(57)【要約】【課題】本発明は、光記録媒体から読み出す及び／又は光記録媒体に書き込む間に発生する球面収差を決定する方法及び装置に関する。【解決手段】本発明によると、球面収差を決定する方法は、光ビーム２を少なくとも２つの部分光ビーム２０，２１，２２，２３，２４，２５に分割し、部分光ビーム２０，２１，２２，２３，２４，２５をそれぞれの検出器１１，１２，１３，１６，１７，１８にフォーカスし、検出器１２，１３，１６，１７，１８によって生成される少なくとも１つの信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、それぞれの部分光ビーム２１，２２，２３，２４，２５の位置に依存し、検出器１２，１３，１６，１７，１８によって生成される信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを使用して球面収差決定する工程を含む。【選択図】図２
2007518206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム（２）における球面収差を決定する方法であって、
前記光ビーム（２）を少なくとも２つの部分光ビーム（２０，２１，２２，２３，２４，２５）に分割し、
前記部分光ビーム（２０，２１，２２，２３，２４，２５）をそれぞれの検出器（１１，１２，１３，１６，１７，１８）にフォーカスし、前記検出器（１２，１３，１６，１７，１８）によって生成される少なくとも１つの信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が前記それぞれの部分光ビーム（２１，２２，２３，２４，２５）の位置に依存し、
前記検出器（１２，１３，１６，１７，１８）によって生成される前記信号（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を使用して球面収差を決定する工程を含む方法において、
前記光ビーム（２）を前記部分光ビーム（２０，２３，２４，２５）に分割するために、ホログラム（１５）が提供されることを特徴とする方法。
【請求項２】
複数の波面パターンが前記ホログラム（１５）に記憶されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分ビーム（２３，２４，２５）は、前記光ビーム（２）における球面収差の量に依存して、前記それぞれの検出器（１６，１７，１８）にフォーカスされることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
光ビーム（２）における球面収差を決定する装置において、
前記光ビーム（２）を少なくとも２つの部分光ビーム（２０，２３，２４，２５）に分割するホログラム（１５）と、
前記部分光ビーム（２０，２３，２４，２５）をそれぞれの検出器（１１，１６，１７，１８）にフォーカスするフォーカス手段（８）と、
前記検出器（１６，１７，１８）によって生成される前記信号（Ａ，Ｂ，Ｃ）を使用して前記球面収差を決定する信号プロセッサ（１４）と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
複数の波面パターンが前記ホログラム（１５）に記憶されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記部分ビーム（２３，２４，２５）は、前記光ビーム（２）における球面収差の量に依存して、前記それぞれの検出器（１６，１７，１８）にフォーカスされることを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
球面収差を決定するために、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法を使用し又は請求項４から６のいずれか１項に記載の装置を有することを特徴とする、光記録媒体から読み出す及び／又は前記光記録媒体に書き込む装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体から読み出す及び／又は光記録媒体に書き込む間に発生する球面収差を決定する方法及び装置に関し、そのような方法又は装置を使用して光記録媒体から読み出す及び／又は光記録媒体に書き込む装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体のカバー層の厚さが光ピックアップの対物レンズに最適でない時に、光記録媒体から読み出す及び／又は光記録媒体に書き込む間に光ピックアップにおいて球面収差が発生する。一般に、対物レンズは、単一カバー層の厚さに対してのみうまく補正される。しかしながら、記録媒体の製造プロセスによってカバー層の厚さが変化し、多層光記録媒体のシステムではそれがより重要となる。
【０００３】
球面収差を補正するために現在のところ提案される方法は、テレスコープ又は液晶素子である。これらの素子を正確に設定するためには、光ピックアップによって制御信号が提供されなければならず、それが球面収差の現在の量に関する情報を与える。そのような制御信号を生成するためには、球面収差の量が検出されなければならない。
【０００４】
米国特許出願ＵＳ２００２／００５７３５９は、光ビームを適切に分離して、分離された光ビームの最小スポット径の位置の相違を大きくすることによって、球面収差を検出する収差検出装置を開示している。ホログラムによって光ビームが分離され、そのホログラムは、境界線によって分割された２つの領域を有しており、その境界線は、光ビームが最小ビーム径を有する時の波面を表した曲線の極値に対応している。分離されたビームは、２つの検出装置にフォーカスされる。１つの検出装置は、ホログラムの１次回折光のフォーカス位置よりホログラム側に配置され、一方第２の検出装置は、ホログラムから離れて配置される。分離されたビームのスポットサイズを測定することによって、球面収差が検出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、光ビームにおける球面収差を決定する更なる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、この目的は、光ビームを少なくとも２つの部分光ビームに分割し、部分光ビームをそれぞれの検出器にフォーカスし、検出器によって生成される少なくとも１つの信号がそれぞれの部分光ビームの位置に依存し、検出器によって生成される信号を使用して球面収差決定する工程を含む方法によって達成される。少なくとも１つの部分光ビームの位置が光ビームの球面収差の量に依存するように、光ビームは部分光ビームに分割される。従ってこの部分光ビームの位置を決定することによって球面収差が測定される。好ましくは、球面収差の測定用に、光ビームのほんの一部分だけが検出器に方向付けられ、一方、主要部分は、フォーカス及びトラッキング並びに光記録媒体からデータを読み出すのに使用される。
【０００７】
好ましくは、検出器によって生成される信号を使用して球面収差を決定する工程は、光ビームの選択された領域の波面の傾斜を決定することを含む。波面の傾斜は、球面収差の尺度である。更に、選択された領域に対応する部分光ビームの伝搬の方向は、波面の傾斜に垂直であるので、この傾斜は、部分光ビームの位置に直接影響する。従って、部分光ビームの位置を測定することにより、部分光ビームの波面の傾斜を決定することができ、つまり、球面収差を決定することができる。勿論、波面の傾斜を決定する他の方法もまた実施され得る。
【０００８】
好ましくは、光ビームを部分光ビームに分割するために、２つの光路変換用素子を含む特別なビームスプリッタが提供される。好ましくは、２つの光路変換用素子は、プリズムであり、光ビームの外側部分のパーツをそれぞれの検出器に方向付けるようにガラスプレートに接着されている。このようにして、特別なビームスプリッタが低価格で実現される。別の方法として、光路変換用素子は、鏡又は格子である。
【０００９】
好ましくは、光路変換用素子及びそれぞれの検出器は、光ビームの光軸に対称的に配置される。この対称的な配置により、検出器、レーザダイオード、フォーカスレンズ等のような光学コンポーネントの小さな横の動きを許容できる。従って、システムがより信頼できるものとなる。
【００１０】
好ましくは、それぞれの検出器は、位置に敏感な二象限検出器である。これらの検出器は、きわめて便利な方法で且つ低価格で部分ビームの位置を決定することができる。
【００１１】
好ましくは、光ビームの選択された領域の傾斜を決定するために、検出器によって生成される信号から、規格化された差信号が生成される。その規格化により、記録媒体の反射率の違い又は記録媒体に記憶されたデータによってもたらされる部分光ビームのエネルギ変化を考慮することができる。差信号を決定することによって、球面収差の有無が検出されるだけでなく、収差の符号も決定することができる。
【００１２】
本発明の他の形態によると、光ビームを部分光ビームに分割するために、ホログラムが提供される。例えば、ホログラムは、光ビームの外側部分のパーツをそれぞれの検出器に方向付けることができる。別の方法として、複数の波面パターンがホログラムに記憶される。このようにして、入力光ビームの波面が、複数の記憶された波面と比較される。その時、光ビームの複数の部分光ビームへの分割は、１つ以上の記憶された波面と入力光ビームの波面との類似度に依存する。
【００１３】
好ましくは、部分ビームは、光ビームにおける球面収差の量に依存して、それぞれの検出器にフォーカスされる。例えば、波面が正の球面収差を有するならば、光ビームの一部は第１の検出器に方向付けられる。波面が球面収差を有さなければ、光ビームの一部は第２の検出器に方向付けられる。しかしながら、波面が負の球面収差を有するならば、光ビームの一部は第３の検出器に方向付けられる。実際には、１つ以上の検出器がホログラムから部分光ビームを受信する。そして各部分光ビームにおけるエネルギ量から球面収差の量が決定される。
【００１４】
本発明の他の形態によると、本発明の目的は、光ビームにおける球面収差を決定する装置において、光ビームを少なくとも２つの部分光ビームに分割するビームスプリッタと、部分光ビームをそれぞれの検出器にフォーカスするフォーカス手段と、検出器によって生成される信号を使用して光ビームの選択された領域の傾斜を決定する信号プロセッサとを含む装置によって達成される。
【００１５】
本発明の他の形態によると、本発明の目的は、光ビームにおける球面収差を決定する装置において、光ビームを少なくとも２つの部分光ビームに分割するホログラムと、部分光ビームをそれぞれの検出器にフォーカスするフォーカス手段と、検出器によって生成される信号を使用して球面収差を決定する信号プロセッサとを含む装置によって達成される。
【００１６】
好ましくは、光記録媒体から読み出す及び／又は光記録媒体に書き込む装置は、光ビームにおける球面収差を決定するために、本発明による方法を使用し、又は本発明による装置を有する。
【００１７】
本発明をよりよく理解するために、例示的な実施形態が、図面に関連して以下の説明に明記されている。本発明は、この例示的な実施形態に制限されるものではなく、明記された特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく便宜上結合され及び／又は修正され得るということを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
一般に、光記録媒体から読み出すために、光ビームが記録媒体のデータ層にフォーカスされる。記録媒体から反射された光ビームはデータ層に記憶されたデータによって変調され、記憶されたデータを回復することができる。記録媒体の基板の厚さが記録媒体全体にわたって一定である時、記録媒体から反射される光はほぼ均一な位相形状である。しかしながら、基板の厚さに偏差があると、この波面は、空間的に変化する位相傾斜を伴うドーナツ型形状であると想定される。図１に、そのような波面の位相分布が示されている。伝搬の方向、すなわち光線の角度は、矢印で示されているように、部分的な位相の傾斜に垂直である。矢印は正確な縮尺ではない。ビームの選択された領域からくる光の方向、すなわち１つの矢印の方向を測定することによって、球面収差の量に関する情報が得られる。
【００１９】
図２は、球面収差を測定できる多層光記録媒体用の光ピックアップを概略的に示している。ピックアップは、一般に標準ピックアップに対応している。しかしながら、球面収差を測定するために補足的な素子が提供される。レーザダイオード１は、光軸に沿って直線偏光ビーム２を放射する。光ビーム２は、コリメータ３によってコリメートされ、偏光ビームスプリッタ４及び１／４波長プレート５を通り、光ビーム２の直線偏光を円偏光へと変形する。光ビーム２は、フォーカスレンズ６によって、カバー層７ａを有する記録媒体７にフォーカスされる。光ビーム２の一部は、記録媒体７から反射され、フォーカスレンズ６によってコリメートされる。反射されたビーム２は１／４波長プレート５を通るので、その円偏光は、直線偏光に変形される。しかしながら、１／４波長プレート５を通った後の反射された光ビーム２の偏光方向は、最初の光ビーム２の偏光方向に垂直である。従って、反射された光ビーム２は、偏光ビームスプリッタ４によって検出器装置１１，１２，１３に向けて反射される。標準トラッキング及びフォーカス制御用に、更なるフォーカスレンズ８が、円柱レンズ１０を通して、光ビーム２を四象限検出器１１にフォーカスする。しかしながら、特別なビームスプリッタ９が、記録媒体から戻った光ビーム２を３つのビーム２０，２１，２２に分割する。約９０％のエネルギを運ぶメインビーム２０は、四象限検出器１１にフォーカスされる。残りの２つのビーム２１，２２は、位置に敏感な二象限検出器１２，１３にフォーカスされる。第１の二象限検出器１２は、信号Ａ及びＢを生成し、第２の二象限検出器１３は信号Ｃ及びＤを生成する。規格化された差信号ＳＡを計算することによって、信号プロセッサ１４は、ビームの伝搬方向を決定する。規格化された差信号ＳＡは、以下の数式によって計算される。
SA=0.5*([(A-B)/(A+B)]+[(D-C)/(D+C)])
【００２０】
原則として、この測定方法は、極めて単純なシャックハルトマン波面センサに対応する。ビームスプリッタ９の設計及び検出器１２，１３の位置決めにより、球面収差のないコリメートされた波に対しては、規格化された差信号ＳＡはゼロに等しい。球面収差がある時は、二象限検出器１２，１３のスポットが移動し、規格化された差信号ＳＡの絶対値はゼロより大きい。規格化された差信号ＳＡの符号は、球面収差の符号に依存するので、規格化された差信号ＳＡは、制御信号として球面収差コレクタ（図示なし）に使用することができる。
【００２１】
図３に、特別なビームスプリッタ９がより詳細に示されており、図のパートａ）は、ビームスプリッタ９の側面図であり、一方パートｂ）は平面図である。ビームスプリッタは、主に２つの小さなプリズム９１，９２から成り、これらは、平面ガラス基板９３に固定されている。好ましくは、プリズム９１，９２は、光ビーム２の光軸に対称的に配置される。プリズム９１，９２の領域内に入る光は、固定した角度だけ偏向される。残りの光は、ビーム分割素子９を通ってまっすぐ送られる。
【００２２】
図４に、記録媒体のカバー層の厚さの関数として、規格化された差信号ＳＡのシミュレーションが示されており、それは光線追跡プログラムを利用して得られる。そのシミュレーションに対して、フォーカスレンズ６は、開口数０．８５を有し、カバー層の厚さ１００μｍに対して補正されると仮定される。規格化された差信号ＳＡを計算する前に、フォーカスアクチュエータの位置つまり記録媒体からのフォーカスレンズ６の距離を適合させることによって、非点収差フォーカス制御信号がゼロに等しく設定される。シミュレーションは、規格化された差信号ＳＡの符号が、カバー層の厚さの偏差の符号に依存し、その信号が、球面収差補正素子を制御するのに適しているということを示している。
【００２３】
図５には、規格化された差信号ＳＡ（左軸、実線）が、液晶レンズの焦点距離の関数として示されており、それが球面収差を補正するのに利用される。図は更に、記録媒体上の焦点スポットにおける波面エラーを示している（右軸、点線）。最小波面エラーの位置（２９８ｍｍ）での規格化された差信号ＳＡの小さなオフセットは、電子的に補正され得る。
【００２４】
球面収差を測定する更なる提案が図６に示されている。この実施形態において、特別なビームスプリッタは、特別な体積ホログラムに置き換えられている。更に、２つの補足的な検出器の代わりに３つの補足的な検出器１６，１７，１８が使用され、信号Ａ，Ｂ及びＣをそれぞれ生成する。波面と記憶されたパターンとを関連付けるために、体積ホログラムが使用されるということはよく知られている。さまざまな程度の球面収差で波面パターンを記憶することによって、当たっている波面の球面収差の量を決定することができる。好ましくは、ホログラムは以下のようであることが望ましい。ほとんどの光（＞９０％）は、ホログラムを通って送られる。ホログラム１５を通る波面が正の球面収差を有するならば、１−２％の光が第１検出器１６にフォーカスされる。ホログラム１５を通る波面が球面収差を有さないならば、１−２％の光は第２検出器１７にフォーカスされる。ホログラム１５を通る波面が負の球面収差を有するならば、１−２％の光は第３検出器１８にフォーカスされる。３つの検出器１６，１７，１８の信号Ａ，Ｂ，Ｃを適切なアルゴリズムと比較することによって、球面収差コレクタ用の制御信号が生成される。好ましくは、ホログラム１５は、フォーカスレンズ６に直接配置される。これは、フォーカスレンズ６がフォーカス又は追跡用に作動しても、ホログラム１５が常にうまく調整されるという利点を有する。ホログラム１５の最初の設計がこの技術の主な問題である。いったん設計がなされれば、プラスチックの複製によって体積ホログラム１５は容易に大量生産できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】球面収差が存在するときのリターン光ビームの位相分布を示している。
【図２】球面収差を測定できる本発明による光ピックアップを示している。
【図３】本発明による特別なビームスプリッタをより詳細に示している。
【図４】規格化された差信号ＳＡをカバー層の厚さの関数として示している。
【図５】規格化された差信号ＳＡを収差補正に使用される液晶レンズの焦点距離の関数として示している。
【図６】球面収差を測定できる本発明の更なる形態による光ピックアップを示している。
【符号の説明】
【００２６】
１  レーザダイオード
２  光ビーム
３  コリメータ
４  偏光ビームスプリッタ
５  １／４波長プレート
６，８  フォーカスレンズ
７  記録媒体
７ａ  カバー層
９  ビームスプリッタ
１０  円柱レンズ
１１，１２，１３，１６，１７，１８  検出器
１４  信号プロセッサ
１５  ホログラム
２０，２１，２２，２３，２４，２５  部分光ビーム
９１，９２  プリズム
９３  平面ガラス基板
【図１】
2007518206.tif 000003
【図２】
2007518206.tif 000004
【図３】
2007518206.tif 000005
【図４】
2007518206.tif 000006
【図５】
2007518206.tif 000007
【図６】
2007518206.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月8日(2006.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム（２）における球面収差を決定する方法であって、
前記光ビーム（２）を少なくとも２つの部分光ビーム（２０，２３，２４，２５）に分割し、
前記部分光ビーム（２０，２３，２４，２５）をそれぞれの検出器（１１，１６，１７，１８）にフォーカスし、前記検出器（１６，１７，１８）によって生成される少なくとも１つの信号（Ａ，Ｂ，Ｃ）が前記それぞれの部分光ビーム（２３，２４，２５）の位置に依存し、
前記検出器（１６，１７，１８）によって生成される前記信号（Ａ，Ｂ，Ｃ）を使用して球面収差を決定する工程を含む方法において、
前記光ビーム（２）を前記部分光ビーム（２０，２３，２４，２５）に分割するために、さまざまな程度の球面収差で記憶された波面パターンを有する体積ホログラム（１５）が提供されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記部分ビーム（２３，２４，２５）は、前記光ビーム（２）における球面収差の量に依存して、前記それぞれの検出器（１６，１７，１８）にフォーカスされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
光ビーム（２）における球面収差を決定する装置において、
前記光ビーム（２）を少なくとも２つの部分光ビーム（２０，２３，２４，２５）に分割するために、さまざまな程度の球面収差で記憶された波面パターンを有する体積ホログラム（１５）と、
前記部分光ビーム（２０，２３，２４，２５）をそれぞれの検出器（１１，１６，１７，１８）にフォーカスするフォーカス手段（８）と、
前記検出器（１６，１７，１８）によって生成される前記信号（Ａ，Ｂ，Ｃ）を使用して前記球面収差を決定する信号プロセッサ（１４）と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
前記部分ビーム（２３，２４，２５）は、前記光ビーム（２）における球面収差の量に依存して、前記それぞれの検出器（１６，１７，１８）にフォーカスされることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
球面収差を決定するために、請求項１又は２のいずれか１項に記載の方法を実行する手段を有し、又は、請求項３又は４のいずれか１項に記載の装置を有することを特徴とする、光記録媒体から読み出す及び／又は前記光記録媒体に書き込む装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】球面収差を決定する方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体から読み出す及び／又は光記録媒体に書き込む間に発生する球面収差を決定する方法及び装置に関し、そのような方法又は装置を使用して光記録媒体から読み出す及び／又は光記録媒体に書き込む装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体のカバー層の厚さが光ピックアップの対物レンズに最適でない時に、光記録媒体から読み出す及び／又は光記録媒体に書き込む間に光ピックアップにおいて球面収差が発生する。一般に、対物レンズは、単一カバー層の厚さに対してのみうまく補正される。しかしながら、記録媒体の製造プロセスによってカバー層の厚さが変化し、多層光記録媒体のシステムではそれがより重要となる。
【０００３】
球面収差を補正するために現在のところ提案される方法は、テレスコープ又は液晶素子である。これらの素子を正確に設定するためには、光ピックアップによって制御信号が提供されなければならず、それが球面収差の現在の量に関する情報を与える。そのような制御信号を生成するためには、球面収差の量が検出されなければならない。
【０００４】
米国特許出願ＵＳ２００２／００５７３５９は、光ビームを適切に分離して、分離された光ビームの最小スポット径の位置の相違を大きくすることによって、球面収差を検出する収差検出装置を開示している。ホログラムによって光ビームが分離され、そのホログラムは、境界線によって分割された２つの領域を有しており、その境界線は、光ビームが最小ビーム径を有する時の波面を表した曲線の極値に対応している。分離されたビームは、２つの検出装置にフォーカスされる。１つの検出装置は、ホログラムの１次回折光のフォーカス位置よりホログラム側に配置され、一方第２の検出装置は、ホログラムから離れて配置される。分離されたビームのスポットサイズを測定することによって、球面収差が検出される。
【０００５】
米国特許出願ＵＳ２００２／０１７６３３２は、光ディスクプレーヤー用の収差検出装置を開示している。光源によって放射される及び光ディスクによって反射されるリターン光ビームが、ハーフミラーによって分離され、ホログラムで、第１領域を通る光ビームと、第２領域を通る光ビームとに分けられ且つ曲げられる。第１領域を通る光ビームは、複数の光検出器によって受信され、結果の信号を比較することによって収差が検出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、光ビームにおける球面収差を決定する別の解決法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、この目的は、さまざまな程度の球面収差で記憶された波面パターンを有する体積ホログラムで、光ビームを少なくとも２つの部分光ビームに分割し、部分光ビームをそれぞれの検出器にフォーカスし、検出器によって生成される少なくとも１つの信号がそれぞれの部分光ビームの位置に依存し、検出器によって生成される信号を使用して球面収差決定する工程を含む方法によって達成される。本発明によると、入力光ビームの波面は、複数の記憶された波面と比較される。その時、光ビームの複数の部分光ビームへの分割は、１つ以上の記憶された波面と入力光ビームの波面との類似度に依存する。少なくとも１つの部分光ビームの位置が光ビームの球面収差の量に依存するように、光ビームは部分光ビームに分割される。従ってこの部分光ビームの位置を決定することによって球面収差が測定される。好ましくは、球面収差の測定用に、光ビームのほんの一部分だけが検出器に方向付けられ、一方、主要部分は、フォーカス及びトラッキング並びに光記録媒体からデータを読み出すのに使用される。
【０００８】
本発明の他の形態によると、本発明の目的はまた、光ビームにおける球面収差を決定する装置において、光ビームを少なくとも２つの部分光ビームに分割するために、さまざまな球面収差で記憶された波面パターンを有する体積ホログラムと、部分光ビームをそれぞれの検出器にフォーカスするフォーカス手段と、検出器によって生成される信号を使用して球面収差を決定する信号プロセッサとを含む装置によって達成される。
【０００９】
好ましくは、部分ビームは、光ビームにおける球面収差の量に依存して、それぞれの検出器にフォーカスされる。例えば、波面が正の球面収差を有するならば、光ビームの一部は第１検出器に方向付けられる。波面が球面収差を有さなければ、光ビームの一部は第２の検出器に方向付けられる。しかしながら、波面が負の球面収差を有するならば、光ビームの一部は第３の検出器に方向付けられる。実際には、１つ以上の検出器がホログラムから部分光ビームを受信する。そして各部分光ビームにおけるエネルギ量から球面収差の量が決定される。
【００１０】
好ましくは、光記録媒体から読み出す及び／又は光記録媒体に書き込む装置は、光ビームにおける球面収差を決定するために、本発明による方法を使用し、又は本発明による装置を有する。
【００１１】
本発明をよりよく理解するために、例示的な実施形態が、図面に関連して以下の説明に明記されている。本発明は、この例示的な実施形態に制限されるものではなく、明記された特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく便宜上結合され及び／又は修正され得ることを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
一般に、光記録媒体から読み出すために、光ビームが記録媒体のデータ層にフォーカスされる。記録媒体から反射された光ビームはデータ層に記憶されたデータによって変調され、記憶されたデータを回復することができる。記録媒体の基板の厚さが記録媒体全体にわたって一定である時、記録媒体から反射される光はほぼ均一な位相形状である。しかしながら、基板の厚さに偏差があると、この波面は、空間的に変化する位相傾斜を伴うドーナツ型形状であると想定される。図１に、そのような波面の位相分布が示されている。伝搬の方向、すなわち光線の角度は、矢印で示されているように、部分的な位相の傾斜に垂直である。矢印は正確な縮尺ではない。ビームの選択された領域からくる光の方向、すなわち１つの矢印の方向を測定することによって、球面収差の量に関する情報が得られる。
【００１３】
図２は、球面収差を測定できる多層光記録媒体用の光ピックアップを概略的に示している。ピックアップは、一般に標準ピックアップに対応している。しかしながら、球面収差を測定するために補足的な素子が提供される。レーザダイオード１は、光軸に沿って直線偏光ビーム２を放射する。光ビーム２は、コリメータ３によってコリメートされ、偏光ビームスプリッタ４及び１／４波長プレート５を通り、光ビーム２の直線偏光を円偏光へと変形する。光ビーム２は、フォーカスレンズ６によって、カバー層７ａを有する記録媒体７にフォーカスされる。光ビーム２の一部は、記録媒体７から反射され、フォーカスレンズ６によってコリメートされる。反射されたビーム２は１／４波長プレート５を通るので、その円偏光は、直線偏光に変形される。しかしながら、１／４波長プレート５を通った後の反射された光ビーム２の偏光方向は、最初の光ビーム２の偏光方向に垂直である。従って、反射された光ビーム２は、偏光ビームスプリッタ４によって検出器装置１１，１２，１３に向けて反射される。標準トラッキング及びフォーカス制御用に、更なるフォーカスレンズ８が、円柱レンズ１０を通して、光ビーム２を四象限検出器１１にフォーカスする。しかしながら、特別なビームスプリッタ９が、記録媒体から戻った光ビーム２を３つのビーム２０，２１，２２に分割する。約９０％のエネルギを運ぶメインビーム２０は、四象限検出器１１にフォーカスされる。残りの２つのビーム２１，２２は、位置に敏感な二象限検出器１２，１３にフォーカスされる。第１の二象限検出器１２は、信号Ａ及びＢを生成し、第２の二象限検出器１３は信号Ｃ及びＤを生成する。規格化された差信号ＳＡを計算することによって、信号プロセッサ１４は、ビームの伝搬方向を決定する。規格化された差信号ＳＡは、以下の数式によって計算される。
SA=0.5*([(A-B)/(A+B)]+[(D-C)/(D+C)])
【００１４】
原則として、この測定方法は、極めて単純なシャックハルトマン波面センサに対応する。ビームスプリッタ９の設計及び検出器１２，１３の位置決めにより、球面収差のないコリメートされた波に対しては、規格化された差信号ＳＡはゼロに等しい。球面収差がある時は、二象限検出器１２，１３のスポットが移動し、規格化された差信号ＳＡの絶対値はゼロより大きい。規格化された差信号ＳＡの符号は、球面収差の符号に依存するので、規格化された差信号ＳＡは、制御信号として球面収差コレクタ（図示なし）に使用することができる。
【００１５】
図３に、特別なビームスプリッタ９がより詳細に示されており、図のパートａ）は、ビームスプリッタ９の側面図であり、一方パートｂ）は平面図である。ビームスプリッタは、主に２つの小さなプリズム９１，９２から成り、これらは、平面ガラス基板９３に固定されている。好ましくは、プリズム９１，９２は、光ビーム２の光軸に対称的に配置される。プリズム９１，９２の領域内に入る光は、固定した角度だけ偏向される。残りの光は、ビーム分割素子９を通ってまっすぐ送られる。
【００１６】
図４に、記録媒体のカバー層の厚さの関数として、規格化された差信号ＳＡのシミュレーションが示されており、それは光線追跡プログラムを利用して得られる。そのシミュレーションに対して、フォーカスレンズ６は、開口数０．８５を有し、カバー層の厚さ１００μｍに対して補正されると仮定される。規格化された差信号ＳＡを計算する前に、フォーカスアクチュエータの位置つまり記録媒体からのフォーカスレンズ６の距離を適合させることによって、非点収差フォーカス制御信号がゼロに等しく設定される。シミュレーションは、規格化された差信号ＳＡの符号が、カバー層の厚さの偏差の符号に依存し、その信号が、球面収差補正素子を制御するのに適しているということを示している。
【００１７】
図５には、規格化された差信号ＳＡ（左軸、実線）が、液晶レンズの焦点距離の関数として示されており、それが球面収差を補正するのに利用される。図は更に、記録媒体上の焦点スポットにおける波面エラーを示している（右軸、点線）。最小波面エラーの位置（２９８ｍｍ）での規格化された差信号ＳＡの小さなオフセットは、電子的に補正され得る。
【００１８】
球面収差を測定するための本発明による更なる提案が図６に示されている。この実施形態において、特別なビームスプリッタは、特別な体積ホログラムに置き換えられている。更に、２つの補足的な検出器の代わりに３つの補足的な検出器１６，１７，１８が使用され、信号Ａ，Ｂ及びＣをそれぞれ生成する。波面と記憶されたパターンとを関連付けるために、体積ホログラムが使用されるということはよく知られている。さまざまな程度の球面収差で波面パターンを記憶することによって、当たっている波面の球面収差の量を決定することができる。好ましくは、ホログラムは以下のようであることが望ましい。ほとんどの光（＞９０％）は、ホログラムを通って送られる。ホログラム１５を通る波面が正の球面収差を有するならば、１−２％の光が第１検出器１６にフォーカスされる。ホログラム１５を通る波面が球面収差を有さないならば、１−２％の光は第２検出器１７にフォーカスされる。ホログラム１５を通る波面が負の球面収差を有するならば、１−２％の光は第３検出器１８にフォーカスされる。３つの検出器１６，１７，１８の信号Ａ，Ｂ，Ｃを適切なアルゴリズムと比較することによって、球面収差コレクタ用の制御信号が生成される。好ましくは、ホログラム１５は、フォーカスレンズ６に直接配置される。これは、フォーカスレンズ６がフォーカス又は追跡用に作動しても、ホログラム１５が常にうまく調整されるという利点を有する。ホログラム１５の最初の設計がこの技術の主な問題である。いったん設計がなされれば、プラスチックの複製によって体積ホログラム１５は容易に大量生産できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  球面収差が存在するときのリターン光ビームの位相分布を示している。
【図２】  球面収差を測定できる光ピックアップを示している。
【図３】  特別なビームスプリッタをより詳細に示している。
【図４】  規格化された差信号ＳＡをカバー層の厚さの関数として示している。
【図５】  規格化された差信号ＳＡを収差補正に使用される液晶レンズの焦点距離の関数として示している。
【図６】  球面収差を測定できる本発明による光ピックアップを示している。
【符号の説明】
【００２６】
１  レーザダイオード
２  光ビーム
３  コリメータ
４  偏光ビームスプリッタ
５  １／４波長プレート
６，８  フォーカスレンズ
７  記録媒体
７ａ  カバー層
９  ビームスプリッタ
１０  円柱レンズ
１１，１２，１３，１６，１７，１８  検出器
１４  信号プロセッサ
１５  ホログラム
２０，２１，２２，２３，２４，２５  部分光ビーム
９１，９２  プリズム
９３  平面ガラス基板
【国際調査報告】
2007518206.tif 000009
2007518206.tif 000010
2007518206.tif 000011