(57)【要約】高密度の多層光記録媒体に対して信号の記録再生を行う光ヘッドであって、当該光記録媒体が傾いた場合にも、各層での収差を小さくして、安定な記録及び再生を行うことのできる光ヘッドを提供する。光源（１）と、光源（１）から出射された光を光記録媒体（８）に集光する対物レンズ（７）と、光記録媒体（８）が傾いたときに発生する収差を補正する対物レンズ傾け手段（１３）とを備える。そして、光記録媒体（８）の傾きに関する情報と光記録媒体（８）の基材厚に関する情報とに応じて対物レンズ傾け手段（１３）の対物レンズ傾け量を変える。
2003075266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドであって、
光源と、前記光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する傾き起因収差補正手段とを備え、
前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて前記傾き起因収差補正手段の駆動量を変えることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
前記傾き起因収差補正手段が、前記対物レンズを傾ける手段である請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
前記対物レンズが或る一定の開口数（ＮＡ）を有し、前記光記録媒体の基材厚に応じて前記対物レンズの傾け量を変える請求項２に記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記対物レンズのＮＡが０．７以上である請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とにより決定される、前記光記録媒体が傾いたことによって発生する収差を補正するために必要な前記傾き起因収差補正手段の駆動量に関する情報が記憶されたメモリをさらに備え、
前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて、前記メモリに記憶された前記傾き起因収差補正手段の駆動量に関する情報を呼び出し、呼び出された情報に応じて前記傾き起因収差補正手段を駆動する請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項６】
前記光記録媒体の傾きに関する情報を検出する傾き検出手段をさらに備えた請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記傾き検出手段が、前記光源と異なる第２の光源と、前記第２の光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する集光レンズと、前記光記録媒体で反射された光を検出する光検出器とを備えた請求項６に記載の光ヘッド。
【請求項８】
前記傾き検出手段が、前記光記録媒体の半径方向の任意の二点でのフォーカスゼロクロス位置を検出し、前記フォーカスゼロクロス位置を検出するためのフォーカスサーチ電圧の、前記二点での差に基づいて、前記光記録媒体の傾き量を検出する請求項６に記載の光ヘッド。
【請求項９】
前記光記録媒体の基材厚に関する情報が記憶されたメモリをさらに備えた請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項１０】
前記光記録媒体の基材厚に関する情報を検出する基材厚検出手段をさらに備えた請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項１１】
前記基材厚検出手段が、前記光源と異なる第２の光源と、前記第２の光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する集光レンズと、前記光記録媒体で反射された光を検出する光検出器とを備えた請求項１０に記載の光ヘッド。
【請求項１２】
前記基材厚検出手段が、光軸に近い側の第１の光ビームと前記第１の光ビームよりも外側の第２の光ビームの２つの光ビームの焦点位置に基づいて、前記光記録媒体の基材厚に関する情報を検出する請求項１０に記載の光ヘッド。
【請求項１３】
前記傾き起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成された請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項１４】
前記光記録媒体の基材厚が標準値からずれたことに起因して発生する収差を補正する基材厚起因収差補正手段をさらに備えた請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項１５】
前記基材厚起因収差補正手段が、光路中に配置された正レンズ群及び負レンズ群と、前記正レンズ群と前記負レンズ群とのレンズ間隔を変える手段とを備えた請求項１４に記載の光ヘッド。
【請求項１６】
前記基材厚起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成された請求項１４に記載の光ヘッド。
【請求項１７】
前記傾き起因収差補正手段及び前記基材厚起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた１つの光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成され、前記他方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成された請求項１４に記載の光ヘッド。
【請求項１８】
前記位相変化層が液晶である請求項１３、１６又は１７のいずれかに記載の光ヘッド。
【請求項１９】
光源と、前記光源から出射された光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する傾き起因収差補正手段とを備え、前記光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドを用いて、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する方法であって、
前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて前記傾き起因収差補正手段を駆動することを特徴とする収差補正方法。
【請求項２０】
光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドを備えた光記録再生装置であって、
前記光ヘッドとして、請求項１〜１８のいずれかに記載の光ヘッドを用いることを特徴とする光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生するために用いられる光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置、並びに光記録媒体が傾いたときに発生する収差の補正方法に関する。
背景技術
近年、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）は、ディジタル情報をコンパクトディスク（ＣＤ）に対して約６倍の記録密度で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。また、情報の大容量化に伴い、さらに高密度の光記録媒体が要望されている。ここで、ＤＶＤ（ＤＶＤシステムにおける光源の波長は６６０ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．６）よりも高密度化を達成するためには、光源の波長をより短く、対物レンズのＮＡをより大きくすることが必要となる。例えば、波長４０５ｎｍの青色レーザとＮＡが０．８５の対物レンズを使用すれば、ＤＶＤの５倍の記録密度が達成される。
しかし、上記した青色レーザを用いた高密度光記録媒体の光記録再生装置においては、記録及び再生のマージンが非常に厳しいために、光記録媒体の傾きによる収差の発生が問題となる。そこで、光記録媒体の傾き量に応じて発生する収差を小さくするように対物レンズを傾けて、記録及び再生を行うようにした光ヘッドが特開平１１−３１２３２７号公報に提案されている。
ここで、図面を参照しながら、上記した従来の光ヘッドの一例について説明する。図１１は従来技術における光ヘッドの構成を示す模式図である。図１１において、１１１は光源であり、光源１１１としては、例えば半導体レーザ素子が用いられる。この光源１１１は、光記録媒体１１６の記録層に対して記録再生用のコヒーレント光を出射する。１１２はコリメータレンズであり、このコリメータレンズ１１２は、光源１１１から出射された発散光を平行光に変換するためのレンズである。１１３はビームスプリッタであり、このビームスプリッタ１１３は、入射する光を分離するための光学素子である。１１４はミラーであり、このミラー１１４は、入射する光を反射して光記録媒体１１６の方向に向かわせるための光学素子である。１１５は対物レンズであり、この対物レンズ１１５は、光記録媒体１１６の記録層に光を集光するためのレンズである。１１８は対物レンズ１１５を保持するためのレンズ保持部材であり、このレンズ保持部材１１８は、対物レンズ１１５を傾ける対物レンズ傾け手段としても機能する。１１９は傾きセンサーであり、この傾きセンサー１１９は、光記録媒体１１６の傾き量を検出するためのものである。また、１２３は傾き検出回路、１２５は傾き制御回路をそれぞれ示している。そして、これら傾きセンサー１１９、傾き検出回路１２３及び傾き制御回路１２５と、対物レンズ傾け手段として機能するレンズ保持部材１１８とにより、光記録媒体１１６と対物レンズ１１５との相対的な傾きがなくなるように、対物レンズ１１５の傾け制御が行われる。また、１１７は検出光学系、１２０はフォーカス誤差信号検出回路、１２１はトラッキング誤差信号検出回路、１２２は再生信号検出回路、１２４はコントローラをそれぞれ示している。
次に、以上のような構成を有する光ヘッドの動作について、図１１を参照しながら説明する。
光源１１１から出射された直線偏光の光は、コリメータレンズ１１２によって平行光に変換される。平行光に変換された光は、ビームスプリッタ１１３を透過した後、ミラー１１４で反射され、対物レンズ１１５によって光記録媒体１１６の記録層上に集光される。
光記録媒体１１６で反射された光は、対物レンズ１１５を透過し、ミラー１１４とビームスプリッタ１１３で順次反射された後、検出光学系１１７からフォーカス誤差信号検出回路１２０、トラッキング誤差信号検出回路１２１、再生信号検出回路１２２に導かれ、ここでフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号と再生信号が検出される。フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号は、例えば、非点収差法、プッシュプル法等の周知の技術を用いて検出される。検出されたフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号には、必要に応じて、コントローラ１２４からオフセット量が加えられる。
フォーカス制御手段（図示せず）は、フォーカス誤差信号に基づき、光が常に合焦状態で光記録媒体１１６の記録層上に集光されるように、対物レンズ１１５の位置をその光軸方向に制御する。また、トラッキング制御手段（図示せず）は、トラッキング誤差信号に基づき、光が光記録媒体１１６上の所望のトラックに集光されるように、対物レンズ１１５の位置を光記録媒体１１６の半径方向に制御する。
光記録媒体１１６と対物レンズ１１５との相対的な傾きは、対物レンズ１１５の横に設けられた傾きセンサー１１９を介して傾き検出回路１２３により検出される。そして、傾き制御回路１２５は、傾き検出回路１２３からの傾き信号に基づき、レンズ保持部材１１８に対して対物レンズ１１５を傾けるための信号を出力する。これにより、対物レンズ１１５は、光記録媒体１１６との相対的な傾きがなくなるように傾けられる。
以上のような構成にすれば、光記録媒体１１６が対物レンズ１１５に対して相対的に傾いていても、その傾き量を検出して対物レンズ１１５を傾けることにより、収差を小さくすることが可能となるので、安定な記録及び再生を行うことができる。
しかし、上記のような構成の光ヘッドでは、ＤＶＤよりも高密度に記録された多層光記録媒体に対しては対応することができない。例えば、光源の波長が４０５ｎｍ、対物レンズのＮＡが０．８５のシステムを用いて、基材厚が０．１ｍｍの単層光記録媒体と、第一層目の基材厚が０．０８ｍｍで、第二層目の基材厚が０．１２ｍｍの多層光記録媒体とに対して記録及び再生を行う場合について考える。ここで、対物レンズは、単層光記録媒体の基材厚に対して球面収差が発生しないように設計されている。図３に、単層光記録媒体と多層光記録媒体（二層光記録媒体）の各層での、光記録媒体の傾き量と、発生するコマ収差との関係を示す。図３に示すように、光記録媒体の傾き量が同じであっても、各基材厚に対して発生するコマ収差の量は異なっている。このことは、光記録媒体の傾き量が同じであっても、対物レンズを傾けてコマ収差を補正する場合の、対物レンズの傾け量が各層ごとに異なることを意味している。このため、光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を検出するのではなく、光記録媒体の傾きを検出し、この傾きに応じて対物レンズを傾けるようなオープンループ制御の場合に問題が生じる。
発明の開示
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、より高密度の多層光記録媒体に対して信号の記録再生を行う光ヘッドであって、当該光記録媒体が傾いた場合にも、各層での収差を小さくして、安定な記録及び再生を行うことのできる光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置、並びに光記録媒体が傾いたときに発生する収差の補正方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明に係る光ヘッドの構成は、光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドであって、光源と、前記光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する傾き起因収差補正手段とを備え、前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて前記傾き起因収差補正手段の駆動量を変えることを特徴とする。
この光ヘッドの構成によれば、基材厚が異なる光記録媒体、例えば、多層光記録媒体の各層、異なる種類の光記録媒体、基材厚にばらつきのある単層光記録媒体に対して記録及び再生を行う場合にも、光記録媒体が傾いたことによって発生する収差を正確に補正することができるので、安定な記録及び再生を行うことが可能となる。
前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記傾き起因収差補正手段が、前記対物レンズを傾ける手段であるのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の偏心に伴う対物レンズの移動に対しては影響がなく、さらに、往路は当然として復路においても収差を補正することができるので、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。また、この場合には、前記対物レンズが或る一定の開口数（ＮＡ）を有し、前記光記録媒体の基材厚に応じて前記対物レンズの傾け量を変えるのが好ましい。この好ましい例によれば、
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記対物レンズのＮＡが０．７以上であるのが好ましい。この好ましい例によれば、記録や再生に対する収差マージンの厳しい高密度化に対して、光記録媒体の傾きに対する許容度を広げることが可能となる。従って、記録密度の高密度化に適したものとなる。
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とにより決定される、前記光記録媒体が傾いたことによって発生する収差を補正するために必要な前記傾き起因収差補正手段の駆動量に関する情報が記憶されたメモリをさらに備え、前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて、前記メモリに記憶された前記傾き起因収差補正手段の駆動量に関する情報を呼び出し、呼び出された情報に応じて前記傾き起因収差補正手段を駆動するのが好ましい。この好ましい例によれば、傾き起因収差補正手段の駆動量を瞬時に決定することが可能となる。
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記光記録媒体の傾きに関する情報を検出する傾き検出手段をさらに備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の傾きに関する情報を正確に検出することができる。また、この場合には、前記傾き検出手段が、前記光源と異なる第２の光源と、前記第２の光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する集光レンズと、前記光記録媒体で反射された光を検出する光検出器とを備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を、記録再生用の光学系とは別の光学系で検出することとなるため、記録時もしくは再生時に同時に光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を検出することができる。また、この場合には、前記傾き検出手段が、前記光記録媒体の半径方向の任意の二点でのフォーカスゼロクロス位置を検出し、前記フォーカスゼロクロス位置を検出するためのフォーカスサーチ電圧の、前記二点での差に基づいて、前記光記録媒体の傾き量を検出するのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の傾きを検出するための光学系を別に設ける必要がないので、光ヘッドの小型化を図ることができる。
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記光記録媒体の基材厚に関する情報が記憶されたメモリをさらに備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の基材厚に関する情報を検出する手段を設ける必要がないので、光ヘッドの小型化を図ることができる。
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記光記録媒体の基材厚に関する情報を検出する基材厚検出手段をさらに備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の基材厚に関する情報を正確に検出することができる。また、この場合には、前記基材厚検出手段が、前記光源と異なる第２の光源と、前記第２の光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する集光レンズと、前記光記録媒体で反射された光を検出する光検出器とを備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を、記録再生用の光学系とは別の光学系で検出することとなるため、記録時もしくは再生時に同時に光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を検出することができる。また、この場合には、前記基材厚検出手段が、光軸に近い側の第１の光ビームと前記第１の光ビームよりも外側の第２の光ビームの２つの光ビームの焦点位置に基づいて、前記光記録媒体の基材厚に関する情報を検出するのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の基材厚を検出するための光学系を別に設ける必要がないので、光ヘッドの小型化を図ることができる。
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記傾き起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成されているのが好ましい。この好ましい例によれば、対物レンズを傾けるために必要な部材を全てなくすことが可能となるので、光ヘッドの小型化を図ることができる。さらに、この方式を用いれば、対物レンズを傾ける場合と異なり、コマ収差しか発生しないので、収差を良好に補正することができる。この場合にはさらに、前記位相変化層が液晶であるのが好ましい。この好ましい例によれば、収差を補正するために外部から印加する電圧を小さくすることができるので、光ヘッドの省電力化を図ることができる。
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記光記録媒体の基材厚が標準値からずれたことに起因して発生する収差を補正する基材厚起因収差補正手段をさらに備えているのが好ましい。また、この場合には、前記基材厚起因収差補正手段が、光路中に配置された正レンズ群及び負レンズ群と、前記正レンズ群と前記負レンズ群とのレンズ間隔を変える手段とを備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、往路は当然として復路においても光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正することが可能となるため、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。また、この場合には、前記基材厚起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成されているのが好ましい。この好ましい例によれば、正レンズ群、負レンズ群、及び前記正レンズ群と前記負レンズ群とのレンズ間隔を変える手段を全てなくすことが可能となるので、光ヘッドの小型化を図ることができる。この場合にはさらに、前記位相変化層が液晶であるのが好ましい。また、この場合には、前記傾き起因収差補正手段及び前記基材厚起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた１つの光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成され、前記他方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成されているのが好ましい。この好ましい例によれば、１つの光学素子を用いて、光記録媒体の傾きに起因して発生するコマ収差と光記録媒体の基材厚に起因して発生する球面収差を同時に補正することが可能となる。従って、この光学素子を光ヘッドに搭載することにより、光ヘッドの小型化を図ることができる。この場合にはさらに、前記位相変化層が液晶であるのが好ましい。
また、本発明に係る収差補正方法は、光源と、前記光源から出射された光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する傾き起因収差補正手段とを備え、前記光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドを用いて、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する方法であって、前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて前記傾き起因収差補正手段を駆動することを特徴とする。
また、本発明に係る光記録再生装置の構成は、光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドを備えた光記録再生装置であって、前記光ヘッドとして、前記本発明の光ヘッドを用いることを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態における光ヘッドを示す模式図である。
図１において、１は光源であり、光源１としては、例えばＧａＮ系の半導体レーザ素子（波長４０５ｎｍ）が用いられる。この光源１は、光記録媒体８の記録層に対して記録再生用のコヒーレント光を出射する。２はコリメータレンズであり、このコリメータレンズ２は、光源１から出射された発散光を平行光に変換するためのレンズである。３はビームスプリッタであり、このビームスプリッタ３は、入射する光のほぼ５０％を透過させ、ほぼ５０％を反射させる光学素子である。４は負レンズ群としての凹レンズであり、この凹レンズ４は、コリメータレンズ２によって一旦平行光に変換された光を再び発散光に変換するためのレンズである。５は正レンズ群としての凸レンズであり、この凸レンズ５は、凹レンズ４によって発散光に変換された光を再び平行光に変換するためのレンズである。１５は凹レンズ４をその光軸方向に移動させるための手段であり、凹レンズ４をその光軸方向に移動させることにより、凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を変えることができる。６はミラーであり、このミラー６は、入射する光を反射して光記録媒体８の方向（入射する光の進行方向から９０°曲げられた方向）に向かわせるための光学素子である。７は対物レンズであり、この対物レンズ７は、光記録媒体８の記録層に光を集光するためのレンズである。１３は光記録媒体８の傾きに起因して発生するコマ収差を補正する傾き起因収差補正手段としての対物レンズ傾け手段である。１１は傾き検出手段としての傾きセンサーであり、この傾きセンサー１１は、光記録媒体８の傾き量を検出するためのものである。１２はメモリであり、このメモリ１２には、光記録媒体８が傾いたことによって発生する収差を補正するために必要な対物レンズ傾け手段１３の駆動量に関する情報が記憶されている。具体的には、メモリ１２に、光記録媒体８が傾いたことによって発生する収差を補正するために必要な対物レンズ７の傾け量が各層に対して（単層光記録媒体や多層光記録媒体の各層に対して）記憶されている。尚、メモリ１２としては、ＲＯＭが用いられている。
本実施の形態においては、凹レンズ４と、凸レンズ５と、凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を変えるための手段（凹レンズ４をその光軸方向に移動させるための手段１５）とにより、基材厚が標準値からずれたことに起因して発生する球面収差を補正する基材厚起因収差補正手段が構成されている。
また、９は集光レンズを、１０は光検出器をそれぞれ示している。光記録媒体８で反射された光は、ビームスプリッタ３で反射された後、集光レンズ９によって光検出器１０に集光され、光検出器１０によって電気信号に変換される。
次に、以上のような構成を有する光ヘッド１４の動作について、図１を参照しながら説明する。
光源１から出射された直線偏光の光は、コリメータレンズ２によって平行光に変換される。平行光に変換された光は、ビームスプリッタ３を透過した後、凹レンズ４によって発散光に変換され、凸レンズ５によって再び平行光に変換される。凸レンズ５によって平行光に変換された光は、ミラー６で反射された後、対物レンズ７によって光記録媒体８の記録層上に集光される。
光記録媒体８で反射された光は、対物レンズ７を透過した後、ミラー６で反射される。ミラー６で反射された光は、凸レンズ５、凹レンズ４を順次透過した後、ビームスプリッタ３で反射され、集光レンズ９によって光検出器１０に集光される。光検出器１０は、集光された光に応じて、光記録媒体８の記録層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を出力する。ここで、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号は、例えば、非点収差法とプッシュプル法等の周知の技術を用いて検出される。
フォーカス制御手段（図示せず）は、フォーカス誤差信号に基づき、光が常に合焦状態で光記録媒体８の記録層上に集光されるように、対物レンズ７の位置をその光軸方向に制御する。また、トラッキング制御手段（図示せず）は、トラッキング誤差信号に基づき、光が光記録媒体８上の所望のトラックに集光されるように、対物レンズ７の位置を光記録媒体８の半径方向に制御する。また、光検出器１０からは、光記録媒体８に記録された情報も得られる。
次に、対物レンズ７の傾き制御を行う傾き起因収差補正手段としての対物レンズ傾け手段１３の具体的構成及びその動作について説明する。図４は対物レンズ傾け手段の構成を示す斜視図である。これは、特開平１１−３１２３２７号公報に開示されているものであり、４０はサスペンション取り付け基板、４１ａ〜４１ｄはサスペンション、４３ａ〜４３ｄは磁石、４４ａ、４４ｂは小基板、４５ａ、４５ｂフォーカスコイル、４６はレンズ保持部材、４７はトラッキングコイル、４８はヨークをそれぞれ示している。尚、図４において、Ｚ軸方向はフォーカス方向を、Ｙ軸方向はトラッキング方向をそれぞれ示している。このように構成された対物レンズ傾け手段１３において、フォーカスコイル４５ａ、４５ｂに電流が流れると、磁石４３ａ〜４３ｄによって発生する磁束との関係でフォーカスコイル４５ａ、４５ｂに対する駆動力が発生し（フレミングの左手の法則）、対物レンズ７が傾く。従って、フォーカスコイル４５ａ、４５ｂに流す電流を変えることにより、対物レンズ７の傾き方向と傾き量を変えることができる。
光記録媒体８の傾き量は、対物レンズ７の横に設けられた傾きセンサー１１によって検出される。傾きセンサー１１は、ＬＥＤ等の光源と、前記光源から出射された光を光記録媒体８に集光する集光レンズと、光記録媒体８で反射された光を検出（受光）する光検出器とを備えた周知のものである。この傾きセンサー１１は、例えば、光検出器の受光部が二分割されており、光記録媒体８が傾いていないときに各受光部から出力される信号の差が『０』となるようにセットされている。そして、光記録媒体８が傾いているときには、各受光部から出力される信号の差が『０』ではなくなり、この値と符号に基づいて、光記録媒体８がどの方向にどれくらい傾いているかが検出される。傾きセンサー１１によって検出された信号はメモリ１２に入力される。メモリ１２は、この光記録媒体８の傾き量及び光記録媒体８の記録もしくは再生される層の基材厚に応じて、対物レンズ７が必要とする傾け量に対応する信号を出力する。対物レンズ傾け手段１３は、この信号に応じて対物レンズ７を必要量だけ傾ける。
次に、対物レンズの傾け量について説明する。
まず、光源の波長が６６０ｎｍ、対物レンズのＮＡが０．６であるＤＶＤシステムの場合について考える。ＤＶＤシステムの場合には、二層光記録媒体の再生も考えられる。図２に、ＤＶＤシステムにおける単層光記録媒体と二層光記録媒体の各層での、光記録媒体の傾き量と、発生するコマ収差の量との関係を示す。ここで、単層光記録媒体の基材厚は０．６ｍｍ、二層光記録媒体の第一層目の基材厚は０．５５ｍｍ、第二層目の基材厚は０．６４ｍｍである。また、対物レンズは、単層光記録媒体の基材厚に対して球面収差が発生しないように設計されている。
図２に示すように、ＤＶＤシステムにおいては、各基材厚に対して発生するコマ収差の量が若干異なっている。しかし、ＤＶＤシステムにおいては、二層光記録媒体については再生のみであり、収差に対するマージンが広いため、対物レンズを傾けることによってコマ収差を補正する場合には、各基材厚（各層）に対して同じ量だけ対物レンズを傾ければよいことになる。
次に、ＤＶＤよりも高密度の多層光記録媒体に対して記録もしくは再生を行う場合について考える。例えば、光源１の波長が４０５ｎｍ、対物レンズ７のＮＡが０．８５のシステムを用いて、基材厚が０．１ｍｍの単層光記録媒体と、第一層目の基材厚が０．０８ｍｍで、第二層目の基材厚が０．１２ｍｍの多層光記録媒体とに対して記録もしくは再生を行う場合について考える。ここで、対物レンズ７は、単層光記録媒体の基材厚に対して球面収差が発生しないように設計されている。図３に、このシステムにおける単層光記録媒体と多層光記録媒体（二層光記録媒体）の各層での、光記録媒体の傾き量と、発生するコマ収差の量との関係を示す。
図３に示すように、このシステムにおいては、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、各基材厚に対して発生するコマ収差の量が異なる。このことは、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、対物レンズ７を傾けてコマ収差を補正する場合の、対物レンズ７の傾け量が各層ごとに異なることを意味している。
次に、二層光記録媒体の基材厚を、第一層目で０．０８ｍｍ、第二層目で単層光記録媒体の基材厚と同じ０．１ｍｍにした場合について考える。この場合には、図３に示すように、光記録媒体８の傾き量が同じである場合の、各基材厚に対して発生するコマ収差の量は、ＤＶＤシステムの場合と比較して若干大きいだけである。しかし、記録密度がＤＶＤよりも大きく、また、多層光記録媒体に対しても記録を行うために、ＤＶＤシステムの場合よりも収差に対するマージンが厳しくなる。従って、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、各層ごとに対物レンズ７の傾け量を変える必要がある。このことは、記録や再生に対する収差マージンが厳しくなる、対物レンズ７のＮＡが０．７以上のシステムにおいて、特に有効である。
次に、ＣＤとＤＶＤのどちらの光記録媒体に対しても記録再生が可能な光ヘッドについて考える。ＣＤシステムにおいては、対物レンズのＮＡが０．４５と小さいために、光記録媒体（ＣＤ）の傾きに対する収差の発生量が小さく、光記録媒体（ＣＤ）が例えば０．５°傾いても、対物レンズを傾けずに再生することが可能である。しかし、ＤＶＤシステムにおいては、対物レンズのＮＡが０．６であるために、光記録媒体（ＤＶＤ）の傾きに対する収差の発生量が大きく、光記録媒体（ＤＶＤ）が例えば０．５°傾いた場合には、対物レンズも或る角度だけ傾ける必要がある。従って、ＣＤとＤＶＤのどちらの光記録媒体に対しても記録再生が可能な光ヘッドの場合、光記録媒体の傾き量が同じであっても、収差を補正するための対物レンズの傾け量は、ＣＤの場合とＤＶＤの場合とで異なることになる。本実施の形態の光ヘッド１４がこの光ヘッドと異なる点は、対物レンズ７が或る一定のＮＡを有する場合において、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、基材厚の大きさに応じて、収差を補正するための対物レンズ７の傾け量を変える点にある。従って、本実施の形態の光ヘッド１４は、光記録媒体の傾き量が同じであっても、収差を補正するための対物レンズの傾け量がＮＡごとに異なる光ヘッドとは全く相違するものである。
次に、基材厚起因収差補正手段の動作について説明する。上記したＤＶＤよりも高密度の光記録媒体８の場合には、０．０８ｍｍの基材厚に対して２００ｍλの球面収差が発生するため、このままでは記録及び再生を行うことができなくなる。そこで、この球面収差を補正する必要があるが、特開２０００−１３１６０３号公報に、平行光中に正レンズ群と負レンズ群の２つのレンズを挿入し、２つのレンズの光軸方向のレンズ間隔を変えることにより、平行光を発散光もしくは収束光に変換して球面収差を補正する方式が提案されている。
本実施の形態においては、凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を各層に対して変えることにより、球面収差の補正を行っている。また、メモリ１２には、各層に対する凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔が記憶されており、或る層に対して記録もしくは再生を行う場合には、メモリ１２に記憶されたレンズ間隔が得られるように、凹レンズ４がその光軸方向に移動させられる。
以上説明したように、より高密度の多層光記録媒体に対して記録及び再生を行う場合には、各層ごとに光記録媒体の傾き量に対して対物レンズの傾け量を変えることにより、光記録媒体が傾いたことによって発生する収差を正確に補正することが可能となり、安定な記録及び再生を行うことが可能となる。
［第２の実施の形態］
図５は本発明の第２の実施の形態における光ヘッドを示す模式図である。
図１、図５に示すように、本実施の形態の光ヘッド１６（図５）が上記第１の実施の形態の光ヘッド１４（図１）と異なる点は、光記録媒体８の基材厚に関する情報を検出する基材厚検出手段が含まれている点のみであり、それ以外の構成は上記第１の実施の形態と同様である。従って、本実施の形態において、特に説明のないものについては上記第１の実施の形態と同じであるとし、上記第１の実施の形態と同一の符号を付している構成部材については、特に説明のない限り、上記第１の実施の形態と同様の機能を有するものとする。
図５において、５１はビームスプリッタ３と集光レンズ９との間に配置されたホログラムであり、このホログラム５１は、内周部と外周部でパターンが異なっている。
次に、以上のような構成を有する光ヘッド１６の動作について、図５を参照しながら説明する。
光源１から出射された直線偏光の光が対物レンズ７によって光記録媒体８の記録層上に集光するまで、及び光記録媒体８で反射された光がビームスプリッタ３で反射されるまでについては、上記第１の実施の形態で説明した動作と同じであるため、その説明は省略する。
ビームスプリッタ３で反射された光は、ホログラム５１に入射し、内周部分と外周部分の２つの光ビームに分割される。この分割された光は、集光レンズ９によって光検出器１０に集光される。光検出器１０は、集光された光に応じて、光記録媒体８の記録層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を出力する。ここで、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号は、例えば、非点収差法とプッシュプル法等の周知の技術を用いて検出される。
フォーカス制御手段（図示せず）は、フォーカス誤差信号に基づき、光が常に合焦状態で光記録媒体８の記録層上に集光されるように、対物レンズ７の位置をその光軸方向に制御する。また、トラッキング制御手段（図示せず）は、トラッキング誤差信号に基づき、光が光記録媒体８上の所望のトラックに集光されるように、対物レンズ７の位置を光記録媒体８の半径方向に制御する。また、光検出器１０からは、光記録媒体８の基材厚に関する情報と光記録媒体８に記録された情報も得られる。
次に、基材厚検出手段について説明する。本実施の形態で用いられている基材厚検出手段は、特開２０００−１７１３４６号公報に開示されているものである。この基材厚検出手段は、光記録媒体８からの反射光を、ホログラム５１を用いて、光軸に近い側の第１の光ビームと、前記第１の光ビームよりも外側の第２の光ビームとに分割し、当該２つの光ビームの対物レンズ出射光の焦点位置に基づいて、球面収差を検出する方式のものである（球面収差が分かれば、光記録媒体８の基材厚に換算することができる）。この検出された信号はメモリ１２に入力され、対物レンズ傾け手段１３は、この信号に応じて対物レンズ７を必要量だけ傾ける。
次に、対物レンズの傾け量について説明する。
各層ごとの対物レンズ７の傾け量は、メモリ１２に予め記憶されている。しかし、各層においても、基材厚は光記録媒体８の作製誤差等によって変動している。例えば、二層光記録媒体の第一層目の標準の基材厚が０．０８ｍｍであり、それが作製誤差のために０．０７ｍｍになっていたとする。この場合、光記録媒体８が０．５°傾いたときに発生するコマ収差は、０．０８ｍｍの基材厚に対しては４４ｍλであるが、０．０７ｍｍの基材厚に対しては３８ｍλとなる。このため、対物レンズ７の傾け量を基材厚に応じて補正しなければ、コマ収差のキャンセル量が不十分になるか、もしくは過補正になる。特に、高密度光記録媒体の場合には、許容される収差に対するマージンが厳しいため、このキャンセル不足や過補正が大きな問題となる。
そこで、本実施の形態においては、光記録媒体８の各層の基材厚をモニターし、この基材厚に応じて対物レンズ７の傾け量を補正するように構成されており、これにより対物レンズ７を傾けることによる収差の補正を正確に行うことが可能となる。さらに、単層の光記録媒体８であっても、上記したように基材厚に作製誤差があるため、基材厚を検出し、検出された基材厚の量に応じて対物レンズ７の傾け量を変えることにより、安定した再生信号を得ることが可能となる。また、この方法を用いれば、安定した記録を行うことも可能となる。また、本実施の形態の光ヘッド１６においては、メモリ１２に、各層ごとの対物レンズ７の傾け量が記憶されているが、基材厚に対する対物レンズ７の傾け量が記憶されていても何ら問題はない。
また、メモリ１２には、光記録媒体８の傾き量と、基材厚が単層の標準値である光記録媒体８がその傾き量だけ傾いたときに発生する収差を補正するのに必要な対物レンズ７の傾け量に対応する電圧のみが記憶されていてもよい。この場合には、以下のような方法を用いることにより、上記と同様の効果を得ることができる。まず、傾きセンサー１１によって検出された信号がメモリ１２に入力されると、メモリ１２から対物レンズ７を傾けるのに必要な電圧が出力される。次に、この電圧は可変抵抗を含む回路に入力され、可変抵抗の抵抗値によって分圧される。そして、可変抵抗の抵抗値が基材厚検出手段によって検出された信号に応じて変えられると、対物レンズ傾け手段１３に入力される電圧が変化し、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、基材厚に関する情報に応じて対物レンズ７の傾け量が変えられる。このようにすれば、メモリ１２には或る基材厚に対する情報が記憶されているだけで、上記と同様の効果を得ることができるので、メモリ１２の回路規模を小さくすることができる。
また、本実施の形態の光ヘッド１６においては、光記録媒体８の傾き量と、その傾きに起因して発生する収差を補正するための傾き起因収差補正手段の駆動量（例えば、対物レンズ傾け手段１３の対物レンズ７の傾け量）がメモリ１２に記憶されているが、メモリ１２を用いる代わりに、光記録媒体８の基材厚に関する情報（電圧）と光記録媒体８の傾きに関する情報（電圧）とを入力したときに、出力される電圧が変わるような回路を用いることもできる。この場合には、光記録媒体８の傾き量と、傾き起因収差補正手段の駆動量との関係を数式で表し、この数式に基づいて傾き起因収差補正手段の駆動量を変えることと同等になり、多層光記録媒体の各層や基材厚に応じてこの数式の比例係数を変えることになる。また、上記関係の係数は非線形であってもよく、この非線形の係数を変えても何ら問題はない。
また、本実施の形態の光ヘッド１６においては、メモリ１２としてＲＯＭを用いて、光記録媒体８の傾きと基材厚に関する情報に対する対物レンズ７の傾け量の値が記憶されているが、光ヘッドごとの最適なデータを当該光ヘッドの組み立て時に求めて記憶するために、不揮発性メモリを搭載することもできる。このような構成にすれば、光ヘッドの製造ばらつきをも考慮したものとなるので、収差補正の精度を向上させることができる。また、さらに書き換え可能なメモリを搭載し、光記録媒体ごとに学習をして、その情報を記憶してもよい。この場合には、光記録媒体のばらつきをも考慮したものとなるので、収差補正の精度をさらに向上させることができる。
以上説明したように、より高密度の多層光記録媒体の場合には、各層の基材厚を検出し、その基材厚分だけ対物レンズ７の傾け量を補正することにより、収差を正確に補正することが可能となり、安定な記録及び再生を行うことが可能となる。
尚、本実施の形態においては、基材厚に関する情報の検出を、ホログラム５１を用いて行っているが、他の方式を用いて行っても何ら問題はない。例えば、他の基材厚検出手段が特開平１０−３３４５７５号公報に開示されている。この公報に開示された基材厚検出手段は、光源と、光源から出射された光を光記録媒体（測定対象物）に集光（照射）する第１の光学系と、光記録媒体で反射された光を光検出器（受光素子）に導く第２の光学系とからなる。ここで、光源は、レーザ、ＬＥＤあるいはランプからなり、第１及び第２の光学系は、凸レンズ、あるいは凸レンズと凹レンズとの組み合わせにより構成されている。この構成においては、基材厚に応じて受光素子から出力される信号が異なる。本実施の形態で説明した上記方法は、ホログラム５１を搭載するだけで実現可能であり、光記録媒体８の基材厚を検出するための光学系を別に設ける必要はないので、光ヘッド１６の小型化を図るのに好都合である。一方、ここで説明した方法の場合には、光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を、記録再生用の光学系とは別の光学系で検出することとなるため、記録時もしくは再生時に同時に光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を検出することが可能となる。
また、特開平１１−１１０８０２号公報に、２つの誤差に起因して発生する収差を、１つの光学素子を用いて補正するようにした技術が開示されている。この技術を用いれば、光記録媒体の傾きに起因して発生する収差と光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を、１つの光学素子を用いて補正することが可能となる。図６に、この光学素子の断面図を示す。
図６において、６０は第１のガラス基板、６１は第１のＩＴＯ膜（インジウム−錫−酸化物合金）、６２は第１のポリビニルアルコール膜、６３はエポキシ樹脂層、６４は第２のポリビニルアルコール膜、６５は第２のＩＴＯ膜、６６は第２のガラス基板、６７は液晶をそれぞれ示している。ここで、第１のＩＴＯ膜６１と第２のＩＴＯ膜６５は、それぞれ第１のガラス基板６０の内面と第２のガラス基板６６の内面に蒸着されており、これら第１及び第２のＩＴＯ膜６１、６５は、外部からの信号を液晶６７に印加すると共に、光を透過させる透明電極である。第１のポリビニルアルコール膜６２と第２のポリビニルアルコール膜６４は、それぞれ第１のＩＴＯ膜６１上と第２のＩＴＯ膜６５上に蒸着されている。これら第１及び第２のポリビニルアルコール膜６２、６４は、液晶６７の配向を制御する配向膜であり、ナイロン等の高分子布でこすられている。エポキシ樹脂層６３は、液晶６７が外に漏れないようにするための封止層として機能する。第１のＩＴＯ膜６１は、光記録媒体８の傾きに起因して発生するコマ収差を補正するために、図７に示すようなパターンにパターニングされて３つの領域に分割されている。また、第２のＩＴＯ膜６５は、光記録媒体８の基材厚に起因して発生する球面収差を補正するために、図８に示すようなパターンにパターニングされて４つの領域に分割されている。
尚、本実施の形態の光学素子は、収差補正素子として機能するものである。この場合、光記録媒体８の傾きに起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成された第１のＩＴＯ膜６１が、第１の収差補正電極として機能し、光記録媒体８の基材厚に起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成された第２のＩＴＯ膜６５が、第２の収差補正用電極として機能する。また、液晶６７が、本発明の位相変化層に対応している。そして、第１のＩＴＯ膜６１と第２のＩＴＯ膜６５に所望の電圧を印加することにより、光記録媒体８の傾きに起因して発生するコマ収差と光記録媒体８の基材厚に起因して発生する球面収差を同時に補正することができる。従って、この光学素子を光ヘッドに搭載することにより、凹レンズ４、凸レンズ５、凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を変えるための手段（凹レンズ４をその光軸方向に移動させるための手段１５）、及び対物レンズ７を傾けるために必要な部材を全てなくすことが可能となるので、光ヘッド１６の小型化を図ることができる。
尚、上記第１及び第２の実施の形態においては、凹レンズ４と、凸レンズ５と、凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を変えるための手段（凹レンズ４をその光軸方向に移動させるための手段１５）とを用いて、基材厚起因収差補正手段を構成しているが、この基材厚起因収差補正手段は、正レンズ群及び負レンズ群と、前記正レンズ群と前記負レンズ群とのレンズ間隔を変える手段とを用いて構成されていればよい。また、別の方式を用いて、基材厚起因収差補正手段を構成することもできる。例えば、上記したような液晶を用いた方式であってもよい。具体的には、図６に示した光学素子において、第１のＩＴＯ膜６１のパターンをなくしたものにすればよい。上記第１及び第２の実施の形態において説明した基材厚起因収差補正手段は、レンズを用いて構成されているため、往路は当然として復路においても光記録媒体８の基材厚に起因して発生する収差を補正することができる。その結果、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。一方、ここで説明した方式を用いて光記録媒体８の基材厚に起因して発生する収差を補正するようにすれば、凹レンズ４、凸レンズ５、及び凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を変えるための手段（凹レンズ４をその光軸方向に移動させるための手段１５）を全てなくすことが可能となるので、光ヘッドの小型化を図ることができる。
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、傾き起因収差補正手段として対物レンズ傾け手段１３を用いているが、別の方式を用いて、傾き起因収差補正手段を構成することもできる。例えば、上記したような液晶を用いた方式であってもよい。具体的には、図６に示した光学素子において、第２のＩＴＯ膜６５のパターンをなくしたものにすればよい。上記第１及び第２の実施の形態において説明した傾き起因収差補正手段は、対物レンズ７を傾けるものであるため、光記録媒体８の偏心に伴う対物レンズ７の移動に対しては影響がなく、さらに、往路は当然として復路においても収差を補正することができるので、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。一方、ここで説明した方式を用いて光記録媒体８の傾きに起因して発生する収差を補正するようにすれば、対物レンズ７を傾けるために必要な部材を全てなくすことが可能となるので、光ヘッドの小型化を図ることができる。さらに、この方式を用いた場合には、対物レンズ７を傾ける場合と異なり、コマ収差しか発生しないので、収差を良好に補正することができる。
また、位相変化層である液晶を用いた収差の補正に関しては特開２００１−８４６３１号公報にも開示されており、この公報に開示された光学素子は、ＩＴＯ電極が領域分割されないので、収差の補正に有利である。
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、対物レンズ７を傾けることにより、光記録媒体８の傾きに起因して発生するコマ収差を、当該コマ収差が最小となるように補正しているが、対物レンズ７を傾けるとコマ収差以外の収差（例えば、非点収差や高次収差）も発生するので、トータル収差が最小になる位置をあらかじめ求めておき、それを参照しながら補正するようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、対物レンズ７として単レンズを用いているが、高いＮＡを有する組レンズであっても何ら問題はない。
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、無限系の光ヘッドを用いて説明したが、本発明は、コリメータレンズ２を用いない有限系の光ヘッドにも適用することができる。
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、無偏光光学系の光ヘッドを用いて説明したが、本発明は、偏光光学系の光ヘッドにも適用することができる。
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、傾き起因収差補正手段１３の駆動方向については言及していないが、例えば、対物レンズ７を傾ける方向により、ラジアル方向あるいはタンジェンシャル方向のいずれか、もしくは両方を補正することができる。また、位相変化層を備えた光学素子を用いて、光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正する場合にあっては、図７に示すように、ラジアル方向の傾きに起因して発生する収差を補正しているが、パターンを変更することによってタンジェンシャル方向の傾きに起因して発生する収差を補正することもできる。また、二種類のパターンを組み合わせれば、両方の傾きに起因して発生する収差を補正することもできる。
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、傾き検出手段として傾きセンサー１１が用いられているが、他の方式を用いて光記録媒体８の傾き量を検出するようにしても何ら問題はない。他の方式の傾き検出手段としては、例えば、特開２０００−３４８３６２号公報に開示されたものが知られている。この方式においては、光記録媒体の内周と外周で対物レンズを光軸方向に動かしながら、フォーカスが最も良好に合焦される位置であるフォーカスゼロクロス位置が検出される。そして、フォーカスゼロクロス位置を検出するためのフォーカスサーチ電圧の、光記録媒体の内周と外周での差に基づいて、光記録媒体の傾き量と傾きの方向が求められる。この構成によれば、光記録媒体の傾きを検出するための光学系を別途設ける必要がないので、光ヘッドの小型化を図ることができる。一方、上記第１又は第２の実施の形態のように傾き検出手段として傾きセンサー１１を用いる構成によれば、記録又は再生のための光学系と別個の光学系が用いられることとなるので、記録又は再生と同時に光記録媒体８の傾き量を検出することができる。
また、本発明は、種類の異なる光記録媒体に対して記録もしくは再生を行う光ヘッドにも適用することができる。図９に、種類の異なる光記録媒体に対して記録もしくは再生を行う光ヘッドの模式図を示す。
図９において、９１は第１の光源、９２は第２の光源、９３は波長選択プリズムをそれぞれ示している。第１の光源９１は、その波長が４０５ｎｍであり、標準の基材厚が０．１ｍｍの光記録媒体８に対して記録もしくは再生を行うためのものである（第１の光源９１から出射される光の光路を、図９に実線で示している）。また、第２の光源９２は、その波長が６６０ｎｍであり、標準の基材厚が０．６ｍｍの光記録媒体８（ＤＶＤ）に対して記録もしくは再生を行うためのものである（第２の光源９から出射される光の光路を、図９に破線で示している）。他の構成は上記第１の実施の形態と同様である。従って、特に説明のないものについては上記第１の実施の形態と同じであるとし、上記第１の実施の形態と同一の符号を付している構成部材については、特に説明のない限り、上記第１の実施の形態と同様の機能を有するものとする。
次に、以上のような構成を有する光ヘッド１７の動作について、図９を参照しながら説明する。
第１の光源９１から出射された光は、上記第１の実施の形態と同様にして、対物レンズ７により光記録媒体８の記録層上に集光される。また、光記録媒体８で反射された光は、集光レンズ９によって光検出器１０に集光される。そして、光検出器１０からは、制御信号及び再生信号が得られる。
第２の光源９２から出射された光は、波長選択プリズム９３で反射された後、対物レンズ７により光記録媒体８（ＤＶＤ）の記録層上に集光される。また、光記録媒体８（ＤＶＤ）で反射された光は、集光レンズ９によって光検出器１０に集光される。そして、光検出器１０からは、制御信号及び再生信号が得られる。尚、基材厚が異なることによる焦点位置の違いのため、及び球面収差を補正するために、第２の光源９２から出射された光は、発散光のまま対物レンズ７に入射されている。
上記したように基材厚が異なっているため、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、光記録媒体８の種類が異なれば傾きに起因して発生する収差も異なり、対物レンズ７の傾け量も異なることになる。従って、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、光記録媒体８の種類に応じて対物レンズ傾け手段１３の傾け量を変えることにより、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。
［第３の実施の形態］
図１０は本発明の第３の実施の形態における光記録再生装置を示す模式図である。
本実施の形態の光記録再生装置は、単層もしくは多層の光記録媒体に対して信号の記録及び再生を行う装置である。図１０に示すように、本実施の形態における光記録再生装置１００は、上記第１の実施の形態で説明した光ヘッド１４と、光記録媒体８を回転させるモータ１０２と、処理回路１０３とを備えている。ここでは、光ヘッドとして上記第１の実施の形態で説明したものが用いられているが、上記第２の実施の形態で説明したものを用いてもよい。尚、光ヘッドは、上記第１の実施の形態で説明したものと同じであるため、重複する説明は省略する。
次に、以上のような構成を有する光記録再生装置１００の動作について、図１０を参照しながら説明する。
まず、光記録再生装置１００に光記録媒体８がセットされると、処理回路１０３がモータ１０２を回転させる信号を出力し、モータ１０２を回転させる。次に、処理回路１０３が、光源１を駆動して光を出射させる。光源１から出射された光は、対物レンズ７によって光記録媒体８の記録層上に集光され、光記録媒体８で反射された光は、集光レンズ９によって光検出器１０に集光される。光検出器１０は、集光された光に応じて、光記録媒体８の記録層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を、処理回路１０３に対して出力する。処理回路１０３は、これらの信号に基づき、対物レンズ傾け手段１３に対して対物レンズ７を制御する信号を出力し、これによって光源１から出射された光を光記録媒体８の所望のトラック上に集光させる。また、処理回路１０３は、光検出器１０から出力される信号に基づいて、光記録媒体８に記録されている情報を再生する。また、傾きセンサー１１は光記録媒体８の傾き量を検出し、その検出信号は処理回路１０３に入力される。そして、処理回路１０３は、記録もしくは再生を行っている光記録媒体８が単層か多層の何層目かを判断し、光記録媒体８の傾き量を補正するのに必要な対物レンズ７の傾け量をメモリ１２から呼び出して、対物レンズ傾け手段１３に対物レンズ７を必要量だけ傾けるための信号を出力する。
以上のように光ヘッドとして上記第１の実施の形態の光ヘッド１４を用いているため、単層もしくは多層の光記録媒体８のどの記録層であっても、光記録媒体８が傾いたときに発生する収差を正確に補正することができ、その結果、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。
尚、上記実施の形態においては、多層光記録媒体として二層光記録媒体を例に挙げて説明したが、二層よりも層数の多い多層光記録媒体は基材厚がより大きくなるので、特にかかる多層光記録媒体に対して本発明を適用すれば、優れた効果を得ることができる。
また、上記実施の形態においては、光のみによって情報を記録する光記録媒体を例に挙げて説明したが、光及び磁気によって情報を記録する光記録媒体についても同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態においては、光記録媒体が光ディスクである場合を例に挙げて説明したが、光ディスクの代わりに光カードを用いた場合であっても、光ディスクを用いた場合と同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施の形態における光ヘッドを示す模式図、
図２はＤＶＤシステムにおける単層光記録媒体と二層光記録媒体の各層での、光記録媒体の傾き量と、発生するコマ収差の量との関係を示すグラフ、
図３はＤＶＤよりも高密度化された単層光記録媒体と多層光記録媒体（二層光記録媒体）の各層での、光記録媒体の傾き量と、発生するコマ収差の量との関係を示すグラフ、
図４は本発明の第１の実施の形態における光ヘッドに用いられる傾き起因収差補正手段としての対物レンズ傾け手段の構成を示す斜視図、
図５は本発明の第２の実施の形態における光ヘッドを示す模式図、
図６は本発明の第２の実施の形態における光記録媒体の傾きに起因して発生する収差と光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正する光学素子を示す断面図、
図７は本発明の第２の実施の形態における光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正するために用いられる電極パターンを示す図、
図８は本発明の第２の実施の形態における光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正するために用いられる電極パターンを示す図、
図９は本発明の第２の実施の形態における光ヘッドの他の例を示す模式図、
図１０は本発明の第３の実施の形態における光記録再生装置を示す模式図、
図１１は従来技術における光ヘッドの構成を示す模式図である。
【図１】
2003075266.tif 000003
【図２】
2003075266.tif 000004
【図３】
2003075266.tif 000005
【図４】
2003075266.tif 000006
【図５】
2003075266.tif 000007
【図６】
2003075266.tif 000008
【図７】
2003075266.tif 000009
【図８】
2003075266.tif 000010
【図９】
2003075266.tif 000011
【図１０】
2003075266.tif 000012
【図１１】
2003075266.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月22日(2003.7.22)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドであって、
光源と、
前記光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する傾き起因収差補正手段と、
前記傾き起因収差補正手段に必要な駆動量を決定する駆動量決定手段とを備え、
前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて前記駆動量決定手段で決定された駆動量が前記傾き起因収差補正手段に与えられることを特徴とする光ヘッド。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記駆動量決定手段が、前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とにより決定される、前記光記録媒体が傾いたことによって発生する収差を補正するために必要な前記傾き起因収差補正手段の駆動量に関する情報が記憶されたメモリである請求項１に記載の光ヘッド。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１９】
光源と、前記光源から出射された光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する傾き起因収差補正手段と、前記傾き起因収差補正手段に必要な駆動量を決定する駆動量決定手段とを備え、前記光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドを用いて、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する方法であって、
前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて前記駆動量決定手段で決定された駆動量を前記傾き起因収差補正手段に与えることを特徴とする収差補正方法。
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月16日(2004.7.16)
【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】
光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドであって、
光源と、
前記光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する傾き起因収差補正手段と、
前記傾き起因収差補正手段に必要な駆動量を決定する駆動量決定手段とを備え、
前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて前記駆動量決定手段で決定された駆動量が前記傾き起因収差補正手段に与えられることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
前記傾き起因収差補正手段が、前記対物レンズを傾ける手段である請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
前記対物レンズが或る一定の開口数（ＮＡ）を有し、前記光記録媒体の基材厚に応じて前記対物レンズの傾け量を変える請求項２に記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記対物レンズのＮＡが０．７以上である請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記駆動量決定手段が、前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とにより決定される、前記光記録媒体が傾いたことによって発生する収差を補正するために必要な前記傾き起因収差補正手段の駆動量に関する情報が記憶されたメモリである請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項６】
前記光記録媒体の傾きに関する情報を検出する傾き検出手段をさらに備えた請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記傾き検出手段が、前記光源と異なる第２の光源と、前記第２の光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する集光レンズと、前記光記録媒体で反射された光を検出する光検出器とを備えた請求項６に記載の光ヘッド。
【請求項８】
前記傾き検出手段が、前記光記録媒体の半径方向の任意の二点でのフォーカスゼロクロス位置を検出し、前記フォーカスゼロクロス位置を検出するためのフォーカスサーチ電圧の、前記二点での差に基づいて、前記光記録媒体の傾き量を検出する請求項６に記載の光ヘッド。
【請求項９】
前記光記録媒体の基材厚に関する情報が記憶されたメモリをさらに備えた請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項１０】
前記光記録媒体の基材厚に関する情報を検出する基材厚検出手段をさらに備えた請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項１１】
前記基材厚検出手段が、前記光源と異なる第２の光源と、前記第２の光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する集光レンズと、前記光記録媒体で反射された光を検出する光検出器とを備えた請求項１０に記載の光ヘッド。
【請求項１２】
前記基材厚検出手段が、光軸に近い側の第１の光ビームと前記第１の光ビームよりも外側の第２の光ビームの２つの光ビームの焦点位置に基づいて、前記光記録媒体の基材厚に関する情報を検出する請求項１０に記載の光ヘッド。
【請求項１３】
前記傾き起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成された請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項１４】
前記光記録媒体の基材厚が標準値からずれたことに起因して発生する収差を補正する基材厚起因収差補正手段をさらに備えた請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項１５】
前記基材厚起因収差補正手段が、光路中に配置された正レンズ群及び負レンズ群と、前記正レンズ群と前記負レンズ群とのレンズ間隔を変える手段とを備えた請求項１４に記載の光ヘッド。
【請求項１６】
前記基材厚起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成された請求項１４に記載の光ヘッド。
【請求項１７】
前記傾き起因収差補正手段及び前記基材厚起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた１つの光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成され、前記他方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成された請求項１４に記載の光ヘッド。
【請求項１８】
前記位相変化層が液晶である請求項１３、１６又は１７のいずれかに記載の光ヘッド。
【請求項１９】
光源と、前記光源から出射された光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する傾き起因収差補正手段と、前記傾き起因収差補正手段に必要な駆動量を決定する駆動量決定手段とを備え、前記光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドを用いて、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する方法であって、
前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて前記駆動量決定手段で決定された駆動量を前記傾き起因収差補正手段に与えることを特徴とする収差補正方法。
【請求項２０】
光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドを備えた光記録再生装置であって、
前記光ヘッドとして、請求項１〜１８のいずれかに記載の光ヘッドを用いることを特徴とする光記録再生装置。
【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】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生するために用いられる光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置、並びに光記録媒体が傾いたときに発生する収差の補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）は、ディジタル情報をコンパクトディスク（ＣＤ）に対して約６倍の記録密度で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。また、情報の大容量化に伴い、さらに高密度の光記録媒体が要望されている。ここで、ＤＶＤ（ＤＶＤシステムにおける光源の波長は６６０ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．６）よりも高密度化を達成するためには、光源の波長をより短く、対物レンズのＮＡをより大きくすることが必要となる。例えば、波長４０５ｎｍの青色レーザとＮＡが０．８５の対物レンズを使用すれば、ＤＶＤの５倍の記録密度が達成される。
【０００３】
しかし、上記した青色レーザを用いた高密度光記録媒体の光記録再生装置においては、記録及び再生のマージンが非常に厳しいために、光記録媒体の傾きによる収差の発生が問題となる。そこで、光記録媒体の傾き量に応じて発生する収差を小さくするように対物レンズを傾けて、記録及び再生を行うようにした光ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、図面を参照しながら、上記した従来の光ヘッドの一例について説明する。図１１は従来技術における光ヘッドの構成を示す模式図である。図１１において、１１１は光源であり、光源１１１としては、例えば半導体レーザ素子が用いられる。この光源１１１は、光記録媒体１１６の記録層に対して記録再生用のコヒーレント光を出射する。１１２はコリメータレンズであり、このコリメータレンズ１１２は、光源１１１から出射された発散光を平行光に変換するためのレンズである。１１３はビームスプリッタであり、このビームスプリッタ１１３は、入射する光を分離するための光学素子である。１１４はミラーであり、このミラー１１４は、入射する光を反射して光記録媒体１１６の方向に向かわせるための光学素子である。１１５は対物レンズであり、この対物レンズ１１５は、光記録媒体１１６の記録層に光を集光するためのレンズである。１１８は対物レンズ１１５を保持するためのレンズ保持部材であり、このレンズ保持部材１１８は、対物レンズ１１５を傾ける対物レンズ傾け手段としても機能する。１１９は傾きセンサーであり、この傾きセンサー１１９は、光記録媒体１１６の傾き量を検出するためのものである。また、１２３は傾き検出回路、１２５は傾き制御回路をそれぞれ示している。そして、これら傾きセンサー１１９、傾き検出回路１２３及び傾き制御回路１２５と、対物レンズ傾け手段として機能するレンズ保持部材１１８とにより、光記録媒体１１６と対物レンズ１１５との相対的な傾きがなくなるように、対物レンズ１１５の傾け制御が行われる。また、１１７は検出光学系、１２０はフォーカス誤差信号検出回路、１２１はトラッキング誤差信号検出回路、１２２は再生信号検出回路、１２４はコントローラをそれぞれ示している。
【０００５】
次に、以上のような構成を有する光ヘッドの動作について、図１１を参照しながら説明する。
【０００６】
光源１１１から出射された直線偏光の光は、コリメータレンズ１１２によって平行光に変換される。平行光に変換された光は、ビームスプリッタ１１３を透過した後、ミラー１１４で反射され、対物レンズ１１５によって光記録媒体１１６の記録層上に集光される。
【０００７】
光記録媒体１１６で反射された光は、対物レンズ１１５を透過し、ミラー１１４とビームスプリッタ１１３で順次反射された後、検出光学系１１７からフォーカス誤差信号検出回路１２０、トラッキング誤差信号検出回路１２１、再生信号検出回路１２２に導かれ、ここでフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号と再生信号が検出される。フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号は、例えば、非点収差法、プッシュプル法等の周知の技術を用いて検出される。検出されたフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号には、必要に応じて、コントローラ１２４からオフセット量が加えられる。
【０００８】
フォーカス制御手段（図示せず）は、フォーカス誤差信号に基づき、光が常に合焦状態で光記録媒体１１６の記録層上に集光されるように、対物レンズ１１５の位置をその光軸方向に制御する。また、トラッキング制御手段（図示せず）は、トラッキング誤差信号に基づき、光が光記録媒体１１６上の所望のトラックに集光されるように、対物レンズ１１５の位置を光記録媒体１１６の半径方向に制御する。
【０００９】
光記録媒体１１６と対物レンズ１１５との相対的な傾きは、対物レンズ１１５の横に設けられた傾きセンサー１１９を介して傾き検出回路１２３により検出される。そして、傾き制御回路１２５は、傾き検出回路１２３からの傾き信号に基づき、レンズ保持部材１１８に対して対物レンズ１１５を傾けるための信号を出力する。これにより、対物レンズ１１５は、光記録媒体１１６との相対的な傾きがなくなるように傾けられる。
【００１０】
以上のような構成にすれば、光記録媒体１１６が対物レンズ１１５に対して相対的に傾いていても、その傾き量を検出して対物レンズ１１５を傾けることにより、収差を小さくすることが可能となるので、安定な記録及び再生を行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−３１２３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記のような構成の光ヘッドでは、ＤＶＤよりも高密度に記録された多層光記録媒体に対しては対応することができない。例えば、光源の波長が４０５ｎｍ、対物レンズのＮＡが０．８５のシステムを用いて、基材厚が０．１ｍｍの単層光記録媒体と、第一層目の基材厚が０．０８ｍｍで、第二層目の基材厚が０．１２ｍｍの多層光記録媒体とに対して記録及び再生を行う場合について考える。ここで、対物レンズは、単層光記録媒体の基材厚に対して球面収差が発生しないように設計されている。図３に、単層光記録媒体と多層光記録媒体（二層光記録媒体）の各層での、光記録媒体の傾き量と、発生するコマ収差との関係を示す。図３に示すように、光記録媒体の傾き量が同じであっても、各基材厚に対して発生するコマ収差の量は異なっている。このことは、光記録媒体の傾き量が同じであっても、対物レンズを傾けてコマ収差を補正する場合の、対物レンズの傾け量が各層ごとに異なることを意味している。このため、光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を検出するのではなく、光記録媒体の傾きを検出し、この傾きに応じて対物レンズを傾けるようなオープンループ制御の場合に問題が生じる。
【００１２】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、より高密度の多層光記録媒体に対して信号の記録再生を行う光ヘッドであって、当該光記録媒体が傾いた場合にも、各層での収差を小さくして、安定な記録及び再生を行うことのできる光ヘッド及びそれを用いた光記録再生装置、並びに光記録媒体が傾いたときに発生する収差の補正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】
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明に係る光ヘッドの構成は、光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドであって、
光源と、
前記光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する傾き起因収差補正手段と、
前記傾き起因収差補正手段に必要な駆動量を決定する駆動量決定手段とを備え、
前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて前記駆動量決定手段で決定された駆動量が前記傾き起因収差補正手段に与えられることを特徴とする。
【００１４】
この光ヘッドの構成によれば、基材厚が異なる光記録媒体、例えば、多層光記録媒体の各層、異なる種類の光記録媒体、基材厚にばらつきのある単層光記録媒体に対して記録及び再生を行う場合にも、光記録媒体が傾いたことによって発生する収差を正確に補正することができるので、安定な記録及び再生を行うことが可能となる。
【００１５】
前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記傾き起因収差補正手段が、前記対物レンズを傾ける手段であるのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の偏心に伴う対物レンズの移動に対しては影響がなく、さらに、往路は当然として復路においても収差を補正することができるので、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。また、この場合には、前記対物レンズが或る一定の開口数（ＮＡ）を有し、前記光記録媒体の基材厚に応じて前記対物レンズの傾け量を変えるのが好ましい。この好ましい例によれば、
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記対物レンズのＮＡが０．７以上であるのが好ましい。この好ましい例によれば、記録や再生に対する収差マージンの厳しい高密度化に対して、光記録媒体の傾きに対する許容度を広げることが可能となる。従って、記録密度の高密度化に適したものとなる。
【００１６】
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記駆動量決定手段が、前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とにより決定される、前記光記録媒体が傾いたことによって発生する収差を補正するために必要な前記傾き起因収差補正手段の駆動量に関する情報が記憶されたメモリであるのが好ましい。この好ましい例によれば、傾き起因収差補正手段の駆動量を瞬時に決定することが可能となる。
【００１７】
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記光記録媒体の傾きに関する情報を検出する傾き検出手段をさらに備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の傾きに関する情報を正確に検出することができる。また、この場合には、前記傾き検出手段が、前記光源と異なる第２の光源と、前記第２の光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する集光レンズと、前記光記録媒体で反射された光を検出する光検出器とを備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を、記録再生用の光学系とは別の光学系で検出することとなるため、記録時もしくは再生時に同時に光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を検出することができる。また、この場合には、前記傾き検出手段が、前記光記録媒体の半径方向の任意の二点でのフォーカスゼロクロス位置を検出し、前記フォーカスゼロクロス位置を検出するためのフォーカスサーチ電圧の、前記二点での差に基づいて、前記光記録媒体の傾き量を検出するのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の傾きを検出するための光学系を別に設ける必要がないので、光ヘッドの小型化を図ることができる。
【００１８】
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記光記録媒体の基材厚に関する情報が記憶されたメモリをさらに備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の基材厚に関する情報を検出する手段を設ける必要がないので、光ヘッドの小型化を図ることができる。
【００１９】
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記光記録媒体の基材厚に関する情報を検出する基材厚検出手段をさらに備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の基材厚に関する情報を正確に検出することができる。また、この場合には、前記基材厚検出手段が、前記光源と異なる第２の光源と、前記第２の光源から出射された光を前記光記録媒体に集光する集光レンズと、前記光記録媒体で反射された光を検出する光検出器とを備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を、記録再生用の光学系とは別の光学系で検出することとなるため、記録時もしくは再生時に同時に光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を検出することができる。また、この場合には、前記基材厚検出手段が、光軸に近い側の第１の光ビームと前記第１の光ビームよりも外側の第２の光ビームの２つの光ビームの焦点位置に基づいて、前記光記録媒体の基材厚に関する情報を検出するのが好ましい。この好ましい例によれば、光記録媒体の基材厚を検出するための光学系を別に設ける必要がないので、光ヘッドの小型化を図ることができる。
【００２０】
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記傾き起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成されているのが好ましい。この好ましい例によれば、対物レンズを傾けるために必要な部材を全てなくすことが可能となるので、光ヘッドの小型化を図ることができる。さらに、この方式を用いれば、対物レンズを傾ける場合と異なり、コマ収差しか発生しないので、収差を良好に補正することができる。この場合にはさらに、前記位相変化層が液晶であるのが好ましい。この好ましい例によれば、収差を補正するために外部から印加する電圧を小さくすることができるので、光ヘッドの省電力化を図ることができる。
【００２１】
また、前記本発明の光ヘッドの構成においては、前記光記録媒体の基材厚が標準値からずれたことに起因して発生する収差を補正する基材厚起因収差補正手段をさらに備えているのが好ましい。また、この場合には、前記基材厚起因収差補正手段が、光路中に配置された正レンズ群及び負レンズ群と、前記正レンズ群と前記負レンズ群とのレンズ間隔を変える手段とを備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、往路は当然として復路においても光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正することが可能となるため、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。また、この場合には、前記基材厚起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成されているのが好ましい。この好ましい例によれば、正レンズ群、負レンズ群、及び前記正レンズ群と前記負レンズ群とのレンズ間隔を変える手段を全てなくすことが可能となるので、光ヘッドの小型化を図ることができる。この場合にはさらに、前記位相変化層が液晶であるのが好ましい。また、この場合には、前記傾き起因収差補正手段及び前記基材厚起因収差補正手段が、透明な導電性薄膜を有する一対の基板と、前記一対の基板間に配置された位相変化層とを備えた１つの光学素子からなり、前記一方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成され、前記他方の導電性薄膜に、前記光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成されているのが好ましい。この好ましい例によれば、１つの光学素子を用いて、光記録媒体の傾きに起因して発生するコマ収差と光記録媒体の基材厚に起因して発生する球面収差を同時に補正することが可能となる。従って、この光学素子を光ヘッドに搭載することにより、光ヘッドの小型化を図ることができる。この場合にはさらに、前記位相変化層が液晶であるのが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係る収差補正方法は、光源と、前記光源から出射された光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する傾き起因収差補正手段と、前記傾き起因収差補正手段に必要な駆動量を決定する駆動量決定手段とを備え、前記光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドを用いて、前記光記録媒体が傾いたときに発生する収差を補正する方法であって、
前記光記録媒体の傾きに関する情報と前記光記録媒体の基材厚に関する情報とに応じて前記駆動量決定手段で決定された駆動量を前記傾き起因収差補正手段に与えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る光記録再生装置の構成は、光記録媒体に信号を記録し、又は前記光記録媒体に記録された信号を再生する光ヘッドを備えた光記録再生装置であって、前記光ヘッドとして、前記本発明の光ヘッドを用いることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２５】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態における光ヘッドを示す模式図である。
【００２６】
図１において、１は光源であり、光源１としては、例えばＧａＮ系の半導体レーザ素子（波長４０５ｎｍ）が用いられる。この光源１は、光記録媒体８の記録層に対して記録再生用のコヒーレント光を出射する。２はコリメータレンズであり、このコリメータレンズ２は、光源１から出射された発散光を平行光に変換するためのレンズである。３はビームスプリッタであり、このビームスプリッタ３は、入射する光のほぼ５０％を透過させ、ほぼ５０％を反射させる光学素子である。４は負レンズ群としての凹レンズであり、この凹レンズ４は、コリメータレンズ２によって一旦平行光に変換された光を再び発散光に変換するためのレンズである。５は正レンズ群としての凸レンズであり、この凸レンズ５は、凹レンズ４によって発散光に変換された光を再び平行光に変換するためのレンズである。１５は凹レンズ４をその光軸方向に移動させるための手段であり、凹レンズ４をその光軸方向に移動させることにより、凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を変えることができる。６はミラーであり、このミラー６は、入射する光を反射して光記録媒体８の方向（入射する光の進行方向から９０゜曲げられた方向）に向かわせるための光学素子である。７は対物レンズであり、この対物レンズ７は、光記録媒体８の記録層に光を集光するためのレンズである。１３は光記録媒体８の傾きに起因して発生するコマ収差を補正する傾き起因収差補正手段としての対物レンズ傾け手段である。１１は傾き検出手段としての傾きセンサーであり、この傾きセンサー１１は、光記録媒体８の傾き量を検出するためのものである。１２はメモリであり、このメモリ１２には、光記録媒体８が傾いたことによって発生する収差を補正するために必要な対物レンズ傾け手段１３の駆動量に関する情報が記憶されている。具体的には、メモリ１２に、光記録媒体８が傾いたことによって発生する収差を補正するために必要な対物レンズ７の傾け量が各層に対して（単層光記録媒体や多層光記録媒体の各層に対して）記憶されている。尚、メモリ１２としては、ＲＯＭが用いられている。
【００２７】
本実施の形態においては、凹レンズ４と、凸レンズ５と、凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を変えるための手段（凹レンズ４をその光軸方向に移動させるための手段１５）とにより、基材厚が標準値からずれたことに起因して発生する球面収差を補正する基材厚起因収差補正手段が構成されている。
【００２８】
また、９は集光レンズを、１０は光検出器をそれぞれ示している。光記録媒体８で反射された光は、ビームスプリッタ３で反射された後、集光レンズ９によって光検出器１０に集光され、光検出器１０によって電気信号に変換される。
【００２９】
次に、以上のような構成を有する光ヘッド１４の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００３０】
光源１から出射された直線偏光の光は、コリメータレンズ２によって平行光に変換される。平行光に変換された光は、ビームスプリッタ３を透過した後、凹レンズ４によって発散光に変換され、凸レンズ５によって再び平行光に変換される。凸レンズ５によって平行光に変換された光は、ミラー６で反射された後、対物レンズ７によって光記録媒体８の記録層上に集光される。
【００３１】
光記録媒体８で反射された光は、対物レンズ７を透過した後、ミラー６で反射される。ミラー６で反射された光は、凸レンズ５、凹レンズ４を順次透過した後、ビームスプリッタ３で反射され、集光レンズ９によって光検出器１０に集光される。光検出器１０は、集光された光に応じて、光記録媒体８の記録層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を出力する。ここで、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号は、例えば、非点収差法とプッシュプル法等の周知の技術を用いて検出される。
【００３２】
フォーカス制御手段（図示せず）は、フォーカス誤差信号に基づき、光が常に合焦状態で光記録媒体８の記録層上に集光されるように、対物レンズ７の位置をその光軸方向に制御する。また、トラッキング制御手段（図示せず）は、トラッキング誤差信号に基づき、光が光記録媒体８上の所望のトラックに集光されるように、対物レンズ７の位置を光記録媒体８の半径方向に制御する。また、光検出器１０からは、光記録媒体８に記録された情報も得られる。
【００３３】
次に、対物レンズ７の傾き制御を行う傾き起因収差補正手段としての対物レンズ傾け手段１３の具体的構成及びその動作について説明する。図４は対物レンズ傾け手段の構成を示す斜視図である。これは、特開平１１−３１２３２７号公報に開示されているものであり、４０はサスペンション取り付け基板、４１ａ〜４１ｄはサスペンション、４３ａ〜４３ｄは磁石、４４ａ、４４ｂは小基板、４５ａ、４５ｂフォーカスコイル、４６はレンズ保持部材、４７はトラッキングコイル、４８はヨークをそれぞれ示している。尚、図４において、Ｚ軸方向はフォーカス方向を、Ｙ軸方向はトラッキング方向をそれぞれ示している。このように構成された対物レンズ傾け手段１３において、フォーカスコイル４５ａ、４５ｂに電流が流れると、磁石４３ａ〜４３ｄによって発生する磁束との関係でフォーカスコイル４５ａ、４５ｂに対する駆動力が発生し（フレミングの左手の法則）、対物レンズ７が傾く。従って、フォーカスコイル４５ａ、４５ｂに流す電流を変えることにより、対物レンズ７の傾き方向と傾き量を変えることができる。
【００３４】
光記録媒体８の傾き量は、対物レンズ７の横に設けられた傾きセンサー１１によって検出される。傾きセンサー１１は、ＬＥＤ等の光源と、前記光源から出射された光を光記録媒体８に集光する集光レンズと、光記録媒体８で反射された光を検出（受光）する光検出器とを備えた周知のものである。この傾きセンサー１１は、例えば、光検出器の受光部が二分割されており、光記録媒体８が傾いていないときに各受光部から出力される信号の差が『０』となるようにセットされている。そして、光記録媒体８が傾いているときには、各受光部から出力される信号の差が『０』ではなくなり、この値と符号に基づいて、光記録媒体８がどの方向にどれくらい傾いているかが検出される。傾きセンサー１１によって検出された信号はメモリ１２に入力される。メモリ１２は、この光記録媒体８の傾き量及び光記録媒体８の記録もしくは再生される層の基材厚に応じて、対物レンズ７が必要とする傾け量に対応する信号を出力する。対物レンズ傾け手段１３は、この信号に応じて対物レンズ７を必要量だけ傾ける。
【００３５】
次に、対物レンズの傾け量について説明する。
【００３６】
まず、光源の波長が６６０ｎｍ、対物レンズのＮＡが０．６であるＤＶＤシステムの場合について考える。ＤＶＤシステムの場合には、二層光記録媒体の再生も考えられる。図２に、ＤＶＤシステムにおける単層光記録媒体と二層光記録媒体の各層での、光記録媒体の傾き量と、発生するコマ収差の量との関係を示す。ここで、単層光記録媒体の基材厚は０．６ｍｍ、二層光記録媒体の第一層目の基材厚は０．５５ｍｍ、第二層目の基材厚は０．６４ｍｍである。また、対物レンズは、単層光記録媒体の基材厚に対して球面収差が発生しないように設計されている。
【００３７】
図２に示すように、ＤＶＤシステムにおいては、各基材厚に対して発生するコマ収差の量が若干異なっている。しかし、ＤＶＤシステムにおいては、二層光記録媒体については再生のみであり、収差に対するマージンが広いため、対物レンズを傾けることによってコマ収差を補正する場合には、各基材厚（各層）に対して同じ量だけ対物レンズを傾ければよいことになる。
【００３８】
次に、ＤＶＤよりも高密度の多層光記録媒体に対して記録もしくは再生を行う場合について考える。例えば、光源１の波長が４０５ｎｍ、対物レンズ７のＮＡが０．８５のシステムを用いて、基材厚が０．１ｍｍの単層光記録媒体と、第一層目の基材厚が０．０８ｍｍで、第二層目の基材厚が０．１２ｍｍの多層光記録媒体とに対して記録もしくは再生を行う場合について考える。ここで、対物レンズ７は、単層光記録媒体の基材厚に対して球面収差が発生しないように設計されている。図３に、このシステムにおける単層光記録媒体と多層光記録媒体（二層光記録媒体）の各層での、光記録媒体の傾き量と、発生するコマ収差の量との関係を示す。
【００３９】
図３に示すように、このシステムにおいては、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、各基材厚に対して発生するコマ収差の量が異なる。このことは、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、対物レンズ７を傾けてコマ収差を補正する場合の、対物レンズ７の傾け量が各層ごとに異なることを意味している。
【００４０】
次に、二層光記録媒体の基材厚を、第一層目で０．０８ｍｍ、第二層目で単層光記録媒体の基材厚と同じ０．１ｍｍにした場合について考える。この場合には、図３に示すように、光記録媒体８の傾き量が同じである場合の、各基材厚に対して発生するコマ収差の量は、ＤＶＤシステムの場合と比較して若干大きいだけである。しかし、記録密度がＤＶＤよりも大きく、また、多層光記録媒体に対しても記録を行うために、ＤＶＤシステムの場合よりも収差に対するマージンが厳しくなる。従って、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、各層ごとに対物レンズ７の傾け量を変える必要がある。このことは、記録や再生に対する収差マージンが厳しくなる、対物レンズ７のＮＡが０．７以上のシステムにおいて、特に有効である。
【００４１】
次に、ＣＤとＤＶＤのどちらの光記録媒体に対しても記録再生が可能な光ヘッドについて考える。ＣＤシステムにおいては、対物レンズのＮＡが０．４５と小さいために、光記録媒体（ＣＤ）の傾きに対する収差の発生量が小さく、光記録媒体（ＣＤ）が例えば０．５゜傾いても、対物レンズを傾けずに再生することが可能である。しかし、ＤＶＤシステムにおいては、対物レンズのＮＡが０．６であるために、光記録媒体（ＤＶＤ）の傾きに対する収差の発生量が大きく、光記録媒体（ＤＶＤ）が例えば０．５゜傾いた場合には、対物レンズも或る角度だけ傾ける必要がある。従って、ＣＤとＤＶＤのどちらの光記録媒体に対しても記録再生が可能な光ヘッドの場合、光記録媒体の傾き量が同じであっても、収差を補正するための対物レンズの傾け量は、ＣＤの場合とＤＶＤの場合とで異なることになる。本実施の形態の光ヘッド１４がこの光ヘッドと異なる点は、対物レンズ７が或る一定のＮＡを有する場合において、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、基材厚の大きさに応じて、収差を補正するための対物レンズ７の傾け量を変える点にある。従って、本実施の形態の光ヘッド１４は、光記録媒体の傾き量が同じであっても、収差を補正するための対物レンズの傾け量がＮＡごとに異なる光ヘッドとは全く相違するものである。
【００４２】
次に、基材厚起因収差補正手段の動作について説明する。上記したＤＶＤよりも高密度の光記録媒体８の場合には、０．０８ｍｍの基材厚に対して２００ｍλの球面収差が発生するため、このままでは記録及び再生を行うことができなくなる。そこで、この球面収差を補正する必要があるが、特開２０００−１３１６０３号公報に、平行光中に正レンズ群と負レンズ群の２つのレンズを挿入し、２つのレンズの光軸方向のレンズ間隔を変えることにより、平行光を発散光もしくは収束光に変換して球面収差を補正する方式が提案されている。
【００４３】
本実施の形態においては、凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を各層に対して変えることにより、球面収差の補正を行っている。また、メモリ１２には、各層に対する凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔が記憶されており、或る層に対して記録もしくは再生を行う場合には、メモリ１２に記憶されたレンズ間隔が得られるように、凹レンズ４がその光軸方向に移動させられる。
【００４４】
以上説明したように、より高密度の多層光記録媒体に対して記録及び再生を行う場合には、各層ごとに光記録媒体の傾き量に対して対物レンズの傾け量を変えることにより、光記録媒体が傾いたことによって発生する収差を正確に補正することが可能となり、安定な記録及び再生を行うことが可能となる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
図５は本発明の第２の実施の形態における光ヘッドを示す模式図である。
【００４６】
図１、図５に示すように、本実施の形態の光ヘッド１６（図５）が上記第１の実施の形態の光ヘッド１４（図１）と異なる点は、光記録媒体８の基材厚に関する情報を検出する基材厚検出手段が含まれている点のみであり、それ以外の構成は上記第１の実施の形態と同様である。従って、本実施の形態において、特に説明のないものについては上記第１の実施の形態と同じであるとし、上記第１の実施の形態と同一の符号を付している構成部材については、特に説明のない限り、上記第１の実施の形態と同様の機能を有するものとする。
【００４７】
図５において、５１はビームスプリッタ３と集光レンズ９との間に配置されたホログラムであり、このホログラム５１は、内周部と外周部でパターンが異なっている。
【００４８】
次に、以上のような構成を有する光ヘッド１６の動作について、図５を参照しながら説明する。
【００４９】
光源１から出射された直線偏光の光が対物レンズ７によって光記録媒体８の記録層上に集光するまで、及び光記録媒体８で反射された光がビームスプリッタ３で反射されるまでについては、上記第１の実施の形態で説明した動作と同じであるため、その説明は省略する。
【００５０】
ビームスプリッタ３で反射された光は、ホログラム５１に入射し、内周部分と外周部分の２つの光ビームに分割される。この分割された光は、集光レンズ９によって光検出器１０に集光される。光検出器１０は、集光された光に応じて、光記録媒体８の記録層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を出力する。ここで、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号は、例えば、非点収差法とプッシュプル法等の周知の技術を用いて検出される。
【００５１】
フォーカス制御手段（図示せず）は、フォーカス誤差信号に基づき、光が常に合焦状態で光記録媒体８の記録層上に集光されるように、対物レンズ７の位置をその光軸方向に制御する。また、トラッキング制御手段（図示せず）は、トラッキング誤差信号に基づき、光が光記録媒体８上の所望のトラックに集光されるように、対物レンズ７の位置を光記録媒体８の半径方向に制御する。また、光検出器１０からは、光記録媒体８の基材厚に関する情報と光記録媒体８に記録された情報も得られる。
【００５２】
次に、基材厚検出手段について説明する。本実施の形態で用いられている基材厚検出手段は、特開２０００−１７１３４６号公報に開示されているものである。この基材厚検出手段は、光記録媒体８からの反射光を、ホログラム５１を用いて、光軸に近い側の第１の光ビームと、前記第１の光ビームよりも外側の第２の光ビームとに分割し、当該２つの光ビームの対物レンズ出射光の焦点位置に基づいて、球面収差を検出する方式のものである（球面収差が分かれば、光記録媒体８の基材厚に換算することができる）。この検出された信号はメモリ１２に入力され、対物レンズ傾け手段１３は、この信号に応じて対物レンズ７を必要量だけ傾ける。
【００５３】
次に、対物レンズの傾け量について説明する。
【００５４】
各層ごとの対物レンズ７の傾け量は、メモリ１２に予め記憶されている。しかし、各層においても、基材厚は光記録媒体８の作製誤差等によって変動している。例えば、二層光記録媒体の第一層目の標準の基材厚が０．０８ｍｍであり、それが作製誤差のために０．０７ｍｍになっていたとする。この場合、光記録媒体８が０．５゜傾いたときに発生するコマ収差は、０．０８ｍｍの基材厚に対しては４４ｍλであるが、０．０７ｍｍの基材厚に対しては３８ｍλとなる。このため、対物レンズ７の傾け量を基材厚に応じて補正しなければ、コマ収差のキャンセル量が不十分になるか、もしくは過補正になる。特に、高密度光記録媒体の場合には、許容される収差に対するマージンが厳しいため、このキャンセル不足や過補正が大きな問題となる。
【００５５】
そこで、本実施の形態においては、光記録媒体８の各層の基材厚をモニターし、この基材厚に応じて対物レンズ７の傾け量を補正するように構成されており、これにより対物レンズ７を傾けることによる収差の補正を正確に行うことが可能となる。さらに、単層の光記録媒体８であっても、上記したように基材厚に作製誤差があるため、基材厚を検出し、検出された基材厚の量に応じて対物レンズ７の傾け量を変えることにより、安定した再生信号を得ることが可能となる。また、この方法を用いれば、安定した記録を行うことも可能となる。また、本実施の形態の光ヘッド１６においては、メモリ１２に、各層ごとの対物レンズ７の傾け量が記憶されているが、基材厚に対する対物レンズ７の傾け量が記憶されていても何ら問題はない。
【００５６】
また、メモリ１２には、光記録媒体８の傾き量と、基材厚が単層の標準値である光記録媒体８がその傾き量だけ傾いたときに発生する収差を補正するのに必要な対物レンズ７の傾け量に対応する電圧のみが記憶されていてもよい。この場合には、以下のような方法を用いることにより、上記と同様の効果を得ることができる。まず、傾きセンサー１１によって検出された信号がメモリ１２に入力されると、メモリ１２から対物レンズ７を傾けるのに必要な電圧が出力される。次に、この電圧は可変抵抗を含む回路に入力され、可変抵抗の抵抗値によって分圧される。そして、可変抵抗の抵抗値が基材厚検出手段によって検出された信号に応じて変えられると、対物レンズ傾け手段１３に入力される電圧が変化し、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、基材厚に関する情報に応じて対物レンズ７の傾け量が変えられる。このようにすれば、メモリ１２には或る基材厚に対する情報が記憶されているだけで、上記と同様の効果を得ることができるので、メモリ１２の回路規模を小さくすることができる。
【００５７】
また、本実施の形態の光ヘッド１６においては、光記録媒体８の傾き量と、その傾きに起因して発生する収差を補正するための傾き起因収差補正手段の駆動量（例えば、対物レンズ傾け手段１３の対物レンズ７の傾け量）がメモリ１２に記憶されているが、メモリ１２を用いる代わりに、光記録媒体８の基材厚に関する情報（電圧）と光記録媒体８の傾きに関する情報（電圧）とを入力したときに、出力される電圧が変わるような回路を用いることもできる。この場合には、光記録媒体８の傾き量と、傾き起因収差補正手段の駆動量との関係を数式で表し、この数式に基づいて傾き起因収差補正手段の駆動量を変えることと同等になり、多層光記録媒体の各層や基材厚に応じてこの数式の比例係数を変えることになる。また、上記関係の係数は非線形であってもよく、この非線形の係数を変えても何ら問題はない。
【００５８】
また、本実施の形態の光ヘッド１６においては、メモリ１２としてＲＯＭを用いて、光記録媒体８の傾きと基材厚に関する情報に対する対物レンズ７の傾け量の値が記憶されているが、光ヘッドごとの最適なデータを当該光ヘッドの組み立て時に求めて記憶するために、不揮発性メモリを搭載することもできる。このような構成にすれば、光ヘッドの製造ばらつきをも考慮したものとなるので、収差補正の精度を向上させることができる。また、さらに書き換え可能なメモリを搭載し、光記録媒体ごとに学習をして、その情報を記憶してもよい。この場合には、光記録媒体のばらつきをも考慮したものとなるので、収差補正の精度をさらに向上させることができる。
【００５９】
以上説明したように、より高密度の多層光記録媒体の場合には、各層の基材厚を検出し、その基材厚分だけ対物レンズ７の傾け量を補正することにより、収差を正確に補正することが可能となり、安定な記録及び再生を行うことが可能となる。
【００６０】
尚、本実施の形態においては、基材厚に関する情報の検出を、ホログラム５１を用いて行っているが、他の方式を用いて行っても何ら問題はない。例えば、他の基材厚検出手段が特開平１０−３３４５７５号公報に開示されている。この公報に開示された基材厚検出手段は、光源と、光源から出射された光を光記録媒体（測定対象物）に集光（照射）する第１の光学系と、光記録媒体で反射された光を光検出器（受光素子）に導く第２の光学系とからなる。ここで、光源は、レーザ、ＬＥＤあるいはランプからなり、第１及び第２の光学系は、凸レンズ、あるいは凸レンズと凹レンズとの組み合わせにより構成されている。この構成においては、基材厚に応じて受光素子から出力される信号が異なる。本実施の形態で説明した上記方法は、ホログラム５１を搭載するだけで実現可能であり、光記録媒体８の基材厚を検出するための光学系を別に設ける必要はないので、光ヘッド１６の小型化を図るのに好都合である。一方、ここで説明した方法の場合には、光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を、記録再生用の光学系とは別の光学系で検出することとなるため、記録時もしくは再生時に同時に光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を検出することが可能となる。
【００６１】
また、特開平１１−１１０８０２号公報に、２つの誤差に起因して発生する収差を、１つの光学素子を用いて補正するようにした技術が開示されている。この技術を用いれば、光記録媒体の傾きに起因して発生する収差と光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を、１つの光学素子を用いて補正することが可能となる。図６に、この光学素子の断面図を示す。
【００６２】
図６において、６０は第１のガラス基板、６１は第１のＩＴＯ膜（インジウム−錫−酸化物合金）、６２は第１のポリビニルアルコール膜、６３はエポキシ樹脂層、６４は第２のポリビニルアルコール膜、６５は第２のＩＴＯ膜、６６は第２のガラス基板、６７は液晶をそれぞれ示している。ここで、第１のＩＴＯ膜６１と第２のＩＴＯ膜６５は、それぞれ第１のガラス基板６０の内面と第２のガラス基板６６の内面に蒸着されており、これら第１及び第２のＩＴＯ膜６１、６５は、外部からの信号を液晶６７に印加すると共に、光を透過させる透明電極である。第１のポリビニルアルコール膜６２と第２のポリビニルアルコール膜６４は、それぞれ第１のＩＴＯ膜６１上と第２のＩＴＯ膜６５上に蒸着されている。これら第１及び第２のポリビニルアルコール膜６２、６４は、液晶６７の配向を制御する配向膜であり、ナイロン等の高分子布でこすられている。エポキシ樹脂層６３は、液晶６７が外に漏れないようにするための封止層として機能する。第１のＩＴＯ膜６１は、光記録媒体８の傾きに起因して発生するコマ収差を補正するために、図７に示すようなパターンにパターニングされて３つの領域に分割されている。また、第２のＩＴＯ膜６５は、光記録媒体８の基材厚に起因して発生する球面収差を補正するために、図８に示すようなパターンにパターニングされて４つの領域に分割されている。
【００６３】
尚、本実施の形態の光学素子は、収差補正素子として機能するものである。この場合、光記録媒体８の傾きに起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成された第１のＩＴＯ膜６１が、第１の収差補正電極として機能し、光記録媒体８の基材厚に起因して発生する収差を補正することのできるパターンが形成された第２のＩＴＯ膜６５が、第２の収差補正用電極として機能する。また、液晶６７が、本発明の位相変化層に対応している。そして、第１のＩＴＯ膜６１と第２のＩＴＯ膜６５に所望の電圧を印加することにより、光記録媒体８の傾きに起因して発生するコマ収差と光記録媒体８の基材厚に起因して発生する球面収差を同時に補正することができる。従って、この光学素子を光ヘッドに搭載することにより、凹レンズ４、凸レンズ５、凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を変えるための手段（凹レンズ４をその光軸方向に移動させるための手段１５）、及び対物レンズ７を傾けるために必要な部材を全てなくすことが可能となるので、光ヘッド１６の小型化を図ることができる。
【００６４】
尚、上記第１及び第２の実施の形態においては、凹レンズ４と、凸レンズ５と、凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を変えるための手段（凹レンズ４をその光軸方向に移動させるための手段１５）とを用いて、基材厚起因収差補正手段を構成しているが、この基材厚起因収差補正手段は、正レンズ群及び負レンズ群と、前記正レンズ群と前記負レンズ群とのレンズ間隔を変える手段とを用いて構成されていればよい。また、別の方式を用いて、基材厚起因収差補正手段を構成することもできる。例えば、上記したような液晶を用いた方式であってもよい。具体的には、図６に示した光学素子において、第１のＩＴＯ膜６１のパターンをなくしたものにすればよい。上記第１及び第２の実施の形態において説明した基材厚起因収差補正手段は、レンズを用いて構成されているため、往路は当然として復路においても光記録媒体８の基材厚に起因して発生する収差を補正することができる。その結果、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。一方、ここで説明した方式を用いて光記録媒体８の基材厚に起因して発生する収差を補正するようにすれば、凹レンズ４、凸レンズ５、及び凹レンズ４と凸レンズ５とのレンズ間隔を変えるための手段（凹レンズ４をその光軸方向に移動させるための手段１５）を全てなくすことが可能となるので、光ヘッドの小型化を図ることができる。
【００６５】
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、傾き起因収差補正手段として対物レンズ傾け手段１３を用いているが、別の方式を用いて、傾き起因収差補正手段を構成することもできる。例えば、上記したような液晶を用いた方式であってもよい。具体的には、図６に示した光学素子において、第２のＩＴＯ膜６５のパターンをなくしたものにすればよい。上記第１及び第２の実施の形態において説明した傾き起因収差補正手段は、対物レンズ７を傾けるものであるため、光記録媒体８の偏心に伴う対物レンズ７の移動に対しては影響がなく、さらに、往路は当然として復路においても収差を補正することができるので、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。一方、ここで説明した方式を用いて光記録媒体８の傾きに起因して発生する収差を補正するようにすれば、対物レンズ７を傾けるために必要な部材を全てなくすことが可能となるので、光ヘッドの小型化を図ることができる。さらに、この方式を用いた場合には、対物レンズ７を傾ける場合と異なり、コマ収差しか発生しないので、収差を良好に補正することができる。
【００６６】
また、位相変化層である液晶を用いた収差の補正に関しては特開２００１−８４６３１号公報にも開示されており、この公報に開示された光学素子は、ＩＴＯ電極が領域分割されないので、収差の補正に有利である。
【００６７】
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、対物レンズ７を傾けることにより、光記録媒体８の傾きに起因して発生するコマ収差を、当該コマ収差が最小となるように補正しているが、対物レンズ７を傾けるとコマ収差以外の収差（例えば、非点収差や高次収差）も発生するので、トータル収差が最小になる位置をあらかじめ求めておき、それを参照しながら補正するようにしてもよい。
【００６８】
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、対物レンズ７として単レンズを用いているが、高いＮＡを有する組レンズであっても何ら問題はない。
【００６９】
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、無限系の光ヘッドを用いて説明したが、本発明は、コリメータレンズ２を用いない有限系の光ヘッドにも適用することができる。
【００７０】
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、無偏光光学系の光ヘッドを用いて説明したが、本発明は、偏光光学系の光ヘッドにも適用することができる。
【００７１】
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、傾き起因収差補正手段１３の駆動方向については言及していないが、例えば、対物レンズ７を傾ける方向により、ラジアル方向あるいはタンジェンシャル方向のいずれか、もしくは両方を補正することができる。また、位相変化層を備えた光学素子を用いて、光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正する場合にあっては、図７に示すように、ラジアル方向の傾きに起因して発生する収差を補正しているが、パターンを変更することによってタンジェンシャル方向の傾きに起因して発生する収差を補正することもできる。また、二種類のパターンを組み合わせれば、両方の傾きに起因して発生する収差を補正することもできる。
【００７２】
また、上記第１及び第２の実施の形態においては、傾き検出手段として傾きセンサー１１が用いられているが、他の方式を用いて光記録媒体８の傾き量を検出するようにしても何ら問題はない。他の方式の傾き検出手段としては、例えば、特開２０００−３４８３６２号公報に開示されたものが知られている。この方式においては、光記録媒体の内周と外周で対物レンズを光軸方向に動かしながら、フォーカスが最も良好に合焦される位置であるフォーカスゼロクロス位置が検出される。そして、フォーカスゼロクロス位置を検出するためのフォーカスサーチ電圧の、光記録媒体の内周と外周での差に基づいて、光記録媒体の傾き量と傾きの方向が求められる。この構成によれば、光記録媒体の傾きを検出するための光学系を別途設ける必要がないので、光ヘッドの小型化を図ることができる。一方、上記第１又は第２の実施の形態のように傾き検出手段として傾きセンサー１１を用いる構成によれば、記録又は再生のための光学系と別個の光学系が用いられることとなるので、記録又は再生と同時に光記録媒体８の傾き量を検出することができる。
【００７３】
また、本発明は、種類の異なる光記録媒体に対して記録もしくは再生を行う光ヘッドにも適用することができる。図９に、種類の異なる光記録媒体に対して記録もしくは再生を行う光ヘッドの模式図を示す。
【００７４】
図９において、９１は第１の光源、９２は第２の光源、９３は波長選択プリズムをそれぞれ示している。第１の光源９１は、その波長が４０５ｎｍであり、標準の基材厚が０．１ｍｍの光記録媒体８に対して記録もしくは再生を行うためのものである（第１の光源９１から出射される光の光路を、図９に実線で示している）。また、第２の光源９２は、その波長が６６０ｎｍであり、標準の基材厚が０．６ｍｍの光記録媒体８（ＤＶＤ）に対して記録もしくは再生を行うためのものである（第２の光源９から出射される光の光路を、図９に破線で示している）。他の構成は上記第１の実施の形態と同様である。従って、特に説明のないものについては上記第１の実施の形態と同じであるとし、上記第１の実施の形態と同一の符号を付している構成部材については、特に説明のない限り、上記第１の実施の形態と同様の機能を有するものとする。
【００７５】
次に、以上のような構成を有する光ヘッド１７の動作について、図９を参照しながら説明する。
【００７６】
第１の光源９１から出射された光は、上記第１の実施の形態と同様にして、対物レンズ７により光記録媒体８の記録層上に集光される。また、光記録媒体８で反射された光は、集光レンズ９によって光検出器１０に集光される。そして、光検出器１０からは、制御信号及び再生信号が得られる。
【００７７】
第２の光源９２から出射された光は、波長選択プリズム９３で反射された後、対物レンズ７により光記録媒体８（ＤＶＤ）の記録層上に集光される。また、光記録媒体８（ＤＶＤ）で反射された光は、集光レンズ９によって光検出器１０に集光される。そして、光検出器１０からは、制御信号及び再生信号が得られる。尚、基材厚が異なることによる焦点位置の違いのため、及び球面収差を補正するために、第２の光源９２から出射された光は、発散光のまま対物レンズ７に入射されている。
【００７８】
上記したように基材厚が異なっているため、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、光記録媒体８の種類が異なれば傾きに起因して発生する収差も異なり、対物レンズ７の傾け量も異なることになる。従って、光記録媒体８の傾き量が同じであっても、光記録媒体８の種類に応じて対物レンズ傾け手段１３の傾け量を変えることにより、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。
【００７９】
［第３の実施の形態］
図１０は本発明の第３の実施の形態における光記録再生装置を示す模式図である。
【００８０】
本実施の形態の光記録再生装置は、単層もしくは多層の光記録媒体に対して信号の記録及び再生を行う装置である。図１０に示すように、本実施の形態における光記録再生装置１００は、上記第１の実施の形態で説明した光ヘッド１４と、光記録媒体８を回転させるモータ１０２と、処理回路１０３とを備えている。ここでは、光ヘッドとして上記第１の実施の形態で説明したものが用いられているが、上記第２の実施の形態で説明したものを用いてもよい。尚、光ヘッドは、上記第１の実施の形態で説明したものと同じであるため、重複する説明は省略する。
【００８１】
次に、以上のような構成を有する光記録再生装置１００の動作について、図１０を参照しながら説明する。
【００８２】
まず、光記録再生装置１００に光記録媒体８がセットされると、処理回路１０３がモータ１０２を回転させる信号を出力し、モータ１０２を回転させる。次に、処理回路１０３が、光源１を駆動して光を出射させる。光源１から出射された光は、対物レンズ７によって光記録媒体８の記録層上に集光され、光記録媒体８で反射された光は、集光レンズ９によって光検出器１０に集光される。光検出器１０は、集光された光に応じて、光記録媒体８の記録層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を、処理回路１０３に対して出力する。処理回路１０３は、これらの信号に基づき、対物レンズ傾け手段１３に対して対物レンズ７を制御する信号を出力し、これによって光源１から出射された光を光記録媒体８の所望のトラック上に集光させる。また、処理回路１０３は、光検出器１０から出力される信号に基づいて、光記録媒体８に記録されている情報を再生する。また、傾きセンサー１１は光記録媒体８の傾き量を検出し、その検出信号は処理回路１０３に入力される。そして、処理回路１０３は、記録もしくは再生を行っている光記録媒体８が単層か多層の何層目かを判断し、光記録媒体８の傾き量を補正するのに必要な対物レンズ７の傾け量をメモリ１２から呼び出して、対物レンズ傾け手段１３に対物レンズ７を必要量だけ傾けるための信号を出力する。
【００８３】
以上のように光ヘッドとして上記第１の実施の形態の光ヘッド１４を用いているため、単層もしくは多層の光記録媒体８のどの記録層であっても、光記録媒体８が傾いたときに発生する収差を正確に補正することができ、その結果、安定した記録を行うことができると共に、安定した制御信号や再生信号を得ることもできる。
【００８４】
尚、上記実施の形態においては、多層光記録媒体として二層光記録媒体を例に挙げて説明したが、二層よりも層数の多い多層光記録媒体は基材厚がより大きくなるので、特にかかる多層光記録媒体に対して本発明を適用すれば、優れた効果を得ることができる。
【００８５】
また、上記実施の形態においては、光のみによって情報を記録する光記録媒体を例に挙げて説明したが、光及び磁気によって情報を記録する光記録媒体についても同様の効果が得られる。
【００８６】
また、上記実施の形態においては、光記録媒体が光ディスクである場合を例に挙げて説明したが、光ディスクの代わりに光カードを用いた場合であっても、光ディスクを用いた場合と同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光ヘッドを示す模式図
【図２】ＤＶＤシステムにおける単層光記録媒体と二層光記録媒体の各層での、光記録媒体の傾き量と、発生するコマ収差の量との関係を示すグラフ
【図３】ＤＶＤよりも高密度化された単層光記録媒体と多層光記録媒体（二層光記録媒体）の各層での、光記録媒体の傾き量と、発生するコマ収差の量との関係を示すグラフ
【図４】本発明の第１の実施の形態における光ヘッドに用いられる傾き起因収差補正手段としての対物レンズ傾け手段の構成を示す斜視図
【図５】本発明の第２の実施の形態における光ヘッドを示す模式図
【図６】本発明の第２の実施の形態における光記録媒体の傾きに起因して発生する収差と光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正する光学素子を示す断面図
【図７】本発明の第２の実施の形態における光記録媒体の傾きに起因して発生する収差を補正するために用いられる電極パターンを示す図
【図８】本発明の第２の実施の形態における光記録媒体の基材厚に起因して発生する収差を補正するために用いられる電極パターンを示す図
【図９】本発明の第２の実施の形態における光ヘッドの他の例を示す模式図
【図１０】本発明の第３の実施の形態における光記録再生装置を示す模式図
【図１１】従来技術における光ヘッドの構成を示す模式図
【国際調査報告】
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