JP2005129158A - Optical pickup device and optical disk device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical pickup device which can detect a spherical aberration and correct it while using less components and without increasing the dimensions of the pickup device body, and an optical disk device incorporating this pickup device. <P>SOLUTION: The lens is designed so that the return light (reflected light) from the disk is converged on the sensor when the film thickness of the disk protective layer is thicker than its optimum value, and the sensor is positioned at the focusing point of the return light. The sensor is shaped to receive approximately 50% of the return light when the film thickness of the disk protective layer has the optimum thickness. By this arrangement, when the film thickness of the protective layer is thicker than the optimum value, the sensor receives a larger amount of the light. On the other hand, the sensor receives less amount of the light if the film is thinner than the optimum value. Thus, the amount and the direction of film thickness error can be detected. Consequently, the spherical aberration can be corrected from the detection result. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光ピックアップ装置および光ディスク装置に関し、特に、ディスク表面と記録層との間に介在する中間層(保護層等)の膜厚誤差によって生じる球面収差を補正する際に用いて好適なものである。
The present invention relates to an optical pickup device and an optical disc device, and particularly suitable for correcting spherical aberration caused by a film thickness error of an intermediate layer (such as a protective layer) interposed between a disc surface and a recording layer. It is.

レーザ光を短波長化し、あるいは対物レンズの開口数を大きくすることにより、光ディスクの高密度化を図ることができる。しかしながら、対物レンズの開口数を大きくすると、ディスク表面と記録層との間に介在する保護層の膜厚誤差によって、レーザ光に球面収差が生じる。   By reducing the wavelength of the laser light or increasing the numerical aperture of the objective lens, it is possible to increase the density of the optical disk. However, when the numerical aperture of the objective lens is increased, spherical aberration occurs in the laser light due to the film thickness error of the protective layer interposed between the disk surface and the recording layer.

たとえば、保護層の厚みが0.1mm程度に設定されている場合、膜厚誤差は±10〜20μm程度となる。かかる膜厚誤差によって、記録層上に収束されるレーザ光に球面収差が生じると、記録層に対する記録再生特性が劣化する。したがって、高開口数の対物レンズを用いる場合には、かかる球面収差を検出し、これを補正する手段が別途必要となる。   For example, when the thickness of the protective layer is set to about 0.1 mm, the film thickness error is about ± 10 to 20 μm. When spherical aberration occurs in the laser beam converged on the recording layer due to the film thickness error, the recording / reproducing characteristics with respect to the recording layer deteriorate. Therefore, when a high numerical aperture objective lens is used, a means for detecting and correcting the spherical aberration is separately required.

かかる球面収差は、ディスクからの反射光(戻り光)を監視して検出できる。   Such spherical aberration can be detected by monitoring reflected light (returned light) from the disk.

半導体レーザからのレーザ光は、通常、コリメータレンズによって平行光とされた後、対物レンズによって記録層上に収束される。ここで、対物レンズは、保護層の膜厚が適正な場合に、レーザ光を記録層上に集光するよう設計されている。   The laser light from the semiconductor laser is usually collimated by a collimator lens and then converged on the recording layer by an objective lens. Here, the objective lens is designed to focus the laser beam on the recording layer when the protective layer has an appropriate film thickness.

保護層の膜厚が適正な場合、記録層からの戻り光は、対物レンズを通過することにより平行光となる。しかしながら、保護層に膜厚誤差が生じると、対物レンズを通過した戻り光は平行光とはならず、その中央部と外周部の光線が、拡散または収束するようになる。かかる拡散度合を検出することにより、膜厚誤差ないし球面収差の程度を検出できる。   When the thickness of the protective layer is appropriate, the return light from the recording layer becomes parallel light by passing through the objective lens. However, when a film thickness error occurs in the protective layer, the return light that has passed through the objective lens does not become parallel light, and the light rays at the center and the outer periphery thereof diffuse or converge. By detecting the degree of diffusion, the film thickness error or the degree of spherical aberration can be detected.

図8に戻り光(真円ビームの場合)の拡散角度の分布をシミュレーションしたシミュレーション結果を示す。図示の如く、保護層の膜厚が最適値の場合、戻り光は、その中央部も外周部も平行光となっている。これに対し、保護層の膜厚が最適値より厚い場合、戻り光は、その中央部(瞳半径=0〜0.8程度)が収束し、外周部(瞳半径=0.8程度〜1)が拡散するようになる。逆に、保護層の膜厚が最適値より薄い場合、戻り光は、その中央部が拡散し、外周部が収束するようになる。   FIG. 8 shows a simulation result obtained by simulating the distribution of the diffusion angle of light (in the case of a perfect circular beam). As shown in the figure, when the film thickness of the protective layer is an optimum value, the return light is parallel light at both the central part and the outer peripheral part. On the other hand, when the protective layer is thicker than the optimum value, the return light converges at the center (pupil radius = 0 to 0.8) and diffuses at the outer periphery (pupil radius = 0.8 to 1). It becomes like this. On the contrary, when the film thickness of the protective layer is thinner than the optimum value, the return light diffuses in the central part and converges at the outer peripheral part.

かかる現象により、戻り光の光線は、図9に示すように分布する。すなわち、保護層の膜厚が最適値の場合(同図b)、戻り光の光線はその断面において均一に分布する。これに対し、保護層の膜厚が最適値よりも厚い場合(同図c)、戻り光の光線は外周部よりも中央部により多く分布する。また、保護層の膜厚が最適値よりも薄い場合(同図a)、戻り光の光線は中央部よりも外周部により多く分布する。   Due to this phenomenon, the return light beam is distributed as shown in FIG. That is, when the thickness of the protective layer is the optimum value (b in FIG. 4), the return light beam is uniformly distributed in the cross section. On the other hand, when the film thickness of the protective layer is thicker than the optimum value (FIG. 3C), the return light beam is distributed more in the center than in the outer periphery. Further, when the thickness of the protective layer is thinner than the optimum value (a in the figure), the return light beam is distributed more in the outer peripheral portion than in the central portion.

よって、かかる分布状態を光検出素子(光センサ)にて検出することにより、膜厚誤差ないし球面収差の程度を検出できる。しかしながら、たとえば図10に示す如く、保護層の膜厚が最適な場合の戻り光を収束レンズにてセンサ上(A面)に収束させるとすると、内周部の光線と外周部の光線の焦点位置の相違(同図(a)、(c)の説明を参照)から、保護層の膜厚が最適値よりも厚くなっても薄くなってもセンサ上の光強度分布が一様に変化し(図11参照)、このため、光センサの出力信号上に膜厚誤差の方向とその大きさを反映させることができない(図12参照)。   Therefore, the degree of film thickness error or spherical aberration can be detected by detecting such a distribution state with a light detection element (light sensor). However, for example, as shown in FIG. 10, if the return light in the case where the protective layer has an optimum film thickness is converged on the sensor (surface A) by the converging lens, the focal points of the inner and outer peripheral rays are focused. Due to the difference in position (see the explanations in FIGS. 4A and 4C), the light intensity distribution on the sensor changes uniformly even if the protective layer thickness is thicker or thinner than the optimum value. For this reason, the direction and magnitude of the film thickness error cannot be reflected on the output signal of the optical sensor (see FIG. 12).

そこで、以下の特許文献1に記載の光ピックアップでは、戻り光のうち中央部の光線と外周部の光線をビームスプリッタによって分光し、分光したそれぞれの光線を光センサによって受光するようにしている。
特表2001−507463号公報
Therefore, in the optical pickup described in Patent Document 1 below, the central beam and the outer beam in the return light are split by a beam splitter, and each split beam is received by an optical sensor.
JP-T-2001-507463

しかしながら、かかる従来技術によれば、戻り光を分光するためのビームスプリッタと分光された光線を受光する一対の光センサが必要となり、球面収差検出用に別途多くの光学部品が必要となるとの問題が生じる。また、分光路中に光センサを配する必要から、光センサの配置用および分光路確保のためのスペースが必要となり、その分、ピックアップ装置本体の外形寸法が大きくなってしまうとの問題も生じる。   However, according to such a conventional technique, a beam splitter for splitting the return light and a pair of optical sensors for receiving the split light are required, and a large number of optical components are required for detecting spherical aberration. Occurs. Further, since it is necessary to arrange the optical sensor in the spectral path, a space for arranging the optical sensor and securing the spectral path is required, and there is a problem that the external dimensions of the pickup apparatus main body are increased accordingly. .

そこで、本発明は、部品点数の増大を抑制し、且つ、ピックアップ装置本体の形状を大型化することなく、球面収差の検出とその補正を行い得る光ピックアップ装置およびそれを内蔵した光ディスク装置を提供することを課題とする。
Accordingly, the present invention provides an optical pickup device capable of detecting and correcting spherical aberration and suppressing the increase in the number of components and without increasing the size of the pickup device body, and an optical disk device incorporating the same. The task is to do.

本発明は、戻り光を収束させるレンズを改良することにより、従来技術のようにディスクからの戻り光を分光することなく、膜厚誤差ないし球面収差の方向・大きさを精度よく検出するものである。また、レンズによって収束された戻り光の集光点と光検出手段の配置を調整することにより、膜厚誤差ないし球面収差の方向・大きさに応じた電気信号を光検出手段から導出するものである。   The present invention improves the lens for converging the return light, and accurately detects the direction and size of the film thickness error or spherical aberration without dispersing the return light from the disk as in the prior art. is there. Also, by adjusting the condensing point of the return light converged by the lens and the arrangement of the light detection means, an electrical signal corresponding to the film thickness error or the direction and size of the spherical aberration is derived from the light detection means. is there.

本発明の主たる局面は、ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および/若しくは再生を行う光ピックアップとして把握することができる。この光ピックアップは、ディスク表面と記録層との間に介在する中間層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備える。さらに、前記検出手段は、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記ディスクからの反射光を収束させるよう設計されたレンズと、前記レンズによって収束された前記反射光を受光して電気信号を出力し、且つ、前記中間層の厚みが最適値の場合に、前記反射光の全光量のうち、所定比率の光量を受光する光検出器とを含み、前記補正手段は、前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記光検出器から出力される電気信号から生成されたサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含む。   The main aspect of the present invention can be grasped as an optical pickup that records and / or reproduces information by irradiating a disk with laser light. This optical pickup includes a detecting means for detecting a spherical aberration caused by a film thickness error of an intermediate layer interposed between the disk surface and the recording layer, and a correcting means for correcting the spherical aberration detected by the detecting means. Further, the detection means includes a lens designed to converge reflected light from the disk when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension, and the reflection converged by the lens. A light detector that receives light and outputs an electrical signal, and when the thickness of the intermediate layer is an optimum value, a photodetector that receives a predetermined amount of light among the total amount of light of the reflected light, and the correction The means includes diffusion angle conversion means for changing a diffusion angle of the laser light directed to the disk in accordance with a servo signal generated from an electric signal output from the photodetector.

この局面において、上記レンズは、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に、前記反射光をほぼ一点に集光する非球面レンズにより構成されるのが好ましい。あるいは、前記レンズは、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に、前記反射光の球面収差が最小値近傍となるように設計された球面レンズにより構成されてもよい。   In this aspect, it is preferable that the lens is constituted by an aspherical lens that condenses the reflected light at approximately one point when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension. Alternatively, the lens may be constituted by a spherical lens designed so that the spherical aberration of the reflected light is close to the minimum value when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than the optimum value by a predetermined dimension. Good.

また、この局面において、前記光検出器は、一または2以上の光センサにより構成されており、この光センサは、前記中間層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束される前記反射光の全光量のうち、半分程度の光量を受光するよう、その形状および配置が調整される。   In this aspect, the photodetector is configured by one or more optical sensors, and the optical sensor is configured to reflect the reflection converged by the lens when the thickness of the intermediate layer is an optimum value. The shape and arrangement are adjusted so that about half of the total amount of light is received.

さらに、この局面において、前記レンズは、一方のレンズ面が、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記反射光を集光するよう、球面または非球面形状に形成され、且つ、他方のレンズ面が、前記反射光に非点収差作用を導入するよう、シリンドリカル形状に形成されるよう構成できる。このとき、前記光検出器は、前記中間層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束される前記反射光の全光量のうち、半分程度の光量を受光する光センサー部分と、非点収差が導入された反射光からフォーカスエラー信号を生成するための4つの受光領域を有するよう構成できる。ここで、4つの受光領域は、記録層に対してレーザ光が適正に集光されている場合にディスクからの反射光を前記4つの受光領域にて均等に受光し、前記記録層に対して集光ズレが生じているときに対角線方向に位置する2組の受光領域の何れかが他方に比べて前記反射光が多く受光する光センサー部分を含む。   Further, in this aspect, the lens has a spherical or aspherical shape so that one of the lens surfaces collects the reflected light when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension. The other lens surface may be formed in a cylindrical shape so as to introduce an astigmatism effect on the reflected light. At this time, when the thickness of the intermediate layer is an optimum value, the photodetector includes an optical sensor portion that receives about half of the total amount of the reflected light converged by the lens, and an astigmatism. It can be configured to have four light receiving regions for generating a focus error signal from reflected light into which aberration is introduced. Here, the four light receiving areas receive the reflected light from the disc equally in the four light receiving areas when the laser light is properly focused on the recording layer, and One of the two sets of light receiving regions positioned in the diagonal direction when the light misalignment occurs includes an optical sensor portion that receives more reflected light than the other.

また、本発明の他の局面は、ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および/若しくは再生を行う光ピックアップと、この光ピックアップにサーボ信号を印加するサーボ回路とを有する光ディスク装置として把握することができる。ここで、前記光ピックアップは、ディスク表面と記録層との間に介在する中間層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、前記サーボ回路は、前記検出手段における検出結果に応じて前記補正手段を駆動する駆動回路を有する。そして、前記検出手段は、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記ディスクからの反射光を収束させるよう設計されたレンズと、前記レンズによって収束された前記反射光を受光して電気信号を出力し、且つ、前記中間層の厚みが最適値の場合に、前記反射光の全光量のうち、所定比率の光量を受光する光検出器とを含み、前記駆動回路は、前記光検出器から出力される電気信号から球面収差を補正するサーボ信号を生成し、前記補正手段は、前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記駆動回路からのサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含む。   Another aspect of the present invention is grasped as an optical disc apparatus having an optical pickup that records and / or reproduces information by irradiating a disc with laser light and a servo circuit that applies a servo signal to the optical pickup. be able to. Here, the optical pickup includes a detecting unit for detecting spherical aberration caused by a film thickness error of an intermediate layer interposed between the disk surface and the recording layer, and a correcting unit for correcting the spherical aberration detected by the detecting unit. And the servo circuit has a drive circuit that drives the correction means in accordance with a detection result of the detection means. The detecting means includes a lens designed to converge reflected light from the disk when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension, and the reflection converged by the lens. A light detector that receives light and outputs an electrical signal, and that receives a predetermined amount of light among the total amount of reflected light when the thickness of the intermediate layer is an optimal value, and the drive The circuit generates a servo signal for correcting spherical aberration from the electrical signal output from the photodetector, and the correction means determines the diffusion angle of the laser beam toward the disk according to the servo signal from the drive circuit. And a diffusion angle conversion means for changing.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、以下に示す実施の形態の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかとなるであろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
The above and other objects and novel features of the present invention will become more fully apparent when the following description of the embodiments is read in conjunction with the accompanying drawings. However, the following embodiments are merely examples of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.

本発明によれば、ディスクからの戻り光を分光することなしに、ディスク保護層の膜厚誤差を検出することができるので、上記従来の構成に比べ、構成の簡素化、部品点数の抑制、ピックアップ装置本体の小型化を図ることができる。   According to the present invention, since the film thickness error of the disk protective layer can be detected without spectrally separating the return light from the disk, the structure is simplified and the number of parts is suppressed compared to the conventional structure. The pickup device main body can be downsized.

その他、本発明の効果は、以下に示す実施の形態の説明によって、さらに明らかになろう。
In addition, the effects of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments.

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、図1に実施の形態に係る光ピックアップ装置およびそれを内蔵した光ディスク装置の構成を示す。   First, FIG. 1 shows a configuration of an optical pickup device according to an embodiment and an optical disk device incorporating the same.

図において、光ピックアップ装置は、半導体レーザ1と、コリメータレンズ2と、ビームスプリッタ3と、液晶レンズ4と、ミラー5と、対物レンズ駆動アクチュエータ6と、ビームスプリッタ7と、非点収差レンズ8と、光検出器9と、球面収差検出用レンズ10と、球面収差検出用光検出器11とから構成されている。   In the figure, an optical pickup device includes a semiconductor laser 1, a collimator lens 2, a beam splitter 3, a liquid crystal lens 4, a mirror 5, an objective lens driving actuator 6, a beam splitter 7, and an astigmatism lens 8. , A photodetector 9, a spherical aberration detection lens 10, and a spherical aberration detection photodetector 11.

半導体レーザ1から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ2により平行光に変換される。当該レーザ光は、ビームスプリッタ3を透過した後、液晶レンズ4に入射される。液晶レンズ4は、液晶素子駆動回路400からの駆動信号に応じて、当該レーザ光を拡散または収束せしめる。しかして、拡散度合が調整されたレーザ光は、ミラー5により反射され、対物レンズ駆動アクチュエータ6によりディスク100の記録層上に集光される。   Laser light emitted from the semiconductor laser 1 is converted into parallel light by the collimator lens 2. The laser light passes through the beam splitter 3 and then enters the liquid crystal lens 4. The liquid crystal lens 4 diffuses or converges the laser light in accordance with a drive signal from the liquid crystal element drive circuit 400. Thus, the laser beam whose degree of diffusion has been adjusted is reflected by the mirror 5 and condensed on the recording layer of the disk 100 by the objective lens driving actuator 6.

ここで、対物レンズ駆動アクチュエータ6は、サーボ回路200(後述)からのサーボ信号に応じて対物レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。これにより、記録層上におけるレーザ光の集光点が、ディスク上のトラックを追従する。   Here, the objective lens driving actuator 6 drives the objective lens in the focus direction and the tracking direction in accordance with a servo signal from a servo circuit 200 (described later). Thereby, the condensing point of the laser beam on the recording layer follows the track on the disk.

なお、上記液晶レンズ4は、ディスク100の保護層の膜厚誤差によって生じる球面収差を補正するためのものである。すなわち、当該液晶レンズ4によりレーザ光の拡散度合が調整されることにより、記録層上におけるレーザ光の球面収差が補正される。   The liquid crystal lens 4 is used to correct spherical aberration caused by the film thickness error of the protective layer of the disk 100. That is, by adjusting the degree of diffusion of the laser beam by the liquid crystal lens 4, the spherical aberration of the laser beam on the recording layer is corrected.

図2に、かかる液晶レンズ4の構成例を示す。すなわち、液晶レンズ4は2個の球面凹レンズ43a、43bの間に、透明電極42a、42bと液晶43を介在させて構成されている。なお、44は、絶縁スペーサである。ここで、液晶43は、透明電極42a、42bからの印加電圧に応じて屈折率が変化する。すなわち、透明電極42a、42bに電圧を印加すると、液晶の配向状態が電圧の大きさに応じて変化し、その結果、液晶の屈折率が変化する。このように、透明電極42a、42bの印加電圧によって、液晶の収光作用を調整することができる。なお、液晶の屈折率が印加電圧に応じて変化することについては、例えば、1988年2月8日、株式会社シグマ発行、“液晶高分子”P245に記載されている。   FIG. 2 shows a configuration example of the liquid crystal lens 4. That is, the liquid crystal lens 4 is configured with the transparent electrodes 42a and 42b and the liquid crystal 43 interposed between the two spherical concave lenses 43a and 43b. Reference numeral 44 denotes an insulating spacer. Here, the refractive index of the liquid crystal 43 changes according to the voltage applied from the transparent electrodes 42a and 42b. That is, when a voltage is applied to the transparent electrodes 42a and 42b, the alignment state of the liquid crystal changes according to the magnitude of the voltage, and as a result, the refractive index of the liquid crystal changes. As described above, the light collecting action of the liquid crystal can be adjusted by the voltage applied to the transparent electrodes 42a and 42b. The fact that the refractive index of the liquid crystal changes according to the applied voltage is described in, for example, “Liquid Crystal Polymer” P245, issued on February 8, 1988, by Sigma Corporation.

同図左右方向に液晶レンズ4を透過する光は、凹レンズ42a、42bと、液晶(凸レンズ)の屈折率の差で、その屈折角が変化する。したがって、液晶43に印加する電圧に応じて、当該光の拡散・収束度合を調整することができる。   The light transmitted through the liquid crystal lens 4 in the left-right direction in the figure changes its refraction angle due to the difference in refractive index between the concave lenses 42a and 42b and the liquid crystal (convex lens). Therefore, the diffusion / convergence degree of the light can be adjusted according to the voltage applied to the liquid crystal 43.

図3に、ディスク保護層の膜厚誤差と記録層上のレーザ光に生じる球面収差との関係、および上記液晶レンズ4によって付与される拡散角度とそれによって補正される球面収差との関係のシミュレーション結果を示す。   FIG. 3 shows a simulation of the relationship between the disk protective layer thickness error and the spherical aberration generated in the laser light on the recording layer, and the relationship between the diffusion angle given by the liquid crystal lens 4 and the spherical aberration corrected thereby. Results are shown.

レーザ光の拡散角度を調整しない場合(平行なレーザ光の場合)、球面収差は、膜厚誤差の大きさに比例して大きくなる(同図、■印のグラフ)。これに対し、レーザ光の拡散角度を膜厚誤差の方向・大きさに応じて調整(同図、▲印のグラフ)すると、球面収差は、ゼロに接近する値にまで補正される(同図、◆印のグラフ)。   When the laser light diffusion angle is not adjusted (in the case of parallel laser light), the spherical aberration increases in proportion to the magnitude of the film thickness error (the graph of ■ in the figure). On the other hand, when the laser light diffusion angle is adjusted according to the direction and size of the film thickness error (the graph in the figure, a triangle mark), the spherical aberration is corrected to a value approaching zero (the figure). , Graph with ◆ mark).

上記液晶素子駆動回路400は、光検出器11からの出力信号から膜厚誤差の方向と大きさを検出し、図3の特性(同図、▲印のグラフ)をもとに、液晶レンズ4を制御する。これにより、液晶レンズ4は、当該膜厚誤差によって生じる球面収差を補正する拡散角度をレーザ光に付与する。   The liquid crystal element driving circuit 400 detects the direction and magnitude of the film thickness error from the output signal from the light detector 11, and based on the characteristics shown in FIG. To control. As a result, the liquid crystal lens 4 gives the laser beam a diffusion angle that corrects the spherical aberration caused by the film thickness error.

図1に戻り、ディスク100からの反射光(戻り光)は、上記光路を逆行し、その一部が、ビームスプリッタ3にて反射される。かかる戻り光は、さらに、ビームスプリッタ7にて2つに分割され、その一方が非点収差レンズ8を介して光検出器9に収束される。なお、非点収差レンズ8は、たとえば、収束レンズとシリンドリカルレンズを組み合わせて構成される。   Returning to FIG. 1, the reflected light (returned light) from the disk 100 travels back along the optical path, and a part thereof is reflected by the beam splitter 3. The return light is further divided into two by the beam splitter 7, and one of them is converged on the photodetector 9 through the astigmatism lens 8. The astigmatism lens 8 is configured by combining a converging lens and a cylindrical lens, for example.

光検出器9からの信号は、サーボ回路200および再生回路300にそれぞれ供給され、ここで各種サーボ信号および再生RF信号が生成される。   Signals from the photodetector 9 are supplied to the servo circuit 200 and the reproduction circuit 300, respectively, where various servo signals and reproduction RF signals are generated.

図4(a)に、光検出器9とその出力信号を演算する演算回路を示す。   FIG. 4A shows a photodetector 9 and an arithmetic circuit for calculating its output signal.

光検出器9は、4つの光センサd1〜d4から構成されている。ここで、光検出器9は、レーザ光がディスク上の記録トラックを正しく追従しているとき、記録トラックがセンサd1、d2とセンサd3、d4の間の分割線上に投影されるよう構成されている。よって、センサd1、d2の出力の加算信号(加算回路91の出力信号)と、センサd3、d4の出力の加算信号(加算回路92の出力信号)とを、減算回路96にて減算することによりトラッキングエラー信号(TR)が生成される。   The photodetector 9 is composed of four photosensors d1 to d4. Here, the photodetector 9 is configured so that the recording track is projected onto the dividing line between the sensors d1 and d2 and the sensors d3 and d4 when the laser beam correctly follows the recording track on the disk. Yes. Therefore, the subtraction circuit 96 subtracts the addition signal (output signal of the addition circuit 91) output from the sensors d1 and d2 and the addition signal (output signal of the addition circuit 92) output from the sensors d3 and d4. A tracking error signal (TR) is generated.

また、上記非点収差レンズ8によって収束される戻り光は、レーザ光がディスク記録層上に正しく集光されているとき、光検出器9の中央に真円スポットとして収束される。他方、レーザ光の集光点が記録層に対し前方または後方にずれているとき、光検出器9上のスポットは、光センサd1とd4、あるいはd2とd3に多く掛かる楕円スポットとなる。したがって、センサd1、d4の出力の加算信号(加算回路93の出力信号)と、センサd2、d3の出力の加算信号(加算回路94の出力信号)とを、減算回路97にて減算することにより、フォーカスエラー信号(FO)が生成される。   The return light converged by the astigmatism lens 8 is converged as a perfect spot at the center of the photodetector 9 when the laser light is correctly condensed on the disk recording layer. On the other hand, when the condensing point of the laser beam is deviated forward or backward with respect to the recording layer, the spot on the photodetector 9 becomes an elliptical spot that is heavily applied to the optical sensors d1 and d4 or d2 and d3. Therefore, the subtraction circuit 97 subtracts the addition signal (output signal of the addition circuit 93) output from the sensors d1 and d4 and the addition signal (output signal of the addition circuit 94) output from the sensors d2 and d3. A focus error signal (FO) is generated.

さらに、センサd1〜d4からの全出力信号を、加算回路91、92、95にて加算することにより、再生RF信号(RF)が生成される。   Further, all output signals from the sensors d1 to d4 are added by the adder circuits 91, 92, and 95, thereby generating a reproduction RF signal (RF).

サーボ回路200は、上記トラッキングエラー信号(TR)とフォーカスエラー信号(FO)からフォーカスサーボ信号とトラッキングサーボ信号を生成し、これを対物レンズ駆動アクチュエータ6に供給する。また、再生回路300は、上記再生RF信号を処理して再生データを生成する。   The servo circuit 200 generates a focus servo signal and a tracking servo signal from the tracking error signal (TR) and the focus error signal (FO) and supplies them to the objective lens driving actuator 6. The reproduction circuit 300 processes the reproduction RF signal to generate reproduction data.

図1に戻り、上記ディスク100からの戻り光のうち、ビームスプリッタ7を透過した光は、球面収差検出用レンズ10によって光検出器11上に集光される。ここで、球面収差検出用レンズ10と光検出器11は、ディスク保護層の膜厚誤差の方向と大きさが検出できるよう、設計・配置されている。なお、球面収差検出用レンズ10および光検出器11の構成・配置については、追って詳説する。   Returning to FIG. 1, of the return light from the disk 100, the light transmitted through the beam splitter 7 is condensed on the photodetector 11 by the spherical aberration detection lens 10. Here, the spherical aberration detecting lens 10 and the photodetector 11 are designed and arranged so that the direction and magnitude of the film thickness error of the disk protective layer can be detected. The configuration and arrangement of the spherical aberration detection lens 10 and the photodetector 11 will be described in detail later.

光検出器11からの検出信号は、光ディスク装置側の液晶素子駆動回路400に供給される。液晶素子駆動回路400は、かかる検出信号からディスク保護層の膜厚誤差を検出し、上記図3を参照して説明したようにして、液晶レンズ4の屈折率を変化させる。これにより、半導体レーザ1からのレーザ光が拡散または収束され、記録層上におけるレーザ光の球面収差が補正される。   The detection signal from the photodetector 11 is supplied to the liquid crystal element driving circuit 400 on the optical disc apparatus side. The liquid crystal element drive circuit 400 detects the film thickness error of the disk protective layer from the detection signal, and changes the refractive index of the liquid crystal lens 4 as described with reference to FIG. Thereby, the laser light from the semiconductor laser 1 is diffused or converged, and the spherical aberration of the laser light on the recording layer is corrected.

次に、上記球面収差検出用レンズ10と光検出器11の構成・配置について説明する。図5に、球面収差検出用レンズ10によって光検出器11上に収束される戻り光の状態を示す。   Next, the configuration and arrangement of the spherical aberration detection lens 10 and the photodetector 11 will be described. FIG. 5 shows the state of the return light converged on the photodetector 11 by the spherical aberration detection lens 10.

同図に示す如く、ディスクからの戻り光は、ディスク保護層の厚みが最適値よりも大きいときにセンサ面上に集光される。すなわち、上記球面収差検出用レンズ10は、ディスク保護層の厚みが最適値よりも厚い場合(同図c)に、戻り光が光検出器11のセンサ面上(同図のA面上)に集光されるよう設計されている。   As shown in the figure, the return light from the disk is condensed on the sensor surface when the thickness of the disk protective layer is larger than the optimum value. That is, in the spherical aberration detection lens 10, when the thickness of the disk protective layer is thicker than the optimum value (c in the same figure), the return light is on the sensor surface of the photodetector 11 (on the A surface in the same figure). Designed to be focused.

ここで、球面収差検出用レンズ10は、当該戻り光の球面収差を補正するよう設計された非球面レンズによって構成することができる。かかる非球面レンズを採用することにより、ディスクからの戻り光は、ディスク保護層の厚みが最適値よりも厚い場合(同図c)に、全ての光線がセンサ面(A面)上に集光されるようになる。   Here, the spherical aberration detection lens 10 can be constituted by an aspheric lens designed to correct the spherical aberration of the return light. By adopting such an aspheric lens, the return light from the disk is focused on the sensor surface (A surface) when the thickness of the disk protective layer is thicker than the optimum value (FIG. 3c). Will come to be.

これに対し、上記球面収差検出用レンズ10を球面レンズにて構成することもできる。かかる場合、当該球面レンズは、戻り光の球面収差が最も小さくなるよう、その曲率半径が調整されている必要がある。すなわち、当該球面レンズの曲率半径は、上記戻り光のうち最も手前に集光する集光点と最も離れて集光する集光点の距離が最小となる値に設定される。これにより、センサ面(A面)上における戻り光の集光スポットを最小とすることができる。   On the other hand, the spherical aberration detecting lens 10 may be constituted by a spherical lens. In such a case, the curvature radius of the spherical lens needs to be adjusted so that the spherical aberration of the return light is minimized. That is, the radius of curvature of the spherical lens is set to a value that minimizes the distance between the condensing point that condenses the nearest and the farthest condensing point of the return light. Thereby, the condensing spot of the return light on the sensor surface (A surface) can be minimized.

かかる構成において、ディスク保護層の膜厚が、同図(c)の膜厚から小さくなると、センサ面(A面)上の光線分布が、同図(b)、(a)のように次第に広がって行く。これに応じて、センサ面(A面)上における戻り光の強度は図6(c)の状態から、同図(b)、(a)へと移行する。   In such a configuration, when the film thickness of the disk protective layer becomes smaller than the film thickness of FIG. 10C, the light distribution on the sensor surface (A surface) gradually spreads as shown in FIGS. Go. Correspondingly, the intensity of the return light on the sensor surface (A surface) shifts from the state of FIG. 6C to FIGS.

かかる強度変化のもと、ディスク保護層の膜厚が最適値のときに、戻り光の全光線の50%程度を受光するように、光検出器11のセンサを形成・配置しておけば、膜厚誤差に応じてセンサの受光量を変化させることができる。   If the sensor of the photodetector 11 is formed and arranged so as to receive about 50% of the total light of the return light when the film thickness of the disk protective layer is the optimum value under such intensity change, The amount of light received by the sensor can be changed according to the film thickness error.

図7に、ディスク保護層の膜厚誤差とセンサ受光量(センサ受光量/戻り光)の関係(シミュレーション結果)を示す。同図には、上記球面収差検出用レンズ10として、非球面レンズを用いた場合と球面レンズを用いた場合の両方を併せて図示してある。なお、非球面レンズを用いた場合、光検出器11のセンサは、ディスク保護層の膜厚が最適値のときに50%の光線を受光するものとして設定されている。また、球面レンズを用いた場合、光検出器11のセンサは、ディスク保護層の膜厚が最適値のときに30%の光線を受光するものとして設定されている。   FIG. 7 shows the relationship (simulation result) between the thickness error of the disk protective layer and the amount of received light (sensor received amount / returned light). In the figure, both the case where an aspherical lens is used and the case where a spherical lens is used as the spherical aberration detecting lens 10 are shown. When an aspheric lens is used, the sensor of the photodetector 11 is set to receive 50% of light when the thickness of the disk protective layer is the optimum value. When a spherical lens is used, the sensor of the photodetector 11 is set to receive 30% of light when the thickness of the disk protective layer is the optimum value.

図4(b)に、上記光検出器11のセンサと戻り光の収束スポットとの関係を示す。   FIG. 4B shows the relationship between the sensor of the photodetector 11 and the convergence spot of the return light.

同図に示す如く、光検出器11は、単一のセンサd5にて構成されている。かかるセンサd5は、その中心を戻り光の光軸が垂直に貫くよう配置されている。また、ディスク保護層の膜厚が最適値のときに、戻り光の全光線の50%程度を受光するよう形成されている。しかして、センサd5からの出力信号をアンプ111にて増幅することにより、膜厚変動に応じた電気信号(DE)を生成することができる。   As shown in the figure, the photodetector 11 is composed of a single sensor d5. The sensor d5 is arranged so that the optical axis of the return light passes through the center vertically. Further, when the thickness of the disk protective layer is an optimum value, it is formed so as to receive about 50% of the total light of the return light. Thus, the output signal from the sensor d5 is amplified by the amplifier 111, so that an electrical signal (DE) corresponding to the film thickness variation can be generated.

上記液晶駆動回路400は、かかる電気信号(DE)を基準値(保護層の膜厚が適正なときの電気信号DE)から減算することにより、膜厚誤差の方向と大きさに応じた電気信号を生成する。かかる電気信号は、その極性が膜厚誤差の方向を示し、その大きさ(絶対値)が膜厚誤差の大きさを示す。液晶素子駆動回路400は、かかる電気信号に応じて、上記の如く、液晶レンズ4を制御する。これにより、レーザ光の拡散度合を調整し、もって、記録層上におけるレーザ光の球面収差を補正する。   The liquid crystal driving circuit 400 subtracts the electric signal (DE) from a reference value (electric signal DE when the protective layer has an appropriate film thickness) to thereby obtain an electric signal corresponding to the direction and magnitude of the film thickness error. Is generated. The polarity of the electrical signal indicates the direction of the film thickness error, and the magnitude (absolute value) indicates the magnitude of the film thickness error. The liquid crystal element driving circuit 400 controls the liquid crystal lens 4 as described above according to the electric signal. Thereby, the diffusion degree of the laser beam is adjusted, and thereby the spherical aberration of the laser beam on the recording layer is corrected.

以上の如く、本実施の形態によれば、球面収差検出用レンズ10と光検出器11の構成・配置を調整することにより、ディスクからの戻り光を分光することなしに、ディスク保護層の膜厚誤差を検出することができる。よって、上記従来の構成に比べ、構成の簡素化、部品点数の抑制、ピックアップ本体の小型化を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, by adjusting the configuration and arrangement of the spherical aberration detection lens 10 and the photodetector 11, the film of the disk protective layer can be obtained without dispersing the return light from the disk. Thickness error can be detected. Therefore, compared with the said conventional structure, simplification of a structure, suppression of a number of parts, and size reduction of a pick-up main body can be achieved.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他に、種々の変更が可能であることは言うまでもない。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It cannot be overemphasized that a various change is possible other than that.

たとえば、上記実施の形態では、液晶レンズ4を用いてレーザ光の拡散度合を調整するようにしたが、これに代えて、たとえば、凸レンズと凹レンズ間の距離をアクチュエータにより変動させて、レーザ光の拡散度合を調整することもできる。   For example, in the above embodiment, the degree of diffusion of the laser light is adjusted using the liquid crystal lens 4, but instead of this, for example, the distance between the convex lens and the concave lens is changed by an actuator to change the laser light. The degree of diffusion can also be adjusted.

また、上記光ピックアップ装置の光学系は、コンパクトディスクプレーヤやDVDプレーヤ等に用いて好適なものであるが、これら以外にも、例えば、光磁気ディスク記録再生装置等、その他の再生専用または記録可能な光ディスク装置に用いられる光ピックアップ装置に本発明を適用することもできる。   The optical system of the optical pickup device is suitable for use in a compact disc player, a DVD player, etc. In addition to these, other reproduction-only or recordable devices such as a magneto-optical disc recording / reproducing device are also possible. The present invention can also be applied to an optical pickup device used in such an optical disk device.

なお、上記実施の形態では、ディスク保護層の膜厚が最も大きいときに戻り光をセンサ面上に集光させるよう設計したが、これに代えて、ディスク保護層の膜厚が最も小さいときに戻り光をセンサ面上に集光させるように設計しても良い。かかる場合、たとえば図5に示すセンサ面(A面)上の戻り光の断面は、同図(a)が最も小さく同図(b)(c)に移行するに従って次第に大きくなる。よって、図3(b)の検出信号DEの大きさと膜厚誤差との間の関係は上記実施の形態とは逆となり、これに応じて、上記液晶素子駆動回路400による制御も適宜変更する必要がある。   In the above embodiment, the return light is designed to be condensed on the sensor surface when the thickness of the disk protective layer is the largest. Instead, when the thickness of the disk protective layer is the smallest. You may design so that return light may be condensed on a sensor surface. In such a case, for example, the cross section of the return light on the sensor surface (A surface) shown in FIG. 5 is the smallest in FIG. 5A and gradually increases as it moves to FIG. 5B and FIG. Therefore, the relationship between the magnitude of the detection signal DE and the film thickness error in FIG. 3B is opposite to that in the above embodiment, and accordingly, the control by the liquid crystal element driving circuit 400 needs to be changed as appropriate. There is.

また、上記実施の形態では、球面収差検出用レンズとして非球面レンズまたは球面レンズを用い、保護層の膜厚が厚いときにディスクからの戻り光が最も集光されるように当該レンズを設計したが、レンズの設計はこれに限定されるものではなく、たとえば、最も集光されるビームスポットよりも幾分大きなビームスポットに戻り光を集光するように当該レンズを設計しても、膜厚誤差の変動を検出することはできる。ただし、かかる場合、図7の特性はややなまったものとなり、検出精度は、上記実施の形態の場合に比べ、やや劣化したものとなる。
In the above embodiment, an aspherical lens or a spherical lens is used as the spherical aberration detection lens, and the lens is designed so that the return light from the disk is most concentrated when the protective layer is thick. However, the design of the lens is not limited to this. For example, even if the lens is designed so as to collect light by returning to a beam spot somewhat larger than the most focused beam spot, Error variation can be detected. However, in such a case, the characteristics of FIG. 7 are slightly reduced, and the detection accuracy is slightly deteriorated as compared with the case of the above embodiment.

次に、上記実施の形態における構成例を変更した第2の実施形態について説明する。上記実施形態では、図1に示すように、非点収差レンズ8と球面収差検出レンズ10が分離して配置されている。これに対し、以下に示す第2の実施形態では、非点収差レンズ8と球面収差検出レンズ10を一体形成している。   Next, a second embodiment in which the configuration example in the above embodiment is changed will be described. In the above embodiment, astigmatism lens 8 and spherical aberration detection lens 10 are arranged separately as shown in FIG. On the other hand, in the second embodiment described below, the astigmatism lens 8 and the spherical aberration detection lens 10 are integrally formed.

図13に、第2の実施形態の構成例を示す。尚、この図中、上記図1と同一要素には同一符号を付しており、ここでは説明を省略する。   FIG. 13 shows a configuration example of the second embodiment. In this figure, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.

図13に示す構成例では、上記図1の構成例における非点収差レンズ8の光学作用と、球面収差検出用レンズ10の光学作用の2つの光学作用が球面収差検出用レンズ20に同時に付与されている。また、光検出器21は、上記図1の構成例における光検出器9と光検出器11により生成される信号を全て出力できるようなセンサ構造を備えている。なお、上記図1の構成例においては、非点収差レンズ8と球面収差検出レンズ10が分離して配置する関係から、ビームスプリッタ7が配されていたが、本実施の形態では、光路を分割する必要がないため、上記構成例におけるビームスプリッタ7が省略されている。   In the configuration example shown in FIG. 13, two optical actions of the astigmatism lens 8 and the optical action of the spherical aberration detection lens 10 in the configuration example of FIG. 1 are simultaneously applied to the spherical aberration detection lens 20. ing. The photodetector 21 has a sensor structure that can output all signals generated by the photodetector 9 and the photodetector 11 in the configuration example of FIG. In the configuration example of FIG. 1 described above, the beam splitter 7 is disposed because the astigmatism lens 8 and the spherical aberration detection lens 10 are separately disposed. However, in this embodiment, the optical path is divided. Therefore, the beam splitter 7 in the above configuration example is omitted.

図14に、本実施の形態における球面収差検出用レンズ20および光検出器21の構造と、これらの光学要素の位置関係を示す。   FIG. 14 shows the structures of the spherical aberration detection lens 20 and the photodetector 21 in the present embodiment and the positional relationship between these optical elements.

図示の如く、球面収差検出用レンズ20は、ビーム入射側がシリンドリカル面20bとなっており、また、ビーム出射側が非球面20aとなっている。シリンドリカル面20bは、図中に付記された矢印方向に曲面となっている。   As illustrated, the spherical aberration detection lens 20 has a cylindrical surface 20b on the beam incident side and an aspheric surface 20a on the beam emission side. The cylindrical surface 20b is a curved surface in the direction of the arrow indicated in the drawing.

非球面20aは、上記実施の形態の場合と同様、保護層の厚みが最適値よりも少しだけ厚い場合または薄い場合に、ディスクからの戻り光が集光されるように設計される。すなわち、ディスク記録層に対してレーザ光が適正にフォーカス合わせされている状態(on-Focus状態)において、保護層の厚みが最適値よりも少しだけ厚い場合または薄い場合に、ディスクからの戻り光が集光されるよう設計される。たとえば、図5に示すように、保護層の厚みが最適値よりも少しだけ厚い場合に、ディスクからの戻り光が集光されるよう設計しても良いし、あるいは、保護層の厚みが最適値よりも少しだけ薄い場合に、ディスクからの戻り光が集光されるよう設計してもよい。   The aspherical surface 20a is designed so that the return light from the disk is condensed when the thickness of the protective layer is slightly thicker or thinner than the optimum value, as in the case of the above embodiment. That is, when the laser beam is properly focused on the disc recording layer (on-focus state), the return light from the disc when the thickness of the protective layer is slightly thicker or thinner than the optimum value. Is designed to be condensed. For example, as shown in FIG. 5, when the thickness of the protective layer is slightly thicker than the optimum value, it may be designed so that the return light from the disk is collected, or the thickness of the protective layer is optimal. It may be designed so that the return light from the disk is collected when it is slightly thinner than the value.

光検出器21は、図14に示すように、外側に配された4つの光センサ(S1〜S4)と、内側に配された4つの光センサ(S5〜S8)を備えている。光検出器21は、ディスクからの戻り光の光軸が中心を貫くように、且つ、トラッキング方向がセンサ群S1、S2、S5、S6とセンサ群S3、S4、S7、S8を分割する分割線方向に一致するように配置される。   As shown in FIG. 14, the photodetector 21 includes four photosensors (S1 to S4) arranged on the outside and four photosensors (S5 to S8) arranged on the inside. The photodetector 21 is a dividing line that divides the sensor groups S1, S2, S5, and S6 and the sensor groups S3, S4, S7, and S8 so that the optical axis of the return light from the disk passes through the center. Arranged to match the direction.

上記球面収差検出用レンズ20は、シリンドリカル面20bの曲面方向がセンサ群S1、S2、S5、S6とセンサ群S3、S4、S7、S8を分割する分割線に対して45度だけ反時計方向に傾くように配置される。そして、on-Focus状態において、光検出器21上のレーザ光が円形となるように、上記球面収差検出用レンズ20と光検出器21の間の距離が調整される。このとき、光検出器21上のレーザ光は、光センサー群S5、S6、S7、S8によって構成される領域よって全光量の半分程度が受光されるよう、光検出器21上に収束される。ここで、光検出器21上におけるレーザスポットの大きさは、球面収差検出用レンズ20の非球面20aの収光作用とシリンドリカル面20bの収光作用の大きさによって調整できる。よって、非球面20aとシリンドリカル面20bは、光センサー群S5、S6、S7、S8によって構成される領域の大きさを考慮しながら、この領域よりもやや大きな領域に戻り光が収束されるように設計される。   In the spherical aberration detecting lens 20, the cylindrical surface 20b has a curved surface direction counterclockwise by 45 degrees with respect to a dividing line dividing the sensor groups S1, S2, S5, S6 and the sensor groups S3, S4, S7, S8. It is arranged to tilt. In the on-focus state, the distance between the spherical aberration detection lens 20 and the photodetector 21 is adjusted so that the laser beam on the photodetector 21 becomes circular. At this time, the laser beam on the photodetector 21 is converged on the photodetector 21 so that about half of the total amount of light is received by the region constituted by the optical sensor groups S5, S6, S7, and S8. Here, the size of the laser spot on the photodetector 21 can be adjusted by the magnitude of the light collecting action of the aspheric surface 20a of the spherical aberration detecting lens 20 and the light collecting action of the cylindrical surface 20b. Therefore, the aspherical surface 20a and the cylindrical surface 20b are set so that the return light is converged to a slightly larger area than this area while considering the size of the area formed by the optical sensor groups S5, S6, S7, and S8. Designed.

上記図13および図14の構成例に従って光学系を構成した場合の検証結果を図15および図16に示す。   FIG. 15 and FIG. 16 show the verification results when the optical system is configured according to the configuration examples of FIG. 13 and FIG.

なお、この検証例においては、図14に示す寸法および形状の光検出器21が用いられている。また、非球面20aとシリンドリカル面20bは、記録層に対しレーザ光がon-Focus状態となっているときに、光検出器21上の円形ビームスポットの直径が150μmとなるように設計されている。このとき、内側の光検出器S5、S6、S7、S8には、戻り光の全光量うち、約48%の光量が照射される。加えて、非球面20aは、保護層の厚みが最適値(100μm)よりも数十μmだけ小さいときに戻り光を収束するように設計されている。   In this verification example, the photodetector 21 having the size and shape shown in FIG. 14 is used. The aspherical surface 20a and the cylindrical surface 20b are designed so that the diameter of the circular beam spot on the photodetector 21 is 150 μm when the laser light is in an on-focus state with respect to the recording layer. . At this time, the inner photodetectors S5, S6, S7, and S8 are irradiated with about 48% of the total amount of return light. In addition, the aspheric surface 20a is designed to converge the return light when the thickness of the protective layer is smaller by several tens of μm than the optimum value (100 μm).

図15は、保護層の厚み誤差と球面収差検出信号(センサS5、S6、S7、S8からの出力を加算した信号)の関係を検証した検証例(シミュレーション)を示ものである。なお、このシミュレーションにおいては、記録層に対するレーザ光の集光状態は、on-Focus状態に設定されている。   FIG. 15 shows a verification example (simulation) in which the relationship between the thickness error of the protective layer and the spherical aberration detection signal (the signal obtained by adding the outputs from the sensors S5, S6, S7, and S8) is verified. In this simulation, the condensing state of the laser light with respect to the recording layer is set to the on-Focus state.

この検証結果から、図13および図14の構成例のように、球面収差補正作用と非点収差作用の両方を同時に持つように球面収差検出用レンズ20を構成したとしても、先の実施の形態と同様、厚み誤差の方向と大きさに応じた検出信号を導き出すことができることが分かる。よって、図13および図14の構成例においても、先の実施の形態と同様、球面収差補正制御を適正に行うことができる。   Even if the spherical aberration detection lens 20 is configured to have both the spherical aberration correcting action and the astigmatism action at the same time as shown in the configuration examples of FIGS. It can be seen that a detection signal corresponding to the direction and magnitude of the thickness error can be derived in the same manner as in FIG. Therefore, also in the configuration examples of FIGS. 13 and 14, the spherical aberration correction control can be appropriately performed as in the previous embodiment.

図16は、記録層に対するフォーカスずれとフォーカスエラー信号(センサS1、S4、S5、S8の加算値からセンサS2、S3、S6、S7の加算値を減算した信号)の関係を検証した検証例(シミュレーション)を示すものである。なお、このシミュレーションにおいては、保護層の厚みは適正値に設定した場合(同図■のグラフ)と、保護層の厚みが適正値よりも20μmだけ小さい場合(同図の◆のグラフ)と、保護層の厚みが適正値よりも20μmだけ大きい場合(同図の▲のグラフ)について、シミュレーションを行っている。   FIG. 16 is a verification example in which the relationship between the focus shift with respect to the recording layer and the focus error signal (a signal obtained by subtracting the added values of the sensors S2, S3, S6, and S7 from the added values of the sensors S1, S4, S5, and S8) is verified. Simulation). In this simulation, when the thickness of the protective layer is set to an appropriate value (graph in FIG. 5), when the thickness of the protective layer is 20 μm smaller than the appropriate value (graph in FIG. 8), The simulation is performed when the thickness of the protective layer is larger than the appropriate value by 20 μm (graph of ▲ in the figure).

この検証結果から、図13および図14の構成例のように、球面収差補正作用と非点収差作用の両方を同時に持つように球面収差検出用レンズ20を構成したとしても、フォーカスずれ(デフォーカス)の方向と大きさに応じたフォーカスエラー信号を適正に導き出すことができることが分かる。よって、図13および図14の構成例においても、先の実施の形態と同様、フォーカス制御を適正に行うことができる。   From this verification result, even if the spherical aberration detection lens 20 is configured to have both the spherical aberration correction action and the astigmatism action at the same time as in the configuration examples of FIGS. It can be seen that a focus error signal corresponding to the direction and the size of) can be appropriately derived. Therefore, also in the configuration examples of FIGS. 13 and 14, the focus control can be appropriately performed as in the previous embodiment.

なお、図16の検証結果からは、上記に加え、保護層に厚み誤差が生じても、フォーカスエラー信号特性がそれ程大きく変化しないことが読み取れる。すなわち、保護層の厚み誤差がフォーカスエラー検出特性に及ぼす影響は比較的小さいことが分かる。したがって、再生動作中に、保護層に厚み誤差が生じたとしても、高精細なフォーカス制御動作を継続的に実行でき、このため、通常の再生動作においては、光検出器21上におけるビームスポットの形状が円形形状から大きくずれることは稀で、ほぼ円形形状に近いビームスポットが光検出器21上に収束されることになる。このように、実際の再生動作においても、円形形状に近いビームスポットが維持されることから、センサS5、S6、S7、S8からは、図15に示す特性に近い球面収差検出信号を導き出すことができる。したがって、実際の再生動作時においても、安定した球面収差補正動作を実現できるものと予測できる。   In addition to the above, it can be seen from the verification results in FIG. 16 that even if a thickness error occurs in the protective layer, the focus error signal characteristics do not change so much. That is, it can be seen that the influence of the thickness error of the protective layer on the focus error detection characteristic is relatively small. Therefore, even if a thickness error occurs in the protective layer during the reproduction operation, a high-definition focus control operation can be continuously performed. For this reason, in a normal reproduction operation, the beam spot on the photodetector 21 is It is rare that the shape deviates greatly from the circular shape, and a beam spot that is nearly circular is converged on the photodetector 21. As described above, since the beam spot close to the circular shape is maintained even in the actual reproducing operation, a spherical aberration detection signal close to the characteristic shown in FIG. 15 can be derived from the sensors S5, S6, S7, and S8. it can. Therefore, it can be predicted that a stable spherical aberration correction operation can be realized even during the actual reproduction operation.

以上のように、本実施の形態によっても、先の実施形態と同様、球面収差補正制御とフォーカス制御を適正に行うことができる。加えて、本実施の形態では、先の実施形態に比べ、非点収差レンズ8、光検出器9およびビームスプリッタ7を省略できるので、さらなる構成の簡素化を図ることができる。ただし、本実施の形態では、図15に示すように、厚み誤差に対する球面収差検出信号の変化の度合が上記実施の形態の場合(図7)に比べ小さくなる。よって、球面収差の補正制御の円滑化に関しては、先の実施形態の方が優れていると言える。   As described above, according to the present embodiment, spherical aberration correction control and focus control can be appropriately performed as in the previous embodiment. In addition, in this embodiment, the astigmatism lens 8, the photodetector 9, and the beam splitter 7 can be omitted as compared with the previous embodiment, so that the configuration can be further simplified. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, the degree of change of the spherical aberration detection signal with respect to the thickness error is smaller than in the case of the above embodiment (FIG. 7). Therefore, it can be said that the previous embodiment is superior in terms of smoothing correction control of spherical aberration.

なお、本実施の形態においても、先の実施形態と同様、非球面20aを球面にすることができる。ただし、この場合、先の実施形態にて示した(図7参照)と同様、球面収差検出信号の信号特性はややなまったものとなり、検出精度は、上記非球面の場合に比べ、やや劣化したものとなる。   Also in this embodiment, the aspherical surface 20a can be a spherical surface as in the previous embodiment. However, in this case, as in the previous embodiment (see FIG. 7), the signal characteristics of the spherical aberration detection signal are slightly reduced, and the detection accuracy is slightly deteriorated compared to the case of the aspheric surface. It will be a thing.

上記2つの実施形態は、保護層の膜厚誤差を評価対象として球面収差を補正するものであったが、記録層とディスク表面との間に保護層以外の層が存在する場合には、当然ながら、この層をも評価対象として球面収差を補正する必要がある。   In the above two embodiments, spherical aberration is corrected with the film thickness error of the protective layer as an evaluation target. However, when a layer other than the protective layer exists between the recording layer and the disk surface, it is a matter of course. However, it is necessary to correct spherical aberration using this layer as an evaluation target.

この他、フォーカス制御およびトラッキング制御の方式やセンサ9の構成についても、変更が可能である。また、センサ11の形状も、図4(b)に限定されるものではなく、丸型等、適宜変更が可能である。   In addition, the focus control and tracking control methods and the configuration of the sensor 9 can be changed. Further, the shape of the sensor 11 is not limited to that shown in FIG. 4B, and can be changed as appropriate, such as a round shape.

本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
The embodiment of the present invention can be variously modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention.

実施の形態に係る光ピックアップ装置およびそれを内蔵した光ディスク装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the optical pick-up apparatus which concerns on embodiment, and the optical disk device incorporating it 実施の形態に係る液晶レンズの構成を示す図The figure which shows the structure of the liquid crystal lens which concerns on embodiment 膜圧誤差と球面収差および拡散角度の関係を示す図Diagram showing the relationship between film pressure error, spherical aberration and diffusion angle 実施の形態に係る光センサとその演算回路の構成を示す図The figure which shows the structure of the optical sensor which concerns on embodiment, and its arithmetic circuit 実施の形態に係る戻り光の集光状態を示す図The figure which shows the condensing state of the return light which concerns on embodiment 実施の形態に係る戻り光の強度分布を示す図The figure which shows the intensity distribution of the return light which concerns on embodiment 実施の形態に係る膜厚誤差とセンサの受光量との関係を示す図The figure which shows the relationship between the film thickness error which concerns on embodiment, and the light reception amount of a sensor 膜厚誤差と戻り光の拡散角度との関係を示す図Diagram showing the relationship between film thickness error and return light diffusion angle 膜厚誤差と戻り光の光線分布との関係を示す図Diagram showing the relationship between film thickness error and return light distribution 従来例に係る戻り光の集光状態を示す図The figure which shows the condensing state of the return light which concerns on a prior art example 従来例に係る戻り光の強度分布を示す図The figure which shows the intensity distribution of the return light which concerns on a prior art example 従来例に係る膜厚誤差とセンサの受光量との関係を示す図The figure which shows the relationship between the film thickness error which concerns on a prior art example, and the light reception amount of a sensor 第2の実施形態に係る光ピックアップ装置およびそれを内蔵した光ディスク装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the optical pick-up apparatus which concerns on 2nd Embodiment, and the optical disk apparatus incorporating it. 第2の実施形態に係る球面収差検出用レンズと光検出器の構成を示す図The figure which shows the structure of the lens for spherical aberration detection and photodetector which concern on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る球面収差検出信号の検証例を示す図The figure which shows the verification example of the spherical aberration detection signal which concerns on 2nd Embodiment 第2の実施形態に係るフォーカスエラー信号の検証例を示す図The figure which shows the verification example of the focus error signal which concerns on 2nd Embodiment

符号の説明Explanation of symbols

4 液晶レンズ
10 球面収差検出用レンズ
11 光検出器
20 球面収差検出用レンズ
20a 非球面
20b シリンドリカル面
21 光検出器
400 液晶素子駆動回路
d5 センサ
4 Liquid Crystal Lens 10 Spherical Aberration Detection Lens 11 Photodetector 20 Spherical Aberration Detection Lens 20a Aspherical Surface 20b Cylindrical Surface 21 Photodetector 400 Liquid Crystal Element Drive Circuit d5 Sensor

Claims (16)

ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および/若しくは再生を行う光ピックアップ装置において、
ディスク表面と記録層との間に介在する中間層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、
前記検出手段は;
前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記ディスクからの反射光を収束させるよう設計されたレンズと、
前記レンズによって収束された前記反射光を受光して電気信号を出力し、且つ、前記中間層の厚みが最適値の場合に、前記反射光の全光量のうち、所定比率の光量を受光する光検出器とを含み、
前記補正手段は;
前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記光検出器から出力される電気信号から生成されたサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含む
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
In an optical pickup device that records and / or reproduces information by irradiating a disk with a laser beam,
A detecting means for detecting spherical aberration caused by a film thickness error of an intermediate layer interposed between the disk surface and the recording layer, and a correcting means for correcting the spherical aberration detected by the detecting means,
The detection means;
A lens designed to converge the reflected light from the disk when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension;
Light that receives the reflected light converged by the lens and outputs an electrical signal, and receives light of a predetermined ratio out of the total amount of the reflected light when the thickness of the intermediate layer is an optimum value Including a detector,
The correction means;
An optical pickup device comprising: a diffusion angle conversion means for changing a diffusion angle of laser light directed to the disk in accordance with a servo signal generated from an electric signal output from the photodetector.
請求項1の光ピックアップ装置において、
前記レンズは、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に、前記反射光をほぼ一点に集光する非球面レンズにより構成されている
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
The optical pickup device according to claim 1,
The optical pickup device, wherein the lens is constituted by an aspherical lens that condenses the reflected light at almost one point when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension. .
請求項1の光ピックアップ装置において、
前記レンズは、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に、前記反射光の球面収差が最小値近傍となるように設計された球面レンズにより構成されている
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
The optical pickup device according to claim 1,
The lens is composed of a spherical lens designed so that the spherical aberration of the reflected light is close to the minimum value when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension. A characteristic optical pickup device.
請求項1ないし3のうち何れかに光ピックアップ装置おいて、
前記光検出器は、一または2以上の光センサにより構成されており、この光センサは、前記中間層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束される前記反射光の全光量のうち、半分程度の光量を受光するよう、その形状および配置が調整されている
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical pickup device according to any one of claims 1 to 3,
The photodetector is composed of one or more optical sensors, and the optical sensor is included in the total light amount of the reflected light converged by the lens when the thickness of the intermediate layer is an optimum value. An optical pickup device, whose shape and arrangement are adjusted so as to receive about half of the light quantity.
請求項1ないし4のうち何れか光ピックアップ装置において、
前記拡散角変換手段は、レーザ光源からディスクまでの光路中に配置され、且つ、前記光検出器からの信号に応じて、レーザ光の拡散角度を変更する1または2以上のレンズによって構成されている
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
The optical pickup device according to any one of claims 1 to 4,
The diffusion angle conversion means is arranged in an optical path from a laser light source to a disk, and is constituted by one or two or more lenses that change the diffusion angle of the laser light according to a signal from the photodetector. An optical pickup device characterized by comprising:
請求項5の光ピックアップ装置において、
前記拡散角変換手段は、前記サーボ信号の印加によって屈折率が変化することによりレーザ光の拡散度合を調整する液晶レンズを含む
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
The optical pickup device according to claim 5, wherein
The optical pickup apparatus, wherein the diffusion angle conversion means includes a liquid crystal lens that adjusts a diffusion degree of laser light by changing a refractive index by applying the servo signal.
請求項5の光ピックアップ装置において、
前記拡散角変換手段は、前記サーボ信号の印加によってレンズ間の距離を変動させることによりレーザ光の拡散度合を調整するレンズアクチュエータを含む
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
The optical pickup device according to claim 5, wherein
The optical pickup device, wherein the diffusion angle conversion means includes a lens actuator that adjusts a diffusion degree of laser light by changing a distance between lenses by applying the servo signal.
請求項1から7のうち何れかの光ピックアップ装置において、
前記レンズは;
一方のレンズ面が、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記反射光を集光するよう、球面または非球面形状に形成され、且つ、他方のレンズ面が、前記反射光に非点収差作用を導入するよう、シリンドリカル形状に形成され、
前記光検出器は;
前記中間層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束される前記反射光の全光量のうち、半分程度の光量を受光する光センサー部分と、
4つの受光領域を有し、且つ、記録層に対してレーザ光が適正に集光されている場合にディスクからの反射光を前記4つの受光領域にて均等に受光し、前記記録層に対して集光ズレが生じているときに対角線方向に位置する2組の受光領域の何れかが他方に比べて前記反射光が多く受光する光センサー部分を含む
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
The optical pickup device according to any one of claims 1 to 7,
The lens;
One lens surface is formed in a spherical or aspherical shape so as to collect the reflected light when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension, and the other lens surface is , Formed in a cylindrical shape so as to introduce an astigmatism effect on the reflected light,
The photodetector is;
When the thickness of the intermediate layer is an optimum value, a photosensor portion that receives about half of the total light amount of the reflected light converged by the lens, and
When there are four light receiving areas, and the laser beam is properly focused on the recording layer, the reflected light from the disk is evenly received by the four light receiving areas, and the recording layer One of the two light receiving areas located in the diagonal direction when a light misalignment occurs includes an optical sensor portion that receives a larger amount of the reflected light than the other.
ディスクにレーザ光を照射して情報の記録および/若しくは再生を行う光ピックアップと、この光ピックアップにサーボ信号を印加するサーボ回路とを有する光ディスク装置において、
前記光ピックアップは、ディスク表面と記録層との間に介在する中間層の膜厚誤差によって生じる球面収差を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された球面収差を補正する補正手段を備え、
前記サーボ回路は、前記検出手段における検出結果に応じて前記補正手段を駆動する駆動回路を有し、
前記検出手段は;
前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記ディスクからの反射光を収束させるよう設計されたレンズと、
前記レンズによって収束された前記反射光を受光して電気信号を出力し、且つ、前記中間層の厚みが最適値の場合に、前記反射光の全光量のうち、所定比率の光量を受光する光検出器とを含み、
前記駆動回路は;
前記光検出器から出力される電気信号から球面収差を補正するサーボ信号を生成し、
前記補正手段は;
前記ディスクに向かうレーザ光の拡散角度を、前記駆動回路からのサーボ信号に応じて変更する拡散角変換手段を含む
ことを特徴とする光ディスク装置。
In an optical disk apparatus having an optical pickup that records and / or reproduces information by irradiating a disk with laser light, and a servo circuit that applies a servo signal to the optical pickup,
The optical pickup comprises a detecting means for detecting spherical aberration caused by a film thickness error of an intermediate layer interposed between the disk surface and the recording layer, and a correcting means for correcting the spherical aberration detected by the detecting means,
The servo circuit has a drive circuit that drives the correction unit according to a detection result in the detection unit,
The detection means;
A lens designed to converge the reflected light from the disk when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension;
Light that receives the reflected light converged by the lens and outputs an electrical signal, and receives light of a predetermined ratio out of the total amount of reflected light when the thickness of the intermediate layer is an optimum value Including a detector,
The drive circuit;
Generate a servo signal for correcting spherical aberration from the electrical signal output from the photodetector,
The correction means;
An optical disk apparatus comprising: a diffusion angle conversion means for changing a diffusion angle of laser light directed to the disk according to a servo signal from the drive circuit.
請求項9の光ディスク装置において、
前記レンズは、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に、前記反射光をほぼ一点に集光する非球面レンズにより構成されている
ことを特徴とする光ディスク装置。
The optical disk apparatus according to claim 9, wherein
The optical disk apparatus according to claim 1, wherein the lens is formed of an aspherical lens that collects the reflected light at substantially one point when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension.
請求項9の光ディスク装置において、
前記レンズは、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に、前記反射光の球面収差が最小値近傍となるように設計された球面レンズにより構成されている
ことを特徴とする光ディスク装置。
The optical disk apparatus according to claim 9, wherein
The lens is composed of a spherical lens designed so that the spherical aberration of the reflected light is close to the minimum value when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension. An optical disc device characterized.
請求項9ないし11のうち何れかの光ディスク装置おいて、
前記光検出器は、一または2以上の光センサにより構成されており、この光センサは、前記中間層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束される前記反射光の全光量のうち、半分程度の光量を受光するよう、その形状および配置が調整されている
ことを特徴とする光ディスク装置。
In the optical disk device according to any one of claims 9 to 11,
The photodetector is composed of one or more optical sensors, and the optical sensor is included in the total light amount of the reflected light converged by the lens when the thickness of the intermediate layer is an optimum value. An optical disc apparatus characterized in that its shape and arrangement are adjusted so as to receive about half the amount of light.
請求項9ないし12のうち何れかの光ディスク装置において、
前記拡散角変換手段は、レーザ光源からディスクまでの光路中に配置され、且つ、前記光検出器からの信号に応じて、レーザ光の拡散角度を変更する1または2以上のレンズによって構成されている
ことを特徴とする光ディスク装置。
The optical disk device according to any one of claims 9 to 12,
The diffusion angle conversion means is arranged in an optical path from a laser light source to a disk, and is constituted by one or two or more lenses that change the diffusion angle of the laser light according to a signal from the photodetector. An optical disc apparatus characterized by comprising:
請求項13の光ディスク装置において、
前記拡散角変換手段は、電気信号の印加によって屈折率が変化することによりレーザ光の拡散度合を調整する液晶レンズを含む
ことを特徴とする光ディスク装置。
The optical disk apparatus according to claim 13, wherein
The optical disk apparatus characterized in that the diffusion angle conversion means includes a liquid crystal lens that adjusts the degree of diffusion of laser light by changing the refractive index by applying an electric signal.
請求項13の光ディスク装置において、
前記拡散角変換手段は、電気信号の印加によってレンズ間の距離を変動させることによりレーザ光の拡散度合を調整するレンズアクチュエータを含む
ことを特徴とする光ディスク装置。
The optical disk apparatus according to claim 13, wherein
The optical disk apparatus, wherein the diffusion angle conversion means includes a lens actuator that adjusts a diffusion degree of laser light by changing a distance between lenses by applying an electric signal.
請求項9から15のうち何れかの光ディスク装置において、
前記レンズは;
一方のレンズ面が、前記中間層の厚みが最適値よりも所定寸法だけ厚い場合または薄い場合に前記反射光を集光するよう、球面または非球面形状に形成され、且つ、他方のレンズ面が、前記反射光に非点収差作用を導入するよう、シリンドリカル形状に形成され、
前記光検出器は;
前記中間層の厚みが最適値の場合に、前記レンズによって収束される前記反射光の全光量のうち、半分程度の光量を受光する光センサー部分と、
4つの受光領域を有し、且つ、記録層に対してレーザ光が適正に集光されている場合にディスクからの反射光を前記4つの受光領域にて均等に受光し、前記記録層に対して集光ズレが生じているときに対角線方向に位置する2組の受光領域の何れかが他方に比べて前記反射光が多く受光する光センサー部分を含む
ことを特徴とする光ディスク装置。







The optical disk device according to any one of claims 9 to 15,
The lens;
One lens surface is formed in a spherical or aspherical shape so as to collect the reflected light when the thickness of the intermediate layer is thicker or thinner than an optimum value by a predetermined dimension, and the other lens surface is , Formed in a cylindrical shape so as to introduce an astigmatism effect on the reflected light,
The photodetector is;
When the thickness of the intermediate layer is an optimum value, a photosensor portion that receives about half of the total light amount of the reflected light converged by the lens, and
When there are four light receiving areas, and the laser beam is properly focused on the recording layer, the reflected light from the disk is evenly received by the four light receiving areas, and the recording layer An optical disc apparatus characterized in that one of the two light receiving areas positioned in the diagonal direction includes a photosensor portion that receives a larger amount of the reflected light than the other when the light misalignment occurs.







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