JP3827940B2 - 収差検出装置および光ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集光光学系において発生する収差を検出するための収差検出装置およびこの収差検出装置を備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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ーから、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ーへ変更することにより実現可能と考えられる。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
球面収差を補正する技術として、例えば、特開２０００−１５５９７９号公報（文献１）、特開２０００−１８２２５４号公報（文献２）、特開２０００−１７１３４６号公報（文献３）等に開示された技術が考えられる。
【００１８】
文献１には、光ディスクから反射して集光する復路の光ビームのうち、該光ビームの光軸を中心とする径が異なる２つの同心円で挟まれた領域（半リング状領域）を通過する光ビームのみを集光させて球面収差を検出し、この検出結果に基づいて球面収差を補正する技術が開示されている。
【００１９】
文献２には、光ディスクから反射して集光する復路の光ビームを、ホログラム素子によって、該光ビームの光軸に近い光ビームと、その外側の光ビームとに分離し、これら２つの光ビームを集光させて球面収差を検出し、この検出結果に基づいて球面収差を補正する技術が開示されている。
【００２０】
文献３には、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光ビームと光軸付近より外側の光ビームで集光位置が異なるのを利用して球面収差を検出し、この検出結果に基づいて球面収差を補正する技術が開示されている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した文献１ないし文献３においては、以下に示すような問題が生じる。
【００２２】
文献１では、光ビームの光軸を中心とする径が異なる２つの同心円で挟まれた領域のうち、半リング状領域を通過する光ビームを、球面収差を検出する光ビームとして利用している。この半リング状領域は、光ビームの波面を表わす曲線の極値を含む領域であり、この領域を通過する光ビームは、球面収差の無い理想波面における集光ビームの焦点位置に集光することになる。このため、光ビームの焦点位置を利用して球面収差誤差信号を検出する方法に適用することができない。
【００２３】
また、文献２および文献３では、分離した光ビームの焦点位置ずれを検出することで、球面収差を検出するようになっている。このため、光ビームを適切に分離しないと、各光ビームのスポット径が最も小さくなる位置の相違が小さくなるので、それぞれの光ビームの焦点位置ずれ量が小さくなり、感度よく球面収差を検出することができない。
【００２４】
本発明は、上記の各問題点を解決するためになされたもので、その目的は、光ビームを適切に分離することで、各光ビームのスポット径が最も小さくなる位置の相違を大きくして、それぞれの光ビームの焦点位置ずれ量を大きくし、感度よく球面収差を検出できる収差検出装置および収差検出方法並びに光ピックアップ装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の収差検出装置は、上記の課題を解決するために、光源から照射された光ビームを、２枚のレンズ第１要素および第２要素から構成される２要素対物レンズを介して光記録媒体上の情報記録層に集光するとともに、情報記録層から反射された光ビームを上記２要素対物レンズを介して光ビーム分離手段に入射させ、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに分離して、上記２要素対物レ ンズの球面収差を検出する収差検出装置において、ビームサイズの変化を利用して焦点位置ずれを検出するビームサイズ法により、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記ビームサイズ法により、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、Ｆ１＋Ｆ２をＦＥＳとした場合、上記２要素対物レンズの球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は定数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は定数）
の何れかの式で求め、この球面収差誤差信号ＳＡＥＳから球面収差を検出することを特徴としている。
【００２６】
集光光学系で球面収差が発生した場合、第１の光ビームの焦点位置と第２の光ビームの焦点位置は何れも変化する。このため、上記第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第１エラー信号Ｆ１と第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第２エラー信号Ｆ２は、何れも球面収差によって変化することになる。また、上記第１エラー信号Ｆ１および第２エラー信号は、球面収差によって正負別々の影響を受ける。
【００２７】
したがって、上記の構成のように、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができる。
【００２８】
このように、球面収差の影響を極力抑えた焦点誤差信号ＦＥＳを用いて球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めれば、精度よく球面収差を検出することができる。
【００２９】
また、上記光ビーム分離手段は、上記第１の光ビームを分離するための第１の領域と、上記第２の光ビームを分離するための第２の領域とを有し、上記第１の領域と第２の領域とは、上記境界線で分割され、該境界線が円または円弧状であってもよい。
【００３０】
上述のように、光ビームを分割する分割線は、波面収差を表わす曲線の極値を通過すればよいので、例えば、分割線は極値付近を通過する楕円や正多角形などでも球面収差を検出することができる。
【００３１】
また、上記光ビーム分離手段は、光ビームから上記第１の光ビームを分離する第１の領域と、光ビームから上記第２の光ビームを分離する第２の領域とを有し、上記第１の領域と第２の領域は、上記光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分を少なくとも一部にもつ分割線によって分割されていてもよい。
【００３２】
上記分割線は、上記光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分と円弧とにより構成されていてもよく、上記分割線は直線であってもよい。
【００３３】
また、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光記録媒体に集光させる集光光学系と、上記光記録媒体に反射して集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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第１の光ビームと第２の光ビームの少なくとも一つの光ビームの焦点位置のずれ量を検出する焦点位置ずれ量検出手段と、上記焦点位置ずれ量検出手段によって検出された焦点位置ずれ量に基づいて、上記集光光学系の球面収差を補正する補正手段とを備え、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、上記集光光学系の焦点誤差量を示す焦点誤差信号ＦＥＳをＦ１＋Ｆ２とした場合、上記集光光学系の球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は定数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は定数）
の何れかの式で求め、上記補正手段は、上記焦点位置ずれ量検出手段で求められた球面収差誤差信号ＳＡＥＳに基づいて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。
【００３４】
集光光学系で球面収差が発生した場合、第１の光ビームの焦点位置と第２の光ビームの焦点位置は何れも変化する。このため、上記第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第１エラー信号Ｆ１と第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第２エラー信号Ｆ２は、何れも球面収差によって変化することになる。また、上記第１エラー信号Ｆ１および第２エラー信号は、球面収差によって正負別々の影響を受ける。
【００３５】
したがって、上記の構成のように、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができる。
【００３６】
このように、球面収差の影響を極力抑えた焦点誤差信号ＦＥＳを用いて球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めれば、精度よく球面収差を検出することができるので、球面収差の補正を正確に行うことができる。
【００３７】
また、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記焦点誤差信号ＦＥＳをほぼ０として、上記球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めるようにしてもよい。
【００３８】
この場合、焦点誤差信号ＦＥＳがほぼ０である状態、すなわち焦点ずれが無い状態では、集光光学系の最良像点と光記録媒体とが一致していると判断される。したがって、この状態であれば、球面収差誤差信号ＳＡＥＳを正確に検出することができる。
【００３９】
これにより、最も正確に球面収差を検出するには、上述のように、焦点誤差信号ＦＥＳをほぼ０として、上記球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求める必要がある。
【００４０】
【発明の実施の形態】
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、本発明の収差検出装置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用いた例について説明する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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近傍に配置されている。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
上記検出装置７は、第１受光部７ａと第２受光部７ｂを備えており、ホログラム２の＋１次光の焦点位置より該ホログラム２に近い側に配置されている。一方上記検出装置８は、第３受光部８ａと第４受光部８ｂを備えており、ホログラム２の−１次光の焦点位置より該ホログラム２から遠い側に配置されている。
【００５８】
また、ホログラム２の＋１次光の焦点位置と検出装置７の距離と−１次光の焦点位置と検出装置８の距離はほぼ等しく設定されている。これら検出装置７、８で光ビームは電気信号に変換される。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
また、上記ホログラム２は、２分割され２つの領域２ａ、２ｂを有している。第１の領域２ａは、光軸ＯＺを中心とする第１の円Ｅ１で囲まれた領域であり、第２の領域２ｂは、光軸ＯＺを中心とする第２の円Ｅ２と第１の円Ｅ１とで囲まれた領域である。
【００６２】
上記ホログラム２は、上述したように、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。したがって、ホログラム２の各領域は、光ディスク６にて反射され、ホログラム２の各領域を通過し各領域で回折した光ビームの＋１次光、−１次光を検出装置７、８のそれぞれの受光部に対して別々に集光させるように形成されている。
【００６３】
すなわち、光ディスク６の情報記録層６ｃあるいは６ｄで反射された光ビームのうち、ホログラム２の第１の領域２ａを通過した第１の光ビームの＋１次回折光は、第１受光部７ａ近傍で集光スポットを形成し、第１の光ビームの−１次回折光は第４受光部８ｂ近傍で集光スポットを形成し、第２の領域２ｂを通過した第２の光ビームの＋１次回折光は第２受光部７ｂ近傍で集光スポットを形成し、第２の光ビームの−１次回折光は第３受光部８ａ近傍で集光スポットを形成するように、該ホログラム２の各領域が設定されている。
【００６４】
したがって、ホログラム２の各領域で回折された光ビームの＋１次光と−１次光は、それぞれ検出装置７、８の各受光部に導かれる。
【００６５】
また、上述のように上記検出装置７、８の各受光部を配置することによって、ホログラム２の第１の領域２ａを通過した第１の光ビームの＋１次光は、第１受光部７ａで電気信号に変換され、第１の光ビームの−１次光は第４受光部８ｂで電気信号に変換され、第２の領域２ｂを通過した第２の光ビームの＋１次光は第２受光部７ｂで電気信号に変換され、第２の光ビームの−１次光は第３受光部８ａで電気信号に変換される。
【００６６】
上記検出装置７、８の各受光部は、図３に示すように、それぞれ３つの光検出器を並置して形成されている。すなわち、第１受光部７ａは、光検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを並置して形成され、第２受光部７ｂは、光検出器１１ｄ、１１ｅ、１１ｆを並置して形成され、第３受光部８ａは、光検出器１２ａ、１２ｂ、１２ｃを並置して形成され、第４受光部８ｂは、光検出器１２ｄ、１２ｅ、１２ｆを並置して形成されている。
【００６７】
各光検出器１１ａから１１ｆと１２ａから１２ｆにおいて受光された光ビームは、それぞれ電気信号に変換される。各光検出器１１ａから１１ｆと１２ａから１２ｆで得られた電気信号は、制御信号生成回路５９（図２）に入力され、２要素対物レンズ９の焦点位置ずれや球面収差の検出・調整に使用される。すなわち、上記制御信号生成回路５９は、集光光学系である２要素対物レンズ９の球面収差を検出する収差検出手段、焦点位置ずれ量を検出する焦点位置ずれ量検出手段、球面収差を補正する球面収差補正手段を兼ねている。
【００６８】
また、上記各光検出器からの電気信号は、例えば情報再生回路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。
【００６９】
上記電気信号を用いた焦点位置ずれの補正について以下に説明する。ここでは、球面収差量が無視できるくらい小さい時、上記電気信号を用いて焦点位置ずれ補正を行う場合について説明する。
【００７０】
光ディスク６の情報記録層６ｃあるいは６ｄの何れかに焦点が一致している場合、検出装置７の第１受光部７ａと検出装置８の第４受光部８ｂ、検出装置７の第２受光部７ｂと検出装置８の第３受光部８ａのビームサイズはほぼ同じ大きさになる。
【００７１】
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〜１１ｃおよび１２ｄ〜１２ｆの各出力レベルを１１ａＳ〜１１ｃＳおよび１２ｄＳ〜１２ｆＳとして第１エラー信号Ｆ１を、
Ｆ１＝（１１ａＳ＋１１ｃＳ−１１ｂＳ）−（１２ｄＳ＋１２ｆＳ−１２ｅＳ） ・・・・・・・（２）
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１１ｄ〜１１ｆおよび１２ａ〜１２ｃの各出力レベルを１１ｄＳ〜１１ｆＳおよび１２ａＳ〜１２ｃＳとして第２エラー信号Ｆ２を、
Ｆ２＝（１１ｄＳ＋１１ｆＳ−１１ｅＳ）−（１２ａＳ＋１２ｃＳ−１２ｂＳ） ・・・・・・・（３）
で与えると、Ｆ１、Ｆ２の各エラー信号の出力値は０である。
【００７２】
そして、光ディスク６が２要素対物レンズ９に近づいたり遠ざかって焦点位置が情報記録層６ｃあるいは６ｄからずれたとき、各受光部に形成されるビームサイズは変化し、２つのエラー信号は焦点ずれに相当した値を出力する。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エラー信号Ｆ１ないしＦ２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。
【００７３】
上記で示したように、ビームサイズの変化を利用して焦点位置ずれを検出する方法は一般にビームサイズ法と呼ばれる。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６ｃあるいは６ｄの位置との離反量を表している。よって、球面収差量が無視できるくらい小さい時、焦点ずれを検出する焦点誤差信号ＦＥＳは、Ｆ１ないしＦ２で生成すれば良い。
【００７４】
次に、光ピックアップ装置１０の光学系に焦点ずれが無く球面収差が発生した場合を考える。球面収差は、光ディスク６のカバーガラス６ａの厚さ変化などによって発生する事が考えられる。
【００７５】
例えばカバーガラス６ａの厚さが変化し、球面収差が発生すると光ビームの光軸ＯＺ付近の光ビームと、光ビーム外周部の光ビームとでは、ビームの焦点位置（ビーム径が最小になる位置）が球面収差が無いときの焦点位置と異なってくる。したがって、ホログラム２の第１の領域２ａによって光ビームの光軸ＯＺ付近の光ビームを回折し、光ビームの光軸ＯＺ付近の光ビームの焦点ずれを検出した第１エラー信号Ｆ１と、光ビーム外周部の光ビームの焦点ずれを検出した第２エラー信号Ｆ２の値は球面収差が発生すると０ではなくなり、球面収差量に応じた値を出力する。
【００７６】
よって、球面収差量に応じた値としての球面収差誤差信号ＳＡＥＳは、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１ ・・・・・・・・・・・・（４）
あるいは、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２ ・・・・・・・・・・・・（５）
によって生成される。
【００７７】
これにより、２要素対物レンズ９の球面収差は、第１エラー信号Ｆ１か第２エラー信号Ｆ２のいずれか一方から検出することができる。
【００７８】
しかしながら、球面収差が発生することによる焦点位置ずれの方向は、ビーム内周部とビーム外周部では異なるので、ビームサイズの変化もビーム内周部とビーム外周部とでは異なってくる。よって、ビーム内周部とビーム外周部を正確に分離しなければビームサイズの変化も小さくなり球面収差を感度良く検出することができない。
【００７９】
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の分離について以下に説明する。
【００８０】
まず、光ビームに球面収差が発生しない時は、図４（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。
【００８１】
一方、光ビームに球面収差が発生した時は、図４（ｂ）に示すように、レンズ外周部では光軸ＯＺ上の最良像点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。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。
【００８２】
したがって、図４（ｂ）に示すように、光ビームに球面収差が発生した場合の球面収差量は、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。この距離ａあるいはｂの何れか一方を用いて、球面収差の補正が行われる。
【００８３】
よって、球面収差の補正を精度良く行うには、球面収差量を示す距離ａおよび距離ｂを正確に検出する必要がある。つまり、球面収差を感度良く検出する必要がある。
【００８４】
そこで、球面収差を感度良く検出できるビームの分割半径を、波面から考える。図５は、図４（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。ここで、球面収差のない場合の理想波面１３は、光軸ＯＺに垂直な直線に一致している。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１４は、光軸ＯＺを中心として対称な曲線で示されている。
【００８５】
実際の光ピックアップ装置１０では、焦点誤差信号ＦＥＳが０となるように２要素対物レンズ９を移動させて、情報記録層上で最良像面（最良像点により形成される光ビーム照射面）となるように調整する。
【００８６】
図５から、波面１４は境界線１５ａ、１５ｂで波面の進む方向が異なることが分かる。この境界線１５ａ、１５ｂは、波面１４の極値に位置している。
【００８７】
境界線１５ａ、１５ｂより光軸ＯＺ側の波面１４ｂ、１４ｃの光ディスク６の情報記録層６ｃまたは６ｄ上での集光は、図６（ａ）のようになる。ここで、部材番号１６は球面収差が無い場合の集光を示し、光軸ＯＺ上の情報記録層６ｃまたは６ｄ上に焦点を結んでいる。部材番号１７は、球面収差が発生している場合の集光を示し、図５の波面１４ｂ、１４ｃは球面収差が無い場合より情報記録層６ｃまたは６ｄから遠い側にビーム径が最小となる像点をもつことが分かる。
【００８８】
一方、図５の境界線１５ａ、１５ｂから光軸ＯＺとは反対側の波面１４ａ、１４ｄの光ディスク６の情報記録層６ｃまたは６ｄ上での反射は、図６（ｂ）のようになる。部材番号１８は球面収差が無い場合の反射を示し、光軸ＯＺ上の情報記録層６ｃまたは６ｄ上に焦点を結んでいる。部材番号１９は球面収差が発生している場合の反射を示し、図５の波面１４ａ、１４ｄは球面収差が無い場合より情報記録層６ｃまたは６ｄから近い側にビーム径が最小となる像点をもつことがわかる。
【００８９】
これらの状態は、前記の図４（ｂ）に示す集光状態に相当している。
【００９０】
よって、図５において境界線１５ａ、１５ｂから光軸ＯＺ側とその反対側で光ビームを分割してやれば、情報記録層６ｃまたは６ｄから遠い側に焦点を結ぶ光ビームと情報記録層６ｃまたは６ｄから近い側に焦点を結ぶ光ビームとに分けることができる。したがって、何れかの焦点ずれから球面収差を感度良く検出することが出来る。
【００９１】
そこで、境界線１５ａ、１５ｂの位置を探す。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５の波面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１４の極値を求めてやると境界線１５ａ、１５ｂの位置が分かり、図５において光軸ＯＺからの距離ｒ１はビーム径ｒとおよそ以下の式で示すような関係となる。
【００９２】
ｒ１＝０．７ｒ ・・・・・・・（６）
したがって、ビーム内周部とビーム外周部の分割はホログラム２で行われるので、ホログラム２の領域２ａを形成する円Ｅ１の半径を、２要素対物レンズ９のアパーチャーで規定される光ビーム有効径の略７０％以下の光ビームがホログラム２の領域２ａで回折されるように設定し、それ以外の光ビームはホログラム２の領域２ｂで回折されるようにしておけば、球面収差を感度良く検出することができる。
【００９３】
つまり、図７に示すように、球面収差のない理想的な波面３１における焦点位置と、球面収差が発生した波面３２の境界線１５ａ、１５ｂ上の極値の焦点位置とは一致している。したがって、波面３２の極値で光ビームを分割すれば、光ピックアップ装置１０における焦点位置がずれても、該極値の焦点位置も同じようにずれるので、常に球面収差を正しく検出することができる。
【００９４】
ここで、球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスク６のカバーガラス６ａの厚さ変換との関係を図８のグラフに示す。このグラフでは、ホログラム２の分割半径ｒ１が０．５ｒ、０．７ｒ、０．９ｒのときのＳＡＥＳの変化であり、ビームの分割半径がビーム有効径の７０％（ｒ１＝０．７ｒ）のときＳＡＥＳの感度が良くなっていることが分かる。
【００９５】
以上の説明では、球面収差の検出方法として、光ピックアップ装置１０の光学系に焦点ずれが無く球面収差が発生した場合を考えた。この場合、球面収差の検出は、焦点位置のずれと等しい場合を考えているので、情報記録層６ｃまたは６ｄ上の光ビームが最良像点である必要がある。
【００９６】
しかしながら、球面収差が発生すると、エラー信号Ｆ１、Ｆ２は球面収差によって変化するので、このＦ１あるいはＦ２のみを用いて焦点位置ずれ量を示す焦点誤差信号ＦＥＳとするのは好ましくない。つまり、光ピックアップ装置１０の光学系に焦点位置ずれが発生する、すなわち焦点誤差が発生する場合には、上述したような球面収差の検出方法を適用できない。
【００９７】
そこで、焦点位置ずれを考慮した場合の球面収差の検出方法について以下に説明する。
【００９８】
続いて、球面収差が発生しなお且つ、焦点位置のずれがある場合の球面収差誤差信号ＳＡＥＳと焦点誤差信号ＦＥＳの生成について述べる。
【００９９】
上記エラー信号Ｆ１、Ｆ２は、図５の説明から球面収差によって正負別々の影響を受けることがわかる。よって、球面収差の影響を極力抑えた焦点誤差信号ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝Ｆ１＋Ｆ２ ・・・・・・（７）
のように、Ｆ１とＦ２を両方使用して生成することが望ましい。
【０１００】
また、球面収差と焦点位置ずれとが発生しているとき、球面収差信号に、エラー信号Ｆ１あるいはＦ２のままで用いると焦点位置ずれによって球面収差誤差信号ＳＡＥＳが変化し、球面収差を正確に検出できない。そのため焦点位置ずれの影響を極力抑えて球面収差を検出する必要があるが、焦点位置ずれの影響を抑えるために球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−（Ｆ１＋Ｆ２）×ｋ１ （ｋ１は係数） ・・・・（８）あるいは、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−（Ｆ１＋Ｆ２）×ｋ２ （ｋ２は係数） ・・・・（９）で与えてやればよい。この時、定数ｋ１、ｋ２は、焦点ずれが生じてもＳＡＥＳの変化が小さくなるように決定すればよい。
【０１０１】
ここで、ＳＡＥＳを式（８）で求めたときのＳＡＥＳとカバーガラス６ａの厚さ変化との関係を、図９（ａ）のグラフに示す。また、ＳＡＥＳを式（４）で求めたときのＳＡＥＳとカバーガラス６ａの厚さ変化との関係を、図９（ｂ）のグラフに示す。図９（ａ）（ｂ）中のＡ、Ｂは２要素対物レンズ９と光ディスク６の距離が±０．２μｍ変化する事による焦点位置ずれによって、ＳＡＥＳにオフセットが生じたときの変化を表している。
【０１０２】
図９（ａ）（ｂ）のグラフから、ＳＡＥＳを式（８）で求めた場合、焦点位置ずれの影響を小さく抑えることができ、精度良く球面収差を検出することができることが分かる。
【０１０３】
以上の２つの球面収差の検出方法では、光ビームの中心とホログラム２の中心とが一致しているときを想定している。ところが、実際の光ピックアップ装置１０では、光ディスク６の情報記録層６ｃまたは６ｄ上に形成されたトラック上に光ビームを集光させるために、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、トラッキング制御を行っている。
【０１０４】
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時は問題ないが、分離して光ピックアップ装置１０に装備されている時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２の中心と一致しない状況が生じる。このとき、図１に示すように同心円状のホログラム２の形状だと、本来ホログラム２の光軸ＯＺを中心とする第１の円Ｅ１で囲まれた領域２ａ、光軸ＯＺを中心とする第２の円Ｅ２と第１の円Ｅ１とで囲まれた領域２ｂで回折されるはずの光ビームの一部がそれぞれ別の領域で回折されてしまう。
【０１０５】
このように、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は、各光検出器からの電気信号が変化する。そのため、球面収差量が一定であっても光ビームの中心とホログラム２の中心のずれ量によって球面収差誤差信号ＳＡＥＳが変化する。
【０１０６】
そこで、光軸ＯＺが光ディスク６のラジアル方向へずれることによる球面収差信号への影響を極力抑えるには、例えば図１０に示すような領域パターンのホログラム２０を使用すればよい。すなわちホログラム２０は、図１０に示すように、３つの領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有する構成となっている。
【０１０７】
領域２０ａは、光軸ＯＺと直交し光ディスク６のラジアル方向に平行な直線ＣＬ１、ＣＬ２と円Ｅ３、円弧Ｅ４とで囲まれた領域である。領域２０ｂは、直線ＣＬ１、ＣＬ２と光軸ＯＺと直交し光ディスク６のラジアル方向に平行な直線ＣＬ３、ＣＬ４と円Ｅ３、円弧Ｅ４と円弧Ｅ５とで囲まれた領域である。領域２０ｃは、直線ＣＬ３、ＣＬ４と円３、円弧Ｅ５とで囲まれた領域である。
【０１０８】
このとき直線ＣＬ１、ＣＬ２と直線ＣＬ３、ＣＬ４は円の中心から等距離ｈ離れている。また、円弧Ｅ４と円弧Ｅ５は、半径ｒ１の円弧である。上記領域２０ａと領域２０ｃのホログラムパターンは、同一地点に集光するように形成されている。
【０１０９】
つまり、上記ホログラム２０の各領域のホログラムパターンは、領域２０ａと領域２０ｃで回折された光ビームが、検出装置７の第２受光部７ｂと検出装置８の第３受光部８ａとに導かれ、領域２０ｂで回折された光ビームが、検出装置７の第１受光部７ａと検出装置８の第４受光部８ｂとに導かれるように形成されている。
【０１１０】
上記構成のホログラム２０によれば、トラッキング制御によって光ビームの中心が光ディスク６のラジアル方向に移動しても光ビーム内の各位置で異なったホログラムの分割領域に入射することがほとんどない。よって、領域２０ａ、２０ｃで回折された光ビームから検出したエラー信号と領域２０ｂで回折された光ビームから検出したエラー信号から式（８）あるいは式（９）を用いることによって、球面収差を検出することができる。
【０１１１】
また、ホログラム２０のようなパターンでも円弧Ｅ４、Ｅ５周辺部でまだトラッキング制御による対物レンズの移動により異なったホログラムの領域で光ビームが回折する虞があるので、図１１に示すホログラム２１のように、分割線を完全に直線にする分割パターンも考えられる。
【０１１２】
この場合、ホログラム２１の中心よりも外側の領域２１ａ、２１ｃのホログラムパターンは、図１０に示すホログラム２０の領域２０ａ、２０ｃと同様に、同一地点に集光するように形成されている。
【０１１３】
ここで、図１１に示すホログラム２１を用いた場合の球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスク６のカバーガラス６Ａの厚さ変化との関係を示すグラフを図１３（ａ）に示す。また、比較例として、図１２に示すように、ラジアル方向に垂直な直線を分割線とするホログラムパターンを有するホログラム２２を用いた場合の球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスク６のカバーガラス６Ａの厚さ変化との関係を示すグラフを図１３（ｂ）に示す。ホログラム２１および２２の分割線の位置ｈは、ｈ＝０．６ｒで計算した。
【０１１４】
図１３（ａ）（ｂ）に示すグラフでは、ホログラムと光ビームとの中心がずれていないとき、すなわちずれ量が０μｍのときと、ホログラムと光ビームとの中心のずれが、トラッキング制御によって光ディスク６のラジアル方向に３００μｍずれたときのＳＡＥＳを合わせて表示している。
【０１１５】
図１３（ａ）（ｂ）に示すグラフから、ホログラム２１で光ビームを分離した場合は、ホログラム２１と光ビームの中心が３００μｍずれてもＳＡＥＳに影響はないが、ホログラム２２で光ビームを分割した場合は、ホログラム２２と光ビームの中心ずれによって明らかに影響を受けていることが分かる。
【０１１６】
本実施の形態では、ホログラムにおける第１の領域と第２の領域の分割は円または、円弧を例に挙げたが、これに限定されるわけではない。例えば、四角形等の多角形や自由曲線で分割する事も考えられる。しかしながら、円または円弧で分割するほうが本実施形態の説明から球面収差を感度良く検出するには適当であると考えられる。
【０１１７】
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、８に導くための手段として、ホログラム２またはホログラム２０、２１を使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、ビームスプリッタとウェッジプリズムを組み合わせたものを使用しても良い。しかしながら、装置の小型化を図る点からは、ホログラムを使用するのが好ましい。
【０１１８】
また、本実施の形態では、ビームサイズ法を利用したが、これに限定されるものではなく、例えば図１４（ａ）（ｂ）のような分割パターンのホログラム２３、２４を使用し受光部は２分割の光検出器に変更して、領域２３ａ、２３ｂないし２４ａ、２４ｂから回折した光ビームから焦点位置ずれを検出するナイフエッジ法でも同様に球面収差を検出することができる。
【０１１９】
さらに、このとき、ホログラム２３、２４の残り半分の領域をラジアル方向に平行な直線ＣＬ５、ＣＬ６で分割し、分割した領域２３ｃと２３ｄないし２４ｃと２４ｄから回折した光ビームの電気信号の差分によってトラッキング制御を行うこともできる。この検出方法は、トラックと集光スポットとの位置関係によって、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、所謂プッシュプル法と呼ばれている検出方法である。
【０１２０】
さらに、上記検出方法で検出した球面収差から、光ピックアップ２０の光学系で発生している球面収差を補正する手段として、図２において説明したように、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の間隔を調整することによって補正する手段が考えられるが、これに限定されるものではない。
【０１２１】
例えばコリメートレンズ３を移動させて、半導体レーザ１とコリメートレンズ３との間隔を調整させても良い。この場合、半導体レーザ１から射出されコリメートレンズ３を通過した光ビームは非平行となり、球面収差を発生させることができる。この球面収差により光ピックアップ装置１０の光学系の球面収差を補正することができる。
【０１２２】
さらに、球面収差を補正する手段として、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良い。球面収差補正機構は、光ビームが球面収差補正機構を通過する際に、球面収差を発生させる光学系を構成している。例えば、球面収差補正機構として、正のパワーを持つ凸レンズと負のパワーを持つ凹レンズを組み合わせたアフォーカル光学系を用いれば良い。２枚のレンズ間隔を調節することで、球面収差を発生させることができる。
【０１２３】
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。この場合も、２枚のレンズ間隔を調節することで、球面収差を発生させることができる。
【０１２４】
一般に、２要素対物レンズ９は、あらかじめ定められたカバーガラス６ａの厚み、かつあらかじめ定められた情報記録層に対して、球面収差が十分補正されている。すなわち、所定の情報記録層に集光する光ビームは、球面収差が含まれておらず、十分小さいビーム径となっている。
【０１２５】
しかしながら、本実施の形態では、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との間隔を調整して球面収差を補正するので、２要素対物レンズ９は、あらかじめ定められたカバーガラス６ａの厚み、かつあらかじめ定められた情報記録層に対して、球面収差を十分補正されている必要がない。
【０１２６】
つまり、２要素対物レンズ９、あるいは２要素対物レンズ９を含む光ピックアップ装置１０の組立時には、レンズ第１要素４とレンズ第２要素５との間隔を概してあらかじめ定められた値に調整すればよく、レンズ間隔誤差があってもよい。この組立時のレンズ間隔誤差によって、２要素対物レンズ９には球面収差が発生する。さらに、レンズ第１要素４とレンズ第２要素５の製造時には、レンズ第１要素４とレンズ第２要素５とにレンズ厚さ誤差があってもよい。この製造時のレンズ厚さ誤差によって、２要素対物レンズ９には球面収差が発生する。
【０１２７】
これらのレンズ間隔誤差およびレンズ厚さ誤差によって発生する２要素対物レンズ９の球面収差は、球面収差誤差信号ＳＡＥＳとして計測され、この球面収差誤差信号ＳＡＥＳに基づいて補正することができる。
【０１２８】
また、本実施の形態において２要素対物レンズ９はレンズ第１要素４とレンズ第２要素５の２枚のレンズから構成されているが、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を構成しても良い。
【０１２９】
さらに、本実施の形態における記録媒体は情報記録層を２つ有する２層ディスクの例を示したが、これに限定されるものではなく、情報記録層を１つのみ有する単層ディスクは言うまでもなく、複数の情報記録層を有する多層ディスクであっても適用可能であり、上述したような手段で球面収差を検出し、球面収差を補正することができる。
【０１３０】
また、本発明の収差検出装置は、最良像点に集光光学系を調整する手段と、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心として、その中心付近を通過した光ビームが大きな割合を占める第１の光ビームと、上記光軸を中心として、その中心付近よりも外側を通過した光ビームが大きな割合を占める第２の光ビームとの少なくとも一方の焦点位置に基づいて、該集光光学系の球面収差を検出する検出手段とを有していてもよい。
【０１３１】
これによっても、集光光学系の球面収差を光学的に検出することができる。
【０１３２】
また、上記検出手段は第１および第２の光ビームの焦点位置ずれをそれぞれ独立して検出する第１および第２の焦点誤差検出部と、集光光学系を通過した光ビームから第１および第２の光ビームをそれぞれ第１および第２焦点誤差検出部に導く光ビーム分離手段を有し、各検出部の出力に基づいて、集光光学系の球面収差誤差信号ＳＡＥＳと焦点誤差信号ＦＥＳを生成するようにしてもよい。
【０１３３】
この場合、焦点ずれと球面収差の検出結果を電気信号として得ることができる。
【０１３４】
さらに、上記光ビーム分離手段は、上記第１領域と第２領域の分割線を、円または円弧状とし、上記第１領域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、集光光学系の対物レンズのアパーチャーで規定される該光ビーム有効径の略７０％相当の領域が大きな割合を占める領域で、上記第２の領域は第１の領域よりも上記中心から外側の領域で、上記第１の領域からは、上記第１の光ビームを導き、上記第２の領域からは、上記第２の光ビームを導く光ビーム分離手段であってもよい。
【０１３５】
この場合、球面収差を感度よく検出することができる。
【０１３６】
また、上記光ビーム分離手段はホログラムであってもよい。この場合、光ビーム分離手段を小型化することができる。
【０１３７】
また、本発明の光ピックアップ装置としては、光源と、該光源から照射される光ビームを記録媒体に集光させる集光光学系と、上記記録媒体で反射した後に集光光学系を通過した光ビームの、上記集光光学系の光軸を中心とし、上記中心付近を通過した光ビームが大きな割合を占める第１の光ビームと、上記光軸を中心とし、上記中心付近より外側を通過した光ビームが大きな割合を占める第２の光ビームとのうち少なくとも一方の焦点位置に基づいて、上記集光光学系の収差を検出する手段を有し、上記検出手段が検出した収差に基づいて、上記集光光学系の球面収差を補正する球面収差補正手段と、上記検出手段が検出した焦点ずれに基づいて、上記集光光学系の焦点ずれを補正する補正手段とを備えていてもよい。
【０１３８】
上記構成によれば、光学的に球面収差を検出することができる。
【０１３９】
また、上記検出手段は第１および第２の光ビームの焦点位置ずれをそれぞれ独立して検出する第１および第２の焦点誤差検出部と、集光光学系を通過した光ビームから第１および第２の光ビームをそれぞれ第１および第２焦点誤差検出部に導く光ビーム分離手段を有し、各検出部の出力に基づいて、集光光学系の球面収差誤差信号ＳＡＥＳと焦点誤差信号ＦＥＳを生成するようにしてもよい。
【０１４０】
この場合、焦点ずれと球面収差の検出結果を電気信号として得ることができる。
【０１４１】
また、上記光ビーム分離手段は、上記第１領域と第２領域の分割線を円または円弧状とし、上記第１領域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、集光光学系の対物レンズのアパーチャーで規定される該光ビーム有効径の略７０％相当の領域が大きな割合を占める領域で、上記第２の領域は第１の領域よりも上記中心から外側の領域で、上記第１の領域からは、上記第１の光ビームを導き、上記第２の領域からは、上記第２の光ビームを導く光ビーム分離手段であってもよい。
【０１４２】
この場合、球面収差を感度良く検出することができる。
【０１４３】
さらに、本発明の光ピックアップ装置は、複数の情報記録層を有する記録媒体の少なくとも１つの情報層に集光する集光手段を有し上記収差検出手段が検出した収差に基づいて、上記球面収差補正手段で球面収差を補正するものであってもよい。
【０１４４】
上記構成によれば、複数の情報記録層を有する記録媒体でも各情報記録層への情報の記録、各情報記録層から情報の再生を適切に行うことができる。
【０１４５】
以上のように、本発明の収差検出装置は、集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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って分離された２つの光ビームのうち少なくとも一つの光ビームの焦点位置に基づいて、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とを備え、上記光ビーム分離手段は、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曲線で表わしたとき、この曲線の極値を境界線として、該光ビームを上記第１の光ビームと第２の光ビームとに分離することを特徴としている。
【０１４６】
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。
【０１４７】
したがって、上記構成のように、光ビーム分離手段によって、集光光学系を通過した光ビームを、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、この曲線の極値を境界線とし、上記光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに分離することで、この分離された２つの光ビームの何れの焦点も最良像点に一致しないことになる。
【０１４８】
これにより、分離された２つの光ビームの焦点位置と最良像点とを明確に区別することができるので、これら２つの光ビームの焦点位置から最良像点までの距離、すなわち各光ビームの焦点位置ずれ量が明確となる。よって、このようにして得られた焦点位置ずれ量を用いれば感度よく上記集光光学系の球面収差を検出することができる。
【０１４９】
また、分離された２つの光ビームの焦点位置は、何れも最良像点に一致するものではないので、何れか一方の光ビームの焦点位置に基づいて集光光学系の球面収差を検出すればよい。
【０１５０】
また、上記光ビーム分離手段は、上記第１の光ビームを分離するための第１の領域と、 上記第２の光ビームを分離するための第２の領域とを有し、上記第１の領域と第２の領域とは、上記境界線で分割され、該境界線が円または円弧状であってもよい。
【０１５１】
上述のように、光ビームを分割する分割線は、波面収差を表わす曲線の極値を通過すればよいので、例えば、分割線は極値付近を通過する楕円や正多角形などでも球面収差を検出することができる。しかしながら、最も感度よく球面収差を検出するには、光ビームを正確に波面収差を表わす曲線の極値（光ビームの有効径の７０％）で分割する必要がある。このためには、上記分割線（境界線）が円または円弧状であればよく、この場合、最も感度よく球面収差を検出することができる。
【０１５２】
また、本発明の他の収差検出装置は、集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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第１の光ビームと第２の光ビームの少なくとも一方の光ビームの焦点位置に基づいて、上記集光光学系の球面収差を検出する収差検出手段とを備え、上記収差検出手段は、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、上記集光光学系の焦点誤差量を示す焦点誤差信号ＦＥＳをＦ１＋Ｆ２とした場合、
上記集光光学系の球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は係数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は係数）
の何れかの式で求め、この球面収差誤差信号ＳＡＥＳから球面収差を検出することを特徴としている。
【０１５３】
集光光学系で球面収差が発生した場合、第１の光ビームの焦点位置と第２の光ビームの焦点位置は何れも変化する。このため、上記第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第１エラー信号Ｆ１と第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第２エラー信号Ｆ２は、何れも球面収差によって変化することになる。また、上記第１エラー信号Ｆ１および第２エラー信号は、球面収差によって正負別々の影響を受ける。
【０１５４】
したがって、上記の構成のように、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができる。
【０１５５】
このように、球面収差の影響を極力抑えた焦点誤差信号ＦＥＳを用いて球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めれば、精度よく球面収差を検出することができる。
【０１５６】
また、本発明の収差検出方法は、集光光学系を通過した光ビームを、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、この曲線の極値を境界線とし、上記光ビームの光軸を含む光ビームと、該光ビームの光軸を含まない光ビームとに分離し、分離した２つの光ビームのうち少なくとも一方の光ビームの焦点位置に基づいて、上記集光光学系の球面収差を検出することを特徴としている。
【０１５７】
上記の構成によれば、集光光学系を通過した光ビームを、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、この曲線の極値を境界線とし、上記光ビームの光軸を含む光ビームと、該光ビームの光軸を含まない光ビームとに分離することで、この分離された２つの光ビームの何れの焦点も最良像点に一致しないこ とになる。
【０１５８】
これにより、分離された２つの光ビームの焦点位置と最良像点とを明確に区別することができるので、これら２つの光ビームの焦点位置から最良像点までの距離、すなわち各光ビームの焦点位置ずれ量が明確となる。よって、このようにして得られた焦点位置ずれ量を用いれば感度よく上記集光光学系の球面収差を検出することができる。
【０１５９】
また、本発明の光ピックアップ装置は、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、上記光記録媒体から反射して上記集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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って分離された２つの光ビームのうち少なくとも一つの光ビームの焦点位置に基づいて、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と、上記球面収差検出手段によって検出された球面収差を補正する球面収差補正手段とを備え、上記光ビーム分離手段は、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曲線で表わしたとき、この曲線の極値を境界線として、該光ビームを、上記第１の光ビームと第２の光ビームとに分離することを特徴としている。
【０１６０】
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とき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すことになる。
【０１６１】
したがって、上記構成のように、光ビーム分離手段によって、光記録媒体から反射して集光光学系を通過した光ビームを、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、この曲線の極値を境界線として、上記光ビームの光軸を含む光ビームと、該光ビームの光軸を含まない光ビームとに分離することで、この分離された２つの光ビームの何れの焦点も最良像点に一致しないことになる。
【０１６２】
これにより、光ビーム分離手段によって分離された２つの光ビームの焦点位置と最良像点とを明確に区別することができるので、これら２つの光ビームの焦点位置から最良像点までの距離、すなわち各光ビームの焦点位置ずれ量が明確となる。よって、集光光学系の球面収差を感度よく検出できる。
【０１６３】
したがって、精度よく検出された焦点位置ずれ量に基づいて、集光光学系における焦点位置ずれを補正することで、高精度に上記集光光学系の球面収差を補正することができる。
【０１６４】
また、上記光ビーム分離手段は、光ビームから上記第１の光ビームを分離する第１の領域と、光ビームから上記第２の光ビームを分離する第２の領域とを有し、上記第１の領域と第２の領域は、上記光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分を少なくとも一部にもつ分割線によって分割されていてもよい。
【０１６５】
この場合、第１の光ビームと第２の光ビームとを分離する第１の領域と第２の領域とが、光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分を少なくとも一部にもつ分割線によって分割されていることで、第１の領域と第２の領域とはラジアル方向に延びた形状となる。このため、トラッキング制御を行う場合に、光ビームの中心がラジアル方向に移動しても、他の領域に光ビームが入射されることはない。
【０１６６】
したがって、トラッキング制御が行われても、常に精度よく球面収差を検出し、この球面収差の補正を行うことができる。
【０１６７】
また、本発明の他の光ピックアップ装置は、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、上記光記録媒体に反射して集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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第１の光ビームと第２の光ビームの少なくとも一つの光ビームの焦点位置のずれ量を検出する焦点位置ずれ量検出手段と、上記焦点位置ずれ量検出手段によって検出された焦点位置ずれ量に基づいて、上記集光光学系の球面収差を補正する補正手段とを備え、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、上記集光光学系の焦点誤差量を示す焦点誤差信号ＦＥＳをＦ１＋Ｆ２とした場合、上記集光光学系の球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は係数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は係数）
の何れかの式で求め、上記補正手段は、上記焦点位置ずれ量検出手段で求められた球面収差誤差信号ＳＡＥＳに基づいて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。
【０１６８】
集光光学系で球面収差が発生した場合、第１の光ビームの焦点位置と第２の光ビームの焦点位置は何れも変化する。このため、上記第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第１エラー信号Ｆ１と第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第２エラー信号Ｆ２は、何れも球面収差によって変化することになる。また、上記第１エラー信号Ｆ１および第２エラー信号は、球面収差によって正負別々の影響を受ける。
【０１６９】
したがって、上記の構成のように、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができる。
【０１７０】
このように、球面収差の影響を極力抑えた焦点誤差信号ＦＥＳを用いて球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めれば、精度よく球面収差を検出することができるので、球面収差の補正を正確に行うことができる。
【０１７１】
また、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記焦点誤差信号ＦＥＳをほぼ０として、上記球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めるようにしてもよい。
【０１７２】
この場合、焦点誤差信号ＦＥＳがほぼ０である状態、すなわち焦点ずれが無い状態では、集光光学系の最良像点と光記録媒体とが一致していると判断される。したがって、この状態であれば、球面収差誤差信号ＳＡＥＳを正確に検出することができる。
【０１７３】
これにより、最も正確に球面収差を検出するには、上述のように、焦点誤差信号ＦＥＳをほぼ０として、上記球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求める必要がある。
【０１７４】
【発明の効果】
本発明の他の収差検出装置は、以上のように、光源から照射された光ビームを、２枚のレンズ第１要素および第２要素から構成される２要素対物レンズを介して光記録媒体上の情報記録層に集光するとともに、情報記録層から反射された光ビームを上記２要素対物レ ンズを介して光ビーム分離手段に入射させ、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに分離して、上記２要素対物レンズの球面収差を検出する収差検出装置において、ビームサイズの変化を利用して焦点位置ずれを検出するビームサイズ法により、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記ビームサイズ法により、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、Ｆ１＋Ｆ２をＦＥＳとした場合、上記２要素対物レンズの球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は定数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は定数）
の何れかの式で求め、この球面収差誤差信号ＳＡＥＳから球面収差を検出する構成である。
【０１７５】
それゆえ、上記の構成のように、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができるので、精度よく球面収差を検出することができるという効果を奏する。
【０１７６】
また、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光記録媒体に集光させる集光光学系と、上記光記録媒体に反射して集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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第１の光ビームと第２の光ビームの少なくとも一つの光ビームの焦点位置のずれ量を検出する焦点位置ずれ量検出手段と、上記焦点位置ずれ量検出手段によって検出された焦点位置ずれ量に基づいて、上記集光光学系の球面収差を補正する補正手段とを備え、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、上記集光光学系の焦点誤差量を示す焦点誤差信号ＦＥＳをＦ１＋Ｆ２とした場合、上記集光光学系の球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は定数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は定数）
の何れかの式で求め、上記補正手段は、上記焦点位置ずれ量検出手段で求められた球面収差誤差信号ＳＡＥＳに基づいて集光光学系の球面収差を補正する構成である。
【０１７７】
それゆえ、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができるので、精度よく球面収差を検出することができるので、球面収差の補正を正確に行うことができるという効果を奏する。
【０１７８】
また、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記焦点誤差信号ＦＥＳをほぼ０として、上記球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めるようにしてもよい。
【０１７９】
それゆえ、焦点誤差信号ＦＥＳがほぼ０である状態では、球面収差誤差信号ＳＡＥＳを正確に検出することができるので、最も正確に球面収差を検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】 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。
【図３】 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。
【図４】 （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。
【図５】 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。
【図６】 （ａ）は図５で示した波面収差の波面の極値を境に光軸側の光ビームの集光状態を示す説明図であり、（ｂ）は図５で示した波面収差の波面の極値を境に光軸から遠ざかる側の光ビームの集光状態を示す説明図である。
【図７】 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。
【図８】 図１に示す光ピックアップ装置における球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さの変化との関係を示すグラフである。
【図９】 （ａ）は焦点位置ずれを補正した場合の光ピックアップ装置における球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さの変化との関係を示すグラフであり、（ｂ）は焦点位置ずれを補正していない場合の光ピックアップ装置における球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さの変化との関係を示すグラフである。
【図１０】 本発明の光ピックアップ装置に適用する他の分割パターンを有するホログラムの平面図である。
【図１１】 本発明の光ピックアップ装置に適用するさらに他の分割パターンを有するホログラムの平面図である。
【図１２】 図１１に示すホログラムの比較例としてのホログラムの平面図である。
【図１３】 （ａ）は図１１に示すホログラムを用いた場合の光ピックアップ装置における球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を示すグラフであり、（ｂ）は図１２に示すホログラムを用いた場合の光ピックアップ装置における球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を示すグラフである。
【図１４】 （ａ）（ｂ）は、本発明の光ピックアップ装置に適用するさらに他の分割パターンを有するホログラムの平面図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザー（光源）
２ ホログラム（光ビーム分離手段）
２ａ 第１の領域
２ｂ 第２の領域
３ コリメートレンズ
４ レンズ第１要素
５ レンズ第２要素
６ 光ディスク（光記録媒体）
６ａ カバーガラス
６ｂ 基板
６ｃ 情報記録層
６ｄ 情報記録層
７ 検出装置
７ａ 第１受光部（第１焦点誤差検出部）
７ｂ 第２受光部（第２焦点誤差検出部）
８ 検出装置
８ａ 第３受光部（第２焦点誤差検出部）
８ｂ 第４受光部（第１焦点誤差検出部）
９ ２要素対物レンズ（集光光学系）
１０ 光ピックアップ装置
１４ 波面（曲線）
１５ａ 境界線
１５ｂ 境界線 ２０ ホログラム（光ビーム分離手段）
２１ ホログラム（光ビーム分離手段）
２２ ホログラム（光ビーム分離手段）
２３ ホログラム（光ビーム分離手段）
２４ ホログラム（光ビーム分離手段）
５９ 制御信号生成回路（収差検出手段、球面収差補正手段、焦点位置ずれ 量検出手段）
ＣＬ１ 直線（分割線）
ＣＬ２ 直線（分割線）
ＣＬ３ 直線（分割線）
ＣＬ４ 直線（分割線）
ＣＬ５ 直線（分割線）
ＣＬ６ 直線（分割線）
Ｅ１ 第１の円（分割線）
Ｅ２ 第２の円（分割線）
Ｅ３ 第３の円（分割線）
ＯＺ 光軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、集光光学系において発生する収差を検出するための収差検出装置およびこの収差検出装置を備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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ーから、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ーへ変更することにより実現可能と考えられる。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
球面収差を補正する技術として、例えば、特開２０００−１５５９７９号公報（文献１）、特開２０００−１８２２５４号公報（文献２）、特開２０００−１７１３４６号公報（文献３）等に開示された技術が考えられる。
【００１８】
文献１には、光ディスクから反射して集光する復路の光ビームのうち、該光ビームの光軸を中心とする径が異なる２つの同心円で挟まれた領域（半リング状領域）を通過する光ビームのみを集光させて球面収差を検出し、この検出結果に基づいて球面収差を補正する技術が開示されている。
【００１９】
文献２には、光ディスクから反射して集光する復路の光ビームを、ホログラム素子によって、該光ビームの光軸に近い光ビームと、その外側の光ビームとに分離し、これら２つの光ビームを集光させて球面収差を検出し、この検出結果に基づいて球面収差を補正する技術が開示されている。
【００２０】
文献３には、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光ビームと光軸付近より外側の光ビームで集光位置が異なるのを利用して球面収差を検出し、この検出結果に基づいて球面収差を補正する技術が開示されている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した文献１ないし文献３においては、以下に示すような問題が生じる。
【００２２】
文献１では、光ビームの光軸を中心とする径が異なる２つの同心円で挟まれた領域のうち、半リング状領域を通過する光ビームを、球面収差を検出する光ビームとして利用している。この半リング状領域は、光ビームの波面を表わす曲線の極値を含む領域であり、この領域を通過する光ビームは、球面収差の無い理想波面における集光ビームの焦点位置に集光することになる。このため、光ビームの焦点位置を利用して球面収差誤差信号を検出する方法に適用することができない。
【００２３】
また、文献２および文献３では、分離した光ビームの焦点位置ずれを検出することで、球面収差を検出するようになっている。このため、光ビームを適切に分離しないと、各光ビームのスポット径が最も小さくなる位置の相違が小さくなるので、それぞれの光ビームの焦点位置ずれ量が小さくなり、感度よく球面収差を検出することができない。
【００２４】
本発明は、上記の各問題点を解決するためになされたもので、その目的は、光ビームを適切に分離することで、各光ビームのスポット径が最も小さくなる位置の相違を大きくして、それぞれの光ビームの焦点位置ずれ量を大きくし、感度よく球面収差を検出できる収差検出装置および収差検出方法並びに光ピックアップ装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の収差検出装置は、上記の課題を解決するために、光源から照射された光ビームを、２枚のレンズ第１要素および第２要素から構成される２要素対物レンズを介して光記録媒体上の情報記録層に集光するとともに、情報記録層から反射された光ビームを上記２要素対物レンズを介して光ビーム分離手段に入射させ、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに分離して、上記２要素対物レ ンズの球面収差を検出する収差検出装置において、ビームサイズの変化を利用して焦点位置ずれを検出するビームサイズ法により、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記ビームサイズ法により、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、Ｆ１＋Ｆ２をＦＥＳとした場合、上記２要素対物レンズの球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は定数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は定数）
の何れかの式で求め、この球面収差誤差信号ＳＡＥＳから球面収差を検出することを特徴としている。
【００２６】
集光光学系で球面収差が発生した場合、第１の光ビームの焦点位置と第２の光ビームの焦点位置は何れも変化する。このため、上記第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第１エラー信号Ｆ１と第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第２エラー信号Ｆ２は、何れも球面収差によって変化することになる。また、上記第１エラー信号Ｆ１および第２エラー信号は、球面収差によって正負別々の影響を受ける。
【００２７】
したがって、上記の構成のように、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができる。
【００２８】
このように、球面収差の影響を極力抑えた焦点誤差信号ＦＥＳを用いて球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めれば、精度よく球面収差を検出することができる。
【００２９】
また、上記光ビーム分離手段は、上記第１の光ビームを分離するための第１の領域と、上記第２の光ビームを分離するための第２の領域とを有し、上記第１の領域と第２の領域とは、上記境界線で分割され、該境界線が円または円弧状であってもよい。
【００３０】
上述のように、光ビームを分割する分割線は、波面収差を表わす曲線の極値を通過すればよいので、例えば、分割線は極値付近を通過する楕円や正多角形などでも球面収差を検出することができる。
【００３１】
また、上記光ビーム分離手段は、光ビームから上記第１の光ビームを分離する第１の領域と、光ビームから上記第２の光ビームを分離する第２の領域とを有し、上記第１の領域と第２の領域は、上記光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分を少なくとも一部にもつ分割線によって分割されていてもよい。
【００３２】
上記分割線は、上記光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分と円弧とにより構成されていてもよく、上記分割線は直線であってもよい。
【００３３】
また、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光記録媒体に集光させる集光光学系と、上記光記録媒体に反射して集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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第１の光ビームと第２の光ビームの少なくとも一つの光ビームの焦点位置のずれ量を検出する焦点位置ずれ量検出手段と、上記焦点位置ずれ量検出手段によって検出された焦点位置ずれ量に基づいて、上記集光光学系の球面収差を補正する補正手段とを備え、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、上記集光光学系の焦点誤差量を示す焦点誤差信号ＦＥＳをＦ１＋Ｆ２とした場合、上記集光光学系の球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は定数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は定数）
の何れかの式で求め、上記補正手段は、上記焦点位置ずれ量検出手段で求められた球面収差誤差信号ＳＡＥＳに基づいて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。
【００３４】
集光光学系で球面収差が発生した場合、第１の光ビームの焦点位置と第２の光ビームの焦点位置は何れも変化する。このため、上記第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第１エラー信号Ｆ１と第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第２エラー信号Ｆ２は、何れも球面収差によって変化することになる。また、上記第１エラー信号Ｆ１および第２エラー信号は、球面収差によって正負別々の影響を受ける。
【００３５】
したがって、上記の構成のように、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができる。
【００３６】
このように、球面収差の影響を極力抑えた焦点誤差信号ＦＥＳを用いて球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めれば、精度よく球面収差を検出することができるので、球面収差の補正を正確に行うことができる。
【００３７】
また、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記焦点誤差信号ＦＥＳをほぼ０として、上記球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めるようにしてもよい。
【００３８】
この場合、焦点誤差信号ＦＥＳがほぼ０である状態、すなわち焦点ずれが無い状態では、集光光学系の最良像点と光記録媒体とが一致していると判断される。したがって、この状態であれば、球面収差誤差信号ＳＡＥＳを正確に検出することができる。
【００３９】
これにより、最も正確に球面収差を検出するには、上述のように、焦点誤差信号ＦＥＳをほぼ０として、上記球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求める必要がある。
【００４０】
【発明の実施の形態】
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、本発明の収差検出装置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用いた例について説明する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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近傍に配置されている。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
上記検出装置７は、第１受光部７ａと第２受光部７ｂを備えており、ホログラム２の＋１次光の焦点位置より該ホログラム２に近い側に配置されている。一方上記検出装置８は、第３受光部８ａと第４受光部８ｂを備えており、ホログラム２の−１次光の焦点位置より該ホログラム２から遠い側に配置されている。
【００５８】
また、ホログラム２の＋１次光の焦点位置と検出装置７の距離と−１次光の焦点位置と検出装置８の距離はほぼ等しく設定されている。これら検出装置７、８で光ビームは電気信号に変換される。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
また、上記ホログラム２は、２分割され２つの領域２ａ、２ｂを有している。第１の領域２ａは、光軸ＯＺを中心とする第１の円Ｅ１で囲まれた領域であり、第２の領域２ｂは、光軸ＯＺを中心とする第２の円Ｅ２と第１の円Ｅ１とで囲まれた領域である。
【００６２】
上記ホログラム２は、上述したように、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。したがって、ホログラム２の各領域は、光ディスク６にて反射され、ホログラム２の各領域を通過し各領域で回折した光ビームの＋１次光、−１次光を検出装置７、８のそれぞれの受光部に対して別々に集光させるように形成されている。
【００６３】
すなわち、光ディスク６の情報記録層６ｃあるいは６ｄで反射された光ビームのうち、ホログラム２の第１の領域２ａを通過した第１の光ビームの＋１次回折光は、第１受光部７ａ近傍で集光スポットを形成し、第１の光ビームの−１次回折光は第４受光部８ｂ近傍で集光スポットを形成し、第２の領域２ｂを通過した第２の光ビームの＋１次回折光は第２受光部７ｂ近傍で集光スポットを形成し、第２の光ビームの−１次回折光は第３受光部８ａ近傍で集光スポットを形成するように、該ホログラム２の各領域が設定されている。
【００６４】
したがって、ホログラム２の各領域で回折された光ビームの＋１次光と−１次光は、それぞれ検出装置７、８の各受光部に導かれる。
【００６５】
また、上述のように上記検出装置７、８の各受光部を配置することによって、ホログラム２の第１の領域２ａを通過した第１の光ビームの＋１次光は、第１受光部７ａで電気信号に変換され、第１の光ビームの−１次光は第４受光部８ｂで電気信号に変換され、第２の領域２ｂを通過した第２の光ビームの＋１次光は第２受光部７ｂで電気信号に変換され、第２の光ビームの−１次光は第３受光部８ａで電気信号に変換される。
【００６６】
上記検出装置７、８の各受光部は、図３に示すように、それぞれ３つの光検出器を並置して形成されている。すなわち、第１受光部７ａは、光検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを並置して形成され、第２受光部７ｂは、光検出器１１ｄ、１１ｅ、１１ｆを並置して形成され、第３受光部８ａは、光検出器１２ａ、１２ｂ、１２ｃを並置して形成され、第４受光部８ｂは、光検出器１２ｄ、１２ｅ、１２ｆを並置して形成されている。
【００６７】
各光検出器１１ａから１１ｆと１２ａから１２ｆにおいて受光された光ビームは、それぞれ電気信号に変換される。各光検出器１１ａから１１ｆと１２ａから１２ｆで得られた電気信号は、制御信号生成回路５９（図２）に入力され、２要素対物レンズ９の焦点位置ずれや球面収差の検出・調整に使用される。すなわち、上記制御信号生成回路５９は、集光光学系である２要素対物レンズ９の球面収差を検出する収差検出手段、焦点位置ずれ量を検出する焦点位置ずれ量検出手段、球面収差を補正する球面収差補正手段を兼ねている。
【００６８】
また、上記各光検出器からの電気信号は、例えば情報再生回路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。
【００６９】
上記電気信号を用いた焦点位置ずれの補正について以下に説明する。ここでは、球面収差量が無視できるくらい小さい時、上記電気信号を用いて焦点位置ずれ補正を行う場合について説明する。
【００７０】
光ディスク６の情報記録層６ｃあるいは６ｄの何れかに焦点が一致している場合、検出装置７の第１受光部７ａと検出装置８の第４受光部８ｂ、検出装置７の第２受光部７ｂと検出装置８の第３受光部８ａのビームサイズはほぼ同じ大きさになる。
【００７１】
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〜１１ｃおよび１２ｄ〜１２ｆの各出力レベルを１１ａＳ〜１１ｃＳおよび１２ｄＳ〜１２ｆＳとして第１エラー信号Ｆ１を、
Ｆ１＝（１１ａＳ＋１１ｃＳ−１１ｂＳ）−（１２ｄＳ＋１２ｆＳ−１２ｅＳ） ・・・・・・・（２）
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１１ｄ〜１１ｆおよび１２ａ〜１２ｃの各出力レベルを１１ｄＳ〜１１ｆＳおよび１２ａＳ〜１２ｃＳとして第２エラー信号Ｆ２を、
Ｆ２＝（１１ｄＳ＋１１ｆＳ−１１ｅＳ）−（１２ａＳ＋１２ｃＳ−１２ｂＳ） ・・・・・・・（３）
で与えると、Ｆ１、Ｆ２の各エラー信号の出力値は０である。
【００７２】
そして、光ディスク６が２要素対物レンズ９に近づいたり遠ざかって焦点位置が情報記録層６ｃあるいは６ｄからずれたとき、各受光部に形成されるビームサイズは変化し、２つのエラー信号は焦点ずれに相当した値を出力する。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エラー信号Ｆ１ないしＦ２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。
【００７３】
上記で示したように、ビームサイズの変化を利用して焦点位置ずれを検出する方法は一般にビームサイズ法と呼ばれる。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６ｃあるいは６ｄの位置との離反量を表している。よって、球面収差量が無視できるくらい小さい時、焦点ずれを検出する焦点誤差信号ＦＥＳは、Ｆ１ないしＦ２で生成すれば良い。
【００７４】
次に、光ピックアップ装置１０の光学系に焦点ずれが無く球面収差が発生した場合を考える。球面収差は、光ディスク６のカバーガラス６ａの厚さ変化などによって発生する事が考えられる。
【００７５】
例えばカバーガラス６ａの厚さが変化し、球面収差が発生すると光ビームの光軸ＯＺ付近の光ビームと、光ビーム外周部の光ビームとでは、ビームの焦点位置（ビーム径が最小になる位置）が球面収差が無いときの焦点位置と異なってくる。したがって、ホログラム２の第１の領域２ａによって光ビームの光軸ＯＺ付近の光ビームを回折し、光ビームの光軸ＯＺ付近の光ビームの焦点ずれを検出した第１エラー信号Ｆ１と、光ビーム外周部の光ビームの焦点ずれを検出した第２エラー信号Ｆ２の値は球面収差が発生すると０ではなくなり、球面収差量に応じた値を出力する。
【００７６】
よって、球面収差量に応じた値としての球面収差誤差信号ＳＡＥＳは、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１ ・・・・・・・・・・・・（４）
あるいは、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２ ・・・・・・・・・・・・（５）
によって生成される。
【００７７】
これにより、２要素対物レンズ９の球面収差は、第１エラー信号Ｆ１か第２エラー信号Ｆ２のいずれか一方から検出することができる。
【００７８】
しかしながら、球面収差が発生することによる焦点位置ずれの方向は、ビーム内周部とビーム外周部では異なるので、ビームサイズの変化もビーム内周部とビーム外周部とでは異なってくる。よって、ビーム内周部とビーム外周部を正確に分離しなければビームサイズの変化も小さくなり球面収差を感度良く検出することができない。
【００７９】
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の分離について以下に説明する。
【００８０】
まず、光ビームに球面収差が発生しない時は、図４（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。
【００８１】
一方、光ビームに球面収差が発生した時は、図４（ｂ）に示すように、レンズ外周部では光軸ＯＺ上の最良像点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。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。
【００８２】
したがって、図４（ｂ）に示すように、光ビームに球面収差が発生した場合の球面収差量は、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。この距離ａあるいはｂの何れか一方を用いて、球面収差の補正が行われる。
【００８３】
よって、球面収差の補正を精度良く行うには、球面収差量を示す距離ａおよび距離ｂを正確に検出する必要がある。つまり、球面収差を感度良く検出する必要がある。
【００８４】
そこで、球面収差を感度良く検出できるビームの分割半径を、波面から考える。図５は、図４（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。ここで、球面収差のない場合の理想波面１３は、光軸ＯＺに垂直な直線に一致している。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１４は、光軸ＯＺを中心として対称な曲線で示されている。
【００８５】
実際の光ピックアップ装置１０では、焦点誤差信号ＦＥＳが０となるように２要素対物レンズ９を移動させて、情報記録層上で最良像面（最良像点により形成される光ビーム照射面）となるように調整する。
【００８６】
図５から、波面１４は境界線１５ａ、１５ｂで波面の進む方向が異なることが分かる。この境界線１５ａ、１５ｂは、波面１４の極値に位置している。
【００８７】
境界線１５ａ、１５ｂより光軸ＯＺ側の波面１４ｂ、１４ｃの光ディスク６の情報記録層６ｃまたは６ｄ上での集光は、図６（ａ）のようになる。ここで、部材番号１６は球面収差が無い場合の集光を示し、光軸ＯＺ上の情報記録層６ｃまたは６ｄ上に焦点を結んでいる。部材番号１７は、球面収差が発生している場合の集光を示し、図５の波面１４ｂ、１４ｃは球面収差が無い場合より情報記録層６ｃまたは６ｄから遠い側にビーム径が最小となる像点をもつことが分かる。
【００８８】
一方、図５の境界線１５ａ、１５ｂから光軸ＯＺとは反対側の波面１４ａ、１４ｄの光ディスク６の情報記録層６ｃまたは６ｄ上での反射は、図６（ｂ）のようになる。部材番号１８は球面収差が無い場合の反射を示し、光軸ＯＺ上の情報記録層６ｃまたは６ｄ上に焦点を結んでいる。部材番号１９は球面収差が発生している場合の反射を示し、図５の波面１４ａ、１４ｄは球面収差が無い場合より情報記録層６ｃまたは６ｄから近い側にビーム径が最小となる像点をもつことがわかる。
【００８９】
これらの状態は、前記の図４（ｂ）に示す集光状態に相当している。
【００９０】
よって、図５において境界線１５ａ、１５ｂから光軸ＯＺ側とその反対側で光ビームを分割してやれば、情報記録層６ｃまたは６ｄから遠い側に焦点を結ぶ光ビームと情報記録層６ｃまたは６ｄから近い側に焦点を結ぶ光ビームとに分けることができる。したがって、何れかの焦点ずれから球面収差を感度良く検出することが出来る。
【００９１】
そこで、境界線１５ａ、１５ｂの位置を探す。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５の波面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１４の極値を求めてやると境界線１５ａ、１５ｂの位置が分かり、図５において光軸ＯＺからの距離ｒ１はビーム径ｒとおよそ以下の式で示すような関係となる。
【００９２】
ｒ１＝０．７ｒ ・・・・・・・（６）
したがって、ビーム内周部とビーム外周部の分割はホログラム２で行われるので、ホログラム２の領域２ａを形成する円Ｅ１の半径を、２要素対物レンズ９のアパーチャーで規定される光ビーム有効径の略７０％以下の光ビームがホログラム２の領域２ａで回折されるように設定し、それ以外の光ビームはホログラム２の領域２ｂで回折されるようにしておけば、球面収差を感度良く検出することができる。
【００９３】
つまり、図７に示すように、球面収差のない理想的な波面３１における焦点位置と、球面収差が発生した波面３２の境界線１５ａ、１５ｂ上の極値の焦点位置とは一致している。したがって、波面３２の極値で光ビームを分割すれば、光ピックアップ装置１０における焦点位置がずれても、該極値の焦点位置も同じようにずれるので、常に球面収差を正しく検出することができる。
【００９４】
ここで、球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスク６のカバーガラス６ａの厚さ変換との関係を図８のグラフに示す。このグラフでは、ホログラム２の分割半径ｒ１が０．５ｒ、０．７ｒ、０．９ｒのときのＳＡＥＳの変化であり、ビームの分割半径がビーム有効径の７０％（ｒ１＝０．７ｒ）のときＳＡＥＳの感度が良くなっていることが分かる。
【００９５】
以上の説明では、球面収差の検出方法として、光ピックアップ装置１０の光学系に焦点ずれが無く球面収差が発生した場合を考えた。この場合、球面収差の検出は、焦点位置のずれと等しい場合を考えているので、情報記録層６ｃまたは６ｄ上の光ビームが最良像点である必要がある。
【００９６】
しかしながら、球面収差が発生すると、エラー信号Ｆ１、Ｆ２は球面収差によって変化するので、このＦ１あるいはＦ２のみを用いて焦点位置ずれ量を示す焦点誤差信号ＦＥＳとするのは好ましくない。つまり、光ピックアップ装置１０の光学系に焦点位置ずれが発生する、すなわち焦点誤差が発生する場合には、上述したような球面収差の検出方法を適用できない。
【００９７】
そこで、焦点位置ずれを考慮した場合の球面収差の検出方法について以下に説明する。
【００９８】
続いて、球面収差が発生しなお且つ、焦点位置のずれがある場合の球面収差誤差信号ＳＡＥＳと焦点誤差信号ＦＥＳの生成について述べる。
【００９９】
上記エラー信号Ｆ１、Ｆ２は、図５の説明から球面収差によって正負別々の影響を受けることがわかる。よって、球面収差の影響を極力抑えた焦点誤差信号ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝Ｆ１＋Ｆ２ ・・・・・・（７）
のように、Ｆ１とＦ２を両方使用して生成することが望ましい。
【０１００】
また、球面収差と焦点位置ずれとが発生しているとき、球面収差信号に、エラー信号Ｆ１あるいはＦ２のままで用いると焦点位置ずれによって球面収差誤差信号ＳＡＥＳが変化し、球面収差を正確に検出できない。そのため焦点位置ずれの影響を極力抑えて球面収差を検出する必要があるが、焦点位置ずれの影響を抑えるために球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−（Ｆ１＋Ｆ２）×ｋ１ （ｋ１は係数） ・・・・（８）あるいは、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−（Ｆ１＋Ｆ２）×ｋ２ （ｋ２は係数） ・・・・（９）で与えてやればよい。この時、定数ｋ１、ｋ２は、焦点ずれが生じてもＳＡＥＳの変化が小さくなるように決定すればよい。
【０１０１】
ここで、ＳＡＥＳを式（８）で求めたときのＳＡＥＳとカバーガラス６ａの厚さ変化との関係を、図９（ａ）のグラフに示す。また、ＳＡＥＳを式（４）で求めたときのＳＡＥＳとカバーガラス６ａの厚さ変化との関係を、図９（ｂ）のグラフに示す。図９（ａ）（ｂ）中のＡ、Ｂは２要素対物レンズ９と光ディスク６の距離が±０．２μｍ変化する事による焦点位置ずれによって、ＳＡＥＳにオフセットが生じたときの変化を表している。
【０１０２】
図９（ａ）（ｂ）のグラフから、ＳＡＥＳを式（８）で求めた場合、焦点位置ずれの影響を小さく抑えることができ、精度良く球面収差を検出することができることが分かる。
【０１０３】
以上の２つの球面収差の検出方法では、光ビームの中心とホログラム２の中心とが一致しているときを想定している。ところが、実際の光ピックアップ装置１０では、光ディスク６の情報記録層６ｃまたは６ｄ上に形成されたトラック上に光ビームを集光させるために、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、トラッキング制御を行っている。
【０１０４】
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時は問題ないが、分離して光ピックアップ装置１０に装備されている時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２の中心と一致しない状況が生じる。このとき、図１に示すように同心円状のホログラム２の形状だと、本来ホログラム２の光軸ＯＺを中心とする第１の円Ｅ１で囲まれた領域２ａ、光軸ＯＺを中心とする第２の円Ｅ２と第１の円Ｅ１とで囲まれた領域２ｂで回折されるはずの光ビームの一部がそれぞれ別の領域で回折されてしまう。
【０１０５】
このように、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は、各光検出器からの電気信号が変化する。そのため、球面収差量が一定であっても光ビームの中心とホログラム２の中心のずれ量によって球面収差誤差信号ＳＡＥＳが変化する。
【０１０６】
そこで、光軸ＯＺが光ディスク６のラジアル方向へずれることによる球面収差信号への影響を極力抑えるには、例えば図１０に示すような領域パターンのホログラム２０を使用すればよい。すなわちホログラム２０は、図１０に示すように、３つの領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有する構成となっている。
【０１０７】
領域２０ａは、光軸ＯＺと直交し光ディスク６のラジアル方向に平行な直線ＣＬ１、ＣＬ２と円Ｅ３、円弧Ｅ４とで囲まれた領域である。領域２０ｂは、直線ＣＬ１、ＣＬ２と光軸ＯＺと直交し光ディスク６のラジアル方向に平行な直線ＣＬ３、ＣＬ４と円Ｅ３、円弧Ｅ４と円弧Ｅ５とで囲まれた領域である。領域２０ｃは、直線ＣＬ３、ＣＬ４と円３、円弧Ｅ５とで囲まれた領域である。
【０１０８】
このとき直線ＣＬ１、ＣＬ２と直線ＣＬ３、ＣＬ４は円の中心から等距離ｈ離れている。また、円弧Ｅ４と円弧Ｅ５は、半径ｒ１の円弧である。上記領域２０ａと領域２０ｃのホログラムパターンは、同一地点に集光するように形成されている。
【０１０９】
つまり、上記ホログラム２０の各領域のホログラムパターンは、領域２０ａと領域２０ｃで回折された光ビームが、検出装置７の第２受光部７ｂと検出装置８の第３受光部８ａとに導かれ、領域２０ｂで回折された光ビームが、検出装置７の第１受光部７ａと検出装置８の第４受光部８ｂとに導かれるように形成されている。
【０１１０】
上記構成のホログラム２０によれば、トラッキング制御によって光ビームの中心が光ディスク６のラジアル方向に移動しても光ビーム内の各位置で異なったホログラムの分割領域に入射することがほとんどない。よって、領域２０ａ、２０ｃで回折された光ビームから検出したエラー信号と領域２０ｂで回折された光ビームから検出したエラー信号から式（８）あるいは式（９）を用いることによって、球面収差を検出することができる。
【０１１１】
また、ホログラム２０のようなパターンでも円弧Ｅ４、Ｅ５周辺部でまだトラッキング制御による対物レンズの移動により異なったホログラムの領域で光ビームが回折する虞があるので、図１１に示すホログラム２１のように、分割線を完全に直線にする分割パターンも考えられる。
【０１１２】
この場合、ホログラム２１の中心よりも外側の領域２１ａ、２１ｃのホログラムパターンは、図１０に示すホログラム２０の領域２０ａ、２０ｃと同様に、同一地点に集光するように形成されている。
【０１１３】
ここで、図１１に示すホログラム２１を用いた場合の球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスク６のカバーガラス６Ａの厚さ変化との関係を示すグラフを図１３（ａ）に示す。また、比較例として、図１２に示すように、ラジアル方向に垂直な直線を分割線とするホログラムパターンを有するホログラム２２を用いた場合の球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスク６のカバーガラス６Ａの厚さ変化との関係を示すグラフを図１３（ｂ）に示す。ホログラム２１および２２の分割線の位置ｈは、ｈ＝０．６ｒで計算した。
【０１１４】
図１３（ａ）（ｂ）に示すグラフでは、ホログラムと光ビームとの中心がずれていないとき、すなわちずれ量が０μｍのときと、ホログラムと光ビームとの中心のずれが、トラッキング制御によって光ディスク６のラジアル方向に３００μｍずれたときのＳＡＥＳを合わせて表示している。
【０１１５】
図１３（ａ）（ｂ）に示すグラフから、ホログラム２１で光ビームを分離した場合は、ホログラム２１と光ビームの中心が３００μｍずれてもＳＡＥＳに影響はないが、ホログラム２２で光ビームを分割した場合は、ホログラム２２と光ビームの中心ずれによって明らかに影響を受けていることが分かる。
【０１１６】
本実施の形態では、ホログラムにおける第１の領域と第２の領域の分割は円または、円弧を例に挙げたが、これに限定されるわけではない。例えば、四角形等の多角形や自由曲線で分割する事も考えられる。しかしながら、円または円弧で分割するほうが本実施形態の説明から球面収差を感度良く検出するには適当であると考えられる。
【０１１７】
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、８に導くための手段として、ホログラム２またはホログラム２０、２１を使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、ビームスプリッタとウェッジプリズムを組み合わせたものを使用しても良い。しかしながら、装置の小型化を図る点からは、ホログラムを使用するのが好ましい。
【０１１８】
また、本実施の形態では、ビームサイズ法を利用したが、これに限定されるものではなく、例えば図１４（ａ）（ｂ）のような分割パターンのホログラム２３、２４を使用し受光部は２分割の光検出器に変更して、領域２３ａ、２３ｂないし２４ａ、２４ｂから回折した光ビームから焦点位置ずれを検出するナイフエッジ法でも同様に球面収差を検出することができる。
【０１１９】
さらに、このとき、ホログラム２３、２４の残り半分の領域をラジアル方向に平行な直線ＣＬ５、ＣＬ６で分割し、分割した領域２３ｃと２３ｄないし２４ｃと２４ｄから回折した光ビームの電気信号の差分によってトラッキング制御を行うこともできる。この検出方法は、トラックと集光スポットとの位置関係によって、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、所謂プッシュプル法と呼ばれている検出方法である。
【０１２０】
さらに、上記検出方法で検出した球面収差から、光ピックアップ２０の光学系で発生している球面収差を補正する手段として、図２において説明したように、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の間隔を調整することによって補正する手段が考えられるが、これに限定されるものではない。
【０１２１】
例えばコリメートレンズ３を移動させて、半導体レーザ１とコリメートレンズ３との間隔を調整させても良い。この場合、半導体レーザ１から射出されコリメートレンズ３を通過した光ビームは非平行となり、球面収差を発生させることができる。この球面収差により光ピックアップ装置１０の光学系の球面収差を補正することができる。
【０１２２】
さらに、球面収差を補正する手段として、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良い。球面収差補正機構は、光ビームが球面収差補正機構を通過する際に、球面収差を発生させる光学系を構成している。例えば、球面収差補正機構として、正のパワーを持つ凸レンズと負のパワーを持つ凹レンズを組み合わせたアフォーカル光学系を用いれば良い。２枚のレンズ間隔を調節することで、球面収差を発生させることができる。
【０１２３】
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。この場合も、２枚のレンズ間隔を調節することで、球面収差を発生させることができる。
【０１２４】
一般に、２要素対物レンズ９は、あらかじめ定められたカバーガラス６ａの厚み、かつあらかじめ定められた情報記録層に対して、球面収差が十分補正されている。すなわち、所定の情報記録層に集光する光ビームは、球面収差が含まれておらず、十分小さいビーム径となっている。
【０１２５】
しかしながら、本実施の形態では、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との間隔を調整して球面収差を補正するので、２要素対物レンズ９は、あらかじめ定められたカバーガラス６ａの厚み、かつあらかじめ定められた情報記録層に対して、球面収差を十分補正されている必要がない。
【０１２６】
つまり、２要素対物レンズ９、あるいは２要素対物レンズ９を含む光ピックアップ装置１０の組立時には、レンズ第１要素４とレンズ第２要素５との間隔を概してあらかじめ定められた値に調整すればよく、レンズ間隔誤差があってもよい。この組立時のレンズ間隔誤差によって、２要素対物レンズ９には球面収差が発生する。さらに、レンズ第１要素４とレンズ第２要素５の製造時には、レンズ第１要素４とレンズ第２要素５とにレンズ厚さ誤差があってもよい。この製造時のレンズ厚さ誤差によって、２要素対物レンズ９には球面収差が発生する。
【０１２７】
これらのレンズ間隔誤差およびレンズ厚さ誤差によって発生する２要素対物レンズ９の球面収差は、球面収差誤差信号ＳＡＥＳとして計測され、この球面収差誤差信号ＳＡＥＳに基づいて補正することができる。
【０１２８】
また、本実施の形態において２要素対物レンズ９はレンズ第１要素４とレンズ第２要素５の２枚のレンズから構成されているが、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を構成しても良い。
【０１２９】
さらに、本実施の形態における記録媒体は情報記録層を２つ有する２層ディスクの例を示したが、これに限定されるものではなく、情報記録層を１つのみ有する単層ディスクは言うまでもなく、複数の情報記録層を有する多層ディスクであっても適用可能であり、上述したような手段で球面収差を検出し、球面収差を補正することができる。
【０１３０】
また、本発明の収差検出装置は、最良像点に集光光学系を調整する手段と、集光光学系を通過した光ビームの光軸を中心として、その中心付近を通過した光ビームが大きな割合を占める第１の光ビームと、上記光軸を中心として、その中心付近よりも外側を通過した光ビームが大きな割合を占める第２の光ビームとの少なくとも一方の焦点位置に基づいて、該集光光学系の球面収差を検出する検出手段とを有していてもよい。
【０１３１】
これによっても、集光光学系の球面収差を光学的に検出することができる。
【０１３２】
また、上記検出手段は第１および第２の光ビームの焦点位置ずれをそれぞれ独立して検出する第１および第２の焦点誤差検出部と、集光光学系を通過した光ビームから第１および第２の光ビームをそれぞれ第１および第２焦点誤差検出部に導く光ビーム分離手段を有し、各検出部の出力に基づいて、集光光学系の球面収差誤差信号ＳＡＥＳと焦点誤差信号ＦＥＳを生成するようにしてもよい。
【０１３３】
この場合、焦点ずれと球面収差の検出結果を電気信号として得ることができる。
【０１３４】
さらに、上記光ビーム分離手段は、上記第１領域と第２領域の分割線を、円または円弧状とし、上記第１領域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、集光光学系の対物レンズのアパーチャーで規定される該光ビーム有効径の略７０％相当の領域が大きな割合を占める領域で、上記第２の領域は第１の領域よりも上記中心から外側の領域で、上記第１の領域からは、上記第１の光ビームを導き、上記第２の領域からは、上記第２の光ビームを導く光ビーム分離手段であってもよい。
【０１３５】
この場合、球面収差を感度よく検出することができる。
【０１３６】
また、上記光ビーム分離手段はホログラムであってもよい。この場合、光ビーム分離手段を小型化することができる。
【０１３７】
また、本発明の光ピックアップ装置としては、光源と、該光源から照射される光ビームを記録媒体に集光させる集光光学系と、上記記録媒体で反射した後に集光光学系を通過した光ビームの、上記集光光学系の光軸を中心とし、上記中心付近を通過した光ビームが大きな割合を占める第１の光ビームと、上記光軸を中心とし、上記中心付近より外側を通過した光ビームが大きな割合を占める第２の光ビームとのうち少なくとも一方の焦点位置に基づいて、上記集光光学系の収差を検出する手段を有し、上記検出手段が検出した収差に基づいて、上記集光光学系の球面収差を補正する球面収差補正手段と、上記検出手段が検出した焦点ずれに基づいて、上記集光光学系の焦点ずれを補正する補正手段とを備えていてもよい。
【０１３８】
上記構成によれば、光学的に球面収差を検出することができる。
【０１３９】
また、上記検出手段は第１および第２の光ビームの焦点位置ずれをそれぞれ独立して検出する第１および第２の焦点誤差検出部と、集光光学系を通過した光ビームから第１および第２の光ビームをそれぞれ第１および第２焦点誤差検出部に導く光ビーム分離手段を有し、各検出部の出力に基づいて、集光光学系の球面収差誤差信号ＳＡＥＳと焦点誤差信号ＦＥＳを生成するようにしてもよい。
【０１４０】
この場合、焦点ずれと球面収差の検出結果を電気信号として得ることができる。
【０１４１】
また、上記光ビーム分離手段は、上記第１領域と第２領域の分割線を円または円弧状とし、上記第１領域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、集光光学系の対物レンズのアパーチャーで規定される該光ビーム有効径の略７０％相当の領域が大きな割合を占める領域で、上記第２の領域は第１の領域よりも上記中心から外側の領域で、上記第１の領域からは、上記第１の光ビームを導き、上記第２の領域からは、上記第２の光ビームを導く光ビーム分離手段であってもよい。
【０１４２】
この場合、球面収差を感度良く検出することができる。
【０１４３】
さらに、本発明の光ピックアップ装置は、複数の情報記録層を有する記録媒体の少なくとも１つの情報層に集光する集光手段を有し上記収差検出手段が検出した収差に基づいて、上記球面収差補正手段で球面収差を補正するものであってもよい。
【０１４４】
上記構成によれば、複数の情報記録層を有する記録媒体でも各情報記録層への情報の記録、各情報記録層から情報の再生を適切に行うことができる。
【０１４５】
以上のように、本発明の収差検出装置は、集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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って分離された２つの光ビームのうち少なくとも一つの光ビームの焦点位置に基づいて、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とを備え、上記光ビーム分離手段は、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曲線で表わしたとき、この曲線の極値を境界線として、該光ビームを上記第１の光ビームと第２の光ビームとに分離することを特徴としている。
【０１４６】
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。
【０１４７】
したがって、上記構成のように、光ビーム分離手段によって、集光光学系を通過した光ビームを、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、この曲線の極値を境界線とし、上記光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに分離することで、この分離された２つの光ビームの何れの焦点も最良像点に一致しないことになる。
【０１４８】
これにより、分離された２つの光ビームの焦点位置と最良像点とを明確に区別することができるので、これら２つの光ビームの焦点位置から最良像点までの距離、すなわち各光ビームの焦点位置ずれ量が明確となる。よって、このようにして得られた焦点位置ずれ量を用いれば感度よく上記集光光学系の球面収差を検出することができる。
【０１４９】
また、分離された２つの光ビームの焦点位置は、何れも最良像点に一致するものではないので、何れか一方の光ビームの焦点位置に基づいて集光光学系の球面収差を検出すればよい。
【０１５０】
また、上記光ビーム分離手段は、上記第１の光ビームを分離するための第１の領域と、 上記第２の光ビームを分離するための第２の領域とを有し、上記第１の領域と第２の領域とは、上記境界線で分割され、該境界線が円または円弧状であってもよい。
【０１５１】
上述のように、光ビームを分割する分割線は、波面収差を表わす曲線の極値を通過すればよいので、例えば、分割線は極値付近を通過する楕円や正多角形などでも球面収差を検出することができる。しかしながら、最も感度よく球面収差を検出するには、光ビームを正確に波面収差を表わす曲線の極値（光ビームの有効径の７０％）で分割する必要がある。このためには、上記分割線（境界線）が円または円弧状であればよく、この場合、最も感度よく球面収差を検出することができる。
【０１５２】
また、本発明の他の収差検出装置は、集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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第１の光ビームと第２の光ビームの少なくとも一方の光ビームの焦点位置に基づいて、上記集光光学系の球面収差を検出する収差検出手段とを備え、上記収差検出手段は、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、上記集光光学系の焦点誤差量を示す焦点誤差信号ＦＥＳをＦ１＋Ｆ２とした場合、
上記集光光学系の球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は係数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は係数）
の何れかの式で求め、この球面収差誤差信号ＳＡＥＳから球面収差を検出することを特徴としている。
【０１５３】
集光光学系で球面収差が発生した場合、第１の光ビームの焦点位置と第２の光ビームの焦点位置は何れも変化する。このため、上記第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第１エラー信号Ｆ１と第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第２エラー信号Ｆ２は、何れも球面収差によって変化することになる。また、上記第１エラー信号Ｆ１および第２エラー信号は、球面収差によって正負別々の影響を受ける。
【０１５４】
したがって、上記の構成のように、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができる。
【０１５５】
このように、球面収差の影響を極力抑えた焦点誤差信号ＦＥＳを用いて球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めれば、精度よく球面収差を検出することができる。
【０１５６】
また、本発明の収差検出方法は、集光光学系を通過した光ビームを、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、この曲線の極値を境界線とし、上記光ビームの光軸を含む光ビームと、該光ビームの光軸を含まない光ビームとに分離し、分離した２つの光ビームのうち少なくとも一方の光ビームの焦点位置に基づいて、上記集光光学系の球面収差を検出することを特徴としている。
【０１５７】
上記の構成によれば、集光光学系を通過した光ビームを、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、この曲線の極値を境界線とし、上記光ビームの光軸を含む光ビームと、該光ビームの光軸を含まない光ビームとに分離することで、この分離された２つの光ビームの何れの焦点も最良像点に一致しないこ とになる。
【０１５８】
これにより、分離された２つの光ビームの焦点位置と最良像点とを明確に区別することができるので、これら２つの光ビームの焦点位置から最良像点までの距離、すなわち各光ビームの焦点位置ずれ量が明確となる。よって、このようにして得られた焦点位置ずれ量を用いれば感度よく上記集光光学系の球面収差を検出することができる。
【０１５９】
また、本発明の光ピックアップ装置は、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、上記光記録媒体から反射して上記集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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って分離された２つの光ビームのうち少なくとも一つの光ビームの焦点位置に基づいて、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と、上記球面収差検出手段によって検出された球面収差を補正する球面収差補正手段とを備え、上記光ビーム分離手段は、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曲線で表わしたとき、この曲線の極値を境界線として、該光ビームを、上記第１の光ビームと第２の光ビームとに分離することを特徴としている。
【０１６０】
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とき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すことになる。
【０１６１】
したがって、上記構成のように、光ビーム分離手段によって、光記録媒体から反射して集光光学系を通過した光ビームを、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、この曲線の極値を境界線として、上記光ビームの光軸を含む光ビームと、該光ビームの光軸を含まない光ビームとに分離することで、この分離された２つの光ビームの何れの焦点も最良像点に一致しないことになる。
【０１６２】
これにより、光ビーム分離手段によって分離された２つの光ビームの焦点位置と最良像点とを明確に区別することができるので、これら２つの光ビームの焦点位置から最良像点までの距離、すなわち各光ビームの焦点位置ずれ量が明確となる。よって、集光光学系の球面収差を感度よく検出できる。
【０１６３】
したがって、精度よく検出された焦点位置ずれ量に基づいて、集光光学系における焦点位置ずれを補正することで、高精度に上記集光光学系の球面収差を補正することができる。
【０１６４】
また、上記光ビーム分離手段は、光ビームから上記第１の光ビームを分離する第１の領域と、光ビームから上記第２の光ビームを分離する第２の領域とを有し、上記第１の領域と第２の領域は、上記光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分を少なくとも一部にもつ分割線によって分割されていてもよい。
【０１６５】
この場合、第１の光ビームと第２の光ビームとを分離する第１の領域と第２の領域とが、光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分を少なくとも一部にもつ分割線によって分割されていることで、第１の領域と第２の領域とはラジアル方向に延びた形状となる。このため、トラッキング制御を行う場合に、光ビームの中心がラジアル方向に移動しても、他の領域に光ビームが入射されることはない。
【０１６６】
したがって、トラッキング制御が行われても、常に精度よく球面収差を検出し、この球面収差の補正を行うことができる。
【０１６７】
また、本発明の他の光ピックアップ装置は、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、上記光記録媒体に反射して集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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第１の光ビームと第２の光ビームの少なくとも一つの光ビームの焦点位置のずれ量を検出する焦点位置ずれ量検出手段と、上記焦点位置ずれ量検出手段によって検出された焦点位置ずれ量に基づいて、上記集光光学系の球面収差を補正する補正手段とを備え、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、上記集光光学系の焦点誤差量を示す焦点誤差信号ＦＥＳをＦ１＋Ｆ２とした場合、上記集光光学系の球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は係数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は係数）
の何れかの式で求め、上記補正手段は、上記焦点位置ずれ量検出手段で求められた球面収差誤差信号ＳＡＥＳに基づいて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。
【０１６８】
集光光学系で球面収差が発生した場合、第１の光ビームの焦点位置と第２の光ビームの焦点位置は何れも変化する。このため、上記第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第１エラー信号Ｆ１と第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られた第２エラー信号Ｆ２は、何れも球面収差によって変化することになる。また、上記第１エラー信号Ｆ１および第２エラー信号は、球面収差によって正負別々の影響を受ける。
【０１６９】
したがって、上記の構成のように、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができる。
【０１７０】
このように、球面収差の影響を極力抑えた焦点誤差信号ＦＥＳを用いて球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めれば、精度よく球面収差を検出することができるので、球面収差の補正を正確に行うことができる。
【０１７１】
また、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記焦点誤差信号ＦＥＳをほぼ０として、上記球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めるようにしてもよい。
【０１７２】
この場合、焦点誤差信号ＦＥＳがほぼ０である状態、すなわち焦点ずれが無い状態では、集光光学系の最良像点と光記録媒体とが一致していると判断される。したがって、この状態であれば、球面収差誤差信号ＳＡＥＳを正確に検出することができる。
【０１７３】
これにより、最も正確に球面収差を検出するには、上述のように、焦点誤差信号ＦＥＳをほぼ０として、上記球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求める必要がある。
【０１７４】
【発明の効果】
本発明の他の収差検出装置は、以上のように、光源から照射された光ビームを、２枚のレンズ第１要素および第２要素から構成される２要素対物レンズを介して光記録媒体上の情報記録層に集光するとともに、情報記録層から反射された光ビームを上記２要素対物レ ンズを介して光ビーム分離手段に入射させ、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに分離して、上記２要素対物レンズの球面収差を検出する収差検出装置において、ビームサイズの変化を利用して焦点位置ずれを検出するビームサイズ法により、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記ビームサイズ法により、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、Ｆ１＋Ｆ２をＦＥＳとした場合、上記２要素対物レンズの球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は定数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は定数）
の何れかの式で求め、この球面収差誤差信号ＳＡＥＳから球面収差を検出する構成である。
【０１７５】
それゆえ、上記の構成のように、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができるので、精度よく球面収差を検出することができるという効果を奏する。
【０１７６】
また、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光記録媒体に集光させる集光光学系と、上記光記録媒体に反射して集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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第１の光ビームと第２の光ビームの少なくとも一つの光ビームの焦点位置のずれ量を検出する焦点位置ずれ量検出手段と、上記焦点位置ずれ量検出手段によって検出された焦点位置ずれ量に基づいて、上記集光光学系の球面収差を補正する補正手段とを備え、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、上記集光光学系の焦点誤差量を示す焦点誤差信号ＦＥＳをＦ１＋Ｆ２とした場合、上記集光光学系の球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は定数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は定数）
の何れかの式で求め、上記補正手段は、上記焦点位置ずれ量検出手段で求められた球面収差誤差信号ＳＡＥＳに基づいて集光光学系の球面収差を補正する構成である。
【０１７７】
それゆえ、上記第１エラー信号と第２エラー信号との両方を使用して、上記集光光学系の焦点誤差信号ＦＥＳを求めれば、球面収差の影響を極力抑えた信号を得ることができるので、精度よく球面収差を検出することができるので、球面収差の補正を正確に行うことができるという効果を奏する。
【０１７８】
また、上記焦点位置ずれ量検出手段は、上記焦点誤差信号ＦＥＳをほぼ０として、上記球面収差誤差信号ＳＡＥＳを求めるようにしてもよい。
【０１７９】
それゆえ、焦点誤差信号ＦＥＳがほぼ０である状態では、球面収差誤差信号ＳＡＥＳを正確に検出することができるので、最も正確に球面収差を検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】 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。
【図３】 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。
【図４】 （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。
【図５】 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。
【図６】 （ａ）は図５で示した波面収差の波面の極値を境に光軸側の光ビームの集光状態を示す説明図であり、（ｂ）は図５で示した波面収差の波面の極値を境に光軸から遠ざかる側の光ビームの集光状態を示す説明図である。
【図７】 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。
【図８】 図１に示す光ピックアップ装置における球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さの変化との関係を示すグラフである。
【図９】 （ａ）は焦点位置ずれを補正した場合の光ピックアップ装置における球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さの変化との関係を示すグラフであり、（ｂ）は焦点位置ずれを補正していない場合の光ピックアップ装置における球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さの変化との関係を示すグラフである。
【図１０】 本発明の光ピックアップ装置に適用する他の分割パターンを有するホログラムの平面図である。
【図１１】 本発明の光ピックアップ装置に適用するさらに他の分割パターンを有するホログラムの平面図である。
【図１２】 図１１に示すホログラムの比較例としてのホログラムの平面図である。
【図１３】 （ａ）は図１１に示すホログラムを用いた場合の光ピックアップ装置における球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を示すグラフであり、（ｂ）は図１２に示すホログラムを用いた場合の光ピックアップ装置における球面収差誤差信号ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を示すグラフである。
【図１４】 （ａ）（ｂ）は、本発明の光ピックアップ装置に適用するさらに他の分割パターンを有するホログラムの平面図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザー（光源）
２ ホログラム（光ビーム分離手段）
２ａ 第１の領域
２ｂ 第２の領域
３ コリメートレンズ
４ レンズ第１要素
５ レンズ第２要素
６ 光ディスク（光記録媒体）
６ａ カバーガラス
６ｂ 基板
６ｃ 情報記録層
６ｄ 情報記録層
７ 検出装置
７ａ 第１受光部（第１焦点誤差検出部）
７ｂ 第２受光部（第２焦点誤差検出部）
８ 検出装置
８ａ 第３受光部（第２焦点誤差検出部）
８ｂ 第４受光部（第１焦点誤差検出部）
９ ２要素対物レンズ（集光光学系）
１０ 光ピックアップ装置
１４ 波面（曲線）
１５ａ 境界線
１５ｂ 境界線 ２０ ホログラム（光ビーム分離手段）
２１ ホログラム（光ビーム分離手段）
２２ ホログラム（光ビーム分離手段）
２３ ホログラム（光ビーム分離手段）
２４ ホログラム（光ビーム分離手段）
５９ 制御信号生成回路（収差検出手段、球面収差補正手段、焦点位置ずれ 量検出手段）
ＣＬ１ 直線（分割線）
ＣＬ２ 直線（分割線）
ＣＬ３ 直線（分割線）
ＣＬ４ 直線（分割線）
ＣＬ５ 直線（分割線）
ＣＬ６ 直線（分割線）
Ｅ１ 第１の円（分割線）
Ｅ２ 第２の円（分割線）
Ｅ３ 第３の円（分割線）
ＯＺ 光軸
Claims (9)
- 光源から照射された光ビームを、２枚のレンズ第１要素および第２要素から構成される２要素対物レンズを介して光記録媒体上の情報記録層に集光するとともに、情報記録層から反射された光ビームを上記２要素対物レンズを介して光ビーム分離手段に入射させ、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに分離して、上記２要素対物レンズの球面収差を検出する収差検出装置において、
ビームサイズの変化を利用して焦点位置ずれを検出するビームサイズ法により、上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、
上記ビームサイズ法により、上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出して得られる第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、
上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、Ｆ１＋Ｆ２をＦＥＳとした場合、
上記２要素対物レンズの球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は定数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は定数）
の何れかの式で求め、この球面収差誤差信号ＳＡＥＳから球面収差を検出することを特徴とする収差検出装置。 - 上記光ビーム分離手段は、上記第１の光ビームを分離するための第１の領域と、上記第２の光ビームを分離するための第２の領域とを有し、
上記第１の領域と第２の領域とは、境界線で分割され、該境界線が円または円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の収差検出装置。 - 上記光ビーム分離手段は、
光ビームから上記第１の光ビームを分離する第１の領域と、
光ビームから上記第２の光ビームを分離する第２の領域とを有し、
上記第１の領域と第２の領域は、上記光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分を少なくとも一部にもつ分割線によって分割されていることを特徴とする請求項１に記載の収差検出装置。 - 上記分割線は、上記光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分と円弧とにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載の収差検出装置。
- 上記分割線は直線であることを特徴とする請求項３に記載の収差検出装置。
- 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、
上記光記録媒体に反射して集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに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第１の光ビームと第２の光ビームの少なくとも一つの光ビームの焦点位置のずれ量を検出する焦点位置ずれ量検出手段と、
上記焦点位置ずれ量検出手段によって検出された焦点位置ずれ量に基づいて、上記集光光学系の球面収差を補正する補正手段とを備え、
上記焦点位置ずれ量検出手段は、
上記第１の光ビームから、該第１の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第１エラー信号を出力する第１焦点誤差検出部と、
上記第２の光ビームから、該第２の光ビームの焦点位置ずれを検出し、第２エラー信号を出力する第２焦点誤差検出部とを有し、
上記第１エラー信号をＦ１、上記第２エラー信号をＦ２、上記集光光学系の焦点誤差量を示す焦点誤差信号ＦＥＳをＦ１＋Ｆ２とした場合、
上記集光光学系の球面収差量を示す球面収差誤差信号ＳＡＥＳを、
ＳＡＥＳ＝Ｆ１−ＦＥＳ×ｋ１（ｋ１は定数）
または、
ＳＡＥＳ＝Ｆ２−ＦＥＳ×ｋ２（ｋ２は定数）
の何れかの式で求め、
上記補正手段は、上記焦点位置ずれ量検出手段で求められた球面収差誤差信号ＳＡＥＳに基づいて集光光学系の球面収差を補正することを特徴とする光ピックアップ装置。 - 上記光ビーム分離手段は、
光ビームから上記第１の光ビームを分離する第１の領域と、
光ビームから上記第２の光ビームを分離する第２の領域とを有し、
上記第１の領域と第２の領域は、上記光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分を少なくとも一部にもつ分割線によって分割されていることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。 - 上記分割線は、上記光記録媒体のトラック方向に直交する方向に対し略平行な直線部分と円弧とにより構成されていることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
- 上記分割線は直線であることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
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