JP2004138900A - 収差補正素子、収差補正装置、情報記録再生装置及び収差補正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】収差補正を行いつつ、新たに光学部品を追加することなく、ディスクからの戻り光を複数の領域に分割することが出来る収差補正素子、収差補正装置、光ピックアップ及び収差補正方法を提供する。
【解決手段】往路の光ビームの収差を補正する液晶パネル１４と、復路の光ビームの収差を補正するとともに復路の光ビームを複数に分割する液晶パネル１５を備える。液晶パネル１４及び液晶パネル１５は、分割された各電極部分を有し、液晶駆動回路１３により各電極部分の夫々の液晶の屈折率を変えることにより、収差補正及び分割のための位相分布を与える。また、液晶パネル１５は、復路の光ビームに含まれる収差を補正する第１の電極パターンと、光ビームを複数の光ビームに分割する第２の電極パターンとを重畳したことによって、１枚の液晶パネルで収差及び分割の機能を果たす。
【選択図】 図２
【解決手段】往路の光ビームの収差を補正する液晶パネル１４と、復路の光ビームの収差を補正するとともに復路の光ビームを複数に分割する液晶パネル１５を備える。液晶パネル１４及び液晶パネル１５は、分割された各電極部分を有し、液晶駆動回路１３により各電極部分の夫々の液晶の屈折率を変えることにより、収差補正及び分割のための位相分布を与える。また、液晶パネル１５は、復路の光ビームに含まれる収差を補正する第１の電極パターンと、光ビームを複数の光ビームに分割する第２の電極パターンとを重畳したことによって、１枚の液晶パネルで収差及び分割の機能を果たす。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、収差補正素子、収差補正装置、情報記録再生装置及び収差補正方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスクのピックアップにおいて、収差を補正する手段として、液晶層を用いて行う技術が用いられることがあった。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、図１（ａ） （ｂ）に示すように、対物レンズの前に配置された液晶層で適切な位相分布を発生させることにより、対物レンズ及びディスクで発生する収差をキャンセルすることによって、良好なスポットを得るというものである。液晶層はある特定の方向の直線偏光を入射させたときに作用するため、入射光は特定の方向の直線偏光である必要がある（ここでは当該方向の直線偏光をｓ偏光とする）。ディスク上のスポットを直線偏光とするときには図１（ａ）のような構成となる。
【０００４】
また、ディスク上で円偏光のスポットを必要とする場合には、直線偏光を円偏光に変換するために必要な１／４波長板６を加えた図１（ｂ）のような構成となる。
【０００５】
この場合、ディスクＤＫ２からの戻り光の偏光方向は入射光と直交する（ｐ偏光）。このため、光路の往復で液晶層を収差補正手段として作用させるためには、ｓ偏光用の液晶層４とｐ偏光用の液晶層５との２つの液晶層を必要とする。この２つの液晶層は液晶の配向方向が互いに直交するだけで、作用としてはほぼ等しい位相分布を発生させるものである。
【０００６】
なおＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）や次世代高密度ディスクでは良好なプレイアビリティを得るためにディスク上の偏光は円偏光であることが望ましいとされているため、上記図１（ｂ）の方法を選択する必要がある。
【０００７】
一方、光ピックアップにおいては、トラッキングオフセットを回避する手段としてディスクからの戻り光を複数に分割する機能を持たせる技術が用いられている。
【０００８】
例えば、プッシュプル法でトラッキングを行う場合には、ディテクタ上でビームスポットを分割すると、対物レンズの偏芯によるトラッキングオフセットを生ずることとなる。そのため、対物レンズの瞳上で光ビームを２つの光束に分割することによって、それぞれ別々のディテクタで検出すればトラッキングオフセットは生じない。
【０００９】
また、ＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｉｔｅｃｔｉｏｎ： 位相差法）トラッキングにおいては、タンジェンシャル方向のディスクチルトによりトラッキングオフセットを生ずることが知られているが、対物レンズの瞳上で光ビームを４分割することによりこのトラッキングオフセットを回避することができる。
【特許文献１】
特開平９−１２８７８５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の収差補正手段としての上記図１（ｂ）の方法では２つの液晶層を用いているにもかかわらず、各層の作用は同じものであり、往路と復路の光に対して、同じ位相分布を持たせる以外の機能は有していなかった。すなわち光源からの光が平行光として液晶層に入射したとき、ディスクからの戻り光が再び液晶層を通過した後に、再び入射光と同様の平行光に戻すための機能である。
【００１１】
そのため、ディスクからの戻り光を複数に分割するための手段として、偏光ホログラムを用いる方法等が用いられていた。しかしながらこの方法では、２枚の液晶パネルに加えて、さらにもう一つの光学部品を追加することとなるため、ピックアップの小型化、低コスト化に対しては妨げとなっていた。
【００１２】
そこで、本発明は上記の問題点を考慮して為されたものであり、その課題の一例としては、収差補正を行いつつ、新たに光学部品を追加することなく、ディスクからの戻り光を複数の領域に分割することが出来る収差補正素子、収差補正装置、光ピックアップ及び収差補正方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の収差補正素子の発明は、検出対象体に照射され、当該検出対象体によって反射される光ビームに含まれる収差を補正する収差補正装置に用いられる収差補正素子において、前記検出対象体に至るまでに前記光ビームに含まれる前記収差を補正する第１補正部と、前記検出対象体によって反射された後の前記光ビームに含まれる前記収差を補正すると共に、前記反射後の光ビームを複数の光ビームに分割する第２補正部とを備えて構成する。
【００１４】
上記の課題を解決するために、請求項８に記載の収差補正装置の発明は、検出対象体に照射され、当該検出対象体によって反射される光ビームに含まれる収差を補正する収差補正装置であって、請求項１乃至７いずれか１項に記載の収差補正素子と、前記第１補正部を駆動する第１駆動手段と、前記第２補正部を駆動する第２駆動手段と、を有することを特徴として構成する。
【００１５】
上記の課題を解決するために、請求項１２に記載の光ピックアップの発明は、前記光記録媒体から情報の読み出し又は書き込みを行う光ピックアップにおいて、請求項９乃至１１いずれか１項に記載の収差補正装置を備えたことを特徴として構成する。
【００１６】
上記の課題を解決するために、請求項１３に記載の収差補正方法の発明は、検出対象体に照射され、当該検出対象体によって反射される光ビームに含まれる収差を補正する収差補正方法であって、第１補正部を駆動する第１駆動工程と、前記駆動された第１補正部を用いて、前記検出対象体に至るまでに前記光ビームに含まれる前記収差を補正する第１収差補正工程と、第２補正部を駆動する第２駆動工程と、前記駆動された第２補正部を用いて、前記検出対象体によって反射された後の前記光ビームに含まれる前記収差を補正すると共に、前記反射後の光ビームを複数の光ビームに分割する第２収差工程と、を備えたことを特徴として構成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、検出対象体としてのディスクに光ビームを照射し、収差補正を行う収差補正装置を含む光ピックアップに対して本発明を適用した場合の実施の形態である。
（第１実施形態）
まず第１実施形態について説明する。
【００１８】
最初に、図２を用いて以下に説明する本実施形態に係る光ピックアップの構成について説明する。なお、図２は本実施形態に係る光ピックアップの構成を示す図である。
【００１９】
図２において、レーザ光源１１、ビームスプリッタ１２、第１駆動部及び第２駆動部としての液晶駆動回路１３、第１補正部及び第１液晶素子としての液晶パネル１４、第２補正部及び第２液晶素子としての液晶パネル１５、１／４波長板１６、対物レンズ１７、集光レンズ１８、及びディテクタ１９と、を含んで構成される。なお液晶駆動回路１３、液晶パネル１４及び液晶パネル１５は収差補正装置を構成している。
【００２０】
レーザ光源１１から放射されたレーザビームＬＢは、ビームスプリッタ１２を経て、液晶パネル１４及び液晶パネル１５へと入射する。入射光は直線偏光で、入射時の偏光状態をｓ偏光、それと直交する向きの直線偏光をｐ偏光とすると、液晶パネル１４はｓ偏光に作用し、液晶パネル１５は液晶の配向方向を９０度回転させて配置することによりｐ偏光に作用する。光ビームＬＢは液晶パネル１４により所望の位相分布を与えられ、１／４波長板１６により円偏光となった後に、対物レンズ１７へと入射し、検出対象体としてのディスクＤＫ１０の盤面上の情報記録面に集光される。通常の平行光入射では球面収差が発生し、良好なスポットは得られない場合もあるが、ここではあらかじめ液晶パネル１４により収差補正用の波面が与えられているために、ディスクＤＫ１０上で良好なスポットが得られることとなる。
【００２１】
ディスクＤＫ１０の情報記録面から反射したレーザビームＬＢは、対物レンズ１７を通り、１／４波長板１６を通過してｐ偏光となった後、液晶パネル１５の作用を受けることとなる。すなわち、液晶パネル１５は、反射したレーザビームＬＢの収差を補正し、レーザビームＬＢを複数の平行光束に分割する。レーザビームＬＢは複数の平行光束に分割された後、ビームスプリッタ１２、集光レンズ１８を経て、ディテクタ１９上に像を結ばれるものである。
【００２２】
なお、一般にレーザ光源１１から１／４波長板１６までの光路（往路）で発生する収差と、ディスクＤＫ１０からディテクタ１９までの光路（復路）で発生する収差とは互いに等しいので、往路の収差を補正する液晶パネル１４の補正量と復路の収差を補正する液晶パネル１５の補正量は同じでよい。すなわち、液晶パネル１４と液晶パネル１５は配交が直交している点で異なるのみであり、制御する量には変わりはない。
【００２３】
液晶パネル１４は、例えば透明電極を碁盤の目状などの所定の形状に分割し、液晶駆動回路１３の作用によって各分割部分の印加電圧を可変制御し、各分割部分の屈折率を変えて通過光線に位相差を与えることにより、対物レンズ１７のコマ収差や球面収差などの収差を補正できるように構成されている。
【００２４】
ここで液晶パネル１４及び液晶パネル１５に用いられる液晶パネルの構造例について図３を用いて説明する。なお、図３は液晶パネル１４に用いられる液晶パネルの略示断面図であり、液晶パネル１５も同様の構造を有する。図３において、３１ａ、３１ｂは透明なガラス基板であって、この透明ガラス基板３１ａ、透明ガラス基板３１ｂの内面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極３２ａ、透明電極３２ｂがそれぞれ蒸着されている。さらに、この透明電極３２ａ、透明電極３２ｂの内面には、液晶に所定の分子配向を与えるための配向膜３３ａ、配向膜３３ｂがそれぞれ形成されており、この配向膜３３ａと配向膜３３ｂの間に、例えばネマチック液晶などの複屈折を有する、屈折率変更手段としての液晶層４０が封入されている。
【００２５】
この場合、前記透明電極３２ａ、透明電極３２ｂのうち少なくともいずれか一方は、複数の電極部分に分割された、例えば縦横に碁盤の目状に分割された電極形状とされており、この分割された１つひとつの電極部分の電圧を液晶層駆動回路１３によって制御できるように構成されている。
【００２６】
また透明ガラス基板３１ａ、透明ガラス基板３１ｂの間に封入されている液晶層４０は、液晶分子の光学軸方向とこれに垂直な方向とでその屈折率が異なる、いわゆる複屈折効果を有している。
【００２７】
液晶層４０は、透明電極３２ａ、透明電極３２ｂに印加する電圧を変えることにより、液晶分子の向きを水平配向から垂直配向まで自在に変えることができる。したがって、透明電極３２ａ、透明電極３２ｂに印加する電圧を分割された各電極部分毎に可変制御することにより、分割された各電極部分の夫々の液晶の屈折率を自在に変えることができる。
【００２８】
このように液晶層の分割された各電極部分の屈折率（＝ｎ）を変えられるということは、各分割部分を通過する光線に光路差Δｎ・ｄ（Δｎは屈折率の変化分、ｄは液晶層４０のセル厚）、すなわち位相差Δｎ・ｄ（２π／λ）（λは光線の波長）を与えることができるということを意味する。したがって、本実施形態においては、発生する収差に応じて各分割部分の印加電圧を液晶駆動回路１３により制御し、それぞれの屈折率を変えることによって、発生する収差を補正することが可能となる。
【００２９】
なお本実施形態において液晶層による補正の対象となる収差としては、ディスクの厚み誤差により生じる波面収差、又は対物レンズのコマ収差や球面収差など、いずれの収差であってもよい。
【００３０】
次に、液晶パネル１４及び液晶パネル１５の２つのパネルを配置する方法について図４及び図５を用いて説明する。なお図４及び図５は２つの液晶パネルの配置例について示した図である。
【００３１】
まず、図４に示す配置例は、液晶パネル１４に含まれる液晶層４０と液晶パネル１５に含まれる液晶層５０との配向方向が互いに９０度直交するように２枚のパネルを重ね合わせたものである。
また、図５に示す配置例は、１つの液晶パネルの中に往路用の液晶層４０と復路用の液晶層４０の２層の液晶層を持たせたものであり、この２層が互いに透明ガラス基板３１ｃを共有する構成をとっている。なお、図５における配置例においても往路用の液晶層４０と復路用の液晶層４０の２層の液晶の配向方向が互いに９０度直交するように配置される。
【００３２】
なお液晶層４０と液晶層５０との位置関係は図４及び図５に示す位置関係と逆であってもよく、配向方向が直交している限りにおいて同じ効果が得られる。
【００３３】
続いて、往路用の液晶層４０で発生させる位相分布について図６及び図７を用いて説明する。なお、図６は液晶層４０で発生させる位相分布例について示した図であり、図７は液晶層４０におけるセグメント分割例について示した図である。
【００３４】
図６は、液晶層４０内の位相分布の状況について色の濃淡によって表している。ただし波長の整数倍を除いて０から１波長までの値で示している。図６において、白が１波長、黒が０波長を表し、中間の位相は白と黒との間の階調で表現している。図６に示すように、液晶パネル１４は球面収差を補正するための位相分布を与えている。このような位相分布を与えるためには、例えば図７に示すように同心円上のセグメントに分割して、各セグメントにおける液晶の屈折率が所望する値となるように、各セグメントに対して電圧を与える方法などが考えられる。
【００３５】
続いて復路用の液晶層５０で発生させる位相分布について図８及び図９を用いて説明する。なお図８は液晶パネル１５で発生させる位相分布例について示した図であり、図９は液晶パネル１５におけるセグメント分割例について示した図である。
【００３６】
図８は、上述の図６と同様に、パネル内の位相分布の状況について色の濃淡によって表している。図８に示すパターンはレーザビームＬＢを収差補正し、かつｙ方向に２分割するための位相分布を与えるものである。すなわち、図８に示す位相分布は、復路においてレーザビームＬＢの収差補正を行うための位相分布を与える第１の電極パターンと、レーザビームＬＢをｙ方向に２分割するための位相分布を与える第２の電極パターンとを重畳したものである。
【００３７】
この液晶層５０で発生させる位相分布をΦｒ（ｘ，ｙ）とし、液晶層４０で発生させる位相分布をΦｉ（ｘ，ｙ）とするとき、
位相分布Φｒ（ｘ，ｙ）は、以下の式１：
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）＋０．００５ｙ（ｙ≧０）
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）−０．００５ｙ（ｙ＜０）
で与えられるものである。図９はこのような位相分布を発生させるためのセグメント分割の例を示したものである。図９に示すようなセグメントに分割し、各セグメントにおける屈折率をコントロールすることによって上述の図８に示すような位相分布が得られることとなる。
【００３８】
このときのディテクタ１９上に集光されるビームスポットについて図１０を用いて説明する。なお図１０は２分割時のディテクタ１９上のビームスポットについて示した図である。図１０に示すようにディテクタ１９は、ｙ軸（縦軸）方向に並べて配置された２つのディテクタ１９１及びディテクタ１９２からなる。ディテクタ１９１及びディテクタ１９２には液晶層５０上で分割された２つのビームスポットがそれぞれ形成されている。ここでビームスポットＢＳ１は液晶層５０上のｙ＞０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットであり、ビームスポットＢＳ２は同じく液晶層５０上のｙ＜０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットである。このようにレーザビームＬＢが分割され、それぞれが異なるディテクタ上に集光されていることがわかる。
【００３９】
以上説明してきたように、往路の光ビームの収差を補正する第１補正部及び第１収差補正素子としての液晶パネル１４と、復路の光ビームの収差を補正するとともに復路の光ビームを複数に分割する第２補正部及び第２収差補正素子としての液晶パネル１５を備えたことによって、偏光ホログラム等の新たな光学部品を追加することなく、収差補正を行いつつ検出対象体としてのディスクＤＫ１０の戻り光を複数の領域に分割することが出来る。
【００４０】
また、液晶パネル１４及び液晶パネル１５は、電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率変更手段としての液晶と、収差の補正を行うように、屈折率変更手段に対して前記電圧を印加するための電極とを備えたことにより、印加する電圧を分割された各電極部分毎に可変制御することにより、分割された各電極部分の夫々の液晶の屈折率を自在に変えることができ、収差補正及び分割のための位相分布を与えることが可能となる。
【００４１】
また、液晶パネル１５において、ディスクＤＫ１０によって反射された後の光ビームに含まれる収差を補正する第１の電極パターンと、反射後の光ビームを複数の光ビームに分割する第２の電極パターンとを重畳したことによって、１枚の液晶パネルで収差及び分割の機能を果たすことができる。
【００４２】
また、液晶パネル１４は、ディスクＤＫ１０に入射する光ビームの偏光方向に配向するように配置され、液晶パネル１５は、ディスクＤＫ１０によって反射された後の光ビームの偏光方向に配向するように配置されることにより、光ビームの往路及び復路において生じる収差を補正することが可能となる。
【００４３】
また、プッシュプル法でトラッキングを行う場合には、ディテクタ上でビームスポットを分割すると、対物レンズの偏芯によるトラッキングオフセットを生ずることとなるが、本実施形態においては、反射後の光ビームを２の光ビームに分割しそれぞれ別々のディテクタで検出するので、トラッキングオフセットは生じない。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、上記第１実施形態における液晶層５０で与える位相パターンを変えることで、収差補正を行いつつレーザビームＬＢを４分割にするものである。
【００４４】
本実施形態は上記第１実施形態と同様の光学系を用いるものであるため、構成についての説明は省略する。
【００４５】
まず、本実施形態において液晶層５０で発生させる位相分布について図１１及び図１２を用いて説明する。なお図１１は液晶層５０で発生させる位相分布例について示した図であり、図１２は液晶層５０におけるセグメント分割例について示した図である。
【００４６】
図１１は、上述の図６及び図８と同様に、液晶層５０内の位相分布の状況について色の濃淡によって表している。図１１に示すパターンはレーザビームＬＢを４分割するための位相分布を与えるものである。
【００４７】
この場合、与える位相分布Φｒ（ｘ，ｙ）は、以下の式２：
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）＋０．００５ｘ＋０．００５ｙ（ｘ≧０，ｙ≧０）
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）−０．００５ｘ＋０．００５ｙ（ｘ＜０，ｙ＞０）
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）−０．００５ｘ−０．００５ｙ（ｘ＜０，ｙ＜０）
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）＋０．００５ｘ−０．００５ｙ（ｘ＞０，ｙ＜０）
で与えられる。
【００４８】
またこのような位相分布を発生させるためのセグメント分割の例が図１２に示されており、このようなセグメントに分割し、各セグメントにおける屈折率をコントロールすることで図１１に示すような位相分布が得られることとなる。
このときのディテクタ１９上に集光されるビームスポットについて図１３を用いて説明する。なお図１３は４分割時のディテクタ１９上のビームスポットについて示した図である。図１３に示すようにディテクタ１９は、ｙ軸（縦軸）方向及びｘ軸（横軸）方向に２つずつ並べて配置された４つのディテクタ１９３乃至１９６からなる。ディテクタ１９３乃至１９６には液晶層５０上で分割された４つのビームスポットがそれぞれ形成されている。
【００４９】
ここでビームスポットＢＳ３は液晶層５０上のｘ＞０、ｙ＞０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットであり、ビームスポットＢＳ４は液晶層５０上のｘ＜０、ｙ＞０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットであり、ビームスポットＢＳ５は液晶層５０上のｘ＜０、ｙ＜０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットであり、ビームスポットＢＳ６は液晶層５０上のｘ＞０、ｙ＜０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットである。
なお本実施形態においても、液晶層同士の位置関係は図４及び図５に示す位置関係と逆であってもよく、配向方向が直交している限りにおいて同じ効果が得られる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態においては、上記第１実施形態と同様の効果を奏するほか、光ビームを液晶パネルによって４分割するので、例えばＤＰＤトラッキングにおいて生ずるタンジェンシャル方向のディスクチルトによるトラッキングオフセットをすることによりこのトラッキングオフセットを回避することができる。
（第３実施形態）
続いて第３実施形態について説明する。
【００５１】
上記実施形態１及び２においては、１つの液晶層（液晶層５０）で復路のレーザビームＬＢの収差補正及び分割用の位相分布を与える例を示したが、同じの位相分布を複数の液晶層（液晶パネル）により実現するものである。
【００５２】
本実施形態は上記第１実施形態と同様の光学系を用いるものであるため、構成についての説明は省略する。
【００５３】
まず、本実施形態における液晶パネルについて図１４を用いて説明する。図１４は２つの液晶層を用いて復路の戻り光の収差補正及び分割を行う液晶パネルの例を示した図である。上記実施形態１及び２において１の液晶層５０を有する液晶パネル１５で与えていた位相分布の作用を、本実施の形態においては、液晶層５０１と液晶層５０２とを有する液晶パネル１５１により与えるものである。なお、往路のレーザビームＬＢの収差補正用の液晶パネル１４は上記実施形態１及び２におけるものと同様の構成及び機能を有するものである。
【００５４】
上記実施の形態における液晶パネル１５の上記式１で示される位相分布と同様の位相分布を与える場合について考察すると、まず液晶層５０１においては、式３：
Φｒ１（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）
で示される位相分布を与える。
【００５５】
次に、液晶層５０２では、式４：
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝０．００５ｙ（ｙ≧０）
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝−０．００５ｙ（ｙ＜０）
で示される位相分布を与えると、液晶層５０１と液晶層５０２のトータルで発生させる位相分布は、式３及び式４より、
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｒ１（ｘ，ｙ） ＋Φｒ２（ｘ，ｙ）
となるので、これは上記実施形態１における式１と全く同じ式となる。この場合、液晶層５０１で与える位相分布は、入射光用の液晶パネル１４で与える位相分布と同じであるので、液晶層５０１の電極パターンは入射光用の電極パターンを使用することが可能となる。液晶層５０２において式４で与えられる位相分布は、図１５に示すとおりで、このような位相分布は例えば図１６に示すような比較的簡単なパターンにセグメントを分割することで実現可能である。
【００５６】
なお、図１４では往路用の液晶パネル１４と、復路用の液晶パネル１５１とを分離して別個のパネルとして図示しているが、両者を貼り合わせるなどして、一体化しても良く、また、１つのパネル内に３層以上の液晶層を設けることにより、同様の機能を実現する構成も可能である。
【００５７】
なお本実施形態においても、液晶層同士の位置関係は図１４に示す位置関係と逆であってもよく、収差補正用の２つの液晶層の配向方向が直交している限りにおいて同じ効果が得られる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態においては、上記第１実施形態と同様の効果を奏するほか、液晶層を増やすことによって、夫々の液晶層の電極パターンが比較的簡単なパターンで済むという利点がある。
（第４実施形態）
続いて、第４実施形態について説明する。本実施形態は、上記第３実施形態における図１４に示す液晶パネル１５１で与える位相パターンを変えることで、収差補正を行いつつレーザビームＬＢを４分割にするものである。
【００５９】
本実施形態は上記第１実施形態乃至３と同様の光学系を用いるものであるため、構成についての説明は省略する。
【００６０】
まず、レーザビームを４分割する上記式２の位相分布の場合を考えると、例えば液晶層５０１では、
Φｒ１（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）
液晶層５０２では、
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝０．００５ｘ＋０．００５ｙ（ｘ≧０，ｙ≧０）
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝−０．００５ｘ＋０．００５ｙ（ｘ＜０，ｙ＞０）
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝−０．００５ｘ−０．００５ｙ（ｘ＜０，ｙ＜０）
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝０．００５ｘ−０．００５ｙ（ｘ＞０，ｙ＜０）
で表される位相分布を与えることで可能である。
【００６１】
次に、この場合の液晶層５０２で与える位相分布を図１７に、そのときのセグメント分割例を図１８に示す。図１７及び図１８に示すように、上記実施形態２における液晶層５０と比較して簡単な電極パターンとなっている。
【００６２】
なお、本実施形態においても往路用の液晶パネル１４と、復路用の液晶パネル１５１とは、両者を貼り合わせるなどして、一体化しても良く、また、１つのパネル内に３層以上の液晶層を設けることにより、同様の機能を実現する構成も可能である。
【００６３】
また、本実施形態においても、液晶層同士の位置関係は図１４に示す位置関係と逆であってもよく、収差補正用の２つの液晶層の配向方向が直交している限りにおいて同じ効果が得られる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態においては、上記第２実施形態と同様の効果を奏するほか、液晶層を増やすことによって、夫々の液晶層の電極パターンが比較的簡単なパターンで済むという利点がある。
【００６５】
なお、液晶を用いた収差補正及び光ビームの分割を行う収差補正装置は、上記実施形態１乃至４で説明した光ピックアップに限るものではなく、検出対象体からの反射光を検出するあらゆる光学的装置において適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術を示す図である。
【図２】ピックアップの構成を示す図である。
【図３】液晶パネルの略示断面図である。
【図４】第１実施形態における２つの液晶層の配置例について示した図である。
【図５】第１実施形態における２つの液晶層の配置例について示した図である。
【図６】第１実施形態における液晶層４０で発生させる位相分布例について示した図である。
【図７】第１実施形態における液晶層４０におけるセグメント分割例について示した図である。
【図８】第１実施形態における液晶層５０で発生させる位相分布例について示した図である。
【図９】第１実施形態における液晶層５０におけるセグメント分割例について示した図である。
【図１０】２分割時のディテクタ１９上のビームスポットについて示した図である。
【図１１】第２実施形態における液晶層５０で発生させる位相分布例について示した図である。
【図１２】第２実施形態における液晶層５０におけるセグメント分割例について示した図である。
【図１３】第３実施形態における４分割時のディテクタ１９上のビームスポットについて示した図である。
【図１４】第３実施形態における２つの液晶層を用いて復路の戻り光の収差補正及び分割を行う液晶パネルの例を示した図である。
【図１５】第３実施形態における液晶層５０２で発生させる位相分布例について示した図である。
【図１６】第３実施形態における液晶層５０２におけるセグメント分割例について示した図である。
【図１７】第４実施形態における液晶層５０２で発生させる位相分布例について示した図である。
【図１８】第４実施形態における液晶層５０２におけるセグメント分割例について示した図である。
【符号の説明】
ＤＫ１、ＤＫ２・・・ディスク
１、３・・・対物レンズ
２、４，５・・・液晶層
６・・・・１／４波長板
ＤＫ１０・・・ディスク
１１・・・レーザ光源
１２・・・ビームスプリッタ
１３・・・液晶駆動回路
１４、１５・・・液晶パネル
１６・・・１／４波長板
１７・・・対物レンズ
１８・・・集光レンズ
１９・・・ディテクタ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ・・・透明ガラス基板
３２ａ、３２ｂ・・・透明電極
３３ａ、３３ｂ・・・配向膜
４０、５０・・・液晶層
ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５、ＢＳ６・・・ビームスポット
１９１，１９２，１９３，１９４，１９５，１９６・・・ディテクタ
５０１，５０２・・・液晶層
【発明の属する技術分野】
本発明は、収差補正素子、収差補正装置、情報記録再生装置及び収差補正方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスクのピックアップにおいて、収差を補正する手段として、液晶層を用いて行う技術が用いられることがあった。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、図１（ａ） （ｂ）に示すように、対物レンズの前に配置された液晶層で適切な位相分布を発生させることにより、対物レンズ及びディスクで発生する収差をキャンセルすることによって、良好なスポットを得るというものである。液晶層はある特定の方向の直線偏光を入射させたときに作用するため、入射光は特定の方向の直線偏光である必要がある（ここでは当該方向の直線偏光をｓ偏光とする）。ディスク上のスポットを直線偏光とするときには図１（ａ）のような構成となる。
【０００４】
また、ディスク上で円偏光のスポットを必要とする場合には、直線偏光を円偏光に変換するために必要な１／４波長板６を加えた図１（ｂ）のような構成となる。
【０００５】
この場合、ディスクＤＫ２からの戻り光の偏光方向は入射光と直交する（ｐ偏光）。このため、光路の往復で液晶層を収差補正手段として作用させるためには、ｓ偏光用の液晶層４とｐ偏光用の液晶層５との２つの液晶層を必要とする。この２つの液晶層は液晶の配向方向が互いに直交するだけで、作用としてはほぼ等しい位相分布を発生させるものである。
【０００６】
なおＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）や次世代高密度ディスクでは良好なプレイアビリティを得るためにディスク上の偏光は円偏光であることが望ましいとされているため、上記図１（ｂ）の方法を選択する必要がある。
【０００７】
一方、光ピックアップにおいては、トラッキングオフセットを回避する手段としてディスクからの戻り光を複数に分割する機能を持たせる技術が用いられている。
【０００８】
例えば、プッシュプル法でトラッキングを行う場合には、ディテクタ上でビームスポットを分割すると、対物レンズの偏芯によるトラッキングオフセットを生ずることとなる。そのため、対物レンズの瞳上で光ビームを２つの光束に分割することによって、それぞれ別々のディテクタで検出すればトラッキングオフセットは生じない。
【０００９】
また、ＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｉｔｅｃｔｉｏｎ： 位相差法）トラッキングにおいては、タンジェンシャル方向のディスクチルトによりトラッキングオフセットを生ずることが知られているが、対物レンズの瞳上で光ビームを４分割することによりこのトラッキングオフセットを回避することができる。
【特許文献１】
特開平９−１２８７８５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の収差補正手段としての上記図１（ｂ）の方法では２つの液晶層を用いているにもかかわらず、各層の作用は同じものであり、往路と復路の光に対して、同じ位相分布を持たせる以外の機能は有していなかった。すなわち光源からの光が平行光として液晶層に入射したとき、ディスクからの戻り光が再び液晶層を通過した後に、再び入射光と同様の平行光に戻すための機能である。
【００１１】
そのため、ディスクからの戻り光を複数に分割するための手段として、偏光ホログラムを用いる方法等が用いられていた。しかしながらこの方法では、２枚の液晶パネルに加えて、さらにもう一つの光学部品を追加することとなるため、ピックアップの小型化、低コスト化に対しては妨げとなっていた。
【００１２】
そこで、本発明は上記の問題点を考慮して為されたものであり、その課題の一例としては、収差補正を行いつつ、新たに光学部品を追加することなく、ディスクからの戻り光を複数の領域に分割することが出来る収差補正素子、収差補正装置、光ピックアップ及び収差補正方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の収差補正素子の発明は、検出対象体に照射され、当該検出対象体によって反射される光ビームに含まれる収差を補正する収差補正装置に用いられる収差補正素子において、前記検出対象体に至るまでに前記光ビームに含まれる前記収差を補正する第１補正部と、前記検出対象体によって反射された後の前記光ビームに含まれる前記収差を補正すると共に、前記反射後の光ビームを複数の光ビームに分割する第２補正部とを備えて構成する。
【００１４】
上記の課題を解決するために、請求項８に記載の収差補正装置の発明は、検出対象体に照射され、当該検出対象体によって反射される光ビームに含まれる収差を補正する収差補正装置であって、請求項１乃至７いずれか１項に記載の収差補正素子と、前記第１補正部を駆動する第１駆動手段と、前記第２補正部を駆動する第２駆動手段と、を有することを特徴として構成する。
【００１５】
上記の課題を解決するために、請求項１２に記載の光ピックアップの発明は、前記光記録媒体から情報の読み出し又は書き込みを行う光ピックアップにおいて、請求項９乃至１１いずれか１項に記載の収差補正装置を備えたことを特徴として構成する。
【００１６】
上記の課題を解決するために、請求項１３に記載の収差補正方法の発明は、検出対象体に照射され、当該検出対象体によって反射される光ビームに含まれる収差を補正する収差補正方法であって、第１補正部を駆動する第１駆動工程と、前記駆動された第１補正部を用いて、前記検出対象体に至るまでに前記光ビームに含まれる前記収差を補正する第１収差補正工程と、第２補正部を駆動する第２駆動工程と、前記駆動された第２補正部を用いて、前記検出対象体によって反射された後の前記光ビームに含まれる前記収差を補正すると共に、前記反射後の光ビームを複数の光ビームに分割する第２収差工程と、を備えたことを特徴として構成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、検出対象体としてのディスクに光ビームを照射し、収差補正を行う収差補正装置を含む光ピックアップに対して本発明を適用した場合の実施の形態である。
（第１実施形態）
まず第１実施形態について説明する。
【００１８】
最初に、図２を用いて以下に説明する本実施形態に係る光ピックアップの構成について説明する。なお、図２は本実施形態に係る光ピックアップの構成を示す図である。
【００１９】
図２において、レーザ光源１１、ビームスプリッタ１２、第１駆動部及び第２駆動部としての液晶駆動回路１３、第１補正部及び第１液晶素子としての液晶パネル１４、第２補正部及び第２液晶素子としての液晶パネル１５、１／４波長板１６、対物レンズ１７、集光レンズ１８、及びディテクタ１９と、を含んで構成される。なお液晶駆動回路１３、液晶パネル１４及び液晶パネル１５は収差補正装置を構成している。
【００２０】
レーザ光源１１から放射されたレーザビームＬＢは、ビームスプリッタ１２を経て、液晶パネル１４及び液晶パネル１５へと入射する。入射光は直線偏光で、入射時の偏光状態をｓ偏光、それと直交する向きの直線偏光をｐ偏光とすると、液晶パネル１４はｓ偏光に作用し、液晶パネル１５は液晶の配向方向を９０度回転させて配置することによりｐ偏光に作用する。光ビームＬＢは液晶パネル１４により所望の位相分布を与えられ、１／４波長板１６により円偏光となった後に、対物レンズ１７へと入射し、検出対象体としてのディスクＤＫ１０の盤面上の情報記録面に集光される。通常の平行光入射では球面収差が発生し、良好なスポットは得られない場合もあるが、ここではあらかじめ液晶パネル１４により収差補正用の波面が与えられているために、ディスクＤＫ１０上で良好なスポットが得られることとなる。
【００２１】
ディスクＤＫ１０の情報記録面から反射したレーザビームＬＢは、対物レンズ１７を通り、１／４波長板１６を通過してｐ偏光となった後、液晶パネル１５の作用を受けることとなる。すなわち、液晶パネル１５は、反射したレーザビームＬＢの収差を補正し、レーザビームＬＢを複数の平行光束に分割する。レーザビームＬＢは複数の平行光束に分割された後、ビームスプリッタ１２、集光レンズ１８を経て、ディテクタ１９上に像を結ばれるものである。
【００２２】
なお、一般にレーザ光源１１から１／４波長板１６までの光路（往路）で発生する収差と、ディスクＤＫ１０からディテクタ１９までの光路（復路）で発生する収差とは互いに等しいので、往路の収差を補正する液晶パネル１４の補正量と復路の収差を補正する液晶パネル１５の補正量は同じでよい。すなわち、液晶パネル１４と液晶パネル１５は配交が直交している点で異なるのみであり、制御する量には変わりはない。
【００２３】
液晶パネル１４は、例えば透明電極を碁盤の目状などの所定の形状に分割し、液晶駆動回路１３の作用によって各分割部分の印加電圧を可変制御し、各分割部分の屈折率を変えて通過光線に位相差を与えることにより、対物レンズ１７のコマ収差や球面収差などの収差を補正できるように構成されている。
【００２４】
ここで液晶パネル１４及び液晶パネル１５に用いられる液晶パネルの構造例について図３を用いて説明する。なお、図３は液晶パネル１４に用いられる液晶パネルの略示断面図であり、液晶パネル１５も同様の構造を有する。図３において、３１ａ、３１ｂは透明なガラス基板であって、この透明ガラス基板３１ａ、透明ガラス基板３１ｂの内面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極３２ａ、透明電極３２ｂがそれぞれ蒸着されている。さらに、この透明電極３２ａ、透明電極３２ｂの内面には、液晶に所定の分子配向を与えるための配向膜３３ａ、配向膜３３ｂがそれぞれ形成されており、この配向膜３３ａと配向膜３３ｂの間に、例えばネマチック液晶などの複屈折を有する、屈折率変更手段としての液晶層４０が封入されている。
【００２５】
この場合、前記透明電極３２ａ、透明電極３２ｂのうち少なくともいずれか一方は、複数の電極部分に分割された、例えば縦横に碁盤の目状に分割された電極形状とされており、この分割された１つひとつの電極部分の電圧を液晶層駆動回路１３によって制御できるように構成されている。
【００２６】
また透明ガラス基板３１ａ、透明ガラス基板３１ｂの間に封入されている液晶層４０は、液晶分子の光学軸方向とこれに垂直な方向とでその屈折率が異なる、いわゆる複屈折効果を有している。
【００２７】
液晶層４０は、透明電極３２ａ、透明電極３２ｂに印加する電圧を変えることにより、液晶分子の向きを水平配向から垂直配向まで自在に変えることができる。したがって、透明電極３２ａ、透明電極３２ｂに印加する電圧を分割された各電極部分毎に可変制御することにより、分割された各電極部分の夫々の液晶の屈折率を自在に変えることができる。
【００２８】
このように液晶層の分割された各電極部分の屈折率（＝ｎ）を変えられるということは、各分割部分を通過する光線に光路差Δｎ・ｄ（Δｎは屈折率の変化分、ｄは液晶層４０のセル厚）、すなわち位相差Δｎ・ｄ（２π／λ）（λは光線の波長）を与えることができるということを意味する。したがって、本実施形態においては、発生する収差に応じて各分割部分の印加電圧を液晶駆動回路１３により制御し、それぞれの屈折率を変えることによって、発生する収差を補正することが可能となる。
【００２９】
なお本実施形態において液晶層による補正の対象となる収差としては、ディスクの厚み誤差により生じる波面収差、又は対物レンズのコマ収差や球面収差など、いずれの収差であってもよい。
【００３０】
次に、液晶パネル１４及び液晶パネル１５の２つのパネルを配置する方法について図４及び図５を用いて説明する。なお図４及び図５は２つの液晶パネルの配置例について示した図である。
【００３１】
まず、図４に示す配置例は、液晶パネル１４に含まれる液晶層４０と液晶パネル１５に含まれる液晶層５０との配向方向が互いに９０度直交するように２枚のパネルを重ね合わせたものである。
また、図５に示す配置例は、１つの液晶パネルの中に往路用の液晶層４０と復路用の液晶層４０の２層の液晶層を持たせたものであり、この２層が互いに透明ガラス基板３１ｃを共有する構成をとっている。なお、図５における配置例においても往路用の液晶層４０と復路用の液晶層４０の２層の液晶の配向方向が互いに９０度直交するように配置される。
【００３２】
なお液晶層４０と液晶層５０との位置関係は図４及び図５に示す位置関係と逆であってもよく、配向方向が直交している限りにおいて同じ効果が得られる。
【００３３】
続いて、往路用の液晶層４０で発生させる位相分布について図６及び図７を用いて説明する。なお、図６は液晶層４０で発生させる位相分布例について示した図であり、図７は液晶層４０におけるセグメント分割例について示した図である。
【００３４】
図６は、液晶層４０内の位相分布の状況について色の濃淡によって表している。ただし波長の整数倍を除いて０から１波長までの値で示している。図６において、白が１波長、黒が０波長を表し、中間の位相は白と黒との間の階調で表現している。図６に示すように、液晶パネル１４は球面収差を補正するための位相分布を与えている。このような位相分布を与えるためには、例えば図７に示すように同心円上のセグメントに分割して、各セグメントにおける液晶の屈折率が所望する値となるように、各セグメントに対して電圧を与える方法などが考えられる。
【００３５】
続いて復路用の液晶層５０で発生させる位相分布について図８及び図９を用いて説明する。なお図８は液晶パネル１５で発生させる位相分布例について示した図であり、図９は液晶パネル１５におけるセグメント分割例について示した図である。
【００３６】
図８は、上述の図６と同様に、パネル内の位相分布の状況について色の濃淡によって表している。図８に示すパターンはレーザビームＬＢを収差補正し、かつｙ方向に２分割するための位相分布を与えるものである。すなわち、図８に示す位相分布は、復路においてレーザビームＬＢの収差補正を行うための位相分布を与える第１の電極パターンと、レーザビームＬＢをｙ方向に２分割するための位相分布を与える第２の電極パターンとを重畳したものである。
【００３７】
この液晶層５０で発生させる位相分布をΦｒ（ｘ，ｙ）とし、液晶層４０で発生させる位相分布をΦｉ（ｘ，ｙ）とするとき、
位相分布Φｒ（ｘ，ｙ）は、以下の式１：
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）＋０．００５ｙ（ｙ≧０）
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）−０．００５ｙ（ｙ＜０）
で与えられるものである。図９はこのような位相分布を発生させるためのセグメント分割の例を示したものである。図９に示すようなセグメントに分割し、各セグメントにおける屈折率をコントロールすることによって上述の図８に示すような位相分布が得られることとなる。
【００３８】
このときのディテクタ１９上に集光されるビームスポットについて図１０を用いて説明する。なお図１０は２分割時のディテクタ１９上のビームスポットについて示した図である。図１０に示すようにディテクタ１９は、ｙ軸（縦軸）方向に並べて配置された２つのディテクタ１９１及びディテクタ１９２からなる。ディテクタ１９１及びディテクタ１９２には液晶層５０上で分割された２つのビームスポットがそれぞれ形成されている。ここでビームスポットＢＳ１は液晶層５０上のｙ＞０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットであり、ビームスポットＢＳ２は同じく液晶層５０上のｙ＜０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットである。このようにレーザビームＬＢが分割され、それぞれが異なるディテクタ上に集光されていることがわかる。
【００３９】
以上説明してきたように、往路の光ビームの収差を補正する第１補正部及び第１収差補正素子としての液晶パネル１４と、復路の光ビームの収差を補正するとともに復路の光ビームを複数に分割する第２補正部及び第２収差補正素子としての液晶パネル１５を備えたことによって、偏光ホログラム等の新たな光学部品を追加することなく、収差補正を行いつつ検出対象体としてのディスクＤＫ１０の戻り光を複数の領域に分割することが出来る。
【００４０】
また、液晶パネル１４及び液晶パネル１５は、電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率変更手段としての液晶と、収差の補正を行うように、屈折率変更手段に対して前記電圧を印加するための電極とを備えたことにより、印加する電圧を分割された各電極部分毎に可変制御することにより、分割された各電極部分の夫々の液晶の屈折率を自在に変えることができ、収差補正及び分割のための位相分布を与えることが可能となる。
【００４１】
また、液晶パネル１５において、ディスクＤＫ１０によって反射された後の光ビームに含まれる収差を補正する第１の電極パターンと、反射後の光ビームを複数の光ビームに分割する第２の電極パターンとを重畳したことによって、１枚の液晶パネルで収差及び分割の機能を果たすことができる。
【００４２】
また、液晶パネル１４は、ディスクＤＫ１０に入射する光ビームの偏光方向に配向するように配置され、液晶パネル１５は、ディスクＤＫ１０によって反射された後の光ビームの偏光方向に配向するように配置されることにより、光ビームの往路及び復路において生じる収差を補正することが可能となる。
【００４３】
また、プッシュプル法でトラッキングを行う場合には、ディテクタ上でビームスポットを分割すると、対物レンズの偏芯によるトラッキングオフセットを生ずることとなるが、本実施形態においては、反射後の光ビームを２の光ビームに分割しそれぞれ別々のディテクタで検出するので、トラッキングオフセットは生じない。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、上記第１実施形態における液晶層５０で与える位相パターンを変えることで、収差補正を行いつつレーザビームＬＢを４分割にするものである。
【００４４】
本実施形態は上記第１実施形態と同様の光学系を用いるものであるため、構成についての説明は省略する。
【００４５】
まず、本実施形態において液晶層５０で発生させる位相分布について図１１及び図１２を用いて説明する。なお図１１は液晶層５０で発生させる位相分布例について示した図であり、図１２は液晶層５０におけるセグメント分割例について示した図である。
【００４６】
図１１は、上述の図６及び図８と同様に、液晶層５０内の位相分布の状況について色の濃淡によって表している。図１１に示すパターンはレーザビームＬＢを４分割するための位相分布を与えるものである。
【００４７】
この場合、与える位相分布Φｒ（ｘ，ｙ）は、以下の式２：
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）＋０．００５ｘ＋０．００５ｙ（ｘ≧０，ｙ≧０）
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）−０．００５ｘ＋０．００５ｙ（ｘ＜０，ｙ＞０）
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）−０．００５ｘ−０．００５ｙ（ｘ＜０，ｙ＜０）
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）＋０．００５ｘ−０．００５ｙ（ｘ＞０，ｙ＜０）
で与えられる。
【００４８】
またこのような位相分布を発生させるためのセグメント分割の例が図１２に示されており、このようなセグメントに分割し、各セグメントにおける屈折率をコントロールすることで図１１に示すような位相分布が得られることとなる。
このときのディテクタ１９上に集光されるビームスポットについて図１３を用いて説明する。なお図１３は４分割時のディテクタ１９上のビームスポットについて示した図である。図１３に示すようにディテクタ１９は、ｙ軸（縦軸）方向及びｘ軸（横軸）方向に２つずつ並べて配置された４つのディテクタ１９３乃至１９６からなる。ディテクタ１９３乃至１９６には液晶層５０上で分割された４つのビームスポットがそれぞれ形成されている。
【００４９】
ここでビームスポットＢＳ３は液晶層５０上のｘ＞０、ｙ＞０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットであり、ビームスポットＢＳ４は液晶層５０上のｘ＜０、ｙ＞０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットであり、ビームスポットＢＳ５は液晶層５０上のｘ＜０、ｙ＜０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットであり、ビームスポットＢＳ６は液晶層５０上のｘ＞０、ｙ＜０の領域を通過したレーザビームＬＢのスポットである。
なお本実施形態においても、液晶層同士の位置関係は図４及び図５に示す位置関係と逆であってもよく、配向方向が直交している限りにおいて同じ効果が得られる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態においては、上記第１実施形態と同様の効果を奏するほか、光ビームを液晶パネルによって４分割するので、例えばＤＰＤトラッキングにおいて生ずるタンジェンシャル方向のディスクチルトによるトラッキングオフセットをすることによりこのトラッキングオフセットを回避することができる。
（第３実施形態）
続いて第３実施形態について説明する。
【００５１】
上記実施形態１及び２においては、１つの液晶層（液晶層５０）で復路のレーザビームＬＢの収差補正及び分割用の位相分布を与える例を示したが、同じの位相分布を複数の液晶層（液晶パネル）により実現するものである。
【００５２】
本実施形態は上記第１実施形態と同様の光学系を用いるものであるため、構成についての説明は省略する。
【００５３】
まず、本実施形態における液晶パネルについて図１４を用いて説明する。図１４は２つの液晶層を用いて復路の戻り光の収差補正及び分割を行う液晶パネルの例を示した図である。上記実施形態１及び２において１の液晶層５０を有する液晶パネル１５で与えていた位相分布の作用を、本実施の形態においては、液晶層５０１と液晶層５０２とを有する液晶パネル１５１により与えるものである。なお、往路のレーザビームＬＢの収差補正用の液晶パネル１４は上記実施形態１及び２におけるものと同様の構成及び機能を有するものである。
【００５４】
上記実施の形態における液晶パネル１５の上記式１で示される位相分布と同様の位相分布を与える場合について考察すると、まず液晶層５０１においては、式３：
Φｒ１（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）
で示される位相分布を与える。
【００５５】
次に、液晶層５０２では、式４：
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝０．００５ｙ（ｙ≧０）
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝−０．００５ｙ（ｙ＜０）
で示される位相分布を与えると、液晶層５０１と液晶層５０２のトータルで発生させる位相分布は、式３及び式４より、
Φｒ（ｘ，ｙ）＝Φｒ１（ｘ，ｙ） ＋Φｒ２（ｘ，ｙ）
となるので、これは上記実施形態１における式１と全く同じ式となる。この場合、液晶層５０１で与える位相分布は、入射光用の液晶パネル１４で与える位相分布と同じであるので、液晶層５０１の電極パターンは入射光用の電極パターンを使用することが可能となる。液晶層５０２において式４で与えられる位相分布は、図１５に示すとおりで、このような位相分布は例えば図１６に示すような比較的簡単なパターンにセグメントを分割することで実現可能である。
【００５６】
なお、図１４では往路用の液晶パネル１４と、復路用の液晶パネル１５１とを分離して別個のパネルとして図示しているが、両者を貼り合わせるなどして、一体化しても良く、また、１つのパネル内に３層以上の液晶層を設けることにより、同様の機能を実現する構成も可能である。
【００５７】
なお本実施形態においても、液晶層同士の位置関係は図１４に示す位置関係と逆であってもよく、収差補正用の２つの液晶層の配向方向が直交している限りにおいて同じ効果が得られる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態においては、上記第１実施形態と同様の効果を奏するほか、液晶層を増やすことによって、夫々の液晶層の電極パターンが比較的簡単なパターンで済むという利点がある。
（第４実施形態）
続いて、第４実施形態について説明する。本実施形態は、上記第３実施形態における図１４に示す液晶パネル１５１で与える位相パターンを変えることで、収差補正を行いつつレーザビームＬＢを４分割にするものである。
【００５９】
本実施形態は上記第１実施形態乃至３と同様の光学系を用いるものであるため、構成についての説明は省略する。
【００６０】
まず、レーザビームを４分割する上記式２の位相分布の場合を考えると、例えば液晶層５０１では、
Φｒ１（ｘ，ｙ）＝Φｉ（ｘ，ｙ）
液晶層５０２では、
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝０．００５ｘ＋０．００５ｙ（ｘ≧０，ｙ≧０）
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝−０．００５ｘ＋０．００５ｙ（ｘ＜０，ｙ＞０）
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝−０．００５ｘ−０．００５ｙ（ｘ＜０，ｙ＜０）
Φｒ２（ｘ，ｙ）＝０．００５ｘ−０．００５ｙ（ｘ＞０，ｙ＜０）
で表される位相分布を与えることで可能である。
【００６１】
次に、この場合の液晶層５０２で与える位相分布を図１７に、そのときのセグメント分割例を図１８に示す。図１７及び図１８に示すように、上記実施形態２における液晶層５０と比較して簡単な電極パターンとなっている。
【００６２】
なお、本実施形態においても往路用の液晶パネル１４と、復路用の液晶パネル１５１とは、両者を貼り合わせるなどして、一体化しても良く、また、１つのパネル内に３層以上の液晶層を設けることにより、同様の機能を実現する構成も可能である。
【００６３】
また、本実施形態においても、液晶層同士の位置関係は図１４に示す位置関係と逆であってもよく、収差補正用の２つの液晶層の配向方向が直交している限りにおいて同じ効果が得られる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態においては、上記第２実施形態と同様の効果を奏するほか、液晶層を増やすことによって、夫々の液晶層の電極パターンが比較的簡単なパターンで済むという利点がある。
【００６５】
なお、液晶を用いた収差補正及び光ビームの分割を行う収差補正装置は、上記実施形態１乃至４で説明した光ピックアップに限るものではなく、検出対象体からの反射光を検出するあらゆる光学的装置において適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術を示す図である。
【図２】ピックアップの構成を示す図である。
【図３】液晶パネルの略示断面図である。
【図４】第１実施形態における２つの液晶層の配置例について示した図である。
【図５】第１実施形態における２つの液晶層の配置例について示した図である。
【図６】第１実施形態における液晶層４０で発生させる位相分布例について示した図である。
【図７】第１実施形態における液晶層４０におけるセグメント分割例について示した図である。
【図８】第１実施形態における液晶層５０で発生させる位相分布例について示した図である。
【図９】第１実施形態における液晶層５０におけるセグメント分割例について示した図である。
【図１０】２分割時のディテクタ１９上のビームスポットについて示した図である。
【図１１】第２実施形態における液晶層５０で発生させる位相分布例について示した図である。
【図１２】第２実施形態における液晶層５０におけるセグメント分割例について示した図である。
【図１３】第３実施形態における４分割時のディテクタ１９上のビームスポットについて示した図である。
【図１４】第３実施形態における２つの液晶層を用いて復路の戻り光の収差補正及び分割を行う液晶パネルの例を示した図である。
【図１５】第３実施形態における液晶層５０２で発生させる位相分布例について示した図である。
【図１６】第３実施形態における液晶層５０２におけるセグメント分割例について示した図である。
【図１７】第４実施形態における液晶層５０２で発生させる位相分布例について示した図である。
【図１８】第４実施形態における液晶層５０２におけるセグメント分割例について示した図である。
【符号の説明】
ＤＫ１、ＤＫ２・・・ディスク
１、３・・・対物レンズ
２、４，５・・・液晶層
６・・・・１／４波長板
ＤＫ１０・・・ディスク
１１・・・レーザ光源
１２・・・ビームスプリッタ
１３・・・液晶駆動回路
１４、１５・・・液晶パネル
１６・・・１／４波長板
１７・・・対物レンズ
１８・・・集光レンズ
１９・・・ディテクタ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ・・・透明ガラス基板
３２ａ、３２ｂ・・・透明電極
３３ａ、３３ｂ・・・配向膜
４０、５０・・・液晶層
ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５、ＢＳ６・・・ビームスポット
１９１，１９２，１９３，１９４，１９５，１９６・・・ディテクタ
５０１，５０２・・・液晶層
Claims (13)
- 検出対象体に照射され、当該検出対象体によって反射される光ビームに含まれる収差を補正する収差補正装置に用いられる収差補正素子において、
前記検出対象体に至るまでに前記光ビームに含まれる前記収差を補正する第１補正部と、
前記検出対象体によって反射された後の前記光ビームに含まれる前記収差を補正すると共に、前記反射後の光ビームを複数の光ビームに分割する第２補正部と、
を備えることを特徴とする収差補正素子。 - 前記第１補正部及び前記第２補正部は、電圧に基づいて屈折率が変化する屈折率変更手段と、
前記収差の補正を行うように、前記屈折率変更手段に対して前記電圧を印加するための電極と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の収差補正素子。 - 前記第１補正部及び前記第２補正部は、位相分布に従って前記電極が少なくとも２以上に分けられ構成された電極パターンを有し、
前記第２補正部における前記電極パターンにより発生する位相分布は、
前記検出対象体によって反射された後の前記光ビームに含まれる前記収差を補正する第１の位相分布と、
前記反射後の光ビームを複数の光ビームに分割する第２の位相分布と、
を重畳したことを特徴とする請求項２に記載の収差補正素子。 - 前記第１補正部及び前記第２補正部は液晶素子であることを特徴とする請求項３に記載の収差補正素子。
- 前記第１補正部としての第１液晶素子は、前記検出対象体に入射する前記光ビームの偏光方向に配向するように配置され、
前記第２補正部としての第２液晶素子は、前記検出対象体によって反射された後の前記光ビームの偏光方向に配向するように配置されたことを特徴とする請求項４に記載の収差補正素子。 - 前記第１液晶素子と前記第２液晶素子とが、中間基板を共有して一体化されたことを特徴とする請求項４又は５に記載の収差補正素子。
- 前記第２液晶素子は、
前記第１の位相分布を発生させる電極パターンを有する第１液晶パネルと、
前記第２の位相分布を発生させる電極パターンを有する第２液晶パネルと、
からなることを特徴とする請求項４又は５に記載の収差補正素子。 - 検出対象体に照射され、当該検出対象体によって反射される光ビームに含まれる収差を補正する収差補正装置であって、
請求項１乃至７いずれか１項に記載の収差補正素子と、
前記第１補正部を駆動する第１駆動手段と、
前記第２補正部を駆動する第２駆動手段と、
を有することを特徴とする収差補正装置。 - 前記検出対象体は光記録媒体であることを特徴とする請求項８に記載の収差補正装置。
- 前記第２補正部は、前記光記録媒体によって反射された後の前記光ビームに含まれる前記収差を補正すると共に、前記反射後の光ビームを２の光ビームに分割することを特徴とする請求項９に記載の収差補正装置。
- 前記第２補正部は、前記光記録媒体によって反射された後の前記光ビームに含まれる前記収差を補正すると共に、前記反射後の光ビームを４の光ビームに分割することを特徴とする請求項９に記載の収差補正装置。
- 前記光記録媒体から情報の読み出し又は書き込みを行う光ピックアップにおいて、
請求項９乃至１１いずれか１項に記載の収差補正装置を備えたことを特徴とする光ピックアップ。 - 検出対象体に照射され、当該検出対象体によって反射される光ビームに含まれる収差を補正する収差補正方法であって、
第１補正部を駆動する第１駆動工程と、
前記駆動された第１補正部を用いて、前記検出対象体に至るまでに前記光ビームに含まれる前記収差を補正する第１収差補正工程と、
第２補正部を駆動する第２駆動工程と、
前記駆動された第２補正部を用いて、前記検出対象体によって反射された後の前記光ビームに含まれる前記収差を補正すると共に、前記反射後の光ビームを複数の光ビームに分割する第２収差工程と、
を備えたことを特徴とする収差補正方法。
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