(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを生成出射する光源と、
前記光源側から入射された光ビームを集束させて記録媒体に光スポットに結ばせる対物レンズと、
入射光ビームの進路を変換する光路変換ディバイスと、
前記記録媒体で反射／回折されて前記対物レンズを経由した光ビームを複数の光領域に分割検出するように設けられた検出ユニットと、
前記検出ユニットから出力される光領域検出信号を利用してフォーカスエラー信号を求め、所定の基準レベルに対して前記フォーカスエラー信号のＳ−カーブの最高点をａ、最小点の絶対値をｂとするとき、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の演算値を求めて、記録媒体の厚さ偏差及び／又は記録再生装置に新しく挿入された記録媒体の厚さを検出する信号処理部とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記検出ユニットは、
行が前記記録媒体のラジアル方向に対応し、列が前記記録媒体のタンゼンシャル方向に対応するとする時、前記対物レンズを経由して入射される光ビームを４×２行列構造をなす４つの内側光領域と４つの外側光領域とに区分して検出するように設けられ、
前記４つの内側光領域を回転方向に第１ないし第４内側光領域、前記４つの外側光領域を回転方向に第１ないし第４外側光領域とし、前記第１ないし第４外側光領域が前記第１ないし第４内側光領域の外側に位置するとする時、
前記信号処理部は、
前記第１及び第３外側光領域と前記第２及び第４内側光領域の検出信号の和である第１信号と、前記第２及び第４外側光領域と前記第１及び第３内側光領域の検出信号の和である第２信号とを検出し、前記第１及び第２信号を減算してフォーカスエラー信号を検出する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】
前記検出ユニットは、
行が前記記録媒体のラジアル方向に対応し、列が前記記録媒体のタンゼンシャル方向に対応するとする時、前記対物レンズを経由して入射される光ビームを４×２行列構造をなす４つの内側光領域と４つの外側光領域とに区分して検出するように設けられ、
前記４つの内側光領域を回転方向に第１ないし第４内側光領域、前記４つの外側光領域を回転方向に第１ないし第４外側光領域とし、前記第１ないし第４外側光領域が前記第１ないし第４内側光領域の外側に位置するとする時、
前記信号処理部は、
前記第１及び第３外側光領域と前記第２及び第４内側光領域の検出信号の和である第１信号と、前記第２及び第４外側光領域と前記第１及び第３内側光領域の検出信号の和である第２信号を検出し、前記第１及び第２信号を減算してフォーカスエラー信号を検出する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４】
前記検出ユニットは、
前記対物レンズを経由して入射される光ビームを回転方向に第１ないし第４光領域に分割し、前記第１ないし第４光領域を＋１次及び／または−１次に回折させるホログラム素子と、
前記ホログラム素子で回折された＋１次または−１次の第１ないし第４光領域の各々を前記記録媒体のタンゼンシャル方向に対応する方向に内側光領域と外側光領域とに分割受光する第１ないし第４受光領域を具備する光検出器とを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記光検出器は、前記ホログラム素子で回折された＋１次または−１次の第１ないし第４光領域を前記記録媒体のラジアル方向に対応する方向に内側光領域及び外側光領域に分割受光する第５ないし第８受光領域をさらに具備し、
前記第５ないし第８受光領域の内側光領域の検出信号をＥ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、その外側光領域の検出信号をＥ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１とし、所定ゲインをｋとする時、ＲＦ信号は次の式、
ＲＦ信号＝（Ｅ２＋Ｆ２＋Ｇ２＋Ｈ２）＋ｋ（Ｅ１＋Ｆ１＋Ｇ１＋Ｈ１）
のように検出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６】
前記信号処理部から出力される記録媒体の厚さ信号によって駆動されて記録媒体の厚さ変化に起因する球面収差を補償する球面収差補償ディバイスをさらに具備することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記検出ユニット及び信号処理部は非点収差法によりフォーカスエラー信号を検出する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８】
前記検出ユニットは、前記対物レンズを経由して入射される光ビームを回転方向に第１ないし第４光領域に分割し、前記第１ないし第４光領域各々を前記記録媒体のラジアル方向に対応する方向に内側光領域と外側光領域とに分割して検出するようになっている８分割構造の光検出器であ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】
前記第１ないし第４光領域の内側光領域の検出信号をＥ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、その外側光領域の検出信号をＥ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１とし、所定ゲインをｋとする時、ＲＦ信号は次の式、
ＲＦ信号＝（Ｅ２＋Ｆ２＋Ｇ２＋Ｈ２）＋ｋ（Ｅ１＋Ｆ１＋Ｇ１＋Ｈ１）
のように検出される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】
前記信号処理部から出力される記録媒体の厚さ信号によって駆動されて記録媒体の厚さ変化に起因する球面収差を補償する球面収差補償ディバイスをさらに具備す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１１】
光ビームを生成出射する光源と、
前記光源側から入射された光ビームを集束させて記録媒体に光スポットに結ばせる対物レンズと、
入射光ビームの進路を変換する光路変換ディバイスと、
前記記録媒体で反射／回折されて前記対物レンズを経由した光ビームを複数の光領域に分割検出するように設けられた検出ユニットと、
前記検出ユニットから出力される光領域検出信号を利用して検出されるフォーカスエラー信号のＳ−カーブが第１信号と第２信号との減算により得られるとするとき、前記第１及び第２信号が一定スレショルド値以上を示す幅Ｔ１、Ｔ２の差（Ｔ１−Ｔ２）を検出し、これを利用して前記記録媒体の厚さ信号を検出するようになっている信号処理部とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記検出ユニットは、
行が前記記録媒体のラジアル方向に対応し、列が前記記録媒体のタンゼンシャル方向に対応するとする時、前記対物レンズを経由して入射される光ビームを４×２行列構造をなす４つの内側光領域と４つの外側光領域とに区分して検出するように設けられ、
前記４つの内側光領域を回転方向に第１ないし第４内側光領域、前記４つの外側光領域を回転方向に第１ないし第４外側光領域とし、前記第１ないし第４外側光領域が前記第１ないし第４内側光領域の外側に位置する時、
前記第１信号は前記第１及び第３外側光領域と前記第２及び第４内側光領域の検出信号の和であり、前記第２信号は前記第２及び第４外側光領域と前記第１及び第３内側光領域の検出信号の和であることを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記検出ユニットは、
前記対物レンズを経由して入射される光ビームを回転方向に第１ないし第４光領域に分割し、前記第１ないし第４光領域を＋１次及び／または−１次に回折させるホログラム素子と、
前記ホログラム素子で回折された＋１次または−１次の第１ないし第４光領域の各々を記録媒体のタンゼンシャル方向に対応する方向に内側光領域と外側光領域とに分割受光する第１ないし第４受光領域を具備する光検出器とを含むことを特徴とする請求項１２または請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記光検出器は、前記ホログラム素子で回折された＋１次または−１次の第１ないし第４光領域を前記記録媒体のラジアル方向に対応する方向に内側光領域及び外側光領域に分割受光する第５ないし第８受光領域をさらに具備し、
前記第５ないし第８受光領域の内側光領域の検出信号をＥ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、その外側光領域の検出信号をＥ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１とし、所定ゲインをｋとする時、ＲＦ信号は次の式、
ＲＦ信号＝（Ｅ２＋Ｆ２＋Ｇ２＋Ｈ２）＋ｋ（Ｅ１＋Ｆ１＋Ｇ１＋Ｈ１）
のように検出されることを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記検出ユニットは、
前記対物レンズを経由して入射される光ビームを回転方向に第１ないし第４光領域に分割して検出するように設けられ、
前記第１信号は前記第１及び第３光領域の検出信号の和であり、前記第２信号は前記第２及び第４光領域の検出信号の和であることを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記検出ユニットは、前記第１ないし第４光領域の各々を前記記録媒体のラジアル方向に対応する方向に内側光領域と外側光領域とに分割して検出する８分割構造の光検出器であることを特徴とする請求項１５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記第１ないし第４光領域の内側光領域の検出信号をＥ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、その外側光領域の検出信号をＥ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１とし、所定ゲインをｋとする時、ＲＦ信号は次の式、
ＲＦ信号＝（Ｅ２＋Ｆ２＋Ｇ２＋Ｈ２）＋ｋ（Ｅ１＋Ｆ１＋Ｇ１＋Ｈ１）
のように検出され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】
前記信号処理部から出力される記録媒体の厚さ信号によって駆動されて記録媒体の厚さ変化に起因する球面収差を補償する球面収差補償ディバイスをさらに具備することを特徴とする請求項１１または請求項１２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変化を定量的に検出できる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のサイズを縮めるほど大きくなる。光スポットの大きさは式（１）に示されたように使われる波長（λ）が短い光が使われるほど、対物レンズの開口数（ＮＡ）が大きいほど小さくなる。
【０００３】
光スポットの大きさ∝λ／ＮＡ      （１）
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のサイズを縮めるためには、光ピックアップ装置に青色半導体レーザーのような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。本技術分野では開口数０.８５の対物レンズを使用して記録容量を２２.５ＧＢ以上に高め、記録媒体の傾斜による性能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が注目されている。ここで、記録媒体の厚さは光入射面から記録面までの距離を示す。
【０００４】
ところが、球面収差Ｗ４０ｄは式（２）に示されたように、対物レンズ開口数の４乗に比例し、記録媒体の厚さ誤差に比例するために、０.８５程度の高開口数を有する対物レンズを採用するためには、記録媒体は±３μｍ以内に均一な厚さでなければならない。しかし、厚さ０.１ｍｍの記録媒体を前記の厚さ誤差範囲以内に製造するのは非常に難しい。
【０００５】
【数１】
0003787113.tif 000002
ここで、ｎは記録媒体の光学媒質の屈折率である。
【０００６】
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時、記録媒体の厚さ誤差とそれにより発生した波面収差（ＯＰＤ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｔｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）との関係を示すグラフである。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。記録媒体の厚さ誤差により発生する波面収差は球面収差に該当するので、記録媒体の厚さ誤差は球面収差の形に光ピックアップ装置に反映されることが分かる。
【０００７】
したがって、開口数０.８５のように高開口数を使用するシステムでは記録媒体の厚さ公差により発生した球面収差を検出して補正することが必須である。
【０００８】
図２は、特開平１２−１５５９７９号に開示された球面収差の検出及び補正が可能な光ピックアップ装置を示す。
【０００９】
図を参照するに、従来の光ピックアップ装置は光源１０、光源１０から出射された光を記録媒体１に集束させる対物レンズ１７と、記録媒体１で反射されて対物レンズ１７を経由した光の進路を変えるハーフミラー１１と、ハーフミラー１１で経路変換された光を特定領域を通過した光と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、偏向された特定領域を通過した光を検出する第１ないし第４光検出器２１と、第１ないし第４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、信号処理回路２３から入力された信号によって光源１０側から記録媒体１に向かう光の波面を変換させる波面変換素子２５とを具備する。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ティングレンズである。
【００１０】
図３は、球面収差が発生した時の波面収差を示す。球面収差が発生すれば、開口中心の基準波面２７に対して、光軸に対して対称に遅延された波面２７ａ、２７ｂが生じる。反対に、光軸ｃに対して対称に波面が先立つ場合にも球面収差が発生する。
【００１１】
したがって、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択して、光軸を横切るｘ軸に対して半分に分けて互いに対称する方向に回折させて第１及び第４光検出器２１ａ、２１ｄに向かわせる第１及び第２回折領域２０ａ、２０ｂを具備する。合せて、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軸の上側領域の光を回折させて第２光検出器２１ｂに向かわせる第３回折領域２０ｃと、ｘ軸の下側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とを具備する。第１及び第２回折領域２０ａ、２０ｂは半環状である。
【００１２】
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が発生するか否かが分かるように各々２分割構造になっている。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を検出できるように各々２分割構造になっている。
【００１３】
図５Ａないし図５Ｃは、波面収差発生によって第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す図である。
【００１４】
図５Ａは、遅延された波面が発生した場合に第１ないし第４光検出器２１に受光される光パターンを示すものであって、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であるため、第１光検出器２１ａの第１分割板Ａと第４光検出器２１ｄの第２分割板Ｄから、第１光検出器２１ａの第２分割板Ｂと第４光検出器２１ｄの第１分割板Ｃからより大きい信号が検出される。
【００１５】
図５Ｂは、収差が発生していない場合であって、第１光検出器２１ａの第１及び第２分割板Ａ、Ｂから同じ大きさの信号が検出され、同じく第４光検出器２１ｄの第１及び第２分割板Ｃ、Ｄから同じ大きさの信号が検出される。
【００１６】
図５Ｃは、先立った波面が発生した場合に第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る。この場合、第１及び第２回折領域２０ａ、２０ｂで回折された先立った波面領域の光は第１及び第４光検出器２１ａ、２１ｄの前方に集光される。第１光検出器２１ａの第２分割板Ｂと第４光検出器２１ｄの第１分割板Ｃから、第１光検出器２１ａの第１分割板Ａと第４光検出器２１ｄの第２分割板Ｄからより大きい信号が検出される。
【００１７】
したがって、球面収差信号ＳＥＳ’は式（３）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との和信号を減算して検出される。
【００１８】
ＳＥＳ’＝（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）          （３）
このような従来の収差検出方式を利用すれば、球面収差に対する収差の量と符号を検出できる。
【００１９】
ところが、前記のような従来の収差検出方式は、記録媒体の厚さ変化を定量的に検出するものではないため、記録媒体の厚さ変化に相応する球面収差補正を適当に行い難い短所がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような点を勘案して案出されたものであって、記録媒体の厚さ変化を定量的に検出できる光ピックアップ装置を提供することにその目的がある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明による光ピックアップ装置は、光ビームを生成出射する光源と、前記光源側から入射された光ビームを集束させて記録媒体に光スポットに結ばせる対物レンズと、入射光ビームの進路を変換する光路変換ディバイスと、前記記録媒体で反射／回折されて前記対物レンズを経由した光ビームを複数の光領域に分割検出するように設けられた検出ユニットと、前記検出ユニットから出力される光領域検出信号を利用してフォーカスエラー信号を求め、この求められたフォーカスエラー信号を利用して前記記録媒体の厚さ信号を検出するようになっている信号処理部とを含むことを特徴とする。
【００２２】
ここで、前記信号処理部は、所定の基準レベルに対して前記フォーカスエラー信号のＳ−カーブの最高点をａ、最小点の絶対値をｂとする時、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）との演算値を求め、これに対応する記録媒体の厚さ信号を出力させることが望ましい。
【００２３】
この時、前記検出ユニットは、行が前記記録媒体のラジアル方向に対応し、列が前記記録媒体のタンゼンシャル方向に対応するとする時、前記対物レンズを経由して入射される光ビームを４×２行列構造をなす４つの内側光領域と４つの外側光領域とに区分して検出するように設けられ、前記４つの内側光領域を回転方向に第１ないし第４内側光領域、前記４つの外側光領域を回転方向に第１ないし第４外側光領域とし、前記第１ないし第４外側光領域が前記第１ないし第４内側光領域の外側に位置するとする時、前記信号処理部は、前記第１及び第３外側光領域と前記第２及び第４内側光領域の検出信号の和である第１信号と、前記第２及び第４外側光領域と前記第１及び第３内側光領域の検出信号の和である第２信号とを検出し、前記第１及び第２信号を減算してフォーカスエラー信号を検出する。
【００２４】
前記検出ユニットは、前記対物レンズを経由して入射される光ビームを回転方向に第１ないし第４光領域に分割し、前記第１ないし第４光領域を＋１次及び／または−１次に回折させるホログラム素子と、前記ホログラム素子で回折された＋１次または−１次の第１ないし第４光領域の各々を前記記録媒体のタンゼンシャル方向に対応する方向に内側光領域と外側光領域とに分割受光する第１ないし第４受光領域を具備する光検出器とを含んで構成される。
【００２５】
一方、前記検出ユニット及び信号処理部は非点収差法によりフォーカスエラー信号を検出する。
【００２６】
この時、前記検出ユニットは、前記対物レンズを経由して入射される光ビームを回転方向に第１ないし第４光領域に分割し、前記第１ないし第４光領域各々を前記記録媒体のラジアル方向に対応する方向に内側光領域と外側光領域とに分割して検出するようになっている８分割構造の光検出器であることが望ましい。
【００２７】
前記目的を達成するための本発明による光ピックアップ装置は、光ビームを生成出射する光源と、前記光源側から入射された光ビームを集束させて記録媒体に光スポットに結ばせる対物レンズと、入射光ビームの進路を変換する光路変換ディバイスと、前記記録媒体で反射／回折されて前記対物レンズを経由した光ビームを複数の光領域に分割検出するように設けられた検出ユニットとを含み、前記検出ユニットから出力される光領域検出信号を利用して検出されるフォーカスエラー信号のＳ−カーブが第１信号と第２信号との減算により得られるとする時、前記第１及び第２信号が一定スレショルド値以上を示す幅Ｔ１、Ｔ２の差を検出し、これを利用して前記記録媒体の厚さ信号を検出することを特徴とする。
【００２８】
前記検出ユニットは、行が前記記録媒体のラジアル方向に対応し、列が前記記録媒体のタンゼンシャル方向に対応するとする時、前記対物レンズを経由して入射される光ビームを４×２行列構造をなす４つの内側光領域と４つの外側光領域とに区分して検出するように設けられ、前記４つの内側光領域を回転方向に第１ないし第４内側光領域、前記４つの外側光領域を回転方向に第１ないし第４外側光領域とし、前記第１ないし第４外側光領域が前記第１ないし第４内側光領域の外側に位置する時、前記第１信号は前記第１及び第３外側光領域と前記第２及び第４内側光領域の検出信号の和であり、前記第２信号は前記第２及び第４外側光領域と前記第１及び第３内側光領域の検出信号の和であることが望ましい。
【００２９】
この時、前記検出ユニットは、前記対物レンズを経由して入射される光ビームを回転方向に第１ないし第４光領域に分割し、前記第１ないし第４光領域を＋１次及び／または−１次に回折させるホログラム素子と、前記ホログラム素子で回折された＋１次または−１次の第１ないし第４光領域の各々を記録媒体のタンゼンシャル方向に対応する方向に内側光領域と外側光領域とに分割受光する第１ないし第４受光領域を具備する光検出器とを含む。
【００３０】
前記検出ユニットは、前記対物レンズを経由して入射される光ビームを回転方向に第１ないし第４光領域に分割して検出するように設けられ、前記第１信号は前記第１及び第３光領域の検出信号の和であり、前記第２信号は前記第２及び第４光領域の検出信号の和である。
【００３１】
この時、前記検出ユニットは、前記第１ないし第４光領域の各々を前記記録媒体のラジアル方向に対応する方向に内側光領域と外側光領域とに分割して検出する８分割構造の光検出器であることが望ましい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。
【００３３】
図６を参照するに、本発明による光ピックアップ装置は、光ビームを生成出射する光源５１と、光源５１側から入射された光ビームを集束させて記録媒体５０に光スポットに結ばせる対物レンズ５７と、入射光ビームの進路を変換する光路変換ディバイスと、記録媒体５０で反射されて対物レンズ５７を経由した光ビームを複数の光領域に分割検出するように設けられた検出ユニットと、前記検出ユニットから出力される検出信号を利用して記録媒体５０の厚さ信号を検出する信号処理部７０とを含んで構成される。
【００３４】
光源５１としては、角発光レーザーや表面発光レーザーのような半導体レーザーを具備することが望ましい。
【００３５】
前記光路変換ディバイスとしては、入射光ビームを所定割合で透過及び反射させるビームスプリッタ５５を具備できる。代案として、光路変換ディバイスは入射光ビームを偏光によって選択的に透過または反射させる偏光ビームスプリッタと、入射光ビームの偏光を変化させる１／４波長板とよりなることもある。
【００３６】
本発明による光ピックアップ装置を２０ＧＢ以上の記録容量を有する次世代ＤＶＤ（別名、ＨＤ−ＤＶＤ）系列の記録媒体記録／再生用に使用するためには、光源５１としては青紫色波長領域、例えば、４００ｎｍ波長の光ビームを出射する半導体レーザーを具備し、対物レンズ５７としては、０.７以上、例えば、０.８５の開口数を有する集束レンズを具備することが望ましい。
【００３７】
ここで、本発明による光ピックアップ装置に採用される対物レンズ５７は所定厚さ（基準厚さ）を有する記録媒体５０に対して設計される。したがって、本発明による光ピックアップ装置はその光ピックアップ装置が適用される記録／再生装置に挿入される記録媒体５０が対物レンズ５７を設計するのに使用した基準厚さと異なる厚さを有するか、その記録媒体５０内で位置による厚さ偏差を有するが、これは、記録媒体５０の厚さ変化を定量的に検出し、これに付加して記録媒体５０の厚さ変化による球面収差を補正するためである。
【００３８】
一方、本発明による光ピックアップ装置は、光源５１と光路変換ディバイス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ティングレンズ５３をさらに具備し、前記光路変換ディバイスと後述する検出ユニットの光検出器６５との間の光路上に入射光ビームを集束させて光検出器６５に受光させる検出レンズ５９をさらに具備することが望ましい。
【００３９】
本発明の一実施例による検出ユニットは、行が記録媒体５０のラジアル方向に対応する方向（以下、Ｒ方向）、列が記録媒体５０のタンゼンシャル方向に対応する方向（以下、Ｔ方向）に対応するとする時、対物レンズ５７を経由して入射される光ビームを４×２行列構造をなす第１ないし第４内側光領域とその外側の第１ないし第４外側光領域とに区分して検出するように構成される。ここで、前記第１ないし第４内側光領域と第１ないし第４外側光領域は各々回転方向に配列されたことと仮定する。回転方向は行列構造での反時計回り方向または時計回り方向への配列順序を意味することと見なす。
【００４０】
前記のように対物レンズ５７を経由して入射される光ビームを８分割して検出するようになっている本発明の一実施例による検出ユニットは、例えば、ホログラム素子６１と光検出器６５とを含んで構成できる。ホログラム素子６１が図６に示されたように光路変換ディバイスと対物レンズ５７との間の光路上に配置される場合、ホログラム素子６１は光源５１側から入射される光ビームは直進透過させ、記録媒体５０で反射されて入射される光ビームは回折させることが望ましい。もちろん、ホログラム素子６１は光路変換ディバイスと光検出器６５との間の光路上に配置されることもあるが、この場合、ホログラム素子６１は回折方向が特別に限定されない。
【００４１】
ホログラム素子６１は図７に示されたように、対物レンズ５７を経由して入射される光ビームを回転方向に配列される第１ないし第４光領域に分割して第１ないし第４光領域の光ビームを各々＋１次及び−１次に回折させるように形成された第１ないし第４回折領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを具備することが望ましい。また、ホログラム素子６１の第１及び第３回折領域Ａ、Ｃは例えば、＋１次の第１及び第３光領域の光ビームを光検出器６５より後側に集束させるように形成され、第２及び第４回折領域Ｂ、Ｄは例えば、＋１次の第２及び第４光領域の光ビームを光検出器６５より前側に集束させるように形成されたことが望ましい。この時、ホログラム素子６１の第１ないし第４回折領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは−１次の第１ないし第４光領域の光ビームを＋１次の第１ないし第４光領域の光ビームと反対位置に集束させるように形成できる。
【００４２】
ここで、前記第１ないし第４光領域及びこれに対応する第１ないし第４回折領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは２×２行列構造をなす。
【００４３】
光検出器６５は図８に示されたように、ホログラム素子６１の第１ないし第４回折領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで回折された、例えば、＋１次の第１ないし第４光領域の各々を内側光領域とその外側光領域とに分割受光する第１ないし第４受光領域６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄを具備する。＋１次の第１ないし第４光領域の内側光領域は各々第１ないし第４受光領域６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄの第１ないし第４内側受光領域Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２に受光される。また、＋１次の第１ないし第４光領域の外側光領域は各々第１ないし第４受光領域６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄの第１ないし第４外側受光領域Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１に受光される。
【００４４】
＋１次の第２及び第４光領域の光ビームが光検出器６５より前方に集束されれば、光検出器６５の第２及び第４受光領域６５ｂ、６５ｄに受光される＋１次の第２及び第４光領域の光ビームは図８に示されたように反転された像になる。
【００４５】
一方、光検出器６５は、図８に示されたように−１次の第１ないし第４光領域の光ビームを受光する第５ないし第８受光領域６５ｅ、６５ｆ、６５ｇ、６５ｈをさらに具備し、第５ないし第８受光領域６５ｅ、６５ｆ、６５ｇ、６５ｈは各々−１次の第１ないし第４光領域の光ビームをＲ方向に内／外側光領域に２分割して受光するように設けられ、隣接トラックによるクロストークが減少した再生信号（ＲＦ信号）を検出できることが望ましい。
【００４６】
すなわち、−１次の第１ないし第４光領域の内側光領域の光ビームを受光する第５ないし第８受光領域６５ｅ、６５ｆ、６５ｇ、６５ｈの内側受光領域及びその検出信号をＥ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２とし、前記−１次の第１ないし第４光領域の外側光領域の光ビームを受光する第５ないし第８受光領域６５ｅ、６５ｆ、６５ｇ、６５ｈの外側受光領域及びその検出信号をＥ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１とする時、本発明の一実施例による光ピックアップ装置は式（４）のようなＲＦ信号を検出するようになっていることが望ましい。式（４）のように検出されるＲＦ信号は隣接トラックによるクロストークが減少したものである。
【００４７】
RF信号＝（Ｅ２＋Ｆ２＋Ｇ２＋Ｈ２）＋ｋ（Ｅ１＋Ｆ１＋Ｇ１＋Ｈ１）  (4)
ここで、ｋは隣接トラックに起因するクロストークが最適化（すなわち、最小化）されるように加わる所定ゲインである。
【００４８】
ここで、ホログラム素子６１は第１ないし第４光領域の光ビームを＋１次または−１次に回折させるか、０次及び±１次に回折させるか、０次と＋１次または−１次に回折させるように形成され、これに対応して光検出器６５の構造も変更できる。
【００４９】
一方、本発明の一実施例による検出ユニットは、図７及び図８に示されたようなホログラム素子６１及び光検出器６５よりなる構成の代りに、対物レンズ５７を経由して入射される光ビームを４×２行列構造をなす４つの内側光領域と４つの外側光領域とに区分して検出する８分割構造の光検出器を具備することも可能である。また、本発明の一実施例による検出ユニットは、隣接トラックによるクロストークが減少したＲＦ信号検出を考慮して、式（４）の検出結果を得られる１６分割構造の光検出器を具備することもある。前記のように本発明の一実施例による検出ユニットは本発明の技術的思想範囲内で多様に変形できる。
【００５０】
信号処理部７０は、検出ユニットから出力される検出信号を利用してフォーカスエラー信号を求め、この求められたフォーカスエラー信号を利用して記録媒体５０の厚さ信号を検出するように設けられる。この時、信号処理部７０は、図９に示されたように、基準レベルを基準に前記フォーカスエラー信号ＦＥＳのＳ−ｃｕｒｖｅの最高値と最小値の絶対値を各々ａ、ｂとする時、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の演算値を求め、これに対応する記録媒体５０の厚さ信号を出力することが望ましい。
【００５１】
検出ユニットが図７及び図８を参照して説明したような構成を有すれば、信号処理部７０は、第１及び第３外側光領域と第２及び第４内側光領域の検出信号の和である第１信号ＦＥＳ１と、前記第２及び第４外側光領域と第１及び第３内側光領域の検出信号の和である第２信号ＦＥＳ２とを検出し、前記第１信号及び第２信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２を減算してフォーカスエラー信号ＦＥＳを検出することが望ましい。
【００５２】
前記第１ないし第４内側光領域の光ビームを受光する前記第１ないし第４受光領域６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄの第１ないし第４内側受光領域Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２及びその検出信号を同一記号で表示し、前記第１ないし第４外側光領域の光ビームを受光する第１ないし第４受光領域６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄの第１ないし第４外側受光領域Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１及びその検出信号を同一記号で表示する時、第１及び第２信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２とフォーカスエラー信号ＦＥＳは式（５）の通りである。
【００５３】
ＦＥＳ１＝Ａ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｄ２
ＦＥＳ２＝Ａ２＋Ｂ１＋Ｃ２＋Ｄ１          （５）
ＦＥＳ＝ＦＥＳ１−ＦＥＳ２
図１０は、式（５）により求められたフォーカスエラー信号ＦＥＳのＳ−カーブを示すものである。前記フォーカスエラー信号ＦＥＳのＳ−カーブは図１０で分かるように、記録媒体５０の厚さ変化によって左右に移動するだけでなく、基準レベル（図９で縦軸に沿う値が０である軸）を基準に最高点と最低点までの大きさの比も変化する。
【００５４】
図１１は、前記最高値ａと最小値の絶対値ｂを利用して演算した（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の百分率を記録媒体５０の厚さ変化に対して示したグラフである。図１１に示されたように、記録媒体５０の厚さが所定の基準厚さに対して−２０〜２０μｍ範囲で変わる間、前記フォーカスエラー信号ＦＥＳのＳ−カーブの最高値と最小値の絶対値を利用して求めた（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）×１００［％］の値はほとんど線形に近く変化する。
【００５５】
したがって、この線形性を利用すれば、記録媒体５０の厚さ変化を定量的に検出でき、記録媒体５０が記録再生装置に新しく挿入される時ごとにその挿入された記録媒体５０の厚さを検出できる。すなわち、前述したようにフォーカスエラー信号ＦＥＳのＳ−カーブの最高値ａと最小値の絶対値ｂを利用して演算した（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）演算値は基準厚さに対する記録媒体５０の厚さ変化に対応するので、記録媒体５０の厚さ偏差（記録媒体内で位置による厚さ変化）及び／または記録再生装置に新しく挿入された記録媒体５０の厚さを検出できる。
【００５６】
代案として、信号処理部７０は、図１２に示されたように、第１及び第２信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２が一定スレショルド値以上を示す幅（すなわち、第１及び第２信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２が一定スレショルド値以上を維持する時間）をＴ１、Ｔ２とする時、前記Ｔ１、Ｔ２の差（Ｔ１−Ｔ２）を検出し、これを利用して記録媒体５０の厚さ信号を検出するように設けられることもある。ここで、第１信号ＦＥＳ１と第２信号ＦＥＳ２の減算結果は前述したように、フォーカスエラー信号ＦＥＳのＳ−カーブになる。そして、前記第１信号ＦＥＳ１は第１及び第３外側光領域と前記第２及び第４内側光領域の検出信号の和であり、前記第２信号ＦＥＳ２は前記第２及び第４外側光領域と前記第１及び第３内側光領域の検出信号の和である。
【００５７】
図１３は、記録媒体５０の厚さ変化に対する（Ｔ１−Ｔ２）値の変化を示したグラフである。図１３で分かるように、スレショルド値を正しく選択すれば、（Ｔ１−Ｔ２）値は記録媒体５０の厚さ変化に対してほとんど線形的に変化する。前記スレショルド値は何回かの施行錯誤を通じて、記録媒体５０の厚さ変化に対して線形性を満足する（Ｔ１−Ｔ２）値が得られるように決まる。図１３ではスレショルド値０.０３６（任意の単位）に対してＴ１、Ｔ２を示した。
【００５８】
したがって、この線形性を利用すれば、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の演算値を利用した場合と同じく、記録媒体５０の厚さ変化を定量的に検出できて、記録媒体５０の厚さ偏差及び／または記録再生装置に新しく挿入された記録媒体５０の厚さを検出できる。
【００５９】
一方、本発明による光ピックアップ装置は、信号処理部７０から出力される記録媒体５０の厚さ信号によって駆動されて基準厚さに対する記録媒体５０の厚さ差及び記録媒体５０の厚さ偏差に起因する球面収差を補償する球面収差補償ディバイス７５をさらに具備することが望ましい。球面収差補償ディバイス７５としては、電極パターンを有する２枚の透明基板の間に液晶を封入して形成された液晶プレートを具備できる。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は位相が変わる。したがって、前記液晶プレートを通過する光ビームが記録媒体５０の厚さ変化によって発生する球面収差と反対になる波面を有するように、前記液晶プレートを検出された記録媒体５０の厚さ信号によって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できる。ここで、球面収差補償ディバイス７５を駆動するための駆動回路は信号処理部７０に内蔵されるか、または別途に取り付けられる。
【００６０】
図１４は、本発明の他の実施例による光ピックアップ装置の光学的構成を概略的に示すものである。ここで、図６と同一参照符号は実質的に同じ機能をする部材であるため、反復的な説明は省略する。
【００６１】
本発明の他の実施例による光ピックアップ装置は非点収差法によりフォーカスエラー信号検出が可能な光学的構成を有する。
【００６２】
すなわち、本実施例による検出ユニットは対物レンズ５７を経由して入射される光ビームを回転方向に第１ないし第４光領域に分割して検出するように設けられる。前記検出ユニットとしては、図１５に示されたように、光ビームを第１ないし第４光領域に分割して検出する第１ないし第４受光領域１６５ａ、１６５ｂ、１６５ｃ、１６５ｄを含む光検出器１６５を具備できる。
【００６３】
光検出器１６５は図１５に示されたように、隣接トラックによるクロストークが除去されたＲＦ信号を検出できるように、第１ないし第４受光領域１６５ａ、１６５ｂ、１６５ｃ、１６５ｄが各々Ｒ方向に分割された８分割構造（２×４行列構造）を有することが望ましい。第１ないし第４受光領域１６５ａ、１６５ｂ、１６５ｃ、１６５ｄの第１ないし第４内／外側受光領域Ｅ１／Ｅ２、Ｆ１／Ｆ２、Ｇ１／Ｇ２、Ｈ１／Ｈ２は各々第１ないし第４光領域をＲ方向に第１ないし第４内／外側光領域に分割して検出する。図１５では第１ないし第４内／外側受光領域Ｅ１／Ｅ２、Ｆ１／Ｆ２、Ｇ１／Ｇ２、Ｈ１／Ｈ２を便宜上図８の第５ないし第８受光領域１６５ｅ、１６５ｆ、１６５ｇ、１６５ｈの内／外側受光領域と同一参照符号で表示した。
【００６４】
光検出器１６５の第１ないし第４内／外側受光領域Ｅ１／Ｅ２、Ｆ１／Ｆ２、Ｇ１／Ｇ２、Ｈ１／Ｈ２とその検出信号を同一記号で表示する時、本実施例による光ピックアップ装置から検出されるＲＦ信号の検出式は前記式（４）のように示される。
【００６５】
ここで、光検出器１６５は対物レンズ５７を経由して入射される光ビームを第１ないし第４光領域に分割して検出するように２×２行列配置を有する４つの受光領域のみよりなることもある。
【００６６】
一方、本実施例による光ピックアップ装置は、光路変換ディバイスと検出ユニットの光検出器１６５との間の光路上に入射光ビームを集束させて光検出器１６５に受光させる検出レンズ１５９としては、非点収差を発生させる円筒形レンズを具備することが望ましい。代案として、検出レンズ５９として集束レンズを具備し、非点収差を発生させる円筒形レンズをさらに具備することもある。
【００６７】
本実施例において、信号処理部１７０は前記実施例と同じく、検出ユニットから出力される検出信号を利用して非点収差法によるフォーカスエラー信号ＦＥＳ’を求め、この求められたフォーカスエラー信号ＦＥＳ’を利用して記録媒体５０の厚さ信号を検出するように設けられる。この時、信号処理部１７０は、前記実施例と同じく、基準レベルを基準にフォーカスエラー信号ＦＥＳ’のＳ−カーブの最高値と最小値の絶対値を各々ａ、ｂとする時、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の演算値を求め、これに対応する記録媒体５０の厚さ信号を出力することが望ましい。
【００６８】
検出ユニットが図１５を参照して説明したような構成を有すれば、信号処理部１７０は第１内／外側光領域と第３内／外側光領域の検出信号の和である第１信号ＦＥＳ１’と、第２内／外側光領域と第４内／外側光領域の検出信号の和である第２信号ＦＥＳ２’とを検出し、前記第１及び第２信号ＦＥＳ１’、ＦＥＳ２’を減算してフォーカスエラー信号ＦＥＳ’を検出することが望ましい。
【００６９】
この時、前記第１及び第２信号ＦＥＳ１’、ＦＥＳ２’とフォーカスエラー信号ＦＥＳ’は式（６）の通りである。
【００７０】
ＦＥＳ１’＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｇ１＋Ｇ２
ＦＥＳ２’＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｈ１＋Ｈ２        （６）
ＦＥＳ’＝ＦＥＳ１’−ＦＥＳ２’
図１６は、式（６）により求められたフォーカスエラー信号ＦＥＳ’のＳ−カーブを示すものである。図１６で分かるように、非点収差法により求められたフォーカスエラー信号ＦＥＳ’のＳ−カーブも、前記実施例で求めたフォーカスエラー信号ＦＥＳと同じく、記録媒体５０の厚さ変化により左右に移動するだけでなく、基準レベル（図１６で縦軸に沿う値が０である軸）を基準に最高点と最低点までの大きさの比も変化する。
【００７１】
したがって、前記フォーカスエラー信号ＦＥＳ’の一定スレショルド値に対する最高値ａと最小値の絶対値ｂを利用して演算した（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の百分率を記録媒体５０の厚さ変化に対して示した図１７で分かるように、非点収差法によりフォーカスエラー信号ＦＥＳ’を求めた場合にも、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）×１００［％］値は記録媒体５０の厚さが所定の基準厚さに対して−２０〜２０μｍ範囲で変わる間、ほとんど線形に近く変化する。
【００７２】
したがって、非点収差法により検出されたフォーカスエラー信号ＦＥＳ’を利用した場合にも、前記実施例と同じく記録媒体５０の厚さ変化を定量的に検出できる。
【００７３】
代案として、信号処理部１７０は、第１及び第２信号ＦＥＳ１’、ＦＥＳ２’が一定スレショルド値以上であること示す幅を前記実施例と同じくＴ１、Ｔ２とする時、前記Ｔ１、Ｔ２の差値（Ｔ１−Ｔ２）を検出し、これを利用して記録媒体５０の厚さ信号を検出するように設けられる。もちろん、前記第１信号ＦＥＳ１’と第２信号ＦＥＳ２’の減算結果は前述したように、フォーカスエラー信号ＦＥＳ’のＳ−カーブになる。その減算結果が非点収差法によるフォーカスエラー信号ＦＥＳ’になる第１及び第２信号ＦＥＳ１’、ＦＥＳ２’に対しても、記録媒体５０の厚さ変化に対する（Ｔ１−Ｔ２）値は図１８に示されたように、スレショルド値をよく選択すれば、記録媒体５０の厚さ変化に対してほとんど線形的に変化する。したがって、この線形性を利用すれば、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の演算値を利用した場合と同じく、記録媒体５０の厚さ変化を定量的に検出できる。
【００７４】
本実施例による信号処理部１７０から出力される記録媒体５０の厚さ信号は、前記実施例のように、球面収差補償ディバイス７５を駆動して記録媒体５０の厚さ変化に起因する球面収差を補償するのに使われる。
【００７５】
【発明の効果】
前記のような本発明によれば、記録媒体の厚さ変化を定量的に検出でき、球面収差補償ディバイスをさらに具備して、記録媒体の厚さ変化に対応する厚さ信号で前記球面収差補償ディバイスを駆動すれば、記録媒体の厚さ変化に起因する球面収差を補正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】記録媒体の基板厚さの誤差とそれにより発生したＯＰＤとの関係を示すグラフである。
【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す光学的構成図である。
【図３】球面収差が発生した時の波面収差を示すグラフである。
【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す図面である。
【図５Ａ】収差が発生するか否かによって図２及び図４の光検出器に受光される光パターンの変化を示す図である。
【図５Ｂ】収差が発生するか否かによって図２及び図４の光検出器に受光される光パターンの変化を示す図である。
【図５Ｃ】収差が発生するか否かによって図２及び図４の光検出器に受光される光パターンの変化を示す図である。
【図６】本発明の望ましい一実施例による光ピックアップ装置の光学的構成を示す図である。
【図７】図６のホログラム素子の一実施例を概略的に示す図である。
【図８】図６の光検出器の一実施例を概略的に示す図である。
【図９】フォーカスエラー信号ＦＥＳのＳ−カーブの最高値ａと最小値の絶対値ｂの定義を示すグラフである。
【図１０】記録媒体の厚さ変化によって変化する式（５）により求められたフォーカスエラー信号ＦＥＳのＳ−カーブの変化を示すグラフである。
【図１１】図９のように定義された最高値ａと最小値の絶対値ｂを利用して、式（５）により求められたフォーカスエラー信号ＦＥＳのＳ−カーブに対して演算した（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の百分率を記録媒体の厚さ変化に対して示したグラフである。
【図１２】式（５）により求められた第１及び第２信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２が一定スレショルド値以上を示す幅Ｔ１、Ｔ２を示すグラフである。
【図１３】図１２で定義されたＴ１、Ｔ２の差値（Ｔ１−Ｔ２）を記録媒体の厚さ変化に対して示したグラフである。
【図１４】本発明の他の実施例による光ピックアップ装置の光学的構成を示した図である。
【図１５】図１４の光検出器の一実施例を概略的に示した図である。
【図１６】記録媒体の厚さ変化による非点収差法により求められたフォーカスエラー信号ＦＥＳ’のＳ−カーブの変化を示すグラフである。
【図１７】図９のように定義された最高値ａと最小値の絶対値ｂを利用して、非点収差法により求められたフォーカスエラー信号ＦＥＳ’のＳ−カーブに対して演算した（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）の百分率を記録媒体の厚さ変化に対して示したグラフである。
【図１８】非点収差法により求められたフォーカスエラー信号ＦＥＳ’が第１及び第２信号ＦＥＳ１’、ＦＥＳ２’の減算により得られるとする時、前記第１及び第２信号が一定スレショルド値以上を示す幅Ｔ１、Ｔ２の差値（Ｔ１−Ｔ２）を記録媒体の厚さ変化に対して示したグラフである。
【符号の説明】
５０  記録媒体
５１  光源
５３  コリメーティングレンズ
５５  ビームスプリッタ
５７  対物レンズ
５９  検出レンズ
６１  ホログラム素子
６５  光検出器
７０  信号処理部
７５  球面収差補償ディバイス
【図１】
0003787113.tif 000003
【図２】
0003787113.tif 000004
【図３】
0003787113.tif 000005
【図４】
0003787113.tif 000006
【図５Ａ】
0003787113.tif 000007
【図５Ｂ】
0003787113.tif 000008
【図５Ｃ】
0003787113.tif 000009
【図６】
0003787113.tif 000010
【図７】
0003787113.tif 000011
【図８】
0003787113.tif 000012
【図９】
0003787113.tif 000013
【図１０】
0003787113.tif 000014
【図１１】
0003787113.tif 000015
【図１２】
0003787113.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
0003787113.tif 000018
【図１５】
0003787113.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
0003787113.tif 000021
【図１８】
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