JP4323632B2 - Aberration detector - Google Patents

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JP4323632B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスク等の光学情報記録媒体(以下、情報担体ということがある)に情報を記録し、又は記録された情報を再生するための光学情報記録再生装置に用いられる光学系の収差検出装置に関する。
【0003】
【従来の技術】
来、光ディスクの収差補正手段としては特開平8−212611号公報に記載されたものが知られている。
【0004】
図20に従来の波面収差補正方法の概略構成を示す。図20において、801は光磁気ディスク、811は半導体レーザ、812は半導体レーザ811からの発散光束を平行光束に変換するコリメータレンズ、813は光束を断面円形に補正するアナモフィックプリズム、814は反射ミラー、816は反射ミラー、817は対物レンズ、818は液晶素子である。また、820は複合プリズム、822はレーザー光のパワーを検出・制御するためのAPCセンサ、825は1/2波長板、826は偏光ビームスプリッター、829,830,833は受光素子、850は液晶制御回路、854はマイコンである。
【0005】
図20の装置においては、メモリーからの情報に基づき液晶制御回路850を駆動して、液晶素子818を制御して収差補正を行う。具体的には、収差が発生した場合、最も波面収差が少なくなるように液晶の収差補正素子818の位相をオープンループで制御する。また、温度等により波面収差が変化する場合には、温度検出を行い、検出された温度と予め温度に関連づけて記憶された制御情報とに基づいて波面収差の補正を行う。
【0006】
図20の例では、信号検出用の受光素子829、830とエラー信号検出用の受光素子833とからの信号がマイコン854に入力され、受光素子の検出信号が良好になるように液晶制御回路850が液晶素子818の各要素に印加する印可電圧が決定される。
【0007】
さらに同公報で収差の検出方法については、干渉系を用いる波面収差の測定法が示されている。また、ディスクの種類と、そのディスクを使用した際に発生する波面収差を補正するために必要な液晶の制御情報とを求めて、予め校正されたテーブルに基づいて波面収差の補正を行うことが開示されている。この為に外部に干渉系を構築して測定装置を形成し波面収差を測定するが、干渉系の具体的な構成は開示されていない。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
記した従来の収差補正方法では、信号のS/Nがもっとも良くなるように波面収差を試行錯誤的に変化させ、結果として波面収差が少なるようにクローズドループを形成する補正方法が示されている。
【0021】
しかし、この方法では信号が良くなるか悪くなるかを判断しつつ山登り的に(試行錯誤的に)最良点を求めるので、検出に時間がかかり応答の早いクローズドループによる制御はできない。
【0022】
本発明は、係る従来の問題点を解決し、リアルタイムもしくはリアルタイムに準じた時間で収差を検出して高速のクローズドループで制御することを可能にする収差検出装置を提供することを目的とする。
【0035】
【課題を解決するための手段】
記の目的を達成するために、本発明はリアルタイムで収差を検出できる方法として、ディスクからの反射光の光分布には収差によって特徴的な分布が発生することに着目し、この分布を検出することで収差の検出を行うものである。収差の量を定量的に把握することは困難でも、収差の種類と収差がある一定の値以上にあるか否かは比較的容易に検出することができる。
【0036】
この収差検出を行って、リアルタアイムもしくはリアルタイムに準じる時間内に収差補正素子を駆動して収差を補正し、集光ビームの特性を改善し、結果として良好な光記録特性や再生信号を得ることができる。
【0037】
本発明は以下の構成とする。
【0038】
本発明の第1の構成に係る収差検出装置は、光ビームを射出する放射光源と、前記光ビームを情報担体上に集光する対物レンズと、前記情報担体上で反射され前記対物レンズを通過した復路の光ビームを往路の光ビームと分離する光ビーム分岐手段と、検出しようとする収差の種類に応じて、基準波面より位相が進む/もしくは遅れる領域を特定領域とし、前記分岐手段で分離された復路の光ビームを前記特定領域を通過する光ビームとそれ以外の領域を通過する光ビームとに分割して偏向させる光偏向手段と、前記偏向された特定領域を通過する光ビームを受光する複数の光検出手段とを有し、前記複数の光検出手段からの信号を比較して収差を検出することを特徴とする。
【0039】
また、本発明の第2の構成に係る収差検出装置は、光ビームを射出する放射光源と、前記光ビームを情報担体上に集光する対物レンズと、検出しようとする収差の種類に応じて、基準波面より位相が進む/もしくは遅れる領域を特定領域とし、前記情報担体上で反射され前記対物レンズを通過した復路の光ビームを前記特定領域を通過する光ビームとそれ以外の領域を通過する光ビームとに分割し、前記特定領域を通過する光ビームを前記放射光源とは異なる方向に偏向させる光偏向手段と、前記偏向された特定領域を通過する光ビームを受光する複数の光検出手段とを有し、前記複数の光検出手段からの信号を比較して収差を検出することを特徴とする。
【0040】
かかる第1及び第2の構成によれば、光学系の収差をリアルタイムもしくはリアルタイムに近い時間で検出することができる。従って、検出結果に基づいて収差補正素子を駆動すれば、光学系の収差を低減させることができる。よって、従来困難であった、大きな面ぶれを有する情報担体(ディスク)や基材厚の異なる情報担体(ディスク)の再生が可能となる。また、情報担体の公差を緩和できるために情報担体の製造が容易となる。
【0041】
上記第1及び第2の構成において、前記光偏向手段が、光ビームを複数に分割して回折させるホログラムであることが好ましい。かかるホログラム素子を用いることで、光ビームを1つの素子で効率よく分割でき、光学系をコンパクトに構成することができる。
【0042】
上記第1及び第2の構成において、前記複数の光検出手段は少なくとも2分割された光検出器からなり、前記波面の収差が略ゼロのときに、前記特定領域を通過する光ビームが前記2分割された光検出器の分割線上を照射するように設置されていることが好ましい。かかる構成によれば、収差が発生すると光ビームスポットの分布が変化して2分割された光検出器間の出力に差が生じるため、この差を検出することで簡単な構成で収差を安定して検出できる。
【0043】
上記第1及び第2の構成において、前記特定領域を、前記復路の光ビームが通過する領域を前記光ビームの光軸を含む平面で2分割して得られる2つの領域の一方の略中央部分の領域とすることができる。かかる構成によれば、コマ収差を検出することができる。
【0044】
また、上記第1及び第2の構成において、前記特定領域を、前記復路の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を前記光軸を含む平面で2分割して得られる一方の領域とほぼ一致させることができる。かかる構成によれば、球面収差を検出することができる。
【0045】
上記第1及び第2の構成において、前記光偏向手段はブレーズ化されたホログラムであることが好ましい。かかる構成によれば、通常のホログラムに比べ高効率の偏向手段とすることができるため、収差の検出を高感度で行うことができる。
【0046】
上記第2の構成において、前記複数の光検出手段は、前記放射光源の近傍に、前記放射光源に対して対称に配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、光偏向手段としてホログラムを用いた際に同じ回折効率で放射光源に対し対称な位置に現れる+1次回折光と−1次回折光とを効率よく受光することができるので、効率の良い光学系を形成することができる。
【0047】
上記第2の構成において、前記光偏向手段は所定の偏光のみを回折させるホログラムと四分の一波長板とからなり、前記ホログラムにおいて、前記放射光源から前記情報担体に向かう往路の光ビームは回折せず、前記復路の光ビームは複数に分割され、異なる方向に回折することが好ましい。かかる構成によれば、光学系の光利用効率を高めることができる。
【0057】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0058】
(実施の形態1)
図1は実施の形態1の収差検出装置の概略構成図である。
【0059】
半導体レーザ等の光源101を出射する光ビームはハーフミラー102を通過してコリメートレンズ103で略平行光に変換され、波面変換素子104を透過して対物レンズ105により光ディスク106の基板越しに記録再生情報面上に入射する。
【0060】
記録再生情報面で反射した光ビームは再び基板を透過し、対物レンズ105、波面変換素子104、コリメートレンズ103を透過して、ハーフミラー102で反射して、ホログラム109を透過して回折されて、信号検出用の光検出器107に入射する。光検出器107は情報信号、フォーカス信号やトラッキング信号等の制御信号、及び光ビームの収差を検出するピンダイオードなどの光検出素子からなる。これらの検出素子は、各信号検出ごとに単独に構成される場合と、機能を統合して複数の機能を兼ねる場合とがある。検出された収差は信号処理回路108で処理され、波面変換素子104を駆動する。
【0061】
波面変換素子104は、例えば以下の方法を用いることができ、2枚の硝子基板に挟まれた部分に液晶を封入したものを用いることができる。光ビームが通過する部分を複数の領域に分け、各々の領域に独立に電圧を印可すると、それぞれ対応する部分の屈折率を変化させることができる。この屈折率の変化を利用して波面の位相を変えることができる。光ビームに収差があると、部分的に光ビームの位相が変わるので、この変化した位相を補完するように波面変換素子104を駆動することにより収差の補正ができる。電圧を収差の度合いに応じて印可すると収差補正をより正確に補正することが可能である。
【0062】
光学系に収差のない状況では光検出器107で収差は検出されず、従って波面変換素子104に変化はなく、単なるガラス平行平板と同等な素子となる。しかし、収差が発生したときには、収差の種類によりそれぞれ検出信号のでかたが異なる。
【0063】
以下代表的な収差の3例について説明する。
【0064】
第1の例として、例えば光ディスク106が傾くと、光ビームが光ディスクの基板を通過する際にコマ収差が発生する。このコマ収差を光検出器107で検出して、コマ収差を打ち消すように波面変換素子104を駆動して、収差補正することができる。コマ収差を補正する波面変換の方式は多分割された液晶で構成される波面変換素子を用いる方法を使うことができる。
【0065】
コマ収差の検出方法を以下に説明する。
【0066】
図2はコマ収差が発生しているときの波面収差を示している。アパーチャーの中の基準波面11に対して、光軸10を境界として、波面の進み11aと遅れ11bとがある。基準波面11を集光したとき、その集光点に対して、進んだ波面11aと遅れた波面11bが集光する位置はいずれもデフォーカスとなる。従って、この進んだ波面又は遅れた波面のみを取り出してフォーカス状態を検出することでコマ収差の発生状況を知ることができる。
【0067】
図3は、コマ収差を検出するための光学系の一例を示している。光軸10はX−Y座標系の原点を通るものとし、Y軸方向にコマ収差が発生する場合を考える。光ディスクから反射して集光する復路の光ビーム12において、Y>0の領域の略中央部分13を通過する光ビームのみを、領域13以外の領域を通過する光ビームから分離して、2分割された光検出器17a,17bに集光させ、光スポット14を形成させる。ここで、収差が発生していないときに、光スポット14は、光検出器17a,17bの分割線上に合焦して形成されるように構成されている。Y軸方向にコマ収差が発生しているとき、領域13を通過する光ビームはこれ以外の領域を通過する光ビームに対して位相が進んでいるか、又は遅れている。換言すれば、位相が進んでいるか又は遅れている光ビームを取り出すことができるように、領域13を設定する。図3の例では、領域13は半円形を例示してあるが、これに限定されず、円形、楕円形、矩形、円弧形状等であってもよい。
【0068】
図4は、2分割光検出器上の光ビーム14の形状と形成位置を示している。
【0069】
図4(A)は領域13を通過する光ビームの位相が遅れている場合であり、該光ビームは光検出器の検出面より後方に集光するような光ビームとなる。このとき、光ビームは光検出器17a側を通過するので、光検出器17aの出力が光検出器17bの出力より大きくなる。
【0070】
図4(B)は領域13を通過する光ビームの位相の進みや遅れがない場合(すなわち、収差がない場合)であり、該光ビームは光検出器17a,17bの検出面上であって、両者の分割線上に集光するような光ビームとなる。このとき、光検出器17aの出力と光検出器17bの出力とは同じ大きさとなる。
【0071】
図4(C)は領域13を通過する光ビームの位相が進んでいる場合であり、該光ビームは光検出器の検出面より前方に集光するような光ビームとなる。このとき、光ビームは光検出器17b側を通過するので、光検出器17aの出力が光検出器17bの出力より小さくなる。
【0072】
以上より、2分割光検出器17a,17bのそれぞれの出力信号の差信号を検出することにより、微小なコマ収差であればコマ収差の量と符号を知ることができる。ある程度以上大きな収差が発生すると、差信号が飽和するので、コマ収差の符号は分かっても、コマ収差の量を知ることはできなくなる。このような場合には、光検出器を多分割して信号を演算することでコマ収差の量を測定することができる。
【0073】
第2の例として、図1において、例えば光ディスク106の厚さが異なると光ビームが基板を通過する際に球面収差が発生する。この球面収差は検出器107で検出して、球面収差を打ち消すように波面変換素子104を駆動して、収差補正することができる。球面収差を補正する波面変換の方式は多分割された液晶で構成される波面変換素子を用いる方式を使うことができる。
【0074】
球面収差の検出方法を以下に説明する。
【0075】
図5は球面収差が発生している波面収差を示している。アパーチャーの中の基準波面21に対して、光軸10に対称に波面の遅れ21a,21bがある。基準波面21を集光したとき、その集光点に対して、遅れた波面21a,21bが集光する位置はデフォーカスとなる。従って、この遅れた波面のみを取り出してフォーカス状態を検出することで波面収差の発生状況を知ることができる。なお、上記とは逆に、光軸10に対称に波面の進みが生じる場合にも波面収差が発生する。
【0076】
図6は、球面収差を検出するための光学系の一例を示している。光軸10はX−Y座標系の原点を通るものとする。光ディスクから反射して集光する復路の光ビーム22において、光軸10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のY>0の領域(半リング状領域)23を通過する光ビームのみを、領域23以外の領域を通過する光ビームから分離して、2分割された光検出器17a,17bに集光させ、光スポット24を形成させる。ここで、収差が発生していないときに、光スポット24は、光検出器17a,17bの分割線上に合焦して形成されるように構成されている。球面収差が発生しているとき、領域23を通過する光ビームはこれ以外の領域を通過する光ビームに対して位相が進んでいるか、又は遅れている。換言すれば、位相が進んでいるか又は遅れている光ビームを取り出すことができるように、領域23を設定する。半リング状の領域23の該リングの半径とその半径方向の幅は光ビームの波面収差の状態に応じて設定することができる。
【0077】
図7は、2分割光検出器上の光ビーム24の形状と形成位置を示している。
【0078】
図7(A)は領域23を通過する光ビームの位相が遅れている場合であり、該光ビームは光検出器の検出面より後方に集光するような光ビームとなる。このとき、光ビームは光検出器17a側を通過するので、光検出器17aの出力が光検出器17bの出力より大きくなる。
【0079】
図7(B)は領域23を通過する光ビームの位相の進みや遅れがない場合(すなわち、収差がない場合)であり、該光ビームは光検出器17a,17bの検出面上であって、両者の分割線上に集光するような光ビームとなる。このとき、光検出器17aの出力と光検出器17bの出力とは同じ大きさとなる。
【0080】
図7(C)は領域23を通過する光ビームの位相が進んでいる場合であり、該光ビームは光検出器の検出面より前方に集光するような光ビームとなる。このとき、光ビームは光検出器17b側を通過するので、光検出器17aの出力が光検出器17bの出力より小さくなる。
【0081】
以上より、2分割光検出器17a,17bのそれぞれの出力信号の差信号を検出することにより、微小な球面収差であれば球面収差の量と符号を知ることができる。ある程度以上大きな収差が発生すると、差信号が飽和するので、球面収差の符号は分かっても、球面収差の量を知ることはできなくなる。このような場合には、光検出器を多分割して信号を演算することで球面収差の量を測定することができる。
【0082】
第3の例として、図1において、例えば光ディスク106の複屈折等で光ビームが基板を通過する際に非点収差が発生する。この非点収差は検出器107で検出され、非点収差を打ち消すように波面変換素子104を駆動して、収差補正することができる。非点収差を補正する波面変換の方式は多分割された液晶で構成される波面変換素子を用いる方式を使うことができる。
【0083】
非点収差の検出方法は上記のコマ収差、球面収差の検出方法と同様の考え方に基づいて行なうことができる。
【0084】
図1において光偏向手段としてのホログラム109をブレーズ化されたホログラムとしてもよい。これにより、通常のホログラムに比べ高効率の偏向手段とすることができる。
【0085】
また、光検出器107は情報信号、フォーカス信号やトラッキング信号等の制御信号、及び光ビームの収差を検出するピンダイオードなどの複数の領域に分かれた光検出素子であるが、収差を検出する部分も少なくとも二分割された光検出素子からなり、ホログラム109で偏向された光ビームが二分割された光検出素子の分割線上にかかるように設定されている。
【0086】
(実施の形態2)
図8は実施の形態2の収差検出装置の概略構成図である。
【0087】
半導体レーザ等の光源101を出射する光ビームはホログラム109を通過してコリメートレンズ103で略平行光に変換され、波面変換素子104を透過して対物レンズ105により光ディスク106の基板越しに記録再生情報面上に入射する。
【0088】
記録再生情報面で反射した光ビームは再び基板を透過し、対物レンズ105、波面変換素子104、コリメートレンズ103を透過して、ホログラム109で回折され信号検出用の光検出器107,111に入射する。光検出器107,111は情報信号、フォーカス信号やトラッキング信号等の制御信号、及び光ビームの収差を検出する素子からなる。これらの検出素子は、各信号検出ごとに単独に構成される場合と、機能を統合して複数の機能を兼ねる場合とがある。検出された収差は信号処理回路108で処理され波面変換素子104を駆動する。
【0089】
光学系に収差のない状況では光検出器107,111で収差は検出されず、従って波面変換素子104に変化はなく、単なるガラス平行平板と同等な素子となる。収差が発生したときには、実施の形態1で説明したと同様の検出方式で検出される。
【0090】
本実施に形態によれば、実施の形態1と比較して、よりコンパクトな収差検出装置が得られる。
【0091】
(実施の形態3)
図9にコマ収差検出の具体的な方式を示す。
【0092】
ホログラム109は複数の領域109a〜109dに分割されており各々の領域に対応して光検出器107a〜107hを設ける。すなわち、領域109aは光検出器107g,107hに対応し、領域109bは光検出器107a,107bに対応し、領域109cは光検出器107e,107fに対応し、領域109dは光検出器107c,107dに対応する。ホログラム109の領域分割は、図3で説明した考え方に準じて行なわれている。このように、光ビームを通過する領域に応じて複数に分割して偏向させるためには、例えばホログラム109の空間周波数(ピッチ)と回折方向とを領域ごとに適切に設定することにより可能である。
【0093】
Y軸方向にコマ収差が発生していると仮定したとき、検出用ホログラム109の上では領域109aと領域109bとの間で位相誤差がもっとも大きくなり領域109cと領域109dでは比較的位相誤差は少ない。従ってこれらの4領域をそれぞれ検出するとコマ収差を検出することができる。コマ収差はX軸に関して対称な収差であるから領域109aと領域109cの組み合わせから検出することも可能である。同じく領域109bと領域109dの組み合わせから検出することも可能である。
【0094】
光検出器107は光ビームの集光点近傍にありいわゆるナイフエッジ法と呼ばれる検出方式が用いられる。
【0095】
ファーフィールドトラッキング誤差信号の検出にはホログラムのY>0の部分を通過する光ビームとY<0の部分を通過する光ビームの光量差を検出することで得られる。即ちファーフィールドトラッキング信号TEは、
TE=[(107a)+(107b)+(107c)+(107d)]−[(107e)+(107f)+(107g)+(107h)]
の信号を見ることで検出できる。
【0096】
図10にナイフエッジ法でフォーカス検出をする場合の検出器107上の光ビームによる光スポット(斜線を施した部分)の様子を示す。この場合、コマ収差がないと仮定すると、図10(B)のように2分割光検出器の分割線上に全ての光ビームは集光している。フォーカスがずれて、例えば光ディスク106と対物レンズ105が互いに近づく方向になる場合、図10(A)のように素子107a、107c、107f、107hの出力が大きくなる。光ディスク106と対物レンズ105が互いに遠ざかる方向になる場合、図10(C)のように素子107b、107d、107e、107gの出力が大きくなる。従ってこれらの信号を処理することで、フォーカス信号を得ることができる。即ちフォーカス信号FEは、
FE=[(107c)+(107f)]−[(107d)+(107e)]
の信号を見ることで検出できる。
【0097】
図11にフォーカスが入ったとき(合焦したとき)の光検出器107上の光ビームによる光スポット(斜線を施した部分)の状態を示す。
【0098】
コマ収差が発生していないとき、図11(B)のように全ての光検出器の出力は略等しく変化しない。
【0099】
ある極性のコマ収差が発生すると、図11(A)のように光検出器107aと107gの出力が増加し、107bと107hの出力が減少するが、光検出器107c、107d、107e、107fの出力は変化しない。
【0100】
反対極性のコマ収差が発生すると、図11(C)のように光検出器107bと107hの出力が増加し、107aと107gの出力が減少するが、光検出器107c、107d、107e、107fの出力は変化しない。
【0101】
従ってこれらの信号を処理することで、コマ収差検出の信号を得ることができる。即ちコマ収差CMは、
CM=[(107a)+(107g)]−[(107b)+(107h)]
の信号を見ることで検出できる。
【0102】
(実施の形態4)
図12に球面収差検出の具体的な方式を示す。
【0103】
ホログラム109は複数の領域109e〜109hに分割されており各々の領域に対応して光検出器107a〜107hを設ける。すなわち、領域109eは光検出器107g,107hに対応し、領域109fは光検出器107a,107bに対応し、領域109gは光検出器107c,107dに対応し、領域109hは光検出器107e,107fに対応する。ホログラム109の領域分割は、図6で説明した考え方に準じて行なわれている。このように、光ビームを通過する領域に応じて複数に分割して偏向させるためには、例えばホログラム109の空間周波数(ピッチ)と回折方向とを領域ごとに適切に設定することにより可能である。
【0104】
球面収差が発生していると仮定したとき、検出用ホログラム109の上では領域109e,109fと領域109g,107hとの間で位相誤差がもっとも大きくなる。従ってこれらの2領域をそれぞれ検出すると球面収差を検出することができる。球面収差はX軸やY軸に関して対称な収差であるから領域109eと領域109g,109hとの組み合わせから検出することも可能である。同じく領域109fと領域109g,109hとの組み合わせから検出することも可能である。
【0105】
図13にフォーカスが入ったときの光検出器107上の光ビームによる光スポット(斜線を施した部分)の状態を示す。
【0106】
球面収差が発生していないとき、図13(B)のように全ての光検出器の出力は略等しく変化しない。
【0107】
ある極性の球面収差が発生すると、図13(A)のように図12のホログラム109g,109hを通過する光ビームの焦点が光検出器107の後方に集光する。その結果、光検出器107aと107hの出力が増加し、光検出器107bと107gの出力が減少するが、光検出器107c、107d、107e、107fの出力は変化しない。
【0108】
反対極性の球面収差が発生すると、図13(C)のように図12のホログラム109g,109hを通過する光ビームの焦点が光検出器107の前方に集光する。その結果、光検出器107bと107gの出力が増加し、光検出器107aと107hの出力が減少するが、光検出器107c、107d、107e、107fの出力は変化しない。
【0109】
従ってこれらの信号を処理することで、球面収差検出の信号を得ることができる。即ち球面収差SAは、
SA=[(107a)+(107h)]−[(107b)+(107g)]
の信号を見ることで検出できる。
【0110】
ファーフィールドトラッキング誤差信号の検出にはホログラムのY>0の部分を通過する光ビームとY<0の部分を通過する光ビームの光量差を検出することで得られる。即ちファーフィールドトラッキング信号TEは、
TE=[(107a)+(107b)+(107e)+(107f)]−[(107c)+(107d)+(107g)+(107h)]
の信号を見ることで検出できる。
【0111】
(実施の形態5)
本発明の原理を応用して非点収差の検出を行うことができる。図14に非点収差検出の具体的な方式を示す。
【0112】
ホログラム109は複数の領域109i〜109m(109lは欠番)に分割されており各々の領域に対応して光検出器110a〜110m(110lは欠番)を設ける。すなわち、領域109iは光検出器110i,110j,110k,110mに対応し、領域109jは光検出器110a,110b,110c,110dに対応し、領域109kは光検出器110e,110fに対応し、領域109mは光検出器110g,110hに対応する。ホログラム109の領域分割は、以下のように行なっている。まず、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(リング状領域)と、それ以外の領域とに分割する。前者のリング状領域をさらにX軸及びY軸により4分割し、対向する領域同士を1組として、2組の検出領域109i,109jとする。また、後者の領域をY>0の領域とY<0の領域に分割し、それぞれ109k,109mとする。このように、光ビームを通過する領域に応じて複数に分割して偏向させるためには、例えばホログラム109の空間周波数(ピッチ)と回折方向とを領域ごとに適切に設定することにより可能である。
【0113】
非点収差が発生していると仮定したとき、検出用ホログラム109の上では領域109iと領域109jとの間で位相誤差がもっとも大きくなり、領域109kと領域109mとの間の位相誤差はそれらの中間の値となる。従ってこれらの3領域をそれぞれ検出すると非点収差を検出することができる。
【0114】
図15にフォーカスが入ったときの光検出器110上の光ビームによる光スポット(斜線を施した部分)の状態を示す。
【0115】
非点収差が発生していないとき、図15(B)のように全ての光検出器110の出力は略等しく変化しない。
【0116】
ある極性の非点収差が発生すると、図15(A)のように図14のホログラム109iを通過する光ビームの焦点が光検出器110の後方に集光し、ホログラム109jを通過する光ビームの焦点が光検出器110の前方に集光する。その結果、光検出器110a、110d、110j、110kの出力が増加し、光検出器110b、110c、110i、110mの出力が減少する。光検出器110e、110f、110g、110hの出力は変化しない。
【0117】
反対極性の非点収差が発生すると、図15(C)のように図14のホログラム109jを通過する光ビームの焦点が光検出器110の後方に集光し、ホログラム109iを通過する光ビームの焦点が光検出器110の前方に集光する。その結果、光検出器110a、110d、110j、110kの出力が減少し、光検出器110b、110c、110i、110mの出力が増加する。光検出器110e、110f、110g、110hの出力は変化しない。
【0118】
従ってこれらの信号を処理することで、非点収差検出の信号を得ることができる。即ち非点収差ASは、
AS=[(110a)+(110d)+(110j)+(110k)]−[(110b)+(110c)+(110i)+(110m)]
の信号を見ることで検出できる。
【0119】
以上のホログラムを使った各実施形態は、光検出器の簡略化のため+1次回折光又は−1次回折光の光を利用した例について述べてある。ブレーズ化したホログラムを用いることもでき、その場合この形態でそのまま収差検出装置を形成できる。ブレーズ化したホログラムを用いることにより、光検出器の受光量が増えるので、高感度の収差検出を行なうことができる。ブレーズ化しないホログラムの場合も当然上記方式を用いることができる。このときには+1次と−1次の回折光が干渉しないように光検出器を設計することが必要である。
【0120】
また、実施の形態2(図8)において、ホログラム109としてブレーズ化しないホログラムを用いた場合、光源101の両側近傍の略対称となる位置に、+1次回折光と−1次回折光を受光できるように光検出器107,111を設置して、光検出器107,111の両方で上記の収差検出を行なう構成とすることもできる。このような構成とすれば、一方の光検出器のみで収差検出する場合にい比べて、受光する光量が2倍になり、高S/N比の収差検出信号を得ることができる。
【0121】
あるいは、実施の形態2(図8)において、ホログラム109として偏光のみを回折させる偏光ホログラムを用い、これと4分の1波長板とで光偏向手段を構成してもよい。すなわち、図16に示すように、光源101として偏光を射出する放射光源を用い、射出された偏光が透過する方向に偏光ホログラム109を設置する。また、4分の1波長板115を波面変換素子104と対物レンズ105の間に設置する。偏光放射光源101から出射した光ビームは偏光ホログラム109を透過し、4分の1波長板115で円偏光となる。ディスク106で反射した円偏光ビームは4分の1波長板115を再度通過することで往路の光ビームの偏光方向と垂直方向に偏光した光ビームとなる。この光ビームは偏光ホログラム109に入射するとほとんどの光ビームが回折されて光検出器107,111に入射する。ここで、光検出器107,111は、光源101の両側近傍の略対称となる位置に設置されている。収差検出は、光検出器107,111の両方からの信号を用いて行なう。このように、偏光ホログラムと4分の1波長板とを用いることで、光検出器に入射する光ビームの利用効率を向上させることができ、高いS/N比の収差検出信号を得ることができる。
【0122】
また、上記の各実施形態では二分割の光検出器を用いて高速に収差検出する方法を述べたが、光検出器の応答速度を速くできれば、二分割と同じ方向に複数に分割した光検出器を用いてより精度の高い収差検出を行うことができる。図10、図11、図13、図15からも明らかなように、収差が発生すると光検出器上の光分布は大きく広がる。この拡がりの大きさは、収差の大きさに比例する。従って光ビーム光軸の中心から離れた光検出器に出力が出るほど大きな収差が発生していることになる。複数の光検出器から出力される信号を処理をして、収差補正装置(波面変換素子104)をアナログ値で段階的に制御駆動して、より精度の高い収差補正を行うことも可能である。収差補正装置に用いられる液晶は印加される電圧に略比例して屈折率を変化させることができる為、アナログ値で段階的に制御する装置として適している。
【0123】
また、上記の実施形態ではトラッキング方式としてファーフィールドトラッキング方式を用いた場合のみを説明したが、通常使用されている位相差検出トラッキング方式、3ビームトラッキング方式等をそれほど難しくない設計で組み合わせることも可能である。
【0124】
次に、上記の収差検出装置を光学情報記録再生装置に応用した実施形態を説明する。
【0125】
(実施の形態6)
図17は第6の実施の形態に係る光学情報記録装置の構成の概略を示す。
【0126】
図17において、半導体レーザ201を出射する光ビーム202はコリメートレンズ220で略平行光に変換され、2枚の非球面レンズ203,204からなる対物レンズ205を透過し、第1の記録可能な記録情報層206と第2の記録可能な記録情報層208と両記録情報層の間にある光学分離層207とからなる情報担体209に入射する。2枚の非球面レンズ203と204の間には両非球面レンズ間の距離を変化させることができる距離調整機構210がある。本実施の形態ではピエゾ素子を用いており、電圧を高く印加することで2枚の非球面レンズ203,204の間の距離は長くなり、電圧を低くすることで2枚の非球面レンズ203,204の間の距離は短くなる。対物レンズ205で収束された光ビームが第1の記録可能な記録情報層206上に集光するときには、ピエゾ素子に印加する電圧を低くして2枚の非球面レンズ203,204間の距離を短くして球面収差を補正する。対物レンズ205で収束された光ビームが第2の記録可能な記録情報層208上に集光するときには、ピエゾ素子に印加する電圧を高くして2枚の非球面レンズ203,204間の距離を長くして球面収差を補正する。かかる方法により記録情報層に対し球面収差を低減することで、良好な記録再生特性が得られる。
【0127】
第6の実施形態において、ピエゾ素子の代わりに電磁駆動のアクチュエータやモータを使用することもできる。また、ピエゾ素子の代わりに超音波で駆動されるアクチュエータを使用することもできる。
【0128】
また、2枚の非球面レンズ203,204を用いる代わりに2つの凸レンズ群、又は1枚の非球面レンズと1枚の球面レンズとを用いることもできる。
【0129】
(実施の形態7)
図18は第7の実施の形態に係る光学情報記録装置の構成の概略を示す。
【0130】
図18において、半導体レーザ201を出射する光ビーム202はコリメートレンズ220で略平行光に変換され、2枚の非球面レンズ203,204からなる対物レンズ205を透過し、第1の記録可能な記録情報層206と第2の記録可能な記録情報層208と両記録情報層の間にある光学分離層207とからなる情報担体209に入射する。対物レンズ205と半導体レーザ201との間には、対物レンズ205の光軸を中心とした円の周方向に等しくかつ半径方向に異なる光学的位相を変化させることのできる球面収差補正素子230が対物レンズ205と一体的に配置されている。
【0131】
基材の厚さ誤差により光軸を中心として点対称な位相誤差が発生するので、球面収差で発生する半径方向に異なる光学位相と反対の極性で同じ量の光学位相を加算することにより、記録情報層に集光する光ビームの球面収差を打ち消し合わせることができる。
【0132】
本実施の形態では球面収差補正素子230は光軸を中心とする同心円により半径方向に3〜7個の複数の領域に分割された液晶素子であり、発生した球面収差の量に応じて複数の領域に印加する電圧を制御して位相差を最適化する。
【0133】
本実施の形態において、2枚の非球面レンズ203,204を用いる代わりに2つの凸レンズ群、又は1枚の非球面レンズと1枚の球面レンズとを用いることもできる。
【0134】
(実施の形態8)
実施の形態6,7において、球面収差の検出にはホログラムを用いた球面収差の検出方式を使うことができる。図19を用いて光ディスクの球面収差を検出する方法を述べる。
【0135】
図19において半導体レーザ201を出射する光ビーム202はコリメートレンズ220で略平行光とされ、2枚の非球面レンズ203,204からなる対物レンズ205を透過し、第1の記録可能な記録情報層206と第2の記録可能な記録情報層208と両記録情報層の間にある光学分離層207とからなる情報担体209に入射する。2枚の非球面レンズ203と204の間には両非球面レンズ間の距離を一定にする距離調整機構210がある。距離調整機構210として本実施の形態ではピエゾ素子を用いている。
【0136】
ディスクから反射した光ビームはハーフミラー302で反射され収差検出用のホログラム309を透過して光検出器307に入射する。検出された信号は信号増幅処理回路308で処理されピエゾ素子210を駆動する。検出信号に応じて電圧を高く印加することで2枚の非球面レンズ203と204の間の距離は長くなり、電圧を低くすることで2枚の非球面レンズ203と204の間の距離は短くなる。
【0137】
対物レンズ205で収束された光ビームが第1の記録可能な記録情報層206上に集光するときには、球面収差検出信号は検出され、ピエゾ素子210に印加する電圧を低くして2枚の非球面レンズ間の距離を短くして球面収差を補正する。
【0138】
対物レンズ205で収束された光ビームが第2の記録可能な記録情報層208上に集光するときには、球面収差検出信号は上記と逆の極性で検出され、ピエゾ素子210に印加する電圧を大きくして2枚の非球面レンズ間の距離を長くして球面収差を補正する。
【0139】
球面収差検出の具体的な方式は、上記の図5〜図7又は実施の形態4で説明した方式を使用することができる。
【0140】
本実施の形態において、2枚の非球面レンズ203,204を用いる代わりに2つの凸レンズ群、又は1枚の非球面レンズと1枚の球面レンズとを用いることもできる。
【0141】
本実施の形態では、実施の形態6の光学情報記録装置に球面収差検出装置を組み合わせた例を説明したが、実施の形態7の光学情報記録装置に球面収差検出装置を組み合わせることもできる。
【0142】
また、本実施の形態では、図1の構成を有する球面収差検出装置を組み合わせる場合を説明したが、同様に図2の構成を有する球面収差検出装置を組み合わせることもできる。
【0143】
以上に説明した本発明は、図面によって具体的に表される構成に限定されるものではなく色々なバリエーションが想定できる。
【0144】
【発明の効果】
本発明によれば、光学系の収差をリアルタイムもしくはリアルタイムに近い時間で検出することができる。従って、検出結果に基づいて収差補正素子を駆動すれば、光学系の収差を低減させることができる。よって、従来困難であった、大きな面ぶれを有する情報担体(ディスク)や基材厚の異なる情報担体(ディスク)の再生が可能となる。また、情報担体の製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の収差検出装置の概略構成図
【図2】コマ収差が発生しているときの波面収差を示した概念図
【図3】コマ収差を検出するための光学系の一例を示した概略構成図
【図4】図3の2分割光検出器上に形成される光ビームスポットの形状と形成位置を示した説明図
【図5】球面収差が発生しているときの波面収差を示した概念図
【図6】球面収差を検出するための光学系の一例を示した概略構成図
【図7】図6の2分割光検出器上に形成される光ビームスポットの形状と形成位置を示した説明図
【図8】本発明の実施の形態2の収差検出装置の概略構成図
【図9】本発明の実施の形態3のコマ収差の検出原理を示す構成図
【図10】ナイフエッジ法でフォーカス検出をする場合の図9の光検出器上の光ビームスポットの形成状態を示した説明図
【図11】コマ収差発生時の図9の光検出器上の光ビームスポットの形成状態を示した説明図
【図12】本発明の実施の形態4の球面収差の検出原理を示す構成図
【図13】球面収差発生時の図12の光検出器上の光ビームスポットの形成状態を示した説明図
【図14】本発明の実施の形態5の非点収差の検出原理を示す構成図
【図15】非点収差発生時の図14の光検出器上の光ビームスポットの形成状態を示した説明図
【図16】本発明の収差検出装置の別の構成例を示した概略構成図
【図17】本発明の実施の形態6に係る光学情報記録装置の概略構成図
【図18】本発明の実施の形態7に係る光学情報記録装置の概略構成図
【図19】本発明の実施の形態8に係る光学情報記録装置の概略構成図
【図20】従来の波面収差補正方法を示した概略構成図
【図21】片面読み出し2層タイプの光ディスクの一構成例を示した断面図
【符号の説明】
101 光源
102 ハーフミラー
103 コリメートレンズ
104 波面変換素子
105 対物レンズ
106 光ディスク
107 光検出器
108 収差の信号処理回路
109 ホログラム
111 光検出器
115 4分の1波長板
201 半導体レーザ
202 光ビーム
203 第1のレンズ
204 第2のレンズ
205 対物レンズ
206 第1の記録情報層
207 光学分離層
208 第2の記録情報層
209 情報担体
210 距離調整機構(ピエゾ素子)
220 コリメートレンズ
230 液晶球面収差補正素子
302 ハーフミラー
307 光検出器
308 信号増幅処理回路
309 ホログラム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Main departure Akira relates to an aberration detection apparatus for an optical system used in an optical information recording / reproducing apparatus for recording information on an optical information recording medium such as an optical disk (hereinafter sometimes referred to as an information carrier) or reproducing the recorded information. .
[0003]
[Prior art]
Obedience As an aberration correction means for an optical disk, one described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-212611 has been known.
[0004]
FIG. 20 shows a schematic configuration of a conventional wavefront aberration correction method. In FIG. 20, 801 is a magneto-optical disk, 811 is a semiconductor laser, 812 is a collimator lens that converts a divergent light beam from the semiconductor laser 811 into a parallel light beam, 813 is an anamorphic prism that corrects the light beam into a circular cross section, 814 is a reflection mirror, Reference numeral 816 denotes a reflection mirror, 817 denotes an objective lens, and 818 denotes a liquid crystal element. 820 is a composite prism, 822 is an APC sensor for detecting and controlling the power of laser light, 825 is a half-wave plate, 826 is a polarization beam splitter, 829, 830 and 833 are light receiving elements, and 850 is a liquid crystal control. A circuit 854 is a microcomputer.
[0005]
In the apparatus of FIG. 20, the liquid crystal control circuit 850 is driven based on information from the memory, and the liquid crystal element 818 is controlled to correct the aberration. Specifically, when aberration occurs, the phase of the liquid crystal aberration correction element 818 is controlled in an open loop so that the wavefront aberration is minimized. When wavefront aberration changes due to temperature or the like, temperature detection is performed, and wavefront aberration is corrected based on the detected temperature and control information stored in advance in association with the temperature.
[0006]
In the example of FIG. 20, signals from the light receiving elements 829 and 830 for signal detection and the light receiving element 833 for error signal detection are input to the microcomputer 854 so that the detection signal of the light receiving element becomes good. The applied voltage applied to each element of the liquid crystal element 818 is determined.
[0007]
Further, the same publication discloses a method for measuring wavefront aberration using an interference system as a method for detecting aberration. Further, it is possible to correct the wavefront aberration based on a table calibrated in advance by obtaining the type of the disk and the control information of the liquid crystal necessary for correcting the wavefront aberration generated when the disk is used. It is disclosed. For this purpose, an interference system is built outside to form a measuring device and the wavefront aberration is measured, but a specific configuration of the interference system is not disclosed.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
in front In the conventional aberration correction method described above, a correction method is shown in which the wavefront aberration is changed by trial and error so that the S / N of the signal is the best, and as a result, a closed loop is formed so that the wavefront aberration is reduced. Yes.
[0021]
However, in this method, since the best point is obtained in a hill-climbing manner (by trial and error) while judging whether the signal is improved or worsened, it is difficult to perform control by a closed loop that takes a long time to detect and has a quick response.
[0022]
Main departure An object of the present invention is to provide an aberration detection apparatus that solves the conventional problems and can detect aberrations in real time or in a time according to real time and control them in a high-speed closed loop.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
Up In order to achieve the above-mentioned object, the present invention detects the distribution by focusing on the fact that a characteristic distribution is generated by the aberration in the light distribution of the reflected light from the disk as a method capable of detecting the aberration in real time. Thus, the aberration is detected. Even if it is difficult to quantitatively grasp the amount of aberration, it is relatively easy to detect the type of aberration and whether or not the aberration is above a certain value.
[0036]
This aberration detection is performed, and the aberration correction element is driven within the time corresponding to real time or real time to correct the aberration, thereby improving the characteristics of the focused beam, resulting in good optical recording characteristics and reproduction signals. Can do.
[0037]
Main departure Akira has the following configuration.
[0038]
Main departure The aberration detection apparatus according to the first bright configuration includes a radiation source that emits a light beam, an objective lens that focuses the light beam on an information carrier, and is reflected on the information carrier and passes through the objective lens. A light beam branching means for separating the return light beam from the forward light beam; Depending on the type of aberration to be detected, the region where the phase advances / delays from the reference wavefront is defined as the specific region, The return light beam separated by the branching means Above A light deflector that divides and deflects a light beam that passes through the specific region and a light beam that passes through the other region; and a plurality of light detectors that receive the light beam that passes through the deflected specific region. And detecting aberrations by comparing signals from the plurality of light detection means.
[0039]
Also, Main departure The aberration detection apparatus according to the bright second configuration includes a radiation source that emits a light beam, an objective lens that focuses the light beam on an information carrier, and Depending on the type of aberration to be detected, the region where the phase advances / delays from the reference wavefront is defined as the specific region, A return light beam reflected on the information carrier and passed through the objective lens. Above A light deflector for splitting the light beam passing through the specific region and the light beam passing through the other region, and deflecting the light beam passing through the specific region in a direction different from the radiation light source; and the deflected light beam A plurality of light detecting means for receiving a light beam passing through the specific region, and detecting aberrations by comparing signals from the plurality of light detecting means.
[0040]
According to the first and second configurations, the aberration of the optical system can be detected in real time or time close to real time. Therefore, if the aberration correction element is driven based on the detection result, the aberration of the optical system can be reduced. Therefore, it is possible to reproduce information carriers (discs) having large surface wobbling and information carriers (discs) having different substrate thicknesses, which have been difficult in the past. In addition, since the tolerance of the information carrier can be relaxed, the information carrier can be easily manufactured.
[0041]
In the first and second configurations, it is preferable that the light deflecting unit is a hologram that divides and diffracts the light beam into a plurality of parts. By using such a hologram element, the light beam can be efficiently divided by one element, and the optical system can be made compact.
[0042]
In the first and second configurations, the plurality of light detection means includes a light detector divided into at least two parts, When the wavefront aberration is substantially zero, It is preferable that the light beam passing through the specific region is installed so as to irradiate the dividing line of the two-divided photodetector. According to such a configuration, when aberration occurs, the distribution of the light beam spot changes and a difference occurs in the output between the two photodetectors. By detecting this difference, the aberration can be stabilized with a simple configuration. Can be detected.
[0043]
In the first and second configurations, a substantially central portion of one of the two regions obtained by dividing the specific region into a region through which the light beam of the return path passes by a plane including the optical axis of the light beam. The area can be According to this configuration, coma aberration can be detected.
[0044]
Further, in the first and second configurations, the specific region is divided into two regions that are sandwiched between two concentric circles having different diameters around the optical axis of the light beam in the return path, on a plane including the optical axis. It can be made to substantially coincide with one area obtained in this way. According to this configuration, spherical aberration can be detected.
[0045]
In the first and second configurations, the light deflection unit is preferably a blazed hologram. According to such a configuration, since it is possible to use a highly efficient deflection unit as compared with a normal hologram, it is possible to detect aberration with high sensitivity.
[0046]
In the second configuration, it is preferable that the plurality of light detection units are arranged in the vicinity of the radiation light source and symmetrically with respect to the radiation light source. According to such a configuration, when a hologram is used as the light deflecting means, the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light appearing at symmetrical positions with respect to the radiation light source can be efficiently received with the same diffraction efficiency. A good optical system can be formed.
[0047]
In the second configuration, the light deflecting means includes a hologram that diffracts only predetermined polarized light and a quarter-wave plate, and in the hologram, the forward light beam from the radiation source toward the information carrier is diffracted. The light beam in the return path is preferably divided into a plurality of parts and diffracted in different directions. According to this configuration, the light utilization efficiency of the optical system can be increased.
[0057]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0058]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the aberration detection apparatus according to the first embodiment.
[0059]
A light beam emitted from a light source 101 such as a semiconductor laser passes through a half mirror 102, is converted into substantially parallel light by a collimator lens 103, passes through a wavefront conversion element 104, and is recorded and reproduced through the substrate of an optical disk 106 by an objective lens 105. Incident on the information surface.
[0060]
The light beam reflected on the recording / reproducing information surface is transmitted again through the substrate, transmitted through the objective lens 105, the wavefront conversion element 104, and the collimating lens 103, reflected by the half mirror 102, transmitted through the hologram 109, and diffracted. Then, it enters the photodetector 107 for signal detection. The photodetector 107 includes an information signal, a control signal such as a focus signal and a tracking signal, and a photodetector element such as a pin diode that detects aberration of the light beam. These detection elements may be configured independently for each signal detection, or may be combined with a plurality of functions. The detected aberration is processed by the signal processing circuit 108 to drive the wavefront conversion element 104.
[0061]
As the wavefront conversion element 104, for example, the following method can be used, and a liquid crystal sealed in a portion sandwiched between two glass substrates can be used. If the portion through which the light beam passes is divided into a plurality of regions and a voltage is applied to each region independently, the refractive index of the corresponding portion can be changed. The phase of the wavefront can be changed using this change in refractive index. If there is aberration in the light beam, the phase of the light beam partially changes. Therefore, the aberration can be corrected by driving the wavefront conversion element 104 so as to complement the changed phase. When the voltage is applied according to the degree of aberration, the aberration correction can be corrected more accurately.
[0062]
In a situation where there is no aberration in the optical system, no aberration is detected by the photodetector 107, and therefore the wavefront conversion element 104 is not changed, and it becomes an element equivalent to a simple glass parallel plate. However, when aberration occurs, the detection signal differs depending on the type of aberration.
[0063]
Three typical examples of aberration will be described below.
[0064]
As a first example, when the optical disk 106 is tilted, for example, coma aberration occurs when the light beam passes through the substrate of the optical disk. This coma aberration can be detected by the photodetector 107, and the wavefront conversion element 104 can be driven so as to cancel the coma aberration to correct the aberration. As a wavefront conversion method for correcting coma aberration, a method using a wavefront conversion element composed of multi-divided liquid crystals can be used.
[0065]
A method for detecting coma aberration will be described below.
[0066]
FIG. 2 shows the wavefront aberration when coma occurs. With respect to the reference wavefront 11 in the aperture, there is a wavefront advance 11a and a delay 11b with the optical axis 10 as a boundary. When the reference wavefront 11 is condensed, the positions where the advanced wavefront 11a and the delayed wavefront 11b converge with respect to the condensing point are defocused. Accordingly, it is possible to know the coma aberration occurrence state by taking out only the advanced wavefront or the delayed wavefront and detecting the focus state.
[0067]
FIG. 3 shows an example of an optical system for detecting coma aberration. Assume that the optical axis 10 passes through the origin of the XY coordinate system, and coma occurs in the Y-axis direction. In the return light beam 12 reflected from the optical disk and condensed, only the light beam that passes through the substantially central portion 13 of the region of Y> 0 is separated from the light beam that passes through the region other than the region 13 and divided into two The light detectors 17 a and 17 b are condensed to form a light spot 14. Here, when no aberration occurs, the light spot 14 is formed so as to be focused on the dividing lines of the photodetectors 17a and 17b. When coma occurs in the Y-axis direction, the phase of the light beam passing through the region 13 is advanced or delayed with respect to the light beam passing through other regions. In other words, the region 13 is set so that a light beam whose phase is advanced or delayed can be extracted. In the example of FIG. 3, the region 13 is exemplified as a semicircle, but is not limited thereto, and may be a circle, an ellipse, a rectangle, an arc shape, or the like.
[0068]
FIG. 4 shows the shape and formation position of the light beam 14 on the two-divided photodetector.
[0069]
FIG. 4A shows a case where the phase of the light beam passing through the region 13 is delayed, and the light beam is a light beam that is condensed behind the detection surface of the photodetector. At this time, since the light beam passes through the photodetector 17a, the output of the photodetector 17a becomes larger than the output of the photodetector 17b.
[0070]
FIG. 4B shows a case where there is no phase advance or delay of the light beam passing through the region 13 (that is, when there is no aberration), and the light beam is on the detection surfaces of the photodetectors 17a and 17b. The light beam is condensed on the dividing line between the two. At this time, the output of the photodetector 17a and the output of the photodetector 17b have the same magnitude.
[0071]
FIG. 4C shows a case where the phase of the light beam passing through the region 13 is advanced, and the light beam becomes a light beam that is condensed forward from the detection surface of the photodetector. At this time, since the light beam passes through the photodetector 17b, the output of the photodetector 17a becomes smaller than the output of the photodetector 17b.
[0072]
As described above, by detecting the difference signal between the output signals of the two-divided photodetectors 17a and 17b, the amount and sign of the coma aberration can be known for a minute coma aberration. If an aberration larger than a certain level is generated, the difference signal is saturated, so that it is impossible to know the amount of coma even if the sign of coma is known. In such a case, the amount of coma aberration can be measured by dividing the photodetector into multiple parts and calculating the signal.
[0073]
As a second example, in FIG. 1, for example, if the optical disk 106 has a different thickness, spherical aberration occurs when the light beam passes through the substrate. This spherical aberration can be detected by the detector 107, and the wavefront conversion element 104 can be driven so as to cancel the spherical aberration to correct the aberration. As a wavefront conversion method for correcting spherical aberration, a method using a wavefront conversion element formed of multi-divided liquid crystals can be used.
[0074]
A method for detecting spherical aberration will be described below.
[0075]
FIG. 5 shows wavefront aberration in which spherical aberration occurs. There are wavefront delays 21a and 21b symmetrically to the optical axis 10 with respect to the reference wavefront 21 in the aperture. When the reference wavefront 21 is condensed, the positions where the delayed wavefronts 21a and 21b converge with respect to the condensing point are defocused. Therefore, it is possible to know the state of occurrence of wavefront aberration by taking out only the delayed wavefront and detecting the focus state. Contrary to the above, wavefront aberration also occurs when the wavefront advances symmetrically to the optical axis 10.
[0076]
FIG. 6 shows an example of an optical system for detecting spherical aberration. The optical axis 10 passes through the origin of the XY coordinate system. The return light beam 22 reflected from the optical disk and collected passes through a region Y> 0 (half-ring region) 23 between two concentric circles having different diameters around the optical axis 10. Only the light beam to be separated is separated from the light beam passing through the region other than the region 23 and is condensed on the two photodetectors 17 a and 17 b to form the light spot 24. Here, when no aberration occurs, the light spot 24 is formed so as to be focused on the dividing line of the photodetectors 17a and 17b. When spherical aberration occurs, the phase of the light beam passing through the region 23 is advanced or delayed with respect to the light beam passing through other regions. In other words, the region 23 is set so that a light beam whose phase is advanced or delayed can be extracted. The radius of the ring and the width in the radial direction of the semi-ring-shaped region 23 can be set according to the state of wavefront aberration of the light beam.
[0077]
FIG. 7 shows the shape and formation position of the light beam 24 on the two-divided photodetector.
[0078]
FIG. 7A shows a case where the phase of the light beam passing through the region 23 is delayed, and the light beam is a light beam that is condensed behind the detection surface of the photodetector. At this time, since the light beam passes through the photodetector 17a, the output of the photodetector 17a becomes larger than the output of the photodetector 17b.
[0079]
FIG. 7B shows a case where there is no phase advance or delay of the light beam passing through the region 23 (that is, when there is no aberration), and the light beam is on the detection surfaces of the photodetectors 17a and 17b. The light beam is condensed on the dividing line between the two. At this time, the output of the photodetector 17a and the output of the photodetector 17b have the same magnitude.
[0080]
FIG. 7C shows a case where the phase of the light beam passing through the region 23 is advanced, and the light beam becomes a light beam that is condensed forward from the detection surface of the photodetector. At this time, since the light beam passes through the photodetector 17b, the output of the photodetector 17a becomes smaller than the output of the photodetector 17b.
[0081]
As described above, by detecting the difference signal between the output signals of the two-divided photodetectors 17a and 17b, the amount and sign of the spherical aberration can be known for a minute spherical aberration. If a large aberration occurs to some extent, the difference signal is saturated, so that the amount of spherical aberration cannot be known even if the sign of spherical aberration is known. In such a case, the amount of spherical aberration can be measured by dividing the photodetector into multiple parts and calculating the signal.
[0082]
As a third example, astigmatism occurs in FIG. 1 when the light beam passes through the substrate due to, for example, birefringence of the optical disk 106. This astigmatism is detected by the detector 107, and the wavefront conversion element 104 can be driven so as to cancel the astigmatism to correct the aberration. As a wavefront conversion method for correcting astigmatism, a method using a wavefront conversion element formed of multi-divided liquid crystals can be used.
[0083]
The astigmatism detection method can be performed based on the same concept as the above-described coma aberration and spherical aberration detection methods.
[0084]
In FIG. 1, the hologram 109 as the light deflecting means may be a blazed hologram. Thereby, it can be set as a highly efficient deflection means compared with a normal hologram.
[0085]
The light detector 107 is a light detection element divided into a plurality of regions such as an information signal, a control signal such as a focus signal and a tracking signal, and a pin diode for detecting light beam aberration. Also, the light detection element is divided into at least two parts, and the light beam deflected by the hologram 109 is set to fall on the dividing line of the two light detection elements.
[0086]
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the aberration detection apparatus according to the second embodiment.
[0087]
A light beam emitted from a light source 101 such as a semiconductor laser passes through a hologram 109, is converted into substantially parallel light by a collimator lens 103, passes through a wavefront conversion element 104, and is recorded and reproduced by an objective lens 105 over the substrate of the optical disk 106. Incident on the surface.
[0088]
The light beam reflected on the recording / reproducing information surface passes through the substrate again, passes through the objective lens 105, the wavefront conversion element 104, and the collimating lens 103, is diffracted by the hologram 109, and enters the photodetectors 107 and 111 for signal detection. To do. The photodetectors 107 and 111 include information signals, control signals such as a focus signal and tracking signal, and an element that detects aberration of the light beam. These detection elements may be configured independently for each signal detection, or may be combined with a plurality of functions. The detected aberration is processed by the signal processing circuit 108 to drive the wavefront conversion element 104.
[0089]
In a situation where there is no aberration in the optical system, no aberration is detected by the photodetectors 107 and 111, and therefore the wavefront conversion element 104 is not changed, and is an element equivalent to a simple glass parallel plate. When aberration occurs, it is detected by the same detection method as described in the first embodiment.
[0090]
According to the present embodiment, a more compact aberration detection apparatus can be obtained as compared with the first embodiment.
[0091]
(Embodiment 3)
FIG. 9 shows a specific method for detecting coma aberration.
[0092]
The hologram 109 is divided into a plurality of regions 109a to 109d, and photodetectors 107a to 107h are provided corresponding to the respective regions. That is, the region 109a corresponds to the photodetectors 107g and 107h, the region 109b corresponds to the photodetectors 107a and 107b, the region 109c corresponds to the photodetectors 107e and 107f, and the region 109d corresponds to the photodetectors 107c and 107d. Corresponding to The area division of the hologram 109 is performed according to the concept described with reference to FIG. In this manner, in order to divide and deflect the light beam into a plurality of parts depending on the region through which the light beam passes, it is possible to appropriately set the spatial frequency (pitch) and the diffraction direction of the hologram 109 for each region. .
[0093]
When it is assumed that coma has occurred in the Y-axis direction, the phase error is the largest between the region 109a and the region 109b on the detection hologram 109, and the phase error is relatively small in the region 109c and the region 109d. . Therefore, coma aberration can be detected by detecting these four regions. Since the coma aberration is symmetrical with respect to the X axis, it can be detected from the combination of the region 109a and the region 109c. Similarly, it is possible to detect from a combination of the region 109b and the region 109d.
[0094]
The photodetector 107 is in the vicinity of the light beam condensing point, and a so-called knife edge method is used.
[0095]
The far-field tracking error signal can be detected by detecting a light amount difference between the light beam passing through the Y> 0 portion and the light beam passing through the Y <0 portion of the hologram. That is, the far field tracking signal TE is
TE = [(107a) + (107b) + (107c) + (107d)]-[(107e) + (107f) + (107g) + (107h)]
It can be detected by looking at the signal.
[0096]
FIG. 10 shows a state of a light spot (hatched portion) by a light beam on the detector 107 when focus detection is performed by the knife edge method. In this case, assuming that there is no coma, all the light beams are collected on the dividing line of the two-divided photodetector as shown in FIG. When the focus is shifted and, for example, the optical disk 106 and the objective lens 105 are in a direction approaching each other, the outputs of the elements 107a, 107c, 107f, and 107h increase as shown in FIG. When the optical disk 106 and the objective lens 105 are away from each other, the outputs of the elements 107b, 107d, 107e, and 107g are increased as shown in FIG. Therefore, a focus signal can be obtained by processing these signals. That is, the focus signal FE is
FE = [(107c) + (107f)]-[(107d) + (107e)]
It can be detected by looking at the signal.
[0097]
FIG. 11 shows a state of a light spot (hatched portion) by a light beam on the light detector 107 when the focus is set (when focused).
[0098]
When no coma occurs, the outputs of all the photodetectors do not change substantially equally as shown in FIG.
[0099]
When coma of a certain polarity occurs, the outputs of the photodetectors 107a and 107g increase and the outputs of 107b and 107h decrease as shown in FIG. 11A, but the outputs of the photodetectors 107c, 107d, 107e, and 107f. The output does not change.
[0100]
When coma of opposite polarity occurs, the outputs of the photodetectors 107b and 107h increase and the outputs of 107a and 107g decrease as shown in FIG. 11C, but the outputs of the photodetectors 107c, 107d, 107e, and 107f. The output does not change.
[0101]
Therefore, a coma aberration detection signal can be obtained by processing these signals. That is, coma CM is
CM = [(107a) + (107g)]-[(107b) + (107h)]
It can be detected by looking at the signal.
[0102]
(Embodiment 4)
FIG. 12 shows a specific method for detecting spherical aberration.
[0103]
The hologram 109 is divided into a plurality of regions 109e to 109h, and photodetectors 107a to 107h are provided corresponding to the respective regions. That is, the region 109e corresponds to the photodetectors 107g and 107h, the region 109f corresponds to the photodetectors 107a and 107b, the region 109g corresponds to the photodetectors 107c and 107d, and the region 109h corresponds to the photodetectors 107e and 107f. Corresponding to The area division of the hologram 109 is performed according to the concept described with reference to FIG. In this manner, in order to divide and deflect the light beam into a plurality of parts depending on the region through which the light beam passes, it is possible to appropriately set the spatial frequency (pitch) and the diffraction direction of the hologram 109 for each region. .
[0104]
When it is assumed that spherical aberration has occurred, the phase error is greatest between the regions 109e and 109f and the regions 109g and 107h on the detection hologram 109. Therefore, spherical aberration can be detected by detecting these two regions. Since the spherical aberration is symmetric with respect to the X axis and the Y axis, it can be detected from a combination of the region 109e and the regions 109g and 109h. Similarly, it is possible to detect from the combination of the region 109f and the regions 109g and 109h.
[0105]
FIG. 13 shows a state of a light spot (hatched portion) by the light beam on the photodetector 107 when the focus is on.
[0106]
When spherical aberration does not occur, the outputs of all the photodetectors do not change substantially equally as shown in FIG.
[0107]
When spherical aberration with a certain polarity occurs, the focal point of the light beam passing through the holograms 109g and 109h in FIG. 12 is condensed behind the photodetector 107 as shown in FIG. As a result, the outputs of the photodetectors 107a and 107h increase and the outputs of the photodetectors 107b and 107g decrease, but the outputs of the photodetectors 107c, 107d, 107e, and 107f do not change.
[0108]
When spherical aberration of opposite polarity occurs, the focal point of the light beam passing through the holograms 109g and 109h in FIG. 12 is condensed in front of the photodetector 107 as shown in FIG. As a result, the outputs of the photodetectors 107b and 107g increase and the outputs of the photodetectors 107a and 107h decrease, but the outputs of the photodetectors 107c, 107d, 107e, and 107f do not change.
[0109]
Therefore, by processing these signals, a spherical aberration detection signal can be obtained. That is, the spherical aberration SA is
SA = [(107a) + (107h)]-[(107b) + (107g)]
It can be detected by looking at the signal.
[0110]
The far-field tracking error signal can be detected by detecting a light amount difference between the light beam passing through the Y> 0 portion and the light beam passing through the Y <0 portion of the hologram. That is, the far field tracking signal TE is
TE = [(107a) + (107b) + (107e) + (107f)]-[(107c) + (107d) + (107g) + (107h)]
It can be detected by looking at the signal.
[0111]
(Embodiment 5)
Astigmatism can be detected by applying the principle of the present invention. FIG. 14 shows a specific method for detecting astigmatism.
[0112]
The hologram 109 is divided into a plurality of areas 109i to 109m (109l is a missing number), and photodetectors 110a to 110m (110l is a missing number) are provided corresponding to each area. That is, the region 109i corresponds to the photodetectors 110i, 110j, 110k, and 110m, the region 109j corresponds to the photodetectors 110a, 110b, 110c, and 110d, the region 109k corresponds to the photodetectors 110e and 110f, and the region 109m corresponds to the photodetectors 110g and 110h. The area division of the hologram 109 is performed as follows. First, it is divided into a region (ring-shaped region) sandwiched between two concentric circles with different diameters around the optical axis and other regions. The former ring-shaped region is further divided into four by the X-axis and the Y-axis, and the opposing regions are taken as one set, and two sets of detection regions 109i and 109j are obtained. The latter area is divided into a Y> 0 area and a Y <0 area, which are 109k and 109m, respectively. In this manner, in order to divide and deflect the light beam into a plurality of parts depending on the region through which the light beam passes, it is possible to appropriately set the spatial frequency (pitch) and the diffraction direction of the hologram 109 for each region. .
[0113]
When it is assumed that astigmatism has occurred, the phase error between the region 109i and the region 109j is the largest on the detection hologram 109, and the phase error between the region 109k and the region 109m Intermediate value. Therefore, astigmatism can be detected by detecting these three regions.
[0114]
FIG. 15 shows a state of a light spot (hatched portion) by a light beam on the photodetector 110 when the focus is on.
[0115]
When astigmatism does not occur, the outputs of all the photodetectors 110 do not change substantially equally as shown in FIG.
[0116]
When astigmatism of a certain polarity occurs, the focal point of the light beam passing through the hologram 109i in FIG. 14 is condensed behind the photodetector 110 as shown in FIG. 15A, and the light beam passing through the hologram 109j is collected. The focal point is collected in front of the photodetector 110. As a result, the outputs of the photodetectors 110a, 110d, 110j, and 110k increase, and the outputs of the photodetectors 110b, 110c, 110i, and 110m decrease. The outputs of the photodetectors 110e, 110f, 110g, and 110h do not change.
[0117]
When astigmatism of opposite polarity occurs, the focus of the light beam that passes through the hologram 109j in FIG. 14 is condensed behind the photodetector 110 as shown in FIG. 15C, and the light beam that passes through the hologram 109i is focused. The focal point is collected in front of the photodetector 110. As a result, the outputs of the photodetectors 110a, 110d, 110j, and 110k are decreased, and the outputs of the photodetectors 110b, 110c, 110i, and 110m are increased. The outputs of the photodetectors 110e, 110f, 110g, and 110h do not change.
[0118]
Therefore, by processing these signals, an astigmatism detection signal can be obtained. That is, astigmatism AS is
AS = [(110a) + (110d) + (110j) + (110k)]-[(110b) + (110c) + (110i) + (110m)]
It can be detected by looking at the signal.
[0119]
Each embodiment using the hologram described above describes an example using light of + 1st order diffracted light or −1st order diffracted light for simplification of the photodetector. A blazed hologram can also be used. In this case, the aberration detection device can be formed as it is in this form. By using the blazed hologram, the amount of light received by the photodetector increases, so that highly sensitive aberration detection can be performed. Of course, the above method can also be used for holograms that are not blazed. At this time, it is necessary to design the photodetector so that the + 1st order and −1st order diffracted lights do not interfere with each other.
[0120]
In Embodiment 2 (FIG. 8), when a hologram that is not blazed is used as the hologram 109, the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light can be received at substantially symmetrical positions near both sides of the light source 101. The photodetectors 107 and 111 may be installed, and the above-described aberration detection may be performed by both the photodetectors 107 and 111. With this configuration, the amount of received light is doubled compared to the case where aberration detection is performed using only one photodetector, and an aberration detection signal having a high S / N ratio can be obtained.
[0121]
Alternatively, in the second embodiment (FIG. 8), a polarization hologram that diffracts only polarized light may be used as the hologram 109, and this and a quarter wavelength plate may constitute the light deflection means. That is, as shown in FIG. 16, a radiation light source that emits polarized light is used as the light source 101, and a polarization hologram 109 is installed in a direction in which the emitted polarized light is transmitted. A quarter-wave plate 115 is installed between the wavefront conversion element 104 and the objective lens 105. The light beam emitted from the polarized radiation light source 101 passes through the polarization hologram 109 and becomes circularly polarized light by the quarter-wave plate 115. The circularly polarized beam reflected by the disk 106 passes through the quarter-wave plate 115 again to become a light beam polarized in a direction perpendicular to the polarization direction of the forward light beam. When this light beam is incident on the polarization hologram 109, most of the light beam is diffracted and incident on the photodetectors 107 and 111. Here, the photodetectors 107 and 111 are installed at substantially symmetrical positions near both sides of the light source 101. Aberration detection is performed using signals from both the photodetectors 107 and 111. Thus, by using the polarization hologram and the quarter-wave plate, the utilization efficiency of the light beam incident on the photodetector can be improved, and an aberration detection signal having a high S / N ratio can be obtained. it can.
[0122]
In each of the above embodiments, the method of detecting aberrations at high speed using the two-divided photodetector has been described. However, if the response speed of the photodetector can be increased, the light detection is divided into a plurality of parts in the same direction as the two-segment division. Aberration detection with higher accuracy can be performed using the instrument. As is apparent from FIGS. 10, 11, 13, and 15, when aberration occurs, the light distribution on the photodetector is greatly expanded. The magnitude of this spread is proportional to the magnitude of the aberration. Therefore, as the output is output to the photodetector away from the center of the optical axis of the light beam, the larger aberration is generated. It is also possible to process the signals output from a plurality of photodetectors, and to control and drive the aberration correction device (wavefront conversion element 104) stepwise with an analog value to perform more accurate aberration correction. . Since the liquid crystal used in the aberration correction device can change the refractive index substantially in proportion to the applied voltage, it is suitable as a device that controls in steps with analog values.
[0123]
In the above embodiment, only the case where the far field tracking method is used as the tracking method has been described. However, it is also possible to combine the commonly used phase difference detection tracking method, three beam tracking method, etc. with a design that is not so difficult. It is.
[0124]
Next, an embodiment in which the aberration detection apparatus is applied to an optical information recording / reproducing apparatus will be described.
[0125]
(Embodiment 6)
FIG. 17 shows an outline of the configuration of the optical information recording apparatus according to the sixth embodiment.
[0126]
In FIG. 17, a light beam 202 emitted from a semiconductor laser 201 is converted into substantially parallel light by a collimator lens 220, passes through an objective lens 205 including two aspheric lenses 203 and 204, and is recorded in the first recordable state. The light is incident on an information carrier 209 including an information layer 206, a second recordable recording information layer 208, and an optical separation layer 207 between the both recording information layers. Between the two aspheric lenses 203 and 204, there is a distance adjustment mechanism 210 that can change the distance between the two aspheric lenses. In this embodiment, a piezo element is used. When a high voltage is applied, the distance between the two aspheric lenses 203 and 204 is increased, and when the voltage is decreased, the two aspheric lenses 203 and 204 are The distance between 204 is shortened. When the light beam converged by the objective lens 205 is condensed on the first recordable recording information layer 206, the voltage applied to the piezo element is lowered so that the distance between the two aspheric lenses 203 and 204 is reduced. Shorten and correct spherical aberration. When the light beam converged by the objective lens 205 is condensed on the second recordable recording information layer 208, the voltage applied to the piezo element is increased so that the distance between the two aspheric lenses 203 and 204 is increased. Increase the length to correct spherical aberration. By reducing the spherical aberration with respect to the recording information layer by such a method, good recording / reproducing characteristics can be obtained.
[0127]
In the sixth embodiment, an electromagnetically driven actuator or motor can be used instead of the piezoelectric element. An actuator driven by ultrasonic waves can be used instead of the piezo element.
[0128]
Instead of using the two aspheric lenses 203 and 204, two convex lens groups, or one aspheric lens and one spherical lens can be used.
[0129]
(Embodiment 7)
FIG. 18 shows an outline of the configuration of the optical information recording apparatus according to the seventh embodiment.
[0130]
In FIG. 18, a light beam 202 emitted from a semiconductor laser 201 is converted into substantially parallel light by a collimator lens 220, passes through an objective lens 205 including two aspheric lenses 203 and 204, and is recorded in the first recordable state. The light is incident on an information carrier 209 including an information layer 206, a second recordable recording information layer 208, and an optical separation layer 207 between the both recording information layers. Between the objective lens 205 and the semiconductor laser 201 is a spherical aberration correction element 230 that can change an optical phase that is equal to the circumferential direction of a circle centered on the optical axis of the objective lens 205 and that is different in the radial direction. The lens 205 is disposed integrally.
[0131]
Since a phase error centered on the optical axis occurs due to the thickness error of the base material, recording is performed by adding the same amount of optical phase with the opposite polarity to the different optical phase in the radial direction caused by spherical aberration. The spherical aberration of the light beam condensed on the information layer can be canceled out.
[0132]
In the present embodiment, the spherical aberration correction element 230 is a liquid crystal element that is divided into a plurality of 3 to 7 regions in the radial direction by concentric circles centered on the optical axis. The voltage applied to the region is controlled to optimize the phase difference.
[0133]
In this embodiment, instead of using the two aspheric lenses 203 and 204, two convex lens groups, or one aspheric lens and one spherical lens can be used.
[0134]
(Embodiment 8)
In the sixth and seventh embodiments, a spherical aberration detection method using a hologram can be used for detecting spherical aberration. A method for detecting the spherical aberration of the optical disk will be described with reference to FIG.
[0135]
In FIG. 19, a light beam 202 emitted from the semiconductor laser 201 is converted into substantially parallel light by a collimator lens 220, passes through an objective lens 205 including two aspheric lenses 203 and 204, and is a first recordable recording information layer. The light is incident on an information carrier 209 including 206, a second recordable recording information layer 208, and an optical separation layer 207 between both recording information layers. Between the two aspheric lenses 203 and 204, there is a distance adjusting mechanism 210 that makes the distance between the two aspheric lenses constant. In this embodiment, a piezo element is used as the distance adjustment mechanism 210.
[0136]
The light beam reflected from the disk is reflected by the half mirror 302, passes through the aberration detection hologram 309, and enters the photodetector 307. The detected signal is processed by the signal amplification processing circuit 308 to drive the piezo element 210. By applying a high voltage in accordance with the detection signal, the distance between the two aspheric lenses 203 and 204 is increased, and by decreasing the voltage, the distance between the two aspheric lenses 203 and 204 is decreased. Become.
[0137]
When the light beam converged by the objective lens 205 is condensed on the first recordable recording information layer 206, the spherical aberration detection signal is detected, and the voltage applied to the piezo element 210 is lowered to reduce the two non-recording layers. Shorten the distance between spherical lenses to correct spherical aberration.
[0138]
When the light beam converged by the objective lens 205 is condensed on the second recordable recording information layer 208, the spherical aberration detection signal is detected with the opposite polarity to the above, and the voltage applied to the piezo element 210 is increased. Then, the spherical aberration is corrected by increasing the distance between the two aspheric lenses.
[0139]
As a specific method of detecting spherical aberration, the method described in FIGS. 5 to 7 or the fourth embodiment can be used.
[0140]
In this embodiment, instead of using the two aspheric lenses 203 and 204, two convex lens groups, or one aspheric lens and one spherical lens can be used.
[0141]
In this embodiment, the example in which the optical information recording apparatus in the sixth embodiment is combined with the spherical aberration detection apparatus has been described. However, the optical information recording apparatus in the seventh embodiment can be combined with the spherical aberration detection apparatus.
[0142]
Further, in the present embodiment, the case of combining the spherical aberration detection device having the configuration of FIG. 1 has been described, but the spherical aberration detection device having the configuration of FIG. 2 can also be combined.
[0143]
The present invention described above is not limited to the configuration specifically represented by the drawings, and various variations can be assumed.
[0144]
【The invention's effect】
Main departure According to Meiji, aberrations of the optical system can be detected in real time or in near real time. Therefore, if the aberration correction element is driven based on the detection result, the aberration of the optical system can be reduced. Therefore, it is possible to reproduce information carriers (discs) having large surface wobbling and information carriers (discs) having different substrate thicknesses, which have been difficult in the past. In addition, the information carrier can be easily manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an aberration detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing wavefront aberration when coma occurs.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical system for detecting coma aberration.
4 is an explanatory diagram showing the shape and position of a light beam spot formed on the two-split photodetector in FIG. 3;
FIG. 5 is a conceptual diagram showing wavefront aberration when spherical aberration occurs.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical system for detecting spherical aberration.
7 is an explanatory diagram showing the shape and position of a light beam spot formed on the two-split photodetector in FIG. 6;
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an aberration detection apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating the detection principle of coma aberration according to the third embodiment of the present invention.
10 is an explanatory diagram showing a formation state of a light beam spot on the photodetector in FIG. 9 when focus detection is performed by the knife edge method.
11 is an explanatory diagram showing the formation state of a light beam spot on the photodetector in FIG. 9 when coma aberration occurs.
FIG. 12 is a configuration diagram showing the detection principle of spherical aberration according to the fourth embodiment of the present invention.
13 is an explanatory diagram showing a formation state of a light beam spot on the photodetector in FIG. 12 when spherical aberration occurs.
FIG. 14 is a configuration diagram showing the detection principle of astigmatism according to the fifth embodiment of the present invention.
15 is an explanatory diagram showing a formation state of a light beam spot on the photodetector in FIG. 14 when astigmatism occurs.
FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing another configuration example of the aberration detection apparatus of the present invention.
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of an optical information recording device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic configuration diagram of an optical information recording device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of an optical information recording device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a schematic configuration diagram showing a conventional wavefront aberration correction method;
FIG. 21 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a single-sided readout two-layer type optical disc
[Explanation of symbols]
101 Light source
102 half mirror
103 collimating lens
104 Wavefront conversion element
105 Objective lens
106 Optical disc
107 photodetector
108 Aberration signal processing circuit
109 hologram
111 photodetector
115 quarter wave plate
201 Semiconductor laser
202 Light beam
203 first lens
204 Second lens
205 Objective lens
206 First recording information layer
207 Optical separation layer
208 Second recording information layer
209 Information carrier
210 Distance adjustment mechanism (piezo element)
220 collimating lens
230 Liquid Crystal Spherical Aberration Correction Element
302 half mirror
307 photodetector
308 Signal amplification processing circuit
309 hologram

Claims (9)

光ビームを射出する放射光源と、
前記光ビームを情報担体上に集光する対物レンズと、
前記情報担体上で反射され前記対物レンズを通過した復路の光ビームを往路の光ビームと分離する光ビーム分岐手段と、
検出しようとする収差の種類に応じて、基準波面より位相が進む/もしくは遅れる領域を特定領域とし、前記分岐手段で分離された復路の光ビームを前記特定領域を通過する光ビームとそれ以外の領域を通過する光ビームとに分割して偏向させる光偏向手段と、
前記偏向された特定領域を通過する光ビームを受光する複数の光検出手段とを有し、
前記複数の光検出手段からの信号を比較して収差を検出することを特徴とする収差検出装置。
A radiation source emitting a light beam;
An objective lens for condensing the light beam on an information carrier;
A light beam branching means for separating a return light beam reflected on the information carrier and passed through the objective lens from a forward light beam;
Depending on the type of aberrations to be detected, a reference wavefront the phase is advanced / or delayed region specific region, wherein the return path separated by branching means light beam other than light beams and its passing through the specific region Light deflecting means for splitting and deflecting light beams that pass through the region;
A plurality of light detection means for receiving a light beam passing through the deflected specific region,
An aberration detection apparatus that detects aberration by comparing signals from the plurality of light detection means.
光ビームを射出する放射光源と、
前記光ビームを情報担体上に集光する対物レンズと、
検出しようとする収差の種類に応じて、基準波面より位相が進む/もしくは遅れる領域を特定領域とし、前記情報担体上で反射され前記対物レンズを通過した復路の光ビームを前記特定領域を通過する光ビームとそれ以外の領域を通過する光ビームとに分割し、前記特定領域を通過する光ビームを前記放射光源とは異なる方向に偏向させる光偏向手段と、
前記偏向された特定領域を通過する光ビームを受光する複数の光検出手段とを有し、
前記複数の光検出手段からの信号を比較して収差を検出することを特徴とする収差検出装置。
A radiation source emitting a light beam;
An objective lens for condensing the light beam on an information carrier;
Depending on the type of aberrations to be detected, a reference wavefront the phase is advanced / or delayed region specific regions, is reflected on the information carrier through said returning path has passed through the objective lens optical beam the specific region A light deflector that divides a light beam into a light beam that passes through the other region and deflects the light beam that passes through the specific region in a direction different from the radiation light source;
A plurality of light detection means for receiving a light beam passing through the deflected specific region,
An aberration detection apparatus that detects aberration by comparing signals from the plurality of light detection means.
前記光偏向手段は、光ビームを複数に分割して回折させるホログラムである請求項1又は2に記載の収差検出装置。  The aberration detection apparatus according to claim 1, wherein the light deflection unit is a hologram that divides and diffracts a light beam into a plurality of parts. 前記複数の光検出手段は少なくとも2分割された光検出器からなり、
前記波面の収差が略ゼロのときに、前記特定領域を通過する光ビームが前記2分割された光検出器の分割線上を照射するように設置されている請求項1又は2に記載の収差検出装置。
The plurality of light detection means comprises a light detector divided into at least two parts,
3. The aberration detection according to claim 1 , wherein when the wavefront aberration is substantially zero, the light beam passing through the specific region is disposed so as to irradiate a dividing line of the two-divided photodetector. apparatus.
前記特定領域が、前記復路の光ビームが通過する領域を前記光ビームの光軸を含む平面で2分割して得られる2つの領域の一方の略中央部分の領域である請求項1又は2に記載の収差検出装置。  3. The specific region is a region at a substantially central portion of one of two regions obtained by dividing a region through which the light beam of the return path passes into a plane including the optical axis of the light beam. The aberration detection apparatus described. 前記特定領域が、前記復路の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を前記光軸を含む平面で2分割して得られる一方の領域とほぼ一致する請求項1又は2に記載の収差検出装置。  The specific region substantially coincides with one region obtained by dividing a region sandwiched by two concentric circles having different diameters around the optical axis of the light beam in the return path into two by a plane including the optical axis. Item 3. The aberration detection device according to Item 1 or 2. 前記光偏向手段はブレーズ化されたホログラムである請求項1又は2に記載の収差検出装置。  The aberration detection apparatus according to claim 1, wherein the light deflection unit is a blazed hologram. 前記複数の光検出手段は、前記放射光源の近傍に、前記放射光源に対して対称に配置されている請求項2に記載の収差検出装置。  The aberration detection device according to claim 2, wherein the plurality of light detection units are arranged in the vicinity of the radiation light source and symmetrically with respect to the radiation light source. 前記光偏向手段は所定の偏光のみを回折させるホログラムと四分の一波長板とからなり、前記ホログラムにおいて、前記放射光源から前記情報担体に向かう往路の光ビームは回折せず、前記復路の光ビームは複数に分割され、異なる方向に回折する請求項2に記載の収差検出装置。  The light deflecting means comprises a hologram that diffracts only predetermined polarized light and a quarter-wave plate, and in the hologram, the forward light beam from the radiation source to the information carrier is not diffracted, and the light of the return path The aberration detection apparatus according to claim 2, wherein the beam is divided into a plurality of parts and diffracts in different directions.
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