JP4318528B2 - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置および光ディスク装置に関し、特に、ディスク表面と記録層との間に介在する中間層（保護層等）の膜厚誤差によって生じる球面収差を補正する際に用いて好適なものである。

レーザ光を短波長化し、あるいは対物レンズの開口数を大きくすることにより、光ディスクの高密度化を図ることができる。しかしながら、対物レンズの開口数を大きくすると、ディスク表面と記録層との間に介在する保護層の膜厚誤差によって、レーザ光に球面収差が生じる。

たとえば、保護層の厚みが0.1ｍｍ程度に設定されている場合、膜厚誤差は±10〜20μｍ程度となる。かかる膜厚誤差によって、記録層上に収束されるレーザ光に球面収差が生じると、記録層に対する記録再生特性が劣化する。したがって、高開口数の対物レンズを用いる場合には、かかる球面収差を検出し、これを補正する手段が別途必要となる。

かかる球面収差は、ディスクからの反射光（戻り光）を監視して検出できる。

半導体レーザからのレーザ光は、通常、コリメータレンズによって平行光とされた後、対物レンズによって記録層上に収束される。ここで、対物レンズは、保護層の膜厚が適正な場合に、レーザ光を記録層上に集光するよう設計されている。

保護層の膜厚が適正な場合、記録層からの戻り光は、対物レンズを通過することにより平行光となる。しかしながら、保護層に膜厚誤差が生じると、対物レンズを通過した戻り光は平行光とはならず、その中央部と外周部の光線が、拡散または収束するようになる。かかる拡散度合を検出することにより、膜厚誤差ないし球面収差の程度を検出できる。

図８に戻り光（真円ビームの場合）の拡散角度の分布をシミュレーションしたシミュレーション結果を示す。図示の如く、保護層の膜厚が最適値の場合、戻り光は、その中央部も外周部も平行光となっている。これに対し、保護層の膜厚が最適値より厚い場合、戻り光は、その中央部（瞳半径＝0〜0.8程度）が収束し、外周部（瞳半径＝0.8程度〜1）が拡散するようになる。逆に、保護層の膜厚が最適値より薄い場合、戻り光は、その中央部が拡散し、外周部が収束するようになる。

かかる現象により、戻り光の光線は、図９に示すように分布する。すなわち、保護層の膜厚が最適値の場合（同図ｂ）、戻り光の光線はその断面において均一に分布する。これに対し、保護層の膜厚が最適値よりも厚い場合（同図ｃ）、戻り光の光線は外周部よりも中央部により多く分布する。また、保護層の膜厚が最適値よりも薄い場合（同図ａ）、戻り光の光線は中央部よりも外周部により多く分布する。

よって、かかる分布状態を光検出素子（光センサ）にて検出することにより、膜厚誤差ないし球面収差の程度を検出できる。しかしながら、たとえば図１０に示す如く、保護層の膜厚が最適な場合の戻り光を収束レンズにてセンサ上（Ａ面）に収束させるとすると、内周部の光線と外周部の光線の焦点位置の相違（同図（ａ）、（ｃ）の説明を参照）から、保護層の膜厚が最適値よりも厚くなっても薄くなってもセンサ上の光強度分布が一様に変化し（図１１参照）、このため、光センサの出力信号上に膜厚誤差の方向とその大きさを反映させることができない（図１２参照）。

そこで、以下の特許文献１に記載の光ピックアップでは、戻り光のうち中央部の光線と外周部の光線をビームスプリッタによって分光し、分光したそれぞれの光線を光センサによって受光するようにしている。
特表２００１−５０７４６３号公報

しかしながら、かかる従来技術によれば、戻り光を分光するためのビームスプリッタと分光された光線を受光する一対の光センサが必要となり、球面収差検出用に別途多くの光学部品が必要となるとの問題が生じる。また、分光路中に光センサを配する必要から、光センサの配置用および分光路確保のためのスペースが必要となり、その分、ピックアップ装置本体の外形寸法が大きくなってしまうとの問題も生じる。

そこで、本発明は、部品点数の増大を抑制し、且つ、ピックアップ装置本体の形状を大型化することなく、球面収差の検出とその補正を行い得る光ピックアップ装置およびそれを内蔵した光ディスク装置を提供することを課題とする。

本発明は、戻り光を収束させるレンズを改良することにより、従来技術のようにディスクからの戻り光を分光することなく、膜厚誤差ないし球面収差の方向・大きさを精度よく検出するものである。また、レンズによって収束された戻り光の集光点と光検出手段の配置を調整することにより、膜厚誤差ないし球面収差の方向・大きさに応じた電気信号を光検出手段から導出するものである。

請求項１の発明は、ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および／若しくは再生を行う光ピックアップ装置において、ディスク表面と記録層との間に介在する保護層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、前記検出手段は；前記保護層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記ディスクからの反射光を収束させるよう設計されたレンズと、前記レンズによって収束された前記反射光を受光して電気信号を出力し、且つ、前記保護層の厚みが最適値の場合に、前記反射光の全光量のうち、所定比率の光量を受光する光検出器とを含み、前記補正手段は；前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記光検出器から出力される電気信号から生成されたサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含むことを特徴とする。

請求項２の発明は、ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および／若しくは再生を行う光ピックアップ装置において、ディスク表面と記録層との間に介在する保護層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、前記検出手段は；一方のレンズ面が、前記保護層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記反射光を集光するよう、球面または非球面形状に形成され、且つ、他方のレンズ面が、前記反射光に非点収差作用を導入するよう、シリンドリカル形状に形成されたレンズと、前記保護層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束される前記反射光の全光量のうち、半分程度の光量を受光する光センサー部分と、４つの受光領域を有し、且つ、記録層に対してレーザ光が適正に集光されている場合にディスクからの反射光を前記４つの受光領域にて均等に受光し、前記記録層に対して集光ズレが生じているときに対角線方向に位置する２組の受光領域の何れかが他方に比べて前記反射光が多く受光する光センサー部分を有する光検出器とを含み、前記補正手段は；前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記光検出器から出力される電気信号から生成されたサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含むことを特徴とする。

請求項３の発明は、ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および／若しくは再生を行う光ピックアップと、この光ピックアップにサーボ信号を印加するサーボ回路とを有する光ディスク装置において、前記光ピックアップは、ディスク表面と記録層との間に介在する保護層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、前記サーボ回路は、前記検出手段における検出結果に応じて前記補正手段を駆動する駆動回路を有し、前記検出手段は；前記保護層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記ディスクからの反射光を収束させるよう設計されたレンズと、前記レンズによって収束された前記反射光を受光して電気信号を出力し、且つ、前記保護層の厚みが最適値の場合に、前記反射光の全光量のうち、所定比率の光量を受光する光検出器とを含み、前記駆動回路は；前記光検出器から出力される電気信号から球面収差を補正するサーボ信号を生成し、前記補正手段は；前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記駆動回路からのサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含むことを特徴とする。

請求項４の発明は、ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および／若しくは再生を行う光ピックアップと、この光ピックアップにサーボ信号を印加するサーボ回路とを有する光ディスク装置において、前記光ピックアップは、ディスク表面と記録層との間に介在する保護層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、前記サーボ回路は、前記検出手段における検出結果に応じて前記補正手段を駆動する駆動回路を有し、前記検出手段は；一方のレンズ面が、前記保護層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記反射光を集光するよう、球面または非球面形状に形成され、且つ、他方のレンズ面が、前記反射光に非点収差作用を導入するよう、シリンドリカル形状に形成されたレンズと、前記保護層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束される前記反射光の全光量のうち、半分程度の光量を受光する光センサー部分と、４つの受光領域を有し、且つ、記録層に対してレーザ光が適正に集光されている場合にディスクからの反射光を前記４つの受光領域にて均等に受光し、前記記録層に対して集光ズレが生じているときに対角線方向に位置する２組の受光領域の何れかが他方に比べて前記反射光が多く受光する光センサー部分を有する光検出器とを含み、前記駆動回路は；前記光検出器から出力される電気信号から球面収差を補正するサーボ信号を生成し、前記補正手段は；前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記光検出器から出力される電気信号から生成されたサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含むことを特徴とする。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、以下に示す実施の形態の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかとなるであろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明によれば、ディスクからの戻り光を分光することなしに、ディスク保護層の膜厚誤差を検出することができるので、上記従来の構成に比べ、構成の簡素化、部品点数の抑制、ピックアップ装置本体の小型化を図ることができる。

その他、本発明の効果は、以下に示す実施の形態の説明によって、さらに明らかになろう。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

まず、図１に実施の形態に係る光ピックアップ装置およびそれを内蔵した光ディスク装置の構成を示す。

図において、光ピックアップ装置は、半導体レーザ１と、コリメータレンズ２と、ビームスプリッタ３と、液晶レンズ４と、ミラー５と、対物レンズ駆動アクチュエータ６と、ビームスプリッタ７と、非点収差レンズ８と、光検出器９と、球面収差検出用レンズ１０と、球面収差検出用光検出器１１とから構成されている。

半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ２により平行光に変換される。当該レーザ光は、ビームスプリッタ３を透過した後、液晶レンズ４に入射される。液晶レンズ４は、液晶素子駆動回路４００からの駆動信号に応じて、当該レーザ光を拡散または収束せしめる。しかして、拡散度合が調整されたレーザ光は、ミラー５により反射され、対物レンズ駆動アクチュエータ６によりディスク１００の記録層上に集光される。

ここで、対物レンズ駆動アクチュエータ６は、サーボ回路２００（後述）からのサーボ信号に応じて対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。これにより、記録層上におけるレーザ光の集光点が、ディスク上のトラックを追従する。

なお、上記液晶レンズ４は、ディスク１００の保護層の膜厚誤差によって生じる球面収差を補正するためのものである。すなわち、当該液晶レンズ４によりレーザ光の拡散度合が調整されることにより、記録層上におけるレーザ光の球面収差が補正される。

図２に、かかる液晶レンズ４の構成例を示す。すなわち、液晶レンズ４は２個の球面凹レンズ４３ａ、４３ｂの間に、透明電極４２ａ、４２ｂと液晶４１を介在させて構成されている。なお、４４は、絶縁スペーサである。ここで、液晶４１は、透明電極４２ａ、４２ｂからの印加電圧に応じて屈折率が変化する。すなわち、透明電極４２ａ、４２ｂに電圧を印加すると、液晶の配向状態が電圧の大きさに応じて変化し、その結果、液晶の屈折率が変化する。このように、透明電極４２ａ、４２ｂの印加電圧によって、液晶の収光作用を調整することができる。なお、液晶の屈折率が印加電圧に応じて変化することについては、例えば、１９８８年２月８日、株式会社シグマ発行、“液晶高分子”Ｐ２４５に記載されている。

同図左右方向に液晶レンズ４を透過する光は、凹レンズ４２ａ、４２ｂと、液晶（凸レンズ）の屈折率の差で、その屈折角が変化する。したがって、液晶４１に印加する電圧に応じて、当該光の拡散・収束度合を調整することができる。

図３に、ディスク保護層の膜厚誤差と記録層上のレーザ光に生じる球面収差との関係、および上記液晶レンズ４によって付与される拡散角度とそれによって補正される球面収差との関係のシミュレーション結果を示す。

レーザ光の拡散角度を調整しない場合（平行なレーザ光の場合）、球面収差は、膜厚誤差の大きさに比例して大きくなる（同図、■印のグラフ）。これに対し、レーザ光の拡散角度を膜厚誤差の方向・大きさに応じて調整（同図、▲印のグラフ）すると、球面収差は、ゼロに接近する値にまで補正される（同図、◆印のグラフ）。

上記液晶素子駆動回路４００は、光検出器１１からの出力信号から膜厚誤差の方向と大きさを検出し、図３の特性（同図、▲印のグラフ）をもとに、液晶レンズ４を制御する。これにより、液晶レンズ４は、当該膜厚誤差によって生じる球面収差を補正する拡散角度をレーザ光に付与する。

図１に戻り、ディスク１００からの反射光（戻り光）は、上記光路を逆行し、その一部が、ビームスプリッタ３にて反射される。かかる戻り光は、さらに、ビームスプリッタ７にて２つに分割され、その一方が非点収差レンズ８を介して光検出器９に収束される。なお、非点収差レンズ８は、たとえば、収束レンズとシリンドリカルレンズを組み合わせて構成される。

光検出器９からの信号は、サーボ回路２００および再生回路３００にそれぞれ供給され、ここで各種サーボ信号および再生ＲＦ信号が生成される。

図４（ａ）に、光検出器９とその出力信号を演算する演算回路を示す。

光検出器９は、４つの光センサｄ１〜ｄ４から構成されている。ここで、光検出器９は、レーザ光がディスク上の記録トラックを正しく追従しているとき、記録トラックがセンサｄ１、ｄ２とセンサｄ３、ｄ４の間の分割線上に投影されるよう構成されている。よって、センサｄ１、ｄ２の出力の加算信号（加算回路９１の出力信号）と、センサｄ３、ｄ４の出力の加算信号（加算回路９２の出力信号）とを、減算回路９６にて減算することによりトラッキングエラー信号（ＴＲ）が生成される。

また、上記非点収差レンズ８によって収束される戻り光は、レーザ光がディスク記録層上に正しく集光されているとき、光検出器９の中央に真円スポットとして収束される。他方、レーザ光の集光点が記録層に対し前方または後方にずれているとき、光検出器９上のスポットは、光センサｄ１とｄ４、あるいはｄ２とｄ３に多く掛かる楕円スポットとなる。したがって、センサｄ１、ｄ４の出力の加算信号（加算回路９３の出力信号）と、センサｄ２、ｄ３の出力の加算信号（加算回路９４の出力信号）とを、減算回路９７にて減算することにより、フォーカスエラー信号（ＦＯ）が生成される。

さらに、センサｄ１〜ｄ４からの全出力信号を、加算回路９１、９２、９５にて加算することにより、再生ＲＦ信号（ＲＦ）が生成される。

サーボ回路２００は、上記トラッキングエラー信号（ＴＲ）とフォーカスエラー信号（ＦＯ）からフォーカスサーボ信号とトラッキングサーボ信号を生成し、これを対物レンズ駆動アクチュエータ６に供給する。また、再生回路３００は、上記再生ＲＦ信号を処理して再生データを生成する。

図１に戻り、上記ディスク１００からの戻り光のうち、ビームスプリッタ７を透過した光は、球面収差検出用レンズ１０によって光検出器１１上に集光される。ここで、球面収差検出用レンズ１０と光検出器１１は、ディスク保護層の膜厚誤差の方向と大きさが検出できるよう、設計・配置されている。なお、球面収差検出用レンズ１０および光検出器１１の構成・配置については、追って詳説する。

光検出器１１からの検出信号は、光ディスク装置側の液晶素子駆動回路４００に供給される。液晶素子駆動回路４００は、かかる検出信号からディスク保護層の膜厚誤差を検出し、上記図３を参照して説明したようにして、液晶レンズ４の屈折率を変化させる。これにより、半導体レーザ１からのレーザ光が拡散または収束され、記録層上におけるレーザ光の球面収差が補正される。

次に、上記球面収差検出用レンズ１０と光検出器１１の構成・配置について説明する。図５に、球面収差検出用レンズ１０によって光検出器１１上に収束される戻り光の状態を示す。

同図に示す如く、ディスクからの戻り光は、ディスク保護層の厚みが最適値よりも大きいときにセンサ面上に集光される。すなわち、上記球面収差検出用レンズ１０は、ディスク保護層の厚みが最適値よりも厚い場合（同図ｃ）に、戻り光が光検出器１１のセンサ面上（同図のＡ面上）に集光されるよう設計されている。

ここで、球面収差検出用レンズ１０は、当該戻り光の球面収差を補正するよう設計された非球面レンズによって構成することができる。かかる非球面レンズを採用することにより、ディスクからの戻り光は、ディスク保護層の厚みが最適値よりも厚い場合（同図ｃ）に、全ての光線がセンサ面（Ａ面）上に集光されるようになる。

これに対し、上記球面収差検出用レンズ１０を球面レンズにて構成することもできる。かかる場合、当該球面レンズは、戻り光の球面収差が最も小さくなるよう、その曲率半径が調整されている必要がある。すなわち、当該球面レンズの曲率半径は、上記戻り光のうち最も手前に集光する集光点と最も離れて集光する集光点の距離が最小となる値に設定される。これにより、センサ面（Ａ面）上における戻り光の集光スポットを最小とすることができる。

かかる構成において、ディスク保護層の膜厚が、同図（ｃ）の膜厚から小さくなると、センサ面（Ａ面）上の光線分布が、同図（ｂ）、（ａ）のように次第に広がって行く。これに応じて、センサ面（Ａ面）上における戻り光の強度は図６（ｃ）の状態から、同図（ｂ）、（ａ）へと移行する。

かかる強度変化のもと、ディスク保護層の膜厚が最適値のときに、戻り光の全光線の５０％程度を受光するように、光検出器１１のセンサを形成・配置しておけば、膜厚誤差に応じてセンサの受光量を変化させることができる。

図７に、ディスク保護層の膜厚誤差とセンサ受光量（センサ受光量／戻り光）の関係（シミュレーション結果）を示す。同図には、上記球面収差検出用レンズ１０として、非球面レンズを用いた場合と球面レンズを用いた場合の両方を併せて図示してある。なお、非球面レンズを用いた場合、光検出器１１のセンサは、ディスク保護層の膜厚が最適値のときに５０％の光線を受光するものとして設定されている。また、球面レンズを用いた場合、光検出器１１のセンサは、ディスク保護層の膜厚が最適値のときに３０％の光線を受光するものとして設定されている。

図４（ｂ）に、上記光検出器１１のセンサと戻り光の収束スポットとの関係を示す。

同図に示す如く、光検出器１１は、単一のセンサｄ５にて構成されている。かかるセンサｄ５は、その中心を戻り光の光軸が垂直に貫くよう配置されている。また、ディスク保護層の膜厚が最適値のときに、戻り光の全光線の５０％程度を受光するよう形成されている。しかして、センサｄ５からの出力信号をアンプ１１１にて増幅することにより、膜厚変動に応じた電気信号（ＤＥ）を生成することができる。

上記液晶駆動回路４００は、かかる電気信号（ＤＥ）を基準値（保護層の膜厚が適正なときの電気信号ＤＥ）から減算することにより、膜厚誤差の方向と大きさに応じた電気信号を生成する。かかる電気信号は、その極性が膜厚誤差の方向を示し、その大きさ（絶対値）が膜厚誤差の大きさを示す。液晶素子駆動回路４００は、かかる電気信号に応じて、上記の如く、液晶レンズ４を制御する。これにより、レーザ光の拡散度合を調整し、もって、記録層上におけるレーザ光の球面収差を補正する。

以上の如く、本実施の形態によれば、球面収差検出用レンズ１０と光検出器１１の構成・配置を調整することにより、ディスクからの戻り光を分光することなしに、ディスク保護層の膜厚誤差を検出することができる。よって、上記従来の構成に比べ、構成の簡素化、部品点数の抑制、ピックアップ本体の小型化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他に、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

たとえば、上記実施の形態では、液晶レンズ４を用いてレーザ光の拡散度合を調整するようにしたが、これに代えて、たとえば、凸レンズと凹レンズ間の距離をアクチュエータにより変動させて、レーザ光の拡散度合を調整することもできる。

また、上記光ピックアップ装置の光学系は、コンパクトディスクプレーヤやＤＶＤプレーヤ等に用いて好適なものであるが、これら以外にも、例えば、光磁気ディスク記録再生装置等、その他の再生専用または記録可能な光ディスク装置に用いられる光ピックアップ装置に本発明を適用することもできる。

なお、上記実施の形態では、ディスク保護層の膜厚が最も大きいときに戻り光をセンサ面上に集光させるよう設計したが、これに代えて、ディスク保護層の膜厚が最も小さいときに戻り光をセンサ面上に集光させるように設計しても良い。かかる場合、たとえば図５に示すセンサ面（Ａ面）上の戻り光の断面は、同図（ａ）が最も小さく同図（ｂ）（ｃ）に移行するに従って次第に大きくなる。よって、図３（ｂ）の検出信号ＤＥの大きさと膜厚誤差との間の関係は上記実施の形態とは逆となり、これに応じて、上記液晶素子駆動回路４００による制御も適宜変更する必要がある。

また、上記実施の形態では、球面収差検出用レンズとして非球面レンズまたは球面レンズを用い、保護層の膜厚が厚いときにディスクからの戻り光が最も集光されるように当該レンズを設計したが、レンズの設計はこれに限定されるものではなく、たとえば、最も集光されるビームスポットよりも幾分大きなビームスポットに戻り光を集光するように当該レンズを設計しても、膜厚誤差の変動を検出することはできる。ただし、かかる場合、図７の特性はややなまったものとなり、検出精度は、上記実施の形態の場合に比べ、やや劣化したものとなる。

次に、上記実施の形態における構成例を変更した第２の実施形態について説明する。上記実施形態では、図１に示すように、非点収差レンズ８と球面収差検出レンズ１０が分離して配置されている。これに対し、以下に示す第２の実施形態では、非点収差レンズ８と球面収差検出レンズ１０を一体形成している。

図１３に、第２の実施形態の構成例を示す。尚、この図中、上記図１と同一要素には同一符号を付しており、ここでは説明を省略する。

図１３に示す構成例では、上記図１の構成例における非点収差レンズ８の光学作用と、球面収差検出用レンズ１０の光学作用の２つの光学作用が球面収差検出用レンズ２０に同時に付与されている。また、光検出器２１は、上記図１の構成例における光検出器９と光検出器１１により生成される信号を全て出力できるようなセンサ構造を備えている。なお、上記図１の構成例においては、非点収差レンズ８と球面収差検出レンズ１０が分離して配置する関係から、ビームスプリッタ７が配されていたが、本実施の形態では、光路を分割する必要がないため、上記構成例におけるビームスプリッタ７が省略されている。

図１４に、本実施の形態における球面収差検出用レンズ２０および光検出器２１の構造と、これらの光学要素の位置関係を示す。

図示の如く、球面収差検出用レンズ２０は、ビーム入射側がシリンドリカル面２０ｂとなっており、また、ビーム出射側が非球面２０ａとなっている。シリンドリカル面２０ｂは、図中に付記された矢印方向に曲面となっている。

非球面２０ａは、上記実施の形態の場合と同様、保護層の厚みが最適値よりも少しだけ厚い場合または薄い場合に、ディスクからの戻り光が集光されるように設計される。すなわち、ディスク記録層に対してレーザ光が適正にフォーカス合わせされている状態（on-Focus状態）において、保護層の厚みが最適値よりも少しだけ厚い場合または薄い場合に、ディスクからの戻り光が集光されるよう設計される。たとえば、図５に示すように、保護層の厚みが最適値よりも少しだけ厚い場合に、ディスクからの戻り光が集光されるよう設計しても良いし、あるいは、保護層の厚みが最適値よりも少しだけ薄い場合に、ディスクからの戻り光が集光されるよう設計してもよい。

光検出器２１は、図１４に示すように、外側に配された４つの光センサ（Ｓ１〜Ｓ４）と、内側に配された４つの光センサ（Ｓ５〜Ｓ８）を備えている。光検出器２１は、ディスクからの戻り光の光軸が中心を貫くように、且つ、トラッキング方向がセンサ群Ｓ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６とセンサ群Ｓ３、Ｓ４、Ｓ７、Ｓ８を分割する分割線方向に一致するように配置される。

上記球面収差検出用レンズ２０は、シリンドリカル面２０ｂの曲面方向がセンサ群Ｓ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６とセンサ群Ｓ３、Ｓ４、Ｓ７、Ｓ８を分割する分割線に対して４５度だけ反時計方向に傾くように配置される。そして、on-Focus状態において、光検出器２１上のレーザ光が円形となるように、上記球面収差検出用レンズ２０と光検出器２１の間の距離が調整される。このとき、光検出器２１上のレーザ光は、光センサー群Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８によって構成される領域よって全光量の半分程度が受光されるよう、光検出器２１上に収束される。ここで、光検出器２１上におけるレーザスポットの大きさは、球面収差検出用レンズ２０の非球面２０ａの収光作用とシリンドリカル面２０ｂの収光作用の大きさによって調整できる。よって、非球面２０ａとシリンドリカル面２０ｂは、光センサー群Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８によって構成される領域の大きさを考慮しながら、この領域よりもやや大きな領域に戻り光が収束されるように設計される。

上記図１３および図１４の構成例に従って光学系を構成した場合の検証結果を図１５および図１６に示す。

なお、この検証例においては、図１４に示す寸法および形状の光検出器２１が用いられている。また、非球面２０ａとシリンドリカル面２０ｂは、記録層に対しレーザ光がon-Focus状態となっているときに、光検出器２１上の円形ビームスポットの直径が１５０μｍとなるように設計されている。このとき、内側の光検出器Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８には、戻り光の全光量うち、約４８％の光量が照射される。加えて、非球面２０ａは、保護層の厚みが最適値（１００μｍ）よりも数十μｍだけ小さいときに戻り光を収束するように設計されている。

図１５は、保護層の厚み誤差と球面収差検出信号（センサＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８からの出力を加算した信号）の関係を検証した検証例（シミュレーション）を示ものである。なお、このシミュレーションにおいては、記録層に対するレーザ光の集光状態は、on-Focus状態に設定されている。

この検証結果から、図１３および図１４の構成例のように、球面収差補正作用と非点収差作用の両方を同時に持つように球面収差検出用レンズ２０を構成したとしても、先の実施の形態と同様、厚み誤差の方向と大きさに応じた検出信号を導き出すことができることが分かる。よって、図１３および図１４の構成例においても、先の実施の形態と同様、球面収差補正制御を適正に行うことができる。

図１６は、記録層に対するフォーカスずれとフォーカスエラー信号（センサＳ１、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ８の加算値からセンサＳ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ７の加算値を減算した信号）の関係を検証した検証例（シミュレーション）を示すものである。なお、このシミュレーションにおいては、保護層の厚みは適正値に設定した場合（同図■のグラフ）と、保護層の厚みが適正値よりも２０μｍだけ小さい場合（同図の◆のグラフ）と、保護層の厚みが適正値よりも２０μｍだけ大きい場合（同図の▲のグラフ）について、シミュレーションを行っている。

この検証結果から、図１３および図１４の構成例のように、球面収差補正作用と非点収差作用の両方を同時に持つように球面収差検出用レンズ２０を構成したとしても、フォーカスずれ（デフォーカス）の方向と大きさに応じたフォーカスエラー信号を適正に導き出すことができることが分かる。よって、図１３および図１４の構成例においても、先の実施の形態と同様、フォーカス制御を適正に行うことができる。

なお、図１６の検証結果からは、上記に加え、保護層に厚み誤差が生じても、フォーカスエラー信号特性がそれ程大きく変化しないことが読み取れる。すなわち、保護層の厚み誤差がフォーカスエラー検出特性に及ぼす影響は比較的小さいことが分かる。したがって、再生動作中に、保護層に厚み誤差が生じたとしても、高精細なフォーカス制御動作を継続的に実行でき、このため、通常の再生動作においては、光検出器２１上におけるビームスポットの形状が円形形状から大きくずれることは稀で、ほぼ円形形状に近いビームスポットが光検出器２１上に収束されることになる。このように、実際の再生動作においても、円形形状に近いビームスポットが維持されることから、センサＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８からは、図１５に示す特性に近い球面収差検出信号を導き出すことができる。したがって、実際の再生動作時においても、安定した球面収差補正動作を実現できるものと予測できる。

以上のように、本実施の形態によっても、先の実施形態と同様、球面収差補正制御とフォーカス制御を適正に行うことができる。加えて、本実施の形態では、先の実施形態に比べ、非点収差レンズ８、光検出器９およびビームスプリッタ７を省略できるので、さらなる構成の簡素化を図ることができる。ただし、本実施の形態では、図１５に示すように、厚み誤差に対する球面収差検出信号の変化の度合が上記実施の形態の場合（図７）に比べ小さくなる。よって、球面収差の補正制御の円滑化に関しては、先の実施形態の方が優れていると言える。

なお、本実施の形態においても、先の実施形態と同様、非球面２０ａを球面にすることができる。ただし、この場合、先の実施形態にて示した（図７参照）と同様、球面収差検出信号の信号特性はややなまったものとなり、検出精度は、上記非球面の場合に比べ、やや劣化したものとなる。

上記２つの実施形態は、保護層の膜厚誤差を評価対象として球面収差を補正するものであったが、記録層とディスク表面との間に保護層以外の層が存在する場合には、当然ながら、この層をも評価対象として球面収差を補正する必要がある。

この他、フォーカス制御およびトラッキング制御の方式やセンサ９の構成についても、変更が可能である。また、センサ１１の形状も、図４（ｂ）に限定されるものではなく、丸型等、適宜変更が可能である。

本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光ピックアップ装置およびそれを内蔵した光ディスク装置の構成を示す図 実施の形態に係る液晶レンズの構成を示す図 膜圧誤差と球面収差および拡散角度の関係を示す図 実施の形態に係る光センサとその演算回路の構成を示す図 実施の形態に係る戻り光の集光状態を示す図 実施の形態に係る戻り光の強度分布を示す図 実施の形態に係る膜厚誤差とセンサの受光量との関係を示す図 膜厚誤差と戻り光の拡散角度との関係を示す図 膜厚誤差と戻り光の光線分布との関係を示す図 従来例に係る戻り光の集光状態を示す図 従来例に係る戻り光の強度分布を示す図 従来例に係る膜厚誤差とセンサの受光量との関係を示す図 第２の実施形態に係る光ピックアップ装置およびそれを内蔵した光ディスク装置の構成を示す図 第２の実施形態に係る球面収差検出用レンズと光検出器の構成を示す図 第２の実施形態に係る球面収差検出信号の検証例を示す図 第２の実施形態に係るフォーカスエラー信号の検証例を示す図

符号の説明

４ 液晶レンズ
１０ 球面収差検出用レンズ
１１ 光検出器
２０ 球面収差検出用レンズ
２０ａ 非球面
２０ｂ シリンドリカル面
２１ 光検出器
４００ 液晶素子駆動回路
ｄ５ センサ

Claims (4)

1. ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および／若しくは再生を行う光ピックアップ装置において、
   ディスク表面と記録層との間に介在する保護層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、
   前記検出手段は；
   前記保護層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に、前記ディスクからの反射光を、光の断面が最も小さくなるように収束させるレンズと、
   前記保護層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束された前記反射光の全光線のうちの所定比率を受光するように配置されており、受光した光の強度に応じた信号を出力する光検出器とを含み、
   前記補正手段は；
   前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記保護層の厚みが最適値のときの信号と、前記光検出器から出力される信号とから生成された前記膜厚誤差の方向と大きさに応じたサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含む
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および／若しくは再生を行う光ピックアップ装置において、
   ディスク表面と記録層との間に介在する保護層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、
   前記検出手段は；
   一方のレンズ面が、前記保護層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記ディスクからの反射光を集光するよう、球面または非球面形状に形成され、且つ、他方のレンズ面が、前記反射光に非点収差作用を導入するよう、シリンドリカル形状に形成されたレンズと、
   前記保護層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束される前記反射光の全光量のうち、半分程度の光量を受光する光センサー部分と、４つの受光領域を有し、且つ、
   記録層に対してレーザ光が適正に集光されている場合にディスクからの反射光を前記４つの受光領域にて均等に受光し、前記記録層に対して集光ズレが生じているときに対角線方向に位置する２組の受光領域の何れかが他方に比べて前記反射光が多く受光する光センサー部分を有する光検出器とを含み、
   前記補正手段は；
   前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記光検出器から出力される電気信号から生成されたサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含む
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および／若しくは再生を行う光ピックアップと、この光ピックアップにサーボ信号を印加するサーボ回路とを有する光ディスク装置において、
   前記光ピックアップは、ディスク表面と記録層との間に介在する保護層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、
   前記サーボ回路は、前記検出手段における検出結果に応じて前記補正手段を駆動する駆動回路を有し、
   前記検出手段は；
   前記保護層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に、前記ディスクからの反射光を、光の断面が最も小さくなるように収束させるレンズと、
   前記保護層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束された前記反射光の全光線のうちの所定比率を受光するように配置されており、受光した光の強度に応じた信号を出力する光検出器とを含み、
   前記駆動回路は；
   前記保護層の厚みが最適値のときの信号と、前記光検出器から出力される信号とから、前記膜厚誤差の方向と大きさに応じたサーボ信号を生成し、
   前記補正手段は；
   前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記駆動回路からの前記サーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含む
   ことを特徴とする光ディスク装置。
4. ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および／若しくは再生を行う光ピックアップと、この光ピックアップにサーボ信号を印加するサーボ回路とを有する光ディスク装置において、
   前記光ピックアップは、ディスク表面と記録層との間に介在する保護層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、
   前記サーボ回路は、前記検出手段における検出結果に応じて前記補正手段を駆動する駆動回路を有し、
   前記検出手段は；
   一方のレンズ面が、前記保護層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記ディスクからの反射光を集光するよう、球面または非球面形状に形成され、且つ、他方のレンズ面が、前記反射光に非点収差作用を導入するよう、シリンドリカル形状に形成されたレンズと、
   前記保護層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束される前記反射光の全光量のうち、半分程度の光量を受光する光センサー部分と、４つの受光領域を有し、且つ、記録層に対してレーザ光が適正に集光されている場合にディスクからの反射光を前記４つの受光領域にて均等に受光し、前記記録層に対して集光ズレが生じているときに対角線方向に位置する２組の受光領域の何れかが他方に比べて前記反射光が多く受光する光センサー部分を有する光検出器とを含み、
   前記駆動回路は；
   前記光検出器から出力される電気信号から球面収差を補正するサーボ信号を生成し、
   前記補正手段は；
   前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記光検出器から出力される電気信号から生成されたサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含む
   ことを特徴とする光ディスク装置。

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