(57)【要約】【課題】対物レンズに入射する光の平行度を変化させることで結像倍率を変化させて、倍率の変化による球面収差の変化を用いてＢＤ、ＨＤ ＤＶＤの記録再生を行う光ピックアップ装置では、トラッキング動作をする際のレンズシフトによって、大きな収差が発生する。【解決手段】ＢＤ１５ａの実際の記録再生の場合は、僅かに入射光３１の平行度を拡散ないし収束の状態に変化させて、球面収差の最小化を図る。ＨＤ ＤＶＤ１５ｂを記録または再生する場合は、光学系により対物レンズ１０へ入射させる光を拡散光３２とし、かつ、液晶素子１３への印加電圧を変化させて球面収差を発生させる。このように、液晶素子１３を透過するレーザ光の透過波面の位相変化と、液晶素子１３に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、光ディスク１５ａ、１５ｂの透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する。【選択図】図２
2008130196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光が透過する透過層の厚さが異なる少なくとも２種類の光ディスクのいずれかの光ディスクに対して、同一の波長の記録又は再生用のレーザ光を照射し、その光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置において、
前記レーザ光を出射する光源と、
レンズと位相可変素子とを組み合わせた構造であり、前記位相可変素子に入射した前記レーザ光に対して透過波面の位相を可変した後、前記レンズにより前記光ディスク上に前記レーザ光を集束照射する対物レンズと、
前記少なくとも２種類の光ディスクのうち、記録又は再生するいずれか一種類の光ディスクの前記透過層の厚さに応じて、前記光源から出射して前記対物レンズの前記位相可変素子に入射する前記レーザ光の光束の平行度を可変設定する光学系と
を有し、前記位相可変素子を透過する前記レーザ光の透過波面の位相変化と、前記位相可変素子に入射する前記レーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、前記光ディスクの前記透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記位相可変素子による透過波面の位相変化による球面収差の変化の方が、前記位相可変素子に入射する前記レーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化よりも大きくなるように設定した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】
前記位相可変素子は、液晶に印加する電圧を変化させることで、前記透過波面の位相を可変する液晶素子であることを特徴とする請求項１又は２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
レーザ光が透過する透過層の厚さが異なる少なくとも２種類の光ディスクのうちのいずれかの光ディスクに対して、光ピックアップ装置から出射する同一の波長の前記レーザ光を用いて情報信号を記録又は再生する光ディスク装置において、
前記光ピックアップ装置は、
前記レーザ光を出射する光源と、
レンズと位相可変素子とを組み合わせた構造であり、前記位相可変素子に入射した前記レーザ光に対して透過波面の位相を可変した後、前記レンズにより前記光ディスク上に前記レーザ光を集束照射する対物レンズと、
前記２種類の光ディスクのうち、記録又は再生する一種類の光ディスクの前記透過層の厚さに応じて、前記光源から出射して前記対物レンズの前記位相可変素子に入射する前記レーザ光の光束の平行度を可変設定する光学系と
を有し、前記位相可変素子を透過する前記レーザ光の透過波面の位相変化と、前記位相可変素子に入射する前記レーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、前記光ディスクの前記透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ピックアップ装置及びそれを用いた光ディスク装置に係り、特に少なくとも２種類の光ディスクに対し記録又は再生用光ビームを集束照射するための対物レンズを用いた光ピックアップ装置、及びその光ピックアップ装置を用いて光ディスクに対して情報信号を記録又は再生する光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、円盤状の光ディスクやカード状の光カードなどの光記録媒体は、映像情報、音声情報、コンピュータデータなどの情報信号を透明基板上で螺旋状又は同心円状に形成したトラックに高密度に記録し、かつ、記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから多用されている。
【０００３】
この種の光記録媒体となる光ディスクとして例えばＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などは既に市販され、最近では、より一層高密度化を図った２種類の高密度光記録媒体が流通している。すなわち、ＢＤ（Blu-ray Disc）及びＨＤ ＤＶＤ（High Definition DVD）である。
【０００４】
ここで、上記したＢＤの規格では、波長が４０５ｎｍ前後の青紫色レーザ光を開口数（ＮＡ）が０.８５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームをＢＤに照射して、レーザビーム入射面から０.１ｍｍ隔てた位置にある信号面（基板厚さ）に情報信号を記録し、再生する。この際、ＢＤの記録容量はＤＶＤよりも５倍高めてディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で２５ＧＢ（ギガバイト）程度である。
【０００５】
また、上記したＨＤ ＤＶＤの規格では、波長が４０５ｎｍ前後の青紫色レーザ光を開口数（ＮＡ）が０.６５程度の対物レンズで絞って得たレーザビームをＨＤ ＤＶＤに照射して、レーザビーム入射面から０.６ｍｍ隔てた位置にある信号面（基板厚さ）に情報信号を記録し、再生する。この際、ＨＤ ＤＶＤの記録容量はＤＶＤよりも３倍高めてディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で１５ＧＢ（ギガバイト）程度である。また、片面で２０ＧＢ（ギガバイト）程度のものも規格化されている。
【０００６】
ここにおいて、同一波長４０５ｎｍ前後のレーザ光で記録又は再生する２つの規格の高密度光記録媒体、ＢＤ、ＨＤ ＤＶＤが流通し始めていることから、ＢＤ、ＨＤ ＤＶＤの２種の光ディスクを１つの光ピックアップ装置で記録又は再生する方式が望まれる。
【０００７】
従来のＤＶＤとＣＤを一つの光ピックアップ装置で記録または、再生することは、光源のレーザ光の波長の違いを用いる等の手段で実現されているが、ＢＤ、ＨＤ ＤＶＤを一つのピックアップ装置で、記録再生するためには、波長の違いを用いることができない。そこで、記録再生用光ビームとして、青紫色レーザ光を用いる２種類の光ディスクを偏光選択性収差補正素子を用いることで、一つの対物レンズで情報信号の記録再生を可能とした光ピックアップ装置が従来開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この特許文献１記載の従来の光ピックアップ装置では、ＢＤに情報信号を記録又は再生する場合と、ＨＤ ＤＶＤに情報信号を記録又は再生する場合とで、レーザ光の偏光面を偏光面切換素子で９０度回転させて、収差に対する効果に偏光依存性を持たせた、偏光選択性収差補正素子を通過させることで、光ディスクの厚さに起因する球面収差を補正している。ここで、上記の偏光選択性収差補正素子は、複屈折媒質で回折素子を覆うことで、偏光方向によって回折作用を生じさせるか無くするかを選択できる構成となっている。そして、この回折作用により球面収差を補正している。
【０００９】
また、ＢＤとＨＤ ＤＶＤを、対物レンズに入射する光の平行度を変化させることで結像倍率を変化させて、倍率の変化による球面収差の変化を用いて、一つの対物レンズで記録または再生をする光ピックアップ装置も従来知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
また、液晶素子を用いてＢＤの球面収差を補正する技術も知られている（例えば、非特許文献１参照）。この非特許文献１には、複数領域に分割された個々の電極に個別に電圧を印加することで液晶の屈折率を制御し、位相差を発生させることで球面収差を補正するのであるが、各々の電極を素子内部において抵抗線によって接続した構成の球面収差液晶素子などが開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１２３９１号公報
【特許文献２】特開２００６−９２６７１号公報
【非特許文献１】岩崎 正之他、「球面収差補正のための新しい液晶素子の電極構成」、ＰＩＯＮＥＥＲ Ｒ＆Ｄ  Ｖｏｌ.１３  Ｎｏ.１，３４頁〜４０頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかるに、特許文献１記載の従来の光ピックアップ装置では、ＢＤ、ＨＤ ＤＶＤの再生の切り替えを偏光の違いを用いて行っているため、偏光プリズムと１／４波長板を用いた光学系を使用することができないという問題点がある。このため、レーザ光の利用効率の高い記録型の光ピックアップを構成することが困難であり、さらには再生型の光ピックアップであっても、レーザダイオード（ＬＤ）へ光ディスクから反射して戻る光の偏光面を出射光と直交させることで戻り光ノイズの影響を低減する光学系とすることができないという課題がある。
【００１３】
また、特許文献２記載の従来の光ピックアップ装置では、特許文献１記載の光ピックアップ装置における偏光プリズムを使用できないという欠点は解消されるが、本発明者が解析したところ倍率の変化をかなり大きくしないと、充分な収差補正が再生できないことが判った。この時、ＢＤまたはＨＤ ＤＶＤのどちらか一方、あるいは両方において、対物レンズがディスクの偏芯に追随してトラッキング動作をする際のレンズシフトによって、大きな収差が発生する等、光学性能が厳しくなり、実用的な光ピックアップ装置を構成することが難しくなる。
【００１４】
更に、非特許文献１に記載の液晶素子の電極構成について、本発明者が解析したところ、ＢＤとＨＤ ＤＶＤの間での球面収差の補正量が非常に大きく、収差を補正するに充分な位相差を液晶で発生させることが困難であり、充分な収差補正を実現できないという問題がある。
【００１５】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、同一の波長のレーザを用いて異なる厚さの２種類の光ディスクに対して、レンズと位相可変素子とを組み合わせた形態の対物レンズを介して情報信号を記録し、再生するに際し、位相可変素子が発生する位相の変化量を低く抑えると共に、対物レンズと光軸の偏芯によって生じる収差の発生を小さく抑えることができ、更には高速な応答性を持つ光ピックアップ装置及びそれを用いた光ディスク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】
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明の光ピックアップ装置は、レーザ光が透過する透過層の厚さが異なる少なくとも２種類の光ディスクのいずれかの光ディスクに対して、同一の波長の記録又は再生用のレーザ光を照射し、その光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置において、レーザ光を出射する光源と、レンズと位相可変素子とを組み合わせた構造であり、位相可変素子に入射したレーザ光に対して透過波面の位相を可変した後、レンズにより光ディスク上にレーザ光を集束照射する対物レンズと、少なくとも２種類の光ディスクのうち、記録又は再生するいずれか一種類の光ディスクの透過層の厚さに応じて、光源から出射して対物レンズの位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を可変設定する光学系とを有することを特徴とする。
【００１７】
この発明では、位相可変素子を透過するレーザ光の透過波面の位相変化と、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、光ディスクの透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する。
【００１８】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、上記の位相可変素子による透過波面の位相変化による球面収差の変化の方が、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化よりも大きくなるように設定したことを特徴とする。この発明では、対物レンズがトラッキング動作でディスク偏芯に追随した場合等に生じる、レンズシフトによる収差増加を抑えることができる。
【００１９】
ここで、上記の位相可変素子は、液晶に印加する電圧を変化させることで、透過波面の位相を可変する液晶素子であってもよい。
【００２０】
また、上記の目的を達成するため、本発明の光ディスク装置は、レーザ光が透過する透過層の厚さが異なる少なくとも２種類の光ディスクのうちのいずれかの光ディスクに対して、光ピックアップ装置から出射する同一の波長のレーザ光を用いて情報信号を記録又は再生する光ディスク装置において、
光ピックアップ装置を、レーザ光を出射する光源と、レンズと位相可変素子とを組み合わせた構造であり、位相可変素子に入射したレーザ光に対して透過波面の位相を可変した後、レンズにより光ディスク上にレーザ光を集束照射する対物レンズと、２種類の光ディスクのうち、記録又は再生する一種類の光ディスクの透過層の厚さに応じて、光源から出射して対物レンズの位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を可変設定する光学系とを有する構成としたことを特徴とする。
【００２１】
この発明では、位相可変素子を透過するレーザ光の透過波面の位相変化と、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、光ディスクの透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する光ピックアップ装置を用いて情報信号の記録又は再生を行う。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光ピックアップ装置によれば、位相可変素子を透過するレーザ光の透過波面の位相変化と、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、光ディスクの透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正するようにしたため、位相可変素子が発生する透過波面の位相変化量を低く抑えることができると共に、対物レンズが光ディスクの偏芯等に対応してトラッキング動作した場合等に生じる収差の発生を小さく抑えることができる。
【００２３】
また、本発明の光ピックアップ装置によれば、位相可変素子による透過波面の位相変化による球面収差の変化の方が、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化よりも大きくなるように設定するようにしたため、対物レンズがトラッキング動作でディスク偏芯に追随した場合等に生じる、レンズシフトによる収差増加を抑えることができる。
【００２４】
また、本発明の光ピックアップ装置によれば、位相可変素子として液晶素子を用いるようにしたため、透過率が高く、高速な応答性を持った光ピックアップ装置を実現できる。
【００２５】
更に、本発明の光ディスク装置によれば、位相可変素子を透過するレーザ光の透過波面の位相変化と、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、光ディスクの透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する光ピックアップ装置を用いて情報信号の記録又は再生を行うようにしたため、同一波長のレーザ光を用いて記録又は再生を行う透過層の異なる少なくとも２種類の光ディスクのいずれに対しても、高品質で情報信号を記録又は再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明に係る光ピックアップ装置の実施の形態について図面と共に詳細に説明する。図１は本発明になる光ピックアップ装置の一実施の形態の構成図を示す。同図において、光源であるレーザダイオード（ＬＤ）４１を出射した波長が４０５ｎｍ前後の青紫色レーザ光は、回折格子４２で回折された後、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４３で反射され、コリメータレンズ４４へ入射される。このコリメータレンズ４４は、移動機構４５に搭載されていて、その光軸方向に移動されることで、コリメータレンズ４４の出射光の平行度を可変して対物レンズ４９の結像倍率を変化させることができるようになっている。コリメータレンズ４４で平行光とされて出射したレーザ光は、ミラー４６で全反射されて光路が変えられ、更に対物レンズ１０により集束されて光ディスク１５に照射される。
【００２７】
光ディスク１５から反射した光は、対物レンズ１０を透過し、ミラー４６で全反射され、コリメータレンズ４４を透過してＰＢＳ４３に入射する。ここで、光ディスク１５から反射した光は、対物レンズ１０を透過した光が入射する図示しない１／４波長板の作用で偏光方向が往路とは直交方向に変化させられるため、ＰＢＳ４３に入射した反射光はＰＢＳ４３を透過し、更にシリンドリカルレンズ４７でフォーカスサーボ生成のための非点収差を発生させて光検出器４８に導かれ、ここで光電変換して得られた電気信号に基づいて情報信号とサーボ信号が検出される。
【００２８】
この光学系において、結像倍率の変化は、コリメータレンズ４４の移動ではなく、焦点距離可変型のレンズを用いて行っても同様な効果を得られるのはいうまでもない。
【００２９】
次に、本実施の形態の要部を構成する対物レンズについて更に説明する。図２は本発明になる光ピックアップ装置の一実施の形態の要部の構成図を示し、図３は本発明になる光ピックアップ装置の要部である対物レンズの一例の断面図を示す。図２（Ａ）はＢＤに対して情報信号の記録再生を行う場合、図２（Ｂ）はＨＤ ＤＶＤに対して情報信号の記録再生を行う場合のレーザ光の光束を対物レンズと共に示している。本実施の形態の光ピックアップ装置は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、対物レンズ１０と、対物レンズ１０に入射するレーザ光の光束３１、３２の平行度を可変できる光学系（図１のコリメータレンズ４４、コリメータレンズ移動機構４５、ミラー４６等）とから構成されている。
【００３０】
本実施の形態で用いる対物レンズ１０は図１、図２及び図３に示すように、レンズ１１にスペーサ１２を介して位相可変型の光学素子である液晶素子１３が取り付けられた構造とされている。レンズ１１が光ディスク（図１、図３では１５、図２（Ａ）ではＢＤ１５ａ、図２（Ｂ）ではＨＤ ＤＶＤ１５ｂ）に離間対向するように配置される。
【００３１】
まず、レンズ１１について説明する。レンズ１１は、特定のディスクの透過層厚さに、特定の結像倍率で光を入射させる時に収差が最小になるように設計されている。この時、光束径、すなわちレンズ１１の開口数（ＮＡ）が大きいシステムで収差を補正した方が、収差補正が容易であるから、望ましくは、レンズ１１は、ＢＤに対して収差補正するのが好都合である。
【００３２】
また、２つの記録層が積層された片面２層のＢＤに対して安定に対応することを考えると、透過層の厚さを２層の中間の値付近に設定することが最も好都合である。具体的には、図４（Ａ）の概略断面図に示すように基板２３に形成された記録層が記録層２２の一つである単層ディスクのカバー層（透過層）２１の中心厚さは１００μｍである。また、図４（Ｂ）の概略断面図に示すように基板２８上に形成された記録層が２５、２７で示すように中間層２６を介して２つ積層された片面２層ディスクのカバー層（透過層）２４の中心厚さは７５μｍであり、中間層２６までの中心厚さは１００μｍであるから、両者の平均値である８７.５μｍに対して収差補正をするのが最も好都合である。
【００３３】
ただし、ＢＤに対応した光ピックアップ装置は、上記した厚さの範囲に対応した球面収差の補正機構を有することが通例であるから、８７.５μｍに限定されず、例えば１００μｍに対応した設計であっても問題はない。
【００３４】
次に、レンズ１１に関しての、設計中心に設定した透過層厚さでの結像倍率について説明する。設計中心に設定した透過層厚さでの結像倍率は、平行光入射すなわち、倍率０とするのが、最も取り扱いが容易で好都合である。ただし、倍率０倍である必然性はなく任意の結像倍率であっても問題はない。ＢＤ用の対物レンズの例としては、本発明者による発明が特開２００３−１６７１８８号公報に開示されている。
【００３５】
次に、液晶素子１３について説明する。液晶素子１３は位相可変素子（位相光学素子）として用いられている。位相可変素子は透過波面の位相を可変する事ができる素子である。波面を可変する材質としては、液晶を用いたもの、液体焦点可変レンズを用いた物、液晶レンズを用いた物などが利用できるが、ここでは液晶を用いた液晶素子１３を用いている。
【００３６】
液晶を用いた位相可変素子である液晶素子１３については、前述の非特許文献１に詳細な説明がある。ここでも同様の液晶素子を用いる。図５は、液晶素子１３の一例を示す斜視図である。図５において、液晶層１３１の上部と下部のそれぞれに電極１３２、１３３が配置されており、これらの電極１３２、１３３に印加する電圧を変化させることで、液晶層１３１の配向度を変え、これにより液晶層１３１の屈折率を変化させて、透過波面の位相を変化させる。
【００３７】
ここで、電極１３２、１３３として図６に示したような電極構造を用いることで、瞳面内で球面収差に対応する位相差を実現する屈折率分布となるように、印加電圧分布させる。図６に示す電極構造は、前述の非特許文献１に記載された公知の構造であるので、その概略のみ説明する。図６（Ａ）に電極の右半分が図示されており、電極が複数の領域Ｅ１〜Ｅ７に分割されており、各分割領域が抵抗Ｒによって接続されている。このため、電極領域Ｅ１、Ｅ３、Ｅ７にそれぞれ異なる電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を印加すると、抵抗Ｒにより電圧降下を生じた電圧が電極領域Ｅ２、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６に供給される。このときの印加電圧に対する各電極領域への電圧分布は、図６（Ｂ）に示すようになる。
【００３８】
このように、液晶素子１３の電極１３２、１３３に印加する電圧を変化させることで、液晶層１３１の配向度を変え、これにより液晶層１３１の屈折率を変化させて、透過波面が所望の形状になるようにする。レンズ１１へ入射させる光の偏光面が直線偏光の場合は、図５の素子のみで往復の光路で収差の補正ができる。
【００３９】
次に、本実施の形態の光ピックアップ装置の特徴について説明する。図２（Ａ）は図３の光ディスク１５がＢＤ１５ａである場合の対物レンズに対する光の入射光束を示している。ここで、レンズ１１をＢＤの２層ディスクの中間の透過層厚さに対して倍率ゼロ倍のレンズとする。位相可変素子である液晶素子１３は、印加電圧を調節することで位相変化が生じないようにされている。図２（Ａ）では図１に示した光学系により入射光は３１で示すように平行光とされているので、ＢＤの２層ディスクの中間の透過層厚さの場合に対応しており、ＢＤ１５ａの実際の記録再生の場合は、僅かに入射光の平行度を拡散ないし収束の状態に変化させて、球面収差の最小化を図る。
【００４０】
次に、図２（Ｂ）は図３の光ディスク１５がＨＤ ＤＶＤ１５ｂである場合の対物レンズに対する光の入射光束を示している。ＨＤ ＤＶＤ１５ｂを記録または再生する場合は、図１に示した光学系により対物レンズ１０へ入射させる光を３２で示すように平行光から大きく変化させた拡散光とする。更に、位相可変素子である液晶素子１３への印加電圧を変化させて球面収差を発生させる。上記の拡散光を得る場合は、図１に示したコリメータレンズ移動機構４５によりコリメータレンズを図１に４４’で示す位置に移動させる。なお、図１に実線で示すコリメータレンズ４４の位置は図２（Ａ）、図３に示すように、対物レンズ１０に平行光を入射するときの位置にある。
【００４１】
なお、図２（Ｂ）において、位相可変領域１４の外側の光束は図示を省略したが、位相の変化を受けないため、大きな収差を発生するため、スポット形成に寄与せず、実質的に開口の大きさを制限する効果を生じる。
【００４２】
ここで、ＢＤ用対物レンズの開口数（ＮＡ）は０.８５であるのに対して、ＨＤ ＤＶＤ用対物レンズの開口数（ＮＡ）は、略０.６５と低い。また、対物レンズも、対応ディスクの方式を切り替える際に開口数が自動的に変化することが望ましい。これを実現するために、本実施の形態では液晶による球面収差の可変範囲（位相可変領域１４）を開口数が０.６５となる範囲に限定することで、それよりも外側の光束は大きな球面収差を発生することになるため、実質的には散乱することになり、再生スポットへの影響を、ほぼ無くすことができる。
【００４３】
このように、上記の本実施の形態の光ピックアップ装置によれば、光ディスクの厚さの違いによる球面収差を、対物レンズ１０への入射光の光束の平行度を変化させることで、対物レンズ１０の結像倍率を変化させて球面収差を変化させる方法と、位相可変素子である液晶素子１３を透過する光の波面の発生する位相変化量を変化させる方法とを組み合わせて、両者の合計の球面収差量で補正することで、液晶素子１３が発生する位相の変化量を低く抑えることができ、同一波長のレーザ光を使用する厚さの異なる２種類の光ディスクＢＤ及びＨＤ ＤＶＤに対応した光ピックアップ装置を実現できる。また、本実施の形態では、位相可変素子として液晶素子１３を用いているため、透過率が高く高速な応答特性を持つ光ピックアップ装置を実現できる。
【００４４】
図７は本発明になる光ピックアップ装置の要部である対物レンズの他の例の構成図を示す。同図中、図２（Ｂ）と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。この実施の形態では、積極的に開口数が０.６５となる液晶素子の１３の位相可変領域の外側の光束の影響を回避するために、その外側の領域は内側の位相可変領域とは異なった収差特性を発生するようにすることにより、より大きな影響の回避の効果を得るものである。このためには、例えば外側の領域に、電圧を適切に印加することでレンズ作用を持たせるような構成とすればよい。
【００４５】
すなわち、図７において、液晶素子１３の位相可変領域１７の内側の領域１７ａとは異なった収差特性を外側の領域１７ｂが発生するように、図１に示した本実施の形態の光学系により位相可変領域１７の外側の領域１７ｂへの光は３３で示すように入射されて、より光束の拡散度が広がるように液晶素子１３により位相変化の作用を与えられるため、ＨＤ ＤＶＤ１５ｂの信号面から離れた位置３４へ集光され、その結果、信号の記録再生への影響が回避される。
【００４６】
なお、以上の光ピックアップ装置の実施の形態において、レンズ１１のＨＤ ＤＶＤ１５ｂにおける収差補正の、倍率変化によるものの寄与と、液晶素子１３による寄与であるが、対物レンズ１０がトラッキング動作でディスク偏芯に追随した場合等に生じる、レンズシフトによる収差増加を抑えるためには、液晶素子１３による波面の変化による球面収差の変化の方が、レンズ１１に入射する光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化よりも大きくなるように設定することが望ましい。
【００４７】
図８は本発明になる光ピックアップ装置の要部を構成する対物レンズの更に他の例の断面図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付してある。図８の実施の形態は、図２の実施の形態と比較して、対物レンズ１０の替わりに対物レンズ５０を用いた点に特徴がある。図８において、対物レンズ５０は、レンズ１１にスペーサ１２及び１／４波長板５１を介して位相可変素子５２が取り付けられた構造とされている。レンズ１１がＢＤやＨＤ ＤＶＤ等の光ディスク１５に離間対向するように配置される。位相可変素子５２は、互いに液晶の配向方向が直交するように配置された第１の液晶素子５４と第２の液晶素子５５とが基板５３と基板５６とで挟んだ構造とされている。液晶素子５４及び５５は同じ特性を有する図５の構成の液晶素子である。また、基板５６とスペーサ１２との間に１／４波長板５１が配置されている。なお、対物レンズ５０の構成自体は公知である。
【００４８】
ここで、使用する光の偏光面が往復で変化する場合で往復共に収差補正を行う場合、更に又は、円偏光の光を用いる場合は、同じ特性を持った液晶素子５４と５５を液晶の配向方向を直交させて重ねることで、往復路共に収差補正の機能を得ることができる。往復路で収差補正することは、復路に球面収差が残留していると、フォーカスサーボ、トラッキングサーボの検出特性に重大な影響があることから、強く望まれる事項である。
【００４９】
また、図８に示すように、位相可変素子５２を液晶の配向方向を直交させた液晶素子５４と５５とを重ねた構成とし、さらにレンズ１１と位相可変素子５２との間に１／４波長板５１を挿入した構造とすることにより、直線偏光を入射させた場合に復路では偏光方向を直交した方向に変化させると同時に、往復の光路で収差補正をすることができる。
【００５０】
次に、本発明の光ディスク装置について説明する。図９は本発明になる光ディスク装置の一実施の形態の概略構成図を示す。本実施の形態は、光ピックアップ装置６１として図１に示した構成の光ピックアップ装置を備えている点に特徴がある。また、光ピックアップ装置６１内の対物レンズは図３、図７、図８に示した構成のいずれでもよい。なお、図９では光ピックアップ装置６１を光ディスク１５の半径方向に移動する移動機構の図示は省略してある。
【００５１】
図９において、光ディスク１５は記録再生時はスピンドルモータ６２に装着されて、スピンドルモータ制御回路６３により高速回転されている。記録時には、記録すべき音声情報及び映像情報（ＡＶ情報）がエンコーダ６４により所定の符号化方式で符号化された後、レーザ駆動回路６５に供給され、光ピックアップ装置６１内のレーザダイオードが出射する波長４０５ｎｍ前後のレーザ光の光強度を変調する。光ピックアップ装置６１からは光ディスク１５がＢＤの場合は、図２（Ａ）に示したように平行光が、また光ディスク１５がＨＤ ＤＶＤの場合は、図２（Ｂ）に示したように拡散光が、光ピックアップ装置６１の対物レンズに入射し、更にその対物レンズにより光ディスク１５の記録層にレーザ光が収束照射されて公知の方法で記録が行われる。
【００５２】
このとき、光ディスク１５から得られた信号に基づき、サーボ制御回路６６で生成されたサーボ信号により光ピックアップ装置６１内の対物レンズの光軸位置、光ディスク１５に対する相対距離などが制御されると共に、スピンドルモータ制御回路６３を介してスピンドルモータ６２の回転も制御される。
【００５３】
再生時は、光ピックアップ装置６１から一定強度の波長４０５ｎｍ前後のレーザ光が光ディスク１５の種類に応じて図２（Ａ）又は（Ｂ）に示すように光ディスク１５に照射され、その光ディスク１５により反射された反射光が光ピックアップ装置６１内の光検出器（図１の４８）で光電変換され、得られた再生信号が再生増幅器６７を通してデコーダ６８に供給され、ここで復号されて再生ＡＶ情報が得られる。また、再生増幅器６７から取り出された信号及び光ピックアップ装置６１内の光検出器から得られた信号に基づいて、サーボ制御回路６６により公知の方法でトラッキング制御及びフォーカス制御のための制御信号が生成され、それら制御信号により光ピックアップ装置６１内の対物レンズの光軸や対物レンズの光ディスク１５に対する相対距離などが可変制御される。
【００５４】
ここで、光ピックアップ装置６１内の図３、図７又は図８に示した構成の対物レンズのレンズ１１が光ディスク１５の偏芯等に対応してトラッキング動作した場合等に生じる収差の発生は、前述したように、液晶素子１３による波面の変化による球面収差の変化の方が、レンズ１１に入射する光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化よりも大きくなるように設定することで、より低く抑えることができる。
【００５５】
なお、これまで述べてきた光ピックアップ装置の構成は、光ディスクが青紫色レーザ光を用いるＢＤ、ＨＤ ＤＶＤの場合の例であるが、残る２種類の光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）を含めた４種類の光ディスクに対応するため、液晶素子の他の面に、ＤＶＤ、ＤＶＤとＣＤに対応する素子をつけることが可能なことは当業者は容易に類推できる。この様な素子は公知の文献（例えば、“BD/DVD/CD Compatible Objective Lens”，M.Aiba et.al．SPIE Proceeding Vol.6282）に示される回折光学素子がその代表例である。また、さらに公知の他の文献（例えば、“Optical pickup for recording to dual-layer 2x-speed Blu-ray Disc,DVD and Compact Disc”，SPIE Proceeding Vol.6282）に示されるように、ＤＶＤとＣＤは異なる対物レンズを用いて対応することも可能である
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の一実施の形態の構成図である。
【図２】本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズによる、異なる透過層のディスクに対する入射光束を示す図である。
【図３】本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズの一例の断面図である。
【図４】本発明の光ピックアップ装置により記録再生する２種類のディスクの概略断面図である。
【図５】本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズ中の位相可変素子の一例の概略斜視図である。
【図６】本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズ中の位相可変素子の電極の構成と特性の一例を示す図である。
【図７】本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズの他の例の構成図である。
【図８】本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズの更に他の例の構成図である。
【図９】本発明の光ディスク装置の一実施の形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１、５０  対物レンズ
１２  スペーサ
１３、５４、５５  液晶素子（位相可変素子）
１４  位相可変領域
１５  光ディスク
１５ａ  ＢＤ
１５ｂ  ＨＤ ＤＶＤ
４１  レーザダイオード（ＬＤ）
４２  回折格子
４３  偏光ビームスプリッタ
４４  コリメータレンズ
４５  コリメータレンズ移動機構
４６  ミラー
４７  シリンドリカルレンズ
４８  光検出器
５１  １／４波長板
５２  位相可変素子
６１  光ピックアップ装置
６５  レーザ駆動回路
６６  サーボ制御回路
【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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