JP3841993B2

JP3841993B2 - Aberration correcting optical element, pickup device, information reproducing device, and information recording device

Info

Publication number: JP3841993B2
Application number: JP36121799A
Authority: JP
Inventors: 正之岩崎; 昌和小笠原
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: JP2001176108A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光ディスクなどの情報記録媒体に対して情報記録又は情報再生を行う際に収差補正を行う収差補正光学素子と、その収差補正光学素子を備えたピックアップ装置並びに情報記録再生装置に関するものである。
【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 disk）、ＤＶＤ（Digital Video Disk又はDigital Versatile Disk）等の光ディスクが知られており、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換え型光ディスク等、種類の異なる光ディスクが開発されている。
【０００３】
また、光ディスクの高密度化と、その高密度化に対応するピックアップ装置と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。
【０００４】
この光ディスクの高密度化に対応するため、ピックアップ装置に備えられている対物レンズの開口数（numerical aperture：ＮＡ）を大きくすることにより、照射径の小さな光ビームを光ディスクに照射することが考えられている。また、短波長の光ビームを用いることで、高密度化に対応することが考えられている。
【０００５】
ところが、対物レンズの開口数ＮＡを大きくしたり短波長の光ビームを用いると、光ディスクによる光ビームへの収差の影響が大きくなり、情報記録と情報再生の精度を向上させることが困難になるという問題が生じる。
【０００６】
例えば、対物レンズの開口数ＮＡを大きくすると、光ディスクに対する光ビームの入射角度範囲が広くなるため、入射角度に依存した量である複屈折量の光ディスク瞳面での分布幅も大きくなる。このため、この複屈折に起因する球面収差の影響が大きくなるという問題を生じる。また、対物レンズの開口数ＮＡを大きくして短波長の光ビームを用いると、情報記録又は情報再生の際に光ディスクが傾いて、光ディスクの法線方向に対する光ビームの入射角度（チルト角）が傾いた場合に、コマ収差の影響が無視できなくなる。
【０００７】
また、光ディスクは、ＣＤとＤＶＤのように種類によって構造と記録密度が異なるため、上記の球面収差やコマ収差などの収差の影響が光ディスクの種類に応じて異なることになり、互換性を有するピックアップ装置と情報記録再生装置の開発が困難になる。
【０００８】
こうした収差の影響を低減するため、従来、収差補正用の液晶ユニットを備えたピックアップ装置が提案されている（特開平１０−２０２６３号公報）。
【０００９】
この液晶ユニットは、図１４に模式的に示すように、互いに対向する透明電極Ａ，Ｂ間に液晶素子Ｃを挟んだ構造を有し、透明電極Ａ，Ｂ間の印加電圧を調節することで液晶素子Ｃの配向状態を変化させ、一方の透明電極Ａ（又はＢ）側に入射する光が液晶素子Ｃ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Ｂ（又はＡ）側へ射出するようになっている。
【００１０】
更に、透明電極Ａ，Ｂの少なくとも一方は、例えば、複数の透明電極ａ１，ａ２，ａ３とｂ１，ｂ２，ｂ３に分割して形成され、また透明電極ａ１，ａ２，ａ３同士が電気的に分離されると共に、透明電極ｂ１，ｂ２，ｂ３同士も電気的に分離されている。
【００１１】
このため、互いに正対関係にある透明電極間、例えば透明電極ａ１，ｂ１間と、透明電極ａ２，ｂ２間と、透明電極ａ３，ｂ３間に、それぞれ異なった電圧を印加すると、液晶素子Ｃを複数の異なった配向状態に調節することができ、入射する光に対してそれぞれの配向状態に応じた複屈折変化を同時に与えるようになっている。
【００１２】
そして、この液晶ユニットは、レーザ光を射出する光源と対物レンズ間の光路中に配置されている。光源からレーザ光が射出されると、液晶ユニットがそのレーザ光に上記の複数の配向状態に応じた複屈折変化を与えて対物レンズ側へ透過し、透過したレーザ光を対物レンズが収束することで光ビームを生成して光ディスクに照射するようになっている。また、光ディスクへの上記光ビームの照射によって生じる反射光が対物レンズを介して液晶ユニットに入射すると、その反射光に上記の複数の配向状態に応じた複屈折変化を与えて透過し、その透過した反射光を光検出器によって検出させるようになっている。そして、液晶ユニットの上記複数の配向状態を適宜に調節することで、球面収差やコマ収差などの収差の影響を低減するようにしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の液晶ユニットは、上記複数の透明電極ａ１，ａ２，ａ３とｂ１，ｂ２，ｂ３をそれぞれ電気的に分離するために、図１４に示すように、それぞれの透明電極の間には電気的絶縁のための隙間ＳＰが設けられている。つまり、透明電極ａ１，ａ２，ａ３のそれぞれの境界部分に沿って隙間ＳＰが設けられると共に、透明電極ｂ１，ｂ２，ｂ３のそれぞれの境界部分に沿って隙間ＳＰが設けられている。
【００１４】
このため、これらの隙間ＳＰには電圧が印加されず、したがって、これらの隙間ＳＰに対応する液晶素子Ｃ中の配向状態を制御できない構造となっている。この結果、透明電極ａ１，ａ２，ａ３とｂ１，ｂ２，ｂ３を通る光ビーム或いは反射光に対しては収差補正を行うことができるのに対し、隙間ＳＰ分を通る光ビーム或いは反射光に対しては収差補正を行うことができず、このため、光ビーム或いは反射光に対して全体的に精度の良い収差補正を施すことができない場合が生じていた。
【００１５】
また、収差の影響を細かく補正しようとして透明電極の分割数を増やそうとすると、レーザ光或いは反射光が通過する限られた有効光路範囲内に多くの透明電極を電気的に絶縁して形成することになるため、上記の隙間ＳＰの数と占有面積も多くなって、結果的に細かな収差補正が困難になるという問題があった。
【００１６】
また、互いに隣り合う透明電極にそれぞれ異なった電圧を印加すると、それらの隙間ＳＰに対応する液晶素子Ｃ中の配向状態が急峻な不連続状態になるという問題もあった。
【００１７】
本発明は、こうした従来技術の課題を克服するためになされたものであり、情報記録媒体による収差の影響を精度よく補正することを可能にする収差補正光学素子と、ピックアップ装置並びに情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、情報記録媒体の高密度化に伴う収差の影響を精度よく補正することを可能にする収差補正光学素子と、ピックアップ装置並びに情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、光源と、前記光源から射出される光を情報記録媒体に照射する光学素子との間の光路中に配置され、前記光路の光軸に対して交差する複数の収差補正領域によって前記情報記録媒体で生じる光の収差を補正する収差補正光学素子であって、所定の電圧により所定の配向状態を示す液晶素子と、前記液晶素子に電圧を印加すべく前記液晶素子を挟んで前記光軸方向において互いに正対関係で対向すると共に、電気的絶縁のための隙間部分を介して、前記複数の各収差補正領域を画成する電極を有し、前記正対関係で対向する電極の少なくとも一方の電極は、前記隙間部分を補うようにして前記光軸方向に配列された多層構造の複数の電極で形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の収差補正光学素子において、前記正対関係で対向する電極には、情報記録媒体による収差特性とは逆特性の電気光学効果を生じさせる電圧が印加されることを特徴とする。
【００２３】
これら請求項１，２に係る本発明の収差補正光学素子によれば、互いに対向する電極に印加する電圧を調節することによって、情報記録媒体による収差特性とは逆特性の電気光学効果を液晶素子中に生じさせることができ、この電気光学効果によって液晶素子中を透過する光の収差を補正することができる。更に、互いに対向する電極の少なくとも一方を多層構造の複数の電極で形成すると、それら複数の電極を隙間なく液晶素子側に向けることができる。このため、それら複数の電極に電圧を印加すると、液晶素子中に隙間なく電気光学効果を生じさせ、収差を漏れなく補正することが可能となる。また。収差を細かく補正することが可能となる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の収差補正光学素子を備えるピックアップ装置であって、前記情報記録媒体で反射されて前記収差補正光学素子を透過する反射光を検出する光検出器を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項３に記載の発明によると、収差の影響が補正された反射光に基づいて、精度の良い情報再生を行うことが可能となる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のピックアップ装置を備える情報再生装置であって、前記収差補正光学素子の前記電極に前記電圧を印加する制御手段と、前記光源に、前記光として情報再生用の光を射出させる駆動手段と、前記光検出器の出力に基づいて情報を再生する再生手段と、を備えることを特徴とする。かかる構成によると、収差の影響が補正された反射光に基づいて、精度の良い情報再生を行うことが可能となる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載のピックアップ装置を備える情報記録装置であって、前記収差補正光学素子の前記電極に前記電圧を印加する制御手段と、前記光源に、前記光として情報記録用の光を射出させる駆動手段と、を備えることを特徴とする。かかる構成によると、情報記録媒体から反射され収差の影響が補正された反射光に基づいて、精度の良い情報再生を行うことが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、情報記録再生装置に設けられたピックアップ装置の構成を示す図である。
【００２９】
図１において、本ピックアップ装置ＰＵは、レーザ光Ｈ１を射出する光源１と、偏光ビームスプリッタ３、収差補正光学素子４、対物レンズ５、集光レンズ６、光検出器７を備えて構成され、これらの構成要素１〜７は、光軸ＯＡに沿って配置されている。また、収差補正光学素子４を制御するための制御回路８が、本ピックアップ装置ＰＵ又は情報記録再生装置内に設けられている。
【００３０】
ここで、収差補正光学素子４は、電界によって電気光学効果（electro-optic effect）が変化する電気光学素子で形成されている。より具体的には、制御回路８によって印加される制御電圧Ｖｉに応じて複屈折（birefringence）変化をもたらす液晶光学素子で形成されている。
【００３１】
すなわち、この可変光学素子４は、図２に模式的に示すように、２枚の透明なガラス基板等の絶縁基板１０，１１で挟まれた間に液晶（liquid crystal）素子１４が封入された構成を有し、互いに対向するガラス基板１０，１１の対向面には、電極部１２，１３、絶縁膜２３，２４、液晶配向膜２１，２２が形成されている。
【００３２】
電極部１２，１３の間に制御電圧Ｖｉが印加されると、その制御電圧Ｖｉによって生じる電界Ｅｉに応じて液晶素子１４の配列が変化する。その結果、液晶素子１４中を通る光は、液晶素子１４の複屈折を受けて偏光状態（位相）が変化し、その偏光状態（位相）は、液晶素子１４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。
【００３３】
また、この収差補正光学素子４は、双方向の光透過性を有しており、絶縁基板１０，１１のどちら側を対物レンズ５側に向けて配置してもよいようになっている。
【００３４】
また、収差補正光学素子４を光軸ＯＡ側から見ると、図３の平面図に示すように、光ディスク９で生じる収差の分布に対応付けて決められた複数の収差補正領域ＡＲ１，ＡＲ２〜ＡＲｉに区画されており、これらの収差補正領域ＡＲ１，ＡＲ２〜ＡＲｉは、電極部１２，１３に形成されている透明電極（ＩＴＯ）層によって実現されている。尚、図３は、光ディスク９によって生じる球面収差を補正するための収差補正領域ＡＲ１，ＡＲ２〜ＡＲｉの典型例を示しており、実際には、光ディスク９の収差の分布に対応付けて、様々な形状に区画されている。例えば、情報記録又は情報再生の際に光ディスク９が傾くことによって生じるコマ収差を補正する場合には、図６に示すような形状の収差補正領域ＢＲ１〜ＢＲ９が設けられる。また、これら収差補正領域の区画数も光ディスク９の収差の分布に対応付けて決められている。
【００３５】
図３のような同心円状の収差補正領域ＡＲ１〜ＡＲｉを設ける場合には、図４の断面図（図３のＸ−Ｘ線に沿った断面構造を示す図）に示すように、電極部１２は、透明な絶縁層１５中に互いに電気的に分離して埋設された透明電極層Ａ１，Ａ２〜Ａｉと、各透明電極層Ａ１，Ａ２〜Ａｉ間に複数存在する隙間Ｗ１に対向して絶縁層１５中に埋設された透明電極層Ｂ１,Ｂ２〜Ｂｊを備えた構造となっている。また、透明電極層Ａ１，Ａ２〜Ａｉの群と透明電極層Ｂ１,Ｂ２〜Ｂｊの群は、絶縁層１５中に光軸ＯＡに沿って２段構造で形成されている。尚、説明の便宜上、図４の断面図では、絶縁膜２３，２４と液晶配向膜２１，２２を省略して示している（以下、図５，図７、図１１、図１２，図１３も同じとする）。
【００３６】
ここで、透明電極層Ａ１は、収差補正領域ＡＲ１に合わせた形状（図３で言うと円形状）に形成され、透明電極層Ａ２は、収差補正領域ＡＲ２に合わせた形状（図３で言うと円環状）に形成され、残余の透明電極層Ａ３〜Ａｉも同様に、収差補正領域ＡＲ３〜ＡＲｉに合わせた形状となっている。
【００３７】
また、透明電極層Ｂ１は、透明電極層Ａ１とＡ２とを電気的に分離するための隙間Ｗ１の形状に合わせて極めて幅の狭い円環状に形成され、透明電極層Ｂ２も同様に、透明電極層Ａ２とＡ３とを電気的に分離するための隙間Ｗ１の形状に合わせて極めて幅の狭い円環状に形成され、残余の透明電極層Ｂ３，Ｂｊも同様に形成されている。
【００３８】
換言すれば、図３に示した収差補正領域ＡＲ１，ＡＲ２〜ＡＲｉは、透明電極層Ａ１，Ａ２〜Ａｉを電気的に分離して形成することで実現され、収差補正領域ＡＲ１，ＡＲ２〜ＡＲｉ間の各隙間ＢＫ１，ＢＫ２〜ＢＫｊは、透明電極層Ｂ１，Ｂ２〜Ｂｊが形成されることで実現されている。
【００３９】
尚、これらの透明電極層Ｂ１，Ｂ２〜Ｂｊは、存在する全ての隙間Ｗ１に対向して設けても良いが、補正すべき収差の特徴に応じて必要な数又は隙間Ｗ１に対向して形成しても良い。
【００４０】
一方、電極部１３も同様に、透明な絶縁層１６中に互いに電気的に分離して埋設された透明電極層Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｉの群と、各透明電極層Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｉ間に複数存在する隙間Ｗ２に対向して絶縁層１６中に埋設された透明電極層Ｄ１,Ｄ２〜Ｄｊの群とが２段構造となっており、透明電極層Ｃ１，Ｃ２〜Ｃｉは、電極部１２の透明電極層Ａ１，Ａ２〜Ａｉと正対関係、透明電極層Ｄ１,Ｄ２〜Ｄｊは、電極部１２の透明電極層Ｂ１，Ｂ２〜Ｂｊと正対関係になっている。
【００４１】
尚、これらの透明電極層Ｄ１，Ｄ２〜Ｄｊも、存在する全ての隙間Ｗ２に対向して設けても良いが、補正すべき収差の特徴に応じて必要な数又は隙間に対向して形成しても良い。
【００４２】
そして、図５に模式的に示すように、制御回路８からの制御電圧Ｖｉによって、互いに正対関係にある収差補正領域ＡＲ１〜ＡＲｉの各透明電極層間（Ａ１，Ｃ１）〜（Ａｉ，Ｃｉ）と、隙間ＢＫ１〜ＢＫｊの各透明電極層間（Ｂ１，Ｄ１）〜（Ｂｊ，Ｄｉ）のそれぞれに異なった固有の電圧Ｖ１〜Ｖｋが印加されると、それらの印加電圧Ｖ１〜Ｖｋに液晶素子１４中に複数の配向状態が発生する。尚、これらの電圧Ｖ１〜Ｖｋは、それぞれの収差補正領域ＡＲ１〜ＡＲｉと隙間ＢＫ１〜ＢＫｊにおける液晶素子１４の配向状態が光ディスク９によって生じる収差の特性とは逆の特性となるような電圧に決められる。
【００４３】
このように、収差補正領域ＡＲ１〜ＡＲｉの間に隙間ＢＫ１〜ＢＫｊがあっても、それらの隙間ＢＫ１〜ＢＫｊには透明電極層Ｂ１〜Ｂｊ，Ｄ１〜Ｄｊが設けられているので、液晶素子１４の全領域にわたって、収差補正のための配向状態に調節できると共に、その配向状態を細かく調節することが可能となっている。
【００４４】
また、各透明電極層間（Ｂ１，Ｄ１）〜（Ｂｊ，Ｄｉ）の電圧Ｖ１〜Ｖｋを適宜に調節すると、それらの配向状態を透明電極層間（Ａ１，Ｃ１）〜（Ａｉ，Ｃｉ）によって生じる配向状態に対して急峻な変化ではなく、連続的な変化にすることができる。
【００４５】
また、図６に示したコマ収差補正用の収差補正領域ＢＲ１〜ＢＲ９を備えた収差補正光学素子４の場合にも、図７の断面図（図６のＸ−Ｘ線に沿った断面構造を示す図）に示すように、電極部１２，１３のそれぞれに収差補正領域ＢＲ１〜ＢＲ９に対応する透明電極層（符号省略）と、収差補正領域ＢＲ１〜ＢＲ９間の隙間に対応する透明電極層が２段構造で形成される。尚、図７では、収差補正領域ＢＲ１〜ＢＲ９間の隙間に対応する透明電極層を、符号Ｆ１〜Ｆ４，Ｇ１〜Ｇ４にて示すように、全ての隙間に対向して形成するのではなく特にコマ収差の影響を低減すべき隙間の箇所だけに設けた場合を示している。
【００４６】
次に、かかる構造の収差補正光学素子４を備えたピックアップ装置ＰＵの動作を図１、図６〜図１０を参照して説明する。また、代表例として、図６及び図７に示したコマ収差補正用の収差補正光学素子４をピックアップ装置ＰＵに設けた場合の動作を説明する。
【００４７】
情報記録再生装置のいわゆるクランプ位置に光ディスク９が装填され、ユーザーから情報再生開始の指示がなされると、情報記録再生装置に設けられているシステムコントローラ（図示省略）が、制御回路８に指令してコマ収差を補正するための制御電圧Ｖｉを出力させる。これにより、図６及び図７に示した収差補正光学素子４の各収差補正領域ＢＲ１〜ＢＲ９に対応する正対関係にある透明電極層間と、隙間に対応する正対関係にある透明電極層Ｆ１〜Ｆ４，Ｇ１〜Ｇ４間にそれぞれ適切な電圧が印加され、それらの印加電圧によって生じる電界に応じた複数の配向状態変化が液晶素子１４中に発生する。
【００４８】
次に、上記システムコントローラが、情報記録再生装置に設けられているスピンドルモータ（図示省略）を回転駆動させると共に、本ピックアップ装置ＰＵを光ディスク９の半径方向に移動させるためのキャリッジ（図示省略）を駆動することで、所定の線速度で光ディスク９を回転させる。
【００４９】
更に、上記システムコントローラが光源１へ所定電力の駆動信号を供給することで、光源１から一定パワーの直線偏光のレーザ光Ｈ１が射出される。このレーザ光Ｈ１は、コリメータレンズ２で平行光とされ、偏光ビームスプリッタ３を透過して、収差補正光学素子４に入射する。
【００５０】
収差補正光学素子４に入射するレーザ光は収差補正光学素子４中を透過する際に、液晶素子１４の配向状態に応じて複屈折され、その複屈折されたレーザ光が対物レンズ５で収束されることで、照射径の小さな光ビームとなって光ディスク９に照射される。
【００５１】
更に、上記光ビームが光ディスク９の瞳面で反射されて生じる反射光が対物レンズ５に入射し、更に対物レンズ５を透過した反射光が収差補正光学素子４で再び複屈折されて透過し、偏光ビームスプリッタ３で集光レンズ６側へ反射される。そして、集光レンズ６がこの反射光を集光し光検出器７に受光させる。また、光検出器７は、受光した反射光を光電変換することで、光ディスク９に記録されていた情報を有する光電変換信号を出力して、情報記録再生装置に設けられている再生信号処理回路（図示省略）に供給し、再生信号処理回路が光電変換信号に基づいていわゆるデコード処理や復号処理等を行うことで、オーディオ信号やビデオ信号等の再生信号を生成する。
【００５２】
ここで、光ディスク９が傾いて、光ディスク９の法線方向に対して上記光ビームの入射角度（チルト角）が傾いた場合に、光ディスク９の瞳面でコマ収差が発生する。
【００５３】
図８は、光ディスク９の瞳面で生じるコマ収差の影響を正規化した波面収差量として示した特性図であり、横軸を対物レンズ５の有効光路範囲（レンズ径）として示している。
【００５４】
図８に示したコマ収差が発生した場合、収差補正光学素子４は、上記したように偏光ビームスプリッタ３側から入射するレーザ光に対してコマ収差の影響を低減するように複屈折を与えることで、対物レンズ５を介して予めコマ収差の影響を低減し得る光ビームを光ディスク９に照射させる。更に、この光ビームがコマ収差の影響を受けて光ディスク９から戻ってくる反射光が対物レンズ５を介して収差補正光学素子４に入射する際にも、複屈折を与えることで再び反射光のコマ収差の影響を低減して偏光ビームスプリッタ３側へ透過する。このため、コマ収差の影響が抑制された反射光が集光レンズ６を介して光検出器７に入射することになり、精度の良い情報再生を可能にする。
【００５５】
更に、図６及び図７に示したように、収差補正光学素子４の収差補正領域ＢＲ１〜ＢＲ９間の隙間には、透明電極層Ｆ１〜Ｆ４，Ｇ１〜Ｇ４が対向して設けられているため、収差補正光学素子４の全領域においてコマ収差を低減することができると共に、コマ収差を精度良く低減することができる。
【００５６】
図９は、収差補正光学素子４によって低減されたコマ収差の影響を正規化した波面収差量として示した特性図であり、横軸を対物レンズ５の有効光路範囲（レンズ径）として示している。同図から明らかなように、図８に示した補正前のコマ収差に比して大幅な改善が見られる。
【００５７】
また、図１０は、収差補正光学素子４の収差補正領域ＢＲ１〜ＢＲ９間の隙間に透明電極層を設けず、収差補正領域ＢＲ１〜ＢＲ９のみで収差補正を行った場合、すなわち、図７に示した透明電極層Ｆ１〜Ｆ４，Ｇ１〜Ｇ４を設けないで収差補正を行った場合に得られたコマ収差の影響を、図９の特性図と対比して示した図である。
【００５８】
図１０の特性図では、透明電極層Ｆ１〜Ｆ４，Ｇ１〜Ｇ４が設けられていない部分での収差に大きなピークＰ１〜Ｐ４が生じているのに対し、図９の特性図では、これらのピークが大幅に低減されているのが分かる。
【００５９】
かかる実験結果からも明らかなとおり、本実施形態の収差補正光学素子４によれば、収差補正領域ＢＲ１〜ＢＲ９間の隙間に透明電極層Ｆ１〜Ｆ４，Ｇ１〜Ｇ４を設けたことにより、コマ収差の影響を大幅に低減できることが確認された。
【００６０】
次に、情報記録の際のピックアップ装置ＰＵの動作を説明する。
ユーザから情報記録開始の指示がなされると、情報記録再生装置に設けられている上記システムコントローラが記録信号処理回路（図示省略）に指令し、外部から供給されるオーディオ信号やビデオ信号等の入力信号に基づいて変調処理やエンコード処理等を行わせ、それによって生成される記録用信号を光源１に供給し、その記録用信号で変調されたレーザ光Ｈ１を射出させる。
【００６１】
このレーザ光Ｈ１は、コリメータレンズ２で平行光とされ、偏光ビームスプリッタ３を透過して、収差補正光学素子４に入射する。ここで、収差補正光学素子４に入射するレーザ光は収差補正光学素子４中を透過する際に、液晶素子１４の配向状態に応じて複屈折され、その複屈折されたレーザ光が対物レンズ５で収束されることで、照射径の小さな光ビームとなって光ディスク９に照射され、光ビームの光エネルギーによって情報記録が行われる。
【００６２】
更に、上記光ビームが光ディスク９の瞳面で反射されて生じる反射光が対物レンズ５に入射し、更に対物レンズ５を透過した反射光が収差補正光学素子４で再び複屈折されて透過し、偏光ビームスプリッタ３で集光レンズ６側へ反射される。そして、集光レンズ６がこの反射光を集光し光検出器７に受光させる。また、光検出器７は、受光した反射光を光電変換することで、その光電変換信号を情報記録再生装置に設けられているサーボ回路（図示省略）に供給する。
【００６３】
ここで、上記のサーボ回路は、例えば非点収差法によって、フォーカスエラーの検出を行い、その検出結果に基づいて対物レンズ５をフォーカスサーボする。このフォーカスサーボの際にも、コマ収差の影響が大幅に低減された光電変換信号に基づいてフォーカスサーボが行われるため、精度の良いフォーカスサーボが可能となっている。
【００６４】
尚、図３及び図４に示した球面収差補正用の収差補正光学素子４を設けた場合にも、図６及び図７に示したコマ収差補正用の収差補正光学素子４を設けた場合と同様の効果が得られるため、各種の収差の影響を大幅に低減することができる。
【００６５】
このように、本実施形態のピックアップ装置ＰＵと情報記録再生装置によれば、ピックアップ装置ＰＵに収差補正光学素子４を備えると共に、図４及び図７に示したように、収差補正光学素子４の収差補正領域間に生じる隙間に対応して透明電極層を設けたので、光ディスク９による収差の影響を大幅に低減することができると共に、収差の低減を細かく制御することができる。
【００６６】
尚、以上の実施形態では、収差補正光学素子４の収差補正領域間に生じる隙間に対応して透明電極層を設ける場合を説明したが、本発明の収差補正光学素子は、かかる構造に限定されるものではない。
【００６７】
図１１の断面図に示すように、一方の電極部１２には、収差補正領域間に生じる隙間に対応して透明電極層を設け、他方の電極部１３には、有効光路範囲の全面に透明電極層１７を設け、透明電極層１７をいわゆるコモン電極として、電極部１３中の各透明電極層と透明電極層１７の間に、それぞれ固有の電圧を印加するようにしても良い。
【００６８】
また、図１２の断面図に示すように、各電極部１２，１３中に、光軸ＯＡに沿って、複数の透明電極層を重なり合うにした多段構造で形成し、収差補正領域に対応する形状の互いに正対関係にある透明電極層間に、それぞれ固有の電圧を印加するようにしてもよい。つまり、液晶素子１４側に解放されている各透明電極層の部分を収差補正領域の形状に合わせることで、収差補正が可能となる。かかる構造によれば、収差補正領域間に隙間が生じないため、図４及び図７に示したような隙間に対応する透明電極層が不要になると共に、透明電極層に電圧を印加するための配線数の低減や、印加すべき電圧の種類を減らすことができることで制御回路８の簡素化等を実現することができる等の効果が得られる。
【００６９】
尚、図１２の場合において、一方の電極部１２（又は１３）に、図１１に示した透明電極層１７と同様の一層の透明電極層を形成し、この一層の透明電極層をコモン電極としてもよい。
【００７０】
更に又、図１３の断面図に示すように、収差補正領域に対応する形状の透明電極層を光軸ＯＡに沿って多段構造に形成し、互いに正対関係にある透明電極層間に固有の電圧を印加するようにしても良い。
【００７１】
かかる構造によれば、透明電極層の形状を収差補正領域の形状に合わせて形成することができるので、液晶素子１４中に生じさせるべき配向状態を細かく調節することができる。このため、より精度の良い収差補正光学素子を実現することができる。また、透明電極層間に隙間が生じないので、図４及び図７に示したような隙間に対応する透明電極層が不要になると共に、透明電極層に電圧を印加するための配線数の低減や、印加すべき電圧の種類を減らすことができることで制御回路８の簡素化等を実現することができる等の効果が得られる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、収差補正光学素子の液晶素子に電圧を印加するための互いに対向する電極の少なくとも一方を多層構造の複数の電極で形成するので、それら複数の電極を隙間なく液晶素子側に向けることができる。これにより、それら複数の電極に電圧を印加すると、液晶素子中に隙間なく電気光学効果を生じさせ、収差を漏れなく補正することが可能となる。また。収差を細かく補正することが可能となる。
【００７３】
更に、情報記録媒体による収差を適切に補正できる結果、情報記録媒体の高密度化に伴う対物レンズの高ＮＡ化や光源から射出される光に短波長化を促進することができ、上記高密度化にとって有効な収差補正光学素子を提供することができる。
【００７４】
また、本発明のピックアップ装置と情報再生装置及び情報記録装置は、上記の収差補正光学素子を備えて収差補正を行うので、精度の良い情報記録と情報再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る情報記録再生装置に設けられたピックアップ装置の構成を示す図である。
【図２】ピックアップ装置に設けられた収差補正光学素子の動作原理を説明するための図である。
【図３】収差補正光学素子を光軸側から見たときの形状を示す平面図である。
【図４】収差補正光学素子の縦断面構造を示す断面図である。
【図５】収差補正光学素子による収差補正原理を説明するための図である。
【図６】他の収差補正光学素子を光軸側から見たときの形状を示す平面図である。
【図７】他の収差補正光学素子の縦断面構造を示す断面図である。
【図８】コマ収差の特性を示す特性図である。
【図９】収差補正光学素子によってコマ収差を低減した結果を示す特性図である。
【図１０】コマ収差が十分に低減されていない場合の特性を示す特性図である。
【図１１】収差補正光学素子の他の構造を示す断面図である。
【図１２】収差補正光学素子の更に他の構造を示す断面図である。
【図１３】収差補正光学素子の更に他の構造を示す断面図である。
【図１４】従来の液晶ユニットにおける問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
ＰＵ…ピックアップ装置
１…光源
２…コリメータレンズ
３…偏光ビームスプリッタ
４…収差補正光学素子
５…対物レンズ
６…集光レンズ
７…光検出器
８…制御回路
９…光ディスク
１０，１１…絶縁基板
１２，１３…電極部
１４…液晶素子
１５，１６…絶縁層
１７，Ａ１〜Ａｉ，Ｂ１〜Ｂｊ，Ｃ１〜Ｃｉ，Ｄ１〜Ｄｊ…透明電極層
ＡＲ１〜ＡＲｉ…収差補正領域
ＢＫ１〜ＢＫｊ…隙間
ＰＵ…ピックアップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aberration correction optical element that performs aberration correction when information recording or information reproduction is performed on an information recording medium such as an optical disc, a pickup device including the aberration correction optical element, and an information recording / reproducing apparatus. It is.
[0002]
[Prior art]
Optical discs such as CDs (Compact disks) and DVDs (Digital Video Disks or Digital Versatile Disks) are known as information recording media on which information is recorded or reproduced optically. Different types of optical discs have been developed, such as a recordable optical disc that can be recorded and a rewritable optical disc that can erase and re-record information.
[0003]
Further, as the density of optical discs is increased, and research and development of a pickup device and an information recording / reproducing device corresponding to the higher density are being promoted, a so-called compatible pickup device capable of using different types of optical discs. Research and development of information recording and playback devices are also underway.
[0004]
In order to cope with the higher density of the optical disk, it is possible to irradiate the optical disk with a light beam having a small irradiation diameter by increasing the numerical aperture (NA) of the objective lens provided in the pickup device. ing. Further, it is considered to cope with higher density by using a light beam with a short wavelength.
[0005]
However, if the numerical aperture NA of the objective lens is increased or a light beam with a short wavelength is used, the influence of the aberration on the light beam by the optical disk increases, making it difficult to improve the accuracy of information recording and information reproduction. Problems arise.
[0006]
For example, when the numerical aperture NA of the objective lens is increased, the incident angle range of the light beam with respect to the optical disc is widened, so that the distribution width on the optical disc pupil plane of the birefringence amount that is an amount dependent on the incident angle is also increased. For this reason, the problem that the influence of the spherical aberration resulting from this birefringence becomes large arises. In addition, when the numerical aperture NA of the objective lens is increased and a light beam having a short wavelength is used, the optical disk is tilted during information recording or information reproduction, and the incident angle (tilt angle) of the light beam with respect to the normal direction of the optical disk is When tilted, the influence of coma aberration cannot be ignored.
[0007]
Also, since the structure and recording density of optical discs differ depending on the type, such as CD and DVD, the effects of aberrations such as spherical aberration and coma aberration differ depending on the type of optical disc, and a compatible pickup Development of a device and an information recording / reproducing device becomes difficult.
[0008]
In order to reduce the influence of such aberrations, a pickup device having a liquid crystal unit for correcting aberrations has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 10-20263).
[0009]
As schematically shown in FIG. 14, this liquid crystal unit has a structure in which a liquid crystal element C is sandwiched between transparent electrodes A and B facing each other, and an applied voltage between the transparent electrodes A and B is adjusted by adjusting the voltage applied between the transparent electrodes A and B. When the alignment state of the liquid crystal element C is changed and light incident on one transparent electrode A (or B) side passes through the liquid crystal element C, a birefringence change corresponding to the alignment state is given to the light. The light is emitted to the other transparent electrode B (or A) side.
[0010]
Further, at least one of the transparent electrodes A and B is formed, for example, by being divided into a plurality of transparent electrodes a1, a2, a3 and b1, b2, b3, and the transparent electrodes a1, a2, a3 are electrically separated from each other. At the same time, the transparent electrodes b1, b2, b3 are also electrically separated.
[0011]
For this reason, when different voltages are applied between the transparent electrodes in a mutually facing relationship, for example, between the transparent electrodes a1 and b1, between the transparent electrodes a2 and b2, and between the transparent electrodes a3 and b3, the liquid crystal element C is A plurality of different alignment states can be adjusted, and birefringence changes corresponding to the respective alignment states are simultaneously given to incident light.
[0012]
The liquid crystal unit is disposed in the optical path between the light source that emits laser light and the objective lens. When laser light is emitted from the light source, the liquid crystal unit gives the laser light birefringence changes according to the above-mentioned plurality of alignment states and transmits the laser light to the objective lens, and the objective lens converges the transmitted laser light. In this way, a light beam is generated and applied to the optical disk. Further, when the reflected light generated by the light beam irradiation to the optical disk enters the liquid crystal unit through the objective lens, the reflected light is transmitted through the birefringence change according to the plurality of orientation states, and the transmitted light is transmitted. The reflected light is detected by a photodetector. The influence of aberrations such as spherical aberration and coma is reduced by appropriately adjusting the plurality of alignment states of the liquid crystal unit.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional liquid crystal unit, the plurality of transparent electrodes a1, a2, a3 and b1, b2, b3 are electrically separated from each other as shown in FIG. A gap SP for electrical insulation is provided. That is, the gap SP is provided along each boundary portion of the transparent electrodes a1, a2, and a3, and the gap SP is provided along each boundary portion of the transparent electrodes b1, b2, and b3.
[0014]
For this reason, no voltage is applied to these gaps SP, and therefore the alignment state in the liquid crystal element C corresponding to these gaps SP cannot be controlled. As a result, aberration correction can be performed on the light beam or reflected light passing through the transparent electrodes a1, a2, a3 and b1, b2, b3, whereas the light beam or reflected light passing through the gap SP is used. As a result, aberration correction cannot be performed. For this reason, there is a case where aberration correction with high accuracy cannot be performed on the entire light beam or reflected light.
[0015]
In addition, when trying to increase the number of divisions of the transparent electrode in order to finely correct the influence of aberration, a large number of transparent electrodes are electrically insulated and formed within a limited effective optical path range through which laser light or reflected light passes. Therefore, the number and the occupied area of the gaps SP are increased, resulting in a problem that fine aberration correction becomes difficult.
[0016]
In addition, when different voltages are applied to adjacent transparent electrodes, there is a problem that the alignment state in the liquid crystal element C corresponding to the gap SP becomes a steep discontinuous state.
[0017]
The present invention has been made to overcome the problems of the prior art, and provides an aberration correction optical element, a pickup device, and an information recording / reproducing device that can accurately correct the influence of aberration caused by an information recording medium. The purpose is to provide.
[0018]
It is another object of the present invention to provide an aberration correction optical element, a pickup device, and an information recording / reproducing device that can accurately correct the influence of aberration associated with an increase in the density of an information recording medium.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 In the optical path between the light source and the optical element that irradiates the information recording medium with the light emitted from the light source In Arranged, By a plurality of aberration correction regions intersecting the optical axis of the optical path An aberration correction optical element that corrects light aberration generated in the information recording medium, the liquid crystal element showing a predetermined alignment state by a predetermined voltage, and a voltage applied to the liquid crystal element Preferably, the electrodes are opposed to each other in a face-to-face relationship in the optical axis direction with the liquid crystal element interposed therebetween, and each of the plurality of aberration correction regions is defined via a gap portion for electrical insulation, In the above facing relationship At least one of the opposing electrodes is Make up for the gap It is formed of a plurality of electrodes having a multilayer structure arranged in the optical axis direction.
[0022]
According to a second aspect of the present invention, in the aberration correction optical element according to the first aspect, the electrodes facing each other in the facing relationship include: A voltage that causes an electro-optic effect opposite to the aberration characteristic of the information recording medium is applied.
[0023]
In these claims 1 and 2 According to the aberration correcting optical element of the present invention, by adjusting the voltage applied to the electrodes facing each other, an electro-optical effect opposite to the aberration characteristic due to the information recording medium can be generated in the liquid crystal element. The aberration of light transmitted through the liquid crystal element can be corrected by the electro-optic effect. Further, when at least one of the electrodes facing each other is formed of a plurality of electrodes having a multilayer structure, the plurality of electrodes can be directed to the liquid crystal element side without a gap. For this reason, when a voltage is applied to the plurality of electrodes, an electro-optic effect is produced in the liquid crystal element without a gap, and aberrations can be corrected without omission. Also. Aberrations can be finely corrected.
[0024]
Invention of Claim 3 is a pick-up apparatus provided with the aberration correction optical element of Claim 2, Comprising: Said pickup Reflected by the information recording medium Said It comprises a photodetector for detecting reflected light transmitted through the aberration correction optical element.
[0025]
Invention of Claim 3 According to this, it is possible to perform accurate information reproduction based on the reflected light in which the influence of the aberration is corrected.
[0026]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an information reproducing apparatus including the pickup device according to the third aspect, wherein the voltage is applied to the electrode of the aberration correcting optical element, and the light source includes the light. And driving means for emitting light for reproducing information, and reproducing means for reproducing information based on the output of the photodetector. According to such a configuration, it is possible to perform accurate information reproduction based on the reflected light in which the influence of the aberration is corrected.
[0027]
A sixth aspect of the present invention is an information recording apparatus comprising the pickup device according to the third aspect, wherein the voltage is applied to the electrode of the aberration correcting optical element, and the light source includes the light. And a driving means for emitting light for information recording. According to this configuration, it is possible to perform accurate information reproduction based on the reflected light reflected from the information recording medium and corrected for the influence of aberration.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a pickup device provided in an information recording / reproducing apparatus.
[0029]
In FIG. 1, the pickup apparatus PU includes a light source 1 that emits laser light H1, a polarization beam splitter 3, an aberration correction optical element 4, an objective lens 5, a condenser lens 6, and a photodetector 7. These components 1 to 7 are arranged along the optical axis OA. Further, a control circuit 8 for controlling the aberration correcting optical element 4 is provided in the pickup apparatus PU or the information recording / reproducing apparatus.
[0030]
Here, the aberration correction optical element 4 is formed of an electro-optical element whose electro-optic effect is changed by an electric field. More specifically, it is formed of a liquid crystal optical element that causes a birefringence change according to the control voltage Vi applied by the control circuit 8.
[0031]
That is, in the variable optical element 4, as schematically shown in FIG. 2, a liquid crystal element 14 is enclosed between two insulating substrates 10 and 11 such as a transparent glass substrate. The electrode portions 12 and 13, the insulating films 23 and 24, and the liquid crystal alignment films 21 and 22 are formed on the opposing surfaces of the glass substrates 10 and 11 that have the configuration and face each other.
[0032]
When the control voltage Vi is applied between the electrode parts 12 and 13, the arrangement of the liquid crystal elements 14 changes according to the electric field Ei generated by the control voltage Vi. As a result, the light passing through the liquid crystal element 14 undergoes birefringence of the liquid crystal element 14 and changes its polarization state (phase), and the polarization state (phase) is controlled by the control voltage Vi applied to the liquid crystal element 14. can do.
[0033]
Further, the aberration correcting optical element 4 has bidirectional light transmission, and either side of the insulating substrates 10 and 11 may be arranged facing the objective lens 5 side.
[0034]
When the aberration correction optical element 4 is viewed from the optical axis OA side, as shown in the plan view of FIG. 3, a plurality of aberration correction areas AR1, AR2 to ARi determined in association with the distribution of aberrations generated in the optical disk 9. These aberration correction regions AR1, AR2 to ARi are realized by a transparent electrode (ITO) layer formed on the electrode portions 12 and 13. FIG. 3 shows typical examples of the aberration correction areas AR1, AR2 to ARi for correcting the spherical aberration caused by the optical disk 9. In actuality, there are various examples corresponding to the aberration distribution of the optical disk 9. Divided into shapes. For example, when correcting coma aberration generated by tilting of the optical disc 9 during information recording or information reproduction, aberration correction regions BR1 to BR9 having shapes as shown in FIG. 6 are provided. Further, the number of sections of these aberration correction regions is also determined in correspondence with the aberration distribution of the optical disc 9.
[0035]
When the concentric aberration correction regions AR1 to ARi as shown in FIG. 3 are provided, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4 (the cross-sectional structure taken along the line XX of FIG. 3), the electrode portion 12 Is insulated against the transparent electrode layers A1, A2 to Ai embedded in the transparent insulating layer 15 so as to be electrically separated from each other, and a plurality of gaps W1 existing between the transparent electrode layers A1, A2 to Ai. The transparent electrode layers B1, B2-Bj embedded in the layer 15 are provided. The group of transparent electrode layers A1, A2 to Ai and the group of transparent electrode layers B1, B2 to Bj are formed in a two-stage structure in the insulating layer 15 along the optical axis OA. For convenience of explanation, in the cross-sectional view of FIG. 4, the insulating films 23 and 24 and the liquid crystal alignment films 21 and 22 are omitted (hereinafter, FIG. 5, FIG. 7, FIG. 11, FIG. 12, FIG. 13 are also shown). The same).
[0036]
Here, the transparent electrode layer A1 is formed in a shape (circular shape in FIG. 3) according to the aberration correction area AR1, and the transparent electrode layer A2 is a shape (in FIG. 3 according to FIG. 3). The remaining transparent electrode layers A3 to Ai are similarly shaped in accordance with the aberration correction regions AR3 to ARi.
[0037]
The transparent electrode layer B1 is formed in an extremely narrow annular shape in accordance with the shape of the gap W1 for electrically separating the transparent electrode layers A1 and A2, and the transparent electrode layer B2 is similarly formed of a transparent electrode. An extremely narrow annular shape is formed in accordance with the shape of the gap W1 for electrically separating the layers A2 and A3, and the remaining transparent electrode layers B3 and Bj are similarly formed.
[0038]
In other words, the aberration correction areas AR1, AR2 to ARi shown in FIG. 3 are realized by electrically separating the transparent electrode layers A1, A2 to Ai, and between the aberration correction areas AR1, AR2 to ARi. The gaps BK1, BK2 to BKj are realized by forming the transparent electrode layers B1, B2 to Bj.
[0039]
These transparent electrode layers B1, B2 to Bj may be provided so as to face all the existing gaps W1, but are formed so as to face the necessary number or gaps W1 depending on the characteristics of the aberration to be corrected. You may do it.
[0040]
On the other hand, in the same manner, the electrode section 13 is also formed between a group of transparent electrode layers C1, C2 to Ci embedded in the transparent insulating layer 16 so as to be electrically separated from each other, and between the transparent electrode layers C1, C2 to Ci. The transparent electrode layers D1, D2 to Dj embedded in the insulating layer 16 so as to face the existing gap W2 have a two-stage structure, and the transparent electrode layers C1, C2 to Ci are The transparent electrode layers A 1, A 2 to Ai are in a face-to-face relationship, and the transparent electrode layers D 1, D 2 to Dj are in a face-to-face relationship with the transparent electrode layers B 1, B 2 to Bj of the electrode portion 12.
[0041]
These transparent electrode layers D1, D2 to Dj may also be provided to face all the existing gaps W2, but they are formed to face the required number or gaps according to the characteristics of the aberration to be corrected. May be.
[0042]
Then, as schematically shown in FIG. 5, the transparent electrode layers (A1, C1) to (Ai, Ci) in the aberration correction regions AR1 to ARi that are in a directly-facing relationship with each other by the control voltage Vi from the control circuit 8. When different unique voltages V1 to Vk are applied to the transparent electrode layers (B1, D1) to (Bj, Di) in the gaps BK1 to BKj, the liquid crystal element 14 is applied to the applied voltages V1 to Vk. A plurality of alignment states are generated in the inside. These voltages V1 to Vk are determined so that the orientation of the liquid crystal element 14 in each of the aberration correction areas AR1 to ARi and the gaps BK1 to BKj is opposite to the characteristics of the aberration caused by the optical disc 9. It is done.
[0043]
Thus, even if there are gaps BK1 to BKj between the aberration correction areas AR1 to ARi, since the transparent electrode layers B1 to Bj and D1 to Dj are provided in the gaps BK1 to BKj, the liquid crystal element 14 It is possible to adjust the alignment state for aberration correction over the entire area of the lens, and to finely adjust the alignment state.
[0044]
Further, when the voltages V1 to Vk between the transparent electrode layers (B1, D1) to (Bj, Di) are appropriately adjusted, the alignment state is generated by the transparent electrode layers (A1, C1) to (Ai, Ci). Instead of a steep change with respect to the state, it can be a continuous change.
[0045]
Further, also in the case of the aberration correction optical element 4 including the aberration correction regions BR1 to BR9 for correcting the coma aberration shown in FIG. 6, the cross-sectional view of FIG. 7 (the cross-sectional structure along the line XX of FIG. 6 is used). As shown in the figure), a transparent electrode layer (reference numeral omitted) corresponding to the aberration correction regions BR1 to BR9 and a transparent electrode layer corresponding to the gaps between the aberration correction regions BR1 to BR9 are provided on the electrode portions 12 and 13, respectively. It is formed with a two-stage structure. In FIG. 7, the transparent electrode layers corresponding to the gaps between the aberration correction regions BR1 to BR9 are not formed so as to face all the gaps, as indicated by reference numerals F1 to F4 and G1 to G4. The case where it provided only in the location of the clearance gap which should reduce the influence of a coma aberration is shown.
[0046]
Next, the operation of the pickup apparatus PU including the aberration correcting optical element 4 having such a structure will be described with reference to FIGS. 1 and 6 to 10. As a representative example, the operation when the aberration correction optical element 4 for correcting coma shown in FIGS. 6 and 7 is provided in the pickup apparatus PU will be described.
[0047]
When the optical disk 9 is loaded at a so-called clamp position of the information recording / reproducing apparatus and an instruction to start information reproduction is given from the user, a system controller (not shown) provided in the information recording / reproducing apparatus instructs the control circuit 8. The control voltage Vi for correcting the coma aberration is output. Thereby, the transparent electrode layer F1 in a facing relationship corresponding to the gap and the transparent electrode layer in the facing relationship corresponding to each of the aberration correction regions BR1 to BR9 of the aberration correcting optical element 4 shown in FIGS. Appropriate voltages are respectively applied between ˜F4 and G1 to G4, and a plurality of alignment state changes corresponding to the electric field generated by the applied voltages are generated in the liquid crystal element 14.
[0048]
Next, the system controller rotates and drives a spindle motor (not shown) provided in the information recording / reproducing apparatus, and a carriage (not shown) for moving the pickup device PU in the radial direction of the optical disk 9. By driving, the optical disk 9 is rotated at a predetermined linear velocity.
[0049]
Further, when the system controller supplies a drive signal with a predetermined power to the light source 1, a linearly polarized laser beam H 1 with a constant power is emitted from the light source 1. The laser light H1 is converted into parallel light by the collimator lens 2, passes through the polarization beam splitter 3, and enters the aberration correction optical element 4.
[0050]
When the laser light incident on the aberration correction optical element 4 passes through the aberration correction optical element 4, it is birefringent according to the orientation state of the liquid crystal element 14, and the birefringent laser light is converged by the objective lens 5. Thus, the optical disk 9 is irradiated with a light beam having a small irradiation diameter.
[0051]
Further, the reflected light generated by reflecting the light beam on the pupil plane of the optical disk 9 enters the objective lens 5, and the reflected light that has passed through the objective lens 5 is again birefringent and transmitted by the aberration correction optical element 4. The light is reflected by the polarizing beam splitter 3 toward the condenser lens 6 side. The condensing lens 6 condenses the reflected light and causes the photodetector 7 to receive it. The photodetector 7 photoelectrically converts the received reflected light to output a photoelectric conversion signal having information recorded on the optical disc 9, and a reproduction signal processing circuit provided in the information recording / reproducing apparatus. The reproduction signal processing circuit performs so-called decoding processing and decoding processing based on the photoelectric conversion signal to generate a reproduction signal such as an audio signal and a video signal.
[0052]
Here, when the optical disc 9 is tilted and the incident angle (tilt angle) of the light beam is tilted with respect to the normal direction of the optical disc 9, coma aberration occurs on the pupil plane of the optical disc 9.
[0053]
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the amount of wavefront aberration obtained by normalizing the influence of coma aberration generated on the pupil plane of the optical disk 9, and the horizontal axis shows the effective optical path range (lens diameter) of the objective lens 5.
[0054]
When the coma aberration shown in FIG. 8 occurs, the aberration correction optical element 4 gives birefringence to the laser beam incident from the polarization beam splitter 3 side as described above so as to reduce the influence of the coma aberration. Thus, the optical disk 9 is irradiated with a light beam that can reduce the influence of coma aberration in advance through the objective lens 5. Further, when the reflected light returning from the optical disk 9 under the influence of coma aberration is incident on the aberration correction optical element 4 via the objective lens 5, the reflected light is reflected again by giving birefringence. The influence of coma is reduced and the light is transmitted to the polarization beam splitter 3 side. For this reason, the reflected light in which the influence of the coma aberration is suppressed is incident on the photodetector 7 through the condenser lens 6, thereby enabling accurate information reproduction.
[0055]
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the transparent electrode layers F1 to F4 and G1 to G4 are provided facing each other in the gaps between the aberration correction regions BR1 to BR9 of the aberration correction optical element 4. The coma aberration can be reduced in the entire region of the aberration correction optical element 4, and the coma aberration can be accurately reduced.
[0056]
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the amount of wavefront aberration normalized by the coma aberration reduced by the aberration correction optical element 4, and the horizontal axis shows the effective optical path range (lens diameter) of the objective lens 5. . As is clear from the figure, a significant improvement can be seen compared to the uncorrected coma aberration shown in FIG.
[0057]
FIG. 10 shows a case where aberration correction is performed only in the aberration correction regions BR1 to BR9 without providing a transparent electrode layer in the gaps between the aberration correction regions BR1 to BR9 of the aberration correction optical element 4, that is, FIG. FIG. 10 is a diagram showing the influence of coma aberration obtained when aberration correction is performed without providing transparent electrode layers F1 to F4 and G1 to G4, in contrast to the characteristic diagram of FIG.
[0058]
In the characteristic diagram of FIG. 10, large peaks P1 to P4 occur in the aberrations in the portions where the transparent electrode layers F1 to F4 and G1 to G4 are not provided, whereas in the characteristic diagram of FIG. It can be seen that is significantly reduced.
[0059]
As is apparent from the experimental results, according to the aberration correction optical element 4 of the present embodiment, the coma aberration is obtained by providing the transparent electrode layers F1 to F4 and G1 to G4 in the gaps between the aberration correction regions BR1 to BR9. It has been confirmed that the influence of can be greatly reduced.
[0060]
Next, the operation of the pickup device PU during information recording will be described.
When an instruction to start information recording is given by the user, the system controller provided in the information recording / reproducing apparatus instructs a recording signal processing circuit (not shown) to input an audio signal, a video signal, or the like supplied from the outside. Based on the signal, modulation processing, encoding processing, and the like are performed, a recording signal generated thereby is supplied to the light source 1, and laser light H1 modulated by the recording signal is emitted.
[0061]
The laser light H1 is converted into parallel light by the collimator lens 2, passes through the polarization beam splitter 3, and enters the aberration correction optical element 4. Here, when the laser light incident on the aberration correcting optical element 4 is transmitted through the aberration correcting optical element 4, it is birefringent according to the orientation state of the liquid crystal element 14, and the birefringent laser light is converted into the objective lens 5. As a result, the optical disc 9 is irradiated with a light beam having a small irradiation diameter, and information recording is performed by the light energy of the light beam.
[0062]
Further, the reflected light generated by reflecting the light beam on the pupil plane of the optical disk 9 enters the objective lens 5, and the reflected light that has passed through the objective lens 5 is again birefringent and transmitted by the aberration correction optical element 4. The light is reflected by the polarizing beam splitter 3 toward the condenser lens 6 side. The condensing lens 6 condenses the reflected light and causes the photodetector 7 to receive it. The photodetector 7 photoelectrically converts the received reflected light and supplies the photoelectric conversion signal to a servo circuit (not shown) provided in the information recording / reproducing apparatus.
[0063]
Here, the servo circuit detects a focus error by, for example, an astigmatism method, and performs focus servo on the objective lens 5 based on the detection result. Also in this focus servo, since the focus servo is performed based on the photoelectric conversion signal in which the influence of the coma aberration is greatly reduced, the focus servo with high accuracy is possible.
[0064]
Incidentally, even when the spherical aberration correcting optical element 4 shown in FIGS. 3 and 4 is provided, the coma aberration correcting optical element 4 shown in FIGS. 6 and 7 is provided. Since the same effect can be obtained, the influence of various aberrations can be greatly reduced.
[0065]
As described above, according to the pickup apparatus PU and the information recording / reproducing apparatus of the present embodiment, the pickup apparatus PU includes the aberration correction optical element 4 and, as shown in FIGS. Since the transparent electrode layer is provided corresponding to the gap generated between the aberration correction regions, the influence of the aberration caused by the optical disk 9 can be greatly reduced, and the aberration reduction can be finely controlled.
[0066]
In the above embodiment, the case where the transparent electrode layer is provided corresponding to the gap generated between the aberration correction regions of the aberration correction optical element 4 has been described. However, the aberration correction optical element of the present invention is limited to such a structure. It is not something.
[0067]
As shown in the cross-sectional view of FIG. 11, one electrode portion 12 is provided with a transparent electrode layer corresponding to the gap generated between the aberration correction regions, and the other electrode portion 13 is transparent over the entire effective optical path range. An electrode layer 17 may be provided, and the transparent electrode layer 17 may be a so-called common electrode, and a specific voltage may be applied between each transparent electrode layer in the electrode portion 13 and the transparent electrode layer 17.
[0068]
In addition, as shown in the cross-sectional view of FIG. 12, a shape corresponding to the aberration correction region is formed in each electrode portion 12, 13 with a multi-stage structure in which a plurality of transparent electrode layers are overlapped along the optical axis OA. A specific voltage may be applied between the transparent electrode layers that are in a directly-facing relationship with each other. That is, aberration correction can be performed by matching the portion of each transparent electrode layer released to the liquid crystal element 14 side with the shape of the aberration correction region. According to such a structure, since no gap is generated between the aberration correction regions, the transparent electrode layer corresponding to the gap as shown in FIGS. 4 and 7 is not necessary, and a voltage is applied to the transparent electrode layer. Since the number of wirings can be reduced and the types of voltages to be applied can be reduced, effects such as simplification of the control circuit 8 can be achieved.
[0069]
In the case of FIG. 12, one transparent electrode layer similar to the transparent electrode layer 17 shown in FIG. 11 is formed on one electrode portion 12 (or 13), and this single transparent electrode layer is used as a common electrode. Also good.
[0070]
Furthermore, as shown in the cross-sectional view of FIG. 13, a transparent electrode layer having a shape corresponding to the aberration correction region is formed in a multistage structure along the optical axis OA, and a unique voltage between the transparent electrode layers facing each other. May be applied.
[0071]
According to such a structure, the shape of the transparent electrode layer can be formed in accordance with the shape of the aberration correction region, so that the alignment state to be generated in the liquid crystal element 14 can be finely adjusted. For this reason, a more accurate aberration correction optical element can be realized. Further, since no gap is generated between the transparent electrode layers, the transparent electrode layer corresponding to the gap as shown in FIGS. 4 and 7 is not necessary, and the number of wires for applying a voltage to the transparent electrode layer can be reduced. Since the types of voltages to be applied can be reduced, effects such as simplification of the control circuit 8 can be achieved.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least one of the electrodes facing each other for applying a voltage to the liquid crystal element of the aberration correcting optical element is formed of a plurality of electrodes having a multilayer structure. Can be directed to the liquid crystal element side. Accordingly, when a voltage is applied to the plurality of electrodes, an electro-optic effect is generated in the liquid crystal element without a gap, and aberrations can be corrected without omission. Also. Aberrations can be finely corrected.
[0073]
Furthermore, as a result of appropriately correcting the aberration due to the information recording medium, the NA of the objective lens accompanying the increase in the density of the information recording medium and the shortening of the wavelength of the light emitted from the light source can be promoted. It is possible to provide an aberration-correcting optical element that is effective for the improvement.
[0074]
In addition, since the pickup device, the information reproducing device, and the information recording device of the present invention include the aberration correcting optical element described above and perform aberration correction, it is possible to perform information recording and information reproduction with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pickup device provided in an information recording / reproducing apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram for explaining an operation principle of an aberration correction optical element provided in the pickup device.
FIG. 3 is a plan view showing a shape of an aberration correction optical element when viewed from the optical axis side.
FIG. 4 is a sectional view showing a longitudinal sectional structure of an aberration correction optical element.
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of aberration correction by an aberration correction optical element.
FIG. 6 is a plan view showing a shape of another aberration correction optical element when viewed from the optical axis side.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a longitudinal cross-sectional structure of another aberration correction optical element.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing characteristics of coma aberration.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a result of reducing coma by the aberration correction optical element.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing characteristics when coma is not sufficiently reduced.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another structure of the aberration correction optical element.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing still another structure of the aberration correction optical element.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing still another structure of the aberration correction optical element.
FIG. 14 is a diagram for explaining problems in a conventional liquid crystal unit.
[Explanation of symbols]
PU ... Pickup device
1 ... Light source
2 ... Collimator lens
3. Polarizing beam splitter
4. Aberration correction optical element
5 ... Objective lens
6 ... Condensing lens
7 ... Photodetector
8 ... Control circuit
9 ... Optical disc
10, 11 ... Insulating substrate
12, 13 ... Electrode part
14 ... Liquid crystal element
15, 16 ... Insulating layer
17, A1-Ai, B1-Bj, C1-Ci, D1-Dj ... Transparent electrode layer
AR1 to ARi: Aberration correction area
BK1 to BKj ... Gap
PU ... Pickup

Claims

光源と、前記光源から射出される光を情報記録媒体に照射する光学素子との間の光路中に配置され、前記光路の光軸に対して交差する複数の収差補正領域によって、前記情報記録媒体で生じる光の収差を補正する収差補正光学素子であって、
所定の電圧により所定の配向状態を示す液晶素子と、
前記液晶素子に電圧を印加すべく前記液晶素子を挟んで前記光軸方向において互いに正対関係で対向すると共に、電気的絶縁のための隙間部分を介して、前記複数の各収差補正領域を画成する電極を有し、
前記正対関係で対向する電極の少なくとも一方の電極は、前記隙間部分を補うようにして前記光軸方向に配列された多層構造の複数の電極で形成されていることを特徴とする収差補正光学素子。A light source, disposed in an optical path between the optical element for focusing the light emitted from the light source on the information recording medium, a plurality of aberration correction region intersecting the optical axis of said optical path, said information recording medium An aberration correction optical element for correcting the aberration of light generated in
A liquid crystal element exhibiting a predetermined alignment state by a predetermined voltage;
In order to apply a voltage to the liquid crystal element, the liquid crystal elements are sandwiched so as to face each other in the optical axis direction, and each of the plurality of aberration correction regions is defined through gap portions for electrical insulation. Having an electrode
Aberration correction optics characterized in that at least one of the electrodes facing each other in the facing relationship is formed of a plurality of electrodes having a multilayer structure arranged in the optical axis direction so as to compensate for the gap portion. element.

前記正対関係で対向する電極には、情報記録媒体による収差特性とは逆特性の電気光学効果を生じさせる電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の収差補正光学素子。The aberration correcting optical element according to claim 1 , wherein a voltage that causes an electro-optical effect having a characteristic opposite to the aberration characteristic of the information recording medium is applied to the electrodes facing each other in the facing relationship .

請求項２に記載の収差補正光学素子を備えるピックアップ装置であって、
前記情報記録媒体で反射されて前記収差補正光学素子を透過する反射光を検出する光検出器を備えることを特徴とするピックアップ装置。A pickup apparatus comprising the aberration correction optical element according to claim 2 ,
A pickup apparatus comprising: a photodetector that detects reflected light reflected by the information recording medium and transmitted through the aberration correction optical element.

前記収差補正光学素子の前記電極に前記電圧を印加する制御手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のピックアップ装置。The pickup apparatus according to claim 3 , further comprising a control unit that applies the voltage to the electrode of the aberration correction optical element.

請求項３に記載のピックアップ装置を備える情報再生装置であって、
前記収差補正光学素子の前記電極に前記電圧を印加する制御手段と、
前記光源に、前記光として情報再生用の光を射出させる駆動手段と、
前記光検出器の出力に基づいて情報を再生する再生手段と、を備えることを特徴とする情報再生装置。An information reproducing apparatus comprising the pickup device according to claim 3 ,
Control means for applying the voltage to the electrode of the aberration correcting optical element;
Driving means for emitting light for information reproduction as the light to the light source;
Information reproducing apparatus characterized by comprising a reproducing means for reproducing information based on the output of the photodetector.

請求項３に記載のピックアップ装置を備える情報記録装置であって、
前記収差補正光学素子の前記電極に前記電圧を印加する制御手段と、
前記光源に、前記光として情報記録用の光を射出させる駆動手段と、を備えることを特徴とする情報記録装置。An information recording device comprising the pickup device according to claim 3 ,
Control means for applying the voltage to the electrode of the aberration correcting optical element;
The light source, the information recording apparatus characterized by comprising a driving means for emitting light for recording information as the light.