JP3600027B2 - 収差補正装置及び光ピックアップ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクに光ビームを照射して記録情報を再生又は記録するための情報再生装置又は情報記録装置において、光ピックアップの光学系に起因する非点収差を補正すると共に、光ディスクのチルトに起因する収差を補正する収差補正装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光ディスクの再生等を行うために用いられる光ピックアップにおいて、種々の要因により発生する波面収差の影響を受けて性能が劣化することが問題となっている。これらの波面収差を補正するため、光ピックアップの光路中に液晶素子を配置して液晶に電圧を印加する方法が提案されている。これにより、液晶の屈折率を変化させ、通過する光ビームに位相差を与えて各種の波面収差を打ち消すことにより、波面収差を補正するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ピックアップにおいては、多様な要因で波面収差が発生する。その中でも、光ディスクのチルトに起因するコマ収差と光学系に起因する非点収差は、光ピックアップを用いて再生や記録を行う際の性能に大きく影響を与えるので、十分に対策を施しておくことが望ましい。そのため、光ディスクのチルトに起因する収差を補正する液晶素子と、光学系に起因する非点収差を補正する非点収差を補正する液晶素子を２つ重ねて光ピックアップを構成することが考えられる。しかし、このような構成では、光ピックアップの小型、軽量化が困難になることが問題となる。
【０００４】
また、光学系に起因する非点収差は、光学部品の精度、組立誤差等で発生するものであると共に、同一の光学系を有する光ピックアップ内であっても、それぞれの非点収差の方向や大きさが異なるという特性がある。そのため、非点収差を減少させるためには、より精度の高い光学部品を用いるか、組立後に的確な調整を行うなどの必要があり、コスト上昇につながることが問題となる。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、１つの液晶素子を用いて光学系に起因する非点収差と光ディスクのチルトに起因する収差を同時に補正可能であると共に、簡単な構成で方向や大きさの異なる非点収差の補正に対応可能な収差補正装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の収差補正装置は、光源から出射され、対物レンズを介して光ディスクに照射される光ビームに位相差を付与することにより収差を補正する収差補正装置であって、前記光ビームの通過領域を中心部と外周部に分割し、更に当該外周部を光学系に起因する非点収差の分布に対応して略中心対称に複数に分割して形成され、それぞれの分割領域ごとに前記非点収差の方向に対応して設定された電圧が印加される第１電極と、前記光ビームの通過領域を光ディスクに照射される際のチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割して形成され、それぞれの分割領域に電圧が印加される第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の一方又は双方により通過する光ビームに前記電圧に応じた位相差を付与し、前記収差を補正する収差補正手段と、を備え、前記第１電極においては、前記外周部の各分割領域のうち、前記方向に対応して互いに中心対称な位置にある二つの当該分割領域よりなる第一の領域と、前記方向に垂直な方向に対応して互いに中心対称な位置にある二つの当該分割領域よりなる第二の領域と、のそれぞれに互いに逆極性の位相差を光ビームに付与する電圧が印加されることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、光源から出射された光ビームは、収差補正装置に達し、第１電極の少なくとも外周部に形成された、非点収差の分布に対応する略中心対称の複数の分割領域を通過すると共に、第２電極の光ディスクのチルトに起因する収差の分布に対応する複数の分割領域を通過する。このとき、第１電極と第２電極に、それぞれ各分割領域毎に設定された電圧が印加され、収差補正手段にて、この電圧に応じて位相差が付与され、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差を補正する。よって、光ピックアップに様々な方向性の非点収差があり、これに加えて光ディスクの傾きによりチルトに起因する収差が生じている場合でも、１つの光学素子で同時に両方の収差の補正が可能となる。また、非点収差の任意の方向に対応できるので、光学部品にきわめて高い精度を要求することがなく、組み立て後の調整等も不要となる。
更に、第１電極における光ビームの通過領域が中心部と外周部に分割されると共に、更に外周部が略中心対称に複数分割され、当該外周部の各分割領域のうち、非点収差の方向に対応して互いに中心対称な位置にある二つの当該分割領域よりなる第一の領域と、当該方向に垂直な方向に対応して互いに中心対称な位置にある二つの当該分割領域よりなる第二の領域と、のそれぞれに互いに逆極性の位相差を光ビームに付与する電圧が印加されるので、第１電極の中心では波面収差の変化が少なく外周では波面収差が方向に応じて変化するという非点収差の特性に合致した補正を行うことができるため、２種の収差補正が可能なことに加えて、簡易な制御で容易に非点収差の補正が行われる。更に、外周部の複数の分割領域を中心対称とし、かつ直交方向に逆の特性を与えるようにしたので、非点収差の方向に応じて駆動パターンを実質的に回転させることができ、簡単に方向性に対応した非点収差の補正を行うことができる。
請求項２に記載の発明は、光源から出射され、対物レンズを介して光ディスクに照射される光ビームに位相差を付与することにより収差を補正する収差補正装置であって、前記光ビームの通過領域を中心部と外周部に分割し、更に当該外周部を光学系に起因する非点収差の分布に対応して略中心対称に複数に分割して形成され、それぞれの分割領域ごとに前記非点収差の方向に対応して設定された電圧が印加される第１電極と、前記光ビームの通過領域を光ディスクに照射される際のチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割して形成され、それぞれの分割領域に電圧が印加される第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の一方又は双方により通過する光ビームに前記電圧に応じた位相差を付与し、前記収差を補正する収差補正手段と、を備え、前記第１電極においては、前記方向が前記外周部の各分割領域の境界近辺となる場合に、当該境界の両側に隣接して位置し互いに中心対称な四つの当該分割領域よりなる第一の領域と、当該境界に直交する線の両側に隣接して位置し互いに中心対称な四つの当該分割領域よりなる第二の領域と、のそれぞれに互いに逆極性の位相差を光ビームに付与する電圧が印加されることを特徴とする。
この発明によれば、光源から出射された光ビームは、収差補正装置に達し、第１電極の少なくとも外周部に形成された、非点収差の分布に対応する略中心対称の複数の分割領域を通過すると共に、第２電極の光ディスクのチルトに起因する収差の分布に対応する複数の分割領域を通過する。このとき、第１電極と第２電極に、それぞれ各分割領域毎に設定された電圧が印加され、収差補正手段にて、この電圧に応じて位相差が付与され、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差を補正する。よって、光ピックアップに様々な方向性の非点収差があり、これに加えて光ディスクの傾きによりチルトに起因する収差が生じている場合でも、１つの光学素子で同時に両方の収差の補正が可能となる。また、非点収差の任意の方向に対応できるので、光学部品にきわめて高い精度を要求することがなく、組み立て後の調整等も不要となる。
更に、第１電極における光ビームの通過領域が中心部と外周部に分割されると共に、更に外周部が略中心対称に複数分割され、非点収差の方向が外周部の各分割領域の境界近辺となる場合に、当該境界の両側に隣接して位置し互いに中心対称な四つの当該分割領域よりなる第一の領域と、当該境界に直交する線の両側に隣接して位置し互いに中心対称な四つの当該分割領域よりなる第二の領域と、のそれぞれに互いに逆極性の位相差を光ビーム に付与する電圧が印加されるので、第１電極の中心では波面収差の変化が少なく外周では波面収差が方向に応じて変化するという非点収差の特性に合致した補正を行うことができるため、２種の収差補正が可能なことに加えて、簡易な制御で容易に非点収差の補正が行われる。更に、非点収差の方向が分割領域と重なる場合、あるいは分割領域の境界上にある場合の何れにも適切に対処可能となる。
【０００８】
請求項３に記載の収差補正装置は、請求項１又は２に記載の収差補正装置において、前記収差補正手段は、電圧に応じて屈折率が可変される液晶層により光ビームに位相差を付与することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、液晶層の各分割領域の印加電圧を可変して屈折率を変えることにより通過する光ビームに位相差を付与する。よって、光ピックアップの光学系に液晶パネルを配置させることで、簡易な構成により様々な方向性の非点収差とチルトに起因する収差を容易に補正することができる。
【００１０】
請求項４に記載の収差補正装置は、請求項３に記載の収差補正装置において、前記収差補正手段は、前記液晶層が前記第１電極と前記第２電極により挟まれる断面構造を有し、前記第１電極と前記第２電極には矩形波となる電圧を印加することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、光ピックアップ中に配置された液晶層を挟んで第１電極と第２電極が形成され、矩形波となる電圧を第１電極に印加し、かつ、矩形波となる電圧を第２電極にも印加する。よって、分割形状が異なる２つの電極であっても駆動することが容易であり、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差との２つに収差分布に容易に対応して収差補正を行うことができる。
【００１２】
請求項５に記載の収差補正装置は、請求項４に記載の収差補正装置において、前記収差補正手段は、前記第１電極と前記第２電極に印加される電圧による電位差を与えたときに光ビームに付与される位相差が、前記非点収差の方向に対応する位相差と前記チルトに起因する収差の分布に対応する位相差との和となるように前記第１電極及び前記第２電極にそれぞれ電圧を印加することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、第１電極と第２電極にそれぞれ電圧を印加すると両電極には電位差が生じ、通過する光ビームには、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差の両方の位相差の和となる位相差が付与される。よって、１つの液晶パネルのみ配置された簡易な構成により性質の異なる２つの収差を同時に補正することができる。
【００１４】
請求項６に記載の収差補正装置は、請求項４又は請求項５に記載の収差補正装置において、前記収差補正手段は、前記非点収差の方向に対応する位相差を光ビームに付与すべく前記第１電極に印加される第１駆動信号を生成する第１生成手段と、前記チルトに起因する収差の分布に対応する位相差を光ビームに付与すべく前記第２電極に印加される第２駆動信号を生成する第２生成手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、第１生成手段により生成される第１駆動信号が第１電極に印加されて非点収差の方向に対応する位相差が光ビームに付与される一方、第２生成手段により生成される第２駆動信号が第２電極に印加されてチルトに起因する収差の方向に対応する位相差が光ビームに付与される。よって、１つの液晶パネルに対する簡易な駆動方法を用いて、性質の異なる２つの収差を同時に補正することができる。
【００１６】
請求項７に記載の収差補正装置は、請求項６に記載の収差補正装置において、前記第１駆動信号及び前記第２駆動信号は共にパルス信号であると共に、前記第２駆動信号は、光ビームに予め設定された所定位相差を付与するときの前記第１駆動信号を基準として、光ビームに当該所定位相差より大きい位相差を付与するときは、前記第１駆動信号の位相と前記第２駆動信号の位相とが逆相となるパルス信号であり、光ビームに前記所定位相差よりも小さい位相差を与えるときは、前記第１駆動信号の位相と前記第２駆動信号の位相とが同相となるパルス信号であることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、光ビームにはパルス信号である第１駆動信号により予め設定された所定位相差が付与される一方、これを基準に、逆相となるパルス信号である第２駆動信号により、所定位相差より大きい位相差が付与され、同相となるパルス信号である第２駆動信号により、所定位相差より小さい位相差が付与される。よって、１つの液晶パネルの両電極をパルス信号の位相を調整して容易に駆動することにより、性質の異なる２つの収差を同時に補正することができる。
【００２４】
請求項８に記載の収差補正装置は、請求項３又は請求項４に記載の収差補正装置において、前記第２電極は、光ディスクのラジアル方向に発生するチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割されていることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、第２電極の分割形状は、光ディスクのラジアルチルトに起因する収差分布に対応したものである。よって、光ディスクの特性に起因して主にラジアルチルトが発生している場合に適切な収差補正を行うことができる。
【００２６】
請求項９に記載の収差補正装置は、請求項３又は請求項４に記載の収差補正装置において、前記第２電極は、光ディスクのタンジェンシャル方向に発生するチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割されていることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、第２電極の分割形状は、光ディスクのタンジェンシャルチルトに起因する収差分布に対応したものである。よって、光ディスクにおいて、ラジアルチルトよりもタンジェンシャルチルトが大きくなる状況になる場合に適切な収差補正を行うことができる。
【００２８】
請求項１０に記載の光ピックアップは、請求項１から請求項９の何れかに記載の収差補正装置を備えると共に、光源から出射される光ビームが当該収差補正装置を通過するよう光学系が配置されることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、光ピックアップの光学系中には、光源から出射される光ビームを通過させ、光学系に起因する非点収差と光ディスクのチルトに起因する収差の補正を行う収差補正装置が配置されている。よって、異なる２つの収差に１つの液晶素子等で対応可能であり、構成が簡易で安価な光ピックアップが実現できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を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、ＤＶＤ等の光ディスクに記録されている記録情報を読み出す情報再生装置の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。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る光ピックアップの全体構成を示すブロック図である。図１に示す光ピックアップは、レーザ光源１と、偏光ビームスプリッタ２と、収差補正手段としての液晶パネル３と、１／４波長板４と、対物レンズ５と、集光レンズ６と、受光器７と、液晶パネル制御部８を備えて構成される。光ピックアップにより光ビームを照射される光ディスク１０は、スピンドルモータ９により回転駆動されるようになっている。また、液晶パネル制御部８にはチルトセンサ１１から検出信号が入力されるようになっている。
【００３２】
図１において、レーザ光源１から出射された光ビームは、偏光ビームスプリッタ２を通過した後、液晶パネル３に入射する。この液晶パネル３を通過する際に、後述するように非点収差及びチルト角に起因するコマ収差等の波面収差が補正され、その後、１／４波長板４を通って、対物レンズ５によって光ディスク１０の情報記録面に集光される。
【００３３】
光ディスク１０は情報記録面の記録トラックが光ビームに対して線速度を一定に保つように、適宜の回転数でスピンドルモータ９により回転駆動される。このとき、光ディスク１０は、照射される光ビームの光軸に対しラジアル方向又はタンジェンシャル方向に傾いて、ラジアルチルト又はタンジェンシャルチルトを生じる場合がある。
【００３４】
このとき生じたラジアルチルト又はタンジェンシャルチルトは、チルトセンサ１１により検出され、チルトに対応する検出信号を液晶パネル制御部８に出力する。このチルトセンサ１１は、１つの発行部と２つの受光部を有し、チルトの検出が可能な位置に配置されている。
【００３５】
一方、光ディスク１０の情報記録面にて反射された光ビームは、再び対物レンズ５、１／４波長板４を通過して、偏光ビームスプリッタ２によって光路を変更されて、集光レンズ６を介して受光器７上に集光される。この受光器７では、光信号が電気信号に変換されて出力される。なお、上記１／４波長板４は、偏光ビームスプリッタ２によって直線波とされた光ビームの偏光面と４５°の角度で交差するように配置されている。
【００３６】
図２に、液晶パネル３の断面構造を示す。図２に示すように、本実施形態に係る液晶パネル３は、液晶分子Ｍを含む液晶２４を挟んで、液晶２４に所定の分子配向性を与えるための配向膜２３Ａ、２３Ｂが形成され、各配向膜２３Ａ、２３Ｂの外側にＩＴＯ等よりなる透明電極２２Ａ、２２Ｂが蒸着されている。そして、最外部には保護層としてのガラス基板２１Ａ、２１Ｂが形成されている。
【００３７】
液晶２４は、いわゆる複屈折効果を有し、液晶分子Ｍの光学軸方向とこれに垂直な方向とで屈折率が異なっている。そして、透明電極２２Ａと２２Ｂの間に印加する電圧を変化させることにより、図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、液晶分子Ｍの向きを水平方向から垂直方向まで自在に変えることができる。透明電極２２Ａ、２２Ｂへの印加電圧は、液晶パネル制御部８により設定され、透明電極２２Ａ、２２Ｂの各分割領域に印加する電圧を調整することにより、各分割電極により形成される領域ごとに異なる位相差を付与するものである。
【００３８】
このように構成された液晶パネル３において、透明電極２２Ａは光学系の非点収差を補正するために用いられ、透明電極２２Ｂはラジアルチルトによる収差を補正するために用いられる。そして、これらの補正を行うために、それぞれの透明電極２２Ａ、２２Ｂを適切な形状に分割し、それぞれ複数のパターン電極を設けて構成され、個別に駆動制御できるようになっている。
【００３９】
次に、本発明に係る光ピックアップ内の光学系に起因する非点収差の補正の原理について説明する。対物レンズ５の瞳面上における極座標を（ｒ，φ）で表すと、対物レンズ５の瞳面における波面収差Ｗ（ｒ，φ）は次の式で表される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
ただし、Ｗ１１ｒｃｏｓφは像点移動によるものであり、Ｗ３１ｒ３ｃｏｓφは主に光ディスクのチルト等によるコマ収差を表すものである。Ｗ４０ｒ４は主に光ディスクの基板厚さの違い等による球面収差を表し、Ｗ２０ｒ２はデフォーカスによる収差である。Ｗ２２ｒ２ｃｏｓ２φは主に光ピックアップ内の光学系に起因する非点収差を表すものである。なおＷｉｊは収差係数である。
【００４２】
ここでは、非点収差を打ち消すよう場合を考えればよいので、簡単のため、数１において、コマ収差及び球面収差が０であるとして、非点収差のみが存在するものと考える。この場合、対物レンズ５の瞳面における波面収差は次のように表される。
【００４３】
【数２】
【００４４】
また、対物レンズ５の瞳面上の波面収差Ｗ（ｒ，φ）の標準偏差をＷｒｍｓとすると、Ｗｒｍｓは次式で表される。
【００４５】
【数３】
【００４６】
ただし、Ｗ０はＷ（ｒ，φ）の平均値である。
【００４７】
このＷｒｍｓは、波面収差の評価に用いられ、Ｗｒｍｓを小さくすれば波面収差の影響が少なくなり良好な再生を行うことができる。
【００４８】
ここで、発生している波面収差が非点収差だけの場合、数３は次式で表される。
【００４９】
【数４】
【００５０】
ただし、ＷＡＳ（ｒ，φ）におけるＷ２０ｒ２はＷｒｍｓを最小にする値となる。なお、実際の光ピックアップでは、フォーカスオフセット調整を行うことにより、Ｗｒｍｓが最小となる。
【００５１】
図３に、数４に基づいて計算された対物レンズ５の瞳面における波面収差分布を示す。図３（ａ）は、数４に基づいて計算された対物レンズ５の瞳面における非点収差による波面収差分布であり、濃い部分が非点収差の大きい領域を表している。
【００５２】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の非点収差による波面収差分布のＹ−Ｙ’断面であり、この図から波面収差分布がＹ−Ｙ’方向では対物レンズ５の瞳面の中心で小さく、周辺部にいくに従って波面収差が正方向に大きくなっていることがわかる。なお、対物レンズ５の瞳中心の波面収差を０とするとき、周辺部Ｙ、Ｙ’では＋０．１５λの波面収差が生じている。
【００５３】
図３（ｃ）は、図３（ａ）の非点収差による波面収差分布のＸ−Ｘ’断面であり、この図から波面収差分布がＸ−Ｘ’方向では対物レンズ５の瞳面の中心で小さく、周辺部にいくに従って波面収差が負方向に大きくなっていることがわかる。なお、対物レンズ５の瞳中心の波面収差を０とするとき、周辺部Ｘ、Ｘ’では−０．１５λの波面収差が生じている。
【００５４】
図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、対物レンズ５の瞳面における非点収差を主とする波面収差分布は馬鞍型をなしており、Ｘ−Ｘ’、Ｙ−Ｙ’軸に対して対称となっている。
【００５５】
なお、対物レンズ５の瞳面で見た非点収差による波面収差分布は、図１に示す光学系に特有のものでなく、非点収差を持つ他の光学系でも同様の分布パターンとなる。そして、非点収差の方向はそれぞれの光学系により異なり、図３に示すパターンの方向が変化する。すなわち、図３（ａ）におけるＸ−Ｘ’軸、Ｙ−Ｙ’軸が回転する。更に、非点収差に基づく波面収差量もそれぞれの光学系により異なる。本実施形態では、光学系の有する非点収差の方向と波面収差量に対応して適切に透明電極２２Ａのパターン電極を分割して個別に駆動を行い、波面収差の補正を行うことを可能としているが、より詳しくは後述する。
【００５６】
ここで、非点収差の影響を減少させるには、数４におけるＷｒｍｓを小さくすればよい。そのため、ＷＡＳ（ｒ，φ）自体を小さくするか、ＷＡＳ（ｒ，φ）とは逆極性の波面収差、すなわち、−ＷＡＳ（ｒ、φ）を液晶パネル３を通過する光ビームに与えればよい。本発明は、後者の方法を採用し、光ビックアップ内の光学系に起因する非点収差ＷＡＳ（ｒ，φ）の影響を軽減するようにしている。そのため、光ビームが対物レンズ５で収束される前に、収差補正手段としての液晶パネル３により、光ビームに−ＷＡＳ（ｒ，φ）を与えて非点収差を打ち消すことにした。
【００５７】
次に、本発明に係る光ディスク１０のチルトに起因する波面収差の補正の原理について説明する。ここでは、光ディスク１０のラジアル方向に生じるチルトに起因する波面収差を補正する場合について説明する。
【００５８】
まず、光ディスク１０のラジアルチルトに起因して発生する波面収差Ｗｔｌｔは、上述の数１に示す波面収差Ｗ（ｒ，φ）を元に次の式のように表すことができる。
【００５９】
【数５】
【００６０】
ここで、上述したように、数１の収差係数のうち、Ｗ１１は像点移動による収差、Ｗ３１はコマ収差をそれぞれ表すものである。これらは、光ディスク１０のチルト、基板の厚さ、基板の屈折率、対物レンズ５の開口数などに依存する定数である。また、数５の波面収差の評価を行う場合も、数３に示すＷｒｍｓを用いることができ、Ｗｒｍｓを小さくすることにより、ラジアルチルトに起因する波面収差の影響を軽減することができる。なお、発生している波面収差がラジアルチルトに起因するものだけの場合は、Ｗｒｍｓは次式で表される。
【００６１】
【数６】
【００６２】
図４に、対物レンズ５の瞳面におけるラジアルチルトに起因する波面収差分布の一例を示す。図４（ａ）は、光ディスク１０の情報記録面がラジアル方向に＋１°傾斜した状態の対物レンズ５の瞳面における波面収差分布を示す。そして、波面収差の値を５０ｎｍごとの等高線で区切られた領域Ａ乃至Ｋにより全体の波面収差分布を表している。領域Ａを中心として領域Ｂ乃至Ｆは波面収差が正方向に大きくなり、領域Ｇ乃至Ｋは波面収差が負方向に大きくなることがわかる。
【００６３】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の波面収差分布のＸ２−Ｘ２’断面である。図４（ｂ）に示すように、ラジアルチルトによる波面収差分布は、対物レンズ５の瞳面の中心から一方の方向では正方向に大きくなり、他方の方向では負方向に大きくなり、その分布のパターンは対称的になっている。そして、ラジアルチルトが大きくなればなるほど、波面収差量のピークも大きくなる。本実施形態では、光ディスク１０のラジアルチルトに対応して適切に透明電極２２Ｂのパターン電極を分割して個別に駆動を行い、波面収差の補正を行うことを可能としているが、より詳しくは後述する。
【００６４】
上述したように、数６に示すＷｒｍｓを小さくすることにより、ラジアルチルトに起因する波面収差の補正を行えばよい。本実施形態においては、Ｗｔｌｔ（ｒ，φ）とは逆極性の波面収差、すなわち、−Ｗｔｌｔ（ｒ、φ）を液晶パネル３を通過する光ビームに与えることにより、光ディスク１０のラジアルチルトに起因する波面収差Ｗｔｌｔ（ｒ，φ）の影響を軽減するようにしている。そして、収差補正手段としての液晶パネル３は、上述した光学系に起因する非点収差を打ち消すことに加えて、ラジアルチルトに起因する波面収差をも打ち消す機能を併せ持っている。
【００６５】
本実施形態では、−Ｗｔｌｔ（ｒ，φ）の波面収差を与えるために、液晶パネル３に形成された透明電極２２Ｂに対し、各分割領域ごとに異なる電圧を印加するようにし、透明電極２２Ａとこれに対向する透明電極２２Ｂにより、光軸に対する液晶分子Ｍの向きをそれぞれの分割領域ごとに変えることができ、各分割領域ごとに屈折率が異なるようにしている。そのため、通過する光ビームには、それぞれ領域ごとに異なる位相差が与えられることとなる。
【００６６】
ここで、液晶パネル３で与えられる位相差をＷＬＣ（ｒ，φ）で表すと、液晶パネル３を配置したときの対物レンズ５の瞳面における波面収差Ｗ（ｒ，φ）は次式で与えられる。
【００６７】
【数７】
【００６８】
非点収差であるＷＡＳ（ｒ，φ）とラジアルチルトに起因する収差であるＷｔｌｔ（ｒ，φ）を共に打ち消すには、ＷＡＳ（ｒ，φ）とＷｔｌｔ（ｒ，φ）の和の逆極性の波面収差、すなわち、次式に示す波面収差を液晶パネル３により光ビームに与えればよい。
【００６９】
【数８】
【００７０】
数８に示す波面収差を光ビームに与えるためには、液晶パネル３の各分割領域ごとに、透明電極２２Ａを制御して非点収差とは逆極性の波面収差を与えると共に、透明電極２２Ｂを制御してラジアルチルトに起因する収差とは逆極性の波面収差を与えるようにすればよい。このとき、透明電極２２Ａと透明電極２２Ｂとは互いに対向して配置しているため、それぞれの各分割領域に対する駆動信号の位相関係を調整する必要がある。１つの液晶層で独立に変化するＷＡＳ（ｒ，φ）とＷｔｌｔ（ｒ，φ）との和の位相差を光ビームに付与するために、後述するように制御回路の工夫を行うことで対処している。
【００７１】
図５は、液晶パネル３の透明電極２２Ａを、様々な方向に対する非点収差を打ち消すことができるように分割した状態を示す図である。図５に示すように、透明電極２２Ａは、９つのパターン電極３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８に分割されている。また、図５においては、対物レンズ５の瞳面に対応して光ビームの入射範囲３９が示されている。光ビームがこの入射範囲３９を通過するように、液晶パネル３のピックアップ内での配置が定められる。
【００７２】
図５において、入射範囲３９の中心部分に対応して円形のパターン電極３０が形成されている。また、その外周部分は放射状に分割された８つのパターン電極３１乃至３８が形成されており、入射範囲３９の中心から角度を概ね等間隔に分けるように対称的に配置されている。そして、パターン電極３１と３５、３２と３６、３３と３７、３４と３８がそれぞれ向かい合って中心対称に配置され、非点収差の特定の方向に対応できるようになっている。非点収差は、光ピックアップが同一の光学系で構成されていたとしても、個々の光ピックアップで非点収差の方向と大きさが異なる。図５の透明電極２２Ａはそれぞれのパターン電極への印加電圧を制御することにより、いかなる方向及び大きさの非点収差であっても対応できるようにしたものである。
【００７３】
一方、図６は、液晶パネル３の透明電極２２Ｂを、ラジアルチルトに起因する波面収差を打ち消すことができるように分割した状態を示す図である。図６に示すように、透明電極２２Ｂは、５つのパターン電極４０、４１、４２、４３、４４に分割されている。また、図６では、対物レンズ５の瞳面に対応して光ビームの入射範囲４５が示され，光ビームがこの入射範囲４５を通過するように、液晶パネル３のピックアップ内での配置が定められる。
【００７４】
図６において、ラジアルチルトによる波面収差の分布に対応して、中心部にはパターン電極４０が設けられ、このパターン電極４０に囲まれてパターン電極４１、４２が対称的に配されている。また、中央部のパターン電極４０に対して、図６における上部と下部には、パターン電極４３、４４が対称的に配されている。このように、図６に示すパターン電極４０乃至４４の分割形状は、図４に示すラジアルチルトによる波面収差の分布に対応したものになっている。
【００７５】
図７は、液晶パネル制御部８の構成を示すブロック図である。図７に示すように、液晶パネル制御部８は、ＣＰＵ等の制御器１０１と、液晶ドライバ１０２、１０３と、反転器１０４、１０５と、振幅変調器１０６、１０７と、選択スイッチ１０８とを備えている。そして、液晶パネル３に対し、振幅変調器１０６から選択スイッチ１０８を経由して透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８に電圧を印加できるように接続されると共に、振幅変調器１０７から透明電極２２Ｂの各パターン電極４０乃至４４に電圧を印加できるように接続されている。
【００７６】
図７の構成において、制御器１０１は、光学系の非点収差の補正を行うための透明電極２２Ａの駆動の有無及び駆動パターンに従って、液晶ドライバ１０２と選択スイッチ１０８を制御すると共に、チルトセンサ１１からの検出信号を受け、ラジアルチルトに起因する収差の補正を行うための透明電極２２Ｂの駆動電圧に従って、液晶ドライバ１０３を制御する。
【００７７】
液晶ドライバ１０２から出力された所定の電圧Ｖ１は振幅変調器１０６に入力されると共に、反転器１０４を介して出力された電圧−Ｖ１も振幅変調器１０６に入力される。振幅変調器１０６からは、これらの各電圧に応じて振幅変調された矩形波である駆動信号が出力される。ここで、電圧Ｖ１に対応した駆動信号をＶａ、電圧−Ｖ１に対応した駆動信号をＶｂとそれぞれ表すことにする。
【００７８】
また、液晶ドライバ１０３から出力された所定の電圧Ｖ２は振幅変調器１０７に入力されると共に、反転器１０５を介して出力された電圧−Ｖ２も振幅変調器１０７に入力される。更に、振幅変調器１０７には、基準電圧Ｃが入力され、全部で３種の電圧が入力されることになり、これらの各電圧に応じて振幅変調された矩形波である駆動信号が出力される。ここで、基準電圧Ｃに対応した駆動信号をＶｃ、電圧Ｖ２に対応した駆動信号をＶｄ、電圧−Ｖ２に対応した駆動信号をＶｅとそれぞれ表すことにする。
【００７９】
選択スイッチ１０８は、透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８に対し、制御器１０１の制御の下、振幅変調器１０６から入力される駆動信号Ｖａ、Ｖｂを、接続を切り換えつつ印加する。そして、外周部の各パターン電極３１乃至３８に対しては、駆動信号Ｖａ、Ｖｂどちらかが印加されるか、あるいはグランド接続される。そして、後述するように、その接続の組み合わせは、非点収差の方向と補正の有無に対応して９通り設定されている。一方、基準となる中央のパターン電極３０は、図７に示すようにグランドに固定的に接続されている。
【００８０】
透明電極２２Ｂについては、パターン電極４０に対して基準となる駆動信号Ｖｃが印加され、パターン電極４１、４４に対して駆動信号Ｖｄが印加され、パターン電極４２、４３に対して駆動信号Ｖｅが印加される。
【００８１】
次に、図８及び図９により、液晶パネル制御部８により液晶パネル３の制御を行うに際し、透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８及び透明電極２２Ｂの各パターン電極４０乃至４４に印加される駆動信号の波形パターンと、液晶パネル３を通過する光ビームに与えられる位相差との関係について説明する。
【００８２】
図８は、光学系の起因する波面収差とラジアルチルトに起因する収差を両方とも補正する場合に、透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８及び透明電極２２Ｂの各パターン電極４０乃至４４に対して印加される駆動信号の波形パターンの一例を示した図である。図８において、最上段、２段目、３段目は、透明電極２２Ｂの各パターン電極４０乃至４４の駆動信号の波形パターンを示し、４段目、５段目は、透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８の駆動信号の波形パターンを示している。
【００８３】
図８に示すように、パターン電極４０には、図８の最上段に示す波形パターンを有する駆動信号Ｖｃが印加される。これを基準として、パターン電極４１、４４には、駆動信号Ｖｃより振幅が大きい波形パターンを有する駆動信号Ｖｄが印加され、パターン電極４２、４３には、駆動信号Ｖｃより振幅が小さい波形パターンを有する駆動信号Ｖｅが印加される。これらの駆動信号Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅはそれぞれ同相になっている。これにより、透明電極２２Ａを通過する光ビームには、パターン電極４１、４４の部分とパターン電極４２、４３の部分とでは、互いにパターン電極４０の基準位相差とは大小異なる位相差が付与される。
【００８４】
一方、パターン電極３０は、上述したように常にグランドに接続されているため、駆動信号が印加されない。パターン電極３４、３８には、選択スイッチ１０８を切り換えて、図８の４段目に示す波形パターンを有する駆動信号Ｖｂが印加される。パターン電極３２、３６には、図８の５段目に示す波形パターンを有する駆動信号Ｖａが印加される。それ以外のパターン電極３１、３３、３５、３７には、選択スイッチ１０８を切り換えてグランドに接続されている。図８に示すように、パターン電極３４、３８には基準より大きな位相差を付与するため、逆相となっている。また、パターン電極３２、３６には基準より小さな位相差を付与するため、同相となっている。なお、図８の例は、特定の非点収差の方向に対する駆動パターンを示したものであり、方向が変化すると後述するように選択スイッチ１０８により駆動パターンが変化していく。
【００８５】
液晶パネル３を通過する光ビームに対しては、透明電極２２Ａのパターン電極３０乃至３８のうちの何れかと、透明電極２２Ｂのパターン電極４０乃至４４のうちの何れかとから重複して位相差が付与されることになり、両電極の電位差に対応した位相差となる。この場合でも、上述のように矩形波の位相を調整するだけで液晶パネル３を駆動するようにしたので、複雑な駆動回路等は不要である。
【００８６】
図９に、液晶パネル３に対する駆動電圧と光ビームに付与される位相差の関係を示す。基準電圧をＶ０としたとき、Ｖ０に対応する駆動信号が印加されることにより、光ビームに基準位相φｃが与えられる。ここで、液晶パネル３の全ての分割領域で光ビームにこの基準位相φｃが与えられる場合には、通過する光ビームの波面は変化せず、液晶パネル３は単なるガラス板と同じになる。
【００８７】
図９に示すように、Ｖ＞Ｖ０の関係を満たす電圧Ｖに対応する駆動信号が印加された場合は、光ビームに基準位相φｃよりも進んだ位相であるφａが与えられる。よって、電圧Ｖに対応する駆動信号が印加された領域を通過した光ビームは、位相が基準からφａ−φｃだけ進むことになる。すなわち、光ビームには、正の位相差φａ−φｃが生じることになる。
【００８８】
また、Ｖ＜Ｖ０の関係を満たす電圧Ｖに対応する駆動信号が印加された場合は、光ビームに基準位相φｃよりも遅れた位相であるφｂが与えられる。よって、電圧Ｖ１に対応する駆動信が印加された領域を通過した光ビームは、位相が基準からφｃ−φｂだけ遅れることになる。すなわち、光ビームには、負の位相差φｂ−φｃが生じることになる。
【００８９】
ここで、図９からわかるように、電圧変化に対して光ビームに与えられる位相差は概ね直線的に変化する。例えば、正負が対称的となる波面収差分布の補正を行うためには、負の位相差φｂ−φｃと正の位相差φａ−φｃは絶対値が等しく符号が異なる関係にすればよい。
【００９０】
次に、図１０は、液晶パネル制御部８により透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８と透明電極２２Ｂの各パターン電極４０乃至４４に対して駆動信号を印加するための駆動パターンを示す図である。透明電極２２Ａについては、図１０（ａ）に示すように９通りの駆動パターンが設定可能であり、透明電極２２Ｂについては、図１０（ｂ）に示すように３通りの駆動パターンが設定可能になっている。
【００９１】
透明電極２２Ａに対しては、光学系に起因する非点収差の補正に対応するため、図１０（ａ）に示す駆動パターンＡ乃至Ｈの何れかを設定する。透明電極２２Ａの中央部分の設けられたパターン電極３０には、どの駆動パターンでもＧＮＤ（グランドに接続されていることを意味する）が印加される。一方、外周部のパターン電極３１乃至３８には、それぞれＶａ、Ｖｂ、ＧＮＤの何れかが印加され、非点収差の方向に対応して光ビームに所望の位相差を与えるべく、８通りの駆動パターンＡ乃至Ｈを可変して設定可能である。これに加えて、駆動パターンＩでは全てのパターン電極３０乃至３９に対し基準となるＧＮＤを印加しているが、これは非点収差の補正を行わない場合の駆動パターンに対応している。
【００９２】
一方、透明電極２２Ｂに対しては、ラジアルチルトによる収差の補正に対応するため、図１０（ｂ）に示す駆動パターンＪ、Ｋ、Ｌの何れかを設定する。中央部のパターン電極４０は、上述のラジアルチルトによる波面収差分布において、波面収差量がゼロに近くなる部分に対応するので、どの駆動パターンも基準の駆動信号Ｖｃが印加される。また、波面収差分布の正負の極性に対応して２種の駆動パターンＪ、Ｋが設定可能となっていると共に、波面収差分布に対応してパターン電極４１、４４には互いに同一の駆動信号が印加され、これとは逆極性となるパターン電極４２、４３にも互いに同一の駆動信号が印加される。更に、駆動パターンＬでは全てのパターン電極４０乃至４４に対し基準の駆動信号Ｖｃを印加して、ラジアルチルトによる収差の補正を行わない場合に対応させている。
【００９３】
このように構成された液晶パネル３においては、透明電極２２Ａと透明電極２２Ｂを共に駆動して、光学系に起因する非点収差とラジアルチルトによる収差の双方を同時に補正できることはもちろんであるが、透明電極２２Ａと透明電極２２Ｂの一方のみ駆動して、光学系に起因する非点収差又はラジアルチルトによる収差の何れかを単独で補正することもできる。
【００９４】
なお、透明電極２２Ａ、２２Ｂに対する駆動パターンに加え、上述のＶ１、Ｖ２の電圧値を適切に設定することも可能である。この場合には、例えば多段階に可変可能な電圧値の中から最適な電圧値を選び、液晶ドライバ１０２、１０３に対し設定できるようにしておけばよい。
【００９５】
ここで、非点収差の方向とパターン電極３０乃至３８に対する駆動パターンの関係について、図１１を用いて説明する。本実施形態では、任意の方向性を有する非点収差による波面収差分布を補正するため、角度を８分割してほぼ２２．５°刻みで駆動パターンを変更するようにしている。図１１（ａ）乃至（ｄ）に、非点収差による波面収差分布と、対応する駆動パターンを並べて示す。また、簡単のため、０°、２２．５、４５°、５７．５°の４つの非点収差の角度についてのみ示す。
【００９６】
図１１（ａ）は、非点収差の方向が０°となる場合に対応する図である。縦方向では、中心から周辺部分にいくに従って濃い部分、すなわち波面収差分布が負の方向に大きくなる部分が対称的に生じる配置になっている。よって、上部のパターン電極３２、３３と下部のパターン電極３６、３７は、この波面収差を打ち消すために、正の位相差を与える必要がある。一方、横方向は、波面収差分布が正の方向に大きくなるので、左側のパターン電極３１、３８と右側のパターン電極３４、３５は、負の位相差を与える必要がある。よって、図１０に示す駆動パターンＡにより駆動し、パターン電極３２、３３、３６、３７に駆動信号Ｖａを印加し、パターン電極３１、３４、３５、３８に駆動信号Ｖｂを印加すればよい。
【００９７】
図１１（ｂ）は、非点収差の方向が２２．５°となる場合に対応する図であり、非点収差の方向は、図１１（ａ）の状態から２２．５°回転した状態となっている。この場合、各パターン電極３１乃至３８がほぼ４５°づつ分割された配置となるので、その半分だけ回転させて駆動する必要がある。本実施形態では、駆動パターンを工夫して実質的に２２．５°回転した非点収差に対応するようにしている。すなわち、パターン電極３３、３７には、正の位相差を与え、パターン電極３１、３５には、負の位相差を与える。また、パターン電極３２、３４、３６、３８には、基準の位相差を与える。よって、図１０に示す駆動パターンＢにより駆動し、パターン電極３３，３７に駆動信号Ｖａを印加し、パターン電極３１、３５に駆動信号Ｖｂを印加し、パターン電極３２、３４、３６、３８はグランドに接続すればよい。
【００９８】
図１１（ｃ）は、非点収差の方向が４５°となる場合に対応する図であり、非点収差の方向は、図１１（ａ）の状態から４５°回転した状態となっている。この場合、図１１（ａ）のパターン電極３１乃至３８を１つずらして駆動を行えばよいことになる。すなわち、パターン電極３３、３４とパターン電極３７、３８には、正の位相差を与え、パターン電極３１、３２とパターン電極３５、３６は、負の位相差を与える必要がある。よって、図１０に示す駆動パターンＣにより駆動し、パターン電極３３、３４、３７、３８に駆動信号Ｖａを印加し、パターン電極３１、３２、３５、３６に駆動信号Ｖｂを印加すればよい。
【００９９】
図１１（ｄ）は、非点収差の方向が５７．５°となる場合に対応する図であり、非点収差の方向は、図１１（ｂ）の状態から４５°回転した状態となっている。この場合、図１１（ｂ）のパターン電極３１乃至３８を１つずらして駆動を行えばよいことになる。すなわち、パターン電極３４、３８には、正の位相差を与え、パターン電極３２、３６には、負の位相差を与える。また、パターン電極３１、３３、３５、３７には、基準の位相差を与える。よって、図１０に示す駆動パターンＤにより駆動を行い、パターン電極３４、３８に駆動信号Ｖａを印加し、パターン電極３２、３６には駆動信号Ｖｂを印加し、パターン電極３１、３３、３５、３７はグランドに接続すればよい。
【０１００】
なお、中心部分のパターン電極３０は、図１１（ａ）乃至（ｄ）の何れの場合も波面収差分布において位相差がほぼゼロと考えてよいので、上述のようにグランドに固定的に接続すればよい。
【０１０１】
以上の駆動パターンは、非点収差の方向に対応する角度が更に大きくなる場合でも同様に考えればよい。すなわち、角度が０°、４５°、９０°、１３５°となる場合には、図１１（ａ）のように、正の位相差と負の位相差が２つのパターン電極ごとに繰り返すような駆動パターンとし、その間の角度２２．５°、６７．５°、１１２．５°、１５７．５°となる場合には、正の位相差と負の位相差が間に基準の位相差を挟んで各パターン電極ごとに繰り返すような駆動パターンとすればよい。これにより、光学系に起因する非点収差がどのような方向に分布していても、２２．５°刻みで最も近い角度に対応して液晶パネル３を駆動することにより、適切に波面収差の方向に対応させることができる。これと併せて駆動電圧を波面収差量に対応して適切に調節すれば、光学系に起因する非点収差に対する最適な補正が可能となる。
【０１０２】
次に、図１２は、非点収差の方向を示す角度が徐々に変動する場合に、駆動パターンに応じて補正可能な波面収差の変化を示す図である。すなわち、前述の各駆動パターンを非点収差の方向に対応して、どの角度で切り換えると最適な補正が行われるかを判断するための特性である。
【０１０３】
図１２に示すように、非点収差の方向が０°から４５°の範囲で変化するとき、図１１（ａ）に対応する駆動パターンＡと、図１１（ｂ）に対応する駆動パターンＢと、図１１（ｃ）に対応する駆動パターンＣの３つの各駆動パターンに対して、補正される波面収差をプロットした図である。なお、駆動パターンＡ、Ｃは互いに同一の駆動パターンを４５°回転させたものであるため、２２．５°付近で駆動パターンＡ、Ｃを切り換えた場合を示す。よって、図１２では、駆動パターンＡ、Ｃに対応する特性と、駆動パターンＢに対応する特性を表す２つのグラフが示されている。
【０１０４】
図１２からわかるように、角度が０°のときは、駆動パターンＡによる波面収差が最小となり、角度が４５°のときは、駆動パターンＣによる波面収差が最小となるが、その間の角度では徐々に波面収差が大きくなっていく。これに対し、駆動パターンＢによる波面収差は、角度が２２．５°付近で最大となるが、それより角度が増大または減少すると波面収差が小さくなっていく。
【０１０５】
図１２においては、角度が１３°付近及び３２°付近で、駆動パターンＡ又はＣと駆動パターンＣの特性が交差している。すなわち、角度０°から１３°までの範囲では、駆動パターンＡが最も良好な特性となり、角度１３°から３２°までの範囲では、駆動パターンＢが最も良好な特性となり、角度３２°から４５°までの範囲では、駆動パターンＣが最も良好な特性となる。従って、これらの角度で駆動パターンの切り換えが行われる場合に、非点収差の角度に対する波面収差を最良にすることができ、適切な波面収差の補正を行うことができる。なお、より大きな角度に対しても事情は同様である。
【０１０６】
実際には、非点収差の方向に対応する角度を求めることは困難であるため、例えば再生信号のジッタ等を最適にしたり、ＲＦ信号の振幅が最大となるような駆動パターンを１つ選んで、間接的に最適な角度に対応させている。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態に係る収差補正装置によれば、１つの液晶パネル３を用いて、液晶２４を挟む両面の透明電極２２Ａ、２２Ｂに対し、光学系に起因する非点収差を補正する分割形状とラジアルチルトによる収差を補正する分割形状を形成するようにし、適切な駆動パターンと駆動電圧を用いて両電極の駆動を行うようにしたので、性質の異なる収差を同時に補正可能な光ピックアップを実現することができる。また、透明電極２２Ａの駆動は、任意の方向性を有する非点収差に対応可能なので、特別な調整等が不要で簡易に収差の補正を行える。更に、透明電極２２Ａ、２２Ｂの一方のみ駆動することで、光学系に起因する非点収差とラジアルチルトによる収差の何れか一方のみ補正する場合も、容易に対応可能である。
【０１０８】
なお、以上説明した実施形態では、液晶パネル３の透明電極２２Ａを９分割とし、透明電極２２Ｂを５分割とした場合について説明を行ったが、これ以外の分割数で複数のパターン電極を設けるようにしてもよい。この場合には、分割数を多くすると高精度に非点収差を補正することが可能となるが、構造及び制御が複雑になり調整に時間を要するので、適度な範囲で分割数を定める必要がある。
【０１０９】
また、以上説明した実施形態では、液晶パネル３の透明電極２２Ｂをラジアルチルトに起因する波面収差を補正するために用いる場合について説明を行ったが、タンジェンシャル方向のチルトに起因する波面収差を補正するために用いる構成にしてもよい。例えば、光ディスク１０のラジアルチルトを他の手段を用いて補正可能である場合などは有効な構成である。
【０１１０】
また、以上説明した実施形態において、温度変動の影響を軽減するために、温度センサを設け、その温度出力に応じて前述の駆動電圧を補正するようにしてもよい。これにより、広い温度範囲で前述の液晶パネル３を駆動することが可能となる。
【０１１１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、光ピックアップの様々な方向性の非点収差と光ディスクのチルトに起因する収差が共に生じている場合でも、１つの光学素子で同時に両方の収差の補正が可能となると共に、非点収差に対しては任意の方向性に対応可能となり、光ピックアップの良好な特性を保つ収差補正装置を簡易な構成で提供することができる。
また、光ビームが中心部と複数の外周部の分割領域をそれぞれ通るように構成したので、非点収差の特性に合致した補正を行うことができ、簡易な制御で容易に収差の補正が可能な収差補正装置を提供することができる。
更に、非点収差の方向に応じて駆動パターンを実質的に回転させて制御でき、簡易な制御により高い精度で非点収差の補正が可能な収差補正装置を提供することができる。
請求項２に記載の発明によれば、光ピックアップの様々な方向性の非点収差と光ディスクのチルトに起因する収差が共に生じている場合でも、１つの光学素子で同時に両方の収差の補正が可能となると共に、非点収差に対しては任意の方向性に対応可能となり、光ピックアップの良好な特性を保つ収差補正装置を簡易な構成で提供することができる。
また、光ビームが中心部と複数の外周部の分割領域をそれぞれ通るように構成したので、非点収差の特性に合致した補正を行うことができ、簡易な制御で容易に収差の補正が可能な収差補正装置を提供することができる。
更に、非点収差の方向と分割領域の配置に応じて適切に非点収差の補正を行うことが可能な収差補正装置を提供することができる。
【０１１２】
請求項３に記載の発明によれば、光ピックアップの光学系に液晶パネルを配置して、簡易な構成により様々な方向性の非点収差とチルトに起因する収差を容易に補正可能な収差補正装置を提供することができる。
【０１１３】
請求項４に記載の発明によれば、第１電極と第２電極を液晶層を挟むように形成し、それぞれ矩形波となる電圧として印加するようにしたので、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差との２つに異なる収差分布を補正する液晶素子を容易に駆動できる収差補正装置を提供することができる。
【０１１４】
請求項５に記載の発明によれば、第１電極と第２電極にそれぞれ電圧を印加して生じる電位差により、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差の位相差の和となる位相差を付与するようにしたので、１つの液晶パネルが配置された簡易な構成により、性質の異なる２つの収差を同時に補正することが可能となる。
【０１１５】
請求項６に記載の発明によれば、通過する光ビームに対し、第１電極には第１駆動信号を印加して非点収差の方向に対応する位相差を付与し、第２電極には第２駆動信号を印加してチルトに起因する収差の方向に対応する位相差を付与するようにしたので、１つの液晶パネルを簡易な駆動方法で駆動して、性質の異なる２つの収差を同時に補正することが可能となる。
【０１１６】
請求項７に記載の発明によれば、通過する光ビームに対し、所定位相差をパルス信号である第１駆動信号により付与し、第２駆動信号は、この所定位相差より大きい位相差を付与するときは逆相のパルス信号とし、所定位相差より小さい位相差を付与するときは同相のパルス信号とするようにしたので、１つの液晶パネルの両電極をパルス信号の位相を調整して容易に駆動し、性質の異なる２つの収差を同時に補正することが可能となる。
【０１２０】
請求項８記載の発明によれば、第２電極の分割形状をラジアルチルトに起因する収差分布に対応させたので、光ディスクの特性に起因して主にラジアルチルトが発生している場合に適切な収差補正を行う収差補正装置を提供することができる。
【０１２１】
請求項９記載の発明によれば、第２電極の分割形状をタンジェンシャルチルトに起因する収差分布に対応させたので、光ディスクにおいて、ラジアルチルトよりタンジェンシャルチルトが大きくなる状況であっても適切な収差補正を行う収差補正装置を提供することができる。
【０１２２】
請求項１０に記載の発明によれば、光ピックアップの光学系中に、光学系に起因する非点収差と光ディスクのチルトに起因する収差の補正を併せて行う収差補正装置を配置するようにしたので、１つの液晶素子等でこれら２つの収差に対応可能な光ピックアップを、簡易な構成で安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における光ピックアップの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における液晶パネルの縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態における対物レンズの瞳面における非点収差による波面収差分布を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における対物レンズの瞳面におけるラジアルチルトに起因する波面収差分布を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における液晶パネルの非点収差に対応する透明電極のパターン電極を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における液晶パネルのラジアルチルトに起因する収差に対応する透明電極のパターン電極を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における液晶パネル制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態における液晶パネルに対する駆動信号の波形パターンを示す図である。
【図９】本発明の実施形態における液晶パネルに対する駆動信号と位相差の関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態における液晶パネル制御部での駆動パターンを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における液晶パネルの非点収差用の駆動パターンと非点収差の方向の関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態において、非点収差の方向が推移する場合の駆動パターンに応じた波面収差の変化を示す図である。
【符合の説明】
１…レーザ光源
２…偏光ビームスプリッタ
３…液晶パネル
４…１／４波長板
５…対物レンズ
６…集光レンズ
７…受光器
８…液晶パネル制御部
９…スピンドルモータ
１０…光ディスク
１１…チルトセンサ
２１Ａ、２１Ｂ…ガラス基板
２２Ａ、２２Ｂ…透明電極
２３Ａ、２３Ｂ…配向膜
３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、４０、４１、４２、４３、４４…パターン電極
３９、４５…入射範囲
１０１…制御器
１０２、１０３…液晶ドライバ
１０４、１０５…反転器
１０６、１０７…振幅変調器
１０８…選択スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクに光ビームを照射して記録情報を再生又は記録するための情報再生装置又は情報記録装置において、光ピックアップの光学系に起因する非点収差を補正すると共に、光ディスクのチルトに起因する収差を補正する収差補正装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光ディスクの再生等を行うために用いられる光ピックアップにおいて、種々の要因により発生する波面収差の影響を受けて性能が劣化することが問題となっている。これらの波面収差を補正するため、光ピックアップの光路中に液晶素子を配置して液晶に電圧を印加する方法が提案されている。これにより、液晶の屈折率を変化させ、通過する光ビームに位相差を与えて各種の波面収差を打ち消すことにより、波面収差を補正するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ピックアップにおいては、多様な要因で波面収差が発生する。その中でも、光ディスクのチルトに起因するコマ収差と光学系に起因する非点収差は、光ピックアップを用いて再生や記録を行う際の性能に大きく影響を与えるので、十分に対策を施しておくことが望ましい。そのため、光ディスクのチルトに起因する収差を補正する液晶素子と、光学系に起因する非点収差を補正する非点収差を補正する液晶素子を２つ重ねて光ピックアップを構成することが考えられる。しかし、このような構成では、光ピックアップの小型、軽量化が困難になることが問題となる。
【０００４】
また、光学系に起因する非点収差は、光学部品の精度、組立誤差等で発生するものであると共に、同一の光学系を有する光ピックアップ内であっても、それぞれの非点収差の方向や大きさが異なるという特性がある。そのため、非点収差を減少させるためには、より精度の高い光学部品を用いるか、組立後に的確な調整を行うなどの必要があり、コスト上昇につながることが問題となる。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、１つの液晶素子を用いて光学系に起因する非点収差と光ディスクのチルトに起因する収差を同時に補正可能であると共に、簡単な構成で方向や大きさの異なる非点収差の補正に対応可能な収差補正装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の収差補正装置は、光源から出射され、対物レンズを介して光ディスクに照射される光ビームに位相差を付与することにより収差を補正する収差補正装置であって、前記光ビームの通過領域を中心部と外周部に分割し、更に当該外周部を光学系に起因する非点収差の分布に対応して略中心対称に複数に分割して形成され、それぞれの分割領域ごとに前記非点収差の方向に対応して設定された電圧が印加される第１電極と、前記光ビームの通過領域を光ディスクに照射される際のチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割して形成され、それぞれの分割領域に電圧が印加される第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の一方又は双方により通過する光ビームに前記電圧に応じた位相差を付与し、前記収差を補正する収差補正手段と、を備え、前記第１電極においては、前記外周部の各分割領域のうち、前記方向に対応して互いに中心対称な位置にある二つの当該分割領域よりなる第一の領域と、前記方向に垂直な方向に対応して互いに中心対称な位置にある二つの当該分割領域よりなる第二の領域と、のそれぞれに互いに逆極性の位相差を光ビームに付与する電圧が印加されることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、光源から出射された光ビームは、収差補正装置に達し、第１電極の少なくとも外周部に形成された、非点収差の分布に対応する略中心対称の複数の分割領域を通過すると共に、第２電極の光ディスクのチルトに起因する収差の分布に対応する複数の分割領域を通過する。このとき、第１電極と第２電極に、それぞれ各分割領域毎に設定された電圧が印加され、収差補正手段にて、この電圧に応じて位相差が付与され、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差を補正する。よって、光ピックアップに様々な方向性の非点収差があり、これに加えて光ディスクの傾きによりチルトに起因する収差が生じている場合でも、１つの光学素子で同時に両方の収差の補正が可能となる。また、非点収差の任意の方向に対応できるので、光学部品にきわめて高い精度を要求することがなく、組み立て後の調整等も不要となる。
更に、第１電極における光ビームの通過領域が中心部と外周部に分割されると共に、更に外周部が略中心対称に複数分割され、当該外周部の各分割領域のうち、非点収差の方向に対応して互いに中心対称な位置にある二つの当該分割領域よりなる第一の領域と、当該方向に垂直な方向に対応して互いに中心対称な位置にある二つの当該分割領域よりなる第二の領域と、のそれぞれに互いに逆極性の位相差を光ビームに付与する電圧が印加されるので、第１電極の中心では波面収差の変化が少なく外周では波面収差が方向に応じて変化するという非点収差の特性に合致した補正を行うことができるため、２種の収差補正が可能なことに加えて、簡易な制御で容易に非点収差の補正が行われる。更に、外周部の複数の分割領域を中心対称とし、かつ直交方向に逆の特性を与えるようにしたので、非点収差の方向に応じて駆動パターンを実質的に回転させることができ、簡単に方向性に対応した非点収差の補正を行うことができる。
請求項２に記載の発明は、光源から出射され、対物レンズを介して光ディスクに照射される光ビームに位相差を付与することにより収差を補正する収差補正装置であって、前記光ビームの通過領域を中心部と外周部に分割し、更に当該外周部を光学系に起因する非点収差の分布に対応して略中心対称に複数に分割して形成され、それぞれの分割領域ごとに前記非点収差の方向に対応して設定された電圧が印加される第１電極と、前記光ビームの通過領域を光ディスクに照射される際のチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割して形成され、それぞれの分割領域に電圧が印加される第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の一方又は双方により通過する光ビームに前記電圧に応じた位相差を付与し、前記収差を補正する収差補正手段と、を備え、前記第１電極においては、前記方向が前記外周部の各分割領域の境界近辺となる場合に、当該境界の両側に隣接して位置し互いに中心対称な四つの当該分割領域よりなる第一の領域と、当該境界に直交する線の両側に隣接して位置し互いに中心対称な四つの当該分割領域よりなる第二の領域と、のそれぞれに互いに逆極性の位相差を光ビームに付与する電圧が印加されることを特徴とする。
この発明によれば、光源から出射された光ビームは、収差補正装置に達し、第１電極の少なくとも外周部に形成された、非点収差の分布に対応する略中心対称の複数の分割領域を通過すると共に、第２電極の光ディスクのチルトに起因する収差の分布に対応する複数の分割領域を通過する。このとき、第１電極と第２電極に、それぞれ各分割領域毎に設定された電圧が印加され、収差補正手段にて、この電圧に応じて位相差が付与され、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差を補正する。よって、光ピックアップに様々な方向性の非点収差があり、これに加えて光ディスクの傾きによりチルトに起因する収差が生じている場合でも、１つの光学素子で同時に両方の収差の補正が可能となる。また、非点収差の任意の方向に対応できるので、光学部品にきわめて高い精度を要求することがなく、組み立て後の調整等も不要となる。
更に、第１電極における光ビームの通過領域が中心部と外周部に分割されると共に、更に外周部が略中心対称に複数分割され、非点収差の方向が外周部の各分割領域の境界近辺となる場合に、当該境界の両側に隣接して位置し互いに中心対称な四つの当該分割領域よりなる第一の領域と、当該境界に直交する線の両側に隣接して位置し互いに中心対称な四つの当該分割領域よりなる第二の領域と、のそれぞれに互いに逆極性の位相差を光ビーム に付与する電圧が印加されるので、第１電極の中心では波面収差の変化が少なく外周では波面収差が方向に応じて変化するという非点収差の特性に合致した補正を行うことができるため、２種の収差補正が可能なことに加えて、簡易な制御で容易に非点収差の補正が行われる。更に、非点収差の方向が分割領域と重なる場合、あるいは分割領域の境界上にある場合の何れにも適切に対処可能となる。
【０００８】
請求項３に記載の収差補正装置は、請求項１又は２に記載の収差補正装置において、前記収差補正手段は、電圧に応じて屈折率が可変される液晶層により光ビームに位相差を付与することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、液晶層の各分割領域の印加電圧を可変して屈折率を変えることにより通過する光ビームに位相差を付与する。よって、光ピックアップの光学系に液晶パネルを配置させることで、簡易な構成により様々な方向性の非点収差とチルトに起因する収差を容易に補正することができる。
【００１０】
請求項４に記載の収差補正装置は、請求項３に記載の収差補正装置において、前記収差補正手段は、前記液晶層が前記第１電極と前記第２電極により挟まれる断面構造を有し、前記第１電極と前記第２電極には矩形波となる電圧を印加することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、光ピックアップ中に配置された液晶層を挟んで第１電極と第２電極が形成され、矩形波となる電圧を第１電極に印加し、かつ、矩形波となる電圧を第２電極にも印加する。よって、分割形状が異なる２つの電極であっても駆動することが容易であり、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差との２つに収差分布に容易に対応して収差補正を行うことができる。
【００１２】
請求項５に記載の収差補正装置は、請求項４に記載の収差補正装置において、前記収差補正手段は、前記第１電極と前記第２電極に印加される電圧による電位差を与えたときに光ビームに付与される位相差が、前記非点収差の方向に対応する位相差と前記チルトに起因する収差の分布に対応する位相差との和となるように前記第１電極及び前記第２電極にそれぞれ電圧を印加することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、第１電極と第２電極にそれぞれ電圧を印加すると両電極には電位差が生じ、通過する光ビームには、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差の両方の位相差の和となる位相差が付与される。よって、１つの液晶パネルのみ配置された簡易な構成により性質の異なる２つの収差を同時に補正することができる。
【００１４】
請求項６に記載の収差補正装置は、請求項４又は請求項５に記載の収差補正装置において、前記収差補正手段は、前記非点収差の方向に対応する位相差を光ビームに付与すべく前記第１電極に印加される第１駆動信号を生成する第１生成手段と、前記チルトに起因する収差の分布に対応する位相差を光ビームに付与すべく前記第２電極に印加される第２駆動信号を生成する第２生成手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、第１生成手段により生成される第１駆動信号が第１電極に印加されて非点収差の方向に対応する位相差が光ビームに付与される一方、第２生成手段により生成される第２駆動信号が第２電極に印加されてチルトに起因する収差の方向に対応する位相差が光ビームに付与される。よって、１つの液晶パネルに対する簡易な駆動方法を用いて、性質の異なる２つの収差を同時に補正することができる。
【００１６】
請求項７に記載の収差補正装置は、請求項６に記載の収差補正装置において、前記第１駆動信号及び前記第２駆動信号は共にパルス信号であると共に、前記第２駆動信号は、光ビームに予め設定された所定位相差を付与するときの前記第１駆動信号を基準として、光ビームに当該所定位相差より大きい位相差を付与するときは、前記第１駆動信号の位相と前記第２駆動信号の位相とが逆相となるパルス信号であり、光ビームに前記所定位相差よりも小さい位相差を与えるときは、前記第１駆動信号の位相と前記第２駆動信号の位相とが同相となるパルス信号であることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、光ビームにはパルス信号である第１駆動信号により予め設定された所定位相差が付与される一方、これを基準に、逆相となるパルス信号である第２駆動信号により、所定位相差より大きい位相差が付与され、同相となるパルス信号である第２駆動信号により、所定位相差より小さい位相差が付与される。よって、１つの液晶パネルの両電極をパルス信号の位相を調整して容易に駆動することにより、性質の異なる２つの収差を同時に補正することができる。
【００２４】
請求項８に記載の収差補正装置は、請求項３又は請求項４に記載の収差補正装置において、前記第２電極は、光ディスクのラジアル方向に発生するチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割されていることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、第２電極の分割形状は、光ディスクのラジアルチルトに起因する収差分布に対応したものである。よって、光ディスクの特性に起因して主にラジアルチルトが発生している場合に適切な収差補正を行うことができる。
【００２６】
請求項９に記載の収差補正装置は、請求項３又は請求項４に記載の収差補正装置において、前記第２電極は、光ディスクのタンジェンシャル方向に発生するチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割されていることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、第２電極の分割形状は、光ディスクのタンジェンシャルチルトに起因する収差分布に対応したものである。よって、光ディスクにおいて、ラジアルチルトよりもタンジェンシャルチルトが大きくなる状況になる場合に適切な収差補正を行うことができる。
【００２８】
請求項１０に記載の光ピックアップは、請求項１から請求項９の何れかに記載の収差補正装置を備えると共に、光源から出射される光ビームが当該収差補正装置を通過するよう光学系が配置されることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、光ピックアップの光学系中には、光源から出射される光ビームを通過させ、光学系に起因する非点収差と光ディスクのチルトに起因する収差の補正を行う収差補正装置が配置されている。よって、異なる２つの収差に１つの液晶素子等で対応可能であり、構成が簡易で安価な光ピックアップが実現できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を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、ＤＶＤ等の光ディスクに記録されている記録情報を読み出す情報再生装置の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。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る光ピックアップの全体構成を示すブロック図である。図１に示す光ピックアップは、レーザ光源１と、偏光ビームスプリッタ２と、収差補正手段としての液晶パネル３と、１／４波長板４と、対物レンズ５と、集光レンズ６と、受光器７と、液晶パネル制御部８を備えて構成される。光ピックアップにより光ビームを照射される光ディスク１０は、スピンドルモータ９により回転駆動されるようになっている。また、液晶パネル制御部８にはチルトセンサ１１から検出信号が入力されるようになっている。
【００３２】
図１において、レーザ光源１から出射された光ビームは、偏光ビームスプリッタ２を通過した後、液晶パネル３に入射する。この液晶パネル３を通過する際に、後述するように非点収差及びチルト角に起因するコマ収差等の波面収差が補正され、その後、１／４波長板４を通って、対物レンズ５によって光ディスク１０の情報記録面に集光される。
【００３３】
光ディスク１０は情報記録面の記録トラックが光ビームに対して線速度を一定に保つように、適宜の回転数でスピンドルモータ９により回転駆動される。このとき、光ディスク１０は、照射される光ビームの光軸に対しラジアル方向又はタンジェンシャル方向に傾いて、ラジアルチルト又はタンジェンシャルチルトを生じる場合がある。
【００３４】
このとき生じたラジアルチルト又はタンジェンシャルチルトは、チルトセンサ１１により検出され、チルトに対応する検出信号を液晶パネル制御部８に出力する。このチルトセンサ１１は、１つの発行部と２つの受光部を有し、チルトの検出が可能な位置に配置されている。
【００３５】
一方、光ディスク１０の情報記録面にて反射された光ビームは、再び対物レンズ５、１／４波長板４を通過して、偏光ビームスプリッタ２によって光路を変更されて、集光レンズ６を介して受光器７上に集光される。この受光器７では、光信号が電気信号に変換されて出力される。なお、上記１／４波長板４は、偏光ビームスプリッタ２によって直線波とされた光ビームの偏光面と４５°の角度で交差するように配置されている。
【００３６】
図２に、液晶パネル３の断面構造を示す。図２に示すように、本実施形態に係る液晶パネル３は、液晶分子Ｍを含む液晶２４を挟んで、液晶２４に所定の分子配向性を与えるための配向膜２３Ａ、２３Ｂが形成され、各配向膜２３Ａ、２３Ｂの外側にＩＴＯ等よりなる透明電極２２Ａ、２２Ｂが蒸着されている。そして、最外部には保護層としてのガラス基板２１Ａ、２１Ｂが形成されている。
【００３７】
液晶２４は、いわゆる複屈折効果を有し、液晶分子Ｍの光学軸方向とこれに垂直な方向とで屈折率が異なっている。そして、透明電極２２Ａと２２Ｂの間に印加する電圧を変化させることにより、図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、液晶分子Ｍの向きを水平方向から垂直方向まで自在に変えることができる。透明電極２２Ａ、２２Ｂへの印加電圧は、液晶パネル制御部８により設定され、透明電極２２Ａ、２２Ｂの各分割領域に印加する電圧を調整することにより、各分割電極により形成される領域ごとに異なる位相差を付与するものである。
【００３８】
このように構成された液晶パネル３において、透明電極２２Ａは光学系の非点収差を補正するために用いられ、透明電極２２Ｂはラジアルチルトによる収差を補正するために用いられる。そして、これらの補正を行うために、それぞれの透明電極２２Ａ、２２Ｂを適切な形状に分割し、それぞれ複数のパターン電極を設けて構成され、個別に駆動制御できるようになっている。
【００３９】
次に、本発明に係る光ピックアップ内の光学系に起因する非点収差の補正の原理について説明する。対物レンズ５の瞳面上における極座標を（ｒ，φ）で表すと、対物レンズ５の瞳面における波面収差Ｗ（ｒ，φ）は次の式で表される。
【００４０】
【数１】
ただし、Ｗ１１ｒｃｏｓφは像点移動によるものであり、Ｗ３１ｒ３ｃｏｓφは主に光ディスクのチルト等によるコマ収差を表すものである。Ｗ４０ｒ４は主に光ディスクの基板厚さの違い等による球面収差を表し、Ｗ２０ｒ２はデフォーカスによる収差である。Ｗ２２ｒ２ｃｏｓ２φは主に光ピックアップ内の光学系に起因する非点収差を表すものである。なおＷｉｊは収差係数である。
【００４２】
ここでは、非点収差を打ち消すよう場合を考えればよいので、簡単のため、数１において、コマ収差及び球面収差が０であるとして、非点収差のみが存在するものと考える。この場合、対物レンズ５の瞳面における波面収差は次のように表される。
【００４３】
【数２】
また、対物レンズ５の瞳面上の波面収差Ｗ（ｒ，φ）の標準偏差をＷｒｍｓとすると、Ｗｒｍｓは次式で表される。
【００４５】
【数３】
ただし、Ｗ０はＷ（ｒ，φ）の平均値である。
【００４７】
このＷｒｍｓは、波面収差の評価に用いられ、Ｗｒｍｓを小さくすれば波面収差の影響が少なくなり良好な再生を行うことができる。
【００４８】
ここで、発生している波面収差が非点収差だけの場合、数３は次式で表される。
【００４９】
【数４】
ただし、ＷＡＳ（ｒ，φ）におけるＷ２０ｒ２はＷｒｍｓを最小にする値となる。なお、実際の光ピックアップでは、フォーカスオフセット調整を行うことにより、Ｗｒｍｓが最小となる。
【００５１】
図３に、数４に基づいて計算された対物レンズ５の瞳面における波面収差分布を示す。図３（ａ）は、数４に基づいて計算された対物レンズ５の瞳面における非点収差による波面収差分布であり、濃い部分が非点収差の大きい領域を表している。
【００５２】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の非点収差による波面収差分布のＹ−Ｙ’断面であり、この図から波面収差分布がＹ−Ｙ’方向では対物レンズ５の瞳面の中心で小さく、周辺部にいくに従って波面収差が正方向に大きくなっていることがわかる。なお、対物レンズ５の瞳中心の波面収差を０とするとき、周辺部Ｙ、Ｙ’では＋０．１５λの波面収差が生じている。
【００５３】
図３（ｃ）は、図３（ａ）の非点収差による波面収差分布のＸ−Ｘ’断面であり、この図から波面収差分布がＸ−Ｘ’方向では対物レンズ５の瞳面の中心で小さく、周辺部にいくに従って波面収差が負方向に大きくなっていることがわかる。なお、対物レンズ５の瞳中心の波面収差を０とするとき、周辺部Ｘ、Ｘ’では−０．１５λの波面収差が生じている。
【００５４】
図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、対物レンズ５の瞳面における非点収差を主とする波面収差分布は馬鞍型をなしており、Ｘ−Ｘ’、Ｙ−Ｙ’軸に対して対称となっている。
【００５５】
なお、対物レンズ５の瞳面で見た非点収差による波面収差分布は、図１に示す光学系に特有のものでなく、非点収差を持つ他の光学系でも同様の分布パターンとなる。そして、非点収差の方向はそれぞれの光学系により異なり、図３に示すパターンの方向が変化する。すなわち、図３（ａ）におけるＸ−Ｘ’軸、Ｙ−Ｙ’軸が回転する。更に、非点収差に基づく波面収差量もそれぞれの光学系により異なる。本実施形態では、光学系の有する非点収差の方向と波面収差量に対応して適切に透明電極２２Ａのパターン電極を分割して個別に駆動を行い、波面収差の補正を行うことを可能としているが、より詳しくは後述する。
【００５６】
ここで、非点収差の影響を減少させるには、数４におけるＷｒｍｓを小さくすればよい。そのため、ＷＡＳ（ｒ，φ）自体を小さくするか、ＷＡＳ（ｒ，φ）とは逆極性の波面収差、すなわち、−ＷＡＳ（ｒ、φ）を液晶パネル３を通過する光ビームに与えればよい。本発明は、後者の方法を採用し、光ビックアップ内の光学系に起因する非点収差ＷＡＳ（ｒ，φ）の影響を軽減するようにしている。そのため、光ビームが対物レンズ５で収束される前に、収差補正手段としての液晶パネル３により、光ビームに−ＷＡＳ（ｒ，φ）を与えて非点収差を打ち消すことにした。
【００５７】
次に、本発明に係る光ディスク１０のチルトに起因する波面収差の補正の原理について説明する。ここでは、光ディスク１０のラジアル方向に生じるチルトに起因する波面収差を補正する場合について説明する。
【００５８】
まず、光ディスク１０のラジアルチルトに起因して発生する波面収差Ｗｔｌｔは、上述の数１に示す波面収差Ｗ（ｒ，φ）を元に次の式のように表すことができる。
【００５９】
【数５】
ここで、上述したように、数１の収差係数のうち、Ｗ１１は像点移動による収差、Ｗ３１はコマ収差をそれぞれ表すものである。これらは、光ディスク１０のチルト、基板の厚さ、基板の屈折率、対物レンズ５の開口数などに依存する定数である。また、数５の波面収差の評価を行う場合も、数３に示すＷｒｍｓを用いることができ、Ｗｒｍｓを小さくすることにより、ラジアルチルトに起因する波面収差の影響を軽減することができる。なお、発生している波面収差がラジアルチルトに起因するものだけの場合は、Ｗｒｍｓは次式で表される。
【００６１】
【数６】
図４に、対物レンズ５の瞳面におけるラジアルチルトに起因する波面収差分布の一例を示す。図４（ａ）は、光ディスク１０の情報記録面がラジアル方向に＋１°傾斜した状態の対物レンズ５の瞳面における波面収差分布を示す。そして、波面収差の値を５０ｎｍごとの等高線で区切られた領域Ａ乃至Ｋにより全体の波面収差分布を表している。領域Ａを中心として領域Ｂ乃至Ｆは波面収差が正方向に大きくなり、領域Ｇ乃至Ｋは波面収差が負方向に大きくなることがわかる。
【００６３】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の波面収差分布のＸ２−Ｘ２’断面である。図４（ｂ）に示すように、ラジアルチルトによる波面収差分布は、対物レンズ５の瞳面の中心から一方の方向では正方向に大きくなり、他方の方向では負方向に大きくなり、その分布のパターンは対称的になっている。そして、ラジアルチルトが大きくなればなるほど、波面収差量のピークも大きくなる。本実施形態では、光ディスク１０のラジアルチルトに対応して適切に透明電極２２Ｂのパターン電極を分割して個別に駆動を行い、波面収差の補正を行うことを可能としているが、より詳しくは後述する。
【００６４】
上述したように、数６に示すＷｒｍｓを小さくすることにより、ラジアルチルトに起因する波面収差の補正を行えばよい。本実施形態においては、Ｗｔｌｔ（ｒ，φ）とは逆極性の波面収差、すなわち、−Ｗｔｌｔ（ｒ、φ）を液晶パネル３を通過する光ビームに与えることにより、光ディスク１０のラジアルチルトに起因する波面収差Ｗｔｌｔ（ｒ，φ）の影響を軽減するようにしている。そして、収差補正手段としての液晶パネル３は、上述した光学系に起因する非点収差を打ち消すことに加えて、ラジアルチルトに起因する波面収差をも打ち消す機能を併せ持っている。
【００６５】
本実施形態では、−Ｗｔｌｔ（ｒ，φ）の波面収差を与えるために、液晶パネル３に形成された透明電極２２Ｂに対し、各分割領域ごとに異なる電圧を印加するようにし、透明電極２２Ａとこれに対向する透明電極２２Ｂにより、光軸に対する液晶分子Ｍの向きをそれぞれの分割領域ごとに変えることができ、各分割領域ごとに屈折率が異なるようにしている。そのため、通過する光ビームには、それぞれ領域ごとに異なる位相差が与えられることとなる。
【００６６】
ここで、液晶パネル３で与えられる位相差をＷＬＣ（ｒ，φ）で表すと、液晶パネル３を配置したときの対物レンズ５の瞳面における波面収差Ｗ（ｒ，φ）は次式で与えられる。
【００６７】
【数７】
非点収差であるＷＡＳ（ｒ，φ）とラジアルチルトに起因する収差であるＷｔｌｔ（ｒ，φ）を共に打ち消すには、ＷＡＳ（ｒ，φ）とＷｔｌｔ（ｒ，φ）の和の逆極性の波面収差、すなわち、次式に示す波面収差を液晶パネル３により光ビームに与えればよい。
【００６９】
【数８】
数８に示す波面収差を光ビームに与えるためには、液晶パネル３の各分割領域ごとに、透明電極２２Ａを制御して非点収差とは逆極性の波面収差を与えると共に、透明電極２２Ｂを制御してラジアルチルトに起因する収差とは逆極性の波面収差を与えるようにすればよい。このとき、透明電極２２Ａと透明電極２２Ｂとは互いに対向して配置しているため、それぞれの各分割領域に対する駆動信号の位相関係を調整する必要がある。１つの液晶層で独立に変化するＷＡＳ（ｒ，φ）とＷｔｌｔ（ｒ，φ）との和の位相差を光ビームに付与するために、後述するように制御回路の工夫を行うことで対処している。
【００７１】
図５は、液晶パネル３の透明電極２２Ａを、様々な方向に対する非点収差を打ち消すことができるように分割した状態を示す図である。図５に示すように、透明電極２２Ａは、９つのパターン電極３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８に分割されている。また、図５においては、対物レンズ５の瞳面に対応して光ビームの入射範囲３９が示されている。光ビームがこの入射範囲３９を通過するように、液晶パネル３のピックアップ内での配置が定められる。
【００７２】
図５において、入射範囲３９の中心部分に対応して円形のパターン電極３０が形成されている。また、その外周部分は放射状に分割された８つのパターン電極３１乃至３８が形成されており、入射範囲３９の中心から角度を概ね等間隔に分けるように対称的に配置されている。そして、パターン電極３１と３５、３２と３６、３３と３７、３４と３８がそれぞれ向かい合って中心対称に配置され、非点収差の特定の方向に対応できるようになっている。非点収差は、光ピックアップが同一の光学系で構成されていたとしても、個々の光ピックアップで非点収差の方向と大きさが異なる。図５の透明電極２２Ａはそれぞれのパターン電極への印加電圧を制御することにより、いかなる方向及び大きさの非点収差であっても対応できるようにしたものである。
【００７３】
一方、図６は、液晶パネル３の透明電極２２Ｂを、ラジアルチルトに起因する波面収差を打ち消すことができるように分割した状態を示す図である。図６に示すように、透明電極２２Ｂは、５つのパターン電極４０、４１、４２、４３、４４に分割されている。また、図６では、対物レンズ５の瞳面に対応して光ビームの入射範囲４５が示され，光ビームがこの入射範囲４５を通過するように、液晶パネル３のピックアップ内での配置が定められる。
【００７４】
図６において、ラジアルチルトによる波面収差の分布に対応して、中心部にはパターン電極４０が設けられ、このパターン電極４０に囲まれてパターン電極４１、４２が対称的に配されている。また、中央部のパターン電極４０に対して、図６における上部と下部には、パターン電極４３、４４が対称的に配されている。このように、図６に示すパターン電極４０乃至４４の分割形状は、図４に示すラジアルチルトによる波面収差の分布に対応したものになっている。
【００７５】
図７は、液晶パネル制御部８の構成を示すブロック図である。図７に示すように、液晶パネル制御部８は、ＣＰＵ等の制御器１０１と、液晶ドライバ１０２、１０３と、反転器１０４、１０５と、振幅変調器１０６、１０７と、選択スイッチ１０８とを備えている。そして、液晶パネル３に対し、振幅変調器１０６から選択スイッチ１０８を経由して透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８に電圧を印加できるように接続されると共に、振幅変調器１０７から透明電極２２Ｂの各パターン電極４０乃至４４に電圧を印加できるように接続されている。
【００７６】
図７の構成において、制御器１０１は、光学系の非点収差の補正を行うための透明電極２２Ａの駆動の有無及び駆動パターンに従って、液晶ドライバ１０２と選択スイッチ１０８を制御すると共に、チルトセンサ１１からの検出信号を受け、ラジアルチルトに起因する収差の補正を行うための透明電極２２Ｂの駆動電圧に従って、液晶ドライバ１０３を制御する。
【００７７】
液晶ドライバ１０２から出力された所定の電圧Ｖ１は振幅変調器１０６に入力されると共に、反転器１０４を介して出力された電圧−Ｖ１も振幅変調器１０６に入力される。振幅変調器１０６からは、これらの各電圧に応じて振幅変調された矩形波である駆動信号が出力される。ここで、電圧Ｖ１に対応した駆動信号をＶａ、電圧−Ｖ１に対応した駆動信号をＶｂとそれぞれ表すことにする。
【００７８】
また、液晶ドライバ１０３から出力された所定の電圧Ｖ２は振幅変調器１０７に入力されると共に、反転器１０５を介して出力された電圧−Ｖ２も振幅変調器１０７に入力される。更に、振幅変調器１０７には、基準電圧Ｃが入力され、全部で３種の電圧が入力されることになり、これらの各電圧に応じて振幅変調された矩形波である駆動信号が出力される。ここで、基準電圧Ｃに対応した駆動信号をＶｃ、電圧Ｖ２に対応した駆動信号をＶｄ、電圧−Ｖ２に対応した駆動信号をＶｅとそれぞれ表すことにする。
【００７９】
選択スイッチ１０８は、透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８に対し、制御器１０１の制御の下、振幅変調器１０６から入力される駆動信号Ｖａ、Ｖｂを、接続を切り換えつつ印加する。そして、外周部の各パターン電極３１乃至３８に対しては、駆動信号Ｖａ、Ｖｂどちらかが印加されるか、あるいはグランド接続される。そして、後述するように、その接続の組み合わせは、非点収差の方向と補正の有無に対応して９通り設定されている。一方、基準となる中央のパターン電極３０は、図７に示すようにグランドに固定的に接続されている。
【００８０】
透明電極２２Ｂについては、パターン電極４０に対して基準となる駆動信号Ｖｃが印加され、パターン電極４１、４４に対して駆動信号Ｖｄが印加され、パターン電極４２、４３に対して駆動信号Ｖｅが印加される。
【００８１】
次に、図８及び図９により、液晶パネル制御部８により液晶パネル３の制御を行うに際し、透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８及び透明電極２２Ｂの各パターン電極４０乃至４４に印加される駆動信号の波形パターンと、液晶パネル３を通過する光ビームに与えられる位相差との関係について説明する。
【００８２】
図８は、光学系の起因する波面収差とラジアルチルトに起因する収差を両方とも補正する場合に、透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８及び透明電極２２Ｂの各パターン電極４０乃至４４に対して印加される駆動信号の波形パターンの一例を示した図である。図８において、最上段、２段目、３段目は、透明電極２２Ｂの各パターン電極４０乃至４４の駆動信号の波形パターンを示し、４段目、５段目は、透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８の駆動信号の波形パターンを示している。
【００８３】
図８に示すように、パターン電極４０には、図８の最上段に示す波形パターンを有する駆動信号Ｖｃが印加される。これを基準として、パターン電極４１、４４には、駆動信号Ｖｃより振幅が大きい波形パターンを有する駆動信号Ｖｄが印加され、パターン電極４２、４３には、駆動信号Ｖｃより振幅が小さい波形パターンを有する駆動信号Ｖｅが印加される。これらの駆動信号Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅはそれぞれ同相になっている。これにより、透明電極２２Ａを通過する光ビームには、パターン電極４１、４４の部分とパターン電極４２、４３の部分とでは、互いにパターン電極４０の基準位相差とは大小異なる位相差が付与される。
【００８４】
一方、パターン電極３０は、上述したように常にグランドに接続されているため、駆動信号が印加されない。パターン電極３４、３８には、選択スイッチ１０８を切り換えて、図８の４段目に示す波形パターンを有する駆動信号Ｖｂが印加される。パターン電極３２、３６には、図８の５段目に示す波形パターンを有する駆動信号Ｖａが印加される。それ以外のパターン電極３１、３３、３５、３７には、選択スイッチ１０８を切り換えてグランドに接続されている。図８に示すように、パターン電極３４、３８には基準より大きな位相差を付与するため、逆相となっている。また、パターン電極３２、３６には基準より小さな位相差を付与するため、同相となっている。なお、図８の例は、特定の非点収差の方向に対する駆動パターンを示したものであり、方向が変化すると後述するように選択スイッチ１０８により駆動パターンが変化していく。
【００８５】
液晶パネル３を通過する光ビームに対しては、透明電極２２Ａのパターン電極３０乃至３８のうちの何れかと、透明電極２２Ｂのパターン電極４０乃至４４のうちの何れかとから重複して位相差が付与されることになり、両電極の電位差に対応した位相差となる。この場合でも、上述のように矩形波の位相を調整するだけで液晶パネル３を駆動するようにしたので、複雑な駆動回路等は不要である。
【００８６】
図９に、液晶パネル３に対する駆動電圧と光ビームに付与される位相差の関係を示す。基準電圧をＶ０としたとき、Ｖ０に対応する駆動信号が印加されることにより、光ビームに基準位相φｃが与えられる。ここで、液晶パネル３の全ての分割領域で光ビームにこの基準位相φｃが与えられる場合には、通過する光ビームの波面は変化せず、液晶パネル３は単なるガラス板と同じになる。
【００８７】
図９に示すように、Ｖ＞Ｖ０の関係を満たす電圧Ｖに対応する駆動信号が印加された場合は、光ビームに基準位相φｃよりも進んだ位相であるφａが与えられる。よって、電圧Ｖに対応する駆動信号が印加された領域を通過した光ビームは、位相が基準からφａ−φｃだけ進むことになる。すなわち、光ビームには、正の位相差φａ−φｃが生じることになる。
【００８８】
また、Ｖ＜Ｖ０の関係を満たす電圧Ｖに対応する駆動信号が印加された場合は、光ビームに基準位相φｃよりも遅れた位相であるφｂが与えられる。よって、電圧Ｖ１に対応する駆動信が印加された領域を通過した光ビームは、位相が基準からφｃ−φｂだけ遅れることになる。すなわち、光ビームには、負の位相差φｂ−φｃが生じることになる。
【００８９】
ここで、図９からわかるように、電圧変化に対して光ビームに与えられる位相差は概ね直線的に変化する。例えば、正負が対称的となる波面収差分布の補正を行うためには、負の位相差φｂ−φｃと正の位相差φａ−φｃは絶対値が等しく符号が異なる関係にすればよい。
【００９０】
次に、図１０は、液晶パネル制御部８により透明電極２２Ａの各パターン電極３０乃至３８と透明電極２２Ｂの各パターン電極４０乃至４４に対して駆動信号を印加するための駆動パターンを示す図である。透明電極２２Ａについては、図１０（ａ）に示すように９通りの駆動パターンが設定可能であり、透明電極２２Ｂについては、図１０（ｂ）に示すように３通りの駆動パターンが設定可能になっている。
【００９１】
透明電極２２Ａに対しては、光学系に起因する非点収差の補正に対応するため、図１０（ａ）に示す駆動パターンＡ乃至Ｈの何れかを設定する。透明電極２２Ａの中央部分の設けられたパターン電極３０には、どの駆動パターンでもＧＮＤ（グランドに接続されていることを意味する）が印加される。一方、外周部のパターン電極３１乃至３８には、それぞれＶａ、Ｖｂ、ＧＮＤの何れかが印加され、非点収差の方向に対応して光ビームに所望の位相差を与えるべく、８通りの駆動パターンＡ乃至Ｈを可変して設定可能である。これに加えて、駆動パターンＩでは全てのパターン電極３０乃至３９に対し基準となるＧＮＤを印加しているが、これは非点収差の補正を行わない場合の駆動パターンに対応している。
【００９２】
一方、透明電極２２Ｂに対しては、ラジアルチルトによる収差の補正に対応するため、図１０（ｂ）に示す駆動パターンＪ、Ｋ、Ｌの何れかを設定する。中央部のパターン電極４０は、上述のラジアルチルトによる波面収差分布において、波面収差量がゼロに近くなる部分に対応するので、どの駆動パターンも基準の駆動信号Ｖｃが印加される。また、波面収差分布の正負の極性に対応して２種の駆動パターンＪ、Ｋが設定可能となっていると共に、波面収差分布に対応してパターン電極４１、４４には互いに同一の駆動信号が印加され、これとは逆極性となるパターン電極４２、４３にも互いに同一の駆動信号が印加される。更に、駆動パターンＬでは全てのパターン電極４０乃至４４に対し基準の駆動信号Ｖｃを印加して、ラジアルチルトによる収差の補正を行わない場合に対応させている。
【００９３】
このように構成された液晶パネル３においては、透明電極２２Ａと透明電極２２Ｂを共に駆動して、光学系に起因する非点収差とラジアルチルトによる収差の双方を同時に補正できることはもちろんであるが、透明電極２２Ａと透明電極２２Ｂの一方のみ駆動して、光学系に起因する非点収差又はラジアルチルトによる収差の何れかを単独で補正することもできる。
【００９４】
なお、透明電極２２Ａ、２２Ｂに対する駆動パターンに加え、上述のＶ１、Ｖ２の電圧値を適切に設定することも可能である。この場合には、例えば多段階に可変可能な電圧値の中から最適な電圧値を選び、液晶ドライバ１０２、１０３に対し設定できるようにしておけばよい。
【００９５】
ここで、非点収差の方向とパターン電極３０乃至３８に対する駆動パターンの関係について、図１１を用いて説明する。本実施形態では、任意の方向性を有する非点収差による波面収差分布を補正するため、角度を８分割してほぼ２２．５°刻みで駆動パターンを変更するようにしている。図１１（ａ）乃至（ｄ）に、非点収差による波面収差分布と、対応する駆動パターンを並べて示す。また、簡単のため、０°、２２．５、４５°、５７．５°の４つの非点収差の角度についてのみ示す。
【００９６】
図１１（ａ）は、非点収差の方向が０°となる場合に対応する図である。縦方向では、中心から周辺部分にいくに従って濃い部分、すなわち波面収差分布が負の方向に大きくなる部分が対称的に生じる配置になっている。よって、上部のパターン電極３２、３３と下部のパターン電極３６、３７は、この波面収差を打ち消すために、正の位相差を与える必要がある。一方、横方向は、波面収差分布が正の方向に大きくなるので、左側のパターン電極３１、３８と右側のパターン電極３４、３５は、負の位相差を与える必要がある。よって、図１０に示す駆動パターンＡにより駆動し、パターン電極３２、３３、３６、３７に駆動信号Ｖａを印加し、パターン電極３１、３４、３５、３８に駆動信号Ｖｂを印加すればよい。
【００９７】
図１１（ｂ）は、非点収差の方向が２２．５°となる場合に対応する図であり、非点収差の方向は、図１１（ａ）の状態から２２．５°回転した状態となっている。この場合、各パターン電極３１乃至３８がほぼ４５°づつ分割された配置となるので、その半分だけ回転させて駆動する必要がある。本実施形態では、駆動パターンを工夫して実質的に２２．５°回転した非点収差に対応するようにしている。すなわち、パターン電極３３、３７には、正の位相差を与え、パターン電極３１、３５には、負の位相差を与える。また、パターン電極３２、３４、３６、３８には、基準の位相差を与える。よって、図１０に示す駆動パターンＢにより駆動し、パターン電極３３，３７に駆動信号Ｖａを印加し、パターン電極３１、３５に駆動信号Ｖｂを印加し、パターン電極３２、３４、３６、３８はグランドに接続すればよい。
【００９８】
図１１（ｃ）は、非点収差の方向が４５°となる場合に対応する図であり、非点収差の方向は、図１１（ａ）の状態から４５°回転した状態となっている。この場合、図１１（ａ）のパターン電極３１乃至３８を１つずらして駆動を行えばよいことになる。すなわち、パターン電極３３、３４とパターン電極３７、３８には、正の位相差を与え、パターン電極３１、３２とパターン電極３５、３６は、負の位相差を与える必要がある。よって、図１０に示す駆動パターンＣにより駆動し、パターン電極３３、３４、３７、３８に駆動信号Ｖａを印加し、パターン電極３１、３２、３５、３６に駆動信号Ｖｂを印加すればよい。
【００９９】
図１１（ｄ）は、非点収差の方向が５７．５°となる場合に対応する図であり、非点収差の方向は、図１１（ｂ）の状態から４５°回転した状態となっている。この場合、図１１（ｂ）のパターン電極３１乃至３８を１つずらして駆動を行えばよいことになる。すなわち、パターン電極３４、３８には、正の位相差を与え、パターン電極３２、３６には、負の位相差を与える。また、パターン電極３１、３３、３５、３７には、基準の位相差を与える。よって、図１０に示す駆動パターンＤにより駆動を行い、パターン電極３４、３８に駆動信号Ｖａを印加し、パターン電極３２、３６には駆動信号Ｖｂを印加し、パターン電極３１、３３、３５、３７はグランドに接続すればよい。
【０１００】
なお、中心部分のパターン電極３０は、図１１（ａ）乃至（ｄ）の何れの場合も波面収差分布において位相差がほぼゼロと考えてよいので、上述のようにグランドに固定的に接続すればよい。
【０１０１】
以上の駆動パターンは、非点収差の方向に対応する角度が更に大きくなる場合でも同様に考えればよい。すなわち、角度が０°、４５°、９０°、１３５°となる場合には、図１１（ａ）のように、正の位相差と負の位相差が２つのパターン電極ごとに繰り返すような駆動パターンとし、その間の角度２２．５°、６７．５°、１１２．５°、１５７．５°となる場合には、正の位相差と負の位相差が間に基準の位相差を挟んで各パターン電極ごとに繰り返すような駆動パターンとすればよい。これにより、光学系に起因する非点収差がどのような方向に分布していても、２２．５°刻みで最も近い角度に対応して液晶パネル３を駆動することにより、適切に波面収差の方向に対応させることができる。これと併せて駆動電圧を波面収差量に対応して適切に調節すれば、光学系に起因する非点収差に対する最適な補正が可能となる。
【０１０２】
次に、図１２は、非点収差の方向を示す角度が徐々に変動する場合に、駆動パターンに応じて補正可能な波面収差の変化を示す図である。すなわち、前述の各駆動パターンを非点収差の方向に対応して、どの角度で切り換えると最適な補正が行われるかを判断するための特性である。
【０１０３】
図１２に示すように、非点収差の方向が０°から４５°の範囲で変化するとき、図１１（ａ）に対応する駆動パターンＡと、図１１（ｂ）に対応する駆動パターンＢと、図１１（ｃ）に対応する駆動パターンＣの３つの各駆動パターンに対して、補正される波面収差をプロットした図である。なお、駆動パターンＡ、Ｃは互いに同一の駆動パターンを４５°回転させたものであるため、２２．５°付近で駆動パターンＡ、Ｃを切り換えた場合を示す。よって、図１２では、駆動パターンＡ、Ｃに対応する特性と、駆動パターンＢに対応する特性を表す２つのグラフが示されている。
【０１０４】
図１２からわかるように、角度が０°のときは、駆動パターンＡによる波面収差が最小となり、角度が４５°のときは、駆動パターンＣによる波面収差が最小となるが、その間の角度では徐々に波面収差が大きくなっていく。これに対し、駆動パターンＢによる波面収差は、角度が２２．５°付近で最大となるが、それより角度が増大または減少すると波面収差が小さくなっていく。
【０１０５】
図１２においては、角度が１３°付近及び３２°付近で、駆動パターンＡ又はＣと駆動パターンＣの特性が交差している。すなわち、角度０°から１３°までの範囲では、駆動パターンＡが最も良好な特性となり、角度１３°から３２°までの範囲では、駆動パターンＢが最も良好な特性となり、角度３２°から４５°までの範囲では、駆動パターンＣが最も良好な特性となる。従って、これらの角度で駆動パターンの切り換えが行われる場合に、非点収差の角度に対する波面収差を最良にすることができ、適切な波面収差の補正を行うことができる。なお、より大きな角度に対しても事情は同様である。
【０１０６】
実際には、非点収差の方向に対応する角度を求めることは困難であるため、例えば再生信号のジッタ等を最適にしたり、ＲＦ信号の振幅が最大となるような駆動パターンを１つ選んで、間接的に最適な角度に対応させている。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態に係る収差補正装置によれば、１つの液晶パネル３を用いて、液晶２４を挟む両面の透明電極２２Ａ、２２Ｂに対し、光学系に起因する非点収差を補正する分割形状とラジアルチルトによる収差を補正する分割形状を形成するようにし、適切な駆動パターンと駆動電圧を用いて両電極の駆動を行うようにしたので、性質の異なる収差を同時に補正可能な光ピックアップを実現することができる。また、透明電極２２Ａの駆動は、任意の方向性を有する非点収差に対応可能なので、特別な調整等が不要で簡易に収差の補正を行える。更に、透明電極２２Ａ、２２Ｂの一方のみ駆動することで、光学系に起因する非点収差とラジアルチルトによる収差の何れか一方のみ補正する場合も、容易に対応可能である。
【０１０８】
なお、以上説明した実施形態では、液晶パネル３の透明電極２２Ａを９分割とし、透明電極２２Ｂを５分割とした場合について説明を行ったが、これ以外の分割数で複数のパターン電極を設けるようにしてもよい。この場合には、分割数を多くすると高精度に非点収差を補正することが可能となるが、構造及び制御が複雑になり調整に時間を要するので、適度な範囲で分割数を定める必要がある。
【０１０９】
また、以上説明した実施形態では、液晶パネル３の透明電極２２Ｂをラジアルチルトに起因する波面収差を補正するために用いる場合について説明を行ったが、タンジェンシャル方向のチルトに起因する波面収差を補正するために用いる構成にしてもよい。例えば、光ディスク１０のラジアルチルトを他の手段を用いて補正可能である場合などは有効な構成である。
【０１１０】
また、以上説明した実施形態において、温度変動の影響を軽減するために、温度センサを設け、その温度出力に応じて前述の駆動電圧を補正するようにしてもよい。これにより、広い温度範囲で前述の液晶パネル３を駆動することが可能となる。
【０１１１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、光ピックアップの様々な方向性の非点収差と光ディスクのチルトに起因する収差が共に生じている場合でも、１つの光学素子で同時に両方の収差の補正が可能となると共に、非点収差に対しては任意の方向性に対応可能となり、光ピックアップの良好な特性を保つ収差補正装置を簡易な構成で提供することができる。
また、光ビームが中心部と複数の外周部の分割領域をそれぞれ通るように構成したので、非点収差の特性に合致した補正を行うことができ、簡易な制御で容易に収差の補正が可能な収差補正装置を提供することができる。
更に、非点収差の方向に応じて駆動パターンを実質的に回転させて制御でき、簡易な制御により高い精度で非点収差の補正が可能な収差補正装置を提供することができる。
請求項２に記載の発明によれば、光ピックアップの様々な方向性の非点収差と光ディスクのチルトに起因する収差が共に生じている場合でも、１つの光学素子で同時に両方の収差の補正が可能となると共に、非点収差に対しては任意の方向性に対応可能となり、光ピックアップの良好な特性を保つ収差補正装置を簡易な構成で提供することができる。
また、光ビームが中心部と複数の外周部の分割領域をそれぞれ通るように構成したので、非点収差の特性に合致した補正を行うことができ、簡易な制御で容易に収差の補正が可能な収差補正装置を提供することができる。
更に、非点収差の方向と分割領域の配置に応じて適切に非点収差の補正を行うことが可能な収差補正装置を提供することができる。
【０１１２】
請求項３に記載の発明によれば、光ピックアップの光学系に液晶パネルを配置して、簡易な構成により様々な方向性の非点収差とチルトに起因する収差を容易に補正可能な収差補正装置を提供することができる。
【０１１３】
請求項４に記載の発明によれば、第１電極と第２電極を液晶層を挟むように形成し、それぞれ矩形波となる電圧として印加するようにしたので、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差との２つに異なる収差分布を補正する液晶素子を容易に駆動できる収差補正装置を提供することができる。
【０１１４】
請求項５に記載の発明によれば、第１電極と第２電極にそれぞれ電圧を印加して生じる電位差により、光学系に起因する非点収差とチルトに起因する収差の位相差の和となる位相差を付与するようにしたので、１つの液晶パネルが配置された簡易な構成により、性質の異なる２つの収差を同時に補正することが可能となる。
【０１１５】
請求項６に記載の発明によれば、通過する光ビームに対し、第１電極には第１駆動信号を印加して非点収差の方向に対応する位相差を付与し、第２電極には第２駆動信号を印加してチルトに起因する収差の方向に対応する位相差を付与するようにしたので、１つの液晶パネルを簡易な駆動方法で駆動して、性質の異なる２つの収差を同時に補正することが可能となる。
【０１１６】
請求項７に記載の発明によれば、通過する光ビームに対し、所定位相差をパルス信号である第１駆動信号により付与し、第２駆動信号は、この所定位相差より大きい位相差を付与するときは逆相のパルス信号とし、所定位相差より小さい位相差を付与するときは同相のパルス信号とするようにしたので、１つの液晶パネルの両電極をパルス信号の位相を調整して容易に駆動し、性質の異なる２つの収差を同時に補正することが可能となる。
【０１２０】
請求項８記載の発明によれば、第２電極の分割形状をラジアルチルトに起因する収差分布に対応させたので、光ディスクの特性に起因して主にラジアルチルトが発生している場合に適切な収差補正を行う収差補正装置を提供することができる。
【０１２１】
請求項９記載の発明によれば、第２電極の分割形状をタンジェンシャルチルトに起因する収差分布に対応させたので、光ディスクにおいて、ラジアルチルトよりタンジェンシャルチルトが大きくなる状況であっても適切な収差補正を行う収差補正装置を提供することができる。
【０１２２】
請求項１０に記載の発明によれば、光ピックアップの光学系中に、光学系に起因する非点収差と光ディスクのチルトに起因する収差の補正を併せて行う収差補正装置を配置するようにしたので、１つの液晶素子等でこれら２つの収差に対応可能な光ピックアップを、簡易な構成で安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における光ピックアップの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における液晶パネルの縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態における対物レンズの瞳面における非点収差による波面収差分布を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における対物レンズの瞳面におけるラジアルチルトに起因する波面収差分布を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における液晶パネルの非点収差に対応する透明電極のパターン電極を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における液晶パネルのラジアルチルトに起因する収差に対応する透明電極のパターン電極を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における液晶パネル制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態における液晶パネルに対する駆動信号の波形パターンを示す図である。
【図９】本発明の実施形態における液晶パネルに対する駆動信号と位相差の関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態における液晶パネル制御部での駆動パターンを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における液晶パネルの非点収差用の駆動パターンと非点収差の方向の関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態において、非点収差の方向が推移する場合の駆動パターンに応じた波面収差の変化を示す図である。
【符合の説明】
１…レーザ光源
２…偏光ビームスプリッタ
３…液晶パネル
４…１／４波長板
５…対物レンズ
６…集光レンズ
７…受光器
８…液晶パネル制御部
９…スピンドルモータ
１０…光ディスク
１１…チルトセンサ
２１Ａ、２１Ｂ…ガラス基板
２２Ａ、２２Ｂ…透明電極
２３Ａ、２３Ｂ…配向膜
３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、４０、４１、４２、４３、４４…パターン電極
３９、４５…入射範囲
１０１…制御器
１０２、１０３…液晶ドライバ
１０４、１０５…反転器
１０６、１０７…振幅変調器
１０８…選択スイッチ
Claims (10)
- 光源から出射され、対物レンズを介して光ディスクに照射される光ビームに位相差を付与することにより収差を補正する収差補正装置であって、
前記光ビームの通過領域を中心部と外周部に分割し、更に当該外周部を光学系に起因する非点収差の分布に対応して略中心対称に複数に分割して形成され、それぞれの分割領域ごとに前記非点収差の方向に対応して設定された電圧が印加される第１電極と、
前記光ビームの通過領域を光ディスクに照射される際のチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割して形成され、それぞれの分割領域に電圧が印加される第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極の一方又は双方により通過する光ビームに前記電圧に応じた位相差を付与し、前記収差を補正する収差補正手段と、
を備え、
前記第１電極においては、前記外周部の各分割領域のうち、前記方向に対応して互いに中心対称な位置にある二つの当該分割領域よりなる第一の領域と、前記方向に垂直な方向に対応して互いに中心対称な位置にある二つの当該分割領域よりなる第二の領域と、のそれぞれに互いに逆極性の位相差を光ビームに付与する電圧が印加されることを特徴とする収差補正装置。 - 光源から出射され、対物レンズを介して光ディスクに照射される光ビームに位相差を付与することにより収差を補正する収差補正装置であって、
前記光ビームの通過領域を中心部と外周部に分割し、更に当該外周部を光学系に起因する非点収差の分布に対応して略中心対称に複数に分割して形成され、それぞれの分割領域ごとに前記非点収差の方向に対応して設定された電圧が印加される第１電極と、
前記光ビームの通過領域を光ディスクに照射される際のチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割して形成され、それぞれの分割領域に電圧が印加される第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極の一方又は双方により通過する光ビームに前記電圧に応じた位相差を付与し、前記収差を補正する収差補正手段と、
を備え、
前記第１電極においては、前記方向が前記外周部の各分割領域の境界近辺となる場合に、当該境界の両側に隣接して位置し互いに中心対称な四つの当該分割領域よりなる第一の領域と、当該境界に直交する線の両側に隣接して位置し互いに中心対称な四つの当該分割領域よりなる第二の領域と、のそれぞれに互いに逆極性の位相差を光ビームに付与する電圧が印加されることを特徴とする収差補正装置。 - 前記収差補正手段は、電圧に応じて屈折率が可変される液晶層により光ビームに位相差を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載の収差補正装置。
- 前記収差補正手段は、前記液晶層が前記第１電極と前記第２電極により挟まれる断面構造を有し、前記第１電極と前記第２電極には矩形波となる電圧を印加することにより位相差を付与することを特徴とする請求項３に記載の収差補正装置。
- 前記収差補正手段は、前記第１電極と前記第２電極に印加される電圧による電位差を与えたときに光ビームに付与される位相差が、前記非点収差の方向に対応する位相差と前記チルトに起因する収差の分布に対応する位相差との和となるように前記第１電極及び前記第２電極にそれぞれ電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の収差補正装置。
- 前記収差補正手段は、
前記非点収差の方向に対応する位相差を光ビームに付与すべく前記第１電極に印加される第１駆動信号を生成する第１生成手段と、
前記チルトに起因する収差の分布に対応する位相差を光ビームに付与すべく前記第２電極に印加される第２駆動信号を生成する第２生成手段と、
を備えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の収差補正装置。 - 前記第１駆動信号及び前記第２駆動信号は共にパルス信号であると共に、前記第２駆動信号は、光ビームに予め設定された所定位相差を与えるときの前記第１駆動信号を基準として、光ビームに当該所定位相差より大きい位相差を付与するときは、前記第１駆動信号の位相と前記第２駆動信号の位相とが逆相となるパルス信号であり、光ビームに前記所定位相差よりも小さい位相差を付与するときは、前記第１駆動信号の位相と前記第２駆動信号の位相とが同相となるパルス信号であることを特徴とする請求項６に記載の収差補正装置。
- 前記第２電極は、光ディスクのラジアル方向に発生するチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の収差補正装置。
- 前記第２電極は、光ディスクのタンジェンシャル方向に発生するチルトに起因する収差の分布に対応して複数に分割されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の収差補正装置。
- 請求項１から請求項９の何れかに記載の収差補正装置を備えると共に、
光源から出射される光ビームが当該収差補正装置を通過するよう光学系が配置されることを特徴とする光ピックアップ。
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