(57)【要約】【課題】部品点数を増加させることなく、青色系光記録媒体、ＤＶＤ系光記録媒体、またはＣＤ系光記録媒体の情報記録面上に良好なスポットを形成する。【解決手段】球面収差を補正する液晶素子は、連続した透明電極１０ａ，１０ｂを１対とし、透明電極１０ａ，１０ｂにメタル電極１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂを形成してなる。メタル電極１３ａはＤＶＤ系光記録媒体を記録再生しようとしたときに発生する球面収差が最大となる瞳半径位置に形成し、メタル電極１３ｂはＣＤ系光記録媒体の記録再生しようとしたときに発生する球面収差が最大となる瞳半径位置に形成する。液晶素子に対して光記録媒体判別手段のＤＶＤ系光記録媒体挿入の認識で付加位相量が最大となる位置のメタル電極１３ａに印加電圧を加え、ＣＤ系光記録媒体の認識で付加位相量が最大となる位置のメタル電極１３ｂに印加電圧が加えられる。また、青色系光記録媒体挿入の認識では液晶素子は何ら作用しない。【選択図】　　図１５
2004127473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行う光ピックアップであって、各々波長の異なる複数の光源と、前記光記録媒体に前記光源からの出射光を集光させるための対物レンズと、電圧印加により通過光束に位相変化を与える液晶素子とを備え、
前記液晶素子が、通過光束の光軸中心に同心円状の位相変化を与えて、前記同心円状の位相変化が最大となる瞳半径位置、及び付加位相量を前記各光源の点灯に応じて切り換えることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記複数の光源における、波長：λ１，λ２，…λｉ（λ１＜λ２＜…＜λｉ）に対して、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，…ＮＡｉ（ＮＡ１≧ＮＡ２≧…≧ＮＡｉ）により光記録媒体１，２，…ｉに記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行い、液晶素子が、位相変化の最大となる瞳半径位置：ｒ１，ｒ２，…ｒｉを有し、前記瞳半径位置が次の条件
ｒ１≧ｒ２≧…≧ｒｉ
を満足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】
前記複数の光源における、波長：λ１，λ２，…λｉ（λ１＜λ２＜…＜λｉ）に対して、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，…ＮＡｉ（ＮＡ１≧ＮＡ２≧…≧ＮＡｉ）により光記録媒体１，２，…ｉに記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行い、対物レンズを、前記光記録媒体１において球面収差の波面が最小となるように設計されたとき、液晶素子が、位相変化の最大となる瞳半径位置：ｒ２，ｒ３…ｒｉを有し、前記瞳半径位置が次の条件
ｒ２≧ｒ３≧…≧ｒｉ
を満足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４】
前記複数の光源における、波長：λ１，λ２，…λｉ（λ１＜λ２＜…＜λｉ）に対して、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，…ＮＡｉ（ＮＡ１≧ＮＡ２≧…≧ＮＡｉ）により光記録媒体１，２，…ｉに記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行い、光記録媒体１，２，…ｉ上に発生する球面収差が最大となる瞳半径位置をＲ１，Ｒ２，…Ｒｇ，Ｒｈ，…Ｒｉ（Ｒ１≧Ｒ２≧…≧Ｒｇ≧Ｒｈ…≧Ｒｉ）としたとき、液晶素子が、位相変化の最大となる瞳半径位置：ｒ１，ｒ２，…ｒｘ，…ｒｊ（ｘ＜ｊ＜ｉ）を有し、前記瞳半径位置：ｒｘが次の条件
ｒｘ＝（Ｒｇ＋Ｒｈ）／２
を満足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５】
前記複数の光源における、波長：λ１，λ２，…λｉ（λ１＜λ２＜…＜λｉ）に対して、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，…ＮＡｉ（ＮＡ１≧ＮＡ２≧…≧ＮＡａ≧ＮＡｂ≧ＮＡｃ…≧ＮＡｉ）により光記録媒体１，２，…ａ，ｂ，ｃ，…ｉに記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行い、対物レンズが、光記録媒体ｂに対しては有限系により使用されるとき、晶素子が、位相変化の最大となる瞳半径位置：ｒ１，ｒ２，…ｒａ，ｒｃ，…ｒｉを有し、前記瞳半径位置が次の条件
ｒ１≧ｒ２≧…ｒａ≧ｒｃ…≧ｒｉ
を満足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６】
光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行う光ピックアップであって、波長：λ１，λ２，λ３（λ１≦λ２≦λ３）の光を出射する３つの光源と、前記光記録媒体に前記光源からの出射光を集光させるための対物レンズと、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３（ＮＡ１≧ＮＡ２≧ＮＡ３）を切り換える開口制限手段と、電圧印加により通過光束に位相分布の変化を与える液晶素子とを備え、
前記液晶素子が、通過光束の光軸中心に同心円状の位相変化を与えて、前記同心円状の位相変化が最大となる瞳半径位置ｒ２，ｒ３をもち、前記瞳半径位置ｒ２と瞳半径位置ｒ３は対向電極のそれぞれ異なる電極面にあり、前記瞳半径位置ｒ２は略開口数：ＮＡ２〜ＮＡ３の領域に、前記瞳半径位置ｒ３は略開口数：ＮＡ３以内の領域に形成されてなることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】
光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行う光ピックアップであって、波長：λ１，λ２，λ３（λ１≦λ２≦λ３）の光を出射する３つの光源と、前記光記録媒体に前記光源からの出射光を集光させるための対物レンズと、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３（ＮＡ１≧ＮＡ２≧ＮＡ３）を切り換える開口制限手段と、電圧印加により通過光束に位相分布の変化を与える液晶素子とを備え、
前記液晶素子が、通過光束の光軸中心に同心円状の位相変化を与えて、前記同心円状の位相変化が最大となる瞳半径位置ｒ２，ｒ３をもち、前記瞳半径位置ｒ２と瞳半径位置ｒ３は対向電極の同一電極面上にあり、前記瞳半径位置ｒ２は略開口数：ＮＡ２〜ＮＡ３の領域に、前記瞳半径位置ｒ３は略開口数：ＮＡ３以内の領域に形成されてなることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項８】
前記対物レンズを、３つの光源の波長：λ１，λ２，λ３（λ１≦λ２≦λ３）のうち、波長：λ２の光源点灯時は有限系で使用することを特徴とする請求項６または７記載の光ピックアップ。
【請求項９】
光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行う光ピックアップであって、波長：λ１，λ２，λ３（λ１≦λ２≦λ３）の光を出射する３つの光源と、前記光記録媒体に前記光源からの出射光を集光させるための対物レンズと、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３（ＮＡ１≧ＮＡ２≧ＮＡ３）を切り換える開口制限手段と、電圧印加により通過光束に位相分布の変化を与える液晶素子とを備え、
前記液晶素子が、通過光束の光軸中心に同心円状の位相変化を与えて、前記同心円状の位相変化が最大となる瞳半径位置ｒ２をもち、前記瞳半径位置ｒ２は略開口数：ＮＡ２〜ＮＡ３の領域に形成されてなることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１０】
前記対物レンズを、３つの光源の波長：λ１，λ２，λ３（λ１≦λ２≦λ３）のうち、波長：λ２及び波長：λ３の光源点灯時は有限系で使用することを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
前記光記録媒体を判別する光記録媒体判別手段を備え、前記光記録媒体判別手段からの信号に応じて、液晶素子の付加位相量、及び付加位相量が最大となる瞳半径位置を切り換えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
前記光記録媒体上に発生する球面収差を検出する球面収差検出手段を備え、前記球面収差検出手段からの信号に応じて、液晶素子の付加位相量を変化させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の光ピックアップ。
【請求項１３】
前記液晶素子において、同心円状の位相付加面の対向電極面が、光軸中心に対称分割された２ｎ領域（ｎは整数）からなることを特徴とする請求項７または９記載の光ピックアップ。
【請求項１４】
光記録媒体からの反射光の干渉パターンからコマ収差信号を生成する手段を備え、前記コマ収差信号に基づいて、液晶素子の付加位相量を制御することを特徴とする請求項１３記載の光ピックアップ。
【請求項１５】
対物レンズの略光軸中心からの位置ずれ量を検知する手段を備え、検知した前記位置ずれ量の信号に基づいて、液晶素子の付加位相量を制御することを特徴とする請求項１３記載の光ピックアップ。
【請求項１６】
前記複数の光記録媒体における少なくともいずれか１つは、情報記録層が多重形成された多層型光記録媒体であって、前記多層型光記録媒体の記録、再生を行う前記情報記録層の位置に応じて、液晶素子の付加位相量を変化させることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項記載の光ピックアップ。
【請求項１７】
前記光源の使用波長に応じて、前記光源からの出射光の開口数を切り換える開口制限手段を備え、前記開口制限手段が液晶素子と一体化されたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項記載の光ピックアップ。
【請求項１８】
前記光源の使用波長に応じて、前記光源からの出射光の偏光状態を変化させる偏光素子を備え、前記偏光素子が液晶素子と一体化されたことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項記載の光ピックアップ。
【請求項１９】
前記液晶素子が、対物レンズと一体で可動することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項記載の光ピックアップ。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項記載の光ピックアップを用いて、光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去の少なくとも１以上を行うことを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの通過光束に印加電圧に応じて位相変化を与える液晶素子を備えた光ピックアップ及びこれを用いる光情報処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
このような光記録媒体の記録密度を上げる手段としては、光記録媒体に情報の書き込みまたは呼び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（以下、ＮＡという）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、この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の小径化が有効である。そこで、例えば、「ＣＤ系光記録媒体」では、対物レンズのＮＡが０．５０、光源の波長が７８０ｎｍとされているのに対して、「ＣＤ系光記録媒体」よりも高記録密度化がなされた「ＤＶＤ系光記録媒体」では、対物レンズのＮＡが０．６５、光源の波長が６６０ｎｍとされている。そして、光記録媒体は、前述したように、さらなる記録密度の向上及び大容量化が望まれており、そのためには、対物レンズのＮＡを０．６５よりもさらに大きく、あるいは、光源の波長を６６０ｎｍよりもさらに短くすることが望まれている。
【０００４】
このような大容量の光記録媒体及び光情報処理装置として、例えば、非特許文献１などに挙げられている、青色の波長領域の光源とＮＡ０．８５の対物レンズを用いて、２２ＧＢ相当の容量確保を満足するシステム提案がある。
【０００５】
前記高ＮＡ化、あるいは短波長化による新規格が近年提案される一方、利用者の手元には、従来の光記録媒体であるＣＤ，ＤＶＤが存在する。これらの光記録媒体と前記新規格の光記録媒体をともに同一の光情報処理装置で取り扱えることが望ましい。これを実現する最も簡単な方法としては、従来の光ピックアップと、新規格用光ピックアップの両方の光ピックアップを搭載する方法がある。しかし、この方法では、小型化、低コスト化を達成することは難しい。
【０００６】
そこで、青色波長帯域の光源を用いた大容量光記録媒体と、既存のＤＶＤ、あるいはＣＤとの互換が可能な光ピックアップとして、図３２に概略構成を示すように青色用光源１００，ＤＶＤ用光源２００，ＣＤ用光源３００の各光源と、各光源からの出射光を所定の光記録媒体に集光させるための１つの対物レンズを備えた構成が望ましい。ところで、このように１つの対物レンズで、青色，ＤＶＤ，ＣＤの異なる規格の光記録媒体に集光させるためには、次のような課題が存在する。
【０００７】
波長（λ１）：４００ｎｍ、ＮＡ（λ１）：０．６５、光照射側基板厚（ｔ１）：０．６ｍｍの青色系光記録媒体に対して、無限系入射（対物レンズへの入射光が平行光で入射する状態を意味する）により球面収差の波面が最小となる単一の対物レンズを用いて、波長（λ２）：６６０ｎｍ、ＮＡ（λ２）：０．６５、光照射側基板厚（ｔ２）：０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体に無限系入射でスポット形成させた場合、あるいは波長（λ３）：７８０ｎｍ、ＮＡ（λ３）：０．５０、光照射側基板厚（ｔ３）：１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体に無限系入射で集光させた場合、図３３，図３４に示すように波長の違いあるいは基板厚みの違いに伴う球面収差が発生する。
【０００８】
このような課題は、ＤＶＤ／ＣＤ互換型光ピックアップでも同様にあった。すなわち、波長（λ２）：６６０ｎｍ、ＮＡ（λ２）：０．６５、基板厚（ｔ２）：０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体に無限系入射で球面収差の波面が最小となる単一の対物レンズを用いて、波長（λ３）：７８０ｎｍ、ＮＡ（λ３）：０．５０、基板厚（ｔ３）：１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体に無限系入射で集光させた場合、波長の違いと基板厚みの違いに伴う球面収差が発生する。
【０００９】
このときの対応方法として、例えば、特許文献１，特許文献２に記載がある。すなわち、波長の異なる２つの半導体レーザーと、波長選択性の液晶素子とを有し、一方の半導体レーザーから出射された波長６６０ｎｍの光を用いて厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体に対して記録や再生を行い、他方の半導体レーザーから出射された波長７８０ｎｍの光を用いて厚さ１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体に対して記録や再生を行うように構成し、波長選択性の液晶素子については、波長６６０ｎｍの光に対しては位相分布を変化させず、他方の波長７８０ｎｍの光に対しては位相分布を変化させて基板厚さの違いに伴う球面収差を補正するという手法を提案している。
【００１０】
また、他の方法として、対物レンズに対し波長６６０ｎｍのＤＶＤ側入射光が無限系、ＣＤ側入射光が有限系（いわゆる、発散光で入射する状態を意味する）とすることにより（図３５参照）、ＤＶＤ系光記録媒体とＣＤ系光記録媒体の基板厚及び波長の差に起因する球面収差を補正する手段が一般に知られている。
【００１１】
さて、以上のような従来例を用いて、青色系光記録媒体／ＤＶＤ系光記録媒体の互換型光ピックアップを提案しているものとして非特許文献２に記載がある。この非特許文献２の記載には、青色系光記録媒体／ＤＶＤ系光記録媒体／ＣＤ系光記録媒体の３種類の光記録媒体を１つの対物レンズで記録あるいは再生する方法が提案されている。波長４０５ｎｍ，６５０ｎｍ，７８０ｎｍの異なる３つの半導体レーザーと、波長選択性の位相補正素子とを有し、波長４０５ｎｍ、無限系入射の光を用いて厚さ０．１ｍｍの青色系光記録媒体に対して照射を行い、波長６５０ｎｍ、有限系入射の光を用いて厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体に対して照射を行い、波長７８０ｎｍ、有限系入射の光を用いて厚さ１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体に対して照射を行う構成とし、波長選択位相板は波長４０５ｎｍの光に対しては位相分布を変化させずに、他方の波長６５０ｎｍ，７８０ｎｍの光に対しては位相分布を変化させている。この構成では、基板厚さの違いに伴う球面収差を補正する方法として、波長選択性の位相補正素子とＤＶＤ／ＣＤの２波長を有限系入射にするという２種類の波面補正手段を併用している。
【００１２】
さらに、別の課題として、対物レンズのＮＡをより大きく、あるいは光源の波長をより短くして大容量化を図ると、光記録媒体の透明基板の厚み誤差によって発生する球面収差の影響が大きくなり、その影響を抑制する補正手段が必要となる。光記録媒体の透明基板の厚み誤差によって発生する球面収差は、一般的に（数１）で与えられる。
【００１３】
【数１】
Ｗ４０＝（（ｎ２−１）／（８ｎ３））×（ｄ×ＮＡ４／λ）
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は光源の波長を意味する。
【００１４】
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。ＣＤ，ＤＶＤといった従来の光記録媒体への情報の書き込み、読み出しを行う光情報処理装置においては、この球面収差による波面劣化はとくに補正を必要としなかったが、非特許文献１の記載などに挙げられている青色波長の光源とＮＡ０．８５の対物レンズを用いたシステムでは光記録媒体の厚み誤差に伴う波面劣化は、例えば、０．０７λ以上となり補正が要求される。
【００１５】
さらに、近年、さらなる大容量化の方法として情報記録面を２層以上にする多層型光記録媒体が提案されているが、このような場合でも層間距離に伴う波面劣化が問題となることは言うまでもない。これらの補正手段としては、特許文献３、特許文献４、特許文献５に挙げられている複数のレンズ群の移動により対物レンズへ入射する光束の発散状態を変化させる手段、あるいは特許文献６、特許文献７に挙げられている対物レンズへの入射光束の位相状態を変化させる手段が知られている。
【００１６】
【特許文献１】
特許第２７２５６５３号公報
【特許文献２】
特開平１０−３３４５０４号公報
【特許文献３】
特開２０００−１３１６０３号公報
【特許文献４】
特開２０００−２４２９６３号公報
【特許文献５】
特開２００１−２８１４７号公報
【特許文献６】
特開平９−１２８７８５号公報
【特許文献７】
特開平１０−２０２６３号公報
【特許文献８】
特開２００１−１４３３０３号公報
【非特許文献１】
ＩＳＯＭ２００１　予稿集「Ｎｅｘｔ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄｉｓｃ」Ｈｉｒｏｓｈｉ　Ｏｇａｗａ、ｐ６〜７
【非特許文献２】
ＩＳＯＭ２００１　予稿集「ＢＬＵＥ／ＤＶＤ／ＣＤ　ＣＯＭＰＡＴＩＢＬＥ　ＯＰＴＩＣＡＬ　ＨＥＡＤ　ＷＩＴＨ　ＴＨＲＥＥＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨＳ　ＡＮＤ　Ａ　ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨ　ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ　ＦＩＬＴＥＲ」Ｒｙｕｉｃｈｉ　Ｋａｔａｙａｍａ　ａｎｄ　Ｙｕｉｃｈｉ　Ｋｏｍａｔｓｕ　ｐ３０〜３１
【非特許文献３】
山田英明、「レーザー＆オプティクスガイドＩＶ（２）」メレスグリオ社、第１版、１９９６．６発行　ｐ２２−７〜８
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、今後の光ピックアップに要求される課題としては、高ＮＡ化あるいは短波長化に伴い発生する収差の補償、及び従来の光記録媒体との互換性が課題として挙げられる。前述のように、それぞれ対策案が開示されているが、別々に補正手段を設置する方法では、光ピックアップの大型化、高コスト化を招くことになる。そこで、各機能の集約、小型化が望まれる。
【００１８】
また、非特許文献２の方法では、ＤＶＤ系光記録媒体／ＣＤ系光記録媒体の互換時に十分な波面性能が得られない。一般に、回折限界の球面収差として、マーシャル・クライテリオン：０．０７λｒｍｓが基準値として用いられることがあるが、光ピックアップでは、光記録媒体の厚み誤差、光記録媒体のチルト誤差、光記録媒体と対物レンズ位置のずれに伴うデフォーカス誤差などをはじめとする様々な誤差要因が存在し、これらの誤差に伴う波面劣化の確立的な積上げを考えると、誤差を含まない状態での球面収差の波面（中央値）は０．０３λｒｍｓ以下であることが望まれるが、これに対して、非特許文献２では、ＤＶＤ系光記録媒体の球面（中央値）は、約０．０５λｒｍｓもある。一つの素子で、ＤＶＤ系とＣＤ系いずれの球面収差も最小とすることは不可能である。すなわち、ＤＶＤ系とＣＤ系の球面収差の波面が最小となる液晶素子条件の中間値を狙った設計を行わざるを得なくなり、結果、十分に球面収差を抑制することはできないという課題があった。
【００１９】
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、その目的は、部品点数を増加させることなく、青色波長帯域：４００ｎｍを用いる青色系光記録媒体、または赤色波長帯域：６６０ｎｍを用いるＤＶＤ系光記録媒体、または赤外波長帯域：７８０ｎｍを用いるＣＤ系光記録媒体の３種類の情報記録面上に、一枚の対物レンズで良好なスポットを照射可能な構成を実現することにあり、特に、青色／ＤＶＤ／ＣＤ系の各光学系で球面収差を十分に抑制し、具体的には設計中央値で残留球面収差０．０３０λｒｍｓ以下とする光ピックアップ及びこれを用いる光情報処理装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の光ピックアップは、光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行う光ピックアップであって、各々波長の異なる複数の光源と、光記録媒体に光源からの出射光を集光させるための対物レンズと、電圧印加により通過光束に位相変化を与える液晶素子とを備え、液晶素子が、通過光束の光軸中心に同心円状の位相変化を与えて、同心円状の位相変化が最大となる瞳半径位置、及び付加位相量を各光源の点灯に応じて切り換える構成によって、複数の光記録媒体に光源からの出射光を最良の状態で集光でき、最良の記録，再生を行うことができる。
【００２１】
また、請求項２，３に記載の光ピックアップは、請求項１記載の光ピックアップにおいて、複数の光源における、波長：λ１，λ２，…λｉ（λ１＜λ２＜…＜λｉ）に対して、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，…ＮＡｉ（ＮＡ１≧ＮＡ２≧…≧ＮＡｉ）により光記録媒体１，２，…ｉに記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行い、液晶素子が、位相変化の最大となる瞳半径位置：ｒ１，ｒ２，…ｒｉを有し、瞳半径位置が次の条件「ｒ１≧ｒ２≧…≧ｒｉ」を満足すること、または、対物レンズを、光記録媒体１において球面収差の波面が最小となるように設計されたとき、液晶素子が、位相変化の最大となる瞳半径位置：ｒ２，ｒ３…ｒｉを有し、瞳半径位置が次の条件「ｒ２≧ｒ３≧…≧ｒｉ」を満足する構成によって、単一の対物レンズにより複数の光記録媒体に光源からの出射光を最良の状態で集光でき、最良の記録，再生を行うことができる。
【００２２】
また、請求項４に記載の光ピックアップは、請求項１記載の光ピックアップにおいて、複数の光源における、波長：λ１，λ２，…λｉ（λ１＜λ２＜…＜λｉ）に対して、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，…ＮＡｉ（ＮＡ１≧ＮＡ２≧…≧ＮＡｉ）により光記録媒体１，２，…ｉに記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行い、光記録媒体１，２，…ｉ上に発生する球面収差が最大となる瞳半径位置をＲ１，Ｒ２，…Ｒｇ，Ｒｈ，…Ｒｉ（Ｒ１≧Ｒ２≧…≧Ｒｇ≧Ｒｈ…≧Ｒｉ）としたとき、液晶素子が、位相変化の最大となる瞳半径位置：ｒ１，ｒ２，…ｒｘ，…ｒｊ（ｘ＜ｊ＜ｉ）を有し、瞳半径位置：ｒｘが次の条件「ｒｘ＝（Ｒｇ＋Ｒｈ）／２」を満足する構成によって、想定される各球面収差が最大となる各瞳半径位置に対して、その中間の瞳半径位置で付加位相が最大となるように液晶素子を構成し、液晶素子の電極パターンを単純化できる。
【００２３】
また、請求項５に記載の光ピックアップは、請求項１記載の光ピックアップにおいて、複数の光源における、波長：λ１，λ２，…λｉ（λ１＜λ２＜…＜λｉ）に対して、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，…ＮＡｉ（ＮＡ１≧ＮＡ２≧…≧ＮＡａ≧ＮＡｂ≧ＮＡｃ…≧ＮＡｉ）により光記録媒体１，２，…ａ，ｂ，ｃ，…ｉに記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行い、対物レンズが、光記録媒体ｂに対しては有限系により使用されるとき、液晶素子が、位相変化の最大となる瞳半径位置：ｒ１，ｒ２，…ｒａ，ｒｃ，…ｒｉを有し、瞳半径位置が次の条件「ｒ１≧ｒ２≧…ｒａ≧ｒｃ…≧ｒｉ」を満足する構成によって、対物レンズを複数の光源の少なくともいずれか１に対して有限系で使用するとき、液晶素子が、有限系光路を除く光路に対して位相変化を与えて、液晶素子の電極パターンを単純化することができる。
【００２４】
また、請求項６，７に記載の光ピックアップは、光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行う光ピックアップであって、波長：λ１，λ２，λ３（λ１≦λ２≦λ３）の光を出射する３つの光源と、光記録媒体に光源からの出射光を集光させるための対物レンズと、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３（ＮＡ１≧ＮＡ２≧ＮＡ３）を切り換える開口制限手段と、電圧印加により通過光束に位相分布の変化を与える液晶素子とを備え、液晶素子が、通過光束の光軸中心に同心円状の位相変化を与えて、同心円状の位相変化が最大となる瞳半径位置ｒ２，ｒ３をもち、瞳半径位置ｒ２と瞳半径位置ｒ３は対向電極のそれぞれ異なる電極面にあり、瞳半径位置ｒ２は略開口数：ＮＡ２〜ＮＡ３の領域に、瞳半径位置ｒ３は略開口数：ＮＡ３以内の領域に形成されてなる構成によって、また液晶素子が、通過光束の光軸中心に同心円状の位相変化を与えて、同心円状の位相変化が最大となる瞳半径位置ｒ２，ｒ３をもち、瞳半径位置ｒ２と瞳半径位置ｒ３は対向電極の同一電極面上にあり、瞳半径位置ｒ２は略開口数：ＮＡ２〜ＮＡ３の領域に、瞳半径位置ｒ３は略開口数：ＮＡ３以内の領域に形成されてなる構成によって、波長の違いあるいは基板厚みの違いに伴い発生する球面収差とは逆極性の球面収差を発生させる液晶素子により、発生の球面収差を解決し、また球面収差とは逆極性の球面収差を同一電極面上で発生させ液晶素子を小型化し、複数の光記録媒体に光源からの出射光を最良の状態で集光し、記録，再生を行うことができる。
【００２５】
さらに、請求項８に記載の光ピックアップは、請求項６，７記載の光ピックアップにおいて、対物レンズを、３つの光源の波長：λ１，λ２，λ３（λ１≦λ２≦λ３）のうち、波長：λ２の光源点灯時は有限系で使用する構成によって、液晶素子のλ２とλ３の位相補正領域を異ならせることができ、同一電極面上に形成すること、また液晶素子の位相補正量を低減して、収差補正時の駆動時間を短縮できる。
【００２６】
また、請求項９に記載の光ピックアップは、光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去のうちいずれか１以上を行う光ピックアップであって、波長：λ１，λ２，λ３（λ１≦λ２≦λ３）の光を出射する３つの光源と、光記録媒体に光源からの出射光を集光させるための対物レンズと、開口数：ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３（ＮＡ１≧ＮＡ２≧ＮＡ３）を切り換える開口制限手段と、電圧印加により通過光束に位相分布の変化を与える液晶素子とを備え、液晶素子が、通過光束の光軸中心に同心円状の位相変化を与えて、同心円状の位相変化が最大となる瞳半径位置ｒ２をもち、瞳半径位置ｒ２は略開口数：ＮＡ２〜ＮＡ３の領域に形成されてなる構成によって、波長あるいは基板厚みの違いに伴い発生の球面収差とは逆極性の球面収差を同一電極面上で発生させ、複数の光記録媒体に光源からの出射光を最良の状態で集光し、記録，再生を行うことができる。
【００２７】
さらに、請求項１０に記載の光ピックアップは、請求項９記載の光ピックアップにおいて、対物レンズを、３つの光源の波長：λ１，λ２，λ３（λ１≦λ２≦λ３）のうち、波長：λ２及び波長：λ３の光源点灯時は有限系で使用する構成によって、液晶素子の位相補正量を低減して収差補正時の駆動時間を短縮でき、光記録媒体に光源からの出射光を最良の状態で集光し、記録，再生を行うことができる。
【００２８】
また、請求項１１，１２に記載の光ピックアップは、請求項１〜１０記載の光ピックアップにおいて、光記録媒体を判別する光記録媒体判別手段を備え、光記録媒体判別手段からの信号に応じて、液晶素子の付加位相量、及び付加位相量が最大となる瞳半径位置を切り換えること、さらに、光記録媒体上に発生する球面収差を検出する球面収差検出手段を備え、球面収差検出手段からの信号に応じて、液晶素子の付加位相量を変化させる構成によって、各光記録媒体に応じて光源からの出射光を最良の状態で集光し、記録，再生を行うことができる。
【００２９】
また、請求項１３に記載の光ピックアップは、請求項７，９記載の光ピックアップの液晶素子において、同心円状の位相付加面の対向電極面が、光軸中心に対称分割された２ｎ領域（ｎは整数）からなる構成によって、球面収差，コマ収差の収差補正を液晶素子の同一電極面上に形成することができ、光記録媒体に光源からの出射光を最良の状態で集光し、記録，再生を行うことができる。
【００３０】
さらに、請求項１４，１５に記載の光ピックアップは、請求項１３記載の光ピックアップにおいて、光記録媒体からの反射光の干渉パターンからコマ収差信号を生成する手段を備え、このコマ収差信号に基づいて、液晶素子の付加位相量を制御すること、対物レンズの略光軸中心からの位置ずれ量を検知する手段を備え、検知した位置ずれ量の信号に基づいて、液晶素子の付加位相量を制御する構成によって、液晶素子と対物レンズとの位置ずれを補正し光記録媒体に光源からの出射光を最良の状態で集光し、記録，再生を行うことができる。
【００３１】
また、請求項１６に記載の光ピックアップは、請求項１〜１５記載の光ピックアップにおいて、複数の光記録媒体における少なくともいずれか１つは、情報記録層が多重形成された多層型光記録媒体であって、多層型光記録媒体の記録，再生を行う情報記録層の位置に応じて、液晶素子の付加位相量を変化させる構成によって、複数の光記録媒体に応じた光源からの出射光を最良の状態で集光して記録，再生を行うことができる。
【００３２】
また、請求項１７〜１９に記載の光ピックアップは、請求項１〜１６記載の光ピックアップにおいて、光源の使用波長に応じて、光源からの出射光の開口数を切り換える開口制限手段を備え、開口制限手段が液晶素子と一体化されたこと、さらに、光源の使用波長に応じて、光源からの出射光の偏光状態を変化させる偏光素子を備え、偏光素子が液晶素子と一体化されたこと、さらに、液晶素子が、対物レンズと一体で可動する構成によって、光ピックアップの構成を各機能の集約、小型化でき複数の光記録媒体に光源からの出射光を最良の状態で集光して記録，再生を行うことができる。
【００３３】
また、請求項２０記載の光情報処理装置は、請求項１〜１９のいずれか１項記載の光ピックアップを用いて、複数の光記録媒体に光源からの出射光を最良の状態で集光して、光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去の少なくとも１以上を行うことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
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。
【００３５】
図１は本発明の実施の形態１における「使用波長４００ｎｍ、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」と、「使用波長７８０ｎｍ、ＮＡ０．５０、光照射側基板厚１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体」をともに記録、再生、または消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。
【００３６】
図１に示すように光ピックアップの要部は、波長４００ｎｍの半導体レーザー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２０３，３０３、プリズム１０４、液晶素子１０５、波長板１０６、開口制限素子１０７、対物レンズ１０８、検出レンズ１１０、光束分割手段１１１、受光素子１１２より構成される波長４００ｎｍの光が通過する青色光学系が構成されている。
【００３７】
また、ホログラムユニット２０１、カップリングレンズ２０２、ダイクロイックプリズム２０３，３０３、プリズム１０４、液晶素子１０５、波長板１０６、開口制限素子１０７、対物レンズ１０８から構成される波長６６０ｎｍの光が通過するＤＶＤ光学系が構成されている。
【００３８】
さらに、ホログラムユニット３０１、カップリングレンズ３０２、ダイクロイックプリズム３０３、プリズム１０４、液晶素子１０５、波長板１０６、開口制限素子１０７、対物レンズ１０８から構成される波長７８０ｎｍの光が通過するＣＤ光学系から構成されている。すなわち、ダイクロイックプリズム２０３，３０３、プリズム１０４、液晶素子１０５、波長板１０６、開口制限素子１０７、対物レンズ１０８は２ないし３つの光学系に用いられる共通部品である。
【００３９】
ここで、本実施の形態１において、対物レンズ１０８は、「使用波長４００ｎｍ、ＮＡ０．６５、光照射側基板厚０．６ｍｍの青色系光記録媒体」に対し、無限系入射において球面収差の波面が最小になるように設計されている。
【００４０】
また、光記録媒体１０９ａ、１０９ｂ及び１０９ｃはそれぞれ基板厚さ、使用波長が異なる光記録媒体で、光記録媒体１０９ａは基板厚さが０．６ｍｍの青色系光記録媒体で、光記録媒体１０９ｂは基板厚さが０．６ｍｍのＤＶＤ系光記録媒体で、光記録媒体１０９ｃは基板厚さが１．２ｍｍのＣＤ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。
【００４１】
さらに、本実施の形態１では、青色系光記録媒体は情報記録面を２層有する２層型光記録媒体にも対応可能な光ピックアップの形態についても説明する。２層型光記録媒体は、基板厚０．６ｍｍの透明基板を介して１層目の情報記録面をもち、この１層目の情報記録面のさらに奥側に２層目の情報記録面をもつ。１層目と２層目の間にはスペーサ層と呼ばれる層が形成されていて、その厚みは３０μｍ程度である。
【００４２】
また、本実施の形態１において、対物レンズ１０８は、「使用波長４００ｎｍ、ＮＡ０．６５、光照射側基板厚０．６ｍｍの青色系光記録媒体の１層目」に対し、無限系入射において球面収差の波面が最小になるように設計されている。
【００４３】
以上のように構成される光ピックアップの動作について、まず、「使用波長４００ｎｍ、ＮＡ０．６５、光照射側基板厚０．６ｍｍの青色系光記録媒体」を記録、再生、または消去する場合について説明する。波長４００ｎｍの半導体レーザー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２０３，３０３を透過し、プリズム１０４で光路を９０度偏向され、液晶素子１０５を透過し、波長板１０６を通過し円偏光とされ、開口制限素子１０７でＮＡ０．６５に制限され、対物レンズ１０８に入射し、光記録媒体１０９ａ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。
【００４４】
また、光記録媒体１０９ａ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、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１１０で収束光とされ、光束分割手段１１１により複数の光路に偏向分割され受光素子１１２に至る。受光素子１１２からは、収差信号、情報信号、サーボ信号が検出される。
【００４５】
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、再生、または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２に、半導体レーザー２０１ａ、ホログラム２０１ｂ及び受光素子２０１ｃを一体化して構成されたホログラムユニット２０１を示す。
【００４６】
このホログラムユニット２０１の半導体レーザー２０１ａから出射された６６０ｎｍの光は、ホログラム２０１ｂを透過し、カップリングレンズ２０２で所定の発散状ビームに変換され、波長４００ｎｍの光は透過し波長６６０ｎｍの光は反射させるダイクロイックプリズム２０３によってプリズム１０４の方向に反射され、プリズム１０４によって光路が９０度偏向され、液晶素子１０５において所定の位相が付加され、波長板１０６を通過し円偏光あるいは楕円偏光とされ、開口制限素子１０７では何ら作用を受けず、対物レンズ１０８に入射し、光記録媒体１０９ｂ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。
【００４７】
光記録媒体１０９ｂから反射した光は、プリズム１０４で偏向され、ダイクロイックプリズム２０３で反射され、カップリングレンズ２０２で収束光とされ、図２に示すようにホログラム２０１ｂにより半導体レーザー２０１ａと同一キャン内にある受光素子２０１ｃ方向に回折されて受光素子２０１ｃに受光される。受光素子２０１ｃからは、収差信号、情報信号、サーボ信号が検出される。
【００４８】
引き続き、「使用波長７８０ｎｍ、ＮＡ０．５０、光照射側基板厚１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体」を記録、再生、または消去する場合について説明する。ＤＶＤ系同様にＣＤ系のピックアップも受発光素子を１つのキャンの中に設置した、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。図１に示すように、３０１は、半導体レーザー３０１ａ、ホログラム３０１ｂ及び受光素子３０１ｃを一体化して構成されたホログラムユニットを示す。
【００４９】
このホログラムユニット３０１の半導体レーザー３０１ａから出射された７８０ｎｍの光は、ホログラム３０１ｂを透過し、カップリングレンズ３０２で所定の発散状ビームに変換され、青色と赤色波長帯域の光は透過し赤外波長帯域の光は反射させるダイクロイックプリズム３０３によってプリズム１０４の方向に反射され、プリズム１０４によって光路が９０度偏向され、液晶素子１０５では何ら作用を受けず透過し、波長板１０６を通過し楕円偏光あるいは円偏光とされ、開口制限素子１０７でＮＡ０．５０に制限され、対物レンズ１０８に入射し、光記録媒体１０９ｃ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。
【００５０】
光記録媒体１０９ｃから反射した光は、プリズム１０４で偏向され、ダイクロイックプリズム３０３で反射され、カップリングレンズ３０２で収束光とされ、受光素子３０１ｃ方向に回折されて受光素子３０１ｃに受光される。受光素子３０１ｃからは、収差信号、情報信号、サーボ信号が検出される。
【００５１】
図３は本実施の形態１の光ピックアップにおける液晶素子の概略構成を示す断面図であり、図４（ａ），（ｂ）は液晶素子の電極パターンの例を示す図である。以下に、図３，図４（ａ），（ｂ）を用いて構成、動作原理を説明する。
【００５２】
図３に示す本実施の形態１の液晶素子は、特許文献８に記載されている公知の構成であり、ガラス基板１ａ，１ｂが、導電性スペーサ２により接着され液晶セルを形成している。ガラス基板１ａの内側表面には、内側表面から電極４ａ、絶縁膜５、配向膜６の順に、またガラス基板１ｂの内側表面には、内側表面から電極４ｂ、絶縁膜５、配向膜６の順に被膜されている。
【００５３】
電極４ａは電極引出部７で接続線によって制御回路と接続できるようパターン配線されている。また電極４ｂは導電性スペーサ２によりガラス基板１ａ上に形成された電極４ａと電気的に接続されている。したがって、電極４ｂは電極引出部７で接続線によって位相補正素子制御回路と接続できる。液晶セル内部には液晶３が充填されている。
【００５４】
前述した液晶素子を構成し液晶層を挟持する基板上の電極に形成される電極は、特許文献８の段落番号［００２６］〜［００３６］で開示されているような一様電極内に給電部が設けられた電圧降下型の方法、あるいは特許文献６で開示されているセグメント型の構成を用いればよい。本実施の形態１では、電極パターンが光軸中心に同心円状に形成されてなり、前者の方法を用いたときの電極パターンの概念図を図４（ａ）に、後者の方法を用いたときの電極パターンの概念図を図４（ｂ）に示す。
【００５５】
また、本実施の形態１の光ピックアップでは、回転機構にセットされる光記録媒体に応じて、ＮＡ（開口数）を切り換える必要がある。対物レンズの焦点距離をｆ、集光に利用される光束の有効径をφとしたとき、ＮＡは（数２）で与えられる。
【００５６】
【数２】
ＮＡ＝φ／２／ｆ
よって、使用波長に応じて、通過光束径を切り換える手段を用いればよい。点灯光源に応じて、光束径を切り換える手段として、開口制限素子１０５（図１参照）を用いている。開口制限素子は、波長帯域あるいは偏光方向に応じて、反射，回折，吸収のいずれかの光学特性を利用して光束径の切り換えを行うものであればよい。
【００５７】
すなわち、波長４００ｎｍで最良の波面を有する対物レンズに、同一光束径の波長６６０ｎｍの光を無限系入射させた場合、屈折力が低下し、ＮＡが低くなる。そのため、本発明では波長６６０ｎｍについては、波長４００ｎｍでの入射光束径φ１に比べ、僅かに大きめの光束径φ２で入射させる。図５（ａ）は、後述する（表１）の特性を有する対物レンズにおいて、ＮＡ０．６５となる有効径と波長の関係を示すものである。
【００５８】
この図５（ａ）から、波長６６０ｎｍを使用するＤＶＤ系光記録媒体の記録、再生時には光束径φ２を４．０２ｍｍ程度にする必要があることがわかる。また、光束径φ１とφ２の関係は、対物レンズの硝種によっても異なる。図５（ｂ）は図５（ａ）の対物レンズと同じφ１、焦点距離、ＮＡの対物レンズで、硝種を変化させたときの、φ２／φ１と、使用硝種のｄ線での屈折率ｎｄの関係を示したものであり、対物レンズの硝種に応じて適当なφ２を選択してやればよい。
【００５９】
一方、ＣＤ系光記録媒体を記録、再生するときの最適なＮＡは０．５０程度であるが、図５（ａ）と同様の方法により、最適な有効径φ３を見積もると、φ３：３．２ｍｍ程度とすればよいことがわかる。
【００６０】
例えば、本実施の形態１における点灯光源に応じて光束径を切り換える手段である反射特性を利用した開口制限素子として、光源から出射される光束の波長に応じ、図６（ａ）に示すように反射によって光束径を切り換える手段を用いればよく、また、回折特性を利用した開口制限素子として、光源から出射される光束の波長に応じ、図６（ｂ）に示すように回折によって光束径を切り換える手段でもよく、さらに、吸収特性を利用した開口制限素子として、光源から出射される光束の波長に応じ、図６（ｃ）のように吸収によって光束径を切り換える手段でもよい。
【００６１】
さらに、本実施の形態１では波長４００ｎｍの光を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とともに、波長６６０ｎｍと波長７８０ｎｍの光については直線偏光から円偏光もしくは楕円偏光、あるいはその逆の変換が行える波長板を備えている。この波長板は、波長４００ｎｍの光と波長６６０ｎｍの光と波長７８０ｎｍ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。いわゆる波長板の構成としては、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）の位相差が波長４００ｎｍと波長６６０ｎｍと波長７８０ｎｍの１／４となるような結晶からなる波長板を採用すればよい。すなわち以下の（数３），（数４），（数５）の条件を満たす結晶であればよい。
【００６２】
【数３】
Δｎ１×ｔ＝｛（２ｐ＋１）／４｝×４００（ｐ＝０，１…）
Δｎ１；波長４００ｎｍの光源からの光に対する（ｎｏ−ｎｅ）
【００６３】
【数４】
Δｎ２×ｔ＝｛（２ｑ＋１）／４｝×６６０（ｑ＝０，１…）
Δｎ２；波長６６０ｎｍの光源からの光に対する（ｎｏ−ｎｅ）
【００６４】
【数５】
Δｎ３×ｔ＝｛（２ｒ＋１）／４｝×７８０（ｒ＝０，１…）
Δｎ３；波長７８０ｎｍの光源からの光に対する（ｎｏ−ｎｅ）
例えば、ＤＶＤ光学系の光路中に配置されてなるホログラム２０１ｂ（図１参照）として、無偏光性のホログラムを用いた場合、往路と復路の光路分離は十分に行なえず、およそ光記録媒体からの戻り光の約３０％が、光源に戻ってきてしまう。一般にこのような戻り光は、ノイズ成分として半導体レーザーの発振状態を不安定化させてしまう。
【００６５】
しかしながら、本実施の形態１は、前述のような特性をもつ波長板を配置することにより、例えば、図１のＤＶＤ光学系のホログラムユニット２０１の出射光と光記録媒体からホログラムユニット２０１へ向かう光の偏光方向を直交させることができる。このように往路の光と復路の光の偏光方向を直交させることにより半導体レーザー２０１ａへの戻り光によるノイズ発生を防止できる。
【００６６】
また、このような特性をもつ波長板を配置することにより、例えば、図１の青色系光記録媒体に対しては偏光ビームスプリッタ１０３と波長板１０６が、組み合わ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とともに、半導体レーザー１０１への戻り光によるノイズ発生も低減可能としている。同様に、ＤＶＤ光学系の光路に対しても、ホログラムとして偏光選択性のホログラムを使用することにより偏光分離光学系が実現可能である。
【００６７】
具体的には、波長４００ｎｍの光と波長６６０ｎｍ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し、波長７８０ｎｍの光については楕円偏光に変換する波長板の構成としては、（数３），（数４）の条件を満足すればよい。
【００６８】
さらに、波長４００ｎｍの光を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し、波長６６０ｎｍと波長７８０ｎｍの光については楕円偏光に変換する波長板の構成としては、（数３）の条件を満足すればよい。
【００６９】
なお、波長板は（数３），（数４），（数５）を満足する結晶に限られない。例えば、有機材料の位相差素子を積層配置させたものをガラス板で挟み込んだ構成であってもよい。あるいは、液晶素子などの電気光学素子を用いてもよい。
【００７０】
また、図１において、光束分割手段１１１と受光素子１１２の組み合わせにより「球面収差検出手段」を構成し、液晶素子１０６が「球面収差補正手段」に相当する。前述のとおり、光記録媒体の厚み誤差が存在すると記録面上に形成される光スポットの形状が劣化する。このように発生した収差は戻り光束の波面を歪ませることになり、検出レンズ１１０を介して受光素子１１２に向かう光束にも収差が発生する。図７はこの状態を示している。
【００７１】
検出レンズ１１０を通過する戻り光束に球面収差が発生しているときには、戻り光束の基準波面に対して、光軸中心に同心円状に「波面の遅れ」があり、基準波面を集光したときの集光点に対し遅れた波面が集光する位置はデフォーカスとなる。そこで、遅れた波面と進んだ波面の差を取り出してフォーカス状態を検出することで「球面収差の波面の発生状況」を知ることができる。
【００７２】
例えば、図８に示すように、光束分割手段１１１としてホログラムを配置し、分割された各々の光束を検知できるように受光領域が分割された受光素子１１２を準備すればよい。光速分割手段１１１は、光軸直交面内でジッタ方向に対称分割された半分の領域を同心円に内側、外側の２領域に分割されたホログラムとする。受光素子１１２は、ホログラムで回折された各々の光束を検知する２分割の受光素子とする。そして、ホログラム回折光の光点像の移動量を検知して、各受光素子で生成される差分（Ｓａ−Ｓｂ）、（Ｓｃ−Ｓｄ）の差分：Ｗ１（数６）が球面収差信号に相当する。
【００７３】
【数６】
Ｗ１＝（Ｓａ−Ｓｂ−Ｓｃ＋Ｓｄ）
Ｗ１＝０で収差がないことを意味する。
【００７４】
また、液晶素子１０５は、図４（ａ），（ｂ）に示すような給電部１１あるいは分割電極１５に所定の電圧を印加して、液晶の屈折率：ｎをｎ１からｎ２まで、同心円状に自在に変えることを可能としている。屈折率：ｎを変化させると、各領域を通過する光束に光路差：Δｎ・ｄ（Δｎは屈折率変化分、ｄは液晶のセル厚）、すなわち、波長をλとして、位相差：Δｎ・ｄ（２π／λ）を与えることができる。
【００７５】
検出された基板厚誤差に起因して発生する球面収差が、例えば、図９の如きものであったとする。この球面収差の波面を２次元曲線として示したのが図１０（ａ），図１１（ａ）の上側部分の実線である。図４（ａ）の電極を用いた場合、このような球面収差に対し、対物レンズに光源側から入射する光束に、図１０（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、液晶素子の各同心円帯給電部１１に印加する電圧を調整すると、液晶素子を透過する光束の各部での波面の遅れにより前記「球面収差の波面」を打ち消すことができる。
【００７６】
また、図４（ｂ）の分割電極を用いた場合、このような球面収差に対し、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、液晶素子の各分割電極に印加する電圧を調整すると、液晶素子を透過する光束の各部での波面の遅れにより前記「球面収差の波面」を打ち消すことができる。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における実線（球面収差の波面）と破線（液晶素子による波面の遅れ）の和、すなわち補正後の球面収差の波面を示す。もとの球面収差の波面（図１０（ａ）の上側部分の実線）よりも格段に小さくなる。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における実線（球面収差の波面）と破線（液晶素子による波面の遅れ）の和、すなわち補正後の球面収差の波面を示す。もとの球面収差の波面（図１１（ａ）の上側部分の実線）よりも格段に小さくなる。
【００７７】
また、本実施の形態１では、青色系光記録媒体，ＤＶＤ系光記録媒体，ＣＤ系光記録媒体の記録、再生も行うことから、青色系光記録媒体とＤＶＤ系光記録媒体とＣＤ系光記録媒体を判別する手段としては、いわゆるＤＶＤ／ＣＤの２世代互換型の情報記録再生装置（コンボドライブなどと呼ばれている）において用いられている手法を用いればよい。すなわち、光記録媒体の挿入時に、青色、赤色のいずれかの光源を点灯させてフォーカスサーチさせたときの戻り光量レベルなどにより判別する構成などを用いればよい。
【００７８】
前述したように、ＤＶＤの記録再生時に、この光源からの光束を対物レンズに入射させると、波長や基板厚みの違いに伴う球面収差が発生し、記録面上に形成される光スポットの形状が劣化する。この発生する球面収差を打ち消す逆極性の球面収差量を、光記録媒体ごとに予め記憶させておき、光記録媒体判別手段から検知された光記録媒体の種類に応じて、この逆極性の球面収差を与えるようにすればよい。
【００７９】
いま、図１に示す光ピックアップにおいて、波長４００ｎｍで球面収差の波面が最小となる単一の対物レンズ１０８に、波長６６０ｎｍの光を無限系で入射させてＤＶＤ系光記録媒体１０９ｂにスポット形成させた場合、あるいは波長７８０ｎｍの光を無限系で入射させてＣＤ系光記録媒体１０９ｃにスポット形成させた場合、図１２，図１３に示すような、波長の違いあるいは基板厚みの違いに伴う球面収差が発生する。
【００８０】
図１２，図１３のように発生する球面収差と逆極性の球面収差を発生させるために、図１に示す液晶素子１０５を備えてなる。また、図１４に示すように発生する青色系光記録媒体１０９ａとして２層の光記録媒体の記録再生時に発生する球面収差と逆極性の球面収差も発生させる。
【００８１】
そこで、以下の球面収差と逆極性の球面収差を与えるため、
▲１▼ＤＶＤ互換時に、使用波長の違いに伴い発生する球面収差
▲２▼ＣＤ互換時に、使用波長及び基板厚の違いに伴い発生する球面収差
▲３▼青色系光記録媒体として、２層光記録媒体の層間距離の違いに伴い発生する球面収差
のそれぞれにおいて、前述した同様の手法により、光記録媒体の判別を行うことができる。そして、この光記録媒体の光記録媒体判別信号に応じて、所定の位相形状（各瞳半径位置での付加位相量）を与えるように予め記憶されている。また、２層の青色系光記録媒体では、記録再生する情報層位置に応じて所定の位相形状を与える。
【００８２】
前記の２つの異なる球面収差を補正するための液晶素子の電極構成としては、例えば、図１５のようにすればよい。すなわち、連続した透明電極１０ａ，１０ｂを１対となし、透明電極１０ａ，１０ｂのそれぞれにメタル電極１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂを形成してなる。メタル電極はメタル配線によりそれぞれ外部の信号源に接続されており、外部信号により各々任意の電圧を供給できる。そして、本実施の形態１では、メタル電極１３ａとしてＤＶＤ色系光記録媒体（及び、２層型青色系光記録媒体においては２層目）を記録再生しようとしたときに発生する球面収差が最大となる瞳半径位置に形成し、メタル電極１３ｂとしてＣＤ系光記録媒体の記録再生しようとしたときに発生する球面収差が最大となる瞳半径位置に形成している。
【００８３】
具体的には、図１７に概観図、（表１）に形状データが示される対物レンズを用いた場合、青色、ＤＶＤ、ＣＤ各光路の対物レンズの入射ビーム径はφ：３．９ｍｍ、φ：４．０２ｍｍ、φ：３．２ｍｍであり、液晶素子の光束通過径は、ＤＶＤ系光路と略同等のφ：４．０２ｍｍで作製される（実際には０．１〜０．２ｍｍのマージンをもたせる）。このときメタル電極１３ａの瞳半径位置は１．２ｍｍ〜１．６ｍｍ、メタル電極１３ｂの瞳半径位置は１．０ｍｍ〜１．２ｍｍとすればよい（図１２，図１３，図１４に相当する）。
【００８４】
【表１】
2004127473.tif 000003
【００８５】
本実施の形態１では、大きく３種類の球面収差、すなわち、
▲１▼ＤＶＤ互換時に、使用波長の違いに伴い発生する球面収差
▲２▼ＣＤ互換時に、使用波長及び基板厚の違いに伴い発生する球面収差
▲３▼青色系光記録媒体として、２層光記録媒体の層間距離の違いに伴い発生する球面収差
を補正するが、図１２，図１４を見れば明らかなとおり、▲１▼と▲３▼で球面収差が最大となる位置は略一致しているため、２種類のピーク位置を出すような電極パターン１３ａ，１３ｂを用いればよい（図１５参照）。これは、青色系光路をＤＶＤ系と同様のＮＡ，基板厚で構成したためである。
【００８６】
そして、このような電極パターンを有する液晶素子に対して、例えば、前記のような光記録媒体判別手段でＤＶＤ系光記録媒体が挿入されたことが認識されると、付加位相量が最大となる位置がメタル電極１３ａとなるように予め記憶された印加電圧が各電極に加えられ、ＣＤ系光記録媒体が挿入されたことが認識されると、付加位相量が最大となる位置がメタル電極１３ｂとなるように予め記憶された印加電圧が各電極に加えられる。また、青色系光記録媒体であることが認識されると、２層型青色系光記録媒体の場合に１層目の記録再生時には、液晶素子は何ら作用せず、フォーカスジャンプして２層目で記録再生を開始すると、付加位相量が最大となる位置がメタル電極１３ａとなるように予め記憶された印加電圧が各電極に加えられる。
【００８７】
なお、液晶素子の電極構成は図１５に限られるものではない。図１６に示すような連続した１枚の透明電極２０（図１５の透明電極１０ａ、１０ｂを１対とした）にメタル電極２２〜２５を形成してなり、ＤＶＤ系用の光源点灯時に有限系光路として構成し、かつメタル電極２３としてＤＶＤ系光記録媒体を記録再生時に付加位相量が最大となる瞳半径位置に形成し、メタル電極２４としてＣＤ系光記録媒体の記録再生しようとしたときに発生する球面収差が最大となる瞳半径位置に形成してもよい。
【００８８】
また、図１８に示すような透明電極２０（図１５の透明電極１０ａ、１０ｂを１対とした）に、分割電極として、外縁部から中心部へ分割電極領域２６が形成され、さらに分割電極領域２６より内周に分割電極領域２７，２８が形成されてなる（１＜分割電極領域２８＜分割電極領域２７＜分割電極領域２６）。分割電極領域２７として２層型青色系光記録媒体の２層目、あるいはＤＶＤ色系光記録媒体を記録再生しようとしたときに発生する球面収差が最大となる瞳半径位置に形成し、分割電極領域２８としてＣＤ系光記録媒体の記録再生しようとしたときに発生する球面収差が最大となる瞳半径位置に形成してもよい。
【００８９】
さらに、本実施の形態１は図１９（ａ）に示すように、複合素子として開口制限素子１０７、液晶素子１０５、波長板１０６を一体形成してもよい。これにより、組付工程の簡素化が図れる。また、図１９（ｂ）に示すような別の複合素子の構成、すなわち、液晶素子１０５、波長板１０６の順に一体形成され、液晶素子表面もしくは波長板表面に開口制限素子１０７が形成されていてもよい。このように、部品の単一化や、アクチュエータへの搭載など、さらに素子の薄型化、重量の低減が可能となる。
【００９０】
また、本実施の形態１の光ピックアップにおいて、液晶素子の別の電極パターンとして、例えば、図１５に示すような異なる瞳半径位置で球面収差が最大となるように複数の給電部を設けたのに対し、図１２，図１３，図１４に示すような異なるピーク位置に発生する球面収差の略中心位置（図２０中の矢印Ｃ）に常にピーク位置が発生するように電極が構成されてもよい。そして、光記録媒体判別信号、球面収差信号応じて所定の位相量を付加する構成、また光記録媒体判別信号により、１層目／２層目の記録再生層の切り換えに応じて所定の位相量を付加する構成であってもよい。この構成により、電極パターンを単純化することができる。
【００９１】
また、ＤＶＤ系光路を有限系とすることは、対物レンズへの入射光束を発散状態あるいは収束状態とすることを意味する。一般に対物レンズへの入射光束の発散状態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、球面収差を低減可能な発散状態を選べばよい。このような有限系の手法によりＤＶＤ系光路の球面収差が抑制でき（図３５参照）、実施の形態１において、ＤＶＤ系光路を有限系で構成した場合は、青色系光記録媒体の基板厚誤差に伴い発生する球面収差のみを抑制するように液晶素子の電極パターンを構成してやればよく、液晶素子の位相付加領域としては、外周部のＤＶＤ系のＮＡ：０．６５〜ＣＤ系のＮＡ：０．５０の範囲に特化すればよい。そして、ＣＤ系光路において、液晶素子による位相補正効果を用いて収差補正を行うため、ＣＤ系のＮＡ：０．５０以下の範囲に収差補正領域を形成した。
【００９２】
次に、図２１は本実施の形態２における別の構成の光ピックアップであり、前述の実施の形態１で説明した光ピックアップの構成と同じく、「使用波長４００ｎｍ、ＮＡ０．６５、光照射側基板厚０．６ｍｍの青色系（大容量）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」と、「使用波長７８０ｎｍ、ＮＡ０．５０、光照射側基板厚１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体」をともに記録、再生、または消去できる光ピックアップの概略構成を示す図である。実施の形態１と異なる点は、青色系光路も光源と受光素子と光路分離手段を単一パッケージに収めたホログラムユニット４０１を使用している点である。これにより、光学系の小型化、組付の簡素化が図れる。
【００９３】
同様に、図２２（ａ）は本実施の形態１におけるもう一つ別の光ピックアップの概略構成を示す図である。前述した実施の形態１の光ピックアップと同じく、「使用波長４００ｎｍ、ＮＡ０．６５、光照射側基板厚０．６ｍｍの青色系（大容量）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」と「使用波長７８０ｎｍ、ＮＡ０．５０、光照射側基板厚１．２ｍｍのＣＤ系光記録媒体」をともに記録、再生、または消去できる光ピックアップである。そして、実施の形態１と異なる点は、ＤＶＤ／ＣＤの光源、受光素子、光路分離手段を単一パッケージに集約した点である。これにより、３波長光学系を小型な光ピックアップで実現したものである。なお、ホログラム３０１ｂとしては、図２２（ｂ）に示すようにＤＶＤ用のホログラム面をもつ層とＣＤ用のホログラム面をもつ層を備えた構成を用いればよい。
【００９４】
また、本発明の実施の形態２として、以下に説明する光ピックアップの構成としてもよい。そして、本実施の形態２の光ピックアップは、前述の実施の形態１で説明した光ピックアップと構成の異なる点は、ＣＤ系光路においても有限系で構成した点である。ＣＤ系光路において、有限系とすることにより、波面の収差を十分に抑制することができる。このためＣＤ系光路の球面収差が抑制できることから、同光路では液晶素子を作用させずに済むことになる。すなわち、実施の形態１の構成に対して、液晶素子に形成するＣＤ系光路用の電極パターンを減らすことが可能となる。
【００９５】
また、本発明の実施の形態３として、前述の各実施の形態に用いる液晶素子においては、対物レンズの中心軸が光軸に一致しているときに、最適な収差補正ができるようなパターンが設計されている。したがって、光記録媒体のトラッキングサーボにより対物レンズがラジアル方向（光記録媒体の半径方向）に移動するずれが生じると、補正を必要とする収差分布と液晶素子に形成された補正パターンとの間に位置ずれが生じ、収差補正の機能が劣化する。図２３（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて簡易的に説明する。ＤＶＤやＣＤ互換時に発生する球面収差の波面が、図２３（ａ）の上側部分であるときに、対物レンズに光源側から入射する光束に、図２３（ａ）の下側部分に示すような位相差を与え、不要な収差の波面を打ち消すことができることは前述のとおりである。ここで、図２３（ｂ）のように液晶素子と、対物レンズの間に位置ずれが生じた場合、図２３（ｃ）に示すような不要な収差の波面が発生する。
【００９６】
この対物レンズシフトに基づく、収差補正の機能劣化を改善するためには液晶素子を可動部（アクチュエータ）に搭載し、対物レンズと一体に駆動させる方法がある。しかしながら、この方法とした構成の液晶素子では重量増加、信号引出線の配線本数増加などの観点から、対物レンズアクチュエータの外部に設置することが望まれる。
【００９７】
ここで、図２３（ｃ）に示す不要な収差形状に着目すると、光軸反対称な３次関数状の形状を示していることがわかる。この形状は、例えば、非特許文献３で説明されているコマ収差と同等の形状を示すものである。本実施の形態３は、コマ収差補正手段として液晶素子の電極パターンを、後述のとおり工夫することにより、ＤＶＤ、ＣＤ互換時に発生する不要収差を補正可能とする。
【００９８】
前述したように、光軸対称に波面形状を補正する液晶素子と、対物レンズとの相対位置ずれは、不要なコマ収差を発生させる。本実施の形態３は、検出レンズ１１０と受光素子１１２（図１参照）を主として形成されるコマ収差検出光学系を備えることにより、このような不要なコマ収差を検知することができる。
【００９９】
図２４（ａ）に示すような光記録媒体１０９には案内溝が形成されている。この案内溝からの反射光には、直接の反射光である０次光と、回折された±１次回折光とが含まれ、これらの光が干渉し合っている。図２４（ｂ）は、受光手段の受光面で受光される０次光（直進光）と±１次回折光とを、受光素子１１２の受光面の上から見た図である。０次光（直進光）と±１次回折光とは、重なる部分があり、この重なる部分を干渉領域と呼ぶ。
【０１００】
この干渉領域が、コマ収差に伴いどのように変化するかを、図２５を用いて説明する。図２５は、球面収差を抑制している液晶素子に対し、対物レンズ１０８がシフト移動していくことにより、干渉領域がどのように変化するかを示している。対物レンズ１０８のシフトに伴い図の左右で光量に偏りが生じる。これは、対物レンズ１０８と液晶素子１０５の相対位置ずれにより、光記録媒体１０９上に投影されるスポットにコマ収差が発生するためである。この偏りは、一方の干渉領域と、もう一方の干渉領域とで、逆方向に生じる。図２５では、位置ずれが大きくなるほど図中右側の領域が強くなり、左側の領域が徐々に弱くなっていくのがわかる。
【０１０１】
本実施の形態３では、図２６のような６つの領域に分割された受光素子１１２と、演算手段１１３により、このコマ収差を検知する。すなわち、受光素子１１２の受光面は、光記録媒体１０９の半径方向（ラジアル方向）に２領域を有し、この２領域は光記録媒体１０９の回転方向（タンジェンシャル方向）にそれぞれ３分割されている。光記録媒体１０９の半径方向（ラジアル方向）の２領域のうちの一方に含まれる３つの領域を回転方向順にａ領域１１２ａ，ｂ領域１１２ｂ，ｃ領域１１０ｃとする。そして、ａ領域１１２ａ，ｂ領域１１２ｂ，ｃ領域１１２ｃから出力される光量信号を、それぞれＡ，Ｂ，Ｃとする。光記録媒体１０９のラジアル方向２領域のうち、もう一方に含まれる３つの領域をｄ領域１１２ｄ，ｅ領域１１２ｅ，ｆ領域１１２ｆとする。そして、ｄ領域１１２ｄ，ｅ領域１１２ｅ，ｆ領域１１２ｆから出力される光量信号を、それぞれＤ，Ｅ，Ｆとする。演算手段１１３は、加算手段及び減算手段から構成されている。
【０１０２】
受光素子１１２の各領域から出力された光量信号は、演算手段１１３に入力され、所定の演算が行われ、この演算結果が、光記録媒体の半径方向（ラジアル方向）のコマ収差を示す信号：ＣＯＭＡが演算手段１１３から出力される。演算手段１１３による演算を式で表すと、（数７）となる。
【０１０３】
【数７】
ＣＯＭＡ＝（Ａ＋Ｃ＋Ｅ）−（Ｂ＋Ｄ＋Ｆ）
対物レンズ１０８と、液晶素子１０５の相対位置ずれに伴う干渉領域の変化を、（数７）の演算手段１１３を用いて演算した結果を図２７に示す。図２７の横軸は対物レンズ１０８と液晶素子１０５の相対位置ずれ量、縦軸は出力信号Ａ〜Ｆの和信号で規格化したコマ収差信号である。
【０１０４】
また、本実施の形態３では、コマ収差を検出して液晶素子１０５を駆動する方法の代わりに、対物レンズ１０８あるいは対物レンズアクチュエータと液晶素子１０５との相対位置ずれ量を直接検知して、液晶素子１０５の制御を行ってもよい。位置ずれ量の検知は、よく知られたＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）をピックアップ固定光学系上に配置して、対物レンズとＰＳＤ間の距離を検出すればよい。そして、検知された位置ずれ量は、予め記憶されているテーブル（表記せず）に基づきコマ収差量に変換される。そして、そのコマ収差量に応じて、液晶素子１０５は駆動制御される。
【０１０５】
コマ収差補正手段は、図２８に示すように所定の電極パターンを有する液晶素子１０５のＤＶＤ／ＣＤ互換用パターン（図４（ａ），（ｂ）参照）に対向して配置する。液晶素子１０５は、図２８に示すように、少なくとも一方の透明電極が左右対称に分割され、各電極部分（と共通電極との間）に独立して電圧を印加できるようになっており、前記電圧を制御することにより、各電極部分の液晶の屈折率：ｎをｎ１　からｎ２　まで自在に変えることができる。屈折率：ｎを変化させると、各領域を通過する光線に光路差：Δｎ・ｄ（Δｎは屈折率変化分、ｄは液晶のセル厚）、すなわち、波長をλとして、位相差Δｎ・ｄ（２π／λ）を与えることができる。
【０１０６】
例えば、図２９の如きコマ収差が発生したとする。この波面収差を３次元曲線として示したのが図３０（ａ）の上の部分である。このようなコマ収差の波面に対し、対物レンズ１０８に光源側から入射する光束に、図３０（ａ）の下側部分に示すような位相差が与えられるように、図２８に示す液晶素子１０５の各電極に印加する電圧を調整すると、液晶素子１０５を透過する光束の各部での波面の遅れにより前記「収差の波面」を打ち消すことができる。図３０（ｂ）は、図３０（ａ）における実線（コマ収差の波面）と破線（液晶素子による波面の遅れ）の和、すなわち補正後の波面を示す。もとの波面（図３０（ａ）の実線の部分）よりも格段に小さくなる。
【０１０７】
特に、このようなコマ収差補正用電極面は図１６，図１８に示したような片側にのみ球面収差補正用電極パターンを有する液晶素子の対向電極面に形成すればよい。
【０１０８】
図３１は本発明の実施の形態４における光情報処理装置である情報記録再生装置の概略構成を示す透過斜視図である。
【０１０９】
情報記録再生装置３０は、光記録媒体４０に対して光ピックアップ３１を用いて情報の記録，再生，消去の少なくともいずれか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４０はディスク状であって、保護ケースのカートリッジ４１内に格納されている。光記録媒体４０はカートリッジ４１ごと、挿入口３２から情報記録再生装置３０に矢印「ディスク挿入」方向へ挿入セットされ、スピンドルモータ３３により回転駆動され、光ピックアップ３１により情報の記録や再生、あるいは消去が行われる。
【０１１０】
この光ピックアップ３１として、前述の実施の形態１〜３に記載の光ピックアップを適宜用いることができる。
【０１１１】
また本実施の形態５は、使用波長λ：４００ｎｍ、ＮＡ：０．６５で光記録媒体上に情報記録密度増倍度：Ｐ１＞１．８の多値記録を行う光情報処理装置であってもよい。これにより、例えば、２２ＧＢ以上の光情報処理装置をＮＡ０．８５の高ＮＡの対物レンズを用いることなく実現できる。すなわち、光記録媒体への記録容量はスポット径で定まる。ＤＶＤ系光記録媒体（４．７ＧＢ）に比べ、青色波長帯域を利用すれば、スポット径比（λ／ＮＡ）２で容量が上げられ、１２ＧＢ相当となる。これに前記条件の多値記録を適用することにより、２２ＧＢ相当が得られる。この結果、変動などに伴うマージンを拡大できる。そして、対物レンズの焦点深度は、ＮＡの２乗に比例して厳しくなるため、ＮＡ０．８５の対物レンズに比べＮＡ０．６５のレンズは１．７倍マージンを広げられる。
【０１１２】
なお、前述の各実施の形態では、簡単のため、波長として４００ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍに限定して述べてきたが、本発明は、以下のような各光記録媒体が規格として定める範囲に適用することが可能である。
【０１１３】
・青色波長帯域：波長３９７ｎｍ〜４１７ｎｍ
・赤色波長帯域：波長６５０ｎｍ〜６７０ｎｍ
・赤外波長帯域：波長７７０ｎｍ〜７９０ｎｍ
同様に、それぞれのＮＡ（開口数）として、０．６５、０．５０に限定して述べてきたが、
・青色系光記録媒体のＮＡ：０．６０〜０．７０
・ＤＶＤ系光記録媒体のＮＡ：０．６０〜０．６５
・ＣＤ系光記録媒体のＮＡ：０．４５〜０．５０
の範囲に適用できる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、青色系対物レンズによりＤＶＤ系，ＣＤ系光記録媒体に対して記録，再生を行うときに発生する球面収差、及び青色系光記録媒体の基板厚ばらつき、多層型青色系光記録媒体の層間距離に伴い発生する球面収差を１枚の液晶素子で抑制するため、大容量の青色系光記録媒体と、従来のＤＶＤ系，ＣＤ系光記録媒体の情報記録面上に良好なスポットを形成でき、かつ部品点数を増加させることなく、３世代いずれの光記録媒体に対しても高Ｓ／Ｎで信号を記録、再生することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光ピックアップの概略構成を示す図
【図２】半導体レーザー、ホログラム及び受光素子を一体化して構成されたホログラムユニットを示す図
【図３】本実施の形態１の光ピックアップにおける液晶素子の概略構成を示す断面図
【図４】（ａ），（ｂ）は液晶素子の電極パターンの例を示す図
【図５】（ａ）は対物レンズのＮＡ０．６５となる有効径と波長の関係、（ｂ）は（ａ）の対物レンズと同じφ１、焦点距離、ＮＡにおいて、硝種を変化させたときのφ２／φ１と、使用硝種のｄ線での屈折率ｎｄの関係を示す図
【図６】本実施の形態１における（ａ）は反射、（ｂ）は回折、（ｃ）は吸収の光学特性を利用して光束径を切り換える開口制限素子の構成を示す図
【図７】検出レンズを介して受光素子に向かう光束に発生する球面収差を示す図
【図８】光束分割手段により分割された各々の光束を検知する受光領域の分割された受光素子を示す図
【図９】検出された基板厚誤差に起因して発生する球面収差を示す図
【図１０】（ａ）は球面収差の波面（実線）と液晶素子による波面の遅れ（破線）、（ｂ）は補正後の球面収差の波面を２次元曲線として示す図
【図１１】（ａ）は球面収差の波面（実線）と液晶素子による波面の遅れ（破線）、（ｂ）は補正後の球面収差の波面を２次元曲線として示す図
【図１２】波長４００ｎｍ、ＮＡ０．６５で球面収差の波面が最小となる単一の対物レンズに、波長６６０ｎｍの光を無限系で入射させてＤＶＤ系光記録媒体にスポット形成させたとき発生の球面収差を示す図
【図１３】波長４００ｎｍ、ＮＡ０．６５で球面収差の波面が最小となる単一の対物レンズに、波長７８０ｎｍの光を無限系で入射させてＣＤ系光記録媒体にスポット形成させたとき発生の球面収差を示す図
【図１４】青色系光記録媒体の２層目の情報記録層への記録再生時に発生する球面収差を示す図
【図１５】本実施の形態１における球面収差を補正するための液晶素子の２つの透明電極におけるメタル電極構成を示す図
【図１６】本実施の形態１における球面収差を補正するための液晶素子の１つの透明電極におけるメタル電極構成を示す図
【図１７】本実施の形態１における対物レンズの概観図を示す図
【図１８】本実施の形態１における球面収差を補正するための液晶素子の透明電極における分割電極構成を示す図
【図１９】（ａ）は開口制限素子、液晶素子、波長板を一体形成した複合素子、（ｂ）は別の複合素子の構成を示す図
【図２０】本実施の形態１の液晶素子の電極パターンとして、異なるピーク位置に発生する球面収差の略中心位置にピーク位置が発生する電極構成を説明する図
【図２１】本発明の実施の形態２における別の構成の光ピックアップの概略構成を示す図
【図２２】（ａ）は本発明の実施の形態１におけるもう一つ別の構成の光ピックアップの概略構成、（ｂ）はＤＶＤ用のホログラム面をもつ層とＣＤ用のホログラム面をもつ層を備えたホログラム構成を示す図
【図２３】（ａ）は発生の球面収差（上側）とこれに付加する位相差（下側）、（ｂ）は対物レンズシフトにより付加する位相差がずれた状態、（ｃ）は対物レンズシフトにより発生の不要な波面の収差（残留収差）を示す図
【図２４】（ａ）は光記録媒体の案内溝から直接の反射光の０次光、回折された±１次回折光との干渉、（ｂ）は受光手段の受光面から見た０次光（直進光）と１次回折光との干渉領域を示す図
【図２５】液晶素子に対して対物レンズシフトにより変化する干渉領域を示す図
【図２６】受光素子と演算手段により、発生したコマ収差を検知する概略構成を示す図
【図２７】対物レンズと液晶素子の相対位置ずれに伴う干渉領域の変化の演算手段により演算した結果を示す図
【図２８】液晶素子の電極パターンを示す図
【図２９】対物レンズシフトに起因し発生のコマ収差を示す図
【図３０】（ａ）はコマ収差の波面（実線）と付与される位相差（破線）、（ｂ）は補正後の波面を示す図
【図３１】本発明の実施の形態４における光情報処理装置である情報記録再生装置の概略構成を示す透過斜視図
【図３２】青色波長帯域の光源を用いた大容量光記録媒体と、既存のＤＶＤ、あるいはＣＤとの互換が可能な光ピックアップの概略構成を示す図
【図３３】波長６６０ｎｍのＤＶＤ系光記録媒体に無限系入射で集光させたときの球面収差の波面を示す図
【図３４】波長７８０ｎｍのＣＤ系光記録媒体に無限系入射で集光させたときの球面収差の波面を示す図
【図３５】波長６６０ｎｍのＤＶＤ系光記録媒体に有限系入射で集光させたときの球面収差の波面を示す図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ　ガラス基板
２　導電性スペーサ
３　液晶
４ａ，４ｂ　電極
５　絶縁膜
６　配向膜
７　電極引出部
１０，１０ａ，１０ｂ，２０　透明電極
１１　給電部
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ，２２，２３，２４，２５　メタル電極
１５　分割電極
２６，２７，２８　分割電極領域
３０　情報記録再生装置
３１　光ピックアップ
３２　挿入口
３３　スピンドルモータ
４０　光記録媒体
２１　カートリッジ
１００　青色用光源
１０１，２０１ａ，３０１ａ　半導体レーザー
１０２　コリメートレンズ
１０３　偏光ビームスプリッタ
１０４　プリズム
１０５　液晶素子
１０６　波長板
１０７　開口制限素子
１０８　対物レンズ
１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ　光記録媒体
１１０　検出レンズ
１１１　光束分割手段
１１２，２０１ｃ，３０１ｃ　受光素子
１１２ａ〜１１２ｆ，　ａ〜ｆ領域
１１３　演算手段
２００　ＤＶＤ用光源
２０１，３０１　ホログラムユニット
２０１ｂ，３０１ｂ　ホログラム
２０２，３０２，５０２　カップリングレンズ
２０３，３０３　ダイクロイックプリズム
３００　ＣＤ用光源
【図１】
2004127473.tif 000004
【図２】
2004127473.tif 000005
【図３】
2004127473.tif 000006
【図４】
2004127473.tif 000007
【図５】
2004127473.tif 000008
【図６】
2004127473.tif 000009
【図７】
2004127473.tif 000010
【図８】
2004127473.tif 000011
【図９】
2004127473.tif 000012
【図１０】
2004127473.tif 000013
【図１１】
2004127473.tif 000014
【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３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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