(57)【要約】【課題】小型で簡単な構成で球面収差を補正することが可能な光学式情報記録再生装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ１から光ディスク１０までの光路に対物レンズ９に入射する光束の発散角を変化させるビームエキスパンダー５を具備する。また光束のフォーカスエラーを検出する光検出器１３を含むフォーカスエラー検出光学系、ビームエキスパンダー５から出射した光束の一部をフォーカスエラー検出光学系に導く光学素子を具備する。更に、光検出器の出力に基づき発散角変換素子の出射する光束の発散角を検出する発散角検出回路２５、その検出結果に基づき発散角変換素子を駆動して光学式記録媒体の記録層における球面収差を補正するコントローラ２８を具備する。【選択図】図１
2008305493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を対物レンズによって光学式記録媒体の記録層に集光し、情報を記録又は再生する光学式情報記録再生装置において、
前記光源から光学式記録媒体までの光路に設けられ、前記対物レンズに入射する光束の発散角を変化させる発散角変換素子と、
前記光束のフォーカスエラーを検出する、光検出器を含むフォーカスエラー検出光学系と、
前記発散角変換素子から出射された光束の一部を前記フォーカスエラー検出光学系に導く光学素子と、
前記光検出器の出力に基づき前記発散角変換素子の出射する光束の発散角を検出する手段と、
前記発散角検出手段の検出結果に基づき前記発散角変換素子を駆動することによって前記光学式記録媒体の記録層における球面収差を補正する手段とを備えたことを特徴とする光学式情報記録再生装置。
【請求項２】
前記光学素子は、直線偏光を円偏光に変換する偏光変換素子であることを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項３】
前記フォーカスエラー検出光学系は、非点収差発生素子を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項４】
前記発散角変換素子は、ビームエキスパンダー、コリメータレンズ又は液晶素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項５】
前記コリメータレンズは前記フォーカスエラー検出光学系の前記光検出器に光束を集光する集光レンズを兼ねていることを特徴とする請求項４に記載の光学式情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の光学式記録媒体に光学的に情報の記録又は再生を行う光学式情報記録再生装置、特に、光学式記録媒体のカバー層の厚み誤差等に起因して発生する球面収差の補正に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、波長４０７ｎｍ程度の青紫半導体レーザと、ＮＡ＝０.８５の対物レンズを用いた高密度光記録の技術が実用化されている。このような光ディスクにおいては、従来のＣＤやＤＶＤとは異なり、僅かなカバー層厚の誤差で大きな球面収差が発生し、記録再生が不安定となる。そのため、球面収差を補正する手段が必要となっている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された技術のようにコリメータレンズやビームエキスパンダーのレンズを光軸方向に駆動し、対物レンズへ入射する光束の発散角を変えることで球面収差を補正する方法がある。
【０００４】
球面収差の最適化には、プッシュプル信号やＲＦ信号の振幅を用いて行われるが、球面収差が大きくずれている場合には、フォーカス引き込みそのものが困難になり、球面収差の最適化動作を行うことができない。このため、駆動するレンズ位置（可動部位置）について初期調整された基準位置を検出する必要がある。
【０００５】
例えば、特許文献２や特許文献３に記載されているようにフォトインタラプタを用いて基準位置を検出する方法がある。図１０はその場合の構成を示す。ステッピングモータ２２によりリードスクリュー２３、ラック２４を介してエキスパンダレンズ１６の凹レンズ１６ａを駆動する。凹レンズ１６ａのホルダー２５ａに固定された遮光体が、フォトセンサ２８から離れている場合には、フォトセンサ２８内のＬＥＤの放射光が遮られることなくフォトダイオードに入射する。
【０００６】
この時のフォトセンサの出力をハイレベルとする。一方、遮光体が移動し、ＬＥＤとフォトダイオードの間に入ることによってＬＥＤの放射光が遮断され、フォトセンサ２８の出力レベルがローレベルとなる。こうしてハイレベル、ローレベル間の所定のレベルを検出することにより可動部の基準位置を検出する。
【０００７】
また、特許文献４には、位置検出用の部品を搭載する代わりにビームエキスパンダー（第１、２のコリメータレンズ）を出射した光束を分離して発散角を検出する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３１２９７１号公報
【特許文献２】特開２００３−９１８４７号公報
【特許文献３】特開２００３−１３１１１３号公報
【特許文献４】特開２００５−３２７３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２等に記載された方法を用いてレンズ位置検出を行う場合には、部品点数が増加する、或いは光路が増加することによって装置が大型化するという問題があった。例えば、フォトインタラプタを用いる場合には、遮光部品とフォトセンサといった部品が必要となる。
【０００９】
また、特許文献４に記載のようにビームエキスパンダーを出射した光束を分離して発散角を検出する方法の場合には、検出センサに集光するための集光光学系、検出センサに導くまでの光路が情報を読み出す光路とは別に必要となる。そのため、やはり光学系が大型化する問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、小型で簡単な構成で球面収差を補正することが可能な光学式情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、光源から光学式記録媒体までの光路に設けられ、対物レンズに入射する光束の発散角を変化させる発散角変換素子と、光束のフォーカスエラーを検出する、光検出器を含むフォーカスエラー検出光学系を具備する。また、発散角変換素子から出射された光束の一部をフォーカスエラー検出光学系に導く光学素子と、光検出器の出力に基づき発散角変換素子の出射する光束の発散角を検出する手段を具備する。更に、発散角検出手段の検出結果に基づき発散角変換素子を駆動することによって光学式記録媒体の記録層における球面収差を補正する手段を具備する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フォーカスエラー検出光学系を利用して発散角変換素子の調整量を検出するので、専用の光学系やフォトインタラプタ等の部品が必要なく、装置の大型化を回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明はフォーカスエラー検出光学系を利用して発散角変換素子（球面収差補正光学系）の調整量を検出する。これにより、専用の光学系やフォトインタラプタ等の部品が必要なく、小型な装置を提供するものである。
【００１４】
具体的には、発散角変換素子を出射した光束を折り返し、フォーカスエラー検出光学系に導くと、発散角度に応じて対物レンズのフォーカスエラーと同じような挙動を示す検出信号（発散角検出信号）が得られる。本発明は、この知見を利用し、発散角検出信号に基づき発散角変換素子を駆動することによって光学式記録媒体の記録層における球面収差を補正するものである。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る光学式情報記録再生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。図中１は光源である半導体レーザであり、例えば、波長は４０５ｎｍである。１０は情報記録媒体である光ディスクであり、図１に示すように第１層１０ａと第２層１０ｂの記録層を有する２層ディスクである。第２層１０ｂは光入射側とし、透過層厚は７５μｍとする。第１層１０ａは光入射側の反対側の記録層とし、透過厚層は１００μｍとする。
【００１６】
また、２は回折格子、３は偏光ビームスプリッタ、４はコリメータレンズである。５は球面収差を補正するためのビームエキスパンダーであり、凹レンズ５ａと凸レンズ５ｂから構成されている。
【００１７】
２つのレンズのうち凸レンズ５ｂは駆動機構１４の駆動により光軸方向に可動し、凹レンズ５ａと凸レンズ５ｂのレンズ間隔を可変することができる。光軸方向に可動するレンズとしては、他方の凹レンズ５ａでも良い。
【００１８】
駆動機構１４は駆動源（例えばステッピングモータ）及びその駆動力を凸レンズ５ｂの光軸方向の直線運動に変換するギア機構等から構成されている。コントローラ２８はＳＡ駆動回路２０を制御し、駆動機構１４の駆動により凸レンズ５ｂの光軸方向の位置を調整することで光ディスク１０の各記録層での球面収差を補正する。
【００１９】
６は１／４波長板であり、光軸に対し２．５ｄｅｇ傾けて取り付けられている。また、ビームエキスパンダー５側の面は光源波長に対し無反射コートがされており、もう片方の面はコーティングされていない。
【００２０】
７は跳ね上げミラー、８は対物レンズアクチュエータ、９は対物レンズである。対物レンズ９のＮＡは０．８５で、透過層厚８７．５μｍの時、無限系で無収差となるように設計されている。
【００２１】
対物レンズアクチュエータ９は、フォーカス方向と光ディスク１０の半径方向への２軸並進の駆動機構を有するアクチュエータであり、対物レンズ９は対物レンズアクチュエータ８上に搭載されている。
【００２２】
１１は集光レンズ、１２はセンサレンズ、１３は光検出器を示す。センサレンズ１２は非点収差を発生させる非点収差素子であり、シリンドリカルレンズやホログラム素子等を用いる。光検出器１３は図２に示すような受光面パターンを有する。光検出器１３の具体的な構成は後述するが受光面１３aと１３ｂを有する。このようにフォーカスエラー検出光学系は、非点収差発生素子を含んでいる。
【００２３】
ＲＦ検出回路２３は後述するように光検出器１３の出力からＲＦ再生信号を生成する。サーボエラー検出回路２４は同様に光検出器１３の出力からフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を生成する。発散角検出回路２５は同様に光検出器１３の出力から発散角信号を生成する。レーザパワーモニタ検出回路２６は後述するように光検出器１３の出力からレーザパワーモニタ信号を生成する。
【００２４】
コントローラ２８は装置内の各部を制御する制御回路であり、光ディスク１０の各記録層に情報を記録又は情報を読み出すための制御を行う。
【００２５】
更に、コントローラ２８は上述のフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズアクチュエータ８のフォーカスアクチュエータとトラッキングアクチュエータを駆動し、フォーカス制御とトラッキング制御を行う。図１ではこれらのサーボ制御の詳しい構成に関しては省略している。
【００２６】
また、コントローラ２８は上述のレーザパワーモニタ信号に基づき半導体レーザ１を制御する。図１では記録データを所定の変調方式によって変調する変調回路、或いは復調処理を行う復調回路等については省略している。更に、光ディスク１１を回転駆動するスピンドルモータ等の機構についても省略している。
【００２７】
光源の半導体レーザ１を出射し、コリメータレンズ４によって平行光束にされた光束は、偏光ビームスプリッタ３を透過し、凹レンズ５ａと凸レンズ５ｂからなるビームエキスパンダー５に入射する。ビームエキスパンダー５は上述のように凸レンズ５ｂが光軸方向に可動となっており、対物レンズ９への入射光束の発散角ないし収束角を変えることが出来る。
【００２８】
ビームエキスパンダー５を透過した光束は１／４波長板６を透過するが、その際、出射面側のフレネル反射によって一部が分離される。反射光は１／４波長板６を２回透過するため、入射時の偏光方向と直交した直線偏光となって折り返される。また、１／４波長板６は光軸に対して傾けて取り付けられているため、分離された光束は往路とずれた光軸角度となる。
【００２９】
この分離された光束は再度ビームエキスパンダー５を透過し、偏光ビームスプリッタ３により反射され、集光レンズ１１、センサレンズ１２を介して光検出器１３上の受光面１３aに集光される。受光面１３aの出力から後述する発散角信号、レーザパワーモニタ信号等が得られる。
【００３０】
一方、１／４波長板６を透過した光束は、跳ね上げミラー７で反射され、更に対物レンズ９によって光ディスク１０の情報記録面に集光される。光ディスク１０からの反射光は対物レンズ９、１／４波長板６、跳ね上げミラー７、ビームエキスパンダー５を経由して偏光ビームスプリッタ３に入射する。
【００３１】
その入射光は、偏光ビームスプリッタ３により反射され、集光レンズ１１、センサレンズ１２を介して光検出器１３上の受光面１３ｂに集光される。受光面１３ｂの出力からＲＦ再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等が得られる。
【００３２】
図２は光検出器１３の受光面を示す。ＲＦ・サーボ用の受光面は中央の４分割センサａ〜ｄとその両側の２分割センサｅ〜ｈから構成されている。発散角検出、レーザパワーモニタ用の受光面は４分割センサｉ〜ｌによって構成されている。受光面１３ａの４分割センサｉ〜ｌはサブビームも同時に入射するため、受光面１３ｂの４分割センサａ〜ｄに比べ十分に広い受光領域を有している。
【００３３】
光検出器１３の受光面をａ〜ｌとし、各受光面からの出力をそれぞれＡ〜Lとすると、フォーカスエラー信号ＦＥは非点収差法により、
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）  …（１）
なる演算により得られる。
【００３４】
トラッキングエラー信号ＴＥはディファレンシャル・プッシュプル法により、
ＴＥ＝{（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）}−ｋ｛（Ｆ−Ｅ）＋（Ｈ−Ｇ）｝  …（２）
なる演算により得られる。これらフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号はサーボエラー検出回路２４にて生成され、コントローラ２８に出力される。
【００３５】
更に、ＲＦ再生信号は４分割センサの総和により、
ＲＦ再生信号＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ  …（３）
なる演算により得られる。このＲＦ再生信号は上述のようにＲＦ検出回路２３により生成され、コントローラ２８に出力される。
【００３６】
更に、レーザパワーモニタ信号は４分割センサｉ〜ｌの総和により、
レーザパワーモニタ信号＝Ｉ＋Ｊ＋Ｋ＋Ｌ  …（４）
なる演算により得られる。このレーザパワーモニタ信号は上述のようにレーザパワーモニタ信号生成回路２６により生成され、コントローラ２８に出力される。レーザパワーモニタ信号に基づいて半導体レーザ１の出力のＡＰＣ制御を行う。
【００３７】
更に、発散角信号は非点収差法により、
発散角信号＝（Ｉ＋Ｋ）−（Ｊ＋Ｌ）  …（５）
なる演算により得られる。
【００３８】
この発散角信号は上述のように発散角検出回路２５により生成され、コントローラ２８に出力される。この時得られる信号と、ビームエキスパンダー５の凸レンズ位置の関係及び最適カバー層厚との関係を図３に示す。
【００３９】
ビームエキスパンダー５の凸レンズ５ｂの移動に応じて発散角が変化し、発散角信号はＳ字形状となる。そして、ビームエキスパンダー５を出射する光束の発散角が０、即ち、完全に平行光となった位置でゼロクロスする。この際、２つのサブビームも同時に受光面１３ａの４分割センサｉ〜ｌに入射しているが、ほぼ線対称に入射するため、ゼロクロス位置への影響は無視できる。
【００４０】
ここで、上述のようにビームエキスパンダー５（発散角変換素子）を出射した光束を折り返し、光束のフォーカスエラーを検出する、光検出器１３を含むフォーカスエラー検出光学系に導いている。発散角検出回路２５は式（５）のように光検出器１３の出力に基づき発散角変換素子の出射する光束の発散角に応じて対物レンズ９のフォーカスエラー信号と同様の挙動を示す発散角信号を検出する。この本発明の主要部の構成は以下の全ての実施形態において同様である。但し、発散角変換素子としてコリメータレンズや液晶素子等を用いている。
【００４１】
次に、ビームエキスパンダー５による球面収差の補正動作を説明する。電源投入時或いは光ディスクの交換時には、コントローラ２８は光ディスクの記録層における球面収差の補正を行う。まず、光ディスク１０の第１層１０ａにおける球面収差の補正を行う場合の動作を説明する。
【００４２】
その際、コントローラ２８は発散角検出回路２４からの発散角信号に基づいてエキスパンダー５の凸レンズ５ｂを基準位置に調整する。即ち、コントローラ２８はＳＡ駆動回路２０を制御し、凸レンズ５ｂを光軸方向に移動させて発散角信号の変化を検出し、発散角信号がゼロとなる基準位置に凸レンズ５ｂを移動させる。基準位置では上述のようにビームエキスパンダー５を出射する光束の発散角は０となる。
【００４３】
次いで、無限系で最適となるカバー層厚８７．５μｍから第１層の１００μｍの差に相当する所定のステップ数だけ駆動機構１４のステッピングモータ（図示せず）を駆動する。即ち、上述のように対物レンズ９のＮＡは０．８５で、透過層厚８７．５μｍの時無限系で無収差になり、上述の基準位置は図３に示すようにレンズ位置が０で、カバー層厚８７．５μｍに相当する。
【００４４】
この状態から第１層１０ａの透過層厚１００μｍの差に相当する分（１２．５μｍ）レンズ位置を移動させる（図３に破線で示すレンズ位置と最適カバー層厚との関係においてレンズ位置０からＡで示す点まで移動させる）。
【００４５】
その後、コントローラ２８は光ディスク１０の第１層１０ａへフォーカス及びトラッキングサーボの引き込みを行い、ＲＦ検出回路２３からのＲＦ再生信号振幅を検出する。そして、ＲＦ再生信号振幅が最大となるように凸レンズ５ｂの位置を微調整することで光ディスク１０の第１層１０ａでの球面収差の補正を行う。
【００４６】
続いて、光ディスク１０の第２層１０ｂでの球面収差を補正する場合には、凸レンズ５ｂの位置に関して第１層１０ａと第２層１０ｂの層間差にあたる所定のステップ数だけ駆動機構１４のステッピングモータを駆動する。即ち、層間差２５μｍに相当する分レンズ位置を移動させる（図３に示すレンズ位置と最適カバー層厚との関係においてＢで示す点まで移動させる）。
【００４７】
次に、コントローラ２８は光ディスク１０の第２層１０ｂにフォーカスを移動させて同様にＲＦ検出回路２３からのＲＦ再生信号振幅を検出する。そして、同様にＲＦ再生信号振幅が最大となるように凸レンズ５ｂの位置を微調整することにより、光ディスク１０の第２層１０ｂでの球面収差の補正を行う。
【００４８】
以上のように本実施形態の光学式記録再生装置は、光源（半導体レーザ１）からの光束を対物レンズ９によって光学式記録媒体（光ディスク１０）の記録層に集光し、情報を記録又は再生する。また、光源１から光学式記録媒体１０までの光路に設けられ、対物レンズ９に入射する光束の発散角を変化させる発散角変換素子（ビームエキスパンダー５）と、光束のフォーカスエラーを検出する、光検出器１３を含むフォーカスエラー検出光学系を具備している。
【００４９】
更に、発散角変換素子から出射された光束の一部をフォーカスエラー検出光学系に導く光学素子（１／４波長板６）と、光検出器１３の出力に基づき発散角変換素子の出射する光束の発散角を検出する発散角検出回路２５を備えている。また、発散角検出回路１５の検出結果に基づき発散角変換素子を駆動することによって光学式記録媒体の記録層における球面収差を補正するコントローラ２８を備えている。また、本実施形態では、光学素子は直線偏光を円偏光に変換する偏光変換素子である。更に、発散角変換素子はビームエキスパンダー５である。
【００５０】
本実施形態によれば、球面収差補正光学系における発散角変換時の基準位置を、簡便な装置構成で検出することができるため、フォトインタラプタ等の光学部品が不要であり、装置の大型化を回避することができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。図中、図１と同一部分には同一符号を付している。第１の実施形態では平行光束中に往路、復路を分離する偏光ビームスプリッタ３を配置しているが、本実施形態では半導体レーザ１からの発散光束中に偏光ビームスプリッタ３を配置している点が異なる。その他の構成、球面収差補正動作を含む動作については第１の実施形態と同様なので詳しい説明を省略する。
【００５２】
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、半導体レーザ１からの発散光を平行光束化するコリメータレンズ４が復路における集光レンズの役割を兼ねるので、部品点数の削減が可能である。また、光源とコリメータレンズ間のスペースを有効利用できるので、小型化に適している。
【００５３】
（第３の実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。図中、図１と同一部分には同一符号を付している。第１の実施形態では発散角変換素子としてビームエキスパンダーを用いているが、本実施形態では、コリメータレンズ４の駆動によって行う。コリメータレンズ４は第１の実施形態と同様に駆動機構１４により光軸方向に駆動され、上述のように球面収差の補正を行う。
【００５４】
コリメータレンズ４を光軸方向に移動させると発散角信号は図３と同様の変化を示す。そのため、発散角信号がゼロとなる位置にコリメータレンズ４を移動させて基準位置に調整してから球面収差の補正を行う。
【００５５】
その他の構成、球面収差補正動作を含む動作については第１の実施形態と同様であるので詳しい説明は省略する。本実施形態において、発散角変換素子はコリメータレンズ４である。また、コリメータレンズ４はフォーカスエラー検出光学系の光検出器１３に光束を集光する集光レンズを兼ねている。
【００５６】
本実施形態によれば、コリメータレンズ４が、復路における集光レンズの役割に加え、ビームエキスパンダーの役割を兼ねるので、第２の実施形態に対して更なる部品数の削減が可能である。
【００５７】
（第４の実施形態）
図６は本発明の第４の実施形態を示すブロック図である。本実施形態では、回折格子２を用いておらずビーム分割をしていない点が異なっている。また、それに伴い光検出器の構成が第１の実施形態と異なっている。図７は光検出器１６の構成を示すが、受光面１６ａと１６ｂから構成されている。
【００５８】
図中１は光源である半導体レーザであり、例えば、波長は４０５ｎｍである。１０は情報記録媒体である光ディスクであり、第１層１０ａと第２層１０ｂの記録層を有する２層ディスクである。第２層１０ｂは光入射側とし、透過層厚は７５μｍとする。第１層１０ａは光入射側の反対側の記録層とし、透過厚層は１００μｍとする。
【００５９】
３は偏光ビームスプリッター、４はコリメータレンズである。５は球面収差を補正するためのビームエキスパンダーであり、凹レンズ５ａと凸レンズ５ｂから構成されている。２つのレンズのうち凸レンズ５ｂは駆動機構１４の駆動により光軸方向に可動し、凹レンズ５ａと凸レンズ５ｂのレンズ間隔を可変することができる。
【００６０】
駆動機構１４はステッピングモータ等の駆動源及びその駆動力を凸レンズ５ｂの光軸方向の直線運動に変換するギア機構等から構成されている。コントローラ２８はＳＡ駆動回路２０を制御し、駆動機構１３の駆動により凸レンズ５ｂの光軸方向の位置を調整することで光ディスク１０の各記録層での球面収差を補正する。
【００６１】
６は１／４波長板であり、光軸に対し２．５ｄｅｇ傾けて取り付けられている。ビームエキスパンダー５側の面は光源波長に対し無反射コートがされており、もう片方の面はコーティングがされていない。
【００６２】
７は跳ね上げミラー、８は対物レンズアクチュエータ、９は対物レンズである。対物レンズ９のＮＡは０．８５で、透過層厚８７．５μｍの時、無限系で無収差となるように設計されている。
【００６３】
対物レンズアクチュエータ９は、フォーカス方向と光ディスク１０の半径方向への２軸並進の駆動機構を有するアクチュエータであり、対物レンズ９は対物レンズアクチュエータ８上に搭載されている。
【００６４】
更に、１１は集光レンズ、１２はセンサレンズ、１６は光検出器を示す。センサレンズ１２は非点収差を発生させる非点収差素子であり、シリンドリカルレンズやホログラム素子等を用いる。光検出器１６は図７に示すような受光面パターンを有する。
【００６５】
ＲＦ検出回路２３は光検出器１６の出力からＲＦ再生信号を生成する。サーボエラー検出回路２４は同様に光検出器１６の出力からフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を生成する。発散角検出回路２５は同様に光検出器１６の出力から発散角信号を生成する。レーザパワーモニタ検出回路２６は光検出器１６の出力からレーザパワーモニタ信号を生成する。
【００６６】
コントローラ２８は装置内の各部を制御する制御回路であり、光ディスク１０の各記録層に情報を記録又は情報を読み出すための制御を行う。更に、コントローラ２８は上述のフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズアクチュエータ８のフォーカスアクチュエータとトラッキングアクチュエータを駆動し、フォーカス制御とトラッキング制御を行う。図６ではこれらのサーボ制御の詳しい構成に関しては省略している。
【００６７】
更に、コントローラ２８は上述のレーザパワーモニタ信号に基づき、半導体レーザ１を制御する。また、図６では記録データを所定の変調方式によって変調する変調回路、或いは復調処理を行う復調回路等については省略している。更に、光ディスク１１を回転駆動するスピンドルモータ等の機構についても省略している。
【００６８】
半導体レーザ１を出射し、コリメータレンズ４によって平行光束にされた光束は偏光ビームスプリッタ３を透過し、凹レンズ５ａと凸レンズ５ｂからなるビームエキスパンダー５に入射する。ビームエキスパンダー５は上述のように凸レンズ５ｂが光軸方向に可動となっており、対物レンズ９への入射光束の発散角ないし収束角を変えることが出来る。
【００６９】
ビームエキスパンダー５を透過した光束は１／４波長板６を透過するが、その際、出射面側のフレネル反射によって、一部が分離される。反射光は１／４波長板６を２回透過するため、入射時の偏光方向と直交した直線偏光となって折り返される。また、１／４波長板６は光軸に対し傾けて取り付けられているため、分離された光束は往路とずれた光軸角度となる。
【００７０】
この分離された光束は再度ビームエキスパンダー５を透過し、偏光ビームスプリッタ３により反射され、集光レンズ１１、センサレンズ１２を介して光検出器１６上の受光面１６ａに集光される。受光面１６ａの出力から発散角信号、レーザパワーモニタ信号等が得られる。
【００７１】
一方、１／４波長板６を透過した光束は、跳ね上げミラー７で反射され、更に対物レンズ９によって光ディスク１０の情報記録面に集光される。光ディスク１０からの反射光は対物レンズ９、１／４波長板６、跳ね上げミラー７、ビームエキスパンダー５を経由して偏光ビームスプリッタ３に入射する。
【００７２】
その入射光は、偏光ビームスプリッタ３により反射され、集光レンズ１１、センサレンズ１２を介して光検出器１６上の受光面１６ｂに集光される。受光面１６ｂの出力からＲＦ再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等が得られる。
【００７３】
図７は光検出器１６の受光面を示す。ＲＦ・サーボ用の受光面１６ｂは６分割センサａ〜ｆから構成されている。ここで、受光面ｅ、ｆはトラックによる回折光と０次反射光が干渉する、いわゆるプッシュプル信号が得られる干渉領域を含んでいる。受光面ａ〜ｄは干渉領域を含んでおらず、溝横断の影響を受けにくい領域である。
【００７４】
発散角検出、レーザパワーモニタ用の受光面は４分割センサｇ〜ｊによって構成されている。光検出器１６の受光面をａ〜ｊとし、各受光面からの出力をそれぞれＡ〜Ｊとすると、フォーカスエラー信号ＦＥは非点収差法により、
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）  …（６）
なる演算により得られる。
【００７５】
また、トラッキングエラー信号ＴＥは、
ＴＥ＝（Ｆ−Ｅ）−ｋ{（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）}  …（７）
なる演算により得られる。ここで、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ+Ｃ）は（Ｆ−Ｅ）によって得られるプッシュプル信号成分のレンズシフト分をキャンセルするためのレンズ位置信号に当たる。これらフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号はサーボエラー検出回路２４にて生成され、コントローラ２８に出力される。
【００７６】
更に、ＲＦ再生信号は６分割センサの総和により、
ＲＦ再生信号＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ  …（８）
なる演算により得られる。このＲＦ再生信号は上述のようにＲＦ検出回路２３により生成され、コントローラ２８に出力される。
【００７７】
更に、レーザパワーモニタ信号は４分割センサｇ〜ｊの総和により、
レーザパワーモニタ信号＝Ｇ＋Ｈ＋Ｉ＋Ｊ  …（９）
なる演算により得られる。このレーザパワーモニタ信号は上述のようにレーザパワーモニタ信号生成回路２６により生成され、コントローラ２８に出力される。このレーザパワーモニタ信号に基づいて半導体レーザ１の出力のＡＰＣ制御が行われる。
【００７８】
更に、発散角信号は非点収差法により、
発散角信号＝（Ｇ＋Ｉ）−（Ｈ＋Ｊ）  …（１０）
なる演算により得られる。この発散角信号は上述のように発散角検出回路２５により生成され、コントローラ２８に出力される。
【００７９】
ビームエキスパンダー５による球面収差の補正動作は第１の実施形態と同様である。その際、発散角信号は図３と同様にＳ字に変化し、発散角信号がゼロとなる基準位置に凸レンズｂを移動させる。また、光ディスクの各記録層における球面収差の補正を第１の実施形態と同様に行う。
【００８０】
このように本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、ビーム分割をしていないので光検出器の受光面を小さくでき、光検出器の小型化、ひいては装置の小型化に適している。
【００８１】
（第５の実施形態）
図８は本発明の第５の実施形態を示すブロック図である。図中、図１と同一部分には同一符号を付している。第１の実施形態では発散角変換素子としてビームエキスパンダーを用いているが、本実施形態では液晶素子１５を用いている。液晶素子１５の駆動は液晶駆動回路３０によって行う。その他の構成は図１と同様である。
【００８２】
液晶素子１５の電極パターンは図９に示すように同心円上に５分割されている。中央から周辺へ段階的に光学的位相差を与えることにより、出射光の発散、収束を切り替えることができる。また、往路、復路双方の直線偏光に作用するように同一パターンで配向を直交させた素子を２枚重ねてある。
【００８３】
半導体レーザ１を出射し、コリメータレンズ４によって平行光束にされた光束は、偏光ビームスプリッタ３を透過し、液晶素子１５に入射する。液晶素子１５を透過した光束は、１／４波長板６を透過するが、その際、出射面側のフレネル反射によって一部が分離される。反射光は１／４波長板６を２回透過するため、入射時の偏光方向と直交した直線偏光となって折り返される。
【００８４】
また、１／４波長板６は光軸に対して傾けて取り付けられているため、分離された光束は往路とずれた光軸角度となる。この分離された光束は、再度液晶素子１５、偏光ビームスプリッタ３により反射され、集光レンズ１１、センサレンズ１２を介して光検出器１３上の受光面１３ａに集光される。受光面１３ａの出力から発散角信号、レーザパワーモニタ信号等が得られる。
【００８５】
一方、１／４波長板６を透過した光束は、跳ね上げミラー７で反射され、更に対物レンズ９によって光ディスク１０の情報記録面に集光される。光ディスク１０からの反射光は対物レンズ９、１／４波長板６、跳ね上げミラー７、液晶素子１５を経由して偏光ビームスプリッタ３に入射する。その入射光は、偏光ビームスプリッタ３により反射され、集光レンズ１１、センサレンズ１２を介して光検出器１３上の受光面１３ｂに集光される。受光面１３ｂの出力からＲＦ再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等が得られる。
【００８６】
本実施形態では、液晶素子１５の２枚重ねた素子間に液晶駆動回路３０から駆動電圧を印加し、その駆動電圧を調整することにより光ディスク１０の各記録層における球面収差を補正する。その場合、駆動電圧を変化させると発散角信号は図３と同様にＳ字状の変化を示す。よって、光ディスクの各記録層における球面収差を補正する場合には、まず、発散角信号がゼロとなるように液晶素子１５の駆動信号を調整するのが良い。その後、第１の実施形態と同様に球面収差の調整を行うのが良い。本実施形態において、発散角変換素子には液晶素子１５を用いている。
【００８７】
本実施形態では、光束の発散収束に液晶素子を用いることにより機構の削減による小型化、動作の安定化を実現できる。特に、光ディスクの記録層にフォーカスサーボを引き込む場合、発散角信号に基づいて液晶素子の駆動信号を調整することで、確実に記録層にサーボを引き込むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る光学式情報記録再生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１中の光検出器の受光面を示す図である。
【図３】ビームエキスパンダー５の凸レンズ位置と発散角信号、最適カバー層厚との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施形態を示すブロック図である。
【図７】図６中の光検出器の受光面を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態を示すブロック図である。
【図９】図８中の液晶素子の電極パターンを示す図である。
【図１０】従来例の情報記録再生装置を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  レーザ光源
２  回折格子
３  偏光ビームスプリッタ
４  コリメータ
５  ビームエキスパンダー
６  １／４波長板
７  跳ね上げミラー
８  対物レンズアクチュエータ
９  対物レンズ
１０  光ディスク
１１  集光レンズ
１２  センサレンズ
１３  光検出器
１４  ステッピングモータ
１５  液晶素子
１６  光検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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