JP2006114185A - 光ピックアップ - Google Patents

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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