JP2008052822A - 収差補正素子、光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】波面収差の補正を行う場合の調整が容易であって、不必要に電力を消費しない収差補正素子を提供する。
【解決手段】収差補正素子24は、支持基板30と、圧電体31及び圧電体31の上下に配置される電極32a、32bから成って支持基板30上に複数配置される圧電素子33と、複数配置される圧電素子33の上部側に設けられて入射する光を反射する反射部35と、を備える。反射部35は、圧電素子33と同数の矩形状のミラー素片34を集合させた集合体であって、各ミラー素片34は、互いに独立しており、それぞれ別々の圧電素子33の上部側に接合されている。
【選択図】図3
【解決手段】収差補正素子24は、支持基板30と、圧電体31及び圧電体31の上下に配置される電極32a、32bから成って支持基板30上に複数配置される圧電素子33と、複数配置される圧電素子33の上部側に設けられて入射する光を反射する反射部35と、を備える。反射部35は、圧電素子33と同数の矩形状のミラー素片34を集合させた集合体であって、各ミラー素片34は、互いに独立しており、それぞれ別々の圧電素子33の上部側に接合されている。
【選択図】図3
Description
本発明は、光ピックアップ等の光学系に配置されて、収差の補正を行う収差補正素子に関し、特に圧電素子を利用して収差の補正を可能とする収差補正素子に関する。また、本発明は、そのような収差補正素子を用いて波面収差の補正を行える光ピックアップ及び光ディスク装置に関する。
従来、コンパクトディスク(CD)、デジタル多用途ディスク(DVD)等の光ディスクを光ディスク装置によって再生等を行う場合、光ディスク装置に備えられる光ピックアップにおいて種々の要因で波面収差が発生することが知られている。
このような波面収差の種類としては、光ピックアップを構成する光学部品の精度、組立て誤差等、光学系に起因する非点収差、光ディスクが光軸に対して傾くことに起因するコマ収差、光ディスクの記録層を保護する透明カバー層の厚みの違いが原因となって発生する球面収差などがある。そして、これらの波面収差の存在が原因となって、光ディスク装置の再生品質等が劣化することがわかっており、従来から、波面収差を補正するために種々の手段が講じられている。
例えば、光学系に起因する非点収差に対しては、光ピックアップに配置される光学部品の取り付け調整や接着剤選定などによって非点収差の方向や大きさを管理するようにしている。
また、コマ収差や球面収差等の波面収差を補正するために、特許文献1や特許文献2に示されるように、光学系に配置される全反射ミラーのミラー面を圧電素子によって連続的に変形させ、全反射ミラーで反射される光の位相を制御することで波面収差の影響を補正する技術も提案されている。
特開2002−258211号公報
特開平5−333274号公報
しかしながら、上述した非点収差の方向や大きさを管理する方法の場合では、光学部品の取り付け調整に時間を要し、作業負担が大きくなるといった問題がある。また、光学部品を固定する際に用いられる接着剤の種類が限られるなど、部品固定手段の自由度が低いといった問題もある。
また、特許文献1や特許文献2の構成を利用して波面収差の補正を行う場合には、圧電素子に印加する駆動電圧を調整して、1枚のミラー全体が所望の形状となるように調整する必要があるために、圧電素子に印加する駆動電圧の調整が必ずしも容易でないといった問題がある。また、特許文献1や2の構成の場合には、波面収差を補正するためにミラー全体を変形する必要があり、本来、波面収差の補正を行うために変形される必要がない部分も変形することになるために、圧電素子に大きな発生力が必要となり、消費電力が大きくなるといった問題もある。
以上の問題点を鑑みて、本発明の目的は、波面収差の補正を行う場合の調整が容易であって、不必要に電力を消費しない収差補正素子を提供することである。また、本発明の他の目的は、そのような収差補正素子を備え、光学系の組立て時の負担が軽減され、波面収差の影響を適切に補正できる光ピックアップ及び光ディスク装置を提供することである。
上記目的を達成するために本発明は、光源と、該光源から出射される光ビームを光記録媒体の記録面に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間に配置され、支持基板と、圧電体及び該圧電体に電圧を印加するための電極から成って前記支持基板上に複数並べられる圧電素子と、該圧電素子の前記支持基板と向かい合う面と対向する面側に配置されて入射光を反射する反射部と、を有して前記入射光の位相を変調して反射する収差補正素子と、前記収差補正素子を制御する収差補正素子制御部と、を備える光ディスク装置において、前記反射部は前記圧電素子と同数のミラー素片の集合体であって、前記ミラー素片のそれぞれは、別々の前記圧電素子と接合され、前記ミラー素片の反射面は、前記圧電素子のいずれにも電圧が印加されていない場合に、その高さが全て同一となり、且つ、隣り合う前記反射面同士の間に隙間が生じないように配置されることを特徴としている。
また、上記目的を達成するために本発明は、支持基板と、圧電体及び該圧電体に電圧を印加するための電極から成って前記支持基板上に複数並べられる圧電素子と、該圧電素子の前記支持基板と向かい合う面と対向する面側に配置されて入射光を反射する反射部と、を備え、前記入射光の位相を変調して反射する収差補正素子において、前記反射部は前記圧電素子と同数のミラー素片の集合体であって、前記ミラー素片のそれぞれは、別々の前記圧電素子と接合されることを特徴としている。
また、本発明は、上記構成の収差補正素子において、前記ミラー素片の反射面は、前記圧電素子のいずれにも電圧が印加されていない場合に、その高さが全て同一となり、且つ、隣り合う前記反射面同士の間に隙間が生じないように配置されることを特徴としている。
また、上記目的を達成するために本発明の光ピックアップは、光源と、該光源から出射される光ビームを光記録媒体の記録面に集光する集光レンズと、を備え、前記光源と前記集光レンズとの間には、上記構成の収差補正素子が配置されることを特徴としている。
また、上記目的を達成するために本発明の光ディスク装置は、上記構成の光ピックアップと、前記収差補正素子を制御する収差補正素子制御部と、を備えることを特徴としている。
本発明の第1の構成によれば、支持基板上に並べられる複数の圧電素子のそれぞれにミラー素片が接合されるために、各圧電素子に印加する印加電圧を調整することで、各ミラー素片の反射面の高さを自由に調整することができる。このため、各圧電素子に印加する電圧を適宜調整することによって、収差補正素子に入射して反射される光ビームの位相を適切に変調することが可能となる。また、圧電素子に電圧を印加しない状態でミラー素片の反射面の高さが全て同一であるために、圧電素子に印加する電圧の調整が容易である。更に、圧電素子に電圧を印加しない状態でミラー素片の反射面の間に隙間が生じないように構成されているために、収差補正素子で迷光が発生するのを抑制できる。従って、波面収差を容易に補正でき、光記録媒体の再生時等の品質劣化を抑制できる光ディスク装置を提供できる。そして、光学系の組立て時の調整によって発生する非点収差について、収差補正素子を用いて組立て後に調整できるために、組立て時の調整負担等を軽減できる。また、ミラー素片個々の高さを調整して波面収差の補正を行う構成であるために、必要なミラー素片のみを駆動すれば良く、不必要な電力の消費を抑制できる。
また、本発明の第2の構成によれば、支持基板上に並べられる複数の圧電素子のそれぞれにミラー素片が接合されるために、各圧電素子に印加する印加電圧を調整することで、各ミラー素片の反射面の高さを自由に調整することができる。このため、各圧電素子に印加する電圧を適宜調整することによって、収差補正素子に入射して反射される光ビームの位相を適切に変調することが可能となる。従って、波面収差の補正を行う場合の調整が容易である収差補正素子を提供することが可能となる。
また、本発明の第3の構成によれば、上記第2の構成の収差補正素子において、全ての圧電素子に電圧を印加しない状態の場合に、ミラー素片の反射面の高さが全て同一であるために、波面収差の補正を行う必要がない部分について圧電素子に電圧を印加する必要がなく、不必要な電力の消費を抑制できる。また、圧電素子に電圧を印加しない状態でミラー素片の反射面の高さが全て同一であるために、圧電素子に印加する電圧の調整が容易となる。更に、圧電素子に電圧を印加しない状態でミラー素片の反射面の間に隙間が生じないように構成されているために、収差補正素子で迷光が発生するのを抑制できる。
また、本発明の第4の構成によれば、上記第2又は第3の構成の収差補正素子を備える光ピックアップにおいて、収差補正素子によって光ピックアップに生じる波面収差を適切に補正できる。そして、光学系の組立て時の調整によって発生する非点収差について、収差補正素子を用いて、組立て後に調整できるために、組立て時において、光学部品の取り付け時の調整や接着剤の選定等を気にすることなく光ピックアップの組立てが行える。従って、光ピックアップ(光学系)の組立て時の作業負担等を軽減できる。
また、本発明の第5の構成によれば、上記第4の構成の光ピックアップを備える光ディスク装置において、波面収差を容易に補正できるために、光記録媒体の再生時等の品質劣化を抑制できる。
以下において、本発明の内容について図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。
図1は、本実施形態の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。光ディスク装置1は、光記録媒体(光ディスク)15の情報の再生、及び光ディスク15への情報の記録を可能に設けられている。
2は、スピンドルモータであり、光ディスク15はスピンドルモータ2の上部に設けられるチャック部(図示せず)に着脱可能に保持される。そして、光ディスク15の情報の記録再生を行う際に、スピンドルモータ2は光ディスク15を連続回転する。スピンドルモータ2の回転制御は、スピンドルモータ制御部3によって行われる。
4は、光ピックアップであり、光源から出射されるレーザ光を光ディスク15に照射し、光ディスク15への情報の書き込みと、光ディスク15に記録されている情報の読み取りを可能とする。図2は、光ピックアップ4の光学系を示す概略図である。図2に示すように、光ピックアップ4は、光源21と、コリメートレンズ22と、ビームスプリッタ23と、立ち上げミラーとしての機能と非点収差を補正する収差補正機能とを有する収差補正素子24と、対物レンズ25と、集光レンズ26と、光検出器27と、を備える。
なお、光ピックアップを構成する光学系の構成はこれに限らず、もちろん種々の変更が可能で、例えば、本実施形態では、光源21を1つのみ配置する構成としているが、光ディスク装置1が複数種類の光ディスクの記録再生を可能とする場合には光源を複数配置し、それに伴って各光源から出射されるレーザ光の光軸を同一とする色合成プリズム等を配置する構成等としても構わない。
光源21はレーザダイオード(LD)であって、光ディスク装置1が記録再生の対象とする光ディスク15の種類によって決まる特定波長のレーザ光を出射する。例えば、光ディスク装置1の対象がCDの場合には780nm帯の波長を有するレーザ光を出射するLDが使用され、光ディスク装置1の対象がDVDの場合には650nm帯の波長を有するレーザ光を出射するLDが使用される。
光ピックアップ4において、光源21から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ22で平行光となり、ビームスプリッタ23を透過し、立ち上げミラーとしての機能を有する収差補正素子24で光ディスク15の方向に反射され、その後対物レンズ25によって光ディスク15の情報が記録される記録面15aに集光される。記録面15aで反射された反射光は、対物レンズ25、収差補正素子24の順に通過し、ビームスプリッタ23で反射されて集光レンズ26によって光検出器27の受光部に集光される。光検出器27は受光した光ビームが有する光情報を電気信号に変換する。
図1に戻って、スライドモータ制御部5は、光ピックアップ4が移動可能となるように設けられる図示しないスライドモータの駆動を制御し、これにより光ピックアップ4の半径方向の移動が制御される。
RF信号処理部6は、光ピックアップ4の光検出器27(図2参照)によって得られるRF信号を処理し、処理した信号を復調部7に供給する。
復調部7は、データの復調を行うとともに、データのエラーを検出し、エラーが検出された場合において訂正可能であればデータの訂正処理を行い、再生データをインターフェース部8に供給する。なお、訂正処理が不可能な再生エラーが発生した場合には周知の方法でデータの再読み取り(リトライ)が実行される。
インターフェース部8は、復調部7から供給された再生データを図示しないパソコン等の外部機器に出力する。
フォーカスエラー信号処理部9は、光ピックアップ4の光検出器27で検出される信号を用いてフォーカスエラー信号を生成する。フォーカスエラー信号の生成は、公知の方法によって行われるために、ここではその説明は省略する。フォーカスエラー信号処理部9で生成されたフォーカスエラー信号は、その詳細は後述するアクチュエータ制御部11に供給可能となっている。
トラッキングエラー信号処理部10は、光ピックアップ4の光検出器27で検出される信号を用いてトラッキングエラー信号を生成する。トラッキングエラー信号の生成は、公知の方法によって行われるために、ここではその説明は省略する。トラッキングエラー信号処理部10で生成されたトラッキングエラー信号は、アクチュエータ制御部11に供給可能となっている。
アクチュエータ制御部11は、フォーカスエラー信号処理部9及びトラッキングエラー信号処理部10から送られてきた信号に基づいて、対物レンズ25(図2参照)が搭載される図示しないアクチュエータに駆動信号を供給する。駆動信号が供給されたアクチュエータは、信号に基づいて各部を作動させて、対物レンズ25をその光軸方向と平行なフォーカス方向に移動してフォーカスを合わせるフォーカス制御や、対物レンズ25を光ディスク15の半径方向と平行な方向に移動してレーザ光のスポット位置を光ディスク15に形成されるトラック位置に合わせるトラッキング制御を行う。
収差補正素子制御部12は、非点収差の補正を行う収差補正素子24と電気的に接続されており、収差補正素子24の制御を行う。
その他、全体制御部13は、スピンドルモータ制御部3、スライドモータ制御部5、RF信号処理部6、復調部7、インターフェース部8、フォーカスエラー信号処理部9、トラッキングエラー信号処理部10、アクチュエータ制御部11、収差補正素子制御部12、及び制御に必要な情報を記憶する記憶部14等を制御して、装置全体のコントロールを行う。
次に、立ち上げミラーとしての機能と、光学系に起因して発生する非点収差の補正を行う機能と、の2つの機能を有する収差補正素子24の詳細について、図3及び図4を参照しながら説明する。なお、図3は、本実施形態の収差補正素子24の構成を示す概略断面図であり、図3(a)は、収差補正素子24が備える複数の圧電素子33のいずれにも電圧が印加されていない場合の状態を示し、図3(b)は、収差補正素子24が備える複数の圧電素子33のうち一部に電圧が印加された場合の状態を示している。また、図4は、本実施形態の収差補正素子24を反射部35側から見た場合の概略平面図である。
収差補正素子24は、ガラスやセラミックス等の絶縁性の部材から成る支持基板30と、圧電体31及び圧電体31の上下に配置されるAl等の金属電極32a、32bから成って支持基板30上に複数配置される圧電素子33と、複数配置される圧電素子33の上部側に設けられて入射する光を反射する反射部35と、を備える。
なお、本実施形態では、圧電素子33を構成する圧電体31としてチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(ZrxTi1-x)O3)を用いているが、これに限定されず、チタン酸バリウム(BaTiO3)のような他の圧電セラミックスやポリフッ化ビニリデンのような圧電高分子を用いる構成等としても良い。
反射部35は、圧電素子33と同数の矩形状のミラー素片34を集合させた集合体であって、各ミラー素片34は、互いに独立しており、それぞれ別々の圧電素子33の上部側に接合されている。なお、ミラー素片34は、例えばシリコン等の上にアルミニウム(Al)等の反射膜を蒸着等することによって形成される。
ミラー素片34が接合される各圧電素子33はその高さが同一に揃えられており、いずれの圧電素子33にも電圧が印加されていない場合には、圧電素子33の上部側に接合される各ミラー素片34の反射面34aの高さがいずれも同一で、ミラー素片34全体で一つの平面を形成する。
また、ミラー素片34が接合される圧電素子33は支持基板30上に格子状に並べられており(本実施形態では、縦8個×横8個の総計64個が並べられている)、ミラー素片34の反射面34aの高さが同一とされた状態(本実施形態においては、いずれの圧電素子33にも電圧が印加されていない状態)においては、ミラー素片34同士の間に隙間が生じないように収差補正素子24は形成されている。このように形成すると、収差補正素子24に入射するレーザ光について、迷光の発生を防止できるために好ましい。
各圧電素子33の金属電極32a、32bは、それぞれ、図示しない配線によって収差補正制御部12(収差補正素子駆動回路)と電気的に接続されており、各圧電素子33はそれぞれ独立に制御できるようになっている。なお、本実施形態においては、各圧電素子33から引き出される配線のうち、圧電体31の下部側に配置される金属電極32aから引き出される配線は、途中で1つに纏められて収差補正素子駆動回路と接続されている。このようにすることにより、収差補正素子駆動回路12と接続される配線の本数を減らすことが可能である。
次に、以上のように形成される収差補正素子24の働きについて説明する。収差補正素子24は、複数(本実施形態においては64個)のミラー素片34が隙間なく配置されているために、収差補正素子24に入射するレーザ光を全反射する全反射ミラーとして用いることができる。このため、本実施形態の光ディスク装置1においては、水平方向に出射されたレーザ光を垂直方向へと切り換える立ち上げミラーとして使用している。
また、収差補正素子25を構成する各ミラー素片34は、それぞれ印加する電圧を独立に制御可能な圧電素子33に接合されているために、各圧電素子33に印加する印加電圧を調整して圧電素子33の伸縮量を制御することで、その反射面34aの高さを別々に変動することができる。図3(b)は、ミラー素片34の高さを変動させた場合の例を示す図で、左から2番目、3番目、6番目、7番目の圧電素子33が電圧を印加されて伸びた状態になっており、他の圧電素子33は電圧を印加されておらず、伸縮していない状態を示している。
このように、各ミラー素片34の反射面34aの高さを適宜調整すると、収差補正素子24に入射するレーザ光の位相について、各反射面34aの高さに応じて位相変調して反射することとなる。従って、例えば、光ピックアップ4の組立て時の調整が原因となって発生する非点収差を光ピックアップ4の組立て時に干渉計等を用いて予め測定し、これを補正するために各圧電素子33に印加すべき印加電圧を求めて記憶部14(メモリ)に予め記憶させておき、光ディスク装置1によって光ディスク15の再生等を行う際に、収差補正素子制御部12によって予め記憶した印加電圧を各圧電素子33に印加することにより、非点収差の補正を行うことが可能となる。
なお、以上においては、予め収差補正素子25の各圧電素子33に印加すべき印加電圧の値を決定してメモリ14に記憶しておく構成を示したが、これに限定される趣旨ではない。すなわち、例えば、各圧電素子33に印加する印加電圧のパターンを複数用意して予めメモリ14に記憶しておき、光ディスク15の再生等を開始する前に、この複数のパターンの場合で、いずれが再生信号(RF信号)のレベルが最も良くなるかを判定し、最も再生信号レベルが良くなる場合の印加電圧を圧電素子に印加するように決定する構成を光ディスク装置に設ける構成等としても構わない。
収差補正素子24は以上のような働きをするために、光ピックアップ4の光学部品の取り付け調整時に、非点収差の方向と大きさについて管理しなくても非点収差の補正が可能となる。このため、光ピックアップ4の組立て時の調整作業が容易となる。また、接着剤の選定についても自由に行うことも可能となるために、部品固定手段の自由度が広がる。更には、光ディスク装置1によって、光ディスク15の再生を行いながら、再生信号レベルがベストの状態となるように、非点収差の補正を行うことも可能となる。
なお、以上に示した実施形態においては、各圧電素子33に電圧が印加されていない状態においては、各ミラー素片34の高さが同一となる構成としたが、必ずしもこの構成に限定される趣旨ではない。すなわち、各圧電素子33に電圧が印加されていない状態で、各ミラー素片の高さが異なっていても構わない。このような場合でも、各圧電素子33に印加する電圧を調整することで非点収差の補正を行うことが可能である。
また、以上に示した実施形態においては、ミラー素片34の形状が矩形状となる構成としたが、必ずしもこの構成に限定される趣旨ではない。すなわち、例えば六角形等の他の多角形等でも構わない。
更に、以上に示した実施形態においては、収差補正素子24において非点収差を補正する構成として説明したが、本発明の収差補正素子は、各圧電素子を独立に制御して各ミラー素片の高さを調整し、入射光の位相の変調を可能とする構成であるために、非点収差のみに限らず、球面収差やコマ収差等の他の波面収差にも、もちろん適用可能である。
その他、本発明の収差補正素子は、光ピックアップ装置に限らず、収差の補正が必要と成る光学系を有する光学装置に適用可能であり、例えばビデオプロジェクタ、デジタルカメラ等にも適用可能である。
本発明の収差補正素子によれば、光学系において発生する非点収差、球面収差、コマ収差等の波面収差の補正を容易に行うことが可能となる。このため、光ディスク装置等の光学装置に対して有用である。
1 光ディスク装置
4 光ピックアップ
15 光ディスク(光記録媒体)
15a 記録面
21 光源
24 収差補正素子
25 対物レンズ
30 支持基板
31 圧電体
32a、32b 金属電極(電極)
33 圧電素子
34 ミラー素片
34a 反射面
35 反射部
4 光ピックアップ
15 光ディスク(光記録媒体)
15a 記録面
21 光源
24 収差補正素子
25 対物レンズ
30 支持基板
31 圧電体
32a、32b 金属電極(電極)
33 圧電素子
34 ミラー素片
34a 反射面
35 反射部
Claims (5)
- 光源と、
該光源から出射される光ビームを光記録媒体の記録面に集光する対物レンズと、
前記光源と前記対物レンズとの間に配置され、支持基板と、圧電体及び該圧電体に電圧を印加するための電極から成って前記支持基板上に複数並べられる圧電素子と、該圧電素子の前記支持基板と向かい合う面と対向する面側に配置されて入射光を反射する反射部と、を有して前記入射光の位相を変調して反射する収差補正素子と、
前記収差補正素子を制御する収差補正素子制御部と、
を備える光ディスク装置において、
前記反射部は前記圧電素子と同数のミラー素片の集合体であって、
前記ミラー素片のそれぞれは、別々の前記圧電素子と接合され、
前記ミラー素片の反射面は、前記圧電素子のいずれにも電圧が印加されていない場合に、その高さが全て同一となり、且つ、隣り合う前記反射面同士の間に隙間が生じないように配置されることを特徴とする光ディスク装置。 - 支持基板と、
圧電体及び該圧電体に電圧を印加するための電極から成って前記支持基板上に複数並べられる圧電素子と、
該圧電素子の前記支持基板と向かい合う面と対向する面側に配置されて入射光を反射する反射部と、
を備え、前記入射光の位相を変調して反射する収差補正素子において、
前記反射部は前記圧電素子と同数のミラー素片の集合体であって、
前記ミラー素片のそれぞれは、別々の前記圧電素子と接合されることを特徴とする収差補正素子。 - 前記ミラー素片の反射面は、前記圧電素子のいずれにも電圧が印加されていない場合に、その高さが全て同一となり、且つ、隣り合う前記反射面同士の間に隙間が生じないように配置されることを特徴とする請求項2に記載の収差補正素子。
- 光源と、
該光源から出射される光ビームを光記録媒体の記録面に集光する対物レンズと、を備え、
前記光源と前記対物レンズとの間には、請求項2又は3に記載の収差補正素子が配置されることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項5に記載の光ピックアップと、前記収差補正素子を制御する収差補正素子制御部と、を備えることを特徴とする光ディスク装置。
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Family Applications (1)
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