(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を記録媒体上に収束させる対物レンズと、前記半導体レーザから前記対物レンズまでの光路中に配されるとともに収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が適宜選択されることにより前記半導体レーザから出射されたレーザ光に収束、平行および拡散作用を導入する少なくとも一つの液晶レンズを具備する液晶レンズユニットとを備えた光ピックアップ装置において、
前記液晶レンズユニットは、
前記平行駆動状態時に前記レーザ光が前記記録媒体の基板表面からｎ番目（ｎは２以上の整数）の記録層に収束されるとすると、前記拡散駆動状態時および前記収束駆動状態時には、それぞれ、当該ｎ番目の記録層から距離ｔ０だけ前記基板から離れた位置と、当該ｎ番目の記録層から距離ｔ０だけ基板に近づいた位置にレーザ光が収束されるよう、前記レーザ光に拡散および収束作用を導入する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
ただし、前記距離ｔ０は、前記ｎ番目の記録層とｎ＋１番目の記録層の間の距離ｔｎ＋１と、前記ｎ番目の記録層とｎ−１番目の記録層の間の距離をもとにｔ０＝（ｔｎ＋１＋ｔｎ−１）／２として求められる。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
前記液晶レンズユニットは、
液晶層と、該液晶層を前記レーザ光の通過方向において挟む一対の透明基板層と、前記一対の透明基板層のうち少なくとも一方の前記液晶層側表面に形成されるとともに上記収束駆動状態および上記拡散駆動状態時に前記レーザ光に収束および拡散作用を導入するホログラム面とを有する少なくとも一つの回折型液晶レンズを備える、
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に記載の光ピックアップ装置において、
前記液晶レンズユニットは、
対向配置された一対の電極層と、これら一対の電極層間の配された液晶層と、前記一対の電極層のうち何れか一方に配され、且つ、その中心と外周にそれぞれ電位Ｖ０とＶ１が印加されることにより、前記中心から外周に向かって電位がＶ０からＶ１へと２次元状に変化する抵抗膜と、該抵抗膜の前記中心と外周に電位を印加するための電極を有する、少なくとも一つの液晶レンズを備える、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光ピックアップ装置において、
前記抵抗膜を前記中心から一定距離において分割し、この分割位置において前記抵抗膜に印加される電位を変化させる少なくとも一つの中間電極を有する、
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ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記液晶レンズユニットと前記半導体レーザの間の光路中に配された偏光ビームスプリッタと、前記液晶レンズユニットと前記対物レンズの間の光路中に配されたλ／４板を備え、前記液晶レンズユニットは、さらに；
収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が選択されることに応じて、前記半導体レーザから出射されたレーザ光に、収束、平行および拡散
作用を導入する往路用液晶レンズと、
収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が選択されることに応じて、前記記録媒体によって反射されたレーザ光に、収束、平行および拡散作用を導入する復路用液晶レンズを有する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記請求項１ないし５のうち何れか１項に記載の光ピックアップ装置が内蔵されていることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光ディスク装置において、
前記液晶レンズユニットの駆動状態を収束、平行および拡散駆動状態としたときの再生状態を判別する判別手段と、
前記判別手段における判別結果に基づいて前記再生状態が最適となる前記液晶レンズユニットの駆動状態を設定する液晶レンズ駆動手段とを有する、
ことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置および光ディスク装置に関するものであり、特に、球面収差を抑制する際に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクの高密度化および高容量化の要請に伴い、波長４０５ｎｍ程度の青色レーザ光を用いた次世代ＤＶＤの開発が進められている。また、さらなる高容量化の実現を図るため、記録層が２層配された２層型次世代ＤＶＤの開発が行われており、さらには、３層型次世代ＤＶＤに関する技術も検討・提案されている。
【０００３】
しかし、このように複数の記録層を有する光ディスクにレーザ光を照射すると、記録／再生対象とされる記録層以外の他の記録層によって反射された光が光検出器に導かれ、光検出器から出力されるセンサ信号にノイズが重畳されるとの問題が生じる。かかる問題は、これら他の記録層によって反射された光の位相が互いに一致する場合により顕著となる。
【０００４】
このような問題は、記録層間の距離を、不要な反射光どうしの位相が互いに不一致となるよう調整することにより回避できる。たとえば、３層型次世代ＤＶＤを対象とする場合には、第１層目の記録層と第２層目の記録層の間の中間層と、第２層目の記録層と第３層目の記録層の間の中間層の厚みを、不要な反射光どうしの位相が互いに不一致となるような大きさに調整する。これにより、これら反射光が互いに共振して増幅する現象が抑制され、センサ信号に重畳されるノイズの低減が図られる。
【０００５】
ところで、複数の記録層を有する光ディスクでは、基板表面から各記録層までの距離が異なるため、共通の対物レンズにてレーザ光を収束させようとすると、対物レンズの設計対象とされていない記録層にレーザ光が収束される場合に収差が生じる。なお、収差を補正するための手段として、特許文献１に記載の技術が知られている。
【特許文献１】特開２００１―３３１９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
３層型次世代ＤＶＤにおいて、上記の如く３つの記録層のうちの一つを対象として対物レンズを設計すると、この記録層以外の２つの記録層にレーザ光を収束させる場合に収差が生じるため、この収差を補正するための手段が必要となる。この場合、残り２つの記録層毎に、個別に収差補正手段を配すると、部品点数の増加と、光ピックアップ装置の大型化を招くとの問題が生じる。
【０００７】
また、かかる３層型次世代ＤＶＤにおいて、上記のように中間層の厚みが不均一となっている場合には、たとえば、真中にある第２の記録層を対象に対物レンズを設計すると、第１の記録層と第３の記録層にレーザ光を収束させる場合に生じる収差の大きさが一律とならず、このため、第１および第３の記録層用の収差補正手段として、それぞれ異なる収差補正量を与えるものを準備しなければならなくなる。
【０００８】
なお、特許文献１に記載の技術によれば、複数の電位を電極層上の同心円状電極に印加することにより、各領域における液晶分子の配向状態をそれぞれ与えるものであるため、電極層に複数の電位を印加する必要があり、収差補正素子の構成が複雑化するとの問題が生じる。また、再生ＲＦ信号の振幅値に基づいて、それぞれの電極層に印加する駆動電位を逐一演算するものであるため、収差補正時における制御処理が煩雑になるとの問題が生じる。
【０００９】
本発明は、これらの問題を解消し、記録層を３層以上有する場合にも、簡単な構成により、簡易かつ円滑に、収差補正を行い得る光ピックアップ装置および光ディスク装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、半導体レーザと、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を記録媒体上に収束させる対物レンズと、前記半導体レーザから前記対物レンズまでの光路中に配されるとともに収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が適宜選択されることにより前記半導体レーザから出射されたレーザ光に収束、平行および拡散作用を導入する少なくとも一つの液晶レンズを具備する液晶レンズユニットとを備えた光ピックアップ装置において、前記液晶レンズユニットは、前記平行駆動状態時に前記レーザ光が前記記録媒体の基板表面からｎ番目（ｎは２以上の整数）の記録層に収束されるとすると、前記拡散駆動状態時および前記収束駆動状態時には、それぞれ、当該ｎ番目の記録層から距離ｔ０だけ前記基板から離れた位置と、当該ｎ番目の記録層から距離ｔ０だけ基板に近づいた位置にレーザ光が収束されるよう、前記レーザ光に拡散および収束作用を導入することを特徴とする。ただし、前記距離ｔ０は、前記ｎ番目の記録層とｎ＋１番目の記録層の間の距離ｔｎ＋１と、前記ｎ番目の記録層とｎ−１番目の記録層の間の距離をもとにｔ０＝（ｔｎ＋１＋ｔｎ−１）／２として求められる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明に記載の光ピックアップ装置において、前記液晶レンズユニットは、液晶層と、該液晶層を前記レーザ光の通過方向において挟む一対の透明基板層と、前記一対の透明基板層のうち少なくとも一方の前記液晶層側表面に形成されるとともに上記収束駆動状態および上記拡散駆動状態時に前記レーザ光に収束および拡散作用を導入するホログラム面とを有し、且つ、平行駆動状態時における液晶層の屈折率と透明基板層の屈折率が等しくなるよう構成された少なくとも一つの回折型液晶レンズを備えることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第１の発明に係る光ピックアップ装置において、前記液晶レンズユニットは、対向配置された一対の電極層と、これら一対の電極層間の配された液晶層と、前記一対の電極層のうち何れか一方に配され、且つ、その中心と外周にそれぞれ電位Ｖ０とＶ１が印加されることにより、前記中心から外周に向かって電位がＶ０からＶ１へと２次元状に変化する抵抗膜と、該抵抗膜の前記中心と外周に電位を印加するための電極を有する、少なくとも一つの液晶レンズを備えることを特徴とする。
【００１４】
第４の発明は、第３の発明に係る光ピックアップ装置において、前記抵抗膜を前記中心から一定距離において分割し、この分割位置において前記抵抗膜に印加される電位を変化させる少なくとも一つの中間電極を有することを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、第１ないし第４の発明の何れかに係る光ピックアップ装置において、前記液晶レンズユニットと前記半導体レーザの間の光路中に配された偏光ビームスプリッタと、前記液晶レンズユニットと前記対物レンズの間の光路中に配されたλ／４板を備え、前記液晶レンズユニットは、さらに、収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が選択されることに応じて、前記半導体レーザから出射されたレーザ光に、収束、平行および拡散作用を導入する往路用液晶レンズと、収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が選択されることに応じて、前記記録媒体によって反射されたレーザ光に、収束、平行および拡散作用を導入する復路用液晶レンズを有することを特徴とする。
【００１６】
第６の発明に係る光ディスク装置は、上記第１ないし第５の発明の何れかに係る光ピックアップ装置が内蔵されていることを特徴とする。
【００１７】
第７の発明は、第６の発明に係る光ディスク装置において、前記液晶レンズユニットの駆動状態を収束、平行および拡散駆動状態としたときの再生状態を判別する判別手段と、前記判別手段における判別結果に基づいて前記再生状態が最適となる前記液晶レンズユニットの駆動状態を設定する液晶レンズ駆動手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る光ピックアップ装置によれば、液晶レンズユニットの駆動状態を平行、収束および拡散駆動状態の何れか一つの駆動状態に適宜設定するだけで、対象とする記録層において生じる収差を効果的に抑制することができる。このとき、液晶レンズユニットに対する制御処理は、３つの駆動状態のうち何れかを選択するのみで実現されるため、制御処理の簡易化と、制御回路の簡素化を図ることができる。特に、液晶レンズユニットを平行、収束または拡散駆動状態とすることによって球面収差を一様に閾値以下とできる範囲を広く設定することができる。なお、この点は、以下に示す実施の形態の項にて詳細に説明する。
【００１９】
また、第２の発明のように液晶レンズユニットを回折型液晶レンズにて構成すれば、液晶レンズユニットの簡素化を図ることができ、また、レーザ光に対する平行、収束および拡散作用の導入を円滑に行うことができる。
【００２１】
また、第３または第４の発明のように液晶レンズユニットを構成すれば、上記第２の発明と同様、液晶レンズユニットの簡素化を図ることができ、また、レーザ光に対する平行、収束および拡散作用の導入を円滑に行うことができる。
【００２２】
また、第５の発明によれば、λ／４板を用いてレーザ光の偏光方向が変更される場合にも、対物レンズ側から液晶レンズユニットを通過した直後のレーザ光（復路）の波面状態を、半導体レーザ側から液晶レンズユニットに入射される直前のレーザ光（往路）の波面状態に復元することができる。これにより、復路におけるレーザ光は、往路用の液晶レンズユニットの駆動状態に応じて波面状態が変化しないため、光検出器によって円滑に受光される。
【００２３】
なお、第６の発明および第７の発明に係る光ディスク装置においても、上記第１ないし第５の発明と同様の効果を奏することができる。
【００２４】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２６】
まず、図１に実施例１に係る光ピックアップ装置１００の光学系の構成を示す。なお、同図に示すサーボ回路１０、液晶レンズ駆動回路２０、レーザ駆動回路３０、再生回路４０、コントローラ５０は、ドライブ側の構成を便宜的に示したものである。
【００２７】
図示の如く、光ピックアップ装置１００は、半導体レーザ１０１と、グレーティング１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、コリメータレンズ１０４と、ミラー１０５と、液晶レンズユニット１０６と、λ／４板１０７と、対物レンズアクチュエータ１０８と、シリンドリカルレンズ１０９と、光検出器１１０を備えている。
【００２８】
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度の青色レーザ光を出射する。グレーティング１０２は、半導体レーザ１０１から出射された青色レーザ光を、回折作用によって３ビームに分光する格子パターンを有する。偏光ビームスプリッタ１０３は、半導体レーザ１０１から入射されるレーザ光をほぼ１００％透過させ、且つ、光ディスク側からの反射光をほぼ１００％反射する。コリメータレンズ１０４は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。ミラー１０５は、コリメータレンズ１０４からのレーザ光を、液晶レンズユニット１０６に向けて反射する。
【００２９】
液晶レンズユニット１０６は、液晶レンズ駆動回路２０からの駆動信号に応じて、ミラー１０５から入射するレーザ光を、平行状態から拡散／収束の何れかの波面状態に変換する。また、光ディスクで反射されたレーザ光は、往路において液晶レンズユニット１０６によって拡散／収束の何れかに変換された波面状態を平行状態に復元される。なお、液晶レンズユニット１０６の構成と作用については追って詳述する。
【００３０】
λ／４板１０７は、ミラー１０５側から入射するレーザ光を直線偏光から円偏光に変換すると共に、光ディスク側からの反射光を、ミラー１０５からの入射時に比べて偏光面が９０°回転した直線偏光に変換する。
【００３１】
対物レンズアクチュエータ１０８は、サーボ回路１０から印加されるフォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号に応じて、対物レンズ１０８ａをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。
【００３２】
シリンドリカルレンズ１０９は、レーザ光に非点収差作用を与える。
【００３３】
光検出器１１０は、再生ＲＦ信号、トラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号を生成するためのセンサーパターンを有しており、光検出器１１０から出力されたセンサ信号を、サーボ回路１０および再生回路４０に供給する。
【００３４】
サーボ回路１０は、光検出器１１０から入力されるセンサ信号を演算処理して、フォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号を生成し、対物レンズアクチュエータ１０８に出力する。
【００３５】
液晶レンズ駆動回路２０は、コントローラ５０からの指令に応じて、液晶レンズユニット１０６に駆動信号を出力する。
【００３６】
レーザ駆動回路３０は、コントローラ５０からの指令に応じて、レーザ駆動信号を出力する。
【００３７】
再生回路４０は、光検出器１１０から入力されるセンサ信号をもとに再生ＲＦ信号を生成する。その後、これらの信号を処理して、コントローラ５０および後段回路（図示せず）へ出力する。
【００３８】
コントローラ５０は、予め定められたプログラムに従い、サーボ回路１０、レーザ駆動回路３０および液晶レンズ駆動回路２０の制御を行う。
【００３９】
半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光は、グレーティング１０２を通過する際に３ビームに分光される。分光されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、コリメータレンズ１０４によって、発散光から平行光に変換される。その後、レーザ光は、ミラー１０５によって反射され、液晶レンズユニット１０６へと導かれる。液晶レンズユニット１０６を透過する際に、レーザ光は、液晶レンズユニット１０６の駆動状態に応じた収束光／発散光／平行光の何れかの状態に変換される。このように、所定の状態に変換されたレーザ光は、対物レンズアクチュエータ１０８に配された対物レンズ１０８ａに入射され、光ディスクの記録面上に収束される。
【００４０】
光ディスクによって反射されたレーザ光は、対物レンズ１０８ａを介して、液晶レンズユニット１０６に入射する。このとき、レーザ光は、液晶レンズユニット１０６から光ディスクへの入射時と同様の作用を受け、平行光に変換される。
【００４１】
このようにして、平行光とされたレーザ光は、ミラー１０５によって反射され、さらに、コリメータレンズ１０４を透過する際に、収束光に変換される。その後、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０３によって反射され、シリンドリカルレンズ１０９に導かれる。このとき、シリンドリカルレンズ１０９によって非点収差が導入され、光検出器１１０のセンサーパターン上に収束される。光検出器１１０は、光ディスクからの反射光に応じた信号を出力する。この信号は、サーボ回路１０および再生回路４０に出力され処理される。
【００４２】
次に、上記液晶レンズユニット１０６の構成について説明する。
【００４３】
液晶レンズユニット１０６は、半導体レーザ１０１側からのレーザ光（往路）に収束／拡散作用を付与する回折型液晶レンズと、光ディスク側からのレーザ光（復路）に収束／拡散作用を付与する回折型液晶レンズの２つの回折型液晶レンズから構成されている。
【００４４】
図２に、液晶レンズユニット１０６を構成する回折型液晶レンズ１０６ａの構成を示す。なお、同図は回折型液晶レンズ１０６ａを積層断面から見たときのものである。また、レーザ光は、ガラス基板ａ１、ａ７の表面に垂直（同図Ｙ軸方向）に入射する。
【００４５】
図示の如く、回折型液晶レンズ１０６ａは、ガラス基板ａ１と、電極層ａ２と、配向膜ａ３と、液晶層ａ４と、配向膜ａ５と、電極層ａ６と、ガラス基板ａ７と、シール材ａ８から構成されている。
【００４６】
ガラス基板ａ１およびａ７は、一定の厚さを有する板状体となっている。ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率は、共に、ｎｓとされている。なお、ガラス基板ａ１の液晶層側表面には、レーザ光を収束／発散させるための回折面として作用するホログラム面が成形されている。
【００４７】
電極層ａ２およびａ６は、液晶層ａ４に駆動電位を印加するためのものである。電極層ａ２およびａ６の表面には、配向膜ａ３およびａ５が配されている。これら、配向膜ａ３、ａ５の間に液晶が充填されることにより、液晶層ａ４が構成されている。
【００４８】
液晶層ａ４は、電位の印加状態によって、液晶層内における液晶分子の配向方向が変化する。なお、液晶分子と屈折率の関係については追って詳述する。
【００４９】
シール材ａ８は、液晶の漏出を防止するためのものである。シール材ａ８は、液晶を充填するための厚さを有しており、ガラス基板ａ１、ａ７の外周形状に対応した枠形状に成形されている。
【００５０】
次に、図３を参照して、液晶層ａ４の屈折率について説明する。
【００５１】
図３（ａ）に示す如く、液晶分子は、レーザ光の偏光方向が液晶分子の長軸方向に一致する場合にその屈折率がｎｏとなり、レーザ光の偏光方向が液晶分子の短軸方向に一致する場合にその屈折率がｎｅとなる性質を有する。
【００５２】
したがって、図３（ｂ）に示す如く、電極層間の印加電位Ｖを変化させつつ液晶層ａ４内の液晶分子の配向方向を変化させると、かかる配向方向の変化に応じて、液晶層ａ４の屈折率を変化させることができる。たとえば、Ｖ＝Ｅ０のときの液晶分子の配向方向（同図Ｘ方向）と液晶層ａ４に入射するレーザ光の偏光方向が一致している場合、Ｖ＝Ｅ０のときの液晶層ａ４の屈折率はｎｏ（液晶分子長軸方向の屈折率）となり、この状態から、電位をＶ＝Ｅｅへと変化させるにしたがって、液晶層ａ４の屈折率はｎｏからｎｅ（液晶分子短軸方向の屈折率）へと変化する。
【００５３】
図３（ｃ）は、印加電圧Ｖと液晶分子の屈折率ｎの関係を示す図である。
【００５４】
図示の如く、液晶分子の屈折率ｎは、ｎ＝ｎｏからｎ＝ｎｅの範囲内において変化する。なお、電位Ｅｍは、屈折率ｎｏとｎｅの中間値ｎｍを与える電位である。
【００５５】
本実施例において、回折型液晶レンズ１０６ａのガラス基板ａ１、ａ７は、その屈折率ｎｓが図３（ｃ）の中間値ｎｍに一致するよう構成されている。この場合、電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅｍを印加すると、液晶層ａ４の屈折率はガラス基板ａ１、ａ７の屈折率に等しくなり、液晶層ａ４とガラス基板ａ１、ａ２間には屈折率の境界が生じない。このため、レーザ光は、ガラス基板ａ１表面に形成されたホログラム面によって回折作用を受けずに、液晶レンズ１０６ａを平行光のまま透過する。
【００５６】
一方、電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅ０を印加すると、液晶層ａ４の屈折率は、中間値ｎｍから液晶分子長軸の屈折率ｎｏへと変化する。このとき、液晶層ａ４の屈折率は、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率ｎｓからΔｎだけ減少した値をとることとなる。これにより、ガラス基板ａ１、ａ７と液晶層ａ４の間にこの変化量−Δｎに応じた屈折率の境界が発生し、レーザ光は、ガラス基板ａ１表面に形成されたホログラム面によって回折作用を受けるようになる。この回折作用によって、レーザ光は、平行光から所定の角度θだけ収束した収束光へと変化する。すなわち、ホログラム面は、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率が液晶層ａ４の屈折率よりも小さい場合にレーザ光に所定角度θの収束作用を付与する回折パターンとされている。
【００５７】
また、電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅｅを印加すると、液晶層ａ４の屈折率は、中間値ｎｍから液晶分子短軸の屈折率ｎｅへと変化する。このとき、液晶層ａ４の屈折率は、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率ｎｓからΔｎだけ増加した値をとることとなる。これにより、ガラス基板ａ１、ａ７と液晶層ａ４の間にこの変化量＋Δｎに応じた屈折率の境界が発生し、レーザ光は、ガラス基板ａ１表面に形成されたホログラム面によって回折作用を受けるようになる。この回折作用によって、レーザ光は、平行光から所定の角度θだけ拡散した拡散光へと変化する。この場合、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率が液晶層ａ４の屈折率よりも大きいため、ホログラム面は、電位Ｅ０を印加した場合と異なり、レーザ光に拡散方向の回折作用を与えるものとなる。
【００５８】
次に、図４ないし図６を参照して液晶レンズユニットの構成と作用について説明する。
【００５９】
図示の如く、液晶レンズユニット１０６は、上記図２および図３を参照して説明した回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂをレーザ光の光軸方向に重ねて構成されている。ここで、回折型液晶レンズ１０６ａと回折型液晶レンズ１０６ｂは同様の構成とされている。但し、これら２つの回折型液晶レンズは、電位Ｅ０の印加時において、回折型液晶レンズ１０６ａの液晶分子の配向方向が同図Ｘ軸方向となり、回折型液晶レンズ１０６ｂの液晶分子の配向方向が同図Ｚ軸方向となるように配置されている。
【００６０】
なお、レーザ光は、往路（半導体レーザ１０１から対物レンズ１０８ａへと向かう光路）において偏光方向が同図Ｘ軸方向となり、復路（対物レンズ１０８ａから光検出器１１０へと向かう光路）においては、λ／４板１０７による作用を受けて、偏光方向が同図Ｚ軸方向となるようにして液晶レンズユニット１０６に入射される。したがって、レーザ光は、往路において、回折型液晶レンズ１０６ａによる作用を受け、復路において回折型液晶レンズ１０６ｂによる作用を受ける。
【００６１】
これら液晶レンズの電極層ａ２、ａ６には、液晶レンズ駆動回路２０内の可変交流電源１０６ｃから、信号線を介して、駆動信号（電位）が電極層ａ２、ａ６に印加される。ここで、可変交流電源１０６ｃは、コントローラ５０からの指令に応じて、図３（ｃ）に示す電位Ｖ＝Ｅ０、Ｅｍ、Ｅｅを、各回折型液晶レンズの電極層ａ２、ａ６間に印加する。
【００６２】
図４を参照して、可変交流電源１０６ｃから回折型液晶レンズの電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅｍが印加された場合、上記の如く、回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂの液晶層ａ４の屈折率は、何れも、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率に一致するため、レーザ光は、往路および復路において、回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂによる回折作用を受けず、平行光のまま液晶レンズユニット１０６を透過する。
【００６３】
図５を参照して、可変交流電源１０６ｃから回折型液晶レンズの電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅ０が印加された場合には、上記の如く、回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂの液晶層ａ４の屈折率は、何れも、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率よりも変化量Δｎだけ減少するため、レーザ光は、往路において、回折レンズ１０６ａから収束方向（収束角θ）の回折作用を受け、また、復路において、回折レンズ１０６ｂから収束方向（収束角θ）の回折作用を受ける。したがって、レーザ光は、往路において、平行光から収束角θだけ収束した状態にて対物レンズ１０８ａに入射する。かかる収束作用（収束角θ）は、復路において再び液晶レンズユニットユニット１０６の回折型液晶レンズ１０６ｂから同様の収束作用（収束角θ）を受けることにより相殺される。このため、レーザ光は、平行光の状態にて、液晶レンズユニット１０６から光検出器１１０の方向に導かれる。
【００６４】
図６を参照して、可変交流電源１０６ｃから回折型液晶レンズの電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅｅが印加された場合には、上記の如く、回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂの液晶層ａ４の屈折率は、何れも、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率よりも変化量Δｎだけ増加するため、レーザ光は、往路において、回折レンズ１０６ａから拡散方向（拡散角θ）の回折作用を受け、また、復路において、回折レンズ１０６ｂから拡散方向（拡散角θ）の回折作用を受ける。したがって、レーザ光は、往路において、平行光から拡散角θだけ拡散した状態にて対物レンズ１０８ａに入射する。かかる拡散作用（拡散角θ）は、復路において再び液晶レンズユニット１０６の回折型液晶レンズ１０６ｂから同様の拡散作用（拡散角θ）を受けることにより相殺される。このため、レーザ光は、平行光の状態にて、液晶レンズユニット１０６から光検出器１１０の方向に導かれる。
【００６５】
次に、図７を参照して、液晶レンズユニット駆動時におけるレーザ光の収束位置について説明する。なお、図７には、記録層が３層（記録層：Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）配備された光ディスクが示されている。これらの記録層は全て、青色波長のレーザ光に対応したものである。
【００６６】
液晶レンズユニット１０６に電位Ｅｍが印加されている場合（以下、平行駆動状態という）、レーザ光（直線偏光）は、往路において、液晶レンズユニット１０６を平行光のまま透過し、λ／４板１０７によって円偏光に変換され、対物レンズ１０８ａに導かれる。対物レンズ１０８ａに入射されたレーザ光は、対物レンズ１０８ａの収束作用により、光ディスク上に収束される。このとき、レーザ光の焦点位置は、第２記録層Ｌ２の近傍に位置づけられる。
【００６７】
液晶レンズユニット１０６に電位Ｅ０が印加されている場合（以下、収束駆動状態という）、レーザ光（直線偏光）は、往路において、回折型液晶レンズ１０６ａによって収束作用を受けつつ、液晶レンズユニット１０６を透過する。その後、レーザ光は、λ／４板１０７へ入射する際に円偏光に変換され、対物レンズ１０８ａに導かれる。対物レンズ１０８ａに入射されたレーザ光は、対物レンズ１０８ａからさらに収束作用を受け、光ディスク上に収束される。このとき、レーザ光の焦点位置は、第２の記録層Ｌ２より手前の第１記録層Ｌ１の近傍に位置付けられる。
【００６８】
液晶レンズユニット１０６に電位Ｅｅが印加されている場合（以下、拡散駆動状態という）、レーザ光（直線偏光）は、往路において、回折型液晶レンズ１０６ａによって拡散作用を受けつつ、液晶レンズユニット１０６を透過する。その後、レーザ光は、λ／４板１０７へ入射する際に円偏光に変換され、対物レンズ１０８ａに導かれる。対物レンズ１０８ａに入射されたレーザ光は、対物レンズ１０８ａから収束作用を受け、光ディスク上に収束される。このとき、レーザ光の焦点位置は、第２の記録層Ｌ２より奥の第３記録層Ｌ３の近傍位置に位置づけられる。
【００６９】
図８は、液晶レンズユニット駆動時におけるレーザ光の焦点間の距離と記録層間の距離の関係を示すものである。
【００７０】
図示の如く、本実施例に係る光ディスクには、第１記録層Ｌ１と第２記録層Ｌ２の間に中間層Ｍ１が配され、また、第２記録層Ｌ２と第３記録層Ｌ３の間に中間層Ｍ２が配されている。ここで、中間層Ｍ１の厚みｔ１２と中間層Ｍ２の厚みｔ２３は、以下の理由から、ｔ１２≠ｔ２３（この例ではｔ２３＞ｔ１２）とされている。
【００７１】
一般に、記録層に収束するレーザ光は、その大半がレーザ光の収束位置にある記録層によって反射され光検出器１１０へと導かれる。しかし、その一部は、レーザ光の収束位置における記録層を透過して次の記録層へと導かれる。かかるレーザ光は、この記録層によって反射され光検出器１１０へと導かれる。同様に、レーザ光は、その一部が収束位置よりも手前にある記録層によっても反射され光検出器１１０へと導かれる。このように収束位置以外の記録層にて反射された不要な反射光が光検出器１１０に導かれると、光検出器１１０から出力されるセンサ信号にノイズが重畳される。この問題は、これら不要反射光の光路差がレーザ光の波長に一致（または、整数倍）する場合に顕著に現れる。
【００７２】
かかる問題を回避するため、本実施例に係る光ディスクでは、図８に示す如く、中間層Ｍ１の厚みｔ１２と中間層Ｍ２の厚みｔ２３がｔ１２≠ｔ２３となるように設定されている。これにより、収束位置以外の記録層にて反射された不要な反射光によって生じるノイズが抑制される。
【００７３】
図８には、液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態にあるときのレーザ光の焦点位置ｆ１、ｆ２、ｆ３が併せて示されている。
【００７４】
焦点位置ｆ２が第２記録層Ｌ２上に位置づけられるとき、焦点位置ｆ１は、第１記録層Ｌ１の位置から幾分対物レンズに近づく方向へシフトした位置に位置づけられ、また、焦点位置ｆ３は、第３記録層Ｌ３の位置から幾分対物レンズに近づく方向へシフトした位置に位置づけられる。ここで、焦点位置ｆ２と焦点位置ｆ１の間の距離、および、焦点位置ｆ３と焦点位置ｆ２の間の距離は、共に、距離ｔ０をとなる。また、距離ｔ０は、上記厚みｔ１２と厚みｔ２３の和を２で除した値、すなわち、上記層厚ｔ１２と層厚ｔ２３の平均値として与えられている。
【００７５】
上記液晶レンズユニット１０６を構成する２つの回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂには、液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態にあるときに、レーザ光に、このような焦点位置ｆ１、ｆ２、ｆ３を与えるためのホログラム面（回折パターン）が配されている。
【００７６】
図９は、液晶レンズユニット１０６の設計例と、そのとき生じる球面収差の関係を示す図（シミュレーション）である。なお、同図の横軸は、ディスク基板表面から各記録層までの距離、縦軸はレーザ光の収束位置（記録層位置）にて発生する球面収差の大きさである。
【００７７】
図において、ｔ１２、ｔ２３は、図８に示す記録層間の距離である。同図のシミュレーションでは、ｔ１２、ｔ２３をもとに、ｔ０＝（ｔ１２＋ｔ２３）／２が計算され、図８に示す焦点間距離ｔ０がｔ０＝0.02ｍｍとして求められる。また、第２の記録層位置（基板表面からの距離＝0.60ｍｍ）からｔ０を減算して液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態にあるときの焦点位置（基板表面からの距離＝0.58ｍｍ）が求められ、さらに、第２の記録層位置（基板表面からの距離＝0.60ｍｍ）にｔ０を加算して、液晶レンズユニット１０６が拡散駆動状態にあるときの焦点位置（基板表面からの距離＝0.62ｍｍ）が求められる。なお、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態にあるときの焦点位置は、第２の記録層Ｌ２の位置ｈ２（基板表面からの距離＝0.58ｍｍ）に設定されている。
【００７８】
同図中程のＶ字波形は、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態にあるときのレーザ光収束位置における球面収差特性、同図左側のＶ字波形は、液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態にあるときのレーザ光収束位置における球面収差特性、同図右側のＶ字波形は液晶レンズユニット１０６が拡散駆動状態にあるときのレーザ光収束位置における球面収差特性である。
【００７９】
図９の球面収差特性から明らかなとおり、第１、第２および第３の記録層Ｌ１、Ｌ２およびＬ３がそれぞれ基板表面からの距離＝0.58ｍｍ、0.60ｍｍおよび0.62ｍｍの位置にある場合、この設計例に従う液晶レンズユニットを用いると、球面収差無く、レーザ光を各記録層に収束させることができる。
【００８０】
ところが、本実施例では、上述の如く、ｔ１２、ｔ２３をもとにｔ０＝（ｔ１２＋ｔ２３）／２を計算して焦点間距離ｔ０を求め、これを、第２の記録層の位置ｈ２に加減算して収束駆動状態および拡散駆動状態にあるときの焦点位置を設定するようにされているため、収束駆動状態にあるときのレーザ光の焦点位置（基板表面からの距離＝0.58ｍｍ）は第１の記録層Ｌ１の位置ｈ１よりも所定距離だけ小さくなり、また、拡散駆動状態にあるときのレーザ光の焦点位置（基板表面からの距離＝0.62ｍｍ）もまた、第３の記録層Ｌ３の位置ｈ３よりも所定距離だけ小さくなる。
【００８１】
このため、第１の記録層Ｌ１にレーザ光を収束させる場合に液晶レンズユニット１０６を収束駆動状態に設定しても、収束位置におけるレーザ光には0.01（λrms）程度の球面収差が生じ、また、第３の記録層Ｌ３にレーザ光を収束させる場合に液晶レンズユニット１０６を拡散駆動状態に設定しても、収束位置におけるレーザ光には、同様に、0.01（λrms）程度の球面収差が生じる。
【００８２】
しかし、本実施例によれば、上記のようにしてｔ０を設定することにより、追って比較例を示して説明する如く、球面収差が一様に閾値（＝0.023λrms）以下となる基板厚（基板表面から各記録層までの距離）の範囲を広くとることができるようになる。実際のところ、第１、第２および第３の記録層の位置ｈ１、ｈ２およびｈ３は、ディスク毎または製造メーカ毎に誤差を含んでいる。したがって、かかる誤差に対応するためには、球面収差を閾値以下とできる記録層位置の範囲をなるべく広く設定するのが望ましい。
【００８３】
本実施例のように、ｔ１２、ｔ２３をもとにｔ０＝（ｔ１２＋ｔ２３）／２を計算して焦点間距離ｔ０を求め、これを、第２の記録層の位置ｈ２に加減算して収束駆動状態および拡散駆動状態にあるときの焦点位置を求めるようにすると、たとえば、図９のシミュレーション結果にあっては、液晶レンズユニット１０６を収束／平行／拡散駆動状態に適宜切り替えることによって、同図のＸからＹまでの基板厚（基板表面から各記録層までの距離）範囲において一様に、球面収差を閾値（＝0.023λrms）以下に抑えることができる。
【００８４】
図１０に、図９のシミュレーション結果の比較例を示す。
【００８５】
図１０（ａ）は、焦点間距離ｔ０を第２の記録層Ｌ２と第３の記録層Ｌ３の層間距離ｔ２３に設定したときのシミュレーション結果である。この場合、同図のＡ、Ｂの範囲において、球面収差が閾値（＝0.023λrms）を上回ってしまう。このため、この比較例においては、球面収差を一様に閾値以下にできる基板厚の範囲が分断され、その結果、収差補正に用い得る基板厚の範囲が狭くなってしまう。
【００８６】
なお、同図に示すＡ、Ｂの範囲は、光ディスクが記録層を２層のみ備える場合の各記録層の配置位置を含み得るものとなる。したがって、図７（ａ）に示す特性にて液晶レンズユニット１０６を構成した場合には、上記３層型ディスクの他にかかる２層型ディスクをも同時に光ディスク装置にて取り扱う場合に、良好な収差特性が得られなくなる惧れがある。
【００８７】
図１０（ｂ）は、焦点間距離ｔ０を第１の記録層Ｌ１と第２の記録層Ｌ２の層間距離ｔ１２に設定したときのシミュレーション結果である。この場合、球面収差が閾値（＝0.023λrms）以下となる範囲（同図のＸ’からＹ’までの範囲）が図９の場合における範囲（同図のＸからＹまでの範囲）に比べて小さくなる。この比較例においては、Ｙ′の位置が第３の記録層の位置ｈ３に接近しているため、特に、この第３の記録層にレーザ光を収束させる場合に、第３の記録層の位置ｈ３に基板厚増加方向の誤差が生じると、十分な収差特性が得られなくなる惧れがある。
【００８８】
これらの比較例と対比して明らかなとおり、図９の設計例に従う液晶レンズユニットによれば、球面収差が一様に閾値（＝0.023λrms）以下となる基板厚（基板表面から各記録層までの距離）の範囲を広くとることができ、その結果、各記録層にレーザ光を収束させる際の球面収差特性の良好なものとすることができる。
【００８９】
次に、本実施例に係る光ディスク装置の制御動作について説明する。
【００９０】
本実施例に係る光ディスク装置に上記３層型光ディスクが装着された場合、記録／再生対象とされる記録層が変更されるに応じて、適宜、液晶レンズユニット１０６の駆動状態が切り替えられる。すなわち、記録／再生対象とされる記録層が第１の記録層Ｌ１である場合は、液晶レンズユニット１０６の駆動状態が収束駆動状態に設定され、記録／再生対象とされる記録層が第２の記録層Ｌ２である場合は、液晶レンズユニット１０６の駆動状態が平行駆動状態に設定され、記録／再生対象とされる記録層が第３の記録層Ｌ３である場合は、液晶レンズユニット１０６の駆動状態が拡散駆動状態に設定される。かかる切り替え設定によって、基板表面から各記録層までの距離に誤差が生じても、この誤差が図９のＸからＹの範囲にあれば、各記録層のレーザ光収束位置に生じる収差の程度を、一定の閾値以下に抑制することができる。
【００９１】
なお、本実施例に係る光ディスク装置が、３層型光ディスクの他に、さらに、シングルレイヤータイプの光ディスクや、記録層を２層のみ備える２層型の光ディスクをも取り扱い可能な場合には、液晶レンズユニット１０６の駆動状態を、適宜、球面収差の大きさが最も小さくなる駆動状態に設定するよう制御すればよい。これにより、記録／再生対象とされる記録層のレーザ光収束位置に生じる収差の程度を、一定の閾値以下に抑制することができる。
【００９２】
シングルレイヤータイプの記録層の位置は、規格において、0.58ｍｍ程度〜0.62ｍｍ程度の範囲の誤差が許容されており、また、２層型光ディスクの記録層は、それぞれ、通常、基板厚0.58ｍｍと0.60ｍｍの間と、基板厚0.60ｍｍと0.62ｍｍの間に位置づけられる。これらの記録層の位置は、図９の基板厚範囲ＸからＹの範囲に入っているため、これらのディスクが装着された場合にも、液晶レンズユニット１０６の駆動状態を適宜収束／平行／拡散駆動状態の何れかに設定することにより、レーザ光収束位置に生じる球面収差の大きさを閾値以下に抑えることができる。
【００９３】
図１１は、装着された光ディスクがシングルレイヤータイプである場合のフローチャートである。
【００９４】
光ディスクが装着された後、再生指令を受けると（Ｓ１０１）、レーザ光が点灯される。その後、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態とされた後（Ｓ１０２）、フォーカスサーボがＯＮとされ（Ｓ１０３）、さらに、トラッキングサーボがＯＮとされる（Ｓ１０４）。そして、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態とされたまま、当該ディスクに対する再生処理が行われ、そのときの再生エラーレートがコントローラ５０内のメモリに保持される（Ｓ１０５）。しかる後、液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態に切替えられ、そのときの再生エラーレートがコントローラ５０内のメモリに保持される（Ｓ１０５）。さらに、液晶レンズユニット１０６が拡散駆動状態に切替えられ、そのときの再生エラーレートがメモリに保持される（Ｓ１０５）。
【００９５】
その後、再生エラーレートが最小となる液晶レンズの駆動状態が選択される（Ｓ１０６）。そして、その選択結果に応じて、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態（Ｓ１０７ａ）、収束駆動状態（Ｓ１０７ｂ）、拡散駆動状態（Ｓ１０７ｃ）の何れかに設定される。しかして、液晶レンズユニット１０６の駆動状態が選択設定された後、当該光ディスクに対する再生処理が行われる（Ｓ１０８）。
【００９６】
図１２は、装着された光ディスクが２層型光ディスクである場合のフローチャートである。
【００９７】
光ディスクが装着された後、再生指令を受けると（Ｓ２０１）、レーザ光が点灯される。その後、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態とされた後（Ｓ２０２）、再生対象の記録層（第１の記録層または第２の記録層）に対するフォーカス引き込み処理が行われる（Ｓ２０３）。さらに、トラッキングサーボがＯＮされ（Ｓ２０４）、上記Ｓ１０５と同様、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態にあるときの再生エラーレートがメモリに保持される。このとき、上記Ｓ１０５と同様、さらに、液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態と拡散駆動状態について保持される（Ｓ２０５）。そして、再生エラーレートが最小となる駆動状態が選択され（Ｓ２０６）、これに応じて、液晶レンズユニット１０６が駆動される（Ｓ２０７ａ〜Ｓ２０７ｃ）。しかして、液晶レンズユニット１０６が駆動された後、当該記録層に対する再生処理が行われる（Ｓ２０８）。
【００９８】
以上、本実施例によれば、液晶レンズユニット１０６の駆動状態を平行／収束／拡散駆動状態に適宜設定することにより、球面収差の値を閾値以下に抑えることができる。このとき、液晶レンズユニット１０６に対する制御処理は、３つの駆動状態のうち何れかを選択するのみで実現されるため、制御処理の簡易化と、制御回路の簡素化を図ることができる。
【００９９】
また、本実施例によれば、上述の如く、記録層の層間距離ｔ１２、ｔ２３をもとにｔ０＝（ｔ１２＋ｔ２３）／２を計算して焦点間距離ｔ０を求め、これを、第２の記録層の位置ｈ２に加減算して収束駆動状態および拡散駆動状態にあるときの焦点位置を求めるようにしたため、球面収差を一様に閾値以下とできる記録層の位置範囲を広く設定することができる。
【０１００】
なお、本実施例では、３層型の光ディスクが装着された場合には、第１、第２および第３の記録層の何れを対象とするかに応じて、液晶レンズユニット１０６を収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態に設定するようにしたが、１層型および２層型の光ディスクが装着された場合にも、図１２に示すフローチャートと同様、対象とされる記録層について液晶レンズユニット１０６を収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態に切り替えながら再生エラーレートを取得し、このうち、最もエラーレートが小さい駆動状態を、当該記録層に対する液晶レンズユニット１０６の駆動状態として設定するようにすることもできる。
【０１０１】
この他、上記実施例は、青色波長のレーザ光を用いる光ディスク装置を例示したが、これに加えてさらに、赤色波長のレーザ光と赤外波長のレーザ光を用いるようにすることもできる。
【０１０２】
図１３に、かかる場合の変更例を示す。この変更例では、上記実施例に比べ、半導体レーザ１１１と、グレーティング１１２と、ダイクロプリズム１１３が新たに追加されている。
【０１０３】
半導体レーザ１１１は、波長６５０ｎｍ程度の赤色波長のレーザ光と、波長７８０ｎｍ程度の赤外波長のレーザ光の２種類のレーザ光を出射する。グレーティング１１２は、半導体レーザ１１１から出射された赤色レーザ光を、回折作用によって３ビームに分光する格子パターンを有する。ダイクロプリズム１１３は、半導体レーザ１０１から入射される青色レーザ光をほぼ１００％反射させ、且つ、半導体レーザ１１１から入射される赤外／赤色レーザ光をほぼ１００％透過させる。
【０１０４】
本実施例では、装着された光ディスクの種別に応じて、液晶レンズ駆動回路２０とレーザ駆動回路３０の制御が行われる。装着された光ディスクが赤色／赤外波長に対応する光ディスクの場合、コントローラ５０は、半導体レーザ１０１と１１１の内、半導体レーザ１１１を駆動し、また、液晶レンズユニット１０６を平行駆動状態とするよう、液晶レンズ駆動回路２０とレーザ駆動回路３０をそれぞれ駆動する。また、装着された光ディスクが青色波長に対応する光ディスクの場合、コントローラ５０は、半導体レーザ１０１を駆動させ、液晶レンズユニット１０６を上記実施例１にて説明した如くして適正に選択駆動させ、液晶レンズ駆動回路２０とレーザ駆動回路３０を制御する。
【実施例２】
【０１０５】
本実施例は、光ピックアップ装置のさらなる変更例を示すものである。
【０１０６】
図１４に、光ピックアップ装置２００に係る光学系の構成を示す。なお、上記実施例１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【０１０７】
光ピックアップ装置２００には、上記図１にて説明した偏光ビームスプリッタ１０３の替わりに、ハーフミラー２０３が配備されている。かかるハーフミラー２０３は、半導体レーザ１０１から入射するレーザ光（往路）を反射すると共に、光ディスクによって反射されたレーザ光（復路）を透過する。また、ハーフミラー２０３の導入に伴い、λ／４板１０７が省略されている。これにより、レーザ光は、往路と復路において、共に、偏光方向が一致した状態となっている。このため、本実施例では、復路用の回折型液晶レンズが不要とされる。
【０１０８】
本実施例では、上記実施例１における液晶レンズユニット１０６が、新たな液晶レンズユニット２０６に置き換えられている。
【０１０９】
図１５ないし図１７に示す如く、液晶レンズユニット２０６は、上記図２にて説明した回折型液晶レンズ１０６ａのみから構成されている。すなわち、上記実施例１における液晶レンズユニット１０６の構成から、回折型液晶レンズ１０６ｂが省略されている。液晶レンズユニット２０６は、電極層ａ２、ａ５に印加する電位がＥ０である場合の液晶分子の配向方向が同図Ｘ軸方向に一致する状態で配置されている。
【０１１０】
次に、図１５ないし図１７を参照して、液晶レンズユニット２０６の作用について説明する。なお、レーザ光は、往路／復路において、その偏光方向が、共に、同図Ｘ軸方向となって、液晶レンズユニット２０６に入射する。従って、レーザ光は、往路／復路において、液晶レンズユニット２０６における共通のホログラム面によって同様の回折作用を受けることになる。なお、この回折作用は、上記実施例１における回折型液晶レンズ１０６ａと同様のものである。
【０１１１】
図１５を参照して、電極層ａ２、ａ５に電位Ｅｍが印加された場合、レーザ光（往路／復路）は、ガラス基板ａ１上に形成されたホログラム面による回折作用を受けずに、液晶レンズユニット２０６を平行光のまま透過する（平行駆動状態）。
【０１１２】
図１６を参照して、電極層ａ２、ａ５に電位Ｅ０が印加された場合、レーザ光は、往路において、ホログラム面による回折作用を受け、液晶レンズユニット２０６によって、平行光から収束光（収束角θ）に変換される。また、レーザ光は、復路において、再び液晶レンズユニット２０６から同様の作用を受け、収束光から平行光に戻される（収束駆動状態）。
【０１１３】
図１７を参照して、電極層ａ２、ａ５に電位Ｅｅが印加された場合、レーザ光は、往路において、ホログラム面による回折作用を受け、液晶レンズユニット２０６によって、平行光から拡散光（拡散角θ）に変換される。また、レーザ光は、復路において、再び液晶レンズユニット２０６から同様の作用を受け、拡散光から平行光に戻される（拡散駆動状態）。
【０１１４】
かかる液晶レンズユニット２０６の作用により、上記実施例１と同様、光ディスクの各記録層にレーザ光を収束させることができる。図１８には、上記図７と同様、記録層が３層（記録層：Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）配備された光ディスクとレーザ光の収束状態が示されている。
【０１１５】
本実施例によれば、上記実施例１と同様、液晶レンズユニット２０６の駆動状態を、収束／平行／拡散状態に適宜切替えることにより、上記図９に示す、ＸからＹまでの基板厚範囲において、一様に、球面収差を閾値以下に抑制することができる。
【０１１６】
加えて、本実施例によれば、液晶レンズユニット２０６を、一つの回折型液晶レンズユニットから構成できるため、液晶レンズユニット２０６の簡素化と、光ピックアップ装置の低コスト化を図ることができる。
【０１１７】
以上、実施例１、２について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施例に限定されるものではない。
【０１１８】
たとえば、上記実施例１、２では、３層型の光ディスクが装着される場合について例示して説明したが、さらに記録層を追加した光ディスクが装着される場合にも、本発明は適用され得る。この場合、光ディスクに配される全ての記録層は、上記図９に示す、ＸからＹまでの基板厚範囲内に収まらない場合が考えられる。この場合には、以下の如く、液晶レンズユニット１０６、２０６を変更すればよい。
【０１１９】
たとえば、記録層を５層有する光ディスクが装着される場合、対物レンズに最も近接した記録層から順に第１記録層、第２記録層…第５記録層とすると、真中の第３の記録層を基準としつつ、これを挟む第２および第４記録層に対応する回折型液晶レンズ（以下、第２−第４層用液晶レンズという）と、第１および第５記録層に対応する回折型液晶レンズ（以下、第１−第５層用液晶レンズという）を液晶レンズユニットに配するようにする。ここで、第２−第４層用液晶レンズと第１−第５層用液晶レンズは、上記実施例１および２と同様、基準となる第３の記録層と各記録層との間の層間距離をもとにそれぞれｔ０を算出し、これをもとに、図９を参照して説明した如くして構成される。
【０１２０】
この場合、これら２つの液晶レンズは以下の様に制御される。
（１）第１の記録層にレーザ光を収束させるとき；
第１−第５液晶レンズ：収束駆動状態
第２−第４液晶レンズ：平行駆動状態
（２）第２の記録層にレーザ光を収束させるとき；
第１−第５液晶レンズ：平行駆動状態
第２−第４液晶レンズ：収束駆動状態
（３）第３の記録層にレーザ光を収束させるとき；
第１−第５液晶レンズ：平行駆動状態
第２−第４液晶レンズ：平行駆動状態
（４）第４の記録層にレーザ光を収束させるとき；
第１−第５液晶レンズ：平行駆動状態
第２−第４液晶レンズ：拡散駆動状態
（５）第５の記録層にレーザ光を収束させるとき；
第１−第５液晶レンズ：拡散駆動状態
第２−第４液晶レンズ：平行駆動状態
【０１２１】
なお、７以上の奇数の記録層を有する場合にも、追加される記録層に応じて回折型液晶レンズを逐一追加すればよい。
【０１２２】
記録層を４層有する光ディスクが装着される場合には、たとえば、第２記録層と第３記録層の間に仮想中間層を設けて記録層を仮想的に５層とし、上記５層型の光ディスクに対する変更例と同様、２つの液晶レンズを液晶レンズユニットに配備するようにすれば良い。この場合、上記図１２の場合と同様、各液晶レンズの駆動状態を平行／収束／拡散状態に切替えながら再生エラーレートを取得し、その内、最も再生エラーレートが低い駆動状態に、各液晶レンズの駆動状態を設定すれば良い。
【０１２３】
なお、上記実施例１、２では、光ディスクにおける中間層の厚みがｔ２３＞ｔ１２の場合について説明したが、これに限らず、ｔ２３＜ｔ１２の場合や、ｔ２３＝ｔ１２の場合も、本発明を適用することによって、球面収差の抑制を図ることができる。
【実施例３】
【０１２４】
この他、液晶レンズを以下のように構成することもできる。
【０１２５】
すなわち、上記実施例１、２では、液晶レンズを構成するガラス基板にホログラム面を形成することにより、レーザ光に収束／拡散作用を付与するようにした。これに対し、本実施例では、ガラス基板にホログラム面を形成する代わりに、液晶層に印加する電圧をレーザ光の光軸に直交する方向において２次元状に変化させ、これにより、レーザ光の波面状態を変化させる。
【０１２６】
図１９に、本実施例に係る液晶レンズの構成を示す。
【０１２７】
本実施例に係る液晶レンズの基本構成は、上記実施例と同様である。ただし、本実施例では、ガラス基板ａ１の液晶層ａ５側表面は、均一な平面とされている。また、電極層ａ２は、同図（ｂ）に示す如く、中心に電位Ｖ０を印加し、外周に電位Ｖ１を印加すると、中心から外周に向かうにつれて、電位がＶ０からＶ１に２次元状に変化するような抵抗膜によって構成されている。なお、液晶層ａ４の厚みは全領域に亘って均一とされている。また、電極層ａ２には、中心と外周にそれぞれ電位を印加するための電極が配されている。
【０１２８】
この構成において、電極層ａ２の中心電極と外周電極にそれぞれ電位Ｖ０と電位Ｖ１を印加し、もう一つの電極層ａ６を、たとえば、アース電位に設定すると、液晶層ａ５に印加される電圧は、中心から外周に向かって、Ｖ０からＶ１へと２次元状に変化する。本実施例において、電極層ａ２の中心電極と外周電極に印加される電圧Ｖ０とＶ１は、図２０に示す直線範囲内（液晶層の屈折率が印加電圧に正比例して変化する範囲）に設定される。このため、液晶層ａ５の屈折率は、液晶層ａ５に印加される電圧分布と同様に変化する。その結果、液晶層ａ５の屈折率は、中心から外周部に向かって、ｎ０からｎ１へと２次元状に変化するようになる。
【０１２９】
本実施例では、かかる構成を採用することにより、液晶レンズを通過するレーザ光の波面状態を、中心電極と外周電極に印加する電位に応じて、変化させることができる。
【０１３０】
たとえば、図２０の場合、電極層ａ２の中心電極と外周電極の両方に電位Ｖ０を印加し、もう一つの電極層ａ６を、たとえば、アース電位に設定すると、液晶層ａ５の印加電圧は全領域においてＶ０となり、よって、液晶層ａ５の屈折率は全領域に亘ってｎ０とされる。この場合、レーザ光は、液晶層ａ５によって、波面状態の変更作用は受けることはない。
【０１３１】
これに対し、電極層ａ２の中心電極と外周電極にそれぞれ電位Ｖ０とＶ１を印加し、もう一つの電極層ａ６を、たとえば、アース電位に設定すると、上記の如く、液晶層ａ５の屈折率は、中心から外周に向かって、ｎ０からｎ１へと２次元状に変化する。この場合、レーザ光は、中心から外周に向かって２次元状に波面が変化するような波面ずれ作用を、液晶層ａ５から受ける。かかる波面ずれは、たとえば、外周側の波面が中心よりも遅れるもの（以下、「波面ずれ（＋）」という）となる。
【０１３２】
また、電極層ａ２の中心電極に電位Ｖ０を印加し、外周電極には、電位Ｖ１に代えて、図２０に示す如く、Ｖ０からΔＶだけ電位Ｖ１とは反対方向に電位が異なる電位Ｖ２を印加し、もう一つの電極層ａ６を、たとえば、アース電位に設定すると、液晶層ａ５の屈折率は、中心から外周に向かって、ｎ０からｎ２へと２次元状に変化する。この場合、レーザ光は、中心から外周に向かって２次元状に波面が変化する波面ずれ作用を、液晶層ａ５から受ける。しかし、この場合の波面ずれは、上記の如く外周電極に電位Ｖ１を印加する場合とは逆の状態となる。たとえば、上記の如く、外周電極に電位Ｖ１を印加した場合において波面ずれ（＋）が生じる場合、外周電極に電位Ｖ２を印加すると、外周側の波面が中心よりも進むような波面ずれ（以下、「波面ずれ（−）」という）が生じるようになる。
【０１３３】
このように、本実施例では、電極層ａ２の外周電極に印加する電位をＶ０／Ｖ１／Ｖ２に変化させることにより、これを通過するレーザ光の波面状態を、不変／波面ずれ（＋）／波面ずれ（−）の３段階に変化させることができる。したがって、上記実施例１、２と同様、電極層ａ２の外周電極に印加する電位をＶ０／Ｖ１／Ｖ２に変化させることにより、対物レンズ１０８ａによるレーザ光の収束位置を、たとえば、図８に示すように、光軸方向に前後した位置に設定することができる。これにより、上記図９を参照して説明した同様の効果を奏することができる。
【０１３４】
また、本実施例では、電極層ａ２の外周電極に印加する電位Ｖ１、Ｖ２を適宜調整することにより、図８に示す焦点位置ｆ１、ｆ３を光軸方向に調整することができ、これに応じて、図９に示す焦点間ｔ０を変化させることができる。なお、上記実施例１、２では、ホログラム面を用いてレーザ光を拡散／収束させることから、図８に示す焦点位置ｆ２とｆ１の間の焦点間距離と焦点位置ｆ２とｆ３の間の焦点間距離は必然的に等しいものとなったが、本実施例では、上記の如く、電極層ａ２の外周電極に電位Ｖ１、Ｖ２を印加して液晶層ａ５の屈折率分布を変化させるものであるから、中心電極に印加する電位Ｖ０と、電位Ｖ１およびＶ２の電位差を適宜変更することにより、図８に示す焦点位置ｆ２とｆ１の間の焦点間距離と焦点位置ｆ２とｆ３の間の焦点間距離を任意に変化させることができる。したがって、本実施例によれば、図９におけるＲｅ１とＲｅ２のＶ字特性を基板厚方向に個別にシフトすることができ、収差を抑制できる基板厚範囲を細かく調整することができる。
【０１３５】
次に、図２１を参照して、本実施例の変更例について説明する。
【０１３６】
まず、同図（ａ）に、本実施例の抵抗膜と中心電極および外周電極の構成を示す。一般に、液晶層ａ５によるレーザ光の波面ずれは、次のように表すことができる。
【０１３７】
Δλ＝（屈折率差）×（液晶厚み）／波長
ここで、たとえば、液晶厚み＝２０μｍ、屈折率差＝０．０４４３、レーザ波長＝４０７ｎｍであるとすると、レーザ光には、中心と外周で２．１７７（λ）の波面ずれが生じる。この場合、上記の如く、外周電極に対する印加電位を変化させ、これにより、屈折率差を変化させることにより、波面ずれの大きさ（収差補正量）を、線形に変化させることができる。
【０１３８】
ところで、１波長のずれた波形どうしは同位相であるため、図２１（ｂ）に示すように、中間電極によって抵抗膜を内周側領域と外周側領域に分割し、各領域に対応する液晶層ａ５において、同様の波面ずれ作用（同じ２次元曲線に従う波面すれ作用）をレーザ光に与えるようにすることもできる。この場合、たとえば、液晶厚み＝２０μｍ、屈折率差＝０．０２０３、レーザ波長＝４０７ｎｍであるとすると、レーザ光には、上記と同様の効果を奏することができる。この構成によれば、液晶層ａ５の屈折率差を小さくできるため、同図（ａ）の場合に比べ、液晶層ａ５の厚みを小さくすることが可能となる。
【０１３９】
さらに、同図（ｃ）に示す如く、抵抗膜の領域を、対物レンズの有効径に対応するレーザ光の入射径（同図では「有効径」として示されている）よりも拡張し、有効径外の領域においても、波面ずれ作用が生じるようにすることもできる。こうすると、対物レンズにレンズシフトが生じても、液晶層ａ５による波面補正作用が発揮されるため、レンズシフトによる影響を抑制することができる。
【０１４０】
この他、同図（ｂ）の構成をさらに進めて、図２２に示す如く、抵抗膜の分割数を増加させることもできる。こうすると、液晶層ａ５をさらに薄型化することができるが、反面、電極数の増加により構成の複雑化を招くとのデメリットも生じる。
【０１４１】
この他、本発明は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系の構成を示す図
【図２】実施例１に係る回折型液晶レンズの構成を示す図
【図３】実施例１に係る液晶層の屈折率を説明する図
【図４】実施例１に係る液晶レンズユニットの構成と作用を示す図
【図５】実施例１に係る液晶レンズユニットの構成と作用を示す図
【図６】実施例１に係る液晶レンズユニットの構成と作用を示す図
【図７】実施例１に係る液晶レンズユニットの駆動状態とレーザ光の収束位置の関係を示す図
【図８】実施例１に係るレーザ光の焦点位置と記録層の配置の関係を示す図
【図９】実施例１に係る液晶レンズユニットの設計例と球面収差の関係を示す図
【図１０】実施例１に係る他の液晶レンズユニットの設計例と球面収差の関係を示す図
【図１１】実施例１に係る光ディスクの駆動制御を行う際のフローチャート
【図１２】実施例１に係る光ディスクの駆動制御を行う際のフローチャート
【図１３】実施例１に係る他の光ピックアップ装置の光学系の構成を示す図
【図１４】実施例２に係る光ピックアップ装置の光学系の構成を示す図
【図１５】実施例２に係る液晶レンズユニットの構成と作用を示す図
【図１６】実施例２に係る液晶レンズユニットの構成と作用を示す図
【図１７】実施例２に係る液晶レンズユニットの構成と作用を示す図
【図１８】実施例２に係る液晶レンズユニットの駆動状態とレーザ光の収束位置の関係を示す図
【図１９】実施例３に係る液晶レンズの構成を示す図
【図２０】実施例３に係る液晶レンズの作用を説明する図
【図２１】実施例３に係る液晶レンズの変更例を示す図
【図２２】実施例３に係る液晶レンズの更なる変更例を示す図
【符号の説明】
【０１４３】
１００    光ピックアップ装置
１０１    半導体レーザ
１０３    偏光ビームスプリッタ
１０６    液晶レンズユニット
１０６ａ  回折型液晶レンズ
１０６ｂ  回折型液晶レンズ
１０７    λ／４板
１０８ａ  対物レンズ
２００    光ピックアップ装置
２０６    液晶レンズユニット
【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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【図２２】
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