(57)【要約】【課題】  トラッキング引き込みに失敗することがなく、高精度で相対チルトを検出することが可能な光情報記録再生装置を提供する。【解決手段】  半導体レーザ１０、半導体レーザからの光束を光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズ１、情報記録面からの戻り光束を第一の光検出器上に導く光学系、第一の光検出器上に導かれた光束から光ディスクの所定トラックに追従するサーボ信号或いは情報再生信号を生成する手段を具備する。そして、情報記録面は透明基板２の対物レンズから遠い面上に設け、情報記録面よりも対物レンズに近い面からの反射光束を第二の光検出器上に導く光学系、第二の光検出器上に導かれた光束から前記透明基板の対物レンズに対する相対傾きを検知し、相応するチルト信号を生成する手段を具備する。【選択図】        図４
2005251271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に情報記録面を有する記録媒体上に微小な光スポットを集光させて情報の記録或いは再生を行い、且つ、光源部と、前記光源部からの光束を前記情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記情報記録面からの戻り光束を第一の光検出器上に導く光学系と、第一の光検出器上に導かれた光束から記録媒体の所定のトラックに追従するサーボ信号或いは情報再生信号を生成する手段とを備えた光情報記録再生装置において、前記情報記録面は前記透明基板の前記対物レンズから遠い面上に設けられていて、前記情報記録面よりも前記対物レンズに近い面からの反射光束を第二の光検出器上に導く光学系と、前記第二の光検出器上に導かれた光束から前記透明基板の対物レンズに対する相対傾きを検知し、相応するチルト信号を生成する手段とを備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２】
前記記録媒体と前記対物レンズとの相対チルトを補正するチルト補正手段を備え、前記チルト信号に基づいて前記記録媒体と対物レンズとの相対チルトを補正することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】
前記第二の光検出器は、前記第一の検出器より前記対物レンズから離れて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
前記対物レンズの焦点距離をｆ１、前記透明基板厚をｔ、前記透明基板屈折率をｎ、前記対物レンズと前記情報記録面よりも対物レンズに近い面からの反射光束を第二の光検出器上に導くセンサレンズ光学系より決定される横倍率をＭ、前記対物レンズと前記センサレンズ光学系間の光学的距離をｄとする場合、
（Ｍ／ｆ１）×｛２×ｔ／ｎ×（ｆ１−ｄ）−ｆ１２｝≦１５０〔ｍｍ〕
の関係が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項５】
前記透明基板厚ｔが、ｔ≦０．３〔ｍｍ〕であることを特徴とする請求項４に記載の光情報記録再生装置。
【請求項６】
前記対物レンズの焦点距離ｆ１と前記透明基板厚ｔの比が、ｔ／ｆ１≦０．１であることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項７】
前記対物レンズと前記センサレンズ光学系間に前記反射光束の周辺部を遮光する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項８】
前記センサレンズ光学系のＦナンバー（Ｆｎｏ．）が、Ｆｎｏ．≧２０であることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体に情報を記録し、或いは記録情報を再生する光情報記録再生装置に関し、特に、記録媒体と対物レンズとの相対チルトを検知する機能を備えた光情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ディスクの反りや傾き（チルト）は、情報の記録再生性能を低下させることが良く知られており、光ディスクの傾きによるコマ収差は次式によって大まかに見積もることができる。
【０００３】
コマ収差∝ｔ×ＮＡ３／λ…（１）式
但し、ｔはディスク基板厚、ＮＡは対物レンズの開口数、λは光源の波長である。
【０００４】
近年、光ディスクの記録密度を向上させるため、青紫色半導体レーザの開発が目覚しく進展し、実用レベルに達しようとしている。また、対物レンズのＮＡを上げる試みも盛んになされている。これらにより、青紫色レーザを用いた場合には、赤レーザを用いた場合と比較して同じディスクチルト当たり約１．６倍、ＮＡを０．６から０．６５に上げた場合には、同様に約１．３倍大きなコマ収差が発生してしまう。
【０００５】
両者を同時に実施すると、ＤＶＤ（λ＝６６０ｎｍ、ＮＡ＝０．６）で使用されている光ピックアップに対して、同じディスクチルト当たり約２．１倍の大きなコマ収差が発生してしまうことが分かる。これにより、青紫色半導体レーザと高ＮＡ対物レンズを用いた光ピックアップにおいては、精度の良いチルト検出及び補正が必須であることが理解されよう。
【０００６】
また、更に記録密度を向上させるために、より高ＮＡの対物レンズを用いる試みがある。それには、ＮＡ０．８５の対物レンズが用いられる。高ＮＡの対物レンズは、作動距離（対物レンズと光ディスク表面までの距離）を確保することが困難で、しかも光ディスクのチルトに極めて弱い。
【０００７】
そこで、従来のディスク基板厚＝０．６ｍｍに変えて、０．１ｍｍ付近のディスク基板厚が選択されている。このような光ピックアップにおいては、（１）式に従ってコマ収差の影響を見積もると、以下のように計算できる。即ち、青紫色レーザを用いたことで、赤レーザを用いた場合と比較して同じディスクチルト当たり約１．６倍、ＮＡを０．６から０．８５に上げた場合には、同様に約２．９倍大きなコマ収差が発生してしまうが、ディスク基板厚を１／６倍と薄くすることによって、１．６×２．９／６＝０．７７となる。
【０００８】
実際には、より高次のコマ収差が発生するために、この値はもう少し大きくなり、ＤＶＤ（λ＝６６０ｎｍ、ＮＡ＝０．６）で使用されている光ピックアップに対して、ほぼ同等の基板チルトによるコマ収差の影響を受けることになり、やはり、信頼性の高い記録再生を行うためには、光ディスクのチルト検出及び補正が必要となる。
【０００９】
そのため、従来、図７から図９に示すようなチルト検出及び補正手段が用いられている。図７はチルト補正手段の一例を示す。３１は光ディスク媒体、３２は光ディスク３１に情報を記録再生する光ピックアップである。光ピックアップ３２は対物レンズ３３を用いて、光ディスク３１の所定のトラック上に微小な光スポットを結像し、その反射光を対物レンズ３３で再び集光し、跳ね上げミラー３５やセンサレンズ３６を経由して、センサ３７上に光束を導き、光電変換された信号から情報の記録再生を行う。
【００１０】
また、３４は対物レンズ３３を保持し、光スポットを所定のトラックに追従させるべく、フォーカシングやトラッキングを行うアクチュエータである。光ディスク３１は温度や湿度等の変化のために主としてディスク半径方向に矢印３１Ａのようにチルトを発生し、光ピックアップ３２の対物レンズ３３の光軸に対して垂直でなくなってしまう。チルトが発生すると、光ディスク３１の所定のトラック上に結像された光スポットにコマ収差によるサイドローブが発生して、隣接するトラックの情報がクロストークしてしまい、正確な情報の記録再生が困難となる。
【００１１】
この問題を解決するために、図７の光ピックアップ３２では、光ディスク３１のチルト量を測定する素子であるチルトセンサ３８を備えている。チルトセンサは発光素子３８−ａから出射した光束をディスク面で反射させ、その反射光を多分割受光素子３８−ｂで検出して光ディスク３１のチルト量を測定する。
【００１２】
例えば、３８−ｂは半径方向に２分割された受光素子であり、チルト量が０の場合（点線で示す）は、両方の受光素子に等しい光量が入射するように調整されており、チルトが発生した場合（実線で示す）には、片方の受光素子に多くの光量が入射することで、チルト量の測定が可能である。そして、詳細は図示しないが、アクチュエータ３４の磁気回路を工夫することにより、対物レンズ３３を矢印３４Ａの方向に傾ける機能を備えている。そして、チルトセンサ３８で検出されたディスク傾きに相当する傾き量を対物レンズ３３に与え、光ディスク３１と対物レンズ３３がほぼ平行となるようにしてやれば、光スポットに発生していたコマ収差は軽減され、正確な情報の記録再生が可能となる。
【００１３】
また、図８に示すように対物レンズを傾ける機能を備えたアクチュエータ３４の代わりに、液晶チルト補正素子を用いる光ピックアップも従来から提案されている。図７と同一の部品には同一の符号を付している。アクチュエータ３４′は、光スポットを所定のトラックに追従させるべく、フォーカシングやトラッキングを行う通常のアクチュエータである。
【００１４】
液晶素子３９は、光束が通過する面が多分割の液晶セルから構成されていて、それらを独立に駆動することが出来る。液晶セルを通過した光束には所望の光学的位相差を与えることができるので、それらをディスク傾きにより発生したコマ収差を相殺するように、チルトセンサ３８で検出されたディスク傾き量に応じて制御してやれば、光スポットに発生していたコマ収差は軽減され、正確な情報の記録再生が可能となる。液晶素子３９は比較的小さな電力で駆動することが出来るので、携帯用の光ディスク装置に搭載するのに適している。
【００１５】
チルトセンサ３８は、簡単な構造でディスク傾きを測定することができるので、光ディスク全般に渡って広く用いられている。しかし、対物レンズと光ディスクの相対傾きを直接測定している訳ではないため、コマ収差の補正が十分正確に出来ないという問題点があった。また、チルトアクチュエータ３４や液晶素子３９等のチルト補正手段と組み合わせて使用し、光ディスクと光ピックアップの相対傾きそのものを補正しない場合には、チルト制御をループ構成で行うことが困難で、十分な補正精度が得られなかった。
【００１６】
そこで、例えば、特開２００３−０４５０５８号公報には、光ピックアップに別個に搭載されたチルトセンサの代わりにディスクからの反射光束から、直接ディスクチルト量を正確に測定する方法が提案されている（特許文献１）。その一例を図９に示す。図９は光ディスクからの反射光束を受光するセンサの拡大図とチルト検出信号の生成方法を示すものである。
【００１７】
センサ３７は３７ａから３７ｆの６分割センサで構成され、図面の左右方向がディスク半径方向に相当する。センサ上の光スポット４０には、ディスクのトラッキング案内溝からの回折パタンが重畳されていて、図９はディスク上の光スポットが案内溝の中心に位置する場合を示している。トラッキングには、プッシュプル方式が用いられていて、各々のセンサ出力が各々の増幅器（図示しない）を経た後に、左右の分割センサ出力和の差からトラッキングエラー信号が生成される。
【００１８】
トラッキングエラー（ＴＥ）信号＝（３７ｄ＋３７ｅ＋３７ｆ）−（３７ａ＋３７ｂ＋３７ｃ）  …（２）式
４５は左右の分割センサ出力の差動出力を生成する増幅器で、その出力よりトラッキングエラー信号４６が得られる。また、チルト信号は内側センサ（３７ｂと３７ｅ）の左右の差出力と外側センサ（３７ａ、３７ｃ、３７ｄと３７ｆ）の左右の出力和の差から生成される。
【００１９】
チルト信号＝（３７ａ＋３７ｃ−３７ｄ−３７ｆ）−ｋ×（３７ｂ−３７ｅ）  …（３）式
但し、ｋは１よりも大きな定数である。４１は外側センサ（３７ａ、３７ｃ、３７ｄと３７ｆ）の左右の出力和を差動する増幅器、４２は外側センサ（３７ｂと３７ｅ）の左右の出力を差動する増幅器である。４３は差動増幅器４１の出力とｋを乗じた差動増幅器２２の出力を差動する増幅器である。チルト信号はトラッキング制御を閉じた場合に精度良く検出することができ、図７や図８のチルトセンサ３８を用いたチルト補正精度が高々０．５度程度なのに対し、０．１度の精度が得られる。
【００２０】
これは、光ディスクからの反射光束を直接観察できるためである。また、（３）式で得られるチルト信号を用いれば、チルト補正手段にチルトアクチュエータ３４や液晶素子３９等と組み合わせた場合に、簡単にループ制御構成をとることができ、精度を向上させることが可能である。
【特許文献１】特開２００３−０４５０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
チルトセンサ３８の検出精度は、センサの取り付け精度に大きく依存する。一般に、携帯用にコンパクトな光ピックアップを使用する場合は、取り付け位置に制約があり、精度を向上させることが難しい。
【００２２】
また、チルトアクチュエータ３４や液晶素子３９等のチルト補正手段と組み合わせて使用し、光ディスクと光ピックアップの相対傾きそのものを補正しない場合には、チルト制御をループ構成で行うことが困難で、補正精度は高々０．５度程度であり、上記の条件下では十分な補正精度が得られなかった。
【００２３】
一方、ディスクからの反射光束から、直接ディスクチルト量を正確に測定する方法では、検出精度は０．１度程度と優れていて、チルト補正手段にチルトアクチュエータ３４や液晶素子３９等を組み合わせた場合には、簡単にループ制御構成にできることから、精度を向上させることが可能である。
【００２４】
しかし、この方法ではディスクチルトを測定するために、トラッキング制御をかけなければならない。ディスク傾きが０．５度よりも大きくなる場合には、トラッキングエラー信号の振幅が大幅に低下してしまうので、トラッキング引き込みに失敗する可能性が高くなり、ディスクチルトを測定することが困難であった。
【００２５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、トラッキング引き込みに失敗することがなく、高精度で相対チルトを検出することが可能な光情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、上記目的を達成するため、透明基板上に情報記録面を有する記録媒体上に微小な光スポットを集光させて情報の記録或いは再生を行い、且つ、光源部と、前記光源部からの光束を前記情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記情報記録面からの戻り光束を第一の光検出器上に導く光学系と、第一の光検出器上に導かれた光束から記録媒体の所定のトラックに追従するサーボ信号或いは情報再生信号を生成する手段とを備えた光情報記録再生装置において、前記情報記録面は前記透明基板の前記対物レンズから遠い面上に設けられていて、前記情報記録面よりも前記対物レンズに近い面からの反射光束を第二の光検出器上に導く光学系と、前記第二の光検出器上に導かれた光束から前記透明基板の対物レンズに対する相対傾きを検知し、相応するチルト信号を生成する手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
また、記録媒体と対物レンズとの相対チルトを補正するチルト補正手段を備え、チルト信号に基づいて記録媒体と対物レンズとの相対チルトを補正しても良い。更に好ましくは、第二の光検出器は、第一の検出器より対物レンズから離れて配置する。
【００２８】
また、好ましくは、対物レンズの焦点距離をｆ１、透明基板厚をｔ、透明基板屈折率をｎ、対物レンズと情報記録面よりも対物レンズに近い面（透明基板表面）からの反射光束を第二の光検出器上に導くセンサレンズ光学系より決定される横倍率をＭ、対物レンズとセンサレンズ光学系間の光学的距離をｄとする場合、（Ｍ／ｆ１）×{２×ｔ／ｎ×（ｆ１−ｄ）−ｆ１２}≦１５０〔ｍｍ〕の関係であるのが良い。また、透明基板厚ｔが、ｔ≦０．３〔ｍｍ〕であるのが良い。
【００２９】
更に、好ましくは、対物レンズの焦点距離f１と透明基板厚の比が、ｔ／ｆ１≦０．１であるのが良い。更に、対物レンズとセンサレンズ光学系間に反射光束の周辺部を遮光する手段を備えていても良い。更に好ましくは、センサレンズ光学系のＦナンバー（Ｆｎｏ．）が、Ｆｎｏ．≧２０であっても良い。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、チルトセンサを必要とせずに、相対チルト検出精度の高い相対チルト検出が可能である。これにより、携帯用にコンパクトな光ピックアップを提供することができる。
【００３１】
また、チルトアクチュエータや液晶チルト補正素子等のチルト補正手段と組み合わせて使用する場合には、チルト制御をループ構成で容易に行うことができる。これにより、従来例の相対チルト補正精度は高々０.５度程度であったが、本発明を用いれば、光ディスクからの反射光束から直接ディスクチルト量を正確に測定できるので、相対チルト補正精度を０.１度程度に向上させることが可能となる。
【００３２】
更に、チルト補正手段にチルトアクチュエータや液晶チルト補正素子等と組み合わせた場合には、簡単にループ制御構成にできることから、チルト補正手段の周波数特性の許す限りにおいて、応答性の相対チルト補正を行うことが可能である。また、フォーカスサーボのみをかけた状態で、相対チルトの補正が可能となるので、次のステップであるトラッキング引き込みを迅速且つ確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１〜３を用いて本発明の原理、即ち、記録媒体と対物レンズの相対チルト検出方法について説明する。次に、図４及び図５を用いて、これを光ピックアップ光学系に適用した本発明の第１の実施形態を説明する。更に、図６を用いて、別の光ピックアップ光学系に適用した本発明の第２の実施形態を説明する。
【００３４】
図１は光ピックアップの光学系のうち、光ディスクからの反射光束を光検出器（センサ）まで導く光学系を示す。対物レンズ１は光源（図示せず）から出射した光束を光ディスク基板２の表面から遠い側に設けられた光ディスク記録面に微小なスポットを結像することにより、情報の記録或いは再生を行う。光源から光ディスクに至る光学系は図１では省略している。
【００３５】
光ディスク記録面からの反射光束５は、再び対物レンズ４で集光されてほぼ平行光束となり、対物レンズ１から距離ｄ隔てて配置されたセンサレンズ４に導かれる。センサレンズ４で収束光束とされた光ディスク記録面からの反射光束５は、図中実線で表され、光検出器（サーボセンサ）６上に集光される。光検出器６からの出力に基づいて対物レンズ１を回転する光ディスク基板２に追従させるフォーカスサーボ、トラッキングサーボを行う。（図示しない）光検出器は、サーボセンサ以外にも光ディスク上に記録された情報信号を出力するセンサを兼用する場合もある。
【００３６】
一方、光ディスクにフォーカスサーボをかけた状態では、光ディスク基板２の表面の反射光束は、表面反射光の像３として光ディスクの近傍に結像される。その様子を拡大して示すのが、図２である。図２において、光ディスク記録面からの反射光束５は実線で表され、光ディスク表面からの反射光束７は点線で示している。光ディスク基板２は、厚みがｔ、屈折率がｎである。光ディスクの表面で反射された光束は、表面からｔ／ｎだけ隔てられた点に結像される（表面反射光の像３で示す）。
【００３７】
再び、図１に戻る。光ディスク表面からの反射光束も同様に再び対物レンズ１で集光される。表面反射光の像３は、光ディスク記録面よりも対物レンズ１に近づいているので、対物レンズ１で集光された光束７は、発散した光束としてセンサレンズ４に入射する。光ディスク基板表面からの反射光束７は、サーボセンサ６より後方で表面反射光の再結像像８として集光される。本来、光ディスク基板表面からの反射光束７は迷光であり、再結像像８がサーボセンサ６よりも大きく後方にあり、即ち、サーボセンサ６上では大きくデフォーカスされているので、サーボセンサ信号出力や情報信号出力に影響を与えない。
【００３８】
表面反射光の再結像点８の位置は次式で与えられる。但し、対物レンズ１の焦点距離をｆ１、センサレンズ４の焦点距離をｆ２とし、簡単のため対物レンズやセンサレンズを薄肉レンズとして、対物レンズの作動距離を（ｆ１−ｔ／ｎ）とする。従って、図2に示すように表面反射光の像３は、光ディスク基板表面よりｔ／ｎの位置に結像するので、対物レンズから表面反射光の像３をＳｏｉとして、（４）式に示すようになる。ｄは対物レンズ１とセンサレンズ４の間隔、Ｓｉ２はセンサレンズから表面反射光の再結像点８までの距離である。
【００３９】
Ｓｏｉ＝ｆ１−２×t／n  …（４）式
Ｓｉ２＝{ｆ２×ｄ−（ｆ１×ｆ２×Ｓｏｉ）／（Ｓｏｉ−ｆ１）}／{ｄ−ｆ１−（ｆ１×Ｓｏｉ）／（Ｓｏｉ−ｆ１）}  …（５）式
（４）式を（５）式に代入すると、
Ｓｉ２＝ {２×ｆ１×ｔ×ｄ＋ｆ２×（ｎ×ｆ１−２×ｔ）}／{２×ｔ（ｄ−ｆ２）＋ｆ１（ｎ×ｆ１−２×ｔ）}  …（６）式
一方、横倍率は次式で表される。
【００４０】
Ｍ＝（ｆ１×Ｓｉ２）／{ｄ×（Ｓｏｉ−ｆ１）−Ｓｏｉ×ｆ１}  …（７）式
（７）式に（４）式を代入すると、次式となる。
【００４１】
Ｍ＝（ｆ１×Ｓｉ２）／{２×t／n×（ｆ１−ｄ）−ｆ１２}  …（８）式
また、図３に示すように光ディスク基板に傾きがある場合には、表面反射光束は結像点（光ディスク記録面）からずれた位置で反射されるので、表面反射光の像３は入射光束の光軸から傾いて結像される。光ディスク基板の傾きがθの場合、光軸からのずれ量δ０は次式で与えられる。
【００４２】
δ０＝（ｔ／ｎ）×ｔａｎ（２θ）  …（９）式
ずれ量δ０を対物レンズやセンサレンズを介して観察できれば、（９）式で与えられる光学系の横倍率Ｍを乗じたずれ量δ２（＝Ｍ×δ０）が分かり、光ディスク基板の傾きθを簡単に知ることが出来る。
【００４３】
ところが、光ディスク基板２の厚みｔが厚いと、表面反射光の再結像点８はセンサレンズから大きく離れるか、或いは実像として結像しない。例えば、従来例で示した光ディスク基板厚ｔ＝０．６ｍｍの場合には、基板屈折率ｎ＝１．５、対物レンズの焦点距離ｆ１＝２．５ｍｍ、センサレンズの焦点距離ｆ２＝１５ｍｍ、対物レンズとセンサレンズ間の距離ｄ＝１０ｍｍとすると、（６）式によりセンサレンズから表面反射光の再結像点までの距離Ｓｉ２＝７３５ｍｍとなり、上記光ディスク基板傾きの観察系を光ピックアップ内に構築することは実質的にできない。
【００４４】
しかし、別の従来例で示した光ディスク基板厚ｔ＝０．１ｍｍの場合は、同様に基板屈折率ｎ＝１．５、対物レンズの焦点距離ｆ１＝２．５ｍｍ、センサレンズの焦点距離ｆ２＝１５ｍｍ、対物レンズとセンサレンズ間の距離ｄ＝１０ｍｍとすると、（６）式によりセンサレンズから表面反射光の再結像点までの距離Ｓｉ２＝２０．７ｍｍとなり、光ディスク基板傾きの観察系を光ピックアップ内に収めることができる。
【００４５】
光ディスク基板傾きが１°の場合、表面反射光の像３の入射光束光軸からのずれ量δ０＝２．３μmとなるから表面反射光の再結像点８にチルトセンサ９を配置すれば、ずれ量δ２はδ０に横倍率Ｍ＝−７．１４を乗じて１６．７μmとなり、測定が十分可能である。
【００４６】
本発明を実施するための好適な条件は、光ピックアップ光学系のチルトセンサ側レンズから、表面反射光の再結像点８までの距離Ｓｉ２が１５０ｍｍ以内でないと、光路を折り返しても光ピックアップ内にチルト検出の光学系を収めるのは難しい。即ち、（８）式を変形して、次式が成立する範囲が好適である。
【００４７】
（Ｍ／ｆ１）×{２×t／n×（ｆ１−ｄ）−ｆ１２}≦１５０  …（１０）式
図１の例では、対物レンズとセンサレンズを用いていて、しかも、各レンズを薄肉レンズとしているので、Ｓｉ２はセンサレンズから表面反射光の再結像点８までの距離そのままとなっているが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記の例に限るものではない。レンズが厚肉レンズであったり、複数のレンズから構成する場合には、そのレンズ系の主平面から表面反射光の再結像点８までの距離をＳｉ２とすればよい。また、有限系の対物レンズを用い、特に、センサレンズを設けない場合には、その対物レンズのチルトセンサ側主平面から表面反射光の再結像点８までの距離をＳｉ２とすればよい。
【００４８】
本発明においては、（１０）式を満足すべく、ｔ≦０．３ｍｍ以下の基板厚を有する光ディスク用光ピックアップに適用するのが良い。また、対物レンズの焦点距離と基板厚がｔ／ｆ１≦０．１であることが望ましい。
【００４９】
（第１の実施形態）
図４及び図５は記録媒体と対物レンズの相対チルト検出方法について、本発明の第１の実施形態を示すものである。
【００５０】
図４は本実施形態による光ディスク基板傾きの観察系を備えた光ピックアップの一例を示す構成図である。その他の光情報記録再生装置としての記録や再生に関する記録回路や再生回路或いはサーボ制御回路等の構成要素については省略している。その他の実施形態においても同様である。また、図１から図３と同じ構成部品には同じ番号を付与している。
【００５１】
図４において、半導体レーザ１０を出射した光束は、コリメータレンズ１１でほぼ平行光束とされ、対物レンズ１によって光ディスク基板２の対物レンズ１から遠い側の面に設けられた記録面に微小なスポットして集光される。光ディスク記録面からの反射光５（図中実線で示す）は対物レンズ１で集光され、コリメータレンズ１１を経由してビームスプリッタ１（１２）で反射され、サーボセンサ６上に導かれる。センサレンズ１３はフォーカスエラー信号を検出するための非点収差素子である。
【００５２】
一方、光ディスク基板表面からの反射光束７（図中点線で示す）は同様に対物レンズ１で集光され、緩い発散光束となってコリメータレンズ１１に入射する。コリメータレンズ１１は図１中のセンサレンズ４に相当する。ビームスプリッタ１（１２）を透過した光束は、ビームスプリッタ２（１４）で反射され、チルトセンサ９上に集光される。アパーチャ１５はビームスプリッタ２（１４）で反射された光束の中心部分を透過させるものである。
【００５３】
図４においては、光ディスク基板厚ｔ＝０．１ｍｍ、基板屈折率ｎ＝１．５、ＮＡ０．８５の対物レンズの焦点距離ｆ１＝２．５ｍｍ、センサレンズの焦点距離ｆ２＝１５ｍｍ、対物レンズとセンサレンズ間の距離ｄ＝１０ｍｍである。この場合、センサレンズから表面反射光の再結像点（チルトセンサ９）までの距離Ｓｉ２＝２０．７ｍｍとなり、光ディスク基板傾きの観察系を光ピックアップ内に収めることができる。
【００５４】
アパーチャ１５は直径が約０．３ｍｍであり、コリメータレンズ１１の瞳位置で換算すると直径が約０．５ｍｍに相当する。ｆ２＝１５ｍｍであるから、Ｆナンバー（Ｆｎｏ．）は約３０である。チルトセンサ９上での光束径は、ほぼ２Ｆｎｏ．λで表されるから約２．４μｍとなる。光ディスク基板傾きが１°の場合、表面反射光の像３の入射光束光軸からのずれ量δ０＝２．３μmとなるから、表面反射光の再結像点８にチルトセンサ９を配置すれば、ずれ量δ2はδ０に横倍率Ｍ＝−７．１４を乗じて１６．７μmとなり、測定が十分可能である。
【００５５】
アパーチャ１５を挿入するのは、チルトセンサ９上でのスポット径をある程度大きくして、ディスク傾き量θが±１°以内でθに対して線形な範囲を確保するための工夫である。また、光ディスク基板表面からの反射光束には大きな球面収差が発生しているので、周辺の光束を遮蔽して、その影響を軽減する効果も得られる。好ましくは、Ｆｎｏ．≧２０とすれば、波長λ＝４００〜８００ｎｍにおいてチルトセンサ９上で２０μｍ以上のスポットを得ることができるので、線形性の良好なチルト信号を得るのに都合が良い。
【００５６】
チルト検出信号の生成回路の一例を図５に示す。チルトセンサ９は４分割センサ９Ａ〜９Ｄからなり、光ディスク基板の傾きが０の時に表面反射光の再結像像８がセンサ中心に位置するように調整されている。光ディスク基板の傾きがある場合は、再結像像８が図に示すように位置ずれを起こす。図示した例は、ディスク半径方向に傾きが発生している場合である。
【００５７】
チルト検出信号は以下の手順で生成される。
【００５８】
ラジアル方向：（９Ａ＋９Ｄ）−（９Ｂ＋９Ｃ）  …（１１）式
タンジェンシャル方向：（９Ａ＋９Ｂ）−（９Ｃ＋９Ｄ）  …（１２）式
ラジアル方向のチルト検出信号は、（９Ｂ＋９Ｃ）及び（９Ａ＋９Ｄ）の各々の和をとる加算器１６及び１７で加算され、差動増幅器１８でラジアルチルト信号１９が生成される。また、タンジェンシャル方向のチルト検出信号は、（９Ａ＋９Ｂ）及び（９Ｃ＋９Ｄ）の各々の和をとる加算器２０及び２１で加算され、差動増幅器２２でラジアルチルト信号２３が生成される。
【００５９】
これらのチルト信号は、従来例の図７に示すチルトアクチュエータ３４（図４では図示しない）を制御するための信号とされ、チルトセンサ９で検出したディスク傾きに相当する傾き量を対物レンズ１に与え、光ディスクと対物レンズがほぼ平行となるようにしてやれば、光スポットに発生していたコマ収差は軽減され、正確な情報の記録再生が可能となる。また、従来例の図８に示す液晶素子３９（図４では図示しない）を用いる場合には、液晶セルを通過した光束に所望の光学的位相差を与えることができるので、それらをディスク傾きにより発生したコマ収差を相殺するようにチルトセンサ９で検出したディスク傾き量に応じて制御してやれば、光スポットに発生していたコマ収差は軽減され、正確な情報の記録再生が可能となる。
【００６０】
本実施形態によれば、光ピックアップのコンパクトさを損ねることなく、±０．１°精度のチルト検出が容易にできることが分かる。また、フォーカスサーボのみをかけた状態で、相対チルトの補正が可能となるので、次のステップであるトラッキング引き込みを迅速、且つ、確実に行うことができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
図６は記録媒体と対物レンズの相対チルト検出方法について、本発明の第２の実施形態を示すものである。
【００６２】
図６は本実施形態の光ディスク基板傾きの観察系を備えた光ピックアップの別の例を示す構成図である。図１から図５と同じ構成部品には、同じ番号を付与している。半導体レーザ１０を出射した光束は、φ０．２ｍｍ相当の光束を透過するピンホール付ミラー２４によって反射される。ミラーでの光束径は約φ１．５ｍｍ相当なので、ピンホール付ミラー２４を透過して光ディスク記録面に到達しない光量は僅かである。
【００６３】
反射された光束はビームスプリッタ１（１２）を経由して、コリメータレンズ１１でほぼ平行光束とされ、対物レンズ１によって光ディスク基板２の対物レンズから遠い側の面に設けられた記録面に微小なスポットして集光される。光ディスク記録面からの反射光５（図中実線で示す）は、対物レンズ１で集光され、コリメータレンズ１１を経由して、ビームスプリッタ１（１２）で反射され、サーボセンサ６上に導かれる。センサレンズ１３は、フォーカスエラー信号を検出するための非点収差素子である。
【００６４】
一方、光ディスク基板表面からの反射光束７（図中点線で示す）は、同様に対物レンズ１で集光され、緩い発散光束となってコリメータレンズ１１に入射する。コリメータレンズ１１は、図１中のセンサレンズ４に相当する。ビームスプリッタ１（１２）を透過した光束は、ピンホール付ミラー２４を透過してチルトセンサ９上に集光される。ピンホールはミラー２４に達した光束の中心部分を透過させるものである。
【００６５】
図６においては、光ディスク基板厚ｔ＝０．０８ｍｍ、基板屈折率ｎ＝１．５、ＮＡ０．８５の対物レンズの焦点距離ｆ１＝１．７６ｍｍ、センサレンズの焦点距離ｆ２＝１５ｍｍ、対物レンズとセンサレンズ間の距離ｄ＝１０ｍｍである。この場合、センサレンズから表面反射光の再結像点（チルトセンサ９）までの距離Ｓｉ２＝２５．１ｍｍとなり、光ディスク基板傾きの観察系を光ピックアップ内に収めることができる。
【００６６】
ピンホールは直径が約０．２ｍｍであり、コリメータレンズ１１の瞳位置で換算すると直径が約０．５ｍｍに相当する。ｆ２＝１５ｍｍであるからＦナンバー（Ｆｎｏ．）は約３０である。チルトセンサ９上での光束径はほぼ２Ｆｎｏ．λで表されるから、約２４μｍとなる。光ディスク基板傾きが１°の場合、表面反射光の像３の入射光束光軸からのずれ量δ０＝１．９μmとなるから、表面反射光の再結像点８にチルトセンサ９を配置すれば、ずれ量δ2はδ０に横倍率Ｍ＝−１１．１を乗じて２０．７μmとなり、測定が十分可能である。
【００６７】
ピンホール越しにチルトセンサに光束を導くのは、チルトセンサ９上でのスポット径をある程度大きくして、ディスク傾き量θが±１°以内でθに対して線形な範囲を確保するための工夫である。また、光ディスク基板表面からの反射光束には大きな球面収差が発生しているので、周辺の光束を遮蔽して、その影響を軽減する効果も得られる。図６の実施形態では図４と比較して簡単な部品を用いて同等の効果が得られる。
【００６８】
チルト検出信号の生成方法は図５に示すものと同様である。これらのチルト信号は、従来例の図７に示すチルトアクチュエータ３４（図６では図示しない）、もしくは従来例の図８に示す液晶素子３９（図４では図示しない）を制御するための信号とされる。チルトセンサ９で検出したディスク傾きに応じてこれらの素子を駆動してやれば、光ディスク記録面上の光スポットに発生していたコマ収差は軽減され、正確な情報の記録再生が可能となる。
【００６９】
本実施形態によれば、光ピックアップのコンパクトさを損ねることなく、±０．１°精度のチルト検出が容易にできることが分かる。また、フォーカスサーボのみをかけた状態で、相対チルトの補正が可能となるので、次のステップであるトラッキング引き込みを迅速、且つ、確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の記録媒体と対物レンズの相対チルト検出方法の原理を説明する図である。
【図２】図1の一部分を拡大して示す図である。
【図３】光ディスク基板に傾きがある場合の図1の一部分を拡大して示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を説明する図である。
【図５】第１の実施形態の記録媒体と対物レンズの相対チルト検出回路を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を説明する図である。
【図７】従来のチルト検知手段と補正手段の一例を説明する図である。
【図８】従来のチルト補正手段の他の一例を説明する図である。
【図９】従来のチルト検知手段の他の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  対物レンズ
２  光ディスク基板
３  表面反射光の像
４  センサレンズ
５  光ディスク記録面からの反射光束
６  サーボセンサ
７  光ディスク基板表面からの反射光束
８   表面反射光の再結像
９   チルトセンサ
１０   半導体レーザ
１１  コリメータレンズ
１２  ビームスプリッタ１
１３  センサレンズ
１４  ビームスプリッタ２
１５  アパーチャ
１６、１７、２０、２１  加算器
１８、２２  差動増幅器
１９  ラジアルチルト信号
２３  タンジェンシャルチルト信号
２４  ピンホール付きミラー
【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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