JP2003091846A

JP2003091846A - 光情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2003091846A
Application number: JP2001287898A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Fukuda; 浩章福田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】前記従来例における問題点を解決し、安定に
記録再生可能な光ヘッド装置を備えた光情報記録再生装
置を提供する。【解決手段】図示しないが、半導体レーザとコリメー
タレンズと偏向ビームスプリッタと結像レンズと受光素
子から成る固定光学系５と、ディスクチルトと厚み方向
の変動を補正する波面収差補正素子１４と、固定光学系
５からの光束と反射光を偏向する可動ミラー１３と、可
動ミラー１３からの光束を対物レンズ３に偏向する固定
ミラー４と、前記対物レンズ３と可動ミラー１３を一体
に構成したレンズホルダ１５と、該レンズホルダ１５を
４本のスプリングシャフト１６により支持する固定板１
７と、波面収差補正素子１４に電圧を印加して表面の形
状を変化させる制御回路１９により構成され、前記固定
光学系５と波面収差補正素子１４と固定ミラー４と固定
板１７は図示しないヘッドベースに固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ、ＤＶＤなど
の光ディスクに光ビームを照射して記録情報を再生又は
記録するための光情報記録再生装置に関し、特に、光デ
ィスクのチルトに起因する収差を補正すると共に、光デ
ィスクの基板厚差に起因する球面収差を補正する収差補
正素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは情報記録面とそれを保護す
る透明基板を備えており、この透明基板を介して情報記
録面に光ビームを照射して、光ディスクの情報記録面の
再生や記録を行なう。現在このような光ディスクの記録
密度を向上する開発が盛んに行われている。そのために
は光ビームを情報記録面にて小さく集光する必要があ
る。光ビームを小さく集光する方法として、光源波長の
短波長化や対物レンズの開口数を上げることが行われて
いる。つまり、光源の波長はＣＤ（Compact Disc）の７
８５ｎｍからＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の６６
０ｎｍの短波長レーザが用いられ、対物レンズの開口数
は、これまで通常０．４程度であったものが０．６５の
ものになっている。また、光ビームは所定の厚みの透明
基板に対して収差が発生しないように設計されているた
め、透明基板に厚み誤差があると、球面収差が発生して
しまうという問題がある。特に、開口数の大きな対物レ
ンズを用いた場合は、開口数の小さな対物レンズを用い
た場合に比べて、透明基板の厚み誤差の影響を受けやす
く、少しの厚み誤差で大きな球面収差を発生してしまう
ことになる。また、ＤＶＤのような多層構造を持つ光デ
ィスクを再生しようとする場合、層によって光透過基板
厚が異なるために球面収差が発生し、良好な信号再生が
困難になる場合がある。この問題を解決するために、特
開平１０−２６９６１１号公報には、同心円状に分割さ
れた液晶素子を用い、ここに電圧を印加することによっ
て同心円部分の屈折率を変化させ、多層構造光ディスク
の球面収差補正を行なうことが開示されている。

【０００３】また、ＤＶＤ及びＣＤは同様の記録方式を
採用しており、ＤＶＤ用光ピックアップでＣＤも記録再
生できることが望まれている。しかし、ＤＶＤ用にレー
ザ光源を短波長化し、かつ、対物レンズの開口数を大き
くした場合、ディスクがわずかに傾いた場合でも波面収
差が発生し（主としてコマ収差）、光ピックアップの光
軸に対してディスク面が垂直からずれる角度、すなわち
チルト角に対するマージンが小さくなってしまう。さら
に、ＤＶＤとＣＤで基板厚が違うため、ＤＶＤを再生す
る光ピックアップでＣＤを再生した場合、波面収差（主
に球面収差）が発生し、レーザービームのスポット径が
広がってしまうという問題がある。このため、そのまま
ではＤＶＤ用の光ピックアップ（光学系）を用いてＣＤ
の情報を読みとることが困難である。このような課題を
解決するため従来から、ＤＶＤ用、及びＣＤ用の２つの
対物レンズを用意し、デイスクによってレンズを切り替
える方法、コリメータ部分に補正レンズを挿入する方
法、対物レンズにホログラムを利用した２焦点レンズを
用いる方法などが提案されている。また、光ディスクプ
レーヤーは、回転駆動する光ディスクの記録情報を光学
的に読み取るものであり、この時、光ディスクの記録情
報を良好に読み取るために、光学ヘッド装置により対物
レンズをトラック方向に位置制御する（トラッキン
グ）。図６は従来例の光学ヘッド装置の概略構成図であ
る。図に基づいて以下に説明する。なお、図中では、フ
ォーカシング方向をＦｏ、トラッキング方向をＴｒ、と
して表示する。さらに、以下ではフォーカシング方向と
トラッキング方向とに直交する方向を便宜的にジッタ方
向と呼び、図中ではＪｉとして表示する。

【０００４】この構成は、光を発散する半導体レーザ６
と、その発散された光を平行光にするコリメータレンズ
７と、その平行光を直進させる偏向ビームスプリッタ８
と、そして偏向ビームスプリッタ８を直進して、直角に
光束を偏向する固定ミラー４と、入射光に対して反射光
の位相を９０°回転する１／４λ板９と、入射する光を
光ディスク２に集光する対物レンズ３を有する。また、
記録媒体１の反射光は対物レンズ３、１／４λ板９、固
定ミラー４を経由して偏向ビームスプリッタ５で反射さ
れ、結像レンズ１０で結像されて受光素子１１に受光す
る。このような構造の光学ヘッド装置１は、半導体レー
ザ６から出射される光束を固定ミラー４によりフォーカ
シング方向に偏向し、対物レンズ３により収束して光デ
ィスク２のトラックに入射させる。この光ディスク２に
よりフォーカシング方向に反射された光束を対物レンズ
３により収束し、固定ミラー４により偏向する。この光
束を偏光ビームスプリッタ８により偏向して、受光素子
１１により読み取ってトラッキングエラーを検出する。
この検出されたトラッキングエラーに対応して対物レン
ズ３をトラッキング方向に位置制御することにより、光
ディスク２に照射される光束の位置がトラック上に調整
される。このため、光ディスク２に情報を記録する場合
は、この情報をトラックに記録することができ、光ディ
スク２の情報を再生する場合は、そのトラックから情報
を再生することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した通り、ディス
ク基板厚の補正のために、２つの対物レンズを用いる方
法や補正レンズを用いる方法の場合には機構が複雑にな
り、さらに設置スペースを大きく取る必要があり、小型
化には向かないと言う欠点があった。またホログラムを
用いる方法は、回折や干渉を利用していること、マルチ
ビームであることなどから光の利用効率が低く、さらに
マルチビームでの干渉の影響が出やすいと言う欠点があ
る。さらに、上記いずれかの方法によってＤＶＤ及びＣ
Ｄの双方で使用可能な方法に構成しても、さらにディス
クの傾きに起因した収差を補正するチルト補正を同時に
行うことは困難であり、そのために別途チルト補正機構
を設ける必要があった。それを実現するため、特開平９
−１２８７８５号に開示されているように、液晶パネル
を利用して収差補正を行う方法や球面収差を補正する方
法等が提案されている。しかしながら、液晶素子はその
応答速度が遅く、光ディスクの基板厚さの一周の中で変
動する球面収差に対しては応答できないという問題点が
あった。また、球面収差発生の問題は対物レンズの開口
数を拡大した場合に顕著に発生し、このような場合には
光ディスクの厚さ精度を厳しくしなければ良好な記録再
生が行なえない。さらに瞳面を分割するミラー補正法式
では従来、ディスクチルトのみが補正され、球面収差に
ついては補正されていなかった。

【０００６】また、図６の光学ヘッド装置では、対物レ
ンズ３をトラッキング方向に位置制御することにより、
光ディスク２のトラックの記録情報を固定光学系５によ
り読み取ることができる。しかし、固定光学系５を固定
したまま対物レンズ３のみをトラッキング方向に移動さ
せると、固定光学系５から対物レンズ３に入射する光束
の光軸が変位する光軸ズレが発生する。光学ヘッド装置
１がトラッキングエラーをプッシュプル方式で検出する
場合、光軸ズレは検出信号のＤＣ（Direct Current）オ
フセットとなり、トラッキング制御の精度を低下させ
る。また、レーザ光の強度は中央ほど強く周辺ほど弱い
ので、光軸ズレが発生すると対物レンズ３から光ディス
ク２に照射される光束の強度が低下する。このため、光
ディスク２に情報を記録する場合は、そのトラックに情
報を安定に記録することができず、さらに光ディスク２
の情報を再生する場合は、そのトラックから情報を正確
に再生することができない。しかも、これらの課題はト
ラッキングエラーの検出方式に関係なく発生する。

【０００７】このような課題を解決した光学ヘッド装置
が、特開平９−１８０２０７号公報に開示されている。
この光学ヘッド装置では、固定光学系からトラッキング
方向に出射される光束を、可動偏向手段によりフォーカ
シング方向とトラッキング方向とに直交する方向に偏向
し、この光束を固定偏向手段によりフォーカシング方向
に偏向し、対物レンズを介して光ディスクに入射させ
る。この時、移動連動機構により可動偏向手段を対物レ
ンズと一体に移動させることにより、対物レンズのトラ
ッキング移動による光束の光軸ズレを発生させないよう
にした。このような光学ヘッド装置では、レンズホルダ
に可動ミラーが固定されているため、図６に示すような
光学ヘッドに比べて、移動連動機構が大きく重くなって
いる。そのため、高速に移動連動機構を駆動することが
困難であり、高速に光ディスクから情報を読み出すこと
が困難である。また、高速読み出し、高速記録化のため
に可動ミラー部を小さく薄くすることが考えられるが、
その場合可動ミラーに要求される、面内平面精度を達成
することは通常のガラス基板をもちいた平面ミラーでは
実現することが困難である。現状では厚さ０．６ｍｍの
ＢＫ７ガラス基板の場合、面内平面精度はλ程度であ
り、対物レンズを通して集光したスポット品質が劣化
し、良好な光記録、再生が困難である。本発明は、かか
る課題に鑑み、前記従来例における問題点を解決し、安
定に記録再生可能な光ヘッド装置を備えた光情報記録再
生装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、請求項１の発明は、光源と、該光源から
出射される光束をコリメート化する手段と、コリメート
化された光束を往路と復路に分離する手段と、前記コリ
メート化された光束を集光する対物レンズと、光記録媒
体からの反射光を検出する受光素子と、を備えて成る光
情報記録再生装置において、前記対物レンズと一体に構
成され、前記コリメート化された光束を偏向する可動偏
向手段と、前記光記録媒体の傾きに起因する収差を補正
するチルト補正手段と、前記光記録媒体の基板厚に起因
する波面収差を補正する波面収差補正手段と、を更に備
えたことを特徴とする。

【０００９】対物レンズをトラッキング方向に位置制御
することにより、光ディスクのトラックの記録情報を固
定光学系により読み取ることができる。しかし、固定光
学系を固定したまま対物レンズのみをトラッキング方向
に移動させると、固定光学系から対物レンズに入射する
光束の光軸が変位する光軸ズレが発生する。光学ヘッド
装置がトラッキングエラーをプッシュプル方式で検出す
る場合、光軸ズレは検出信号のＤＣ（Direct Current）
オフセットとなり、トラッキング制御の精度を低下させ
てしまう。そこで、対物レンズと可動偏向手段の相対位
置を一定にするように一体構成して、それをトラッキン
グ方向とフォーカッシング方向に動かすようにすれば、
常に光軸は一定となりズレルことはない。また、レーザ
光の強度は中央ほど強く周辺ほど弱いので、光軸ズレが
発生すると対物レンズから光ディスクに照射される光束
の強度が低下する。このため、光ディスクに情報を記録
する場合は、そのトラックに情報を安定に記録すること
ができず、さらに光ディスクの情報を再生する場合は、
そのトラックから情報を正確に再生することができな
い。そこで、光源と可動偏向手段間にチルト補正手段と
波面収差補正手段を設けることにより更に光ディスクに
起因する収差を補正することができる。かかる発明によ
れば、対物レンズと一体に構成され、前記コリメート化
された光束を偏向する可動偏向手段と、前記光記録媒体
の傾きに起因する収差を補正するチルト補正手段と、前
記光記録媒体の基板厚に起因する波面収差を補正する波
面収差補正手段と、を更に備えたので、光軸ズレをなく
し、光ディスクに起因する収差を補正することができ
る。

【００１０】また、請求項２の発明は、前記可動偏向手
段は、前記光記録媒体に前記光束を合焦するフォーカッ
シング方向と前記光記録媒体上のトラック位置を検索す
るトラッキング方向に移動可能な固定部材に、前記対物
レンズとの相対位置関係が一定になるように保持されて
いることも本発明の有効な手段である。対物レンズのフ
ォーカッシング方向の移動は、光記録媒体の深さ方向の
移動である。従って、それにより光軸がズレルことはな
い。しかし、トラッキング方向は光記録媒体の半径方向
の移動のため、前記可動偏向手段が固定されていると、
移動量に応じて光軸がズレルことになる。これを防ぐに
は、両者の相対関係を固定化することである。かかる技
術手段によれば、移動可能な固定部材に、前記対物レン
ズとの相対位置関係が一定になるように保持されている
ので、簡単な構造で光軸のズレを無くすことができる。

【００１１】また、請求項３の発明は、前記可動偏向手
段はシリコン基板からなるミラー基板により形成されて
いることも本発明の有効な手段である。前記の光学ヘッ
ド装置では、対物レンズに可動偏向手段が固定されてい
るため、移動連動機構が大きく重くなる傾向がある。そ
のため、高速に駆動することが困難となる。そこで、で
きるだけ軽くするために可動偏向手段であるミラーをシ
リコン基板により形成する。かかる技術手段によれば、
可動偏向手段はシリコン基板からなるミラー基板により
形成されているので、軽量で高速に記録再生することが
可能となる。また、請求項４の発明は、前記光束の通過
領域を前記光記録媒体の傾きに起因する収差の分布に対
応して複数に分割して形成し、それぞれの分割領域が前
記チルトに応じて表面形状が変形されるチルト補正手段
領域と、前記光束の通過領域を前記球面収差の分布に対
応して、前記光束の光軸を中心とした同心円上に複数に
分割して形成し、それぞれの分割領域に前記球面収差の
方向に対応してミラー表面が変形される波面収差補正手
段領域と、が同一の波面補正ミラー上に形成されている
ことも本発明の有効な手段である。チルトと球面収差の
補正はミラーの各分割部分を制御することにより達成で
きる。たとえば、ミラー各部分に圧電アクチュエータを
備えることにより独立にまた可変に制御することができ
る。すなわち、波面補正ミラーの各分割部の圧電アクチ
ュエータに印加する電圧を、外部の制御回路によって可
変制御することによりおこなわれる。制御電圧に応じて
波面補正ミラーが作動し、上面位置が所望の量だけ変位
し、全体としてミラー面を所望の形状に変形させるよう
になっている。従って、ミラー反射時にこの形状に応じ
た位相分布を通過波面に与えることになる。かかる技術
手段によれば、１つの波面補正ミラーの分割部の電圧を
可変にすることにより、チルト補正と波面収差補正を同
時に行うことができる。

【００１２】また、請求項５の発明は、前記波面補正ミ
ラーはシリコン基板により形成され、かつ前記シリコン
基板上に金属がコーティングされていることも本発明の
有効な手段である。波面補正ミラーは外部からの電圧に
より移動して位相を制御する必要がある。そのためには
シリコンミラー基板上に金属を蒸着し、その上に誘電体
膜をコ―ティングすることにより可能となる。かかる技
術手段によれば、波面補正ミラーはシリコン基板により
形成され、かつ前記シリコン基板上に金属がコーティン
グされているので、膜面での機械的な損傷が少なく使い
やすいミラーを提供することが可能になる。また、請求
項６の発明は、前記可動偏向手段はシリコン基板上に金
属がコーティングされて、さらに表面に誘電体層を備え
ていることも本発明の有効な手段である。可動偏向手段
のミラーは、軽量であることが重要である。かかる技術
手段によれば、シリコンミラー基板上に金属を蒸着し、
その上に誘電体膜をコ―ティングすることにより、膜面
での機械的な損傷が少なく使いやすいミラーを提供する
ことが可能になる。また、請求項７の発明は、前記可動
偏向手段はシリコン基板上に誘電体多層膜がコーティン
グされていることも本発明の有効な手段である。可動偏
向手段のミラーは、軽量であることが重要である。かか
る技術手段によれば、シリコンミラー基板上に誘電体膜
をコ―ティングすることにより、高反射率で機械的強度
が強くクリーニング可能でしかも、高出力レーザでも使
用可能なミラーを提供することが可能になる。

【００１３】また、請求項８の発明は、前記波面制御ミ
ラーが所定の形状に分割され、該分割された各分割ミラ
ー表面に対して垂直方向に移動する垂直移動手段を備
え、該垂直移動手段により前記光束に前記各分割ミラー
毎に異なる位相差を与えることも本発明の有効な手段で
ある。波面制御ミラーを分割してその分割ミラー毎にミ
ラー面に対して垂直方向に移動させると、各ミラー面に
当たった光束に位相の差が生じる。かかる技術手段によ
れば、ディスクがチルトした場合でも良好に情報の記録
再生が可能な光学ヘッド装置を提供することができる。
また、請求項９の発明は、前記波面制御ミラーが所定の
形状に分割され、該分割された各分割ミラー表面が傾斜
する傾斜移動手段を備え、該傾斜移動手段により前記光
束に前記各分割ミラー毎に異なる位相差を与えることも
本発明の有効な手段である。ディスクの傾斜を補正する
ために、その傾斜量を打ち消す特性を波面制御ミラーに
持たせる。かかる技術手段によれば、ディスクがチルト
した場合でも良好に情報の記録再生が可能な光学ヘッド
装置を提供することができる。また、請求項１０の発明
は、前記垂直移動手段と前記傾斜移動手段は、印加する
電圧の大きさにより移動量が異なる圧電アクチュエータ
により構成されていることも本発明の有効な手段であ
る。補正波面形状にあわせた形状変化をさるためのピエ
ゾ素子をそれぞれのミラーに設け、ピエゾ素子に印加す
る電圧をそれぞれ所望の収差補正量に応じた所定の電圧
に設定することにより、ミラー基板表面を変形させ波面
収差を補正することができる。かかる技術手段によれ
ば、印加する電圧の大きさにより移動量が異なる圧電ア
クチュエータにより構成されているので、簡単な回路に
より容易に波面収差を補正することができる。また、請
求項１１の発明は、前記分割ミラーは、該ミラーを構成
する薄膜と一定間隔離れた電極からなり、静電引力によ
り前記薄膜と前記電極間の距離を変化させることも本発
明の有効な手段である。分割ミラーを薄膜状に形成し、
ミラー裏面側に所定形状の電極を形成し対向電極を設
け、その静電容量を制御することにより、電極に印加す
る電圧を変化させ薄膜部分を所定量変形させることによ
っても可能である。かかる技術手段によれば、請求項１
０と同様の作用効果を奏する。また、請求項１２の発明
は、前記分割ミラーは、該ミラーを構成する薄膜と一定
間隔離れた電極からなり、静電引力により前記薄膜を回
転させることも本発明の有効な手段である。かかる技術
手段によれば、請求項１０と同様の作用効果を奏する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施形
態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載
される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配
置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそ
れのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎな
い。図１は、本発明の光情報記録再生装置の概略構成図
である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されている
ので、重複する説明は省略する。この構成は、図示しな
いが、半導体レーザとコリメータレンズと偏向ビームス
プリッタと結像レンズと受光素子から成る固定光学系５
と、ディスクチルトと厚み方向の変動を補正する波面収
差補正素子１４と、固定光学系５からの光束と反射光を
偏向する可動ミラー１３と、可動ミラー１３からの光束
を対物レンズ３に偏向する固定ミラー４と、前記対物レ
ンズ３と可動ミラー１３を一体に構成したレンズホルダ
１５と、該レンズホルダ１５を４本のスプリングシャフ
ト１６により支持する固定板１７と、波面収差補正素子
１４に電圧を印加して表面の形状を変化させる制御回路
１９により構成され、前記固定光学系５と波面収差補正
素子１４と固定ミラー４と固定板１７は図示しないヘッ
ドベースに固定されている。また、スプリングシャフト
１６は各々が湾曲自在であるため、前記レンズホルダ１
５は、フォーカシング方向とトラッキング方向とに平行
に移動自在である。このような構成においては、固定光
学系５からトラッキング方向と逆に出射される光束１８
が、波面収差補正素子１４によりチルト補正と波面収差
補正が施され、可動ミラー１３によりトラッキング方向
に偏向される。そしてこの光束が、固定ミラー４により
フォーカシング方向に偏向され、対物レンズ３により収
束されて光ディスク２のトラックに入射される。そし
て、この光ディスク２によりフォーカシング方向と逆に
反射された光束が、対物レンズ３により収束され、固定
ミラー４によりトラッキング方向と逆に偏向される。そ
して可動ミラー１３によりジッタ方向に偏向され、波面
収差補正素子１４で偏向されて固定光学系５により読み
取られる。この固定光学系５の読取結果からトラッキン
グエラーが検出されるので、このトラッキングエラーに
対応してレンズホルダ１５がトラッキング方向に位置制
御される。このことにより、このレンズホルダ１５に装
着された対物レンズ３が光ディスク２のトラックに追従
するので、このトラックに記録された情報が固定光学系
５により読み取られる。この時、光学ヘッド装置では、
前記のように対物レンズ３がトラッキング方向に移動す
ると、この対物レンズ３の光軸は固定ミラー４から入射
する光束の光軸に対してトラッキング方向に移動するこ
とになるが、実際には可動ミラー１３が対物レンズ３と
一体にトラッキング方向に平行移動するので、可動ミラ
ー１３から固定ミラー４に入射する光束も対物レンズ３
と同一にトラッキング方向に平行移動することになり、
固定光学系５から波面収差補正素子１４と可動ミラー１
３と固定ミラー４とを介して対物レンズ３に入射する光
軸ズレは発生しない。さらに波面収差補正素子１４を固
定光学系５と可動ミラー部の間に配置されているので、
ディスクチルト時あるいはディスク基板厚に変動があっ
た場合でも、波面収差を補正することで良好に記録再生
を行なうことができる。

【００１５】図２は、対物レンズの結像系をしめす模式
図である。ここで、ξ−η面を対物レンズ３の射出瞳、
ｘ−ｙ面を像面２（光ディスク面）とすると、対物レン
ズ３に入射したレーザー光の瞳関数Ｈ（ξ、η）は、Ｈ（ξ、η）＝Ｓ（ξ、η）ｅｘｐ（ｉｋＷ（ξ、η））；瞳内Ｈ（ξ、η）＝０；瞳外となる。ここで、Ｓ（ξ、η）は瞳内の形状をあらわす
関数、Ｗ（ξ、η）は、波面収差をあらわす関数であ
る。またｋは波数であり、レーザ光の波長をλとする
と、ｋ＝２π／λ である。次に像面における振幅分布関数ｈ（ｘ、ｙ）
は、ｈ（ｘ、ｙ）＝｜ｈ（ｘ、ｙ）｜ｅｘｐ（ｉφ（ｘ、
ｙ））であらわされ、瞳関数Ｈ（ξ、η）のフーリエ変換であ
らわされる。一方、像面でのビームスポットは、点像分
布関数ｐ（ｘ、ｙ）＝｜ｈ（ｘ、ｙ）｜^２であらわされ
る。

【００１６】たとえば、光ディスクの厚さが異なった
り、チルトが発生した場合には、波面収差が発生して像
が劣化する。ここで、この発生した波面収差をＷＴ
（ξ、η）とすると、瞳関数は、ＨＴ（ξ、η）＝Ｓ（ξ、η）ｅｘｐ（ｉｋＷＴ
（ξ、η））となる。ここで波面収差補正素子１４によって、瞳面内
に光路差を設けることにより生じる位相差を、波面収差
補正素子１４前面でＷＭ（ξ、η）とすると、波面収差
補正素子１４によって光路差ＷＭ（ξ、η）が与えられ
たときの瞳関数は、ＨＭ（ξ、η）＝Ｓ（ξ、η）ｅｘｐ（ｉｋ（ＷＴ
（ξ、η）−ＷＭ（ξ、η）））となる。したがって、ＷＴ（ξ、η）−ＷＭ（ξ、η）
を０にすれば、ディスク面で発生した波面収差を打ち消
すことが可能である。したがって、発生したチルト角、
あるいはディスク厚の変化に応じて、ＷＴ（ξ、η）−
ＷＭ（ξ、η）を０もしくは最小にするように、波面収
差補正素子１４での光路差を調整すればよいことにな
る。また、波面収差をあらわす関数としてゼルニケ多項
式がよく知られている。この多項式はザイデル収差など
の光学収差などとよく対応しており、前記ディスクのチ
ルトに対応する係数は、Ｗｃ＝−２ｘ＋３ｘｙ^２＋３ｙ^２であらわされる。したがって、このチルトを相殺するよ
うな位相分布を光路中にあたえることによりディスクチ
ルトにより発生する収差成分を小さくすることができ
る。

【００１７】図３（ａ）は、チルトが発生した場合の波
面収差（コマ収差）の発生例を示す図である。ここで横
軸は規格化した瞳面座標で、瞳面半径を１として正規化
した値である。縦軸は波面収差をあらわし入射波長で正
規化した値である。このような場合、図３（ｂ）に示す
ような位相分布を図３（ａ）の波面収差分布に加えるこ
とにより、図３（ｃ）に示すような波面収差分布にな
り、ディスクチルトによって発生した波面収差を小さく
することができる。図５は波面収差補正素子１４を分割
したミラー分布図である。つまり、前記図３（ａ）の
ａ、ｂ点が図５のａ、ｂ点に印加され、図３（ｂ）の
ｃ、ｄ点が図５のｃ、ｄ点に印加されると、結果的に波
面収差補正素子１４は図３（ｃ）に示すような波面収差
分布を持った特性となる。この位相分布は、ミラーの各
部分の移動、あるいは分割したミラーの各部の移動、傾
きを加えることにより実現できる。

【００１８】図４（ａ）は、ディスクの基板厚の変動に
よって発生する球面収差の発生例を示す図である。ここ
で横軸は規格化した瞳面座標で、瞳面半径を１として正
規化した値である。縦軸は波面収差をあらわし入射波長
で正規化した値である。このような場合、図４（ｂ）に
示すような位相分布を図４（ａ）の波面収差分布に加え
ることにより、図４（ｃ）に示すような波面収差分布に
なり、基板厚変動によって発生した波面収差を小さくす
ることができる。つまり、図４（ａ）のｅ、ｆ点が図５
のｅ、ｆ点に印加されると、結果的に波面収差補正素子
１４は図４（ｃ）に示すような球面収差分布を持った特
性となる。この位相分布は、ミラーの各部分の移動、あ
るいは分割したミラーの各部の移動、傾きを加えること
により実現できる。これらの補正は波面収差補正素子１
４の各分割部分を制御することにより達成できる。例え
ば、ミラー各部分に圧電アクチュエータを備えることに
より独立に可変制御することができる。すなわち、波面
収差補正素子１４の各分割部の圧電アクチュエータに印
可する電圧を、図１の制御回路１９によって可変制御す
ることにより行われる。制御電圧に応じて可変ミラーが
作動し、上面位置が所望の量だけ変位し、全体としてミ
ラー面を所望の形状に変形させるようになっている。し
たがって光路中、瞳面内でそれぞれの分割ミラー移動量
に応じた光路差が発生することにより、波面収差を打ち
消す補正を行う。また前記、収差補正をするための波面
収差補正素子１４の分割補正ミラーを駆動するにはいく
つかの方法がある。まず、補正波面形状にあわせた形状
変化をさせるためのピエゾ素子をそれぞれのミラーに設
け、ピエゾ素子に印加する電圧をそれぞれ所望の収差補
正量に応じた所定の電圧に設定することにより、ミラー
基板表面を変形させ、波面収差を補正することができ
る。また、ミラーを薄膜状に形成し、ミラー裏面側に所
定形状の電極を形成した対向電極設け、その静電容量を
制御することにより、電極に印加する電圧を変化させ薄
膜部分を所定量変形させることによっても可能である。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例の可動ミラー基板１３
の作製方法について説明する。可動ミラー基板１３は基
板がシリコン単結晶からなり、厚さは例えば４インチ基
板では通常５２５μｍ、６インチ基板では６２５μｍで
ある。通常の半導体プロセスで用いられる鏡面研磨され
た４インチＳｉ基板で平面度は波長６３５ｎｍで波面収
差のｒｍｓが０．０２λ程度であり平面反射ミラーとし
て十分実用に耐えうる平面精度である。また、数ミリ角
程度に市販されているダイシングソウで切断した場合で
も波面収差のｒｍｓが０．０２λであり、切断時のひず
みにより波面収差が劣化する可能性も少ない。実際に４
インチシリコン基板を、１％程度の希ふっ酸で軽く表面
酸化膜を剥離した後、アルミニウム（Ａｌ）を４０００
オングストローム程度、真空蒸着し、ダイシングソウで
７ｍｍ×７ｍｍに切断した後、波面収差を測定したとこ
ろ、０．０２λが得られ、十分可動ミラー１３として使
用可能である。ミラーコーティングとしては、金属、誘
電体が代表的なコーティング材である。金属の場合、Ａ
ｌ、Ａｕなどが用いられている。Ａｌの場合、Ａｌ単
体、Ａｌの上にＭｇＦ_２を保護膜コーティングしたも
の、Ａｌ上にＳｉＯを保護膜コーティングしたものなど
が用いられる。また、Ａｕの場合は付着力を強化するた
め基板上に薄くＣｒをアンダーコーティングした後、Ａ
ｕコーティングする。またミラーコーティングは金属に
限らず、誘電体多層膜も使用できる。例えば、ＣＤ等で
用いられている波長７８０ｎｍ付近と、ＤＶＤ等で用い
られている６６０ｎｍの２波長について、１００％近い
反射率を得ることも可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、請求
項１は、対物レンズと一体に構成され、前記コリメート
化された光束を偏向する可動偏向手段と、前記光記録媒
体の傾きに起因する収差を補正するチルト補正手段と、
前記光記録媒体の基板厚に起因する波面収差を補正する
波面収差補正手段と、を更に備えたので、光軸ズレをな
くし、光ディスクに起因する収差を補正することができ
る。請求項２は、移動可能な固定部材に、前記対物レン
ズとの相対位置関係が一定になるように保持されている
ので、簡単な構造で光軸のズレを無くすことができる。
請求項３は、可動偏向手段はシリコン基板からなるミラ
ー基板により形成されているので、軽量で高速に記録再
生することが可能となる。請求項４は、１つの波面補正
ミラーの分割部の電圧を可変にすることにより、チルト
補正と波面収差補正を同時に行うことができる。請求項
５は、波面補正ミラーはシリコン基板により形成され、
かつ前記シリコン基板上に金属がコーティングされてい
るので、膜面での機械的な損傷が少なく使いやすいミラ
ーを提供することが可能になる。請求項６は、シリコン
ミラー基板上に金属を蒸着し、その上に誘電体膜をコ―
ティングすることにより、膜面での機械的な損傷が少な
く使いやすいミラーを提供することが可能になる。請求
項７は、シリコンミラー基板上に誘電体膜をコ―ティン
グすることにより、高反射率で機械的強度が強くクリー
ニング可能でしかも、高出力レーザでも使用可能なミラ
ーを提供することが可能になる。請求項８は、ディスク
がチルトした場合でも良好に情報の記録再生が可能な光
学ヘッド装置を提供することができる。請求項９は、デ
ィスクがチルトした場合でも良好に情報の記録再生が可
能な光学ヘッド装置を提供することができる。請求項１
０は、印加する電圧の大きさにより移動量が異なる圧電
アクチュエータにより構成されているので、簡単な回路
により容易に波面収差を補正することができる。請求項
１１は、請求項１０と同様の作用効果を奏する。請求項
１２は、請求項１０と同様の作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光情報記録再生装置の概略構成図。

【図２】本発明の対物レンズの結像系をしめす模式図。

【図３】（ａ）はチルトが発生した場合の波面収差（コ
マ収差）の発生例を示す図、（ｂ）は位相分布図、
（ｃ）は（ａ）と（ｂ）を合成した位相分布図。

【図４】（ａ）はディスクの基板厚の変動によって発生
する球面収差の発生例を示す図、（ｂ）は位相分布図、
（ｃ）は（ａ）と（ｂ）を合成した位相分布図。

【図５】本発明の波面収差補正素子を分割したミラー分
布図。

【図６】従来例の光学ヘッド装置の概略構成図。

【符号の説明】

２光ディスク、３対物レンズ、４固定ミラー、５
固定光学系、１３可動ミラー、１４波面収差補正素
子、１５レンズホルダ、１６スプリングシャフト、
１７固定板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源から出射される光束をコ
リメート化する手段と、コリメート化された光束を往路
と復路に分離する手段と、前記コリメート化された光束
を集光する対物レンズと、光記録媒体からの反射光を検
出する受光素子と、を備えて成る光情報記録再生装置に
おいて、前記対物レンズと一体に構成され、前記コリメート化さ
れた光束を偏向する可動偏向手段と、前記光記録媒体の
傾きに起因する収差を補正するチルト補正手段と、前記
光記録媒体の基板厚に起因する波面収差を補正する波面
収差補正手段と、を更に備えたことを特徴とする光情報
記録再生装置。
【請求項２】前記可動偏向手段は、前記光記録媒体に
前記光束を合焦するフォーカッシング方向と前記光記録
媒体上のトラック位置を検索するトラッキング方向に移
動可能な固定部材に、前記対物レンズとの相対位置関係
が一定になるように保持されていることを特徴とする請
求項１記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】前記可動偏向手段はシリコン基板からな
るミラー基板により形成されていることを特徴とする請
求項１、２記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】前記光束の通過領域を前記光記録媒体の
傾きに起因する収差の分布に対応して複数に分割して形
成し、それぞれの分割領域が前記チルトに応じて表面形
状が変形されるチルト補正手段領域と、前記光束の通過
領域を前記球面収差の分布に対応して、前記光束の光軸
を中心とした同心円上に複数に分割して形成し、それぞ
れの分割領域に前記球面収差の方向に対応してミラー表
面が変形される波面収差補正手段領域と、が同一の波面
補正ミラー上に形成されていることを特徴とする請求項
１記載の光情報記録再生装置。
【請求項５】前記波面補正ミラーはシリコン基板によ
り形成され、かつ前記シリコン基板上に金属がコーティ
ングされていることを特徴とする請求項４記載の光情報
記録再生装置。
【請求項６】前記可動偏向手段はシリコン基板上に金
属がコーティングされて、さらに表面に誘電体層を備え
ていることを特徴とする請求項１、２、４記載の光情報
記録再生装置。
【請求項７】前記可動偏向手段はシリコン基板上に誘
電体多層膜がコーティングされていることを特徴とする
請求項１、２、４記載の光情報記録再生装置。
【請求項８】前記波面制御ミラーが所定の形状に分割
され、該分割された各分割ミラー表面に対して垂直方向
に移動する垂直移動手段を備え、該垂直移動手段により
前記光束に前記各分割ミラー毎に異なる位相差を与える
ことを特徴とする請求項１、３、５記載の光情報記録再
生装置。
【請求項９】前記波面制御ミラーが所定の形状に分割
され、該分割された各分割ミラー表面が傾斜する傾斜移
動手段を備え、該傾斜移動手段により前記光束に前記各
分割ミラー毎に異なる位相差を与えることを特徴とする
請求項１、３、５記載の光情報記録再生装置。
【請求項１０】前記垂直移動手段と前記傾斜移動手段
は、印加する電圧の大きさにより移動量が異なる圧電ア
クチュエータにより構成されていることを特徴とする請
求項８、９記載の光情報記録再生装置。
【請求項１１】前記分割ミラーは、該ミラーを構成す
る薄膜と一定間隔離れた電極からなり、静電引力により
前記薄膜と前記電極間の距離を変化させることを特徴と
する請求項９記載の光情報記録再生装置。
【請求項１２】前記分割ミラーは、該ミラーを構成す
る薄膜と一定間隔離れた電極からなり、静電引力により
前記薄膜を回転させることを特徴とする請求項９記載の
光情報記録再生装置。