JP2009104708A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】規格が異なる複数種類の光記録媒体に対応した光ピックアップ装置において、光伝達効率を向上させること。
【解決手段】規格が異なる複数種類の各光記録媒体２０に応じたビーム光をレーザーダイオード１から発射して、該ビーム光の発散角を共通のコリメートレンズ３で変換した後、該ビーム光を共通の対物レンズ７で各光記録媒体２０上に集光させることにより、各光記録媒体２０に対して情報の再生または記録を行う光ピックアップ装置１０において、コリメートレンズ３を液体レンズ３ａから構成して、該液体レンズ３ａを光軸方向へ移動させるステッピングモータ９を設け、該液体レンズ３ａの焦点距離と光軸方向における位置とを変化させることにより、コリメートレンズ３の開口数を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、規格が異なる複数種類の光記録媒体に対して情報の再生または記録を行う光ピックアップ装置に関し、特に光源から発射したビーム光の発散角を変換するコリメートレンズに関するものである。

一般的に光ピックアップ装置は、光源からビーム光を発射して、該ビーム光の発散角をコリメートレンズで変換した後、該ビーム光を対物レンズで光記録媒体の記録面上に集光させることにより、光記録媒体に対して情報の再生または記録を行う。

光ピックアップ装置には、例えば下記の特許文献１〜４に開示されているように、各種の収差の補正やビーム光の光束量の調整を行うものがある。特許文献１では、コリメートレンズを光軸と垂直な軸を中心に１８０°回転させて、面特性を切り替えたり、コリメートレンズを液体レンズから構成して、電気的制御で面特性を切り替えたり、コリメートレンズを光軸方向へ移動させたりして、球面収差等を補正し、コリメートレンズと対物レンズとの間に開口制限素子（偏光膜）を設けて、該素子により対物レンズへ入射するビーム光の光束量を変化させている。特許文献２では、コリメートレンズと対物レンズとの間に液体レンズのような光学素子と絞りとを設けて、光学素子の屈折作用を電気的制御で変化させて、球面収差等を補正し、絞りにより対物レンズへ入射するビーム光の光束径を変化させている。特許文献３では、コリメートレンズと対物レンズとの間に液体レンズのような光学素子を設けて、該素子の出射側透明基板を凸状にし、該素子に封入されている液体の界面状態を電気的制御で変化させて、透過する光束量を調整している。特許文献４では、コリメートレンズや対物レンズ等を樹脂またはガラスで形成された固体レンズが一体化された液体レンズから構成して、該レンズの焦点の位置や距離を変化させて、コマ収差等を補正している。

また、光ピックアップ装置には、例えばＢＤ（Blu-ray Disc；登録商標）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ（Compact Disc）等の規格が異なる複数種類の各光記録媒体に応じた波長が異なるビーム光を光源からそれぞれ発射して、該ビーム光の発散角を共通のコリメートレンズで変換した後、該ビーム光を共通の対物レンズで各光記録媒体の記録面上に集光させることにより、各光記録媒体に対して情報の再生または記録を行うものがある。各光記録媒体の規格で規定されている対物レンズの開口数（ＮＡ；Numerical Aperture）は、例えばＢＤでは０．８５、ＤＶＤでは０．６５、ＣＤでは０．４５というように、異なっている。

そのため、上記の複数種類の光記録媒体に対応した光ピックアップ装置では、通常、一番開口数の大きいＢＤに応じて光学系を設計し、特許文献１、２に開示されたような開口制限素子や絞りを用いて、光記録媒体の種類に応じて実際の対物レンズの開口数（対物レンズへの入射光の光束径）を制限する。しかしこのようにすると、光源から発射されてコリメートレンズを透過したビーム光の光束径は常にＢＤに応じた一定の大きさとなる。このため、ＤＶＤまたはＣＤに対して情報を再生または記録する際には、該ビーム光の光軸からＤＶＤまたはＣＤに応じた光束径までの領域内に入らない多くの余分な光束が開口制限素子や絞りにより遮光されて、ビーム光の損失量が多くなり、光伝達効率が大きく低下してしまう。また、開口制限素子や絞りに代えて、特許文献３のような光学素子を用いた場合も、多くの余分な光束が光学素子により遮光されて、ビーム光の損失量が多くなり、光伝達効率が大きく低下してしまう。

特開２００７−２６６１６号公報 特開２００４−３４２２２８号公報 特開２００７−５２８５１号公報 特開２００６−３０２３６７号公報

本発明は、上述した問題点を解決するものであって、その課題とするところは、規格が異なる複数種類の光記録媒体に対応した光ピックアップ装置において、光伝達効率を向上させることにある。

本発明では、規格が異なる複数種類の各光記録媒体に応じたビーム光を光源から発射して、該ビーム光の発散角を共通のコリメートレンズで変換した後、該ビーム光を共通の対物レンズで各光記録媒体上に集光させることにより、各光記録媒体に対して情報の再生または記録を行う光ピックアップ装置において、コリメートレンズを液体レンズから構成して、該液体レンズを光軸方向へ移動させる移動手段を設け、該液体レンズの焦点距離と光軸方向における位置とを変化させることにより、コリメートレンズの開口数を変化させる。

このようにすると、規格が異なる複数種類の光記録媒体に対応した光ピックアップ装置において、各光記録媒体の規格で規定された対物レンズの開口数に応じて、コリメートレンズの開口数を変化させて、光源から発射されてコリメートレンズを透過して対物レンズへ入射するビーム光の光束径を最適化することができる。このため、余分な光束が無くなって、ビーム光の損失量が減少し、光伝達効率を向上させることが可能となる。そしてこの結果、規格が異なる各光記録媒体に対して、情報の再生または記録を良好に行うことが可能となる。また、光源の発光パワーを小さくすることができるため、安価な光源を用いて光ピックアップ装置のコストダウン化を図ったり、光源の長寿命化を図ったりすることが可能となる。

また、本発明では、上記光ピックアップ装置において、液体レンズと移動手段の駆動を制御する制御手段と、各光記録媒体の規格で規定されている対物レンズの開口数に応じたコリメートレンズの開口数を実現するための、液体レンズの焦点距離と光軸方向における位置とをそれぞれ変化させる液体レンズと移動手段の制御値を光記録媒体の種類毎に予め記憶した記憶手段とを設ける。このような構成において、制御手段は、光記録媒体の種類を判別し、該種類に応じて記憶手段から液体レンズと移動手段の制御値を読み出して、該制御値で液体レンズと移動手段とを駆動させる。

このようにすると、情報の再生または記録を行う光記録媒体の種類に応じて、コリメートレンズの開口数と、光源から発射されてコリメートレンズを透過して対物レンズへ入射するビーム光の光束径とを最適化することができる。このため、光伝達効率を向上させつつ、各光記録媒体に対する情報の再生または記録を良好に行うことが可能となる。

また、本発明では、上記光ピックアップ装置において、制御手段は、光記録媒体から読み出したＲＦ（Radio Frequency）信号のジッターを検出し、該ジッターに基づいて移動手段の駆動を制御して、液体レンズの光軸方向における位置を調整する。

このようにすると、光伝達効率を向上させつつ、各光記録媒体の保護層厚の差に起因した光記録媒体上に発生する球面収差を補正して、各光記録媒体に対する情報の再生または記録をより良好に行うことが可能となる。

また、本発明では、光記録媒体から読み出したＲＦ信号の振幅を検出し、該振幅に基づいて移動手段の駆動を制御して、液体レンズの光軸方向における位置を調整してもよい。

このようにした場合も、光伝達効率を向上させつつ、各光記録媒体の保護層厚の差に起因した光記録媒体上に発生する球面収差を補正して、各光記録媒体に対する情報の再生または記録をより良好に行うことが可能となる。

また、本発明では、光記録媒体から読み出したＲＦ信号に基づくエラーレートを検出し、該エラーレートに基づいて移動手段の駆動を制御して、液体レンズの光軸方向における位置を調整してもよい。

このようにした場合も、光伝達効率を向上させつつ、各光記録媒体の保護層厚の差に起因した光記録媒体上に発生する球面収差を補正して、各光記録媒体に対する情報の再生または記録をより良好に行うことが可能となる。

また、本発明では、光記録媒体から読み出したサーボ信号の振幅を検出し、該振幅に基づいて移動手段の駆動を制御して、液体レンズの光軸方向における位置を調整してもよい。

このようにした場合も、光伝達効率を向上させつつ、各光記録媒体の保護層厚の差に起因した光記録媒体上に発生する球面収差を補正して、各光記録媒体に対する情報の再生または記録をより良好に行うことが可能となる。

また、本発明では、光記録媒体から読み出した収差信号に基づいて移動手段の駆動を制御して、液体レンズの光軸方向における位置を調整してもよい。

このようにした場合も、光伝達効率を向上させつつ、各光記録媒体の保護層厚の差に起因した光記録媒体上に発生する球面収差を補正して、各光記録媒体に対する情報の再生または記録をより良好に行うことが可能となる。

さらに、本発明では、上記光ピックアップ装置において、液体レンズの一方の端面に、焦点距離をより短くまたは長くする樹脂またはガラスで形成された固体レンズを積層して一体化する。

このようにすると、コリメートレンズの焦点距離と開口数の可変幅をより増大させることができる。このため、液体レンズだけでは得られる光学特性が不足している場合でも、コリメートレンズの開口数と、光源から発射されてコリメートレンズを透過して対物レンズへ入射するビーム光の光束径とを確実に最適化することができる。また、液体レンズと固体レンズとを別々に設ける場合より、部品点数が少なく、コストを低く抑えることができ、かつ、取り付けと位置や角度の調整とが容易になり、組み付け性を向上させることができる。

本発明によれば、規格が異なる複数種類の光記録媒体に対応した光ピックアップ装置において、光源から発射されてコリメートレンズを透過して対物レンズへ入射するビーム光の損失量を減少させて、光伝達効率を向上させることが可能となる。

図１は、本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１０の光学系を示す図である。光ピックアップ装置１０は、ＢＤ、ＤＶＤ、およびＣＤといった規格が異なる複数種類の各光記録媒体２０に対して、共通の光学部品１〜８により、情報の再生または記録を行う。光ピックアップ装置１０の光学系は、ＢＤに応じて設計されている。

レーザーダイオード（以下、「ＬＤ」という。）１は、ＢＤ、ＤＶＤ、またはＣＤに応じた、波長が異なる青色、赤色、または赤外のビーム光を発射する。ＬＤ１は、本発明における光源の一実施形態を構成する。ＬＤ１から発射されたビーム光は、偏光ビームスプリッタ（以下、「ＰＢＳ」という。）２の反射透過面２ａを透過した後、コリメートレンズ３を透過することにより発散角を変換され、立ち上げミラー４で反射されることにより進行方向を９０°曲げられる。そして、この立ち上げミラー４で反射されたビーム光は、開口制限素子５を透過することにより余分な光束が遮光され、１／４波長板６を透過することにより円偏光に変換され、対物レンズ７を透過することにより集光されて、光記録媒体２０に照射される。開口制限素子５は、光記録媒体２０の種類に応じてビーム光の余分な光束を遮光する回折格子等から構成されている。

光記録媒体２０で反射されたビーム光は、対物レンズ７と１／４波長板６と開口制限素子５とを透過した後、立ち上げミラー４で反射されることにより進行方向を９０°曲げられて、コリメートレンズ３を透過する。そして、このコリメートレンズ３を透過したビーム光は、ＰＢＳ２の反射透過面２ａで反射されることにより進行方向を９０°曲げられて、フォトディテクタＩＣ（以下、「ＰＤＩＣ」という。）８に照射される。ＰＤＩＣ８は、上記のように光記憶媒体２０で反射されたビーム光を受光して光電変換し、ＲＦ（Radio Frequency）信号、サーボ信号（フォーカシングエラー信号，トラッキングエラー信号）、および収差信号等を検出する。尚、上述した各信号の検出方法については、本発明には関係しないため、説明を省略する。

例えば、コリメートレンズ３を焦点距離がＢＤに応じて一定であるレンズから構成した場合には、コリメートレンズ３を配置する光軸方向の位置もＢＤに応じて一定となるので、ＬＤ１から発射されてコリメートレンズ３へ入射するビーム光の光束径およびコリメートレンズ３を透過したビーム光の光束径が、常にＢＤに応じた一定の大きさとなる。このため、ＤＶＤまたはＣＤに対して情報を再生または記録する際には、実際の対物レンズ７の開口数をＤＶＤまたはＣＤに応じた値にするために、コリメートレンズ３を透過したビーム光の光軸からＤＶＤまたはＣＤに応じた光束径までの領域内に入らない多くの余分な光束を開口制限素子５により遮光しなければならず、ビーム光の損失量が多くなって、光伝達効率が大きく低下してしまう。

そこで、本実施形態では、コリメートレンズ３を焦点距離が可変な液体レンズ３ａから構成して、該液体レンズ３ａを光軸方向へ移動させるステッピングモータ（以下、「モータ」という。）９を設ける。そして、後述するように液体レンズ３ａの焦点距離と光軸方向における位置とを変化させることにより、各光記録媒体２０の規格で規定された対物レンズ７の開口数に応じて、コリメートレンズ３の開口数を変化させる。コリメートレンズ３は、支持台１１に支持されている。支持台１１は、モータ９の回転軸９ａに連結されている。モータ９が駆動して、回転軸９ａを回転させることにより、支持台１１とコリメートレンズ３（液体レンズ３ａ）とが光軸方向へ往復移動する。モータ９は、本発明における移動手段の一実施形態を構成する。

図２は、液体レンズ３ａの構造を示す図である。液体レンズ３ａは円板状に形成されている。液体レンズ３ａの光軸と中心軸とは一致している（一点鎖線で図示）。液体レンズ３ａの光軸に対して垂直な両端面（図２で左右面）は、窓３１、３２により構成されている。窓３１、３２は、樹脂またはガラスで形成された透明な円板から成る。液体レンズ３ａの周面は、負電極３３と正電極３４と該電極３３、３４を絶縁する絶縁体３５とにより構成されている。各電極３３、３４と絶縁体３５とは、円筒状に形成されていて、密着されている。電極３３、３４には、電源３６から全周に渡って一様に電圧が印加される。負電極３３は窓３１と密着されている。正電極３４は窓３２と密着されている。窓３１、３２、電極３３、３４、および絶縁体３５で密閉された液体レンズ３ａの内部には、性質が異なる２種類の液体３７、３８が封入されている。一方は導電性の水溶液３７であり、他方は非導電性のオイル３８である。水溶液３７とオイル３８の屈折率は異なっている。水溶液３７とオイル３８は混ざり合わないので、液体レンズ３ａの内部には、水溶液３７とオイル３８の界面３９が円弧状に形成されている。界面３９の曲率中心は光軸上にある。

電源３６から電極３３、３４に電圧を印加すると、負電極３３と接触する水溶液３７が負電荷を持って、正電荷を持つ正電極３４に引き寄せられるため、界面３９の形状（曲率半径と曲がり方向）が変化する。界面３９の形状の変化状態は、電極３３、３４への印加電圧の大きさに依存する。図２では、界面３９は窓３２側に曲がっているが、印加電圧の大きさによっては窓３１側にも曲がる。界面３９の曲率中心は光軸上からずれることはない。このように界面３９の形状が変化することで、窓３１、３２のいずれか一方から入射したビーム光の界面３９での屈折角度が変化して、液体レンズ３ａの焦点距離が変化する。液体レンズ３ａの設置の向き、即ち窓３１、３２のいずれをＬＤ１から発射されたビーム光の入射側または出射側にするかは、設計により適宜定める。

図３は、光ピックアップ装置１０の電気ブロックを示す図である。制御部１２は、マイクロコンピュータから成り、光ピックアップ装置１０の各部の駆動を制御する。制御部１２には、検出部１２ａが設けられている。検出部１２ａは、前述のＰＤＩＣ８等により光記録媒体２０から読み出したＲＦ信号、サーボ信号（フォーカシングエラー信号，トラッキングエラー信号）、および収差信号等を検出する。制御部１２は、本発明における制御手段の一実施形態を構成する。

ＬＤ駆動部１３は、ＬＤ１用のドライバＩＣから成る。制御部１２はＬＤ駆動部１３により、ＬＤ１へ印加する電圧を変化させて、ＬＤ１の駆動を制御する。アクチュエータ１７は、磁石とコイル等から成り、前述の対物レンズ７をフォーカス方向とトラッキング方向とへ微小往復移動させる。ＡＣＴ駆動部１４は、アクチュエータ１７用のドライバＩＣから成る。制御部１２はＡＣＴ駆動部１４により、アクチュエータ１７へ印加する電圧を変化させて、アクチュエータ１７の駆動を制御する。ＬＬ駆動部１５は、液体レンズ３ａ用のドライバＩＣから成る。制御部１２はＬＬ駆動部１５により、液体レンズ３ａへ印加する電圧を変化させて、液体レンズ３ａの駆動を制御する。ＳＭ駆動部１６は、モータ９用のドライバＩＣから成る。制御部１２はＳＭ駆動部１６により、モータ９へ印加する電圧を変化させて、モータ９の駆動を制御する。

記憶部１８は、揮発性または不揮発性のメモリから成る。記憶部１８には、制御部１２が各部の駆動を制御するためのデータ等が予め記憶されている。例えば記憶部１８の所定の領域には、図４に示すように、制御部１２が液体レンズ３ａとモータ９の駆動を制御するための制御値Ｖ１〜Ｖ３、Ｓ１〜Ｓ３が光記録媒体２０の種類毎に予め記憶されている。制御値Ｖ１〜Ｖ３、Ｓ１〜Ｓ３は、各光記録媒体２０の規格で規定されている対物レンズ７の開口数に応じたコリメートレンズ３の開口数を実現するための、液体レンズ３ａの焦点距離と光軸方向における位置とをそれぞれ変化させる液体レンズ３ａへの印加電圧値とモータ９への印加電圧値（またはモータ９の駆動ステップ数）である。記憶部１８は、本発明における記憶手段の一実施形態を構成する。

図５は、光ピックアップ装置１０の動作手順の一例を示すフローチャートである。本フローチャートにおいては、検出部１２ａにてＲＦ信号のジッターを検出する。各処理は制御部１２が実行する。制御部１２は、ＬＤ１からビーム光を発射して、光記録媒体２０の再生または記録を開始した後（ステップＳ１）、ＢＤ、ＤＶＤ、またはＣＤという光記録媒体２０の種類を判別する（ステップＳ２）。具体的には、例えば光ピックアップ装置１０が搭載される光ディスクレコーダ等の上位装置を介してユーザにより入力された情報に基づいて、光記録媒体２０の種類を判別する。または、ＰＤＩＣ８での受光量もしくは検出信号のレベルに基づいて、光記録媒体２０の種類を判別する。または、光記録媒体２０から読み出した媒体情報に基づいて、光記録媒体２０の種類を判別する。

次に、制御部１２は、判別した光記録媒体２０の種類に応じて、記憶部１８から液体レンズ３ａの制御値（Ｖ１〜Ｖ３のいずれか）とモータ９の制御値（Ｓ１〜Ｓ３のいずれか）とを読み出す（ステップＳ３）。そして、制御部１２は当該制御値で、ＬＬ駆動部１５により液体レンズ３ａを駆動し、かつＳＭ駆動部１６によりモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの焦点距離と光軸方向の位置とを変化させる（ステップＳ４）。図６は、このときのＬＤ１から光記録媒体２０への光伝達状態を示す図である。図６では、光記録媒体２０の種類が、ＢＤである場合を（ａ）に示し、ＤＶＤである場合を（ｂ）に示し、ＣＤである場合を（ｃ）に示している。また、図示および説明の便宜上、ＬＤ１、コリメートレンズ３（液体レンズ３ａ）、開口制限素子５、対物レンズ７、および光記録媒体２０以外の光学系の構成については図示を省略し、ビーム光の進路を一直線で示している。さらに、ビーム光の光軸を一点鎖線で示し、ビーム光の光束の外縁を破線で示している。

図５のステップＳ４を実行することにより、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように液体レンズ３ａの焦点距離ｆと光軸方向の位置（ＬＤ１との間隔）Ｐとが光記録媒体２０の種類に応じて変化する。具体的には、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に、液体レンズ３ａの焦点距離ｆが短くなり、位置ＰがＬＤ１に近くなる。そして、このように液体レンズ３ａの焦点距離ｆと位置Ｐとが変化することにより、ＬＤ１から発射されたビーム光の発散角がコリメートレンズ３により光記録媒体２０の種類に応じた値に変換される。具体的には、ＬＤ１から発射された青色、赤色、または赤外の各ビーム光がコリメートレンズ３により、例えば発散角を光軸に対して０°に変換されて、平行光にされる。また、ＬＤ１から発射されてコリメートレンズ３へ入射するビーム光の光束径Ｄ１と、コリメートレンズ３を透過したビーム光の光束径Ｄ２と、コリメートレンズ３の開口数ＮＡ２とが、光記録媒体２０の種類に応じて変化する。具体的には、ビーム光の光束径Ｄ１、Ｄ２がＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの順に小さくなる。また、少なくともビーム光の光束径Ｄ２が、開口制限素子５を透過して対物レンズ７へ入射する光記録媒体２０の種類に応じたビーム光の光束径Ｄ３と一致する。さらに、コリメートレンズ３の開口数ＮＡ２が、各光記録媒体２０の規格で規定された開口数（ＢＤでは０．８５、ＤＶＤでは０．６５、ＣＤでは０．４５）に応じて変化する。

よって、コリメートレンズ３を透過したビーム光において、光軸から光記録媒体２０の種類に応じた光束径までの領域内に入らない余分な光束が無くなって、開口制限素子５による遮光量、即ちビーム光の損失量が大幅に減少し、光伝達効率が上がる。また、コリメートレンズ３でビーム光を平行光に変換することにより、対物レンズ７をアクチュエータ１７により移動させたときに、球面収差以外の収差に対する特性が良くなる。さらに、実際の対物レンズ７の開口数ＮＡ１が、光記録媒体２０の種類に応じて、各光記録媒体２０の規格で規定された開口数と一致する。

上記に対して、液体レンズ３ａの焦点距離ｆと位置Ｐのいずれか一方だけを変化させた場合には、コリメートレンズ３を透過したビーム光が発散または収束して、平行光にならず、対物レンズ７をアクチュエータ１７により移動させたときに、球面収差以外の収差に対する特性が悪くなる。また、コリメートレンズ３を透過したビーム光が発散すると、光軸から光記録媒体２０の種類に応じた光束径までの領域内に入らない余分な光束が発生して、開口制限素子５でのビーム光の損失量が増加し、光伝達効率が下がる。さらに、コリメートレンズ３を透過したビーム光が収束すると、開口制限素子５や対物レンズ７へ入射するビーム光の光束径が光記録媒体２０の種類に応じた光束径Ｄ２、Ｄ３より小さくなって、実際の対物レンズ７の開口数ＮＡ１が各光記録媒体２０の規格で規定された開口数と一致しなくなる。

図５のステップＳ４を実行した後、制御部１２は、光記録媒体２０から読み出してＰＤＩＣ８から出力されるＲＦ信号のジッターを検出部１２ａにより検出して（ステップＳ５ａ）、該ジッターが最小であるか否かを判定する（ステップＳ６ａ）。このときジッターの検出が１回目の場合は、制御部１２はジッターが最小でないと判定し（ステップＳ６ａ：ＮＯ）、検出したジッターのレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。

そして、再び制御部１２は、ＲＦ信号のジッターを検出して（ステップＳ５ａ）、該ジッターが最小であるか否かを判定する（ステップＳ６ａ）。このとき、ジッターの検出が２回目以降の場合は、制御部１２は、前回検出したジッターと今回検出したジッターのレベルを比較する。そして、前回検出したジッターより今回検出したジッターのレベルの方が小さければ、制御部１２は、ジッターが最小でないと判定し（ステップＳ６ａ：ＮＯ）、今回検出したジッターのレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。一方、前回検出したジッターより今回検出したジッターのレベルの方が大きければ、制御部１２は、ジッターが最小でないと判定し（ステップＳ６ａ：ＮＯ）、今回検出したジッターのレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の他方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。

上記のようにステップＳ５ａ〜Ｓ７を繰り返し実行することで、ＲＦ信号のジッターを最小に追い込むことができる。このため、制御部１２は、ステップＳ６ａでジッターが最小であると判定すると（ステップＳ６ａ：ＹＥＳ）、このとき設定しているモータ９の制御値を確定して、液体レンズ３ａの位置の微調整を終了し、光記録媒体２０の再生または記録を継続する（ステップＳ１）。

以上によると、規格が異なる複数種類の光記録媒体２０に対応した光ピックアップ装置１０において、コリメートレンズ３を液体レンズ３ａから構成して、該液体レンズ３ａをモータ９により光軸方向へ移動させるので、各光記録媒体１０の規格で規定された対物レンズ７の開口数に応じて、コリメートレンズ３の開口数ＮＡ２を変化させて、ＬＤ１から発射されてコリメートレンズ３を透過して対物レンズ７へ入射するビーム光の光束径Ｄ２を最適化することができる。このため、余分な光束が無くなって、ビーム光の損失量が減少し、光伝達効率を向上させることが可能となる。そしてこの結果、規格が異なる各光記録媒体２０に対して、情報の再生または記録を良好に行うことが可能となる。また、ＬＤ１の発光パワーを小さくすることができるため、安価なＬＤ１を用いて光ピックアップ装置１０のコストダウン化を図ったり、ＬＤ１の長寿命化を図ったりすることが可能となる。

また、情報の再生または記録を行う光記録媒体２０の種類に応じて、記憶部１８に記憶された制御値Ｖ１〜Ｖ３、Ｓ１〜Ｓ３で液体レンズ３ａとモータ９とを駆動させるので、コリメートレンズ３の開口数ＮＡ２と、ＬＤ１から発射されてコリメートレンズ３を透過して対物レンズ７へ入射するビーム光の光束径Ｄ２とを最適化することができる。このため、光伝達効率を向上させつつ、各光記録媒体２０に対する情報の再生または記録を良好に行うことが可能となる。

さらに、ＲＦ信号のジッターに基づいて、液体レンズ３ａの光軸方向における位置Ｐを微調整するので、光伝達効率を向上させつつ、各光記録媒体２０の保護層厚の差に起因した光記録媒体２０上に発生する球面収差を補正して、各光記録媒体２０に対する情報の再生または記録をより良好に行うことが可能となる。

図７〜図１０は、光ピックアップ装置１０の動作手順の他の例を示すフローチャートである。各図のフローチャートにおいては、検出部１２ａにてＲＦ信号の振幅、ＲＦ信号に基づくエラーレート、サーボ信号、収差信号をそれぞれ検出する。
尚、図７〜図１０のフローチャートにおけるステップＳ１〜ステップＳ４およびステップＳ７は、図５のフローチャートにおけるステップＳ１〜ステップＳ４およびステップＳ７と同様である。

図７において、ステップＳ４を実行した後、制御部１２は、光記録媒体２０から読み出してＰＤＩＣ８から出力されるＲＦ信号の振幅（図１１）を検出部１２ａにより検出して（ステップＳ５ｂ）、該振幅が最大であるか否かを判定する（ステップＳ６ｂ）。このときＲＦ信号の振幅の検出が１回目の場合は、制御部１２は振幅が最大でないと判定し（ステップＳ６ｂ：ＮＯ）、検出した振幅のレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。

そして、再び制御部１２は、ＲＦ信号の振幅を検出して（ステップＳ５ｂ）、該振幅が最大であるか否かを判定する（ステップＳ６ｂ）。このとき、ＲＦ信号の振幅の検出が２回目以降の場合は、制御部１２は、前回検出した振幅と今回検出した振幅のレベルを比較する。そして、前回検出した振幅より今回検出した振幅のレベルの方が大きければ、制御部１２は、振幅が最大でないと判定し（ステップＳ６ｂ：ＮＯ）、今回検出した振幅のレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。一方、前回検出した振幅より今回検出した振幅のレベルの方が小さければ、制御部１２は、振幅が最大でないと判定し（ステップＳ６ｂ：ＮＯ）、今回検出した振幅のレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の他方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。

上記のようにステップＳ５ｂ〜Ｓ７を繰り返し実行することで、ＲＦ信号の振幅を最大に追い込むことができる。このため、制御部１２は、ステップＳ６ｂでＲＦ信号の振幅が最大であると判定すると（ステップＳ６ｂ：ＹＥＳ）、このとき設定しているモータ９の制御値を確定して、液体レンズ３ａの位置の微調整を終了し、光記録媒体２０の再生または記録を継続する（ステップＳ１）。

図８においては、ステップＳ４を実行した後、制御部１２は、光記録媒体２０から読み出してＰＤＩＣ８から出力されるＲＦ信号に基づくエラーレートを検出部１２ａにより検出して（ステップＳ５ｃ）、該エラーレートが最小であるか否かを判定する（ステップＳ６ｃ）。エラーレートは、ＲＦ信号から得られる２値化信号に基づいて算出された読取エラー率である。エラーレートの検出が１回目の場合は、制御部１２はエラーレートが最小でないと判定し（ステップＳ６ｃ：ＮＯ）、検出したエラーレートのレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。

そして、再び制御部１２は、ＲＦ信号に基づくエラーレートを検出して（ステップＳ５ｃ）、該エラーレートが最小であるか否かを判定する（ステップＳ６ｃ）。このとき、エラーレートの検出が２回目以降の場合は、制御部１２は、前回検出したエラーレートと今回検出したエラーレートのレベルを比較する。そして、前回検出したエラーレートより今回検出したエラーレートのレベルの方が小さければ、制御部１２は、エラーレートが最小でないと判定し（ステップＳ６ｃ：ＮＯ）、今回検出したエラーレートのレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。一方、前回検出したエラーレートより今回検出したエラーレートのレベルの方が大きければ、制御部１２は、エラーレートが最小でないと判定し（ステップＳ６ｃ：ＮＯ）、今回検出したエラーレートのレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の他方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。

上記のようにステップＳ５ｃ〜Ｓ７を繰り返し実行することで、ＲＦ信号に基づくエラーレートを最小に追い込むことができる。このため、制御部１２は、ステップＳ６ｃでエラーレートが最小であると判定すると（ステップＳ６ｃ：ＹＥＳ）、このとき設定しているモータ９の制御値を確定して、液体レンズ３ａの位置の微調整を終了し、光記録媒体２０の再生または記録を継続する（ステップＳ１）。

図９においては、ステップＳ４を実行した後、制御部１２は、光記録媒体２０から読み出してＰＤＩＣ８から出力されるフォーカスエラー信号の振幅（図１２）およびトラッキングエラー信号の振幅（図１３）を検出部１２ａにより検出して（ステップＳ５ｄ）、該振幅がそれぞれ最大であるか否かを判定する（ステップＳ６ｄ）。なお、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号のいずれか一方についてのみ、振幅が最大か否かを判定するようにしてもよい。以下、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を纏めて、サーボ信号という。このときサーボ信号の振幅の検出が１回目の場合は、制御部１２は振幅が最大でないと判定し（ステップＳ６ｄ：ＮＯ）、検出した振幅のレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。

そして、再び制御部１２は、サーボ信号の振幅を検出して（ステップＳ５ｄ）、該振幅が最大であるか否かを判定する（ステップＳ６ｄ）。このとき、サーボ信号の振幅の検出が２回目以降の場合は、制御部１２は、前回検出した振幅と今回検出した振幅のレベルを比較する。そして、前回検出した振幅より今回検出した振幅のレベルの方が大きければ、制御部１２は、振幅が最大でないと判定し（ステップＳ６ｄ：ＮＯ）、今回検出した振幅のレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。一方、前回検出した振幅より今回検出した振幅のレベルの方が小さければ、制御部１２は、振幅が最大でないと判定し（ステップＳ６ｄ：ＮＯ）、今回検出した振幅のレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の他方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。

上記のようにステップＳ５ｄ〜Ｓ７を繰り返し実行することで、サーボ信号の振幅を最大に追い込むことができる。このため、制御部１２は、ステップＳ６ｄでサーボ信号の振幅が最大であると判定すると（ステップＳ６ｄ：ＹＥＳ）、このとき設定しているモータ９の制御値を確定して、液体レンズ３ａの位置の微調整を終了し、光記録媒体２０の再生または記録を継続する（ステップＳ１）。

図１０においては、ステップＳ４を実行した後、制御部１２は、光記録媒体２０から読み出してＰＤＩＣ８から出力される収差信号を検出部１２ａにより検出して（ステップＳ５ｅ）、該収差信号が最小であるか否かを判定する（ステップＳ６ｅ）。収差信号は、収差の程度に応じてレベルが変化する信号である。収差信号の検出が１回目の場合は、制御部１２は収差信号が最小でないと判定し（ステップＳ６ｅ：ＮＯ）、検出した収差信号のレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。

そして、再び制御部１２は、収差信号を検出して（ステップＳ５ｅ）、該収差信号が最小であるか否かを判定する（ステップＳ６ｅ）。このとき、収差信号の検出が２回目以降の場合は、制御部１２は、前回検出した収差信号と今回検出した収差信号のレベルを比較する。そして、前回検出した収差信号より今回検出した収差信号のレベルの方が小さければ、制御部１２は、収差信号が最小でないと判定し（ステップＳ６ｅ：ＮＯ）、今回検出した収差信号のレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。一方、前回検出した収差信号より今回検出した収差信号のレベルの方が大きければ、制御部１２は、収差信号が最小でないと判定し（ステップＳ６ｅ：ＮＯ）、今回検出した収差信号のレベルに基づいて、モータ９の制御値を増大または減少の他方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値でモータ９を駆動して、液体レンズ３ａの光軸方向の位置を微調整する（ステップＳ７）。

上記のようにステップＳ５ｅ〜Ｓ７を繰り返し実行することで、収差信号を最小に追い込むことができる。このため、制御部１２は、ステップＳ６ｅで収差信号が最小であると判定すると（ステップＳ６ｅ：ＹＥＳ）、このとき設定しているモータ９の制御値を確定して、液体レンズ３ａの位置の微調整を終了し、光記録媒体２０の再生または記録を継続する（ステップＳ１）。

以上述べた図７〜図１０の例によっても、検出部１２ａにてＲＦ信号のジッターを検出する場合と同様に、規格が異なる複数種類の光記録媒体２０に対応した光ピックアップ装置１０において、コリメートレンズ３を液体レンズ３ａから構成して、該液体レンズ３ａをモータ９により光軸方向へ移動させるので、各光記録媒体１０の規格で規定された対物レンズ７の開口数に応じて、コリメートレンズ３の開口数ＮＡ２を変化させて、ＬＤ１から発射されてコリメートレンズ３を透過して対物レンズ７へ入射するビーム光の光束径Ｄ２を最適化することができる。このため、余分な光束が無くなって、ビーム光の損失量が減少し、光伝達効率を向上させることが可能となる。そしてこの結果、規格が異なる各光記録媒体２０に対して、情報の再生または記録を良好に行うことが可能となる。また、ＬＤ１の発光パワーを小さくすることができるため、安価なＬＤ１を用いて光ピックアップ装置１０のコストダウン化を図ったり、ＬＤ１の長寿命化を図ったりすることが可能となる。

また、情報の再生または記録を行う光記録媒体２０の種類に応じて、記憶部１８に記憶された制御値Ｖ１〜Ｖ３、Ｓ１〜Ｓ３で液体レンズ３ａとモータ９とを駆動させるので、コリメートレンズ３の開口数ＮＡ２と、ＬＤ１から発射されてコリメートレンズ３を透過して対物レンズ７へ入射するビーム光の光束径Ｄ２とを最適化することができる。このため、光伝達効率を向上させつつ、各光記録媒体２０に対する情報の再生または記録を良好に行うことが可能となる。

さらに、ＲＦ信号の振幅、ＲＦ信号に基づくエラーレート、サーボ信号の振幅、収差信号の各々に基づいて、液体レンズ３ａの光軸方向における位置Ｐを微調整するので、光伝達効率を向上させつつ、各光記録媒体２０の保護層厚の差に起因した光記録媒体２０上に発生する球面収差を補正して、各光記録媒体２０に対する情報の再生または記録をより良好に行うことが可能となる。

本発明は、以上の実施形態以外にも種々の形態を採用することができる。例えば、以上の実施形態では、コリメートレンズ３を液体レンズ３ａだけで構成した例を挙げたが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、例えば図１４に示すように液体レンズ３ａの光軸に対して垂直な一方の端面（図２の窓３１、３２のいずれか一方）に、樹脂またはガラスで形成された固体レンズ１９を積層して一体化した複合レンズ３ｂから、コリメートレンズ３を構成するようにしてもよい。固体レンズ１９は、コリメートレンズ３の焦点距離ｆをより短くまたは長くするものである。複合レンズ３ｂの設置の向き、即ち液体レンズ３ａと固体レンズ１９のいずれをＬＤ１から発射されたビーム光の入射側または出射側にするかは、設計により適宜定めればよい。図１４では、液体レンズ３ａと反対側の端面が液体レンズ３ａと反対側へ膨らんでいる固体レンズ１９を用いているが、これに代えて、例えば液体レンズ３ａと反対側の端面が液体レンズ３ａ側へ膨らんでいる固体レンズ等を用いてもよい。

このようにコリメートレンズ３を複合レンズ３ｂから構成することで、コリメートレンズ３の焦点距離ｆと開口数ＮＡ２の可変幅をより増大させることができる。このため、液体レンズ３ａだけでは得られる光学特性が不足している場合でも、コリメートレンズ３の開口数ＮＡ２と、ＬＤ１から発射されてコリメートレンズ３を透過して対物レンズ７へ入射するビーム光の光束径Ｄ２とを確実に最適化することができる。また、液体レンズ３ａと固体レンズ１９とを別々に設ける場合より、部品点数が少なく、コストを低く抑えることができ、かつ、取り付けと位置や角度の調整とが容易になり、組み付け性を向上させることができる。

また、以上の実施形態では、ＢＤとＤＶＤとＣＤに対応した光ピックアップ装置１０に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、例えばＢＤとＤＶＤとＣＤのうちいずれか２つに対応した光ピックアップ装置や、ＢＤとＤＶＤとＣＤのうち少なくともいずれか１つとＨＤ ＤＶＤ（High-Definition Digital Versatile Disc）とに対応した光ピックアップ装置や、これらとこれら以外もしくはこれら以外の規格が異なる複数種類の光記録媒体に対応した光ピックアップ装置にも適用することが可能である。また、本発明は、規格が異なる複数種類の光記録媒体に対して、情報の再生と記録のいずれか一方または両方が可能な光ピックアップ装置にも適用することが可能である。

さらに、図９に示したフローチャートにおいて、ステップＳ５ｄでサーボ信号の振幅を検出し、ステップＳ６ｄでサーボ信号の振幅が最大であるか否かを判定し、サーボ信号の振幅が最大であると判定されるまで、ステップＳ５ｄ〜ステップＳ７の動作を繰り返し行ったが、これに代えて、ステップＳ５ｄで図１２および図１３中に示す振幅Ａと振幅Ｂをそれぞれ検出し、ステップＳ６ｄで振幅Ａと振幅Ｂとが等しいか否か（すなわち、サーボ信号の振幅が、同図中の基準電圧に対して上下対称か否か）を判定し、振幅Ａと振幅Ｂとが等しいと判定されるまで、ステップＳ５ｄ〜ステップＳ７の動作を繰り返し行ってもよい。この場合においても、サーボ信号の振幅が最大であるか否かを判定する場合と同様の効果を得ることが出来る。

本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。 同装置に備わる液体レンズの構造を示す図である。 同装置の電気ブロックを示す図である。 同装置に備わる記憶部の記憶内容の一例を示す図である。 同装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。 同装置の光伝達状態を示す図である。 同装置の動作手順の他の例を示すフローチャートである。 同装置の動作手順の他の例を示すフローチャートである。 同装置の動作手順の他の例を示すフローチャートである。 同装置の動作手順の他の例を示すフローチャートである。 ＲＦ信号の波形を示す図である。 フォーカスエラー信号の波形を示す図である。 トラッキングエラー信号の波形を示す図である。 コリメートレンズの他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１ レーザーダイオード
３ コリメートレンズ
３ａ 液体レンズ
３ｂ 複合レンズ
７ 対物レンズ
９ ステッピングモータ
１０ 光ピックアップ装置
１２ 制御部
１８ 記憶部
１９ 固体レンズ
２０ 光記録媒体
ｆ 液体レンズの焦点距離
Ｐ 液体レンズの光軸方向の位置
ＮＡ２ コリメートレンズの開口数
Ｓ１〜Ｓ３ ステッピングモータの制御値
Ｖ１〜Ｖ３ 液体レンズの制御値

Claims (8)

1. 規格が異なる複数種類の各光記録媒体に応じたビーム光を光源から発射して、該ビーム光の発散角を共通のコリメートレンズで変換した後、該ビーム光を共通の対物レンズで各光記録媒体上に集光させることにより、各光記録媒体に対して情報の再生または記録を行う光ピックアップ装置において、
   前記コリメートレンズを液体レンズから構成して、該液体レンズを光軸方向へ移動させる移動手段を設け、該液体レンズの焦点距離と光軸方向における位置とを変化させることにより、前記コリメートレンズの開口数を変化させることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   前記液体レンズと前記移動手段の駆動を制御する制御手段と、
   前記各光記録媒体の規格で規定されている前記対物レンズの開口数に応じた前記コリメートレンズの開口数を実現するための、前記液体レンズの焦点距離と光軸方向における位置とをそれぞれ変化させる前記液体レンズと前記移動手段の制御値を前記光記録媒体の種類毎に予め記憶した記憶手段と、を設け、
   前記制御手段は、前記光記録媒体の種類を判別し、該種類に応じて前記記憶手段から前記液体レンズと前記移動手段の制御値を読み出して、該制御値で前記液体レンズと前記移動手段とを駆動させることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
   前記制御手段は、前記光記録媒体から読み出したＲＦ（Radio
   Frequency）信号のジッターを検出し、該ジッターに基づいて前記移動手段の駆動を制御して、前記液体レンズの光軸方向における位置を調整することを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
   前記制御手段は、前記光記録媒体から読み出した前記ＲＦ信号の振幅を検出し、該振幅に基づいて前記移動手段の駆動を制御して、前記液体レンズの光軸方向における位置を調整することを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
   前記制御手段は、前記光記録媒体から読み出した前記ＲＦ信号に基づくエラーレートを検出し、該エラーレートに基づいて前記移動手段の駆動を制御して、前記液体レンズの光軸方向における位置を調整することを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
   前記制御手段は、前記光記録媒体から読み出したサーボ信号の振幅を検出し、該振幅に基づいて前記移動手段の駆動を制御して、前記液体レンズの光軸方向における位置を調整することを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
   前記制御手段は、前記光記録媒体から読み出した収差信号に基づいて前記移動手段の駆動を制御して、前記液体レンズの光軸方向における位置を調整することを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、
   前記液体レンズの一方の端面に、焦点距離をより短くまたは長くする樹脂またはガラスで形成された固体レンズを積層して一体化したことを特徴とする光ピックアップ装置。

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