JP4052120B2 - 光ヘッド及び光学装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
技術分野
本発明は、例えば光信号記録及び再生の少なくとも一方を行なうための光ヘッド、及びこの光ヘッドを設けた光学装置に関する。
【０００２】
背景技術
近年、光ディスクに代表される光記録媒体の高記録密度化、高記録容量化が進められている。例えば、光学ピックアップ装置の対物レンズ開口数（ＮＡ）が０．４５、信号読取用の光束（レーザ光）の波長が７８０ｎｍ、ディスク透過基板厚（光ディスクの記録層上に設けられた光透過層の厚みをいう）が１．２ｍｍで、記録容量約６５０ＭＢの「ＣＤ（コンパクトディスク：商標名）（以下、ＣＤと標記する）」と同じ直径１２０ｍｍのディスクを用いて、光学ピックアップ装置の対物レンズ開口数（ＮＡ）を０．６０、信号読取用の光束（レーザ光）の波長を６５０ｎｍ、ディスク透過基板厚を０．６ｍｍとし、記録容量をＣＤの約７倍の４．７ＧＢに高めた「ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク：商標名）（以下、ＤＶＤと標記する）」が実用化されている。
【０００３】
さらに、このＤＶＤにおいては、記録容量を約２倍にするために、記録層を数十μｍの間隔で２層設けた、２層記録も実現している。
【０００４】
このような高記録密度化、高記録容量化を実現する上でキーとなる技術として、対物レンズの「高ＮＡ化」及び光記録媒体における「多層記録」がある。
【０００５】
しかし、「高ＮＡ化」もしくは「多層記録」を実現するにあたっては、以下のような問題点が発生する。
【０００６】
まず、対物レンズの開口数（ＮＡ）が大きくなるにしたがって、ディスク透過基板厚の基準値からのずれ量Δｔによって発生する球面収差は、開口数（ＮＡ）の４乗に比例して増加する。すなわち、球面収差の発生量は、以下のように示される。
〔球面収差〕∝Δｔ｛（ｎ２−１）／ｎ３｝ＮＡ４／λ
ここで、ｎは、ディスク基板の屈折率、λは、信号読取用の光束（レーザ光）の波長である。すなわち、上式からわかるように、「高ＮＡ化」に伴って、ディスク透過基板厚に許容される誤差量は激減することとなる。
【０００７】
ここで、上述したＣＤ、ＤＶＤ、及び、さらなる高密度化を想定した比較例「開口数（ＮＡ）＝０．８５、光束波長＝４０５ｎｍ」の３つの場合に関し、球面収差の発生量を一定としたときの、ディスク透過基板厚に許容される基準値からのずれ量Δｔの比率を計算すると、以下のようになる。
【０００８】
ＣＤ （ＮＡ＝０．４５、λ＝７８０ｎｍ）でのΔｔを１とすると、
ＤＶＤ（ＮＡ＝０．６０、λ＝６５０ｎｍ）でのΔｔは、０．２６４
比較例（ＮＡ＝０．８５、λ＝４０５ｎｍ）でのΔｔは、０．０４０９
許容される基準値からのずれ量Δｔは、ＣＤからＤＶＤで０．２６４倍、ＤＶＤから比較例で０．１５５倍となる。すなわち、許容される基準値からのずれ量Δｔは、比較例の条件では、ＣＤに比べて、約１／２５にまで減少することがわかる。
【０００９】
また、高記録容量化の有効な方式としての「多層記録」においては、意図的にディスク透過基板厚の異なる層を複数積層させて設けることになるため、各層毎に、集光点における球面収差の発生量は異なる値となる。
【００１０】
以上のように、高記録密度化、高記録容量化を実現するために、「高ＮＡ化」や「多層記録」等を行おうとすると、いずれの場合にも、ディスク透過基板厚の誤差に起因して発生する球面収差の増大による特性劣化が問題となってしまう。
【００１１】
これに対し、例えば、特開平１０−２６９６１１号公報に開示されているように、「多層記録」を行うにあたって、各層毎に最適な収差になるように、図１に示すように、液晶パネルを用いて球面収差補正パターンを形成し、収差補正を行う手法が提案されている。
【００１２】
この図１において、横軸は光記録媒体の記録層上に集光される光束の補正素子における半径が１となるように正規化した場合の半径方向の位置を示し、縦軸は収差補正素子によって光束に与える位相変化量を示している。
【００１３】
また、図２は、収差補正素子によって信号読取用の光束に与える位相変化量を球面収差補正用の位相変化量とデフォーカス補正用の位相変化量とに分けて示したものであり、横軸は光記録媒体の記録層上に集光される光束の補正素子における半径が１となるように正規化した場合の半径方向の位置を示し、縦軸は収差補正素子によって光束に与える位相変化量を示している。
【００１４】
この図２に示す２つの位相変化量の差をとると、図１に示すような位相変化量のパターンが得られる関係になっている。デフォーカス補正用の位相変化量を含まずに、球面収差補正用の位相変化量のみを補正素子によって光束に与えようとすると、その位相差が大きくなってしまうため、デフォーカス補正用の位相変化量を含めて与えるようにしているものである。
【００１５】
すなわち、図１に示した位相分布は、図２において別々に示している球面収差に対応する位相分布（−ｒ４）及びデフォーカスパターン（−ｒ２）の差分をとったものに相当し、通常は収差分析等を行う際によく用いられるものである。
【００１６】
図３Ａは、図１に示した位相分布を用いて、フォーカスバイアス値と収差補正素子が与える球面収差補正量の双方を最適化する場合の手順を示す説明図である。ここで、図３Ａは信号特性を等高線で表したものであり、縦軸が収差補正素子が与える位相補正量、横軸がフォーカスバイアス値を示している。また、図３Ｂは図３Ａに示す位相補正量及びフォーカスバイアス値で調整される球面収差量とデフォーカス量の変化を分かりやすいように修正した座標軸を用いて表したものであり、縦軸が球面収差量を示し、横軸がデフォーカス量を示している。
【００１７】
ここで、収差補正素子４として液晶パネルを用い、特開平１０−２６９６１１号公報に開示されているように、図１に示すような収差補正パターンによって球面収差を補正する構成をとる場合、以下のような問題点が発生する。
【００１８】
なお、特開平１０−２６９６１１号公報においては、電極パターンの分割によるステップ状のパターンによって、擬似的に、図１に示すパターンに近い位相分布を発生させるようにしている。一方、このようなステップ状でなくとも、例えば、「２０００年秋季応用物理学会学術講演会予稿集の４ｐ−Ｋ−１」や、「電子情報通信学会「信学技報」ＣＰＭ２０００−９１（２０００−０９）」等において、連続的な位相分布を発生させる技術が発表されている。これは、液晶パネル内周側と外周側とに位置する電極を用いて、パネルの厚み方向ではなく主面に沿う方向の電界を発生させて、液晶層中にパネル面方向の電位勾配を形成するものである。しかし、このような連続的な位相分布を発生させた液晶パネルを収差補正素子として用いたとしても、以下のような問題点については、同様に発生する。
【００１９】
すなわち、「高ＮＡ」の対物レンズ、もしくは、「多層記録」等を用いた光記録媒体においては、信号特性を最適化する場合、フォーカスバイアス値、及び、液晶による球面収差補正量の双方を最適化する必要がある。
【００２０】
ところが、図１の収差補正パターンを用いて、これを行おうとした場合、フォーカスバイアス値、及び、液晶による補正量を変化させたときの信号特性は、図３Ａに示すような等高線分布となることが確認できる。
【００２１】
したがって、図中の「初期位置」から「最良位置」に向かって調整を行う場合、「フォーカスバイアスの設定」と「液晶補正量の設定」とを交互に何度も繰り返さないと、「最良位置」に追い込むことができない。
【００２２】
これは、調整が複雑であるばかりでなく、ちょっとした要因によって、「最良位置」でない点に調整が収束してしまうことにもつながる。
【００２３】
これは、以下のように考えることができる。
【００２４】
説明を簡単にするため、デフォーカス量、及び、球面収差に対する信号特性は図３Ｂのようになるとする。ここで、信号特性としては、ＲＦ信号の振幅、ＲＦ信号のジッター等を用いることが可能である。
【００２５】
上述のように、まず「フォーカスバイアス」を変化させることによって、「デフォーカス量」は「球面収差」に影響を与えることなく調整可能である。
【００２６】
しかし、「球面収差」は、「液晶による位相制御」によって補正できる反面、一方で、球面収差量を制御されるときに発生する「液晶による位相変化」によって、フォーカスエラー信号を形成するための光検出素子上の光スポットの形状及び強度分布にも変化を与えてしまう。そのため、「液晶による位相制御」に伴って、信号特性がよくなる「フォーカスバイアス」が変化してしまう（実際には、「球面収差制御」によって、信号特性が最良となる最良像面位置も若干変化する）。
【００２７】
したがって、「フォーカスバイアス」を一定として、「球面収差量」を変化させた場合には、「球面収差量」の変化に伴ってデフォーカス量も変わってしまう。しかし、ディスク透明基板厚の誤差によって発生する球面収差を補正する際に必要となる本質的な収差に対応する位相分布は、球面収差に対応する位相分布（−ｒ４）のみである。
【００２８】
そして、図１に示す位相分布を用いて収差補正を行う場合の収差量の変化は、変数Ｃを用いて、以下のように表記できる。
〔パターン０〕＝Ｃ｛（−ｒ４）−（−ｒ２）｝ ……式（１）
従来の調整は、この変数Ｃを変化させることとして表すことができる。
【００２９】
すなわち、従来の補正は、図１に示す位相分布を変数Ｃによって縦軸方向に全体的に変化させるものである。
【００３０】
このように、この特開平１０−２６９６１１号公報に開示された収差補正パターンを用いて補正する場合には、補正量の調整が複雑になるという問題点があった。
【００３１】
発明の開示
本発明は、以上の点に鑑み、高記録密度化や高記録容量化のために、「高ＮＡ化」「多層記録」等の手法を用いる場合でも、それによって発生する波面収差（主として球面収差）を簡便な手法で最適補正することが可能な収差補正素子を用いた光ヘッド、さらにその光ヘッドを用いた光学装置を提供することを目的としている。
【００３２】
前記目的を達成するため、本発明に係る光ヘッドは、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光ヘッドにおいて、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段とを備え、上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
で示される位相分布を光束に発生させ、上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｂ／Ａ（−ｒ ２ ）｝
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｋ（−ｒ ２ ）｝
Ｋの値を、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定したことを特徴とするものである。
【００３３】
また、本発明に係る光ヘッドは、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有し、少なくとも２層以上の記録層が設けられている光記録媒体に対して、情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光ヘッドにおいて、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段とを備え、上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
で示される位相分布を光束に発生させ、上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｂ／Ａ（−ｒ ２ ）｝
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｋ（−ｒ ２ ）｝
Ｋの値を、上記光記録媒体における２層以上の記録層のうちの記録層の選択の切換えによって生ずるフォーカスバイアス値の変化をキャンセルする値としたことを特徴とするものである。
【００３４】
また、本発明に係る光ヘッドは、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有し、少なくとも２層以上の記録層が設けられている光記録媒体に対して、情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光ヘッドにおいて、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段とを備え、上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
で示される位相分布を光束に発生させ、上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｂ／Ａ（−ｒ ２ ）｝
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｋ（−ｒ ２ ）｝
Ｋの値として、上記光記録媒体における２層以上の記録層に対応させて予め複数の値を設定しておき、選択された記録層に対応するＫの値を選択して用いることを特徴とするものである。
【００３５】
また、本発明に係る光ヘッドは、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光ヘッドにおいて、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段とを備え、上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
で示される位相分布を光束に発生させ、上記収差補正手段は、印加電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率可変手段と、この屈折率可変手段に電圧を印加するための電極とを備えて構成され、上記収差補正手段は、上記屈折率可変手段の両側に対をなす電極が設けられて構成され、上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｂ／Ａ（−ｒ ２ ）｝
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｋ（−ｒ ２ ）｝
一方の電極により、Ｋの値が、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定され、他方の電極により、Ｋの値が、上記光記録媒体における２層以上の記録層のうちの記録層の選択の切換えによって生ずるフォーカスバイアス値の変化をキャンセルする値に設定されることを特徴とするものである。
【００３６】
さらに、本発明に係る光ヘッドは、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光ヘッドにおいて、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段とを備え、上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
で示される位相分布を光束に発生させ、上記収差補正手段は、印加電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率可変手段と、この屈折率可変手段に電圧を印加するための電極とを備えて構成され、上記収差補正手段は、上記屈折率可変手段の両側に対をなす電極が設けられて構成され、上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｂ／Ａ（−ｒ ２ ）｝
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｋ（−ｒ ２ ）｝
一方の電極により、Ｋの値が、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定され、他方の電極により、上記光記録媒体における２層以上の記録層に対応させて予め設定さ れた複数のＫの値のうちから、選択された記録層に対応するＫの値が選択されることを特徴とするものである。
【００３７】
そして、本発明に係る光学装置は、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光学装置において、光記録媒体に対して光束を照射するとともにこの光記録媒体の記録層からの反射光束を検出する光ヘッドと、上記光ヘッドから出力される光検出信号に基づいて上記光ヘッドを制御するサーボ回路と、上記光ヘッドから出力される光検出信号を処理する信号処理回路とを備え、上記光ヘッドは、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段と、上記光源から上記集光手段に至る光路上に配設され上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段とを有し、上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
で示される位相分布を光束に発生させ、上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｂ／Ａ（−ｒ ２ ）｝
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｋ（−ｒ ２ ）｝
Ｋの値を、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定したことを特徴とするものである。
【００３８】
また、本発明に係る光学装置は、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有し、少なくとも２層以上の記録層が設けられている光記録媒体に対して、情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光学装置において、光記録媒体に対して光束を照射するとともに、この光記録媒体の記録層からの反射光束を検出する光ヘッドと、上記光ヘッドから出力される光検出信号に基づいて上記光ヘッドを制御するサーボ回路と、上記光ヘッドから出力される光検出信号を処理する信号処理回路とを備え、上記光ヘッドは、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段と、上記光源から上記集光手段に至る光路上に配設され上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段とを有し、上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
で示される位相分布を光束に発生させ、上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｂ／Ａ（−ｒ ２ ）｝
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｋ（−ｒ ２ ）｝
Ｋの値を、上記光記録媒体における２層以上の記録層のうちの記録層の選択の切換えによって生ずるフォーカスバイアス値の変化をキャンセルする値としたことを特徴とするものである。
【００３９】
また、本発明に係る光学装置は、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有し、少なくとも２層以上の記録層が設けられている光記録媒体に対して、情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光学装置において、光記録媒体に対して光束を照射するとと もに、この光記録媒体の記録層からの反射光束を検出する光ヘッドと、上記光ヘッドから出力される光検出信号に基づいて上記光ヘッドを制御するサーボ回路と、上記光ヘッドから出力される光検出信号を処理する信号処理回路とを備え、上記光ヘッドは、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段と、上記光源から上記集光手段に至る光路上に配設され上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段とを有し、上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
で示される位相分布を光束に発生させ、上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｂ／Ａ（−ｒ ２ ）｝
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｋ（−ｒ ２ ）｝
Ｋの値として、上記光記録媒体における２層以上の記録層に対応させて予め複数の値を設定しておき、選択された記録層に対応するＫの値を選択して用いることを特徴とするものである。
【００４０】
また、本発明に係る光学装置は、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光学装置において、光記録媒体に対して光束を照射するとともに、この光記録媒体の記録層からの反射光束を検出する光ヘッドと、上記光ヘッドから出力される光検出信号に基づいて上記光ヘッドを制御するサーボ回路と、上記光ヘッドから出力される光検出信号を処理する信号処理回路とを備え、上記光ヘッドは、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段と、上記光源から上記集光手段に至る光路上に配設され上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段とを有し、上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
で示される位相分布を光束に発生させ、上記収差補正手段は、印加電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率可変手段と、この屈折率可変手段に電圧を印加するための電極とを備えて構成され、上記収差補正手段は、上記屈折率可変手段の両側に対をなす電極が設けられて構成され、上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｂ／Ａ（−ｒ ２ ）｝
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｋ（−ｒ ２ ）｝
一方の電極により、Ｋの値が、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定され、他方の電極により、Ｋの値が、上記光記録媒体における２層以上の記録層のうちの記録層の選択の切換えによって生ずるフォーカスバイアス値の変化をキャンセルする値に設定されることを特徴とするものである。
【００４１】
さらに、本発明に係る光学装置は、情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光学装置において、光記録媒体に対して光束を照射するとともに、この光記録媒体の記録層からの反射光束を検出する光ヘッドと、上記光ヘッドから出力される光検出信号に基づいて上記光ヘッドを制御 するサーボ回路と、上記光ヘッドから出力される光検出信号を処理する信号処理回路とを備え、上記光ヘッドは、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段と、上記光源から上記集光手段に至る光路上に配設され上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段とを有し、上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
で示される位相分布を光束に発生させ、上記収差補正手段は、印加電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率可変手段と、この屈折率可変手段に電圧を印加するための電極とを備えて構成され、上記収差補正手段は、上記屈折率可変手段の両側に対をなす電極が設けられて構成され、上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｂ／Ａ（−ｒ ２ ）｝
＝Ａ｛（−ｒ ４ ）−Ｋ（−ｒ ２ ）｝
一方の電極により、Ｋの値が、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定され、他方の電極により、上記光記録媒体における２層以上の記録層に対応させて予め設定された複数のＫの値のうちから、選択された記録層に対応するＫの値が選択されることを特徴とするものである。
【００４２】
本発明の光ヘッドでは、上記光源から上記集光手段に至る光路上に、光記録媒体の記録層に対する光束の球面収差とデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を設けたことにより、高記録密度化、高記録容量のための「高ＮＡ化」「多層記録」等の手法を用いる場合でも、それによって発生する波面収差（主として球面収差）を簡便な手法で最適補正することが可能となる。
【００４３】
また、本発明の光学装置では、上記光源から上記集光手段に至る光路上に、光記録媒体の記録層に対する光束の球面収差とデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を設けたことにより、高記録密度化、高記録容量のための「高ＮＡ化」「多層記録」等の手法を用いる場合でも、それによって発生する波面収差（主として球面収差）を簡便な手法で最適補正することが可能となる。
【００４４】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係る光ヘッド、光学装置を実施するための最良の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００４５】
なお、以下に説明する最良の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限定されない。すなわち、以下の最良の形態においては、回転操作される光ディスクを光記録媒体として用いているが、この光記録媒体としては、光ディスクに限られず、種々の媒体を用いることができる。また、以下の最良の形態においては、本発明の光学装置を、光記録媒体に対する情報信号の記録及び再生を行う装置として構成しているが、本発明の光学装置は、光記録媒体に対する情報信号の記録のみを行う記録装置や、あるいは、光記録媒体からの情報信号の再生のみを行う再生装置として構成してもよい。
【００４６】
図４は、本発明を実施するための最良の形態における光ヘッドを組み込んだ光ディスク光学装置の構成を示すブロック図である。なお、図４に示す光ディスク光学装置は、以下に説明する収差補正素子及び光ヘッドを搭載することが可能な光学装置の一例である。
【００４７】
この光学装置１０１は、図４に示すように、光ディスク１０２を回転駆動するスピンドルモータ１０３と、光ヘッド１０４と、この光ヘッド１０４の送りモータ１０５と、後述する回路ブロックとを備えている。
【００４８】
ここで、光ディスク１０２としては、対物レンズの「高ＮＡ（開口数）化」や「多層記録化」に対応した光ディスクを採用することができる。スピンドルモータ１０３は、システムコントローラ１０７及びサーボ制御部１０９により駆動制御されて回転し、光ディスク１０２を回転操作する。
【００４９】
光ヘッド１０４は、システムコントローラ１０７及び信号変復調及びＥＣＣブロック１０８の指令にしたがって、回転する光ディスク１０２の信号記録面に対して、それぞれ光照射を行う。このような光照射により光ディスク１０２に対する記録、再生が行われる。また、この光ヘッド１０４は、この光ヘッド１０４を光ディスク１０２上の所望の記録トラックまで移動させるための送りモータ１０５による移動操作が可能に支持されている。
【００５０】
また、光ヘッド１０４は、光ディスク１０２の信号記録面からの反射光束に基づいて、後述するような各種の光束を検出し、各光束に対応する信号をプリアンプ１２０に供給する。
【００５１】
プリアンプ１２０は、各光束に対応する信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成し、ＲＦ信号を信号変復調及びＥＣＣブロック１０８に送り、各エラー信号をサーボ制御部１０９に送る。
【００５２】
信号変復調及びＥＣＣブロック１０８は、システムコントローラ１０７の制御に従い、再生対象とされる光ディスク１０２の種類に応じて、送られたＲＦ信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。
【００５３】
システムコントローラ１０７は、記録面検出部１０６を介して、装着されている光ディスク１０２の種類、多層記録か否かなどを検出する。また、システムコントローラ１０７は、液晶ドライバ１１０を介して、光ヘッド１０４に設けられた収差補正素子となる液晶パネルの駆動を制御する。
【００５４】
記録面検出部１０６は、光ディスク１０２の表面反射率やその他の形状的、外形的な違いなどを検出することにより、装着された光ディスク１０２の記録方式、種別や、記録面と光束との相対線速度などを検出するとともに、この光ディスク１０２の記録領域が分割されたものである場合には分割された記録領域のいずれであるか、この光ディスク１０２が複数層の積層された記録面を有する場合には積層された記録面のうちのいずれであるかなどを検出する。
【００５５】
また、サーボ制御部１０９は、送られた各エラー信号に応じて、スピンドルモータ１０３、光ヘッド１０４及び送りモータ１０５を制御する。すなわち、スピンドルモータ１０３の制御と、送りモータ１０５の制御と、光ヘッド１０４の対物レンズを保持する二軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御部１０９により行われる。
【００５６】
信号変復調及びＥＣＣブロック１０８において復調された記録信号は、例えば、光ディスク１０２がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェース１１１を介して外部コンピュータ１３０等に送出される。これにより、外部コンピュータ１３０等は、光ディスク１０２に記録された信号を再生信号として受け取ることができる。
【００５７】
また、光ディスク１０２がオーディオ・ビジュアル用であれば、再生信号は、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタル変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１１３に供給される。そして、このオーディオ・ビジュアル処理部１１３でオーディオ・ビデオ信号処理を施された再生信号は、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１１４を介して外部の映写機器等のオーディオ・ビジュアル機器に伝送される。
【００５８】
なお、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２及びオーディオ・ビジュアル処理部１１３は、光学装置の用途に応じて、いずれか一方のみが備えられていればよく、必ず双方がともに備えられている必要はない。
【００５９】
また、この光学装置により、光ディスク１０２に対する情報信号の記録を行う場合には、外部コンピュータ１３０、あるいは、外部のオーディオ・ビジュアル機器より供給された信号は、インターフェース１１１、あるいは、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２を経て、信号変復調及びＥＣＣブロック１０８に送られる。この信号変復調及びＥＣＣブロック１０８は、システムコントローラ１０７の制御に従い、送られた信号を変調し、変調された信号に基づいて、レーザ制御回路１１５を介して、光ヘッド１０４の光源を制御する。そして、光ヘッド１０４の光源の発光出力が変調されることにより、光ディスク１０２への情報信号の記録が行われる。
【００６０】
光ヘッド１０４は、図５に示すように、光源２、ビームスプリッタ（偏光ビームスプリッタ）３、収差補正素子４、１／４波長板５、対物レンズ６、光検出素子７を備えており、これらの各光学部品が個別にマウントされて構成されている。光源２としては、半導体レーザを用いる。
【００６１】
この光ヘッド１０４において、光源２から出射された光束は、ビームスプリッタ３に入射し、このビームスプリッタ３の反射面に対してＰ偏光であることによりこの反射面を透過し、収差補正素子４によって収差を付与される。そして、１／４波長板５を透過し、対物レンズ６によって、光ディスク１０２の信号記録面上のある一点に収束されて照射される。
【００６２】
対物レンズ６の開口数ＮＡは、例えば、０．６５以上となっている。また、光ディスク１０２は、前述したように、少なくとも２層以上の記録層が設けられているものであってもよい。
【００６３】
光ディスク１０２の信号記録面からの反射光束は、再び対物レンズ６、１／４波長板５、収差補正素子４を透過して、ビームスプリッタ３に入射する。この反射光束は、このビームスプリッタ３の反射面に対してＳ偏光であることによりこの反射面において反射され、光源２に戻る光路から分岐され、すなわち、光源２から出射された光束と分離されて、光検出素子７によって受光される。
【００６４】
そして、この光検出素子７からの出力信号を用いて、光ディスク１０２に記録された信号の再生及び各エラー信号の生成が行われる。また、光ディスク１０２に照射される光束により、この光ディスク１０２に対する情報信号の記録が行われる。
【００６５】
この光ヘッド１０４は、さらに具体的には、図６に示すように、光源となる半導体レーザ素子１２、コリメータレンズ１３，１９、偏光ビームスプリッタ１４、収差補正素子となる液晶素子１５、１／４波長板１６、対物レンズ１７、ＦＡＰＣ（Ｆｒｏｎｔ Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）用の光検出素子１８、ビームスプリッタ２０、光検出素子２１，２２を備えて構成される。
【００６６】
すなわち、この光ヘッド１０４において、半導体レーザ素子１２から出射される光束は、コリメータレンズ１３によって略々平行光束となされ、偏光ビームスプリッタ１４に入射する。
【００６７】
偏光ビームスプリッタ１４では、半導体レーザ素子１２から出射された光束を、レーザ光強度をモニタするための光束と、信号の記録、または、再生を行うための光束とに分岐する。
【００６８】
偏光ビームスプリッタ１４により分離されて透過した半導体レーザ素子１２からの光束は、この本発明を実施するための最良の形態の収差補正素子である液晶素子１５によって、上述したように収差を付与され、１／４波長板１６を通り、対物レンズ１７により光ディスク１０２の信号記録面のある一点に収束し照射される。
【００６９】
光ディスク１０２の信号記録面からの反射光束は、再び対物レンズ１７、１／４波長板１６、液晶素子１５を介して再び偏光ビームスプリッタ１４に入射される。偏光ビームスプリッタ１４に再入射した光束は、この偏光ビームスプリッタ１４の反射面で反射され、コリメータレンズ１９に入射して収束光束となされる。この収束光束は、ビームスプリッタ２０によって、例えば、いわゆる「スポットサイズ法」によりフォーカスエラー信号を得るための一対の光検出素子２１，２２によって受光されるように分岐され、これら光検出素子２１，２２によって受光される。
【００７０】
これら光検出素子２１，２２からの出力信号を用いて、フォーカスエラー信号を含めたサーボ信号の生成及び光ディスク１０２に記録された信号の再生が行われる。
【００７１】
そして、本最良の形態における収差補正素子４は、前述した式（１）と同様の表記で、互いに異なる変数Ａ及び変数Ｂを用いて、以下の式（２）のように表記されるパターンの位相差を透過光束に与える。
〔パターン１〕＝Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２） ……式（２）
（ただし、Ａ≠Ｂ）
そして、この収差補正素子４は、この式（２）における変数Ａ及び変数Ｂの双方または一方を変化させることができることを特徴としている。このような変数Ａ、変数Ｂを変化させるような収差補正素子は、例えば、図７Ａに示すような構成の液晶素子によって実現することができる。
【００７２】
液晶素子３０は、図７Ａに示すように、２枚のガラス基板３１Ａ、３１Ｂの間に液晶分子３４を封止して構成されている。各ガラス基板３１Ａ、３１Ｂの内側（互いに対向する面）には、液晶分子３４に電圧を印加するための透明電極３２Ａ、３２Ｂが設けられている。また、各透明電極３２Ａ、３２Ｂの内側（互いに対向する面）には、液晶分子３４に配向を与える配向膜３３Ａ、３３Ｂが設けられている。なお、図７Ａ中の矢印αは、配向膜３３Ａ、３３Ｂの配向方向（ラビング方向）を示している。
【００７３】
このような液晶素子３０では、各透明電極３２Ａ、３２Ｂに電圧を印加しない状態では、液晶分子３４は、各配向膜３３Ａ、３３Ｂにより与えられる配向方向に沿って、各配向膜３３Ａ、３３Ｂに平行に配置されている。また、各透明電極３２Ａ、３２Ｂに電圧を印加すると、液晶分子３４は、各配向膜３３Ａ、３３Ｂに直交する方向に立ち上がる。この際、印加電圧のレベルよって、液晶分子３４の立ち上がる角度を制御することができる。
【００７４】
そして、この最良の形態において液晶素子３０によって構成された収差補正素子４では、電極３２Ａ、３２Ｂにより液晶分子３４に電圧を印加すると、この液晶分子層の屈折率は、印加電圧に基づいて変化する。
【００７５】
なお、各透明電極３２Ａ、３２Ｂを、特開平１０−２６９６１１号公報に記載されているような分割電極として形成し、分割された各電極に異なる電圧を印加して電圧分布を制御することにより、透過する光束に与える位相分布を制御することが可能である。また、前述した「２０００年秋季応用物理学会学術講演会予稿集の４ｐ−Ｋ−１」や「電子情報通信学会「信学技報」ＣＰＭ２０００−９１（２０００−０９）」等に記載されているように、液晶パネル内周側と外周側とに位置する電極を形成し、パネルの厚み方向ではなく主面に沿う方向の電界を発生させて、液晶層中にパネル面方向の電位勾配を形成して連続的な位相分布を発生させることとしてもよい。
【００７６】
そして、この最良の形態においては、一方の透明電極３２Ａには、図７Ｂに示すように、球面収差に対応する位相分布を発生させるような電極パターンを形成し、他方の透明電極３２Ｂには、図７Ｃに示すように、デフォーカスパターンを発生させるような電極パターンを形成している。そして、これらの電極に対する印加電圧を制御することにより、上述した変数Ａ及び変数Ｂを独立に可変制御することが可能である。
【００７７】
なお、この液晶素子３０によって構成された収差補正素子４は、光源からの光束が一方の透明電極３２Ａの側から入射されるように配置してもよいし、また、光源からの光束が他方の透明電極３２Ｂの側から入射されるように配置してもよい。
【００７８】
また、液晶素子を２枚以上重ねて用いることにより、上述のような位相分布の発生を実現してもよい。
【００７９】
また、この最良の形態においては、収差補正素子４として液晶素子を用いた例を述べたが、収差補正素子４はこれに限られず、例えば、ＰＬＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛ランタンからなる強誘電性、圧電性、電気光学性のセラミック材）等の位相変化材料を用いても構成することができる。
【００８０】
また、位相補正パターンは、変数Ａ、Ｂの比を変化させることにより、例えば、図８に列挙するように、種々変化させることが可能である。なお、図８においては、パターン形状の変化を示すため、Ａ＝１、Ｋ＝Ｂ／Ａとして、
〔パターン１〕＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
のＫ（補正比率）を変化させて示している。
【００８１】
また、上述した「球面収差補正による最適フォーカスバイアスの変化」は、フォーカスエラーの形成方法によっても異なるが、適切なＫを選べば、「フォーカスバイアス値」と「位相補正量Ａ」に対する信号特性の分布を、図９に示すように、調整の容易な分布とすることが可能である。これにより、初期位置から最良位置への調整手順を簡便化、正確化することが可能である。
【００８２】
次に、球面収差に対応する位相分布とデフォーカスパターンとの補正比率Ｋ＝Ｂ／Ａの値を求める手法について、図１０を用いて簡単に説明する。光学装置に光ディスクを装着し、光ヘッドの光源を点灯した状態で、以下の操作を行う。
【００８３】
（１）まず、初期位置から、「フォーカスバイアス値」を振って（変化させ）、信号特性の最良点（もしくはトレランス中心点）を求める。
【００８４】
（２）次に、球面収差に対応する位相分布による収差補正を行い、球面収差をＡ（−ｒ４）だけ付加する（なお、付加する方向は信号特性が向上する方向とする）。
【００８５】
（３）次に、球面収差量、フォーカスバイアス値を一定にして、デフォーカスパターンによるデフォーカス調整量を振り、信号特性がその状態で最良になるようにする（調整量は、Ｂ（−ｒ２））。
【００８６】
（４）上記のステップにより、Ｋ＝Ｂ／Ａが求められる。このＫを一定にしたまま、Ａを変化させ、すなわち、球面収差に対応する位相分布及びデフォーカスパターンの両電極の電圧を制御して、信号特性が最良（もしくはトレランス中心）となるようにする。
【００８７】
なお、ここでは、Ｋの最適値が不明である場合について、その導出手法を述べたが、このＫの値は、光ディスクと光ヘッドの構成が決まれば、概ね決めることができる。その場合に、所望のＫの値に相当する収差補正パターンを収差補正素子（液晶素子）の一方の透明電極として設けておき、他方の透明電極は固定電極（全面電極）としておくことも可能である。それにより、液晶素子を駆動するピン数を低減することが可能である。
【００８８】
また、所望のＫの値に相当する収差補正パターンを一方の透明電極に設け、他方の透明電極にデフォーカスパターンを設けておき、Ｋを一定に保って変化させる際には、一方の透明電極の印加電圧のみに分布をもたせ、必要に応じて、他方の透明電極のデフォーカスパターンの機能を用いるようにしてもよい。
【００８９】
以下、さらに、球面収差補正パターンの最適化について考察する。
【００９０】
最適なパターンには大きく分けて、以下の２種類が考えられる。
【００９１】
（１）ある光ディスクに対して、「補正量の最適化（調整）」がし易いパターン
（２）光ディスクにおける多層記録層間の切り換えの際に、フォーカスバイアス（ＦＯＣＵＳ ＢＩＡＳ）が変わらないようにするパターン
ここで、まず、対物レンズと光ディスクの記録面との位置関係が変わらない場合に、球面収差（ｒ４項）とデフォーカス（ｒ２項）との最適な補正比率Ｋがいくつになるかについて考える。
〔補正パターン〕＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
なお、球面収差、デフォーカス等の変化に対して、信号特性が最良となる状態の判断は、ＲＦ信号のジッタ、エラーレート、ＲＦ信号振幅等に基づいて行う。本件出願人は、これらの中でも、最短マークの振幅が最大となる状態を基準にするのが、感度もよく、マージンの中心とのずれも比較的小さいという実験結果を経験的に得ている。ここで、最短マークというのは、例えば、ＥＦＭ変調においては、３Ｔマークを指し、（１，７）変調においては、２Ｔマークを指す。
【００９２】
最短マークによる変調のもととなる回折パターンの状態を表すものとして、〔λ／（ＮＡ×〔最短マーク長〕×２）〕を横軸にとり、縦軸に最適なＫの値をとると、図１１に示すように、これらの間には一定の関係があることがわかる。
【００９３】
ここで、最適なＫとは、球面収差を補正するために、補正パターンの形状に対応した収差を、パターンの形状を維持したまま大きさを変化させ、Ａを変化させた場合に、最短マーク振幅の変化が最も小さくなるＫということである。したがって、最短マーク長が異なると、最適なＫの値は変化してしまう。
【００９４】
図１１に示したグラフの傾向は、次のように解釈することができる。すなわち、最短マークが小さくなるほど、〔λ／（ＮＡ×〔最短マーク長〕×２）〕の値は大きくなり、図１２に示すように、０次光と±１次光との重なりは、アパーチャの周辺部、すなわち、対物レンズの開口数（ＮＡ）が大きい部分に相当する領域になる。
【００９５】
一方、Ｋが大きくなると、図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示すように、位相分布がフラットに近い部分が、開口数（ＮＡ）が大きい部分に相当する領域にシフトしていく。図１３ＡはＫ＝１、図１３ＢはＫ＝１．２５、図１３ＣはＫ＝１．５における光束半径方向の位相分布を示している。
【００９６】
したがって、最短マークに寄与する領域の光線が集光する位置が、収差補正によってあまり変わらないような位相分布になっていることが、最適なＫの条件であると解釈できる。
【００９７】
実際には、戻り光における収差の変化によって、フォーカスエラーも変化してしまうため、上記の最適なＫの値は、上述した「収差補正の調整を簡便とするＫ」とは一致しない。
【００９８】
なお、「ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）」用の光ヘッドにおいては、最適なＫの値は、１．３５程度となっている。そして、ＤＶＤよりもさらに高密度化を図った光ディスク用の光ヘッドにおいては、上述の最短マークがより小さくなってゆくことに伴って、最適なＫの値は、より大きくなる。すなわち、ＤＶＤと同等、あるいは、より高密度化を図った光ディスク用の光ヘッドにおいては、最適なＫの値は、１を超えた値であるといえる。
【００９９】
ここで、上述の基準において最適なＫが１．１５となる最短マーク長の系において、Ｋ＝１である液晶素子を用いて収差補正を行った結果を示す。このときの球面収差補正量を縦軸にとり、フォーカスバイアスを横軸にとると、図１４に示すように、信号特性を等高線で表すことができる。（ｒ２）項によるデフォーカス効果が１μｍ変化する量の（＋）の球面収差補正を行った場合に、最適なフォーカスバイアスは、０．１５μｍ相当量だけ、光ディスクから離れる側（Ｄｉｓｃ Ｆａｒ）にずれた。この場合、Ｋ＝０．８５とすることで、フォーカスバイアスずれがなくなることを意味する。この点については、次のように解釈することができる。
【０１００】
すなわち、この実験においては、フォーカスエラー信号の検出を、図１５に示すように、中央部分が分割された受光面を有する光検出器を用いて、この中央部分で受光された光についてはフォーカスエラー検出に用いず、周辺側の４つの受光面で受光された光のみを用いていわゆる「非点収差法」により検出するという方式（本件出願人が先に提案している特願平１１−２７７５４４号（特開２００１−１０１６８１）（米国特許出願０９／６７１１０３、米国出願日２０００年９月２７日、名称「光ヘッド、光検出素子、光情報記録再生装置および焦点誤差検出方法」）に示した方式）によって行った。そのため、開口数（ＮＡ）が小さい部分の光束（以下、「低ＮＡ光」という。）は、フォーカスエラー信号の変化にほとんど寄与しておらず、開口数（ＮＡ）が大きい部分の光束（以下、「高ＮＡ光」という。）の戻り合焦位置が、フォーカスエラー信号の変化に対して支配的となっている。
【０１０１】
ここで、図１８に示すように、ＲＦ信号の質が最良な状態でフォーカスエラー信号が０となるときを基準に考える。図１６Ａ及び図１６Ｂは、それぞれ（−）の収差補正を行った場合における光ディスクによる反射前の光束の状態及び光ディスクによる反射後の光束の状態を示している。なお、これら図１６Ａ、図１６Ｂ、図１８及び後述する図１７Ａ、図１７Ｂ、図１９Ａ、図１９Ｂ、図２０Ａ及び図２０Ｂにおいて、波線は、フォーカスエラー信号が０でＲＦ信号の質が最良となる戻り光出射焦点位置を示している。
【０１０２】
すなわち、（−）の収差補正を行った場合においては、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、信号最良の状態では、光ディスクが実際には遠ざかっている（Ｋ＞１）にも関わらず、高ＮＡ光にとっては、合焦位置よりもニア（Ｎｅａｒ）側にあるように見える（戻り光の出射焦点位置が、最適状態よりも対物レンズに近い側になる）。すると、フォーカスエラー信号では、信号最良点がニア（Ｎｅａｒ）側にずれたという結果になる。図１６Ａは、反射前の光束の状態を示し、図１６Ｂは、反射後の光束の状態を示している。
【０１０３】
そして、図１７Ａ及び図１７Ｂは、それぞれ（＋）の収差補正を行った場合における光ディスクによる反射前の光束の状態及び光ディスクによる反射後の光束の状態を示している。（＋）の収差補正を行った場合においては、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、信号最良の状態では、光ディスクは実際には近づいている（Ｋ＞１）にも関わらず、高ＮＡ光にとっては、合焦位置よりもファー（Ｆａｒ）側にあるように見える（戻り光の出射焦点位置が、最適状態よりも対物レンズから遠い側になる）。すると、フォーカスエラー信号では、信号最良点がファー（Ｆａｒ）側にずれたという結果になる。図１７Ａは、反射前の光束の状態を示し、図１７Ｂは、反射後の光束の状態を示している。
【０１０４】
この結果は、フォーカスエラー信号をいわゆる「非点収差法」や「スポットサイズ法」などアパーチャ内の光束がフォーカスエラー信号に寄与する度合いが異なる方法で検出する系では、違った結果になることを示している。
【０１０５】
さらに実際には、フォーカスエラー信号を検出する戻り光路のＮＡをどれくらいにするか、「スポットサイズ法」であれば、光検出器の分割幅をどのように設定するか等によっても変化するので、Ｋの値は、それぞれの設計に応じて、適宜、最適化することが望ましいことになる。
【０１０６】
もう一例として、高ＮＡ光と低ＮＡ光とのフォーカスエラー信号に対する寄与の度合いが同じ系に関して、上述と同様に、図１９Ａ、図１９Ｂ、図２０Ａ及び図２０Ｂに模式的に表す。高ＮＡ光と低ＮＡ光のフォーカスエラー信号に対する寄与が同じであることを考慮し、反射後において、フォーカスエラー信号が０になる出射焦点位置に対して、高ＮＡ光と低ＮＡ光とがニア（Ｎｅａｒ）側、または、ファー（Ｆａｒ）側に対称になるような状態を想定する。反射後にそのようになる収差を反射前に与えておくことを考えると、低ＮＡ光の合焦位置の移動量（シフト量）をより大きくする、すなわち、Ｋ＞１とすればよい。
【０１０７】
なお、図１９Ａは、（−）の収差補正を行った場合における光ディスク１０２による反射前の光束、図１９Ｂは、（−）の収差補正を行った場合における光ディスク１０２による反射後の光束、図２０Ａは、（＋）の収差補正を行った場合における光ディスク１０２による反射前の光束、図２０Ｂは、（＋）の収差補正を行った場合における光ディスク１０２による反射後の光束を、それぞれ示している。
【０１０８】
次に、多層記録の光ディスクの場合等のように、カバー層の厚みが大きく異なる状態の間で切り換えを行う場合について考える。この場合には、上述した場合とは異なり、信号記録面上で球面収差が最適補正されることになるから、補正前後でフォーカスエラー信号に寄与する光束の合焦位置がなるべく変化しないＫが最適なＫということになる。
【０１０９】
図１５に示した中央部分が分割された受光面を有する光検出器を用いる場合について考えると、この場合には、フォーカスエラー信号に主に寄与するのは、ＮＡが高い領域の光束である。したがって、図２１Ａ、図２１Ｂ及び図２１Ｃに示すように、ＮＡが高い領域の光束の合焦位置を維持したまま、ＮＡが低い領域の光束の合焦位置のずれ（球面収差）を補正するようなパターンが望ましい。すなわち、図２１Ａに示すように、カバー層が薄い状態において収差が補正されているとすると、図２１Ｂに示すように、カバー層が厚い状態となると、高ＮＡ光の合焦位置が低ＮＡ光の合焦位置よりも遠くになる。これを補正するときには、図２１Ｃに示すように、低ＮＡ光の合焦位置を高ＮＡ光の合焦位置に合わせるようにすればよい。
【０１１０】
これを実現するＫの値は、上述した「最短マークの振幅を維持するＫの値の部分の図」（図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃ）からわかるように、１．２５程度となる。
【０１１１】
そして、この場合においても、フォーカスエラー信号の検出方式によって、最適なＫの値は異なってくる。また、上述のように、最適な球面収差補正パターン（即ちＫの値）を考えた場合、一般的に、ある光ディスクに対して「補正量の最適化（調整）」を容易とするパターンと、多層間の切り換えの際にフォーカスバイアス（ＦＯＣＵＳ ＢＩＡＳ）を変化させないパターンとは、一致しない場合が多い。
【０１１２】
次に、本発明を実施するための最良の形態における光ヘッドにおいて採用し得る各パターンが、どういう場合に適合するものであるかについて、以下の補正パターンにおいて考える。
〔補正パターン〕＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
あらゆるＫを実現できるパターンとしては、以下の４つ（パターン（Ａ）乃至パターン（Ｄ））が考えられる。
【０１１３】
パターン（Ａ）
一面：Ａ（−ｒ４）
他面：Ｂ（−ｒ２）
補正パターン：Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
＝Ａ｛（−ｒ４）−（Ｂ／Ａ）（−ｒ２）｝
＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝ （∵Ｂ／Ａ＝Ｋ）
この場合、Ｋ＝Ｂ／Ａとなる。
【０１１４】
パターン（Ｂ）
一面：Ａ（−ｒ４）−Ｂ１（−ｒ２）
他面：Ｂ２（−ｒ２）
補正パターン：Ａ（−ｒ４）−Ｂ１（−ｒ２）−Ｂ２（−ｒ２）
＝Ａ（−ｒ４）−（Ｂ１＋Ｂ２）（−ｒ２）
＝Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２） （∵Ｂ１＋Ｂ２＝Ｂ）
＝Ａ｛（−ｒ４）−（Ｂ／Ａ）（−ｒ２）｝
＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝ （∵Ｂ／Ａ＝Ｋ）
この場合、Ｋ＝Ｂ／Ａ＝（Ｂ１＋Ｂ２）／Ａとなる。
【０１１５】
パターン（Ｃ）
一面：Ａ１（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
他面：−Ａ２（−ｒ４）
補正パターン：Ａ１（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）＋Ａ２（−ｒ４）
＝（Ａ１＋Ａ２）（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
＝Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２） （∵Ａ１＋Ａ２＝Ａ）
＝Ａ｛（−ｒ４）−（Ｂ／Ａ）（−ｒ２）｝
＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝ （∵Ｂ／Ａ＝Ｋ）
この場合、Ｋ＝Ｂ／Ａ＝Ｂ／（Ａ１＋Ａ２）となる。
【０１１６】
パターン（Ｄ）
一面：Ａ１（−ｒ４）−Ｂ１（−ｒ２）
他面：−Ａ２（−ｒ４）＋Ｂ２（−ｒ２）
補正パターン：Ａ１（−ｒ４）−Ｂ１（−ｒ２）＋Ａ２（−ｒ４）−Ｂ２（−ｒ２）
＝（Ａ１＋Ａ２）（−ｒ４）−（Ｂ１＋Ｂ２）（−ｒ２）
＝Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２） （∵Ａ１＋Ａ２＝Ａ）（∵Ｂ１＋Ｂ２＝Ｂ）
＝Ａ｛（−ｒ４）−（Ｂ／Ａ）（−ｒ２）｝
＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝ （∵Ｂ／Ａ＝Ｋ）
この場合、Ｋ＝Ｂ／Ａ＝（Ｂ１＋Ｂ２）／（Ａ１＋Ａ２）となる。
【０１１７】
そして、２つのＫの値の簡便な切換えを実現できるパターンとしては、以下のパターン（Ｅ）が考えられる。
【０１１８】
パターン（Ｅ）パターン（Ｄ）において、２面を個別に動かす（各面について動かすとき、他方の面については動かさない）。
【０１１９】
また、１つのＫに合わせこむパターンとしては、以下のパターン（Ｆ）が考えられる。
【０１２０】
パターン（Ｆ）
一面：Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
他面：固定電極（全面電極）
補正パターン：Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
＝Ａ｛（−ｒ４）−（Ｂ／Ａ）（−ｒ２）｝
＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝ （∵Ｂ／Ａ＝Ｋ）
この場合、Ｋ＝Ｂ／Ａとなり、Ａ、Ｂは同一電極についての変数なので、Ｋは一定値となる。
【０１２１】
そして、以下の４つのケース（ケース１乃至ケース４）に対して、それぞれ上述のパターンのいずれが適しているかを示す。
【０１２２】
〔ケース１〕多層ディスク等に対応せず、調整の簡便性のみ重視する場合には、パターン（Ｆ）を使用するのがよい。
【０１２３】
〔ケース２〕ばらつき等も含めて、Ｋの値を任意に設定したい場合には、パターン（Ａ）乃至パターン（Ｄ）のいずれかのパターンを使用するのがよい。
【０１２４】
〔ケース３〕例えば、調整と、複数の記録層間の切り換えとのために、２つのＫが必要な場合には、パターン（Ｄ）を使用するのがよい。
【０１２５】
〔ケース４〕収差補正素子の構造や、駆動、制御の簡素化を考え、調整、もしくは、複数の記録層間の切り換えのいずれか、もしくは、双方のトレードオフとなる１つのＫのみに設定する場合には、パターン（Ｆ）を使用するのがよい。
【０１２６】
その他、本発明は、上述した最良の形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種種の応用及び変形が考えられる。
【０１２７】
以上説明したように、本発明を実施するための最良の形態の光ヘッドによれば、対物レンズと光源との間に、上記対物レンズと上記光源との間に、光記録媒体の記録層に対する光束の球面収差とデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正素子を設けたことにより、高記録密度化、高記録容量のための「高ＮＡ化」「多層記録」等の手法を用いる場合でも、それによって発生する波面収差（主として球面収差）を簡便な手法で最適補正することが可能となる。
【０１２８】
また、本発明を実施するための最良の形態の光学装置によれば、光ヘッドの対物レンズと光源との間に、上記対物レンズと上記光源との間に、光記録媒体の記録層に対する光束の球面収差とデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正素子を設けたことにより、高記録密度化、高記録容量のための「高ＮＡ化」「多層記録」等の手法を用いる場合でも、それによって発生する波面収差（主として球面収差）を簡便な手法で最適補正することが可能となる。
【０１２９】
また、本発明を実施するための最良の形態の光ヘッド及び光学装置を構成する収差補正素子によれば、光ヘッドによる信号記録方向に対応する方向の有効半径をｒとしたときに、Ａ≠Ｂを満たす変数Ａ、Ｂについて、位相分布式Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）に相当する位相分布を発生させることにより、光ヘッドや光学装置において高記録密度化、高記録容量のための「高ＮＡ化」「多層記録」等の手法を用いる場合でも、それによって発生する波面収差（主として球面収差）を簡便な手法で最適補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】図１は、従来の収差補正素子における球面収差補正パターンの一例を示す説明図である。
【図２】図２は、図１に示す収差補正素子によってレーザ光に与える位相分布を球面収差補正用の位相分布とデフォーカス補正用の位相分布に分けて示す説明図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示す収差補正素子の位相補正パターンを用いてフォーカスバイアス値と液晶素子による収差補正素子の球面収差補正量の双方を最適化する場合の手順を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明を実施するための最良の形態における収差補正素子及び光ヘッドを組み込んだ光ディスク光学装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４に示す光ヘッドの光学系の概要を示す説明図である。
【図６】図６は、図４に示す光ヘッドのやや具体的な構成例を示す説明図である。
【図７】図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、図４に示す光ヘッドに設けられる液晶素子の構成を示す説明図である。
【図８】図８は、図７に示す液晶素子を用いて生成できる位相補正パターンの具体例を示す説明図である。
【図９】図９は、図８に示す位相補正パターンを用いてフォーカスバイアス値と球面収差補正量を最適化する場合の手順を示す説明図である。
【図１０】図１０は、図４に示す光ヘッドにおける球面収差に対応する位相分布とデフォーカスパターンとの補正比率Ｋ＝Ｂ／Ａの値を求める手法を示す説明図である。
【図１１】図１１は、光ディスクにおける最短マーク長と補正比率Ｋとの関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、光ディスク状のビームスポットの状態を示す平面図である。
【図１３】図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃは、補正比率Ｋの値による収差補正量の違いを示すグラフである（図１３ＡはＫ＝１、図１３ＢはＫ＝１．２５、図１３ＣはＫ＝１．５）。
【図１４】図１４は、球面収差補正量、フォーカスバイアス及び信号特性の関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、光ヘッドにおける光検出器の受光面の形状を示す正面図である。
【図１６】図１６Ａ及び図１６Ｂは、フォーカスエラー信号への高ＮＡ光の寄与度が高い系において、（＋）側に球面収差補正を行ったときの光ディスクへの入射光束（図１６Ａ）及び反射光束（図１６Ｂ）の状態を示す側面図である。
【図１７】図１７Ａ及び図１７Ｂは、フォーカスエラー信号への高ＮＡ光の寄与度が高い系において、（−）側に球面収差補正を行ったときの光ディスクへの入射光束（図１７Ａ）及び反射光束（図１７Ｂ）の状態を示す側面図である。
【図１８】図１８は、球面収差及びフォーカスバイアスが最適な状態であるときの光ディスクへの入射光束及び反射光束の状態を示す側面図である。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは、フォーカスエラー信号への高ＮＡ光及び低ＮＡ光の寄与度が同程度である系において、（＋）側に球面収差補正を行ったときの光ディスクへの入射光束（図１９Ａ）及び反射光束（図１９Ｂ）の状態を示す側面図である。
【図２０】図２０Ａ及び図２０Ｂは、フォーカスエラー信号への高ＮＡ光及び低ＮＡ光の寄与度が同程度である系において、（−）側に球面収差補正を行ったときの光ディスクへの入射光束（図２０Ａ）及び反射光束（図２０Ｂ）の状態を示す側面図である。
【図２１】図２１Ａ、図２１Ｂ及び図２１Ｃは、光透過層の厚みの異なる光記録媒体への切換えを行った場合における球面収差補正を行ったときの光ディスクへの入射光束の状態を示す側面図である。

Claims (22)

  1. 情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光ヘッドにおいて、
    光束を出射する光源と、
    上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、
    上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段とを備え、
    上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、
    上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
    Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
    で示される位相分布を光束に発生させ、
    上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
    Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｂ／Ａ（−ｒ２）｝
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
    Ｋの値を、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定したことを特徴とする光ヘッド。
  2. Ｋの値が、１を超えていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
  3. 上記集光手段は、開口数が０．６５以上であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
  4. 情報信号が記録される記録層上に光透過層を有し、少なくとも２層以上の記録層が設けられている光記録媒体に対して、情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光ヘッドにおいて、
    光束を出射する光源と、
    上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、
    上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段とを備え、
    上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、
    上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
    Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
    で示される位相分布を光束に発生させ、
    上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
    Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｂ／Ａ（−ｒ２）｝
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
    Ｋの値を、上記光記録媒体における２層以上の記録層のうちの記録層の選択の切換えによって生ずるフォーカスバイアス値の変化をキャンセルする値としたことを特徴とする光 ヘッド。
  5. 情報信号が記録される記録層上に光透過層を有し、少なくとも２層以上の記録層が設けられている光記録媒体に対して、情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光ヘッドにおいて、
    光束を出射する光源と、
    上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、
    上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段とを備え、
    上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、
    上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
    Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
    で示される位相分布を光束に発生させ、
    上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
    Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｂ／Ａ（−ｒ２）｝
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
    Ｋの値として、上記光記録媒体における２層以上の記録層に対応させて予め複数の値を設定しておき、選択された記録層に対応するＫの値を選択して用いることを特徴とする光ヘッド。
  6. 情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光ヘッドにおいて、
    光束を出射する光源と、
    上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、
    上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段とを備え、
    上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、
    上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
    Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
    で示される位相分布を光束に発生させ、
    上記収差補正手段は、印加電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率可変手段と、この屈折率可変手段に電圧を印加するための電極とを備えて構成され、
    上記収差補正手段は、上記屈折率可変手段の両側に対をなす電極が設けられて構成され、
    上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
    Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｂ／Ａ（−ｒ２）｝
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
    一方の電極により、Ｋの値が、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定され、他方の電極により、Ｋの値が、上記光記録媒体における２層以上の記録層のうちの記録層の選択の切換えによって生ずるフォーカスバイアス値の変化をキャンセルする値に設定されることを特徴とする光ヘッド。
  7. 上記収差補正手段は、液晶素子により構成されていることを特徴とする請求項６記載の光ヘッド。
  8. 上記電極により印加される電圧値は、透過する光束に対して同心円状の分布をもつことを特徴とする請求項６記載の光ヘッド。
  9. 情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光ヘッドにおいて、
    光束を出射する光源と、
    上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、
    上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段とを備え、
    上記光源から上記集光手段に至る光路上に、上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段を備え、
    上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
    Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
    で示される位相分布を光束に発生させ、
    上記収差補正手段は、印加電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率可変手段と、この屈折率可変手段に電圧を印加するための電極とを備えて構成され、
    上記収差補正手段は、上記屈折率可変手段の両側に対をなす電極が設けられて構成され、
    上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
    Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｂ／Ａ（−ｒ２）｝
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
    一方の電極により、Ｋの値が、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定され、他方の電極により、上記光記録媒体における２層以上の記録層に対応させて予め設定された複数のＫの値のうちから、選択された記録層に対応するＫの値が選択されることを特徴とする光ヘッド。
  10. 上記収差補正手段は、液晶素子により構成されていることを特徴とする請求項９記載の光ヘッド。
  11. 上記電極により印加される電圧値は、透過する光束に対して同心円状の分布をもつことを特徴とする請求項９記載の光ヘッド。
  12. 情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光学装置において、
    光記録媒体に対して光束を照射するとともに、この光記録媒体の記録層からの反射光束を検出する光ヘッドと、
    上記光ヘッドから出力される光検出信号に基づいて上記光ヘッドを制御するサーボ回路と、
    上記光ヘッドから出力される光検出信号を処理する信号処理回路とを備え、
    上記光ヘッドは、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段と、上記光源から上記集光手段に至る光路上 に配設され上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段とを有し、
    上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
    Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
    で示される位相分布を光束に発生させ、
    上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
    Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｂ／Ａ（−ｒ２）｝
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
    Ｋの値を、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定したことを特徴とする光学装置。
  13. Ｋの値が、１を超えていることを特徴とする請求項１２記載の光学装置。
  14. 上記集光手段は、開口数が０．６５以上であることを特徴とする請求項１２記載の光学装置。
  15. 情報信号が記録される記録層上に光透過層を有し、少なくとも２層以上の記録層が設けられている光記録媒体に対して、情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光学装置において、
    光記録媒体に対して光束を照射するとともに、この光記録媒体の記録層からの反射光束を検出する光ヘッドと、
    上記光ヘッドから出力される光検出信号に基づいて上記光ヘッドを制御するサーボ回路と、
    上記光ヘッドから出力される光検出信号を処理する信号処理回路とを備え、
    上記光ヘッドは、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段と、上記光源から上記集光手段に至る光路上に配設され上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段とを有し、
    上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
    Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
    で示される位相分布を光束に発生させ、
    上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
    Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｂ／Ａ（−ｒ２）｝
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
    Ｋの値を、上記光記録媒体における２層以上の記録層のうちの記録層の選択の切換えによって生ずるフォーカスバイアス値の変化をキャンセルする値としたことを特徴とする光学装置。
  16. 情報信号が記録される記録層上に光透過層を有し、少なくとも２層以上の記録層が設けられている光記録媒体に対して、情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光学装置において、
    光記録媒体に対して光束を照射するとともに、この光記録媒体の記録層からの反射光束 を検出する光ヘッドと、
    上記光ヘッドから出力される光検出信号に基づいて上記光ヘッドを制御するサーボ回路と、
    上記光ヘッドから出力される光検出信号を処理する信号処理回路とを備え、
    上記光ヘッドは、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段と、上記光源から上記集光手段に至る光路上に配設され上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段とを有し、
    上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
    Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
    で示される位相分布を光束に発生させ、
    上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
    Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｂ／Ａ（−ｒ２）｝
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
    Ｋの値として、上記光記録媒体における２層以上の記録層に対応させて予め複数の値を設定しておき、選択された記録層に対応するＫの値を選択して用いることを特徴とする光学装置。
  17. 情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光学装置において、
    光記録媒体に対して光束を照射するとともに、この光記録媒体の記録層からの反射光束を検出する光ヘッドと、
    上記光ヘッドから出力される光検出信号に基づいて上記光ヘッドを制御するサーボ回路と、
    上記光ヘッドから出力される光検出信号を処理する信号処理回路とを備え、
    上記光ヘッドは、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段と、上記光源から上記集光手段に至る光路上に配設され上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段とを有し、
    上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
    Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
    で示される位相分布を光束に発生させ、
    上記収差補正手段は、印加電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率可変手段と、この屈折率可変手段に電圧を印加するための電極とを備えて構成され、
    上記収差補正手段は、上記屈折率可変手段の両側に対をなす電極が設けられて構成され、
    上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
    Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｂ／Ａ（−ｒ２）｝
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
    一方の電極により、Ｋの値が、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定され、他方の電極により、Ｋの値が、上記光記録媒体における２層以上の記録層のうちの記録層の選択の切換えによって生ずるフォーカスバイアス値の変化をキャンセルする値に設定されることを特徴とする光学装置。
  18. 上記収差補正手段は、液晶素子により構成されていることを特徴とする請求項１７記載の光学装置。
  19. 上記電極により印加される電圧値は、透過する光束に対して同心円状の分布をもつことを特徴とする請求項１７記載の光学装置。
  20. 情報信号が記録される記録層上に光透過層を有する光記録媒体に情報信号の記録及び再生の少なくとも一方を行なう光学装置において、
    光記録媒体に対して光束を照射するとともに、この光記録媒体の記録層からの反射光束を検出する光ヘッドと、
    上記光ヘッドから出力される光検出信号に基づいて上記光ヘッドを制御するサーボ回路と、
    上記光ヘッドから出力される光検出信号を処理する信号処理回路とを備え、
    上記光ヘッドは、光束を出射する光源と、上記光束を上記光記録媒体の記録層に集光させる集光手段と、上記集光手段により上記光記録媒体の記録層に集光されこの記録層により反射された反射光束を検出する光検出手段と、上記光源から上記集光手段に至る光路上に配設され上記光記録媒体の記録層に集光される光束の球面収差及びデフォーカスを任意のパターンで制御する収差補正手段とを有し、
    上記収差補正手段は、上記記録層上に集光される光束のビームスポットの半径をｒとし、互いに異なる変数をＡ，Ｂとしたときに、以下の位相分布式
    Ａ（−ｒ ４ ）−Ｂ（−ｒ ２ ）
    で示される位相分布を光束に発生させ、
    上記収差補正手段は、印加電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率可変手段と、この屈折率可変手段に電圧を印加するための電極とを備えて構成され、
    上記収差補正手段は、上記屈折率可変手段の両側に対をなす電極が設けられて構成され、
    上記位相分布式におけるＡ、Ｂを用いて、Ｂ／Ａ＝Ｋとし、この位相分布式を以下のように示したとき、
    Ａ（−ｒ４）−Ｂ（−ｒ２）
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｂ／Ａ（−ｒ２）｝
    ＝Ａ｛（−ｒ４）−Ｋ（−ｒ２）｝
    一方の電極により、Ｋの値が、光束に与える球面収差量を変化させたときに生ずるフォーカスバイアスをキャンセルしてフォーカスバイアス値の変化量が極小となる値に設定され、他方の電極により、上記光記録媒体における２層以上の記録層に対応させて予め設定された複数のＫの値のうちから、選択された記録層に対応するＫの値が選択されることを特徴とする光学装置。
  21. 上記収差補正手段は、液晶素子により構成されていることを特徴とする請求項２０記載の光学装置。
  22. 上記電極により印加される電圧値は、透過する光束に対して同心円状の分布をもつことを特徴とする請求項２０記載の光学装置。
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