(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から照射される光ビームを光ディスクの記録面上に集光させる集光光学系と、少なくとも、前記記録面にて反射され前記集光光学系を通過した光ビームを分割して受光手段へ導く光学素子手段と、該光学素子手段からの光ビームを受光しその光量を計測する受光手段とを有する光ピックアップ装置において、
前記光学素子手段は、前記集光光学系を通過した光ビームをその光軸に垂直な第１直線を境界として分割することにより第１光ビームを生成して、前記受光手段へと導き、
前記受光手段は、第３領域および第４領域を備えてなり、
前記第３領域および第４領域は、第１光ビームの光軸を通りかつその光軸に垂直な前記受光手段上の直線を対称軸として略線対称な関係を有して、前記第１光ビームの光軸から離れた位置にそれぞれ配設されており、
前記第３領域、第４領域からの第１光ビームの光量に基く電気信号をそれぞれＳ３、Ｓ４としたときに、Ｓ３とＳ４との差を用いて前記集光光学系の収差を示す球面収差信号を生成する収差信号生成手段を備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光学素子手段は、前記集光光学系を通過した光ビームをその光軸に垂直な第２直線を境界として分割することで第２光ビームを生成して、前記受光手段へと導き、
前記受光手段は、第１、第２領域を備えてなり、第１領域と第２領域は、第２光ビームの光軸を通りかつ第２直線に対応する前記受光手段上の直線を対称軸として、略線対称な関係に設けられており、第１領域、第２領域の第２光ビームの光軸からの距離は、第３領域、第４領域の第１光ビームの光軸からの距離よりも小さく設定されており、第１領域，第２領域からの電気信号をそれぞれＳ１，Ｓ２としたときに、Ｓ１とＳ２との差を用いて焦点ずれ信号を生成する焦点ずれ信号生成手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記焦点ずれ信号生成手段は、Ｋを定数としたときに、（Ｓ１−Ｓ２）＋（Ｓ３−Ｓ４）×Ｋの演算により焦点ずれ信号を生成することを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記Ｓ１とＳ２の差とＳ３とＳ４の差の複数の組み合わせに対応して、複数の焦点ずれ信号を記憶する記憶手段を備え、前記焦点ずれ信号生成手段は、前記受光手段からのＳ１乃至Ｓ４の電気信号に基づくＳ１とＳ２の差及びＳ３とＳ４の差に対応する焦点ずれ信号を、前記記憶手段より読み出して出力することを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第１直線と第２直線、第１光ビームと第２光ビームは、それぞれ同一であることを特徴とする請求項２、３又は４記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記受光手段における第１領域と第２領域は、それぞれ前記対称軸を弦とする半円形状に形成されており、前記受光手段における第３領域と第４領域は、内周の半径が第１領域、第２領域の最外周半径よりも大きな半円環形状に形成され、それぞれ第１領域、第２領域の最外周の外側に設けられていることを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記受光手段における第３領域、第１領域、第２領域、第４領域は、それぞれ矩形状に形成され、前記対称軸に垂直な方向にこの順で並置されてなることを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記集光光学系は、複数のレンズが組み合わされてなる対物レンズを備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記収差信号生成手段からの前記球面収差信号に基づき、前記集光光学系の球面収差を補正する球面収差補正手段を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光ピックアップ装置を用いて球面収差を補正する収差補正方法であって、
前記集光光学系の焦点ずれを補正した後、球面収差を補正することを特徴とする収差補正方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の光ピックアップ装置を用いて球面収差を補正する収差補正方法であって、
前記球面収差補正手段を周期的に駆動し、その駆動時に前記収差検出手段が検出した球面収差に基づいて、前記集光光学系の球面収差を補正することを特徴とする収差補正方法。
【請求項１２】
反射体に光ビームを集光する集光光学系と、前記反射体にて反射され集光光学系を通過した光ビームを分割して受光手段へ導く光学素子手段と、該光学素子手段からの光ビームを受光しその光量を計測する受光手段とを有する収差検出装置において、
前記光学素子手段は、前記集光光学系を通過した光ビームをその光軸に垂直な第１直線を境界として分割することにより第１光ビームを生成して、前記受光手段へと導き、
前記受光手段は、第３領域および第４領域を備えてなり、
前記第３領域および第４領域は、第１光ビームの光軸を通りかつその光軸に垂直な前記受光手段上の直線を対称軸として略線対称な関係を有して、前記第１光ビームの光軸から離れた位置にそれぞれ配設されており、
前記第３領域、第４領域からの第１光ビームの光量に基く電気信号をそれぞれＳ３、Ｓ４としたときに、Ｓ３とＳ４との差を用いて前記集光光学系の収差を示す球面収差信号を生成する収差信号生成手段を備えていることを特徴とする収差検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集光光学系において発生する収差を検出できる光ピックアップ装置、及びその収差補正方法並びに収差検出装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
光ディスクの高記録密度化は、光ディスクの情報記録層における線記録密度を高めることやトラックの狭ピッチ化により行われてきた。このためには、光ディスクの情報記録層上に集光される光ビームの径を小さくすることが必要である。ビーム径を小さくする方法として、光ディスクを記録再生する光ピックアップ装置の対物レンズから射出される光ビームの開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）を高めたり、光ビームの短波長化が、従来から進められてきた。
【０００３】
しかしながら、例えばＮＡを０．８５まで大きくすると、対物レンズを単レンズで構成することが困難となる。高ＮＡとなるほど、レンズの製造公差、組み立て公差が厳しくなる。従って、単レンズで構成された対物レンズは、収差を許容範囲内に納めることが困難となり、ビーム径を小さくすることができなくなる。そこで、対物レンズに半球レンズを組み合わせて、２枚のレンズ（２群レンズ）で対物レンズを構成することが試みられている。これによれば、レンズの製造公差、組み立て公差を緩くでき、高ＮＡを実現することができる。
【０００４】
さて、光ディスクは、埃や傷から情報記録層を保護するために、情報記録層をカバーガラスで覆っている。つまり、対物レンズから射出された光ビームは、カバーガラスを通過して、その下にある情報記録層上で集光されて焦点を結ぶ。光ビームがカバーガラスを通過すると、球面収差（ＳＡ：Spherical Aberration）が発生する。球面収差ＳＡは、カバーガラスの厚さｄおよびＮＡの４乗に比例する。
【０００５】
ＳＡ ∝ ｄ・ＮＡ4 …（１）
対物レンズは、この球面収差を相殺するように設計されており、対物レンズとカバーガラスを通過した光ビームの球面収差は十分に小さくなっている。しかし、カバーガラスの厚さが、あらかじめ定めれた値からずれると、情報記録層に集光された光ビームには、球面収差が発生し、ビーム径が大きくなってしまう。従って、情報を正しく読み書きすることができなくなる問題が生じる。式（１）より、カバーガラスの厚さ誤差Δｄによって発生する球面収差の誤差は、ΔｄおよびＮＡの４乗に比例する。
【０００６】
ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のように、対物レンズのＮＡが０．６程度の場合には、カバーガラスの厚さ誤差によって発生する球面収差の誤差が小さく、各情報記録層ごとに集光される光ビームを十分小さく集光させることができた。
【０００７】
さらに、光ディスクの厚さ方向へ記録情報の高密度化を進めることができるように、情報記録層を積層化して形成された多層光ディスクは、既にＤＶＤの２層ディスクとして商品化されている。このような多層光ディスクを記録再生する光ピックアップ装置は、光ディスクの各情報記録層ごとに光ビームを十分小さく集光させることが必要である。しかしながら、光ディスクの表面から各情報記録層まで厚みが、各情報記録層ごとに異なる。従って、光ビームが光ディスクのカバーガラスを通過する際に発生する球面収差が、各情報記録層ごとに異なる。例えば、隣接する情報記録層で発生する球面収差の差異ΔＳＡは、式（１）より、隣接する情報記録層の層間距離ｔおよびＮＡの４乗に比例する。
【０００８】
ＤＶＤのように、対物レンズのＮＡが０．６程度の場合には、各情報記録層ごとの球面収差の差異ΔＳＡが小さく、各情報記録層ごとに集光される光ビームは十分小さく集光させることができた。
【０００９】
しかしながら、カバーガラスの厚さ誤差Δｄが等しくても、ＮＡが大きくなるほど大きな球面収差ＳＡが発生する。例えば、ＮＡ＝０．６に比べて、ＮＡ＝０．８５では、約４倍の球面収差ＳＡが発生する。従って、ＮＡ＝０．８５のように高ＮＡになればなるほど、カバーガラスの厚さ誤差によって発生する球面収差を補正することが必要となってくる。
【００１０】
さらに、隣接する情報記録層の層間距離ｔが等しくても、ＮＡが大きくなるほど大きな球面収差の差異ΔＳＡが発生する。例えば、ＮＡ＝０．６に比べて、ＮＡ＝０．８５では、約４倍の球面収差の差異ΔＳＡが発生する。従って、ＮＡ＝０．８５のように高ＮＡになればなるほど、各情報記録層ごとの球面収差の差異ΔＳＡを補正することが必要となってくる。
【００１１】
例えば、特開平１１−１９５２２９号公報には、上述の球面収差を補正する光ピックアップ装置が開示されている。この光ピックアップ装置では、カバーガラス厚さを計測する厚みセンサを備えており、カバーガラス厚さを光学的に計測し、その計測結果に基づいて、球面収差を補正し、光ディスクの各情報記録層ごとに集光される光ビームの径を十分小さくしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光ピックアップ装置では、厚みセンサを別途設ける必要があり、光ピックアップ装置の小型化および低価格化ができないという問題点があった。
【００１３】
また、対物レンズは２枚のレンズで構成されるので、２枚のレンズのレンズ間隔があらかじめ定められた値になるように組み立てる必要がある。しかしながら、レンズ間隔があらかじめ定められた値からずれた場合、すなわち、レンズ間隔誤差がある場合、組み立てた対物レンズに球面収差が発生する。さらに、２枚のレンズの製造誤差により各レンズのレンズ厚さに誤差があると、組み立てた対物レンズに球面収差が発生する。
【００１４】
このように、レンズ間隔誤差やレンズ厚さ誤差により、対物レンズに球面収差が発生する。一般には、光ディスクの情報記録層に情報を記録再生することに問題がない程度まで、レンズ間隔誤差やレンズ厚さ誤差を小さくすることが行われている。しかしながら、レンズ間隔誤差が小さくなるように対物レンズを組み立てるにためには、高価な組立装置が必要であり、かつ組立に長時間を要する。また、レンズ厚さ誤差の小さい対物レンズの製造は、高価なものとなっている。
【００１５】
以上のように、従来においては、光ピックアップ装置の低価格化、および短時間の製造ができないと言う問題点があった。
【００１６】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであって、別途厚みセンサを設けることなく、球面収差を補正し、カバーガラス厚さ誤差、レンズ間隔誤差、レンズ厚さ誤差がある場合でも、単層光ディスクの情報記録層あるいは多層光ディスクの各情報記録層ごとに集光される光ビームの径を十分小さくすることができる光ピックアップ装置、及びその収差補正方法、並びに収差検出装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ピックアップ装置は、光源と、該光源から照射される光ビームを光ディスクの記録面上に集光させる集光光学系と、少なくとも、前記記録面にて反射され前記集光光学系を通過した光ビームを分割して受光手段へ導く光学素子手段と、該光学素子手段からの光ビームを受光しその光量を計測する受光手段とを有する光ピックアップ装置において、前記光学素子手段は、前記集光光学系を通過した光ビームをその光軸に垂直な第１直線を境界として分割することにより第１光ビームを生成して、前記受光手段へと導き、前記受光手段は、第３領域および第４領域を備えてなり、前記第３領域および第４領域は、第１光ビームの光軸を通りかつその光軸に垂直な前記受光手段上の直線を対称軸として略線対称な関係を有して、前記第１光ビームの光軸から離れた位置にそれぞれ配設されており、前記第３領域、第４領域からの第１光ビームの光量に基く電気信号をそれぞれＳ３、Ｓ４としたときに、Ｓ３とＳ４との差を用いて前記集光光学系の収差を示す球面収差信号を生成する収差信号生成手段を備えていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記記載の光ピックアップ装置において、前記光学素子手段は、前記集光光学系を通過した光ビームをその光軸に垂直な第２直線を境界として分割することで第２光ビームを生成して、前記受光手段へと導き、前記受光手段は、第１、第２領域を備えてなり、第１領域と第２領域は、第２光ビームの光軸を通りかつ第２直線に対応する前記受光手段上の直線を対称軸として、略線対称な関係に設けられており、第１領域、第２領域の第２光ビームの光軸からの距離は、第３領域、第４領域の第１光ビームの光軸からの距離よりも小さく設定されており、第１領域，第２領域からの電気信号をそれぞれＳ１，Ｓ２としたときに、Ｓ１とＳ２との差を用いて焦点ずれ信号を生成する焦点ずれ信号生成手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記記載の光ピックアップ装置において、前記焦点ずれ信号生成手段は、Ｋを定数としたときに、（Ｓ１−Ｓ２）＋（Ｓ３−Ｓ４）×Ｋの演算により焦点ずれ信号を生成することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記記載の光ピックアップ装置において、Ｓ１とＳ２の差とＳ３とＳ４の差の複数の組み合わせに対応して、複数の焦点ずれ信号を記憶する記憶手段を備え、前記焦点ずれ信号生成手段は、前記受光手段からのＳ１乃至Ｓ４の電気信号に基づくＳ１とＳ２の差及びＳ３とＳ４の差に対応する焦点ずれ信号を、前記記憶手段より読み出して出力することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記記載の光ピックアップ装置において、第１直線と第２直線、第１光ビームと第２光ビームは、それぞれ同一であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記記載の光ピックアップ装置において、前記受光手段における第１領域と第２領域は、それぞれ前記対称軸を弦とする半円形状に形成されており、前記受光手段における第３領域と第４領域は、内周の半径が第１領域、第２領域の最外周半径よりも大きな半円環形状に形成され、それぞれ第１領域、第２領域の最外周の外側に設けられていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記記載の光ピックアップ装置において、前記受光手段における第３領域、第１領域、第２領域、第４領域は、それぞれ矩形状に形成され、前記対称軸に垂直な方向にこの順で並置されてなることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記記載の光ピックアップ装置において、前記集光光学系は、複数のレンズが組み合わされてなる対物レンズを備えていることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記記載の光ピックアップ装置において、前記収差信号生成手段からの前記収差信号に基づき、前記集光光学系の球面収差を補正する球面収差補正手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の収差補正方法は、上記記載の光ピックアップ装置を用いて球面収差を補正する収差補正方法であって、前記集光光学系の焦点ずれを補正した後、球面収差を補正することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の収差補正方法は、上記記載の光ピックアップ装置を用いて球面収差を補正する収差補正方法であって、前記球面収差補正手段を周期的に駆動し、その駆動時に前記収差検出手段が検出した球面収差に基づいて、前記集光光学系の球面収差を補正することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の収差検出装置は、反射体に光ビームを集光する集光光学系と、前記反射体にて反射され集光光学系を通過した光ビームを分割して受光手段へ導く光学素子手段と、該光学素子手段からの光ビームを受光しその光量を計測する受光手段とを有する収差検出装置において、前記光学素子手段は、前記集光光学系を通過した光ビームをその光軸に垂直な第１直線を境界として分割することにより第１光ビームを生成して、前記受光手段へと導き、  前記受光手段は、第３領域および第４領域を備えてなり、
前記第３領域および第４領域は、第１光ビームの光軸を通りかつその光軸に垂直な前記受光手段上の直線を対称軸として略線対称な関係を有して、前記第１光ビームの光軸から離れた位置にそれぞれ配設されており、
前記第３領域、第４領域からの第１光ビームの光量に基く電気信号をそれぞれＳ３、Ｓ４としたときに、Ｓ３とＳ４との差を用いて前記集光光学系の収差を示す球面収差信号を生成する収差信号生成手段を備えていることを特徴とする。
【００２９】
なお、本発明において、反射体とは光ビームを反射できるものであればどのようなものであっても良い。したがって、反射体の中には光ディスクは含まれる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１から図１４に基づいて以下に説明する。なお、本実施形態では、集光光学系の球面収差を計測する収差検出装置を備えた光ピックアップ装置を有する光記録再生装置となっている。
【００３１】
本実施形態に係る光記録再生装置は、図２に示すように、光ディスクである光ディスクを回転駆動するスピンドルモータ９、光ディスクに情報を記録再生するための光ピックアップ装置１１、上記スピンドルモータ９および光ピックアップ装置１１を駆動制御するための駆動制御部１２とを備えている。
【００３２】
上記光ピックアップ装置１１は、光源である半導体レーザ１、ホログラム（光学素子手段）２、コリメートレンズ３、２枚のレンズから構成される集光光学系１０、および計測装置（受光手段）７を有している。集光光学系１０を構成する２枚のレンズは、第１要素４と第２要素５である。また、集光光学系１０とコリメートレンズ３との間には、集光光学系１０からの光ビームあるいはコリメートレンズ３からの光ビームの光路を約９０度屈折されるミラー８が設置されている。
【００３３】
さらに、上記第１要素４は、周縁部においてホルダ１３により保持されており、このホルダ１３の外周部にはフォーカス・アクチュエータ１４およびトラッキング・アクチュエータ２３が設けられている。このフォーカス・アクチュエータ１４により、集光光学系１０を光軸方向に移動させるようになっている。これにより、フォーカス・アクチュエータ１４を駆動制御することで、集光光学系１０を適切な位置に移動させて合焦制御を行うようになっている。また、トラッキング・アクチュエータ２３により、集光光学系１０をラジアル方向（光ディスク上に形成されたトラックの方向および光軸方向とに互いに直交する方向）に移動させるようになっている。これにより、トラッキング・アクチュエータ２３を駆動制御することで、光ビームを光ディスクの情報トラック上に正確に追跡させるようになっている。
【００３４】
また、上記第２要素５は、周縁部においてホルダ１５に保持されており、このホルダ１５の外周部には第２要素アクチュエータ１６が設けられている。この第２要素アクチュエータ１６を駆動制御することで、第１要素４と第２要素５との間隔を調整し、集光光学系１０で生じる球面収差を補正するようになっている。
【００３５】
上記駆動制御部１２は、スピンドルモータ９の駆動制御を行うスピンドルモータ駆動回路１７、フォーカス・アクチュエータ１４の駆動制御を行うフォーカス制御回路１８、トラッキング・アクチュエータ２３の駆動制御を行うトラッキング駆動回路２２、第２要素アクチュエータ１６の駆動制御を行う第２要素駆動回路（球面収差補正手段）１９、上記のスピンドルモータ駆動回路１７、フォーカス駆動回路１８、トラッキング駆動回路２２、第２要素駆動回路１９への制御信号を生成するための制御信号生成回路（収差信号生成手段、焦点ずれ信号生成手段を含む）２０、計測装置７から得られた信号から情報を再生し、再生信号を生成するための情報再生回路２１から成る。
【００３６】
ここで、上記光ピックアップ装置１１について、図１を参照しながら詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図１に示す光ピックアップ装置１１においては、図２で示したミラー８を省略している。
【００３７】
上記光ピックアップ装置１１において、ホログラム２、コリメートレンズ３、第１要素４、第２要素５は、半導体レーザ１の射出面と光ディスク６との間に形成される光軸ＯＺ上に配置され、計測装置７はホログラム２の回折光の焦点位置近傍に配置されている。
【００３８】
従って、上記光ピックアップ装置１１において、半導体レーザ１から射出された光ビームは、ホログラム２で０次回折光として通過し、コリメートレンズ３によって平行光に変換された後、第１要素４および第２要素５を通過して、光ディスク６上の情報記録層に集光される。一方、光ディスク６の情報記録層から反射された光ビームは、第２要素５、第１要素４、コリメートレンズ３を通過してホログラム２に入射され、ホログラム２にて回折されて計測装置７上に集光される。
【００３９】
光ディスク６は、カバーガラス６ａ、基盤６ｂ、およびカバーガラス６ａと基盤６ｂとの間に形成された２つの情報記録層６ｃ、６ｄから構成されている。つまり、光ディスク６は２層ディスクであって、光ピックアップ装置１１は情報記録層６ｃまたは６ｄに光ビームを集光させることで、各情報記録層から情報を再生する。以下の説明において、光ディスク６の情報記録層は情報記録層６ｃまたは６ｄのいずれかを表し、光ピックアップ装置１１は、どちらの情報記録層にも光ビームを集光させ、情報を記録または再生できるものとする。
【００４０】
上記ホログラム２は、３つの領域２ａ、２ｂ、２ｃを有している。第１の領域２ａは、光軸ＯＺに直交する第１の直線ＣＬ１（第１直線）と光軸ＯＺを中心とする第１の半円Ｅ１とで囲まれた領域である。第２の領域２ｂおよび第３の領域３ｃは、第１の直線Ｃ１Ｌと、第１の直線ＣＬ１に対して第１の領域２ａとは反対側の第２の半円Ｅ２とで囲まれた領域を、光軸ＯＺと第１の直線ＣＬ１に直交する第３の直線ＣＬ２によって２分割された四分円の領域で表される。ここで、第３の直線ＣＬ２は、後述するように光ディスク６のラジアル方向に直交する。
【００４１】
ホログラム２は、半導体レーザ１側からの射出光を回折せずにそのまま光ディスク６側に透過させ、光ディスク６側からの反射光を回折して計測装置７に導くようになっている。
【００４２】
そして、光ディスク側からホログラム２の各領域を通過する各光ビームを分割して別々に集光させるように、ホログラム２の各領域は形成されている。これにより、ホログラム２の３つの領域を光ディスク側から通過する光ビームは、３箇所の集光スポットを形成するようになる。すなわち、光ディスク６の情報記録層で反射された光ビームのうち、ホログラム２の第１の領域２ａを通過した第１の光ビーム（第１光ビーム）は、第１受光部上に集光スポットが形成され、第２の領域２ｂを通過した第２の光ビームは第２受光部上に集光スポットが形成され、第３の領域２ｃを通過した第３の光ビームは第３受光部上に集光スポットが形成される。
【００４３】
図３は、計測装置７の詳細を示す図である。計測装置７は、６つの光感知器７ａから７ｆを備えている。光感知器７ａ（第１領域）、７ｂ（第２領域）、７ｃ（第３領域）、７ｄ（第４領域）を並置して第１受光部を形成し、光感知器７ｅは単独で第２受光部を形成し、光感知器７ｆは単独で第３受光部を形成している。ホログラム２の各領域で回折された光ビームは、それぞれ計測装置７の各受光部に導かれる。図３において、ホログラム２の第１の領域２ａ、第２の領域２ｂ、および第３の領域２ｃによってそれぞれ回折された光ビームの各光軸ＯＺ１、ＯＺ２、ＯＺ３は、第１受光部、第２受光部、および第３受光部上の各×印を通過する。
【００４４】
光感知器７ａと７ｂは、光軸ＯＺ１を通り上述の第１の直線ＣＬ１に対応する直線（ここでは平行な直線）である対称軸ＳＹと、光軸ＯＺ１を中心とする第１の円とに囲まれた半円形状（すなわち、対称軸ＳＹを弦とする半円形状）に形成されている。
【００４５】
光感知器７ｃと７ｄは、光軸ＯＺ１を中心とする半円環形状に形成されている。より具体的には、対称軸ＳＹと、第１の円よりも若干大きな半径を有する第２の円と、第２の円よりも大きな半径を有する第３の円、とにより囲まれた半円環形状に形成されている。
【００４６】
また、対称軸ＳＹに関して、光感知器７ａと７ｃは同じ側に有り、光感知器７ｂと７ｄは反対側にある。
【００４７】
このように、光感知器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄには、光ディスク６の情報記録層で反射され、第２要素５および第１要素４からなる集光光学系１０を通過した光ビームのうち、ホログラム２の第１の領域２ａで回折された光ビームが入射されるようになっている。また、光感知器７ｅには、光ディスク６の情報記録層で反射され、第２要素５および第１要素４からなる集光光学系１０を通過した光ビームのうち、ホログラム２の第２の領域２ｂで回折された光ビームが入射されるようになっている。また、光感知器７ｆには、光ディスク６の情報記録層で反射され、第２要素５および第１要素４からなる集光光学系１０を通過した光ビームのうち、ホログラム２の第３の領域２ｃで回折された光ビームが入射されるようになっている。
【００４８】
各光感知器７ａから７ｆにおいて受光された光ビームは、それぞれ電気信号Ｓ１からＳ６に変換される。各光感知器７ａから７ｆで得られた電気信号は、図２に示す制御信号生成回路２０に出力され、集光光学系１０における第１要素４および第２要素５の移動調整に使用される。
【００４９】
上記電気信号は、情報再生回路２１に出力され、再生信号に変換される。すなわち、光ディスク６に記録されている再生信号ＲＦは、
ＲＦ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６ …（２）
で与えられる。
【００５０】
また、集光光学系１０から射出された光ビームを、光ディスク上に形成されたトラック上に集光させるために、トラッキング駆動制御が行われる。すなわち、トラッキング・アクチュエータ２３を駆動して、集光光学系１０を光ディスク６のラジアル方向に移動させて、光ビームをトラック上に集光させる。ここで、集光ビームがトラックからラジアル方向にずれている量を示すトラッキングずれ信号ＴＥＳは、
ＴＥＳ＝Ｓ５−Ｓ６ …（３）
で表される。この計測方法は、トラックと集光スポットとの位置関係により、ラジアル方向に反射回折光パターンのアンバランスが生じる現象を利用したものであり、いわゆるプッシュプル方式と呼ばれている。従って、このアンバランス量を計測するためには、ホログラム２が有する第２の領域２ｂと第３の領域２ｃとを分割する第３の直線ＣＬ２は、光ディスク６のラジアル方向と直交することが望ましい。
【００５１】
従って、上述のように光感知器７ｅと７ｆとで得られる電気信号Ｓ５とＳ６との値が等しいとき、すなわち、トラッキングずれがないときには、トラッキングずれ信号ＴＥＳは０となっている。一方、集光ビームがトラックからラジアル方向にずれると、トラッキングずれ信号ＴＥＳが０でなくなる。
【００５２】
従って、トラッキングずれ信号ＴＥＳを０にするには、集光光学系１０を保持するホルダ１３に設けられたトラッキング・アクチュエータ２３によって、集光光学系１０をラジアル方向に移動させることにより行われる。このときのトラッキング駆動回路２２によるトラッキング・アクチュエータ２３の移動量は、トラッキングずれ信号ＴＥＳに基づいて制御信号生成回路２０で得られた制御信号によって調整される。
【００５３】
光ディスク６のカバーガラスの厚さ誤差および各情報記録層６ｃ、６ｄごとで異なる球面収差等を相殺するように、第２要素アクチュエータを動作させて第１要素４と第２要素５との間隔を調整し、かつ、光ディスク６の情報記録層６ｃまたは６ｄ上に焦点を結ぶように（焦点ずれがないように）、フォーカス・アクチュエータ１４を動作させて集光光学系１０と光ディスク６との距離（ＷＤ：Working Distance）を調整したとき、第１から第３受光部に形成される集光スポットＰ１からＰ３は、図４（ｂ）に示すようにそれぞれがほぼ同じ大きさになる。つまり、情報記録層上の集光点と、計測装置７上の集光点は、共役関係にある。このとき、ホログラム２にて回折される光ビームのうち第１の光ビームは、光感知器７ａと７ｂに関して受光面積が等しくなるように形成される。つまり、光感知器７ａから得られる電気信号Ｓ１と、光感知器７ｂから得られる電気信号Ｓ２との値が等しくなる。
【００５４】
ここで、光ディスク６の情報記録層に集光される光ビームの焦点ずれを示す焦点ずれ信号ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝Ｓ１−Ｓ２ …（４）
で表される。
【００５５】
焦点ずれは、半導体レーザ１側から集光光学系１０を通過する光ビームが集光している焦点と、光ディスク６の情報記録層の位置との離反量を表している。焦点ずれがある場合は、焦点ずれがない場合に比べて、光ディスク６の情報記録層上に照射された光ビームのビーム径は大きくなっている。一方、上述のように光感知器７ａと７ｂとで得られる電気信号Ｓ１とＳ２との値が等しいとき、すなわち、焦点ずれがないときには、焦点ずれ信号ＦＥＳは０となっている。なお、式（４）に示す焦点ずれ計測は、一般にナイフエッジ方式と呼ばれている。
【００５６】
光ディスク６の情報記録層に集光される光ビームの焦点がずれた場合、第１受光部に形成される集光スポットＰ１は半円状に拡がる。また、第２受光部に形成される集光スポットＰ２は四分円状に拡がり、第３受光部に形成される集光スポットＰ３は四分円状に拡がる。例えば、光ディスク６が集光光学系１０から遠ざかる方向に移動すると、図４（ａ）に示すように、集光スポットは計測装置７上に拡がる。これに対して、光ディスク６が集光光学系１０に近づく方向に移動すると、図４（ｃ）に示すように、集光スポットＰ１からＰ３は計測装置７上に拡がる。
【００５７】
すなわち、光ディスク６が集光光学系１０から遠ざかる方向に移動する場合には、光感知器７ａより変換された電気信号Ｓ１の値の方が、光感知器７ｂより変換された電気信号Ｓ２の値よりも大きくなり、焦点ずれ信号ＦＥＳは正の値を示す。
【００５８】
一方、光ディスク６が集光光学系１０に近づく方向に移動する場合には、光感知器７ａより変換された電気信号Ｓ１の値の方が、光感知器７ｂより変換された電気信号Ｓ２の値よりも小さくなり、焦点ずれ信号ＦＥＳは負の値を示す。
【００５９】
上記焦点ずれ信号ＦＥＳを０にするには、集光光学系１０を保持するホルダ１３に設けられたフォーカス・アクチュエータ１４によって、集光光学系１０を光軸方向ＯＺ方向に移動させれば良い。このときのフォーカス駆動回路１８によるフォーカス・アクチュエータ１４の移動量は、焦点ずれ信号ＦＥＳに基づいて制御信号生成回路２０で得られた制御信号によって調整される。
【００６０】
なお、図４の（ａ）または（ｃ）に示した状態よりさらに焦点ずれが大きくなると、第１受光部に形成される集光スポットＰ１はさらに大きい半円状に拡がり、光感知器７ｃまたは７ｄにも受光されるようになる。そのため、光感知器７ａまたは７ｂの受光量もそれにつれて減少する。従って、焦点ずれ信号ＦＥＳのダイナミックレンジは、光感知器７ａおよび７ｂの大きさ、つまり第１の円の半径によって定まる。一般に、光ピックアップ装置１１のフォーカス駆動制御が安定であるためには、焦点ずれを計測できる範囲は大きい方が望ましい。そのためには、焦点ずれ信号ＦＥＳの生成式は、
ＦＥＳ＝（Ｓ１−Ｓ２）＋（Ｓ３−Ｓ４） …（５）
とすれば良い。この式（５）による場合は、集光スポットが第１の円の大きさ以上に広がっても、焦点ずれを計測できる。つまり、焦点ずれを計測できる範囲は、集光スポットが第３の円まで拡がるまでとなり、式（４）による場合よりも、大きくなる。
【００６１】
ところで、光ディスク６のカバーガラス６ａの厚み誤差がある場合や、所定の情報記録層以外の情報記録層に光ビームが集光している場合には、この光ビームには球面収差が発生する。従って、この光ディスク６の情報記録層に光ビームを集光させるために、集光光学系１０の球面収差を補正する必要がある。
【００６２】
この球面収差とは、集光光学系１０の光軸近傍を通過する光ビームの焦点位置と、周辺部を通過する光ビームの焦点位置とのずれを言う。本明細書では、負の球面収差は、周辺部を通過する光ビームの焦点位置が、集光光学系１０の光軸近傍を通過する光ビームの焦点位置に比べて、集光光学系１０から遠い場合と定義する。また、正の球面収差は、周辺部を通過する光ビームの焦点位置が、集光光学系１０の光軸近傍を通過する光ビームの焦点位置に比べて、集光光学系１０に近い場合と定義する。
【００６３】
球面収差のない状態、かつ焦点ずれのない状態では、半導体レーザ１側から焦点光学系１０を通過する光ビームは、図６（ｂ）に示すように光ディスク６の情報記録層上の一点に集光され、図７（ｂ）に示すような横収差図になる。横収差図の横軸は、集光光学系１０に入射する光線の光軸ＯＺからの高さを表し、縦軸は、集光光学系１０から射出された光線が光ディスク６の情報記録層に到達した点の光軸ＯＺからの高さ、すなわち横収差を表している。すべての光線が一点に集光されているので、図７（ｂ）に示した横収差は、すべての入射高に関して０となっている。このときの計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状は、図５（ｂ）に示されるように、それぞれがほぼ同じ大きさの点となる。
【００６４】
これに対して、上記集光光学系１０に負あるいは正の球面収差が発生した場合には、上記集光光学系１０を通過する光ビームは、図６（ａ）あるいは図６（ｃ）に示すように、光ディスク６の情報記録層上の一点に集光されない。
【００６５】
集光光学系１０において負の球面収差が発生した場合、図６（ａ）に示すように、集光光学系１０の周辺部の光ビームの焦点位置が、光軸ＯＺ近傍の光ビームの焦点位置よりも第２要素５から遠くになる。この球面収差の存在する場合の最良像点は、上記の２つの焦点位置の中間近傍になる。従って、集光光学系１０の光軸ＯＺ近傍の光ビームは、集光光学系１０と情報記録層との間で焦点を結ぶ。しかし、集光光学系１０の周辺部の光ビームは、情報記録層により反射された後に焦点を結ぶ。
【００６６】
ここで、最良像点とは、光ビームのビーム径が最小となる像点の位置のことである。すなわち、球面収差が発生している場合では、情報記録層の位置が最良像点となっているときが焦点ずれがない状態であり、最良像点と情報記録層の位置との離反量が、焦点ずれ量と言える。
【００６７】
このことから、焦点ずれのない状態で、かつ負の球面収差が発生した場合において、光ディスク６の情報記録層上の横収差図は、図７（ａ）に示したようになる。つまり、光軸近傍の光ビームつまり入射高の低い光線は、集光光学系１０と情報記録層との間で焦点を結んだ後に情報記録層に到達するため、入射高と逆符号の横収差となる。一方、集光光学系１０の周辺部の光ビームは、焦点を結ぶ前に情報記録層に到達するため、入射高と同符号の横収差となる。
【００６８】
また、焦点ずれのない状態で、かつ負の球面収差が発生した場合において、計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状は、図５（ａ）に示したようになる。図５（ａ）において、光軸近傍の光ビームが受光部に照射される領域は右上がりのハッチングで示し、周辺部の光ビームが受光部に照射される領域は右下がりのハッチングで示す。すなわち、光軸近傍の光ビームが受光部に照射される領域と、周辺部の光ビームが受光部に照射される領域は、光軸に対して互いに反対側となる。例えば、第１の光ビームが第１の受光部に集光される集光スポットＰ１において、光軸近傍の光ビームは光感知器７ａ上照射され、周辺部近傍の光ビームは光感知器７ｂと７ｄ上に照射される。
【００６９】
一方、焦点ずれのない状態で、かつ正の球面収差が発生した場合、図６（ｃ）に示すように、集光光学系１０の周辺部の光ビームの焦点位置が、光軸ＯＺ近傍の光ビームの焦点位置よりも集光光学系１０に近くなる。この球面収差の存在する場合の最良像点は、上記の２つの焦点位置の中間近傍になる。従って、集光光学系１０の光軸ＯＺ近傍の光ビームは、情報記録層により反射された後に焦点を結ぶ。しかし、集光光学系１０の周辺部の光ビームは、集光光学系１０と情報記録層との間で焦点を結ぶ。
【００７０】
このことから、焦点ずれのない状態で、かつ正の球面収差が発生した場合において、光ディスク６の情報記録層上の横収差図は、図７（ｃ）に示したようになる。つまり、光軸近傍の光ビームつまり入射高の低い光線は、焦点を結ぶ前に情報記録層に到達するため、入射高と同符号の横収差となる。一方、集光光学系１０の周辺部の光ビームは、集光光学系１０と情報記録層との間で焦点を結んだ後に情報記録層に到達するため、入射高と逆符号の横収差となる。
【００７１】
また、焦点ずれのない状態で、かつ正の球面収差が発生した場合において、計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状は、図５（ｃ）に示したようになる。図５（ｃ）において、光軸近傍の光ビームが受光部に照射される領域は右上がりのハッチングで示し、周辺部の光ビームが受光部に照射される領域は右下がりのハッチングで示す。すなわち、光軸近傍の光ビームが受光部に照射される領域と、周辺部の光ビームが受光部に照射される領域は、光軸に関して互いに反対側になる。例えば、第１の光ビームが第１受光部に集光される集光スポットＰ１において、光軸近傍の光ビームは光感知器７ｂ上照射され、周辺部近傍の光ビームは光感知器７ａと７ｃに照射される。
【００７２】
集光光学系１０において球面収差が発生した場合、焦点ずれがない状態、すなわち焦点ずれ信号ＦＥＳが０であっても、例えば図５（ａ）や図５（ｃ）に示すように、光感知器７ｃと７ｄの電気信号の差が０でなく、負または正の値になる。これにより、負または正の球面収差が発生したことが示される。従って、焦点ずれがない状態に保たれている場合、集光光学系１０で発生した球面収差を示す球面収差信号ＳＡＳは、光感知器７ｃから得られる電気信号Ｓ３と、光感知器７ｄから得られる電気信号Ｓ４を用いて示せば以下のようになる。
【００７３】
ＳＡＳ＝Ｓ３−Ｓ４ …（６）
上記の球面収差信号ＳＡＳは、制御信号生成回路２０で生成され、第２要素駆動回路１９に出力される。第２要素駆動回路１９は、上記球面収差信号ＳＡＳに基づいて、第２要素５を保持しているホルダ１５の外周部に設けられた第２要素アクチュエータ１６を駆動制御して、球面収差を補正するようになっている。
【００７４】
つまり、第２要素駆動回路は、球面収差信号ＳＡＳが負の球面収差を示す時、第１要素４と第２要素５との間隔を長くする方向に、第２要素アクチュエータ１６を駆動制御し、逆に球面収差信号ＳＡＳが正の球面収差を示す時、第１要素４と第２要素５との間隔を短くする方向に、第２要素アクチュエータ１６を駆動制御する。
【００７５】
このように、球面収差信号ＳＡＳに基づいて、集光光学系１０で発生する球面収差を補正すれば、光ディスク６の情報記録層に集光する光ビームのビーム径を小さくすることができ、光ディスク６へ情報を記録することや、光ディスク６から情報を再生することを良好に行うことができる。
【００７６】
また、上記球面収差の補正は、光ディスク６を光ピックアップ装置に装着したときに行っても良いし、光ディスク６を光ピックアップ装置に装着した後、情報の記録あるいは再生中に適宜行っても良い。
【００７７】
次に、球面収差が発生している場合に、光ディスク６の情報記録層に集光する光ビームのビーム径を最も小さくなるように、フォーカス駆動制御する方法について述べる。この場合、上述したように、情報記録層の位置が最良像点となるようにすれば良い。
【００７８】
負の球面収差が発生している場合において、計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状は、焦点ずれに応じて図８（ａ）から（ｃ）に示したように変化する。つまり、図８（ａ）は負の焦点ずれが発生している場合であり、図８（ｂ）は焦点ずれがない場合であり、図（ｃ）は正の焦点ずれが発生している場合である。ここで、焦点ずれとは、情報記録層の位置と最良像点との離反を表す。例えば、正の焦点ずれとは、光ディスク６が集光光学系１０から遠ざかる方向に移動している状態を示す。すなわち、最良像点は、情報記録層から見て、集光光学系１０側に存在することになる。
【００７９】
負の球面収差が発生している場合において、図８（ａ）に示すように負の焦点ずれがあれば光感知器７ｄから得られる信号Ｓ４が増大し、図８（ｃ）に示すように負の焦点ずれがあればＳ４が減少する。
【００８０】
同様に、正の球面収差が発生している場合、負の焦点ずれがあれば光感知器７ｃから得られる信号Ｓ３が減少し、正の焦点ずれがあればＳ３が増大する。
【００８１】
すなわち、式（６）に示した球面収差信号ＳＡＳに、焦点ずれによる影響が混入していることになる。
【００８２】
従って、情報記録層の位置が最良像点となるようにするには、式（５）で示された焦点ずれ信号ＦＥＳを次式のように修正する。
【００８３】
ＦＥＳ＝（Ｓ１−Ｓ２）＋（Ｓ３−Ｓ４）×Ｋ …（７）
ここで、Ｋは定数である。球面収差が発生している場合でも、情報記録層の位置が最良像点となる時に、式（７）で示した焦点ずれ信号ＦＥＳが０となるように、Ｋの値を定めてやれば良い。
【００８４】
従って、式（７）で示した焦点ずれ信号ＦＥＳが０となるようにフォーカス制御を行えば、球面収差が発生している場合においても、情報記録層の位置が最良像点となり、球面収差信号ＳＡＳに焦点ずれによる影響が混入しなくなり、光ディスク６の情報記録層に集光する光ビームの径を最も小さくすることができる。
【００８５】
あるいは、式（７）に代えて、情報記録層の位置が最良像点となる時に、焦点ずれ信号ＦＥＳが０となるように、あらかじめ（Ｓ１−Ｓ２）、（Ｓ３−Ｓ４）の値の組み合わせに応じて、焦点ずれ信号ＦＥＳの値を計算もしくは計測した焦点ずれ信号ＦＥＳの値を記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）装置（記憶手段）を、制御信号生成回路２０が備えることでもよい。すなわち、ＲＯＭ装置は、（Ｓ１−Ｓ２）および（Ｓ３−Ｓ４）の値を入力し、その入力値の組み合わせに応じて、あらかじめ記憶している焦点ずれ信号ＦＥＳを出力する。
【００８６】
このＲＯＭ装置による焦点ずれ信号ＦＥＳは、式（７）の場合よりも、さらに精度が高いという長所を備える。従って、ＲＯＭ装置による焦点ずれ信号ＦＥＳが０となるようにフォーカス制御を行えば、球面収差が発生している場合においても、情報記録層の位置が最良像点となり、球面収差信号ＳＡＳに焦点ずれによる影響が混入しなくなり、光ディスク６の情報記録層に集光する光ビームの径を最も小さくすることができる。
【００８７】
さて、球面収差信号ＳＡＳの計測は、焦点ずれがない状態で行うことが望ましい。例えば、球面収差がない状態で、光ディスク６が集光光学系１０から遠ざかる方向に移動すると、計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状は図９のようになる。図９において、集光スポットＰ１は計測装置７上に半円状に拡がる。ここで、図９に示す焦点ずれ量は、図４（ａ）に示す焦点ずれ量よりも大きい場合である。すなわち、半円状に広がる集光スポットＰ１は、光感知器７ａおよび７ｃに受光される。光感知器７ｃから得られる電気信号Ｓ３は０でなくなるので、球面収差信号ＳＡＳは、球面収差がない状態であるにも関わらず、負の値となる。従って、正の焦点ずれを負の球面収差と誤って計測してしまうことになる。また、球面収差がない状態で、光ディスク６が集光光学系１０に近づく方向に移動した場合でも、同様な現象が発生し、負の焦点ずれを正の球面収差と誤って計測してしまう。
【００８８】
従って、焦点ずれ信号ＦＥＳに基づいてフォーカス制御を行い、焦点ずれがない状態になった後に、球面収差信号ＳＡＳに基づいて第２要素アクチュエータの駆動制御を行い、球面収差を補正することが望ましい。
【００８９】
さらに、球面収差が微小量だけ発生している状態では、球面収差を感知できない。例えば、図１０は、焦点ずれがない状態で、微小な負の球面収差が発生している状態において、計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状を示している。ここで、図１０に示す球面収差量は、図５（ａ）に示す球面収差量よりも小さい場合である。図１０において、光軸近傍の光ビームが受光部に照射される領域は右上がりのハッチングで示し、周辺部の光ビームが受光部に照射される領域は右下がりのハッチングで示す。図１０の場合は、集光スポットＰ１において、周辺部の光ビームが受光部に照射される領域が、光感知器７ｂ内にあり、光感知器７ｄにまで拡がっていない。一方、図５（ａ）の場合は、周辺部の光ビームが受光部に照射される領域が、光感知器７ｂおよび光感知器７ｄまで拡がっている。図１０の場合において、球面収差が発生している状態であるにも関わらず、球面収差信号ＳＡＳは０となる。従って、この微小な負の球面収差を感知することができない。
【００９０】
また、焦点ずれがない状態で、微小な正の球面収差が発生している状態でも、同様な現象が発生し、微小な正の球面収差を感知することができない。
【００９１】
従って、球面収差が感知可能となる最小限界値は、計測装置７のおける第１の光ビームの集光スポットＰ１において、周辺部の光ビームが光感知器７ｃまたは７ｄまで拡がる時の球面収差となる。つまり、光感知器７ａおよび７ｂの形状を定める第１の円の大きさを小さくすれば、球面収差の最小限界値を下げることができる。
【００９２】
しかしながら、第１の円の大きさを小さくすると、大きな球面収差を正確に計測できなくなる。図１１は、計測装置７の第１の円の大きさが小さく、焦点ずれが無く、負の球面収差が発生している状態において、計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状を示している。図１１において、光軸近傍の光ビームが受光部に照射される領域は右上がりのハッチングで示し、周辺部の光ビームが受光部に照射される領域は右下がりのハッチングで示す。図１１は、図５（ａ）と比較して、第１の円の大きさが小さい点だけが異なり、球面収差量は一致している。図１１の場合には、計測装置７のおける第１の光ビームの集光スポットＰ１において、光軸近傍の光ビームは、光感知器７ａおよび７ｃまで拡がっている。一方、周辺部の光ビームは、光感知器７ｂおよび７ｄまで拡がっている。結局、光軸近傍の光ビームが光感知器７ｃに受光されるため、球面収差信号ＳＡＳは、本来の値よりも低下してしまう。すなわち、第１の円の大きさを小さくすると、計測できる球面収差の最大限界値が低下してしまう。
【００９３】
以上のことから、光感知器７ａおよび７ｂの形状を定める第１の円の大きさは、球面収差の最小計測限界値と最大計測限界値との兼ね合いにより、決定すれば良い。
【００９４】
一般に、球面収差が発生すると、光ディスクから再生された再生信号ＲＦの品位が劣化し、誤りが発生する。しかしながら、再生信号ＲＦには誤り訂正が施されるため、再生信号ＲＦにある程度の品位以上があれば、誤りのない再生信号を復元できる。
【００９５】
このことから、球面収差の最小計測限界値は、誤り訂正により再生信号ＲＦが十分訂正できる品位となるような球面収差量に定めれば良い。
【００９６】
また、光ディスクのカバーガラス厚さ誤差Δｄ、集光光学系を構成する各レンズのレンズ厚さ誤差、集光光学系を構成するレンズの各レンズ間隔誤差、および多層記録された光ディスクにおいて各情報記録層で発生する球面収差の差異ΔＳＡを考慮して、各情報記録層に集光する光ビームに発生する球面収差の最大値を見積もることができる。
【００９７】
また、球面収差の最小計測限界値以下の精度で、球面収差を補正することも可能である。図１２は、実際の球面収差および第２要素アクチュエータの制御信号と、球面収差信号ＳＡＳとの関係を示すグラフである。図１２において、横軸は集光光学系１１で発生した球面収差または第２要素アクチュエータの制御信号であり、縦軸は計測装置７により得られた球面収差信号ＳＡＳである。球面収差が最小計測限界値以下では、球面収差信号ＳＡＳは０となっている。
【００９８】
まず、焦点ずれ信号ＦＥＳに基づいてフォーカス制御を行い、焦点ずれがない状態になった後に、第２要素アクチュエータを周期的に駆動、例えば正弦波状に駆動する。この時、球面収差が最小計測限界値以上の時には、球面収差信号ＳＡＳが得られる。この球面収差信号ＳＡＳが予め定める基準値Ｘ（＞０）となる第２要素アクチュエータの制御信号量をＹ１とし、球面収差信号ＳＡＳが−Ｘとなる第２要素アクチュエータの制御信号量をＹ２とすれば、球面収差がない状態になる第２要素アクチュエータの制御信号量は、
Ｙ＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２…（８）
と予測することができる。そして、第２要素アクチュエータを正弦波状に駆動する状態から、第２要素アクチュエータの制御信号量をこの予測値Ｙに設定すれば良い。
【００９９】
なお、本実施の形態では、図３に示したように、焦点ずれ信号ＦＥＳと球面収差信号ＳＡＳを計測する計測装置７の光感知器７ａから７ｄの形状は、半円形状もしくは半円環形状であった。これに代わって、図１３に示すように、光感知器７ｃ、７ａ、７ｂ、７ｄは、この順に並置された矩形形状でも良い。すなわち、光感知器７ａと７ｂは、同形状の長方形であり、対称軸ＳＹに対して線対称な位置に配置されている。また、光感知器７ｃと７ｄは、同形状の長方形であり、対称軸ＳＹに対して線対称な位置に配置されている。また、感知器７ｃ、７ａ、７ｂ、７ｄは、対称軸ＳＹと直交する方向に、この順に並置されている。
【０１００】
この矩形形状の光感知器７ａから７ｄによる計測装置７の場合、集光スポットＰ１が対称軸ＳＹに平行な方向に移動しても、焦点ずれ信号ＦＥＳと球面収差信号ＳＡＳに影響がない長所がある。
【０１０１】
集光スポットＰ１が対称軸ＳＹに平行な方向に移動する現象は、トラッキング駆動制御により集光光学系１０がラジアル方向に移動する場合に発生する。また、半導体レーザが射出する光ビームの波長が変化することで、ホログラム２が光ビームを回折させる回折角度が変化する場合に発生する。
【０１０２】
従って、図１３に示したような、光感知器７ｃ、７ａ、７ｂ、７ｄは光感知器７ｃ、７ａ、７ｂ、７ｄが、この順に並置された矩形形状であれば、このトラッキング駆動が行われている場合や波長が変化する場合でも、その影響が焦点ずれ信号ＦＥＳと球面収差信号ＳＡＳに混入しない長所を持つ。
【０１０３】
図１３に示す計測装置７の場合において、計測装置７における各光ビームの集光スポットＰ１からＰ３の形状を図１４に示す。図１４（ａ）は負の球面収差がある場合、図１４（ｂ）は球面収差がない場合、図１４（ｃ）は正の球面収差がある場合を示している。また、図１４のいずれにおいても、焦点ずれがない状態である。図１４（ａ）および図１４（ｃ）において、光軸近傍の光ビームが受光部に照射される領域は右上がりのハッチングで示し、周辺部の光ビームが受光部に照射される領域は右下がりのハッチングで示す。
【０１０４】
すなわち、図１４（ｂ）は、焦点ずれがなく、球面収差が発生していない状態である。この図１４（ｂ）の状態において、第１の光ビームは、光感知器７ａと７ｂに関して受光面積が等しくなるように形成される。つまり、光感知器７ａから得られる電気信号Ｓ１と、光感知器７ｂから得られる電気信号Ｓ２との値が等しくなる。図１３に示す計測装置７において、焦点ずれ信号ＦＥＳと、球面収差信号ＳＡＳは、図３に示す計測装置７の場合にこれまで詳細に説明した方法と同様にして生成できる。
【０１０５】
しかしながら、図１３に示す計測装置７の場合は、図３に示す計測装置７の場合に比べて、球面収差信号ＳＡＳの感度（ゲイン）が低下する短所を持つ。
【０１０６】
ここで、図１４（ａ）と図５（ａ）とを比較すれば、図１４（ａ）において光感知器７ｄに受光される光ビームは、図５（ａ）において光感知器７ｄに受光される光ビームよりも光量が大きい。すなわち、同じ負の球面収差が発生している場合でも、図１３に示す球面収差信号ＳＡＳは、図４に示す球面収差信号ＳＡＳよりも、感度が低下する。
【０１０７】
同様に、図１４（ｃ）と図５（ｃ）とを比較すれば、図１４（ｃ）において光感知器７ｃに受光される光ビームは、図５（ｃ）において光感知器７ｃに受光される光ビームよりも光量が大きい。すなわち、同じ正の球面収差が発生している場合でも、図１３に示す球面収差信号ＳＡＳは、図４に示す球面収差信号ＳＡＳよりも、感度が低下する。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、光ディスク６の情報記録層から反射した光ビームを計測装置７に導くための手段として、ホログラム２を使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、ビームスプリッタとウェッジプリズムを組み合わせたものを使用しても良い。しかしながら、装置の小型化を図る点からは、ホログラム２を使用するのが好ましい。また、ホログラムは、トラッキングずれ信号を計測するための第２の光ビームおよび第３の光ビームを形成する手段を兼ね備えることができるため、部品点数の削減および装置の小型化を図ることができる。
【０１０９】
一般に、集光光学系１０は、あらかじめ定められたカバーガラス６ａの厚み、かつあらかじめ定められた情報記録層に対して、球面収差が十分補正されている。すなわち、所定の情報記録層に集光する光ビームは、球面収差が含まれておらず、十分小さいビーム径となっている。
【０１１０】
しかしながら、本実施の形態では、集光光学系１０を構成する第１要素４と第２要素５との間隔を調整して球面収差を補正するので、集光光学系１０は、あらかじめ定められたカバーガラス６ａの厚み、かつあらかじめ定められた情報記録層に対して、球面収差を十分補正されている必要がない。
【０１１１】
つまり、集光光学系１０、あるいは集光光学系１０を含む光ピックアップ装置１１の組立時には、第１要素４と第２要素５との間隔を概してあらかじめ定められた値に調整すればよく、レンズ間隔誤差があってもよい。この組立時のレンズ間隔誤差によって、集光光学系１０には球面収差が発生する。
【０１１２】
さらに、第１要素４と第２要素５の製造時には、第１要素４と第２要素５とにレンズ厚さ誤差があってもよい。この製造時のレンズ厚さ誤差によって、集光光学系１０には球面収差が発生する。
【０１１３】
このレンズ間隔誤差およびレンズ厚さ誤差によって発生する集光光学系１０の球面収差は、球面収差信号ＳＡＳとして計測され、この球面収差信号ＳＡＳに基づいて補正することができる。
【０１１４】
本実施の形態では、第１要素４と第２要素５とを組み合わせた集光光学系１０の収差計測および収差補正について述べたが、これに限定されるものではない。例えば、複数のレンズ群を組み合わせた集光光学系にも運用可能である。
【０１１５】
本実施の形態では、第１要素４と第２要素５との間隔を調整して球面収差を補正したが、これに限定されるものではない。例えば、コリメートレンズ３を移動させて、半導体レーザ１とコリメートレンズ３との間隔を調整させても良い。この場合、半導体レーザ１から射出されコリメートレンズ３を通過した光ビームは非平行光となり、球面収差を発生させることができる。この球面収差により集光光学系１０の球面収差を補正することができる。
【０１１６】
また、集光光学系１０とコリメートレンズ３との間に、球面収差補正機構を挿入しても良い。球面収差補正機構は、光ビームが球面収差補正機構を通過する際に、球面収差を発生させる光学系を構成している。例えば、球面収差補正機構として、正のパワーを持つ凸レンズと負のパワーを持つ凹レンズを組み合わせたアフォーカル光学系を用いれば良い。２枚のレンズ間隔を調節することで、球面収差を発生させることができる。さらに、球面収差補正機構の別の構成として、正のパワーを持つ２枚の凸レンズを組み合わせたアフォーカル光学系でも良い。この場合も、２枚のレンズ間隔を調節することで、球面収差を発生させることができる。
【０１１７】
また、上記実施の形態では、収差検出と焦点ずれ検出を、計測装置７に入射する同一の光ビーム（第１光ビーム）と、同一の対称軸ＳＹを挟んで配置された受光領域を用いて行ったが、本発明はこれに限るものではなく、収差検出と焦点ずれ検出を、それぞれ異なる光ビームと、それぞれ異なる対称軸を挟む受光領域を用いて行っても良い。
【０１１８】
例えば、図１においてホログラム２とコリメータレンズ３との間にハーフミラーを設ける。そして、そのハーフミラーにより反射された光ビームをその光軸に垂直な直線（第２直線）により分割することで第２光ビームを生成し、その第２光ビームを第２直線に対応する（平行な）対称軸を挟んで対称に設けた２つの受光領域により検出することで焦点ずれ信号を生成する。さらに、上記ハーフミラーを透過した光ビームから上述したようにホログラム２、計測装置７を用いて収差信号を生成する。但し、この場合、計測装置７における光感知器７ａ，７ｂは必要なくなる。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、厚みセンサを別途設ける必要がなく、焦点ずれと球面収差を精度良く計測することができ、その計測結果に基づいて、焦点ずれと球面収差を補正することができる。
【０１２０】
したがって、本発明の光ピックアップ装置によれば、カバーガラス厚さ誤差、レンズ間隔誤差、レンズ厚さ誤差がある場合でも、単層光ディスクの情報記録層あるいは多層光ディスクの情報記録層に情報の記録、または情報記録層から情報の再生を適切に行うことができる。その結果、小型化、低価格化、および短時間の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の光ピックアップ装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の光ピックアップ装置を備えた光記録再生装置全体を示す概略構成図である。
【図３】図１の計測装置７を示す概略構成図である。
【図４】焦点ずれが発生した場合に、計測装置７上の集光スポットの形状が変化することを説明する図である。
【図５】球面収差が発生した場合に、計測装置７上の集光スポットの形状が変化することを説明する図である。
【図６】球面収差が発生した場合に、情報記録層上に集光される光ビームの焦点位置が変化することを説明する図である。
【図７】球面収差が発生した場合に、最良像点となっている情報記録層上の横収差が変化することを説明する図である。
【図８】負の球面収差がある状態において、焦点ずれが発生した場合に、計測装置７上の集光スポットの形状が変化することを説明する図である。
【図９】図４（ａ）よりも焦点ずれが大きい場合に、計測装置７上の集光スポットを説明する図である。
【図１０】微小な負の球面収差が発生した場合に、計測装置７上の集光スポットを説明する図である。
【図１１】第１の円が小さく、かつ負の球面収差が発生した場合に、計測装置７上の集光スポットを説明する図である。
【図１２】実際の球面収差および第２要素アクチュエータの制御信号と、球面収差信号ＳＡＳとの関係を示す図である。
【図１３】計測装置７の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１４】球面収差が発生した場合に、図１３に示す計測装置７上の集光スポットの形状が変化することを説明する図である。
【符号の説明】
１    半導体レーザ（光源）
２    ホログラム
２ａ  第１の領域
２ｂ  第２の領域
２ｃ  第３の領域
３    コリメートレンズ
４    第１要素
５    第２要素
６    光ディスク
７    計測装置
７ａ  光感知器（第１領域）
７ｂ  光感知器（第２領域）
７ｃ  光感知器（第３領域）
７ｄ  光感知器（第４領域）
１０    集光光学系
１１    光ピックアップ装置
ＣＬ１  第１の直線
ＣＬ２  第３の直線
ＯＺ    光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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