JP2009076203A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる透明基板厚みを有する複数種類の光情報記録媒体の情報記録面上の情報を、１つの対物レンズにより再生する光ピックアップ装置において、一方の光情報記録媒体の情報を再生する際に生じるフレアの影響を減じ、正確なフォーカシングエラー信号またはトラッキングエラー信号または情報信号を得る。
【解決手段】フォーカスエラーを検出する多分割光検出器３１の受光面の面積をＤＳ、厚みの薄い光情報記録媒体からの反射光による多分割光検出器３１の受光面上でのスポットの面積をＢＳとしたとき、１．２≦ＤＳ／ＢＳ≦２．５とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ディスクなど光情報媒体上に記録された光学情報を再生する光ピックアップ装置、および、それに用いられる多分割光検出器に関するものである。

従来より、光情報媒体である光ディスク（コンパクトディスク、ＣＤ）上に記録された光学情報であるピット状パターンを再生する光ピックアップ装置は各種光学系が知られている。

その一例として図１４に示されるような光ピックアップ装置１０がある。レーザー光源１１から出射した光束は、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、フォーカス制御およびトラッキング制御のための２次元アクチュエータ１５により、フォーカシング方向とトラッキング方向に駆動される対物レンズ１６により光ディスク２０の透明基板２１を介して情報記録面２２上に集光される。この情報記録面２２で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３を透過して偏光ビームスプリッタ１２に入射し、ここで反射して非点収差を発生する光学部材であるシリンドリカルレンズ１８により非点収差が与えられ、光検出器３０で受光される。光検出器３０から出力される信号を用いて、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、光ディスク２０に記録された情報の読みとり信号が得られる。

ところが、近年、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピッチ長０．８３μｍに対しトラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍと半分以下に高密度化されたＣＤと同程度のサイズ（但し、透明基板の厚さは、ＣＤでは１．２ｍｍであるのに対し０．６ｍｍである）でより大容量化された光情報媒体である光ディスク（デジタルビデオディスク、ＤＶＤ）が提案されている。そして、このＤＶＤとＣＤとを読みとることができる光ピックアップ装置の開発が進んできている。その一つとして、特開平７−５７２７１号公報に記載される光ピックアップ装置が提案されている。この装置は、ＤＶＤを再生する際には波面収差を０．０７λｒｍｓ以下となるような対物レンズを用い、ＣＤを再生する際にはレーザー光源から出射した光束を少しデフォーカスした状態で情報記録面上に集光させることにより、ＤＶＤとＣＤを１つの集光光学系で再生できる光ピックアップ装置が提案されている。

特開平７−５７２７１号公報

上述した公報に記載された光ピックアップ装置によると、記録密度が高く透明基板の厚さが薄いＤＶＤを再生する際には、情報記録面上に形成されるレーザー光源から出射した光束（集光スポット）は回折限界の大きさにまで絞められ幾何光学的形状も略円形になるが、記録密度が低く透明基板の厚さも厚いＣＤを再生する際には、デフォーカスした状態で集光スポットを形成するので、集光スポットは回折限界の大きさにまで絞られていないが、光量は中央部に集中した核となり、この核スポットで情報を読みとることができる。しかしながら、このとき、波面収差が大きいので核の周囲には不要光としてのフレアが発生する。この発生したフレアは、ＣＤから反射した光束を光検出器で受光するときに誤差要因となり、光検出器から出力されるフォーカシングエラー信号やトラッキングエラー信号さらには情報信号に誤差を与え、正確な位置制御や信号再生ができないという問題がある。このように、１つの対物レンズで異なる透明基板厚みを有する光情報記録媒体を再生する際には、一方の光情報記録媒体を再生する場合に良好な収差の状態にすると、他方では必ず収差の状態が悪くなりフレアが発生する。

そこで、本発明では、異なる透明基板厚みを有する複数種類の光情報記録媒体の情報記録面上の情報を、１つの対物レンズにより再生する光ピックアップ装置において、一方の光情報記録媒体の情報を再生する際に生じるフレアの影響を減じ、正確なフォーカシングエラー信号またはトラッキングエラー信号または情報信号を得ることができる光ピックアップ装置およびその多分割光検出器を提供することを目的とする。

上述した目的は、以下の構成により達成することができる。

（１）一つの対物レンズにより厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、厚さｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の何れの光情報記録媒体も再生可能な光ピックアップ装置であって、前記対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上にスポットを形成し、情報記録面からの反射光束を複数の受光素子が組み合わされて構成された多分割光検出器で受光し、該多分割光検出器上でのスポットの形状変化により、多分割受光面からの出力に基づいてフォーカスエラーの検出を行い、前記多分割光検出器の受光面の面積をＤＳ、前記第１の光情報記録媒体からの反射光による前記多分割光検出器の受光面上でのスポットの面積をＢＳとしたとき、１．２≦ＤＳ／ＢＳ≦２．５であることを特徴とする光ピックアップ装置。

（２）一つの対物レンズにより厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、厚さｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の何れの光情報記録媒体も再生可能な光ピックアップ装置であって、前記対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上に情報読み取りのための主スポットとトラッキングエラー検出のための複数の複スポットとを形成し、情報記録面から反射した主スポットと複スポットの光束を、主スポットは多分割光検出器で受光し、複数の複スポットは各々該多分割光検出器を挟んで両側に位置する複数の複スポット光検出器で受光し、前記多分割光検出器からの出力でフォーカスエラーを検出し、前記複数の複スポット光検出器からの出力でトラッキングエラーを検出し、前記多分割光検出器の受光面の面積をＤＳ、２つの複スポット光検出器の各々の受光面の面積をＳＳ、第１の光情報記録媒体再生時の前記複スポット光検出器の受光面上での複スポット面積をＳＢＳとしたとき、ＳＳ／ＤＳ≦２であり、かつ、ＳＢＳ／ＳＳ≧１．２であることを特徴とする光ピックアップ装置。

（３）一つの対物レンズにより異なる透明基板厚みを有する複数種類の光情報記録媒体の情報記録面上の情報を再生可能な光ピックアップ装置であって、前記対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上に情報読み取りのための主スポットとトラッキングエラー検出のための複数の複スポットとを形成し、情報記録面から反射した主スポットと複スポットの光束を、非点収差素子を介して、主スポットは多分割光検出器で受光し、複数の複スポットは各々該多分割光検出器を挟んで両側に位置する複数の複スポット光検出器で受光し、前記多分割光検出器からの出力でフォーカスエラーを検出し、前記複数の複スポット光検出器からの出力でトラッキングエラーを検出を行い、前記非点収差素子は前記光情報記録媒体の情報トラックと平行な方向または直交する方向に非点収差を発生させるように配置することを特徴とする光ピックアップ装置。

（４）一つの対物レンズにより異なる透明基板厚みを有する複数種類の光情報記録媒体の情報記録面上の情報を再生可能な光ピックアップ装置であって、前記対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上にスポットを形成し、情報記録面からの反射光束を非点収差素子を介して多分割光検出器上に集光させ、このスポットの形状変化による光量分布変化を該多分割光検出器で検出し、所定の演算を行うことでフォーカスエラー信号を生成するように構成するとともに、前記多分割光検出器上のスポットの形状が略円形のとき得られるフォーカスエラー信号の値が、そのスポットサイズにより変化するようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。

（５）前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の半径の略円形のときに前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値と、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の楕円形のとき前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値とが等しくなるようにしたことを特徴とする（４）に記載のピックアップ装置。

（６）一つの対物レンズにより厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、厚さｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の何れの光情報記録媒体も再生可能な光ピックアップ装置であって、前記対物レンズより透明基板を介して情報記録面上にスポットを形成し、該情報記録面からの反射光束を非点収差素子を介して多分割光検出器上に集光させ、このスポットの形状変化による光量分布変化を該多分割光検出器で検出して所定の演算を行うことでフォーカスエラー信号を生成するように構成するとともに、第１の光情報記録媒体の再生時は、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の半径の略円形となるように、第２の光情報記録媒体の再生時は、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の大きさの楕円形となるようにフォーカス制御を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。

（７）前記多分割光検出器は、前記多分割光検出器上のスポットの形状が前記所定の半径の略円形のときに前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値と、前記多分割光検出器上のスポットの形状が前記所定の大きさの楕円形のときに前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値とが等しくなるように分割形状が設定されていることを特徴とする（６）に記載の光ピックアップ装置。

（８）対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上にスポットを形成し、情報記録面からの反射光束を非点収差を有する非点収差素子を介して複数の受光素子で受光して、各受光素子からの出力を所定の演算を行うことで、少なくとも合焦演出のためのフォーカスエラー信号を出力する光ピックアップ装置用の多分割光検出器であって、前記複数の受光素子により構成されている多分割光検出器の受光部の分割形状を、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の半径の略円形のときに前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値と、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の大きさの楕円形のときに前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値とが等しくなるような分割形状としたことを特徴とする光ピックアップ装置用の多分割非光検出器。

（９）前記複数の受光素子により構成されている多分割光検出器の受光部の分割形状を、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の略半径の略円形のときのフォーカスエラー信号の値と、前記多分割光検出器上のスポットの形状が前記所定の半径とは異なる半径の略円形のときのフォーカスエラー信号の値とが異なるような分割形状としたことを特徴とする（８）に記載の光ピックアップ装置の多分割光検出器。

（１０）一つの対物レンズにより異なる透明基板厚みを有する複数種類の光情報記録媒体の情報記録面上の情報を再生可能な光ピックアップ装置であって、前記対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上にスポットを形成し、情報記録面からの反射光束を光検出器により受光して情報信号を得るように構成されており、前記光検出器は、複数の受光素子が組み合わされて構成された多分割光検出器であり、前記対物レンズと前記多分割光検出器との間に配置された反射光束の領域を複数の領域に分割する分割素子により分割された光束が前記多分割光検出器上に集光されることを特徴とする光ピックアップ装置。

（１１）前記光検出器の少なくとも第２の光情報記録媒体からの情報信号を検出する受光面を光情報記録媒体上に写像した場合光情報記録媒体上における面積が１００μｍ^２以下であることを特徴とする（１）〜（７）、（１０）のいずれか１に記載の光ピックアップ装置。

（１２）波長λ（μｍ）の光源を対物レンズを含む光学系を介して光情報記録媒体の情報を再生する際に、厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体の情報を再生するときの前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１（＝λ／１．０８）、厚さｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の情報を再生するときに必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２（＝λ／１．７５）としたとき、前記光学系は、厚さｔ１の透明基板を介したときの開口数ＮＡ１の範囲の波面収差が０．０７λｒｍｓ以下で、かつ、開口数ＮＡ２の範囲内で厚さｔ２の透明基板を介したときに発生する球面収差を低減する方向の球面収差を有することを特徴とする（１）〜（７）、（１０）、（１１）のいずれか１に記載の光ピックアップ装置。

（１３）前記光学系は、第１の光情報記録媒体を再生する際の球面収差が、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰であることを特徴とする（１２）に記載の光ピックアップ装置。

（１４）波長λ（μｍ）の光源を用いて対物レンズを含む光学系を介して厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体の情報を再生する場合、波面収差が連続的でなく段差を有しており、該段差の境界部の開口数ＮＡが大きい方の波面収差量をＷ_１、開口数ＮＡが小さい方の波面収差量をＷ_２、倍率をｍとすると、Ｗ１−Ｗ２＝ｍλ−δ、｜ｍ｜≦１０（ｍは０を含む整数）、０＜δ＜０．３４λを満足することを特徴とする（１）〜（７）、（１０）、（１１）のいずれか１に記載の光ピックアップ装置。

（１５）波長λ（μｍ）の光源を用いて、厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体の情報を再生する場合の前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１（＝λ／１．０８）、厚さｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の情報を再生する場合の前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２（＝λ／１．７５）としたとき、前記光源から前記対物レンズを経て前記光検出器または前記多分割光検出器に向かうまでの光路中に、開口数ＮＡ２より大きく、開口数ＮＡ１より小さいリング状の光束遮蔽部を設けたことを特徴とする（１）〜（７）、（１０）〜（１４）のいずれか１に記載の光ピックアップ装置。

本発明によれば、異なる透明基板厚みを有する複数種類の光情報記録媒体の情報記録面上の情報を、１つの対物レンズにより再生する光ピックアップ装置において、一方の光情報記録媒体の情報を再生する際に生じるフレアの影響を減じ、正確なフォーカシングエラー信号またはトラッキングエラー信号または情報信号を得ることができるという優れた効果を奏する。

光ピックアップ装置の概略構成図である。 ＤＶＤ再生時のスポットを示した光検出器の正面図である。 対物レンズを介した光束のスポット形状の概念的図および強度分布を示す図である。 第２の実施の形態の光検出器の正面図である。 第３の実施の形態の多分割光検出器の正面図である。 第４の実施の形態を示す光ピックアップ装置の概略構成図（ａ）と多分割光検出器の正面図（ｂ）である。 対物レンズ例１の球面収差を示す図である。 対物レンズ例１の最良波面収差とデフォーカス量の関係を示す図である。 対物レンズ例２を用いた光学系の断面図と要部拡大図である。 対物レンズ例２を用いＤＶＤの透明基板を介したときの波面収差図である。 対物レンズ例２を用いＣＤの透明基板を介したときの波面収差図である。 光束遮蔽部を示す図である。 球面収差図である。 従来の光ピックアップ装置の一例を示す概略構成図である。

光ピックアップ装置を説明する前に、まず、以下の実施の形態において使用される光情報記録媒体について説明する。

本実施の形態においては、異なる透明基板厚みを有する２つの光情報記録媒体を使用する。すなわち、一方は透明基板２１１の厚さｔ１が０．６ｍｍのデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）２０１、他方は透明基板２１２の厚さｔ２（＞ｔ１）が１．２ｍｍのコンパクトディスク（ＣＤ）２０２である。そして、ＤＶＤ２０１はトラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍ、ＣＤ２０２はトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍである。すなわち、透明基板が薄いＤＶＤ２０１の方が、情報記録面上に記録されている情報の記録密度が高くなっており、高密度光記録情報媒体となる。ＤＶＤ２０１とＣＤ２０２の透明基板は、通常ポリカーボネイトで形成されており、屈折率は１．５８程度である。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。図１は光ピックアップ装置の概略構成図であり、図２はＤＶＤ再生時のスポットを示した光検出器の正面図であり、図３は対物レンズを介した光束のスポット形状の概念的図および強度分布を表した図である。

光ピックアップ装置１０は、光源である半導体レーザー１１（波長λ＝６３５〜６８０ｎｍ）、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長版１４、対物レンズ１６、非点収差を発生する非点収差素子であるシリンドリカルレンズ１８、光検出器３０、フォーカス制御およびトラッキング制御のための２次元アクチュエータ１５などからなる。

まず、ＤＶＤ２０１の再生について説明する。

半導体レーザー１１から出射した光束は、偏光ビームスプリッタ１２、コリメータレンズ１３、１／４波長板１４を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、対物レンズ１６によりＤＶＤ２０１の透明基板２１１を介して情報記録面２２１上に集光される。そして、情報記録面２２１で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物レンズ１６、１／４波長板１４、コリメータレンズ１３を透過して偏光ビームスプリッタ１２に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ１８により非点収差が与えられ光検出器３０上へ入射し、光検出器３０から出力される信号を用いてＤＶＤ２０１に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。すなわち、光検出器３０からの出力を用いて、ここでは図示しない演算処理回路によってフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が生成される。このフォーカスエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）１５が半導体レーザー１１からの光をＤＶＤ２０１の情報記録面２２１上に結像するように対物レンズ１６を移動させ、トラッキングエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（トラッキング制御用）１５が半導体レーザー１１からの光を所定のトラックに結像するように対物レンズ１６を移動させる。

ここで、対物レンズ１６のＮＡは０．６とされ、ＤＶＤ２０１の情報記録面２２１上に集光されているスポットの波面収差が０．０７λｒｍｓ以下である非球面の対物レンズ１６が用いられる。従って、ＤＶＤ２０１の情報記録面２２１上のスポットの幾何光学的形状は略円形となっており、かつ、回折限界の大きさまでに絞られたスポットとなりフレアが発生しない。

本実施の形態では、フォーカスエラー信号は公知の非点収差法により検出している。すなわち、ＤＶＤ２０１から反射した光束はシリンドリカルレンズ１８により非点収差が与えられ、光検出器３０により検出される。検出された光量により、図示しない演算処理回路によりフォーカスエラー信号が生成される。

焦点位置の制御についてさらに説明する。光検出器３０を光軸方向からみた図２（ａ）に示すように、光検出器３０はフォーカスエラー信号検出用の多分割光検出器３１を有している。この多分割光検出器３１は、入射光を光電変換してその光量を測定する複数（本実施の形態では４つ）の受光素子（フォトダイオード）３１ａ〜３１ｄの受光面の組み合わせで構成され、シリンドリカルレンズ１８を介して集光されたＤＶＤ２０１からの反射光束を受光素子３１ａ〜３１ｄの受光面で受光し、スポットの形状変化による光量分布変化を検出する。この４つの受光素子３１ａ〜３１ｄの受光面を分割する分割線Ｓは、ＤＶＤ２０１の情報記録面２２１の情報トラックの写像を略方向が一致するように、また、他方の分割線は分割線Ｓに直交するように設けられる。なお、シリンドリカルレンズ１８は、対物レンズ１６により集光した光束がＤＶＤ２０１の情報記録面２２１上に結像している（波面収差が０．０７λｒｍｓ以下のとき、特に最良波面収差を得るベストピント位置が好ましい）ときに多分割検出器３１の受光面上で略円形のスポットとなり（図２（ａ）参照）、焦点がずれたときにスポットの形状が変化、すなわち、前ピンあるいは後ピン時には楕円形のスポットとなる（図２（ｂ）（ｃ）参照）となるよう配置されている。

そして、４つの受光素子３１ａ〜３１ｄから出力された信号を所定の演算（対角の和の差をとる）を行うことによりフォーカスエラー信号を得る、すなわち、各受光素子３１ａ〜３１ｄの出力をＡ〜Ｄとすると、
フォーカスエラー信号＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
となる。そして、フォーカスエラー信号が０（零）となるように、このフォーカスエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）１５が対物レンズ１６を移動させることにより、ＤＶＤ２０１の回転により生じる面ブレに対して、常に焦点をベストピント位置に置くことができる。

また、本実施の形態では、半導体レーザー１１からの光束を半導体レーザー１１とビームスプリッタ１２との間に置かれた回折格子（図示せず）で０次回折光と±１次回折光の主ビームと２つの複ビームとに分離し、ＤＶＤ２０１やＣＤ２０２のトラックに対してわずかに傾けて結像させ、２つの複ビームの反射光量を光検出器３０で検出を行う公知のスリービーム法により、図示しない処理回路によりトラッキングエラー信号が検出される。すなわち、多分割光検出器３１を挟んで両側に２つの複スポット光検出器３２、３３を設け、この複スポット光検出器３２、３３によって回折格子で分離された２つの複ビームのスポット光束を受光する。この複スポット光検出器３２、３３で得られた信号を所定の演算（例えば、差をとる）を行うことによりトラッキングエラー信号を得る。複スポット光検出器３２、３３の出力をそれぞれＳＡ、ＳＢとすると、
トラッキングエラー信号＝ＳＡ−ＳＢ
となる。そして、トラッキングエラー信号が０（零）となるように、このトラッキングエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（トラッキング制御用）１５で対物レンズ１６を駆動し、主スポットが所定のトラック上を走査するように情報記録面内のビーム位置を置くことができる。

なお、本実施の形態においては、シリンドリカルレンズ１８は情報記録面２２１上のトラックに対して光学的に４５°傾けて配置するとともに、多分割光検出器３１の各受光素子３１ａ〜３１ｄの分割線は情報記録面２２１のトラックに対して光学的に平行と垂直になるように配置し、また、多分割光検出器３１と２つの複スポット光検出器３２、３３は多分割光検出器３１の分割線の一方と略平行方向に配置している。

このような対物レンズ１６を用いた光ピックアップ装置１０を用いてＣＤ２０２を再生するに際しては、透明基板２１２が厚くなることでオーバーの球面収差が発生する。これを対物レンズ１６を介した光束と、各位置での幾何光学的スポットの形状を概念的に示した図３（ａ）に基づいて説明する。なお、図３（ａ）においては、光ディスクの透明基板を空気換算して記載する。

半導体レーザー１１から射出された光束は、コリメータレンズ１３によって平行光となって対物レンズ１６に入射する。図３（ａ）においては、対物レンズ１６に対して左から入射する。そして、入射した光束は、対物レンズ１６によって屈折して収束光となる。この対物レンズ１６は、ＤＶＤ２０１を再生する際にスポットが絞れるよう０．６ｍｍ厚の透明基板２１１を介したときに球面収差が良好に補正されており（例えば０．０７λｒｍｓ以下）、光軸（図３（ａ）において一点鎖線）からの何れの高さの光線も合焦点の一点に集まる。しかしながら、ＣＤ２０２を再生する際には、透明基板２１２の厚さが１．２ｍｍとなることでオーバーの球面収差が発生し光線は１点には集まらず、最もスポットが収束した形状（最小錯乱円）となるのは、近軸焦点位置ｃより後方の位置ａとなる。このときのスポットサイズは大きくＣＤ２０２のピット（情報）を読むことはできない。ところが、この最小錯乱円位置ａより前側位置ｂにおいては、スポット全体の大きさは最小錯乱円よりも大きくなるが、その中央部に光量が集中した有する核が形成される。この核を用いることによりＣＤ２０２のピット（情報）を読むことが可能となる。なお、情報を読むための最適な前側位置ｂは、前側位置ｂから近軸焦点位置ｃまでの距離の方が、前側位置ｂから最小錯乱円位置ａまでの距離より短い。

従って、ＣＤ２０２を再生する際には、対物レンズ１６により情報記録面２２２上に集光された光スポットが再生に最適な核を有するように、光検出器３０から出力に基づいて生成されるフォーカスエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）１５で対物レンズ１６を駆動させる。このとき、光検出器３０の多分割光検出器３１の受光面上でのスポットの形状は、中心に光量の集中した核とその周囲のフレア光となり、主にこのスポットの核を検出する。ＤＶＤ２０１を生成するときに多分割光検出器３１上でスポットの形状が略円形となりフォーカスエラー信号が０（零）となるときに情報記録面２２１上でベストピント位置が得られるように検出光学系を調整した状態では、ＣＤ２０２の再生の際多分割光検出器３１で同じくフォーカスエラー信号が０（零）となるようにフォーカシング制御を行うと、読み出しに最適な核が得られる位置に制御されず、やや近軸焦点寄りに制御される。このため、ＣＤ２０２を再生する際にはこのフォーカスエラー信号が０（零）ではない所定値となるように、換言すれば、受光面上でのスポットの核が楕円形となるように、フォーカスエラー信号に基づて２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）１５で対物レンズ１６を駆動し、読み出しに適した核が得られるよう制御する。

ところで、ＣＤ２０２を再生する際には最適核状態のスポットで情報信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得るが、上述したようにこのときのスポットには核の周囲に信号を得るのに有害となる不要光であるフレアが発生している。このため、フォーカス位置がずれるとスポット形状が変化するがＣＤ２０１再生時にはスポットの核の周囲に発生するフレアによりスポットの形状変化に伴って明確な光量分布の変化を示し難くなり、フォーカスエラー信号の感度低下や他所雨声の烈劣化を起こす。主スポット（多分割光検出器３１に入射するスポット）のフレアが複スポット光検出器３２、３３に入射する、あるいは、複スポットのフレアが多分割光検出器３１に入射するなどの弊害も生じてくる。すなわち、このフレアが光検出器３０に入射し、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号に誤差を与えることとなる。また、このフレア部により情報信号のジッターも増大する。そこで、鋭意検討した結果、このフレアの影響を減じ正確なフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を得ることができる光検出器３０を見いだした。

すなわち、多分割光検出器３１の受光面の面積をＤＳ、ＤＶＤ２０１からの反射光による多分割光検出器３１の受光面上でのスポットの面積をＢＳとしたとき、１．２≦ＤＳ／ＢＳ≦２．５とすることによって、フレアの影響を受けずに正確な情報信号やフォーカスエラー信号を得ることができる。

この上限を越えると、フレアの影響でＣＤ２０１再生時の合焦検出が正確に行うことができず、また、情報信号のジッターが増大する。下限を越えるとＤＶＤ２０２再生時の合焦検出範囲が狭くなり、また、対物レンズ１６のシフトにより光検出器３０上でのスポットのシフトによりスポットが多分割光検出器３１上をはみ出してしまい、情報信号の振幅低下を起こす。この下限値は、有効系φ４ｍｍの対物レンズが±０．３ｍｍシフトしたときに相当する。

また、多分割光検出器３１の受光面の面積をＤＳ、２つの複スポット光検出器３２、３３の各々の受光面の面積をＳＳ、ＤＶＤ２０１再生時の複スポット光検出器３２、３３の受光面上での複スポット面積をＳＢＳとしたとき、ＳＳ／ＤＳ≦２であり、かつ、ＳＢＳ／ＳＳ≧１．２とすることによって、トラッキングエラー信号へのフレアの影響を低減できる。

この上限を越えると、主ビームのフレアの受光量が増大してバイアス分となりトラッキングエラー信号の支調度が低下し、また、対物レンズ１６がシフトすることによる光検出器上でのスポットシフト時に複スポット光検出器３２、３３で受光されるフレアもシフトしトラッキングエラー信号のオフセットとなりトラッキング精度が低下する。また、下限を越えると、ＤＶＤ２０２再生時の合焦検出範囲が狭くなり、また、対物レンズ１６のシフトにより光検出器３０上でのスポットのシフトによりスポットが光検出器３１上をはみ出してしまい、情報信号の振幅低下を起こす。この下限値は、有効系φ４ｍｍの対物レンズが±０．３ｍｍシフトしたときに相当する。

上述のようなＣＤ２０２を再生する際に発生するフレアの問題を、多分割光検出器３１の受光面積ＤＳとＤＶＤ２０１再生時のスポットの面積ＢＳとで規定したのは、同じ光学系を用いる限り、ＣＤ２０２再生時の多分割光検出器３１上の受光面上でのスポットの核の輪郭が明瞭に判別できるものでないが、この大きさが、ＤＶＤ２０１再生時の多分割光検出器３１上の受光面上でのスポットの面積ＢＳとはある一定の関係を有していることが判明したためである。

なお、上述した多分割光検出器３１の受光面の面積をＤＳとは、多分割光検出器３１の各受光素子３１ａ〜３１ｄを分割する領域を含めた面積のことである。

また、本実施の形態においては、多分割光検出器３１の形状を円形をしたが、これに限られず、長方形や正方形やそれらの角を円弧状にしたものでもよいことはいうまでもない。

さらに、楕円形状の発散光強度分布を有する半導体レーザーを、発散角の狭い方向（半導体レーザーチップの活性層に平行な方向）をトラックと直交するように配置することで、対物レンズに入射し、情報記録面で反射して光検出器上に達して、特に複スポット光検出器に入射する主スポットのフレア強度を弱めることができる。

図３（ｂ）は、円形で示す対物レンズ開口と、この対物レンズに入射する半導体レーザー光強度分布の方向の関係である。Ｒ方向は光ディスクのラジアル方向（トラックと直交）、Ｔ方向はタンジェンシャル方向（トラックと平行）である。Ｒ方向に発散角の狭い方向とすることで、この方向の対物レンズの開口周辺部に入射する光強度は低下される。図３（ｃ）は、このＲ方向の断面強度分布を示したものである。中心強度を１としたガウス分布のとき開口周辺部の強度（リム強度）がわかれば、この断面内での各部分での強度がわかる。ＣＤを再生する際に有効な核スポットを作る範囲は、対物レンズ開口の中心からおおよそ６０〜７０％の範囲であり、これより外側はフレアとなる。この範囲でのレーザー光強度をＣＤ読み取りが有効に行えるよう５０％以上とするとリム強度は１４〜２４％となる。この場合、ＤＶＤ再生時のスポットはＲ方向に長手の楕円形状となる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について光検出器の正面図である図４に基づいて説明する。第１の実施の形態では光検出器３０の受光面の面積を規定することによりＣＤ２０１再生時に発生するフレアの影響を減じたが、対物レンズ１６が２次元アクチュエータ（トラッキング制御用）１５により光軸に対して直交方向に移動されることにより、図２において光検出器３０上で左右方向にスポットが移動し、特に主スポットのフレアが各々の複スポット光検出器３２、３３上で非対称となることでのトラックオフセットの発生は、特に偏心の大きいＣＤ２０２のトラッキング性能低下となりやすい。そこで、本実施の形態においては、第１の実施形態の光ピックアップ装置のうち、シリンドリカルレンズ１８の配置と光検出器３０の配置を変えることにより、対物レンズ１６が移動して複スポット受光面上での対物レンズ１６移動によるフレアの影響を減じて正確なフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を得るようにしたものである。

本実施の形態においては、シリンドリカルレンズ１８は情報記録面２２１上のトラックに対して光学的に平行または直角に配置する（トラックと平行な方向または直交する方向に非点収差を発生するようにシリンドリカルレンズ１８を配置する）とともに、多分割光検出器３１の各受光素子３１ａ〜３１ｄの分割線は情報記録面２２１のトラックに対して光学的に４５°傾けて配置し、また、多分割光検出器３１と２つの複スポット光検出器３２、３３とを結ぶ線を多分割光検出器３１の分割線に対して４５°傾けて配置する（図４（ａ）参照）。

上述のように、シリンドリカルレンズ１８により発生する非点収差がトラックと光学的に平行または直交する方向になるようにシリンドリカルレンズ１８を配置することにより、対物レンズ１６が移動（シフト）すると、スポットが図４において上下方向に移動するので、複スポット光検出器３２、３３に入射する主スポットのフレア光量はともに同じ量だけ変化することになり、複スポット光検出器３２、３３からの出力の差によって生成されるトラッキングエラー信号に対しては相殺され、スポットの移動に伴い生じるＣＤ２０１再生時のフレアの影響を減じ、正確なトラッキングエラー信号を検出することができる。

また、多分割光検出器３１の各受光素子３１ａ〜３１ｄの分割線は非点収差発生方向に合わせ、情報記録面２２１のトラックに対して光学的に４５°傾けて配置しているので、フォーカスエラー信号も正確に検出できる。勿論、このとき、多分割光検出器３１の受光面の面積をＤＳ、ＤＶＤ２０１からの反射光による多分割光検出器３１の受光面上でのスポットの面積をＢＳとしたとき、１．２≦ＤＳ／ＢＳ≦２．５とすることによって、ＣＤ２０２再生時フレアの影響を受けずに正確な情報信号、フォーカスエラー信号を得ることができる。

なお、本実施の形態ではスリービーム法によりトラッキングエラーを検出したが、位相差検出法（ＤＰＤ法）によるトラッキングエラー信号検出を行う場合、多分割光検出器３１を更に図４（ｂ）のように縦方向に受光素子３１ｂ、３１ｄを各々２分割に細分化（３１ｂ、３１ｂ′、３１ｃ、３１ｃ′）し、この細分化した受光素子の対角の和の差をとることにより、若しくは、図４（ｃ）のように各受光素子３１ａ〜３１ｄ全てをさらに細分化（３１ａ〜３１ｄ、３１ａ′〜３１ｄ′）した８分割光検出器としてもよい。

（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について多分割光検出器の正面図である図５に基づいて説明する。第３の実施の形態は、上述した第１および第２の実施の形態において、多分割光検出器３１を図５のように分割する領域を変えたものである。従って、その他については第１または第２の実施の形態と同じであるので説明を省略し、ここではこの多分割光検出器３１について説明する。

第１および第２の実施の形態においては、ＤＶＤ再生時にはフォーカスエラー信号を０（零）となるように、かつ、ＣＤ再生時にはフォーカスエラー信号を０（零）以外の所定値になるように、フォーカスエラー信号に基づいて２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）１５が対物レンズ１６を移動させフォーカシングを行った。これは、多分割光検出器３１の各受光素子３１ａ〜３１ｄを分割する分割線が、略円形のスポット形状の中心を通り、その略円形のスポットサイズにかかわらず対角和の差が０（零）となるように設定されていたため、ＣＤ再生時に最適核となるフォーカス状態と、多分割光検出器３１により検出されるフォーカスエラー信号が０（零）となるフォーカス状態とにずれが出る。従って、第１および第２の実施の形態ではＤＶＤ再生時とＣＤ再生時とで異なる制御を行うことになり、制御系が複雑になる。そこで、この制御系を簡単にするために図５に示すような多分割光検出器３１を用いる。

図５には、多分割光検出器３１とＤＶＤ再生時のスポット形状およびＣＤ再生時のスポットの核形状を示している。本実施の形態における多分割光検出器３１は、４つの受光素子３１ａ〜３１ｄからなっている。この多分割光検出器３１は、その受光面上に円形のスポットのサイズ（半径）が異なると各受光素子３１ａ〜３１ｄからの出力を所定の演算（対角和の差）をして得られたフォーカスエラー信号が異なるように、換言すると、スポットのサイズにより変化するように、４つの受光素子３１ａ〜３１ｄを分割している。因みに、第１の実施の形態で示した多分割光検出器３１のような分割では、円形のスポットのサイズ（半径）が変化しても、受光素子３１ａ〜３１ｄ各々から出力される信号の強度比は等しく、フォーカスエラー信号も常に同じとなる。

さらに、本実施の形態では、これら４つの受光素子３１ａ〜３１ｄは、ＤＶＤ再生時のスポット形状が略円形（対物レンズ１６がベストピント位置にあるとき）をなしているとき、および、ＣＤ再生時のスポットの核形状が所定の楕円形（対物レンズ１６が最適核状態の位置にあるとき）をなしているときの両方において、多分割光検出器３１に入射している該スポットあるいは該スポットの核が各受光素子３１ａ〜３１ｄの受光面に当たっているスポットの面積が等しくなるようになっている。従って、ＤＶＤ再生時の多分割光検出器３１上のスポットの形状が所定の半径の略円形のときに得られるフォーカスエラー信号の値と、ＣＤ再生時の多分割光検出器３１上のスポットの核の形状が所定の楕円形のときに得られるフォーカスエラー信号とが、ともに０（零）になるように多分割光検出器３１の各受光素子３１ａ〜３１ｄを分割しているので、合焦制御系が簡単にできる。

勿論、このとき、多分割光検出器３１の受光面の面積をＤＳ、ＤＶＤ２０１からの反射光による多分割光検出器３１の受光面上でのスポットの面積をＢＳとしたとき、１．２≦ＤＳ／ＢＳ≦２．５とすることによって、フレアの影響を受けずに正確な情報信号、フォーカスエラー信号を得ることができる。

（第４の実施の形態）
次の第４の実施の形態について説明する。上述した第１〜第３の実施の形態では非点収差法によりフォーカスエラー信号を得たが、ＣＤ再生時にフレアが発生する本願の光ピックアップ装置においては、ナイフエッジ法によりフォーカスエラー信号を得ることが好ましい。これは、ナイフエッジ法では、光検出器上でのスポットが絞られた状態となるため、受光器面積を小さくしてフレア分をさけるのが容易であり、また、対物レンズがシフトしても光検出器上でのスポットがシフトせずフレアシフトの影響が少ないためである。特に、非点収差法によれば、ＣＤ再生時には発生する球面収差の影響でフォーカスエラー信号のＳカーブが非対称となりやすく、また、検出感度も低いため、フォーカス制御範囲が狭い。これに対して、ナイフエッジ法によれば、非点収差法に比べ球面収差の影響が少なくなり検出感度が高くＳカーブも対称形になるため、制御が容易となる。

そこで、第４の実施の形態として、ナイフエッジ法の一種であるフーコー法によってフォーカスエラー信号を得るようにする。フーコー法は、光ディスクで反射して戻ってくる光束を分割素子により複数の領域に分割し、分割された光束をそれぞれ２分割光受光素子で検出する方法である。図６（ａ）は、第４の実施の形態を示す光ピックアップ装置の概略構成図であり、図６（ｂ）は、対分割光検出器の光軸方向から見た図である。なお、第１の実施例と同じ機能のものは同じ番号を付与し、説明を省略する。

本実施の形態においては、第１の実施の形態のシリンドリカルレンズ１８の代わりに分割素子である屋根型プリズム１９を用い、図６（ｂ）に示すような多分割光検出器３１を用いた。屋根型プリズム１９は、光ディスク（ＤＶＤやＣＤ）から反射し対物レンズ１６、コリメータレンズ１３により収束光束となった光束を２つの領域に分割する光学素子である。分割された一方の光束は多分割光検出器３１の受光素子３１ａ、３１ｂに入射し、他方の光束は受光素子３１ｃ、３１ｄに入射する。そして、受光素子３１ａ〜３１ｄの各出力をＡ〜Ｄとすると、フォーカスエラー信号は、（Ａ−Ｂ）＋（Ｄ−Ｃ）によって得られる。分割された各々の光束は、ナイフエッジでけられて半分になった光束と同じに考えられる。そのため、ＣＤ再生時に発生するフレアがけられ、このフレアの影響を減じてＳカーブが対称形となり、フォーカスエラー信号が正確に検出でき、また、２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）１５による対物レンズ１６のフォーカス制御が容易となる。

なお、本実施の形態のように分割素子を、収束光束を２つの領域に分割する屋根型プリズム１９ではなく、４つの領域に分割する四角錐型プリズムでもよく、この場合、ＤＰＤ法でのトラッキングエラー検出が容易となる。また、ビームスプリッタ１２と分割素子とを一体化したホログラムビームスプリッタであってもよく、光検出器と半導体レーザー１１を一体化した投受光モジュールとし易い。

以上説明した第１〜第４の実施の形態において、好ましく使用される対物レンズ１６の例を以下に説明する。

以下の対物レンズ１６の例においては、コリメータレンズ１３は、設計を最適にすることにより対物レンズ１６へは略無収差の平行光束を入射させることができるため、以下の例においては略無収差の平行光束を出射できるコリメータレンズ１３を使用することを前提として、対物レンズ１６へ光束が入射して以降の構成を示す。また、図示はしていないが対物レンズ１６とコリメータレンズ１３との間に絞りを入れている。なお、対物レンズ１６の光源側の配置される絞りを第１面として、ここから順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径をｒｉ、第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面のと間の距離をｄｉ、その間隔のレーザー光源の光束の波長での屈折率をｎｉで表している。

また、光学面に非球面を用いた場合は、下記の式１に基づくものとする。

但し、Ｘは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とする。また、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数（べき数は、４，６，８，１０若しくは４，６，８，１０，１２とする）である。

（対物レンズ例１）
表１に対物レンズ例１を示す。

本実施例では光源波長λ＝６８０ｎｍ、ＮＡは０．６３である。第２の光ディスクであるＣＤの読み出しに必要なＮＡはλ／１．７５＝０．３９である。

図７は、本実施例の対物レンズの基板厚みｔ１＝０．６ｍｍのときの球面収差を示す図である。

図７において、この対物レンズでは、基板厚みｔ１＝０．６ｍｍのときに、球面収差を（１／２）ＮＡ２付近（ＮＡ≒０．２）の高さで補正過剰（オーバー）、ＮＡ２付近（ＮＡ≒０．４）の高さでは、完全に補正している。球面収差カーブでは、（１／２）ＮＡ２よりＮＡ２の高さにかけて補正不足（アンダー）の方向となっている。このときのＮＡ＝０．６３での最良波面収差は約０．０２λｒｍｓである。

図８は、この対物レンズで基板厚みｔ２＝１．２ｍｍのときの、ＮＡと最良波面収差及びそのときのデフォーカス量の関係を示す図である。

図８において、対物レンズの（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より過剰に補正しておくことにより、ＮＡ２の高さの光束は（１／２）ＮＡ２の高さの光束よりアンダーとなっており、基板厚みが厚くなることによって発生するオーバーの球面収差を減少させることができる。ＮＡ＝０．４１のときに大凡０．０７λｒｍｓとなり、マレシャルの限界内となる。ＮＡ２（ＮＡ＝０．３９）での最良波面収差は０．０５λｒｍｓとなり本対物レンズで充分ＣＤ（第２の光ディスク）を読み取ることができる。又、ｔ１＝０．６ｍｍのＤＶＤ（第１の光ディスク）の読み取りもＮＡ＝０．６３で波面収差０．０２λｒｍｓと充分に小さく良好に行える。

従って、対物レンズ１６としては、ＮＡ２の範囲内で厚さｔ２＝１．２ｍｍの透明基板を介したときに発生する球面収差を低減する方向の球面収差を有し、特に、ｔ１＝０．６ｍｍの透明基板介したときＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰であることにより、ＤＶＤもＣＤも良好に再生することができる。

なお、この例では、対物レンズにより球面収差をｔ＝０．６ｍｍの基板厚みのときに、（１／２）ＮＡ２の高さの光束をＮＡ２の高さの光束より補正過剰（オーバー）となるようにしたが、これは例えばコリメーターレンズによってでも良く、要はレーザ光源を発した光束がｔ＝０．６ｍｍの基板を介して光ディスクの情報記録面上に集光されたときに、トータルとして（１／２）ＮＡ２の高さの光束がＮＡ２の高さの光束より補正過剰（オーバー）なっていれば良い。

（対物レンズ例２）
図９は対物レンズ例２を用いた光学系の断面図と要部拡大図である。更に詳しくは、図９（ａ）は第１の光情報記録媒体（ＤＶＤ）の再生の光学系断面図で、図９（ｂ）は第２の光情報記録媒体（ＣＤ）の再生の光学系断面図で、更に図９（ｃ）は波面収差での段差境界部に対応する対物レンズの面形状拡大図である。図で、第１の光情報記録媒体（ＤＶＤ）の場合、レーザ光源からの発散光は平行光に変換する図示しないコリメータレンズを通り、更に絞りＳ１を経て、平行光を集光する無限共役型の対物レンズ４１を通る。対物レンズ４１の光源側の面は面Ｓ２と、面Ｓ２との段差を介して接続された面Ｓ２′とを有し光軸から光軸と直交する方向で高い方の光束は面Ｓ２′を、低い方の光束は面Ｓ２を通るようになっている。対物レンズ４１を通った光は第１の光情報記録媒体７１の透明基板８１を通り情報記録面９１に集光する。同様にして、第２の光情報記録媒体（ＣＤ）の場合、対物レンズ４１を通った光は第２の光情報記録媒体７２の透明基板８２を通り情報記録面９２に集光するようになっている。

本対物レンズ例の数値データを「表２」、「表３」に示す。

第１の光情報記録媒体の透明基板の厚みｄ１＝０．６ｍｍ、第２の光情報記録媒体の透明基板の厚みｄ２＝１．２ｍｍの例である。比較例及び実施例とも焦点距離ｆ＝３．４０（ｍｍ）、光情報記録媒体側開口数ＮＡ_１＝０．６０、対物レンズの横倍率ｍ＝０、光源波長λ＝６３５（ｎｍ）である。

なお、「表２」でＳ２は光軸から光軸と直交する方向に０．６ＮＡ_１の高さまでのデータ、面Ｓ２′は０．６ＮＡ_１からＮＡ_１までのデータ、面Ｓ２′のｄ′＝２．５９９８とは面Ｓ２′の形状を非球面形状式に従って光軸まで延長したときの光軸との交点と、面Ｓ３と光軸との交点との光軸上の間隔を表している。

なお、コリメータレンズのデータは記載していないがコリメータレンズの設計を最適にすることにより対物レンズへは略無収差の平行光を入射させることができる。

この対物レンズ例の波面収差を図を参照して説明すると、図１０はＤＶＤ用光情報記録媒体の透明基板を介したときの実施例と比較例の波面収差図で、図１１はＣＤ用光情報記録媒体の透明基板を介したときの実施例と比較例の波面収差図である。図で、横軸は開口数（ＮＡ）、縦軸は波面収差（λ）で、実線が実施例で、点線が比較例である。実施例では図１０、１１に示すように透明基板を介したとき、波面収差が連続的でなく段差を有しており、段差の境界部の開口数ＮＡが大きい方の波面収差量をＷ_１、ＮＡが小さい方の波面収差量をＷ_２とすると、実施例では第１の光情報記録媒体（ＤＶＤ）のときＷ_１＝−０．０９λ、Ｗ_２＝＋０．０５λ、ｍ＝０、δ＝０．１４λとなり、
Ｗ１−Ｗ２＝ｍλ−δ
｜ｍ｜≦１０（ｍは０を含む整数）
０＜δ＜０．３４λ
を満足することにより、ＤＶＤもＣＤも良好な再生ができる。

以上説明した本発明にさらに読み出し性能を向上させるために、半導体レーザー１１から対物レンズ１６を経て光検出器３０に向かうまでの光路中に、図１２に示すようなリング状の光束遮蔽部を設けるとよい。この光束遮蔽部は、開口数ＮＡ２（ＣＤ再生時の対物レンズのＣＤ側の必要開口数）より大きく、開口数ＮＡ１（ＤＶＤ再生時の対物レンズのＤＶＤ側の必要開口数）より小さいリング状の光束を遮蔽する部材である。

図１３は、本実施例の集光光学系でｔ＝１．２ｍｍの基板を介したときの第２の光ディスクの情報読み取りに必要なＮＡ２の範囲で、波面収差を最良とする位置でのデフォーカスを含んだ球面収差図である。

図１３において、軸上よりＮＡ２までの領域が情報読み取りに有効な光束であり、その外側のＮＡ２〜ＮＡ１までの領域は読み取りに寄与せずノイズ成分となる光束である。この光束中ＮＡ１に近い部分は極めて大きな球面収差を持つことによりデフォーカスした状態となっており、大きなノイズ要因とはならない。ＮＡ２に近い部分は、読み取りに有効な光束に隣接したフレア光となりこの光束が情報記録面で情報ピットで変調され、光検出器に入射すると大きなノイズとなりジッター劣化をまねく。この為、ＮＡ２の領域より大きくＮＡ１より小さい開口中に光束を遮蔽するリング状のマスクを設けてやることにより、ノイズ増大要因となる光束の光検出器への入射を防ぐことができる。

このマスク部の外径は、大き過ぎると光量ロスの増大、第１の光情報記録媒体からの情報読み出し性能の劣化をまねく。よって、ノイズ成分となる光束の遮蔽は必要最低限となるのが良く、具体的にはＮＡ２の範囲で最良波面収差となる焦点位置より、焦点深度の１〜２倍後方に焦点を結ぶ光束までをカットしてやる。焦点深度は２λ／ＮＡ^２で与えられ、λ＝６８０ｎｍ，ＮＡ＝０．３９のとき約２．２μｍであり、本集光光学系ではＮＡ０．４２の光束に相当する。又、ＮＡ０．４７で約４．７μｍ後方となり、焦点深度の２倍となる。よって、光束遮蔽リングの内側はＮＡ０．３９、外側は０．４２〜０．４７としてやるのが良い。

このマスクは必ずしも光束を吸収させることによる遮蔽でなく、反射、散乱、屈折、回折等の作用に基づいたものでも良く、光検出器に戻る光束をカットできれば良い。又、このマスクは独立した１部品としてではなく、コリメータレンズ、対物レンズ、ビームスプリッタ等他の光学素子と一体化させても良い。特に対物レンズの入射側光学面若しくは出射側光学面に一体に設けるのが、トラッキングにより対物レンズがシフトしても情報記録面に入射する光束中の遮蔽部分がシフトせず好ましい。

又、このマスクはレーザ光源から対物レンズを経て情報記録面で反射され、光検出器に向かう光路中のどの場所であっても良い。特にビームスプリッターより光検出器への光路中に配置した場合、レーザ光源からの光束をより有効に情報記録面上に導くことができ書き込みを行う場合効率が良く好ましい。

以上説明した実施の形態において、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、情報信号などを読みとるための光検出器３０（多分割光検出器３１や複スポット光検出器３２、３３）の少なくともＣＤの情報信号を検出する受光面を光情報記録媒体上に写像した場合、その光情報記録媒体上における面積が１００μｍ^２以下とすることにより、さらにフレアの影響を減じ、正確な情報信号を得ることができる。

なお、以上において説明した各実施の形態では半導体レーザー１１から出射した光束をコリメータレンズ１３で一旦平行光にしたのちに対物レンズ１６で光情報記録媒体上に集光、いわゆる無限系の対物レンズ１６を用いた例で示したが、これに限られず、コリメータレンズを用いずに、あるいは、コリメータレンズをカップリングレンズに変えて、半導体レーザーからの発散光を対物レンズで集光、いわゆる有限系の対物レンズを用いてもよい。

また、非点収差を発生させる非点収差素子としては、光軸に対し偏心させた平行平面板、レンズなどであってもよい。

１０ 光ピックアップ装置
１１ 半導体レーザー（レーザー光源）
１２ （偏光）ビームスプリッタ
１３ コリメータレンズ
１４ １／４波長板
１５ ２次元アクチュエータ
１６ 対物レンズ
２０ 光情報記録媒体（光ディスク）
２１ 透明基板
２２ 情報記録面
１８ シリンドリカルレンズ（非点収差素子）
１９ 屋根型プリズム（分割素子）
３０ 光検出器
３１ 多分割光検出器
３１ａ〜３１ｄ 受光素子
３２，３３ 複スポット光検出器

Claims (15)

1. 一つの対物レンズにより厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、厚さｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の何れの光情報記録媒体も再生可能な光ピックアップ装置であって、
   前記対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上にスポットを形成し、情報記録面からの反射光束を複数の受光素子が組み合わされて構成された多分割光検出器で受光し、該多分割光検出器上でのスポットの形状変化により、多分割受光面からの出力に基づいてフォーカスエラーの検出を行い、
   前記多分割光検出器の受光面の面積をＤＳ、前記第１の光情報記録媒体からの反射光による前記多分割光検出器の受光面上でのスポットの面積をＢＳとしたとき、１．２≦ＤＳ／ＢＳ≦２．５であることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 一つの対物レンズにより厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、厚さｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の何れの光情報記録媒体も再生可能な光ピックアップ装置であって、
   前記対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上に情報読み取りのための主スポットとトラッキングエラー検出のための複数の複スポットとを形成し、
   情報記録面から反射した主スポットと複スポットの光束を、主スポットは多分割光検出器で受光し、複数の複スポットは各々該多分割光検出器を挟んで両側に位置する複数の複スポット光検出器で受光し、
   前記多分割光検出器からの出力でフォーカスエラーを検出し、前記複数の複スポット光検出器からの出力でトラッキングエラーを検出し、
   前記多分割光検出器の受光面の面積をＤＳ、２つの複スポット光検出器の各々の受光面の面積をＳＳ、第１の光情報記録媒体再生時の前記複スポット光検出器の受光面上での複スポット面積をＳＢＳとしたとき、ＳＳ／ＤＳ≦２であり、かつ、ＳＢＳ／ＳＳ≧１．２であることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 一つの対物レンズにより異なる透明基板厚みを有する複数種類の光情報記録媒体の情報記録面上の情報を再生可能な光ピックアップ装置であって、
   前記対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上に情報読み取りのための主スポットとトラッキングエラー検出のための複数の複スポットとを形成し、
   情報記録面から反射した主スポットと複スポットの光束を、非点収差素子を介して、主スポットは多分割光検出器で受光し、複数の複スポットは各々該多分割光検出器を挟んで両側に位置する複数の複スポット光検出器で受光し、
   前記多分割光検出器からの出力でフォーカスエラーを検出し、前記複数の複スポット光検出器からの出力でトラッキングエラーを検出を行い、
   前記非点収差素子は前記光情報記録媒体の情報トラックと平行な方向または直交する方向に非点収差を発生させるように配置することを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 一つの対物レンズにより異なる透明基板厚みを有する複数種類の光情報記録媒体の情報記録面上の情報を再生可能な光ピックアップ装置であって、
   前記対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上にスポットを形成し、情報記録面からの反射光束を非点収差素子を介して多分割光検出器上に集光させ、このスポットの形状変化による光量分布変化を該多分割光検出器で検出し、所定の演算を行うことでフォーカスエラー信号を生成するように構成するとともに、
   前記多分割光検出器上のスポットの形状が略円形のとき得られるフォーカスエラー信号の値が、そのスポットサイズにより変化するようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の半径の略円形のときに前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値と、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の楕円形のとき前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値とが等しくなるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のピックアップ装置。
6. 一つの対物レンズにより厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体と、厚さｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の何れの光情報記録媒体も再生可能な光ピックアップ装置であって、
   前記対物レンズより透明基板を介して情報記録面上にスポットを形成し、該情報記録面からの反射光束を非点収差素子を介して多分割光検出器上に集光させ、このスポットの形状変化による光量分布変化を該多分割光検出器で検出して所定の演算を行うことでフォーカスエラー信号を生成するように構成するとともに、
   第１の光情報記録媒体の再生時は、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の半径の略円形となるように、第２の光情報記録媒体の再生時は、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の大きさの楕円形となるようにフォーカス制御を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 前記多分割光検出器は、前記多分割光検出器上のスポットの形状が前記所定の半径の略円形のときに前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値と、前記多分割光検出器上のスポットの形状が前記所定の大きさの楕円形のときに前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値とが等しくなるように分割形状が設定されていることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
8. 対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上にスポットを形成し、情報記録面からの反射光束を非点収差を有する非点収差素子を介して複数の受光素子で受光して、各受光素子からの出力を所定の演算を行うことで、少なくとも合焦演出のためのフォーカスエラー信号を出力する光ピックアップ装置用の多分割光検出器であって、
   前記複数の受光素子により構成されている多分割光検出器の受光部の分割形状を、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の半径の略円形のときに前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値と、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の大きさの楕円形のときに前記所定の演算により得られるフォーカスエラー信号の値とが等しくなるような分割形状としたことを特徴とする光ピックアップ装置用の多分割非光検出器。
9. 前記複数の受光素子により構成されている多分割光検出器の受光部の分割形状を、前記多分割光検出器上のスポットの形状が所定の略半径の略円形のときのフォーカスエラー信号の値と、前記多分割光検出器上のスポットの形状が前記所定の半径とは異なる半径の略円形のときのフォーカスエラー信号の値とが異なるような分割形状としたことを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置の多分割光検出器。
10. 一つの対物レンズにより異なる透明基板厚みを有する複数種類の光情報記録媒体の情報記録面上の情報を再生可能な光ピックアップ装置であって、
    前記対物レンズにより透明基板を介して情報記録面上にスポットを形成し、情報記録面からの反射光束を光検出器により受光して情報信号を得るように構成されており、
    前記光検出器は、複数の受光素子が組み合わされて構成された多分割光検出器であり、前記対物レンズと前記多分割光検出器との間に配置された反射光束の領域を複数の領域に分割する分割素子により分割された光束が前記多分割光検出器上に集光されることを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 前記光検出器の少なくとも第２の光情報記録媒体からの情報信号を検出する受光面を光情報記録媒体上に写像した場合光情報記録媒体上における面積が１００μｍ^２以下であることを特徴とする請求項１〜７、１０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
12. 波長λ（μｍ）の光源を対物レンズを含む光学系を介して光情報記録媒体の情報を再生する際に、厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体の情報を再生するときの前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１（＝λ／１．０８）、厚さｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の情報を再生するときに必要な前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２（＝λ／１．７５）としたとき、
    前記光学系は、厚さｔ１の透明基板を介したときの開口数ＮＡ１の範囲の波面収差が０．０７λｒｍｓ以下で、かつ、開口数ＮＡ２の範囲内で厚さｔ２の透明基板を介したときに発生する球面収差を低減する方向の球面収差を有することを特徴とする請求項１〜７、１０、１１のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
13. 前記光学系は、第１の光情報記録媒体を再生する際の球面収差が、ＮＡ２の光束より（１／２）ＮＡ２の光束の方が補正過剰であることを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
14. 波長λ（μｍ）の光源を用いて対物レンズを含む光学系を介して厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体の情報を再生する場合、波面収差が連続的でなく段差を有しており、該段差の境界部の開口数ＮＡが大きい方の波面収差量をＷ_１、開口数ＮＡが小さい方の波面収差量をＷ_２、倍率をｍとすると、
    Ｗ１−Ｗ２＝ｍλ−δ
    ｜ｍ｜≦１０（ｍは０を含む整数）
    ０＜δ＜０．３４λ
    を満足することを特徴とする請求項１〜７、１０、１１のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
15. 波長λ（μｍ）の光源を用いて、厚さｔ１の透明基板を有する第１の光情報記録媒体の情報を再生する場合の前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ１（＝λ／１．０８）、厚さｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）の透明基板を有する第２の光情報記録媒体の情報を再生する場合の前記対物レンズの光情報記録媒体側の開口数をＮＡ２（＝λ／１．７５）としたとき、
    前記光源から前記対物レンズを経て前記光検出器または前記多分割光検出器に向かうまでの光路中に、開口数ＮＡ２より大きく、開口数ＮＡ１より小さいリング状の光束遮蔽部を設けたことを特徴とする請求項１〜７、１０〜１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。

Images