(57)【要約】【課題】簡便な構成で、球面収差を適切に補正することができる対物レンズ光学系及び光ピックアップ光学系を提供する。【解決手段】本発明の一態様にかかる対物レンズ光学系１０４は、２層以上の記録層を有する多層記録媒体に光を照射するための対物レンズ光学系であって、液晶光学素子１と、液晶光学素子に設けられた第１電極１６と、液晶光学素子１が搭載された可動部３０を固定部４０に対して移動させるアクチュエータ３５と、固定部４０から液晶光学素子１に電気信号を供給するために設けられ、第１電極１６の数よりも少ない数の電気配線３１とを備え、電気信号によって液晶光学素子１を動作させない場合において、球面収差を補正することができる基板厚みＡが、各記録層の基板厚みのうちでの最小値Ｂ以下、又は各記録層の基板厚みのうちでの最大値Ｃ以上となっているものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層以上の記録層を有する多層記録媒体に光を照射するための対物レンズ光学系であって、
前記多層記録媒体の表面からの各記録層までの厚みである基板厚みの違いに起因する球面収差を電気信号に基づいて補正する収差補正用素子と、
前記収差補正用素子に設けられた複数の電極と、
前記収差補正用素子からの光が入射する対物レンズと、
前記収差補正用素子及び前記対物レンズが搭載された可動部を固定部に対して移動させるアクチュエータと、
前記固定部から前記収差補正用素子に前記電気信号を供給するために設けられ、前記電極の数よりも少ない数の電気配線とを備え、
前記電気信号によって前記収差補正用素子を動作させない場合において、前記球面収差を補正することができる前記基板厚みＡが、前記多層記録媒体の各記録層の基板厚みのうちでの最小値Ｂ以下となっている、又は前記多層記録媒体の各記録層の基板厚みのうちでの最大値Ｃ以上となっている対物レンズ光学系。
【請求項２】
前記基板厚みＡが前記最小値Ｂ以下であることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ光学系。
【請求項３】
２層以上の記録層を有する多層記録媒体に光を照射するための対物レンズ光学系であって、
前記多層記録媒体の表面からの各記録層までの厚みである基板厚みの違いに起因する球面収差を電気信号に基づいて補正する収差補正用素子と、
前記収差補正用素子に設けられた複数の電極と、
前記収差補正用素子からの光が入射する対物レンズと、
前記収差補正用素子及び前記対物レンズが搭載された可動部を固定部に対して移動させるアクチュエータと、
前記固定部から前記収差補正用素子に前記電気信号を供給するために設けられ、前記電極の数よりも少ない数の電気配線とを備え、
前記電気信号によって前記収差補正用素子を動作させない場合において、前記対物レンズ光学系の球面収差の符号が、全てに記録層に対して同符号となっている対物レンズ光学系。
【請求項４】
前記収差補正用素子が輪帯状の透明電極を複数有しており、
前記電気配線を通じて印加される電圧が、前記可動部に設けられたインピーダンス成分により分配されて、前記複数の透明電極に供給されることを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の対物レンズ光学系。
【請求項５】
前記電気配線の数が２本であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の対物レンズ光学系。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の対物レンズ光学系を有する光ピックアップ光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層記録媒体に光を照射するための対物レンズ光学系及び光ピックアップ光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面薄型ディスプレイの普及でニーズ高まる加速によるハイビジョン記録に対応し、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標：以下ＢＤ） では、すでに２層５０ＧＢのものが商品化されている。また、記録層の多層化により記録容量増大の試みもなされている。多層記録媒体を記録再生する光ピックアップ光学系において、多層記録媒体の表面から各層までの厚み（基板厚み）の違いに起因して、球面収差が発生する。従って、この球面収差を、実用レベルまで低減する必要がある。特に、開口数（ＮＡ）０．８５のＢＤでは、ＮＡ０．６５のＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃなどに比べて、球面収差量がＮＡの４乗に比例して増大するため、球面収差を低減する補正機構が必須となる。
【０００３】
球面収差の補正技術としては、対物レンズの結像倍率変化で球面収差を発生させる事を目的として光源から対物レンズまでの間にあるレンズを可動させるものがある。これをＤＶＤとＣＤの互換に適用した例が特許文献１に示されている。また、２層光記録媒体に適用した例が特許文献２に示されている。
【０００４】
他の球面収差の補正技術として、液晶を用いた方法がある（特許文献３）。補正機能を持った液晶を固定部に配置した場合に、対物レンズ光学系のトラッキングに伴う収差劣化を抑制するため、この方法では、液晶を対物レンズ光学系と一体にアクチュエータ（可動部）に搭載している。さらに、この方法では、液晶を駆動するための固定部−可動部間の弾性支持体数を最小限とするため、アクチュエータ駆動信号と液晶駆動信号を重畳する技術が述べられている。
【０００５】
また特許文献４には、特許文献３の固定部−可動部間の配線数を少なくする方法が開示されている。この方法では、液晶を駆動する半導体素子をアクチュエータに一体として搭載し、半導体素子の駆動信号だけをアクチュエータの弾性支持体を介して導通させる技術が示されている。
【０００６】
特許文献５には、液晶の透明電極間で発生する光の回折を防止するため、透明電極を透明抵抗膜によって接続する技術が示されている。特許文献６には、多層光記録媒体の層間距離バラツキに対してクロストークノイズの増大を押さえ、光記録媒体の製造容易性を確保する技術が示されている。
【特許文献１】特開平１０−１３４４００号公報
【特許文献２】特開平２００１−２８１４７号公報
【特許文献３】特開平２００２−１１７５６８号公報
【特許文献４】特開平２００７−１０２８９１号公報
【特許文献５】特開平２００４−３３４０２８号公報
【特許文献６】特開平２００７−２２０１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２では、球面収差を補正するためのレンズを可動する機構が必要なため、光ピックアップ光学系が大型化するという問題がある。特許文献３では、各駆動信号間干渉によるＳ／Ｎ比劣化が、駆動信号の重畳、分離手段が必要となるため、構成が複雑化し、大型化、部品点数増大、コスト増大といった課題がある。
【０００８】
特許文献４では、特許文献３に対して、信号間干渉、部品点数増大の課題が解消できる。しかしながら、アクチュエータに半導体素子を搭載するため、アクチュエータの大型化という課題がある。また、固定部から可動部への液晶駆動用信号を半導体素子の駆動信号だけにする事により、弾性支持体数を削減しているが、２つの電源、シリアルデータ、シリアルクロック信号と、４本の液晶駆動用弾性支持体が必要になってしまう。固定部から可動部へと延びる液晶駆動用弾性支持体（電気配線）の数が増加すると、可動部の動作性が低下してしまう。
【０００９】
特許文献５では、液晶を２本の弾性支持体でコントロールする事が可能である。しかしながら、対物レンズについてなんら考慮されていないため、多層記録媒体に対応できない場合がある。例えば、多層記録媒体が２層で、それぞれ基板厚みが０．１００ｍｍ、０．０７５ｍｍの部分に記録層があるとする。基板厚の違いにより発生する収差量を低減するように対物レンズが設計されると、基板厚０．０８７５ｍｍに最適な対物レンズとなる。この場合、±０．０１２５ｍｍの基板厚差により発生する球面収差を補正する必要がある。従って、多層記録媒体の各記録層に対して、適切に収差補正を行うことが困難であるという問題点がある。
【００１０】
このように、上記の特許文献に記載された方法では、液晶素子を利用して球面収差を補正する場合、多層記録媒体の各記録層に適切な補正を行うとすると、構成が複雑になってしまうという問題点がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、記録層が複数ある場合でも、簡便な構成で、球面収差を適切に補正することができる対物レンズ光学系及び光ピックアップ光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様にかかる対物レンズ光学系は、２層以上の記録層を有する多層記録媒体に光を照射するための対物レンズ光学系であって、前記多層記録媒体の表面からの各記録層までの厚みである基板厚みの違いに起因する球面収差を電気信号に基づいて補正する収差補正用素子と、前記収差補正用素子に設けられた複数の電極と、前記収差補正用素子からの光が入射する対物レンズと、前記収差補正用素子及び前記対物レンズが搭載された可動部を固定部に対して移動させるアクチュエータと、前記固定部から前記収差補正用素子に前記電気信号を供給するために設けられ、前記電極の数よりも少ない数の電気配線とを備え、前記電気信号によって前記収差補正用素子を動作させない場合において、前記球面収差を補正することができる前記基板厚みＡが、前記多層記録媒体の各記録層の基板厚みのうちでの最小値Ｂ以下となっている、又は前記多層記録媒体の各記録層の基板厚みのうちでの最大値Ｃ以上となっているものである。これにより、記録層が複数ある場合でも、簡便な構成で、球面収差を適切に補正することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様にかかる対物レンズ光学系は、上記の対物レンズ光学系であって、前記基板厚みＡが前記最小値Ｂ以下であることを特徴とするものである。これにより、複数の記録層に対して、バランスの取れた信号再生性能を得ることができる。
【００１４】
本発明の第３の態様にかかる対物レンズ光学系は、２層以上の記録層を有する多層記録媒体に光を照射するための対物レンズ光学系であって、前記多層記録媒体の表面からの各記録層までの厚みである基板厚みの違いに起因する球面収差を電気信号に基づいて補正する収差補正用素子と、前記収差補正用素子に設けられた複数の電極と、前記収差補正用素子からの光が入射する対物レンズと、前記収差補正用素子及び前記対物レンズが搭載された可動部を固定部に対して移動させるアクチュエータと、前記固定部から前記収差補正用素子に前記電気信号を供給するために設けられ、前記電極の数よりも少ない数の電気配線とを備え、前記電気信号によって前記収差補正用素子を動作させない場合において、前記対物レンズ光学系の球面収差の符号が、全てに記録層に対して同符号となっているものである。これにより、記録層が複数ある場合でも、簡便な構成で、球面収差を適切に補正することができる。
【００１５】
本発明の第４の態様にかかる対物レンズ光学系は、上記の対物レンズ光学系であって、前記収差補正用素子が輪帯状の透明電極を複数有しており、前記電気配線を通じて印加される電圧が、前記可動部に設けられたインピーダンス成分により分配されて、前記複数の透明電極に供給されることを特徴とするものである。これにより、より簡便な構成で、適切に補正することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様にかかる対物レンズ光学系は、上記の対物レンズ光学系であって、前記電気配線の数が２本であることを特徴とするものである。これにより、電気配線の数を最小限にすることができるため、可動部の動作性をより向上することができる。
【００１７】
本発明の第６の態様にかかる対物ピックアップ光学系は、上記の対物レンズ光学系を有するものである。これにより、記録層が複数ある場合でも、簡便な構成で、球面収差を適切に補正することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、記録層が複数ある場合でも、簡便な構成で、球面収差を適切に補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明の実施の形態では、多層記録媒体として、ＢＤを例示して説明する。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ光学系１００について図１を参照しながら説明する。図１に示すように、光ピックアップ光学系１００は、レーザダイオード１０１、コリメータレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）１０３、対物レンズ光学系１０４、光検出器１０７、アクチュエータコントロール回路１０８、液晶コントロール回路１１０等を有している。
【００２１】
光ピックアップ光学系１００は、レーザ光を光記録媒体３に照射して、データの書き込み／読み出しを行う。データの書き込みを行う場合、レーザ光を光記録媒体３に照射することによって、記録面の光学特性を変化させる。また、データの読み出しを行う場合、光記録媒体３の記録面で反射した反射光を光検出器１０７で検出する。従って、光検出器１０７は、記録面の光学特性に応じた反射光を検出する。そして、この検出結果に応じて、データが読み出される。
【００２２】
光記録媒体３には、６層の記録層が層間隔５μｍで形成されている。従って、光ピックアップ光学系１００は、６層の光記録媒体３を記録再生するものである。そして、各記録層の表面が記録面となる。例えば、基板厚みが０．０７５ｍｍ、０．０８０ｍｍ、０．０８５ｍｍ、０．０９０ｍｍ、０．０９５ｍｍ、０．１００ｍｍとなる位置に記録面が設けられている。光ピックアップ光学系１００、いずれかの記録面にレーザ光を集光する。なお、基板厚みとは、光記録媒体３の表面からの各記録層までの距離のことである。従って、基板厚みの値が小さい記録面ほど、対物レンズ光学系１０４側に配置される。
【００２３】
レーザダイオード１０１は、波長４０５ｎｍの直線偏光を出射するレーザ光源である。レーザダイオード１０１から出射された光束（入射光）は、ＰＢＳ１０３に入射する。ＰＢＳ１０３は、偏光方向に応じて光を透過、又は反射する。ここでは、レーザダイオード１０１からのレーザ光がＰＢＳ１０３を透過するような直線偏光であるとする。そして、ＰＢＳ１０３を通過したレーザ光は、コリメータレンズ１０２によって略平行光となる。そして、平行光束となったレーザ光は、対物レンズ光学系１０４に入射する。対物レンズ光学系１０４は、対物レンズ、液晶光学素子、及びλ／４板等を有している。なお、対物レンズ光学系１０４の構成については、後述する。
【００２４】
対物レンズ光学系１０４は、レーザ光を光記録媒体３の記録面に集光する。光記録媒体３からの反射光は対物レンズ光学系１０４で略平行光になって、コリメータレンズ１０２に入射する。コリメータレンズ１０２は、対物レンズ光学系１０４からの反射光を、光検出器１０７上に集光する。そして、コリメータレンズ１０２で屈折された反射光は、ＰＢＳ１０３に入射する。なお、対物レンズ光学系１０４を通過した反射光は、対物レンズ光学系１０４に設けられているλ／４板によって、往路の光とは直交する偏光方向の直線偏光になっている。従って、反射光が光検出器１０７の方向に効率よく反射され、光検出器１０７に導かれる。光検出器１０７は、反射光を検出して、その光量に応じた検出信号を出力する。この光検出器１０７での検出結果に応じて、データが読み出される。このようにして、光記録媒体３の情報を記録再生することができる。
【００２５】
液晶コントロール回路１１０は、電気配線３１を介して、対物レンズ光学系１０４の液晶光学素子と接続されている。そして、この電気配線３１を通じて、液晶を駆動するための、電気信号が供給される。すなわち、液晶コントロール回路１１０と対物レンズ光学系１０４の液晶光学素子とは、固定部−可動部間の電気配線３１により通電される。この電気信号によって液晶が駆動して、基板厚みの違いによる収差が補正される。
【００２６】
アクチュエータコントロール回路１０８は、電気配線３２を介して、対物レンズ光学系１０４のアクチュエータと接続されている。アクチュエータコントロール回路１０８は、この電気配線３２を通じてフォーカス、トラッキング、レンズチルトを行うための、駆動信号をアクチュエータに出力する。この駆動信号によってアクチュエータが対物レンズ光学系１０４の可動部を動作させる。すなわち、対物レンズ光学系１０４の可動部が固定部に対して変位することによって、フォーカス、トラッキング、レンズチルトを行うことができる。
【００２７】
次に、対物レンズ光学系１０４について図２を用いて説明する。図２は、対物レンズ光学系１０４の構成を示す側面断面図である。図２に示すように、対物レンズ光学系１０４には、液晶光学素子１、対物レンズ２、λ／４板５、及びホルダ６が設けられている。
【００２８】
液晶光学素子１、対物レンズ２、及びλ／４板５が筒状のホルダ６内に保持されている。すなわち、ホルダ６が液晶光学素子１、対物レンズ２、λ／４板５を支持固定している。ホルダ６、液晶光学素子１、対物レンズ２、及びλ／４板５が、アクチュエータにより一体的に駆動される可動部となる。対物レンズ２は、基板厚み０．０７５ｍｍに対してほぼ無収差となるように設計されている。例えば、対物レンズ２では、最も収差が小さくなる位置が基板厚み０．０７５になるよう設計されている。液晶光学素子１がコリメータレンズ１０２側に配置され、対物レンズ２が光記録媒体３側に配置されている。ホルダ６がアクチュエータによって移動可能に支持されている。液晶光学素子１は、光記録媒体３の層間の基板厚差に起因する球面収差を補正するようなパターンを持つ透明電極を有している。このパターン形状については後述する。
【００２９】
収差補正用素子である液晶光学素子１の構成について図３を説明する。図３は、液晶光学素子１の構成を示す側面断面図である。図３に示すように、液晶光学素子１は、第１基板１１、第２基板１２、第３基板１３、シール材１４、液晶層１５、第１電極１６、第２電極１７、第３電極１８、及び第４電極１９を有している。
【００３０】
第１基板１１、第２基板１２、及び第３基板１３は、それぞれ透明なガラス基板、又はプラスチック基板等である。第１電極１６、第２電極１７、第３電極１８、及び第４電極１９は、透明導電膜によって形成されている。第１基板１１と第３基板１３の間に、第２基板１２が配置されている。第１基板１１と第２基板１２とが対向配置され、シール材１４によって貼り合わされている。そして、第１基板１１と第２基板１２とシール材１４とで囲まれた空間に液晶層１５が封入されている。すなわち、液晶層１５は、第１基板１１と第２基板１２によって挟持されている。第１基板１１の第２基板１２側の面には、第１電極１６が形成されている。また、第２基板１２の第１基板１１側の面には、第２電極１７が形成されている。液晶層１５が第１電極１６と第２電極１７の間に挟まれる構成となる。従って、第１電極１６と第２電極１７に印加される電圧によって、液晶層１５が駆動する。
【００３１】
第２基板１２の第１基板１１と反対側の面には、第３基板１３が設けられている。第３基板１３と第２基板１２とが対向配置され、シール材１４によって貼り合わされている。そして、第３基板１３と第２基板１２とシール材１４とで囲まれた空間に液晶層１５が封入されている。すなわち、液晶層１５は、第３基板１３と第２基板１２によって挟持されている。第３基板１３の第２基板１２側の面には、第４電極１９が形成されている。また、第２基板１２の第３基板１３側の面には、第３電極１８が形成されている。液晶層１５が第３電極１８と第４電極１９の間に挟まれる構成となる。従って、第３電極１８と第４電極１９に印加される電圧によって、液晶層１５が駆動する。
【００３２】
例えば、第１電極１６、及び第３電極１８は、同じ輪帯状の電極パターン（輪帯電極）が形成されている。第１電極１６、及び第３電極１８のそれぞれは複数の輪帯電極を有している。すなわち、第１基板１１に複数の輪帯電極が同心円状に配置されることによって、第１電極１６が構成される。第２基板１２に複数の輪帯電極が同心円状に配置されることによって、第３電極１８が構成される。そして、第１電極１６の輪帯電極と第３電極１８の輪帯電極の中心が光軸上に配置される。すなわち、全ての輪帯電極の中心は、対物レンズ２の光軸と一致している。なお、この電極パターンの詳細な構成については後述する。また、第２電極１７、及び第４電極１９は有効径内一様な電極である。すなわち、第２電極１７、及び第４電極１９は有効径全体にべたパターンが形成された構成を有している。
【００３３】
このように、２層の液晶層１５が光路上に配置される。レーザダイオード１０１からのレーザ光は２つの液晶層１５を通過して、光記録媒体３に照射される。液晶光学素子１は、通過する光に、電極間に印加される電圧に応じた位相差を生じさせる。また、それぞれの液晶層１５の配向方向は、直交している。そして、一方の液晶層１５の配向方向をレーザ光の偏光方向と平行にして、他方の配向方向をレーザ光の偏光方向と直交させている。なお、各基板の表面に液晶を配向させるための配向膜を設けてもよい。また、液晶光学素子１を対物レンズ２とともに、ホルダ６で保持している。これにより、液晶光学素子１を対物レンズ２が一体的に駆動されるため、液晶光学素子１と対物レンズ２との位置ずれを防ぐことができる。
【００３４】
図３に示すように、液晶光学素子１と対物レンズ２との間にλ／４板５が配置されている。このλ／４板５によって、往路では、液晶光学素子１から出射された直線偏光のレーザ光が円偏光になって光記録媒体３に入射する。また、復路では、円偏光の反射光が往路と直交する直線偏光になって液晶光学素子１に入射する。すなわち、光が往復でλ／４板５を２回通過するため、偏光方向が９０°回転する。ＰＢＳ１０３によって、復路の光を往路の光から高効率で分離することが可能になる。配向の直交する２層の液晶層１５はこれら直交する往復の直線偏光にそれぞれ対応するものである。これにより、往復の収差補正が可能となる。
【００３５】
次に、アクチュエータ周辺の、電気的接続状態について、図４を用いて説明する。図４に示すように、対物レンズ光学系１０４には、３つのアクチュエータ３５が設けられている。アクチュエータ３５は、対物レンズ光学系１０４の可動部３０に設けられている。アクチュエータ３５は、例えば、コイルであり、それぞれが２本の電気配線３２によって通電される。すなわち、対物レンズ光学系１０４の固定部４０と可動部３０の間には、合計６本の電気配線３２が設けられている。この電気配線３２を通じて、各アクチュエータ３５に駆動信号が供給される。すなわち、６本の電気配線３２によって固定部４０から可動部３０のアクチュエータ３５に通電している。
【００３６】
アクチュエータ３５は、対物レンズ光学系１０４を高速且つ高精度に駆動するための機構を有している。また、アクチュエータ３５は、対物レンズ２の光軸方向と、当該光軸方向に対して垂直な方向との２軸に沿って、対物レンズ光学系１０４を移動させる。これにより、アクチュエータ３５は、対物レンズ光学系１０４をデフォーカスさせる。また、アクチュエータ３５は、対物レンズ２によって形成される光スポットの光記録媒体３上における位置を制御する。アクチュエータ３５がアクチュエータコントロール回路１０８からの駆動信号によって駆動することで、フォーカス、トラッキング、レンズチルトが行われる。これにより、所望の記録面上の適切な位置に、光スポットが形成される。
【００３７】
また、液晶光学素子１には、２本の電気配線３１が接続されている。すなわち、固定部４０から可動部３０に延びた２本の電気配線３１によって、液晶光学素子１の電極に通電している。２本の電気配線３１の一方が、第２電極１７、及び第４電極１９に接続されている。さらに、液晶光学素子１上には、輪帯電極を所定の電位にするために、複数の抵抗３４が設けられている。複数の抵抗３４は直列に接続されている。そして、２本の電気配線３１が複数の抵抗３４の両端に接続されている。すなわち、一方の電気配線３１は分割されて、第２電極１７、第４電極１９、及び複数の抵抗３４の一端に接続される。すなわち、第２電極１７、及び第４電極１９に接続されている電気配線３１が、複数の抵抗３４の一端に接続されている。また、他方の電気配線３１は、複数の抵抗３４の他端に接続される。液晶光学素子１上に設けられている抵抗３４は、輪帯電極の数に応じた数となっている。
【００３８】
そして、それぞれの抵抗３４によって、電圧が分配されて、各複数の輪帯電極に供給される。これにより、輪帯電極毎に異なる電位が与えられる。従って、各輪帯電極が液晶層１５に異なる電圧を印加する。各輪帯電極が異なる電圧を液晶層１５に印加する。これにより、光の通過位置に応じた位相シフト量を与えることができる。すなわち、通過する輪帯電極が異なる光には、異なる位相シフト量が与えられる。さらに、２本の電気配線３１間の電圧は、基板厚み毎に異なっている。すなわち、基板厚み毎に液晶に印加される電圧が最適化されている。記録面毎に適切な収差補正を行うため、電圧が最適化されている。
【００３９】
なお、電気配線３１と電気配線３２は、可撓性を有する導電線によって構成されている。従って、アクチュエータ３５の駆動によって、可動部３０が固定部４０に対して変位した場合でも、可動部３０に加わる力を低減することができる。これにより、可動部３０の動作性を向上することができ、光スポットの位置を正確に制御することができる。さらに、複数の抵抗３４で電圧を分配することで、電気配線３１の数を２本にすることができる。すなわち、輪帯電極を増やした場合でも、電気配線３１の数を少なくすることができる。これにより、対物レンズ光学系１０４の構成を簡素化することができる。すなわち、固定部４０と可動部３０の間に、多数の配線を引き回す必要がなくなる。なお、アクチュエータ３５の性能、液晶光学素子１の収差コントロール性能の劣化を抑える事が可能な場合には、液晶コントロール用の電気配線３１をアクチュエータ駆動用の電気配線３２に重畳しても良い。
【００４０】
対物レンズ２は、基板厚み０．０７５ｍｍに対してほぼ無収差となるように設計されている。基板厚み０．０８、０．０８５、０．０９、０．０９５、０．１ｍｍの他の記録面に対しては、球面収差の符号が同じである。そのため、このように２本の電気配線３１を抵抗分配し、２本の電気配線３１の電圧値をコントロールすれば、どの記録面に対しても球面収差の補正が可能となる。
【００４１】
図５に本対物レンズの構成を示し、図６に面形状を示す。ここで、Ｒ１は、対物レンズ２のレーザダイオード１０１側の面、Ｒ２は、光記録媒体３側の面を示す。面形状は、下式で定義され、図６はこの各係数で示している。
【００４２】
【数１】
2009277317.tif 000003
【００４３】
この対物レンズの波面収差図を図７に示す。３次球面収差（ＳＡ３）のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）を図８に示す。なお、図７において、横軸が規格化半径であり、縦軸が対物レンズ２の波面収差である。図８において、横軸は、基板厚みｔであり、縦軸は、ＳＡ３である。なお、規格化半径は、対物レンズ２の有効径を１として規格化したときの半径を示している。基板厚み０．０７５mmに対してほぼ無収差に設計されており、基板厚みが増加するに従い、同符号で収差量が増大し、また、ＳＡ３が同符号で増大している事が分かる。各基板厚みとも、規格化半径０．８程度で、波面収差が最大になっている。
【００４４】
この対物レンズ２で発生する球面収差を補正するよう図９に示す波面収差を液晶光学素子１で発生させる構成とする。図９において、横軸が規格化半径であり、縦軸が液晶光学素子１で発生させる波面収差である。ここで、基板厚み毎に、印加する電圧が異なっているため、各基板厚みで波面収差が異なっている。これにより、対物レンズ２で発生する球面収差が液晶光学素子１によって、打ち消される。すなわち、基板厚み０．７５ｍｍで、液晶光学素子１による波面収差が０になっており、基板厚みが増加するにしたがって、マイナス符号で波面収差が増大する。すなわち、基板厚みが増加するにしたがって、液晶光学素子１による波面収差の絶対値が大きくなっていく。また、球面収差が最大となる規格化半径０．８程度で、マイナス符合で波面収差が最大となっている。これにより、球面収差が打ち消され、記録面毎に最適な収差補正を行うことができる。なお、図９に示すように、液晶光学素子１で発生する波面収差は、電極の配置に応じて階段状になっている。
【００４５】
この時の液晶光学素子の電極径を図１０に示し、概念図を図１１に示す。図１１は、第１電極１６の形状を模式的に示す図であり、図１０は、各輪帯の内側半径と外側半径と電圧値を示す表である。ここで、最も内側の輪帯の輪帯Ｎｏ．を１とし、最も外側の輪帯の輪帯Ｎｏ．が１７としている。そして、外側に行くにつれて輪帯Ｎｏ．が増加している（図１０参照）。このように、輪帯Ｎｏ．１〜１７まで、１７個の輪帯が設けられている。そして、輪帯Ｎｏ．９を除いて、２つの輪帯が同じ電圧値になっている。輪帯Ｎｏ．１の輪帯は、輪帯Ｎｏ．１７の輪帯とは同じ電圧値Ｖａになっている。同様に、輪帯Ｎｏ．２と輪帯Ｎｏ．１６とは、電圧値Ｖａ＋１Ｖｂになっており、輪帯Ｎｏ．３と輪帯Ｎｏ．１５とは、電圧値Ｖａ＋２Ｖｂになっている。そして、輪帯Ｎｏ．９に向かうにしたがって、順番に電圧値がＶｂだけ高くなっていく。このため、輪帯Ｎｏ．９では、電圧値がＶａ＋８Ｖｂとなり、最大となる。なお、ここでの電圧値は、第１電極１６と第２電極１７との間に印加される電圧の値であり、通常は液晶の焼きつきを防止するため、交流駆動される。例えば、液晶層１５に印加される電圧の時間平均を電圧値とすることができる。
【００４６】
最も外側、及び最も内側の輪帯で電圧値が最小（Ｖａ）になっており、中間の輪帯Ｎｏ．９の輪帯に向かうにつれて、電圧値が高くなっていく。そして、隣接する輪帯の電圧値の差がＶｂになっている。なお、Ｖｂは、抵抗３４による電圧降下に応じた値になっている。径方向において、輪帯Ｎｏ．９を中心として、輪帯Ｎｏ．１〜８の輪帯と輪帯Ｎｏ．１０〜１７の輪帯に対称になるよう電圧が印加されている。また、最も補正量を大きくする必要がある部分（例えば、規格化半径が０．８程度）で、電圧値が最大になる。
【００４７】
図１１は、第１電極１６を構成する電極パターンを示す図である。図１１では、第１電極１６の電極パターンを示しているが、第３電極１８についても同様の構成を有しているため、説明を省略する。複数の輪帯が同心円状に形成されている。図１１に示すように、第１電極１６に含まれる９個の電極パターンを電極パターン１６ａ〜１６ｉとする。各電極パターン１６ａ〜１６ｉは、透明電極であり、互いに絶縁されている。ここでは、電極パターン１６ｉを中心に対称に電圧が印加されるため、電極パターン１６ａ〜電極パターン１６ｈのそれぞれは、２つの輪帯を有している。そして、同じ電圧となる２つの輪帯は、引き出し配線によって接続される。例えば、輪帯Ｎｏ．９の輪帯の外側、及び内側に電極パターン１６ｈの輪帯が配置される。このように、輪帯状の電極パターン１６ｉを挟んだ両側に配置された輪帯が引き出し配線によって接続されて、各電極パターン１６ａ〜１６ｈとなる。
【００４８】
また、液晶光学素子１には、上記のような電圧を印加するために、８個の抵抗３４が設けられている。そして、これらの抵抗３４は、例えば、第１基板１１、又は第２基板１２上に設けられ、直列に接続されている。図４に示したように、直列接続された抵抗３４の両端が電気配線３１に接続されている。そして、２本の電気配線３１を通じて、一端の電圧がＶａとなり、他端の電圧がＶ＋８Ｖｂとなるような電気信号を供給する。複数の抵抗３４の両端と、各抵抗３４間のノードから、電極配線３３ａ〜３３ｉを引き出す。電極配線３３ａ〜３３ｉは、例えば、第１基板１１上に設けられた配線パターンであり、有効径外に設けられている。そして、電極パターン１６ａの外側において、電極配線３３ａ〜３３ｉが、それぞれに対応する電極パターン１６ａ〜１６ｉと接続する。すなわち、電極配線３３ａが電極パターン１６ａと接続し、電極配線３３ｂが電極パターン１６ｂと接続する。同様に電極配線３３ｃ〜３３ｉは、電極パターン１６ｃ〜１６ｉに接続する。これにより、電極パターン１６ａ〜１６ｉ毎に異なる電圧を印加することができる。
【００４９】
このように、直列接続された複数の抵抗３４によって電圧を分配して、電極パターン１６ａ〜１６ｉに供給している。従って、電気配線３１の数を少なくすることができる。すなわち、複数の抵抗３４の両端にのみ電気信号を供給すればよいため、２本の電気配線３１で、所望の電圧を発生させることができる。すなわち、電気配線３１の数を輪帯の数に比べて少なくすることができる。もちろん、電極パターンや電気配線３１の数は、上記の値に限られるものではない。例えば、より適切に収差補正を行う場合、電極パターンの数を多くする。この場合でも、第１電極１６の透明電極数に比べて、電気配線３１の数を少なくすることができる。
【００５０】
図１１に示すように各電極パターン１６ａ〜１６ｉに所望の電圧を印加するために、有効径外から結線するための引き出し配線が必要であるが、これらの引き出し配線領域は所望の電圧とは異なる電圧が印加されることとなる。すなわち、引き出し配線が形成された引き出し配線領域（図１１中の点線）は、径方向に沿っている。このため、引き出し配線領域では、図９に示すような波面収差を発生させるような電圧を印加することができない。従って、有効径内に収差劣化をもたらす事になる。そこで、本実施形態では、各輪帯から個々に引き出す場合に必要な１７本の配線数に変えて、約半数の９本のみを同じ引き出し配線領域を結線しながら引き出すようにしている。これにより、引き出し配線領域の面積を削減し、収差劣化を最小限に抑える構成としている。９個の電極パターン１６ａ〜１６ｈには、図９記載の波面収差を発生させるため、図１０に記載の９種類の電圧が印加されている。すなわち、９本の配線パターン３３ａ〜３３ｉを介して、電極パターン１６ａ〜１６ｉに電圧が印加される。従って、液晶層１５を駆動するための電圧は、電極パターン１６ａ〜１６ｉ毎に異なっている。
【００５１】
この９種類の電圧は、図１１記載の分割抵抗及び「Ｖａ＋８Ｖｂ」によりコントロールする事が出来る。すなわち、電気信号の振幅等を調整して、２本の電気配線３１間の電圧を制御すればよい。あるいは、抵抗３４の抵抗値を調整して、電圧を制御すればよい。各抵抗３４の抵抗値及び「Ｖａ＋８Ｖｂ」の値は、各層の球面収差を補正するよう調整される。ここで、抵抗３４は、全て異なった抵抗値を持っていても良く、また、インダクターや容量（キャパシタ）など、位相変化を与えるものでも良い。すなわち、透明電極のインピーダンスと「Ｖａ＋８Ｖｂ」の値から、適正なインピーダンスを算出し、電極パターン１６ａ〜１６ｉに通電する事により、９種類×６層＝５４の電圧の状態を作り出せば良い。もちろん、各種インピーダンス素子を形成して、算出したインピーダンスになるようにしてもよい。このように、電圧をインピーダンス成分で分配することで、電気配線３１の数を少なくすることができる。
【００５２】
電極パターン１６ａに印加される電圧は、記録面によって異なっている。例えば、基板厚み０．０７５ｍｍの記録面の場合、「Ｖａ＋８Ｖｂ」を０とし、基板厚みが大きくなるにしたがって、「Ｖａ＋８Ｖｂ」の値を大きくする。こうすることで、各記録面に対して適切な収差補正を行うことができる。なお、抵抗３４の抵抗値の大きさに応じた分だけ電圧が降下するため、異なる抵抗３４を用いる場合、隣接する輪帯間の電圧差は等しくならない。従って、「Ｖａ＋８Ｖｂ」とならず、「Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋・・・＋Ｖｉ」となる。なお、Ｖｂ〜Ｖｉは、各抵抗３４の抵抗値に応じた電圧降下を示す値である。
【００５３】
補正結果の波面収差図を図１２に示す。図７に比べ波面収差の補正を実現できている事が分かる。図１３にＴｏｔａｌ  ＲＭＳ、球面収差（ＳＡ３）のＲＭＳ、ストレール比を示す。図１３からも波面収差の補正を実現できている事が分かり、球面収差（ＳＡ３）は、ほぼ０λｒｍｓである。すなわち、基板厚みに応じて適切な電圧を印加することで、各基板厚みでの収差を適切に補正することができる。図１４に図１３の基板厚みとＴｏｔａｌ ＲＭＳの関係を示す。基板厚みが０．０７５ｍｍから離れるにしたがって、Ｔｏｔａｌ  ＲＭＳ値が大きくなっている事が分かる。図１５に図１３の基板厚みとストレール強度の関係を示す。基板厚みが０．０７５ｍｍから離れるにしたがって、ストレール強度が低下している事が分かる。このことは、「光学の原理II マックス・ボルン エミル・ウォルフ著 １９８７  第６刷 東海大学出版会  ＰＰ６９１」にも記載されているように「１−（２π×Ｔｏｔａｌ  ＲＭＳ）２」」で現される。すなわち、基板厚み０．０７５ｍｍから離れるに従い対物レンズ光学系の収差性能は悪化するが、逆に光記録媒体３が記録再生しやすい膜となるので、トータルとして安定とした性能を得る事が出来る。すなわち、特定の記録面の信号再生・記録性能が他の記録面に比べて極端に劣化することなく、バランスよく再生・記録することができる。従って、液晶光学素子１を動作させない場合において球面収差を補正できる基板厚みが、各記録層の基板厚みのうちの最小値よりも小さくすることが好ましい。すなわち、対物レンズ２が無収差となる基板厚みを最も対物レンズ２側の記録層よりも対物レンズ２側にすることが好ましい。
【００５４】
なお、上記の説明では、液晶光学素子１を動作させない場合、対物レンズ２が基板厚み０．０７５で無収差になるようにしたが、基板厚み０．１００で無収差になるようにしてもよい。すなわち、液晶光学素子１を動作させない場合、対物レンズ光学系１０４の球面収差の符号が、どの記録層であっても同符号になるようにすればよい。従って、全ての記録層において、球面収差の符号が正になるか、又は負になる。換言すると、電気配線３１を介して供給される電気信号によって液晶光学素子を動作させない場合において、球面収差を補正することができる基板厚みＡが、光記録媒体３の各記録層のうちでの基板厚みの最小値Ｂ以下となっているか、又は光記録媒体３の各記録層のうちでの基板厚みの最大値Ｃ以上となっていればよい。こうすることで、各記録層に対して適切な収差補正を行うことができる。すなわち、図７に示すような波面収差を打ち消して、球面収差を補正することができる。なお、液晶光学素子１を動作させない場合とは、液晶層１５に電圧が印加されておらず、２つの液晶層１５が直交する方向に配向されていることを意味する。従って、液晶光学素子１を動作させない場合は、第１電極１６の各電極パターンを第２電極１７と等電位にし、かつ第３電極１８の各電極パターンを第４電極１９と等電位にする。個の場合、液晶光学素子１を配置しない状態と同じ収差になる。
【００５５】
そして、記録層の基板厚みに応じた電圧を、第１電極１６と第２電極１７の間、及び第３電極１８と第４電極１９の間に印加する。すなわち、基板厚みが増加するにしたがって電圧を高くするか、あるいは、基板厚みが増加するしたがって電圧を低くする。電圧が高くなるにしたがって収差補正量が同符号で増加していく。さらに、抵抗３４などのインピーダンス成分によって、電圧を分割して、各電極パターンに供給する。このようにすることで、電極パターンの数に比べて電気配線３１の数を少なくすることができる。これにより、対物レンズ光学系１０４の動作性を向上することができる。
【００５６】
対物レンズ２が無収差となる位置を、最も対物レンズ２側の記録面よりも、手前側にする。あるいは、対物レンズ２が無収差となる位置を、最も対物レンズから離れた記録面よりも、遠く側にする。これにより、簡便な構成で、球面収差を補正することができる。本構成により、光記録媒体３の全ての記録層に対して球面収差が小さくなるような補正を、２本の電気配線３１で駆動された液晶光学素子１で実現できる。よって、アクチュエータ３５の高性能化、対物レンズ光学系１０４の集光性能の高性能化を同時に実現できる。液晶光学素子での収差補正量はなるべく小さい方が性能が向上するため、基板厚みＡは、最小値Ｂまたは最大値Ｃと等しくすることが望ましい。しかし、特許文献６のように基板厚みバラツキに対して性能劣化を少なくした光記録媒体の場合、基板厚みバラツキが大きくなるので、Ａ＝Ｂ−α、又はＣ＋α＝Ａとなるように設定すればよい。なお、αは、基板厚みバラツキの最大値とすることができる。
【００５７】
また、基板厚みＡを最小値Ｂ以下とすることが好ましい。製造の関係から、一般的に薄い基板厚みの方が、信号再生・記録性能を示すジッター値が低下する。例えば、非特許文献１に記載の１倍速でのジッター値は、Ｌ０層（厚い基板厚みの方）が５．６％、Ｌ１層（薄い基板厚の方）が７．６％である。また、液晶光学素子の補正量が大きくなると、対物レンズ光学系１０４の収差劣化の要因となるため、信号再生時のＳ／Ｎ比が悪化する。即ち、基板厚みＡを最小値Ｂ以下とすることにより、各記録層に対して、バランスの取れた信号再生性能を得る事が出来る。すなわち、ジッター値が最も大きい記録層に対して、液晶光学素子１による補正量を小さくする。
【００５８】
さらに、液晶光学素子１を動作させない場合、対物レンズ光学系１０４の球面収差の符号が、前記どの記録層であっても同符号であるようにしたので、同様の効果が得られる。対物レンズ光学系１０４と一対に用いられる光記録媒体３において、光記録媒体３の各記録層の基板厚みに対して、液晶光学素子１を配置しない場合にほぼ無収差に集光する対物レンズを複数用意する。そして、各記録層と各対物レンズ２の最適組み合わせで記録・再生した時のＳ／Ｎ比が、基板厚みＡと一番近い基板厚みの記録層において、最小となる構成とする。本構成により、各層バランスの取れた信号再生性能を得る事が出来る。
【００５９】
以上のように好ましくは、対物レンズ２を最大値Ｃ≦基板厚みＡ、または最小値Ｂ≦基板厚みＡとなる構成とし、光記録媒体３をＳ／Ｎ比が、基板厚みＡから離れた基板厚みの記録層ほど大きくなる構成とする事がもっとも好ましい。例えば  基板厚み０．０７５ｍｍ±０．００２と０．１ｍｍ±０．００２である2層の多層記録媒体を記録再生する場合には、対物レンズが０．０７３mmに集光するように構成する事がもっとも好ましい。
【００６０】
なお、上記の説明では、収差補正用光学素子として、液晶光学素子１を用いたが、液晶光学素子以外の電気光学素子を用いてもよい。すなわち、電圧に応じて屈折率が変化して、位相差を生じさせる電気光学素子を収差補正用素子として用いることができる。もちろん、上記の対物レンズ光学系１０４、及び光ピックアップ光学系１００をＢＤ以外の光記録媒体に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ光学系の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系に用いられる液晶光学素子の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系を制御するための構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系に用いられている対物レンズの構成を示す表である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系に用いられている対物レンズの面形状を示す表である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系に用いられている対物レンズの波面収差を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系に用いられている対物レンズの３次球面収差（ＳＡ３）のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系に用いられる液晶光学素子で発生させる波面収差を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系に用いられる液晶光学素子の電極径を示す表である。
【図１１】本発明の実施の形態にかかる対物レンズ光学系に用いられる液晶光学素子の電極構成を模式的に示す図である。
【図１２】液晶光学素子で補正した結果を示すグラフである。
【図１３】液晶光学素子で補正したときの、Ｔｏｔａｌ  ＲＭＳ、球面収差（ＳＡ３）のＲＭＳ、及びストレール比を示す表である。
【図１４】液晶光学素子で補正したときの、基板厚みとＴｏｔａｌ  ＲＭＳの関係を示すグラフである。
【図１５】液晶光学素子で補正したときの、基板厚みとストレール強度の関係を示すグラフである。
【図１６】液晶光学素子で補正したときの、光強度の空間分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１  液晶光学素子
２  対物レンズ
３  光記録媒体
５  λ／４板
６  ホルダ
１１  第１基板
１２  第２基板
１３  第３基板
１４  シール材
１５  液晶層
１６  第１電極
１７  第２電極
１８  第３電極
１９  第４電極
３０  可動部
３１  電気配線
３２  電気配線
３３  配線パターン
３４  抵抗
３５  アクチュエータ
４０  固定部
１０  対物レンズ光学系
１００  光ピックアップ光学系
１０１  レーザダイオード
１０２  コリメータレンズ
１０３  ＰＢＳ
１０４  対物レンズ光学系
１０７  光検出器
１０８  アクチュエータコントロール回路
１１０  液晶コントロール回路
【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８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図７】
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【図９】
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【図１２】
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【図１６】
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