(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、前記光ビームを情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射ビームを受光する光検出手段を少なくとも備えた光ピックアップ装置において、
光ビームの光路に、光軸を中心に同心円状でかつ光束を選択的に遮光する遮光手段と、前記遮光手段の内側領域を通過した光ビームに基づいて生成する信号と、外側領域を通過した光ビームに基づいて生成する信号との比較により、収差信号を生成する制御手段を具備したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記遮光手段は、光ビームの偏光面を同心円状でかつ選択的に回転させる回転手段と、この回転手段以降に配置され光ビームを偏光方向に応じて選択的に透過させる手段とからなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記遮光手段は液晶素子であることを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記遮光手段の内側領域と外側領域に対応する信号に基づいて、内側領域と外側領域の集光位置の差を比較することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
球面収差補正手段を具備したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記制御手段からの収差信号に基づいて球面収差を補正する球面収差補正手段を具備したことを特徴とする請求項１または４記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記球面収差補正手段は液晶素子であることを特徴とする請求項５または６記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記遮光手段と、前記球面収差補正手段は同一素子であることを特徴とする請求項５，６または７記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の光ピックアップ装置を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１０】
多層型情報記録媒体に情報を記録または再生する際に、記録あるいは再生を行う層にフォーカスジャンプし、球面収差を検出して、この球面収差量に応じて球面収差を補正することを特徴とする請求項９記載の情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＶＤ等の多層型情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行う光ピックアップ装置および情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディスク状の光情報記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系、ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ等のＤＶＤ系のものが普及している。ＣＤ系においては記録密度が６５０ＭＢのものが実現されている。ＤＶＤ系はＣＤ系よりも高容量化が実現されている。しかしながら、ＤＶＤ系では容量的な要求は満足しきれていない。そこで記録層を１層ではなく複数の層で構成するいわゆる多層ディスクとすることにより一層の高密度化を行ったディスクが開発されてきている。
【０００３】
ところで、このような記録層を多層化した情報記録媒体においては、複数の記録層に対して独立に情報の書き込みと読み出しを行うため、記録層の間隔を数十μｍ以上離す必要がある。しかし、記録層ごとに対物レンズからの距離が異なるために、最適な位置からずれた記録層においては球面収差、すなわち、図１４に示すようなレンズによって集光される光線のうち、光軸から遠い周辺部の光線が集光される位置と、光軸近辺の光線が集光される位置とが光軸方向に連続的にずれていくような焦点のゆがみが生じることになる。
【０００４】
図１３は従来の多層ディスクを単一のピックアップで再生する場合における光ビームの様子を示す説明図である。図１３に向かって左側は、ピックアップの対物レンズ１００ａが多層ディスク１０１の記録層である第１の記録層１０１ａを再生する場合を示し、右側は、対物レンズ１００ｂが第１層よりもディスク基板表面１０１ｓよりも離れた層である第ｎ層を再生する場合を示している。
【０００５】
例えば、第１層を再生するために第１層に対して光ビームスポットが絞られるように最適設計されたピックアップでは、第１層を再生するには支障ないが、第ｎ層を再生するために対物レンズが多層ディスク１０１の基板表面１０１ｓに接近し、第ｎ層に焦点が合った場合においても第１層と第ｎ層間の層間厚みにより球面収差が発生し、図１３に示すように第ｎ層上に照射される光ビームスポットの径が第１層の場合に比べ大きくなってしまう。
【０００６】
このような問題を解決するためには、光スポットの球面収差量を測定し、収差補正する機能を持った新たな光ヘッド制御技術の開発が必須となる。そのような課題解決手段として、特開２０００−１５５９７９号公報に記載された光学情報記録再生装置がある。
【０００７】
この公報に記載された技術は、図１２に示すように光源２０１から射出され、光ディスク２０６で反射された復路の光ビームをハーフミラー２０２で分離し、ホログラム２０９で特定領域を通過する光ビームとそれ以外の領域を通過する光ビームとに分割して偏向させ、特定領域を通過する光ビームを複数の光検出器２０７で受光し、得られる信号を比較して収差を検出し、これに基づきリアルタイムで収差補正素子２０４を駆動して光学系の収差を低減させることができるというものである。なお、２０３はコリメートレンズ、２０５は対物レンズ、２０８は収差の信号処理回路を示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
光ピックアップ装置の受光素子においては、その設置精度を数μｍ以下に合わせ込む必要があり、組み立て条件が非常に厳しい。そのため歩留まりの低下などコストへの影響も非常に大きい。また、経時特性・温度特性などの影響も受けやすい。そのため、受光素子パターンは単純なものであることが望ましい。しかしながら、特開２０００−１５５９７９号公報に記載された技術は、検出系入射ビームをホログラムにより複数ビームに分割し、そのビームを受光素子で検出する構成となっている。このような複数分割したビームを微小スポット化し、複数の受光素子で検出するという構成は、煩雑かつ装置の安定性を損ない、歩留りの低下、そしてコストアップを招くおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決し、従来の光ピックアップ装置のように受光素子数を増やすことなく、液晶素子を用いた遮光手段を略平行光路中に配置することにより経時特性・温度特性などの環境変動の影響が受けにくく安定した球面収差検出を行え、さらに部品点数の削減、組付工程を低減して低コスト化を実現した光ピックアップ装置および情報記録再生装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明は、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射ビームを受光する光検出手段を少なくとも備えた光ピックアップ装置において、光ビームの光路に、光軸を中心に同心円状でかつ光束を選択的に遮光する遮光手段と、遮光手段における内側領域を通過した光ビームに基づいて生成する信号と、外側領域を通過した光ビームに基づいて生成する信号との比較により、収差信号を生成する制御手段を具備したことを特徴とする。このように構成したことにより、光スポットの軸付近の光線と、周辺部分の光線とを分けて検出させることができるために、これらの検出信号から、焦点位置が異なる現象である球面収差を検出することが可能になり、収差信号を用いて球面収差の補正量を設定することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記遮光手段は、光ビームの偏光面を同心円状でかつ選択的に回転させる回転手段と、この回転手段以降に配置され光ビームを偏光方向に応じて選択的に透過させる手段とからなることを特徴とする。このように構成したことにより、光ビームを偏光方向に応じて、光スポットの軸付近の光線と、周辺部分の光線とを分けることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記遮光手段は液晶素子であることを特徴とする。このように構成したことにより、液晶素子に印加する電圧を切り替えることにより、光スポットの軸付近の光線と、周辺部分の光線とを分けることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記遮光手段の内側領域と外側領域に対応する信号に基づいて、内側領域と外側領域の集光位置の差を比較することを特徴とする。このように構成したことにより、多層情報記録媒体の層の厚さによって生じる球面収差を検出することができる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る発明において、球面収差補正手段を具備したことを特徴とする。このように構成したことにより、求められた補正量に基づいて球面収差補正を行うことができる。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１または４に係る発明において、前記制御手段からの収差信号に基づいて球面収差を補正する球面収差補正手段を具備したことを特徴とする。このように構成したことにより、収差信号から補正量を求めて球面収差補正を行うことができる。
【００１７】
請求項７に係る発明は、請求項５または６に係る発明において、前記球面収差補正手段は液晶素子であることを特徴とする。このように構成したことにより、球面収差の補正量に応じて、球面収差の原因となる光ビームの領域を、液晶素子の電極に印加する電圧を切り替えることにより、除くことができるようになる。
【００１８】
請求項８に係る発明は、請求項５，６または７に係る発明において、前記遮光手段と、前記球面収差補正手段は同一素子であることを特徴とする。このように構成したことにより、多層情報記録媒体の任意の層の球面収差を適宜補正可能な光ピックアップ装置を省スペースで実現し、かつ部品点数の削減に伴う低コスト化を図ることができる。
【００１９】
請求項９に係る発明は、情報記録再生装置において、請求項１〜８のいずれか１項記載の光ピックアップ装置を備えたことを特徴とする。このように構成したことにより、多層情報記録媒体の記録再生可能な情報記録再生装置を実現できる。
【００２０】
請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明において、多層型情報記録媒体に情報を記録または再生する際に、記録あるいは再生を行う層にフォーカスジャンプし、球面収差を検出して、この球面収差量に応じて球面収差を補正することを特徴とする。このように構成したことにより、多層情報記録媒体の記録再生可能な情報記録再生装置を実現できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１実施形態にかかる光ピックアップ装置における光学系の概略構成図であり、１は多層情報記録媒体、２はＰ偏光のレーザー光を出射する半導体レーザー、３は半導体レーザー２からのレーザービームを収束して平行光にするコリメートレンズ、４は、コリメートレンズ３からのレーザー光を通過させると共に、多層情報記録媒体１からの反射光を偏向するビームスプリッタ、５はレーザービームを偏向させる偏向ミラー、６は、多層情報記録媒体１の任意の層に対して開口数や球面収差等の光学特性が最適設計され、入射するレーザービームを集光する対物レンズ、７はビームスプリッタ４からの多層情報記録媒体１の反射光の偏光面を選択的に回転させる同心円状の回転手段、８はＰ偏光の反射光を通過させる偏光板、９は偏光板からの反射光を集光させる検出レンズ、１０は反射光を受光してトラッキング信号，フォーカス信号及び再生信号を出力する受光素子、１１は受光素子１０の出力から球面収差を検出する球面収差検出手段、１２は球面収差補正手段、１３は球面収差検出手段１１の出力に基づいて球面収差補正手段１２を駆動制御する球面収差制御回路を示す。
【００２３】
図２に示すように、回転手段７は、中央領域Ａと周辺領域Ｂとからなる液晶素子からなり、中央領域Ａ，周辺領域Ｂに電圧が選択的に印加されるように形成されており、印加電圧により偏光方向を変化させられる。
【００２４】
回転手段７は、図３に示すようにＴＮ型液晶７ａが光軸方向において２枚の透明電極付ガラス板７ｂ，７ｃによって挟まれた構造となっている。透明電極付ガラス板７ｂの上部電極（以下、単に上部電極と称する）と透明電極付ガラス板７ｃの下部電極（以下、単に下部電極と称する）との間に０Ｖの制御電圧（制御信号）を印加された場合はレーザービームの偏光面が回転手段７によって９０°回転される。一方、上部電極と下部電極との間に閾値電圧より高い電圧、たとえば５Ｖの制御電圧（制御信号）を印加した場合はレーザービームの偏光面が回転されることなくそのまま透過する。
【００２５】
次に、回転手段７の動作について説明する。
【００２６】
まず中央領域Ａの上部電極と下部電極との間に閾値電圧より高い電圧を、一方の周辺領域Ｂには０Ｖの電圧を印加する。これにより回転手段７の通過光のうち、中央領域Ａを通過した光の偏光面は変化せず、周辺領域を通過した光の偏光面が９０°回転されている。このような設定条件のもとで、半導体レーザー２からＰ偏光のレーザービームが出射され、多層情報記録媒体１で反射され、ビームスプリッタ４を通過して回転手段７に入射する。
【００２７】
中央領域Ａには、閾値電圧より高い電圧が印加されるので，入射したレーザー光の偏光面は変化せずに通過しＰ偏光となる。一方、周辺領域Ｂには、０Ｖの電圧が印加されているので、偏光面が９０°回転されてＳ偏光が出射される。その後、レーザービームは偏光板８に入射する。偏光板８はＰ偏光の反射光を通過させるので、回転手段７の中央領域Ｂからのレーザービームは通過し、Ｓ偏光となった回転手段７の周辺領域Ｂからのレーザービームは通過することができない。
【００２８】
すなわち、回転手段７の中央領域Ａからのレーザービームはそのまま通過して検出レンズ９に入射するが、回転手段７の周辺領域Ｂからのレーザービームは偏光板８によって遮られ、検出レンズ９に入射しない。検出レンズ９によって集光された回転手段７の中央領域Ａからのレーザービームは、受光素子１０によって受光されて、受光素子１０からフォーカス位置が出力される。
【００２９】
次に、中央領域Ａに印加する電圧と周辺領域Ｂに印加する電圧を切り替え、中央領域Ａの上部電極と下部電極との間に０Ｖの電圧を、一方の周辺領域Ｂには閾値電圧より高い電圧を印加する。この場合は、前述した中央領域Ａに閾値電圧より高い電圧を、一方の周辺領域Ｂに０Ｖ印加した場合とは反対に、回転手段７の周辺領域Ｂからのレーザービームが受光素子１０に入射することとなる。受光素子１０から入射した光に基づいてフォーカス位置が出力される。
【００３０】
前述した手順によって、受光素子１０から出力されたフォーカス位置の信号は球面収差検出手段１１に入力される。球面収差検出手段１１からは、回転手段７に印加する電圧を切り替える前後における受光素子１０からの出力信号の差が求められ、球面収差制御回路１３に出力される。
【００３１】
ここで、球面収差は光スポットの軸付近の光線と、周辺部分の光線で、焦点位置が異なる現象である。そのため、光スポットの軸付近の光線と周辺部分の光線とを分離して、焦点誤差を個別に検出すれば、その差から球面収差量を得ることが可能である。第１実施形態によれば、球面収差検出手段１１において２つの光のフォーカス位置を個別に検出することができる。この２つのフォーカス位置の差から球面収差制御回路１３から球面収差量に比例した制御信号が生成される。その制御信号に基づいて球面収差制御回路１３が球面収差補正手段１２を駆動制御することにより、球面収差が補正される。
【００３２】
次に、球面収差補正手段についてより詳細に説明する。
【００３３】
球面収差補正手段１２は、透明電極を含む２枚のガラス基板によって液晶分子を挟んだ構成である。２枚のガラス基板における上側のガラス基板には、図４に示すように、同心円状の電極パターンが透明電極によって形成されており、下側のガラス基板には同心円状の電極パターンに対向して電極が形成されている。なお、反対に、下側のガラス基板に同心円状の透明電極のパターンを形成しても良い。
【００３４】
そして各透明電極にそれぞれ駆動電圧を印加すると、印加された電圧による電界に従って液晶分子の配向が偏倚される。これにより球面収差補正手段１２を透過する光束の進行方向に垂直な断面内での屈折率分布を任意に設定することができ、光束の波面の位相を分割領域ごとに制御することができる。すなわち、屈折率可変手段として用いることができる。
【００３５】
したがって、上下のガラス基板に形成した透明電極の各電極パターン部分に対する印加電圧を、球面収差制御回路１３によって可変制御することにより、光ピックアップ装置にとって最適設計された記録面と再生しようとする多層情報記録媒体の記録層との間の厚みの違いによって生じる球面収差を補正することができるようになり、球面収差を自動的に補正する光ピックアップの実現が可能となる。
【００３６】
次に、図５を参照して第１実施形態の光ピックアップ装置を有する情報記録再生装置における球面収差の補正を説明する。図５（ａ）〜（ｃ）及び図５（ｅ），（ｆ）のそれぞれの横軸の点Ｏは光軸に相当し、Ｄ−Ｄ′は光軸Ｏを通り光軸に垂直な直線上の位置（例えば、対物レンズの瞳面）を表す。また、縦軸のＬは球面収差量を表している。図５（ｄ）は液晶パネルの同心円状に分割された電極が３分割電極の場合を示し、図５（ｇ）は５分割電極の場合の分割パターンの例である。
【００３７】
また、図５（ａ）は、光ピックアップにとって最適設計された記録層から再生しようとしている記録層迄の層間厚みによって生じる球面収差の分布形状を示している。なお、図５（ａ）に示す球面収差は、記録層上で生じている球面収差を光線追跡により対物レンズの瞳面での球面収差に換算したものである。
【００３８】
通常、レーザービームは円形のビームスポットであり、球面収差も半径方向により変化する。また、層間厚みが大きくなると図５（ａ）の球面収差の２つのピークがより大きくなる。このような球面収差が生じる場合に、図５（ｄ）に示すような３分割電極で構成される液晶パネルの電極１５の部分で、図５（ｂ）のように、透過光束に図５（ａ）の球面収差とは逆向きの位相差を与えるように電圧を印加する駆動制御を行い、電極１４，１６の部分は透過する光束に位相差を与えずそのまま透過するように電圧を印加する。
【００３９】
このように液晶パネルの同心円状に分割された電極にそれぞれ異なる電圧を印加することにより、図５（ａ）のような球面収差に対し、図５（ｂ）で示すような補正が行われ、図５（ｃ）で示すように残存球面収差を小さくすることができ、レーザービームスポットの径を絞ることが可能になる。図５（ｅ）〜（ｇ）は、図５（ｂ）〜（ｄ）と同様に液晶パネルの同心円状に分割された電極が図５（ｇ）に示すように５分割された場合の球面収差の補正量及び補正結果を示している。図５（ｇ）に示すような５分割電極で構成される液晶パネルの各電極により、図５（ｅ）のように、透過光束に図５（ａ）の球面収差とは逆向きの位相差を与えるように電圧を印加する駆動制御を行うことで、さらに細かな球面収差補正を行うことができる。図５（ｆ）に示すように、図５（ｃ）よりは残存球面収差をさらに小さくすることができ、レーザービームスポットの径を絞ることが可能になる。
【００４０】
このように構成した第１実施形態の装置によれば、球面収差検出手段および球面収差補正手段を使うことにより，多層情報記録媒体の任意の面に対して光学特性が最適設計されている対物レンズを用いて、最適設計で想定された任意の層以外の他の層の情報を再生等する場合に、球面収差の影響によりレーザー光における周辺領域が情報記録媒体の記録面上に集光しなくなっても，球面収差検出手段により球面収差量が測定され、周辺領域が球面収差補正手段により最適化されるため，高精度記録あるいは高品質な再生信号等を得ることが可能になる。
【００４１】
なお、図１に示す光ピックアップ装置においては、回転手段７と偏光板８とを一体化させても良く、これにより組付工程の低減と低コスト化が図られる。また、偏光板８を貼り合わせるのではなく、偏光膜を蒸着するような構成とすればさらなる小型化が図れる。
【００４２】
また、図１に示した偏光板以外の偏光選択手段であっても適用可能である。例えば、偏光ビームスプリッタあるいは偏光ホログラムを用いた構成であってもよい。
【００４３】
なお、図１に示す光ピックアップ装置においては、球面収差補正手段として液晶素子を用いた方式を説明したが、この方式に限るものではない。
【００４４】
図６は球面収差補正手段として可動レンズを用いた場合の光ピックアップの構成を示す説明図であり、２０は対物レンズ、２１は球面収差補正手段を示す。なお、図１に示す部材と同一の部材には、同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
【００４５】
図６に示す構成は、図１に示す構成における、対物レンズ６に代わりに２枚の非球面レンズ２０ａ，２０ｂからなる対物レンズ２０を具備し、さらに、球面収差補正手段１２の代わりに、２枚の非球面レンズ２０ａ，２０ｂの間に両非球面レンズ２０ａ，２０ｂ間の距離を変化させる距離調整機構を有するレンズ可動型の球面収差補正手段２１を備えたものである。
【００４６】
距離調整機構としてはピエゾ素子を適用することが可能であり、電圧を高く印加することで２枚の非球面レンズの間の距離は長くなり、電圧を低くすることで２枚の非球面レンズの間の距離は短くなる。このような電圧変化量を上述の球面収差検出手段１１に基づいて生成させることにより球面収差を補正することが可能となる。
【００４７】
図６に示すように構成したことにより、記録情報層に対し球面収差を低減することで、良好な記録再生特性が得られる。
【００４８】
なお、図６に示す光ピックアップ装置において、距離調整機構としては、ピエゾ素子の代わりに電磁駆動のアクチュエータやモータを使用することもできる。また、ピエゾ素子の代わりに超音波で駆動されるアクチュエータを使用することもできる。また、対物レンズ２０として２枚の非球面レンズ２０ａ，２０ｂ用いる代わりに２つの凸レンズ群、あるいは１枚の非球面レンズと１枚の球面レンズとを用いることもできる。
【００４９】
図７は本発明の第２実施形態にかかる光ピックアップ装置における光学系の概略構成図であり、３０は偏光ビームスプリッタ、３１は回転手段を示す。なお、図１，図６に示す第１実施形態における部材と同一の部材については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５０】
第２実施形態の装置における第１実施形態との相違点は、ビームスプリッタ４の代わりに偏光ビームスプリッタ３０を用いた点、回転手段７の代わりに回転手段３１を偏光ビームスプリッタ３０と対物レンズ２０の間の光路中に配置した点、さらに第１実施形態においては回転手段７を１／２波長板相当の機能素子（電圧のｏｎ／ｏｆｆにより偏光面を０°／９０°に回転）として用いていたのに対し、第２実施形態の回転手段３１は１／４波長板相当の機能素子を有するものを使用している点、第１実施形態の偏光板８を省略した点である。１／４波長板は、半導体レーザー２からの直線偏光のレーザービームを円偏光に変換して多層情報記録媒体１に入射させ、多層情報記録媒体１からの逆回りとなった円偏光の反射ビームを往路とは直交する直線偏光に変換する素子である。また偏光ビームスプリッタ３０は第１実施形態で用いられた無偏光のビームスプリッタ４とは異なり、Ｐ偏光のレーザービームを透過、Ｓ偏光のレーザービームを反射させる‘１’／‘０’の偏光素子である。なお、それ以外の部品は第１実施形態と同じものである。
【００５１】
回転手段３１は，図２に示す構成と同様に、中央領域Ａと周辺領域Ｂとからなる液晶素子からなり、中央領域Ａ，周辺領域Ｂに電圧が選択的に印加されるように形成されており、印加電圧によって偏光状態を変化させることができる。
【００５２】
回転手段３１は、図３に示す構成と同様に、液晶が光軸方向において２枚の透明電極付ガラス板によって挟まれた構造となっている。上部電極と下部電極との間に、閾値電圧より低い電圧を印加した場合に１／４波長板機能が発生し、レーザー光は円偏光となって出射される。一方，閾値電圧より高い電圧を印加すると，屈折率異方性がなくなり、Δｎ＝０となって，位相差は生じなくなり、レーザービームの偏光面を回転させることなくそのまま透過する。
【００５３】
多層情報記録媒体１に対して記録・再生等を行う場合には、まず中央領域Ａの上部電極と下部電極との間に閾値電圧より高い電圧を、一方の周辺領域Ｂには閾値電圧より低い電圧を印加する。これにより回転手段３１の通過光のうち、中央領域Ａを通過した光の偏光面は変化せず、周辺領域Ｂを通過した光の偏光面は円偏光となる。このような設定条件のもとで、半導体レーザー２からＰ偏光のレーザービームが出射され、回転手段３１に入射する。
【００５４】
中央領域Ａには，閾値電圧より高い電圧が印加されるので，入射したレーザー光の偏光面は変化せずに通過しＰ偏光となる。一方、周辺領域Ｂには、閾値電圧より低い電圧が印加されているので、偏光面は円偏光とされる。中央領域Ａと周辺領域Ｂがそれぞれ異なる偏光状態で多層情報記録媒体１に照射される。中央領域ＡのレーザービームはＰ偏光のまま多層情報記録媒体を反射し、再び回転手段３１に入射してもＰ偏光のまま透過することになる。一方、周辺領域Ｂからのレーザービームは円偏光となり多層情報記録媒体１に照射され、逆周りの円偏光となって再び回転手段３１に入射し、往路とは直交する偏光方向を有するＳ偏光のレーザービームとなる。これらの中央領域Ａ、周辺領域Ｂのレーザービームが偏光ビームスプリッタ３０に入射する。偏光ビームスプリッタ３０はＰ偏光の光を通過させ、Ｓ偏光の光を反射させるので、回転手段３１の中央領域Ａからのレーザービームは通過して、Ｓ偏光となった回転手段３１の周辺領域Ｂからのレーザービームは反射される。
【００５５】
すなわち、回転手段３１の周辺領域Ｂからのレーザービームは検出レンズ９に入射するが、回転手段３１の中央領域Ａからのレーザービームは検出レンズ９に入射しない。検出レンズ９によって集光された回転手段３１の中央領域Ａからのレーザービームは、受光素子１０により受光されて，フォーカス位置が出力される。
【００５６】
次に、中央領域Ａに印加する電圧と周辺領域Ｂに印加する電圧を切り替え、中央領域Ａの上部電極と下部電極との間に０Ｖの電圧を、一方の周辺領域Ｂには閾値電圧より高い電圧を印加する。この場合は、前述した中央領域Ａに閾値電圧より高い電圧を、一方の周辺領域Ｂに０Ｖ印加した場合とは反対に、回転手段３１の中央領域Ａからのレーザービームが受光素子１０に入射することとなる。受光素子１０に入射した光からフォーカス位置が出力される。
【００５７】
上述した手順により生成された各フォーカス位置が出力信号から得られる球面収差量に基づいて、第１実施形態と同様に球面収差制御回路１３によって球面収差補正手段２１を駆動制御することにより、球面収差が除去される。なお、第２実施形態においては、球面収差検出後における回転手段３１の中央領域Ａ、周辺領域Ｂにはともにしきい値より低い電圧が印加され、１／４波長板として機能するようになる。１／４波長板と偏光ビームスプリッタ３０を組み合わせて用いる系は、高い光利用効率を必要とする記録系の情報記録再生装置において非常に有利な系である。
【００５８】
図８は本発明の第３実施形態にかかる光ピックアップ装置における光学系の概略構成図である。なお、図１に示す第１実施形態における部材と同一の部材については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５９】
第３実施形態の光ピックアップ装置における第１実施形態の光ピックアップ装置との相違点は、回転手段７を往路光路中に配置した点である。回転手段７は、第１実施形態のものと略同一のものであり、図２に示すような中央領域Ａと周辺領域Ｂとからなる液晶素子からなり、中央領域Ａ，周辺領域Ｂに電圧が選択的に印加されるように形成され、印加電圧により偏光方向を変化させられる点は一致している。
【００６０】
多層情報記録媒体１に対して記録・再生等を行う場合には、まず中央領域Ａの上部電極と下部電極との間に閾値電圧より高い電圧を、一方の周辺領域Ｂには０Ｖの電圧を印加する。これにより回転手段７の通過光のうち、中央領域Ａを通過した光の偏光面は変化せず、周辺領域Ｂを通過した光の偏光面は９０°回転されている。このような設定条件のもとで、半導体レーザー２からＰ偏光のレーザービームが出射される。
【００６１】
中央領域Ａには、閾値電圧より高い電圧が印加されるので、入射したレーザー光の偏光面は変化せずに通過しＰ偏光となる。一方、周辺領域Ｂには、０Ｖの電圧が印加されているので、偏光面９０°回転されてＳ偏光出射される。そして多層情報記録媒体１によって反射され、ビームスプリッタ４によって偏向された後、レーザービームは偏光板８に入射する。偏光板８はＰ偏光の反射光を通過させるので、回転手段７の中央領域Ａからのレーザービームは通過して、Ｓ偏光となった回転手段周辺領域Ｂからのレーザービームは、通過することができない。すなわち、回転手段７の中央領域Ａからのレーザービームはそのまま通過して検出レンズ９に入射するが、回転手段７の周辺領域Ｂからのレーザービームは検出レンズ９に入射しない。検出レンズ９で集光された回転手段７の中央領域Ａからのレーザービームは、受光素子により受光されて、フォーカス位置が出力される。
【００６２】
次に、中央領域Ａに印加する電圧と周辺領域Ｂに印加する電圧を切り替え、中央領域Ａの上部電極と下部電極との間に０Ｖの電圧を、一方の周辺領域Ｂには閾値電圧より高い電圧を印加する。この場合は、前述した中央領域Ａに閾値電圧より高い電圧を、一方の周辺領域Ｂに０Ｖ印加した場合とは反対に、回転手段７の周辺領域Ｂからのレーザービームが受光素子１０に入射することとなる。受光素子１０に入射した光からフォーカス位置が出力される。
【００６３】
上述した手順により生成された各フォーカス位置が出力信号から得られる球面収差量に基づいて、第１実施形態と同様に球面収差制御回路１３によって球面収差補正手段１２を駆動制御することにより、球面収差が除去される。
【００６４】
図９は本発明の第４実施形態にかかる光ピックアップ装置における光学系の概略構成図であり、４０は回転／球面収差補正手段、４１は対物レンズ６をフォーカシングおよびトラッキング移動させる図示しないアクチュエータのフォーカス移動を駆動制御するフォーカスドライバを示す。
【００６５】
回転／球面収差補正手段４０は、図３に示すようにＴＮ型液晶７ａが光軸方向において２枚の透明電極付ガラス板７ｂ，７ｃによって挟まれた構造となっている。また、透明電極付ガラス板７ｂまたは透明電極付ガラス板７ｃには透明電極による同心円状の電極パターンが形成されており、電圧を印加する電極パターンの組み合わせにより、図２に示すような中央領域Ａと周辺領域Ｂの切り替え、および図４に示すようなレーザービームスポット径の絞りの切り替えが可能に構成されている。
【００６６】
多層情報記録媒体１は図示しない情報記録媒体保持手段および情報記録媒体回転制御装置により回転駆動され、光ピックアップ装置には、対物レンズアクチュエータ（図示せず）が多層情報記録媒体１に対向して設けられ、多層情報記録媒体１から読み出された情報または使用者の指示により選択された記録層にレーザービームを収束させるべく対物レンズ６を駆動させる。対物レンズアクチュエータを含む光学系の一部に回転／球面収差補正手段４０が設けられており、この回転／球面収差補正手段４０を駆動制御することにより、多層情報記録媒体１上のスポットが最適化される。
【００６７】
また、対物レンズアクチュエータはフォーカスドライバ４１により駆動制御され、フォーカスドライバ４１へは、対物レンズアクチュエータの制御部から所望の記録層を再生するために、操作指令に従ってフォーカスジャンプ信号が供給される。
【００６８】
この際のフォーカスサーチを行う過程において、第１〜３実施形態の説明で述べてきたような液晶素子の中央領域Ａと周辺領域Ｂのフォーカス位置の違いにより球面収差信号を形成する方法により、球面収差制御回路１３が収差補正量を決定する。この収差補正量に基づき、記録或いは再生すべき記録層に対応した収差補正量を所定の電圧印加という形で回転／球面収差補正手段４０へ供給される。
【００６９】
以上のような構成により、多層情報記録媒体１の所望の記録層を再生する際に、当該記録層に対応した収差補正量を検出し、その検出信号に基づいて所定の電圧印加により球面収差補正が行われる。また、第１〜第３実施形態では回転手段７と球面収差補正手段１２をそれぞれ具備していたのに対し、第４実施形態においては、この２つの機能を併せもった液晶を用いた回転／球面収差補正手段４０の一部品で実現している。このような一部品化することにより部品コストの低減のみならず、組付工程の低減による低コスト化、光ピックアップ装置の小型化が図れる。
【００７０】
図１０は本発明の第５実施形態にかかる光ピックアップ装置における光学系の概略構成図であり、５０は回転／球面収差補正手段を示す。なお、図１，図６に示す第１実施形態における部材と同一の部材については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
回転／球面収差補正手段５０は、対物レンズの光学特性が最適設計されていない多層情報記録媒体１からのある層からの反射光を選択的に透過・遮光させるための液晶素子と、偏光板とによって構成されており、図１に示す第１実施形態における回転手段７および球面収差補正手段１２の代わりに、ビームスプリッタ４から受光素子１０までの光路上に配設されている。
【００７２】
回転／球面収差補正手段５０の液晶素子における透明電極のパターンは、同心円状であり、第４実施形態における回転／球面収差補正手段５０と同様に、電圧を印加する電極パターンの組み合わせにより、図２に示すような中央領域Ａと周辺領域Ｂの切り替え、および図４に示すようなレーザービームスポット径の絞りの切り替えが可能に構成されている。
【００７３】
まず、回転／球面収差補正手段５０に対する印加電圧の切り替えにより、第１実施形態において説明した通りの手順によって、球面収差量を検出する。そして対物レンズ６の光学特性が最適設計されていない多層情報記録媒体１のある層に照射された反射ビームに対して、球面収差量に基づく所定の電圧を同心円状の各領域に印加して、周辺領域及び中央領域を通過するレーザー光の偏光面を異なる状態にする。例えば、中央領域の印加電圧を一定とし、同心円状の周辺領域に対する印加電圧を変更することにより、周辺領域の光学的位相を変化させる。
【００７４】
そして回転／球面収差補正手段５０の偏光板８により、所定の位相のレーザービームのみを通過させて受光素子１０に入射させる。
【００７５】
このように構成したことにより、対物レンズ６の光学特性が最適設計されていない層からの反射光における球面収差の影響が著しい周辺部が受光素子に受光されないようにすることが可能になり、再生信号等の品質低下を防止することができる。
【００７６】
以上、本発明の光ピックアップ装置の実施形態について説明したが、本発明は、上述した構成に限るものではない。例えば、上述した実施形態においては、球面収差検出方法として、中央領域Ａと周辺領域Ｂの個別に集光位置を検出することによって球面収差を検出する方法を示してきたが、他にも、中央領域Ａと周辺領域Ｂの和と周辺領域Ｂの集光位置を個別に検出することにより球面収差を検出してもよい。また中央領域Ａと周辺領域Ｂの２領域に限られものではなく、複数領域で形成されてあってもよく、その場合には、球面収差検出時にいろいろな組み合わせが考えられ、より細かい補正が可能になる。
【００７７】
図１１は、本発明の情報記録再生装置の実施形態を示す斜視図であり、６０は多層情報記録媒体である光ディスク、６１は光ディスク６０を収納するカートリッジ、６２は、カートリッジ６１に開閉可能に設けられ、光ディスク６０の記録面を外部に露出させるシャッタ、６３は情報記録再生装置の外装となる防塵ケース、６４は、防塵ケース６３に形成され、カートリッジ６１を出し入れする開口部、６５は光ディスク６０を回転させるスピンドルモータ、６６は光ピックアップ装置を搭載したキャリッジ、６７はキャリッジを光ディスク６０の半径方向に移動させるキャリッジ移動機構を示す。
【００７８】
なお、図１１において、各種信号処理回路あるいは各種の入出力端子等は図示を省略してあるが、実際の装置においては必要な構成要素であることはいうまでもない。
【００７９】
キャリッジ６６上には図１，図２または図６〜図１０に示した光ピックアップ装置が搭載されており、この光ピックアップ装置によって光ディスク６０に対する記録再生が行われる。
【００８０】
このように構成したことにより、多層情報記録媒体の記録再生が可能な情報記録再生装置を実現できる。
【００８１】
【発明の効果】
以上、説明したように構成された本発明によれば、次に記載する効果を奏する。
【００８２】
請求項１〜４に係る発明によれば、情報記録媒体からの反射ビームのうち中央領域、周辺領域それぞれを通過する光線の焦点位置を個別に検出できるような遮光手段を具備しているため、光スポットの軸付近の光線と、周辺部分の光線で、焦点位置が異なる現象である球面収差を検出することが可能となる。
【００８３】
請求項５〜７に係る発明によれば、球面収差検出手段からの球面収差検出信号に基づき球面収差を補正する球面収差補正手段を具備しているため、多層情報記録媒体の任意層の球面収差を除去することが可能となる。
【００８４】
請求項８に係る発明によれば、球面収差検出とその補正を同一素子で行えるため、多層情報記録媒体の任意の層の球面収差を適宜補正可能な光ピックアップ装置を省スペースで実現し、且つ部品点数の削減に伴う低コスト化が図れる。
【００８５】
請求項９に係る発明によれば、請求項１〜８の光ピックアップ装置を備えた多層情報記録媒体を記録再生することが可能な情報記録再生装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光ピックアップ装置における光学系の概略構成図
【図２】回転手段における透明電極のパターンを示す平面図
【図３】回転手段の断面図
【図４】球面収差補正手段における透明電極のパターンを示す平面図
【図５】球面収差補正手段による補正前と補正後の球面収差の分布形状を示す分布図
【図６】第１実施形態において他の球面収差補正手段を備えた光ピックアップ装置における光学系の概略構成図
【図７】本発明の第２実施形態にかかる光ピックアップ装置における光学系の概略構成図
【図８】本発明の第３実施形態にかかる光ピックアップ装置における光学系の概略構成図
【図９】本発明の第４実施形態にかかる光ピックアップ装置における光学系の概略構成図
【図１０】本発明の第５実施形態にかかる光ピックアップ装置における光学系の概略構成図
【図１１】本発明の情報記録再生装置の実施形態を示す斜視図
【図１２】従来の収差検出装置を有する光ピックアップ装置における光学系の概略構成図
【図１３】従来の多層ディスクを単一のピックアップで再生する場合におけるレーザービームの様子を示す説明図
【図１４】球面収差の説明図
【符号の説明】
１  多層情報記録媒体
２  半導体レーザー
３  コリメートレンズ
４  ビームスプリッタ
５  偏向ミラー
６，２０  対物レンズ
７，３１  回転手段
７ａ  ＴＮ型液晶
７ｂ，７ｃ  透明電極
８  偏光板
９  検出レンズ
１０  受光素子
１１  球面収差検出手段
１２，２１  球面収差補正手段
１３  球面収差制御回路
２０ａ，２０ｂ  非球面レンズ
３０  偏光ビームスプリッタ
４０，５０  回転／球面収差補正手段
【図１】
0004472209.tif 000002
【図２】
0004472209.tif 000003
【図３】
0004472209.tif 000004
【図４】
0004472209.tif 000005
【図５】
0004472209.tif 000006
【図６】
0004472209.tif 000007
【図７】
0004472209.tif 000008
【図８】
0004472209.tif 000009
【図９】
0004472209.tif 000010
【図１０】
0004472209.tif 000011
【図１１】
0004472209.tif 000012
【図１２】
0004472209.tif 000013
【図１３】
0004472209.tif 000014
【図１４】
0004472209.tif 000015