JPH08212611A - 波面収差補正装置および光情報記録再生装置 - Google Patents

波面収差補正装置および光情報記録再生装置

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JPH08212611A
JPH08212611A JP7036139A JP3613995A JPH08212611A JP H08212611 A JPH08212611 A JP H08212611A JP 7036139 A JP7036139 A JP 7036139A JP 3613995 A JP3613995 A JP 3613995A JP H08212611 A JPH08212611 A JP H08212611A
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JP
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liquid crystal
wavefront aberration
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crystal element
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Masahiro Ono
政博 大野
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光情報記録再生装置の波面収差の発生を小さ
く抑えつつ、光学素子の加工、調整の精度を緩和するこ
とができる波面収差補正装置の提供を目的とする。 【構成】 複合プリズム２０を透過した光束は、液晶素
子ＬＣを透過して可動部１５に入射する。液晶素子ＬＣ
は、入射光束の位相を微小単位で制御可能な要素が二次
元的に配列して構成されるドットマトリクス型の素子で
ある。液晶素子ＬＣは、液晶制御回路５０によりオープ
ンループで制御される。液晶制御回路５０は、メモリ５
１に格納された制御情報に基づいて各要素に印可する電
圧を独立して制御することにより、液晶素子ＬＣの屈折
率を要素単位で調整する。制御情報は、液晶素子ＬＣの
各要素の番地とこの要素に印可する電圧の値とを関連づ
けたデータの全要素についての集合である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光磁気ディスク装置
等の光情報記録再生装置に用いられる波面収差補正装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】光磁気ディスク装置は、記録媒体である
光磁気ディスクに磁気記録された情報を磁気カー効果に
よる光の偏光状態の僅かな変化を検出して再生する。こ
のため、ディスク上に収束されるスポットに波面収差が
含まれると、再生される信号のＳＮ比が劣化する。
【０００３】従来は、光学系の残留波面収差等の静的な
波面収差の発生を抑えるため、個々の光学素子を加工精
度、および組み付け精度を厳密に管理する必要があっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように要求される加工精度、組み付け精度が厳密である
と、製造段階での加工、調整に手間がかかり、装置のコ
ストの高騰を招くという問題がある。
【０００５】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、光情報記録再生装置の波面
収差の発生を小さく抑えつつ、光学素子の加工、調整の
精度を緩和することができる波面収差補正装置の提供を
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる波面収
差補正装置は、上記の目的を達成させるため、光源から
発し、結像光学系により記録媒体上に収束された光束の
波面収差を補正する光情報記録再生装置の波面収差補正
装置であって、光源と情報記録媒体との間の光路中に配
置され、入射光束の位相を微小単位で制御可能な要素が
二次元的に配列して構成される液晶素子と、液晶素子を
要素単位で制御して情報記録媒体上に収束されるスポッ
トの波面収差を低減させる液晶制御手段とを備えること
を特徴とする。
【０００７】
【実施例】以下、この発明にかかる波面収差補正装置が
設けられた光情報記録再生装置の実施例を説明する。以
下の各実施例では、光情報記録再生装置の一例として光
磁気ディスク装置を用いている。
【０００８】
【実施例１】図１は、実施例１にかかる波面収差補正装
置が設けられた光磁気ディスク装置の光学系を示す。実
施例１では、光学系が有する固有の要因により発生する
静的な波面収差を補正するよう液晶素子が制御される。
【０００９】記録媒体としての光磁気ディスク１は、磁
気情報が記録される記録面１ａと、この記録面を覆う透
明な基板１ｂとから構成され、図示せぬスピンドルモー
タにより回転軸Ａｘを中心に回転駆動される。
【００１０】この光学系は、光源としての半導体レーザ
ー１１、および、このレーザーから発する発散光束を平
行光束とするコリメータレンズ１２から構成される光源
部１０を備える。光源部１０から発したレーザー光は、
アナモフィックプリズム１３により断面円形に補正さ
れ、反射ミラー１４により反射されて２つのハーフミラ
ー面２０ａ，２０ｂが形成された複合プリズム２０に入
射する。入射光束の一部は、一方のハーフミラー面２０
ａで反射され、集光レンズ２１を介して半導体レーザー
１１のパワーを検出、制御するためのＡＰＣセンサ２２
で受光される。
【００１１】複合プリズム２０を透過した光束は、液晶
素子ＬＣを透過して可動部１５に入射する。液晶素子Ｌ
Ｃは、入射光束の位相を微小単位で制御可能な要素が二
次元的に配列して構成されるドットマトリクス型の素子
である。要素の配列は、例えば一辺が３２要素程度の正
方マトリクスとする。
【００１２】液晶素子ＬＣは、液晶制御回路５０により
オープンループで制御される。液晶制御回路５０は、メ
モリ５１に格納された制御情報に基づいて各要素に印可
する電圧を独立して制御することにより、液晶素子ＬＣ
の屈折率を要素単位で調整する。制御情報は、液晶素子
ＬＣの各要素の番地とこの要素に印可する電圧の値とを
関連づけたデータの全要素についての集合である。実施
例１では、メモリ５１には、光学系の固有収差を補正す
るための液晶素子に対する制御情報が一組格納されてい
る。
【００１３】液晶の屈折率は印加電圧に応じて変化する
ため、液晶素子ＬＣ上でマトリクス状に配列した各要素
の印加電圧をそれぞれ独立して制御することにより、光
束の進行方向に垂直な断面内での屈折率分布を任意に設
定することができ、透過光束の波面の位相を要素単位で
制御することができる。
【００１４】この例では、液晶素子ＬＣ、液晶制御回路
５０、メモリ５１により波面収差補正装置が構成されて
いる。
【００１５】可動部１５は、複合プリズム２０からディ
スク面と平行に射出されたレーザー光をディスクに対し
て垂直な方向に偏向する反射ミラー１６と、反射光を光
磁気ディスク１の記録面１ａ上に結像させる対物レンズ
１７とを備え、ガイドレール４０上をディスクの半径方
向Ｒにスライドして光磁気ディスク１の任意のトラック
にアクセスする。。
【００１６】光磁気ディスク１からの反射光は、対物レ
ンズ１７、反射ミラー１６、液晶素子ＬＣを介して複合
プリズム２０に入射する。一方のハーフミラー面２０ａ
で反射されたディスクからの反射光束は、１／２波長板
２５により偏光方向が４５°回転されると共に、偏光ビ
ームスプリッター２６によりＰ偏光成分とＳ偏光成分と
に分離され、それぞれ集光レンズ２７，２８を介して情
報信号検出用の受光素子２９，３０に入射する。
【００１７】ハーフミラー面２０ａを透過して他方のハ
ーフミラー面２０ｂで反射されたディスクからの反射光
束は、集光レンズ３１、シリンドリカルレンズ３２によ
り非点収差をもちつつ集光され、エラー信号検出用の受
光素子３３上に集光される。
【００１８】光磁気ディスクに記録された磁気記録信号
は、受光素子２９，３０の出力の差をとることにより検
出される。また、受光素子３３は公知の多分割センサで
あり、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号、
非点収差法によるフォーカシングエラー信号を出力す
る。
【００１９】波面収差を測定する際には、図２に示され
るように、光磁気ディスク装置に外部測定装置６０を取
り付ける。外部測定装置６０は、光磁気ディスク１が配
置される位置を介して対物レンズ１７に対向する干渉計
６１と、この干渉計６１から出力される干渉縞に関する
画像信号を処理する画像処理回路６２と、処理された信
号に基づいて波面収差の値を求めるマイコン６３とから
構成されている。
【００２０】メモリ５１に格納される制御情報は、光デ
ィスク上に形成されるスポットの波面収差、すなわち、
対物レンズ１７から射出される収束光の波面収差の測定
値に基づいて演算により演繹的に求められ、あるいは、
測定と制御情報の変更とを繰り返して測定値が最良とな
る際の値として帰納的に求められる。
【００２１】制御情報を演繹的に求める場合には、波面
収差を測定し、測定された波面収差を補正するために必
要な位相分布の補正量を求め、これに基づいて各要素に
求められる屈折率の補正量、この補正量を得るための各
要素毎の印可電圧をマイコン６３内で演算によって求め
る。マイコン６３は、各要素毎のデータを一組の制御情
報として液晶制御回路５０に転送し、液晶制御回路５０
はこの制御情報をメモリ５１に格納する。
【００２２】制御情報を帰納的に求める場合には、波面
収差を測定しつつ、マイコン６３が求められた波面収差
を小さくする方向に各要素の印可電圧を変更するよう液
晶制御回路５０を制御し、最終的に波面収差が基準値よ
り小さくなった際の制御情報をメモリ５１に格納する。
【００２３】外部測定装置６０を用いた波面収差の測定
は、製造段階で個々の装置毎に、あるいはロット単位で
サンプルを抽出して実行され、この収差を補正するため
の制御情報をメモリ５１に格納しておく。使用段階で
は、液晶制御回路５０がメモリ５１に格納された制御情
報に基づいて液晶素子ＬＣを制御し、光束の位相を変調
することにより光学系に固有の特性により生じるディス
ク上でのスポットの波面収差を補正する。
【００２４】
【実施例２】図３は、実施例２にかかる波面収差補正装
置が設けられた光磁気ディスク装置を示す。光学系の構
成は図１に示した実施例１と同一である。実施例２で
は、液晶素子ＬＣが、使用段階での条件の変化により発
生する動的な波面収差を補正するよう制御される。ただ
し、制御情報は実施例１と同様に予め製造段階でのキャ
リブレーションによりメモリ５１内に格納されており、
液晶制御回路５０は液晶素子をオープンループで制御す
る。
【００２５】使用段階で変化する条件には、例えば温度
がある。温度が変化すると、半導体レーザー１１とコリ
メータレンズ１２との間隔が変化し、光源部１０から射
出される光束の波面が平面波でなくなる。このため、ア
ナモフィックプリズム１３を透過した際にディスクのラ
ジアル方向、またはタンジェンシャル方向に非点収差が
発生する。また、温度変化により、レンズ等の光学素子
に熱歪みが発生する場合がある。
【００２６】ディスク上のスポットに非点収差が発生す
ると、データ信号のＳＮ比が低下すると共に、この非点
収差の方向性がラジアル方向、タンジェンシャル方向の
いずれにも一致しない場合には、スポットがトラックを
横切って移動する際に、非点収差法により検出されるフ
ォーカシングエラー信号にクロストークが発生する。
【００２７】このクロストークは、前記の非点収差を持
つスポットが隣接するトラック間の境界を横切る際に、
回折により強度分布のムラが生じることにより発生す
る。クロストークが発生すると、あたかも対物レンズが
合焦から外れたようなフォーカスエラー信号が発生する
ため、対物レンズが光軸方向に駆動され、スポットがト
ラックを横切る度に対物レンズが不安定な状態となる。
【００２８】実施例２では、サーミスタ等の温度センサ
５２の出力を信号検出回路５３で検出して温度データを
液晶制御回路５０に入力させる。液晶制御回路５０は、
メモリ内に予め記憶されたテーブルから入力された温度
データに対応する制御情報を読み出し、この情報に基づ
いて液晶素子ＬＣを制御する。これにより、温度変化に
基づいて発生する非点収差を補正し、信号の劣化を防ぐ
ことができる。
【００２９】制御情報は、実施例１と同様に外部測定装
置６０を用いて製造段階でキャリブレーションにより求
められ、メモリ５１に格納される。すなわち、キャリブ
レーションでは、環境の温度を変化させつつ波面収差を
測定し、温度と、当該温度において発生する波面収差を
補正するために必要な液晶の制御情報とを対応させて複
数組の制御情報をテーブルとしてメモリ５１に格納す
る。各制御情報は、実施例１と同様に演繹的、または帰
納的に求められる。
【００３０】この例では、液晶素子ＬＣ、液晶制御回路
５０、メモリ５１、温度センサ５２、信号検出回路５３
により波面収差補正装置が構成されている。
【００３１】なお、使用段階で変化する条件としては、
上記の温度変化のみでなく、例えば、ディスク交換によ
りディスクの基板の厚さが変化する場合が考えられる。
【００３２】使用されるディスクの基板の厚さが変化す
ると、収束光中に配置された平行平面板の厚さが変化す
ることとなるために球面収差が発生し、フォーカシング
エラー信号にオフセットが生じ、かつ、データ信号のＳ
Ｎ比が低下する。
【００３３】この場合にも、製造段階で外部測定装置６
０を用いて波面収差を測定し、ディスクの種類とそのデ
ィスクを使用した際に発生する波面収差を補正するため
に必要な液晶の制御情報とを求め、ディスク種類に対応
させて複数組の制御情報をメモリ５１内に格納する。測
定の際には、各ディスクの基板に等しい厚さの透明板を
光磁気ディスクが配置されるべき位置にセットする。
【００３４】使用段階では、ディスクの種類に応じて操
作されるスイッチの切換状態を検出してディスクの種類
に応じた制御情報を読み出し、これに基づいて液晶素子
ＬＣを制御する。これにより、ディスク種類の交換によ
る球面収差の発生を防ぎ、信号の劣化を防ぐことができ
る。
【００３５】
【実施例３】図４は、実施例３にかかる波面収差補正装
置が設けられた光磁気ディスク装置を示す。光学系の構
成は実施例１、２と同一である。この実施例では、使用
段階での条件の変化によって発生する動的な波面収差を
補正するよう液晶素子が駆動される。ただし、実施例２
と異なり制御情報は持たず、液晶制御回路５０は、使用
段階で検出される信号に基づいてクローズドループで液
晶素子ＬＣを制御する。
【００３６】温度変化やディスクの種類の交換は、条件
の変化を使用段階で直接検出できるため、制御情報と温
度、あるいはディスク種類とを関連づけて製造段階でテ
ーブルを作成することができる。しかしながら、例えば
ディスクのそりや傾き等の条件の変化は、使用段階で直
接検出できないため、実施例２のように予めテーブルを
作成することができない。
【００３７】ディスクのそりや傾きがあると、収束光中
に配置された平行平面板が傾くこととなるため、コマ収
差が発生し、プッシュプル法により検出されるトラッキ
ングエラー信号にオフセットが生じると共に、データ信
号のＳＮ比が低下する。
【００３８】実施例３では、情報信号検出用の受光素子
２９，３０とエラー信号検出用の受光素子３３とからの
信号をマイコン５４に入力している。マイコン５４は、
受光素子の信号をモニターしつつ、各検出信号の状態が
良好になるよう液晶素子ＬＣの各要素単位の印可電圧を
求め、液晶制御回路５０は求められた印可電圧を液晶素
子ＬＣの各要素に印可する。この例では、液晶素子Ｌ
Ｃ、液晶制御回路５０、マイコン５４により波面収差補
正装置が構成されている。
【００３９】実施例３の構成によれば、受光素子からの
検出信号に基づき、これらの信号の劣化が小さくなるよ
う液晶素子が制御されるため、ディスクのそりや傾きの
ように信号を劣化させる要因が直接検出できない場合も
含め、信号劣化の原因が波面収差であれば、液晶素子を
制御することにより劣化を抑えることができる。
【００４０】なお、実施例１、２で示した光学系に固有
の波面収差や、温度変化あるいはディスクの基板の厚さ
の変化により発生する波面収差についても、実施例３の
装置を用いればキャリブレーションなしに補正すること
ができる。ただし、実施例３の装置は信号が良好となる
状態を帰納的に求めるため、信号が安定するまでに要す
る時間は実施例１、２よりも長くなる。
【００４１】
【実施例４】図５は、実施例４にかかる波面収差補正装
置を示す。この例では、実施例１で示した光学系固有の
収差を補正するための第１の液晶素子ＬＣ1と、実施例
３で示した使用状態での条件の変化に基づいて発生する
波面収差を補正するための第２の液晶素子ＬＣ2との２
枚の液晶素子を同一光路上に配置している。これらの液
晶素子は、上記の実施例と同様に複合プリズム２０と可
動部１５との間に配置される。
【００４２】第１の液晶素子ＬＣ1は、メモリ５１内に
格納された制御情報に基づいて第１の液晶制御回路５０
ａによりオープンループで制御され、光学系固有の静的
な波面収差を補正する。一方、第２の液晶素子ＬＣ2
は、受光素子２９，３０，３３の出力を受けるマイコン
５４からの信号に基づいて第２の液晶制御回路５０ｂに
よりクローズドループで制御され、使用状態での条件の
変化、例えば温度変化やディスクの傾きに基づいて発生
する動的な波面収差を補正する。
【００４３】図６は、実施例４の変形例であり、ここで
は、図５における２枚の液晶素子の作用を１枚の液晶素
子ＬＣに持たせている。この場合、液晶素子ＬＣの各要
素に印可される電圧は、液晶素子の屈折率が電圧に対し
て直線的に変化するとみなせる場合には、光学系固有の
収差を補正するための第１の電圧に、条件の変化により
発生する波面収差を補正するための第２の電圧を加算す
ればよい。屈折率−電圧特性が直線的でない場合には、
合成された波面収差を補正するよう液晶素子の各要素へ
の印可電圧を再計算する必要がある。
【００４４】なお、上記の実施例では、液晶素子ＬＣが
複合プリズム２０と反射ミラー１６との間に設けられて
いるため、光束は光ディスクに入射する際のみでなく、
ディスクから反射されて各受光素子に入射する前にも液
晶素子ＬＣを透過することとなる。波面収差がもっぱら
対物レンズ１７により発生する場合には、無収差でディ
スク上に結像した光束が再度対物レンズ１７を透過する
ことによって新たに発生する波面収差を各受光素子に入
射する前に補正できる。
【００４５】ただし、液晶素子を設ける位置は、上記の
位置に限られず、光源部１０と複合プリズム２０との間
の光路中に設けてもよい。また、透過型の液晶素子のみ
でなく、例えば反射ミラー１４に代えて反射型の液晶素
子を用いることもできる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、液晶素子を利用して光束の位相分布を調整すること
により、記録媒体上での波面収差の発生を抑えることが
でき、したがって、光学素子の加工精度、組み付け精度
を従来より緩和することができ、光情報記録再生装置の
コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１にかかる波面収差補正装置が設けら
れた光磁気ディスク装置の光学系を示す説明図である。
【図２】 図１の装置に外部測定装置を取り付けた際の
説明図である。
【図３】 実施例２にかかる波面収差補正装置が設けら
れた光磁気ディスク装置の光学系を示す説明図である。
【図４】 実施例３にかかる波面収差補正装置が設けら
れた光磁気ディスク装置の光学系を示す説明図である。
【図５】 実施例４にかかる波面収差補正装置を示す説
明図である。
【図６】 実施例４の変形例にかかる波面収差補正装置
を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 光磁気ディスク １ａ 記録面 １ｂ 基板 １０ 光源部 ２０ 複合プリズム ２９，３０，３３ 受光素子 ＬＣ 液晶素子 ５０ 液晶制御回路 ５１ メモリ ５２ 温度センサ ５３ 信号検出回路 ５４ マイコン ６０ 外部測定装置 ６１ 干渉計 ６２ 画像処理回路 ６３ マイコン

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光源から発し、結像光学系により記録媒体
    上に収束された光束の波面収差を補正する光情報記録再
    生装置の波面収差補正装置であって、 前記光源と前記情報記録媒体との間の光路中に配置さ
    れ、入射光束の位相を微小単位で制御可能な要素が二次
    元的に配列して構成される液晶素子と、 前記液晶素子を前記要素単位で制御して前記情報記録媒
    体上に収束されるスポットの波面収差を低減させる液晶
    制御手段とを備えることを特徴とする波面収差補正装
    置。
  2. 【請求項２】前記液晶制御手段は、前記液晶素子の各要
    素に印可する電圧を独立して制御することにより、各要
    素の屈折率を調整することを特徴とする請求項１に記載
    の波面収差補正装置。
  3. 【請求項３】予め測定された波面収差を補正するための
    制御情報を記憶した記憶手段を有し、前記液晶制御手段
    は、前記記憶手段に記憶された制御情報に基づいて前記
    液晶素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の
    波面収差補正装置。
  4. 【請求項４】前記記憶手段は、前記結像光学系に固有の
    要因に基づいて発生する波面収差を補正するための一組
    の制御情報を記憶していることを特徴とする請求項３に
    記載の波面収差補正装置。
  5. 【請求項５】前記記憶手段は、使用段階で変化する条件
    と、この条件下で発生する波面収差を補正するための制
    御情報とを複数組記憶しており、前記液晶液晶制御手段
    は、使用段階で検出された条件に応じて前記記憶手段か
    ら対応する制御情報を読み込み、該制御情報に応じて前
    記液晶素子を制御することを特徴とする請求項３に記載
    の波面収差補正装置。
  6. 【請求項６】前記記憶手段は、複数の記録媒体の種類
    と、各記録媒体使用時に発生する波面収差を補正するた
    めの制御情報とを複数組記憶しており、前記液晶制御手
    段は、使用段階で検出された記録媒体の種類に応じて前
    記記憶手段から対応する制御情報を読み込み、該制御情
    報に応じて前記液晶素子を制御することを特徴とする請
    求項３に記載の波面収差補正装置。
  7. 【請求項７】前記記憶手段は、温度変化に応じて発生す
    る波面収差を補正するための制御情報を温度に関連づけ
    て複数組記憶しており、前記液晶制御手段は、使用段階
    で検出された温度に応じて前記記憶手段から対応する制
    御情報を読み込み、該制御情報に応じて前記液晶素子を
    制御することを特徴とする請求項３に記載の波面収差補
    正装置。
  8. 【請求項８】請求項３に記載の波面収差補正装置に制御
    情報を提供する外部測定装置であって、 前記結像光学系から射出される光束を取り込む位置に配
    置され、前記記録媒体上に形成されるべきスポットの波
    面を測定する干渉計と、 該干渉計により測定された波面の情報に基づいて前記液
    晶素子を制御するための制御情報を求める演算手段とを
    備え、求められた制御情報を前記記憶手段に記憶させる
    よう出力することを特徴とする外部測定装置。
  9. 【請求項９】光源と、 該光源から発した光束を情報記録媒体上に収束させる結
    像光学系と、 前記情報記録媒体からの戻り光を検出して信号を取り出
    す信号検出手段と、 前記光源と前記情報記録媒体との間の光路中に配置さ
    れ、入射光束の位相を微小単位で制御可能な要素が二次
    元的に配列して構成される液晶素子と、 前記液晶素子を制御して前記情報記録媒体上に収束され
    るスポットの波面収差を低減する液晶制御手段とを備え
    ることを特徴とする光情報記録再生装置。
  10. 【請求項１０】前記液晶制御手段は、前記信号検出手段
    の出力に基づいて前記液晶素子を制御することを特徴と
    する請求項８に記載の光情報記録再生装置。
  11. 【請求項１１】予め測定された波面収差を補正するため
    の制御情報を記憶した記憶手段を有し、前記液晶制御手
    段は、前記記憶手段に記憶された制御情報に基づいて前
    記液晶素子を制御することを特徴とする請求項９に記載
    の光情報記録再生装置。
  12. 【請求項１２】前記記憶手段は、前記結像光学系に固有
    の要因に基づいて発生する波面収差を補正するための一
    組の制御情報を記憶していることを特徴とする請求項１
    １に記載の光情報記録再生装置。
  13. 【請求項１３】前記記憶手段は、使用段階で変化する条
    件と、この条件下で発生する波面収差を補正するための
    制御情報とを複数組記憶しており、前記液晶液晶制御手
    段は、使用段階で検出された条件に応じて前記記憶手段
    から対応する制御情報を読み込み、該制御情報に応じて
    前記液晶素子を制御することを特徴とする請求項１１に
    記載の光情報記録再生装置。
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