(57)【要約】【課題】  互換性、小型化、高速化を実現でき、かつ、記録機能及び再生機能の優れた光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置を提供する。【解決手段】  共通の対物レンズを用いて、基板厚の異なる複数種類の光ディスク記録面上に光源からの光束を集光させて記録、再生、消去の少なくとも１つ以上の動作を行なう光ピックアップ装置において、光ディスクの種類に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段を有し、光束変更手段は、分割型空間光変調素子から発生させる０次または±１次以上の回折光により、波面形状の球面成分の曲率半径を変更する。【選択図】  図１
2006338840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の対物レンズを用いて、基板厚の異なる複数種類の光ディスク記録面上に光源からの光束を集光させて記録、再生、消去のうち少なくとも１つ以上の動作を行う光ピックアップ装置において、
光ディスクの種類に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段を有し、
前記光束変更手段は、分割型空間光変調素子から０次または±１次以上の回折光を発生させ、該回折光により波面形状の球面成分の曲率半径を変更することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光束変更手段は、前記分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状について、４次項以上の高次項の形状をさらに変更することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
波長の異なる複数の光源と、共通の対物レンズとを用いて、使用する光源波長の異なる複数種類の光ディスク記録面上に光源からの光束を集光させて記録、再生、消去のうち少なくとも１つ以上の動作を行う光ピックアップ装置において、
光ディスクの種類に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段を有し、
前記光束変更手段は、分割型空間光変調素子から０次または±１次以上の回折光を発生させ、該回折光により波面形状の球面成分の曲率半径を変更することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記光束変更手段は、前記分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状について、４次項以上の高次項の形状をさらに変更することを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
対物レンズを用いて、複数の記録層を持つ光ディスクの各記録層上に、光源からの光束を集光させて記録、再生、消去のうち少なくとも１つ以上の動作を行う光ピックアップ装置において、
各記録層における光ディスク基板表面と記録層との距離に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段を有し、
前記光束変更手段は、分割型空間光変調素子から０次または±１次以上の回折光を発生させ、該回折光により波面形状の球面成分の曲率半径を変更することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記光束変更手段は、前記分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状について、４次項以上の高次項の形状をさらに変更することを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
回転する光ディスクの偏心に対応して前記対物レンズを移動させるアクチェータは、前記対物レンズの移動量を検出する対物レンズシフト検出手段を有し、
前記光束変更手段の分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状の中心軸は、前記対物レンズシフト検出手段からの信号に対応して移動することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記光束変更手段の分割型空間光変調素子から発生する０次または±１次以上の回折光の光束径は、光束変更条件に対応して変化することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
回転する光ディスクの偏心に対応して前記対物レンズを移動させるアクチェータは、前記対物レンズの移動量を検出する対物レンズシフト検出手段を有し、
前記光束変更手段の分割型空間光変調素子から発生する０次または±１次以上の回折光の光束は、前記対物レンズシフト検出手段からの信号に対応して移動することを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記分割型空間光変調素子の変調面を前記対物レンズの入射瞳面に結像するリレーレンズを有することを特徴とする請求項８又は９記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記分割型空間光変調素子は、液晶の電界による屈折率変化を応用した液晶型の分割型空間光変調素子であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記分割型空間光変調素子は、分割ミラーの回転による反射角変化を応用したデジタルミラー型の分割型空間光変調素子であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記分割型空間光変調素子は、分割ミラーの反射面が面垂直方向にシフトすることによる反射位置変化を応用したデジタルミラー型の分割型空間光変調素子であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
分割ミラーのシフト量を変化させることによって、ステップ状のブレーズ格子を形成するようにしたことを特徴とする請求項１３記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板厚や使用波長の異なる複数種類の光ディスク、又は、多層の記録層を有する光ディスクについて、記録、再生、消去のうち少なくとも１つ以上の動作を行う光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術例として、フォーカス制御を動作させる前にフォーカス制御を行う記録面に適した球面収差補正を行い、フォーカス制御の動作を安定させるものがある（例えば、特許文献１参照）。この発明は、球面収差の補正量を、フォーカス制御を行う光ディスクの記録面ごとに予め決めておき、光ディスクの種類とフォーカス制御の対象である記録面とに対応した収差補正量切替手段１４からの出力信号に基づいて収差補正手段４の球面収差補正量を、フォーカス制御を行う前に設定する。これにより、ＮＡの大きな対物レンズを用いて、高密度かつ多層の光ディスクの各記録面に対して、球面収差補正が適正に行われた状態で安定してフォーカス制御を行うことができる。
【０００３】
また、液晶型空間光変調素子の周辺部を回折光学素子、中心部を位相変調素子として機能させて、開口径切換えや超解像を行うものがある（例えば、特許文献２参照）。この発明は、レーザ光源と該レーザ光源を出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と該空間光変調素子で変調された光束を集光する集光光学系とから構成される光学装置において、該空間光変調素子は少なくとも回折光学素子として機能する部位と位相変調素子として機能する部位とから構成され、かつ該回折光学素子及び該位相変調素子の機能は電気信号で制御されることを特徴とする。
【０００４】
また、ブレーズ形状のグレーティングライトバルブからの回折角度を切換えることにより、３色のカラー画像などを表示するものがある（例えば、特許文献３参照）。この発明は、光反射性表面を持つ光学要素６１、６２が複数並列的に配列されて回折格子１区分を構成し、１区分内の所定の光学要素６２が電気的制御により回折格子としての溝深さ方向に位置が変化するものであり、このような構成を用いて回折格子の格子間隔を整数倍（この場合は２倍）変化させるようにして、回折角が変化するように構成した光制御装置を用い、その回折光が開口１３を通過できようにしたり、通過できなくなるようにしたりすることにより、各区分を画素として１次元あるいは２次元の画像を表示することができる。
【０００５】
また、特許文献４として、光の位相変調は液晶型だけではなく、ＤＭＤ型（デジタルマイクロミラーデバイス）の空間光変調素子おいても反射面が垂直移動して位相変調するタイプがある（Ｆｉｇ．５参照）。
【特許文献１】特開２００２−３７３４４１号公報
【特許文献２】特開平１１−３２８７１１号公報
【特許文献３】特開２００４−１６３６５３号公報
【非特許文献１】"Electrical network formulations of mechanical finite-element models" Ref:MicrosimＩＩ,239-247.Southampton:Comp.Mechanics Publ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ディスクシステムに対する大容量化の要求は、近年ますます強くなっている。大容量化の一手段として記録密度の向上があげられる。このためには、光ピックアップに用いられる光の波長を短くするとともに、使用する対物レンズの開口数ＮＡを大きくして集光される光のスポット径を小径化することが有効である。例えば、ＤＶＤ規格の対物レンズの波長６６０ｎｍ、開口数ＮＡ０．６５に対して、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格では波長４０５ｎｍ、開口数ＮＡ０．８５の光ディスクシステムが実用化されている。
【０００７】
さらに、光ディスク側では、複数の記録層を重ね合わせた多層ディスクの開発がなされている。このような多層ディスクでは、ディスク表面と各層との基板厚さが違うためにディスク面スポットに球面収差を発生してしまう。この球面収差は波長が短くなるほど、また、対物レンズの開口数ＮＡが大きくなるほど大きくなるので、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の多層ディスクには、球面収差を補正する手段が必須となってくる。
【０００８】
このような補正手段の従来例として、特許文献１では液晶素子や２群のレンズで構成されるエキスパンダーレンズが示されている。しかし、液晶素子を用いた場合には、対物レンズとの軸ずれによる影響が厳しくなるため、これを防ぐために、対物レンズと液晶素子とを一体でフォーカス、トラック駆動する必要がある。そのために可動部重量が増えるので装置が大きくなり、高速化が困難となる不具合があった。また、エキスパンダーレンズを用いた場合には、対物レンズとの軸ずれによる影響はある程度許容されるが、部品配置や駆動部などのスペースが必要であるため、装置が大きくなるという欠点があった。また、波面収差は大きな軸ずれがあるとやはり悪化してしまい、スポット形状劣化、記録再生性能劣化となる不具合があった。この悪化の程度は、波長が短くなるほど、対物レンズの開口数ＮＡが大きくなるほど大きくなる。
【０００９】
空間光変調素子を用いて回折光を発生させる例としては、液晶型の特許文献２や反射型の特許文献３がある。さらに非特許文献４では、ＤＭＤ型（デジタルマイクロミラーデバイス）の空間光変調素子において、反射面が垂直移動して位相変調するタイプが示されている（Ｆｉｇ．５参照）。しかし、これらの特許文献の発明では、大容量化のために短波長化、高ＮＡ化、多層化を行った場合に、互換性、小型化、高速化を実現することは困難である。
【００１０】
上記特許文献の他にも、開口変更手段と収差補正素子により基板厚の異なる複数種類の光ディスクに記録面再生を行うもの、共通の光源と共通の対物レンズを用いて、光束変更手段と開口変更手段により基板厚の異なる複数種類の光ディスクに記録再生を行うもの、共通の対物レンズを用いて、光束変更手段、収差補正手段、開口変更手段により基板厚の異なる複数種類の光ディスクに記録再生を行うもの、光束変更手段と収差補正手段により複数の記録層を持つ光ディスクに記録再生を行うもの、等があるが、これらの発明に共通する目的は、基板厚の異なる複数種類の光ディスクや複数の記録層を持つ光ディスクの球面収差を補正する際に、簡易な構成で対物レンズとの軸ずれによる影響を無くすことであり、大容量化のために短波長化、高ＮＡ化、多層化を行った場合に、互換性、小型化、高速化を実現することは困難である。
【００１１】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、大容量化のために短波長化、高ＮＡ化、多層化を行った場合でも、空間光変調素子からの回折光を用いることにより、互換性、小型化、高速化を実現可能とし、記録機能及び再生機能の優れた光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、共通の対物レンズを用いて、基板厚の異なる複数種類の光ディスク記録面上に光源からの光束を集光させて記録、再生、消去のうち少なくとも１つ以上の動作を行う光ピックアップ装置において、光ディスクの種類に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段を有し、光束変更手段は、分割型空間光変調素子から０次または±１次以上の回折光を発生させ、回折光により波面形状の球面成分の曲率半径を変更することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、光束変更手段は、分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状について、４次項以上の高次項の形状をさらに変更することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、波長の異なる複数の光源と、共通の対物レンズとを用いて、使用する光源波長の異なる複数種類の光ディスク記録面上に光源からの光束を集光させて記録、再生、消去のうち少なくとも１つ以上の動作を行う光ピックアップ装置において、光ディスクの種類に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段を有し、光束変更手段は、分割型空間光変調素子から０次または±１次以上の回折光を発生させ、回折光により波面形状の球面成分の曲率半径を変更することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、光束変更手段は、分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状について、４次項以上の高次項の形状をさらに変更することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、対物レンズを用いて、複数の記録層を持つ光ディスクの各記録層上に、光源からの光束を集光させて記録、再生、消去のうち少なくとも１つ以上の動作を行う光ピックアップ装置において、各記録層における光ディスク基板表面と記録層との距離に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段を有し、光束変更手段は、分割型空間光変調素子から０次または±１次以上の回折光を発生させ、回折光により波面形状の球面成分の曲率半径を変更することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、光束変更手段は、分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状について、４次項以上の高次項の形状をさらに変更することを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、回転する光ディスクの偏心に対応して対物レンズを移動させるアクチェータは、対物レンズの移動量を検出する対物レンズシフト検出手段を有し、光束変更手段の分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状の中心軸は、対物レンズシフト検出手段からの信号に対応して移動することを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の発明において、光束変更手段の分割型空間光変調素子から発生する０次または±１次以上の回折光の光束径は、光束変更条件に対応して変化することを特徴とする。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、回転する光ディスクの偏心に対応して対物レンズを移動させるアクチェータは、対物レンズの移動量を検出する対物レンズシフト検出手段を有し、光束変更手段の分割型空間光変調素子から発生する０次または±１次以上の回折光の光束は、対物レンズシフト検出手段からの信号に対応して移動することを特徴とする。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の発明において、分割型空間光変調素子の変調面を対物レンズの入射瞳面に結像するリレーレンズを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１１記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の発明において、分割型空間光変調素子は、液晶の電界による屈折率変化を応用した液晶型の分割型空間光変調素子であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１２記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の発明において、分割型空間光変調素子は、分割ミラーの回転による反射角変化を応用したデジタルミラー型の分割型空間光変調素子であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１３記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の発明において、分割型空間光変調素子は、分割ミラーの反射面が面垂直方向にシフトすることによる反射位置変化を応用したデジタルミラー型の分割型空間光変調素子であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の発明において、分割ミラーのシフト量を変化させることによって、ステップ状のブレーズ格子を形成するようにしたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１５記載の発明は、請求項１から１４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、大容量化のために短波長化、高ＮＡ化、多層化を行った場合において、互換性、小型化、高速化を実現可能とし、かつ、記録機能及び再生機能に優れた、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
本実施例では、共通の対物レンズを用いて、基板厚の異なる複数種類の光ディスク記録面上に光源からの光束を集光させて記録、再生、消去のうち少なくとも１つ以上の動作を行う光ピックアップ装置において、光ディスクの種類に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段を有する。この光束変更手段は、分割型空間光変調素子（分割型ＳＬＭ）と、その駆動回路を有し、分割型空間光変調素子から０次または±１次以上の回折光を発生させ、回折光により波面形状の球面成分の曲率半径を変更することによって、複数種類の光ディスクの基板厚を補正する。
【００３０】
本発明の実施例である光ピックアップ装置を図１に示す。図１に示すように、本実施例の光ピックアップ装置はホログラムユニット１を有し、このホログラムユニット１は、レーザ光源１Ｌと、ディスクからの反射光を回折して必要な信号を得るためのホログラム素子１ｈと、各種信号を生成するための複数領域で構成された受光素子１ｐと、を備える。
【００３１】
ホログラムユニット１からの発散光束は、コリメートレンズ２で平行光となる。仮に、対物レンズ５が、所定の値の基板厚さを持つ光ディスク６１の記録面上に集光するように収差設計されたレンズであるものとすると、コリメートレンズ２で平行光となった光束は、分割型空間光変調素子３を透過して、例えば一般的な液晶素子による開口素子４とその駆動回路４１で開口径を制限された後に対物レンズ５に入射して、光ディスク６１の記録面上に集光する。光ディスク６１からの反射光は再びホログラムユニット１に入射して、受光素子１ｐによりトラック信号、フォーカス信号、情報信号などを生成する。
【００３２】
対物レンズ５と開口素子４はアクチェータ５１により、トラック信号やフォーカス信号に従ってサーボがかけられ、常にディスクの動きに追従してディスク記録面上に回折限界のスポットを集光する。
【００３３】
なお、光ディスク６１よりも厚い基板厚さを持った光ディスク６２が搭載された場合には、分割型空間光変調素子３は、その駆動回路３１により透過光を回折により発散光に変換する。
【００３４】
図２は、本実施例で適用される、液晶型の分割型空間光変調素子３の構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
液晶型の分割型空間光変調素子３は、基板の両面において、同心円状の透明電極３４と、その裏面には全面を被うベタ透明電極３２とが、液晶層３３を挟むように形成されている。駆動回路３１からの電圧が印加されない時は、液晶層の屈折率分布は均一であり、平面状の入射波面Ｗｏはそのままの形状で素子を透過する。
【００３５】
そして、図２（ｃ）に示すように、電圧が印加されると、同心円状の電極があるところと、無いところで液晶の屈折率が変わり、結果的に透過波面は、△ｎ*ｄ（△ｎ：液晶屈折率の分布、ｄ：液晶層の厚さ）の階段状の位相変調を受ける。△ｎ*ｄをλ／２程度（λ：波長）にすることにより、透過波面は±１次回折光を発生する。Ｗ１は±いずれかの１次回折光を示す。
【００３６】
回折光の波面形状は、同心円状の電極のピッチで決まるので、図３（ａ）のＷに示すような球面形状にしたり、図３（ｂ）のＷに示すような非球面形状（非球面式において４次項以上の高次項の係数を持つ）にしたりすることが可能である。この発散光は、開口素子４によって適当な開口に制限された後、対物レンズ５で光ディスク６２の記録面上に集光する。
【００３７】
図４に具体的なシミュレーション結果を示す。
対物レンズ５はＢｌｕ−ｒａｙ規格の条件（λ：４０５ｎｍ、ＮＡ：０．８５、基板厚０．１ｍｍ）において無限系で設計されているとする。具体的には、焦点距離ｆは２．７４ｍｍ、開口径はφ４．６６ｍｍ、軸上の波面収差は０．００５７λｒｍｓである。この対物レンズをＨＤ−ＤＶＤ規格の条件（λ：４０５ｎｍ、ＮＡ：０．６５、基板厚０．６ｍｍ）で用いた場合、光源位置が無限遠の時には作動距離を調整しても軸上の波面収差は１．０λｒｍｓ程度であるが、光源位置を４７．４３２ｍｍ、作動距離を１．２９０ｍｍとすることにより、軸上の波面収差を０．０２２１λｒｍｓに低減できる。この時の開口径はφ３．６２ｍｍであり、開口素子による開口径の変更で対応できる。
【００３８】
収差補正素子だけを用いた補正では、収差補正素子を固定部に配置してトラック追従動作のために対物レンズと開口を光軸直交方向にシフトさせた場合には、シフト量が大きくなると集光スポットの波面収差が著しく大きくなるために（図４の“収差補正”ライン参照）、収差補正素子を対物レンズと一体で駆動する必要があった。これを、光源を有限位置、すなわち空間光変調素子の回折光で補正した場合には、かなりのシフトを許容できるようになる（図４の“有限系補正”ライン参照）。
【実施例２】
【００３９】
上記実施例１において、有限位置だけの補正ではシフト量０ｍｍ付近の波面収差がまだ残留してしまう。そこで、本実施例では、光束変更手段がさらに高次項の収差補正を行う。すなわち、光束変更手段が、分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状について、４次項以上の高次項の形状をさらに変更することにより、波面収差はシフト領域全域にわたり低減することができる（図４の“有限系＋収差補正”ライン参照）。
【実施例３】
【００４０】
本実施例では、波長の異なる複数の光源と、共通の対物レンズとを用いて、使用する光源波長の異なる複数種類の光ディスク記録面上に光源からの光束を集光させて記録、再生、消去のうち少なくとも１つ以上の動作を行う光ピックアップ装置において、光ディスクの種類に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段を有する。光束変更手段は、分割型空間光変調素子と、その駆動回路とを有し、分割型空間光変調素子から０次または±１次以上の回折光を発生させ、回折光により波面形状の球面成分の曲率半径を変更することにより、波長の異なる複数種類の光ディスクの色収差を補正する。
【実施例４】
【００４１】
以上の球面収差補正は、基板厚が同じで使用する光源波長が異なる規格、例えばＤＶＤ規格とＨＤ−ＤＶＤ規格の光ディスクの場合についても同様の効果がある。
【００４２】
本実施例では、上記実施例３において、光束変更手段が、分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状について、４次項以上の高次項の形状をさらに変更する。
【実施例５】
【００４３】
本実施例では、対物レンズを用いて、複数の記録層を持つ光ディスクの各記録層上に、光源からの光束を集光させて記録、再生、消去のうち少なくとも１つ以上の動作を行う光ピックアップ装置において、各記録層における光ディスク基板表面と記録層との距離に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段を有する。光束変更手段は、分割型空間光変調素子と、その駆動回路とを有し、分割型空間光変調素子から０次または±１次以上の回折光を発生させ、回折光により波面形状の球面成分の曲率半径を変更することにより、多層光ディスクの基板厚を補正する。
【実施例６】
【００４４】
さらに、多層の記録層を持つ光ディスクの球面収差補正についても同様である。
本実施例では、実施例５において、光束変更手段が、分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状について、４次項以上の高次項の形状をさらに変更する。
【００４５】
図５に具体的なＢｌｕ−ｒａｙの条件でのシミュレーション結果を示す。
通常のＢｌｕ−ｒａｙの条件では、Ｌ０層だけを持つ単層ディスクの基板厚さは０．１ｍｍである。多層の時には他の層からのクロストークを低減するために層間の厚さは１５μm程度に設定される。対物レンズ側に記録層を積み重ねた場合には、第４層のＬ３層における基板厚さは０．０５５ｍｍとなる。基板厚さ０．１ｍｍで設計された対物レンズを用いて、基板厚さ０．０５５ｍｍのＬ３層に集光させた時の波面収差は０．４５５６λｒｍｓとなってしまい収差補正が必要である。
【００４６】
図５の■は、収差補正素子だけにより補正した場合である。対物レンズと開口素子のシフト量が０の時には良好に補正されるが、シフトにより著しく波面収差が劣化する。そのために収差補正素子は通常はシフトが発生しないように、対物レンズと一体で駆動させていた。◆は対物レンズへの入射光束を有限系とする光束変更手段により補正した場合である。シフト全域にわたり補正されているが、最も発生頻度の高いシフト量０付近での補正効果が不足している。▲は有限系にさらに高次の収差補正した場合であり、シフト量０付近では収差補正だけの場合と同等に補正し、さらにシフト全域にわたり光束変更手段だけの場合よりも波面収差を低減している。
【実施例７】
【００４７】
本実施例では、ＯＬシフトに合わせて波面形状移動する。すなわち、回転する光ディスクの偏心に対応して対物レンズを移動させるアクチェータは、対物レンズの移動量を検出する対物レンズシフト検出手段を有し、光束変更手段の分割型空間光変調素子から発生する±１次以上の回折光の波面形状の中心軸は、対物レンズシフト検出手段からの信号に対応して移動する。
【００４８】
図６は、反射型の空間光変調素子３を用いた例を示す図である。
反射型の空間光変調素子３は、図７（ａ）に示すようなＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）である。多数の配列された分割ミラーは通常は全てのミラー面が同一平面上にあるが、駆動されることによって選択されたミラー面が傾いて入射光を外部に反射する。従って図７（ａ）に示すように、駆動されない同一平面状のミラー素子を同心円状に形成することによって、図７（ｂ）に示すように、入射波面Ｗｏは、同心円状の波面形状になって反射する。
【００４９】
このＤＭＤは、振幅変調格子として作用するので、反射光には回折光Ｗ１が発生する。
回折光の波面形状Ｗ１は、ミラー素子の同心円ピッチで決まるので、図７（ｂ）のような球面形状にしたり、あるいは非球面形状（非球面式において４次項以上の高次項の係数を持つ）にしたりすることが可能である。この発散光（回折光）は、開口素子４によって適当な開口に制限された後、対物レンズ５で光ディスク６２の記録面上に集光する。
【００５０】
このようなＤＭＤを用いると、アクチェータによって対物レンズと開口素子が光ディスクの偏心に応じてシフトした場合でも、そのシフト量に対応してＤＭＤの駆動するミラー素子を全体的にシフトして、回折光の波面形状の中心軸をシフトできる。従って、図４や図５における”有限系”や”有限系＋収差補正”の場合の、シフトによる波面劣化をなくすことができる。
【００５１】
図８は対物レンズシフト検出手段の構成例を示す図である。
光源５２はアクチェータ可動部に搭載されて、対物レンズと開口素子とともに光ディスク半径方向（図８の太矢印方向）に移動する。光源からの光束は、固定部に置かれた２分割受光素子５３で受光される。対物レンズと開口素子が中央にあるときに、２分割受光素子からの光量信号Ａ、Ｂを等しく位置調整しておくことによって、Ａ−Ｂの演算から対物レンズシフト量を検出できる。
【実施例８】
【００５２】
本実施例では、光束変更条件に対応してＳＬＭアパーチャ制限を行う。すなわち、光束変更手段の分割型空間光変調素子から発生する０次または±１次以上の回折光の光束径は、光束変更条件に対応して変化する。
【００５３】
上記各実施例１〜７の説明では、回折光は発散光として説明してきたが、もちろん収束光も可能である。しかし、対物レンズをより大容量の光ディスク規格（基板厚が薄く、波長が短い）で設計した時には、他の規格ではおおむね発散光となるのが普通である。このような発散光の時には、空間光変調素子から開口素子までの光路長によって光束径が大きくなりすぎてフレア光とならないように、あらかじめ空間光変調素子である程度の開口制限をすると良い。
【００５４】
図２のような液晶型の場合には、同心円状の電極の径を制限する。図７のようなＤＭＤ型の場合には、同心円の外径を制限して、その外側のミラー素子を全て傾ける。
【実施例９】
【００５５】
本実施例は、ＯＬシフトに合わせてＳＬＭアパーチャ移動を行う。すなわち、実施例８において、回転する光ディスクの偏心に対応して対物レンズを移動させるアクチェータは、対物レンズの移動量を検出する対物レンズシフト検出手段を有し、光束変更手段の分割型空間光変調素子から発生する０次または±１次以上の回折光の光束は、対物レンズシフト検出手段からの信号に対応して移動する。
【００５６】
図７のようなＤＭＤ型の場合には、実施例８の開口制限を必要なＮＡまでとして、実施例７のように対物レンズのシフトに合わせて空間光変調素子からの反射光束をシフトさせることにより、開口素子４が不要となる。
【実施例１０】
【００５７】
本実施例では、ＯＬ入射瞳とＳＬＭアパーチャは結像関係とする。すなわち、実施例８又は９において、分割型空間光変調素子の変調面を対物レンズの入射瞳面に結像するリレーレンズを有する。
【００５８】
図９に示すように、リレーレンズ３７、３８により分割型空間光変調素子３の変調面を対物レンズ５の入射瞳面Ｈに結像するようにする。これにより、分割型空間光変調素子で形成した波面形状が、光路長による回折伝播の影響を受けることなく正確に対物レンズ５に入射する。但し、図９のようなリレーレンズの構成では対物レンズに入射させる波面を発散光にするには、空間光変調素子からの波面は収束光にする必要がある（図の鎖線参照）。
【００５９】
また、実施例８、９のように空間光変調素子で開口を制限する場合にも、空間光変調素子の開口端面からの回折光は、対物レンズの入射瞳端面に集光するので（図の矢印参照）、入射波面端部が回折伝播の影響でだれるようなことはない。但し、実施例９の場合には、図９のようなリレーレンズの構成では、対物レンズシフトとは、逆の方向に空間光変調素子からの反射光束をシフトさせる必要がある。
【実施例１１】
【００６０】
本実施例では、上記実施例１から１０のいずれかにおいて、分割型空間光変調素子として、液晶の電界による屈折率変化を応用した液晶型の分割型空間光変調素子（液晶型ＳＬＭ）を用いる。
【実施例１２】
【００６１】
本実施例では、上記実施例１から１０のいずれかにおいて、分割型空間光変調素子として、分割ミラーの回転による反射角変化を応用したデジタルミラー型の分割型空間光変調素子（角度型ＤＭＤ）を用いる。
【実施例１３】
【００６２】
本実施例は、上記実施例１から１０のいずれかにおいて、分割型空間光変調素子として、分割ミラーの反射面が面垂直方向にシフトすることによる反射位置変化を応用したデジタルミラー型の分割型空間光変調素子（シフト型ＤＭＤ）を用いる。
【実施例１４】
【００６３】
本実施例では、実施例１３において、分割ミラーのシフト量を変化させることによって、ステップ状のブレーズ格子を形成するようにする。
【００６４】
以上説明したように、光束変更手段の分割型空間光変調素子には、図２で説明したような液晶型（図１０（ａ）参照）、図７で説明したような角度型のＤＭＤ（図１０（ｂ）参照）がある。この他にもＤＭＤタイプには、特許文献４のように反射面が垂直移動して位相変調するタイプ（図１０（ｃ）参照）、さらにはこれを利用して、ステップ状のブレーズ形状の波面を発生させるタイプも考えられる（図１０（ｄ）参照）。なお、図１０の各図において、入射波面形状を平面波Ｗｏとすると、出射波面形状はＷ１となる。
【実施例１５】
【００６５】
本実施例の光ディスクドライブ装置は、上記実施例１から１４のいずれかの光ピックアップ装置を搭載する。図１１に本実施例の光ディスクドライブ装置の基本的なブロック図を示す。図１１は記録再生型のドライブのブロック図であるが、記録補償回路を省略した再生型ドライブであってもよい。
【００６６】
本実施例の光ディスクドライブ装置は、上記実施例１から１４のいずれかの光ピックアップ装置（以下、光ピックアップという）を備える。そして、信号入力／出力には信号の利用目的によりオーディオ回路や、画像圧縮／伸張回路、あるいはコンピュータと接続のためのインターフェイスが接続されている。記録補償は記録信号によるレーザ変調など、またＲＦ信号処理は読取り信号の波形整形などの回路を含んでいる。そしてサーボは読取り信号よりトラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号等の誤差成分を検出し、光ピックアップやディスクモータにフィードバックして制御している。このサーボにはフォーカスサーボやトラッキングサーボ、ピックアップ送りサーボがある。また、ピックアップ送り機構には送りねじ方式やラックピニオン方式、リニヤモータ方式等が知られている。
【００６７】
情報の再生動作は光ピックアップにより光ディスク上の記録された情報信号を読出し、その信号をＲＦ信号処理回路に入力する。ＲＦ信号処理回路では入力信号の波形整形等を行い、その後信号を復調回路に入力する。復調後、信号は図示しないホストコンピュータ等に出力される。
【００６８】
情報の記録動作は、まず記録したい信号の入力があると信号変調回路により、光ディスク上に記録しやすい信号に変調される。つぎに変調された信号は記録補償回路に入力され、レーザ変調等を行い、信号に応じたレーザ駆動電流を光ピックアップに流す。一般に情報記録時に流す電流は情報再生時よりも大きい。そして、入力信号に基づいて半導体レーザが発光され光ピックアップからレーザを光ディスクの記録面に照射することにより、情報記録を行う。この動作の間、サーボ制御は常になされている。
【００６９】
以上説明したように、実施例１〜６によれば、分割型空間光変調素子により発生する０次または±１次以上の回折光により、波面形状の球面成分の曲率半径を変更することにより、基板厚や使用する波長の異なる光ディスク、または多層光ディスクで発生する球面収差を補正して、互換性や高速化が可能で記録再生性能の優れた光ピックアップ装置並びに光ディスクドライブ装置を実現できる。
【００７０】
また、実施例１〜６によれば、従来の収差補正素子を用いた場合と比較すると、アクチェータ可動部に余分な素子を搭載する必要がなく、対物レンズのシフトによる波面劣化が小さいので、高速化が可能で記録再生性能の優れた光ピックアップ装置並びに光ディスクドライブ装置を実現できる。
【００７１】
また、実施例１〜６によれば、従来のエキスパンダーレンズを用いた場合と比較すると、素子形状が小さく、機械的な駆動部が不要なので、小型の光ピックアップ装置並びに光ディスクドライブ装置を実現できる。
【００７２】
また、実施例１〜６によれば、分割型空間光変調素子により発生する±１次以上の回折光の波面形状について、４次項以上の高次項の形状をさらに変更することにより、さらに対物レンズのシフトによる波面劣化を小さくできる。
また、同様の効果を得るために従来は、エキスパンダーレンズと収差補正素子の両方を用いる必要があったが、本実施例では分割型空間光変調素子だけで実現できるので、小型化が可能となる。
【００７３】
また、実施例７によれば、対物レンズシフト検出信号に対応して分割型空間光変調素子により発生する±１次以上の回折光の波面形状の中心軸を移動するので、対物レンズシフトによる波面劣化をさらに小さくすることができる。
【００７４】
また、実施例８によれば、分割型空間光変調素子により発生する０次または±１次以上の回折光の光束径を、光束変更条件に対応して変化させるので、空間光変調素子から開口素子までの光路長によって光束径が大きくなりすぎてフレア光となるのを防ぐことができる。
【００７５】
また、実施例９によれば、分割型空間光変調素子により発生する０次または±１次以上の回折光の光束径を必要なＮＡまでとして、かつ対物レンズのシフトに合わせて光束をシフトさせることにより、開口素子４が不要となるのでアクチェータ可動部の重量が軽減されて、高速化が可能となる。
【００７６】
また、実施例１０によれば、リレーレンズ３７、３８により分割型空間光変調素子３の変調面を対物レンズの入射瞳面Ｈに結像するようにすることにより、分割型空間光変調素子で形成した波面形状や開口径が、光路長による回折伝播の影響を受けることなく正確に対物レンズに入射するので、より正確な収差補正と開口制限が可能となる。
【００７７】
また、実施例１１によれば、液晶型ＳＬＭを適用することにより、透過型なのでビームスプリッタが不要で光路中に挿入するだけでよい。また、位相変調素子なので、光量ロスがない。
【００７８】
また、実施例１２によれば、角度型ＤＭＤを適用することにより、液晶型と比較して、分割数が多く切換え速度が速いので、回折光の波面形状や、光束径を形成する時の自由度が大きく、対物レンズシフトに対応する時も追従性が良い。
【００７９】
また、実施例１３によれば、シフト型ＤＭＤを適用することにより、角度型ＤＭＤと比較して、位相変調の回折光を発生するので、回折光量のロスが少ない。
【００８０】
また、実施例１４によれば、シフト型ＤＭＤとデジタルブレーズを適用することにより、シフト型ＤＭＤと比較して、ステップ状のブレーズ回折光を発生するので、回折光量のロスが少ない。
【００８１】
また、実施例１５によれば、実施例１〜１４のいずれかの光ピックアップ装置を搭載することにより、互換性、小型化、高速化を実現可能とし、かつ、記録機能及び再生機能に優れた光ディスクドライブ装置を実現できる。
【００８２】
以上、本発明の実施例について説明したが、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施例１に係る光ピックアップ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係り、液晶型の分割型空間光変調素子の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係り、回折光の波面形状の例を示す図である。
【図４】本発明の実施例１及び２に係り、シミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例５及び６に係り、Ｂｌｕ−ｒａｙの条件でのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例７に係り、反射型の空間光変調素子を用いた光ピックアップ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例７に係り、反射型の分割型空間光変調素子の構成の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施例７に係り、対物レンズシフト検出手段の構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施例１０に係り、リレーレンズを用いた光ピックアップ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例１１〜１４に係り、分割型空間光変調素子の各例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例１５に係るディスクドライブ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１    ホログラムユニット
１ｈ    ホログラム素子
１Ｌ    レーザ光源
１ｐ    受光素子
２    コリメートレンズ
３    分割型空間光変調素子
４    開口素子
５    対物レンズ
３１    分割型空間光変調素子の駆動回路
３２    ベタ透明電極
３３    液晶層
３４    透明電極
３７、３８    リレーレンズ
４１    開口素子の駆動回路
５１    アクチュエータ
５２    光源
５３    ２分割受光素子
６１、６２    光ディスク
【図１】
2006338840.tif 000003
【図２】
2006338840.tif 000004
【図３】
2006338840.tif 000005
【図４】
2006338840.tif 000006
【図５】
2006338840.tif 000007
【図６】
2006338840.tif 000008
【図７】
2006338840.tif 000009
【図８】
2006338840.tif 000010
【図９】
2006338840.tif 000011
【図１０】
2006338840.tif 000012
【図１１】
2006338840.tif 000013