(57)【要約】【課題】球面収差を良好に補正するとともに、その球面収差の補正に伴って生じる非点収差を効率よく補正することを可能にする。【解決手段】青色レーザを出射可能なレーザ光源１４と、レーザ光源１４から出射された青色レーザが入射する対物レンズ１０と、レーザ光源１４から出射された青色レーザの光路上であってレーザ光源１４と対物レンズ１０の間に位置する液晶素子１と、を有している光ピックアップ１２において、液晶素子１は、一方の面に、少なくとも９つの同心円状電極５ａ〜５ｉからなる球面収差補正用電極群５を有し、他方の面に、球面収差の補正によって生じる非点収差を補正するための、放射方向に延びる分割線によって円が分割された形状の複数の電極６ａ〜６ｈからなる非点収差補正用電極群６を有している。【選択図】図２
2011192334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色レーザを出射可能なレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された青色レーザが入射する対物レンズと、
前記レーザ光源から出射された青色レーザの光路上であって前記レーザ光源と前記対物レンズの間に位置する液晶素子と、
を有し、
前記液晶素子は、一方の面に、少なくとも９つの同心円状電極からなる球面収差補正用電極群を有し、他方の面に、球面収差の補正によって生じる非点収差を補正するための、放射方向に延びる分割線によって円が分割された形状の複数の電極からなる非点収差補正用電極群を有している
光ピックアップ。
【請求項２】
前記球面収差補正用電極群は、中心側に位置する複数の同心円状電極からなる第１の同心円状電極群と、該第１の同心円状電極群の外側に位置する複数の同心円状電極からなる第２の同心円状電極群とを少なくとも含み、
前記第１の同心円状電極群は、特定の光記録媒体に適合した青色レーザ用対物レンズの有効径に対応する外径を有する電極群であり、前記第２の同心円状電極群は、前記特定の光記録媒体に適合した青色レーザ用対物レンズの有効径よりも大きい、他の光記録媒体に適合した青色レーザ用対物レンズの有効径に対応する外径を有する電極群であり、
前記第１の同心円状電極群の前記複数の同心円状電極のうちの少なくとも１つと、前記第２の同心円状電極群の前記複数の同心円状電極のうちの少なくとも１つとが電気的に接続されている、
請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光ピックアップと、
前記レーザ光源から出射されて前記液晶素子および前記対物レンズを通過した青色レーザが入射する位置に光記録媒体を保持する媒体保持機構と、
を有する、光記録媒体に対して情報の記録と再生のいずれか一方または両方を行うことができる、光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に対して情報の記録と再生のいずれか一方または両方を行うための光ピックアップおよび光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブルーレイディスク（ＢＤ：Blu-ray Disc（商標））等の光記録媒体に対する情報の記録や、それらの光記録媒体からの情報の再生を行う際には、それぞれの光記録媒体に対応する波長の光を照射する光ピックアップが用いられる。このような光ピックアップには、一般に、発生する収差（例えば球面収差）を補正する機構が設けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の発明では、液晶素子の一方の面に、３つの同心円状（輪帯形状）電極が形成されており、他方の面に、放射方向に延びる分割線によって円が分割された形状の８つの電極と、その８つの電極が構成する円の内側に位置する３つの電極とが形成されている。一方の面の３つの同心円状電極は球面収差補正用電極群を構成し、他方の面の円が分割された形状の８つの電極は非点収差補正用電極群を構成し、他方の面の円の内側の３つの電極はコマ収差補正用電極群を構成している。
【０００４】
また、特許文献２には、特許文献１と同様に、液晶素子の一方の面に球面収差補正用の６つの同心円状電極が形成されている構成と、コマ収差補正用の、円が分割された形状に近い形状の２つの電極と、その２つの電極が構成する円に近い形状の内側に位置する３つの電極とが形成されている構成が開示されている。
【０００５】
特許文献３〜８にも同様に、液晶素子の一方の面に球面収差補正用の同心円状電極が形成されている構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１０９３４号公報（段落［００４４］〜［００４６］、図４（ａ），４（ｂ））
【特許文献２】特開２００９−１８１１４２号公報（段落［００３８］〜［００３９］，［００４４］〜［００４６］、図２，３）
【特許文献３】特開２００７−２７３０４５号公報（段落［００１７］、図３）
【特許文献４】特開２００３−３１７２９８号公報（段落［００４５］、図６）
【特許文献５】特開２００５−１２２８２８号公報（段落［００８９］、図１３−１，１３−４）
【特許文献６】特表２００３−５１８７００号公報（段落［００５１］、図９）
【特許文献７】特開２００４−１０３０９３号公報（段落［０００９］、図２４）
【特許文献８】特開２００７−８０４３２号公報（段落［００４７］、図５（ｃ））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜８に開示されているように、液晶素子を用いて球面収差の補正を行う場合には同心円状電極が用いられる。多くの場合には、複数の同心円状電極が用いられ、各同心円状電極の引き出し部や、各同心円状電極に電圧を印加するための配線の配置が複雑である。例えば、特許文献３に記載の発明では５つの同心円状電極が形成されており、特許文献３の段落［００１７］には、同心円状電極の数（分割数）は少ない方がよいと記載されている。
【０００８】
現在、高密度の光記録媒体として普及しているＢＤは、さらなる高密度化のために多層化が図られている。例えば、２層の記録層を有するＢＤの場合には、２層の記録層の中間位置（保護層）において球面収差が０になるように光学系が調整されるのが一般的である。従って、良好な記録または再生を行うためには、層厚に応じて各記録層にそれぞれ生じる球面収差の補正を行う必要がある。この球面収差の補正は、例えば、前記したような球面収差補正用の複数の同心円状電極に大きな電圧を印加することによる、比較的大きな補正になる。
【０００９】
ところが、今回、本出願人は、このように球面収差を補正すること（例えば球面収差補正用の同心円状電極に大きな電圧を印加すること）が大きな非点収差の発生を招くという問題が生じることを初めて見出した。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、球面収差を良好に補正するとともに、その球面収差の補正に伴って生じる非点収差を効率よく補正することを可能にする光ピックアップとそれを有する光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光ピックアップは、青色レーザを出射可能なレーザ光源と、レーザ光源から出射された青色レーザが入射する対物レンズと、レーザ光源から出射された青色レーザの光路上であってレーザ光源と対物レンズの間に位置する液晶素子と、を有する。液晶素子は、一方の面に、少なくとも９つの同心円状電極からなる球面収差補正用電極群を有し、他方の面に、球面収差の補正によって生じる非点収差を補正するための、放射方向に延びる分割線によって円が分割された形状の複数の電極からなる非点収差補正用電極群を有している。
【００１２】
球面収差補正用電極群は、中心側に位置する複数の同心円状電極からなる第１の同心円状電極群と、第１の同心円状電極群の外側に位置する複数の同心円状電極からなる第２の同心円状電極群とを少なくとも含み、第１の同心円状電極群は、特定の光記録媒体に適合した青色レーザ用対物レンズの有効径に対応する外径を有する電極群であり、第２の同心円状電極群は、特定の光記録媒体に適合した青色レーザ用対物レンズの有効径よりも大きい、他の光記録媒体に適合した青色レーザ用対物レンズの有効径に対応する外径を有する電極群であり、第１の同心円状電極群の複数の同心円状電極のうちの少なくとも１つと、第２の同心円状電極群の複数の同心円状電極のうちの少なくとも１つとが電気的に接続されていてもよい。
【００１３】
なお、第１の同心円状電極群が、特定の光記録媒体（例えばＢＤ）に適合した青色レーザ用対物レンズの有効径（便宜上、ここでは「ＢＤ用対物レンズの有効径」と称する）に対応する外径を有する電極群であるということは、その電極群の最外周の同心円状電極が、ＢＤ用対物レンズの有効径と同じか、大きいことを意味する。実際には、最外周の同心円状電極の外径をＢＤ用対物レンズの有効径よりも大きくしておくと、その有効径の範囲内の全ての青色レーザ光の球面収差を確実に補正できるため好ましい。最外周以外の同心円状電極は、ＢＤ用対物レンズの有効径よりも小さい外径を有する。一方、第２の同心円状電極群は、前記した特定の光記録媒体（例えばＢＤ）とは異なる他の光記録媒体（例えばＣＢＨＤ）に適合した青色レーザ用対物レンズの有効径（便宜上、ここでは「ＣＢＨＤ用対物レンズの有効径」と称する）に対応する外径を有する電極群である。ここで、ＣＢＨＤ用対物レンズの有効径は、ＢＤ用対物レンズの有効径よりも大きい。第２の同心円状電極群の最外周の同心円状電極は、ＣＢＨＤ用対物レンズの有効径と同じか、大きい。最外周の同心円状電極の外径をＣＢＨＤ用対物レンズの有効径よりも大きくしておくと、その有効径の範囲内の全ての青色レーザ光の球面収差を確実に補正できるため好ましい。最外周以外の同心円状電極は、ＣＢＨＤ用対物レンズの有効径よりも小さい外径を有する。なお、ここでは、特定の光記録媒体がＢＤであって、他の光記録媒体がＣＢＨＤである例に基づいて説明したが、本発明は、それら以外の光記録媒体を用いる場合にも適用可能である。
【００１４】
本発明の光学装置は、前記したいずれかの構成の光ピックアップと、レーザ光源から出射されて液晶素子および対物レンズを通過した青色レーザが入射する位置に光記録媒体を保持する媒体保持機構と、を有し、光記録媒体に対して情報の記録と再生のいずれか一方または両方を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、液晶素子の一方の面で球面収差を良好に補正するとともに、その球面収差の補正に伴って生じる非点収差を、同じ液晶素子の他方の面で効率よく補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の光ピックアップの液晶素子の基本構造を示す概略図である。
【図２】図１に示す液晶素子の一方の面の球面収差補正用電極群を示す概略図である。
【図３】図１に示す液晶素子の他方の面の非点収差補正用電極群およびコマ収差補正用電極群を示す概略図である。
【図４】球面収差補正用電極群の分割数と青色レーザのビームスポットの直径との関係を示すグラフである。
【図５】補正前の球面収差の一例を示すグラフである。
【図６】図５に示す球面収差を、５分割の球面収差補正用電極群を用いて補正した結果を示すグラフである。
【図７】図５に示す球面収差を、９分割の球面収差補正用電極群を用いて補正した結果を示すグラフである。
【図８】ＢＤのジッタ値と、非点収差補正用電極に印加される電圧との関係を示すグラフである。
【図９】図２に示す球面収差補正用電極群の接続および引き出し部の構成を示す概略図である。
【図１０】ＢＤとともにＣＢＨＤを使用可能な光ピックアップにおける液晶素子の一方の面の球面収差補正用電極群を示す概略図である。
【図１１】ＣＢＨＤにおける球面収差を、５分割の球面収差補正用電極群を用いて補正した結果を示すグラフである。
【図１２】ＣＢＨＤのジッタ値と、非点収差補正用電極群に印加される電圧との関係を示すグラフである。
【図１３】ＣＢＨＤにおける球面収差を、１２分割の球面収差補正用電極群を用いて補正した結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の光ピックアップを含む光学装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に本発明の光ピックアップの一部である液晶素子１の基本構造が示されており、図２にその一方の面に形成された電極群５が、図３に他方の面に形成された電極群６，７がそれぞれ示されている。
【００１９】
液晶素子１は、液晶層２を２つの透明基板３，４で挟んだ構成であり、一方の透明基板３の内面に球面収差補正用電極群５が形成され（便宜上、これを「液晶素子１の一方の面に形成された電極群」とする）、他方の透明基板４の内面に非点収差補正用電極群６とコマ収差補正用電極群７とが形成されている（便宜上、これらを「液晶素子１の他方の面に形成された電極群」とする）。
【００２０】
液晶素子１の一方の面に形成された、すなわち、一方の透明基板３の内面に形成された球面収差補正用電極群５は、少なくとも９つの同心円状電極からなる。図２に示す例では、９つの球面収差補正用の同心円状電極５ａ〜５ｉが設けられている。
【００２１】
液晶素子１の他方の面に形成された、すなわち、他方の透明基板４の内面に形成された非点収差補正用電極群６は、放射方向に延びる分割線８によって円が分割された形状の複数の電極からなる。図３に示す例では、８つの電極６ａ〜６ｈが全体として１つの円環をなすように配置されている。また、この非点収差補正用電極群６が構成する円環の内側には、コマ収差補正用電極群７が設けられている。図３に示す例では、円の中心を通って直径方向に延びる電極７ａとその両側に位置する電極７ｂ〜７ｃが、全体として１つの円をなすように配置されている。
【００２２】
この液晶素子１は、図１に矢印で示しているように、光（青色レーザ）が一方の透明基板３側から入射し、液晶層２を透過して、他方の透明基板４側から出射するように配置される。そして、液晶素子１は、一方の面に形成された球面収差補正用電極群５による駆動によって、青色レーザの球面収差を補正する。さらに、液晶素子１は、この球面収差の補正に伴って生じた非点収差を、他方の面に形成された非点収差補正用電極群６の駆動によって補正するとともに、青色レーザのコマ収差を、他方の面に形成されたコマ収差補正用電極群７の駆動によって補正する。このようにして、球面収差、非点収差、コマ収差が全て補正された青色レーザが、液晶素子１の他方の面（他方の透明基板４）から出射する。特に、本発明では、液晶素子１の一方の面（一方の透明基板３）における球面収差の補正によって生じる非点収差を、液晶素子１の他方の面（他方の透明基板４）において補正しているため、非常に効率よく、かつ十分に収差の補正が行える。なお、図２，３に示す球面収差補正用電極群５と非点収差補正用電極群６の最外周は、１点鎖線にて図示されている、ＢＤの記録および再生に必要な、ＢＤに適合した青色レーザ用対物レンズの有効径よりも大きな外径を有している。
【００２３】
本発明の特徴の１つは、液晶素子１の一方の面（一方の透明基板３）に設けられている球面収差補正用電極群５が、９つ以上に分割された同心円状電極からなることである。この点について以下に説明する。
【００２４】
球面収差補正用電極群を構成する同心円状電極の数に関しては、従来は、配線や駆動回路等の複雑さやコストを考慮して少ない方がよいと考えられていた（特許文献３の段落［００１７］参照）。しかし、球面収差補正用電極群を構成する同心円状電極の数（分割数）が少ないと、比較的大きな対物レンズの開口数ＮＡを必要とする光記録媒体であるＢＤの場合には、十分な補正性能が得られない可能性があった。そこで、球面収差補正用電極群により液晶素子を駆動することのみならず、光学系のレンズ等を光軸方法に移動させることによって、補正を行うようにして、補正性能を高める場合があった。ただし、その場合、光学系を移動させるための機構（レンズシフター）が必要になるため、光ピックアップの構成の大型化および大幅な複雑化を招くという問題がある。
【００２５】
このような状況の下で、本出願人は、レンズシフター等の付加機構を必要とせず、十分な補正性能が得られ、しかも、必要以上に配線や駆動回路等の複雑さやコストの上昇を招かない構成を実現することを模索した。具体的には、球面収差補正用電極群を構成する同心円状電極の数（分割数）、すなわち、球面収差補正時の液晶素子１の駆動パターンの数と、その液晶素子１を通過する光（青色レーザ）のビームスポットの直径（中心の１／ｅ2以上の光強度に相当する部分の直径）とを、公知のスカラ回折理論を用いて計算した。その結果を図４に示している。この時、対物レンズの開口数ＮＡおよび入射光のリム強度等はＢＤの規格に準拠した値とし、ＢＤの各記録層の保護層の厚さの差が０．０２５μｍの場合の球面収差量を想定して計算を行った。なお、一般的に、ビームスポットが小さいほどジッタ（信号のばらつき）が小さく良好であることがわかっている。
【００２６】
図４に示されている結果を見ると、特許文献３と同様に球面収差補正用電極群を構成する同心円状電極の数（分割数）が５である場合（「５分割の場合」という）には、ビームスポットの直径は０．４３３μｍであった。そして、球面収差補正用電極群を構成する同心円状電極の数（分割数）が増加するほどビームスポットの直径は小さくなる。これは、一般的に収差が大きいとビームスポットは大きくなるため、分割数が増加するほど光（青色レーザ）の残留収差量が減少し、ビームスポットをより小さく絞ることができることを意味する。ただし、図４からわかるように、９分割以上になると、ビームスポットの直径は約０．４０５μｍでほぼ一定になっている。この結果から、光記録媒体としてＢＤを用いる場合の、光ピックアップの液晶素子１における球面収差補正用電極群を構成する同心円状電極の数（分割数）が９以上であることが好ましいことがわかる。なお、本願出願時の技術水準によると、分割数が１５を越えると、構成の複雑さやコストの高さが大きな問題となると考えられる。そのため、分割数が９以上かつ１５以下の範囲であることがより好ましく、特に、その範囲内で分割数が小さい方が、ビームスポットの微細化によるジッタの低減と、複雑化および高コスト化の抑制との両立が図れるため、効率的である。
【００２７】
具体的に球面収差を補正した例を以下に説明する。図５は、補正前の球面収差を示す図であり、図６は、５分割の球面収差補正用電極群を用いて球面収差の補正を行った結果を示す図であり、図７は、９分割の球面収差補正用電極群を用いて球面収差の補正を行った結果を示す図である。これらの図５〜７の横軸は、液晶素子１の球面収差の補正に用いられる部分全体の半径を１とした規格化値で、その部分の中心（青色レーザの光軸の中心と一致する）からの距離を示している。縦軸は、球面収差の大きさを示している。図７には、本発明の球面収差補正用電極群の９つの分割位置が直線で示されており、図５にも同様の直線が記載されている。
【００２８】
これらの図面を見ると、補正前にはおよそ−０．１５λ〜＋０．３λ（最小値から最大値までの範囲がおよそ０．４５λ）の大きな球面収差が生じる（図５参照）が、５分割の球面収差補正用電極群を用いた補正によって、およそ−０．１λ〜＋０．１λ（最小値から最大値までの範囲がおよそ０．２λ）まで球面収差を補正できることがわかる（図６参照）。ただし、この程度の球面補正収差補正では、光記録媒体としてＢＤを用いる場合には不十分である。これに対し、９分割の球面収差補正用電極群５を用いた補正によると、およそ−０．０２λ〜＋０．０８λ（最小値から最大値までの範囲がおよそ０．１λ）まで球面収差を補正できることがわかる（図７参照）。球面収差をここまで小さくできれば、光記録媒体としてＢＤを用いる場合の補正として十分であるといえる。
【００２９】
ただし、このように９分割の球面収差補正用電極群５を用いて球面収差を大きく補正することに伴って、前記したように非点収差が発生する。この非点収差を反映したグラフを図８に示しており、図８の横軸は、非点収差補正用電極群６へ印加される電圧値を約８．６ｍＶ＝１補正単位として示し、縦軸はジッタ値を示している。なお、図８では、実質的に同じ仕様で製造した４つの製品（液晶素子）に関して実験した結果を示している。４つの製品における実験はほぼ同様な結果を示しているといえる。この図８において、横軸が０補正単位の時（非点収差補正用電極群６に電圧を印加していない時）のジッタ値が小さければ非点収差が小さいと判断でき、横軸が０補正単位の時のジッタ値が大きければ非点収差が大きいと判断できる。図８に示す例では、横軸が０補正単位の時のジッタ値が８％〜９％であり、球面収差の補正を行わない場合の平均的なＢＤのジッタ値が７％程度であることを考慮すると、球面収差補正を行うとジッタ値が上昇することがわかる。これは、球面収差の補正量が大きいため、比較的大きな非点収差量が発生することを表しており、非点収差の補正が必要不可欠であると考えられる。
【００３０】
そこで、本発明では、前記したように液晶素子１の他方の面（他方の透明基板４）に設けられた非点収差補正用電極群６を用いて、図８に示されている非点収差を補正している。図８を見ると、非点収差補正用電極群６へ印加する電圧が１０補正単位〜１５補正単位程度の時に、ジッタ値を最小にすることができ、すなわち、非点収差をよりよく補正できていることがわかる。なお、非点収差補正用電極群６へ印加する電圧値によっては、横軸が０補正単位の時よりもジッタ値が大きくなっている場合もあり、その場合には非点収差補正用電極群６の使用が逆効果になるので、印加電圧は適切に決める必要がある。
【００３１】
本実施形態では、前記したような非点収差の補正と同時に、コマ収差補正用電極群７を用いて、図示されていないコマ収差も補正する。本発明では、液晶素子１の一方の面（一方の透明基板３）における球面収差の補正によって生じる非点収差を、液晶素子１の他方の面（他方の透明基板４）において補正するという点で、従来にはない新規な特徴を有しているが、非点収差補正用電極群６を用いた非点収差の補正方法自体、およびコマ収差補正用電極群７を用いたコマ収差の補正方法自体は、従来から公知の方法であってよいので、これ以上詳細には説明しない。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態では球面収差補正用電極群５を構成する９つの同心円状電極５ａ〜５ｉが設けられている。前記したように、球面収差補正用電極５群を構成する同心円状電極の数（分割数）が増えるほど、大きな補正が可能であるものの、引き出し部や配線の複雑さやコストの上昇を招くという問題がある。そこで、球面収差補正用電極５群を構成する同心円状電極のうちのいずれか２つ以上を電気的に接続することによって、引き出し部や配線を少なく抑えることが可能である。例えば、図９に模式的に示す例では、球面収差補正用電極群５を構成する同心円状電極５ａ〜５ｉのうち、最も中央の電極５ａと最も外側の電極５ｉとが電気的に接続されて引き出し部９ａによって外方へ引き出されている。また、電極５ｂと電極５ｈとが電気的に接続されて引き出し部９ｂによって外方へ引き出され、電極５ｃと電極５ｇとが電気的に接続されて引き出し部９ｃによって外方へ引き出され、電極５ｄと電極５ｆとが電気的に接続されて引き出し部９ｄによって外方へ引き出され、電極５ｅが引き出し部９ｅによって外方へ引き出されている。このように、一部の電極同士が互いに電気的に接続されることにより、球面収差補正用電極群５を構成する全ての同心円状電極５ａ〜５ｉと同数の引き出し部を設ける必要はなく、例えば５つの引き出し部９ａ〜９ｅのみが設けられればよく、構成の複雑化やコストの上昇が抑えられる。
【００３３】
以上の説明では、光記録媒体としてＢＤを用いることを想定した光ピックアップにおける収差補正について述べたが、本発明は、ＢＤに限らず、様々な光記録媒体（例えば、主に中国で普及しているＣＢＨＤという光記録媒体など）を用いる光ピックアップにも適用することができる。さらに、単一の光ピックアップで、異なる種類の光記録媒体を用いることも可能であることが好ましい場合もある。
【００３４】
ＣＢＨＤは、ＢＤと同じく青色レーザで記録および再生が行われるものである。ただし、ＢＤに適合した青色レーザ用対物レンズの有効径とＣＢＨＤに適合した青色レーザ用対物レンズの有効径とは異なっている場合がある。具体的には、ＢＤに適合した青色レーザ用対物レンズの有効径が３ｍｍでありＮＡ値が０．８５であるのに対して、ＣＢＨＤに適合した青色レーザ用対物レンズの有効径が４ｍｍでありＮＡ値が０．６５である例がある。このような場合には、図２に示すようなＢＤに対応する球面収差補正用電極群５を有する液晶素子１をそのまま用いると、必要な青色レーザの有効径に対応できず、十分な球面収差補正が行えない。従って、光記録媒体としてＣＢＨＤを用いることを想定した光ピックアップの液晶素子１は、図２に示す構成よりも大きな球面収差補正用電極群５を有していなければならない。そして、前記したように、この場合の球面収差補正用電極群５も９個以上（９分割以上）に分割されていることが好ましい。
【００３５】
さらに、ＢＤとＣＢＨＤの両方を使用可能な光ピックアップの液晶素子１を作製する場合には、図２と同様にＢＤに適合した青色レーザ用対物レンズの有効径と対応する外径を有する第１の同心円状電極群を構成する同心円状電極が９個以上（９分割以上）であって、さらにその外側に、ＣＢＨＤに適合した青色レーザ用対物レンズの有効径をカバーするための第２の同心円状電極群が設けられる。具体的には、図１０に示すように、図２に示されているのと同様な同心円状電極５ａ〜５ｉに加えて、それらの外側（かつＢＤ用の青色レーザ用対物レンズの有効径の外側）に、同心円状電極５ｊ〜５ｌが形成されている。中心側に位置する９つの同心円状電極５ａ〜５ｉが、ＢＤに対する情報の記録時や再生時とＣＢＨＤに対する情報の記録時や再生時の両方に利用される第１の同心円状電極群である。そして、外側に位置する３つの同心円状電極５ｊ〜５ｌが、ＣＢＨＤに対する情報の記録時や再生時のみに利用される第２の同心円状電極群である。
【００３６】
このように、特定の光記録媒体（例えばＢＤ）に適合した青色レーザ用対物レンズの有効径と、他の光記録媒体（例えばＣＢＨＤ）に適合した青色レーザ用対物レンズの有効径とが異なる場合には、小さい方の有効径に対応する第１の同心円状電極群の外側に、大きい方の有効径に対応する第２の同心円状電極群を設ければよい。そうすると、内側の第１の同心円状電極群は、両方の光記録媒体（例えばＢＤとＣＢＨＤ）の球面収差補正に寄与する。一方、外側の第２の同心円状電極群は、必要な青色レーザ用対物レンズの有効径が大きい方の光記録媒体（例えばＣＢＨＤ）の球面収差補正のみに寄与する。こうして、必要な青色レーザ用対物レンズの有効径が異なる複数種類の光記録媒体に対して、１つの液晶素子で良好な球面収差補正が可能である。なお、前記したように、ＢＤの球面補正のためには９つ以上の同心円状電極からなる第１の同心円状電極群を用いることが好ましく、その外側にも複数の同心円状電極からなる第２の同心円状電極群を設けることになるので、合計で１１個以上の同心円状電極が存在する。図示しないが、構成の簡略化およびコスト上昇の抑制のためには、第１の同心円状電極群を構成する同心円状電極のうちの少なくとも１つと、第２の同心円状電極群を構成する同心円状電極のうちの少なくとも１つとを電気的に接続し、引き出し部を共通化することが好ましい。なお、同心円状電極群が、ある青色レーザ用対物レンズの有効径に対応する外径を有する電極群であるということは、その電極群の最外周の同心円状電極が、前記した青色レーザ用対物レンズの有効径と同じか、大きいことを意味する。
【００３７】
ここで、光記録媒体としてＣＢＨＤを用いる従来の光ピックアップにおける収差について説明する。図１１には、５分割の同心円状電極を有する、従来のＣＢＨＤ用に設計された液晶素子を用いた場合の球面収差の補正結果のグラフを示し、図１２には、その液晶素子を用いた場合の非点収差を反映したグラフを示している。なお、図１２では、実質的に同じ仕様で製造した３つの製品（液晶素子）に関して実験した結果を示している。３つの製品における実験はほぼ同様な結果を示しているといえる。この図１１，１２を見ると、従来のＣＢＨＤ用に設計された液晶素子を用いた補正によると、横軸が０補正単位の時のジッタ値が９．５％〜１０％であり、球面収差の補正を行わない場合の平均的なＣＢＨＤのジッタ値が９．５％程度であることを考慮すると、球面収差の補正に伴うジッタ値の上昇がほとんどない。これは、球面収差の補正に伴って発生する非点収差が小さいことを意味しており、この場合、必ずしも非点収差の補正を行う必要がない。このことは、非点収差補正用電極群６への電圧印加によって補正される収差（非点収差）が小さいこと、すなわち、図１２において、非点収差補正用電極群６へ電圧を印加しても、電圧を印加しない時（印加電圧が０補正単位の時）に比べてジッタ値が低減しないことからもわかる。その理由の１つは、ＣＢＨＤはＢＤと異なり１層の記録層を優先として記録が行われるため、この単一の記録層において収差が０になるように設計されているからである（なお、ＢＤは前記したように複数（通常は２層）の記録層を有しており、複数の記録層の中間位置（保護層）の収差が０になるように設計されるため、結果的に、従来のＣＢＨＤ用に設計された液晶素子を用いた場合の球面収差に比べて、ＢＤ用に設計された液晶素子を用いた場合の球面収差の方が大きくなる）。なお、光記録媒体の種類によって（例えばＢＤとＣＢＨＤとで）球面収差の補正を行わない場合の平均的なジッタ値に差異があることは、信号の記録密度や変調方式を含めた光記録媒体のシステムの違いに起因する。非点収差の補正は、非点収差補正用電極群６に電圧を印加することによって、電圧を印加しない時（印加電圧が０補正単位の時）に比べてジッタ値が低減する場合に有効である。これに対し、非点収差補正用電極群６に電圧を印加しても、電圧を印加しない時（印加電圧が０補正単位の時）に比べてジッタ値があまり低減しない場合には、低減されるべき非点収差があまり存在しないと考えられる。
【００３８】
図１１，１２に示すように、光記録媒体としてＣＢＨＤのみを用いる従来の光ピックアップでは、球面収差を補正して非点収差は補正しなくても、比較的良好な特性が得られる。しかし、この光ピックアップにおいて、他の種類の光記録媒体、例えばＢＤを用いようとすると、大きな球面収差が発生するため、その球面収差を補正すると大きな非点収差が生じ、非点収差を補正する必要が生じる。そこで本発明では、前記したように、青色レーザ用対物レンズの有効径が小さいＢＤの収差を補正するために、前記したように一方の面に球面収差補正用の第１の同心円状電極群５ａ〜５ｉを有し他方の面に非点収差補正用電極６を有する液晶素子１（図１〜３参照）を用い、さらにこの液晶素子の一方の面に、ＢＤの球面収差補正用の第１の同心円状電極群５ａ〜５ｉの外側に、青色レーザ用対物レンズの有効径が大きいＣＢＨＤの球面収差補正用の第２の同心円状電極群５ｊ〜５ｌを形成する（図１０参照）。このようにして、ＣＢＨＤとＢＤの両方の光記録媒体に対して良好に収差補正が行える液晶素子１を作製する。なお、前記したようにＣＢＨＤの球面収差および非点収差は小さいので、従来のＣＢＨＤ用の液晶素子でも十分な特性が得られるが、ＢＤの良好な収差補正が可能な本発明の液晶素子１によっても、ＣＢＨＤの収差補正機能を殆ど損なうことなく、液晶素子の兼用が可能になるので、部品の利用効率がさらに向上する。１２分割の球面収差補正用電極群５ａ〜５ｌを用いてＣＢＨＤの球面収差を補正した結果を図１３に示している。この図１３に示す結果を見ると、本発明の液晶素子１を用いることによって、対物レンズの有効領域全域のレベルではＣＢＨＤの球面収差が十分小さくなっていることがわかる。すなわち、本発明の液晶素子１がＢＤの収差補正にもＣＢＨＤの収差補正にも有効であることが実証されており、ジッタ値も図１２に示すサンプルと同程度の値が得られている。なお、図３に示す非点収差補正用電極群６は、ＢＤ用の青色レーザ用対物レンズ１０の有効径の外側に十分大きくはみ出して形成されており、図示しないがＣＢＨＤ用の青色レーザ用対物レンズ１０の外径よりも大きいので、そのままＣＢＨＤの記録や再生に用いることができる。
【００３９】
次に、本発明の液晶素子１を有する光ピックアップ（光ピックアップヘッド）１２を含む光学記録および再生装置の全体的な構成について説明する。図１４に示すように、この光学記録および再生装置は、光記録媒体１１に情報の記録または再生を行うための光ピックアップ１２と、光記録媒体１１としてＢＤやＣＢＨＤを保持して回転させることができる媒体保持機構１３を有している。
【００４０】
光ピックアップ１２は、波長４０５ｎｍの青色レーザを出射する半導体レーザ１４を有している。半導体レーザ１４の光出射部に対向する位置に、回折格子１５が配置されている。この回折格子１５の片面には、図示しないが、半導体レーザ１４から出射された光ビーム（青色レーザ）を複数の光ビームに分割するために最適化された回折格子パターンが形成されている。
【００４１】
回折格子１５の下流側の位置、すなわち、半導体レーザ１４から出射されて回折格子１５を透過した青色レーザが通る位置に、偏光ビームスプリッタ１６が配置されている。偏光ビームスプリッタ１６は、回折格子１５からの光ビーム（往路光ビーム）の９０％程度を反射して、後述する立ち上げミラー１７に入射させるとともに、残りの１０％程度を透過させて、後述するフロントモニタ用光検出器１８に入射させる。また、偏光ビームスプリッタ１６は、立ち上げミラー１７からの戻り光（復路光ビーム）を透過させて、後述するアナモフィックレンズ１９に入射させる。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ１６のアナモフィックレンズ１９と対向する面と反対側には、立ち上げミラー１７が配置されている。立ち上げミラー１７は、偏光ビームスプリッタ１６からの光ビームを反射して光路を折り曲げて光記録媒体１１へ向かう方向に立ち上げ、後述するコリメータレンズ２０に入射させる。一方、立ち上げミラー１７は、コリメータレンズ２０からの光ビームを反射して光路を折り曲げて偏光ビームスプリッタ１６に入射させる。
【００４３】
立ち上げミラー１７による反射光の光路上に、コリメータレンズ２０、前記した本発明の液晶素子１、４分の１波長板２１、回折素子２２、および対物レンズ１０が順番に配置されている。なお、実際には、コリメータレンズ２０、液晶素子１、４分の１波長板２１、回折素子２２、および対物レンズ１０は、図１４の紙面に垂直な方向に重なるように配置されている。コリメータレンズ２０は、立ち上げミラー１７からの光ビームを平行光線束に変換する。
【００４４】
４分の１波長板２１は、立ち上げミラー１７からの光ビーム（往路光ビーム）を直線偏光から円偏光に変換するとともに、対物レンズ１０からの光ビーム（復路光ビーム）を円偏光から、往路光ビームの偏光方位と直交する方向の直線偏光に変換する。本実施形態では、液晶素子１と４分の１波長板２１とが積層されて一体化した状態になっている。
【００４５】
対物レンズ１０は、４分の１波長板２１からの平行光線束を光記録媒体１１の信号面（情報記録面）に集光するとともに、光記録媒体１１からの反射光を平行光線束に変換する。この対物レンズ１０に近接して回折素子２２が設けられている。
【００４６】
また、回折格子１５から偏光ビームスプリッタ１６に向かう直線の先には、フロントモニタ用光検出器１８が配置されている。フロントモニタ用光検出器１８は、半導体レーザ１４から出射された青色レーザの光強度を計測する。このフロントモニタ用光検出器１８の出力に基づいて半導体レーザ１４の出力が調整される。
【００４７】
偏光ビームスプリッタ１６から見て立ち上げミラー１７の反対側、すなわち立ち上げミラー１７から偏光ビームスプリッタ１６へ向かう直線の先には、アナモフィックレンズ１９と受光素子２３が順番に配置されている。アナモフィックレンズ１９は、偏光ビームスプリッタ１６からの光ビームに、焦点ずれ誤差検出のための非点収差を与え、受光素子２３上に結像させる。受光素子２３は、受光した各光ビームを、分割された各受光領域（図示せず）においてそれぞれ独立して光電変換して電気信号を出力する。
【００４８】
このような構成の光学記録および再生装置において、媒体保持機構１３に保持されて回転させられる光記録媒体１１に対する記録の書き込み／読み出しのために光を照射する方法について説明する。
【００４９】
光記録媒体１１としてＢＤを用いる場合には、半導体レーザ１４から波長４０５ｎｍの青色レーザを出射する。この青色レーザは、回折格子１５によって複数の光ビームに分割され、それらの光ビーム（往路光ビーム）が偏光ビームスプリッタ１６に入射する。偏光ビームスプリッタ１６に入射した往路光ビームは、その９０％程度が反射されて立ち上げミラー１７に入射し、立ち上げミラー１７によってさらに反射されて、コリメータレンズ２０に入射して平行光線束に変換される。こうして、平行光線にされた往路光ビームは、液晶素子１の一方の面で球面収差が、他方の面で非点収差およびコマ収差がそれぞれ補正される。そして、４分の１波長板２１によって円偏光に変換された後に、回折素子２２に入射する。回折素子２２は往路光ビームをさらに回折し、対物レンズ１０が、回折素子２２による回折光を合わせて光記録媒体（ＢＤ）１１の信号面位置に精度良く集光させる。
【００５０】
このようにして照射された往路光ビームの、光記録媒体（ＢＤ）１１による反射光（復路光ビーム）は、対物レンズ１０および回折素子２２を透過し、４分の１波長板２１によって直線偏光に変換され、液晶素子１、コリメータレンズ２０、および立ち上げミラー１７を介して偏光ビームスプリッタ１６に入射する。さらにこの復路光ビームは、偏光ビームスプリッタ１６を透過して、アナモフィックレンズ１８によって、受光素子２３上に結像する。受光素子２３は、受光した各光ビームを、分割された各受光領域（図示せず）においてそれぞれ独立して光電変換して電気信号を出力する。図示しない処理回路によってこれらの電気信号が処理されて、光記録媒体（ＢＤ）１１に記録された情報が読み取られる。
【００５１】
なお、往路光ビームのうちの一部が、偏光ビームスプリッタ１６の上方に位置するフロントモニタ用光検出器１８に入射する。このフロントモニタ用光検出器１８は各光ビームの光強度を計測し、その計測結果に基づいて半導体レーザ１４の出力が調整される。
【００５２】
光記録媒体１１としてＣＢＨＤを用いる場合にも、前記したのと実質的に同じ処理が行われる。ただし、液晶素子１の一方の面における球面収差補正が、光記録媒体１１がＢＤである場合には、内側に位置する第１の同心円状電極群５ａ〜５ｉのみを用いて行われ、光記録媒体１１がＣＢＨＤである場合には、内側に位置する第１の同心円状電極群５ａ〜５ｉとそれらの外側に位置する第２の同心円状電極群５ｊ〜５ｌとを用いて行われる。
【００５３】
このように、前記した本発明の液晶素子１を収差補正素子として光ピックアップ１２に採用することにより、１つの液晶素子１で２種類の光記録媒体のそれぞれの球面収差を良好に補正することができ、しかもその球面収差補正に伴って生じた非点収差を、同じ液晶素子１によって補正することができるため、良好な記録および再生が行える。
【００５４】
以上、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の光学記録および再生装置は、記録と再生の両方を行う光学装置のみならず、記録または再生のいずれか一方のみを行う光学装置も含む。
【符号の説明】
【００５５】
１      液晶素子
２      液晶層
３，４      透明基板
５      球面収差補正用電極群
５ａ〜５ｉ      複数の同心円状電極からなる第１の同心円状電極群
５ｊ〜５ｌ      複数の同心円状電極からなる第２の同心円状電極群
６      非点収差補正用電極群
６ａ〜６ｈ      非点収差補正用の電極
７      コマ収差補正用電極群
７ａ〜７ｃ      コマ収差補正用の電極
８      分割線
９ａ〜９ｅ      引き出し部
１０    対物レンズ
１１    光記録媒体（ＢＤ，ＣＢＨＤ）
１２    光ピックアップ
１３    媒体保持機構
１４    半導体レーザ
１５    回折格子
１６    偏光ビームスプリッタ
１７    立ち上げミラー
１８    フロントモニタ用光検出器
１９    アナモフィックレンズ
２０    コリメータレンズ
２１    ４分の１波長板
２２    回折素子
２３    受光素子
【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】
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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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