(57)【要約】【課題】  多層化、短波長化或いは高ＮＡ化により発生する球面収差と３次のコマ収差を最適補正して、多層光記録媒体の何れの情報記録面に対しても良好なスポット特性が得られるようにする。【解決手段】  多層光記録媒体を対象とする場合、ＣＤｘ（ｘ＝１，２，…）；当該多層光記録媒体基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位：λrms）、ＣＬｘ（ｘ＝１，２，…）；当該多層光記録媒体の所定の情報記録面ｘにレーザ光を集光照射させている場合に、前記対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位：λrms）、としたとき、当該多層光記録媒体の各情報記録面ｘ（ｘ＝１，２，…）で、条件；｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≧１を満足することで、媒体チルトにより発生する３次のコマ収差をレンズチルトにより補正可能となるようにした。【選択図】    図３
2005209283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されたレーザ光を光記録媒体の情報記録面に集光照射させる対物レンズを備える光ピックアップにおいて、
前記光記録媒体が複数の情報記録面を有する多層光記録媒体の場合、
ＣＤｘ（ｘ＝１，２，…）；当該多層光記録媒体基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位：λrms）、
ＣＬｘ（ｘ＝１，２，…）；当該多層光記録媒体の所定の情報記録面ｘにレーザ光を集光照射させている場合に、前記対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位：λrms）、
としたとき、当該多層光記録媒体の各情報記録面ｘ（ｘ＝１，２，…）で、条件；
｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≧１
を満足する、ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記対物レンズは、レーザ光入射側から見て手前側情報記録面よりも奥側情報記録面での波面収差が小さくなるように設定されている、ことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差に応じて前記対物レンズの結像倍率を変化させる球面収差補正手段を備える、ことを特徴とする請求項１又は２記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記球面収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に正レンズと負レンズとによる補助レンズ群を備え、前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差に応じて前記補助レンズ群のレンズ間隔を光軸方向に移動させる、ことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記球面収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上にカップリングレンズを備え、前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差に応じて前記カップリングレンズを光軸方向に移動させる、ことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記対物レンズを前記光記録媒体の半径方向と回転方向との少なくとも一方の方向に傾動させるレンズ駆動装置を備える、ことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記光記録媒体と前記対物レンズとの相対角度Ａ、
前記光記録媒体と当該光ピックアップ所定基準面との相対角度Ｂ、
前記対物レンズと当該光ピックアップ所定基準面との相対角度Ｃ
なる相対角度Ａ，Ｂ，Ｃのうち、２つ以上の角度を検出する角度検出手段を備える、ことを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差に応じて、前記相対角度Ａ，Ｂ，Ｃのうち、少なくとも１つの信号に対して所定のゲイン又はオフセットを与える補正手段を備える、ことを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差に応じて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段と、
この球面収差検出手段により検出された検出信号に基づいて、前記相対角度Ａ，Ｂ，Ｃのうち、少なくとも１つの信号に対して所定のゲイン又はオフセットを与える補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差を検出する厚み検出手段と、
この厚み検出手段により検出された検出信号に基づいて、前記相対角度Ａ，Ｂ，Ｃのうち、少なくとも１つの信号に対して所定のゲイン又はオフセットを与える補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
前記光記録媒体と前記対物レンズとの相対角度に応じて発生する３次のコマ収差量を検知するコマ収差量検知手段を備える、ことを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
前記レンズ駆動装置は、初期調整として、ＣＬｘが最大となる情報記録面を対象に傾き調整される、ことを特徴とする請求項６ないし１１の何れか一記載の光ピックアップ。
【請求項１３】
請求項１ないし１２の何れか一記載の光ピックアップを用いて、光記録媒体に対して情報の記録、消去又は消去を行うことを特徴とする光情報処理装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２の何れか一記載の光ピックアップを用いて、基板厚０．５４〜０．６３ｍｍの範囲に中間層が設けられた光記録媒体に対して情報の記録、消去又は消去を行うことを特徴とする光情報処理装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１２の何れか一記載の光ピックアップを用いて、基板厚０．５４〜０．６３ｍｍの範囲に中間層が設けられた光記録媒体に対して情報の記録、消去又は消去を行うことを特徴とする光情報処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ、光情報処理装置及び光情報処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像情報、音声情報又はコンピュータ上のデータを保存する手段として、記録容量０．６５ＧＢのＣＤ、記録容量４．７ＧＢのＤＶＤなどの光記録媒体が普及しつつある。そして、近年、さらなる記録密度の向上及び大容量化の要求が強くなっている。
【０００３】
具体的には、ＢＳデジタル放送、さらには地上波デジタル放送が始まり、これらの放送によるＨＤＴＶ番組を光記録媒体に録画したくても、従来のＤＶＤ系光記録媒体では２０分程度しか収まらないため、これらを２時間以上記録するための２２ＧＢ以上の容量をもつ光記録媒体及び光情報処理装置が必要である。
【０００４】
このような光記録媒体の記録密度を上げる手段としては、光記録媒体に情報の書き込み又は読み出しを行う光情報処理において、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすること、或いは、光源の波長を短くすることにより、対物レンズによって集光され、光記録媒体上に形成されるビームスポットを小径化することが有効である。例えば、「ＣＤ系光記録媒体」では、対物レンズの開口数ＮＡが０．５０、光源の波長λが７８０ｎｍとされているのに対して、「ＣＤ系光記録媒体」よりも高記録密度化がなされた「ＤＶＤ系光記録媒体」では、対物レンズの開口数ＮＡが０．６５、光源の波長λが６６０ｎｍとされている。そして、光記録媒体は、上述したように、さらなる記録密度の向上及び大容量化が望まれており、そのためには、対物レンズの開口数ＮＡを０．６５よりもさらに大きく、或いは、光源の波長λを６６０ｎｍよりもさらに短くすることが望まれている。
【０００５】
一方、他の方法として、特許文献１，２に記載されているように複数、例えば２つの情報記録面を積層させた多層光記録媒体がある。例えば、射出成形された２枚の基板の信号面を向かい合わせた形で貼り合せることにより、単層光記録媒体に対して容量が約２倍の２層光記録媒体が実現できる。
【０００６】
【特許文献１】特開平８―９６４０６号公報
【特許文献２】特開平９―５４９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、２層光記録媒体は上述のように、射出成形された２枚の基板の信号面を向かい合わせた形で貼り合せた構造であり、読み取り側（光源側）から見て１層目はレイヤー０（Layer０：以下、Ｌ０と称す）、２層目はレイヤー１（Layer１：以下、Ｌ１と称す）と呼ばれ、これらのレイヤーＬ０，Ｌ１間は一般に中間層と呼ばれる（図９参照）。このような中間層を設けることにより各々のレイヤーＬ０，Ｌ１の信号分離が可能となる。ここで、対物レンズは単層光記録媒体の基板厚で球面収差が最小となるように最適設計がされているが、２層光記録媒体では中間層の分、厚みずれが生じ、スポット性能が劣化する問題がある。一般に、球面収差：Ｗ４０ｒｍｓはよく知られるように、
Ｗ４０ｒｍｓ ≒{１／４８√５}{(ｎ２−１)／ｎ３}ＮＡ４Δｔ
で表現される。ここで、λは使用波長、ＮＡは対物レンズの開口数、ｎは光記録媒体の等価屈折率、Δｔは球面収差が最小となるスポット位置からの光軸方向のずれを表す。この式から高ＮＡ、短波長ほど球面収差Ｗ４０ｒｍｓが劣化することが判る。
【０００８】
また、他の問題として、対物レンズの開口数ＮＡをより大きく、或いは光源の波長λをより短くすると、光記録媒体のチルト（傾き）によって発生する３次のコマ収差が大きくなる問題がある。３次のコマ収差が発生すると、光記録媒体の情報記録面上に形成されるスポットが劣化するため、正常な記録再生動作が行えなくなる。光記録媒体のチルトによって発生する３次のコマ収差Ｗ31は、一般的に以下の式
Ｗ31＝｛（ｎ2−1）／（２ｎ3）｝×（ｄ×ＮＡ3×θ／λ）
で与えられる。ここで、ｎは光記録媒体の透明基板の屈折率、ｄは透明基板の厚み、ＮＡは対物レンズの開口数、λは光源の波長、θは光記録媒体のチルト量を意味する。この式から、短波長、高ＮＡほど収差が大きくなることが判る。
【０００９】
本発明の目的は、多層化、短波長化或いは高ＮＡ化により発生する球面収差と３次のコマ収差を最適補正して、多層光記録媒体の何れの情報記録面に対しても良好なスポット特性が得られる光ピックアップ及び光情報処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明では以下のような手段を採用した。なお、以下の説明において、多層光記録媒体の各情報記録面の層間距離については具体的に触れずに、「厚み偏差」という表現で記載するが、例えば従来の光記録媒体であるＤＶＤ−ＲＯＭ２層媒体においての層間距離は約０．０５ｍｍと定められており、青色系光記録媒体においては波長比分薄くした程度のレベルが想定される。また、発生するチルト量については光記録媒体の種類にもよるが、青色系光記録媒体においては０．４５deg相当である。
【００１１】
請求項１記載の発明は、光源から出射されたレーザ光を光記録媒体の情報記録面に集光照射させる対物レンズを備える光ピックアップにおいて、前記光記録媒体が複数の情報記録面を有する多層光記録媒体の場合、
ＣＤｘ（ｘ＝１，２，…）；当該多層光記録媒体基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位：λrms）、
ＣＬｘ（ｘ＝１，２，…）；当該多層光記録媒体の所定の情報記録面ｘにレーザ光を集光照射させている場合に、前記対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位：λrms）、
としたとき、当該多層光記録媒体の各情報記録面ｘ（ｘ＝１，２，…）で、条件；
｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≧１
を満足する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップにおいて、前記対物レンズは、レーザ光入射側から見て手前側情報記録面よりも奥側情報記録面での波面収差が小さくなるように設定されている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の光ピックアップにおいて、前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差に応じて前記対物レンズの結像倍率を変化させる球面収差補正手段を備える。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の光ピックアップにおいて、前記球面収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に正レンズと負レンズとによる補助レンズ群を備え、前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差に応じて前記補助レンズ群のレンズ間隔を光軸方向に移動させる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の光ピックアップにおいて、前記球面収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間の光路上にカップリングレンズを備え、前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差に応じて前記カップリングレンズを光軸方向に移動させる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一記載の光ピックアップにおいて、前記対物レンズを前記光記録媒体の半径方向と回転方向との少なくとも一方の方向に傾動させるレンズ駆動装置を備える。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の光ピックアップにおいて、
前記光記録媒体と前記対物レンズとの相対角度Ａ、
前記光記録媒体と当該光ピックアップ所定基準面との相対角度Ｂ、
前記対物レンズと当該光ピックアップ所定基準面との相対角度Ｃ
なる相対角度Ａ，Ｂ，Ｃのうち、２つ以上の角度を検出する角度検出手段を備える。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の光ピックアップにおいて、前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差に応じて、前記相対角度Ａ，Ｂ，Ｃのうち、少なくとも１つの信号に対して所定のゲイン又はオフセットを与える補正手段を備える。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項７記載の光ピックアップにおいて、前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差に応じて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段と、この球面収差検出手段により検出された検出信号に基づいて、前記相対角度Ａ，Ｂ，Ｃのうち、少なくとも１つの信号に対して所定のゲイン又はオフセットを与える補正手段と、を備える。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項７記載の光ピックアップにおいて、前記多層光記録媒体の各情報記録面までの厚み偏差を検出する厚み検出手段と、この厚み検出手段により検出された検出信号に基づいて、前記相対角度Ａ，Ｂ，Ｃのうち、少なくとも１つの信号に対して所定のゲイン又はオフセットを与える補正手段と、を備える。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、請求項６記載の光ピックアップにおいて、前記光記録媒体と前記対物レンズとの相対角度に応じて発生する３次のコマ収差量を検知するコマ収差量検知手段を備える。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、請求項６ないし１１の何れか一記載の光ピックアップにおいて、前記レンズ駆動装置は、初期調整として、ＣＬｘが最大となる情報記録面を対象に傾き調整される。
【００２３】
請求項１３記載の発明の光情報処理装置は、請求項１ないし１２の何れか一記載の光ピックアップを用いて、光記録媒体に対して情報の記録、消去又は消去を行う。
【００２４】
請求項１４記載の発明の光情報処理装置は、請求項１ないし１２の何れか一記載の光ピックアップを用いて、基板厚０．５４〜０．６３ｍｍの範囲に中間層が設けられた光記録媒体に対して情報の記録、消去又は消去を行う。
【００２５】
請求項１５記載の発明の光情報処理方法は、請求項１ないし１２の何れか一記載の光ピックアップを用いて、基板厚０．５４〜０．６３ｍｍの範囲に中間層が設けられた光記録媒体に対して情報の記録、消去又は消去を行う。
【００２６】
即ち、一つの本発明では、対物レンズの結像倍率を変化させる球面収差補正手段を備える（請求項３〜５）。結像倍率を変化させることは、当該対物レンズへの入射ビームを発散状態或いは収束状態に変化させることに相当し、これにより球面収差が変化するため、多層光記録媒体の各情報記録面間の厚み偏差に起因して発生する球面収差を相殺させることが可能となる。例えば、基板厚：０．６ｍｍ、開口数ＮＡ：０．６５、使用波長λ：４０５ｎｍで最適設計された対物レンズを備える青色光学系において、厚み偏差に伴い発生する波面収差は図１中の●印で示すようになるのに対して、厚み偏差に応じて結像倍率を変化させると図１中の○印で示すように補正することが可能となる。
【００２７】
また、別の本発明では、光記録媒体の半径方向と回転方向との少なくとも一方の方向に対物レンズを傾動させるレンズ駆動装置を備える（請求項６）。対物レンズを傾動させると３次のコマ収差が発生するため、光記録媒体が傾いたときに発生する３次のコマ収差を相殺することが可能となる。例えば、基板厚：０．６ｍｍ、開口数ＮＡ：０．６５、使用波長λ：４０５ｎｍで最適設計された対物レンズを備える青色光学系において、厚み偏差に伴い発生する波面収差は図２中に●印で示すようになるのに対して、光記録媒体のチルト（横軸）に応じて対物レンズを傾動（チルト）させると図２中の○印に示すように補正することが可能となる。
【００２８】
ここに、図３は、基板厚：０．６ｍｍ、開口数ＮＡ：０．６５、使用波長λ：４０５ｎｍで最適設計された対物レンズを備える青色光学系において、対物レンズのレンズチルト１degで発生する３次のコマ収差と、光記録媒体のチルト１degで発生する３次のコマ収差をプロットしたものである。ここで、前述の請求項３〜６の前提となる本発明の光ピックアップでは、光記録媒体として複数の情報記録面を有する多層光記録媒体を対象とする場合、
ＣＤｘ（ｘ＝１，２，…）；当該多層光記録媒体基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位：λrms）、
ＣＬｘ（ｘ＝１，２，…）；当該多層光記録媒体の所定の情報記録面ｘにレーザ光を集光照射させている場合に、前記対物レンズが傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位：λrms）、
としたとき、当該多層光記録媒体の各情報記録面ｘ（ｘ＝１，２，…）で、条件；
｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≧１
を満足するように設定されている（請求項１）。このような条件を満足することにより、光記録媒体のチルトによって発生する３次のコマ収差を対物レンズのチルトによって十分に補正することが可能となり、多層光記録媒体の各情報記録面において良好なスポットを得ることが可能となる。
【００２９】
即ち、図４は基板厚：０．６ｍｍで最適化された対物レンズを用いて、基板厚：０．５１ｍｍ、０．５４ｍｍ、０．５７ｍｍ、０．６０ｍｍ、０．６３ｍｍ、０．６６ｍｍ、０．６９ｍｍ（厚み偏差は、各々、−０．０９ｍｍ、−０．０６ｍｍ、−０．０３ｍｍ、０、＋０．０３ｍｍ、＋０．０６ｍｍ、＋０．０９ｍｍに相当する）の各光記録媒体における当該光記録媒体のチルトに伴う３次のコマ収差をレンズチルト（レンズ傾動）で補正したときの収差特性図である。基板厚が薄い方が、レンズチルトによる補正効果が大きく、図４（ｅ）〜図４（ｇ）に示すように上記条件式を満足しない範囲では、対物レンズをチルトさせても光記録媒体のチルトによる３次のコマ収差を十分に抑制できないことが判る。
【００３０】
図５は、前述したように青色系光記録媒体の場合に発生するチルト量０．４５deg相当を考慮し、光記録媒体のチルト量０．４５degでの特性を抽出した結果を示す。通常、光記録媒体からの信号の読み取りにおいて、波面収差値はマレシャルクライラリオン（０．０７λrms）より小さくする必要があることが経験上知られている。波面収差には対物レンズの収差なども含めて考える必要があるので、許容量は約０．０７λrmsの１／２程度の０．０４λrms以下にする必要があるされており、図５中で上記条件式を満たす範囲では、０．０４λrms以下の信号を得ることができている。
【００３１】
なお、厚み偏差が−０．０５ｍｍ以下で、また波面収差が悪くなりだすが、これは厚み偏差に伴う球面収差残留分の影響によるものである。
【００３２】
従って、図５において波面収差０．０４λrms以下となるためには基板厚０．６ｍｍ基準（単層光記録媒体）に対して０．５４〜０．６３ｍｍの範囲に多層光記録媒体の情報記録面が存在するように設定する、換言すると、この範囲に中間層を設ける必要があることが判る。例えば、２層光記録媒体の場合、L０層を基板厚０．５７ｍｍ相当の位置に持ち、Ｌ１層を基板厚０．６０ｍｍ相当の位置に持つような光記録媒体と光ピックアップとの組合せとすればよい。
【００３３】
ちなみに、図６は、光記録媒体チルトを補正するために対物レンズに必要なレンズ駆動量を図５に対応させて示している。図６（ｅ）〜図６（ｇ）に示すように、上記条件式を満足しない範囲では、光記録媒体のチルトに対する対物レンズチルト駆動量が非線形となっており、これでは制御が煩雑化するため好ましくない。
【００３４】
そして、例えばL０層を０．５７ｍｍの位置に、Ｌ１層を０．６０ｍｍの位置にとった場合、図６よりＬ０層では光記録媒体が１deg傾いたときは、対物レンズを同一方向に０．８deg傾け（図６（ｃ）参照）、Ｌ１層では光記録媒体が１deg傾いたときは、対物レンズを同一方向に１．０deg傾ける（図６（ｄ）参照）ことにより、各情報記録面での３次のコマ収差が補正される。
【００３５】
また、別の本発明では、各情報記録面までの厚み偏差或いは厚み偏差に応じて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段を備えている（請求項８，９）、このため、厚み偏差信号を、別に設けられたチルト検出信号（請求項７）により補正でき、より良好な３次のコマ収差補正が可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、多層化及び短波長化によって大容量化を図った光ピックアップないしは光情報処理装置において、多層光記録媒体の何れの情報記録面位置に対しても良好なスポット特性が得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明を実施するための最良の形態について図面に基づいて説明する。
【００３８】
まず、本実施の形態の光ピックアップ１の概略構成例について図７に基づいて説明する。光記録媒体２に対して情報の記録、再生又は消去動作を行う光ピックアップ１は、固定光学系３からの光を対物レンズ４により光記録媒体２上に集光させ、この光記録媒体２からの反射光を固定光学系３内に配置されている検出系（後述）からの信号に基づいて情報の記録、再生又は消去動作が行われる。また、固定光学系３とは別に、対物レンズ４を傾動させるレンズ駆動装置としてのアクチュエータ部５と、光記録媒体２のチルトを検出するチルト検出手段６とが設置されており、チルト検出手段６により検出されたチルト量に応じて、アクチュエータ部５はチルトされて、対物レンズ４の光軸が光記録媒体２の面に対して所定角度となるように制御される。
【００３９】
ここで、信号読み取りを行う固定光学系３の構成例を図８を参照して説明する。本実施の形態の光ピックアップ１は、光源としての青色波長域の半導体レーザ１２、カップリングレンズ１３、偏光ビームスプリッタ１４、球面収差補正手段１５、偏向プリズム１６、１／４波長板１７、対物レンズ４、検出レンズ１８、光束分割手段１９、受光素子２０により構成されている。
【００４０】
波長４０５ｎｍの半導体レーザ１２から出射した直線偏光の発散光は、カップリングレンズ１３で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１４、球面収差補正手段１５を透過し、偏向プリズム１６で光路を９０度偏向され、１／４波長板１７を通過し円偏光とされ、対物レンズ４に入射し、光記録媒体２上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録又は消去が行われる。光記録媒体２から反射した光は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、１／４波長板１７を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ１４で反射され、検出レンズ１８で収束光とされ、光束分割手段１９により複数の光路に偏向分割され、受光素子２０に至る。受光素子２０からは、情報信号、サーボ信号等が検出される。
【００４１】
ここに、前述したように、ＨＤＴＶ番組を２時間以上記録するためには２２ＧＢ以上の容量が必要である。記録容量２２ＧＢを達成するためには、従来から知られている単層ＤＶＤ系光記録媒体に対して、使用波長：λ、若しくは開口数：ＮＡ、情報記録層数：Ｌを変更する必要がある。その条件としては、
Ｌ×{（０．６６／λ）／（０．６５／ＮＡ）}２≧（２２／４．７）
を満たせばよい。なお、ＤＶＤ系光記録媒体では再生専用の所謂ＤＶＤ−ＲＯＭ光記録媒体において、Ｌ＝２が実現されている。高ＮＡ化は対物レンズの製造公差を厳しくし、光情報処理装置のコストアップに繋がるため、ここでは開口数：ＮＡは、ＤＶＤ同等の０．６５とし、波長：λをＤＶＤで用いられている赤色波長帯域の半導体レーザより短波長の青色半導体レーザの波長４０５ｎｍを用いる。そして、Ｌ＝２とすれば、約２５ＧＢで、２２ＧＢ以上の容量をもつ光記録媒体が実現可能である。
【００４２】
即ち、本実施の形態の光ピックアップ１では、光記録媒体２として単層ＤＶＤ系光記録媒体も適用可能であるが、多層光記録媒体も適用可能としているものであり、図９にこのような多層光記録媒体の一例として、２層光記録媒体２ａの断面図を示す。情報記録面の数を増やしてｎ層化することで容量が略ｎ倍となる。２層光記録媒体２ａは射出成形された２枚の基板２１，２２の信号面（情報記録面）を向かい合わせた形で貼り合せた構造であり、読み取り側（光源側）から見て１層目はレイヤー０（Layer０：以下、Ｌ０と称す）、２層目はレイヤー１（Layer１：以下、Ｌ１と称す）と呼ばれる。レイヤーＬ０の反射膜２３は当該レイヤーＬ０を透過してレイヤーＬ１の信号を読み取れるように半透明膜とし、金や誘電体などで形成される。レイヤーＬ１の反射膜２４には単層光記録媒体と同様にアルミ反射膜が用いられる。レイヤーＬ０，Ｌ１間には信号面を一定の厚さｔで分離するための中間層２５が設けられる。中間層２５は読み取り光の光路となるため、読み取り光の波長での透過率が高く基板の屈折率に近い屈折率をもつ紫外線硬化樹脂材料が用いられる。読み取りビームの焦点を移動させる（フォーカスジャンプ）だけでＬ０、Ｌ１何れのレイヤーの信号も片側から読み出すことができる。
【００４３】
ここに、本実施の形態の光ピックアップ１では、
ＣＤｘ（ｘ＝１，２）；当該多層光記録媒体２ａの基板が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位：λrms）、
ＣＬｘ（ｘ＝１，２）；当該多層光記録媒体２ａの所定の情報記録面ｘにレーザ光を集光照射させている場合に、対物レンズ４が傾いたときに単位角度当りに発生する３次のコマ収差成分の各最小二乗誤差値（単位：λrms）、
としたとき、当該多層光記録媒体２ａの各情報記録面ｘ（ｘ＝１，２）で、条件；
｜ＣＬｘ／ＣＤｘ｜≧１
を満足するように設定されている。即ち、
｜ＣＬ１／ＣＤ１｜≧１
｜ＣＬ２／ＣＤ２｜≧１
である。具体的には、例えば、２層光記録媒体２ａの場合であり、Ｌ０層を基板厚０．５７ｍｍ相当の位置に持ち、Ｌ１層を基板厚０．６０ｍｍ相当の位置に持つような光記録媒体２と光ピックアップ１との組合せとされている。これは、対物レンズ４が、レーザ光入射側から見て手前側情報記録面Ｌ０よりも奥側情報記録面Ｌ１での波面収差が小さくなるように設定されていることも意味している。
【００４４】
また、本実施の形態では、対物レンズ４の結像倍率を変化させる球面収差補正手段１５を備え、結像倍率を変化させることで、対物レンズ４への入射ビームを発散状態或いは収束状態に変化させ、これにより積極的に球面収差を変化させることで、多層光記録媒体２ａの各情報記録面間の厚み偏差に起因して発生する球面収差を相殺させるものである。
【００４５】
このような結像倍率を変化させる球面収差補正手段１５としては、例えば図８に示す例では、２枚のレンズ１５ａ，１５ｂによる補助レンズ群と、これらのレンズ１５ａ，１５ｂの間隔を調整する間隔調整手段（図示せず）とにより構成されている。２枚のレンズ１５ａ，１５ｂは一方が正レンズ、他方が負レンズで、図８の例では正レンズが光源１２側に配置されているが、負レンズを光源１２側に配置しても良い。球面収差補正手段１５を構成する正・負レンズの間隔を変化させると、球面収差補正手段１５を対物レンズ４側へ透過する光束の発散状態が変化し、対物レンズ４通過後のビームに球面収差が発生するので、この球面収差により多層光記録媒体２ａの中間層２５厚みに起因して発生する球面収差を相殺するようにすればよい。
【００４６】
球面収差補正手段としては、図８に示すような球面収差補正手段１５に限定されるものでなく、カップリングレンズ１３を光軸方向に移動させることで対物レンズ４側へ透過する光束の発散状態を変化させ、対物レンズ４通過後のビームに球面収差を発生させることによってもよい。
【００４７】
例えば、基板厚：０．６ｍｍ、開口数ＮＡ：０．６５、使用波長λ：４０５ｎｍで最適設計された対物レンズ４を備える本実施の形態のような青色光学系においては、厚み偏差に伴い発生する波面収差は図１中の●印で示すようになるのに対して、厚み偏差（レイヤーＬ０，Ｌ１）に応じて球面収差補正手段１５により対物レンズ４の結像倍率を変化させると図１中の○印で示すように補正することが可能となる。
【００４８】
また、図８に示す本実施の形態の光ピックアップ１においては、光束分割手段１９と受光素子２０との組合せにより球面収差検出手段が構成されている。前述の通り、中間層２５の厚みに起因して各情報記録面において球面収差が発生し、情報記録面上に形成される光スポットの形状が劣化する。このように発生した球面収差は戻り光束の波面を歪ませることになり、検出レンズ１８を介して受光素子２０に向う光束にも収差が発生する。図１０（ａ）はこの状態を示している。検出レンズ１８へ戻る戻り光束に球面収差が発生しているときには、戻り光束の基準波面に対して、光軸中心に同心円状に「波面の遅れ」があり、基準波面を集光したときの集光点に対し遅れた波面が集光する位置はデフォーカスとなる。そこで、遅れた波面と進んだ波面の差を取り出してフォーカス状態を検出することで球面波面収差の発生状況を知ることができる。例えば、光束分割手段１９として図１０（ｂ）に示すようにホログラムを配置し、分割された各々の光束を検知できるように受光領域が分割された受光素子２０を備えればよい。
【００４９】
或いは球面収差を検出するのではなく、光記録媒体２の基板表面と情報記録面との厚みそのものを厚み偏差として検出するものであってもよい（厚み検出手段）。一般に、対物レンズ４を光軸方向に制御するために検出されているフォーカス信号は光記録媒体２の基板表面或いは情報記録面においてゼロクロスするためその距離を計測すれば厚みが判る。
【００５０】
次に、アクチュエータ部５の構成例を図１１に示す概略斜視図を参照して説明する。このアクチュエータ部５は、対物レンズ４を保持する対物レンズ保持体３１に対して、この対物レンズ保持体３１を支持するベース部３２と、このベース部３２と対物レンズ保持体３１との間に介在される弾性支持機構３３，３４とを備えている。弾性支持機構３３，３４は、対物レンズ保持体３１をフォーカス方向、トラッキング方向、ラジアルチルト方向、タンジェンシャルチルト方向の計４方向に動けるよう、ベース部３２に対して弾性的に支持している。ここで、フォーカス方向とは図１１のＺ軸方向（対物レンズ４の光軸方向）、トラッキング方向とは図１１のＸ軸方向（光記録媒体２の半径方向）をいう。また、ラジアルチルト方向とは図１１のＹ軸回りのチルト方向（光記録媒体２の半径方向に対するチルトの方向）、タンジェンシャルチルト方向とは図１１のＸ軸回りのチルト方向（光記録媒体２の回転方向に対するチルトの方向）をいう。また、図１１には図示しない駆動手段を備えており、この駆動手段は、例えば対物レンズ保持体３１に設けられた永久磁石と、ベース部３２に対して相対的に固定された駆動コイルとからなるいわゆるボイスコイルモータによって構成されている。そして、この駆動手段は、駆動コイルへの入力電流に応じて、対物レンズ保持体３１を上記４方向に駆動するようになっている。駆動手段の駆動コイルへの入力電流を制御して、光記録媒体２の情報記録面における記録トラック上に所定のレーザ光スポットを追従させるフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うと共に、レーザ光の入射方向（即ち、対物レンズ４の光軸）が光記録媒体２の情報記録面に３次のコマ収差を抑制する方向にチルトサーボを行うように構成されている。
【００５１】
このように、対物レンズ４を傾動させるアクチュエータ部５（レンズ駆動装置）を備えるので、対物レンズ４を積極的に傾動させると３次のコマ収差が発生するため、光記録媒体２が傾いたときに発生する３次のコマ収差を相殺することが可能となる。例えば、基板厚：０．６ｍｍ、開口数ＮＡ：０．６５、使用波長λ：４０５ｎｍで最適設計された対物レンズ４を備える本実施の形態のような青色光学系において、厚み偏差に伴い発生する波面収差は図２中に●印で示すようになるのに対して、光記録媒体２のチルト（横軸）に応じて対物レンズ４を傾動（チルト）させると図２中の○印に示すように補正することが可能となる。特に、本実施の形態では、多層光記録媒体２ａの各情報記録面で、前述の条件を満たしているので、図４（ａ）〜（ｄ）、図５に示したように、光記録媒体２のチルトに伴う３次のコマ収差をレンズチルトで補正し得ることが判る。
【００５２】
さらに、図１２に光記録媒体２のチルトを検出するチルト検出手段６の光学系構成例を示す。このチルト検出光学系の要部は、半導体レーザ４１、コリメートレンズ４２、ハーフミラー４３、１／４波長板１７、偏光ビームスプリッタ４４、第１の受光素子４５、第２の受光素子４６により構成される。半導体レーザ４１から出射した直線偏光の発散光は、ハーフミラー４３で光路を９０度偏向されコリメートレンズ４２で略平行光とされる。続く１／４波長板１７の光源側の面には、所定のコートがされており、ハーフミラー４３からの光の一部は反射され、残りの成分は透過させる。１／４波長板１７を透過した光は、１／４波長板１７を通過することにより円偏光とされ、光記録媒体２で反射される。光記録媒体２からの反射光は、往路とは反対回りの円偏光となり、１／４波長板１７を再度通過して往路と直交した直線偏光になる。即ち、１／４波長板１７表面で反射した光と、１／４波長板１７を通過して光記録媒体２で反射した光は、偏光方向が直交した状態で、コリメータレンズ４２に反射光として入射する。そして、各反射光はほぼ同一光路を辿り、ハーフミラー４３を通過し偏光ビームスプリッタ４４に入射する。ここで、１／４波長板１７表面からの反射光と光記録媒体２からの反射光は偏光ビームスプリッタ４４により光路が分離される。光記録媒体２からの反射光は偏光ビームスプリッタ４４で反射され第1の受光素子４５に、１／４波長板１７からの反射光は偏光ビームスプリッタ４４を透過し第２の受光素子４６に至る。
【００５３】
ここで、図１３を参照し、第１、第２の受光素子４５，４６からの出力値についての演算手段の詳細な構成例を説明するが、ここでは簡単のために一方向、例えばラジアル方向の場合に限定して説明するものとする。具体的には、本来、第１の受光素子４５（第２の受光素子４６も同様）は図１４に示すような受光部４５ｃ〜４５ｆに４分割された４分割受光素子を用いるのであるが、ここでは一方向に限定して話を進めるため、受光部４５ａ，４５ｂのみを有する２分割受光素子（第２の受光素子４６にあっては、受光部４６ａ，４６ｂのみを有する２分割受光素子）を用いるものとする。
【００５４】
まず、光記録媒体２のチルト量を検出するために、光記録媒体２からの反射光を検出する受光素子４５は一対の受光部４５ａ，４５ｂからなる。一対の受光部４５ａ，４５ｂは、光記録媒体２の半径方向に沿って配置されている。従って、光記録媒体２がチルトすると、その方向に応じて一対の受光部４５ａ，４５ｂの一方からの検出信号のレベルが他方に比べて大きくなる。一対の受光部４５ａ，４５ｂは、各々、プリアンプ５１，５２に接続されている。このプリアンプ５１，５２は、これらの出力信号の差を差出力信号として出力する差分回路５３に接続されている。差分回路５３からの差出力信号を演算することにより光記録媒体２の傾き量が求められる。光記録媒体２の反射率が変動し、或は、光源４１から発光される光線の光強度が時間とともに変動すると、その結果として、プリアンプ５１，５２からの検出信号の特性も変化するが、この特性の変化は、後段の回路で補正される。即ち、プリアンプ５１，５２からの信号が加算回路５４で加算され、この加算出力が割算回路５５に入力される。割算回路５５では、加算出力を基準として差分回路５３からの差出力が規格化され、差出力に含まれる変動成分が除去され、この割算回路５５からは、光記録媒体２のチルト信号が発生される。
【００５５】
一方、対物レンズ４及び１／４波長板１７を搭載したアクチュエータ部５のチルト量を検出するために、アクチュエータ部５に設置されている１／４波長板１７から反射された光線を検出する受光素子４６は一対の受光部４６ａ，４６ｂからなる。対物レンズ４が傾けられると、その傾く方向に応じてこの一対の受光部４６ａ，４６ｂの一方から発生する検出信号のレベルが他方から発生する信号レベルに比して大きくなる。この一対の受光部４６ａ，４６ｂは、各々プリアンプ５６，５７に接続されている。このプリアンプ５６，５７は、プリアンプ５１，５２の場合と同様に、プリアンプ５６，５７からの出力信号の差を差出力信号として出力する差分回路５８に接続されている。差分回路５８からの差出力信号を演算することによりアクチュエータ部５、即ち対物レンズ４のチルト量が求められる。光源４１から発光される光線の光強度が時間とともに変動するとプリアンプ５６，５７からの検出信号の特性も変化するが、この特性の変化は、後段の回路で補正される。即ち、プリアンプ５６，５７からの信号が同様に加算回路５９で加算され、この加算出力が割算回路６０に入力される。割算回路６０では、加算出力を基準として差分回路５８からの差出力を規格化し、差出力に含まれる変動成分を除去してこの割算回路６０からは、対物レンズ４のチルト信号が出力される。
【００５６】
光記録媒体２及び対物レンズ４のチルト量に相当するチルト信号を出力する割算回路５５，６０は、差分回路６１に接続され、そのチルト信号の差がこの差分回路６１から発生される。この差分回路６１からの差出力は、光記録媒体２に対する対物レンズ４の相対チルト量に相当している。差分回路６１の前段にはスイッチ６２，６３が設置されており、対物レンズチルト信号、光記録媒体２のチルト信号、そしてそれらの相対チルト信号を選択できる。即ち、図１３に示す回路により角度検出手段６４が構成されている。
【００５７】
例えば、２層光記録媒体２ａの場合、レイヤーＬ０，Ｌ１によって光記録媒体チルトに対する最適レンズチルト量が異なるが、本実施の形態では、
１）  光記録媒体２と対物レンズ４との相対角度Ａ
２）  光記録媒体２と光ピックアップ所定基準面との相対角度Ｂ
３）  対物レンズ４と光ピックアップ所定基準面との相対角度Ｃ
を検出しているため、予め記憶されているマップに基づき制御してやればよい。例えば、図６（ａ）において、まず、光記録媒体２と光ピックアップ所定基準面との相対角度が０．６deg傾いているという信号を検出した場合、引き続き、対物レンズ４と光ピックアップ所定基準面との相対角度を０．４degになるようにフィードバックしてやればよい。
【００５８】
そして、図６に示したように光記録媒体２のチルトを補正するための対物レンズチルト量は厚み偏差に応じて異なる。本実施の形態では、このようなチルト制御演算時に、所定のゲイン（図示せず）を情報記録面位置に応じて切換えてもよい。即ち、厚み偏差に応じて補正レンズチルト量が異なるため、常に同等レベルの信号が出力されるように上記２），３）の何れかにゲインを加えるようにしてもよい。
【００５９】
また、光ピックアップ１の組付調整時に発生する対物レンズ４への入射光束の傾き誤差や、対物レンズ４の製造誤差に伴う３次のコマ収差を補正するように、レンズチルトアクチュエータはその組付時に傾きが調整される。この傾き調整は、レンズチルトによる３次のコマ収差劣化が最も大きい情報記録面位置に対して行うのが望ましい。一方、他の情報記録面位置については組付調整されないが、本実施の形態によれば、予め光ピックアップ組付工程の段階で、対物レンズ４への入射光束の傾き誤差や、対物レンズ４の製造誤差に伴う３次のコマ収差を補正するための対物レンズ最適位置を確認しておき、その位置に図６の関係をオフセットさせることで、組付製造誤差分の３次のコマ収差もレンズチルトにより合わせて補正することが可能となる。無論、前者の傾き調整を行わずに、前者もチルト信号のオフセットにより補正する方法をとってもよい。
【００６０】
なお、本実施の形態の光ピックアップ１においては、アクチュエータ部５の駆動信号として、対物レンズ４、光記録媒体２のチルト角度を用いたが、対物レンズ４と光記録媒体２との相対チルトによって発生する３次のコマ収差を補正する方法であってもよい。３次のコマ収差検出の方法について説明する。
【００６１】
光記録媒体２には、図１５に示すような案内溝７１が形成されている。この案内溝７１からの反射光には、直接の反射光である０次光と、回折された±１次回折光とが含まれ、これらの光が干渉し合っている。図１６は、受光素子２０の受光面で受光される０次光（直進光）と±１次回折光とを、受光素子２０の受光面の上から見た図である。０次光（直進光）と１次回折光とは、重なる部分があり、この重なる部分を干渉領域７２と呼ぶ。
【００６２】
この干渉領域７２が、光記録媒体２のチルトに伴いどのように変化するかを、図１７及び図１８を用いて説明する。図１７は、光記録媒体２が半径方向（ラジアル方向）に傾いていたときの干渉領域７２の変化を示している。チルトに伴い図１７の左右で光量に偏りが生じる。これは、光記録媒体２の傾きにより、光記録媒体２上に投影されるスポットに３次のコマ収差が発生するためである。この偏りは、一方の干渉領域７２と、他方の干渉領域７２とで、逆方向に生じる。図１７では、チルトが大きくなるほど図１７中右側の領域が強くなり、左側の領域が徐々に弱くなっていくのが判る。同様に、図１８は光記録媒体２が回転方向（タンジェンシャル方向）に傾いたときの干渉領域７２の変化を示している。
【００６３】
よって、このような光量分布の変化を検知してやればよい。例えば、図１９に示すよう荷、干渉領域７２のパターン変化が検出できるような複数分割の受光素子７３を用いてやればよい。
【００６４】
図２０に本発明の光情報処理装置の概略斜視図を示す。本実施の形態の光情報処理装置９１は、例えば多層光記録媒体２ａのような光記録媒体２に対して、図８に示したような構成の光ピックアップ１を用いて情報の記録、再生又は消去を互換性を持って行う装置である。本実施の形態において、光記録媒体２（２ａ）はディスク状であって、保護ケース９３内に格納されている。光記録媒体２（２ａ）は保護ケース９３ごと、挿入口９４から当該光情報処理装置９１内に対して矢印「入」方向へ挿入セットされ、スピンドルモータ９５により回転され、光ピックアップ１により情報の記録や再生、或いは消去が行われる。なお、光記録媒体２（２ａ）は保護ケース９３に入れられている必要はなく裸の状態であってもよい。
【００６５】
対物レンズ４や光ピックアップ１として、前述したものを用いることにより、多層光記録媒体２ａの何れの情報記録面位置に対しても良好なスポット特性が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】球面収差補正前後の特性を示す特性図である。
【図２】コマ収差補正前後の特性を示す特性図である。
【図３】厚み偏差とコマ収差との関係を示す特性図である。
【図４】基板厚み（厚み偏差）に応じたチルト補正効果を示す特性図である。
【図５】光記録媒体チルト０．４５degにおける補正後の残留収差を示す特性図である。
【図６】基板厚み（厚み偏差）に応じた対物レンズに必要な駆動量を示す特性図である。
【図７】本発明の位置実施の形態の光ピックアップを示す概略的な全体構成図である。
【図８】その固定光学系の詳細を示す構成図である。
【図９】多層光記録媒体の構成例を示す原理的な断面図である。
【図１０】球面収差の様子及び光束分割素子のパターン例を示す説明図である。
【図１１】アクチュエータ部の構成例を示す概略斜視図である。
【図１２】チルト検出光学系の構成例を示す概略図である。
【図１３】チルト信号算出用の回路構成例を示す概略回路図である。
【図１４】４軸アクチュエータ用の受光素子の構成例を示す正面図である。
【図１５】光記録媒体と干渉領域との関係を示す説明図である。
【図１６】干渉領域に関する説明図である。
【図１７】ラジアルチルトに伴う干渉領域の変化の様子を示す説明図である。
【図１８】タンジェンシャルチルトに伴う干渉領域の変化の様子を示す説明図である。
【図１９】受光素子のパターン構成例を示す正面図である。
【図２０】光情報処理装置の実施の形態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      光ピックアップ
２      光記録媒体
２ａ    多層光記録媒体
４      対物レンズ
５      レンズ駆動装置
１２      光源
１３      球面収差補正手段、カップリングレンズ
１５      球面収差補正手段、補助レンズ群
１９，２０      球面収差検出手段
６４      角度検出手段
【図１】
2005209283.tif 000003
【図２】
2005209283.tif 000004
【図３】
2005209283.tif 000005
【図４】
2005209283.tif 000006
【図５】
2005209283.tif 000007
【図６】
2005209283.tif 000008
【図７】
2005209283.tif 000009
【図８】
2005209283.tif 000010
【図９】
2005209283.tif 000011
【図１０】
2005209283.tif 000012
【図１１】
2005209283.tif 000013
【図１２】
2005209283.tif 000014
【図１３】
2005209283.tif 000015
【図１４】
2005209283.tif 000016
【図１５】
2005209283.tif 000017
【図１６】
2005209283.tif 000018
【図１７】
2005209283.tif 000019
【図１８】
2005209283.tif 000020
【図１９】
2005209283.tif 000021
【図２０】
2005209283.tif 000022