収差補正用液晶素子、光ピックアップヘッド、光学記録および再生装置
【課題】球面収差と非点収差と接線方向および半径方向のコマ収差とを十分に補正できる収差補正用液晶素子を提供する。
【解決手段】液晶素子８の液晶層を挟む１対の電極３２，２９のうちの一方の電極３２は円状の内周部分とリング状の外周部分とに分割されており、一方の電極３２の外周部分は非点収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメント３２ｊ〜３２ｑにさらに分割されており、一方の電極の内周部分はコマ収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメント３２ｂ〜３２ｉを含み、１対の電極のうちの他方の電極２９は球面収差補正用の電極であり、同心円状の複数の分割線によって分割された複数の電極セグメント２９ａ〜２９ｅからなる。
【解決手段】液晶素子８の液晶層を挟む１対の電極３２，２９のうちの一方の電極３２は円状の内周部分とリング状の外周部分とに分割されており、一方の電極３２の外周部分は非点収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメント３２ｊ〜３２ｑにさらに分割されており、一方の電極の内周部分はコマ収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメント３２ｂ〜３２ｉを含み、１対の電極のうちの他方の電極２９は球面収差補正用の電極であり、同心円状の複数の分割線によって分割された複数の電極セグメント２９ａ〜２９ｅからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収差補正用液晶素子、光ピックアップヘッド、光学記録および再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光記録媒体（光ディスク）への情報の記録および情報の再生を行うために、光ピックアップヘッドを有する光学記録および再生装置が用いられている。具体的には、光ピックアップヘッドから光ビームを光ディスクに照射して、光ディスクによる反射光を受光素子によって受光する構成が採用されている。このような構成では、光ディスクの傾きや光ピックアップに使用される光学部品単体の製造誤差、さらには光ピックアップヘッドの組立誤差等に起因する収差（歪み）が発生し、記録および再生の精度が低下する可能性がある。
【０００３】
そこで、特許文献１〜３に、液晶素子を用いて収差を補正する構成が提案されている。具体的には、光源と対物レンズとの間に液晶素子が配置されている。そして、液晶素子により、光ディスクの傾きや光ピックアップヘッドの組立誤差等に起因する収差と逆位相になるように部分的に位相差が発生させられる。この液晶素子による位相差によって収差が補正されて、理想的な波面の光ビームが光ディスクに向かって進行して所望の位置に集光する。この液晶素子は、１対の電極の間に液晶層が挟み込まれた構成であり、各電極は複数の電極セグメントに分割されている。そして、各電極の複数の電極セグメントのうちのいずれかに選択的に通電することによって、液晶素子に部分的に位相差を生じさせることが可能になっている。収差を補正するために液晶素子により位相差を生じさせることができる領域は、電極の分割パターン（電極セグメントの配置パターン）によって決まる。従って、このような構成による収差の補正の性能は、電極の分割パターン（電極セグメントの配置パターン）に左右される。
【０００４】
さらに、特許文献４では、１つの液晶素子によって半径方向のコマ収差と非点収差とを補正するために、非点収差補正用の電極セグメントの内側に、半径方向のコマ収差補正用の電極セグメントを設けた構成が提案されている。図１０（ａ）に示すように、一方の電極１０１は外周部分と内周部分とに分かれている。内周部分は、略直線状に延びる中央の電極セグメント１０１ａと、中央の電極セグメント１０１ａの両側に位置する略半円状の２つの電極セグメント１０１ｂ，１０１ｃとにさらに分割されており、外周部分は８つの電極セグメント１０１ｄ〜１０１ｋにさらに分割されている。図１０（ｂ）に示すように、他方の電極１０２は、略同心円状の５つの電極セグメント１０２ａ〜１０２ｅにさらに分割されている。一方の電極１０１の外周部分の電極セグメント１０１ｄ〜１０１ｋが非点収差の補正のために用いられ、内周部分の電極セグメント１０１ａ〜１０１ｃがコマ収差の補正用（図１０（ａ）に示されている例では半径方向のコマ収差の補正用）に用いられる。そして、他方の電極１０２が球面収差の補正用に用いられる。なお、本明細書に添付の図面では、その上下方向を接線方向（タンジェンシャル方向）として示し、左右方向を半径方向（ラジアル方向）として示している。
【０００５】
特許文献５では、一方の電極を非点収差補正用のパターンとし、他方の電極で接線方向と半径方向の両方のコマ収差を補正する構成が提案されている。図１１（ａ）に示すように、一方の電極１０３は外周部分と内周部分とに分かれている。内周部分は１つの電極セグメント１０３ａを構成しており、外周部分は８つの電極セグメント１０３ｂ〜１０３ｉにさらに分割されている。図１１（ｂ）に概略的に示すように、実質的には、他方の電極１０４は、中心の電極セグメント１０４ａと、４つに分割された内側の電極セグメント１０４ｂ〜１０４ｅと、中間リング状の電極セグメント１０４ｆと、４つに分割された外側の電極セグメント１０４ｇ〜１０４ｊとに分割されている。そして、内側の電極セグメント１０４ｂ〜１０４ｅの分割線と外側の電極セグメント１０４ｇ〜１０４ｊの分割線は同一直線上に位置している。この構成では、一方の電極１０３の外周部分の電極セグメント１０３ｂ〜１０３ｉが非点収差の補正のために用いられる。他方の電極１０４は、接線方向のコマ収差の補正用に用いられる電極セグメント１０４ｂ，１０４ｄ，１０４ｇ，１０４ｉの組と、半径方向のコマ収差の補正用に用いられる電極セグメント１０４ｃ，１０４ｅ，１０４ｈ，１０４ｊの組とに分けられる。
【特許文献１】特許第３５３８５２０号公報
【特許文献２】特許第３４４３２２６号公報
【特許文献３】特開２００５−１２２８２８号公報
【特許文献４】特開２００７−２７３０４５号公報
【特許文献５】特開２００７−８０４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した従来技術のうち、特許文献１，２によると、波面収差（主としてコマ収差または球面収差）を補正できると記載されているが、接線方向のコマ収差および半径方向のコマ収差と、球面収差と、非点収差とをそれぞれ精緻に補正することは困難であり、これらの様々の収差を含んだ状態において高精度に補正を行うことはできない。
【０００７】
特許文献３に記載されている構成では、複数の電極セグメントのうち、外周部分の非点収差を補正するための電極セグメントと、光束の有効範囲におけるコマ収差の外周部分における分布パターンとが整合せず、非点収差の補正は可能であっても、コマ収差の外周部の補正に関しては十分な収差低減ができない可能性がある。また、球面収差の補正に寄与する制御領域が実質的に２つしかなく、十分な補正が可能であるとはいえない。
【０００８】
また、特許文献４に記載の構成（図１０（ａ），１０（ｂ）参照）では、一方の方向（図示されている例では半径方向）のコマ収差の補正は可能であるものの、それに直交する方向（図示されている例では接線方向）のコマ収差の補正は行えない。このように、両方向のコマ収差を良好に補正することはできず、性能が不十分である。
【０００９】
特許文献５に記載の構成（図１１（ａ），１１（ｂ）参照）は、球面収差の補正を行えないものである。また、この構成では、コマ収差の補正用の電極セグメント１０４ｂ〜１０４ｅ，１０４ｇ〜１０４ｊが全て、中心角が９０度の扇形状である。従って、接線方向のコマ収差の補正領域は、１０４ｂおよび１０４ｇと１０４ｄおよび１０４ｉによる合計１８０度の範囲内に限られる。同様に、半径方向のコマ収差の補正領域は、１０４ｃおよび１０４ｈと１０４ｅおよび１０４ｊによる合計１８０度の範囲内に限られる。すなわち、各方向のそれぞれのコマ収差の補正領域が、中心角が９０度×２＝１８０度の範囲に過ぎず、補正できない領域も１８０度の範囲である。そのため、コマ収差の緻密な補正ができず、補正性能が劣るという欠点がある。
【００１０】
そこで本発明の目的は、球面収差と、非点収差と、接線方向および半径方向のコマ収差とを十分に補正することができる収差補正用液晶素子と、それを含む光ピックアップヘッドと、光学記録および再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、光学系内に配置される収差補正用液晶素子において、少なくとも１対の電極によって液晶層を挟んだ構成であり、１対の電極のうちの一方の電極は円状の内周部分とリング状の外周部分とに分割されており、一方の電極の外周部分は非点収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメントにさらに分割されており、一方の電極の内周部分はコマ収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメントを含み、１対の電極のうちの他方の電極は球面収差補正用の電極であり、同心円状の複数の分割線によって分割された複数の電極セグメントからなることを特徴とする。この構成によると、球面収差と、非点収差と、接線方向および半径方向のコマ収差との良好な補正が可能である。
【００１２】
一方の電極の外周部分の少なくとも一部は非点収差補正用の電極としてもコマ収差補正用の電極としても機能し、一方の電極の外周部分の複数の電極セグメントのうちの一部と、内周部分の複数の電極セグメントの一部とが第１の方向に並んで位置して、第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成し、一方の電極の外周部分の複数の電極セグメントのうちの一部と、内周部分の複数の電極セグメントの一部とが第１の方向に直交する第２の方向に並んで位置して、第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成するものであってもよい。また、一方の電極の外周部分の少なくとも一部は非点収差補正用の電極としてもコマ収差補正用の電極としても機能し、一方の電極の外周部分の複数の電極セグメントのうちの一部と、内周部分の複数の電極セグメントの一部とが、第１の方向に直交する第２の方向に並んで位置して電極セグメント集合体を構成し、複数の電極セグメント集合体が第１の方向に並んで第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成し、一方の電極の外周部分の複数の電極セグメントのうちの一部と、内周部分の複数の電極セグメントの一部とが第１の方向に並んで位置して他の電極セグメント集合体を構成し、複数の前記他の電極セグメント集合体が第２の方向に並んで第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成するものであってもよい。これらの構成によると、一方の電極の内周部分のみならず外周部分もコマ収差の補正に利用できるため、コマ収差補正の性能がより向上する。
【００１３】
なお、これらの構成の場合、非点収差補正時には、一方の電極の外周部分の複数の電極セグメントに選択的に通電され、第１の方向におけるコマ収差補正時には、第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する（または、第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する電極セグメント集合体をなす）一方の電極の外周部分の電極セグメントおよび内周部分の電極セグメントに選択的に通電され、第２の方向におけるコマ収差補正時には、第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する（または、第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する他の電極セグメント集合体をなす）一方の電極の外周部分の電極セグメントおよび内周部分の電極セグメントに選択的に通電され、球面収差補正時には、他方の電極の複数の電極セグメントに選択的に通電される。
【００１４】
一方の電極の外周部分は、放射状に延びる複数の分割線により分割された少なくとも８つの前記電極セグメントからなり、一方の電極の内周部分は、放射状に延びる複数の分割線により分割された少なくとも４つの電極セグメントを含み、外周部分を分割する複数の分割線の一部と、内周部分を分割する複数の分割線の一部とは、同一線上に位置していてもよい。さらに、一方の電極の前記内周部分は、分割線によって３列×３行のマトリクス状の９つの電極セグメントに分割されていてもよい。３列×３行のマトリクス状になっている場合、中心部分の電極セグメントの周囲を取り囲むように８つの電極セグメントが配置された構成になり、互いに直交する２つの方向のコマ収差補正に理由するのに好適である。この電極の内周部分の全域が２つの方向のコマ収差の補正に利用できる。
【００１５】
なお、本発明の光ピックアップヘッドは、光源と、光記録媒体に対向して配置される対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に配置されている、前記した収差補正用液晶素子とを有する。さらに、複数の対物レンズを含む対物レンズユニットを有し、対物レンズユニットは、複数の対物レンズのいずれかを選択的に光記録媒体との対向位置に配置させることができるものであってもよい。
【００１６】
そして、本発明の光学記録および再生装置は、前記した光ピックアップヘッドと、光記録媒体を保持して回転させる媒体保持機構とを有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、球面収差と、非点収差と、接線方向および半径方向のコマ収差とを、広い範囲にわたって良好に補正することができる。それによって、光記録媒体の傾きや光学系の組立誤差等に起因してこれらの収差が生じたとしても、高精度の記録および再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る光学記録および再生装置の構成を示す概略図である。この光学記録および再生装置は、光記録媒体２にデジタル情報の記録または再生を行うための光ピックアップヘッド１と、光記録媒体２を保持して回転させる媒体保持機構３を有している。
【００２０】
光ピックアップヘッド１は、光源として２つの半導体レーザ４，５を有している。半導体レーザ４は、図示しないが、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の記録および再生を行うための波長６５０ｎｍの赤色レーザビームを発光する第１の発光領域と、ＣＤ（Compact Disc）の記録および再生を行うための波長７８０ｎｍの赤外レーザビームを発光する第２の発光領域とを有している。一方、半導体レーザ５は、次世代ＤＶＤ（ブルーレイディスク（Blu-ray Disc：登録商標）およびＨＤ−ＤＶＤ（High Definition DVD））の記録および再生を行うための波長４０５ｎｍの青色レーザビームを発光する。
【００２１】
半導体レーザ４と半導体レーザ５は、後述する受光素子６、コリメータレンズ７、および液晶素子８の光軸９上に配置された偏光ビームスプリッタ１０，１１に向けて、それぞれレーザビームを照射できるように配置されている。半導体レーザ４と偏光ビームスプリッタ１０の間には、赤色レーザビームおよび赤外レーザビーム用の半波長板１２と回折格子１３が配置されており、半導体レーザ５と偏光ビームスプリッタ１１の間には、青色レーザビーム用の半波長板１４と回折格子１５が配置されている。光軸９上には、アナモフィックレンズ１６と受光素子６が配置されている。アナモフィックレンズ１６は、レーザビームを受光素子６上に結像させるためのものであり、受光素子６は、受光したレーザビームを光電変換して電気信号を出力するものである。
【００２２】
光軸９上であって、偏光ビームスプリッタ１０，１１を間に挟んでアナモフィックレンズ１６および受光素子６と反対側に、フロントモニタ用光検出器１７、コリメータレンズ７、液晶素子８、および立ち上げミラー１８が配置されている。コリメータレンズ７はレーザビームを平行光線束に変換するものである。コリメータレンズ７には、光軸９に平行な方向にコリメータレンズ７を移動させる駆動機構７ａが付属している。液晶素子８は、位相差を生じさせて収差を補正するためのものであり、その詳細な構成については後述する。フロントモニタ用光検出器１７は、半導体レーザ４，５から出射されたレーザビームの光強度を計測し、このフロントモニタ用光検出器１７の出力に基づいて半導体レーザ４，５の出力が調整される。
【００２３】
立ち上げミラー１８は、レーザビームを反射して、光路を折り曲げるものである。具体的には、立ち上げミラー１８は、半導体レーザ４，５から出射されて偏光ビームスプリッタ１０，１１、コリメータレンズ７、および液晶素子８を通過して来たレーザビームを反射して、光路を折り曲げて光記録媒体２へ向かう方向に立ち上げる。また、立ち上げミラー１８は、前記したのと逆に、光記録媒体２からのレーザビームを反射して、光路を折り曲げて、液晶素子８、コリメータレンズ７、偏光ビームスプリッタ１１，１０、アナモフィックレンズ１６を介して、受光素子６に入射させる。
【００２４】
立ち上げミラー１８と光記録媒体２の間に、４分の１波長板１９と対物レンズユニット２０が配置されている。実際には、４分の１波長板１９と対物レンズユニット２０と光記録媒体２は、図１の紙面に垂直な方向に積み重なるように配置されている。
【００２５】
対物レンズユニット２０は、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａと、ブルーレイディスク用の対物レンズ２１ｂとが、レンズホルダ（支持部材）２２に搭載された構成である。ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａと、ブルーレイディスク用の対物レンズ２１ｂとは、各々の光軸が平行になるように横に並べて配置されている。レンズホルダ２２は、駆動機構２３に駆動されて、シャフト２４に沿って上下方向（フォーカス方向）に移動可能であるとともに、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａとブルーレイディスク用の対物レンズ２１ｂの光軸に垂直な面内でシャフト２４を中心として回転可能である。立ち上げミラー１８と光記録媒体２は、４分の１波長板１９と、対物レンズユニット２０の対物レンズ２１ａまたは対物レンズ２１ｂとを介して互いに対向する。
【００２６】
この光ピックアップヘッド１を用いて、記録媒体２であるＣＤを再生する場合について説明する。この場合、まず、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａが記録媒体２に対向する位置になるようにレンズホルダ２２の姿勢を調整する。そして、半導体レーザ４の第２の発光領域から波長７８０ｎｍの赤外レーザビームを出射する。この赤外レーザビームは、半波長板１２および回折格子１３を介して偏光ビームスプリッタ１０に入射する。偏光ビームスプリッタ１０に入射した赤外レーザビームは、偏光ビームスプリッタ１０に反射され、偏光ビームスプリッタ１１を介してコリメータレンズ７に入射して、コリメータレンズ７により平行光線に変換される。平行光線に変換された赤外レーザビームは、液晶素子８によって位相差を付与され、その位相差によって収差が補正される。さらに、赤外レーザビームは、立ち上げミラー１８に入射して反射され、４分の１波長板１９によって円偏光に変換される。円偏光に変換された赤外レーザビームは、対物レンズユニット２０のＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａによって、記録媒体（ＣＤ）２の所定の位置に集光させられる。
【００２７】
このようにして照射された赤外レーザビームの、記録媒体（ＣＤ）２による反射光は、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａを透過し、４分の１波長板１９によって直線偏光に変換され、立ち上げミラー１８によって反射される。そしてこの反射光は、液晶素子８、コリメータレンズ７、フロントモニタ用光検出器１７、偏光ビームスプリッタ１１，１０を通過して、アナモフィックレンズ１６によって受光素子６上に結像する。受光素子６は、受光した反射光（レーザビーム）を光電変換して電気信号を出力する。図示しない処理回路によってこれらの電気信号が処理されて、記録媒体（ＣＤ）２に記録された情報が読み取られる。
【００２８】
なお、記録媒体２としてＤＶＤを再生する場合には、半導体レーザ４から出射されるレーザビームが、第２の発光領域からの赤外レーザビームではなく、第１の発光領域からの赤色レーザビームである。それ以外の点に関しては、ＣＤを再生する場合と全く同じであるので説明は省略する。
【００２９】
記録媒体２としてＨＤ−ＤＶＤを再生する場合には、半導体レーザ４は作動させず、半導体レーザ５から青色レーザビームを出射させる。青色レーザビームは、半波長板１４および回折格子１５を介して偏光ビームスプリッタ１１に入射する。この青色レーザビームは、偏光ビームスプリッタ１１に反射され、コリメータレンズ７に入射する。それ以外の点に関しては、ＣＤやＤＶＤを再生する場合と全く同じであるので説明は省略する。
【００３０】
記録媒体２としてブルーレイディスクを再生する場合には、対物レンズユニット２０のレンズホルダ２２を、シャフト２４を中心として１８０度または９０度回転させ、ブルーレイディスク用の対物レンズ２１ｂが記録媒体２に対向する位置になるように調整する。このように対物レンズを交換することにより、光記録媒体２の表面からレーザビームを集光させる位置までの深さや対物レンズの開口数ＮＡを変えて、ブルーレイディスクの再生に適した状態にする。それ以外の点に関しては、ＨＤ−ＤＶＤを再生する場合と全く同じであるので説明は省略する。
【００３１】
以上説明した本発明の光学記録および再生装置の光ピックアップヘッド１の、液晶素子８の構成について詳細に説明する。図２に示すように、液晶素子８の基本構成は、ガラス等からなる１対の基板２５，２６の間に液晶層２７が挟まれた構成であり、各基板２５，２６の内面（対向面）には、電極２８，２９と配向膜３０，３１がそれぞれ形成されている。
【００３２】
両電極２８，２９はそれぞれ複数の電極セグメントに分割されている。本発明の第１の実施形態では、一方の電極２８は、図３（ａ）に示すように、リング状の外周部分と円状の内周部分とに分かれている。電極２８の内周部分は、電極セグメント２８ａと、中心部分から放射状に延びる分割線によって分割された、周方向に並ぶ４つの電極セグメント２８ｂ〜２８ｅとからなる。電極セグメント２８ａは、中心部に位置する円状の部分と、中心部から放射状に延びて４つの電極セグメント２８ｂ〜２８ｅの分割線となる延長部分と、後述する外周部の電極セグメント２８ｆ〜２８ｉおよび２８ｆ’〜２８ｉ’との境界に位置するリング状の部分とからなる。各電極セグメント２８ａ〜２８ｅはそれぞれ独立して導通され、コマ収差補正用の電極として機能する。
【００３３】
この一方の電極２８のリング状の外周部分は、放射状に延びる分割線によって、周方向に並ぶ８つの電極セグメント２８ｆ〜２８ｉおよび２８ｆ’〜２８ｉ’に、実質的に均等に分割されている。本実施形態では、外周部分の、互いに対向する電極セグメント同士が組になって導通が制御される。従って、電極２８ｆおよび電極２８ｆ’の組、電極２８ｇおよび電極２８ｇ’の組、電極２８ｈおよび電極２８ｈ’の組、電極２８ｉおよび電極２８ｉ’の組の合計４組に分けられ、各組ごとにそれぞれ独立して導通される。この電極２８の外周部分は、非点収差補正用の電極として機能する。この電極２８の内周部分の分割線（電極セグメント２８ａの延長部分）は、外周部分の分割線の一部と同一線上に位置している。
【００３４】
これに対し、他方の電極２９は、図３（ｂ）に示すように同心円状の複数の分割線によって分割された複数の電極セグメント２９ａ〜２９ｅからなる。各電極セグメント２９ａ〜２９はそれぞれ独立して導通され、この電極２９は球面収差補正用の電極として機能する。
【００３５】
これらの電極２８，２９を用いると、球面収差を補正する場合には、図３（ｂ）に示す電極２９の電極セグメント２９ａ〜２９ｅに選択的に通電することによって、液晶層２７による位相差を生じさせることができる。このように球面収差に関しては、特許文献４と実質的に同様な補正が可能である。
【００３６】
非点収差を補正する場合には、図４（ａ）に抜粋して示す、電極２８の外周部分の電極セグメント２８ｆ〜２８ｉおよび２８ｆ’〜２８ｉ’に選択的に通電することによって、液晶層２７による位相差を生じさせることができる。このように非点収差に関しては、特許文献４，５と実質的に同様な補正が可能である。
【００３７】
半径方向のコマ収差を補正する場合には、図４（ｂ）に抜粋して示す、電極２８の内周部分の電極セグメント２８ａ，２８ｃ，２８ｅに選択的に通電することによって、液晶層２７による位相差を生じさせることができる。そして、接線方向のコマ収差を補正する場合には、図４（ｃ）に抜粋して示す、電極２８の内周部分の電極セグメント２８ａ，２８ｂ，２８ｄに選択的に通電することによって、液晶層２７による位相差を生じさせることができる。このように、実質的に半径方向に並ぶ電極セグメント２８ａ，２８ｃ，２８ｅからなる電極セグメント群を用いることにより、半径方向のコマ収差が補正でき、かつ、実質的に接線方向に並ぶ電極セグメント２８ａ，２８ｂ，２８ｄからなる電極セグメント群を用いることにより、接線方向のコマ収差が補正できる。
【００３８】
例えば特許文献４の構成では、一方向（例えば半径方向）のみのコマ収差の補正が可能で、他の方向（例えば接線方向）のコマ収差の補正は行えなかった。しかし、本実施形態の構成では、接線方向と半径方向の両方に関してコマ収差の補正が良好に行える。そして、球面収差の補正も非点収差の補正も行える。コマ収差の補正と球面収差の補正と非点収差の補正とが互いに独立して制御できるため、制約を受けることなくそれぞれの収差の補正を自由に行うことができ、良好な結果が得られる。
【００３９】
図５には、本発明の液晶素子の電極の第２の実施形態を示している。本実施形態は、前記した第１の実施形態とほぼ同じ電極２８，２９を有しているが、電極２８の外周部分が、全て独立して通電可能な電極セグメント２８ｆ〜２８ｍからなり、第１の実施形態のような組を構成していない。この場合、前記した第１の実施形態と同様に、球面収差を補正する場合には、図５（ｂ）に示す電極２９の電極セグメント２９ａ〜２９ｅに選択的に通電し、非点収差を補正する場合には、図６（ａ）に抜粋して示す、電極２８の外周部分の電極セグメント２８ｆ〜２８ｍに選択的に通電する。こうして、それぞれの通電状態に応じて液晶層２７による位相差を生じさせ、球面収差および非点収差を補正する。
【００４０】
そして、本実施形態では、コマ収差を補正する場合に、電極２８の内周部分の電極セグメント２８ａ〜２８ｅのみならず外周部分の電極セグメント２８ｆ〜２８ｍも利用する。すなわち、半径方向のコマ収差を補正する場合には、図６（ｂ）に抜粋して示すように、実質的に半径方向に並んで位置する内周部分の電極セグメント２８ａ，２８ｃ，２８ｅと外周部分の電極セグメント２８ｇ〜２９ｈ，２８ｋ〜２８ｌとからなる電極セグメント群を利用する。すなわち、この電極セグメント群を構成する、実質的に半径方向に並んで位置する電極セグメント２８ａ，２８ｃ，２８ｅ，２８ｇ〜２８ｈ，２８ｋ〜２８ｌに対して選択的に通電することにより、液晶層２７による位相差を生じさせ、半径方向のコマ収差を補正することができる。このとき、この電極セグメント群から外れた位置の電極セグメント２８ｂ，２８ｄ，２８ｆ，２８ｉ〜２８ｊ，２８ｍには通電しない。
【００４１】
一方、接線方向のコマ収差を補正する場合には、図６（ｃ）に抜粋して示すように、実質的に接線方向に並んで位置する内周部分の電極セグメント２８ａ，２８ｂ，２８ｄと外周部分の電極セグメント２８ｆ，２８ｉ〜２８ｊ，２８ｍとからなる電極セグメント群を利用する。すなわち、この電極セグメント群を構成する、実質的に接線方向に並んで位置する電極セグメント２８ａ，２８ｂ，２８ｄ，２８ｆ，２８ｉ〜２８ｊ，２８ｍに対して選択的に通電することにより、液晶層２７による位相差を生じさせ、接線方向のコマ収差を補正することができる。このとき、この電極セグメント群から外れた位置の電極セグメント２８ｃ，２８ｅ，２８ｇ〜２８ｈ，２８ｋ〜２８ｌには通電しない。
【００４２】
本実施形態によると、第１の実施形態とは異なり、電極２８の内周部分のみならず外周部分もコマ収差補正に利用している。これは、外周部分の電極セグメント２８ｆ〜２８ｍにそれぞれ独立して通電可能であり、実質的に一方向（半径方向または接線方向）に並んで位置する複数の電極セグメントからなる電極セグメント群を構成することができるからである。その電極セグメント群を構成する電極セグメントのそれぞれに対して選択的に通電することにより、第１の実施形態のように内周部分の電極セグメントのみを利用する場合に比べてはるかにきめ細かく位相差の調整ができ、高精度のコマ収差補正が可能である。
【００４３】
図７には、本発明の液晶素子の電極の第３の実施形態を示している。本実施形態の電極２９は第１，２の実施形態の電極２９と同じ構成であるが、電極３２の構成は第１，２の実施形態の電極２８と異なっている。本実施形態の電極３２の内周部分は、第１，２の実施形態の電極２８の内周部分よりも細かく分割されている。すなわち、第１，２の実施形態では電極２８の内周部分が、電極セグメント２８ａと、中心部分から放射状に延びる分割線によって分割された、周方向に並ぶ４つの電極セグメント２８ｂ〜２８ｅとからなるのに対し、本実施形態の電極３２は、電極セグメント３２ａと、中心部分から放射状に延びる分割線によって分割された、周方向に並ぶ８つの電極セグメント３２ｂ〜３２ｉとからなる。電極セグメント３２ａは、中心部に位置する円状の部分と、外周部の電極セグメント３２ｊ〜３２ｑとの境界に位置するリング状の部分とからなる。そして、電極３２の外周部分は、第２の実施形態の電極２９の外周部分とほぼ同じ構成であるが、分割線の位置が少しずれている。これは、第１，２の実施形態の電極２９の内周部分には４本の分割線があり、それらの分割線の延長線上（および分割線同士の中間位置の延長線上）に外周部分の分割線が位置しているのに対し、本実施形態の電極３２の内周部分には８本の分割線があり、それらの分割線の延長線上に外周部分の分割線が位置しているからである。
【００４４】
このように、本実施形態では電極３２の内周部分がより細かく分割されているため、コマ収差をより高精度に補正することができる。具体的には、半径方向のコマ収差を補正する場合には、図８（ｂ）に抜粋して示すように、実質的に接線方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ａ，３２ｂ，３２ｆと外周部分の電極セグメント３２ｊ，３２ｎとによって、１つの電極セグメント集合体３３ａが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ａを構成する各電極セグメント３２ａ，３２ｂ，３２ｆ，３２ｊ，３２ｎには全て同じ電位が印加されるようにする。また、実質的に接線方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ｃ，３２ｄ，３２ｅと外周部分の電極セグメント３２ｋ，３２ｍとによって、もう１つの電極セグメント集合体３３ｂが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ｂを構成する各電極セグメント３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｋ，３２ｍには全て同じ電位が印加されるようにする。さらに、実質的に接線方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ｇ，３２ｈ，３２ｉと外周部分の電極セグメント３２ｏ，３２ｑとによって、さらにもう１つの電極セグメント集合体３３ｃが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ｃを構成する各電極セグメント３２ｇ，３２ｈ，３２ｉ，３２ｏ，３２ｑには全て同じ電位が印加されるようにする。そうすると、外周部分の２つの電極セグメント３２ｌ，３２ｐを加えて全ての電極セグメントを用いて、３つの電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃが実質的に半径方向に並んで位置する状態が構成されていると考えられる（図９（ａ）参照）。要するに、各電極セグメント３３ａ〜３３ｃがそれぞれ単一の電極に相当するとみなすと、接線方向に略直線状に延びる中央の電極（電極セグメント集合体３３ａ）と、その両側にそれぞれ位置している電極（電極セグメント集合体３３ｂおよび電極セグメント集合体３３ｃ）とが半径方向に並んで位置する電極セグメント群が構成されていると考えられる。従って、これらの電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃのそれぞれに選択的に通電することにより、半径方向のコマ収差の補正ができる。しかも、各電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃはそれぞれ、電極３２の接線方向の全長にわたって延びるものであるため、電極３２のほぼ全域を利用して半径方向のコマ収差補正が行える。なお、以上の説明では、各電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃのそれぞれの内部では全て同電位になるように制御しているが、各電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃのそれぞれの内部において、部分的に異なる電位を印加するように制御することもできる。その場合、液晶層２７による位相差を非常に細かく制御することができ、補正の精度が向上する。
【００４５】
接線方向のコマ収差を補正する場合には、図８（ｃ）に抜粋して示すように、実質的に半径方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ａ，３２ｄ，３２ｈと外周部分の電極セグメント３２ｌ，３２ｐとによって、１つの電極セグメント集合体３３ｄが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ｄを構成する各電極セグメント３２ａ，３２ｄ，３２ｈ，３２ｌ，３２ｐには全て同じ電位が印加されるようにする。また、実質的に半径方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ｂ，３２ｃ，３２ｉと外周部分の電極セグメント３２ｋ，３２ｑとによって、もう１つの電極セグメント集合体３３ｅが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ｅを構成する各電極セグメント３２ｂ，３２ｃ，３２ｉ，３２ｋ，３２ｑには全て同じ電位が印加されるようにする。さらに、実質的に半径方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ｅ，３２ｆ，３２ｇと外周部分の電極セグメント３２ｍ，３２ｏとによって、さらにもう１つの電極セグメント集合体３３ｆが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ｆを構成する各電極セグメント３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，３２ｍ，３２ｏには全て同じ電位が印加されるようにする。そうすると、外周部分の２つの電極セグメント３２ｊ，３２ｎを加えて全ての電極セグメントを用いて、３つの電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆが実質的に接線方向に並んで位置する状態が構成されていると考えられる（図９（ｂ）参照）。要するに、各電極セグメント３３ｄ〜３３ｆがそれぞれ単一の電極に相当するとみなすと、半径方向に略直線状に伸びる中央の電極（電極セグメント集合体３３ｄ）と、その両側にそれぞれ位置している電極（電極セグメント集合体３３ｅおよび電極セグメント集合体３３ｆ）とが接線方向に並んで位置する電極セグメント群が構成されていると考えられる。従って、これらの電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆのそれぞれに選択的に通電することにより、接線方向のコマ収差の補正ができる。しかも、各電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆはそれぞれ、電極３２の半径方向の全長にわたって延びるものであるため、電極３２のほぼ全域を利用して接線方向のコマ収差補正が行える。なお、以上の説明では、各電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆのそれぞれの内部では全て同電位になるように制御しているが、各電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆのそれぞれの内部において、部分的に異なる電位を印加するように制御することもできる。その場合、液晶層２７による位相差を非常に細かく制御することができ、補正の精度が向上する。なお、接線方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆを、半径方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃと区別するために、「他の電極セグメント集合体」と称する場合もある。
【００４６】
このように、本実施形態によると、電極３２のほぼ全域にわたって、すなわち、少なくとも内周部分では中心角が２７０度の範囲にわたって、接線方向または半径方向のコマ収差の補正が行える。そのため、第２の実施形態よりもさらに良好なコマ収差の補正を行うことができる。
【００４７】
本実施形態において球面収差を補正する場合には、図７（ｂ）に示す電極２９の電極セグメント２９ａ〜２９ｅに選択的に通電し、非点収差を補正する場合には、図８（ａ）に抜粋して示す、電極３２の外周部分の電極セグメント３２ｊ〜３２ｑに選択的に通電する。これらの方法は、第１，２の実施形態と同様である。
【００４８】
なお、本実施形態においては、中心部分に位置する電極セグメント３２ａの位置から周囲に向かって分割線がほぼ放射状に延びており、それらの分割線が曲線状である。円形の光ビームにおいて発生する波面収差の分布パターンが通常は曲線状であるため、分割線が曲線状であると、各電極セグメント３２ｂ〜３２ｉを波面収差の分布パターンに対応させ易く好ましい。また、半径方向の中心線に関しても、接線方向の中心線に関しても、各分割線および各電極セグメント３２ｂ〜３２ｉがそれぞれ線対称に配置されていることが、各電極セグメント３２ｂ〜３２ｉを波面収差の分布パターンに対応させる上で好ましい。
【００４９】
以上説明した各実施形態からわかるように、本発明の液晶素子によると、従来の構成の様々な問題点を解決して、球面収差と、非点収差と、接線方向および半径方向のコマ収差との良好な補正が可能である。従って、この液晶素子を組み込んだ光ピックアップヘッドおよび光学記録および再生装置によると、光ディスクの傾きや光ピックアップヘッドの組立誤差等に起因する収差（歪み）が生じたとしても、高精度の記録および再生を行うことができる。その結果、従来は光学記録および再生装置の機構部分に設けられていた、光ピックアップヘッドと、光記録媒体を保持して回転させる媒体保持機構の互いの基準面との間に生じる傾きを補正する機械的調整手段を用いることなく、その記録再生の性能を最適化することが可能になる。一例としては、光ピックアップヘッドに搭載された半導体メモリ素子に、予め（例えば出荷時に）接線方向のコマ収差および半径方向のコマ収差の最適位置を記録しておき、光ピックアップヘッドを光学記録および再生装置へ搭載する際に、この半導体メモリ素子からデータを読み出して、最適のコマ収差補正が行える電圧値を素子に印加するように制御を行うことができる。このようにすれば、従来は光ピックアップヘッドをメカシャーシに搭載する際に行われていた傾き調整の工程を省略することができるため、メカシャーシの構造を簡略化できる上、工数の短縮化による製造コストの削減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の光学記録および再生装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す光学記録および再生装置の液晶素子の拡大断面図である。
【図３】（ａ）は図２に示す液晶素子の第１の実施形態の一方の電極を示す平面図、（ｂ）は他方の電極を示す平面図である。
【図４】（ａ）は図３に示す液晶素子の電極のうち非点収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｂ）は半径方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｃ）は接線方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図である。
【図５】（ａ）は本発明の液晶素子の第２の実施形態の一方の電極を示す平面図、（ｂ）は他方の電極を示す平面図である。
【図６】（ａ）は図５に示す液晶素子の電極のうち非点収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｂ）は半径方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｃ）は接線方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図である。
【図７】（ａ）は本発明の液晶素子の第３の実施形態の一方の電極を示す平面図、（ｂ）は他方の電極を示す平面図である。
【図８】（ａ）は図５に示す液晶素子の電極のうち非点収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｂ）は半径方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｃ）は接線方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図である。
【図９】（ａ）は図８（ａ）に示す電極セグメントからなる３つの電極セグメント集合体を示す概略図、（ｂ）は図８（ｂ）に示す電極セグメントからなる３つの電極セグメント集合体を示す概略図である。
【図１０】（ａ）は従来の液晶素子の一例における一方の電極を示す平面図、（ｂ）は他方の電極を示す平面図である。
【図１１】（ａ）は従来の液晶素子の他の例における一方の電極を示す平面図、（ｂ）は他方の電極を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 光ピックアップヘッド
２ 光記録媒体（光ディスク）
３ 媒体保持機構
４，５ 半導体レーザ
６ 受光素子
７ コリメータレンズ
７ａ 駆動機構
８ 液晶素子
９ 光軸
１０，１１ 偏光ビームスプリッタ
１２，１４ 半波長板
１３，１５ 回折格子
１６ アナモフィックレンズ
１７ フロントモニタ用光検出器
１８ 立ち上げミラー
１９ ４分の１波長板
２０ 対物レンズユニット
２１ａ，２１ｂ 対物レンズ
２２ レンズホルダ（支持部材）
２３ 駆動機構
２４ シャフト
２５，２６ 基板
２７ 液晶層
２８，２９，３２ 電極
２８ａ〜２８ｍ，２８ｆ’〜２８ｉ’，２９ａ〜２９ｇ，３２ａ〜３２ｑ 電極セグメント
３０，３１ 配向膜
３３ａ〜３３ｃ 電極セグメント集合体
３３ｄ〜３３ｆ 他の電極セグメント集合体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収差補正用液晶素子、光ピックアップヘッド、光学記録および再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光記録媒体（光ディスク）への情報の記録および情報の再生を行うために、光ピックアップヘッドを有する光学記録および再生装置が用いられている。具体的には、光ピックアップヘッドから光ビームを光ディスクに照射して、光ディスクによる反射光を受光素子によって受光する構成が採用されている。このような構成では、光ディスクの傾きや光ピックアップに使用される光学部品単体の製造誤差、さらには光ピックアップヘッドの組立誤差等に起因する収差（歪み）が発生し、記録および再生の精度が低下する可能性がある。
【０００３】
そこで、特許文献１〜３に、液晶素子を用いて収差を補正する構成が提案されている。具体的には、光源と対物レンズとの間に液晶素子が配置されている。そして、液晶素子により、光ディスクの傾きや光ピックアップヘッドの組立誤差等に起因する収差と逆位相になるように部分的に位相差が発生させられる。この液晶素子による位相差によって収差が補正されて、理想的な波面の光ビームが光ディスクに向かって進行して所望の位置に集光する。この液晶素子は、１対の電極の間に液晶層が挟み込まれた構成であり、各電極は複数の電極セグメントに分割されている。そして、各電極の複数の電極セグメントのうちのいずれかに選択的に通電することによって、液晶素子に部分的に位相差を生じさせることが可能になっている。収差を補正するために液晶素子により位相差を生じさせることができる領域は、電極の分割パターン（電極セグメントの配置パターン）によって決まる。従って、このような構成による収差の補正の性能は、電極の分割パターン（電極セグメントの配置パターン）に左右される。
【０００４】
さらに、特許文献４では、１つの液晶素子によって半径方向のコマ収差と非点収差とを補正するために、非点収差補正用の電極セグメントの内側に、半径方向のコマ収差補正用の電極セグメントを設けた構成が提案されている。図１０（ａ）に示すように、一方の電極１０１は外周部分と内周部分とに分かれている。内周部分は、略直線状に延びる中央の電極セグメント１０１ａと、中央の電極セグメント１０１ａの両側に位置する略半円状の２つの電極セグメント１０１ｂ，１０１ｃとにさらに分割されており、外周部分は８つの電極セグメント１０１ｄ〜１０１ｋにさらに分割されている。図１０（ｂ）に示すように、他方の電極１０２は、略同心円状の５つの電極セグメント１０２ａ〜１０２ｅにさらに分割されている。一方の電極１０１の外周部分の電極セグメント１０１ｄ〜１０１ｋが非点収差の補正のために用いられ、内周部分の電極セグメント１０１ａ〜１０１ｃがコマ収差の補正用（図１０（ａ）に示されている例では半径方向のコマ収差の補正用）に用いられる。そして、他方の電極１０２が球面収差の補正用に用いられる。なお、本明細書に添付の図面では、その上下方向を接線方向（タンジェンシャル方向）として示し、左右方向を半径方向（ラジアル方向）として示している。
【０００５】
特許文献５では、一方の電極を非点収差補正用のパターンとし、他方の電極で接線方向と半径方向の両方のコマ収差を補正する構成が提案されている。図１１（ａ）に示すように、一方の電極１０３は外周部分と内周部分とに分かれている。内周部分は１つの電極セグメント１０３ａを構成しており、外周部分は８つの電極セグメント１０３ｂ〜１０３ｉにさらに分割されている。図１１（ｂ）に概略的に示すように、実質的には、他方の電極１０４は、中心の電極セグメント１０４ａと、４つに分割された内側の電極セグメント１０４ｂ〜１０４ｅと、中間リング状の電極セグメント１０４ｆと、４つに分割された外側の電極セグメント１０４ｇ〜１０４ｊとに分割されている。そして、内側の電極セグメント１０４ｂ〜１０４ｅの分割線と外側の電極セグメント１０４ｇ〜１０４ｊの分割線は同一直線上に位置している。この構成では、一方の電極１０３の外周部分の電極セグメント１０３ｂ〜１０３ｉが非点収差の補正のために用いられる。他方の電極１０４は、接線方向のコマ収差の補正用に用いられる電極セグメント１０４ｂ，１０４ｄ，１０４ｇ，１０４ｉの組と、半径方向のコマ収差の補正用に用いられる電極セグメント１０４ｃ，１０４ｅ，１０４ｈ，１０４ｊの組とに分けられる。
【特許文献１】特許第３５３８５２０号公報
【特許文献２】特許第３４４３２２６号公報
【特許文献３】特開２００５−１２２８２８号公報
【特許文献４】特開２００７−２７３０４５号公報
【特許文献５】特開２００７−８０４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した従来技術のうち、特許文献１，２によると、波面収差（主としてコマ収差または球面収差）を補正できると記載されているが、接線方向のコマ収差および半径方向のコマ収差と、球面収差と、非点収差とをそれぞれ精緻に補正することは困難であり、これらの様々の収差を含んだ状態において高精度に補正を行うことはできない。
【０００７】
特許文献３に記載されている構成では、複数の電極セグメントのうち、外周部分の非点収差を補正するための電極セグメントと、光束の有効範囲におけるコマ収差の外周部分における分布パターンとが整合せず、非点収差の補正は可能であっても、コマ収差の外周部の補正に関しては十分な収差低減ができない可能性がある。また、球面収差の補正に寄与する制御領域が実質的に２つしかなく、十分な補正が可能であるとはいえない。
【０００８】
また、特許文献４に記載の構成（図１０（ａ），１０（ｂ）参照）では、一方の方向（図示されている例では半径方向）のコマ収差の補正は可能であるものの、それに直交する方向（図示されている例では接線方向）のコマ収差の補正は行えない。このように、両方向のコマ収差を良好に補正することはできず、性能が不十分である。
【０００９】
特許文献５に記載の構成（図１１（ａ），１１（ｂ）参照）は、球面収差の補正を行えないものである。また、この構成では、コマ収差の補正用の電極セグメント１０４ｂ〜１０４ｅ，１０４ｇ〜１０４ｊが全て、中心角が９０度の扇形状である。従って、接線方向のコマ収差の補正領域は、１０４ｂおよび１０４ｇと１０４ｄおよび１０４ｉによる合計１８０度の範囲内に限られる。同様に、半径方向のコマ収差の補正領域は、１０４ｃおよび１０４ｈと１０４ｅおよび１０４ｊによる合計１８０度の範囲内に限られる。すなわち、各方向のそれぞれのコマ収差の補正領域が、中心角が９０度×２＝１８０度の範囲に過ぎず、補正できない領域も１８０度の範囲である。そのため、コマ収差の緻密な補正ができず、補正性能が劣るという欠点がある。
【００１０】
そこで本発明の目的は、球面収差と、非点収差と、接線方向および半径方向のコマ収差とを十分に補正することができる収差補正用液晶素子と、それを含む光ピックアップヘッドと、光学記録および再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、光学系内に配置される収差補正用液晶素子において、少なくとも１対の電極によって液晶層を挟んだ構成であり、１対の電極のうちの一方の電極は円状の内周部分とリング状の外周部分とに分割されており、一方の電極の外周部分は非点収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメントにさらに分割されており、一方の電極の内周部分はコマ収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメントを含み、１対の電極のうちの他方の電極は球面収差補正用の電極であり、同心円状の複数の分割線によって分割された複数の電極セグメントからなることを特徴とする。この構成によると、球面収差と、非点収差と、接線方向および半径方向のコマ収差との良好な補正が可能である。
【００１２】
一方の電極の外周部分の少なくとも一部は非点収差補正用の電極としてもコマ収差補正用の電極としても機能し、一方の電極の外周部分の複数の電極セグメントのうちの一部と、内周部分の複数の電極セグメントの一部とが第１の方向に並んで位置して、第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成し、一方の電極の外周部分の複数の電極セグメントのうちの一部と、内周部分の複数の電極セグメントの一部とが第１の方向に直交する第２の方向に並んで位置して、第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成するものであってもよい。また、一方の電極の外周部分の少なくとも一部は非点収差補正用の電極としてもコマ収差補正用の電極としても機能し、一方の電極の外周部分の複数の電極セグメントのうちの一部と、内周部分の複数の電極セグメントの一部とが、第１の方向に直交する第２の方向に並んで位置して電極セグメント集合体を構成し、複数の電極セグメント集合体が第１の方向に並んで第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成し、一方の電極の外周部分の複数の電極セグメントのうちの一部と、内周部分の複数の電極セグメントの一部とが第１の方向に並んで位置して他の電極セグメント集合体を構成し、複数の前記他の電極セグメント集合体が第２の方向に並んで第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成するものであってもよい。これらの構成によると、一方の電極の内周部分のみならず外周部分もコマ収差の補正に利用できるため、コマ収差補正の性能がより向上する。
【００１３】
なお、これらの構成の場合、非点収差補正時には、一方の電極の外周部分の複数の電極セグメントに選択的に通電され、第１の方向におけるコマ収差補正時には、第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する（または、第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する電極セグメント集合体をなす）一方の電極の外周部分の電極セグメントおよび内周部分の電極セグメントに選択的に通電され、第２の方向におけるコマ収差補正時には、第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する（または、第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する他の電極セグメント集合体をなす）一方の電極の外周部分の電極セグメントおよび内周部分の電極セグメントに選択的に通電され、球面収差補正時には、他方の電極の複数の電極セグメントに選択的に通電される。
【００１４】
一方の電極の外周部分は、放射状に延びる複数の分割線により分割された少なくとも８つの前記電極セグメントからなり、一方の電極の内周部分は、放射状に延びる複数の分割線により分割された少なくとも４つの電極セグメントを含み、外周部分を分割する複数の分割線の一部と、内周部分を分割する複数の分割線の一部とは、同一線上に位置していてもよい。さらに、一方の電極の前記内周部分は、分割線によって３列×３行のマトリクス状の９つの電極セグメントに分割されていてもよい。３列×３行のマトリクス状になっている場合、中心部分の電極セグメントの周囲を取り囲むように８つの電極セグメントが配置された構成になり、互いに直交する２つの方向のコマ収差補正に理由するのに好適である。この電極の内周部分の全域が２つの方向のコマ収差の補正に利用できる。
【００１５】
なお、本発明の光ピックアップヘッドは、光源と、光記録媒体に対向して配置される対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に配置されている、前記した収差補正用液晶素子とを有する。さらに、複数の対物レンズを含む対物レンズユニットを有し、対物レンズユニットは、複数の対物レンズのいずれかを選択的に光記録媒体との対向位置に配置させることができるものであってもよい。
【００１６】
そして、本発明の光学記録および再生装置は、前記した光ピックアップヘッドと、光記録媒体を保持して回転させる媒体保持機構とを有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、球面収差と、非点収差と、接線方向および半径方向のコマ収差とを、広い範囲にわたって良好に補正することができる。それによって、光記録媒体の傾きや光学系の組立誤差等に起因してこれらの収差が生じたとしても、高精度の記録および再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る光学記録および再生装置の構成を示す概略図である。この光学記録および再生装置は、光記録媒体２にデジタル情報の記録または再生を行うための光ピックアップヘッド１と、光記録媒体２を保持して回転させる媒体保持機構３を有している。
【００２０】
光ピックアップヘッド１は、光源として２つの半導体レーザ４，５を有している。半導体レーザ４は、図示しないが、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の記録および再生を行うための波長６５０ｎｍの赤色レーザビームを発光する第１の発光領域と、ＣＤ（Compact Disc）の記録および再生を行うための波長７８０ｎｍの赤外レーザビームを発光する第２の発光領域とを有している。一方、半導体レーザ５は、次世代ＤＶＤ（ブルーレイディスク（Blu-ray Disc：登録商標）およびＨＤ−ＤＶＤ（High Definition DVD））の記録および再生を行うための波長４０５ｎｍの青色レーザビームを発光する。
【００２１】
半導体レーザ４と半導体レーザ５は、後述する受光素子６、コリメータレンズ７、および液晶素子８の光軸９上に配置された偏光ビームスプリッタ１０，１１に向けて、それぞれレーザビームを照射できるように配置されている。半導体レーザ４と偏光ビームスプリッタ１０の間には、赤色レーザビームおよび赤外レーザビーム用の半波長板１２と回折格子１３が配置されており、半導体レーザ５と偏光ビームスプリッタ１１の間には、青色レーザビーム用の半波長板１４と回折格子１５が配置されている。光軸９上には、アナモフィックレンズ１６と受光素子６が配置されている。アナモフィックレンズ１６は、レーザビームを受光素子６上に結像させるためのものであり、受光素子６は、受光したレーザビームを光電変換して電気信号を出力するものである。
【００２２】
光軸９上であって、偏光ビームスプリッタ１０，１１を間に挟んでアナモフィックレンズ１６および受光素子６と反対側に、フロントモニタ用光検出器１７、コリメータレンズ７、液晶素子８、および立ち上げミラー１８が配置されている。コリメータレンズ７はレーザビームを平行光線束に変換するものである。コリメータレンズ７には、光軸９に平行な方向にコリメータレンズ７を移動させる駆動機構７ａが付属している。液晶素子８は、位相差を生じさせて収差を補正するためのものであり、その詳細な構成については後述する。フロントモニタ用光検出器１７は、半導体レーザ４，５から出射されたレーザビームの光強度を計測し、このフロントモニタ用光検出器１７の出力に基づいて半導体レーザ４，５の出力が調整される。
【００２３】
立ち上げミラー１８は、レーザビームを反射して、光路を折り曲げるものである。具体的には、立ち上げミラー１８は、半導体レーザ４，５から出射されて偏光ビームスプリッタ１０，１１、コリメータレンズ７、および液晶素子８を通過して来たレーザビームを反射して、光路を折り曲げて光記録媒体２へ向かう方向に立ち上げる。また、立ち上げミラー１８は、前記したのと逆に、光記録媒体２からのレーザビームを反射して、光路を折り曲げて、液晶素子８、コリメータレンズ７、偏光ビームスプリッタ１１，１０、アナモフィックレンズ１６を介して、受光素子６に入射させる。
【００２４】
立ち上げミラー１８と光記録媒体２の間に、４分の１波長板１９と対物レンズユニット２０が配置されている。実際には、４分の１波長板１９と対物レンズユニット２０と光記録媒体２は、図１の紙面に垂直な方向に積み重なるように配置されている。
【００２５】
対物レンズユニット２０は、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａと、ブルーレイディスク用の対物レンズ２１ｂとが、レンズホルダ（支持部材）２２に搭載された構成である。ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａと、ブルーレイディスク用の対物レンズ２１ｂとは、各々の光軸が平行になるように横に並べて配置されている。レンズホルダ２２は、駆動機構２３に駆動されて、シャフト２４に沿って上下方向（フォーカス方向）に移動可能であるとともに、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａとブルーレイディスク用の対物レンズ２１ｂの光軸に垂直な面内でシャフト２４を中心として回転可能である。立ち上げミラー１８と光記録媒体２は、４分の１波長板１９と、対物レンズユニット２０の対物レンズ２１ａまたは対物レンズ２１ｂとを介して互いに対向する。
【００２６】
この光ピックアップヘッド１を用いて、記録媒体２であるＣＤを再生する場合について説明する。この場合、まず、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａが記録媒体２に対向する位置になるようにレンズホルダ２２の姿勢を調整する。そして、半導体レーザ４の第２の発光領域から波長７８０ｎｍの赤外レーザビームを出射する。この赤外レーザビームは、半波長板１２および回折格子１３を介して偏光ビームスプリッタ１０に入射する。偏光ビームスプリッタ１０に入射した赤外レーザビームは、偏光ビームスプリッタ１０に反射され、偏光ビームスプリッタ１１を介してコリメータレンズ７に入射して、コリメータレンズ７により平行光線に変換される。平行光線に変換された赤外レーザビームは、液晶素子８によって位相差を付与され、その位相差によって収差が補正される。さらに、赤外レーザビームは、立ち上げミラー１８に入射して反射され、４分の１波長板１９によって円偏光に変換される。円偏光に変換された赤外レーザビームは、対物レンズユニット２０のＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａによって、記録媒体（ＣＤ）２の所定の位置に集光させられる。
【００２７】
このようにして照射された赤外レーザビームの、記録媒体（ＣＤ）２による反射光は、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ２１ａを透過し、４分の１波長板１９によって直線偏光に変換され、立ち上げミラー１８によって反射される。そしてこの反射光は、液晶素子８、コリメータレンズ７、フロントモニタ用光検出器１７、偏光ビームスプリッタ１１，１０を通過して、アナモフィックレンズ１６によって受光素子６上に結像する。受光素子６は、受光した反射光（レーザビーム）を光電変換して電気信号を出力する。図示しない処理回路によってこれらの電気信号が処理されて、記録媒体（ＣＤ）２に記録された情報が読み取られる。
【００２８】
なお、記録媒体２としてＤＶＤを再生する場合には、半導体レーザ４から出射されるレーザビームが、第２の発光領域からの赤外レーザビームではなく、第１の発光領域からの赤色レーザビームである。それ以外の点に関しては、ＣＤを再生する場合と全く同じであるので説明は省略する。
【００２９】
記録媒体２としてＨＤ−ＤＶＤを再生する場合には、半導体レーザ４は作動させず、半導体レーザ５から青色レーザビームを出射させる。青色レーザビームは、半波長板１４および回折格子１５を介して偏光ビームスプリッタ１１に入射する。この青色レーザビームは、偏光ビームスプリッタ１１に反射され、コリメータレンズ７に入射する。それ以外の点に関しては、ＣＤやＤＶＤを再生する場合と全く同じであるので説明は省略する。
【００３０】
記録媒体２としてブルーレイディスクを再生する場合には、対物レンズユニット２０のレンズホルダ２２を、シャフト２４を中心として１８０度または９０度回転させ、ブルーレイディスク用の対物レンズ２１ｂが記録媒体２に対向する位置になるように調整する。このように対物レンズを交換することにより、光記録媒体２の表面からレーザビームを集光させる位置までの深さや対物レンズの開口数ＮＡを変えて、ブルーレイディスクの再生に適した状態にする。それ以外の点に関しては、ＨＤ−ＤＶＤを再生する場合と全く同じであるので説明は省略する。
【００３１】
以上説明した本発明の光学記録および再生装置の光ピックアップヘッド１の、液晶素子８の構成について詳細に説明する。図２に示すように、液晶素子８の基本構成は、ガラス等からなる１対の基板２５，２６の間に液晶層２７が挟まれた構成であり、各基板２５，２６の内面（対向面）には、電極２８，２９と配向膜３０，３１がそれぞれ形成されている。
【００３２】
両電極２８，２９はそれぞれ複数の電極セグメントに分割されている。本発明の第１の実施形態では、一方の電極２８は、図３（ａ）に示すように、リング状の外周部分と円状の内周部分とに分かれている。電極２８の内周部分は、電極セグメント２８ａと、中心部分から放射状に延びる分割線によって分割された、周方向に並ぶ４つの電極セグメント２８ｂ〜２８ｅとからなる。電極セグメント２８ａは、中心部に位置する円状の部分と、中心部から放射状に延びて４つの電極セグメント２８ｂ〜２８ｅの分割線となる延長部分と、後述する外周部の電極セグメント２８ｆ〜２８ｉおよび２８ｆ’〜２８ｉ’との境界に位置するリング状の部分とからなる。各電極セグメント２８ａ〜２８ｅはそれぞれ独立して導通され、コマ収差補正用の電極として機能する。
【００３３】
この一方の電極２８のリング状の外周部分は、放射状に延びる分割線によって、周方向に並ぶ８つの電極セグメント２８ｆ〜２８ｉおよび２８ｆ’〜２８ｉ’に、実質的に均等に分割されている。本実施形態では、外周部分の、互いに対向する電極セグメント同士が組になって導通が制御される。従って、電極２８ｆおよび電極２８ｆ’の組、電極２８ｇおよび電極２８ｇ’の組、電極２８ｈおよび電極２８ｈ’の組、電極２８ｉおよび電極２８ｉ’の組の合計４組に分けられ、各組ごとにそれぞれ独立して導通される。この電極２８の外周部分は、非点収差補正用の電極として機能する。この電極２８の内周部分の分割線（電極セグメント２８ａの延長部分）は、外周部分の分割線の一部と同一線上に位置している。
【００３４】
これに対し、他方の電極２９は、図３（ｂ）に示すように同心円状の複数の分割線によって分割された複数の電極セグメント２９ａ〜２９ｅからなる。各電極セグメント２９ａ〜２９はそれぞれ独立して導通され、この電極２９は球面収差補正用の電極として機能する。
【００３５】
これらの電極２８，２９を用いると、球面収差を補正する場合には、図３（ｂ）に示す電極２９の電極セグメント２９ａ〜２９ｅに選択的に通電することによって、液晶層２７による位相差を生じさせることができる。このように球面収差に関しては、特許文献４と実質的に同様な補正が可能である。
【００３６】
非点収差を補正する場合には、図４（ａ）に抜粋して示す、電極２８の外周部分の電極セグメント２８ｆ〜２８ｉおよび２８ｆ’〜２８ｉ’に選択的に通電することによって、液晶層２７による位相差を生じさせることができる。このように非点収差に関しては、特許文献４，５と実質的に同様な補正が可能である。
【００３７】
半径方向のコマ収差を補正する場合には、図４（ｂ）に抜粋して示す、電極２８の内周部分の電極セグメント２８ａ，２８ｃ，２８ｅに選択的に通電することによって、液晶層２７による位相差を生じさせることができる。そして、接線方向のコマ収差を補正する場合には、図４（ｃ）に抜粋して示す、電極２８の内周部分の電極セグメント２８ａ，２８ｂ，２８ｄに選択的に通電することによって、液晶層２７による位相差を生じさせることができる。このように、実質的に半径方向に並ぶ電極セグメント２８ａ，２８ｃ，２８ｅからなる電極セグメント群を用いることにより、半径方向のコマ収差が補正でき、かつ、実質的に接線方向に並ぶ電極セグメント２８ａ，２８ｂ，２８ｄからなる電極セグメント群を用いることにより、接線方向のコマ収差が補正できる。
【００３８】
例えば特許文献４の構成では、一方向（例えば半径方向）のみのコマ収差の補正が可能で、他の方向（例えば接線方向）のコマ収差の補正は行えなかった。しかし、本実施形態の構成では、接線方向と半径方向の両方に関してコマ収差の補正が良好に行える。そして、球面収差の補正も非点収差の補正も行える。コマ収差の補正と球面収差の補正と非点収差の補正とが互いに独立して制御できるため、制約を受けることなくそれぞれの収差の補正を自由に行うことができ、良好な結果が得られる。
【００３９】
図５には、本発明の液晶素子の電極の第２の実施形態を示している。本実施形態は、前記した第１の実施形態とほぼ同じ電極２８，２９を有しているが、電極２８の外周部分が、全て独立して通電可能な電極セグメント２８ｆ〜２８ｍからなり、第１の実施形態のような組を構成していない。この場合、前記した第１の実施形態と同様に、球面収差を補正する場合には、図５（ｂ）に示す電極２９の電極セグメント２９ａ〜２９ｅに選択的に通電し、非点収差を補正する場合には、図６（ａ）に抜粋して示す、電極２８の外周部分の電極セグメント２８ｆ〜２８ｍに選択的に通電する。こうして、それぞれの通電状態に応じて液晶層２７による位相差を生じさせ、球面収差および非点収差を補正する。
【００４０】
そして、本実施形態では、コマ収差を補正する場合に、電極２８の内周部分の電極セグメント２８ａ〜２８ｅのみならず外周部分の電極セグメント２８ｆ〜２８ｍも利用する。すなわち、半径方向のコマ収差を補正する場合には、図６（ｂ）に抜粋して示すように、実質的に半径方向に並んで位置する内周部分の電極セグメント２８ａ，２８ｃ，２８ｅと外周部分の電極セグメント２８ｇ〜２９ｈ，２８ｋ〜２８ｌとからなる電極セグメント群を利用する。すなわち、この電極セグメント群を構成する、実質的に半径方向に並んで位置する電極セグメント２８ａ，２８ｃ，２８ｅ，２８ｇ〜２８ｈ，２８ｋ〜２８ｌに対して選択的に通電することにより、液晶層２７による位相差を生じさせ、半径方向のコマ収差を補正することができる。このとき、この電極セグメント群から外れた位置の電極セグメント２８ｂ，２８ｄ，２８ｆ，２８ｉ〜２８ｊ，２８ｍには通電しない。
【００４１】
一方、接線方向のコマ収差を補正する場合には、図６（ｃ）に抜粋して示すように、実質的に接線方向に並んで位置する内周部分の電極セグメント２８ａ，２８ｂ，２８ｄと外周部分の電極セグメント２８ｆ，２８ｉ〜２８ｊ，２８ｍとからなる電極セグメント群を利用する。すなわち、この電極セグメント群を構成する、実質的に接線方向に並んで位置する電極セグメント２８ａ，２８ｂ，２８ｄ，２８ｆ，２８ｉ〜２８ｊ，２８ｍに対して選択的に通電することにより、液晶層２７による位相差を生じさせ、接線方向のコマ収差を補正することができる。このとき、この電極セグメント群から外れた位置の電極セグメント２８ｃ，２８ｅ，２８ｇ〜２８ｈ，２８ｋ〜２８ｌには通電しない。
【００４２】
本実施形態によると、第１の実施形態とは異なり、電極２８の内周部分のみならず外周部分もコマ収差補正に利用している。これは、外周部分の電極セグメント２８ｆ〜２８ｍにそれぞれ独立して通電可能であり、実質的に一方向（半径方向または接線方向）に並んで位置する複数の電極セグメントからなる電極セグメント群を構成することができるからである。その電極セグメント群を構成する電極セグメントのそれぞれに対して選択的に通電することにより、第１の実施形態のように内周部分の電極セグメントのみを利用する場合に比べてはるかにきめ細かく位相差の調整ができ、高精度のコマ収差補正が可能である。
【００４３】
図７には、本発明の液晶素子の電極の第３の実施形態を示している。本実施形態の電極２９は第１，２の実施形態の電極２９と同じ構成であるが、電極３２の構成は第１，２の実施形態の電極２８と異なっている。本実施形態の電極３２の内周部分は、第１，２の実施形態の電極２８の内周部分よりも細かく分割されている。すなわち、第１，２の実施形態では電極２８の内周部分が、電極セグメント２８ａと、中心部分から放射状に延びる分割線によって分割された、周方向に並ぶ４つの電極セグメント２８ｂ〜２８ｅとからなるのに対し、本実施形態の電極３２は、電極セグメント３２ａと、中心部分から放射状に延びる分割線によって分割された、周方向に並ぶ８つの電極セグメント３２ｂ〜３２ｉとからなる。電極セグメント３２ａは、中心部に位置する円状の部分と、外周部の電極セグメント３２ｊ〜３２ｑとの境界に位置するリング状の部分とからなる。そして、電極３２の外周部分は、第２の実施形態の電極２９の外周部分とほぼ同じ構成であるが、分割線の位置が少しずれている。これは、第１，２の実施形態の電極２９の内周部分には４本の分割線があり、それらの分割線の延長線上（および分割線同士の中間位置の延長線上）に外周部分の分割線が位置しているのに対し、本実施形態の電極３２の内周部分には８本の分割線があり、それらの分割線の延長線上に外周部分の分割線が位置しているからである。
【００４４】
このように、本実施形態では電極３２の内周部分がより細かく分割されているため、コマ収差をより高精度に補正することができる。具体的には、半径方向のコマ収差を補正する場合には、図８（ｂ）に抜粋して示すように、実質的に接線方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ａ，３２ｂ，３２ｆと外周部分の電極セグメント３２ｊ，３２ｎとによって、１つの電極セグメント集合体３３ａが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ａを構成する各電極セグメント３２ａ，３２ｂ，３２ｆ，３２ｊ，３２ｎには全て同じ電位が印加されるようにする。また、実質的に接線方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ｃ，３２ｄ，３２ｅと外周部分の電極セグメント３２ｋ，３２ｍとによって、もう１つの電極セグメント集合体３３ｂが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ｂを構成する各電極セグメント３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｋ，３２ｍには全て同じ電位が印加されるようにする。さらに、実質的に接線方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ｇ，３２ｈ，３２ｉと外周部分の電極セグメント３２ｏ，３２ｑとによって、さらにもう１つの電極セグメント集合体３３ｃが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ｃを構成する各電極セグメント３２ｇ，３２ｈ，３２ｉ，３２ｏ，３２ｑには全て同じ電位が印加されるようにする。そうすると、外周部分の２つの電極セグメント３２ｌ，３２ｐを加えて全ての電極セグメントを用いて、３つの電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃが実質的に半径方向に並んで位置する状態が構成されていると考えられる（図９（ａ）参照）。要するに、各電極セグメント３３ａ〜３３ｃがそれぞれ単一の電極に相当するとみなすと、接線方向に略直線状に延びる中央の電極（電極セグメント集合体３３ａ）と、その両側にそれぞれ位置している電極（電極セグメント集合体３３ｂおよび電極セグメント集合体３３ｃ）とが半径方向に並んで位置する電極セグメント群が構成されていると考えられる。従って、これらの電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃのそれぞれに選択的に通電することにより、半径方向のコマ収差の補正ができる。しかも、各電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃはそれぞれ、電極３２の接線方向の全長にわたって延びるものであるため、電極３２のほぼ全域を利用して半径方向のコマ収差補正が行える。なお、以上の説明では、各電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃのそれぞれの内部では全て同電位になるように制御しているが、各電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃのそれぞれの内部において、部分的に異なる電位を印加するように制御することもできる。その場合、液晶層２７による位相差を非常に細かく制御することができ、補正の精度が向上する。
【００４５】
接線方向のコマ収差を補正する場合には、図８（ｃ）に抜粋して示すように、実質的に半径方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ａ，３２ｄ，３２ｈと外周部分の電極セグメント３２ｌ，３２ｐとによって、１つの電極セグメント集合体３３ｄが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ｄを構成する各電極セグメント３２ａ，３２ｄ，３２ｈ，３２ｌ，３２ｐには全て同じ電位が印加されるようにする。また、実質的に半径方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ｂ，３２ｃ，３２ｉと外周部分の電極セグメント３２ｋ，３２ｑとによって、もう１つの電極セグメント集合体３３ｅが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ｅを構成する各電極セグメント３２ｂ，３２ｃ，３２ｉ，３２ｋ，３２ｑには全て同じ電位が印加されるようにする。さらに、実質的に半径方向に並んで位置している内周部分の電極セグメント３２ｅ，３２ｆ，３２ｇと外周部分の電極セグメント３２ｍ，３２ｏとによって、さらにもう１つの電極セグメント集合体３３ｆが構成されているとみなす。この電極セグメント集合体３３ｆを構成する各電極セグメント３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，３２ｍ，３２ｏには全て同じ電位が印加されるようにする。そうすると、外周部分の２つの電極セグメント３２ｊ，３２ｎを加えて全ての電極セグメントを用いて、３つの電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆが実質的に接線方向に並んで位置する状態が構成されていると考えられる（図９（ｂ）参照）。要するに、各電極セグメント３３ｄ〜３３ｆがそれぞれ単一の電極に相当するとみなすと、半径方向に略直線状に伸びる中央の電極（電極セグメント集合体３３ｄ）と、その両側にそれぞれ位置している電極（電極セグメント集合体３３ｅおよび電極セグメント集合体３３ｆ）とが接線方向に並んで位置する電極セグメント群が構成されていると考えられる。従って、これらの電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆのそれぞれに選択的に通電することにより、接線方向のコマ収差の補正ができる。しかも、各電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆはそれぞれ、電極３２の半径方向の全長にわたって延びるものであるため、電極３２のほぼ全域を利用して接線方向のコマ収差補正が行える。なお、以上の説明では、各電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆのそれぞれの内部では全て同電位になるように制御しているが、各電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆのそれぞれの内部において、部分的に異なる電位を印加するように制御することもできる。その場合、液晶層２７による位相差を非常に細かく制御することができ、補正の精度が向上する。なお、接線方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する電極セグメント集合体３３ｄ〜３３ｆを、半径方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する電極セグメント集合体３３ａ〜３３ｃと区別するために、「他の電極セグメント集合体」と称する場合もある。
【００４６】
このように、本実施形態によると、電極３２のほぼ全域にわたって、すなわち、少なくとも内周部分では中心角が２７０度の範囲にわたって、接線方向または半径方向のコマ収差の補正が行える。そのため、第２の実施形態よりもさらに良好なコマ収差の補正を行うことができる。
【００４７】
本実施形態において球面収差を補正する場合には、図７（ｂ）に示す電極２９の電極セグメント２９ａ〜２９ｅに選択的に通電し、非点収差を補正する場合には、図８（ａ）に抜粋して示す、電極３２の外周部分の電極セグメント３２ｊ〜３２ｑに選択的に通電する。これらの方法は、第１，２の実施形態と同様である。
【００４８】
なお、本実施形態においては、中心部分に位置する電極セグメント３２ａの位置から周囲に向かって分割線がほぼ放射状に延びており、それらの分割線が曲線状である。円形の光ビームにおいて発生する波面収差の分布パターンが通常は曲線状であるため、分割線が曲線状であると、各電極セグメント３２ｂ〜３２ｉを波面収差の分布パターンに対応させ易く好ましい。また、半径方向の中心線に関しても、接線方向の中心線に関しても、各分割線および各電極セグメント３２ｂ〜３２ｉがそれぞれ線対称に配置されていることが、各電極セグメント３２ｂ〜３２ｉを波面収差の分布パターンに対応させる上で好ましい。
【００４９】
以上説明した各実施形態からわかるように、本発明の液晶素子によると、従来の構成の様々な問題点を解決して、球面収差と、非点収差と、接線方向および半径方向のコマ収差との良好な補正が可能である。従って、この液晶素子を組み込んだ光ピックアップヘッドおよび光学記録および再生装置によると、光ディスクの傾きや光ピックアップヘッドの組立誤差等に起因する収差（歪み）が生じたとしても、高精度の記録および再生を行うことができる。その結果、従来は光学記録および再生装置の機構部分に設けられていた、光ピックアップヘッドと、光記録媒体を保持して回転させる媒体保持機構の互いの基準面との間に生じる傾きを補正する機械的調整手段を用いることなく、その記録再生の性能を最適化することが可能になる。一例としては、光ピックアップヘッドに搭載された半導体メモリ素子に、予め（例えば出荷時に）接線方向のコマ収差および半径方向のコマ収差の最適位置を記録しておき、光ピックアップヘッドを光学記録および再生装置へ搭載する際に、この半導体メモリ素子からデータを読み出して、最適のコマ収差補正が行える電圧値を素子に印加するように制御を行うことができる。このようにすれば、従来は光ピックアップヘッドをメカシャーシに搭載する際に行われていた傾き調整の工程を省略することができるため、メカシャーシの構造を簡略化できる上、工数の短縮化による製造コストの削減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の光学記録および再生装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す光学記録および再生装置の液晶素子の拡大断面図である。
【図３】（ａ）は図２に示す液晶素子の第１の実施形態の一方の電極を示す平面図、（ｂ）は他方の電極を示す平面図である。
【図４】（ａ）は図３に示す液晶素子の電極のうち非点収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｂ）は半径方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｃ）は接線方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図である。
【図５】（ａ）は本発明の液晶素子の第２の実施形態の一方の電極を示す平面図、（ｂ）は他方の電極を示す平面図である。
【図６】（ａ）は図５に示す液晶素子の電極のうち非点収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｂ）は半径方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｃ）は接線方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図である。
【図７】（ａ）は本発明の液晶素子の第３の実施形態の一方の電極を示す平面図、（ｂ）は他方の電極を示す平面図である。
【図８】（ａ）は図５に示す液晶素子の電極のうち非点収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｂ）は半径方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図、（ｃ）は接線方向のコマ収差の補正に利用される電極セグメントのみを示す概略図である。
【図９】（ａ）は図８（ａ）に示す電極セグメントからなる３つの電極セグメント集合体を示す概略図、（ｂ）は図８（ｂ）に示す電極セグメントからなる３つの電極セグメント集合体を示す概略図である。
【図１０】（ａ）は従来の液晶素子の一例における一方の電極を示す平面図、（ｂ）は他方の電極を示す平面図である。
【図１１】（ａ）は従来の液晶素子の他の例における一方の電極を示す平面図、（ｂ）は他方の電極を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 光ピックアップヘッド
２ 光記録媒体（光ディスク）
３ 媒体保持機構
４，５ 半導体レーザ
６ 受光素子
７ コリメータレンズ
７ａ 駆動機構
８ 液晶素子
９ 光軸
１０，１１ 偏光ビームスプリッタ
１２，１４ 半波長板
１３，１５ 回折格子
１６ アナモフィックレンズ
１７ フロントモニタ用光検出器
１８ 立ち上げミラー
１９ ４分の１波長板
２０ 対物レンズユニット
２１ａ，２１ｂ 対物レンズ
２２ レンズホルダ（支持部材）
２３ 駆動機構
２４ シャフト
２５，２６ 基板
２７ 液晶層
２８，２９，３２ 電極
２８ａ〜２８ｍ，２８ｆ’〜２８ｉ’，２９ａ〜２９ｇ，３２ａ〜３２ｑ 電極セグメント
３０，３１ 配向膜
３３ａ〜３３ｃ 電極セグメント集合体
３３ｄ〜３３ｆ 他の電極セグメント集合体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系内に配置される収差補正用液晶素子において、
少なくとも１対の電極によって液晶層を挟んだ構成であり、
前記１対の電極のうちの一方の電極は円状の内周部分とリング状の外周部分とに分割されており、前記一方の電極の前記外周部分は非点収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメントにさらに分割されており、前記一方の電極の前記内周部分はコマ収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメントを含み、
前記１対の電極のうちの他方の電極は球面収差補正用の電極であり、同心円状の複数の分割線によって分割された複数の電極セグメントからなる
ことを特徴とする、収差補正用液晶素子。
【請求項２】
前記一方の電極の前記外周部分の少なくとも一部は非点収差補正用の電極としてもコマ収差補正用の電極としても機能し、
前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントのうちの一部と、前記内周部分の複数の前記電極セグメントの一部とが第１の方向に並んで位置して、前記第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成し、
前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントのうちの一部と、前記内周部分の複数の前記電極セグメントの一部とが前記第１の方向に直交する第２の方向に並んで位置して、前記第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成している、
請求項１に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項３】
非点収差補正時には、前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントに選択的に通電され、
前記第１の方向におけるコマ収差補正時には、前記第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する前記一方の電極の前記外周部分の前記電極セグメントおよび前記内周部分の前記電極セグメントに選択的に通電され、
前記第２の方向におけるコマ収差補正時には、前記第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する前記一方の電極の前記外周部分の前記電極セグメントおよび前記内周部分の前記電極セグメントに選択的に通電され、
球面収差補正時には、前記他方の電極の複数の前記電極セグメントに選択的に通電される
請求項２に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項４】
前記一方の電極の前記外周部分の少なくとも一部は非点収差補正用の電極としてもコマ収差補正用の電極としても機能し、
前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントのうちの一部と、前記内周部分の複数の前記電極セグメントの一部とが、第１の方向に直交する第２の方向に並んで位置して電極セグメント集合体を構成し、複数の前記電極セグメント集合体が前記第１の方向に並んで前記第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成し、
前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントのうちの一部と、前記内周部分の複数の前記電極セグメントの一部とが前記第１の方向に並んで位置して他の電極セグメント集合体を構成し、複数の前記他の電極セグメント集合体が前記第２の方向に並んで前記第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成している、
請求項１に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項５】
非点収差補正時には、前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントに選択的に通電され、
前記第１の方向におけるコマ収差補正時には、前記第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する前記電極セグメント集合体をなす前記一方の電極の前記外周部分の前記電極セグメントおよび前記内周部分の前記電極セグメントに選択的に通電され、
前記第２の方向におけるコマ収差補正時には、前記第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する前記他の電極セグメント集合体をなす前記一方の電極の前記外周部分の前記電極セグメントおよび前記内周部分の前記電極セグメントに選択的に通電され、
球面収差補正時には、前記他方の電極の複数の前記電極セグメントに選択的に通電される
請求項４に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項６】
前記一方の電極の前記外周部分は、放射状に延びる複数の分割線により分割された少なくとも８つの前記電極セグメントからなり、
前記一方の電極の前記内周部分は、放射状に延びる複数の分割線により分割された少なくとも４つの前記電極セグメントを含み、
前記外周部分を分割する複数の前記分割線の一部と、前記内周部分を分割する複数の前記分割線の一部とは、同一線上に位置している、
請求項１から５のいずれか１項に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項７】
前記一方の電極の前記内周部分は、前記分割線によって３列×３行のマトリクス状の９つの前記電極セグメントに分割されている、請求項６に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項８】
光源と、光記録媒体に対向して配置される対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に配置されている請求項１から７のいずれか１項に記載の収差補正用液晶素子と、を有する光ピックアップヘッド。
【請求項９】
複数の前記対物レンズを含む対物レンズユニットを有し、該対物レンズユニットは、前記複数の対物レンズのいずれかを選択的に前記光記録媒体との対向位置に配置させることができるものである、請求項８に記載の光ピックアップヘッド。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の光ピックアップヘッドと、前記光記録媒体を保持して回転させる媒体保持機構とを有する、光学記録および再生装置。
【請求項１１】
請求項８または９に記載の光ピックアップヘッドを有し、該光ピックアップヘッドと、光記録媒体を保持して回転させる媒体保持機構との間に、それらの基準面に対する傾きを機械的に調整する機構が存在せず、前記光ピックアップヘッドに、該光ピックアップヘッドと前記媒体保持機構の間の傾きを補正可能な収差補正用液晶素子が搭載されている、光学記録および再生装置。
【請求項１】
光学系内に配置される収差補正用液晶素子において、
少なくとも１対の電極によって液晶層を挟んだ構成であり、
前記１対の電極のうちの一方の電極は円状の内周部分とリング状の外周部分とに分割されており、前記一方の電極の前記外周部分は非点収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメントにさらに分割されており、前記一方の電極の前記内周部分はコマ収差補正用の電極であり、周方向に並ぶ複数の電極セグメントを含み、
前記１対の電極のうちの他方の電極は球面収差補正用の電極であり、同心円状の複数の分割線によって分割された複数の電極セグメントからなる
ことを特徴とする、収差補正用液晶素子。
【請求項２】
前記一方の電極の前記外周部分の少なくとも一部は非点収差補正用の電極としてもコマ収差補正用の電極としても機能し、
前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントのうちの一部と、前記内周部分の複数の前記電極セグメントの一部とが第１の方向に並んで位置して、前記第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成し、
前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントのうちの一部と、前記内周部分の複数の前記電極セグメントの一部とが前記第１の方向に直交する第２の方向に並んで位置して、前記第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成している、
請求項１に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項３】
非点収差補正時には、前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントに選択的に通電され、
前記第１の方向におけるコマ収差補正時には、前記第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する前記一方の電極の前記外周部分の前記電極セグメントおよび前記内周部分の前記電極セグメントに選択的に通電され、
前記第２の方向におけるコマ収差補正時には、前記第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する前記一方の電極の前記外周部分の前記電極セグメントおよび前記内周部分の前記電極セグメントに選択的に通電され、
球面収差補正時には、前記他方の電極の複数の前記電極セグメントに選択的に通電される
請求項２に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項４】
前記一方の電極の前記外周部分の少なくとも一部は非点収差補正用の電極としてもコマ収差補正用の電極としても機能し、
前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントのうちの一部と、前記内周部分の複数の前記電極セグメントの一部とが、第１の方向に直交する第２の方向に並んで位置して電極セグメント集合体を構成し、複数の前記電極セグメント集合体が前記第１の方向に並んで前記第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成し、
前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントのうちの一部と、前記内周部分の複数の前記電極セグメントの一部とが前記第１の方向に並んで位置して他の電極セグメント集合体を構成し、複数の前記他の電極セグメント集合体が前記第２の方向に並んで前記第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成している、
請求項１に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項５】
非点収差補正時には、前記一方の電極の前記外周部分の複数の前記電極セグメントに選択的に通電され、
前記第１の方向におけるコマ収差補正時には、前記第１の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する前記電極セグメント集合体をなす前記一方の電極の前記外周部分の前記電極セグメントおよび前記内周部分の前記電極セグメントに選択的に通電され、
前記第２の方向におけるコマ収差補正時には、前記第２の方向のコマ収差補正用の電極セグメント群を構成する前記他の電極セグメント集合体をなす前記一方の電極の前記外周部分の前記電極セグメントおよび前記内周部分の前記電極セグメントに選択的に通電され、
球面収差補正時には、前記他方の電極の複数の前記電極セグメントに選択的に通電される
請求項４に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項６】
前記一方の電極の前記外周部分は、放射状に延びる複数の分割線により分割された少なくとも８つの前記電極セグメントからなり、
前記一方の電極の前記内周部分は、放射状に延びる複数の分割線により分割された少なくとも４つの前記電極セグメントを含み、
前記外周部分を分割する複数の前記分割線の一部と、前記内周部分を分割する複数の前記分割線の一部とは、同一線上に位置している、
請求項１から５のいずれか１項に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項７】
前記一方の電極の前記内周部分は、前記分割線によって３列×３行のマトリクス状の９つの前記電極セグメントに分割されている、請求項６に記載の収差補正用液晶素子。
【請求項８】
光源と、光記録媒体に対向して配置される対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に配置されている請求項１から７のいずれか１項に記載の収差補正用液晶素子と、を有する光ピックアップヘッド。
【請求項９】
複数の前記対物レンズを含む対物レンズユニットを有し、該対物レンズユニットは、前記複数の対物レンズのいずれかを選択的に前記光記録媒体との対向位置に配置させることができるものである、請求項８に記載の光ピックアップヘッド。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の光ピックアップヘッドと、前記光記録媒体を保持して回転させる媒体保持機構とを有する、光学記録および再生装置。
【請求項１１】
請求項８または９に記載の光ピックアップヘッドを有し、該光ピックアップヘッドと、光記録媒体を保持して回転させる媒体保持機構との間に、それらの基準面に対する傾きを機械的に調整する機構が存在せず、前記光ピックアップヘッドに、該光ピックアップヘッドと前記媒体保持機構の間の傾きを補正可能な収差補正用液晶素子が搭載されている、光学記録および再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２７１５８（Ｐ２０１０−２７１５８Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８８４９３（Ｐ２００８−１８８４９３）
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【出願人】（５００３９３８９３）新科實業有限公司 (361)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＥ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ（Ｈ．Ｋ．）Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｒｅ， ６ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ Ｅａｓｔ Ａｖｅｎｕｅ， Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ， Ｓｈａｔｉｎ， Ｎ．Ｔ．， Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【出願人】（５００３９３８９３）新科實業有限公司 (361)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＥ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ（Ｈ．Ｋ．）Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｒｅ， ６ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ Ｅａｓｔ Ａｖｅｎｕｅ， Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ， Ｓｈａｔｉｎ， Ｎ．Ｔ．， Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ
【Ｆターム（参考）】
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