(57)【要約】【課題】  波面収差、非点収差の影響による信号劣化を抑制し、良好な多値信号を安定に得る光ピックアップを提供する。【解決手段】  反射光強度のレベル変化によって情報記録媒体に対する多値情報の記録・再生・消去の一以上を行う光ピックアップにおいて、情報記録媒体に集光するための対物レンズを備え、光ピックアップの対物レンズ入射前光束が有する非点収差をWAS[λrms]とし、理想的な波面を有する平行光束が対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過した時に有する非点収差をWOL [λrms]とする時、WASを有する対物レンズ入射前の光束と、WOLを有する対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過する光束とが、数式１を満足する光学系で構成される構成としてある。【数１】2006018969.tif 000009【選択図】図１
2006018969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射光強度のレベル変化によって情報記録媒体に対する多値情報の記録・再生・消去の一以上を行う光ピックアップにおいて、
前記情報記録媒体に集光するための対物レンズを備え、
当該光ピックアップの対物レンズ入射前光束が有する非点収差をWAS[λrms]とし、理想的な波面を有する平行光束が前記対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過した時に有する非点収差をWOL [λrms]とする時、
前記WASを有する対物レンズ入射前の光束と、
前記WOLを有する対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過する光束とが、
数式１を満足する光学系で構成されることを特徴とする光ピックアップ。
【数１】
2006018969.tif 000007
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップにおいて、
当該光ピックアップの対物レンズ入射前光束が有する波面収差をTW[λrms]とし、理想的な波面を有する平行光束が前記対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過した時に有する波面収差をTWOL [λrms]とする時、
前記TWを有する対物レンズ入射前の光束と、
前記TWOLを有する対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過する光束とが、
数式２を満足する光学系で構成されることを特徴とする光ピックアップ。
【数２】
2006018969.tif 000008
【請求項３】
請求項１記載の光ピックアップにおいて、
当該光ピックアップはビーム整形光学系を具備し、
該ビーム整形光学系のビーム整形方向と前記情報記録媒体の半径方向が45°異なることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３記載の光ピックアップにおいて、
集光スポットが有する非点収差が最小もしくは前記所定値0.025以下となるように、前記対物レンズの光軸まわりの回転位置を設定することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４記載の光ピックアップにおいて、
当該光ピックアップは、球面収差とコマ収差と非点収差のうち少なくとも一つの収差を補正する手段を具備することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項６】
情報記録媒体の記録面に光ビームを照射して多値情報の記録・再生・消去の一以上を行う光情報処理装置において、
請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の光ピックアップを有することを特徴とする光情報処理装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項５記載の光ピックアップおよび請求項６記載の光情報処理装置の検査方法または組付け方法であって、
対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過する光束が有する波面収差を検出し、対物レンズ入射前光束の有する波面収差を検出し、前記数式１または数式２を満足するか否かの判定により、光ピックアップの検査または組付けをすることを特徴とする光ピックアップの検査方法または光ピックアップの組付け方法。
【請求項８】
請求項７記載の光ピックアップの検査方法または光ピックアップの組付け方法あって、
対物レンズ入射光束の有する波面収差を検出する干渉計と、対物レンズおよび情報記録媒体の基板を透過する光束が有する波面収差を検出する干渉計とを、用いることを特徴とする光ピックアップの検査方法または光ピックアップの組付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップおよびその組付け方法およびその検査方法に関し、特に、波面収差、非点収差の影響による信号劣化を抑制し、良好な多値信号を安定に得る光ピックアップに関する。
また、簡易に光ピックアップの組付け、検査が可能な光ピックアップの組付け方法および光ピックアップの検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
＜背景−高密度化＞
近年、情報を保存する手段として、CD、DVDなどの光記録媒体が普及しつつある。そして、さらなる記録密度の向上および大容量化の要求が強い。この光記録媒体における記録密度の高密度化を図る方法のうち、光ピックアップとしては、光源の短波長化、対物レンズ開口数（NA）を大きくする手段等による、光記録媒体上に形成されるスポット小径化があげられる。
【０００３】
＜多値記録＞
また、情報の高密度化、さらには高速転送化を光ピックアップ以外で成し遂げる方法の一つとして、多値記録があげられる。相変化を用いた記録方法は、記録マークの有無で情報を記録する２値記録が一般的であるが、多値記録は一つの記録単位（セル）に複数の情報を記録する方法であり、一つのセル内に一つのマークを記録し、タンジェンシャル方向にマーク長を多段階に切り換えることにより、多値記録を行っている。
【０００４】
つまり、一つのセル内のアモルファスマークと結晶状態のベースとの比率を変化させ、その反射光強度の変化を検出することによって、多値情報を再生する。このような多値記録方式を用いると、２値記録に比べて、さらなる高密度化、高速転送化が可能となる。
多値記録のセル長は、２値マークの最短マーク長程度である。したがって、１セルを例えば８段階のマーク長に分割するため、多値最短マークは非常に小さい。したがって、良好なスポット性能が要求される。
【０００５】
＜波面収差＞
スポット性能を劣化させる光学的な要因として波面収差が挙げられるが、波面収差の値は波長に反比例するため、短波長化に伴い許容できる光学部品精度や組付け誤差のマージンは低減する。また、多値記録の場合は、２値マークに比べて、より小さなマークを用いて記録・再生を行う。したがって、短波長化、高NA化、信号の多値化により高精度な光ピックアップ光学系が必要となる。
【０００６】
光ピックアップにおいて、信号劣化の要因となる主な波面収差は、球面収差、コマ収差、非点収差である。そのうち非点収差とは、光束の進行方向に垂直な平面の縦方向と横方向で光束の焦点距離が異なる現象をいう。光束の中心を通る主光線上の異なる２点での光束は近似的に線分になり、これを焦線という。焦線は互いに垂直であり、この焦線の間に光束が円形になる点が存在する。一般的に非点収差は、円筒凸レンズを透過する場合や、発散光路中のガラス面を斜めに屈折して透過する場合に起きることが知られている。
【０００７】
光ピックアップで問題となる非点収差の主な原因は、光源である半導体レーザ等が持つ非点隔差や光学部品の精度、組み立て誤差であり、同一の光学系を有する光ピックアップ内であっても、それぞれの非点収差の方向や大きさが異なってしまう。
【０００８】
従来、非点収差を補正するための提案が、幾つかされている。
型を用いて成形された対物レンズの回転方向を、非点収差が最小となるように調整することで、非点収差による信号劣化を最小にしている提案がある（例えば、特許文献１）。
【０００９】
また、方向や大きさの異なる非点収差を、液晶を用いて補正している提案がある。つまり、発生した非点収差を打ち消すように、屈折率の違いに基づく位相差を液晶で付与している提案である（例えば、特許文献２、特許文献３）。
【００１０】
また、発散光路中に斜めに平行平板を配置し、非点収差を打ち消すように平行平板を回転調整することで、非点収差を補正している提案がある（例えば、特許文献４）。
【特許文献１】特公平6-48543号公報
【特許文献２】特開2000-40249号公報
【特許文献３】特開2000-67453号公報
【特許文献４】特開2000-222767号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、多値情報の記録や再生が可能な光ピックアップを提供するためには高精度な光学系が必要となる。高精度な光学系を組付け、検査する方法としては、光学系の集光スポットが持つ波面収差や非点収差を干渉計などで測定する方法がある。この方法は、個々の光学部品に収差が存在する場合でも、光学部品の組付けや対物レンズの組付けによって、収差を軽減することができるという利点がある。
【００１２】
しかしながら、前述の収差軽減方法は、光束と対物レンズの相対的な傾きや偏心の調整により行うため、調整量と各収差が独立の関係でなく、複数回の調整が必要となったり、調整により収束した状態が最良位置ではなく、最小収差に追い込みきれなかったり、といった不都合が生じる。また、複数回の調整後、最小収差に追い込むことができたとしても、その組みつけられた状態が、設計中心から大きくはずれた偏心や傾きを持っていたりすると、実際のドライブ作動時のマージンが小さくなるという不都合も生じる。
【００１３】
また、生産現場では、ピックアップの集光スポット性能を検査する手段として、干渉計を利用し波面を測定している。ピックアップの集光スポットの波面を測定するには、干渉計用の対物レンズが必要となる。この対物レンズは、被検波面を正確に測定できるように、面精度が極めて高いことや、波面収差が一定の範囲で抑えられること等が要求されるため、製作が困難であり、費用が高い。
【００１４】
さらに、干渉計の構造や調整も複雑となるため、精密な調整が必要となり測定誤差が大きくなる。したがって、ピックアップ組付けの生産現場では、不向きな検査方法と言える。
【００１５】
従来技術の課題（問題点）を詳しく説明する。
＜非点収差による信号劣化＞
波面収差成分のうち、情報記録媒体の半径方向に対して45°方向の非点収差は、0°方向の非点収差やコマ収差、球面収差と比較して、スポット性能の劣化に大きな影響を与えるという課題がある。
【００１６】
以下に、スポットの像評価のパラメータとして一般的に利用されているMTF（Modulation  Transfer  Function）を用いて説明する。
図１３は、ディスクの半径方向に対して0°方向の非点収差、45°方向の非点収差、球面収差、コマ収差といった単一成分の収差をスポットに与えた時のMTFの計算結果を示す図である。波長は400nm， 対物レンズのNAは0.65である。
【００１７】
MTFは多値記録のセル長として0.275μmのマークに相当する1800lp/mmの空間周波数の値を示している。情報記録媒体の半径方向に対して0°方向の非点収差や球面収差、コマ収差と比べて、45°方向の非点収差が発生すると著しくMTFを減少させ、スポット性能の劣化を招いている。
このように、波面収差のうち45°方向の非点収差は、他の種類の収差成分に比べて、スポット性能劣化に与える影響が大きいという課題がある。
【００１８】
＜スポットの非点収差測定は困難＞
ピックアップの組付、検査工程時に、集光スポットの波面測定を行うのは困難である、という課題がある。
＜多値記録＞
多値記録の場合、従来の２値記録と比較してより小さなマークを記録再生しなければならない、という課題がある。
【００１９】
本発明は上記の問題を解決すべくなされたものであり、波面収差、非点収差の影響による信号劣化を抑制し、良好な多値信号を安定に得る光ピックアップの提供を目的とする。
また、簡易に光ピックアップの組付け、検査が可能な光ピックアップの組付け方法および光ピックアップの検査方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的を達成するために請求項１記載の発明は、反射光強度のレベル変化によって情報記録媒体に対する多値情報の記録・再生・消去の一以上を行う光ピックアップにおいて、
前記情報記録媒体に集光するための対物レンズを備え、
当該光ピックアップの対物レンズ入射前光束が有する非点収差をWAS[λrms]とし、理想的な波面を有する平行光束が前記対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過した時に有する非点収差をWOL [λrms]とする時、
前記WASを有する対物レンズ入射前の光束と、
前記WOLを有する対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過する光束とが、
数式１を満足する光学系で構成される構成としてある。
【００２１】
【数１】
2006018969.tif 000003
【００２２】
このようにすれば、数式１を満たすWASとWOLを有する対物レンズ入射前の光学系と対物レンズ単体とで構成されるので、方向の異なる非点収差が発生していた場合においても、常に良好な多値信号品質を安定に得ることができる。
【００２３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップにおいて、
当該光ピックアップの対物レンズ入射前光束が有する波面収差をTW[λrms]とし、理想的な波面を有する平行光束が前記対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過した時に有する波面収差をTWOL [λrms]とする時、
前記TWを有する対物レンズ入射前の光束と、
前記TWOLを有する対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過する光束とが、
数式２を満足する光学系で構成される構成としてある。
【００２４】
【数２】
2006018969.tif 000004
【００２５】
このようにすれば、数式２を満たすTWとTWOLを有する対物レンズ入射前の光学系と対物レンズ単体とで構成されるので、常に良好な多値信号品質を安定に得ることができる。
【００２６】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップにおいて、
当該光ピックアップはビーム整形光学系を具備し、
該ビーム整形光学系のビーム整形方向と前記情報記録媒体の半径方向が45°異なる構成としてある。
【００２７】
このようにすれば、ビーム整形方向と情報記録媒体の半径方向が異なるように構成されているので、非点収差補正素子を用いることなく、45°方向の非点収差を補正することができ、部品点数の上昇とコスト高を抑制することができ、且つ良好な多値信号品質を安定に提供することができる。
【００２８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３記載の光ピックアップにおいて、
集光スポットが有する非点収差が最小もしくは前記所定値0.025以下となるように、前記対物レンズの光軸まわりの回転位置を設定する構成としてある。
【００２９】
このようにすれば、対物レンズの回転方向を調整することで、対物レンズ入射前の光束が有する非点収差を対物レンズの有する非点収差で補正するので、補正素子を導入することなく、非点収差を補正できる。したがって、部品点数の上昇とコスト高を抑制することができ、且つかつ良好な多値信号品質を安定に提供することができる
【００３０】
また、請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４記載の光ピックアップにおいて、
当該光ピックアップは、球面収差とコマ収差と非点収差のうち少なくとも一つの収差を補正する手段を具備する構成としてある。
【００３１】
このようにすれば、球面収差とコマ収差と非点収差のうち少なくとも一つの収差を補正する手段を具備するので、光学部品や組付け精度のマージンを広けることができ、良好な多値信号品質を安定に提供することができる。
【００３２】
また、請求項６記載の発明は、情報記録媒体の記録面に光ビームを照射して多値情報の記録・再生・消去の一以上を行う光情報処理装置において、
光情報処理装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の光ピックアップを有する構成としてある。
【００３３】
このようにすれば、請求項１〜請求項５記載の光ピックアップを搭載しているので、良好な多値信号品質を安定に得ることができる光情報処理装置を提供することができる。
【００３４】
また、請求項７記載の発明は、請求項１〜請求項５記載の光ピックアップおよび請求項６記載の光情報処理装置の検査方法または組付け方法であって、
対物レンズ単体および情報記録媒体の基板を透過する光束が有する波面収差を検出し、対物レンズ入射前光束の有する波面収差を検出し、前記数式１または数式２を満足するか否かの判定により、光ピックアップの検査または組付けをする方法としてある。
【００３５】
また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の光ピックアップの検査方法または光ピックアップの組付け方法あって、
対物レンズ入射光束の有する波面収差を検出する干渉計と、対物レンズおよび情報記録媒体の基板を透過する光束が有する波面収差を検出する干渉計とを、用いる光ピックアップの検査方法または光ピックアップの組付け方法としてある。
【００３６】
請求項７，請求項８の発明によれば、請求項１〜請求項６記載の光ピックアップおよび情報記録装置を対物レンズ入射前光束の波面と対物レンズ単体の透過波面を別々に検査するので、ピックアップの製造工程時の収差測定を簡単な構成で容易に測定することができる。さらに、対物レンズを設計中心から大きくはずれることなく組付けすることができ、情報記録再生装置の作動時のマージンを広くすることができる。
【発明の効果】
【００３７】
請求項１の発明によれば、数式１を満たすWASとWOLを有する対物レンズ入射前の光学系と対物レンズ単体とで構成されるので、方向の異なる非点収差が発生していた場合においても、常に良好な多値信号品質を安定に得ることができる。
【００３８】
請求項２の発明によれば、数式２を満たすTWとTWOLを有する対物レンズ入射前の光学系と対物レンズ単体とで構成されるので、常に良好な多値信号品質を安定に得ることができる。
【００３９】
請求項３の発明によれば、ビーム整形方向と情報記録媒体の半径方向が異なるように構成されているので、非点収差補正素子を用いることなく、45°方向の非点収差を補正することができ、部品点数の上昇とコスト高を抑制することができ、且つ良好な多値信号品質を安定に提供することができる。
【００４０】
請求項４の発明によれば、対物レンズの回転方向を調整することで、対物レンズ入射前の光束が有する非点収差を対物レンズの有する非点収差で補正するので、補正素子を導入することなく、非点収差を補正できる。したがって、部品点数の上昇とコスト高を抑制することができかつ良好な多値信号品質を安定に提供することができる
【００４１】
請求項５の発明によれば、球面収差とコマ収差と非点収差のうち少なくとも一つの収差を補正する手段を具備するので、光学部品や組付け精度のマージンを広けることができ、良好な多値信号品質を安定に提供することができる。
【００４２】
請求項６の発明によれば、請求項１〜請求項５記載の光ピックアップを搭載しているので、良好な多値信号品質を安定に得ることができる光情報処理装置を提供することができる。
【００４３】
請求項７，請求項８の発明によれば、請求項１〜請求項６記載の光ピックアップおよび情報記録装置を対物レンズ入射前光束の波面と対物レンズ単体の透過波面を別々に検査するので、ピックアップの製造工程時の収差測定を簡単な構成で容易に測定することができる。さらに、対物レンズを設計中心から大きくはずれることなく組付けすることができ、情報記録再生装置の作動時のマージンを広くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
［第１実施形態］  
＜光学系＞
図１は、本実施形態の「第１の光ピックアップの概略光学系」の構成図である。
【００４５】
図１に示すように、第１の光ピックアップの概略照明光学系ＳＫ１は、半導体レーザ１と、コリメートレンズ２と、ビーム整形光学系３と、回折格子４と、色収差補正素子５と、λ/4板６と、対物レンズ７と、偏光ビームスプリッタ９と、検出レンズ１１と、シリンドリカルレンズ１２と、光検出器１３とを備えてなる。８は、光記録媒体（情報記録媒体）である。
【００４６】
半導体レーザ１の出射光は、コリメートレンズ２により略平行光にされる。このコリメートレンズ２は、色収差補正されていることが望ましい。コリメートレンズ２により出射された光は、ビーム整形光学系３に入射する。このビーム整形光学系３は、一対のプリズム等を偏心させて配置されており、紙面と垂直方向の光束に関しては作用せず、紙面方向の光束は拡大される。
【００４７】
このビーム整形光学系３の出射光は、非点隔差を緩和するようにコリメートレンズ２の位置が調整される。ビーム整形された光は、偏光ビームスプリッタ９、色収差補正素子５に入射する。色収差補正素子５は、波長変動による対物レンズ７の集光位置の移動を補正する機能を備えている。そして、対物レンズ７を介して集光されることにより、光記録媒体８上に、記録情報の形成、再生がされる。
【００４８】
光記録媒体８からの反射光は、対物レンズ７、λ/4板６を通過した後、偏光ビームスプリッタ９により入射光と分離して偏向され、検出レンズ１１，シリンドリカルレンズ１２により４分割受光素子（光検出器）１３上に導かれ、再生信号、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号等が検出される。記録再生波長は400nm、対物レンズの開口数NA＝0.65, 光情報媒体上のスポット径は約0.54〜0.55μmである。
【００４９】
＜光記録媒体＞
本実施形態の光記録媒体８は、青色領域で記録可能な相変化型である。基板は直径120 mm，厚さ0.6mmのポリカーボネードからなり、基板表面上には射出成形によりグルーブが形成されている。トラックピッチは0.46μmである。この基板上に、誘電体膜、Ge-Sb-Teからなる相変化記録膜、誘電体膜、反射膜を順次積層して光記録媒体８を作成した。
【００５０】
＜多値再生信号＞
多値データの再生は、図２に示すように、所定の周波数で再生信号をサンプリング（例えば、記録セルの中心位置）し、サンプリングした信号レベルから多値データを判別する。このデータの信号を評価する項目としては、RF振幅とσ/DRである。ここで、σは、再生結果から計算した多値データ別の反射光強度の偏差を平均した値であり、DRは、最大反射光強度と飽和反射光強度の差である。
【００５１】
＜非点収差と再生信号σ/DRの関係＞
光ディスクの半径方向に対して45°方向の非点収差が、信号劣化に大きな影響を与えることは、実験からも求められている。
その一例を図３，図４に示す。図３は、スポットの非点収差とσ/DRの関係を示す図、図４はスポットの波面収差とσ/DRの関係を示す図である。この非点収差焦線の方向は、ラジアル/タンジェンシャル方向に対して45°方向である。多値セル長は0.32 μmであり、スポット径はほぼ0.54μm程度と同等である。
【００５２】
図５に、非点収差がない場合と45°方向の非点収差が0.05λrmsある場合の、スポット強度分布をdB表示で示す。図５より、45°方向非点収差の大きさに関わらずスポット径は同等であるため、一見スポット性能は劣化してないように見えるが、図３および前記図１３よりわかるように、45°方向非点収差の信号劣化への影響は非常に大きい。
したがって、良好な多値信号を得るためには、波面収差の値だけではなく、その成分が重要となる。
【００５３】
＜収差値限定＞
そこで、安定で良好な多値再生信号を得るための収差の限界値は、波面収差と45°方向の非点収差で規定する。非点収差値は、図３よりσ/DRが許容値以下となる0.025λrms以下である。また同様に、このときの波面収差値は、図４より0.05λrmsである。この許容値とは、イコライザーによる訂正後のエラー率が、一般的に再生可能とされる10-3未満となるσ/DR値（1.8%）のことである。このように、スポットがもつ非点収差は0.025λrms以下、波面収差は0.05λrms以下にすれば、常に良好な多値信号が得られる。
【００５４】
＜検査方法＞
集光スポットの持つ収差値を波面収差0.05λrms, 非点収差0.025λrms以下に満たすための検査方法を示す。先に述べたように、光ピックアップの集光スポットの波面測定は、構成や調整が複雑である上、測定誤差が生じやすく、製造現場には不向きである。
【００５５】
その一方、対物レンズ入射前光束のような平行光束の波面測定は、干渉計用の対物レンズを用いる必要がなく、干渉計の構成、調整が非常に容易となり、さらに測定誤差も小さい。また、対物レンズ単体と情報記録媒体（光記録媒体）の基板の透過波面測定は、対物レンズ製造時に検査されており、ある仕様値以内の対物レンズが製造されている。
したがって、ピックアップ検査あるいは組付けは、対物レンズ入射前光束が、集光スポット収差限界値から対物レンズ単体の仕様収差値を除いた値以下を満足するかどうかの判定により、行えばよい。
【００５６】
つまり、集光スポットの有する波面収差が、対物レンズと情報記録媒体の透過波面収差をTWOL、非点収差をWOL、対物レンズ入射光束の波面収差をTW、非点収差をWASとする時、下記の数式１、数式２を満足するかどうかの判定により、ピックアップの検査あるいは組付けを行えばよい。数式１、数式２を満足しない場合は、不良と判定し、組付けを再度行うか、部品の交換等を行う。
【００５７】
【数１】
2006018969.tif 000005
【００５８】
【数２】
2006018969.tif 000006
【００５９】
以下に、波面収差の測定方法を示す。
図６は、光ピックアップの対物レンズ入射光束前の波面を検査する測定系（波面測定評価系）のブロック図である。
この波面測定評価系は、略平行光の光束をマッハチェンダー干渉計により測定する系であり、ピックアップの青色レーザーダイオード１Ａを干渉計（波面測定器）２０の光源として測定することができる。
【００６０】
光ピックアップの対物レンズ入射前光束を干渉計２０へ入射させる。
この平行光の光をハーフミラー２１で振幅分割し、一方はピンホール２２で一部を取り出し、理想的な参照波面に用いる。もう一方は、被検波面となる。参照波面とピックアップの被検波面との干渉縞２３をCCDカメラ等の撮像素子２４に取り込む。この干渉縞２３の強度分布から位相を求め、波面収差をゼルニケの多項式を用いてTWおよびWASを算出する。
【００６１】
図７は、対物レンズおよび基板の透過波面を検査する測定配置を示す図である。無限系対物レンズの場合には、干渉計から出射される平面波を被検レンズ３１に入射させ、このレンズ３１を透過した光束を参照球面３２で折り返す。参照平面３３から折り返した光束との干渉縞２３Ａを撮像素子２４Ａに取り込み，透過波面収差TWOLおよびWOLを測定する。３４は、発散レンズである。
【００６２】
図８に示すように、多層光情報媒体８Ａにおいては、複数の記録面それぞれで、前述の数式１および数式２を満たす必要がある。８Ａａは、中間層である。
【００６３】
このような検査あるいは組付け工程にすることで、複雑である集光スポットの波面を、対物レンズ単体の検査工程とピックアップ製造工程との２度測定する必要がなくなる。
つまり、良好なスポット性能であるかどうかの判定を行うピックアップ検査あるいは組付け時には、ピックアップ平行光束のTWおよびWASのみ測定し、前記数式１および数式２を満たすかどうかの判定をすればよく、組付け・調整、検査が容易となり、任意の方向の非点収差であっても、安定して良好な信号を得る光ピックアップを提供することができる。
【００６４】
また、対物レンズとそれ以外の光学系を別々に検査することで、対物レンズを設計中心から大きくずれることなく組付けすることができ、情報記録再生装置の作動時のマージンを広くすることができる。
【００６５】
［第２実施形態］
前記第１実施形態において、収差限界値以下になるよう、光源や波面精度の悪い光学部品を用いた場合や組付け誤差より発生した非点収差、球面収差、コマ収差のうち少なくとも一つの収差補正手段を導入する。
【００６６】
図９は、代表的な構成例である「第２の光ピックアップの概略光学系ＳＫ２」の構成図である。なお、以下の各実施形態の説明において、既に説明済みの部分には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
非点収差の収差補正素子５Ａとしては、液晶があげられる。また、非点収差は、発散光路中に平行平板４１を挿入し光軸に対して傾けることで、補正することができる。
【００６７】
コマ収差の収差補正手段としては、液晶を用いたり、４軸アクチュエータに搭載された対物レンズの傾きにより補正する手段が挙げられる。基板厚誤差や多層等で発生する球面収差を補正する球面収差補正手段としては、液晶やエキスパンダーが挙げられる。基板厚に誤差があるディスクや多層ディスクを記録再生する場合においても、球面収差が最小もしくは前記数式２を満たすようにすることで、安定した良好な信号を得ることができる。
【００６８】
［第３実施形態］
本実施形態は、対物レンズの光軸周りの回転方向を調整することにより、非点収差を補正する場合である。前記第１実施形態で示した波面測定手段は、非点収差の大きさだけでなく方向を測定することができる。対物レンズ入射前光束の非点収差の発生方向と対物レンズ透過光束の発生方向をずらし、対物レンズを光ピックアップに組付けることにより、スポットの持つ非点収差を抑制することができる。
【００６９】
図１０に対物レンズの非点収差方向と対物レンズ入射前光束の非点収差方向の相対角度と、σ/DRの関係を示す。対物レンズの非点収差は0.018λrms, 対物レンズ入射光束の非点収差は0.01λrmsである。
この非点収差補正方法は、光軸に対しての回転方向調整のため、対物レンズの偏心や傾き調整とは異なり、コマ収差や球面収差とは独立な関係にあるため、調整を複数回行う必要がないうえ、組付け位置中心からずらすことなく、非点収差を補正することができる。
【００７０】
また、集光スポットの波面測定を行わなくても、発生方向をずらしている対物レンズを組付けることにより、収差を軽減することができるという利点がある。
【００７１】
［第４実施形態］
本実施形態は、ビーム整形光学系において、ビーム整形方向と情報記録媒体の半径方向を45°方向にする光学系の場合である。
ビーム整形光学系は、コリメートレンズの焦点方向を調整することで、ビーム整形方向と非ビーム整形方向の非点収差をコントロールすることができる。これは、コリメートレンズ移動距離に対してビーム整形方向は非整形方向のビーム整形倍率mの２乗倍焦点位置が変動するためである。本実施形態は、このような原理を利用したものである。
【００７２】
コリメートレンズを調整することで、ビーム整形方向の非点収差を軽減することができるため、残存してしまうビーム整形方向に対して45°方向の非点収差を情報記録媒体（光記録媒体）の半径方向と一致させる図１１に示す「第３の光ピックアップの概略光学系ＳＫ３」のような光学系にする。
【００７３】
x軸を回転中心４３に対して45°、z軸を回転中心４３にして22.5°となるように、偏向ミラー４２を傾ける。このような構成にすることで、ビーム整形光学系３におけるコリメートレンズ調整により信号劣化の大きい45°方向の非点収差を、非点収差補正素子を用いることなく軽減でき、良好な多値信号を得ることができる。
【００７４】
［第５実施形態］
上記した光ピックアップを具備する光再生装置および光記録再生装置について、代表して光記録再生装置の概略構成図である図１２を参照して説明する。
【００７５】
図１２に示すように、光記録再生装置５０はスピンドルモータ５１、送りモータ５２および光ピックアップ装置５３等により概略構成されており、これらは光記録再生装置全体を制御するシステムコントローラ５４により制御される。そして、光学ピックアップ装置５３のトラッキング方向への移動は、ガイド機構（図示せず）とリニアモータ等で構成された送りモータ５２とで構成される制御駆動手段により行われる。
【００７６】
例えば、スピンドルモータ５１にチャッキングされた光記録媒体８を再生する場合、システムコントローラ５４からのコントロール信号がサーボ制御回路５５と変復調回路５６に供給される。コントロール信号が供給されたサーボ制御回路５５では、スピンドルモータ５１をフォーカシング引き込み状態に設定された回転数で回転させるとともに送りモータ５２を駆動し、光ピックアップ装置５３を、例えば光記録媒体８の内周側に移動させる。光記録媒体８の内周側に移動した光ピックアップ装置５３では、フォーカスサーチ動作によりフォーカシングサーボをかけ、後にトラッキングサーボをかけることが行われる。
【００７７】
光ピックアップ装置５３を構成する光検出器により検出されたフォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号および光記録媒体８の何処を読み出しているかの位置情報等は、変復調回路５６に供給される。このうちのフォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号はフィルタリングされ、フォーカシング制御信号およびトラッキング制御信号としてシステムコントローラ５４を介してサーボ制御回路５５に供給される。
【００７８】
サーボ制御回路５５は、フォーカシング制御信号によって光ピックアップ装置５３を構成する、たとえば二軸アクチュエータのフォーカシングコイルを駆動し、トラッキング制御信号によって光学ピックアップ装置５３を構成する二軸アクチュエータのトラッキングコイルを駆動する。
【００７９】
トラッキング制御信号の低域成分は、システムコントローラ５４を介してサーボ制御回路５５に供給され、送りモータ５２を駆動する。これらによって、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボおよび送りサーボのフィードバックサーボが行われる。
【００８０】
また、光記録媒体８の何処を読み出しているかの位置情報は、変復調回路５６により処理され、スピンドル制御信号としてスピンドルモータ５１に供給され、スピンドルモータ５１にチャッキングされた光記録媒体８の再生位置に応じた所定の回転数に制御駆動され、ここから実際の再生が開始される。そして、変復調回路５６により処理されて復調された再生データは、外部回路５７を介して外部に伝送される。
【００８１】
スピンドルモータ５１にチャッキングされている光記録媒体８に、たとえば外部から供給される外部データを記録する場合、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボおよび送りサーボのフィードバックサーボをかけるまでは再生と同様の過程を経る。
【００８２】
システムコントローラ５４からは、外部回路５７を介して入力される入力データを光記録媒体８の何処に記録するかのコントロール信号がサーボ制御回路５５および変復調回路５６に供給される。サーボ制御回路５５では、スピンドルモータ５１を所定の回転数に制御するとともに、送りモータ５２を駆動して光ピックアップ装置５３を情報記録位置に移動させる。
【００８３】
また、外部回路５７を介して変復調回路５６に入力された入力信号は、変復調回路５６において記録フォーマットに基づく変調が行われ、光ピックアップ装置５３に供給される。光ピックアップ装置５３では、変調信号に基づく出射光の変調および情報記録位置に基づく出射光パワーが制御されて光記録媒体８に照射され、光記録媒体８への記録が開始される。
【００８４】
再生専用の光再生装置および記録と再生の両方可能な光記録再生装置に具備される光学ピックアップ装置５３に本発明のピックアップが構成されていれば、多値情報を安定に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態の第１の光ピックアップの概略光学系の構成図である。
【図２】同第１実施形態における、サンプリングした信号レベルから多値データを判別する方法を説明する図である。
【図３】同第１実施形態における、スポットの非点収差とσ/DRの関係を示す図である。
【図４】同第１実施形態における、スポットの波面収差とσ/DRの関係を示す図である。
【図５】同第１実施形態における、非点収差がない場合と45°方向の非点収差が0.05λrmsある場合の、スポット強度分布をdB表示で示す図である。
【図６】同第１実施形態における、光ピックアップの対物レンズ入射光束前の波面を検査する測定系（波面測定評価系）を示す図である。
【図７】同第１実施形態における、対物レンズおよび基板の透過波面を検査する測定配置を示す図である。
【図８】同第１実施形態における、光記録媒体が多層光情報媒体である場合を説明する図である。
【図９】本発明の第２実施形態の第２の光ピックアップの概略光学系の構成図である。
【図１０】本発明の第３実施形態における、対物レンズの非点収差方向と対物レンズ入射前光束の非点収差方向の相対角度と、σ/DRの関係を示す図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の第３の光ピックアップの概略光学系を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の光記録再生装置の概略構成図である。
【図１３】ディスクの半径方向に対して0°方向の非点収差、45°方向の非点収差、球面収差、コマ収差といった単一成分の収差をスポットに与えた時のMTFの計算結果を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
ＳＫ１〜ＳＫ３  第１〜第３の光ピックアップの概略照明光学系
１  半導体レーザ
１Ａ  青色レーザーダイオード
２  コリメートレンズ
３  ビーム整形光学系
４  回折格子
５  色収差補正素子
５Ａ  非点収差の収差補正素子
６  λ/4板
７  対物レンズ
８  光記録媒体（情報記録媒体）
８Ａ  多層光情報媒体
８Ａａ  中間層
９  偏光ビームスプリッタ
１１  検出レンズ
１２  シリンドリカルレンズ
１３  光検出器
２０  干渉計（波面測定器）
２１  ハーフミラー
２２  ピンホール
２３，２３Ａ  干渉縞
２４，２４Ａ  撮像素子
３１  被検レンズ
３２  参照球面
３３  参照平面
３４  発散レンズ
４１  平行平板
４２  偏向ミラー
４３  回転中心
５０  光記録再生装置
５１  スピンドルモータ
５２  送りモータ
５３  光ピックアップ装置
５４  システムコントローラ
５５  サーボ制御回路
５６  変復調回路
５７  外部回路
【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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