償回路７
７で位相が補償されたのち、増幅器７８により、所定の
大きさに増幅されて、トラックコイル２１に供給され
る。

【００３７】なお、加算器７３の出力と加算器７４の出
力は、再生信号を得るために、さらに加算器９１で加算
され、再生信号処理回路９２に供給される。

【００３８】第２の光検出器（球面収差（カバー層の厚
みムラ）検出用）２９に結像された再生レーザ光１２´
は、０次光を受光する受光領域２９ａおよび±１次光を
受光する２９ｂ，２９ｃのそれぞれにより、照射された
レーザ光１２´の光強度に対応した電気信号（電流）に
変換され、それぞれの受光領域に接続されているプリア
ンプ３１（２９ｂ対応）、３２（２９ａ対応）および３
３（２９ｃ対応）により、電圧値に変換される。

【００３９】プリアンプ３１の出力とプリアンプ３３の
出力は、それぞれ減算器５０と加算する加算器５１に供
給され、±０次光により得られた電圧信号の差信号と和
信号とが生成される。

【００４０】減算器５０により得られた差信号は、ゲイ
ン・帯域設定回路５２により所定のゲインに増幅（希に
減衰）されたのち所定の帯域が設定され、位相補償回路
５３で位相が補償されたのちスイッチ５４により、所定
のタイミングで、加算器５５に出力される。

【００４１】加算器５５に供給された（ゲインと帯域が
設定され、位相補償された）差信号は、基準電圧発生部
５６から供給される基準電圧と加算され、増幅器５７に
より所定の大きさに増幅されて、スイッチ５４により設
定されるタイミングで、厚みムラ補正用凸レンズ駆動コ
イル１８に供給される。

【００４２】加算器５１により得られた和信号は、和信
号が±１次光に基づく強度を有することにより、和信号
と比較可能とするためにプリアンプ３２からの出力が減
衰器５８で所定のレベルに減衰された０次光が光電変換
された信号と、比較器５９で比較される。この比較器５
９の出力は、記録層間異常飛び検出信号（後述）６０と
して利用される。

【００４３】次に、図３を用いて、光ディスク（情報記
録媒体）３の（カバー層寄り）記録層３ｂにレーザ光１
２が集光している状態で、透明保護層３ａの厚みが変化
した時に生じる現象について説明する。

【００４４】対物レンズ１９は、透明保護層（カバー
層）３ａの厚みが理想の厚みの時に、最も集光（最小錯
乱円がカバー層の深度に一致）するように設計されてい
る。

【００４５】透明保護層３ａの厚みが理想時より薄くな
ると球面収差が発生し、図３に示すように、対物レンズ
１９の外側を通過するレーザ光１２は、内側を通過する
レーザ光１２よりも光軸方向の手前側に集光する。従っ
て、最小錯乱円の位置（光軸方向でレーザ光１２のスポ
ット断面における光強度（中心強度）が最も大きくなる
位置）は、球面収差がない時に比較してδだけ手前に移
動する。逆に、透明保護層３ａの厚みが理想時より厚く
なると、最小錯乱円の位置は、図３とは逆の方向（光軸
方向の奥側）に移動する。

【００４６】なお、透明保護層３ａの厚みが変化する時
だけでなく、対物レンズ１９の（基板寄り）記録層３ｄ
と（カバー層寄り）層３ｂとの層間（３ｄ−３ｂ間）の
移動時に、例えば（カバー層寄り）記録層３ｂに集光し
ている状態で球面収差が０になるように対物レンズ１９
の位置を補正した後、レーザ光１２のスポットを（基板
寄り）記録層３ｄに移動させた時も、同様な現象が起き
る。

【００４７】透明保護層３ａの厚みの変化量が理想時に
対して比較的小さい場合には、理想時からの厚みの変化
量と図３に示した移動距離δは、近似的に比例関係と見
なすことができる。

【００４８】本発明は、上述の最小錯乱円の移動距離δ
とその方向を検出して、透明保護層３ａの厚みの変化に
伴って発生する球面収差量もしくはレーザ光１２のスポ
ット断面（集光スポット）が記録層３ｂ，３ｄ間を移動
された際に生じる球面収差量を、高速に検出するもので
ある。

【００４９】すなわち、本発明は、球面収差が発生した
時に生じる光軸方向での最小錯乱円位置（中心強度が最
大となる位置）のずれを利用して、球面収差量と球面収
差の方向を検出することを特徴とする。なお、特開２０
００−１７１３４６等に示される従来技術においては、
従来の問題点の欄で前にで説明したように、検出光の一
部のみを用いて焦点ぼけ検出を行うために、焦点ぼけ検
出精度が低下し、焦点ぼけ検出が不安定になる。

【００５０】図２に示した通り、本発明では、再生レー
ザ光１２´の全てを第１の光検出器２５で受光し、再生
レーザ光１２´の全てを焦点ぼけ検出に利用するので、
再生レーザ光１２´に球面収差成分が多量に含まれたと
しても、安定かつ精度良く、焦点ぼけを検出できる。

【００５１】また、図２に示したように、ホログラム素
子２６を用い、再生レーザ光１２´の光軸に沿った方向
の回折光が集光される位置を、所定量シフトしたので、
球面レンズ２８を通過して所定の集束性が与えられた再
生レーザ光１２´は、ホログラム素子２６の働きによ
り、＋１次の回折光は、第２の光検出器２９の受光面の
後方に、−１次の回折光は、第２の光検出器２９の受光
面の前方に、それぞれ、集光される。換言すると、第２
の光検出器２９は、ホログラム素子２６を通った０次光
が集光される位置であって、ホログラム素子２６により
生成された±１次光が光軸に沿った方向で集光される際
に、再生レーザ光１２´が集光される位置から見て対照
的となる位置に、配置されている。これにより、第２の
光検出器２９に結像された再生レーザ光１２´の０次光
がサイズの小さな集光スポット１２ａとして、＋１次光
および−１次光が０次光によるスポット１２ａよりもサ
イズの大きなスポット１２ｂ，１２ｃとして、それぞれ
第２の光検出器２９の受光面の所定の位置に結像され
る。

【００５２】図２に示すように、第２の光検出器２９内
の光検出セル２９ａ，２９ｂおよび２９ｃにより、それ
ぞれの光検出セルに照射された０次光スポット１２ａ，
±１次光スポット１２ｂ，１２ｃの光量が検出される。
また、±１次光スポット１２ｂ，１２ｃを検出するため
の光検出セル２９ｂおよび２９ｃは、それぞれ、光スポ
ット１２ｂ，１２ｃの中心部のみを検出可能で、それぞ
れの光スポット１２ｂ，１２ｃの中心の光強度を検出す
るものである。なお、情報記憶媒体３のトラック方向
（円周方向）が第２の光検出器２９に投影される方向
は、図２における紙面の上下方向であり、光検出セル２
９ｂ，２９ｃの長手方向をトラック方向と直交させるこ
とにより、情報記憶媒体上３の図示しないプリグルーブ
で反射された光に含まれる回折パターンの影響を受けに
くくしている。

【００５３】より詳細には、球面収差を検出する具体的
な方法として、レーザ光１２の光軸に沿った方向での異
なる２ヶ所（以下に説明する図４のＡ点とＢ点）におい
て、ホログラム素子２６を用いて２つに分離したレーザ
光１２の一部である２つの光スポット（±１次光スポッ
ト）１２ｂ，１２ｃのそれぞれの中心強度、または光ス
ポット１２ｂおよび光スポット１２ｃのそれぞれの輝度
分布の状態、または光スポット１２ｂと１２ｃのそれぞ
れのスポットサイズの少なくとも１つを比較することを
特徴とする。すなわち、±１次光スポット１２ｂと１２
ｃの中心強度、輝度分布あるいはスポットサイズのいず
れかを比較することにより、透明保護層（カバー層）３
ａの厚みムラに起因する球面収差の大きさ（量）と球面
収差方向を検出している。

【００５４】図４は、検出光学系の光軸に沿った方向に
おいて、球面レンズ２８による集束位置すなわち最小錯
乱円の移動が生じた際の最小錯乱円の移動位置と対応す
る各位置でのレーザ光１２の光スポットの光強度の変化
を説明する概略図である。

【００５５】図４において、「０」の位置が球面収差が
ない状態の０次光に対する第２の光検出器２９の０次光
検出セル２９ａの位置を、「Ａ」の位置が＋１次光に対
する光検出セル２９ｂの位置を、「Ｂ」が−１次光に対
する光検出セル２９ｃの位置を、それぞれ、示してい
る。

【００５６】図４から明らかなように、球面収差がない
状態すなわち曲線αでは、「Ａ」の位置と「Ｂ」の位置
のそれぞれで、±１次光の中心強度が一致するが、曲線
βに示すように、わずかに球面収差が発生した場合に
は、「Ｂ」の位置での中心強度が「Ａ」の位置の中心強
度よりも大きくなる。この中心強度の差が減算器５０に
より求められる。

【００５７】なお、球面レンズ２８の焦点が、例えばカ
バー層寄りの記録層３ｂに合わせられている状態で、例
えば外乱等の影響により、レーザ光１２のスポットが記
録層３ｄへずれるような大きな変化が生じる（記録層間
の異常飛びが発生する）と、曲線γに示すように、球面
収差の大きさが大幅に増大されるので、「Ａ」の位置お
よび「Ｂ」の位置の双方で、検出光量が大幅に低下す
る。

【００５８】すなわち、記録層間の異常飛びが発生した
場合には、第２の光検出器２９の光検出セル２９ｂ，２
９ｃで検出される光量の合計が大幅に低下するので、図
２に示した加算器５１の出力信号が大きく低下する。一
方、光検出セル２９ａに照射されるレーザ光１２ａの光
量低下は、記録層間の異常飛びが発生したとしても、わ
ずかであるため、減衰器５８の出力信号は、それほど変
化しない。そのため、両者の差異を、比較器５９により
検出することで、記録層３ｄ−３ｂ間異常飛び検出信号
６０を得ることができる。

【００５９】次に、ホログラム素子２６を用いて生成さ
せる±１次光の光軸に沿った方向での移動量（図４にお
ける距離Ａ０と距離Ｂ０）の最適な範囲について説明す
る。

【００６０】始めに、図５を用いて、検出特性を検討す
る場合の検討モデルについて説明する。

【００６１】図２において、レーザ装置１１から出射し
たレーザ光１２は、図５の左側に示すように、コリメー
トレンズ１３と対物レンズ１９を通過して、光ディスク
３のカバー層寄り記録層３ｂあるいは基板寄り記録層３
ｄ上に集光される。一方、光ディスクのカバー層寄り記
録層３ｂまたは基板寄り記録層３ｄで反射された再生レ
ーザ光１２´は、図５の右側に示すように、対物レンズ
１９および球面レンズ２８を順に通過して所定の結像特
性が与えられて、第２の光検出器２９上に照射される。

【００６２】検出系の横倍率をＭとすると、記録層に向
かうレーザ光１２に作用する対物レンズ１９と反射され
たレーザ光１２´に作用する球面レンズ２８との間でレ
ーザ光の光路が平行光状態である場合には、横倍率Ｍ
は、球面レンズ２８の焦点距離と対物レンズ１９の焦点
距離の比率で与えられる。また、同じ光学系で、縦倍率
は、Ｍ^２で与えられる。

【００６３】図３を用いて前に説明したように、透明保
護層３ａに厚みムラδｔが発生すると、光ディスク３の
記録層３ｂまたは３ｄ上に対物レンズ１９により集束さ
れるレーザ光１２の最小錯乱円の位置は、δだけずれ
る。しかし、記録層３ｂまたは３ｄで反射された後に対
物レンズ１９に戻される検出用レーザ光１２は、もう一
度透明保護層３ａの厚みムラδｔの影響を受ける。従っ
て、第２の光検出器２９に結像されるレーザ光１２´の
最小錯乱円の位置ずれ量ζは、対物レンズ１９と光ディ
スク３との間の往復分の２倍に縦倍率を掛けた値とし
て、 ζ＝４Ｍ^２δ （１）で示される。

【００６４】対物レンズ１９の開口数をＮＡ、透明保護
層３ａの屈折率をｎ、焦点ぼけ量をδｚとすると、焦点
ぼけ量δｚと透明保護層３ａの厚みムラ発生時のデフォ
ーカス係数ω_２０および球面収差係数ω_４０は、（２）
式および（３）に示すように、

【数１】および

【数２】で与えられる。

【００６５】ここで、（２）式のδｚの値を（１）のδ
に代入すると、 ζ＝８ω_２０（Ｍ／ＮＡ）^２（４）が得られる。

【００６６】また、レーザ光１２の波長をλとしたと
き、焦点ぼけ量δｚに対応した球面収差係数ω_２０の値
に対するレーザ光１２のスポット中心強度の変化は、H.
Andoet. al. : Jpn J. Appl. Phys. Vol. 32 (1993) P
t. 1, No. 11B p. 5272に記載されている（１０）式
（ここでは、識別のため（Ｍ１０）式と表記する）で、
η＝０と置いたときの式、

【数３】ｋ＝２π／λ （６）で表される。

【００６７】ここで、σは、σは、図５の左側である送
光系で、対物レンズ１９に入射するレーザ光１２の断面
強度分布をガウス分布と仮定した時に、中心に対してｅ
^−２となる場所でのレーザ光１２のスポット直径の値と
対物レンズ１９の直径との比率（Ａ／Ｗ値：Ａは開口の
大きさ、Ｗはスポット径を表す）を意味している。

【００６８】図６は、（５）式の計算結果を示すグラフ
である。

【００６９】図６から明らかなように、焦点ぼけ量（デ
フォーカス量）δｚに対応した収差係数ω_２０に対する
中心強度の変化が激しい領域は、中心強度が０．２から
０．８の範囲となる。

【００７０】中心強度が０．２になる焦点ぼけ量δｚに
対応したデフォーカス係数（収差係数）ω_２０は、σ＝
０の時に、０．６４λ、σ＝０．８の時に、０．６５と
なる。一方、中心強度が０．８になる焦点ぼけ量δｚに
対応したデフォーカス（収差）係数ω_２０は、σ＝０の
時およびσ＝０．８の時のいずれも０．２６λとなる。

【００７１】従って、（４）式を利用すると、対物レン
ズ１９によるレーザ光１２の集光点から第２の光検出器
２９までの距離（図４におけるＡＯの距離とＢＯの距
離）の最適な範囲は、 ζ ≦ ５.２λ（Ｍ／ＮＡ）^２（７）および ζ ≧ ２.１λ（Ｍ／ＮＡ）^２（８）で与えられる。

【００７２】上述した通り、本発明の透明保護層３ａの
厚みムラ検出（球面収差の検出）の原理は、透明保護層
３ａの厚みムラを検出するための検出光学系とは別に、
焦点ぼけ検出光学系（図１で、球面レンズ２３とシリン
ドリカルレンズ２４と第１の光検出器２５で構成される
部分）を用意し、焦点ぼけ補正制御が実施された状態
（合焦時）の厚みムラ検出系（球面収差の検出系）の検
出信号を利用して、厚みムラ（球面収差）に起因する出
力を補正することを特徴としている。

【００７３】次に、図２に示した球面収差の検出のため
の増感用フィルタの構造と増感原理について説明する。

【００７４】球面収差検出の増感用フィルタ２７は、再
生レーザ光１２´の断面を少なくとも２つに分割〔光の
光路断面で領域分割することを“波面分割”と一般に呼
んでいる〕し、波面分割した光の一部に対して、ｉ）透過光量、または ii）位相特性のいずれか一方あるいは両方を変化させて、球面収差を
検出する際の実際の感度を増感するものである。このよ
うに、増感用フィルタ２７を用いることで、球面収差検
出特性を増感させることは、今まで説明した本発明の考
案内容とは別の独立した発明内容（本発明の独自の特
徴）を意味している。

【００７５】以下、増感の原理について、詳細に説明す
る。

【００７６】図３を用いて前に説明した通り、球面収差
が発生すると、対物レンズ１９に戻された再生レーザ光
１２´の断面スポットは、光軸中心（光軸を含む所定半
径の領域）の成分よりも外側を通過する成分が、内側す
なわち光軸を含む領域を通過する成分よりも、手前側に
集光する（図７（ａ）に、図７（ｂ）との比較を容易と
するためにもう一度表示している）。この現象を利用し
て、図７（ｂ）に示すように、対物レンズ１９に入射す
る再生レーザ光１２´の断面スポットのうちの光軸中心
から半径ｒまでを遮光すると、最小錯乱円の位置が、δ
からεまで移動する。

【００７７】本発明は、最小錯乱円の位置が図７（ａ）
および図７（ｂ）から理解される通り、δからεまで移
動（増加）する量を利用して、球面収差を検出する際の
検出特性を増感するものである。

【００７８】最も球面収差検出が増加するｒの条件を、
特性解析により検討するため、前に説明した図５との比
較が容易な図８を計算モデルに用いる。

【００７９】例えば、図２に示した光ディスク装置１０
において、図５に示すように、透明保護層３ａの厚みが
δｔだけ変化することで、レーザ光１２が対物レンズ１
９と記録層３ｄとの間を往復されることで、２δｔに相
当する球面収差が発生する。

【００８０】その後、検出光学系の球面レンズ２８に入
射する手前で球面収差検出の増感用フィルタ２７を通過
し、レーザ光１２の特性が一部変化される。

【００８１】この球面収差が発生する場所とレーザ光１
２の特性が変化される部分を、図８に示すように、レー
ザ光１２が対物レンズ１９に入射する直前部分に集中さ
せ、球面収差がありしかも増感フィルタとして機能する
「疑似球面収差発生＋増感用フィルタ機能付加素子１２
７」を考える。

【００８２】図８において、レーザ光１２が「疑似球面
収差発生＋増感用フィルタ機能付加素子１２７」を通過
した以降は、透明保護層３ａの厚みは、理想状態を維持
するとし、光ディスク３内の集光スポット特性を、横倍
率Ｍの検出光学系で拡大すると、図５に示した第２の光
検出器２９の検出特性と、解析用の計算モデルである図
８の第２の光検出器１２９での検出特性は、一致する。
なお、図８に示すモデルの拡大特性（倍率）は、（１）
式により、容易に換算できる。

【００８３】図７では、対物レンズ１９へ入射するレー
ザ光に対して、光軸中心から半径ｒの位置まで遮光した
増感用フィルタの例を示したが、図８では、「疑似球面
収差発生＋増感用フィルタ機能付加素子１２７」の増感
部の特性として、対物レンズ１９への入射するレーザ光
に対して、半径ｂと半径ａの円周を境界領域として、同
心円状に３領域に波面分割し、半径ｂと半径ａに囲まれ
たリング領域部分のみに対して透過光量の減衰と位相変
化を与えた場合の中心強度が最大となる場所の位置εの
変化を解析する。

【００８４】半径ｂと半径ａに囲まれたリング領域部分
のみに対して透過光量の減衰と位相変化を与える光学素
子を光学の特定分野でアポタイザと呼んでいるので、図
８に示した「疑似球面収差発生＋増感用フィルタ機能付
加素子１２７」における球面収差検出の増感用フィルタ
として機能する部分を、以降「アポタイザ」と呼んで説
明する。

【００８５】また、以下の計算において引用される（Ａ
−１）式から（Ａ−15）式は、H. Ando : Jpn. J. App
l. Phys. Vol. 38 (1999) Pt.1 No. 2A p. 764のAppend
ix Aに記載されている各式を引用した式であるから、後
段に開示するのみとし、導出のための詳細な説明は、省
略する。

【００８６】対物レンズ１９の瞳面上の座標を（Ｘ，
Ｙ）とし、光ディスク３上の集光面での座標を（ｘ，
ｙ）と定義する。集光スポットの複素振幅分布Ｇ（ｘ，
ｙ）は、対物レンズ１９の瞳面の瞳関数ｇ（Ｘ，Ｙ）に
対するフーリエ変換の関係にあるので、Ｐ_０を、対物レ
ンズ１９の瞳面上でのフーリエ積分の範囲を示し、αを
規格化定数とし、ｆを対物レンズ１９の焦点距離、ＮＡ
を対物レンズ１９の開口数とすると、レーザ光１２の波
長がλで示されるとき、Ｇ（ｘ，ｙ）＝ αＦ｛ｇ（Ｘ，Ｙ）｝_Ｐ０（２−１）と記述できる。対物レンズ１９へ入射するレーザ光の
強度分布をガウス分布として近似し、Ｘ軸方向のＡ／Ｗ
値を、σｘ（＝（Ａ／Ｗ）_Ｘ）、Ｙ軸方向におけるＡ／
Ｗ値を、σｙ（＝（Ａ／Ｗ）_Ｙ）とし、対物レンズ１９
のレンズシフトによる中心強度のずれ量をＸ_０とする
と、

【数４】で表すことができる。但し、（２−２）式では、Ｘ
_０を、Ｘ_０ ^２≒０と近似できる程度に十分小さいと見な
している。

【００８７】上述した直交座標系表示を、ｒ＝（Ｘ^２＋Ｙ^２）^１／２／（ｆＮＡ）（２−３） φ＝tan^−１（Ｙ／Ｘ）（２−４） ρ＝ＮＡ（Ｘ^２＋Ｙ^２）^１／２／λ （２−５） φ＝tan^−１（ｙ／ｘ）（２−６）を用いて極座標系に変換すると、

【数５】および、

【数６】となる。

【００８８】ここで、

【数７】を用いると、（２−２）式は、

【数８】と変形される。

【００８９】上述した条件に、さらに波面収差ω（ｒ，
φ）が生じた時の対物レンズ１９の瞳面の瞳関数は、
（２−10）式に対して、

【数９】ｋ＝２π／λ （２−12）と定式化される。

【００９０】なお、光ディスク光学系では、波面収差ω
（ｒ，φ）を多項式展開して、４次以下の項までを考え
るとき、球面収差ωｓを、デフォーカスωｄを、 ωｄ（ｒ，φ）＝ω_２０ｒ^２（２−14）として、検討の対象とすることが好ましい。

【００９１】上述した（２−13）式において、Ｑは、移
動定理において、中心強度が最大になる最適値を意味し
ている。また、同（２−13）式において、Ｒは、位相項
であり、中心強度に影響は及ぼさないが集光スポットの
複素振幅分布における実部と虚部との配合比に影響を与
える。

【００９２】極座標系におけるフーリエ変換は、ヘンケ
ルの変換式が適用され、（２−１）式に対して、と表記される。

【００９３】（２−11）式を、

【数１０】と変形し、（２−16）式を（２−15）式に代入すると共
に集光スポット振幅分布Ｇｔ（ρ，φ）を、Ｇｏ（ρ，φ）：従来光学系の無収差時の集光スポット
振幅分布、およびＧｗ（ρ，φ）：従来光学系の集光スポット振幅分布に
及ぼす収差項、とし、Ｇｔ（ρ，φ）＝Ｇｏ（ρ，φ）＋Ｇｗ（ρ，φ）（２−17）と表現すると、

【数１１】および、

【数１２】となる。

【００９４】また、（２−19）式のｅ
^{−ｉｋω（ｒ，φ）}に対して、オイラーの公式

【数１３】を適用すると、（２−19）式は、

【数１４】と変形される。

【００９５】なお、σ，σ₋，Δ_ＯＬのそれぞれの値が
１より小さな値（１＞σ，１＞σ₋，１＞Δ_ＯＬ）を取
る時には、（２−18）式および（２−19）式に対して、

【数１５】の近似式を適用し、さらに、σ₋とΔ_ＯＬの値が１より
も充分小さくなる時（１＞σ₋，１＞Δ_ＯＬ）は、

【数１６】と見なして計算を行う。

【００９６】また、波面収差ω（ｒ，φ）の値が１より
充分小さい時（１＞ｋω）は、（２−19）式に対し、

【数１７】を適用して近似する。

【００９７】アポタイザのリング領域の内周半径値をｂ
（図７（ｂ）の「ｒ」に対応）、外周半径値をａ（図７
（ａ）の「１」に対応）とし、リング領域内の複素透過
振幅値をＴで表すとき、Ｔの値の設定条件を変えること
で、任意の形状（タイプ）のアポタイザを得ることがで
きる。

【００９８】すなわち、（Ａ）：Ｔが、Ｔ＝０であれば、“完全遮光形のアポタ
イザ”が、（Ｂ）：Ｔが、Ｔ＝−１であれば、λ／２だけ位相がシ
フトした“位相形アポタイザ”が、（Ｃ）：Ｔが、１＞Ｔ＞０であれば、透過光量
を低下させる“光量減衰形アポタイザ”が、（Ｄ）：Ｔが、Ｔ＝ｔｅ^ｉθであれば、“一般的な位相
シフトと光量減衰を同時に発生させるアポタイザ”が、
それぞれ、定義される。

【００９９】アポタイザのリング領域を通過した光が形
成する光ディスク記録面上での集光スポットの複素振幅
分布Ｇ_ａｎｌ（ρ，φ）は、（２−18）式と同様にヘン
ケル変換により求まるが、対物レンズ１９の瞳面上での
積分範囲がリング領域Ｐ_ａｎ _ｌ内に限られる。

【０１００】すなわち、

【数１８】で定義される。

【０１０１】さらに、バビネットの定理に従えば、リン
グ状のアポタイザを通過した光による集光スポットの複
素振幅分布Ｇｔ（ρ，φ）は、（２−18）式と（３−
１）式から、により示される。

【０１０２】また、収差が発生した場合には、（２−1
7）に対応する式は、Ｇｏ（ρ，φ）を、従来の光学系
の無収差時の集光スポットの振幅分布、およびＧ_ａｎｌ
（ρ，φ）を、アポタイザのリング領域を通過した光が
無収差時に形成する集光スポット振幅分布とするとき、で表すことができる。

【０１０３】集光スポット特性に大きな影響を及ぼす重
要なパラメーターとしてピーク効率ηを、

【数１９】と定義すると、（３−４）式は、アポタイザの有無にお
ける集光スポットの中心強度比を意味する。

【０１０４】また、他の重要なパラメータとして、リン
グ領域の中央部分の半径ｃを、

【数２０】で定義する。

【０１０５】なお、無収差時の集光スポット中心強度を
「１」に規格化する。

【０１０６】すなわち、と設定する。

【０１０７】（３−６）式を（３−４）式に代入する
と、

【数２１】が得られる。

【０１０８】（２−18）式において、σ₋とΔ_ＯＬの値
が１より充分に小さい場合（１＞σ ₋，Δ_ＯＬ）には、
（Ａ−１）式と（Ａ−13）式より、

【数２２】が得られるので、（３−７）式と（３−８）式から規格
化定数αが、

【数２３】により求められる。

【０１０９】また、別の条件として、σ，σ₋，Δ_ＯＬ
の全てが比較的小さな値を取る場合には、（Ａ−５）
式、（Ａ−７）式、（Ａ−８）式および（Ａ−13）式か
ら、

【数２４】と近似される。

【０１１０】従って、（３−９）式は、

【数２５】と変形される。

【０１１１】（３−11）式を（２−18）式に代入する
と、（Ａ−13）式から、

【数２６】が導き出される。

【０１１２】この（３−12）式は、Ｍ_ｍν（ρ）は、
（Ａ−５）式で定義されるベッセル関数を含む積分定義
式を意味する。

【０１１３】さらに、（３−１）式に（２−22）式と
（３−11）式および（Ａ−14）式を適用すると、

【数２７】が得られる。

【０１１４】（３−13）式において、一般的な位相シフ
トと光量減衰とを同時に発生させるアポタイザを使用し
た場合には、Ｔは、複素数（Ｔ＝ｔｅ^ｉθ）を取る。

【０１１５】ここで、を定義し、複素数Ｔに対して（２−20）式と同様に、オ
イラーの公式を適用すると、（３−13）式は、

【数２８】と変形される。

【０１１６】特に、ρ＝０の位置（集光スポット中心振
幅位置）では、（３−７）式、（３−15）式および（Ａ
−１）式から、

【数２９】となるので、（３−16）式を（３−６）式に代入する
と、ηに関する関係式、

【数３０】が得られる。

【０１１７】特別な場合として、Ｔが実数である場合に
は、（３−６）式と（３−16）式から、

【数３１】が導かれる。

【０１１８】この（３−18）式を（３−13）式に代入す
ると、近似式

【数３２】が得られる。

【０１１９】なお、（３−12）式と（３−19）式は、σ
₋とΔ_ＯＬが１より十分に小さい（１≫σ₋，１≫Δ
_ＯＬ）ときは、

【数３３】および、

【数３４】と変形できる。

【０１２０】球面収差とデフォーカスが同時に発生した
場合の波面収差は、（２−13）式と（２−14）式から、となる。

【０１２１】ここで、とすると、（10−１）式は、 ωｓ（ｒ，φ）＝ω_４０ｒ^４＋ω_２０ｒ^２＋ω_００（10−３）と変形できる。

【０１２２】（２−10）式において、σ₋とΔ_ＯＬがと
もに１より充分に小さな値（１＞σ ₋，１＞Δ_ＯＬ）を
取る場合、（３−９）式と（10−３）式を（２−11）式
に代入し、（Ａ−13）式を用いることで、

【数３５】

【数３６】および

【数３７】が得られる。

【０１２３】また、位相シフトと光量減衰を同時に発生
させるアポタイザを使用した場合には、（２−19）式な
いし（２−21）式、（３−１）式、（３−９）式、（10−
３）式および（Ａ−14）式を用いて、

【数３８】

【数３９】および、

【数４０】を得ることができる。

【０１２４】本発明の説明では、（２−13）式に示した
「Ｑ」の値を、ω_４０とσが比較的小さな値を取る条件
の下で算出する。また、ここでは、（２−16）式に示し
た瞳関数おいて、σ₋≒０、Δ_ＯＬ≒０と見なす。

【０１２５】さらに、以下に詳細に説明するが、位相項
Ｒは、中心強度に影響を及ぼさないので、ここでは、Ｒ
＝０.０と置く。

【０１２６】（10−４）式ないし（10−９）式に、（２
−23）式、（２−24）式および（３−11）式のそれぞれ
を近似した式に（３−14）式を適用すると、（10−５）
式、（10−６）式、（10−８）および（10−９）式は、

【数４１】

【数４２】

【数４３】および

【数４４】と近似される。

【０１２７】ここで、

【数４５】

【数４６】と置くことで、

【数４７】と変形して得られた（10−16）式に、（３−14）式、
（３−16）式、（10−４）式、（10−７）式、（10−1
0）式ないし（10−13）式のそれぞれを代入し、（３−1
7）式を適用すると、

【数４８】

【数４９】

【数５０】および

【数５１】が得られる。

【０１２８】一方、（10−17）式から、「ＳＡ＞
０」の条件下で｜Ｇｔ（０，φ）^２｜が最大値を取ると
きのω_２０の値は、一意的に求まり、

【数５２】となる。

【０１２９】特に、ｋω_４０＝０のときは、（10−21）
式は、ｋω_２０＝−Ｓ_Ｃ／２Ｓ_Ａ（10−22）となる。

【０１３０】アポタイザのリング領域を通過した光に、
角度θの位相差が生じた場合には、（10−22）式で求ま
る焦点位置をずらした場所ω_２０で、集光スポットの中
心強度が最大となる。この現象に対する詳細な考察は、
後段に説明する。

【０１３１】アポタイザの形態として、Ｔが実数（遮光
形または光量減衰形もしくは位相をλ／２だけシフトさ
せる位相形アポタイザ）である場合には、sinθ≒０と
なるので、（３−18）式、（10−２）式、（10−18）
式、（10−19）式および（10−21）式の関係を利用する
と、（２−13）式のＱの値は、

【数５３】および

【数５４】で表すことができる。

【０１３２】（10−23）式ないし（10−25）式から、球
面収差が発生している時の中心強度が最大になるデフォ
ーカス位置を示すＱの値は、球面収差量に依存しないこ
とが分かる。

【０１３３】（10−23）式ないし（10−25）式から計算
したｃとσが変化した時のＱの値の変化を図９に示す。

【０１３４】図９からも明らかなように、Ｑの値は、実
質的に「１」もしくはその近傍の値をとなる。

【０１３５】図９から分かるように、アポタイザ使用時
には、σ＝０．７の条件下では、ｃ＞０.６７と０.
４４＞ｃの位置で、従来光学系（η＝１００％）と
比べてＱの値が大きくなり、０.６７＞ｃ＞０.
４４では、わずかに小さくなる。

【０１３６】また、この傾向は、ピーク効率ηが小さく
なるに従って、顕著に現れてくる。なお、σ＝０．０の
条件下では、ｃ＞０.７０と０.４５＞ｃの範囲
で、従来光学系（η＝１００％）と比べてＱの値が大き
くなり、０.７０＞ｃ＞０.４５では、わずかに
小さくなる。

【０１３７】従って、どのような条件下でも、ｃ ≦ ０.４４（９）の位置では、Ｑの値が大きくなり、０.４５ ≦ ｃ ≦ ０.６７（10）の位置で、Ｑの値が小さくなる。

【０１３８】ω_４０は、球面収差量に対応し、（２）式
が示すように、ω_２０は、球面収差発生時の情報記憶媒
体３内での中心強度最大位置のずれ量δｚを示してい
る。

【０１３９】従って、Ｑの値が従来（η＝１の時）と比
べて大きくなっている条件下で球面収差検出感度が増加
し、増感用フィルタの効果が現れることを示している。

【０１４０】なお、（３−５）式に示すように、ｃは、
リング領域の中央部の半径であり、ｂ＝０の場合もある
ので、図７（ｂ）に示したような所定の半径（ｒ）の開
口を有する球面収差検出の増感用フィルタ１２７の増感
用特性を発揮するための必要条件は、ｒ≦０.４４×２＝０.８８ｒ≦０.８８（11）となる。

【０１４１】以上をまとめると、図２に示した光ディス
ク装置１０において、球面収差を検出する際に用いる増
感用フィルタ２７の具体的な形状は、再生レーザ光１２
´のスポット断面半径を「１」とした時に、上記（11）
式を満たす範囲内でレーザ光１２´の光量を減衰でき
る、レーザ光１２´の位相特性を変化できる、もしくは
レーザ光１２´の光量を減衰するとともに位相特性を変
化させることのできる形状である。

【０１４２】球面収差検出の増感用フィルタ２７は、全
体がガラスまたは透明プラスチックの所定の厚さの透明
な板で形成され、レーザ光１２´の光量を変化させる方
法として、ＮＤフィルタと呼ばれるゼラチンまたは金属
あるいは無機材料からなる透過光量減衰膜が、部分的す
なわち（11）式を満たす範囲に、形成されたものであ
る。

【０１４３】なお、位相特性を変化する方法としては、
Ｓ_ｉＯ_２等の透明無機膜を、上記透明な板上の（11）式
を満足する範囲に形成して、局所的な凹凸を形成するこ
とが一般的である。この方法によれば、球面収差検出の
増感用フィルタ２７の厚みを局所的に変化させ、透過す
るレーザ光１２´のスポット断面内で、部分的に位相の
変化をひき起こすことで、レーザ光１２´に対する感度
を高めたと同じ結果が得られる。

【０１４４】ところで、図２に示した光ディスク装置
（図１に示した光ヘッドおよびその光ヘッドを有する情
報記録再生装置）の特徴は、高精度で、信頼性の高い焦
点ぼけ検出系１０２（図１）を用いて焦点ぼけ補正回路
１０５（図１）を動作させて、光ディスク３のカバー層
３ａの厚みのムラに起因して球面収差が発生した場合で
あっても、安定に、焦点ぼけ補正を実行させて、常に合
焦状況を確保した状態で波面収差検出系１０４（図１）
により、光ディスク３のカバー層（透明保護層）３ａの
厚みムラ、もしくは基板寄り記録層３ｄまたはカバー層
寄り記録層３ｂのいづれか一方にレーザ光を集光させる
時に生じる球面収差の状態を検出して球面収差補正機構
１０１（図１）を駆動させて、厚みムラ（球面収差）の
補正を行うことである。

【０１４５】しかし、例えば図２を例に説明すると、球
面収差を補正する目的で、厚みムラ補正用凸レンズ１７
を移動させると、送光系のレーザ光１２は、厚みムラ補
正用凸レンズ１７を通過して対物レンズ１９に入る直前
の状態では、厚みムラ補正用凸レンズ１７を移動させる
前には平行光だった状態に対して、発散光または収束光
に変化する。一方、対物レンズ１９によりレーザ光１２
に与えられる集束性は一定であるから、結果として、光
ディスク３に集光されるレーザ光１２の集束位置が変化
することになる。

【０１４６】なお、図２に示した光ディスク装置１０に
おいて、焦点ぼけ検出・補正制御回路系１１１では、光
ディスク３の記録層３ｄまたは記録層３ｂに、上記集光
位置が一致するように制御が働くので、厚みムラ検出・
補正制御回路系１１４が動作されて球面収差補正が行わ
れると同時に焦点ぼけ検出・補正制御回路系１１１に影
響が生じる。このように、厚みムラ検出・補正制御回路
系１１４と焦点ぼけ検出・補正制御回路系１１１との間
で互いに干渉（クロストーク）が生じるため、「焦点ぼ
け補正制御」と「厚みムラ補正制御」の双方が、非常に
不安定になる。

【０１４７】この問題を低減させるために、本発明で
は、焦点ぼけ補正制御と厚みムラ補正制御の応答速度を
変化させて、両者間の干渉（クロストーク）を低減して
いる。

【０１４８】図１０は、焦点ぼけ補正制御回路と厚みム
ラ補正制御回路のそれぞれの周波数特性（伝達関数）を
比較するグラフである。

【０１４９】図１０に示されるように、本発明では、焦
点ぼけ補正制御回路と厚みムラ補正制御回路のそれぞれ
の周波数特性（伝達関数）のＤＣレベルのサーボゲイン
を、焦点ぼけ補正制御回路のＤＣゲインＧofが、厚みム
ラ補正制御回路のＤＣゲインＧotよりも大幅に大きく設
定している。また、補正制御が適用可能な限界を示すゲ
イン１倍時の応答周波数である遮断周波数（cut off fr
equensy）についても、焦点ぼけ補正制御回路の遮断周
波数ｆcfが厚みムラ補正制御回路の遮断周波数ｆctより
も大きい状態すなわち、ｆcf ≧ ｆct （12）に設定している。

【０１５０】なお、（12）式に示した設定は、具体的に
は、図２に示した光ディスク装置１０においては、ゲイ
ン・帯域設定回路５８とゲイン・帯域設定回路８３によ
り容易に設定される。すなわち、図示しないが個々のゲ
イン・帯域設定回路５８とゲイン・帯域設定回路８３に
は、多くの場合、例えば抵抗比調整等によりリニアアン
プのゲインが調整可能であるから、ＤＣゲインＧofとＧ
otの値を、それぞれ独立に設定できる。

【０１５１】また、対物レンズ１９の駆動機構（焦点ぼ
け補正用コイル２０とトラックずれ補正用コイル２１）
の構造と厚みムラ補正用凸レンズ１７の駆動機構（厚み
ムラ補正用コイル１８）の構造から、ＤＣゲインＧofと
Ｇotとを設定したことに依存して決定される遮断周波数
ｆcfとｆctとを、一意的に定めることは可能である。な
お、遮断周波数ｆcfとｆctは、図示しないが、例えば図
２に示した光ディスク装置１０において、ゲイン・帯域
設定回路５８とゲイン・帯域設定回路８３に、コンデン
サと抵抗の組で構成されるローパスフィルタを配置し
て、より積極的に遮断周波数ｆcfとｆctを設定してもよ
い。

【０１５２】上述したように、焦点ぼけ補正制御回路と
厚みムラ補正制御回路のそれぞれの周波数特性（伝達関
数）のＤＣレベルのサーボゲインを、焦点ぼけ補正制御
回路のＤＣゲインＧofが、厚みムラ補正制御回路のＤＣ
ゲインＧotに比較して大幅に大きく設定したことにより
得られる効果について説明する。

【０１５３】例えば、図２に示した光ディスク装置１０
において、光ディスク３のカバー層３ａの厚みが急に変
化した場合あるいは対物レンズ１９が合焦状態にあった
記録層が３ｂから３ｄへ、もしくは３ｄから３ｂに集光
点が移動した場合、厚みムラ検出・補正制御回路系１１
４が動作して、厚みムラ補正用凸レンズ１７が所定の方
向へ所定量（距離）移動される。

【０１５４】しかし、厚みムラ補正制御回路系１１４の
遮断周波数ｆctが焦点ぼけ補正制御回路系１１１の遮断
周波数ｆcfに比較して充分低いため、厚みムラ補正用凸
レンズ１７は、ゆっくり移動する。一方、焦点ぼけ補正
制御回路１１１の遮断周波数ｆcfは、厚みムラ補正制御
回路系１１４の遮断周波数ｆctに比較して、数倍高いの
で、ゆっくりした厚みムラ補正用凸レンズ１７の移動に
比較して、高速で対物レンズ１９の位置が調整される。

【０１５５】これにより、厚みムラ補正用凸レンズ１７
が移動されている間であっても、常に、高い精度で、対
物レンズ１９の合焦状態が保持される。

【０１５６】なお、確認実験の結果、上述した効果が得
られるためには、焦点ぼけ補正制御回路の遮断周波数ｆ
cfは、厚みムラ補正制御回路の遮断周波数ｆctに比較し
て、最低でも２倍は必要で有り、有る程度補正制御を安
定化させるには、１０倍以上が望ましい。

【０１５７】つまり、最低条件として、ｆcf ≧ ２ｆct （13）の条件が必要で、望ましくは、ｆcf ≧ １０ｆct （14）であれば、一層、厚みムラ補正の効果が高められる。

【０１５８】図１１は、図２に示した光ディスク装置１
０（図１に示した光ヘッドおよびその光ヘッドを用いた
情報記録再生装置）における焦点ぼけ検出信号の特性と
厚みムラ検出信号の特性を説明する概略図である。

【０１５９】図１１（ａ）は、横軸が光ディスク３に対
する対物レンズ１９の相対的位置に対する焦点ぼけ検出
信号で、縦軸が、例えば図２に示した減算器８１の出力
信号を示している。光ディスク３は、例えば図２に示し
た通り、基板３ｅの一方の面に順に積層された第２（基
板寄り）記録層３ｄと、第１（カバー層寄り）記録層３
ｂとを有するから、焦点ぼけ検出信号は、記録層３ｄ位
置と記録層３ｂ位置の２ヶ所で、「０クロス（信号レベ
ルが基準レベルを通過）」する。

【０１６０】図１１（ｂ）は、横軸が光ディスク３に対
する対物レンズ１９の相対的位置に対する焦点ぼけ検出
信号を示し、縦軸が、第１の光検出器２５の光検出セル
２５ａ，２５ｂ，２５ｃおよび２５ｄに照射される再生
レーザ光１２´のトータル光量の変化、例えば図２にお
ける加算器７５の出力信号を示している。加算器７５か
ら出力される和信号のレベルは、記録層３ｄ位置の近傍
と記録層３ｂ位置の近傍で極大値を取り、それ以外の位
置すなわち対物レンズ１９の位置がずれて、いずれの記
録層にも合焦状態にない場合には、第１の光検出器２５
の個々の光検出セル２５ａ，２５ｂ，２５ｃおよび２５
ｄに結像される再生レーザ光１２´のスポットサイズは
大きくなるものの各光検出セル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ
および２５ｄから大きくはみ出すために、大幅に低下す
る。

【０１６１】図１１（ｃ）および図１１（ｅ）は、横軸
が、厚みムラ補正用凸レンズ１７の移動量を示し、縦軸
が厚みムラ補正用凸レンズ１７の位置に対する厚みムラ
検出信号の変化を示している。また、図１１（ｄ）およ
び図１１（ｆ）は、横軸が、厚みムラ補正用凸レンズ１
７の移動量を示し、縦軸が厚みムラ検出用の検出セル
（例えば図２に示した第２の光検出器２９の検出領域
（検出セル）２９ｂと２９ｃ）に照射される±１次光の
和の変化を表している。なお、図１１（ｃ）および図１
１（ｄ）は、（基板寄りの）記録層３ｄの近傍で球面収
差が補正された状態（レーザ光１２´の集光スポットが
記録層３ｄ近傍にある時に球面収差量が少ない状態）
を、図１１（ｅ）と図１１（ｆ）は、（カバー層寄り
の）記録層３ｂ近傍で球面収差が補正された状態（レー
ザ光１２´の集光スポットが記録層３ｂ近傍にいる時に
球面収差量が少ない状態）を、それぞれ、表している。

【０１６２】例えば、光ディスク３の（基板寄りの）記
録層３ｄまたはその近傍にレーザ光１２が集光され、そ
の合焦状態に合わせて球面収差が補正されている場合に
は、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示したような検
出特性が得られる。

【０１６３】なお、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に
示すような検出信号が得られている状態からレーザ光１
２の集光位置を（カバー層寄りの）記録層３ｂに移動さ
せると、焦点ぼけ検出の差信号と和信号は、図１１
（ａ）および図１１（ｂ）で説明したように変化した
後、（カバー層寄りの）記録層３ｂの位置で焦点ぼけ検
出・補正制御がかかる。

【０１６４】また、この発明においては、（12）式ない
し（14）式に示した通り、対物レンズ１９の焦点ぼけ補
正が、厚みムラ補正用凸レンズ１７による厚みムラ補正
に比較して、２〜１０倍の速度で実行されるので、レー
ザ光１２の集光位置が、記録層３ｄ位置から記録層３ｂ
位置に（もしくは記録層３ｂから記録層３ｄに）移動さ
せた直後から、高速で合焦状態が確保される。それに対
して、（12）式ないし（14）式から明らかなように、厚
みムラ補正制御については、応答速度を焦点ぼけ補正に
比較して１０〜２倍に遅らせているため、レーザ光１２
が集光される位置を、例えば記録層３ｄ位置から記録層
３ｂ位置に移動させた直後は、厚みムラ補正（球面収差
補正）が不十分であり、従って、球面収差検出用の第２
の光検出器２９の各検出セル２９ｂおよび２９ｃに結像
された±１次光スポットのスポットサイズが非常に大き
くなり（輝度が低下して）、厚みムラ検出用の差信号
（図１１（ｃ））の信号振幅と和信号（図１１（ｄ））
の信号振幅が小さくなるので、（12）式ないし（14）式
に示した本発明の特徴を生かして外乱振動などにより起
因して、レーザ光１２の集光位置が記録層３ｄ位置から
記録層３ｂ位置に（もしくは記録層３ｂから記録層３ｄ
に）突然変化するような、記録層間異常飛びを検出する
ことが可能となる。

【０１６５】すなわち、焦点ぼけ検出用の差信号と和信
号は、前に説明したように、図１１（ａ）および図１１
（ｂ）に示す特性を有するから、記録層間異常飛びによ
り、レーザ光１２が集光される位置が突然変化したとし
ても、和信号レベルは、記録層３ｂの近傍で、図１１
（ｂ）に示すＬfc以上の大きさを維持できる。また、記
録層３ｄの近傍で厚みムラ（球面収差）補正が実行され
ていたとしても、図１１（ｄ）に示すように厚みムラ検
出用の和信号（例えば図２の加算器５１の出力信号）レ
ベルが、Ｌth以上の大きさを有している。

【０１６６】従って、その直後にレーザ光１２集光位置
が記録層３ｂの近傍に移動すると、（12）式ないし（1
4）式に示した理由から、厚みムラ検出・補正制御回路
系１１４は追従できず、球面収差検出用レーザ光１２
ｂ，１２ｃのスポットが球面収差検出用検出セル２９ｂ
および２９ｃから大きくはみ出してしまい、厚みムラ検
出用の和信号（例えば図２に示す加算器５１の出力信
号）レベルが、Ｌth（図１１（ｄ））を大きく下回わる
ので、厚みムラ検出用の和信号のレベルが、Ｌth以上か
否か、図２に示した比較器５７の出力で判定すること
で、記録層間異常飛び検出信号６０を得ることができ
る。

【０１６７】以下、図１２ないし図１６を用いて、図２
に示した光ディスク装置の応用例または変形例を説明す
る。なお、図２（および図１）に示したと類似した構成
には同じ符号を附して詳細な説明を省略する。また、図
２に示した光ディスク装置の構成に関し、図１に示した
光ヘッド装置およびその光ヘッド装置を用いた情報記録
再生装置の構成と対比したが、図１２に示す光ディスク
装置においても同様の関係があることはいうまでもな
い。

【０１６８】図１２に示す光ディスク装置２１０は、図
２により前に説明した光ディスク装置１０に用いたホロ
グラム素子２６を取り除いて、球面レンズ２８と第２の
光検出器２９（図２の光ディスク装置１０）との間に、
ハーフミラー２０１を配置したことを特徴としている。
また、ハーフミラー２０１を用いたことにより、第２の
光検出器２２９に向かう再生レーザ光１２´が分割され
るので、第３の光検出器２３０が追加されている（図２
と同様、光検出器２２９と２３０については、光学系の
配置と受光面に結像されたスポットの両方が便宜的に示
されている）。

【０１６９】なお、第２の光検出器２２９および第３の
光検出器２３０のそれぞれは、再生レーザ光１２´が球
面レンズ２８により与えられた集束性により集束される
際に形成する最小錯乱円の手前と奥の所定の位置（最小
錯乱円の中心から概ね等しい位置）に設けられる。ま
た、最小錯乱円の中心から第２の光検出器２２９までの
距離および第３の光検出器２３０までの距離について
は、前に説明した（７）式および（８）式に従って定義
されている。

【０１７０】図１２に示した光ディスク装置２１０で
は、球面レンズ２８の光軸に沿って結像される再生レー
ザ光１２´を検出するために必要な光検出セルおよびそ
の出力の処理に利用されるプリアンプならびに高価なホ
ログラム素子が省略可能である。但し、図２に示した光
ディスク装置１０と同様に、記録層間異常飛びを検出可
能とするために、再生信号検出系１１３の加算器９１の
出力を分岐して減衰器５８により所定レベルまで減衰し
た再生信号を、比較器５９に入力している。

【０１７１】図１３に示す光ディスク装置３１０は、図
２により前に説明した光ディスク装置１０の焦点ぼけ検
出系に、ナイフエッジ法を用いた例である。なお、図１
３に示す光ディスク装置３１０では、ホログラム素子３
０１にナイフエッジ法に対応可能な回折パターンすなわ
ち平面方向の模式図から明らかなように、ナイフエッジ
として機能する遮光部３０１ａと±１次光スポットを生
成する回折パターン３０１ｂ（３０１ｃ）とを、光軸中
心を含む直線で区分して与えている。また、図１３に示
す光ディスク装置３１０の構成は、ホログラム素子３０
１のパターンのない部分（ホログラム素子３０１がない
状態と等価であり、実際には、遮光部３０１ａの境界
部）と球面レンズ２８と第２の光検出器３２９の中央の
２つの光検出セル３２９ａおよび３２９ｄとにより定義
される光学系が図１に示した光ヘッド装置およびその光
ヘッド装置を有する情報記録再生装置における焦点ぼけ
検出系１１１に対応し、ホログラム素子３０１の回折パ
ターン部分３０１ｂ（３０１ｃ）と球面レンズ２８と第
２の光検出器３２９の残りの２つの光検出セル３２９ｂ
および３２９ｃとにより定義される光学系が同厚みムラ
（球面収差）検出系１１４に対応する。但し、一部の光
学部品を兼用したものの、球面収差検出系１１４と焦点
ぼけ検出系１１１については、独立に設けている。

【０１７２】図１３に示した光ディスク装置３１０で
は、ホログラム素子３０１を用いたことで、単一の球面
レンズ２８と単一の光検出器３２９のみで球面収差検出
系１１４と焦点ぼけ検出系１１１とを兼用させて、光ヘ
ッド装置の大きさを低減し、さらに軽量としたことを特
徴とする。なお、焦点ぼけ検出系１１１を、球面収差検
出系１１４と兼用したことにより、ハーフプリズム２２
で分割された再生レーザ光１２´の他の一方は、トラッ
クずれの検出のみを分担することになり、第１の光検出
器３２５も２分割で済む。それに伴って、信号処理回路
（トラックずれ検出・補正制御回路系１１２）で用いる
プリアンプの数が低減されている。

【０１７３】また、図１３に示した光ディスク装置３１
０では、ナイフエッジ法において最も検出精度が高く安
定する光軸中心近傍を含む直線で分割して抜き出した半
分の検出光１２ａを用いて焦点ぼけを検出する構成とし
たので、焦点ぼけ検出の精度を向上できるのみならず、
最も高い検出信頼性を確保している。

【０１７４】図１４に示す光ディスク装置４１０では、
図１３に示した光ディスク装置３１０とと同様に、焦点
ぼけ検出法としてナイフエッジ法を採用し、±１次光ス
ポットを生成するためのホログラム素子４０１のホログ
ラムパターンに、図２に示した光ディスク装置１０で用
いた増感フィルタと同様に機能する球面収差検出の増感
用フィルタに類似したパターンを用いて、増感処理を施
している。

【０１７５】図１４に示す光ディスク装置４１０では、
ホログラム素子４０１は、４０１ａ，４０１ｂ，４０１
ｃの３領域に分割された構造を有し、領域４０１ｃを通
過するレーザ光１２ｃのみを用いて球面収差を検出する
ことを特徴とする。なお、領域４０１ｂと領域４０１ｃ
の境界線の半径値ｒは、（11）式を満足するように設定
されているので、球面収差の検出に対して増感されてお
り、この増感分の信号を検出して球面収差検出に利用し
ている。また、対応する光検出器４２９の検出領域も、
０次光（中心部分）が結像される４２９ａ，４２９ｄと
±１次光（外郭部分）が結像されるされる４２９ｂ，４
２９ｃとに区分されている。なお、中間部分すなわちレ
ーザ１２により形成されるスポットのうちの中心部分と
外郭部分との間に定義されるスポット１２ｂは、この例
では利用しない。

【０１７６】図１４に示した光ディスク装置４１０にお
いては、図１３に示した光ディスク装置３１０と同様
に、ナイフエッジ法において最も検出精度が高く安定す
る光軸中心近傍を含む直線で分割して抜き出した半分の
検出光１２ａを用いて焦点ぼけを検出する構成としたの
で、焦点ぼけ検出の精度を向上できるのみならず、最も
高い検出信頼性を確保している。

【０１７７】図１５に示す光ディスク装置５１０は、図
１４に示した光ディスク装置４１０を、さらに改良した
もので、ホログラム素子５０１は、第１ないし第５の５
つの領域すなわち領域５０１ａ，５０１ｂ（内側），
（２つめの）５０１ｂ（外側），５０１ｃおよび５０１
ｄを有し、領域５０１ｂを通過するレーザ光１２ｂと領
域５０１ｃを通過するレーザ光１２ｃを用いて球面収差
を検出することを特徴としている。また、領域５０１ｃ
と領域５０１ａとの間の境界線の半径は、図１４または
図１３に示した光ディスク装置と同様に、（11）式を満
足するもので、球面収差を増感することができる。な
お、対応する光検出器５２９の検出領域も、０次光（中
心部分）が結像される５２９ａ，５２９ｄと±１次光
（外郭部分）が結像されるされる５２９ｂ，５２９ｃと
に区分されている。また、中間部分すなわちレーザ１２
により形成されるスポットのうちの中心部分と外郭部分
との間に定義されるスポット１２ａと１２ｄの一部は、
この例では利用しない。

【０１７８】また、ホログラム素子５０１に関し、（1
0）式に示した範囲の検出光特性を変化させる（光量減
衰または／および位相変化）場合には、球面収差を検出
する際の感度が逆に低下することを上述したが、図１５
に示した光ディスク装置５１０においては、逆にこの特
性を積極的に活用している。すなわち、光検出器５２０
上で検出感度が増加されているレーザ光１２ｃと、逆に
検出感度が低下しているレーザ光１２ｂとを組み合わせ
ることで、球面収差を検出する際の感度を、一層向上さ
せることができる。

【０１７９】ところで、図１４に示した光ディスク装置
４１０と図１５に示した光ディスク装置５１０に用いら
れるホログラム素子４０１および５０１では、回折パタ
ーン内のデューティを、５０％としている。すなわち、
０次回折光成分を０（回折せずにそのまま直進する透過
光の光量比が０）になるように設計してある。また、同
時に、ホログラム素子４０１および５０１の構造をブレ
ーズ格子と同様に機能するようなブレーズ化（回折部分
が傾斜を持ち、特定方向へ回折し易くさせる構造）し
て、回折光のほとんどが＋１次回折光になるように（す
なわち−１次回折光の光量比率がほとんど０になるよう
に）工夫してある。さらに、回折縞の中心位置をずらし
て、＋１次回折光の光軸中心を、光検出セル４２９ｂ
（５２９ｂ）と４２９ｃ（５２９ｃ）との間の境界線上
もしくは光検出セル４２９ａ（５２９ａ）と４２９ｄ
（５２９ｄ）との間の境界線上に投射させるようにパタ
ーンを最適化している。

【０１８０】このことは、図７（ｂ）を用いて前に説明
した通り、対物レンズ１９に入射するレーザ光１２の光
軸中心から半径ｒまでの部分を遮光（または透過光量を
減衰あるいは位相変化）すると、合焦時の中心強度の最
大位置（最小錯乱円）が、εだけずれることを利用し、
このεの位置を、発光点と見なした場合、εから発光し
た光は、光ディスク３の記録層３ｂあるいは３ｄで反射
されて再び対物レンズ１９に戻された後に収束光となる
ことを利用して、その収束光を、図８の右側に示した検
出光学系に入射させると、第２の光検出器２９の近傍で
の集光点のずれ量ζが、（１）式のδをεに置き換えた
値と等しくなることを示している。

【０１８１】従って、この収束光を、従来の焦点ぼけ検
出用光学系で検出すると、擬似的な焦点ぼけ検出信号が
得られる。このように、図８に示す光学系モデルにおい
て、擬似球面収差発生＋増感用フィルタ機能付加素子２
６で擬似的に球面収差を発生させると共にレーザ光１２
の光軸中心から半径ｒまでの部分を遮光（または透過光
量減衰あるいは位相変化）すると、合焦時であるにも関
わらず、光ディスク３の記録層３ｂまたは３ｄの手前ε
の所で中心強度が最大となり（この位置が擬似的な発光
点と見なされ）、図８の右側の検出光学系を経た後には
第２の光検出器２９上では擬似的な焦点ぼけ信号が検出
される。

【０１８２】以上の理由から、光ディスク３の透明保護
層（カバー層）３ａの厚みのムラにより球面収差が発生
した場合、第１の検出光学系（焦点ぼけ検出系）を用い
て、正確に焦点ぼけ補正を行い、同時に第２の検出光学
系（球面収差検出系）により光軸中心から半径ｒまでの
部分を遮光（または透過光量減衰あるいは位相変化）さ
せた後に、従来の既存の焦点ぼけ検出光学系で、信号検
出をすると、擬似的な焦点ぼけ検出信号の形で球面収差
量を検出できる。その現象を利用して球面収差検出系を
構成した例を図１６に示す。

【０１８３】図１６に示す光ディスク装置６１０は、球
面収差検出用に、一般的な焦点ぼけ検出法として知られ
ている非点収差法を利用している。すなわち図１６に示
すようにホログラム素子６０１は、第１および第２の領
域６０１ｂと６０１ｃの２領域に分割されるとともに、
各領域の回折縞の中心がずらされることで、領域６０１
ｃで回折した＋１次回折光の光軸中心が、光検出器６２
５の第５ないし第８の光検出セル６２５ｅ，６２５ｆ，
６２５ｇおよび６２５ｈに囲まれた中心位置に結像され
るように定義されている。なお、ホログラム素子６０１
の２つの領域６０１ｂと６０１ｃは、図１５（または図
１４）に説明したホログラム素子５０１（４０１）と同
様に、それぞれ、ブレーズ格子と同様に機能するような
ブレーズ化（回折部分が傾斜を持ち、特定方向へ回折し
易くさせる構造）されているので、＋１次回折光強度
は、−１次光回折光強度よりもはるかに大きくなる。従
って、各回折光強度の比率は、０次回折光強度、＋１次
回折光強度、−１次光強度、＋２次光強度、−２次光強
度の順に、１：１：０：０：０となる。

【０１８４】なお、ホログラム素子６０１の中央部分を
通過した０次回折光（直進透過光）は、球面レンズ２３
とシリンドリカルレンズ２４を通過して、光検出器６２
５の光検出セル６２５ａないし６２５ｄ上に照射され、
広く非点収差法と呼ばれている焦点ぼけ検出方法により
焦点ぼけ量を検出し、焦点ぼけ検出・補正制御回路系１
１１により焦点ぼけ補正用コイル２０に電流を流して対
物レンズ１９の位置を移動させて焦点ぼけ補正を行う。

【０１８５】また、ホログラム素子６０１の第１の領域
６０１ｂと第２の領域６０１ｃとの間の境界線（境界
円）の半径ｒは、前に説明した（11）式を満足するよう
に、設定されている。従って、光ディスク３上の記録層
３ｂあるいは３ｄに常に焦点を合わせた状態でホログラ
ム素子６０１の領域６０１ｃで回折した＋１次回折光
は、球面収差検出感度が増感されて、あたかも図５に示
したモデルにおいて、図７（ｂ）で説明したように集光
位置がδからεへ増加し、その増加量が検出光学系上
で、（１）式に示すように、さらに拡大される。このよ
うに、球面収差の位置（最小錯乱円の位置）のδからε
への変化の差分に応じて、光検出セル６２５ｅ，６２５
ｆ，６２５ｇおよび６２５ｈに照射されるレーザ光１２
ｃは、擬似的焦点ぼけ量を発生させる。その結果、光検
出器６２５上に投影されるレーザ光１２ｃのパターン
は、図１６（光検出セル６２５ｅ，６２５ｆ，６２５ｇ
および６２５ｈ）に示した通り、（光検出セル６２５
ａ，６２５ｂ，６２５ｃおよび６２５ｄに結像されたよ
うな）完全な円形を保持した環状の形状から、楕円形の
環状になる。

【０１８６】このパターン変化を、厚みムラ検出・補正
制御回路系１１４で信号処理した後、厚みムラ（球面収
差）量に換算し、厚みムラ補正用凸レンズ駆動コイル１
８に対応する電流を流して厚みムラ補正用凸レンズ１７
を所定の方向に、所定量移動させることで、光ディスク
３のカバー層３ａの厚みムラにより発生する球面収差の
影響を除去することができる。また、図１６に示した光
ディスク装置６１０も、図１に示した光ヘッド装置およ
びその光ヘッド装置を用いた情報記録再生装置と同様の
構成であることは、いうまでもない。なお、球面収差検
出系１１４と焦点ぼけ検出系１１１は、兼用であるが、
球面収差検出系１１４で用いられるレーザ光と焦点ぼけ
検出系１１１で用いられるレーザ光とは、ホログラム素
子６０１で完全に分離されているので、光学的には、ク
ロストークのない独立系と見なすことができる。

【０１８７】以下に、図２に示した光ディスク装置１０
に組み込まれるホログラム素子２６を用いた波面分割の
ためのホログラム素子の領域分割に用いた数式（Ａ−
１）〜（Ａ−15）を示す。

【０１８８】Ａ１）ベッセル関数の定義とベッセル関数
を含む展開ベッセル関数は、

【数５５】と定義される。

【０１８９】（Ａ−１）式より、

【数５６】が導かれる。

【０１９０】上述したベッセル関数は、

【数５７】に示す特性を有するから、（Ａ−３）式から、

【数５８】が得られる。

【０１９１】従って、

【数５９】が得られる。

【０１９２】（Ａ−１）式を（Ａ−５）式に代入する
と、

【数６０】と置き換えられる。

【０１９３】（Ａ−６）式から、

【数６１】

【数６２】および

【数６３】が得られる。

【０１９４】なお、ｇ（ｒ，φ）をヘンケル変換する
と、

【数６４】および

【数６５】となる。

【０１９５】ｇ（ｒ，φ）が、

【数６６】の構造を有するとき、（Ａ−10）式は、

【数６７】となる。

【０１９６】（Ａ−13）式は、（Ａ−12）式を（Ａ−1
1）式に代入し、（Ａ−４）式を用いることで、（Ａ−1
3）式が、ｂ≦ｒ≦ａおよびｂ≒ａの条件下で、

【数６８】および、

【数６９】と定義される。

【０１９７】また、以下に示す、

【数７０】は、上述した（５）式を導くために用いられる。

【０１９８】以上説明したように、この発明の光ディス
ク装置の光ヘッド装置は、所定の波長の光を供給する光
源と、光源からの光を記録媒体の記録層に集光する対物
レンズと、対物レンズを、光軸方向および記録媒体に予
め形成されている案内溝または信号マーク列を横切る方
向に移動させる対物レンズ移動機構と、対物レンズの焦
点ぼけを検出する焦点ぼけ検出系と、記録媒体の対物レ
ンズに最も近接して設けられる透明樹脂層の厚みのムラ
を検出する厚みムラ検出系と、厚みムラ検出系により検
出された記録媒体の透明樹脂層の厚みの変化に基づい
て、光源から対物レンズに入射される光の結像特性を変
化させる厚みムラ補正機構と、を有することから、焦点
ぼけ検出系により検出された焦点ぼけ検出信号を用いて
対物レンズの焦点ぼけ補正制御を行うとともに、焦点ぼ
け補正制御時における厚みムラ検出系により検出される
厚みムラ検出信号を用いて、透明樹脂層の厚みムラを検
出することができるので、透明樹脂層に厚みムラが生じ
た場合であっても、集束光の歪みすなわち球面収差の影
響を除去して、高い記録密度で情報を記録可能な収束光
を提供できる。

【０１９９】また、この発明は、所定の波長の光を供給
する光源と、光源からの光を記録媒体の記録層に集光す
る対物レンズと、対物レンズを、光軸方向および記録媒
体に予め形成されている案内溝または信号マーク列を横
切る方向に移動させる対物レンズ移動機構と、対物レン
ズの焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出系と、記録媒体の
対物レンズに最も近接して設けられる透明樹脂層の厚み
のムラを検出する厚みムラ検出系と、厚みムラ検出系に
より検出された記録媒体の透明樹脂層の厚みの変化に基
づいて、光源から前記対物レンズに入射される光の結像
特性を変化させる厚みムラ補正機構と、を有することを
特徴とする光ヘッド装置を有し、焦点ぼけ検出系により
検出された焦点ぼけ検出信号を用いて、対物レンズの焦
点ぼけ補正制御を行うとともに、焦点ぼけ補正制御時に
おける厚みムラ検出系により検出される厚みムラ検出信
号を用いて、透明樹脂層の厚みムラを検出することを特
徴とする情報記録媒体の透明樹脂層の厚みムラを検出で
きるので、透明樹脂層に厚みムラが生じた場合であって
も、集束光の歪みすなわち球面収差の影響を除去して、
高い記録密度で情報を記録できる。

【０２００】さらに、この発明は、所定の波長の光を供
給する光源と、光源からの光を記録媒体の記録層に集光
する対物レンズと、対物レンズを、光軸方向および記録
媒体に予め形成されている案内溝または信号マーク列を
横切る方向に移動させる対物レンズ移動機構と、対物レ
ンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出系と、記録媒体
の前記対物レンズに最も近接して設けられる透明樹脂層
の厚みのムラを検出する厚みムラ検出系と、厚みムラ検
出系により検出された記録媒体の透明樹脂層の厚みの変
化に基づいて、光源から対物レンズに入射される光の結
像特性を変化させる厚みムラ補正機構と、を有すること
を特徴とする光ヘッド装置を有し、焦点ぼけ検出系によ
り検出された焦点ぼけ検出信号を用いて、対物レンズの
焦点ぼけ補正制御を行うとともに、焦点ぼけ補正制御時
における厚みムラ検出系により検出される厚みムラ検出
信号を用いて、透明樹脂層の厚みムラを検出し、透明樹
脂層の厚みムラの影響を除去しながら対物レンズの焦点
ぼけの影響を除去し、記録媒体の記録層に記録されてい
る情報を再生し、もしくは記録媒体に情報を記録するこ
とのできる情報記録再生装置を達成できる。

【０２０１】またさらに、厚みムラ検出系は、検出対象
である光のスポット断面半径を１とした時、ｒ≦０.８
８を満たす範囲内で前記光の光量を減衰させ、あるいは
光の位相特性を変化させ、もしくは、光の光量を減衰さ
せるとともにその位相を変化させる光学素子を含むの
で、高い検出感度で、記録媒体の透明樹脂層の厚みムラ
を検出でき、それにより、高い記録密度での情報の記録
を可能とする。

【０２０２】さらにまた、厚みムラ補正機構の応答周波
数（遮断周波数）を、対物レンズの焦点ぼけの影響を除
去する焦点ぼけ補正制御系の応答周波数（遮断周波数）
よりも、低く設定したので、焦点ぼけ検出系と厚みムラ
検出系との間に生じるクロストーク（干渉）の影響を受
けない安定な厚みムラの検出が可能な情報記録再生装置
が得られる。

【０２０３】なお、この発明は上記各実施の形態に限定
されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸
脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。

【０２０４】また、各実施の形態は可能な限り適宜組み
合わせて実施されてもよく、その場合組み合わせによる
効果が得られる。

【０２０５】さらに、上記実施の形態には種々な段階の
発明が含まれており、この出願で開示される複数の構成
要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出
され得る。たとえば、実施の形態に示される全構成要件
から１または複数の構成要件が削除されても、この発明
の効果のうち少なくとも１つが得られるときは、この構
成要件が削除された構成が発明として抽出され得るもの
である。

【０２０６】なお、従来技術である特開２０００−１７
１３４６では、第８頁の右欄の段落［００８２］に示さ
れるように、ＳＡ＝（Ｓ３−Ｓ４）−（Ｓ１−Ｓ２）×Ｋで球面収差を検出するとの記載があり、一方で、焦点ぼ
け検出は、同第７頁の右欄の段落［００６７］に示され
るように、ＦＥＳ＝Ｓ１−Ｓ２で算出しており、明らかに、球面収差検出系の一部を焦
点ぼけ検出系でも利用しており、本願の図１に示すよう
に、厚みムラ（球面収差）補正機構１０１と焦点ぼけ検
出系１０２とを、分離させ、独立した構成させている本
発明の特徴とは異なっている。

【０２０７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の光ディ
スク装置の光ヘッド装置によれば、光ディスクの対物レ
ンズ側に位置される透明樹脂層の厚みムラを正確に検出
することができるので、透明樹脂層に厚みムラが生じた
場合であっても、集束光の歪みすなわち球面収差の影響
を除去して、高い記録密度で情報を記録可能な収束光を
提供できる。

【０２０８】また、この発明によれば、光ディスクの対
物レンズ側に位置される透明樹脂層に厚みムラが生じた
場合であっても、集束光の歪みすなわち球面収差の影響
を除去して、高い記録密度で情報を記録できる。

【０２０９】さらに、この発明によれば、光ディスクの
対物レンズ側に位置される透明樹脂層の厚みムラを検出
し、透明樹脂層の厚みムラの影響を除去しながら対物レ
ンズの焦点ぼけの影響を除去し、記録媒体の記録層に記
録されている情報を再生し、もしくは記録媒体に情報を
記録することのできる情報記録再生装置が得られる。

【０２１０】またさらに、厚みムラ検出系は、検出対象
である光のスポット断面半径を１とした時、ｒ≦０.８
８を満たす範囲内で前記光の光量を減衰させ、あるいは
光の位相特性を変化させ、もしくは、光の光量を減衰さ
せるとともにその位相を変化させる光学素子を含むの
で、高い検出感度で、記録媒体の透明樹脂層の厚みムラ
を検出でき、それにより、高い記録密度での情報の記録
を可能とする。

【０２１１】さらにまた、厚みムラ補正機構の応答周波
数（遮断周波数）を、対物レンズの焦点ぼけの影響を除
去する焦点ぼけ補正制御系の応答周波数（遮断周波数）
よりも、低く設定したので、焦点ぼけ検出系と厚みムラ
検出系との間に生じるクロストーク（干渉）の影響を受
けない安定な厚みムラの検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光ヘッド装置およびその光ヘッド装
置が組み込まれる情報記録再生装置の基本構造を説明す
る概略図。

【図２】図１に示した光ヘッド装置およびその光ヘッド
装置を有する情報記録再生装置（以下、光ディスク装置
と称する）の構成の一例を、より具体的に説明する概略
図。

【図３】図２に示した光ディスク装置において、光ディ
スク（情報記録媒体）のカバー層寄り記録層にレーザ光
が集光している状態で、対物レンズ寄りの透明保護層の
厚みが変化した時に生じる現象すなわち球面収差による
最小錯乱円のずれの発生を説明する概略図。

【図４】図２に示した光ディスク装置において、検出光
学系の光軸に沿った方向の球面レンズによる集束位置す
なわち最小錯乱円の移動が生じた際の最小錯乱円の移動
位置と対応する各位置でのレーザ光の光スポットの光強
度の変化を説明する概略図。

【図５】図４に示した距離Ａ０と距離Ｂ０の最適な範囲
を定義するためのホログラム素子により生成される±１
次光の光軸に沿った方向での移動量およびその検出特性
を説明する概略図。

【図６】（５）式の計算結果を示すグラフ。

【図７】図３を用いて説明した球面収差の発生を増大す
ることによる検出感度の向上が可能な原理を説明する概
略図。

【図８】図４に示した距離Ａ０と距離Ｂ０の最適な範囲
を定義するためのホログラム素子により生成される±１
次光の光軸に沿った方向での移動量およびその検出特性
を提供可能な原理を説明する概略図。

【図９】（10−23）式ないし（10−25）式から計算した
ｃとσが変化した時のＱの値の変化を示すグラフ。

【図１０】焦点ぼけ補正制御回路と厚みムラ補正制御回
路のそれぞれの周波数特性（伝達関数）を比較するグラ
フ。

【図１１】図２に示した光ディスク装置１０（図１に示
した光ヘッドおよびその光ヘッドを用いた情報記録再生
装置）における焦点ぼけ検出信号の特性と厚みムラ検出
信号の特性を説明する概略図。

【図１２】図２に示した光ディスク装置の別の実施の形
態を説明する概略断面図。

【図１３】図２に示した光ディスク装置のさらに別の実
施の形態を説明する概略断面図。

【図１４】図２に示した光ディスク装置のまたさらに別
の実施の形態を説明する概略断面図。

【図１５】図２に示した光ディスク装置のさらにまた別
の実施の形態を説明する概略断面図。

【図１６】図２に示した光ディスク装置のまたさらに別
の実施の形態を説明する概略断面図。

【符号の説明】

１・・・光ディスク装置（情報記録再生装置）、２・・・レーザ素子（光源）、３・・・光ディスク（情報記録媒体）、３ａ・・・対物レンズ側カバー層（透明樹脂層）、３ｂ・・・対物レンズ寄り記録層または反射層、３ｃ・・・スペース層、３ｄ・・・基板寄り記録層または反射層、３ｅ・・・基板、４・・・対物レンズ、５・・・焦点ぼけ補正用コイル、６・・・ビームスプリッタ、１０・・・光ディスク装置、１１・・・レーザ素子、１２・・・レーザ光、１２´・・・再生（反射）レーザ光、１３・・・コリメートレンズ、１４・・・偏向ビームスプリッタ、１５・・・λ／４板、１６・・・厚みムラ補正用凹レンズ、１７・・・厚みムラ補正用凸レンズ、１８・・・厚みムラ補正用凸レンズ駆動コイル１、１９・・・対物レンズ、２０・・・焦点ぼけ補正用コイル（フォーカスコイ
ル）、２１・・・トラックずれ補正用コイル（トラックコイ
ル）、２２・・・ハーフプリズム、２３・・・球面レンズ、２４・・・シリンドリカルレンズ、２５・・・第１の光検出器（焦点ぼけ検出用）、２６・・・ホログラム素子、２７・・・増感用フィルタ、２８・・・球面レンズ、２９・・・第２の光検出器（厚みムラ検出用）、１０１・・・厚みムラ（球面収差）補正機構、１０２・・・焦点ぼけ検出系、１０３・・・厚みムラ（球面収差）検出系、１０４・・・球面収差補正回路、１０５・・・焦点ぼけ補正回路、１１１・・・焦点ぼけ検出・補正制御回路系、１１４・・・厚みムラ検出・補正制御回路系、１２７・・・疑似球面収差発生＋増感用フィルタ機能
付加素子、１２９・・・光検出器、２０１・・・ハーフミラー、２２９・・・第２の光検出器、２３０・・・第３の光検出器、３２５・・・第２の光検出器（２分割）、４０１・・・（ナイフエッジパターン付き）ホログラ
ム素子、４２９・・・第２の光検出器、５０１・・・（ブレーズ格子状）ホログラム素子、５２９・・・第２の光検出器、６０１・・・（複合型）ホログラム素子、６２５・・・光検出器（複合型）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩田勝雄神奈川県川崎市幸区柳町70番地株式会社東芝柳町事業所内Ｆターム(参考） 5D117 AA02 DD10 DD16 FF03 GG01 GG02 HH02 HH09 HH10 KK05 KK13 5D118 AA16 BA01 BB01 BB02 CA23 CD02 DA40 DC04 5D119 AA11 AA22 BA01 BB01 BB03 BB13 EA03 EA10 EB02 EB09 EC01 JA09 JA24 JA43 JA58 JA63 KA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の波長の光を供給する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録層に集光する対物レ
ンズと、この対物レンズを、光軸方向および前記記録媒体に予め
形成されている案内溝または信号マーク列を横切る方向
に移動させる対物レンズ移動機構と、前記対物レンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出系
と、前記記録媒体の前記対物レンズに最も近接して設けられ
る透明樹脂層の厚みのムラを検出する厚みムラ検出系
と、この厚みムラ検出系により検出された前記記録媒体の前
記透明樹脂層の厚みの変化に基づいて、前記光源から前
記対物レンズに入射される光の結像特性を変化させる厚
みムラ補正機構と、を有することを特徴とする光ヘッド
装置。
【請求項２】前記厚みムラ検出系は、前記焦点ぼけ検出
系により検出された焦点ぼけに基づいて焦点ぼけ補正が
行われている間に、光軸方向での中心強度最大位置の変
化を検出して前記記録媒体の前記透明保護層の厚みムラ
を検出することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装
置。
【請求項３】前記厚みムラ検出系は、前記焦点ぼけ検出
系により検出された焦点ぼけに基づいて焦点ぼけ補正が
行われている間に、光軸方向での中心強度最大位置の変
化を検出して前記記録媒体の前記透明保護層の厚みムラ
を検出するための光学系を、さらに有することを特徴と
する請求項１記載の光ヘッド装置。
【請求項４】所定の波長の光を供給する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録層に集光する対物レ
ンズと、この対物レンズを、光軸方向および前記記録媒体に予め
形成されている案内溝または信号マーク列を横切る方向
に移動させる対物レンズ移動機構と、前記対物レンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出系
と、前記記録媒体の前記対物レンズに最も近接して設けられ
る透明樹脂層の厚みのムラを検出する厚みムラ検出系
と、この厚みムラ検出系により検出された前記記録媒体の前
記透明樹脂層の厚みの変化に基づいて、前記光源から前
記対物レンズに入射される光の結像特性を変化させる厚
みムラ補正機構と、を有することを特徴とする光ヘッド
装置を有し、前記焦点ぼけ検出系により検出された焦点
ぼけ検出信号を用いて前記対物レンズの焦点ぼけ補正制
御を行うとともに、焦点ぼけ補正制御時における前記厚
みムラ検出系により検出される前記厚みムラ検出信号を
用いて、前記透明樹脂層の厚みムラを検出することを特
徴とする光ヘッド装置。
【請求項５】前記厚みムラ検出系は、前記焦点ぼけ検出
系により検出された焦点ぼけに基づいて焦点ぼけ補正が
行われている間に、光軸方向での中心強度最大位置の変
化を検出して前記記録媒体の前記透明保護層の厚みムラ
を検出することを特徴とする請求項４記載の光ヘッド装
置。
【請求項６】前記厚みムラ検出系は、前記焦点ぼけ検出
系により検出された焦点ぼけに基づいて焦点ぼけ補正が
行われている間に、光軸方向での中心強度最大位置の変
化を検出して前記記録媒体の前記透明保護層の厚みムラ
を検出するための光学系を、さらに有することを特徴と
する請求項４記載の光ヘッド装置。
【請求項７】所定の波長の光を供給する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録層に集光する対物レ
ンズと、この対物レンズを、光軸方向および前記記録媒体に予め
形成されている案内溝または信号マーク列を横切る方向
に移動させる対物レンズ移動機構と、前記対物レンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出系
と、前記記録媒体の前記対物レンズに最も近接して設けられ
る透明樹脂層の厚みのムラを検出する厚みムラ検出系
と、この厚みムラ検出系により検出された前記記録媒体の前
記透明樹脂層の厚みの変化に基づいて、前記光源から前
記対物レンズに入射される光の結像特性を変化させる厚
みムラ補正機構と、を有することを特徴とする光ヘッド
装置を有し、前記焦点ぼけ検出系により検出された焦点
ぼけ検出信号を用いて、前記対物レンズの焦点ぼけ補正
制御を行うとともに、焦点ぼけ補正制御時における前記
厚みムラ検出系により検出される前記厚みムラ検出信号
を用いて、前記透明樹脂層の厚みムラを検出することを
特徴とする情報記録媒体の透明樹脂層の厚みムラ検出方
法。
【請求項８】前記厚みムラ検出系は、前記焦点ぼけ検出
系により検出された焦点ぼけに基づいて焦点ぼけ補正が
行われている間に、光軸方向での中心強度最大位置の変
化を検出して前記記録媒体の前記透明保護層の厚みムラ
を検出することを特徴とする請求項７記載の厚みムラ検
出方法。
【請求項９】前記厚みムラ検出系は、前記焦点ぼけ検出
系により検出された焦点ぼけに基づいて焦点ぼけ補正が
行われている間に、光軸方向での中心強度最大位置の変
化を検出して前記記録媒体の前記透明保護層の厚みムラ
を検出するための光学系を、さらに有することを特徴と
する請求項７記載の厚みムラ検出方法。
【請求項１０】所定の波長の光を供給する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録層に集光する対物レ
ンズと、この対物レンズを、光軸方向および前記記録媒体に予め
形成されている案内溝または信号マーク列を横切る方向
に移動させる対物レンズ移動機構と、前記対物レンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出系
と、前記記録媒体の前記対物レンズに最も近接して設けられ
る透明樹脂層の厚みのムラを検出する厚みムラ検出系
と、この厚みムラ検出系により検出された前記記録媒体の前
記透明樹脂層の厚みの変化に基づいて、前記光源から前
記対物レンズに入射される光の結像特性を変化させる厚
みムラ補正機構と、を有することを特徴とする光ヘッド
装置を有し、前記焦点ぼけ検出系により検出された焦点
ぼけ検出信号を用いて、前記対物レンズの焦点ぼけ補正
制御を行うとともに、焦点ぼけ補正制御時における前記
厚みムラ検出系により検出される前記厚みムラ検出信号
を用いて、前記透明樹脂層の厚みムラを検出し、前記透
明樹脂層の厚みムラの影響を除去しながら前記対物レン
ズの焦点ぼけの影響を除去し、前記記録媒体の記録層に
記録されている情報を再生し、もしくは前記記録媒体に
情報を記録する情報記録再生装置。
【請求項１１】前記厚みムラ検出系は、前記焦点ぼけ検
出系により検出された焦点ぼけに基づいて焦点ぼけ補正
が行われている間に、光軸方向での中心強度最大位置の
変化を検出して前記記録媒体の前記透明保護層の厚みム
ラを検出することを特徴とする請求項１０記載の情報記
録再生装置。
【請求項１２】前記厚みムラ検出系は、前記焦点ぼけ検
出系により検出された焦点ぼけに基づいて焦点ぼけ補正
が行われている間に、光軸方向での中心強度最大位置の
変化を検出して前記記録媒体の前記透明保護層の厚みム
ラを検出するための光学系を、さらに有することを特徴
とする請求項１１記載の情報記録再生装置。
【請求項１３】前記厚みムラ補正機構の応答周波数（遮
断周波数）を、前記対物レンズの焦点ぼけの影響を除去
する焦点ぼけ補正制御系の応答周波数（遮断周波数）よ
りも、低く設定したことを特徴とする請求項１０ないし
１２のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１４】前記厚みムラ検出系は、検出対象である
光のスポット断面半径を１とした時、ｒ≦０.８８を満
たす範囲内で前記光の光量を減衰させ、あるいは前記光
の位相特性を変化させ、もしくは、前記光の光量を減衰
させるとともにその位相を変化させる光学素子を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
【請求項１５】前記厚みムラ検出系は、検出対象である
光のスポット断面半径を１とした時、ｒ≦０.８８を満
たす範囲内で前記光の光量を減衰させ、あるいは前記光
の位相特性を変化させ、もしくは、前記光の光量を減衰
させるとともにその位相を変化させる光学素子を含むこ
とを特徴とする請求項４記載の光ヘッド装置。
【請求項１６】前記厚みムラ検出系は、検出対象である
光のスポット断面半径を１とした時、ｒ≦０.８８を満
たす範囲内で前記光の光量を減衰させ、あるいは前記光
の位相特性を変化させ、もしくは、前記光の光量を減衰
させるとともにその位相を変化させる光学素子を含むこ
とを特徴とする請求項７記載の透明樹脂層の厚みムラ検
出方法。
【請求項１７】前記厚みムラ検出系は、検出対象である
光のスポット断面半径を１とした時、ｒ≦０.８８を満
たす範囲内で前記光の光量を減衰させ、あるいは前記光
の位相特性を変化させ、もしくは、前記光の光量を減衰
させるとともにその位相を変化させる光学素子を含むこ
とを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載
の情報記録再生装置。
【請求項１８】所定の波長の光を供給する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録層に集光する対物レ
ンズと、この対物レンズを、光軸方向および前記記録媒体に予め
形成されている案内溝または信号マーク列を横切る方向
に移動させる対物レンズ移動機構と、前記対物レンズの焦点ぼけを検出する焦点ぼけ検出系
と、前記記録媒体の前記対物レンズに最も近接して設けられ
る透明樹脂層の厚みのムラを検出する厚みムラ検出系
と、この厚みムラ検出系により検出された前記記録媒体の前
記透明樹脂層の厚みの変化に基づいて、前記光源から前
記対物レンズに入射される光の結像特性を変化させる厚
みムラ補正機構と、を有することを特徴とする光ヘッド
装置を有し、前記焦点ぼけ検出系により検出された焦点
ぼけ検出信号を用いて、前記透明樹脂層の厚みムラを検
出し、前記透明樹脂層の厚みムラの影響を除去しながら
前記対物レンズの焦点ぼけの影響を除去し、前記記録媒
体の記録層に記録されている情報を再生し、もしくは前
記記録媒体に情報を記録する情報記録再生方法。
【請求項１９】前記厚みムラ検出系は、前記焦点ぼけ検
出系により検出された焦点ぼけに基づいて焦点ぼけ補正
が行われている間に、光軸方向での中心強度最大位置の
変化を検出して前記記録媒体の前記透明保護層の厚みム
ラを検出することを特徴とする請求項１８記載の情報記
録再生方法。
【請求項２０】前記厚みムラ検出系は、前記焦点ぼけ検
出系により検出された焦点ぼけに基づいて焦点ぼけ補正
が行われている間に、光軸方向での中心強度最大位置の
変化を検出して前記記録媒体の前記透明保護層の厚みム
ラを検出するための光学系を、さらに有することを特徴
とする請求項１８記載の情報記録再生方法。