JP2009146477A

JP2009146477A - ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2009146477A
Application number: JP2007320523A
Authority: JP
Inventors: Osami Utsuboya; 修己靭矢
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】光ピックアップの厚みを増すことなく、当該光ピックアップに１種類のパターンを持つ液晶素子を採用することが可能となり、液晶素子の収差補正効果を最大限に生かすことが可能な光ピックアップを提供する。
【解決手段】光ピックアップ１において、コリメータレンズ１３が、球面収差を補正するために光軸上を移動する範囲の中間位置から対物レンズ１１ａまでの光学的距離と、レーザ光の入射時における当該コリメータレンズの焦点距離とが略等しくなるような基準位置に配置され、且つ、液晶素子１４が、コリメータレンズ１３とレーザ光の光源との間に配置されるように構成した。
【選択図】図１

Description

本願は、レーザ光を光ディスク等の記録媒体に照射し、当該記録媒体によって反射される反射光を受光することにより信号を読み取るピックアップ装置等の技術分野に関する。

この種のピックアップ装置（以下、「光ピックアップ」という）において、光路中において生じた収差（例えば、球面収差、コマ収差、非点収差等）の補正は極めて重要な技術的課題であり、従来から、精度良く収差を補正するために様々な方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、液晶素子の複数の配向状態を適宜に調整することで、球面収差とコマ収差の双方を補正する方法が提案されている。
特許第３８８５９２１号

ところで、特許文献１に開示された液晶素子では球面収差の補正量に限界があるので、ＮＡ（開口数）の大きい対物レンズを使用する、例えばＢｌｕ−ｒａｙＤＩＳＣ（以下、「ＢＤ」という）などの２層ディスクの再生時に生じる球面収差を補正することは困難である。したがって、かかる球面収差を補正するためには、光軸上を移動するコリメータレンズを光ピックアップに別に設け、２層ディスクにおける夫々の層（記録面）からの情報の再生時には、各層に応じた位置（球面収差が補正される位置）にコリメータレンズを移動させる必要がある。

しかしながら、このようにコリメータレンズを移動させると、光の開き角が変わり、液晶素子上の光の径が変わってしまうため、双方の層からの情報再生時において液晶素子の収差補正効果を最大限に生かすためには、夫々の層再生時における液晶素子上の光の径の大きさに合わせた少なくとも２種類の液晶パターンが必要となる。このため、光ピックアップに少なくとも２種類のパターンを持つ液晶素子を採用する必要があり、コントロールする液晶素子の構成要素数も増加してしまい、複雑でコストアップの要因となるという問題がある。

かかる問題を解決するため、上記光の径の変化が最も少なくなる位置、即ち、対物レンズを搭載するアクチュエータの絞りの直近の位置に液晶素子を設ける構成も考えられるが、この構成では、光ピックアップの厚み（いわゆる、ディスク下何ｍｍと言われる）が増し、ひいては、当該光ピックアップが搭載される例えば車載用のＡＶ機器等の製品自体の厚み（高さ）が増してしまうので、当該製品の実装スペース上の問題が生じる場合がある。

そこで、本願は、このような問題の解消を課題の一つとし、光ピックアップの厚みを増すことなく、当該光ピックアップに１種類のパターンを持つ液晶素子を採用することが可能となり、液晶素子の収差補正効果を最大限に生かすことが可能な光ピックアップを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、レーザ光を記録媒体に照射し、当該記録媒体によって反射される反射光を受光することにより信号を読み取る光ピックアップにおいて、前記レーザ光の光軸上に配置される対物レンズと、前記レーザ光の光軸上に配置され、球面収差を補正するために前記光軸上を移動するコリメータレンズと、前記レーザ光の光軸上に配置され、コマ収差を補正するための液晶パターンを有する液晶素子と、を備え、前記コリメータレンズは、前記球面収差を補正するために前記光軸上を移動する範囲の中間位置から前記対物レンズまでの光学的距離と、前記レーザ光の入射時における当該コリメータレンズの焦点距離とが略等しくなるような基準位置に配置されており、前記液晶素子は、前記コリメータレンズと、前記レーザ光の光源との間に配置されていることを特徴とする。

以下、本願の最良の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、記録媒体の一例としての光ディスクに記録された情報を再生する情報再生装置に対して本願を適用した場合の実施形態である。なお、本願は、光ディスクに記録された情報を再生又は記録する情報再生記録装置に対して適用しても良い。

図１は、本実施形態に係る情報再生装置の概要構成例を示す図である。

図１に示すように、情報再生装置Ｓは、ピックアップ装置１、再生処理部２、外部出力処理部３、制御部４、及びレンズ駆動回路５等を備えて構成されている。

なお、情報再生装置Ｓにおける所定位置に載置された光ディスクＤを回転駆動させるスピンドルモータ、光ピックアップ１を光ディスクＤにおける所定の読取位置まで移動させるキャリッジ、レーザダイオードのレーザ光の強度を制御するレーザ駆動回路、及びスピンドルモータ，キャリッジ及び光ピックアップ１におけるアクチュエータをサーボ制御するサーボ制御回路については図示を省略している。

また、本実施形態では、光ディスクＤの例として、光ディスク表面からの距離が互いに異なる２層の記録面（「Ｌ０面（Ｌ０層ともいう）」（第一の記録面）と「Ｌ１面（Ｌ１層ともいう）」（第二の記録面））を有する２層ディスクを適用する。当該２層ディスクとしては、例えば４０５ｎｍの波長のレーザ光の照射により記録情報が再生されるＢＤが挙げられるが、これに限定されるものではない。

光ピックアップ１は、光ディスクＤにレーザ光を照射し、当該光ディスクＤによって反射される反射光を受光することにより信号を読み取るようになっている。

より具体的に、光ピックアップ１は、対物レンズ１１ａを搭載するアクチュエータ１１、反射ミラー１２、球面収差を補正するために当該光軸上を移動するコリメータレンズ１３、印加される電圧に基づいて屈折率が変化する液晶素子１４、ビームスプリッタ（プリズム）１５、マルチレンズ１６、受光素子１７、レーザダイオード１８、制御部４からの指令に従ってコリメータレンズ１３を駆動するパルスモータ１９及び駆動機構２０（コレメータレンズ駆動手段の一例）等を備えて構成されている。なお、対物レンズ１１ａ、コリメータレンズ１３、及び液晶素子１４等はレーザ光の光軸上に配置されている。

このような光ピックアップ１の構成において、レーザダイオード１８からレーザ光が出射され、その光はビームスプリッタ１５により反射され、液晶素子１４を透過した後、コリメータレンズ１３により略平行光にされる。そして、略平行光にされた光は、反射ミラー１２により反射され、アクチュエータ１１における絞り１１ｂにより光の径（大きさ）が調整（使用される光の径が決定）された後、対物レンズ１１ａに入射し、光ディスクＤの記録面（Ｌ０面とＬ１面の何れか）に集光される。また、光ディスクＤから反射された反射光は、反射ミラー１２により反射され、コリメータレンズ１３、液晶素子１４、及びビームスプリッタ１５等を透過し、マルチレンズ１６を介して、受光素子１７により受光される。そして、受光された光の強度に応じたＲＦ（Radio Frequency）信号がＲＦアンプ（図示せず）によって所定のレベルまで増幅され再生処理部２に出力されることになる。

ここで、コリメータレンズ１３は、レンズ駆動回路５、駆動機構２０及びパルスモータ１９の作用により光軸方向（図中矢印方向）に移動する。これにより、対物レンズ１１ａに入射する光の開き角が調節され、球面収差を補正することができる。

また、液晶素子１４は、光ディスクＤの傾き等により生じるコマ収差を補正するための一種類の液晶パターンを有している。図２は、液晶素子１４における液晶パターンの例を示す図である。図２の例において、領域Ｒ１〜Ｒ４は、液晶による補正波面を形成する領域である。このような液晶パターンは、印加電圧によって生じる電界に応じて液晶分子の配向が変化することにより形成される。なお、かかる液晶パターンについては、公知であるのでこれ以上の詳しい説明は省略する。

次に、再生処理部２は、光ピックアップ１からのＲＦ信号に対して所定の復調処理、誤り訂正処理、及びデコード処理等を施して、ディジタル信号（オーディオ信号及びビデオ信号等）に変換し、当該ディジタル信号を外部出力処理部３に出力する。

外部出力処理部３は、再生処理部２からのディジタル信号に係るオーディオ信号をスピーカに出力、及びディジタル信号に係るビデオ信号をディスプレイに出力するための処理を行う。なお、かかる処理については公知であるので詳しい説明は省略する。また、再生処理部２は、ＲＦ信号から得られる情報（例えば、ＲＦレベル）を制御部４に出力するようになっている。

制御部４は、ＣＰＵ、各種データ及びプログラムを記憶するＲＯＭ、作業用ＲＡＭ等を備えて構成されており、ＣＰＵが上記プログラムを実行することにより、情報再生装置Ｓ全体を統括制御して、光ディスクＤの再生制御や球面収差補正制御等を行うようになっている。この球面収差補正制御においては、制御部４がレンズ駆動回路５へ指令を与えてパルスモータ１９及び駆動機構２０を駆動制御し、コリメータレンズ１３を駆動させる（つまり、光軸方向に移動させる）ことにより球面収差の補正を行うようになっている。例えば、制御部４が光ディスクＤの再生制御を行い、光ピックアップ１により読み取られた信号から得られるパラメータとしてのＲＦレベルやジッタ等が最良（例えば、ＲＦレベルの場合のその値が極値（例えば最大）、ジッタの場合その値が極値（例えば最小））となるように制御を行うことで、球面収差の補正が実行されることになる。

以上のように構成された情報再生装置Ｓのピックアップ装置１において、コリメータレンズ１３と液晶素子１４の特徴的な配置関係について以下に詳しく説明する。

図１に示すように、コリメータレンズ１３は、球面収差を補正するために光軸上を移動する範囲の中間位置から対物レンズ１１ａまでの光学的距離（より具体的には、コリメータレンズ１３の主点位置から対物レンズ１１ａの主点位置まで）と、レーザ光の入射時における当該コリメータレンズ１３の焦点距離とが略等しくなるような基準位置Ｘ０に配置されている。即ち、光源から対物レンズ１１ａまでの光学的距離が、コリメータレンズ１３の焦点距離の２倍になるように当該コリメータレンズ１３が配置される。なお、上記「球面収差を補正するために光軸上を移動する範囲」は、図１の例では、位置Ｘ１から位置Ｘ２までの範囲である。

そして、制御部４の制御により、Ｌ０面から情報が再生される際には、コリメータレンズ１３は基準位置Ｘ０から液晶素子１４の方向に位置Ｘ１まで移動する一方、Ｌ１面から情報が再生される際には、コリメータレンズ１３は基準位置Ｘ０から対物レンズ１１ａの方向に位置Ｘ２まで移動することになる。

なお、上記光学的距離と上記焦点距離とは一致するのが理想的であるが、誤差範囲及び液晶素子１４の適切な収差補正効果を得られる範囲等を考慮すると、当該光学的距離と当該焦点距離の差が当該光学的距離の例えば±３％（或いは±２％）程度の範囲に収まることが望ましい。

また、上記光学的距離は、光の屈折率ｎを考慮した距離を意味する。例えば、空気中の屈折率ｎを「１」としたとき、屈折率ｎ０で厚さｔの物体内を通過する場合の光学的距離はｔ／ｎ０となる。図３は、光学的距離の算出例を示す図である。図３に示すように、Ａ−Ｂ間の実際の距離は、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５になるが、Ａ−Ｂ間の光学的距離は、Ｌ１＋Ｌ２／ｎ２＋Ｌ３＋Ｌ４／ｎ４＋Ｌ５になる。

一方、図１に示すように、液晶素子１４は、コリメータレンズ１３とレーザ光の光源、すなわちレーザダイオード１８との間に配置されている。液晶素子１４は、コリメータレンズ１３とレーザダイオード１８との間であればどの位置に配置されても効果があるが、レーザダイオード１８に近い位置では光の径が小さいので、当該光と、液晶素子１４における補正波面を形成する領域との位置合せが難しいので、なるべくコリメータレンズ１３に近い位置に液晶素子１４を配置する方が望ましい。

以上のようにコリメータレンズ１３と液晶素子１４を配置することにより、Ｌ０面再生時におけるコリメータレンズ１３の位置Ｘ１と、Ｌ１面再生時におけるコリメータレンズ１３の位置Ｘ２とで、液晶素子１４上の光の径が変化しないようにすることができる。

図４は、コリメータレンズ１３から対物レンズ１１ａまでの光学的距離Ｄと、コリメータレンズ１３の焦点距離Ｆとが等しい場合において、Ｌ０面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ１に移動したとき（図４の（Ａ））と、Ｌ１面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ２に移動したとき（図４の（Ｂ））の液晶素子１４上の光の径（使用径）の変化を説明するための図である。なお、図４の例では、説明の便宜上、反射ミラー１２及びビームスプリッタ１５を省略している（図５及び図６も同様）。

図４の場合、Ｌ０面再生時とＬ１面再生時の双方とも、基準位置Ｘ０にコリメータレンズ１３がある場合に比べ、液晶素子１４上の光の径がほぼ同じ様に減少する。Ｌ０面再生時とＬ１面再生時の当該光の径の減少量はほぼ等しいので、Ｌ０面再生時とＬ１面再生時において収差補正を行うための液晶素子１４は、Ｌ０面再生時とＬ１面再生時における液晶素子１４上の光の径に合わせて設計することができる。つまり、Ｌ０面再生時とＬ１面再生時とで、液晶素子１４上の光の径の変化が無いので、当該液晶素子１４における液晶パターンを一種類とすることが可能となる。

一方、図５は、コリメータレンズ１３から対物レンズ１１ａまでの光学的距離Ｄが、コリメータレンズ１３の焦点距離Ｆより短い場合において、Ｌ０面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ３に移動したとき（図５の（Ａ））と、Ｌ１面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ４に移動したとき（図５の（Ｂ））の液晶素子１４上の光の径（使用径）の変化を説明するための図である。また、図６は、コリメータレンズ１３から対物レンズ１１ａまでの光学的距離Ｄが、コリメータレンズ１３の焦点距離Ｆより長い場合において、Ｌ０面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ５に移動したとき（図６の（Ａ））と、Ｌ１面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ６に移動したとき（図６の（Ｂ））の液晶素子１４上の光の径（使用径）の変化を説明するための図である。

図５の場合、つまり、図４に比べて、対物レンズ１１ａをコリメータレンズ１３に近づけた場合、Ｌ０面再生時には、基準位置Ｘ０にコリメータレンズ１３がある場合に比べ、液晶素子１４上の光の径が大きくなる一方、Ｌ１面再生時には、基準位置Ｘ０にコリメータレンズ１３がある場合に比べ、液晶素子１４上の光の径が小さくなる。また、図６の場合、つまり、図４に比べて、対物レンズ１１ａをコリメータレンズ１３から遠ざけた場合には、Ｌ０面再生時には、基準位置Ｘ０にコリメータレンズ１３がある場合に比べ、液晶素子１４上の光の径が小さくなる一方、Ｌ１面再生時には、基準位置Ｘ０にコリメータレンズ１３がある場合に比べ、液晶素子１４上の光の径が大きくなる。したがって、図５及び図６の場合には、Ｌ０面再生時とＬ１面再生時とで、液晶素子１４上の光の径が変わってしまうので、当該液晶素子１４における液晶パターンを二種類設ける必要がある。

より具体的な例として、図７に、コリメータレンズ１３から対物レンズ１１ａまでの光学的距離Ｄとコリメータレンズ１３の焦点距離Ｆとの差を変化させたときの液晶素子１４上でのレーザ光（出射光）の使用径（瞳径）の変化の割合の一例を示す。なお、図７の例において、縦軸の「瞳径の割合」は、レーザ光の基準径に対する使用径の割合（比）を意味する。また、図７の例は、コリメータレンズ１３の焦点距離Ｆを１８ｍｍとし、Ｌ０面再生時に基準位置Ｘ０より−２ｍｍ、Ｌ１面再生時に基準位置Ｘ０より＋２ｍｍ、夫々コリメータレンズ１３を移動させると球面収差が補正により打ち消される光学系を採用している。

そして、図７より、光学的距離Ｄと焦点距離Ｆとの差が「０」の場合（符号５１部）、Ｌ０面再生時とＬ１面再生時における液晶素子１４上での使用径が等しくなることが分かる。一方、図５の場合のようにコリメータレンズ１と対物レンズ１１ａとの距離が短くなり光学的距離Ｄより焦点距離Ｆが大きく（Ｄ＜Ｆ）なると（例えば符号５２部）、Ｌ０面再生時における液晶素子１４上での使用径が大きくなり、Ｌ１面再生時における液晶素子１４上での使用径が小さくなることが図７から分かる。また、図６の場合のようにコリメータレンズ１と対物レンズ１１ａとの距離が長くなり光学的距離Ｄより焦点距離Ｆが小さく（Ｄ＞Ｆ）なると（例えば符号５３部）、Ｌ０面再生時における液晶素子１４上での使用径が小さくなり、Ｌ１面再生時における液晶素子１４上での使用径が大きくなることが図７から分かる。よって、光学的距離Ｄと焦点距離Ｆとの差が「０」となる付近で使用することにより、Ｌ０面再生時とＬ１面再生時においてコリメータレンズ１３が移動しても、液晶素子１４上での使用径が変化せず、Ｌ０面再生時とＬ１面再生時において同様の液晶効果を得ることができる。

以上説明したように、上記実施形態によれば、光ピックアップ１において、コリメータレンズ１３が、球面収差を補正するために光軸上を移動する範囲の中間位置から対物レンズ１１ａまでの光学的距離と、レーザ光の入射時における当該コリメータレンズの焦点距離とが略等しくなるような基準位置に配置され、且つ、液晶素子１４が、コリメータレンズ１３とレーザ光の光源との間に配置されるように構成したので、Ｌ０面再生時とＬ１面再生時とで液晶素子１４上の光の径の変化を無くすことが可能となり、アクチュエータ１１の絞り１１ｂの直近の位置に液晶素子１４を設けなくても、液晶素子１４における液晶パターンを一種類とすることができる。したがって、光ピックアップ１の厚みを増すことなく、当該光ピックアップ１に１種類のパターンを持つ液晶素子１４を採用することが可能となり、液晶素子１４の収差補正効果を最大限に生かすことができる。

なお、上記実施形態において、図１では、説明の便宜上、一つの対物レンズが搭載されたアクチュエータ１１を示したが、本願は、２つの対物レンズ（例えば、ＢＤ用と、ＤＶＤ／ＣＤ用）が搭載されたアクチュエータを適用しても同様の効果を得ることができる。例えば、ＢＤと、ＤＶＤ／ＣＤの何れか一方用（又は双方用）の液晶素子をコリメータレンズと光源との間に配置し、コリメータレンズから、ＢＤとＤＶＤ／ＣＤの何れか一方用（又は双方）の対物レンズまでの光学的距離と、コリメータレンズの焦点距離とが等しくなるように構成する。

本実施形態に係る情報再生装置の概要構成例を示す図である。液晶素子１４における液晶パターンの例を示す図である。光学的距離の算出例を示す図である。コリメータレンズ１３から対物レンズ１１ａまでの光学的距離Ｄと、コリメータレンズ１３の焦点距離Ｆとが等しい場合において、Ｌ０面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ１に移動したときと、Ｌ１面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ２に移動したときの液晶素子１４上の光の径（使用径）の変化を説明するための図である。コリメータレンズ１３から対物レンズ１１ａまでの光学的距離Ｄが、コリメータレンズ１３の焦点距離Ｆより短い場合において、Ｌ０面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ３に移動したときと、Ｌ１面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ４に移動したときの液晶素子１４上の光の径（使用径）の変化を説明するための図である。コリメータレンズ１３から対物レンズ１１ａまでの光学的距離Ｄが、コリメータレンズ１３の焦点距離Ｆより長い場合において、Ｌ０面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ５に移動したときと、Ｌ１面再生時にコリメータレンズ１３が位置Ｘ６に移動したときの液晶素子１４上の光の径（使用径）の変化を説明するための図である。コリメータレンズ１３から対物レンズ１１ａまでの光学的距離Ｄとコリメータレンズ１３の焦点距離Ｆとの差を変化させたときの液晶素子１４上でのレーザ光（出射光）の使用径（瞳径）の変化の割合の一例を示す図である。

符号の説明

１光ピックアップ
２再生処理部
３外部出力処理部
４制御部
５レンズ駆動回路
１１アクチュエータ
１１ａ対物レンズ
１１ｂ絞り
１２反射ミラー
１３コリメータレンズ
１４液晶素子
１５ビームスプリッタ
１６マルチレンズ
１７受光素子
１８レーザダイオード
１９パルスモータ
２０駆動機構
Ｓ情報再生装置

Claims

レーザ光を記録媒体に照射し、当該記録媒体によって反射される反射光を受光することにより信号を読み取るピックアップ装置において、
前記レーザ光の光軸上に配置される対物レンズと、
前記レーザ光の光軸上に配置され、球面収差を補正するために前記光軸上を移動するコリメータレンズと、
前記レーザ光の光軸上に配置され、コマ収差を補正するための液晶パターンを有する液晶素子と、
を備え、
前記コリメータレンズは、前記球面収差を補正するために前記光軸上を移動する範囲の中間位置から前記対物レンズまでの光学的距離と、前記レーザ光の入射時における当該コリメータレンズの焦点距離とが略等しくなるような基準位置に配置されており、前記液晶素子は、前記コリメータレンズと、前記レーザ光の光源との間に配置されていることを特徴とするピックアップ装置。
請求項１に記載のピックアップ装置において、
前記記録媒体は、当該記録媒体表面からの距離が互いに異なる少なくとも２層の記録面を有し、
第一の前記記録面から情報を再生する際には前記コリメータレンズを前記液晶素子の方向に移動させる一方、第二の前記記録面から情報を再生する際には前記コリメータレンズを前記対物レンズの方向に移動させるコレメータレンズ駆動手段を更に備えることを特徴とするピックアップ装置。