(57)【要約】【課題】対物レンズが移動しても補正効果の劣化が少ない光記録再生装置を提供する。【解決手段】記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体、および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う。信号の記録または再生を行う光ヘッド５０は、光源５１と、第１の光記録媒体、または第２の光記録媒体と光源との間に配置された球面収差補正手段５４とを含み、第１の光記録媒体の表面から第１の光記録媒体に含まれる１つの記録層Ａまでの距離と、第２の光記録媒体の表面から第２の光記録媒体に含まれる複数の記録層のうちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しい。第１の光記録媒体、または第２の光記録媒体に信号の記録または再生を行う前に、記録層Ａまたは記録層Ｂの球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体、および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光記録再生装置であって、
前記第１の光記録媒体、および前記第２の光記録媒体に対して、信号の記録または再生を行う光ヘッドを備え、
前記光ヘッドは、
光源と、
前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体と前記光源との間に配置された球面収差補正手段とを含み、
前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体に含まれる１つの記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる複数の記録層のうちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しく、
前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体に信号の記録または再生を行う前に、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項２】
フォーカス制御手段をさらに含み、
前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動した後に、前記フォーカス制御手段でフォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光記録再生装置。
【請求項３】
前記記録層Ｂとは異なる前記第２の光記録媒体に含まれる記録層Ｃに信号の記録または再生を行う場合に、前記記録層Ｃの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の光記録再生装置。
【請求項４】
記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体、および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光記録再生装置に備えられている光ヘッドであって、
光源と、
前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体と前記光源との間に配置された球面収差補正手段とを含み、
前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体に含まれる１つの記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる複数の記録層のうちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しく、
前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体に信号の記録または再生を行う前に、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動することを特徴とする光ヘッド。
【請求項５】
前記光記録再生装置は、フォーカス制御手段をさらに含み、
前記フォーカス制御手段でフォーカス制御を行う前に、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動することを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド。
【請求項６】
前記記録層Ｂとは異なる前記第２の光記録媒体に含まれる記録層Ｃに信号の記録または再生を行う場合に、前記記録層Ｃの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動することを特徴とする請求項４または５に記載の光ヘッド。
【請求項７】
記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体、および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光記録再生方法であって、
前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体に含まれる１つの記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる複数の記録層のうちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しく、
前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体に信号の記録または再生を行う前に、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正することを特徴とする光記録再生方法。
【請求項８】
前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正した後に、フォーカス制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の光記録再生方法。
【請求項９】
前記記録層Ｂとは異なる前記第２の光記録媒体に含まれる記録層Ｃに信号の記録または再生を行う場合に、前記記録層Ｃの球面収差を補正することを特徴とする請求項７または８に記載の光記録再生方法。
【請求項１０】
記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体、および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う処理回路であって、
前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体に含まれる１つの記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる複数の記録層のうちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しく、
前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体に信号の記録または再生を行う前に、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正することを特徴とする処理回路。
【請求項１１】
前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正した後に、フォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の処理回路。
【請求項１２】
前記記録層Ｂとは異なる前記第２の光記録媒体に含まれる記録層Ｃに信号の記録または再生を行う場合に、前記記録層Ｃの球面収差を補正することを特徴とする請求項１０または１１に記載の処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録再生装置、光ヘッド、光記録再生方法及び処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）に比べて約６倍の記録密度でディジタル情報を記録できることから、大容量の光記録媒体として注目されている。高密度のＤＶＤを再生するためには、ＣＤを再生する場合と比べて、レーザビームの波長を短くし、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくする必要がある。そのため、ＤＶＤの再生には、波長が６５０ｎｍのレーザビーム（ＣＤでは、７８０ｎｍ）と、ＮＡが０．６の対物レンズ（ＣＤでは０．４５）とが用いられている。さらに、レーザビームの波長をさらに短くし、ＮＡをさらに大きくして記録密度を高くすることが検討されている。しかし、波長を短くし、対物レンズのＮＡを高くすると、厚さ方向における記録層の位置のずれに対する記録または再生のマージンが小さくなる。したがって、この場合には、球面収差の補正を行うことが必要になる。
【０００３】
また、複数の記録層を備える光記録媒体も記録密度が高いが、この場合においても、光記録媒体の表面から記録層までの距離（以下、基材厚という場合がある）が記録層によって異なるために球面収差が発生する。このような球面収差を補正するために、液晶素子を利用して波面収差（特に球面収差）を補正する光ヘッドが提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
この従来の光ヘッドの一例について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、従来の光ヘッド２００（光ピックアップともいう）の構成を模式的に示す図である。図１３に示すように、光ヘッド２００は、光源２０１、偏光ビームスプリッター２０２、液晶パネル２０３、１／４波長板２０４、対物レンズ２０５、集光レンズ２０６、光検出器２０７、基材厚センサ２０８、および光学素子駆動回路２０９とを含む。光ヘッド２００によって、光ディスク２１０に対して信号が記録または再生される。
【０００５】
光源２０１は、半導体レーザ素子からなり、光ディスク２１０の記録層に対して記録再生用のコヒーレント光を出力する。偏光ビームスプリッター２０２は、光を分離するための素子である。液晶パネル２０３は、図１４に示すような同心円状の複数の電極２０３ａ〜ｄを備え、各電極に異なる電圧を印加することによって液晶の屈折率を変化させ、収差の補正を行う。１／４波長板２０４は、複屈折材料からなり、直線偏光を円偏光に変換する。対物レンズ２０５は、光ディスク２１０の記録層に光を集光する。集光レンズ２０６は、光ディスク２１０の記録層で反射された光を光検出器２０７に集光する。光検出器２０７は、光ディスク２１０の記録層で反射された光を受光して電気信号に変換する。
【０００６】
次に、光ヘッドの動作について説明する。光源２０１から出射された直線偏光の光は偏光ビームスプリッター２０２を透過して液晶パネル２０３に入射する。ここで、光ディスク２１０の記録層が設計値からずれた位置に配置されている場合には、基材厚センサ２０８はそのずれ量を検出し、光学素子駆動回路２０９にそのずれ量を出力する。光学素子駆動回路２０９は、入力されたずれ量に基づいて、そのずれ量によって生じる波面収差を補正するように液晶パネル２０３を駆動する。したがって、液晶パネル２０３に入射した光には、基材厚のずれによって生じる波面収差（３次の球面収差）を補正するような波面収差が与えられる。
【０００７】
以下に、液晶パネル２０３を用いた球面収差の補正の方法について詳しく述べる。まず、光ディスク２１０の基材厚が、設計値（最適な基材厚）からずれた時の位相分布を図１５に示す。この位相分布は、レーザビームの波長が４０５ｎｍ、対物レンズのＮＡが０．８５、光ディスク２１０の最適な基板厚が０．１ｍｍ、基材厚のずれが０．０１ｍｍの場合の位相分布であり、最良像点における光ディスク２１０の記録層上の波面収差分布である。この分布を完全に補正するような位相をレーザビームに与えれば、光ディスク２１０の基材厚が最適な基材厚からずれても光ディスク２１０上でのレーザビームのスポットは回折限界にまで絞られる。
【０００８】
図１５の波面収差を補正するためには、図１５の波面収差をキャンセルするような位相変化をレーザビームに与えればよい。すなわち、部分的に光路長を変えればよい。液晶は、外部から印加された電圧に応じてその屈折率が変化するため、印加する電圧を変化させることによって光路長を部分的に変えることができる。従って、図１４に示したような複数の電極２０３ａ〜ｄに適当な電圧を加えることによって、図１５に示した球面収差を補正することができる。
【特許文献１】特開平１０−２６９６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、光ヘッド２００では、３次の球面収差を発生させて球面収差の補正を行っているため、対物レンズ２０５の中心と液晶パネル２０３の電極２０３ａ〜ｄの中心とがずれたときに球面収差の補正効果が劣化する。すなわち、対物レンズ２０５と液晶パネル２０３とが分離して配置されている場合、光ディスク２１０の偏心に応じて対物レンズ２０５が移動することによって、対物レンズ２０５の中心と電極２０３ａ〜ｄの中心とがずれて補正効果が劣化する。
【００１０】
レーザビームの波長が４００ｎｍ、ＮＡが０．８５、光ディスク２１０の基材厚が設計値（０．１ｍｍ）から１０μｍずれている場合における、対物レンズ２０５の中心と電極２０３ａ〜ｄの中心とのずれ量と、補正後の収差との関係について図１６に示す。
【００１１】
図１６に示すように、両者の中心がずれると、補正効果が劣化する。これは両者の中心がずれることによって、液晶パネル２０３で発生させている球面収差がコマ収差を生むためである。両者の中心のずれを防止するためには、液晶パネル２０３と対物レンズ２０５とを一体にする必要がある。
【００１２】
しかし、液晶パネル２０３と対物レンズ２０５とを一体化すると、光ヘッドの薄型化が困難になる。また、対物レンズ２０５とともに液晶パネル２０３を移動させることが必要になるため、アクチュエータのｆ特（感度）が低下する。また、液晶パネル２０３を駆動するための配線によって、アクチュエータの構造が複雑となり、低コスト化が困難になる。
【００１３】
球面収差を補正する方法としては、光軸上に２枚のレンズを配置し、レンズの間隔を変えることによって球面収差を補正する方法も提案されている（特開２０００−１３１６０３号公報参照）。この方法では、レンズの間隔を変えることによって、レンズを透過する光に、平行光を発散光または収束光に変化させる位相変化を与え、その結果球面収差を補正する。しかしながら、この方法の場合には、基材厚のずれに応じてレンズの間隔を変化させる機械的な手段が必要となり、光ヘッドの小型化が困難であった。また、コマ収差の発生を防止するためには、２つのレンズの中心を精度よく一致させる必要があり、光ヘッドを低コストに製造することが困難であった。また、この方法では光軸方向にレンズの間隔を変えているため、光学系が拡大／縮小光学系となる。その結果、球面収差を補正するためのレンズに入射する光の取り込み効率が変化してしまい、光のＲＩＭ強度（ｒｉｍ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が変化するという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、対物レンズが移動しても補正効果の劣化が少ない光記録再生装置、光ヘッド、光記録再生方法及び処理回路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】
【００１５】
本発明の光記録再生装置は、記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体、および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光記録再生装置であって、前記第１の光記録媒体、および前記第２の光記録媒体に対して、信号の記録または再生を行う光ヘッドを備える。前記光ヘッドは、光源と、前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体と前記光源との間に配置された球面収差補正手段とを含む。前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体に含まれる１つの記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる複数の記録層のうちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しく、前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体に信号の記録または再生を行う前に、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動する。
【００１６】
この装置において、フォーカス制御手段をさらに含み、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動した後に、前記フォーカス制御手段でフォーカス制御を行う構成とすることができる。
【００１７】
また、前記記録層Ｂとは異なる前記第２の光記録媒体に含まれる記録層Ｃに信号の記録または再生を行う場合に、前記記録層Ｃの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動する構成とすることができる。
【００１８】
本発明の光ヘッドは、記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体、および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光記録再生装置に備えられている光ヘッドであって、光源と、前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体と前記光源との間に配置された球面収差補正手段とを含む。前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体に含まれる１つの記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる複数の記録層のうちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しく、前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体に信号の記録または再生を行う前に、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動する。
【００１９】
この光ヘッドにおいて、前記光記録再生装置は、フォーカス制御手段をさらに含み、前記フォーカス制御手段でフォーカス制御を行う前に、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動する構成とすることができる。
【００２０】
また、前記記録層Ｂとは異なる前記第２の光記録媒体に含まれる記録層Ｃに信号の記録または再生を行う場合に、前記記録層Ｃの球面収差を補正するように前記球面収差補正手段を駆動する構成とすることができる。
【００２１】
本発明の光記録再生方法は、記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体、および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光記録再生方法であって、前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体に含まれる１つの記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる複数の記録層のうちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しく、前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体に信号の記録または再生を行う前に、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正することを特徴とする。
【００２２】
この方法において、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正した後に、フォーカス制御を行うようにすることができる。
【００２３】
また、前記記録層Ｂとは異なる前記第２の光記録媒体に含まれる記録層Ｃに信号の記録または再生を行う場合に、前記記録層Ｃの球面収差を補正するようにすることができる。
【００２４】
本発明の処理回路は、記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体、および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う処理回路であって、前記第１の光記録媒体の表面から前記第１の光記録媒体に含まれる１つの記録層Ａまでの距離と、前記第２の光記録媒体の表面から前記第２の光記録媒体に含まれる複数の記録層のうちの１つの記録層Ｂまでの距離とが略等しく、前記第１の光記録媒体、または前記第２の光記録媒体に信号の記録または再生を行う前に、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正することを特徴とする。
【００２５】
この回路において、前記記録層Ａまたは前記記録層Ｂの球面収差を補正した後に、フォーカス制御を行う構成とすることができる。
【００２６】
また、前記記録層Ｂとは異なる前記第２の光記録媒体に含まれる記録層Ｃに信号の記録または再生を行う場合に、前記記録層Ｃの球面収差を補正する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、対物レンズが移動しても補正効果の劣化が少ない光記録再生装置、光ヘッド、光記録再生方法及び処理回路を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、同様の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２９】
（実施形態１）
実施形態１では、本発明の光学素子について一例を説明する。実施形態１の光学素子１０について、断面図を図１に模式的に示す。
【００３０】
図１を参照して、光学素子１０は、第１の基板１１と、第１の基板１１に略平行に配置された第２の基板１２と、第１の基板１１と第２の基板１２との間に配置された電圧印加電極（第１の電圧印加電極）１３、透光性樹脂膜１４、液晶（第１の位相変化層）１５、透光性樹脂膜１６、対向電極（第１の対向電極）１７および封止樹脂１８とを備える。液晶１５は、封止樹脂１８によって封止されている。
【００３１】
第１の基板１１および第２の基板１２は、透光性の基板であり、たとえばガラスからなる。
【００３２】
電圧印加電極１３は液晶１５に所望の電圧を印加するための電極である。電圧印加電極１３は、第１の基板１１の内側（液晶１５側）の主面上に形成されている。電圧印加電極１３は、透光性で導電性の材料からなり、たとえばインジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）からなる。電圧印加電極１３の平面図を、図２に示す。電圧印加電極１３は、同心円状に配置された複数のセグメント電極１３ａ〜ｇを含む。なお、図２には、電圧印加電極１３が７つのセグメント電極からなる場合を示しているが、セグメント電極の数については特に限定はない。
【００３３】
対向電極１７は、電圧印加電極１３に対向するように第２の基板１２上に形成される。対向電極は、電圧印加電極１３とともに、液晶１５に所望の電圧を印加するための電極である。対向電極１７は透光性で導電性の材料からなり、たとえばＩＴＯからなる。対向電極１７は、第２の基板１２の内側（液晶１５側）の主面のうち、少なくともセグメント電極１３ａ〜ｇに対向する部分の全面に形成される。
【００３４】
透光性樹脂膜１４および１６は、液晶１５を所定の方向に配向させるための配向膜であり、たとえばポリビニルアルコール膜からなる。透光性樹脂膜１４または１６をラビング処理することによって、液晶１５を所定の方向に配向させることができる。
【００３５】
液晶１５は、入射した光の位相を変化させる位相変化層として機能する。液晶１５は、たとえばネマチック液晶からなる。電圧印加電極１３と対向電極１７との間の電圧を変化させることによって液晶１５の屈折率を変化させることができ、これによって入射した光の位相を変化させることができる。
【００３６】
封止樹脂１８は、液晶１５を封止するためのものであり、たとえばエポキシ樹脂からなる。
【００３７】
光学素子１０では、各セグメント電極１３ａ〜ｇと対向電極１７との間の電圧を変化させることによって、位相変化層である液晶１５の屈折率を部分的に変化させ、液晶１５に入射した光に平面波を球面波に変換する位相を与える。具体的には、たとえば、対向電極に０Ｖ、セグメント電極１３ａに０Ｖ、セグメント電極１３ｂに０．５Ｖ、セグメント電極１３ｃに１Ｖ、セグメント電極１３ｄに１．５Ｖ、セグメント電極１３ｅに２Ｖ、セグメント電極１３ｆに２．５Ｖ、セグメント電極１３ｇに３Ｖという電圧を与えればよい。このように、電圧印加電極１３の中心から外側に向かってセグメント電極に印加する電圧を大きくすることによって、光学素子１０の中心から外側になるにつれて位相差が大きくなり、平面波を球面波に変換することが可能となる。光学素子１０によれば、実施形態２で説明するように、対物レンズが移動しても補正効果が低下しない光ヘッドを構成できる。
【００３８】
なお、電圧印加電極１３および対向電極１７から選ばれる少なくとも１つの電極が曲面に配置されていてもよい（以下の実施形態においても同様である）。対向電極１７が曲面に配置されている光学素子１０ａについて、断面図を図３に模式的に示す。光学素子１０ａでは、第２の基板１２の内側の表面が窪んでおり、対向電極１７は、その表面上に形成されている。光学素子１０ａでは、電圧印加電極１３が複数のセグメント電極に分割されておらず、一面に形成されている。これによって、実施形態２で説明するように、対物レンズが移動しても補正効果が特に低下しない光ヘッドを構成できる。
【００３９】
また、なめらかな位相変化を与える光学素子の他の一例が、特開２００１−１４３３０３号公報に開示されている。この素子は、シート抵抗の大きい透明電極と、その透明電極よりも抵抗が小さい電圧供給部とからなる電圧印加電極を備える。透明電極の一部に接続された電圧供給部に外部から電圧が印加されると、透明電極のシート抵抗が大きいために電圧降下が生じ、電圧供給部から離れるにしたがってなめらかに電圧が低下する。このため、電圧印加電極と対向電極との間の電圧がなめらかに変化し、それにしたがって位相変化層の屈折率がなめらかに変化する。
【００４０】
また、液晶１５の配向の制御は、ラビング法以外の方法で行ってもよい（以下の実施形態においても同様である）。たとえば、斜め蒸着などによって膜そのものに配向性を持たせてもよい。また、基板に溝を形成して液晶の配向を制御してもよい。
【００４１】
また、液晶１５の代わりに他の材料を用いて位相変化層を形成してもよい（以下の実施形態においても同様である）。位相変化層は、電圧印加電極１３と対向電極１７との間の電圧によって屈折率が変化する材料や体積が変化する材料を用いることができる。電圧によって体積が変化する材料としては、ＰＬＺＴ（酸化鉛、ランタン、酸化ジルコニウム、酸化チタンを含むペロブスカイト構造の透明結晶体）を用いてもよい。ＰＬＺＴは固体であるため、液晶とは異なり基板や封止樹脂を必要としない。このため、ＰＬＺＴを用いることによって、光学素子を薄くできる。
【００４２】
（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１で説明した光学素子を用いる本発明の光ヘッドについて説明する。実施形態２の光ヘッド５０について、構成を図５に模式的に示す。
【００４３】
図５を参照して、光ヘッド５０は、光源５１と、回折格子５２と、コリメータレンズ５３と、光学素子５４と、対物レンズ５５と、基材厚センサ５６と、第１の光検出器５８と第２の光検出器５９とを備える。光学素子５４は、光学素子駆動回路５７によって駆動される。コリメータレンズ５３および対物レンズ５５は、集光光学系を構成する。光ヘッド５０は、光記録媒体６０に対して信号の記録または再生を行う。光学素子５４は、実施形態１で説明した光学素子である。
【００４４】
光源５１には、半導体レーザ素子を用いることができる。光源５１は、光記録媒体６０の記録層に対し、記録／再生用のレーザビーム６１（コヒーレント光）を出力する。回折格子５２は、０次回折効率がほぼ５０％で±１次回折効率がほぼ５０％の回折格子である。回折格子５２は、フォトリソグラフィーによってガラス表面に所定のレジストパターンを形成したのち、ガラスをエッチングすることによって形成できる。光学素子５４は、光学素子５４に入射する光に対して、平面波を球面波に変換する位相を与える。第１および第２の光検出器５８および５９には、フォトダイオードを用いることができる。
【００４５】
対物レンズ５５は、光記録媒体６０の記録層にレーザビーム６１を集光する。第１の光検出器５８は、光記録媒体６０の記録層で反射されたレーザビーム６１のうち回折格子５２で回折された＋１次光を受光して電気信号に変換する。第２の光検出器５９は、光記録媒体６０の記録層で反射されたレーザビーム６１のうち回折格子５２で回折された−１次光を受光して電気信号に変換する。
【００４６】
基材厚センサ５６は、予め設定された基材厚と実際の基材厚とのずれを検出し、そのずれに応じた信号を出力する。基材厚センサ５６には、たとえば特開平１０−３３４５７５号公報およびＵＳＰ６，１１５，３３６に述べられているセンサを用いることができる。基材厚センサ５６は、具体的には、光源と、光源から出射された光を光記録媒体（測定対象物）に照射する第１の光学系と、光記録媒体からの反射光を受光素子に導く第２の光学系とを含む。ここで、光源は、レーザ、ＬＥＤまたはランプからなる。第１および第２の光学系は、凸レンズ、または凸レンズと凹レンズの組み合わせによって構成される。この構成によると、基材厚に応じて受光素子から出力される信号が異なる。また基材厚を検出する別の方式が、特開２０００−１７１３４６号公報で述べられている。この方式では、光記録媒体からの反射光の光軸に近い側の第１の光ビームの焦点位置と、第１の光ビームよりも外側の第２の光ビームの焦点位置とに基づいて球面収差を検出する。
【００４７】
光学素子駆動回路５７は、基材厚センサ５６から入力された基材厚のずれに基づいて、基材厚のずれを補正するように光学素子５４を駆動する。
【００４８】
光ヘッド５０の動作について、図５を参照しながら説明する。光源５１から出射された直線偏光のうちの一部は、回折格子５２を透過してコリメータレンズ５３に入射し、コリメータレンズ５３によって平行光にされる。この平行光は、光学素子５４に入射する。ここで、光記録媒体６０の基材厚が設計値よりずれている場合には、そのずれ量に応じた信号を基材厚センサ５６は出力し、その信号は光学素子駆動回路５７に入力される。光学素子駆動回路５７は、入力された信号に基づいて、光記録媒体６０の基材厚がずれたときに生じる波面収差を補正するのに必要な信号を光学素子５４に出力する。このようにして、光学素子５４に入射した光には、平行光を発散光に変換する位相（パワー成分）または平行光を収束光に変換する位相を与えるような波面収差が、基材厚のずれの方向に応じて与えられる。
【００４９】
光学素子５４を透過した光は、平行光ではない状態で対物レンズ５５に入射するため、球面収差が発生する。そして、この球面収差によって、光記録媒体６０の基材厚が設計値からずれていることにより発生する球面収差を補正する。すなわち、光学素子５４は、対物レンズ５５に入射したときに所望の球面収差が発生するような位相を入射光に与える。このようにして、光記録媒体６０上では収差のない、すなわち回折限界まで絞られた光スポットが形成される。
【００５０】
次に、光記録媒体６０から反射された光は、光記録媒体６０の基材厚が設計値からずれたときに生じる波面収差を有する光になるが、対物レンズ５５および光学素子５４によって波面収差が補正される。光学素子５４を透過した光はコリメータレンズ５３を透過し、回折格子５２により回折される。そして、回折の＋１次光は第１の光検出器５８に入射され、回折の−１次光は第２の光検出器５９に入射される。第１の光検出器５８は、光記録媒体６０上における光の合焦状態を示すフォーカス誤差信号を出力し、また光の照射位置を示すトラッキング誤差信号を出力する。また、第２の光検出器５９は、光記録媒体６０に記録された情報についての信号を出力する。
【００５１】
第１の光検出器５８から出力されたフォーカス誤差信号は、図示していないフォーカス制御回路に入力される。フォーカス制御回路は、フォーカス誤差信号に基づき、光が合焦状態で光記録媒体６０上に集光されるように対物レンズ５５の位置をその光軸方向に制御する。また、トラッキング誤差信号は、図示していないトラッキング制御回路に入力される。トラッキング制御回路は、トラッキング誤差信号に基づき、光記録媒体６０上の所望のトラックに光が集光されるように対物レンズ５５の位置を制御する。対物レンズ５５の位置は、アクチュエータ６２を用いて制御される。
【００５２】
次に、光学素子５４の動作について、光学素子１０を用いた場合を例に挙げて説明する。光学素子１０では、各セグメント電極１３ａ〜ｇと対向電極１７との間の電圧を変化させることによって、位相変化層である液晶１５の屈折率を変化させ、液晶１５に入射した光に平面波を球面波に変換する位相を与える。ここで、平面波を球面波に変換するためには、以下の式（１）を満足する位相Ｐを、入射した光に与えればよい。
【００５３】
（ａ−Ｐ）2＋ｒ2＝ａ2      （１）
ここで、ａは定数であり、ｒは光軸の中心からの距離である。一例として、レーザビームの波長が４０５ｎｍ、ＮＡが０．８５、設計値の基材厚（すなわち、最適な基材厚）が０．１ｍｍ、設計値からの基材厚のずれが１０μｍの場合に、式（１）を満足する位相の分布を図４に示す。
【００５４】
ここで、図４に示した位相を４０個の同心円状のセグメント電極で発生させた場合における、基材厚と補正後の収差との関係を図６に示す。また、比較として、補正を行わない場合の収差も図６に示す。また、１０μｍの基材厚のずれを補正している場合のレンズシフト特性を図７に示す。図７の横軸は、光軸の中心と対物レンズの中心とのずれ（レンズシフト）を表している（ここでは、４０個の同心円状のセグメント電極の中心と対物レンズの中心とのずれに相当する）。
【００５５】
光ヘッド５０では、光学素子５４に入射した光に平面波を球面波に変換する位相（パワー成分）を与え、対物レンズとの組み合わせで球面収差を発生させて補正を行っている。したがって、補正すべき３次の球面収差そのものを光学素子に入射する光に直接的に与える場合とは異なり、光ヘッド５０では、図７に示すようにレンズシフトに非常に強くなる。
【００５６】
なお、光学素子５４では、特開平１０−３６０５４５号公報で述べられているように、光学素子上に薄膜抵抗を形成して外部から印加される信号を分圧し、この分圧された電圧をそれぞれのセグメント電極に印加する方式を用いることができる。この方式によれば、セグメント電極の数が４０と多くても、外部から印加される電圧は対向電極に印加される電圧を含めて３つにすることができる。
【００５７】
光学素子１０を用いる場合には、複数のセグメント電極を用いて必要な位相を近似的に発生させる。一方、光学素子１０ａを用いることによって、必要な位相をその形状通りに発生させることができる。光学素子１０ａでは、位相変化層である液晶１５が凸形になっているため、電圧印加電極を分割しなくても、連続的に変化した位相を入射した光に与えることが可能である。したがって、光学素子１０ａを用いることによってパワー成分を忠実に再現することができる。この場合、高次収差を発生させないので補正後の収差をほぼゼロにすることができる。光学素子１０ａを用いた場合における、基材厚と補正後の収差との関係について、図６に示す。また、１０μｍの基材厚のずれを光学素子１０ａを用いて補正した場合のレンズシフト特性を、図８に示す。この場合も、セグメント電極で近似した補正と同様にレンズシフト特性が非常に良好である。
【００５８】
以上説明したように、実施形態２の光ヘッド５０は、球面収差補正時のレンズシフト特性が良好である。また、対物レンズと光学素子とを一体とせずに配置することができるため、光ヘッド５０によれば、基材厚のずれが生じている光記録媒体に記録された信号を信頼性良く読み出すことができる。また、光ヘッド５０は、さらなる薄型化が可能である。また、アクチュエータに光学素子を搭載しなくてよいので、アクチュエータのｆ特（感度）の低下を防止できるるとともに、配線が簡易になって低コストに製造できる。さらに、２枚のレンズを含み、これらのレンズの間隔を機械的に変化させてパワー成分を発生させる従来の光ヘッドとは異なり、光ヘッド５０ではパワー成分を電気的に発生させている。このため、光ヘッド５０は、小型化に適している。また、光ヘッド５０では、光学素子に入射する光の取り込み効率が変化しないため、光のＲＩＭ強度が変化することを防止できる。
【００５９】
（実施形態３）
実施形態３では、本発明の光学素子および光ヘッドについて他の一例を説明する。実施形態３の光ヘッドは、偏光ホログラムと１／４波長板とを含む偏光光学系を用いている点、および偏光光学系に対応した光学素子を用いる点で、実施形態２の光ヘッドとは異なる。なお、実施形態１および２で説明した部分と同一の符号を付した部分については、特に説明のない限り、実施形態１および２で説明した部分と同様の機能を有する。
【００６０】
実施形態３の光ヘッド９０の構成を図９に模式的に示す。図９を参照して、光ヘッド９０は、光源５１、コリメータレンズ５３、対物レンズ５５、基材厚センサ５６、第１の光検出器５８、第２の光検出器５９、偏光ホログラム９１、光学素子１００および１／４波長板９３を含む。光学素子１００は、光学素子駆動回路５７によって駆動される。
【００６１】
偏光ホログラム９１は、偏光を分離する機能を有する。偏光ホログラム９１は、異常光線に対しては作用せず（透過率がほぼ１００％）、常光線に対しては回折格子として作用する。偏光ホログラム９１には、特開平６−２７３２２号公報に開示されているものを用いることができる。このような偏光ホログラムは、複屈折を有するニオブ酸リチウム基板の所定の一部をプロトン交換し、そのプロトン交換部をエッチングすることによって形成できる。
【００６２】
光学素子１００は、液晶の屈折率を変化させることによって収差補正を行う素子である。光学素子１００の詳細については後述する。
【００６３】
１／４波長板９３は、たとえば水晶からなる。１／４波長板９３は、光源５１から出射される直線偏光を円偏光に変換すると共に、光記録媒体６０の記録層で反射された光を照射時とは異なる方向の直線偏光に変換する非線形光学素子である。なお、１／４波長板の代わりに、Ｎ／４波長板（Ｎは１以上の奇数）を用いてもよい。
【００６４】
次に、光ヘッド９０の動作について、図９を参照しながら説明する。光源５１から出射された直線偏光（レーザビーム６１）は、偏光ホログラム９１をほぼ１００％の透過率で透過してコリメータレンズ５３に入射し、コリメータレンズ５３によよって平行光にされる。この平行光は、光学素子１００に入射する。
【００６５】
ここで、光記録媒体６０の基材厚が設計値からずれている場合には、そのずれ量に応じた信号を基材厚センサ５６は出力し、その信号は光学素子駆動回路５７に入力される。光学素子駆動回路５７は、入力された信号に基づいて、光記録媒体６０の基材厚がずれたときに生じる波面収差を補正するために必要な信号を光学素子１００に出力する。光学素子１００に入射した光には、光学素子駆動回路５７により出力された信号に基づいて、波面収差が与えられる。具体的には、基材厚のずれの方向に応じて、平行光を発散光に変換する位相（パワー成分）、または平行光を収束光に変換する位相を与えるような波面収差が与えられる。
【００６６】
次に、光学素子１００を透過した光は１／４波長板９３に入射され、直線偏光から円偏光に変換される。この円偏光は、平行ではない状態で対物レンズ５５に入射するために対物レンズ５５において球面収差が生じ、この球面収差で光記録媒体６０の基材厚がずれていることにより発生する球面収差を補正する。従って、光記録媒体６０上では収差のない、すなわち回折限界まで絞られた光スポットが形成される。
【００６７】
光記録媒体６０に入射した光は、光記録媒体６０によって反射され、光記録媒体６０の基材厚がずれたときに生じる波面収差を有する光になる。この光は、対物レンズ５５を透過して１／４波長板９３に入射される。１／４波長板９３に入射された光は、円偏光から直線偏光に変換される。この直線偏光は、光源５１から出射される直線偏光に対して偏光方向が直交している。球面収差を有するこの直線偏光は、本発明の光学素子１００に入射され、往路と同じパワー成分を与えられることによって球面収差が補正される。
【００６８】
光学素子１００を透過した直線偏光は、偏光ホログラム９１によりほぼ１００％回折され、回折の＋１次光は第１の光検出器５８に入射され、回折の−１次光は第２の光検出器５９に入射される。第１の光検出器５８は、光記録媒体６０上における光の合焦状態を示すフォーカス誤差信号を出力し、また光の照射位置を示すトラッキング誤差信号を出力する。第２の光検出器５９は、光記録媒体６０に記録された情報についての信号を出力する。
【００６９】
第１の光検出器５８から出力されたフォーカス誤差信号は、図示していないフォーカス制御回路に入力される。フォーカス制御回路は、フォーカス誤差信号に基づき、光が合焦状態で光記録媒体６０上に集光されるように対物レンズ５５の位置をその光軸方向に制御する。また、トラッキング誤差信号は、図示していないトラッキング制御回路に入力される。トラッキング制御回路は、トラッキング誤差信号に基づき、光記録媒体６０上の所望のトラックに光が集光されるように対物レンズ５５の位置を制御する。対物レンズ５５の位置は、アクチュエータ６２を用いて制御される。
【００７０】
光ヘッド９０では、偏光光学系を用いているために光源５１から出射される光の利用効率が高く、書き換え可能な光記録媒体の記録／再生を容易にできる。
【００７１】
次に、本発明の光学素子１００について述べる。液晶は１軸性複屈折材料であるため、液晶のラビング方向と入射する光の偏光方向とが平行であるときのみ入射した光に位相変化を与えることができる。そこで、偏光光学系のように往路と復路で偏光方向が直交している場合には、実施形態１の光学素子では復路において位相変化を与えることができない。入射された光をデフォーカスする光学素子と対物レンズとの組み合わせで補正を行う本発明の光ヘッドでは、復路において往路と同じ位相変化が与えられないとなると、光検出器においてデフォーカスするという問題がある。そこで、復路の偏光に対しても同じ位相変化を与えるために、実施形態３の光ヘッドでは、偏光光学系に対応した光学素子を用いる必要がある。
【００７２】
以下に、光学素子１００について説明する。光学素子１００の断面図を図１０に模式的に示す。光学素子１００は、第１の基板１０１、第２の基板１０２、第３の基板１０３、第１の電圧印加電極１０４、第２の電圧印加電極１０５、第１の対向電極１０６、第２の対向電極１０７、第１の透光性樹脂膜１０８、第２の透光性樹脂膜１０９、第３の透光性樹脂膜１１０、第４の透光性樹脂膜１１１、第１の液晶１１２、第２の液晶１１３、第１の封止樹脂１１４および第２の封止樹脂１１５を含む。
【００７３】
第１、第２および第３の基板１０１、１０２および１０３は、お互いに略平行に配置されている。これらの基板は、透光性であり、たとえばガラスからなる。
【００７４】
第１の電圧印加電極１０４は、第１の基板１０１と第１の液晶１１２との間に配置される。第１の電圧印加電極１０４は、第１の液晶１１２に所望の電圧を印加するための電極である。第１の電圧印加電極１０４は、第１の基板１０１の内側（液晶１１２側）の主面上に形成されている。
【００７５】
第２の電圧印加電極１０５は、第３の基板１０３と第２の液晶１１３との間に配置される。第２の電圧印加電極１０５は、第２の液晶１１３に所望の電圧を印加するための電極である。第２の電圧印加電極１０５は、第３の基板１０３の内側（液晶１１３側）の主面上に形成されている。
【００７６】
第１および第２の電圧印加電極１０４および１０５は、図２に示すように、複数のセグメント電極を含む。なお、図３に示すように、電圧印加電極または対向電極が曲面に形成される場合には、連続的に形成される。
【００７７】
第１の対向電極１０６は、第１の電圧印加電極１０４と略平行に配置される。第１の対向電極１０６は、第１の電圧印加電極１０４とともに、第１の液晶１１２に所望の電圧を印加するための電極である。第１の対向電極１０６は、第２の基板１０２の第１の液晶１１２側の主面のうち、少なくともセグメント電極に対向する部分に略均一に形成される。
【００７８】
第２の対向電極１０７は、第２の電圧印加電極１０５と略平行に配置される。第２の対向電極１０７は、第２の電圧印加電極１０５とともに、第２の液晶１１３に所望の電圧を印加するための電極である。第２の対向電極１０７は、第２の基板１０２の第２の液晶１１３側の主面のうち、少なくともセグメント電極に対向する部分に略均一に形成される。
【００７９】
第１および第２の透光性樹脂膜１０８および１０９は、それぞれ、第１の電圧印加電極１０４および第１の対向電極１０６を覆うように形成される。第１および第２の透光性樹脂膜１０８および１０９は、第１の液晶１１２を所定の方向に配向させるための配向膜であり、たとえばポリビニルアルコール膜からなる。第１の透光性樹脂膜１０８または第２の透光性樹脂膜１０９をラビング処理することによって、第１の液晶１１２を所定の方向に配向させることができる。
【００８０】
第３および第４の透光性樹脂膜１１０および１１１は、それぞれ、第２の電圧印加電極１０５および第２の対向電極１０７を覆うように形成される。第３および第４の透光性樹脂膜１１０および１１１は、第２の液晶１１３を配向させるための配向膜であり、たとえばポリビニルアルコール膜からなる。第３の透光性樹脂膜１１０または第４の透光性樹脂膜１１１をラビング処理することによって、第２の液晶１１３を所定の方向に配向させることができる。第１の液晶１１２の配向方向と、第２の液晶１１３の配向方向とは直交している。
【００８１】
第１の液晶１１２は、第１および第２の透光性樹脂膜１０８および１０９の間（第１の電圧印加電極１０４と第１の対向電極１０６との間）に配置される。第１の液晶１１２は、入射した光の位相を変化させる位相変化層として機能する。第１の液晶１１２には、たとえばネマチック液晶を用いることができる。第１の電圧印加電極１０４と第１の対向電極１０６との間の電圧を変化させることによって第１の液晶１１２の屈折率を変化させることができ、これによって入射した光の位相を変化させることができる。
【００８２】
第２の液晶１１３は、第３および第４の透光性樹脂膜１１０および１１１の間（第２の電圧印加電極１０５と第２の対向電極１０７との間）に配置される。第２の液晶１１３は、入射した光の位相を変化させる位相変化層として機能する。第２の液晶１１３には、たとえばネマチック液晶を用いることができる。第２の電圧印加電極１０５と第２の対向電極１０７との間の電圧を変化させることによって第２の液晶１１３の屈折率を変化させることができ、これによって入射した光の位相を変化させることができる。
【００８３】
第１の封止樹脂１１４は、第１の液晶１１２を封止するためのものであり、第１の液晶１１２を囲むように第１および第２の透光性樹脂膜１０８および１０９の間に配置される。第２の封止樹脂１１５は、第２の液晶１１３を封止するためのものであり、第２の液晶１１３を囲むように第３および第４の透光性樹脂膜１１０および１１１の間に配置される。第１および第２の封止樹脂１１４および１１５には、たとえばエポキシ樹脂を用いることができる。
【００８４】
次に、光学素子１００の動作について説明する。第１および第２の電圧印加電極１０４および１０５のセグメント電極には、外部から制御電圧が印加される。このとき、第１の液晶１１２の配向方向と第２の液晶１１３の配向方向とが直交しているため、往路における直線偏光は、第１の液晶１１２の屈折率変化のみに影響を受け、第１の液晶１１２によってパワー成分の位相が与えられる。すなわち、光学素子１００に入射した平面波は球面波に変換される。
【００８５】
一方、光記録媒体６０によって反射された光は、往路の直線偏光に対して直交した直線偏光になる。このため、復路における光は、第２の液晶１１３の影響のみを受け、第２の液晶１１３によってパワー成分の位相が与えられる。ここで、第１および第２の電圧印加電極１０４および１０５のパターンおよび印加される電圧が同一の場合には、往路と復路とで同じ位相が与えられるので、光学素子１００に入射された球面波を平面波に変換することができる。
【００８６】
以上説明したように、配向方向が異なる２つの液晶層を用いることによって、偏光光学系においても球面収差の補正ができる。光学素子１００を用いて補正を行うことによって、実施形態２で述べたように、良好なレンズシフト特性が得られる。
【００８７】
なお、実施形態３では、光学素子が２つの液晶層を備える場合について説明したが、実施形態１で説明した光学素子を、液晶の配向方向が直交するように配置して用いてもよい。
【００８８】
（実施形態４）
実施形態４では、本発明の光記録再生装置について一例を説明する。実施形態４の光記録再生装置は、光記録媒体に対して、信号の記録または再生を行う装置であり、信号の記録および再生を行ってもよい。
【００８９】
実施形態４の光記録再生装置１１６の構成を、図１１に模式的に示す。図１１を参照して、光記録再生装置１１６は、光ヘッド５０と、光学素子駆動回路５７と、モータ１１７と、処理回路１１８とを備える。
【００９０】
光ヘッド５０は、実施形態２で説明したものであり、本発明の光学素子を含む。なお、光ヘッド５０の代わりに、光ヘッド９０を用いてもよい。これらの光ヘッドについては、重複する説明を省略する。
【００９１】
実施形態４の光記録再生装置では、光源として、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内のレーザビームを出射する半導体レーザ素子を用いる。また、対物レンズとして、開口数が０．７から０．９の範囲内の対物レンズを用いる。
【００９２】
次に、光記録再生装置１１６の動作について説明する。まず、光記録再生装置１１６に光記録媒体６０がセットされると、処理回路１１８はモータ１１７を回転させる信号を出力し、モータ１１７を回転させる。次に、処理回路１１８は、光源５１を駆動して光を出射させる。光源５１から出射された光は、光記録媒体６０で反射され、第１および第２の光検出器５８および５９に入射する。
【００９３】
第１の光検出器５８は、光記録媒体６０上における光の合焦状態を示すフォーカス誤差信号と、光の照射位置を示すトラッキング誤差信号とを処理回路１１８に出力する。これらの信号に基づき、処理回路１１８は、アクチュエータ６２を制御する信号を出力し、これによって光源５１から出射された光を光記録媒体６０上の所望のトラック上に集光させる。また、処理回路１１８は、第２の光検出器５９から出力される信号に基づいて、光記録媒体６０に記録されている情報を再生する。
【００９４】
次に、光記録媒体６０の基材厚が設計値とは異なるときの制御について説明する。光記録再生装置１１６では、光記録媒体６０の基材厚が設計値通りである場合に、球面収差の補正が不要なように光ヘッドが構成されている。そのため、基材厚が設計値からずれた場合には、球面収差の補正が必要となる。
【００９５】
光記録媒体６０の基材厚がずれている場合には、光記録媒体６０の基材厚のずれに応じた信号が基材厚センサ５６によって処理回路１１８に出力される。処理回路１１８は、入力された信号に応じて光学素子駆動回路５７を制御し、これによって、光記録媒体６０の基材厚のずれによって生じる球面収差を補正するために必要な制御信号が、光学素子駆動回路５７から光学素子５４に出力される。そして、光学素子５４によって球面収差の補正がなされる（詳細については、実施形態１および２参照）。このようにして、光記録媒体６０の基材厚が設計値からずれても、光記録媒体６０に記録された情報信号は、正しく再生される。
【００９６】
なお、実施形態４では、基材厚センサを用いて基材厚のずれを検出する装置について示したが本発明の光記録再生装置は、基材厚センサを用いる装置に限定されない。たとえば、光記録媒体６０をモータにセットしたときに基材厚のずれを学習し、学習した基材厚のずれをもとに球面収差の補正を行う光記録再生装置であってもよい。
【００９７】
（実施形態５）
実施形態５では、本発明の光記録再生装置の他の一例、およびそれを用いた光記録再生方法を説明する。実施形態５の光記録再生装置および方法は、記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う。
【００９８】
実施形態５の光記録再生装置は、光源と、光記録媒体と光源との間に配置された球面収差補正手段とを含む。具体的には、本発明の光ヘッドを含む光記録再生装置を用いることができる。この場合、本発明の光学素子および対物レンズが球面収差補正手段として機能する。実施形態５の光記録再生装置では、光源として、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内のレーザービームを出射する半導体レーザー素子を用いる。また、対物レンズとして、開口数が０．７から０．９の範囲内の対物レンズを用いる。
【００９９】
以下、実施形態５の光記録再生装置として、実施形態４で説明した光記録再生装置１１６を用いた場合について説明する。
【０１００】
光記録再生装置１１６で記録または再生される第１の光記録媒体１２１および第２の光記録媒体１２２の基材厚について、図１２（ａ）に模式的に示す。光記録媒体１２１は、記録層として記録層Ａのみを含む。光記録媒体１２２は、記録層として記録層ＢおよびＣを含む。なお、光記録媒体１２２は、２つ以上の記録層を含んでもよい。
【０１０１】
記録層Ａについての基材厚（表面１２１ｓから記録層Ａまでの距離）は、図１２（ａ）のａで表される。記録層ＢおよびＣについての基材厚（表面１２１ｓから記録層ＢおよびＣまでの距離）は、それぞれ、図１２（ａ）のｂおよびｃで表される。実施形態５の光記録再生装置においては、第２の光記録媒体１２２の基材厚の１つ（ｂまたはｃ）が基材厚ａに等しい。図１２（ａ）では、基材厚ａと基材厚ｂとが等しい場合を示している。これらの基材厚は、基板と、基板と記録層との間に形成される層（たとえば、紫外線硬化性樹脂）との合計の厚さである。記録層は、たとえば、結晶相と非晶質相との間で相変化を起こすことによって屈折率が変化する相変化材料からなる。
【０１０２】
なお、基材厚が基材厚ａに等しい記録層Ｂには、第２の光記録媒体１２２の管理情報が記録されていることが好ましい。この構成によれば、球面収差補正手段を初期状態にしたまま光記録媒体１２２の管理情報を再生できる。
【０１０３】
実施形態５の光記録再生装置では、光ヘッド５０が、第１の光記録媒体１２１の基材厚ａにあわせて設計される。すなわち、光ヘッド５０は、第１の光記録媒体１２１の基材厚ａのずれに対しては球面収差の補正を行わずに再生できるマージンを有するように設計される。このような場合、第２の光記録媒体１２２の基材厚のずれに対しては、球面収差の補正が必要となる。
【０１０４】
以下に、実施形態５における光記録再生装置１１６の動作について説明する。まず、光記録媒体１２１または１２２がモータ１１７上にセットされると、処理回路１１８はモータ１１７を回転させる。次に、処理回路１１８は、記録または再生を行う前の初期状態において、セットされた光記録媒体が光記録媒体１２１であるか１２２であるかを判断することなく、基材厚ａの球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動させる。具体的には、本発明の光学素子に外部から電圧を与えない状態にしておく。
【０１０５】
次に、フォーカス制御手段によって、フォーカス制御を行う。フォーカス制御手段は、アクチュエータ６２と処理回路１１８とによって構成される。
【０１０６】
以下にフォーカス制御の方法について説明する。まず、光源５１を駆動して光を出射させ、光記録媒体６０で反射された光を第１の光検出器５８で検出する。第１の光検出器５８は、光記録媒体６０上における光の合焦状態を示すフォーカス誤差信号と、光の照射位置を示すトラッキング誤差信号とを処理回路１１８に出力する。これらの信号に基づき、処理回路１１８は対物レンズ５５を制御する信号を出力し、これによって光源５１から出射された光を光記録媒体６０上の所望のトラック上に集光させる。また、処理回路１１８は、第２の光検出器５９から出力される信号に基づいて、光記録媒体６０に記録されている情報を再生する。
【０１０７】
一方、第２の光記録媒体１２２の記録層Ｃについて記録または再生を行う場合には、記録層Ｃの球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動する。具体的には、記録層Ｂから記録層Ｃに焦点を移動させる信号を処理回路１１８が出力するとほぼ同時に、処理回路１１８は基材厚のずれを補正する信号を出力するように光学素子駆動回路５７を駆動する。この構成によれば、記録または再生する記録層を変更した場合にも信号が良好に記録または再生される。
【０１０８】
以上のように、実施形態５の光記録再生装置では、記録または再生の前に、記録層Ａの球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動する第１のステップを含む光記録再生方法によって信号の記録または再生を行う。この光記録再生方法では、記録層Ｃに信号の記録または再生を行う場合に、第１のステップののちに、記録層Ｃの球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動する第２のステップを含む。すなわち、実施形態５の光記録再生装置は、上記光記録再生方法を実施するためのプログラムを処理回路１１８に格納している。
【０１０９】
実施形態５の光記録再生装置および方法では、光記録媒体の記録層が１つであるか複数であるかを判断することなく球面収差の補正ができるため、記録または再生までの時間を短縮できる。なお、光記録媒体の記録層が１つのみであるか複数であるかが既知の状態であっても、球面収差補正手段を基材厚ａにあわせた状態にしてフォーカス制御を開始する。この場合でも、球面収差補正手段が初期の状態になっているのでフォーカス制御までの時間が早くなる。
【０１１０】
波長を短くしＮＡを大きくして高密度化を達成する場合には、球面収差に対するマージンが小さくなる。そこで、記録層の基材厚が異なる場合には、各記録層毎に球面収差の補正をすることが必要になる。このような場合に、記録層Ａ、ＢおよびＣの基材厚がそれぞれ異なっていると仮定すると、記録層Ａについては球面収差の補正が必要ないが、記録層ＢおよびＣについては球面収差の補正が必要となる。これに対し、上述したように、記録層Ａの基材厚と記録層Ｂの基材厚とを等しくすることによって、記録層Ｃの場合にのみ球面収差の補正を行えばよいことになる。このため、実施形態５の光記録再生装置では、球面収差の補正を行うための回路を簡略化できる。また、記録層の基材厚を学習する場合でも、１つの層の基材厚は既知であるため、学習時間を短縮できる。
【０１１１】
また、実施形態５の光記録再生装置では、本発明の光学素子を用いることによって、光記録媒体に記録された情報信号を信頼性良く再生できる光記録再生装置が得られる。また、本発明の光学素子を用いることによって光記録媒体６０の基材厚のずれに対する許容度が大きくなるため、製造が安価かつ容易な光記録再生装置が得られる。
【０１１２】
（実施形態６）
実施形態６では、本発明の光記録再生装置の他の一例、およびそれを用いた光記録再生方法について説明する。実施形態６の光記録再生装置および方法は、記録層を１つだけ含む第１の光記録媒体および複数の記録層を含む第２の光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う。
【０１１３】
実施形態６の光記録再生装置は、光源と、光記録媒体と光源との間に配置された球面収差補正手段と、フォーカス誤差検出手段と、フォーカス制御手段とを含む。具体的には、本発明の光ヘッドを含む光記録再生装置を用いることができる。
【０１１４】
以下、実施形態６の光記録再生装置として、実施形態４で説明した光記録再生装置１１６を用いる場合について説明する。この場合、本発明の光学素子５４および対物レンズ５５が球面収差補正手段として機能し、第１の光検出器５８がフォーカス誤差検出手段として機能し、アクチュエータ６２および処理回路１１８がフォーカス制御手段として機能する。実施形態６の光記録再生装置では、光源として、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内のレーザービームを出射する半導体レーザー素子を用いる。また、対物レンズとして、開口数が０．７から０．９の範囲内の対物レンズを用いる。
【０１１５】
実施形態６では、光記録再生装置１１６で記録または再生される第１の光記録媒体および第２の光記録媒体の基材厚はお互いに異なる。第１の光記録媒体の記録層の基材厚をａとし、第２の光記録媒体の記録層の基材厚をｂおよびｃと仮定した場合、ａ、ｂおよびｃはそれぞれ異なる（図１２（ｂ）参照）。
【０１１６】
実施形態６の光記録再生装置では、光記録媒体に信号の記録または再生を行う前の初期状態において、第１の光記録媒体に含まれる記録層の球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動する。その後、フォーカス誤差検出手段でフォーカス誤差を検出し、検出されたフォーカス誤差に基づいてフォーカス制御手段でフォーカス制御を行う。信号の記録または再生はフォーカス制御ののちに行われる。なお、球面収差の補正の方法、フォーカス誤差の検出方法、およびフォーカス制御の方法については、上記実施形態で説明した方法を用いることができる。
【０１１７】
以上のように、実施形態６の光記録再生装置では、記録または再生の前に、第１の光記録媒体に含まれる記録層の球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動する第１のステップを含む光記録再生方法によって信号の記録または再生を行う。この光記録再生方法は、第１のステップののちに、フォーカス誤差検出手段でフォーカス誤差を検出する第２のステップと、検出されたフォーカス誤差信号に基づいてフォーカス制御手段でフォーカス制御を行う第３のステップとを含む。信号の記録または再生は、この第３のステップののちに行われる。ここで、セットされた光記録媒体が複数の記録層を含む第２の光記録媒体である場合には、上記したステップの終了後、基材厚センサーで得られる基材厚誤差信号に基づいて球面収差補正手段が駆動され、その後、記録または再生が行われる。実施形態６の光記録再生装置は、この光記録再生方法を実施するためのプログラムを処理回路１１８に格納する。
【０１１８】
実施形態６の光記録再生装置および光記録再生方法では、光記録再生装置にセットされた光記録媒体が、第１の光記録媒体であるか第２の光記録媒体であるかに拘わらず（すなわち、セットされた光記録媒体が第１の光記録媒体であるか第２の光記録媒体であるかということが既知であるか未知であるかに拘わらず）、第１の光記録媒体の記録層の基材厚にあわせて球面収差補正手段を駆動し、フォーカス制御を行う。この構成によれば、記録または再生される光記録媒体が、記録層を１つだけ含む光記録媒体であるか、複数の記録層を含む光記録媒体であるかを判別せずにフォーカス制御が行われるため、フォーカス制御までの時間を短くできる。
【０１１９】
なお、記録または再生の対象となる光記録媒体が、第１の光記録媒体であるか第２の光記録媒体であるかが既知である場合には、まず、対象となる記録層の標準的な基材厚における球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動してもよい。そして、その後、フォーカス誤差検出手段でフォーカス誤差を検出し、検出されたフォーカス誤差に基づいてフォーカス制御手段でフォーカス制御を行ってもよい。記録または再生は、フォーカス制御ののちに行われる。この方法では、フォーカス制御を行う前に,標準的な基材厚におけ
る球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動している。このため、標準的な基材厚と実際の基材厚とのずれを基材厚センサで検出し、そのずれに基づいて球面収差を完全に補正してから記録または再生を行うことができる。すなわち、実施形態６では、記録または再生の対象となる光記録媒体が第１の光記録媒体であるか第２の光記録媒体であるかの情報を取得する第１のステップを含む光記録再生方法によって記録または再生を行う。この方法は、取得した情報に基づいて記録または再生の対象となる記録層の標準的な基材厚における球面収差を補正するように球面収差補正手段を駆動させる第２のステップと、フォーカス誤差検出手段でフォーカス誤差を検出する第３のステップと、検出されたフォーカス誤差に基づいてフォーカス制御手段でフォーカス制御を行う第４のステップとを含む。記録または再生は、フォーカス制御ののちに行われる。この場合には、処理回路１１８は、上記４つのステップを含むプログラムを格納する。
【０１２０】
第１のステップにおいて、記録または再生の対象となる光記録媒体が記録層を１つだけを含む第１の光記録媒体であるか、複数の記録層を含む第２の光記録媒体であるかの情報の取得は以下のように行われる。フォーカス誤差を示すフォーカス誤差信号は記録層に対応して検出される。すなわち、記録層が２つあればフォーカス誤差信号が２つ検出される。そこで、この検出される信号の数を検出する回路を構成すれば光記録媒体に含まれる記録層がいくつであるかの情報を取得できる。
【０１２１】
記録または再生の対象となる光記録媒体が記録層を１つだけ含む光記録媒体であるか、複数の記録層を含む光記録媒体であるかの情報を最初に取得する上記の方法によれば、記録層に応じた標準的な基材厚に対応する球面収差補正を行ってからフォーカス制御を行うので安定したフォーカス制御が可能となる。
【０１２２】
なお、上記実施形態では、光ヘッド５０を含む光記録再生装置を用いる場合について説明したが、光ヘッド９０を用いてもよい。
【０１２３】
また、上記実施形態では、コリメータレンズと対物レンズとの間（平行光系）に本発明の光学素子を配置する場合について説明したが、光源とコリメータレンズとの間（発散光系）に配置してもよい。
【０１２４】
また、上記実施形態では無限系の光ヘッドについて説明したが、本発明の光ヘッドは、コリメータレンズを用いない有限系の光ヘッドであってもよい。
【０１２５】
また、上記実施形態２および３では、センサを用いて基材厚のずれを検出する場合について説明したが、あらかじめ学習した基材厚のずれを用いて球面収差の補正を行ってもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態では、光記録媒体からの反射光を光源からの光路と分離するために回折格子を用いる場合について説明したが、回折格子の代わりに他の光学素子（たとえばハーフミラー）を用いてもよい。
【０１２７】
また、上記実施形態では、光のみによって情報を記録する光記録媒体について説明したが、光および磁気によって情報を記録する光記録媒体についても、本発明を適用できる。また、本発明は、ディスク状の光記録媒体に限らず、カード状の光記録媒体などにも適用できる。
【０１２８】
また、上記実施形態では、透過する光に対して位相を変化させる光学素子について説明したが、入射した光を反射する際に位相を変化させる光学素子であってもよい。たとえば、圧電材料からなる位相変化層を用い、位相変化層をひずませることによって反射光の位相を変化させる光学素子を用いてもよい。詳細に述べると、ガラス基板上に全反射ミラーが形成されており、その裏面に圧電材料が設けられており、外部からの電圧に応じて圧電材料がふくらまされる。たとえば、圧電材料のうち、全反射ミラーの中央部に設けられた領域のみをふくらませることによって、全反射ミラーが球面のようになり、レンズ作用を持つようになる。したがって、入射された平行光を発散光に変換することができるので球面収差を補正することが可能となる。
【０１２９】
また、上記光記録再生装置および光記録再生方法では、球面収差補正手段として本発明の光学素子と対物レンズとを用いる場合について説明したが、他の球面収差補正手段を用いてもよい。たとえば、球面収差補正手段として、光軸に沿って配置された２枚のレンズを用いてもよい。これらの２枚のレンズを光軸方向に動かして球面収差の補正を行うことができる。
【０１３０】
また、上記光記録再生装置および光記録再生方法では、フォーカス誤差検出手段として光検出器を用いる場合について説明したが、他のフォーカス誤差検出手段を用いてもよい。
【０１３１】
また、上記光記録再生装置および光記録再生方法では、フォーカス制御手段として処理回路とアクチュエータとを用いる場合について説明したが、他のフォーカス制御手段を用いてもよい。
【０１３２】
また、上記実施形態では、光源として半導体レーザを用いる場合について説明したが、光源として、第２高調波を発生するＳＨＧ光源を用いてもよい。
【０１３３】
また、上記実施形態では、光記録媒体として相変化型の光記録媒体を用いて説明したが、光磁気記録媒体など、他の光記録媒体を用いてもよい。
【０１３４】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づく他の実施形態に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の光学素子について一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光学素子ついて電圧印加電極の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の光学素子について他の一例を示す断面図である。
【図４】光軸中心からの距離と球面収差を補正するために必要な位相との関係について一例を示す図である。
【図５】本発明の光ヘッドについて一例の構成を模式的に示す図である。
【図６】基材厚と収差との関係について一例を示すグラフである。
【図７】レンズシフトと収差との関係について一例を示すグラフである。
【図８】レンズシフトと収差との関係について他の一例を示すグラフである。
【図９】本発明の光ヘッドについて他の一例の構成を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の光学素子について他の一例を示す断面図である。
【図１１】本発明の光記録再生装置について一例の構成を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の光記録再生装置で記録または再生される第１の光記録媒体と第２の光記録媒体とについて基材厚の（ａ）一例および（ｂ）他の一例を示す模式図である。
【図１３】従来の光ヘッドについて一例の構成を模式的に示す図である。
【図１４】従来の光学素子に用いられる液晶パネルの電極について一例を示す平面図である。
【図１５】基材厚が設計値からずれた場合の波面収差の分布について一例を示す図である。
【図１６】基材厚が設計値からずれた場合のレンズシフトと収差との関係について一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３６】
１０、１０ａ、５４、１００  光学素子
１１、１０１  第１の基板
１２、１０２  第２の基板
１３、１０４、１０５  電圧印加電極
１３ａ〜ｇ  セグメント電極
１４、１６  透光性樹脂膜
１５、１１２、１１３  液晶
１７、１０６、１０７  対向電極
５０、９０  光ヘッド
５１  光源
５２  回折格子
５３  コリメータレンズ
５５  対物レンズ
５６  基材厚センサ
５７  光学素子駆動回路
５８  第１の光検出器
５９  第２の光検出器
６０  光記録媒体
６１  レーザビーム
６２  アクチュエータ
９１  偏光ホログラム
９３  １／４波長板
１０３  第３の基板
１１６  光記録再生装置
１１７  モータ
１１８  処理回路
１２１  第１の基板
１２１ｓ、１２２ｓ  表面
１２２  第２の基板
Ａ、Ｂ、Ｃ  記録層
ａ、ｂ、ｃ  基材厚
【図１】
2008112576.tif 000003
【図２】
2008112576.tif 000004
【図３】
2008112576.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008112576.tif 000007
【図６】
2008112576.tif 000008
【図７】
2008112576.tif 000009
【図８】
2008112576.tif 000010
【図９】
2008112576.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008112576.tif 000013
【図１２】
2008112576.tif 000014
【図１３】
2008112576.tif 000015
【図１４】
2008112576.tif 000016
【図１５】
2008112576.tif 000017
【図１６】
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