CN1967682A - 光拾取装置 - Google Patents

Abstract

使用相位修正元件调整激光的波面。相位修正元件包括电极层、与其对置配置的电极层、配置在这些电极层的对置面的取向膜、和填充于这些取向膜之间的液晶层。在2个电极层中的一个上，配置用于对距离光束入射直径的中心一定距离内的激光赋予球面像差修正作用的电极图案(环状电极)，在其外侧配置不间断的电极。通过省略以往配置于比光束入射直径稍靠内侧的电极，可以有效地抑制透镜移位带来的像差的产生。

Description

光拾取装置

技术领域

本发明涉及光拾取装置，尤其是适于在抑制球面像差时使用的装置。

背景技术

近年来，随着光盘的高密度化，而采用高数值孔径的物镜。但是，若使用高数值孔径的物镜，则因光盘的基板厚误差等而容易使激光产生像差。因此，该情况下，在光拾取装置中需要球面像差修正机构。

在特开平10-269611号公报(专利文献1)中公开了使用液晶面板作为球面像差修正元件的例子。另外，特开2000-40249号公报(专利文献2)以及特开平10-289465号公报(专利文献3)中公开了使用液晶面板作为像散修正元件以及彗形(coma)像差修正元件的例子。

根据专利文献1中记载的发明，通过液晶面板的相位修正作用，修正激光的波面状态，以能够抑制球面像差。但是另一方面，一旦因物镜的透镜移位(lens shift)或安装误差等而在液晶面板和物镜之间产生光轴偏差，则会相应地出现激光中产生像差的问题。此时，为了在液晶面板和物镜之间不产生光轴偏差，可以采用将液晶面板安装于物镜调节器、使液晶面板和物镜一体地变位的结构。但是，这样一来，导致物镜调节器大型化，另外产生对物镜的驱动响应和运动特性带来不良影响的问题。而且，若产生液晶面板相对于物镜调节器的安装误差，则物镜和液晶面板之间的光轴偏差被固定化，其结果产生如下的问题：基于光轴偏差带来的像差不局限于物镜的移位位置，而是稳定地产生。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而实现的，其目的在于提供一种光拾取装置，即使物镜产生透镜移位等，也能够有效地抑制由此而在激光中产生的像差。

本发明的一个方案所涉及的光拾取装置，包括：激光光源；物镜，将从所述激光光源射出的激光会聚到记录介质上；和相位修正元件，插在所述激光光源和所述物镜之间，且仅对包含在所述物镜的有效直径内的所述激光中的一部分赋予球面像差修正作用。

在该方案中，可以构成为：所述相位修正元件对距所述有效直径的中心一定距离的范围内的所述激光赋予所述球面像差修正作用。

根据该方案，不对有效直径范围内的全部激光赋予球面像差修正作用，而仅对其一部分赋予球面像差修正作用。由此，即使在球面像差修正元件和物镜之间产生光轴偏差，也可以抑制由此产生的像差。另外，关于该效果，通过以下的实施方式进行详细的验证。

另外，由于本发明如上述那样不对有效直径范围内的全部激光赋予球面像差修正作用，而仅对其一部分赋予球面像差修正作用，所以可以在有效直径的范围内不需要球面像差修正作用的区域，配置用于赋予其他光学作用的机构。例如，在该其他区域可以配置用于赋予像散修正作用的机构。由此，通过一个相位修正元件，可以同时实现球面像差的修正和像散的修正。另外，若使用液晶构成相位修正元件，则仅通过适宜地调整电极图案，便可以赋予球面像差的修正作用和像散的修正作用。由此，可以实现相位修正元件结构的简单化。

另外，在使用液晶构成相位修正元件时，可以按照下述构成，相位修正元件包括：第一电极；第二电极，其与所述第一电极对置配置；第一取向膜，其配置在所述第一电极的与所述第二电极对置的一面；第二取向膜，其配置在所述第二电极的与所述第一电极对置的一面；和液晶层，其被填充于所述第一取向膜和第二取向膜之间，所述第一电极具有电极图案，该电极图案用于对距所述有效直径的中心一定距离的范围内的所述激光赋予所述球面像差修正作用。

附图说明

本发明的所述以及其他的目的和新的特征，对照以下所附加的附图来阅读下面所示的实施方式的说明可以更清楚地明了。

图1表示实施方式所涉及的光拾取装置的光学系统；

图2A以及B表示实施方式所涉及的相位修正元件的构成及其电极图案；

图3A以及B表示现有例(比较例)所涉及的相位修正元件的构成及其电极图案；

图4A以及B表示基于现有例(比较例)所涉及的电极图案的验证结果和基于实施方式所涉及的电极图案的验证结果；

图5A以及B表示实施方式所涉及的电极图案的变形例；

图6A～D是说明实施方式所涉及的像散修正作用的图；

图7A以及B表示实施方式所涉及的电极图案的变形例；

图8A以及B表示实施方式所涉及的电极图案的变形例。

具体实施方式

下面，对本发明的实施方式进行说明。另外，关于本实施方式，是在基板厚0.6mm的下一代DVD(Digital Versatile Disc)所使用的光拾取装置中应用了本发明。

图1表示实施方式所涉及的光拾取装置的光学系统。另外，在该图中，为了方便，表示了用于驱动控制该光拾取装置的电路构成(再生电路201、伺服电路202以及液晶驱动电路203)。

如图所示，光拾取装置包括：半导体激光器11；偏振光光束分离器(偏振光BS)12；准直仪(collimator)透镜13；相位修正元件14；反射镜15；λ/4板16；物镜17；物镜调节器18；检测透镜19；光检测器20。

半导体激光器11射出蓝色波长(在本实施方式中为407nm)的激光。偏振光BS 12大致全部透过从半导体激光器11入射的激光，大致全反射从准直仪透镜13入射的激光。准直仪透镜13将来自偏振光BS12的激光变换为平行光。相位修正元件14对来自准直仪透镜13的激光的波面状态进行调整。另外，关于相位修正元件14的详情在后面描述。

反射镜15以将来自相位修正元件14的激光朝向物镜17的方式而立起。λ/4板16将来自反射镜15的激光变换为圆偏振光，并且将来自物镜17的激光变换为与来自反射镜15的激光的偏光面正交的直线偏振光。物镜17将来自λ/4板16的激光会聚于盘上。物镜调节器18根据来自伺服电路202的驱动信号，沿聚焦方向以及跟踪(tracking)方向驱动物镜17。

检测透镜19，可以生成基于像散法的聚焦误差信号，将像散导入来自偏振光BS12的激光中。光检测器20根据通过检测透镜19会聚的激光而输出检测信号。另外，在光检测器20中，配有用于生成跟踪误差信号以及聚焦误差信号的感测图案。

再生电路201根据从光检测器20输入的检测信号生成再生RF信号，进一步对其进行解调而生成再生数据。伺服电路202根据从光检测器20输入的检测信号生成跟踪误差信号和聚焦误差信号，进一步根据这些信号生成跟踪伺服信号和聚焦伺服信号，并将这些信号输出至物镜调节器18。液晶驱动电路203根据从光检测器输入的检测信号，生成用于驱动相位修正元件14的信号，并将其输出至相位修正元件14。这里，液晶驱动电路203生成向再生RF信号良好的状态会聚的伺服信号，并将其输出至相位修正元件14。

接着，参照图2A、B对相位修正元件14的构成进行说明。

图2A是沿激光的通过方向切断相位修正元件14时的侧剖面图。如图所示，相位修正元件14由玻璃基板141和142、电极层143和144、取向膜145、液晶层146、密封材料147构成。

玻璃基板141为具有一定厚度的正方形的板形状。电极层143和144由能透过激光的导电性材料构成，其外周为圆形。在电极层143和144的液晶层146一侧的表面配有取向膜145、145。在这些取向膜145、145之间填充液晶，由此构成液晶层146。液晶层146通过经由电极层143、144施加电位，从而使液晶分子的取向方向变化。密封材料147用于防止液晶漏出。

电极层144为遍及整个面不间断的一样的薄膜形状。与此相对，在电极层143形成有图2B所示的电极图案。即，在电极层143，以同心圆状配有圆形电极E1和3个环状电极E12、E13、E14。

将电极层144设为一定的电位(例如接地电位)，并且对电极E11～E14分别施加不同的电位，则位于电极E11～E14与电极层144之间的液晶分子的取向方向根据施加电位而变化。由此，液晶层146的折射率在电极E11～E14的位置变化，通过电极E11～E14的激光生成相位变化。其结果，通过液晶层146后的激光的波面状态根据所提及的相位变化的状态而变化。因此，通过控制施加到电极E11～E14的电位，可以调整激光的波面状态。

另外，本实施方式所涉及的电极图案如图2B所示，在内周部仅配置2个环状电极E12和E13，在其外侧仅配有1个不间断的一样的环状电极E14。由此，在光束入射直径(与物镜17的有效直径对应的直径)的内侧和电子E13之间的区域，根据施加到电极E14的电位，对激光赋予一致的相位。

图3A、B表示上述专利文献1中记载的相位修正元件的构成例。如图3B所示，在该相位修正元件的电极层143，以同心圆形状在内周部侧配置圆形电极E21和3个环状电极E22、E23、E24，进一步在光束入射直径的稍内侧，配置3个环状电极E26。然后在其外侧，配有环状电极E27。这样，在上述专利文献1记载的相位修正元件中，与本实施方式所涉及的相位修正元件不同，在光束入射直径的稍内侧也形成有环状的电极。

(验证)

本申请的发明者们，对于使用本实施方式所涉及的图2的相位修正元件的情况和使用现有例所涉及的图3的相位修正元件的情况，进行了光束会聚位置中的波面像差的产生状况的比较验证。下面对此进行说明。

图4A、B表示验证结果(模拟)。另外，本验证的条件如下所述。

·物镜数值孔径：0.65

·物镜焦点距离：2.3mm

·盘的基板厚：0.585mm(相对于基准厚的误差＝0.015mm)

·使用激光的波长：407nm

图4A的(a-1)、(a-2)和(a-3)是如图3B所示那样构成电极层143的图案时的模拟结果(现有例)，图4B的(b-1)、(b-2)和(b-3)是如图2B所示那样构成电极层143的图案时的模拟结果(实施方式)。

另外，图4A的(a-1)和图4B的(b-1)是表示相位修正元件和物镜之间没有产生光轴偏差(物镜相对于相位修正元件的光轴的透镜移位)时的修正前波面(没有通过相位修正元件进行波面修正时的波面)、修正后波面(通过相位修正元件进行波面修正后的波面)、和液晶相位(通过相位修正元件导入激光的相位的分布)之间关系的图。另外，图4A的(a-2)和图4B的(b-2)是表示在相位修正元件和物镜之间产生0.5mm的光轴偏差(透镜移位)时的修正前波面、修正后波面、和液晶相位之间的关系。在这些图中，横轴表示将物镜的有效直径的1/2设为1时直径方向距离物镜光轴的距离，纵轴表示将波面和相位的分布状态标准化。

另外，图4A的(a-3)和图4B的(b-3)是表示透镜移位量和波面像差的关系的验证结果。另外，在(a-3)和(b-3)中表示除了合计的波面像差(实线)以外，仅提取出3次球面像差的变化(虚线)。

另外，在本验证中，对现有例所涉及的相位修正元件和实施方式所涉及的相位修正元件，经由各个电极层143的电极E21～E27和电极E11～E14施加产生图4A的(a-1)和图4B的(b-1)所示的液晶相位的电位。

首先参照图4A的(a-1)和图4B的(b-1)，在物镜没有产生光轴偏差(透镜移位)时，若使用现有例所涉及的相位修正元件，则在大致整个范围内，激光的波面状态被修正，而若使用实施方式所涉及的相位修正元件，则可观察到光束直径外周部的波面状态产生较大的变化。此时，若求取光束会聚位置的波面像差，则使用了现有例所涉及的相位修正元件时的波面像差为7.4mλrms，而使用实施方式所涉及的相位修正元件时的波面像差为23.0mλrms。因此，没有产生透镜移位时的像差修正能力，可以说现有例所涉及的相位修正元件一方更为优异。

与此相对，在物镜产生了0.5mm的光轴偏差(透镜移位时)，如图4A的(a-2)和图4B的(b-2)所示，使用现有例所涉及的相位修正元件的情况与使用实施方式所涉及的相位修正元件的情况相比，光束直径方向的波面状态的变化变大。此时，若求取光束会聚位置的波面像差，则使用现有例所涉及的相位修正元件时飞跃地上升为44.8mλrms，而使用实施方式所涉及的相位修正元件时抑制在37.3mλrms。因此可知，产生透镜移位时的像差修正能力，实施方式所涉及的相位修正元件一方更为优异。

进一步，参照图4A的(a-3)和图4B的(b-3)，比较现有例所涉及的相位修正元件和实施方式所涉及的相位修正元件的像差修正能力，关于合计的波面像差，在透镜移位量为0.2mm左右时，两个相位修正元件的像差修正能力为相同程度，若透镜移位量进一步变大，则本实施方式的相位修正元件更能发挥优异的像差修正能力。尤其是，关于基板厚误差等导致的3次球面像差成分，可知透镜移位量超过0.15mm左右，两个相位修正元件的像差修正能力为相同程度，之后本实施方式的相位修正元件能发挥更优异的修正能力。

这样，根据本实施方式，与现有例相比，可以更有效地抑制透镜移位时产生的波面像差。此外，根据本实施方式，比较参照图2A、B以及图3A、B可知，可以减少电极层的电极图案的数量，可以使相位修正元件的结构简单。

另外，在上述实施方式中，参照图2A以及B，在环状的电极E13的外侧配置没有间断的电极E14，但在该区域中，也可以配置用于修正其他像差的电极。

图5A以及B是在环状的电极E13的外侧配置像散修正用的电极E31～E38时的构成例。另外，由于像散的像差函数和球面像差的像差函数相互不影响，所以这样即使在环状的电极E13的外侧配置像散修正用的电极E31～E38来同时实施像散修正作用，也可以不会对球面像差的修正作用造成影响。

另外，在修正像散时，对电极E31～E38中相互处于对角线位置的电极施加相同的电位。例如，如图6A上方所示，对E31和E35这一对、与E34和E38这一对施加电位V1，对E32和E36这一对、与E33和E37这一对施加与电位V1不同的电位V2。由此，如图6A的下方所示，可以使相位修正元件产生沿光束圆周方向按每90度出现相位的峰和谷那样的相位分布。其结果，能够对通过相位修正元件的激光导入像散修正作用。

另外，如图6B、C、D所示，通过使被施加电位的电极适当地变化，可以使光束圆周方向的像散的方向变化。如图5A、B所示，在电极沿圆周方向被8等分的情况下，可以使像散的方向按每22.5度变化。

另外，如图7A、B所示，也可以进一步将像散修正用的电极在放射方向上分割成两份。这样一来，即使在放射方向上也可以具有相位的变化，能够导入更细致的球面像差修正作用以及像散修正作用。

但是，在上述中，仅在2个电极层143、144中的一个电极层143中配置了用于导入球面像差和像散的修正作用的电极图案，但还可以在另一个电极层144中配置用于修正其他像差的电极图案。

例如，在电极层144中若配置图8A所示的电极图案，则通过控制电极E41～E45的施加电位，可以使相位修正元件具有用于赋予彗形像差修正作用的相位分布。另外，由于彗形像差的像差函数和像散的像差函数以及球面像差的像差函数相互不影响，这样即使在电极层144配置彗形像差修正用的电极E41～E45来同时实施彗形像差修正作用，也不会对球面像差的修正作用以及像散的修正作用造成影响。

此外，也可以应用图2B的电极图案作为电极层143的电极图案，例如，如图8B所示，将电极层144的电极图案作为同时进行像散和彗形像差的修正作用的电极图案。此时，通过控制施加给电极E31～E38的电压来修正像散，通过控制施加给电极E41～E43的电压来修正彗形像差。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并非限定于此，其实施方式除此以外也可以有各种变更。

例如，在上述实施方式中，例示了将本发明应用于下一代DVD用的光拾取装置中，除此以外，也可以应用于DVD用的光拾取器、或下一代DVD和DVD的互换型光拾取装置中。另外，在上述实施方式中，在从半导体激光器101到物镜17的光路上配置相位修正元件14来修正光盘上的像差，但为了修正光检测器20上的像差，也可以在光路上配置另外的像差修正元件。

另外，在上述实施方式中，例如参照图4B的(b-1)，比沿物镜移位方向距横轴的中心0.5mm左右的位置更靠外侧的范围的液晶相位为一定，但液晶相位为一定的起点位置并非限定于此，例如也可以比距中心0.5mm更靠外侧的位置开始使液晶相位一定，此时，适宜地调整内周部的环状电极的宽度或级数。

而且，在上述实施方式中，同样参照图4B的(b-1)，比沿物镜移位方向距横轴的中心0.5mm左右的位置更靠外侧的范围的液晶相位为一定，但例如也可以在比距中心0.5mm左右的位置更靠外侧的范围，使液晶相位提升一点，即使使比此更靠外侧的液晶相位从提升了的位置开始为一定，这样也能得到与图4B所示的验证大致同样的效果。此时，另外配置用于提升液晶相位的电极。

此外，本发明的实施方式在技术方案的范围所示的技术思想的范围内，可以适宜地进行各种变更。

Claims (6)

1.一种光拾取装置，其中包括：

激光光源；

物镜，使从所述激光光源射出的激光会聚到记录介质上；和

相位修正元件，插在所述激光光源与所述物镜之间，且仅对包含在所述物镜的有效直径内的所述激光中的一部分赋予球面像差修正作用。

2.根据权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，

所述相位修正元件，对距所述有效直径的中心一定距离的范围内的所述激光赋予所述球面像差修正作用。

3.根据权利要求2所述的光拾取装置，其特征在于，

所述相位修正元件包括：

第一电极；

第二电极，与所述第一电极对置配置；

第一取向膜，配置在所述第一电极的与所述第二电极对置的一面；

第二取向膜，配置在所述第二电极的与所述第一电极对置的一面；和

液晶层，填充于所述第一取向膜与所述第二取向膜之间，

所述第一电极具有电极图案，该电极图案用于对距所述有效直径的中心一定距离内的所述激光赋予所述球面像差修正作用。

4.根据权利要求2所述的光拾取装置，其特征在于，

所述相位修正元件，在距所述有效直径的中心一定距离的范围的外侧，对所述激光导入所述球面像差的修正作用以外的光学作用。

5.根据权利要求4所述的光拾取装置，其特征在于，

所述相位修正元件包括：

第一电极；

第二电极，与所述第一电极对置配置；

第一取向膜，配置在所述第一电极的与所述第二电极对置的一面；

第二取向膜，配置在所述第二电极的与所述第一电极对置的一面；和

液晶层，填充于所述第一取向膜与所述第二取向膜之间，

所述第一电极具有电极图案，该电极图案对距所述有效直径的中心一定距离内的所述激光赋予所述球面像差修正作用，并在距所述有效直径的中心一定距离的范围的外侧对所述激光赋予所述球面像差的修正作用以外的光学作用。

6.根据权利要求4或5所述的光拾取装置，其特征在于，

所述相位修正元件，在距所述有效直径的中心一定距离的范围的外侧，对所述激光赋予像散修正作用。

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