(57)【要約】【課題】光記録媒体のチルトにより発生するコマ収差を対物レンズのチルトにより補正する際に生じる残留非点収差も除去して良好なスポットを形成する。【解決手段】半導体レーザ１０１から出射の光ビームに、光記録媒体１０８のチルトによって発生するコマ収差を対物レンズ１０７のチルトにより補正する場合に、この対物レンズ１０７のチルト補正により非点収差が発生する。この非点収差を補正する位相補正素子１０５を配置する。この位相補正素子１０５に加えられる駆動電圧に応じて光ビームに位相差が与えられる。位相補正素子１０５の全分割領域で光ビームに基準位相を与えたときは通過光ビームの波面は変化しない。加えられる駆動電圧に応じて通過光ビームに正，負の位相差を与えて、コマ収差及び非点収差の発生を抑制して光記録媒体１０８上に良好なスポットを形成する。【選択図】図２
2006228273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から出射される光ビームを光記録媒体上に集光させるための対物レンズと、前記対物レンズを前記光記録媒体のラジアル方向，タンジェンシャル方向の少なくともいずれか１方向に傾かせる対物レンズ駆動手段と、前記光源と前記対物レンズの間に配置され光ビームの非点収差量を変化させる位相補正素子とを備えた光ピックアップであって、
前記位相補正素子による非点収差量を変化させる方向が、前記対物レンズの傾き方向に略一致していることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記位相補正素子は、印加電圧に応じて屈折率が変化する液晶層によって光ビームに非点収差量を付与することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記対物レンズと前記対物レンズに入射する光ビームの相対角度を検知するチルト検出手段を備え、前記位相補正素子が、前記チルト検出手段の検知した相対角度に応じて非点収差量を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記光源と前記対物レンズの間にビーム整形手段を備え、前記位相補正素子が、前記対物レンズの傾き方向及び前記ビーム整形手段の光ビーム整形方向から４５°回転した方向の非点収差量を変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記光源と前記対物レンズの間にビーム整形手段を備え、前記ビーム整形手段による光ビームの整形方向は、光記録媒体のラジアル方向から４５°回転した方向としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記位相補正素子は、対物レンズから出射する光ビームの球面収差量を変化させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記光ビームを集光して情報の記録あるいは再生を行う光記録媒体は、使用波長あるいは基板厚あるいは使用開口数が異なる複数の光記録媒体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記複数の光記録媒体に記録あるいは再生を行うための光ビームを集光する光路のいずれか１つを有限系としたことを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記光ビームを集光する対物レンズは、光記録媒体のトラッキング方向へのシフト量に応じて、前記対物レンズを前記トラッキング方向に傾けることを特徴とする請求項６または８記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
光記録媒体に情報の記録，再生，消去の少なくとも１以上を行う光情報処理装置において、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ピックアップを用いることを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ全体の非点収差を容易、かつ確実に補正できる光ピックアップ及びこれを用いた光情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像情報、音声情報またはコンピュータ上のデータを保存する手段として、記録容量０．６５ＧＢのＣＤ、記録容量４．７ＧＢのＤＶＤなどの光記録媒体が普及しつつある。そして、近年、さらなる記録密度の向上及び大容量化の要求が強くなっている。このような光記録媒体の記録密度を上げる手段として、光記録媒体に情報の書き込みまたは読み出しを行う光ピックアップにおいて、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすること、あるいは、光源の波長を短くすることにより、対物レンズによって集光され、光記録媒体上に形成されるビームスポットを小径化することが有効である。
【０００３】
しかしながら、対物レンズの開口数をより大きく、あるいは光源の波長をより短くすると、光記録媒体の傾き（チルト）によって発生するコマ収差が大きくなる問題がある。コマ収差が発生すると、光記録媒体の情報記録面上に形成されるスポットが劣化するため、正常な記録再生動作が行えなくなる。光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差は、一般的に（数１）で与えられる。
【０００４】
【数１】
2006228273.tif 000003
ここで、ｎは光記録媒体の透明基板の屈折率、ｄは透明基板の厚み、ＮＡは対物レンズの開口数、λは光源の波長、θは光記録媒体のチルト量を意味する。この（数１）から短波長，高ＮＡほど収差が大きくなることがわかる。
【０００５】
従来は、このような光記録媒体のチルトによって生じる光ビームの収差を補正するために、光ピックアップまたは光ピックアップを移動させるキャリッジ部が傾けられて光ピックアップの光軸が光記録媒体に略直角に維持され、実質的に光記録媒体のチルトが光学的に補正されている。
【０００６】
このように、光ピックアップまたは光ピックアップを移動させるキャリッジ部が傾けられて光記録媒体のチルトが光学的補正される場合には、その傾ける対象が大きく、かつ重いためにチルト補正動作の応答性が悪く、高速で光ピックアップあるいはキャリッジを傾けることが難しいという問題がある。また、光ピックアップあるいはキャリッジを傾ける機構が必要とされるため、光ピックアップあるいはキャリッジが重くなり高速にアクセスすることが難しくなるという問題もある。
【０００７】
そこで、これらの弊害を除去するために対物レンズだけを傾けるチルト補正の方法が提案されている。図３に前述したようなチルト補正機構を備えた一般的な光情報処理装置の要部を示す。図３に示すように、光情報処理装置は、光記録媒体１０８の情報記録面に光ビームを集束する対物レンズ１０７と、この対物レンズ１０７を保持する対物レンズ保持体２０１とを備えている。また、光情報処理装置は、対物レンズ保持体２０１を支持するベース部２０２と、このベース部２０２と対物レンズ保持体２０１との間に介在される弾性支持機構２０３，２０４とを備えており、対物レンズ保持体２０１をフォーカス方向，トラッキング方向，ラジアルチルト方向の計３方向に動けるよう、ベース部２０２に対して弾性的に支持している。
【０００８】
ここで、フォーカス方向とは図３のＺ軸方向（対物レンズ１０７の光軸方向）をいい、トラッキング方向とは図３のＸ軸方向（光記録媒体１０８の半径方向）をいう。また、ラジアルチルト方向とは図３のＹ軸回りのチルト方向（光記録媒体１０８の半径方向に対する傾きの方向）をいう。そして、この光情報処理装置は、レンズアクチュエータの駆動コイルへの入力電流を制御して、光記録媒体１０８の情報記録面における記録トラック上に所定の光ビームスポットを追従させるフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うとともに、光ビームの入射方向（すなわち対物レンズ１０７の光軸）が光記録媒体１０８の情報記録面に垂直となるようなチルトサーボを行うように構成されている。
【特許文献１】特開２００３−３３８０７０号公報
【特許文献２】特開２０００−６７４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図６（ａ）は一般的な対物レンズにおける光記録媒体のチルトにより発生する収差特性を示す図である。また、図６（ｂ）は対物レンズのチルトにより発生する収差特性を示す図である。図６（ａ）の光記録媒体のチルトにより発生するコマ収差成分を、対物レンズのチルトにより発生するコマ収差成分で打ち消す方法が前述したチルト補正であり、図６（ｃ）は補正後の光記録媒体のチルトによる収差特性を示す図である。
【００１０】
しかしながら、図６（ｃ）において補正後の収差特性は、ゼロにならず残留収差を持っている。この点について説明する。図６（ｂ）に示すように対物レンズをチルトさせたときにはコマ収差以外に非点収差も発生する。これは、チルト補正により光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差の成分は打ち消せるが、反対に対物レンズのチルトにより発生する非点収差の成分が上乗せされているためである。コマ収差が線形に増加するのに対して、非点収差は非線形に増加するため、光記録媒体のチルトが大きいところほど、この非点収差の成分が無視できなくなる。
【００１１】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差を対物レンズのチルトによって補正する方法において、残留する非点収差の成分も除去でき、光記録媒体上に良好なスポットを形成できる光ピックアップ及びこれを用いた光情報処理装置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】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載された光ピックアップは、光源と、光源から出射される光ビームを光記録媒体上に集光させるための対物レンズと、対物レンズを光記録媒体のラジアル方向，タンジェンシャル方向の少なくともいずれか１方向に傾かせる対物レンズ駆動手段と、光源と対物レンズの間に配置され光ビームの非点収差量を変化させる位相補正素子とを備えた光ピックアップであって、位相補正素子による非点収差量を変化させる方向が、対物レンズの傾き方向に略一致している構成によって、光記録媒体の傾きにより発生のコマ収差を対物レンズの傾きにより補正する方法において、補正後に残留する非点収差の成分も除去できる。
【００１３】
また、請求項２，３に記載された光ピックアップは、請求項１の光ピックアップであって、位相補正素子は、印加電圧に応じて屈折率が変化する液晶層によって光ビームに非点収差量を付与すること、さらに、対物レンズと対物レンズに入射する光ビームの相対角度を検知するチルト検出手段を備え、位相補正素子が、チルト検出手段の検知した相対角度に応じて非点収差量を変化させる構成によって、残留する非点収差の成分の除去を、液晶素子を用いて構成を小型として駆動が容易にでき、また、対物レンズのチルト量に応じた非点収差の補正ができる。
【００１４】
また、請求項４，５に記載された光ピックアップは、請求項１〜３の光ピックアップであって、光源と対物レンズの間にビーム整形手段を備え、位相補正素子が、対物レンズの傾き方向及びビーム整形手段の光ビーム整形方向から４５°回転した方向の非点収差量を変化させること、または、ビーム整形手段の光ビーム整形方向が、光記録媒体のラジアル方向から４５°回転した方向とした構成によって、ビーム整形後の非点収差、すなわち固定光学系の非点収差も補正でき、対物レンズの傾きによる残留非点収差の補正とあわせて光学系全体の非点収差の補正ができ、ビーム整形後の残留非点収差の発生方向と対物レンズのチルト補正後の残留非点収差が発生する方向を略一致させて、非点収差の補正機構を容易にでき確実な非点収差の補正ができる。
【００１５】
また、請求項６〜９に記載された光ピックアップは、請求項１〜５の光ピックアップであって、位相補正素子は、対物レンズから出射する光ビームの球面収差量を変化させること、さらに、光ビームを集光して情報の記録あるいは再生を行う光記録媒体は、使用波長あるいは基板厚あるいは使用開口数が異なる複数の光記録媒体であること、さらに、複数の光記録媒体に記録あるいは再生を行うための光ビームを集光する光路のいずれか１つを有限系としたこと、また、光ビームを集光する対物レンズは、光記録媒体のトラッキング方向へのシフト量に応じて、対物レンズをトラッキング方向に傾ける構成によって、位相補正素子により光記録媒体の基板厚などによる球面収差を非点収差とともに補正でき、また、複数種類の光記録媒体に互換性を持たせて、有限系の系における非点収差の補正ができ、さらに、対物レンズのシフトによるコマ収差を対物レンズのチルト補正で相殺でき、チルト補正により発生の非点収差も補正できる。
【００１６】
また、請求項１０に記載された光情報処理装置は、光記録媒体に情報の記録，再生，消去の少なくとも１以上を行う光情報処理装置において、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ピックアップを用いる構成によって、コマ収差及び非点収差の発生を抑制した光情報処理装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差を対物レンズのチルトにより補正する際に、このチルト補正により生じる残留非点収差を除去することができ、光記録媒体にコマ収差及び非点収差の発生を抑制した良好なスポットを形成できる光ピックアップを得ることができ、これを用いた光情報処理装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態１における光記録媒体に記録または再生、消去できる光ピックアップの構成を示す模式図である。図１に示すように、固定光学系１０からの光ビームを対物レンズ１０７により光記録媒体１０８上に集光させ、その光記録媒体１０８からの反射光を固定光学系１０内に配置されている検出系（図示せず）からの信号に基づいて情報の記録，再生が行われる。また、固定光学系１０とは別に、対物レンズ１０７をチルトさせる駆動手段のアクチュエータ部２０と、光記録媒体１０８のチルトを検出するチルト検出手段３０が設置されており、チルト検出手段３０から検出のチルト量に応じて、アクチュエータ部２０はチルトが制御されて、常に、対物レンズ１０７の光軸が光記録媒体１０８の面に対して直交するように維持される。以下に、固定光学系１０，アクチュエータ部２０，チルト検出手段３０の構成と動作について説明する。
【００２０】
図２は光記録媒体に記録または再生、消去できる固定光学系とアクチュエータ部の概略構成を示す図である。図２に示す光学系の要部は、半導体レーザ１０１、コリメートレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、偏向ミラー１０４、位相補正素子１０５、１／４波長板１０６、対物レンズ１０７、検出レンズ１０９、円筒レンズ１１０、受光素子１１１より構成される。
【００２１】
半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、偏向ミラー１０４で光路を９０度偏向され、位相補正素子１０５で後述するように非点収差の成分が補正され、１／４波長板１０６を通過して円偏光とされ、対物レンズ１０７に入射して、光記録媒体１０８上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。
【００２２】
さらに、光記録媒体１０８から反射した光ビームは、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、１／４波長板１０６を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１０９、円筒レンズ１１０で集光され受光素子１１１に至る。
【００２３】
図３はアクチュエータ部の概略構成を示す斜視図である。対物レンズ１０７と、この対物レンズ１０７を保持する対物レンズ保持体２０１とを備えている。また、対物レンズ保持体２０１を支持するベース部２０２と、このベース部２０２と対物レンズ保持体２０１との間に介在される弾性支持機構２０３，２０４とを備えている。弾性支持機構２０３，２０４は、対物レンズ保持体２０１をフォーカス方向，トラッキング方向，ラジアルチルト方向の計３方向に動けるよう、ベース部２０２に対して弾性的に支持している。
【００２４】
ここで、フォーカス方向とは図３のＺ軸方向（対物レンズ１０７の光軸方向）をいい、トラッキング方向とは図３のＸ軸方向（光記録媒体１０８の半径方向）をいう。また、ラジアルチルト方向とは図３のＹ軸回りのチルト方向（光記録媒体１０８の半径方向に対するチルトの方向）をいう。また、図３には示されない駆動手段を備えており、この駆動手段は、例えば対物レンズ保持体２０１に設けられた永久磁石と、ベース部２０２に対して相対的に固定された駆動コイルとからなるいわゆるボイスコイルモータによって構成されている。
【００２５】
そして、この駆動手段は、駆動コイルへの入力電流に応じて、対物レンズ保持体２０１を前記３方向に駆動するようになっている。駆動手段の駆動コイルへの入力電流を制御して、光記録媒体１０８の情報記録面における記録トラック上に所定の光ビームスポットを追従させるフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うとともに、光ビームの入射方向（すなわち対物レンズ１０７の光軸）が光記録媒体１０８の情報記録面に垂直となるようなチルトサーボを行うように構成されている。
【００２６】
また、図４はチルト検出手段の概略構成を示す図である。図４に示すチルト検出手段３０の要部は、半導体レーザ３０１、コリメートレンズ３０２、ハーフミラー３０３、１／４波長板１０６、偏光ビームスプリッタ３０４、第１の受光素子３０５、第２の受光素子３０６より構成される。半導体レーザ３０１から出射した直線偏光の発散光は、ハーフミラー３０３で光路を９０度偏向されコリメートレンズ３０２で略平行光とされる。
【００２７】
続く、１／４波長板１０６の光源側の面には、所定のコートがされており、ハーフミラー３０３からの光ビームの一部は反射され、残りの成分は透過させる。１／４波長板１０６を透過した光は、１／４波長板１０６を通過することにより円偏光とされ、光記録媒体１０８で反射される。光記録媒体１０８からの反射光は、往路とは反対回りの円偏光となり、１／４波長板１０６を再度通過して往路と直交した直線偏光になる。
【００２８】
すなわち、１／４波長板１０６表面で反射した光と、１／４波長板１０６を通過して光記録媒体１０８で反射した光は、偏光方向が直交した状態で、コリメートレンズ３０２に反射光として入射する。そして各反射光はほぼ同一光路をたどり、ハーフミラー３０３を通過し偏光ビームスプリッタ３０４に入射する。ここで、１／４波長板１０６表面からの反射光と光記録媒体１０８からの反射光は偏光ビームスプリッタ３０４により光路が分離される。光記録媒体１０８からの反射光は偏光ビームスプリッタ３０４で反射され第１の受光素子３０５に、１／４波長板１０６からの反射光は偏光ビームスプリッタ３０４を透過し第２の受光素子３０６に至る。
【００２９】
前述の図１の構成では固定光学系１０からの光ビームとチルト検出手段３０の光ビームは、ともに共通の１／４波長板１０６を通過している。そして各光学系からの光をともに直線偏光から円偏光、あるいは円偏光から直線偏光に変換できる１／４波長板１０６を具備している。このとき、１／４波長板１０６として、ある厚さｔにおいて常光線（屈折率ｎｏ）と異常光線（屈折率ｎｅ）の位相差が、固定光学系１０の波長λ１とチルト検出手段３０の波長λ２の１／４となるような結晶から構成した１／４波長板を採用すればよい。すなわち、以下の（数２），（数３）を満たす結晶である。
【００３０】
【数２】
2006228273.tif 000004
【００３１】
【数３】
2006228273.tif 000005
このような特性を持つ１／４波長板１０６を配置することにより、固定光学系１０に対しては偏光ビームスプリッタ１０３と１／４波長板１０６が組合された偏光分離光学系が実現されており、十分な光量を得られる。また、チルト検出手段３０についても、１つの光源からの光ビームでアクチュエータ部２０と光記録媒体１０８の双方のチルトを検出可能となる。
【００３２】
むろん、固定光学系１０の光ビームの波長λ１と、チルト検出手段３０の光ビームの波長λ２は同一であってもよい。なお、波長板の材料は結晶に限られず、有機材料などを用いてもよい。また、図１では固定光学系１０からの光ビームとチルト検出手段３０からの光ビームがともに同一の１／４波長板１０６を通過する構成であったが、別々の１／４波長板を用いてもよい。
【００３３】
本実施の形態１では、１／４波長板１０６の表面には所定のコートがされており、１／４波長板１０６、すなわちアクチュエータ部２０を介して一体可動する対物レンズ１０７のチルト量を観測している。このときコートの条件としては、第１，第２の受光素子３０５，３０６への入射光量が概ね一致していることが望ましく、チルト検出手段３０の波長λ２について、コートの反射率は光記録媒体１０８の反射率の約１／２とすればよい。なお、コートは固定光学系１０の光ビームが対物レンズ１０７を通過する領域の外部に形成されることが望ましい。
【００３４】
また、図５は図４示すチルト検出手段の第１，第２の受光素子から検出したチルト信号の演算手段を示すブロック図である。前述の図４，図５を参照しながら、第１，第２の受光素子３０５，３０６からの出力値の演算手段の構成について詳細に説明する。光記録媒体１０８のチルト量を検出するために、光記録媒体１０８からの反射光を検出する第１の受光素子３０５は一対の受光部３０５ａ，３０５ｂからなる。一対の受光部３０５ａ，３０５ｂは、光記録媒体１０８の半径方向に沿って配置されている。したがって、光記録媒体１０８がラジアルチルト方向にチルトすると、その方向に応じて一対の受光部３０５ａ，３０５ｂの一方からの検出信号のレベルがその他方に比べて大きくなる。一対の受光部３０５ａ，３０５ｂは、それぞれ、プリアンプ３１１，３１２に接続されており、さらに、プリアンプ３１１，３１２からの出力信号の差を差出力信号として出力する差分回路３１３に接続されている。差分回路３１３からの差出力信号を演算することにより光記録媒体１０８のチルト（傾き）量が求められる。光記録媒体１０８の反射率が変動され、あるいは、半導体レーザ３０１から発光される光ビームの光強度が時間とともに変動され、その結果、プリアンプ３１１，３１２からの検出信号の特性が変化されるが、この特性の変化は、後段の回路で補正される。すなわち、プリアンプ３１１，３１２からの信号が加算回路３１４で加算され、加算出力が割算回路３１５に入力される。割算回路３１５では、加算出力を基準として差分回路３１３からの差出力が規格化され、差出力に含まれる変動成分が除去されてこの割算回路３１５からは、光記録媒体１０８のチルト信号が出力される。
【００３５】
また、対物レンズ１０７及び１／４波長板１０６を搭載したアクチュエータ部２０のチルト量を検出するために、アクチュエータ部２０に設置されている１／４波長板１０６から反射された光線を検出する第２の受光素子３０６は一対の受光部３０６ａ，３０６ｂからなる。対物レンズ１０７がチルトされると、そのチルト方向に応じてこの一対の受光部３０６ａ，３０６ｂの一方から発生される検出信号のレベルが他方から発生される信号レベルに比して大きくなる。この一対の受光部３０６ａ，３０６ｂは、それぞれ、プリアンプ３１６，３１７に接続されており、さらに、プリアンプ３１６，３１７からの出力信号の差を差出力信号として出力する差分回路３１８に接続されている。差分回路３１８からの差出力信号を演算することによりアクチュエータ部２０、すなわち、対物レンズ１０７のチルト量が求められる。半導体レーザ３０１から発光される光ビームの光強度が時間とともに変動されてプリアンプ３１６，３１７からの検出信号の特性が変化するが、この特性の変化は、後段の回路で補正される。すなわち、プリアンプ３１６，３１７からの信号が同様に加算回路３１９で加算され、加算出力が割算回路３２０に入力される。割算回路３２０では、加算出力を基準として差分回路３１８からの差出力が規格化され、差出力に含まれる変動成分が除去されてこの割算回路３２０からは、対物レンズ１０７のチルト信号が出力される。
【００３６】
光記録媒体１０８及び対物レンズ１０７のチルト量に相当するチルト信号を出力する割算回路３１５，３２０は、差分回路３２２に接続され、そのチルト信号の差がこの差分回路３２２から発生される。この差分回路３２２からの差出力は、光記録媒体１０８に対する対物レンズ１０７の相対チルト量に相当している。また、差分回路３２２の前段にはスイッチ３２１が設置されており、後述するように制御手順に応じて対物レンズチルト信号と相対チルト信号を選択してチルトの制御を行う。
【００３７】
以上のチルト補正に関わる手段を用いて、光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差が抑制される様子を図６（ａ）〜（ｃ）、図７−１，２を用いて説明する。
【００３８】
図６（ａ）は、一般的な対物レンズにおける光記録媒体のチルトにより発生する収差特性、図６（ｂ）は対物レンズのチルトにより発生する収差特性、図６（ｃ）はチルト補正後の収差特性を示す図である。さらに、図７−１は光記録媒体のチルト，対物レンズのチルト，光記録媒体のチルトと対物レンズのチルトを相殺させたチルト補正後の残留収差の波面形状を示す図である。図７−２は図７−１の波面形状のうちラジアル方向とタンジェンシャル方向の断面図である。図７−２中の「ｒａｄ」がラジアル方向の成分で、「ｔａｎ」がタンジェンシャル方向の成分を表す。
【００３９】
本実施の形態１では図６（ａ）に示す光記録媒体のチルトにより発生するコマ収差の成分を、図６（ｂ）に示す対物レンズのチルトにより発生するコマ収差の成分で打ち消す方法を用いる。すなわち、図６（ａ）のコマ収差の成分と図６（ｂ）のコマ収差の成分は同じチルト量に対して発生する収差量が同等であり、かつ図７−２からわかるとおりその極性は反対であるため、光記録媒体と対物レンズが平行になるようにすればコマ収差の成分を相殺させることができる。本実施の形態１においては相対チルトを検出しているため、相対チルト量がゼロとなるように制御してやればよい。
【００４０】
しかしながら、図６（ｃ）、図７−１あるいは図７−２から明らかなとおり補正後の収差は、ゼロにならず残留収差を持ってしまっている。この点について説明する。図６（ｂ）のように対物レンズをチルトさせたときにはコマ収差以外に非点収差も発生する。このためチルト補正により光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差の成分は打ち消せるが、反対に対物レンズのチルトにより発生する非点収差の成分が上乗せされてしまう。
【００４１】
図８（ａ）は、図６（ｃ）に示す補正後においての光記録媒体のチルト「１°」の非点収差による収差分布であり、非点収差の発生領域を表している。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＲ−Ｇ−Ｒのラジアル方向すなわち対物レンズのチルト方向における収差分布の断面図である。波面の収差分布が瞳面の中心で小さく、周辺部に行くに従って正方向に大きくなっていることがわかる。また、図８（ｃ）は、図８（ａ）に示すＢ−Ｇ−Ｂのタンジェンシャル方向における収差分布の断面図であり、瞳面の中心で小さく、周辺部に行くに従って波面収差が負方向に大きくなっていることがわかる。このように非点収差を主とする収差分布は馬鞍型をなしており、ラジアル方向の軸、タンジェンシャル方向の軸に対して対称となっている。なお、コマ収差は線形に増加するのに対し、非点収差は非線形に増加するため、光記録媒体のチルトが大きいところほど、この非点収差の成分が無視できなくなる。
【００４２】
本実施の形態１では、この非点収差量と逆極性の非点収差量を付与する位相補正素子を具備して、その位相補正素子はラジアル方向に非点収差を発生するように配置している。図９は前述した図２における位相補正素子の断面図であり、図１０は位相補正素子の電極パターンを示す図である。図９，図１０を参照しながら位相補正素子の構成及び動作原理を説明する。
【００４３】
まず、位相補正素子の構成について、図９を参照しながら説明する。図９に示す位相補正素子１０５は、特許文献１，特許文献２などで公知の構成である。ガラス基板５１ａ，５１ｂが、導電性スペーサ５２により接着され液晶セルを形成している。ガラス基板５１ａの内側表面には、内側表面から透明な電極５４ａ、絶縁膜５５、配向膜５６の順に、また、ガラス基板５１ｂの内側表面には、内側表面から透明な電極５４ｂ、絶縁膜５５、配向膜５６の順に被膜されている。電極５４ａには電極引出部５７において接続線により制御回路と接続できるようパターン配線されている。
【００４４】
また、電極５４ｂは導電性スペーサ５２を介してガラス基板５１ａ上に形成された電極５４ａと電気的に接続されている。したがって、電極５４ｂは電極引出部５７において接続線により制御回路と接続できる。液晶セル内部には液晶５３が充填されている。この液晶５３は、いわゆる複屈折効果を有し、液晶分子の光学軸方向とこれに垂直な方向とで屈折率が異なっている。そして、電極５４ａと電極５４ｂの間に印加する電圧を変化させることにより、液晶分子の向きを水平方向から垂直方向まで自在に変えることができる。電極５４ａ，５４ｂへの印加電圧は、図示しない制御回路により設定され、電極５４ａ，５４ｂの各分割領域に印加する電圧を調整することにより、分割した電極により形成される領域ごとに異なる位相差を付与するものである。
【００４５】
次に、図１０は、位相補正素子１０５の電極５４ａを、ラジアル方向あるいはタンジェンシャル方向に対する非点収差を打ち消すことができるように分割した状態を示す電極パターン図である。電極５４ａは、図１０に示すように５つのパターン電極５８ａ〜５８ｅに分割されている。
【００４６】
図１０において、光線通過範囲の中心部分に対応して円形のパターン電極５８ａが形成されている。また、その外周部分は放射状に分割された４つのパターン電極５８ｂ〜５８ｅが形成されており、光線通過範囲の中心から角度を概ね等間隔に分けるように対称的に配置されている。そして、パターン電極５８ｂとパターン電極５８ｃ、パターン電極５８ｄとパターン電極５８ｅがそれぞれ向かい合って中心対称に配置され、対物レンズのチルトによって発生する非点収差の成分を補正できる方向となっている。
【００４７】
対物レンズのチルトによるコマ収差補正後に残留する非点収差のラジアル方向成分が図１１（ａ）に示す上側部分の実線のようなものであったとする。このような波面収差に対して、対物レンズに光源側から入射する光束に、図１１（ａ）の下側部分の破線に示すような位相差が与えられるように、位相補正素子の電極パターンにより付与される位相差を調整すると、透過する光束の各部での波面の遅れにより前記「波面収差」を打ち消すことができる。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における実線（波面収差）と破線（位相補正素子による波面の遅れ）の和、すなわち補正後の波面収差を示す。もとの波面収差（図１１（ａ）の上側部分の実線）よりも格段に小さくなる。
【００４８】
同様に、コマ収差補正後に残留する非点収差のタンジェンシャル方向成分が図１１（ｃ）に示す下側部分の実線のようなものであったとする。このような波面収差に対して、対物レンズに光源側から入射する光束に、図１１（ｃ）の上側部分の破線に示すような位相差が与えられるように、位相補正素子の電極パターンにより付与される位相差を調整すると、透過する光束の各部での波面の進みにより前記「波面収差」を打ち消すことができる。図１１（ｄ）は、図１１（ｃ）における実線（波面収差）と破線（位相補正素子による波面の進み）の和、すなわち補正後の波面収差を示す。もとの波面収差（図１１（ｃ）の下側部分に実線）よりも格段に小さくなる。
【００４９】
図１２は位相補正素子に対する駆動電圧と光ビームに付与される位相差の関係を示す図である。いま、基準電圧をＶ０としたとき、Ｖ０に対応する駆動信号が印加されることにより、図１２に示すように光ビームに基準位相φｃが与えられる。ここで、位相補正素子１０５の全ての分割領域で光ビームにこの基準位相φｃが与えられる場合には、通過する光ビームの波面は変化せず、位相補正素子１０５は単なるガラス板と同じになる。
【００５０】
図１２に示すように、「Ｖ＞Ｖ０」の関係を満たす電圧Ｖに対応する駆動信号が印加された場合は、光ビームに基準位相φｃよりも進んだ位相であるφａが与えられる。よって、電圧Ｖに対応する駆動信号が印加された領域を通過した光ビームは、位相が基準からφａ−φｃだけ進むことになる。すなわち、光ビームには、正の位相差φａ−φｃが生じることになる。
【００５１】
また、「Ｖ＜Ｖ０」の関係を満たす電圧Ｖに対応する駆動信号が印加された場合は、光ビームに基準位相φｃよりも遅れた位相であるφｂが与えられる。よって、電圧Ｖに対応する駆動信号が印加された領域を通過した光ビームは、位相が基準からφｃ−φｂだけ遅れることになる。すなわち、光ビームには、負の位相差φｂ−φｃが生じることになる。
【００５２】
ここで、図１２からわかるように、電圧変化に対して光ビームに与えられる位相差は概ね直線的に変化する。例えば、本実施の形態１のように正負が対称的となる収差分布の補正を行うためには、負の位相差φｂ−φｃと正の位相差φａ−φｃは絶対値が等しく符号が異なる関係にすればよい。
【００５３】
次に、光ピックアップを搭載して光記録媒体上に情報の記録あるいは再生を行うための光情報処理装置の制御動作を、図３，図４，図５を参照しながら図１３に示すフローチャートに沿って説明する。
【００５４】
まず、対物レンズチルト信号を選んだ状態にしておき、サーチ信号を流してアクチュエータ部２０をラジアルチルト方向に一定振幅でチルトさせる。そして、対物レンズチルト信号が零となる時点をチルトサーボ引き込み回路（図示せず）が検出してレンズチルトサーボが開始される（Ｓ１）。
【００５５】
その後順次、フォーカスサーボをかけ（Ｓ２）、トラッキングサーボをかける（Ｓ３）。以上の各サーボが安定した後に、相対チルト信号が零となる時点で相対チルト信号へ切り替わり、ラジアルチルト方向について、前記レンズチルトサーボに代えて相対チルトサーボが開始される（Ｓ４）。そして、相対チルトサーボ後のレンズチルト量に応じた非点収差が付与される。
【００５６】
すなわち、図６（ｃ）に示す対物レンズのチルト量と付与するべき非点収差量の関係を予めメモリしておき、対物レンズのチルトの可動量に応じて位相補正素子の印加電圧を選択してやればよい。
【００５７】
なお、前記のように相対チルトサーボを直接引き込もうとするのではなく、一旦、レンズチルトサーボを行って相対チルト角度の値が所定範囲内になってから相対チルトサーボを開始することにより、光記録媒体自体の動的なチルトや外乱の影響をほとんど受けずに、迅速で確実な相対チルトサーボの引き込みを行うことができる。
【００５８】
また、本実施の形態１における他の実施例として、アクチュエータ部あるいは位相補正素子の駆動信号を、チルト検出手段の出力値でなく、光記録媒体からのサーボ信号あるいはＲＦ信号を用いてもよい。コマ収差や非点収差があると、トラッキングエラー信号やＲＦ信号の振幅量が減衰することが知られている。よって、アクチュエータ部の可動量や位相補正素子の印加電圧値を適当な範囲で振ってやり、トラッキングエラー信号やＲＦ信号が最大となるところをサーチしてもよい。この方法によれば、チルト検出手段を具備する必要がないため、光ピックアップの小型化及び組付工数の削減が実現できる。
【００５９】
また、アクチュエータ部のチルト方向はラジアル方向のみならず、タンジェンシャル方向にチルトする４軸ものであってもよい。このときのアクチュエータ部の構成を図１４に示す。前記タンジェンシャルチルト方向とはＸ軸回りのチルト方向（光記録媒体１０８の接線方向に対するチルトの方向）をいう。このときのチルト検出手段としては、図１５に示すように、前述した図５における２分割された受光部を持つ受光素子に代えて、受光部３０５ｃ〜ｆ、受光部３０６ｃ〜ｆからなる４分割の受光素子を第１，第２の受光素子３０５，３０６として用いればよい。この構成によって、光記録媒体のラジアル方向のみならずタンジェンシャル方向についてもチルト補正ができるようになり、各種マージンに余裕がもて、安定した記録，再生動作が実現可能となる。
【００６０】
図１６は本発明の実施の形態２における光記録媒体に記録あるいは再生、消去できる固定光学系とアクチュエータ部の概略構成を示す図である。前述の実施の形態１と異なる点はビーム整形手段としてビーム整形プリズム１１２を用いた点と、それに応じた位相補正素子１０５ａを用いた点であり、それ以外の構成は同じである。
【００６１】
図１６に示す光学系の要部は、半導体レーザ１０１、コリメートレンズ１０２、ビーム整形プリズム１１２、偏光ビームスプリッタ１０３、偏向ミラー１０４、位相補正素子１０５ａ、１／４波長板１０６、対物レンズ１０７、検出レンズ１０９、円筒レンズ１１０、受光素子１１１より構成される。半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、ビーム整形プリズム１１２により楕円形状の光ビームは略円形状の光ビームに変換され、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、偏向ミラー１０４で光路を９０度偏向され、位相補正素子１０５ａで後述するように非点収差の成分が補正され、１／４波長板１０６を通過し円偏光とされ、対物レンズ１０７に入射して、光記録媒体１０８上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。
【００６２】
光記録媒体１０８から反射した光は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、１／４波長板１０６を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１０９、円筒レンズ１１０で集光され受光素子１１１に至る。
【００６３】
半導体レーザはその活性層に平行な軸と垂直な軸によって広がり角が異なる光ビームを出射する。したがって、コリメートレンズによって平行にされた光束の光軸に垂直な断面における強度分布は楕円形状となり、多くの半導体レーザから出射された光ビームにおいては、その比が１：２以上である。この楕円形状の強度分布を略円形に整形するための手段として、ビーム整形プリズムが知られている。図１７にビーム整形プリズムの一例を示す。図１７中に示すようにラジアル方向とタンジェンシャル方向を定義した場合、ビーム整形プリズム１１２のラジアル方向に傾いた面１１２ａに対して、ラジアル方向が短い楕円形状のビームを入射させ、この面１１２ａで屈折させることによりラジアル方向を広げている。
【００６４】
面１１２ａにおける屈折では、タンジェンシャル方向の光ビームの幅は変わらないので、楕円形状の光ビームの強度分布は整形され、略円形の強度分布を得ることができる。強度分布が略円形となった光ビームは、対物レンズによって集光される。この構成においては、略円形に整形された光ビームを光記録媒体に照射できるので、スポット径を小さくでき、かつ、より円形のスポットが得られるので、高記録密度の光記録媒体の記録，再生に適した光ピックアップを実現できる。
【００６５】
このようなビーム整形プリズムを用いた光学系においては、ビーム整形プリズムに入射する光ビームの発散度合いを変えることで対物レンズに入射する光ビームの非点収差が変化することが知られている。このため、光ピックアップの組付工程においては、コリメートレンズと半導体レーザの間隔を変えて、ビーム整形プリズムに入射する光の発散度合いを振りながら非点収差が最小となる間隔で固定する。
【００６６】
一方、光学系においてはその使用する部品自体が非点収差を持っている。前記のコリメートレンズ調整を用いれば、光路中に配置された部品自体が持っている非点収差も抑制できる。しかしながら、このとき抑制できる非点収差の成分はビーム整形方向の成分に限定されることを確認した。以下に図１８を用いて説明する。図１８に示す右欄は、非点収差量はいずれも０．０４５λｒｍｓであり、その発生方向が異なる場合の波面分布である。図１８のスケールに示すようにＧからＲが正方向、ＧからＢが負方向を示しそれぞれの方向への濃淡が収差変化の大きさを表している。図１８中の波面分布図の下に非点収差量と非点収差の方向を記している。図１８の右欄の各状態に対して、ラジアル方向にビーム整形するように配置された光学系において非点収差が最小となるように調整した状態を左欄に示している。
【００６７】
図１８からわかるとおり、補正前の非点収差がラジアル軸からずれるほど補正効果が低くなる。図１９はその様子をグラフにしたものである。また、補正後に残留する非点収差はビーム整形方向であるラジアル方向から４５°回転した方向の非点収差の成分であることがわかる。
【００６８】
以上の結果から、ビーム整形プリズムを備えた系においてコリメートレンズを調整した場合に残留する非点収差は特定の方向であり、その方向はビーム整形方向から４５°回転した方向にあるといえる。そこで、本実施の形態２の位相補正素子はラジアル方向及びラジアル軸に対し４５°の方向に非点収差を発生するようにした。これにより、前記対物レンズのチルト補正後の非点収差に加え、コリメートレンズ調整後の非点収差量と逆極性の非点収差量を付与することができる。
【００６９】
図２０を用いて逆極性の非点収差量を付与する位相補正素子の電極パターンについて説明する。図２０には、ラジアル方向及びラジアル軸から４５°の方向に対する非点収差を打ち消すことができるように分割した状態を示す電極パターン図である。図２０に示すように、９つのパターン電極５８ａ〜５８ｉに分割されている。
【００７０】
図２０において、光線通過範囲の中心部分に対応して円形のパターン電極５８ａが形成されている。また、その外周部分は放射状に分割された８つのパターン電極５８ｂ〜５８ｉが形成されており、光線通過範囲の中心から角度を概ね等間隔に分けるように対称的に配置されている。そして、パターン電極５８ｂとパターン電極５８ｃ、パターン電極５８ｄとパターン電極５８ｅ、パターン電極５８ｆとパターン電極５８ｇ、パターン電極５８ｈとパターン電極５８ｉがそれぞれ向かい合って中心対称に配置され、パターン電極５８ｂ〜５８ｅを用いて対物レンズチルトによって発生する非点収差の成分を補正でき、パターン電極５８ｆ〜５８ｉを用いてビーム整形プリズムに対する半導体レーザとコリメートレンズの間隔調整によって残留する非点収差の成分を補正できる。補正原理は実施の形態１の図１２で説明したものと同様である。
【００７１】
また、図２０のように位相補正素子を１つの電極パターンで、対物レンズチルトによる非点収差の成分と、コリメートレンズ調整後の残留非点収差を補正する構成に限られるものでなく、各非点収差の補正を個別の電極パターンにより補正してもよい。すなわち、図２１に示すように位相補正素子１０５ａの対向する電極５４ａ，５４ｂの各面にラジアル方向の非点収差を補正するパターン（図２１の上側電極５４ｂのパターン）と、ラジアル方向から４５°回転した方向の非点収差を補正するパターン（図２１の下側電極５４ａのパターン）を設けた構成であってもよい。
【００７２】
また、ビーム整形方向はラジアル方向に限定されるものでなく、タンジェンシャル方向であってもよい。すなわち、図１６のビーム整形プリズム１１２と半導体レーザ１０１の活性層を光軸中心に９０°回転させた場合である。この場合は、図２０，図２１と同一のパターンを用いればよい。
【００７３】
また、ラジアル方向あるいはタンジェンシャル方向からずれた方向にビーム整形してもよく、その場合は図２２のように図２１のコリメートレンズ調整に対応の電極パターンをビーム整形方向に４５°回転した方向にあわせてやればよい（図２２の下側電極５７ａのパターン）。この場合は、図１６のビーム整形プリズム１１２と半導体レーザ１０１を光軸中心に任意の角度回転させた場合に相当する。
【００７４】
さらに、図２３に示すように、ビーム整形方向が、ラジアル方向から４５°回転した方向にあるのが望ましい。この場合、対物レンズのチルトによるコマ収差の補正後に発生する非点収差と、コリメートレンズ調整後に発生する非点収差が一致するため、電極パターンとしては実施の形態１の図１０に示したものと同一の５つのパターンからなるものでよく、電極パターンの簡素化、駆動方法の容易化が図れる。
【００７５】
また、ビーム整形手段としては、プリズムを用いた方法に限定されるものでなく、レンズを用いた方法であってもよい。すなわち、光軸垂直面内の直交する方向においてレンズパワーが異なるようなトロイダルレンズやアナモフィックレンズを用いればよい。
【００７６】
本発明の実施の形態３における位相補正素子として、前述した実施の形態１，２において説明した非点収差を補正する電極パターン以外に、球面収差を補正する電極パターンを設けることも可能である。一般に光記録媒体の基板厚誤差によるばらつきは球面収差を発生させることが知られており、例えば「青色波長、開口数：ＮＡ０．８５のＢlu−ray規格」においては、球面収差の補正素子を設置した製品などが発売されている。この球面収差を補正する機能を、部品点数を増加させることなく本実施の形態３の位相補正素子として併せて備えることが可能である。
【００７７】
以下にその場合の電極パターンについて図２４を参照しながら説明する。図２４に示すとおり、位相補正素子１０５ｂの対向する電極５４ｂ，５４ｃの各面にチルト補正後の残留非点収差を補正する電極パターンと、球面収差を補正する電極パターンを設けた構成であればよい。
【００７８】
図２４の上側電極５４ｂのパターンは、ラジアル方向あるいはタンジェンシャル方向に対する非点収差を打ち消すことができるように分割した状態を示す電極パターン図である。５つのパターン電極５８ａ〜５８ｅに分割されている。光線通過範囲の中心部分に対応して円形のパターン電極５８ａが形成されている。また、その外周部分は放射状に分割された４つのパターン電極５８ｂ〜５８ｃが形成されており、光線通過範囲の中心から角度を概ね等間隔に分けるように対称的に配置されている。そして、パターン電極５８ｂとパターン電極５８ｃ、パターン電極５８ｄとパターン電極５８ｅがそれぞれ向かい合って中心対称に配置され、対物レンズチルトによって発生する非点収差の成分を補正できる構成となっている。
【００７９】
また、図２４の下側電極５４ｃのパターンは、球面収差を打ち消すことができるように分割した状態を示す電極パターン図である。３つのパターン電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃに分割されている。光線通過範囲の中心部分から同心円状に分割されており、光記録媒体の基板厚み誤差によって発生する球面収差の成分を補正できる構成となっている。
【００８０】
いま、光記録媒体の基板厚みによる球面収差の成分が図２５（ａ）に示す上側部分の実線のようなものであったとする。このような波面収差に対して、対物レンズに光源側から入射する光束に、図２５（ａ）の下側部分の破線に示すような位相差が与えられるように、位相補正素子の電極パターンにより付与される位相差を調整すると、透過する光束の各部での波面の遅れにより前記「波面収差」を打ち消すことができる。図２５（ｂ）は、図２５（ａ）における実線（波面収差）と破線（位相補正素子による波面の遅れ）の和、すなわち補正後の波面収差を示す。もとの波面収差（図２５（ａ）の上側部分の実線）よりも格段に小さくなる。
【００８１】
また、位相補正素子を固定光学系に配置した場合、対物レンズのトラッキング動作に伴う光軸ずれによりコマ収差が発生する。図２６（ａ），（ｂ）はその概略を説明する図である。図２６（ａ）は対物レンズの光軸と固定光学系の光軸が一致している場合を示す図であり、光記録媒体の基板厚誤差によって発生する球面収差と逆極性の球面収差を位相補正素子によって発生させることにより打ち消している。一方、図２６（ｂ）は対物レンズと固定光学系の光軸がずれた場合を示す図であり、光記録媒体の基板厚誤差によって発生する球面収差と位相補正素子の球面収差のずれ分でコマ収差が発生する。なお、実際には図１１（ａ）〜（ｄ）や図２５（ａ），（ｂ）で説明したように位相補正素子から付加される位相差はステップ状であるが、ここでは簡単のために連続的な波面で説明した。
【００８２】
図２６（ｂ）に示すような光軸ずれによるコマ収差に対して、本実施の形態３においては対物レンズのチルトによってコマ収差を発生できるため、これを打ち消すことが可能である。例えば、アクチュエータ部に対物レンズの位置を検出できるセンサを設けておき、このセンサの出力に基づいて対物レンズの固定光学系からの光軸ずれ量に応じて対物レンズをチルトさせてやればよい。
【００８３】
また、前述した課題を逆手にとれば、位相補正素子をアクチュエータ部に設けてやれば、光軸ずれに伴うコマ収差は発生しないで済むことがわかる。
【００８４】
図２７は本発明の実施の形態４における光記録媒体に記録または再生、消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。
【００８５】
前述の実施の形態１，２，３において説明した対物レンズチルト補正後の残留非点収差、あるいはコリメートレンズ調整後の残留非点収差を補正する系は、使用波長，基板厚あるいは開口数などが異なる複数の光記録媒体に記録あるいは再生を行う光ピックアップに適用してもよい。この場合、位相補正素子としては複数波長の共通光路中に配置すればよく、本実施の形態４において、図２７に示す光ピックアップの構成とした。
【００８６】
図２７に示すような光ピックアップを参照しながら具体的な例を持って説明する。すなわち、図２７は「使用波長４０５ｎｍ，ＮＡ０．６５，光照射側基板厚０．６ｍｍの青色系光記録媒体」と「使用波長６６０ｎｍ，ＮＡ０．６５，光照射側基板厚０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体」をともに記録または再生、消去できる光ピックアップを例として説明する。
【００８７】
図２７に示す光ピックアップの要部は、波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１、コリメートレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、ダイクロイックプリズム１２３、偏向ミラー１０４、位相補正素子１０５、１／４波長板１０６、対物レンズ１０７、検出レンズ１０９、光束分割手段１１０ａ、受光素子１１１から構成される波長４０５ｎｍの光ビームが通過する無限系の青色光学系と、ホログラムユニット１２１、カップリングレンズ１２２、ダイクロイックプリズム１２３、偏向ミラー１０４、位相補正素子１０５、１／４波長板１０６、対物レンズ１０７から構成される波長６６０ｎｍの光ビームが通過する有限系のＤＶＤ光学系から構成されている。
【００８８】
前記構成のうちダイクロイックプリズム１２３、偏向ミラー１０４、位相補正素子１０５、１／４波長板１０６、対物レンズ１０７は２つの光学系の共通部品である。ここで、対物レンズ１０７は、「使用波長４０５ｎｍ，ＮＡ０．６５，光照射側基板厚０．６ｍｍの青色光記録媒体」に対し、無限系で波面収差が最小になるように設計されている。これは、一般に対物レンズは高ＮＡ，短波長になるほど公差が厳しくなるので、青色ＮＡ０．６５での望ましい特性を出す方が難しくなるためである。
【００８９】
光記録媒体１０８ａ，１０８ｂはそれぞれ基板厚さあるいは使用波長が異なる光記録媒体であって、光記録媒体１０８ａは基板厚さが０．６ｍｍの青色系光記録媒体であり、光記録媒体１０８ｂは基板厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体である。記録あるいは再生時にはいずれかの光記録媒体のみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。
【００９０】
まず、「使用波長４０５ｎｍ，ＮＡ０．６５，光照射側基板厚０．６ｍｍの青色系光記録媒体」を記録または再生する場合について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３、ダイクロイックプリズム１２３を透過し、偏向ミラー１０４で光路を９０度偏向され、位相補正素子１０５で非点収差の成分が補正され、１／４波長板１０６を通過して円偏光とされ、対物レンズ１０７に入射し、光記録媒体１０８ａ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。
【００９１】
光記録媒体１０８ａから反射した光は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、１／４波長板１０６を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１０９で収束光とされ、光束分割手段１１０ａにより複数の光路に偏向分割され受光素子１１１に至る。受光素子１１１からは、情報信号，サーボ信号が検出される。
【００９２】
次に、「使用波長６６０ｎｍ，ＮＡ０．６５，光照射側基板厚０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体」を記録または再生、消去する場合について説明する。近年、ＤＶＤのピックアップには受発光素子を１つのキャンの中に設置し、ホログラムを用いて光束の分離を行うホログラムユニットが一般的に用いられるようになってきた。図２７において、１２１は、レーザチップの半導体レーザ１２１ａ、ホログラム１２１ｂ及び受光素子１２１ｃを一体化して構成されたホログラムユニットを示す。このホログラムユニット１２１の半導体レーザ１２１ａから出射された６６０ｎｍの光ビームは、ホログラム１２１ｂを透過し、カップリングレンズ１２２で所定の有限光とされ、青色波長帯域の光ビームは透過し、赤色波長帯域の光ビームは反射させるダイクロイックプリズム１２３で偏向ミラー１０４の方向に反射され、偏向ミラー１０４によって光路が９０度偏向され、位相補正素子１０５で後述するように非点収差の成分が補正され、１／４波長板１０６を通過し略円偏光とされ、対物レンズ１０７に入射し、光記録媒体１０８ｂ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより情報の再生、記録あるいは消去が行われる。
【００９３】
光記録媒体１０８ｂから反射した光ビームは、偏向ミラー１０４、ダイクロイックプリズム１２３で反射され、カップリングレンズ１２２で収束光とされ、ホログラム１２１ｂにより半導体レーザ１２１ａと同一キャン内にある受光素子１２１ｃ方向に回折されて受光素子１２１ｃに受光される。受光素子１２１ｃからは情報信号，サーボ信号が検出される。
【００９４】
光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差を対物レンズのチルトによって補正する点、チルト補正後に残留する非点収差の成分については位相補正素子により、発生する非点収差と略逆極性の非点収差の成分を付与して打ち消す点は実施形態１，２，３と同じである。そして、位相補正素子は共通光路中に配置されて構成されているため、前述の補正方法を本実施の形態４では、青色、ＤＶＤ各光学系の光路について行うことが可能である。ただし、発生する収差量は各光路について異なるため、光記録媒体の種類に応じて対物レンズ駆動量あるいは位相補正素子の駆動電圧をコントロールしてやる必要がある。
【００９５】
次に、発生収差が異なる事例について説明する。まず、青色光記録媒体として実施の形態１の図６（ａ），（ｂ），（ｃ）で説明したような特性を持つ対物レンズで、ＤＶＤ光学系を有限系の光路にして使用した場合の波面分布を図２８（ａ），（ｂ）に示す。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）の青色光学系の光路においては、光記録媒体のチルトにより発生するコマ収差量と、対物レンズのチルトにより発生するコマ収差量とが、同じチルト量に対しては同等であった。このため、対物レンズと光記録媒体を平行（相対チルト量がゼロ）になるように制御すればよい旨を説明した。
【００９６】
しかしながら、図２８（ａ），（ｂ）に示す収差特性と比較した場合、対物レンズのチルトによるコマ収差の成分が光記録媒体チルトによって発生するコマ収差の１／５程度ある。この場合、光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差を対物レンズのチルトによるコマ収差で打ち消すためには、図２８（ｄ）に示すとおり光記録媒体のチルトに対して対物レンズを５倍程度のチルト量で駆動する必要がある。しかしながら、図２８（ｂ）においては対物レンズをチルトさせたときには非点収差はコマ収差よりも大きく変化しており、コマ収差を補正した場合、図２８（ｃ）に示すとおり非点収差が大きく残留してしまう。
【００９７】
本実施の形態４においては、位相補正素子１０５を備えているため、実施の形態１，２，３で説明した方法により、これを抑制することが可能である。
【００９８】
なお、使用波長や光記録媒体の厚みが変わると球面収差が発生する。本実施形態においては青色用対物レンズで、ＤＶＤへ集光させて使用するためＤＶＤ系光記録媒体において球面収差が発生する。これに対して、本実施の形態４はＤＶＤ光学系の光路を有限系で配置することによって、この課題を解決している。
【００９９】
この有限系とすること、すなわち対物レンズへ入射する光ビームの発散度合いを変化させることは、球面収差を変化させることと等価であるため打ち消すことが可能となっている。
【０１００】
また、実施の形態３と同様に、この場合にも対物レンズのシフトによってコマ収差を発生することになるが、このコマ収差についても対物レンズのチルトによって打ち消せばよい。
【０１０１】
図２９は本発明の実施の形態５における光情報処理装置の構成を略示する透過斜視図である。図２９に示すように、光情報処理装置４０は光記録媒体４５に対して、光ピックアップ４１を用いて情報の記録，再生，消去の１以上を行う装置である。本実施の形態５において、光記録媒体４５はディスク状であって、保護ケース４６内に格納されている。光記録媒体４５は保護ケース４６ごと、挿入口４２から光情報処理装置４０に矢印「入」方向へ挿入セットされ、スピンドルモータ４３により回転され、キャリッジ４４によって移動する光ピックアップ４１により情報の記録、再生あるいは消去が行われる。なお、光記録媒体４５は保護ケース４６に入れられている必要はなく裸の状態であってもよい。この光情報処理装置４０に用いる光ピックアップ４１として、前述の各実施の形態において説明した光ピックアップを適宜用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明に係る光ピックアップ及びこれを用いた光情報処理装置は、光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差を対物レンズのチルトにより補正する際に、チルト補正により生じる残留非点収差を除去することができ、光記録媒体にコマ収差及び非点収差の発生を抑制した良好なスポットを形成でき、光情報処理装置やこれに用いる光ピックアップ全体における非点収差を容易、かつ確実に補正を行うのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施の形態１における光記録媒体に記録または再生、消去できる光ピックアップの構成を示す模式図
【図２】本実施の形態１における光記録媒体に記録または再生、消去できる固定光学系とアクチュエータ部の概略構成を示す図
【図３】本実施の形態１におけるアクチュエータ部の概略構成を示す斜視図
【図４】本実施の形態１におけるチルト検出手段の概略構成を示す図
【図５】本実施の形態１における図４示すチルト検出手段の第１，第２の受光素子から検出したチルト信号の演算手段を示すブロック図
【図６】一般的な対物レンズにおける（ａ）は光記録媒体のチルトにより発生する収差特性、（ｂ）は対物レンズのチルトにより発生する収差特性、（ｃ）はチルト補正後の収差特性を示す図
【図７−１】光記録媒体のチルト，対物レンズのチルト，光記録媒体のチルトと対物レンズのチルトを相殺させたチルト補正後の残留収差の波面形状を示す図
【図７−２】図７−１の波面形状のうちラジアル方向とタンジェンシャル方向の断面形状を示す図
【図８】（ａ）は図６（ｃ）に示す補正後の光記録媒体のチルト「１°」の非点収差分布、（ｂ）は（ａ）に示すラジアル方向の収差分布の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すタンジェンシャル方向の収差分布の断面図
【図９】本実施の形態１における位相補正素子の断面図
【図１０】本実施の形態１における位相補正素子の電極パターンを示す図
【図１１】対物レンズのチルトによるコマ収差補正後に残留する非点収差の（ａ）はラジアル方向成分、（ｂ）は補正後のラジアル方向成分、（ｃ）はタンジェンシャル方向成分、（ｄ）は補正後のタンジェンシャル方向成分を示す図
【図１２】本実施の形態１における位相補正素子に対する駆動電圧と光ビームに付与される位相差の関係を示す図
【図１３】本実施の形態１における光記録媒体上に情報の記録あるいは再生を行うための光情報処理装置の制御動作を示すフローチャート
【図１４】本実施の形態１におけるラジアル方向，タンジェンシャル方向にチルトする４軸アクチュエータ部の概略構成を示す斜視図
【図１５】本実施の形態１における４軸アクチュエータ部用の４分割した受光素子を示す図
【図１６】本発明の実施の形態２における光記録媒体に記録または再生、消去できる固定光学系とアクチュエータ部の概略構成を示す図
【図１７】本実施の形態２におけるビーム整形プリズムを示す図
【図１８】本実施の形態２におけるコリメートレンズ調整前後の収差分布を示す図
【図１９】本実施の形態２におけるコリメートレンズ調整前後の非点収差量と角度の関係を示す図
【図２０】本実施の形態２における逆極性の非点収差量を付与する位相補正素子の電極パターンを示す図
【図２１】本実施の形態２におけるラジアル方向の非点収差を補正するパターンと、ラジアル方向から４５°回転した方向の非点収差を補正するパターンを有する位相補正素子を示す図
【図２２】本実施の形態２におけるコリメートレンズ調整に対応の電極パターンをビーム整形方向にあわせたパターンとした位相補正素子を示す図
【図２３】本実施の形態２における残留する非点収差の方向と光ビームを一致させるビーム整形方向を説明する図
【図２４】本実施の形態３における非点収差を打ち消すパターンと球面収差を打ち消すパターンを有する位相補正素子を示す図
【図２５】本実施の形態３における対物レンズに光源側から入射する光束に発生する（ａ）は球面収差の波面、（ｂ）は補正した球面収差の波面を示す図
【図２６】本実施の形態３における球面収差において（ａ）は対物レンズと固定光学系の光軸が一致している場合、（ｂ）は対物レンズと固定光学系の光軸がずれコマ収差が発生した場合の各波面を示す図
【図２７】本発明の実施の形態４における光記録媒体に記録または再生、消去できる光ピックアップの概略構成を示す図
【図２８】本実施の形態４における青色光学系の対物レンズによりＤＶＤ光学系を有限系の光路で使用した場合の（ａ）はＤＶＤ光記録媒体のチルトの収差特性、（ｂ）は対物レンズのチルトの収差特性、（ｃ）はＤＶＤ光記録媒体のチルトによるコマ収差補正後の収差特性、（ｄ）はＤＶＤ光記録媒体のチルトに対する対物レンズの駆動チルト量を示す図
【図２９】本発明の実施の形態５における光情報処理装置の構成を略示する透過斜視図
【符号の説明】
【０１０４】
１０  固定光学系
２０  アクチュエータ部
３０  チルト検出手段
４０  光情報処理装置
４１  光ピックアップ
４２  挿入口
４３  スピンドルモータ
４４  キャリッジ
４５，１０８，１０８ａ，１０８ｂ  光記録媒体
４６  保護ケース
５１ａ，５１ｂ  ガラス基板
５２  導電性スペーサ
５３  液晶
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ  電極
５５  絶縁膜
５６  配向膜
５７  電極引出部
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８ｆ，５８ｇ，５８ｈ，５８ｉ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ  パターン電極
１０１，１２１ａ，３０１  半導体レーザ
１０２，３０２  コリメートレンズ
１０３，３０４  偏光ビームスプリッタ
１０４  偏向ミラー
１０５，１０５ａ，１０５ｂ  位相補正素子
１０６  １／４波長板
１０７  対物レンズ
１０９  検出レンズ
１１０  円筒レンズ
１１０ａ  光束分割手段
１１１，１２１ｃ  受光素子
１１２  ビーム整形プリズム
１１２ａ  面
１２１  ホログラムユニット
１２１ｂ  ホログラム
１２２  カップリングレンズ
１２３  ダイクロイックプリズム
２０１  対物レンズ保持体
２０２  ベース部
２０３，２０４  弾性支持機構
３０３  ハーフミラー
３０５  第１の受光素子
３０６  第２の受光素子
３０５ａ，３０５ｂ，３０６ａ，３０６ｂ  受光部
３１１，３１２，３１６，３１７  プリアンプ
３１３，３１８，３２２  差分回路
３１４，３１９  加算回路
３１５，３２０  演算回路
３２１  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図７−１】
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