JP4170712B2 - 球面収差補正装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームの収差を補正するための収差補正装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的に情報記録又は情報再生が行われる情報記録媒体として、ＣＤ（Compact disc）、ＤＶＤ（Digital Video Disc 又は Digital Versatile Disc）等の光ディスクが知られている。また、再生専用の光ディスク、情報を追記録することが可能な追記型光ディスク、情報の消去及び再記録が可能な書き換え型光ディスク等の光ディスクが開発されている。さらに、光ディスクの大容量化のため、複数の記録層を同一記録面（サイド）に設けることにより１面当たりの記録容量を増大させることが可能な多層光ディスクが知られている。かかる多層光ディスクは、比較的小さな所定の間隔を置いた複数の記録層を積層した構造を有している。例えば、相変化媒体等の記録媒体を用いた記録可能な多層光ディスクの開発が進められている。
【０００３】
かかる光ディスクの高密度化に応じて光ピックアップ装置や情報記録再生装置の研究開発が進められると共に、種類の異なる光ディスクを利用することが可能ないわゆる互換性を有した光ピックアップ装置と情報記録再生装置の研究開発も進められている。
このような光ピックアップ装置においては、記録又は再生時においてレーザ光等の光ビームを光ディスクに照射するが、光ディスクからの反射光に生じる収差を補正することが重要である。光ディスクのカバー層厚は一般的に面内分布を有するため、光ディスクの記録又は再生中において収差は変化する。特に、上記した複数の記録層を同一サイドに有する光ディスクの再生において、ディスク表面から記録層までのカバー層厚（及びスペーサ層厚）が記録層に応じて異なることにより、１の記録層から他の記録層に読取位置又は記録位置を変更する場合、収差が変化する。また、収差の大きさばかりでなく、光軸に垂直な面内での分布形状も変化する。
【０００４】
このような収差を補正するための従来の収差補正装置としては、光ビームのビーム径を変更せしめるビームエキスパンダを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。この収差補正装置は、当該ビームエキスパンダを光ビームの光軸に沿って移動せしめて光ディスクによって生じた光ビームの球面収差を補正するものである。しかしながら、ビームエキスパンダでは光学系のサイズが大きくなることに加え、レンズを駆動するメカニズム等が必要であり、構造が複雑になるなどの欠点を有している。
【０００５】
上記した収差の影響を低減する他の方法として、従来、収差補正用の液晶素子を備えたピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この収差補正素子は、同心円状に形成された複数の位相調整部を有し、各々の電極に所定の電圧を印加することによって液晶の配向状態を調節して光ビームに生じた収差を補正するものである。しかしながら、かかる構成の収差補正素子においては、光源波長を超えるような大きな収差を補正するためには、液晶を厚くしなければならない。特に、多層ディスクに用いる場合には、液晶を非常に厚くしなければならず、また大きな電圧を印加する必要がある。従って、製造上困難であるばかりか、電圧を印加してから所望の焦点距離になるまでの応答時間が非常に長くなるという欠点があった。応答時間は液晶層の厚さの２乗に反比例するからである。従って、収差補正素子の小型化、薄型化、高速化などの高性能化の支障になるという問題があった。また、液晶を厚くすることによって収差補正素子の周波数応答が劣化するという問題もある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１０６０１２号公報（第７頁、図１）
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−２６９６１１号公報（第３−４頁、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が１例として挙げられる。本発明の目的は、広範囲に光ビームの収差を補正することができる高性能な収差補正装置を提供することにある。また、本発明の目的は、多層ディスクによる収差を補正することが可能であると共に、単層ディスクに対しても適用可能な高性能な収差補正装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による収差補正装置は、記録媒体の記録層に光を照射し、記録層からの反射光に生じた収差を補正する収差補正装置であって、電圧印加により透過する光に位相変化を生ぜしめる複数の収差補正部からなる第１収差補正素子と、波面がブレーズホログラム形状となる位相変化を透過する光に与える第２収差補正素子と、反射光を受光して反射光の収差を判別する判別器と、反射光の収差の大きさに基づいて第２収差補正素子を駆動して収差補正をなす位相粗調器と、第１収差補正素子の収差補正部への印加電圧を調整して位相粗調器による収差補正の後に残留した収差の補正をなす位相微調器と、を有することを特徴としている。
【００１０】
本発明による収差補正装置は、記録媒体の記録層に光を照射し、記録層からの反射光に生じた収差を補正する収差補正装置であって、電圧印加により透過する光に位相変化を生ぜしめる複数の収差補正部からなる第１収差補正素子と、少なくとも１つのレンズを含む第２収差補正素子と、第２収差補正素子を駆動するアクチュエータと、反射光を受光して反射光の収差を判別する判別器と、反射光の収差の大きさに基づいて少なくとも１つのレンズのうちの１つを選択するとともに、アクチュエータを駆動して当該選択されたレンズを反射光の光軸上に移動せしめて収差補正をなす位相粗調器と、第１収差補正素子の収差補正部への印加電圧を調整して位相粗調器による収差補正の後に残留した収差の補正をなす位相微調器と、を有することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する図において、実質的に同等な部分には同一の参照符号を付している。
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例である収差補正装置１０の構成を示すブロック図である。
【００１２】
光ピックアップ装置１５内には、所定波長のレーザ光を発するレーザ光源１１が設けられている。レーザ光源１１は、例えば、波長λ＝４０５ナノメートル(ｎｍ)のレーザ光を発する。レーザ光源１１から射出された光ビームはコリメートレンズ１２により平行光ビームにされる。当該光ビームは、ビームスプリッタ１３、収差補正ユニット２０、対物レンズ１４を経て光ディスク１９に照射される。照射された光ビームは光ディスク１９により反射され、反射光は対物レンズ１４及び収差補正ユニット２０を経て、ビームスプリッタ１３で反射され、集光レンズ１６で集光されて光検出器１７で検出される。
【００１３】
以下に、収差補正ユニット２０について図面を参照しつつ詳細に説明する。図２は、収差補正ユニット２０の構成を示す断面図である。収差補正ユニット２０は、ガラス基板２５Ａ、第１の液晶セル（ＬＣ１）であるセグメント液晶セル２１、ガラス基板２５Ｂ、第２の液晶セル（ＬＣ２）であるホログラム液晶セル３１、ガラス基板２５Ｃから構成されている。
【００１４】
具体的には、セグメント液晶セル２１（ＬＣ１）は、電極２３、２４、及びこれらの間に封入された液晶２２から構成されている。また、電極２３及び液晶２２の間、電極２４及び液晶２２の間には、液晶配向膜、透明絶縁層等が形成されている（図示しない）。
電極２３、２４の少なくとも一方は、同心円形状及び円環状の複数の透明セグメント電極から構成されている。当該複数のセグメント電極の各々に光ビームに生じた収差の分布形状に応じた電圧を印加することによってセグメント液晶セル２１を透過する光ビームの収差を補正することができる。なお、以下においては、電極２３が複数のセグメント電極を有する場合を例に説明する。
【００１５】
図３は、球面収差を補正するためのセグメント液晶セル２１の電極２３の構造を模式的に示す平面図である。セグメント液晶セル２１の電極２３は、光ディスク１９により生じる球面収差の分布に対応付けて、例えば、５つの同心円形状又は円環状の透明セグメント電極Ｅi（すなわち、Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4）から構成されている。各セグメント電極Ｅiは、間隙部Ｗi（ｉ＝１，２，．．，４）によって区画され電気的に分離されている。また、透明電極２４は、液晶２２の全面にわたって形成されている。上記した透明電極は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）により形成されている。
【００１６】
各セグメント電極Ｅi及び電極２４間に制御電圧Ｖi（ｉ＝１，２，．．．）が印加されると、その制御電圧Ｖiによって生じる電界に応じて液晶２２内の各部の液晶分子の配向が変化する。その結果、液晶２２中を通る光は、液晶２２の複屈折を受けて位相が変化する。各セグメント電極Ｅiに対応する液晶２２の領域は収差補正部を構成する。すなわち、透過光の位相は、液晶２２に印加される制御電圧Ｖiによって制御することができる。
【００１７】
また、ホログラム液晶セル３１（ＬＣ２）は、ガラス基板２５Ｂ及び断面形状が鋸歯状のガラス基板２５Ｃの間に封入され、回折格子の断面形状が鋸歯状のブレーズホログラム形状を有する液晶３２と、液晶３２の両側に液晶３２に電圧を印加できるように配された透明電極３３、３４と、を備えた液晶フレネルレンズとして構成されている。電極３３、３４は分割されていない一様な透明導電材料により形成されている。尚、基板２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃは、ガラスに限らず透明な材料で形成されていればよく、例えば、樹脂等により形成されていてもよい。
【００１８】
また、セグメント液晶セル２１及びホログラム液晶セル３１は、光軸が共軸であるように配されている。
セグメント液晶セル２１及びホログラム液晶セル３１は、それぞれ厚さｄ１，ｄ２を有し、セグメント液晶セル２１及びホログラム液晶セル３１には独立に電圧を印加することができるようになっている。
【００１９】
なお、図１において、収差補正ユニット２０は、ホログラム液晶セル３１が対物レンズ１４側になるように示されているが、セグメント液晶セル２１が対物レンズ１４側になるように配されていてもよい。
本実施例において、ホログラム液晶セル３１（ＬＣ２）は、大きな収差を補正することが可能であり、ブレーズホログラム形状の段差によって決まる一定量の収差しか補正できないので多層ディスクの記録層間隔に対応する収差の補正、すなわち、収差の粗調に適している。
【００２０】
他方、セグメント液晶セル２１（ＬＣ１）は、液晶セルの分割パターンが最良像面における球面収差分布に対応する最良像面型の収差補正を行うものであり、収差を微細に調整することができるので収差の微調に適している。
再び図１を参照すると、光検出器１７において検出されたＲＦ読み取り信号は信号処理回路４１に供給される。信号処理回路４１は、受け取ったＲＦ信号から収差補正ユニット２０を制御するために必要な信号を生成する。例えば、信号処理回路４１は、当該ＲＦ信号の振幅包絡線（エンベロープ）信号等を生成してコントローラ４３に送出する。また、信号処理回路４１は、受け取ったＲＦ信号からローディングされた光ディスクの種類、層数等を表す検出信号を生成してコントローラ４３に送出する。
【００２１】
コントローラ４３は、信号処理回路４１から受信したＲＦ振幅（エンベロープ）信号や上記検出信号等の信号に基づいて、及び／又は予め定められた処理手順に従って、光ビームの収差を確定する。さらに、コントローラ４３は、当該光ビームの収差や上記検出信号等の信号に基づいて、後述するようにセグメント液晶セル２１のセグメント電極Ｅiへの印加電圧、及びホログラム液晶セル３１への印加電圧を確定する。コントローラ４３は、当該印加電圧を表す各制御信号を液晶ドライバ回路４５に供給する。液晶ドライバ回路４５は、当該制御信号に応じてセグメント液晶セル２１及びホログラム液晶セル３１への印加電圧を生成し、収差補正ユニット２０に供給する。
【００２２】
次に、本実施例における収差補正について図面を参照しつつ詳細に説明する。図４は、収差補正の手順を示すフローチャートである。尚、以下においては、単層ディスク及び２層ディスクの記録再生装置における収差補正装置の収差補正について説明する。
まず、ローディングされたディスクが単層ディスクであるか否かが判別される（ステップＳ１１）。ローディングされたディスクが単層ディスクであると判別された場合には、単層ディスクに対する収差補正サブルーチンに移行する（ステップＳ１２）。ディスクが２層ディスクである場合には、２層ディスクに対する収差補正サブルーチンに移行する（ステップＳ１３）。すなわち、本実施例における収差補正装置は単層ディスク及び２層ディスクのコンパチブル収差補正装置である。
【００２３】
次に、図５を参照しつつ、単層ディスクに対する収差補正サブルーチンの手順について説明する。
まず、コントローラ４３は、記録又は再生を行う記録層へのフォーカスクローズ及びトラッキングクローズ（ステップＳ２１）が完了した後、収差補正の粗調用のＬＣ２（ホログラム液晶セル３１）の設定をオフにする（ステップＳ２２）。すなわち、ＬＣ２に電圧を印加しないでホログラムレンズとして作用しないようにする。図６に示す単層光ディスクの模式的な断面図、及び図７に示す液晶セルによる光ビームの半径方向における位相変化を模式的に示す図を参照する。すなわち、図６及び図７に示すように、カバー層５３（基準厚さ：ｄ）を有する単層の光ディスクの記録層５１に対して収差補正の粗調がなされている状態に光学系の初期設定が予めなされている。
【００２４】
次に、コントローラ４３は、信号処理回路４１から供給される信号に基づいて光ビームの収差に対応する評価値を取得する。例えば、信号処理回路４１は、ＲＦ読取信号のＲＦ振幅又は包絡線（エンベロープ）信号等を検出し、これを評価特性としてコントローラ４３に供給する。尚、評価特性としては、ビットエラーレートやジッタ特性など光ビームの収差に応じて変化する種々の特性を用いることができる。
【００２５】
コントローラ４３は、評価値を取得して評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整する（ステップＳ２３）。より具体的には、例えば、評価値としてＲＦ振幅を用い、ＲＦ振幅が最大となるようにＬＣ１のセグメント電極Ｅiへの印加電圧の大きさを調整する。かかる調整は、評価値の取得及び印加電圧の変更を繰り返すことによって行われる。この動作により収差補正の微調が行われる。
【００２６】
つまり、図６及び図７に示すように、カバー層５３（基準厚さ：ｄ）の層厚誤差±Δｄに対応する球面収差に対する収差補正（すなわち、微調）が行われる。次に、例えば、記録又は再生動作の終了などに応じて、収差補正を終了するか否かが判別される（ステップＳ２４）。収差補正を終了しない場合には、ステップＳ１３に戻り、上記した手順を繰り返す。また、上記した調整はディスクへの記録又は再生動作を行いつつ行われる。他方、ステップＳ２４において収差補正を終了すると判別された場合には、本ルーチンを終了する。
【００２７】
次に、ディスクが２層ディスクである場合について、図８の２層ディスクに対する収差補正サブルーチンのフローチャートを参照しつつ詳細にその手順について説明する。また、図９は、２層ディスクの構造を模式的に示す断面図である。なお、以下においては、２層ディスクの場合において、第１記録層（Ｌ０）５５に対して収差補正を行った後、第２記録層（Ｌ１）５６にフォーカスジャンプ（層間ジャンプ）を行い、第２記録層（Ｌ１）５６に対して収差補正を行う場合について説明する。
【００２８】
まず、コントローラ４３は、記録又は再生を行う記録層（Ｌ０）へのフォーカスクローズ及びトラッキングクローズ（ステップＳ３１）が完了した後、収差補正の粗調用のＬＣ２（ホログラム液晶セル３１）に第１記録層用補正電圧を印加する（ステップＳ３２）ことによって第１記録層（Ｌ０）５５に対する収差補正の粗調がなされる。
【００２９】
この点に関し、２層ディスクの各記録層による球面収差について詳細に説明する。図１０は、２層ディスクの記録又は再生を行う場合に、光ディスクにより発生する収差のうち、その主たる収差である球面収差の光軸に垂直な面内における分布を第１記録層（実線）及び第２記録層（破線）に対して示したものである。第１記録層に光ビームを照射する場合、すなわちカバー層が薄い場合（保護層５７の厚さ：ｄ０）、収差は、最外周部分を除き、光路の中心部から外側に向うに従い減少する（逆Ｍ字形状）。一方、第２記録層に光ビームを照射する場合、すなわちカバー層が厚い場合（第２記録層の場合は、保護層５７の厚さ及びスペーサ層５８の厚さの和ｄ１をカバー層と称する）、収差は光路の中心部で小さく最外周部分を除き外側に向うに従い増加する（Ｍ字形状）。
【００３０】
従って、単層ディスクの記録層のカバー基準厚（ｄ）よりもカバー層の薄い２層ディスクの第１記録層（カバー層厚ｄ０）に対して、カバー層厚の差分（ｄ−ｄ０＞０）に対応する分だけＬＣ２によって収差補正することによって粗調がなされる。すなわち、上記した第１記録層用補正電圧は当該カバー層厚の差分に対応する収差補正となるよう確定される。
【００３１】
なお、ホログラム液晶セル３１を透過する光はホログラム液晶セル３１のブレーズ形状に応じて位相が変化するが、透過光に生じる位相段差が入射光の波長の整数倍である場合には、ホログラム液晶セル３１はホログラムレンズとして作用するが、入射光波長の整数倍でない場合には、回折効率が低下し、レンズとしての作用も低下する。従って、ホログラム液晶セル３１への印加電圧は、透過光に生じる位相段差が入射光の波長の整数倍であり、透過光の波面が滑らかに連続するように定められる。
【００３２】
ステップＳ３２における第１記録層（Ｌ０）５５に対する収差補正の粗調が終了した後、コントローラ４３は、評価値を取得して評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整する（ステップＳ３３）。より具体的には、例えば、ＲＦ振幅が最大となるようにＬＣ１のセグメント電極Ｅiへの印加電圧の大きさを調整する。かかる調整は、評価値の取得及び印加電圧の変更を繰り返すことによって行われる。この動作により収差補正の微調が行われる。
【００３３】
つまり、図９及び図１１に示すように、保護層５７の層厚（カバー層厚）ｄ０の層厚誤差±Δｄ０に対応する球面収差に対する収差補正（すなわち、微調）が行われる。
次に、第１記録層（Ｌ０）５５から第２記録層（Ｌ１）５６へのフォーカスジャンプを行うか否かが判別される（ステップＳ３４）。フォーカスジャンプを行わないと判別された場合には、ステップＳ３３に戻り、上記した手順を繰り返す。
【００３４】
他方、ステップＳ３４においてフォーカスジャンプを行うと判別された場合には、第２記録層（Ｌ１）５６へのフォーカスクローズ及びトラッキングクローズがなされる（ステップＳ３５）。フォーカスクローズ及びトラッキングクローズが完了した後、収差補正の粗調用のＬＣ２（ホログラム液晶セル３１）に第２記録層用補正電圧を印加する（ステップＳ３６）ことによって第２記録層（Ｌ１）５６に対する収差補正の粗調がなされる。
【００３５】
この場合、単層ディスクのカバー層の基準厚（ｄ）に対する差分（ｄ−ｄ１＜０）に対応する分だけＬＣ２によって収差補正することによって粗調がなされる。すなわち、図１２に示すように、上記した第１記録層の場合とは逆の位相差が与えられるように第２記録層用補正電圧が確定される。
ステップＳ３６における第２記録層（Ｌ１）５６に対する収差補正の粗調が終了した後、コントローラ４３は、評価値を取得して評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整する（ステップＳ３７）。より具体的には、例えば、ＲＦ振幅が最大となるようにＬＣ１のセグメント電極Ｅiへの印加電圧の大きさを調整する。かかる調整は、評価値の取得及び印加電圧の変更を繰り返すことによって行われる。この動作により収差補正の微調が行われる。
【００３６】
つまり、図９及び図１２に示すように、保護層５７の厚さ及びスペーサ層５８の厚さの和（すなわち、カバー層厚：ｄ１）の層厚誤差±Δｄ１に対応する球面収差に対する収差補正（すなわち、微調）が行われる。
次に、収差補正を終了するか否かが判別される（ステップＳ３８）。収差補正を終了しない場合には、ステップＳ３７に戻り、上記した手順を繰り返す。他方、ステップＳ３８において収差補正を終了すると判別された場合には、本サブルーチンを終了する。
【００３７】
以上、説明したように、単層ディスク及び２層ディスクに対するコンパチブルかつ広範囲に光ビームの収差を補正することができる高性能な収差補正装置を実現できる。また、小型かつ薄型であり、高速応答が可能な高性能な収差補正装置を実現できる。さらに製造も容易である。
なお、上記した実施例では第１記録層（Ｌ０）５５から第２記録層（Ｌ１）５６）にフォーカスジャンプ（層間ジャンプ）を行い、第１記録層（Ｌ０）５５及び第２記録層（Ｌ１）５６に対して収差補正を行う場合について説明したが、第２記録層（Ｌ１）５６）から第１記録層（Ｌ０）５５にフォーカスジャンプを行う場合であっても同様に適用可能である。さらに、必ずしもフォーカスジャンプを行う場合に限られない。すなわち、第１記録層及び第２記録層のいずれかの記録層にのみ記録又は再生を行う場合であってもよい。
【００３８】
また、コントローラ４３は、第１記録層（Ｌ０）５５及び第２記録層（Ｌ１）５６のうちいずれの記録層に現在フォーカシングしているかを判別する手段を有していてもよい。例えば、信号処理回路４１からの光ビームの収差に応じた信号を用いて現在の記録層が第１記録層であるか第２記録層であるかを判別し、この判別結果に基づいて粗調用液晶セル（ホログラム液晶セル３１）及び微調用液晶セル（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を定めるようにしてもよい。
【００３９】
また、上記した実施例では単層ディスク及び２層ディスクに対するコンパチブル収差補正装置を例に説明したが、３層以上の記録層を有する多層ディスクに対するコンパチブル収差補正装置に容易に拡張が可能である。例えば、ホログラム液晶セルの粗調段階を記録層の数に応じた数だけ設けることによって適用が可能である。あるいは、記録層の数に応じた複数のホログラム液晶セルを設ける等してもよい。
【００４０】
また、コンパチブル収差補正装置を例に説明したが、単層ディスクのみ、２層ディスクのみ、又は所定数の記録層を有する多層ディスクのみに用いられる収差補正装置としてもよい。
［第２の実施例］
図１３は、本発明の第２の実施例である収差補正装置１０の光ピックアップ１５の構成を示すブロック図である。本実施例においては、前述の第１の実施例におけるホログラム液晶セル３１に代わり、収差補正粗調用の光学ユニット６１が用いられている。
【００４１】
より詳細には、光学ユニット６１は、ガラスプレート６１Ａ、凹レンズ６１Ｂ、凸レンズ６１Ｃから構成されている。ガラスプレート６１Ａ、凹レンズ６１Ｂ、凸レンズ６１Ｃはアクチュエータ（図示しない）に取り付けられ、コントローラ４３からの制御信号によって駆動され、いずれか一つが切り替えられて光軸（ＯＡ）上に配されるようになっている。
【００４２】
本実施例における収差補正動作について以下に説明する。単層ディスクに対する収差補正においては、上述した第１の実施例と同様に、記録層へのフォーカスクローズ及びトラッキングクローズが完了した後、収差補正の粗調用のガラスプレート６１Ａが選択されて光軸（ＯＡ）上に配される。
次に、コントローラ４３は、信号処理回路４１から光ビームの収差に対応する評価値を取得して当該評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整する。かかる評価値の取得及び印加電圧の変更を繰り返すことによって、収差補正の微調が行われる。
【００４３】
２層ディスクに対する収差補正において、第１記録層（Ｌ０）５５に対して収差補正を行う場合には、例えば、凹レンズ６１Ｂが選択されて光軸（ＯＡ）上に配される。これにより記録層間隔程度の間隔に応じた収差補正の粗調をなすことができる。次に、収差の大きさに対応する評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整することによって、収差補正の微調が行われる。
【００４４】
第２記録層（Ｌ１）５６に対して収差補正を行う場合には、例えば、凸レンズ６１Ｃが選択されて光軸（ＯＡ）上に配される。これにより記録層間隔程度の間隔に応じた収差補正の粗調をなすことができる。収差の大きさに対応する評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整することによって、収差補正の微調が行われる点については上記した実施例と同様である。
【００４５】
以上、説明したように、広範囲に光ビームの収差を補正することができる高性能な収差補正装置を実現できる。
上記収差補正装置は、セグメント電極への電圧印加により位相変化を生ぜしめる複数の収差補正部からなるセグメント液晶収差補正素子と、電圧印加により波面がブレーズホログラム形状となる位相変化を透過光に与えるホログラム収差補正素子と、を有し、反射光の収差の大きさに基づいてホログラム収差補正素子を駆動して収差補正の粗調をなし、セグメント液晶収差補正素子への印加電圧を調整して当該収差補正の粗調の後に残留した収差を微細に補正することを特徴としている。
【００４６】
従って、広範囲に光ビームの収差を補正することができる高性能な収差補正装置を実現することができる。また、多層ディスクによる収差を補正することが可能であると共に、単層ディスクに対しても適用可能な高性能な収差補正装置を実現できる。
また、薄い液晶素子によって広範囲に収差を補正することができるので、応答時間が短い高速かつ高性能な収差補正装置が得られる。さらに、製造が容易であり、コンパクトである等の種々の利点を有する。
【００４７】
なお、上記収差補正装置は、光ディスク等のピックアップ装置に限らず種々の光学系に広範に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である収差補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】セグメント液晶セル及びホログラム液晶セルを有する収差補正ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】球面収差を補正するためのセグメント液晶セルのセグメント電極の構造を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施例である収差補正装置の収差補正の手順を示すフローチャートである。
【図５】単層ディスクに対する収差補正サブルーチンの手順を示すフローチャートである。
【図６】単層ディスクの記録層に対する収差補正の粗調及び微調について説明するための光ディスクの模式的な断面図である。
【図７】単層ディスクの場合について、セグメント液晶セル（ＬＣ１）及びホログラム液晶セル（ＬＣ２）により透過光に与えられる位相変化を模式的に示す図である。
【図８】２層ディスクに対する収差補正サブルーチンの手順を示すフローチャートである。
【図９】２層ディスクの記録層に対する収差補正の粗調及び微調について説明するための光ディスクの模式的な断面図である。
【図１０】２層ディスクの記録又は再生を行う場合に、光ディスクにより発生する球面収差の光軸に垂直な面内における分布を第１記録層（実線）及び第２記録層（破線）に対して示す図である。
【図１１】２層ディスクの第１記録層に関し、セグメント液晶セル（ＬＣ１）及びホログラム液晶セル（ＬＣ２）による位相変化を模式的に示す図である。
【図１２】２層ディスクの第２記録層に関し、セグメント液晶セル（ＬＣ１）及びホログラム液晶セル（ＬＣ２）による位相変化を模式的に示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施例である収差補正装置の光ピックアップの構成を示すブロック図である。
【主要部分の符号の説明】
１０ 収差補正装置
１１ レーザ光源
１４ 対物レンズ
１５ 光ピックアップ
１７ 光検出器
１９ 光ディスク
２０ 収差補正ユニット
２１ セグメント液晶セル
２２，３２ 液晶
２３ セグメント電極
３１ ホログラム液晶セル
４１ 信号処理回路
４３ コントローラ
４５ 液晶ドライバ
５１ 記録層
５３ カバー層
５５ 第１記録層
５６ 第２記録層
５７ 保護層
５８ スペーサ層
６１ 光学ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームの収差を補正するための収差補正装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的に情報記録又は情報再生が行われる情報記録媒体として、ＣＤ（Compact disc）、ＤＶＤ（Digital Video Disc 又は Digital Versatile Disc）等の光ディスクが知られている。また、再生専用の光ディスク、情報を追記録することが可能な追記型光ディスク、情報の消去及び再記録が可能な書き換え型光ディスク等の光ディスクが開発されている。さらに、光ディスクの大容量化のため、複数の記録層を同一記録面（サイド）に設けることにより１面当たりの記録容量を増大させることが可能な多層光ディスクが知られている。かかる多層光ディスクは、比較的小さな所定の間隔を置いた複数の記録層を積層した構造を有している。例えば、相変化媒体等の記録媒体を用いた記録可能な多層光ディスクの開発が進められている。
【０００３】
かかる光ディスクの高密度化に応じて光ピックアップ装置や情報記録再生装置の研究開発が進められると共に、種類の異なる光ディスクを利用することが可能ないわゆる互換性を有した光ピックアップ装置と情報記録再生装置の研究開発も進められている。
このような光ピックアップ装置においては、記録又は再生時においてレーザ光等の光ビームを光ディスクに照射するが、光ディスクからの反射光に生じる収差を補正することが重要である。光ディスクのカバー層厚は一般的に面内分布を有するため、光ディスクの記録又は再生中において収差は変化する。特に、上記した複数の記録層を同一サイドに有する光ディスクの再生において、ディスク表面から記録層までのカバー層厚（及びスペーサ層厚）が記録層に応じて異なることにより、１の記録層から他の記録層に読取位置又は記録位置を変更する場合、収差が変化する。また、収差の大きさばかりでなく、光軸に垂直な面内での分布形状も変化する。
【０００４】
このような収差を補正するための従来の収差補正装置としては、光ビームのビーム径を変更せしめるビームエキスパンダを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。この収差補正装置は、当該ビームエキスパンダを光ビームの光軸に沿って移動せしめて光ディスクによって生じた光ビームの球面収差を補正するものである。しかしながら、ビームエキスパンダでは光学系のサイズが大きくなることに加え、レンズを駆動するメカニズム等が必要であり、構造が複雑になるなどの欠点を有している。
【０００５】
上記した収差の影響を低減する他の方法として、従来、収差補正用の液晶素子を備えたピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この収差補正素子は、同心円状に形成された複数の位相調整部を有し、各々の電極に所定の電圧を印加することによって液晶の配向状態を調節して光ビームに生じた収差を補正するものである。しかしながら、かかる構成の収差補正素子においては、光源波長を超えるような大きな収差を補正するためには、液晶を厚くしなければならない。特に、多層ディスクに用いる場合には、液晶を非常に厚くしなければならず、また大きな電圧を印加する必要がある。従って、製造上困難であるばかりか、電圧を印加してから所望の焦点距離になるまでの応答時間が非常に長くなるという欠点があった。応答時間は液晶層の厚さの２乗に反比例するからである。従って、収差補正素子の小型化、薄型化、高速化などの高性能化の支障になるという問題があった。また、液晶を厚くすることによって収差補正素子の周波数応答が劣化するという問題もある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１０６０１２号公報（第７頁、図１）
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−２６９６１１号公報（第３−４頁、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が１例として挙げられる。本発明の目的は、広範囲に光ビームの収差を補正することができる高性能な収差補正装置を提供することにある。また、本発明の目的は、多層ディスクによる収差を補正することが可能であると共に、単層ディスクに対しても適用可能な高性能な収差補正装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による収差補正装置は、記録媒体の記録層に光を照射し、記録層からの反射光に生じた収差を補正する収差補正装置であって、電圧印加により透過する光に位相変化を生ぜしめる複数の収差補正部からなる第１収差補正素子と、波面がブレーズホログラム形状となる位相変化を透過する光に与える第２収差補正素子と、反射光を受光して反射光の収差を判別する判別器と、反射光の収差の大きさに基づいて第２収差補正素子を駆動して収差補正をなす位相粗調器と、第１収差補正素子の収差補正部への印加電圧を調整して位相粗調器による収差補正の後に残留した収差の補正をなす位相微調器と、を有することを特徴としている。
【００１０】
本発明による収差補正装置は、記録媒体の記録層に光を照射し、記録層からの反射光に生じた収差を補正する収差補正装置であって、電圧印加により透過する光に位相変化を生ぜしめる複数の収差補正部からなる第１収差補正素子と、少なくとも１つのレンズを含む第２収差補正素子と、第２収差補正素子を駆動するアクチュエータと、反射光を受光して反射光の収差を判別する判別器と、反射光の収差の大きさに基づいて少なくとも１つのレンズのうちの１つを選択するとともに、アクチュエータを駆動して当該選択されたレンズを反射光の光軸上に移動せしめて収差補正をなす位相粗調器と、第１収差補正素子の収差補正部への印加電圧を調整して位相粗調器による収差補正の後に残留した収差の補正をなす位相微調器と、を有することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する図において、実質的に同等な部分には同一の参照符号を付している。
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例である収差補正装置１０の構成を示すブロック図である。
【００１２】
光ピックアップ装置１５内には、所定波長のレーザ光を発するレーザ光源１１が設けられている。レーザ光源１１は、例えば、波長λ＝４０５ナノメートル(ｎｍ)のレーザ光を発する。レーザ光源１１から射出された光ビームはコリメートレンズ１２により平行光ビームにされる。当該光ビームは、ビームスプリッタ１３、収差補正ユニット２０、対物レンズ１４を経て光ディスク１９に照射される。照射された光ビームは光ディスク１９により反射され、反射光は対物レンズ１４及び収差補正ユニット２０を経て、ビームスプリッタ１３で反射され、集光レンズ１６で集光されて光検出器１７で検出される。
【００１３】
以下に、収差補正ユニット２０について図面を参照しつつ詳細に説明する。図２は、収差補正ユニット２０の構成を示す断面図である。収差補正ユニット２０は、ガラス基板２５Ａ、第１の液晶セル（ＬＣ１）であるセグメント液晶セル２１、ガラス基板２５Ｂ、第２の液晶セル（ＬＣ２）であるホログラム液晶セル３１、ガラス基板２５Ｃから構成されている。
【００１４】
具体的には、セグメント液晶セル２１（ＬＣ１）は、電極２３、２４、及びこれらの間に封入された液晶２２から構成されている。また、電極２３及び液晶２２の間、電極２４及び液晶２２の間には、液晶配向膜、透明絶縁層等が形成されている（図示しない）。
電極２３、２４の少なくとも一方は、同心円形状及び円環状の複数の透明セグメント電極から構成されている。当該複数のセグメント電極の各々に光ビームに生じた収差の分布形状に応じた電圧を印加することによってセグメント液晶セル２１を透過する光ビームの収差を補正することができる。なお、以下においては、電極２３が複数のセグメント電極を有する場合を例に説明する。
【００１５】
図３は、球面収差を補正するためのセグメント液晶セル２１の電極２３の構造を模式的に示す平面図である。セグメント液晶セル２１の電極２３は、光ディスク１９により生じる球面収差の分布に対応付けて、例えば、５つの同心円形状又は円環状の透明セグメント電極Ｅi（すなわち、Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4）から構成されている。各セグメント電極Ｅiは、間隙部Ｗi（ｉ＝１，２，．．，４）によって区画され電気的に分離されている。また、透明電極２４は、液晶２２の全面にわたって形成されている。上記した透明電極は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）により形成されている。
【００１６】
各セグメント電極Ｅi及び電極２４間に制御電圧Ｖi（ｉ＝１，２，．．．）が印加されると、その制御電圧Ｖiによって生じる電界に応じて液晶２２内の各部の液晶分子の配向が変化する。その結果、液晶２２中を通る光は、液晶２２の複屈折を受けて位相が変化する。各セグメント電極Ｅiに対応する液晶２２の領域は収差補正部を構成する。すなわち、透過光の位相は、液晶２２に印加される制御電圧Ｖiによって制御することができる。
【００１７】
また、ホログラム液晶セル３１（ＬＣ２）は、ガラス基板２５Ｂ及び断面形状が鋸歯状のガラス基板２５Ｃの間に封入され、回折格子の断面形状が鋸歯状のブレーズホログラム形状を有する液晶３２と、液晶３２の両側に液晶３２に電圧を印加できるように配された透明電極３３、３４と、を備えた液晶フレネルレンズとして構成されている。電極３３、３４は分割されていない一様な透明導電材料により形成されている。尚、基板２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃは、ガラスに限らず透明な材料で形成されていればよく、例えば、樹脂等により形成されていてもよい。
【００１８】
また、セグメント液晶セル２１及びホログラム液晶セル３１は、光軸が共軸であるように配されている。
セグメント液晶セル２１及びホログラム液晶セル３１は、それぞれ厚さｄ１，ｄ２を有し、セグメント液晶セル２１及びホログラム液晶セル３１には独立に電圧を印加することができるようになっている。
【００１９】
なお、図１において、収差補正ユニット２０は、ホログラム液晶セル３１が対物レンズ１４側になるように示されているが、セグメント液晶セル２１が対物レンズ１４側になるように配されていてもよい。
本実施例において、ホログラム液晶セル３１（ＬＣ２）は、大きな収差を補正することが可能であり、ブレーズホログラム形状の段差によって決まる一定量の収差しか補正できないので多層ディスクの記録層間隔に対応する収差の補正、すなわち、収差の粗調に適している。
【００２０】
他方、セグメント液晶セル２１（ＬＣ１）は、液晶セルの分割パターンが最良像面における球面収差分布に対応する最良像面型の収差補正を行うものであり、収差を微細に調整することができるので収差の微調に適している。
再び図１を参照すると、光検出器１７において検出されたＲＦ読み取り信号は信号処理回路４１に供給される。信号処理回路４１は、受け取ったＲＦ信号から収差補正ユニット２０を制御するために必要な信号を生成する。例えば、信号処理回路４１は、当該ＲＦ信号の振幅包絡線（エンベロープ）信号等を生成してコントローラ４３に送出する。また、信号処理回路４１は、受け取ったＲＦ信号からローディングされた光ディスクの種類、層数等を表す検出信号を生成してコントローラ４３に送出する。
【００２１】
コントローラ４３は、信号処理回路４１から受信したＲＦ振幅（エンベロープ）信号や上記検出信号等の信号に基づいて、及び／又は予め定められた処理手順に従って、光ビームの収差を確定する。さらに、コントローラ４３は、当該光ビームの収差や上記検出信号等の信号に基づいて、後述するようにセグメント液晶セル２１のセグメント電極Ｅiへの印加電圧、及びホログラム液晶セル３１への印加電圧を確定する。コントローラ４３は、当該印加電圧を表す各制御信号を液晶ドライバ回路４５に供給する。液晶ドライバ回路４５は、当該制御信号に応じてセグメント液晶セル２１及びホログラム液晶セル３１への印加電圧を生成し、収差補正ユニット２０に供給する。
【００２２】
次に、本実施例における収差補正について図面を参照しつつ詳細に説明する。図４は、収差補正の手順を示すフローチャートである。尚、以下においては、単層ディスク及び２層ディスクの記録再生装置における収差補正装置の収差補正について説明する。
まず、ローディングされたディスクが単層ディスクであるか否かが判別される（ステップＳ１１）。ローディングされたディスクが単層ディスクであると判別された場合には、単層ディスクに対する収差補正サブルーチンに移行する（ステップＳ１２）。ディスクが２層ディスクである場合には、２層ディスクに対する収差補正サブルーチンに移行する（ステップＳ１３）。すなわち、本実施例における収差補正装置は単層ディスク及び２層ディスクのコンパチブル収差補正装置である。
【００２３】
次に、図５を参照しつつ、単層ディスクに対する収差補正サブルーチンの手順について説明する。
まず、コントローラ４３は、記録又は再生を行う記録層へのフォーカスクローズ及びトラッキングクローズ（ステップＳ２１）が完了した後、収差補正の粗調用のＬＣ２（ホログラム液晶セル３１）の設定をオフにする（ステップＳ２２）。すなわち、ＬＣ２に電圧を印加しないでホログラムレンズとして作用しないようにする。図６に示す単層光ディスクの模式的な断面図、及び図７に示す液晶セルによる光ビームの半径方向における位相変化を模式的に示す図を参照する。すなわち、図６及び図７に示すように、カバー層５３（基準厚さ：ｄ）を有する単層の光ディスクの記録層５１に対して収差補正の粗調がなされている状態に光学系の初期設定が予めなされている。
【００２４】
次に、コントローラ４３は、信号処理回路４１から供給される信号に基づいて光ビームの収差に対応する評価値を取得する。例えば、信号処理回路４１は、ＲＦ読取信号のＲＦ振幅又は包絡線（エンベロープ）信号等を検出し、これを評価特性としてコントローラ４３に供給する。尚、評価特性としては、ビットエラーレートやジッタ特性など光ビームの収差に応じて変化する種々の特性を用いることができる。
【００２５】
コントローラ４３は、評価値を取得して評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整する（ステップＳ２３）。より具体的には、例えば、評価値としてＲＦ振幅を用い、ＲＦ振幅が最大となるようにＬＣ１のセグメント電極Ｅiへの印加電圧の大きさを調整する。かかる調整は、評価値の取得及び印加電圧の変更を繰り返すことによって行われる。この動作により収差補正の微調が行われる。
【００２６】
つまり、図６及び図７に示すように、カバー層５３（基準厚さ：ｄ）の層厚誤差±Δｄに対応する球面収差に対する収差補正（すなわち、微調）が行われる。次に、例えば、記録又は再生動作の終了などに応じて、収差補正を終了するか否かが判別される（ステップＳ２４）。収差補正を終了しない場合には、ステップＳ１３に戻り、上記した手順を繰り返す。また、上記した調整はディスクへの記録又は再生動作を行いつつ行われる。他方、ステップＳ２４において収差補正を終了すると判別された場合には、本ルーチンを終了する。
【００２７】
次に、ディスクが２層ディスクである場合について、図８の２層ディスクに対する収差補正サブルーチンのフローチャートを参照しつつ詳細にその手順について説明する。また、図９は、２層ディスクの構造を模式的に示す断面図である。なお、以下においては、２層ディスクの場合において、第１記録層（Ｌ０）５５に対して収差補正を行った後、第２記録層（Ｌ１）５６にフォーカスジャンプ（層間ジャンプ）を行い、第２記録層（Ｌ１）５６に対して収差補正を行う場合について説明する。
【００２８】
まず、コントローラ４３は、記録又は再生を行う記録層（Ｌ０）へのフォーカスクローズ及びトラッキングクローズ（ステップＳ３１）が完了した後、収差補正の粗調用のＬＣ２（ホログラム液晶セル３１）に第１記録層用補正電圧を印加する（ステップＳ３２）ことによって第１記録層（Ｌ０）５５に対する収差補正の粗調がなされる。
【００２９】
この点に関し、２層ディスクの各記録層による球面収差について詳細に説明する。図１０は、２層ディスクの記録又は再生を行う場合に、光ディスクにより発生する収差のうち、その主たる収差である球面収差の光軸に垂直な面内における分布を第１記録層（実線）及び第２記録層（破線）に対して示したものである。第１記録層に光ビームを照射する場合、すなわちカバー層が薄い場合（保護層５７の厚さ：ｄ０）、収差は、最外周部分を除き、光路の中心部から外側に向うに従い減少する（逆Ｍ字形状）。一方、第２記録層に光ビームを照射する場合、すなわちカバー層が厚い場合（第２記録層の場合は、保護層５７の厚さ及びスペーサ層５８の厚さの和ｄ１をカバー層と称する）、収差は光路の中心部で小さく最外周部分を除き外側に向うに従い増加する（Ｍ字形状）。
【００３０】
従って、単層ディスクの記録層のカバー基準厚（ｄ）よりもカバー層の薄い２層ディスクの第１記録層（カバー層厚ｄ０）に対して、カバー層厚の差分（ｄ−ｄ０＞０）に対応する分だけＬＣ２によって収差補正することによって粗調がなされる。すなわち、上記した第１記録層用補正電圧は当該カバー層厚の差分に対応する収差補正となるよう確定される。
【００３１】
なお、ホログラム液晶セル３１を透過する光はホログラム液晶セル３１のブレーズ形状に応じて位相が変化するが、透過光に生じる位相段差が入射光の波長の整数倍である場合には、ホログラム液晶セル３１はホログラムレンズとして作用するが、入射光波長の整数倍でない場合には、回折効率が低下し、レンズとしての作用も低下する。従って、ホログラム液晶セル３１への印加電圧は、透過光に生じる位相段差が入射光の波長の整数倍であり、透過光の波面が滑らかに連続するように定められる。
【００３２】
ステップＳ３２における第１記録層（Ｌ０）５５に対する収差補正の粗調が終了した後、コントローラ４３は、評価値を取得して評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整する（ステップＳ３３）。より具体的には、例えば、ＲＦ振幅が最大となるようにＬＣ１のセグメント電極Ｅiへの印加電圧の大きさを調整する。かかる調整は、評価値の取得及び印加電圧の変更を繰り返すことによって行われる。この動作により収差補正の微調が行われる。
【００３３】
つまり、図９及び図１１に示すように、保護層５７の層厚（カバー層厚）ｄ０の層厚誤差±Δｄ０に対応する球面収差に対する収差補正（すなわち、微調）が行われる。
次に、第１記録層（Ｌ０）５５から第２記録層（Ｌ１）５６へのフォーカスジャンプを行うか否かが判別される（ステップＳ３４）。フォーカスジャンプを行わないと判別された場合には、ステップＳ３３に戻り、上記した手順を繰り返す。
【００３４】
他方、ステップＳ３４においてフォーカスジャンプを行うと判別された場合には、第２記録層（Ｌ１）５６へのフォーカスクローズ及びトラッキングクローズがなされる（ステップＳ３５）。フォーカスクローズ及びトラッキングクローズが完了した後、収差補正の粗調用のＬＣ２（ホログラム液晶セル３１）に第２記録層用補正電圧を印加する（ステップＳ３６）ことによって第２記録層（Ｌ１）５６に対する収差補正の粗調がなされる。
【００３５】
この場合、単層ディスクのカバー層の基準厚（ｄ）に対する差分（ｄ−ｄ１＜０）に対応する分だけＬＣ２によって収差補正することによって粗調がなされる。すなわち、図１２に示すように、上記した第１記録層の場合とは逆の位相差が与えられるように第２記録層用補正電圧が確定される。
ステップＳ３６における第２記録層（Ｌ１）５６に対する収差補正の粗調が終了した後、コントローラ４３は、評価値を取得して評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整する（ステップＳ３７）。より具体的には、例えば、ＲＦ振幅が最大となるようにＬＣ１のセグメント電極Ｅiへの印加電圧の大きさを調整する。かかる調整は、評価値の取得及び印加電圧の変更を繰り返すことによって行われる。この動作により収差補正の微調が行われる。
【００３６】
つまり、図９及び図１２に示すように、保護層５７の厚さ及びスペーサ層５８の厚さの和（すなわち、カバー層厚：ｄ１）の層厚誤差±Δｄ１に対応する球面収差に対する収差補正（すなわち、微調）が行われる。
次に、収差補正を終了するか否かが判別される（ステップＳ３８）。収差補正を終了しない場合には、ステップＳ３７に戻り、上記した手順を繰り返す。他方、ステップＳ３８において収差補正を終了すると判別された場合には、本サブルーチンを終了する。
【００３７】
以上、説明したように、単層ディスク及び２層ディスクに対するコンパチブルかつ広範囲に光ビームの収差を補正することができる高性能な収差補正装置を実現できる。また、小型かつ薄型であり、高速応答が可能な高性能な収差補正装置を実現できる。さらに製造も容易である。
なお、上記した実施例では第１記録層（Ｌ０）５５から第２記録層（Ｌ１）５６）にフォーカスジャンプ（層間ジャンプ）を行い、第１記録層（Ｌ０）５５及び第２記録層（Ｌ１）５６に対して収差補正を行う場合について説明したが、第２記録層（Ｌ１）５６）から第１記録層（Ｌ０）５５にフォーカスジャンプを行う場合であっても同様に適用可能である。さらに、必ずしもフォーカスジャンプを行う場合に限られない。すなわち、第１記録層及び第２記録層のいずれかの記録層にのみ記録又は再生を行う場合であってもよい。
【００３８】
また、コントローラ４３は、第１記録層（Ｌ０）５５及び第２記録層（Ｌ１）５６のうちいずれの記録層に現在フォーカシングしているかを判別する手段を有していてもよい。例えば、信号処理回路４１からの光ビームの収差に応じた信号を用いて現在の記録層が第１記録層であるか第２記録層であるかを判別し、この判別結果に基づいて粗調用液晶セル（ホログラム液晶セル３１）及び微調用液晶セル（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を定めるようにしてもよい。
【００３９】
また、上記した実施例では単層ディスク及び２層ディスクに対するコンパチブル収差補正装置を例に説明したが、３層以上の記録層を有する多層ディスクに対するコンパチブル収差補正装置に容易に拡張が可能である。例えば、ホログラム液晶セルの粗調段階を記録層の数に応じた数だけ設けることによって適用が可能である。あるいは、記録層の数に応じた複数のホログラム液晶セルを設ける等してもよい。
【００４０】
また、コンパチブル収差補正装置を例に説明したが、単層ディスクのみ、２層ディスクのみ、又は所定数の記録層を有する多層ディスクのみに用いられる収差補正装置としてもよい。
［第２の実施例］
図１３は、本発明の第２の実施例である収差補正装置１０の光ピックアップ１５の構成を示すブロック図である。本実施例においては、前述の第１の実施例におけるホログラム液晶セル３１に代わり、収差補正粗調用の光学ユニット６１が用いられている。
【００４１】
より詳細には、光学ユニット６１は、ガラスプレート６１Ａ、凹レンズ６１Ｂ、凸レンズ６１Ｃから構成されている。ガラスプレート６１Ａ、凹レンズ６１Ｂ、凸レンズ６１Ｃはアクチュエータ（図示しない）に取り付けられ、コントローラ４３からの制御信号によって駆動され、いずれか一つが切り替えられて光軸（ＯＡ）上に配されるようになっている。
【００４２】
本実施例における収差補正動作について以下に説明する。単層ディスクに対する収差補正においては、上述した第１の実施例と同様に、記録層へのフォーカスクローズ及びトラッキングクローズが完了した後、収差補正の粗調用のガラスプレート６１Ａが選択されて光軸（ＯＡ）上に配される。
次に、コントローラ４３は、信号処理回路４１から光ビームの収差に対応する評価値を取得して当該評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整する。かかる評価値の取得及び印加電圧の変更を繰り返すことによって、収差補正の微調が行われる。
【００４３】
２層ディスクに対する収差補正において、第１記録層（Ｌ０）５５に対して収差補正を行う場合には、例えば、凹レンズ６１Ｂが選択されて光軸（ＯＡ）上に配される。これにより記録層間隔程度の間隔に応じた収差補正の粗調をなすことができる。次に、収差の大きさに対応する評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整することによって、収差補正の微調が行われる。
【００４４】
第２記録層（Ｌ１）５６に対して収差補正を行う場合には、例えば、凸レンズ６１Ｃが選択されて光軸（ＯＡ）上に配される。これにより記録層間隔程度の間隔に応じた収差補正の粗調をなすことができる。収差の大きさに対応する評価値が最良となるようにＬＣ１（セグメント液晶セル２１）への印加電圧を調整することによって、収差補正の微調が行われる点については上記した実施例と同様である。
【００４５】
以上、説明したように、広範囲に光ビームの収差を補正することができる高性能な収差補正装置を実現できる。
上記収差補正装置は、セグメント電極への電圧印加により位相変化を生ぜしめる複数の収差補正部からなるセグメント液晶収差補正素子と、電圧印加により波面がブレーズホログラム形状となる位相変化を透過光に与えるホログラム収差補正素子と、を有し、反射光の収差の大きさに基づいてホログラム収差補正素子を駆動して収差補正の粗調をなし、セグメント液晶収差補正素子への印加電圧を調整して当該収差補正の粗調の後に残留した収差を微細に補正することを特徴としている。
【００４６】
従って、広範囲に光ビームの収差を補正することができる高性能な収差補正装置を実現することができる。また、多層ディスクによる収差を補正することが可能であると共に、単層ディスクに対しても適用可能な高性能な収差補正装置を実現できる。
また、薄い液晶素子によって広範囲に収差を補正することができるので、応答時間が短い高速かつ高性能な収差補正装置が得られる。さらに、製造が容易であり、コンパクトである等の種々の利点を有する。
【００４７】
なお、上記収差補正装置は、光ディスク等のピックアップ装置に限らず種々の光学系に広範に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である収差補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】セグメント液晶セル及びホログラム液晶セルを有する収差補正ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】球面収差を補正するためのセグメント液晶セルのセグメント電極の構造を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施例である収差補正装置の収差補正の手順を示すフローチャートである。
【図５】単層ディスクに対する収差補正サブルーチンの手順を示すフローチャートである。
【図６】単層ディスクの記録層に対する収差補正の粗調及び微調について説明するための光ディスクの模式的な断面図である。
【図７】単層ディスクの場合について、セグメント液晶セル（ＬＣ１）及びホログラム液晶セル（ＬＣ２）により透過光に与えられる位相変化を模式的に示す図である。
【図８】２層ディスクに対する収差補正サブルーチンの手順を示すフローチャートである。
【図９】２層ディスクの記録層に対する収差補正の粗調及び微調について説明するための光ディスクの模式的な断面図である。
【図１０】２層ディスクの記録又は再生を行う場合に、光ディスクにより発生する球面収差の光軸に垂直な面内における分布を第１記録層（実線）及び第２記録層（破線）に対して示す図である。
【図１１】２層ディスクの第１記録層に関し、セグメント液晶セル（ＬＣ１）及びホログラム液晶セル（ＬＣ２）による位相変化を模式的に示す図である。
【図１２】２層ディスクの第２記録層に関し、セグメント液晶セル（ＬＣ１）及びホログラム液晶セル（ＬＣ２）による位相変化を模式的に示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施例である収差補正装置の光ピックアップの構成を示すブロック図である。
【主要部分の符号の説明】
１０ 収差補正装置
１１ レーザ光源
１４ 対物レンズ
１５ 光ピックアップ
１７ 光検出器
１９ 光ディスク
２０ 収差補正ユニット
２１ セグメント液晶セル
２２，３２ 液晶
２３ セグメント電極
３１ ホログラム液晶セル
４１ 信号処理回路
４３ コントローラ
４５ 液晶ドライバ
５１ 記録層
５３ カバー層
５５ 第１記録層
５６ 第２記録層
５７ 保護層
５８ スペーサ層
６１ 光学ユニット
Claims (3)
- 記録媒体の記録層に光を照射し、前記記録層からの反射光に生じた収差を補正する収差補正装置であって、
電圧印加により透過する光に位相変化を生ぜしめる複数の収差補正部からなる第１収差補正素子と、
電圧印加により波面がブレーズホログラム形状となる位相変化を透過する光に与える第２収差補正素子と、
前記記録媒体が単層及び複数の記録層を有する記録媒体のいずれであるかを判別する記録媒体判別器と、
前記反射光を受光して前記反射光の収差の大きさを判別する収差判別器と、
前記第２収差補正素子の透過光に生じる位相段差が波長の整数倍であり透過光の波面が連続である補正電圧を前記第２収差補正素子に印加して収差補正をなす位相粗調器と、
前記収差判別器により判別された収差の大きさに基づいて前記第１収差補正素子の収差補正部への印加電圧を調整して前記第２収差補正素子の透過光の収差の補正をなす位相微調器と、
前記記録媒体が単層記録媒体であると判別された場合に前記位相粗調器による前記第２収差補正素子への前記補正電圧の印加を停止するコントローラと、を有することを特徴とする収差補正装置。 - 前記第２収差補正素子は、ブレーズホログラム形状に封入されたホログラム液晶と、電圧印加により透過する光ビームに与える位相変化の大きさを変更せしめる電極と、を有することを特徴とする請求項１に記載の収差補正装置。
- 前記第１収差補正素子は、前記複数の収差補正部に対応して配された複数の透明セグメント電極を含む第１電極、前記第１電極に対向する第２電極、及び前記第１及び第２電極への電圧印加により透過する光ビームに位相変化を与える液晶を含む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。
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