JP2001351254A - 光ピックアップ装置及びその収差補正方法並びに収差検出装置 - Google Patents

光ピックアップ装置及びその収差補正方法並びに収差検出装置

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JP2001351254A JP2000171597A JP2000171597A JP2001351254A JP 2001351254 A JP2001351254 A JP 2001351254A JP 2000171597 A JP2000171597 A JP 2000171597A JP 2000171597 A JP2000171597 A JP 2000171597A JP 2001351254 A JP2001351254 A JP 2001351254A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集光光学系の球面収差を計測し、かつ補正す
ることにより、カバーガラス厚さ誤差、レンズ間隔誤
差、レンズ厚さ誤差がある場合でも、単層光ディスクの
情報記録層あるいは多層光ディスクの各情報記録層に情
報を記録再生することができる光ピックアップ装置、収
差補正方法並びに収差検出装置を提供する。 【解決手段】 ホログラム２は、集光光学系１０を通過
した光ビームをその光軸に垂直な第１の直線ＣＬ１を境
界として分割することで第１光ビームを生成して、計測
手段７へと導く。計測手段７は、第１光ビームの光軸を
通りかつ第１直線ＣＬ１に対応する直線を対称軸とし
て、線対称な関係に設けられ、且つ、第１光ビームの光
軸から離れた位置に配置された光感知器７ｃ、光感知器
７ｄを備えてている。光感知器７ｃ、光感知器７ｄから
の電気信号をそれぞれＳ３、Ｓ４としたときに、Ｓ３と
Ｓ４との差を用いて収差信号を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集光光学系におい
て発生する収差を検出できる光ピックアップ装置、及び
その収差補正方法並びに収差検出装置に関する。
【０００２】
【従来技術】光ディスクの高記録密度化は、光ディスク
の情報記録層における線記録密度を高めることやトラッ
クの狭ピッチ化により行われてきた。このためには、光
ディスクの情報記録層上に集光される光ビームの径を小
さくすることが必要である。ビーム径を小さくする方法
として、光ディスクを記録再生する光ピックアップ装置
の対物レンズから射出される光ビームの開口数（ＮＡ：
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ）を高めたり、光
ビームの短波長化が、従来から進められてきた。
【０００３】しかしながら、例えばＮＡを０．８５まで
大きくすると、対物レンズを単レンズで構成することが
困難となる。高ＮＡとなるほど、レンズの製造公差、組
み立て公差が厳しくなる。従って、単レンズで構成され
た対物レンズは、収差を許容範囲内に納めることが困難
となり、ビーム径を小さくすることができなくなる。そ
こで、対物レンズに半球レンズを組み合わせて、２枚の
レンズ（２群レンズ）で対物レンズを構成することが試
みられている。これによれば、レンズの製造公差、組み
立て公差を緩くでき、高ＮＡを実現することができる。
【０００４】さて、光ディスクは、埃や傷から情報記録
層を保護するために、情報記録層をカバーガラスで覆っ
ている。つまり、対物レンズから射出された光ビーム
は、カバーガラスを通過して、その下にある情報記録層
上で集光されて焦点を結ぶ。光ビームがカバーガラスを
通過すると、球面収差（ＳＡ：Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ａ
ｂｅｒｒａｔｉｏｎ）が発生する。球面収差ＳＡは、カ
バーガラスの厚さｄおよびＮＡの４乗に比例する。
【０００５】ＳＡ ∝ ｄ・ＮＡ4 …（１） 対物レンズは、この球面収差を相殺するように設計され
ており、対物レンズとカバーガラスを通過した光ビーム
の球面収差は十分に小さくなっている。しかし、カバー
ガラスの厚さが、あらかじめ定めれた値からずれると、
情報記録層に集光された光ビームには、球面収差が発生
し、ビーム径が大きくなってしまう。従って、情報を正
しく読み書きすることができなくなる問題が生じる。式
（１）より、カバーガラスの厚さ誤差Δｄによって発生
する球面収差の誤差は、ΔｄおよびＮＡの４乗に比例す
る。
【０００６】ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉ
ｌｅ Ｄｉｓｃ）のように、対物レンズのＮＡが０．６
程度の場合には、カバーガラスの厚さ誤差によって発生
する球面収差の誤差が小さく、各情報記録層ごとに集光
される光ビームを十分小さく集光させることができた。
【０００７】さらに、光ディスクの厚さ方向へ記録情報
の高密度化を進めることができるように、情報記録層を
積層化して形成された多層光ディスクは、既にＤＶＤ
（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）の
２層ディスクとして商品化されている。このような多層
光ディスクを記録再生する光ピックアップ装置は、光デ
ィスクの各情報記録層ごとに光ビームを十分小さく集光
させることが必要である。しかしながら、光ディスクの
表面から各情報記録層まで厚みが、各情報記録層ごとに
異なる。従って、光ビームが光ディスクのカバーガラス
を通過する際に発生する球面収差が、各情報記録層ごと
に異なる。例えば、隣接する情報記録層で発生する球面
収差の差異ΔＳＡは、式（１）より、隣接する情報記録
層の層間距離ｔおよびＮＡの４乗に比例する。
【０００８】ＤＶＤのように、対物レンズのＮＡが０．
６程度の場合には、各情報記録層ごとの球面収差の差異
ΔＳＡが小さく、各情報記録層ごとに集光される光ビー
ムは十分小さく集光させることができた。
【０００９】しかしながら、カバーガラスの厚さ誤差Δ
ｄが等しくても、ＮＡが大きくなるほど大きな球面収差
ＳＡが発生する。例えば、ＮＡ＝０．６に比べて、ＮＡ
＝０．８５では、約４倍の球面収差ＳＡが発生する。従
って、ＮＡ＝０．８５のように高ＮＡになればなるほ
ど、カバーガラスの厚さ誤差によって発生する球面収差
を補正することが必要となってくる。
【００１０】さらに、隣接する情報記録層の層間距離ｔ
が等しくても、ＮＡが大きくなるほど大きな球面収差の
差異ΔＳＡが発生する。例えば、ＮＡ＝０．６に比べ
て、ＮＡ＝０．８５では、約４倍の球面収差の差異ΔＳ
Ａが発生する。従って、ＮＡ＝０．８５のように高ＮＡ
になればなるほど、各情報記録層ごとの球面収差の差異
ΔＳＡを補正することが必要となってくる。
【００１１】例えば、特開平１１−１９５２２９号公報
には、上述の球面収差を補正する光ピックアップ装置が
開示されている。この光ピックアップ装置では、カバー
ガラス厚さを計測する厚みセンサを備えており、カバー
ガラス厚さを光学的に計測し、その計測結果に基づい
て、球面収差を補正し、光ディスクの各情報記録層ごと
に集光される光ビームの径を十分小さくしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た光ピックアップ装置では、厚みセンサを別途設ける必
要があり、光ピックアップ装置の小型化および低価格化
ができないという問題点があった。
【００１３】また、対物レンズは２枚のレンズで構成さ
れるので、２枚のレンズのレンズ間隔があらかじめ定め
られた値になるように組み立てる必要がある。しかしな
がら、レンズ間隔があらかじめ定められた値からずれた
場合、すなわち、レンズ間隔誤差がある場合、組み立て
た対物レンズに球面収差が発生する。さらに、２枚のレ
ンズの製造誤差により各レンズのレンズ厚さに誤差があ
ると、組み立てた対物レンズに球面収差が発生する。
【００１４】このように、レンズ間隔誤差やレンズ厚さ
誤差により、対物レンズに球面収差が発生する。一般に
は、光ディスクの情報記録層に情報を記録再生すること
に問題がない程度まで、レンズ間隔誤差やレンズ厚さ誤
差を小さくすることが行われている。しかしながら、レ
ンズ間隔誤差が小さくなるように対物レンズを組み立て
るにためには、高価な組立装置が必要であり、かつ組立
に長時間を要する。また、レンズ厚さ誤差の小さい対物
レンズの製造は、高価なものとなっている。
【００１５】以上のように、従来においては、光ピック
アップ装置の低価格化、および短時間の製造ができない
と言う問題点があった。
【００１６】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、別途厚みセンサを設けることなく、球面収差を
補正し、カバーガラス厚さ誤差、レンズ間隔誤差、レン
ズ厚さ誤差がある場合でも、単層光ディスクの情報記録
層あるいは多層光ディスクの各情報記録層ごとに集光さ
れる光ビームの径を十分小さくすることができる光ピッ
クアップ装置、及びその収差補正方法、並びに収差検出
装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】第１の発明の光ピックア
ップ装置は、光源と、該光源から照射される光ビームを
光ディスクの記録面上に集光させる集光光学系と、少な
くとも、前記記録面にて反射され前記集光光学系を通過
した光ビームを分割して受光手段へ導く光学素子手段
と、該光学素子手段からの光ビームを受光しその光量を
計測する受光手段とを有する光ピックアップ装置におい
て、前記光学素子手段にて分割形成され第１光ビームと
して前記受光手段に入射する光ビームの、光軸に近い部
分の光量と、光軸から離れた部分の光量に基づいて、前
記集光光学系の収差を示す収差信号を生成する収差信号
生成手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】第２の発明の光ピックアップ装置は、第１
の発明の光ピックアップ装置において、前記受光手段に
て計測された光量に基づき、焦点ずれ信号を生成する焦
点ずれ信号生成手段を備え、該焦点ずれ信号生成手段
は、前記収差信号を用いて前記焦点ずれ信号を生成する
ことを特徴とする。
【００１９】第３の発明の光ピックアップ装置は、第１
の発明の光ピックアップ装置において、前記光学素子手
段は、前記集光光学系を通過した光ビームをその光軸に
垂直な第１直線を境界として分割することで第１光ビー
ムを生成して、前記受光手段へと導き、前記受光手段
は、第３、第４領域を備えてなり、第３領域と第４領域
は、第１光ビームの光軸を通りかつ第１直線に対応する
前記受光手段上の直線を対称軸として、略線対称な関係
に設けられており、第３領域、第４領域は、第１光ビー
ムの光軸から離れた位置に配置されており、第３領域、
第４領域からの電気信号をそれぞれＳ３、Ｓ４としたと
きに、前記収差信号生成手段は、Ｓ３とＳ４との差を用
いて収差信号を生成することを特徴とする。
【００２０】第４の発明の光ピックアップ装置は、第３
の発明の光ピックアップ装置において、前記光学素子手
段は、前記集光光学系を通過した光ビームをその光軸に
垂直な第２直線を境界として分割することで第２光ビー
ムを生成して、前記受光手段へと導き、前記受光手段
は、第１、第２領域を備えてなり、第１領域と第２領域
は、第２光ビームの光軸を通りかつ第２直線に対応する
前記受光手段上の直線を対称軸として、略線対称な関係
に設けられており、第１領域、第２領域の第２光ビーム
の光軸からの距離は、第３領域、第４領域の第１光ビー
ムの光軸からの距離よりも小さく設定されており、第１
領域，第２領域からの電気信号をそれぞれＳ１，Ｓ２と
したときに、Ｓ１とＳ２との差を用いて焦点ずれ信号を
生成する焦点ずれ信号生成手段を備えたことを特徴とす
る。
【００２１】第５の発明の光ピックアップ装置は、第４
の発明の光ピックアップ装置において、前記焦点ずれ信
号生成手段は、Ｋを定数としたときに、 （Ｓ１−Ｓ２）＋（Ｓ３−Ｓ４）×Ｋ の演算により焦点ずれ信号を生成することを特徴とす
る。
【００２２】第６の発明の光ピックアップ装置は、第４
の発明の光ピックアップ装置において、Ｓ１とＳ２の差
とＳ３とＳ４の差の複数の組み合わせに対応して、複数
の焦点ずれ信号を記憶する記憶手段を備え、前記焦点ず
れ信号生成手段は、前記受光手段からのＳ１乃至Ｓ４の
電気信号に基づくＳ１とＳ２の差及びＳ３とＳ４の差に
対応する焦点ずれ信号を、前記記憶手段より読み出して
出力することを特徴とする。
【００２３】第７の発明の光ピックアップ装置は、第４
乃至第６の発明のいずれかの光ピックアップ装置におい
て、第１直線と第２直線、第１光ビームと第２光ビーム
は、それぞれ同一であることを特徴とする。
【００２４】第８の発明の光ピックアップ装置は、第７
の発明の光ピックアップ装置において、前記受光手段に
おける第１領域と第２領域は、それぞれ前記対称軸を弦
とする半円形状に形成されており、前記受光手段におけ
る第３領域と第４領域は、内周の半径が第１領域、第２
領域の最外周半径よりも大きな半円環形状に形成され、
それぞれ第１領域、第２領域の最外周の外側に設けられ
ていることを特徴とする。
【００２５】第９の発明の光ピックアップ装置は、第７
の発明の光ピックアップ装置において、前記受光手段に
おける第３領域、第１領域、第２領域、第４領域は、そ
れぞれ矩形状に形成され、前記対称軸に垂直な方向にこ
の順で並置されてなることを特徴とする。
【００２６】第１０の発明の光ピックアップ装置は、第
１乃至第９の発明のいずれかの光ピックアップ装置にお
いて、前記集光光学系は、複数のレンズが組み合わされ
てなる対物レンズを備えていることを特徴とする。
【００２７】第１１の発明の光ピックアップ装置は、第
１乃至第１０のいずれかの光ピックアップ装置におい
て、前記収差信号生成手段からの前記収差信号に基づ
き、前記集光光学系の球面収差を補正する球面収差補正
手段を備えたことを特徴とする。
【００２８】第１２の発明の収差補正方法は、第１１の
発明の光ピックアップ装置を用いて球面収差を補正する
収差補正方法であって、前記集光光学系の焦点ずれを補
正した後、球面収差を補正することを特徴とする。
【００２９】第１３の発明の収差補正方法は、第１１の
発明の光ピックアップ装置を用いて球面収差を補正する
収差補正方法であって、前記球面収差補正手段を周期的
に駆動し、その駆動時に前記収差検出手段が検出した球
面収差に基づいて、前記集光光学系の球面収差を補正す
ることを特徴とする。
【００３０】第１４の発明の収差検出装置は、反射体に
光ビームを集光する集光光学系と、前記反射体にて反射
され集光光学系を通過した光ビームを分割して受光手段
へ導く光学素子手段と、該光学素子手段からの光ビーム
を受光しその光量を計測する受光手段とを有し、前記光
学素子手段において分割形成され第１光ビームとして前
記受光手段に入射する光ビームの、光軸に近い部分の光
量と、光軸から離れた部分の光量に基づいて、前記集光
光学系の収差を示す収差信号を生成する収差信号生成手
段を備えたことを特徴とする。
【００３１】なお、第１４の発明において反射体とは光
ビームを反射できるものであればどのようなものであっ
ても良い。したがって、反射体の中には光ディスクは含
まれる。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１から図１
４に基づいて以下に説明する。なお、本実施形態では、
集光光学系の球面収差を計測する収差検出装置を備えた
光ピックアップ装置を有する光記録再生装置となってい
る。
【００３３】本実施形態に係る光記録再生装置は、図２
に示すように、光ディスクである光ディスクを回転駆動
するスピンドルモータ９、光ディスクに情報を記録再生
するための光ピックアップ装置１１、上記スピンドルモ
ータ９および光ピックアップ装置１１を駆動制御するた
めの駆動制御部１２とを備えている。
【００３４】上記光ピックアップ装置１１は、光源であ
る半導体レーザ１、ホログラム（光学素子手段）２、コ
リメートレンズ３、２枚のレンズから構成される集光光
学系１０、および計測装置（受光手段）７を有してい
る。集光光学系１０を構成する２枚のレンズは、第１要
素４と第２要素５である。また、集光光学系１０とコリ
メートレンズ３との間には、集光光学系１０からの光ビ
ームあるいはコリメートレンズ３からの光ビームの光路
を約９０度屈折されるミラー８が設置されている。
【００３５】さらに、上記第１要素４は、周縁部におい
てホルダ１３により保持されており、このホルダ１３の
外周部にはフォーカス・アクチュエータ１４およびトラ
ッキング・アクチュエータ２３が設けられている。この
フォーカス・アクチュエータ１４により、集光光学系１
０を光軸方向に移動させるようになっている。これによ
り、フォーカス・アクチュエータ１４を駆動制御するこ
とで、集光光学系１０を適切な位置に移動させて合焦制
御を行うようになっている。また、トラッキング・アク
チュエータ２３により、集光光学系１０をラジアル方向
（光ディスク上に形成されたトラックの方向および光軸
方向とに互いに直交する方向）に移動させるようになっ
ている。これにより、トラッキング・アクチュエータ２
３を駆動制御することで、光ビームを光ディスクの情報
トラック上に正確に追跡させるようになっている。
【００３６】また、上記第２要素５は、周縁部において
ホルダ１５に保持されており、このホルダ１５の外周部
には第２要素アクチュエータ１６が設けられている。こ
の第２要素アクチュエータ１６を駆動制御することで、
第１要素４と第２要素５との間隔を調整し、集光光学系
１０で生じる球面収差を補正するようになっている。
【００３７】上記駆動制御部１２は、スピンドルモータ
９の駆動制御を行うスピンドルモータ駆動回路１７、フ
ォーカス・アクチュエータ１４の駆動制御を行うフォー
カス制御回路１８、トラッキング・アクチュエータ２３
の駆動制御を行うトラッキング駆動回路２２、第２要素
アクチュエータ１６の駆動制御を行う第２要素駆動回路
（球面収差補正手段）１９、上記のスピンドルモータ駆
動回路１７、フォーカス駆動回路１８、トラッキング駆
動回路２２、第２要素駆動回路１９への制御信号を生成
するための制御信号生成回路（収差信号生成手段、焦点
ずれ信号生成手段を含む）２０、計測装置７から得られ
た信号から情報を再生し、再生信号を生成するための情
報再生回路２１から成る。
【００３８】ここで、上記光ピックアップ装置１１につ
いて、図１を参照しながら詳細に説明する。なお、説明
の便宜上、図１に示す光ピックアップ装置１１において
は、図２で示したミラー８を省略している。
【００３９】上記光ピックアップ装置１１において、ホ
ログラム２、コリメートレンズ３、第１要素４、第２要
素５は、半導体レーザ１の射出面と光ディスク６との間
に形成される光軸ＯＺ上に配置され、計測装置７はホロ
グラム２の回折光の焦点位置近傍に配置されている。
【００４０】従って、上記光ピックアップ装置１１にお
いて、半導体レーザ１から射出された光ビームは、ホロ
グラム２で０次回折光として通過し、コリメートレンズ
３によって平行光に変換された後、第１要素４および第
２要素５を通過して、光ディスク６上の情報記録層に集
光される。一方、光ディスク６の情報記録層から反射さ
れた光ビームは、第２要素５、第１要素４、コリメート
レンズ３を通過してホログラム２に入射され、ホログラ
ム２にて回折されて計測装置７上に集光される。
【００４１】光ディスク６は、カバーガラス６ａ、基盤
６ｂ、およびカバーガラス６ａと基盤６ｂとの間に形成
された２つの情報記録層６ｃ、６ｄから構成されてい
る。つまり、光ディスク６は２層ディスクであって、光
ピックアップ装置１１は情報記録層６ｃまたは６ｄに光
ビームを集光させることで、各情報記録層から情報を再
生する。以下の説明において、光ディスク６の情報記録
層は情報記録層６ｃまたは６ｄのいずれかを表し、光ピ
ックアップ装置１１は、どちらの情報記録層にも光ビー
ムを集光させ、情報を記録または再生できるものとす
る。
【００４２】上記ホログラム２は、３つの領域２ａ、２
ｂ、２ｃを有している。第１の領域２ａは、光軸ＯＺに
直交する第１の直線ＣＬ１（第１直線）と光軸ＯＺを中
心とする第１の半円Ｅ１とで囲まれた領域である。第２
の領域２ｂおよび第３の領域３ｃは、第１の直線Ｃ１Ｌ
と、第１の直線ＣＬ１に対して第１の領域２ａとは反対
側の第２の半円Ｅ２とで囲まれた領域を、光軸ＯＺと第
１の直線ＣＬ１に直交する第３の直線ＣＬ２によって２
分割された四分円の領域で表される。ここで、第３の直
線ＣＬ２は、後述するように光ディスク６のラジアル方
向に直交する。
【００４３】ホログラム２は、半導体レーザ１側からの
射出光を回折せずにそのまま光ディスク６側に透過さ
せ、光ディスク６側からの反射光を回折して計測装置７
に導くようになっている。
【００４４】そして、光ディスク側からホログラム２の
各領域を通過する各光ビームを分割して別々に集光させ
るように、ホログラム２の各領域は形成されている。こ
れにより、ホログラム２の３つの領域を光ディスク側か
ら通過する光ビームは、３箇所の集光スポットを形成す
るようになる。すなわち、光ディスク６の情報記録層で
反射された光ビームのうち、ホログラム２の第１の領域
２ａを通過した第１の光ビーム（第１光ビーム）は、第
１受光部上に集光スポットが形成され、第２の領域２ｂ
を通過した第２の光ビームは第２受光部上に集光スポッ
トが形成され、第３の領域２ｃを通過した第３の光ビー
ムは第３受光部上に集光スポットが形成される。
【００４５】図３は、計測装置７の詳細を示す図であ
る。計測装置７は、６つの光感知器７ａから７ｆを備え
ている。光感知器７ａ（第１領域）、７ｂ（第２領
域）、７ｃ（第３領域）、７ｄ（第４領域）を並置して
第１受光部を形成し、光感知器７ｅは単独で第２受光部
を形成し、光感知器７ｆは単独で第３受光部を形成して
いる。ホログラム２の各領域で回折された光ビームは、
それぞれ計測装置７の各受光部に導かれる。図３におい
て、ホログラム２の第１の領域２ａ、第２の領域２ｂ、
および第３の領域２ｃによってそれぞれ回折された光ビ
ームの各光軸ＯＺ１、ＯＺ２、ＯＺ３は、第１受光部、
第２受光部、および第３受光部上の各×印を通過する。
【００４６】光感知器７ａと７ｂは、光軸ＯＺ１を通り
上述の第１の直線ＣＬ１に対応する直線（ここでは平行
な直線）である対称軸ＳＹと、光軸ＯＺ１を中心とする
第１の円とに囲まれた半円形状（すなわち、対称軸ＳＹ
を弦とする半円形状）に形成されている。
【００４７】光感知器７ｃと７ｄは、光軸ＯＺ１を中心
とする半円環形状に形成されている。より具体的には、
対称軸ＳＹと、第１の円よりも若干大きな半径を有する
第２の円と、第２の円よりも大きな半径を有する第３の
円、とにより囲まれた半円環形状に形成されている。
【００４８】また、対称軸ＳＹに関して、光感知器７ａ
と７ｃは同じ側に有り、光感知器７ｂと７ｄは反対側に
ある。
【００４９】このように、光感知器７ａ、７ｂ、７ｃ、
７ｄには、光ディスク６の情報記録層で反射され、第２
要素５および第１要素４からなる集光光学系１０を通過
した光ビームのうち、ホログラム２の第１の領域２ａで
回折された光ビームが入射されるようになっている。ま
た、光感知器７ｅには、光ディスク６の情報記録層で反
射され、第２要素５および第１要素４からなる集光光学
系１０を通過した光ビームのうち、ホログラム２の第２
の領域２ｂで回折された光ビームが入射されるようにな
っている。また、光感知器７ｆには、光ディスク６の情
報記録層で反射され、第２要素５および第１要素４から
なる集光光学系１０を通過した光ビームのうち、ホログ
ラム２の第３の領域２ｃで回折された光ビームが入射さ
れるようになっている。
【００５０】各光感知器７ａから７ｆにおいて受光され
た光ビームは、それぞれ電気信号Ｓ１からＳ６に変換さ
れる。各光感知器７ａから７ｆで得られた電気信号は、
図２に示す制御信号生成回路２０に出力され、集光光学
系１０における第１要素４および第２要素５の移動調整
に使用される。
【００５１】上記電気信号は、情報再生回路２１に出力
され、再生信号に変換される。すなわち、光ディスク６
に記録されている再生信号ＲＦは、 ＲＦ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６ …（２） で与えられる。
【００５２】また、集光光学系１０から射出された光ビ
ームを、光ディスク上に形成されたトラック上に集光さ
せるために、トラッキング駆動制御が行われる。すなわ
ち、トラッキング・アクチュエータ２３を駆動して、集
光光学系１０を光ディスク６のラジアル方向に移動させ
て、光ビームをトラック上に集光させる。ここで、集光
ビームがトラックからラジアル方向にずれている量を示
すトラッキングずれ信号ＴＥＳは、 ＴＥＳ＝Ｓ５−Ｓ６ …（３） で表される。この計測方法は、トラックと集光スポット
との位置関係により、ラジアル方向に反射回折光パター
ンのアンバランスが生じる現象を利用したものであり、
いわゆるプッシュプル方式と呼ばれている。従って、こ
のアンバランス量を計測するためには、ホログラム２が
有する第２の領域２ｂと第３の領域２ｃとを分割する第
３の直線ＣＬ２は、光ディスク６のラジアル方向と直交
することが望ましい。
【００５３】従って、上述のように光感知器７ｅと７ｆ
とで得られる電気信号Ｓ５とＳ６との値が等しいとき、
すなわち、トラッキングずれがないときには、トラッキ
ングずれ信号ＴＥＳは０となっている。一方、集光ビー
ムがトラックからラジアル方向にずれると、トラッキン
グずれ信号ＴＥＳが０でなくなる。
【００５４】従って、トラッキングずれ信号ＴＥＳを０
にするには、集光光学系１０を保持するホルダ１３に設
けられたトラッキング・アクチュエータ２３によって、
集光光学系１０をラジアル方向に移動させることにより
行われる。このときのトラッキング駆動回路２２による
トラッキング・アクチュエータ２３の移動量は、トラッ
キングずれ信号ＴＥＳに基づいて制御信号生成回路２０
で得られた制御信号によって調整される。
【００５５】光ディスク６のカバーガラスの厚さ誤差お
よび各情報記録層６ｃ、６ｄごとで異なる球面収差等を
相殺するように、第２要素アクチュエータを動作させて
第１要素４と第２要素５との間隔を調整し、かつ、光デ
ィスク６の情報記録層６ｃまたは６ｄ上に焦点を結ぶよ
うに（焦点ずれがないように）、フォーカス・アクチュ
エータ１４を動作させて集光光学系１０と光ディスク６
との距離（ＷＤ：Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）
を調整したとき、第１から第３受光部に形成される集光
スポットＰ１からＰ３は、図４（ｂ）に示すようにぞれ
ぞれがほぼ同じ大きさになる。つまり、情報記録層上の
集光点と、計測装置７上の集光点は、共役関係にある。
このとき、ホログラム２にて回折される光ビームのうち
第１の光ビームは、光感知器７ａと７ｂに関して受光面
積が等しくなるように形成される。つまり、光感知器７
ａから得られる電気信号Ｓ１と、光感知器７ｂから得ら
れる電気信号Ｓ２との値が等しくなる。
【００５６】ここで、光ディスク６の情報記録層に集光
される光ビームの焦点ずれを示す焦点ずれ信号ＦＥＳ
は、 ＦＥＳ＝Ｓ１−Ｓ２ …（４） で表される。
【００５７】焦点ずれは、半導体レーザ１側から集光光
学系１０を通過する光ビームが集光している焦点と、光
ディスク６の情報記録層の位置との離反量を表してい
る。焦点ずれがある場合は、焦点ずれがない場合に比べ
て、光ディスク６の情報記録層上に照射された光ビーム
のビーム径は大きくなっている。一方、上述のように光
感知器７ａと７ｂとで得られる電気信号Ｓ１とＳ２との
値が等しいとき、すなわち、焦点ずれがないときには、
焦点ずれ信号ＦＥＳは０となっている。なお、式（４）
に示す焦点ずれ計測は、一般にナイフエッジ方式と呼ば
れている。
【００５８】光ディスク６の情報記録層に集光される光
ビームの焦点がずれた場合、第１受光部に形成される集
光スポットＰ１は半円状に拡がる。また、第２受光部に
形成される集光スポットＰ２は四分円状に拡がり、第３
受光部に形成される集光スポットＰ３は四分円状に拡が
る。例えば、光ディスク６が集光光学系１０から遠ざか
る方向に移動すると、図４（ａ）に示すように、集光ス
ポットは計測装置７上に拡がる。これに対して、光ディ
スク６が集光光学系１０に近づく方向に移動すると、図
４（ｃ）に示すように、集光スポットＰ１からＰ３は計
測装置７上に拡がる。
【００５９】すなわち、光ディスク６が集光光学系１０
から遠ざかる方向に移動する場合には、光感知器７ａよ
り変換された電気信号Ｓ１の値の方が、光感知器７ｂよ
り変換された電気信号Ｓ２の値よりも大きくなり、焦点
ずれ信号ＦＥＳは正の値を示す。
【００６０】一方、光ディスク６が集光光学系１０に近
づく方向に移動する場合には、光感知器７ａより変換さ
れた電気信号Ｓ１の値の方が、光感知器７ｂより変換さ
れた電気信号Ｓ２の値よりも小さくなり、焦点ずれ信号
ＦＥＳは負の値を示す。
【００６１】上記焦点ずれ信号ＦＥＳを０にするには、
集光光学系１０を保持するホルダ１３に設けられたフォ
ーカス・アクチュエータ１４によって、集光光学系１０
を光軸方向ＯＺ方向に移動させれば良い。このときのフ
ォーカス駆動回路１８によるフォーカス・アクチュエー
タ１４の移動量は、焦点ずれ信号ＦＥＳに基づいて制御
信号生成回路２０で得られた制御信号によって調整され
る。
【００６２】なお、図４の（ａ）または（ｃ）に示した
状態よりさらに焦点ずれが大きくなると、第１受光部に
形成される集光スポットＰ１はさらに大きい半円状に拡
がり、光感知器７ｃまたは７ｄにも受光されるようにな
る。そのため、光感知器７ａまたは７ｂの受光量もそれ
につれて減少する。従って、焦点ずれ信号ＦＥＳのダイ
ナミックレンジは、光感知器７ａおよび７ｂの大きさ、
つまり第１の円の半径によって定まる。一般に、光ピッ
クアップ装置１１のフォーカス駆動制御が安定であるた
めには、焦点ずれを計測できる範囲は大きい方が望まし
い。そのためには、焦点ずれ信号ＦＥＳの生成式は、 ＦＥＳ＝（Ｓ１−Ｓ２）＋（Ｓ３−Ｓ４） …（５） とすれば良い。この式（５）による場合は、集光スポッ
トが第１の円の大きさ以上に広がっても、焦点ずれを計
測できる。つまり、焦点ずれを計測できる範囲は、集光
スポットが第３の円まで拡がるまでとなり、式（４）に
よる場合よりも、大きくなる。
【００６３】ところで、光ディスク６のカバーガラス６
ａの厚み誤差がある場合や、所定の情報記録層以外の情
報記録層に光ビームが集光している場合には、この光ビ
ームには球面収差が発生する。従って、この光ディスク
６の情報記録層に光ビームを集光させるために、集光光
学系１０の球面収差を補正する必要がある。
【００６４】この球面収差とは、集光光学系１０の光軸
近傍を通過する光ビームの焦点位置と、周辺部を通過す
る光ビームの焦点位置とのずれを言う。本明細書では、
負の球面収差は、周辺部を通過する光ビームの焦点位置
が、集光光学系１０の光軸近傍を通過する光ビームの焦
点位置に比べて、集光光学系１０から遠い場合と定義す
る。また、正の球面収差は、周辺部を通過する光ビーム
の焦点位置が、集光光学系１０の光軸近傍を通過する光
ビームの焦点位置に比べて、集光光学系１０に近い場合
と定義する。
【００６５】球面収差のない状態、かつ焦点ずれのない
状態では、半導体レーザ１側から焦点光学系１０を通過
する光ビームは、図６（ｂ）に示すように光ディスク６
の情報記録層上の一点に集光され、図７（ｂ）に示すよ
うな横収差図になる。横収差図の横軸は、集光光学系１
０に入射する光線の光軸ＯＺからの高さを表し、縦軸
は、集光光学系１０から射出された光線が光ディスク６
の情報記録層に到達した点の光軸ＯＺからの高さ、すな
わち横収差を表している。すべての光線が一点に集光さ
れているので、図７（ｂ）に示した横収差は、すべての
入射高に関して０となっている。このときの計測装置７
における各光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状
は、図５（ｂ）に示されるように、それぞれがほぼ同じ
大きさの点となる。
【００６６】これに対して、上記集光光学系１０に負あ
るいは正の球面収差が発生した場合には、上記集光光学
系１０を通過する光ビームは、図６（ａ）あるいは図６
（ｃ）に示すように、光ディスク６の情報記録層上の一
点に集光されない。
【００６７】集光光学系１０において負の球面収差が発
生した場合、図６（ａ）に示すように、集光光学系１０
の周辺部の光ビームの焦点位置が、光軸ＯＺ近傍の光ビ
ームの焦点位置よりも第２要素５から遠くになる。この
球面収差の存在する場合の最良像点は、上記の２つの焦
点位置の中間近傍になる。従って、集光光学系１０の光
軸ＯＺ近傍の光ビームは、集光光学系１０と情報記録層
との間で焦点を結ぶ。しかし、集光光学系１０の周辺部
の光ビームは、情報記録層により反射された後に焦点を
結ぶ。
【００６８】ここで、最良像点とは、光ビームのビーム
径が最小となる像点の位置のことである。すなわち、球
面収差が発生している場合では、情報記録層の位置が最
良像点となっているときが焦点ずれがない状態であり、
最良像点と情報記録層の位置との離反量が、焦点ずれ量
と言える。
【００６９】このことから、焦点ずれのない状態で、か
つ負の球面収差が発生した場合において、光ディスク６
の情報記録層上の横収差図は、図７（ａ）に示したよう
になる。つまり、光軸近傍の光ビームつまり入射高の低
い光線は、集光光学系１０と情報記録層との間で焦点を
結んだ後に情報記録層に到達するため、入射高と逆符号
の横収差となる。一方、集光光学系１０の周辺部の光ビ
ームは、焦点を結ぶ前に情報記録層に到達するため、入
射高と同符号の横収差となる。
【００７０】また、焦点ずれのない状態で、かつ負の球
面収差が発生した場合において、計測装置７における各
光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状は、図５
（ａ）に示したようになる。図５（ａ）において、光軸
近傍の光ビームが受光部に照射される領域は右上がりの
ハッチングで示し、周辺部の光ビームが受光部に照射さ
れる領域は右下がりのハッチングで示す。すなわち、光
軸近傍の光ビームが受光部に照射される領域と、周辺部
の光ビームが受光部に照射される領域は、光軸に対して
互いに反対側となる。例えば、第１の光ビームが第１の
受光部に集光される集光スポットＰ１において、光軸近
傍の光ビームは光感知器７ａ上照射され、周辺部近傍の
光ビームは光感知器７ｂと７ｄ上に照射される。
【００７１】一方、焦点ずれのない状態で、かつ正の球
面収差が発生した場合、図６（ｃ）に示すように、集光
光学系１０の周辺部の光ビームの焦点位置が、光軸ＯＺ
近傍の光ビームの焦点位置よりも集光光学系１０に近く
なる。この球面収差の存在する場合の最良像点は、上記
の２つの焦点位置の中間近傍になる。従って、集光光学
系１０の光軸ＯＺ近傍の光ビームは、情報記録層により
反射された後に焦点を結ぶ。しかし、集光光学系１０の
周辺部の光ビームは、集光光学系１０と情報記録層との
間で焦点を結ぶ。
【００７２】このことから、焦点ずれのない状態で、か
つ正の球面収差が発生した場合において、光ディスク６
の情報記録層上の横収差図は、図７（ｃ）に示したよう
になる。つまり、光軸近傍の光ビームつまり入射高の低
い光線は、焦点を結ぶ前に情報記録層に到達するため、
入射高と同符号の横収差となる。一方、集光光学系１０
の周辺部の光ビームは、集光光学系１０と情報記録層と
の間で焦点を結んだ後に情報記録層に到達するため、入
射高と逆符号の横収差となる。
【００７３】また、焦点ずれのない状態で、かつ正の球
面収差が発生した場合において、計測装置７における各
光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状は、図５
（ｃ）に示したようになる。図５（ｃ）において、光軸
近傍の光ビームが受光部に照射される領域は右上がりの
ハッチングで示し、周辺部の光ビームが受光部に照射さ
れる領域は右下がりのハッチングで示す。すなわち、光
軸近傍の光ビームが受光部に照射される領域と、周辺部
の光ビームが受光部に照射される領域は、光軸に関して
互いに反対側になる。例えば、第１の光ビームが第１受
光部に集光される集光スポットＰ１において、光軸近傍
の光ビームは光感知器７ｂ上照射され、周辺部近傍の光
ビームは光感知器７ａと７ｃに照射される。
【００７４】集光光学系１０において球面収差が発生し
た場合、焦点ずれがない状態、すなわち焦点ずれ信号Ｆ
ＥＳが０であっても、例えば図５（ａ）や図５（ｃ）に
示すように、光感知器７ｃと７ｄの電気信号の差が０で
なく、負または正の値になる。これにより、負または正
の球面収差が発生したことが示される。従って、焦点ず
れがない状態に保たれている場合、集光光学系１０で発
生した球面収差を示す球面収差信号ＳＡＳは、光感知器
７ｃから得られる電気信号Ｓ３と、光感知器７ｄから得
られる電気信号Ｓ４を用いて示せば以下のようになる。
【００７５】ＳＡＳ＝Ｓ３−Ｓ４ …（６） 上記の球面収差信号ＳＡＳは、制御信号生成回路２０で
生成され、第２要素駆動回路１９に出力される。第２要
素駆動回路１９は、上記球面収差信号ＳＡＳに基づい
て、第２要素５を保持しているホルダ１５の外周部に設
けられた第２要素アクチュエータ１６を駆動制御して、
球面収差を補正するようになっている。
【００７６】つまり、第２要素駆動回路は、球面収差信
号ＳＡＳが負の球面収差を示す時、第１要素４と第２要
素５との間隔を長くする方向に、第２要素アクチュエー
タ１６を駆動制御し、逆に球面収差信号ＳＡＳが正の球
面収差を示す時、第１要素４と第２要素５との間隔を短
くする方向に、第２要素アクチュエータ１６を駆動制御
する。
【００７７】このように、球面収差信号ＳＡＳに基づい
て、集光光学系１０で発生する球面収差を補正すれば、
光ディスク６の情報記録層に集光する光ビームのビーム
径を小さくすることができ、光ディスク６へ情報を記録
することや、光ディスク６から情報を再生することを良
好に行うことができる。
【００７８】また、上記球面収差の補正は、光ディスク
６を光ピックアップ装置に装着したときに行っても良い
し、光ディスク６を光ピックアップ装置に装着した後、
情報の記録あるいは再生中に適宜行っても良い。
【００７９】次に、球面収差が発生している場合に、光
ディスク６の情報記録層に集光する光ビームのビーム径
を最も小さくなるように、フォーカス駆動制御する方法
について述べる。この場合、上述したように、情報記録
層の位置が最良像点となるようにすれば良い。
【００８０】負の球面収差が発生している場合におい
て、計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１
からＰ３の形状は、焦点ずれに応じて図８（ａ）から
（ｃ）に示したように変化する。つまり、図８（ａ）は
負の焦点ずれが発生している場合であり、図８（ｂ）は
焦点ずれがない場合であり、図（ｃ）は正の焦点ずれが
発生している場合である。ここで、焦点ずれとは、情報
記録層の位置と最良像点との離反を表す。例えば、正の
焦点ずれとは、光ディスク６が集光光学系１０から遠ざ
かる方向に移動している状態を示す。すなわち、最良像
点は、情報記録層から見て、集光光学系１０側に存在す
ることになる。
【００８１】負の球面収差が発生している場合におい
て、図８（ａ）に示すように負の焦点ずれがあれば光感
知器７ｄから得られる信号Ｓ４が増大し、図８（ｃ）に
示すように負の焦点ずれがあればＳ４が減少する。
【００８２】同様に、正の球面収差が発生している場
合、負の焦点ずれがあれば光感知器７ｃから得られる信
号Ｓ３が減少し、正の焦点ずれがあればＳ３が増大す
る。
【００８３】すなわち、式（６）に示した球面収差信号
ＳＡＳに、焦点ずれによる影響が混入していることにな
る。
【００８４】従って、情報記録層の位置が最良像点とな
るようにするには、式（５）で示された焦点ずれ信号Ｆ
ＥＳを次式のように修正する。
【００８５】 ＦＥＳ＝（Ｓ１−Ｓ２）＋（Ｓ３−Ｓ４）×Ｋ …（７） ここで、Ｋは定数である。球面収差が発生している場合
でも、情報記録層の位置が最良像点となる時に、式
（７）で示した焦点ずれ信号ＦＥＳが０となるように、
Ｋの値を定めてやれば良い。
【００８６】従って、式（７）で示した焦点ずれ信号Ｆ
ＥＳが０となるようにフォーカス制御を行えば、球面収
差が発生している場合においても、情報記録層の位置が
最良像点となり、球面収差信号ＳＡＳに焦点ずれによる
影響が混入しなくなり、光ディスク６の情報記録層に集
光する光ビームの径を最も小さくすることができる。
【００８７】あるいは、式（７）に代えて、情報記録層
の位置が最良像点となる時に、焦点ずれ信号ＦＥＳが０
となるように、あらかじめ（Ｓ１−Ｓ２）、（Ｓ３−Ｓ
４）の値の組み合わせに応じて、焦点ずれ信号ＦＥＳの
値を計算もしくは計測した焦点ずれ信号ＦＥＳの値を記
憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）装
置（記憶手段）を、制御信号生成回路２０が備えること
でもよい。すなわち、ＲＯＭ装置は、（Ｓ１−Ｓ２）お
よび（Ｓ３−Ｓ４）の値を入力し、その入力値の組み合
わせに応じて、あらかじめ記憶している焦点ずれ信号Ｆ
ＥＳを出力する。
【００８８】このＲＯＭ装置による焦点ずれ信号ＦＥＳ
は、式（７）の場合よりも、さらに精度が高いという長
所を備える。従って、ＲＯＭ装置による焦点ずれ信号Ｆ
ＥＳが０となるようにフォーカス制御を行えば、球面収
差が発生している場合においても、情報記録層の位置が
最良像点となり、球面収差信号ＳＡＳに焦点ずれによる
影響が混入しなくなり、光ディスク６の情報記録層に集
光する光ビームの径を最も小さくすることができる。
【００８９】さて、球面収差信号ＳＡＳの計測は、焦点
ずれがない状態で行うことが望ましい。例えば、球面収
差がない状態で、光ディスク６が集光光学系１０から遠
ざかる方向に移動すると、計測装置７における各光ビー
ムの集光スポットＰ１からＰ３の形状は図９のようにな
る。図９において、集光スポットＰ１は計測装置７上に
半円状に拡がる。ここで、図９に示す焦点ずれ量は、図
４（ａ）に示す焦点ずれ量よりも大きい場合である。す
なわち、半円状に広がる集光スポットＰ１は、光感知器
７ａおよび７ｃに受光される。光感知器７ｃから得られ
る電気信号Ｓ３は０でなくなるので、球面収差信号ＳＡ
Ｓは、球面収差がない状態であるにも関わらず、負の値
となる。従って、正の焦点ずれを負の球面収差と誤って
計測してしまうことになる。また、球面収差がない状態
で、光ディスク６が集光光学系１０に近づく方向に移動
した場合でも、同様な現象が発生し、負の焦点ずれを正
の球面収差と誤って計測してしまう。
【００９０】従って、焦点ずれ信号ＦＥＳに基づいてフ
ォーカス制御を行い、焦点ずれがない状態になった後
に、球面収差信号ＳＡＳに基づいて第２要素アクチュエ
ータの駆動制御を行い、球面収差を補正することが望ま
しい。
【００９１】さらに、球面収差が微小量だけ発生してい
る状態では、球面収差を感知できない。例えば、図１０
は、焦点ずれがない状態で、微小な負の球面収差が発生
している状態において、計測装置７における各光ビーム
の集光スポットＰ１からＰ３の形状を示している。ここ
で、図１０に示す球面収差量は、図５（ａ）に示す球面
収差量よりも小さい場合である。図１０において、光軸
近傍の光ビームが受光部に照射される領域は右上がりの
ハッチングで示し、周辺部の光ビームが受光部に照射さ
れる領域は右下がりのハッチングで示す。図１０の場合
は、集光スポットＰ１において、周辺部の光ビームが受
光部に照射される領域が、光感知器７ｂ内にあり、光感
知器７ｄにまで拡がっていない。一方、図５（ａ）の場
合は、周辺部の光ビームが受光部に照射される領域が、
光感知器７ｂおよび光感知器７ｄまで拡がっている。図
１０の場合において、球面収差が発生している状態であ
るにも関わらず、球面収差信号ＳＡＳは０となる。従っ
て、この微小な負の球面収差を感知することができな
い。
【００９２】また、焦点ずれがない状態で、微小な正の
球面収差が発生している状態でも、同様な現象が発生
し、微小な正の球面収差を感知することができない。
【００９３】従って、球面収差が感知可能となる最小限
界値は、計測装置７のおける第１の光ビームの集光スポ
ットＰ１において、周辺部の光ビームが光感知器７ｃま
たは７ｄまで拡がる時の球面収差となる。つまり、光感
知器７ａおよび７ｂの形状を定める第１の円の大きさを
小さくすれば、球面収差の最小限界値を下げることがで
きる。
【００９４】しかしながら、第１の円の大きさを小さく
すると、大きな球面収差を正確に計測できなくなる。図
１１は、計測装置７の第１の円の大きさが小さく、焦点
ずれが無く、負の球面収差が発生している状態におい
て、計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１
からＰ３の形状を示している。図１１において、光軸近
傍の光ビームが受光部に照射される領域は右上がりのハ
ッチングで示し、周辺部の光ビームが受光部に照射され
る領域は右下がりのハッチングで示す。図１１は、図５
（ａ）と比較して、第１の円の大きさが小さい点だけが
異なり、球面収差量は一致している。図１１の場合に
は、計測装置７のおける第１の光ビームの集光スポット
Ｐ１において、光軸近傍の光ビームは、光感知器７ａお
よび７ｃまで拡がっている。一方、周辺部の光ビーム
は、光感知器７ｂおよび７ｄまで拡がっている。結局、
光軸近傍の光ビームが光感知器７ｃに受光されるため、
球面収差信号ＳＡＳは、本来の値よりも低下してしま
う。すなわち、第１の円の大きさを小さくすると、計測
できる球面収差の最大限界値が低下してしまう。
【００９５】以上のことから、光感知器７ａおよび７ｂ
の形状を定める第１の円の大きさは、球面収差の最小計
測限界値と最大計測限界値との兼ね合いにより、決定す
れば良い。
【００９６】一般に、球面収差が発生すると、光ディス
クから再生された再生信号ＲＦの品位が劣化し、誤りが
発生する。しかしながら、再生信号ＲＦには誤り訂正が
施されるため、再生信号ＲＦにある程度の品位以上があ
れば、誤りのない再生信号を復元できる。
【００９７】このことから、球面収差の最小計測限界値
は、誤り訂正により再生信号ＲＦが十分訂正できる品位
となるような球面収差量に定めれば良い。
【００９８】また、光ディスクのカバーガラス厚さ誤差
Δｄ、集光光学系を構成する各レンズのレンズ厚さ誤
差、集光光学系を構成するレンズの各レンズ間隔誤差、
および多層記録された光ディスクにおいて各情報記録層
で発生する球面収差の差異ΔＳＡを考慮して、各情報記
録層に集光する光ビームに発生する球面収差の最大値を
見積もることができる。
【００９９】また、球面収差の最小計測限界値以下の精
度で、球面収差を補正することも可能である。図１２
は、実際の球面収差および第２要素アクチュエータの制
御信号と、球面収差信号ＳＡＳとの関係を示すグラフで
ある。図１２において、横軸は集光光学系１１で発生し
た球面収差または第２要素アクチュエータの制御信号で
あり、縦軸は計測装置７により得られた球面収差信号Ｓ
ＡＳである。球面収差が最小計測限界値以下では、球面
収差信号ＳＡＳは０となっている。
【０１００】まず、焦点ずれ信号ＦＥＳに基づいてフォ
ーカス制御を行い、焦点ずれがない状態になった後に、
第２要素アクチュエータを周期的に駆動、例えば正弦波
状に駆動する。この時、球面収差が最小計測限界値以上
の時には、球面収差信号ＳＡＳが得られる。この球面収
差信号ＳＡＳが予め定める基準値Ｘ（＞０）となる第２
要素アクチュエータの制御信号量をＹ１とし、球面収差
信号ＳＡＳが−Ｘとなる第２要素アクチュエータの制御
信号量をＹ２とすれば、球面収差がない状態になる第２
要素アクチュエータの制御信号量は、 Ｙ＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２…（８） と予測することができる。そして、第２要素アクチュエ
ータを正弦波状に駆動する状態から、第２要素アクチュ
エータの制御信号量をこの予測値Ｙに設定すれば良い。
【０１０１】なお、本実施の形態では、図３に示したよ
うに、焦点ずれ信号ＦＥＳと球面収差信号ＳＡＳを計測
する計測装置７の光感知器７ａから７ｄの形状は、半円
形状もしくは半円環形状であった。これに代わって、図
１３に示すように、光感知器７ｃ、７ａ、７ｂ、７ｄ
は、この順に並置された矩形形状でも良い。すなわち、
光感知器７ａと７ｂは、同形状の長方形であり、対称軸
ＳＹに対して線対称な位置に配置されている。また、光
感知器７ｃと７ｄは、同形状の長方形であり、対称軸Ｓ
Ｙに対して線対称な位置に配置されている。また、感知
器７ｃ、７ａ、７ｂ、７ｄは、対称軸ＳＹと直交する方
向に、この順に並置されている。
【０１０２】この矩形形状の光感知器７ａから７ｄによ
る計測装置７の場合、集光スポットＰ１が対称軸ＳＹに
平行な方向に移動しても、焦点ずれ信号ＦＥＳと球面収
差信号ＳＡＳに影響がない長所がある。
【０１０３】集光スポットＰ１が対称軸ＳＹに平行な方
向に移動する現象は、トラッキング駆動制御により集光
光学系１０がラジアル方向に移動する場合に発生する。
また、半導体レーザが射出する光ビームの波長が変化す
ることで、ホログラム２が光ビームを回折させる回折角
度が変化する場合に発生する。
【０１０４】従って、図１３に示したような、光感知器
７ｃ、７ａ、７ｂ、７ｄは光感知器７ｃ、７ａ、７ｂ、
７ｄが、この順に並置された矩形形状であれば、このト
ラッキング駆動が行われている場合や波長が変化する場
合でも、その影響が焦点ずれ信号ＦＥＳと球面収差信号
ＳＡＳに混入しない長所を持つ。
【０１０５】図１３に示す計測装置７の場合において、
計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１から
Ｐ３の形状を図１４に示す。図１４（ａ）は負の球面収
差がある場合、図１４（ｂ）は球面収差がない場合、図
１４（ｃ）は正の球面収差がある場合を示している。ま
た、図１４のいずれにおいても、焦点ずれがない状態で
ある。図１４（ａ）および図１４（ｃ）において、光軸
近傍の光ビームが受光部に照射される領域は右上がりの
ハッチングで示し、周辺部の光ビームが受光部に照射さ
れる領域は右下がりのハッチングで示す。
【０１０６】すなわち、図１４（ｂ）は、焦点ずれがな
く、球面収差が発生していない状態である。この図１４
（ｂ）の状態において、第１の光ビームは、光感知器７
ａと７ｂに関して受光面積が等しくなるように形成され
る。つまり、光感知器７ａから得られる電気信号Ｓ１
と、光感知器７ｂから得られる電気信号Ｓ２との値が等
しくなる。図１３に示す計測装置７において、焦点ずれ
信号ＦＥＳと、球面収差信号ＳＡＳは、図３に示す計測
装置７の場合にこれまで詳細に説明した方法と同様にし
て生成できる。
【０１０７】しかしながら、図１３に示す計測装置７の
場合は、図３に示す計測装置７の場合に比べて、球面収
差信号ＳＡＳの感度（ゲイン）が低下する短所を持つ。
【０１０８】ここで、図１４（ａ）と図５（ａ）とを比
較すれば、図１４（ａ）において光感知器７ｄに受光さ
れる光ビームは、図５（ａ）において光感知器７ｄに受
光される光ビームよりも光量が大きい。すなわち、同じ
負の球面収差が発生している場合でも、図１３に示す球
面収差信号ＳＡＳは、図４に示す球面収差信号ＳＡＳよ
りも、感度が低下する。
【０１０９】同様に、図１４（ｃ）と図５（ｃ）とを比
較すれば、図１４（ｃ）において光感知器７ｃに受光さ
れる光ビームは、図５（ｃ）において光感知器７ｃに受
光される光ビームよりも光量が大きい。すなわち、同じ
正の球面収差が発生している場合でも、図１３に示す球
面収差信号ＳＡＳは、図４に示す球面収差信号ＳＡＳよ
りも、感度が低下する。
【０１１０】なお、本実施の形態では、光ディスク６の
情報記録層から反射した光ビームを計測装置７に導くた
めの手段として、ホログラム２を使用したが、これに限
定されるものではなく、例えば、ビームスプリッタとウ
ェッジプリズムを組み合わせたものを使用しても良い。
しかしながら、装置の小型化を図る点からは、ホログラ
ム２を使用するのが好ましい。また、ホログラムは、ト
ラッキングずれ信号を計測するための第２の光ビームお
よび第３の光ビームを形成する手段を兼ね備えることが
できるため、部品点数の削減および装置の小型化を図る
ことができる。
【０１１１】一般に、集光光学系１０は、あらかじめ定
められたカバーガラス６ａの厚み、かつあらかじめ定め
られた情報記録層に対して、球面収差が十分補正されて
いる。すなわち、所定の情報記録層に集光する光ビーム
は、球面収差が含まれておらず、十分小さいビーム径と
なっている。
【０１１２】しかしながら、本実施の形態では、集光光
学系１０を構成する第１要素４と第２要素５との間隔を
調整して球面収差を補正するので、集光光学系１０は、
あらかじめ定められたカバーガラス６ａの厚み、かつあ
らかじめ定められた情報記録層に対して、球面収差を十
分補正されている必要がない。
【０１１３】つまり、集光光学系１０、あるいは集光光
学系１０を含む光ピックアップ装置１１の組立時には、
第１要素４と第２要素５との間隔を概してあらかじめ定
められた値に調整すればよく、レンズ間隔誤差があって
もよい。この組立時のレンズ間隔誤差によって、集光光
学系１０には球面収差が発生する。
【０１１４】さらに、第１要素４と第２要素５の製造時
には、第１要素４と第２要素５とにレンズ厚さ誤差があ
ってもよい。この製造時のレンズ厚さ誤差によって、集
光光学系１０には球面収差が発生する。
【０１１５】このレンズ間隔誤差およびレンズ厚さ誤差
によって発生する集光光学系１０の球面収差は、球面収
差信号ＳＡＳとして計測され、この球面収差信号ＳＡＳ
に基づいて補正することができる。
【０１１６】本実施の形態では、第１要素４と第２要素
５とを組み合わせた集光光学系１０の収差計測および収
差補正について述べたが、これに限定されるものではな
い。例えば、複数のレンズ群を組み合わせた集光光学系
にも運用可能である。
【０１１７】本実施の形態では、第１要素４と第２要素
５との間隔を調整して球面収差を補正したが、これに限
定されるものではない。例えば、コリメートレンズ３を
移動させて、半導体レーザ１とコリメートレンズ３との
間隔を調整させても良い。この場合、半導体レーザ１か
ら射出されコリメートレンズ３を通過した光ビームは非
平行光となり、球面収差を発生させることができる。こ
の球面収差により集光光学系１０の球面収差を補正する
ことができる。
【０１１８】また、集光光学系１０とコリメートレンズ
３との間に、球面収差補正機構を挿入しても良い。球面
収差補正機構は、光ビームが球面収差補正機構を通過す
る際に、球面収差を発生させる光学系を構成している。
例えば、球面収差補正機構として、正のパワーを持つ凸
レンズと負のパワーを持つ凹レンズを組み合わせたアフ
ォーカル光学系を用いれば良い。２枚のレンズ間隔を調
節することで、球面収差を発生させることができる。さ
らに、球面収差補正機構の別の構成として、正のパワー
を持つ２枚の凸レンズを組み合わせたアフォーカル光学
系でも良い。この場合も、２枚のレンズ間隔を調節する
ことで、球面収差を発生させることができる。
【０１１９】また、上記実施の形態では、収差検出と焦
点ずれ検出を、計測装置７に入射する同一の光ビーム
（第１光ビーム）と、同一の対称軸ＳＹを挟んで配置さ
れた受光領域を用いて行ったが、本発明はこれに限るも
のではなく、収差検出と焦点ずれ検出を、それぞれ異な
る光ビームと、それぞれ異なる対称軸を挟む受光領域を
用いて行っても良い。
【０１２０】例えば、図１においてホログラム２とコリ
メータレンズ３との間にハーフミラーを設ける。そし
て、そのハーフミラーにより反射された光ビームをその
光軸に垂直な直線（第２直線）により分割することで第
２光ビームを生成し、その第２光ビームを第２直線に対
応する（平行な）対称軸を挟んで対称に設けた２つの受
光領域により検出することで焦点ずれ信号を生成する。
さらに、上記ハーフミラーを透過した光ビームから上述
したようにホログラム２、計測装置７を用いて収差信号
を生成する。但し、この場合、計測装置７における光感
知器７ａ，７ｂは必要なくなる。
【０１２１】
【発明の効果】本発明によれば、厚みセンサを別途設け
る必要がなく、焦点ずれと球面収差を精度良く計測する
ことができ、その計測結果に基づいて、焦点ずれと球面
収差を補正することができる。
【０１２２】したがって、本発明の光ピックアップ装置
によれば、カバーガラス厚さ誤差、レンズ間隔誤差、レ
ンズ厚さ誤差がある場合でも、単層光ディスクの情報記
録層あるいは多層光ディスクの情報記録層に情報の記
録、または情報記録層から情報の再生を適切に行うこと
ができる。その結果、小型化、低価格化、および短時間
の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の光ピックアップ装置を示す
概略構成図である。
【図２】図１の光ピックアップ装置を備えた光記録再生
装置全体を示す概略構成図である。
【図３】図１の計測装置７を示す概略構成図である。
【図４】焦点ずれが発生した場合に、計測装置７上の集
光スポットの形状が変化することを説明する図である。
【図５】球面収差が発生した場合に、計測装置７上の集
光スポットの形状が変化することを説明する図である。
【図６】球面収差が発生した場合に、情報記録層上に集
光される光ビームの焦点位置が変化することを説明する
図である。
【図７】球面収差が発生した場合に、最良像点となって
いる情報記録層上の横収差が変化することを説明する図
である。
【図８】負の球面収差がある状態において、焦点ずれが
発生した場合に、計測装置７上の集光スポットの形状が
変化することを説明する図である。
【図９】図４（ａ）よりも焦点ずれが大きい場合に、計
測装置７上の集光スポットを説明する図である。
【図１０】微小な負の球面収差が発生した場合に、計測
装置７上の集光スポットを説明する図である。
【図１１】第１の円が小さく、かつ負の球面収差が発生
した場合に、計測装置７上の集光スポットを説明する図
である。
【図１２】実際の球面収差および第２要素アクチュエー
タの制御信号と、球面収差信号ＳＡＳとの関係を示す図
である。
【図１３】計測装置７の他の実施形態を示す概略構成図
である。
【図１４】球面収差が発生した場合に、図１３に示す計
測装置７上の集光スポットの形状が変化することを説明
する図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ（光源） ２ ホログラム ２ａ 第１の領域 ２ｂ 第２の領域 ２ｃ 第３の領域 ３ コリメートレンズ ４ 第１要素 ５ 第２要素 ６ 光ディスク ７ 計測装置 ７ａ 光感知器（第１領域） ７ｂ 光感知器（第２領域） ７ｃ 光感知器（第３領域） ７ｄ 光感知器（第４領域） １０ 集光光学系 １１ 光ピックアップ装置 ＣＬ１ 第１の直線 ＣＬ２ 第３の直線 ＯＺ 光軸

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源と、該光源から照射される光ビーム
    を光ディスクの記録面上に集光させる集光光学系と、少
    なくとも、前記記録面にて反射され前記集光光学系を通
    過した光ビームを分割して受光手段へ導く光学素子手段
    と、該光学素子手段からの光ビームを受光しその光量を
    計測する受光手段とを有する光ピックアップ装置におい
    て、 前記光学素子手段にて分割形成され第１光ビームとして
    前記受光手段に入射する光ビームの、光軸に近い部分の
    光量と、光軸から離れた部分の光量に基づいて、前記集
    光光学系の収差を示す収差信号を生成する収差信号生成
    手段を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の光ピックアップ装置に
    おいて、 前記受光手段にて計測された光量に基づき、焦点ずれ信
    号を生成する焦点ずれ信号生成手段を備え、 該焦点ずれ信号生成手段は、前記収差信号を用いて前記
    焦点ずれ信号を生成することを特徴とする光ピックアッ
    プ装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の光ピックアップ装置に
    おいて、 前記光学素子手段は、前記集光光学系を通過した光ビー
    ムをその光軸に垂直な第１直線を境界として分割するこ
    とで第１光ビームを生成して、前記受光手段へと導き、 前記受光手段は、第３、第４領域を備えてなり、 第３領域と第４領域は、第１光ビームの光軸を通りかつ
    第１直線に対応する前記受光手段上の直線を対称軸とし
    て、略線対称な関係に設けられており、 第３領域、第４領域は、第１光ビームの光軸から離れた
    位置に配置されており、 第３領域、第４領域からの電気信号をそれぞれＳ３、Ｓ
    ４としたときに、前記収差信号生成手段は、Ｓ３とＳ４
    との差を用いて収差信号を生成することを特徴とする光
    ピックアップ装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の光ピックアップ装置に
    おいて、 前記光学素子手段は、前記集光光学系を通過した光ビー
    ムをその光軸に垂直な第２直線を境界として分割するこ
    とで第２光ビームを生成して、前記受光手段へと導き、 前記受光手段は、第１、第２領域を備えてなり、 第１領域と第２領域は、第２光ビームの光軸を通りかつ
    第２直線に対応する前記受光手段上の直線を対称軸とし
    て、略線対称な関係に設けられており、 第１領域、第２領域の第２光ビームの光軸からの距離
    は、第３領域、第４領域の第１光ビームの光軸からの距
    離よりも小さく設定されており、 第１領域，第２領域からの電気信号をそれぞれＳ１，Ｓ
    ２としたときに、Ｓ１とＳ２との差を用いて焦点ずれ信
    号を生成する焦点ずれ信号生成手段を備えたことを特徴
    とする光ピックアップ装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の光ピックアップ装置に
    おいて、 前記焦点ずれ信号生成手段は、Ｋを定数としたときに、 （Ｓ１−Ｓ２）＋（Ｓ３−Ｓ４）×Ｋ の演算により焦点ずれ信号を生成することを特徴とする
    光ピックアップ装置。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載の光ピックアップ装置に
    おいて、 Ｓ１とＳ２の差とＳ３とＳ４の差の複数の組み合わせに
    対応して、複数の焦点ずれ信号を記憶する記憶手段を備
    え、 前記焦点ずれ信号生成手段は、前記受光手段からのＳ１
    乃至Ｓ４の電気信号に基づくＳ１とＳ２の差及びＳ３と
    Ｓ４の差に対応する焦点ずれ信号を、前記記憶手段より
    読み出して出力することを特徴とする光ピックアップ装
    置。
  7. 【請求項７】 請求項４乃至請求項６のいずれかに記載
    の光ピックアップ装置において、 第１直線と第２直線、第１光ビームと第２光ビームは、
    それぞれ同一であることを特徴とする光ピックアップ装
    置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の光ピックアップ装置に
    おいて、 前記受光手段における第１領域と第２領域は、それぞれ
    前記対称軸を弦とする半円形状に形成されており、 前記受光手段における第３領域と第４領域は、内周の半
    径が第１領域、第２領域の最外周半径よりも大きな半円
    環形状に形成され、それぞれ第１領域、第２領域の最外
    周の外側に設けられていることを特徴とする光ピックア
    ップ装置。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載の光ピックアップ装置に
    おいて、 前記受光手段における第３領域、第１領域、第２領域、
    第４領域は、それぞれ矩形状に形成され、前記対称軸に
    垂直な方向にこの順で並置されてなることを特徴とする
    光ピックアップ装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれかに記
    載の光ピックアップ装置において、 前記集光光学系は、複数のレンズが組み合わされてなる
    対物レンズを備えていることを特徴とする光ピックアッ
    プ装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれかに
    記載の光ピックアップ装置において、 前記収差信号生成手段からの前記収差信号に基づき、前
    記集光光学系の球面収差を補正する球面収差補正手段を
    備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の光ピックアップ装
    置を用いて球面収差を補正する収差補正方法であって、 前記集光光学系の焦点ずれを補正した後、球面収差を補
    正することを特徴とする収差補正方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の光ピックアップ装
    置を用いて球面収差を補正する収差補正方法であって、 前記球面収差補正手段を周期的に駆動し、その駆動時に
    前記収差検出手段が検出した球面収差に基づいて、前記
    集光光学系の球面収差を補正することを特徴とする収差
    補正方法。
  14. 【請求項１４】 反射体に光ビームを集光する集光光学
    系と、 前記反射体にて反射され集光光学系を通過した光ビーム
    を分割して受光手段へ導く光学素子手段と、 該光学素子手段からの光ビームを受光しその光量を計測
    する受光手段とを有し、 前記光学素子手段において分割形成され第１光ビームと
    して前記受光手段に入射する光ビームの、光軸に近い部
    分の光量と、光軸から離れた部分の光量に基づいて、前
    記集光光学系の収差を示す収差信号を生成する収差信号
    生成手段を備えたことを特徴とする収差検出装置。
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