(57)【要約】【課題】液晶収差補正素子の追加に伴う光ピックアップ装置のコスト上昇を有効に軽減させる。【解決手段】光源から放射される直線偏光を集光手段により光ディスクの記録面上に集光させ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置において、集光手段に入射する光束の収差を補正する液晶収差補正素子であって、液晶４０２と、この液晶４０２を薄層状に挟持する第１および第２の透光性基板４０１、４０３とを有し、光源から記録媒体にいたる光路上において、第１の透光性基板４０１を光源側、第２の透光性基板４０３を光ディスク側にして配置され、第２の透光性基板４０３が位相制御素子である。【選択図】                  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から放射される直線偏光を集光手段により光ディスクの記録面上に集光させ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置において、集光手段に入射する光束の収差を補正する液晶収差補正素子であって、
液晶と、この液晶を薄層状に挟持する第１および第２の透光性基板とを有し、
光源から記録媒体にいたる光路上において、上記第１の透光性基板を光源側、上記第２の透光性基板を光ディスク側にして配置され、
上記第２の透光性基板が位相制御素子であることを特徴とする液晶収差補正素子。
【請求項２】
請求項１記載の液晶収差補正素子において、
第２の透光性基板が波長板であることを特徴とする液晶収差補正素子。
【請求項３】
請求項２記載の液晶収差補正素子において、
第２の透光性基板である波長板が水晶により構成されたことを特徴とする液晶収差補正素子。
【請求項４】
請求項３記載の液晶収差補正素子において、
第２の透光性基板である波長板が水晶の単板により構成されたことを特徴とする液晶収差補正素子。
【請求項５】
請求項２〜４の任意の１に記載の液晶収差補正素子において、
波長板が１／４波長板であることを特徴とする液晶収差補正素子。
【請求項６】
請求項２〜４の任意の１に記載の液晶収差補正素子において、
波長板が１／２波長板であることを特徴とする液晶収差補正素子。
【請求項７】
光源から放射される直線偏光を集光手段により記録媒体の記録面上に集光させ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置において、
集光手段に入射する光束の収差を補正する液晶収差補正素子として、請求項１〜６の任意の１に記載のものを有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７記載の光ピックアップ装置を用い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】
この発明は、液晶収差補正素子・光ピックアップ装置および光ディスクドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、ＤＶＤや次世代光ディスク等に「２層以上の記録層」を設けることにより記録容量を増大させることが提案され、実施されつつある。  
これら２層以上の記録層を持つ光ディスクにおいて隣接する記録層の間隔（「層間厚」と呼ばれる。）は数十μｍのオーダーである。  
光ピックアップ装置の光学系の光学特性は、上記２層以上の記録層のうちの特定の１つに対して最適化されているため、「特定の記録層以外の記録層」に光が集光させられる場合、特定の記録層と集光される記録層との間の「層間厚による光学的距離の変化」に応じて球面収差が発生し、集光特性が劣化する。
【０００３】
一方、従来から光ピックアップ装置において、光路中に配置した液晶収差補正素子により収差を補正することが提案されている（特許文献１、２）。このような液晶収差補正素子を用いることにより、上記２層以上の記録層の層間厚に起因して発生する収差を補正することが考えられる。
【０００４】
上記液晶収差補正素子は、液晶の薄層を一対の透明電極により挟持してなる。  
透明電極には「マトリックス状の電極」や「ストライプ状の電極」等、液晶に２次元的な分布の電界を印加するための電極が形成されている。１例を挙げると、透明電極の一方は共通電極で、他方は「透過光束の主光線の透過位置を中心とする円環状の電極」を密接して複数個「同心円状に配置」したものとする。
【０００５】
これら円環状の電極の１つと共通電極との間に電圧を印加し、これら電極間にある液晶の屈折率を変化させると、この部分で液晶層を透過する光束の位相が変化する。この事を利用して、補正すべき波面形状に応じて、電圧を印加する円環状の電極の組み合わせと電圧の大きさを調整して、光束の波面の位相を同心円状に変化させることにより「波面の形状を調整」して収差を相殺するのである。
【０００６】
液晶収差補正素子による収差補正では、上記記録層の切り替えに伴う球面収差の補正のみならず、光ピックアップ装置の光学系に固有の収差や、光ディスクの基板の厚さのバラツキによる収差等をも合わせて補正することができるが、液晶収差補正素子を用いることにより光ピックアップ装置のコストが高くなることは否めない。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２１２６１１号公報
【特許文献２】特開平９−１２８７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、液晶収差補正素子の追加に伴う光ピックアップ装置のコスト上昇を有効に抑えることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の液晶収差補正素子は「光源から放射される直線偏光を集光手段により光ディスクの記録面上に集光させ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置において、集光手段に入射する光束の収差を補正する液晶収差補正素子」であって、以下のごとき特徴を有する（請求項１）。
【００１０】
即ち、液晶収差補正素子は、液晶と、第１および第２の透光性基板とを有する。  
「液晶」は、電圧の印加により屈折率が変化するものである。  
「第１および第２の透光性基板」は、液晶を薄層状に挟持する。  
第１および第２の透光性基板には、これらにより挟持された液晶の薄層に対し「収差を補正するための２次元的な分布の電圧」を印加するための電極（前述のマトリックス状の電極や、一方が共通電極で、他方は「透過光束の主光線の透過位置を中心とする円環状の電極を密接して複数個、同心円状に配置」した電極等）が形成される。
【００１１】
液晶収差補正素子はは、光源から記録媒体にいたる光路上において、第１の透光性基板を光源側、第２の透光性基板を光ディスク側にして配置され、第２の透光性基板は「位相制御素子」である。
【００１２】
請求項１記載の液晶収差補正素子において「位相制御素子である第２の透光性基板」は常光線と異常光線との間に所定の位相差を与える「位相板」であることができる（請求項２）。この場合、第２の透光性基板である波長板は「水晶により構成」されたものであることが好ましく（請求項３）、より好ましくは「水晶の単板」で構成されることが好ましい（請求項４）。
【００１３】
請求項２〜４の任意の１に記載の液晶収差補正素子において、位相板は１／４波長板であることも（請求項５）、１／２波長板であることもできる（請求項６）。
【００１４】
この発明の光ピックアップ装置は、光源から放射される直線偏光を集光手段により記録媒体の記録面上に集光させ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置であって、集光手段に入射する光束の収差を補正する液晶収差補正素子として、請求項１〜６の任意の１に記載のものを有することを特徴とする（請求項７）。  
この発明の光ディスクドライブ装置は、請求項７記載の光ピックアップ装置を用いる光ディスクドライブ装置である（請求項８）。
【００１５】
この発明の光ディスクドライブ装置でドライブされる光ディスクとしては、前述の「２層以上の記録層」を設けることにより記録容量を増大させたＤＶＤや次世代光ディスクを好適に使用できることは言うまでもないが、従来から知られているＤＶＤ−ＲＡＭ・ＷＯ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を適宜に使用できる。即ち、液晶収差補正素子による収差補正は、２層以上の記録層を持つ光ディスクの「層間厚による光学的距離の変化」による球面収差の補正に限らず、光ピックアップ装置の光学系に固有の収差の補正を行うこともできるし、上記各種光ディスクの基板の厚みのバラツキに起因する収差の補正を行うこともできる。
【００１６】
勿論、ＤＶＤとＣＤとに共通の光ピックアップ装置で対物レンズをＤＶＤもしくはＣＤに最適化した場合に、ＤＶＤとＣＤの基板の厚さに起因する収差を補正することも可能である。
【発明の効果】
【００１７】
上記の如く、この発明の液晶収差補正素子は、液晶層を挟持する透光性基板の一方が、１／４波長板等の位相制御素子であるので、収差を補正する機能の他に１／４波長板等としての機能をも有する。このため、この発明の液晶収差補正素子を用いることにより、専用の１／４波長板等の位相制御素子を別個に設ける必要がなくなる。
【００１８】
即ち、液晶収差補正素子を構成する２枚の透光性基板のうち、１枚を位相制御素子とすることにより、光ピックアップ装置に専用の位相制御素子を設置するという工程あるいは液晶収差補正素子と位相制御素子を接着するという工程がなくなり、光ピックアップ装置の低コスト化を実現できる。
【００１９】
請求項２記載の液晶収差補正素子を用いると、収差の補正とともに、光源から光ディスクへ向かう光路と、光ディスクからの戻り光の光路を偏光分離することができる。  
また、請求項３記載の液晶収差補正素子のように波長板を水晶で構成すると「高分子をガラスで挟持したサンドイッチタイプの波長板」よりも透過波面、反射波面の優れた波長板を実現でき、請求項４記載の液晶収差補正素子のように波長板を水晶の単板で構成すると液晶収差補正素子を「より安価」に構成できる。
【００２０】
このように、この発明の液晶収差補正素子は低コストで実現できるので、これを用いることにより、この発明の光ピックアップ装置（請求項５）や光ディスクドライブ装置（請求項６）のコストを低減できる。また、この発明の光ピックアップ装置や光ディスクドライブ装置は液晶収差補正素子を有するので、収差の良好に補正された光スポットを記録面上に形成でき、情報の記録・再生・消去の１以上を高性能に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図２に光ピックアップ装置の実施の１形態を示す。  
この実施の形態の光ピックアップ装置は、光源にホログラムユニット１０１を用いた構成である。ホログラムユニット１０１の構成を図２（ｂ）に示す。ホログラムユニット１０１は、発光源としてのＬＤチップ１０１Ａと、戻り光を検出するための受光手段１０１Ｂと偏光ホログラム１０１Ｃとをユニットとして一体化したものである。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、ホログラムユニット１０１内のＬＤチップ１０１Ａから放射された直線偏光は、発散光として偏光ホログラム１０１Ｃを直進的に透過し、図２（ａ）に示すようにカップリングレンズ１０２により発散傾向を弱められ、液晶収差補正素子１０３を透過して所定の収差補正が施され、液晶収差補正素子１０３の「光ディスク側の透光性基板をなす１／４波長板」を透過することにより円偏光に変換され、偏向ミラー１０５により反射され、「集光手段」としての対物レンズ１０６により光ディスク１０７の記録面に集光される。
【００２３】
記録面で反射された光束は「戻り光」となって上記光路を逆に辿り、液晶収差補正素子１０３の光ディスク側の透光性基板をなす１／４波長板を透過して、往路とは偏光面を９０度旋回させた直線偏光になり、カップリングレンズ１０２により収束傾向を与えられ、図２（ｃ）に示すように、ホログラムユニット１０１の偏光ホログラム１０１Ｃにより回折され、ホログラムユニット１０１内の受光手段１０１Ｂに受光される。受光手段１０１Ｂで発生する各種の受光信号は再生信号や各種制御信号の生成に供される。
【００２４】
液晶収差補正素子１０３の構成を説明図として図１に示す。  
液晶収差補正素子１０３は、光源側の透光性基板４０１と光ディスク側の透光性基板４０３をスペーサ部材４０４で接合し、基板間に液晶４０２を薄層状に充填してなっている。この実施の形態では、光源側の透光性基板４０１をガラス板で構成し、光ディスク側の透光性基板４０３を１／４波長板として構成している。
【００２５】
通常、透光性基板は２枚ともガラス板で構成され、１／４波長板は別体として設置されるか完成後の液晶素子に接着されるかであるが、図１に示すように、透光性基板４０３を１／４波長板とすることにより、１／４波長板を別個に設置したり、接着したりする工程を省略できる。
【００２６】
透光性基板４０１、４０３の液晶４０２に接する側には透明電極が形成されている。透明電極は、例えば、２次元マトリックス状の電極や「ストライプ状の電極」等、液晶に２次元的な分布の電界を印加するための電極であり、例えば前述の、透明電極の一方を共通電極とし、他方は「透過光束の主光線の透過位置を中心とする円環状の電極」を密接して複数個、同心円状に配置したもの等である。
【００２７】
光ディスク側の透光性基板４０３として用いられる１／４波長板としては、近年一般的に使用されている「高分子材料をガラスで挟んだ１／４波長板」が考えられる。また、ニオブ酸リチウムや方解石など複屈折結晶を用いた波長板も考えられる。  
中でも好適なものは「人工水晶からなる１／４波長板」であり、複屈折結晶を用いるもののうちで最も安価である。水晶による１／４波長板を用いる場合、角度特性の良い２枚貼りの物と、角度特性は悪いが安価な単板のものがあり、透過光束が「発散性がゆるい光束」である場合や「平行光束」である場合には、単板の１／４波長板を採用することができる。
【００２８】
図１の例では、透光性基板４０３を１／４波長板としたが、透光性基板４０３を１／２波長板とすることも出来ることは勿論であり、この場合も人口水晶からなるもの、特に水晶の単板のものを用いることにより、液晶収差補正素子を安価に実現できる。
【００２９】
図３には光ピックアップ装置の実施の別形態を示す。繁雑を避けるため、混同の恐れがないと思われるものについては図２におけると同一の符号を付した。  
光源である半導体レーザ１０１０からの直線偏光は発散性の光束として放射され、偏光ビームスプリッタ１０８を透過する。偏光ビームスプリッタ１０８を透過した光束はカッップリングレンズ１０２により発散傾向を弱められ、液晶収差補正素子１０３を透過して所定の収差補正が施され、液晶収差補正素子１０３の光ディスク側の透光性基板をなす１／４波長板を透過することにより円偏光に変換され、偏向ミラー１０５により反射され、対物レンズ１０６により光ディスク１０７の記録面に集光される。
【００３０】
記録面で反射された光束は戻り光となって上記光路を逆にたどり、液晶収差補正素子１０３の光ディスク側の透光性基板基板をなす１／４波長板を透過して、往路とは偏光面を９０度旋回させた直線偏光になり、カップリングレンズ１０２により収束傾向を与えられ、偏光ビームスプリッタ１０８により反射され、シリンダレンズ１０９により非点収差を与えられて受光手段１１０に受光される。受光手段１１０による受光信号は、非点収差法によるフォーカスエラー信号やプッシュプル方式のトラックエラー信号、再生信号等の生成に供される。
【００３１】
液晶収差補正素子１０３としては図１に示すものを用いることができる。  
図４には光ピックアップ装置の実施の別形態を示す。繁雑を避けるため、混同の恐れがないと思われるものについては、図２、図３におけると同一の符号を付した。この実施の形態では、液晶収差補正素子１１３の光ディスク側の透光性基板をなす位相板は１／２波長板である。
【００３２】
発光波長の異なる光源１０１０、１１０を有し、光源１０１０（波長：λ１とする。）からの光束の収差を液晶収差補正素子により補正する。光源１０１０から放射された直線偏光は発散光として液晶収差補正素子１１３により所定の収差補正を施され、液晶収差補正素子１１３の光ディスク側の透明基板をなす１／２波長板により偏光面が９０度旋回され、偏光ビームスプリッタ１０８により反射され、カップリングレンズ１０２により発散傾向を弱められ、１／４波長板１０４を通過して円偏光に変換される。
【００３３】
変換された円偏光は偏向ミラー１０５により反射され、対物レンズ１０６により光ディスク１０７の記録面に集光される。記録面で反射された光束は戻り光となって往路の光路を逆に辿り、１／４波長板１０４を透過して、往路の偏光方向に対し偏光面が９０度旋回した直線偏光に変換され、カップリングレンズ１０２により収束傾向を与えられて偏光ビームスプリッタ１０８とダイクロイックプリズム１１２とを透過し、シリンダレンズ１０９により非点収差を与えられて受光手段１１０に受光される。
【００３４】
液晶収差補正素子１１３の光ディスク側の透光性基板として１／２波長板を用いるのは、透過光束の強度分布を変えずに偏光方向だけ９０度旋回させるためである。  
受光手段１１０による受光信号は、非点収差法によるフォーカスエラー信号やプッシュプル方式のトラックエラー信号、再生信号等の生成に供される。
【００３５】
他方の光源１１１（波長：λ２とする。）から出射した直線偏光の発散光はダイクロイックプリズム１１２で反射され、偏光ビームスプリッタ１０８を透過し、カップリングレンズ１０２により発散傾向を弱められ、１／４波長板１０４を透過して円偏光に変換され、偏向ミラー１０５により反射され、対物レンズ１０６により光ディスク１０７の記録面に集光される。
【００３６】
記録面で反射された光束は戻り光となって往路の光路を逆に辿り、１／４波長板１０４を透過して、往路の偏光面に対して９０度旋回した偏光面を持つ直線偏光となり、カップリングレンズ１０２により収束傾向を与えられ、偏光ビームスプリッタ１０８とダイクロイックプリズム１１２とを透過し、シリンダレンズ１０９により非点収差を与えられ受光手段１１０に受光される。受光手段１１０による受光信号は、非点収差法によるフォーカスエラー信号やプッシュプル方式のトラックエラー信号、再生信号等の生成に供される。
【００３７】
偏光ビームスプリッタ１０８は「波長：λ１とλ２の範囲では波長に関係無く、偏光方向により反射・透過が決定される偏光分離膜」を形成されており、ダイクロイックプリズム１１２は波長：λ２に対しては偏光ビームスプリッタとして機能し、波長：λ１に対しては透過プリズムとして機能する。
【００３８】
図１〜図４に実施の形態を示した光ピックアップ装置において、液晶収差補正素子の光ディスク側の透光性基板として用いられる１／４波長板や１／２波長板は、人口水晶の単板によるものである。
【００３９】
図５は、光ディスクドライブ装置の実施の１形態を説明図として示している。  
光ディスクＤはホルダ１５１にセットされ、モータＭにより回転される。符号光ピックアップ装置５１は、駆動装置５２により駆動されて光ディスクＤの半径方向へ変位して、光ディスクＤに対する情報の記録・再生・消去の１以上を行う。
【００４０】
光ピックアップ装置５１としては上に図２〜図４に即して説明したものを適宜に用いることができる。制御装置５３は、光ディスクドライブ装置の全体を制御するが、図５に示された部分では、モータＭの回転駆動の制御を行い、駆動装置５２の制御を通じて光ピックアップ装置５１の変位を制御し、さらに光ピックアップ装置５１の各種制御、即ち、フォーカシング制御やトラッキング制御等を行うと共に、液晶収差補正素子による収差補正を行う。
【００４１】
図５の例では、光ディスクＤはＤＶＤであり、ディスク内に２層の記録層ＤＡ、ＤＢが回転軸方向に近接して設けられている。これら記録層ＤＡ、ＤＢの層間厚は数十μｍのオーダーである。記録層ＤＡ、ＤＢの光ピクアップ装置５１側の面が「記録面」である。
【００４２】
光ピックアップ装置５１は、記録層ＤＡ、ＤＢのどちらに対しても光スポットを集光できるようになっているが、光ピクアップ装置５１の光学系の特性は、記録層ＤＡに対して最適化されている。このため、光スポットが記録層ＤＶの記録面上に集光されるときには「層間厚に起因する球面収差」が不可避的に発生する。液晶収差補正素子は、この層間厚
に起因する球面収差を補正する。
【００４３】
即ち、記録層ＤＢへのアクセスが選択されると、制御装置５３はその旨の情報を受け、光ピックアップ装置５１に設けられた液晶収差補正素子に「収差を補正するための２次元的な分布の電圧（この情報は、予め、制御装置５３内のメモリに記憶されている。）」を印加させ、収差の補正を可能とする。
【００４４】
上に実施の形態を説明した光ピックアップ装置は、光源１０１（１０１０、１１１）から放射される直線偏光を集光手段１０６により光ディスク１０７の記録面上に集光させ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置である。
【００４５】
そして、これら光ピックアップ装置に用いられる液晶収差補正素子１０３（１１３）は、集光手段１０６に入射する光束の収差を補正する液晶収差補正素子であって、液晶４０２と、この液晶を薄層状に挟持する第１および第２の透光性基板４０１、４０３とを有し、光源から記録媒体に至る光路上において、第１の透光性基板４０１を光源側、第２の透光性基板４０３を光ディスク側にして配置され、第２の透光性基板４０３が位相制御素子である（請求項１）。
【００４６】
また、第２の透光性基板４０３が波長板で（請求項２）、水晶の単板により構成されたものである（請求項３、４）。また、図２、図３に示す光ピックアップ装置に用いられる液晶収差補正素子１０３は、その光ディスク側の透光性基板が「１／４波長板」で（請求項５）、図４に示す光ピックアップ装置に用いられる液晶収差補正素子１１３は、その光ディスク側の透光性基板が「１／２波長板」である（請求項６）。
【００４７】
従って、図２〜図４に実施の形態を示した光ピックアップ装置は、光源から放射される直線偏光を集光手段１０６により記録媒体１０７の記録面上に集光させ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置であって、集光手段１０２に入射する光束の収差を補正する液晶収差補正素子として、上記のものを有するものであり（請求項７）、図５に実施の形態を示す光ディスクドライブ装置は、このような光ピックアップ装置を用いるものである（請求項８）。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】液晶収差補正素子の構成を説明するための図である。
【図２】光ピックアップ装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図３】光ピックアップ装置の実施の別形態を説明するための図である。
【図４】光ピックアップ装置の実施の他の形態を説明するための図である。
【図５】光ディスクドライブ装置の実施の１形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０３      液晶収差補正素子
４０１      光源側の透光性基板
４０２      液晶
４０３      光ディスク側の透光性基板
４０４      スペーサ
【図１】
2005332519.tif 000003
【図２】
2005332519.tif 000004
【図３】
2005332519.tif 000005
【図４】
2005332519.tif 000006
【図５】
2005332519.tif 000007