JP4621964B2 - Optical pickup device, recording / reproducing device, and correction method of spherical aberration fluctuation in optical pickup device - Google Patents
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Description
【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】
【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】
【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】
【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】
【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】
【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】
【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】
【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】
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup device for recording / reproducing information on / from an optical information recording medium, a recording / reproducing device equipped with the optical pickup device, and a method for correcting spherical aberration fluctuations in the optical pickup device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the practical application of short-wave different red semiconductor lasers, high-capacity, high-capacity, high-capacity optical disks (also called “optical information recording media”), which are the same size as conventional CDs (compact disks). DVD (digital versatile disc), which is an optical disc, has been developed and commercialized, but it is expected that next-generation optical discs with higher density will appear in the near future. In the optical system of the optical information recording / reproducing apparatus using such a next-generation optical disk as a medium, in order to increase the recording signal density or to reproduce the high-density recording signal, the objective lens is shortened with the wavelength of the laser as the light source. Of high numerical aperture (Nurmerical Aperture: NA). However, if the NA of the objective lens is increased, it is expected that problems that can be almost ignored when recording or reproducing an optical disk having a relatively low density such as a CD or DVD will become more apparent.
[0003]
For example, since the spherical aberration caused by the thickness error of the protective layer (also referred to as “transparent substrate”) of the optical disk is generated in proportion to the fourth power of the numerical aperture of the objective lens, the protective layer increases as the numerical aperture of the objective lens increases. There is a possibility that the influence of the thickness error becomes large, and stable information recording or reproduction cannot be performed.
[0004]
In addition, semiconductor lasers used as light sources in optical pickup devices have individual oscillation variations of about ± 10 nm. Semiconductor laser with oscillation wavelength deviated from the reference wavelengthTheWhen the is used as a light source, the spherical aberration that occurs in the objective lens increases as the numerical aperture increases, so semiconductor lasers with oscillation wavelengths that deviate from the reference wavelength cannot be used, and it is necessary to select a semiconductor laser to be used as the light source. It becomes.
[0005]
Also, plastic lenses generally used in optical pickup devices are easily deformed by changes in temperature and humidity, and their refractive index changes greatly. The refractive index change with respect to the temperature change of the plastic lens is approximately −10 × 10.-5/ ° C. The spherical aberration caused by the change in the refractive index is generated in proportion to the fourth power of the numerical aperture of the objective lens. Therefore, the fluctuation of the spherical aberration due to the change in the refractive index, which is not so much a problem in the optical system used in the conventional optical pickup device, is also caused. When the numerical aperture of the objective lens is increased, the amount is not negligible.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above-described problems, and is an optical pickup device having a condensing optical system including an objective lens having a high numerical aperture and at least one plastic lens. / Or optical pickup device which can effectively correct fluctuation of spherical aberration caused by humidity change and can always maintain a good condensing state, recording / reproducing device equipped with this optical pickup device, and optical pickup device An object of the present invention is to provide a correction method for spherical aberration fluctuations in
[0007]
Furthermore, it effectively corrects the variation of spherical aberration caused by the thickness error of the protective layer of the optical disc, the slight oscillation wavelength variation of the light source, the manufacturing error of the optical element included in the condensing optical system, etc. It is an object of the present invention to provide an optical pickup device capable of maintaining a good condensing state, and a spherical aberration variation correcting method in the optical pickup device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective,Reference exampleThe first optical pickup device according to the invention is disposed in the optical path of the light source, the objective lens for condensing the light beam from the light source on the information recording surface of the optical information recording medium, and the spherical surface of the light source and the objective lens. An optical pickup device including a condensing optical system including a spherical aberration correcting means for correcting aberration fluctuations, wherein the condensing optical system includes at least one plastic lens, A spherical surface that detects reflected light to detect a change in spherical aberration caused by a change in at least one of the shape and refractive index of the plastic lens and / or a change in the oscillation wavelength of the light source, at least with respect to temperature and / or humidity changes. An aberration detection means; and a drive means for driving the spherical aberration correction means to correct a variation in the spherical aberration detected by the spherical aberration detection means. Characterized in that it obtain.
[0009]
According to this optical pickup device, the spherical aberration detection means detects at least one of the shape and refractive index of the plastic lens and / or the spherical aberration caused by the oscillation wavelength variation of the light source at least with respect to temperature and / or humidity changes. Since the fluctuation is detected and the spherical aberration correction means is driven by the driving means to correct the fluctuation of the spherical aberration, even in an optical pickup device having a high numerical aperture objective lens, the temperature and humidity change It is possible to use sensitive plastic lenses.
[0010]
A second optical pickup device according to the present invention includes a light source, an objective lens for condensing a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens. Arranged,Occurs due to changes in temperature and / or humidityAn optical pickup device including a condensing optical system including a spherical aberration correcting unit for correcting the fluctuation of the spherical aberration, and detecting the reflected light from the information recording surface to detect the fluctuation of the spherical aberration. A spherical aberration detecting means for detecting, and a driving means for driving the spherical aberration correcting means in accordance with a detection result of the spherical aberration detecting means, wherein the spherical aberration detecting means has an amplitude at least with respect to an incident light beam. Splitting means for performing splitting or wavefront splitting, and spherical aberrations of different sizes or different signs on the split luminous flux or wavefront, respectively.AddAn optical element,Incident on the dividing means.Spherical aberration by the optical elementIs addedWasReflected lightAnd a multi-segment photodetector for receiving the light.
[0011]
According to this optical pickup device, spherical aberration can be accurately detected by applying spherical aberrations of different magnitudes or different signs to the light beams or wavefronts divided by the spherical aberration detection means, and the spherical aberration can be detected by the drive means. By driving the aberration correcting means, it is possible to accurately correct the variation of the spherical aberration.
[0012]
A third optical pickup device according to the present invention includes a light source, an objective lens that focuses a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens. Arranged,Occurs due to changes in temperature and / or humidityAn optical pickup device including a condensing optical system including a spherical aberration correcting unit for correcting the fluctuation of the spherical aberration, and detecting the reflected light from the information recording surface to detect the fluctuation of the spherical aberration. A spherical aberration detecting means for detecting, and a driving means for driving the spherical aberration correcting means in accordance with the detection result of the spherical aberration detecting means, wherein the spherical aberration detecting means detects the spherical aberration of the incident light beam.FluctuationA multi-segment photodetector having a first light-receiving surface and a second light-receiving surface whose areas are distributed so as to cause a change in the amount of light received according to the above, the spherical aberration correcting means, and the multi-segment photodetector And the first light beam received by the first light receiving surface with the reflected light from the information recording surface, and the first light beam and the paraxial focal position or the best focus position are the same. And splitting it into a second light beam received by the second light receiving surface, and over-spherical aberration in the first light beam.AppendUnder spherical aberration in the second light fluxAddThe first light-receiving surface has two light-receiving portions, and when the two light-receiving portions have received light amounts A1 and A2 in the respective light-receiving portions, A1 = A2 in the reference state And the second light receiving surface has two light receiving parts, and when the two light receiving parts have received light amounts B1 and B2 in the respective light receiving parts, B1 = B2 is satisfied in the reference state,Includes spherical aberration added by the optical elementWhen the spherical aberration of the reflected light fluctuates in an under direction, the received light amount A1 on the first light receiving surface increases from the reference state, the received light amount A2 decreases, and the received light amount B1 on the second light receiving surface. Decreases from the reference state and the received light amount B2 increases,Includes spherical aberration added by the optical elementWhen the spherical aberration of the reflected light fluctuates in the over direction, the received light amount A1 on the first light receiving surface decreases from the reference state and the received light amount A2 increases, and the received light amount B1 on the second light receiving surface. Increases from the reference state, and the amount of received light B1 decreases, and the amount of received light according to the following equation generated due to the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration between the first light flux and the second light flux. By detecting the difference ΔSA, the variation amount of the spherical aberration is detected, and the driving unit is driven to reduce the variation amount of the spherical aberration.
ΔSA = (A2 + B1) − (A1 + B2)
[0013]
According to this optical pickup device, in the first light receiving surface generated due to the difference in magnitude or sign of the spherical aberration between the first light flux and the second light flux in the spherical aberration detection means.Each received light amountAnd in the second light receiving surfaceAbove for each received light quantitydifferenceΔS, The spherical aberration can be accurately detected, and the spherical aberration correcting means is driven by the driving means, so that the variation of the spherical aberration can be accurately corrected.
[0014]
The first light receiving surface and the second light receiving surface are preferably formed on the same substrate.
[0015]
A fourth optical pickup device according to the present invention includes a light source, an objective lens for condensing a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens. Arranged,Occurs due to changes in temperature and / or humidityAn optical pickup device including a condensing optical system including a spherical aberration correcting unit for correcting the fluctuation of the spherical aberration, and detecting the reflected light from the information recording surface to detect the fluctuation of the spherical aberration. A spherical aberration detecting means for detecting, and a driving means for driving the spherical aberration correcting means in accordance with a detection result of the spherical aberration detecting means, wherein the spherical aberration detecting means sequentially enters in a clockwise direction. Of spherical aberration of luminous fluxFluctuationA first light receiving surface, a second light receiving surface, a third light receiving surface facing the first light receiving surface, and the second light receiving surface, the areas of which are distributed so as to change the amount of light received according to A multi-segment photodetector having a light-receiving surface divided into at least four regions of a fourth light-receiving surface facing the surface, and an optical path between the spherical aberration correcting means and the multi-segment photodetector, and information The wavefront of the reflected light from the recording surface is received by the respective light receiving surfaces of the multi-divided photodetector, and is divided into four regions where the paraxial focus position or the best focus position is the same, and the first Spherical aberration over the wave front received by the first light receiving surface and the third light receiving surfaceAppendUnder-spherical aberration in the wavefronts received by the second light receiving surface and the fourth light receiving surfaceAddThe first light receiving surface is divided into two light receiving portions, the light receiving amounts at the respective light receiving portions are a1 and a2, and the second light receiving surface is two light receiving portions. The third light receiving surface is divided into two light receiving parts, and the light receiving amounts at the respective light receiving parts are a1 ′ and a2 ′. The
a1 = a2, b1 = b2, a1 '= a2', b1 '= b2' (1)
(a2 + b1) − (a1 + b2) = 0, (a2 ′ + b1 ′) − (a1 ′ + b2 ′) = 0 (2)
Includes spherical aberration added by the optical elementWhen the spherical aberration of the reflected light fluctuates in an under direction, the received light amounts a1, a1 ′, b2, b2 ′ on the respective light receiving surfaces increase from the reference state, and the received light amounts a2, a2 ′, b1, b1. 'Decrease,Includes spherical aberration added by the optical elementWhen the spherical aberration of the reflected light fluctuates in the over direction, the received light amounts a1, a1 ′, b2, b2 ′ at the respective light receiving surfaces are reduced from the reference state, and the received light amounts a2, a2 ′, b1, b1. ′ Increases, and the following expression (3) on each light receiving surface of the multi-segment photodetector generated due to the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration of the wavefront divided into the four regions, By detecting the difference ΔSA in the amount of received light according to (4) or (5), the variation amount of the spherical aberration is detected, and the driving means is driven so as to reduce the variation amount of the spherical aberration. To do.
ΔSA = (a2 + b1) − (a1 + b2) (3)
ΔSA = (a2 ′ + b1 ′) − (a1 ′ + b2 ′) (4)
ΔSA = (a2 + b1 + a2 ′ + b1 ′) − (a1 + b2 + a1 ′ + b2 ′) (5)
[0016]
According to this optical pickup device, in each light receiving surface of the multi-segment photodetector generated due to the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration of the wavefront divided into four regions in the spherical aberration detection means.Above for each received light amountdifferenceΔS, The spherical aberration can be accurately detected, and the spherical aberration correcting means is driven by the driving means, so that the variation of the spherical aberration can be accurately corrected.
[0017]
Further, it is preferable that an optical path from the light source to the information recording surface of the optical information recording medium and an optical path from the information recording surface to the multi-divided photodetector are shared. In this case, the light source and the multi-divided It is preferable that the photodetector is formed on the same substrate.
[0018]
Further, the optical pickup device detects a reflected light from the information recording surface by a driving means for driving the objective lens and a tracking error and / or focusing of the objective lens by detecting the reflected light from the second optical detector. Error detection means for detecting an error, and an optical path from the information recording surface to the second photodetector and an optical path from the information recording surface to the multi-segment photodetector are shared. It is preferable. In this case, it is preferable that the second photodetector and the multi-segment photodetector are formed on the same substrate.
[0019]
In addition, the optical pickup device collects the reflected light from the information recording surface on the light receiving surface of the multi-divided photodetector in the optical path between the spherical aberration correcting means and the multi-divided photodetector. The condensing lens includes:Combined with the optical element,It is preferable to give spherical aberrations having different sizes or different signs to at least the incident light beam and to perform amplitude division or wavefront division.
[0020]
Also,The condensing lens preferably has an annular diffractive structure on at least one surface.
The optical element preferably has an annular diffractive structure on at least one surface.
[0021]
Also,Reference exampleThe fifth optical pickup device according to the present invention includes a light source, a coupling lens for converting the divergence of the light beam emitted from the light source, and an object for condensing the light beam from the light source on the information recording surface of the optical information recording medium. An optical pickup device including a lens and a condensing optical system that is disposed in an optical path between the light source and the objective lens, and includes a spherical aberration correction unit that corrects a variation in spherical aberration. A spherical aberration detector that detects a change in the spherical aberration by detecting reflected light from the recording surface; and a drive unit that drives the spherical aberration corrector according to the detection result of the spherical aberration detector. And a condensing lens included in the coupling lens and the spherical aberration detection unit, and disposed in an optical path between the photodetector included in the spherical aberration detection unit and the spherical aberration correction unit. And the lens, characterized in that substantially matches the characteristic with respect to wavelength variations and temperature changes of the light source.
[0022]
According to this optical pickup device, the coupling lens against the spherical aberration of the reflected light from the information recording surface detected by the photodetector of the spherical aberration detection means when the temperature change or the oscillation wavelength fluctuation of the light source occurs. The contribution can be canceled by the condenser lens. Thereby, the variation of the spherical aberration generated between the spherical aberration correcting means and the optical information recording medium can be detected with high accuracy by the spherical aberration detecting means.
[0023]
In this case, it is preferable that the coupling lens and the condenser lens are optically the same optical element.
[0024]
Also,Reference exampleThe sixth optical pickup device according to the present invention is an optical pickup device provided with a condensing optical system including a light source and an objective lens that condenses the light beam from the light source on the information recording surface of the optical information recording medium. The condensing optical system includes at least two lens groups that can be shifted independently along the optical axis direction, and the shiftable lens groups are all made of a plastic material, and the shiftable lens groups are arranged in the optical axis direction. It has the drive means for changing along.
[0025]
According to this optical pickup device, since all the optical elements that can be displaced along the optical axis are made of a plastic material, the burden on the driving means can be reduced, so that the driving power of the driving means can be reduced. In addition, since the displacement by a smaller driving means is possible, the optical pickup device can be miniaturized.
[0026]
Further, the optical pickup device detects a reflected light from the information recording surface, and a spherical aberration correcting means for correcting a variation of spherical aberration arranged in an optical path between the light source and the objective lens. A spherical aberration detecting means for detecting the variation of the spherical aberration, and the spherical aberration correcting means has at least one movable element that can be displaced along the optical axis direction and can be displaced along the optical axis direction; At least one lens group among the lens groups is the movable element, and the lens group is movable along the optical axis direction, and at least one lens group other than the movable element is the lens group. An objective lens is preferred.
[0027]
Further, the spherical aberration fluctuation amount that can be detected by the spherical aberration detector is calculated.ΔSA 'It is preferable to satisfy the following formula (1).
[0028]
ΔSA '≧ 0.030λrms (1)
Where λ: oscillation wavelength of the light source (nm)
[0029]
Further, the spherical aberration fluctuation amount that can be detected by the spherical aberration detector is calculated.ΔSA 'It is preferable that the following expression (2) is satisfied.
[0030]
ΔSA '≧ 0.010λrms (2)
[0031]
The spherical aberration detection means generates a spherical aberration error signal corresponding to a variation amount of the spherical aberration generated in the condensing optical system, and drives the driving means so that the spherical aberration error signal becomes substantially zero. It is preferable to make it.
[0032]
In addition, it is preferable that a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens necessary for recording or reproducing information on the information recording surface of the optical information recording medium is 0.65 or more.
[0033]
Further, it is preferable that a predetermined numerical aperture on the image side of the objective lens necessary for recording or reproducing information on the information recording surface of the optical information recording medium is 0.75 or more.
[0034]
The objective lens is preferably composed of a first lens having a positive refractive power and a second lens having a positive refractive power, which are sequentially arranged from the light source side, and preferably satisfies the following expression (3).
[0035]
0.07 <NA.WD / f <0.35 (3)
NA: a predetermined image-side numerical aperture required for recording and / or reproduction on an optical information recording medium
WD: Working distance of the objective lens (mm)
f: Focal length (mm) of the entire system of the objective lens
[0036]
The objective lens is a single lens, and preferably satisfies the following expression (4).
[0037]
0.10 <NA.WD / f <0.40 (4)
NA: a predetermined image-side numerical aperture required for recording and / or reproduction on an optical information recording medium
WD: Working distance of the objective lens (mm)
f: Focal length (mm) of the entire system of the objective lens
[0038]
In addition, it is preferable that the objective lens is corrected for aberration so as to minimize aberration with respect to a parallel light beam from an object at infinity.
[0039]
In addition, it is preferable that the objective lens is corrected for aberration so as to minimize aberration with respect to a divergent light beam from an object at a finite distance.
[0040]
In addition, it is preferable that the objective lens is corrected for aberration so as to minimize the aberration with respect to the convergent light beam toward the image side object.
[0041]
The light source preferably generates light having a wavelength of 500 nm or less.
[0042]
The condensing optical system may include a coupling lens that converts a divergence angle of a divergent light beam from the light source in an optical path between the light source and the objective lens, and the coupling lens is made of a glass material. preferable.
[0043]
Further, the condensing optical system has a coupling lens for converting a divergence angle of a divergent light beam from the light source in an optical path between the light source and the objective lens, and the coupling lens has a refractive action. And a compound lens composed of a plastic material and / or an optical element made of an ultraviolet curable resin having one surface bonded to the glass lens and the other surface formed with an optical surface. As a result, the change in divergence and the change in the divergence of the emitted light from the coupling lens due to the change in the focal length of the coupling lens can be canceled out with respect to temperature change and / or humidity change. Therefore, a light beam with a constant divergence can always be emitted from the coupling lens.
[0044]
The coupling lens is a collimating lens that converts a divergent light beam from a light source into a parallel light beam, and the optical pickup device includes a light beam emitted from the light source in an optical path between the collimating lens and the objective lens. It is preferable to have a beam shaping element for reducing the astigmatic difference.
[0045]
Moreover, it is preferable that all optical elements other than the coupling lens included in the condensing optical system are formed of a plastic material.
[0046]
The condensing optical system may include a coupling lens for converting a divergence angle of a divergent light beam from the light source in an optical path between the light source and the objective lens, and the coupling lens may be made of a plastic material. preferable.
[0047]
The light source preferably emits a substantially circular light beam.
[0048]
The light source includes a semiconductor laser and a wavelength conversion element that converts a wavelength of light emitted from the semiconductor laser, and the condensing optical system converts light emitted from the wavelength conversion element into the information. When the wavelength of the light condensed from the recording surface and emitted from the semiconductor laser is λ0 nm and the wavelength of the light after wavelength conversion by the wavelength conversion element is λnm, the following equation (5) is satisfied. preferable.
[0049]
λ = λ0 / m (m = 2, 3,...) (5)
[0050]
The numerical aperture of the coupling lens is preferably 0.13 or less.
[0051]
Moreover, it is preferable that the said optical pick-up apparatus has a beam shaping element for relieving the astigmatic difference of the light beam inject | emitted from the light source in the optical path of the said light source and the said coupling lens.
[0052]
Moreover, it is preferable that all the optical elements included in the condensing optical system are formed of a plastic material.
[0053]
The condensing optical system preferably includes at least one diffractive optical element having an annular diffractive structure on at least one surface.
[0054]
Further, the diffractive optical element can be included in the spherical aberration correcting means.
[0055]
The diffractive optical element may be included in a coupling lens that is disposed in an optical path between the light source and the objective lens and converts a divergence angle of a divergent light beam from the light source.
[0056]
The diffractive optical element may be included in the objective lens.
[0057]
Further, it is preferable that the spherical aberration correcting means has at least one movable element that can be displaced along the optical axis direction.
[0058]
The spherical aberration correction means is a coupling lens that is disposed in an optical path between the light source and the objective lens and changes a divergence angle of a divergent light beam from the light source, and includes at least one constituting the coupling lens. It is preferable that one lens group is the movable element.
[0059]
The condensing optical system includes a collimating lens disposed in an optical path between the light source and the objective lens, and converts a divergent light beam from the light source into parallel light, and the spherical aberration correcting unit includes the collimating lens A beam expander disposed in an optical path between the lens and the objective lens, wherein at least one lens group constituting the beam expander is preferably the movable element.
[0060]
The driving means for driving the movable element can be constituted by a voice coil actuator or a piezo actuator.
[0061]
The spherical aberration correcting means can be configured such that the refractive index distribution along the direction perpendicular to the optical axis is variable.
[0062]
In addition, an audio and / or image recording / reproducing apparatus according to the present invention is equipped with the above-described optical pickup devices.
[0063]
A first spherical aberration variation correction method according to the present invention includes a light source, an objective lens that focuses a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and the light source and the objective lens. Placed in the light path,Occurs due to changes in temperature and / or humidityA condensing optical system including a spherical aberration correcting unit for correcting the variation of the spherical aberration, and a spherical aberration detecting unit for detecting the variation of the spherical aberration by detecting the reflected light from the information recording surface; And a driving means for driving the spherical aberration correcting means in accordance with a detection result of the spherical aberration detecting means. A method for correcting spherical aberration fluctuation in an optical pickup device, wherein the spherical aberration detecting means includes at least an incident light beam. Amplitude division or wavefront division is performed on the divided light flux or wavefront, and spherical aberrations of different sizes or different signsAddAnd an optical element through the optical elementAdded spherical aberrationA multi-split photodetector for receiving the split light beam, and the light splitting surface of the multi-split photodetector generated due to a difference in the magnitude or sign of the spherical aberration of the split light flux or wavefront. A variation amount of the spherical aberration is detected by detecting a difference in light amount, and the driving unit is driven so as to reduce the variation amount of the spherical aberration.
[0064]
According to the correction method of the spherical aberration fluctuation in this optical pickup device, by detecting the difference in the amount of light on the light receiving surface caused by the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration of the divided light beam or wavefront. Spherical aberration can be detected with high accuracy. Thereby, the spherical aberration correcting means is driven by the driving means, and the variation of the spherical aberration can be accurately corrected.
[0065]
A second spherical aberration variation correction method according to the present invention includes a light source, an objective lens that focuses a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and the light source and the objective lens. Placed in the light path,Occurs due to changes in temperature and / or humidityA condensing optical system including a spherical aberration correcting unit for correcting the variation of the spherical aberration, and a spherical aberration detecting unit for detecting the variation of the spherical aberration by detecting the reflected light from the information recording surface; A spherical aberration variation correcting method in an optical pickup device having a driving means for driving the spherical aberration correcting means in accordance with a detection result of the spherical aberration detecting means, wherein the spherical aberration detecting means Spherical aberrationFluctuationA multi-segment photodetector having a first light-receiving surface and a second light-receiving surface, the areas of which are distributed so as to cause a change in the amount of light received in accordance with, the spherical aberration correcting means, and the multi-segment photodetector. The first light beam disposed between and receiving the reflected light from the information recording surface by the first light receiving surface, and the first light beam and the paraxial focal position or the best focus position are the same, The light beam is divided into a second light beam received by the second light receiving surface and an over spherical aberration is applied to the first light beam.AppendUnder spherical aberration in the second light fluxAddThe first light-receiving surface has two light-receiving portions, and when the two light-receiving portions have received light amounts A1 and A2 in the respective light-receiving portions, A1 = A2 in the reference state And the second light receiving surface has two light receiving parts, and when the two light receiving parts have received light amounts B1 and B2 in the respective light receiving parts, B1 = B2 is satisfied in the reference state,Includes spherical aberration added by the optical elementWhen the spherical aberration of the reflected light fluctuates in an under direction, the received light amount A1 on the first light receiving surface increases from the reference state, the received light amount A2 decreases, and the received light amount B1 on the second light receiving surface. Decreases from the reference state and the received light amount B2 increases,Includes spherical aberration added by the optical elementWhen the spherical aberration of the reflected light fluctuates in the over direction, the received light amount A1 on the first light receiving surface decreases from the reference state and the received light amount A2 increases, and the received light amount B1 on the second light receiving surface. Increases from the reference state, and the amount of received light B1 decreases, and the amount of received light according to the following equation generated due to the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration between the first light flux and the second light flux. By detecting the difference ΔSA, the variation amount of the spherical aberration is detected, and the driving unit is driven to reduce the variation amount of the spherical aberration.
ΔSA = (A2 + B1) − (A1 + B2)
[0066]
According to the correction method of the spherical aberration variation in the optical pickup device, the first light receiving surface that is generated due to the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration between the first light flux and the second light flux.Each received light amountAnd in the second light receiving surfaceAbove for each received light quantitydifferenceΔSBy detecting this, it is possible to accurately detect spherical aberration. Thereby, the spherical aberration correcting means is driven by the driving means, and the variation of the spherical aberration can be accurately corrected.
[0067]
A third spherical aberration variation correction method according to the present invention includes a light source, an objective lens that focuses a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and the light source and the objective lens. Placed in the light path,Occurs due to changes in temperature and / or humidityA condensing optical system including a spherical aberration correcting unit for correcting the variation of the spherical aberration, and a spherical aberration detecting unit for detecting the variation of the spherical aberration by detecting the reflected light from the information recording surface; And a driving means for driving the spherical aberration correcting means according to a detection result of the spherical aberration detecting means. A correction method for spherical aberration fluctuations in an optical pickup device, wherein the spherical aberration detecting means is a clockwise direction. In order of the spherical aberration of the incident light beamFluctuationA first light receiving surface, a second light receiving surface, a third light receiving surface facing the first light receiving surface, and the second light receiving surface, the areas of which are distributed so as to change the amount of light received according to A multi-divided photodetector having a light-receiving surface divided into at least four regions of a fourth light-receiving surface facing the surface, and disposed between the spherical aberration correcting means and the multi-divided photodetector; The wavefront of the reflected light from the surface is received by the respective light receiving surfaces of the multi-split photodetector, and is divided into wavefronts of four regions in which the paraxial focus position or the best focus position is the same, and the first Over spherical aberration on the wavefront received by the light receiving surface and the third light receiving surface.AppendUnder-spherical aberration in the wavefronts received by the second light receiving surface and the fourth light receiving surfaceAddThe first light receiving surface is divided into two light receiving portions, the light receiving amounts at the respective light receiving portions are a1 and a2, and the second light receiving surface is two light receiving portions. The third light receiving surface is divided into two light receiving parts, and the light receiving amounts at the respective light receiving parts are a1 ′ and a2 ′. The
a1 = a2, b1 = b2, a1 '= a2', b1 '= b2' (1)
(a2 + b1) − (a1 + b2) = 0, (a2 ′ + b1 ′) − (a1 ′ + b2 ′) = 0 (2)
Includes spherical aberration added by the optical elementWhen the spherical aberration of the reflected light fluctuates in an under direction, the received light amounts a1, a1 ′, b2, b2 ′ on the respective light receiving surfaces increase from the reference state, and the received light amounts a2, a2 ′, b1, b1. 'Decrease,Includes spherical aberration added by the optical elementWhen the spherical aberration of the reflected light fluctuates in the over direction, the received light amounts a1, a1 ′, b2, b2 ′ at the respective light receiving surfaces are reduced from the reference state, and the received light amounts a2, a2 ′, b1, b1. ′ Increases, and the following expression (3) on each light receiving surface of the multi-segment photodetector generated due to the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration of the wavefront divided into the four regions, By detecting the difference ΔSA in the amount of received light according to (4) or (5), the variation amount of the spherical aberration is detected, and the driving means is driven so as to reduce the variation amount of the spherical aberration. To do.
ΔSA = (a2 + b1) − (a1 + b2) (3)
ΔSA = (a2 ′ + b1 ′) − (a1 ′ + b2 ′) (4)
ΔSA = (a2 + b1 + a2 ′ + b1 ′) − (a1 + b2 + a1 ′ + b2 ′) (5)
[0068]
According to the correction method of the spherical aberration variation in this optical pickup device, the light reception of each of the multi-segment photodetectors caused by the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration of the wavefront divided into the four regions. In terms ofAbove for each received light amountdifferenceΔSBy detecting this, it is possible to accurately detect spherical aberration. Thereby, the spherical aberration correcting means is driven by the driving means, and the variation of the spherical aberration can be accurately corrected.
[0069]
The spherical aberration fluctuation correction method is a spherical aberration fluctuation correction method in an optical pickup device including at least one plastic lens in the condensing optical system, and at least with respect to temperature and / or humidity changes. It is preferable to correct a change in spherical aberration caused by a change in at least one of the shape and refractive index of the plastic lens and / or a change in oscillation wavelength of the light source.
[0070]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, optical pickup devices according to first to sixth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0071]
<First Embodiment>
[0072]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the optical pickup device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic plan view of the light receiving surface of the multi-segment photodetector shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a hologram element as an example of the spherical aberration adding element of FIG.
[0073]
As shown in FIG. 1, the optical pickup apparatus according to the present embodiment uses a
[0074]
In the optical pickup device of FIG. 1, a light beam emitted from a
[0075]
Further, the reflected light from the
[0076]
1 includes a
[0077]
Further, after detecting the focusing error by the tracking error / focusing
[0078]
Next, the principle of detection of spherical aberration variation and correction of spherical aberration variation in the present embodiment will be described.
[0079]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
[0080]
As shown in FIG. 1, the light is reflected by the information recording surface 9 ', passes through the
[0081]
As the spherical
[0082]
2C and 2D, the reflected light from the
A1 = A2
B1 = B2
It is determined to satisfy.
[0083]
In the above-described reference state, the spot received by the
[0084]
Here, when the spherical aberration of the reflected
That is, as shown in the figure, the spot received by the
[0085]
Also reflected light16When the spherical aberration of the lens fluctuates in the over direction (hereinafter referred to as “over state”), the light receiving pattern is as shown in FIGS. In other words, as shown in the figure, the spot received by the
[0086]
Table 1 shows changes in the light amounts A1, A2, B1, and B2 received by the light receiving portions of the light receiving surfaces 14a and 14b with respect to the reference state. In Table 1, “+” indicates that the amount of light increases compared to the reference state, and “−” indicates that the amount of light decreases compared to the reference state.
[0087]
[Table 1]
[0088]
The spherical aberration error signal ΔSA is detected by the following calculation based on the amount of light received by each light receiving portion of the
[0089]
ΔSA = (A2 + B1) − (A1 + B2)
[0090]
From Table 1, it can be seen that ΔSA <0 in the under state and ΔSA> 0 in the over state.
[0091]
When ΔSA <0 is detected in the
[0092]
The arrangement of the light receiving surfaces of the
Next, a modification of the optical pickup device of FIG. 1 will be described with reference to FIG. The optical pickup device shown in FIG. 4 has a coupling lens that can be displaced along the direction of the optical axis as spherical aberration correction means, and can achieve the same effect as that of FIG.
[0093]
As shown in FIG. 4, the light flux from the
[0094]
Further, the
[0095]
Further, the condensing
[0096]
If the spherical aberration error signal ΔSA <0 is detected by the
[0097]
Next, another modification of the optical pickup device of FIG. 1 will be described with reference to FIG. The optical pickup device of FIG. 5 uses a refractive index distribution variable element instead of the
[0098]
As shown in FIG. 5, the light flux from the
[0099]
The refractive index
[0100]
When the spherical aberration error signal ΔSA is detected by the
[0101]
Further, as an element having a variable refractive index distribution, a liquid crystal element a in which liquid crystal molecules are aligned in an X direction in a plane perpendicular to the optical axis, and a liquid crystal molecule in a plane perpendicular to the optical axis. The liquid crystal elements b aligned in the Y direction perpendicular to the X direction can also be used. The liquid crystal element a and the liquid crystal element b are alternately stacked with the glass substrate c interposed therebetween, and a voltage is applied to each of the liquid crystal element a and the liquid crystal element b, so that the phase of the light emitted from the spherical aberration correcting unit is adjusted. By controlling the X direction component and the Y direction component independently, it is possible to correct the variation of the spherical aberration.
[0102]
Further, by using the condensing
[0103]
<Second Embodiment>
[0104]
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device according to the second embodiment.
[0105]
The optical pickup device according to the present embodiment shown in FIG. 12 shares an optical path from the
[0106]
As shown in FIG. 12, the
[0107]
A light beam emitted from the
[0108]
Further, the condensing
[0109]
When using the beam shaping
[0110]
When the temperature change and / or the humidity change occur, the distance from the light source to the
[0111]
<Third Embodiment>
[0112]
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device according to the third embodiment.
[0113]
The optical pickup device according to the present embodiment shown in FIG. 13 is similar to FIG. 4 in that the condensing
[0114]
An anamorphic lens can be used as the
[0115]
As shown in FIG. 13, the light beam emitted from the
[0116]
Furthermore, in the optical pickup device of FIG. 13, since the beam shaping element is disposed in the optical path between the
[0117]
A beam shaping
[0118]
<Fourth embodiment>
[0119]
FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device according to the fourth embodiment.
[0120]
The optical pickup device according to the present embodiment shown in FIG. 14 has a condensing
[0121]
As shown in FIG. 14, the optical path from the
[0122]
Further, by making the objective lens 8 a finite conjugate type that condenses the divergent light beam from the
[0123]
As shown in FIG. 14, the light beam emitted from the
[0124]
<Fifth embodiment>
[0125]
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device according to the fifth embodiment.
[0126]
In the optical pickup device according to the present embodiment shown in FIG. 15, the
[0127]
The
[0128]
As shown in FIG. 15, the light beam emitted from the
[0129]
In each of the optical pickup devices shown in FIGS. 1, 5, 6, 12, and 13, the
[0130]
When a high-power semiconductor laser is used as a light source, an elliptical light beam emitted from the light source is shaped into a circular shape by utilizing the effect of the light beam from the
[0131]
As a light source capable of emitting a substantially circular light beam having substantially no astigmatic difference, a light source in which an SHG (Second Harmonic Generation) element is formed in front of the semiconductor laser can be used.
[0132]
<Sixth embodiment>
[0133]
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the optical pickup device according to the sixth embodiment, and FIG. 7 is a schematic plan view of the light receiving surface of the multi-segment photodetector shown in FIG. 6 viewed from the direction AA in FIG. FIG.
[0134]
As shown in FIG. 6, the optical pickup device of the present embodiment uses a beam expander composed of a
[0135]
The principle of detecting the variation of spherical aberration and correcting the variation of spherical aberration in this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7A, the
[0136]
In the optical pickup device of FIG. 6, when the reflected light from the
[0137]
FIG. 7B shows a light receiving pattern of reflected light from the information recording surface of the
a1 = a2, a1 '= a2'
b1 = b2, b1 ′ = b2 ′
Or
(A2 + b1) − (a1 + b2) = 0
(A2 '+ b1')-(a1 '+ b2') = 0
It is determined so that
[0138]
The spot received by the
[0139]
In the under state, the light receiving pattern is as shown in FIG. The spot received by the
[0140]
In the over state, the light receiving pattern is as shown in FIG. The spot received by the
[0141]
Table 2 below shows changes in the amount of light received by the light receiving portions of the light receiving surfaces 24a and 24b with respect to the reference state. In Table 2, “+” indicates that the amount of light increases compared to the reference state, and “−” indicates that the amount of light decreases compared to the reference state.
[0142]
[Table 2]
[0143]
The spherical aberration error signal ΔSA is detected by the following calculation based on the amount of light received by each light receiving unit of the
ΔSA = (a2 + b1) − (a1 + b2)
Or
ΔSA = (a2 ′ + b1 ′) − (a1 ′ + b2 ′)
Or
ΔSA = (a2 + b1 + a2 ′ + b1 ′) − (a1 + b2 + a1 ′ + b2 ′)
[0144]
From Table 2, it can be seen that ΔSA <0 in the under state and ΔSA> 0 in the over state.
[0145]
When the multi-divided
[0146]
Further, even when the light receiving surface 14 of the
[0147]
4 and 5, a coupling lens or a refractive index distribution variable element that can be shifted along the optical axis direction may be used as the spherical aberration correction means in the optical pickup device of FIG. 6.
[0148]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to Examples 1 and 2. The aspherical surface in the lens of the present embodiment is expressed by the
[0149]
[Expression 1]
[0150]
Further, the annular diffractive surface provided in the lens of the present embodiment can be expressed by the following
[0151]
[Expression 2]
[0152]
<Example 1>
[0153]
Table 3 shows data of an optical system preferable for use in the optical pickup device shown in FIG. In this embodiment, the image side numerical aperture of the objective lens is 0.85, the oscillation wavelength of the light source for recording or reproducing information is 405 nm, and all the components are made of a plastic material having a high internal transmittance in the short wavelength region. Formed. A beam expander composed of one negative lens and one positive lens is used as spherical aberration correction means, and the fluctuation of spherical aberration generated in the optical system is shifted along the optical axis. Corrected. In this embodiment, among the constituent lenses of the beam expander, the positive lens may be shifted or both the positive lens and the negative lens may be shifted in order to correct the variation of the spherical aberration.
[0154]
[Table 3]
[0155]
Table 4 shows the result of correcting the variation of the spherical aberration caused by the variation in oscillation wavelength of the light source of ± 10 nm, the temperature variation of ± 30 ° C., and the transparent substrate thickness error of ± 0.02 mm in Example 1. Further, the chromatic aberration which becomes a problem when using a short wavelength laser light source having an oscillation wavelength of about 400 nm was corrected by using a double-sided diffractive lens as the positive lens of the beam expander. FIG. 8 is an optical path diagram related to Example 1, and FIG. 9 is a spherical aberration diagram related to Example 1.
[0156]
[Table 4]
[0157]
<Example 2>
[0158]
Table 5 shows data of an optical system preferable for use in the optical pickup device shown in FIG. In this embodiment, the image side numerical aperture of the objective lens is 0.85, the oscillation wavelength of the light source for recording or reproducing information is 405 nm, and all the components are plastics having high internal transmittance in the short wavelength region. Made from material. A coupling lens is used as the spherical aberration correction means, and the fluctuation of the spherical aberration generated in the optical system is corrected by shifting the coupling lens along the optical axis. In the present embodiment, the coupling lens is configured as one group, but may be configured as a plurality of lens groups.
[0159]
[Table 5]
[0160]
Table 6 shows the result of correcting the variation in spherical aberration caused by the oscillation wavelength variation of ± 10 nm light source, the temperature variation of ± 30 ° C., and the transparent substrate thickness error of ± 0.02 mm in Example 2. Further, the chromatic aberration which becomes a problem when using a short wavelength laser light source with an oscillation wavelength of about 400 nm was corrected by making the light source side surface of the coupling lens a diffractive surface. FIG. 10 is an optical path diagram related to Example 2, and FIG. 11 is a spherical aberration diagram related to Example 2.
[0161]
[Table 6]
[0162]
In the above table, E (or e) is used to express a power of 10, for example, E-02 (= 10-2).
[0163]
【The invention's effect】
As described above, in the optical pickup device according to the present invention, the spherical aberration detector means at least one change in the shape and refractive index of the plastic lens and / or the oscillation wavelength of the light source with respect to at least a temperature and / or humidity change. Even when an optical pickup device having an objective lens with a high numerical aperture is used, the variation in spherical aberration caused by the variation is detected, the spherical aberration correction unit is driven by the driving unit, and the variation in spherical aberration is corrected. It is possible to use plastic lenses that are susceptible to changes in temperature and humidity.
[0164]
Furthermore, the optical pickup device of the present invention is not only for variations in spherical aberration due to temperature and humidity changes, but also for optical disk protective layer thickness errors, slight oscillation wavelength fluctuations in the light source, and production of optical elements included in the condensing optical system. Because it is possible to satisfactorily correct the variation in spherical aberration caused by errors, etc.,
1. A plastic lens can be used for the condensing optical system, which can greatly reduce the cost and weight.
2. Since it is not necessary to select the laser light source, the requirement of manufacturing accuracy for the laser light source does not become too strict, and the mass productivity of the laser light source can be increased. In addition, the manufacturing time of the optical pickup device can be shortened.
3. The required accuracy for manufacturing errors of the optical information recording medium is not too strict, so the mass productivity of the optical information recording medium can be improved.
4. Since manufacturing requirements for optical elements included in the condensing optical system are not too strict, mass productivity of the optical elements included in the condensing optical system can be increased.
Thus, it is possible to obtain a condensing optical system that can always maintain good condensing characteristics.
[0165]
In the optical pickup device according to the present invention, it is preferable that all the optical elements that can be displaced along the optical axis are made of a plastic material. As a result, the burden on the actuator can be reduced, so that the driving power of the actuator can be reduced, and the displacement can be achieved with a smaller actuator, so that the optical pickup device can be downsized. An optical element that can be displaced along the optical axis direction includes, for example, an objective lens that is displaced by a biaxial actuator to reduce tracking errors / focusing errors, and an optical element along the optical axis direction to correct variations in spherical aberration. It is an optical element included in the shifted spherical aberration correction means.
[0166]
In the optical pickup device according to the present invention, it is preferable that at least one of the optical elements included in the condensing optical system is made of a plastic material from the viewpoint of weight reduction and cost. It is more preferable that at least one of the panda and the coupling lens as spherical aberration correction means is made of a plastic material. Furthermore, it is particularly preferred that all of the optical elements described above are formed from a plastic material.
[0167]
Moreover, it is preferable that the objective lens used in the optical pickup device according to the present invention satisfies the above formula (3) or formula (4). By satisfying the formula (3) or the formula (4), it is possible to achieve both a sufficient working distance, a reduction in lens diameter and a reduction in manufacturing error sensitivity even with an objective lens having a high numerical aperture. In addition, when this objective lens is corrected so that the aberration is minimized with respect to a parallel light beam from an object at infinity, even if the objective lens is moved to reduce the tracking error / focusing error, Since the change in the incident condition is small, the change in aberration is small. In addition, when the objective lens is corrected for aberration so that the aberration is minimized with respect to a divergent light beam from an object at a finite distance, a larger working distance can be secured, so the objective lens and the optical information recording medium Collisions can be prevented. In addition, when the objective lens is corrected for aberration so that the aberration is minimized with respect to the convergent light beam directed toward the image side object, the incident angle of the light beam to the objective lens becomes small. Aberration deterioration can be suppressed, and the objective lens can be easily manufactured.
[0168]
In the optical pickup device according to the present invention, it is preferable that the condensing optical system includes a diffractive optical element having an annular diffractive structure on at least one surface. As a result, it is possible to correct axial chromatic aberration which becomes a problem when a light source having an oscillation wavelength of 500 nm or less is used. The diffractive optical element may be an optical element such as an objective lens, a beam expander, or a coupling lens included in the condensing optical system, or may be provided separately from the above-described optical element.
[0169]
In this specification, the spherical aberration correction means arranged in the optical path between the light source and the objective lens includes the light source and the objective lens in addition to the beam expander, the coupling lens, and the refractive index distribution variable element. Shall be. Therefore, the optical element that can be shifted along the optical axis of the spherical aberration correction means includes a lens group included in the beam expander and the coupling lens, or a lens group provided separately from the beam expander and the coupling lens. In addition to the above, a light source that can be shifted along the optical axis and a lens group included in the objective lens are also included.
[0170]
In this specification, the beam expander is composed of at least one lens group having a positive refractive power and at least one lens group having a negative refractive power, and is substantially parallel with a light beam diameter a (mm). A generally well-known optical element capable of emitting a substantially parallel light beam having a light beam diameter b (mm) (a ≠ b) when a light beam is incident, and not only an element that expands the light beam diameter. Also included are those that reduce the beam diameter.
[0171]
In this specification, a coupling lens refers to an optical element that converts the divergence of a divergent light beam from a light source. The emitted light beam is a divergent light beam, and the emitted light beam is a parallel light beam. (Collimate lens) and the case where the emitted light beam is a convergent light beam are included. It is assumed that not only one lens group but also a plurality of lens groups are included.
[0172]
Further, in this specification, the optical information recording medium includes not only those having a transparent substrate on the surface but also those having no transparent substrate. In the case where the optical information recording medium has a transparent substrate, the objective lens used in the optical pickup device of the present invention is corrected for aberration so that the aberration is minimized in combination with the transparent substrate having a specific thickness. It is preferable.
[0173]
Further, in this specification, the slight fluctuation of the oscillation wavelength of the light source refers to a wavelength fluctuation within a range of ± 10 nm with respect to the oscillation wavelength of the light source. Further, in this specification, correcting various aberrations (good) means that the wavefront aberration is 0.07λ rms or less, which is a so-called diffraction-limited performance (where λ is the oscillation wavelength of the light source used). It is preferable that
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device according to a first embodiment.
2 (a) and 2 (b) are schematic plan views of the light receiving surfaces 14a and 14b of the multi-segment photodetector shown in FIG. 1 as viewed from the direction A in FIG. 1, and FIG. 2 (c). , (D) are plan views schematically showing light receiving patterns on the
3 is a perspective view showing a hologram element as an example of the spherical aberration adding element of FIG. 1. FIG.
4 is a diagram showing a modification of the optical pickup device in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing another modification of the optical pickup device in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device according to a sixth embodiment.
7A is a schematic plan view of the divided
8 is an optical path diagram related to Example 1. FIG.
9 is a spherical aberration diagram for Example 1. FIG.
10 is an optical path diagram related to Example 2. FIG.
11 is a spherical aberration diagram for Example 2. FIG.
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device according to a second embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device according to a third embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device according to a fourth embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of an optical pickup device according to a fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Laser semiconductor, light source
2 Coupling lens
3 Beam shaping prism
4 Polarizing beam splitter
4 'polarization beam splitter
5 Beam expander
6 1/4 wave plate
7 Aperture
8 Objective lens
9 Transparent substrate for optical information recording media
Information recording surface of 9 'optical information recording medium
10 2-axis actuator (objective lens driving means)
11 Single-axis actuator (spherical aberration correction means driving means)
12 Spherical aberration adding element
12a Hologram element
13 Condensing lens
14a, 14b Photosensitive surface
24 Photosensitive surface
24a, 24b Photosensitive surface
15, 25 Multi-splitting photodetector
16 Reflected light
16a 1st light beam received by the light-receiving
16b Second light beam received by the
17 Refractive index distribution variable element
18 Driving means for refractive index
19 Tracking error / focusing error detection means, second photodetector
20 hologram
21 Beam shaping lens
22 First lens
23 Second lens
24 'light source / multi-segment photodetector integrated unit
25 'multi-segment photodetector / second photodetector integrated unit
Claims (24)
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。A light source, an objective lens for condensing a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens, and resulting from changes in temperature and / or humidity An optical pickup device including a condensing optical system including spherical aberration correcting means for correcting fluctuations in spherical aberration generated by
Spherical aberration detection means for detecting the variation of the spherical aberration by detecting reflected light from the information recording surface; drive means for driving the spherical aberration correction means according to the detection result of the spherical aberration detection means; Have
The spherical aberration detection means includes an optical element you added a division unit for performing amplitude division or wavefront splitting the light flux at least incident, a different size or a different spherical aberration of the code to split light beams or wavefront, An optical pickup device comprising: a multi-segment photodetector that receives the reflected light that is incident on the splitting unit and has spherical aberration added thereto by the optical element.
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)A light source, an objective lens for condensing a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens, and resulting from changes in temperature and / or humidity An optical pickup device including a condensing optical system including spherical aberration correcting means for correcting fluctuations in spherical aberration generated by
Spherical aberration detection means for detecting the variation of the spherical aberration by detecting reflected light from the information recording surface; drive means for driving the spherical aberration correction means according to the detection result of the spherical aberration detection means; Have
The spherical aberration detecting means has a first light receiving surface and a second light receiving surface which have a first light receiving surface and a second light receiving surface, the areas of which are distributed so as to change the amount of light received according to the variation of the spherical aberration of the incident light beam. And a first light beam disposed in an optical path between the spherical aberration correcting means and the multi-divided photodetector and receiving reflected light from the information recording surface on the first light receiving surface, and the first And the paraxial focal position or the best focus position are the same, and the light beam is divided into a second light beam received by the second light receiving surface, and an over spherical aberration is added to the first light beam, anda optical element you added under spherical aberration on the second light flux,
The first light receiving surface has two light receiving portions, and the two light receiving portions satisfy A1 = A2 in a reference state when the light receiving amounts in the respective light receiving portions are A1 and A2,
The second light receiving surface has two light receiving portions, and the two light receiving portions satisfy B1 = B2 in the reference state when the light receiving amount in each light receiving portion is B1 and B2,
When the spherical aberration of the reflected light including the spherical aberration added by the optical element fluctuates in an under direction, the received light amount A1 on the first light receiving surface increases from the reference state and the received light amount A2 decreases. , The amount of received light B1 on the second light receiving surface decreases from the reference state and the amount of received light B2 increases,
When the spherical aberration of the reflected light including the spherical aberration added by the optical element fluctuates in the over direction, the amount of received light A1 on the first light receiving surface decreases from the reference state and the amount of received light A2 increases. , The amount of received light B1 on the second light receiving surface increases from the reference state, and the amount of received light B1 decreases,
By detecting the difference ΔSA in the amount of received light according to the following equation that is caused by the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration between the first light flux and the second light flux, the fluctuation amount of the spherical aberration can be reduced. An optical pickup device that detects and drives the drive means so as to reduce a variation amount of the spherical aberration.
ΔSA = (A2 + B1) − (A1 + B2)
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)A light source, an objective lens for condensing a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens, and resulting from changes in temperature and / or humidity An optical pickup device including a condensing optical system including spherical aberration correcting means for correcting fluctuations in spherical aberration generated by
Spherical aberration detection means for detecting the variation of the spherical aberration by detecting reflected light from the information recording surface; drive means for driving the spherical aberration correction means according to the detection result of the spherical aberration detection means; Have
The spherical aberration detecting means has a first light receiving surface and a second light receiving surface, in which areas are distributed so as to change the amount of light received in accordance with the variation of the spherical aberration of the incident light beam in order in the clockwise direction. A multi-divided photodetector having a light receiving surface divided into at least four regions: a surface, a third light receiving surface facing the first light receiving surface, and a fourth light receiving surface facing the second light receiving surface; The wavefront of the reflected light from the information recording surface is received by the respective light receiving surfaces of the multi-divided photodetector and arranged in the optical path between the spherical aberration correcting means and the multi-divided photodetector, and the paraxial focus The wavefront is divided into four regions having the same position or the best focus position, and an over spherical aberration is added to the wavefronts received by the first light receiving surface and the third light receiving surface. Light receiving surface and the fourth light receiving surface Has an optical element you added under spherical aberration in the wavefront, and
The first light receiving surface is divided into two light receiving parts, and the amount of light received by each light receiving part is a1 and a2,
The second light receiving surface is divided into two light receiving parts, and the amount of light received by each light receiving part is b1 and b2,
The third light receiving surface is divided into two light receiving parts, and the amount of light received by each light receiving part is a1 ′, a2 ′,
The fourth light receiving surface is divided into two light receiving parts, and the amount of light received in each light receiving part is b1 ′ and b2 ′,
Each light receiving portion of each light receiving surface satisfies the following formula (1) or (2) in the reference state,
a1 = a2, b1 = b2, a1 ′ = a2 ′, b1 ′ = b2 ′ (1)
(a2 + b1) − (a1 + b2) = 0, (a2 ′ + b1 ′) − (a1 ′ + b2 ′) = 0 (2)
When the spherical aberration of the reflected light including the spherical aberration added by the optical element fluctuates in an under direction, the received light amounts a1, a1 ′, b2, b2 ′ on the respective light receiving surfaces increase from the reference state. , The amount of received light a2, a2 ′, b1, b1 ′ decreases,
When the spherical aberration of the reflected light including the spherical aberration added by the optical element fluctuates in the over direction, the received light amounts a1, a1 ′, b2, b2 ′ on the respective light receiving surfaces are reduced from the reference state. , The amount of received light a2, a2 ′, b1, b1 ′ increases,
The following equations (3), (4) or (4) on the respective light receiving surfaces of the multi-divided photodetector generated due to the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration of the wavefront divided into the four regions: 5. An optical pickup device characterized by detecting the amount of variation of the spherical aberration by detecting the difference ΔSA in the amount of received light according to 5) and driving the driving means so as to reduce the amount of variation of the spherical aberration.
ΔSA = (a2 + b1) − (a1 + b2) (3)
ΔSA = (a2 ′ + b1 ′) − (a1 ′ + b2 ′) (4)
ΔSA = (a2 + b1 + a2 ′ + b1 ′) − (a1 + b2 + a1 ′ + b2 ′) (5)
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。A condensing lens for condensing the reflected light from the information recording surface on the light receiving surface of the multi-divided photodetector in the optical path between the spherical aberration correcting means and the multi-divided photodetector;
9. The light collecting lens according to claim 2, wherein the condensing lens also serves as the optical element, gives spherical aberration of a different size or a different sign to at least an incident light beam, and performs amplitude division or wavefront division. 2. An optical pickup device according to item 1.
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。The condensing optical system includes a collimating lens that is disposed in an optical path between the light source and the objective lens and converts a divergent light beam from the light source into parallel light,
The spherical aberration correcting means is a beam expander disposed in an optical path between the collimating lens and the objective lens, and at least one lens group constituting the beam expander is the movable element. The optical pickup device according to claim 16 , wherein
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。A light source, an objective lens for condensing a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens, and resulting from changes in temperature and / or humidity A condensing optical system including spherical aberration correcting means for correcting fluctuations in spherical aberration generated by
Spherical aberration detection means for detecting fluctuations in the spherical aberration by detecting reflected light from the information recording surface;
And a driving means for driving the spherical aberration correcting means in accordance with the detection result of the spherical aberration detecting means, and a correction method for spherical aberration fluctuations in an optical pickup device comprising:
The spherical aberration detection means may be amplitude divided or wavefront splitting to a light flux of at least incident, an optical element you added size or different spherical aberration code different to the split light beam or wavefront, the optical element A multi-segment photodetector for receiving a light beam with spherical aberration added thereto ,
By detecting the difference in the amount of light on the light receiving surface of the multi-segment photodetector caused by the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration of the divided light beam or wavefront, the amount of variation in the spherical aberration And correcting the spherical aberration fluctuation in the optical pickup device, wherein the driving means is driven so as to reduce the fluctuation amount of the spherical aberration.
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)A light source, an objective lens for condensing a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens, and resulting from changes in temperature and / or humidity A condensing optical system including spherical aberration correcting means for correcting fluctuations in spherical aberration generated by
Spherical aberration detection means for detecting fluctuations in the spherical aberration by detecting reflected light from the information recording surface;
And a driving means for driving the spherical aberration correcting means in accordance with the detection result of the spherical aberration detecting means, and a correction method for spherical aberration fluctuations in an optical pickup device comprising:
The spherical aberration detector includes a first and second light-receiving surfaces having a first light-receiving surface and a second light-receiving surface, the areas of which are distributed so as to change the amount of light received according to a change in spherical aberration of an incident light beam. And a first light beam disposed between the spherical aberration correcting means and the multi-segmented light detector and receiving reflected light from the information recording surface on the first light receiving surface, and the first light beam. And the paraxial focus position or the best focus position are the same, and the second light receiving surface receives the second light beam, and an over spherical aberration is added to the first light beam. It has an optical element 2 of the light beam you added under spherical aberration, and
The first light receiving surface has two light receiving portions, and the two light receiving portions satisfy A1 = A2 in a reference state when the light receiving amounts in the respective light receiving portions are A1 and A2,
The second light receiving surface has two light receiving portions, and the two light receiving portions satisfy B1 = B2 in the reference state when the light receiving amount in each light receiving portion is B1 and B2,
When the spherical aberration of the reflected light including the spherical aberration added by the optical element fluctuates in an under direction, the received light amount A1 on the first light receiving surface increases from the reference state and the received light amount A2 decreases. , The amount of received light B1 on the second light receiving surface decreases from the reference state and the amount of received light B2 increases,
When the spherical aberration of the reflected light including the spherical aberration added by the optical element fluctuates in the over direction, the amount of received light A1 on the first light receiving surface decreases from the reference state and the amount of received light A2 increases. , The amount of received light B1 on the second light receiving surface increases from the reference state, and the amount of received light B1 decreases,
By detecting the difference ΔSA in the amount of received light according to the following equation that is caused by the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration between the first light flux and the second light flux, the fluctuation amount of the spherical aberration can be reduced. A method for correcting spherical aberration fluctuations in an optical pickup device, wherein the driving means is driven to detect and reduce the fluctuation amount of the spherical aberration.
ΔSA = (A2 + B1) − (A1 + B2)
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)A light source, an objective lens for condensing a light beam from the light source on an information recording surface of an optical information recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens, and resulting from changes in temperature and / or humidity A condensing optical system including spherical aberration correcting means for correcting fluctuations in spherical aberration generated by
Spherical aberration detection means for detecting fluctuations in the spherical aberration by detecting reflected light from the information recording surface;
And a driving means for driving the spherical aberration correcting means in accordance with the detection result of the spherical aberration detecting means, and a correction method for spherical aberration fluctuations in an optical pickup device comprising:
The spherical aberration detecting means has a first light receiving surface and a second light receiving surface, in which areas are distributed so as to change the amount of light received in accordance with the variation of the spherical aberration of the incident light beam in order in the clockwise direction. A multi-divided photodetector having a light receiving surface divided into at least four regions: a surface, a third light receiving surface facing the first light receiving surface, and a fourth light receiving surface facing the second light receiving surface; The wavefront of the reflected light from the information recording surface is received by the respective light receiving surfaces of the multi-divided photodetector and disposed between the spherical aberration correcting means and the multi-divided photodetector, and the paraxial focal position Alternatively, the wavefront is divided into four regions having the same best focus position, and an over spherical aberration is added to the wavefronts received by the first light receiving surface and the third light receiving surface. Light is received by the light receiving surface and the fourth light receiving surface. Has an optical element you added under spherical aberration in the wavefront, and
The first light receiving surface is divided into two light receiving parts, and the amount of light received by each light receiving part is a1 and a2,
The second light receiving surface is divided into two light receiving parts, and the amount of light received by each light receiving part is b1 and b2,
The third light receiving surface is divided into two light receiving parts, and the amount of light received by each light receiving part is a1 ′, a2 ′,
The fourth light receiving surface is divided into two light receiving parts, and the amount of light received in each light receiving part is b1 ′ and b2 ′,
Each light receiving portion of each light receiving surface satisfies the following formula (1) or (2) in the reference state,
a1 = a2, b1 = b2, a1 ′ = a2 ′, b1 ′ = b2 ′ (1)
(a2 + b1) − (a1 + b2) = 0, (a2 ′ + b1 ′) − (a1 ′ + b2 ′) = 0 (2)
When the spherical aberration of the reflected light including the spherical aberration added by the optical element fluctuates in an under direction, the received light amounts a1, a1 ′, b2, b2 ′ on the respective light receiving surfaces increase from the reference state. , The amount of received light a2, a2 ′, b1, b1 ′ decreases,
When the spherical aberration of the reflected light including the spherical aberration added by the optical element fluctuates in the over direction, the received light amounts a1, a1 ′, b2, b2 ′ on the respective light receiving surfaces are reduced from the reference state. , The amount of received light a2, a2 ′, b1, b1 ′ increases,
The following equations (3), (4), or (4) on the respective light receiving surfaces of the multi-divided photodetector generated due to the difference in the magnitude or sign of the spherical aberration of the wavefront divided into the four regions: In the optical pickup device, the amount of received light difference ΔSA in step 5) is detected to detect the amount of variation of the spherical aberration, and the driving unit is driven to reduce the amount of variation of the spherical aberration. Correction method for spherical aberration fluctuations.
ΔSA = (a2 + b1) − (a1 + b2) (3)
ΔSA = (a2 ′ + b1 ′) − (a1 ′ + b2 ′) (4)
ΔSA = (a2 + b1 + a2 ′ + b1 ′) − (a1 + b2 + a1 ′ + b2 ′) (5)
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