(57)【要約】【課題】  複数の規格に対応した入射瞳径の異なる対物レンズを有する互換ヘッドにおいて、各規格に対して集光光学系に生じる球面収差を精度良く検出し、適切に補正することができ、光ディスクに対する情報の記録および再生を適切に行うことのできる光ヘッド装置を提供することを目的とする。【解決手段】  複数の規格に対応した光ヘッド装置において、回折光学素子に波長によって異なる方向に回折する複数の領域を設け、これらの回折された光を受光する第一、第二、および第三の光検出部を設け、これら光検出部の検出結果に基づいてビームエキスパンダーレンズを駆動する制御信号を生成する制御信号生成回路を備えた。【選択図】          図１１
2007115303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の波長の光を照射する第一の光源と、
第二の波長の光を照射する第二の光源と、
記録媒体の記録面上に前記第一および第二の光源のうち選択された一方からの光を集光する対物レンズと、
前記記録面上に形成された、記録面を保護する光透過層の厚み誤差によって発生する球面収差を補正するビームエキスパンダーレンズと、
前記記録媒体の記録面上において反射された第一の波長の反射光を受光して電気信号に変換する第一の光検出部と、
前記記録媒体の記録面上において反射された第二の波長の反射光を受光して電気信号に変換する第二の光検出部と、
前記第一および第二の波長を有する反射光のいずれも受光して電気信号に変換する第三の光検出部と、
前記対物レンズおよび前記ビームエキスパンダーレンズを介して入射する前記第一または第二の波長の反射光を前記光検出部に集光する集光レンズと、
前記集光レンズからの前記第一の波長の反射光を回折して前記第一の光検出部に導入し、前記第二の波長の反射光を透過して前記第三の光検出部に導入する部分を有するとともに、前記集光レンズからの前記第二の波長の反射光を回折して前記第二の光検出部に導入し、前記第一の波長を有する反射光を透過して前記第三の光検出部に導入する部分を有する回折光学素子と、
前記第一、第二、および第三の光検出部の検出結果に基づいて、前記対物レンズの焦点誤差を補正するよう対物レンズを駆動する信号と、前記対物レンズの球面収差を補正するよう前記ビームエキスパンダーレンズを駆動する信号を生成する制御信号生成回路を備えたことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記第一の光検出部は、前記集光レンズの光軸からずれた位置に設けられた第一の受光部と、前記集光レンズの光軸からずれた位置であり、前記第一の受光部と異なる位置に設けられた第二の受光部とを有し、
前記第二の光検出部は、前記集光レンズの光軸からずれた位置であり、前記第一および第二の受光部と異なる位置に設けられた第三の受光部と、前記集光レンズの光軸からずれた位置であり、前記第一、第二、第三の受光部と異なる位置に設けられた第四の受光部とを有し、
前記第三の光検出部は前記集光レンズの光軸上に設けられた第五の受光部を有し、
前記回折光学素子は、前記第一の波長の反射光を回折して前記第一の受光部に導くとともに、前記第二の波長の反射光を透過して前記第五の受光部に導く第一の領域と、
前記第一の波長の反射光を回折して前記第二の受光部に導くとともに、前記第二の波長の反射光を透過して前記第五の受光部に導く第二の領域と、
前記第二の波長の反射光を回折して前記第三の受光部に導くとともに、前記第一の波長の反射光を透過して前記第五の受光部に導く第三の領域と、
前記第二の波長の反射光を回折して前記第四の受光部に導くとともに、前記第一の波長の反射光を透過して前記第五の受光部に導く第四の領域とを有し、
前記制御信号生成回路は、前記第一、第二および第五の受光部で検出した信号に基づき前記第一の光源を選択時の前記対物レンズの焦点誤差および球面収差を検出するとともに、前記第三、第四、および第五の受光部で検出した信号に基づき前記第二の光源を選択時の前記対物レンズの焦点誤差および球面収差を検出することを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記第一の領域は、前記集光レンズを通過した光の光軸に直交する直線と、この光軸を中心とする第一の半円とに囲まれた領域であり、
前記第二の領域は、前記光軸を中心とし前記第一の半円よりも大きな半径を有し、かつ前記直線に関して前記第一の半円と同じ側の第二の半円と、前記直線と、前記第一の半円とに囲まれた領域であり、
前記第三の領域は、前記第一の半円と反対側に位置し前記光軸を中心とする第三の半円と、前記直線とに囲まれた領域であり、
前記第四の領域は、前記光軸を中心とし前記第三の半円よりも大きな半径を有し、かつ前記直線に関して前記第三の半円と同じ側の第四の半円と、前記直線と、前記第三の半円とに囲まれた領域であることを特徴とする請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記各受光部は、いずれも２つの分割された領域を有し、
前記回折光学素子の各領域は、前記各受光部の分割された領域の境界線上に光を導くとともに、
前記制御信号生成回路は、この分割された２つの領域間の電気信号の差を用いることを特徴とする請求項２または３に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記第二の半円の直径は、前記第一の波長を有する反射光の回折光学素子上の光束径と等しく、前記第四の半円の直径は、前記第二の波長を有する反射光の回折光学素子上の光束径と等しいことを特徴とする請求項３または４に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記第一の半円の直径の前記第二の半円の直径に対する比率が０．６〜０．７であり、前記第三の半円の直径の前記第四の半円の直径に対する比率が０．６〜０．７であることを特徴とする請求項５に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記第五の受光部の２つの領域間の電気信号の差から前記対物レンズの焦点誤差を検出するとともに、この焦点誤差が無い状態で、前記第一の受光部の２つの領域間の電気信号の差と、前記第二の受光部の２つの領域間の電気信号の差とを比較して前記球面収差を検出し、あるいは、前記焦点誤差が無い状態で、前記第三の受光部の２つの領域間の電気信号の差と、前記第四の受光部の２つの領域間の電気信号の差とを比較して前記対物レンズの球面収差を検出する制御信号生成部を備えることを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記対物レンズに代えて、前記第一の光源に対応した第一の対物レンズと、前記第二の光源に対応した第二の対物レンズとを有し、前記第一または第二の光源の選択に応じて、前記第一または第二の対物レンズを選択して用いることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ヘッドの集光光学系において発生する球面収差を検出する収差検出装置および、この収差検出装置を備えた光ヘッド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報記録の分野においては、光ディスクに関する研究が行われている。この光ディスクは、非接触で記録・再生が行えること、安価な大容量ファイルの実現が可能であること、用途に応じて再生専用型、追記型、書換可能型のメディアがあることから産業用から民生用まで幅広く応用されている。
【０００３】
上記の各種光ディスクの大容量化は、ディスク上のトラック状に書かれた情報の大きさを小さくするとともに、記録や再生に用いる光源となるレーザ光の短波長化と、高開口数の対物レンズを採用することにより、焦点面での集光スポットサイズを小さくすることで達成してきた。
【０００４】
例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）では、情報記録層上に設けられた光透過層の厚みが約１．２ｍｍ、レーザ光波長が約７８０ｎｍの赤外レーザ光、対物レンズの開口数（ＮＡ）が０．４５であり、６５０ＭＢの容量である。ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）では、光透過層の厚みが約０．６ｍｍ、レーザ光波長が約６５０ｎｍの赤色レーザ光、対物レンズのＮＡが０．６であり、４．７ＧＢの容量である。
【０００５】
またＨＤＤＶＤ（高精細デジタル多用途ディスク）では、光透過層の厚みが０．６ｍｍ、レーザ光波長を約４０５ｎｍの青紫色レーザ光、対物レンズのＮＡが０．６であり、１５ＧＢの容量である。さらに高密度のＢＤ（ブルーレイディスク）では、光透過層の厚みを０．１ｍｍ、レーザ光波長を約４０５ｎｍの青紫色レーザ光、対物レンズのＮＡが０．８５であり、２３ＧＢの大容量化を実現している。
【０００６】
最も記録密度の高いＢＤ用の光ヘッドでは、レーザ光を短波長化し、高開口数の対物レンズを採用したことで、光透過層の厚み誤差や多層構造とした場合の層間厚みの変化により集光光学系に大きな球面収差が発生することが問題になっている。
【０００７】
光透過層で発生する球面収差ＳＡは、光透過層の厚みｄおよび対物レンズ開口数（ＮＡ）の４乗に比例する。ＳＡ∝ｄ・ＮＡ4。対物レンズは、このように発生する球面収差を考慮して、設計値の厚みの光透過層を通過したレーザ光の球面収差が十分小さくなるように設計されている。しかしながら光透過層の厚みが、設計値からずれると、情報記録層に集光されたレーザ光には、通常５μm以内の光透過層の厚み誤差Δｄによる球面収差が発生し、集光したビーム径が大きくなってしまう。それによって情報記録再生性能が低下する問題が生じる。
【０００８】
球面収差ＳＡはＮＡの４乗に比例するため、光透過層の厚み誤差Δｄが等しくても、ＮＡが大きくなるほど大きな球面収差ＳＡが発生する。従って、ＢＤのＮＡ＝０．８５のような高ＮＡでは、ＤＶＤの場合は不要であった光透過層の厚み誤差による球面収差の補正が必要になってくる。
【０００９】
さらに、２層ＢＤの場合、対物レンズの光透過層の厚みの設計値が１層目の情報記録層であったとすると、２層目の情報記録層にアクセスした場合には、層間厚みがΔｄに相当する。この場合のΔｄは光透過層の厚み誤差よりも５倍以上大きいため、２層目の情報記録層にアクセスした場合の球面収差の差異を補正が不可欠である。
【００１０】
集光光学系で発生した球面収差は、対物レンズに入射する光の収束・発散を調整して、補正することができる。対物レンズ入射する光の収束・発散の調整は光路に設けた、一組の凹レンズと凸レンズ（ビームエキスパンダーレンズ）の凹レンズを光軸方向に移動させて行っている。ビームエキスパンダーレンズの凹レンズの光軸方向の位置は、球面収差の発生を検出して、球面収差がなくなるように調整する。そのために球面収差をリアルタイムで光学的に検出する球面収差検出装置が発明されている。（たとえば、特許文献１参照。）
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１７１３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般に、光ディスク記録再生装置は過去の規格の光ディスクを記録再生可能な下位互換性を有する。例えばＤＶＤに対応した光ディスク記録再生装置ではＣＤの記録再生が可能である。このようにＢＤ記録再生装置の場合でも、ＤＶＤとＣＤに対応した下位互換性を有する装置が望ましい。
【００１３】
ビームエキスパンダーレンズのような球面収差補正装置を搭載したＢＤ／ＨＤＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換光ヘッドにおいて、ＢＤ記録再生の場合、ビームエキスパンダーレンズをもちいてレーザ光の発散・集束を調整して球面収差を補正する。一方、ＢＤと比較して発生する球面収差が小さいＨＤＤＶＤやＤＶＤの記録再生の場合にも、ビームエキスパンダーレンズをもちいてレーザ光の発散・集束を調整することで、僅かながら発生する球面収差を補正することは、記録再生性能のマージンを拡げることに有効である。
【００１４】
上記の通り、本発明は、規格ごとに対物レンズの入射瞳径の異なる互換対物レンズを有する互換ヘッドにおいて、集光光学系に生じる球面収差を精度良く検出する収差検出装置を提供すると共に、収差検出装置を備えることで、集光光学系に生じる球面収差を適切に補正することができ、光ディスクに対する情報の記録および再生を適切に行うことのできる光ヘッド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】
【００１５】
第一の波長の光を照射する第一の光源と、第二の波長の光を照射する第二の光源と、記録媒体の記録面上に前記第一および第二の光源のうち選択された一方からの光を集光する対物レンズと、前記記録面上に形成された、記録面を保護する光透過層の厚み誤差によって発生する球面収差を補正するビームエキスパンダーレンズと、前記記録媒体の記録面上において反射された第一の波長の反射光を受光して電気信号に変換する第一の光検出部と、前記記録媒体の記録面上において反射された第二の波長の反射光を受光して電気信号に変換する第二の光検出部と、前記第一および第二の波長を有する反射光のいずれも受光して電気信号に変換する第三の光検出部と、前記対物レンズおよび前記ビームエキスパンダーレンズを介して前記第一または第二の波長の反射光を前記第一、第二、および第三の光検出部に集光する集光レンズと、前記集光レンズからの前記第一の波長の反射光を回折して前記第一の光検出部に導入するとともに、前記第二の波長の反射光を透過して前記第三の光検出部に導入する部分と、前記集光レンズからの前記第二の波長の反射光を回折して前記第二の光検出部に導入するとともに、前記第一の波長を有する反射光を透過して前記第三の光検出部に導入する部分とを有する回折光学素子と、前記第一、第二、および第三の光検出部の検出結果に基づいて前記ビームエキスパンダーレンズを駆動する制御信号を生成する制御信号生成回路を備えたことを特徴とする光ヘッド装置を用いる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る光ヘッド装置は、第一の波長の光を照射する第一の光源と、第二の波長の光を照射する第二の光源と、記録媒体の記録面上に前記第一および第二の光源のうち選択された一方からの光を集光する対物レンズと、記録面上に形成された、記録面を保護する光透過層の厚み誤差によって発生する球面収差を補正するビームエキスパンダーレンズと、前記記録媒体の記録面上において反射された第一の波長の反射光を受光して電気信号に変換する第一の光検出部と、前記記録媒体の記録面上において反射された第二の波長の反射光を受光して電気信号に変換する第二の光検出部と、前記第一および第二の波長を有する反射光のいずれも受光して電気信号に変換する第三の光検出部と、前記対物レンズおよび前記ビームエキスパンダーレンズを介して前記第一または第二の波長の反射光を前記第一、第二、および第三の光検出部に集光する集光レンズと、前記集光レンズからの前記第一の波長の反射光を回折して前記第一の光検出部に導入するとともに、前記第二の波長の反射光を透過して前記第三の光検出部に導入する部分と、前記集光レンズからの前記第二の波長の反射光を回折して前記第二の光検出部に導入するとともに、前記第一の波長を有する反射光を透過して前記第三の光検出部に導入する部分とを有する回折光学素子と、前記第一、第二、および第三の光検出部の検出結果に基づいて前記ビームエキスパンダーレンズを駆動する制御信号を生成する制御信号生成回路を備えたため、集光光学系に生じる球面収差を適切に補正することができ、光ディスクに対する情報の記録および再生を適切に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
以下、まず参考例としてＢＤ光ヘッドを例にして、球面収差をリアルタイムで光学的に検出する特許文献１の球面収差検出装置について説明し、その後、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置について説明する。図１はＢＤ１を記録再生している状態を示している。青紫色半導体レーザ光源２を搭載し、ＢＤ用対物レンズ７を搭載している。約４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ光源２から出射されたレーザ光３は青紫色用コリメートレンズ４で平行光になり、プリズム５で反射して球面収差補正用のビームエキスパンダーレンズ６を通過し、ＢＤ対物レンズ７により情報記録層８に集光させる。
【００１８】
情報記録層８で反射したレーザ光３はＢＤ用対物レンズ７に再入射する。その後、ビームエキスパンダーレンズ６、プリズム５を透過し、集光レンズ９により集光された光は収差検出用回折光学素子１０を通過し、光検知器１１上に集光される。光検知器１１は回折光学素子１０の回折光の焦点位置近傍に配置されている。また、ビームエキスパンダーレンズ６の凹レンズは、ビームエキスパンダーレンズ駆動装置を用いて、光軸に沿って前後に移動可能で、集光光学系で生じる球面収差を補正できる。
【００１９】
図２に上記集光レンズ９と回折光学素子１０と光検知器１１の拡大図を示す。回折光学素子１０は、光軸に直交し、対物レンズのトラッキング方向に平行な直線Ｌと、光軸を中心とする半径ｒ＿Ｓｓの半円Ｓｓで囲まれた領域Ａｓ、直線Ｌと半円Ｓｓと光軸を中心とする半径ｒ＿Ｓｌの半円Ｓｌで囲まれた領域Ａｌ、直線Ｌをはさんで領域Ａｓと反対側の領域Ａｄの３つの領域を有している。半径ｒ＿Ｓｓと半径ｒ＿Ｓｌの大きさは、回折光学素子１０に入射するレーザ光３の光束の半径をｒ＿ｏとするとｒ＿Ｓｌ＝ｒ＿ｏ、ｒ＿Ｓｓ＝０．７×ｒ＿Ｓｌになっている。
【００２０】
また、光検知器１１は、６つの受光部１１ａ〜１１ｆで構成されている。受光部１１ａ〜１１ｄは光軸からずれた位置に配置されており、受光部１１ｅ、１１ｆは光軸上に配置されている。
【００２１】
そして、回折光学素子１１の各領域は、領域Ａｓに入射した光の回折光が受光部１１ｃと１１ｄの境界に集光スポットを形成し、領域Ａｌに入射した光の回折光が受光部１１ａと１１ｂの境界に集光スポットを形成し、領域Ａｆに入射した光が、受光部１１e、１１ｆに集光スポットを形成するようになっている。
【００２２】
したがって、光検知器１１の受光部１１ｃと１１ｄの境界には、情報記録層８で反射され、光学系を通過した青紫色レーザ光３のうち、回折光学素子９の光軸に近い側の領域Ａｓで回折されるレーザ光が入射されるようになっている。
【００２３】
また、光検知器１１の受光部１１ａと１１ｂの境界には、情報記録層８で反射され、光学系を通過した青紫色レーザ光３のうち、領域Ａｓよりも外側の領域Ａｌで回折されるレーザ光が入射されるようになっている。
【００２４】
さらに、光検知器１１の受光部１１ｅと１１ｆの境界には、情報記録層８で反射され、光学系を通過した青紫色レーザ光３のうち、領域Ａｆの光が入射されるようになっている。
【００２５】
また、上記の受光部１１ａ〜１１ｆは、受光した光を電気信号に変換するようになっており、変換した電気信号はそれぞれ信号Ｅａ〜Ｅｆとして出力するようになっている。各受光部１１ａ〜１１ｆで得られた電気信号Ｅａ〜Ｅｆは、集光光学系における対物レンズアクチュエータ１２の制御やビームエキスパンダーレンズ６の移動調整に使用される。
【００２６】
ＢＤ１の光透過層の厚み誤差がビームエキスパンダーレンズによって補正され、球面収差が発生していない状態で、情報記録層８上に正しく焦点が結ばれているときは、各受光部１１ａ〜１１ｆに形成される集光スポット１３ａ〜１３ｃの形状は、図３（ｂ）に示すように、それぞれがほぼ同じ大きさの点となる。
【００２７】
このとき、回折光学素子１０にて回折される青紫色レーザ光３のうち、領域Ａｆのレーザ光が合焦した集光スポット１３ｂは、受光部１１ｅと１１ｆに対して照射面積が等しくなる。つまり、受光部１１ｅから得られる電気信号Ｅｅと、受光部１１ｆから得られる電気信号Ｅｆとの値が等しい。
【００２８】
ここで、ＢＤ１に照射される青紫色レーザ光３の焦点誤差を示す焦点誤差信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝Ｅｅ−Ｅｆで表される。したがって、受光部１１ｅと１１ｆとで得られる電気信号ＥｅとＥｆとの値が等しいときには、焦点誤差信号ＦＥＳは０となっている。
【００２９】
また、情報記録層８に照射される青紫色レーザ光３の焦点がずれた場合、各受光部１１ａ〜１１ｆに形成される集光スポット１３ａ〜１３ｃの形状は、図３（a）に示すように、半円状に拡がる。例えばＢＤ１が対物レンズ７から遠ざかる方向に移動すると、図３（ａ）に示すように、集光スポット１３ｂは受光部１１ｅ上に半円状に拡がる。これに対して、ＢＤ１が対物レンズ７に近づく方向に移動すると、図３（ｃ）に示すように、集光スポット１３ｂは受光部１１ｆ上に半円状に拡がる。
【００３０】
すなわち、ＢＤ１が対物レンズ７から遠ざかる方向に移動する場合には、受光部１１ｆにより変換された電気信号Ｅｆの値が、受光部１１ｅにより変換された電気信号Ｅｅの値よりも大きくなり、焦点誤差信号ＦＥＳは負の値を示す。
【００３１】
一方、ＢＤ１が対物レンズ７に近づく方向に移動する場合には、受光部１１ｅにより変換された電気信号Ｅｅの値が、光検出器１１ｆにより変換された電気信号Ｅｆの値よりも大きくなり、焦点誤差信号ＦＥＳは正の値を示す。
【００３２】
したがって、上記焦点誤差信号ＦＥＳを０にするには、対物レンズ７を対物レンズアクチュエータ１２によって、対物レンズ７を光軸方向に移動させることにより行われる。このとき対物レンズアクチュエータ１２は、焦点誤差信号ＦＥＳに基づいて制御される。
【００３３】
次に、集光光学系において球面収差が発生した場合、合焦状態（ＦＥＳ＝０）であっても、図４（ａ）や図４（ｃ）に示すように、受光部１１ａと１１ｂとの電気信号の差が０でなく、正あるいは負の値をとるようになる。また、受光部１１ｃと１１ｄとの電気信号の差が０でなく、正あるいは負の値をとるようになる。これにより、正あるいは負の球面収差が発生したことが示される。
【００３４】
例えば球面収差のない状態、且つ合焦状態では、集光光学系を通過する青紫色レーザ光３は図５（ｂ）に示すように情報記録層８の１点に集光され、光検知器１１における各レーザ光の集光スポット１２ａ〜１２ｃの形状は、図４（ｂ）に示すようになる。
【００３５】
これに対して、上記集光光学系に正あるいは負の球面収差が発生した場合には、集光光学系を通過する青紫色レーザ光３は、図５（ａ）および図５（ｃ）に示すように、情報記録層８の一点に集光されない。ここでは、焦点誤差信号ＦＥＳが０の時に、集光光学系において正の球面収差が発生した場合、図５（ａ）に示すように、周辺部の青紫色レーザ光３の焦点位置が光軸に近い側の青紫色レーザ光３の焦点位置よりも対物レンズから近くになる。一方、集光光学系において負の球面収差が発生した場合、図５（ｃ）に示すように、周辺部の青紫色レーザ光３の焦点位置が光軸に近い側の青紫色レーザ光３の焦点位置よりも遠くになる。
【００３６】
したがって、焦点誤差信号ＦＥＳが０となるように対物レンズアクチュエータ１２により対物レンズ７が駆動された状態において、ＢＤ１の光透過層の厚みが設計寸法と異なるために、例えば正の球面収差が生じたとすると、集光光学系の周辺部のレーザ光はＢＤ１が対物レンズから遠ざかったときと同様な変化を示すので受光部１１ａ・１１ｂの集光スポット１３ｃの形状は、図４（ａ）に示すように、光検出器１１ｂ上に半円状に拡がる。
逆に、負の球面収差が生じたとすると、集光光学系の周辺部のレーザ光はＢＤ１が対物レンズ７から近づいたときと同様な変化を示すので受光部１１ａ・１１ｂの集光スポット１３ｃの形状は、図４（ｃ）に示すように、光検出器１１ａ上に半円状に拡がる。
【００３７】
したがって、焦点誤差信号ＦＥＳが０で保たれている場合、集光光学系で発生した球面収差を示す信号である球面収差信号ＳＡＥは、受光部１１ａ〜１１ｆから得られる電気信号Ｅａ〜Ｅｆを用いて示すとＳＡＥ＝（Ｅｃ−Ｅｄ）−（Ｅａ−Ｅｂ）×Ｋ （Ｋは定数）となる。この球面収差信号ＳＡＥによって球面収差検出が行える。実際の装置ではＫ＝１のときＳＡＥ＝０とならず、若干プラスまたはマイナスの値にオフセットするため、このオフセットをキャンセルするためにＫで調整する。
なお、ＳＡＥは、ＳＡＥ＝（Ｅｃ−Ｅｄ）−（Ｅａ−Ｅｂ）＋Ｃ（Ｃは定数）でも算出可能である。
【００３８】
この方法で求められた球面収差信号ＳＡＥの振幅は図２の回折光学素子９の境界線であるＳｌ、Ｓｓの半径ｒ＿Ｓｌ、半径ｒ＿Ｓｓの大きさの影響を受ける。Ｓｌの半径の大きさｒ＿ＳｌでＳｓの半径の大きさｒ＿Ｓｓを正規化し、ｒ＿Ｓｓ／ｒ＿ｓｌ＝０．５５〜０．７５の間で変えて球面収差信号ＳＡＥをシミュレートした。図６にｒ＿Ｓｓ／ｒ＿Ｓｌに対する球面収差信号ＳＡＥの振幅を示した。図６のようにｒ＿Ｓｓ／ｒ＿ｓｌ＝０．６〜０．７の範囲において球面収差信号ＳＡＥが最大となる。それ以外のｒ＿Ｓｓ／ｒ＿ｓｌの値を選ぶと球面収差信号ＳＡＥが減衰し、球面収差の検出が精度よく行えない。このことから精度よく球面収差信号ＳＡＥを得るには回折光学素子９は、回折光学素子９に入射するレーザ光の光束の半径ｒ＿ｏを基準に設計される必要がある。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置について図を用いて説明する。なお、本実施の形態では、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤＶＤ、ＢＤ規格の光ディスクを記録再生でき、集光光学系の球面収差を検出する球面収差検出装置を備えた互換光ヘッド装置を有する光ディスク記録再生装置について説明する。
【００４０】
図７はＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤＶＤ、ＢＤ規格の光ディスクを記録再生可能な互換光ヘッドである。青紫色半導体レーザ光源１５ａと赤色半導体レーザ光源１５ｂと赤外光半導体レーザ光源１５ｃを搭載し、対物レンズはＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２０ａとＨＤＤＶＤ対物レンズ２０ｂを用いる。対物レンズは対物レンズアクチュエータ２５の切替機構によって、記録再生を行う光ディスクの規格に応じて切り替える。
【００４１】
また、各半導体レーザから出射されたレーザ光は、青紫色用コリメータレンズ１７ａ、赤色用コリメータレンズ１７ｂ、赤外光用コリメータレンズ１７ｃでそれぞれコリメートされる。
【００４２】
図７はＢＤ１４ａを記録再生している状態を示している。約４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ光源１５ａから出射されたレーザ光１６ａは青紫色用コリメートレンズ１７ａで平行光になり、プリズム１８ａで反射して球面収差補正用のビームエキスパンダーレンズ１９を通過し、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２０ａにより情報記録層２１に集光させる。
【００４３】
情報記録層２１で反射したレーザ光１６ａはＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２０aに再入射する。その後、ビームエキスパンダーレンズ１９、プリズム１８ａ、１８ｂ、１８ｃを透過し、集光レンズ２２により集光された光は収差検出用回折光学素子２３を通過し、光検知器２４上に集光される。光検知器２４は回折光学素子２３の回折光の焦点位置近傍に配置されている。
【００４４】
また、ビームエキスパンダーレンズ１９の凹レンズは、ステッピングモータを用いた駆動装置を用いて、光軸に沿って前後に移動可能で、集光光学系で生じる球面収差を補正している。
【００４５】
図８はＨＤＤＶＤ１４ｃを記録再生している状態を示している。約４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ光源１５ａから出射されたレーザ光１６ａは青紫色用コリメートレンズ１７ａで平行光になり、プリズム１８ａで反射して球面収差補正用のビームエキスパンダーレンズ１９を通過し、ＨＤＤＶＤ対物レンズ２０ｂにより情報記録層２１に集光させる。
【００４６】
情報記録層２１で反射したレーザ光１６ａはＨＤＤＶＤ対物レンズ２０ｂに再入射する。その後、ビームエキスパンダーレンズ１９、プリズム１８ａ、１８ｂ、１８ｃを透過し、集光レンズ２２により集光された光は収差検出用回折光学素子２３を通過し、光検知器２４上に集光される。
【００４７】
また、ＨＤＤＶＤでは開口数がＢＤに比べて小さいので、球面収差がＢＤほど問題にならないといわれているが、多層ＨＤＤＶＤの場合はビームエキスパンダーレンズ１９による球面収差補正が有効であり、この光ヘッドではＢＤと同様に球面収差を補正する。
【００４８】
図９はＤＶＤ１４ｃを記録再生している状態を示している。約６５０ｎｍの赤色半導体レーザ光源１５ｂから出射されたレーザ光１６ｂは赤色用コリメートレンズ１７ｂで平行光になり、プリズム１８ｂで反射して、プリズム１８ａと球面収差補正用のビームエキスパンダーレンズ１９を通過し、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２０ａにより情報記録層２１に集光させる。
【００４９】
情報記録層２１で反射したレーザ光１６ｂはＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２０aに再入射する。その後、ビームエキスパンダーレンズ１９、プリズム１８ａ、１８ｂ、１８ｃを透過し、集光レンズ２２により集光された光は収差検出用回折光学素子２３を通過し、光検知器２４上に集光される。
【００５０】
また、通常ＤＶＤでは集光光学系の球面収差補正は不要であるが、２層ディスクや粗悪なＤＶＤの記録再生の場合は、マージンを拡げるために球面収差補正が有効であり、この光ヘッドではＢＤと同様にビームエキスパンダーレンズ１９を用いて球面収差を補正する。
【００５１】
図１０はＣＤ１４ｄを記録再生している状態を示している。約７８０ｎｍの赤外光半導体レーザ光源１５ｃから出射されたレーザ光１６ｃは赤外光用コリメートレンズ１７ｃで平行光になり、プリズム１８ｃで反射して、プリズム１８ｂ、１８ａと球面収差補正用のビームエキスパンダーレンズ１９を通過し、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２０ａにより情報記録層２１に集光させる。
【００５２】
情報記録層２１で反射したレーザ光１６ｃは互換対物レンズ２０aに再入射する。その後、ビームエキスパンダーレンズ１９、プリズム１８ａ、１８ｂ、１８ｃを透過し、集光レンズ２２により集光された光は収差検出用回折光学素子２３を通過し、光検知器２４上に集光される。
【００５３】
また、ビームエキスパンダーレンズ１９の凹レンズの位置を調節し、対物レンズに平行光が入射するようにしている。
【００５４】
図１１に互換ヘッドの制御信号の図を示す。光検知器２４から出力された電気信号は再生回路３０によって再生信号となる。また光検知器２４から出力された電気信号の一部は制御信号生成回路２９で制御信号の生成に用いられる。フォーカス駆動回路２７は制御信号生成回路２９の信号によって対物レンズアクチュエータ２５を駆動し、ビームエキスパンダーレンズ駆動回路２８は制御信号生成回路２９の信号によってエキスパンダーレンズ駆動機構２６を駆動する。
【００５５】
互換対物レンズを用いた場合、各規格ごとに対物レンズの入射瞳径が異なるのが一般的である。そしてその入射瞳径はほぼＮＡに比例する。すなわちＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２０ａの入射瞳径の比はＢＤ：ＤＶＤ：ＣＤ＝０．８５：０．６：０．４５となる。そのため回折光学素子２３に入射する光線のレーザ光の光束の半径も上記の比の通り、規格ごとに異なり、回折光学素子２３に入射する１６ａ、１６ｂ、１６ｃのレーザ光の光束の半径をそれぞれｒ＿ＢＤ、ｒ＿ＤＶＤ、ｒ＿ＣＤとすると、ｒ＿ＢＤ：ｒ＿ＤＶＤ：ｒ＿ＣＤ＝０．８５：０．６：０．４５となる。
また、本実施の形態１の光ヘッド装置においては、ＨＤＤＶＤ用対物レンズ２０ｂの入射瞳径はＢＤの入射瞳径に一致させており、回折光学素子２３に入射するＨＤＤＶＤ対物レンズ２０ｂを通過したレーザ光１６ａの光束径の半径をｒ＿ＨＤＤＶＤとするとｒ＿ＢＤ＝ｒ＿ＨＤＤＶＤである。
【００５６】
図１２に上記集光レンズ２２と回折光学素子２３と光検知器２４の拡大図を示す。これはＢＤとＨＤＤＶＤを記録再生した場合である。光検出器２４は、ＢＤとＨＤＤＶＤの青紫レーザ光を受光する受光部２４ａ、２４ｂと受光部２４ｃ、２４ｄ（第一の光検出部）と、ＤＶＤの赤色レーザ光を受光する受光部２４ｇ、２４ｈと受光部２４ｉ、２４ｊ（第二の光検出部）と、いずれのレーザ光も受光する受光部２４ｅ、２４ｆ（第三の光検出部）とを有する。回折光学素子２３は、光軸に直交し、対物レンズのトラッキング方向に平行な直線Ｌと、光軸を中心とする半径ｒ＿Ｓ１の半円Ｓ１で囲まれた領域Ａ１、半円Ｓ１と半円Ｓ１よりも半径の大きな半径ｒ＿Ｓ２の半円Ｓ２と直線Ｌとで囲まれた領域Ａ２、直線Ｌと半径ｒ＿Ｓ３の半円Ｓ３で囲まれた領域Ａ３と、半円Ｓ３と半円Ｓ３よりも半径の大きな半径ｒ＿Ｓ４の半円Ｓ４と直線Ｌとで囲まれた領域Ａ４と、半円Ｓ１と同じ半径ｒ＿Ｓ１を有し、直線Ｌに関して半円Ｓ１と反対側の半円Ｓ５と、直線Ｌと、半円Ｓ４とで囲まれた領域Ａ５の５つの領域を有している。
【００５７】
この半円Ｓ２の半径ｒ＿Ｓ２は回折光学素子２３に入射する青紫色レーザ光１６ａの光束径に等しくｒ＿Ｓ２＝ｒ＿ＢＤ、また、ｒ＿Ｓ２＝ｒ＿ＨＤＤＶＤである。半円Ｓ１の半径ｒ＿Ｓ１はｒ＿Ｓ１／ｒ＿Ｓ２＝０．７としている。また、半円Ｓ４の半径ｒ＿Ｓ４は回折光学素子２３に入射する赤色レーザ光１６ｂの光束径に等しくｒ＿Ｓ４＝ｒ＿ＤＶＤである。半円Ｓ３の半径ｒ＿Ｓ３はｒ＿Ｓ３／ｒ＿Ｓ４＝０．７としている。
【００５８】
光検知器２４は、１０箇所の受光部２４ａ〜２４ｊで構成されている。受光部２４ａ〜２４ｄは光軸から離れた位置にあり、受光部２４ｅ、２４ｆの境界は光軸上に配置されている。受光部２４ｇ〜２４ｊは光軸から離れた位置にある。
【００５９】
回折光学素子２３の各領域は、青紫色レーザ光１６ａが入射した場合には、領域Ａ１に入射した光の回折光が受光部２４ｃと２４ｄの境界に集光スポットを形成し、領域Ａ２に入射した光の回折光が受光部２４aと２４ｂの境界に集光スポットを形成し、領域Ａ３、Ａ４、Ａ５に入射した光の０次回折光が、受光部２４ｅと２４ｆの境界に集光スポットを形成するように構成されている。また、回折光学素子２３はＢＫ７と呼ばれるガラス材料を用いている。この材料の屈折率は１.５３(波長４０８ｎｍ)、１．５１(波長６５８ｎｍ)、１．５１(波長７９０ｎｍ)である。さらに領域Ａ１とＡ２の回折光学素子の溝の深さは約１．９μmとして、青紫色レーザ光１６ａ光に対して０次回折効率が５％以下になるように設定されている。溝のｄｕｔｙは５０％である。なお、溝の方向および幅を変えることで回折光の集光する位置を変えることができるため、受光素子２４ａ〜２４ｊの位置に応じて溝の方向および幅を調整する。
【００６０】
図１３にＤＶＤ記録再生時の赤色レーザ光１６ｂが回折光学素子２３に入射した場合を示す。回折光学素子２３の各領域は、領域Ａ３に入射した光の回折光が受光部２４ｉと２４ｊの境界に集光スポットを形成し、領域Ａ４に入射した光の回折光が受光部２４ｇと２４ｈの境界に集光スポットを形成し、領域Ａ１と、Ａ２の一部に入射した光の０次回折光が、受光部２４ｅと２４ｆに集光スポットを形成する回折光学素子になっている。さらに領域Ａ３、Ａ４、Ａ５の回折光学素子の溝の深さは約３．８μmとして、赤色レーザ光１６ｂと赤外レーザ光１６ｃに対して０次回折効率が５％以下になるように設定されている。
【００６１】
図１４にＣＤ記録再生時の赤外レーザ光１６ｃが回折光学素子２３に入射した場合を示す。回折光学素子２３の各領域は、領域Ａ１と、Ａ２の一部に入射した赤外レーザ光１６ｃの０次回折光が受光部２４ｅと２４ｆの境界に集光スポットを形成し、領域Ａ３、Ａ４に入射した赤外レーザ光１６ｃは０次回折光の強度が５％以下なので２４ｅと２４ｆの境界に集光する光量は相対的に小さい。
【００６２】
また、上記の受光部２４ａ〜２４ｊは、受光した光を電気信号に変換するようになっており、変換した電気信号はそれぞれ信号Ｓａ〜Ｓｊとして出力するようになっている。
【００６３】
したがって、ＢＤとＨＤＤＶＤを記録再生した場合には光検知器２４の受光部２４ｃ、２４ｄには、情報記録層２１で反射され、光学系を通過した青紫色レーザ光１６ａのうち、回折光学素子２３の光軸に近い側の領域Ａ１で回折されるレーザが入射されるようになっている。
【００６４】
また、光検知器２４の受光部２４ａ、２４ｂには、情報記録層２１で反射され、光学系を通過した青紫色レーザ光１６ａのうち、領域Ａ１よりも外側の領域Ａ２で回折されるレーザ光が入射されるようになっている。
【００６５】
さらに、光検知器２４の受光部２４ｅ、２４ｆには、情報記録層２１で反射され、光学系を通過した青紫色レーザ光１６ａのうち、領域Ａ３、Ａ４、Ａ５に入射した光の０次回折光が入射されるようになっている。
【００６６】
上記の受光部２４ａ〜２４ｆにおいて、受光された光は、それぞれ電気信号Ｓａ〜Ｓｆに変換される。
【００６７】
各受光部２４ａ〜２４ｅで得られた電気信号Ｓａ〜Ｓｆは、制御信号生成回路２９に入力され、フォーカス駆動回路２７において対物レンズアクチュエータ２５を駆動するために用いられたり、ビームエキスパンダーレンズ駆動回路２８において、ビームエキスパンダーレンズ駆動機構２６の移動調整に使用される。
【００６８】
また、ＢＤ１４ａに記録された信号は、再生回路３０でＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ＋Ｓｅ＋Ｓｆの演算を行い、再生信号として得られる。
【００６９】
ここで、ＢＤ１４ａの光透過層の厚み誤差がビームエキスパンダーレンズによって補正され、球面収差が発生していない状態で、情報記録層２１に正しく焦点が結ばれているときは、各受光部２４ａ〜２４ｆに形成される集光スポットｏ１〜ｏ３の形状は、図７（ｂ）に示すように、それぞれがほぼ同じ大きさの点となる。
【００７０】
このとき、回折光学素子２３で回折される青紫色レーザ光１６ａのうち、領域Ａ３、Ａ４、Ａ５のレーザ光が合焦した集光スポットｏ３は、受光部２４ｅと２４ｆに対して照射面積が等しくなる。つまり、受光部２４ｅから得られる電気信号Ｓｅと、受光部２４ｆから得られる電気信号Ｓｆの大きさが等しいことを示している。
【００７１】
ここで、ＢＤ１４ａに照射されるレーザ光の焦点誤差を示す焦点誤差信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝Ｓe−Ｓfで表される。
【００７２】
したがって、上述のように受光部２４ｅと２４ｆとで得られる電気信号ＳｅとＳｆとの値が等しいときには、焦点誤差信号ＦＥＳは０となっている。
【００７３】
また、ＢＤ１４ａに照射される青紫色レーザ光１６ａの焦点がずれた場合、各受光部２４ａ〜２４ｆに形成される集光スポットｏ１〜ｏ３の形状は、図１５（a）に示すように、半円状に拡がる。例えばＢＤ１４ａが対物レンズ２０ａから遠ざかる方向に移動すると、図１５（ａ）に示すように、集光スポットｏ３は受光部２４ｅ上に半円状に拡がる。これに対して、ＢＤ１４ａが対物レンズ２０ａに近づく方向に移動すると、図１５（ｃ）に示すように、集光スポットｏ３は受光部２４ｆ上に半円状に拡がる。
【００７４】
すなわち、ＢＤ１４ａが対物レンズ２０ａから遠ざかる方向に移動する場合には、受光部２４ｅにより変換された電気信号Ｓｅの値の方が、光検出器２４ｆにより変換された電気信号Ｓｆの値よりも大きくなり、焦点誤差信号ＦＥＳは正の値を示す。
【００７５】
一方、ＢＤ１４ａが対物レンズ２０ａに近づく方向に移動する場合には、受光部２４ｆにより変換された電気信号Ｓｆの値の方が、光検出器２４ｅにより変換された電気信号Ｓｅの値よりも大きくなり、焦点誤差信号ＦＥＳは負の値を示す。
【００７６】
したがって、上記焦点誤差信号ＦＥＳを０にするには、対物レンズ２０ａを対物レンズアクチュエータ２５によって、光軸方向に移動させることにより行われる。このとき対物レンズアクチュエータ２５は、焦点誤差信号ＦＥＳに基づいて制御される。
【００７７】
次にＤＶＤ１４ｃを記録再生した場合には光検知器２４の受光部２４ｉ、２４ｊには、情報記録層２１で反射され、光学系を通過した赤色レーザ光１６ｂのうち、回折光学素子９の光軸に近い側の領域Ａ３で回折されるレーザ光が入射されるようになっている。
【００７８】
また、光検知器２４の受光部２４ｇ、２４ｈには、情報記録層２１で反射され、光学系を通過した赤色レーザ光１６ｂのうち、領域Ａ３よりも外側の領域Ａ４で回折されるレーザ光が入射されるようになっている。
【００７９】
さらに、光検知器２４の受光部２４ｅ、２４ｆには、情報記録層２１で反射され、光学系を通過した赤色レーザ光１６ｂのうち、領域Ａ１と領域Ａ２に入射した光の０次回折光が入射されるようになっている。
【００８０】
上記の受光部２４ｅ〜２４ｊにおいて、受光された光は、それぞれ電気信号Ｓｅ〜Ｓｊに変換される。
【００８１】
各受光部２４ｅ〜２４ｊで得られた電気信号は、制御信号生成回路２９に入力され、フォーカス駆動回路２７において対物レンズアクチュエータ２５を駆動するために用いられたり、ビームエキスパンダーレンズ駆動回路２８において、ビームエキスパンダーレンズ駆動機構２６の移動調整に使用される。
【００８２】
また、ＤＶＤ１４ｃに記録されたＲＦ信号は、ＲＦ＝Ｓｅ＋Ｓｆ＋Ｓｇ＋Ｓｈ＋Ｓｉ＋Ｓｊで与えられる。
【００８３】
ここで、ＤＶＤ１４ｃの光透過層の厚み誤差がビームエキスパンダーレンズ１９によって補正され、球面収差が発生していない状態で、ＤＶＤ１４ｃ上に正しく焦点が結ばれているときは、各受光部２４ｅ〜２４ｊに形成される集光スポットｏ３〜ｏ５の形状は、図１６（ｂ）に示すように、それぞれがほぼ同じ大きさの点となる。
【００８４】
このとき、回折光学素子２３にて回折される赤色レーザ光１６ｂのうち、領域Ａ１、Ａ２のレーザ光が合焦した集光スポットｏ３は、受光部２４ｅと２４ｆに対して照射面積が等しくなる。つまり、受光部２４ｅから得られる電気信号Ｓｅと、受光部２４ｆから得られる電気信号Ｓｆとの値が等しいことを示している。
【００８５】
ここで、ＤＶＤ１４ｃに照射されるレーザ光の焦点誤差を示す焦点誤差信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝Ｓｅ−Ｓｆで表される。
【００８６】
したがって、上述のように受光部２４ｅと２４ｆとで得られる電気信号ＳｅとＳｆとの値が等しいときには、焦点誤差信号ＦＥＳは０となっている。
【００８７】
また、ＤＶＤ１４ｃに照射される赤色レーザ光１６ｂの焦点がずれた場合、各受光部２４ｅ〜２４ｆに形成される集光スポットｏ３〜ｏ５の形状は、図１６（a）に示すように、半円状に拡がる。例えばＤＶＤ１４ｃが対物レンズ２０ａから遠ざかる方向に移動すると、図１６（ａ）に示すように、集光スポットｏ３は受光部２４ｆ上に半円状に拡がる。これに対して、ＤＶＤ１４ｃが対物レンズ２０ａに近づく方向に移動すると、図１６（ｃ）に示すように、集光スポットｏ３は受光部２４ｅ上に半円状に拡がる。
【００８８】
すなわち、ＤＶＤ１４ｃが対物レンズ２０ａから遠ざかる方向に移動する場合には、受光部２４ｆにより変換された電気信号Ｓｆの値の方が、光検出器２４ｅにより変換された電気信号Ｓｅの値よりも大きくなり、焦点誤差信号ＦＥＳは負の値を示す。
【００８９】
一方、ＤＶＤ１４ｃが対物レンズ２０ａに近づく方向に移動する場合には、受光部２４ｅにより変換された電気信号Ｓｅの値の方が、光検出器２４ｆにより変換された電気信号Ｓｆの値よりも大きくなり、焦点誤差信号ＦＥＳは正の値を示す。
【００９０】
したがって、上記焦点誤差信号ＦＥＳを０にするには、対物レンズ２０ａを対物レンズアクチュエータ２５によって、対物レンズ６ａを光軸方向に移動させることにより行われる。このとき対物レンズアクチュエータ２５は、制御信号生成回路２９で生成された焦点誤差信号ＦＥＳに基づいてフォーカス駆動回路により駆動される。
【００９１】
次にＣＤ１４ｄを記録再生した場合には光検知器２４の受光部２４ｅ、２４ｆには、ＣＤ１４ｄで反射され、光学系を通過した赤外レーザ光１６ｃレーザ光のうち、領域Ａ１、Ａ２に入射した光の０次回折光が入射されるようになっている。また、領域Ａ３、Ａ４に入射した光の０次回折光は効率が低いため、領域Ａ１、Ａ２に入射した光の０次回折光強度よりも小さい。
【００９２】
上記の受光部２４ｅ、２４ｆにおいて、受光された光は、それぞれ電気信号Ｓｅ、Ｓｆに変換される。各受光部２４ｅ〜２４ｊで得られた電気信号は、制御信号生成回路２９に入力され、フォーカス駆動回路２７において対物レンズアクチュエータ２５を駆動するために使用される。また、ＣＤ１４ｄに記録されたＲＦ信号は、ＲＦ＝Ｓｅ＋Ｓｆで与えられる。
【００９３】
ここで、ＣＤの場合、対物レンズ開口数が小さいため、光透過層の厚み誤差による球面収差は無視できる。そのとき、ＣＤ１４ｄ上に正しく焦点が結ばれているときは、各受光部２４ｅ、２４ｆに形成される集光スポットの形状は、図１７（ｂ）に示すような点となる。
【００９４】
このとき、集光スポットは、受光部２４ｅと２４ｆに対して照射面積が等しくなる。つまり、受光部２４ｅから得られる電気信号Ｓｅと、受光部２４ｆから得られる電気信号Ｓｆとの値が等しいことを示している。
【００９５】
ここで、ＣＤ１４ｄに照射される赤外レーザ光１６ｃの焦点誤差を示す焦点誤差信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝Ｓｅ−Ｓｆで表される。
【００９６】
したがって、上述のように受光部２４ｅと２４ｆとで得られる電気信号ＳｅとＳｆとの値が等しいときには、焦点誤差信号ＦＥＳは０となっている。
【００９７】
また、ＣＤ１４ｄに照射される赤外レーザ光１６ｃの焦点がずれた場合、各受光部２４ｅ、２４ｆに形成される集光スポットの形状は、図１７（a）に示すように、半円状に拡がる。例えばＣＤ１４ｄが対物レンズ２０ａから遠ざかる方向に移動すると、図１７（ａ）に示すように、集光スポットは受光部２４ｆ上に半円状に拡がる。これに対して、ＣＤ１４ｄが対物レンズ２０ａに近づく方向に移動すると、図１７（ｃ）に示すように、集光スポットは受光部２４ｅ上に半円状に拡がる。
【００９８】
すなわち、ＣＤ１４ｄが対物レンズ２０ａから遠ざかる方向に移動する場合には、受光部２４ｆにより変換された電気信号Ｓｆの値の方が、光検出器２４ｅにより変換された電気信号Ｓｅの値よりも大きくなり、焦点誤差信号ＦＥＳは負の値を示す。
【００９９】
一方、ＣＤ１４ｄが対物レンズ２０ａに近づく方向に移動する場合には、受光部２４ｅにより変換された電気信号Ｓｅの値の方が、光検出器２４ｆにより変換された電気信号Ｓｆの値よりも大きくなり、焦点誤差信号ＦＥＳは正の値を示す。
【０１００】
したがって、上記焦点誤差信号ＦＥＳを０にするには、対物レンズ２０ａを対物レンズアクチュエータ２５によって、対物レンズ２０ａを光軸方向に移動させることにより行われる。このとき対物レンズアクチュエータ２５は、焦点誤差信号ＦＥＳに基づいて制御される。
【０１０１】
ＢＤ１４ａやＨＤＤＶＤ１４ｂでは、集光光学系において球面収差が発生した場合、合焦状態、すなわちＳｃとＳｄとの電気信号の差が０である状態であっても、図１８（ａ）や図１８（ｃ）に示すように、受光部２４ａと２４ｂとの電気信号の差が０でなく、正あるいは負の値をとるようになる。これにより、正あるいは負の球面収差が発生したことが示される。
【０１０２】
例えば球面収差のない状態、且つ合焦状態では、光検知器２４における青紫色レーザ光１６ａの集光スポットｏ１〜ｏ３の形状は、図１８（ｂ）に示すようになる。
【０１０３】
これに対して、集光光学系に正あるいは負の球面収差が発生した場合には、焦点誤差信号ＦＥＳが０となるように対物レンズアクチュエータ２５により対物レンズ２０ａが駆動された状態において、ＢＤ１４ａやＨＤＤＶＤ１４ｂの光透過層の厚みが所定寸法と異なるために、例えば正の球面収差が生じたとすると、集光光学系の周辺部の青紫色レーザ光１６ａはＢＤ１４ａやＨＤＤＶＤ１４ｂが対物レンズから遠ざかる場合と同様な変化を示すので光検出器２４ａ・２４ｂの集光スポットｏ２の形状は、図１８（ａ）に示すように、光検出器２４ｂ上に半円状に拡がる。
【０１０４】
逆に、負の球面収差が生じたとすると、集光光学系の周辺部のレーザ光はＢＤ１４ａやＨＤＤＶＤ１４ｂが対物レンズ２０ａに近づいた場合と同様な変化を示すので受光部２４ａ・２４ｂの集光スポットｏ２の形状は、図１８（ｃ）に示すように、光検出器２４ａ上に半円状に拡がる。
【０１０５】
したがって、焦点誤差信号ＦＥＳが０で保たれている場合、集光光学系で発生した球面収差を示す信号である球面収差信号ＳＡＥは、受光部２４ａ〜２４ｄから得られる電気信号Ｓａ〜Ｓｄを用いて示せば次のようになる。ＳＡＥ＝（Ｓｃ−Ｓｄ）−（Ｓａ−Ｓｂ）×Ｋ （Ｋは定数）上記の球面収差信号ＳＡＥは、制御信号生成回路２９で生成され、ビームエキスパンダーレンズ駆動回路２８に出力される。
【０１０６】
したがって、ビームエキスパンダーレンズ駆動回路２８は、上記球面収差信号ＳＡＥに基づいて、ビームエキスパンダーレンズ駆動機構２６を制御して、球面収差を補正するようになっている。
【０１０７】
つまり、ビームエキスパンダーレンズ駆動回路２８は、球面収差信号ＳＡＥが正の球面収差を示すとき、ビームエキスパンダーレンズの凸レンズとビームエキスパンダーレンズの凹レンズとの間隔を長くする方向に、ビームエキスパンダーレンズの凹レンズを駆動し、逆に球面収差信号ＳＡが負の球面収差を示すとき、ビームエキスパンダーレンズの凸レンズとビームエキスパンダーレンズの凹レンズとの間隔を短くする方向に、ビームエキスパンダーレンズの凹レンズを駆動する。
【０１０８】
このように、球面収差信号ＳＡＥに基づいて、集光光学系で発生する球面収差がなくなるよう補正すれば、情報の再生を行う場合、ＢＤ１４ａやＨＤＤＶＤ１４ｂに記録された情報の再生を良好に行うことができる。また、情報の記録を行う場合、ＢＤ１４ａやＨＤＤＶＤ１４ｂへの情報の書き込みも良好に行うことができる。
【０１０９】
ＤＶＤでは、集光光学系において球面収差が発生した場合、合焦状態、すなわちＳｅとＳｆとの電気信号の差が０である状態であっても、図１９（ａ）や図１９（ｃ）に示すように、受光部２４ａと２４ｂとの電気信号の差が０でなく、正あるいは負の値をとるようになる。これにより、正あるいは負の球面収差が発生したことが示される。
【０１１０】
例えば球面収差のない状態、且つ合焦状態では、光検知器２４における赤色レーザ光１６ｂの集光スポットｏ３〜ｏ５の形状は、図１９（ｂ）に示すようになる。
【０１１１】
これに対して、集光光学系に正あるいは負の球面収差が発生した場合には、焦点誤差信号ＦＥＳが０となるように対物レンズアクチュエータ１２により対物レンズ２０ａが駆動された状態において、ＤＶＤ１４ｃの光透過層の厚みが設計値と異なるため、例えば正の球面収差が生じたとすると、集光光学系の周辺部の赤色レーザ光１６ｂはＤＶＤ１４ｃが対物レンズ２０ａに遠ざかった場合と同様な変化を示すので光検出器２４ｇ・２４ｈの集光スポットｏ５の形状は、図１９（ａ）に示すように、光検出器２４ｇ上に半円状に拡がる。
【０１１２】
逆に、負の球面収差が生じたとすると、集光光学系の周辺部の赤色レーザ光１６ｂはＤＶＤ１４ｃが対物レンズ２０ａから近づいたときと同様な変化を示すので受光部１０ｇ・１０ｈの集光スポットｏ５の形状は、図１９（ａ）に示すように、光検出器２４ｈ上に半円状に拡がる。
【０１１３】
したがって、焦点誤差信号ＦＥＳが０で保たれている場合、集光光学系で発生した球面収差を示す信号である球面収差信号ＳＡＥは、受光部２４ｇ〜２４ｊから得られる電気信号Ｓｇ〜Ｓｊを用いて示せば次のようになる。ＳＡ＝（Ｓｊ−Ｓｉ）−（Ｓｈ−Ｓｇ）×Ｋ （Ｋは定数）球面収差信号ＳＡＥは、制御信号生成回路２９で生成され、ビームエキスパンダーレンズ駆動回路２８に出力される。
【０１１４】
したがって、ビームエキスパンダーレンズ駆動回路２８は、上記球面収差信号ＳＡＥに基づいて、ビームエキスパンダーレンズ駆動機構２６を制御して、球面収差を補正するようになっている。
【０１１５】
このように、球面収差信号ＳＡＥに基づいて、集光光学系で発生する球面収差がなくなるよう補正すれば、ＤＶＤ１４ｃに記録された情報の再生を良好に行うことができる。また、ＤＶＤ１４ｃへの情報の書き込みも良好に行うことができる。
【０１１６】
このような回折光学素子２３を用いることで、回折光学素子２３に入射するレーザ光の光束の半径ｒ＿ＢＤとｒ＿ＤＶＤが異なっても、精度よく球面収差の検出を行うことが可能となり、その結果、情報の再生と書き込みを良好に行うことができる。
【０１１７】
本実施の形態では、各レーザの直後にそれぞれ専用のコリメータレンズを入れており、球面収差を補正するための機構としてビームエキスパンダーレンズを用いているが、コリメータを一つにして、コリメータレンズを動かして球面収差補正を行っても良い。
【０１１８】
本実施の形態では、検知器２４の受光部は１０個であるが、１０個に限るものではなく、１０個より少ない受光部で実現しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】参考例としてのＢＤ光ディスク装置の図である。
【図２】参考例の回折光学素子と光検知器の図である。
【図３】参考例の球面収差検出装置を説明するための光検知器の図である。
【図４】参考例の球面収差検出装置を説明するための光検知器の図である。
【図５】参考例の球面収差検出装置を説明するための情報記録層への集光を表す図である。
【図６】参考例の球面収差検出装置を説明するための球面収差誤差信号の図である。
【図７】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＢＤを記録再生している図である。
【図８】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＨＤＤＶＤを記録再生している図である。
【図９】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＤＶＤを記録再生している図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＣＤを記録再生している図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドの制御回路の図である。
【図１２】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＢＤまたはＨＤＤＶＤを記録再生している時の回折光学素子と検知器の図である。
【図１３】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＤＶＤを記録再生している時の回折光学素子と検知器の図である。
【図１４】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＣＤを記録再生している時の回折光学素子と検知器の図である。
【図１５】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＢＤまたはＨＤＤＶＤを記録再生している時の光検知器上の光スポットを表すの図である。
【図１６】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＤＶＤを記録再生している時の光検知器上の光スポットを表すの図である。
【図１７】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＣＤを記録再生している時の光検知器上の光スポットを表すの図である。
【図１８】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＢＤまたはＨＤＤＶＤを記録再生している時の光検知器上の光スポットを表すの図である。
【図１９】この発明の実施の形態１における互換光ヘッドがＤＶＤを記録再生している時の光検知器上の光スポットを表す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  ＢＤ
２  青紫色半導体レーザ光源
３  青紫色半導体レーザ光源のレーザ光
４  コリメートレンズ
５  プリズム
６  ビームエキスパンダーレンズ
７  ＢＤ用対物レンズ
８  情報記録層
９  集光レンズ
１０  回折光学素子
１１  光検知器
１１ａ  光検知器の受光部
１１ｂ  光検知器の受光部
１１ｃ  光検知器の受光部
１１ｄ  光検知器の受光部
１１ｅ  光検知器の受光部
１１ｆ  光検知器の受光部
１２  対物レンズアクチュエータ
１３ａ  受光部上の光スポット
１３ｂ  受光部上の光スポット
１３ｃ  受光部上の光スポット
１４ａ  ＢＤ
１４ｂ  ＨＤＤＶＤ
１４ｃ  ＤＶＤ
１４ｄ  ＣＤ
１５ａ  青紫色半導体レーザ光源
１５ｂ  赤色半導体レーザ光源
１５ｃ  赤外半導体レーザ光源
１６ａ  青紫色半導体レーザ光源のレーザ光
１６ｂ  赤色半導体レーザ光源のレーザ光
１６ｃ  赤外半導体レーザ光源のレーザ光
１７ａ  青紫色レーザ用コリメータレンズ
１７ｂ  赤色レーザ用コリメータレンズ
１７ｃ  赤外レーザ用コリメータレンズ
１８ａ  プリズム
１８ｂ  プリズム
１８ｃ  プリズム
１９  ビームエキスパンダーレンズ
２０ａ  ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ
２０ｂ  ＨＤＤＶＤ用対物レンズ
２１  情報記録層
２２  集光レンズ
２３  回折光学素子
２４  光検知器
２４ａ  光検知器の受光部
２４ｂ  光検知器の受光部
２４ｃ  光検知器の受光部
２４ｄ  光検知器の受光部
２４ｅ  光検知器の受光部
２４ｆ  光検知器の受光部
２４ｇ  光検知器の受光部
２４ｈ  光検知器の受光部
２４ｉ  光検知器の受光部
２４ｊ  光検知器の受光部
２５  対物レンズアクチュエータ
２６  ビームエキスパンダー駆動機構
２７  フォーカス駆動回路
２８  ビームエキスパンダーレンズ駆動回路
２９  制御信号生成回路
３０  再生回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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