JP3527685B2 - 光記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ間隔を変化
させることにより、記録媒体の記録層に集光された集光
スポットの球面収差を補正する機構を備えた光記録再生
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術として、特開平１０―１８８
３０１号公報に開示されているものを例にあげ、図１０
をもとに説明する。

【０００３】ここでは、組み合せレンズとその組み合せ
レンズ間距離を変化させることにより、記録媒体上の集
光スポットにおける球面収差を変化させるようにした組
み合せレンズ鏡筒について開示している。

【０００４】図１７において、第１レンズ１００は図示
しない光源側に配置されており、第２レンズ１０１は第
１レンズ１００に対し記録媒体側に配置されている。フ
ォーカスラジアルアクチュエータ（ＦＲアクチュエー
タ）１０２は第１レンズ１００および第２レンズ１０１
をフォーカス、ラジアル方向に変位させるためのもので
ある。球面収差補正用アクチュエータ１０３は第２レン
ズ１０１をフォーカス方向に駆動することにより、第１
レンズ１００と第２レンズ１０１の間隔を変化させ、記
録媒体１０４の記録層１０５に集光された集光スポット
の球面収差を補正する機能を有する。

【０００５】光源（図示しない）から発せられた光は、
光学部品（図示しない）により組み合せレンズ１０６に
導かれ、記録媒体１０４上の記録層１０５に集光され
る。

【０００６】レンズが複数のレンズからなる組み合わせ
レンズとされているのは、レンズの開口数を大きくした
ため、１つのレンズのみでは設計および製造が困難なた
めである。

【０００７】記録媒体１０４の組み合せレンズ側表面か
ら記録層１０５までの光学的厚みに誤差がある場合、記
録層１０５に集光された集光スポットには球面収差が発
生する。また、レンズの開口数が大きいため、組み合せ
レンズ側表面から記録層１０５までの光学的厚みの誤差
に対する球面収差の発生量が、開口数の低いレンズに対
して大きくなる。そこで、レンズ間隔を変化させること
により、球面収差の発生を抑制し、さらには、２つ以上
の複数の記録層を有する記録媒体にも対応できるように
している。

【０００８】なお、ここでいう光学的厚みとは光が透過
する光透過体（もしくは光透過層）の厚みと屈折率によ
って決まる厚みであり、異なる厚み（機械的な厚み）で
あっても、光透過体を透過させて集光させた集光スポッ
トの球面収差の大きさが一致する場合に、光学的厚みが
等しいとする。また、記録媒体のレンズ側表面から記録
層までの光学的厚みの誤差とは、レンズ設計時に想定し
た光透過体（もしくは光透過層）の光学的厚みと、実際
に記録媒体に情報を記録再生する際の、記録媒体の組み
合せレンズ側表面から各記録層までの光学的厚みの差の
ことである。

【０００９】レンズ間隔を変化させるための駆動方式と
しては、コイルに正もしくは負の電流を流すことによ
り、電磁力を発生させ、マグネットとの間に発生する推
力により、第２レンズ１０１をフォーカス方向の上下方
向に変位させるボイスコイルモータと呼ばれる方式が提
案されている（例えば、特開平１０−２５５２９０号公
報に開示されている）。

【００１０】このようなレンズ間隔を変化させる球面収
差補正機構により、第２レンズの変位量、つまり、第１
レンズと第２レンズとの間隔を適当なものとすることに
より、記録媒体の組み合せレンズ側表面から記録層まで
の光学的厚みの誤差により発生する球面収差を補正する
ことができる。

【００１１】なお、球面収差補正するものとして、特開
平５−２６６５１１号公報には、対物レンズ以外のレン
ズ間隔を変化させるものが開示されている。これを図１
８ををもとに説明する。

【００１２】図１８において、組み合わせ対物レンズ１
０９と光源の間に平凹レンズ１０７と平凸レンズ１０８
を配置し、光記録媒体の光学的厚み（特開平５−２６６
５１１号公報では「保護層の厚さ」と表現されている）に
応じて、平凹レンズ１０７を光軸方向に駆動することに
より、球面収差を補正している。

【００１３】また、平凸レンズ１０８を透過した光は複
数のレンズから構成される組み合わせ対物レンズ１０９
により光記録媒体の記録層に集光される。

【００１４】ここでは、先の例と異なり、複数のレンズ
から構成される対物レンズ１０９において球面収差を補
正するのではなく、対物レンズと光源の間に配置された
他の複数のレンズ１０７、１０８のレンズ間隔を変化さ
せることにより、球面収差を補正している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように球面収差補
正機構には電気的に駆動する方式のものが使用されてい
るが、開口数の低いレンズを使用した場合に対し、球面
収差補正機構を駆動するために消費電力が必要なため、
余分な消費電力が発生するという問題がある。さらに、
特開平１０−２５５２９０号公報に開示されているよう
にボイスコイルモータのような、球面収差補正用アクチ
ュエータを組み合せレンズ鏡筒に内蔵するものの場合、
コイルに電流を流すことによりコイルが発熱し、鏡筒の
各部品が熱膨張することにより、第１レンズと第２レン
ズとの間の間隔、チルト、ディセンタが変化した結果、
良好な集光スポットが得られないという問題があった。

【００１６】本発明はこのように状況を鑑みてなされた
ものであり、記録媒体の光学的な厚み誤差によって発生
する球面収差を補正する球面収差補正機構の消費電力の
低減、ならびに、記録再生時の信頼性を向上するもので
ある。また、複数の記録層を有する記録媒体と１つの記
録層を有する記録媒体を記録再生する光記録再生装置に
おいて消費電力の低減と記録媒体の記録密度を高める。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
させるためになされたものであって、本発明の第１発明
は、Ｎ層の記録層を有する記録媒体に、少なくとも１つ
のレンズから構成される２つのレンズ群を介して、光源
からの光を集光させて情報の記録再生を行う光記録再生
装置であって、各記録層に形成される集光スポットの球
面収差を補正するために、電気的駆動によりレンズ群間
隔を変化させる球面収差補正機構を備え、前記記録層
は、レンズ群側から第１の記録層、・・・、第Ｎ（Ｎ≧
２）の記録層からなり、前記第１の記録層に形成される
集光スポットの球面収差補正時のレンズ群間隔をｄ１、
投入電流をｉ１とし、前記第Ｎの記録層に形成される集
光スポットの球面収差補正時のレンズ群間隔をｄＮ、投
入電流をｉＮとするとき、｜ｉ１｜＝｜ｉＮ｜であり、
且つ、投入電流が０のときのレンズ群間隔ｄ３は、ｄ３
＝（ｄ１＋ｄＮ）／２であることを特徴とする光記録再
生装置である。

【００１８】また、第２発明は、第１発明において、前
記レンズ群は、レンズ群間隔がｄ４で、光学的厚みがｔ
４の光透過体を透過して集光された集光スポットの球面
収差が最小となるように設定されたものであり、前記レ
ンズ群間隔ｄ３のときに球面収差を補正しうる光学的厚
みをｔ３とすると、ｔ３とｔ４とはほぼ一致し、且つ、
記録媒体のレンズ群側表面から光学的厚みがｔ３＋Δｔ
とｔ３−Δｔとの位置にある記録層の記録密度をほぼ等
しくすることを特徴とする光記録再生装置である。

【００１９】また、第３発明は、第１または第２発明の
光記録再生装置を用いて、単層（Ｎ＝１）の記録層から
なる記録媒体に情報の記録再生を行う場合、前記単層の
記録層からなる記録媒体のレンズ群側表面から記録層ま
での光学的厚みをｔ５とし、レンズ群間隔ｄ３のときに
球面収差を補正しうる光学的厚みをｔ３とすると、ｔ３
とｔ５とはほぼ一致することを特徴とする光記録再生装
置である。

【００２０】また、第４発明は、第１乃至第３発明にお
いて、前記２つのレンズ群は、前記記録媒体に光源から
の光を集光させるための対物レンズからなることを特徴
とする光記録再生装置である。

【００２１】また、第５発明は、第１乃至第３発明にお
いて、前記記録媒体に光源からの光を集光させるための
対物レンズをさらに備え、前記２つのレンズ群は前記光
源と対物レンズの間に配置されることを特徴とする光記
録再生装置である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図をもとに本発明について
説明する。なお、これによって本発明は限定されるもの
ではない。

【００２３】ここでは、第１レンズは第１のレンズ群を
構成し、第２レンズは第２のレンズ群を構成する。ま
た、ここでは、１つのレンズから各レンズ群が構成され
ているが、複数のレンズから構成されてもよい。

【００２４】図１を用いて、組み合せレンズおよびボイ
スコイルモータからなる球面収差補正機構を説明する。

【００２５】組み合せレンズ１は２つのレンズからな
り、それぞれ、光源側の第１レンズ２と記録媒体側の第
２レンズ３である。第２レンズ３はマグネット４に固定
されており、マグネット４はマグネット支持体５を介し
て、板ばね６で支持されている。また、コイル７はコイ
ル支持体８に支持されている。マグネット４、板ばね
６、コイル７からなるボイスコイルモータ９により、コ
イル７に正もしくは負の電流をながすことで、第２レン
ズ３をフォーカス方向に変位させる。つまり、第１レン
ズ２と第２レンズ３の間隔を変化させることができる。

【００２６】組み合せレンズ１およびボイスコイルモー
タ９とその他の支持部品等は組み合せレンズ鏡筒１０の
内部に収納されている。組み合わせレンズ鏡筒１０はＦ
Ｒアクチュエータ（図示しない）によって、記録媒体１
１のフォーカス・ラジアル方向に駆動される。

【００２７】組み合せレンズ１は図２に示すようにレン
ズ間隔がｄ４であり、かつ、光学的厚みｔ４の光透過体
１２を透過して集光された集光スポットの球面収差が最
も小さくなるように設計されている。

【００２８】光透過体１２は光を透過する透明な材料か
らなり、レンズの設計時に想定する記録媒体の光透過層
にあたるものである。また、これら光透過体もしくは光
透過層はカバーガラス層、もしくは、保護層と呼ばれて
いるものであり、ポリカーボネート（ＰＣ）やガラス、
ＵＶ硬化樹脂などのさまざまな種類のものがある。

【００２９】組み合せレンズ１によって集光される集光
スポットの球面収差の大きさは、光透過体（もしくは光
透過層）の厚み、屈折率と組み合せレンズのレンズ間隔
によって変化する。そこで、組み合せレンズのレンズ間
隔を固定し、異なる光透過体を透過して集光された集光
スポットにおける球面収差の大きさが同じである場合
に、それらの光透過体の光学的厚みは同じであるとす
る。

【００３０】また、記録媒体には光透過層、記録層、記
録層間の光透過層が存在するが、記録媒体の組み合せレ
ンズ側表面から記録媒体において集光スポットが形成さ
れている位置までの光透過層、記録層、記録層間の光透
過層をひとまとめとして光透過層とする場合もあり、以
下の説明ではこれを用いる。

【００３１】次に、２つの記録層を有する記録媒体につ
いて説明する。

【００３２】図３は２つの記録層のうち、記録媒体１１
の組み合せレンズ側に近い第１層１３に対し集光スポッ
トを形成した状態を示すものである。

【００３３】なお、記録媒体１１は、記録媒体１１の組
み合せレンズ側から順に、光透過層２０、第１層１３、
記録層間に配置された光透過層２１、第２層１４、基板
層２２から構成される。

【００３４】ここでは、図２で説明した組み合せレンズ
１のレンズ間隔をｄ１と変化させたことにより、記録媒
体１１の組み合わせレンズ側表面から、第１層１３まで
の光学的厚みｔ１を透過し、集光したことにより集光ス
ポットに発生する球面収差を補正している。なお、記録
層上に集光スポットを位置決めする動作はＦＲアクチュ
エータにより行い、その集光スポットにおける球面収差
の補正を球面収差補正機構により行う。

【００３５】ここで、レンズ間隔を変化させるために、
ボイスコイルモータ９に電流を投入しているが、その投
入電流は＋ｉ１（もしくは−ｉ１）である。

【００３６】図４は２つの記録層のうち、記録媒体１１
の組み合せレンズ側から遠い第２層１４に対し集光スポ
ットを形成した状態を示すものである。

【００３７】ここでは、図２で説明した組み合せレンズ
のレンズ間隔をｄ２と変化させたことにより、記録媒体
１１の組み合わせレンズ側表面から、第２層１４までの
光学的厚みｔ２を透過し、集光したことにより集光スポ
ットに発生する球面収差を補正している。

【００３８】ここで、レンズ間隔を変化させるために、
ボイスコイルモータ９に電流を投入しているが、その投
入電流は−ｉ２（もしくは＋ｉ２）である。

【００３９】図５は、図２で説明した組み合せレンズの
レンズ間隔をｄ３とした場合を示す。

【００４０】ここで、 ｄ３＝（ｄ１＋ｄ２）／２ …（１） である。

【００４１】また、そのときにボイスコイルモータ７に
投入する投入電流はおおむね０となるように球面収差補
正機構を構成した。

【００４２】また、レンズ間隔ｄ３の時に補正しうる、
光透過体（もしくは光透過層）の光学的厚みはｔ３であ
り、図５に、記録媒体１１の組み合わせレンズ側表面か
ら光学的厚みがｔ３の位置に、集光スポットを形成した
状態を示す。

【００４３】ボイスコイルモータ７では、投入電流と被
駆動体（この場合は第２レンズ３）の変位量の関係はほ
ぼ線形関係とすることが可能であり、ここでは、ボイス
コイルモータ７もそのような設計となっている。

【００４４】光透過層の光学的厚み（ここでは記録媒体
の組み合わせレンズ側表面から集光スポットが形成され
ている位置までの光学的厚み）と球面収差の関係、およ
び、球面収差の補正量と組み合せレンズにおけるレンズ
間隔との関係はおおむね線形関係となるため、球面収差
補正機構の中立点（レンズ間隔がｄ３である状態）にお
ける投入電流を０となるように球面収差補正機構を構成
としたことにより、図３、図４に示す状態における、ボ
イスコイルモータ７への投入電流の関係は ｜ｉ１｜＝｜ｉ２｜ …（２） とすることができる。

【００４５】ここで、投入電流を正もしくは負とするか
は任意に設定できる。

【００４６】このような構成としたことにより、下記の
ような効果がある。

【００４７】例えば、図３の状態での投入電流をおおむ
ね０となるように球面収差補正機構を構成した場合に
は、図４の状態での投入電流ｉは ｜ｉ｜＝２×｜ｉ１｜＝２×｜ｉ２｜ …（３） となってしまうので、図５の状態での投入電流をおおむ
ね０となるように球面収差補正機構を構成すれば、球面
収差補正機構に投入する最大投入電流を少なくすること
ができる。

【００４８】また、記録媒体１１の第１層１３、第２層
１４に対し同じ割合だけ情報の記録再生を行うと考える
と、図３の状態での投入電流をおおむね０となるように
球面収差補正機構を構成するよりも、図５の状態での投
入電流をおおむね０となるように球面収差補正機構を構
成すれば、消費電力は１／２となり、低消費電力化が可
能である。

【００４９】また、ボイスコイルモータ９と組み合せレ
ンズ１からなる球面収差補正機構の場合には、ボイスコ
イルモータ９が組み合わせレンズ鏡筒１０の内部に収納
されているため、コイル７に電流を流した場合にコイル
７が発熱するという問題があり、より低消費電力であ
り、かつ、最大投入電流が小さいことが望ましく、図５
の状態での投入電流をおおむね０となるように球面収差
補正機構を構成することにより効果が得られる。この理
由は次の通りである。

【００５０】コイル７が発熱した場合、コイル支持体８
やその他の部品が熱膨張し、レンズ間隔が変化してしま
う。あらかじめ決められた大きさの投入電流をボイスコ
イルモータ７に流すことによって、記録媒体１１の各記
録層に集光された集光スポットの球面収差を補正するよ
うな方法をとっている場合、熱膨張の影響によりレンズ
間隔の初期値が設計値から変化してしまうため、集光ス
ポットの球面収差が大きくなってしまい、情報の記録再
生に影響を及ぼす。特に、高い開口数の組み合せレンズ
の場合には、その影響が大きくなる。また、熱膨張の影
響が組み合せレンズ鏡筒１０において不均一な場合、組
み合せレンズ間のチルト、ディセンタが発生するため、
コマ収差の原因となり、球面収差と同様に情報の記録再
生に影響を与える。

【００５１】さらに望ましくは、図５の光学的厚みｔ３
と図２の光透過体の光学的厚みｔ４とが概ね一致してい
る。すなわち、レンズ間隔ｄ３とレンズ間隔ｄ４も概ね
一致し、さらに、光学的厚みｔ３＋Δｔ、ｔ３−Δｔの
位置にある記録層の記録密度を等しくする。

【００５２】この効果について図６、７を用いて説明す
る。

【００５３】図６（ａ）および図７（ａ）に、光学的厚
み（記録媒体の組み合わせレンズ側表面からの光学的厚
みに相当する）と球面収差との関係（球面収差補正前、
補正後）を示す。図６（ｂ）および図７（ｂ）に、光学
的厚み（記録媒体の組み合わせレンズ側表面からの光学
的厚みに相当する）と球面収差を補正する際の第１レン
ズと第２レンズの間隔との関係を示す。図６（ｃ）およ
び図７（ｃ）に、光学的厚み（記録媒体の組み合わせレ
ンズ側表面からの光学的厚みに相当する）と球面収差を
補正する際のボイスコイルモータに投入する投入電流と
の関係を示す。

【００５４】図６の特性を示す組み合せレンズは、光学
的厚みが８０μm、屈折率が１．５３の光透過体を透過
して集光された集光スポットの球面収差が最も小さくな
るように組み合せレンズを設計した場合についての説明
図であり、その場合のレンズ間隔は１．５７２ｍｍであ
り、また、開口数は０．８５とした。

【００５５】図６は記録媒体の組み合わせレンズ側表面
から８０μmの位置に第１層、１２０μmの位置に第２層
がある場合であり、その間の屈折率は１．５３で一定で
あるとした。

【００５６】図６（ａ）に示すように、球面収差補正後
に残存する球面収差は記録媒体厚みが８０μmの位置で
最小であり、１２０μmの位置で最大である。また、図
６（ｂ）に示すように、記録媒体厚みが１２０μmのと
きに球面収差を補正する場合のレンズ間の間隔は１．４
７７ｍｍである。

【００５７】従って、ボイスコイルモータに投入する投
入電流が０の時に、レンズ間隔は １．５２３ｍｍ＝（１．５７２ｍｍ＋１．４７７ｍｍ）
／２ となるように球面収差補正機構を構成した。

【００５８】このように構成することにより、図６
（ｃ）に示すように、第１層および第２層に集光された
集光スポットの球面収差を補正したときの、ボイスコイ
ルモータに投入する投入電流の値は概ね一致させること
ができる。

【００５９】図７の特性を示す組み合せレンズは、光学
的厚みが１００μm、屈折率が１．５３の光透過体を透
過して集光された集光スポットの球面収差が最も小さく
なるように組み合せレンズを設計した場合についての説
明図であり、その場合のレンズ間隔は１．５１２ｍｍで
あり、開口数は０．８５とした。

【００６０】図７は記録媒体の組み合わせレンズ側表面
から８０μmの位置に第１層、１２０μmの位置に第２層
がある場合であり、その間の屈折率は１．５３で一定で
あるとした。

【００６１】図７（ａ）に示すように図５におけるレン
ズ間隔ｄ３で補正しうる記録媒体厚みｔ３と、図２に示
すレンズ設計時にきまる光透過体の光学的厚みｔ４（こ
の場合１００μm）をおおむね一致させている（すなわ
ちｄ３とｄ４も概ね一致している）。従って、球面収差
補正後に残存する球面収差の値は記録媒体厚みが１００
μm付近で最小であり、８０μm、１２０μmの位置にお
ける球面収差の大きさもおおむね一致している。

【００６２】図６の場合と比較すると、図５の光学的厚
みｔ３と図２の光透過体の光学的厚みｔ４が概ね一致さ
せ、さらに、光学的厚みｔ３＋Δｔ、ｔ３−Δｔの位置
（この場合Δｔは２０μm）に記録層があることと、光
透過層の光学的厚み（ここでは記録媒体の組み合わせレ
ンズ側表面から集光スポットが形成されている位置まで
の光学的厚み）と球面収差の関係が線形関係であること
から、それぞれの記録層に集光された集光スポットで発
生する球面収差（補正後）の最大値を小さくし、かつ、
概ね等しくできる。つまり、２つの記録層における集光
スポットのサイズも概ね一致させることができる。よっ
て、それぞれの記録層の記録密度も等しくすることが可
能であり、そうすることにより、２つの記録層に対し情
報の記録再生を行う際に、情報を記録再生する記録層を
変えたときに、記録媒体を回転させる回転数を変える必
要が無い。つまり、スピンドルサーボの静定時間を待つ
ためのデッドタイムが生じない。

【００６３】次に、本発明の光記録再生装置に好適な記
録媒体について説明する。

【００６４】図８に示す記録媒体は、１つの記録層１５
を有する記録媒体１６であり、記録媒体１６の組み合せ
レンズ側表面から記録層１５までの光学的厚みはｔ５で
ある。ここでは、図５に示した光学的厚みｔ３と概ね一
致するよう構成した。すなわち、記録層１５に集光され
た集光スポットの球面収差を補正するためのレンズ間隔
もｄ５も、図５に示すレンズ間隔ｄ３と概ね一致する。

【００６５】このように構成したことにより、１つの記
録層１５を有する記録媒体１６に情報を記録再生する
際、球面収差補償機構すなわちボイスコイルモータ９に
投入する投入電流をほぼ０とすることができ、消費電力
の低減ができる。また、コイルの発熱が原因となって、
光学特性に与える影響を低減できる。

【００６６】さらに望ましくは、上記の構成に加えて、
図２に示す光透過体の光学的厚みｔ４と、図６に示す光
学的厚み（記録媒体１６の組み合わせレンズ側表面から
記録層１５までの光学的厚み）ｔ５を概ね一致するよう
に構成する。このように構成することにより、２つの記
録層を有する記録媒体１１（図３に示す）に情報を記録
再生する光記録再生装置で１つの記録層を有する記録媒
体１５（図８に示す）にも情報を記録再生する場合に、
１つの記録層を有する記録媒体１６の記録層１５に集光
された集光スポットの球面収差を最小とすることがで
き、集光スポットの大きさも小さくできる。よって、１
つの記録層１５を有する記録媒体１６の記録密度を向上
させることができ、また、そのような記録媒体の構成と
することにより、本発明の光記録再生装置に好適な記録
媒体となる。

【００６７】以上のように、球面収差補正機構として、
光記録媒体に光源からの光束を集光する組合せレンズを
用いた場合について説明したが、球面収差補正機構は記
録媒体に光源からの光束を集光する組合せレンズ（対物
レンズ）とは別個に設けても良い。例えば、光源と対物
レンズの間に配置した複数のレンズにより球面収差を補
正することも可能である。

【００６８】次に、図９〜１６を用いて、光源と対物レ
ンズの間に配置した複数のレンズにより球面収差を補正
する例について説明する。

【００６９】この場合、対物レンズとしては様々なもの
が使用できるが、まず、図９においては、球面収差のな
い光束が入射した場合に、光学的厚みｔ１３−Δｔと光
学的に等価な光学的厚みを持つ光透過体を透過して集光
した集光スポット、すなわち、第１層１３上での集光ス
ポットの球面収差が最も小さくなるように設計されてい
る対物レンズを用いた場合について説明する。なお、第
１層と第２層の中間にあたる位置での光学的厚みをｔ１
３とし、第２層をｔ１３＋Δｔとした。

【００７０】図９において、光源２３から出射された発
散光はコリメートレンズ２４により平行光とされ平凹レ
ンズである第１レンズ２５に入射する。第１レンズ２５
により、発散光となった光は平凸レンズである第２レン
ズ２６に入射する。そして、第２レンズ２６を出射した
光は対物レンズ群２７により記録媒体１１の第１層１３
ないし、第２層１４に集光される。なお、対物レンズは
図示しないＦＲアクチュエータにより駆動されている。
また、第１層１３と第２層１４は、記録媒体１１の対物
レンズ側表面から光学的厚みｔ１３−Δｔ、ｔ１３＋Δ
ｔの位置にある。

【００７１】次に、球面収差の補正について説明する。

【００７２】第１レンズ２５と第２レンズ２６はボイス
コイルモーターによって駆動されており、第１層１３に
情報を記録／再生する場合には投入電流を＋ｉ１１（も
しくは−ｉ１１）を加えて、レンズ間隔をｄ１１とし
（図１０）、第２層１４に情報を記録／再生する場合に
は投入電流を−ｉ１２（もしくは＋ｉ１２）を加えて、
レンズ間隔をｄ１２とする（図１１）。

【００７３】ここで、 ｜ｉ１１｜＝｜ｉ１２｜ … （４） である。

【００７４】また、投入電流が０のときのレンズ間隔ｄ
１３は ｄ１３＝（ｄ１１＋ｄ１２）／２ … （５） である。

【００７５】対物レンズ２７は、球面収差のない光束が
入射した時に光学的厚みｔ１３−Δｔの光透過層を透過
して集光した集光スポットの球面収差が最も小さくなる
よう設計されているため、球面収差の補正を行う第１レ
ンズ２５と第２レンズ２６は、レンズ間隔をｄ１１とし
た時に、２つのレンズを透過した光束の球面収差が最も
小さくなり、かつ、レンズ間隔をｄ１２とした時に、第
２レンズ２６から出射し、対物レンズ２７により、光学
的厚みｔ１３＋Δｔの光透過層を透過して集光した集光
スポット、すなわち、第２層１４に集光した集光スポッ
トの球面収差が小さくなるように設計すれば良い。

【００７６】このような構成の場合、先の組合せレンズ
（対物レンズ）による構成と同様に、第１レンズと第２
レンズの間隔の変化に対し、第２レンズを出射し、対物
レンズにより集光された集光スポットにおける球面収差
量が線形に変化するようにし、光透過層の光学的厚みの
誤差と球面収差の関係もおおむね線形に変化するよう
に、第１レンズ、第２レンズ、対物レンズを設計するこ
とが可能である。その時、レンズ間隔をｄ１３とした場
合に、対物レンズ２７により光学的厚みがほぼｔ１３の
位置に集光させた集光スポットの球面収差が最も小さく
なる。

【００７７】以上のような構成としたことにより、複数
のレンズからなる組合せレンズ（対物レンズ）の場合と
同様に球面収差補正機構における最大投入電流、消費電
力を低減でき、コイル等で発生する熱により球面収差補
正機構の動作が不安定になることを防止することができ
る。また、球面収差補正機構を対物レンズと別個に設け
たので、ＦＲアクチュエータにより対物レンズを駆動す
る速度をより高速にすることが可能となる。

【００７８】次に、ほぼ球面収差のない光束が入射した
場合に、光学的厚みｔ１３と光学的に等価な光学厚みｔ
１４（図１２）の光透過体を透過して集光した集光スポ
ット、すなわち、光記録媒体において第１層１３と第２
層１４の中間の位置での集光スポットの球面収差が最も
小さくなるように設計されている対物レンズを用いた場
合について図１３乃至１５により説明する。

【００７９】このような対物レンズを使用する場合の第
１レンズと第２レンズとしては、第１レンズ２５と第２
レンズ２６のレンズ間隔をｄ２３とした時に、２つのレ
ンズを透過した光束の球面収差が最も小さくなり（図１
３）、かつ、レンズ間隔をｄ２１とした時に、第２レン
ズ２６から出射し、対物レンズ２７により、光学的厚み
ｔ２３−Δｔの光透過層を透過して集光した集光スポッ
ト、すなわち、第１層１３に集光した集光スポットの球
面収差が小さくなり（図１４）、かつ、レンズ間隔をｄ
２２とした時に、第２レンズ２６から出射し、対物レン
ズ２７により、光学的厚みｔ２３＋Δｔの光透過層を透
過して集光した集光スポット、すなわち、第２層１４に
集光した集光スポットの球面収差が小さくなる（図１
５）ように設計されたものを用いる。

【００８０】この場合においても、先の複数のレンズか
らなる組合せレンズ（対物レンズ）の場合と同様に、第
１レンズと第２レンズの間隔の変化に対し、対物レンズ
により集光された集光スポットの球面収差量は線形に変
化し、かつ、光記録媒体における光学的厚み誤差に対す
る球面収差量の関係も線形で変化するため、上記の条件
を満足するレンズの構成は一般的な設計により得ること
ができる。

【００８１】上記のような構成とすることにより、第１
層１３と第２層１４に記録再生する際の集光スポットお
ける球面収差の量をほぼ同じにすることができることか
ら、集光スポットもほぼ同じ大きさにすることができる
ため、２つの記録層に対し情報の記録再生を行う際に、
情報を記録再生する層を変えた時に、記録媒体を回転さ
せる回転数を変える必要がない。つまり、スピンドルサ
ーボの静定時間を待つためのデッドタイムを減らすこと
ができる。

【００８２】図１６に示す記録媒体は１つの記録層１５
を有する記録媒体１６であり、記録媒体１６の対物レン
ズ側表面から記録層１５までの光学的厚みはｔ１５であ
る。ここでは、図９もしくは図１３に示した光学的厚み
ｔ１３、ｔ２３と図１６の光学的厚みｔ１５が概ね一致
するように構成した。すなわち、記録層１５に集光され
た集光スポットの球面収差を補正するためのレンズ間隔
ｄ１５も、図９もしくは図１３に示すレンズ間隔ｄ１
３、ｄ２３と概ね一致する。つまり、図９もしくは図１
３の構成において、レンズ間隔をｄ１５とした場合に、
対物レンズにより光学的厚みｔ１５の位置に集光された
集光スポットの球面収差が補正され、その時の球面収差
補正機構への投入電流はおおむね０である。

【００８３】このように構成したことにより、１つの記
録層を有する記録媒体に情報を記録再生する際、球面収
差補正機構すなわちボイスコイルモータに投入する投入
電流をほぼ０とすることができ、消費電力の低減ができ
る。また、コイルの発熱が原因となって、光学特性に与
える影響を低減できる。

【００８４】さらに、望ましくは図１３に示す構成によ
り、１つの記録層を有する記録媒体に対し情報を記録／
再生するのが良い。

【００８５】図１３に示す対物レンズは、ほぼ球面収差
のない光束が入射した時、光学的厚みｔ２３の位置に集
光した集光スポットの球面収差が最も小さくなるように
設計されている。また、第１レンズと第２レンズは、レ
ンズ間隔をｄ２３とした時に第２レンズを出射した光束
の球面収差が最も小さくなるように設計されている。

【００８６】ここで、１つの記録層を有する記録媒体に
おいて、光学的厚みｔ１５を光学的厚みｔ２３と略一致
させておくことにより、２つの記録層を有する記録媒体
に情報を記録再生する光記録再生装置で、１つの記録層
を有する記録媒体に情報を記録再生する場合に、１つの
記録層を有する記録媒体の記録層に集光された集光スポ
ットの球面収差を最も小さくすることができる。すなわ
ち、集光スポットの大きさも小さくできることから、１
つの記録層を有する記録媒体の記録密度を向上させ、な
おかつ、記録再生する際の消費電力の低減も可能とな
る。

【００８７】なお、第１レンズとして平凹レンズ、第２
レンズとして平凸レンズを用いた例について説明した
が、特にレンズの構成について限定はなく、第１レンズ
として平凸レンズ、第２レンズとして平凹レンズを使用
しても良い。また、平凸レンズを２つ組合わせた構成で
も良い。つまり、一般にビームエキスパンダーやリレー
レンズと呼ばれる構成が使用可能であり、レンズ間隔を
変化させることにより球面収差量が変化する構成であれ
ば良い。

【００８８】上記では、レンズ間隔を変化させる球面収
差補償機構としてボイスコイルモータを用いて説明した
が、圧電素子等の電気的に駆動することによりレンズ間
隔を変化させる機構でも同様の効果を奏する。

【００８９】また、コリメートレンズと光源との間隔を
球面収差補正機構により変化させる構成も可能であり、
その場合には、コリメートレンズの焦点距離とコリメー
トレンズと光源の間隔を一致する状態を球面収差補正機
構の中立点とすればよい。

【００９０】また、組み合せレンズは２つのレンズから
なるものについて説明したが、それぞれのレンズが複数
のレンズからなる２つのレンズ群のレンズ間隔を変化さ
せることにより球面収差を補償する場合においても同様
の効果を奏する。

【００９１】また、レンズとしては屈折効果によるレン
ズだけでなく、回折効果を利用したレンズであっても良
い。

【００９２】また、２つの記録層を持つ記録媒体につい
て説明したが、さらに多くの複数の記録層を有する記録
媒体においても同様の効果を奏する。

【００９３】また、複数の記録層を有する記録媒体とし
て、組み合せレンズ側から順に、光透過層、複数の記録
層および記録層間に配置された光透過層、基板層が配列
されたものについて説明したが、例えば、２つの、この
ような記録媒体を貼り合せた、貼り合せディスクと呼ば
れるものであっても同様の効果を奏する。但し、その場
合には、記録媒体のそれぞれ両側から記録再生する必要
がある。また、１つの記録層を有する記録媒体について
も同様である。

【００９４】また、記録層としては再生専用のもの、追
記型のもの、記録再生が可能なもののいずれにおいても
同様の効果を奏する。

【００９５】なお、記録媒体のレンズ側表面から記録層
までの光学的厚みは、屈折率と、記録媒体のレンズ側表
面から記録層までの厚み（例えば、対物レンズを各層に
フォーカシングすることなどで測定される厚み）の値に
より定義することが可能であり、記録媒体の作成におい
ては、それらの値もある範囲を有する。つまり、本発明
の１つの記録層を有する記録媒体の記録層、および、複
数の記録層を有する記録媒体の第１層、・・・、第Ｎ層
も、ある屈折率と記録媒体のレンズ側表面から記録層ま
での厚みの範囲内に存在することになる。つまり、光学
的厚みはある範囲内にあるということが言える。

【００９６】以下に、このような場合について説明する
と、まず、本発明でいう複数の記録層を有する記録媒体
の光学的厚みとは、第１層が定義づけられている屈折率
と記録媒体のレンズ側表面から記録層までの厚みの範囲
の、ある屈折率ｎ１と厚みｓ１を仮定し、対物レンズま
たはそれ以外の組み合せレンズによる集光スポットをこ
の屈折率ｎ１、厚みｓ１の記録層に形成したときのレン
ズ間隔をｄ１とし、第Ｎ層が定義づけられている屈折率
と記録媒体のレンズ側表面から記録層までの厚みの範囲
の屈折率ｎ２と厚みｓ２を仮定し、対物レンズまたはそ
れ以外の組み合せレンズによる集光スポットをこの屈折
率ｎ２、厚みｓ２の記録層に形成したときのレンズ間隔
をｄ２とした場合に、このｄ１とｄ２の差が最も大きく
なるような屈折率ｎ１、厚みｓ１および屈折率ｎ２、厚
みｓ２からなる第１層および第Ｎ層の光学的厚みである
とする。

【００９７】また、記録層と隣接する記録層の間には光
透過層が存在するが、記録媒体のレンズ側表面から第１
層までの間の光学的厚みと、記録層間の光透過層の光学
的厚み（屈折率、厚み）は異なることもあるが、その場
合は、記録媒体のレンズ側表面から第１層までの光学的
厚みと、記録層間の光透過層の光学的厚みを組み合せ、
上述の考えに基づいてレンズ間隔ｄ１、ｄ２を決定すれ
ばよい。

【００９８】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、集光
スポットにおける球面収差を補正するための消費電力を
低減できる。

【００９９】また、球面収差を補正するさいの消費電力
を低減でき、かつ、記録媒体の回転制御等のシステムに
与える負担を軽減することができる。

【０１００】また、複数の記録層および１つの記録層を
有する記録媒体を記録再生する際の、球面収差補正機構
における消費電力を低減でき、記録密度を向上させるこ
とができる。

【０１０１】また、対物レンズをより高速に駆動するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の球面収差補正機構についての説明図
である。

【図２】本願発明の組み合せレンズについての説明図で
ある。

【図３】本願発明の組み合せレンズと複数の記録層に記
録再生する場合の説明図である。

【図４】本願発明の組み合せレンズと複数の記録層に記
録再生する場合の説明図である。

【図５】本願発明の組み合せレンズと複数の記録層に記
録再生する場合の説明図である。

【図６】本願発明の組み合せレンズの設計時の光透過層
の厚みを第１層とした場合の説明図である。

【図７】本願発明の組み合せレンズの設計時の光透過層
の厚みを第１層と第２層の間の厚みとした場合の説明図
である。

【図８】本願発明の１つの記録層を有する記録媒体の説
明図である。

【図９】本願発明の光源と対物レンズの間に配置された
複数のレンズにより球面収差を補正する構成の説明図で
ある。

【図１０】本願発明の光源と対物レンズの間に配置され
た複数のレンズにより球面収差を補正する構成の説明図
である。

【図１１】本願発明の光源と対物レンズの間に配置され
た複数のレンズにより球面収差を補正する構成の説明図
である。

【図１２】本願発明の対物レンズの説明図である。

【図１３】本願発明の光源と対物レンズの間に配置され
た複数のレンズにより球面収差を補正する構成の説明図
である。

【図１４】本願発明の光源と対物レンズの間に配置され
た複数のレンズにより球面収差を補正する構成の説明図
である。

【図１５】本願発明の光源と対物レンズの間に配置され
た複数のレンズにより球面収差を補正する構成の説明図
である。

【図１６】本願発明の１つの記録層を有する記録媒体の
説明図である。

【図１７】従来の技術における組み合せレンズについて
の説明図である。

【図１８】従来の技術における球面収差補正機構の説明
図である。

【符号の説明】

１ 組み合わせレンズ ２ 第１レンズ ３ 第２レンズ ４ マグネット ７ コイル ５ マグネット支持体 ６ 板ばね ７ 第１レンズ支持体 ８ コイル支持体 ９ ボイスコイルモータ １０ 組み合せレンズ鏡筒 １１ 記録媒体 １２ 光透過体 １３ 第１層 １４ 第２層 １５ 記録層 １６ 記録媒体 ２０ 光透過層 ２１ 光透過層 ２２ 基板層 ２３ 光源 ２４ コリメートレンズ ２５ 第１レンズ ２６ 第２レンズ ２７ 対物レンズ １００ 第１レンズ １０１ 第２レンズ １０２ ＦＲアクチュエータ １０３ 球面収差補正用アクチュエータ １０４ 記録媒体 １０５ 記録層 １０６ 組み合せレンズ １０７ 平凹レンズ １０８ 平凸レンズ １０９ 対物レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−251645（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−251662（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−134387（ＪＰ，Ａ) 特開2000−331362（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/135

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎ層の記録層を有する記録媒体に、少な
   くとも１つのレンズから構成される２つのレンズ群を介
   して、光源からの光を集光させて情報の記録再生を行う
   光記録再生装置であって、 各記録層に形成される集光スポットの球面収差を補正す
   るために、電気的駆動によりレンズ群間隔を変化させる
   球面収差補正機構を備え、 前記記録層は、レンズ群側から第１の記録層、・・・、
   第Ｎ（Ｎ≧２）の記録層からなり、 前記第１の記録層に形成される集光スポットの球面収差
   補正時のレンズ群間隔をｄ１、投入電流をｉ１とし、 前記第Ｎの記録層に形成される集光スポットの球面収差
   補正時のレンズ群間隔をｄＮ、投入電流をｉＮとすると
   き、 ｜ｉ１｜＝｜ｉＮ｜ であり、 且つ、投入電流が０のときのレンズ群間隔ｄ３は、 ｄ３＝（ｄ１＋ｄＮ）／２ であることを特徴とする光記録再生装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１記載の光記録再生装置にお
   いて、 前記レンズ群は、レンズ群間隔がｄ４で、光学的厚みが
   ｔ４の光透過体を透過して集光された集光スポットの球
   面収差が最小となるように設定されたものであり、 前記レンズ群間隔ｄ３のときに球面収差を補正しうる光
   学的厚みをｔ３とすると、ｔ３とｔ４とはほぼ一致し、 且つ、記録媒体のレンズ群側表面から光学的厚みがｔ３
   ＋Δｔとｔ３−Δｔとの位置にある記録層の記録密度を
   ほぼ等しくすることを特徴とする光記録再生装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１または２記載の光記録再生
   装置を用いて、単層（Ｎ＝１）の記録層からなる記録媒
   体に情報の記録再生を行う場合、 前記単層の記録層からなる記録媒体のレンズ群側表面か
   ら記録層までの光学的厚みをｔ５とし、レンズ群間隔ｄ
   ３のときに球面収差を補正しうる光学的厚みをｔ３とす
   ると、 ｔ３とｔ５とはほぼ一致することを特徴とする光記録再
   生装置。
4. 【請求項４】 前記請求項１乃至３記載の光記録再生装
   置において、 前記２つのレンズ群は、前記記録媒体に光源からの光を
   集光させるための対物レンズからなることを特徴とする
   光記録再生装置。
5. 【請求項５】 前記請求項１乃至３記載の光記録再生装
   置において、 前記記録媒体に光源からの光を集光させるための対物レ
   ンズをさらに備え、 前記２つのレンズ群は前記光源と対物レンズの間に配置
   されることを特徴とする光記録再生装置。