(57)【要約】【課題】光ヘッド装置を十分に小型化することができ、且つ光利用効率を十分に向上することができるとともに、球面収差をより高精度で補正する収差補正ユニット、光ヘッド装置及び収差補正方法を提供する。【解決手段】  球面収差のうち第１の収差補正範囲の収差を低減する可変ミラー１００と、球面収差のうち第２の収差補正範囲の収差を低減する液晶光学素子５００と、可変ミラー１００によるレーザ光の位相分布形状の変化量及び液晶光学素子５００によるレーザ光の位相分布形状の変化量を、可変ミラー１００及び液晶光学素子５００に電圧を印加することにより制御する駆動回路４１１と、を備え、第１の収差補正範囲は、第２の収差補正範囲よりも大きくなるように構成した。【選択図】図１１
2010225216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点距離の異なる複数の記録層にレーザ光を集光する際に、前記複数の記録層の焦点距離の違いによって発生する球面収差を補正する収差補正ユニットであって、
レーザ光の位相分布形状を変化させることにより、前記球面収差のうち第１の収差補正範囲の収差を低減する第１の収差補正手段と、
レーザ光の位相分布形状を変化させることにより、前記球面収差のうち第２の収差補正範囲の収差を低減する第２の収差補正手段と、
前記第１の収差補正手段によるレーザ光の位相分布形状の変化量及び前記第２の収差補正手段によるレーザ光の位相分布形状の変化量を、前記第１の収差補正手段及び前記第２の収差補正手段に電圧を印加することにより制御する制御手段と、
を備え、
前記第２の収差補正手段は、液晶光学素子を備え、
前記第１の収差補正範囲は、前記第２の収差補正範囲よりも大きい収差補正ユニット。
【請求項２】
前記第２の収差補正範囲は、前記第２の収差補正手段によってレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量が２５ｍλｒｍｓ以下となる範囲である請求項１に記載の収差補正ユニット。
【請求項３】
前記第１の収差補正手段は、
変形可能な反射面を備える変形可能ミラーと、
前記変形可能ミラーの前記反射面側に配置された平板状の透明部材と、
前記変形可能ミラーの反射面を変形させる駆動部と、
を備え、
前記変形可能ミラーと前記透明部材との間隔は、前記変形可能ミラーが変形していない状態において、レーザ光の波長より短く、
前記制御手段は、前記駆動部に電圧を印加することにより、前記反射面の形状を変形させる請求項１又は２に記載の収差補正ユニット。
【請求項４】
前記第１の収差補正手段は、
筒状の電極部と、
前記電極部の開口を覆って密閉する光学的に透明な平板と、
前記電極部と前記平板とにより形成される密閉空間内に封入される複数種類の流体と、
を備え、
前記流体の少なくとも１つは、導電性であり、前記流体の少なくとも１つは非導電性であり、
前記複数種類の流体の屈折率は互いに異なり、
前記複数種類の流体は、互いに界面を形成し、
前記制御手段は、前記電極部に電圧を印加することにより、前記界面の形状を変化させる請求項１又は２に記載の収差補正ユニット。
【請求項５】
前記記録層によって反射されたレーザ光を検出し、光検出信号を生成する検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記検出手段によって生成された前記光検出信号の信号レベルが悪化している場合に、前記第１の収差補正手段に第１の電圧を印加し、
前記第１の収差補正手段に前記第１の電圧を印加した結果、前記光検出信号の信号レベルがさらに悪化した場合には、前記第１の収差補正手段に前記第１の電圧を印加せず、前記第２の収差補正手段に第２の電圧を印加し、
前記第２の収差補正手段に前記第２の電圧を印加した結果、前記光検出信号の信号レベルがさらに悪化した場合には、前記第２の収差補正手段に前記第２の電圧を印加しない請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の収差補正ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の収差補正ユニットを搭載する光ヘッド装置。
【請求項７】
焦点距離の異なる複数の記録層にレーザ光を集光する際に、前記複数の記録層の焦点距離の違いによって発生する球面収差を補正する収差補正方法であって、
第１の収差補正手段が、レーザ光の位相分布形状を変化させることによって、前記球面収差のうち第１の収差補正範囲の収差を低減し、
第２の収差補正手段が、レーザ光の位相分布形状を変化させることによって、前記球面収差のうち第２の収差補正範囲の収差を低減し、
前記第１の収差補正手段によるレーザ光の位相分布形状の変化量及び前記第２の収差補正手段によるレーザ光の位相分布形状の変化量を、前記第１の収差補正手段及び前記第２の収差補正手段に電圧を印加することにより制御する制御処理を備え、
前記第２の収差補正手段は、液晶光学素子を備え、
前記第１の収差補正範囲は、前記第２の収差補正範囲よりも大きい収差補正方法。
【請求項８】
前記第２の収差補正範囲は、前記第２の収差補正手段によってレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量が２５ｍλｒｍｓ以下となる範囲である請求項７に記載の収差補正方法。
【請求項９】
前記第１の収差補正手段は、
変形可能な反射面を備える変形可能ミラーと、
前記変形可能ミラーの前記反射面側に配置された平板状の透明部材と、
前記変形可能ミラーの反射面を変形させる駆動部と、
を備え、
前記変形可能ミラーと前記透明部材との間隔は、前記変形可能ミラーが変形していない状態において、レーザ光の波長より短く、
前記制御処理において、前記駆動部に電圧を印加することにより、前記反射面の形状を変形させる請求項７又は８に記載の収差補正方法。
【請求項１０】
前記第１の収差補正手段は、
筒状の電極部と、
前記電極部の開口を覆って密閉する光学的に透明な平板と、
前記電極部と前記平板とにより形成される密閉空間内に封入される複数種類の流体と、
を備え、
前記流体の少なくとも１つは、導電性であり、前記流体の少なくとも１つは非導電性であり、
前記複数種類の流体の屈折率は互いに異なり、
前記複数種類の流体は、互いに界面を形成し、
前記制御処理において、前記電極部に電圧を印加することにより、前記界面の形状を変化させる請求項７又は８に記載の収差補正方法。
【請求項１１】
前記記録層によって反射されたレーザ光を検出し、光検出信号を生成する検出処理を備え、
前記制御処理において、
前記検出処理において生成された前記光検出信号の信号レベルが悪化している場合に、前記第１の収差補正手段に第１の電圧を印加し、
前記第１の収差補正手段に前記第１の電圧を印加した結果、前記光検出信号の信号レベルがさらに悪化した場合には、前記第１の収差補正手段に前記第１の電圧を印加せず、前記第２の収差補正手段に第２の電圧を印加し、
前記第２の収差補正手段に前記第２の電圧を印加した結果、前記光検出信号の信号レベルがさらに悪化した場合には、前記第２の収差補正手段に前記第２の電圧を印加しない請求項７乃至請求項１０の何れか一項に記載の収差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収差補正ユニット、光ヘッド装置及び収差補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ(Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ)、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃ）などの光情報記録媒体（以下、光ディスクと称する。）に光学的に情報を記録し、当該光ディスクに記録された情報を再生する光情報記録再生装置（以下、光ディスク装置と称する。）が開発されている。また、最近では、次世代高密度光ディスクとして大容量化を図った、ＨＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ＤＶＤ）やＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）が普及しはじめている。これらの光ディスクは、情報記録層の光が入射する側が透明樹脂からなるカバー層で覆われた構造となっている。
【０００３】
さらに、大容量化を図った光ディスクとして、複数層の記録層を有する多層光ディスクが提案されている。多層光ディスクでは、一層の光ディスクよりも記録層が増えているため、その分、記録容量が大きくなっている。しかし、記録層の数を増やすことにより、異なる位置に記録層が存在することとなる。そのため、当該多層光ディスクの情報を記録又は再生するのに用いられる対物レンズは、複数の焦点距離を持たなくては、異なる焦点距離に存在する各記録層上にレーザ光を集光することができなくなってしまう。そこで、多層光ディスクの情報を記録又は再生する光ピックアップ光学系において、多層光ディスクの表面から各記録層までの厚さ（基板厚）の違いに起因して発生する球面収差を実用レベルまで低減する必要がある。特に、ＮＡ（開口数）が０．８５のＢＤでは、ＮＡが０．６５のＤＶＤなどの光ディスクに比べて、球面収差量がＮＡの４乗に比例して増大する。そのため、ＢＤの情報を記録又は再生する光ピックアップ光学系では、球面収差を低減する補正機構が必須となる。
【０００４】
また、持ち運び易さやデザイン上の理由から、光ディスク装置の大きさをできるだけ小さくすることが求められている。そこで、光ディスク装置のなかで最も大きな体積を占める光ヘッド装置の小型化を図ることが最も効果的である。さらに、光ディスク装置の省電力化やコスト低減の観点から、光ヘッド装置の光利用効率をできるだけ高くすることが望まれている。光利用効率を向上すれば、光ヘッド装置で用いられる半導体レーザの出力を抑えることができる。これにより、より安価な低出力の半導体レーザを用いて光ヘッドの作成が可能となる。そのため、光ヘッド装置のコストを低減できるとともに、当該光ヘッド装置を搭載した光ディスク装置の消費電力を低減することができる。
【０００５】
特許文献１には、光源から対物レンズまでの間にあるレンズを光軸方向に可動させ、対物レンズの結像倍率を変化させることにより、球面収差を補正し、ＤＶＤとＣＤとの互換を図る技術が記載されている。
また、特許文献２には、特許文献１と同様の方法により、２層光ディスクの記録層間の基板厚差に基づく球面収差を低減する技術が記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、液晶素子を用いて球面収差を補正する技術が記載されている。具体的には、特許文献３には、液晶素子を固定部に配置し、デフォーカス成分で球面収差を補正する技術が記載されている。さらに、当該補正により、液晶素子の光軸と対物レンズの光軸とが偏心した場合に発生するコマ収差の低減も図っている。
【０００７】
また、特許文献３に記載の光学系では２つの液晶素子を用いる。そこで、特許文献４には、当該２つの液晶素子を１つにする技術が記載されている。具体的には、特許文献４には、第１の基板と第２の基板とを対向配置し、当該第１の基板と第２の基板との間に液晶を挟持させた液晶素子が記載されている。そして、当該液晶層に印加する電圧を調整することにより、当該液晶素子を透過する光束の焦点距離を調整する。さらに、特許文献４には、第１の基板上に、輪帯状の第１の透明電極と、透明材料からなる輪帯状且つ断面形状が鋸歯状のブレーズ格子と、を有することが記載されている。また、第２の基板上に輪帯状の第２の透明電極を有することが記載されている。また、第１の透明電極と第２の透明電極の各輪帯の分割位置と、ブレーズ格子の各輪帯の分割位置とが一致することが記載されている。そして、当該液晶素子を透過する光束に、第１の透明電極及びブレーズ格子によって離散的な値のデフォーカス成分を発生させ、第２の透明電極によって当該デフォーカス成分では補正しきれない収差を微調整するための収差を発生させることが記載されている。
【０００８】
また、特許文献５には、２枚の透明基板に挟持された液晶層を有する液晶素子が記載されている。そして、一方の透明基板に、液晶素子を透過する光束にデフォーカス成分を発生させる第１の透明電極層を設け、他方の透明基板に、液晶素子を透過する光束の位相差を小さくする第２の透明電極層を設けている。さらに、位相差が波長の整数倍であることは位相差がないのと同じであることを利用して、第１の透明電極層に電圧を印加して発生させる位相差を低減している。これにより、液晶素子によって光束に比較的小さな位相差を発生させることにより、当該光束に実質的に大きなデフォーカス成分を発生させている。
【０００９】
また、特許文献６には、形状可変ミラーを用いて球面収差を補正する技術が記載されている。具体的には、電圧駆動によって、形状可変ミラーのミラー面の形状を変形させることにより、形状可変ミラーによって反射される光束に、球面収差を補正するための位相差を付与する。
また、特許文献７には、液体レンズを用いて球面収差を補正する技術が記載されている。具体的には、エレクトロウェッティング作用を利用して、電圧を印加することにより、液体で作られたレンズ面の形状を制御することにより、当該液体レンズを透過する光束に、球面収差を補正するための位相差を付与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１３４４００号公報
【特許文献２】特開２００１−０２８１４７号公報
【特許文献３】特開２００６−０８５８０１号公報
【特許文献４】特開２００６−０４８８１８号公報
【特許文献５】特開２００５−３０２２４８号公報
【特許文献６】特開２００４−０１２８９５号公報
【特許文献７】国際公開第０３／０６９３８０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来技術は、多層ＢＤの情報を記録又は再生する光ヘッド装置に用いても、当該光ヘッド装置の小型化を十分に図ることができず、また、光利用効率を十分に向上することができない。
【００１２】
特許文献１及び特許文献２では、光源と対物レンズとの間のレンズを駆動するステッピングモータなどの駆動機構が必要となる。したがって、当該駆動機構を搭載するための領域が必要となる。また、当該レンズの駆動領域が必要となる。そのため、光ヘッド装置を十分に小型化することができない。
【００１３】
また、特許文献３、特許文献４、特許文献５に記載の液晶素子によって、ＢＤで通常発生する大きな球面収差を補正する場合には、光利用効率を十分に向上させることができない。透明電極により液晶層にステップ状の電圧が与えられるため、液晶素子を透過する光束に付与される位相差も光束径方向にステップ状に変化する。これに対し、補正すべき球面収差の波面は、光束径方向に滑らかに変化する。換言すれば、液晶素子によって補正された球面収差の波面が理想的な平面とならない。これにより、液晶素子の光利用効率が低下してしまう。１層の液晶層による光利用効率は８割〜９割程度であり、光利用効率の低下はそれほど問題とはならない。しかし、特許文献３、特許文献４、特許文献５では、複数層の液晶層を用いるため、層数を乗じた割合で光利用効率が低下してしまう。
透明電極の本数を増やすことにより、液晶素子によって補正された球面収差の波面を理想的な平面とすることができる。しかし、透明電極の本数が増加すると、引き出し電極の本数も増えてしまうため、液晶素子を透過する光束の位相差を制御できない面積が増加してしまう。
【００１４】
また、特許文献４では、ブレーズ格子を用いる場合、ブレーズ格子を「作用させる」、「作用させない」という２つの状態の球面収差補正しか行うことができない。さらに、ブレーズ格子を液晶層に設けるため、製造工程が複雑となる。そのため、設計通りの光利用効率を得ることも難しい。これにより、歩留まりが低下してしまい、結果として、コストが増大してしまう。
【００１５】
また、特許文献６、特許文献７では、ミラー面、レンズ面の曲率を細かい制度で調整することが難しい。そのため、光ヘッド装置のように、光スポットを回折限界まで絞る場合、補正しきれない残存収差量が問題となる。
【００１６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、光ヘッド装置を十分に小型化することができ、且つ光利用効率を十分に向上することができるとともに、球面収差をより高精度で補正する収差補正ユニット、光ヘッド装置及び収差補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様にかかる収差補正ユニットは、焦点距離の異なる複数の記録層にレーザ光を集光する際に、前記複数の記録層の焦点距離の違いによって発生する球面収差を補正する収差補正ユニットである。前記収差補正ユニットは、第１の収差補正手段、第２の収差補正手段、制御手段を備えている。前記第１の収差補正手段は、レーザ光の位相分布形状を変化させることにより、前記球面収差のうち第１の収差補正範囲の収差を低減する。前記第２の収差補正手段は、レーザ光の位相分布形状を変化させることにより、前記球面収差のうち第２の収差補正範囲の収差を低減する。また、前記制御手段は、前記第１の収差補正手段によるレーザ光の位相分布形状の変化量及び前記第２の収差補正手段によるレーザ光の位相分布形状の変化量を、前記第１の収差補正手段及び前記第２の収差補正手段に電圧を印加することにより制御する。また、前記第２の収差補正手段は、液晶光学素子を備える。そして、前記第１の収差補正範囲は、前記第２の収差補正範囲よりも大きいものである。
【００１８】
本発明の第１の態様においては、第１の収差補正範囲は、第２の収差補正範囲よりも大きいため、第２の収差補正手段である液晶光学素子によって補正すべき収差量を小さくすることができる。そのため、液晶光学素子における光利用効率の低下の影響を低減することができる。また、第１の収差補正手段及び第２の収差補正手段は、制御手段により電圧が印加されることにより制御される。そのため、光学系のレンズを光軸方向に沿って移動させることにより収差補正を行う場合に必要なステッピングモータ等の配置スペースが不要となる。また、光学系のレンズを光軸方向に沿って移動させるためのスペースも不要となる。そのため、収差補正ユニットの小型化を図ることができる。また、通常、複数の記録層の焦点距離の違いによって発生する球面収差は大きい。しかし、大きな球面収差のうち、第１の収差補正範囲が占める割合を第２の収差補正範囲よりも大きくすることができる。換言すれば、第１の収差補正手段により、ある程度大まかに且つ大きな範囲（第１の収差補正範囲）の収差を補正するとともに、第２の収差補正手段である液晶光学素子を用いて、第１の収差補正手段による補正では低減できなかった残り（第２の収差補正範囲）の収差をより高精度で補正することができる。
したがって、光ヘッド装置を十分に小型化することができ、且つ光利用効率を十分に向上することができるとともに、球面収差をより高精度で補正することができる。
【００１９】
また、前記第２の収差補正範囲は、前記第２の収差補正手段によってレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量が２５ｍλｒｍｓ以下となる範囲であることが好ましい。
これにより、第２の収差補正手段である液晶光学素子に設ける透明電極の本数を少なくすることができる。そのため、当該液晶光学素子における引き出し電極の本数も低減することができ、光利用効率の低下をさらに抑制することができる。
【００２０】
さらに、前記第１の収差補正手段は、変形可能な反射面を備える変形可能ミラーと、前記変形可能ミラーの前記反射面側に配置された平板状の透明部材と、前記変形可能ミラーの反射面を変形させる駆動部と、を備えることが好ましい。また、前記変形可能ミラーと前記透明部材との間隔は、前記変形可能ミラーが変形していない状態において、レーザ光の波長より短いことが好ましい。さらに、前記制御手段は、前記駆動部に電圧を印加することにより、前記反射面の形状を変形させることが好ましい。
これにより、制御手段が駆動部に電圧を印加することにより、反射面の傾斜角度を変えることができる。換言すれば、制御手段が駆動部に電圧を印加することにより、反射角を制御することができる。これにより、変形可能ミラーの反射面で反射するレーザ光の位相分布形状を変化させることができる。
【００２１】
さらに、また、前記第１の収差補正手段は、筒状の電極部と、前記電極部の開口を覆って密閉する光学的に透明な平板と、前記電極部と前記平板とにより形成される密閉空間内に封入される複数種類の流体と、を備えることが好ましい。また、前記流体の少なくとも１つは、導電性であり、前記流体の少なくとも１つは非導電性であり、ことが好ましい。また、前記複数種類の流体の屈折率は互いに異なり、前記複数種類の流体は互いに界面を形成することが好ましい。さらに、前記制御手段は、前記電極部に電圧を印加することにより、前記界面の形状を変化させることがより好ましい。
これにより、制御手段が電極部に電圧を印加することにより、界面の形状を変化させることができる。そして、複数種類の流体の屈折率は異なるため、当該界面に入射したレーザ光の位相分布形状を変化させることができる。
【００２２】
また、前記記録層によって反射されたレーザ光を検出し、光検出信号を生成する検出手段を備えることが好ましい。また、前記制御手段は、まず、前記検出手段によって生成された前記光検出信号の信号レベルが悪化している場合に、前記第１の収差補正手段に第１の電圧を印加することが好ましい。次いで、前記制御手段は、前記第１の収差補正手段に前記第１の電圧を印加した結果、前記光検出信号の信号レベルがさらに悪化した場合には、前記第１の収差補正手段に前記第１の電圧を印加せず、前記第２の収差補正手段に第２の電圧を印加することが好ましい。さらに、前記制御手段は、前記第２の収差補正手段に前記第２の電圧を印加した結果、前記光検出信号の信号レベルがさらに悪化した場合には、前記第２の収差補正手段に前記第２の電圧を印加しないことが好ましい。
これにより、まず、第１の収差補正手段によって、ある程度大まかに且つ大きな範囲（第１の収差補正範囲）の収差を補正し、残存する収差量を確実に低減することができる。その後、第２の収差補正手段によって、第１の収差補正手段による補正では低減できなかった残り（第２の収差補正範囲）の収差を補正することができる。換言すれば、第２の収差補正手段である液晶光学素子によって補正すべき収差量を確実に低減することができる。
【００２３】
本発明の第２の態様にかかる光ヘッド装置は、上述の収差補正ユニットを搭載することが好ましい。
これにより、光ヘッド装置を十分に小型化することができ、且つ光利用効率を十分に向上することができるとともに、球面収差をより高精度で補正することができる。
【００２４】
本発明の第３の態様にかかる収差補正方法は、焦点距離の異なる複数の記録層にレーザ光を集光する際に、前記複数の記録層の焦点距離の違いによって発生する球面収差を補正する収差補正方法である。また、前記収差補正方法において、第１の収差補正手段がレーザ光の位相分布形状を変化させることによって、前記球面収差のうち第１の収差補正範囲の収差を低減する。また、第２の収差補正手段がレーザ光の位相分布形状を変化させることによって、前記球面収差のうち第２の収差補正範囲の収差を低減する。また、前記収差補正方法は、前記第１の収差補正手段によるレーザ光の位相分布形状の変化量及び前記第２の収差補正手段によるレーザ光の位相分布形状の変化量を、前記第１の収差補正手段及び前記第２の収差補正手段に電圧を印加することにより制御する制御処理を備えている。また、前記第２の収差補正手段は、液晶光学素子を備えている。そして、前記第１の収差補正範囲は、前記第２の収差補正範囲よりも大きいものである。
【００２５】
本発明の第３の態様においては、第１の収差補正範囲は、第２の収差補正範囲よりも大きいため、第２の収差補正手段である液晶光学素子によって補正すべき収差量を小さくすることができる。そのため、液晶光学素子における光利用効率の低下の影響を低減することができる。また、第１の収差補正手段及び第２の収差補正手段は、制御手段により電圧が印加されることにより制御される。そのため、光学系のレンズを光軸方向に沿って移動させることにより収差補正を行う場合に必要なステッピングモータ等の配置スペースが不要となる。また、光学系のレンズを光軸方向に沿って移動させるためのスペースも不要となる。そのため、収差補正ユニットの小型化を図ることができる。また、通常、複数の記録層の焦点距離の違いによって発生する球面収差は大きい。しかし、大きな球面収差のうち、第１の収差補正範囲が占める割合を第２の収差補正範囲よりも大きくすることができる。換言すれば、第１の収差補正手段により、ある程度大まかに且つ大きな範囲（第１の収差補正範囲）の収差を補正するとともに、第２の収差補正手段である液晶光学素子を用いて、第１の収差補正手段による補正では低減できなかった残り（第２の収差補正範囲）の収差をより高精度で補正することができる。
したがって、光ヘッド装置を十分に小型化することができ、且つ光利用効率を十分に向上することができるとともに、球面収差をより高精度で補正することができる。
【００２６】
また、前記第２の収差補正範囲は、前記第２の収差補正手段によってレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量が２５ｍλｒｍｓ以下となる範囲であることが好ましい。
これにより、第２の収差補正手段である液晶光学素子に設ける透明電極の本数を少なくすることができる。そのため、当該液晶光学素子における引き出し電極の本数も低減することができ、光利用効率の低下をさらに抑制することができる。
【００２７】
さらに、前記第１の収差補正手段は、変形可能な反射面を備える変形可能ミラーと、前記変形可能ミラーの前記反射面側に配置された平板状の透明部材と、前記変形可能ミラーの反射面を変形させる駆動部と、を備えることが好ましい。また、前記変形可能ミラーと前記透明部材との間隔は、前記変形可能ミラーが変形していない状態において、レーザ光の波長より短いことが好ましい。さらに、前記制御処理において、前記駆動部に電圧を印加することにより、前記反射面の形状を変形させることが好ましい。
これにより、制御処理において、駆動部に電圧を印加することにより、反射面の傾斜角度を変えることができる。換言すれば、制御処理において、駆動部に電圧を印加することにより、反射角を制御することができる。これにより、変形可能ミラーの反射面で反射するレーザ光の位相分布形状を変化させることができる。
【００２８】
さらに、また、前記第１の収差補正手段は、筒状の電極部と、前記電極部の開口を覆って密閉する光学的に透明な平板と、前記電極部と前記平板とにより形成される密閉空間内に封入される複数種類の流体と、を備えることが好ましい。また、前記流体の少なくとも１つは、導電性であり、前記流体の少なくとも１つは非導電性であることが好ましい。また、前記複数種類の流体の屈折率は互いに異なり、前記複数種類の流体は互いに界面を形成することが好ましい。さらに、前記制御処理において、前記電極部に電圧を印加することにより、前記界面の形状を変化させることがより好ましい。
これにより、制御処理において、電極部に電圧を印加することにより、界面の形状を変化させることができる。そして、複数種類の流体の屈折率は異なるため、当該界面に入射したレーザ光の位相分布形状を変化させることができる。
【００２９】
また、前記記録層によって反射されたレーザ光を検出し、光検出信号を生成する検出処理を備えることが好ましい。また、前記制御処理において、まず、前記検出処理において生成された前記光検出信号の信号レベルが悪化している場合に、前記第１の収差補正手段に第１の電圧を印加することが好ましい。次いで、前記第１の収差補正手段に前記第１の電圧を印加した結果、前記光検出信号の信号レベルがさらに悪化した場合には、前記第１の収差補正手段に前記第１の電圧を印加せず、前記第２の収差補正手段に第２の電圧を印加することが好ましい。さらに、前記第２の収差補正手段に前記第２の電圧を印加した結果、前記光検出信号の信号レベルがさらに悪化した場合には、前記第２の収差補正手段に前記第２の電圧を印加しないことが好ましい。
これにより、まず、第１の収差補正手段によって、ある程度大まかに且つ大きな範囲（第１の収差補正範囲）の収差を補正し、残存する収差量を確実に低減することができる。その後、第２の収差補正手段によって、第１の収差補正手段による補正では低減できなかった残り（第２の収差補正範囲）の収差を補正することができる。換言すれば、第２の収差補正手段である液晶光学素子によって補正すべき収差量を確実に低減することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、光ヘッド装置を十分に小型化することができ、且つ光利用効率を十分に向上することができるとともに、球面収差をより高精度で補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる第１の収差補正範囲及び第２の収差補正範囲を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる可変ミラーの一例を示す断面模式図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる可変ミラーの反射角とデフォーカス波面収差量との関係を表すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態にかかる液体レンズの一例を示す断面模式図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる液体レンズの接触角とデフォーカス波面収差量との関係を表すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態にかかる液晶光学素子の一例を示す断面模式図である。
【図７】第１の収差補正範囲及び第２の収差補正範囲の収差を低減する液晶光学素子を説明する断面模式図である。
【図８】第１の収差補正範囲の収差を低減するための透明電極の配置の一例を示す図である。
【図９】第２の収差補正範囲の収差を低減するための透明電極の配置の一例を示す図である。
【図１０】１つの液晶光学素子で第１の収差補正範囲及び第２の収差補正範囲の収差を補正する場合の波面収差量、及び１つの液晶光学素子で第２の収差補正範囲の収差を補正する場合の波面収差量を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例１にかかる光ヘッド装置の概略を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１にかかる液晶光学素子を示す断面模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態にかかる収差補正方法の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態にかかる収差補正方法の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例２にかかる光ヘッド装置の概略を示す図である。
【図１６】本発明の実施例３にかかる光ヘッド装置の概略を示す図である。
【図１７】本発明の実施例３にかかる可変ミラーと液晶光学素子及び液晶光学素子の透明電極の配置を示す図である。
【図１８】本発明の実施例４にかかる光ヘッド装置の概略を示す図である。
【図１９】本発明の実施例４にかかる液体レンズと液晶光学素子及び液晶光学素子の透明電極の配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態にかかる収差補正ユニットは、第１の収差補正部（第１の収差補正手段）と、第２の収差補正部（第２の収差補正手段）と、を備えている。そして、収差補正ユニットは、焦点距離の異なる複数の記録層にレーザ光を集光する際に、当該複数の記録層の焦点距離の違いによって発生する球面収差を補正する。
第１の収差補正部は、当該球面収差の第１の収差補正範囲の収差を低減する。また、第２の収差補正部は、当該球面収差の第２の収差補正範囲の収差を低減する。
【００３３】
第１の収差補正部は、レーザ光の位相分布形状を変化させる。これにより、第１の収差補正部は、レーザ光にデフォーカス波面収差を発生させる。そして、第１の収差補正部は、当該デフォーカス波面収差によって、第１の収差補正範囲の収差を低減する。
【００３４】
第２の収差補正部は、レーザ光の位相分布形状を変化させる。これにより、第２の収差補正部は、レーザ光にデフォーカス波面収差を発生させる。そして、第２の収差補正部は、当該デフォーカス波面収差によって、第２の収差補正範囲の収差を低減する。
【００３５】
第１の収差補正範囲と第２の収差補正範囲について、図１に示すグラフを参照して説明する。
図１に示すように、第１の収差補正範囲は、第２の収差補正範囲よりも大きくなっている。図１では、第１の収差補正範囲は、約７λ程度であり、第２の収差補正範囲は約１λ程度である。換言すれば、デフォーカス波面収差量で表すと、第１の収差補正範囲は、１７５ｍλｒｍｓ程度であり、第２の波面収差補正範囲は２５ｍλｒｍｓ程度である。
【００３６】
一般に、２層ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）の２層の記録層の間隔は２５μｍである。換言すれば、２層の記録層の透明基板厚差は２５μｍである。２層の記録層間には、当該透明基板厚差があるため、当該２層の記録層の焦点距離は異なってしまう。そして、２層の記録層間の当該焦点距離の違いにより、約±１２５ｍλｒｍｓの球面収差が発生してしまう。
また、製造誤差により、各記録層の位置は、規格で定められた位置より最大で約５μｍ程度ずれてしまう。この製造誤差による位置ずれにより、約±２５ｍλｒｍｓの球面収差が発生してしまう。
さらに、光ヘッド装置内の光学部品自体が持っている収差、及び、当該光学部品の配置ズレによって、約±２５ｍλｒｍｓの球面収差が発生してしまう。
そのため、一般に、２層ＢＤの情報を記録又は再生する光ヘッド装置に搭載される収差補正ユニットには、２００ｍλｒｍｓ〜３００ｍλｒｍｓの収差を低減する機能が求められている。
図１に示す場合では、第１の収差補正部及び第２の収差補正部により、最大で、２００ｍλｒｍｓの収差を補正することができる。したがって、２層ＢＤの情報を記録又は再生する光ヘッド装置に当該収差補正ユニットが搭載されても、十分に収差を補正することができる。
【００３７】
第１の収差補正部としては、後述する可変ミラー１００や液体レンズ２００などを用いることができる。可変ミラー１００の反射面１０１の反射角θ１及び液体レンズ２００の界面２０１の接触角θ２を細かく変化させることは難しい。しかし、可変ミラー１００の反射面１０１の反射角θ１及び液体レンズ２００の界面２０１の接触角θ２の変化が比較的小さくても、当該可変ミラー２００で反射されるレーザ光や当該液体レンズ２００を透過するレーザ光に、大きなデフォーカス波面収差量を発生させることができる。換言すれば、第１の収差補正部は、ある程度おおまかに且つ大きな範囲（第１の収差補正範囲）の収差を補正する。
【００３８】
第２の収差補正部としては、後述する液晶光学素子３００などを用いることができる。液晶光学素子３００の収差補正範囲（第２の収差補正範囲）は、液晶光学素子３００に設けられる透明電極の本数を増やすことにより、精度よく収差を補正することができる。換言すれば、第２の収差補正部である液晶光学素子３００は、第１の収差補正部による補正では低減できなかった残り（第２の収差補正範囲）の収差をより高精度で補正する。
【００３９】
次に、本実施の形態にかかる第１の収差補正部の一例である可変ミラー１００について、図２を参照しながら説明する。図２に示すように、可変ミラー１００は、変形可能ミラー１０２、透明部材１０３、支持部材１０４、基板１０５、電極１０６（駆動部）、電極１０７（駆動部）などを備えている。
【００４０】
変形可能ミラー１０２は平板状の変形可能なミラー部材である。また、電極１０６は、変形可能ミラー１０２と略同一形状を有する平板状に形成されている。そして、変形可能ミラー１０２の反射面１０１とは反対側の面に、電極１０６が貼り付けられている。
【００４１】
支持部材１０４は筒状に形成されている。そして、支持部材１０４は、変形可能ミラー１０２及び電極１０６の側部を取り囲むように設けられている。これにより、変形可能ミラー１０２及び電極１０６が支持部材１０４によって支持されている。
【００４２】
透明部材１０３は、光学的に透明な材料により平板状に形成されている。そして、透明部材１０３は、変形可能ミラー１０２の反射面１０１側において、支持部材１０４の開口を覆うように、当該支持部材１０４に当接している。
また、透明部材１０３は、ガラス平板１０８、第１の誘電体薄膜１０９、第２の誘電体薄膜１１０を備えている。ガラス平板１０８は、透明部材１０３と略同一形状の平板状に形成されている。そして、ガラス平板１０８の変形可能ミラー１０２側の面に、第１の誘電体薄膜１０９が成膜されている。また、第１の誘電体薄膜１０９の変形可能ミラー１０２側の面に、第２の誘電体薄膜１１０が成膜されている。
第１の誘電体薄膜１０９の屈折率と、第２の誘電体薄膜１１０の屈折率とは、異なっている。また、第１の誘電体薄膜１０９と第２の誘電体薄膜は、光学的に透明な材料により形成されている。
なお、透明部材１０３に備えられる誘電体薄膜の層数は、２層に限定されるものではなく、１層であってもいいし、３層以上であってもよい。
また、変形可能ミラー１０２と透明部材１０３との間隔１１１は、変形可能ミラー１０２が変形していない状態において、レーザ光の波長よりも短くなるように設定されている。
【００４３】
基板１０５は、平板状に形成されている。そして、基板１０５は、変形可能ミラー１０２の反射面１０１と反対側において、支持部材１０４の開口を覆うように、当該支持部材１０４に当接している。
【００４４】
電極１０７は、支持部材１０４の開口と略同一形状を有する平板状に形成されている。そして、電極１０７は、基板１０５の変形可能ミラー１０２側の面に当接するように設けられている。
【００４５】
図２に示すように、電極１０６と電極１０７とは、互いに対向している。そのため、電極１０６と電極１０７との間に電圧を印加すると、電極１０６と電極１０７の間に静電引力が発生する。これにより、変形可能ミラー１０２は、基板１０５側に引き付けられ、変形する。そして、反射面１０１は、基板側１０５に凸の曲面形状となる。そのため、透明部材１０３に光束が略垂直に入射した場合、変形可能ミラー１０２の略中心部分に入射する光線Ａは、透明部材１０３に対して略垂直に反射されるが、変形可能ミラー１０２の外周部分に入射する光線Ｂは、透明部材１０３に対して斜めに反射される。ここで、透明部材１０３の法線と、光線が透明部材１０３に略垂直に入射した場合に変形可能ミラー１０２から反射される光線との角度を反射角θ１とする。
変形可能ミラー１０２の変形度合いは、電極１０６と電極１０７との間に印加される電圧に依存する。換言すれば、反射角θ１は、電極１０６と電極１０７との間に印加される電圧に依存する。
【００４６】
そして、可変ミラー１００の透明部材１０３側から入射した光は、透明部材１０３を透過し、変形可能ミラー１０２の反射面１０１で反射され、再度、透明部材１０３を透過して、可変ミラー１００から外部へ出射される。
実際には、透明部材１０３と変形可能ミラー１０２との間隔１１１と、ガラス平板１０８との間において、屈折率が不連続に変わっている。そのため、変形可能ミラー１０２において反射されて透明部材１０３に入射する光の一部は、間隔１１１とガラス平板１０８との間において反射される。これにより、変形可能ミラー１０２の反射面１０１と、ガラス平板１０８の表面との間で繰り返し反射が起こる。そして、間隔１１１は、レーザ光の波長以下の長さであるため、繰り返し反射しあう光同士は効率よく干渉し合う。その結果、可変ミラー１００から反射されて出射する光の位相分布形状は変化する。
【００４７】
位相分布形状の変化量は、変形可能ミラー１０２の屈折率、ガラス平板１０８の屈折率、間隔１１１の屈折率、間隔１１１の長さに依存する。そのため、反射面１０１の有効径の範囲内において間隔１１１の長さを変えることにより、位相分布形状の変化量を制御することができる。つまり、異なる位置に入射する光線Ａと光線Ｂとに位相差を与えることができる。さらに、光線Ａと光線Ｂは、ガラス平板１０８と変形可能ミラー１０２との間で繰り返し反射される。そのため、光線Ａと光線Ｂとの位相差は、繰り返し反射されない場合に比べて大きくすることができる。
【００４８】
可変ミラー１００を光ヘッド装置に搭載する場合には、立ち上げミラーとして用いることができる。その場合、可変ミラー１００に、レーザ光が斜入射することとなる。上述の説明では、簡単のため、変形していない状態の変形可能ミラー１０２の反射面１０１にレーザ光が垂直に入射すると仮定した。しかし、変形していない状態の変形可能ミラー１０２の反射面１０１にレーザ光が斜入射する場合、Ｐ偏光の位相変化とＳ偏光の位相変化が異なってしまう。そこで、本実施形態では、ガラス平板１０８の変形可能ミラー１０２側の面に誘電体薄膜を多層成膜している。これにより、Ｐ偏光とＳ偏光の位相変化が略同じとなるようにしている。なお、敢えて、ガラス平板１０８に誘電体薄膜を成膜せずに、Ｐ偏光とＳ偏光の位相変化を異なるようにしてもよい。また、Ｐ偏光とＳ偏光の位相変化が異なるように、ガラス平板１０８に誘電体薄膜を積層してもよい。
【００４９】
また、第1の誘電体薄膜１０９内と第２の誘電体薄膜１１０内においても、繰り返し反射が起こる。そのため、ガラス平板１０８に誘電体薄膜を成膜した方が、ガラス平板１０８に誘電体薄膜を成膜しない場合に比べて、位相変化をさらに大きくすることができる。換言すれば、ガラス平板１０８に誘電体薄膜を成膜した方が、より大きな収差を補正することができる。
【００５０】
図３のグラフに、可変ミラー１００の反射角θ１と、可変ミラー１００によってレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量との関係を表す。図３において、縦軸がデフォーカス波面収差量（ｍλｒｍｓ）を示し、横軸が反射角θ１（°）を示す。
図３に示すように、反射角θ１が約１３°のとき、デフォーカス波面収差量が０ｍλｒｍｓであり、反射角θ１が約１３°から異なる値になるにつれて、デフォーカス波面収差量が増加する。例えば、反射角θ１が約１２．５°のとき、デフォーカス波面収差量は約＋５０ｍλｒｍｓであり、反射角θ１が約１１°のとき、デフォーカス波面収差量は約＋２５０ｍλｒｍｓとなる。また、反射角θ１が約１３．５°のとき、デフォーカス波面収差量は約−５０ｍλｒｍｓであり、反射角θ１が約１５°のとき、デフォーカス波面収差量は約−２５０ｍλｒｍｓとなる。したがって、反射角θ１を僅かに変えるだけで、レーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量は大きく変化する。
【００５１】
図３において、反射角θ１は約０．５°おきにプロットされている。これは、反射角θ１をそれ以上細かく変化させることが難しいためである。換言すれば、可変ミラー１００において、レーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量は、細かく変化させることが難しい。したがって、可変ミラー１００は、レーザ光に大きなデフォーカス波面収差量を発生させて、比較的大きな収差（第１の収差補正範囲の収差）を大まかに低減することができる。
【００５２】
次に、本実施の形態にかかる第１の収差補正部の一例である液体レンズ２００について、図４を参照しながら説明する。図４に示すように、液体レンズ２００は、筒状の電極部２０２、第１の平板２０３、第２の平板２０４などを備えている。
第１の平板２０３は、電極部２０２の一方の開口を覆うように、当該電極部２０２に当接している。また、第２の平板２０４は、電極部２０２の他方の開口を覆うように、当該電極部２０２に当接している。換言すれば、第１の平板２０３と第２の平板２０４は、電極２０２の開口を覆って密閉する。
そして、電極部２０２と、第１の平板２０３及び第２の平板２０４とにより形成される密閉空間に、第１の流体２０５及び第２の流体２０６が封入されている。
【００５３】
第１の流体２０５の屈折率と、第２の流体２０６の屈折率とは、異なっている。
また、第１の流体２０５の極性と、第２の流体２０６の極性とは、異なっている。これにより、第１の流体２０５と第２の流体２０６とは互いに混ざり合うことがなく、界面２０１を形成する。
また、第１の流体２０５の密度と第２の流体２０６の密度とは略等しくなっている。これにより、第１の流体２０５と第２の流体２０６とが重力に依存することなく機能することができる。
【００５４】
電極部２０２は、第１の電極２０７、第２の電極２０８、絶縁膜２０９、疎水成膜２１０、背面素子２１１を備えている。
第１の電極２０７は、絶縁膜２０９により覆われている。さらに、絶縁膜２０９により覆われた第１の電極２０７は、疎水性膜２１０により覆われている。
同様に、第２の電極２０８は、絶縁膜２０９により覆われている。さらに、絶縁膜２０９により覆われた第２の電極２０８は、疎水成膜２１０により覆われている。
換言すれば、電極部２０２において、少なくとも、第１の流体２０５と第２の流体２０６と接触する面は、疎水性膜２１０により覆われている。これにより、第１の流体２０５及び第２の流体２０６が、電極部２０２の壁面に留まってしまうことを防ぐことができる。
また、第２の電極２０８の少なくとも一部は、背面素子２１１と接続されている。これにより、第２の電極２０８に電圧を印加することができる。そして、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間に電圧を印加することができる。
【００５５】
また、第１の平板２０３及び第２の平板２０４は、光学的に透明な材料により平板状に形成されている。
【００５６】
そして、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間に電圧が印加されると、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間の電界分布によって、第１の流体２０５と第２の流体２０６の濡れ性が変化する（エレクトロウェッティング現象）。これにより、第１の流体２０５と第２の流体２０６の界面２０１の形状が変化する。そして、接触角θ２が変化する。ここで、接触角θ２とは、電極部２０２の側面（電極部２０２の第１の流体２０５及び第２の流体２０６と接触する面）と、界面２０１とが接触する部分における、電極部２０２の当該側面と界面２０１とのなす角である。
例えば、図４に示すように、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間に電圧が印加されると、界面２０１は、第１の平板２０３側に凸の曲面形状となる。一方、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間に電圧が印加されていない場合、界面２０１は第１の平板２０３と略平行な平面となっている。
界面２０１の変形度合いは、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間に印加される電圧に依存する。換言すれば、接触角θ２は、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間に印加される電圧に依存する。
【００５７】
そして、例えば、図４の場合、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間に電圧が印加されると、界面２０１は、第１の平板２０３側に凸の曲面形状となり、第１の流体２０５の屈折率と第２の流体２０６の屈折率とは異なっているため、界面２０１は、レンズ面と同様の作用を有することになる。そのため、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間に電圧が印加されているときに、第１の平板２０３側から平行光が入射されると、光軸から離れた光線ほど当該界面２０１によって曲げられる。これにより、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間に電圧が印加されているときに、第１の平板２０３側から平行光が入射されると、液体レンズ２００から弱有限光が出射されることになる。換言すれば、液体レンズ２００は、レーザ光の位相分布形状が変化させる。これにより、液体レンズ１００は、レーザ光にデフォーカス波面収差を発生させる。
【００５８】
図５のグラフに、液体レンズ２００の接触角θ２と、液体レンズ２００によってレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量との関係を表す。図５において、縦軸がデフォーカス波面収差量（ｍλｒｍｓ）を示し、横軸が反射角θ１（°）を示す。なお、図５において、第１の流体２０５の屈折率は１．９９であり、第２の流体２０６の屈折率は１．３３である。したがって、第１の流体２０５の屈折率と第２の流体２０６の屈折率との比は、約１．５である。これは、図５において、液体レンズ２００が屈折率１．５の材質で形成されたコリメータレンズと同様の機能を有していることを意味する。また、当該液体レンズ２００の接触角は、９０°から当該コリメータレンズの接線角度を差し引いたものに等しい。
【００５９】
図５に示すように、接触角θ２が約７７°のとき、デフォーカス波面収差量が０ｍλｒｍｓであり、接触角θ２が約７７°から異なる値になるにつれて、デフォーカス波面収差量が増加する。例えば、接触角θ２が約７７．５°のとき、デフォーカス波面収差量は約＋５０ｍλｒｍｓであり、接触角θ２が約７９°のとき、デフォーカス波面収差量は約＋２５０ｍλｒｍｓとなる。また、接触角θ２が約７６．５°のとき、デフォーカス波面収差量は約−５０ｍλｒｍｓであり、接触角θ２が約７５°のとき、デフォーカス波面収差量は約−２５０ｍλｒｍｓとなる。したがって、接触角θ２を僅かに変えるだけで、レーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量は大きく変化する。
【００６０】
図５において、接触角θ２は約０．５°おきにプロットされている。これは、接触角θ２をそれ以上細かく変化させることが難しいためである。換言すれば、液体レンズ２００において、レーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量は、細かく変化させることが難しい。したがって、液体レンズ２００は、レーザ光に大きなデフォーカス波面収差量を発生させて、比較的大きな収差（第１の収差補正範囲の収差）を大まかに低減することができる。
【００６１】
次に、本実施の形態にかかる第２の収差補正部の一例である液晶光学素子３００について、図６を参照しながら説明する。図６に示すように、液晶光学素子３００は、第１の透明基板３０１、第２の透明基板３０２、液晶層３０３、第１の透明電極層３０４、第２の透明電極層３０５などを備えている。
【００６２】
第１の透明基板３０１と第２の透明基板３０２とは対向するように配置されている。そして、第１の透明基板３０１と第２の透明基板３０２との間に液晶層３０３が挟持されている。
また、第１の透明基板３０１の液晶層３０３側の面には、第１の透明電極層３０４が形成されている。また、第２の透明基板３０２の液晶層３０３側の面には、第２の透明電極層３０５が形成されている。
【００６３】
そして、第１の透明電極層３０４と第２の透明電極層３０５とに電圧が印加されることにより、液晶層３０３の液晶分子の配向方向が変化する。そのため、液晶層３０３の屈折率が変化する。これにより、液晶層３０３は、液晶光学素子３００を透過するレーザ光に位相差を発生させる。換言すれば、第１の透明電極層３０４と第２の透明電極層３０５とに電圧が印加されることにより、液晶光学素子３００は、透過するレーザ光にデフォーカス波面収差を発生させる。そして、液晶光学素子３００は、当該デフォーカス波面収差により、第２の収差補正範囲の収差を低減する。
【００６４】
具体的には、第２の透明電極層３０５は、略輪帯状に形成された大きさの異なる複数の透明電極を備えている。そして、図６に示すように、複数の透明電極は、第２の透明基板３０２上に、液晶光学素子３００の光軸を中心として同心円状に配設されている。
これら透明電極は、一般的な半導体製造方法を用いて配設することができる。例えば、まず、蒸着法、スパッタリング法などを用いて透明電極膜材料であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を透明基板上に成膜する。次いで、フォトリソエッチング法を用いて、透明基板上に成膜された透明電極膜をエッチングする。これにより、所望するパターンの透明電極を透明基板上に配設することができる。本実施形態では、透明電極膜材料として代表的なＩＴＯを例に挙げたが、近年、透明電極膜材料として検討されている亜鉛スズ酸化物（ＺｎＯ）等の材料を用いてもよい。
【００６５】
また、これらの複数の透明電極には、それぞれ異なる電圧が印加される。これにより、液晶光学素子３００は、例えば、図６に示すように、５種類の輪帯領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５に分けられる。液晶光学素子３００が駆動されたとき、これら５種類の輪帯領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５における液晶分子の配向方向はそれぞれ異なる。そのため、これら５種類の輪帯領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、液晶光学素子３００を透過するレーザ光に、それぞれ異なった大きさのデフォーカス波面収差を発生させる。なお、液晶光学素子３００に設けられる輪帯領域の種類数は５種類に限られない。
【００６６】
そして、液晶光学素子３００に設ける透明電極の本数を増やすことにより、液晶光学素子３００に設ける輪帯領域の数を増やすことができる。これにより、液晶光学素子３００を透過するレーザ光の位相分布形状をより高精度で変化させることができる。換言すれば、液晶光学素子３００は、レーザ光の球面収差をより高精度で補正することができる。
【００６７】
一方、液晶光学素子３００の透明電極を増やすと、それだけ、引き出し電極の本数も増えてしまう。そのため、液晶光学素子３００の光利用面積が減少してしまう。そのため、液晶光学素子３００の光利用効率が低くなってしまう。
しかし、本実施形態では、第１の収差補正範囲が第２の収差補正範囲よりも大きくなっている。換言すれば、第１の収差補正部によって、第２の収差補正部である液晶光学素子３００によって補正すべき第２の収差補正範囲が小さくされている。すなわち、液晶光学素子３００によって補正すべき収差の範囲が小さくなっているため、当該小さな収差を高精度に補正するために必要な透明電極の本数も少なくて済む。したがって、液晶光学素子３００に設けるべき透明電極の本数が低減されているため、液晶光学素子３００の光利用効率の低下が抑制されている。
【００６８】
比較のため、第１の収差補正範囲の収差と第２の収差補正範囲の収差の両方を補正する液晶光学素子１０を図７に示す。液晶光学素子１０は、本実施形態にかかる液晶光学素子３００と同様に、第１の透明基板１、第２の透明基板２、液晶層３、第１の透明電極層４、第２の透明電極層５を備えている。
そして、第１の透明電極層４に電圧を印加することにより、液晶層３は、液晶光学素子１０を透過するレーザ光に、第１の収差補正範囲の収差を補正するためのデフォーカス波面収差を発生させる。
また、第２の透明電極層５に電圧を印加することにより、液晶層３は、液晶光学素子１０を透過するレーザ光に、第２の収差補正範囲の収差を補正するためのデフォーカス波面収差を発生させる。
【００６９】
図８に、第１の透明電極層４として第１の透明基板１上に配設される透明電極のパターンの一例を示す。また、図９に、第２の透明電極層５として第２の透明基板２上に配設される透明電極のパターンの一例を示す。
通常、図１に示す第１の収差補正範囲の収差を補正するためには、レーザ光に最大で約７λの位相差を付与しなければならない。しかし、位相差が波長の整数倍であることは位相差がないのと同じであるため、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差は、当該位相差から波長の整数倍の位相差を差し引いたものと等価である。−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差から波長の整数倍の位相差を差し引くと、−１λ以上、＋１λ以下の範囲内で、光束の径方向に沿って略周期的に変化する位相差となる。
そして、上述の、−１λ以上、＋１λ以下の範囲内で、光束の径方向に沿って略周期的に変化する位相差をレーザ光に付与するためには、第１の透明電極層４において、略同じ値の電圧を印加する透明電極を第１の透明基板１の径方向に略周期的に配設することとなる。
【００７０】
そこで、図８に示すように、略同じ値の電圧を印加する透明電極を、略半径方向に沿って引き出し電極により順次接続している。このようにすることにより、同じ電圧を印加する複数の輪帯状の電極を１本の第１の透明電極とすることができる。そして、引き出し電極の本数を第１の透明電極に印加する電圧の種類の数と同数とすることができる。よって、引き出し電極の領域を最小限に抑えることができる。
【００７１】
一方、図９に示すように、第２の収差補正範囲の収差をより高精度で補正するためには、各透明電極に異なる電圧を印加する必要がある。そのため、図８の場合のように、引き出し電極の本数を低減することはできない。
【００７２】
次に、図１０のグラフに、液晶光学素子１０によりレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差と、本実施形態にかかる第２の収差補正部である液晶光学素子３００によりレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差と、を示す。
図１０に示すように、液晶光学素子１０は、デフォーカス波面収差がマイナス方向からプラス方向に大きく折り返す部分において、補正方向とは逆方向の大きな収差をレーザ光に発生させてしまう。
これは、実際には、レーザ光に与えられる位相差の光束径方向における変化は、理論上の位相差の光束径方向における変化より鈍ってしまうことが原因と考えられる。これにより、液晶層３の約１λの位相差を付与する部分において、補正方向とは逆方向の電位勾配が発生してしまう。そのため、約１λの位相差を付与する部分において、隣接する輪帯領域間を透過するレーザ光には、補正方向とは逆方向の位相差が付与され、且つ、当該位相差の光束径方向における変化は、理論上の位相差の光束径方向における変化よりも鈍ってしまう。これにより、レーザ光に、補正方向とは逆方向に大きな収差が発生してしまう。そのため、液晶光学素子１０により第１の収差補正範囲の収差を補正すると、当該逆方向の大きな収差により、液晶光学素子１０の光利用効率が低下してしまうこととなる。
【００７３】
これに対し、図１０に示すように、本実施形態にかかる液晶光学素子３００は、第１の収差補正範囲よりも小さい第２の収差補正範囲の収差のみを低減するだけでよい。そのため、液晶光学素子３００は、デフォーカス波面収差がマイナス方向からプラス方向に大きく折り返す部分を有さない。そのため、液晶光学素子３００の光利用効率は低下せずに済む。
【００７４】
実施例１．
次に、本発明の実施形態にかかる実施例１について説明する。実施例１にかかる光ヘッド装置４００を図１１に示す。図１１に示すように、光ヘッド装置４００は、第１の収差補正部としての可変ミラー１００と、第２の収差補正部としての液晶光学素子５００と、を備える収差補正ユニットを搭載している。また、光ヘッド装置４００は、レーザ光源４０１、コリメータレンズ４０２、偏光ビームスプリッタ４０３、対物レンズ４０４、アクチュエータ４０５、ホログラム光学素子４０６、検出用集光レンズ４０７、光検出器４０８、オートフォーカス／トラッキング回路４０９（検出手段）、ＲＦ回路４１０（検出手段）、駆動回路４１１（制御手段）等を備えている。
【００７５】
アクチュエータ４０５は、対物レンズ４０４を高速かつ高精度に駆動するための機構を備えている。また、アクチュエータ４０５は、対物レンズ４０４の光軸方向と、当該光軸方向に対して垂直な方向との２軸に沿って、対物レンズ４０４を移動させる。これにより、アクチュエータ４０５は、対物レンズ４０４をデフォーカスさせる。また、アクチュエータ４０５は、対物レンズ４０４によって形成される光スポットの光ディスクＤ上における位置を制御する。
【００７６】
レーザ光源４０１から出射されたレーザ光（入射光）は、コリメータレンズ４０２、偏光ビームスプリッタ４０３、液晶光学素子５００を透過した後、可変ミラー１００により反射され、対物レンズ４０４を透過して、光ディスクＤに入射する。また、光ディスクＤから反射されたレーザ光（反射光）は、対物レンズ４０４を透過した後、可変ミラー１００により反射され、液晶光学素子５００、偏光ビームスプリッタ４０３を透過した後、ホログラム光学素子４０６に入射する。
【００７７】
ホログラム光学素子４０６は、光ディスクＤから反射された反射光を、オートフォーカス／トラッキングサーボ成分とＲＦ成分とに分離する。
ホログラム光学素子４０６を透過した反射光は、検出用集光レンズ４０７により集光され、光検出器４０８において検出され、電気信号に変換される。
光検出器４０８により検出されたオートフォーカス／トラッキング成分信号は、オートフォーカス／トラッキング回路４０９に入力される。オートフォーカス／トラッキング回路４０９は、オートフォーカス／トラッキング成分信号に基づいて制御信号を出力する。そして、オートフォーカス／トラッキング回路４０９から出力された制御信号に基づいて、アクチュエータ４０５が制御される。
光検出器４０８により検出されたＲＦ成分信号は、ＲＦ回路４１０に入力される。ＲＦ回路４１０は、ＲＦ成分信号に基づいてＲＦ信号を出力する。
【００７８】
また、駆動回路４１１は、駆動信号を液晶光学素子５００に入力することにより、液晶光学素子５００の各透明電極に電圧を印加する。これにより、液晶光学素子５００が駆動され、液晶光学素子５００は、レーザ光の位相分布形状を変化させる。そして、駆動回路４１１は、液晶光学素子５００の動作環境が変化した際に、液晶光学素子５００の各透明電極に印加する電圧量を調節する。例えば、温度や液晶素子の経時変化により、液晶光学素子５００の液晶層の電圧応答性が変化した場合に、液晶光学素子５００の各透明電極に印加する電圧量を調節する。このような調整は、液晶光学素子５００の動作開始時に行うだけでもよいし、動作中においても行われてもよい。
また、駆動回路４１１は、駆動信号を可変ミラー１００に入力することによって、可変ミラー１００の電極１０６及び電極１０７に電圧を印加する。これにより、可変ミラー１００の変形可能ミラー１０２が変形し、反射面１０１の反射角θ１が変化する。そして、変形可能ミラー１００は、反射面１０１で反射されるレーザ光の位相分布形状を変化させる。
【００７９】
図１２は、本発明の実施例１にかかる液晶光学素子５００の一例を示す断面図である。実施例１にかかる液晶光学素子５００は、第１の透明基板５０１、第２の透明基板５０２、第３の透明基板５０３、第１の液晶層５０４、第２の液晶層５０５、第１の透明電極層５０６、第２の透明電極層５０７、第３の透明電極層５０８、第４の透明電極層５０９、１／４波長板５１０等を備えている。
【００８０】
なお、本明細書では、レーザ光源４０１から出射されたレーザ光が対物レンズ４０４により、光ディスクＤの情報記録層に集光されるまでの光路を第１の光路と呼ぶ。また、光ディスクＤの情報記録層により反射されたレーザ光が光検出器４０８に検出されるまでの光路を第２の光路と呼ぶ。
【００８１】
第１の液晶層５０４は、第１の透明基板５０１と第２の透明基板５０２との間に挟持されている。具体的には、第１の液晶層５０４は、液晶が、第１の透明基板５０１、第２の透明基板５０２、及び、スペーサとしてのシール（図示省略）により形成される空間に封入されてなる。
第２の液晶層５０５は、第２の透明基板５０２と第３の透明基板５０３との間に挟持されている。具体的には、第２の液晶層５０５は、液晶が、第２の透明基板５０２、第３の透明基板５０３、及びシールにより形成される空間に封入されてなる。
また、１／４波長板５１０は、第３の透明基板５０３の第２の液晶層５０５とは反対側の面に固定されている。
【００８２】
また、第１の液晶層５０４の配向方向と第２の液晶層５０５配向方向とは、互いに直交する向きとなっている。
通常、光ディスクＤの光ヘッド装置４００では、偏光ビームスプリッタ４０３をレーザ光源４０１と対物レンズ４０４との間に配置する。これにより、第１の光路と第２の光路を一部重複することができ、光学系を小さくすることができる。
具体的には、光ディスクＤにおいて反射される際に、レーザ光の偏光方向は、９０度回転する。即ち、入射光（第１の光路のレーザ光）の偏光方向と反射光（第２の光路のレーザ光）の偏光方向とは互いに直交している。そして、偏光ビームスプリッタ４０３は、レーザ光源４０１から出射されたレーザ光を透過させて対物レンズ４０４に入射させる。一方、偏光ビームスプリッタ４０３は、光ディスクＤから反射され、対物レンズ４０４を透過したレーザ光を反射させて、光検出器４０８へと導く。
【００８３】
従って、入射光と反射光とが対物レンズ４０４を透過する。即ち、入射光と反射光の両方が液晶光学素子５００を透過する。
また、液晶層５０４、５０５は、一の偏光方向のレーザ光のみに対して作用する。そのため、光ヘッド装置４００が１層の液晶層を有する液晶光学素子を備える場合、入射光と反射光との何れか一方に対しては補正を行うことができるが、他方に対しては補正を行うことができない。
本実施例１にかかる液晶光学素子５００では、第１の液晶層５０４と第２の液晶層５０５とを備え、第１の液晶層５０４の配向方向と第２の液晶層５０５配向方向とは互いに直交しているため、入射光及び反射光の両方に対して補正を行うことができる。
【００８４】
そして、第１の液晶層５０４の配向方向は、入射光に対して作用するような配向方向となっている。また、第２の液晶層５０５の配向方向は、反射光に対して作用するような配向方向となっている。
【００８５】
第１の透明電極層５０６及び第４の透明電極層５０９は、図６に示す第１の透明電極層３０４と同様の電極パターンの透明電極を備えている。また、第２の透明電極層５０７及び第３の透明電極層５０８は、図６に示す第２の透明電極層３０５と同様の電極パターンの透明電極を備えている。これにより、液晶光学素子５００は、例えば、図１２に示すように、５種類の輪帯領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５に分けられる。液晶光学素子５００が駆動されたとき、これら５種類の輪帯領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５における液晶分子の配向方向はそれぞれ異なる。そのため、これら５種類の輪帯領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、液晶光学素子５００を透過するレーザ光に、それぞれ異なった大きさのデフォーカス波面収差を発生させる。なお、液晶光学素子５００に設けられる輪帯領域の種類数は５種類に限られない。
【００８６】
そして、液晶光学素子５００に設ける透明電極の本数を増やすことにより、液晶光学素子５００に設ける輪帯領域の数を増やすことができる。これにより、液晶光学素子５００を透過するレーザ光の位相分布形状をより高精度で変化させることができる。換言すれば、液晶光学素子５００は、レーザ光の球面収差をより高精度で補正することができる。
【００８７】
なお、液晶光学素子５００に設ける透明電極の電極パターンは、本実施形態に限られるものではない。例えば、液晶光学素子５００に設ける透明電極の電極パターンを、球面収差だけでなく、コマ収差やアス収差など焦点距離ずれとは異なる原因で生じる波面収差を低減するパターンとしてもよい。
【００８８】
次に、実施例１にかかる光ヘッド装置４００における収差補正方法について、図１３、図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
なお、光ヘッド装置４００が動作を開始した時点では、可変ミラー１００（第１の収差補正部）及び液晶光学素子５００（第２の収差補正部）は駆動されていない。また、以下のフローチャートでは、２層ＢＤのＬ０層の情報を記録又は再生する場合を例に挙げて説明する。
まず、２層ＢＤのＬ０層の情報を記録又は再生するために、光ヘッド装置４００が動作を開始すると、駆動回路４１１は、光検出器４０８の検出信号から光検出信号を取得する（ステップＳ１；検出処理）。ここで、光検出信号とは、オートフォーカス／トラッキング回路４０９によって生成される制御信号、ＲＦ回路４１０によって生成されるＲＦ信号などである。光ヘッド装置４００において、対物レンズ４０４の焦点距離は、２層ＢＤのＬ０層とＬ１層との中間の位置となっている。そのため、Ｌ０層の情報を記録又は再生する場合、約１２．５μｍの焦点ずれが生ずる。これにより、当該焦点ずれに基づく球面収差が発生する。したがって、ステップＳ１で得られた光検出信号の信号レベルはかなり悪化した状態となっているはずである。
【００８９】
次に、制御回路４１１は、駆動信号を可変ミラー１００及び液晶光学素子５００に入力し、可変ミラー１００及び液晶光学素子５００は、初期設定で定められた大きさのデフォーカス波面収差をレーザ光に発生させる（ステップＳ２；制御処理）。ここで、初期設定で定められた大きさのデフォーカス波面収差とは、２層ＢＤのＬ０層（対物レンズ４０４に近い記録層）又はＬ１層（対物レンズ４０４から遠い記録層）の情報を記録・再生する際に発生する球面収差を補正するために、レーザ光に発生すべき収差である。そして、ステップＳ２においては、可変ミラー１００の初期設定で定められた大きさのデフォーカス波面収差は１２．５ｍλｒｍｓであり、液晶光学素子５００の初期設定で定められた大きさのデフォーカス波面収差は０．５ｍλｒｍｓである。これは、約１μｍの焦点ずれに基づく球面収差を補正するためには、１ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差をレーザ光に発生させればよいことに基づく。
【００９０】
次に、駆動回路４１１は、ステップＳ１と同様の処理により、光検出器４０８の検出信号から光検出信号を取得する（ステップＳ３；検出処理）。
次に、駆動回路４１１は、ステップＳ３で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ１で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化したか否かを判断する（ステップＳ４；制御処理）。
【００９１】
ステップＳ４において、ステップＳ３で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ１で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化している場合は（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、駆動回路４１１はエラー検出信号を生成し、光ヘッド装置４００の動作を停止させる（ステップＳ５；制御処理）。これは、規格通りの２層ＢＤが光ヘッド装置４００に挿入されている場合、通常、ステップＳ２の初期設定で定められているデフォーカス波面収差をレーザ光に発生させれば、光検出信号の信号レベルは改善すると考えられるためである。したがって、ステップＳ３で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ１で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化している場合には、光ディスクＤが光ヘッド装置４００に挿入されていないなどのエラーが考えられるため、光ヘッド装置４００を停止させる。
ステップＳ４において、ステップＳ３で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ１で取得した光検出信号の信号レベルよりも改善している場合は（ステップＳ４；Ｎｏ）、駆動回路４１１は、可変ミラー１００に第１の電圧をプラス方向に印加する（ステップＳ６；制御処理）。ここで、第１の電圧とは、可変ミラー１００によってレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差の一部の収差をレーザ光に発生させるために必要な電圧である。例えば、第１の電圧とは、当該第１の電圧が可変ミラー１００に印加されることにより、可変ミラー１００によって反射されるレーザ光に約２．５ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差を生じさせる電圧である。
【００９２】
次に、駆動回路４１１は、ステップＳ１と同様の処理により、光検出器４０８の検出信号から光検出信号を取得する（ステップＳ７；検出処理）。
次に、駆動回路４１１は、ステップＳ７で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ３で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化したか否かを判断する（ステップＳ８；制御処理）。
【００９３】
ステップＳ８において、ステップＳ７で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ３で取得した光検出信号の信号レベルよりも改善している場合は（ステップＳ８；Ｎｏ）、駆動回路４１１は、ステップＳ６に戻る。
ステップＳ８において、ステップＳ７で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ３で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化している場合は（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、駆動回路４１１は、可変ミラー１００に第１の電圧をマイナス方向に印加する（ステップＳ９；制御処理）。
【００９４】
次に、駆動回路４１１は、ステップＳ１と同様の処理により、光検出器４０８の検出信号から光検出信号を取得する（ステップＳ１０；検出処理）。
次に、駆動回路４１１は、ステップＳ１０で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ７で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化したか否かを判断する（ステップＳ１１；制御処理）。
【００９５】
ステップＳ１１において、ステップＳ１０で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ７で取得した光検出信号の信号レベルよりも改善している場合は（ステップＳ１１；Ｎｏ）、駆動回路４１１は、ステップＳ９に戻る。
ステップＳ１１において、ステップＳ１０で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ７で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化している場合は（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、駆動回路４１１は、液晶光学素子５００に第２の電圧をプラス方向に印加する（ステップＳ１２；制御処理）。ここで、第２の電圧とは、液晶光学素子５００によってレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差の一部の収差をレーザ光に発生させるために必要な電圧である。例えば、第２の電圧とは、当該第２の電圧が液晶光学素子５００に印加されることにより、液晶光学素子５００を透過するレーザ光に約０．５ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差を生じさせる電圧である。
【００９６】
次に、駆動回路４１１は、ステップＳ１と同様の処理により、光検出器４０８の検出信号から光検出信号を取得する（ステップＳ１３；検出処理）。
次に、駆動回路４１１は、ステップＳ１３で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ１０で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化したか否かを判断する（ステップＳ１４；制御処理）。
【００９７】
ステップＳ１４において、ステップＳ１３で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ１０で取得した光検出信号の信号レベルよりも改善している場合は（ステップＳ１４；Ｎｏ）、駆動回路４１１は、ステップＳ１２に戻る。
ステップＳ１４において、ステップＳ１３で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ１０で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化している場合は（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、駆動回路４１１は、液晶光学素子５００に第２の電圧をマイナス方向に印加する（ステップＳ１５；制御処理）。
【００９８】
次に、駆動回路４１１は、ステップＳ１と同様の処理により、光検出器４０８の検出信号から光検出信号を取得する（ステップＳ１６；検出処理）。
次に、駆動回路４１１は、ステップＳ１６で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ１３で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化したか否かを判断する（ステップＳ１７；制御処理）。
【００９９】
ステップＳ１７において、ステップＳ１６で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ１３で取得した光検出信号の信号レベルよりも改善している場合は（ステップＳ１７；Ｎｏ）、駆動回路４１１は、ステップＳ１５に戻る。
ステップＳ１７において、ステップＳ１６で取得した光検出信号の信号レベルがステップＳ１３で取得した光検出信号の信号レベルよりも悪化している場合は（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。
【０１００】
このように、駆動回路４１１は、まず、可変ミラー１００を駆動して、収差補正を行う。具体的には、駆動回路４１１は、光検出信号の信号レベルが改善を続けている間は、可変ミラー１００に第１の電圧をプラス方向に繰り返し印加する。そして、光検出信号の信号レベルが悪化した場合には、駆動回路４１１は、可変ミラー１００の反射面の変形方向が補正方向と反対である、又は、可変ミラー１００の反射面を変形しすぎたと判断し、可変ミラー１００に第１の電圧をマイナス方向に印加する。そして、駆動回路４１１は、光検出信号の信号レベルが改善を続けている間は、可変ミラー１００に第１の電圧をマイナス方向に繰り返し印加する。最後に、光検出信号の信号レベルが悪化した場合には、駆動回路４１１は、可変ミラー１００の反射面を変形しすぎたと判断し、可変ミラー１００への電圧印加を終了する。換言すれば、駆動回路４１１は、可変ミラー１００を駆動することにより、これ以上球面収差を低減できないと判断し、可変ミラー１００への電圧印加を終了する。
【０１０１】
次に、駆動回路４１１は、液晶光学素子５００を駆動して、収差補正を行う。具体的には、駆動回路４１１は、光検出信号の信号レベルが改善を続けている間は、液晶光学素子５００に第２の電圧をプラス方向に繰り返し印加する。そして、光検出信号の信号レベルが悪化した場合には、駆動回路４１１は、液晶光学素子５００を補正方向と反対方向に駆動した、又は、液晶光学素子５００の収差補正量を大きくしすぎたと判断し、液晶光学素子５００に第２の電圧をマイナス方向に印加する。そして、駆動回路４１１は、光検出信号の信号レベルが改善を続けている間は、液晶光学素子５００に第２の電圧をマイナス方向に繰り返し印加する。最後に、光検出信号の信号レベルが悪化した場合には、駆動回路４１１は、液晶光学素子５００を補正方向と反対方向に駆動した、又は、液晶光学素子５００の収差補正量を大きくしすぎたと判断し、液晶光学素子５００への電圧印加を終了する。換言すれば、駆動回路４１１は、液晶光学素子５００を駆動することにより、これ以上球面収差を低減できないと判断し、液晶光学素子５００への電圧印加を終了する。
このようにして、駆動回路４１１は、２層ＢＤの記録層の情報を記録又は再生する際に発生する球面収差を補正するために最適なデフォーカス収差量をレーザ光に発生させる。
【０１０２】
本実施例１では光ディスクＤとして、２層ＢＤを例に挙げて説明する。また、図３に示すように、可変ミラー１００の反射面１０１の反射角θ１が１３°のとき、デフォーカス波面収差が０ｍλｒｍｓとなっている。換言すれば、初期状態において、可変ミラー１００の反射面１０１の反射角θ１は１３°となっている。また、光ヘッド装置４００において、対物レンズ４０４の焦点位置は２層ＢＤの２層の記録層の中間の位置となっている。そのため、初期状態で、２層ＢＤのＬ０層（対物レンズ４０４に近い記録層）に集光する場合、最大で約１３２ｍλｒｍｓの球面収差が発生してしまう。そこで、可変ミラー１００を駆動し、反射面１０１の反射角θ１を１２．０°とした。これにより、図３に示すように、可変ミラー１００によって反射されるレーザ光に約＋１２５ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差を発生させることができる。換言すれば、第１の収差補正範囲の収差は１２５ｍλｒｍｓであり、可変ミラー１００によって第１の収差補正範囲の収差を低減する。そして、このデフォーカス波面収差によって、球面収差を７ｍλｒｍｓまで低減することができた。換言すれば、可変ミラー１００により、第２の収差補正範囲の収差を７ｍλｒｍｓまで低減することができた。
また、液晶光学素子５００を駆動することにより、レーザ光に、約−７ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差（第２の収差補正範囲の収差）を発生させた。これにより、球面収差を１ｍλｒｍｓまで低減することができた。
このときの、光ヘッド装置４００の光利用効率は、約８０％であった。
【０１０３】
一方、可変ミラー１００及び液晶光学素子５００の代わりに、液晶光学素子１０を用いた場合、球面収差を５０ｍλｒｍｓまで低減することができた。また、このときの、光ヘッド装置の光利用効率は、約５５％であった。
したがって、実施例１にかかる光ヘッド装置４００では、可変ミラー１００により第１の収差補正範囲の収差を補正し、液晶光学素子５００により第２の収差補正範囲の収差を補正することによって、１つの液晶光学素子１０により第１の収差補正範囲の収差及び第２の収差補正範囲の収差を低減する場合より、光利用効率を向上することができた。
【０１０４】
実施例２．
次に、本発明の実施形態にかかる実施例２について説明する。実施例２にかかる光ヘッド装置４００Ａを図１５に示す。図１５に示すように、光ヘッド装置４００Ａは、第１の収差補正部としての液体レンズ２００と、第２の収差補正部としての液晶光学素子５００と、を備える収差補正ユニットを搭載している。図１５に示すように、光ヘッド装置４００Ａは、液体レンズ２００、立ち上げミラー４１２の構成のみが、実施例１にかかる光ヘッド装置４００と異なるため、同一の構成については同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
光ヘッド装置４００Ａでは、偏光ビームスプリッタ４０３と液晶光学素子５００との間に、液体レンズ２００が設けられている。また、液晶光学素子５００と、対物レンズ４０４との間に、立ち上げミラー４１２が設けられている。
【０１０５】
本実施例２では光ディスクＤとして、２層ＢＤを例に挙げて説明する。また、図５に示すように、液体レンズ２００の界面２０１の接触角θ２が７７°のとき、デフォーカス波面収差が０ｍλｒｍｓとなっている。換言すれば、初期状態において、液体レンズ２００の界面２０１の接触角θ２は７７°となっている。また、光ヘッド装置４００Ａにおいて、対物レンズ４０４の焦点位置は２層ＢＤの２層の記録層の中間の位置となっている。そのため、初期状態で、２層ＢＤのＬ０層（対物レンズ４０４に近い記録層）に集光する場合、最大で約１３５ｍλｒｍｓの球面収差が発生してしまう。そこで、液体レンズ２００を駆動し、界面２０１の接触角θ２を７８．０°とした。これにより、図５に示すように、液体レンズ２００を透過するレーザ光に約＋１２５ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差を発生させることができる。換言すれば、第１の収差補正範囲の収差は１２５ｍλｒｍｓであり、液体レンズ２００によって第１の収差補正範囲の収差を低減する。そして、このデフォーカス波面収差によって、球面収差を１０ｍλｒｍｓまで低減することができた。換言すれば、液体レンズ２００により、第２の収差補正範囲の収差を１０ｍλｒｍｓまで低減することができた。
また、液晶光学素子５００を駆動することにより、レーザ光に、約−１０ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差（第２の収差補正範囲の収差）を発生させた。これにより、球面収差を２ｍλｒｍｓまで低減することができた。
このときの、光ヘッド装置４００Ａの光利用効率は、約７５％であった。
【０１０６】
一方、液体レンズ２００及び液晶光学素子５００の代わりに、液晶光学素子１０を用いた場合、球面収差を５０ｍλｒｍｓまで低減することができた。また、このときの、光ヘッド装置の光利用効率は、約５５％であった。
したがって、実施例２にかかる光ヘッド装置４００Ａでは、液体レンズ２００により第１の収差補正範囲の収差を補正し、液晶光学素子５００により第２の収差補正範囲の収差を補正することによって、１つの液晶光学素子１０により第１の収差補正範囲の収差及び第２の収差補正範囲の収差を低減する場合より、光利用効率を向上することができた。
【０１０７】
実施例３．
次に、本発明の実施形態にかかる実施例３について説明する。実施例３にかかる光ヘッド装置４００Ｂを図１６に示す。図１６に示すように、光ヘッド装置４００Ｂは、第１の収差補正部としての可変ミラー１００と、第２の収差補正部としての液晶光学素子５００と、が一体化された収差補正ユニット６００を搭載している。図１６に示すように、光ヘッド装置４００Ｂは、可変ミラー１００と液晶光学素子５００とが一体化されている点が、実施例１にかかる光ヘッド装置４００と異なるため、同一の構成については同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
光ヘッド装置４００Ｂでは、偏光ビームスプリッタ４０３と対物レンズ４０４との間に、収差補正ユニット６００が設けられている。そして、収差補正ユニット６００は、立ち上げミラーとしての役割を果たしている。
【０１０８】
収差補正ユニット６００は、可変ミラー１００と液晶光学素子５００とが一体化されたものである。収差補正ユニット６００の断面図を図１７に示す。図１７に示すように、可変ミラー１００と液晶光学素子５００との一体化に伴い、可変ミラー１００のガラス平板１０８は、液晶光学素子５００の第３の透明基板５０３で代用されている。また、１／４波長板５１０は、第１の透明基板５０１の第１の液晶層５０４側とは反対側の面に固定されている。
【０１０９】
実施例３にかかる光ヘッド装置４００Ｂでは、可変ミラー１００と液晶光学素子５００が一体化されているため、光学素子の小型化をさらに図ることができるとともに、配線の簡素化を図ることができる。しかし、実施例１とは異なり、液晶光学素子５００にレーザ光が斜入射することとなる。そのため、図１７に示すように、液晶光学素子５００に設けられる透明電極の形状は、楕円形状となっている。当該楕円形状の長軸と短軸の長さは、立ち上げミラーとして用いられる収差補正素子６００の立ち上げ角度に依存する。
【０１１０】
また、液晶光学素子５００に入射したレーザ光は、可変ミラー１００によって反射された後、再度、液晶光学素子５００を透過して、対物レンズ４０４に入射する。そのため、実施例３にかかる液晶光学素子５００の液晶層の厚さは、実施例１にかかる液晶光学素子５００の液晶層の厚さの約半分とすることができる。これにより、光学素子のさらなる小型化を図ることができるとともに、駆動電圧を低減することができる。
【０１１１】
本実施例３では光ディスクＤとして、２層ＢＤを例に挙げて説明する。また、図３に示すように、可変ミラー１００の反射面１０１の反射角θ１が１３°のとき、デフォーカス波面収差が０ｍλｒｍｓとなっている。換言すれば、初期状態において、可変ミラー１００の反射面１０１の反射角θ１は１３°となっている。また、光ヘッド装置４００Ｂにおいて、対物レンズ４０４の焦点位置は２層ＢＤの２層の記録層の中間の位置となっている。そのため、初期状態で、２層ＢＤのＬ０層（対物レンズ４０４に近い記録層）に集光する場合、最大で約１７０ｍλｒｍｓの球面収差が発生してしまう。そこで、可変ミラー１００を駆動し、反射面１０１の反射角θ１を１１．５°とした。これにより、図３に示すように、可変ミラー１００によって反射されるレーザ光に約＋１８７．５ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差を発生させることができる。換言すれば、第１の収差補正範囲の収差は１８７．５ｍλｒｍｓであり、可変ミラー１００によって第１の収差補正範囲の収差を低減する。そして、このデフォーカス波面収差によって、球面収差を１８ｍλｒｍｓまで低減することができた。換言すれば、可変ミラー１００により、第２の収差補正範囲の収差を１８ｍλｒｍｓまで低減することができた。
また、液晶光学素子５００を駆動することにより、レーザ光に、約＋１８ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差（第２の収差補正範囲の収差）を発生させた。これにより、球面収差を１ｍλｒｍｓまで低減することができた。
このときの、光ヘッド装置４００Ｂの光利用効率は、約８０％であった。
【０１１２】
一方、収差補正ユニット６００の代わりに、液晶光学素子１０を用いた場合、球面収差を５０ｍλｒｍｓまで低減することができた。また、このときの、光ヘッド装置の光利用効率は、約５５％であった。
したがって、実施例３にかかる光ヘッド装置４００Ｂでは、可変ミラー１００により第１の収差補正範囲の収差を補正し、液晶光学素子５００により第２の収差補正範囲の収差を補正することによって、１つの液晶光学素子１０により第１の収差補正範囲の収差及び第２の収差補正範囲の収差を低減する場合より、光利用効率を向上することができた。
【０１１３】
実施例４．
次に、本発明の実施形態にかかる実施例４について説明する。実施例４にかかる光ヘッド装置４００Ｃを図１８に示す。図１８に示すように、光ヘッド装置４００Ｃは、第１の収差補正部としての液体レンズ２００と、第２の収差補正部としての液晶光学素子５００と、が一体化された収差補正ユニット７００を搭載している。図１８に示すように、光ヘッド装置４００Ｃは、第１の収差補正部として液体レンズ２００を備える点、及び立ち上げミラー４１２を備える点が、実施例１にかかる光ヘッド装置４００と異なるため、同一の構成については同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
光ヘッド装置４００Ｃでは、偏光ビームスプリッタ４０３と立ち上げミラー４１２との間に、収差補正ユニット７００が設けられている。
【０１１４】
収差補正ユニット７００は、液体レンズ２００と液晶光学素子５００とが一体化されたものである。収差補正ユニット７００の断面図を図１９に示す。図１９に示すように、液体レンズ２００と液晶光学素子５００との一体化に伴い、液体レンズ２００の第２の平板２０４は、液晶光学素子５００の第１の透明基板５０１で代用されている。
【０１１５】
実施例４にかかる光ヘッド装置４００Ｃでは、可変ミラー１００と液晶光学素子５００が一体化されているため、光学素子の小型化をさらに図ることができるとともに、配線の簡素化を図ることができる。また、実施例３とは異なり、液晶光学素子５００に設けられる透明電極の形状を楕円形状としなくてもよい。そのため、実施例４にかかる光ヘッド装置４００Ｃは、実施例３に比べて、第１の収差補正部と第２の収差補正部をより容易に一体化できるというメリットを有する。
【０１１６】
本実施例４では光ディスクＤとして、２層ＢＤを例に挙げて説明する。また、図５に示すように、液体レンズ２００の界面２０１の接触角θ２が７７°のとき、デフォーカス波面収差が０ｍλｒｍｓとなっている。換言すれば、初期状態において、液体レンズ２００の界面２０１の接触角θ２は７７°となっている。また、光ヘッド装置４００Ｃにおいて、対物レンズ４０４の焦点位置は２層ＢＤの２層の記録層の中間の位置となっている。そのため、初期状態で、２層ＢＤのＬ０層（対物レンズ４０４に近い記録層）に集光する場合、最大で約１８０ｍλｒｍｓの球面収差が発生してしまう。そこで、液体レンズ２００を駆動し、界面２０１の接触角θ２を７８．５°とした。これにより、図５に示すように、液体レンズ２００を透過するレーザ光に約＋１８７．５ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差を発生させることができる。換言すれば、第１の収差補正範囲の収差は１８７．５ｍλｒｍｓであり、液体レンズ２００によって第１の収差補正範囲の収差を低減する。そして、このデフォーカス波面収差によって、球面収差を−７．５ｍλｒｍｓまで低減することができた。換言すれば、液体レンズ２００により、第２の収差補正範囲の収差を−７．５ｍλｒｍｓまで低減することができた。
また、液晶光学素子５００を駆動することにより、レーザ光に、約＋７ｍλｒｍｓのデフォーカス波面収差（第２の収差補正範囲の収差）を発生させた。これにより、球面収差を１．５ｍλｒｍｓまで低減することができた。
このときの、光ヘッド装置４００Ｃの光利用効率は、約８３％であった。
【０１１７】
一方、収差補正ユニット７００の代わりに、液晶光学素子１０を用いた場合、球面収差を５０ｍλｒｍｓまで低減することができた。また、このときの、光ヘッド装置の光利用効率は、約５５％であった。
したがって、実施例４にかかる光ヘッド装置４００Ｃでは、液体レンズ２００により第１の収差補正範囲の収差を補正し、液晶光学素子５００により第２の収差補正範囲の収差を補正することによって、１つの液晶光学素子１０により第１の収差補正範囲の収差及び第２の収差補正範囲の収差を低減する場合より、光利用効率を向上することができた。
【０１１８】
以上、説明したように、本発明の実施形態にかかる収差補正ユニット、光ヘッド装置４００、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ及び収差補正方法においては、第１の収差補正範囲は、第２の収差補正範囲よりも大きいため、第２の収差補正部である液晶光学素子５００によって補正すべき収差量を小さくすることができる。そのため、液晶光学素子５００における光利用効率の低下の影響を低減することができる。また、第１の収差補正部（可変ミラー１００又は液体レンズ２００）及び第２の収差補正部（液晶光学素子５００）は、駆動回路４１１により電圧が印加されることにより制御される。そのため、光学系のレンズを光軸方向に沿って移動させることにより収差補正を行う場合に必要なステッピングモータ等の配置スペースが不要となる。また、光学系のレンズを光軸方向に沿って移動させるためのスペースも不要となる。そのため、収差補正ユニットの小型化を図ることができる。また、通常、複数の記録層の焦点距離の違いによって発生する球面収差は大きい。しかし、大きな球面収差のうち、第１の収差補正範囲が占める割合を第２の収差補正範囲よりも大きくすることができる。換言すれば、第１の収差補正部（可変ミラー１００又は液体レンズ２００）により、ある程度大まかに且つ大きな範囲（第１の収差補正範囲）の収差を補正するとともに、第２の収差補正部である液晶光学素子５００を用いて、第１の収差補正部（可変ミラー１００又は液体レンズ２００）による補正では低減できなかった残り（第２の収差補正範囲）の収差をより高精度で補正することができる。
したがって、光ヘッド装置４００、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃを十分に小型化することができ、且つ光利用効率を十分に向上することができるとともに、球面収差をより高精度で補正することができる。
【０１１９】
また、第２の収差補正範囲は、液晶光学素子５００によってレーザ光に発生させるデフォーカス波面収差量が２５ｍλｒｍｓ以下となる範囲である。
これにより、第２の収差補正部である液晶光学素子５００に設ける透明電極の本数を少なくすることができる。そのため、当該液晶光学素子５００における引き出し電極の本数も低減することができ、光利用効率の低下をさらに抑制することができる。
【０１２０】
さらに、第１の収差補正部として、可変ミラー１００を備える場合、駆動回路４１１が電極１０６及び電極１０７に電圧を印加することにより、反射角θ１を制御することができる。これにより、変形可能ミラー１０２の反射面１０１で反射するレーザ光の位相分布形状を変化させることができる。
【０１２１】
さらに、また、第１の収差補正部として、液体レンズ２００を備える場合、駆動回路４１１が第１の電極２０７及び第２の電極２０８に電圧を印加することにより、界面２０１の形状を変化させることができる。そして、第１の流体２０５及び第２の流体２０６の屈折率は異なるため、当該界面２０１に入射したレーザ光の位相分布形状を変化させることができる。
【０１２２】
また、記録層によって反射されたレーザ光を検出し、光検出信号を生成するオートフォーカス／トラッキング回路４０９及びＲＦ回路４１０を備える。また、駆動回路４１１は、まず、光検出信号の信号レベルが悪化している場合に、第１の収差補正部（可変ミラー１００又は液体レンズ２００）に第１の電圧を印加する。次いで、駆動回路４１１は、第１の収差補正部（可変ミラー１００又は液体レンズ２００）に第１の電圧を印加した結果、光検出信号の信号レベルがさらに悪化した場合には、第１の収差補正部（可変ミラー１００又は液体レンズ２００）に第１の電圧を印加せず、第２の収差補正手部（液晶光学素子５００）に第２の電圧を印加する。さらに、駆動回路４１１は、第２の収差補正部（液晶光学素子５００）に第２の電圧を印加した結果、光検出信号の信号レベルがさらに悪化した場合には、第２の収差補正部（液晶光学素子５００）に第２の電圧を印加しない。
これにより、まず、第１の収差補正部（可変ミラー１００又は液体レンズ２００）によって、ある程度大まかに且つ大きな範囲（第１の収差補正範囲）の収差を補正し、残存する収差量を確実に低減することができる。その後、第２の収差補正部（液晶光学素子５００）によって、第１の収差補正部（可変ミラー１００又は液体レンズ２００）による補正では低減できなかった残り（第２の収差補正範囲）の収差を補正することができる。換言すれば、第２の収差補正部である液晶光学素子５００によって補正すべき収差量を確実に低減することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１００  可変ミラー（第１の収差補正手段）
１０１  反射面
１０２  変形可能ミラー
１０３  透明部材
１０６、１０７  電極（駆動部）
２００  液体レンズ（第１の収差補正手段）
２０１  界面
２０２  電極部
２０３  第１の平板（平板）
２０４  第２の平板（平板）
２０５  第１の流体（流体）
２０６  第２の流体（流体）
３００、５００  液晶光学素子（第２の収差補正手段）
４００、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ  光ヘッド装置
４０９  オートフォーカス／トラッキング回路（検出手段）
４１０  ＲＦ回路（検出手段）
４１１  駆動回路（制御手段）
６００、７００  収差補正ユニット
【図１】
2010225216.tif 000003
【図２】
2010225216.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010225216.tif 000006
【図５】
2010225216.tif 000007
【図６】
2010225216.tif 000008
【図７】
2010225216.tif 000009
【図８】
2010225216.tif 000010
【図９】
2010225216.tif 000011
【図１０】
2010225216.tif 000012
【図１１】
2010225216.tif 000013
【図１２】
2010225216.tif 000014
【図１３】
2010225216.tif 000015
【図１４】
2010225216.tif 000016
【図１５】
2010225216.tif 000017
【図１６】
2010225216.tif 000018
【図１７】
2010225216.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2010225216.tif 000021