JP2006092708A - 光ピックアップ並びにこれを用いた記録及び/又は再生装置 - Google Patents

光ピックアップ並びにこれを用いた記録及び/又は再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 異なるフォーマットとされた複数の光ディスクに対して、それぞれ最適な球面収差補正を実現する。
【解決手段】 第1の波長の光ビームを出射する第1の光源31と、第2の波長の光ビームを出射する第2の光源32と、第1及び第2の光源から出射された光ビームを光ディスク11の信号記録面上に集光する対物レンズ33と、第1及び第2の光源から出射された光ビームの光路を合成する光路合成手段34と、屈折率を変化させることにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子38と、戻り光を検出する光検出器36と備え、液晶光学素子38は、光軸方向に相対向して配置される一対の電極53,54を有し、少なくともその一方の電極を複数の領域に分割するパターンを有し、光ディスクの種類に応じて同一条件で駆動される領域の組み合わせが切り換えられる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して記録及び/又は再生を行う光ピックアップ並びにこれを用いた記録及び/又は再生装置に関する。
従来から、液晶光学素子を用いて球面収差を補正する光ピックアップがある。例えば、特開平10−269611号公報に記載された光ピックアップは、多層光ディスクに対して、最適設計された記録層から各記録層までの距離が異なるため発生する球面収差を、液晶光学素子により補正する。
この液晶光学素子は、一対のガラス基板で挟まれた液晶分子が配向されている。そして、一対のガラス基板には一対の透明電極が設けられており、一方の透明電極100には、図14に示す同心円上の電極パターンが形成されている。これらの一対の透明電極の各パターンにより分割された各領域100A,100B,100Cの印加電圧を可変制御することにより、発生する球面収差を補正するものである。
すなわち、この液晶光学素子は、印加電圧を可変制御することにより、図15(a)に示す発生する球面収差の位相分布Ld1に、図15(b)に示す補正位相差量Ld2を与える。液晶光学素子に補正位相差量Ld2を付加された球面収差の位相分布Ld3は、図15(c)に示すように、位相差量すなわち球面収差の収差量が低減される。よって、この光ピックアップは、所定の1波長の光ビームを用いる光学系において、最適化が可能となる(特許文献1参照)。
しかしながら、かかる光ピックアップを、複数の波長の光ビームを用い、異なるフォーマットとされた光ディスクに対応させる場合には、複数の波長のうち1の波長の光ビームに球面収差の補正量が最適化することになる。
例えば、CD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disc)といった光ディスクに対して記録及び再生するために、それぞれのフォーマットに対応する波長の光ビームを出射する光源を有する光ピックアップがある。
かかる光ピックアップは、CDとDVDとでは開口数が異なるため、DVD用の球面収差を最適化した補正パターンを採用した場合、DVDに対する球面収差の補正は、図15(c)に示すように、最適に行われる。しかし、CDに対する球面収差の補正は、図16に示すように、発生する球面収差Lc1に補正位相差量Ld2を付加された球面収差の位相分布Lc3は、位相差量を低減することができず、十分に球面収差を補正することができない。
したがって、かかる光ピックアップにおいて、製作誤差等による基板厚みに誤差がある光ディスクに対しては、記録・再生特性が著しく悪化してしまう等の問題があった。
また、特開平9−128785号公報には、液晶の透明電極を、縦横に碁盤の目状に分割して、上述のDVD及びCDの両方に対応させて球面収差補正を行う光ピックアップが提案されている。(特許文献2参照)。
しかしながら、かかる光ピックアップでは、液晶の駆動回路が複雑となり、この駆動回路の制御も複雑となってしまう。また、透明電極の分割が多いため、その隙間となる領域が増加してしまい、球面収差補正の効率が低下してしまうという問題があった。
特開平10−269611号公報 特開平9−128785号公報
本発明の目的は、異なるフォーマットとされた複数の光ディスクに対して、それぞれ最適な球面収差補正を可能とする光ピックアップ並びにこれを用いた記録及び/又は再生装置を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明にかかる光ピックアップは、異なる種類の第1及び第2の光ディスクに対して、情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップにおいて、第1の波長の光ビームを出射する第1の光源と、第1の波長と異なる第2の波長の光ビームを出射する第2の光源と、第1及び第2の光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、第1の光源から出射された光ビームの光路と第2の光源から出射された光ビームの光路とを合成する光路合成手段と、光路合成手段と対物レンズとの間に設けられ、屈折率を変化させることにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子と、光ディスクで反射された戻り光を光路分離する光路分離手段と、光路分離手段で分離された戻り光を検出する光検出器と備え、液晶光学素子は、光軸方向に相対向して配置される一対の電極を有し、少なくともその一方の電極を複数の領域に分割するパターンを有し、光ディスクの種類に応じて同一条件で駆動される領域の組み合わせが切り換えられる。
また、本発明にかかる光ピックアップは、異なる種類の第1及び第2の光ディスクに対して、情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップにおいて、第1の波長の光ビームを出射する第1の光源と、第1の波長と異なる第2の波長の光ビームを出射する第2の光源と、第1及び第2の光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、第1の光源から出射された光ビームの光路と第2の光源から出射された光ビームの光路とを合成する光路合成手段と、光路合成手段と対物レンズとの間に設けられ、屈折率を変化させることにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子と、光ディスクで反射された戻り光を光路分離する光路分離手段と、光路分離手段で分離された戻り光を検出する光検出器と、光検出器で検出された信号により光ディスクの種類を判別するディスク判別部とを備え、液晶光学素子は、光軸方向に相対向して配置される一対の電極を有し、少なくともその一方の電極を複数の領域に分割する、光軸を中心として略円形の第1〜第4の境界部からなるパターンを有し、ディスク判別部により判別された光ディスクが第1の光ディスクのとき、液晶光学素子は、第1及び第3の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第1の補正位相差量を付加し、ディスク判別部により判別された光ディスクが第2の光ディスクのとき、液晶光学素子は、第2及び第4の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第2の補正位相差量を付加し、第1及び第3の境界部は、第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量が第1の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、第2及び第4の境界部は、第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量が第2の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、第1及び第2の補正位相差量は、下記の式(1)〜(3)を満足する。
c1=x・Pm1 ・・・(1)
c2=x・Pm2 ・・・(2)
0.35≦x≦0.8 ・・・(3)
但し、
m1:第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量の最大値
c1:第1の補正位相差量
m2:第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量の最大値
c2:第2の補正位相差量
である。
さらに、本発明にかかる光ピックアップは、異なる種類の第1及び第2の光ディスクに対して、情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップにおいて、第1の波長の光ビームを出射する第1の光源と、第1の波長と異なる第2の波長の光ビームを出射する第2の光源と、第1及び第2の光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、第1の光源から出射された光ビームの光路と第2の光源から出射された光ビームの光路とを合成する光路合成手段と、光路合成手段と対物レンズとの間に設けられ、屈折率を変化させることにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子と、光ディスクで反射された戻り光を光路分離する光路分離手段と、光路分離手段で分離された戻り光を検出する光検出器と、光検出器で検出された信号により光ディスクの種類を判別するディスク判別部とを備え、液晶光学素子は、光軸方向に相対向して配置される一対の電極を有し、少なくともその一方の電極を複数の領域に分割する、光軸を中心として略円形の第1〜第3の境界部からなるパターンを有し、ディスク判別部により判別された光ディスクが第1の光ディスクのとき、液晶光学素子は、第1及び第2の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第1の補正位相差量を付加し、ディスク判別部により判別された光ディスクが第2の光ディスクのとき、液晶光学素子は、第1及び第3の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第2の補正位相差量を付加し、第1及び第3の境界部は、第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量が第2の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、第1の補正位相差量は、第1の境界部が設けられた位置の第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量と等しくされ、第2の境界部は、第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量が第1の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、第2の補正位相差量は、下記の式(4)〜(5)を満足する。
c4=y・Pm4 ・・・(4)
0.35≦y≦0.5 ・・・(5)
m4:第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量の最大値
c4:第2の補正位相差量
である。
上述したような目的を達成するため、本発明にかかる記録及び/又は再生装置は、異なる種類の第1及び第2の光ディスクに対して情報を記録及び/又は再生する光ピックアップと、第1又は第2の光ディスクを回転するディスク回転駆動手段とを備える記録及び/又は再生装置であり、この記録及び/又は再生装置に用いる光ピックアップとして、上述したようなものを用いたものである。
本発明にかかる光ピックアップ並びにこれを用いた記録及び/又は再生装置は、電極パターンを複雑にすることなく、異なるフォーマットとされた複数の光ディスクに対して、それぞれ最適な球面収差補正を行うことができ、記録・再生特性を向上させることができる。
以下、本発明を適用した記録再生装置について、図面を参照して説明する。
この記録再生装置10は、フォーマットの異なる2種類の光ディスク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記録再生装置である。この記載再生装置10で記録及び/又は再生を行う光ディスク11として、例えば波長785nmの光ビームを記録再生光として使用する第1のディスク3としてCD(Compact Disc)と、波長655nmの光ビームを記録再生光として使用する第2のディスク4としてDVD(Digital Versatile Disc)とが用いられる。
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化回路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と、光ディスク11の種類を判別するディスク種類判別部29とを備える。
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2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等の光源と、この光源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ビ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 Zero)、NRZI(Non Return to Zero 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化回路23に出力する。エラー訂正復号化回路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レッドモータ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。
ディスク種類判別部29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の種類を検出する。記録再生装置10を構成する各ブロックは、ディスク種類判別部29における検出結果に応じて、装着される光ディスクの仕様に基づく信号処理ができるように構成されている。
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、ディスク種類判別部29で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る。
次に、本発明が適用された上述した光ピックアップ1について説明する。
本発明を適用した光ピックアップ1は、図2に示すように、第1の波長の第1の光ビームを出射する半導体レーザ等の第1の光源部31と、第2の波長の第2の光ビームを出射する半導体レーザ等の第2の光源部32と、この第1の光源部31又は第2の光源部32から出射された第1又は第2の光ビームを光ディスク11の信号記録面に集光させる対物レンズ33と、第1の光源部31から出射された第1の光ビームの光路を変更して対物レンズ33側に導くとともに、第2の光源部32から出射された第2の光ビームの光路と合成させる光路合成手段として第1のビームスプリッタ34と、第1のビームスプリッタ34で光路合成された第1の光ビーム及び第2の光ビームの光路を変更して対物レンズ33側に導くとともに、光ディスクで反射された戻り光の光路を第1の光源部31又は第2の光源部32から出射された往路側の第1又は第2の光ビームの光路と分離する光路分離手段として第2のビームスプリッタ35と、第2のビームスプリッタ35で往路の光ビームから分離された戻りの光ビームを検出するフォトディテクタ等の光検出器36とを備える。
また、光ピックアップ1は、対物レンズ33と第2のビームスプリッタ35との間に設けられ、第1の光ビーム及び第2の光ビームを対物レンズ33側に反射させて光路を略90°曲げる反射手段として立ち上げ用のミラー37と、ミラー37と対物レンズ33との間に設けられ、屈折率を可変することにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子38と、ミラー37と第2のビームスプリッタ35との間に設けられ、第2のビームスプリッタ35により光路を変更された第1の光ビーム及び第2の光ビームの発散角を変換し、平行光とするコリメータレンズ39とを備える。尚、液晶光学素子38は、ミラー37と対物レンズ33との間に設けられたが、これに限られるものではなく、第1のビームスプリッタ34と対物レンズ33との間の光路上に配置すれば良い。
また、第2のビームスプリッタ35と光検出器36との間には、光ディスク11で反射された戻りの光ビームの光路長を調整して、光検出器のフォトディテクタ上に集束させるためのシリンダーレンズ41が設けられる。
第1の光源部31は、第1のディスク3に対して波長785nm程度の第1の波長の第1の光ビームを出射する。第2の光源部32は、第2のディスク4に対して波長655nm程度の第2の波長の第2の光ビームを出射する。尚、光ピックアップ1では、異なる位置に配置された第1の光源部31及び第2の光源部32からそれぞれ出射された第1の光ビーム又は第2の光ビームを用いるように構成したが、第1の光ビームを出射する第1の出射部と第2の光ビームを出射する第2の出射部とを有する光源部を備えるように構成してもよい。
光ピックアップ1には、ディスク種類判別部29により判別された光ディスクの種類に応じて第1の光源部31及び第2の光源部32の切り換えを行う光源切換部42が設けられている。光源切換部42は、ディスク種類判別部29によって検出された光ディスクの種類に応じて第1の光源部31及び第2の光源部32の切り換えを行い、光ディスクの種類に対応した光源部から光ビームを出射させる。
対物レンズ33は、2つの焦点を有する2波長用の対物レンズが用いられる。また、この対物レンズ33は、2軸アクチュエータ43等の対物レンズ駆動機構によって移動自在に支持されている。そして、この対物レンズ33は、光検出器36により受光された光ディスク11からの戻りの光ビームにより生成されたトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号に基づいて、2軸アクチュエータ43により移動操作されることにより、光ディスク11に近接離間する方向及び光ディスク11の径方向の2軸方向へ移動される。
そして、対物レンズ33は、第1の光源31又は第2の光源32から出射される第1又は第2の光ビームが光ディスク11の信号記録面で常に焦点が合うように、この光ビームを集束するとともに、この集束された光ビームを光ディスク11の信号記録面上に形成された記録トラックに追従させる。
また、対物レンズ33の入射側には、通過する光ビームの開口数を光ディスク11のフォーマットに適応させるために開口制限を行う開口絞り及び/又はホログラム面等の図示しない開口制限手段が設けられている。開口制限手段は、第1の光ディスク3の再生時には、NA=0.45程度とし、記録時には、NA=0.5程度となるように開口制限を行う。また、開口制限手段は、第2の光ディスク4の再生時には、NA=0.6程度とし、記録時には、NA=0.65程度となるように開口制限を行う。
第1のビームスプリッタ34は、第1の光源部31から出射された第1の光ビームを反射させ光路を略90°曲げて変更するとともに、第2の光源部32から出射された第2の光ビームを透過させて第1の光ビームの光路と一致するように合成させる。すなわち、第1のビームスプリッタ34は、その分離面34aが第1の光源部31から出射された第1の波長の第1の光ビームの往路光を反射させて第2のビームスプリッタ35側に出射させる。また、この分離面34aは、第2の波長の第2の光ビームの往路光を透過させて第2のビームスプリッタ35側に導くような波長依存性を備えた膜特性を有して形成される。
第2のビームスプリッタ35は、第1のビームスプリッタ34で光路を合成された往路の第1の光ビーム及び第2の光ビームを反射させ光路を略90°曲げて変更しコリメータレンズ39側に出射するとともに、光ディスク11で反射された復路の第1の光ビーム及び第2の光ビームを透過させてシリンダーレンズ41側に出射させる。第2のビームスプリッタ35は、入射した光ビームの光量の一部を反射させ、一部を透過させる膜特性、あるいは、偏向依存性を備えた膜特性を有する分離面35aが形成される。
コリメータレンズ39は、第2のビームスプリッタにより反射された第1の光ビーム及び第2の光ビームの発散角を変換して略平行光とする。
液晶光学素子38は、屈折率を可変することにより球面収差等の収差の収差量を調整するものである。この液晶光学素子38は、図3に示すように、相対向して配置されるガラス基板である第1及び第2の基板51,52と、第1及び第2の基板51,52の相対向する面に形成され、それぞれ電極パターンを有する第1及び第2の電極53,54と、第1及び第2の電極53,54の間に配向膜55,56を介して挟まれて配向された液晶分子57とから形成されている。
一方のガラス基板51に設けられた第1の電極53は、図4に示すように、この第1の電極53を複数の領域に分割する複数の同心円状の第1の電極パターンを有する。この第1の電極パターンは、光軸を中心とした略円形の第1〜第4の境界部61,62,63,64からなる。すなわち、第1の電極53は、この第1〜第4の境界部61,62,63,64により、複数の領域A,B,C,D,Eに分割される。
液晶光学素子38は、第1及び第2の電極53,54に形成された第1及び第2の電極パターンに印加する電位を駆動制御する液晶駆動部44を有する。液晶駆動部44は、制御部27から信号を受け、第1及び第2の電極パターンにより分割された各領域に印加する電位を制御することにより、分割された各領域の第1及び第2の電極間の電圧を制御することができ、この電圧による電界に従って、液晶分子の配向が偏倚され、電極パターンに応じて屈折率を変更する。すなわち、液晶光学素子38は、液晶駆動部44に制御されることにより、各領域を通過する光ビームに光路差を変化させ、位相差を発生させ付加することができる。
次に、液晶光学素子38の第1の電極パターンにおける第1〜第4の境界部61,62,63,64の位置、すなわちパターンの分割位置について説明する。
一般的に、球面収差は、横軸をビームの中心からの距離rとし、縦軸を波面の位相分布として、位相分布=SA×(6r+6r+1)[λ]で表すことができることが知られており、これを最大位相差量が1に、光ビームの中心(光軸)からの位置を開口数で決定される有効径の半径が1になるように規格化すると図5に示す実線部L21のような位相分布が得られる。
ここでは、異なる種類の第1及び第2の光ディスク3,4の球面収差の収差量を一つの液晶光学素子38で補正するので、第1及び第2の光ディスク3,4の球面収差を、開口数の高い第2の光ディスク4の有効径の半径が1になるように規格化する。すなわち、上述の図5に示す実線部L21は、開口数の高い第2の光ディスク4の球面収差の波面の位相分布を表したものであり、縦軸は第2の光ディスク4の最大位相差量が1となるように規格化したものである。また、第1の光ディスク3の球面収差の波面の位相分布は、第1の光ディスク3の最大位相差量が1に、ビームの中心からの位置を第2の光ディスク4の開口数で決定される有効径の半径が1になるように規格化すると図5に示す一点鎖線部L11のような位相分布が得られる。
第1及び第3の境界部61,63は、第1の光ディスク3に対する球面収差の位相差量が第1の補正位相差量と等しくなる位置に形成される。また、第1の補正位相差量Pc1は、次式(6),(7)で表されるように決定する。ここでxは、第1の光ディスク3に対する球面収差の位相差量の最大値Pm1に対する第1の補正位相差量Pc1の割合を示すものであり、この値を変動させることで液晶光学素子38により付加される位相差量、すなわち、補正量が決定されるものである。尚、ここでは、x=0.5である。
c1=x・Pm1 ・・・(6)
0.35≦x≦0.8 ・・・(7)
但し、
c1:第1の補正位相差量
m1:第1の光ディスク3に対する球面収差の位相差量の最大値
である。
さらに詳細に説明すると、図6に示すように、第1の補正位相差量Pc1と位相分布とが等しくなる位置、すなわち、第1の光ディスク3の球面収差の位相分布が、第1の補正位相差量Pc1の規格化した値である0.5となる規格化半径k(−k),k(−k)がそれぞれ、第1の境界部61及び第3の境界部63の半径を規格化したものとなる。さらに、第1の境界部61の半径は、第2の光ディスク4に対する第2の光ビームの第1の電極53上での有効径をrとしたとき、r・kとなる。同様に、第3の境界部63の半径は、r・kとなる。
第2及び第4の境界部62,64は、第2の光ディスク4に対する球面収差の位相差量が第2の補正位相差量と等しくなる位置に形成される。また、第2の補正位相差量Pc2は、次式(8),(9)で表されるように決定する。ここで、xは、第2の光ディスク4に対する球面収差の位相差量の最大値Pm2に対する第2の補正位相差量Pc2の割合を示すものであり、この値を変動させることで液晶光学素子38により付加される位相差量、すなわち、補正量が決定されるものである。尚、ここでは、x=0.5である。
c2=x・Pm2 ・・・(8)
0.35≦x≦0.8 ・・・(9)
但し、
c2:第2の補正位相差量
m2:第2の光ディスク4に対する球面収差の位相差量の最大値
である。
さらに詳細に説明すると、図6に示すように、第2の補正位相差量Pc2と位相分布とが等しくなる位置、すなわち、第2の光ディスク4の球面収差の位相分布が、第2の補正位相差量Pc2の規格化した値である0.5となる規格化半径k(−k),k(−k)がそれぞれ、第2の境界部62及び第4の境界部64の半径を規格化したものとなる。さらに、第2の境界部62の半径は、第2の光ディスク4に対する第2の光ビームの第1の電極53上での有効径をrとしたとき、r・kとなる。同様に、第4の境界部64の半径は、r・kとなる。
液晶光学素子38は、ディスク判別手段29により判別された光ディスクが第1の光ディスク3のとき、第1及び第3の境界部61,63の間の領域、すなわち、領域B及び領域Cに印加される電位が変化されることにより、第1の電極53の領域B及び領域Cと第2の電極54の領域B,Cと対向する領域との間の電位差、すなわち、電圧が変化されて液晶分子57の配向が変化されて屈折率が変化する。第1の電極53の領域B及び領域Cと第2の電極54の領域B,Cと対向する領域との間の液晶分子57の屈折率が変化することにより、領域B及び領域Cを通過する第1の光ビームに、図7(a)の実線L12で示す、第1の補正位相差量Pc1が付加されて、図7(b)に示すように、位相差量すなわち球面収差の収差量が低減される。換言すると、図7(a)の点線L11で示す球面収差の位相分布に、実線L12で示す第1の補正位相差量が付加されることにより、図7(b)の実線L13で示す位相分布とされた光ビームとなり、収差量は低減される。尚、このとき変化させる電圧の変化量は、光検出器36から信号を受けた制御部27により決定されて、領域B及び領域Cには、決定された変化量だけ電圧が変化するような所定の電位が液晶駆動部44により印加される。
また、液晶光学素子38は、ディスク判別手段29により判別された光ディスクが第2の光ディスク4のとき、第2及び第4の境界部62,64の間の領域、すなわち、領域C及び領域Dに印加される電位が変化されることにより、第1の電極53の領域C及び領域Dと第2の電極54の領域C,Dと対向する領域との間の電位差、すなわち、電圧が変化されて液晶分子57の配向が変化されて屈折率が変化する。第1の電極53の領域C及び領域Dと第2の領域54の領域C,Dと対向する領域との間の液晶分子57の屈折率が変化することにより、領域C及び領域Dを通過する第2の光ビームに、図8(a)の実線L22で示す、第2の補正位相差量Pc2が付加されて、図8(b)に示すように、位相差量すなわち球面収差の収差量が低減される。換言すると、図8(a)の点線L21で示す球面収差の位相分布に、実線L22で示す第2の補正位相差量が付加されることにより、図8(b)の実線L23で示す位相分布とされた光ビームとなり、収差量は低減される。尚、このとき変化させる電圧の変化量は、光検出器36から信号を受けた制御部27により決定されて、領域C及び領域Dには、決定された変化量だけ電圧が変化するような所定の電位が液晶駆動部44により印加される。
ここで、第1及び第2の補正位相差量を決定する、x,xを変化させたときの、SA感度及びエラー感度についてのシュミレーションの結果を図9に示す。図9に示す実線Lは、上述の式(6)〜(9)における、xを変化したときのSA感度の変化を示し、点線Lは、エラー感度(Error感度)の変化を示す。ここで、SA感度は、第1及び第2の電極53,54間に一定の電圧を印加したときの球面収差の補正量を示すものである。また、エラー感度は、一定の球面収差を補正したときの球面収差以外の収差量を示すものである。図9に示すように、0.35≦x≦0.8を満たす範囲において、SA感度、エラー感度共に良好な値とすることが可能となる。xについても同様に、0.35≦x≦0.8の範囲において、SA感度、エラー感度共に良好な値とすることが可能となる。
上述のように、液晶光学素子38は、制御部27及び液晶駆動部44により、ディスク判別手段29により判別された光ディスクの種類に応じて同一条件で駆動される領域の組み合わせが切り換えられるように制御される。ここでは、第1の光ディスク3が装着された場合には、領域B及び領域Cの組み合わせに印加される電位が変化され、第2の光ディスク4が装着された場合には、領域C及び領域Dの組み合わせに印加される電位が変化される。液晶光学素子38は、第1及び第2の電極パターンに印加する電圧を制御することにより、光ディスクの種類に応じて、球面収差を簡単な制御で最適に調整することができる。
本発明を適用した光ピックアップ1は、光ディスクの種類に応じて液晶光学素子38の球面収差用の第1及び第2の電極パターンにより分割された各領域の同一条件で駆動される組み合わせが切り換えられるように制御されるので、異なるフォーマットとされた第1の光ディスク及び第2の光ディスクに対応した球面収差補正を行うことができる。
次に、上述のように構成された光ピックアップ1における、第1の光源31及び第2の光源32から出射された光ビームの光路について説明する。
まず、第1の光源31から出射された第1の光ビームの往路側の光路について説明する。図2に示すように、第1の光源31から出射された第1の光ビームは、第1のビームスプリッタ34の分離面34aで反射されて光路を略90°変更される。第1のビームスプリッタ34で反射された第1の光ビームは、第2のビームスプリッタ35の分離面35aで反射されて光路を略90°変更されて、コリメータレンズ39により発散角を変換されて略平行光とされ、ミラー37で反射され光路を略90°曲げられて、液晶光学素子38に入射される。
液晶光学素子38に入射された第1の光ビームは、球面収差を補正されて対物レンズ33側に出射される。このとき、液晶光学素子38は、ディスク種類判別部29により判別された光ディスクの種類に対応して、すなわち、第1の光ディスク3に対応された領域B及び領域Cに印加される電位を制御部27及び液晶駆動部44により制御されて、入射した第1の光ビームに適切な第1の補正位相差量Pc1を付加することで球面収差を補正する。また、液晶光学素子38は、光検出器36からの検出信号を受け、制御部27及び液晶駆動部44により、球面収差を補正するための各領域に付加される電位を決定されて制御される。
液晶光学素子38で球面収差を補正された第1の光ビームは、対物レンズ33の入射側で第1の光ディスク3に対応する開口数に開口制限され、対物レンズ33で第1の光ディスク3の信号記録面上に集光される。
次に、第2の光源32から出射された第2の光ビームの往路側の光路について説明する。図2に示すように、第2の光源32から出射された第2の光ビームは、第1のビームスプリッタ34の分離面34aで透過されて第2のビームスプリッタ35に入射する。第2のビームスプリッタ35に入射した第2の光ビームの光路は、第1の光ビームと同様に、第2のビームスプリッタ35で反射され、コリメータレンズ39により略平行光とされ、ミラー37で反射されて液晶光学素子38に入射される。
液晶光学素子38に入射された第2の光ビームは、球面収差を補正されて対物レンズ33側に出射される。このとき、液晶光学素子38は、ディスク種類判別部29により判別された光ディスクの種類に対応して、すなわち、第2の光ディスク4に対応された領域C及び領域Dに印加される電位を制御部27及び液晶駆動部44により制御されて、入射した第2の光ビームに適切な第2の補正位相差量Pc2を付加することで球面収差を補正する。また、液晶光学素子38は、光検出器36からの検出信号を受け、制御部27及び液晶駆動部44により、各収差を補正するための各領域に付加される電位を決定されて制御される。
液晶光学素子38で球面収差を補正された第2の光ビームは、対物レンズ33の入射側で第2の光ディスク4に対応する開口数に開口制限されて、対物レンズ33で第2の光ディスク4の信号記録面上に集光される。
次に、第1又は第2のディスク3,4の信号記録面で反射された、第1及び第2の光ビームの復路側の光路について説明する。図2に示すように、第1又は第2のディスク3,4に集光された第1又は第2の光ビームは、第1又は第2のディスク3,4で反射され、対物レンズ33、液晶光学素子38、ミラー37、コリメータレンズ39を通って、再び、第2のビームスプリッタ35に入射する。第2のビームスプリッタ35に入射した第1又は第2の光ビームは、分離面35aを透過され、シリンダーレンズ41により発散角を変換されて光検出器36の受光面に集束される。
本発明を適用した光ピックアップ1は、液晶光学素子38の電極パターンを複雑にすることなく、また、この液晶光学素子38を駆動させる液晶駆動部44の制御を複雑にすることなく、異なるフォーマットとされた第1の光ディスク3及び第2の光ディスク4に対応して、最適な球面収差補正を行うことを可能とする。すなわち、本発明を適用した光ピックアップ1は、異なるフォーマットとされた光ディスクに対して記録・再生特性を向上させるとともに、光学素子及び回路の構成の簡素化を実現することができる。また、本発明は、構成の簡素化を実現することにより、小型化を実現することができる。
尚、上述の光ピックアップ1において、第2の電極54にパターンを設けることなく、液晶光学素子38が球面収差のみを補正するように構成したが、第2の電極54にコマ収差又は非点収差に対応した電極パターンを設け、液晶光学素子38がコマ収差又は非点収差を補正するように構成してもよい。
尚、光ピックアップ1において、第1の電極53が第1〜第4の境界部61,62,63,64により、複数の領域A,B,C,D,Eに分割された液晶光学素子38を用いたが、これに限られるものではなく、例えば、一方の電極が第1〜第3の境界部により複数の領域に分割された液晶光学素子を用いてもよい。
次に、一方の電極が第1〜第3の境界部により複数の領域に分割された液晶光学素子を用いた、図2に示す光ピックアップ71について説明する。尚、以下の説明において、上述した光ピックアップ1と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
本発明を適用した光ピックアップ71は、図2に示すように、第1の波長の第1の光ビームを出射する半導体レーザ等の第1の光源部31と、第2の波長の第2の光ビームを出射する半導体レーザ等の第2の光源部32と、この第1の光源部31又は第2の光源部32から出射された第1又は第2の光ビームを光ディスク11の信号記録面に集光させる対物レンズ33と、第1の光源部31から出射された第1の光ビームの光路を変更して対物レンズ33側に導くとともに、第2の光源部32から出射された第2の光ビームの光路と合成させる光路合成手段として第1のビームスプリッタ34と、第1のビームスプリッタ34で光路合成された第1の光ビーム及び第2の光ビームの光路を変更して対物レンズ33側に導くとともに、光ディスクで反射された戻り光の光路を第1の光源部31又は第2の光源部32から出射された往路側の第1又は第2の光ビームの光路と分離する光路分離手段として第2のビームスプリッタ35と、第2のビームスプリッタ35で往路の光ビームから分離された戻りの光ビームを検出するフォトディテクタ等の光検出器36とを備える。
また、光ピックアップ71は、対物レンズ33と第2のビームスプリッタ35との間に設けられ、第1の光ビーム及び第2の光ビームを対物レンズ33側に反射させて光路を略90°曲げる反射手段として立ち上げ用のミラー37と、ミラー37と対物レンズ33との間に設けられ、屈折率を可変することにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子78と、ミラー37と第2のビームスプリッタ35との間に設けられ、第2のビームスプリッタ35により光路を変更された第1の光ビーム及び第2の光ビームの発散角を変換し、平行光とするコリメータレンズ39とを備える。尚、液晶光学素子78は、ミラー37と対物レンズ33との間に設けられたが、これに限られるものではなく、第1のビームスプリッタ34と対物レンズ33との間の光路上に配置すれば良い。
また、第2のビームスプリッタ35と光検出器36との間には、光ディスク11で反射された戻りの光ビームの光路長を調整して、光検出器のフォトディテクタ上に集束させるためのシリンダーレンズ41が設けられる。
液晶光学素子78は、屈折率を可変することにより球面収差等の収差の収差量を調整するものである。この液晶光学素子78は、図3に示すように、相対向して配置されるガラス基板である第1及び第2の基板51,52と、第1及び第2の基板51,52の相対向する面に形成され、それぞれ電極パターンを有する第1及び第2の電極73,74と、第1及び第2の電極73,74の間に配向膜55,56を介して挟まれて配向された液晶分子57とから形成されている。
一方のガラス基板51に設けられた第1の電極73は、図10に示すように、この第1の電極73を複数の領域に分割する複数の同心円状の第1の電極パターンを有する。この第1の電極パターンは、光軸を中心とした略円形の第1〜第3の境界部81,82,83からなる。すなわち、第1の電極73は、この第1〜第3の境界部81,82,83により、複数の領域F,G,H,Iに分割される。
液晶光学素子78は、第1及び第2の電極73,74に形成された第1及び第2の電極パターンに印加する電位を駆動制御する液晶駆動部44を有する。液晶駆動部44は、制御部27から信号を受け、第1及び第2の電極パターンにより分割された各領域に印加する電位を制御することにより、分割された各領域の第1及び第2の電極間の電圧を制御することができ、この電圧による電界に従って、液晶分子の配向が偏倚され、電極パターンに応じて屈折率を変更する。すなわち、液晶光学素子78は、液晶駆動部44に制御されることにより、各領域を通過する光ビームに光路差を変化させ、位相差を発生させ付加することができる。
次に、液晶光学素子78の第1の電極パターンにおける第1〜第3の境界部81,82,83の位置、すなわちパターンの分割位置について説明する。
液晶光学素子78において、異なる種類の第1及び第2の光ディスク3,4の球面収差の収差量を一つの液晶光学素子78で補正するので、上述の液晶光学素子38と同様に、第1及び第2の光ディスク3,4の球面収差を、開口数の高い第2の光ディスク4の有効径の半径が1になるように規格化すると、図5に示すL31,L41の位相分布が得られる。
すなわち、上述の図5に示す実線部L41は、開口数の高い第2の光ディスク4の球面収差の波面の位相分布を表したものであり、縦軸は第2の光ディスク4の最大位相差量が1となるように規格化したものである。また、図5に示す一点鎖線部L31は、第1の光ディスク3の最大位相差量が1に、ビームの中心からの位置を第2の光ディスク4の開口数で決定される有効径の半径が1になるように規格化したものである。
第1及び第3の境界部81,83は、第2の光ディスク4に対する球面収差の位相差量が第2の補正位相差量と等しくなる位置に形成される。また、第2の補正位相差量Pc4は、次式(10),(11)で表されるように決定する。ここでyは、第2の光ディスク4に対する球面収差の位相差量の最大値Pm4に対する第2の補正位相差量Pc4の割合を示すものであり、この値を変動させることで液晶光学素子78により付加される位相差量、すなわち、補正量が決定されるものである。尚、ここでは、y=0.5である。
c4=y・Pm4 ・・・(10)
0.35≦y≦0.5 ・・・(11)
但し、
c4:第2の補正位相差量
m4:第2の光ディスク4に対する球面収差の位相差量の最大値
である。
さらに、詳細に説明すると、図11に示すように、第2の補正位相差量Pc4と位相分布とが等しくなる位置、すなわち、第2の光ディスク4の球面収差の位相分布が、第2の補正位相差量の規格化した値である0.5となる規格化半径k(−k),k(−k))がそれぞれ、第1の境界部81及び第3の境界部83の半径を規格化したものとなる。さらに、第1の境界部81の半径は、第2の光ディスク4に対する第2の光ビームの第1の電極73上での有効径をrとしたとき、r・kとなる。同様に、第3の境界部83の半径は、r・kとなる。
第2の境界部82は、第1の光ディスク3に対する球面収差の位相差量が第1の補正位相差量Pc3と等しくなる位置に形成される。また、第1の補正位相差量Pc3は、第1の境界部81が設けられた位置の第1の光ディスク3に対する球面収差の位相差量と等しくされる。ここで、第1の補正位相差量Pc3を、次式(12),(13)で表すと、y=0.8となる。尚、yは、第1の光ディスク3に対する球面収差の位相差量の最大値Pm3に対する第1の補正位相差量Pc3の割合を示すものであり、この値を変動させることで液晶光学素子78により付加される位相差量、すなわち、補正量が決定されるものである。
c3=y・Pm3 ・・・(12)
0.5≦y≦0.8 ・・・(13)
但し、
c3:第1の補正位相差量
m3:第1の光ディスク3に対する球面収差の位相差量の最大値
である。
さらに詳細に説明すると、第1の補正位相差量Pc3は、第1の境界部81が設けられた位置における、第1の光ディスク3に対する球面収差の位相量と等しくされる。すなわち、規格化半径k(−k)の位置における球面収差の位相量が第1の補正位相差量Pc3とされ、その規格化した値は、0.8程度となる。
また、第1の補正位相差量Pc3と位相分布とが等しくなる位置、すなわち、第1の光ディスク3の球面収差の位相分布が、第1の補正位相差量Pc3の規格化した値である0.8となる規格化半径k(−k)が、第2の境界部82の半径を規格化したものとなる。さらに、第2の境界部82の半径は、第1の光ディスク3に対する第2の光ビームの第1の電極73上での有効径をrとしたとき、r・kとなる。
液晶光学素子78は、ディスク判別手段29により判別された光ディスクが第1の光ディスク3のとき、第1及び第2の境界部81,82の間の領域、すなわち、領域Gに印加される電位が変化されることにより、第1の電極73の領域Gと第2の電極74の領域Gと対向する領域との間の電位差、すなわち、電圧が変化されて液晶分子57の配向が変化されて屈折率が変化する。第1の電極73の領域Gと第2の電極74の領域Gと対向する領域との間の液晶分子57の屈折率が変化することにより、領域Gを通過する第1の光ビームに、図12(a)の実線L32で示す、第1の補正位相差量Pc3が付加されて、図12(b)に示すように、位相差量すなわち球面収差の収差量が低減される。換言すると、図12(a)の点線L31で示す球面収差の位相分布に、実線L32で示す第1の補正位相差量が付加されることにより、図12(b)の実線L33で示す位相分布とされた光ビームとなり、収差量は低減される。尚、このとき変化させる電圧の変化量は、光検出器36から信号を受けた制御部27により決定されて、領域Gには、決定された変化量だけ電圧が変化するような所定の電位が液晶駆動部44により印加される。
また、液晶光学素子78は、ディスク判別手段29により判別された光ディスクが第2の光ディスク4のとき、第1及び第3の境界部81,83の間の領域、すなわち、領域G及び領域Hに印加される電位が変化されることにより、第1の電極73の領域G及び領域Hと第2の電極74の領域G,Hと対向する領域との間の電位差、すなわち、電圧が変化されて液晶分子57の配向が変化されて屈折率が変化する。第1の電極73の領域G及び領域Hと第2の電極74の領域G,Hと対向する領域との間の液晶分子57の屈折率が変化することにより、領域G及び領域Hを通過する第2の光ビームに、図13(a)の実線L42で示す、第2の補正位相差量Pc4が付加されて、図13(b)に示すように、位相差量すなわち球面収差の収差量が低減される。換言すると、図13(a)の点線L41で示す球面収差の位相分布に、実線L42で示す第2の補正位相差量Pc4が付加されることにより、図13(b)の実線L43で示す位相分布とされた光ビームとなり、収差量は低減される。尚、このとき変化させる電圧の変化量は、光検出器36から信号を受けた制御部27により決定されて、領域G及び領域Hには、決定された変化量だけ電圧が変化するような所定の電位が液晶駆動部44により印加される。
ここで、第1及び第2の補正位相差量を決定する、y,yについては、液晶光学素子38におけるx,xと同様であるので、詳細な説明は省略する。すなわち、y及びyは、単独に検討すれば、0.35〜0.8の範囲において、SA感度、エラー感度共に良好な値とすることが可能となる。但し、液晶光学素子78におけるy及びyは、上述のように、互いに連動する関係にあるので、y及びyが共に0.35〜0.8を満たす必要がある。よって、0.5≦y≦0.8、0.35≦y≦0.5を満たす範囲において、SA感度、エラー感度共に良好な値とすることが可能となる。
上述のように、液晶光学素子78は、制御部27及び液晶駆動部44により、ディスク判別手段29により判別された光ディスクの種類に応じて同一条件で駆動される領域の組み合わせが切り換えられるように制御される。ここでは、第1の光ディスク3が装着された場合には、領域Gに印加される電位が変化され、第2の光ディスク4が装着された場合には、領域G及び領域Hの組み合わせに印加される電位が変化される。液晶光学素子78は、第1及び第2の電極パターンに印加する電圧を制御することにより、光ディスクの種類に応じて、球面収差を簡単な制御で最適に調整することができる。
本発明を適用した光ピックアップ71は、光ディスクの種類に応じて液晶光学素子78の球面収差用の第1及び第2の電極パターンにより分割された各領域の同一条件で駆動される組み合わせが切り換えられるように制御されるので、異なるフォーマットとされた第1の光ディスク及び第2の光ディスクに対応した球面収差補正を行うことができる。
上述のように構成された光ピックアップ71における、第1の光源31及び第2の光源32から出射された光ビームの光路については、光ピックアップ1の光路において液晶光学素子38を通過して球面収差を補正されるのに対し、液晶光学素子78を通過して球面収差を補正されることを除いて、光ピックアップ1の光路と同様であるので、詳細な説明は省略する。
本発明を適用した光ピックアップ71は、液晶光学素子78の電極パターンを複雑にすることなく、また、この液晶光学素子78を駆動させる液晶駆動部44の制御を複雑にすることなく、異なるフォーマットとされた第1の光ディスク3及び第2の光ディスク4に対応して、最適な球面収差補正を行うことを可能とする。すなわち、本発明を適用した光ピックアップ71は、異なるフォーマットとされた光ディスクに対して記録・再生特性を向上させるとともに、光学素子及び回路の構成の簡素化を実現することができる。また、本発明は、構成の簡素化を実現することにより、小型化を実現することができる。
尚、上述の光ピックアップ71において、第2の電極74にパターンを設けることなく、液晶光学素子78が球面収差のみを補正するように構成したが、第2の電極74にコマ収差又は非点収差に対応した電極パターンを設け、液晶光学素子78がコマ収差又は非点収差を補正するように構成してもよい。
次に、上述の光ピックアップ1を用いた記録再生装置10により、光ディスク11へ記録データを記録するときの記録・再生動作について説明する。尚、記録再生装置10において光ピックアップ71を用いた場合も同様であるので、詳細な説明は省略する。まず、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、順次スレッドモータ28によって送り操作され、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、順次スレッドモータ28によって送り操作され、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。
本発明を適用した記録及び/又は再生装置10は、球面収差補正のための液晶光学素子38,78の構成を簡素化することができ、また、液晶光学素子38,78を駆動させる液晶駆動部44の制御を複雑にすることなしに、光ディスク11のフォーマットに対応して、液晶光学素子38が適切な球面収差の補正を行うことができ、記録・再生特性を向上させることができる。
本発明を適用した光ピックアップ1、71は、記録再生装置に用いられたが、記録装置のみ及び再生装置のみに適用されてもよい。また、本発明は、上述したディスクフォーマット以外に対しても適用可能である。
本発明を適用した記録再生装置の構成を示すブロック図である。 本発明を適用した光ピックアップの光学系の例の概略を示す図である。 本発明を適用した光ピックアップを構成する液晶光学素子の概略の構成を示す断面図である。 本発明を適用した光ピックアップを構成する液晶光学素子の電極パターンを説明する図である。 異なるフォーマットとされた第1及び第2の光ディスクに対して情報信号の記録又は再生を行う際に発生する球面収差の波面の規格化された位相分布を示す図である。 本発明を適用した光ピックアップにおいて、第1及び第2の光ビームに発生する球面収差の位相差量と、液晶光学素子38による第1及び第2の補正位相差量と、第1〜第4の境界部の規格化半径との関係を示す図である。 (a)は、本発明を適用した光ピックアップ1において、第1の光ビームに発生する球面収差の位相分布、及び、この第1の光ビームに液晶光学素子38により付加される第1の補正位相差量を示す図であり、(b)は、第1の光ビームに発生する球面収差に第1の補正位相差量が付加された状態の位相差量を示す図である。 (a)は、本発明を適用した光ピックアップ1において、第2の光ビームに発生する球面収差の位相分布、及び、この第2の光ビームに液晶光学素子38により付加される第2の補正位相差量を示す図であり、(b)は、第2の光ビームに発生する球面収差に第2の補正位相差量が付加された状態の位相差量を示す図である。 本発明を適用した光ピックアップにおける液晶光学素子38による第1及び第2の補正位相差量と、SA感度又はエラー感度との関係を示す図である。 本発明を適用した他の例の光ピックアップを構成する液晶光学素子の電極パターンを説明する図である。 本発明を適用した光ピックアップの他の例において、第1及び第2の光ビームに発生する球面収差の位相差量と、液晶光学素子78による第1及び第2の補正位相差量と、第1〜第4の境界部の規格化半径との関係を示す図である。 (a)は、本発明を適用した他の例の光ピックアップ71において、第1の光ビームに発生する球面収差の位相分布、及び、この第1の光ビームに液晶光学素子78により付加される第1の補正位相差量を示す図であり、(b)は、第1の光ビームに発生する球面収差に第1の補正位相差量が付加された状態の位相差量を示す図である。 (a)は、本発明を適用した他の例の光ピックアップ71において、第2の光ビームに発生する球面収差の位相分布、及び、この第2の光ビームに液晶光学素子78により付加される第2の補正位相差量を示す図であり、(b)は、第2の光ビームに発生する球面収差に第2の補正位相差量が付加された状態の位相差量を示す図である。 従来の光ピックアップを構成する液晶光学素子の電極パターンを説明する図である。 (a)は、従来の光ピックアップにおいて、発生する球面収差の位相分布を示す図であり、(b)は、液晶光学素子により付加される補正位相差量を示す図であり、(c)は、発生する球面収差に、補正位相差量が付加された状態の位相差量を示す図である。 従来の光ピックアップにおいて、DVD用の球面収差を最適化した補正パターンを有する液晶光学素子により、CDの球面収差の補正を行った状態の位相差量を示す図である。
符号の説明
1 光ピックアップ、 10 記録再生装置、 11 光ディスク、 12 スピンドルモータ、 27 制御部、 29 ディスク種類判別部、 31 第1の光源部、 32 第2の光源部、 33 対物レンズ、 34 第1のビームスプリッタ、 35 第2のビームスプリッタ、 36 光検出器、 37 ミラー、 38 液晶光学素子、 39 コリメータレンズ、 41 シリンダーレンズ、 42 光源切換部、 43 2軸アクチュエータ、 44 液晶駆動部、 51 第1の基板、 52 第2の基板、 53 第1の電極、 54 第2の電極、 55,56 配向膜、 57 液晶分子、 61 第1の境界部、 62 第2の境界部、 63 第3の境界部、 64 第4の境界部

Claims (9)

  1. 異なる種類の第1及び第2の光ディスクに対して、情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップにおいて、
    第1の波長の光ビームを出射する第1の光源と、
    上記第1の波長と異なる第2の波長の光ビームを出射する第2の光源と、
    上記第1及び第2の光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
    上記第1の光源から出射された光ビームの光路と上記第2の光源から出射された光ビームの光路とを合成する光路合成手段と、
    上記光路合成手段と上記対物レンズとの間に設けられ、屈折率を変化させることにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子と、
    上記光ディスクで反射された戻り光を光路分離する光路分離手段と、
    上記光路分離手段で分離された戻り光を検出する光検出器と備え、
    上記液晶光学素子は、光軸方向に相対向して配置される一対の電極を有し、少なくともその一方の電極を複数の領域に分割するパターンを有し、光ディスクの種類に応じて同一条件で駆動される上記領域の組み合わせが切り換えられる光ピックアップ。
  2. 上記液晶光学素子は、上記一方の電極を複数の領域に分割する複数の同心円状のパターンを有することを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
  3. 上記光検出器で検出された信号により光ディスクの種類を判別するディスク判別部を有し、
    上記ディスク判別部により判別された光ディスクの種類に応じて、同一条件で駆動される上記領域の組み合わせが切り換えられることを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ。
  4. 上記液晶光学素子は、他方の電極を複数の領域に分割するパターンを有し、他方の電極の各領域に印加される電圧が変更されることにより、コマ収差又は非点収差の収差量を調整することを特徴と請求項1記載の光ピックアップ。
  5. 異なる種類の第1及び第2の光ディスクに対して、情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップにおいて、
    第1の波長の光ビームを出射する第1の光源と、
    上記第1の波長と異なる第2の波長の光ビームを出射する第2の光源と、
    上記第1及び第2の光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
    上記第1の光源から出射された光ビームの光路と上記第2の光源から出射された光ビームの光路とを合成する光路合成手段と、
    上記光路合成手段と上記対物レンズとの間に設けられ、屈折率を変化させることにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子と、
    上記光ディスクで反射された戻り光を光路分離する光路分離手段と、
    上記光路分離手段で分離された戻り光を検出する光検出器と、
    上記光検出器で検出された信号により光ディスクの種類を判別するディスク判別部とを備え、
    上記液晶光学素子は、光軸方向に相対向して配置される一対の電極を有し、少なくともその一方の電極を複数の領域に分割する、光軸を中心として略円形の第1〜第4の境界部からなるパターンを有し、
    上記ディスク判別部により判別された光ディスクが第1の光ディスクのとき、上記液晶光学素子は、上記第1及び第3の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第1の補正位相差量を付加し、
    上記ディスク判別部により判別された光ディスクが第2の光ディスクのとき、上記液晶光学素子は、上記第2及び第4の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第2の補正位相差量を付加し、
    上記第1及び第3の境界部は、上記第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量が上記第1の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、
    上記第2及び第4の境界部は、上記第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量が上記第2の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、
    上記第1及び第2の補正位相差量は、下記の式(1)〜(3)を満足する光ピックアップ。
    c1=x・Pm1 ・・・(1)
    c2=x・Pm2 ・・・(2)
    0.35≦x≦0.8 ・・・(3)
    但し、
    m1:上記第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量の最大値
    c1:上記第1の補正位相差量
    m2:上記第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量の最大値
    c2:上記第2の補正位相差量
    である。
  6. 異なる種類の第1及び第2の光ディスクに対して、情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップにおいて、
    第1の波長の光ビームを出射する第1の光源と、
    上記第1の波長と異なる第2の波長の光ビームを出射する第2の光源と、
    上記第1及び第2の光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
    上記第1の光源から出射された光ビームの光路と上記第2の光源から出射された光ビームの光路とを合成する光路合成手段と、
    上記光路合成手段と上記対物レンズとの間に設けられ、屈折率を変化させることにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子と、
    上記光ディスクで反射された戻り光を光路分離する光路分離手段と、
    上記光路分離手段で分離された戻り光を検出する光検出器と、
    上記光検出器で検出された信号により光ディスクの種類を判別するディスク判別部とを備え、
    上記液晶光学素子は、光軸方向に相対向して配置される一対の電極を有し、少なくともその一方の電極を複数の領域に分割する、光軸を中心として略円形の第1〜第3の境界部からなるパターンを有し、
    上記ディスク判別部により判別された光ディスクが第1の光ディスクのとき、上記液晶光学素子は、上記第1及び第2の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第1の補正位相差量を付加し、
    上記ディスク判別部により判別された光ディスクが第2の光ディスクのとき、上記液晶光学素子は、上記第1及び第3の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第2の補正位相差量を付加し、
    上記第1及び第3の境界部は、上記第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量が上記第2の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、
    上記第1の補正位相差量は、第1の境界部が設けられた位置の上記第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量と等しくされ、
    上記第2の境界部は、上記第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量が上記第1の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、
    上記第2の補正位相差量は、下記の式(4)〜(5)を満足する光ピックアップ。
    c4=y・Pm4 ・・・(4)
    0.35≦y≦0.5 ・・・(5)
    m4:上記第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量の最大値
    c4:上記第2の補正位相差量
    である。
  7. 異なる種類の第1及び第2の光ディスクに対して情報を記録及び/又は再生する光ピックアップと、上記第1又は第2の光ディスクを回転するディスク回転駆動手段とを備える記録及び/又は再生装置において、
    上記光ピックアップは、第1の波長の光ビームを出射する第1の光源と、
    上記第1の波長と異なる第2の波長の光ビームを出射する第2の光源と、
    上記第1及び第2の光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
    上記第1の光源から出射された光ビームの光路と上記第2の光源から出射された光ビームの光路とを合成する光路合成手段と、
    上記光路合成手段と上記対物レンズとの間に設けられ、屈折率を変化させることにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子と、
    上記光ディスクで反射された戻り光を光路分離する光路分離手段と、
    上記光路分離手段で分離された戻り光を検出する光検出器と備え、
    上記液晶光学素子は、光軸方向に相対向して配置される一対の電極を有し、少なくともその一方の電極を複数の領域に分割するパターンを有し、光ディスクの種類に応じて同一条件で駆動される上記領域の組み合わせが切り換えられる記録及び/又は再生装置。
  8. 異なる種類の第1及び第2の光ディスクに対して情報を記録及び/又は再生する光ピックアップと、上記第1又は第2の光ディスクを回転するディスク回転駆動手段とを備える記録及び/又は再生装置において、
    上記光ピックアップは、第1の波長の光ビームを出射する第1の光源と、
    上記第1の波長と異なる第2の波長の光ビームを出射する第2の光源と、
    上記第1及び第2の光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
    上記第1の光源から出射された光ビームの光路と上記第2の光源から出射された光ビームの光路とを合成する光路合成手段と、
    上記光路合成手段と上記対物レンズとの間に設けられ、屈折率を変化させることにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子と、
    上記光ディスクで反射された戻り光を光路分離する光路分離手段と、
    上記光路分離手段で分離された戻り光を検出する光検出器と、
    上記光検出器で検出された信号により光ディスクの種類を判別するディスク判別部とを備え、
    上記液晶光学素子は、光軸方向に相対向して配置される一対の電極を有し、少なくともその一方の電極を複数の領域に分割する、光軸を中心として略円形の第1〜第4の境界部からなるパターンを有し、
    上記ディスク判別部により判別された光ディスクが第1の光ディスクのとき、上記液晶光学素子は、上記第1及び第3の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第1の補正位相差量を付加し、
    上記ディスク判別部により判別された光ディスクが第2の光ディスクのとき、上記液晶光学素子は、上記第2及び第4の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第2の補正位相差量を付加し、
    上記第1及び第3の境界部は、上記第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量が上記第1の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、
    上記第2及び第4の境界部は、上記第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量が上記第2の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、
    上記第1及び第2の補正位相差量は、下記の式(6)〜(8)を満足する記録及び/又は再生装置。
    c1=x・Pm1 ・・・(6)
    c2=x・Pm2 ・・・(7)
    0.35≦x≦0.8 ・・・(8)
    但し、
    m1:上記第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量の最大値
    c1:上記第1の補正位相差量
    m2:上記第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量の最大値
    c2:上記第2の補正位相差量
    である。
  9. 異なる種類の第1及び第2の光ディスクに対して情報を記録及び/又は再生する光ピックアップと、上記第1又は第2の光ディスクを回転するディスク回転駆動手段とを備える記録及び/又は再生装置において、
    上記光ピックアップは、第1の波長の光ビームを出射する第1の光源と、
    上記第1の波長と異なる第2の波長の光ビームを出射する第2の光源と、
    上記第1及び第2の光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
    上記第1の光源から出射された光ビームの光路と上記第2の光源から出射された光ビームの光路とを合成する光路合成手段と、
    上記光路合成手段と上記対物レンズとの間に設けられ、屈折率を変化させることにより球面収差の収差量を調整する液晶光学素子と、
    上記光ディスクで反射された戻り光を光路分離する光路分離手段と、
    上記光路分離手段で分離された戻り光を検出する光検出器と、
    上記光検出器で検出された信号により光ディスクの種類を判別するディスク判別部とを備え、
    上記液晶光学素子は、光軸方向に相対向して配置される一対の電極を有し、少なくともその一方の電極を複数の領域に分割する、光軸を中心として略円形の第1〜第3の境界部からなるパターンを有し、
    上記ディスク判別部により判別された光ディスクが第1の光ディスクのとき、上記液晶光学素子は、上記第1及び第2の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第1の補正位相差量を付加し、
    上記ディスク判別部により判別された光ディスクが第2の光ディスクのとき、上記液晶光学素子は、上記第1及び第3の境界部の間の領域に印加される電位が変化されることにより、通過する光ビームに第2の補正位相差量を付加し、
    上記第1及び第3の境界部は、上記第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量が上記第2の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、
    上記第1の補正位相差量は、第1の境界部が設けられた位置の上記第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量と等しくされ、
    上記第2の境界部は、上記第1の光ディスクに対する球面収差の位相差量が上記第1の補正位相差量と等しくなる位置に形成され、
    上記第2の補正位相差量は、下記の式(9)〜(10)を満足する記録及び/又は再生装置。
    c4=y・Pm4 ・・・(9)
    0.35≦y≦0.5 ・・・(10)
    m4:上記第2の光ディスクに対する球面収差の位相差量の最大値
    c4:上記第2の補正位相差量
    である。
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