(57)【要約】【課題】安価で高記録容量の光ディスクを提供する。【解決手段】第１記録層Ｍ0と第２記録層Ｍ1との間隔をｔ、照射される光束の波長をλ、第１記録層Ｍ0と第２記録層Ｍ1とに挟まれた中間層ＭＬの等価屈折率をｎ、光束を集光する対物レンズの開口数をＮＡとした場合に、ｔ≦５２ ｎ３λ／{（ｎ２−１）ＮＡ４ }を満足するように設定することにより、所定の収差補正機能を有する光ディスク装置に用いられると、いずれの記録層がアクセス対象となっても、球面収差を０．０３５λ以下とすることができ、形状品質に優れた光スポットを形成することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録層を有する光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、
光源と；
前記光源から出射された光束を光ディスクの複数の記録層のうち選択された記録層に集光する対物レンズを含み、前記選択された記録層で反射された戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系と；
前記受光位置に配置され、前記戻り光束を受光する光検出器と；
前記光検出器の出力信号に基づいて、球面収差に関連する物理量を検出する収差検出手段と；
前記球面収差に関連する物理量に基づいて球面収差を補正する収差補正手段と；
前記光検出器の出力信号を用いて、前記情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置。
【請求項２】
前記対物レンズは、入射光束が略平行光のときに、前記対物レンズの光軸方向に関して、前記複数の記録層のうち両端に位置する２つの記録層のほぼ中間位置に対応する位置での波面収差が最小となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置された正レンズと負レンズとを含み、前記正レンズと前記負レンズとの間隔を調整することにより、球面収差を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置されたカップリングレンズを含み、該カップリングレンズの光軸方向に関する前記カップリングレンズの位置を調整することにより、球面収差を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置され、印加電圧によってその屈折率分布が変化する電気光学素子を含み、該電気光学素子の屈折率分布を調整することにより、球面収差を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記電気光学素子は、液晶素子であることを特徴とする請求項５に記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記電気光学素子は、電気光学結晶を含む光学素子であることを特徴とする請求項５に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
前記収差検出手段は、前記光検出器の出力信号から得られる戻り光束のデフォーカス情報に基づいて、前記球面収差に関連する物理量を検出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ディスク装置。
【請求項９】
前記収差検出手段は、前記光検出器の出力信号から得られるＲＦ信号又はトラックエラー信号の振幅に基づいて、前記球面収差に関連する物理量を検出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ディスク装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光ディスク装置を用いて、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が行なわれる光ディスクであって、
スペーサを介して積層されたｍ（ｍ≧２）層の記録層を有し、
前記ｍ層の記録層における１層目の記録層とｍ層目の記録層との層間距離をｔ、前記スペーサの等価屈折率をｎ、照射される光束の波長をλ、前記光ディスク装置を構成する対物レンズの開口数をＮＡとした場合に、ｔ≦５２ ｎ3λ／{（ｎ2−１）ＮＡ4 }を満足する光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置及び光ディスクに係り、さらに詳しくは、複数の記録層を有する光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置、及び該光ディスク装置を用いて情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が行なわれる光ディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル技術の進歩及びデータ圧縮技術の向上に伴い、音楽、映画、写真及びコンピュータソフトなどの情報（以下、「コンテンツ」ともいう）を記録するための媒体として、ＤＶＤ（digital versatile disc）などの光ディスクが注目されるようになり、その低価格化とともに、光ディスクを情報記録の対象媒体とする光ディスク装置が普及するようになった。
【０００３】
ところで、コンテンツの情報量は、年々増加する傾向にあり、光ディスクの記録容量の更なる増加が期待されている。光ディスクの記録容量を増加させる手段としては、記録密度の向上及び記録層の多層化が考えられる。
【０００４】
光ディスクの記録密度の向上については、光ディスクに照射する光束の波長を短くし、対物レンズによって記録層に形成される光スポットの大きさ（スポット径）を小さくすることが検討され、波長が約６６０ｎｍの光束に対応する現在のＤＶＤよりも短波長である約４００ｎｍの光束に対応する次世代ＤＶＤの開発及び規格化が精力的に行なわれている。
【０００５】
記録層の多層化については、複数の記録層を有する光ディスク（以下、「多層ディスク」ともいう）及び該多層ディスクをアクセス対象とする光ディスク装置の開発が盛んに行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。多層ディスクでは、記録層と記録層との間隔（層間距離）が重要である。この間隔が狭いと、いわゆる層間クロストークにより、多層ディスクからの戻り光束には、目的とする記録層からの信号だけでなく、目的とする記録層以外の記録層からの信号も高いレベルで含まれることとなり、再生信号のＳ／Ｎ比が低下するおそれがある。一方、記録層と記録層との間隔が広いと、球面収差の影響により目的とする記録層からの信号が劣化するおそれがある。そこで、例えば片面２層ＤＶＤ−ＲＯＭでは、２つの記録層の間隔は５５±１５μｍに規定されている。なお、特許文献１では、２層ディスクにおける記録層の間隔の上限値を、７．５ｎ3λ／{（ｎ2−１）ＮＡ4 }としている。ここで、ｎは記録層間の等価屈折率、λは照射される光束の波長、ＮＡは対物レンズの開口数である。
【０００６】
そこで、光束の短波長化と記録層の多層化とを組み合わせると、記録容量の大幅な増加が期待できる。しかしながら、光束の波長が短くなると、２つの記録層の間隔の上限値が上記片面２層ＤＶＤ−ＲＯＭの場合（７０μｍ）よりも小さくなるため、従来の製造設備を転用することが困難であり、光ディスクが高価なものとなる。
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−０９６４０６号公報
【特許文献２】特開平０９−０５４９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、複数の記録層を有する光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うことができる光ディスク装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、安価で高記録容量の光ディスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、複数の記録層を有する光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、光源と；前記光源から出射された光束を光ディスクの複数の記録層のうち選択された記録層に集光する対物レンズを含み、前記選択された記録層で反射された戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系と；前記受光位置に配置され、前記戻り光束を受光する光検出器と；前記光検出器の出力信号に基づいて、球面収差に関連する物理量を検出する収差検出手段と；前記球面収差に関連する物理量に基づいて球面収差を補正する収差補正手段と；前記光検出器の出力信号を用いて、前記情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置である。
【００１１】
なお、本明細書では、「球面収差に関連する物理量」は、球面収差そのものだけでなく、球面収差に変換することができる物理量、及び球面収差の変化に応じて変化する物理量などを含む。
【００１２】
これによれば、再生などの光ディスクへのアクセスに先立って、球面収差に関連する物理量が収差検出手段により検出され、その球面収差に関連する物理量に基づいて、球面収差が所定の値以下となるように収差補正手段により補正される。これにより、複数の記録層のうちいずれの記録層が選択されても、その記録層には形状品質に優れた光スポットが安定して形成される。その結果、複数の記録層を有する高記録容量の光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。
【００１３】
この場合において、請求項２に記載の光ディスク装置の如く、前記対物レンズは、入射光束が略平行光のときに、前記対物レンズの光軸方向に関して、前記複数の記録層のうち両端に位置する２つの記録層のほぼ中間位置に対応する位置での波面収差が最小となるように設定されていることとすることができる。
【００１４】
上記請求項１及び２に記載の各光ディスク装置において、請求項３に記載の光ディスク装置の如く、前記収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置された正レンズと負レンズとを含み、前記正レンズと前記負レンズとの間隔を調整することにより、球面収差を補正することとすることができる。
【００１５】
上記請求項１及び２に記載の各光ディスク装置において、請求項４に記載の光ディスク装置の如く、前記収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置されたカップリングレンズを含み、該カップリングレンズの光軸方向に関する前記カップリングレンズの位置を調整することにより、球面収差を補正することとすることができる。
【００１６】
上記請求項１及び２に記載の各光ディスク装置において、請求項５に記載の光ディスク装置の如く、前記収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置され、印加電圧によってその屈折率分布が変化する電気光学素子を含み、該電気光学素子の屈折率分布を調整することにより、球面収差を補正することとすることができる。
【００１７】
この場合において、請求項６に記載の光ディスク装置の如く、前記電気光学素子は、液晶素子であることとすることができる。
【００１８】
上記請求項５に記載の光ディスク装置において、請求項７に記載の光ディスク装置の如く、前記電気光学素子は、電気光学結晶を含む光学素子であることとすることができる。
【００１９】
上記請求項１〜７に記載の各光ディスク装置において、請求項８に記載の光ディスク装置の如く、前記収差検出手段は、前記光検出器の出力信号から得られる戻り光束のデフォーカス情報に基づいて、前記球面収差に関連する物理量を検出することとすることができる。
【００２０】
上記請求項１〜７に記載の各光ディスク装置において、請求項９に記載の光ディスク装置の如く、前記収差検出手段は、前記光検出器の出力信号から得られるＲＦ信号又はトラックエラー信号の振幅に基づいて、前記球面収差に関連する物理量を検出することとすることができる。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光ディスク装置を用いて、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が行なわれる光ディスクであって、スペーサを介して積層されたｍ（ｍ≧２）層の記録層を有し、前記ｍ層の記録層における１層目の記録層とｍ層目の記録層との層間距離をｔ、前記スペーサの等価屈折率をｎ、照射される光束の波長をλ、前記光ディスク装置を構成する対物レンズの開口数をＮＡとした場合に、ｔ≦５２ ｎ3λ／{（ｎ2−１）ＮＡ4 }を満足する光ディスクである。
【００２２】
これによれば、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光ディスク装置で用いられると、選択された記録層がいずれの記録層であっても、球面収差は所定の値以下となる。そして、１層目の記録層とｍ層目の記録層との層間距離ｔが、５２ｎ3λ／{（ｎ2−１）ＮＡ4 }以下であれば良いことから、製造歩留りを向上させることができる。従って、高記録容量の光ディスクを安価に供給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】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置２０の概略構成が示されている。
【００２４】
この図１に示される光ディスク装置２０は、光ディスク１５を回転駆動するスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、該光ピックアップ装置２３をスレッジ方向に駆動するシークモータ２１、レーザ制御回路２４、エンコーダ２５、モータ制御回路２６、サーボ制御回路２７、再生信号処理回路２８、バッファＲＡＭ３４、バッファマネージャ３７、インターフェース３８、フラッシュメモリ３９、ＣＰＵ４０、ＲＡＭ４１、及び収差検出手段としての球面収差検出回路４３などを備えている。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【００２５】
前記光ディスク１５は、波長が約４００ｎｍの光束に対応し、２つの記録層を有する本発明の一実施形態に係る光ディスクである。この光ディスク１５は、一例として図２に示されるように、光束の入射側から順に、第１基板Ｌ0、第１記録層Ｍ0、スペーサとしての中間層ＭＬ、第２記録層Ｍ1、第２基板Ｌ1などを有している。また、第１記録層Ｍ0と中間層ＭＬとの間には金や誘電体などで形成された半透明膜ＭＢ0があり、第２記録層Ｍ1と第２基板Ｌ1との間にはアルミニウムなどで形成された反射膜ＭＢ1がある。中間層ＭＬには、照射される光束に対して透過率が高く、基板の屈折率に近い屈折率（等価屈折率＝１．６２３）を有する紫外線硬化型の樹脂材料が用いられる。なお、中間層ＭＬの厚さｔ、すなわち、第１記録層Ｍ0と第２記録層Ｍ1との層間距離については後で詳述する。また、各記録層には、スパイラル状又は同心円状のトラックが形成されている。
【００２６】
前記光ピックアップ装置２３は、光ディスク１５の複数の記録層のうち選択された記録層（以下、「選択記録層」と略述する）にレーザ光を集光するとともに、その選択記録層からの反射光を受光するための装置である。この光ピックアップ装置２３は、一例として図３（Ａ）に示されるように、光源ＬＤ、カップリングレンズ５２、偏向プリズム５３、偏光ビームスプリッタ５４、１／４波長板５５、収差補正レンズ系５６、ホログラム５７、集光レンズ５８、対物レンズ６０、光検出器としての受光器ＰＤ、及び駆動系（フォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（いずれも図示省略））などを備えている。
【００２７】
前記光源ＬＤは、波長が約４００ｎｍの直線偏光（ここでは一例としてＳ偏光とする）の光束を出射する半導体レーザである。なお、光源ＬＤから出射される光束の最大強度出射方向を＋Ｘ方向とする。この光源ＬＤの＋Ｘ側に前記カップリングレンズ５２が配置され、前記光源ＬＤから出射された光束を略平行光とする。
【００２８】
前記偏光ビームスプリッタ５４は、カップリングレンズ５２の＋Ｘ側に配置され、Ｓ偏光に対しては高い透過率を有し、Ｐ偏光に対しては高い反射率を有している。従って、偏光ビームスプリッタ５４は、カップリングレンズ５２からの光束を透過させるとともに、光ディスク１５からの戻り光束を−Ｚ方向に分岐する。
【００２９】
前記収差補正レンズ系５６は、偏光ビームスプリッタ５４の＋Ｘ側に配置され、負レンズとしての凹レンズ５６ａと、正レンズとしての凸レンズ５６ｂと、前記凹レンズ５６ａ及び凸レンズ５６ｂの少なくとも一方を駆動し両レンズ間の間隔（以下、「レンズ間隔」ともいう）を変更する不図示のレンズ駆動装置を含んでいる。レンズ間隔が変化すると、対物レンズ６０の結像倍率が変化し、選択記録層における球面収差が変化する。なお、結像倍率と球面収差との関係は実験、シミュレーション及び理論計算などにより予め得られている。
【００３０】
前記偏向プリズム５３は収差補正レンズ系５６の＋Ｘ側に配置され、収差補正レンズ系５６からの光束の光路を＋Ｚ方向に曲げる。なお、偏向プリズム５３に代えて反射ミラーを用いても良い。この偏向プリズム５３の＋Ｚ側には前記１／４波長板５５が配置され、１／４波長板５５の＋Ｚ側には前記対物レンズ６０が配置されている。なお、本実施形態では、一例として対物レンズ６０の開口数を０．６５とする。
【００３１】
前記偏光ビームスプリッタ５４の−Ｚ側には、前記集光レンズ５８が配置され、偏光ビームスプリッタ５４で分岐された戻り光束を集光する。
【００３２】
前記ホログラム５７は、集光レンズ５８の−Ｚ側に配置され、一例として図３（Ｂ）に示されるように、回折方向が互いに異なる２つの回折領域（回折領域５７ａ、回折領域５７ｂ）を有している。回折領域５７ａはホログラム５７の中心部分に位置する円形領域である。回折領域５７ｂは、回折領域５７ａの外周に接するドーナツ状の領域である。
【００３３】
前記受光器ＰＤは、ホログラム５７の−Ｚ側に配置され、前記回折領域５７ａからの回折光を受光するための第１受光領域、及び前記回折領域５７ｂからの回折光を受光するための第２受光領域を含む複数の受光領域を有し、その受光領域毎に受光量に応じた信号（光電変換信号）をそれぞれ出力する。
【００３４】
前記フォーカシングアクチュエータ（図示省略）は、対物レンズ６０の光軸方向であるフォーカス方向に対物レンズ６０を微少駆動するためのアクチュエータである。前記トラッキングアクチュエータ（図示省略）は、トラッキング方向に対物レンズ６０を微少駆動するためのアクチュエータである。
【００３５】
なお、本実施形態では、対物レンズ６０に略平行光が入射されたときに波面収差がほぼ０となる位置（以下、「収差基準位置」ともいう）が、対物レンズ６０の光軸方向に関して前記第１記録層Ｍ0と第２記録層Ｍ1との中間位置に対応する位置となるように設定されているものとする。
【００３６】
ここで、上記のように構成される光ピックアップ装置２３の作用を簡単に説明する。
【００３７】
光源ＬＤから出射された直線偏光（Ｓ偏光）の光束は、カップリングレンズ５２で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ５４に入射する。偏光ビームスプリッタ５４では、Ｓ偏光の光束に対して高い透過率を有しているため、その入射光束の殆どは透過し、収差補正レンズ系５６を介して偏向プリズム５３に入射する。偏向プリズム５３に入射した光束は＋Ｚ方向にその光軸が折り曲げられ、１／４波長板５５にて円偏光とされた後、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の選択記録層に微小スポットとして集光される。
【００３８】
光ディスク１５の選択記録層で反射した反射光（戻り光束）は、往路とは反対回りの円偏光となり、対物レンズ６０で再び略平行光とされ、１／４波長板５５にて円偏光から直線偏光（Ｐ偏光）に変換された後、偏向プリズム５３に入射する。偏向プリズム５３に入射した光束は−Ｘ方向にその光軸が折り曲げられ、収差補正レンズ系５６を介して偏光ビームスプリッタ５４に入射する。偏光ビームスプリッタ５４では、Ｐ偏光の光束に対して高い反射率を有しているため、その入射光束（戻り光束）は−Ｚ方向に分岐される。偏光ビームスプリッタ５４で−Ｚ方向に分岐された光束（戻り光束）は、集光レンズ５８及びホログラム５７を介して、受光器ＰＤで受光される。
【００３９】
図２に戻り、前記再生信号処理回路２８は、Ｉ／Ｖアンプ２８ａ、サーボ信号検出回路２８ｂ、ウォブル信号検出回路２８ｃ、ＲＦ信号検出回路２８ｄ、及びデコーダ２８ｅなどから構成されている。
【００４０】
前記Ｉ／Ｖアンプ２８ａは、受光器ＰＤの出力信号を電圧信号に変換するとともに、所定のゲインで増幅する。Ｉ／Ｖアンプ２８ａで変換・増幅された信号は、サーボ信号検出回路２８ｂ、ウォブル信号検出回路２８ｃ、ＲＦ信号検出回路２８ｄ、及び球面収差検出回路４３に出力される。
【００４１】
前記サーボ信号検出回路２８ｂは、Ｉ／Ｖアンプ２８ａの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号及びトラックエラー信号などのサーボ信号を検出する。ここで検出されたサーボ信号は前記サーボ制御回路２７に出力される。
【００４２】
前記ウォブル信号検出回路２８ｃは、Ｉ／Ｖアンプ２８ａの出力信号に基づいてウォブル信号を検出する。前記ＲＦ信号検出回路２８ｄは、Ｉ／Ｖアンプ２８ａの出力信号に基づいてＲＦ信号を検出する。前記デコーダ２８ｅは前記ウォブル信号からアドレス情報及び同期信号などを抽出する。ここで抽出されたアドレス情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５やモータ制御回路２６などに出力される。また、デコーダ２８ｅは前記ＲＦ信号に対して復号処理及び誤り検出処理等を行い、誤りが検出されたときには誤り訂正処理を行った後、再生データとして前記バッファマネージャ３７を介して前記バッファＲＡＭ３４に格納する。
【００４３】
前記球面収差検出回路４３は、前記受光器ＰＤの第１受光領域の出力信号に対応するＩ／Ｖアンプ２８ａの出力信号と、前記受光器ＰＤの第２受光領域の出力信号に対応するＩ／Ｖアンプ２８ａの出力信号との差信号に基づいて、球面収差に関連する物理量を検出する。すなわち、中間層ＭＬに起因して球面収差が発生すると、記録層に形成される光スポットの形状が劣化するため、戻り光束では、戻り光束の基準波面に対して、検出レンズ５８の光軸を中心とする同心円状に「波面の遅れ」が生じる。従って、前記ホログラム５７の回折領域５７ａには「波面の遅れ」が小さい光束が入射し、回折領域５７ｂには「波面の遅れ」が大きい光束が入射する。そこで、第１受光領域での受光量と第２受光領域での受光量との差から、戻り光束のデフォーカス状態を知ることができ、それにより、球面収差に関連する物理量を検出することができる。ここで検出された球面収差に関連する物理量は前記サーボ制御回路２７に出力される。
【００４４】
前記サーボ制御回路２７は、ＡＣＴコントローラ２７ａ、ＡＣＴドライバ２７ｂ、ＳＡコントローラ２７ｃ、及びＳＡドライバ２７ｄなどを有している。
【００４５】
前記ＡＣＴコントローラ２７ａは、前記フォーカスエラー信号に基づいてフォーカスずれを補正するためのフォーカス制御信号を生成するとともに、前記トラックエラー信号に基づいてトラックずれを補正するためのトラッキング制御信号を生成する。ここで生成されたフォーカス制御信号及びトラッキング制御信号は、それぞれ前記ＡＣＴドライバ２７ｂに出力される。
【００４６】
前記ＡＣＴドライバ２７ｂは、前記フォーカス制御信号に応じて、フォーカシングアクチュエータの駆動信号を光ピックアップ装置２３に出力するとともに、前記トラッキング制御信号に応じて、トラッキングアクチュエータの駆動信号を光ピックアップ装置２３に出力する。これにより、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。なお、トラッキング制御及びフォーカス制御は、ＣＰＵ４０からのサーボオン要求によって開始され、サーボオフ要求によって停止される。
【００４７】
前記ＳＡコントローラ２７ｃは、結像倍率と球面収差に関連する物理量との関係を参照し、前記球面収差検出回路４３の出力信号に基づいて、球面収差がほぼ最小となるときの結像倍率（以下「最適結像倍率」ともいう）を求め、対物レンズ６０の結像倍率が最適結像倍率となるように、前記収差補正レンズ系５６におけるレンズ間隔を制御する信号を生成し、収差補正信号として前記ＳＡドライバ２７ｄに出力する。なお、ＳＡコントローラ２７ｃは不図示のメモリを備えており、光ディスク装置２０に電源が投入されると、結像倍率と球面収差に関連する物理量との関係がフラッシュメモリ３９から転送されるようになっている。
【００４８】
前記ＳＡドライバ２７ｄは、ＳＡコントローラ２７ｃからの収差補正信号に応じて、前記収差補正レンズ系５６を構成する不図示のレンズ駆動装置の駆動信号を光ピックアップ装置２３に出力する。これにより、対物レンズ６０の結像倍率は最適結像倍率となり球面収差が補正される。
【００４９】
なお、一例として図４に示されるように、前述の如くして球面収差を補正しても、補正しきれない球面収差が残留し、その大きさはほぼ結像倍率の調整量に比例している。しかしながら、一例として図５（Ａ）に示されるように、球面収差の大きさは、補正によりほぼ１／７に低減している。なお、図５（Ａ）では、前記収差基準位置よりも対物レンズ６０側をマイナス側としている。また、図５（Ｂ）には、比較のために、レーザ光の波長が約６６０ｎｍのときの球面収差が示されている。
【００５０】
ところで、補正しないときの球面収差は、次の（１）式で示されることが知られている。ここで、Ｗ40rmsはＲＭＳ値で示される球面収差、ｄは前記収差基準位置からの距離、ｎは中間層ＭＬの等価屈折率、ＮＡは対物レンズ６０の開口数である。
W40rms≒{ 1/48√5 } { (n2-1) /n3 } NA4 ・d  ……（１）
【００５１】
前述したように、補正により球面収差は補正しないときのほぼ１／７となることから、補正後の球面収差Ｗ40rmsは、次の（２）式で示されることとなる。
W40rms ≒ (1/7) { 1/48√5 } { (n2-1) /n3 } NA4 ・d  ……（２）
【００５２】
ここでは、前記収差基準位置が、対物レンズ６０の光軸方向に関して前記中間層ＭＬのほぼ中央に対応する位置となるように設定されているため、光ディスク１５の第１記録層Ｍ0及び第２記録層Ｍ1での球面収差は、それぞれ次の（３）式で示される。なお、ｔは中間層ＭＬの厚さである。
W40rms ≒ (1/7) { 1/48√5 } { (n2-1) /n3 } NA4 (t/2)  ……（３）
【００５３】
また、通常光ディスクに記録されている情報を安定して再生するには、波面収差は光束の波長をλとすると、ＲＭＳ値で０．０７λ（いわゆるマレシャルクライラリオン）よりも小さくする必要があることが経験上知られている。そして、波面収差には対物レンズの収差や光ディスクの傾きに起因する収差なども含めて考える必要があるため、球面収差の許容量は０．０７λの１／２（＝０.０３５λ）以下にする必要がある。そこで、第１記録層Ｍ0及び第２記録層Ｍ1での球面収差をそれぞれ０.０３５λ以下とするための条件として、上記（３）に基づいて次の（４）式を得ることができる。
t≦52 n3λ/{(n2-1)NA4 }  ……（４）
【００５４】
λ＝０．４０μｍ、ｎ＝１．６２３、ＮＡ＝０．６５を上記（４）式に代入すると、ｔ≦３１２μｍとなる。すなわち、光ディスク１５における記録層の間隔（＝中間層ＭＬの厚さ）の上限値は、前述した片面２層ＤＶＤ−ＲＯＭの上限値（７０μｍ）の約３倍である。従って、従来の製造設備を転用することが可能であり、光ディスク１５を低コストで製造することができる。
【００５５】
また、中間層ＭＬの厚さｔの下限値としては、フォーカスエラー信号のキャプチャーレンジ、及び層間クロストークの影響が小さいときの前記受光器ＬＤの出力レベル、の少なくとも一方に基づいて規定することができる。例えば「栗林祐基等：PIONEER  R&D  Vol.６  No.2（1996）  p62〜72」の図３に記載されているように、ｔ＜４５μｍでは層間クロストークの影響により受光器ＬＤの出力信号のジッタ劣化が急激に大きくなるおそれがある。また、前記収差補正レンズ系５６の制御誤差を約５％とすると、ｔ≧４５μｍであることが望ましい。すなわち、４５μｍ≦ｔ≦３１２μｍであれば良い。
【００５６】
図２に戻り、前記モータ制御回路２６は、ＣＰＵ４０の指示に基づいてスピンドルモータ２２及びシークモータ２１をそれぞれ制御する。
【００５７】
前記バッファＲＡＭ３４には、光ディスク１５に記録するデータ（記録用データ）、及び光ディスク１５から再生したデータ（再生データ）などが一時的に格納される。このバッファＲＡＭ３４へのデータの入出力は、前記バッファマネージャ３７によって管理されている。
【００５８】
前記エンコーダ２５は、ＣＰＵ４０の指示に基づいてバッファＲＡＭ３４に蓄積されている記録用データをバッファマネージャ３７を介して取り出し、データの変調及びエラー訂正コードの付加等を行ない、光ディスク１５への書き込み信号を生成する。ここで生成された書き込み信号はレーザ制御回路２４に出力される。
【００５９】
前記レーザ制御回路２４は、光源ＬＤから出射されるレーザ光のパワーを制御する。例えば記録の際には、前記書き込み信号、記録条件、及び光源ＬＤの発光特性などに基づいて光源ＬＤの駆動信号がレーザ制御回路２４にて生成される。
【００６０】
前記インターフェース３８は、上位装置（例えば、パソコン）との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（AT Attachment Packet Interface）、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの標準インターフェースに準拠している。
【００６１】
前記フラッシュメモリ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述されたプログラム、結像倍率と球面収差に関連する物理量との関係、記録条件及び光源ＬＤの発光特性などが格納されている。
【００６２】
前記ＣＰＵ４０は、フラッシュメモリ３９に格納されているプログラムに従って上記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどをＲＡＭ４１に保存する。
【００６３】
次に、上位装置からアクセス要求があったときの、光ディスク装置２０における処理について図６を用いて簡単に説明する。図６のフローチャートは、ＣＰＵ４０によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。
【００６４】
上位装置から記録要求コマンド又は再生要求コマンド（以下、「要求コマンド」と総称する）を受信すると、図６のフローチャートに対応するプログラムの先頭アドレスがＣＰＵ４０のプログラムカウンタにセットされ、処理がスタートする。
【００６５】
最初のステップ４０１では、所定の線速度（又は角速度）で光ディスク１５が回転するようにモータ制御回路２６に指示するとともに、上位装置から要求コマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。
【００６６】
次のステップ４０３では、指定アドレスを要求コマンドから抽出し、その指定アドレスから、選択記録層が第１記録層Ｍ0であるか第２記録層Ｍ1であるかを特定する。
【００６７】
次のステップ４０５では、特定された選択記録層に関する情報をサーボ制御回路２７などに通知する。
【００６８】
次のステップ４０７では、光ディスク１５が所定の線速度（又は角速度）で回転していることを確認すると、サーボ制御回路２７に対してサーボオンを指示する。これにより、前述の如く、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。なお、トラッキング制御及びフォーカス制御は処理が終了するまで随時行われる。
【００６９】
次のステップ４０９では、指定アドレスに対応する目標位置近傍に光スポットが形成されるように、モータ制御回路２６に指示する。これにより、シーク動作が行なわれる。なお、シーク動作が不要であれば、ここでの処理はスキップされる。
【００７０】
次のステップ４１１では、球面収差検出回路４３に対して球面収差に関連する物理量の検出を指示する。
【００７１】
次のステップ４１３では、サーボ制御回路２７に対して収差補正を指示する。これにより、対物レンズ６０の結像倍率は最適結像倍率となり、球面収差が補正される。すなわち、選択記録層に形成される光スポットの形状品質が向上する。なお、収差補正は処理が終了するまで随時行われる。
【００７２】
次のステップ４１５では、要求コマンドに応じて記録又は再生を許可する。
【００７３】
次のステップ４１７では、記録又は再生が完了したか否かを判断する。完了していなければ、ここでの判断は否定され、所定時間経過後に再度判断する。完了していれば、ここでの判断は肯定され、ステップ４１９に移行する。
【００７４】
このステップ４１９では、サーボ制御回路２７に対してサーボオフを指示する。そして、処理を終了する。
【００７５】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光ディスク装置２０では、ＳＡコントローラ２７ｃとＳＡドライバ２７ｄと収差補正レンズ系５６とによって、収差補正手段が構成されている。また、再生信号処理回路２８、ＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムによって、処理装置が構成されている。なお、ＣＰＵ４０によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態に係る光ディスク装置２０によると、２つの記録層を有する光ディスク１５への記録及び再生などのアクセスに先立って、球面収差検出回路４３で球面収差に関連する物理量を検出し、その検出結果に基づいて収差補正レンズ系５６を構成する凹レンズ５６ａ（負レンズ）と凸レンズ５６ｂ（正レンズ）との間隔を調整し、対物レンズ６０の結像倍率を変化させている。これにより、選択記録層がいずれの記録層であっても、球面収差は０．０３５λ以下となり、形状品質に優れた光スポットが形成される。従って、その結果として複数の記録層を有する高記録容量の光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。
【００７７】
また、本実施形態に係る光ディスク１５によると、光ディスク装置２０で用いられると、選択記録層が第１記録層Ｍ0及び第２記録層Ｍ1のいずれであっても球面収差をそれぞれ０．０３５λ以下に抑えることができる。そして、第１記録層Ｍ0と第２記録層Ｍ1との間隔が３１２μｍ以下であれば良いことから、第１記録層Ｍ0と第２記録層Ｍ1との間隔についての許容範囲が従来よりも広くなり、従来の製造設備を用いて、歩留り良く製造することができる。従って、記録容量の大きな光ディスクを安価に供給することが可能となる。
【００７８】
一般に、光ディスクの記録容量は、記録層の数及び対物レンズの開口数の二乗に比例し、レーザ光の波長の二乗に反比例することが知られている。そこで、現在市販されている単層のＤＶＤ（記録容量：４．７ＧＢ、開口数：０．６５、波長：０．６６μｍ）と比較すると、光ディスクの可能な記録容量（Ｍとする）は、次の（５）式から推定することができる。ここで、Ｌは記録層の数、ＮＡは対物レンズの開口数、λはレーザ光の波長である。
Ｍ＝Ｌ×｛（０．６６／λ）／（０．６５／ＮＡ）｝2×４．７  ……（５）
【００７９】
そこで、上記（５）式に、本実施形態におけるそれぞれの値、すなわち、Ｌ＝２、ＮＡ＝０．６５、λ＝０．４０を代入すると、Ｍ≒２５．６ＧＢとなる。これは、現在市販されている単層のＤＶＤの約５．４倍であり、約２時間分のＨＤＴＶ番組を録画することが可能となる。
【００８０】
なお、上記実施形態では、前記ホログラム５７で分割された戻り光束に基づいて球面収差に関連する物理量を検出する場合について説明したが、これに限らず、前記ＲＦ信号及び前記トラックエラー信号の少なくとも一方の振幅に基づいて球面収差に関連する物理量を検出しても良い。この場合には、前記球面収差検出回路４３では、例えばＲＦ信号の振幅を求め、予め得られている振幅の最大値との差から球面収差に関連する物理量を検出する。
【００８１】
また、上記実施形態では、光ディスクの記録層が２つの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、記録層が３つ以上であっても良い。要するに、ｍ（ｍ≧２）層の記録層を有する場合に、１層目の記録層とｍ層目の記録層との層間距離ｔが、前記（４）式を満足すれば、選択記録層がいずれの記録層であっても、球面収差を０．０３５λ以下とすることが可能である。なお、この場合には、１層目の記録層とｍ層目の記録層の中間位置に対応する位置を前記収差基準位置とするのが好ましい。
【００８２】
また、上記実施形態では、情報の記録及び再生が可能な光ディスク装置について説明したが、これに限らず、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であれば良い。
【００８３】
また、上記実施形態では、前記収差補正レンズ系５６を用いて収差を補正する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、前記コリメートレンズ５２の位置をＸ軸方向に移動して収差を補正しても良い。この場合には、コリメートレンズ５２を移動させるための駆動機構が新たに必要となるが、前記収差補正レンズ系５６は不要となる。そして、前記ＳＡドライバ２７ｄは、前記駆動機構の駆動信号を出力することとなる。
【００８４】
また、上記実施形態では、凹レンズ５６ａを凸レンズ５６ｂの光源側に配置する場合について説明したが、これに限らず、凸レンズ５６ｂを凹レンズ５６ａの光源側に配置しても良い。要するに、レンズ間隔が重要である。
【００８５】
また、上記実施形態において、前記収差補正レンズ系５６に代えて、例えば印加電圧によって屈折率が変化する液晶素子や、電気光学結晶を含む光学素子などの電気光学素子を用いても良い。但し、この場合には、前記ＳＡドライバ２７ｄは、前記電気光学素子の印加電圧を出力することとなる。
【００８６】
また、上記実施形態では、対物レンズ６０の開口数が０．６５の場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００８７】
また、上記実施形態において、戻り光束の光量が十分であれば、前記偏光ビームスプリッタ５４に代えて、偏光性を有しないビームスプリッタを用いても良い。この場合には、当然、前記１／４波長板５５は不要である。
【００８８】
また、上記実施形態では、光ピックアップ装置が１つの半導体レーザを備える場合について説明したが、これに限らず、例えば互いに異なる波長の光束を発光する複数の半導体レーザを備えていても良い。すなわち、光ディスク装置が互いに異なる規格に準拠した複数種類の光ディスクに対応する光ディスク装置であっても良い。このときには、複数種類の光ディスクのうち少なくとも１種類の光ディスクが多層ディスクであれば良い。
【００８９】
なお、上記実施形態では、光ディスク１５が約４００ｎｍの波長の光に対応する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。但し、前述したように、光の波長によって記録層の間隔の上限値は変化するので、生産性の点で上限値が片面２層ＤＶＤ−ＲＯＭの上限値（７０μｍ）以上であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光ディスクの構造を説明するための断面図である。
【図３】図３（Ａ）は図１における光ピックアップ装置の構成を説明するための図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）でのホログラムを説明するための図である。
【図４】対物レンズの結像倍率の調整量と球面収差の補正残量との関係を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ波長が約４００ｎｍ及び約６６０ｎｍのときの収差基準位置からの距離と球面収差との関係を説明するための図である。
【図６】図１の光ディスク装置が上位装置から記録要求コマンド又は再生要求コマンドを受信したときの処理動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１５…光ディスク、２０…光ディスク装置、２７ｃ…ＳＡコントローラ（収差補正手段の一部）、２７ｄ…ＳＡドライバ（収差補正手段の一部）、２８…再生信号処理回路（処理装置の一部）、４０…ＣＰＵ（処理装置の一部）、４３…球面収差検出回路（収差検出手段）、５２…カップリングレンズ（収差補正手段の一部）、５６…収差補正レンズ系（収差補正手段の一部）、５６ａ…凹レンズ（負レンズ）、５６ｂ…凸レンズ（正レンズ）、６０…対物レンズ、ＬＤ…光源、ＰＤ…受光器（光検出器）。
【図１】
2005259180.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005259180.tif 000006
【図５】
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【図６】
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