(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを生成して出射する光源と、
前記光源側から入射した光ビームを集束させて記録媒体に光スポットとして結ばせる対物レンズと、
前記光源と対物レンズとの間の光路上に配され、入射光ビーム進行経路を変える光路変換手段と、
前記記録媒体から反射／回折され、前記対物レンズを経由した光ビームの前記記録媒体の厚さ変化による強度分布変化が相対的に大きく生じる特定光ビーム領域を残りの光ビーム領域から区分されるように複数の光ビーム領域に分割して検出する光分割-検出手段と、
前記光分割-検出手段から出力された特定の光ビーム領域に対する複数の検出信号を演算して前記記録媒体の厚さ変化による球面収差を検出する球面収差検出回路とを含み、
前記光分割-検出手段は、前記特定の光ビーム領域を光軸を横切る第１光ビーム領域と、前記第１光ビーム領域の前記記録媒体のタンジェンシャル方向の両側の第２及び第３光ビーム領域に分割／検出し、前記第１光ビーム領域に対する第１検出信号と、前記第２及び第３光ビーム領域に対する第２検出信号を生成し、前記球面収差検出回路は、前記第１及び第２検出信号を差動して球面収差信号ＳＥＳを検出するように設けられ、
前記記録媒体は、該記録媒体に照射された光ビームを反射させるとき、ラジアル方向に０次、±１次光ビームに回折させ、前記対物レンズの出射で前記+１次回折光ビーム及び-１次回折光ビームの一部の領域を互いに重複させるようになったランド／グルーブ構造であり、前記特定の光ビーム領域は、前記+１次回折光ビーム及び-１次回折光ビームの重複領域であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光分割-検出手段は、
前記特定の光ビーム領域を第１ないし第３光ビーム領域に分割／回折させる第１ないし第３パターン領域を有するホログラム素子と、
前記第１パターン領域を経由した第１光ビーム領域を受光して第１検出信号を出力する第１光検出器と、
前記第２及び第３パターン領域を経由した第２及び第３光ビーム領域を受光して第２検出信号を出力する第２光検出器とを含む光検出部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記ホログラム素子の第１ないし第３パターン領域は、前記重複領域を光軸上の第１光ビーム領域と前記記録媒体のタンジェンシャル又はラジアル方向に沿った前記第１光ビーム領域の両側の第２及び第３光ビーム領域に分割／回折させるように設けられた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】
前記記録媒体は、前記光源の波長をλ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、前記グルーブの幅をＧwとしたとき、下記の条件式を満足するようになったことを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【数１】
0004204212.tif 000006
【請求項５】
前記光検出部は、前記ホログラム素子を経由した残りの光ビーム領域を受光し、前記記録媒体に記録された情報の再生信号、フォーカス誤差信号及び／又はトラッキング誤差信号を検出する第３光検出器をさらに備えることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第２及び第３パターン領域には、互いに同一のホログラムパターンが形成されており、前記第１パターン領域には前記第２及び第３パターン領域とは異なるホログラムパターンが形成されたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記記録媒体は、前記光源の波長をλ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、前記グルーブの幅をＧwとしたとき、下記の条件式を満足するようになったことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【数２】
0004204212.tif 000007
【請求項８】
前記球面収差検出回路は、前記第１及び第２検出信号の差信号を前記第１及び第２検出信号の和信号に正規化して球面収差信号ＳＥＳを検出するように設けられたことを特徴とする請求項１ないし４、及び７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記球面収差検出回路は、前記第１及び第２検出信号のうち少なくとも一つの検出信号を所定ゲインだけ増幅させた後に演算して球面収差信号ＳＥＳを検出するように設けられたことを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記球面収差検出回路は、前記第１及び第２検出信号のうち少なくとも一つの検出信号を所定ゲインだけ増幅させた後に演算して球面収差信号ＳＥＳを検出するように設けられたことを特徴とする請求項１ないし４、及び７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記光分割-検出手段は、前記特定の光ビーム領域と独立するように残りの光ビーム領域の検出信号から前記記録媒体に記録された情報の再生信号、フォーカス誤差信号及び／又はトラッキング誤差信号を検出可能に設けられたことを特徴とする請求項１又は７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記光路変換手段と対物レンズとの間の光路上に前記球面収差検出回路で検出された球面収差信号により駆動され、前記記録媒体の厚さ偏差による球面収差を補正する球面収差補正素子をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４及び７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ピックアップ装置に係り、より詳細には、記録媒体の厚さ偏差により生じる球面収差を検出及び／又は補正可能になった光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、情報記録再生密度は、光ピックアップ装置によりその記録媒体に結ばれる光スポット径を縮めるほど高くなる。光スポット径は、下記式（１）に示されたように、短い波長λの光が使用されるほど、そして対物レンズの開口数ＮＡが大きいほど小さくなる。
【０００３】
光スポット径∝λ／ＮＡ                              ・・・（１）
【０００４】
したがって、記録媒体の高密度化のために、記録媒体に結ばれる光スポット径を縮めるためには、光ピックアップ装置に青色半導体レーザなどの短波長光源と高い開口数を有する対物レンズを採用する必要がある。この技術分野では、開口数０．８５の対物レンズを用いて記録容量を２２．５ＧＢに高め、記録媒体の傾斜による性能の劣化を防止するために記録媒体の厚さを０．１ｍｍに縮めるフォーマットに関心が寄せられている。ここで、記録媒体の厚さとは、光入射面から第１番目の記録面までの距離を言う。
【０００５】
ところで、球面収差Ｗ40dは、下記式（２）に示されたように、対物レンズ開口数の４乗に比例し、記録媒体の厚さ偏差に比例するため、約０．８５の高開口数を有する対物レンズを採用するには、記録媒体は±３μｍ以内に均一な厚さを有さねばならない。しかし、記録媒体を前記厚さ偏差の範囲内に製造するのは極めて難しい。
【０００６】
【数３】
0004204212.tif 000002
【０００７】
図１は波長４００ｎｍの光源、開口数０．８５の対物レンズを使用したとき、記録媒体の厚さ誤差とそれにより生じた波面収差ＯＰＤとの関係を示したグラフである。図１に示されたように、波面収差は厚さ誤差に比例して増加する。
【０００８】
したがって、開口数０．８５の対物レンズを採用するには、必ず記録媒体の厚さ偏差により生じた球面収差を検出して補正する必要がある。
【０００９】
図２は、特開平１２-１５５９７９号に開示された収差検出及び補正可能な光ピックアップ装置を示したものである。これを参照すれば、従来の光ピックアップ装置は、光源１０と、前記光源１０から出射した光を記録媒体１に集束させる対物レンズ１７と、前記記録媒体１から反射され、対物レンズ１７を経由した光の進行経路を変えるハーフミラー１１と、前記ハーフミラー１１で経路変換された光を特定の領域を通過した光及びそれ以外の領域を通過した光に分離偏向させるホログラム２０と、偏向された特定の領域を通過した光を検出する第１ないし第４光検出器２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを含む光検出器２１と、前記光検出器２１の検出信号から収差を検出する信号処理回路２３と、前記信号処理回路２３から入力された信号により光源１０側から記録媒体１に向かう光の波面を変える波面変換素子２５とを備える。ここで、参照番号１３は、光源１０から出射された発散光を平行光に変えるコリメートレンズである。
【００１０】
図３は、球面収差が生じたときの波面収差を示したものである。球面収差が生じれば、開口中心の基準波面２７に対し、光軸に対して対称的に遅延された波面２７ａ、２７ｂが生じる。これに対し、光軸ｃに対して対称的に波面が先立つ場合にも球面収差が生じる。
【００１１】
したがって、前記ホログラム２０は、図４に示されたように、遅延された波面領域の光を選んで、光軸を横切るｘ軸に対して半分ずつ分けて互いに対称となる方向に回折させ、第１及び第４光検出器２１ａ、２１ｄに向ける第１及び第２回折領域２０ａ、２０ｂを備える。併せて、前記ホログラム２０は、遅延された波面領域以外の領域の光のうち前記ｘ軸の上方領域の光を回折させて第２光検出器２１ｂに向ける第３回折領域２０ｃと、ｘ軸の下方領域の光をそのまま透過させて第３光検出器２１ｃに向かわせる透過領域２０ｄとを備える。前記第１及び第２回折領域２０ａ、２０ｂは半円状である。
【００１２】
前記第１及び第４光検出器２１ａ、２１ｄは、フォーカス状態を検出することにより球面収差の存否が分かるように各々２分割されている。そして、前記第２及び第３光検出器２１ｂ、２１ｃは、ナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号が検出可能に各々２分割されている。
【００１３】
図５（Ａ）ないし図５（Ｃ）は、波面収差が生じるに伴い、第１ないし第４光検出器２１に受光される光パターンの変化を示した図である。図５（Ａ）は、遅延された波面が生じた場合に第１ないし第４光検出器２１に受光される光パターンを示したものであり、第１及び第２回折領域２０ａ、２０ｂで回折された遅延波面領域の光は第１及び第４光検出器２１ａ、２１ｄの後方に集束される。第１及び第４光検出器２１ａ、２１ｄに受光された光パターンは互いに対称をなすため、第１光検出器２１ａの第１分割板Ａ及び第４光検出器２１ｄの第２分割板Ｄで検出される信号の方が第１光検出器２１ａの第２分割板Ｂ及び第４光検出器２１ｄの第１分割板Ｃで検出される信号よりも大きい。図５（Ｂ）は、収差が生じていない場合であり、第１光検出器２１ａの第１及び第２分割板Ａ、Ｂで同一の大きさの信号が検出され、同様に、第４光検出器２１ｄの第１及び第２分割板Ｃ、Ｄで同一の大きさの信号が検出される。図５（Ｃ）は、前述の波面が生じた場合、第１ないし第４光検出器２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに受光される光パターンを示したものである。この場合、第１及び第２回折領域２０ａ、２０ｂで回折された前述の波面領域の光は第１及び第４光検出器２１ａ、２１ｄの前方に集束される。第１光検出器２１ａの第２分割板Ｂ及び第４光検出器２１ｄの第１分割板Ｃで検出される信号の方が第１光検出器２１ａの第１分割板Ａ及び第４光検出器２１ｄの第２分割板Ｄで検出される信号よりも大きい。
【００１４】
したがって、球面収差信号ＳＥＳ'は、下記式（３）でのように、第１光検出器２１ａの第１分割板Ａの検出信号ａと第４光検出器２１ｄの第２分割板Ｄの検出信号ｄとの和信号から、第１光検出器２１ａの第２分割板Ｂの検出信号ｂと第４光検出器２１ｄの第１分割板Ｃの検出信号ｃとの和信号を差動して検出される。
【００１５】
ＳＥＳ' =（ａ+ｄ）-（ｂ+ｃ）                        ・・・（３）
【００１６】
このように、従来の収差検出方式を用いれば、微小な球面収差に対する収差の量及び符号が検出できる。しかし、一定大きさ以上の球面収差が生じる場合には信号差が飽和されて、収差の符号は分かるが、球面収差の量を正確に検出し難い。
【００１７】
また、前記のように、従来の収差検出方式を用いれば、球面収差がなく、デフォーカスだけがある状態でも、球面収差信号ＳＥＳ'が所定値として検出されるという短所がある。これは、デフォーカスＷ20が、下記式（４）から明らかなように、対物レンズ開口数の２乗に比例するため、このデフォーカス及び球面収差による波面の遅延及び先立ちの度合いは相異なるが、同一の特性に変わるからである。
【００１８】
【数４】
0004204212.tif 000003
ここで、Δｚは像点の移動量である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、記録媒体の厚さ偏差により生じる球面収差をデフォーカスの影響無しに正確に検出可能になった球面収差検出及び／又は補正可能な光ピックアップ装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による光ピックアップ装置は、光ビームを生成して出射する光源と、前記光源側から入射した光ビームを集束させて記録媒体に光スポットとして結ばせる対物レンズと、前記光源と対物レンズとの間の光路上に配され、入射光ビーム進行経路を変える光路変換手段と、前記記録媒体から反射／回折され、前記対物レンズを経由した光ビームの前記記録媒体の厚さ変化による強度分布変化が相対的に大きく生じる特定光ビーム領域を残りの光ビーム領域から区分されるように複数の光ビーム領域に分割して検出する光分割-検出手段と、前記光分割-検出手段から出力された特定の光ビーム領域に対する複数の検出信号を演算して前記記録媒体の厚さ変化による球面収差を検出する球面収差検出回路とを含むことを特徴とする。
【００２１】
ここで、望ましくは、前記光分割-検出手段は、前記特定の光ビーム領域を光軸を横切るラジアル方向又はタンジェンシャル方向に沿った軸上の第１光ビーム領域と、前記記録媒体のタンジェンシャル方向又はラジアル方向に沿った前記第１光ビーム領域の両側の第２及び第３光ビーム領域に分割／検出して、前記第１光ビーム領域に対する第１検出信号と、前記第２及び第３光ビーム領域に対する第２検出信号を生成し、前記球面収差検出回路は、前記第１及び第２検出信号を差動して球面収差信号ＳＥＳを検出するように設けられる。
【００２２】
例えば、前記光分割-検出手段は、前記特定の光ビーム領域を第１ないし第３光ビーム領域に分割／回折させる第１ないし第３パターン領域を有するホログラム素子と、前記第１パターン領域を経由した第１光ビーム領域を受光して第１検出信号を出力する第１光検出器と、前記第２及び第３パターン領域を経由した第２及び第３光ビーム領域を受光して第２検出信号を出力する第２光検出器とを含む光検出部とを含んでなりうる。
【００２３】
ここで、前記記録媒体は、そこに照射された光ビームを反射させるとき、ラジアル方向に０次、±１次光ビームに回折させ、前記対物レンズの出射で前記+１次回折光ビーム及び-１次回折光ビームの一部の領域を互いに重複させるようになったランド／グルーブ構造であり、前記特定の光ビーム領域は、前記+１次回折光ビーム及び-１次回折光ビームの重複領域であり、前記ホログラム素子の第１ないし第３パターン領域は、前記重複領域を光軸上の第１光ビーム領域と前記記録媒体のタンジェンシャル又はラジアル方向に沿った前記第１光ビーム領域の両側の第２及び第３光ビーム領域に分割／回折させるように設けられうる。
【００２４】
このとき、望ましくは、前記記録媒体は、前記光源の波長をλ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、前記グルーブの幅をＧwとしたとき、下記の条件式を満足する。
【数５】
0004204212.tif 000004
【００２５】
さらに、望ましくは、前記光検出部は、前記ホログラム素子を経由した残りの光ビーム領域を受光し、前記記録媒体に記録された情報の再生信号、フォーカス誤差信号及び／又はトラッキング誤差信号を検出する第３光検出器をさらに備える。
【００２６】
さらに、望ましくは、前記光路変換手段と対物レンズとの間の光路上に前記球面収差検出回路で検出された球面収差信号により駆動され、前記記録媒体の厚さ偏差による球面収差を補正する球面収差補正素子をさらに備える。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明をより詳細に説明する。
図６は、本発明の望ましい一実施形態による光ピックアップ装置の光学的な構成を示した図である。
【００２８】
これを参照すれば、本発明の一実施形態による光ピックアップ装置は、光ビームを生成して出射する光源５１と、前記光源５１側から入射した光ビームを集束させて記録媒体５０に光スポットとして結ばせる対物レンズ５７と、前記光源５１と対物レンズ５７との間の光路上に配され、入射光の進行経路を変える光路変換手段と、前記記録媒体５０から反射／回折され、前記対物レンズ５７を経由した光ビームを分割して検出する光分割-検出手段と、前記光分割-検出手段から出力された複数の検出信号を演算して前記記録媒体５０の厚さ変化による球面収差信号を検出する球面収差検出回路７０とを含んでなる。
【００２９】
前記光源５１としては、半導体レーザを備える。前記半導体レーザには、エッジ発光レーザ及び表面発光レーザがある。
【００３０】
前記光路変換手段としては、入射光を所定の割合で透過及び反射させるビームスプリッタ５５を備えうる。代案として、前記光路変換手段は、入射光を偏光により選択的に透過又は反射させる偏光ビームスプリッタ（図示せず）と、前記偏光ビームスプリッタ（図示せず）と対物レンズ５７との間の光路上に配され、入射光の位相を変える１／４波長板（図示せず）とからなりうる。
【００３１】
本発明による光ピックアップ装置を次世代ＤＶＤ系の記録媒体５０の記録再生用として使用するには、前記光源５１としては、約４００ｎｍないし４２０ｎｍ波長の光、望ましくは、約４０５ｎｍ波長の光を出射する青色半導体レーザを備え、前記対物レンズ５７としては、０．７以上、望ましくは、０．８５の開口数を有する集束レンズを備える。
【００３２】
本発明による光ピックアップ装置は、望ましくは、前記光源５１とビームスプリッタ５５との間の光路上に光源５１から出射された発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメートレンズ５３をさらに備え、前記ビームスプリッタ５５と後述する光分割-検出手段の光検出部６５との間の光路上には、入射光ビームを集束させて前記光検出部６５に受光させる検出レンズ５９をさらに備える。
【００３３】
前記光分割-検出手段は、前記記録媒体５０から反射／回折され、前記対物レンズ５７を経由した光ビームのうち前記記録媒体５０の厚さ変化による強度分布変化が相対的に大きく生じる光ビーム領域である特定の光ビーム領域を残りの光ビーム領域から区分されるように複数の光ビーム領域に分割検出する。
【００３４】
より具体的には、後述する具体例から明らかなように、前記特定の光ビーム領域の球面収差の方向による光量分布の変化は、前記記録媒体５０のタンジェンシャル方向又はラジアル方向に光軸を横切るラジアル又はタンジェンシャル方向に沿った軸に対して対称的であり、逆に生じる傾向にある。したがって、本発明による光分割-検出手段は、望ましくは、前記特定の光ビーム領域を光軸を横切るラジアル又はタンジェンシャル方向に沿った軸上の第１光ビーム領域と、前記記録媒体のタンジェンシャル又はラジアル方向に沿った前記第１光ビーム領域の両側の第２及び第３光ビーム領域に分割検出して、前記第１光ビーム領域に対する第１検出信号と前記第２及び第３光ビーム領域に対する第２検出信号を生成するように設けられる。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、前記光分割-検出手段は、前記特定の光ビーム領域を前記第１ないし第３光ビーム領域に分割／回折させるホログラム素子６１と、前記ホログラム素子６１で分割／回折された第１光ビーム領域を受光して第１検出信号を出力し、第２及び第３光ビーム領域を受光して第２検出信号を出力するようになった光検出部６５を含んでなる。前記ホログラム素子６１は、ビームスプリッタ５５と対物レンズ５７との間に配されうる。
【００３６】
前記光検出部６５は、望ましくは、前記特定の光ビーム領域とは別に、前記ホログラム素子６１を経由した残りの光ビーム領域を受光して検出するようになるが、この場合、前記光検出部６５から出力される特定の光ビーム領域に対する信号は球面収差信号を検出するのに用いられ、前記光検出部６５から出力される残りの光ビーム領域に対する信号は前記記録媒体５０に記録された情報再生信号を検出するのに用いられる。もちろん、残りの光ビーム領域に対する信号から情報再生信号を検出する代わりに、特定の光ビーム領域に対する信号から情報再生信号を検出しても良い。
【００３７】
ここで、前記光分割-検出手段としては、前記ホログラム素子６１の構造に対応する分割構造を有する光検出器を備えうる。
【００３８】
前記球面収差検出回路７０は、前記光分割-検出手段から出力された特定の光ビーム領域に対する複数の検出信号を演算してデフォーカスに影響されない前記記録媒体の厚さ変化による球面収差信号を検出する。
【００３９】
前記球面収差検出回路７０は、前記光分割-検出手段から出力される第１光ビーム領域に対する第１検出信号と前記第２及び第３光ビーム領域に対する第２検出信号の差信号とを前記第１及び第２検出信号の和信号として正規化して球面収差信号ＳＥＳを検出するように設けられる。もちろん、前記球面収差検出回路７０は、前記第１及び第２検出信号を差動して球面収差信号ＳＥＳを検出するように設けられうる。
【００４０】
ここで、前記球面収差検出回路７０は、前記第１及び第２検出信号のうち少なくとも一つの検出信号を所定ゲインだけ増幅させた後に演算して球面収差信号を検出する構成を有しうる。
【００４１】
一方、望ましくは、本発明による光ピックアップ装置は、前記ホログラム素子６１と対物レンズ５７との間の光路上に、前記球面収差検出回路７０で検出された球面収差信号ＳＥＳにより記録媒体５０の厚さ偏差による球面収差を補正する球面収差補正素子７５をさらに備える。
【００４２】
前記球面収差補正素子７５としては、電極パターンを有する２枚の透明基板間に液晶を仕込んで形成された液晶プレートを備えうる。液晶の屈折率異方性特性により、液晶プレートを通過する光ビームは、その位相が変わる。したがって、前記液晶プレートを通過する光ビームが前記記録媒体５０の厚さ変化により生じる球面収差と反対となる波面を有するように、前記液晶プレートを前記球面収差信号ＳＥＳにより駆動して入射光ビームの波面を変えれば、記録媒体５０の厚さ変化による球面収差を補正しうる。
【００４３】
ここで、前記球面収差補正素子７５を駆動するための駆動回路は、前記球面収差検出回路７０に組み込まれることもあれば、別設される場合もある。
【００４４】
以下では、前記記録媒体５０がランド／グルーブ構造を有する次世代ＤＶＤ系の記録媒体（以下、ランド／グルーブ型記録媒体）である場合を例に、前述した構成を有する球面収差検出及び／又は補正可能な本発明による光ピックアップ装置の光分割-検出手段の具体的な実施形態を説明する。このとき、前記ランド／グルーブ型記録媒体は、前記光源５１の波長をλ、対物レンズ５７の開口数をＮＡ、記録媒体のグルーブの幅をＧwとしたとき、下記式（５）の関係式を満足する。
【００４５】
【数６】
0004204212.tif 000005
【００４６】
前記ランド／グルーブ型記録媒体は、そこに照射された光ビームを反射させつつ、ラジアル方向に０次、±１次回折させるため、図７に示されたように、反射／回折光ビームＬＢは対物レンズ５７の出射瞳からみるとき、+１次回折光ビーム及び-１次回折光ビームの一部の領域が互いに重複する。
【００４７】
図８（Ａ）ないし図１０（Ｃ）は、収差の有無により前記ランド／グルーブ型記録媒体から反射／回折された光ビームに生じる変化を調べるための図及びグラフである。図８（Ａ）、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）は、前記反射／回折光ビームＬＢを対物レンズ５７の出射瞳からみたときのプロファイルである。図８（Ｂ）、図９（Ｂ）及び図１０（Ｂ）は各々、図８（Ａ）、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）における+１次回折光ビーム及び-１次回折光ビームの重複領域（以下、重複光ビーム領域）だけを抜粋したものであり、図８（Ｃ）、図９（Ｃ）及び図１０（Ｃ）は各々、その重複光ビーム領域のタンジェンシャル方向及びラジアル方向における強度分布を示したグラフである。
【００４８】
図８（Ａ）ないし図１０（Ｃ）から明らかなように、前記重複光ビーム領域の光量分布は無収差である場合ほぼ均一（後述するように、デフォーカスに対しても同様）であるのに対し、球面収差に対しては収差の符号によりガウス及び逆ガウス分布を呈する。
【００４９】
換言すれば、収差が発生しなければ、図８（Ａ）ないし図８（Ｃ）に示されたように、重複光ビーム領域は全体的にほぼ均一な強度分布を示す。
【００５０】
これに対し、所定の球面収差（Ｗ40d =０．９３９１λ）が生じれば、重複光ビーム領域は、図９（Ａ）ないし図９（Ｃ）に示されたように、中心で最も強く、その中心から外れるほどねずみ算式に弱くなるガウス強度分布を示す。図９（Ａ）ないし図９（Ｃ）とは反対方向の球面収差（Ｗ40d = -０．９３９１λ）が生じれば、重複光ビーム領域は、図１０（Ａ）ないし図１０（Ｃ）に示されたように、その中心で最も弱く、その中心から外れるほどねずみ算式に強くなる逆ガウス強度分布を示す。すなわち、前記重複光ビーム領域の光量分布は、光軸に対して対称的でありつつ、反対方向の球面収差に対して逆に変わる傾向にある。
【００５１】
したがって、記録媒体５０として前記のようにランド／グルーブ型記録媒体を採用する場合、無収差に対し前記重複光ビーム領域の光量分布が均一なため、本発明による光分割-検出手段は前記重複光ビーム領域を、例えば面積比が同一になるように光軸上の第１光ビーム領域（図７のＰ1）とその両側の第２及び第３光ビーム領域Ｐ2、Ｐ3に分割／回折させて検出し、前記球面収差検出回路７０は前記第１光ビーム領域Ｐ1の第１検出信号を第２及び第３光ビーム領域Ｐ2、Ｐ3の第２検出信号と差動して球面収差信号を検出するように設けられることが望ましい。
【００５２】
このために、前記光分割-検出手段のホログラム素子６１は、図１１に示されたように、光軸ｃ上の第１光ビーム領域Ｐ1を回折／偏向させる第１パターン領域Ｈ1と、前記第２及び第３光ビーム領域Ｐ2、Ｐ3を回折／偏向させる第２及び第３パターン領域Ｈ2、Ｈ3を備える。
【００５３】
このとき、第２及び第３光ビーム領域Ｐ2、Ｐ3は互いに同様の強度分布特性を示すので、前記第２及び第３パターン領域Ｈ2、Ｈ3は同一のホログラムパターンに形成され、前記第２及び第３光ビーム領域Ｐ2、Ｐ3を一つの光検出器で受光可能にすることが望ましい。
【００５４】
前記光検出部６５は、前記第１パターン領域Ｈ1で回折／偏向された第１光ビーム領域Ｐ1を受光する第１光検出器６５ａと、前記第２及び第３パターン領域Ｈ2、Ｈ3で同一の方向に回折／偏向され、検出レンズ５９により同一の位置に集束される第２及び第３光ビーム領域Ｐ2、Ｐ3を受光する第２光検出器６５ｂとを含んでなる。
【００５５】
前記第１光検出器６５ａから出力される第１検出信号Ｐｉ及び第２光検出器６５ｂから出力される第２検出信号Ｐｏは球面収差検出回路７０に入力され、前記球面収差検出回路７０は例えば、前記第１検出信号Ｐｉ及び第２検出信号Ｐｏの差信号Ｐｉ-Ｐｏを前記第１及び第２検出信号Ｐｉ、Ｐｏの和信号Ｐｉ+Ｐｏとして正規化して球面収差信号ＳＥＳ：ＳＥＳ=（Ｐｉ-Ｐｏ）／（Ｐｉ＋Ｐｏ）を出力する。
【００５６】
ここで、図１１では、前記ホログラム素子６１が前記重複光ビーム領域を光軸ｃ上の第１光ビーム領域Ｐ1と、そのタンジェンシャル方向の両側の第２及び第３光ビーム領域Ｐ2、Ｐ3に回折／分割し、光検出部６５がこれに対応するように設けられるとして示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、前記重複光ビーム領域の光量分布は、図９（Ｃ）及び図１０（Ｃ）から明らかなように、タンジェンシャル方向だけではなく、ラジアル方向にも光軸に対して対称的であるとともに、反対方向の球面収差に対して逆に変わる傾向にあるため、本発明による光分割-検出手段は前記重複光ビーム領域をラジアル方向に分割／検出するように設けられうる。
【００５７】
前記したように、光分割-検出手段を備える本発明による光ピックアップ装置によれば、以下のように、デフォーカスから独立した球面収差信号ＳＥＳを検出しうる。
【００５８】
図１２は、球面収差に対して本発明の球面収差検出回路７０で検出される球面収差信号ＳＥＳを示したグラフであり、図１３は、デフォーカスに対して前記球面収差信号ＳＥＳを示したグラフである。図１２の横軸は球面収差量をλ単位に示した球面収差係数であり、図１３の横軸はデフォーカス量をλ単位に示したフォーカス係数である。
【００５９】
図１２から明らかなように、前記球面収差信号ＳＥＳは、球面収差発生量が負の方向から正の方向に大きくなるほど減少する。そして、球面収差係数がゼロである点を基準として、球面収差方向により球面収差信号ＳＥＳの符号が変わる。すなわち、球面収差が正の方向であるとき、球面収差信号ＳＥＳは負の値を有し、球面収差が負の方向であるとき、球面収差信号ＳＥＳは正の値を有する。
【００６０】
これに対し、図１３から明らかなように、前記球面収差信号ＳＥＳは、デフォーカスに影響されない。これは、球面収差がなく、所定のデフォーカス（Ｗ20 =０．２４２５λ）が生じたとき、前記のようにランド／グルーブ型記録媒体から反射／回折された光ビームの光量分布及び強度分布グラフである図１４（Ａ）ないし図１４（Ｃ）からも確認できる。図１４（Ａ）ないし図１４（Ｃ）から明らかなように、所定のデフォーカス（Ｗ20 =０．２４２５λ）が生じても、重複光ビーム領域の強度分布は球面収差が生じた場合とは異なって、ほとんど変わらない。すなわち、球面収差無しにデフォーカスだけが生じた場合、重複光ビーム領域はタンジェンシャル方向には均一な強度分布を示し、ラジアル方向には僅かな変化が生じるが、球面収差による強度分布変化と比較するとき無視できるほどであり、全体的にはほぼ均一な強度分布を示す。
【００６１】
一方、図１２及び図１３に示されたように、球面収差が生じない場合及びデフォーカスに対して検出される球面収差信号ＳＥＳのオフセットは、前記第１ないし第３光ビーム領域Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3の分割比を最適化するか、或いは前記球面収差検出回路７０を前記第１及び第２検出信号Ｐｉ、Ｐｏのうち少なくとも一つの検出信号を所定ゲインだけ増幅させた後に演算して球面収差信号ＳＥＳを生成するように構成することにより除去しうる。
【００６２】
したがって、本発明による光分割-検出手段及び球面収差検出回路７０を用いれば、デフォーカスに影響されずに正確に球面収差信号ＳＥＳを検出しうる。このとき、本発明は、球面収差に大きく影響される特定の光ビーム領域（例えば、ランド／グルーブ型記録媒体の場合、+１次回折光ビーム及び-１次回折光ビームの重複光ビーム領域）を複数に分割検出してそこから球面収差信号ＳＥＳを検出するので、一定大きさ以上の球面収差が生じる場合にも、従来のように信号差が飽和される問題が生じない。
【００６３】
したがって、本発明による光分割-検出手段及び球面収差検出回路７０を用いれば、記録媒体の厚さ偏差による球面収差量及び符号を正確に検出でき、その検出された球面収差信号ＳＥＳで球面収差補正素子７５を駆動すれば、前記記録媒体５０の厚さ偏差による球面収差を補正しうる。
【００６４】
一方、前記ホログラム素子６１及び光検出部６５は、下記のように、前記特定の光ビーム領域を除いた残りの光ビーム領域の検出信号から前記記録媒体５０に記録された情報の再生信号、フォーカス誤差信号及び／又はトラッキング誤差信号を検出しうる。例えば、記録媒体５０として前記のようなランド／グルーブ型記録媒体を採用する場合、前記ホログラム素子６１はその第１ないし第３パターン領域Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3以外に入射する残りの光ビーム領域をそのまま透過させるように設けられ、前記光検出部６５は、図１１に示されたように、前記ホログラム素子６１をそのまま透過した残りの光ビーム領域を受光する第３光検出器６５ｃをさらに備える。このとき、前記第３光検出器６５ｃは、望ましくは、フォーカス誤差信号及び／又はトラッキング誤差信号の検出のために、少なくとも４分割される。
【００６５】
以上では、光分割-検出手段がランド／グルーブ型構造の次世代ＤＶＤ系の記録媒体を記録再生して好適に設けられた場合を具体例として説明したが、この光分割-検出手段は各種のフォーマットの記録媒体５０に好適に変形できることは言うまでもない。
【００６６】
また、図６の光学的な構成は、記録媒体５０の厚さ偏差による球面収差の検出及び／又は補正可能な本発明による光ピックアップ装置を説明するために例示したものであって、本発明は図６の光学的な構成に限定されない。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による光ピックアップ装置は、記録媒体から反射／回折され、対物レンズを経由した光ビームの記録媒体の厚さ変化による強度分布の変化が相対的に大きく生じる特定の光ビーム領域を複数に分割して検出し、これより球面収差信号を得るので、記録媒体の厚さ偏差により生じる球面収差をデフォーカスの影響無しに正確に検出でき、この検出された球面収差信号で球面収差補正素子を駆動すれば、前記厚さ偏差により生じる球面収差を補正しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  記録媒体の厚さ誤差及びそれにより生じた波面収差ＯＰＤとの関係を示したグラフである。
【図２】  従来の収差検出及び補正可能な光ピックアップ装置の一例を示した光学的な構成図である。
【図３】  球面収差が生じたときの波面収差を示したグラフである。
【図４】  図２のホログラムの構造及び光検出器の配置構造を示した図である。、
【図５】  （Ａ）〜（Ｃ）は収差の有無により図４の光検出器に受光される光パターンの変化を示した図である。
【図６】  本発明の望ましい一実施形態による光ピックアップ装置の光学的な構成を示した図である。
【図７】  次世代ＤＶＤ系のランド／グルーブ型記録媒体から反射／回折された光ビームを対物レンズの出射瞳からみた図である。、
【図８】  （Ａ）〜（Ｃ）は収差の有無により図７の反射／回折光ビームに生じる変化を調べるための図及びグラフである。
【図９】  （Ａ）〜（Ｃ）は収差の有無により図７の反射／回折光ビームに生じる変化を調べるための図及びグラフである。
【図１０】  （Ａ）〜（Ｃ）は収差の有無により図７の反射／回折光ビームに生じる変化を調べるための図及びグラフである。
【図１１】  図６の記録媒体として次世代ＤＶＤ系のランド／グルーブ型記録媒体を採用した場合に好適な本発明による光分割-検出手段の具体例を概略的に示した図である。
【図１２】  球面収差に対して本発明の球面収差検出回路で検出される球面収差信号ＳＥＳを示したグラフである。
【図１３】  デフォーカスに対して本発明の球面収差検出回路で検出される球面収差信号ＳＥＳを示したグラフである。
【図１４】  （Ａ）〜（Ｃ）は所定のデフォーカス発生時の図７の反射／回折光ビーム光量分布を示した図及びグラフである。
【符号の説明】
５０  記録媒体
５１  光源
５７  対物レンズ
６１  ホログラム素子
６５  光検出部
Ｈ１  第１光パターン領域
Ｈ２  第２光パターン領域
Ｈ３  第３光パターン領域
【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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