CN1329903C - 像差修正装置和光学头装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种可以利用简易的结构更有效地修正像散的像差修正装置和具备该像差修正装置的光学头装置。像差修正装置(2)包括具有液晶层(24)、透明电极(22A和22B)的液晶面板(3)，修正光源出射的、通过物镜(9)聚焦在光记录盘上的激光的像差。透镜电极(22A和22B)由大致圆形的中心部分(30)和围绕中心部分(30)的外围部分构成，同时外围部分由以中心部分(30)为中心被分割成8个大致等角度的外围分割部分(31～38)构成。如果把液晶面板(3)上的与物镜(9)的光瞳直径对应的激光的入射区域(39)的直径设为D1，把中心部分(30)的直径设为D2，这时D2/D1被设定在从0.5到0.65的范围。

Description

像差修正装置和光学头装置
技术领域
本发明涉及一种对进行CD或DVD(Digital Versatile Disc，数字通用光盘)等光记录盘的记录、再生的光学头装置所用的光学系统中产生的像差进行修正的像差修正装置和具有该像差修正装置的光学头装置。
背景技术
对CD或DVD等光记录盘进行记录、再生的光学头装置中存在的问题是，受到由各种主要因素产生的波像差的影响，记录、再生的性能恶化。为了修正该波像差，人们提出了像差修正装置，所述像差修正装置包括具有折射率随电压而发生变化的液晶层和将该液晶层夹在当中而配置的透明电极的液晶面板、和控制施加在透明电极上的电压的液晶面板控制部分，来修正光源出射的、通过物镜聚焦在光记录盘上的激光的像差。
作为这种像差修正装置，人们知道一种由大致圆形的中心部分和以该中心部分为中心被分割成8个大致等角度的并围绕中心部分而配置的外围分割部分构成的透明电极的像差修正装置(例如，参考专利文献1)。该像差修正装置中，对应于通过液晶面板的激光的像散的方向性，控制施加在由中心部分和各外围分割部分组成的各分割区域的电压。因此，对通过各分割区域的激光附加与每个分割区域控制的电压对应的相位差，通过这样进行对像散的修正。
[专利文献]特开2000-40249号公报
上述专利文献1所述的像差修正装置中，即使光学头装置所用的光学系统在各种方向上发生像散的情况下，透明电极中设置了由中心部分和各外围分割部分构成的分割区域，使与该方向对应，同时与施加到各分割区域上的电压对应的相位差附加给通过各分割区域的激光。因此，优点是可以利用简易的结构有效地修正方向和大小不同的像散。
然而，利用现有的像差修正装置进行的像散修正还不能说是完美的，为了确保光学头装置的记录、再生性能，需要具有更好的像差修正效果的像差修正装置。
因此，本发明的课题是提供一种可以利用简易的结构更有效地修正像散的像差修正装置和具备该像差修正装置的光学头装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明者进行了各种研究。特别是，着眼于液晶面板上的与物镜的光瞳直径对应的激光的入射区域和构成透明电极的中心部分之间的关系进行了各种研究。其结果是当激光的入射区域和透明电极的中心部分具备规定的关系的时候，终于可以实地观察得到通过像差修正装置可以更有效地修正光学头装置的光学系统发生的方向和大小不同的像散。
本发明是基于相关的新知识的像差修正装置，包括具有折射率随电压而发生变化的液晶层和将该液晶层夹在当中而设置的透明电极的液晶面板、和控制施加到所述透明电极上的电压的液晶面板控制部分，在对光源出射的、通过物镜聚焦在光记录盘上的激光的像差进行修正的像差修正装置中，特征在于所述透明电极由大致圆形的中心部分和围绕该中心部分的外围部分构成，同时该外围部分由以所述中心部分为中心被分割成多个的外围分割部分构成，如果把所述液晶面板上的与所述物镜的光瞳直径对应的所述激光的入射区域的直径设为D1，把所述中心部分的直径设为D2，这时D2/D1被设定在从0.5到0.65的范围。在本发明中，上述外围部分最好由以所述中心部分为中心被分割成大致等角的8个外围分割部分构成，但是也可以是分割成8个以外的分割数，另外，也可以不分割成全部等角。
本发明中，构成像差修正装置的透明电极由大致圆形的中心部分和围绕该中心部分的外围部分构成，同时该外围部分由以所述中心部分为中心被分割成8个的外围分割部分构成。另外，如果把液晶面板上的与物镜的光瞳直径对应的激光的入射区域的直径设为D1，把中心部分的直径设为D2，这时D2/D1被设定在从0.5到0.65的范围。换句话说，在把液晶面板上的与物镜的光瞳直径对应的激光的入射区域的相对直径设为1的时候，中心部分的相对直径被设定在从0.5到0.65的范围。通过这样构成，利用像差修正装置可以更有效地修正光学头装置的光学系统产生的方向和大小不同的像散。
本发明中，上述D2/D1最好被设定在从0.52到0.6的范围。这种情况下，可以更有效地修正像散。
本发明中，分别施加到所述中心部分和各所述外围分割部分的电压最好可以独立设定。通过这样构成，可以对中心部分和各外围分割部分分别独立地设定施加电压，来修正像散。所以，像差的修正模式的自由度增大，可以对各种像散的分布进行修正。
另外，本发明相关的光学头装置的特征在于，包括所述像差修正装置、和至少具有把光源出射的激光聚焦在光记录盘上的物镜的光学系统，配置所述光学系统，使所述光源出射的激光通过所述像差修正装置。
本发明的光学头装置中，由于配置了光学系统，可以使光源出射的激光通过像差修正装置，所以可以更有效地修正光学系统产生的像散。
在如上所述的本发明相关的像差修正装置中，在把液晶面板上的与物镜的光瞳直径对应的激光的入射区域的相对直径设为1的时候，中心部分的相对直径被设定在从0.5到0.65的范围。因此，利用简易的结构可以更有效地修正光学头装置的光学系统产生的方向和大小不同的像散。
另外，本发明的光学头装置中，由于配置了可以使光源出射的激光通过像差修正装置，所以可以更有效地修正光学系统产生的像散，因此，可以确保光学头装置的记录、再生性能。
附图说明
图1(a)和(b)是分别表示从侧面看应用本发明的光学头装置时的概略结构的说明示意图和从底面看光学头装置时的概略结构的说明示意图。
图2是在图1所示的光学头装置中使用的像差修正装置的液晶面板的纵向剖视图。
图3是图2所示的液晶面板的透明电极的平面图。
图4是说明基于图1所示的光学头装置的光学系统产生的像散的波像差分布和液晶面板的驱动图形之间的关系的说明图。
图5是表示比较在像散的方向(AS角)变化的情况下的修正前的波像差量和修正后的波像差量的图形。
图6是放大表示在像散的方向(AS角)变化的情况下的修正后的波像差量的图形。
具体实施方式
下面根据附图说明为实施本发明的最佳形式。
(光学头装置的概略结构)
图1(a)和(b)是分别表示从侧面看应用本发明的光学头装置时的概略结构的说明示意图和从底面看光学头装置时的概略结构的说明示意图。
图1(a)和(b)所述的光学头装置1是一种对CD或DVD等光记录盘(未图示)进行信息的记录、再生的光学头装置，包括把来自作为光源的第1和第2激光二极管51和52的出射光聚焦在光记录盘上的物镜9沿跟踪方向、聚焦方向及倾斜方向驱动的物镜驱动装置5；和把该物镜驱动装置5保持在上表面一侧、同时装有第1和第2激光二极管51和52与后述的规定的光学系统等的装置框架6。第1和第2激光二极管51、52分别是出射波长为650nm或者630nm(短波长)的第1激光的DVD用激光二极管、和出射波长为760~800nm(长波长)的第2激光的CD用激光二极管。
装置框架6的两端形成了由圆孔构成的导向孔(未图示)和突出成“コ”字形状的导向部(未图示)，而且光学头装置1可以沿着穿过这些导向孔和导向部的导向轴(未图示)，沿光记录盘的半径方向移动。
(光学系统的结构)
如图1(a)和(b)所示的那样，本形式的光学头装置1中，通过由作为光路合成元件的偏振光分束器构成的棱镜15和作为光路分离元件的半透半反镜10，把第1激光二极管51出射的第1激光和第2激光二极管52出射的第2激光全部引导到朝向光记录盘的公用光学路径11，并通过物镜9聚焦到光记录盘的记录面。另外，被光记录盘反射的激光的返回光通过半透半反镜10，从公用光学路径11分离后引导到受光元件7。
更具体来讲，首先，在装置框架6上，在从第1激光二极管51朝向光记录盘的光路中按如下顺序配置了第1光栅透镜12、中继透镜13、1/2波片14、棱镜15、半透半反镜10、准直透镜18、以及向上反射镜19。因此，第1激光二极管51出射的第1激光透过第1光栅透镜12、中继透镜13、1/2波片14后，用棱镜15反射，其中的一部分用半透半反镜10部分反射后，通过准直透镜18变成平行光，然后用向上反射镜19引向上方。
另外，在从第2激光二极管52朝向光记录盘的光路中按如下顺序配置了第2光栅透镜16、棱镜15、半透半反镜10、准直透镜18、以及向上反射镜19。因此，第2激光二极管52出射的第2激光透过第2光栅透镜16后透过棱镜15，其中的一部分用半透半反镜10部分反射后，通过准直透镜18变成平行光，然后用向上反射镜19引向上方。
这里，在向上反射镜19和配置在其上方的物镜9之间按如下顺序配置了构成像差修正元件2的液晶面板3和1/4波片8。因此，用向上反射镜19引向上方的激光通过液晶面板3而修正像差后，通过1/4波片8变成圆偏振光，通过物镜9在光记录盘的记录面上聚焦成光斑。此时，通过物镜驱动装置5对物镜9沿跟踪方向、聚焦方向、以及在倾斜方向进行伺服控制。
另外，被光记录盘反射的激光的返回光走与上述相反的光路，所述返回光经过物镜9、1/4波片8、液晶面板3、向上反射镜19、准直透镜18后，引导到半透半反镜10，然后透过半透半反镜10的光透过传感器透镜20后，到达受光元件7。这里，传感器透镜20是为了对双方激光的返回光使其产生像散的透镜。
(像差修正装置的结构)
图2是在图1所示的光学头装置中使用的像差修正装置的液晶面板的纵向剖视图。图3是图2所示的液晶面板的透明电极的平面图。
如图1(a)所示，本形式中的像差修正装置2是修正第1激光二极管51或第2激光二极管52出射的、并通过物镜9聚焦在光记录盘上的激光的像差的像差修正装置，它由液晶面板3、液晶面板控制部分4、和把这些液晶面板3和液晶面板控制部分4电连接的柔性基板28构成。液晶面板3和液晶面板控制部分4固定在装置框架6的上面一侧。
如图2所示，液晶面板3中，配置向液晶层24提供规定的分子方向性的取向膜23A和23B，使折射率随电压而发生变化的液晶层24加载当中。液晶层24中包含液晶分子M。取向膜23A和23B的外侧蒸镀了由ITO(铟锡氧化物)等形成的透明极板22A和22B。另外，透明极板22A和22B的外侧配置了作为保护层的玻璃基板21A和21B。
液晶层24具有所谓的双折射效应，液晶分子M的光轴方向和与该光轴方向垂直的方向的折射率不同。而且，通过改变施加到透明极板22A和22B之间的电压，如图2(a)到(c)所示，可以把液晶分子M的取向在从水平方向到垂直方向之间自由改变。由液晶面板控制部分4控制向透明电极22A和22B的施加电压，对透过液晶面板3的激光附加与通过液晶面板控制部分4控制的电压对应的相位差。
如图3所示，透明电极22A由大致圆形的中心部分30和围绕中心部分30的外围部分构成，同时该外围部分由以中心部分30为中心被分割成8个大致等角度的外围分割部分31、32、33、34、35、36、37、38构成。更具体来讲，对应液晶面板3上的与物镜9的光瞳直径对应的激光的入射区域39的中心部分，形成中心部分30，同时通过以该中心部分30为中心、利用大致45°等角度呈放射形状延伸的分割线形成外围分割部分31～38。另外，外围分割部分31和35、32和36、33和37、34和38被配置成分别面对面、并大致以中心对称。而且，通过液晶面板控制部分4，可以分别独立地设定施加到由中心部分30和各外围分割部分31～38构成的各分割区域的电压。
这里，对于本形式的透明电极22A，如果把液晶面板3上的与物镜9的光瞳直径对应的激光的入射区域39的直径设为D1，把中心部分30的直径设为D2，这时D2/D1被设定在从0.5到0.65的范围。换句话说，在把液晶面板3上的与物镜9的光瞳直径对应的激光的入射区域39的直径设为1的时候，中心部分30的直径被设定在从0.5到0.65的范围。通过这样设定，如后所述，可以更有效地修正光学头装置1的光学系统产生的像散。另外，由于透明电极22B是与透明电极22A相同的结构，所以省略其说明。
(像散的修正方法)
图4是说明基于图1所示的光学头装置的光学系统产生的像散的波像差分布和液晶面板的驱动图形之间的关系的说明图。
即使在光学头装置的光学系统具有相同结构的情况下，其光学系统产生的像散的方向及大小也因各自的光学头装置而异。具有这样特点的像散能够通过改变液晶面板3的驱动图形来修正。以下用图4来说明像散的方向与液晶面板3的驱动图形的关系。
图4(a)是与像散的方向(AS角)为0°的情况对应的图。在图示的垂直方向，形成随着从中心走向周围部分使波像差对称地向负方向变大的分布，在图示的水平方向，形成随着从中心走向周围部分使波像差对称地向正方向变大的分布。因此，为了修正像散，只需对于图示上侧的外围分割部分32和33以及图示下侧的外围分割部分36和37附加正的相位差，对于图示左侧的外围分割部分31和38以及图示右侧的外围分割部分34和35附加负的相位差即可。即，只需向透明电极22A和22B的中心部分30施加基准电压V0，同时向外围分割部分32、33、36、37施加比V0大的电压V+，向外围分割部分31、38、34、35施加比V0小的电压V-即可。通过这样向各分割区域施加电压，可以进行像散的修正。
图4(b)是与像散的方向(AS角)为22.5°的情况对应的图，像散方向是从图4(a)的状态旋转22.5°的状态。这种情况下，通过向透明电极22A和22B的中心部分30施加基准电压V0，同时向外围分割部分33和37施加比V0大的电压V+，向外围分割部分31和35施加比V0小的电压V-，来进行像散的修正。
图4(c)是与像散的方向(AS角)为45°的情况对应的图。这种情况下，通过向透明电极22A和22B的中心部分30施加基准电压V0，同时向外围分割部分33、34、37、38施加比V0大的电压V+，向外围分割部分31、32、35、36施加比V0小的电压V-，来进行像散的修正。另外，图4(d)是与像散的方向(AS角)为57.5°的情况对应的图，这种情况下，通过向透明电极22A和22B的中心部分30施加基准电压V0，同时向外围分割部分34和38施加比V0大的电压V+，向外围分割部分32和36施加比V0小的电压V-，来进行像散的修正。
当像散的方向(AS角)进一步变化的情况下，同样利用与以上的液晶面板3的驱动图形相同的方法来进行像散的修正。这样，不管基于光学头装置1的光学系统产生的像散的波像差沿什么样的方向分布，利用22.5°节距寻找最接近的角，然后根据该角度来驱动液晶面板3，由此可以适当地修正像散。
(本形式的主要效果)
如以上说明那样，本形式的光学头装置1中，构成像差修正装置2的透明电极22A和22B由大致圆形的中心部分30和围绕该中心部分30的外围部分构成，同时外围部分由以中心部分30为中心被分割成8个大致等角度的外围分割部分31、32、33、34、35、36、37、38构成。因此，改变施加到由中心部分30和各外围分割部分31～38构成的各分割区域的电压的图形，即，通过改变液晶面板3的驱动图形，可以适当地进行像散的修正。
例如，如图5所示，可以把改变像散的方向(AS角)的情况下的修正前的波像差量L0减少到修正后的波像差量L1。具体来讲，通过像差修正装置2，可以把基于像散的波像差量减半。这里，图5中，把像散的方向(AS角)设为横轴，并用L0表示改变AS角的情况下的修正前的波像差量，用L1表示各AS角的修正后的波像差量。
另外，特别在本形式中，入射区域39的直径D1和中心部分30的直径D2之比(D2/D1)被设定在从0.5到0.65的范围。因此，可以利用简易的结构更有效地修正光学头装置1的光学系统产生的方向和大小不同的像散。以下用图6具体进行说明。
图6中放大表示图5的修正后的波像差量L1。波像差量L11～L16表示本形式的利用液晶面板3的情况下的修正后的波像差量，波像差量L11～L16分别表示把入射区域39的直径D1和中心部分30的直径D2之比(D2/D1)分别设为0.5、0.52、0.55、0.58、0.6、0.65时的波像差量。另外，波像差量L21和L22分别是表示本发明的比较例的波像差量，表示把入射区域39的直径D1和中心部分30的直径D2之比(D2/D1)设为0.4和0.7时的波像差量。
如图6所示，把(D2/D1)设为从0.5到0.65的本形式的波像差量L11～L16与作为比较例的把(D2/D1)设为0.4或0.7的情况下的波像差量L21和L22相比，减小了大约4％以上。因此可知，通过把入射区域39的直径D1和中心部分30的直径D2之比(D2/D1)设定为从0.5到0.65，可以更有效地修正光学头装置1的光学系统产生的大小和方向不同的像散。
另外，如图6所示，把(D2/D1)设为从0.52到0.6的情况下的波像差量L12～L15与把(D2/D1)设为0.5或0.65的情况下的波像差量L11和L16相比，减小了1％以下。因此可知，通过把入射区域39的直径D1和中心部分30的直径D2之比(D2/D1)设定为从0.52到0.6，可以更进一步有效地修正像散。
本形式中，通过液晶面板控制部分4可以分别独立地设定施加到由中心部分30和各外围分割部分31～38构成的各分割区域的电压。因此，可以对中心部分30和各外围分割部分31～38分别独立地设定施加电压，来修正像散。因此，像差的修正模式的自由度增大，可以对各种像散的分布进行修正。
(其他实施形式)
上述的形式是本发明的理想形式的一个例子，但是并不限定于此，在不改变本发明的宗旨的范围内可以进行各种变形。例如，光学系统的结构并不限定于上述的形式，也可以这样构成光学系统，即把作为光源的激光二极管设为一个，并省略棱镜15。
另外，本形式的光学头装置1中，构成像差修正装置2的透明电极22A和22B由大致圆形的中心部分30和围绕该中心部分30的外围部分构成，同时外围部分由以中心部分30为中心被分割成8个大致等角度的外围分割部分构成，但是上述外围分割部分的分割数并不局限于一定是分割成8个，也可以是比8个要多，另外，也没有必要分割成全部等角度。
标号说明
1光学头装置
2像差修正装置
3液晶面板
4液晶面板控制部分
9物镜
22A和22B透明电极
24液晶层
30中心部分
31～38外围分割部分
39入射区域

Claims (5)

1.一种像差修正装置，它包括：具有折射率随电压而发生变化的液晶层和将该液晶层夹在当中而配置的透明电极的液晶面板、和控制施加到所述透明电极上的电压的液晶面板控制部分，在对光源出射的、通过物镜聚焦在光记录盘上的激光的像差进行修正的像差修正装置中，其特征在于，
所述透明电极由大致圆形的中心部分和围绕该中心部分的外围部分构成，同时该外围部分由以所述中心部分为中心被分割成多个的外围分割部分构成，
如果把所述液晶面板上的与所述物镜的光瞳直径对应的所述激光的入射区域的直径设为D1，把所述中心部分的直径设为D2，这时D2/D1被设定在从0.5到0.65的范围。
2.如权利要求1所述的像差修正装置，其特征在于，所述D2/D1被设定在从0.52到0.6的范围。
3.如权利要求1或2所述的像差修正装置，其特征在于，分别施加到所述中心部分和各所述外围分割部分的电压可以独立设定。
4.如权利要求1所述的像差修正装置，其特征在于，所述外围分割部分是以所述中心部分为中心被分割成8个大致等角度的外围分割部分。
5.一种光学头装置，其特征在于，包括权利要求1到4中的任意一项所述的像差修正装置、和至少具有把光源出射的激光聚焦在光记录盘上的物镜的光学系统，配置所述光学系统，使所述光源出射的激光通过所述像差修正装置。
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