(57)【要約】【課題】特別な対物レンズとの光軸合わせの専用部材を必要とすることなく、高精度にレンズシフトの影響を低減した波面補正を行う。【解決手段】本発明の情報装置は、光ビームで光ディスク７にデータを書き込むこと、および／または光ディスク７からデータを読み出すことを行なう情報装置であって、光ビームを生成する光源１と、光ビームを光ディスク７に集光する対物レンズ６と、光ビームの波面を検出する波面センサと、光ビームの光軸に対する対物レンズ６の光軸の位置ずれの量を検知するレンズシフト検出手段と、光ビームの波面を局所的に補正する補正要素５ｂが２次元アレイ状に配列され、各補正要素５ｂが互いに独立に駆動される波面補正手段（可変形ミラー５）と、波面センサの出力に基づいて光ビームの断面における各座標位置と光ビームの波面位相との対応付けを行う波面演算手段と、レンズシフト検出手段の出力に基づいて座標位置と波面位相との対応付けを変更するレンズシフト補正演算手段と、レンズシフト補正演算手段の出力に基づいて可変形ミラー５を制御する制御手段とを備えている。【選択図】図１
2005122878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームで媒体にデータを書き込むこと、および／または前記媒体からデータを読み出すことを行なう情報装置であって、
前記光ビームを生成する光源と、
前記光ビームを前記媒体に集光する対物レンズと、
前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸の位置ずれの量を検知するレンズシフト検出手段と、
前記光ビームの波面を局所的に補正する補正要素が２次元アレイ状に配列され、各補正要素が互いに独立に駆動される波面補正手段と、
前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う波面演算手段と、
前記レンズシフト検出手段の出力に基づいて前記座標位置と前記波面位相との対応付けを変更するレンズシフト補正演算手段と、
前記レンズシフト補正演算手段の出力に基づいて前記波面補正手段を制御する制御手段と、
を備えている情報装置。
【請求項２】
前記光ビームの波面を検出する波面センサを更に備え、
前記波面演算手段は、前記波面センサの出力に基づいて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う、請求項１に記載の情報装置。
【請求項３】
前記媒体の前記光ビームに対する傾きを検知する手段を更に備え、
前記波面演算手段は、前記媒体の前記光ビームに対する傾きに応じて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う、請求項１に記載の情報装置。
【請求項４】
前記媒体における球面収差を検知する手段を更に備え、
前記波面演算手段は、前記球面収差に応じて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う、請求項１に記載の情報装置。
【請求項５】
前記レンズシフト補正演算手段は、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸の位置ずれの方向に、前記光ビームの座標位置をシフトさせることによって前記座標位置と前記波面位相との対応付けを変更する請求項１に記載の情報装置。
【請求項６】
前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸の位置ずれの方向に関する前記補正要素の隣接ピッチ間隔をｐとしたとき、
前記レンズシフト補正演算手段は、前記ｐよりも小さい前記光軸のずれ量に対して前記光ビームの座標位置をシフトさせる請求項５に記載の情報装置。
【請求項７】
前記波面演算手段は、前記媒体の基材厚さの変化に伴う第１の収差モードと、前記媒体の傾きに伴う第２の収差モードとの合成により、全体収差を算出する請求項１に記載の情報装置。
【請求項８】
前記第１の収差モードが単一モード内に前記光軸中心からの距離ｒに関し６次以上の項を含む請求項７に記載の情報装置。
【請求項９】
前記第２の収差モードが単一モード内に前記光軸中心からの距離ｒに関し５次以上の項を含む請求項７に記載の情報装置。
【請求項１０】
波面補正手段の各補正要素は、前記光ビームを反射する微小反射ミラーを有しており、前記波面補正手段は可変形ミラーとして機能する請求項１に記載の情報装置。
【請求項１１】
前記波面補正手段は液晶素子を含み、前記波面補正手段の各補正要素は、前記光ビームを光学的に変調する液晶領域を有している請求項１に記載の情報装置。
【請求項１２】
基台と、
基台上に設けられた光源と、
前記基台上に移動自在に支持され、前記光源から出射された光ビームを集光して媒体に照射する対物レンズと、
前記対物レンズを前記光ビームの光軸に直交する方向に移動させることができる対物レンズアクチュエータと、
前記光ピックアップの前記基台上に設けられ、前記光ビームの波面を局所的に補正する補正要素を２次元アレイ状に配列して、これらの補正要素を独立に制御して空間的な波面補正パターンを形成する波面補正手段と、
を備え、
前記波面補正手段が形成する波面補正パターンを、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸のずれの方向にシフトさせる光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体に対して光学的に情報（データ）を記録または検出する情報装置に関しており、特に光ビームの波面を制御する波面補正手段を備えた情報装置および光ピックアップに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク装置のように光学的に情報を記録・再生する装置では、記録媒体である光ディスクの傾きや基板厚み（情報面の深さ）の変化などにより発生する収差を補償するため、光路中に液晶素子や可変形ミラーといった波面補正手段を配置することが行われる。この際、光ビームと対物レンズとの光軸ずれ（以下、「レンズシフト」と称することとする。）による収差補正性能の低下を防止することが重要になる。
【０００３】
一般に、光ディスク装置の上記対物レンズは、光ピックアップ内に取り付けられ、同じく光ピックアップ内の光源から出たレーザ光を光ディスクの情報面上に収束し、ビームスポットを形成するために用いられる。
【０００４】
光ディスク装置では、光ディスクの目的とするトラック上をレーザ光のビームスポットが正確に追従するようにトラッキング制御が行なわれる。このトラッキング制御は、光ピックアップ内の対物レンズをアクチュエータによって駆動し、光ディスク上の目的とするトラックに対するビームスポットの位置ズレを最小化するように実行される。
【０００５】
上記のトラッキング制御により、光ディスクの情報面に平行でかつトラックに垂直な方向に対物レンズが移動すると、レンズシフトが発生するため、収差を補償するための波面補正が適切に達成されなくなる。
【０００６】
レンズシフトによる影響を低減する１つの方法は、波面補正手段を対物レンズと一体に構成することである。こうすれば、対物レンズの光軸と波面補正パターンとの中心は常に一致するため、収差補正性能の低下が防止される。しかし一方で、可動部の重量増加に伴う応答特性の低下、波面補正素子への配線のためのアクチュエータ構造の複雑化、光ピックアップの薄型化への障害といった問題が生ずる。波面補正手段に高精度な補正が求められ、波面補正パターンの多分割化や複数種の収差モードへの対応等が必要になる程、これらの問題との両立が難しくなっていた。
【０００７】
こうした理由から、波面補正手段を対物レンズではなく、光ピックアップの基台側に配置し、レンズシフトの影響を低減する構成が各種提案されている。この一つの例としては、波面補正手段と対物レンズとの間に平行平板を挿入し、レンズシフトに応じてこれを傾けるものがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、これ以外にもレンズシフトに応じて光源や光検出器を移動させる構成が開示されている。
【０００８】
また、波面補正手段が、レンズシフトが無い場合に用いる第１電極群の他に、外方向へのレンズシフトに対応した第２電極群、内方向へのレンズシフトに対応した第３電極群を備え、所定量以上のレンズシフトに対してこれらの電極を使い分ける構成を備えたものもある（例えば特許文献２参照）。特許文献２では、光ディスク基板の傾き（チルト）を補正するための液晶素子の第１電極群に対して、第２および第３の電極群を組み合わせた実施例が開示されている。また、別の実施例として、球面収差を補正するための液晶素子の第１電極群に対して、第２および第３の電極群を組み合わせた実施例も開示されている。
【特許文献１】特開平１１−９６５７７号公報
【特許文献２】特開２００１−１６７４７０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、上記の従来技術には、以下のような課題がある。
【００１０】
第１に、特許文献１に記載されたようなレンズシフト補正構成においては、装置の大型化、高コスト化を招くという課題がある。レンズシフトを補正するために平行平板やこれを傾けるための駆動部といった部材が追加されており、また正確なレンズシフト補正を行うためには、これらの機構の動作を対物レンズの動きに十分精度良く追従させるための制御機構が必要となる。このように、レンズシフト補正構成の追加に伴う装置の複雑化が避けられない。
【００１１】
第２に、特許文献２に記載されたような第２、第３の電極群を用いる構成においては、得られる波面補正精度と補正可能な波面の種類の柔軟性に課題がある。第２、第３の電極群を配置した部分には第１の電極群を配置することはできないため、波面補正精度を向上させるための電極群配置とレンズシフトの影響を低減させるための電極群配置とは互いにトレードオフの関係にある。従って、十分な波面補正精度を保ったまま広い範囲のレンズシフトに対応することが難しいという課題がある。さらに、チルトを補正する場合と、球面収差を補正する場合とで、レンズシフトの影響を低減させる電極パターンをそれぞれ個別に設計しているが、装置によってはチルトによる収差と球面収差とが複合した収差、あるいはもっと広く任意の収差への対応が必要な場合がある。こうした任意の収差に対してレンズシフトの影響を精度良く低減させるための柔軟性にも課題がある。
【００１２】
第３に、特許文献２に記載されたような構成においては、微小なレンズシフトに対するきめ細かな波面補正ができないという課題がある。特許文献２では２００μm以下のレンズシフトに対しては補正を行わず、２００μm以上のレンズシフトに対しては１段階だけ補正を行う。このように、補正は行うか行わないかの２段階だけで選択され、微小なレンズシフトにきめ細かに対応することが難しい。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、特別な対物レンズとの光軸合わせの専用部材を必要とすることなく、高精度にレンズシフトの影響を低減した波面補正を行う情報装置および光ピックアップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の情報装置は、光ビームで媒体にデータを書き込むこと、および／または前記媒体からデータを読み出すことを行なう情報装置であって、前記光ビームを生成する光源と、前記光ビームを前記媒体に集光する対物レンズと、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸の位置ずれの量を検知するレンズシフト検出手段と、前記光ビームの波面を局所的に補正する補正要素が２次元アレイ状に配列され、各補正要素が互いに独立に駆動される波面補正手段と、前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う波面演算手段と、前記レンズシフト検出手段の出力に基づいて前記座標位置と前記波面位相との対応付けを変更するレンズシフト補正演算手段と、前記レンズシフト補正演算手段の出力に基づいて前記波面補正手段を制御する制御手段とを備えている。
【００１５】
好ましい実施形態において、前記光ビームの波面を検出する波面センサを更に備え、前記波面演算手段は、前記波面センサの出力に基づいて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う。
【００１６】
好ましい実施形態において、前記媒体の前記光ビームに対する傾きを検知する手段を更に備え、前記波面演算手段は、前記媒体の前記光ビームに対する傾きに応じて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う。
【００１７】
好ましい実施形態において、前記媒体における球面収差を検知する手段を更に備え、前記波面演算手段は、前記球面収差に応じて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う。
【００１８】
好ましい実施形態において、前記レンズシフト補正演算手段は、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸の位置ずれの方向に、前記光ビームの座標位置をシフトさせることによって前記座標位置と前記波面位相との対応付けを変更する。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸の位置ずれの方向に関する前記補正要素の隣接ピッチ間隔をｐとしたとき、前記レンズシフト補正演算手段は、前記ｐよりも小さい前記光軸のずれ量に対して前記光ビームの座標位置をシフトさせる。
【００２０】
好ましい実施形態において、前記波面演算手段は、前記媒体の基材厚さの変化に伴う第１の収差モードと、前記媒体の傾きに伴う第２の収差モードとの合成により、全体収差を算出する。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記第１の収差モードが単一モード内に前記光軸中心からの距離ｒに関し６次以上の項を含む。
【００２２】
好ましい実施形態において、前記第２の収差モードが単一モード内に前記光軸中心からの距離ｒに関し５次以上の項を含む。
【００２３】
好ましい実施形態において、波面補正手段の各補正要素は、前記光ビームを反射する微小反射ミラーを有しており、前記波面補正手段は可変形ミラーとして機能する。
【００２４】
好ましい実施形態において、前記波面補正手段は液晶素子を含み、前記波面補正手段の各補正要素は、前記光ビームを光学的に変調する液晶領域を有している。
【００２５】
本発明の光ピックアップは、基台と、基台上に設けられた光源と、前記基台上に移動自在に支持され、前記光源から出射された光ビームを集光して媒体に照射する対物レンズと、前記対物レンズを前記光ビームの光軸に直交する方向に移動させることができる対物レンズアクチュエータと、前記光ピックアップの前記基台上に設けられ、前記光ビームの波面を局所的に補正する補正要素を２次元アレイ状に配列して、これらの補正要素を独立に制御して空間的な波面補正パターンを形成する波面補正手段とを備え、前記波面補正手段が形成する波面補正パターンを、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸のずれの方向にシフトさせる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、波面演算手段が光ビームの座標位置と波面位相との対応付けを行い、レンズシフト補正演算手段がレンズシフト量に応じて座標位置と波面位相との対応付けを変更する。この出力に基づいて波面補正制御手段が波面補正手段を制御するため、レンズシフト補正のための専用部材を必要とせず、補正精度が高い波面補正動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施形態１）
以下、図１〜図７を参照しながら本発明による情報装置の第１の実施形態を説明する。本実施形態における情報装置は、光ディスク装置である。
【００２８】
まず、図１を参照する。図１は、本実施形態における光ディスク装置の概略構成図である。この光ディスク装置は、光ビームで媒体（光ディスク）にデータを書き込むこと、および／また光ディスクからデータを読み出すことを行なう情報装置である。
【００２９】
ＧａＮレーザ等の光源１から出射された光ビームは、コリメータレンズ２により無限系の光ビームに変換され、偏光ビームスプリッタ３に入射する。この光ビームのうちＰ偏光成分だけが偏光ビームスプリッタ３を透過し、残りのＳ偏光成分は反射されて図示しない前光モニターに入射する。透過したＰ偏光成分は１／４波長板４によって円偏光に変換される。
【００３０】
本実施形態における可変形ミラー５は、基板５ａ上に変位可能な微小ミラー５ｂを多数設けたミラーである。このような可変形ミラー５は、例えば本出願人による国際公開ＷＯ０３／０６１４８８号パンフレット（国際出願日：２００２年１月２９日）や国際公開ＷＯ０３／０６５１０３号パンフレット（国際出願日：２００２年１１月２６日）に開示されている構成を有している。国際公開ＷＯ０３／０６１４８８号パンフレットに係る出願は、２００３年７月２９日に米国の国内段階に移行し（出願番号１０／４７０,６８５）、国際公開ＷＯ０３／０６５１０３号パンフレットに係る出願は２００４年７月２３日に米国の国内段階に移行している。
【００３１】
各微小ミラー５ｂは、２次元アレイ状に配列されており、多数の微小ミラー５ｂによって反射面を形成している。各微小ミラー５ｂは、その裏面に接続された駆動部５ｃによって駆動される。個々の微小ミラー５ｂの基板５ａからの垂直方向変位および／または基板５ａに対する傾斜が独立して制御される。本実施形態の可変形ミラー５に求められる機能として重要な点は、各微小ミラー５ｂが基板５ａに対して傾斜するだけではなく、基板５ａに対して傾斜した状態または平行な状態で基板５ａから全体として変位できることにある。傾斜に加えて、このような変位が可能であるため、波面の位相を高い精度で補正することが可能になる。
【００３２】
微小ミラー５ｂの変位によって光ビームの波面を局所的に変化させることができるため、個々の微小ミラー５ｂおよび駆動部５ｃは、波面補正を行うための最小単位である補正要素として機能する。可変形ミラー５に対する光の入射角、出射角は、例えば、それぞれ４５度に設定され得る。可変形ミラー５の構造の詳細については後述する。
【００３３】
可変形ミラー５によって位相を変調された光ビームは、対物レンズ６によって光ディスク７の記録層上に集光される。対物レンズ６は、対物レンズアクチュエータ８により光ビームの光軸方向Ａおよび光軸に直交する方向Ｂの２方向に平行移動可能に構成されており、所望の記録層への合焦と、所望の記録トラックへの追従が出来るようになっている。光軸に直交する方向Ｂは、光ディスク７の半径方向であり、図面に直交する方向である。
【００３４】
光ディスク７は、所定の間隔で配置された複数の記録層と、記録層を覆って保護する光透過可能な基材部からなる光記録媒体である。トラッキング方式はサンプルサーボ方式で、各層のサーボエリアに千鳥状のプリピットが形成されている。光ディスク７の記録層で反射された光ビームは、再度可変形ミラー５と１／４波長板４とを通過する。この光ビームは大半がＳ偏光成分であるため、偏光ビームスプリッタ３によって反射され、ホログラム９、レンズ１０、光検出器１１によって構成される波面センサにより波面を検出される。この波面センサはモーダル型で、これは例えば次の文献に開示されたような公知技術を用いて構成することができる。
【００３５】
M．A．A．Neil, M．J．Booth, and T．Wilson, "New modal wave-front sensor: a theoretical analysis," J． Opt． Soc． Am． A / Vol． １７, No．６, pp．１０９８-１１０７ (２０００)
ホログラム９はｎ個（ｎは２以上の整数）の直交する収差モードＭｉ（ｉ＝１〜ｎ）について、それぞれ異なる方向に±１次光を生成する。各モードＭｉに対応するこれらの±１次光には、予め定められたバイアス係数をＢｉとして、＋１次光には＋ＢｉＭｉ、−１次光には−ＢｉＭｉのバイアス収差が付与される。ホログラム９は断面が正弦波に近い多段のバイナリーホログラムあるいは断面が二等辺三角形のブレーズ形状ホログラムであり、±１次光以外の高次光の比率を低減して回折効率を高めるように設けられている。また、回折溝の深さが適当な値に設定されており、０次光が所定の割合で透過するように設けられている。
【００３６】
レンズ１０は、ホログラム９によって偏向されたｎ対の光ビームを光検出器１１上に集光する。レンズ１０の焦点距離をｆとすると、ホログラム９と光検出器１１とはそれぞれレンズ１０の主平面より距離ｆの位置に配置され、レンズ１０はフーリエ変換レンズとして作用する。
【００３７】
光検出器１１は各ｎ対について±１次光の強度信号の差動出力Ｓｉを生成する。収差モードＭｉに対応した差動出力Ｓｉは収差モードＭｉの大きさＡｉに対応する信号となる。収差モードＭｉに対する感度Ｓｉ／Ａｉはバイアス係数Ｂｉ等の設計パラメータにより予め決定されている。
【００３８】
直交する収差モードの基底関数としてはZernike多項式による基底関数Ｚｉを用いてもよいが、光ディスク７の基材厚変化と傾きによる収差をより直接的に表す基底関数として（数１）〜（数３）に示すＭ１〜Ｍ３を選択する。対物レンズ６のデフォーカスによる収差Ｍ４は（数４）に示すように通常のZernike多項式のデフォーカスに関する基底関数Ｚ２を適用する。
【００３９】
（数１）
Ｍ１＝１．７８−８．７５ｒ2＋４．５０ｒ4＋２．４９ｒ6＋１．２７ｒ8＋０．６７ｒ10＋０．３７ｒ12
（数２）
Ｍ２＝（４．４７ｒ−４．６０ｒ3−１．７８ｒ5−０．７５ｒ7−０．３４ｒ9）cosθ
（数３）
Ｍ３＝（４．４７ｒ−４．６０ｒ3−１．７８ｒ5−０．７５ｒ7−０．３４ｒ9）sinθ
（数４）
Ｍ４＝Ｚ２＝√３（２ｒ2−１）
【００４０】
Ｍ１は光ディスク７の基材厚変化に伴う球面収差モード、Ｍ２は光ディスク７のラジアル方向の傾きに伴う収差モード、Ｍ３は光ディスク７のタンジェンシャル方向の傾きに伴う収差モードであり、どれも互いにほぼ直交し、ノルムもほぼ１である。なお、（ｒ，θ）はホログラム９面上の極座標位置であり、ｒは０≦ｒ≦１に規格化された半径である。
【００４１】
１次の球面収差に関するZernike多項式の基底関数Ｚ１１は（数５）に示すように半径ｒの４次の項まで、１次のコマ収差に関するZernike多項式の基底関数Ｚ７、Ｚ８は（数６）、（数７）に示すように半径ｒの３次の項までを含んでいる。これに対し、収差モードＭ１はこの１つのモード内に半径ｒの６次以上の項を含み、収差モードＭ２、Ｍ３は半径ｒの５次以上の項を含んでいる。
【００４２】
（数５）
Ｚ１１＝√５（６ｒ4 −６ｒ2 ＋１）
（数６）
Ｚ７＝２√２（３ｒ3 −２ｒ）cosθ
（数７）
Ｚ８＝２√２（３ｒ3 −２ｒ）sinθ
【００４３】
Zernike多項式も任意に高次の基底関数を考えることができ、上記の収差モードＭｉが高次の項までを含むZernike多項式の基底関数Ｚｊの組み合わせＭｉ＝ΣｋｊＺｊで近似できることは自明であるが、それでもこうした基底変換は実用上の効果がある。すなわち、収差の発生の主要因が光ディスク７の基材厚変化と傾きというように予め特定できる場合には、その性質を利用することにより検出する収差モードの数を大幅に減らしつつ高次の収差モードを補正することができる。（数１）〜（数３）から見て取れるように、光ディスク７の基材厚変化と傾きに伴う収差は半径ｒに関する高次の項の収束性が比較的低い。このため、Zernike多項式の基底関数Ｚｉを収差モードに選んだ場合には、低次モードから高次モードまで相当多くの光検出器の対が必要になるか、あるいは低次モードだけを補正対象にした場合には高次モードの残留誤差が大きくなる。これに対し、光ディスク７の基材厚変化と傾きによる収差モードＭ１〜Ｍ３を選んだ場合には、高次の項までの収差検出を各々１つのモード数で行うことができ、１つの検出器当たりの光量も多く、Ｓ／Ｎ比も良い。
【００４４】
光検出器１１からはこの収差モードＭ１〜Ｍ４の大きさを示す信号Ｓ１〜Ｓ４が出力される。また、ホログラム９の０次光の集光スポットからは光ディスク７のプリピットおよび記録マークによって変調された信号Ｓ５が出力される。光検出器１１の詳細は後述する。なお、（数１）〜（数３）の係数は光ディスク７の標準基材厚８５μm、ＮＡ０．８５、ディスク基材の屈折率１．６２等の条件下で求められたものであり、これらの数値自身はこうした条件によって異なる。
【００４５】
光源１、コリメータレンズ２、偏光ビームスプリッタ３、１／４波長板４、可変形ミラー５、対物レンズアクチュエータ８、ホログラム９、レンズ１０、光検出器１１は図示しない光ピックアップ基台上に固定されており、対物レンズ６はこの光ピックアップ基台上に４本ワイヤ構成などの支持構成によって移動自在に支持されている。
【００４６】
制御回路１２は、波面演算部１３，レンズシフト補正演算部１４、全体制御部１５、波面補正制御部１６とを備える。
【００４７】
波面演算部１３は、光検出器１１の出力信号Ｓ１〜Ｓ３を用いて、光ディスク７の基材厚変化と傾きに伴う波面収差を補正するための位相関数ψ（ｘ，ｙ）を算出する。ここでｘ、ｙは可変形ミラー５のミラー位置に対応した座標である。この手順としては、最初に信号Ｓ１〜Ｓ３から基底関数Ｍ１〜Ｍ３の係数Ａ１〜Ａ３が求められ、（数１）〜（数３）および（数８）によってホログラム９面上の極座標表示の位相関数ψ（ｒ，θ）が求められる。
【００４８】
（数８）
ψ（ｒ，θ）＝ΣＡｉＭｉ
【００４９】
次に、波面演算部１３はホログラム９面上の極座標で与えられた位相関数ψ（ｒ，θ）を可変ミラー５面上の直交座標表示ψ（ｘ，ｙ）に変換する。この結果はレンズシフト補正演算部１４に出力される。
【００５０】
レンズシフト補正演算部１４は、全体制御部１５から対物レンズ６のレンズシフト量ｘ０を入力し、これに基づき波面演算部１３から入力した位相関数ψ（ｘ，ｙ）をψ（ｘ−ｘ０，ｙ）に変換する。このψ（ｘ−ｘ０，ｙ）が、波面補正制御部１６が可変形ミラー５を制御する際の目標波面となる。
【００５１】
全体制御部１５は、光検出器１１から入力したＳ４，Ｓ５を基に、対物レンズアクチュエータ８へのフォーカス制御信号Ｆｏ、トラッキング制御信号Ｔｒを作成する。また、このトラッキング制御信号Ｔｒに低域通過フィルタを通過させることにより、対物レンズ６のレンズシフト量ｘ０を算出している。レンズシフト量ｘ０を求める方法は、これに限定されず、例えば、光ピックアップの基台に対する対物レンズ６の変位を変位センサで検出してもよい。
【００５２】
波面補正制御部１６は、レンズシフト補正演算部１４からの出力ψ（ｘ−ｘ０，ｙ）に基づいて可変形ミラー５の各微小ミラー５ｂの変位および傾きを制御する。波面補正制御部１６の動作については後述するが、制御が収束したときには、可変形ミラー５の全体の反射面形状は目標波面を十分な精度で近似したものとなる。この位相関数ψ（ｘ−ｘ０，ｙ）は、対物レンズ６のレンズシフト量ｘ０に応じてその波面形状を保ったままｘ０だけ位置をずらしたものであるため、常に対物レンズ６の位置に追従するように、可変形ミラー５上の波面補正パターンが動くことになる。
【００５３】
図９は、対物レンズ６のシフトに応じて、波面補正パターンがシフトする様子を模式的に示している。破線で示す部分はレンズシフト前、実線で示す部分がレンズシフト後の状態を表している。図９においては、右方向がｘ方向である。図９からわかるように、対物レンズ６がｘ方向にｘ０だけ変位したとき、各微笑ミラー５ｂの変位および傾きが変化し、全体として反射面がｘ方向にｘ０だけシフトしている。可変形ミラー５を照射する光ビームの直径は例えば数ｍｍ程度の大きさにあるが、レンズシフト量ｘ０の大きさは例えば０〜２００μｍ程度の範囲にある。波面補正パターンの全体の大きさに比べて、レンズシフト量ｘ０は充分に小さい。
【００５４】
なお、レンズシフト量ｘ０が微小ミラー５ｂの配列ピッチより小さいときでも、上記の波面補正パターンを適切にシフトさせる必要がある。あとで図７を参照しながら詳しく説明するように、本実施形態で用いる可変形ミラー５によれば、微小なレンズシフト量ｘ０にも適切に対応することができる。
【００５５】
次に図２を参照する。図２は、本実施形態の可変形ミラー５の分解斜視図である。図２では、１つの補正要素を拡大して記載しているが、現実には、多数の補正要素が基板５ａ上に配列されており、二次元的なアレイを形成している。
【００５６】
駆動部５ｃの固定部側には、基板５ａ上に設けられた絶縁層２１と、その絶縁層２１上に設けられたベース２２および３対の固定電極２３〜２５が備えられている。ベース２２および固定電極２３〜２５は、アルミニウム（Al）または多結晶シリコン等の導電膜をパターニングすることによって形成されている。固定電極２３〜２５はそれぞれ２つの固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂに分割されている。固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂは、絶縁層２１に形成されたビア（不図示）によって基板５ａに形成された駆動回路に接続されている。駆動回路は、０〜５Ｖの範囲内で各々独立した電圧を固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂに与えることができる。この６つの固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂに印加する電圧は例えば１６bit程度の多段階の値として設定され得る。一方、ベース２２は接地電位に設定されている。
【００５７】
駆動部５ｃの可動部側としては、３つのヨーク２７〜２９がそれぞれ１対のヒンジ２６によって取り付けられ、さらにこれらのヨーク２７〜２９を微小ミラー５ｂに連結するための中間連結部材３０が設けられている。本実施形態におけるヒンジ２６は、ベース２２と一体に接合している。
【００５８】
ヨーク２７〜２９は、対応する固定電極２３〜２５に対向し、それぞれが可動電極として機能する。ヨーク２７〜２９は、アルミニウム（Al）もしくは多結晶シリコン等の導電性部材をパターニングすることによって形成され、ベース２２と導通して接地電位に設定されている。ヨーク２７〜２９は、それぞれ固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂに対向する位置に第１の部分２７a〜２９ａおよび第２の部分２７ｂ〜２９ｂを有している。ヨーク２７〜２９は互いに同一の形状をしており、特に断らない限り、１つのヨークについての説明内容は他のヨークについても適用される。
【００５９】
ヨーク２８は回動軸Ａ１を中心に回動自在に支持され、ヨーク２７、２９は回動軸Ａ２を中心に回動自在に支持される。回動軸Ａ１（もしくはＡ２）と直交する方向をｘとし、ｘ方向に隣接する駆動部のピッチ間隔をｐとすると、回動軸Ａ１と回動軸Ａ２とは互いにｘ方向に半ピッチ分（＝ｐ／２）だけずれた位置に設けられる。このように、ｙ方向に隣接するヨーク同士は回動軸が互いにｘ方向に半ピッチ分ずらされて、市松模様状に配列される。ヨーク２７を支持するヒンジ２６は、ヨーク２８と隣接する駆動部２８’との間の隙間に沿在するように配設される。このように構成することにより、隣接するヨークとぶつかることなく、ヒンジ２６のｙ方向の長さを伸ばすことができる。このため、ヨークの回動に関わるヒンジ２６のバネ定数を下げることができ、しかも回動力に直接関わるヨークの面積低下を最小限に抑えることができる。本実施形態のようにヒンジ２６とヨーク２７〜２９とが同一プロセスで形成されで材質や厚みが同一となる場合でも、こうした構成によりヨーク２７〜２９の剛性確保とヒンジ２６の柔軟性確保を両立することができる。
【００６０】
固定電極片２３ａに駆動電圧を与えた場合、ヨーク２７の第１の部分２７ａが固定電極片２３ａ側に吸引される。これに対し、固定電極片２３ｂに駆動電圧を与えた場合は、第２の部分２７ｂが固定電極片２３ｂ側に吸引される。このようにして、回動軸Ａを中心にしてCW（時計回り）方向、CCW（反時計回り）方向の何れに対しても、選択的に回動力を付与できる。
【００６１】
第１の部分２７ａの遊端近傍の駆動点２７ｃ（斜線で表示）において、ヨーク２７は中間連結部材３０の突起３０ａと結合する。また駆動点２７ｃの近傍にはヨーク２７を貫通する溝穴２７ｄを設ける。この溝穴２７ｄは同時に次の２つの効果を奏する。１つめの効果は、ヨーク２７〜２９がそれぞれ個別に変位した際に発生するねじり応力を緩和し、ヨーク間の変位量のクロストークを防止する効果である。２つめの効果は、駆動点２７ｃの上方向（ｚ方向に正）と下（ｚ方向に負）方向の変位量のバランスをとる効果である。溝穴２７ｄを設けたために、第１の部分２７ａの面積は第２の部分２７ｂの面積よりも小さく、回動軸Ａ２周りに発生する回動トルクはＣＣＷ方向がＣＷ方向よりも小さい。従って、回動軸Ａ２周りの回動に伴う駆動点２７ｃの変位を考えた場合、上方向への変位の方が下方向への変位よりも大きくなる。一方、ヨーク２７と固定電極２３との間に働く静電吸引力は、ヒンジ２６に単純な回動変形だけではなく、下方向への撓み変形を与える。これは、固定電極片２３ａと２３ｂのいずれを駆動した場合も駆動点２７ｃに下方向の変位を与える。駆動点２７ｃの変位はこれらの回動に伴う変位と撓みに伴う変位との和になるため、上方向と下方向との変位の差が互いに相殺されて両方向への変位量のバランスが改善する。しかも回動変位も撓み変位も静電吸引力に一次比例するため、ヒンジ２６のねじり剛性と撓み剛性の大きさに応じて溝穴２７ｄの面積を適宜設定すれば、広い変位範囲にわたって変位量のバランス改善効果が発揮される。なお、本実施例では溝穴２７ｄを設けることでこの２つめの効果を実現したが、同じ効果は駆動点２７ｃを吸引する方向への回動トルクを小さくすれば、任意の構成で達成できる。これには、例えば、第１の部分２７ａの面積を第２の部分２７ｂよりも小さくする、もしくは固定電極片２３ａの面積を固定電極片２３ｂよりも小さくする等の構成が含まれる。こうした構成によって、固定電極片２３ａ、２３ｂに印加した電圧に応じて、駆動点２７ｃの変位量を上方向、下方向とも対称性よく制御することが可能になる。
【００６２】
中間連結部材３０は、３点の突起３０ａ〜３０ｃを備え、突起３０ａはヨーク２７の駆動点２７ｃと連結し、突起３０ｂはヨーク２８の駆動点２８ｃと連結し、突起３０ｃはヨーク２９の駆動点２９ｃと連結している。このため、ヨーク２７〜２９を個別に回動駆動させると、突起３０ａ〜３０ｃの変位を独立に制御できることになり、これによって中間連結部材３０の姿勢が定まる。突起３０ａ〜３０ｃ近傍には中間連結部材３０を貫通する溝穴３２ａ〜３２ｃを設ける。この溝穴３２ａ〜３２ｃは、ヨーク２７〜２９の溝穴２７ｄ〜２９ｄと同様、ヨーク２７〜２９がそれぞれ個別に変位した際に発生するねじり応力を緩和し、ヨーク間の変位量のクロストークを防止する。
【００６３】
微小ミラー５ｂは、基板５ａとは別のＳＯＩ基板から形成され、突起３３によって中間連結部材３０の斜線部３１とＡｕ接合されている。微小ミラー５ｂと中間連結部材３０とは一体に結合しているため、微小ミラー５ｂの姿勢は中間連結部材３０の姿勢によって決定される。ｘ方向に隣接する微小ミラー５ｂのピッチ間隔はｐ、ｘ方向のミラー長さはＬである。
【００６４】
こうした構成により、固定電極片２３ａ、２３ｂ〜２５ａ、２５ｂを適宜選択して駆動電圧を独立に設定すれば、微小ミラー５ｂを、ｚ方向の変位、ｘ軸周りの傾き、ｙ軸周りの傾きについて正負双方向に駆動できる。
【００６５】
次に、図３および図４を用いて、可変形ミラー５の波面の折れ線近似精度を向上させるための駆動点２７ｃ〜２９ｃの座標位置について説明を行う。図３は、可変形ミラー５の駆動点と波面近似精度との関係を示す説明図である。ここでは説明を簡単にするために、まず１次元のグラフで説明する。
【００６６】
最初に、図３（ａ）を用いて一般的な波面の折れ線近似方法を説明する。
【００６７】
図３（ａ）において、横軸は可変形ミラー５のｘ方向の座標位置であり、縦軸は波面の位相である。可変形ミラー５で補正目標となる位相関数ψが２点鎖線で示されている。位相関数ψは既に説明したように座標位置ｘの関数形で与えられている。可変形ミラー５の各微小ミラー５ｂは、基板５ａに対する変位と傾きとが制御可能であるから、この位相関数ψを折れ線近似で再現することになる。微小ミラー５ｂの隣接ピッチ間隔はｐであるから、間隔ｐ毎に座標点ｘj（ｊは整数）をとり、隣接する２つの座標点ｘj、ｘj+１に対する位相関数ψの値ψ（ｘj）、ψ（ｘj+１）を結ぶように微小ミラー５ｂの変位と傾きを求めることができる。この近似折れ線ψ’を実線で示す。この方法は演算量が少なく高速な計算処理が可能であるが、波面誤差が大きい。
【００６８】
別の折れ線近似方法として、区間［ｘj、ｘj+１］毎に、位相関数ψからの誤差を最小にする変位と傾きとを最小自乗法で求めることが可能である。この方法によれば、波面誤差を小さくできるが、演算量が多くなる。
【００６９】
そこで、図３（ｂ）を用いて、少ない演算量で精度を向上させた波面の折れ線近似方法を説明する。ここでは、区間［ｘj、ｘj+１］内に２点の座標点ｘj,a、ｘj,bをとる。座標点ｘj,a、ｘj,bはミラー中心に関して対称の位置にあり、互いにｄだけ離れた距離にある。この距離ｄの値を適切な値に設定し、ミラー面を座標（ｘj,a ， ψ（ｘj,a））と（ｘj,b ， ψ（ｘj,b））との２点を通る線分として規定することを考える。
【００７０】
図３（ｃ）は区間［ｘj、ｘj+１］における位相関数ψの曲率半径Ｒと波面誤差を極小にする距離ｄの値との関係をプロットしている。ミラーの大きさをＬとして、無次元化した曲率半径Ｒ／Ｌを横軸にとり、波面誤差を極小にする無次元化した距離ｄ／Ｌを縦軸にとっている。波面誤差は長さＬのミラー内における誤差の自乗の定積分値∫（ψ−ψ’）2ｄｘの平方根として定義される。位相関数ψの曲率半径Ｒは任意の値をとり得るが、図３（ｃ）から、波面誤差を極小にする無次元距離ｄ／Ｌは、ほとんど無次元曲率半径Ｒ／Ｌに依存せず、約０．５８と一定の値をとることがわかる。従って、距離ｄ＝０．５８Ｌと設定した座標点ｘj,a、ｘj,bを可変形ミラー５の駆動点の座標位置と一致させ、各駆動点の変位目標値をψ（ｘj,a）、ψ（ｘj,b）とすれば、最小自乗法を用いた方法と同程度に波面誤差を極小化することができ、さらに駆動点の変位目標値を位相関数ψから直接計算できるために、極めて演算量を低減できる。
【００７１】
上記の事項を２次元モデルに拡張した場合について、図４を参照しながら説明する。図４は、可変形ミラー５の駆動点と波面近似精度との関係を２次元的に示す説明図である。
【００７２】
図４（ａ）は、可変形ミラー５の平面図であり、微小ミラー５ｂと駆動点２７ｃ〜２９ｃが記載されている。駆動点２７ｃ〜２９ｃは、実質的に微小ミラー５ｂの中心点Ｏを中心とする直径ｄの円周上に位置する。
【００７３】
図４（ｂ）は微小ミラー５ｂ内における位相関数ψの曲率半径Ｒと波面誤差を極小にする距離ｄの値との関係をプロットしている。微小ミラー５ｂは１辺の長さがＬの正方形状とし、この無次元化した曲率半径Ｒ／Ｌを横軸にとり、波面誤差を極小にする無次元化した直径ｄ／Ｌを縦軸にとっている。波面誤差はＬ×Ｌのミラー面内における誤差の自乗の定積分値∫∫（ψ−ψ’）2ｄｘｄｙの平方根として定義される。
【００７４】
位相関数ψを球面とした場合の結果を実線で示す。波面誤差を極小にする無次元距離ｄ／Ｌは、ほとんど無次元曲率半径Ｒ／Ｌに依存せず、約０．８２と一定の値をとることがわかる。また、先程の１次元モデルでの結果を点線で併記している。これは、位相関数ψがｘ方向にのみ曲率を持ちｙ方向に曲率を持たない円筒面の場合に相当するが、既に説明したように無次元直径ｄ／Ｌは約０．５８である。位相関数ψが球面の場合を扁平率０、位相関数ψが円筒面の場合を扁平率１とすれば、一般的な波面はこの中間の扁平率を持つ。従って、図の斜線部で示したように、無次元直径ｄ／Ｌの範囲を０．５８以上０．８２以下とすれば良いことが判る。
【００７５】
このように、駆動点２７ｃ〜２９ｃを、微小ミラー５ｂの中心点Ｏを中心とする直径ｄ＝０．５８Ｌの第１の円と直径ｄ＝０．８２Ｌの第２の円との間の領域内に配置することで、波面誤差の近似精度を高めることができる。駆動点２７ｃ〜２９ｃの変位目標値は位相関数ψの関数に各駆動点の座標位置（ｘ，ｙ）を入力して直接計算しているために、演算量は極めて少ない。さらに、図４（ａ）に記載したように本実施形態では、駆動点の座標位置を並進ベクトル（ｐ／２ ， p／４）、（ｐ／２ ， −p／４）の単純な格子形状に設けている。このため、全ての微小ミラー５ｂに対する座標点の設定も単純なインクリメント計算だけで実施することができる。
【００７６】
次に、図５、図６を用いて光検出器１１の詳細を説明する。図５は本実施形態の光検出器１１における受光部の平面図である。光検出器１１はＰＩＮフォトダイオードアレイである。
【００７７】
図５（ａ）に示すように、光検出器１１は収差検出用の差動信号Ｓ１〜Ｓ４に対応する受光領域４１ａ、４１ｂ〜４４ａ、４４ｂと、ディスク情報検出用の信号Ｓ５に対応する受光領域４５とを備える。
【００７８】
受光領域４１ａ、４１ｂは、ディスク基材厚変化に伴う球面収差モードＭ１を検出するための＋１次光、−１次光をそれぞれ受光する。受光領域４２ａ、４２ｂは、ディスクのラジアル方向の傾きに伴う球面収差モードＭ２を検出するための＋１次光、−１次光をそれぞれ受光する。領域４３ａ、４３ｂは、ディスクのタンジェンシャル方向の傾きに伴う球面収差モードＭ３を検出するための＋１次光、−１次光をそれぞれ受光する。受光領域４４ａ、４４ｂは、対物レンズ６のデフォーカスに伴う球面収差モードＭ４を検出するための＋１次光、−１次光をそれぞれ受光する。
【００７９】
受光領域４１ａの拡大図を図５（ｂ）に示す。他の受光領域の構造も基本的に同一である。受光領域４１ａは６×６個の独立な受光素子４１ａ（１，１）〜４１ａ（６，６）からなる。各受光素子４１ａ（１，１）〜４１ａ（６，６）への配線はＩＴＯ等の透明電極もしくは下層の配線層とのビア配線などにより行われ、配線が受光素子間のギャップ内を走らないように設けられている。これにより受光素子の有効受光面積を高めている。
【００８０】
斜線部は無収差時の光スポットＡ０の大きさを表しており、この光スポットＡ０のエアリディスク半径をｒ０とする。受光素子の大きさＬｅは、このエアリディスク半径ｒ０よりも小さい値に設けられている。受光領域４１ａの光量の検出に当たっては、これらの受光素子４１ａ（１，１）〜４１ａ（６，６）のうち、光スポットＡ０の中心部に位置するものだけが用いられる。図に示した状態においては、４１ａ（３，３）、４１ａ（３，４）、４１ａ（４，３）、４１ａ（４，４）の４つの受光素子からの出力信号が有効に検出される。例えば温度変化等に伴い、光スポットＡ０の中心位置がずれた場合には、そのずれた中心位置近傍の４つの受光素子が新たに使用される。このように、複数の微小な受光素子の中から有効に動作させる受光素子を選択して、光スポットＡ０の中心位置近傍の光強度のみを検出可能なように設けている。この検出構成について図６を用いて説明する。
【００８１】
図６は、本実施形態の光検出器１１における検出回路の概略構成図である。ここでは領域４１ａ、４１ｂを例にとって説明するが、他の受光領域に関してもほぼ同様である。切替え部４５ａは、受光領域４１ａ内の受光素子４１ａ（１，１）〜４１ａ（６，６）端子に接続された３６個のスイッチ４５ａ１〜４５ａ３６と、接地端子４６ａに接続されたスイッチ４５ａ３７とを備え、任意の端子を選んで差動増幅器４７の＋側入力と接続する。切替え部４５ｂは、受光領域４１ｂ内の受光素子４１ｂ（１，１）〜４１ｂ（６，６）端子に接続された３６個のスイッチ４５ｂ１〜４５ｂ３６と、接地端子４６ｂに接続されたスイッチ４５ｂ３７とを備え、任意の端子を選んで差動増幅器４７の−側入力と接続する。
【００８２】
差動増幅器４７によって増幅された出力はＡＤ変換器４８でデジタルデータ化され、制御回路１２に出力される。
【００８３】
装置の起動時や、図示しない温度センサによって装置の所定値以上の温度変化が検知された時などに、制御回路１２は光スポットの位置ずれを補正するために受光素子の選択動作を行う。この時、光源１はＯＮされ、光検出器１１は光ディスク７からの反射光を受光する状態にある。
【００８４】
最初に受光領域４１ａ側の受光素子の選択について説明する。まず、切替え部４５ｂはスイッチ４５ｂ３７のみをＯＮし、差動増幅器４７の−側入力を接地端子４６ｂに接続する。この状態で、切替え部４５ａはスイッチ４５ａ１〜４５ａ３６を１つずつ順番に切替えながらＯＮしていく。すると、受光素子４１ａ（１，１）〜４１ａ（６，６）の各々の出力が差動増幅器４７で増幅されＡＤ変換器４８でデジタル化される。それぞれの受光素子の出力データは制御回路１２のメモリに保持される。これらの出力データは、受光領域内４１ａ内の光量分布を表している。制御回路１２は各出力データを比較し、最も大きい光量が得られる部分を光スポット中心と判断して、その光スポット中心周辺の４つの受光素子を選択対象として決定する。
【００８５】
受光領域４１ｂ側の受光素子の選択も全く同様に行われる。すなわち、切替え部４５ａはスイッチ４５ａ３７のみをＯＮし、差動増幅器４７の＋側入力を接地端子４６ｂに接続する。この状態で、切替え部４５ｂはスイッチ４５ｂ１〜４５ｂ３６を１つずつ順番に切替えながらＯＮしていく。すると、受光素子４１ｂ（１，１）〜４１ｂ（６，６）の各々の出力が差動増幅器４７で増幅されＡＤ変換器４８でデジタル化される。それぞれの受光素子の出力データは制御回路１２のメモリに保持される。これらの出力データは、受光領域内４１ｂ内の光量分布を表している。制御回路１２は各出力データを比較し、最も大きい光量が得られる部分を光スポット中心と判断して、その光スポット中心周辺の４つの受光素子を選択対象として決定する。
【００８６】
このようにして受光素子の選択が完了すると、制御回路１２は収差検出信号Ｓ１を作成するための接続を切替え部４５ａ、４５ｂに指示する。切替え部４５ａは選択した４つの受光素子の端子に接続したスイッチをＯＮし、差動増幅器４７の＋側入力と接続する。同様に、切替え部４５ｂは選択した４つの受光素子の端子に接続したスイッチをＯＮし、差動増幅器４７の−側入力と接続する。
【００８７】
すると、差動増幅器４７からは受光領域４１ａ、４１ｂの各々から選択された受光素子の差動増幅出力が得られる。これをＡＤ変換器４８でデジタル化したデータとして収差検出信号Ｓ１が得られる。
【００８８】
光スポット位置の再補正が制御回路１２から要求されない限り、切替え部４５ａ、４５ｂはこの接続を常に保持し、情報装置の記録および再生動作中は常時有効な収差検出信号Ｓ１が出力される。このため応答性が高い収差検出が可能である。
【００８９】
また、光スポットの位置ずれに対応可能であるために、光検出器１１の組立調整精度が大幅に緩和されると共に、温度特性などの情報装置の状態変化に伴う光スポットの位置ずれにも強く、装置の信頼性を向上させることができる。
【００９０】
さらに、切替え部４５を受光素子と差動増幅器４７との間に設けているので、差動増幅器４７やＡＤ変換器４８は受光素子数に対して大幅に削減できる。このため、回路構成が極めて簡潔になり、回路コストの低減と省電力化を実現することができる。
【００９１】
信号Ｓ２〜Ｓ４も上記説明したものと同様の構成で作成される。信号Ｓ５は差動信号ではない点が異なるだけで、やはり同様の構成で作成される。信号Ｓ５もこのような微小な有効受光領域のみを用いる共焦点光学構成としたために、多層ディスクにおける他層からの迷光の影響を低減させることができる。
【００９２】
なお、ここでは有効に動作させる受光素子は数が４つで正方形状の配置に固定した場合について説明したが、これは収差モード毎に数や配置形状を変えてもよく、あるいは時系列的に変化させても良い。特に、最初は有効に動作させる受光素子数を多くして、光スポット位置が多少ずれていても収差の粗調整が行えるように設定し、こうした収差の粗調整と光スポット位置の検出が完了した後に有効に動作させる受光素子数を少なくして、精密な調整を行えるようにしてもよい。これは、過渡的に発生する大きな収差が光スポット位置の検出精度を低減させるような場合に、収差と光スポット位置の双方を速く目標精度まで収束させ、動作信頼性を高める上で効果がある。
【００９３】
また装置の組立誤差による光スポットの中心位置のずれに関しては、予め組立後の光スポット中心位置が測定されて制御回路１２内のＲＯＭメモりに保存されており、装置の起動時にはこの値が読み出されて使用される。
【００９４】
再び図１を参照しながら、本実施形態の情報装置の動作を説明する。
【００９５】
装置の起動時には、光源１をＯＮし、可変形ミラー５を平坦な状態にして、対物レンズ６のフォーカスを光ディスク７の所定の記録層に引き込む。この所定の記録層は、最上層と最下層の中間位置にあり、可変形ミラー５が平坦な状態において、対物レンズ６の球面収差が最も小さくなるように設計された位置とする。ここで、光検出器１１の光スポット位置検出を行い、有効に動作させる受光素子を決定する。
【００９６】
その後、実際にデータの記録再生を行う記録層の目標トラックに対物レンズ６を移動させる。全体制御部１５からは、このときのトラッキング制御信号Ｔｒに基づいて対物レンズ６のレンズシフト量ｘ０が出力される。一方、光検出器１１からは収差信号Ｓ１〜Ｓ３が出力され、波面演算部１３ではこれを用いて可変ミラー５面上に換算した位相関数ψ（ｘ，ｙ）を出力する。
【００９７】
さらに位相関数ψ（ｘ，ｙ）は、レンズシフト補正演算部１４でレンズシフト量ｘ０に応じたずらし変換ψ（ｘ−ｘ０，ｙ）を加えられ、これが可変形ミラー５を制御する際の目標波面となる。波面補正制御部１６は、この目標波面の位相関数ψ（ｘ−ｘ０，ｙ）に各微小ミラー５ｂの駆動点の座標位置を代入して目標変位を決め、所定のゲイン定数を乗じて閉ループ制御を行う。これにより、光ディスク７の基材厚変化と傾きに伴う波面収差モードＭ１〜Ｍ３が補正される。
【００９８】
以上のように、光ディスク７の基材厚変化と傾きに伴う収差モードＭ１〜Ｍ３およびデフォーカスによる収差モードＭ４については、検出する各収差モードが互いに直交するように構成した光検出器１１を用いて波面検出を行い、これらの収差モードＭ１〜Ｍ４と直交しないレンズシフト要因の収差については、これを直接測定することなく、対物レンズ６のレンズシフト量ｘ０を検出し、この分だけ位相関数ψ（ｘ，ｙ）の座標をｘ０だけずらして可変形ミラー５に適用している。このため、簡単な構成で収差検出時のモード間の干渉を防ぎ、近似精度を高めることができる。
【００９９】
収差モードＭ１〜Ｍ４はZernike多項式の基底関数Ｚｉと同様、座標軸の回転に関して不変（invariant）である。すなわち、Ｍ１、Ｍ４は回転対称であり、Ｍ２、Ｍ３は回転して得られたモードをＭ２とＭ３との組み合わせで表現することができる。こうした座標軸の回転に関して不変な系でレンズシフトを補正するためには高次までの多くの収差モードが必要となるが、上記のような構成によれば少ない収差モードの組み合わせだけで精度の良い収差補正が可能となる。
【０１００】
次に、図７を参照しながら、レンズシフト量ｘ０が任意に小さな値をとっても、適切な波面補正を達成できることを説明する。図７は、レンズシフト量ｘ０があるときの可変形ミラー５の補正波面形状を示す説明図である。ここでも簡単化のため、１次元のグラフで説明する。
【０１０１】
図７（ａ）では、まず、レンズシフト量ｘ０が丁度微小ミラー５ｂのピッチ間隔ｐと等しい場合を示している。
【０１０２】
図中の左側のグラフにはレンズシフトがない場合の位相関数ψ（ｘ，ｙ）を１点鎖線で示し、可変形ミラー５の補正波面形状を破線で示している。駆動点ｘj,a、ｘj,bの目標変位量はそれぞれψ（ｘj,a）、ψ（ｘj,b）である。また、図中の右側のグラフにはレンズシフト量がｐの場合の位相関数ψ（ｘ−ｐ，ｙ）を２点鎖線で示し、可変形ミラー５の補正波面形状を実線で示している。駆動点ｘj+１,a、ｘj+１,bの目標変位量はそれぞれψ（ｘj+１ −ｐ,a）、ψ（ｘj+１ −ｐ,b）である。
【０１０３】
図より自明であるが、レンズシフト量ｘ０が丁度微小ミラー５ｂのピッチ間隔ｐに等しい場合は、レンズシフトがない場合の駆動点ｘj,a、ｘj,bの目標変位量ψ（ｘj,a）、ψ（ｘj,b）を隣接する微小ミラーの駆動点ｘj+１,a、ｘj+１,bにずらして適用すればよい。このときにレンズシフト補正に伴う可変形ミラー５の補正波面精度の劣化がないこともまた明らかである。
【０１０４】
図７（ｂ）では、レンズシフト量ｘ０が微小ミラー５ｂのピッチ間隔ｐよりも小さいα・ｐ（α＜１）の場合を示している。
【０１０５】
図中の左側のグラフにはレンズシフトがない場合の位相関数ψ（ｘ，ｙ）を１点鎖線で示し、可変形ミラー５の補正波面形状を破線で示している。駆動点ｘj,a、ｘj,bの目標変位量はそれぞれψ（ｘj,a）、ψ（ｘj,b）である。図中の右側のグラフにはレンズシフト量がα・ｐの場合の位相関数ψ（ｘ−α・ｐ，ｙ）を２点鎖線で示し、可変形ミラー５の補正波面形状を実線で示している。駆動点ｘj+１,a、ｘj+１,bの目標変位量はそれぞれψ（ｘj+１ −α・ｐ,a）、ψ（ｘj+１ −α・ｐ,b）である。
【０１０６】
ここでは、レンズシフト補正を行った場合の駆動点ｘj+１,a、ｘj+１,bの目標変位量ψ（ｘj+１ −α・ｐ,a）、ψ（ｘj+１ −α・ｐ,b）をレンズシフトがない場合の駆動点ｘj,a、ｘj,bの目標変位量ψ（ｘj,a）、ψ（ｘj,b）とは異ならせ、波面近似精度を高めるようにしている。
【０１０７】
このように、レンズシフト量ｘ０が微小ミラー５ｂのピッチ間隔ｐよりも小さい場合でも、各微小ミラー５ｂの目標変位量を多段階で制御してこの目標変位値をずらしているため、波面近似精度を低下させることなくレンズシフトを補正できる。従って、任意の微小なレンズシフト量ｘ０について、波面のレンズシフト補正が可能である。
【０１０８】
以上のように本実施形態の情報装置は、光検出器１１の出力に基づいて波面演算部１３が光ビームの座標位置と波面位相との対応付けを行う位相関数ψ（ｘ，ｙ）を作成し、レンズシフト補正演算部１４がレンズシフト量ｘ０に応じて座標位置と波面位相との対応付けを変更した位相関数ψ（ｘ−ｘ０，ｙ）を作成し、この位相関数ψ（ｘ−ｘ０，ｙ）に基づいて波面補正制御部１６が可変形ミラー５を制御している。この構成により、レンズシフト補正のための専用部材を必要とせず、単に演算処理のみで補正動作を行うことができる。また、レンズシフト補正動作に伴い実際に変位するものは微小ミラー５ｂのみであり、これは質量も小さく変位量もｎｍオーダと小さいため、極めて高速の追従応答が可能である。また、レンズシフト補正を行った場合の波面補正精度の劣化もなく、任意の波面に対して同一の処理で適用が可能である。さらに任意の微小なレンズシフト量に対してもレンズシフト補正が可能である。
【０１０９】
なお本実施形態では、光検出部１１が検出する際の収差モードと、波面演算部１３が位相関数ψ（ｒ，θ）を再現する際の収差モードとについて、（数１）〜（数３）で示されるＭ１〜３を共通に用いているが、これ以外の構成も考えられる。例えば光検出部１１が（数５）〜（数７）で表されるZernike多項式の収差モードＺｉを用いて収差を検出し、波面演算部１３が（数１）〜（数３）で表される収差モードＭｉを用いて位相関数ψ（ｒ，θ）を再現することも可能である。収差モードＺｉと収差モードＭｉとの間の相関関係を予め求めておけば、こうした構成でも一定の効果を得ることができる。
【０１１０】
（実施形態２）
次に、図８を参照しながら、本発明による情報装置の第２の実施形態を説明する。図８は、本実施形態における情報装置の概略構成図である。
【０１１１】
本実施形態において、光源１、コリメータレンズ２、可変形ミラー５、対物レンズ６、光ディスク７、対物レンズアクチュエータ８、光検出器１１、制御回路１２、波面演算部１３，レンズシフト補正演算部１４、全体制御部１５、波面補正制御部１６は、実施形態１で説明したものと同一である。
【０１１２】
光源１から出射された光ビームはコリメータレンズ２により無限系の光ビームに変換され、ハーフミラー５０に入射する。光ビームのうちハーフミラー５０を透過した成分は偏光ビームスプリッタ５１に入射し、このうちのＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ５１を透過して１／４波長板５２によって円偏光に変換される。この光ビームは可変形ミラー５によって反射されて位相を変調され、再び１／４波長板５２を透過してＳ偏光成分に変換される。
【０１１３】
このＳ偏光成分の光ビームは偏光ビームスプリッタ５１に反射されて対物レンズ６に入射し、光ディスク７の記録層上に集光される。光ディスク７の記録層で反射された光ビームは、再度対物レンズ６、偏光ビームスプリッタ５１、１／４波長板５２を通過して可変形ミラー５に入射する。可変形ミラー５によって反射された光ビームは位相を変調され、再び１／４波長板５２を透過してＰ偏光成分に変換され、ハーフミラー５０に入射する。
【０１１４】
この光ビームのうちハーフミラー５０に反射された成分は、ホログラム５３と光検出器１１によって構成される波面センサにより波面を検出される。ホログラム５３は光検出器１１と一体に接着して設けられる。
【０１１５】
ホログラム５３は実施形態１で説明したホログラム９とレンズ１０とを合わせたものと同じような集光スポット対を形成する。すなわち、（数１）〜（数４）で示されるような収差モードＭｉと、そのバイアス係数Ｂｉについて、＋ＢｉＭｉのバイアス収差を付与された光スポットと、−ＢｉＭｉのバイアス収差を付与された光スポットとを作成する。また光ディスク７のプリピットおよび記録マークによって変調された信号Ｓ５を検出するための光スポットも同時に形成される。
【０１１６】
本実施形態によれば、可変形ミラー５に光ビームが垂直入射するため、波面演算部１３におけるミラー位置に対応した座標計算を簡略化することができる。またホログラム５３を光検出器１１と一体に構成したため、構成が簡略化されて組立調整工程が簡素化するとともに、温度変化などによる集光スポットの位置ずれを効果的に防止することができる。
【０１１７】
（実施形態３）
次に、図１０を参照しながら、本発明による情報装置の第３の実施形態を説明する。図１０は、本実施形態における情報装置の概略構成図である。
【０１１８】
本実施形態において、光源１、コリメータレンズ２、偏光ビームスプリッタ３、１／４波長板４、可変形ミラー５、対物レンズ６、光ディスク７、対物レンズアクチュエータ８、レンズ１０、レンズシフト補正演算部１４、および波面補正制御部１６の構成および動作は、実施形態１の情報装置が備えている対応部分の構成および動作と同一である。
【０１１９】
光ディスク７から偏光ビームスプリッタ３に返ってきた光ビームは、反射してレンズ１０を通過し、シリンドリカルレンズ２０により非点収差を付与されて光検出器１１ｂに入射する。光検出器１１ｂは、図示しない４つの受光部を備え、非点収差法によってフォーカス誤差信号を生成するとともに、プッシュプル法によってトラッキング誤差信号を生成する。フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号は、全体制御部１５ｂに入力される。
【０１２０】
全体制御部１５ｂは、光ディスク７の記録層の基材厚の変化量と、記録層の傾き量を算出し、それらの量に基づいて、基底関数Ｍ１〜Ｍ３の係数Ａ１〜Ａ３を決定する。
【０１２１】
波面演算部１３ｂは、基底関数Ｍ１〜Ｍ３の係数Ａ１〜Ａ３を示す信号を全体制御部１５ｂから受け取り、係数Ａ１〜Ａ３に基づいて、位相関数ψ（ｘ，ｙ）を算出する。位相関数ψ（ｘ，ｙ）を示す信号は、レンズシフト補正演算部１４に送出される。
【０１２２】
図１１は、全体制御部１５ｂが係数Ａ１〜Ａ３を決定する手順を示すフローチャートである。
【０１２３】
図１１に示されるステップＳＴ０１では、光ディスク７の種類が判別される。このステップＳＴ０１は、光ディスク７が装置に挿入されると速やかに実行される。ステップＳＴ０２では、ステップＳＴ０１における判別の結果に基づいて、図示しないメモリにあらかじめ記憶されている様々なディスク情報の中から対応するディスク情報が読み出される。ディスク情報には、例えば光ディスク７の有する記録層の数や、各々の記録層における基材厚（記録層の深さ）の値が含まれている。
【０１２４】
ステップＳＴ０３では、記録再生を行う層の基材厚変化量が算出される。対物レンズ６は、所定の基材厚で球面収差が最小になるように設計されており、球面収差の大きさは、その基材厚と、記録再生を実施する記録層の基材厚との差である基材厚変化量に比例して発生する。
【０１２５】
ステップＳＴ０４では、基底関数Ｍ１の係数Ａ１が算出される。係数Ａ１は、基材厚変化量に対して、あらかじめ設定した比例定数を乗ずることによって算出される。
【０１２６】
ステップＳＴ０５では、対物レンズ６が光ディスク７の内周側に移動させられる。ステップＳＴ０６では、内周側において対物レンズアクチュエータ８を駆動し、記録再生を行うべき記録層に対してフォーカスを合わせる。そのときの対物レンズアクチュエータ８のフォーカス方向の駆動量Ｃ１は、図示しないメモリに記録される。
【０１２７】
ステップＳＴ０７では、対物レンズ６が所定の距離Ｄだけ外周側に移動させられる。ステップＳＴ０８では、ステップＳＴ０６と同様に、記録再生を行うべき記録層にフォーカスを合わせ、そのときの対物レンズアクチュエータ８のフォーカス方向の駆動量Ｃ２が図示しないメモリに記録される。
【０１２８】
ステップＳＴ０９では、アクチュエータ駆動量Ｃ１およびＣ２、ならびに距離Ｄに基づいて、記録層の傾き量が算出される。記録層の傾き量は、アクチュエータ駆動量Ｃ１とアクチュエータ駆動量Ｃ２の差を距離Ｄで割ることにより得られる。
【０１２９】
ステップＳＴ１０では、基底関数Ｍ２、Ｍ３の係数Ａ２、Ａ３が算出される。係数Ａ２、Ａ３は、記録層の傾き量に対して、あらかじめ設定した比例定数を乗ずることによって算出される。
【０１３０】
本実施形態によれば、波面センサを用いずに波面関数を生成するので、光検出部を簡易な構成で実現することが可能である。なお、光ディスク７に含まれる各記録層の基材厚（記録層深さ）の決定方法は、上記の方法に限定されない。例えば、対物レンズアクチュエータ８が各記録層にフォーカスを合わせたときの各々の駆動量に基づいて各記録層の基材厚を算出しても良い。また、記録層の傾き量の算出方法も上記の方法に限定されない。例えば光ディスク７の傾き量を検出するチルトセンサを別途設け、その出力に基づいて算出しても良い。
【０１３１】
このように、本実施形態では、波面センサを用いていないが、波面補正手段として機能する可変形ミラーにおける各補正要素（微小ミラー）の状態を決定した後、光ビームの光軸に対する対物レンズの光軸の位置ずれの量を検知すると、この位置ズレを補償するように各微小ミラーの状態を適切に補正することができる。
【０１３２】
本発明で重要な点は、波面補正手段として機能する素子の状態をレンズシフトに応じて再構成することにある。波面補正手段として機能する素子の初期状態は、光ビームの波面を検知して決定することもできるが、光ディスクの傾き（チルト）、光ディスクの記録層の表面からの深さ（基材厚）などに基づいて決定することもできる。光ディスクの傾き（チルト）は、コマ収差を補償するために必要な情報であり、光ディスクの基材厚は、球面収差を補償するために必要な情報である。
【０１３３】
このように、本発明の好ましい実施形態によれば、可変形ミラーの反射面の形状（微小ミラーの状態）は、上記の収差を最小限化するために適宜最適化され、その後にレンズシフトが生じた場合に、レンジスシフトに応じた補正が行なわれる。
【０１３４】
なお、上記の各実施形態では、波面補正手段として、基板上に変位可能な微小ミラーを多数設けた可変形ミラーを用いているが、そのような素子の代わりに、光ビームの断面内において所望の屈折率分布を形成できる液晶素子を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は、レンズシフトが生じる状況で収差補正が必要となる光ディスク装置などの情報装置に広く適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の実施形態１における情報装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態１における可変形ミラーの分解斜視図である。
【図３】可変形ミラーの駆動点と波面近似精度との関係を示す１次元説明図である。
【図４】可変形ミラーの駆動点と波面近似精度との関係を示す２次元説明図である。
【図５】本発明の実施形態１における光検出器の受光部の平面図である。
【図６】本発明の実施形態１における光検出器の検出回路の概略構成図である。
【図７】レンズシフトがあるときの可変形ミラーの補正波面形状を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態２における情報装置の概略構成図である。
【図９】対物レンズ６の光軸のシフトに応じて波面補正パターンが移動する様子を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態３における情報装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の実施形態３における動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３７】
５      可変形ミラー
６      対物レンズ
１１      光検出器
１１ｂ    光検出器
１２      制御回路
１２ｂ    制御回路
１３      波面演算部
１３ｂ    波面演算部
１４      レンズシフト補正演算部
１５      全体制御部
１５ｂ    全体制御部
１６      波面補正制御部
【図１】
2005122878.tif 000003
【図２】
2005122878.tif 000004
【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】
2005122878.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005122878.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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