WO2006115046A1

WO2006115046A1 - 光学ヘッドおよび光情報記録再生装置

Info

Publication number: WO2006115046A1
Application number: PCT/JP2006/307674
Authority: WO
Inventors: Fumitomo Yamasaki; Eishin Mori; Hideki Aikoh; Akihiro Arai; Joji Anzai
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2006-11-02
Also published as: JPWO2006115046A1; CN100545924C; US20070268806A1; JP4792462B2; CN101164109A; US7773468B2

Abstract

　光透過層の厚さが大きく変化する光情報記録媒体に対して、３次の球面収差だけでなく、無視できなくなる５次の球面収差も補正する。　半導体レーザ１と、半導体レーザ１から照射されたレーザ光を光情報記録媒体３０に集光させる対物レンズ６と、光情報記録媒体３０の光透過層の厚さに応じて発生する球面収差を補正する球面収差補正部と、を備え、球面収差補正部は、３次の球面収差を補正するコリメートレンズ４、レンズホルダ４１，ステッピングモータ４０と、５の面収差を補正する液晶素子２０及び印加電圧制御部４２とを有する。

Description

明細書

光学ヘッドおよび光情報記録再生装置

技術分野

[oooi] 本発明は光情報記録媒体に対して記録および Zまたは再生を行う際に使用される光学ヘッド、およびそのような光学ヘッドを備えた光情報記録再生装置に関するものである。

[0002] 光情報記録媒体の大容量化に伴い、その記録および Zまたは再生に用いる光学ヘッドの光源の短波長化と対物レンズの高 NA (開口数： Numerical Aperture)ィ匕が進んでいる。し力し高 NAィ匕に伴い、光情報記録媒体の光透過層の厚み変化による球面収差の影響が顕著になってくる。

[0003] たとえば DVDで用いられている波長 650nm、対物レンズの NAO. 60の場合、光透過層の厚み変化 10 mに対して、約 10m λの球面収差が発生する。しかし次世代の光情報記録媒体に用いられる波長 400nm、対物レンズの NAO. 85の場合には、光透過層の厚み変化 10 mに対して、約 100mえの球面収差が発生する。そのため、このような光情報記録媒体用の光学ヘッドには、球面収差を補正する手段が必要となる。

[0004] 一例として、特開平 11 259906号公報〖こ、コリメートレンズをコリメートレンズ用ァクチユエータに搭載し、光透過層の厚み誤差に起因する球面収差を打ち消すように、光源と対物レンズの間に配置されたコリメートレンズを移動する光情報記録再生装置の方式が示されて!/、る。この光情報記録再生装置につ!、て図 18を用いて具体的に説明する。

[0005] 図 18に従来の光学ヘッドの構成を示す。図 18において、 101は光源、 102はビームスプリッタ、 103は 1/4波長板、 104はコリメートレンズ、 106は対物レンズ、 107はマルチレンズ、 108は受光素子、 109は対物レンズ 106を駆動する 2軸ァクチユエ一タ、 110はコリメートレンズ 104を駆動するコリメートレンズ用ァクチユエータであり、これらが光学ヘッド 120を構成して、る。

[0006] 光源 101から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ 102を透過して、コリメ一トレンズ 104に入射する。コリメートレンズ 104に入射したレーザ光は、光情報記録媒体 1 30の光透過層 131の厚さが規定値通りの場合には、コリメートレンズ 104によって平行光とされる。コリメートレンズ 104はコリメートレンズ用ァクチユエータ 110に搭載されており、このコリメートレンズ用ァクチユエータ 110によって、レーザ光の光軸に沿って前後に移動可能となって、る。

[0007] コリメートレンズ 104を透過したレーザ光は、 1Z4波長板 103を透過する際に円偏光状態となり、対物レンズ 106に入射する。対物レンズ 106によって集光され光情報記録媒体 130の情報記録面に入射したレーザ光は、情報記録面で反射されて戻り光となる。この戻り光は、元の光路をたどって対物レンズ 106を透過した後、 1Z4波長板 103に入射する。戻り光は 1Z4波長板 103を透過することにより、往路の偏光方向に対して 90度回転された直線偏光となり、その後、コリメートレンズ 104によって収束光とされた後、偏光ビームスプリッタ 102によって反射される。ビームスプリッタ 1 02によって反射された戻り光は、マルチレンズ 107を介して受光素子 108に入射し、検出される。

[0008] 光学ヘッド 120を用いて光情報記録媒体 130の情報記録面上に光を集光して記録再生を行うとき、光情報記録媒体 130の光透過層 131の厚み誤差によって発生する主な収差は、デフォーカスによるものと球面収差によるものである。デフォーカスについては、フォーカスサーボにより補正される。すなわち、受光素子 108からのフォーカスサーボに基づいて、 2軸ァクチユエータ 109により対物レンズ 106を光軸方向に動かすことでデフォーカスが補正され、情報記録面上に焦点が合わされる。

[0009] 一方、球面収差については、対物レンズ 106に入射するレーザ光を発散光あるいは収束光とすることにより、光透過層 131の厚さに応じて発生する球面収差と逆極性の球面収差を発生させることで補正を行う。具体的にはコリメートレンズ用ァクチユエータ 110により、コリメートレンズ 104を光軸方向に前後に動かすことで、対物レンズ 1 06に入射するレーザ光を発散光あるいは収束光とし、対物レンズ 106で逆極性の球面収差を発生させ、光透過層 131の厚み誤差に起因する球面収差をキャンセルするようにしている。

[0010] このように、この光学ヘッド 120においては、対物レンズ 106を透過して情報記録面に焦点を結んだときは、球面収差がキャンセルされた状態になって、る。 [0011] 光情報記録媒体においてさらなる大容量ィ匕を図るため、情報記録面を多層構造とすることが考えられている。情報記録面を多層化した場合、複数の情報記録面に対して情報の記録および Zまたは再生を行うことになる。しかし、情報記録面毎に光透過層の厚さが異なるため、対物レンズの最適基材厚 (残存収差が最小となる光透過層厚)からずれた情報記録面では、最適基材厚から所定の情報記録面までの光透過層の厚さに応じて、球面収差が発生する。

[0012] 3次の球面収差は、対物レンズの最適基材厚から所定の情報記録面までの光透過層の厚さに比例して大きくなる。情報記録面を多層化し、その光透過層の間隔を大きく変化させると、補正すべき 3次の球面収差も増大する。従って、従来の光学ヘッドにおいては、コリメートレンズの移動範囲が非常に大きくなる。

[0013] 例えば、光源の波長 λ =405nm、対物レンズの NA=0. 85、対物レンズの焦点距離 1. 3mm、コリメートレンズの焦点距離 19. Omm、対物レンズの最適基材厚 (残存収差が最小となる光情報記録媒体の光透過層厚） 62. 5 mの場合の、コリメートレンズの移動範囲（対物レンズに近づく方向を正（ + )とする）を図 19に示す。図 19より光透過層の厚さが 25 μ mから 100 μ mまで変化する場合、コリメートレンズの移動範囲は 10mm以上になることがわ力る。

[0014] さらに、光透過層の厚みが大きくなると、対物レンズでは新たに 5次の球面収差が無視できな!ヽ大きさで発生する。

[0015] 図 20は前記の条件で、光透過層の厚さ変化によって発生する 3次の球面収差をコリメ一トレンズの移動によって補正した後の、 5次の球面収差量を示したものである。図 20より、光透過層の厚み変化が ± 10 m程度の場合、 5次の球面収差は ± 5m λであり、無視できる大きさであるのに対し、光透過層の厚さが 25 μ m力 100 μ m まで変化するような光情報記録媒体においては、 5次の球面収差量が ± 20m λにも達する。また、この 5次の球面収差はコリメートレンズの移動により 3次の球面収差を補正した後も残存する量である。

[0016] したがって、情報記録面を多層構造とした光情報記録媒体においては、 3次の球面収差に加えて、 5次の球面収差に関しても記録および Ζまたは再生における影響を考慮する必要が生ずることが課題として見、だされた。 [0017] 本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、光透過層の厚さが大きく変化する光情報記録媒体に対して、 3次の球面収差だけでなぐ無視できなくなる 5次の球面収差も補正し、良好な記録および Zまたは再生を確保できる光学ヘッドおよびそのような光学ヘッドを備えた光情報記録再生装置を提供することを目的として！/ヽる。

発明の開示

[0018] 上記の目的を達成するために、第 1の本発明は、

光源と、

前記光源から照射されたレーザ光を光情報記録媒体に集光させる対物レンズと、前記光情報記録媒体の光透過層の厚さに応じて発生する球面収差を補正する球面収差補正部と、を備え、

前記球面収差補正部は、

3次の球面収差を補正するための第 1の球面収差補正部と、

5次の球面収差を補正するための第 2の球面収差補正部と、を有する、光学ヘッドである。

[0019] また、第 2の本発明は、前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に応じて、前記 5 次の球面収差を補正する、第 1の本発明の光学ヘッドである。

[0020] また、第 3の本発明は、前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に応じて、予め設定された複数の 5次の球面収差補正量から所定の補正量を選択し、この選択した補正量により前記 5次の球面収差を補正する、第 2の本発明の光学ヘッドである。

[0021] また、第 4の本発明は、前記対物レンズは、前記光情報記録媒体の 3次の球面収差が最小となる所定基準厚において所定値の 5次の球面収差が生じるように、設計されており、

前記第 2の球面収差補正部は、

前記所定値の 5次の球面収差と逆極性の 5次の球面収差を生じさせて、前記 5次の球面収差を補正する、第 3の本発明の光学ヘッドである。 [0022] また、第 5の本発明は、前記第 1の球面収差補正部は、前記レーザ光の光軸方向に移動するコリメートレンズを有し、前記コリメートレンズを移動させることにより前記 3 次の球面収差を補正し、

前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に対応する量として、前記コリメートレンズの位置を用いて前記 5次の球面収差を補正する、第 2の本発明の光学ヘッドである。

[0023] また、第 6の本発明は、前記第 1の球面収差補正部は、前記レーザ光の光軸方向に移動するコリメートレンズを有し、前記コリメートレンズを移動させることにより前記 3 次の球面収差を補正し、

前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に対応する量として、前記コリメートレンズの位置に応じた位置信号の出力値を用いて前記 5次の球面収差を補正する、第 2の本発明の光学ヘッドである。

[0024] また、第 7の本発明は、前記第 1の球面収差補正部は、前記レーザ光の光軸方向に移動するコリメートレンズを有し、前記コリメートレンズを移動させることにより前記 3 次の球面収差を補正し、

前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に対応する量として、前記コリメートレンズを駆動する駆動信号の出力を用いて前記 5次の球面収差を補正する、第 2の本発明の光学ヘッドである。

[0025] また、第 8の本発明は、前記第 2の球面収差補正部は、液晶素子を有する、第 1の本発明の光学ヘッドである。

また、第 9の本発明は、前記液晶素子は、前記対物レンズを駆動するァクチユエ一タの可動部に設けられている、第 8の本発明の光学ヘッドである。

[0026] また、第 10の本発明は、前記液晶素子は、前記ァクチユエータの可動部を保持するサスペンションを通して駆動される、第 9の本発明の光学ヘッドである。

[0027] また、第 11の本発明は、前記液晶素子を駆動する駆動信号は、前記ァクチユエ一タの可動部を駆動する駆動信号に重畳されている、第 10の本発明の光学ヘッドである。

[0028] また、第 12の本発明は、前記第 1の球面収差補正部は、液晶素子を有し、前記液晶素子に電圧を印加することにより前記 3次の球面収差を補正し、

前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に対応する量として、前記第 1の球面収差補正部の前記液晶素子に印加される電圧値を用いて前記 5 次の球面収差を補正する、第 8の本発明の光学ヘッドである。

[0029] また、第 13の本発明は、前記第 1の球面収差補正部の有する前記液晶素子と、前記第 2の球面収差補正部の有する前記液晶素子は、一体に構成されている、第 12 の本発明の光学ヘッドである。

[0030] また、第 14の本発明は、前記第 1の球面収差補正部の有する前記液晶素子と、前記第 2の球面収差補正部の有する前記液晶素子は、それぞれ別体の液晶素子である、第 12の本発明の光学ヘッドである。

[0031] また、第 15の本発明は、前記第 1の球面収差補正部は、前記レーザ光の光軸方向に移動するコリメートレンズ及び液晶素子を有し、

前記コリメートレンズの移動により前記 3次の球面収差の一部を補正し、前記液晶素子への電圧印加により前記 3次の球面収差の残りの部分を補正する、第 2の本発明の光学ヘッドである。

[0032] また、第 16の本発明は、前記光情報記録媒体は、情報を記録および Zまたは再生の対象となる情報記録面を少なくとも 2面有し、

前記第 2の球面収差補正部は、前記情報記録面のそれぞれの面に対応した所定値を用いて、前記 5次の球面収差を補正する、第 1の本発明の光学ヘッドである。

[0033] また、第 17の本発明は、前記光情報記録媒体の、記録および Zまたは再生の対象となっている情報記録面を判別する層判別部を備え、

前記第 2の球面収差補正部は、前記層判別部の判別結果に応じて、前記 5次の球面収差を補正する、第 16の本発明の光学ヘッドである。

[0034] また、第 18の本発明は、第 1の本発明の光学ヘッドと、前記光情報記録媒体を駆動する駆動部と、前記光学ヘッドと前記駆動部を制御する制御部とを備えた、光情報記録再生装置である。

[0035] 本発明の光学ヘッドおよび光情報記録再生装置によれば、情報記録面の多層化より光透過層の厚さ変化が大きい光情報記録媒体の情報記録 Z再生時に、 3次の球面収差補正に加えて、無視できなくなる 5次の球面収差も補正できるため、このような光情報記録媒体に対して、良好な記録 Z再生性能を確保できると、う優れた効果が得られる。

図面の簡単な説明

[0036] [図 1]本発明の実施の形態における光学ヘッドの概略構成図

[図 2]本発明の実施の形態における光情報記録媒体の概略構成図

[図 3]本発明の実施の形態における光透過層の厚さとコリメートレンズ移動量の関係を示す図

[図 4]本発明の実施の形態における光透過層の厚さと残存する 5次の球面収差の関係を示す図

[図 5] (a)本発明の実施の形態における液晶素子 20の電極分割パターンを示す構成図（b) 5次の球面収差の波面を示す図（c)液晶素子 20によって補正された後の波面を示す図

[図 6]本発明の実施の形態におけるコリメートレンズ移動量と残存する 5次の球面収差の関係を示す図

[図 7]本発明の実施の形態 1におけるコリメートレンズ移動量と補正後の 5次の球面収差の関係を示す図

[図 8]本発明の実施の形態 2におけるコリメートレンズ移動量と補正後の 5次の球面収差の関係を示す図

[図 9]本発明の実施の形態 3におけるコリメートレンズ移動量と補正後の 5次の球面収差の関係を示す図

[図 10]本発明の実施の形態 4におけるコリメートレンズ移動量と補正後の 5次の球面収差の関係を示す図

[図 11]本発明の実施の形態 5における光透過層の厚さと補正後の 5次の球面収差の関係を示す図

[図 12]本発明の別の実施の形態における光学ヘッドの概略構成図

[図 13] (a)本発明の別の実施の形態における液晶素子 21の電極分割パターンを示す構成図 (b) 3次の球面収差の波面を示す図（c)液晶素子 21によって補正された後の波面を示す図

[図 14] (a)本発明の別の実施の形態における液晶素子 21の電極分割パターンの他の例を示す構成図（b) 3次の球面収差の波面を示す図（c)液晶素子 21によって補正された後の波面を示す図

[図 15]本発明の別の実施の形態における光学ヘッドの概略構成図

[図 16]本発明の別の実施の形態における光学ヘッドの概略構成図

[図 17]本発明の実施の形態 6における光情報記録再生装置の概略構成図

[図 18]従来の光情報記録再生装置の概略構成図

[図 19]光透過層の厚さとコリメートレンズ移動量の関係を示す図

[図 20]光透過層の厚み誤差と 3次の球面収差補正後に残存する 5次の球面収差量の関係を示す図

符号の説明

1 半導体レーザ

2、 102 ビームスプリッタ

3、 103 1Z4波長版

4、 104 コリメートレンズ

5 反射ミラー

6、 106 対物レンズ

7 検出レンズ

8、 108 受光素子

9, 109 2軸ァクチユエータ

10, 11, 120 光学ヘッド

20, 21 液晶素子

30, 130 光情報記録媒体 31, 32, 33, 34 情報記録面

42 印加電圧制御部

50 筐体

51 光情報記録媒体駆動部

52 制御部

107 マルチレンズ

110 コリメートレンズ用ァクチユエータ

131 光透過層

発明を実施するための最良の形態

[0038] 以下、本発明の光学ヘッドおよび光情報記録再生装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

[0039] (実施の形態 1)

図 1は本発明の 1実施の形態における光学ヘッドの概略構成図である。

[0040] 図 1において、 1は半導体レーザ、 2はビームスプリッタ、 3は 1Z4波長板、 4はコリメ一トレンズ、 5は反射ミラー、 6は対物レンズ、 7は検出レンズ、 8は受光素子、 9は対物レンズ 6を駆動する 2軸ァクチユエータ、 20は液晶素子、 40はコリメートレンズ 4を駆動するステッピングモータ、 41はコリメートレンズ 4を保持するレンズホルダ、 42はステッピングモータの駆動量に基づき液晶素子 20に印加する電圧を制御する印加電圧制御部であり、これらが光学ヘッド 10を構成している。なお、 30は透明基板を持つ光情報記録媒体である。また、図 2に示すように、光情報記録媒体 30には光入射面側（対物レンズ 6側）から情報記録面 31、 32、 33、 34が形成されており、それぞれ表面力も情報記録面までの光透過層の厚さは、 dl、 d2、 d3、 d4 (dl < d2< d3< d4 )となっている。

[0041] なお、上記の構成において、半導体レーザ 1は本発明の光源に相当し、対物レンズ 6は本発明の対物レンズに相当する。また、コリメートレンズ 4、ステッピングモータ 4 0、レンズホルダ 41は第 1の球面収差補正部に相当し、液晶素子 20及び印加電圧制御部 42は本発明の第 2の球面収差補正部に相当する。

[0042] このような光情報記録媒体 30に対して、情報の記録または再生を行う場合の光学ヘッド 10の動作について述べる。半導体レーザ 1から出射された直線偏光のレーザ光は、ビームスプリッタ 2を透過し、 1Z4波長板 3で円偏光に変換された後、コリメートレンズ 4で平行光に変換され、反射ミラー 5で反射して、液晶素子 20を透過し、対物レンズ 6によって、透明基板越しに光情報記録媒体 30の情報記録面 31〜34の何れかに光スポットとして集光される。

[0043] 情報記録面 31〜34の何れかで反射したレーザ光は、再び対物レンズ 6、液晶素子 20を透過し、反射ミラー 5で反射され、コリメートレンズ 4を透過し、 1Z4波長板 3で往路とは異なる直線偏光に変換された後、ビームスプリッタ 2で反射され、検出レンズ 7 によって、受光素子 8に導かれる。受光素子 8で検出されたレーザ光は、光電変換された後演算されて、光情報記録媒体 30の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と偏心に追従するためのトラッキング誤差信号を生成する。 2軸ァクチユエータ 9 は、このフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号によって、回転する光情報記録媒体 30の情報トラックに光スポットが追従するよう対物レンズ 6を 2軸方向に駆動する

[0044] コリメートレンズ 4はレンズホルダ 41に保持され、ステッピングモータ 40によって、レ一ザ光の光軸に沿って移動可能となっている。情報記録面 31〜34の光透過層の厚さに応じて、さらにそれらの光透過層の厚さが規定値力も外れている場合に、レーザ光は光透過層の厚さ変化に伴う 3次の球面収差を補正するように、コリメートレンズ 4 によって発散光ある、は収束光とされ、対物レンズ 6で逆極性の球面収差を発生させ、 3次の球面収差の補正を行う。

[0045] 図 3は、本実施の形態における、補正すべき光透過層の厚さとコリメートレンズの移動量との関係を計算によって求めた結果である。横軸に補正する光透過層の厚さをとり、縦軸にコリメートレンズ 4の移動量を示している。なお、計算に用いた各パラメ一タの具体的な数値は以下の通りである。

[0046] 半導体レーザ 1の波長 =405nm

対物レンズ 6の NA NA=0. 85

対物レンズ 6の焦点距離 fol= l. 3mm

コリメートレンズ 4の焦点距離置 fcl= 19. Omm 情報記録面 31〜34間の各光透過層の厚さ（11 = 25 m、（12 = 50 m、 d3 = 75 μ m、 d4= 100 μ m

光情報記録媒体 30の光透過層の屈折率 n= l . 6

コリメートレンズ 4の移動量は、対物レンズ 6の最適基材厚 (残存収差が最小となる光情報記録媒体の光透過層の厚さ）が 62. 5 mである場合を基準とし、対物レンズ

6に近づく方向を正（+ )とした。

[0047] 図 3より光情報記録媒体 30の dl〜d4の光透過層の厚さのそれぞれに対応した 3 次の球面収差を補正するのに、本実施の形態のコリメートレンズ 4では約 10mmの移動量が必要であることがわかる。なお、光透過層の厚さ自体が誤差を持っているため

、実際にはさらに大きな移動範囲が必要となる。

[0048] 従来の技術にて説明したように、光透過層の厚さの変化および誤差により発生する

3次の球面収差は、コリメートレンズ 4力のレーザ光を発散光あるいは収束光になるように調整することにより大幅に低減することができる。

[0049] しかし、光透過層の厚みの増大により 5次の球面収差が無視できなくなる大きさで発生する。また、コリメートレンズ 4の移動による補正では、球面収差の 3次より高次の成分は除去できない。

[0050] そこで、本実施の形態は、この 5次の球面収差を 2軸ァクチユエータ 9に搭載した液晶素子 20で補正することとしている。液晶素子 20は、複数領域に分割された個々の電極に個別に電圧を印加することにより液晶の屈折率を制御し、位相差を発生させることで収差補正を行う。 3次の球面収差の補正後に残存して現れる 5次の球面収差は、図 5 (b)に示す波面の形状を有する。この形状に対応して、液晶素子 20の電極を図 5 (a)に示すような同心円形状 (図中灰色部分)として形成し、印加電圧制御部 4 2の制御により、電極に後述する所定電圧を印加して、透過部分（図中白色部分)と電極とを通過する光との間に位相差を発生させる。位相差が生じた波面は、図 5 (c) に示すような波面形状となるため、 5次の球面収差を低減することが可能となる。

[0051] このとき、補正すべき光透過層の厚さと 3次の球面収差補正後に残存する 5次の球面収差発生量との関係は、図 4に示すように、 5次の球面収差の発生量が補正すベき光透過層の厚さにほぼ比例する。 [0052] さらに、図 3および図 4力導かれる図 6より、 5次の球面収差の大きさは、 3次の球面収差を補正する際のコリメートレンズ 4の移動量と相関がある。

[0053] 従ってコリメートレンズ 4の移動量に応じて、液晶素子 20に印加する電圧を変えることで、 5次の球面収差を補正することが可能である。

[0054] 図 7に示すように、コリメートレンズ 4の移動量に比例した 5次の球面収差を液晶素子 20で発生させ、残存する 5次の球面収差と相殺することによって、補正後の 5次の球面収差の絶対値は 3m 以下に保つことができ、光学ヘッドとして良好な記録および Zまたは再生を確保できる。

[0055] また、液晶素子 20は、図 1に示すように、対物レンズ 6を駆動する 2軸ァクチユエ一タ 9に搭載され、対物レンズ 6と一体で駆動されることが望ましい。このような構成とすることで、液晶素子 20と対物レンズ 6の光軸ずれによるコマ収差が発生しな、。

[0056] ただし、液晶素子 20が 2軸ァクチユエータ 9に搭載されていない場合でも、液晶素子 20と対物レンズ 6の光軸ずれによって発生するコマ収差を最小限にするため、光学ヘッド 10の微小送り機構等を別途設けることで、本発明を適用することが可能である。

[0057] また 2軸ァクチユエータ 9に搭載された液晶素子 20を駆動するため、 2軸ァクチユエータ 9の可動部を保持するサスペンション（図示省略)を配線として利用することができる。さらにこのサスペンションは 2軸ァクチユエータ 9の可動部を駆動する駆動信号の配線としても用いられることが多いため、その場合は 2軸ァクチユエータ 9の駆動信号に、液晶素子 20の駆動信号を重畳して液晶素子 20を駆動することで、配線を簡略ィ匕することが可能である。

[0058] また、印加電圧制御部 42がコリメートレンズ 4の移動量を検出する方法としては、コリメ一トレンズ 4の位置検出を行うセンサを光学ヘッド 10上に別途設けても良いし、コリメ一トレンズ用ァクチユエータを位置制御する信号をモニタリングすることにより、コリメートレンズ 4の位置を算出しても良い。あるいは、予め補正すべき 3次の球面収差の量や光透過層の厚さを直接検出して、そこ力もコリメートレンズ 4の位置を求めることも可能であるが、通常は、 3次の球面収差を補正する場合のコリメートレンズ 4のセンサである位置検出部あるいは位置制御部を、そのまま利用すればよ!、。 [0059] (実施の形態 2)

次に、本発明の実施の形態 2による、 5次の球面収差の補正方法について、図 8を用いて説明する。なお、実施の形態 1と同一の構成要素については、同一の符号を付して、以下その説明を省略する。

[0060] 実施の形態 1においては、コリメートレンズ 4の移動量に応じて、液晶素子 20に印加する電圧を変えることとした力電圧の変化はコリメートレンズ 4の移動量に応じて連続的に行うようにしたため、 5次の球面収差の補正量も連続的に変化する。

[0061] これに対し、本実施の形態では、コリメートレンズ 4の移動範囲を 3分割し、分割した範囲毎に一定の大きさの 5次の球面収差を与える構成とした点が異なる。

[0062] 以下、説明する。図 8に示すように、コリメートレンズ 4の移動量を図中範囲 A、 B、 C に分割する。一の方向側 (光情報記録媒体力遠ざ力る側)の範囲 Aでは、液晶素子 20に正の所定電圧を印加することによって、一定大きさの 5次の球面収差 + 15m λを発生させる。同様に +の方向側 (光情報記録媒体に近づく側）の範囲 Cでは、液晶素子 20に負の所定電圧を印加することによって一定大きさの 5次の球面収差 1 5m λを発生させる。範囲 Αと範囲 Cの間となる範囲 Βでは液晶素子 20に電圧は印加しない。

[0063] 以上の制御によると、情報記録面上に生ずる 5次の球面収差は、範囲 A、 B、 Cのそれぞれにお 1、ては単調増加し、各範囲の境界で急峻に減少するノコギリ歯状の変化をすることになる。しかし、補正後の 5次の球面収差の絶対値は約 9m 以下に保つことができ、これは光学ヘッド 10の記録 Z再生機能の確保に十分な値である。

[0064] このように液晶素子 20に印加する電圧を 3値で制御することは、液晶素子 20への負荷を軽減しつつ、光学ヘッド 10の性能を確保できる効果がある。

[0065] なお、範囲 Bにおいては電圧は印加しない（0Vを印加する)ものとした力球面収差の差分の絶対値を 9mえの範囲に抑える限り、所定値の電圧を印加するようにしてちょい。

[0066] (実施の形態 3)

次に、本発明の実施の形態 3による 5次の球面収差の補正方法について、図 9を用いて説明する。なお、実施の形態 1と同一の構成要素については、同一の符号を付して、以下その説明を省略する。

[0067] 実施の形態 2におヽては、コリメートレンズ 4の移動範囲を 3分割し、分割した範囲毎に一定の大きさの 5次の球面収差を与える構成とした力本実施の形態においては、分割範囲を二つとした点が異なる。

[0068] 以下、説明する。図 9に示すように、コリメートレンズ 4の移動量を図中範囲 A、じに分割する。一の方向側 (光情報記録媒体力遠ざ力る側)の範囲 Aでは、液晶素子 2 0に正の所定電圧を印加することによって一定大きさの 5次の球面収差 + 8m λを発生させる。同様に +の方向側（光情報記録媒体力遠ざ力る側）の範囲 Cでは、液晶素子 20に負の所定電圧を印加することによって一定大きさの 5次の球面収差— 13m λを発生させる。

[0069] 以上の制御によると、情報記録面上に生ずる 5次の球面収差は、実施の形態 3と同様、範囲 A、 Cのそれぞれにおいては単調増加し、各範囲の境界で急峻に減少する。分割範囲が荒いため、補正後の 5次の球面収差の絶対値は約 11mえとなるが、これは光学ヘッド 10の記録 Z再生機能の確保には十分な値である。

[0070] このように液晶素子 20に印加する電圧を 2値で制御するようにしてもよぐ実施の形態 2と同様の効果が得られる。

[0071] (実施の形態 4)

次に、本発明の実施の形態 4による 5次の球面収差の補正方法について、図 10を用いて説明する。なお、実施の形態 1と同一の構成要素については、同一の符号を付して、以下その説明を省略する。

[0072] 実施の形態 3におヽては、コリメートレンズ 4の移動範囲を 2分割し、分割した範囲毎に土の所定大きさの 5次の球面収差を与える構成とした力本実施の形態においては、対物レンズ 6にオフセット分の 5次の球面収差が生じるようにしたことにより、液晶素子 20に印加する電圧を実質的に 1値で制御するようにした点が異なる。

[0073] 以下、説明する。図 10に示すように対物レンズ 6の設計を変更して、コリメートレンズ 4の移動量が 0の初期状態を基準として、光情報記録媒体 30の 3次の球面収差が最小となる最適基材厚 62. 5 μ mにおいて、オフセットとして— 13mえの 5次の球面収差を与えておく。そして、コリメートレンズ 4が図中範囲 Aを移動する場合のみ、液晶素子 20に所定電圧を印加して、オフセットとは逆極性の 5次の球面収差 + 21m λを発生させる。このような液晶素子 20の制御によっても、残存する 5次の球面収差の絶対値を llm 以下にすることが可能であり、実質的に記録 Z再生性能を改善することがでさる。

[0074] 特に本実施の形態は、実施の形態 3と比較して、液晶素子 20の駆動のオン Zオフを切り替える（1ZO制御）だけでよいので、液晶素子 20の制御がより簡単になるという特徴がある。

[0075] なお、上記の説明にお!/、て、最適基材厚は、前記光情報記録媒体の 3次の球面収差が最小となる所定基準厚に相当する。また、上記の説明においては、オフセットは一方向の 5次の球面収差とした力 +方向に与えても良い。この場合は、液晶素子 2 0には一方向の 5次の球面収差を発生させる。要するに、対物レンズ 6の設計により生じされるオフセットとしての所定値の 5次の球面収差の極性と、液晶素子 20により発生する 5次の球面収差の極性とが、互いに相殺する逆向きの関係となるようにすればよい。

[0076] また、上記の実施の形態 2〜4においては、コリメートレンズ 4の移動範囲を 2分割又は 3分割として、各範囲毎に液晶素子 20に発生される 5次の球面収差を所定値として設定するようにしたが、移動範囲は 4分割以上とし、各範囲毎に 5次の球面収差の値を定めるようにしてもよい。

[0077] (実施の形態 5)

次に、本発明の実施の形態 5による 5次の球面収差の補正方法について、図 11を用いて説明する。なお、実施の形態 1と同一の構成要素については、同一の符号を付して、以下その説明を省略する。

[0078] 実施の形態 2〜4においては、コリメートレンズ 4の移動量を検出し、これに応じて、液晶素子 20に印加する電圧を連続的又は段階的に変えることとした。

[0079] これに対し、本実施の形態においては、コリメートレンズ 4の移動量の検出は行わず、光学ヘッド 10が光情報記録媒体 30の情報記録面 31〜34のいずれを対象として情報の記録 Ζ再生を行って、るかに基づ、て、その記録 Ζ再生の対象となって、る情報記録面のそれぞれに応じて定めた所定電圧を液晶素子 20に印加し、 5次の球面収差を発生させることで、情報記録面上に生じる 5次の球面収差の絶対値を小さくする。

[0080] 具体的には図 11に示すように、光情報記録媒体 30の情報記録面 31 (光透過層の厚さ (11 = 25 m)に対して情報の記録 Z再生を行う場合には、液晶素子 20に負の所定電圧を印加することによって、 5次の球面収差— 15m を発生させ、光情報記録媒体 30の情報記録面 34 (光透過層の厚さ d4= 100 μ m)に対して情報の記録 Z 再生を行う場合には、液晶素子 20に正の所定電圧を印加することによって、 5次の球面収差 + 15m を発生させる。情報記録面 32 (光透過層の厚さ d2 = 50 m)および情報記録面 33 (光透過層の厚さ d3 = 75 μ m)に対して情報の記録 Z再生を行う場合には、液晶素子 20には電圧を印加しない。

[0081] このような補正を行うことで、各情報記録面上に残存する 5次の球面収差の絶対値を 10m λ以下にすることが可能である。なお、それぞれの光透過層の厚さが誤差を持っているため、実際にはその誤差分の 5次の球面収差が残存することになる力各光透過層の厚さ誤差を士 5 μ mとすると、残存する 5次の球面収差は 2〜3m λであり実質的には問題ない。

[0082] なお、情報記録面 31〜34の何れに対して情報を記録 Ζ再生を行うかは、光学へッド 10の動作時に予め決まっているため、液晶素子 20に印加する電圧の選択及び印加の有無は、これに応じて実行すればよい。具体的には、各情報記録面の判別を行う層判別部からの出力信号や、層間の移動を行うための制御信号をモニタリングすることにより層判別を行い、予め液晶素子 20に所定の電圧を印加して 5次の球面収差を補正しておくことも可能である。なお、各情報記録面の判別は印加電圧制御部 42 によって行うが、層判別部を設ける場合は、印加電圧制御部 42内に設けても良ぐまた別途光ヘッド 10内に配置するようにしてもよい。また、後述する光情報記録再生装置の制御部 52内に設けるようにしてもよい。また、層間移動を行うための制御信号は、 2軸ァクチユエータを駆動する駆動信号に与えられるため、印加電圧制御部 42は、ここ力制御信号を取得するようにする。

[0083] なお、実施の形態 1から実施の形態 5においては、主として 3次の球面収差を補正する第 1の球面収差補正部として、ステッピングモータ 40を用いてコリメートレンズを光軸方向に移動する場合について説明したが、本発明の第 1の球面収差補正部としては、これに限らず、例えば平行光中に置かれた 2群のレンズからなるビームエキスパンダのようなレンズを用いてもよいし、図 12に示すように、 2軸ァクチユエ一タに搭載された液晶素子 20とは異なる別の液晶素子 21を用いてもよい。図 12において、液晶素子 21は液晶素子 20と同様に印加電圧制御部 42によって電圧の印加が制御される。

[0084] ここで図 13 (a)に、液晶素子 21の電極パターンを、又図 13 (b)に光情報記録媒体 30の情報記録面上に発生する 3次の球面収差の形状を、示す。液晶素子 21の電極ノターンは、同心円形状（図中斜線部分)として形成し、印加電圧制御部 42の制御により所定電圧を印カロして、透過部分 (図中白色部分)と電極とを通過する光との間に位相差を発生させる。位相差が生じた波面は、図 13 (c)に示すような波面形状となるため、 3次の球面収差を低減することが可能となる。

[0085] なお、本発明が適用されるような多層型光情報記録媒体においては、光透過層の厚みによる球面収差の絶対値が大きいため、球面収差をより低減するために液晶素子 21を図 14 (a)に示すような構成例としてもよい。

[0086] 図 13 (a)に示す構成例は、同心円状の液晶層領域を一つ備えたものであつたが、図 14 (a)に示す構成例は、電圧を印加する液晶層をさらに 3つの同心円上の領域に 3分割し、各領域毎に、図 14 (b)に示す 3次の球面収差のパターンに対応した電圧を印加する。球面収差の生ずる領域を分割し、それぞれの領域に異なる位相差を発生させて、図 14 (c)に示すような波面形状とすることで、 3次の球面収差を低減することが可能となる。

[0087] なお、球面収差の生じる領域を 4分割以上にすることにより、各領域毎の収差の絶対値は小さくできるため、より高い収差補正能力は得られるが、液晶素子 21に接続する電極層数が増加するため、本構成例程度とすることが望ましい。

[0088] 以上の構成において、液晶素子 21により補正される 3次の球面収差の量は、液晶素子 21に印加される電圧値によって設定される。したがって印加電圧制御部 42は、液晶素子 21に対して設定した電圧値を、上述したコリメートレンズ 4の位置、位置の制御信号等に代替して利用し、実施の形態 1〜4のそれぞれと同様にして液晶素子 20の電圧印加の制御を行う。

[0089] また、図 15に示すように、液晶素子 21が 2軸ァクチユエータ 9に搭載された 5次の球面収差を補正する液晶素子 20と一体で構成されてなる複合液晶素子 22を用いてもよい。このような構成とすることで、複合液晶素子 22と対物レンズ 6との光軸ずれによるコマ収差が発生しなくなる利点がある。

[0090] また、図 13,図 15に示すような構成とすることで、球面収差の除去を全て電気的に行うことができ、 3次の球面収差を除去するための機械的な構成であるステッピングモータ 9等によるコリメートレンズ用ァクチユエータが不要となり、光学ヘッドの構成が簡略化、軽量ィ匕されるなどのメリットがある。

[0091] さらに、図 16に示すように、本発明の第 1の球面収差補正部は、 3次の球面収差の一部をコリメートレンズ 4で補正し、残りを 2軸ァクチユエータ 9に搭載された複合液晶素子 22の液晶素子 21によって補正するような構成でもよいことは明らかである。このような構成とすることで、コリメートレンズ 4の可動範囲を縮小することができるため、光学ヘッドの小型 ·薄型化を図ることができるなどのメリットがある。この場合は、印加電圧制御部 42による液晶素子 20による 5次の球面収差の除去制御は、液晶素子 20の印加電圧と、コリメートレンズ 4のステッピングモータ 40の駆動量、コリメートレンズ 4の位置等とに基づ!/、て行うようにする。

[0092] なお、 5次の球面収差を補正する本発明の第 2の球面収差補正部については、液晶素子 20に限らず、他の電気的、機械的な構成を利用して、 5次の球面収差を除去できるような手段であってもよぐ本発明の適用範囲に含まれることは言うまでもない。

[0093] (実施の形態 6)

図 17は、本発明の実施の形態 6による光情報記録再生装置の概略構成図である。

[0094] 図 17において、 50は光情報記録再生装置全体の筐体であり、筐体 50の内部に光情報記録媒体駆動部 51、制御部 52、光学ヘッド 10を備える。また 30は光情報記録媒体である。光情報記録媒体駆動部 51は光情報記録媒体 30を回転駆動する機能を有し、光学ヘッド 10は実施の形態 1から 5で述べたいずれかの光学ヘッドである。制御部 52は光情報記録媒体駆動部 51と光学ヘッド 10の駆動および制御を行う機能を有すると共に、光学ヘッド 10で受光された制御信号、情報信号の信号処理を行う機能と、情報信号を筐体 50の外部と内部でインターフェースさせる機能を有する。

[0095] 光学ヘッド 10として、実施の形態 1から 5のいずれかの光学ヘッドを搭載しているので、本実施の形態における光情報記録再生装置は、光情報記録媒体 30の光透過層の厚さの変化に伴って発生する 3次の球面収差を補正する際に新たに発生する 5 次の球面収差も加えて補正できるため、光情報記録媒体 30の記録 Z再生特性を向上することができる。

産業上の利用可能性

[0096] 本発明は 3次の球面収差補正部に加えて、 5次の球面収差補正部を備えるため、情報記録面を多層化した光情報記録媒体に対して、情報の再生または記録を行う光情報記録再生装置に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 光源と、

前記球面収差補正部は、

3次の球面収差を補正するための第 1の球面収差補正部と、

5次の球面収差を補正するための第 2の球面収差補正部と、を有する、光学ヘッド。

[2] 前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に応じて、前記 5 次の球面収差を補正する、請求の範囲第 1項記載の光学ヘッド。

[3] 前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に応じて、予め設定された複数の 5次の球面収差補正量から所定の補正量を選択し、この選択した補正量により前記 5次の球面収差を補正する、請求の範囲第 2項記載の光学ヘッド。

[4] 前記対物レンズは、前記光情報記録媒体の 3次の球面収差が最小となる所定基準厚にぉ、て所定値の 5次の球面収差が生じるように、設計されており、

前記第 2の球面収差補正部は、

前記所定値の 5次の球面収差と逆極性の 5次の球面収差を生じさせて、前記 5次の球面収差を補正する、請求の範囲第 3項記載の光学ヘッド。

[5] 前記第 1の球面収差補正部は、前記レーザ光の光軸方向に移動するコリメートレンズを有し、前記コリメートレンズを移動させることにより前記 3次の球面収差を補正し、前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に対応する量として、前記コリメートレンズの位置を用いて前記 5次の球面収差を補正する、請求の範囲第 2項記載の光学ヘッド。

[6] 前記第 1の球面収差補正部は、前記レーザ光の光軸方向に移動するコリメートレンズを有し、前記コリメートレンズを移動させることにより前記 3次の球面収差を補正し、前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に対応する量として、前記コリメートレンズの位置に応じた位置信号の出力値を用いて前記 5次の球面収差を補正する、請求の範囲第 2項記載の光学ヘッド。

[7] 前記第 1の球面収差補正部は、前記レーザ光の光軸方向に移動するコリメートレンズを有し、前記コリメートレンズを移動させることにより前記 3次の球面収差を補正し、前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に対応する量として、前記コリメートレンズを駆動する駆動信号の出力を用いて前記 5次の球面収差を補正する、請求の範囲第 2項記載の光学ヘッド。

[8] 前記第 2の球面収差補正部は、液晶素子を有する、請求の範囲第 1項記載の光学ヘッド、。

[9] 前記液晶素子は、前記対物レンズを駆動するァクチユエータの可動部に設けられている、請求の範囲第 8項記載の光学ヘッド。

[10] 前記液晶素子は、前記ァクチユエータの可動部を保持するサスペンションを通して駆動される、請求の範囲第 9項記載の光学ヘッド。

[11] 前記液晶素子を駆動する駆動信号は、前記ァクチユエータの可動部を駆動する駆動信号に重畳されている、請求の範囲第 10項記載の光学ヘッド。

[12] 前記第 1の球面収差補正部は、液晶素子を有し、前記液晶素子に電圧を印加することにより前記 3次の球面収差を補正し、

前記第 2の球面収差補正部は、

前記第 1の球面収差補正部が補正する前記 3次の球面収差の量に対応する量として、前記第 1の球面収差補正部の前記液晶素子に印加される電圧値を用いて前記 5 次の球面収差を補正する、請求の範囲第 8項記載の光学ヘッド。

[13] 前記第 1の球面収差補正部の有する前記液晶素子と、前記第 2の球面収差補正部の有する前記液晶素子は、一体に構成されている、請求の範囲第 12項記載の光学ヘッド、。

[14] 前記第 1の球面収差補正部の有する前記液晶素子と、前記第 2の球面収差補正部の有する前記液晶素子は、それぞれ別体の液晶素子である、請求の範囲第 12記載の光学ヘッド。

[15] 前記第 1の球面収差補正部は、前記レーザ光の光軸方向に移動するコリメートレンズ及び液晶素子を有し、

前記コリメートレンズの移動により前記 3次の球面収差の一部を補正し、前記液晶素子への電圧印加により前記 3次の球面収差の残りの部分を補正する、

請求の範囲第 2項記載の光学ヘッド。

[16] 前記光情報記録媒体は、情報を記録および Zまたは再生の対象となる情報記録面を少なくとも 2面有し、

前記第 2の球面収差補正部は、前記情報記録面のそれぞれの面に対応した所定値を用いて、前記 5次の球面収差を補正する、請求の範囲第 1項記載の光学ヘッド。

[17] 前記光情報記録媒体の、記録および Zまたは再生の対象となっている情報記録面を判別する層判別部を備え、

前記第 2の球面収差補正部は、前記層判別部の判別結果に応じて、前記 5次の球面収差を補正する、請求の範囲第 16項記載の光学ヘッド。

[18] 請求の範囲第 1項記載の光学ヘッドと、前記光情報記録媒体を駆動する駆動部と、前記光学ヘッドと前記駆動部を制御する制御部とを備えた、光情報記録再生装置