JP2005093048A - 球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置およびその球面収差補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源から出射されるレーザビームが光記録媒体に入射される過程および光記録媒体から反射される過程で発生する球面収差を補正することができる球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置およびその球面収差補正方法を提供する。
【解決手段】 入射されるビームに対する位相を変換させて出力させる波長板と、円形偏光ビームに対する位相を調節することができる液晶分子構造を有する液晶板とで構成された球面収差補正装置を採用することで、光源から出射されて光記録媒体に入射されるレーザビームおよび光記録媒体により反射されて再入射されるレーザビームが有する球面収差を補正することができる。これによって、光ピックアップ装置のジッター特性を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブルーレイディスク（Ｂｌｕｅ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃ）用光ピックアップ装置に関し、より詳しくは、光源から出射されるレーザビームが光記録媒体に入射される過程および光ディスクから反射される過程で発生する球面収差（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）を補正することができる、光ピックアップ装置およびその球面収差補正方法に関する。

近年、レーザダイオードを用いた光ディスクが普及されるとともに光ディスクの記録容量を向上させるための研究が行われている。ブルーレイディスクは、大容量のデータが記録可能な光記録媒体であって、トラックピッチを既存のＣＤやＤＶＤの半分に相当する数値（ほぼ０．３２μｍ）に微細化して１２ｃｍディスクの片面に最大２７ＧＢのデータを記録および再生することが可能である。ブルーレイディスクは、大容量化のために４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ、開口数（Ｎｕｍｅｒａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ：ＮＡ）が０．８５である対物レンズおよび光透過保護層の厚さが０．１ｍｍであるディスクの構造を採用している。

かかるブルーレイディスク用光ピックアップ装置は、４０５ｎｍの青紫色半導体レーザを照射する光源、光源から出射されるレーザービームを平行ビームに変換させる１／２波長板と、前記１／２波長板から入射される平行ビームを所定の比率で反射および透過させるビームスプリッタ、前記ビームスプリッタから入射されるレーザビームを平行ビームに変換させるコリメータレンズ、前記コリメータレンズを介して出射されるレーザビームを所定の角度で反射させる反射ミラー、反射ミラーから入射されるレーザビームの入射偏光の方向を所定の方向に回転させる１／４波長板、前記１／４波長板を介して入射されるレーザビームを光ディスク上に結像させる対物レンズ、前記光ディスクから反射されて、対物レンズ、反射ミラー、コリメータレンズ、ビームスプリッタを介して入射されるレーザビームを集光させるセンサレンズ、およびセンサレンズから入射されるレーザビームを電気的信号に変換する光検出器で構成される。

前述のように構成された光ピックアップ装置の動作については、光源から出射されたレーザ光は、１／２波長板、ビームスプリッタ、コリメータレンズ、反射ミラー、１／４波長板および対物レンズを介して光ディスクに入射される。これによって、光ディスクの記録層には、ビームスポット（Ｂｅａｍ Ｓｐｏｔ）が形成される。また、光ディスクに入射されたレーザビームは、光ディスクにより反射され、対物レンズ、反射ミラー、コリメータレンズ、ビームスプリッタおよびセンサレンズを介して光検出器に入射される。

このとき、光源から出射されるレーザビームの光ディスクへの入射過程および光ディスクによる反射過程で球面収差が発生する。たとえば、光源から出射されるレーザビームが光経路上に配置された光学素子を経て光ディスクに入射される時、屈折率の差で球面収差が発生する。また、光ディスクに入射されたレーザビームが光ディスクにより反射される時、光ディスクの保護層の厚さ誤差により球面収差が発生する。特に、光ディスクの保護層の厚さ誤差により発生する球面収差は、対物レンズの開口数（ＮＡ）の３乗に比例して発生するため、対物レンズの開口数が大きくなるほど保護層の厚さ誤差の影響を大きく受けるようになる。

従って、レーザビームの光ディスクへの入射過程および光ディスクに入射されたレーザビームの光ディスクによる反射過程で発生する球面収差を補正するための球面収差補正装置が必要となる。前述のような球面収差が補正されていない状態でレーザビームが光ディスクに入射される場合は、光ディスクの記録層に形成されるビームスポットがフォーカシング位置およびトラッキング位置から外れた位置に形成されてしまい、光ピックアップ装置の記録性能が低下する。特に、保護層の厚さ誤差により発生する球面収差が補正されていない状態で光検出器に入射される場合は、隣接信号間の干渉でトラックの正確な追跡が困難になり、誤ったトラックに情報を記録したり、周辺トラックに既に記録されているデータを消すことがある。これによって、光ピックアップ装置のジッター特性が低下するという問題点がある。

従って、本発明の目的は、光源から出射されるレーザビームが光記録媒体に入射される過程および光記録媒体から反射される過程で発生する球面収差を補正することができる、光ピックアップ装置およびその球面収差補正方法を提供することにある。

上記のような技術的課題を解決するため、本発明は、入射されるビームを９０°程度回転させて位相を変換させる波長板と、円形偏光ビームに対する位相を調節することができる液晶分子構造を有する液晶板とで構成された球面収差補正装置を提供する。

ここで、前記液晶板は、互いに対向するように形成された複数の透明基板と、前記複数の透明基板の内側にそれぞれ設けられ、電源からの電圧が印加される透明電極と、前記透明電極面に対して所定の方向および所定の角度で配列された液晶分子で構成され、電圧印加時に入射されるビームの偏光方向に応じて異なった屈折率で透過させる液晶層とで構成される。このとき、液晶層の液晶分子は、入射される円形偏光ビームの位相調節が容易に行えるように所定の方向に４５°程度傾斜するように配列させることが好ましい。

本発明に係る液晶板は、電圧印加の有無に応じて、入射されるレーザビームが有する球面収差に対応する逆球面収差を発生するように液晶層の屈折率を調節し、前記逆球面収差により前記球面収差を補正する。

また、本発明は、入射面に対して垂直または水平方向に偏光して（ビーム進行方向に対して垂直または水平方向に偏光した状態で）入射される平行線偏向ビームに対する位相を調節できる液晶分子構造を有する液晶板と、入射されるビームの位相を１８０°程度回転させて位相変換させる波長板とから構成されることが好ましい。

このとき、前記液晶板は、互いに対向するように形成された複数の透明基板と、前記複数の透明基板の内側にそれぞれ設けられ、電源からの電圧が印加される透明電極と、前記透明電極面に対して垂直方向および水平方向のうちのいずれか１つの方向に配列された液晶分子で構成され、前記透明電極に電圧印加時に入射されるビームの偏光方向に応じて異なった屈折率で透過させる液晶層とで構成される。かかる球面収差補正装置を光ピックアップ装置に採用し、光記録媒体に入射されるレーザビームおよび光記録媒体により反射されて光検出器に入射されるレーザビームが有する球面収差を補正することで、光ピックアップ装置の記録および再生能力を向上させることができる。

さらに、上記のような技術的課題を解決するため、本発明は、Ｓ偏光ビームに対する球面収差補正が可能な液晶分子構造を有する液晶板と、光源から出射されたレーザビームが液晶板を介して光記録媒体に入射される時、液晶板に入射されるレーザビームをＳ偏光ビームに変換させる第１の波長板と、光記録媒体から反射されるレーザビームが液晶板を介して光検出器に再入射される時、液晶板に再入射されるレーザビームをＳ偏光ビームに変換させる第２の波長板とで構成される球面収差補正装置を提供する。

また、本発明は、Ｐ偏光ビームに対する球面収差補正が可能な球面収差補正装置を提供している。球面収差補正装置は、光源から出射されるＰ偏光ビームに対する球面収差補正が可能な液晶分子構造を有する液晶板と、光記録媒体から反射されて液晶板を介して光検出器に再入射されるレーザビームをＰ偏光ビームに変換させて透過させるための第１および第２の波長板を備えている。ここで、第１の波長板は、入射されるビームを１８０°程度回転させて位相変換させる１／２波長板であり、第２の波長板は、入射されるビームを９０°程度回転させて位相変換させる１／４波長板である。

前述のように、本発明に係る球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置およびその球面収差補正方法によれば、光源から出射されるレーザビームが光記録媒体に入射される過程および光記録媒体に入射されたレーザビームが光記録媒体により反射される過程において光ディスクの厚さ誤差、屈折率および対物レンズの開口数などにより発生する球面収差を補正することで、光ピックアップ装置の記録および再生性能を向上させることができる。

特に、光ディスクにより反射されて光検出器に入射されるレーザビームが有する球面収差を補正することで、隣接信号間の干渉でトラッキングサーボの制御が困難になり、これによって誤ったトラックに情報を記録したり、周辺トラックに既に記録されているデータを消してしまうという問題点を解決することができる。また、光ディスクへのデータ記録時に正しくないフォーカス位置合わせによるフォーカスオフセット（Ｆｏｃｕｓ Ｏｆｆｓｅｔ）を防止することで、再生能力が向上する。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施例を詳述する。

〔実施例〕
図１は、本発明の第１の実施例に係る球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置の構成を示す図である。以下、光記録媒体に所定のレーザビームを照射してデータを記録および再生することができる光ピックアップ装置、特に、ブルーレイディスク用光ピックアップ装置を例にして説明する。

本発明に係る光ピックアップ装置１００は、ブルーレーザダイオード１１０、１／２波長板１１５、ビームスプリッタ１２０、前方モニター１２５、コリメータレンズ１３０、反射ミラー１３５、球面収差補正装置１４０、対物レンズ１５０、センサレンズ１５５および光検出器１６０を備えている。

ブルーレーザダイオード（Ｂｌｕｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ。以下、「Ｂｌｕｅ−ＬＤ」と略する）１１０は、光源であって、４０８ｎｍの波長を有する青紫色半導体レーザビームを出射する。このとき、Ｂｌｕｅ−ＬＤ１１０から出射されるレーザビームは、入射面に対して水平方向に偏向されたＰ偏向ビームまたは前記入射面に対して垂直方向に偏光されたＳ偏光ビーム、右円偏光ビームおよび左円偏光ビームの特性を有することができる。

１／２波長板（Ｈａｌｆ−Ｗａｖｅ−Ｐｌａｔｅ）１１５は、Ｂｌｕｅ−ＬＤ１１０から入射されるレーザビームの、該ビーム進行方向に対して垂直な面内の所定方向の位相を、前記ビーム進行方向及び前記所定方向と垂直に交わる方向の位相に対して、１８０°程度先行または遅延させることで入射偏光の方向を変換させる。即ち、１／２波長板１１５は、Ｂｌｕｅ−ＬＤ１１０から出射されるレーザビームをＰ偏光またはＳ偏光ビームに変換させて透過させることができる。

ビームスプリッタ１２０は、１／２波長板１１５を介して入射されるレーザビームを所定の比率で反射および透過させる。従って、１／２波長板１１５から入射されるレーザビームの全光量の一部は透過されて後述の前方モニター１２５に入射され、残りは、ビームスプリッタ１２０により反射されてコリメータレンズ１３０に入射される。

前方モニター（Ｆｒｏｎｔ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｐｈｏｔｏ−ｄｉｏｄｅ：ＦＰＤ）１２５は、ビームスプリッタ１２０から入射されるレーザビームの光量を検出してＢｌｕｅ−ＬＤ１１０から照射される光量を調整する。前方モニター１２５に入射されたレーザビームは、電気的信号に変換してオートパワーコントロールに用いられる。

コリメータレンズ（ｃｏｌｉｍａｔｏｒ ｌｅｎｓ）１３０は、ビームスプリッタ１２０により所定の放射角を有するレーザビームを平行光に変換して透過させる。

反射ミラー（ｒｅｆｌｅｘ ｍｉｒｒｏｒ）１３５は、コリメータレンズ１３０から出射されるレーザビームが対物レンズ１５０に入射されるように反射させる。

球面収差補正装置１４０は、反射ミラー１３５および対物レンズ１５０の間に設けられ、反射ミラー１３５から入射されるレーザビームおよび光ディスク１００ａから反射されるレーザビームが有する球面収差の補正を行う。

また、球面収差補正装置１４０は、１／４波長板（Ｑｕａｒｔｅｒ Ｗａｖｅ Ｐｌａｔｅ）１４２および液晶板（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｌａｔｅ）１４４を有する。

１／４波長板１４２は、レーザビームの進行方向に対して垂直または水平方向に偏光して入射される平行線偏光ビームを、該レーザビームの進行方向に垂直な面内の垂直に交わる２方向に分解した一方の方向の成分の位相を、他方の方向の成分に対して９０°程度先行または遅延させることで（本明細書中、ビームの位相を９０°程度回転させると単に表現する場合もある）、前記平行線偏光ビームを左円偏光ビームまたは右円偏光ビームに変換させ、また、ビームが逆方向に進行する場合には、前記液晶板１４４から入射される円形偏光ビームの位相を９０°程度回転させて平行線偏光ビームに変換させて出射する。即ち、１／４波長板１４２は、反射ミラー１３５から入射されるＰ偏光ビームを右円偏光ビームに変換させて液晶板１４４に入射させ、光ディスク１００ａにより反射されて再入射される左円偏光ビームをＳ偏光ビームに変換させて反射ミラー１３５に出射する。

液晶板１４４は、前記１／４波長板１４２から出射されて対物レンズ１５０を介して光ディスク１００ａに入射されるレーザビームおよび前記光ディスク１００ａに反射されて再入射されるレーザビームの位相を調節してレーザビームが有する球面収差の補正を行う。

液晶板１４４は、図２に示されたように、互いに対向するように形成された複数の透明基板１４５ａ、１４５ｂ、前記複数の透明基板１４５ａ、１４５ｂの内側にそれぞれ設けられて電源が印加される透明電極１４６ａ、１４６ｂ、および前記透明電極１４６ａ、１４６ｂの間に形成され、電圧の印加時に入射されるレーザビームの偏光方向に応じて異なった屈折率で透過させる液晶層１４７で構成される。

液晶層１４７に形成される液晶分子は、１／４波長板１４２から入射されるレーザビームおよび光ディスク１００ａから反射されるレーザビームが有する球面収差を補正するため、入射されるレーザビームに対する屈折率の制御が容易に行えるように液晶分子の長軸方向が透明基板１４５ａ、１４５ｂに対して所定の角度（例えば、４５°）で傾斜するように配列させるが、これに限定されるのではない。

液晶層１４７に配列された液晶分子は、透明電極１４６ａ、１４６ｂに印加される電圧により所定の方向に回転される。このとき、液晶板１４４は、印加電圧により変更される液晶分子の構造に対応させて入射されるレーザビームの位相を変化させるように液晶層１４７の屈折率を調節する。即ち、液晶板１４４は、液晶層１４７に入射されるレーザビームが有する球面収差分布に対応する逆球面収差分布を発生するように液晶層１４７の屈折率を調節する。

対物レンズ（Ｏｂｊｅｃｔ ｌｅｎｓ）１５０は、液晶板１４４により球面収差が補正されて出射されるレーザビームを光ディスク１００ａに結像させる。これによって、光ディスク１００ａの記録層には、ビームスポットが形成される。

センサレンズ１５５は、一種の凹レンズであって、光ディスク１００ａから反射されて対物レンズ１５０、球面収差補正装置１４０、反射ミラー１３５、コリメータレンズ１３０、ビームスプリッタ１２０を経て入射されるレーザビームをフォーカシング状態に応じて円形または楕円形の光に集光させる。

光検出器（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１６０は、一種のフォトダイオードであって、センサレンズ１５５から円形または楕円形に入射されるビームスポットを電気的信号に変換させる。光検出器１６０の検出動作は、公知の技術であるため、詳細な説明は、省略する。

以下、球面収差補正が可能な光ピックアップ装置の制御動作を、図３および図４を参照して説明する。本実施例では、Ｂｌｕｅ−ＬＤ１１０から出射されるレーザビームが１／２波長板１１５によりＰ偏光ビームに変換して出力される場合を例にして説明する。

まず、Ｂｌｕｅ−ＬＤ１１０から出射される一定波長（４０５ｎｍ）のレーザビームは、１／２波長板１１５によりＰ偏光ビームに変換する。変換したＰ偏光ビームは、ビームスプリッタ１２０に入射された後、ビームスプリッタ１２０により所定の比率で反射および透過される。即ち、ビームスプリッタ１２０に入射されたＰ偏光ビームの全光量の一部は透過されて前方モニター１２５に入射され、残りは反射されてコリメータレンズ１３０に入射される。

コリメータレンズ１３０は、ビームスプリッタ１２０により所定の放射角を有するＰ偏光ビームを平行ビームに変換して透過させる。コリメータレンズ１３０から入射されるＰ偏光ビームは、反射ミラー１３５により反射され９０°程度偏向されて球面収差補正装置１４０に入射される。

図３は、球面収差補正装置の動作を説明するための図である。

図３において、ｘ軸は、レーザビームの進行方向を、ｙ軸は、レーザビームの進行方向に対して水平な方向を、ｚ軸は、レーザビームの進行方向に対して垂直な方向を示す。従って、Ｐ偏光は、ｙ軸方向に偏光されたビームを意味し、Ｓ偏光は、ｚ軸方向に偏光されたビームを意味する。

図３を参照するに、球面収差補正装置１４０に入射されるＰ偏光ビームは、１／４波長板１４２により９０°程度位相が先行して右円偏光ビームに変換する。１／４波長板１４２により右円偏光に変換したビームは、液晶板１４４により球面収差補正が行われる。即ち、液晶板１４４は、光ディスク１００ａに入射される右円偏光ビームの球面収差分布に対応する逆球面収差分布を発生させるように液晶層１４７の屈折率を調節する。従って、液晶板１４４に入射された右円偏光ビームは、液晶板１４４により球面収差補正が行われた後、対物レンズ１５０に入射される。

液晶板１４４により球面収差補正された右円偏光ビームは、対物レンズ１５０により集光された後、光ディスク１００ａに入射される。これによって、光ディスク１００ａの記録面にビームスポットが形成される。

また、光ディスク１００ａの記録層に形成されたビームスポットは、光ディスク１００ａ上の形成されたピットにより反射され、対物レンズ１５０、球面収差補正装置１４０、反射ミラー１３５、コリメータレンズ１３０、ビームスプリッタ１２０およびセンサレンズ１５５を介して光検出器１６０に入射される。光ディスク１００ａから反射されるレーザビームは、光ディスク１００ａの保護層の厚さ誤差により屈折率に変化が出て球面収差が発生する。光ディスク１００ａの保護層の厚さ誤差により発生する球面収差は、液晶板１４４により補正される。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、図３においてＡ断面に入射されたレーザビームが有する球面収差の補正方法を説明するための図である。

図４（ａ）および図４（ｂ）を参照するに、光ディスク１００ａにより反射されてＡ断面に再入射された左円偏光ビームが光ディスク１００ａの厚さ、媒質の屈折率および対物レンズの開口数などにより図４（ａ）のように球面収差を有する場合、液晶板１４４は、図４（ｂ）のような逆球面収差を発生するように液晶層１４７の屈折率を調節する。即ち、液晶板１４４に入射される左円偏光ビームが有する球面収差は、液晶板１４４により発生する逆球面収差により減衰されることで補正される。

また、液晶板１４４により球面収差補正された左円偏光ビームは、１／４波長板１４２に入射される。１／４波長板１４２に入射された左円偏光ビームは、１／４波長板１４２により９０°程度位相遅延されてＳ偏光ビームに変換された後、透過される。１／４波長板１４２から入射されるＳ偏光ビームは、反射ミラー１３５により反射され９０°程度偏向されてコリメータレンズ１３０に入射される。

反射ミラー１３５から入射されるＳ偏光ビームは、コリメータレンズ１３０により平行ビームに変換した後、ビームスプリッタ１２０に入射される。ビームスプリッタ１２０に入射されたＳ偏光ビームは、センサレンズ１５５に入射され、センサレンズ１５５により集光されて光検出器１６０に入射される。光検出器１６０に入射されたＳ偏光ビームは、所定の領域に分割された分割センサ（例えば、８分割センサまたは１２分割センサ）に集光される。光検出器１６０の検出動作は、公知の技術であるため、詳細な説明は、省略する。

また、図５は、本発明の第２の実施例に係る球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置の構成を示す図である。本発明の第２の実施例に係る光ピックアップ装置２００は、第１の実施例に係る光ピックアップ装置１００に採用された球面収差補正装置１４０とは異なる構造を有する球面収差補正装置２４０を採用しており、以下、本実施例に係る球面収差補正装置２４０に関連した部分についてのみ説明し、残りの光学素子に関する詳細な説明は、省略する。

本実施例による球面収差補正装置２４０は、液晶板２４２および１／２波長板２４４で構成される。

液晶板２４２は、反射ミラー２３５を介して入射されるレーザビームおよび光ディスク２００ａから反射されて再入射されるレーザビームの位相を調節してレーザビームが有する球面収差の補正を行う。

液晶板２４２は、互いに対向するように形成された複数の透明基板と、前記複数の透明基板の内側にそれぞれ設けられて電源が印加される透明電極と、前記透明電極の間に形成され、電源の印加時に入射されるレーザビームの偏光方向に応じて異なった屈折率で透過させる液晶層とで構成される。液晶層に形成される液晶分子は、透明基板面に対して垂直方向または水平方向に配列させる。これは、本実施例に係る液晶板２４２がＰ偏光ビームに対する球面収差補正を行うようになっているためである。

１／２波長板２４４は、液晶板２４２から入射されるレーザビームの位相を１８０°程度回転させて入射偏光の方向を変換させる。また、１／２波長板２４４は、光ディスク２００ａにより反射されて再入射されるレーザビームの位相を１８０°程度回転させて入射偏光の方向を変換させる。

図６は、図５に示された球面収差補正装置の動作を説明するための図である。

図６を参照するに、液晶板２４２に入射されるＰ偏光ビーム、即ち、ｙ軸方向に偏光されたビームは、液晶板２４２により球面収差補正が行われた後、透過される。即ち、液晶板２４２は、光ディスク１００ａに入射されるＰ偏光ビームが有する球面収差に対応する逆球面収差を発生するように液晶層の屈折率を調節する。従って、液晶板２４２に入射されるＰ偏光ビームは、液晶板２４２により球面収差補正が行われた後、１／２波長板２４４に入射される。１／２波長板２４４に入射されたＰ偏光ビームは、１／２波長板２４４によりＳ偏光ビームに変換する。

１／２波長板２４４から出射されるＳ偏光ビームは、対物レンズ２５０に入射された後、対物レンズ２５０により集光され、光ディスク２００ａに入射される。これによって、光ディスク２００ａの記録層にはビームスポットが形成される。光ディスク２００ａに入射されたＳ偏光ビームは、光ディスク２００ａにより反射された後、１／２波長板２４４に再入射される。光ディスク２００ａにより反射されて再入射されるＳ偏光ビームは、１／２波長板２４４によりＰ偏光ビームに変換した後、液晶板２４０に入射される。液晶板２４０は、１／２波長板２４４を介して入射されるＰ偏光ビームが有する球面収差を補正した後、透過させる。本実施例による液晶板２４２の球面収差補正原理は、第１の実施例による液晶板１４４の補正原理と同様であるため、詳細な説明は、省略する。

図７は、本発明の第３の実施例に係る球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置の構成を示す図である。

図７を参照するに、本発明に係る光ピックアップ装置３００は、ブルーレーザダイオード３１０、回折格子３１５、第１の１／２波長板３２０、ビームスプリッタ３２５、コリメータレンズ３３５、反射ミラー３４０、球面収差補正装置３５０、対物レンズ３６０、センサレンズ３６５および光検出器３７０を備えている。

ここで、ブルーレーザダイオード３１０、回折格子３１５、ビームスプリッタ３２５、コリメータレンズ３３５、反射ミラー３４０、対物レンズ３６０、センサレンズ３６５および光検出器３７０の機能は、図１に示された光学素子の機能と同様であるため、詳細な説明は、省略する。

第１の１／２波長板３２０は、回折格子３１５から分離入射されるレーザビームの位相を１８０°程度先行および遅延させて入射偏光の方向を変換させる。即ち、第１の１／２波長板３２０は、回折格子３１５から出射されるレーザビームをＰ偏光ビームまたはＳ偏光ビームに変換させて透過させる。

球面収差補正装置３５０は、反射ミラー３４０および対物レンズ３６０の間に設けられ、光ディスク３００ａに入射されるレーザビームおよび光ディスク３００ａから反射されて光検出器３７０に入射されるレーザビームが有する球面収差の補正を行う。

球面収差補正装置３５０は、第２の１／２波長板３５２、液晶板３５４および１／４波長板３５６で構成される。

第２の１／２波長板３５２は、レーザビームの進行方向に対して垂直または水平方向に偏光して入射される平行ビームの位相を１８０°程度先行または遅延させて入射偏光の方向を変換させる。即ち、第２の１／２波長板３５２は、反射ミラー３４０から入射されるＰ偏光ビームをＳ偏光ビームに変換させて透過させる。

液晶板３５４は、対物レンズ３６０を介して光ディスク３００ａに入射されるレーザビームおよび前記光ディスク３００ａから反射されて再入射されるレーザビームの位相を調節して球面収差を補正する。本実施例に係る液晶板３５４は、Ｓ偏光ビームに対する球面収差補正を行うことができる。

液晶板３５４は、互いに対向するように形成された複数の透明基板と、前記複数の透明基板の内側にそれぞれ設けられ、電源が印加される透明電極と、前記透明電極の間に形成され、電源の印加時に入射されるレーザビームを異なった屈折率で透過させる液晶層とで構成される。液晶層に形成される液晶分子は、透明基板面に対して垂直方向または水平方向に配列させる。このとき、液晶層に形成された液晶分子は、電圧印加の有無によって所定の方向に回転するようになり、回転された液晶分子の配列方向に応じて入射されるレーザビームが分子と反応する程度が異なっている。

液晶板３５４は、透明電極に印加される電圧により変更される液晶分子の構造に対応して入射されるレーザビームの位相を変化させるように液晶層の屈折率を調節する。即ち、液晶板３５４は、入射されるＳ偏光ビームが有する球面収差分布に対応する逆球面収差分布を発生するように液晶層の屈折率を調節する。

１／４波長板３５６は、レーザビームの進行方向に対して垂直または水平方向に偏光して入射される平行ビームの位相を９０°程度回転させて左円偏光ビームまたは右円偏光ビームに変換させて透過させる。即ち、１／４波長板３５６は、液晶板３５４により球面収差補正が行われたＳ変更ビームを右円偏光ビームに変化させて透過させる。また、１／４波長板３５６は、光ディスク３００ａから反射されて再入射される左円偏光ビームをＳ偏光ビームに変換させて液晶板３５４に入射させる。

従って、本実施例に係る液晶板３５４に入射されるレーザビームは、第２の１／２波長板３５２および１／４波長板３５６によりＳ偏光ビームに変換して入射される。

１／４波長板３５６から出射される右円偏光ビームは、対物レンズ３６０により集光された後、光ディスク３００ａの記録層に入射される。そして、光ディスク３００ａから反射されて再入射されるセンサレンズ３６５により集光された後、光検出器３７０に入射される。

以下、図７に示された第３の実施例に係る球面収差補正装置の動作について図８を参照して説明する。本実施例では、球面収差補正装置３５０にＰ偏光ビームが入射される場合を挙げて説明する。

図８は、図７に示された球面収差補正装置の動作を説明するための図である。

図８を参照するに、球面収差補正装置３５０に入射されるＰ偏光ビームは、第２の１／２波長板３５２により１８０°程度位相が先行してＳ偏光ビームに変換される。第２の１／２波長板３５２によりＳ偏光に変換したビームは、液晶板３５４により球面収差補正が行われる。液晶板３５４は、光ディスク３００ａに入射されるＳ偏光ビームの球面収差分布に対応する逆球面収差分布を発生するように液晶層の屈折率を調節する。従って、液晶板３５４に入射されるＳ偏光ビームは、液晶板３５４により球面収差補正が行われた後、１／４波長板３５６に入射される。

１／４波長板３５６は、液晶板３５４により球面収差補正が行われて入射されるＳ偏光ビームを９０°程度回転させて右円偏光ビームに変換させて透過させる。１／４波長板３５６から入射される右円偏光ビームは、対物レンズ３６０により集光された後、光ディスク３００ａに入射される。これによって、光ディスク３００ａの記録面には、ビームスポットが形成される。

なお、光ディスク３００ａの記録面に形成されるビームスポットは、光ディスク３００ａ上に形成されたピットにより反射され、反射されたビームは、対物レンズ３６０、球面収差補正装置３５０、反射ミラー３４０、コリメータレンズ３３５、ビームスプリッタ３２５およびセンサレンズ３６５を介して光検出器３７０に再入射される。

即ち、光ディスク３００ａに入射された右円偏光ビームは、光ディスク３００ａにより反射された後、１／４波長板３５６に再入射される。このとき、光ディスク３００ａに入射された右円偏光ビームは、光ディスク３００ａにより反射されることで左円偏光ビームに変換される。１／４波長板３５６は、光ディスク３００ａから入射される左円偏光ビームの位相を９０°程度遅延させてＳ偏光ビームに変換させる。

１／４波長板３５６から入射されるＳ偏光ビームは、液晶板３５４により球面収差補正が行われた後、第２の１／２波長板３５２に入射される。液晶板３５４により球面収差補正が行われたＳ偏向ビームは、第２の１／２波長板３５２により１８０°程度位相が遅延されてＰ偏向に変換した後、透過される。第２の１／２波長板３５２から入射されるレーザビームは、反射ミラー３４０、コリメータレンズ３３５、ビームスプリッタ３２５およびセンサレンズ３６５を介して光検出器３７０に入射される。

前述のように、第３の実施例に係る光ピックアップ装置３００によれば、光ディスク３００ａに入射されるレーザビームおよび光ディスク３００ａから反射されて光検出器３７０に入射されるレーザビームに対する球面収差補正を行うことが可能である。

また、図９は、本発明の好適な第４の実施例に係る球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置の構成を示す図である。

図９を参照するに、本実施例に係る光ピックアップ装置４００は、Ｂｌｕｅ−ＬＤ４１０、回折格子４１５、第１の１／２波長板４２０、ビームスプリッタ４２５、コリメータレンズ４３５、反射ミラー４４０、球面収差補正装置４５０、対物レンズ４６０、センサレンズ４６５および光検出器４７０を備えている。

本実施例では、図１に示された光学素子の機能に類似したＢｌｕｅ−ＬＤ４１０、第１の１／２波長板４２０、ビームスプリッタ４２５、コリメータレンズ４３５、反射ミラー４４０、センサレンズ４６５および対物レンズ４６０に対する説明は省略し、球面収差補正装置４５０に関連した部分についてのみ説明する。

本実施例に係る球面収差補正装置４５０は、液晶板４５２、第２の１／２波長板４５４および１／４波長板４５６を備える。

液晶板４５２は、対物レンズ４６０を介して光ディスク４００ａに入射されるレーザビームおよび前記光ディスク４００ａから反射されて光検出器４７０に再入射されるレーザビームが有する球面収差を補正する。本実施例に係る液晶板４５２は、Ｐ偏光ビームに対する球面収差の補正が可能である。例えば、液晶板４５２は、反射ミラー４４０および１／４波長板４５６から入射されるＰ偏光ビームが有する球面収差分布に対応する逆球面収差分布を発生するように液晶層の屈折率を調節して球面収差を補正する。

第２の１／２波長板４５４は、入射されるレーザビームの位相を１８０°程度先行または遅延させて入射偏光の方向を変換させる。即ち、第２の１／２波長板４５４は、液晶板４５２から球面収差補正されて入射されるＰ偏光ビームの位相を１８０°程度先行してＳ偏光ビームに変換させる。また、第２の１／２波長板４５４は、光ディスク４００ａにより反射されて再入射されるＳ偏光ビームの位相を１８０°程度遅延させてＰ偏光ビームに変換させる。

１／４波長板４５６は、入射されるレーザビームの位相を９０°程度先行または遅延させて入射偏光の方向を変換させる。即ち、１／４波長板４５６は、第２の１／２波長板４５４から入射されるＳ偏光ビームの位相を９０°程度先行して右円偏光ビームに変換させる。また、１／４波長板４５６は、光ディスク４００ａにより反射されて再入射される左円偏光ビームの位相を９０°程度遅延させてＳ偏光ビームに変換させる。

以下、図９に示された第４の実施例に係る球面収差補正装置の動作を、図１０を参照して説明する。本実施例では、球面収差補正装置４５０にＰ偏光ビームが入射される場合を挙げて説明する。

図１０を参照するに、液晶板４５２は、光ディスク４００ａに入射されるＰ偏光ビームが有する球面収差分布に対応する逆球面収差分布を発生するように液晶層の屈折率を調節する。これによって、液晶板４５２に入射されるＰ偏光ビームは、液晶板４５２により球面収差補正が行われた後、第２の１／２波長板４５４に入射される。第２の１／２波長板４５４に入射されたＰ偏光ビームは、第２の１／２波長板４５４により１８０°程度回転されてＳ偏光ビームに変換される。

そして、１／４波長板４５６は、第２の１／２波長板４５４から入射されるＳ偏光ビームの位相を９０°程度先行して右円偏光ビームに変換させる。１／４波長板４５６から出射される右円偏光ビームは、対物レンズ４６０に入射された後、対物レンズ４６０により集光され、光ディスク４００ａに入射される。これによって、光ディスク４００ａの記録面には、ビームスポットが形成される。

また、光ディスク４００ａに入射された右円偏光ビームは、光ディスク４００ａにより反射された後、１／４波長板４５６に再入射される。このとき、光ディスク４００ａに入射された右円偏光ビームは、反射により左円偏光ビームに変換される。１／４波長板４５６は、光ディスク４００ａから入射される左円偏光ビームの位相を９０°程度遅延させてＳ偏光ビームに変換させる。

また、第２の１／２波長板４５４は、１／４波長板４５６から入射されるＳ偏光ビームをＰ偏光ビームに変換させた後、液晶板４５２に透過させる。第２の１／２波長板４５４から入射されたＰ偏光ビームは、液晶板４５２により球面収差補正が行われた後、反射ミラー４４０、コリメータレンズ４３５、ビームスプリッタ４２５およびセンサレンズ４６５を介して光検出器４７０に入射される。

前述のように、第４の実施例に係る光ピックアップ装置４００によれば、光ディスク４００ａに入射されるレーザビームおよび光ディスク４００ａから反射されて光検出器４７０に入射されるレーザビームの全てに対する球面収差の補正が可能である。

なお、以上、Ｂｌｕｅ−ＬＤ、回折格子、ＦＰＤおよび光検出器をそれぞれ別に構成した例を示したが、これに限定されるのではなく、ホログラフィック光学素子を用いてＢｌｕｅ−ＬＤ、回折格子、ＦＰＤおよび光検出器を単一のパッケージとして形成することができるのはいうまでもない。前述のように光源、回折格子、ＦＰＤ、光検出器およびホログラフィック光学素子を単一のパッケージにして構成する場合、光ピックアップ装置の構造を単純化することができ、特に、光源から出射される光パワーが小さな場合において有効に使用することができる。

以上、本発明の好適な実施例を挙げて説明してきたが、本発明の保護範囲は、前述の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明およびその均等物にまで及ぶものである。従って、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で本発明を種々に変更して実施することができる。

本発明は、光源から出射されるレーザビームが光記録媒体に入射される過程および光ディスクから反射される過程で発生する球面収差を補正することができるブルーレイディスク用光ピックアップ装置に適用可能である。

本発明の第１の実施例に係る球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置の構成を示す図である。 図１に示された液晶板の詳細を示す図である。 図１に示された球面収差補正装置の動作を説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示された球面収差補正装置の補正原理を説明するためのグラフである。 本発明の第２の実施例に係る球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置の構成を示す図である。 図５に示された球面収差補正装置の動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施例に係る球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置の構成を示す図である。 図７に示された球面収差補正装置の動作を説明するための図である。 本発明の第４の実施例に係る球面収差補正装置を備えた光ピックアップ装置の構成を示す図である。 図９に示された球面収差補正装置の動作を説明するための図である。

符号の説明

１００、２００、３００、４００ 光ピックアップ装置
１１０、２１０、３１０、４１０ ブルーレーザダイオード
１１５、２１５、３２０、４２０ １／２波長板
１４０、２４０、３５０、４５０ 球面収差補正装置
１５０、２５０、３６０、４６０ 対物レンズ

Claims (19)

1. 光記録媒体に所定のレーザビームを照射してデータを記録および再生する光ピックアップ装置において、
   入射面に対して垂直・水平方向のうちのいずれか１つの方向に偏光して入射される第１の平行ビームを第１の円形偏光ビームに変換させて前記光記録媒体に入射させ、前記光記録媒体により反射されて再入射される第２の円形偏光ビームを前記第１の平行ビームと垂直な第２の平行ビームに変換させる波長板と、
   前記波長板および前記光記録媒体の間に設けられ、前記第１の円形偏光ビームおよび前記第２の円形偏光ビームの位相を調節する液晶板と、
   を備えることを特徴とする球面収差補正装置。
2. 前記波長板は、入射されるビームを９０°程度回転させて位相変換させる１／４波長板であることを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正装置。
3. 前記液晶板は、
   互いに対向するように形成された複数の透明基板と、
   前記複数の透明基板の内側にそれぞれ設けられ、電源が印加される透明電極と、
   前記透明電極面に対して所定の方向および所定の角度で配列された液晶分子で構成され、前記透明電極への電圧印加時に入射されるビームの偏光方向に応じて異なった屈折率で透過させる液晶層と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の球面収差補正装置。
4. 前記所定の角度は、４５°であることを特徴とする請求項３に記載の球面収差補正装置。
5. 光記録媒体に所定のレーザビームを照射してデータを記録および再生させる光ピックアップ装置において、
   入射面に対して垂直・水平方向のうちのいずれか１つの方向に偏光して入射される第１の平行ビームを前記第１の平行ビームに垂直な第２の平行ビームに変化させて前記光記録媒体に入射させ、前記光記録媒体により反射されて再入射される第２の平行ビームを前記第１の平行ビームに変換させる波長板と、
   前記波長板の前端に設けられ、前記光記録媒体に入射される前記第１の平行ビームおよび前記光記録媒体から反射され、前記波長板を介して再入射される前記第１の平行ビームの位相を調節する液晶板と、
   を備えることを特徴とする球面収差補正装置。
6. 前記波長板は、入射されるビームを１８０°程度回転させて位相変換させる１／２波長板であることを特徴とする請求項５に記載の球面収差補正装置。
7. 前記液晶板は、
   互いに対向するように形成された複数の透明基板と、
   前記複数の透明基板の内側にそれぞれ設けられ、電源が印加される透明電極と、
   前記透明電極面に対して垂直方向および水平方向のうちのいずれか１つの方向に配列された液晶分子で構成され、前記透明電極への電圧印加時に入射されるビームの偏光方向に応じて異なった屈折率で透過させる液晶層と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の球面収差補正装置。
8. 光記録媒体に所定のレーザビームを照射してデータを記録および再生させる光ピックアップ装置において、
   前記光記録媒体に対して垂直および水平方向のいずれか１つの方向に偏光して入射される第１の平行ビームを第２の平行ビームに変換させて透過させる第１の波長板と、
   前記第１の波長板から入射される前記第２の平行ビームを第１の円形偏光ビームに変換させて前記光記録媒体に入射させ、前記光記録媒体により反射されて再入射される第２の円形偏光ビームを前記第２の平行ビームに変換させて透過させる第２の波長板と、
   前記第１の波長板および前記第２の波長板の間に配置され、電源印加の有無に応じて前記第１の波長板および前記第２の波長板から入射される前記第２の平行ビームの位相を調節して球面収差を補正する液晶板と、
   を備えることを特徴とする球面収差補正装置。
9. 前記第１の平行ビームは、前記光記録媒体に対して水平方向に偏光して入射されるＰ偏光ビームであり、前記第２の平行ビームは、前記第１の平行ビームに垂直なＳ偏光ビームであることを特徴とする請求項８に記載の球面収差補正装置。
10. 前記第１の波長板は、入射されるビームを１８０°程度回転させて位相変換させる１／２波長板であり、前記第２の波長板は、入射されるビームを９０°程度回転させて位相変換させる１／４波長板であることを特徴とする請求項８に記載の球面収差補正装置。
11. 前記液晶板は、
    互いに対向するように形成された複数の透明基板と、
    前記複数の透明基板の内側にそれぞれ設けられ、電源が印加される透明電極と、
    前記透明電極面に対して垂直方向および水平方向のいずれか１つの方向に配列された液晶分子で構成され、前記透明電極への電圧印加時に入射される第２の平行ビームの位相を調節して前記球面収差を補正する液晶層と、
    を備えることを特徴とする請求項８に記載の球面収差補正装置。
12. 光記録媒体に所定のレーザビームを照射してデータを記録および再生させる光ピックアップ装置において、
    前記光記録媒体に入射される第１の平行ビームおよび前記光記録媒体に入射された後に反射されて再入射される前記第１の平行ビームが有する球面収差を補正する液晶板と、
    前記液晶板と前記光記録媒体との間に設けられ、前記液晶板から出射される前記第１の平行ビームを第２の平行ビームに変換させて透過させる第１の波長板と、
    前記第１の波長板と前記光記録媒体との間に設けられ、前記第１の波長板から入射される前記第２の平行ビームを第１の円形偏光ビームに変換させて前記光記録媒体に入射させ、前記光記録媒体により反射されて再入射される第２の円形偏光ビームを前記第２の平行ビームに変換させて前記第１の波長板に透過させる第２の波長板と、を備え、
    前記第１の波長板は、前記第２の波長板から入射される前記第２の平行ビームを前記第１の平行ビームに変換させて前記液晶板に透過させることを特徴とする球面収差補正装置。
13. 前記第１の平行ビームは、前記光記録媒体に対して水平方向に偏光して入射および出射されるＰ偏光ビームであり、前記第２の平行ビームは、前記第１の平行ビームに垂直なＳ偏光ビームであることを特徴とする請求項１２に記載の球面収差補正装置。
14. 前記第１の波長板は、入射されるビームを１８０°程度回転させて位相変換させる１／２波長板であり、前記第２の波長板は、入射されるビームを９０°程度回転させて位相変換させる１／４波長板であることを特徴とする請求項１２に記載の球面収差補正装置。
15. 前記液晶板は、
    互いに対向するように形成された複数の透明基板と、
    前記複数の透明基板の内側にそれぞれ設けられ、電源が印加される透明電極と、
    前記透明電極面に対して垂直方向および水平方向のいずれか１つの方向に配列された液晶分子で構成され、前記透明電極への電圧印加時に入射される第１の平行ビームの位相を調節して前記球面収差を補正する液晶層と、
    を備えることを特徴とする請求項１２に記載の球面収差補正装置。
16. 光記録媒体に所定のレーザビームを照射してデータを記録および再生する光ピックアップ装置における球面収差補正方法であって、
    波長板に対して垂直・水平方向のうちのいずれか１つの方向に偏光して入射される第１の平行ビームを第１の円形偏光ビームに変換させて前記光記録媒体に入射させ、前記光記録媒体により反射され前記波長板に再入射される第２の円形偏光ビームを前記第１の平行ビームと垂直な第２の平行ビームに変換させるステップと、
    前記波長板および前記光記録媒体の間に設けられた液晶板を用いて前記第１の円形偏光ビームおよび前記第２の円形偏光ビームの位相を調節するステップと、
    を含むことを特徴とする光ピックアップ装置における球面収差補正方法。
17. 前記波長板は、入射されるビームを９０°程度回転させて位相変換させる１／４波長板であることを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ装置における球面収差補正方法。
18. 互いに対向するように形成された複数の透明基板を提供するステップと、
    前記複数の透明基板の内側にそれぞれ設けられ、電源が印加される透明電極を提供するステップと、
    前記透明電極面に対して所定の方向および所定の角度で配列された液晶分子で構成され、前記透明電極への電圧印加時に入射されるビームの偏光方向に応じて異なった屈折率で透過させる液晶層を形成するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ装置における球面収差補正方法。
19. 前記所定の角度は、４５°であることを特徴とする請求項１８に記載の光ピックアップ装置における球面収差補正方法。
    
    

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