(57)【要約】【課題】光源からの出射光を光記録媒体上に集光し、その反射光を検出するまでに生ずる各種の波面収差と光記録媒体の位相差とを同時に補正することが可能な電気光学素子を用いて、簡易な構成の光ピックアップ装置を実現する。【解決手段】本発明は、光記録媒体８に対して光源１からの光束を集光して情報の記録、再生または消去を行う光ピックアップ装置において、少なくとも２個の複数領域に分割されて光源１からの光束の波面収差を調節する領域と、光束および光記録媒体の光学位相差を調節する領域とを有する電気光学素子５を有することを特徴とし、分割された複数の領域のうち、光学位相差を調節する領域が光束の中央近傍を含む領域に配置され光記録媒体の光学位相差を打ち消すように補正する領域であり、波面収差を調節する領域が光束の中央領域の外周部の所望の領域に配置されて収差を打ち消すように補正する領域であることを特徴とする。【選択図】　　　　　　　図１
2004110874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体に対して光源からの光束を集光して情報の記録、再生または消去を行う光ピックアップ装置において、
少なくとも２個の複数領域に分割されて前記光源からの光束の波面収差を調節する領域と、該光束および光記録媒体の光学位相差を調節する領域とを有する電気光学素子を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記分割された複数の領域のうち、前記光学位相差を調節する領域が光束の中央近傍を含む領域に配置され前記光記録媒体の光学位相差を打ち消すように補正する領域であって、前記波面収差を調節する領域が光束の中央領域の外周部の所望の領域に配置されて収差を打ち消すように補正する領域であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記電気光学素子は液晶素子であり、該液晶素子の光束の波面収差を調節する領域における液晶分子の配向方向と該光束の偏光方向とのなす角が略平行であって、出射光の光学位相差を調節する領域における液晶分子の配向方向と該光束の偏光方向とのなす角が０度より大きく４５度以下の範囲となるように配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、
前記電気光学素子は液晶素子であり、該液晶素子の分割された複数の領域毎に対応して透明電極がパターン化された基板を有し、かつ、その複数の領域毎に所望の角度でラビング処理され、それぞれの領域毎に所望の電圧を印加することが可能となっていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、
前記光学位相差を調節する領域に対しては光記録媒体の光学位相差を打ち消す所望の位相差補正電圧を印加し、前記波面収差を調節する領域に対しては、前記位相差補正電圧から算出した光学位相差を調節する領域での収差調節量と同一の補正量が得られる収差補正電圧を基準電圧として印加することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項５記載の光ピックアップ装置において、
前記収差補正を行う場合に、前記波面収差を調節する領域に印加される収差補正電圧は、該波面収差を打ち消す所望の電位差を位相差補正電圧から算出した基準電圧にそれぞれ加減算して得るようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項５または６記載の光ピックアップ装置において、
前記位相差補正電圧は光記録媒体の光学位相差の検出値もしくは算出値に基づいて決定するようにし、前記波面収差を打ち消す所望の電位差は該波面収差の検出値もしくは算出値に基づいて決定することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、
前記波面収差を調節する領域は、光記録媒体と集光された光束の傾きによって生ずるコマ収差と、該光記録媒体の基板厚さのずれによって生ずる球面収差と、光ピックアップの光学部品の調整誤差によって生ずる非点収差との、少なくとも一つの収差を打ち消すように補正する領域であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、
前記電気光学素子は、液晶分子の長軸が両基板面に平行なホモジニアス配向の液晶層を有するネマティック型液晶素子であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１０】
光記録媒体に対して光源からの光束を集光して情報の記録、再生または消去を行う光ピックアップ装置を備えた光ディスクドライブ装置において、
前記光ピックアップ装置として、請求項１〜９のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置を用いたことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の光ディスクドライブ装置において、
前記光記録媒体の位相差を検出もしくは算出する位相差検出部と、前記波面収差を検出もしくは算出する収差検出部と、前記位相差補正電圧と前記収差補正の電圧差および前記収差補正電圧を算出する補正電圧演算部と、前記分割された複数の領域毎に駆動する液晶コントロール部と、前記領域毎の透明電極のパターンに矩形波を印加する液晶ドライバー部とを有する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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ（コンパクト・ディスク）系の光ディスクや、ＤＶＤ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，Ｓ−ＤＶＤ等のＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）系の光ディスクなどの光記録媒体に対して情報の記録、再生または消去を行う光ピックアップ装置およびその光ピックアップ装置を備えた光ディスクドライブ装置に関する。
【０００２】
従来より光記録媒体として音楽用ＣＤや映像用ＤＶＤが実用化され、近年ではさらに大容量の高品位ＤＶＤとして青色ＤＶＤが開発されている。これらの光ディスクは再生専用メディアの他に、ビデオレコーダやパーソナルコンピュータ等の外部記憶装置として、記録・再生用の光ディスクドライブ装置も実用化されている。
これらの光ディスクに対して情報の記録、再生または消去を行う光ディスクドライブ装置に用いられる光ピックアップ装置の構成例を図９にしたがって説明する。
【０００３】
まず、半導体レーザー（ＬＤ）を用いた光源２１から直線偏光の光束が出射され、コリメートレンズ２２によって平行光に調整された後、光ディスク２７への往路と検出部への復路を構成するための偏光ビームスプリッタ２３を直線偏光の位相に応じて透過もしくは反射させて通過（ここでは透過）させた後、立上げミラー２４を介して１／４波長板２５を透過させる。このとき直線偏光の光束は１／４波長の位相差が与えられ円偏光になり、対物レンズ２６によって光ディスク２７に集光され、情報の記録を行ったり、再生ピットの情報を読み取ったりすることが可能となる。そして光ディスク２７からの反射光は旋光方向が逆転した円偏光となり、再び１／４波長板２５を通過してさらに１／４波長の位相差が与えられ、合計１／２波長の位相差となり、往路での偏光方向とは偏光方向が９０°異なる復路の直線偏光となる。そして、この光束が再び偏光ビームスプリッタ２３に入射すると、往路での透過に対し復路では反射され、検出レンズ２８によって集光されて検出部２９へ入射することができる。検出部２９は多分割受光素子等から構成され、各種サーボ信号（フォーカスサーボ信号、トラックサーボ信号）や情報の再生信号を生成するための分割された検出信号を得るようになっている。
【０００４】
記録・再生用の光ディスクドライブ装置の場合、記録パワーを十分確保するため前述の往路での十分な効率を得ることで、ＬＤの最大パワーを使ってＲ（色素）ディスクやＲＷ（相変化）ディスクに記録することができる。このような光学系としては、前述の偏光ビームスプリッタを用いたいわゆる偏光光学系によって達成され、同時に検出時の復路についても十分な高効率を得ることができる。
【０００５】
図９に示すような構成の光ピックアップ装置を用いた場合、前述のＤＶＤや青色ＤＶＤなどの高密度光ディスクでは、２つの重要な問題がある。第一の問題は、光ディスクの光学位相差であって、この位相差はポリカーボネート樹脂を成型して製作する透明基板が、光学的な残留歪をもつため、前述の１／４波長板２５を透過した円偏光の光が、光ディスク２７で反射されて戻ってくるまでに、光ディスク２７の位相差の影響を受けることによって円偏光から楕円偏光になり、その後、偏光ビームスプリッタ２３ヘ入射した光束は、その楕円率の比率に応じて検出光として反射される偏光成分と、ＬＤを含む照明光学系へ戻る偏光成分に分けられてしまう。このような状態になると、一般的にＬＤへの戻り光によるＬＤノイズ（ＲＩＮ）の増大によって再生信号の劣化を招いてしまう。さらに、光ディスクの位相差が装置内温度の上昇や、ディスク基板の光学的歪の増減によって光学位相差のばらつきが増大すると、偏光ビームスプリッタ２３による検出部２９への分離が低下し、検出信号のレベルは顕著に低下してしまい、フォーカスサーボやトラックサーボ動作をはじめ、記録動作および再生動作が不能となってしまう場合がある。この問題は、音楽ＣＤやＤＶＤビデオなどのＲＯＭメディアで生じることが多かった。
【０００６】
上述した光ディスクの位相差の影響に対しては、下記の［特許文献１］に開示されているように、光源からの光束を液晶素子からなる電気光学素子を透過させた後、対物レンズで光ディスクに集光して記録・再生を行い、その光ディスクからの反射光が再び液晶素子を透過するときに、液晶層内の液晶分子の配向方向を制御して、光ディスクの位相差を打ち消すように液晶素子の位相差を与えることにより、偏光ビームスプリッタで完全に反射させ、検出部へ反射光を導くことで、検出光の低下を防止している。さらに、光ディスクの位相差を示す信号を生成する振幅検出回路等の生成手段を用いて、液晶素子の分子配向を、光束の光軸に垂直な光ビームの偏光方向と液晶の配向方向とのなす角度が一定角度（４５度）になるように保持しながら、光束の光軸を含む面内において液晶の配向方向と光束の光軸とのなす角度を変更するように液晶の配向方向を制御し、液晶素子を透過する光束に光ディスクの位相差を打ち消す位相差を発生させる液晶素子のドライバとしての制御手段を用いている。
このような旋光性を持たない液晶は、位相差の制御が容易であって、従来より光学素子の位相差を調整する手段として用いられている。
【０００７】
次に、ＤＶＤや青色ＤＶＤのような高密度で大容量の光ディスクは、ＣＤと比較してさらに短波長のＬＤ光源と、高開口数（ＮＡ）の対物レンズを用いて、微小な集光スポットとして記録・再生を行っている。このような、短波長で高ＮＡの光ピックアップ装置を用いると、光ディスクの反りによって光ディスクと集光したピームスポットの光軸の傾き（ラジアルチルト）によってコマ収差が発生し、サイドローブの発生により適正なスポット径に集光することができなくなり、再生時のクロストークや、記録時のピークパワーの低下によって記録・再生品質が著しく劣化してしまう。したがって、一般的にＤＶＤの記録・再生を行う光ディスクドライブ装置では、外付けのチルトセンサーを用いて、光ディスクとビームスポットの光軸の傾きを相対的な電気信号として検出し、このチルト信号すなわちラジアルチルトが零となるように、光ピックアップ装置のシークレールを傾ける構造として制御を行っていた。しかしながら、最近のノート型パーソナルコンピュータなどの小型装置にもＤＶＤの記録・再生が行える光ディスクドライブ装置の搭載が望まれおり、光ディスクドライブ装置の厚さの制約から可動機構によるチルト補正は困難となった。
【０００８】
そこで、下記の［特許文献２］に開示されているように、光ディスクの傾きで生じるコマ収差を補正するように、光ピックアップ装置の光路中に収差補正素子を配置することで、光ピックアップ装置の小型化が実現されるようになり、その収差補正素子としては、液晶素子が用いられている。このようなコマ収差を補正する液晶素子としては、前述の位相差を補正する液晶素子と異なって、光束のラジアル方向（光ディスク上での半径方向）の領域を３分割して、中央部の領域を基準電圧として、ラジアル方向の両側の２つの領域に、コマ収差成分である位相進みと位相遅れに対応した正負それぞれの電圧差を与えて、コマ収差を打ち消すように補正している。この場合の液晶素子の分子配向の方向は、光束の光軸に垂直な光ビームの偏光方向と一致させるようにして、液晶素子による光軸に垂直な位相差を発生させないようにしている。コマ収差の補正については、光束の光軸を含む面内において液晶の配向方向と光束の光軸とのなす角度を変更するように液晶の配向方向を制御することで、光軸方向の屈折率を変化させ、コマ収差を打ち消す収差を与えている。さらにこの他にも、青色ＤＶＤではさらに高ＮＡとなるため、光ディスクの基板厚さが微小に変動することによって生じる球面収差の影響が顕著となって、微細な集光スポットが得られなくなり、再生信号のジッタが劣化したり、記録時のピークパワーの低下を招き、記録・再生品質が著しく劣化してしまう。この場合においても、光ピックアップ装置の光路中に収差補正素子として液晶素子が用いられている。この球面収差を補正する液晶素子としては、前述のコマ収差を補正する液晶素子と同様な動作を行うが、収差の発生は光束の周辺部にリング状に発生するため、光束の周辺部である円周方向と光束の中央部の領域を２分割して、中央部の領域に基準電圧を印加して、円周方向の周辺部の領域に球面収差成分である位相進みもしくは位相遅れに対応した電圧差を与えて、球面収差を打ち消すように補正している。この場合の液晶素子の分子配向の方向とその制御方法は、コマ収差を補正する液晶素子と同一である。
【０００９】
さらに、下記の［特許文献３］に開示されていように、ＣＤやＤＶＤや青色ＤＶＤの少なくとも２種類の光ディスクを同一の光ピックアップ装置を用いて記録・再生するような場合では、複数の波長のＬＤの光束を一個の対物レンズによって光ディスク上に集光するため、コリメートレンズや偏光ビームスプリッタなどの光学部品を配置する精度が厳しくなって非点収差を発生し、コマ収差や球面収差と同様に記録・再生品質が著しく劣化してしまう。この場合においても、光ピックアップ装置の光路中に収差補正素子として液晶素子が用いられている。この非点収差を補正する液晶素子としては、前述のコマ収差を補正する液晶素子と同様な動作を行うが、収差の発生が異なるため、光束のラジアル方向（光ディスク上での半径方向）の周辺部の２つの領域と、光束のタンジェンシャル方向（光ディスク上でのトラック方向）の周辺部の２つの領域と、中央部の領域とを３領域にまとめながら分割して、中央部の領域に基準電圧を印加して、ラジアル方向の周辺部の領域とタンジェンシャル方向の周辺部の領域での非点収差成分である位相進みもしくは位相遅れに対応した電圧差を与えて、非点収差を打ち消すように補正している。この場合の液晶素子の分子配向の方向とその制御方法は、コマ収差および球面収差を補正する液晶素子と同一である。
これらの収差を補正する液晶素子は、分割する領域を工夫して、一つの液晶素子で上述の３種類の収差をいずれも補正することが可能である。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２６８３９８号公報
【特許文献２】
特開平９−１２８７８５号公報
【特許文献３】
特開２０００−４０２４９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような、光ディスクの基板厚誤差によって生じる球面収差や、光学部品の設置ずれによって生じる非点収差や、光ディスクと光ビームの傾きによって生じるコマ収差は、液晶素子に与える補正電圧の領域を、それぞれの収差が発生している領域ごとに分割することで、一つの素子で補正することが可能である。ただし、これらの収差である光軸方向の波面の乱れを補正するために、光軸を含む面内の屈折率変化を液晶素子に与えるには、液晶の配向方向と光束の偏光方向を平行としている。
これに対し、光ディスクの光学位相差によって生じる楕円偏光成分が偏光ビームスプリッタもしくは偏光ホログラムによって分離不能となって検出光を低下させる影響を低減させる必要がある。この光ディスクの光学位相差を補正するための液晶素子の位相差は、光ヒームの偏光軸の方向と前述の液晶分子の配向方向すなわち光軸と垂直な面内の最大屈折率方向とのなす角を４５度に設定している。特に、光学位相差を調整する領域での波面位相差（収差）は、配向方向と偏光方向のなす角の違いから収差を調整する領域の約１／２となり、液晶層に印加する駆動電圧が大きく異なっていた。すなわち光ディスクの位相差を補正するための液晶素子の構造と駆動方法は、収差を補正するための液晶素子の構造と駆動方法とは大きく異なっているため、少なくとも２個以上の液晶素子を並列に配置する必要があり、透過率の低下と、部品点数の増加と、駆動するための制御方法が複雑となるという問題があった。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、光源からの出射光を光記録媒体（光ディスク）上に集光し、その反射光を検出するまでに生ずる各種の波面収差と光記録媒体の位相差とを同時に補正することが可能な電気光学素子を用いると共に、この電気光学素子を用いて良好な検出を行うための制御方法を見出し、簡易な構成の光ピックアップ装置、およびその光ピックアップ装置を用いて良好な記録、再生を行うことができる光ディスクドライブ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、請求項１に係る発明は、光記録媒体に対して光源からの光束を集光して情報の記録、再生または消去を行う光ピックアップ装置において、少なくとも２個の複数領域に分割されて前記光源からの光束の波面収差を調節する領域と、該光束および光記録媒体の光学位相差を調節する領域とを有する電気光学素子を備えたことを特徴としており、これにより、複数の電気光学素子を用いることなく、光ピックアップ装置における光源の出射光の波面収差と、出射光および光記録媒体の光学位相差を複数に分割した領域で補正するようにすることが可能となる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記分割された複数の領域のうち、前記光学位相差を調節する領域が光束の中央近傍を含む領域に配置され前記光記録媒体の光学位相差を打ち消すように補正する領域であって、前記波面収差を調節する領域が光束の中央領域の外周部の所望の領域に配置されて収差を打ち消すように補正する領域であることを特徴としており、これにより、電気光学素子の複数に分割された領域を、光源の出射光の波面収差と、出射光および光記録媒体の光学位相差の補正が効果的に行えるような配置とすることが可能となる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記電気光学素子は液晶素子であり、該液晶素子の光束の波面収差を調節する領域における液晶分子の配向方向と該光束の偏光方向とのなす角が略平行であって、出射光の光学位相差を調節する領域における液晶分子の配向方向と該光束の偏光方向とのなす角が０度より大きく４５度以下の範囲となるように配置されていることを特徴としており、これにより、光源の出射光の波面収差と、出射光および光記録媒体の光学位相差を補正するときに、単独の電気光学素子を用いて、それぞれが互いに悪影響を与えることなく、効果的な補正機能を得ることが可能となる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、前記電気光学素子は液晶素子であり、該液晶素子の分割された複数の領域毎に対応して透明電極がパターン化された基板を有し、かつ、その複数の領域毎に所望の角度でラビング処理され、それぞれの領域毎に所望の電圧を印加することが可能となっていることを特徴としており、これにより、電気光学素子の複数に分割された領域において、それぞれの領域の液晶分子の配向方向を異なる方向に設定し、それぞれの液晶層に波面収差と光学位相差を与えることができるようにすることが可能となる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、前記光学位相差を調節する領域に対しては光記録媒体の光学位相差を打ち消す所望の位相差補正電圧を印加し、前記波面収差を調節する領域に対しては、前記位相差補正電圧から算出した光学位相差を調節する領域での収差調節量と同一の補正量が得られる収差補正電圧を基準電圧として印加することを特徴としており、これにより、片方の光学位相差の補正電圧の印加によって他方の収差成分が異ならないようにすることができ、電気光学素子の複数に分割された領域において、それぞれの領域が光源の出射光の波面収差と、出射光および光記録媒体の光学位相差を打ち消すための、光ビーム全体に与える収差量を均一になるようにすることが可能となる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の光ピックアップ装置において、前記収差補正を行う場合に、前記波面収差を調節する領域に印加される収差補正電圧は、該波面収差を打ち消す所望の電位差を位相差補正電圧から算出した基準電圧にそれぞれ加減算して得るようにしたことを特徴としており、これにより、片方の補正電圧によって他方の補正誤差を生じないようにすることができ、電気光学素子の複数に分割された領域において、それぞれの領域が光源の出射光の波面収差と、出射光および光記録媒体の光学位相差を打ち消すための、それぞれの補正電圧を得ることが可能となる。
【００１９】
請求項７に係る発明は、請求項５または６記載の光ピックアップ装置において、前記位相差補正電圧は光記録媒体の光学位相差の検出値もしくは算出値に基づいて決定するようにし、前記波面収差を打ち消す所望の電位差は該波面収差の検出値もしくは算出値に基づいて決定することを特徴としており、これにより、電気光学素子の複数に分割された領域において、それぞれの領域が光源の出射光の波面収差と、出射光および光記録媒体の光学位相差を打ち消すためのそれぞれの補正電圧を、対応する波面収差と光学位相差に基づいて正確に与えることが可能となる。
【００２０】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、前記波面収差を調節する領域は、光記録媒体と集光された光束の傾きによって生ずるコマ収差と、該光記録媒体の基板厚さのずれによって生ずる球面収差と、光ピックアップの光学部品の調整誤差によって生ずる非点収差との、少なくとも一つの収差を打ち消すように補正する領域であることを特徴としており、これにより、電気光学素子の複数に分割された領域において、波面収差を調整する領域がＤＶＤや青色ＤＶＤ等の光記録媒体での記録・再生特性に顕著な影響を与える、コマ収差と球面収差と非点収差を補正することが可能となる。
【００２１】
請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、前記電気光学素子は、液晶分子の長軸が両基板面に平行なホモジニアス配向の液晶層を有するネマティック型液晶素子であることを特徴としており、これにより、電気光学素子の複数に分割された領域において、液晶素子の光軸と垂直な面内と、光軸を含む面内での屈折率変化が、光ピックアップでの波面収差と光学位相差を独立して補正することが可能な、液晶分子の配向を得ることが可能となる。
【００２２】
請求項１０に係る発明は、光記録媒体に対して光源からの光束を集光して情報の記録、再生または消去を行う光ピックアップ装置を備えた光ディスクドライブ装置において、前記光ピックアップ装置として、請求項１〜９のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置を用いたことを特徴としており、これにより、簡易な構成の光ピックアップ装置を用いて良好な記録、再生を行うことが可能となる。
【００２３】
請求項１１に係る発明は、請求項１０記載の光ディスクドライブ装置において、前記光記録媒体の位相差を検出もしくは算出する位相差検出部と、前記波面収差を検出もしくは算出する収差検出部と、前記位相差補正電圧と前記収差補正の電圧差および前記収差補正電圧を算出する補正電圧演算部と、前記分割された複数の領域毎に駆動する液晶コントロール部と、前記領域毎の透明電極のパターンに矩形波を印加する液晶ドライバー部とを有することを特徴としており、これにより、電気光学素子（液晶素子）の複数に分割された領域において、光源の出射光の波面収差と、出射光および光記録媒体の光学位相差とを効果的に補正するために、簡易な構成で液晶素子の駆動を行うことが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作および作用を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１は本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の概略構成図であり、図中の符号１は光源である半導体レーザー（ＬＤ）、２はコリメートレンズ、３は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、４は立上げミラー、５は電気光学素子、６は１／４波長板（λ／４板）、７は対物レンズ、８は光記録媒体である光ディスク、９は検出レンズ、１０は多分割受光素子等からなる検出部、１１は位相差検出部、１２は収差（チルト）検出部である。
【００２６】
図１において、半導体レーザー（ＬＤ）１から出射されたレーザー光束は直線偏光であって、コリメートレンズ２により平行光の光束となり、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３によって同一の偏光方向の光束が透過され、立上げミラー４で光ディスク８の方向に反射され、電気光学素子５を通過した後、１／４波長板６を通過して円偏光となり、対物レンズ７に入射し、光ディスク８上で微小な光スポットに集光する。光ディスク８で反射された光は入射時と逆回転の円偏光となるため、対物レンズ７を介して再び１／４波長板６を通過することにより、往路の偏光方向とは垂直な偏光方向の直線偏光となるため、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３で反射されて検出レンズ９へ向かい、検出レンズ９で再び集光して検出部１０の多分割受光素子に入射し、各種サーボ信号（フォーカスサーボ信号、トラックサーボ信号）や情報の再生信号が得られる。
【００２７】
このような構成の光ピックアップ装置において、電気光学素子５は液晶素子であり、この液晶素子には前述の収差および光学位相差を補正する機能を持たせている。ここで、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、液晶素子５によりコマ収差、球面収差、非点収差をそれぞれ調節するための、液晶素子における代表的なそれぞれの領域の形状と、それぞれの収差の変動の様子を示している。すなわち液晶素子５に入射する光束に対して、図２のように光束の中央部近傍の領域を光学位相差を調整する領域とし、発生する波面収差の種類に応じた形状でその周辺部の領域を波面収差を調整する領域とする。
【００２８】
このような液晶素子５は、図３に示すように、液晶層５４を挟んだ上下のガラス基板５１ａ，５１ｂにそれぞれＩＴＯからなる透明電極５２ａ，５２ｂが形成され、さらにポリイミドからなる配向膜５３ａ，５３ｂが形成された構成となっている。
このとき、液晶分子５５の配向方向を領域毎に異なる方向とするため、透明電極５２ａ，５２ｂのパターンと一致させるように光学位相差を補正する領域を配置するため、同一形状の開口部をもつマスクを介して、光束の偏光方向とのなす角を所定の角度（本実施例では２０度）になるようにラビング処理を行う（図示せず）。この処理はラビング布で覆われたローラを回転しながら、所定の角度の方向に移動しながら、配向膜５３ａ，５３ｂの処理を行っている。同様に、光ディスクのチルトによって発生するコマ収差や球面収差、非点収差のそれぞれを補正する領域についても、収差を補正するように設計した透明電極５２ａ，５２ｂのパターンと一致させるように、同一の開口部をもつマスクを介して、光束の偏光方向と平行となるように上下の配向膜５３ａ，５３ｂに対してそれぞれのラビング処理を行う。次に、片方のガラス基板の周辺部にシール材を印刷し、対向する基板に均一な液晶厚さに制御するためのギャップ材を散布して貼り合せた後、液晶層５４として、正の誘電異方性を有するネマティック液晶材料を注入し、封止することで液晶素子５が構成されている。このとき、液晶分子５５の配向方向は前述のように光学位相差と収差を調整する領域で異なるが、液晶層５４の液晶分子５５と基板は略平行でねじれることなく配向しており、いわゆるホモジニアス配向となっている。尚、通常の液晶配向は液晶分子の傾く方向を制御するためプレチルト角を与えており、正確には平行ではないが、ほとんど無視できるため本説明では略平行としている。ここで、図３は、液晶素子の一部分の概観と、電圧の印加による液晶分子の配向の様子を模式的に示している。
【００２９】
次に、液晶素子５への電圧印加については、液晶表示素子での通常の駆動と同様に、液晶材料の電気分解を防止するため、矩形パルスを用いた交流波形を印加する。前述のホモジニアス配向では、電圧無印加時には、図３（ａ）のように液晶分子５５は基板と平行な状態を維持しており、液晶層５４の電圧の上昇にともなって図３（ｂ）のように液晶分子５５は基板との傾きを増加し、飽和する電圧においては、図３（ｃ）のように液晶分子５５はほぼ基板に対して垂直な配向状態となっている。
尚、図２では簡略なパターンによる領域を示しているが、さらに複数の領域に細分化することで、連続的な波面の変化に対応して収差を打ち消すことができるようになる。
【００３０】
（実施例２）
次に、光ディスクの光学位相差および光ピックアップ装置の波面収差を補正する液晶素子の動作を図４，図５および図８に基づいて説明する。図４は液晶材料の屈折率楕円体を用いて、収差を調整する領域（収差補正の領域）と位相差を調整する領域（位相差補正の領域）と液晶分子の配向方向を説明するための図であり、図５（ａ）は液晶素子の駆動電圧と液晶素子による光学位相差の関係を示す図、（ｂ）は液晶素子の駆動電圧と液晶素子による波面位相差（収差）の関係を示す図であり、図８は光学位相差および波面収差を補正する液晶素子の動作状態を一覧で示す図である。
【００３１】
まず、図４および図５（ａ）に示す例は、液晶素子の光学位相差を調整する領域の液晶分子の配向方向と光束の偏光方向を４５度もしくは２０度に設定した例を示している。通常、液晶素子によって与える光学位相差は、液晶材料の最大屈折率ｎｘと、光軸に直交する方向の屈折率ｎｙと、光軸方向の屈折率ｎｚ（ｎｙ＝ｎｚ）によって求められる。光学位相差は、光軸に直交する面内の屈折率異方性Δｎ＝ｎｘ−ｎｙと液晶層ｄの積であり、液晶分子の配向方向と光束の偏光方向とのなす角をθ２とすると、電圧無印加時における液晶素子による光学位相差は（ｎｘ−ｎｙ）×ｓｉｎ（２×θ２）×ｄである。したがって、前述の配向方向と偏光方向のなす角が０度もしくは９０度の場合、液晶素子によって与える光学位相差は０となり、４５度の場合に最大値となる。
【００３２】
さらに液晶層に印加する電圧によって液晶分子の傾きθ２が変化した場合（図４）、液晶素子による光学位相差は（ｎｘ−ｎｙ）×ｓｉｎ（２×θ２）×ｃｏｓθ２×ｄを得ることができる。このとき図５（ａ）に示すようにＬＤの波長をλ１とすると位相差がＮ×λ１±Δλ２（Ｎは自然数）を満足するように駆動することで、光ディスクの光学位相差Δλ２を打ち消すことが可能となる。このときの位相差補正電圧をＶ１とする。
尚、光ディスクの光学位相差は、ディスク基板に反射光を入射させ、その反射光量の減少量を検出するような位相差検出部で光学位相差値を算出し、あらかじめ設定した位相差と液晶駆動電圧の近似式や補正テーブルによる演算によって、位相差補正電圧を求めている。例えば、光ディスクの光学位相差が＋λ１／１０の場合、液晶素子で得られる位相差が２×λ１−λ１／１０となる位相差補正電圧Ｖ１を印加するようにしている。
このような補正を行うことで、ＤＶＤ−ＲＯＭの基板の位相差が規格値を超えるような特性であっても、検出光量の低下を防止して、十分なレベルの再生信号（ＲＦ信号）を得ることが可能となる。
【００３３】
次に、光ディスクの反りによって生じるコマ収差については、以下のように補正する。
コマ収差は光ディスクのラジアル方向（半径方向）に発生する光束の波面収差であり、傾く方向によって図５（ｂ）に示すように正負の収差±λ３が生じている。このような収差を調節するための液晶素子は、光束のラジアル方向の周辺部を分割した電極パターンにそれぞれの収差量に相当する電位差±Ｖ３を与えることで可能となる。このとき、光束の中央近傍の位相差を調節する領域との波面との差異が生じないように、収差を調節する領域の基準電圧Ｖ２を位相差補正電圧Ｖ１から算出しておく。すなわち位相差を調整する領域の波面は、図４のような液晶材料の屈折率楕円体の光束の偏光方向の屈折率によって定められ、液晶分子の配向方向と光束の偏光方向とのなす角をθ２とすると、偏光方向の屈折率は、
ｎｘ’＝√（ｎｘ２×ｃｏｓ２θ２＋ｎｙ２×ｓｉｎ２θ２）
であり、収差を調整する領域でのｎｘに対してθ２に応じて小さい値となる。このときのＶ２は、図５（ｂ）のようなそれぞれの領域における収差量と駆動電圧の近似式や補正テーブルから演算して求めている。
【００３４】
このようにして算出したＶ２を収差を調節する領域の収差補正電圧の基準電圧とすることで、光束全体が同一な波面となるように駆動することができる。さらに前述のコマ収差を補正するための電位差±Ｖ３を、収差を調整する領域のそれぞれに対して波面が同一となるように、Ｖ２＋Ｖ３およびＶ２−Ｖ３の収差補正電圧を与えることで、光ディスクのチルトによる収差の劣化を補正することが可能となる。
【００３５】
尚、液晶の配向方向と光束の偏光方向とのなす角θ２は２０度と４５度の場合を説明したが、１５度から２５度程度の範囲（好ましくは２０度）に設定することで液晶素子の位相差は１×λ１±Δλ２の範囲に設定でき、かつ、光ディスクの光学位相差の補正電圧Ｖ１を液晶素子の駆動電圧範囲の中心付近に設定できるとともに、収差補正電圧の基準電圧Ｖ２は前述のＶ１と近づくため、位相差と収差の調整範囲を広げることが可能となる。また、コマ収差の補正を液晶素子で行うには、光ディスク近傍に設置されたチルト検出部１２によって、光ディスク８の傾き量を検出し、その傾き量からコマ収差を補正するための電位差Ｖ３を所定の近似式や補正テーブルによって算出し、上記演算によって算出された収差補正電圧Ｖ２±Ｖ３をそれぞれの領域に印加するようにしている。
【００３６】
（実施例３）
次に、上述したような光ディスクの光学位相差と光束の波面収差とを液晶素子により補正する機能を有する光ディスクドライブ装置の制御系の構成例を図６に示し、その制御系の補正制御動作の一例を図７のフローチャートに示す。また、光学位相差および波面収差を補正する液晶素子の動作状態を図８に示す。
【００３７】
図６において、光ピックアップ部１３は図１で説明した光ピックアップ装置の構成と同一であり、光ディスク８の光学位相差と光束の波面収差のそれぞれの検出値を得るための位相差検出部１１と収差（チルト）検出部１２が光ディスク８の近傍に配置されている。位相差検出部１１は光学位相差を異常光量と常光量の比もしくは差から算出するような光学系から構成されていても良いし、検出部（受光素子）１０の検出信号の増減によって位相差を算出するような演算部であっても良い。また収差（チルト）検出部１２は、コマ収差であれば光ディスク８の傾きによる反射光を分割した受光素子の差信号として算出するチルトセンサーを用いることができる。球面収差は検出部（受光素子）１０での光束の周辺部と中央部との光量比から算出しても良いし、デフォーカスさせたときの検出信号の増減から収差を算出するような演算部であっても良い。また、非点収差は光ピックアップ部１３の光学部品を組み付け調整したときのずれを収差として与えるようにしたり、検出信号の和信号とプッシュプル（トラックエラー）信号の最大値が得られるフォーカス信号レベルのずれ（いわゆる非点隔差）として収差を算出するような演算部であってもよい。
【００３８】
これらの位相差検出部１１と収差検出部１２から得られた位相差値と収差値は補正電圧演算部１４に入力され、図５（ａ），（ｂ）に示すような液晶素子５の特性から、近似式や補正テーブルなどを用いて位相差補正電圧および収差補正の電圧差として演算し、液晶素子５を駆動する電圧を算出している。ここで、補正電圧演算部１４での算出方法を図７のフローチャートを参照してさらに詳細に説明する。まず制御動作が開始され、位相差補正を実行（更新）するか否かを判断し（Ｓ１）、実行した場合は、位相差検出部１１からの信号により光学位相差の検出値λ２を算出し（Ｓ２）、その検出値λ２から液晶素子５の位相差を調整する領域に印加する位相差補正電圧Ｖ１と、その位相差補正電圧Ｖ１を印加したときの波面位相値（収差）λ３を算出する（Ｓ３，Ｓ４）。次に、この領域の液晶分子の配向方向と光束の偏光方向とのなす角から、収差を調整する領域における前述のＶ１と同一の波面位相値（収差）が得られる収差補正電圧の基準電圧Ｖ２を算出する（Ｓ５）。次に、収差補正を実行（更新）するか否かを判断し（Ｓ６）、実行した場合は、収差検出部１２からの信号により光束の波面収差の検出値λ４を算出し（Ｓ７）、収差検出部で得られた検出値λ４から補正に必要な電圧差Ｖ３を算出する（Ｓ８）。これらの補正電圧値が全て算出された後、液晶コントロール部の駆動電圧値を決定する（Ｓ９）。そして、光学位相差と収差を調節する領域毎に、液晶素子５を駆動するための、交流信号を発生させる液晶コントロール部１５において、前述の電圧値の波高レベル信号と液晶素子５の両側の基板電極に入力する矩形波のタイミング信号を生成した後、前述の領域に対応した液晶素子５の透明電極のパターンと接続された液晶ドライバー部１６に、液晶コントロール部１５で生成した波高レベル信号とタイミング信号を入力し、所望の矩形波を液晶素子５の液晶層に印加するようにしている。
【００３９】
このような構成の光ディスクドライブ装置とすることで、光ディスク基板に依存した光学位相差を打ち消すことで、検出光量の低下と半導体レーザー１への戻り光の増加を防止することが可能となり、さらに同一の液晶素子５によって、ディスクチルトによって生じるコマ収差の補正や、光ディスク８の基板厚さばらつきによって生じる球面収差の補正や、光ピックアップ部１３の光学部品の調整ずれによる非点収差の補正が、簡易な構成で実施できる。また、液晶素子５は単独となるため、複数個を並列に配置したときと比較して光ディスク８までの透過率が高まり、半導体レーザー１の最大出力に対して高効率な記録パワーを得るとともに、高効率な検出光量を得ることができ、光ディスクや回路ノイズに強く広帯域な検出回路が実現できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明では、複数の電気光学素子を用いることなく、光ピックアップ装置における光源の出射光の波面収差と、出射光および光記録媒体（光ディスク）の光学位相差を複数に分割した領域で補正するようにして、単独で簡易な構成の光ピックアップ装置を得ることができる。
請求項２に係る発明では、請求項１の効果に加え、電気光学素子の複数に分割された領域を、光源の出射光の波面収差と、出射光および光ディスクの光学位相差を補正が効果的に行えるような配置とすることで、単独で簡易な構成の光ピックアップ装置を得ることができる。
請求項３に係る発明では、請求項１の効果に加え、光源の出射光の波面収差と、出射光および光ディスクの光学位相差を補正するときに、単独の電気光学素子を用いて、それぞれが互いに悪影響を与えることなく、効果的な補正機能を得られる光ピックアップ装置を得ることができる。
請求項４に係る発明では、請求項１〜３のいずれかの効果に加え、電気光学素子の複数に分割された領域において、それぞれの領域の液晶分子の配向方向を異なる方向に設定し、それぞれの液晶層に波面収差と光学位相差を与えることができるようになる。
請求項５に係る発明では、請求項１〜４のいずれかの効果に加え、片方の光学位相差の補正電圧の印加によって他方の収差成分が異ならないようにすることができ、電気光学素子の複数に分割された領域において、それぞれの領域が光源の出射光の波面収差と、出射光および光ディスクの光学位相差を打ち消すための、光ビーム全体に与える収差量を均一にすることができる。
請求項６に係る発明では、請求項５の効果に加え、片方の補正電圧によって他方の補正誤差を生じないようにすることができ、電気光学素子の複数に分割された領域において、それぞれの領域が光源の出射光の波面収差と、出射光および光ディスクの光学位相差を打ち消すための、それぞれの補正電圧を得ることができる。
請求項７に係る発明では、請求項５または６の効果に加え、電気光学素子の複数に分割された領域において、それぞれの領域が光源の出射光の波面収差と、出射光および光ディスクの光学位相差を打ち消すためのそれぞれの補正電圧を、対応する波面収差と光学位相差に基づいて正確に与えることができる。
請求項８に係る発明では、請求項１〜７のいずれかの効果に加え、電気光学素子の複数に分割された領域において、波面収差を調整する領域がＤＶＤや青色ＤＶＤでの記録再生特性に顕著な影響を与える、コマ収差と球面収差と非点収差を補正することができる。
請求項９に係る発明では、請求項１〜８のいずれかの効果に加え、電気光学素子の複数に分割された領域において、液晶素子の光軸と垂直な面内と、光軸を含む面内での屈折率変化が、光ピックアップでの波面収差と光学位相差を独立して補正することが可能な、液晶分子の配向を得ることができる。
請求項１０に係る発明では、請求項１〜９のいずれか一つの構成および効果を有する簡易な構成の光ピックアップ装置を用いて良好な記録、再生を行うことができる光ディスクドライブ装置を得ることができる。
請求項１１に係る発明では、請求項１０の効果に加え、電気光学素子（液晶素子）の複数に分割された領域において、光源の出射光の波面収差と、出射光および光ディスクの光学位相差とを効果的に補正するために、簡易な構成で液晶素子の駆動を行える光ディスクドライブ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】液晶素子によりコマ収差、球面収差、非点収差をそれぞれ調節するための、液晶素子における代表的なそれぞれの領域の形状と、それぞれの収差の変動の様子を示す図である。
【図３】液晶素子の一部分の概観と、電圧の印加による液晶分子の配向の様子を模式的に示す図である。
【図４】液晶材料の屈折率楕円体を用いて、収差を調整する領域（収差補正の領域）と位相差を調整する領域（位相差補正の領域）と液晶分子の配向方向を説明するための図である。
【図５】（ａ）は液晶素子の駆動電圧と液晶素子による光学位相差の関係を示す図、（ｂ）は液晶素子の駆動電圧と液晶素子による波面位相差（収差）の関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施例を示す図であって、光ディスクドライブ装置の制御系の構成説明図である。
【図７】図６に示す光ディスクドライブ装置の制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】光学位相差および波面収差を補正する液晶素子の動作状態を一覧で示す図である。
【図９】従来技術の一例を示す光ピックアップ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１　　　半導体レーザー（ＬＤ）
１’　　半導体レーザー（駆動部）
２　　　コリメートレンズ
３　　　偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
４　　　立上げミラー
５　　　電気光学素子（液晶素子）
６　　　１／４波長板
７　　　対物レンズ
８　　　光ディスク（光記録媒体）
９　　　検出レンズ
１０　　検出部（多分割受光素子等）
１１　　位相差検出部
１２　　収差（チルト）検出部
１３　　光ピックアップ部（光ピックアップ装置）
１４　　補正電圧演算部
１５　　液晶コントロール部
１６　　液晶ドライバー部
【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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