(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系を備えた光ピックアップ装置であって、
前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有し、
前記球面収差検出手段は、少なくとも入射する光束に対して振幅分割または波面分割を行う分割手段と、分割された光束または波面にそれぞれ異なる大きさまたは異なる符号の球面収差を付加する光学素子と、前記分割手段に入射し前記光学素子によって球面収差が付加された前記反射光を受光する多分割光検出器と、を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系を備えた光ピックアップ装置であって、
前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有し、
前記球面収差検出手段は、入射する光束の球面収差の変動に応じて受光する光量に変化を生じるように面積が配分された第１の受光面および第２の受光面を有する多分割光検出器と、前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器との光路中に配置され、前記情報記録面からの反射光を前記第１の受光面に受光される第１の光束と、前記第１の光束と近軸焦点位置もしくはベストフォーカス位置が同一とされ、前記第２の受光面に受光される第２の光束とに分割するとともに、前記第１の光束にオーバーな球面収差を付加し、前記第２の光束にアンダーな球面収差を付加する光学素子と、を有し、
前記第１の受光面は、２つの受光部を有し、前記２つの受光部が各受光部における受光量をＡ１，Ａ２としたとき基準状態においてＡ１＝Ａ２を満たし、
前記第２の受光面は、２つの受光部を有し、前記２つの受光部が各受光部における受光量をＢ１，Ｂ２としたとき基準状態においてＢ１＝Ｂ２を満たし、
前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がアンダーな方向に変動した場合、前記第１の受光面における受光量Ａ１が前記基準状態よりも増大し受光量Ａ２が減少し、前記第２の受光面における受光量Ｂ１が前記基準状態よりも減少し受光量Ｂ２が増大し、
前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がオーバーな方向に変動した場合、前記第１の受光面における受光量Ａ１が前記基準状態よりも減少し受光量Ａ２が増大し、前記第２の受光面における受光量Ｂ１が前記基準状態よりも増大し受光量Ｂ１が減少し、
前記第１の光束と前記第２の光束の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する次式による受光量の差ΔＳＡを検出することで、前記球面収差の変動量を検出し、前記球面収差の変動量を低減させるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする光ピックアップ装置。
ΔＳＡ＝（Ａ２＋Ｂ１）−（Ａ１＋Ｂ２）
【請求項３】
前記第１の受光面と前記第２の受光面が同一基板上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系を備えた光ピックアップ装置であって、
前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有し、
前記球面収差検出手段は、時計回りの方向に順に、入射する光束の球面収差の変動に応じて受光する光量に変化を生じるように面積が配分された、第１の受光面、第２の受光面、前記第１の受光面と対向する第３の受光面、前記第２の受光面と対向する第４の受光面の少なくとも４つの領域に分割された受光面を有する多分割光検出器と、前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器との光路中に配置され、情報記録面からの反射光の波面を前記多分割光検出器のそれぞれの受光面に受光され、かつ近軸焦点位置もしくはベストフォーカス位置が同一とされた４つの領域の波面に分割するとともに、前記第１の受光面および前記第３の受光面に受光される波面にオーバーな球面収差を付加し、前記第２の受光面および前記第４の受光面に受光される波面にアンダーな球面収差を付加する光学素子と、を有し、
前記第１の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をａ１，ａ２とし、
前記第２の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をｂ１，ｂ２とし、
前記第３の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をａ１’，ａ２’とし、
前記第４の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をｂ１’，ｂ２’とし、
前記各受光面の各受光部は基準状態において次式（１）または（２）を満たし、
ａ１＝ａ２、ｂ１＝ｂ２、ａ１’＝ａ２’、ｂ１’＝ｂ２’      （１）
(ａ２＋ｂ１)−(ａ１＋ｂ２)＝０、(ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１’＋ｂ２’)＝０      （２）
前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がアンダーな方向に変動した場合、前記各受光面における受光量ａ１，ａ１’，ｂ２，ｂ２’が前記基準状態よりも増大し、受光量ａ２，ａ２’，ｂ１，ｂ１’が減少し、
前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がオーバーな方向に変動した場合、前記各受光面における受光量ａ１，ａ１’，ｂ２，ｂ２’が前記基準状態よりも減少し、受光量ａ２，ａ２’，ｂ１，ｂ１’が増大し、
前記４つの領域に分割された波面の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する前記多分割光検出器の各々の受光面における次式（３）、（４）または（５）による受光量の差ΔＳＡを検出することで、前記球面収差の変動量を検出し、前記球面収差の変動量を低減させるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする光ピックアップ装置。
ΔＳＡ＝(ａ２＋ｂ１)−(ａ１＋ｂ２)              （３）
ΔＳＡ＝(ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１’＋ｂ２’)      （４）
ΔＳＡ＝(ａ２＋ｂ１＋ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１＋ｂ２＋ａ１’＋ｂ２’)  （５）
【請求項５】
前記光源から前記光情報記録媒体の情報記録面に至る光路と、前記情報記録面から前記多分割光検出器に至る光路が共有されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記光源と前記多分割光検出器が同一基板上に形成されることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光ピックアップ装置は、前記対物レンズを駆動させるための駆動手段と、前記情報記録面からの反射光を第２の光検出器により検出することで前記対物レンズのトラッキング誤差および／またはフォーカシング誤差を検出するための誤差検出手段と、を有し、前記情報記録面から前記第２の光検出器に至る光路と、前記情報記録面から前記多分割光検出器に至る光路が共有されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記第２の光検出器と前記多分割光検出器が同一基板上に形成されることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器との光路中に、前記情報記録面からの反射光を前記多分割光検出器の受光面上に集光させるための集光レンズをさらに有することを特徴とする請求項１乃至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】
前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器との光路中に、前記情報記録面からの反射光を前記多分割光検出器の受光面上に集光させるための集光レンズを有し、
前記集光レンズは、前記光学素子を兼用し、少なくとも入射する光束に、異なる大きさもしくは異なる符号の球面収差を与えるとともに振幅分割もしくは波面分割することを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記集光レンズは、輪帯状の回折構造を少なくとも１つの面に有することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記光学素子は、輪帯状の回折構造を少なくとも１つの面に有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記球面収差検出手段は、前記集光光学系で発生する球面収差の変動量に対応した球面収差誤差信号を生成し、前記球面収差誤差信号がほぼ零となるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の記録または再生を行うのに必要な前記対物レンズの像側の所定開口数が０．７５以上であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記光源は５００ｎｍ以下の波長の光を発生することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記球面収差補正手段は、少なくとも１つの光軸方向に沿って変移可能な可動要素を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記球面収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置された、光源からの発散光束の発散角を変えるカップリングレンズであって、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群が前記可動要素であることを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記集光光学系は、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置された、光源からの発散光束を平行光に変換するコリメートレンズを有し、
前記球面収差補正手段は、前記コリメートレンズと前記対物レンズとの光路中に配置された、ビームエキスパンダであって、前記ビームエキスパンダを構成する少なくとも１つのレンズ群が前記可動要素であることを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記球面収差補正手段は、光軸に垂直な方向に沿った屈折率分布が可変であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする、音声および／または画像の記録装置、および／または、音声および／または画像の再生装置。
【請求項２１】
光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系と、
前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、
前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有する光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法であって、
前記球面収差検出手段は、少なくとも入射する光束に対し振幅分割もしくは波面分割するとともに、該分割された光束もしくは波面に異なる大きさもしくは異なる符号の球面収差を付加する光学素子と、前記光学素子を介して球面収差が付加された光束を受光する多分割光検出器と、を備え、
前記分割された光束もしくは波面の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する前記多分割光検出器の受光面における光量の差を検出することで、前記球面収差の変動量を検出し、前記球面収差の変動量を低減させるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法。
【請求項２２】
光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系と、
前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、
前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有する光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法であって、
前記球面収差検出手段は，入射する光束の球面収差の変動に応じて受光する光量に変化を生じるように面積が配分された第１の受光面および第２の受光面を有する多分割光検出器と、前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器の間に配置され、前記情報記録面からの反射光を前記第１の受光面に受光される第１の光束と、前記第１の光束と近軸焦点位置もしくはベストフォーカス位置が同一とされ、前記第２の受光面に受光される第２の光束とに分割するとともに，前記第１の光束にオーバーな球面収差を付加し、前記第２の光束にアンダーな球面収差を付加する光学素子と、を有し、
前記第１の受光面は、２つの受光部を有し、前記２つの受光部が各受光部における受光量をＡ１，Ａ２としたとき基準状態においてＡ１＝Ａ２を満たし、
前記第２の受光面は、２つの受光部を有し、前記２つの受光部が各受光部における受光量をＢ１，Ｂ２としたとき基準状態においてＢ１＝Ｂ２を満たし、
前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がアンダーな方向に変動した場合、前記第１の受光面における受光量Ａ１が前記基準状態よりも増大し受光量Ａ２が減少し、前記第２の受光面における受光量Ｂ１が前記基準状態よりも減少し受光量Ｂ２が増大し、
前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がオーバーな方向に変動した場合、前記第１の受光面における受光量Ａ１が前記基準状態よりも減少し受光量Ａ２が増大し、前記第２の受光面における受光量Ｂ１が前記基準状態よりも増大し受光量Ｂ１が減少し、
前記第１の光束と前記第２の光束の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する次式による受光量の差ΔＳＡを検出することで、前記球面収差の変動量を検出し、前記球面収差の変動量を低減させるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法。
ΔＳＡ＝（Ａ２＋Ｂ１）−（Ａ１＋Ｂ２）
【請求項２３】
光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系と、
前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、
前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有する光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法であって、
前記球面収差検出手段は、時計回りの方向に順に、入射する光束の球面収差の変動に応じて受光する光量に変化を生じるように面積が配分された、第１の受光面、第２の受光面、前記第１の受光面と対向する第３の受光面、前記第２の受光面と対向する第４の受光面の少なくとも４つの領域に分割された受光面を有する多分割光検出器と、前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器との間に配置され、情報記録面からの反射光の波面を前記多分割光検出器のそれぞれの受光面に受光され、かつ近軸焦点位置もしくはベストフォーカス位置が同一とされた４つの領域の波面に分割するとともに、前記第１の受光面および前記第３の受光面に受光される波面にオーバーな球面収差を付加し、前記第２の受光面および前記第４の受光面に受光される波面にアンダーな球面収差を付加する光学素子と、を有し、
前記第１の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をａ１，ａ２とし、
前記第２の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をｂ１，ｂ２とし、
前記第３の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をａ１’，ａ２’とし、
前記第４の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をｂ１’，ｂ２’とし、
前記各受光面の各受光部は基準状態において次式（１）または（２）を満たし、
ａ１＝ａ２、ｂ１＝ｂ２、ａ１’＝ａ２’、ｂ１’＝ｂ２’      （１）
(ａ２＋ｂ１)−(ａ１＋ｂ２)＝０、(ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１’＋ｂ２’)＝０      （２）
前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がアンダーな方向に変動した場合、前記各受光面における受光量ａ１，ａ１’，ｂ２，ｂ２’が前記基準状態よりも増大し、受光量ａ２，ａ２’，ｂ１，ｂ１’が減少し、
前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がオーバーな方向に変動した場合、前記各受光面における受光量ａ１，ａ１’，ｂ２，ｂ２’が前記基準状態よりも減少し、受光量ａ２，ａ２’，ｂ１，ｂ１’が増大し、
前記４つの領域に分割された波面の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する前記多分割光検出器の各々の受光面における次式（３）、（４）または（５）による受光量の差ΔＳＡを検出することで、前記球面収差の変動量を検出し、前記球面収差の変動量を低減させるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法。
ΔＳＡ＝(ａ２＋ｂ１)−(ａ１＋ｂ２)              （３）
ΔＳＡ＝(ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１’＋ｂ２’)      （４）
ΔＳＡ＝(ａ２＋ｂ１＋ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１＋ｂ２＋ａ１’＋ｂ２’)  （５）
【請求項２４】
前記球面収差変動の補正方法は、前記集光光学系に少なくとも１つのプラスチックレンズを含む光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法であって、少なくとも温度及び／または湿度変化に対して、前記プラスチックレンズの形状及び屈折率の少なくとも一方の変化及び／または前記光源の発振波長変動により生じる球面収差の変動を補正することを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の球面収差変動の補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報記録媒体について情報の記録・再生を行うための光ピックアップ装置、この光ピックアップ装置を搭載した記録・再生装置及び光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波異赤色半導体レーザの実用化に伴い、従来の光ディスク（「光情報記録媒体」ともいう）である、ＣＤ（コンパクトディスク）と同程度）の大きさで大容量化させた高密度の光ディスクであるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）が開発され製品化されているが、近い将来には、より高密度な次世代の光ディスクが登場することが予想される。このような次世代の光ディスクを媒体とした光情報記録再生装置の光学系では、記録信号の高密度化或いは高密度記録信号の再生のために、光源であるレーザの短波長化とともに、対物レンズの高開口数(Nurmerical Aperture:NA)化が図られている。しかしながら、対物レンズの高ＮＡ化が図られてくると、ＣＤやＤＶＤのごとき比較的低密度な光ディスクを記録または再生する場合においてほとんど無視できた問題でもより顕在化されることが予想される。
【０００３】
例えば、光ディスクの保護層（「透明基板」ともいう）の厚み誤差により生じる球面収差は対物レンズの開口数の４乗に比例して発生するため、対物レンズの開口数が大きくなるにつれて保護層の厚み誤差の影響が大きくなり、安定した情報の記録または再生が出来なくなる恐れがある。
【０００４】
また、光ピックアップ装置において光源として用いられる半導体レーザはその発振波長に±１０ｎｍほどの個体間のばらつきがある。基準波長からずれた発振波長をもつ半導体レーザを光源に用いた場合、対物レンズで発生する球面収差は開口数が大きくなるほど大きくなるので、基準波長からずれた発振波長をもつ半導体レーザは使用できなくなり、光源として使用する半導体レーザの選別が必要となる。
【０００５】
また、光ピックアップ装置において一般的に使用されているプラスチックレンズは、温度や湿度変化をうけて変形し易く、また、屈折率が大きく変化する。プラスチックレンズの温度変化に対する屈折率変化は、ほぼ−１０×１０−５／℃である。屈折率変化により生じる球面収差は、対物レンズの開口数の４乗に比例して発生するので従来の光ピックアップ装置に用いられる光学系ではそれほど問題にならなかった屈折率変化による球面収差の変動も、対物レンズの高開口数化においては無視できない量となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような問題に鑑みて提案されたものであり、高開口数の対物レンズと少なくとも１枚のプラスチックレンズとを含む集光光学系を有する光ピックアップ装置であって、温度及び／または湿度変化に起因して発生する球面収差の変動を効果的に補正し、常に良好な集光状態を維持できる光ピックアップ装置、この光ピックアップ装置を搭載した記録・再生装置、及び光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法を提供することを目的とする。
【０００７】
更には、光ディスクの保護層の厚み誤差、光源の微少な発振波長変動、集光光学系に含まれる光学素子の製造誤差等に起因して発生する球面収差の変動を効果的に補正し、常に良好な集光状態を維持できる光ピックアップ装置、及び光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、参考例による第１の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系を備えた光ピックアップ装置であって、前記集光光学系は少なくとも１つのプラスチックレンズを含み、前記情報記録面からの反射光を検出して、少なくとも温度及び／または湿度変化に対して、前記プラスチックレンズの形状及び屈折率の少なくとも一方の変化及び／または前記光源の発振波長変動により生じる球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段によって検出された球面収差の変動を補正するために前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この光ピックアップ装置によれば、球面収差検出手段により、少なくとも温度及び／または湿度変化に対して、プラスチックレンズの形状及び屈折率の少なくとも一方の変化及び／または光源の発振波長変動により生じる球面収差の変動を検出し、駆動手段によって球面収差補正手段を駆動させ、この球面収差の変動を補正するようにしたので、高開口数の対物レンズを有する光ピックアップ装置であっても、温度や湿度変化の影響を受けやすいプラスチックレンズを使うことが可能である。
【００１０】
また、本発明による第２の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系を備えた光ピックアップ装置であって、前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有し、前記球面収差検出手段は、少なくとも入射する光束に対して振幅分割または波面分割を行う分割手段と、分割された光束または波面にそれぞれ異なる大きさまたは異なる符号の球面収差を付加する光学素子と、前記分割手段に入射し前記光学素子によって球面収差が付加された前記反射光を受光する多分割光検出器と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この光ピックアップ装置によれば、球面収差検出手段において分割された光束または波面にそれぞれ異なる大きさまたは異なる符号の球面収差を与えて検出することにより、球面収差を精度よく検出でき、駆動手段によって球面収差補正手段を駆動させ、球面収差の変動を精度よく補正できる。
【００１２】
また、本発明による第３の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系を備えた光ピックアップ装置であって、前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有し、前記球面収差検出手段は、入射する光束の球面収差の変動に応じて受光する光量に変化を生じるように面積が配分された第１の受光面および第２の受光面を有する多分割光検出器と、前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器との光路中に配置され、前記情報記録面からの反射光を前記第１の受光面に受光される第１の光束と、前記第１の光束と近軸焦点位置もしくはベストフォーカス位置が同一とされ、前記第２の受光面に受光される第２の光束とに分割するとともに、前記第１の光束にオーバーな球面収差を付加し、前記第２の光束にアンダーな球面収差を付加する光学素子と、を有し、前記第１の受光面は、２つの受光部を有し、前記２つの受光部が各受光部における受光量をＡ１，Ａ２としたとき基準状態においてＡ１＝Ａ２を満たし、前記第２の受光面は、２つの受光部を有し、前記２つの受光部が各受光部における受光量をＢ１，Ｂ２としたとき基準状態においてＢ１＝Ｂ２を満たし、前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がアンダーな方向に変動した場合、前記第１の受光面における受光量Ａ１が前記基準状態よりも増大し受光量Ａ２が減少し、前記第２の受光面における受光量Ｂ１が前記基準状態よりも減少し受光量Ｂ２が増大し、前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がオーバーな方向に変動した場合、前記第１の受光面における受光量Ａ１が前記基準状態よりも減少し受光量Ａ２が増大し、前記第２の受光面における受光量Ｂ１が前記基準状態よりも増大し受光量Ｂ１が減少し、前記第１の光束と前記第２の光束の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する次式による受光量の差ΔＳＡを検出することで、前記球面収差の変動量を検出し、前記球面収差の変動量を低減させるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする。
ΔＳＡ＝（Ａ２＋Ｂ１）−（Ａ１＋Ｂ２）
【００１３】
この光ピックアップ装置によれば、球面収差検出手段において第１の光束と第２の光束の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する第１の受光面における各受光量と第２の受光面における各受光量とに関する上記差ΔＳを検出することにより、球面収差を精度よく検出でき、駆動手段によって球面収差補正手段を駆動させ、球面収差の変動を精度よく補正できる。
【００１４】
また、前記第１の受光面と前記第２の受光面が同一基板上に形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明による第４の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系を備えた光ピックアップ装置であって、前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有し、前記球面収差検出手段は、時計回りの方向に順に、入射する光束の球面収差の変動に応じて受光する光量に変化を生じるように面積が配分された、第１の受光面、第２の受光面、前記第１の受光面と対向する第３の受光面、前記第２の受光面と対向する第４の受光面の少なくとも４つの領域に分割された受光面を有する多分割光検出器と、前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器との光路中に配置され、情報記録面からの反射光の波面を前記多分割光検出器のそれぞれの受光面に受光され、かつ近軸焦点位置もしくはベストフォーカス位置が同一とされた４つの領域の波面に分割するとともに、前記第１の受光面および前記第３の受光面に受光される波面にオーバーな球面収差を付加し、前記第２の受光面および前記第４の受光面に受光される波面にアンダーな球面収差を付加する光学素子と、を有し、前記第１の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をａ１，ａ２とし、前記第２の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をｂ１，ｂ２とし、前記第３の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をａ１’，ａ２’とし、前記第４の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をｂ１’，ｂ２’とし、前記各受光面の各受光部は基準状態において次式（１）または（２）を満たし、
ａ１＝ａ２、ｂ１＝ｂ２、ａ１’＝ａ２’、ｂ１’＝ｂ２’      （１）
(ａ２＋ｂ１)−(ａ１＋ｂ２)＝０、(ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１’＋ｂ２’)＝０      （２）
前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がアンダーな方向に変動した場合、前記各受光面における受光量ａ１，ａ１’，ｂ２，ｂ２’が前記基準状態よりも増大し、受光量ａ２，ａ２’，ｂ１，ｂ１’が減少し、前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がオーバーな方向に変動した場合、前記各受光面における受光量ａ１，ａ１’，ｂ２，ｂ２’が前記基準状態よりも減少し、受光量ａ２，ａ２’，ｂ１，ｂ１’が増大し、前記４つの領域に分割された波面の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する前記多分割光検出器の各々の受光面における次式（３）、（４）または（５）による受光量の差ΔＳＡを検出することで、前記球面収差の変動量を検出し、前記球面収差の変動量を低減させるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする。
ΔＳＡ＝(ａ２＋ｂ１)−(ａ１＋ｂ２)              （３）
ΔＳＡ＝(ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１’＋ｂ２’)      （４）
ΔＳＡ＝(ａ２＋ｂ１＋ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１＋ｂ２＋ａ１’＋ｂ２’)  （５）
【００１６】
この光ピックアップ装置によれば、球面収差検出手段において４つの領域に分割された波面の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する多分割光検出器の各々の受光面における各受光量に関する上記差ΔＳを検出することにより、球面収差を精度よく検出でき、駆動手段によって球面収差補正手段を駆動させ、球面収差の変動を精度よく補正できる。
【００１７】
また、前記光源から前記光情報記録媒体の情報記録面に至る光路と、前記情報記録面から前記多分割光検出器に至る光路が共有されることが好ましく、この場合、前記光源と前記多分割光検出器が同一基板上に形成されることが好ましい。
【００１８】
また、前記光ピックアップ装置は、前記対物レンズを駆動させるための駆動手段と、前記情報記録面からの反射光を第２の光検出器により検出することで前記対物レンズのトラッキング誤差および／またはフォーカシング誤差を検出するための誤差検出手段と、を有し、前記情報記録面から前記第２の光検出器に至る光路と、前記情報記録面から前記多分割光検出器に至る光路が共有されることが好ましい。この場合、前記第２の光検出器と前記多分割光検出器が同一基板上に形成されることが好ましい。
【００１９】
また、前記光ピックアップ装置は、前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器との光路中に、前記情報記録面からの反射光を前記多分割光検出器の受光面上に集光させるための集光レンズを有し、前記集光レンズは、前記光学素子を兼用し、少なくとも入射する光束に、異なる大きさもしくは異なる符号の球面収差を与えるとともに振幅分割もしくは波面分割することが好ましい。
【００２０】
また、前記集光レンズは、輪帯状の回折構造を少なくとも１つの面に有することが好ましい。
また、前記光学素子は、輪帯状の回折構造を少なくとも１つの面に有することが好ましい。
【００２１】
また、参考例による第５の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源から射出される光束の発散度を変換するカップリングレンズと、該光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系を備えた光ピックアップ装置であって、前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有し、前記カップリングレンズと、前記球面収差検出手段に含まれる集光レンズであって、前記球面収差検出手段に含まれる光検出器と前記球面収差補正手段との光路中に配置される集光レンズとが、前記光源の波長変動及び温度変化に対する特性において略一致していることを特徴とする。
【００２２】
この光ピックアップ装置によれば、温度変化や光源の発振波長変動が起きた場合の、球面収差検出手段の光検出器に検出される情報記録面からの反射光のもつ球面収差に対するカップリングレンズの寄与を集光レンズによってキャンセルすることができる。これにより、球面収差補正手段と光情報記録媒体との間で発生する球面収差の変動を球面収差検出手段によって精度よく検出できる。
【００２３】
この場合、前記カップリングレンズと前記集光レンズは、光学的に同一の光学素子であることが好ましい。
【００２４】
また、参考例による第６の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、を含む集光光学系を備えた光ピックアップ装置であって、前記集光光学系は光軸方向に沿ってそれぞれ独立に変移可能な少なくとも２つのレンズ群を含み、前記変移可能なレンズ群は全てプラスチック材料からなり、前記変移可能なレンズ群を光軸方向に沿って変移させるための駆動手段を有することを特徴とする。
【００２５】
この光ピックアップ装置によれば、光軸に沿って変移可能な光学素子が全てプラスチック材料から形成されることにより、駆動手段の負担を軽減することができるので、駆動手段の駆動電力が小さくて済み、また、より小型の駆動手段による変移が可能となるので、光ピックアップ装置を小型化できる。
【００２６】
また、前記光ピックアップ装置は、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置された球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と有し、前記球面収差補正手段は、少なくとも１つの光軸方向に沿って変移可能な可動要素を有し、前記光軸方向に沿って変移可能なレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群が前記可動要素であって、前記光軸方向に沿って変移可能なレンズ群であって、前記可動要素以外のレンズ群のうち少なくとも１つのレンズ群が前記対物レンズであることが好ましい。
【００２７】
また、前記球面収差検出手段が検出可能な球面収差変動量をΔＳＡ’としたとき、次の式（１）を満たすことが好ましい。
【００２８】
ΔＳＡ’≧０．０３０λｒｍｓ      （１）
ただし、λ：前記光源の発振波長（ｎｍ）
【００２９】
また、前記球面収差検出手段が検出可能な球面収差変動量をΔＳＡ’としたとき、次の式（２）を満たすことが好ましい。
【００３０】
ΔＳＡ’≧０．０１０λｒｍｓ      （２）
【００３１】
また、前記球面収差検出手段は、前記集光光学系で発生する球面収差の変動量に対応した球面収差誤差信号を生成し、前記球面収差誤差信号がほぼ零となるように前記駆動手段を駆動させることが好ましい。
【００３２】
また、前記光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の記録または再生を行うのに必要な前記対物レンズの像側の所定開口数が０．６５以上であることが好ましい。
【００３３】
また、前記光情報記録媒体の情報記録面に対して情報の記録または再生を行うのに必要な前記対物レンズの像側の所定開口数が０．７５以上であることが好ましい。
【００３４】
また、前記対物レンズは光源側から順に配置された正屈折力の第１レンズと正屈折力の第２レンズとからなり、次の式（３）を満たすことが好ましい。
【００３５】
０．０７＜ＮＡ・ＷＤ／ｆ＜０．３５            （３）
ただし、ＮＡ：光情報記録媒体に記録および／または再生を行うのに必要な所定の像側開口数
ＷＤ：前記対物レンズのワーキングディスタンス（ｍｍ）
ｆ：前記対物レンズの全系の焦点距離（ｍｍ）
【００３６】
また、前記対物レンズは単レンズであって、次の式（４）を満たすことが好ましい。
【００３７】
０．１０＜ＮＡ・ＷＤ／ｆ＜０．４０            （４）
ただし、ＮＡ：光情報記録媒体に記録および／または再生を行うのに必要な所定の像側開口数
ＷＤ：前記対物レンズのワーキングディスタンス（ｍｍ）
ｆ：前記対物レンズの全系の焦点距離（ｍｍ）
【００３８】
また、前記対物レンズは、無限遠物体からの平行光束に対して収差が最小となるように収差補正されていることが好ましい。
【００３９】
また、前記対物レンズは、有限距離にある物体からの発散光束に対して収差が最小となるように収差補正されていることが好ましい。
【００４０】
また、前記対物レンズは、像側物体に向かう収斂光束に対して収差が最小となるように収差補正されていることが好ましい。
【００４１】
また、前記光源は５００ｎｍ以下の波長の光を発生することが好ましい。
【００４２】
また、前記集光光学系は、前記光源と前記対物レンズとの光路中に、光源からの発散光束の発散角を変換するカップリングレンズを有し、前記カップリングレンズはガラス材料からなることが好ましい。
【００４３】
また、前記集光光学系は、前記光源と前記対物レンズとの光路中に、光源からの発散光束の発散角を変換するカップリングレンズを有し、前記カップリングレンズは屈折作用をもつガラスレンズと、一方の面で前記ガラスレンズに接合され、他方の面に光学面が形成されたプラスチック材料及び／または紫外線硬化樹脂からなる光学素子とから構成される複合レンズであることが好ましい。これにより、発散度の変化と、カップリングレンズ自身の焦点距離の変化によるカップリングレンズからの射出光の発散度の変化とを、互いに打ち消すことができるので、温度変化及び／または湿度変化に対してカップリングレンズから常に一定の発散度の光束を出射することができる
【００４４】
また、前記カップリングレンズは、光源からの発散光束を平行光束に変換するコリメートレンズであって、前記光ピックアップ装置は、前記コリメートレンズと前記対物レンズとの光路中に、光源から射出された光束の非点隔差を緩和するためのビーム整形素子を有することが好ましい。
【００４５】
また、前記集光光学系に含まれる前記カップリングレンズ以外の光学素子がすべてプラスチック材料から形成されることが好ましい。
【００４６】
また、前記集光光学系は、前記光源と前記対物レンズとの光路中に、光源からの発散光束の発散角を変換するカップリングレンズを有し、前記カップリングレンズはプラスチック材料からなることが好ましい。
【００４７】
また、前記光源は、略円形の光束を射出することが好ましい。
【００４８】
また、前記光源は、半導体レーザと、前記半導体レーザより射出された光の波長を変換する波長変換素子とから構成され、前記集光光学系は、前記波長変換素子より射出される光を前記情報記録面上に集光させ、前記半導体レーザより射出される光の波長をλ０ｎｍ、前記波長変換素子により波長変換されたあとの光の波長をλｎｍとしたとき次の式（５）を満たすことが好ましい。
【００４９】
λ＝λ０／ｍ（ｍ＝２、３、・・・）            （５）
【００５０】
また、前記カップリングレンズの開口数が０．１３以下であることが好ましい。
【００５１】
また、前記光ピックアップ装置は、前記光源と前記カップリングレンズとの光路中に、光源から射出された光束の非点隔差を緩和するためのビーム整形素子を有することが好ましい。
【００５２】
また、前記集光光学系に含まれる光学素子がすべてプラスチック材料から形成されることが好ましい。
【００５３】
また、前記集光光学系は、輪帯状の回折構造を少なくとも１つの面に有する回折光学素子を少なくとも１つ有することが好ましい。
【００５４】
また、前記回折光学素子は、前記球面収差補正手段に含まれるようにできる。
【００５５】
また、前記回折光学素子は、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置された、光源からの発散光束の発散角を変換するカップリングレンズに含まれるようにできる。
【００５６】
また、前記回折光学素子は、前記対物レンズに含まれるようにできる。
【００５７】
また、前記球面収差補正手段は、少なくとも１つの光軸方向に沿って変移可能な可動要素を有することが好ましい。
【００５８】
また、前記球面収差補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置された、光源からの発散光束の発散角を変えるカップリングレンズであって、前記カップリングレンズを構成する少なくとも１つのレンズ群が前記可動要素であることが好ましい。
【００５９】
また、前記集光光学系は、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置された、光源からの発散光束を平行光に変換するコリメートレンズを有し、前記球面収差補正手段は、前記コリメートレンズと前記対物レンズとの光路中に配置された、ビームエキスパンダであって、前記ビームエキスパンダを構成する少なくとも１つのレンズ群が前記可動要素であることが好ましい。
【００６０】
また、前記可動要素を駆動する駆動手段は、ボイスコイルアクチュエータもしくはピエゾアクチュエータから構成できる。
【００６１】
また、前記球面収差補正手段は、光軸に垂直な方向に沿った屈折率分布が可変であるように構成できる。
【００６２】
また、本発明による音声および／または画像の記録・再生装置は、上述した各光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする。
【００６３】
また、本発明による第１の球面収差変動の補正方法は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系と、前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有する光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法であって、前記球面収差検出手段は、少なくとも入射する光束に対し振幅分割もしくは波面分割するとともに、該分割された光束もしくは波面に異なる大きさもしくは異なる符号の球面収差を付加する光学素子と、前記光学素子を介して球面収差が付加された光束を受光する多分割光検出器と、を備え、前記分割された光束もしくは波面の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する前記多分割光検出器の受光面における光量の差を検出することで、前記球面収差の変動量を検出し、前記球面収差の変動量を低減させるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする。
【００６４】
この光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法によれば、分割された光束もしくは波面の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する受光面における光量の差を検出することにより、球面収差を精度よく検出できる。これにより、駆動手段によって球面収差補正手段を駆動させ、球面収差の変動を精度よく補正できる。
【００６５】
また、本発明による第２の球面収差変動の補正方法は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系と、前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有する光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法であって、前記球面収差検出手段は，入射する光束の球面収差の変動に応じて受光する光量に変化を生じるように面積が配分された第１の受光面および第２の受光面を有する多分割光検出器と、前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器の間に配置され、前記情報記録面からの反射光を前記第１の受光面に受光される第１の光束と、前記第１の光束と近軸焦点位置もしくはベストフォーカス位置が同一とされ、前記第２の受光面に受光される第２の光束とに分割するとともに，前記第１の光束にオーバーな球面収差を付加し、前記第２の光束にアンダーな球面収差を付加する光学素子と、を有し、前記第１の受光面は、２つの受光部を有し、前記２つの受光部が各受光部における受光量をＡ１，Ａ２としたとき基準状態においてＡ１＝Ａ２を満たし、前記第２の受光面は、２つの受光部を有し、前記２つの受光部が各受光部における受光量をＢ１，Ｂ２としたとき基準状態においてＢ１＝Ｂ２を満たし、前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がアンダーな方向に変動した場合、前記第１の受光面における受光量Ａ１が前記基準状態よりも増大し受光量Ａ２が減少し、前記第２の受光面における受光量Ｂ１が前記基準状態よりも減少し受光量Ｂ２が増大し、前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がオーバーな方向に変動した場合、前記第１の受光面における受光量Ａ１が前記基準状態よりも減少し受光量Ａ２が増大し、前記第２の受光面における受光量Ｂ１が前記基準状態よりも増大し受光量Ｂ１が減少し、前記第１の光束と前記第２の光束の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する次式による受光量の差ΔＳＡを検出することで、前記球面収差の変動量を検出し、前記球面収差の変動量を低減させるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする。
ΔＳＡ＝（Ａ２＋Ｂ１）−（Ａ１＋Ｂ２）
【００６６】
この光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法によれば、第１の光束と第２の光束の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する第１の受光面における各受光量と第２の受光面における各受光量とに関する上記差ΔＳを検出することにより、球面収差を精度よく検出できる。これにより、駆動手段によって球面収差補正手段を駆動させ、球面収差の変動を精度よく補正できる。
【００６７】
また、本発明による第３の球面収差変動の補正方法は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの光路中に配置され、温度及び／又は湿度の変化に起因して発生する球面収差の変動を補正するための球面収差補正手段と、を含む集光光学系と、前記情報記録面からの反射光を検出することで前記球面収差の変動を検出する球面収差検出手段と、前記球面収差検出手段の検出結果に応じて前記球面収差補正手段を駆動する駆動手段と、を有する光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法であって、前記球面収差検出手段は、時計回りの方向に順に、入射する光束の球面収差の変動に応じて受光する光量に変化を生じるように面積が配分された、第１の受光面、第２の受光面、前記第１の受光面と対向する第３の受光面、前記第２の受光面と対向する第４の受光面の少なくとも４つの領域に分割された受光面を有する多分割光検出器と、前記球面収差補正手段と前記多分割光検出器との間に配置され、情報記録面からの反射光の波面を前記多分割光検出器のそれぞれの受光面に受光され、かつ近軸焦点位置もしくはベストフォーカス位置が同一とされた４つの領域の波面に分割するとともに、前記第１の受光面および前記第３の受光面に受光される波面にオーバーな球面収差を付加し、前記第２の受光面および前記第４の受光面に受光される波面にアンダーな球面収差を付加する光学素子と、を有し、前記第１の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をａ１，ａ２とし、前記第２の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をｂ１，ｂ２とし、前記第３の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をａ１’，ａ２’とし、前記第４の受光面は、２つの受光部に分割され、前記各受光部における受光量をｂ１’，ｂ２’とし、前記各受光面の各受光部は基準状態において次式（１）または（２）を満たし、
ａ１＝ａ２、ｂ１＝ｂ２、ａ１’＝ａ２’、ｂ１’＝ｂ２’      （１）
(ａ２＋ｂ１)−(ａ１＋ｂ２)＝０、(ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１’＋ｂ２’)＝０      （２）
前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がアンダーな方向に変動した場合、前記各受光面における受光量ａ１，ａ１’，ｂ２，ｂ２’が前記基準状態よりも増大し、受光量ａ２，ａ２’，ｂ１，ｂ１’が減少し、前記光学素子によって付加された球面収差を含む前記反射光の球面収差がオーバーな方向に変動した場合、前記各受光面における受光量ａ１，ａ１’，ｂ２，ｂ２’が前記基準状態よりも減少し、受光量ａ２，ａ２’，ｂ１，ｂ１’が増大し、前記４つの領域に分割された波面の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する前記多分割光検出器の各々の受光面における次式（３）、（４）または（５）による受光量の差ΔＳＡを検出することで、前記球面収差の変動量を検出し、前記球面収差の変動量を低減させるように前記駆動手段を駆動させることを特徴とする。
ΔＳＡ＝(ａ２＋ｂ１)−(ａ１＋ｂ２)              （３）
ΔＳＡ＝(ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１’＋ｂ２’)      （４）
ΔＳＡ＝(ａ２＋ｂ１＋ａ２’＋ｂ１’)−(ａ１＋ｂ２＋ａ１’＋ｂ２’)  （５）
【００６８】
この光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法によれば、４つの領域に分割された波面の球面収差の大きさの違いもしくは符号の違いに起因して発生する多分割光検出器の各々の受光面における各受光量に関する上記差ΔＳを検出することにより、球面収差を精度よく検出できる。これにより、駆動手段によって球面収差補正手段を駆動させ、球面収差の変動を精度よく補正できる。
【００６９】
また、前記球面収差変動の補正方法は、前記集光光学系に少なくとも１つのプラスチックレンズを含む光ピックアップ装置における球面収差変動の補正方法であって、少なくとも温度及び／または湿度変化に対して、前記プラスチックレンズの形状及び屈折率の少なくとも一方の変化及び／または前記光源の発振波長変動により生じる球面収差の変動を補正することが好ましい。
【００７０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による第１〜第６の実施の形態の光ピックアップ装置について図面を用いて説明する。
【００７１】
〈第１の実施の形態〉
【００７２】
図１は第１の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図であり、図２は図１の多分割光検出器の受光面を図１の方向Ａから見た概略的な平面図であり、図３は図１の球面収差付加素子の例としてのホログラム素子を示す斜視図である。
【００７３】
図１に示すように、本実施の形態による光ピックアップ装置は球面収差補正手段として負レンズ５ａと正レンズ５ｂとから構成されたビームエキスパンダ５を用いたものである。
【００７４】
図１の光ピックアップ装置は、半導体レーザからなる光源１から出射された光束がカップリングレンズ２、ビーム整形プリズムペア３、偏光ビームスプリッタ４、４’、ビームエキスパンダ５、１／４波長板６及び絞り７を通過した後、対物レンズ８によって光情報記録媒体の透明基板９を介して情報記録面９’に集光されるように構成されている。
【００７５】
更に、情報記録面９’からの反射光は再び、対物レンズ８及びビームエキスパンダ５等を通過した後、一部が偏光ビームスプリッタ４’によって反射され球面収差付加素子１２及び集光レンズ１３を通過して多分割光検出器１５に向かい、残りが偏光ビームスプリッタ４’を通過した後、偏光ビームスプリッタ４によって反射されトラッキング／フォーカシング誤差検出手段１９に向かうように構成される。
【００７６】
また、図１の光ピックアップ装置は、対物レンズ駆動手段として対物レンズ８をトラッキング／フォーカシングのために２軸方向に駆動する２軸アクチュエータ１０を備え、また球面収差補正手段の駆動手段としてビームエキスパンダ５の負レンズ５ａを光軸方向に駆動する１軸アクチュエータ１１を備える。
【００７７】
また、トラッキング誤差／フォーカシング誤差検出手段１９によりフォーカシング誤差を検出し、２軸アクチュエータ１０によりフォーカスサーボ引き込み動作を行った後、多分割光検出器１５により球面収差の変動を検出する。なお、トラッキング誤差／フォーカシング誤差の検出については公知のプッシュプル法や非点収差法等を用いて行うことができるので、説明を省略する。
【００７８】
次に、本実施の形態における球面収差の変動の検出及び球面収差の変動の補正の原理について説明する。
【００７９】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、多分割光検出器１５は所定の面積を有する受光面１４ａと受光面１４ｂとを有し、受光面１４ａと受光面１４ｂとが同一基板上に形成された構成となっている。受光面１４ａは分割線１９により所定の面積を有する受光部Ａ１とＡ２とに分割され、受光面１４ｂは分割線２０により所定の面積を有する受光部Ｂ１とＢ２とに分割されている。
【００８０】
図１のように情報記録面９’で反射して対物レンズ８及び球面収差補正手段のビームエキスパンダ５を通過し、偏光ビームスプリッタ４’で反射した光束１６（以下、「反射光１６」と呼ぶ）は、一面がホログラム面に構成された球面収差付加素子１２を通過する際に受光面１４ａに受光される第１の光束１６ａと、受光面１４ｂに受光される第２の光束１６ｂの２つの光束とに分割されるとともに、球面収差付加素子１２により第１の光束１６ａにはアンダーな球面収差成分が、第２の光束１６ｂにはオーバーな球面収差成分が付加される。この球面収差成分は光情報記録媒体の透明基板９の厚み誤差により発生する球面収差成分と同等であるのが好ましく、大きさは温度変化及び波長変動による球面収差成分を加えた最大量とするのが好ましい。このとき、第１の光束１６ａと第２の光束１６ｂの近軸焦点位置は同一とされ、多分割光検出器１５の各受光面１４ａ、１４ｂはこの位置に配置される。
【００８１】
また、球面収差付加素子１２としては、図３に示すようなホログラム素子１２ａを用いることができる。光源波長での所定の球面収差量及び多分割光検出器１５上での所定の光束分離量からホログラム面１２ｂのパターンを決めると、±１次回折光の一方はアンダーの球面収差が、他方はオーバーの球面収差がそれぞれ付加される。ホログラム面１２ｂは光源波長（λ）のλ／２の位相差となる正弦波若しくは矩形波型格子に構成するとよい。
【００８２】
図２（ｃ），（ｄ）に、反射光１６に球面収差の変動がない場合（以下、「基準状態」と呼ぶ）の受光面１４ａ及び受光面１４ｂにおける情報記録面９’からの反射光の受光パターンを示す。受光部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の大きさ及び球面収差付加素子１２の形状は、基準状態において、各々の受光部の受光量Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２（各受光量を各受光部と同じ符号で表す）が、
Ａ１＝Ａ２
Ｂ１＝Ｂ２
を満たすように決定される。
【００８３】
上述の基準状態において、受光面１４ａで受光されるスポットは球面収差がアンダーの状態であり、受光面１４ｂで受光されるスポットは球面収差がオーバーの状態である。即ち、中心に比較的光線密度の大きい核を形成し、周辺に光線密度の小さいフレアを形成する。
【００８４】
ここで、反射光１６の球面収差がアンダーな方向に変動した場合（以下、「アンダー状態」と呼ぶ）には、受光パターンは図２（ｅ），（ｆ）のようになる。
即ち、同図に示すように、受光面１４ａで受光されるスポットはアンダーな球面収差が強調され、基準状態と比較して周辺のフレアの強度は大きく、中心の核の強度は小さくなる。それに対し、受光面１４ｂで受光されるスポットはオーバーな球面収差が低減され、基準状態と比較して周辺のフレアの強度は小さく，中心の核の強度は大きくなる。
【００８５】
また、反射光１６の球面収差がオーバーな方向に変動した場合（以下、「オーバー状態」と呼ぶ）には、受光パターンは図２（ｇ），（ｈ）のようになる。即ち、同図に示すように、受光面１４ａで受光されるスポットはアンダーな球面収差が低減され、基準状態と比較して周辺のフレアの強度は小さく、中心の核の強度は大きくなる。それに対し、受光面１４ｂで受光されるスポットはオーバーな球面収差が強調され、基準状態と比較して周辺のフレアの強度は大きく、中心の核の強度は小さくなる。
【００８６】
各受光面１４ａ，１４ｂの各受光部で受光する光量Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の基準状態に対する変化を次の表１に示す。表１において、「＋」は基準状態と比較して光量が増大することを、「−」は基準状態と比較して光量が減少することを表す。
【００８７】
【表１】
0004621964.tif 000002
【００８８】
球面収差誤差信号ΔＳＡは、多分割光検出器１５の各受光部での受光量に基づいて以下の演算により検出される。
【００８９】
ΔＳＡ＝（Ａ２＋Ｂ１）−（Ａ１＋Ｂ２）
【００９０】
表１より、アンダー状態においてΔＳＡ＜０、オーバー状態においてΔＳＡ＞０となることが分かる。
【００９１】
図１の多分割光検出器１５において、ΔＳＡ＜０と検出された場合には、ビームエキスパンダ５の駆動手段である１軸アクチュエータ１１によって、基準状態と比較して負レンズ５ａと正レンズ５ｂの間隔を広げるように負レンズ５ａを光軸方向に沿ってΔＳＡ＝０となるように変移させる。これに対し、ΔＳＡ＞０と検出された場合には、ビームエキスパンダ５の駆動手段である１軸アクチュエータ１１によって、基準状態と比較して負レンズ５ａと正レンズ５ｂの間隔を狭めるように負レンズ５ａを光軸方向に沿ってΔＳＡ＝０となるように変移させる。
【００９２】
なお、多分割光検出器１５の受光面の配置は、上記のように第１の光束１６ａおよび第２の光束１６ｂの近軸焦点位置に限らずその内側もしくは外側でもよく、上述した方法と同様の原理で球面収差の変動を検出・補正できる。
次に、図４により、図１の光ピックアップ装置の変形例を説明する。図４の光ピックアップ装置は、球面収差補正手段としてカップリングレンズを光軸方向に沿って変移可能としたものであり、図１と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
図４に示すように、光源１からの光束が偏光ビームスプリッタ４、４’、１／４波長板６、カップリングレンズ２、及び絞り７を通過し、対物レンズ８によって光情報記録媒体の透明基板９を介して情報記録面９’に集光される。情報記録面９’からの反射光は、対物レンズ８及びカップリングレンズ２等を通過した後、一部が偏光ビームスプリッタ４’によって反射され球面収差付加素子１２を通過して多分割光検出器１５に向かい、残りが偏光ビームスプリッタ４’を通過した後、偏光ビームスプリッタ４によって反射されトラッキング／フォーカシング誤差検出手段１９に向かう。
【００９４】
また、球面収差補正手段としてのカップリングレンズ２は、球面収差補正手段の駆動手段としての１軸アクチュエータ１１により図４の光軸方向に沿って変移可能に構成されている。なお、図１，図４において、ビームエキスパンダ５やカップリングレンズ２の駆動手段（１軸アクチュエータ１１）は、ボイスコイルアクチュエータやピエゾアクチュエータなどを用いることができる。
【００９５】
また、情報記録面９'からの反射光を多分割光検出器１５に集光させる図１の集光レンズ１３はカップリングレンズ２と同一の光学素子とされ省略されている。これにより、光ピックアップ装置の小型化、部品数の少量化等が達成できる。
【００９６】
図４の光ピックアップ装置の多分割光検出器１５において、球面収差誤差信号ΔＳＡ＜０と検出された場合には、カップリングレンズ２の駆動手段１１によって、基準状態と比較してカップリングレンズ２と対物レンズ８の間隔を狭めるようにカップリングレンズ２を光軸方向に沿ってΔＳＡ＝０となるように変移させる。これに対し、ΔＳＡ＞０と検出された場合には、カップリングレンズ２の駆動手段１１によって、基準状態と比較してカップリングレンズ２と対物レンズ８の間隔を広げるようにカップリングレンズ２を光軸方向に沿ってΔＳＡ＝０となるように変移させる。
【００９７】
次に、図５により、図１の光ピックアップ装置の別の変形例を説明する。図５の光ピックアップ装置は、球面収差補正手段として図１のビームエキスパンダ５の代わりに屈折率分布可変素子を用いたものであり、図１と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
図５に示すように、光源１からの光束が偏光ビームスプリッタ４、４’、屈折率分布可変素子１７等を通過し、対物レンズ８によって光情報記録媒体の透明基板９を介して情報記録面９’に集光される。情報記録面９’からの反射光は、対物レンズ８及び屈折率分布可変素子１７等を通過した後、一部が偏光ビームスプリッタ４’によって反射され球面収差付加素子１２及び集光レンズ１３を通過して多分割光検出器１５に向かい、残りが偏光ビームスプリッタ４’を通過した後、偏光ビームスプリッタ４によって反射されトラッキング／フォーカシング誤差検出手段１９に向かう。
【００９９】
図５に示す球面収差補正手段としての屈折率分布が可変である屈折率分布可変素子１７は、例えば、電気的に互いに接続された光学的に透明な電極層１７ａ、１７ｂ、１７ｃと、電極層１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対し電気的に絶縁され、駆動手段１８から印加される電圧に応じて屈折率分布が変化する屈折率分布可変層１７ｄ、１７ｅとが交互に積層され、電極層１７ａ、１７ｂ、１７ｃが複数の領域に分割された素子などを用いることができる。
【０１００】
図５の光ピックアップ装置の多分割光検出器１５において球面収差誤差信号ΔＳＡが検出された場合には、屈折率分布可変素子１７の駆動手段１８により電極層１７ａ、１７ｂ、１７ｃに電圧を印加し、屈折率分布可変層１７ｄ、１７ｅの屈折率を場所によって変化させ、屈折率分布可変素子１７からの射出光の位相をΔＳＡが零となるように制御する。
【０１０１】
また、屈折率分布が可変である素子として、液晶分子を光軸に垂直な面内で、任意のＸ方向にそろえて配列させた液晶素子ａと、液晶分子を光軸に垂直な面内で、Ｘ方向とは垂直なＹ方向にそろえて配列させた液晶素子ｂを用いることもできる。液晶素子ａと液晶素子ｂとをガラス基板ｃをはさんで交互に積層させ、液晶素子ａと液晶素子ｂとのそれぞれに電圧を印加することで、球面収差補正手段からの射出光の位相のＸ方向成分、およびＹ方向成分を独立に制御することにより球面収差の変動を補正することができる。
【０１０２】
また、集光レンズ１３を回折レンズとすることで、集光レンズ１３に球面収差付加素子１２の機能を持たせても良い。球面収差付加素子１２と集光レンズ１３とを共通化することで光ピックアップ光学系の構成要素を減らすことができ、より簡素な構成とすることができる。
【０１０３】
〈第２の実施の形態〉
【０１０４】
図１２は第２の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。
【０１０５】
図１２に示す本実施の形態による光ピックアップ装置は、光源１から情報記録面９'に至る光路と、情報記録面９'から多分割光検出器１５に至る光路とが共有され、図１の偏光ビームスプリッタ４’が省略され、光源１と多分割光検出器１５とが同一の基板上に形成され、さらにビームエキスパンダ５の正レンズ５ｂを１軸アクチュエータ１１により光軸方向に沿って変移させることで球面収差の変動を補正する以外は図１と基本的に同様の構成であるので、同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１０６】
図１２に示すように、光源／多分割光検出器集積ユニット２４’内に光源１、多分割光検出器１５、ホログラム２０及び球面収差付加素子１２がユニット化されている。
【０１０７】
光源１から出射された光束は、ホログラム２０、カップリングレンズ２、ビーム整形プリズムペア３、偏光ビームスプリッタ４、ビームエキスパンダ５、１／４波長板６、絞り７を通過した後、対物レンズ８によって光情報記録媒体の透明基板９を介して情報記録面９'に集光される。情報記録面９'からの反射光は再び対物レンズ８、絞り７，１／４波長板６、ビームエキスパンダ５を通過した後、一部が偏光ビームスプリッタ４によって反射されトラッキング誤差／フォーカシング誤差検出手段１９に向かい、残りが偏光ビームスプリッタ４を通過した後、ビーム整形プリズムペア３、カップリングレンズ２を通過し、ホログラム２０によって回折され球面収差検出手段に向かう。このような図１２の光ピックアップ装置によれば、図１と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
また、情報記録面９'からの反射光を多分割光検出器１５に集光させる図１の集光レンズ１３はカップリングレンズ２と同一の光学素子とされ省略されている。これにより、光ピックアップ装置の小型化、部品数の少量化等が達成できる。
【０１０９】
図１、図５、図６及び図１２の各光ピックアップ装置にあるように、光源から出射された光束の非点隔差を緩和するためのビーム整形プリズムペア３を用いる場合、ビーム整形プリズムペア３による非点収差の発生を防ぐために、ビーム整形プリズムペア３に入射する光束の発散度は常に一定に保たれる必要がある。このため、カップリングレンズ２はガラスレンズであることが好ましい。これにより、温度変化及び／または湿度変化がおきた場合でもビーム整形プリズムペア３に入射する光束の発散度を一定に保つことができる。さらにこのガラスカップリングレンズを回折レンズとし、光源の波長が微少変動したときのカップリングレンズの焦点の移動を小さく抑えることで、光源の波長が微少変動した場合でもビーム整形プリズムペア３に入射する光束の発散度を一定に保つことができるのでより好ましい。
【０１１０】
また、温度変化及び／または湿度変化がおきた場合、カップリングレンズ２を保持する鏡枠の形状変化によって光源からカップリングレンズ２までの距離が変化し、カップリングレンズ２からの射出光の発散度が変化してしまう場合がある。カップリングレンズ２を、屈折作用をもつガラスレンズと、一方の面で前記ガラスレンズに接合され、他方の面に光学面が形成されたプラスチック材料及び／または紫外線硬化樹脂からなる光学素子とから構成される複合レンズとすると、上述の発散度の変化と、カップリングレンズ２自身の焦点距離の変化によるカップリングレンズ２からの射出光の発散度の変化とを、互いに打ち消すことができるので、温度変化及び／または湿度変化に対してカップリングレンズ２から常に一定の発散度の光束を出射することができる。このような複合レンズ型のカップリングレンズ２としては同一出願人による特願２０００−０５３８５８号にあるようなカップリングレンズを用いることができる。
【０１１１】
〈第３の実施の形態〉
【０１１２】
図１３は第３の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。
【０１１３】
図１３に示す本実施の形態による光ピックアップ装置は、図４と同様に情報記録面９'からの反射光を多分割光検出器１５に集光させる図１の集光レンズ１３とカップリングレンズ２とが同一の光学素子とされており、図４と比べて、光源１とカップリングレンズ２との光路中に、光源１から射出された光束の非点隔差を緩和するためのビーム整形レンズ２１を配置した以外は図４と基本的に同様の構成であるので、同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１１４】
図１３に示すビーム整形レンズ２１としては、アナモルフィッックレンズを用いることができる。アナモルフィックレンズの面形状は光源から出射する光束の非点隔差の大きさにより決定される。
【０１１５】
図１３に示すように、光源１から出射された光束は、ビーム整形レンズ２１、偏光ビームスプリッタ４'、偏光ビームスプリッタ４、カップリングレンズ２、ビームエキスパンダ５、１／４波長板６、絞り７を通過した後、対物レンズ８によって光情報記録媒体の透明基板９を介して情報記録面９'に集光される。情報記録面９'からの反射光は再び対物レンズ８、１／４波長板６、ビームエキスパンダ５、カップリングレンズ２を通過した後、一部が偏光ビームスプリッタ４'によって反射されトラッキング誤差／フォーカシング誤差検出手段１９に向かい、残りが偏光ビームスプリッタ４'を通過した後、偏光ビームスプリッタ４によって反射され球面収差検出手段に向かう。このような図１３の光ピックアップ装置によれば、図４と同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
更に、図１３の光ピックアップ装置では、光源１とカップリングレンズ２との光路中にビーム整形素子を配置したので、カップリングレンズ２をプラスチックレンズとすることが可能である。温度変化及び湿度変化や光源の微少な波長変動が起きたときに、カップリングレンズ２から出射される光束の発散度が変化することにより発生する球面収差は、カップリングレンズ２を１軸アクチュエータにより光軸方向に変移させることで補正可能である。
【０１１７】
図１、図５、図６、図１２及び図１３の各光ピックアップ装置のように、光源１から出射された光束の非点隔差を緩和するためのビーム整形プリズムペア３あるいはビーム整形レンズ２１を使用すると、光源からの光束を、光量を損失することなく、カップリングレンズ２によって全て取り込むことができるので、低出力型の光源であっても適用可能となるので好ましい。また、光源の駆動電圧が小さくて済むので、光源の寿命を延ばすことができる。
【０１１８】
〈第４の実施の形態〉
【０１１９】
図１４は第４の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。
【０１２０】
図１４に示す本実施の形態による光ピックアップ装置は、図４と同様に情報記録面９'からの反射光を多分割光検出器１５に集光させる図１の集光レンズ１３とカップリングレンズ２とが同一の光学素子とされており、図４と基本的に同様の構成であるので、同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１２１】
図１４に示すように、情報記録面９'からトラッキング誤差／フォーカシング誤差検出用の第２の光検出器１９に至る光路と情報記録面９'から多分割光検出器１５に至る光路とが共有され、トラッキング誤差／フォーカシング誤差検出用の第２の光検出器と多分割光検出器１５とを同一の基板上に形成している。多分割光検出器／第２の光検出器集積ユニット２５’内に多分割光検出器１５、第２の光検出器１９、ホログラム２０及び球面収差付加素子１２がユニット化されている。
【０１２２】
また、対物レンズ８を光源１からの発散光束を情報記録面９'上に集光する有限共役型とすることで、ワーキングディスタンスを大きく確保し、光情報記録媒体と対物レンズ８との衝突を防いでいる。また、球面収差変動の補正は、光源１と対物レンズ８との光路中に配置した、光軸方向に沿って変移可能なカップリングレンズ２によって行う。
【０１２３】
図１４に示すように、光源１から出射された光束は、偏光ビームスプリッタ４、カップリングレンズ２、１／４波長板６、絞り７を通過した後、対物レンズ８によって光情報記録媒体の透明基板９を介して情報記録面９'に集光される。情報記録面９'からの反射光は再び対物レンズ８、１／４波長板６、カップリングレンズ２を通過した後、偏光ビームスプリッタ４によって反射されホログラム２０に入射する。ホログラム２０によって生成される回折光のうちｍ次回折は球面収差検出手段に向かい、ｎ次回折光（ただし、ｍ≠ｎ）はトラッキング誤差／フォーカシング誤差検出手段１９に向かう。このような図１４の光ピックアップ装置によれば、図４と同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
〈第５の実施の形態〉
【０１２５】
図１５は第５の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。
【０１２６】
図１５に示す本実施の形態による光ピックアップ装置は、対物レンズ８を２枚の正レンズ２２，２３から構成される２群構成とし、それぞれのレンズ２２，２３を光軸方向及び／または光軸に垂直方向に沿って変移可能とし、図４のカップリングレンズ２を省略した以外は図４と基本的に同様の構成であるので、同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１２７】
光源側の第１レンズ２２を球面収差変動を補正するために１軸アクチュエータ１１によって変移させ、光情報記録媒体側の第２レンズ２３をトラッキング誤差／フォーカシング誤差の低減のために２軸アクチュエータ１０によって変移させる。
【０１２８】
図１５に示すように、光源１から出射された光束は、偏光ビームスプリッタ４、偏光ビームスプリッタ４'、１／４波長板６、絞り７を通過した後、対物レンズ８によって光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面９'に集光される。情報記録面９'からの反射光は再び対物レンズ８、１／４波長板６を通過した後、一部が偏光ビームスプリッタ４'によって反射されトラッキング誤差／フォーカシング誤差検出手段１９に向かい、残りが偏光ビームスプリッタ４'を通過した後、偏光ビームスプリッタ４によって反射され球面収差検出手段に向かう。このような図１４の光ピックアップ装置によれば、図４と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
上述の図１、図５、図６、図１２及び図１３の各光ピックアップ装置において、光源１として、高出力型の半導体レーザあるいは、略円形のほぼ非点隔差のない光束を出射可能な光源を用いる場合、光源１から出射された光束の非点隔差を緩和するためのビーム整形プリズムペア３あるいはビーム整形レンズ２１を省略することができ、さらにカップリングレンズをプラスチックレンズとすることができるので好ましい。
【０１３０】
また、高出力型の半導体レーザを光源とする場合は、光源から出射された楕円形の光束をカップリングレンズ２での光線のけられ効果を利用して円形に整形するが、このとき、広がり角が小さい方向の光量を充分に取り込むためにカップリングレンズ２の開口数を０．１３以下とすることが好ましい。
【０１３１】
また、略円形のほぼ非点隔差のない光束を出射可能な光源としては、半導体レーザの前方にＳＨＧ（Second Harmonic Generation：第２次高調波発生）素子を形成した光源を用いることができる。
【０１３２】
〈第６の実施の形態〉
【０１３３】
図６は第６の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図であり、図７は図６の多分割光検出器の受光面を図６の方向ＡＡから見た概略的な平面図である。
【０１３４】
図６に示すように、本実施の形態の光ピックアップ装置は、球面収差補正手段として図１と同様に正レンズ５ａと負レンズ５ｂとから構成されたビームエキスパンダを用いており、多分割光検出器の受光面が更に多数に分割されている以外は同様の構成であるので、同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１３５】
本実施の形態における球面収差の変動の検出及び球面収差の変動の補正の原理について図７により説明する。図７（ａ）に示すように、多分割光検出器２５の受光面２４は分割線２１、２２によって受光面２４ａおよび受光面２４ｂに分割され、受光面２４ａおよび受光面２４ｂは分割線２３によってさらに受光部ａ１、ａ２、ａ１’、ａ２’及びｂ１、ｂ２、ｂ１’、ｂ２’に分割される。受光部ａ１、ａ２と受光部ａ１’、ａ２’及び受光部ｂ１、ｂ２と受光部ｂ１’、ｂ２’はそれぞれ互いに対向する位置にある。
【０１３６】
図６の光ピックアップ装置において、情報記録面９'からの反射光は球面収差付加素子１２を通過する際に、図７（ａ）のＸ−Ｚ面内の光線に対し、すなわち受光面２４ｂに受光される光線に対しオーバーな球面収差成分が付加され、Ｙ−Ｚ面内の光線に対し、すなわち受光面２４ａに受光される光線に対しアンダーな球面収差成分が付加される。このとき、Ｘ−Ｚ面内の光線とＹ−Ｚ面内の光線のべストフォーカス位置は同一にされ、多分割光検出器２５の受光面２４は、Ｘ−Ｚ面内の光線およびＹ−Ｚ面内の光線のべストフォーカス位置よりも外側に配置される。
【０１３７】
図７（ｂ）に、基準状態における受光面２４の情報記録面からの反射光の受光パターンを示す。受光部ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ａ１’、ａ２’、ｂ１’、ｂ２’の大きさ及び球面収差付加素子１２の形状は、基準状態において、各々の受光部の受光量ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ａ１’、ａ２’、ｂ１’、ｂ２’（各受光量を各受光部と同じ符号で表す）が、
ａ１＝ａ２、ａ１’＝ａ２’
ｂ１＝ｂ２、ｂ１’＝ｂ２’
もしくは、
（ａ２＋ｂ１）−（ａ１＋ｂ２）＝０
（ａ２’＋ｂ１’）−（ａ１’＋ｂ２’）＝０
の関係式が成り立つように決定される。
【０１３８】
受光面２４ａで受光されるスポットは球面収差がアンダーの状態、すなわち中心に比較的光線密度の大きい核を形成し、周辺に光線密度の小さいフレアを形成する。受光面２４ｂで受光されるスポットは球面収差がオーバーの状態、すなわち周辺に比較的光線密度の大きいリング状のスポットを形成する。
【０１３９】
アンダー状態では、受光パターンは図７（ｃ）のようになる。受光面２４ａで受光されるスポットはアンダーな球面収差が強調され、基準状態と比較して周辺のフレアの強度は大きく、中心の核の強度は小さくなる。それに対し、受光面２４ｂで受光されるスポットはオーバーな球面収差が低減され、周辺のリング状のスポットは一様な強度分布に近づく。
【０１４０】
また、オーバー状態では、受光パターンは図７（ｄ）のようになる。受光面２４ａで受光されるスポットはアンダーな球面収差が低減され、一様な強度分布に近づく。それに対し、受光面２４ｂで受光されるスポットはオーバーな球面収差が強調され、基準状態と比較して周辺のリング状のスボットの強度は大きくなる。
【０１４１】
上述の各受光面２４ａ、２４ｂの各受光部で受光する光量の基準状態に対する変化を次の表２に示す。表２において、「＋」は基準状態と比較して光量が増大することを、「−」は基準状態と比較して光量が減少することを表す。
【０１４２】
【表２】
0004621964.tif 000003
【０１４３】
球面収差誤差信号ΔＳＡは、多分割光検出器２５の各受光部での受光量に基づいて以下の演算により検出される。
ΔＳＡ＝（ａ２＋ｂ１）−（ａ１＋ｂ２）
または、
ΔＳＡ＝（ａ２’＋ｂ１’）−（ａ１’＋ｂ２’）
または、
ΔＳＡ＝（ａ２＋ｂ１＋ａ２’＋ｂ１’）−（ａ１＋ｂ２＋ａ１’＋ｂ２’）
【０１４４】
表２より、アンダー状態においてΔＳＡ＜０、オーバー状態においてΔＳＡ＞０となることが分かる。
【０１４５】
多分割光検出器２５において、ΔＳＡ＜０と検出された場合には、ビームエキスパンダ５の駆動手段１１によって、基準状態と比較して負レンズ５ａと正レンズ５ｂの間隔を広げるように負レンズ５ａを光軸方向に沿ってΔＳＡ＝０となるように変移させる。これに対し、ΔＳＡ＞０と検出された場合には、ビームエキスパンダの駆動手段１１によって、基準状態と比較して負レンズ５ａと正レンズ５ｂの間隔を狭めるように負レンズ５ａを光軸方向に沿ってΔＳＡ＝０となるように変移させる。
【０１４６】
また、多分割光検出器１５の受光面１４がＸ−Ｚ面内の光線とＹ−Ｚ面内の光線のべストフォーカス位置より内側に配置される場合においても上述した方法と同様の原理で球面収差の変動を検出・補正できる。
【０１４７】
なお、図４，図５と同様に、図６の光ピックアップ装置における球面収差補正手段として、光軸方向に沿って変移可能としたカップリングレンズあるいは屈折率分布可変素子を用いても良い。
【０１４８】
【実施例】
次に、本発明を実施例１、２により更に具体的に説明する。なお、本実施例のレンズにおける非球面は光軸方向をＸ軸、光軸に垂直な方向の高さをｈ、屈折面の曲率半径をｒとするとき次の数１で表す。但し、κを円すい係数、Ａ２ｉを非球面係数とする。
【０１４９】
【数１】
0004621964.tif 000004
【０１５０】
また、本実施例のレンズに設けた輪帯状の回折面は光路差関数Φｂとして次の数２により表すことができる。ここで、ｈは光軸に垂直な高さであり、ｂ２ｉは光路差関数の係数である。
【０１５１】
【数２】
0004621964.tif 000005
【０１５２】
〈実施例１〉
【０１５３】
表３に、上述の図１の光ピックアップ装置に用いられるのに好ましい光学系のデータを示す。本実施例では、対物レンズの像側開口数は０．８５、情報の記録または再生を行う光源の発振波長は４０５ｎｍとし、すべての構成要素を短波長領域での内部透過率の高いプラスチック材料から形成した。球面収差補正手段として１枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されたビームエキスパンダを用いており、光学系で発生する球面収差の変動を負レンズを光軸に沿って変移させることで補正した。なお、本実施例では、ビームエキスパンダの構成レンズのうち、球面収差の変動の補正のため、正レンズを変移させてもよいし、正レンズ及び負レンズの両方を変移させてもよい。
【０１５４】
【表３】
0004621964.tif 000006
【０１５５】
表４に実施例１における±１０ｎｍの光源の発振波長変動、±３０℃の温度変化、±０．０２ｍｍの透明基板厚さ誤差に起因して発生した球面収差の変動を補正した結果を示す。また、発振波長４００ｎｍほどの短波長レーザ光源を用いた場合に問題となる色収差は、ビームエキスパンダの正レンズを両面回折レンズとすることで補正した。図８に実施例１に関する光路図、図９に実施例１に関する球面収差図を示す。
【０１５６】
【表４】
0004621964.tif 000007
【０１５７】
〈実施例２〉
【０１５８】
表５に、上述の図４の光ピックアップ装置に用いられるのに好ましい光学系のデータを示す。本実施例では、対物レンズの像側開口数は０．８５、情報の記録または再生を行う光源の発振波長は４０５ｎｍとし、すベての構成要素を短波長領域での内部透過率の高いプラスチック材料から形成した。球面収差補正手段としてカップリングレンズを用いており、光学系で発生する球面収差の変動をカップリングレンズを光軸に沿って変移させることで補正した。なお、本実施例では、カップリングレンズを１群構成としたが、複数のレンズ群からなる構成としてもよい。
【０１５９】
【表５】
0004621964.tif 000008
【０１６０】
表６に実施例２における±１０ｎｍの光源の発振波長変動、±３０℃の温度変化、±０．０２ｍｍの透明基板厚さ誤差に起因して発生した球面収差の変動を補正した結果を示す。また、発振波長４００ｎｍほどの短波長レーザ光源を用いた場合に問題となる色収差は、カップリングレンズの光源側の面を回折面とすることで補正した。図１０に実施例２に関する光路図、図１１に実施例２に関する球面収差図を示す。
【０１６１】
【表６】
0004621964.tif 000009
【０１６２】
なお、上述の表では、１０のべき乗の表現にＥ（またはｅ）を用いて、例えば、Ｅ−０２（＝１０−２）のように表している。
【０１６３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明における光ピックアップ装置では、球面収差検出手段により、少なくとも温度及び／または湿度変化に対して、プラスチックレンズの形状及び屈折率の少なくとも一方の変化及び／または光源の発振波長変動により生じる球面収差の変動を検出し、駆動手段によって球面収差補正手段を駆動させ、この球面収差の変動を補正するようにしたので、高開口数の対物レンズを有する光ピックアップ装置であっても、温度や湿度変化の影響を受けやすいプラスチックレンズを使うことが可能である。
【０１６４】
さらに、本発明の光ピックアップ装置は、温度や湿度変化による球面収差の変動だけでなく、光ディスクの保護層の厚み誤差、光源の微少な発振波長変動、集光光学系に含まれる光学素子の製造誤差等に起因して発生する球面収差の変動も良好に補正できるので、
1. 集光光学系にプラスチックレンズを用いることが可能となり、大幅なコストダウン及び軽量化が図れる。
2. レーザ光源の選別が必要なくなるので、レーザ光源への製造精度の要求が厳しくなりすぎないので、レーザ光源の量産性を高めることができる。また、光ピックアップ装置の製造時間の短縮を図れる。
3. 光情報記録媒体の製造誤差に対する要求精度が厳しくなりすぎないので、光情報記録媒体の量産性を高めることができる。
4. 集光光学系に含まれる光学素子への製造精度の要求が厳しくなりすぎないので、集光光学系に含まれる光学素子の量産性を高めることができる。
等の利点があり、それでいて良好な集光特性を常に維持できる集光光学系を得ることができる。
【０１６５】
また、本発明による光ピックアップ装置では、光軸に沿って変移可能な光学素子は、全てプラスチック材料から形成されることが好ましい。これにより、アクチュエータの負担を軽減することができるので、アクチュエータの駆動電力が小さくて済み、また、より小型のアクチュエータでの変移が可能となるので、光ピックアップ装置を小型化できる。光軸方向に沿って変移可能な光学素子とは、例えばトラッキング誤差／フォーカシング誤差を低減するために２軸アクチュエータにより変移される対物レンズ、球面収差の変動を補正するために光軸方向に沿って変移される球面収差補正手段に含まれる光学素子である。
【０１６６】
また、本発明による光ピックアップ装置では、軽量化、コスト上の観点から、集光光学系に含まれる光学素子のうち少なくとも１つがプラスチック材料から形成されていることが好ましいが、対物レンズ、ビームエキスパンダ、球面収差補正手段としてのカップリングレンズのうち少なくとも１つがプラスチック材料から形成されることがより好ましい。さらに、上述の光学素子の全てがプラスチック材料から形成されることが特に好ましい。
【０１６７】
また、本発明による光ピックアップ装置に用いられる対物レンズは、上述の式（３）あるいは式（４）を満たすことが好ましい。式（３）あるいは式（４）を満たすことで、高開口数の対物レンズであっても、ワーキングディスタンスの充分な確保、レンズ径の小型化と製造誤差感度の低減を両立することができる。また、この対物レンズを、無限遠物体からの平行光束に対して収差が最小となるように収差補正する場合は、トラッキング誤差／フォーカシング誤差の低減のために対物レンズを動かしても対物レンズへの入射条件の変化が少ないので、収差変化が少ない。また、この対物レンズを、有限距離にある物体からの発散光束に対して収差が最小となるように収差補正する場合は、ワーキングディスタンスをより大きく確保できるので、対物レンズと光情報記録媒体との衝突を防ぐことができる。また、この対物レンズを、像側物体に向かう収斂光束に対して収差が最小となるように収差補正する場合は、対物レンズへの光線の入射角が小さくなるので、製造時の偏芯誤差による収差劣化を抑えることができ、製造し易い対物レンズとすることができる。
【０１６８】
また、本発明による光ピックアップ装置では、集光光学系中に、輪帯状の回折構造を少なくとも１つの面に有する回折光学素子を有することが好ましい。これにより、発振波長が５００ｎｍ以下の光源を用いたときに問題となる軸上色収差を補正することができる。この回折光学素子は、集光光学系中に含まれる、対物レンズ、ビームエキスパンダ、カップリングレンズ等の光学素子であってもよいし、上述の光学素子とは別途に設けてもよい。
【０１６９】
なお、本明細書中において、光源と対物レンズとの光路中に配置された球面収差補正手段とは、ビームエキスパンダやカップリングレンズや屈折率分布可変素子のほかに、光源や対物レンズも含むものとする。従って、球面収差補正手段が有する光軸に沿って変移可能な光学素子には、ビームエキスパンダやカップリングレンズに含まれるレンズ群、あるいはビームエキスパンダやカップリングレンズとは別途に設けたレンズ群のほかに、光軸に沿って変移可能な光源や対物レンズに含まれるレンズ群も含まれる。
【０１７０】
また、本明細書中において、ビームエキスパンダとは、少なくとも１つの正屈折力を有するレンズ群と、少なくとも１つの負屈折力を有するレンズ群とから構成され、光束径ａ（ｍｍ）の略平行光束が入射した場合に、光束径ｂ（ｍｍ）（ａ≠ｂ）の略平行光束を出射することのできる、一般的によく知られた光学素子を指し、光束径を拡大するものだけでなく、光束径を縮小するものも含まれるものとする。
【０１７１】
また、本明細書中において、カップリングレンズとは光源からの発散光束の発散度を変換する光学素子を指し、出射される光束が発散光束であるもの、出射される光束が平行光束であるもの（コリメートレンズ）、出射される光束が収斂光束であるもののいずれの場合も含まれるものとする。また、１つのレンズ群から構成されるものだけでなく、複数のレンズ群から構成されるものも含まれるとする。
【０１７２】
また、本明細書中において、光情報記録媒体とは表面に透明基板を有するものだけでなく、透明基板を有さないものも含まれるとする。光情報記録媒体が透明基板を有する場合には、本発明の光ピックアップ装置に用いられる対物レンズは、ある特定の厚みの透明基板との組み合わせのもとに収差が最小となるように収差補正されていることが好ましい。
【０１７３】
また、本明細書中において、光源の発振波長の微少変動とは、光源の発振波長に対して、±１０ｎｍの範囲内での波長変動を指すものとする。また、本明細書中において、各種の収差を（良好に）補正するとは、波面収差を求めたときにいわゆる回折限界性能である０．０７λｒｍｓ以下（ここで、λは使用する光源の発振波長）であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は図１の多分割光検出器の受光面１４ａ、１４ｂを図１の方向Ａから見た概略的な平面図であり、図２（ｃ），（ｄ）は基準状態における受光面１４ａ、１４ｂでの受光パターンを模式的に示す平面図であり、図２（ｅ），（ｆ）は同じくアンダー状態における受光面１４ａ、１４ｂでの受光パターンを模式的に示す平面図であり、図２（ｇ），（ｈ）は同じオーバー状態における受光面１４ａ、１４ｂでの受光パターンを模式的に示す平面図である。
【図３】図１の球面収差付加素子の例としてのホログラム素子を示す斜視図である。
【図４】図１の光ピックアップ装置の変形例を示す図である。
【図５】図１の光ピックアップ装置の別の変形例を示す図である。
【図６】第６の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。
【図７】図７（ａ）は図６の多分割光検出器２５の分割された受光面２４を図６の方向ＡＡから見た概略的な平面図であり、図７（ｂ）は基準状態における受光面２４での受光パターンを模式的に示す平面図であり、図７（ｃ）はアンダー状態における受光面２４での受光パターンを模式的に示す平面図であり、図７（ｄ）はオーバー状態における受光面２４での受光パターンを模式的に示す平面図である。
【図８】実施例１に関する光路図である。
【図９】実施例１に関する球面収差図である。
【図１０】実施例２に関する光路図である。
【図１１】実施例２に関する球面収差図である。
【図１２】第２の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。
【図１３】第３の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。
【図１５】第５の実施の形態による光ピックアップ装置の概略的構成を示す図である。
【符号の説明】
１              レーザ半導体、光源
２              カップリングレンズ
３              ビーム整形プリズム
４              偏光ビームスプリッタ
４’            偏光ビームスプリッタ
５              ビームエキスパンダ
６              １／４波長板
７              絞り
８              対物レンズ
９              光情報記録媒体の透明基板
９’            光情報記録媒体の情報記録面
１０              ２軸アクチュエ一タ（対物レンズ駆動手段）
１１              １軸アクチュエータ（球面収差補正手段駆動手段）
１２              球面収差付加素子
１２ａ            ホログラム素子
１３              集光レンズ
１４ａ，１４ｂ    受光面
２４              受光面
２４ａ，２４ｂ    受光面
１５、２５        多分割光検出器
１６              反射光
１６ａ            多分割光検出器１５の受光面１４ａに受光される第１の光束
１６ｂ            多分割光検出器１５の受光面１４ｂに受光される第２の光束
１７              屈折率分布可変素子
１８              屈折率分布可変素子１７の駆動手段
１９              トラッキング誤差／フォーカシング誤差検出手段、第２の光検出器
２０              ホログラム
２１              ビーム整形レンズ
２２              第１レンズ
２３              第２レンズ
２４’            光源／多分割光検出器集積ユニット
２５’            多分割光検出器／第２の光検出器集積ユニット
【図１】
0004621964.tif 000010
【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】
0004621964.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
0004621964.tif 000021
【図１３】
0004621964.tif 000022
【図１４】
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【図１５】
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