(57)【要約】【課題】位相可変型の収差補正光学素子により光記録媒体の基板厚さのバラツキや、レーザー光Ｌの波長変動などに起因して発生する球面収差を良好に補正する。【解決手段】対物レンズ１６を用いてレーザー光Ｌで情報信号を光記録媒体１上に記録又は再生する時に、光記録媒体１の基板厚さのバラツキや、レーザー光Ｌの波長変動などに起因して発生する球面収差を、対物レンズ１６へ入射するレーザー光Ｌの平行度と波面位相とを変化させて補正するにための位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）であって、収差補正光学素子３０（又は４０）を透過するレーザー光Ｌの波面の変化を位相関数で表した場合に、対物レンズ１６の瞳径に相当する領域中で光軸が通る中心部位を除いて、位相関数が極値を持たないことを特徴とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズを用いてレーザー光で情報信号を光記録媒体上に記録又は再生する時に、前記光記録媒体の基板厚さのバラツキや、前記レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を、前記対物レンズへ入射する前記レーザー光の平行度と波面位相とを変化させて補正するための位相可変型の収差補正光学素子であって、
前記収差補正光学素子を透過する前記レーザー光の波面の変化を位相関数で表した場合に、前記対物レンズの瞳径に相当する領域中で光軸が通る中心部位を除いて、前記位相関数が極値を持たないことを特徴とする位相可変型の収差補正光学素子。
【請求項２】
対物レンズを用いてレーザー光で情報信号を光記録媒体上に記録又は再生する時に、前記光記録媒体の基板厚さのバラツキや、前記レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を、前記対物レンズへ入射する前記レーザー光の平行度と波面位相とを変化させて補正するための位相可変型の収差補正光学素子であって、
前記収差補正光学素子を透過する前記レーザー光の波面の変化を位相関数で表した場合に、前記対物レンズの瞳径に相当する領域中で光軸を中心にした７０％の領域以内に前記位相関数が変曲点を持たないことを特徴とする位相可変型の収差補正光学素子。
【請求項３】
一方の透明な基板上に前記位相関数から求めた位相関数曲線に略沿わせて電極パターン抵抗値を設定した液晶駆動用透明電極と配向膜とが積層され、且つ、他方の透明な基板上にＣＯＭ用透明電極と配向膜とが積層され、更に、前記一方の基板側の前記配向膜と前記他方の基板側の前記配向膜との間に液晶を封入して構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の位相可変型の収差補正光学素子。
【請求項４】
一方の透明な基板上に前記位相関数から求めた位相関数曲線に略沿わせて電極パターン抵抗値を設定した液晶駆動用透明電極と配向膜とが積層され、且つ、中間に位置する透明なスペーサーの互いに対向する第１，第２面に第１，第２配向膜が成膜され、且つ、他方の透明な基板上にＣＯＭ用透明電極と配向膜とが積層され、更に、前記一方の基板側の前記配向膜と前記スペーサー側の前記第１配向膜との間及び前記スペーサー側の前記第２配向膜と前記他方の基板側の前記配向膜との間にそれぞれ液晶を封入して構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の位相可変型の収差補正光学素子。
【請求項５】
前記光記録媒体を再生した時に得られる球面収差エラー信号に応じて前記液晶駆動用透明電極と前記ＣＯＭ用透明電極との間に電圧を印加することで、前記レーザー光の波面の位相分布が前記位相関数曲線に略沿うように得られることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の位相可変型の収差補正光学素子。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちいずれか１項記載の位相可変型の収差補正光学素子を、前記レーザー光を出射するレーザー光源と前記対物レンズとの間の光学系中に固定設置したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズを用いてレーザー光で情報信号を光記録媒体上に記録又は再生する時に、光記録媒体の基板厚さのバラツキや、レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を良好に補正することが可能な位相可変型の収差補正光学素子及び光ピックアップ装置に関するものである。
【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、映像情報とか音声情報や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、且つ、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ているが、最近になって光ディスクに対してより一層高密度化を図るために、上記したＣＤ，ＤＶＤよりも狭トラック化を図って情報信号を超高密度に記録又は再生できる次世代型の超高密度光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）の開発が盛んに行われている。
【０００４】
上記した超高密度光ディスク（以下、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃと記す）は、波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光を開口数（ＮＡ）が０．７５以上の対物レンズで絞って得たレーザービームを照射して、ビーム入射面から０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍ隔てた位置にある信号面上に情報信号を超高密度に記録又は再生できるように開発が進められている。この際、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの記録容量はディスク基板の直径が１２ｃｍの時に片面で２５ＧＢ（ギガバイト）前後である。
【０００５】
ところで、光ディスクを高密度化するにあたって、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃではディスク基板厚さを０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲で薄く設定したことにより、対物レンズの開口数（ＮＡ）が高くなり、且つ、レーザー光の波長が短くなること故に、ディスク基板厚さのバラツキや、レーザー光の波長変動などに起因して球面収差の発生量が大きくなるので、光ピックアップ装置内に球面収差補正機構を設けて、最適な状態に球面収差を補正することが必須となっている。
【０００６】
即ち、レーザー光の基準波長をλ、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃのディスク基板厚さをｄ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、球面収差はＮＡ４×ｄ／λに比例するので、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃのディスク基板厚さを０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲で薄く設定すると、ディスク基板厚さ誤差に対するマージンが厳しくなる。
【０００７】
この際、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃに対して球面収差を補正する方法には、対物レンズへ入射されるレーザー光の光束の平行度を変化（結像倍率を変化）させて球面収差を補正する倍率誤差法と、球面収差と反対の極性の球面収差を発生させて収差を相殺することで補正する波面補正法とに大別できる。
【０００８】
ここで、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃに対して球面収差を補正するための収差補正光学素子を光ピックアップ装置内に設ける場合に、収差補正光学素子を対物レンズを保持するレンズホルダ内に一体に設けると、対物レンズと収差補正光学素子の重量がレンズホルダに加わるために全体の重量が重くなり、対物レンズをトラッキング方向及びフォーカス方向に制御する際の周波数特性が低下するなどの問題点があると共に、対物レンズをレンズホルダの内部に保持し、且つ、トラッキングコイル及びフォーカスコイルをレンズホルダの外部に保持したアクチュエータを薄くすることが出来ないため、光ピックアップ装置の小型薄型化を阻害するという問題点がある。
【０００９】
そこで、光ピックアップ装置内に設けたレーザー光源と対物レンズとの間の光学系中に液晶を用いた位相可変型の収差補正光学素子を固定設置し、光ディスクの基板厚さのバラツキや、レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を液晶を用いた位相可変型の収差補正光学素子により補正するものがある。しかこの場合は、対物レンズと収差補正光学素子の間に偏芯が生じるとコマ収差が生じるという別な問題が生じる。そこで、とくに、収差補正光学素子に対して対物レンズの光軸ずれ（レンズシフト）が存在しても収差の発生が抑えられる先行技術がある（例えば、特許文献１〜特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００１−１４３３０９号公報
【特許文献２】特開２００２−１３３６９７号公報
【特許文献３】特開２００３−３１７２９８号公報
【特許文献４】特開２００３−３３８０７０号公報
【００１０】
上記した特許文献１（特開２００１−１４３３０９号公報）に開示された光ヘッド装置は、光ディスクと光ヘッド装置との間にチルトが発生した場合等に発生するコマ収差を補正するための位相補正素子の例である。ここでは、対物レンズのレンズシフトに応じて、位相補正素子内の液晶を駆動する電極の電極パターンを実質的に変位することにより、対物レンズの光軸ずれにより発生する収差の発生を抑えるという内容である。
【００１１】
また、上記した特許文献２から特許文献４は、液晶を駆動する電極の電極パターンとして複数の収差に対応した複数のパターンを持たせて、対物レンズの光軸ずれにより発生した収差を適応的に補正可能にしたものである。
【００１２】
具体的に説明すると、特許文献２（特開２００２−１３３６９７号公報）に開示された光ヘッド装置は、球面収差の補正を液晶を用いた位相補正素子で行うものであるが、同時にコマ収差を補正可能な電極パターンを位相補正素子が有している。ここで、球面収差を補正した状態で対物レンズの光軸がずれると、対物レンズの光軸のずれに比例してコマ収差が発生するが、この特許文献２では、対物レンズの光軸ずれの量に応じて、コマ収差の補正量（コマ収差の位相変化量）を適切な量変化させて、対物レンズの光軸ずれによるコマ収差と相殺させている。
【００１３】
また、特許文献３（特開２００３−３１７２９８号公報）に開示された光ヘッド装置は、コマ収差の補正を液晶を用いた位相補正素子で行うものであるが、同時に非点収差を補正可能な電極パターンを位相補正素子が有している。ここで、コマ収差を補正した状態で対物レンズの光軸がずれると、対物レンズの光軸のずれに比例して非点収差が発生するが、この特許文献３では、対物レンズの光軸ずれの量に応じて、非点収差の補正量（非点収差の位相変化量）を適切な量変化させて、対物レンズの光軸ずれによる非点収差と相殺させている。
【００１４】
また、特許文献４（特開２００３−３３８０７０号公報）に開示された光ヘッド装置は、コマ収差と球面収差の補正を液晶を用いた位相補正素子で行うものであるが、同時に非点収差を補正可能な電極パターンを位相補正素子が有している。ここで、コマ収差を補正した状態で対物レンズの光軸がずれると、対物レンズの光軸のずれに比例して非点収差が発生するが、この特許文献４では、対物レンズの光軸ずれの量に応じて、非点収差の補正量（非点収差の位相変化量）を適切な量変化させて、対物レンズの光軸ずれによる非点収差と相殺させている。また、球面収差を補正した状態で対物レンズの光軸がずれると、対物レンズの光軸のずれに比例してコマ収差が発生するが、この特許文献４では、対物レンズの光軸ずれの量に応じて、コマ収差の補正量（コマ収差の位相変化量）を適切な量変化させて、対物レンズの光軸ずれによるコマ収差と相殺させている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、上記した特許文献１〜特許文献４では、液晶を用いた位相補正素子を光ヘッド装置の光学系中に固定設置しているので、位相補正素子を光軸方向に移動させずに各種の収差を補正でき、光ヘッド装置の小型軽量化を図ることができるものの、下記する問題点がそれぞれある。
【００１６】
まず、上記した特許文献１の場合、液晶を駆動する電極の電極パターンを細分化して収差の補正力を増加させた場合は、電極パターンが極端に複雑になり、実質的に位相補正素子を作ることが出来なくなってしまう。
【００１７】
また、上記した特許文献２〜特許文献４の例では、以下の共通した問題点を有している。即ち、（ａ）対物レンズの光軸ずれによる収差の補正は、本来の収差の補正量と補正光軸ずれの量に比例するので、その各々を正確に検出して制御する必要がある、特に、対物レンズの光軸ずれの量の正確な検出は、余分な検出素子等を必要とし、大きさとコストに不利であるという問題がある。また、対物レンズの光軸ずれの原因が光ディスクの偏芯の場合は、対物レンズの光軸ずれの変化の周波数が高いため、液晶の応答速度では追従することが難しいという問題が生じる。
【００１８】
（ｂ）収差の補正量大きく取りたい場合は、液晶を駆動する電極の分割数を増やすか、よりスムーズな位相分布を実現する必要がある。この場合は、複数の収差に対応した電極パターンを備えることは、収差補正素子の複雑化を招くという問題がある。
【００１９】
（ｃ）特許文献３においては、複数の収差を同時に扱っているため、たとえば球面収差の補正をしている場合に、対物レンズの光軸ずれが生じてコマ収差を補正する場合に、同時にチルトによるコマ収差が生じているような場合の制御はかなり複雑であり、必要な補正の精度を確保することが難しいという問題がある。
【００２０】
そこで、対物レンズのレンズシフトの検出値を用いた適応的な方法ではなく、本質的に対物レンズの光軸ずれにより副次的な収差の発生がない位相可変型の収差補正光学素子及び光ピックアップ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、対物レンズを用いてレーザー光で情報信号を光記録媒体上に記録又は再生する時に、前記光記録媒体の基板厚さのバラツキや、前記レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を、前記対物レンズへ入射する前記レーザー光の平行度と波面位相とを変化させて補正するための位相可変型の収差補正光学素子であって、
前記収差補正光学素子を透過する前記レーザー光の波面の変化を位相関数で表した場合に、前記対物レンズの瞳径に相当する領域中で光軸が通る中心部位を除いて、前記位相関数が極値を持たないことを特徴とする位相可変型の収差補正光学素子である。
【００２２】
また、請求項２記載の発明は、対物レンズを用いてレーザー光で情報信号を光記録媒体上に記録又は再生する時に、前記光記録媒体の基板厚さのバラツキや、前記レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を、前記対物レンズへ入射する前記レーザー光の平行度と波面位相とを変化させて補正するための位相可変型の収差補正光学素子であって、
前記収差補正光学素子を透過する前記レーザー光の波面の変化を位相関数で表した場合に、前記対物レンズの瞳径に相当する領域中で光軸を中心にした７０％の領域以内に前記位相関数が変曲点を持たないことを特徴とする位相可変型の収差補正光学素子である。
【００２３】
また、請求項３記載の発明は、一方の透明な基板上に前記位相関数から求めた位相関数曲線に略沿わせて電極パターン抵抗値を設定した液晶駆動用透明電極と配向膜とが積層され、且つ、他方の透明な基板上にＣＯＭ用透明電極と配向膜とが積層され、更に、前記一方の基板側の前記配向膜と前記他方の基板側の前記配向膜との間に液晶を封入して構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の位相可変型の収差補正光学素子である。
【００２４】
また、請求項４記載の発明は、一方の透明な基板上に前記位相関数から求めた位相関数曲線に略沿わせて電極パターン抵抗値を設定した液晶駆動用透明電極と配向膜とが積層され、且つ、中間に位置する透明なスペーサーの互いに対向する第１，第２面に第１，第２配向膜が成膜され、且つ、他方の透明な基板上にＣＯＭ用透明電極と配向膜とが積層され、更に、前記一方の基板側の前記配向膜と前記スペーサー側の前記第１配向膜との間及び前記スペーサー側の前記第２配向膜と前記他方の基板側の前記配向膜との間にそれぞれ液晶を封入して構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の位相可変型の収差補正光学素子である。
【００２５】
また、請求項５記載の発明は、前記光記録媒体を再生した時に得られる球面収差エラー信号に応じて前記液晶駆動用透明電極と前記ＣＯＭ用透明電極との間に電圧を印加することで、前記レーザー光の波面の位相分布が前記位相関数曲線に略沿うように得られることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の位相可変型の収差補正光学素子である。
【００２６】
更に、請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項５のうちいずれか１項記載の位相可変型の収差補正光学素子を、前記レーザー光を出射するレーザー光源と前記対物レンズとの間の光学系中に固定設置したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１記載の位相可変型の収差補正光学素子によると、対物レンズを用いてレーザー光で情報信号を光記録媒体上に記録又は再生する時に、光記録媒体の基板厚さのバラツキや、レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を、対物レンズへ入射するレーザー光の平行度と波面位相とを変化させて補正するにあたって、収差補正光学素子を透過するレーザー光の波面の変化を位相関数で表した場合に、対物レンズの瞳径に相当する領域中で光軸が通る中心部位を除いて、位相関数が極値を持たないため、光記録媒体を再生した時に対物レンズのレンズシフトがあっても、光記録媒体の基板厚さのバラツキや、レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を良好に補正できる。
【００２８】
また、請求項２記載の位相可変型の収差補正光学素子によると、対物レンズを用いてレーザー光で情報信号を光記録媒体上に記録又は再生する時に、光記録媒体の基板厚さのバラツキや、レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を、対物レンズへ入射するレーザー光の平行度と波面位相とを変化させて補正するにあたって、収差補正光学素子を透過するレーザー光の波面の変化を位相関数で表した場合に、対物レンズの瞳径に相当する領域中で光軸を中心にした７０％の領域以内に位相関数が変曲点を持たないため、光記録媒体を再生した時に対物レンズのレンズシフトがあっても、光記録媒体の基板厚さのバラツキや、レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を良好に補正できる。
【００２９】
また、請求項３記載の位相可変型の収差補正光学素子によると、請求項１又は請求項２記載の位相可変型の収差補正光学素子において、一方の透明な基板上に位相関数から求めた位相関数曲線に略沿わせて電極パターン抵抗値を設定した液晶駆動用透明電極と配向膜とが積層され、且つ、他方の透明な基板上にＣＯＭ用透明電極と配向膜とが積層され、更に、一方の基板側の配向膜と他方の基板側の配向膜との間に液晶を封入して構成されているので、この位相可変型の収差補正光学素子を往路のレーザー光に対して適用できる。
【００３０】
また、請求項４記載の位相可変型の収差補正光学素子によると、請求項１又は請求項２記載の位相可変型の収差補正光学素子において、一方の透明な基板上に位相関数から求めた位相関数曲線に略沿わせて電極パターン抵抗値を設定した液晶駆動用透明電極と配向膜とが積層され、且つ、中間に位置する透明なスペーサーの互いに対向する第１，第２面に第１，第２配向膜が成膜され、且つ、他方の透明な基板上にＣＯＭ用透明電極と配向膜とが積層され、更に、一方の基板側の配向膜とスペーサー側の第１配向膜との間及びスペーサー側の第２配向膜と他方の基板側の配向膜との間にそれぞれ液晶を封入して構成されているので、この位相可変型の収差補正光学素子を往路のレーザー光及び復路のレーザー光に対して適用できる。
【００３１】
また、請求項５記載の位相可変型の収差補正光学素子によると、請求項３又は請求項４記載の位相可変型の収差補正光学素子において、光記録媒体を再生した時に得られる球面収差エラー信号に応じて液晶駆動用透明電極とＣＯＭ用透明電極との間に電圧を印加することで、レーザー光の波面の位相分布が位相関数曲線に略沿うように得られるので、光記録媒体を良好に記録又は再生できる。
【００３２】
更に、請求項６記載の光ピックアップ装置によると、請求項１〜請求項５のうちいずれか１項記載の位相可変型の収差補正光学素子を、レーザー光を出射するレーザー光源と対物レンズとの間の光学系中に固定設置したため、対物レンズを保持するレンズホルダ内に収差補正光学素子が収納されていないので、光記録媒体に対して対物レンズをトラッキング方向及びフォーカス方向に良好に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子及び光ピックアップ装置の一実施例を図１乃至図２１を参照して詳細に説明する。
【００３４】
本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子及び光ピックアップ装置では、ＣＤ，ＤＶＤよりも狭トラック化を図って現在開発が進んでいる基板厚さの薄い光記録媒体として円盤状の超高密度光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）や、カード状の超高密度光カードに適用可能に構成されていると共に、とくに、光記録媒体の基板厚さのバラツキや、レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を液晶を用いた位相可変型の収差補正光学素子で良好に補正できるように構成されている。
【実施例】
【００３５】
図１は本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した構成図、
図２は本発明に係る光ピックアップ装置において、主要な光学系を拡大して示した模式図、
図３はディスク基板厚さが設計基準厚さ０．１ｍｍの場合における光学系全体の縦収差図である。
【００３６】
図１に示した如く、本発明に係る光ピックアップ１０は、基板厚さが薄い超高密度光記録媒体として例えば円盤状の超高密度光ディスク（以下、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃと記す）１を記録又は再生可能に構成されている。この際、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１は不図示のターンテーブルに回転自在に装着されており、且つ、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の径方向に本発明に係る光ピックアップ１０が移動自在に設けられている。
【００３７】
上記したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃは、次世代光ディスク規格に基づいてレーザービーム入射面１ａと信号面１ｂとの間のディスク基板厚さｄが０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲内で薄く設定され、この上に補強板（図示せず）を貼り合せて合計厚さが厚く形成されており、この合計厚さは例えば略１．２ｍｍである。そして、この実施例では、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃのディスク基板厚さｄが設計基準厚さでは例えば０．１ｍｍに設定されている。
【００３８】
また、上記した光ピックアップ装置１０では、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対応して半導体を用いたレーザー光源（以下、青色半導体レーザーと記す）１１から波長が４５０ｎｍ以下のレーザー光Ｌが出射されており、この実施例ではレーザー光Ｌの基準波長λが例えば４０８ｎｍに設定されている。
【００３９】
そして、青色半導体レーザー１１から出射されたレーザー光Ｌは直線偏光の発散光であり、この発散光が回折格子（グレーティング）１２に入射され、この回折格子１２内に形成された凹凸状格子（図示せず）のピッチと傾斜の角度に応じて０次回折光と±１次回折光とからなる３本のビーム（以下、３ビームと記す）に分離された後に、３ビームが偏光ビームスプリッタ１３に入射される。
【００４０】
尚、この実施例では、回折格子１２により３ビームを生成しているが、回折格子１２を設けない構成もあり、この場合には青色半導体レーザー１１から出射されたレーザー光Ｌを１ビームのままで偏光ビームスプリッタ１３に直接入射させれば良い。
【００４１】
上記した偏光ビームスプリッタ１３は、回折格子１２からの３ビームを透過させ、且つ、後述するＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１からの反射光を反射させて略９０°方向を転じさせるために偏光性を有する半透過反射誘電体多層膜１３ａが膜付けされている。
【００４２】
この後、偏光ビームスプリッタ１３内の半透過反射誘電体多層膜１３ａを透過したレーザー光Ｌによる３ビームは、コリメータレンズ１４で平行光に変換されて、コリメータレンズ１４と後述する波長板１５との間に固定設置された位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）に入射される。尚、後述するように、位相可変型の収差補正光学素子３０は往路のレーザー光Ｌに対して動作するように構成され、一方、位相可変型の収差補正光学素子４０は往路のレーザー光Ｌ及び復路のレーザー光Ｌに対して動作するように構成されており、どちらの収差補正光学素子３０（又は４０）を用いるかは適宜決められるものである。
【００４３】
上記した位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）は、本発明の要部の一部となるものであり、青色半導体レーザー１１とＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂとの間に配置された光学系によって発生する球面収差を、対物レンズ１６へ入射されるレーザー光Ｌの光束の平行度を変化させて補正する倍率誤差法を主体にしつつ、この球面収差と反対の極性の球面収差を発生させて収差を相殺することで補正する波面補正法を適切な割合で組み合わせることで補正するように構成されたものである。
【００４４】
即ち、位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）は、後述するように、一対の透明な基板間に液晶が封入されており、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を再生した時に得られた球面収差エラー信号に応じて液晶駆動用透明電極とＣＯＭ用電極との間に電圧を印加して液晶を制御することで、球面収差エラー信号に応じて液晶を透過したレーザー光Ｌの位相を変化させ、且つ、液晶によるレンズ作用を持たせて、対物レンズ１６へ入射されるレーザー光Ｌの光束の平行度を変化させると同時に適切な量の波面位相の変化を与えることでＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して球面収差を補正している。
【００４５】
この後、位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）を通った３ビームは、波長板１５を透過する際に、レーザー光Ｌによる３ビームに対して、波長板１５の進相軸と遅相軸に対応する偏光成分に、略１／４波長（９０°）の位相差を与えて円偏光に変換した後に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として設計した対物レンズ１６の面１６ａに平行光の状態で入射される。
【００４６】
上記した対物レンズ１６は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として開口数が０．７５以上に設定され、且つ、互いに対向する面１６ａ，１６ｂのうち少なくとも一方の面が非球面に形成されているものであるが、この実施例では開口数（ＮＡ）が０．８５でアプラナートな特性、又は、アプラナートに近い特性を持った単玉レンズを用いている。尚、ここで言うアプラナートとは、軸上の球面収差を完全に補正しつつ正弦条件（軸外でコマ収差を発生しない条件）を満足したものである。
【００４７】
この際、対物レンズ１６はレンズホルダ１７内の上方部位に取り付けられていると共に、このレンズホルダ１７の外周にはトラッキングコイル１８とフォーカスコイル１９とが一体的に取り付けられ、且つ、レンズホルダ１７の外周に固着させた不図示の複数本のサスペンションワイヤを介してレンズホルダ１７と一体に対物レンズ１６がＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のトラッキング方向とフォーカス方向とに制御されている。ここでは、対物レンズ１６を保持するレンズホルダ１７内に位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）が収納されていないので、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して対物レンズ１６をトラッキング方向及びフォーカス方向に良好に制御できる。これに伴って、対物レンズ１６をレンズホルダ１７の内部に保持し、且つ、トラッキングコイル１８及びフォーカスコイル１９をレンズホルダ１７の外部に保持したアクチュエータを薄くすることができる。
【００４８】
そして、対物レンズ１６でここに入射した３ビームを絞ってＯ次光によるメインビームと±１次光による一対のサブビームとを得て、対物レンズ１６の面１６ｂから出射させたメインビームと一対のサブビームとをＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のビーム入射面１ａから入射させて信号面１ｂ上に照射している。
【００４９】
従って、青色半導体レーザー１１と、回折格子１２と、偏光ビームスプリッタ１３と、コリメータレンズ１４と、位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）と、波長板１５と、対物レンズ１６とで往路の光学系が構成されている。
【００５０】
この後、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号面１ｂで反射された反射光は、上記とは逆に、対物レンズ１６，波長板１５，位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０），コリメータレンズ１４を順に通過して、偏光ビームスプリッタ１３内の偏光性を有する半透過反射誘電体多層膜１３ａで反射されて略９０°方向を転じた後にシリンドリカルレンズ２０を介して光検出器２１に集光することで復路の光学系が構成されている。
【００５１】
ここで、光検出器２１は内部に複数のフォトディテクタ（図示せず）が設けられており、これら複数のフォトディテクタからの各出力を基にして、収差補正光学素子制御回路６０で球面収差エラー信号６０ａを得てこの球面収差エラー信号６０ａを位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）にフィードバックして収差補正光学素子３０（又は４０）でＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して球面収差を補正し、且つ、トラッキング制御回路７０でトラッキングエラー信号７０ａを得てこのトラッキングエラー信号７０ａをトラッキングコイル１８にフィードバックして対物レンズ１６をトラッキング方向に制御し、且つ、フォーカス制御回路８０でフォーカスエラー信号８０ａを得てこのフォーカスエラー信号８０ａをフォーカスコイル１９にフィードバックして対物レンズ１６をフォーカス方向に制御し、更に、ＲＦ信号処理回路９０でメインデータ信号９０ａをＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１の信号フォーマットに応じて適宜処理して出力している。
【００５２】
尚、光検出器２１の内部に設けた複数のフォトディテクタにより、球面収差エラー信号６０ａ，トラッキングエラー信号７０ａ，フォーカスエラー信号８０ａ，メインデータ信号９０ａを得る際の具体例については、本出願人が先に平成１５年７月２５日付けで提案した特願２００３−２７９９７３号  球面収差補正装置を参照されたい。
【００５３】
そして、図２に拡大して示したように、青色半導体レーザー１１（図１）から出射した基準波長λが４０８ｎｍのレーザー光Ｌをコリメータレンズ１４（図１）で平行光にし、このレーザー光Ｌの平行光を位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０），波長板１５，対物レンズ１６を順に通過させて、ディスク基板厚さｄが設計基準厚さ０．１ｍｍであるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に入射させた時に、光学系全体の縦収差を図３で対物レンズの開口数（ＮＡ）＝０．８５に相当する光線高さである１．７ｍｍの光線高さまで示すと、球面収差の影響が事実上無いと言って差し支えないレベルに小さいので、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１に対して充分に良好な特性が得られている。
【００５４】
ここで、実施例における主要な光学系の仕様を順に説明する。
【００５５】
まず、対物レンズ１６の仕様を下記の表１に示す。
【表１】
2005209297.tif 000003
【００５６】
次に、位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）と、対物レンズ１６と、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１とを含む各光学面形成部材の一覧について下記の表２に示す。
【表２】
2005209297.tif 000004
【００５７】
また、表２中に示した収差補正光学素子，対物レンズ，Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃに用いた各材料の４０８ｎｍの波長に対する屈折率を下記の表３に示す。
【表３】
2005209297.tif 000005
【００５８】
次に、対物レンズ１６において、青色半導体レーザー１１，収差補正光学素子３０（又は４０）側である表２の第３面（１６ａ）と、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１側である表２の第４面（１６ｂ）とを非球面に形成する際、下記する数１の非球面多項式を用いて非球面を表すものとする。
【数１】
2005209297.tif 000006
【００５９】
上記した数１の非球面多項式を用いた時に、対物レンズ１６の面１６ａ（表２の第３面）を非球面に形成するための非球面係数Ａ４〜Ａ１６を下記の表４に示す。
【表４】
2005209297.tif 000007
【００６０】
また、上記した数１の非球面多項式を用いた時に、対物レンズ１６の面１６ｂ（表２の第４面）を非球面に形成するための非球面係数Ａ４〜ＡＢ１０を下記の表５に示す。
【表５】
2005209297.tif 000008
【００６１】
再び図１に戻り、実施例の要部の一部となる位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）は、先の表２に示したように全体厚みが１．０ｍｍで後述するように透明な石英ガラスを用いた一対の基板間に液晶が封入されたものであり、第１面と第２面で構成され、第２面が位相面となっているが、位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）については後で詳述する。
【００６２】
次に、実施例の要部の一部となる対物レンズ１６は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用として設計されたものであり、硝材として例えば先の表２に示したようにＮＢＦＤ１３（ＨＯＹＡ製光学ガラス）を用いて、青色半導体レーザー１１，位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）側である面１６ａを先に数１で示した非球面多項式に先の表４で示した非球面係数Ａ４〜Ａ１６を代入して非球面に形成すると共に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１側である面１６ｂも先に数１で示した非球面多項式に先の表５で示した非球面係数Ａ４〜Ａ１０を代入して非球面に形成している。
【００６３】
また、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を記録又は再生するように無限共役で最適に設計した対物レンズ１６は、先の表１に示したように、青色半導体レーザー１１（図１）から出射したレーザー光Ｌの基準波長λを例えば４０８ｎｍに設定し、且つ、開口数（ＮＡ）が０．８５であり、焦点距離が２．０ｍｍであり、入射瞳直径（瞳径）が３．４ｍｍのものを使用している。
【００６４】
この際、先の表２に示したように、対物レンズ１６の面１６ａの頂点における曲率半径は１．５６ｍｍであり、面１６ｂの頂点における曲率半径は９．１０９０１７ｍｍであり、対物レンズ１６のレンズ厚さが２．０ｍｍである。また、対物レンズ１６のＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１への作動距離は先の表２に示したように０．７６８００７ｍｍである。
【００６５】
従って、対物レンズ１６は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のディスク基板厚さｄが設計基準厚さ０．１ｍｍである時に、略完全に収差が補正されている。
【００６６】
次に、実施例の要部の一部となる位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）について、新たな図４〜図２１を用いて順を追って説明する。
【００６７】
図４は本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶が１層の場合の構成図、
図５は本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶が２層の場合の構成図、図６は本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子の液晶駆動用透明電極を説明するための図であり、（ａ）は液晶駆動用透明電極の構造を示し、（ｂ）は電圧分布を示した図、
図７は本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶を通るレーザー光の位相変化と、液晶への印加電圧との関係を示した図、
図８は本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンを作製する際に用いられる位相関数曲線を説明するために、実施例１〜５と参考例１〜３とを一覧で示した図、
図９は本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される実施例１の位相関数曲線を示した図、
図１０は実施例１の光学系全体の縦収差図（但し、ディスク基板厚さが０．１０５ｍｍの場合）、
図１１は本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される実施例２の位相関数曲線を示した図、
図１２は実施例２の光学系全体の縦収差図（但し、ディスク基板厚さが０．１０５ｍｍの場合）、
図１３は本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される実施例３の位相関数曲線を示した図、
図１４は実施例３の光学系全体の縦収差図（但し、ディスク基板厚さが０．１０５ｍｍの場合）、
図１５は本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される実施例４の位相関数曲線を示した図、
図１６は実施例４の光学系全体の縦収差図（但し、ディスク基板厚さが０．１０５ｍｍの場合）、
図１７は本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される実施例５の位相関数曲線を示した図、
図１８は実施例５の光学系全体の縦収差図（但し、ディスク基板厚さが０．１０５ｍｍの場合）、
図１９は位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される参考例１の位相関数曲線を示した図、
図２０は位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される参考例２の位相関数曲線を示した図、
図２１は位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される参考例３の位相関数曲線を示した図である。
【００６８】
まず、図４に示した如く、液晶が１層である位相可変型の収差補正光学素子３０は、透明な石英ガラスを用いた一方（下層）の基板３１上に後述する液晶駆動用透明電極３２と配向膜３３とが順に積層して成膜され、且つ、透明な石英ガラスを用いた他方（上層）の基板３７上にＣＯＭ用透明電極３６と配向膜３５とが順に積層して成膜されていると共に、一方の基板３１側の配向膜３３と他方の基板３７側の配向膜３５との間に液晶３４が封入されて、液晶駆動用透明電極３２とＣＯＭ用透明電極３６との間に電源３８が接続されて構成されている。この際、一方（下層）の基板３１側が青色半導体レーザー１１（図１）側に対応し、且つ、他方（上層）の基板３７側が対物レンズ１６（図１）側に対応している。
【００６９】
そして、液晶駆動用透明電極３２とＣＯＭ用透明電極３６との間に電圧を印加した時に、液晶３４はレンズ作用を持つと共に配向膜３３，３５の配向方向により往路のレーザー光Ｌに対して位相変化が働くようになっている。即ち、液晶駆動用透明電極３２とＣＯＭ用透明電極３６との間に電圧を印加した時に、液晶３４の配向状態が印加電圧に応じて変化することで、往路のレーザー光Ｌに対して位相変化が生じる。具体的には、液晶３４の配向状態で液晶３４を通ったレーザー光Ｌに対する屈折率を変化させることになる。この際、位相可変型の収差補正光学素子３０を透過したレーザー光Ｌの位相Φは、
液晶の厚さをｔ、屈折率の変化量をΔｎ、レーザー光Ｌの波長をλとして、
Φ＝ｔ×Δｎ／λ
となる。
【００７０】
次に、図５に示した如く、液晶が２層である位相可変型の収差補正光学素子４０は、透明な石英ガラスを用いた一方（下層）の基板４１上に後述する液晶駆動用透明電極４２と配向膜４３とが順に積層して成膜され、且つ、透明な石英ガラスを用いて中間に位置するスペーサー４６の互いに対向する第１，第２面（下面，上面）に第１，第２配向膜４５，４７が成膜され、且つ、透明な石英ガラスを用いた他方（上層）の基板５１上にＣＯＭ用透明電極５０と配向膜４９とが順に積層して成膜されていると共に、一方の基板４１側の配向膜４３と中間に位置するスペーサー４６側の第１配向膜４５との間に液晶４４が封入され、且つ、スペーサー４６側の第２配向膜４７と他方の基板５１側の配向膜４９との間に液晶４８が封入され、液晶駆動用透明電極４２とＣＯＭ用透明電極５０との間に電源５２が接続されて構成されている。この際、一方（下層）の基板４１側が青色半導体レーザー１１（図１）側に対応し、且つ、他方（上層）の基板５１側が対物レンズ１６（図１）側に対応している。そして、液晶駆動用透明電極４２とＣＯＭ用透明電極５０との間に電圧を印加した時に、液晶４４はレンズ作用を持つと共に配向膜４３，４５の配向方向により往路のレーザー光Ｌに対して位相変化が働くようになり、液晶４８はレンズ作用を持つと共に配向膜４３，４５に対して直交した配向膜４７，４９の配向方向により復路のレーザー光Ｌに対して位相変化が働くようになっている。
【００７１】
尚、液晶を２層にして復路のレーザー光Ｌに対して位相変化が働くようにする場合に、図４に示した液晶が１層である位相可変型の収差補正光学素子３０を上下に設け、青色半導体レーザー１１（図１）側が往路用、且つ、対物レンズ側１６（図１）側が復路用となるように各液晶３４を配向させれば良い。
【００７２】
ここで、上記のように構成した位相可変型の収差補正光学素子３０，４０において、下層の基板３１，４１上に成膜した液晶駆動用透明電極３２，４２は、図６（ａ）に示した如く、内周から外周に向かって同心的に複数の輪体状（リング状）に分割され、下層の基板３１，４１上で対物レンズ１６の瞳径（φ３．４ｍｍ）に相当する領域を例えば３分割した時に、３本の同心円状の低抵抗電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と、各分割領域内に一括して形成された一つの高抵抗電極Ｅ４とで構成されている。従って、液晶駆動用透明電極３２，４２は、３本の同心円状の低抵抗電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と、一つの高抵抗電極Ｅ４とで電極パターン抵抗値が設定されることになる。
【００７３】
そして、図６（ａ），（ｂ）に示した如く、収差補正光学素子制御回路６０（図１）からの球面収差エラー信号６０ａに応じてそれぞれの低抵抗電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に異なった電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を印加すると、高抵抗電極Ｅ４が自ら抵抗となるため電極面内において電極パターン抵抗値に応じて電圧降下を起こし、図６（ｂ）に示したように電圧Ｖ１から電圧Ｖ２を経て電圧Ｖ３に向かって滑らかな電圧分布が電極面内に形成されるので、この電圧分布に応じて１層の場合の液晶３４又は２層の場合の４４，４８が駆動される。
【００７４】
この際、図７に示した如く、横軸を液晶に印加する印加電圧（Ｖ）、縦軸をレーザー光Ｌの基準波長λ＝４０８ｎｍで除算した波長単位の位相差（μｍ）でそれぞれ表示した時に、液晶を通るレーザー光Ｌの位相差（μｍ）は印加電圧（Ｖ）に応じて図示のように変化する。
【００７５】
そこで、本発明では、例えば液晶が１層である位相可変型の収差補正光学素子３０を作製するに当たって、一方の透明な基板３１上に下記に示す数２の位相関数Φ（ｈ）から求めた位相関数曲線に略沿わせて電極パターン抵抗値を設定した液晶駆動用透明電極３２と配向膜３３とを積層し、且つ、他方の透明な基板３７上にＣＯＭ用透明電極３６と配向膜３５とを積層し、更に、一方の基板３１側の配向膜３３と他方の基板３７側の配向膜３５との間に液晶３４を封入して構成し、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を再生した時に得られる球面収差エラー信号６０ａ（図１）に応じて液晶駆動用透明電極３２とＣＯＭ用透明電極３６との間に電圧を印加することで、１層の液晶３４による位相面を通過したレーザー光Ｌの波面の位相分布が上記した位相関数曲線に略沿うように得られるように成したものである。
【００７６】
尚、例えば液晶が２層である位相可変型の収差補正光学素子４０も、上記した液晶が１層である場合と略同様に、液晶駆動用透明電極４２の電極パターン抵抗値を下記に示す数２の位相関数Φ（ｈ）から求めた位相関数曲線に略沿わせて設定し、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を再生した時に得られる球面収差エラー信号６０ａ（図１）に応じて液晶駆動用透明電極４２とＣＯＭ用透明電極５０との間に電圧を印加することで、２層の液晶４４，４８による位相面を通過したレーザー光Ｌの波面の位相分布が上記した位相関数曲線に略沿うように得られるように成したものである。
【数２】
2005209297.tif 000009
【００７７】
この際、数２に示した位相関数Φ（ｈ）において、Φを位相（単位はラジアン）、Ｂ２〜Ｂ８を２次から８次の位相関数係数、ｈを収差補正光学素子３０（又は４０）の半径と等価である光軸からの高さとして、２次から８次の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８を予め設定することで、位相関数曲線を求めることができる。
【００７８】
尚、この実施例では、上記した位相関数Φ（ｈ）を多項式で表しているが、これに限ることなく、上記した多項式に近似した形態で表しても良い。
【００７９】
また、上記した位相関数Φ（ｈ）を多項式で表した場合に、位相関数Φ（ｈ）がレンズパワー成分である半径の２乗に加えて、ｎを正の整数として、半径の２×ｎ乗で示される高次の成分を有していれば良いものである。また、ｈを絶対値とした場合には、位相関数Φ（ｈ）がレンズパワー成分である半径の２乗に加えて、ｎを２以上の正の整数として、半径のｎ乗で示される高次の成分を有していれば良いものである。尚、位相関数Φ（ｈ）を多項式で表した場合に、奇数次の項も可能である。
【００８０】
この位相関数Φ（ｈ）から求めた位相関数曲線は、位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）内の液晶３４（又は４４，４８）に引加した電圧で変化する。従って、ある特定な量の球面収差に対応した位相関数Φ（ｈ）を示して説明する。
【００８１】
そこで以下の説明では、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のディスク基板厚さｄが設計基準厚さ０．１ｍｍ（１００μｍ）に対して０．００５ｍｍ（５μｍ）厚くなり、０．１０５ｍｍ（１０５μｍ）になった場合に、位相変化量に対応して位相関数Φ（ｈ）の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８を設定している。当然、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１のディスク基板厚さｄが設計基準厚さ０．１ｍｍ（１００μｍ）である場合には、最適な位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８はゼロになる。また、位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８は、補正したい球面収差の量にほぼ比例して変化させれば、ほぼ最適な値となる。
【００８２】
また、ここで示した形態の位相関数Φ（ｈ）より求めた位相関数曲線は、収差補正光学素子３０（又は４０）の光軸に対して回転対称であるから、収差補正光学素子３０（又は４０）の光軸が通る中心部位が極値になる。従って、収差補正光学素子３０（又は４０）の中心部位を除いて極値を持たないと言うのは、この中心部位の極値を省くという意味である。
【００８３】
ところで、上記した位相関数Φ（ｈ）より求めた位相関数曲線の変曲点、ないし、極値の場所を知るには、位相関数Φ（ｈ）の一次微分、あるいは２次微分の値を調べれば容易である。これは、一般的な数学の範疇であるので、ここでの説明は省略する。従って、位相関数Φ（ｈ）に多項式を用いるか、位相関数を多項式で近似した場合は、解析的に微分を解くことが可能であるので、評価は容易である。
【００８４】
ここで、位相関数Φ（ｈ）より位相関数曲線を求める際、本発明では、図８に示した如く、最適な位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８として実施例１〜実施例５の５例を設定すると共に、参考例１〜参考例３の３例を設定して、以下、実施例１〜実施例５と参考例１〜参考例３とに対して、位相変化の最大値、光学系全体としての収差量、位相関数曲線の変曲点とその対物レンズの瞳半径（１．７ｍｍ）との関係を求めてそれぞれ比較検討を行った。
【００８５】
この際、位相の変化量は、対物レンズ１６の瞳半径（１．７ｍｍ）に相当する領域内での最大値であり、単位はラジアンである。尚、この値を、２πで割ることで、単位をλに変換することができる。
【００８６】
また、光学系全体としての収差量は、対物レンズ１６のレンズシフトが無い場合（ＬＳ無し）と、対物レンズ１６のレンズシフトが２００μｍある場合（ＬＳ有り）とを、波面収差量（λ・ｒｍｓ）で示している。
【００８７】
上記した実施例１〜実施例５において、収差補正光学素子３０（又は４０）のレンズパワー成分の影響で、収差が最小となるディスク面までの作動距離が、表２に記載された長さから変化するが、これについての記載は省略する。
【００８８】
ここで、倍率誤差法と波面補正法の両者を組み合わせて適用した実施例１〜実施例５の場合について順に説明すると、まず、実施例１では、図８に示したように、位相関数Φ（ｈ）の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８を、Ｂ２＝３．４６０２，Ｂ４＝−０．１７９６，Ｂ６＝０，Ｂ８＝０  とそれぞれ設定して位相関数Φ（ｈ）に代入した時に、図９に示した実施例１の位相関数曲線が得られた。尚、図９は、位相関数Φ（ｈ）より求めた位相Φを２πで割り、λ単位に変換して描いている。そして、この実施例１の位相関数曲線に略沿って収差補正光学素子３０（又は４０）の液晶駆動用透明電極３２（又は４２）の電極パターン抵抗値が設定されている。
【００８９】
この実施例１を適用した場合に、図８から明らかなように、波面変化量の最大値は、８．５ラジアンであり、後述する参考例１に対して５９％以下に低減されている。また、対物レンズ１６のレンズシフトがある場合の収差増加量は、０．０１５λ・ｒｍｓと充分小さな値になっている。更に、位相関数曲線の変曲点は、対物レンズ１６の瞳半径（１．７ｍｍ）より外側で１．７９ｍｍの位置に存在しているので、瞳比は１．７９／１．７＝１．０５となり、且つ、図９に示した実施例１の位相関数曲線中で極値は対物レンズ１６の瞳半径内に存在していない。
【００９０】
そして、実施例１に従って形成した収差補正光学素子３０（又は４０）を用いてディスク基板厚さｄが０．１０５ｍｍであるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を再生した時に、光学系全体の縦収差図は図１０に示した如くとなり、ディスク基板厚さｄが設計基準厚さ０．１ｍｍに対して０．００５ｍｍ変位しても球面収差が良好に補正されている。
【００９１】
次に、実施例２では、図８に示したように、位相関数Φ（ｈ）の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８を、Ｂ２＝２．７６８２，Ｂ４＝−０．２９９３，Ｂ６＝０，Ｂ８＝０  とそれぞれ設定して位相関数Φ（ｈ）に代入した時に、図１１に示した実施例２の位相関数曲線が得られた。尚、図１１も、位相関数Φ（ｈ）より求めた位相Φを２πで割り、λ単位に変換して描いている。そして、この実施例２の位相関数曲線に略沿って収差補正光学素子３０（又は４０）の液晶駆動用透明電極３２（又は４２）の電極パターン抵抗値が設定されている。
【００９２】
この実施例２を適用した場合に、図８から明らかなように、波面変化量の最大値は、５．５ラジアンであり、後述する参考例１に対して３８％以下に低減されている。また、対物レンズ１６のレンズシフトがある場合の収差増加量は、０．０２４λ・ｒｍｓと充分小さな値になっている。更に、位相関数曲線の変曲点は、対物レンズ１６の瞳半径（１．７ｍｍ）より内側で１．２４ｍｍの位置に存在しているので、瞳比は１．２４／１．７＝０．７３となり、且つ、図１１に示した実施例２の位相関数曲線中で極値は対物レンズ１６の瞳半径内に存在していない。
【００９３】
そして、実施例２に従って形成した収差補正光学素子３０（又は４０）を用いてディスク基板厚さｄが０．１０５ｍｍであるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を再生した時に、光学系全体の縦収差図は図１２に示した如くとなり、ディスク基板厚さｄが設計基準厚さ０．１ｍｍに対して０．００５ｍｍ変位しても球面収差が良好に補正されている。
【００９４】
次に、実施例３では、図８に示したように、位相関数Φ（ｈ）の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８を、Ｂ２＝２．７６８２，Ｂ４＝０．０５９８７，Ｂ６＝−０．０４５５７，Ｂ８＝０  とそれぞれ設定して位相関数Φ（ｈ）に代入した時に、図１３に示した実施例３の位相関数曲線が得られた。尚、図１３も、位相関数Φ（ｈ）より求めた位相Φを２πで割り、λ単位に変換して描いている。そして、この実施例３の位相関数曲線に略沿って収差補正光学素子３０（又は４０）の液晶駆動用透明電極３２（又は４２）の電極パターン抵抗値が設定されている。
【００９５】
この実施例３を適用した場合に、図８から明らかなように、波面変化量の最大値は、７．４ラジアンであり、後述する参考例１に対して５１％以下に低減されている。また、対物レンズ１６のレンズシフトがある場合の収差増加量は、０．０１７λ・ｒｍｓと充分小さな値になっている。更に、位相関数曲線の変曲点は、対物レンズ１６の瞳半径（１．７ｍｍ）より内側で１．５１ｍｍの位置に存在しているので、瞳比は１．５１／１．７＝０．８９となり、且つ、図１３に示した実施例３の位相関数曲線中で極値は対物レンズ１６の瞳半径内に存在していない。
【００９６】
そして、実施例３に従って形成した収差補正光学素子３０（又は４０）を用いてディスク基板厚さｄが０．１０５ｍｍであるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を再生した時に、光学系全体の縦収差図は図１４に示した如くとなり、ディスク基板厚さｄが設計基準厚さ０．１ｍｍに対して０．００５ｍｍ変位しても球面収差が良好に補正されている。
【００９７】
次に、実施例４では、図８に示したように、位相関数Φ（ｈ）の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８を、Ｂ２＝２．７６８２，Ｂ４＝０．０５９８７，Ｂ６＝−０．０４９７２，Ｂ８＝０．００１４３４  とそれぞれ設定して位相関数Φ（ｈ）に代入した時に、図１５に示した実施例４の位相関数曲線が得られた。尚、図１５も、位相関数Φ（ｈ）より求めた位相Φを２πで割り、λ単位に変換して描いている。そして、この実施例４の位相関数曲線に略沿って収差補正光学素子３０（又は４０）の液晶駆動用透明電極３２（又は４２）の電極パターン抵抗値が設定されている。
【００９８】
この実施例４を適用した場合に、図８から明らかなように、波面変化量の最大値は、７．３ラジアンであり、後述する参考例１に対して５０％以下に低減されている。また、対物レンズ１６のレンズシフトがある場合の収差増加量は、０．０１７λ・ｒｍｓと充分小さな値になっている。更に、位相関数曲線の変曲点は、対物レンズ１６の瞳半径（１．７ｍｍ）より内側で１．５３ｍｍの位置に存在しているので、瞳比は１．５３／１．７＝０．９となり、且つ、図１５に示した実施例４の位相関数曲線中で極値は対物レンズ１６の瞳半径内に存在していない。
【００９９】
そして、実施例４に従って形成した収差補正光学素子３０（又は４０）を用いてディスク基板厚さｄが０．１０５ｍｍであるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を再生した時に、光学系全体の縦収差図は図１６に示した如くとなり、ディスク基板厚さｄが設計基準厚さ０．１ｍｍに対して０．００５ｍｍ変位しても球面収差が良好に補正されている。
【０１００】
次に、実施例５では、図８に示したように、位相関数Φ（ｈ）の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８を、Ｂ２＝２．７６８２，Ｂ４＝０，Ｂ６＝−０．０４１４３，Ｂ８＝０  とそれぞれ設定して位相関数Φ（ｈ）に代入した時に、図１７に示した実施例５の位相関数曲線が得られた。尚、図１７も、位相関数Φ（ｈ）より求めた位相Φを２πで割り、λ単位に変換して描いている。そして、この実施例５の位相関数曲線に略沿って収差補正光学素子３０（又は４０）の液晶駆動用透明電極３２（又は４２）の電極パターン抵抗値が設定されている。
【０１０１】
この実施例５を適用した場合に、図８から明らかなように、波面変化量の最大値は、７ラジアンであり、後述する参考例１に対して４８％以下に低減されている。また、対物レンズ１６のレンズシフトがある場合の収差増加量は、０．０１８λ・ｒｍｓと充分小さな値になっている。更に、位相関数曲線の変曲点は、対物レンズ１６の瞳半径（１．７ｍｍ）より内側で１．４５ｍｍの位置に存在しているので、瞳比は１．４５／１．７＝０．８５となり、且つ、図１７に示した実施例５の位相関数曲線中で極値は対物レンズ１６の瞳半径内に存在していない。
【０１０２】
そして、実施例５に従って形成した収差補正光学素子３０（又は４０）を用いてディスク基板厚さｄが０．１０５ｍｍであるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ１を再生した時に、光学系全体の縦収差図は図１８に示した如くとなり、ディスク基板厚さｄが設計基準厚さ０．１ｍｍに対して０．００５ｍｍ変位しても球面収差が良好に補正されている。
【０１０３】
次に、実施例１〜実施例５に対して比較される参考例１〜参考例３の場合について順に説明すると、まず、参考例１では、図８に示した如く、位相関数Φ（ｈ）の位相関数係数Ｂ２のみを５．０２に設定することで、図１９に示した参考例１の位相関数曲線が得られ、すなわち、参考例１の位相関数曲線はレンズパワーのみの２次の項（Ｂ２ｈ２）を持っているので、倍率誤差による球面収差を行う場合である。
【０１０４】
この参考例１の場合に、図８から明らかなように、波面変化量の最大値は、１４．５ラジアンと大きな値になっているおり、実施例１〜実施例５の場合よりも非常に悪い値である。また、対物レンズ１６のレンズシフトがある場合でも、収差の増加はほとんど見られない。また、レンズパワーのみの２次の項（Ｂ２ｈ２）だけであるので、図１９に示した参考例１の位相関数曲線中で変曲点は存在していない。
【０１０５】
次に、参考例２は、波面補正法を適用した場合である。この参考例２では、図８に示したように、位相関数Φ（ｈ）の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８を、Ｂ２＝１．００４５６２，Ｂ４＝０．０３５８０６，Ｂ６＝−０．１３２６６６，Ｂ８＝０  とそれぞれ設定して位相関数Φ（ｈ）に代入した時に、図２０に示した参考例２の位相関数曲線が得られた。
【０１０６】
この参考例２の場合は、対物レンズ１６のレンズシフトにより、０．０５４λ・ｒｍｓと非常に大きな収差が発生する。このため、参考例２の収差補正光学素子を対物レンズ１６と一体にレンズホルダ１７（図１）内に設置する必要が生じる。また、位相関数曲線の変曲点は、対物レンズ１６の瞳半径（１．７ｍｍ）より内側で０．８７ｍｍの位置に存在しているので、瞳比は０．８７／１．７＝０．５１となり、且つ、図２０に示した参考例２の位相関数曲線中で極値が対物レンズ１６の瞳半径（１．７ｍｍ）の約７６％の位置に生じている。
【０１０７】
次に、参考例３は、実施例１〜実施例５と同様に倍率誤差法と波面補正法の両者を組み合わせて適用した場合である。この参考例３では、図８に示したように、位相関数Φ（ｈ）の位相関数係数Ｂ２〜Ｂ８を、Ｂ２＝２．７６８１６６，Ｂ４＝−０．４５４９８，Ｂ６＝０，Ｂ８＝０  とそれぞれ設定して位相関数Φ（ｈ）に代入した時に、図２１に示した参考例３の位相関数曲線が得られた。
【０１０８】
この参考例３の場合は、対物レンズ１６のレンズシフトにより、０．０３７λ・ｒｍｓと大きな収差が発生する。このため、参考例３の収差補正光学素子も対物レンズ１６と一体にレンズホルダ１７（図１）内に設置する必要が生じる。また、位相関数曲線の変曲点は、対物レンズ１６の瞳半径（１．７ｍｍ）より内側で１．０１ｍｍの位置に存在しているので、瞳比は１．０１／１．７＝０．５９となり、且つ、図２１に示した参考例３の位相関数曲線中で極値は対物レンズ１６の瞳半径（１．７ｍｍ）内に存在していない。
【０１０９】
上記から本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）では、対物レンズ１６を用いてレーザー光Ｌで情報信号をＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（光記録媒体）１上に記録又は再生する時に、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（光記録媒体）１のディスク基板厚さのバラツキや、レーザー光Ｌの波長変動などに起因して発生する球面収差を、対物レンズ１６へ入射するレーザー光Ｌの平行度と波面位相とを変化させて補正するにあたって、収差補正光学素子３０（又は４０）を透過するレーザー光Ｌの波面の変化を位相関数Φ（ｈ）で表した場合に、対物レンズ１６の瞳径に相当する領域中で光軸が通る中心部位を除いて、位相関数Φ（ｈ）が極値を持たないようにしていると共に、対物レンズ１６の瞳径に相当する領域中で光軸を中心にした７０％の領域以内に位相関数Φ（ｈ）が変曲点を持たないようにしている。
【０１１０】
言い換えると、本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子３０（又は４０）の液晶駆動用透明電極３２（又は４２）の電極パターン抵抗値を、実施例１〜実施例５のいずれかを適用して位相関数Φ（ｈ）から求めた位相関数曲線に略沿って設定することで、対物レンズ１６の瞳径（φ３．４ｍｍ）に相当する領域中でレーザー光Ｌの光軸が通る中心部位を除いてレーザー光Ｌの波面の位相分布が極値を持たず、また、対物レンズ１６の瞳径（φ３．４ｍｍ）に相当する領域中で光軸を中心にした７０％の領域以内にレーザー光Ｌの波面の位相分布が変曲点を持たず、レーザー光Ｌの波面の位相分布が位相関数曲線に略沿うように得られるので、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃを再生した時に対物レンズ１６のレンズシフトがあっても、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃのディスク基板厚さのバラツキや、レーザー光の波長変動などに起因して発生する球面収差を良好に補正できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示した構成図である。
【図２】本発明に係る光ピックアップ装置において、主要な光学系を拡大して示した模式図である。
【図３】ディスク基板厚さが設計基準厚さ０．１ｍｍの場合における光学系全体の縦収差図である。
【図４】本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶が１層の場合の構成図である。
【図５】本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶が２層の場合の構成図である。
【図６】本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子の液晶駆動用透明電極を説明するための図であり、（ａ）は液晶駆動用透明電極の構造を示し、（ｂ）は電圧分布を示した図である。
【図７】本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶を通るレーザー光の位相変化と、液晶への印加電圧との関係を示した図である。
【図８】本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンを作製する際に用いられる位相関数曲線を説明するために、実施例１〜５と参考例１〜３とを一覧で示した図である。
【図９】本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される実施例１の位相関数曲線を示した図である。
【図１０】実施例１の光学系全体の縦収差図（但し、ディスク基板厚さが０．１０５ｍｍの場合）である。
【図１１】本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される実施例２の位相関数曲線を示した図である。
【図１２】実施例２の光学系全体の縦収差図（但し、ディスク基板厚さが０．１０５ｍｍの場合）である。
【図１３】本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される実施例３の位相関数曲線を示した図である。
【図１４】実施例３の光学系全体の縦収差図（但し、ディスク基板厚さが０．１０５ｍｍの場合）である。
【図１５】本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される実施例４の位相関数曲線を示した図である。
【図１６】実施例４の光学系全体の縦収差図（但し、ディスク基板厚さが０．１０５ｍｍの場合）である。
【図１７】本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される実施例５の位相関数曲線を示した図である。
【図１８】実施例５の光学系全体の縦収差図（但し、ディスク基板厚さが０．１０５ｍｍの場合）である。
【図１９】位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される参考例１の位相関数曲線を示した図である。
【図２０】位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される参考例２の位相関数曲線を示した図である。
【図２１】位相可変型の収差補正光学素子において、液晶駆動用透明電極の電極パターンに適用される参考例３の位相関数曲線を示した図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…超高密度光記録媒体（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）、
１ａ…レーザービーム入射面、１ｂ…信号面、
１０…本発明に係る光ピックアップ装置、
１１…レーザー光源（青色半導体レーザー）、
１２…回折格子（グレーティング）、１３…偏光ビームスプリッタ、
１４…コリメータレンズ、
１５…波長板、１６…対物レンズ、１７…レンズホルダ、
１８…トラッキングコイル、１９…フォーカスコイル、
２０…シリンドリカルレンズ、２１…光検出器、
３０…本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子（液晶が１層の場合）、
３１…基板、３２…液晶駆動用透明電極、３３…配向膜、３４…液晶、
３５…配向膜、３６…ＣＯＭ用透明電極、３７…基板、
４０…本発明に係る位相可変型の収差補正光学素子（液晶が２層の場合）、
４１…基板、４２…液晶駆動用透明電極、４３…配向膜、４４…液晶、
４５…配向膜、４６…スペーサー、４７……配向膜、
４８…液晶、４９…配向膜、５０…ＣＯＭ用透明電極、５１…基板、
Ｌ…レーザー光、λ…レーザー光の基準波長、
ｄ…超高密度光記録媒体（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）の基板厚さ。
【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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【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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