JP2004213892A - Method of detecting focal position deviation and optical pickup apparatus - Google Patents

Method of detecting focal position deviation and optical pickup apparatus Download PDF

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宏之 多田野
Ikuo Nakano
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of detecting a focal position deviation which is capable of exactly matching the focus of a beam-condensing optical system to an information recording layer of an optical recording medium by detecting the focal deviation of the beam-condensing optical system which has no offset. <P>SOLUTION: The focal position deviation of a two-element objective lens 9 is detected in accordance with the light beam passing a region 2b which is a region occupying 60 to 85% of the effective diameter of the beam determined by the aperture of the objective lens around an optical axis OZ of the light beam which has passed the two-elements objective lens 9. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、集光光学系において発生する焦点位置のずれを検出する焦点位置ずれ検出方法およびこの焦点位置ずれ検出方法を適用した光ピックアップ装置に関するものである。   The present invention relates to a focus position shift detecting method for detecting a focus position shift occurring in a focusing optical system, and an optical pickup device to which the focus position shift detecting method is applied.

近年、情報量の増大と共に光ディスクの記録密度を高くすることが求められている。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。この光ディスクの高記録密度化に対応するためには、該光ディスクの情報記録層上に集光される光ビームのビーム径を小さくすることが必要である。   In recent years, there has been a demand for increasing the recording density of optical discs as the amount of information increases. Higher recording densities of optical disks have been achieved by increasing the linear recording density in the information recording layer of the optical disk and by narrowing the track pitch. In order to cope with the increase in the recording density of the optical disk, it is necessary to reduce the beam diameter of the light beam focused on the information recording layer of the optical disk.

光ビームの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集光光学系としての対物レンズから照射される光ビームの開口数(NA:Numerical Aperture)を大きくすることと、光ビームの短波長化が考えられる。   As a method of reducing the beam diameter of the light beam, it is necessary to increase the numerical aperture (NA) of the light beam emitted from an objective lens serving as a condensing optical system of an optical pickup device for recording and reproducing an optical disk, It is possible to shorten the wavelength of the beam.

光ビームの短波長化に関しては、光源を赤色半導体レーザから、本格的に商品化の道が開かれてきた青紫色半導体レーザへ変更することにより実現可能と考えられる。   Shortening the wavelength of the light beam is considered to be feasible by changing the light source from a red semiconductor laser to a blue-violet semiconductor laser that has been fully commercialized.

一方、高開口数の対物レンズを実現する手法としては、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で高開口数を実現する手法が提案されている。   On the other hand, as a method of realizing a high numerical aperture objective lens, a method of realizing a high numerical aperture by combining an objective lens with a hemispherical lens and forming the objective lens with two lenses (two-group lens) is proposed. Have been.

一般に、光ディスクでは、埃や傷から情報記録層を保護するために、情報記録層がカバーガラスで覆われている。したがって、光ピックアップ装置の対物レンズを透過した光ビームは、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ことになる。   Generally, in an optical disc, the information recording layer is covered with a cover glass in order to protect the information recording layer from dust and scratches. Therefore, the light beam transmitted through the objective lens of the optical pickup device passes through the cover glass, and is condensed and focused on the information recording layer thereunder.

光ビームがカバーガラスを通過すると、球面収差(SA:Spherical Aberration)が発生する。球面収差SAは、
SA ∝ d・NA4 ・・・・・・・・・・(1)
で示され、カバーガラスの厚さdおよび対物レンズのNAの4乗に比例する。通常、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いるので、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。
When the light beam passes through the cover glass, a spherical aberration (SA: Spherical Aberration) occurs. The spherical aberration SA is
SA ∝ d ・ NA 4・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (1)
Which is proportional to the thickness d of the cover glass and the fourth power of the NA of the objective lens. Usually, the objective lens is designed to cancel the spherical aberration, so that the spherical aberration of the light beam passing through the objective lens and the cover glass is sufficiently small.

しかしながら、カバーガラスの厚さが、予め定めら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い、情報を正しく読み書きすることができなくなるという問題が生じる。   However, if the thickness of the cover glass deviates from a predetermined value, a spherical aberration occurs in the light beam focused on the information recording layer, the beam diameter increases, and information is read and written correctly. A problem arises that it becomes impossible to do so.

また、上記の式(1)より、カバーガラスの厚さ誤差Δdが大きくなればなるほど、球面収差の誤差ΔSAが大きくなり、情報を正しく読み書きすることができなくなることが分かる。   From the above equation (1), it can be seen that as the thickness error Δd of the cover glass increases, the error ΔSA of the spherical aberration increases and the information cannot be read and written correctly.

また、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としては、例えば情報記録層が2層のDVD(Digital Veratile Disc )が既に商品化されている。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毎に光ビームを十分小さく集光させることが必要である。   In addition, as a multilayer optical disc formed by laminating information recording layers so that the density of recorded information can be increased in the thickness direction of the optical disc, for example, a DVD (Digital Veratile Disc) having two information recording layers is used. ) Has already been commercialized. In an optical pickup device for recording and reproducing such a multilayer optical disk, it is necessary to focus a light beam on each information recording layer of the optical disk sufficiently small.

上記のような情報記録層が多層光ディスクでは、該光ディスクの表面(カバーガラス表面)から各情報記録層までの厚みがそれぞれ異なるので、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。この場合、例えば、隣接する情報記録層で発生する球面収差の差異(誤差ΔSA)は、式(1)より、隣接する情報記録層の層間距離t(dに相当)に比例する。   In a multi-layer optical disc having the above-mentioned information recording layer, since the thickness from the surface of the optical disc (cover glass surface) to each information recording layer is different, the spherical aberration generated when the light beam passes through the cover glass of the optical disc. However, it differs for each information recording layer. In this case, for example, the difference (error ΔSA) of the spherical aberration generated in the adjacent information recording layer is proportional to the interlayer distance t (corresponding to d) of the adjacent information recording layer from Expression (1).

情報記録層が2層のDVDでは、光ピックアップ装置の対物レンズのNAが0.6程度と小さいので、上記式(1)より、カバーガラス厚さ誤差Δdが多少大きくなっても、球面収差の誤差ΔSAに与える影響は小さいことが分かる。   In a DVD having two information recording layers, the NA of the objective lens of the optical pickup device is as small as about 0.6. Therefore, from the above equation (1), even if the cover glass thickness error Δd is slightly increased, the spherical aberration can be reduced. It can be seen that the influence on the error ΔSA is small.

したがって、従来の開口数NAが0.6程度の光ピックアップ装置を使用するDVD装置では、DVDの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ΔSAが小さく、各情報記録層毎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る。   Therefore, in a conventional DVD device using an optical pickup device having a numerical aperture NA of about 0.6, the error ΔSA of the spherical aberration caused by the thickness error Δd of the cover glass of the DVD is small, and it is difficult to collect for each information recording layer. The light beam to be emitted can be focused sufficiently small.

ところが、カバーガラスの厚さ誤差Δd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。したがって、上記式(1)より、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が大きくなることが分かる。   However, even if the thickness error Δd of the cover glass is equal, a larger spherical aberration SA occurs as the NA increases. For example, when NA = 0.85 compared to NA = 0.6, approximately four times the spherical aberration SA occurs. Therefore, from the above equation (1), it can be seen that the higher the NA, such as NA = 0.85, the greater the spherical aberration caused by the thickness error of the cover glass.

同様に、多層光ディスクの場合、隣接する情報記録層の層間距離tが等しくても、光ピックアップ装置の対物レンズのNAが大きくなるほど大きな球面収差の差異(誤差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が発生する。したがって、上記式(1)より、NA=0.85のように高NAになればなるほど、各情報記録層毎の球面収差の差異が大きくなることが分かる。   Similarly, in the case of a multilayer optical disc, even if the interlayer distance t between adjacent information recording layers is equal, a larger difference (error ΔSA) in spherical aberration occurs as the NA of the objective lens of the optical pickup device increases. For example, when NA = 0.85 compared to NA = 0.6, a difference of about four times the spherical aberration occurs. Therefore, from the above equation (1), it can be seen that the higher the NA, such as NA = 0.85, the greater the difference in spherical aberration for each information recording layer.

よって、高NAの対物レンズでは、球面収差の誤差の影響が無視できず、情報の読み取り精度の低下を招くという問題が生じる。そこで、高NAの対物レンズを用いて高記録密度化を実現するためには球面収差を補正する必要がある。   Therefore, in an objective lens having a high NA, the influence of the error of the spherical aberration cannot be ignored, and there is a problem that the accuracy of reading information is reduced. Therefore, it is necessary to correct spherical aberration in order to achieve a high recording density using a high NA objective lens.

そこで、球面収差を検出し補正する方法として例えば、特開2000−171346号公報には、上述の球面収差を検出し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、光ディスクの情報記録層に光ビームを集光させたとき、球面収差によって光ビームの光軸付近のビームと光軸付近より外側のビームで光ビームの集光位置が異なるのを利用している。   Therefore, as a method of detecting and correcting spherical aberration, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-171346 discloses an optical pickup device that detects and corrects the above-described spherical aberration. In this optical pickup device, when the light beam is focused on the information recording layer of the optical disk, the focusing position of the light beam differs between the beam near the optical axis and the beam outside the vicinity of the optical axis due to spherical aberration. I use.

上記公報に開示された光ピックアップ装置によれば、検出する光ビームをホログラム等の光学素子で光ビームの光軸付近の光ビームと光軸付近より外側の光ビームに分離し、球面収差発生時にどちらか一方の光ビームにおける情報記録層からの集光位置のずれを検出して、その検出結果に基づき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することができる。   According to the optical pickup device disclosed in the above publication, a light beam to be detected is separated into a light beam near the optical axis of the light beam and a light beam outside the vicinity of the optical axis by an optical element such as a hologram. The shift of the focusing position from the information recording layer in one of the light beams is detected, the spherical aberration is corrected based on the detection result, and the diameter of the light beam focused on each information recording layer of the optical disk is sufficiently increased. Can be smaller.

また、上記の光ピックアップ装置において、光学系の焦点位置調節は、例えば光ビームの半分をホログラム等で分離し2分割光検出器に集光させる。そして、2分割光検出器の差分を焦点位置ずれの信号として検出しその信号に基づいて焦点位置ずれを補正する。この方法は、一般的にビームサイズ法と呼ばれている。   In the above-described optical pickup device, for adjusting the focal position of the optical system, for example, half of the light beam is separated by a hologram or the like and focused on a two-segment photodetector. Then, the difference between the two photodetectors is detected as a signal of the focal position shift, and the focal position shift is corrected based on the signal. This method is generally called a beam size method.

ところが、上記公報に開示された光ピックアップ装置では、高記録密度化を実現するために高開口数レンズや短波長の光源を使用した光記録再生装置に適応した場合、球面収差のために上記のようにして検出した焦点位置ずれ信号にオフセットが生じてしまう。そのため、光記録媒体の情報記録層上で光ビームの径を十分に小さくすることができずに、光記録媒体からの情報の再生や光記録媒体への情報の記録を行うことができなくなるという問題が生じる。   However, in the optical pickup device disclosed in the above publication, when applied to an optical recording / reproducing device using a high numerical aperture lens or a short wavelength light source in order to achieve a high recording density, the above-described optical pickup device is used due to spherical aberration. An offset is generated in the focus position shift signal detected as described above. For this reason, the diameter of the light beam cannot be sufficiently reduced on the information recording layer of the optical recording medium, and it becomes impossible to reproduce information from the optical recording medium or record information on the optical recording medium. Problems arise.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、オフセットがない集光光学系の焦点ずれ検出を行い、光記録媒体の情報記録層に集光光学系の焦点を正確に合わせることのできる焦点位置ずれ検出方法およびこの焦点位置ずれ検出方法を適用した光ピックアップ装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to detect a defocus of a focusing optical system having no offset and to focus the focusing optical system on an information recording layer of an optical recording medium. Is to provide a focus position shift detection method capable of accurately adjusting the focus position and an optical pickup device to which the focus position shift detection method is applied.

本発明の焦点位置検出方法は、上記の課題を解決するために、光記録媒体の情報記録層から反射され、対物レンズを含む集光光学系を通過した光ビームを、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の70%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の70%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれ、かつ、光ビーム有効径の70%以上の領域のほうが光ビーム有効径の70%以下の領域よりも占める割合が大きい領域の光ビームを分離し、この分離した光ビームを電気的に変換して第1焦点誤差信号を生成し、この第1焦点誤差信号を集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点位置ずれ信号とすることを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problem, the focus position detecting method of the present invention transmits a light beam reflected from an information recording layer of an optical recording medium and passing through a condensing optical system including an objective lens through an aperture of the objective lens. A first circle or arc having a diameter larger than 70% of the defined effective diameter of the light beam, and a diameter smaller than 70% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens; The light beam in a region surrounded by the second circle or the arc and having a larger area than the region of 70% or less of the effective diameter of the light beam is separated from the region of 70% or more of the effective diameter of the light beam. The separated light beam is electrically converted to generate a first focus error signal, and the first focus error signal is used as a focus position shift signal indicating a focus position shift of the focusing optical system.

本発明の焦点位置検出方法は、上記の課題を解決するために、上記第1焦点誤差信号をF1、上記第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第2焦点誤差信号をF2、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第3焦点誤差信号をF3としたとき、上記集光光学系で生じる球面収差を示す球面収差誤差信号SAESは、
SAES=F2−F1×K1 (K1は係数)
または、
SAES=F3−F1×K2 (K2は係数)
または、
SAES=F3−F2×K3 (K3は係数)で示される式で求められることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the focus position detecting method of the present invention provides the first focus error signal as F1 and the focus of a light beam obtained by passing through a region located inside the second circle or arc. The second focus error signal obtained by detecting the position shift is F2, and the third focus obtained by detecting the focus position shift of the light beam obtained by passing through the area located outside the first circle or the arc. Assuming that the error signal is F3, a spherical aberration error signal SAES indicating a spherical aberration generated in the focusing optical system is
SAES = F2−F1 × K1 (K1 is a coefficient)
Or
SAES = F3-F1 × K2 (K2 is a coefficient)
Or
SAES = F3−F2 × K3 (K3 is a coefficient).

本発明の光ピックアップ装置は、上記の課題を解決するために、光源と、上記光源から照射される光ビームを光記録媒体に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、上記光記録媒体の情報記録層から反射され、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の70%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の70%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれ、かつ、光ビーム有効径の70%以上の領域のほうが光ビーム有効径の70%以下の領域よりも占める割合が大きい領域の光ビームを分離する光ビーム分離手段と、上記光ビーム分離手段により分離された光ビームを電気的に変換して第1焦点誤差信号を生成する第1信号生成手段とを備え、上記第1焦点誤差信号を、上記集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点誤差信号とすることを特徴としている。   In order to solve the above problems, an optical pickup device according to the present invention includes a light source, a condensing optical system including an objective lens for condensing a light beam emitted from the light source on an optical recording medium, and the optical recording medium. The first of which has a diameter larger than 70% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens centered on the optical axis of the light beam reflected from the information recording layer and passing through the condensing optical system. And a second circle or arc having a diameter smaller than 70% of the effective beam diameter defined by the aperture of the objective lens, and 70% of the effective beam diameter. A light beam separating means for separating a light beam in a region where the above-mentioned region occupies a larger portion than a region having a light beam effective diameter of 70% or less, and electrically converting the light beam separated by the light beam separating device. And the first focus error A first signal generating means for generating a No., the first focus error signal, is characterized in that a focus error signal indicating a focus position deviation of the focusing optical system.

本発明の光ピックアップ装置は、上記の課題を解決するために、上記光ビーム分離手段の、上記第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して第2焦点誤差信号を生成する第2信号生成手段と、上記光ビーム分離手段の、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して第3焦点誤差信号を生成する第3信号生成手段とを有し、上記第1焦点誤差信号をF1、上記第2焦点誤差信号をF2、上記第3焦点誤差信号をF3としたとき、上記集光光学系で生じる球面収差を示す球面収差誤差信号SAESを、
SAES=F2−F1×K1 (K1は係数)
または、
SAES=F3−F1×K2 (K2は係数)
または、
SAES=F3−F2×K3 (K3は係数)で示される式により求める球面収差検出手段が設けられていることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the optical pickup device of the present invention is capable of reducing the focal position shift of a light beam obtained by passing through a region of the light beam separating means located inside the second circle or the circular arc. A second signal generating means for detecting and generating a second focus error signal, and a focal position shift of a light beam obtained by passing through a region of the light beam separating means located outside the first circle or arc. And a third signal generation means for generating a third focus error signal by detecting the first focus error signal F1, the second focus error signal F2, and the third focus error signal F3. At this time, a spherical aberration error signal SAES indicating a spherical aberration generated in the condensing optical system is
SAES = F2−F1 × K1 (K1 is a coefficient)
Or
SAES = F3-F1 × K2 (K2 is a coefficient)
Or
SAES = F3−F2 × K3 (K3 is a coefficient), and a spherical aberration detecting unit is provided, which is obtained by an equation.

本発明の光ピックアップ装置は、上記の課題を解決するために、上記光記録媒体の情報記録層が複数である場合、上記焦点位置ずれ検出手段は、各情報記録層での焦点位置ずれを検出することを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problems, in the optical pickup device of the present invention, when the optical recording medium has a plurality of information recording layers, the focal position deviation detecting means detects a focal position deviation in each information recording layer. It is characterized by doing.

本発明の光ピックアップ装置は、上記の課題を解決するために、上記焦点位置ずれ検出手段により検出された検出結果に基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを補正する焦点位置ずれ補正手段と、上記球面収差検出手段により検出された検出結果に基づいて、上記集光光学系に発生した球面収差を補正する球面収差補正手段とが設けられ、上記球面収差補正手段は、上記焦点位置ずれ補正手段により集光光学系の焦点位置ずれが補正された状態の該集光光学系の球面収差を補正することを特徴としている。   According to another aspect of the present invention, there is provided an optical pickup device that corrects a focal position shift of the focusing optical system based on a detection result detected by the focal position shift detecting unit. And spherical aberration correction means for correcting spherical aberration generated in the condensing optical system based on the detection result detected by the spherical aberration detection means, wherein the spherical aberration correction means The correction unit corrects the spherical aberration of the light collecting optical system in a state where the focal position shift of the light collecting optical system is corrected.

本発明の光ピックアップ装置は、上記の課題を解決するために、上記光ビーム分離手段はホログラムであることを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problems, the optical pickup device of the present invention is characterized in that the light beam separating means is a hologram.

本発明の焦点位置検出方法は、上記の課題を解決するために、集光光学系を通過した光ビームのうち、該集光光学系を最良像点に調整した状態の波面を曲線で表わしたとき、この曲線の極値とこの極値近傍の領域を含む光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出することを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problems, the focus position detection method of the present invention represented by a curve the wavefront of the light beam that has passed through the light-collecting optical system with the light-collecting optical system adjusted to the best image point. At this time, it is characterized in that the focal position shift of the condensing optical system is detected based on an extreme value of the curve and a light beam including a region near the extreme value.

ここで、該集光光学系を最良像点に調整した状態の波面を曲線で表わしたとき、この曲線の極値における接線は、球面収差のない理想波面を表わす曲線の接線にほぼ平行になる。このことは、光ビームが光記録媒体の情報記録層上で最良像点となる場合の波面を表わす曲線の極値を通過する光ビームが収束する収束点(焦点)と、上記最良像点とがほぼ一致することを示している。   Here, when a wavefront in a state where the light-collecting optical system is adjusted to the best image point is represented by a curve, a tangent at an extreme value of the curve is substantially parallel to a tangent of a curve representing an ideal wavefront having no spherical aberration. . This means that the light beam passing through the extremum of the curve representing the wavefront when the light beam becomes the best image point on the information recording layer of the optical recording medium converges, and the best image point Indicate that they almost match.

したがって、上記構成のように、集光光学系を通過した光ビームのうち、該集光光学系を最良像点に調整した状態の波面を曲線で表わしたとき、この曲線の極値とこの極値近傍の領域に相当する光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出するようにすれば、集光光学系に球面収差が発生していても、該球面収差の影響を殆ど受けずに焦点位置ずれを正確に検出することができる。   Therefore, when the wavefront of the light beam that has passed through the focusing optical system and the focusing optical system is adjusted to the best image point is represented by a curve as in the above configuration, the extreme value of the curve and the extreme value If the focal position shift of the focusing optical system is detected based on the light beam corresponding to the area near the value, even if spherical aberration occurs in the focusing optical system, the influence of the spherical aberration is reduced. The focus position deviation can be accurately detected with little reception.

これにより、オフセットなく光学的に集光光学系の焦点位置ずれを検出することができるので、該集光光学系の焦点位置ずれを適切に補正することができ、この結果、光記録媒体の情報記録層に集光光学系の焦点を正確に合わせることができる。   This makes it possible to optically detect a shift in the focal position of the light-collecting optical system without any offset, so that it is possible to appropriately correct the shift in the focal position of the light-collecting optical system. It is possible to accurately focus the focusing optical system on the recording layer.

また、本発明の他の焦点位置検出方法は、上記の課題を解決するために、対物レンズを含む集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出することを特徴としている。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a focal position, the method comprising defining an aperture of the objective lens around an optical axis of a light beam passing through a condensing optical system including an objective lens. The focus position shift of the condensing optical system is detected based on a light beam in a region of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam.

ここで、対物レンズを含む集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームが収束する収束点(焦点)と、上記集光光学系を通過した光ビームの最良像点とがほぼ一致する。   Here, with respect to the optical axis of the light beam that has passed through the condensing optical system including the objective lens, a light beam in a region of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens converges. The convergence point (focal point) substantially coincides with the best image point of the light beam that has passed through the focusing optical system.

したがって、上記の構成のように、対物レンズを含む集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出するようにすれば、集光光学系に球面収差が発生していても、該球面収差の影響を殆ど受けずに焦点位置ずれを正確に検出することができる。   Therefore, as in the above-described configuration, an area of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, centered on the optical axis of the light beam that has passed through the condensing optical system including the objective lens. If the focal position shift of the above-mentioned condensing optical system is detected based on the light beam, even if spherical aberration occurs in the condensing optical system, the focal position is hardly affected by the spherical aberration. The displacement can be accurately detected.

これにより、オフセットなく光学的に集光光学系の焦点位置ずれを検出することができるので、該集光光学系の焦点位置ずれを適切に補正することができ、この結果、光記録媒体の情報記録層に集光光学系の焦点を正確に合わせることができる。   This makes it possible to optically detect a shift in the focal position of the light-collecting optical system without any offset, so that it is possible to appropriately correct the shift in the focal position of the light-collecting optical system. It is possible to accurately focus the focusing optical system on the recording layer.

上記集光光学系を通過した光ビームから、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームを分離し、この分離した光ビームを電気的に変換して第1焦点誤差信号を生成し、この第1焦点誤差信号を集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点位置ずれ信号としてもよい。   A light beam in a region of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens is separated from the light beam passing through the condensing optical system, and the separated light beam is electrically converted. Then, a first focus error signal may be generated, and the first focus error signal may be used as a focus position shift signal indicating a focus position shift of the light collecting optical system.

この場合、集光光学系を通過した光ビームから分離した光ビームを、電気的に変換して第1焦点誤差信号を生成し、この第1信号を集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点位置ずれ信号とすることで、集光光学系の焦点位置ずれを電気信号で検出することができる。   In this case, a light beam separated from the light beam that has passed through the condensing optical system is electrically converted to generate a first focus error signal, and this first signal is converted to a focus indicating a focal position shift of the condensing optical system. By using the position shift signal, the focus position shift of the light collecting optical system can be detected by an electric signal.

これにより、得られた電気信号を、集光光学系の駆動制御を行う駆動回路にそのまま使用することができるので、集光光学系を適切な位置に駆動させることで焦点位置ずれを容易に補正することができる。   As a result, the obtained electric signal can be used as it is in the drive circuit for controlling the drive of the focusing optical system, so that the focus position deviation can be easily corrected by driving the focusing optical system to an appropriate position. can do.

上記分離された光ビームを、上記集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた領域を有する光ビーム分離手段の該領域を、上記集光光学系を通過した光ビームが通過することにより得てもよい。   The separated light beam is focused on the optical axis of the light beam passing through the condensing optical system and has a diameter larger than 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens. The light beam separating means has a region surrounded by one circle or arc and a second circle or arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens. The region may be obtained by passing a light beam that has passed through the light-collecting optical system.

この場合、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた領域を有する光ビーム分離手段を使用することで、集光光学系の焦点位置ずれに必要な光ビームを簡単に分離して得ることができる。   In this case, a first circle or arc having a diameter larger than a diameter equivalent to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, with the optical axis of the light beam passing through the condensing optical system as a center. By using a light beam separating means having a region surrounded by a second circle or an arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, It is possible to easily separate and obtain a light beam required for the shift of the focal position of the optical optical system.

上記光ビーム分離手段における、上記第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第2焦点誤差信号と、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第3焦点誤差信号との少なくとも一方の焦点誤差信号に基づいて、上記集光光学系の球面収差を検出してもよい。   A second focus error signal obtained by detecting a focus position shift of a light beam obtained by passing through a region located inside the second circle or the arc in the light beam separating means; Alternatively, based on at least one of a third focus error signal and a third focus error signal obtained by detecting a focus position shift of a light beam obtained by passing through a region located outside the circular arc, the spherical surface of the condensing optical system is used. The aberration may be detected.

この場合、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた領域を通過する光ビームは、上述のように、球面収差の影響を受けることなく最良像点に一致する。   In this case, a first circle or a circular arc having a diameter larger than a diameter equivalent to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens around the optical axis of the light beam passed through the condensing optical system; As described above, the light beam passing through the area surrounded by the second circle or the arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens has a spherical aberration as described above. Coincides with the best image point without being affected by

したがって、上記の領域以外の領域である、第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第2焦点誤差信号と、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第3焦点誤差信号とは、球面収差の影響を受ける。   Accordingly, a second focus error signal obtained by detecting a focus position shift of a light beam obtained by passing through a region located inside the second circle or the circular arc, which is a region other than the above-mentioned region, The third focus error signal obtained by detecting the focal position shift of the light beam obtained by passing through a region outside the one circle or arc is affected by spherical aberration.

これにより、上記の第2焦点誤差信号または第3焦点誤差信号の何れか一方の焦点誤差信号を利用すれば、集光光学系の球面収差を精度よく検出することができる。   Thus, the spherical aberration of the condensing optical system can be accurately detected by using either one of the second focus error signal and the third focus error signal.

上記集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点位置ずれ信号を上記第1焦点誤差信号とし、この第1焦点誤差信号をF1、上記第2焦点誤差信号をF2、上記第3焦点誤差信号をF3としたとき、
上記集光光学系で生じる球面収差を示す球面収差誤差信号SAESは、
SAES=F2−F1×K1 (K1は係数)
または、
SAES=F3−F1×K2 (K2は係数)
で示される式で求めてもよい。
A focus position shift signal indicating the focus position shift of the light condensing optical system is defined as the first focus error signal, the first focus error signal is F1, the second focus error signal is F2, and the third focus error signal is F3. And when
A spherical aberration error signal SAES indicating a spherical aberration generated in the light-collecting optical system is:
SAES = F2−F1 × K1 (K1 is a coefficient)
Or
SAES = F3-F1 × K2 (K2 is a coefficient)
May be obtained by the formula shown in the following.

この場合、集光光学系の球面収差を検出するために使用される第2焦点誤差信号F2および第3使用点誤差信号F3 に、集光光学系の焦点位置ずれを検出するための第1信号誤差信号が考慮されるようになるので、焦点位置ずれの影響を抑えて球面収差を検出することができる。   In this case, the first focus error signal F2 and the third use point error signal F3 used for detecting the spherical aberration of the condensing optical system include the first signal for detecting the focal position shift of the condensing optical system. Since the error signal is taken into account, the spherical aberration can be detected while suppressing the influence of the focal position shift.

本発明の光ピックアップ装置は、上記の課題を解決するために、光源と、上記光源から照射される光ビームを光記録媒体に集光させる集光光学系と、上記集光光学系を通過した光ビームのうち、該光ビームが光記録媒体の情報記録層上で最良像点となる場合の波面を曲線で表わしたとき、この曲線の極値とこの極値近傍の領域に相当する光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出する焦点位置ずれ検出手段とを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above-described problems, an optical pickup device of the present invention has passed through a light source, a condensing optical system for condensing a light beam emitted from the light source on an optical recording medium, and the condensing optical system. When the wavefront of the light beam when the light beam becomes the best image point on the information recording layer of the optical recording medium is represented by a curve, the extreme value of the curve and the light beam corresponding to the region near the extreme value And a focus position shift detecting means for detecting a focus position shift of the condensing optical system based on the above.

ここで、光ビームが光記録媒体の情報記録層上で最良像点となる場合の波面を曲線で表わしたとき、この曲線の極値における接線は、球面収差のない理想波面を表わす曲線の接線にほぼ平行になる。このことは、光ビームが光記録媒体の情報記録層上で最良像点となる場合の波面を表わす曲線の極値を通過する光ビームが収束する収束点(焦点)と、上記最良像点とがほぼ一致することを示している。   Here, when the wavefront when the light beam becomes the best image point on the information recording layer of the optical recording medium is represented by a curve, the tangent at the extremum of this curve is the tangent to the curve representing the ideal wavefront without spherical aberration. Is almost parallel to This means that the light beam passing through the extremum of the curve representing the wavefront when the light beam becomes the best image point on the information recording layer of the optical recording medium converges, and the best image point Indicate that they almost match.

したがって、上記構成のように、集光光学系を通過した光ビームのうち、該光ビームが光記録媒体の情報記録層上で最良像点となる場合の波面を曲線で表わしたとき、この曲線の極値とこの極値近傍の領域に相当する光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出するようにすれば、集光光学系に球面収差が発生していても、オフセットなく光学的に集光光学系の焦点位置ずれを検出することができる。   Therefore, when the wavefront of the light beam that has passed through the light-collecting optical system and becomes the best image point on the information recording layer of the optical recording medium is represented by a curve as in the above configuration, If the focal position deviation of the focusing optical system is detected based on the extreme value of the light beam and the light beam corresponding to the region near the extreme value, even if spherical aberration occurs in the focusing optical system, It is possible to optically detect the focal position shift of the light collecting optical system without any offset.

これにより、集光光学系の焦点位置ずれを、球面収差の影響なく適切に補正することが可能となるので、光記録媒体の情報記録層に集光光学系の焦点を正確に合わせることができ、この結果、光記録媒体への情報の記録再生を常に良好に行うことができる。   This makes it possible to appropriately correct the focal position shift of the light-collecting optical system without the influence of spherical aberration, so that the light-collecting optical system can accurately focus on the information recording layer of the optical recording medium. As a result, information can be recorded and reproduced on the optical recording medium satisfactorily at all times.

本発明の他の光ピックアップ装置は、上記の課題を解決するために、光源と、上記光源から照射される光ビームを記録媒体に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、上記集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出する焦点位置ずれ検出手段とを備えていることを特徴としている。   According to another embodiment of the present invention, there is provided an optical pickup apparatus comprising: a light source; a condensing optical system including an objective lens for condensing a light beam emitted from the light source onto a recording medium; Focusing position of the condensing optical system based on the light beam in the region of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens with the optical axis of the light beam passing through the optical system as the center. A focus position shift detecting means for detecting a shift.

ここで、対物レンズを含む集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームが収束する収束点(焦点)と、上記集光光学系を通過した光ビームの最良像点とがほぼ一致する。   Here, with respect to the optical axis of the light beam that has passed through the condensing optical system including the objective lens, a light beam in a region of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens converges. The convergence point (focal point) substantially coincides with the best image point of the light beam that has passed through the focusing optical system.

したがって、上記の構成のように、対物レンズを含む集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出するようにすれば、集光光学系に球面収差が発生していても、オフセットなく光学的に集光光学系の焦点位置ずれを検出することができる。   Therefore, as in the above-described configuration, an area of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, centered on the optical axis of the light beam that has passed through the condensing optical system including the objective lens. If the focal position shift of the condensing optical system is detected based on the light beam, even if spherical aberration occurs in the condensing optical system, the focal position of the condensing optical system can be optically adjusted without offset. A shift can be detected.

これにより、集光光学系の焦点位置ずれを、球面収差の影響なく適切に補正することが可能となるので、光記録媒体の情報記録層に集光光学系の焦点を正確に合わせることができ、この結果、光記録媒体への情報の記録再生を常に良好に行うことができる。   This makes it possible to appropriately correct the focal position shift of the light-collecting optical system without the influence of spherical aberration, so that the light-collecting optical system can accurately focus on the information recording layer of the optical recording medium. As a result, information can be recorded and reproduced on the optical recording medium satisfactorily at all times.

上記焦点位置ずれ検出手段は、上記集光光学系を通過した光ビームから、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームを分離する光ビーム分離手段と、上記光ビーム分離手段により分離された光ビームに基づいて第1焦点誤差信号を生成する第1信号生成手段とを備え、上記第1焦点誤差信号を、上記集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点誤差信号としてもよい。   The focus position shift detecting means separates a light beam in an area of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens from the light beam passed through the condensing optical system. Means, and first signal generating means for generating a first focus error signal based on the light beam separated by the light beam separating means, and converting the first focus error signal into a focal position of the condensing optical system. A focus error signal indicating a shift may be used.

この場合、集光光学系を通過した光ビームから分離した光ビームを、電気的に変換して第1焦点誤差信号を生成し、この第1信号を集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点位置ずれ信号とすることで、集光光学系の焦点位置ずれを電気信号で検出することができる。   In this case, a light beam separated from the light beam that has passed through the condensing optical system is electrically converted to generate a first focus error signal, and this first signal is converted to a focus indicating a focal position shift of the condensing optical system. By using the position shift signal, the focus position shift of the light collecting optical system can be detected by an electric signal.

これにより、得られた電気信号を、集光光学系の駆動制御を行う駆動回路にそのまま使用することができるので、集光光学系を適切な位置に駆動させることで焦点位置ずれを容易に補正することができる。   As a result, the obtained electric signal can be used as it is in the drive circuit for controlling the drive of the focusing optical system, so that the focus position deviation can be easily corrected by driving the focusing optical system to an appropriate position. can do.

上記光ビーム分離手段は、上記集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた第1の領域を有し、上記第1信号生成手段は、上記光ビーム分離手段の第1の領域を通過する光ビームに基づいて第1焦点誤差信号を生成してもよい。   The light beam separating means has a first center having an optical axis of the light beam passing through the condensing optical system and having a diameter larger than 85% of an effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens. And a first area surrounded by a second circle or arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens. The first signal generating means may generate a first focus error signal based on the light beam passing through the first area of the light beam separating means.

この場合、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた領域を有する光ビーム分離手段を使用することで、集光光学系の焦点位置ずれに必要な光ビームを簡単に分離して得ることができる。   In this case, a first circle or arc having a diameter larger than a diameter equivalent to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, with the optical axis of the light beam passing through the condensing optical system as a center. By using a light beam separating means having a region surrounded by a second circle or an arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, It is possible to easily separate and obtain a light beam required for the shift of the focal position of the optical optical system.

さらに、上記第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して第2焦点誤差信号を生成する第2信号生成手段ないし、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して第3焦点誤差信号を生成する第3信号生成手段の少なくとも何れか一方の信号生成手段を有し、上記第2焦点誤差信号および第3焦点誤差信号の少なくとも一方の焦点誤差信号に基づいて上記集光光学系の球面収差を検出する球面収差検出手段が設けられていてもよい。   A second signal generating means for detecting a focal position shift of a light beam obtained by passing through an area located inside the second circle or the circular arc and generating a second focus error signal; And at least one of a third signal generator for detecting a focal position shift of a light beam obtained by passing through a region located outside the circle or the arc and generating a third focus error signal. And a spherical aberration detecting means for detecting a spherical aberration of the condensing optical system based on at least one of the second focus error signal and the third focus error signal.

この場合、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた領域を通過する光ビームは、上述のように、球面収差の影響を受けることなく最良像点に一致する。   In this case, a first circle or a circular arc having a diameter larger than a diameter equivalent to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens around the optical axis of the light beam passed through the condensing optical system; As described above, the light beam passing through the area surrounded by the second circle or the arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens has a spherical aberration as described above. Coincides with the best image point without being affected by

したがって、上記の領域以外の領域である、第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第2焦点誤差信号と、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第3焦点誤差信号とは、球面収差の影響を受ける。   Accordingly, a second focus error signal obtained by detecting a focus position shift of a light beam obtained by passing through a region located inside the second circle or the circular arc, which is a region other than the above-mentioned region, The third focus error signal obtained by detecting the focal position shift of the light beam obtained by passing through a region outside the one circle or arc is affected by spherical aberration.

これにより、上記の第2焦点誤差信号または第3焦点誤差信号の何れか一方の焦点誤差信号を利用すれば、集光光学系の球面収差を精度よく検出することができる。   Thus, the spherical aberration of the condensing optical system can be accurately detected by using either one of the second focus error signal and the third focus error signal.

上記球面収差検出手段は、上記集光光学系で生じる焦点誤差信号を上記第1焦点誤差信号とし、この第1焦点誤差信号をF1、上記第2焦点誤差信号をF2、上記第3焦点誤差信号をF3としたとき、上記集光光学系で生じる球面収差を示す球面収差誤差信号SAESは、
SAES=F2−F1×K1 (K1は係数)
または、
SAES=F3−F1×K2 (K2は係数)
で示される式により求めてもよい。
The spherical aberration detecting means sets a focus error signal generated in the light-collecting optical system as the first focus error signal, the first focus error signal as F1, the second focus error signal as F2, and the third focus error signal. Is F3, a spherical aberration error signal SAES indicating a spherical aberration generated in the condensing optical system is
SAES = F2−F1 × K1 (K1 is a coefficient)
Or
SAES = F3-F1 × K2 (K2 is a coefficient)
May be obtained by the equation shown in

この場合、集光光学系の球面収差を検出するために使用される第2焦点誤差信号F2および第3使用点誤差信号F3 に、集光光学系の焦点位置ずれを検出するための第1信号誤差信号が考慮されるようになるので、焦点位置ずれの影響を抑えて球面収差を検出することができる。   In this case, the first focus error signal F2 and the third use point error signal F3 used for detecting the spherical aberration of the condensing optical system include the first signal for detecting the focal position shift of the condensing optical system. Since the error signal is taken into account, the spherical aberration can be detected while suppressing the influence of the focal position shift.

上記光記録媒体の情報記録層が複数である場合、上記焦点位置ずれ検出手段は、各情報記録層での焦点位置ずれを検出するようにしてもよい。   When the optical recording medium has a plurality of information recording layers, the focal position deviation detecting means may detect a focal position deviation in each information recording layer.

この場合、光記録媒体の光入射側表面から各情報記録層までの距離の相違によって集光光学系に球面収差が発生しても、これら球面収差の影響を受けることなく各情報記録層での焦点位置ずれを正確に検出することができる。   In this case, even if a spherical aberration occurs in the condensing optical system due to a difference in the distance from the light incident side surface of the optical recording medium to each information recording layer, each information recording layer is not affected by these spherical aberrations. It is possible to accurately detect a focus position shift.

さらに、上記焦点位置ずれ検出手段により検出された検出結果に基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを補正する焦点位置ずれ補正手段と、上記球面収差検出手段により検出された検出結果に基づいて、上記集光光学系に発生した球面収差を補正する球面収差補正手段とを設け、上記球面収差補正手段は、上記焦点位置ずれ補正手段により集光光学系の焦点位置ずれを補正した状態で、集光光学系の球面収差を補正してもよい。   Further, based on a detection result detected by the focal position deviation detecting means, a focal position deviation correcting means for correcting a focal position deviation of the focusing optical system, and based on a detection result detected by the spherical aberration detecting means. And a spherical aberration correcting means for correcting spherical aberration generated in the condensing optical system, wherein the spherical aberration correcting means corrects a focal position shift of the condensing optical system by the focal position shift correcting means. Alternatively, the spherical aberration of the condensing optical system may be corrected.

この場合、球面収差補正手段によって、焦点位置ずれ補正手段により集光光学系の焦点位置ずれを補正した状態で、集光光学系の球面収差を補正することで、光記録媒体の情報記録層上で光ビーム径を最良な状態で維持したまま球面収差の補正を行うことができる。   In this case, the spherical aberration of the light collecting optical system is corrected in a state where the focal position shift of the light collecting optical system is corrected by the focal position shift correcting means by the spherical aberration correcting means, so that the information recording layer of the optical recording medium can be corrected. Thus, the spherical aberration can be corrected while maintaining the light beam diameter in the best condition.

本発明の焦点位置検出方法は、以上のように、集光光学系を通過した光ビームのうち、該集光光学系を最良像点に調整した状態の波面を曲線で表わしたとき、この曲線の極値とこの極値近傍の領域に相当する光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出する構成である。   As described above, the focal position detection method of the present invention is such that, when a wavefront of the light beam that has passed through the condensing optical system and the condensing optical system is adjusted to the best image point is represented by a curve, this curve The focal position shift of the above-mentioned condensing optical system is detected on the basis of the extreme value and the light beam corresponding to the region near the extreme value.

それゆえ、集光光学系を通過した光ビームのうち、該集光光学系を最良像点に調整した状態の波面を曲線で表わしたとき、この曲線の極値とこの極値近傍の領域に相当する光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出するようにすれば、集光光学系に球面収差が発生していても、オフセットなく光学的に集光光学系の焦点位置ずれを検出することができる。   Therefore, when the wavefront of the light beam that has passed through the condensing optical system and the condensing optical system is adjusted to the best image point is represented by a curve, the extremum of the curve and the region near the extremum are represented by a curve. If the focal position shift of the above-mentioned condensing optical system is detected based on the corresponding light beam, even if spherical aberration occurs in the condensing optical system, the focal point of the condensing optical system can be optically adjusted without offset. Positional deviation can be detected.

よって、集光光学系の焦点位置ずれを適切に補正することができるので、光記録媒体の情報記録層に集光光学系の焦点を正確に合わせることができるという効果を奏する。   Therefore, since the focal position shift of the condensing optical system can be appropriately corrected, there is an effect that the focus of the condensing optical system can be accurately adjusted to the information recording layer of the optical recording medium.

また、本発明の他の焦点位置検出方法は、以上のように、対物レンズを含む集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出する構成である。   According to another focus position detecting method of the present invention, as described above, the light beam defined by the aperture of the objective lens is centered on the optical axis of the light beam passing through the focusing optical system including the objective lens. The configuration is such that the focal position shift of the condensing optical system is detected based on the light beam in the region of 60 to 85% of the effective diameter.

それゆえ、対物レンズを含む集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出するようにすれば、集光光学系に球面収差が発生していても、オフセットなく光学的に集光光学系の焦点位置ずれを検出することができる。   Therefore, based on the light beam in the region of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, centered on the optical axis of the light beam passing through the condensing optical system including the objective lens. By detecting the focal position shift of the condensing optical system, it is possible to optically detect the focal position shift of the condensing optical system without offset even if spherical aberration occurs in the condensing optical system. it can.

よって、集光光学系の焦点位置ずれを適切に補正することができるので、光記録媒体の情報記録層に集光光学系の焦点を正確に合わせることができるという効果を奏する。   Therefore, since the focal position shift of the condensing optical system can be appropriately corrected, there is an effect that the focus of the condensing optical system can be accurately adjusted to the information recording layer of the optical recording medium.

上記集光光学系を通過した光ビームから、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームを分離し、この分離した光ビームを電気的に変換して第1焦点誤差信号を生成し、この第1焦点誤差信号を集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点位置ずれ信号としてもよい。   A light beam in a region of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens is separated from the light beam passing through the condensing optical system, and the separated light beam is electrically converted. Then, a first focus error signal may be generated, and the first focus error signal may be used as a focus position shift signal indicating a focus position shift of the light collecting optical system.

この場合、集光光学系を通過した光ビームから分離した光ビームを、電気的に変換して第1焦点誤差信号を生成し、この第1信号を集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点位置ずれ信号とすることで、集光光学系の焦点位置ずれを電気信号で検出することができる。   In this case, a light beam separated from the light beam that has passed through the condensing optical system is electrically converted to generate a first focus error signal, and this first signal is converted to a focus indicating a focal position shift of the condensing optical system. By using the position shift signal, the focus position shift of the light collecting optical system can be detected by an electric signal.

これにより、得られた電気信号を、集光光学系の駆動制御を行う駆動回路にそのまま使用することができるので、集光光学系を適切な位置に駆動させることで焦点位置ずれを容易に補正することができるという効果を奏する。   As a result, the obtained electric signal can be used as it is in the drive circuit for controlling the drive of the focusing optical system, so that the focus position deviation can be easily corrected by driving the focusing optical system to an appropriate position. It has the effect that it can be done.

上記分離された光ビームを、上記集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた領域を有する光ビーム分離手段の該領域を、上記集光光学系を通過した光ビームが通過することにより得てもよい。   The separated light beam is focused on the optical axis of the light beam passing through the condensing optical system and has a diameter larger than 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens. The light beam separating means has a region surrounded by one circle or arc and a second circle or arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens. The region may be obtained by passing a light beam that has passed through the light-collecting optical system.

この場合、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた領域を有する光ビーム分離手段を使用することで、集光光学系の焦点位置ずれに必要な光ビームを簡単に分離して得ることができるという効果を奏する。   In this case, a first circle or arc having a diameter larger than a diameter equivalent to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, with the optical axis of the light beam passing through the condensing optical system as a center. By using a light beam separating means having a region surrounded by a second circle or an arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, There is an effect that a light beam required for the shift of the focal position of the optical optical system can be easily separated and obtained.

上記光ビーム分離手段における、上記第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第2焦点誤差信号と、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第3焦点誤差信号との少なくとも一方の焦点誤差信号に基づいて、上記集光光学系の球面収差を検出してもよい。   A second focus error signal obtained by detecting a focus position shift of a light beam obtained by passing through a region located inside the second circle or the arc in the light beam separating means; Alternatively, based on at least one of a third focus error signal and a third focus error signal obtained by detecting a focus position shift of a light beam obtained by passing through a region located outside the circular arc, the spherical surface of the condensing optical system is used. The aberration may be detected.

この場合、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた領域を通過する光ビームは、上述のように、球面収差の影響を受けることなく最良像点に一致する。   In this case, a first circle or a circular arc having a diameter larger than a diameter equivalent to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens around the optical axis of the light beam passed through the condensing optical system; As described above, the light beam passing through the area surrounded by the second circle or the arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens has a spherical aberration as described above. Coincides with the best image point without being affected by

したがって、上記の領域以外の領域である、第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第2焦点誤差信号と、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第3焦点誤差信号とは、球面収差の影響を受ける。   Accordingly, a second focus error signal obtained by detecting a focus position shift of a light beam obtained by passing through a region located inside the second circle or the circular arc, which is a region other than the above-mentioned region, The third focus error signal obtained by detecting the focal position shift of the light beam obtained by passing through a region outside the one circle or arc is affected by spherical aberration.

これにより、上記の第2焦点誤差信号または第3焦点誤差信号の何れか一方の焦点誤差信号を利用すれば、集光光学系の球面収差を精度よく検出することができるという効果を奏する。   Thus, using either one of the second focus error signal and the third focus error signal described above has an effect that the spherical aberration of the light collecting optical system can be accurately detected.

上記集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点位置ずれ信号を上記第1焦点誤差信号とし、この第1焦点誤差信号をF1、上記第2焦点誤差信号をF2、上記第3焦点誤差信号をF3としたとき、
上記集光光学系で生じる球面収差を示す球面収差誤差信号SAESは、
SAES=F2−F1×K1 (K1は係数)
または、
SAES=F3−F1×K2 (K2は係数)
で示される式で求めてもよい。
A focus position shift signal indicating the focus position shift of the light condensing optical system is defined as the first focus error signal, the first focus error signal is F1, the second focus error signal is F2, and the third focus error signal is F3. And when
A spherical aberration error signal SAES indicating a spherical aberration generated in the light-collecting optical system is:
SAES = F2−F1 × K1 (K1 is a coefficient)
Or
SAES = F3-F1 × K2 (K2 is a coefficient)
May be obtained by the formula shown in the following.

この場合、集光光学系の球面収差を検出するために使用される第2焦点誤差信号F2および第3使用点誤差信号F3に、集光光学系の焦点位置ずれを検出するための第1信号誤差信号が考慮されるようになるので、焦点位置ずれの影響を抑えて球面収差を検出することができるという効果を奏する。   In this case, the second focus error signal F2 and the third use point error signal F3 used for detecting the spherical aberration of the condensing optical system include a first signal for detecting a focal position shift of the condensing optical system. Since the error signal is taken into consideration, there is an effect that the spherical aberration can be detected while suppressing the influence of the focal position shift.

本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、光源と、上記光源から照射される光ビームを光記録媒体に集光させる集光光学系と、上記集光光学系を通過した光ビームのうち、該光ビームが光記録媒体の情報記録層上で最良像点となる場合の波面を曲線で表わしたとき、この曲線の極値とこの極値近傍の領域に相当する光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出する焦点位置ずれ検出手段とを備えている構成である。   As described above, the optical pickup device of the present invention includes a light source, a condensing optical system that condenses a light beam emitted from the light source on an optical recording medium, and a light beam that has passed through the condensing optical system. When the wavefront when the light beam becomes the best image point on the information recording layer of the optical recording medium is represented by a curve, based on a light beam corresponding to an extreme value of the curve and a region near the extreme value, A focus position shift detecting means for detecting a focus position shift of the condensing optical system.

それゆえ、集光光学系を通過した光ビームのうち、該光ビームが光記録媒体の情報記録層上で最良像点となる場合の波面を曲線で表わしたとき、この曲線の極値とこの極値近傍の領域に相当する光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出するようにすれば、集光光学系に球面収差が発生していても、オフセットなく光学的に集光光学系の焦点位置ずれを検出することができる。   Therefore, when the wavefront of the light beam passing through the focusing optical system when the light beam becomes the best image point on the information recording layer of the optical recording medium is represented by a curve, the extremum of this curve and this If the focal position shift of the above-mentioned condensing optical system is detected based on the light beam corresponding to the region near the extreme value, even if spherical aberration occurs in the condensing optical system, optically without offset It is possible to detect a shift in the focal position of the light collecting optical system.

これにより、集光光学系の焦点位置ずれを、球面収差の影響なく適切に補正することが可能となるので、光記録媒体への情報の記録再生を常に良好に行うことができるという効果を奏する。   This makes it possible to appropriately correct the focal position shift of the light-collecting optical system without the influence of spherical aberration, so that there is an effect that information can be always recorded and reproduced on the optical recording medium satisfactorily. .

本発明の他の光ピックアップ装置は、以上のように、光源と、上記光源から照射される光ビームを記録媒体に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、上記集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出する焦点位置ずれ検出手段とを備えている構成である。   As described above, another optical pickup device according to the present invention includes a light source, a condensing optical system including an objective lens for condensing a light beam emitted from the light source onto a recording medium, and a light passing through the condensing optical system. A focus position shift of the condensing optical system is detected based on a light beam in a region of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens with the optical axis of the light beam as a center. This is a configuration including a focus position shift detecting unit.

それゆえ、対物レンズを含む集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームに基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを検出するようにすれば、集光光学系に球面収差が発生していても、オフセットなく光学的に集光光学系の焦点位置ずれを検出することができる。   Therefore, based on the light beam in the region of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, centered on the optical axis of the light beam passing through the condensing optical system including the objective lens. By detecting the focal position shift of the condensing optical system, it is possible to optically detect the focal position shift of the condensing optical system without offset even if spherical aberration occurs in the condensing optical system. it can.

これにより、集光光学系の焦点位置ずれを、球面収差の影響なく適切に補正することが可能となるので、光記録媒体への情報の記録再生を常に良好に行うことができるという効果を奏する。   This makes it possible to appropriately correct the focal position shift of the light-collecting optical system without the influence of spherical aberration, so that there is an effect that information can be always recorded and reproduced on the optical recording medium satisfactorily. .

上記焦点位置ずれ検出手段は、上記集光光学系を通過した光ビームから、上記対物レンズの開口で規定される該光ビーム有効径の60〜85%の領域の光ビームを分離する光ビーム分離手段と、上記光ビーム分離手段により分離された光ビームに基づいて第1焦点誤差信号を生成する第1信号生成手段とを備え、上記第1焦点誤差信号を、上記集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点誤差信号としてもよい。   The focus position shift detecting means separates a light beam in an area of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens from the light beam passed through the condensing optical system. Means, and first signal generating means for generating a first focus error signal based on the light beam separated by the light beam separating means, and converting the first focus error signal into a focal position of the condensing optical system. A focus error signal indicating a shift may be used.

この場合、集光光学系を通過した光ビームから分離した光ビームを、電気的に変換して第1焦点誤差信号を生成し、この第1信号を集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点位置ずれ信号とすることで、集光光学系の焦点位置ずれを電気信号で検出することができる。   In this case, a light beam separated from the light beam that has passed through the condensing optical system is electrically converted to generate a first focus error signal, and this first signal is converted to a focus indicating a focal position shift of the condensing optical system. By using the position shift signal, the focus position shift of the light collecting optical system can be detected by an electric signal.

これにより、得られた電気信号を、集光光学系の駆動制御を行う駆動回路にそのまま使用することができるので、集光光学系を適切な位置に駆動させることで焦点位置ずれを容易に補正することができるという効果を奏する。   As a result, the obtained electric signal can be used as it is in the drive circuit for controlling the drive of the focusing optical system, so that the focus position deviation can be easily corrected by driving the focusing optical system to an appropriate position. It has the effect that it can be done.

上記光ビーム分離手段は、上記集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた第1の領域を有し、上記第1信号生成手段は、上記光ビーム分離手段の第1の領域を通過する光ビームに基づいて第1焦点誤差信号を生成してもよい。   The light beam separating means has a first center having an optical axis of the light beam passing through the condensing optical system and having a diameter larger than 85% of an effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens. And a first area surrounded by a second circle or arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens. The first signal generating means may generate a first focus error signal based on the light beam passing through the first area of the light beam separating means.

この場合、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた領域を有する光ビーム分離手段を使用することで、集光光学系の焦点位置ずれに必要な光ビームを簡単に分離して得ることができるという効果を奏する。   In this case, a first circle or arc having a diameter larger than a diameter equivalent to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, with the optical axis of the light beam passing through the condensing optical system as a center. By using a light beam separating means having a region surrounded by a second circle or an arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens, There is an effect that a light beam required for the shift of the focal position of the optical optical system can be easily separated and obtained.

さらに、上記第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して第2焦点誤差信号を生成する第2信号生成手段ないし、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して第3焦点誤差信号を生成する第3信号生成手段の少なくとも何れか一方の信号生成手段を有し、上記第2焦点誤差信号および第3焦点誤差信号の少なくとも一方の焦点誤差信号に基づいて上記集光光学系の球面収差を検出する球面収差検出手段が設けられていてもよい。   A second signal generating means for detecting a focal position shift of a light beam obtained by passing through an area located inside the second circle or the circular arc and generating a second focus error signal; And at least one of a third signal generator for detecting a focal position shift of a light beam obtained by passing through a region located outside the circle or the arc and generating a third focus error signal. And a spherical aberration detecting means for detecting a spherical aberration of the condensing optical system based on at least one of the second focus error signal and the third focus error signal.

この場合、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の85%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の60%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれた領域を通過する光ビームは、上述のように、球面収差の影響を受けることなく最良像点に一致する。   In this case, a first circle or a circular arc having a diameter larger than a diameter equivalent to 85% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens around the optical axis of the light beam passed through the condensing optical system; As described above, the light beam passing through the area surrounded by the second circle or the arc having a diameter smaller than 60% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens has a spherical aberration as described above. Coincides with the best image point without being affected by

したがって、上記の領域以外の領域である、第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第2焦点誤差信号と、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第3焦点誤差信号とは、球面収差の影響を受ける。   Accordingly, a second focus error signal obtained by detecting a focus position shift of a light beam obtained by passing through a region located inside the second circle or the circular arc, which is a region other than the above-mentioned region, The third focus error signal obtained by detecting the focal position shift of the light beam obtained by passing through a region outside the one circle or arc is affected by spherical aberration.

これにより、上記の第2焦点誤差信号または第3焦点誤差信号の何れか一方の焦点誤差信号を利用すれば、集光光学系の球面収差を精度よく検出することができるという効果を奏する。   Thus, using either one of the second focus error signal and the third focus error signal described above has an effect that the spherical aberration of the light collecting optical system can be accurately detected.

上記球面収差検出手段は、上記集光光学系で生じる焦点誤差信号を上記第1焦点誤差信号とし、この第1焦点誤差信号をF1、上記第2焦点誤差信号をF2、上記第3焦点誤差信号をF3としたとき、上記集光光学系で生じる球面収差を示す球面収差誤差信号SAESは、
SAES=F2−F1×K1 (K1は係数)
または、
SAES=F3−F1×K2 (K2は係数)
で示される式により求めてもよい。
The spherical aberration detecting means sets a focus error signal generated in the light-collecting optical system as the first focus error signal, the first focus error signal as F1, the second focus error signal as F2, and the third focus error signal. Is F3, a spherical aberration error signal SAES indicating a spherical aberration generated in the condensing optical system is
SAES = F2−F1 × K1 (K1 is a coefficient)
Or
SAES = F3-F1 × K2 (K2 is a coefficient)
May be obtained by the equation shown in

この場合、集光光学系の球面収差を検出するために使用される第2焦点誤差信号F2および第3使用点誤差信号F3 に、集光光学系の焦点位置ずれを検出するための第1信号誤差信号が考慮されるようになるので、焦点位置ずれの影響を抑えて球面収差を検出することができるという効果を奏する。   In this case, the first focus error signal F2 and the third use point error signal F3 used for detecting the spherical aberration of the condensing optical system include the first signal for detecting the focal position shift of the condensing optical system. Since the error signal is taken into consideration, there is an effect that the spherical aberration can be detected while suppressing the influence of the focal position shift.

上記光記録媒体の情報記録層が複数である場合、上記焦点位置ずれ検出手段は、各情報記録層での焦点位置ずれを検出するようにしてもよい。   When the optical recording medium has a plurality of information recording layers, the focal position deviation detecting means may detect a focal position deviation in each information recording layer.

この場合、光記録媒体の光入射側表面から各情報記録層までの距離の相違によって集光光学系に球面収差が発生しても、これら球面収差の影響を受けることなく各情報記録層での焦点位置ずれを正確に検出することができるという効果を奏する。   In this case, even if a spherical aberration occurs in the condensing optical system due to a difference in the distance from the light incident side surface of the optical recording medium to each information recording layer, each information recording layer is not affected by these spherical aberrations. There is an effect that the focal position shift can be accurately detected.

さらに、上記焦点位置ずれ検出手段により検出された検出結果に基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを補正する焦点位置ずれ補正手段と、上記球面収差検出手段により検出された検出結果に基づいて、上記集光光学系に発生した球面収差を補正する球面収差補正手段とを設け、上記球面収差補正手段は、上記焦点位置ずれ補正手段により集光光学系の焦点位置ずれを補正した状態で、集光光学系の球面収差を補正してもよい。   Further, based on a detection result detected by the focal position deviation detecting means, a focal position deviation correcting means for correcting a focal position deviation of the focusing optical system, and based on a detection result detected by the spherical aberration detecting means. And a spherical aberration correcting means for correcting spherical aberration generated in the condensing optical system, wherein the spherical aberration correcting means corrects a focal position shift of the condensing optical system by the focal position shift correcting means. Alternatively, the spherical aberration of the condensing optical system may be corrected.

この場合、球面収差補正手段によって、焦点位置ずれ補正手段により集光光学系の焦点位置ずれを補正した状態で、集光光学系の球面収差を補正することで、光記録媒体の情報記録層上で光ビーム径を最良な状態で維持したまま球面収差の補正を行うことができるという効果を奏する。   In this case, the spherical aberration of the condensing optical system is corrected in a state where the focal position shift of the condensing optical system is corrected by the focal position shift correcting unit by the spherical aberration correcting unit. Thus, it is possible to correct spherical aberration while maintaining the light beam diameter in the best condition.

本発明の実施の一形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、本発明の焦点位置ずれ検出方法を、光記録媒体としての光ディスクに対して光学的に情報の記録・再生を行う光記録再生装置に備られた光ピックアップ装置に適用した例について説明する。   The following will describe one embodiment of the present invention. In the present embodiment, the focus position deviation detecting method of the present invention is applied to an optical pickup device provided in an optical recording / reproducing apparatus for optically recording / reproducing information on / from an optical disk as an optical recording medium. The following describes the example.

本実施の形態に係る光記録再生装置は、図2に示すように、光記録媒体である光ディスク6を回転駆動するスピンドルモータ62、光ディスク6に情報を記録再生する光ピックアップ装置10、上記スピンドルモータ62および光ピックアップ装置10を駆動制御するための駆動制御部51を備えている。   As shown in FIG. 2, an optical recording / reproducing apparatus according to the present embodiment includes a spindle motor 62 for rotatingly driving an optical disk 6 as an optical recording medium, an optical pickup device 10 for recording / reproducing information on / from the optical disk 6, and the spindle motor 62 and a drive control unit 51 for controlling the drive of the optical pickup device 10.

上記光ピックアップ装置10は、光ディスク6に光ビームを照射するための光源としての半導体レーザ1、ホログラム2、コリメートレンズ3、集光光学系としての2要素対物レンズ9および検出装置7、8を有している。   The optical pickup device 10 has a semiconductor laser 1 as a light source for irradiating an optical disk 6 with a light beam, a hologram 2, a collimator lens 3, a two-element objective lens 9 as a light-collecting optical system, and detection devices 7, 8. are doing.

また、上記2要素対物レンズ9とコリメートレンズ3との間には、2要素対物レンズ9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°屈折させるミラー63が設置されている。   A mirror 63 is provided between the two-element objective lens 9 and the collimator lens 3 to refract the optical path of the light beam from the two-element objective lens 9 or the light beam from the collimator lens 3 by about 90 °. .

さらに、上記2要素対物レンズ9は、半導体レーザ1からの光ビーム照射側からレンズ第1要素4、レンズ第2要素5の順で配置された構造となっている。   Further, the two-element objective lens 9 has a structure in which the first lens element 4 and the second lens element 5 are arranged in this order from the side irradiated with the light beam from the semiconductor laser 1.

上記レンズ第1要素4は、周縁部においてホルダ52により保持されている。このホルダ52の外周部には、フォーカス・アクチュエータ53およびトラッキング・アクチュエータ64が設けられている。   The first lens element 4 is held by a holder 52 at the periphery. A focus actuator 53 and a tracking actuator 64 are provided on the outer periphery of the holder 52.

上記フォーカス・アクチュエータ53によって、2要素対物レンズ9を光軸方向の適切な位置に移動させて合焦制御が行われる。また、トラッキング・アクチュエータ64によって、2要素対物レンズ9をラジアル方向(光ディスク6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)に移動させてトラッキング制御が行われる。   The focus actuator 53 moves the two-element objective lens 9 to an appropriate position in the optical axis direction to perform focusing control. The tracking control is performed by moving the two-element objective lens 9 in the radial direction (the direction orthogonal to the direction of the track formed on the optical disc 6 and the direction of the optical axis) by the tracking actuator 64.

上記のトラッキング・アクチュエータ64を正確に駆動制御することで、光ビームを光ディスク6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。   By accurately controlling the driving of the tracking actuator 64, the light beam can be accurately tracked on the information track of the optical disk 6.

また、上記レンズ第2要素5は、周縁部においてホルダ54に保持されている。このホルダ54の外周部に対向するホルダ52の内周面には、上記レンズ第2要素5を光軸方向に移動させる第2要素アクチュエータ55が設けられている。この第2要素アクチュエータ55を駆動制御することで、レンズ第1要素4とレンズ第2要素5との間隔を調整し、光ピックアップ装置10の光学系で生じる球面収差を補正するようになっている。   The lens second element 5 is held by a holder 54 at the peripheral edge. A second element actuator 55 for moving the second lens element 5 in the optical axis direction is provided on the inner peripheral surface of the holder 52 facing the outer peripheral portion of the holder 54. By controlling the driving of the second element actuator 55, the distance between the first lens element 4 and the second lens element 5 is adjusted, and spherical aberration generated in the optical system of the optical pickup device 10 is corrected. .

上記駆動制御部51は、上記スピンドルモータ62の駆動制御を行うスピンドルモータ駆動回路56、上記フォーカス・アクチュエータ53の駆動制御を行うフォーカス駆動回路57、上記トラッキング・アクチュエータ64の駆動制御を行うトラッキング駆動回路61、上記第2要素アクチュエータ55の駆動制御を行う第2要素駆動回路58を有すると共に、上記検出装置7、8から得られた信号から上記の各制御回路への制御信号を生成するための制御信号生成回路59、上記検出装置7、8から得られた信号から光ディスク6に記録されている情報を再生し、再生信号を生成するための情報再生回路60を有している。   The drive control unit 51 includes a spindle motor drive circuit 56 for controlling the drive of the spindle motor 62, a focus drive circuit 57 for controlling the drive of the focus actuator 53, and a tracking drive circuit for controlling the drive of the tracking actuator 64. 61, a second element driving circuit 58 for controlling the driving of the second element actuator 55, and a control for generating a control signal to each control circuit from the signals obtained from the detection devices 7 and 8 The signal generating circuit 59 includes an information reproducing circuit 60 for reproducing information recorded on the optical disk 6 from signals obtained from the detection devices 7 and 8 and generating a reproduced signal.

上記制御信号生成回路59は、上記検出装置7、8から得られた信号に基づいて、トラッキングエラー信号、焦点誤差信号FES、球面収差誤差信号SAESを生成し、トラックエラー信号はトラッキング駆動回路61へ、焦点誤差信号FESはフォーカス駆動回路57へ、球面収差誤差信号SAESは第2要素駆動回路58へ出力するようになっている。そして、各駆動回路では、各エラー信号に基づいて各部材の駆動制御を行う。   The control signal generation circuit 59 generates a tracking error signal, a focus error signal FES, and a spherical aberration error signal SAES based on the signals obtained from the detection devices 7 and 8, and the tracking error signal is sent to the tracking drive circuit 61. The focus error signal FES is output to the focus drive circuit 57, and the spherical aberration error signal SAES is output to the second element drive circuit 58. Then, each drive circuit controls the drive of each member based on each error signal.

例えばフォーカス駆動回路57では、焦点誤差信号FESが入力されれば、このFESの値に基づいて、2要素対物レンズ9を光軸方向に移動させて、該2要素対物レンズ9の焦点位置ずれを補正するようにフォーカス・アクチュエータ53を駆動制御する。   For example, when the focus error signal FES is input to the focus drive circuit 57, the two-element objective lens 9 is moved in the optical axis direction based on the value of the FES, and the focus position shift of the two-element objective lens 9 is performed. The drive of the focus actuator 53 is controlled so as to make a correction.

また、第2要素駆動回路58では、球面収差誤差信号SAESが入力されれば、このSAESの値に基づいて、レンズ第2要素5を光軸方向に移動させて、光ピックアップ装置10の光学系で発生した球面収差を補正するように第2要素アクチュエータ55を駆動制御する。但し、球面収差補正機構で球面収差を補正する場合には、2要素対物レンズ9のレンズ第1要素4とレンズ第2要素5との間隔は固定し、該球面収差補正機構に入力された球面収差誤差信号SAESの値に応じて、球面収差を補正する。   Further, when the spherical aberration error signal SAES is input, the second element driving circuit 58 moves the second lens element 5 in the optical axis direction based on the value of the SAES, and the optical system of the optical pickup device 10. The driving of the second element actuator 55 is controlled so as to correct the spherical aberration generated in the above. However, when spherical aberration is corrected by the spherical aberration correcting mechanism, the distance between the first lens element 4 and the second lens element 5 of the two-element objective lens 9 is fixed, and the spherical surface input to the spherical aberration correcting mechanism is fixed. The spherical aberration is corrected according to the value of the aberration error signal SAES.

ここで、上記光ピックアップ装置10の詳細について図1を参照しながら以下に説明する。なお、説明の便宜上、図1に示す光ピックアップ装置10では、図2で示したミラー63については省略している。   Here, the details of the optical pickup device 10 will be described below with reference to FIG. For convenience of explanation, in the optical pickup device 10 shown in FIG. 1, the mirror 63 shown in FIG. 2 is omitted.

上記光ピックアップ装置10において、ホログラム2、コリメートレンズ3、2要素対物レンズ9を構成するレンズ第1要素4、レンズ第2要素5は、半導体レーザ1の光ビーム照射面と光ディスクの光ビーム反射面との間に形成される光軸OZ上に配置され、検出装置7、8は、上記ホログラム2の回折光の焦点位置に配置されている。   In the optical pickup device 10, the hologram 2, the collimating lens 3, the first lens element 4 and the second lens element 5 constituting the two-element objective lens 9 are the light beam irradiation surface of the semiconductor laser 1 and the light beam reflection surface of the optical disk. The detection devices 7 and 8 are arranged at the focal position of the diffracted light of the hologram 2.

すなわち、上記構成の光ピックアップ装置10において、半導体レーザ1から照射された光ビームは、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、2枚のレンズ第1要素4およびレンズ第2要素5から構成される2要素対物レンズ9を通過して、光ディスク6上の情報記録層6cまたは6dに集光される。   That is, in the optical pickup device 10 having the above-described configuration, the light beam emitted from the semiconductor laser 1 passes through the hologram 2 as 0th-order diffracted light, and is converted into parallel light by the collimating lens 3. The light passes through a two-element objective lens 9 composed of the element 4 and the second lens element 5 and is focused on the information recording layer 6c or 6d on the optical disk 6.

一方、光ディスク6の情報記録層6cまたは6dから反射された光ビームは、2要素対物レンズ9のレンズ第2要素5、レンズ第1要素4、コリメートレンズ3の順に各部材を通過してホログラム2に入射され、ホログラム2にて回折されて検出装置7、8上に集光される。   On the other hand, the light beam reflected from the information recording layer 6c or 6d of the optical disc 6 passes through the respective members of the two-element objective lens 9, in the order of the lens second element 5, the lens first element 4, and the collimating lens 3, and passes through the hologram 2 And is diffracted by the hologram 2 and condensed on the detection devices 7 and 8.

上記検出装置7は、第1受光部7a、第2受光部7b、第3受光部7cを、検出装置8は、第4受光部8a、第5受光部8bを備えており、集光された光ビームはこれら検出装置7、8によって電気信号に変換される。   The detecting device 7 includes a first light receiving portion 7a, a second light receiving portion 7b, and a third light receiving portion 7c. The detecting device 8 includes a fourth light receiving portion 8a and a fifth light receiving portion 8b. The light beam is converted into an electric signal by these detecting devices 7 and 8.

上記光ディスク6は、カバーガラス6a、基板6b、およびカバーガラス6aと基板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、本光ピックアップ装置10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し、各情報記録層へ情報を記録するようになっている。   The optical disk 6 includes a cover glass 6a, a substrate 6b, and two information recording layers 6c and 6d formed between the cover glass 6a and the substrate 6b. That is, the optical disc 6 is a two-layer disc, and the optical pickup device 10 reproduces information from each information recording layer by condensing a light beam on the information recording layer 6c or 6d, and transmits the information to each information recording layer. Is recorded.

したがって、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10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。   Therefore, in the following description, the information recording layer of the optical disc 6 represents either the information recording layer 6c or 6d, and the optical pickup device 10 focuses a light beam on either information recording layer and records or records information. It can be reproduced.

上記ホログラム2は、5つの領域2a、2b、2c、2d、2eを有している。   The hologram 2 has five regions 2a, 2b, 2c, 2d, and 2e.

第1の領域2aは、光軸OZに直交する第1の直線CL1と、光軸OZを中心とする第1の円E1と第2の円弧E2で囲まれた領域である。   The first area 2a is an area surrounded by a first straight line CL1 orthogonal to the optical axis OZ, a first circle E1 centered on the optical axis OZ, and a second arc E2.

第2の領域2bは、上記第1の直線CL1と上記第2の円弧E2と、光軸OZを中心とする第3の円弧E3で囲まれた領域である。   The second area 2b is an area surrounded by the first straight line CL1, the second arc E2, and the third arc E3 centered on the optical axis OZ.

第3の領域2cは、上記第1の直線CL1と、上記第3の円弧E3で囲まれた領域である。   The third region 2c is a region surrounded by the first straight line CL1 and the third arc E3.

第4の領域2dは、上記第1の直線CL1と、上記第1の円E1と、光軸OZと上記第1の直線CL1に直交する第2の直線CL2とで囲まれた領域である。   The fourth region 2d is a region surrounded by the first straight line CL1, the first circle E1, the optical axis OZ, and the second straight line CL2 orthogonal to the first straight line CL1.

第5の領域2eは、上記第4の領域2dと同様に、上記第1の直線CL1と、上記第2の直線CL2と、上記第1の円E1で囲まれた領域である。   The fifth region 2e is a region surrounded by the first straight line CL1, the second straight line CL2, and the first circle E1, similarly to the fourth region 2d.

上記ホログラム2は、半導体レーザ1側からの射出光を0次回折光として光ディスク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検出装置7、8に導くようになっている。   The hologram 2 transmits the light emitted from the semiconductor laser 1 to the optical disk 6 as the 0th-order diffracted light, diffracts the reflected light from the optical disk 6 and guides the light to the detection devices 7 and 8.

そして、ホログラム2は、光ディスク6側から該ホログラム2を通過する光ビームを回折し、各領域で異なる点に集光させるように形成されている。すなわち、光ディスク6の記録情報像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で回折された第1の光ビームは第1受光部7aで集光スポットを形成し、ホログラム2の第2の領域2bで回折された第2の光ビームは第2受光部7bで集光スポットを形成し、ホログラム2の第3の領域2cで回折された第3の光ビームは第3受光部7cで集光スポットを形成し、ホログラム2の第4の領域2dで回折された第4の光ビームは第4受光部8aで集光スポットを形成し、ホログラム2の第5の領域2eで回折された第5の光ビームは第5受光部8bで集光スポットを形成する。   The hologram 2 is formed so as to diffract the light beam passing through the hologram 2 from the optical disk 6 side and to condense it at different points in each region. That is, of the light beams reflected by the recorded information image on the optical disk 6, the first light beam diffracted in the first area 2a of the hologram 2 forms a condensed spot in the first light receiving portion 7a, and the hologram 2 The second light beam diffracted in the second region 2b forms a converging spot in the second light receiving portion 7b, and the third light beam diffracted in the third region 2c of the hologram 2 is the third light beam. A converging spot is formed by the portion 7c, and the fourth light beam diffracted by the fourth region 2d of the hologram 2 forms a converging spot by the fourth light receiving portion 8a, and is formed by the fifth region 2e of the hologram 2 The diffracted fifth light beam forms a focused spot at the fifth light receiving portion 8b.

ここで、上記検出装置7、8の詳細について図3を参照しながら以下に説明する。   Here, details of the detection devices 7 and 8 will be described below with reference to FIG.

図3に示すように、検出装置7は、上記の3つの受光部(第1受光部7a、第2受光部7b、第3受光部7c)を並置して形成され、検出装置8は、上記の2つの受光部(第4受光部8a、第5受光部8b)を並置して形成されている。   As shown in FIG. 3, the detecting device 7 is formed by juxtaposing the above three light receiving portions (first light receiving portion 7a, second light receiving portion 7b, and third light receiving portion 7c). The two light receiving sections (the fourth light receiving section 8a and the fifth light receiving section 8b) are formed side by side.

第1受光部7a、第2受光部7b、第3受光部7cは、それぞれ2分割された光検出器11a、11bと12a、12bと13a、13bを備えている。そして、各受光部は、各光検出器の分割線上に第1、第2、第3の光ビームの集光スポットが形成されるように配置され、光ビームを電気信号に変換する。   The first light receiving unit 7a, the second light receiving unit 7b, and the third light receiving unit 7c are respectively provided with two divided photodetectors 11a, 11b and 12a, and 12b and 13a and 13b. Each of the light receiving units is arranged such that converged spots of the first, second, and third light beams are formed on the division line of each photodetector, and converts the light beams into electric signals.

第4受光部8aと第5受光部8bは、各1つずつ光検出器14、15を備えており、第4と第5の光ビームを電気信号に変換する。   Each of the fourth light receiving unit 8a and the fifth light receiving unit 8b has one photodetector 14 and 15 respectively, and converts the fourth and fifth light beams into electric signals.

上記の各光検出器で得られた電気信号は、駆動制御部51(図2)にて2要素対物レンズ9の焦点位置ずれや光ディスク6からの情報再生に使用される。例えば、上記電気信号は、情報再生回路60(図2)に出力され再生信号RFに変換される。この時、光ディスク6に記録されている再生信号RFは、各光検出器から出力された電気信号の総和で与えられる。   The electric signal obtained by each of the photodetectors described above is used by the drive control unit 51 (FIG. 2) to shift the focal position of the two-element objective lens 9 and to reproduce information from the optical disc 6. For example, the electric signal is output to the information reproduction circuit 60 (FIG. 2) and is converted into a reproduction signal RF. At this time, the reproduction signal RF recorded on the optical disk 6 is given by the sum of the electric signals output from each photodetector.

上記構成の光記録再生装置では、2要素対物レンズ9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64(図2)を駆動して、2要素対物レンズ9を光ディスク6のラジアル方向(半径方向)に移動させて、光ビームをトラック上に集光させる。   In the optical recording / reproducing apparatus having the above configuration, tracking drive control is performed in order to focus the light beam emitted from the two-element objective lens 9 on a track formed on the optical disk. That is, the tracking actuator 64 (FIG. 2) is driven to move the two-element objective lens 9 in the radial direction (radial direction) of the optical disk 6 so that the light beam is focused on the track.

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、光検出器14、15から出力される電気信号14S、15Sを用いて
TES=14S−15S ・・・・・・・・・・・・・(2)
で表される。
Here, the tracking shift signal TES indicating the amount by which the focused beam is shifted in the radial direction from the track is obtained by using the electric signals 14S and 15S output from the photodetectors 14 and 15 as TES = 14S-15S.・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (2)
Is represented by

この上記式(2)によってトラッキングずれ信号TESを求めて、トラッキングずれを計測方法は、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4の領域2dと第5の領域2eとを分割する第2の直線CL2は、ラジアル方向と直交することが望ましい。   The method of measuring the tracking error by obtaining the tracking error signal TES by the above equation (2) utilizes the phenomenon that the reflected diffracted light pattern is unbalanced in the radial direction due to the positional relationship between the track and the condensed spot. This is called a so-called push-pull method. Therefore, in order to measure the amount of imbalance, it is desirable that the second straight line CL2 that divides the fourth region 2d and the fifth region 2e of the hologram 2 be orthogonal to the radial direction.

上記各光検出器からの電気信号を用いて2要素対物レンズ9の焦点ずれ補正は以下のようにして行う。   The defocus correction of the two-element objective lens 9 is performed as follows using the electric signals from the respective photodetectors.

情報記録層に焦点が一致していないと、検出装置7の第1受光部7a、第2受光部7b、第3受光部7cにおいて光ビームはどちらか一方の光検出器にかたよる。そこで、ホログラム2の第1の領域2aからの回折光を電気信号に変換する光検出器11a、11bからの電気信号を11aS、11bSとして、第1焦点誤差信号F1を、
F1=11aS−11bS ・・・・・・・・・・・・・(3)
で与え、ホログラム2の第2の領域2bからの回折光を電気信号に変換する光検出器12a、12bからの電気信号を12aS、12bSとして、第2焦点誤差信号F2を、
F2=12aS−12bS ・・・・・・・・・・・・・(4)
で与え、ホログラム2の第3の領域2cからの回折光を電気信号に変換する光検出器13a、13bからの電気信号を13aS、13bSとして、第3焦点誤差信号F3を、
F3=13aS−13bS ・・・・・・・・・・・・・(5)
で与えると、情報記録層に焦点が一致していない場合は、F1、F2、F3の各焦点誤差信号の出力値は焦点位置ずれの量に相当する。
If the focal point does not coincide with the information recording layer, the light beam in one of the first light receiving portion 7a, the second light receiving portion 7b, and the third light receiving portion 7c of the detection device 7 depends on one of the photodetectors. Then, the electric signals from the photodetectors 11a and 11b that convert the diffracted light from the first area 2a of the hologram 2 into electric signals are set as 11aS and 11bS, and the first focus error signal F1 is
F1 = 11aS-11bS (3)
And the electric signals from the photodetectors 12a and 12b that convert the diffracted light from the second area 2b of the hologram 2 into electric signals are 12aS and 12bS, and the second focus error signal F2 is
F2 = 12aS-12bS (4)
And the electric signals from the photodetectors 13a and 13b that convert the diffracted light from the third area 2c of the hologram 2 into electric signals are 13aS and 13bS, and the third focus error signal F3 is
F3 = 13aS-13bS (5)
When the focus is not coincident with the information recording layer, the output values of the focus error signals F1, F2, and F3 correspond to the amount of the focal position shift.

よって、常に焦点位置を情報記録層と一致させておくためには第1焦点誤差信号F1ないしF2、F3の出力を常に0となるように2要素対物レンズ9を光軸OZ方向に移動させればよい。   Therefore, in order to always keep the focal position coincident with the information recording layer, the two-element objective lens 9 is moved in the direction of the optical axis OZ so that the outputs of the first focus error signals F1 to F2 and F3 are always zero. Just fine.

上記で示したような方法で焦点ずれを検出するやり方は、一般にナイフエッジ法と呼ばれる。ここで、焦点位置ずれは、半導体レーザ1側から2要素対物レンズ9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。   The method of detecting the defocus by the method as described above is generally called a knife edge method. Here, the focal position deviation indicates the amount of separation between the focal point where the light beam passing through the two-element objective lens 9 from the semiconductor laser 1 side is converged and the position of the information recording layer of the optical disk 6.

通常、焦点位置ずれ信号FESの検出には、光ビームの有効径全域を使用して行うので、本実施の形態において、FESは、
FES=F1+F2+F3 ・・・・・・・・・・・・・・(6)により生成される。
となる。しかし、その場合には以下に述べるような問題が生じる。
Normally, the detection of the focal position shift signal FES is performed using the entire effective diameter of the light beam.
FES = F1 + F2 + F3 (6)
It becomes. However, in that case, the following problem occurs.

上記集光光学系である2要素対物レンズ9では、光ディスク6のカバーガラス6aの厚さが変化することなどが原因で球面収差が発生する。この時の焦点位置ずれ検出を考えると、焦点位置ずれの信号FESには図4で示したようなオフセットAが発生する。そのため、検出した焦点位置ずれ信号FESが0を出力していても情報記録層上で光ビームが最良像点Oと一致してなく、情報の記録再生ができなくなる虞がある。ここで、上記最良像点O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。   In the two-element objective lens 9 serving as the condensing optical system, spherical aberration occurs due to a change in the thickness of the cover glass 6a of the optical disk 6, and the like. Considering the detection of the focus position shift at this time, the offset A as shown in FIG. 4 occurs in the signal FES of the focus position shift. Therefore, even if the detected focus position shift signal FES outputs 0, the light beam does not coincide with the best image point O on the information recording layer, and there is a possibility that information cannot be recorded and reproduced. Here, the best image point O is a position of an image point at which the beam diameter of the light beam becomes minimum.

ここで、光ピックアップ装置10の光学系に球面収差が発生している場合の光ビームの内周部と外周部とでの焦点位置ずれについて以下に説明する。   Here, a description will be given below of the focal position shift between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the light beam when spherical aberration occurs in the optical system of the optical pickup device 10.

まず、光ビームに球面収差が発生しない時は、図5(a)に示すように、光軸OZ上の一点(焦点)に光ビームが集光される。   First, when no spherical aberration occurs in the light beam, as shown in FIG. 5A, the light beam is focused on one point (focal point) on the optical axis OZ.

一方、光ビームに球面収差が発生した時は、図5(b)に示すように、レンズ外周部では光軸OZ上の最良像点Oよりも遠い位置に焦点Aが形成され、レンズ内周部の光軸OZに近い側では上記最良像点Oよりも近い位置に焦点Bが形成される。   On the other hand, when spherical aberration occurs in the light beam, as shown in FIG. 5B, a focal point A is formed at a position farther than the best image point O on the optical axis OZ at the outer periphery of the lens, and the inner periphery of the lens is formed. On the side closer to the optical axis OZ of the portion, the focal point B is formed at a position closer to the best image point O.

したがって、図5(b)に示すように、光ビームに球面収差が発生した場合の焦点位置ずれ量は、最良像点Oから焦点Aまでの距離a、あるいは最良像点Oから焦点Bまでの距離bで示される。   Therefore, as shown in FIG. 5B, when a spherical aberration occurs in the light beam, the focal position shift amount is the distance a from the best image point O to the focus A or the distance a from the best image point O to the focus B. It is indicated by the distance b.

よって、光ビームに球面収差が発生した場合、オフセットが発生しないで焦点位置ずれを精度よく検出するには、分離した光ビームを最良像点Oに集光させる必要がある。   Therefore, when spherical aberration occurs in the light beam, it is necessary to condense the separated light beam to the best image point O in order to accurately detect the focal position deviation without causing an offset.

そこで、オフセットが発生しない焦点ずれの検出を光ビームの波面から考える。図6は、図5(b)に示すように、球面収差が発生した時の波面収差を表している。また、球面収差発生時に、光ビームが光ディスク6の情報記録層上で最良像点であるときの波面17は、光軸OZを中心として対称な曲線で示されている。   Therefore, detection of defocus where no offset occurs is considered from the wavefront of the light beam. FIG. 6 shows the wavefront aberration when spherical aberration occurs, as shown in FIG. 5B. In addition, when spherical aberration occurs, the wavefront 17 when the light beam is the best image point on the information recording layer of the optical disk 6 is indicated by a curve symmetric about the optical axis OZ.

ここで、領域18a、18bの波面の傾きは、理想波面16の傾きとほぼ一致している。そのため領域18a、18bに含まれる光ビームは、理想波面16と同じ方向を進み、球面収差が無い時とほとんど等しい位置で焦点を結ぶ。よって、領域18a、18bに含まれる光ビームを用いると球面収差の影響を小さく抑えた焦点位置ずれの検出を行うことができる。   Here, the slopes of the wavefronts of the regions 18a and 18b substantially coincide with the slopes of the ideal wavefront 16. Therefore, the light beams included in the regions 18a and 18b travel in the same direction as the ideal wavefront 16 and are focused at almost the same position as when there is no spherical aberration. Therefore, when the light beams included in the regions 18a and 18b are used, it is possible to detect the focal position shift while suppressing the influence of the spherical aberration.

つまり、図7に示すように、球面収差のない理想波面16における焦点位置と、球面収差が発生した波面17の境界線となる領域18a、18b上の極値の焦点位置とは一致している。したがって、球面収差が発生した波面17の極値およびこの極値近傍の領域である領域18a、18bに相当する光ビームにより焦点位置を検出すれば、光ピックアップ装置10における焦点位置(最良像点O)がずれた場合、該極値の焦点位置も同じようにずれるので、球面収差の影響を小さく抑えた焦点位置ずれの検出を行うことができる。   That is, as shown in FIG. 7, the focal position on the ideal wavefront 16 having no spherical aberration coincides with the extreme focal positions on the regions 18a and 18b that are the boundaries between the wavefronts 17 on which spherical aberration has occurred. . Therefore, if the focal position is detected by the extreme value of the wavefront 17 where the spherical aberration has occurred and the light beams corresponding to the regions 18a and 18b near the extreme value, the focal position (the best image point O) in the optical pickup device 10 is detected. ) Is shifted, the focal position of the extremum is shifted in the same manner, so that it is possible to detect the focal position shift while suppressing the influence of spherical aberration.

次に、領域18a、18bの位置を探すことにするが、領域18a、18bは波面17の極値とその周辺の領域である。一般的に、波面の収差解析には、波面の形をゼルニケ多項式に最小自乗近似でフィットし、多項式の係数から3次収差を求める。図6の波面17をゼルニケ多項式を用いて最小自乗近似でフィットすると、6q4 −6q2 +1(qはビーム有効径で正規化されたビーム中心からの距離)の項が支配的となる。それから波面17の極値を求めると領域18a、18bの位置が分かり、図6において光軸OZからの波面17の極値までの距離r1は光ビーム有効径rとおよそ以下の式(7)で示すような関係となる。 Next, the positions of the regions 18a and 18b will be searched. The regions 18a and 18b are the extremum of the wavefront 17 and the surrounding region. Generally, in the analysis of the aberration of the wavefront, the shape of the wavefront is fitted to the Zernike polynomial by the least square approximation, and the third-order aberration is obtained from the coefficient of the polynomial. When the wavefront 17 of FIG. 6 is fitted by the least squares approximation using the Zernike polynomial, the term of 6q 4 −6q 2 +1 (q is the distance from the beam center normalized by the effective beam diameter) becomes dominant. Then, when the extremum of the wavefront 17 is obtained, the positions of the regions 18a and 18b are known. In FIG. 6, the distance r1 from the optical axis OZ to the extremum of the wavefront 17 is approximately equal to the effective beam diameter r of the light beam by the following equation (7). The relationship is as shown.

r1=0.7r ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7)
すなわち、ビーム有効径のおよそ70%の位置が波面17の極値となる。
r1 = 0.7r (7)
That is, the position of about 70% of the beam effective diameter becomes the extreme value of the wavefront 17.

図8に光ディスク6のカバーガラス6aの厚さが変化して球面収差が発生した時に、光ビーム有効径の60〜85%の領域で焦点ずれを検出した時の焦点位置ずれ信号のオフセット量と、上述した式(6)のように光ビーム有効径全域を使って検出された焦点位置ずれ信号のオフセット量を計算した結果を示す。   FIG. 8 shows the offset amount of the focus position shift signal when the focus shift is detected in the region of 60 to 85% of the effective diameter of the light beam when the thickness of the cover glass 6a of the optical disk 6 changes and spherical aberration occurs. A calculation result of the offset amount of the focus position shift signal detected using the entire effective diameter of the light beam as in the above-described equation (6) is shown.

ここで、球面収差量が大きくなると最良像点は光ビーム外周部の焦点位置へ偏るので、計算で設定した領域は光ビーム有効径の70%以上の領域のほうが光ビーム有効径の70%以下の領域よりも占める割合が大きい。   Here, if the amount of spherical aberration increases, the best image point is shifted toward the focal position of the outer peripheral portion of the light beam. Therefore, the region set by calculation is 70% or less of the effective diameter of the light beam. The area occupied is larger than the area.

また、多く2要素対物レンズ9の開口数は、0.85として計算しカバーガラス厚を100μmから±20μm変化させて球面収差を発生させても、光ビーム有効径の70%付近の領域で焦点ずれを検出したら焦点位置ずれ信号FESにはほとんどオフセットが発生しないことが分かる。   Further, in many cases, the numerical aperture of the two-element objective lens 9 is calculated as 0.85, and even if the cover glass thickness is changed from 100 μm to ± 20 μm to generate spherical aberration, the focal point is in a region around 70% of the effective diameter of the light beam. When the shift is detected, it can be seen that almost no offset occurs in the focus position shift signal FES.

光ピックアップ装置10において、光ビーム有効径70%付近の光ビームでの焦点位置ずれの検出は、ホログラム2の第2の円弧E2の径を光ビーム有効径の70%より大きくし、第3の円弧E3を光ビーム有効径の70%より小さくする事によって第2の領域2bを光ビーム有効径の70%付近の領域に設計し、第2の領域2bから導かれる第2の光ビームを用いて行えばよい。この時、電気信号F2が2要素対物レンズ9の焦点ずれ信号FESとなる。   In the optical pickup device 10, the detection of the focal position shift in the light beam near the effective beam diameter of 70% is performed by setting the diameter of the second arc E2 of the hologram 2 to be larger than 70% of the effective beam diameter. By making the arc E3 smaller than 70% of the effective diameter of the light beam, the second region 2b is designed to be a region near 70% of the effective diameter of the light beam, and the second light beam guided from the second region 2b is used. Just do it. At this time, the electric signal F2 becomes the defocus signal FES of the two-element objective lens 9.

残りの第1焦点誤差信号F1、第3焦点誤差信号F3は球面収差の検出に用いることができる。第1焦点誤差信号F1、第3焦点誤差信号には、球面収差の大きさに相当したオフセットが発生するのでその値から球面収差を検出することができる。そこで、球面収差誤差信号SAESは、
SAES=F1 ・・・・・・・・・・・・・・・・(8)
ないし、
SAES=F3 ・・・・・・・・・・・・・・・・(9)
で生成される。
The remaining first and third focus error signals F1 and F3 can be used for detecting spherical aberration. Since an offset corresponding to the magnitude of the spherical aberration occurs in the first focus error signal F1 and the third focus error signal, the spherical aberration can be detected from the values. Therefore, the spherical aberration error signal SAES is
SAES = F1 (8)
No,
SAES = F3 (9)
Generated by

ところで、焦点位置ずれが発生すると球面収差誤差信号SAESは変化してしまうので、球面収差を正確に検出できない。但し、フォーカスサーボがかかっている時はSAESの生成式として式(8)(9)でもよいが、焦点位置ずれの影響を極力抑えて球面収差を検出するのならば球面収差誤差信号SAESを、
SAES=F3−F2×K1 (K1は係数) ・・・・・・(10)
あるいは、
SAES=F1−F2×K2 (K2は係数) ・・・・・・(11)
で与えてやればよい。この時、係数K1、K2は、焦点位置ずれが生じてもSAESの変化が小さくなるように決定する。フォーカスサーボを考慮した場合、焦点位置ずれが小さい範囲でSAESの値が安定するように係数K1、K2を決定すればよい。
By the way, when the focal position shift occurs, the spherical aberration error signal SAES changes, so that the spherical aberration cannot be detected accurately. However, when focus servo is applied, equations (8) and (9) may be used as SAES generation equations. However, if spherical aberration is to be detected while minimizing the influence of focal position deviation, the spherical aberration error signal SAES is expressed as
SAES = F3−F2 × K1 (K1 is a coefficient) (10)
Or
SAES = F1−F2 × K2 (K2 is a coefficient) (11)
And give it. At this time, the coefficients K1 and K2 are determined so that the change in SAES becomes small even if the focal position shifts. When the focus servo is considered, the coefficients K1 and K2 may be determined so that the value of SAES is stable in a range where the focal position shift is small.

さらに、球面収差誤差信号SAESを
SAES=F1−F3×K3 (K3は係数) ・・・・・・(12)
で求めてもよい。ここで、係数K3は、第2焦点誤差信号F2、第3焦点誤差信号F3の出力差を補正するための係数である。
Further, the spherical aberration error signal SAES is calculated as follows: SAES = F1−F3 × K3 (K3 is a coefficient) (12)
You may ask for it. Here, the coefficient K3 is a coefficient for correcting an output difference between the second focus error signal F2 and the third focus error signal F3.

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検出装置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を使用するのが好ましい。   In the present embodiment, the hologram 2 is used as a means for guiding the light beam reflected from the information recording layer of the optical disc 6 to the detection device 7, but the present invention is not limited to this. However, it is preferable to use a hologram in order to reduce the size of the apparatus.

また、本実施の形態では、焦点位置ずれの検出としてナイフエッジ法を利用したが、図1に示すホログラム2の代わりに、図9に示すような分割パターンのホログラム20を使用し、該ホログラム20の領域20aで回折される±1次光のビームサイズの変化を検出して焦点位置ずれを検出するビームサイズ法でも同様に、オフセットが発生しない焦点位置ずれの検出を行うことができる。   Further, in the present embodiment, the knife edge method is used to detect the focal position shift, but instead of the hologram 2 shown in FIG. 1, a hologram 20 having a divided pattern as shown in FIG. Similarly, the beam size method of detecting the change in the beam size of the ± 1st-order light diffracted in the region 20a and detecting the focus position shift can also detect the focus position shift without occurrence of the offset.

図9に示す光ピックアップ装置において、焦点位置ずれ信号FESは、検出装置30を構成する光検出器30a〜30c、検出装置31を構成する31a〜31cからの出力30aS〜30cS、31aS〜31cSを用いて、以下の式(13)を用いて生成される。
FES={30bS−(30aS+30cS)}−{31bS―(31aS+3 1cS)} ・・・・・・・・・・・・・・(13)
さらに、ホログラム20の領域20aの外周部にある領域20b、領域20aの内周部にある領域20cからの回折光を、領域20aからの回折光から焦点位置ずれを検出した方法と同様な方法で焦点位置ずれを検出し球面収差の検出に利用できるがここでは省略する。
In the optical pickup device shown in FIG. 9, the focal position shift signal FES uses outputs 30aS to 30cS and 31aS to 31cS from the photodetectors 30a to 30c forming the detecting device 30 and 31a to 31c forming the detecting device 31. Thus, it is generated using the following equation (13).
FES = {30bS- (30aS + 30cS)}-{31bS- (31aS + 31cS)} (13)
Further, the diffracted light from the area 20b on the outer periphery of the area 20a of the hologram 20 and the diffracted light from the area 20c on the inner periphery of the area 20a are detected in the same manner as the method of detecting the focal position shift from the diffracted light from the area 20a. It can be used for detecting spherical aberration by detecting the focal position shift, but is omitted here.

本実施の形態において、図1に示すように、ホログラム2は円または円弧によって分割されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the hologram 2 is divided by a circle or a circular arc.

しかしながら、実際の光ピックアップ装置では、光ディスク6の記録情報層上に形成されたトラック上に集光させるために、2要素対物レンズ9を光ディスク6のラジアル方向(半径方向)に移動させて常にトラック上に集光させるための制御、いわゆるトラッキング制御が行われている。   However, in an actual optical pickup device, the two-element objective lens 9 is moved in the radial direction (radial direction) of the optical disc 6 so that the light is always focused on the track formed on the recording information layer of the optical disc 6. Control for converging light on the top, so-called tracking control, is performed.

ホログラム2と2要素対物レンズ9が一体で製作されている場合には、問題とならないが、各部材が分離して光ピックアップ装置に装備される場合には、トラッキング制御によって光ビームの中心はホログラムの中心と一致しない状況が生じる。   This is not a problem when the hologram 2 and the two-element objective lens 9 are integrally manufactured. However, when each member is separated and mounted on the optical pickup device, the center of the light beam is controlled by tracking control. Situation that does not coincide with the center of

このとき、図1に示すようなホログラム2の形状だと、本来ホログラム2の各領域で回折されるはずの光ビームの一部がでそれぞれ別の領域で回折されてしまい、光ビームの中心とホログラム2の中心とにずれがある場合と無い場合とで各光検出器からの電気信号が変化する。そのため、光ピックアップ装置の制御のために生成される各エラー信号が変化する。   At this time, if the shape of the hologram 2 is as shown in FIG. 1, a part of the light beam that should have been diffracted in each region of the hologram 2 is diffracted in different regions, and the center of the light beam is The electric signal from each photodetector changes depending on whether or not there is a deviation from the center of the hologram 2. Therefore, each error signal generated for controlling the optical pickup device changes.

そこで、図1に示すホログラム2の代わりに、図10に示すようなホログラム21を使用することが考えられる。このホログラム21では、ラジアル方向に平行な直線で分割された領域21a、21bを有し、これら領域21a、21bからの±1次光をそれぞれ同一地点に集光させてビームサイズの変化を検出し集光光学系としての2要素対物レンズの焦点位置ずれを検出するようになっている。   Therefore, it is conceivable to use a hologram 21 as shown in FIG. 10 instead of the hologram 2 shown in FIG. The hologram 21 has regions 21a and 21b divided by a straight line parallel to the radial direction, and ± 1st order light from these regions 21a and 21b is respectively condensed at the same point to detect a change in beam size. The shift of the focal position of the two-element objective lens as the light collecting optical system is detected.

この場合、上記領域21a、21bは、光ビーム有効径の70%とその付近の領域の光ビームを回折させるように設計する。このときの焦点位置ずれ信号FESは検出装置32を構成する光検出器32a〜32c、検出装置33を構成する33a〜33cからの出力信号32aS〜32cS、33aS〜33cSを用いて、以下の式(14)で表わされる。
FES={32bS−(32aS+32cS)}−{33bS―(33aS+33cS)} ・・・・・・・・・・(14)
ホログラム21における領域分割のための分割線を、図10のようにすると、2要素対物レンズ9がトラッキング制御のため光ディスク6のラジアル方向に移動することによって、光ビームの回折される領域に変化がないので、常に光ビーム内の等しい領域の光が同一受光部で焦点を結ぶことになる。よって、トラッキング制御によって焦点位置ずれ等の信号が変化することはない。
In this case, the regions 21a and 21b are designed so as to diffract the light beam in a region 70% of the effective diameter of the light beam and in the vicinity thereof. The focal position shift signal FES at this time is obtained by the following equation (3) using the output signals 32aS to 32cS and 33aS to 33cS from the photodetectors 32a to 32c constituting the detecting device 32 and the 33a to 33c constituting the detecting device 33. 14).
FES = {32bS- (32aS + 32cS)}-{33bS- (33aS + 33cS)} (14)
If the dividing line for dividing the area in the hologram 21 is as shown in FIG. 10, the two-element objective lens 9 moves in the radial direction of the optical disc 6 for tracking control, so that the area where the light beam is diffracted changes. Since there is no light, the light in the same area in the light beam is always focused on the same light receiving portion. Therefore, a signal such as a focal position shift does not change due to the tracking control.

また、本実施の形態の光ピックアップ装置を用いると、光ディスク6のカバーガラス6aの厚さが広範囲に変化しても焦点ずれを正確に検出する事ができるので、複数の情報記録層を有する記録媒体において各情報記録層に焦点を一致させることが可能である。   In addition, when the optical pickup device of the present embodiment is used, even if the thickness of the cover glass 6a of the optical disk 6 changes over a wide range, it is possible to accurately detect the defocus, so that the recording having a plurality of information recording layers is possible. It is possible to match the focus to each information recording layer on the medium.

また、本実施の形態において、対物レンズは、レンズ第1要素4とレンズ第2要素5の2枚レンズからなる2要素対物レンズを用いたが、装置の組み立てを簡略化するために1枚のレンズで対物レンズ9を構成してもよい。   In the present embodiment, the objective lens is a two-element objective lens composed of two lenses, the first lens element 4 and the second lens element 5. However, in order to simplify the assembly of the apparatus, one objective lens is used. The objective lens 9 may be constituted by a lens.

さらに、本実施の形態において、焦点位置ずれの補正は、上述した検出方法で検出した焦点位置ずれ信号FESに基づいて2要素対物レンズ9と光ディスク6の間隔を変化させて行う。球面収差は、2要素対物レンズ9を構成するレンズ第1要素4とレンズ第2要素5との間隔を変化させる事によって補正する事が出来るが、これに限定されたものではない。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よい。   Further, in the present embodiment, the correction of the focal position deviation is performed by changing the distance between the two-element objective lens 9 and the optical disk 6 based on the focal position deviation signal FES detected by the above-described detection method. The spherical aberration can be corrected by changing the distance between the first lens element 4 and the second lens element 5 constituting the two-element objective lens 9, but is not limited to this. For example, the distance between the semiconductor laser 1 and the collimating lens 3 may be adjusted by moving the collimating lens 3.

また、2要素対物レンズ9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よい。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。   Further, a spherical aberration correcting mechanism may be inserted between the two-element objective lens 9 and the collimating lens 3. The spherical aberration correction mechanism constitutes an optical system that generates spherical aberration when a light beam passes through the spherical aberration correction mechanism.

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よい。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よい。さらに球面収差を発生させて球面収差補正機構として液晶パネルも考えられる。   For example, an afocal optical system combining a convex lens having a positive power and a concave lens having a negative power may be used as the spherical aberration correction mechanism. By adjusting the distance between the two lenses, spherical aberration can be generated. Further, as another configuration of the spherical aberration correcting mechanism, an afocal optical system combining two convex lenses having positive power may be used. Further, a liquid crystal panel may be considered as a mechanism for correcting spherical aberration by generating spherical aberration.

上記の球面収差補正方法では、集光光学系で発生した球面収差を打ち消すような球面収差を発生する事により球面収差を補正する。だが、例えば2枚レンズの補正機構、最適な球面収差補正レンズの位置を見つけ出す時に球面収差を大きくする方向にレンズが動くなどして球面収差を大きくする場合も考えられる。その時、光ビームの有効径全域の光ビームを利用して焦点位置ずれを検出する方法では焦点位置ずれ信号にオフセットが生じてしまい記録層上で光ビームの径が最小にならずに、記録ないし再生信号が劣化してしまう。   In the above spherical aberration correction method, the spherical aberration is corrected by generating a spherical aberration that cancels out the spherical aberration generated in the focusing optical system. However, for example, when finding the position of the two-lens correction mechanism and the optimum spherical aberration correction lens, the spherical aberration may be increased by moving the lens in a direction to increase the spherical aberration. At that time, in the method of detecting the focal position deviation using the light beam in the entire effective diameter of the light beam, an offset occurs in the focal position deviation signal, so that the diameter of the light beam is not minimized on the recording layer, and the recording or the recording is not performed. The reproduced signal is degraded.

しかしながら、上記で述べたような検出方法で焦点位置ずれを検出すれば、球面収差量が多少大きく変動しても焦点位置ずれ信号FESにオフセットが発生しないので、常に光ビームの最良像点と複数の情報記録層を有する光ディスク6の各情報記録層とを一致させる事ができ、記録ないし再生信号が劣化することはない。   However, if the focal position deviation is detected by the above-described detection method, no offset occurs in the focal position deviation signal FES even if the amount of spherical aberration fluctuates to a large extent. Can be matched with each information recording layer of the optical disc 6 having the above information recording layer, and the recording or reproduction signal does not deteriorate.

本発明の光ピックアップ装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device of the present invention. 図1に示す光ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical recording / reproducing device including the optical pickup device shown in FIG. 1. 図1に示す光ピックアップ装置の検出装置の詳細を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating details of a detection device of the optical pickup device illustrated in FIG. 1. 集光光学系に球面収差が発生した場合の焦点誤差信号FESと焦点位置ずれ量との関係を示すグラフである。9 is a graph illustrating a relationship between a focus error signal FES and a focus position shift amount when spherical aberration occurs in the light collecting optical system. (a)は球面収差のない状態のレンズにおける光ビームの焦点位置を示す説明図であり、(b)は球面収差の発生しているレンズにおける光ビームの焦点位置を示す説明図である。(A) is an explanatory view showing a focal position of a light beam in a lens having no spherical aberration, and (b) is an explanatory view showing a focal position of a light beam in a lens having spherical aberration. 球面収差が発生したときの波面収差を示した概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating wavefront aberration when spherical aberration occurs. 球面収差の無い場合の焦点位置と球面収差の有る場合の波面の極値での焦点位置との状態を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state of a focal position when there is no spherical aberration and a focal position at an extreme value of a wavefront when there is spherical aberration. 光ビームの有効径を変更して焦点誤差信号FESを検出した場合のオフセット量とカバーガラス厚さ誤差との関係を示すグラフである。11 is a graph showing a relationship between an offset amount and a cover glass thickness error when a focus error signal FES is detected by changing an effective diameter of a light beam. 本発明の他の光ピックアップ装置の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of another optical pickup device of the present invention. 本発明のさらに他の光ピックアップ装置の概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of still another optical pickup device of the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 半導体レーザ
2 ホログラム(光ビーム分離手段)
2a 領域
2b 領域
2c 領域
2d 領域
2e 領域
4 レンズ第1要素(対物レンズ)
5 レンズ第2要素(対物レンズ)
6 光ディスク(光記録媒体)
7 検出装置
8 検出装置
9 2要素対物レンズ(集光光学系)
16 理想波面
17 波面(曲線)
18a 領域(極値近傍)
18b 領域(極値近傍)
20 ホログラム(光ビーム分離手段)
20a 領域
20b 領域
20c 領域
21 ホログラム(光ビーム分離手段)
21a 領域
21b 領域
CL1 第1の直線
CL2 第2の直線
E2 第2の円弧
E3 第3の円弧
F1 第1焦点誤差信号
F2 第2焦点誤差信号
F3 第3焦点誤差信号
O 最良像点
OZ 光軸
SAES 球面収差誤差信号
r 光ビーム有効径
Reference Signs List 1 semiconductor laser 2 hologram (light beam separation means)
2a area 2b area 2c area 2d area 2e area 4 First lens element (objective lens)
5. Lens second element (objective lens)
6 Optical disk (optical recording medium)
7 Detector 8 Detector 9 Two-element objective lens (condensing optical system)
16 Ideal wavefront 17 Wavefront (curve)
18a area (near extremum)
18b area (near extremum)
20 Hologram (light beam separation means)
20a area 20b area 20c area 21 hologram (light beam separation means)
21a Area 21b Area CL1 First straight line CL2 Second straight line E2 Second circular arc E3 Third circular arc F1 First focus error signal F2 Second focus error signal F3 Third focus error signal O Best image point OZ Optical axis SAES Spherical aberration error signal r Light beam effective diameter

Claims (7)

光記録媒体の情報記録層から反射され、対物レンズを含む集光光学系を通過した光ビームを、
上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の70%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の70%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれ、かつ、光ビーム有効径の70%以上の領域のほうが光ビーム有効径の70%以下の領域よりも占める割合が大きい領域の光ビームを分離し、
この分離した光ビームを電気的に変換して第1焦点誤差信号を生成し、この第1焦点誤差信号を集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点位置ずれ信号とすることを特徴とする焦点位置ずれ検出方法。
The light beam reflected from the information recording layer of the optical recording medium and passed through the condensing optical system including the objective lens,
A first circle or arc having a diameter larger than 70% of the effective light beam diameter defined by the aperture of the objective lens, and 70% of the effective light beam diameter defined by the aperture of the objective lens; Light in a region surrounded by a second circle or a circular arc having a diameter smaller than the diameter and having a larger proportion of the region of 70% or more of the effective diameter of the light beam than the region of 70% or less of the effective diameter of the light beam. Split the beam,
The separated light beam is electrically converted to generate a first focus error signal, and the first focus error signal is used as a focus position shift signal indicating a focus position shift of the focusing optical system. Position shift detection method.
上記第1焦点誤差信号をF1、上記第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第2焦点誤差信号をF2、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第3焦点誤差信号をF3としたとき、
上記集光光学系で生じる球面収差を示す球面収差誤差信号SAESは、
SAES=F2−F1×K1 (K1は係数)
または、
SAES=F3−F1×K2 (K2は係数)
または、
SAES=F3−F2×K3 (K3は係数)
で示される式で求められることを特徴とする請求項1記載の焦点位置ずれ検出方法。
The first focus error signal is F1, the second focus error signal obtained by detecting the focus position shift of the light beam obtained by passing through the area located inside the second circle or arc is F2, and the second focus error signal is F2. Assuming that a third focus error signal obtained by detecting a focus position shift of a light beam obtained by passing through a region located outside of the circle or the arc 1 is F3,
A spherical aberration error signal SAES indicating a spherical aberration generated in the light-collecting optical system is:
SAES = F2−F1 × K1 (K1 is a coefficient)
Or
SAES = F3-F1 × K2 (K2 is a coefficient)
Or
SAES = F3-F2 × K3 (K3 is a coefficient)
The focus position deviation detecting method according to claim 1, wherein the focal position deviation detecting method is obtained by the following expression.
光源と、
上記光源から照射される光ビームを光記録媒体に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、
上記光記録媒体の情報記録層から反射され、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心とし、上記対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の70%相当の径より大きな径を持つ第1の円または円弧と、該対物レンズの開口で規定される光ビーム有効径の70%相当の径より小さな径をもつ第2の円または円弧とで囲まれ、かつ、光ビーム有効径の70%以上の領域のほうが光ビーム有効径の70%以下の領域よりも占める割合が大きい領域の光ビームを分離する光ビーム分離手段と、
上記光ビーム分離手段により分離された光ビームを電気的に変換して第1焦点誤差信号を生成する第1信号生成手段とを備え、
上記第1焦点誤差信号を、上記集光光学系の焦点位置ずれを示す焦点誤差信号とすることを特徴とする光ピックアップ装置
A light source,
A condensing optical system including an objective lens for condensing a light beam emitted from the light source on an optical recording medium,
A center of the optical axis of a light beam reflected from the information recording layer of the optical recording medium and having passed through the condensing optical system, and a diameter larger than 70% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens. And a second circle or arc having a diameter smaller than 70% of the effective diameter of the light beam defined by the aperture of the objective lens. Light beam separating means for separating a light beam in a region where the area of 70% or more of the diameter occupies a larger area than the region of 70% or less of the effective diameter of the light beam;
First signal generation means for electrically converting the light beam separated by the light beam separation means to generate a first focus error signal,
An optical pickup device, wherein the first focus error signal is a focus error signal indicating a shift of a focal position of the focusing optical system.
上記光ビーム分離手段の、上記第2の円または円弧の内側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して第2焦点誤差信号を生成する第2信号生成手段と、
上記光ビーム分離手段の、上記第1の円または円弧の外側に位置する領域を通過して得られる光ビームの焦点位置ずれを検出して第3焦点誤差信号を生成する第3信号生成手段とを有し、
上記第1焦点誤差信号をF1、上記第2焦点誤差信号をF2、上記第3焦点誤差信号をF3としたとき、
上記集光光学系で生じる球面収差を示す球面収差誤差信号SAESを、
SAES=F2−F1×K1 (K1は係数)
または、
SAES=F3−F1×K2 (K2は係数)
または、
SAES=F3−F2×K3 (K3は係数)
で示される式により求める球面収差検出手段が設けられていることを特徴とする請求項3記載の光ピックアップ装置。
A second signal generating unit configured to detect a focal position shift of a light beam obtained by passing through a region located inside the second circle or the arc of the light beam separating unit and generate a second focus error signal; ,
A third signal generation unit configured to detect a focal position shift of a light beam obtained by passing through a region located outside the first circle or the arc of the light beam separation unit and generate a third focus error signal; Has,
When the first focus error signal is F1, the second focus error signal is F2, and the third focus error signal is F3,
A spherical aberration error signal SAES indicating a spherical aberration generated in the condensing optical system,
SAES = F2−F1 × K1 (K1 is a coefficient)
Or
SAES = F3-F1 × K2 (K2 is a coefficient)
Or
SAES = F3-F2 × K3 (K3 is a coefficient)
4. The optical pickup device according to claim 3, further comprising: a spherical aberration detecting unit that is determined by the following equation.
上記光記録媒体の情報記録層が複数である場合、
上記焦点位置ずれ検出手段は、各情報記録層での焦点位置ずれを検出することを特徴とする請求項3または4に記載の光ピックアップ装置。
When the optical recording medium has a plurality of information recording layers,
5. The optical pickup device according to claim 3, wherein the focus position shift detecting means detects a focus position shift in each information recording layer.
上記焦点位置ずれ検出手段により検出された検出結果に基づいて、上記集光光学系の焦点位置ずれを補正する焦点位置ずれ補正手段と、
上記球面収差検出手段により検出された検出結果に基づいて、上記集光光学系に発生した球面収差を補正する球面収差補正手段とが設けられ、
上記球面収差補正手段は、上記焦点位置ずれ補正手段により集光光学系の焦点位置ずれが補正された状態の該集光光学系の球面収差を補正することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。
A focal position deviation correcting unit that corrects a focal position deviation of the light collecting optical system based on a detection result detected by the focal position deviation detecting unit;
A spherical aberration corrector that corrects spherical aberration generated in the light-collecting optical system based on a detection result detected by the spherical aberration detector.
6. The spherical aberration corrector according to claim 3, wherein the spherical aberration corrector corrects the spherical aberration of the light collecting optical system in a state where the focal position shift of the light collecting optical system is corrected by the focal position shift corrector. The optical pickup device according to claim 1.
上記光ビーム分離手段はホログラムであることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to any one of claims 3 to 6, wherein the light beam separating means is a hologram.
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