JP2005327398A - 光ピックアップ - Google Patents

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Abstract

【課題】焦点距離を変化させた場合でも、対物レンズ面上でのレーザ光の光軸及び光軸周辺の光量変化を最小とする。
【解決手段】レーザ光を出射する光源2と、光源2より出射されたレーザ光を平行にする1枚以上のコリメートレンズ群3と、アパーチャを介して入射されたコリメートレンズ群3によって平行光とされたレーザ光を光ディスク11の信号記録面に集光する1枚以上の対物レンズ群5と、コリメートレンズ群3と対物レンズ群5との間であって、対物レンズ群5の直前に設けられたアパーチャと同位置又は近接した位置に配設され、屈折力を可変することにより対物レンズ群5の焦点距離を変える屈折力可変素子6とを備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、光ディスクに対して情報信号の記録及び/又は再生を行う光ピックアップに関し、特に光ディスクに光ビームを照射し、その反射光を検出する光学系に関する。
従来よりCDやDVDといった外径は同じであるがフォーマットの異なる光ディスクに対応した光ピックアップが提供されている。このような異なるフォーマットの光ディスクに対応した光ピックアップにおいては、各光ディスクに対して出射するレーザ光の波長や各光ディスクの信号記録層の位置の相違、信号記録層の多層化等によって焦点距離が異なることから、かかる焦点距離を可変する手段が必要となる。
また現在、次世代光ディスクフォーマットとして、青紫色半導体レーザによる波長400〜410nm程度の光源と、NA(開口数)=0.85の対物レンズを用いたものが採用されている。この波長400nm程度のレーザ光が照射される光ディスクは、信号記録層を保護するカバー層の厚さを薄く、例えば0.1mmとした構造のものが提案されている。このような光ディスクにおいては、従来のCDやDVDと異なりカバー層が極薄に形成されているため、カバー層の僅かな厚み誤差によって焦点距離が変化し、記録再生特性に影響することから、かかる焦点距離を可変する手段が必要となる。
このような球面収差を補正する手段としては、記録層上に光透過層が形成されている光ディスクに対して記録再生を行う際に使用される光学ヘッドに、ホログラムが形成されたレンズを光軸上に設けたものがある。かかる光ピックアップにおいては、レンズ表面に形成されたホログラムによって、光ディスクの種類に応じて出射された波長のレーザ光を対応する光ディスクの各信号記録層に収斂するよう回折させる。
また、焦点距離を補正する手段としては、ホログラムレンズを使用するのではなく、屈折率が外部電圧によって変化する液晶素子を使用したものがある。かかる光ピックアップにおいては、1対のガラス基板間に配置した1対の透明電極内に液晶を封入して、この1対の透明電極に電圧を印加することにより液晶の屈折率を変化させる液晶レンズや、所定の電圧が印加されたときのみ所定のホログラム回折パターンが出現して透過する光の屈折率を変化させる液晶型ホログラムレンズが用いられる。そして、かかる屈折力可変素子を用いて光ディスクの種類に応じて出射された波長のレーザ光を対応する光ディスクの信号記録面に収斂するように回折させる。
特開2000−258741号公報
しかし、上述したホログラムレンズを用いて焦点距離を変化させる光ピックアップは、レーザ光の波長に対応して焦点距離が一義的に決まるものであるため、例えば光ディスクのカバー厚誤差が発生すると信号記録面に焦点を結ばなくなってしまう。特に波長400nm程度のレーザ光を用いる光ディスクにおいては、カバー層の厚さが0.1mmと極薄に形成されており、かかるカバー層の厚さ誤差に基づいて焦点がぼけると良好な記録再生特性を維持することができない。
また、上述した屈折力可変素子により焦点距離を変化する光ピックアップは、屈折力を変えることにより対物レンズに入射するレーザ光の透過光量も変化し、また光軸周辺におけるレーザ光強度が変化する問題が発生する。この光量変化は、再生処理や特に記録処理を行う際、装置動作が不安定となり良好な記録再生特性を維持することができなくなる。
そこで、本発明は、カバー層の厚み誤差等に起因して焦点距離を変化させた場合でも、対物レンズ面上でのレーザ光の光軸及び光軸周辺の光量変化を最小とする光ピックアップを提供することを目的する。
上述した課題を解決するために、本発明にかかる光ピックアップは、レーザ光を出射する光源と、上記光源より出射されたレーザ光を平行にする1枚以上のコリメートレンズ群と、アパーチャを介して入射された上記コリメートレンズ群によって平行光とされたレーザ光を光ディスクの信号記録面に集光する1枚以上の対物レンズ群と、上記コリメートレンズ群と上記対物レンズ群との間であって、上記対物レンズ群の直前に設けられた上記アパーチャと同位置又は近接した位置に配設され、屈折力を可変することにより上記対物レンズ群の焦点距離を変える屈折力可変素子とを備えることを特徴とするものである。
このような光ピックアップによれば、焦点距離を補正するために屈折力可変素子の屈折率を変化させた場合にも、特別な補正機構を用いることなく対物レンズ群に入射するレーザ光の光軸付近及び光軸周辺の光量変化を最小に抑えることができ、光ディスクに対する良好な記録再生特性を維持することができる。
以下、本発明が適用された光ピックアップについて、図面を参照しながら詳細に説明する。この光ピックアップ1は、光ディスクに対して光ビームを照射することによりデータを記録すると共に光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出することにより光ディスクに記録されたデータの読み出しを行う光ディスク記録再生装置10に適用される。
この記録再生装置10は、フォーマットの異なる3タイプの光ディスク11に対して情報信号の記録及び/又は再生を行うことができる3規格間互換性を実現した記録再生装置であり、例えば波長405nmの光ビームを記録再生光として使用する光ディスク、波長655nmの光ビームを記録再生光として使用する光ディスク、波長785nmの光ビームを記録再生光として使用する光ディスクの3タイプの光ディスクが用いられる。
具体的に、この記録再生装置10は、図1に示すように、光ディスク11を回転するスピンドルモータ12と、スピンドルモータ12を制御するモータ制御回路13と、スピンドルモータ12により回転される光ディスク11に光ビームを照射し光ディスク11で反射した戻りの光ビームを検出する光ピックアップ1と、光ピックアップ1から出力された電気信号を増幅するRFアンプ15と、対物レンズのフォーカシングサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成するサーボ回路16と、サブコードデータを抽出するサブコード抽出回路17とを備える。また、この記録再生装置10は、記録系として、パーソナルコンピュータ等のホスト機器に接続され、記録すべきデータが入力される入力端子18と、入力端子18に入力された記録データに対してエラー訂正符号化処理を施すエラー訂正符号化回路19と、エラー訂正符号化処理が施されたデータを変調する変調回路20と、変調された記録データに対して記録処理を施す記録処理回路21とを備える。更に、記録再生装置10は、再生系として、光ディスク11より読み出した再生データに対して復調する復調回路22と、復調された再生データに対してエラー訂正復号処理を施すエラー訂正復号回路23と、エラー訂正復号処理されたデータを出力する出力端子24とを備える。更に、記録再生装置10は、装置に対して操作信号を入力する操作部25と、各種制御データ等を格納するメモリ26と、全体の動作を制御する制御回路27を備える。
スピンドルモータ12は、スピンドルに光ディスク11が装着されるディスクテーブルが設けられており、ディスクテーブルに装着されている光ディスク11を回転する。モータ制御回路13は、光ディスクをCLV(Constant Linear Velocity)で回転することができるようにスピンドルモータ12を駆動制御する。具体的に、モータ制御回路13は、水晶発振器からの基準クロックとPLL回路からのクロックとに基づいて光ディスク11の回転速度が線速一定となるようにスピンドルモータ12を駆動制御する。なお、光ディスク11は、CAV(Cnstant Angular Velocity)やCLVとCAVとを組み合わせた制御で回転するようにしてもよい。
光ピックアップ1は、装着された光ディスク11の種類に応じた波長を出射する例えば3波長互換光学系を有する光ピックアップであり、規格の異なる光ディスクの信号記録面に対して上述した異なる波長の光ビームを出射する半導体レーザ、この半導体レーザより出射された光ビームを集束する光ディスク11の種類に対応した開口数の対物レンズ、光ディスク11で反射された戻りの光ビームを検出する光検出器等を備える。光ピックアップ1は、光ディスク11に記録されているデータを読み出すとき、半導体レーザの出力を標準レベルに設定し、半導体レーザよりレーザ光である光ビームを出射する。また、光ピックアップ1は、記録データを光ディスク11に記録するとき、半導体レーザの出力を、再生時の標準レベルより高い記録レベルにして、半導体レーザよりレーザ光である光ビームを出射する。光ピックアップ1は、記録再生時、光ディスク11に光ビームを照射し、信号記録面で反射した戻りの光ビームを光検出器で検出し、光電変換する。また、対物レンズは、2軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動機構に保持され、フォーカシングサーボ信号に基づいて対物レンズの光軸と平行なフォーカシング方向に駆動変位され、また、トラッキングサーボ信号に基づいて対物レンズの光軸に直交するトラッキング方向に駆動変位される。なお、半導体レーザ、対物レンズ及び光検出器等の光学系の構成については後に詳述する。
RFアンプ15は、光ピックアップ1を構成する光検出器からの電気信号に基づいて、RF信号、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成する。例えばフォーカシングエラー信号は、非点収差法により生成され、トラッキングエラー信号は、3ーム法やプッシュプル法により生成される。そして、RFアンプ15は、再生時、RF信号を復調回路22に出力し、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号をサーボ回路16に出力する。
サーボ回路16は、光ディスク11を再生する際のサーボ信号を生成する。具体的に、サーボ回路16は、RFアンプ15から入力されたフォーカシングエラー信号に基づき、このフォーカシングエラー信号が0となるように、フォーカシングサーボ信号を生成し、また、RFアンプ15から入力されたトラッキングエラー信号に基づき、このトラッキングエラー信号が0となるように、トラッキングサーボ信号を生成する。そして、サーボ回路16は、フォーカシングサーボ信号及びトラッキングサーボ信号を光ピックアップ1を構成する対物レンズ駆動機構の駆動回路に出力する。この駆動回路は、フォーカシングサーボ信号に基づき2軸アクチュエータを駆動し、対物レンズを対物レンズの光軸と平行なフォーカシング方向に駆動変位させ、トラッキングサーボ信号に基づき2軸アクチュエータを駆動し、対物レンズの光軸に直交するトラッキング方向に対物レンズを駆動変位させる。
サブコード抽出回路17は、RFアンプ15より出力されたRF信号よりサブコードデータを抽出し、抽出したサブコードデータを制御回路27に出力し、制御回路27がアドレスデータ等を特定できるようにする。
入力端子18は、パーソナルコンピュータ等のホスト機器のSCSI(Small Computer System Interface)、ATAPI(Advanced Techonology Attachment Packet Interface)、USB(Universal Serial Bus)、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)1394等のインタフェースに電気的に接続され、ホスト機器よりオーディオデータ、映画データ、コンピュータプログラム、コンピュータで処理された処理データ等の記録データが入力され、入力された記録データをエラー訂正符号化回路19に出力する。
エラー訂正符号化回路19は、例えば、クロスインターリーブ・リード・ソロモン符号化(Cross Interleave Reed-solomon Code;CIRC)、リードソロモン積符号化等のエラー訂正符号化処理を行い、エラー訂正符号化処理した記録データを変調回路20に出力する。変調回路20は、8−14変調、8−16変調等の変換テーブルを有しており、入力された8ビットの記録データを14ビット又は16ビットに変換して、記録処理回路21に出力する。記録処理回路21は、変調回路20から入力された記録データに対してNRZ(Non Return to Zoro)、NRZI(Non Return to Zoro Inverted)等の処理や記録補償処理をを行い、光ピックアップ1に出力する。
復調回路22は、変調回路20と同様な変換テーブルを有しており、RFアンプ15から入力されたRF信号を14ビット又は16ビットから8ビットに変換し、変換した8ビットの再生データをエラー訂正復号回路23に出力する。エラー訂正復号回路23は、復調回路22から入力されたデータに対してエラー訂正復号処理を行い、出力端子24に出力する。出力端子24は、上述したホスト機器のインタフェースに電気的に接続されている。出力端子24より出力された再生データは、ホスト機器に接続されたモニタに表示され、また、スピーカで再生音に変換されて出力される。
操作部25は、記録再生装置10を操作するための各種操作信号を生成し、生成した各種操作信号を制御回路27に出力する。具体的に、この操作部25は、記録再生装置10に設けられたイジェクト釦25aの他、ディスクテーブルに装着された光ディスク11に対して記録データの記録を開始する記録釦25bや光ディスク11に記録されているデータの再生を開始する再生釦25cや記録再生動作を停止する停止釦25dを備える。記録釦25b、再生釦25c、停止釦25d等は、必ずしも記録再生装置10にイジェクト釦25aと共に設けられている必要は無く、例えばホスト機器のキーボード、マウス等を操作することにより、ホスト機器よりインタフェースを介して記録開始信号、再生開始信号、停止信号等を制御回路27に入力するようにしてもよい。
メモリ26は、例えばEP−ROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)等のメモリであり、制御回路27が行う各種制御データやプログラムが格納されている。具体的に、このメモリ26には、光ピックアップ1をディスクテーブルに装着された光ディスク11の径方向に送り操作する際の駆動源となるステッピングモータ28の光ディスク11の種類に応じた各種制御データが格納されている。
制御回路27は、マイクロコンピュータ、CPU等で構成されており操作部25からの操作信号に応じて装置全体の動作を制御する。また、制御回路27は、光ディスク11の表面反射率、形状的及び外形的な違い等から異なるフォーマットを検出して光ディスク11の種類を判別し、検出された光ディスク11の種類に応じて光ピックアップ1の半導体レーザの光源及び出力パワーを切り換え、また屈折力可変素子6の屈折力を変化させ、光ディスクの種類に対応した所定の位置に焦点を結ぶように光ピックアップ1の光学系を制御する。
このような記録再生装置10によって情報信号の記録及び/又は再生が行われる光ディスク11は、ピットや相変化材料層等が設けられた信号記録層と、この信号記録層を保護するためのカバー層を有する。カバー層は、ポリカーボネート基材等の透明プラスチックからなり、厚さは例えば約0.1mmとされている。
次に、本発明を適用した光ピックアップの説明に先立ち、球面収差補正を行う光学系における、一般的な近軸モデルを用いた理論解析を行ったものについて説明する。
図2に示す2要素光学系は、対物レンズとそれ以外の光学要素からなる最も単純な薄肉レンズ系によってモデル化したものである。 構成要素名および符号は一般的な近軸理論に従うものとする。 光学面には、光線が通過する順に0,1,2,・・・、kなる番号を付す。各面において、光線と光軸がなす角度をu、光線高さをh、次面までの距離をd’とする。また、第1面(要素1)の屈折力(power)をφ、第2面の対物レンズの屈折力(power)をφとする。
図2に示す、光ディスクの光学系において、光源から出た光は、ディスク面にて反射され、ほぼ同じ光路を通過して受光面に到達するので、以下の計算では、光源からディスク面までの往路と、ディスク面から受光面までの復路を同一の光路としたモデルとして計算を行う。 図2は、対物レンズが無限共役であるような図になっているが、以下の計算では特に限定しない限り無限共役に限らない。
まず、図2より下記の式(1)〜(4)を得る。
次に、式(3)を式(1)及び式(2)を用いて変形して、第2面の対物レンズにおける光線高さhが式(5)のように得られる。また、式(4)を式(1)及び式(2)を用いて変形して、第2面の対物レンズにおける出射光線角度u’が式(6)のように得られる。
ここで、光源と受光部とを備えた集積素子のようなものを用いる場合は、図2に示す2要素光学系そのものであり、発光点〜ディスク面での焦点〜受光面の共役関係は崩れることはないが、光源と受光部が各々の光路を持つ場合は、発光点と第1面(要素1)の間で分離するように構成すれば、共役関係が崩れることはない。
図2に示す2要素光学系において、球面収差の補正手段としては、光学素子の屈折力を変化させることが考えられる。
光学素子の屈折力を変化させる屈折力可変光学系は、液晶、可変焦点レンズ等を用いて第1面の屈折力を変化させる光学系であり、図2の2要素光学系のパラメータのうち、φが変化するものである。φの初期値をφとし、変化量をΔφとすれば、式(7)が得られる。
第2面の対物レンズにおけるビーム径の変化は上記式(7)の初期状態で規格化すればよい。すなわち、第2面におけるビーム径の変化率Bは、φが(φ+Δφ)としたときのh2(φ1=φ+Δφ)を、φがφとしたときのh2(φ1=φ)で割ることにより、式(8)として得られる。
式(8)において、d’が式(9)の関係であれば、第2面におけるビーム径がΔdによらず、常に一定となる。
なお、図2のような2要素光学系において、図3のように第0面と第1面の間に、カップリングレンズ等のひとつ以上の面を有する光学部品が存在する場合でも、第1面(要素1)に入射する光線角度uに対する各特性は、上述と同様である。
次に、上述の解析により導きだされた関係を用いた、本発明が適用された光ピックアップ1の光学系について説明する。
次に、本発明が適用された上記光ピックアップ1の光学系について説明する。この光ピックアップ1は、図4に示すように、1又は複数のフォーマットの光ディスク11に対応した波長のレーザ光の光源となる半導体レーザ等の発光素子2と、この発光素子2から出射されたレーザ光を平行光とする1枚以上のコリメートレンズ群3と、レンズホルダ4に形成されたアパーチャを介して入射されたレーザ光を光ディスク11の信号記録面に集光させる1枚以上の対物レンズ群5と、コリメートレンズ群3と対物レンズ群5の間に設けられ、屈折力を可変することにより書店距離を可変する液晶素子等の屈折力可変素子6と、光ディスク11から反射された戻りのレーザ光を検出するフォトディテクタ等の光検出器7とを備える。
また、発光素子2とコリメートレンズ群3との間の光路上にはレーザ光を光路分岐させるビームスプリッタ8が設けられている。ビームスプリッタ8から分岐された光路上には上記光検出器7が設けられ、光検出器7とビームスプリッタ8との間には光路分岐されたレーザ光を光検出器7上に集束させる円筒レンズ等の光学素子9が設けられている。
光源となる発光素子2は、記録再生装置10に用いられる1又は複数の光ディスク11のフォーマットに応じた波長のレーザ光を出射する。この発光波長は、例えば約405nm、約655nm又は約785nm程度である。コリメートレンズ群3は、発光素子2より出射されたレーザ光を平行光として出射させる。ビームスプリッタ8は、発光素子2より出射されたレーザ光を対物レンズ群5側へ透過させるとともに、ハーフミラー面により光ディスク11に反射された戻りのレーザ光を光検出器7側へ反射させる。
対物レンズ群5は、対物レンズ駆動機構が設けられたレンズホルダ4に保持され、このレンズホルダ4の屈折力可変素子6側に形成されたアパーチャを介して入射したレーザ光を光ディスク11の信号記録面上に集光させる。この対物レンズ群5は、光検出器7で検出されたRF信号より生成されたフォーカスサーボ信号やトラッキングサーボ信号を受けた対物レンズ駆動機構によって、レンズホルダ4がフォーカシング方向及びトラッキング方向に変位駆動される。
屈折力可変素子6は、上述した光ディスク11の種類に対応したレーザ波長の相違やカバー層の厚み誤差に対応して焦点距離を変化させるものであり、例えば液晶光学素子が用いられる。この液晶光学素子からなる屈折力可変素子6は、透明電極が形成された2枚のガラス基板によって液晶分子を挟んで形成されている。そして、各透明電極にそれぞれ駆動電圧を印加すると、印加された電圧による電界に従って液晶分子の配向が偏倚され、これにより屈折力可変素子6を透過するレーザ光の屈折率を任意に設定することができる。
この屈折力可変素子6は、記録再生装置10の制御回路27によって光ディスク11の種類が判別されると、判別された光ディスク11の種類に応じて出射されるレーザ光が当該光ディスク11の信号記録面に収斂されるよう、屈折率が可変される。
また、光ピックアップ1は、光検出器7で検出された検出信号より光ディスク11の厚み誤差を検出し、焦点距離を変化させる可変信号を生成する厚み誤差検出回路30及び厚み誤差検出回路30で生成された可変信号を受けて屈折力可変素子6に印加される電圧を制御する屈折力可変素子制御回路31を備える。そして屈折力可変素子6は、光検出器7で検出された検出信号を受けた厚み誤差検出回路30によって生成された可変信号を受けて、屈折力可変素子制御回路31によってガラス基板の透明電極に印加される電圧が制御され、所定の信号記録面にレーザ光が収斂するように屈折率が可変される。
なお、屈折力可変素子6には、上述した液晶光学素子の他、透明弾性膜によってシリコーンオイル等の透明弾性膜と屈折率を等しくなるよう調整された作動液が封入され、この作動液に対する圧力を変化させることにより透明弾性膜が撓まされて焦点距離が変化する液体レンズを用いてもよい。
このような光ピックアップ1の光学系は、図5に示すように配置される。すなわち、発光素子2から順に、ビームスプリッタ8、コリメートレンズ群3、屈折力可変素子6、対物レンズ群5が設けられ、ビームスプリッタ8より光路分岐されて光学素子9及び光検出器7が設けられる。
また、光ピックアップ1の光学系は、
’:屈折力可変素子の主平面と対物レンズ群の主平面との間隔
としたとき、式(9)を満たす。
すなわち、
’:屈折力可変素子からみた発光素子までの距離
’:屈折力可変素子の主平面と対物レンズ群の直前に設けられたアパーチャとの間隔
φ:屈折力可変素子の屈折力(焦点距離の逆数)
φ:対物レンズ群の屈折力
Δφ:屈折力可変素子の屈折力(φ)の変化量
とすると、対物レンズ群5に入射するビーム系の変化は、式(8)となる。
したがって、屈折力可変素子6及び対物レンズ群5のアパーチャとの間隔が、式(9)の関係を満足すれば、対物レンズ群5に入射するビーム径の変化はΔφによらず常に一定となる。したがって、本発明が適用された光ピックアップによれば、光ディスク11のカバー層の厚み誤差やレーザ波長の相違に起因して焦点距離を変化させるよう屈折力可変素子6の屈折率を変化させた場合にも、特別な補正機構を用いることなく対物レンズ群5に入射するレーザ光の光軸付近及び光軸周辺の光量変化を最小に抑えることができ、光ディスク11に対する良好な記録再生特性を維持することができる。
なお、上式(8)は上述した2要素光学系にかかるものであるが、図5に示す光学系は、屈折力可変素子6よりも光源側に位置する発光素子2及びコリメートレンズ群3とを光源部とみなすことにより2要素光学系として扱うことができる。
また、この屈折力可変素子6は、対物レンズを保持するレンズホルダ4のアパーチャとの距離が0に近づけば近づくほど対物レンズ群5に入射するレーザ光の光量変化を抑えられるものであるが、必ずしもレンズホルダ4と一体化されている必要はない。勿論、屈折力可変素子6は、レンズホルダ4のアパーチャと一体化され対物レンズ群5と共にトラッキング方向やフォーカシング方向へ駆動されるようにしてもよい。
また屈折力可変素子6は、対物レンズ群5の光軸中心に対して偏心していても問題はない。
次に、光ディスク11へ記録データを記録するときの記録動作について説明する。操作部25を構成する記録釦25bがユーザにより操作されて入力端子18より記録データが入力されると、この記録データは、エラー訂正符号化回路19で光ディスク11の種類に応じたエラー訂正符号化処理がされ、次いで、変調回路20で光ディスク11の種類に応じた変調処理がされ、次いで、記録処理回路21で記録処理がされた後、光ピックアップ1に入力される。すると、光ピックアップ1は、光ディスク11の種類に応じて半導体レーザより所定の波長の光ビームを照射し、光ディスク11の記録層に照射すると共に、光ディスク11の反射層で反射された戻りの光ビームを光検出器7で検出し、これを光電変換しRFアンプ15に出力する。RFアンプ15は、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号、RF信号を生成する。サーボ回路16は、RFアンプ15から入力されたフォーカシングエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいてフォーカシングサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これらの信号を光ピックアップ1の対物レンズ駆動機構の駆動回路に出力する。これにより、対物レンズ駆動機構に保持された対物レンズは、フォーカシングサーボ信号やトラッキングサーボ信号に基づいて、対物レンズの光軸と平行なフォーカシング方向及び対物レンズの光軸に直交するトラッキング方向に駆動変位される。更に、モータ制御回路13は、アドレス用のピットより生成したクロックが水晶発振器からの基準クロックと同期するように回転サーボ信号を生成し、これに基づき、スピンドルモータ12を駆動し、光ディスク11をCLVで回転する。更に、サブコード抽出回路17は、RF信号からピットパターン等からリードインエリアのアドレスデータを抽出し、制御回路27に出力する。光ピックアップ1は、制御回路27の制御に基づいて、記録処理回路21で記録処理されたデータを記録するため、この抽出されたアドレスデータに基づいて所定のアドレスにアクセスし、半導体レーザを記録レベルで駆動し、光ビームを光ディスク11の記録層に照射しデータの記録を行う。光ピックアップ1は、記録データを記録するに従って、順次ステッピングモータ28によってステップ送りされ、光ディスク11の内外周に亘って記録データを記録する。
次に、光ディスク11に記録されている記録データを再生するときの動作について説明する。操作部25を構成する再生釦25cがユーザにより操作されると、光ピックアップ1は、記録動作のときと同様に、光ディスク11の種類に応じて半導体レーザより所定の波長の光ビームを光ディスク11の記録層に照射すると共に、光ディスク11の反射層で反射された戻りの光ビームを光検出器で検出し、これを光電変換しRFアンプ15に出力する。RFアンプ15は、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号、RF信号を生成する。サーボ回路16は、RFアンプ15から入力されたフォーカシングエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいてフォーカシングサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これらの信号に基づいて対物レンズのフォーカシング制御やトラッキング制御を行う。更に、モータ制御回路13は、同期信号より生成したクロックが水晶発振器からの基準クロックと同期するように回転サーボ信号を生成し、これに基づき、スピンドルモータ12を駆動し、光ディスク11をCLVで回転する。更に、サブコード抽出回路17は、RF信号からサブコードデータを抽出し、抽出したサブコードデータを制御回路27に出力する。光ピックアップ1は、所定のデータを読み出すため、この抽出されたサブコードデータに含まれるアドレスデータに基づいて所定のアドレスにアクセスし、半導体レーザを再生レベルで駆動し、光ビームを光ディスク11の記録層に照射し反射層で反射された戻りの光ビームを検出することによって光ディスク11に記録されている記録データの読み出しを行う。光ピックアップ1は、記録データを読み出すに従って、順次ステッピングモータ28によってステップ送りされ、光ディスク11の内外周に亘って記録されている記録データの読み出しを行う。
RFアンプ15で生成されたRF信号は、復調回路22で記録時の変調方式に応じて復調処理がされ、次いで、エラー訂正復号化回路21でエラー訂正復号処理がされ、出力端子24より出力される。この後、出力端子24より出力されたデータは、そのままディジタル出力されるか又は例えばD/Aコンバータによりディジタル信号からアナログ信号に変換され、スピーカ、モニタ等に出力される。
このような光ディスク11に対する記録データの記録又は再生動作時において、屈折力可変素子6は、制御回路27によって判別された光ディスク11の種類に応じて出射されるレーザ光が当該光ディスク11の信号記録面に収斂されるように屈折力が可変される。また、光ディスク11のカバー層の厚み誤差があると、厚み誤差検出回路30によって焦点距離を変化させるための可変信号が生成される。この可変信号を受けた屈折力可変素子制御回路31は、屈折力可変素子6のガラス基板に印加される電圧を制御する。屈折力可変素子6は、この印加される電圧による電界にしたがってガラス基板に挟持された液晶分子の配向が偏倚され、屈折率が可変される。これにより屈折力可変素子6を透過するレーザ光には、光ディスク11に発生している球面収差をキャンセルさせる収差を発生し、球面収差を減少させることができる。
このとき、本発明が適用された光ピックアップ1によれば、光学系を上述した配置としているため、焦点距離を補正するために屈折力可変素子6の屈折率を変化させた場合にも、特別な補正機構を用いることなく対物レンズ群5に入射するレーザ光の光軸付近及び光軸周辺の光量変化を最小に抑えることができ、光ディスク11に対する良好な記録再生特性を維持することができる。
本発明にかかる光ピックアップが適用された記録再生装置の構成を示すブロック図である。 光学系の理論解析に用いる2要素光学系のモデルを示す図である。 光学系の理論解析の2要素光学系において、第0面と第1面との間に光学部品が存在する構成を説明する図である。 本発明にかかる光ピックアップの光学系を示す構成図である。 本発明にかかる光ピックアップの光学系の配置を示す図である。
符号の説明
1 光ピックアップ、2 発光素子、3 コリメートレンズ群、4 レンズホルダ、5 対物レンズ群、6 屈折力可変素子、7 光検出器、8 ビームスプリッタ、9 光学素子、10 記録再生装置

Claims (3)

  1. レーザ光を出射する光源と、
    上記光源より出射されたレーザ光を平行にする1枚以上のコリメートレンズ群と、
    アパーチャを介して入射された上記コリメートレンズ群によって平行光とされたレーザ光を光ディスクの信号記録面に集光する1枚以上の対物レンズ群と、
    上記コリメートレンズ群と上記対物レンズ群との間であって、上記対物レンズ群の直前に設けられた上記アパーチャと同位置又は近接した位置に配設され、屈折力を可変することにより上記対物レンズ群の焦点距離を変える屈折力可変素子とを備えることを特徴とする光ピックアップ。
  2. 上記屈折力可変素子は、液晶素子を用いることを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
  3. 上記屈折力可変素子は、液体レンズを用いることを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
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