JP2006114185A - 光ピックアップ - Google Patents

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Abstract

【課題】 液晶光学素子での光量変化の影響を受けることなく、光ディスクに集光される光ビームの光量を安定して制御する。
【解決手段】 所定の波長の光ビームを出射する光源31と、光源31から出射された光ビームを光ディスク11の信号記録面に集光する対物レンズ32と、屈折率を変化させることにより収差を補正する液晶光学素子33と、戻り光を検出する光検出器36と、液晶光学素子33と対物レンズ32との間に設けられ、液晶光学素子33から出射された光ビームを対物レンズ32に入射する光ビームから一部分離する光分離手段34と、光分離手段34により分離された光ビームを検出する制御用検出器35とを備え、光源31から出射される光ビームの出力は、制御用検出器35で検出された光ビームに基づいて制御される。
【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に関する。
従来から、液晶光学素子を用いて球面収差等の各収差を補正する光ピックアップがある。例えば、特開2003−132573号公報(特許文献1参照)に記載された光ピックアップ100は、光ディスク110に対して情報信号の記録及び/又は再生を行うものであり、図5に示すように、光照射系101と、反射光検出系102と、出射光パワー検出系103と、球面収差補正機構104と、光源パワー制御部105とを備える。
光照射系101は、半導体レーザ111と、コリメータレンズ112と、1/2波長板113と、偏光ビームスプリッタ114と、液晶光学素子118と、1/4波長板115と、アパーチャ116と、集光部117とからなる。
球面収差補正機構104は、屈折率を変化させて球面収差を補正する液晶光学素子118と、球面収差の補正量を制御するための印加電圧検出回路119とを有する。
反射光検出系102は、偏光ビームスプリッタ114と、液晶光学素子118と、1/4波長板115と、アパーチャ116と、集光部117と、検出系集光レンズ120と、シリンドリカルレンズ121と、フォトディテクタ122とからなる。
出射光パワー検出系103は、偏光ビームスプリッタ114と、集光レンズ123と、フォトディテクタ124と、パワーモニタ回路125とからなる。
光源パワー制御部105は、レーザ駆動回路127と、光源パワー制御回路126とからなる。
光ピックアップ100において、この球面収差補正機構104は、液晶光学素子118を有しており、印加電圧制御回路119に制御されて液晶光学素子118の屈折率を変化させることにより、光ディスク110の光透過層に応じた球面収差を補正する。
また、光ピックアップ100において、光照射系101は、出射光パワー検出系103で検出された信号に基づいて、光源パワー、すなわち、半導体レーザ111から出射される光ビームのパワーが一定となるように制御されている。
しかしながら、かかる光ピックアップ100において、球面収差補正機構104を通過する前の光ビームを出射光パワー検出系103に入射させて検出し、出射光パワー検出系103で検出された信号に基づいて、光照射系101の光源パワーの制御を行っているため、液晶光学素子118の温度特性、収差の補正量、経年変化等により発生する光量損失の変化に対応することができず、光ディスクに集光される光ビームの光量を安定して制御することができないので、この光量変化により記録・再生特性が劣化することが問題となる。特に、かかる光ピックアップで光倍速記録を行う場合には、パワーマージンが厳しく、記録特性の劣化が問題となる。
特開2003−132573号公報 特開2003−217166号公報
本発明の目的は、収差補正のための液晶光学素子の温度変化、収差補正量の変化、経年変化等による液晶光学素子での光量損失の変化の影響を受けることなく、光ディスクに集光される光ビームの光量を安定して制御することができ、安定した記録・再生特性を可能とする光ピックアップを提供することにある。
この目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、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に集光する対物レンズと、光源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収差を補正する液晶光学素子と、光ディスクで反射された戻り光を検出する光検出器と、液晶光学素子と対物レンズとの間に設けられ、液晶光学素子から出射された光ビームを対物レンズに入射する光ビームから一部分離する光分離手段と、光分離手段により分離された光ビームを検出する制御用検出器とを備え、液晶光学素子は、光検出器で検出された信号に基づいて屈折力が制御され、光源から出射される光ビームの出力は、制御用検出器で検出された光ビームに基づいて制御される。
本発明に係る光ピックアップは、液晶光学素子により収差を補正した後の光ビームを光分離手段により分離させて制御用検出器で検出し、この検出信号に基づいて光源から出射する光ビームを制御するので、液晶光学素子の温度変化、収差補正量の変化、経年変化等による液晶光学素子での光量損失の変化の影響を受けることなく、光ディスクに集光される光ビームの光量を安定して制御することができ、記録・再生特性を向上させることを可能とする。よって、本発明は、最適な収差補正を可能とするとともに、安定した記録・再生特性を可能とする。
以下、本発明を適用した光ピックアップを用い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、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、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、情報の追記が可能とされるCD−R(Recordable)及びDVD−R(Recordable)、情報の書換えが可能とされるCD−RW(ReWritable)、DVD−RW(ReWritable)、DVD+RW(ReWritable)等の光ディスクや、さらに発光波長が短い405nm程度(青紫色)の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な光ディスクや、光磁気ディスク等が用いられる。
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アナログ信号処理回路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、アドレス情報データを抽出するアドレス情報抽出回路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、所定の波長の光ビームを出射する光学系を有する光ピックアップであり、光ディスク11の信号記録面に対して所定の波長の光ビームを出射する半導体レーザ等の光源、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。
アナログ信号処理回路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、トラッキングエラー信号及びウォブル信号を生成する。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、アナログ信号処理回路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、アナログ信号処理回路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、アナログ信号処理回路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。
アドレス情報抽出回路17は、アナログ信号処理回路15より出力されたRF信号、ウォブル信号、LPP信号等よりアドレス情報データを抽出し、抽出したアドレス情報データを制御回路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、アナログ信号処理回路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。
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、所定の波長の光ビームを出射する光源部31と、この光源部31から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズ32と、光源部31と対物レンズ32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を補正する液晶光学素子33と、液晶光学素子33と対物レンズ32との間に設けられ、液晶光学素子33から出射された光ビームを対物レンズ32に入射する光ビームから一部分離する光分離手段としてビームスプリッタ34と、ビームスプリッタ34により分離された光ビームを検出する制御用検出器となるモニター用フォトディテクタ35と、光ディスクで反射された戻り光を検出する光検出器となる信号検出用フォトディテクタ36とから構成されている。
光源部31と液晶光学素子33との間には、入射した光ビームを回折させて複数の光ビームに分割するグレーティング37と、入射した光ビームの発散角を変換して略平行光とするコリメータレンズ38とが設けられる。液晶光学素子33とビームスプリッタ34との間には、1/2波長の位相を与えて偏光方向を変換する1/2波長板(HWP)39が設けられる。ビームスプリッタ34と対物レンズ32との間には、1/4波長の位相を与えて偏光方向を変換する1/4波長板(QWP)41が設けられる。ビームスプリッタ34と信号検出用フォトディテクタ36との間には、フォーカスサーボのための非点収差を発生させるマルチレンズ42が設けられている。
光源部31は、所定の波長のレーザ光を出射する半導体レーザが用いられる。対物レンズ32は、入射した光ビームを光ディスク11の信号記録面上に集光させる。この対物レンズ32は、図示しない2軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動機構によって移動自在に保持されている。そして、この対物レンズ32は、信号検出用フォトディテクタ36で検出された光ディスク11からの戻り光のRF信号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軸アクチュエータ等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32は、光源部31から出射される光ビームが光ディスク11の信号記録面上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32の入射側には、通過する光ビームの開口数を光ディスクのフォーマットに適応させるため開口制限を行う開口絞り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。
グレーティング37は、入射した光ビームを0次光及び±1次光からなる3ビームに分割させて出射する。このグレーティング37により、分割された複数の光ビームにより、トラッキングエラー信号を得ることができる。
ビームスプリッタ34は、液晶光学素子33から出射されこのビームスプリッタ34に入射した光ビームを、モニター用フォトディテクタ35に導かれる光量調整のため制御用の光ビームと、信号検出用フォトディテクタ36に導かれる信号用の光ビームとに分離する。すなわち、ビームスプリッタ34は、光源部31から出射された往路側の光ビームの一部を反射させて光軸を略90°変化させて分離してモニター用フォトディテクタ35側に出射させるとともに、残りの光ビームを透過させて対物レンズ32側に出射させる分離面34aを有する。また、ビームスプリッタ34は、この分離面34aにより、光ディスク11で反射された復路側の光ビームを反射させて光軸を略90°変化させてマルチレンズ42側に出射させる。ビームスプリッタ34は、この分離面34aに、入射した光ビームの内、P偏光成分を透過させ、S偏光成分を反射させるような偏光特性を有する光学薄膜が形成されている、所謂、偏光ビームスプリッタである。
液晶光学素子33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33は、相対向して配置される2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板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電極と、この電極間に配向膜を介して挟まれて配向された液晶分子とから形成されている。電極に形成された電極パターンは、補正する収差に対応した形状とされている。ここでは、電極には、球面収差を補正する同心円状の電極パターンが形成されている。
また、光ピックアップ1は、信号検出用フォトディテクタ36で受光した光ビームの信号を検出する信号検出回路44と、液晶光学素子33の電極に形成された電極パターンに印加する電圧を駆動制御する液晶素子駆動回路46と、信号検出回路44により検出された信号に基づいて液晶素子駆動回路46を制御する液晶素子制御回路45とを有する。
液晶素子駆動回路46は、液晶素子制御回路45から信号を受け、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33は、液晶素子駆動回路46及び液晶素子制御回路45に制御されることにより、各領域を通過する光ビームの光路差を変化させ、位相差を発生させ付加することで、球面収差を補正することができる。尚、液晶光学素子33には、球面収差以外の各収差に対応した電極パターンを形成してもよい。例えば、液晶光学素子に非点収差又はコマ収差に対応した電極パターンを形成することにより、非点収差、コマ収差等の収差を補正することが可能となる。
また、光ピックアップ1は、モニター用フォトディテクタ35で受光した光ビームの信号を検出するレーザパワーモニタ回路47と、光源部31から出射される光ビームのレーザパワー、すなわち出力を制御するレーザ駆動回路49と、レーザパワーモニタ回路47により検出された信号に基づいてレーザ駆動回路49を制御するレーザパワー制御回路48とを有する。
レーザ駆動回路49は、レーザパワー制御回路48から信号を受け、光源部31から出射する光ビームの出力を制御する。レーザ駆動回路49及びレーザパワー制御回路48は、光源部31から出射する光ビームの出力を制御することにより、ビームスプリッタ34を通過する光ビーム、すなわち、対物レンズ32に入射する光ビームのレーザパワーを所定のパワーとすることができる。
ここで、液晶光学素子33の透過率が温度変化、収差補正量の変化、経年変化等により変化した場合の光ピックアップ1のレーザ駆動回路49等による光量制御について説明する。光ピックアップ1において、収差補正量を一定として環境温度が変化した場合、図3に示すように、液晶光学素子33に印加する電圧を変更する必要がある。また、収差補正量を変更したときにも、液晶光学素子33に印加する電圧が変更される。液晶光学素子33の透過率は、この印加される電圧が変更されることで、数%変動されることが知られている。また、液晶光学素子33の透過率は、経年劣化により変動することが知られている。この液晶光学素子33の透過率の変動は、液晶光学素子33を通過する光ビームの光量損失量の変動となり、すなわち、光源部31から出射された光ビームのパワー(光量)に対する、光ディスクに集光される光ビームのパワー(光量)の変動となる。以下、レーザ駆動回路49等により光量制御の一例として、液晶光学素子33の透過率が経年劣化により変化して低下した場合の光量制御について説明する。
光ピックアップ1において、液晶光学素子33が経年劣化により透過率が低下した場合、モニター用フォトディテクタ35で受光される光ビームは、液晶光学素子33を通過した後の光ビーム、すなわち透過率が低下した後の光ビームであるので、レーザパワー制御回路48及びレーザパワーモニタ回路47は、この液晶光学素子33を通過した後の光ビームが所定の光量となるように光源部31から出射される光ビームの出力の制御を行う。すなわち、光ピックアップ1は、液晶光学素子33の透過率の変化により、液晶光学素子33を通過する際損失する光量が変化したとしても、対物レンズ32を通過して光ディスク11の信号記録面に集光される光ビームの光量を一定に保つことができる。尚、液晶光学素子33の温度変化や収差補正量の変化による透過率の変化に対しても上述の経年変化の場合と同様に対応することができる。
すなわち、光ピックアップ1は、液晶光学素子33により球面収差を補正した後の光ビームをビームスプリッタ34により分離させてモニター用フォトディテクタ35で受光してレーザパワーモニタ回路47で検出し、この検出信号に基づいてレーザ駆動回路49及びレーザパワー制御回路48により光源部31から出射する光ビームの出力を制御する。よって、光ピックアップ1は、液晶光学素子33を通過する光ビームが、液晶光学素子33の温度変化による光量損失の変化、液晶光学素子の収差補正量を変化させるため電極パターンに印加される電圧の変化による光量損失の変化、液晶光学素子の経年変化による光量損失の変化等により、光量が変化されたとしても、その影響を受けることなく、ビームスプリッタ34を対物レンズ32側に透過させる光ビームの光量、すなわち、光ディスク11に集光される光ビームの光量を安定して制御することができる。
以上のように構成された光ピックアップ1は、信号検出用フォトディテクタ36によって得られた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に基づいて、対物レンズ32を駆動変位させることによって、光ディスク11の信号記録面に対して対物レンズ32が合焦位置に移動されて、光ビームが光ディスク11の信号記録面上に合焦されて、光ディスク11に対して情報の記録又は再生が行われる。
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、光源部31から出射された光ビームの光路について説明する。
図2に示すように、光源部31から出射された光ビームは、グレーティング37で複数の光ビームに分割され、コリメータレンズ38により発散角を変換されて略平行光とされ、液晶光学素子33に入射する。
液晶光学素子33に入射された光ビームは、球面収差を補正されて1/2波長板39側に出射される。このとき、液晶光学素子33は、信号検出回路44により検出された信号に基づいて、液晶素子制御回路45から信号を受けた液晶素子駆動回路46により電極パターンに印加される電圧を駆動制御され、入射した光ビームに適切な補正位相差量を付加することで球面収差を補正する。
液晶光学素子33で球面収差を補正された光ビームは、1/2波長板39で偏光方向が回転されてビームスプリッタ34に入射する。ビームスプリッタ34に入射した光ビームは、そのS偏光成分が反射されて、モニター用フォトディテクタ35で受光される。一方、ビームスプリッタ34に入射した光ビームのP偏光成分は透過されて、1/4波長板41に入射する。このとき、レーザパワー制御回路48は、モニター用フォトディテクタ35で光ビームを受光してレーザパワーモニタ回路47で検出した信号を受けて、ビームスプリッタ34を透過する光ビームの光量(レーザパワー)が所定の光量となるようにレーザ駆動回路49を制御する。レーザパワー制御回路48に制御されたレーザ駆動回路49は、光源部31から出射する光ビームの出力を制御する。すなわち、レーザパワー制御回路48及びレーザ駆動回路49は、光源部31から出射する光ビームの出力を調整することで、ビームスプリッタ34を透過する光ビーム、すなわちビームスプリッタ34により光ディスク11側に導かれる光ビームの光量を制御して、所定のパワーとすることができる。
ビームスプリッタ34を透過した光ビームは、1/4波長板41で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ32で光ディスク11の信号記録面上に集光される。
光ディスク11の信号記録面上に集光された光ビームは、この信号記録面で反射され、対物レンズ32を通って、1/4波長板41で円偏光から直線偏光に変換され、ビームスプリッタ34に入射する。このとき、ビームスプリッタ34に入射する光ビームは、1/4波長板41を2回通過することにより、S偏光成分とされている。ビームスプリッタ34に入射した光ビームは、S偏光成分とされているので、その分離面34aで反射され、マルチレンズ42によりフォーカスサーボのための非点収差を付加されて信号検出用フォトディテクタ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、信号検出用フォトディテクタ36で受光した光ビームの検出信号に基づいて、液晶素子制御回路45及び液晶素子駆動回路46により駆動電圧を制御された液晶光学素子33により、球面収差を最適に補正することができる。
また、本発明を適用した光ピックアップ1は、液晶光学素子33により球面収差を補正した後の光ビームをビームスプリッタ34により分離させてモニター用フォトディテクタ35で受光してレーザパワーモニタ回路47で検出し、この検出信号に基づいてレーザ駆動回路49及びレーザパワー制御回路48により光源部31から出射する光ビームの出力を制御するので、液晶光学素子33の温度特性、収差補正量の変化、経年変化等による液晶光学素子33での光量損失の変化の影響を受けることなく、ビームスプリッタ34を対物レンズ32側に透過させる光ビームの光量、すなわち、光ディスク11に集光される光ビームの光量を安定して制御することができる。
よって、本発明を適用した光ピックアップ1は、最適な収差補正を可能とするとともに、光ビームの光量を安定して光ディスクに集光することができるので安定した記録・再生特性を実現できる。本発明を適用した光ピックアップ1は、パワーマージンが厳しい高倍速記録、信号記録面を複数有する光ディスクに対する記録等においても良好な記録・再生特性を可能とする。
尚、上述の光ピックアップ1において、ビームスプリッタ34により、光量を調整するためのモニター用フォトディテクタ35用の光ビームを一部分離させるとともに、光ディスク11で反射された戻り光を信号検出用フォトディテクタ36側に光路を変更するように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、ハーフミラーとビームスプリッタとの組み合わせにより構成してもよい。
次に、ハーフミラー及びビームスプリッタを有する、図4に示す光ピックアップ61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61は、図4に示すように、所定の波長の光ビームを出射する光源部31と、この光源部31から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズ32と、光源部31と対物レンズ32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を補正する液晶光学素子33と、液晶光学素子33と対物レンズ32との間に設けられ、液晶光学素子33から出射された光ビームを対物レンズ32に入射する光ビームから一部分離する光分離手段としてハーフミラー62と、ハーフミラー62により分離された光ビームを検出する制御用検出器となるモニター用フォトディテクタ35と、光ディスクで反射された戻り光を検出する光検出器となる信号検出用フォトディテクタ36とから構成されている。
光源部31と液晶光学素子33との間には、入射した光ビームを回折させて複数の光ビームに分割するグレーティング37と、入射した光ビームの発散角を変換して略平行光とするコリメータレンズ38と、光ディスク11で反射された戻り光の光路を往路側の出射光の光路から分離して信号検出用フォトディテクタ36側に導くビームスプリッタ63とが設けられる。ハーフミラー62と対物レンズ32との間には、1/4波長の位相を与えて偏光方向を変換する1/4波長板(QWP)41が設けられる。ビームスプリッタ63と信号検出用フォトディテクタ36との間には、フォーカスサーボのための非点収差を発生させるマルチレンズ42が設けられている。
ハーフミラー62は、液晶光学素子33から出射されこのハーフミラー62に入射した光ビームを、モニター用フォトディテクタ35に導かれる制御用の光ビームと、信号検出用フォトディテクタ36に導かれる信号用の光ビームとに分離する。すなわち、ハーフミラー62は、光源部31から出射された往路側の光ビームの光量の一部を透過させて分離してモニター用フォトディテクタ35側に出射させるとともに、残りの光ビームを反射させて光軸を略90°変化させて対物レンズ32側に出射させるハーフミラー面等の分離面62aを有する。この分離面62aは、入射した光ビームの所定の割合の光量を透過させ、残りの光量を反射させるものである。
ビームスプリッタ63は、光源部31から出射された往路側の光ビームを透過させ、光ディスク11の信号記録面で反射された復路側の光ビームを反射させて信号検出用フォトディテクタ36側に導く。すなわち、ビームスプリッタ63は、入射した光ビームの内、P偏光成分を透過させ、S偏光成分を反射させるような偏光特性を有する光学薄膜が形成されている分離面63aを有する、所謂、偏光ビームスプリッタである。
また、光ピックアップ61は、信号検出用フォトディテクタ36で受光した光ビームの信号を検出する信号検出回路44と、液晶光学素子33の電極に形成された電極パターンに印加する電圧を駆動制御する液晶素子駆動回路46と、信号検出回路44により検出された信号に基づいて液晶素子駆動回路を制御する液晶素子制御回路45とを有する。
また、光ピックアップ61は、モニター用フォトディテクタ35で受光した光ビームの信号を検出するレーザパワーモニタ回路47と、光源部31から出射される光ビームのレーザパワー、すなわち出力を制御するレーザ駆動回路49と、レーザパワーモニタ回路47により検出された信号に基づいてレーザ駆動回路49を制御するレーザパワー制御回路48とを有する。
レーザ駆動回路49は、レーザパワー制御回路48から信号を受け、光源部31から出射する光ビームの出力を制御する。レーザ駆動回路49及びレーザパワー制御回路48は、光源部31から出射する光ビームの出力を制御することにより、ハーフミラー62を通過する光ビーム、すなわち、対物レンズ32に入射する光ビームのレーザパワーを所定のパワーとすることができる。
この光ピックアップ61における、液晶光学素子33の透過率が温度変化、収差補正量の変化、経年変化等により変化した場合の光ピックアップ1のレーザ駆動回路49等による光量制御については、上述の光ピックアップ1の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
光ピックアップ61は、液晶光学素子33により球面収差を補正した後の光ビームをハーフミラー62により分離させてモニター用フォトディテクタ35で受光してレーザパワーモニタ回路47で検出し、この検出信号に基づいてレーザ駆動回路49及びレーザパワー制御回路48により光源部31から出射する光ビームの出力を制御する。よって、光ピックアップ61は、液晶光学素子33を通過する光ビームが、液晶光学素子33の温度変化による光量損失の変化、液晶光学素子の収差補正量を変化させるため電極パターンに印加される電圧の変化による光量損失の変化、液晶光学素子の経年変化による光量損失の変化等により、光量が変化されたとしても、その影響を受けることなく、ハーフミラー62で対物レンズ32側に反射される光ビームの光量、すなわち、光ディスク11に集光される光ビームの光量を安定して制御することができる
以上のように構成された光ピックアップ61は、信号検出用フォトディテクタ36によって得られた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に基づいて、対物レンズ32を駆動変位させることによって、光ディスク11の信号記録面に対して対物レンズ32が合焦位置に移動されて、光ビームが光ディスク11の信号記録面上に合焦されて、光ディスク11に対して情報の記録又は再生が行われる。
次に、上述のように構成された光ピックアップ61における、光源部31から出射された光ビームの光路について説明する。
図4に示すように、光源部31から出射された光ビームは、グレーティング37で複数の光ビームに分割され、コリメータレンズ38により発散角を変換されて略平行光とされ、ビームスプリッタ63を透過されて、液晶光学素子33に入射する。このとき、ビームスプリッタ63に入射した光ビームは、P偏光成分のみ透過される。ビームスプリッタ63で反射されたS偏光成分は、後の工程には影響を及ばさない。
液晶光学素子33に入射された光ビームは、球面収差を補正されてハーフミラー62側に出射される。このとき、液晶光学素子33は、信号検出回路44により検出された信号に基づいて、液晶素子制御回路45から信号を受けた液晶素子駆動回路46により電極パターンに印加される電圧を駆動制御され、入射した光ビームに適切な補正位相差量を付加することで球面収差を補正する。
液晶光学素子33で球面収差を補正された光ビームは、ハーフミラー62によりその光量の一部が透過されて、モニター用フォトディテクタ35で受光される。一方、ハーフミラー62に入射した光ビームの残りは反射されて、1/4波長板41に入射する。このとき、レーザパワー制御回路48は、モニター用フォトディテクタ35で光ビームを受光してレーザパワーモニタ回路47で検出した信号を受けて、ハーフミラー62で反射される光ビームの光量(パワー)が所定の光量となるようにレーザ駆動回路49を制御する。レーザパワー制御回路48に制御されたレーザ駆動回路49は、光源部31から出射する光ビームの出力を制御する。すなわち、レーザパワー制御回路48及びレーザ駆動回路49は、光源部31から出射する光ビームの出力を調整することで、ハーフミラー62により光ディスク11側に導かれる光ビームの光量(レーザパワー)を制御して、所定のパワーとすることができる。
ハーフミラー62により反射された光ビームは、1/4波長板41で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ32で光ディスク11の信号記録面上に集光される。
光ディスク11の信号記録面上に集光された光ビームは、この信号記録面で反射され、対物レンズ32を通って、1/4波長板41で円偏光から直線偏光に変換され、ハーフミラー62で反射され、液晶光学素子33を通過してビームスプリッタ63に入射する。このとき、ビームスプリッタ63に入射する光ビームは、1/4波長板41を2回通過することにより、S偏光成分とされている。ビームスプリッタ63に入射した光ビームは、S偏光成分とされているので、その分離面63aで反射され、マルチレンズ42によりフォーカスサーボのための非点収差を付加されて信号検出用フォトディテクタ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61は、信号検出用フォトディテクタ36で受光した光ビームの検出信号に基づいて、液晶素子制御回路45及び液晶素子駆動回路46により駆動電圧を制御された液晶光学素子33により、球面収差を最適に補正することができる。
また、本発明を適用した光ピックアップ61は、液晶光学素子33により球面収差を補正した後の光ビームをハーフミラー62により分離させてモニター用フォトディテクタ35で受光してレーザパワーモニタ回路47で検出し、この検出信号に基づいてレーザ駆動回路49及びレーザパワー制御回路48により光源部31から出射する光ビームの出力を制御するので、液晶光学素子33の温度特性、収差補正量の変化、経年変化等による液晶光学素子33での光量損失の変化の影響を受けることなく、ハーフミラー62により対物レンズ32側に反射される光ビームの光量、すなわち、光ディスク11に集光される光ビームの光量を安定して制御することができる。
よって、本発明を適用した光ピックアップ61は、最適な収差補正を可能とするとともに、光ビームの光量を安定して光ディスクに集光することができるので安定した記録・再生特性を実現できる。本発明を適用した光ピックアップ61は、パワーマージンが厳しい高倍速記録、信号記録面を複数有する光ディスクに対する記録等においても良好な記録・再生特性を可能とする。
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61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、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、これを光電変換しアナログ信号処理回路15に出力する。アナログ信号処理回路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、ウォブル信号を生成する。サーボ回路16は、アナログ信号処理回路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、ウォブルより生成したウォブル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、アドレス情報抽出回路17は、ウォブル信号やLPP信号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、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、これを光電変換しアナログ信号処理回路15に出力する。アナログ信号処理回路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、アナログ信号処理回路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、アドレス情報データ抽出回路17は、RF信号からアドレス情報データを抽出し、抽出したアドレス情報を制御回路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、この抽出されたアドレス情報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。
アナログ信号処理回路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。
本発明を適用した光ピックアップ1を用いた記録及び/又は再生装置10は、液晶光学素子33により収差を良好に補正することができるとともに、この液晶光学素子33を通過した後の光ビームを検出して光源部31を制御することにより、光ディスク11に集光する光ビームが安定して所定の光量となるように制御することができ、安定した記録・再生特性を実現するので、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、61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。 液晶光学素子の収差補正量を一定としたとき、環境温度変化による印加電圧の変動量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光学系の他の例の概略を示す図である。 従来の光ピックアップの光学系を示す図である。
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、 31 光源部、 32 対物レンズ、 33 液晶光学素子、 34 ビームスプリッタ、 35 モニター用フォトディテクタ、 36 信号検出用フォトディテクタ、 37 グレーティング、 38 コリメータレンズ、 39 1/2波長板、 41 1/2波長板、 42 マルチレンズ、 44 信号検出回路、 45 液晶素子制御回路、 46 液晶素子駆動回路、 47 レーザパワーモニタ回路、 48 レーザパワー制御回路、 49 レーザ駆動回路

Claims (1)

  1. 所定の波長の光ビームを出射する光源と、
    上記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に集光する対物レンズと、
    上記光源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収差を補正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検出する光検出器と、
    上記液晶光学素子と上記対物レンズとの間に設けられ、上記液晶光学素子から出射された光ビームを上記対物レンズに入射する光ビームから一部分離する光分離手段と、
    上記光分離手段により分離された光ビームを検出する制御用検出器とを備え、
    上記液晶光学素子は、上記光検出器で検出された信号に基づいて屈折力が制御され、
    上記光源から出射される光ビームの出力は、上記制御用検出器で検出された光ビームに基づいて制御される光ピックアップ。
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