JP2008130196A - Optical pickup device and optical disk device using the same - Google Patents

Optical pickup device and optical disk device using the same Download PDF

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誠 糸長
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a large aberration occurs due to shift of a lens in a tracking operation in an optical pickup device which records and reproduces a BD and an HD DVD using the change in spherical aberration resulting from the change of the imaging magnification caused by changing the parallelism of incident light on an objective lens. <P>SOLUTION: When an optical pickup device actually records or reproduces a BD 15a, it slightly changes the parallelism of incident light 31 to a diffusion state or a convergence state to minimize spherical aberration. When the device records or reproduces an HD DVD 15b, it changes incident light on an objective lens 10 to diffusion light 32 by an optical system and generates spherical aberration by changing the voltage applied to a liquid crystal element 13. By combining the phase change of transmission wavefront of a laser beam transmitted through the liquid crystal element 13 and the change of spherical aberration resulting from the change of the imaging magnification caused by changing the parallelism of a luminous flux of a laser beam incident on the liquid crystal element 13 in this way, the device corrects spherical aberration caused by the difference in thickness of transmission layers of optical disks 15a and 15b. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は光ピックアップ装置及びそれを用いた光ディスク装置に係り、特に少なくとも2種類の光ディスクに対し記録又は再生用光ビームを集束照射するための対物レンズを用いた光ピックアップ装置、及びその光ピックアップ装置を用いて光ディスクに対して情報信号を記録又は再生する光ディスク装置に関する。   The present invention relates to an optical pickup device and an optical disk device using the optical pickup device, and more particularly to an optical pickup device using an objective lens for focusing and irradiating at least two types of optical disks for recording or reproduction, and the optical pickup device. The present invention relates to an optical disc apparatus that records or reproduces an information signal with respect to an optical disc.

一般的に、円盤状の光ディスクやカード状の光カードなどの光記録媒体は、映像情報、音声情報、コンピュータデータなどの情報信号を透明基板上で螺旋状又は同心円状に形成したトラックに高密度に記録し、かつ、記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから多用されている。   Generally, an optical recording medium such as a disk-shaped optical disk or a card-shaped optical card has a high density on a track in which information signals such as video information, audio information, and computer data are spirally or concentrically formed on a transparent substrate. When a recorded track is recorded and a recorded track is reproduced, a desired track can be accessed at high speed.

この種の光記録媒体となる光ディスクとして例えばCD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disc)などは既に市販され、最近では、より一層高密度化を図った2種類の高密度光記録媒体が流通している。すなわち、BD(Blu-ray Disc)及びHD DVD(High Definition DVD)である。   For example, CDs (Compact Discs) and DVDs (Digital Versatile Discs) have already been put on the market as optical discs of this type, and recently, two types of high-density optical recording media with higher density have been distributed. is doing. That is, BD (Blu-ray Disc) and HD DVD (High Definition DVD).

ここで、上記したBDの規格では、波長が405nm前後の青紫色レーザ光を開口数(NA)が0.85程度の対物レンズで絞って得たレーザビームをBDに照射して、レーザビーム入射面から0.1mm隔てた位置にある信号面(基板厚さ)に情報信号を記録し、再生する。この際、BDの記録容量はDVDよりも5倍高めてディスク基板の直径が12cmの時に片面で25GB(ギガバイト)程度である。   Here, in the above-mentioned BD standard, a laser beam obtained by squeezing a blue-violet laser beam having a wavelength of about 405 nm with an objective lens having a numerical aperture (NA) of about 0.85 is applied to the BD, and the laser beam is incident. An information signal is recorded and reproduced on a signal surface (substrate thickness) located 0.1 mm away from the surface. At this time, the recording capacity of the BD is about 25 GB (gigabytes) on one side when the disc substrate has a diameter of 12 cm and is 5 times higher than the DVD.

また、上記したHD DVDの規格では、波長が405nm前後の青紫色レーザ光を開口数(NA)が0.65程度の対物レンズで絞って得たレーザビームをHD DVDに照射して、レーザビーム入射面から0.6mm隔てた位置にある信号面(基板厚さ)に情報信号を記録し、再生する。この際、HD DVDの記録容量はDVDよりも3倍高めてディスク基板の直径が12cmの時に片面で15GB(ギガバイト)程度である。また、片面で20GB(ギガバイト)程度のものも規格化されている。   In the HD DVD standard described above, the laser beam obtained by irradiating the HD DVD with a laser beam obtained by focusing blue-violet laser light having a wavelength of about 405 nm with an objective lens having a numerical aperture (NA) of about 0.65 is used. An information signal is recorded and reproduced on a signal surface (substrate thickness) located 0.6 mm away from the incident surface. At this time, the recording capacity of the HD DVD is about 3 GB higher than that of the DVD, and is about 15 GB (gigabyte) on one side when the diameter of the disk substrate is 12 cm. In addition, one having about 20 GB (gigabyte) on one side is also standardized.

ここにおいて、同一波長405nm前後のレーザ光で記録又は再生する2つの規格の高密度光記録媒体、BD、HD DVDが流通し始めていることから、BD、HD DVDの2種の光ディスクを1つの光ピックアップ装置で記録又は再生する方式が望まれる。   Here, since two types of high-density optical recording media, BD and HD DVD, which record or reproduce with laser light having the same wavelength of about 405 nm, have begun to circulate, two types of optical discs of BD and HD DVD are used as one light. A method of recording or reproducing with a pickup device is desired.

従来のDVDとCDを一つの光ピックアップ装置で記録または、再生することは、光源のレーザ光の波長の違いを用いる等の手段で実現されているが、BD、HD DVDを一つのピックアップ装置で、記録再生するためには、波長の違いを用いることができない。そこで、記録再生用光ビームとして、青紫色レーザ光を用いる2種類の光ディスクを偏光選択性収差補正素子を用いることで、一つの対物レンズで情報信号の記録再生を可能とした光ピックアップ装置が従来開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Recording or reproducing a conventional DVD and CD with a single optical pickup device is realized by means such as using a difference in the wavelength of the laser beam of the light source, but BD and HD DVD can be recorded with a single pickup device. In order to record / reproduce, the difference in wavelength cannot be used. Therefore, an optical pickup device that can record and reproduce information signals with a single objective lens by using a polarization selective aberration correcting element for two types of optical disks that use blue-violet laser light as a recording and reproducing light beam has been conventionally used. It is disclosed (for example, see Patent Document 1).

この特許文献1記載の従来の光ピックアップ装置では、BDに情報信号を記録又は再生する場合と、HD DVDに情報信号を記録又は再生する場合とで、レーザ光の偏光面を偏光面切換素子で90度回転させて、収差に対する効果に偏光依存性を持たせた、偏光選択性収差補正素子を通過させることで、光ディスクの厚さに起因する球面収差を補正している。ここで、上記の偏光選択性収差補正素子は、複屈折媒質で回折素子を覆うことで、偏光方向によって回折作用を生じさせるか無くするかを選択できる構成となっている。そして、この回折作用により球面収差を補正している。   In the conventional optical pickup device described in Patent Document 1, the polarization plane of the laser beam is changed by the polarization plane switching element when the information signal is recorded or reproduced on the BD and when the information signal is recorded or reproduced on the HD DVD. The spherical aberration due to the thickness of the optical disk is corrected by passing through a polarization-selective aberration correction element that is rotated 90 degrees and has polarization dependence on the effect on the aberration. Here, the above-described polarization selective aberration correcting element has a configuration in which the diffraction effect is generated or eliminated depending on the polarization direction by covering the diffraction element with a birefringent medium. The spherical aberration is corrected by this diffraction action.

また、BDとHD DVDを、対物レンズに入射する光の平行度を変化させることで結像倍率を変化させて、倍率の変化による球面収差の変化を用いて、一つの対物レンズで記録または再生をする光ピックアップ装置も従来知られている(例えば、特許文献2参照)。   Also, BD and HD DVD can be recorded or reproduced with one objective lens by changing the imaging magnification by changing the parallelism of the light incident on the objective lens and using the change of spherical aberration due to the change of magnification. Conventionally, an optical pickup device that performs the above is also known (see, for example, Patent Document 2).

また、液晶素子を用いてBDの球面収差を補正する技術も知られている(例えば、非特許文献1参照)。この非特許文献1には、複数領域に分割された個々の電極に個別に電圧を印加することで液晶の屈折率を制御し、位相差を発生させることで球面収差を補正するのであるが、各々の電極を素子内部において抵抗線によって接続した構成の球面収差液晶素子などが開示されている。   A technique for correcting spherical aberration of BD using a liquid crystal element is also known (for example, see Non-Patent Document 1). In Non-Patent Document 1, the refractive index of liquid crystal is controlled by individually applying a voltage to each electrode divided into a plurality of regions, and spherical aberration is corrected by generating a phase difference. A spherical aberration liquid crystal element having a configuration in which each electrode is connected by a resistance wire inside the element is disclosed.

特開2006−12391号公報JP 2006-12391 A 特開2006−92671号公報JP 2006-92671 A 岩崎 正之他、「球面収差補正のための新しい液晶素子の電極構成」、PIONEER R&D Vol.13 No.1,34頁〜40頁Masayuki Iwasaki et al., “Electrode Configuration of New Liquid Crystal Element for Spherical Aberration Correction”, PIONEER R & D Vol.13 No.1, pp.34-40

しかるに、特許文献1記載の従来の光ピックアップ装置では、BD、HD DVDの再生の切り替えを偏光の違いを用いて行っているため、偏光プリズムと1/4波長板を用いた光学系を使用することができないという問題点がある。このため、レーザ光の利用効率の高い記録型の光ピックアップを構成することが困難であり、さらには再生型の光ピックアップであっても、レーザダイオード(LD)へ光ディスクから反射して戻る光の偏光面を出射光と直交させることで戻り光ノイズの影響を低減する光学系とすることができないという課題がある。   However, in the conventional optical pickup device described in Patent Document 1, since the reproduction of BD and HD DVD is switched using the difference in polarization, an optical system using a polarizing prism and a quarter wavelength plate is used. There is a problem that can not be. For this reason, it is difficult to construct a recording type optical pickup with high use efficiency of laser light. Furthermore, even a reproduction type optical pickup is capable of reflecting light returning from an optical disk to a laser diode (LD). There is a problem that an optical system that reduces the influence of return light noise cannot be obtained by making the polarization plane orthogonal to the outgoing light.

また、特許文献2記載の従来の光ピックアップ装置では、特許文献1記載の光ピックアップ装置における偏光プリズムを使用できないという欠点は解消されるが、本発明者が解析したところ倍率の変化をかなり大きくしないと、充分な収差補正が再生できないことが判った。この時、BDまたはHD DVDのどちらか一方、あるいは両方において、対物レンズがディスクの偏芯に追随してトラッキング動作をする際のレンズシフトによって、大きな収差が発生する等、光学性能が厳しくなり、実用的な光ピックアップ装置を構成することが難しくなる。   Further, the conventional optical pickup device described in Patent Document 2 eliminates the disadvantage that the polarizing prism in the optical pickup device described in Patent Document 1 cannot be used. However, according to the analysis by the present inventor, the change in magnification is not significantly increased. It was found that sufficient aberration correction could not be reproduced. At this time, in either one or both of BD and HD DVD, the optical performance becomes severe, such as large aberration occurs due to lens shift when the objective lens performs tracking operation following the eccentricity of the disc, It becomes difficult to construct a practical optical pickup device.

更に、非特許文献1に記載の液晶素子の電極構成について、本発明者が解析したところ、BDとHD DVDの間での球面収差の補正量が非常に大きく、収差を補正するに充分な位相差を液晶で発生させることが困難であり、充分な収差補正を実現できないという問題がある。   Furthermore, the present inventors have analyzed the electrode configuration of the liquid crystal element described in Non-Patent Document 1 and found that the amount of spherical aberration correction between BD and HD DVD is very large, and is sufficient to correct the aberration. There is a problem that it is difficult to generate a phase difference in the liquid crystal, and sufficient aberration correction cannot be realized.

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、同一の波長のレーザを用いて異なる厚さの2種類の光ディスクに対して、レンズと位相可変素子とを組み合わせた形態の対物レンズを介して情報信号を記録し、再生するに際し、位相可変素子が発生する位相の変化量を低く抑えると共に、対物レンズと光軸の偏芯によって生じる収差の発生を小さく抑えることができ、更には高速な応答性を持つ光ピックアップ装置及びそれを用いた光ディスク装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and information is obtained via an objective lens having a combination of a lens and a phase variable element for two types of optical disks having different thicknesses using a laser having the same wavelength. When recording and playing back signals, the amount of phase change generated by the phase variable element can be kept low, aberrations caused by the decentering of the objective lens and the optical axis can be kept low, and high-speed response is achieved. It is an object of the present invention to provide an optical pickup device having the above and an optical disk device using the same.

上記の目的を達成するため、本発明の光ピックアップ装置は、レーザ光が透過する透過層の厚さが異なる少なくとも2種類の光ディスクのいずれかの光ディスクに対して、同一の波長の記録又は再生用のレーザ光を照射し、その光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置において、レーザ光を出射する光源と、レンズと位相可変素子とを組み合わせた構造であり、位相可変素子に入射したレーザ光に対して透過波面の位相を可変した後、レンズにより光ディスク上にレーザ光を集束照射する対物レンズと、少なくとも2種類の光ディスクのうち、記録又は再生するいずれか一種類の光ディスクの透過層の厚さに応じて、光源から出射して対物レンズの位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を可変設定する光学系とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an optical pickup device of the present invention is used for recording or reproducing at the same wavelength with respect to any one of at least two types of optical disks having different transmission layer thicknesses through which laser light is transmitted. In the optical pickup device that irradiates the laser beam and receives the reflected light from the optical disk, it has a structure combining a light source that emits laser light, a lens, and a phase variable element, and the laser light incident on the phase variable element After changing the phase of the transmitted wavefront with respect to the objective lens, the objective lens for focusing and irradiating the laser beam onto the optical disk by the lens, and the thickness of the transmission layer of any one type of optical disk to be recorded or reproduced among at least two types of optical disks Accordingly, an optical system that variably sets the parallelism of the laser beam emitted from the light source and incident on the phase variable element of the objective lens is provided. And wherein the Rukoto.

この発明では、位相可変素子を透過するレーザ光の透過波面の位相変化と、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、光ディスクの透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する。   In the present invention, the phase change of the transmitted wavefront of the laser light transmitted through the phase variable element and the change in spherical aberration due to the change in the imaging magnification by changing the parallelism of the laser beam incident on the phase variable element. In combination, the spherical aberration due to the difference in the thickness of the transmission layer of the optical disc is corrected.

また、上記の目的を達成するため、本発明は、上記の位相可変素子による透過波面の位相変化による球面収差の変化の方が、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化よりも大きくなるように設定したことを特徴とする。この発明では、対物レンズがトラッキング動作でディスク偏芯に追随した場合等に生じる、レンズシフトによる収差増加を抑えることができる。   In order to achieve the above object, according to the present invention, the change of the spherical aberration due to the phase change of the transmitted wavefront by the phase variable element changes the parallelism of the laser beam incident on the phase variable element. It is characterized in that it is set to be larger than the change in spherical aberration due to the change in image forming magnification. According to the present invention, it is possible to suppress an increase in aberration due to lens shift, which occurs when the objective lens follows the disk eccentricity by the tracking operation.

ここで、上記の位相可変素子は、液晶に印加する電圧を変化させることで、透過波面の位相を可変する液晶素子であってもよい。   Here, the phase variable element may be a liquid crystal element that varies the phase of the transmitted wavefront by changing the voltage applied to the liquid crystal.

また、上記の目的を達成するため、本発明の光ディスク装置は、レーザ光が透過する透過層の厚さが異なる少なくとも2種類の光ディスクのうちのいずれかの光ディスクに対して、光ピックアップ装置から出射する同一の波長のレーザ光を用いて情報信号を記録又は再生する光ディスク装置において、
光ピックアップ装置を、レーザ光を出射する光源と、レンズと位相可変素子とを組み合わせた構造であり、位相可変素子に入射したレーザ光に対して透過波面の位相を可変した後、レンズにより光ディスク上にレーザ光を集束照射する対物レンズと、2種類の光ディスクのうち、記録又は再生する一種類の光ディスクの透過層の厚さに応じて、光源から出射して対物レンズの位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を可変設定する光学系とを有する構成としたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the optical disc apparatus of the present invention emits from the optical pickup device to any one of at least two types of optical discs having different transmission layer thicknesses through which laser light is transmitted. In an optical disc apparatus that records or reproduces an information signal using laser light having the same wavelength,
The optical pickup device has a structure in which a light source that emits laser light, a lens, and a phase variable element are combined. After the phase of a transmitted wavefront is varied with respect to the laser light incident on the phase variable element, the optical pickup device uses the lens on the optical disk. In accordance with the thickness of the transmission layer of the objective lens for focusing and irradiating the laser beam and one of the two types of optical discs to be recorded or reproduced, it is emitted from the light source and enters the phase variable element of the objective lens. And an optical system that variably sets the parallelism of the laser beam.

この発明では、位相可変素子を透過するレーザ光の透過波面の位相変化と、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、光ディスクの透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する光ピックアップ装置を用いて情報信号の記録又は再生を行う。   In the present invention, the phase change of the transmitted wavefront of the laser light transmitted through the phase variable element and the change in spherical aberration due to the change in the imaging magnification by changing the parallelism of the laser beam incident on the phase variable element. In combination, information signals are recorded or reproduced using an optical pickup device that corrects spherical aberration due to the difference in thickness of the transmission layer of the optical disk.

本発明の光ピックアップ装置によれば、位相可変素子を透過するレーザ光の透過波面の位相変化と、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、光ディスクの透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正するようにしたため、位相可変素子が発生する透過波面の位相変化量を低く抑えることができると共に、対物レンズが光ディスクの偏芯等に対応してトラッキング動作した場合等に生じる収差の発生を小さく抑えることができる。   According to the optical pickup device of the present invention, the phase change of the transmitted wavefront of the laser light passing through the phase variable element and the change in the imaging magnification by changing the parallelism of the laser beam incident on the phase variable element. Since the spherical aberration due to the difference in the thickness of the transmission layer of the optical disc is corrected in combination with the change of the spherical aberration, the amount of phase change of the transmitted wavefront generated by the phase variable element can be kept low, Occurrence of aberration that occurs when the objective lens performs a tracking operation corresponding to the eccentricity of the optical disk can be suppressed to a small level.

また、本発明の光ピックアップ装置によれば、位相可変素子による透過波面の位相変化による球面収差の変化の方が、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化よりも大きくなるように設定するようにしたため、対物レンズがトラッキング動作でディスク偏芯に追随した場合等に生じる、レンズシフトによる収差増加を抑えることができる。   According to the optical pickup device of the present invention, the change in spherical aberration due to the phase change of the transmitted wavefront by the phase variable element changes the parallelism of the laser beam incident on the phase variable element, thereby forming an image. Since the setting is made so as to be larger than the change in spherical aberration due to the change in magnification, it is possible to suppress an increase in aberration due to lens shift that occurs when the objective lens follows the disk eccentricity in the tracking operation.

また、本発明の光ピックアップ装置によれば、位相可変素子として液晶素子を用いるようにしたため、透過率が高く、高速な応答性を持った光ピックアップ装置を実現できる。   Further, according to the optical pickup device of the present invention, since the liquid crystal element is used as the phase variable element, it is possible to realize an optical pickup device having high transmittance and high speed response.

更に、本発明の光ディスク装置によれば、位相可変素子を透過するレーザ光の透過波面の位相変化と、位相可変素子に入射するレーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、光ディスクの透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正する光ピックアップ装置を用いて情報信号の記録又は再生を行うようにしたため、同一波長のレーザ光を用いて記録又は再生を行う透過層の異なる少なくとも2種類の光ディスクのいずれに対しても、高品質で情報信号を記録又は再生することができる。   Furthermore, according to the optical disk apparatus of the present invention, the change in the imaging magnification by changing the phase change of the transmitted wavefront of the laser light transmitted through the phase variable element and the parallelism of the laser beam incident on the phase variable element. In combination with the change in spherical aberration due to the optical signal, the optical signal is recorded or reproduced using an optical pickup device that corrects the spherical aberration caused by the difference in the thickness of the transmission layer of the optical disk. The information signal can be recorded or reproduced with high quality on any of at least two types of optical discs having different transmission layers for recording or reproduction using.

次に、本発明に係る光ピックアップ装置の実施の形態について図面と共に詳細に説明する。図1は本発明になる光ピックアップ装置の一実施の形態の構成図を示す。同図において、光源であるレーザダイオード(LD)41を出射した波長が405nm前後の青紫色レーザ光は、回折格子42で回折された後、偏光ビームスプリッタ(PBS)43で反射され、コリメータレンズ44へ入射される。このコリメータレンズ44は、移動機構45に搭載されていて、その光軸方向に移動されることで、コリメータレンズ44の出射光の平行度を可変して対物レンズ49の結像倍率を変化させることができるようになっている。コリメータレンズ44で平行光とされて出射したレーザ光は、ミラー46で全反射されて光路が変えられ、更に対物レンズ10により集束されて光ディスク15に照射される。   Next, an embodiment of an optical pickup device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of an embodiment of an optical pickup device according to the present invention. In the figure, a blue-violet laser beam having a wavelength of about 405 nm emitted from a laser diode (LD) 41 as a light source is diffracted by a diffraction grating 42 and then reflected by a polarization beam splitter (PBS) 43 to be collimator lens 44. Is incident on. The collimator lens 44 is mounted on the moving mechanism 45 and is moved in the optical axis direction thereof, thereby changing the parallelism of the emitted light of the collimator lens 44 and changing the imaging magnification of the objective lens 49. Can be done. The laser light emitted as collimated light by the collimator lens 44 is totally reflected by the mirror 46 to change the optical path, and further converged by the objective lens 10 and irradiated onto the optical disk 15.

光ディスク15から反射した光は、対物レンズ10を透過し、ミラー46で全反射され、コリメータレンズ44を透過してPBS43に入射する。ここで、光ディスク15から反射した光は、対物レンズ10を透過した光が入射する図示しない1/4波長板の作用で偏光方向が往路とは直交方向に変化させられるため、PBS43に入射した反射光はPBS43を透過し、更にシリンドリカルレンズ47でフォーカスサーボ生成のための非点収差を発生させて光検出器48に導かれ、ここで光電変換して得られた電気信号に基づいて情報信号とサーボ信号が検出される。   The light reflected from the optical disk 15 passes through the objective lens 10, is totally reflected by the mirror 46, passes through the collimator lens 44, and enters the PBS 43. Here, the light reflected from the optical disk 15 is reflected by being incident on the PBS 43 because the polarization direction is changed in the direction orthogonal to the forward path by the action of a quarter wave plate (not shown) on which the light transmitted through the objective lens 10 is incident. The light passes through the PBS 43 and further generates astigmatism for generating the focus servo by the cylindrical lens 47 and is guided to the photodetector 48, where the information signal and the information signal are obtained based on the electrical signal obtained by photoelectric conversion. Servo signal is detected.

この光学系において、結像倍率の変化は、コリメータレンズ44の移動ではなく、焦点距離可変型のレンズを用いて行っても同様な効果を得られるのはいうまでもない。   In this optical system, it goes without saying that the same effect can be obtained by changing the imaging magnification not by moving the collimator lens 44 but by using a variable focal length lens.

次に、本実施の形態の要部を構成する対物レンズについて更に説明する。図2は本発明になる光ピックアップ装置の一実施の形態の要部の構成図を示し、図3は本発明になる光ピックアップ装置の要部である対物レンズの一例の断面図を示す。図2(A)はBDに対して情報信号の記録再生を行う場合、図2(B)はHD DVDに対して情報信号の記録再生を行う場合のレーザ光の光束を対物レンズと共に示している。本実施の形態の光ピックアップ装置は、図2(A)、(B)に示すように、対物レンズ10と、対物レンズ10に入射するレーザ光の光束31、32の平行度を可変できる光学系(図1のコリメータレンズ44、コリメータレンズ移動機構45、ミラー46等)とから構成されている。   Next, the objective lens constituting the main part of the present embodiment will be further described. FIG. 2 shows a configuration diagram of a main part of an embodiment of the optical pickup device according to the present invention, and FIG. 3 shows a sectional view of an example of an objective lens which is a main part of the optical pickup device according to the present invention. FIG. 2A shows a laser beam flux together with an objective lens when information signals are recorded / reproduced with respect to a BD, and FIG. . As shown in FIGS. 2A and 2B, the optical pickup device of the present embodiment is an optical system that can vary the parallelism of the objective lens 10 and the light beams 31 and 32 of the laser light incident on the objective lens 10. (Collimator lens 44, collimator lens moving mechanism 45, mirror 46, etc. in FIG. 1).

本実施の形態で用いる対物レンズ10は図1、図2及び図3に示すように、レンズ11にスペーサ12を介して位相可変型の光学素子である液晶素子13が取り付けられた構造とされている。レンズ11が光ディスク(図1、図3では15、図2(A)ではBD15a、図2(B)ではHD DVD15b)に離間対向するように配置される。   The objective lens 10 used in this embodiment has a structure in which a liquid crystal element 13 which is a phase variable optical element is attached to a lens 11 via a spacer 12 as shown in FIGS. Yes. The lens 11 is disposed so as to be opposed to the optical disk (15 in FIGS. 1 and 3, BD 15a in FIG. 2A, and HD DVD 15b in FIG. 2B).

まず、レンズ11について説明する。レンズ11は、特定のディスクの透過層厚さに、特定の結像倍率で光を入射させる時に収差が最小になるように設計されている。この時、光束径、すなわちレンズ11の開口数(NA)が大きいシステムで収差を補正した方が、収差補正が容易であるから、望ましくは、レンズ11は、BDに対して収差補正するのが好都合である。   First, the lens 11 will be described. The lens 11 is designed so that aberration is minimized when light is incident on the transmission layer thickness of a specific disk at a specific imaging magnification. At this time, it is easier to correct the aberration by correcting the aberration with a system having a large beam diameter, that is, the numerical aperture (NA) of the lens 11. Therefore, it is desirable that the lens 11 corrects the aberration with respect to the BD. Convenient.

また、2つの記録層が積層された片面2層のBDに対して安定に対応することを考えると、透過層の厚さを2層の中間の値付近に設定することが最も好都合である。具体的には、図4(A)の概略断面図に示すように基板23に形成された記録層が記録層22の一つである単層ディスクのカバー層(透過層)21の中心厚さは100μmである。また、図4(B)の概略断面図に示すように基板28上に形成された記録層が25、27で示すように中間層26を介して2つ積層された片面2層ディスクのカバー層(透過層)24の中心厚さは75μmであり、中間層26までの中心厚さは100μmであるから、両者の平均値である87.5μmに対して収差補正をするのが最も好都合である。   Further, considering that it can stably cope with a single-sided two-layer BD in which two recording layers are laminated, it is most convenient to set the thickness of the transmission layer to a value near the middle of the two layers. Specifically, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 4A, the center thickness of the cover layer (transmission layer) 21 of the single-layer disc in which the recording layer formed on the substrate 23 is one of the recording layers 22. Is 100 μm. Further, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 4B, a cover layer of a single-sided dual-layer disc in which two recording layers formed on the substrate 28 are laminated via an intermediate layer 26 as indicated by 25 and 27, respectively. Since the center thickness of the (transmission layer) 24 is 75 μm and the center thickness up to the intermediate layer 26 is 100 μm, it is most convenient to correct the aberration with respect to the average value of 87.5 μm of both. .

ただし、BDに対応した光ピックアップ装置は、上記した厚さの範囲に対応した球面収差の補正機構を有することが通例であるから、87.5μmに限定されず、例えば100μmに対応した設計であっても問題はない。   However, since an optical pickup device compatible with BD usually has a spherical aberration correction mechanism corresponding to the above-described thickness range, the optical pickup device is not limited to 87.5 μm, and has a design corresponding to, for example, 100 μm. There is no problem.

次に、レンズ11に関しての、設計中心に設定した透過層厚さでの結像倍率について説明する。設計中心に設定した透過層厚さでの結像倍率は、平行光入射すなわち、倍率0とするのが、最も取り扱いが容易で好都合である。ただし、倍率0倍である必然性はなく任意の結像倍率であっても問題はない。BD用の対物レンズの例としては、本発明者による発明が特開2003−167188号公報に開示されている。   Next, the imaging magnification at the transmission layer thickness set at the design center for the lens 11 will be described. The imaging magnification at the thickness of the transmission layer set at the design center is parallel light incidence, that is, the magnification of 0 is the easiest and convenient to handle. However, there is no necessity that the magnification is 0 times, and there is no problem even if an arbitrary imaging magnification is used. As an example of an objective lens for BD, an invention by the present inventor is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-167188.

次に、液晶素子13について説明する。液晶素子13は位相可変素子(位相光学素子)として用いられている。位相可変素子は透過波面の位相を可変する事ができる素子である。波面を可変する材質としては、液晶を用いたもの、液体焦点可変レンズを用いた物、液晶レンズを用いた物などが利用できるが、ここでは液晶を用いた液晶素子13を用いている。   Next, the liquid crystal element 13 will be described. The liquid crystal element 13 is used as a phase variable element (phase optical element). The phase variable element is an element that can change the phase of the transmitted wavefront. As a material for changing the wavefront, a material using a liquid crystal, a material using a liquid focus variable lens, a material using a liquid crystal lens, and the like can be used. Here, a liquid crystal element 13 using a liquid crystal is used.

液晶を用いた位相可変素子である液晶素子13については、前述の非特許文献1に詳細な説明がある。ここでも同様の液晶素子を用いる。図5は、液晶素子13の一例を示す斜視図である。図5において、液晶層131の上部と下部のそれぞれに電極132、133が配置されており、これらの電極132、133に印加する電圧を変化させることで、液晶層131の配向度を変え、これにより液晶層131の屈折率を変化させて、透過波面の位相を変化させる。   The liquid crystal element 13 that is a phase variable element using liquid crystal is described in detail in Non-Patent Document 1 described above. A similar liquid crystal element is also used here. FIG. 5 is a perspective view showing an example of the liquid crystal element 13. In FIG. 5, electrodes 132 and 133 are arranged on the upper and lower portions of the liquid crystal layer 131, respectively, and the degree of orientation of the liquid crystal layer 131 is changed by changing the voltage applied to these electrodes 132 and 133. Thus, the phase of the transmitted wavefront is changed by changing the refractive index of the liquid crystal layer 131.

ここで、電極132、133として図6に示したような電極構造を用いることで、瞳面内で球面収差に対応する位相差を実現する屈折率分布となるように、印加電圧分布させる。図6に示す電極構造は、前述の非特許文献1に記載された公知の構造であるので、その概略のみ説明する。図6(A)に電極の右半分が図示されており、電極が複数の領域E1〜E7に分割されており、各分割領域が抵抗Rによって接続されている。このため、電極領域E1、E3、E7にそれぞれ異なる電圧V1、V2、V3を印加すると、抵抗Rにより電圧降下を生じた電圧が電極領域E2、E4、E5、E6に供給される。このときの印加電圧に対する各電極領域への電圧分布は、図6(B)に示すようになる。   Here, by using an electrode structure as shown in FIG. 6 as the electrodes 132 and 133, the applied voltage is distributed so as to obtain a refractive index distribution that realizes a phase difference corresponding to spherical aberration in the pupil plane. The electrode structure shown in FIG. 6 is a known structure described in Non-Patent Document 1 described above, so only the outline thereof will be described. 6A shows the right half of the electrode. The electrode is divided into a plurality of regions E1 to E7, and each divided region is connected by a resistor R. FIG. For this reason, when different voltages V1, V2, and V3 are applied to the electrode regions E1, E3, and E7, the voltages that cause a voltage drop due to the resistance R are supplied to the electrode regions E2, E4, E5, and E6. The voltage distribution to each electrode region with respect to the applied voltage at this time is as shown in FIG.

このように、液晶素子13の電極132、133に印加する電圧を変化させることで、液晶層131の配向度を変え、これにより液晶層131の屈折率を変化させて、透過波面が所望の形状になるようにする。レンズ11へ入射させる光の偏光面が直線偏光の場合は、図5の素子のみで往復の光路で収差の補正ができる。   Thus, by changing the voltage applied to the electrodes 132 and 133 of the liquid crystal element 13, the degree of orientation of the liquid crystal layer 131 is changed, thereby changing the refractive index of the liquid crystal layer 131, and the transmitted wavefront has a desired shape. To be. When the plane of polarization of the light incident on the lens 11 is linearly polarized light, the aberration can be corrected by a reciprocating optical path using only the element shown in FIG.

次に、本実施の形態の光ピックアップ装置の特徴について説明する。図2(A)は図3の光ディスク15がBD15aである場合の対物レンズに対する光の入射光束を示している。ここで、レンズ11をBDの2層ディスクの中間の透過層厚さに対して倍率ゼロ倍のレンズとする。位相可変素子である液晶素子13は、印加電圧を調節することで位相変化が生じないようにされている。図2(A)では図1に示した光学系により入射光は31で示すように平行光とされているので、BDの2層ディスクの中間の透過層厚さの場合に対応しており、BD15aの実際の記録再生の場合は、僅かに入射光の平行度を拡散ないし収束の状態に変化させて、球面収差の最小化を図る。   Next, features of the optical pickup device of the present embodiment will be described. FIG. 2A shows the incident light flux of the objective lens when the optical disk 15 of FIG. 3 is a BD 15a. Here, the lens 11 is a lens having a magnification of zero with respect to the intermediate transmission layer thickness of the BD double-layer disc. The liquid crystal element 13, which is a phase variable element, is configured to prevent a phase change by adjusting the applied voltage. In FIG. 2 (A), the incident light is collimated by the optical system shown in FIG. 1 as shown by 31. Therefore, this corresponds to the case of the intermediate transmission layer thickness of the two-layer disc of BD, In the actual recording / reproduction of the BD 15a, the spherical aberration is minimized by slightly changing the parallelism of the incident light to the state of diffusion or convergence.

次に、図2(B)は図3の光ディスク15がHD DVD15bである場合の対物レンズに対する光の入射光束を示している。HD DVD15bを記録または再生する場合は、図1に示した光学系により対物レンズ10へ入射させる光を32で示すように平行光から大きく変化させた拡散光とする。更に、位相可変素子である液晶素子13への印加電圧を変化させて球面収差を発生させる。上記の拡散光を得る場合は、図1に示したコリメータレンズ移動機構45によりコリメータレンズを図1に44’で示す位置に移動させる。なお、図1に実線で示すコリメータレンズ44の位置は図2(A)、図3に示すように、対物レンズ10に平行光を入射するときの位置にある。   Next, FIG. 2B shows an incident light beam with respect to the objective lens when the optical disc 15 of FIG. 3 is an HD DVD 15b. When recording or reproducing the HD DVD 15b, the light incident on the objective lens 10 by the optical system shown in FIG. Furthermore, spherical aberration is generated by changing the voltage applied to the liquid crystal element 13 which is a phase variable element. When obtaining the above diffused light, the collimator lens moving mechanism 45 shown in FIG. 1 moves the collimator lens to a position indicated by 44 'in FIG. Note that the position of the collimator lens 44 indicated by the solid line in FIG. 1 is the position when the parallel light is incident on the objective lens 10 as shown in FIGS.

なお、図2(B)において、位相可変領域14の外側の光束は図示を省略したが、位相の変化を受けないため、大きな収差を発生するため、スポット形成に寄与せず、実質的に開口の大きさを制限する効果を生じる。   In FIG. 2B, the light beam outside the phase variable region 14 is not shown. However, since it does not receive a change in phase, a large aberration is generated, so that it does not contribute to spot formation and is substantially apertured. The effect of restricting the size of is produced.

ここで、BD用対物レンズの開口数(NA)は0.85であるのに対して、HD DVD用対物レンズの開口数(NA)は、略0.65と低い。また、対物レンズも、対応ディスクの方式を切り替える際に開口数が自動的に変化することが望ましい。これを実現するために、本実施の形態では液晶による球面収差の可変範囲(位相可変領域14)を開口数が0.65となる範囲に限定することで、それよりも外側の光束は大きな球面収差を発生することになるため、実質的には散乱することになり、再生スポットへの影響を、ほぼ無くすことができる。   Here, the numerical aperture (NA) of the objective lens for BD is 0.85, whereas the numerical aperture (NA) of the objective lens for HD DVD is as low as about 0.65. It is also desirable for the objective lens to automatically change its numerical aperture when switching the type of the corresponding disk. In order to realize this, in the present embodiment, the spherical aberration variable range (phase variable region 14) by the liquid crystal is limited to a range where the numerical aperture is 0.65, so that the outer luminous flux is larger than the spherical surface. Since aberration is generated, it is substantially scattered, and the influence on the reproduction spot can be almost eliminated.

このように、上記の本実施の形態の光ピックアップ装置によれば、光ディスクの厚さの違いによる球面収差を、対物レンズ10への入射光の光束の平行度を変化させることで、対物レンズ10の結像倍率を変化させて球面収差を変化させる方法と、位相可変素子である液晶素子13を透過する光の波面の発生する位相変化量を変化させる方法とを組み合わせて、両者の合計の球面収差量で補正することで、液晶素子13が発生する位相の変化量を低く抑えることができ、同一波長のレーザ光を使用する厚さの異なる2種類の光ディスクBD及びHD DVDに対応した光ピックアップ装置を実現できる。また、本実施の形態では、位相可変素子として液晶素子13を用いているため、透過率が高く高速な応答特性を持つ光ピックアップ装置を実現できる。   As described above, according to the optical pickup device of the present embodiment, the spherical aberration due to the difference in the thickness of the optical disk is changed by changing the parallelism of the luminous flux of the incident light to the objective lens 10. The method of changing spherical imaging by changing the imaging magnification and the method of changing the amount of phase change generated by the wavefront of the light transmitted through the liquid crystal element 13 which is a phase variable element are combined to obtain the total spherical surface of the two. By correcting with the amount of aberration, the amount of phase change generated by the liquid crystal element 13 can be kept low, and optical pickups corresponding to two types of optical disks BD and HD DVD having different thicknesses using laser light of the same wavelength. A device can be realized. In the present embodiment, since the liquid crystal element 13 is used as the phase variable element, an optical pickup device having high transmittance and high-speed response characteristics can be realized.

図7は本発明になる光ピックアップ装置の要部である対物レンズの他の例の構成図を示す。同図中、図2(B)と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。この実施の形態では、積極的に開口数が0.65となる液晶素子の13の位相可変領域の外側の光束の影響を回避するために、その外側の領域は内側の位相可変領域とは異なった収差特性を発生するようにすることにより、より大きな影響の回避の効果を得るものである。このためには、例えば外側の領域に、電圧を適切に印加することでレンズ作用を持たせるような構成とすればよい。   FIG. 7 shows a configuration diagram of another example of an objective lens which is a main part of the optical pickup device according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 2B are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In this embodiment, in order to avoid the influence of the light flux outside the 13 phase variable regions of the liquid crystal element having a numerical aperture of 0.65, the outer region is different from the inner phase variable region. By generating such aberration characteristics, an effect of avoiding a larger influence is obtained. For this purpose, for example, a configuration may be adopted in which a lens action is provided by appropriately applying a voltage to the outer region.

すなわち、図7において、液晶素子13の位相可変領域17の内側の領域17aとは異なった収差特性を外側の領域17bが発生するように、図1に示した本実施の形態の光学系により位相可変領域17の外側の領域17bへの光は33で示すように入射されて、より光束の拡散度が広がるように液晶素子13により位相変化の作用を与えられるため、HD DVD15bの信号面から離れた位置34へ集光され、その結果、信号の記録再生への影響が回避される。   That is, in FIG. 7, the optical system of the present embodiment shown in FIG. 1 causes the phase to be different from the inner region 17a of the phase variable region 17 of the liquid crystal element 13 so that the outer region 17b generates an aberration characteristic. The light entering the region 17b outside the variable region 17 is incident as indicated by 33, and is subjected to a phase change action by the liquid crystal element 13 so that the diffusivity of the light beam is further spread. As a result, the influence on the recording / reproducing of the signal is avoided.

なお、以上の光ピックアップ装置の実施の形態において、レンズ11のHD DVD15bにおける収差補正の、倍率変化によるものの寄与と、液晶素子13による寄与であるが、対物レンズ10がトラッキング動作でディスク偏芯に追随した場合等に生じる、レンズシフトによる収差増加を抑えるためには、液晶素子13による波面の変化による球面収差の変化の方が、レンズ11に入射する光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化よりも大きくなるように設定することが望ましい。   In the embodiment of the optical pickup device described above, the aberration correction in the HD DVD 15b of the lens 11 is due to the change in magnification and the contribution due to the liquid crystal element 13, but the objective lens 10 is decentered by the tracking operation. In order to suppress an increase in aberration caused by lens shift, which occurs when the lens follows, a change in spherical aberration due to a change in wavefront caused by the liquid crystal element 13 forms an image by changing the parallelism of a light beam incident on the lens 11. It is desirable to set so as to be larger than the change in spherical aberration due to the change in magnification.

図8は本発明になる光ピックアップ装置の要部を構成する対物レンズの更に他の例の断面図を示す。同図中、図3と同一構成部分には同一符号を付してある。図8の実施の形態は、図2の実施の形態と比較して、対物レンズ10の替わりに対物レンズ50を用いた点に特徴がある。図8において、対物レンズ50は、レンズ11にスペーサ12及び1/4波長板51を介して位相可変素子52が取り付けられた構造とされている。レンズ11がBDやHD DVD等の光ディスク15に離間対向するように配置される。位相可変素子52は、互いに液晶の配向方向が直交するように配置された第1の液晶素子54と第2の液晶素子55とが基板53と基板56とで挟んだ構造とされている。液晶素子54及び55は同じ特性を有する図5の構成の液晶素子である。また、基板56とスペーサ12との間に1/4波長板51が配置されている。なお、対物レンズ50の構成自体は公知である。   FIG. 8 is a sectional view of still another example of the objective lens constituting the main part of the optical pickup device according to the present invention. In the figure, the same components as in FIG. The embodiment of FIG. 8 is characterized in that an objective lens 50 is used instead of the objective lens 10 as compared with the embodiment of FIG. In FIG. 8, the objective lens 50 has a structure in which a phase variable element 52 is attached to the lens 11 via a spacer 12 and a quarter wavelength plate 51. The lens 11 is disposed so as to face the optical disk 15 such as BD or HD DVD. The phase variable element 52 has a structure in which a first liquid crystal element 54 and a second liquid crystal element 55 arranged so that the alignment directions of liquid crystals are orthogonal to each other are sandwiched between a substrate 53 and a substrate 56. The liquid crystal elements 54 and 55 are the liquid crystal elements having the same characteristics and having the structure shown in FIG. A quarter wavelength plate 51 is disposed between the substrate 56 and the spacer 12. The configuration of the objective lens 50 is well known.

ここで、使用する光の偏光面が往復で変化する場合で往復共に収差補正を行う場合、更に又は、円偏光の光を用いる場合は、同じ特性を持った液晶素子54と55を液晶の配向方向を直交させて重ねることで、往復路共に収差補正の機能を得ることができる。往復路で収差補正することは、復路に球面収差が残留していると、フォーカスサーボ、トラッキングサーボの検出特性に重大な影響があることから、強く望まれる事項である。   Here, in the case where the polarization plane of the light used changes reciprocally and both aberrations are corrected for reciprocation, or when circularly polarized light is used, the liquid crystal elements 54 and 55 having the same characteristics are aligned with the liquid crystal. By overlapping the directions perpendicular to each other, it is possible to obtain an aberration correction function in both the round trip paths. Aberration correction in the round trip is a strongly desired matter because spherical aberration remaining on the return path has a significant effect on the detection characteristics of the focus servo and tracking servo.

また、図8に示すように、位相可変素子52を液晶の配向方向を直交させた液晶素子54と55とを重ねた構成とし、さらにレンズ11と位相可変素子52との間に1/4波長板51を挿入した構造とすることにより、直線偏光を入射させた場合に復路では偏光方向を直交した方向に変化させると同時に、往復の光路で収差補正をすることができる。   Further, as shown in FIG. 8, the phase variable element 52 has a configuration in which liquid crystal elements 54 and 55 in which the alignment directions of the liquid crystals are orthogonal are overlapped, and a quarter wavelength is interposed between the lens 11 and the phase variable element 52. By adopting a structure in which the plate 51 is inserted, when linearly polarized light is incident, the polarization direction can be changed to the orthogonal direction on the return path, and at the same time, aberration correction can be performed on the reciprocating optical path.

次に、本発明の光ディスク装置について説明する。図9は本発明になる光ディスク装置の一実施の形態の概略構成図を示す。本実施の形態は、光ピックアップ装置61として図1に示した構成の光ピックアップ装置を備えている点に特徴がある。また、光ピックアップ装置61内の対物レンズは図3、図7、図8に示した構成のいずれでもよい。なお、図9では光ピックアップ装置61を光ディスク15の半径方向に移動する移動機構の図示は省略してある。   Next, the optical disk apparatus of the present invention will be described. FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of an embodiment of an optical disc apparatus according to the present invention. The present embodiment is characterized in that the optical pickup device 61 includes the optical pickup device having the configuration shown in FIG. Further, the objective lens in the optical pickup device 61 may have any of the configurations shown in FIG. 3, FIG. 7, and FIG. In FIG. 9, a moving mechanism for moving the optical pickup device 61 in the radial direction of the optical disc 15 is not shown.

図9において、光ディスク15は記録再生時はスピンドルモータ62に装着されて、スピンドルモータ制御回路63により高速回転されている。記録時には、記録すべき音声情報及び映像情報(AV情報)がエンコーダ64により所定の符号化方式で符号化された後、レーザ駆動回路65に供給され、光ピックアップ装置61内のレーザダイオードが出射する波長405nm前後のレーザ光の光強度を変調する。光ピックアップ装置61からは光ディスク15がBDの場合は、図2(A)に示したように平行光が、また光ディスク15がHD DVDの場合は、図2(B)に示したように拡散光が、光ピックアップ装置61の対物レンズに入射し、更にその対物レンズにより光ディスク15の記録層にレーザ光が収束照射されて公知の方法で記録が行われる。   In FIG. 9, an optical disk 15 is mounted on a spindle motor 62 during recording / reproduction and is rotated at high speed by a spindle motor control circuit 63. At the time of recording, audio information and video information (AV information) to be recorded are encoded by the encoder 64 by a predetermined encoding method, and then supplied to the laser driving circuit 65, and a laser diode in the optical pickup device 61 emits. Modulates the light intensity of laser light having a wavelength of around 405 nm. From the optical pickup device 61, when the optical disc 15 is a BD, parallel light is emitted as shown in FIG. 2A, and when the optical disc 15 is an HD DVD, diffused light is obtained as shown in FIG. 2B. However, the light is incident on the objective lens of the optical pickup device 61, and further, the recording light of the optical disk 15 is converged and irradiated by the objective lens to perform recording by a known method.

このとき、光ディスク15から得られた信号に基づき、サーボ制御回路66で生成されたサーボ信号により光ピックアップ装置61内の対物レンズの光軸位置、光ディスク15に対する相対距離などが制御されると共に、スピンドルモータ制御回路63を介してスピンドルモータ62の回転も制御される。   At this time, based on the signal obtained from the optical disc 15, the servo signal generated by the servo control circuit 66 controls the optical axis position of the objective lens in the optical pickup device 61, the relative distance to the optical disc 15, etc., and the spindle. The rotation of the spindle motor 62 is also controlled via the motor control circuit 63.

再生時は、光ピックアップ装置61から一定強度の波長405nm前後のレーザ光が光ディスク15の種類に応じて図2(A)又は(B)に示すように光ディスク15に照射され、その光ディスク15により反射された反射光が光ピックアップ装置61内の光検出器(図1の48)で光電変換され、得られた再生信号が再生増幅器67を通してデコーダ68に供給され、ここで復号されて再生AV情報が得られる。また、再生増幅器67から取り出された信号及び光ピックアップ装置61内の光検出器から得られた信号に基づいて、サーボ制御回路66により公知の方法でトラッキング制御及びフォーカス制御のための制御信号が生成され、それら制御信号により光ピックアップ装置61内の対物レンズの光軸や対物レンズの光ディスク15に対する相対距離などが可変制御される。   At the time of reproduction, a laser beam having a constant intensity of around 405 nm is irradiated from the optical pickup device 61 to the optical disk 15 as shown in FIG. The reflected light is photoelectrically converted by a photodetector (48 in FIG. 1) in the optical pickup device 61, and the obtained reproduction signal is supplied to a decoder 68 through a reproduction amplifier 67, where it is decoded and reproduced AV information is obtained. can get. Further, based on the signal taken out from the regenerative amplifier 67 and the signal obtained from the photodetector in the optical pickup device 61, a control signal for tracking control and focus control is generated by a servo control circuit 66 by a known method. The optical axis of the objective lens in the optical pickup device 61 and the relative distance of the objective lens to the optical disk 15 are variably controlled by these control signals.

ここで、光ピックアップ装置61内の図3、図7又は図8に示した構成の対物レンズのレンズ11が光ディスク15の偏芯等に対応してトラッキング動作した場合等に生じる収差の発生は、前述したように、液晶素子13による波面の変化による球面収差の変化の方が、レンズ11に入射する光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化よりも大きくなるように設定することで、より低く抑えることができる。   Here, the occurrence of aberration that occurs when the lens 11 of the objective lens having the configuration shown in FIG. 3, FIG. 7, or FIG. 8 in the optical pickup device 61 performs a tracking operation corresponding to the eccentricity of the optical disk 15 or the like. As described above, the change of the spherical aberration due to the change of the wavefront by the liquid crystal element 13 is larger than the change of the spherical aberration due to the change of the imaging magnification by changing the parallelism of the light beam incident on the lens 11. By setting to, it can be kept lower.

なお、これまで述べてきた光ピックアップ装置の構成は、光ディスクが青紫色レーザ光を用いるBD、HD DVDの場合の例であるが、残る2種類の光ディスク(CD、DVD)を含めた4種類の光ディスクに対応するため、液晶素子の他の面に、DVD、DVDとCDに対応する素子をつけることが可能なことは当業者は容易に類推できる。この様な素子は公知の文献(例えば、“BD/DVD/CD Compatible Objective Lens”,M.Aiba et.al.SPIE Proceeding Vol.6282)に示される回折光学素子がその代表例である。また、さらに公知の他の文献(例えば、“Optical pickup for recording to dual-layer 2x-speed Blu-ray Disc,DVD and Compact Disc”,SPIE Proceeding Vol.6282)に示されるように、DVDとCDは異なる対物レンズを用いて対応することも可能である   The configuration of the optical pickup device described so far is an example in the case where the optical disc is a BD or HD DVD using blue-violet laser light, but there are four types including the remaining two types of optical discs (CD, DVD). Those skilled in the art can easily analogize that an element corresponding to DVD, DVD and CD can be attached to the other surface of the liquid crystal element in order to cope with the optical disk. A typical example of such an element is a diffractive optical element disclosed in known literature (for example, “BD / DVD / CD Compatible Objective Lens”, M. Aiba et.al. SPIE Proceeding Vol. 6282). Furthermore, as shown in other known documents (for example, “Optical pickup for recording to dual-layer 2x-speed Blu-ray Disc, DVD and Compact Disc”, SPIE Proceeding Vol. 6282), DVD and CD are It is possible to cope with different objective lenses.

本発明の光ピックアップ装置の一実施の形態の構成図である。It is a block diagram of one embodiment of the optical pickup device of the present invention. 本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズによる、異なる透過層のディスクに対する入射光束を示す図である。It is a figure which shows the incident light beam with respect to the disk of a different permeation | transmission layer by the objective lens which is the principal part of the optical pick-up apparatus of this invention. 本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the objective lens which is the principal part of the optical pick-up apparatus of this invention. 本発明の光ピックアップ装置により記録再生する2種類のディスクの概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of two types of discs recorded and reproduced by the optical pickup device of the present invention. FIG. 本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズ中の位相可変素子の一例の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of an example of a phase variable element in an objective lens that is a main part of the optical pickup device of the present invention. 本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズ中の位相可変素子の電極の構成と特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure and characteristic of the electrode of the phase variable element in the objective lens which is the principal part of the optical pick-up apparatus of this invention. 本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズの他の例の構成図である。It is a block diagram of the other example of the objective lens which is the principal part of the optical pick-up apparatus of this invention. 本発明の光ピックアップ装置の要部である対物レンズの更に他の例の構成図である。It is a block diagram of the further another example of the objective lens which is the principal part of the optical pick-up apparatus of this invention. 本発明の光ディスク装置の一実施の形態の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an optical disk device of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

11、50 対物レンズ
12 スペーサ
13、54、55 液晶素子(位相可変素子)
14 位相可変領域
15 光ディスク
15a BD
15b HD DVD
41 レーザダイオード(LD)
42 回折格子
43 偏光ビームスプリッタ
44 コリメータレンズ
45 コリメータレンズ移動機構
46 ミラー
47 シリンドリカルレンズ
48 光検出器
51 1/4波長板
52 位相可変素子
61 光ピックアップ装置
65 レーザ駆動回路
66 サーボ制御回路
11, 50 Objective lens 12 Spacer 13, 54, 55 Liquid crystal element (phase variable element)
14 Phase variable area 15 Optical disc 15a BD
15b HD DVD
41 Laser diode (LD)
42 Diffraction grating 43 Polarizing beam splitter 44 Collimator lens 45 Collimator lens moving mechanism 46 Mirror 47 Cylindrical lens 48 Photo detector 51 1/4 wavelength plate 52 Phase variable element 61 Optical pickup device 65 Laser drive circuit 66 Servo control circuit

Claims (4)

レーザ光が透過する透過層の厚さが異なる少なくとも2種類の光ディスクのいずれかの光ディスクに対して、同一の波長の記録又は再生用のレーザ光を照射し、その光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置において、
前記レーザ光を出射する光源と、
レンズと位相可変素子とを組み合わせた構造であり、前記位相可変素子に入射した前記レーザ光に対して透過波面の位相を可変した後、前記レンズにより前記光ディスク上に前記レーザ光を集束照射する対物レンズと、
前記少なくとも2種類の光ディスクのうち、記録又は再生するいずれか一種類の光ディスクの前記透過層の厚さに応じて、前記光源から出射して前記対物レンズの前記位相可変素子に入射する前記レーザ光の光束の平行度を可変設定する光学系と
を有し、前記位相可変素子を透過する前記レーザ光の透過波面の位相変化と、前記位相可変素子に入射する前記レーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、前記光ディスクの前記透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することを特徴とする光ピックアップ装置。
Either one of at least two types of optical discs having different transmission layer thicknesses through which the laser beam is transmitted is irradiated with a recording or reproducing laser beam having the same wavelength, and the reflected light from the optical disc is received. In the optical pickup device,
A light source for emitting the laser light;
An object in which a lens and a phase variable element are combined, and the phase of a transmitted wavefront is varied with respect to the laser light incident on the phase variable element, and then the laser light is focused and irradiated onto the optical disk by the lens. A lens,
The laser beam emitted from the light source and incident on the phase variable element of the objective lens according to the thickness of the transmission layer of any one type of optical disc to be recorded or reproduced among the at least two types of optical discs An optical system that variably sets the parallelism of the light flux of the laser beam, and changes the phase change of the transmitted wavefront of the laser light transmitted through the phase variable element and the parallelism of the light flux of the laser light incident on the phase variable element. An optical pickup device that corrects a spherical aberration due to a difference in thickness of the transmission layer of the optical disc in combination with a change in spherical aberration due to a change in imaging magnification due to the change.
前記位相可変素子による透過波面の位相変化による球面収差の変化の方が、前記位相可変素子に入射する前記レーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化よりも大きくなるように設定したことを特徴とする請求項1記載の光ピックアップ装置。   The change in spherical aberration due to the phase change of the transmitted wavefront by the phase variable element is more than the change in spherical aberration due to the change in imaging magnification by changing the parallelism of the laser beam incident on the phase variable element. The optical pickup device according to claim 1, wherein the optical pickup device is set to be larger. 前記位相可変素子は、液晶に印加する電圧を変化させることで、前記透過波面の位相を可変する液晶素子であることを特徴とする請求項1又は2記載の光ピックアップ装置。   3. The optical pickup device according to claim 1, wherein the phase variable element is a liquid crystal element that changes a phase of the transmitted wavefront by changing a voltage applied to the liquid crystal. レーザ光が透過する透過層の厚さが異なる少なくとも2種類の光ディスクのうちのいずれかの光ディスクに対して、光ピックアップ装置から出射する同一の波長の前記レーザ光を用いて情報信号を記録又は再生する光ディスク装置において、
前記光ピックアップ装置は、
前記レーザ光を出射する光源と、
レンズと位相可変素子とを組み合わせた構造であり、前記位相可変素子に入射した前記レーザ光に対して透過波面の位相を可変した後、前記レンズにより前記光ディスク上に前記レーザ光を集束照射する対物レンズと、
前記2種類の光ディスクのうち、記録又は再生する一種類の光ディスクの前記透過層の厚さに応じて、前記光源から出射して前記対物レンズの前記位相可変素子に入射する前記レーザ光の光束の平行度を可変設定する光学系と
を有し、前記位相可変素子を透過する前記レーザ光の透過波面の位相変化と、前記位相可変素子に入射する前記レーザ光の光束の平行度を変化させることによる結像倍率の変化による球面収差の変化とを組み合わせて、前記光ディスクの前記透過層の厚さの違いに起因する球面収差を補正することを特徴とする光ディスク装置。
Recording or reproducing an information signal using the laser beam having the same wavelength emitted from the optical pickup device with respect to any one of at least two types of optical discs having different transmission layer thicknesses through which the laser beam is transmitted. In an optical disc device that
The optical pickup device is:
A light source for emitting the laser light;
An object in which a lens and a phase variable element are combined, and the phase of a transmitted wavefront is varied with respect to the laser light incident on the phase variable element, and then the laser light is focused and irradiated onto the optical disk by the lens. A lens,
Of the two types of optical discs, the laser beam emitted from the light source and incident on the phase variable element of the objective lens according to the thickness of the transmission layer of one type of optical disc to be recorded or reproduced. An optical system that variably sets the parallelism, and changing the phase change of the transmitted wavefront of the laser light that is transmitted through the phase variable element and the parallelism of the light beam of the laser light incident on the phase variable element An optical disc apparatus characterized by correcting spherical aberration caused by a difference in thickness of the transmission layer of the optical disc in combination with a change in spherical aberration due to a change in imaging magnification due to the above.
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