(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と収差検出系と、該光源から光記録媒体に至る光路中に対物レンズと波長板と収差補正光学系と偏光による光路分割手段を具備する光ピックアップ装置において、
前記収差補正光学系と前記波長板の間に前記偏光による光路分割手段を配置し、
前記光路分割手段は、前記記録媒体からの反射光のうち直線偏光の異常光のみを透過し、
前記補正光学系は、前記光源が出射する直線偏光としての異常光に位相変調を付与すると共に、前記光路分割手段を透過した異常光に位相変調を付与し、
前記収差検出系は、前記記録媒体からの反射光であって、前記補正光学系において位相変調を受けた異常光を受光する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であって、前記偏光による光路分割手段により分割された光束の一方によりＲＦ信号を、他の光束によりトラックサーボ及びフォーカスサーボ及び球面収差を検出する事を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１乃至２記載の光ピックアップ装置であって、前記光記録媒体に入射する光束は楕円偏光であり、前記楕円偏光の楕円率が、０．４以上であ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乃至３記載の光ピックアップ装置であって、前記収差検出系は、光束を分割し所定の受光素子に入射せしめる光束分割手段を有し、前記分割した光束のいずれか少なくとも一つから得られる信号に基づき球面収差を検出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乃至３記載の光ピックアップ装置であって、光記録媒体上に複数の光スポットを形成する光束分割手段を有し、前記収差検出系は、前記分割された光スポットのいずれか少なくとも一つの反射光に基づいて球面収差を検出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１乃至５記載の光ピックアップ装置であって、収差補正光学系に液晶を用いていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６記載の光ピックアップ装置であって、対物レンズのＮＡが０．７５以上であり、収差補正光学系に液晶素子を含む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乃至７記載の光ピックアップ装置であって、前記収差補正光学系は、同心円状の複数の電極を有し、球面収差を補正する際に印加する位相分布において、収差補正時を通じて、位相分布曲線の中間値付近の電極を同じ電位とし、その他の部分の電極の電位を変動させ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乃至７記載の光ピックアップ装置であって、前記収差補正光学系は、球面収差を補正する際に印加する位相分布が、複数の同心円状の領域に分割されたフレネルレンズ形状である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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的情報記録媒体に情報の記録、再生を行う収差補正光学系及び収差検出系を用いた光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光を利用した技術は、周波数が高い（高速）、空間情報処理ができる、位相処理ができる等の多くの特徴を有しているため、通信、計測、加工などの多岐に渡る分野で研究・開発・実用化が行われている。その技術の中で、光ビームを絞り込むために高精度の対物レンズが用いられている。
【０００３】
近年、特に光を利用した画像記録装置等への要求は大きく、大容量化へ向けての技術は大変重要になりつつある。光情報記録の大容量化のためには、記録媒体の向上にも増してビームスポットの小径化、即ち対物レンズによるビームスポットの十分な絞り込みが必要である。周知のように、ビームスポット径は、光の波長に比例し対物レンズのＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）に反比例する。波長については近年、青色レーザダイオードや青あるいは緑色ＳＨＧレーザが開発されつつある。一方、対物レンズの高ＮＡ化については、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）のＮＡ０．４５に比べてＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃｓ）ではＮＡ０．６とし高密度化を達成してきた。また、２群２枚のレンズを用いて、ＮＡを０．８５とし更なる高密度化を目指した光ピックアップ装置が、特開平１０−１２３４１０号公報に開示されている。
【０００４】
この様な高いＮＡの対物レンズを用いた光ピックアップ装置においては、媒体の光透過層の厚さのばらつきや多層記録を行う際に発生する球面収差を補正する目的で、例えば、特開２００１−１４３３０３号公報に開示されるように球面収差を補正する液晶素子を付与している。
【０００５】
また、球面収差を検出する手段としては、特開２０００−１５５９７９号公報に開示されるように、受光部に入射する光束を光軸に近い領域と遠い領域に分割し、各々のフォーカス位置を検出・比較することで球面収差量を得ている。
【０００６】
さらに、収差補正手段として液晶を用いた光ピックアップが特開２００１−３４９９６号公報に提案されている。これを図１３に示す。ここでは、ディスク１０１に対して円偏光を入射させ、反射してきた光束が１／４波長板１０２で９０度の角度をなす直線偏光にすることで偏光ビームスプリッタ１０３で全光量反射させ、受光部１０４に入射させる構成となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様な収差補正手段に使用される液晶素子においては、液晶を２枚のガラス基板上に形成した電極により挟み込む構成であり、球面収差を補正するために、電極に電圧を印加することで液晶の配向を変えて屈折率を変化させることで位相分布を形成している。この時、屈折率を変化させることができるのは、液晶素子の配向方向に対して異常光となる一方向の直線偏光のみである。
【０００８】
また、液晶素子の位相分布が変曲点を持つ様な構成となっているため対物レンズとの芯ずれに対して大きな収差が発生し、トラッキングの際の対物レンズシフトが許容できず、フォーカシング・トラッキング用のアクチュエータに、対物レンズ、１／４波長板、液晶素子を搭載した構成となっていた。
【０００９】
そのため、液晶素子を透過する光束の偏光方向が往きと帰りで９０度異なるため、往きでは液晶素子に対して異常光となるため位相変調を受けるが、帰りは常光となるため位相変調を受けないこととなる。
【００１０】
従って、光透過層厚さが異なり球面収差が発生した場合、その収差を補正するために液晶素子で位相変調を付与することによって、記録面上で球面収差の無い良好なビームが得られても、記録面上で反射し、戻ってきて受光部に入射する光束は液晶素子で位相変調を受けないため、帰りの光透過層厚さによる球面収差が残存してしまい、この光束を用いて球面収差を検出した場合、記録面上の収差と受光部上の収差が著しく異なるため、記録面上の球面収差の情報を把握できず、収差補正光学系に正しくフィードバックできなくなり、ひいては、正確な収差補正が困難になると言った問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するため、以下の様な構成とするものである。
【００１２】
本発明の光ピックアップ装置にあっては、光源と収差検出系と、該光源から光記録媒体に至る光路中に対物レンズと波長板と収差補正光学系と偏光による光路分割手段を具備する光ピックアップ装置において、前記収差補正光学系と前記波長板の間に前記偏光による光路分割手段を配置し、前記光路分割手段は、前記記録媒体からの反射光のうち直線偏光の異常光のみを透過し、前記補正光学系は、前記光源が出射する直線偏光としての異常光に位相変調を付与すると共に、前記光路分割手段を透過した異常光に位相変調を付与し、前記収差検出系は、前記記録媒体からの反射光であって、前記補正光学系において位相変調を受けた異常光を受光することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光ピックアップ装置にあっては、偏光による光路分割手段により分割された光束の一方によりＲＦ信号を、他の光束によりトラックサーボ及びフォーカスサーボ及び球面収差を検出する事を特徴とする。
【００１４】
また、本発明の光ピックアップ装置にあっては、前記光記録媒体に入射する光束は楕円偏光であり、楕円偏光の楕円率が、０．４以上であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の光ピックアップ装置にあっては、収差検出系は、光束を分割し所定の受光素子に入射せしめる光束分割手段を有し、分割した光束のいずれか少なくとも一つから得られる信号に基づき球面収差を検出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の光ピックアップ装置にあっては、光記録媒体上に複数の光スポットを形成する光束分割手段を有し、収差検出系は、分割された光スポットのいずれか少なくとも一つの反射光に基づいて球面収差を検出することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の光ピックアップ装置にあっては、収差補正光学系に液晶を用いていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の光ピックアップ装置にあっては、対物レンズのＮＡが０．７５以上であり、収差補正光学系に液晶素子を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の光ピックアップ装置にあっては、収差補正光学系は、同心円状の複数の電極を有し、球面収差を補正する際に印加する位相分布において、収差補正時を通じて、位相分布曲線の中間値付近の電極を同じ電位とし、その他の部分の電極の電位を変動させることを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明の光ピックアップ装置にあっては、収差補正光学系は、球面収差を補正する際に印加する位相分布が、複数の同心円状の領域に分割されたフレネルレンズ形状であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
《実施例１》
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２２】
図１に第１の実施例による光ピックアップの構成図を示す。
【００２３】
光源であるＬＤ１より発した直線偏光のレーザ光は、ホログラム素子２の光源側面に有効光束径よりも大きな領域に形成されて回折格子３によって光束が、０次回折光と、１次回折光、−１次回折光に分岐される。その後、光束は回折格子３と反対側の面に形成されたホログラム４を透過し、コリメータレンズ５で平行光束になり整形プリズム６に入射する。整形プリズム６は、ＬＤ１を出射したレーザ光の強度分布が楕円形であるため、円形に近いものに整形するためのものである。
【００２４】
その後、液晶素子７で光透過層厚さの違いによる球面収差分の位相変調を付与され、偏光ビームスプリッタ８を透過し、１／４波長板９で楕円偏光に変換される。
【００２５】
ここで、１／４波長板９の光軸と入射する直線偏光の方向とがなす角θとの関係を図２に示す。θは約３０度に設定しており、１／４波長板９を透過した光束は、楕円偏光となっている。
【００２６】
また、偏光ビームスプリッタ８は、ｐ偏光は１００％透過し、ｓ偏光は１００％反射する設計となっている。ＬＤ１から発した光束（往路）はｐ偏光となっており、偏光ビームスプリッタをほぼ全光量透過する。
【００２７】
次に、４５度ミラー（図示しない）で光線を立ち上げた後、対物レンズ１０で絞られ光記録媒体１３に到達する。
【００２８】
光記録媒体１３の構成を図３に示す。光記録媒体１３は、光透過層１１、記録面１２、基板１４からなり、光透過層１１を通って、記録面１２にビームスポットを結ぶようになっている。ここで、光透過層１１の厚さの中心値は、０．１ｍｍである。
【００２９】
記録面１２で反射（変調）された光は、前記経路を逆に辿る。そして図１に示すように１／４波長板９により直線偏光（ｐ偏光とｓ偏光）に戻されるが、この時偏光方向は、往きと帰りで６０度回転しているため、偏光ビームスプリッタ８でｓ偏光即ち液晶素子に対する常光は略直角に曲げられ、ｐ偏光分は偏光ビームスプリッタ８を透過する。ｓ偏光は集光レンズ１５を通ってＲＦ受光部１６に入射する。ＲＦ受光部１６では０次回折光を用いている。
【００３０】
高速大容量の光ディスクシステムにおいて、ＲＦ信号は高帯域を要求され、それを満たすためには受光部の面積を小さくすることが必要である。本実施例においては、ＲＦ受光部１６の前に集光レンズ１５を配置しており、ＲＦ受光部１６に小さいスポットを結ぶことができ、かつ、対物レンズシフト等の影響を受けないため受光部面積は最小限のものでよく、本実施例においては、大きさ５０μｍの正方形としている。
【００３１】
このように小さい受光部でも、フォーカスサーボ、トラックサーボ、球面収差検出等と共用していないため、受光部の位置決めが容易で、かつ、帯域の向上がはかれる。
【００３２】
一方、ｐ偏光即ち液晶素子７に対する異常光は、偏光ビームスプリッタ８を透過し、液晶素子７で位相変調を付与された後、コリメータレンズ５を通り、ホログラム４により回折されて、サーボ信号受光部１７に入射する。サーボ信号受光部１７では、０次回折光でフォーカス誤差信号、球面収差誤差信号を、１次回折光と−１次回折光と０次回折光でトラック誤差信号を検出するようになっている。
【００３３】
球面収差量はサーボ信号受光部１７にて検出した光信号より、収差検出回路にて算出し、液晶駆動回路がその信号に基づいて液晶素子７を駆動する。サーボ信号受光部１７に達する光束は、液晶素子７においてレーザを出射し光記録媒体に到達する光束（往路）と光記録媒体で反射しサーボ信号受光部１７に戻ってくる光束（復路）共に液晶素子７に対して偏光方向が同じ異常光であるので、光透過層厚さによって発生している球面収差量に応じた位相変調を付与され、記録面上での球面収差と、サーボ信号受光部１７での球面収差が同等となり、検出及び補正がクローズド・ループで行え、より正確な球面収差の補正が可能である。
【００３４】
フォーカス誤差検出は、ホログラム・フーコー法で、トラック誤差検出は、位相差プッシュプル法（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）を用いている。収差検出系については後に詳細を示す。
【００３５】
さらに、ここで用いた対物レンズ１０は、レンズホルダー（図示しない）に固着され、レンズホルダーは、４本のワイヤー（図示しない）で、光ピックアップ本体（図示しない）に固定されている。対物レンズ１０は、ＮＡ０．８５で平行光束が入射し（いわゆる無限共役）、光透過層１１の厚さが０．１ｍｍの時、ほぼ無収差となるように設計されており、使用波長は、４０５ｎｍ、有効光束径はφ３、焦点距離は、１．７６ｍｍに設計されたものを使用している。
【００３６】
以上、本実施例の構成について述べたが、収差補正光学系と１／４波長板および偏光ビームスプリッタがこのような配置構成とする理由について、光束を基に説明する。
【００３７】
まず、光源を発した直線偏光の光束が、液晶素子を透過し、ディスクで反射した後、再び液晶素子を透過し、受光部にもどる過程で、前述の通り、液晶素子にて位相変調を付与するためには、液晶素子に入射する光束が液晶素子に対して異常光であること、即ち、液晶の配向方向と平行な直線偏光を入射させることが必要である。光源から発した光束は、液晶素子に対してこの様な配置となっている。このような方向の直線偏光に対して、液晶素子は印加される電圧に応じて、液晶分子がガラス板に垂直な方向に向かって連続的に角度を変化させ、前記偏光方向の入射光束に対して液晶分子の方向に応じた屈折率の分布を持ち、それによって位相変調を付与できるような構成となっている。
【００３８】
また、常光となる方向、即ち、液晶素子の配向方向に対して直角な方向に偏光した直線偏光を入射させた場合、液晶分子の方向によらず一定の屈折率となるため液晶素子による屈折率分布は無く、位相変調を付与できないため、球面収差を補正することはできない。
【００３９】
一方、記録面にて反射された光束は、１／４波長板で直線偏光に戻るが、偏光ビームスプリッタで、液晶素子に対して異常光のみを透過し、常光は反射する。液晶素子に入射するのは異常光のみであり、復路も位相変調を受けるような構成となる。従って、光透過層の厚さの違いによる球面収差を補正する際、受光部に入射する光束の球面収差を最小にするよう収差補正系即ち本実施例においては液晶素子を調整することにより、記録面上での球面収差を最小にできる。
【００４０】
また、記録媒体上で、ビームスポットが楕円偏光になるように構成していることから、収差補正光学系に寄与しない直線偏光成分を有効利用するのが好ましい。そこで記録媒体側から１／４波長板、偏光ビームスプリッタ、収差補正光学系（液晶）の順に構成することで、光が有効利用できる。偏光ビームスプリッタで９０度に曲げられた偏光成分はＲＦ信号を検出するのに用いるのが最も好ましい形態であるといえる。
【００４１】
以下、上記構成要素の収差補正系、収差検出系および記録媒体上での偏光状態について、さらに詳細な説明を行う。
【００４２】
（収差補正系）
本実施例では、収差補正素子として液晶素子を用いている。図４（ａ）（ｂ）に本実施例の液晶素子の構成図を示す。
【００４３】
液晶素子７は、、第１のガラス板１９、ディスプレイ等に使用されるネマチック液晶組成物からなる液晶１８、第２のガラス板２０と封止材２８で構成されており、液晶分子の光軸方向とこれに垂直な方向とでその屈折率が異なる複屈折効果を有しているものを用いている。また第１のガラス板１９上には、電極２１、絶縁層２２、配向層２３が形成されている。第２のガラス板２０にも同様に電極２５、絶縁層２６、配向層２７が形成され、電極２５は円形の共通電極である。
【００４４】
ここでは、互いに対向する透明電極間、例えばガラス基板にＩＴＯ膜を蒸着したものの間に液晶１８を挟んだ構造を有し、透明電極間の印加電圧を調節することで液晶１８の配向状態を変化させ、一方の透明電極側から入射する光が液晶中を通る際に、その光に対して配向状態に応じた複屈折変化を与えて他方の透明電極側へ射出するようになっている。
【００４５】
電圧印加前の状態が図４（ａ）で、適当な電圧を印加している状態が図４（ｂ）である。電圧を印加していない状態では、ガラス板の面内方向では一方向に配向しており、いわゆるホモジニアス配向となっており、透明電極に印加する電圧により、ガラス板と直角方向に液晶分子の向きを変えることができる。勿論、電圧を印加していない状態では、ガラス板と直角方向に僅かな角度（いわゆる、プレチルト角）があっても良い。
【００４６】
更には、印加電圧に対して反応良くしたり、印加電圧と屈折率の間の関係が線形である領域を使用するため、予めバイアス電圧を与えておいても良い。
【００４７】
ここで、液晶素子７に入射する光は、直線偏光で偏光方向は液晶１８の配向方法に対して異常光となる方向である。液晶材料は、ネマチック液晶を例にあげたが、複屈折性をもつ液晶であれば同様の効果が得られる。
【００４８】
図５に第１のガラス板１９上に形成された電極の形状を示す。これらは、同心円状に分割された３つの領域からなり、図５（ａ）はその正面図、（ｂ）は断面図である。また、断面に対応した電界分布を図５（ｃ）に示す。ここで、電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び金属電極２１ｄが配設されており、更に各々、リード線２４ａ、２４ｂ、２４ｃが接続されている。高抵抗の透明電極（ＩＴＯ等）と低抵抗の金属電極（金、アルミ等）の組合せにより、中央部から周辺部に向かって電界分布を作ることで液晶１８に位相差を発生させ、収差を除去できる。例えば、低抵抗の金属電極に通電するように、各々リード線２４ａ、２４ｂ、２４ｃにＶ１＝４Ｖ、Ｖ２＝２Ｖ、Ｖ３＝１Ｖの電圧を加えることで図５（ｃ）のような電界分布を作ることができ、中央部では屈折率が低く、周辺部に向かって徐々に屈折率が大きくなるような収差補正光学系を得ることができる。
【００４９】
これにより、液晶素子７と対物レンズ１０の芯ずれに対して収差劣化が無く、フォーカシング・トラッキング用アクチュエータ上に液晶素子を搭載する必要が無い収差補正光学系が得られる。
【００５０】
また、図５に示した液晶素子の他の電界強度分布の例を図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す。図６（ａ）に示すように、領域に分割した位相分布でも同様、対物レンズとの芯ずれに強い液晶素子とする事ができる。分割数と領域は、液晶の屈折率の変化量、厚み、球面収差の補正量、電極数等から適切に決められる。
【００５１】
更に、液晶素子の場合、位相を変調させる最大量は、液晶の屈折率変化量と液晶厚さの積で決まる。例えば、光透過層厚さが、基準値に対してプラス方向とマイナス方向に変動する場合は、上下反転した位相分布が必要であり、それに対応した電界分布は、図６（ｂ）に示すような同様形状のものとなる。この時、全体の電界のちょうど中間点付近（図では、同電位位置と記載）を光透過層厚のプラス方向とマイナス方向のいずれに対しても同じ電位とする事で、補正に必要な位相量に対して、最小の液晶厚さ若しくは屈折率変化量に抑えることが可能となり、高速応答性、透過率等良好な補正素子が得られると言う効果もある。図６（ｃ）には、別の位相分布の場合を示すが、効果は前記と同様である。
【００５２】
以上説明したように、第１のガラス板上に形成された電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃの各々の電圧値を制御することにより電圧分布を形成し、それに応じた屈折率分布を作ることができる。そのため、異なる光透過層厚さに対する、収差補正光学系を構成することが可能となる。
【００５３】
例えば、光ピックアップ装置は多層記録媒体に対応するため、光透過層１１の厚さが中心値である０．１ｍｍに対して、±０．０１５ｍｍの厚さに対して記録再生を行えるよう構成される。ここで、液晶素子７の電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃに印加する電圧を変化させる事により、光透過層厚１１の違いにより発生する球面収差量に対応して、記録面１２上で球面収差量を最小にすることが可能となる。
【００５４】
（収差検出系）
収差検出系とは、サーボ信号受光部の球面収差を検出する受光部とその受光量を元に球面収差を計算する球面収差検出部を指す。球面収差検出は光軸近傍と周辺部の光束をホログラムで分割しており、光軸近傍の光束と周辺部の光束の各々についてホログラムフーコー法でフォーカス誤差信号を検出し、各光束のフォーカス位置を検出する。ここで、球面収差とは、光軸近傍の光束と周辺部の光束の合焦位置が異なる収差であるから、前述に２つの光束の合焦位置を一致させることが球面収差を最小にすることになる。
【００５５】
ホログラムのパターンの概略図を図７に、収差検出部の受光部配置図を図８にそれぞれ示す。
【００５６】
ホログラムパターンは、図７（ａ）の通り、４ａ部、４ｂ部、４ｃ部、４ｄ部の４領域に分けられる。４ａ部は光軸に近い中央部領域の光束を、４ｂ部は光軸から遠い周辺部領域の光束を、各々受光部１７ａ、１７ｂ部と１７ｃ、１７ｄ部に入射させる様回折する。同様に４ｃ部、４ｄ部についてもメインビームは各々１７ｅ、１７ｆに、サブビームは、１７ｇ、１７ｈ、１７ｉ、１７ｊに入射させる。
【００５７】
球面収差誤差信号ＳＡＥＳは、下記演算式により算出できる。
ＳＡＥＳ＝（１７ａ−１７ｂ＋１７ｃ−１７ｄ）−α×（１７ｃ−１７ｄ）
又は、
ＳＡＥＳ＝（１７ａ−１７ｂ）−β×（１７ｃ−１７ｄ）
ここで、α、βは共に係数である。この演算は収差検出回路にて行い、液晶駆動回路がその信号に基づいて液晶素子を駆動する。このホログラムの分割方法によれば、対物レンズのシフトに対して信号変動が小さくなる。また、別のホログラムの分割方法を図７（ｂ）に示す。円周状に分割した分、球面収差の検出感度は向上する。
【００５８】
この様な収差検出方法によれば、信号再生中にリアルタイムで球面収差を補正したり、記録中でも補正が可能となり、大きな効果がある。
【００５９】
例えば、ＲＦ信号のエンベロープ、ジッタ値等を検出しながら球面収差を補正する方法も考えられるが、この検出方法だと再生中の信号を用いて検出するため、球面収差の量や方向が分からず、山登り的な補正となるためリアルタイムに調整することが困難である。また、記録中には検出できないため、前記で述べた戻り光の光束を分割し検出する方法が有利である。
【００６０】
即ち、従来の様に、往きだけしか位相変調を受けない構成では、光透過層厚さの違いや、光ピックアップ内の光学部品に残存する球面収差を補正し光記録媒体上で良好な収差のビームスポットを形成しても、復路では液晶素子での位相変調を受けないので、受光部上では復路の分の球面収差が残存し、正しい収差検出ができなかった。更に、収差補正素子を駆動する際のサーボ系においても収差検出部と光記録媒体上での収差が異なるためクローズドループを構成できず、正確なフィードバック補正ができなかった。
【００６１】
しかし、本発明によると、上述の問題が解消され、光記録媒体上での球面収差量を正しく検知し、補正することができ、ひいては、記録時の補正や再生時のリアルタイム補正が可能となる。
【００６２】
また、上記収差検出の原理から、サーボ受光部で球面収差を検出する方が、光の利用効率及び、受光素子の一体化形成による部品の共通化が図れる等の点で好ましい形態である。
【００６３】
更に、液晶素子において往復で位相変調を受けるため、球面収差を補正する際にフォーカス誤差信号を検出する受光部上での焦点が変わることもない。従って、それが原因となるフォーカスオフセットが発生しないと言う効果もある。
【００６４】
（光記録媒体上の偏光状態）
本実施例においては、１／４波長板の光軸が、入射する直線偏光の方向と約３０度の角度を持っており、１／４波長板を透過した光束は、楕円率０．５８の楕円偏光となる。光記録媒体上にスポットを結ぶ際、この偏光の楕円率は重要な意味を持つ。
【００６５】
図９（ａ）に偏光の楕円率とスポット径の真円度（長径と短径の比）の関係を、図９（ｂ）に偏光の楕円率及び各偏光方向の強度比と１／４波長板の光軸と光束の偏光方向の角度θの関係を示す。
【００６６】
スポット径が円にならずに楕円形状となった場合、記録再生を行う時、信号のジッタ特性、クロストーク特性等に影響が生じる。スポット径の真円度のずれは１０％以下であれば、ジッタも１０％を越えることもなく、クロストークも小さく良好である。その為には、偏光の楕円率は、０．４以上であることが必要であり、その時、１／４波長板の光軸と光束の偏光方向の角度θ（図３参照）は、２２度から６８度の間である。
【００６７】
また、一方では前記楕円率は、ＲＦ受光部とサーボ信号受光部との光量配分にも関係してくる。ＲＦ受光部に必要な光量は、受光部の感度、応答帯域により変化するが、少なくとも全体の１０％であれば、信号品位の劣化を最小限にとどめることができる。また、サーボについても、最小限全体の光量の１０％であれば、検出可能である。従って、楕円率は、０．１５から０．７５、即ち前記θは１０度から３７度の間若しくは５３度から８０度の間であることが必要である。
【００６８】
以上、スポット径と光量配分を双方とも満足するためには、楕円率は、０．４以上０．７５以下であり、１／４波長板の光軸と光束の偏光方向のなす角θは、２２＜θ＜３７、又は５３＜θ＜６８（度）となる。
【００６９】
ここで、楕円率とは、楕円偏光の振幅の楕円長軸に対する短軸の比（短軸／長軸）であり、１は円偏光を、０は直線偏光を示す。また、強度比とは、偏光ビームスプリッタで反射しＲＦ受光部に向かう光束の強度が全体の戻り光に占める割合を示している。
【００７０】
以上説明したように、本実施例においては、収差補正素子として液晶素子を用いたが、前記位相分布を得られるものであれば、他のものでも良く、例えば、電圧により屈折率を可変とできる材料を用いた素子やその他の素子でも効果は同じである。また、球面収差量は、光透過層厚にして±１５μｍを例にしたが、それ以外でも良く、各々のシステムにおいて、補正が必要な球面収差に応じて決められる。
【００７１】
また、対物レンズのＮＡが０．８５の光学系を例にしたが、ＮＡ０．７５以上の対物レンズを用いるピックアップにおいては、２層記録等光透過層の厚さの変化に対して、球面収差の発生量が大きく、本収差補正素子による収差補正の効果が大きい。３次球面収差係数  Ｗ４０は以下の式で表される。
Ｗ４０≒（ｔ／８）×｛（ｎ2−１）／ｎ3｝×（ＮＡ）4
即ち、ＮＡ０．６に比べてＮＡ０．７５は、同じ光透過層厚さの変化に対して、球面収差量は２倍以上となる。２層記録（再生）媒体においては、その層間の厚さは、記録層間の熱干渉、フォーカスサーボ信号の干渉、層間層の製造方法に起因する厚さの限界等により決められ、薄くとも１０〜２０μｍ程度である。
【００７２】
この厚さの違いにより、ＮＡ０．７５においては、許容収差値０．０３λｒｍｓを越えてしまう。従って、この様な高いＮＡの光学系においては、収差検出及び収差補正素子はより重要となり、光ピックアップの特性向上に大きな効果を持つことになる。
【００７３】
さらに、上述した構成の他にホログラム４の代わりにビームスプリッタを用いても良い。このビームスプリッタは、ハーフミラーとなっており約７０％を透過し、残りを反射する構成としても構わない。
【００７４】
このように、本発明の主旨から逸脱しない構成は、種々考えられるため、本発明の構成に限ったものではない。
【００７５】
以上の説明によると、本発明による光ピックアップ装置は、光記録媒体からの戻り光を用いて球面収差を検出し、リアルタイムでの検出・補正が可能となるので、光透過層の厚みむらや、多層記録媒体に対しても対応可能で、良好なジッタ特性が得られると言う効果がある。
《実施例２》
上述の実施例１では、図１の光ピックアップ装置において、ホログラム４の構成については図７、サーボ信号受光部１７の構成については図８を用いて説明を行ったが、他の回折格子３３、ホログラム３４、サーボ信号受光部４３の構成を以下に示す。
【００７６】
また、回折格子３３は、図１０に示すような形状となっており、全透過光束の内、光軸に近い内周部の光束のみが、＋１次回折光と−１次回折光に分岐される。即ち、これらサブビームについては、光軸に近い内周部即ちＮＡの小さいビームが得られることになる。回折格子は、全光束の直径の約７０％にあたる領域に形成されている。この＋１次回折光と−１次回折光の光記録媒体からの反射光と０次光の反射光のフォーカス誤差を検出し、比較することで球面収差が検出できる。前記全光束の７０％とは、球面収差を検出する感度が最も高くなる分割比である。
【００７７】
サーボ信号受光部４３に配向するために、ホログラム３４は、図１１（ａ）示すように３つの領域に分けられている。また、図１１（ｂ）のように、４分割であっても良い。４分割ホログラムの場合は、それに対応した受光部配置が別途決定されることになる。
【００７８】
ここでは、３分割ホログラムの場合について説明する。サーボ信号受光部４３の各受光部を図１２に示す。メインビームのフォーカスは、４３ａと４３ｂで、サブビームのフォーカスは、４３ｃと４３ｄ、４３ｅと４３ｆで、メインビームのプッシュプルは、４３ｇと４３ｈで、サブビームのプッシュプルは、４３ｉと４３ｊ、４３ｋと４３ｍで検出する。ホログラム３４ａにより回折された光束は、受光部４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆに入射し、ホログラム３４ｂにより回折された光束は、受光部４３ｉ、４３ｇ、４３ｋに、ホログラム３４ｃにより回折された光束は、受光部４３ｊ、４３ｈ、４３ｍに入射する。
【００７９】
球面収差誤差信号ＳＡＥＳについては、下式の通り表される。
ＳＡＥＳ＝（４３ａ−４３ｂ）−α×（４３ｃ−４３ｄ）＋β×（４３ｅ−４３ｆ）
ここで、α及びβは係数である。この演算は収差検出回路にて行い、液晶駆動回路がその信号に基づいて液晶素子を駆動する。
【００８０】
以上のような回折格子３３、ホログラム３４、サーボ信号受光部４３の構成であっても、上述の実施例１で示した構成と同様の効果が得られる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明による光ピックアップ装置は、光記録媒体からの戻り光を用いて球面収差を検出し、リアルタイムでの検出・補正が可能となるので、光透過層の厚みむらのある光記録媒体や、多層記録媒体に対しても対応可能で、良好なジッタ特性が得られると言う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の構成図である。
【図２】本発明の１／４波長板の光軸方向と偏光方向の関係を示す図である。
【図３】本発明の記録媒体の構成図である。
【図４】本発明の液晶素子の電圧印加前後の構成図である。
【図５】本発明の液晶素子の電極配置の構成図及び電界強度分布を示す図である。
【図６】本発明の液晶素子の他の電界強度分布を示す図である。
【図７】本発明のホログラムの平面図である。
【図８】本発明のサーボ信号受光部の配置図である。
【図９】本発明の偏光の楕円率とスポット径の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例２の回折格子の平面図である。
【図１１】本発明の実施例２のホログラムの平面図である。
【図１２】本発明の実施例２のサーボ信号受光部の配置図である。
【図１３】従来例を示す光ピックアップ装置の構成図である。
【符号の説明】
１      ＬＤ
２      ホログラム素子
３      回折格子
４      ホログラム
５      コリメータレンズ
６      整形プリズム
７      液晶素子
８      偏光ビームスプリッタ
９      １／４波長板
１０    対物レンズ
１３    光記録媒体
１６    ＲＦ受光部
１７    サーボ信号受光部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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