光ピックアップ及び光ディスク装置
【課題】多層ディスクの各情報記録面に対する球面収差補正により生じる対物レンズからの出射光強度の変化を補正する光ピックアップを提供する。
【解決手段】球面収差補正手段（コリメートレンズ１０５、レンズ移動手段１１９）は、光ディスク１１３の情報記録面１１４の位置に応じた球面収差を補正する。光強度補正手段としての透過率可変素子１１０は、球面収差補正手段の球面収差補正に伴う対物レンズ１１２からの出射光強度の変化を補正する。ピックアップ制御回路１２１は、情報記録面１１４の位置、あるいはコリメートレンズ１０５の移動量に応じて、透過率可変素子１１０の透過率を制御する。
【解決手段】球面収差補正手段（コリメートレンズ１０５、レンズ移動手段１１９）は、光ディスク１１３の情報記録面１１４の位置に応じた球面収差を補正する。光強度補正手段としての透過率可変素子１１０は、球面収差補正手段の球面収差補正に伴う対物レンズ１１２からの出射光強度の変化を補正する。ピックアップ制御回路１２１は、情報記録面１１４の位置、あるいはコリメートレンズ１０５の移動量に応じて、透過率可変素子１１０の透過率を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに情報信号を記録または再生する光ピックアップ及び光ディスク装置に係り、特に、ＢＤ多層ディスクに対する記録または再生に好適な光ピックアップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤに続く大容量光ディスクとして、青紫色レーザを使い単層で約２５ＧＢ、２層で約５０ＧＢの容量を持つＢＤ（Blu-ray Disc）とその記録再生装置が商品化され普及している。このＢＤ２層ディスクでは２つの情報記録面に約２５μｍのカバー層厚さの差があり、かつ対物レンズの開口数が約０.８５とＤＶＤに比べて高い。そのため記録再生装置には、それぞれの情報記録面に対して球面収差を抑制し、光ビームの焦点を合わせるための球面収差補正手段が設けられている。
【０００３】
球面収差補正手段としては、対物レンズの手前に２枚のレンズ（凸と凸、または凸と凹）を配置しレンズ間の距離を調整するビームエキスパンダー方式や、コリメートレンズを光軸に沿って移動する方式などが知られる。後者のコリメートレンズを移動する方式は例えば特許文献１に開示され、球面収差を補正するための新たなレンズを必要としないので光軸の調整を容易に行うことができると述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０３０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ピックアップでは、半導体レーザの特性ばらつきを補正し、対物レンズからの出射光強度を一定にするＡＰＣ制御（Auto Power Control）が用いられている。このＡＰＣ制御は、半導体レーザから出射した光ビームの一部を前方モニタにより受光し、その検出信号をレーザ駆動回路にフィードバックして半導体レーザの出射光強度を一定に制御する機能である。これにより、情報記録面での再生、記録パワーを所望の値に設定することができる。
【０００６】
特許文献１に記載される球面収差補正方式は、コリメートレンズを光軸方向に動かすことで対物レンズに入射させる光ビームの状態を平行光から発散光あるいは収束光に変化させるものである。このため、球面収差補正により対物レンズから情報記録面へ出射する光強度が変化してしまう問題がある。これは、ビームエキスパンダー方式においても同様である。つまり、上記ＡＰＣ制御によって半導体レーザからの出射光強度がある一定値に制御されているにもかかわらず、対物レンズの出射光強度ひいては情報記録面での光スポット強度が変化し、記録再生性能に影響を与えることになる。
【０００７】
現在のＢＤ２層ディスクでは、２層の情報記録面でのカバー層厚さの差は約２５μｍであり、球面収差補正に必要なコリメートレンズの移動量は比較的小さい。このため、対物レンズに入射する光ビームの状態（発散光あるいは収束光）の変化はわずかであり、対物レンズからの出射光強度の変化は小さいため問題とはならない。
【０００８】
ところが、２層以上の情報記録面を持つＢＤ多層ディスクでは、ディスク表面から最も浅い情報記録面と最も深い情報記録面のカバー層厚さの差は拡大し、例えばＢＤ８層ディスクでは約９６μｍにも達する。そのため、球面収差補正に必要なコリメートレンズの移動量が大きくなり、対物レンズに入射する光ビームの状態（発散光あるいは収束光）の変化も大きくなる。その結果、対物レンズからの出射光強度ひいては各情報記録面での光スポット強度が大きく変化し、記録再生性能を劣化させる恐れがある。
【０００９】
本発明の目的は、多層ディスクの各情報記録面に対する球面収差補正により生じる対物レンズからの出射光強度の変化を補正する光ピックアップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、レーザ光源と、レーザ光源から出射した光ビームを集光し光ディスクの情報記録面に照射する対物レンズと、光ディスクの情報記録面から反射された光ビームを検出する光検出器を備えた光ピックアップにおいて、光ディスクの情報記録面の位置に応じた球面収差を補正するためにレーザ光源と対物レンズの間の光路に設けた球面収差補正手段と、球面収差補正手段の球面収差補正に伴う対物レンズからの出射光強度の変化を補正するためにレーザ光源と対物レンズの間の光路に設けた光強度補正手段と、光強度補正手段の補正量を制御するピックアップ制御回路を有する。
【００１１】
ここに光強度補正手段として、光ビームに対する透過率を可変とする透過率可変素子、あるいは光ビームに対する反射率を可変とする反射率可変素子を用いる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、多層ディスクに対する球面収差補正により生じる対物レンズの出射光強度の変化を補正し、安定した記録再生性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による光ピックアップの第１の実施例を示す構成図（実施例１）。
【図２】ＢＤ８層ディスクの構成を示す図。
【図３Ａ】コリメートレンズを移動させて光ビームの形状を計算するモデルを示す図。
【図３Ｂ】球面収差補正に必要なコリメートレンズの移動量を示す図。
【図４】球面収差補正の効果を示す図。
【図５】コリメートレンズの移動による対物レンズの出射光強度の変化を示す図（ＢＤ８層ディスクの場合）。
【図６】透過率可変素子による出射光強度比の補正を説明する図（ＢＤ８層ディスクの場合）。
【図７】ＢＤ４層ディスクの構成を示す図。
【図８】コリメートレンズの移動による対物レンズの出射光強度の変化を示す図（ＢＤ４層ディスクの場合）。
【図９】透過率可変素子による出射光強度比の補正を説明する図（ＢＤ４層ディスクの場合）。
【図１０】本発明による光ピックアップの第２の実施例を示す構成図（実施例２）。
【図１１】本発明による光ピックアップの第３の実施例を示す構成図（実施例３）。
【図１２】本発明による光ピックアップの第４の実施例を示す構成図（実施例４）。
【図１３】本発明による光ピックアップの第５の実施例を示す構成図（実施例５）。
【図１４】各実施例の光ピックアップを搭載した光ディスク装置の一実施例を示す構成図（実施例６）。
【図１５】光ディスク装置におけるフォーカス引込み動作までのフローチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。各実施形態では光ディスク媒体としてＢＤ多層ディスクを対象とする。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明による光ピックアップの第１の実施例を示す構成図である。
図１において、レーザ光源１０１からＢＤ用の波長４０５ｎｍ帯の直線偏光の発散ビーム光が出射され、偏光ビームスプリッタ１０２、反射ミラー１０３、補助レンズ１０４を経て、コリメートレンズ１０５により略平行な光ビームに変換される。さらにコリメートレンズ１０５は、レンズ移動手段１１９により矢印１０６で示す光軸方向に移動することで、ＢＤ多層ディスク１１３に対する球面収差補正を行う。レンズ移動手段１１９は、例えばステッピングモータ、圧電素子を用いて構成され、レンズ位置検出手段１０７はコリメートレンズ１０５の移動位置を検出する。コリメートレンズ１０５から出射した光ビームは、１／４波長板１０８により円偏光に変換され、立上げミラー１０９により垂直に光路を曲げられた後に透過率可変素子１１０に入射する。透過率可変素子１１０は、光ビームの透過率を可変に設定可能な光学素子である。透過率可変素子１１０を透過した光ビームは、対物レンズ１１２で集光され、ＢＤ多層ディスク１１３の情報記録面１１４の目的層に照射される。開口部１１１は、対物レンズ１１２に入射する光ビームを所定の断面サイズに制限するため設けられた円形状の孔である。ピックアップ制御回路１２１は、情報記録面１１４の目的層に応じてレンズ移動手段１１９や透過率可変素子１１０を制御する。
【００１６】
透過率可変素子１１０の具体例として、電気信号により光の透過率が可逆的に変化する液晶を用いることができる。その構成を図１の下部に示す。透過率可変素子１１０は、液晶パネル１２２と、その両表面に貼られた透明電極１２３、１２４を備えており、これら透明電極１２３、１２４に可変電源１２５から電圧が印加される。液晶パネル１２２の透過率は透明電極１２３、１２４への印加電圧で変化し、例えば、印加電圧がゼロのときは透過率が最大となり印加電圧が大きくなるに従い透過率が低下する。ピックアップ制御回路１２１は、可変電源１２５の印加電圧を設定することで透過率可変素子１１０の透過率を制御する。なお、透過率可変素子１１０の他の例として、電気信号により光の透過率を可逆的に制御可能なエレクトロミック調光ガラスを用いることもできる。
【００１７】
ＢＤ多層ディスク１１３の情報記録面１１４で反射した光ビームは、対物レンズ１１２、透過率可変素子１１０、立上げミラー１０９を経て、１／４波長板１０８により直線偏光に変換される。さらにコリメートレンズ１０５、補助レンズ１０４、反射ミラー１０３を経て、偏光ビームスプリッタ１０２の反射面で反射され、多分割回折素子１１５に入射する。多分割回折素子１１５では１本の光ビームが複数の光ビームに分割され、光検出器１１６に到達する。
【００１８】
光検出器１１６では光信号を電気信号に変換し、これよりサーボ信号が生成される。例えばフォーカス誤差信号にナイフエッジ法、トラッキング誤差信号にプッシュプル方式を用いて、ＢＤ多層ディスク１１３の情報記録面１１４に照射する光ビーム（集光スポット）の位置を制御する。なお、ナイフエッジ法やプッシュプル方式は公知技術であるためここでは説明を省略する。前方モニタ１１７は、レーザ光源１０１から出射して偏光ビームスプリッタ１０２、反射ミラー１０３を通過した光ビームを受光し、その検出信号はレーザ駆動回路１１８にフィードバックされ、レーザ光源１０１の出射光強度が所定値になるよう制御される。
【００１９】
本実施例では、ＢＤ多層ディスク１１３の情報記録面１１４に集光スポットを絞り込むため、対物レンズ１１２の開口数をＤＶＤより高い０．８５としている。その際、各情報記録面間のカバー層厚さの差あるいは各情報記録面でのカバー層厚さ誤差によって発生する球面収差は、対物レンズ１１２の開口数の４乗に比例して増加するので、より大きな収差となる。そこで、補助レンズ１０４とコリメートレンズ１０５の２枚のレンズでコリメートレンズ系を構成し、コリメートレンズ１０５を矢印１０６で示す光軸方向に移動させることで、球面収差を補正する構成としている。
【００２０】
上記球面収差補正を行うと、後述するように対物レンズ１１２からの出射光強度が変化する。そこで本実施例では、透過率可変素子１１０を設けその透過率を制御することで対物レンズ１１２の出射光強度が一定となるよう補正する。すなわち、コリメートレンズ１０５の移動位置と対物レンズ１１２の出射光強度の変化の関係を予め求める。そしてピックアップ制御回路１２１は内蔵するメモリに、コリメートレンズ１０５の移動位置と透過率可変素子１１０に設定する透過率の関係を、あるいは各情報記録面１１４のカバー層厚さと透過率可変素子１１０に設定する透過率の関係を記憶している。そしてピックアップ制御回路１２１はメモリを参照して、情報記録面１１４の目的層に応じて透過率可変素子１１０の透過率を設定する。
【００２１】
以下、本実施例における球面収差補正と、対物レンズ出射光強度の補正について説明する。
【００２２】
図２は、ＢＤ多層ディスク１１３の一例としてＢＤ８層ディスクの構成を示す図である。情報記録面１１４は、光入射側の表面２０１から見て、順にＬ７層、Ｌ６層、Ｌ５層、Ｌ４層、Ｌ３層、Ｌ２層、Ｌ１層、Ｌ０層の８層を有する。表面２０１から各記録層までの距離（カバー層厚さ）を、それぞれｔ７、ｔ６、ｔ５、ｔ４、ｔ３、ｔ２、ｔ１、ｔ０とする。これらの値は、例えばｔ０＝１４６μｍ、ｔ１＝１３４μｍ、ｔ２＝１１８μｍ、ｔ３＝１０６μｍ、ｔ４＝９０μｍ、ｔ５＝７８μｍ、ｔ６＝６２μｍ、ｔ７＝５０μｍであり、両端層のＬ７層とＬ０層とではカバー層厚さの差は９６μｍ存在する。
【００２３】
図３Ａと図３Ｂは、図２で示したＢＤ８層ディスクの球面収差補正に必要なコリメートレンズの移動量を示す図である。図３Ａは、コリメートレンズ１０５を移動させて光ビームの形状を計算するモデルを示し、図３Ｂは、情報記録面の位置（またはカバー層厚さ）に対して球面収差補正に必要なコリメートレンズ１０５の移動量を曲線３０１で示す。ここで移動量０とはコリメートレンズ１０５の基準位置であり、コリメートレンズ１０５の出射面から平行光が出射する状態を指す。また対物レンズ１１２の基準カバー層厚さを、現在のＢＤ２層ディスクにおける中間層での値８７.５μｍにしている（この基準値は、他の値に変更して対物レンズを設計することも可能である）。曲線３０１で示されるように、各情報記録面Ｌ０層〜Ｌ７層でのカバー層厚さと、球面収差補正を行うために必要なコリメートレンズ１０５の移動量はほぼ線形な関係にあることが分かる。また曲線３０１の勾配から、コリメートレンズ１０５が光軸方向に１ｍｍ移動することにより、カバー層厚さの差約３５μｍにより発生する球面収差を補正できることが分かる。
【００２４】
図４は、本実施例での球面収差補正の効果を示す図である。
直線４０１は、コリメートレンズ１０５が基準位置にあり球面収差補正を行わない場合である。カバー層厚さが基準値８７.５μｍからずれるに従い、情報記録面上の集光スポットに発生する球面収差が増加し、最もカバー層が薄いＬ７層において約０.３７λrms、最もカバー層が厚いＬ０層において約０.５８λrmsという大きな値となっている。
【００２５】
これに対し直線４０２は、コリメートレンズ１０５を前記図３Ｂに示したように光軸方向に移動させて球面収差を補正した場合である。この場合発生する球面収差の値は、最もカバー層が薄いＬ７層において約０.０１５λrms、最もカバー層が厚いＬ０層で約０.０３λrmsであり、球面収差が大幅に低減されていることが分かる。
【００２６】
図５は、コリメートレンズの移動による対物レンズの出射光強度の変化を示す図である。コリメートレンズ１０５を、前記図３Ｂに示される各情報記録面（Ｌ０層〜Ｌ７層）の球面収差に必要な移動量だけ移動させた場合に、対物レンズ１１２から出射される光強度を各情報記録面で求めたものである。条件は透過率可変素子１１０を設けない場合であるが、透過率可変素子１１０を設けてその透過率を一定値に固定した場合でも同様である。計算方法は、図３Ａの計算モデルにより開口部１１１内を通過する光線数の変化を求めることによる。コリメートレンズ１０５を移動することで、コリメートレンズ１０５から対物レンズ１１２へ向う光ビームの状態が平行光から発散光または収束光に変化するため、開口部１１１内（すなわち対物レンズ１１２内）に入射する光線数が変化する。縦軸は対物レンズ１１２の出射光強度比Ｐ０であり、Ｌ０層における出射光強度を基準に正規化している。曲線５０１に示すように、情報記録面１１４のカバー層厚さ（すなわちコリメートレンズ１０５の移動量）によって対物レンズ１１２の出射光強度比が変化し、その値は最もカバー層が薄いＬ７層で約１.０８となっている。つまり、対物レンズ１１２の出射光強度比Ｐ０がＬ０層〜Ｌ７層の間で約８％変化することになる。この出射光強度比Ｐ０の変化は、透過率可変素子１１０により次のように補正する。
【００２７】
図６は、透過率可変素子による対物レンズの出射光強度比の変化の補正を説明する図である。
【００２８】
情報記録面のカバー層厚さ（すなわちコリメートレンズの移動量）に対し、透過率可変素子１１０の透過率比Ｑを曲線６０１のように設定する。また曲線５０１は前記図５に示したものの再掲であり、透過率可変素子を設けないときの対物レンズの出射光強度比Ｐ０の変化を示す。ここに曲線６０１に示す透過率可変素子１１０の透過率比Ｑは、曲線５０１に示される透過率可変素子を設けないときの対物レンズの出射光強度比Ｐ０の変化を打ち消すように設定する。具体的には出射光強度比Ｐ０の逆数をとり、Ｑ＝１／Ｐ０と設定すれば良い。透過率比ＱはＬ０層における透過率を基準に正規化（Ｑ＝１）しており、例えばＬ７層での透過率比Ｑを約０．９２５に低下させれば良い。なお、実際の透過率の値は、情報記録面１１４で記録または再生に必要な光強度となるようレーザ光源１０１からの出射光強度と組み合わせて設定する。
【００２９】
曲線６０２は、透過率可変素子１１０を通過した後の総合的な対物レンズの出射光強度比Ｐ１を示し、曲線５０１と曲線６０１を掛け合わせたものとなる。すなわち、総合的な対物レンズの出射光強度比はＰ１＝Ｐ０×Ｑ＝１となり、情報記録面１１４のカバー層厚さ（Ｌ０層〜Ｌ７層）にかかわらず、言い換えればコリメートレンズの移動量にかかわらず一定となる。
【００３０】
ピックアップ制御回路１２１のメモリには曲線６０１の情報、すなわち情報記録面のカバー層厚さに対する透過率可変素子１１０の透過率の設定値が記憶されており、メモリを参照することで情報記録面の目的層に応じて透過率可変素子１１０の透過率を設定することができる。あるいはピックアップ制御回路１２１のメモリには、コリメートレンズの移動量に対する透過率可変素子１１０の透過率の設定値を記憶しても良い。その場合には、球面収差補正の結果コリメートレンズがどれだけ移動したかをレンズ位置検出手段１０７で検出することで、移動量に応じて透過率可変素子１１０の透過率を設定することができる。さらには、メモリには曲線５０１の情報を記憶しても良く、簡単な演算で曲線６０１の情報に変換できる。
【００３１】
以上、ＢＤ多層ディスク１１３としてＢＤ８層ディスクを例にして説明してきたが、本実施例はこれに限らずディスクの層数は任意である。以下、ＢＤ４層ディスクの場合を説明する。
【００３２】
図７は、ＢＤ多層ディスク１１３の一例としてＢＤ４層ディスクの構成を示す図である。情報記録面１１４は、光入射側の表面２０１から見て、順にＬ３層、Ｌ２層、Ｌ１層、Ｌ０層の４層を有する。表面２０１から各記録層までの距離を、それぞれｔ３、ｔ２、ｔ１、ｔ０とする。これらの値は、例えばｔ０＝１００μｍ、ｔ１＝８４.５μｍ、ｔ２＝６５μｍ、ｔ３＝５４μｍであり、両端層のＬ３層とＬ０層とではカバー層厚さの差は４６μｍ存在する。
【００３３】
ＢＤ４層ディスクの場合も前記図３Ｂから、Ｌ０層〜Ｌ３層の各情報記録面の位置（カバー層厚さ）に対する球面収差補正に必要なコリメートレンズ１０５の移動量が求められ、コリメートレンズ１０５を移動させて球面収差補正を行う。
【００３４】
図８は、ＢＤ４層ディスクにおいてコリメートレンズの移動による対物レンズの出射光強度の変化を示す図である。曲線８０１には、透過率可変素子１１０を設けていないときの対物レンズ１１２から出射される光強度を、Ｌ０層における出射光強度を基準に正規化して示す。情報記録面１１４のカバー層厚さ（すなわちコリメートレンズ１０５の移動量）によって対物レンズ１１２の出射光強度比Ｐ０が変化し、その値は最もカバー層が薄いＬ３層で約１.０２となっている。前記図５に示したＢＤ８層ディスクの場合と比較し、出射光強度比Ｐ０の変化幅は約２％と小さくなっているが、これは情報記録面１１４の両端層（Ｌ０層とＬ３層）でのカバー層厚さの差が縮小し、これに伴いコリメートレンズ１０５の移動量も小さくなったことによる。
【００３５】
図９は、ＢＤ４層ディスクにおける透過率可変素子による出射光強度比の補正を説明する図である。その補正方法は前記図６の説明と同様である。
【００３６】
情報記録面のカバー層厚さ（すなわちコリメートレンズの移動量）に対し、透過率可変素子１１０の透過率比Ｑを曲線９０１のように設定する。すなわち透過率可変素子１１０の透過率比Ｑは、曲線８０１に示される透過率可変素子を設けないときの対物レンズの出射光強度比Ｐ０の変化を打ち消すように、出射光強度比Ｐ０の逆数をとりＱ＝１／Ｐ０と設定する。例えばＬ３層での透過率比Ｑは、Ｌ０層における透過率を基準とし約０．９８に低下させれば良い。
【００３７】
曲線９０２は、透過率可変素子１１０を通過した後の総合的な対物レンズの出射光強度比Ｐ１を示し、曲線８０１と曲線９０１を掛け合わせたものとなる。すなわち、総合的な対物レンズの出射光強度比はＰ１＝Ｐ０×Ｑ＝１となり、情報記録面１１４のカバー層厚さ（Ｌ０層〜Ｌ３層）にかかわらず、言い換えればコリメートレンズの移動量にかかわらず一定となる。
【００３８】
ピックアップ制御回路１２１のメモリには曲線９０１の情報、すなわち情報記録面のカバー層厚さ、またはコリメートレンズの移動量に対する透過率可変素子１１０の透過率の設定値が記憶されており、メモリを参照することで情報記録面の目的層に応じて透過率可変素子１１０の透過率を設定することができる。ただし、曲線９０１の情報と前記ＢＤ８層ディスクの場合の曲線６０１の情報はカバー層厚さの基準値が異なるだけであるから、１組の共通の情報を変換して用いることができる。
【００３９】
このように本実施例によれば、多層ディスクに対する球面収差補正に伴い生じる対物レンズの出射光強度の変化を補正し、情報記録面の目的層に所望の強度の光ビームを照射することができる。
【実施例２】
【００４０】
図１０は、本発明による光ピックアップの第２の実施例を示す構成図である。実施例１（図１）と異なる点は、透過率可変素子１１０と１/４波長板１０８を一体化して１つの素子１００１とした点である。その他については実施例１と同じであるため説明を省略する。本実施例は実施例１と比べて、部品点数を減らすことができるというメリットがある。
【実施例３】
【００４１】
図１１は、本発明による光ピックアップの第３の実施例を示す構成図である。実施例１（図１）と異なる点は、透過率可変素子１１０と立上げミラー１０９を一体化して１つの素子１１０１とした点である。その他については実施例１と同じであるため説明を省略する。本実施例も実施例１と比べて、部品点数を減らすことができるというメリットがある。
【実施例４】
【００４２】
図１２は、本発明による光ピックアップの第４の実施例を示す構成図である。実施例１（図１）と異なる点は、１/４波長板１０８と透過率可変素子１１０と立上げミラー１０９を一体化して１つの素子１２０１とした点である。その他については実施例１と同じであるため説明を省略する。本実施例は実施例１、２、３と比べて部品点数を減らすことができるというメリットがある。
【実施例５】
【００４３】
図１３は、本発明による光ピックアップの第５の実施例を示す構成図である。実施例１（図１）と異なる点は、透過率可変素子１１０の代わりに反射率が可変な反射率可変素子１３０１を用いて、図１の立上げミラー１０９と兼用した点である。この反射率可変素子１３０１はピックアップ制御回路１２１と接続されている。
【００４４】
反射率可変素子１３０１の一例として、電気信号により光の反射率が可逆的に変化する調光ミラーを用いることができる。その構成を図１３の下部に示す。透明導電膜をコーティングしたガラス基板１３０２上に調光ミラー層１３０３が蒸着されている。可変電源１３０４により調光ミラー層１３０３に、例えばマイナスの電圧を印加するとその反射率が減少し、プラスの電圧を印加するとその反射率が増加する。可変電源１３０４からの印加電圧は、ピックアップ制御回路１２１で制御する。
【００４５】
光強度の補正方法は実施例１と同様であり、情報記録面１１４の各記録層に対して球面収差補正を行う際には、情報記録面１１４のカバー層厚さあるいはコリメートレンズ１０５の移動量に対して対物レンズ１１２の出射光強度が一定となるように反射率可変素子１３０１の反射率を制御する。ピックアップ制御回路１２１のメモリには、情報記録面のカバー層厚さ、またはコリメートレンズの移動量に対する反射率可変素子１３０１の反射率の設定値が記憶されている。
【００４６】
上記実施例１から実施例５では、ＢＤ対応の光ピックアップについて説明してきたが、これに限定されず、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ対応の３波長互換光ピックアップ（ＢＤ用対物レンズとＤＶＤ／ＣＤ用対物レンズの２つの対物レンズを用いた光ピックアップ、あるいは１個のＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用互換対物レンズを用いた光ピックアップ）にも適用できる。
【００４７】
また上記実施例１から実施例５では、対物レンズ１１２の出射光強度を補正する透過率可変素子１１０や反射率可変素子１３０１は、球面収差補正手段（コリメートレンズ１０５）と対物レンズ１１２の間の光路に設けたが、レーザ光源１０１と球面収差補正手段の間の光路に設けても良い。
【００４８】
また、上記実施例１から実施例５では、球面収差補正手段としてコリメートレンズ１０５を光軸方向に移動する方式を用いる場合を述べたが、球面収差補正手段としてビームエキスパンダー方式を用いる場合においても対物レンズ１１２の出射光強度が変化する現象は同様に発生するから、上記各実施例の構成は同様に適用できる。
【実施例６】
【００４９】
図１４は、上記した光ピックアップを搭載した光ディスク装置の一実施例を示す構成図である。破線１４０１で囲まれた部分が光ピックアップであり、ここでは実施例１（図１）の光ピックアップを搭載した場合を示す。すなわち光ピックアップ１４０１には、球面収差補正に伴う対物レンズ１１２の出射光強度を補正する透過率可変素子１１０を備えている。
【００５０】
光ピックアップ１４０１内のピックアップ制御回路１２１には、信号処理回路１４０２、フォーカス制御回路１４０５、トラッキング制御回路１４０６、チルト制御回路１４０４が接続されている。フォーカス制御回路１４０５、トラッキング制御回路１４０６、チルト制御回路１４０４は、対物レンズ１１２を保持し駆動するアクチュエータ（図示せず）に接続されている。光ピックアップ１４０１内の光検出器１１６は、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、情報再生信号、チルト検出信号を出力し、信号処理回路１４０２に伝送される。信号処理回路１４０２ではこれらの信号を処理し、最適な制御信号をフォーカス制御回路１４０５、トラッキング制御回路１４０６、チルト制御回路１４０４に伝送してアクチュエータを駆動させる。すなわち、ＢＤなどの多層ディスク１１３の情報記録面１１４の目的層に対して光ビームを集光させる制御を行う。また、ユーザはユーザ入力手段（図示せず）から信号処理回路１４０２に指令を送ることで光ディスク装置の動作を制御し、その処理状態は表示手段１４０３に表示される。
【００５１】
図１５は、光ディスク装置におけるフォーカス引込み動作までのフローチャートを示す図である。
【００５２】
光ディスクが装置に挿入されると、信号処理回路１４０２は光検出器１１６の検出信号により記録層の層数や媒体の種類を判別し（Ｓ１５０１）、当該光ディスクが多層媒体か否かを判定する（Ｓ１５０２)。判定の結果多層媒体でない場合（すなわち単層媒体の場合）には、ピックアップ制御回路１２１に対し、単層媒体に対する処理を指示する。ピックアップ制御回路１２１は透過率可変素子１１０に対し、単層媒体に対する透過率（Ｌ０層のカバー層厚さに対して予め定めた透過率）を設定する（Ｓ１５０３）。さらに、Ｌ０層に対する球面収差補正のため、レンズ移動手段１１９を介してコリメートレンズ１０５を所定量だけ移動させる（Ｓ１５０４）。そして、フォーカス制御回路１４０５を介してＬ０層に対するフォーカス引き込みを行う（Ｓ１５０５）。
【００５３】
Ｓ１５０２の判定の結果多層媒体である場合には、信号処理回路１４０２はピックアップ制御回路１２１に対し、多層媒体に対する処理を指示しかつ目的層は何層目かを確認して伝える。ここではｎ層目とする（Ｓ１５０６）。ピックアップ制御回路１２１は内蔵メモリを参照し、ｎ層目に対して設定すべき透過率を読み出す。このとき、ｎ層目のカバー層厚さから設定すべき透過率を読み出しても良い（Ｓ１５０７）。ピックアップ制御回路１２１は透過率可変素子１１０に対し、メモリから読み出した目的層（ｎ層目）に対する透過率を設定する（Ｓ１５０８）。さらに、目的層（ｎ層目）に対する球面収差補正のため、レンズ移動手段１１９を介してコリメートレンズ１０５を所定量だけ移動させる（Ｓ１５０９）。そして、フォーカス制御回路１４０５を介して目的層に対するフォーカス引き込みを行う（Ｓ１５１０）。目的層（ｎ層目）での記録再生動作が完了し、他の記録層に移動するときは、Ｓ１５０６に戻り新たな記録層に対して上記の工程を繰り返せば良い。
【００５４】
以上各実施例で述べた光ピックアップによれば、ＢＤなどの多層ディスクの各情報記録面に対して球面収差補正を行った場合でも、透過率可変素子あるいは反射率可変素子を設けることで、対物レンズからの出射光強度の変化をなくすことができる。そのため、上記光ピックアップを搭載した光ディスク装置によれば、各情報記録面に対して安定した記録再生動作が実現できる。さらに各実施例では、透過率可変素子あるいは反射率可変素子に設定する透過率あるいは反射率の値を予めメモリに記憶しているので、目的の情報記録面またはそのカバー層厚さを与えるだけで、あるいは球面収差補正時のコリメートレンズの移動量に連動させて、即座に最適な透過率あるいは反射率の値を読み出して設定できる。よって、多層ディスクの記録再生において層間ジャンプが頻繁に伴う場合でも、迅速に対応することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０１…レーザ光源、
１０５…コリメートレンズ、
１０７…レンズ位置検出手段、
１１０…透過率可変素子、
１１２…対物レンズ、
１１３…ＢＤ多層ディスク、
１１４…情報記録面、
１１６…光検出器、
１１９…レンズ移動手段、
１２１…ピックアップ制御回路、
１３０１…反射率可変素子、
１４０１…光ピックアップ、
１４０２…信号処理回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに情報信号を記録または再生する光ピックアップ及び光ディスク装置に係り、特に、ＢＤ多層ディスクに対する記録または再生に好適な光ピックアップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤに続く大容量光ディスクとして、青紫色レーザを使い単層で約２５ＧＢ、２層で約５０ＧＢの容量を持つＢＤ（Blu-ray Disc）とその記録再生装置が商品化され普及している。このＢＤ２層ディスクでは２つの情報記録面に約２５μｍのカバー層厚さの差があり、かつ対物レンズの開口数が約０.８５とＤＶＤに比べて高い。そのため記録再生装置には、それぞれの情報記録面に対して球面収差を抑制し、光ビームの焦点を合わせるための球面収差補正手段が設けられている。
【０００３】
球面収差補正手段としては、対物レンズの手前に２枚のレンズ（凸と凸、または凸と凹）を配置しレンズ間の距離を調整するビームエキスパンダー方式や、コリメートレンズを光軸に沿って移動する方式などが知られる。後者のコリメートレンズを移動する方式は例えば特許文献１に開示され、球面収差を補正するための新たなレンズを必要としないので光軸の調整を容易に行うことができると述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０３０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ピックアップでは、半導体レーザの特性ばらつきを補正し、対物レンズからの出射光強度を一定にするＡＰＣ制御（Auto Power Control）が用いられている。このＡＰＣ制御は、半導体レーザから出射した光ビームの一部を前方モニタにより受光し、その検出信号をレーザ駆動回路にフィードバックして半導体レーザの出射光強度を一定に制御する機能である。これにより、情報記録面での再生、記録パワーを所望の値に設定することができる。
【０００６】
特許文献１に記載される球面収差補正方式は、コリメートレンズを光軸方向に動かすことで対物レンズに入射させる光ビームの状態を平行光から発散光あるいは収束光に変化させるものである。このため、球面収差補正により対物レンズから情報記録面へ出射する光強度が変化してしまう問題がある。これは、ビームエキスパンダー方式においても同様である。つまり、上記ＡＰＣ制御によって半導体レーザからの出射光強度がある一定値に制御されているにもかかわらず、対物レンズの出射光強度ひいては情報記録面での光スポット強度が変化し、記録再生性能に影響を与えることになる。
【０００７】
現在のＢＤ２層ディスクでは、２層の情報記録面でのカバー層厚さの差は約２５μｍであり、球面収差補正に必要なコリメートレンズの移動量は比較的小さい。このため、対物レンズに入射する光ビームの状態（発散光あるいは収束光）の変化はわずかであり、対物レンズからの出射光強度の変化は小さいため問題とはならない。
【０００８】
ところが、２層以上の情報記録面を持つＢＤ多層ディスクでは、ディスク表面から最も浅い情報記録面と最も深い情報記録面のカバー層厚さの差は拡大し、例えばＢＤ８層ディスクでは約９６μｍにも達する。そのため、球面収差補正に必要なコリメートレンズの移動量が大きくなり、対物レンズに入射する光ビームの状態（発散光あるいは収束光）の変化も大きくなる。その結果、対物レンズからの出射光強度ひいては各情報記録面での光スポット強度が大きく変化し、記録再生性能を劣化させる恐れがある。
【０００９】
本発明の目的は、多層ディスクの各情報記録面に対する球面収差補正により生じる対物レンズからの出射光強度の変化を補正する光ピックアップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、レーザ光源と、レーザ光源から出射した光ビームを集光し光ディスクの情報記録面に照射する対物レンズと、光ディスクの情報記録面から反射された光ビームを検出する光検出器を備えた光ピックアップにおいて、光ディスクの情報記録面の位置に応じた球面収差を補正するためにレーザ光源と対物レンズの間の光路に設けた球面収差補正手段と、球面収差補正手段の球面収差補正に伴う対物レンズからの出射光強度の変化を補正するためにレーザ光源と対物レンズの間の光路に設けた光強度補正手段と、光強度補正手段の補正量を制御するピックアップ制御回路を有する。
【００１１】
ここに光強度補正手段として、光ビームに対する透過率を可変とする透過率可変素子、あるいは光ビームに対する反射率を可変とする反射率可変素子を用いる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、多層ディスクに対する球面収差補正により生じる対物レンズの出射光強度の変化を補正し、安定した記録再生性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による光ピックアップの第１の実施例を示す構成図（実施例１）。
【図２】ＢＤ８層ディスクの構成を示す図。
【図３Ａ】コリメートレンズを移動させて光ビームの形状を計算するモデルを示す図。
【図３Ｂ】球面収差補正に必要なコリメートレンズの移動量を示す図。
【図４】球面収差補正の効果を示す図。
【図５】コリメートレンズの移動による対物レンズの出射光強度の変化を示す図（ＢＤ８層ディスクの場合）。
【図６】透過率可変素子による出射光強度比の補正を説明する図（ＢＤ８層ディスクの場合）。
【図７】ＢＤ４層ディスクの構成を示す図。
【図８】コリメートレンズの移動による対物レンズの出射光強度の変化を示す図（ＢＤ４層ディスクの場合）。
【図９】透過率可変素子による出射光強度比の補正を説明する図（ＢＤ４層ディスクの場合）。
【図１０】本発明による光ピックアップの第２の実施例を示す構成図（実施例２）。
【図１１】本発明による光ピックアップの第３の実施例を示す構成図（実施例３）。
【図１２】本発明による光ピックアップの第４の実施例を示す構成図（実施例４）。
【図１３】本発明による光ピックアップの第５の実施例を示す構成図（実施例５）。
【図１４】各実施例の光ピックアップを搭載した光ディスク装置の一実施例を示す構成図（実施例６）。
【図１５】光ディスク装置におけるフォーカス引込み動作までのフローチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。各実施形態では光ディスク媒体としてＢＤ多層ディスクを対象とする。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明による光ピックアップの第１の実施例を示す構成図である。
図１において、レーザ光源１０１からＢＤ用の波長４０５ｎｍ帯の直線偏光の発散ビーム光が出射され、偏光ビームスプリッタ１０２、反射ミラー１０３、補助レンズ１０４を経て、コリメートレンズ１０５により略平行な光ビームに変換される。さらにコリメートレンズ１０５は、レンズ移動手段１１９により矢印１０６で示す光軸方向に移動することで、ＢＤ多層ディスク１１３に対する球面収差補正を行う。レンズ移動手段１１９は、例えばステッピングモータ、圧電素子を用いて構成され、レンズ位置検出手段１０７はコリメートレンズ１０５の移動位置を検出する。コリメートレンズ１０５から出射した光ビームは、１／４波長板１０８により円偏光に変換され、立上げミラー１０９により垂直に光路を曲げられた後に透過率可変素子１１０に入射する。透過率可変素子１１０は、光ビームの透過率を可変に設定可能な光学素子である。透過率可変素子１１０を透過した光ビームは、対物レンズ１１２で集光され、ＢＤ多層ディスク１１３の情報記録面１１４の目的層に照射される。開口部１１１は、対物レンズ１１２に入射する光ビームを所定の断面サイズに制限するため設けられた円形状の孔である。ピックアップ制御回路１２１は、情報記録面１１４の目的層に応じてレンズ移動手段１１９や透過率可変素子１１０を制御する。
【００１６】
透過率可変素子１１０の具体例として、電気信号により光の透過率が可逆的に変化する液晶を用いることができる。その構成を図１の下部に示す。透過率可変素子１１０は、液晶パネル１２２と、その両表面に貼られた透明電極１２３、１２４を備えており、これら透明電極１２３、１２４に可変電源１２５から電圧が印加される。液晶パネル１２２の透過率は透明電極１２３、１２４への印加電圧で変化し、例えば、印加電圧がゼロのときは透過率が最大となり印加電圧が大きくなるに従い透過率が低下する。ピックアップ制御回路１２１は、可変電源１２５の印加電圧を設定することで透過率可変素子１１０の透過率を制御する。なお、透過率可変素子１１０の他の例として、電気信号により光の透過率を可逆的に制御可能なエレクトロミック調光ガラスを用いることもできる。
【００１７】
ＢＤ多層ディスク１１３の情報記録面１１４で反射した光ビームは、対物レンズ１１２、透過率可変素子１１０、立上げミラー１０９を経て、１／４波長板１０８により直線偏光に変換される。さらにコリメートレンズ１０５、補助レンズ１０４、反射ミラー１０３を経て、偏光ビームスプリッタ１０２の反射面で反射され、多分割回折素子１１５に入射する。多分割回折素子１１５では１本の光ビームが複数の光ビームに分割され、光検出器１１６に到達する。
【００１８】
光検出器１１６では光信号を電気信号に変換し、これよりサーボ信号が生成される。例えばフォーカス誤差信号にナイフエッジ法、トラッキング誤差信号にプッシュプル方式を用いて、ＢＤ多層ディスク１１３の情報記録面１１４に照射する光ビーム（集光スポット）の位置を制御する。なお、ナイフエッジ法やプッシュプル方式は公知技術であるためここでは説明を省略する。前方モニタ１１７は、レーザ光源１０１から出射して偏光ビームスプリッタ１０２、反射ミラー１０３を通過した光ビームを受光し、その検出信号はレーザ駆動回路１１８にフィードバックされ、レーザ光源１０１の出射光強度が所定値になるよう制御される。
【００１９】
本実施例では、ＢＤ多層ディスク１１３の情報記録面１１４に集光スポットを絞り込むため、対物レンズ１１２の開口数をＤＶＤより高い０．８５としている。その際、各情報記録面間のカバー層厚さの差あるいは各情報記録面でのカバー層厚さ誤差によって発生する球面収差は、対物レンズ１１２の開口数の４乗に比例して増加するので、より大きな収差となる。そこで、補助レンズ１０４とコリメートレンズ１０５の２枚のレンズでコリメートレンズ系を構成し、コリメートレンズ１０５を矢印１０６で示す光軸方向に移動させることで、球面収差を補正する構成としている。
【００２０】
上記球面収差補正を行うと、後述するように対物レンズ１１２からの出射光強度が変化する。そこで本実施例では、透過率可変素子１１０を設けその透過率を制御することで対物レンズ１１２の出射光強度が一定となるよう補正する。すなわち、コリメートレンズ１０５の移動位置と対物レンズ１１２の出射光強度の変化の関係を予め求める。そしてピックアップ制御回路１２１は内蔵するメモリに、コリメートレンズ１０５の移動位置と透過率可変素子１１０に設定する透過率の関係を、あるいは各情報記録面１１４のカバー層厚さと透過率可変素子１１０に設定する透過率の関係を記憶している。そしてピックアップ制御回路１２１はメモリを参照して、情報記録面１１４の目的層に応じて透過率可変素子１１０の透過率を設定する。
【００２１】
以下、本実施例における球面収差補正と、対物レンズ出射光強度の補正について説明する。
【００２２】
図２は、ＢＤ多層ディスク１１３の一例としてＢＤ８層ディスクの構成を示す図である。情報記録面１１４は、光入射側の表面２０１から見て、順にＬ７層、Ｌ６層、Ｌ５層、Ｌ４層、Ｌ３層、Ｌ２層、Ｌ１層、Ｌ０層の８層を有する。表面２０１から各記録層までの距離（カバー層厚さ）を、それぞれｔ７、ｔ６、ｔ５、ｔ４、ｔ３、ｔ２、ｔ１、ｔ０とする。これらの値は、例えばｔ０＝１４６μｍ、ｔ１＝１３４μｍ、ｔ２＝１１８μｍ、ｔ３＝１０６μｍ、ｔ４＝９０μｍ、ｔ５＝７８μｍ、ｔ６＝６２μｍ、ｔ７＝５０μｍであり、両端層のＬ７層とＬ０層とではカバー層厚さの差は９６μｍ存在する。
【００２３】
図３Ａと図３Ｂは、図２で示したＢＤ８層ディスクの球面収差補正に必要なコリメートレンズの移動量を示す図である。図３Ａは、コリメートレンズ１０５を移動させて光ビームの形状を計算するモデルを示し、図３Ｂは、情報記録面の位置（またはカバー層厚さ）に対して球面収差補正に必要なコリメートレンズ１０５の移動量を曲線３０１で示す。ここで移動量０とはコリメートレンズ１０５の基準位置であり、コリメートレンズ１０５の出射面から平行光が出射する状態を指す。また対物レンズ１１２の基準カバー層厚さを、現在のＢＤ２層ディスクにおける中間層での値８７.５μｍにしている（この基準値は、他の値に変更して対物レンズを設計することも可能である）。曲線３０１で示されるように、各情報記録面Ｌ０層〜Ｌ７層でのカバー層厚さと、球面収差補正を行うために必要なコリメートレンズ１０５の移動量はほぼ線形な関係にあることが分かる。また曲線３０１の勾配から、コリメートレンズ１０５が光軸方向に１ｍｍ移動することにより、カバー層厚さの差約３５μｍにより発生する球面収差を補正できることが分かる。
【００２４】
図４は、本実施例での球面収差補正の効果を示す図である。
直線４０１は、コリメートレンズ１０５が基準位置にあり球面収差補正を行わない場合である。カバー層厚さが基準値８７.５μｍからずれるに従い、情報記録面上の集光スポットに発生する球面収差が増加し、最もカバー層が薄いＬ７層において約０.３７λrms、最もカバー層が厚いＬ０層において約０.５８λrmsという大きな値となっている。
【００２５】
これに対し直線４０２は、コリメートレンズ１０５を前記図３Ｂに示したように光軸方向に移動させて球面収差を補正した場合である。この場合発生する球面収差の値は、最もカバー層が薄いＬ７層において約０.０１５λrms、最もカバー層が厚いＬ０層で約０.０３λrmsであり、球面収差が大幅に低減されていることが分かる。
【００２６】
図５は、コリメートレンズの移動による対物レンズの出射光強度の変化を示す図である。コリメートレンズ１０５を、前記図３Ｂに示される各情報記録面（Ｌ０層〜Ｌ７層）の球面収差に必要な移動量だけ移動させた場合に、対物レンズ１１２から出射される光強度を各情報記録面で求めたものである。条件は透過率可変素子１１０を設けない場合であるが、透過率可変素子１１０を設けてその透過率を一定値に固定した場合でも同様である。計算方法は、図３Ａの計算モデルにより開口部１１１内を通過する光線数の変化を求めることによる。コリメートレンズ１０５を移動することで、コリメートレンズ１０５から対物レンズ１１２へ向う光ビームの状態が平行光から発散光または収束光に変化するため、開口部１１１内（すなわち対物レンズ１１２内）に入射する光線数が変化する。縦軸は対物レンズ１１２の出射光強度比Ｐ０であり、Ｌ０層における出射光強度を基準に正規化している。曲線５０１に示すように、情報記録面１１４のカバー層厚さ（すなわちコリメートレンズ１０５の移動量）によって対物レンズ１１２の出射光強度比が変化し、その値は最もカバー層が薄いＬ７層で約１.０８となっている。つまり、対物レンズ１１２の出射光強度比Ｐ０がＬ０層〜Ｌ７層の間で約８％変化することになる。この出射光強度比Ｐ０の変化は、透過率可変素子１１０により次のように補正する。
【００２７】
図６は、透過率可変素子による対物レンズの出射光強度比の変化の補正を説明する図である。
【００２８】
情報記録面のカバー層厚さ（すなわちコリメートレンズの移動量）に対し、透過率可変素子１１０の透過率比Ｑを曲線６０１のように設定する。また曲線５０１は前記図５に示したものの再掲であり、透過率可変素子を設けないときの対物レンズの出射光強度比Ｐ０の変化を示す。ここに曲線６０１に示す透過率可変素子１１０の透過率比Ｑは、曲線５０１に示される透過率可変素子を設けないときの対物レンズの出射光強度比Ｐ０の変化を打ち消すように設定する。具体的には出射光強度比Ｐ０の逆数をとり、Ｑ＝１／Ｐ０と設定すれば良い。透過率比ＱはＬ０層における透過率を基準に正規化（Ｑ＝１）しており、例えばＬ７層での透過率比Ｑを約０．９２５に低下させれば良い。なお、実際の透過率の値は、情報記録面１１４で記録または再生に必要な光強度となるようレーザ光源１０１からの出射光強度と組み合わせて設定する。
【００２９】
曲線６０２は、透過率可変素子１１０を通過した後の総合的な対物レンズの出射光強度比Ｐ１を示し、曲線５０１と曲線６０１を掛け合わせたものとなる。すなわち、総合的な対物レンズの出射光強度比はＰ１＝Ｐ０×Ｑ＝１となり、情報記録面１１４のカバー層厚さ（Ｌ０層〜Ｌ７層）にかかわらず、言い換えればコリメートレンズの移動量にかかわらず一定となる。
【００３０】
ピックアップ制御回路１２１のメモリには曲線６０１の情報、すなわち情報記録面のカバー層厚さに対する透過率可変素子１１０の透過率の設定値が記憶されており、メモリを参照することで情報記録面の目的層に応じて透過率可変素子１１０の透過率を設定することができる。あるいはピックアップ制御回路１２１のメモリには、コリメートレンズの移動量に対する透過率可変素子１１０の透過率の設定値を記憶しても良い。その場合には、球面収差補正の結果コリメートレンズがどれだけ移動したかをレンズ位置検出手段１０７で検出することで、移動量に応じて透過率可変素子１１０の透過率を設定することができる。さらには、メモリには曲線５０１の情報を記憶しても良く、簡単な演算で曲線６０１の情報に変換できる。
【００３１】
以上、ＢＤ多層ディスク１１３としてＢＤ８層ディスクを例にして説明してきたが、本実施例はこれに限らずディスクの層数は任意である。以下、ＢＤ４層ディスクの場合を説明する。
【００３２】
図７は、ＢＤ多層ディスク１１３の一例としてＢＤ４層ディスクの構成を示す図である。情報記録面１１４は、光入射側の表面２０１から見て、順にＬ３層、Ｌ２層、Ｌ１層、Ｌ０層の４層を有する。表面２０１から各記録層までの距離を、それぞれｔ３、ｔ２、ｔ１、ｔ０とする。これらの値は、例えばｔ０＝１００μｍ、ｔ１＝８４.５μｍ、ｔ２＝６５μｍ、ｔ３＝５４μｍであり、両端層のＬ３層とＬ０層とではカバー層厚さの差は４６μｍ存在する。
【００３３】
ＢＤ４層ディスクの場合も前記図３Ｂから、Ｌ０層〜Ｌ３層の各情報記録面の位置（カバー層厚さ）に対する球面収差補正に必要なコリメートレンズ１０５の移動量が求められ、コリメートレンズ１０５を移動させて球面収差補正を行う。
【００３４】
図８は、ＢＤ４層ディスクにおいてコリメートレンズの移動による対物レンズの出射光強度の変化を示す図である。曲線８０１には、透過率可変素子１１０を設けていないときの対物レンズ１１２から出射される光強度を、Ｌ０層における出射光強度を基準に正規化して示す。情報記録面１１４のカバー層厚さ（すなわちコリメートレンズ１０５の移動量）によって対物レンズ１１２の出射光強度比Ｐ０が変化し、その値は最もカバー層が薄いＬ３層で約１.０２となっている。前記図５に示したＢＤ８層ディスクの場合と比較し、出射光強度比Ｐ０の変化幅は約２％と小さくなっているが、これは情報記録面１１４の両端層（Ｌ０層とＬ３層）でのカバー層厚さの差が縮小し、これに伴いコリメートレンズ１０５の移動量も小さくなったことによる。
【００３５】
図９は、ＢＤ４層ディスクにおける透過率可変素子による出射光強度比の補正を説明する図である。その補正方法は前記図６の説明と同様である。
【００３６】
情報記録面のカバー層厚さ（すなわちコリメートレンズの移動量）に対し、透過率可変素子１１０の透過率比Ｑを曲線９０１のように設定する。すなわち透過率可変素子１１０の透過率比Ｑは、曲線８０１に示される透過率可変素子を設けないときの対物レンズの出射光強度比Ｐ０の変化を打ち消すように、出射光強度比Ｐ０の逆数をとりＱ＝１／Ｐ０と設定する。例えばＬ３層での透過率比Ｑは、Ｌ０層における透過率を基準とし約０．９８に低下させれば良い。
【００３７】
曲線９０２は、透過率可変素子１１０を通過した後の総合的な対物レンズの出射光強度比Ｐ１を示し、曲線８０１と曲線９０１を掛け合わせたものとなる。すなわち、総合的な対物レンズの出射光強度比はＰ１＝Ｐ０×Ｑ＝１となり、情報記録面１１４のカバー層厚さ（Ｌ０層〜Ｌ３層）にかかわらず、言い換えればコリメートレンズの移動量にかかわらず一定となる。
【００３８】
ピックアップ制御回路１２１のメモリには曲線９０１の情報、すなわち情報記録面のカバー層厚さ、またはコリメートレンズの移動量に対する透過率可変素子１１０の透過率の設定値が記憶されており、メモリを参照することで情報記録面の目的層に応じて透過率可変素子１１０の透過率を設定することができる。ただし、曲線９０１の情報と前記ＢＤ８層ディスクの場合の曲線６０１の情報はカバー層厚さの基準値が異なるだけであるから、１組の共通の情報を変換して用いることができる。
【００３９】
このように本実施例によれば、多層ディスクに対する球面収差補正に伴い生じる対物レンズの出射光強度の変化を補正し、情報記録面の目的層に所望の強度の光ビームを照射することができる。
【実施例２】
【００４０】
図１０は、本発明による光ピックアップの第２の実施例を示す構成図である。実施例１（図１）と異なる点は、透過率可変素子１１０と１/４波長板１０８を一体化して１つの素子１００１とした点である。その他については実施例１と同じであるため説明を省略する。本実施例は実施例１と比べて、部品点数を減らすことができるというメリットがある。
【実施例３】
【００４１】
図１１は、本発明による光ピックアップの第３の実施例を示す構成図である。実施例１（図１）と異なる点は、透過率可変素子１１０と立上げミラー１０９を一体化して１つの素子１１０１とした点である。その他については実施例１と同じであるため説明を省略する。本実施例も実施例１と比べて、部品点数を減らすことができるというメリットがある。
【実施例４】
【００４２】
図１２は、本発明による光ピックアップの第４の実施例を示す構成図である。実施例１（図１）と異なる点は、１/４波長板１０８と透過率可変素子１１０と立上げミラー１０９を一体化して１つの素子１２０１とした点である。その他については実施例１と同じであるため説明を省略する。本実施例は実施例１、２、３と比べて部品点数を減らすことができるというメリットがある。
【実施例５】
【００４３】
図１３は、本発明による光ピックアップの第５の実施例を示す構成図である。実施例１（図１）と異なる点は、透過率可変素子１１０の代わりに反射率が可変な反射率可変素子１３０１を用いて、図１の立上げミラー１０９と兼用した点である。この反射率可変素子１３０１はピックアップ制御回路１２１と接続されている。
【００４４】
反射率可変素子１３０１の一例として、電気信号により光の反射率が可逆的に変化する調光ミラーを用いることができる。その構成を図１３の下部に示す。透明導電膜をコーティングしたガラス基板１３０２上に調光ミラー層１３０３が蒸着されている。可変電源１３０４により調光ミラー層１３０３に、例えばマイナスの電圧を印加するとその反射率が減少し、プラスの電圧を印加するとその反射率が増加する。可変電源１３０４からの印加電圧は、ピックアップ制御回路１２１で制御する。
【００４５】
光強度の補正方法は実施例１と同様であり、情報記録面１１４の各記録層に対して球面収差補正を行う際には、情報記録面１１４のカバー層厚さあるいはコリメートレンズ１０５の移動量に対して対物レンズ１１２の出射光強度が一定となるように反射率可変素子１３０１の反射率を制御する。ピックアップ制御回路１２１のメモリには、情報記録面のカバー層厚さ、またはコリメートレンズの移動量に対する反射率可変素子１３０１の反射率の設定値が記憶されている。
【００４６】
上記実施例１から実施例５では、ＢＤ対応の光ピックアップについて説明してきたが、これに限定されず、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ対応の３波長互換光ピックアップ（ＢＤ用対物レンズとＤＶＤ／ＣＤ用対物レンズの２つの対物レンズを用いた光ピックアップ、あるいは１個のＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用互換対物レンズを用いた光ピックアップ）にも適用できる。
【００４７】
また上記実施例１から実施例５では、対物レンズ１１２の出射光強度を補正する透過率可変素子１１０や反射率可変素子１３０１は、球面収差補正手段（コリメートレンズ１０５）と対物レンズ１１２の間の光路に設けたが、レーザ光源１０１と球面収差補正手段の間の光路に設けても良い。
【００４８】
また、上記実施例１から実施例５では、球面収差補正手段としてコリメートレンズ１０５を光軸方向に移動する方式を用いる場合を述べたが、球面収差補正手段としてビームエキスパンダー方式を用いる場合においても対物レンズ１１２の出射光強度が変化する現象は同様に発生するから、上記各実施例の構成は同様に適用できる。
【実施例６】
【００４９】
図１４は、上記した光ピックアップを搭載した光ディスク装置の一実施例を示す構成図である。破線１４０１で囲まれた部分が光ピックアップであり、ここでは実施例１（図１）の光ピックアップを搭載した場合を示す。すなわち光ピックアップ１４０１には、球面収差補正に伴う対物レンズ１１２の出射光強度を補正する透過率可変素子１１０を備えている。
【００５０】
光ピックアップ１４０１内のピックアップ制御回路１２１には、信号処理回路１４０２、フォーカス制御回路１４０５、トラッキング制御回路１４０６、チルト制御回路１４０４が接続されている。フォーカス制御回路１４０５、トラッキング制御回路１４０６、チルト制御回路１４０４は、対物レンズ１１２を保持し駆動するアクチュエータ（図示せず）に接続されている。光ピックアップ１４０１内の光検出器１１６は、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、情報再生信号、チルト検出信号を出力し、信号処理回路１４０２に伝送される。信号処理回路１４０２ではこれらの信号を処理し、最適な制御信号をフォーカス制御回路１４０５、トラッキング制御回路１４０６、チルト制御回路１４０４に伝送してアクチュエータを駆動させる。すなわち、ＢＤなどの多層ディスク１１３の情報記録面１１４の目的層に対して光ビームを集光させる制御を行う。また、ユーザはユーザ入力手段（図示せず）から信号処理回路１４０２に指令を送ることで光ディスク装置の動作を制御し、その処理状態は表示手段１４０３に表示される。
【００５１】
図１５は、光ディスク装置におけるフォーカス引込み動作までのフローチャートを示す図である。
【００５２】
光ディスクが装置に挿入されると、信号処理回路１４０２は光検出器１１６の検出信号により記録層の層数や媒体の種類を判別し（Ｓ１５０１）、当該光ディスクが多層媒体か否かを判定する（Ｓ１５０２)。判定の結果多層媒体でない場合（すなわち単層媒体の場合）には、ピックアップ制御回路１２１に対し、単層媒体に対する処理を指示する。ピックアップ制御回路１２１は透過率可変素子１１０に対し、単層媒体に対する透過率（Ｌ０層のカバー層厚さに対して予め定めた透過率）を設定する（Ｓ１５０３）。さらに、Ｌ０層に対する球面収差補正のため、レンズ移動手段１１９を介してコリメートレンズ１０５を所定量だけ移動させる（Ｓ１５０４）。そして、フォーカス制御回路１４０５を介してＬ０層に対するフォーカス引き込みを行う（Ｓ１５０５）。
【００５３】
Ｓ１５０２の判定の結果多層媒体である場合には、信号処理回路１４０２はピックアップ制御回路１２１に対し、多層媒体に対する処理を指示しかつ目的層は何層目かを確認して伝える。ここではｎ層目とする（Ｓ１５０６）。ピックアップ制御回路１２１は内蔵メモリを参照し、ｎ層目に対して設定すべき透過率を読み出す。このとき、ｎ層目のカバー層厚さから設定すべき透過率を読み出しても良い（Ｓ１５０７）。ピックアップ制御回路１２１は透過率可変素子１１０に対し、メモリから読み出した目的層（ｎ層目）に対する透過率を設定する（Ｓ１５０８）。さらに、目的層（ｎ層目）に対する球面収差補正のため、レンズ移動手段１１９を介してコリメートレンズ１０５を所定量だけ移動させる（Ｓ１５０９）。そして、フォーカス制御回路１４０５を介して目的層に対するフォーカス引き込みを行う（Ｓ１５１０）。目的層（ｎ層目）での記録再生動作が完了し、他の記録層に移動するときは、Ｓ１５０６に戻り新たな記録層に対して上記の工程を繰り返せば良い。
【００５４】
以上各実施例で述べた光ピックアップによれば、ＢＤなどの多層ディスクの各情報記録面に対して球面収差補正を行った場合でも、透過率可変素子あるいは反射率可変素子を設けることで、対物レンズからの出射光強度の変化をなくすことができる。そのため、上記光ピックアップを搭載した光ディスク装置によれば、各情報記録面に対して安定した記録再生動作が実現できる。さらに各実施例では、透過率可変素子あるいは反射率可変素子に設定する透過率あるいは反射率の値を予めメモリに記憶しているので、目的の情報記録面またはそのカバー層厚さを与えるだけで、あるいは球面収差補正時のコリメートレンズの移動量に連動させて、即座に最適な透過率あるいは反射率の値を読み出して設定できる。よって、多層ディスクの記録再生において層間ジャンプが頻繁に伴う場合でも、迅速に対応することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０１…レーザ光源、
１０５…コリメートレンズ、
１０７…レンズ位置検出手段、
１１０…透過率可変素子、
１１２…対物レンズ、
１１３…ＢＤ多層ディスク、
１１４…情報記録面、
１１６…光検出器、
１１９…レンズ移動手段、
１２１…ピックアップ制御回路、
１３０１…反射率可変素子、
１４０１…光ピックアップ、
１４０２…信号処理回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、該レーザ光源から出射した光ビームを集光し光ディスクの情報記録面に照射する対物レンズと、該光ディスクの情報記録面から反射された光ビームを検出する光検出器を備えた光ピックアップにおいて、
前記光ディスクの情報記録面の位置に応じた球面収差を補正するために前記レーザ光源と前記対物レンズの間の光路に設けた球面収差補正手段と、
該球面収差補正手段の球面収差補正に伴う前記対物レンズからの出射光強度の変化を補正するために前記レーザ光源と前記対物レンズの間の光路に設けた光強度補正手段と、
該光強度補正手段の補正量を制御するピックアップ制御回路を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップにおいて、
前記光強度補正手段として、前記光ビームに対する透過率を可変とする透過率可変素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
請求項１記載の光ピックアップにおいて、
前記光強度補正手段として、前記光ビームに対する反射率を可変とする反射率可変素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光ピックアップおいて、
前記ピックアップ制御回路は、前記光ディスクの情報記録面の位置に応じて、前記透過率可変素子の透過率または前記反射率可変素子の反射率を設定することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項５】
請求項２または３に記載の光ピックアップおいて、
前記球面収差補正手段は、前記レーザ光源から出射した光ビームを略平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズを光軸方向に移動させるレンズ移動手段と、該コリメートレンズの移動位置を検出するレンズ位置検出手段を有し、
前記ピックアップ制御回路は、前記レンズ位置検出手段の検出した前記コリメートレンズの移動位置に応じて、前記透過率可変素子の透過率または前記反射率可変素子の反射率を設定することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光ピックアップおいて、
前記ピックアップ制御回路は、前記光強度補正手段を設けない条件下で前記対物レンズからの出射光強度の変化を予め求めておき、該出射光強度の変化を打ち消すように前記透過率可変素子の透過率または前記反射率可変素子の反射率を設定することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光ピックアップを搭載して光ディスクに情報を記録または再生する光ディスク装置において、
前記光ピックアップの光検出器からの検出信号を処理して、前記光ディスクの目的の情報記録面に対して光ビームを集光させる制御を行う信号処理回路を備え、
該信号処理回路は前記光ディスクが単層媒体か多層媒体かを判定し、前記ピックアップ制御回路を介し前記光強度補正手段に対し、単層媒体であるときは補正量を固定し、多層媒体であるときは目的の情報記録面に応じた補正量を設定するように制御することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１】
レーザ光源と、該レーザ光源から出射した光ビームを集光し光ディスクの情報記録面に照射する対物レンズと、該光ディスクの情報記録面から反射された光ビームを検出する光検出器を備えた光ピックアップにおいて、
前記光ディスクの情報記録面の位置に応じた球面収差を補正するために前記レーザ光源と前記対物レンズの間の光路に設けた球面収差補正手段と、
該球面収差補正手段の球面収差補正に伴う前記対物レンズからの出射光強度の変化を補正するために前記レーザ光源と前記対物レンズの間の光路に設けた光強度補正手段と、
該光強度補正手段の補正量を制御するピックアップ制御回路を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップにおいて、
前記光強度補正手段として、前記光ビームに対する透過率を可変とする透過率可変素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
請求項１記載の光ピックアップにおいて、
前記光強度補正手段として、前記光ビームに対する反射率を可変とする反射率可変素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光ピックアップおいて、
前記ピックアップ制御回路は、前記光ディスクの情報記録面の位置に応じて、前記透過率可変素子の透過率または前記反射率可変素子の反射率を設定することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項５】
請求項２または３に記載の光ピックアップおいて、
前記球面収差補正手段は、前記レーザ光源から出射した光ビームを略平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズを光軸方向に移動させるレンズ移動手段と、該コリメートレンズの移動位置を検出するレンズ位置検出手段を有し、
前記ピックアップ制御回路は、前記レンズ位置検出手段の検出した前記コリメートレンズの移動位置に応じて、前記透過率可変素子の透過率または前記反射率可変素子の反射率を設定することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光ピックアップおいて、
前記ピックアップ制御回路は、前記光強度補正手段を設けない条件下で前記対物レンズからの出射光強度の変化を予め求めておき、該出射光強度の変化を打ち消すように前記透過率可変素子の透過率または前記反射率可変素子の反射率を設定することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光ピックアップを搭載して光ディスクに情報を記録または再生する光ディスク装置において、
前記光ピックアップの光検出器からの検出信号を処理して、前記光ディスクの目的の情報記録面に対して光ビームを集光させる制御を行う信号処理回路を備え、
該信号処理回路は前記光ディスクが単層媒体か多層媒体かを判定し、前記ピックアップ制御回路を介し前記光強度補正手段に対し、単層媒体であるときは補正量を固定し、多層媒体であるときは目的の情報記録面に応じた補正量を設定するように制御することを特徴とする光ディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２４８２５０（Ｐ２０１２−２４８２５０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８８８３（Ｐ２０１１−１１８８８３）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００１５３５３５）株式会社日立メディアエレクトロニクス (452)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００１５３５３５）株式会社日立メディアエレクトロニクス (452)
【Ｆターム（参考）】
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