(57)【要約】【課題】検出補正する球面収差の発生量を直接検出可能とし、光学的な位置合わせを簡素化して、かつ電気的な調整によって行う。【解決手段】光軸１の周辺部の波面３は、光軸１に対し同心円状で凸または凹に変化する傾きを検出して、球面収差の発生量と補正する球面収差補正機構の駆動量を決定する。第１の球面収差は周辺光の波面が先行するため、波面３が進行方向に対し凹の状態となり光軸方向にズレて収束する。第２の球面収差は波面３が反対に進行方向に凸となり、光軸と反対方向にズレて収束する。波面３の傾きに応じ集光位置の変化を光軸１から放射状に並んだラインセンサ７で検出し球面収差の発生量と補正方向を得る。波面３の傾きはラインセンサ７上のどの素子に集光したかで直接検出でき、かつ検出感度は収束光学系５の焦点距離とラインセンサ７の分解能で決まることから設計が容易で、取り付けの精度も電気的な補正によってできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層の記録層を有する光記録媒体に情報の記録、再生または消去のいずれか１以上を行う光情報処理装置の球面収差検出補正装置において、
前記光記録媒体からの反射光における波面の傾き変化を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した波面の傾き変化から球面収差の補正信号を発生する補正手段とを備えたことを特徴とする球面収差検出補正装置。
【請求項２】
波面の傾き変化を検出する前記検出手段として、光記録媒体からの反射光における周辺光を集光する位置に設置した収束光学系と、前記収束光学系と前記反射光の光軸に対して放射状に配置したラインセンサとを備えたことを特徴とする請求項１記載の球面収差検出補正装置。
【請求項３】
光記録媒体からの反射光を集光する前記収束光学系として、シリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーまたは集光素子を用いたことを特徴とする請求項２記載の球面収差検出補正装置。
【請求項４】
波面の傾き変化を検出する前記検出手段として、光記録媒体からの反射光の光軸に対して対称な位置で対を成し、かつ前記光記録媒体の回転中心から半径方向と一致する位置に設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の球面収差検出補正装置。
【請求項５】
波面の傾き変化を検出する前記検出手段として、光記録媒体の回転中心から半径方向および前記半径方向と交差する光記録媒体円周の接線方向に一致するそれぞれの位置に２つの対を設置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の球面収差検出補正装置。
【請求項６】
波面の傾き変化を検出する前記検出手段において、光記録媒体の回転中心から半径方向に一致する位置に設置した前記検出手段の対により、検出した波面の変化量の差から前記光記録媒体の傾き量を検出することを特徴とする請求項４または５記載の球面収差検出補正装置。
【請求項７】
波面の傾き変化を検出する前記検出手段において、光記録媒体の回転中心から半径方向および前記半径方向と交差する光記録媒体円周の接線方向に一致するそれぞれの位置に設置した前記検出手段の対により、検出した波面の変化量の差からコマ収差を検出することを特徴とする請求項５記載の球面収差検出補正装置。
【請求項８】
少なくとも１層の記録層を有する光記録媒体に情報の記録、再生または消去のいずれか１以上を行う光情報処理装置の球面収差検出補正装置において、
前記光記録媒体からの反射光の光束を光軸近傍と周辺に分離する分離手段と、前記分離手段により分離したそれぞれの光束の焦点位置を検出する検出手段と、検出した各光束の前記焦点位置より求めた焦点誤差量の変化から球面収差の補正信号を発生する補正手段とを備えたことを特徴とする球面収差検出補正装置。
【請求項９】
前記分離手段により、分離した光軸近傍の光束から検出した焦点位置の焦点誤差量により対物レンズを駆動制御し、分離した光軸周辺の光束から検出した焦点位置の焦点誤差量により球面収差補正機構を駆動制御する補正信号を発生することを特徴とする請求項８記載の球面収差検出補正装置。
【請求項１０】
前記分離手段により光軸近傍と周辺に分離したそれぞれの光束の焦点位置を検出する検出手段として、少なくとも一方をナイフエッジ法としたことを特徴とする請求項８または９記載の球面収差検出補正装置。
【請求項１１】
前記分離手段により光軸近傍と周辺に分離したそれぞれの光束の焦点位置を検出する検出手段として、少なくとも一方を非点収差法としたことを特徴とする請求項８または９記載の球面収差検出補正装置。
【請求項１２】
前記分離手段により光軸近傍と周辺に分離したそれぞれの光束の焦点位置を検出する検出手段として、ナイフエッジ法と非点収差法を組み合わせたことを特徴とする請求項８または９記載の球面収差検出補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報処理装置に用いる大容量記録の光記録媒体に発生する動的収差を検出補正する球面収差検出補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の光ディスク（光記録媒体）の大容量化は、主に記録波長の短波長化と対物レンズの高ＮＡ（開口数）化による最短記録波長の改善によって記録面密度の向上が成し遂げられていた。これに対して、光の透過性を利用して、光記録媒体全体を有効利用し大容量記録を成し遂げようとする試みとして、ビット記録による３次元光記録が試みられてきた。ビット記録による３次元光記録は、現用の記録層が１層の光記録媒体に比較し、深さ方向に多層化した分だけ大容量化が可能であり、現状の１００倍を越える大容量記録の実現が期待されている。
【０００３】
しかし、高ＮＡの光学系による面密度を上げる方法では、記録層を保護する保護層の厚さに誤差があると球面収差の発生が顕著で、反射光のコントラストは減少し、結果として高ＮＡの光学系の特徴を生かすことができない。
【０００４】
また、多層記録においても、深さ方向に、例えば１００層の記録層を多層化した場合、層間距離を５μｍとしても、記録層全体では５００μｍの厚みとなる。このため、５０層目の層に対し最適化された光学系では、最上層もしくは最下層を読み書きする場合には、光路中に占める媒体部分の厚みの違いがあり、屈折率のミスマッチにより大きな球面収差が発生する。
【０００５】
このように、大容量記録媒体を用いている前述したいずれの方法においても、球面収差の発生は、再生信号の劣化を引き起こすことになる。そのため、それぞれの大容量化方法のメリットを生かすには、許容値以下に補正する必要がある。球面収差の補正技術は、光学的補正手段と球面収差の検出および補正信号の生成手段に分割することができる。
【０００６】
光学的補正手段としては、例えば、（１）２枚構成の高ＮＡレンズにおいてレンズ間距離の調整、（２）液晶等の波面収差補正素子による補正、（３）ビームエキスパンダーにおけるレンズ間距離の調整等の技術が開示されている。しかし、高精度の補正を行うには、これらの球面収差補正光学系を制御するための高精度な球面収差の検出が必要であることはいうまでもない。
【０００７】
以下に、球面収差の検出方法についての従来技術を挙げる。球面収差が発生した際のデメリットとして、検出信号のコントラストが低下することを挙げた。このような場合に検出信号の光量が低下するため、特許文献１には検出信号のレベルが最大になるよう補正光学系を制御する技術が開示されている。
【０００８】
また特許文献２には、球面収差補正機構を構成する２群対物レンズのレンズ間距離を微小振動させる際のＲＦ信号を、フォーカス変動成分と球面収差量変動の成分に分け、最適点を求める制御技術が開示されている。
【０００９】
この他特許文献３には、非点収差法と同様に多分割フォトダイオードとシリンドリカルレンズの構成を用いて、球面収差が発生した場合に非点収差の発生量が変化することを検出する球面収差検出技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１８８３０１号公報
【特許文献２】特開２０００−４０２３７号公報
【特許文献３】特開２０００−５７６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の記載において、球面収差はＲＦ信号の振幅の大小により判断することから、最適点は判るものの振幅が減少した際には球面収差の補正を行うときの極性を直接判断することができず、球面収差補正機構を微小振動させることで最適点を求めている。
【００１１】
特許文献２では、特許文献１において、球面収差補正機構を微小振動させることによって、フォーカスにも同時に微小振動が生じ、結果として両者が重複して生じていたものを分離可能とし、迅速かつ精度良く、球面収差補正を完了することができるとしているが、やはり、補正機構の駆動方向を示す極性は得ることができず、クローズドループ制御を行うことができない。
【００１２】
また特許文献３では、非点収差法の検出器の配置を見直すことにより、合焦時において投影パターンの同心円方向の広がりを比較することにより球面収差の検出を行っている。この方法によれば、球面収差の補正方向すなわち極性を求めることができるが、球面収差の検出下限は検出器を含めた位置合わせによって決定されるため、高度な調整が必要となるという課題があった。
【００１３】
本発明は、前記従来技術の課題を解決することに指向するものであり、球面収差の発生量を直接検出可能とし、光学的な位置合わせを簡素化して、検出感度を犠牲にすることなく電気的な調整によって代用できる球面収差検出補正装置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】
【００１４】
この目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載される球面収差検出補正装置は、少なくとも１層の記録層を有する光記録媒体に情報の記録、再生または消去のいずれか１以上を行う光情報処理装置の球面収差検出補正装置において、光記録媒体からの反射光における波面の傾き変化を検出する検出手段と、検出手段により検出した波面の傾き変化から球面収差の補正信号を発生する補正手段とを備えた構成によって、球面収差の発生量を波面の傾きとして直接かつ即時処理により検出可能で、かつ高精度に検出補正ができる。
【００１５】
また、請求項２，３に記載される球面収差検出補正装置は、請求項１の球面収差検出補正装置であって、波面の傾き変化を検出する検出手段として、光記録媒体からの反射光における周辺光を集光する位置に設置した収束光学系と、収束光学系と反射光の光軸に対して放射状に配置したラインセンサとを備え、さらに光記録媒体からの反射光を集光する収束光学系として、シリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーまたは集光素子を用いた構成によって、波面の傾きはラインセンサ上のどの素子に集光したかにより検出でき、かつ検出感度はシリンドリカルレンズ等の収束光学系の焦点距離とラインセンサの分解能で決まることから設計が容易で、取り付け精度も電気的な補正によりできる。
【００１６】
また、請求項４に記載される球面収差検出補正装置は、請求項１〜３の球面収差検出補正装置であって、波面の傾き変化を検出する検出手段として、光記録媒体からの反射光の光軸に対して対称な位置で対を成し、かつ光記録媒体の回転中心から半径方向と一致する位置に設置した構成によって、差分を用いることによって、チルト補正信号を得ることができる。
【００１７】
また、請求項５に記載される球面収差検出補正装置は、請求項１〜４の球面収差検出補正装置であって、波面の傾き変化を検出する検出手段として、光記録媒体の回転中心から半径方向および半径方向と交差する光記録媒体円周の接線方向に一致するそれぞれの位置に２つの対を設置した構成によって、各成分の比較によりコマ収差の補正信号を得ることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載される球面収差検出補正装置は、請求項４または５の球面収差検出補正装置であって、波面の傾き変化を検出する検出手段において、光記録媒体の回転中心から半径方向に一致する位置に設置した検出手段の対により、検出した波面の変化量の差から光記録媒体の傾き量を検出する構成によって、機械的な光記録媒体基板の傾きのみではなく、保護層の半径方向の厚みムラ等を含めた収差を高精度に補正することができる。
【００１９】
また、請求項７に記載される球面収差検出補正装置は、請求項５の球面収差検出補正装置であって、波面の傾き変化を検出する検出手段において、光記録媒体の回転中心から半径方向および半径方向と交差する光記録媒体円周の接線方向に一致するそれぞれの位置に設置した検出手段の対により、検出した波面の変化量の差からコマ収差を検出する構成よって、機械的な光記録媒体基板の傾きのみではなく、保護層の半径方向の厚みムラ等を含めた収差を高精度に補正でき、さらに膜厚分布の累積等により発生した記録面の不規則な傾き等の補正もできる。
【００２０】
また、請求項８に記載される球面収差検出補正装置は、少なくとも１層の記録層を有する光記録媒体に情報の記録、再生または消去のいずれか１以上を行う光情報処理装置の球面収差検出補正装置において、光記録媒体からの反射光の光束を光軸近傍と周辺に分離する分離手段と、分離手段により分離したそれぞれの光束の焦点位置を検出する検出手段と、検出した各光束の焦点位置より求めた焦点誤差量の変化から球面収差の補正信号を発生する補正手段とを備えた構成によって、光軸の調整等にフォーカス検出機構等の従来技術が応用でき、また、球面収差検出精度はフォーカス検出の制度に依存しており、検出不能な球面収差は、検出器上の像に影響を与えないと考えられ、安定した品質が期待できる。
【００２１】
また、請求項９に記載される球面収差検出補正装置は、請求項８の球面収差検出補正装置であって、分離手段により、分離した光軸近傍の光束から検出した焦点位置の焦点誤差量により対物レンズを駆動制御し、分離した光軸周辺の光束から検出した焦点位置の焦点誤差量により球面収差補正機構を駆動制御する補正信号を発生する構成によって、対物レンズの焦点調整、球面収差補正機構の制御が別々となって、球面収差補正機構の帯域を適宜、制限することにより球面収差の抑制と、高感度・高精度な焦点調整を両立することができる。
【００２２】
また、請求項１０〜１２に記載される球面収差検出補正装置は、請求項８または９の球面収差検出補正装置であって、分離手段により光軸近傍と周辺に分離したそれぞれの光束の焦点位置を検出する検出手段として、少なくとも一方をナイフエッジ法としたこと、または、非点収差法としたこと、または、ナイフエッジ法と非点収差法を組み合わせた構成によって、ナイフエッジ法を用いたことにより、高感度な検出ができ、非点収差法を用いたことにより、光軸調整が容易でコスト削減ができ、また、両方を組み合わせることで、コストと精度を両立することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、球面収差の発生量を波面の傾きとして直接かつ即時処理により検出でき、取り付け精度も光学的な位置合わせを簡素化して、かつ検出感度を犠牲にすることなく電気的な調整によって代用でき、高精度な検出補正ができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態１における球面収差検出補正装置の概略構成を示す図である。本実施の形態１における図１（ａ）は第１の球面収差が発生した状態、図１（ｂ）は球面収差の発生していない状態、図１（ｃ）は第２の球面収差が発生した状態を示している。図１（ａ）の第１の球面収差は、光記録媒体の記録層上のカバー層が薄いもしくは記録層が浅い位置にあるために球面収差が発生している状態であり、図１（ｂ）は球面収差が発生していない状態、図１（ｃ）の第２の球面収差は、カバー層が厚いもしくは記録層が深いために球面収差が発生している状態である。
【００２６】
図１（ａ），（ｂ），（ｃ）において、１は光記録媒体からの反射光中心の光軸、２は反射光の光路の最外周、３はそれぞれの場合における反射光の傾き変化を模式的に示した波面、４は遮光マスク、５は球面収差を検出するための収束光学系、６は収束光学系５によって収束された光路、７は光路６の収束位置を検出するラインセンサである。
【００２７】
光記録媒体記録層の基板表面からの位置が変わることによって球面収差の波面３が大きく変化するのは光軸１の周辺部である。このときの波面３の変化は、光軸１に対し同心円状に、波面３が凸または凹に変化する。したがって、周辺部の波面３の傾きを検出することによって、球面収差の発生量とこれを補正する球面収差補正機構の駆動量を、例えばレンズアクチュエータ等を光記録媒体との相対位置に駆動する駆動量として決定することができる。
【００２８】
まず、図１（ｂ）に示す球面収差のない状態においては、波面３は平坦で収束光学系として、例えばシリンドリカルレンズにより収束されて周辺光（光路６）は直下に収束する。これに対して、図１（ａ）のカバー層が薄いもしくは記録層が浅い場合の第１の球面収差が発生したときには、周辺光の波面３が先行するため、波面３は進行方向に対し凹の状態になる。シリンドリカルレンズによる収束点は波面３の法線方向であるため、光軸１方向にズレて収束する。また、図１（ｃ）のカバー層が厚いもしくは記録層が深い場合の第２の球面収差が発生したときには、波面３は反対に進行方向に凸となる。したがって、シリンドリカルレンズによる収束点は、光軸１と反対方向にズレて収束する。
【００２９】
球面収差の発生により、波面３は同心円状に凹または凸に変化することから、変化量の大きい周辺部では、光軸１に向かっての波面３の傾きの変化として観測される。この周辺部の光路６中に、光軸１の接線方向に設置したシリンドリカルレンズを通過した光束は、波面３の傾きに応じた位置に集光する。この集光位置の変化を光軸１から放射状に素子の並んだＣＣＤ等のラインセンサ７により位置検出を行うことで球面収差の発生量と補正方向を検出することができる。
【００３０】
このように、波面３の傾きはラインセンサ７上のどの素子に集光されたかによって明らかとなり、受光量の比によって検出を行うものより感度が高く、かつ検出感度はシリンドリカルレンズ等の収束光学系５の焦点距離とラインセンサ７の分解能で決まることから設計が容易で、取り付けの精度も収束光学系５とラインセンサ７の距離については必要であるが、水平位置のズレに対しては、リファレンスディスク等を用いた電気的な補正によって可能である。
【００３１】
また、シリンドリカルレンズ以外にも集光素子として、凸レンズ等、集光能力のある他のレンズを用いても球面収差の発生量と補正方向を知ることができ、さらには、凸レンズを用いた場合には２次元のセンサアレイを用いることにより、チルト量等の同時検出も可能となる。
【００３２】
以上のような動作により、波面３の傾き変化を検出することによって、球面収差の発生量と補正を行うための補正量を得ることができる。さらに、複数の検出ユニット（収束光学系５）を配置した場合には、検出ユニット間の波面の傾き変化の差を検出することにより、理想光学系からのズレ量を即時処理で計測可能で、この信号に基づき、クローズドループ制御が可能となる。
【００３３】
本実施の形態１では、無限系の光学系を用いた場合を想定して説明したが、有限系においても、同様で、基準ディスクでの光学調整を行う際に無収差時のラインセンサ上の焦点位置が図１（ｂ）と異なるだけであることはいうまでもない。また、本実施の形態１で用いた、光学素子の配置は一例を示すものであって、この配置に限定されるものではない。
【００３４】
図２は本発明の実施の形態２におけるチルト補正も同時に行うためラインセンサを配置した一例を示す図である。図２に示すように、反射光の最外周２の内側に、波面の傾き変化を検出するための集光素子の収束光学系５を光記録媒体の半径方向と一致する向きに対称に設置している。ラインセンサ７は、それぞれが個々の点における波面の傾きを検出することができ、反射光の光軸を中心として対称に設置され、かつ光記録媒体の半径方向に位置するラインセンサ７の波面の傾き量の違いは、光記録媒体の傾きに起因するため、実質チルトセンサとして動作して動的にチルト補正を行い、かつ傾き量の同相成分を球面収差の補正信号として用いることができる。機械的な光記録媒体基板の傾きのみではなく、保護層の半径方向の厚みムラ等を含めた収差を高精度に検出補正することができる。
【００３５】
つまり、ラインセンサ７によって検出した両者の集光位置を比較することにより、チルト量を計測可能となる。さらに、即時処理の計測が可能で、かつ制御方向も検出できるため、クローズドループ制御も可能となる。なお、本実施の形態２においても光学素子配置の一例を示すものであり、本実施の形態２の配置に限定されるものではない。
【００３６】
図３は本発明の実施の形態３におけるコマ収差の検出を可能にしたラインセンサを配置した一例を示す図である。図３に示すように、２つの対のラインセンサ７を光記録媒体の半径方向と直交する接線方向および半径方向にそれぞれ設置して、コマ収差の検出を可能にしたラインセンサの配置例である。光記録媒体からの反射光の最外周２の周囲に、接線方向と半径方向に１対ずつ収束光学系５とラインセンサ７を配置することにより、接線方向と半径方向のそれぞれのラインセンサ７で検出の収束位置の差分によって、波面がマクロにどの方向に傾いているかを知ることができる。
【００３７】
各ラインセンサ７は収束位置の各点で波面の傾きを示し、光記録媒体の半径方向のみならず接線方向についても比較を行えば、検出した非対称な成分についてはコマ収差の発生により起こっていると考えられる。本実施の形態３においても、収差の発生量と方向は、それぞれの方向の差分より明らかとなり、すべてのラインセンサ７の同相成分が球面収差量に相当し、収差量とともに補正方向も検出できる。前述した実施の形態２の効果に加え、膜厚分布の累積等により発生した、記録面の不規則な傾き等の検出補正も可能となる。
【００３８】
つまり、ラインセンサ７により検出した信号には傾き変化の方向も含んでおり、即時処理の計測ができるため、クローズドループ制御が可能である。また、本実施の形態３においても光学素子配置の一例を示すものであり、本実施の形態３の配置に限定されるものではない。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態４における球面収差検出機構の動作原理を説明する。本実施の形態４の焦点位置を検出する方法として、良く知られるものに、ナイフエッジ法あるいは非点収差法が挙げられる。これらの方法は、反射光を収束レンズで収束し、その収束像の形状を分割された検出器の光量分布として検出することにより、焦点位置の判定を行っている。
【００４０】
しかし、光記録媒体基板の厚み誤差や多層の光記録媒体で深い位置あるいは浅い位置の情報を読む場合など、球面収差の発生時には、図４（ａ），（ｃ）に示すように波面３の湾曲を生じ、収束レンズ１０の像は正しく焦点位置には結ばない。このとき、検出系で起こる不都合を、収束レンズ１０の焦点位置１１にナイフエッジを配置した場合のナイフエッジ法を例として、図５を用いて説明する。
【００４１】
図５（ａ）は球面収差の発生による波面の湾曲がある場合、図５（ｂ）は球面収差がなく波面の湾曲がない場合の光束を示す図である。図５（ｂ）に示すように、光軸近傍と周辺の光束は共に等しく焦点位置で収束しており、合焦点では２分割された検出器１５と検出器１６の受光量は等しく、合焦点は容易にかつ正確に判別可能である。
【００４２】
これに対し、球面収差が発生し波面の湾曲を生じた場合には、光軸近傍と周辺の光束の焦点位置にズレを生じ、合焦点においても２分割された検出器１５と検出器１６の受光量は等しくはならず、オフセットを生じる。このオフセット量は球面収差の発生量に依存し、また、オフセットの符号は波面の湾曲方向に依存する。したがって、光軸近傍と周辺の光束を分離し、それぞれの光束を用いて焦点位置の検出を行い、両者の焦点位置が一致するように、波面の補正素子を動作させることにより球面収差の影響を低減することが可能となる。
【００４３】
具体的な例を挙げると、波面の湾曲の影響を受けにくい光軸付近の光束による焦点誤差量の変化を示すフォーカス信号により対物レンズを駆動し、波面の湾曲の影響をより大きく受ける光軸周辺の光束より得られるフォーカス信号によって球面収差補正機構を駆動することが考えられる。本実施の形態４の説明で用いた、焦点位置を検出する方法は一例であって、他の検出方法の組み合わせも可能である。また、制御の方法についての説明も、本発明の１実施形態であって、他の制御アルゴリズムを採用しても可能であることはいうまでもない。
【００４４】
次に、本発明の実施の形態５における球面収差検出機構の動作原理として、焦点位置を検出する非点収差法を適用した２光子記録方法による多層記録媒体の記録再生システムを例に説明する。図６は記録再生システムの概略構成を示す図であり、このシステムは２系統のレーザーを持っている。
【００４５】
まず、再生およびフォーカス・トラッキングのサーボに係わる再生用レーザーの光学系から説明する。再生用半導体レーザー（波長；７８０ｎｍ）１０１からの出射光は、カップリングレンズ１０２により並行光となり、無偏光ビームスプリッター１０３により光路を変え、偏光ビームスプリッター（以下、ＰＢＳという）１０４と１／４波長板１０５よりなる光アイソレーターを通り、円偏光に変換される。この後、球面収差補正のための液晶を用いた波面補正素子１０６を通り、対物レンズ１０８により多層の光記録媒体１０９のいずれの記録面に集光される。この集光された光束の一部は、記録面を構成する異種界面の屈折率差により反射する。この反射光は旋光方向が逆転しており、波面補正素子１０６、１／４波長板１０５を通過後、入射光と直行する直線偏光に変換され、ＰＢＳ１０４により検出系へと導かれる。
【００４６】
検出系では、ミラー１１２により光軸近傍と周辺の光束に分離され、光軸近傍の光束は集光レンズ１１３により集光され、ピンホール１１４により焦点以外からの反射・散乱光が除去される。さらに集光レンズ１１５により再度集光され、シリンドリカルレンズ１１６を通り４分割アバランシェ・フォトダイオード（以下、４Ｄ−ＡＰＤという）１１８に導かれる。４Ｄ−ＡＰＤ１１８により高感度に検出された信号によりトラッキング・フォーカスサーボがかけられる。また、４Ｄ−ＡＰＤ１１８からの和信号により、記録情報の読み出しも可能となることはいうまでもない。
【００４７】
一方、光軸周辺の光束は、集光レンズ１２３により集光され、ピンホール１２４により焦点以外からの反射・散乱光が除去される。さらに集光レンズ１２５により再度集光され、シリンドリカルレンズ１２６を通り２分割アバランシェ・フォトダイオード（以下、２Ｄ−ＡＰＤという）１２７に導かれる。この信号により得られるフォーカス信号により、球面収差補正用の波面補正素子１０６を駆動制御することにより球面収差を良好に補正することが可能となる。この光源の再生用半導体レーザー１０１からの出射光は、記録層で２光子吸収が起こるには出力が弱く、読み取りによる再生信号の劣化は起こりえない。
【００４８】
次に、記録系について説明する。記録用パルスレーザー（波長；７８０ｎｍ）１１０からの出射光は、ビームエキスパンダー１１１、無偏光ビームスプリッター１０３、ＰＢＳ１０４、１／４波長板１０５、波面補正素子１０６を経て、対物レンズ１０８により多層の光記録媒体１０９に焦点を結ぶ。この際、記録用パルスレーザー１１０の出射光は、再生用半導体レーザー１０１の出射光と同軸となるよう調整されている必要がある。このとき、両者の光記録媒体１０９内の焦点は、一致するので記録時のトラッキング・フォーカスサーボも可能となり、また、再生用半導体レーザー１０１により制御された波面補正素子１０６の働きで、光記録媒体１０９のいかなる位置においても、シャープなフォーカスが得られ従って、理想的な記録が可能となることはいうまでもない。
【００４９】
以上のような過程によって、２光子吸収により情報が書き込まれる。なお、図６を用いて説明した本実施の形態５は、本発明の１実施形態であり、この他の構成をとることも可能である。また、媒体の形状は、ディスク以外にもカードなど他の形態をとることも可能であり、それらに対応する記録再生システムも含め、本実施例２はその構成を制限するものではない。
【００５０】
次に、本発明の実施の形態６として、球面収差検出機構の焦点位置を検出するナイフエッジ法を適用した２光子記録方法による多層記録媒体の記録再生システムを例に説明する。図７は記録再生システムの概略構成を示す図であり、このシステムは２系統のレーザーを持っている。
【００５１】
まず、再生およびフォーカス・トラッキングのサーボに係わる再生用レーザーの光学系から説明する。再生用半導体レーザー（波長；７８０ｎｍ）１０１からの出射光は、カップリングレンズ１０２により並行光となり、無偏光ビームスプリッター１０３により光路を変え、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）１０４と１／４波長板１０５よりなる光アイソレーターを通り、円偏光に変換される。この後、固定の凸レンズ１０７ａと可動の凹レンズ１０７ｂよりなるビームエキスパンダー形式の球面収差補正素子を通り、対物レンズ１０８により多層の光記録媒体１０９のいずれの記録面に集光される。集光された光束の一部は、記録面を構成する異種界面の屈折率差により反射する。この反射光は旋光方向が逆転しており、可動の凹レンズ１０７ｂと固定の凸レンズ１０７ａ、１／４波長板１０５を通過後、入射光と直行する直線偏光に変換され、ＰＢＳ１０４で、検出系へと導かれる。
【００５２】
検出系では、集光レンズ１３１により集光され、ピンホール１３２により焦点以外からの反射・散乱光が除去され、さらに集光レンズ１３３により再度平行光に戻される。ミラー１３４により光軸近傍と周辺の光束に分離され、光軸近傍の光束は集光レンズ１３５により集光され、光路中に設置されたナイフエッジ１３６を通り、焦点位置に設置された２Ｄ−ＡＰＤ（２分割アバランシェ・フォトダイオード）１３７に導かれる。２Ｄ−ＡＰＤ１３７により高感度に検出された信号によりトラッキングサーボがかけられる。
【００５３】
一方、光軸周辺の光束は、集光レンズ１４５により集光され、光路中に設置されたナイフエッジ１４６を通り、２Ｄ−ＡＰＤ（２分割アバランシェ・フォトダイオード）１４７に導かれる。この信号により得られるフォーカス信号と光軸中心の光束より得られるフォーカス信号の差分により、球面収差補正用の可動の凹レンズ１０７ｂを駆動することにより球面収差を良好に補正することが可能となる。この光源の再生用半導体レーザー１０１からの出射光は、記録層で２光子吸収が起こるには出力が弱く、読み取りによる再生信号の劣化は起こりえない。
【００５４】
次に、記録系について説明する。記録用パルスレーザー（波長；７８０ｎｍ）１１０からの出射光は、ビームエキスパンダー１１１、無偏光ビームスプリッター１０３、ＰＢＳ１０４、１／４波長板１０５、波面補正用の固定の凸レンズ１０７ａ、可動の凹レンズ１０７ｂを経て、対物レンズ１０８により多層の光記録媒体１０９に焦点を結ぶ。この際、記録用パルスレーザー１１０の出射光は、再生用半導体レーザー１０１の出射光と同軸となるよう調整されている必要がある。このとき、両者の光記録媒体１０９内の焦点は、一致するので記録時のトラッキング・フォーカスサーボも可能となり、また、再生用半導体レーザー１０１により制御された球面収差補正素子（凸レンズ１０７ａ，凹レンズ１０７ｂ）の働きで、多層の光記録媒体１０９のいかなる位置においても、シャープなフォーカスが得られ、したがって、理想的な記録が可能となることはいうまでもない。
【００５５】
以上のような過程によって、２光子吸収により情報が書き込まれる。なお、図７を用いて説明した本実施の形態６は、本発明の１実施形態を示す例であり、この他の構成をとることも可能である。また、媒体の形状は、ディスク以外にもカードなど他の形態をとることも可能であり、それらに対応する記録再生システムも含め、その構成を制限するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る球面収差検出補正装置は、球面収差の発生量を波面の傾きとして直接かつ即時処理により検出でき、取り付け精度も光学的な位置合わせを簡素化し、かつ検出感度を犠牲にすることなく電気的な調整によって代用して、高精度な検出補正ができ、光情報処理装置に用いる大容量記録の光記録媒体において発生する動的収差に対する検出補正等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における球面収差検出補正装置の概略構成の（ａ）は第１の球面収差が発生した状態、（ｂ）は球面収差の発生していない状態、（ｃ）は第２の球面収差が発生した状態を示す図
【図２】本発明の実施の形態２におけるチルト補正も同時に行うためラインセンサを配置した一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態３におけるコマ収差の検出を可能にしたラインセンサを配置した一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態４における収束レンズの波面に発生した球面収差による焦点位置の変化（ａ），（ｂ），（ｃ）を示す図
【図５】本実施の形態４における（ａ）は球面収差の発生による波面の湾曲がある場合、（ｂ）は球面収差がなく波面の湾曲がない場合の光束を示す図
【図６】本発明の実施の形態５における記録再生システムの概略構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態６における記録再生システムの概略構成を示す図
【符号の説明】
【００５８】
１  光軸
２  反射光の最外周
３  波面
４  遮光マスク
５  収束光学系
６  光路
７  ラインセンサ
１０  収束レンズ
１１  焦点位置
１２  光軸近傍の光束
１３  光軸周辺の光束
１４，１３６，１４６  ナイフエッジ
１５，１６  検出器
１０１  再生用半導体レーザー
１０２  カップリングレンズ
１０３  無偏光ビームスプリッター
１０４  偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
１０５  １／４波長板
１０６  波面補正素子
１０７ａ  凸レンズ
１０７ｂ  凹レンズ
１０８  対物レンズ
１０９  光記録媒体
１１０  記録用パルスレーザー
１１１  ビームエキスパンダー
１１２，１３４  ミラー
１１３，１１５，１２３，１２５，１３１，１３３，１３５，１４５  集光レンズ
１１４，１２４，１３２  ピンホール
１１６，１２６  シリンドリカルレンズ
１１８  ４分割アバランシェ・フォトダイオード（４Ｄ−ＡＰＤ）
１２７，１３７，１４７  ２分割アバランシェ・フォトダイオード（２Ｄ−ＡＰＤ）
【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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