JP2000235725A - 収差補正装置及びこれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents

収差補正装置及びこれを用いた光ピックアップ装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ディスク基板の厚み誤差に基づく球面収差
を良好に除去でき、高開口数の対物レンズを使用しても
光ディスク基板の厚み誤差許容範囲を拡大できる収差補
正装置及びこれを用いた光ピックアップ装置を提供す
る。 【解決手段】光ディスクに光束を照射する光ピックアッ
プ装置内部の光路の光軸上に配置される収差補正装置で
あって、各々が光軸に垂直に交差するように配置される
一対の光透過基板からなり、光透過基板の少なくとも一
方は光軸の周りにて回動自在に保持され、光透過基板の
各々は光軸を中心とした同心円上の所定の範囲内におい
て互いに相補的に減少又は増加する光路長の分布を有
し、光透過基板の回転に応じて、一対の光透過基板の合
計の光路長の分布を光軸を中心とした同心円上の所定の
範囲内にて一様に変化させ透過光束に位相差を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学式情報記録媒
体である光ディスクから信号を読み出し及び又は書き込
む光学式情報記録再生装置における光ピックアップ装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクは情報記録面と情報記録面を
保護する透明基板を備えており、透明基板を介して情報
記録面に光ビームが照射されることにより、光ディスク
の情報記録面の情報の読取りや書き込みが行なわれる。
現在このような光ディスクの記録密度の向上化が考えら
れている。記録密度を向上した光ディスクの情報記録面
の情報の読み取りや書き込みを行なうために、光ビーム
を情報記録面にて充分小さく集光させる必要がある。光
ビームを小さく集光させる一つの方法として、対物レン
ズの開口数を上げることが考えられている。具体的に
は、対物レンズの開口数は、これまで通常０．４程度で
あったものを０．６から０．８に上げることが考えられ
ている。
【０００３】光ビームは所定の厚みの透明基板に対して
収差が発生しないように設計されているため、透明基板
に厚み誤差がある場合、球面収差が発生してしまうとい
う問題がある。特に、開口数の大きな対物レンズを用い
た場合は、開口数の小さな対物レンズを用いた場合に比
べて、透明基板の厚み誤差の影響を受けやすく、少しの
厚み誤差により、大きな球面収差を発生してしまうこと
になる。
【０００４】また、多層構造を持つ光ディスクを再生し
ようとする場合、層によって光透過基板厚が異なるため
に球面収差が発生し、良好な信号再生が困難になる問題
点がある。これに対し、特開平１０−２６９６１１号公
報には同心円状に分割された液晶素子を用い、ここに電
圧を印加することによって同心円部分の屈折率を変化さ
せ、多層構造光ディスクの球面収差補正を行なうことが
示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶素
子はその応答速度が遅く、光ディスクの基板厚さの一周
の中で変動する球面収差に対しては応答できないという
問題点があった。また、球面収差発生の問題は対物レン
ズの開口数を拡大した場合に顕著に発生し、このような
場合には光ディスクの厚さ精度を厳しくしなければ良好
な記録再生が行なえない。
【０００６】本発明は、上述した点に鑑みなされたもの
であり、光ディスク基板の厚み誤差に基づく球面収差を
良好に除去でき、高開口数の対物レンズを使用しても光
ディスク基板の厚み誤差許容範囲を拡大できる収差補正
装置及びこれを用いた光ピックアップ装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の収差補正装置
は、光ディスクに光束を照射する光ピックアップ装置内
部の光路の光軸上に配置される収差補正装置であって、
各々が光軸に垂直に交差するように配置される一対の光
透過基板からなり、前記光透過基板の少なくとも一方は
前記光軸の周りにて回動自在に保持され、前記光透過基
板の各々は前記光軸を中心とした同心円上の所定の範囲
内において互いに相補的に減少又は増加する光路長の分
布を有し、前記光透過基板の回転に応じて、前記一対の
光透過基板の合計の光路長の分布を前記光軸を中心とし
た同心円上の所定の範囲内にて一様に変化させ透過光束
に位相差を与えることを特徴とする。
【０００８】本発明の収差補正装置においては、前記一
対の光透過基板は互いに相補的な厚みを有し、前記各光
透過基板の板厚は前記光軸を中心とした同一半径の円周
上の所定の範囲内において漸次減少又は増加することを
特徴とする。なお、「漸次」とはなめらかに変化する様
と階段状に変化する様との両方を含む意味である。本発
明の収差補正装置においては、前記各光透過基板の板厚
は、前記光軸からの同一動径上において漸次減少又は増
加することを特徴とする。
【０００９】本発明の収差補正装置においては、前記一
対の光透過基板を合わせた板厚が補正すべき位相ずれ量
に比例するように、前記各光透過基板の表面は互いに相
補的な曲面を形成していることを特徴とする。本発明の
収差補正装置においては、前記各光透過基板の板厚は、
前記光軸を中心とした同一動径上の所定の範囲内におい
て、一定であることを特徴とする。
【００１０】本発明の収差補正装置においては、前記各
光透過基板の屈折率は前記光軸を中心とした同一半径の
円周上の所定の範囲内において漸次減少又は増加するよ
うに分布していることを特徴とする。本発明の収差補正
装置においては、前記屈折率の分布は、前記光軸からの
同一動径上において漸次減少又は増加することを特徴と
する。
【００１１】本発明の収差補正装置においては、前記一
対の光透過基板は、透過光束の前記光軸からの同一動径
上に４次の位相差を与えることを特徴とする。本発明の
収差補正装置においては、前記一対の光透過基板を合わ
せた前記屈折率の分布が補正すべき位相ずれ量に比例す
るように、前記各光透過基板は互いに相補的な屈折率の
分布であることを特徴とする。
【００１２】本発明の収差補正装置においては、前記各
光透過基板の前記屈折率の分布は、前記光軸を中心とし
た同一動径上において一定であることを特徴とする。本
発明の収差補正装置においては、前記一対の光透過基板
の間隙には光透過基板と屈折率の異なる透明流動媒質が
充填されていることを特徴とする。本発明の光ピックア
ップ装置は、光束を射出する光源、光束を光ディスクの
情報記録面上に向け集光する対物レンズ、該光束を前記
対物レンズに導く照射光学系、並びに、光検出手段を含
み前記対物レンズを介して前記情報記録面からの反射光
を前記光検出手段へ導く検出光学系、を備える、光ディ
スクから信号を読み出し及び又は書き込む光ピックアッ
プ装置であって、前記照射光学系の光路の光軸上に配置
され、各々が対向する一対の光透過基板からなり、前記
光透過基板の少なくとも一方が前記光軸の周りにて回動
自在に保持され、前記光透過基板の各々が前記光軸を中
心とした同一半径の円周上において互いに相補的に漸次
減少又は増加する光路長の分布を有し、前記光透過基板
の回転に応じて、前記一対の光透過基板の合計の光路長
の分布を前記光軸を中心とした同心円上の所定の範囲内
にて一様に変化させ透過光束に位相差を与える収差補正
装置と、前記光ディスクの厚さ変化量に対応する出力を
生成する光ディスク厚さ検出手段を含み、前記出力に応
じて、前記光透過基板を回動せしめ、前記光ディスクの
透明基板によって透過光束に与えられる球面収差を最小
とする収差補正駆動手段と、を有することを特徴とす
る。
【００１３】
【作用】本発明の光ピックアップ装置における収差補正
装置によれば、相補的かつ部分的に厚さ又は屈折率が異
なるようにして、照射光軸を中心とした同一半径の円周
上において互いに相補的に漸次減少又は増加する光路長
の分布をそれぞれが有する一対の光透過基板を該光軸上
に配置し、この光透過基板の一方を光軸周りに回転させ
ることによって、光束が通過する一対の光透過基板全体
の光路長を部分的に可変させ、透過光に所定の位相差分
布を部分的に与えて球面収差の補正を行うものである。
光透過基板の一方を回転させるだけで球面収差を補正す
るため、ディスクの１回転中に変化する厚み誤差にも応
答することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ説明する。まず、光ディスクに光束を照射する
ことにより、光ディスクの情報記録面の信号を読み出し
及び又は書き込むための光ピックアップ装置を図２８を
用いて説明する。
【００１５】光学式ビデオディスクやディジタルオーデ
ィオディスクなどの光ディスク５を装荷して情報を記録
再生する記録再生装置の光ピックアップ装置には、光デ
ィスクの情報記録面上に螺旋又は同心円状に形成された
ピット列などに常に正確に光束を収束せしめるための、
いわゆるフォーカスサーボ及びトラッキングサーボが備
えられている。
【００１６】光ピックアップ装置は大きく分けて対物レ
ンズユニットと、対物レンズユニットを支える本体ユニ
ットとから構成される。本体ユニットは、光ディスク５
の半径方向に伸長するシャフト上を移動するスライダ機
構に固定されている。図２８に示すように、対物レンズ
ユニットは、光束を光ディスク５の情報記録面上に向け
集光するために光ディスクの半径方向及びフォーカシン
グ方向に対物レンズ４を駆動するアクチュエータなどの
対物レンズ駆動機構１５を備えている。なお、対物レン
ズ駆動機構１５は、対物レンズホルダを半径方向及びフ
ォーカシング方向に駆動するコイル及び磁気回路を有し
ている。
【００１７】図２８に示すように、本体ユニットは、半
導体レーザ１、コリメータレンズ２、偏光ビームスプリ
ッタ３及び１／４波長板１８などを含み、半導体レーザ
からの光束を対物レンズに導く照射光学系を備える。さ
らに本体ユニットは偏光ビームスプリッタ３、検出用集
光レンズ７、シリンドリカルレンズ、マルチレンズなど
の非点収差発生素子８などと、例えば直交する２線分に
よって４分割されてなる光検出器９の光検出手段へ導く
検出光学系を備える。照射光学系の偏光ビームスプリッ
タ３及び対物レンズ４間に、離間して対向する互いに相
補的な曲面を有する一対の第１及び第２補正板１０１，
１０２が、照射光学系の光軸に補正板の回転軸が一致す
るように配置されている。第１補正板１０１は収差補正
駆動手段１１４により、光軸回りに回動自在に保持され
ている。
【００１８】収差補正駆動手段はアクチュエータ１１
４、厚さ検出フォトディテクタ１２０及び駆動回路１２
１を含み、厚さ検出フォトディテクタ１２０は光ディス
ク厚さ変化量に対応する出力信号を生成しこれを駆動回
路１２１へ供給し、駆動回路１２１は厚さエラー信号に
応じて、第１補正板１０１を回動せしめ、光ディスクの
透明基板によって透過光束に与えられる球面収差を最小
とする。
【００１９】次に、上記の光ピックアップの動作につい
て述べる。図２８に示すように、半導体レーザ１から放
射された直線偏光光束は、コリメータレンズ２を透過
し、偏光ビームスプリッタ３で整形され、１／４波長板
１８で円偏光化され、対物レンズ４へ向けられる。そし
て、光束は後述する収差補正装置の第１及び第２補正板
１０１，１０２を透過して所定の光路長差分布を付与さ
れ、対物レンズ４で集光され光ディスク５の記録面上に
光スポットを形成する。光ディスク５の透明基板にて球
面収差が相殺され、光スポットからの反射光は、対物レ
ンズ４、並びに収差補正装置の第１及び第２補正板１０
１，１０２を経て、１／４波長板１８で直線偏光化さ
れ、偏光ビームスプリッタ３の誘電体多層膜にて反射さ
れて検出用集光レンズ７へ分離され、マルチレンズ８を
経て、光検出器９へ入射する。マルチレンズ８は、光デ
ィスク５の記録面に集光された光束の合焦時は真円の光
スポットを４分割光検出器９に照射し、フォーカスが合
っていない時は、エレメントの対角線方向に楕円の光ス
ポットを光検出器９に照射する、いわゆる非点収差を生
ぜしめる。
【００２０】光検出器９は、４つの各受光面に照射され
た光スポットの部分をその強度に応じて各々電気信号に
光電変換して信号検出回路１２に供給する。信号検出回
路１２は、光検出器９から供給される電気信号に基づい
てフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を
生成し、駆動回路１３に供給する。駆動回路１３はそれ
ぞれの駆動信号をアクチュエータ１５に供給する。アク
チュエータ１５は、各駆動信号に応じて対物レンズ４を
対応する方向に移動せしめる。ここで、収差補正装置に
よって、常時、収差の補正をかけているので、球面収差
と、光路長差とが互いに打ち消し合うようにして、全体
として光源から光ディスクに到る光学系全体がもつ収差
をほぼ最小にすることができる。上記実施例の巻き線コ
イルを用いた普通の電磁アクチュエータの他に、圧電素
子を用いたアクチュエータ、超音波モータなどを用いる
など、様々な構成方法が可能である。
【００２１】光ピックアップの対物レンズを含む光学系
においては、信号の記録再生を行うために、所定値の厚
さを持つ透明光ディスク基板を通して、光ディスクの情
報記録面に光束を照射する。ここで、透明光ディスク基
板厚さが所定値の場合に光ディスク記録面上に回折限界
スポットを結ぶように光学系が設計されており、もし基
板の厚さが所定値からずれている場合には焦点位置ずれ
及び球面収差が発生することになる。焦点ずれについて
は、ピックアップのフォーカシング機構をもって自動的
に補正されるものとする。
【００２２】続いて本発明の収差補正装置の第１の実施
例について図１を用いて説明する。図１に示す第１の実
施例の収差補正装置１００は、光ディスクから信号を読
み出し及び又は書き込む光ピックアップ装置内部の、半
導体レーザから光ディスク５に到る光束の光路中に配置
され、例えばコリメータレンズと対物レンズ４の間に配
置される。収差補正装置１００は、第１補正板１０１及
び第２補正板１０２からなる。第１補正板１０１及び第
２補正板１０２の各々は互いに離間して対向する相補的
な曲面１０１a及び１０２aを有する。この２つの第１及
び第２補正板１０１，１０２はそれぞれの相補的な曲面
が接触しないように離間させて重ねて配置されている。
第１補正板１０１及び第２補正板１０２は、それぞれ内
面の当該曲面の反対側の平坦面１０１b及び１０２bから
の部分的厚さが異なるガラス板などの光透過基板であ
り、それぞれピックアップ内の光束の光軸に対して該平
坦面が垂直に配置されるように、位置している。第１及
び第２補正板１０１，１０２の両方の中心軸が光束の光
軸と一致している。一対の補正板の各々の曲面部分にお
いて光束の光軸を中心とした同一半径上における板厚の
変化率は正負が異なるように形成されている。このうち
第２補正板１０２は固定され、第１補正板１０１は光軸
を中心として所定の角度、例えばプラス・マイナス０．
５°の角度範囲でアクチュエータ１１４によって保持さ
れ回動可能に構成されている。また、第２補正板１０２
を回動自在とし、第１補正板１０１補正板を固定して、
両補正板が相対的に回動する構造としてもよく、補正板
の少なくとも一方が光束の光軸を回転軸として回動自在
に保持されればよい。
【００２３】第１補正板１０１及び第２補正板１０２
は、相補的な非球面である曲面１０１a及び１０２aをそ
れぞれ有し、対向する曲面１０１a及び１０２aのそれぞ
れ反対側は、互いに平行で平坦な面１０１b及び１０２b
となるように形成されている。曲面１０１a及び１０２a
が相補的な関係で形成されるので、収差補正装置１００
は、全体として曲面側を重ねると平行平板となる。第２
補正板１０２と第１補正板１０１との相対的な回動の回
転軸が光束光路の光軸に一致するように保持されている
ので、補正板の相対的な回動によって透過光束の両補正
板における合計光路長が光軸を中心とした同心円上にて
一様に変化する。
【００２４】図２は、第１の実施例で用いる第１補正板
１０１の曲面の面形状を示す斜視図である。曲面１０１
aは、段差の頂上から補正板の板厚が光軸を中心とした
同一半径の円周上において漸次減少するような螺旋状の
曲面である。よって、曲面１０１aは、光軸からの同一
半径の円周上の板厚の分布で画定され、光軸を中心とし
た同一半径上における光束の透過部分の光路長がその円
周方向の角度ω（図４参照）にて単調に減少変化してい
る。さらに、この螺旋面の曲面１０１aには、光軸から
一定の傾きを持って最外周部側（半径r1）に行くに従っ
て、厚くなる部分と、薄くなる部分とが存在する。すな
わち、基板の曲面の板厚は、光軸からの同一動径上にお
いて漸次減少又は増加する。図示する基板では半径r0以
内の中央部の厚さの変化率が０となるような形状になっ
ている。
【００２５】図３は第１補正板の厚みを半径方向すなわ
ち同一動径上の極座標で示したものである。よって、図
のΔｔ（ｒ）maxはその半径位置における周内の最大及
び最小厚み、すなわち段差部分の厚み差を示している。
図４は曲面１０１aの或る同一半径ｒの円周方向の第１
補正板１０１の厚みを極座標で示したものである。図２
に示す段差を０度とし、反時計回り方向に角度θをとっ
たときの点（ｒ，θ）での厚さを示している。図３及び
図４におけるｔ０は半径r0以内の中央部などの曲面１０
１a以外の部分の板厚を示す。
【００２６】一方、第１の実施例で用いる第２補正板１
０２は、図５に示すように、第１補正板１０１の曲面１
０１aの相補的な面形状１０２aを有している。曲面１０
２aは、図７のグラフに示すように、段差の底から補正
板の板厚が光軸を中心とした同一半径の円周上において
角度ωで漸次増加するような螺旋状の曲面である。図７
は図４におけるθに対する板厚の変化の勾配の符号が逆
になっている。さらに、この螺旋面の曲面１０２aに
は、上記曲面１０１aとは逆の位置であるが、光軸から
一定の傾きを持って最外周部側に行くに従って、薄くな
る部分と、厚くなる部分とが存在する。また、曲面１０
２aも図６に示すように、上記曲面１０１aと同一変化率
で光軸からの同一動径上において漸次減少又は増加す
る。
【００２７】この２つの第１補正板１０１及び第２補正
板１０２を光軸を共通として重ねて配置し、さらにその
共通の光軸を中心として第１補正板１０１が第２補正板
１０２に対して所定角度回転するように構成される。従
って、図８に示すように、第１補正板１０１及び第２補
正板１０２における或る同一半径ｒの円周方向の板厚を
極座標で示すと、両板厚合計２ｔ０からそれらの間隙を
差し引いた厚さ、これが収差補正装置における光束の全
光路長となり、これは両補正板の相対的回転がない場
合、一定である。
【００２８】次に、本発明の動作について説明する。い
ま、簡単のために、θ＝πであるときの第１補正板１０
１及び第２補正板１０２の厚さをどちらも同じｔ０であ
るとし、両補正板の相対回転角度ずれをφとする。図９
に示すように、第１補正板１０１及び第２補正板１０２
には平行光束が入射するとして、これを通過した光束の
波面がどのような位相差を受けるかを算出する。図９
は、位置（ｒ，θ）を含む第１補正板１０１及び第２補
正板１０２の同一円周上にて切断した板厚を示す断面図
である。
【００２９】位置（ｒ，θ）において相対回転角φが与
えられた時の第２補正板１０２及び第１補正板１０１の
厚さｔ２（ｒ，θ）及びｔ１（ｒ，θ＋φ）は、それぞ
れ段差部分を除いて、
【００３０】
【数１】ｔ２（ｒ，θ）＝ｔ０−Δｔ／２＋（θ／（２
π））Δｔ（ｒ） ｔ１（ｒ，θ＋φ）＝ｔ０−Δｔ／２−（（θ＋φ）／
（２π））Δｔ（ｒ） である。よって、この２枚を透過した後の光が通過する
合計基板厚さｔ（ｒ，θ）は、
【００３１】
【数２】 ｔ（ｒ，θ）＝ｔ２（ｒ，θ）＋ｔ１（ｒ，θ＋φ） ＝２ｔ０−（φ／（２π））Δｔ（ｒ） となる。この式から分かるように、回転角φを与えなけ
れば透過する全板厚はすべての場所で一定値であり、回
転角φを与えた時の全板厚の増減の変化はそれぞれの半
径に応じてΔｔ（ｒ）によって決めることができる。ま
た、図９に示すように、半径ｒ上の角度ωの勾配を有し
ているので、
【００３２】
【数３】Δｔ（ｒ）＝ｒ・φ・tanω となり、同一半径ｒ上の一定角度ωの勾配に応じて、全
板厚すなわち光路長を変化させることもできる。図１０
に、焦点ずれの補正を行なった後に残留する光ディスク
基板の厚さ誤差に応じた球面収差による瞳内での４次の
収差量を示す。図１０の横軸は瞳上の半径位置、縦軸は
発生する波面の位相差を光路長の差として１波長を単位
として表している。理想的な無収差状態ではこの光路長
は発生しないが、図１０は対物レンズの開口数を０．８
５とし、規定値６００μｍの光ディスク厚が６５０μｍ
になった場合の数値を計算した結果である。４次収差の
変化量は光ディスク基板の厚み誤差に比例する。
【００３３】ここで、上記第１の実施例によって図１０
に示すディスク基板の厚み誤差のよる光路長の差を補正
すると、図１１に示す位相差分布を透過光束に付与でき
るので、結果として、図１２に示す光路長の差が得ら
れ、球面収差が減少する。また、図１３に示すように、
図２に示す光軸周りの板厚変化率０の中央部分にまで、
第１補正板１０１の曲面１０１aを光軸まで広げたもの
を用いれば、光軸近傍の収差をより減少させることがで
きる。
【００３４】さらに、図１０で示した光ディスク厚誤差
によって発生する球面収差を補償するように、上記Δｔ
（ｒ）を設定することもできる。すなわち、補正板は、
その曲面の板厚が透過光束に４次の収差の位相差を与え
るような分布にて形成することができる。例えば、２λ
（λ：光源波長）の収差を補正するガラス厚さは約０．
６μｍで、これを回転角φを１°の角度で回動すること
によって補正するように光線追跡法などで設計すると、
Δｔは約０．２ｍｍとなる。図１０に示された収差量か
らそれぞれの半径ｒにおけるΔｔを算出してやることに
より、光ディスク厚み誤差に応じて第１補正板１０１の
回転角φで回動させれば、これによって発生する４次の
収差、球面収差を補正する収差補正装置が作製できる。
設計された好適な第１補正板１０１の斜視図を図１４に
示す。第１補正板１０１の光軸からの同一動径上におけ
る曲面の板厚は、補正すべき図１０で示した光軸に対称
な収差成分による位相ずれ量の半径方向成分に比例する
ように、形成されている。好適な第２補正板はこの第１
補正板１０１の曲面１０１a側に相補的形状を有するも
のあって、間隙を挟んで、両者の反対平面同士が平行と
なるように、配置される。図１５及び図１７はそれぞれ
好適な第１及び第２補正板の厚みを半径方向の極座標で
示したグラフである。図１６及び図１８はそれぞれ好適
な第１及び第２補正板の厚みを半径方向及び円周方向の
極座標で示したグラフである。上記実施例においては瞳
上距離の４乗に比例する成分のみを扱って形状を示した
が、これは同様に瞳上距離の６乗、８乗、１０乗といっ
た偶数次の成分を加えることによって、高次の収差成分
の補正ができる。
【００３５】この収差補正装置は以上説明したように、
補償しようとする光学系が決まればその形状を決定でき
るので、精密ＮＣ加工機を用いて金型を製作し、樹脂成
形によって安価に大量生産が可能である。また、例え
ば、補正板の一方を回転アクチュエータに取り付け、検
出された球面収差量、あるいは光ディスク厚さ誤差量信
号に基づいてこのアクチュエータを駆動して、球面収差
を常に押え込むようなサーボ系を構成することができ
る。ここで、アクチュエータは高い周波数に亘るまで動
作をするものを用いることができるので、光ディスクの
厚さが一周のうちで何度も変動するような形状の光ディ
スクや、傷がついた部分を磨いて修理したような光ディ
スクを用いても良好な信号の再生が可能になる。また、
このサーボは信号の振幅やジッタなどの品質をモニタ
し、常に最良の信号を得るように制御する手法を用いて
も構成できる。
【００３６】また、多層構造をもつ光ディスクを再生す
る場合や、異なる光ディスク厚の規格のものを再生する
ような場合にも勿論適用することが可能である。上記好
適な実施例においては発生する収差を正確に取り去るよ
うに補正板の曲面形状を決定したが、これは、例えば半
径方向の厚み変化を図１９に示すように、ある半径区間
一定値をとるような形状によって近似することも可能で
ある。このように曲面の板厚が光軸を中心とした同一動
径上において一定であると、図１９に示す破線部分に対
応する補正量が図１２に示す曲線のピークpの残留する
収差量は多くなるが、図２０に示すように、面形状が簡
単になり、補正板の製作が容易となる。
【００３７】上記実施例においては、同一半径の円周上
において板厚が変化するような構成を示したが、これ
は、図２１及び図２２に示すように同一半径の円周上に
おいて２回変化させ、曲面を分割することもできる。２
個所で曲面を分割する場合は、分割個所をディスクの半
径方向に対応させることにより、トラッキングエラー信
号に重畳される分割個所によるトラッキングエラー信号
の誤差をなくすことができる。第１及び第２補正板の曲
面の分割は２回に限らず、３回、４回とするなど、いろ
いろな構成をとることができる。この実施例によれば、
収差補正板の面形状を第１の実施例よりも平面に近く、
すなわち段差の部分を低く設計できるために、作成が容
易である。また、回転軸１１２によって支えられて駆動
するので、駆動時の変移や面の揺れを小さく抑えること
ができ、良好な性能を得ることができる。
【００３８】また、上記実施例においては発生する収差
を正確に取り去るように補正板の曲面の形状をなめらか
に決定したが、図２３に示すように、補正板の曲面の傾
斜部分を何ステップかの直線で置き換えて構成すること
も可能である。補正板の面形状をエッチング方法などを
用いて、例えば何段かのステップ状すなわち階段状の平
面で構成することもできる。このように補正板の板厚を
階段状にすなわち漸次減少又は増加することにより、ホ
ログラムシート作製プロセスを用いることができ、簡便
に収差補正板を作成することが可能になる。また、例え
ばトラッキングエラー生成用などとして知られる他のホ
ログラムパターンと合成して複数の機能を持たせるよう
に構成することも可能である。
【００３９】上記実施例では面の傾き角度がわずかであ
るので第１補正板１０１及び第２補正板１０２の間にで
きる空気間隙による悪影響は小さいが、もっと大きい球
面収差を補正するような場合や高精度の補正が必要な用
途などにおいては、この間隙部分を屈折率が光透過基板
と異なるインデックスマッチングオイルなどの流動性透
明媒質で満たすように構成することもでき、このように
すると間隙の影響を少なくする構成が可能である。
【００４０】本発明では、第１補正板１０１及び第２補
正板１０２の対向しない側の面１０１b及び１０２bを平
面ではなく、曲率をもったレンズとすることでコリメー
タレンズなどの機能を持たせるようにも構成できる。ま
た、この外側の非対向面をホログラムとして、サーボ信
号の発生やビームの分割などの機能を持たせる構成も可
能である。また、この補正板の一方の外側の非対向面を
反射面とし、この収差補正装置を往復する光に対して位
相差を与えるような構成も可能である。このような場
合、曲面形状はそれぞれの光学系において付与すべき位
相差分布形状に基づき、任意の設定が可能である。
【００４１】上記第１の実施例においては２枚の光透過
基板の屈折率を同じものとして補正板の板厚を変えるこ
とで光路長の変化を作り出したが、上記実施例と同様の
光路差を発生させる構成であれば、第２の実施例とし
て、補正板に異なる屈折率のものを用いることもでき
る。すなわち、光路長の分布は平行平板の補正板の各々
に設けられた相補的な屈折率の分布とすることができ
る。また、分散の異なる材料を用いて光源波長の変化を
吸収したり、２つ以上のことなる波長の光源を備えたピ
ックアップ装置に用いる場合に、一方の波長の場合に特
に顕著に効果を発揮させるなど、レンズの設計において
用いられる様々な手法を同様に適用することが可能であ
る。
【００４２】図２４及び図２５に、各々は互いに離間し
て対向する相補的な高低の屈折率分布を有する第１補正
板２０１及び第２補正板を示す。それぞれ高屈折率及び
低屈折率の領域は光軸から伸びるの境界Kを境に同心円
方向に連続的に拡がっている。よって、第１補正板２０
１及び第２補正板において、屈折率の分布は、光軸を中
心とした同一半径の円周上において漸次減少又は増加す
るようになされている。また、屈折率の分布は、光軸か
らの同一動径上において漸次減少又は増加するようにな
されている。さらに、屈折率の分布は、同一動径上にお
いて一定であるようにすることもできる。
【００４３】また、図２６に示すように、光軸から伸び
る屈折率変化領域の境界Kを１本ではなく、２本にし
て、図２１及び図２２に示すと同様ような同一半径の円
周上において屈折率の高低を２回変化させることによ
り、光路長を変化させる屈折率の分布を分割できる。か
かる相補的な屈折率の分布平行平板の補正板の作成方法
は、分布屈折率レンズの作成方法を応用することができ
る。素材には多成分ガラス、多孔質ガラスなどが用いら
れ、イオン交換法、ＣＶＤ法などにより、作成できる。
また、図２７に示すように、所定の曲面３０１aを形成
した透明基板３０１上に、基板屈折率とは異なる屈折率
の材料３０１ｃを、全体が平行平板となるように堆積さ
せることにより、正確な屈折率の分布、例えば、透過光
束に４次の収差の位相差を与えるような、光軸からの同
一動径上において対称な補正すべき収差成分による位相
ずれ量の半径方向成分に比例する屈折率の分布を形成す
ることもできる。
【００４４】上記実施例においては、光ディスクの記録
再生に用いるピックアップ装置を例にとって説明を行な
ったが、本装置はこれに限らず、顕微鏡装置、天体望遠
鏡など、球面収差の補正が必要となるいろいろな光学装
置に適用することが可能である。このような場合には上
記収差補正板の移動量を自動制御することなく、手動に
よって収差を調整するような簡単な構成も可能である。
【００４５】
【発明の効果】本発明においては、上述のように補正板
曲面が光ディスクの透明基板を透過する光束に与えられ
る球面収差を最小とすべく、相補形状の相補曲面が光軸
からの同一半径の円周上の傾きが常に等しい関係にある
ようになし、光軸を共通として、それぞれが接触しない
ように離間させて重ねて配置され、さらに少なくとも一
方の補正板を所定距離だけ光軸の周りを回動自在にして
構成したことにより、僅かな部品の回転によって高速か
つ正確に球面収差の補正を行なえるので、高開口数の対
物レンズを使用するシステムにおいても光ディスク基板
の厚み誤差許容範囲を拡大することが可能になり、余裕
度の高いシステムを構成することが可能になる。また、
本発明を例えばＤＶＤとＣＤのように設計基板厚さが異
なるシステムに適応するために用いることも可能であ
る。また、比較的厚い光透過基板を通して高密度に情報
を記録することが可能になるため、光ディスクの傷や汚
れによる性能劣化が少ないビデオ光ディスクシステムな
どを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の光ピックアップ装置における収差補
正装置の概略断面図。
【図２】 実施例の光ピックアップ装置における収差補
正装置の第１補正板の概略斜視図。
【図３】 実施例の光ピックアップ装置における収差補
正装置の第１補正板の動径上の板厚さの変化を示すグラ
フ。
【図４】 実施例の光ピックアップ装置における収差補
正装置の第１補正板の同一半径円周上の板厚の変化を示
すグラフ。
【図５】 実施例の光ピックアップ装置における収差補
正装置の第２補正板の概略斜視図。
【図６】 実施例の光ピックアップ装置における収差補
正装置の第２補正板の動径上の板厚さの変化を示すグラ
フ。
【図７】 実施例の光ピックアップ装置における収差補
正装置の第２補正板の同一半径円周上の板厚の変化を示
すグラフ。
【図８】 実施例の光ピックアップ装置における収差補
正装置の両補正板の板厚の変化を示すグラフ。
【図９】 本発明の光ピックアップ装置における収差補
正装置の両補正板の回動による板厚の変化を示す概略説
明図。
【図１０】 実施例の光ピックアップ装置における光デ
ィスク基板の厚さ誤差に応じた補正すべき残留する球面
収差量を示すグラフ。
【図１１】 実施例の光ピックアップ装置における収差
補正装置による光路長差の変化を示すグラフ。
【図１２】 実施例の光ピックアップ装置における収差
補正装置による補正後の球面収差量を示すグラフ。
【図１３】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の補正板の概略斜視図。
【図１４】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の補正板の概略斜視図。
【図１５】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の第１補正板の動径上の板厚さの変化を示
すグラフ。
【図１６】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の第１補正板の同一半径円周上の板厚の変
化を示すグラフ。
【図１７】 実施例の光ピックアップ装置における収差
補正装置の第２補正板の動径上の板厚さの変化を示すグ
ラフ。
【図１８】 実施例の光ピックアップ装置における収差
補正装置の第２補正板の同一半径円周上の板厚の変化を
示すグラフ。
【図１９】 実施例の光ピックアップ装置における収差
補正装置の第２補正板の動径上の板厚さの変化を示すグ
ラフ。
【図２０】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の補正板の概略斜視図。
【図２１】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の補正板の同一半径円周上の板厚の変化を
示すグラフ。
【図２２】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の補正板の概略斜視図。
【図２３】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の補正板の同一半径円周上の板厚の変化を
示すグラフ。
【図２４】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の第１補正板の概略平面図。
【図２５】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の第２補正板の概略平面図。
【図２６】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の第２補正板の概略平面図。
【図２７】 他の実施例の光ピックアップ装置における
収差補正装置の補正板の概略斜視図。
【図２８】 実施例の光ピックアップ装置の概略構成
図。
【主要部分の符号の説明】
１ 半導体レーザ ２ コリメータレンズ ３ 偏光ビームスプリッタ ４ 対物レンズ ５ 光ディスク ７ 検出レンズ ８ マルチレンズ ９ 光検出器 １２ 信号検出回路 １３、１２１ 駆動回路 １０１、１０２、２０１、２０２ 補正板 １１４ アクチュエータ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ディスクに光束を照射する光ピックア
    ップ装置内部の光路の光軸上に配置される収差補正装置
    であって、 各々が光軸に垂直に交差するように配置される一対の光
    透過基板からなり、前記光透過基板の少なくとも一方は
    前記光軸の周りにて回動自在に保持され、 前記光透過基板の各々は前記光軸を中心とした同心円上
    の所定の範囲内において互いに相補的に減少又は増加す
    る光路長の分布を有し、 前記光透過基板の回転に応じて、前記一対の光透過基板
    の合計の光路長の分布を前記光軸を中心とした同心円上
    の所定の範囲内にて一様に変化させ透過光束に位相差を
    与えることを特徴とする収差補正装置。
  2. 【請求項２】 前記一対の光透過基板は互いに相補的な
    厚みを有し、前記各光透過基板の板厚は前記光軸を中心
    とした同一半径の円周上の所定の範囲内において漸次減
    少又は増加することを特徴とする請求項１記載の収差補
    正装置。
  3. 【請求項３】 前記各光透過基板の板厚は、前記光軸か
    らの同一動径上において漸次減少又は増加することを特
    徴とする請求項２記載の収差補正装置。
  4. 【請求項４】 前記一対の光透過基板を合わせた板厚が
    補正すべき位相ずれ量に比例するように、前記各光透過
    基板の表面は互いに相補的な曲面を形成していることを
    特徴とする請求項３記載の収差補正装置。
  5. 【請求項５】 前記各光透過基板の板厚は、前記光軸を
    中心とした同一動径上の所定の範囲内において、一定で
    あることを特徴とする請求項２記載の収差補正装置。
  6. 【請求項６】 前記各光透過基板の屈折率は前記光軸を
    中心とした同一半径の円周上の所定の範囲内において漸
    次減少又は増加するように分布していることを特徴とす
    る請求項１記載の収差補正装置。
  7. 【請求項７】 前記屈折率の分布は、前記光軸からの同
    一動径上において漸次減少又は増加することを特徴とす
    る請求項６記載の収差補正装置。
  8. 【請求項８】 前記一対の光透過基板は、透過光束の前
    記光軸からの同一動径上に４次の位相差を与えることを
    特徴とする請求項３又は４又は６記載の収差補正装置。
  9. 【請求項９】 前記一対の光透過基板を合わせた前記屈
    折率の分布が補正すべき位相ずれ量に比例するように、
    前記各光透過基板は互いに相補的な屈折率の分布である
    ことを特徴とする請求項８記載の収差補正装置。
  10. 【請求項１０】 前記各光透過基板の前記屈折率の分布
    は、前記光軸を中心とした同一動径上において一定であ
    ることを特徴とする請求項７記載の収差補正装置。
  11. 【請求項１１】 前記一対の光透過基板の間隙には光透
    過基板と屈折率の異なる透明流動媒質が充填されている
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１記載の収
    差補正装置。
  12. 【請求項１２】 光束を射出する光源、光束を光ディス
    クの情報記録面上に向け集光する対物レンズ、該光束を
    前記対物レンズに導く照射光学系、並びに、光検出手段
    を含み前記対物レンズを介して前記情報記録面からの反
    射光を前記光検出手段へ導く検出光学系、を備える、光
    ディスクから信号を読み出し及び又は書き込む光ピック
    アップ装置であって、 前記照射光学系の光路の光軸上に配置され、各々が対向
    する一対の光透過基板からなり、前記光透過基板の少な
    くとも一方が前記光軸の周りにて回動自在に保持され、
    前記光透過基板の各々が前記光軸を中心とした同一半径
    の円周上において互いに相補的に漸次減少又は増加する
    光路長の分布を有し、前記光透過基板の回転に応じて、
    前記一対の光透過基板の合計の光路長の分布を前記光軸
    を中心とした同心円上の所定の範囲内にて一様に変化さ
    せ透過光束に位相差を与える収差補正装置と、 前記光ディスクの厚さ変化量に対応する出力を生成する
    光ディスク厚さ検出手段を含み、前記出力に応じて、前
    記光透過基板を回動せしめ、前記光ディスクの透明基板
    によって透過光束に与えられる球面収差を最小とする収
    差補正駆動手段と、を有することを特徴とする光ピック
    アップ装置。
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