JP4345572B2 - 光ピックアップ及びこれを用いた記録及び／又は再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、光磁気ディスク、相変化型の光ディスク等の光学的に情報の記録再生が行われる光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、この光ピックアップを用いた記録及び／又は再生装置に関する。

現在、次世代光ディスクフォーマットとして、青紫色半導体レーザによる波長４００〜４１０ｎｍ程度の光源と、ＮＡ（開口数）＝０．８５の対物レンズを用いたものが採用されている。この波長４００ｎｍ程度のレーザ光が照射される光ディスクは、信号記録層を保護するカバー層の厚さを薄く、例えば０．１ｍｍとした構造のものが提案されている。

このような光ディスクにおいては、従来のＣＤやＤＶＤと異なりカバー層が極薄に形成されているため、カバー層の僅かな厚み誤差で大きな球面収差が発生し、記録再生特性に影響することから、かかる球面収差を補正する手段が必要となる。

また、従来よりＣＤやＤＶＤといった外径は同じであるがフォーマットの異なる光ディスクに対応した光ピックアップが提供されている。このような異なるフォーマットの光ディスクに対応した光ピックアップにおいても、各光ディスクに対して出射するレーザ光の波長や各光ディスクのカバー層の厚さの相違によって球面収差が発生し、記録再生特性に影響することから、かかる球面収差を補正する手段が必要となる。

このような球面収差を補正する手段として、光ピックアップを構成する光学素子で通過する光ビームに屈折力を与える、例えば、コリメータレンズ、ビームエキスパンダ等の光学素子と、この光学素子を光軸方向に移動させる駆動手段と、対物レンズとを組み合わせたものがある（特許文献１、特許文献２）。

かかる光ピックアップにおいては、光学素子を光軸方向に移動させる駆動手段によって、カバー層の厚み誤差に起因する球面収差をうち消すように、屈折力を与える光学素子の屈折力を可変させることで、球面収差を補正することができる。

しかしながら、この光ピックアップにおいて、振動、衝撃、及び温度特性等による光学素子の位置の変化によってデフォーカス成分が発生し、このデフォーカス成分により補正量が変化してしまう等の問題があった。

また、球面収差を補正する手段として、光ピックアップを構成する光学素子で通過する光ビームに屈折力を与える、すなわち、発散角を変換する素子、例えば、液晶素子と、この液晶素子の屈折力を変化させる手段と、対物レンズとを組み合わせたものがある（特許文献３）。

かかる光ピックアップにおいては、液晶素子の屈折力を変化させる手段によって、カバー層の厚み誤差に起因する球面収差をうち消すように、屈折力を与える光学素子の屈折力を可変させることで、球面収差を補正することができる。

しかしながら、この光ピックアップにおいて、液晶素子が温度特性により付加位相差量の変化によってデフォーカス成分が発生し、このデフォーカス成分により補正量が変化してしまう等の問題があった。

このような補正量の変化を防止するために、ディスクからの戻り光の内外部の合焦位置のずれを検出することにより、球面収差量を検出する光ピックアップがある。この光ピックアップは、ディスクからの戻り光を用いることを前提にしているため、フォーカシングした上でないと、球面収差量が検出できないという問題があった。

そして、この光ピックアップを次世代光ディスク等の球面収差ずれによるフォーカスエラー信号の劣化が発生しやすい系においては、球面収差量を検出するためのフォーカシングそのものが困難であり、戻り光の内外部の合焦位置のずれを検出することができず、安定したフォーカシングが困難であるため、システム動作に著しい不都合を生じるおそれがあった。このように、フォーカスエラー信号の劣化が発生しやすい系においては、フォーカシングする層に対する、球面収差量の初期調整が必要とされる。

特開平９−１３８３４３号公報 特開平５−２６６５１１号公報 特開平８−４３３４５号公報

本発明の目的は、振動、衝撃、温度変化等によるデフォーカス成分の影響を受けることなく、良好に保護基板厚の誤差等に起因して発生する球面収差を補正でき、安定してフォーカシング及び記録再生を可能とする光ピックアップ並びにこれを用いた記録及び／又は再生装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられ、光源から出射された光ビームの発散角を変換する発散角変換光学素子と、発散角変換光学素子を光軸方向に移動させることにより球面収差を補正する移動手段と、発散角変換光学素子と対物レンズとの間に設けられ、発散角変換光学素子から出射された光ビームを対物レンズに入射する光ビームから一部分離する光分離手段と、光分離手段により分離された光ビームを検出する制御用検出器と、光分離手段と制御用検出器との間に設けられ、光分離手段により分離された光ビームを制御用検出器の受光面に集束させる集束光学素子と、集束光学素子と光分離手段との間に設けられ、光分離手段により分離され集束光学素子に入射する光ビームの開口制限を行う開口制限素子と、光源と発散角変換素子との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を光源から出射される光ビームの光路から分岐させる戻り光分岐手段と、戻り光分岐手段で分岐された戻り光を検出する光検出器と、制御用検出器及び光検出器の検出結果に基づいて移動手段を制御する制御手段とを備え、光検出器は、戻り光を受光することにより、光ディスクの保護層厚さの誤差による球面収差の発生を検出し、制御用検出器は、受光面で受光した光量に基づいて、振動、衝撃、温度変化により発散角変換光学素子による発散角の変換後の光ビームにデフォーカス成分が生じた場合に、光分離手段で分離され開口制限素子及び集束光学素子を経て集束される光ビームの合焦位置のズレを検出することで、デフォーカス成分を検出し、制御手段は、光検出器で検出した保護層厚さの誤差と、制御用検出器で検出したデフォーカス成分とに基づいて、移動手段を制御して発散角変換光学素子の移動量を制御する。

また、本発明に係る光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられ、屈折力を可変することにより球面収差を補正する屈折力可変素子と、屈折力可変素子と対物レンズとの間に設けられ、屈折力可変素子から出射された光ビームを対物レンズに入射する光から一部分離する光分離手段と、光分離手段により分離された光ビームを検出する制御用検出器と、光分離手段と制御用検出器との間に設けられ、光分離手段により分離された光ビームを制御用検出器の受光面に集束させる集束光学素子と、集束光学素子と光分離手段との間に設けられ、光分離手段により分離され集束光学素子に入射する光ビームの開口制限を行う開口制限素子と、光源と発散角変換素子との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を光源から出射される光ビームの光路から分岐させる戻り光分岐手段と、戻り光分岐手段で分岐された戻り光を検出する光検出器と、制御用検出器及び光検出器の検出結果に基づいて屈折力可変素子の屈折力を制御する制御手段とを備え、光検出器は、戻り光を受光することにより、光ディスクの保護層厚さの誤差による球面収差の発生を検出し、制御用検出器は、受光面で受光した光量に基づいて、振動、衝撃、温度変化により屈折力可変素子の屈折力による発散角の変化後の光ビームにデフォーカス成分が生じた場合に、光分離手段で分離され開口制限素子及び集束光学素子を経て集束される光ビームの合焦位置のズレを検出することで、デフォーカス成分を検出し、制御手段は、光検出器で検出した保護層厚さの誤差と、制御用検出器で検出したデフォーカス成分とに基づいて、屈折力可変素子の屈折力を制御する

上述したような目的を達成するため、本発明に係る記録及び／又は再生装置は、光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備え、光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられ、光源から出射された光ビームの発散角を変換する発散角変換光学素子と、発散角変換光学素子を光軸方向に移動させることにより球面収差を補正する移動手段と、発散角変換光学素子と対物レンズとの間に設けられ、発散角変換光学素子から出射された光ビームを対物レンズに入射する光ビームから一部分離する光分離手段と、光分離手段により分離された光ビームを検出する制御用検出器と、光分離手段と制御用検出器との間に設けられ、光分離手段により分離された光ビームを制御用検出器の受光面に集束させる集束光学素子と、集束光学素子と光分離手段との間に設けられ、光分離手段により分離され集束光学素子に入射する光ビームの開口制限を行う開口制限素子と、光源と発散角変換素子との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を光源から出射される光ビームの光路から分岐させる戻り光分岐手段と、戻り光分岐手段で分岐された戻り光を検出する光検出器と、制御用検出器及び光検出器の検出結果に基づいて移動手段を制御する制御手段とを備え、光検出器は、戻り光を受光することにより、光ディスクの保護層厚さの誤差による球面収差の発生を検出し、制御用検出器は、受光面で受光した光量に基づいて、振動、衝撃、温度変化により発散角変換光学素子による発散角の変換後の光ビームにデフォーカス成分が生じた場合に、光分離手段で分離され開口制限素子及び集束光学素子を経て集束される光ビームの合焦位置のズレを検出することで、デフォーカス成分を検出し、制御手段は、光検出器で検出した保護層厚さの誤差と、制御用検出器で検出したデフォーカス成分とに基づいて、移動手段を制御して発散角変換光学素子の移動量を制御する。

本発明に係る記録及び／又は再生装置は、光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備え、光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられ、屈折力を可変することにより球面収差を補正する屈折力可変素子と、屈折力可変素子と対物レンズとの間に設けられ、屈折力可変素子から出射された光ビームを対物レンズに入射する光から一部分離する光分離手段と、光分離手段により分離された光ビームを検出する制御用検出器と、光分離手段と制御用検出器との間に設けられ、光分離手段により分離された光ビームを制御用検出器の受光面に集束させる集束光学素子と、集束光学素子と光分離手段との間に設けられ、光分離手段により分離され集束光学素子に入射する光ビームの開口制限を行う開口制限素子と、光源と発散角変換素子との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を光源から出射される光ビームの光路から分岐させる戻り光分岐手段と、戻り光分岐手段で分岐された戻り光を検出する光検出器と、制御用検出器及び光検出器の検出結果に基づいて屈折力可変素子の屈折力を制御する制御手段とを備え、光検出器は、戻り光を受光することにより、光ディスクの保護層厚さの誤差による球面収差の発生を検出し、制御用検出器は、受光面で受光した光量に基づいて、振動、衝撃、温度変化により屈折力可変素子の屈折力による発散角の変化後の光ビームにデフォーカス成分が生じた場合に、光分離手段で分離され開口制限素子及び集束光学素子を経て集束される光ビームの合焦位置のズレを検出することで、デフォーカス成分を検出し、制御手段は、光検出器で検出した保護層厚さの誤差と、制御用検出器で検出したデフォーカス成分とに基づいて、屈折力可変素子の屈折力を制御する。

本発明によれば、発散角を変換する光学素子と対物レンズとの間に設けられた光分離手段によって、発散角を変換されて、光ディスクに入射する前の光ビームを制御用検出器により受光した光量に基づいて移動手段を制御するので、振動、衝撃、温度変化等によるスポット品質の低下を防止し、光ディスクの保護基板厚の誤差等による球面収差を良好に補正でき、安定したフォーカシング信号が得られるとともに、良好な記録再生動作が可能となる。

本発明によれば、屈折力を可変する屈折力可変素子と対物レンズとの間に設けられた光分離手段によって、屈折力可変素子を通過して光ディスクに入射する前の光ビームを制御用検出器により受光した光量に基づいて屈折力可変素子の屈折力を制御するので、温度変化等によるスポット品質の低下を防止し、光ディスクの保護基板厚の誤差等による球面収差を良好に補正でき、安定したフォーカシング信号が得られるとともに、良好な記録再生動作が可能となる。

以下、本発明を適用した光ピックアップを用いた記録再生装置について、図面を参照して説明する。

本発明が適用された記録再生装置１は、図１に示すように、光ディスク２から情報記録再生を行う光ピックアップ３と、光ディスク２を回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ４と、光ピックアップ３を光ディスク２の径方向に移動させる送りモータ５とを備えている。

記録再生装置１は、例えば、ＣＤ(Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、情報の追記が可能とされるＣＤ−Ｒ（Recordable）及びＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、情報の書換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、さらに発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な光ディスクや、光磁気ディスク等の光ディスク２に対して情報の記録及び／又は再生（以下では記録再生と記述する。）を行うことができるようにされている。

記録再生装置１において、スピンドルモータ４及び送りモータ５は、ディスク種類判別手段ともなるシステムコントローラ７からの指令に基づいて制御されるサーボ制御部９によりディスク種類に応じて駆動制御されて所定の回転数で駆動される。光ピックアップ３は、所定の波長の光ビームを照射するとともに、この光ビームの記録層における反射光を検出する。光ピックアップ３は、検出した反射光から各光ビームに対応する信号をプリアンプ部１４に供給する。

プリアンプ部１４の出力は、信号変復調器及びエラー訂正符号ブロック（以下、信号変復調＆ＥＣＣブロックと記す。）１５に送られる。この信号変復調及びＥＣＣブロック１５は、信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ピックアップ３は、信号変復調及びＥＣＣブロック１５の指令にしたがって回転する光ディスク２の記録層に対して光ビームを照射し、光ディスク２に対して信号の記録又は再生を行う。

プリアンプ部１４は、フォーマット毎に異なって検出される光ビームに対応する信号に基づいて、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成するように構成されている。記録又は再生の対象媒体とされる光ディスク２の種類に応じて、サーボ制御回路９、信号変復調及びＥＣＣブロック１５等により、光ディスク２の規格に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。

ここで例えば、信号変復調＆ＥＣＣブロック１５により復調された記録信号がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェイス１６を介して外部コンピュータ１７に送出される。これにより、外部コンピュータ１７等は、光ディスク２に記録された信号を再生信号として受け取ることができる。

また、信号変復調＆ＥＣＣブロック１５により復調された記録信号がオーディオビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ及びＡ／Ｄ変換器１８のＤ／Ａ変換部でデジタルアナログ変換され、オーディオビジュアル処理部１９に供給される。そしてオーディオビジュアル処理部１９でオーディオビジュアル処理が行われ、オーディオビジュアル信号入出力部２０を介して、図示しない外部の撮像映写機器等に伝送される。

光ピックアップ３において、例えば、光ディスク２上の所定の記録トラックまで移動させるための送りモータ５の制御、スピンドルモータ４の制御、及び光ピックアップ３において光集光手段となる対物レンズを保持する２軸アクチュエータのフォーカシング方向の駆動とトラッキング方向の駆動制御は、それぞれサーボ制御回路９により行われる。

レーザ制御部２１は、光ピックアップ３のレーザ光源を制御する。特に、この具体例では、レーザ制御部２１は、記録モード時と再生モード時とでレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。また、光ディスク２の種類に応じてもレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。レーザ制御部２１は、ディスク種類判別部２２によって検出された光ディスク２の種類に応じて光ピックアップ３のレーザ光源を切り換えている。

ディスク種類判別部２２は、異なる光ディスク間の表面反射率、形状的及び外形的な違い等から光ディスク２の異なるフォーマットを検出することができる。

記録再生装置１を構成する各ブロックは、ディスク種類判別部２２における検出結果に応じて、装着される光ディスクの仕様に基づく信号処理ができるように構成されている。

システムコントローラ７は、ディスク種類判別部２２から送られる検出結果に基づいて光ディスク２の種類を判別する。光ディスクの種類を判別する手法としては、光ディスクがカートリッジに収納されるタイプであれば、このカートリッジに検出穴を設けて接触検出センサ又は押下スイッチを用いて検出する手法があげられる。また、同一光ディスクにおける記録層の判別には、光ディスク最内周にあるプリマスタードピットやグルーブ等に記録された目録情報（Table Of Contents；ＴＯＣ）による情報に基づいて、どの記録層に対する記録再生かを判別する手法が使用できる。

サーボ制御回路９は、システムコントローラ７に制御され、ディスク種類判別部２２の判別結果に応じて光ピックアップ３における焦点距離、すなわち、後述するコリメータレンズ３３の位置を制御する。サーボ制御回路９は、例えば光ピックアップ３と光ディスク２との相対位置を検出する（光ディスク２に記録されたアドレス信号をもとに位置検出する場合を含む）ことによって、記録及び／又は再生する記録領域を判別できる。

以上のように構成された記録再生装置１は、スピンドルモータ４によって、光ディスク２を回転操作し、サーボ制御部９からの制御信号に応じて送りモータ５を駆動制御し、光ピックアップ３を光ディスク２の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光ディスク２に対して情報の記録再生を行う。

ここで、上述した記録再生用光ピックアップ３について詳しく説明する。

本発明を適用した光ピックアップ３は、図２に示すように、所定の波長の光ビームを出射する光源部３１と、この光源部３１から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面２ａ上に集光する対物レンズ３２と、光源部３１と対物レンズ３２との間に設けられ入射した光ビームの発散角を変換する光学素子としてコリメータレンズ３３と、コリメータレンズ３３と対物レンズ３２との間に設けられ、コリメータレンズ３３から出射された光ビームを対物レンズ３２に入射する光ビームから一部分離する第１のビームスプリッタ３４と、光源部３１とコリメータレンズ３３との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を出射光の光路から分岐させる第２のビームスプリッタ３５と、第２のビームスプリッタ３５で分岐された戻り光を検出する光検出器３６とから構成されている。

コリメータレンズ３３には、コリメータレンズ３３を光軸方向に移動させるアクチュエータ４０が設けられている。コリメータレンズ３３は、アクチュエータ４０により光軸方向に移動されることで、コリメータレンズ３３を通過した後の光ビームのパワー収差を発生させる、すなわち通過した光ビームの発散角を変化させることができる。

コリメータレンズ３３は、この発散角の変化により、光ディスク２の保護基板厚２ａの誤差等による球面収差を補正することができるとともに、この発散角の変化に伴うデフォーカス成分により、振動、衝撃、温度変化等による焦点位置のズレを補正することができる。ここで、デフォーカス成分とは、焦点ズレを発生させる成分のことであり、対物レンズ３２に入射する光ビームの発散角度が変化することにより、変化する前の所定の発散角度のときの焦点位置に対する変化後の光ビームの焦点位置のズレ量のことである。

対物レンズ３２の入射側には、対物レンズ３２に入射する光ビームの開口制限を行う開口制限素子として第１の開口フィルタ４１が設けられている。対物レンズ３２は、コリメータレンズ３３により発散角を変換され、第１の開口フィルタ４１により開口制限された光ビームを光ディスク２の信号記録面２ａに集光することができる。

また、光ピックアップ３には、第１のビームスプリッタ３４により分離された光ビームを検出する制御用検出部３７と、第１のビームスプリッタ３４と制御用検出部３７との間に設けられ、第１のビームスプリッタ３４により分離された光ビームを制御用検出器３７の受光面に集束させる光学素子３８と、光学素子３８の入射側に設けられる第２の開口フィルタ４２とが設けられている。

制御用検出器３７は、コリメータレンズ３３を通過した光ビームの光量を検出することでデフォーカス成分を検出することができる。すなわち、光ディスク２の信号記録面２ａ上に適切に光ビームを集光させるためには、対物レンズ３２に入射する光ビームの発散角が所定の角度となる必要がある。コリメータレンズ３３を通過した光ビームは、適切な条件の下では、所定の発散角度とされ、対物レンズ３２により光ディスク２の信号記録面２ａ上に集光される。しかし、例えば、振動・衝撃による位置ずれ、及び、温度変化によりコリメータレンズ３３の屈折力の変化等が発生した場合には、コリメータレンズ３３を通過した光ビームは、所定の角度に比べて発散角度が変化されてしまう。この発散角度の変化に伴い、信号記録面２ａで適切に集光することができないという問題が発生する。

制御用検出器３７には、適切な条件の下ではコリメータレンズ３３を通過して所定の角度とされた光ビームが第１のビームスプリッタ３４により、一部分離されて光学素子３８により適切に集光される。しかし、上述の振動、衝撃、温度変化により、コリメータレンズ３３を通過して発散角度が変化された光ビームは、第１のビームスプリッタ３４により、一部分離されて、制御用検出器３７上に適切に集光せずにズレが生じる。そこで、制御用検出器３７は、この内周部及び外周部における合焦位置のズレを検出することで、コリメータレンズ３３を通過した光ビームのデフォーカス成分、すなわち、発散角度を検出することができる。さらに具体的に説明すると、通過する光ビームが所定の角度とされる適正な位置に対して、コリメータレンズ３３が対物レンズ３２側に移動した場合には、第１のビームスプリッタ３４を透過した光は、信号記録面２ａより手前に焦点位置がずれる。このとき、制御用検出器３７は、第１のビームスプリッタ３４により一部分離された光ビームのずれ量を検出することで、このデフォーカス成分を検出することができる。また、通過する光ビームが所定の角度とされる適正な位置に対して、コリメータレンズ３３が光源側に移動した場合には、第１のビームスプリッタを通過した光は、光ディスク２の信号記録面２ａより遠い位置に焦点位置がずれる。このとき、制御用検出器３７は、第１のビームスプリッタ３４により一部分離された光ビームのずれ量を検出することで、このデフォーカス成分を検出することができる。

光ピックアップ３は、制御用検出器３７で検出された検出信号によりデフォーカス成分の発生を検出し、このデフォーカス成分の発生に伴う収差の補正用の信号を生成する収差補正回路４４と、収差補正回路４４で生成された収差補正用信号を受けてアクチュエータ４０を駆動させるアクチュエータ駆動回路４５とを備える。

アクチュエータ駆動回路４５は、制御用検出器３７で検出した光ビームのデフォーカス成分、すなわち、発散角度のズレを検出した収差補正回路４４により生成された収差補正用信号により、コリメータレンズ３３を、最適な位置、すなわち、光ビームの発散角が所定の角度となるような位置に移動操作して、発散角度のズレ及びこれに伴う焦点位置のズレがゼロとなる位置に移動させる。

また、光ピックアップ３は、光検出器３６で検出された検出信号より光ディスクの保護基板厚の誤差等による球面収差の発生を検出し、収差補正用の信号を生成する収差補正回路４４及びアクチュエータ駆動回路４５により、アクチュエータ４０を駆動させて、球面収差をゼロとなる位置にコリメータレンズ３３を移動させる。

次に、この光ピックアップ３における、光源部から出射されたレーザ光の光路について説明する。

光源部３１から出射された光ビームは、コリメータレンズ３３により、発散角を変換されて対物レンズ３２側に出射される。コリメータレンズ３３により発散角を変換された光ビームは、第１のビームスプリッタ３４により、制御用検出器３７側にその一部が分離される。第１のビームスプリッタ３４により分離された光ビームは、第２の開口フィルタ４２により開口制限され、光学素子３８により、制御用検出器３７に集光される。

制御用検出器３７は、対物レンズ３２に入射する光ビームから分離されたレーザ光を検出し、このレーザ光のデフォーカス成分、すなわち、所定の角度からの光ビームの発散角のズレを検出する。アクチュエータ駆動回路４５は、制御用検出器３７で検出された検出信号により、収差補正回路４４で生成された収差補正信号を受けて、アクチュエータ４０を駆動させる。アクチュエータ４０は、デフォーカス成分が適正な値となるよう、すなわち、光ディスク２の信号記録面２ａに光ビームが適切に集光するようにコリメータレンズ３３を移動させる。

コリメータレンズ３３の移動により所定の適切な発散角とされた光ビームの大部分は、第１のビームスプリッタ３４を透過して、第１の開口フィルタ４１により開口制限され、対物レンズ３２により、光ディスク２の信号記録面２ａに集光される。

光ディスク２の信号記録面２ａに集光された光ビームは、信号記録面２ａで反射し、対物レンズ３２、第１のビームスプリッタ３４を通過して、コリメータレンズ４４により収束されて、第２のビームスプリッタ３５により光路を入射光から分岐されて光検出器３６により検出される。

アクチュエータ駆動回路４５は、光検出器３６で検出された検出信号により、収差補正回路４４で生成された収差補正信号を受けて、アクチュエータ４０を駆動させる。アクチュエータ４０は、光ディスク２の保護基板厚の誤差による球面収差がゼロとなるようにコリメータレンズ３３を移動させる。

本発明を適用した光ピックアップ３は、光ディスクに集光される前の光ビームを第１のビームスプリッタで分離させ、この光ビームを制御用検出器でデフォーカス成分、すなわち、発散状態を検出し、この検出信号により光ビームが信号記録面に適切に集光するようにコリメータレンズを移動させるので、例えば、振動・衝撃・温度変化等によりコリメータレンズを通過した光ビームの発散角が変化した場合にも、制御用検出器でコリメータレンズを通過した光ビームの発散状態を検出して、コリメータレンズの移動により光ビームの発散角を適切にすることで光ディスクの信号記録面に適切に光ビームを集光させることができる。さらに、光ディスクからの戻り光を光検出器で検出し、コリメータレンズを移動させることで、光ディスクの保護基板厚の誤差による球面収差を良好に補正することができ、安定したフォーカシング信号を得ることができる。

すなわち、本発明を適用した光ピックアップ３は、例えば、保護基板厚が０．１ｍｍで波長４０５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用する高密度記録が可能な光ディスクに対して用いられた場合においても、信号記録面でのスポット品質の低下による球面収差の補正に不具合等が発生することを防止できる。このように、本発明を適用した光ピックアップ３は、制御用検出器により、光ディスクのスポット品質を向上させ、光検出器により保護基板厚の誤差による球面収差を補正するので、安定したフォーカシング信号が得られ、良好な記録再生動作を可能とする。

尚、光ピックアップ３において、発散角を変換する光学素子としてコリメータレンズ３３を用いたが、これに限られるものではなく、例えば、ビームエキスパンダ等を用いてもよい。

次に、発散角を変換する光学素子としてビームエキスパンダを用いた、図３に示す光ピックアップ５０について説明する。尚、以下の説明において、上述した光ピックアップ３と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明を適用した光ピックアップ５０は、図３に示すように、所定の波長の光ビームを出射する光源部３１と、この光源部３１から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面２ａ上に集光する対物レンズ３２と、光源部３１と対物レンズ３２との間に設けられ入射した光ビームの発散角を変換する光学素子としてビームエキスパンダ５３と、ビームエキスパンダ５３と対物レンズ３２との間に設けられ、ビームエキスパンダ５３から出射された光ビームを対物レンズ３２に入射する光ビームから一部分離する第１のビームスプリッタ３４と、光源部３１とビームエキスパンダ５３との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を出射光の光路から分岐させる第２のビームスプリッタ３５と、第２のビームスプリッタ３５で分岐された戻り光を検出する光検出器３６とから構成されている。

ビームエキスパンダ５３は、負の屈折力を有する第１のレンズ５４と、正の屈折力を有する第２のレンズ５５と、この第１のレンズ５４と第２のレンズ５５とを保持するレンズ保持体５６とからなる。

ビームエキスパンダ５３には、ビームエキスパンダ５３を光軸方向に移動されるアクチュエータ５７が設けられている。ビームエキスパンダ５３は、アクチュエータ５７により光軸方向に移動されることで、ビームエキスパンダ５３を通過した後の光ビームのパワー収差を発生させる、すなわち通過した光ビームの発散角を変化させることができる。

ビームエキスパンダ５３は、この発散角の変化により、光ディスク２の保護基板厚の誤差等による球面収差を補正することができるとともに、この発散角の変化に伴うデフォーカス成分により、振動、衝撃、温度変化等による焦点位置のズレを補正することができる。

また、光ピックアップ５０には、上述の光ピックアップ３と同様に、第１のビームスプリッタ３４により分離された光ビームを検出する制御用検出部３７と、第１のビームスプリッタ３４と制御用検出部３７との間に設けられ、第１のビームスプリッタ３４により分離された光ビームを制御用検出器３７の受光面に集束させる光学素子３８と、光学素子３８の入射側に設けられる第２の開口フィルタ４２とが設けられている。

制御用検出器３７には、適切な条件の下ではビームエキスパンダ５３を通過して所定の角度とされた光ビームが第１のビームスプリッタ３４により、一部分離されて光学素子３８により適切に集光される。しかし、振動、衝撃、温度変化により、ビームエキスパンダ５３を通過して発散角度が変化された光ビームは、第１のビームスプリッタ３４により、一部分離されて、制御用検出器３７上に適切に集光せずにズレが生じる。制御用検出器３７は、この内周部及び外周部における合焦位置のズレを検出することで、ビームエキスパンダ５３を通過した光ビームのデフォーカス成分、すなわち、発散角度を検出することができる。

光ピックアップ５０は、上述の光ピックアップ３と同様に、制御用検出器３７で検出された検出信号によりデフォーカス成分の発生を検出し、このデフォーカス成分の発生に伴う収差の補正用の信号を生成する収差補正回路４４と、収差補正回路４４で生成された収差補正用信号を受けてアクチュエータ５７を駆動させるアクチュエータ駆動回路４５とを備える。アクチュエータ駆動回路４５は、制御用検出器３７で検出した光ビームのデフォーカス成分、すなわち、発散角度のズレを検出した収差補正回路４４により生成された収差補正用信号により、ビームエキスパンダ５３を、最適な位置、すなわち、光ビームの発散角が所定の角度となるような位置に移動操作して、発散角度のズレ及びこれに伴う焦点位置のズレがゼロとなる位置に移動させる。

また、光ピックアップ５０は、光検出器３６で検出された検出信号より光ディスクの保護基板厚の誤差等による球面収差の発生を検出し、収差補正用の信号を生成する収差補正回路４４及びアクチュエータ駆動回路４５により、アクチュエータ５７を駆動させて、球面収差がゼロとなる位置にビームエキスパンダ５３を移動させる。

次に、この光ピックアップ５０における、光源部から出射されたレーザ光の光路について説明する。

光源部３１から出射された光ビームは、ビームエキスパンダ５３の第１のレンズ５４及び第２のレンズ５５により、発散角を変換されて対物レンズ３２側に出射される。ビームエキスパンダ５３により発散角を変換された光ビームは、第１のビームスプリッタ３４により、制御用検出器３７側にその一部が分離される。第１のビームスプリッタ３４により分離された光ビームは、第２の開口フィルタ４２により開口制限され、光学素子３８により、制御用検出器３７に集光される。

制御用検出器３７は、対物レンズ３２に入射する光ビームから分離されたレーザ光を検出し、このレーザ光のデフォーカス成分、すなわち、所定の角度からの光ビームの発散角度のズレを検出する。アクチュエータ駆動回路４５は、制御用検出器３７で検出された検出信号により、収差補正回路４４で生成された収差補正信号を受けて、アクチュエータ５７を駆動させる。アクチュエータ５７は、デフォーカス成分が適正な値となるよう、すなわち、光ディスク２の信号記録面に光ビームが適切に集光するようにビームエキスパンダ５３を移動させる。

ビームエキスパンダ５３の移動により所定の適切な発散角とされた光ビームの大部分は、第１のビームスプリッタ３４を透過して、第１の開口フィルタ４１により開口制限され、対物レンズ３２により、光ディスク２の信号記録面２ａに集光される。

光ディスク２の信号記録面２ａに集光された光ビームは、信号記録面２ａで反射し、対物レンズ３２、第１のビームスプリッタ３４を通過して、ビームエキスパンダ５３により収束されて、第２のビームスプリッタ３５により光路を入射光から分岐されて光検出器３６により検出される。

アクチュエータ駆動回路４５は、光検出器３６で検出された検出信号により、収差補正回路４４で生成された収差補正信号を受けて、アクチュエータ５７を駆動させる。アクチュエータ５７は、光ディスク２の保護基板厚の誤差による球面収差がゼロとなるようにビームエキスパンダ５３を移動させる。

本発明を適用した光ピックアップ５０は、光ディスクに集光される前の光ビームを第１のビームスプリッタで分離させ、この光ビームを制御用検出器でデフォーカス成分、すなわち、発散状態を検出し、この検出信号により光ビームが信号記録面に適切に集光するようにビームエキスパンダを移動させるので、例えば、振動・衝撃・温度変化等によりビームエキスパンダを通過した光ビームの発散角が変化した場合にも、制御用検出器でビームエキスパンダを通過した光ビームの発散状態を検出して、ビームエキスパンダの移動により光ビームの発散角を適切にすることで光ディスクの信号記録面に適切に光ビームを集光させることができる。さらに、光ディスクからの戻り光を光検出器で検出し、ビームエキスパンダを移動させることで、光ディスクの保護基板厚の誤差による球面収差を良好に補正することができ、安定したフォーカシング信号を得ることができる。

すなわち、本発明を適用した光ピックアップ５０は、例えば、保護基板厚が０．１ｍｍで波長４０５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用する高密度記録が可能な光ディスクに対して用いられた場合においても、信号記録面でのスポット品質の低下による球面収差の補正に不具合等が発生することを防止できる。このように、本発明を適用した光ピックアップ５０は、制御用検出器により、光ディスクのスポット品質を向上させ、光検出器により保護基板厚の誤差による球面収差を補正するので、安定したフォーカシング信号が得られ、良好な記録再生動作を可能とする。

尚、上述のビームエキスパンダ５３は、負の屈折力を有する第１のレンズと、正の屈折力を有する第２のレンズとを有し、ビームエキスパンダ全体をアクチュエータにより駆動させる構成としたが、これに限られるものではなく、正及び負の屈折力を有するレンズを各１枚以上有すればよく、また、１枚以上のレンズがアクチュエータにより駆動されて通過する光ビームの発散角を変換すれように構成すればよい。

また、光ピックアップ３及び光ピックアップ５０では、発散角を変換する光学素子とこの移動手段であるアクチュエータを設ける構成としたが、これに限られるものではなく、例えば、屈折力を可変可能な屈折力可変素子を設けるように構成してもよい。

次に、屈折力可変素子を用いた、図４に示す光ピックアップ６０について説明する。尚、以下の説明において、上述した光ピックアップ３と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明を適用した光ピックアップ６０は、図４に示すように、所定の波長の光ビームを出射する光源部３１と、この光源部３１から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面２ａ上に集光する対物レンズ３２と、光源部３１と対物レンズ３２との間に設けられ入射した光ビームの屈折力を可変する屈折力可変素子６３と、屈折力可変素子６３と対物レンズ３２との間に設けられ、屈折力可変素子６３から出射された光ビームを対物レンズ３２に入射する光ビームから一部分離する第１のビームスプリッタ３４と、光源部３１と屈折力可変素子６３との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を出射光の光路から分岐させる第２のビームスプリッタ３５と、第２のビームスプリッタ３５で分岐された戻り光を検出する光検出器３６とから構成されている。

屈折力可変素子６３は、屈折力を可変することにより球面収差を補正するものであり、液晶光学素子が用いられる。この屈折力可変素子６３は、透明電極が形成された２枚のガラス基板によって液晶分子を挟んで形成されている。そして、各透明電極にそれぞれ駆動電圧を印加すると、印加された電圧による電界に従って液晶分子の配向が偏倚され、これにより屈折力可変素子６３を透過するレーザ光の屈折率を任意に変更する。すなわち、屈折力可変素子６３は、透過するレーザ光の発散角を変換することができ、屈折率を変更することで、この発散角の変換量、パワー収差を任意に変化させることができる。

屈折力可変素子６３は、この発散角の変化により、光ディスク２の保護基板厚の誤差等による球面収差を補正することができるとともに、振動、衝撃、温度変化等による焦点位置のズレを補正することができる。

また、光ピックアップ６０には、上述の光ピックアップ３と同様に、第１のビームスプリッタ３４により分離された光ビームを検出する制御用検出部３７と、第１のビームスプリッタ３４と制御用検出部３７との間に設けられ、第１のビームスプリッタ３４により分離された光ビームを制御用検出器３７の受光面に集束させる光学素子３８と、光学素子３８の入射側に設けられる第２の開口フィルタ４２とが設けられている。

制御用検出器３７は、屈折力可変素子６３を通過した光ビームの光量を検出することでデフォーカス成分を検出することができる。この制御用検出器３７には、適切な条件の下では屈折力可変素子６３を通過して所定の角度とされた光ビームが第１のビームスプリッタ３４により、一部分離されて光学素子３８により適切に集光される。しかし、温度変化等により、屈折力可変素子６３を通過して発散角度が変化された光ビームは、第１のビームスプリッタ３４により、一部分離されて、制御用検出器３７上に適切に集光せずにズレが生じる。制御用検出器３７は、この内周部及び外周部における合焦位置のズレを検出することで、屈折力可変素子６３を通過した光ビームのデフォーカス成分、すなわち、発散角度を検出することができる。

光ピックアップ６０は、光ピックアップ３と同様に、制御用検出器３７で検出された検出信号によりデフォーカス成分の発生を検出し、このデフォーカス成分に伴う収差の補正用の信号を生成する収差補正回路４４と、収差補正回路４４で生成された収差補正信号を受けて屈折力可変素子６３に印加される電圧を制御する屈折力可変素子制御回路６４とを備える。そして屈折力可変素子６３は、制御用検出器３７で検出した光ビームのでフォーカス成分、すなわち、発散角度のズレを検出した収差補正回路４４によって生成された収差補正信号を受けて、屈折力可変素子制御回路６４によってガラス基板の透明電極に印加される電圧が制御され、発散角度のズレ及びこれに伴う焦点位置のズレがゼロとなるように屈折率が可変される。

また、光ピックアップ６０は、光検出器３６で検出された検出信号より光ディスクの保護基板厚の誤差等による球面収差の発生を検出し、収差補正用の信号を生成する収差補正回路４４及び屈折力可変素子制御回路６４により、ガラス基板の透明電極に印加される電圧が制御され、球面収差がゼロとなるように屈折力可変素子６３の屈折率が可変される。

次に、この光ピックアップ６０における、光源部から出射されたレーザ光の光路について説明する。

光源部３１から出射された光ビームは、屈折力可変素子６３により、屈折されて発散角を変換されて対物レンズ３２側に出射される。屈折力可変素子６３により発散角を変換された光ビームは、第１のビームスプリッタ３４により、制御用検出器３７側にその一部が分離される。第１のビームスプリッタ３４により分離された光ビームは、第２の開口フィルタ４２により開口制限され、光学素子３８により、制御用検出器３７に集光される。

制御用検出器３７は、対物レンズ３２に入射する光ビームから分離されたレーザ光を検出し、このレーザ光のデフォーカス成分、すなわち、所定の角度からの光ビームの発散角度のズレを検出する。屈折力可変素子制御回路６４は、制御用検出器３７で検出された検出信号により、収差補正回路４４で生成された収差補正信号を受けて、デフォーカス成分である発散角が適正な値となるよう、すなわち、光ディスク２の信号記録面に光ビームが適切に集光するように屈折力可変素子６３の屈折力を変化させる。

屈折力が変更された屈折力可変素子６３により適切な発散角とされた光ビームの大部分は、第１のビームスプリッタ３４を透過して、第１の開口フィルタ４１により開口制限され、対物レンズ３２により、光ディスク２の信号記録面２ａに集光される。

光ディスク２の信号記録面２ａに集光された光ビームは、信号記録面２ａで反射し、対物レンズ３２、第１のビームスプリッタ３４を通過して、屈折力可変素子６３により収束されて、第２のビームスプリッタ３５により光路を入射光から分岐されて光検出器３６により検出される。

屈折力可変素子制御回路６４は、光検出器３６で検出された検出信号により、収差補正回路４４で生成された収差補正信号を受けて、屈折力可変素子６３の屈折力を変化させる。

本発明を適用した光ピックアップ６０は、光ディスクに集光される前の光ビームを第１のビームスプリッタで分離させ、この光ビームを制御用光検出器でデフォーカス成分、すなわち、発散状態を検出し、この検出信号により光ビームが信号記録面に適切に集光するように屈折力可変素子の屈折力を変化させるので、例えば、温度変化等により屈折力可変素子を通過した光ビームの発散角が変化した場合にも、制御用検出器で屈折力可変素子で屈折された光ビームの発散状態を検出して、屈折力可変素子の屈折力を変化させることで光ビームの発散角を適切して、光ディスクの信号記録面に適切に光ビームを集光させることができる。さらに、光ディスクからの戻り光を光検出器で検出し、屈折力可変素子の屈折力を変化させることで、光ディスクの保護基板厚の誤差等による球面収差を良好に補正でき、安定したフォーカシング信号を得ることができる。

すなわち、本発明を適用した光ピックアップ６０は、例えば、保護基板厚が０．１ｍｍで波長４０５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用する高密度記録が可能な光ディスクに対して用いられた場合においても、信号記録面でのスポット品質の低下による球面収差の補正に不具合等が発生することを防止できる。このように、本発明を適用した光ピックアップ６０は、制御用検出器により、光ディスクのスポット品質を向上させ、光検出器により保護基板厚の誤差による球面収差を補正するので、安定したフォーカシング信号が得られ、良好な記録再生動作を可能とする。

尚、上述の光ピックアップ３、光ピックアップ５０、及び、光ピックアップ６０において、制御用検出器３７は、ＦＡＰＣ（Ｆｒｏｎｔ Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）として用いることができる。

例えば、光ピックアップ３において、制御用検出器３７をＦＡＰＣとして用いる場合には、第２の開口フィルタ４２として第１の開口フィルタ４１と等価のフィルタを用いる。この光ピックアップにおいては、コリメータレンズ３３の移動によりデフォーカス成分、すなわち、光ビームの発散角度が変化して、第１の開口フィルタ４１を通過する光束量が変化したとしても、このＦＡＰＣとして機能する制御用検出器３７の検出信号により、光源部３１の出力パワーを変更することで、ディスク２の信号記録面２ａ、及び、光検出器３６での光量変化を防止することができる。

また、上述の光ピックアップ３、光ピックアップ５０及び光ピックアップ６０において、制御用検出器３７は、光源部３１から出射される光ビームのノイズ成分を検出し、光検出器３６で検出される、情報信号からノイズ成分を相殺するように構成してもよい。制御用検出器３７によりレーザノイズ成分を検出するように構成した光ピックアップは、レーザノイズ成分が除去されて、良好な記録再生信号を得ることができる。

また、上述の光ピックアップ３、光ピックアップ５０及び光ピックアップ６０において、光源部が１種類の波長の光ビームを出射するものとして説明したが、異なる２又は３種類の波長の光ビームを出射する２又は３の出射部を有する光源部を備えた２波長互換、３波長互換の光ピックアップとしてもよい。この場合、第１の開口フィルタ４１及び対物レンズ３２として波長に応じた互換性を有するものが用いられる。この光ピックアップは、コリメータレンズ３３及び制御用検出器３７によりデフォーカス成分を検出し、調整することで保護基板厚が異なる複数種類の光ディスクに対しても適切に信号記録面に光ビームを集光させることができ、その後に、光検出器３６の検出信号により球面収差を良好に補正することができる。

また、上述の光ピックアップ３、光ピックアップ５０及び光ピックアップ６０の光学系のうち、同一又は異なる２種類の光学系を組み合わせて、制御用検出器及び対物レンズを共用するように構成してもよい。

次に、光ピックアップ３に光源及び発散角を変換する光学素子を追加して複数種類の光ディスクに対応するように構成した、図５に示す光ピックアップ７０について説明する。尚、以下の説明において、上述した光ピックアップ３と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は、省略する。

本発明を適用した光ピックアップ７０は、保護基板厚が０．１ｍｍで波長４０５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用する高密度記録が可能な第１の光ディスク１１と、保護基板厚が０．６ｍｍで波長６５５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用するＤＶＤ等の第２の光ディスク１２と、保護基板厚が１．２ｍｍで波長７８５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用するＣＤ等の第３の光ディスク１３に対して信号の記録再生を行うものである。

光ピックアップ７０は、図５に示すように、波長４０５ｎｍ程度の第１の波長の光ビームを出射する第１の出射部を有する第１の光源部７１と、波長６５５ｎｍ程度の第２の波長の光ビームを出射する第２の出射部と、波長７８５ｎｍ程度の第３の波長の光ビームを出射する第３の出射部とを有する第２の光源部７２と、第１の光源部７１及び第２の光源部７２から出射された光ビームを光ディスク２の信号記録面２ａ上に集光する対物レンズ７３と、第１の光源部７１と対物レンズ７２との間に設けられ、入射した光ビームの発散角を変換する光学素子として第１のコリメータレンズ７４と、第２の光源部７２と対物レンズ７２との間に設けられ、入射した光ビームの発散角を変換する光学素子として第２のコリメータレンズ７５と、第１のコリメータレンズ７４と対物レンズ７３との間に設けられ、第１のコリメータレンズ７４から出射された光ビームを対物レンズ７３に入射する光ビームから一部分離するとともに、第２のコリメータレンズ７４から出射された光ビームを対物レンズ７２に入射する光ビームから一部分離する第１のビームスプリッタ７６と、第１の光源部７１と第１のコリメータレンズ７４との間に設けられ、光ディスク２で反射された戻り光の光路を出射光の光路から分岐させる第２のビームスプリッタ７７と、第２の光源部７２と第２のコリメータレンズ７５との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を出射光の光路から分岐させる第３のビームスプリッタ７８と、第２のビームスプリッタ７７で分岐された戻り光を検出する第１の光検出器８１と、第３のビームスプリッタ７８で分岐された戻り光を検出する第２の光検出器８２とから構成されている。

第１のコリメータレンズ７４及び第２のコリメータレンズ７５は、上述の光ピックアップ３を構成するコリメータレンズ３３と同様の機能を有し、それぞれ、第１又は第２のコリメータレンズ７４，７５を光軸方向に移動させる第１のアクチュエータ８３及び第２のアクチュエータ８４とが設けられている。第１及び第２のコリメータレンズ７４，７５は、第１及び第２のアクチュエータ８３，８４により光軸方向に移動されることで、第１及び第２コリメータレンズ７４，７５を通過した後の光ビームの発散角を変化させることができる。

対物レンズ７３の入射側には、対物レンズ７３に入射する光ビームの開口制限を行う開口制限素子として第１の開口フィルタ８５が設けられる。第１の開口フィルタ８５は、波長により開口径が変化する波長依存性を有するものであり、第１の波長に対して０．８５であり、第２の波長に対して０．６０であり、第３の波長に対して０．４５となるようにされており、例えば、ホログラム等からなる。対物レンズ７３は、第１又は第２のコリメータレンズ７４，７５により発散角を変換され、第１の開口フィルタ８５により開口制限された光ビームを光ディスク２の信号記録面２ａに集光することができる。
また、光ピックアップ７０には、第１のビームスプリッタ７６により分離された光ビームを検出する制御用検出器８８と、第１のビームスプリッタ７６と制御用検出部８８との間に設けられ、第１のビームスプリッタ７６により分離された光ビームを制御用検出器８８の受光面に集束させる光学素子８７と、光学素子８７の入射側に設けられる第２の開口フィルタ８６とが設けられている。

制御用検出器８８は、上述の制御用検出器３７と同様の機能を有し、第１又は第２のコリメータレンズ７４，７５を通過した光ビームの光量を検出することでデフォーカス成分を検出することができる。制御用検出器８８は、第１のビームスプリッタ７６により、一部分離された光ビームの焦点ズレを検出することで、第１又は第２のコリメータレンズ７４，７５を通過した光ビームのでフォーカス成分、すなわち、発散角度を検出することができる。

光ピックアップ７０は、制御用検出器８８で検出された検出信号によりデフォーカス成分の発生を検出し、このデフォーカス成分の発生に伴う収差の補正用の信号を生成する収差補正回路９０と、収差補正回路９０で生成された収差補正用信号を受けて第１又は第２のアクチュエータ８３，８４を駆動させるアクチュエータ駆動回路９１とを備える。

アクチュエータ駆動回路９１は、ディスク種類判別部２２からの検出信号に応じて、ディスクの種類に対応した第１又は第２のアクチュエータ８３，８４を駆動して、ディスクの種類に対応した位置に第１又は第２のコリメータレンズ７４，７５を移動させる。

アクチュエータ駆動回路９１は、制御用検出器８８で検出された光ビームのデフォーカス成分、すなわち、発散角度のズレを検出した収差補正回路９０により生成された収差補正用信号により、第１又は第２のコリメータレンズ７４，７５を、最適な位置、すなわち、光ビームの発散角が所定の角度となるような位置に移動操作して、発散角度のズレ及びこれに伴う焦点位置のズレがゼロとなる位置に移動させる。

また、光ピックアップ７０は、第１又は第２の光検出器８１，８２で検出された検出信号より光ディスクの保護基板厚の誤差等による球面収差の発生を検出し、収差補正用の信号を生成する収差補正用回路９０及びアクチュエータ駆動回路９１により、第１又は第２のアクチュエータ８３，８４を駆動させて、球面収差をゼロとなる位置に第１又は第２のコリメータレンズ７４，７５を移動させる。

次に、この光ピックアップ７０における、第１及び第２の光源部７１，７２から出射されたレーザ光の光路について説明する。

光ディスク２が第１の光ディスク１１であることを検出したディスク種類判別部２２により、第１の光源部７１から第１の波長の光ビームが出射される。

第１の光源部７１から出射された光ビームは、第１のコリメータレンズ７４により、発散角を変換されて対物レンズ７３側に出射される。第１のコリメータレンズ７４により発散角を変換された光ビームは、第１のビームスプリッタ７６により、その一部が分離されて制御用検出器８８側に反射される。第１のビームスプリッタ７６により分離された光ビームは、第２の開口フィルタ８６により開口制限され、光学素子８７により、制御用検出器８８に集光される。

制御用検出器８８は、対物レンズ７３に入射する光ビームから分離されたレーザ光を検出し、このレーザ光のデフォーカス成分、すなわち、所定の角度からの光ビームの発散角のズレを検出する。アクチュエータ駆動回路９１は、制御用検出器８８で検出された検出信号により、収差補正回路９０で生成された収差補正信号を受けて、第１のアクチュエータ８３を駆動させる。第１のアクチュエータ８３は、デフォーカス成分が適正な値となるよう、すなわち、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ａに光ビームが適切に集光するように第１のコリメータレンズ７４を移動させる。

第１のコリメータレンズ７４の移動により所定の適切な発散角とされた光ビームの残りの一部は、第１のビームスプリッタ７６を透過して、第１の開口フィルタ８５により開口制限され、対物レンズ７３により、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ａに集光される。

光ディスク１１の信号記録面１１ａに集光された光ビームは、信号記録面１１ａで反射し、対物レンズ７３、第１のビームスプリッタ７６を透過して、第１のコリメータレンズ７４により収束されて、第２のビームスプリッタ７７により光路を入射光から分岐されて第１の光検出器８１により検出される。

アクチュエータ駆動回路９１は、第１の光検出器８１で検出された検出信号により、収差補正回路９０で生成された収差補正信号を受けて、第１のアクチュエータ８３を駆動させる。第１のアクチュエータ８３は、光ディスク２の保護基板厚の誤差による球面収差がゼロとなるように第１のコリメータレンズ７４を移動させる。

光ディスク２が第２又は第３の光ディスク１２，１３であることを検出したディスク種類判別部２２により、第２の光源部７２から第２又は第３の波長の光ビームが出射される。

第２の光源部７２から出射された光ビームは、第２のコリメータレンズ７５により、発散角を変換されて第１のビームスプリッタ７６側に出射される。

第２のコリメータレンズ７５は、ディスク種類判別部２２により検出された信号により、第２のアクチュエータ８４を駆動して、第２又は第３の光ディスク１２，１３に対応した所定の位置に移動される。

第２のコリメータレンズ７５により発散角を変換された光ビームは、第１のビームスプリッタ７６により、その一部が分離されて制御用検出器８８側に透過されてる。第１のビームスプリッタ７６により分離された光ビームは、第２の開口フィルタ８６により開口制限され、光学素子８７により、制御用検出器８８に集光される。

制御用検出器８８は、対物レンズ７３に入射する光ビームから分離されたレーザ光を検出し、このレーザ光のデフォーカス成分、すなわち、所定の角度からの光ビームの発散角のズレを検出する。アクチュエータ駆動回路９１は、制御用検出器８８で検出された検出信号により、収差補正回路９０で生成された収差補正信号を受けて、第２のアクチュエータ８４を駆動させる。第２のアクチュエータ８４は、デフォーカス成分が適正な値となるよう、すなわち、光ディスク２の信号記録面２ａに光ビームが適切に集光するように第２のコリメータレンズ７５を移動させる。

第２のコリメータレンズ７５の移動により所定の適切な発散角とされた光ビームの残りの一部は、第１のビームスプリッタ７６で反射されて、第１の開口フィルタ８５により開口制限され、対物レンズ７３により、第２又は第３の光ディスク１２，１３の信号記録面１２ａ，１３ａに集光される。

第２又は第３の光ディスクの信号記録面１２ａ、１３ａに集光された光ビームは、信号記録面１２ａ，１３ａで反射し、対物レンズ７３、第１のビームスプリッタ７６で反射されて、第２のコリメータレンズ７５により収束されて、第３のビームスプリッタ７８により光路を入射光から分岐されて第２の光検出器８２により検出される。

アクチュエータ駆動回路９１は、第２の光検出器８２で検出された検出信号により、収差補正回路９０で生成された収差補正信号を受けて、第２のアクチュエータ８４を駆動させる。第２のアクチュエータ８４は、光ディスク２の保護基板厚の誤差による球面収差がゼロとなるように第２のコリメータレンズ７５を移動させる。

本発明を適用した光ピックアップ７０は、光ディスクに集光される前の光ビームを第１のビームスプリッタで分離させ、この光ビームを制御用検出器でデフォーカス成分、すなわち、発散状態を検出し、この検出信号により光ビームが信号記録面に適切に集光するようにコリメータレンズを移動させるので、例えば、振動・衝撃・温度変化等によりコリメータレンズを通過した光ビームの発散角が変化した場合にも、制御用検出器でコリメータレンズを通過した光ビームの発散状態を検出して、コリメータレンズの移動により光ビームの発散角を適切にすることで光ディスクの信号記録面に適切に光ビームを集光させることができる。さらに、光ディスクからの戻り光を光検出器で検出し、コリメータレンズを移動させることで、光ディスクの保護基板厚の誤差による球面収差を良好に補正することができ、安定したフォーカシング信号を得ることができる。

すなわち、本発明を適用した光ピックアップ７０は、例えば、保護基板厚が０．１ｍｍで波長４０５ｎｍ程度の光ビームを記録再生光として使用する高密度記録が可能な光ディスクを含めた複数種類の光ディスクに対して、それぞれの信号記録面でのスポット品質の低下による球面収差の補正に不具合等が発生することを防止できる。このように、本発明を適用した光ピックアップ７０は、制御用検出器により、光ディスクのスポット品質を向上させ、光検出器により保護基板厚の誤差による球面収差を補正するので、安定したフォーカシング信号が得られ、良好な記録再生動作を可能とする。

また、本発明を適用した光ピックアップ７０は、異なるフォーマットの３種類の光ディスクに対して、信号記録面に適切に光ビームを集光させ、さらに、ディスク保護基板厚の誤差による球面収差についても良好に補正することができるので、３波長互換の光ピックアップを実現するとともに、対物レンズ、制御用検出器等の光学部品を共通化しているので、小型化を実現できる。

本発明は、上述したディスクフォーマット以外に対しても適用可能である。例えば、光ディスクは、光変調記録を用いた種々の方式の記録再生ディスク、いわゆる光磁気記録、相変化記録及び色素記録等を含む光ディスク、具体的には「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」、「ＤＶＤ−ＲＡＭ」、「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」、「ＤＶＤ＋ＲＷ」等、又は、各種光磁気記録媒体であってもよい。光ディスクは、記録層上における最適な記録及び／又は再生光パワーが異なる少なくとも２以上の記録領域に記録層が分割された光ディスク、複数の記録層が透明基板を介して積層された光ディスクであってもよい。

本発明を適用した記録再生装置の構成を示すブロック図である。 本発明を適用した光ピックアップの光学系の例を説明する構成図である。 本発明を適用した光ピックアップの光学系の他の例を説明する構成図である。 屈折力可変素子を用いた光ピックアップの光学系の例を説明する構成図である。 本発明を適用した光ピックアップの更に他の例を説明する構成図である。

符号の説明

１ 記録再生装置、 ２ 光ディスク、 ３ 光ピックアップ、 ４ スピンドルモータ、 ５ 送りモータ、 ９ サーボ制御回路、 ３１ 光源部、 ３２ 対物レンズ、 ３３ コリメータレンズ、 ３４ 第１のビームスプリッタ、 ３５ 第２のビームスプリッタ、 ３６ 光検出器、 ３７ 制御用検出部、 ３８ 光学素子、 ４０ アクチュエータ、 ４１ 第１の開口フィルタ、 ４２ 第２の開口フィルタ、 ４４ 収差補正回路、 ４５ アクチュエータ駆動回路、

Claims (6)

1. 所定の波長の光ビームを出射する光源と、
   上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、
   上記光源と上記対物レンズとの間に設けられ、上記光源から出射された光ビームの発散角を変換する発散角変換光学素子と、
   上記発散角変換光学素子を光軸方向に移動させることにより球面収差を補正する移動手段と、
   上記発散角変換光学素子と上記対物レンズとの間に設けられ、上記発散角変換光学素子から出射された光ビームを上記対物レンズに入射する光ビームから一部分離する光分離手段と、
   上記光分離手段により分離された光ビームを検出する制御用検出器と、
   上記光分離手段と上記制御用検出器との間に設けられ、上記光分離手段により分離された光ビームを上記制御用検出器の受光面に集束させる集束光学素子と、
   上記集束光学素子と上記光分離手段との間に設けられ、上記光分離手段により分離され上記集束光学素子に入射する光ビームの開口制限を行う開口制限素子と、
   上記光源と上記発散角変換素子との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を上記光源から出射される光ビームの光路から分岐させる戻り光分岐手段と、
   上記戻り光分岐手段で分岐された戻り光を検出する光検出器と、
   上記制御用検出器及び上記光検出器の検出結果に基づいて上記移動手段を制御する制御手段とを備え、
   上記光検出器は、上記戻り光を受光することにより、光ディスクの保護層厚さの誤差による球面収差の発生を検出し、
   上記制御用検出器は、上記受光面で受光した光量に基づいて、振動、衝撃、温度変化により上記発散角変換光学素子による発散角の変換後の光ビームにデフォーカス成分が生じた場合に、上記光分離手段で分離され上記開口制限素子及び上記集束光学素子を経て集束される光ビームの合焦位置のズレを検出することで、上記デフォーカス成分を検出し、
   上記制御手段は、上記光検出器で検出した保護層厚さの誤差と、上記制御用検出器で検出したデフォーカス成分とに基づいて、上記移動手段を制御して発散角変換光学素子の移動量を制御する光ピックアップ。
2. 上記発散角変換光学素子は、コリメータレンズである請求項１記載の光ピックアップ。
3. 上記発散角変換光学素子は、ビームエキスパンダである請求項１記載の光ピックアップ。
4. 所定の波長の光ビームを出射する光源と、
   上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、
   上記光源と上記対物レンズとの間に設けられ、屈折力を可変することにより球面収差を補正する屈折力可変素子と、
   上記屈折力可変素子と上記対物レンズとの間に設けられ、上記屈折力可変素子から出射された光ビームを上記対物レンズに入射する光から一部分離する光分離手段と、
   上記光分離手段により分離された光ビームを検出する制御用検出器と、
   上記光分離手段と上記制御用検出器との間に設けられ、上記光分離手段により分離された光ビームを上記制御用検出器の受光面に集束させる集束光学素子と、
   上記集束光学素子と上記光分離手段との間に設けられ、上記光分離手段により分離され上記集束光学素子に入射する光ビームの開口制限を行う開口制限素子と、
   上記光源と上記発散角変換素子との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を上記光源から出射される光ビームの光路から分岐させる戻り光分岐手段と、
   上記戻り光分岐手段で分岐された戻り光を検出する光検出器と、
   上記制御用検出器及び上記光検出器の検出結果に基づいて上記屈折力可変素子の屈折力を制御する制御手段とを備え、
   上記光検出器は、上記戻り光を受光することにより、光ディスクの保護層厚さの誤差による球面収差の発生を検出し、
   上記制御用検出器は、上記受光面で受光した光量に基づいて、振動、衝撃、温度変化により上記屈折力可変素子の屈折力による発散角の変化後の光ビームにデフォーカス成分が生じた場合に、上記光分離手段で分離され上記開口制限素子及び上記集束光学素子を経て集束される光ビームの合焦位置のズレを検出することで、上記デフォーカス成分を検出し、
   上記制御手段は、上記光検出器で検出した保護層厚さの誤差と、上記制御用検出器で検出したデフォーカス成分とに基づいて、上記屈折力可変素子の屈折力を制御する光ピックアップ。
5. 光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備え、
   上記光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、
   上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、
   上記光源と上記対物レンズとの間に設けられ、上記光源から出射された光ビームの発散角を変換する発散角変換光学素子と、
   上記発散角変換光学素子を光軸方向に移動させることにより球面収差を補正する移動手段と、
   上記発散角変換光学素子と上記対物レンズとの間に設けられ、上記発散角変換光学素子から出射された光ビームを上記対物レンズに入射する光ビームから一部分離する光分離手段と、
   上記光分離手段により分離された光ビームを検出する制御用検出器と、
   上記光分離手段と上記制御用検出器との間に設けられ、上記光分離手段により分離された光ビームを上記制御用検出器の受光面に集束させる集束光学素子と、
   上記集束光学素子と上記光分離手段との間に設けられ、上記光分離手段により分離され上記集束光学素子に入射する光ビームの開口制限を行う開口制限素子と、
   上記光源と上記発散角変換素子との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を上記光源から出射される光ビームの光路から分岐させる戻り光分岐手段と、
   上記戻り光分岐手段で分岐された戻り光を検出する光検出器と、
   上記制御用検出器及び上記光検出器の検出結果に基づいて上記移動手段を制御する制御手段とを備え、
   上記光検出器は、上記戻り光を受光することにより、光ディスクの保護層厚さの誤差による球面収差の発生を検出し、
   上記制御用検出器は、上記受光面で受光した光量に基づいて、振動、衝撃、温度変化により上記発散角変換光学素子による発散角の変換後の光ビームにデフォーカス成分が生じた場合に、上記光分離手段で分離され上記開口制限素子及び上記集束光学素子を経て集束される光ビームの合焦位置のズレを検出することで、上記デフォーカス成分を検出し、
   上記制御手段は、上記光検出器で検出した保護層厚さの誤差と、上記制御用検出器で検出したデフォーカス成分とに基づいて、上記移動手段を制御して発散角変換光学素子の移動量を制御する記録及び／又は再生装置。
6. 光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備え、
   上記光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、
   上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズと、
   上記光源と上記対物レンズとの間に設けられ、屈折力を可変することにより球面収差を補正する屈折力可変素子と、
   上記屈折力可変素子と上記対物レンズとの間に設けられ、上記屈折力可変素子から出射された光ビームを上記対物レンズに入射する光から一部分離する光分離手段と、
   上記光分離手段により分離された光ビームを検出する制御用検出器と、
   上記光分離手段と上記制御用検出器との間に設けられ、上記光分離手段により分離された光ビームを上記制御用検出器の受光面に集束させる集束光学素子と、
   上記集束光学素子と上記光分離手段との間に設けられ、上記光分離手段により分離され上記集束光学素子に入射する光ビームの開口制限を行う開口制限素子と、
   上記光源と上記発散角変換素子との間に設けられ、光ディスクで反射された戻り光の光路を上記光源から出射される光ビームの光路から分岐させる戻り光分岐手段と、
   上記戻り光分岐手段で分岐された戻り光を検出する光検出器と、
   上記制御用検出器及び上記光検出器の検出結果に基づいて上記屈折力可変素子の屈折力を制御する制御手段とを備え、
   上記光検出器は、上記戻り光を受光することにより、光ディスクの保護層厚さの誤差による球面収差の発生を検出し、
   上記制御用検出器は、上記受光面で受光した光量に基づいて、振動、衝撃、温度変化により上記屈折力可変素子の屈折力による発散角の変化後の光ビームにデフォーカス成分が生じた場合に、上記光分離手段で分離され上記開口制限素子及び上記集束光学素子を経て集束される光ビームの合焦位置のズレを検出することで、上記デフォーカス成分を検出し、
   上記制御手段は、上記光検出器で検出した保護層厚さの誤差と、上記制御用検出器で検出したデフォーカス成分とに基づいて、上記屈折力可変素子の屈折力を制御する記録及び／又は再生装置。

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