JP2003141771A

JP2003141771A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2003141771A
Application number: JP2001340091A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Kitamura; 和也北村; Yukio Kurata; 幸夫倉田; Tetsuo Iwaki; 哲男岩木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2003-05-16
Anticipated expiration: 2021-11-06
Also published as: JP3904893B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＡ０．７５以上の対物レンズを有する光ピ
ックアップ装置においては、従来、球面収差を補正する
目的で液晶を用いた収差補正素子が用いられており、こ
のような収差補正素子は、１／４波長板を用いてディス
クに円偏光を入射させる光学系においては、液晶素子を
透過する直線偏光の偏光方向が９０度回転するため、往
復で位相変調を付与できず戻り光による収差検出ができ
なかった。【解決手段】ディスクに入射する光束を楕円偏光と
し、戻り光を偏光ビームスプリッタでｐ偏光とｓ偏光に
分離し、収差補正光学系と波長板の間に偏光による光路
分割手段を配置することにより、収差補正光学系である
液晶素子に対して往復とも異常光を透過させ位相変調可
能な構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的情報記録媒
体に情報の記録、再生を行う収差補正光学系及び収差検
出系を用いた光ピックアップ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光を利用した技術は、周波数が高い（高
速）、空間情報処理ができる、位相処理ができる等の多
くの特徴を有しているため、通信、計測、加工などの多
岐に渡る分野で研究・開発・実用化が行われている。そ
の技術の中で、光ビームを絞り込むために高精度の対物
レンズが用いられている。

【０００３】近年、特に光を利用した画像記録装置等へ
の要求は大きく、大容量化へ向けての技術は大変重要に
なりつつある。光情報記録の大容量化のためには、記録
媒体の向上にも増してビームスポットの小径化、即ち対
物レンズによるビームスポットの十分な絞り込みが必要
である。周知のように、ビームスポット径は、光の波長
に比例し対物レンズのＮＡ（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐ
ｅｒｔｕｒｅ）に反比例する。波長については近年、青
色レーザダイオードや青あるいは緑色ＳＨＧレーザが開
発されつつある。一方、対物レンズの高ＮＡ化について
は、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）のＮＡ０．４５
に比べてＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅ
Ｄｉｓｃｓ）ではＮＡ０．６とし高密度化を達成して
きた。また、２群２枚のレンズを用いて、ＮＡを０．８
５とし更なる高密度化を目指した光ピックアップ装置
が、特開平１０−１２３４１０号公報に開示されてい
る。

【０００４】この様な高いＮＡの対物レンズを用いた光
ピックアップ装置においては、媒体の光透過層の厚さの
ばらつきや多層記録を行う際に発生する球面収差を補正
する目的で、例えば、特開２００１−１４３３０３号公
報に開示されるように球面収差を補正する液晶素子を付
与している。

【０００５】また、球面収差を検出する手段としては、
特開２０００−１５５９７９号公報に開示されるよう
に、受光部に入射する光束を光軸に近い領域と遠い領域
に分割し、各々のフォーカス位置を検出・比較すること
で球面収差量を得ている。

【０００６】さらに、収差補正手段として液晶を用いた
光ピックアップが特開２００１−３４９９６号公報に提
案されている。これを図１３に示す。ここでは、ディス
ク１０１に対して円偏光を入射させ、反射してきた光束
が１／４波長板１０２で９０度の角度をなす直線偏光に
することで偏光ビームスプリッタ１０３で全光量反射さ
せ、受光部１０４に入射させる構成となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な収差補正手段に使用される液晶素子においては、液晶
を２枚のガラス基板上に形成した電極により挟み込む構
成であり、球面収差を補正するために、電極に電圧を印
加することで液晶の配向を変えて屈折率を変化させるこ
とで位相分布を形成している。この時、屈折率を変化さ
せることができるのは、液晶素子の配向方向に対して異
常光となる一方向の直線偏光のみである。

【０００８】また、液晶素子の位相分布が変曲点を持つ
様な構成となっているため対物レンズとの芯ずれに対し
て大きな収差が発生し、トラッキングの際の対物レンズ
シフトが許容できず、フォーカシング・トラッキング用
のアクチュエータに、対物レンズ、１／４波長板、液晶
素子を搭載した構成となっていた。

【０００９】そのため、液晶素子を透過する光束の偏光
方向が往きと帰りで９０度異なるため、往きでは液晶素
子に対して異常光となるため位相変調を受けるが、帰り
は常光となるため位相変調を受けないこととなる。

【００１０】従って、光透過層厚さが異なり球面収差が
発生した場合、その収差を補正するために液晶素子で位
相変調を付与することによって、記録面上で球面収差の
無い良好なビームが得られても、記録面上で反射し、戻
ってきて受光部に入射する光束は液晶素子で位相変調を
受けないため、帰りの光透過層厚さによる球面収差が残
存してしまい、この光束を用いて球面収差を検出した場
合、記録面上の収差と受光部上の収差が著しく異なるた
め、記録面上の球面収差の情報を把握できず、収差補正
光学系に正しくフィードバックできなくなり、ひいて
は、正確な収差補正が困難になると言った問題があっ
た。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、以下の様な構成とするものである。

【００１２】本発明の光ピックアップ装置にあっては、
光源と収差検出系と、光源から光記録媒体に至る光路中
に対物レンズと波長板と収差補正光学系と偏光による光
路分割手段を具備する光ピックアップ装置において、光
記録媒体に入射する光束は楕円偏光であり、収差補正光
学系と波長板の間に偏光による光路分割手段を配置する
ことを特徴とする。

【００１３】また、本発明の光ピックアップ装置にあっ
ては、偏光による光路分割手段により分割された光束の
一方によりＲＦ信号を、他の光束によりトラックサーボ
及びフォーカスサーボ及び球面収差を検出する事を特徴
とする。

【００１４】また、本発明の光ピックアップ装置にあっ
ては、楕円偏光の楕円率が、０．４以上であることを特
徴とする。

【００１５】また、本発明の光ピックアップ装置にあっ
ては、収差検出系は、光束を分割し所定の受光素子に入
射せしめる光束分割手段を有し、分割した光束のいずれ
か少なくとも一つから得られる信号に基づき球面収差を
検出することを特徴とする。

【００１６】また、本発明の光ピックアップ装置にあっ
ては、光記録媒体上に複数の光スポットを形成する光束
分割手段を有し、収差検出系は、分割された光スポット
のいずれか少なくとも一つの反射光に基づいて球面収差
を検出することを特徴とする。

【００１７】また、本発明の光ピックアップ装置にあっ
ては、収差補正光学系に液晶を用いていることを特徴と
する。

【００１８】また、本発明の光ピックアップ装置にあっ
ては、対物レンズのＮＡが０．７５以上であり、収差補
正光学系に液晶素子を含むことを特徴とする。

【００１９】また、本発明の光ピックアップ装置にあっ
ては、収差補正光学系は、同心円状の複数の電極を有
し、球面収差を補正する際に印加する位相分布におい
て、収差補正時を通じて、位相分布曲線の中間値付近の
電極を同じ電位とし、その他の部分の電極の電位を変動
させることを特徴とする。

【００２０】さらに、本発明の光ピックアップ装置にあ
っては、収差補正光学系は、球面収差を補正する際に印
加する位相分布が、複数の同心円状の領域に分割された
フレネルレンズ形状であることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】《実施例１》以下、本発明の実施
例について説明する。

【００２２】図１に第１の実施例による光ピックアップ
の構成図を示す。

【００２３】光源であるＬＤ１より発した直線偏光のレ
ーザ光は、ホログラム素子２の光源側面に有効光束径よ
りも大きな領域に形成されて回折格子３によって光束
が、０次回折光と、１次回折光、−１次回折光に分岐さ
れる。その後、光束は回折格子３と反対側の面に形成さ
れたホログラム４を透過し、コリメータレンズ５で平行
光束になり整形プリズム６に入射する。整形プリズム６
は、ＬＤ１を出射したレーザ光の強度分布が楕円形であ
るため、円形に近いものに整形するためのものである。

【００２４】その後、液晶素子７で光透過層厚さの違い
による球面収差分の位相変調を付与され、偏光ビームス
プリッタ８を透過し、１／４波長板９で楕円偏光に変換
される。

【００２５】ここで、１／４波長板９の光軸と入射する
直線偏光の方向とがなす角θとの関係を図２に示す。θ
は約３０度に設定しており、１／４波長板９を透過した
光束は、楕円偏光となっている。

【００２６】また、偏光ビームスプリッタ８は、ｐ偏光
は１００％透過し、ｓ偏光は１００％反射する設計とな
っている。ＬＤ１から発した光束（往路）はｐ偏光とな
っており、偏光ビームスプリッタをほぼ全光量透過す
る。

【００２７】次に、４５度ミラー（図示しない）で光線
を立ち上げた後、対物レンズ１０で絞られ光記録媒体１
３に到達する。

【００２８】光記録媒体１３の構成を図３に示す。光記
録媒体１３は、光透過層１１、記録面１２、基板１４か
らなり、光透過層１１を通って、記録面１２にビームス
ポットを結ぶようになっている。ここで、光透過層１１
の厚さの中心値は、０．１ｍｍである。

【００２９】記録面１２で反射（変調）された光は、前
記経路を逆に辿る。そして図１に示すように１／４波長
板９により直線偏光（ｐ偏光とｓ偏光）に戻されるが、
この時偏光方向は、往きと帰りで６０度回転しているた
め、偏光ビームスプリッタ８でｓ偏光即ち液晶素子に対
する常光は略直角に曲げられ、ｐ偏光分は偏光ビームス
プリッタ８を透過する。ｓ偏光は集光レンズ１５を通っ
てＲＦ受光部１６に入射する。ＲＦ受光部１６では０次
回折光を用いている。

【００３０】高速大容量の光ディスクシステムにおい
て、ＲＦ信号は高帯域を要求され、それを満たすために
は受光部の面積を小さくすることが必要である。本実施
例においては、ＲＦ受光部１６の前に集光レンズ１５を
配置しており、ＲＦ受光部１６に小さいスポットを結ぶ
ことができ、かつ、対物レンズシフト等の影響を受けな
いため受光部面積は最小限のものでよく、本実施例にお
いては、大きさ５０μｍの正方形としている。

【００３１】このように小さい受光部でも、フォーカス
サーボ、トラックサーボ、球面収差検出等と共用してい
ないため、受光部の位置決めが容易で、かつ、帯域の向
上がはかれる。

【００３２】一方、ｐ偏光即ち液晶素子７に対する異常
光は、偏光ビームスプリッタ８を透過し、液晶素子７で
位相変調を付与された後、コリメータレンズ５を通り、
ホログラム４により回折されて、サーボ信号受光部１７
に入射する。サーボ信号受光部１７では、０次回折光で
フォーカス誤差信号、球面収差誤差信号を、１次回折光
と−１次回折光と０次回折光でトラック誤差信号を検出
するようになっている。

【００３３】球面収差量はサーボ信号受光部１７にて検
出した光信号より、収差検出回路にて算出し、液晶駆動
回路がその信号に基づいて液晶素子７を駆動する。サー
ボ信号受光部１７に達する光束は、液晶素子７において
レーザを出射し光記録媒体に到達する光束（往路）と光
記録媒体で反射しサーボ信号受光部１７に戻ってくる光
束（復路）共に液晶素子７に対して偏光方向が同じ異常
光であるので、光透過層厚さによって発生している球面
収差量に応じた位相変調を付与され、記録面上での球面
収差と、サーボ信号受光部１７での球面収差が同等とな
り、検出及び補正がクローズド・ループで行え、より正
確な球面収差の補正が可能である。

【００３４】フォーカス誤差検出は、ホログラム・フー
コー法で、トラック誤差検出は、位相差プッシュプル法
（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）を
用いている。収差検出系については後に詳細を示す。

【００３５】さらに、ここで用いた対物レンズ１０は、
レンズホルダー（図示しない）に固着され、レンズホル
ダーは、４本のワイヤー（図示しない）で、光ピックア
ップ本体（図示しない）に固定されている。対物レンズ
１０は、ＮＡ０．８５で平行光束が入射し（いわゆる無
限共役）、光透過層１１の厚さが０．１ｍｍの時、ほぼ
無収差となるように設計されており、使用波長は、４０
５ｎｍ、有効光束径はφ３、焦点距離は、１．７６ｍｍ
に設計されたものを使用している。

【００３６】以上、本実施例の構成について述べたが、
収差補正光学系と１／４波長板および偏光ビームスプリ
ッタがこのような配置構成とする理由について、光束を
基に説明する。

【００３７】まず、光源を発した直線偏光の光束が、液
晶素子を透過し、ディスクで反射した後、再び液晶素子
を透過し、受光部にもどる過程で、前述の通り、液晶素
子にて位相変調を付与するためには、液晶素子に入射す
る光束が液晶素子に対して異常光であること、即ち、液
晶の配向方向と平行な直線偏光を入射させることが必要
である。光源から発した光束は、液晶素子に対してこの
様な配置となっている。このような方向の直線偏光に対
して、液晶素子は印加される電圧に応じて、液晶分子が
ガラス板に垂直な方向に向かって連続的に角度を変化さ
せ、前記偏光方向の入射光束に対して液晶分子の方向に
応じた屈折率の分布を持ち、それによって位相変調を付
与できるような構成となっている。

【００３８】また、常光となる方向、即ち、液晶素子の
配向方向に対して直角な方向に偏光した直線偏光を入射
させた場合、液晶分子の方向によらず一定の屈折率とな
るため液晶素子による屈折率分布は無く、位相変調を付
与できないため、球面収差を補正することはできない。

【００３９】一方、記録面にて反射された光束は、１／
４波長板で直線偏光に戻るが、偏光ビームスプリッタ
で、液晶素子に対して異常光のみを透過し、常光は反射
する。液晶素子に入射するのは異常光のみであり、復路
も位相変調を受けるような構成となる。従って、光透過
層の厚さの違いによる球面収差を補正する際、受光部に
入射する光束の球面収差を最小にするよう収差補正系即
ち本実施例においては液晶素子を調整することにより、
記録面上での球面収差を最小にできる。

【００４０】また、記録媒体上で、ビームスポットが楕
円偏光になるように構成していることから、収差補正光
学系に寄与しない直線偏光成分を有効利用するのが好ま
しい。そこで記録媒体側から１／４波長板、偏光ビーム
スプリッタ、収差補正光学系（液晶）の順に構成するこ
とで、光が有効利用できる。偏光ビームスプリッタで９
０度に曲げられた偏光成分はＲＦ信号を検出するのに用
いるのが最も好ましい形態であるといえる。

【００４１】以下、上記構成要素の収差補正系、収差検
出系および記録媒体上での偏光状態について、さらに詳
細な説明を行う。

【００４２】（収差補正系）本実施例では、収差補正素
子として液晶素子を用いている。図４（ａ）（ｂ）に本
実施例の液晶素子の構成図を示す。

【００４３】液晶素子７は、、第１のガラス板１９、デ
ィスプレイ等に使用されるネマチック液晶組成物からな
る液晶１８、第２のガラス板２０と封止材２８で構成さ
れており、液晶分子の光軸方向とこれに垂直な方向とで
その屈折率が異なる複屈折効果を有しているものを用い
ている。また第１のガラス板１９上には、電極２１、絶
縁層２２、配向層２３が形成されている。第２のガラス
板２０にも同様に電極２５、絶縁層２６、配向層２７が
形成され、電極２５は円形の共通電極である。

【００４４】ここでは、互いに対向する透明電極間、例
えばガラス基板にＩＴＯ膜を蒸着したものの間に液晶１
８を挟んだ構造を有し、透明電極間の印加電圧を調節す
ることで液晶１８の配向状態を変化させ、一方の透明電
極側から入射する光が液晶中を通る際に、その光に対し
て配向状態に応じた複屈折変化を与えて他方の透明電極
側へ射出するようになっている。

【００４５】電圧印加前の状態が図４（ａ）で、適当な
電圧を印加している状態が図４（ｂ）である。電圧を印
加していない状態では、ガラス板の面内方向では一方向
に配向しており、いわゆるホモジニアス配向となってお
り、透明電極に印加する電圧により、ガラス板と直角方
向に液晶分子の向きを変えることができる。勿論、電圧
を印加していない状態では、ガラス板と直角方向に僅か
な角度（いわゆる、プレチルト角）があっても良い。

【００４６】更には、印加電圧に対して反応良くした
り、印加電圧と屈折率の間の関係が線形である領域を使
用するため、予めバイアス電圧を与えておいても良い。

【００４７】ここで、液晶素子７に入射する光は、直線
偏光で偏光方向は液晶１８の配向方法に対して異常光と
なる方向である。液晶材料は、ネマチック液晶を例にあ
げたが、複屈折性をもつ液晶であれば同様の効果が得ら
れる。

【００４８】図５に第１のガラス板１９上に形成された
電極の形状を示す。これらは、同心円状に分割された３
つの領域からなり、図５（ａ）はその正面図、（ｂ）は
断面図である。また、断面に対応した電界分布を図５
（ｃ）に示す。ここで、電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、
及び金属電極２１ｄが配設されており、更に各々、リー
ド線２４ａ、２４ｂ、２４ｃが接続されている。高抵抗
の透明電極（ＩＴＯ等）と低抵抗の金属電極（金、アル
ミ等）の組合せにより、中央部から周辺部に向かって電
界分布を作ることで液晶１８に位相差を発生させ、収差
を除去できる。例えば、低抵抗の金属電極に通電するよ
うに、各々リード線２４ａ、２４ｂ、２４ｃにＶ１＝４
Ｖ、Ｖ２＝２Ｖ、Ｖ３＝１Ｖの電圧を加えることで図５
（ｃ）のような電界分布を作ることができ、中央部では
屈折率が低く、周辺部に向かって徐々に屈折率が大きく
なるような収差補正光学系を得ることができる。

【００４９】これにより、液晶素子７と対物レンズ１０
の芯ずれに対して収差劣化が無く、フォーカシング・ト
ラッキング用アクチュエータ上に液晶素子を搭載する必
要が無い収差補正光学系が得られる。

【００５０】また、図５に示した液晶素子の他の電界強
度分布の例を図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す。図６
（ａ）に示すように、領域に分割した位相分布でも同
様、対物レンズとの芯ずれに強い液晶素子とする事がで
きる。分割数と領域は、液晶の屈折率の変化量、厚み、
球面収差の補正量、電極数等から適切に決められる。

【００５１】更に、液晶素子の場合、位相を変調させる
最大量は、液晶の屈折率変化量と液晶厚さの積で決ま
る。例えば、光透過層厚さが、基準値に対してプラス方
向とマイナス方向に変動する場合は、上下反転した位相
分布が必要であり、それに対応した電界分布は、図６
（ｂ）に示すような同様形状のものとなる。この時、全
体の電界のちょうど中間点付近（図では、同電位位置と
記載）を光透過層厚のプラス方向とマイナス方向のいず
れに対しても同じ電位とする事で、補正に必要な位相量
に対して、最小の液晶厚さ若しくは屈折率変化量に抑え
ることが可能となり、高速応答性、透過率等良好な補正
素子が得られると言う効果もある。図６（ｃ）には、別
の位相分布の場合を示すが、効果は前記と同様である。

【００５２】以上説明したように、第１のガラス板上に
形成された電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃの各々の電圧値
を制御することにより電圧分布を形成し、それに応じた
屈折率分布を作ることができる。そのため、異なる光透
過層厚さに対する、収差補正光学系を構成することが可
能となる。

【００５３】例えば、光ピックアップ装置は多層記録媒
体に対応するため、光透過層１１の厚さが中心値である
０．１ｍｍに対して、±０．０１５ｍｍの厚さに対して
記録再生を行えるよう構成される。ここで、液晶素子７
の電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃに印加する電圧を変化さ
せる事により、光透過層厚１１の違いにより発生する球
面収差量に対応して、記録面１２上で球面収差量を最小
にすることが可能となる。

【００５４】（収差検出系）収差検出系とは、サーボ信
号受光部の球面収差を検出する受光部とその受光量を元
に球面収差を計算する球面収差検出部を指す。球面収差
検出は光軸近傍と周辺部の光束をホログラムで分割して
おり、光軸近傍の光束と周辺部の光束の各々についてホ
ログラムフーコー法でフォーカス誤差信号を検出し、各
光束のフォーカス位置を検出する。ここで、球面収差と
は、光軸近傍の光束と周辺部の光束の合焦位置が異なる
収差であるから、前述に２つの光束の合焦位置を一致さ
せることが球面収差を最小にすることになる。

【００５５】ホログラムのパターンの概略図を図７に、
収差検出部の受光部配置図を図８にそれぞれ示す。

【００５６】ホログラムパターンは、図７（ａ）の通
り、４ａ部、４ｂ部、４ｃ部、４ｄ部の４領域に分けら
れる。４ａ部は光軸に近い中央部領域の光束を、４ｂ部
は光軸から遠い周辺部領域の光束を、各々受光部１７
ａ、１７ｂ部と１７ｃ、１７ｄ部に入射させる様回折す
る。同様に４ｃ部、４ｄ部についてもメインビームは各
々１７ｅ、１７ｆに、サブビームは、１７ｇ、１７ｈ、
１７ｉ、１７ｊに入射させる。

【００５７】球面収差誤差信号ＳＡＥＳは、下記演算式
により算出できる。ＳＡＥＳ＝（１７ａ−１７ｂ＋１７ｃ−１７ｄ）−α×
（１７ｃ−１７ｄ）又は、ＳＡＥＳ＝（１７ａ−１７ｂ）−β×（１７ｃ−１７
ｄ）ここで、α、βは共に係数である。この演算は収差検出
回路にて行い、液晶駆動回路がその信号に基づいて液晶
素子を駆動する。このホログラムの分割方法によれば、
対物レンズのシフトに対して信号変動が小さくなる。ま
た、別のホログラムの分割方法を図７（ｂ）に示す。円
周状に分割した分、球面収差の検出感度は向上する。

【００５８】この様な収差検出方法によれば、信号再生
中にリアルタイムで球面収差を補正したり、記録中でも
補正が可能となり、大きな効果がある。

【００５９】例えば、ＲＦ信号のエンベロープ、ジッタ
値等を検出しながら球面収差を補正する方法も考えられ
るが、この検出方法だと再生中の信号を用いて検出する
ため、球面収差の量や方向が分からず、山登り的な補正
となるためリアルタイムに調整することが困難である。
また、記録中には検出できないため、前記で述べた戻り
光の光束を分割し検出する方法が有利である。

【００６０】即ち、従来の様に、往きだけしか位相変調
を受けない構成では、光透過層厚さの違いや、光ピック
アップ内の光学部品に残存する球面収差を補正し光記録
媒体上で良好な収差のビームスポットを形成しても、復
路では液晶素子での位相変調を受けないので、受光部上
では復路の分の球面収差が残存し、正しい収差検出がで
きなかった。更に、収差補正素子を駆動する際のサーボ
系においても収差検出部と光記録媒体上での収差が異な
るためクローズドループを構成できず、正確なフィード
バック補正ができなかった。

【００６１】しかし、本発明によると、上述の問題が解
消され、光記録媒体上での球面収差量を正しく検知し、
補正することができ、ひいては、記録時の補正や再生時
のリアルタイム補正が可能となる。

【００６２】また、上記収差検出の原理から、サーボ受
光部で球面収差を検出する方が、光の利用効率及び、受
光素子の一体化形成による部品の共通化が図れる等の点
で好ましい形態である。

【００６３】更に、液晶素子において往復で位相変調を
受けるため、球面収差を補正する際にフォーカス誤差信
号を検出する受光部上での焦点が変わることもない。従
って、それが原因となるフォーカスオフセットが発生し
ないと言う効果もある。

【００６４】（光記録媒体上の偏光状態）本実施例にお
いては、１／４波長板の光軸が、入射する直線偏光の方
向と約３０度の角度を持っており、１／４波長板を透過
した光束は、楕円率０．５８の楕円偏光となる。光記録
媒体上にスポットを結ぶ際、この偏光の楕円率は重要な
意味を持つ。

【００６５】図９（ａ）に偏光の楕円率とスポット径の
真円度（長径と短径の比）の関係を、図９（ｂ）に偏光
の楕円率及び各偏光方向の強度比と１／４波長板の光軸
と光束の偏光方向の角度θの関係を示す。

【００６６】スポット径が円にならずに楕円形状となっ
た場合、記録再生を行う時、信号のジッタ特性、クロス
トーク特性等に影響が生じる。スポット径の真円度のず
れは１０％以下であれば、ジッタも１０％を越えること
もなく、クロストークも小さく良好である。その為に
は、偏光の楕円率は、０．４以上であることが必要であ
り、その時、１／４波長板の光軸と光束の偏光方向の角
度θ（図３参照）は、２２度から６８度の間である。

【００６７】また、一方では前記楕円率は、ＲＦ受光部
とサーボ信号受光部との光量配分にも関係してくる。Ｒ
Ｆ受光部に必要な光量は、受光部の感度、応答帯域によ
り変化するが、少なくとも全体の１０％であれば、信号
品位の劣化を最小限にとどめることができる。また、サ
ーボについても、最小限全体の光量の１０％であれば、
検出可能である。従って、楕円率は、０．１５から０．
７５、即ち前記θは１０度から３７度の間若しくは５３
度から８０度の間であることが必要である。

【００６８】以上、スポット径と光量配分を双方とも満
足するためには、楕円率は、０．４以上０．７５以下で
あり、１／４波長板の光軸と光束の偏光方向のなす角θ
は、２２＜θ＜３７、又は５３＜θ＜６８（度）とな
る。

【００６９】ここで、楕円率とは、楕円偏光の振幅の楕
円長軸に対する短軸の比（短軸／長軸）であり、１は円
偏光を、０は直線偏光を示す。また、強度比とは、偏光
ビームスプリッタで反射しＲＦ受光部に向かう光束の強
度が全体の戻り光に占める割合を示している。

【００７０】以上説明したように、本実施例において
は、収差補正素子として液晶素子を用いたが、前記位相
分布を得られるものであれば、他のものでも良く、例え
ば、電圧により屈折率を可変とできる材料を用いた素子
やその他の素子でも効果は同じである。また、球面収差
量は、光透過層厚にして±１５μｍを例にしたが、それ
以外でも良く、各々のシステムにおいて、補正が必要な
球面収差に応じて決められる。

【００７１】また、対物レンズのＮＡが０．８５の光学
系を例にしたが、ＮＡ０．７５以上の対物レンズを用い
るピックアップにおいては、２層記録等光透過層の厚さ
の変化に対して、球面収差の発生量が大きく、本収差補
正素子による収差補正の効果が大きい。３次球面収差係
数Ｗ４０は以下の式で表される。Ｗ４０≒（ｔ／８）×｛（ｎ²−１）／ｎ³｝×（ＮＡ）
⁴ 即ち、ＮＡ０．６に比べてＮＡ０．７５は、同じ光透過
層厚さの変化に対して、球面収差量は２倍以上となる。
２層記録（再生）媒体においては、その層間の厚さは、
記録層間の熱干渉、フォーカスサーボ信号の干渉、層間
層の製造方法に起因する厚さの限界等により決められ、
薄くとも１０〜２０μｍ程度である。

【００７２】この厚さの違いにより、ＮＡ０．７５にお
いては、許容収差値０．０３λｒｍｓを越えてしまう。
従って、この様な高いＮＡの光学系においては、収差検
出及び収差補正素子はより重要となり、光ピックアップ
の特性向上に大きな効果を持つことになる。

【００７３】さらに、上述した構成の他にホログラム４
の代わりにビームスプリッタを用いても良い。このビー
ムスプリッタは、ハーフミラーとなっており約７０％を
透過し、残りを反射する構成としても構わない。

【００７４】このように、本発明の主旨から逸脱しない
構成は、種々考えられるため、本発明の構成に限ったも
のではない。

【００７５】以上の説明によると、本発明による光ピッ
クアップ装置は、光記録媒体からの戻り光を用いて球面
収差を検出し、リアルタイムでの検出・補正が可能とな
るので、光透過層の厚みむらや、多層記録媒体に対して
も対応可能で、良好なジッタ特性が得られると言う効果
がある。《実施例２》上述の実施例１では、図１の光ピックアッ
プ装置において、ホログラム４の構成については図７、
サーボ信号受光部１７の構成については図８を用いて説
明を行ったが、他の回折格子３３、ホログラム３４、サ
ーボ信号受光部４３の構成を以下に示す。

【００７６】また、回折格子３３は、図１０に示すよう
な形状となっており、全透過光束の内、光軸に近い内周
部の光束のみが、＋１次回折光と−１次回折光に分岐さ
れる。即ち、これらサブビームについては、光軸に近い
内周部即ちＮＡの小さいビームが得られることになる。
回折格子は、全光束の直径の約７０％にあたる領域に形
成されている。この＋１次回折光と−１次回折光の光記
録媒体からの反射光と０次光の反射光のフォーカス誤差
を検出し、比較することで球面収差が検出できる。前記
全光束の７０％とは、球面収差を検出する感度が最も高
くなる分割比である。

【００７７】サーボ信号受光部４３に配向するために、
ホログラム３４は、図１１（ａ）示すように３つの領域
に分けられている。また、図１１（ｂ）のように、４分
割であっても良い。４分割ホログラムの場合は、それに
対応した受光部配置が別途決定されることになる。

【００７８】ここでは、３分割ホログラムの場合につい
て説明する。サーボ信号受光部４３の各受光部を図１２
に示す。メインビームのフォーカスは、４３ａと４３ｂ
で、サブビームのフォーカスは、４３ｃと４３ｄ、４３
ｅと４３ｆで、メインビームのプッシュプルは、４３ｇ
と４３ｈで、サブビームのプッシュプルは、４３ｉと４
３ｊ、４３ｋと４３ｍで検出する。ホログラム３４ａに
より回折された光束は、受光部４３ａ、４３ｂ、４３
ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆに入射し、ホログラム３４
ｂにより回折された光束は、受光部４３ｉ、４３ｇ、４
３ｋに、ホログラム３４ｃにより回折された光束は、受
光部４３ｊ、４３ｈ、４３ｍに入射する。

【００７９】球面収差誤差信号ＳＡＥＳについては、下
式の通り表される。ＳＡＥＳ＝（４３ａ−４３ｂ）−α×（４３ｃ−４３
ｄ）＋β×（４３ｅ−４３ｆ）ここで、α及びβは係数である。この演算は収差検出回
路にて行い、液晶駆動回路がその信号に基づいて液晶素
子を駆動する。

【００８０】以上のような回折格子３３、ホログラム３
４、サーボ信号受光部４３の構成であっても、上述の実
施例１で示した構成と同様の効果が得られる。

【００８１】

【発明の効果】本発明による光ピックアップ装置は、光
記録媒体からの戻り光を用いて球面収差を検出し、リア
ルタイムでの検出・補正が可能となるので、光透過層の
厚みむらのある光記録媒体や、多層記録媒体に対しても
対応可能で、良好なジッタ特性が得られると言う効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ピックアップ装置の構成図である。

【図２】本発明の１／４波長板の光軸方向と偏光方向の
関係を示す図である。

【図３】本発明の記録媒体の構成図である。

【図４】本発明の液晶素子の電圧印加前後の構成図であ
る。

【図５】本発明の液晶素子の電極配置の構成図及び電界
強度分布を示す図である。

【図６】本発明の液晶素子の他の電界強度分布を示す図
である。

【図７】本発明のホログラムの平面図である。

【図８】本発明のサーボ信号受光部の配置図である。

【図９】本発明の偏光の楕円率とスポット径の関係を示
すグラフである。

【図１０】本発明の実施例２の回折格子の平面図であ
る。

【図１１】本発明の実施例２のホログラムの平面図であ
る。

【図１２】本発明の実施例２のサーボ信号受光部の配置
図である。

【図１３】従来例を示す光ピックアップ装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

１ＬＤ２ホログラム素子３回折格子４ホログラム５コリメータレンズ６整形プリズム７液晶素子８偏光ビームスプリッタ９１／４波長板１０対物レンズ１３光記録媒体１６ＲＦ受光部１７サーボ信号受光部

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１１月２１日（２００１．１１．
２１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩木哲男大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 5D118 AA11 AA13 BA01 CC05 CC15 CD01 CF05 DA20 DC12 5D119 AA11 AA22 BA01 EB02 EC01 EC33 JA09 JA12 JA14 JA32 5D789 AA11 AA22 BA01 EB02 EC01 EC33 JA09 JA12 JA14 JA32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と収差検出系と、前記光源から光記
録媒体に至る光路中に対物レンズと波長板と収差補正光
学系と偏光による光路分割手段を具備する光ピックアッ
プ装置において、前記光記録媒体に入射する光束は楕円偏光であり、前記
収差補正光学系と波長板の間に偏光による光路分割手段
を配置することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】請求項１記載の光ピックアップ装置であ
って、前記偏光による光路分割手段により分割された光
束の一方によりＲＦ信号を、他の光束によりトラックサ
ーボ及びフォーカスサーボ及び球面収差を検出する事を
特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】請求項１乃至２記載の光ピックアップ装
置であって、前記楕円偏光の楕円率が、０．４以上であ
ることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】請求項１乃至３記載の光ピックアップ装
置であって、前記収差検出系は、光束を分割し所定の受
光素子に入射せしめる光束分割手段を有し、前記分割し
た光束のいずれか少なくとも一つから得られる信号に基
づき球面収差を検出することを特徴とする光ピックアッ
プ装置。
【請求項５】請求項１乃至３記載の光ピックアップ装
置であって、光記録媒体上に複数の光スポットを形成す
る光束分割手段を有し、前記収差検出系は、前記分割さ
れた光スポットのいずれか少なくとも一つの反射光に基
づいて球面収差を検出することを特徴とする光ピックア
ップ装置。
【請求項６】請求項１乃至５記載の光ピックアップ装
置であって、収差補正光学系に液晶を用いていることを
特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】請求項１乃至６記載の光ピックアップ装
置であって、対物レンズのＮＡが０．７５以上であり、
収差補正光学系に液晶素子を含むことを特徴とする光ピ
ックアップ装置。
【請求項８】請求項１乃至７記載の光ピックアップ装
置であって、前記収差補正光学系は、同心円状の複数の
電極を有し、球面収差を補正する際に印加する位相分布
において、収差補正時を通じて、位相分布曲線の中間値
付近の電極を同じ電位とし、その他の部分の電極の電位
を変動させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】請求項１乃至７記載の光ピックアップ装
置であって、前記収差補正光学系は、球面収差を補正す
る際に印加する位相分布が、複数の同心円状の領域に分
割されたフレネルレンズ形状であることを特徴とする光
ピックアップ装置。