JP3538520B2 - 収差補正用液晶パネル、光ピックアップ及び情報再生装置 - Google Patents
収差補正用液晶パネル、光ピックアップ及び情報再生装置Info
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Description
録情報を読み出すための光ピックアップに関し、特にD
VD(ディジタル・ビデオ・ディスク)とCD(コンパ
クト・ディスク)など、記録面までの厚みが異なる光デ
ィスクの両方に使用可能なコンパチブルタイプの光ピッ
クアップに関する。
録することのできる光ディスクであって、CDと同じ直
径12cmのディスクに動画やコンピュータ情報などの
ディジタル情報をCDの約8倍以上の記録密度で記録で
きるようにしたものである。このような高密度記録を達
成するために、DVDでは種々の工夫を凝らしている。
即ち、記憶容量を高めるために、使用するレーザ光源の
波長をCDの780nmよりも短い650nmとし、対
物レンズの開口数NAをCDの0.45よりも大きな
0.6とし、ディスク片面に約5Gバイトの高密度記録
を達している。
密度記録であるため、ピット情報を読み取るためのレー
ザビームのスポット径をCDに比べてかなり小さくする
必要がある。レーザビームのスポット径は使用するレー
ザの波長λに比例し、対物レンズの開口数NAに反比例
する。DVDでは、波長の短いレーザ光源と、開口数N
Aの大きな対物レンズを用いることによりスポット系を
小さくしている。
を短くし、かつ、対物レンズの開口数NAを大きくした
場合、ディスクが僅かに傾いても波面収差(主としてコ
マ収差)が発生し、光ピックアップの対物レンズの光軸
に対してディスク面が垂直方向から傾く角度、いわゆる
チルト角に対するマージンが小さくなってしまう。
ィスクであり、DVDプレーヤでCDも再生できるよう
にすることが望まれる。また、DVDよりもCDの方が
ディスクの基板が厚い(例えば、片面0.6mmのDV
Dに対し1.2mmのCD)ので、DVDに対して最適
設計されたピックアップを用いてCDを再生した場合、
基板の厚さの差により波面収差(主として球面収差)が
発生し、レーザビームのスポット径が大きく広がってし
まう。このため、DVDに対して最適設計された光ピッ
クアップをそのまま用いるとCDの情報を読み取ること
ができないといった問題を生じる。
ぞれ再生するための専用の2つの対物レンズを用意し、
ディスクによってレンズを切り替える方法、コリメータ
部分に補正レンズを挿入し、ディスクによる収差を補正
する方法、対物レンズにホログラムを利用した2焦点レ
ンズを用いる方法などが提案されている。
方法や補正レンズを用いる方法の場合、機構が複雑で、
スペースを取り、小型化に向かないという欠点がある。
また、ホログラムを利用した2焦点レンズを用いる方法
の場合、回折等の影響により光の利用効率が低く、さら
に、マルチビームなので干渉の影響が出やすいという欠
点がある。
DとCDの両方に使用できるように構成したとしても、
ディスクの傾きに対する補正(以下、チルト補正とい
う)までも同時に行うことは困難であり、チルト補正手
段を別に設ける必要があった。チルト補正手段を別に設
けた場合、光ピックアップ装置がさらに大型化すると共
に、コストも高くなってしまう。
晶素子を用いてDVD/CDの切換え及びチルト補正を
行うコンパチブルタイプの光ピックアップが本件出願人
により特願平8−109795号にて提案されている。
子を配置し、検出されたチルト角に応じて液晶素子に電
圧を印加することで通過する光束に位相差を与えて、チ
ルト角に起因する波面収差の影響を補正するものであ
る。
液晶素子は、チルト角に起因する波面収差に対して最適
化されておらず、該波面収差を完全に除去することがで
きず該波面収差の影響が残り良好な再生特性を得ること
ができなかった。
であり、チルト角に起因する波面収差の影響を確実に補
正することができる液晶パネル、光ピックアップ及び情
報再生装置を提供することを目的とする。
少なくとも、レーザ光源と、対物レンズと、レーザビー
ムの光軸上に設けられ電圧制御により屈折率を変化させ
る波面収差補正手段と、を備えた光ピックアップにおい
て、波面収差補正手段は電極を有し、電極を光ディスク
のチルト角に起因する波面収差分布に対応した形状に分
割したことを特徴とする
載の光ピックアップにおいて、電極の分割形状は、光デ
ィスクのチルト角に起因した波面収差を対物レンズの瞳
面でみた波面収差分布に対応した形状に分割されたこと
を特徴とする。
は2記載の光ピックアップにおいて、電極には各分割領
域毎に光ディスクのチルト角に応じた電圧が印加され、
各分割領域毎に屈折率を変化させ透過光束に位相差を与
えることを特徴とする。
2又は3記載の光ピックアップにおいて、波面収差補正
手段は液晶素子であることを特徴とする。
も、レーザ光源と、対物レンズと、レーザビームの光軸
上に設けられ電圧制御により屈折率を変化させる波面収
差補正手段と、を備えた光ピックアップにおいて、波面
収差補正手段は一対の電極を有し、一対の電極の一方
は、光ディスクのチルト角に起因する波面収差分布に対
応した形状に分割した第1の電極であり、一対の電極の
他方は、再生する光ディスクの基板の厚さに起因する波
面収差を補正するための形状に分割された第2の電極で
あることを特徴とする。
載の光ピックアップにおいて、第2の電極の分割形状
は、透過光束の絞り機構として作用する所定形状の開口
パターンであることを特徴とする。
も、レーザ光源と、対物レンズと、レーザビームの光軸
上に設けられ電圧制御により屈折率を変化させる波面収
差補正手段と、を備えた光ピックアップにおいて、波面
収差補正手段は電極を有し、電極は、光ディスクのチル
ト角に起因する波面収差分布に対応した形状かつ光ディ
スクの基板の厚さに起因する波面収差を補正するための
形状に分割されていることを特徴とする。
載の光ピックアップにおいて、高密度記録の光ディスク
再生時に、波面収差補正手段はチルト角に起因する波面
収差補正手段として機能し、低密度記録の光ディスク再
生時に、波面収差補正手段は透過光束の絞り機構として
機能することを特徴とする。
補正手段が有する電極を、光ディスクのチルト角に起因
する波面収差分布に対応した形状に分割するので、光デ
ィスク再生時において光ディスクが傾斜しても、波面収
差補正手段は、光ディスクの記録面上に形成される光ス
ポットを、光ディスクの傾斜に起因した波面収差の値を
所定の範囲内に抑えるように補正するので、良好な再生
を行うことができる。
面収差補正手段が有する一対の電極の一方の電極を、光
ディスクのチルト角に起因する波面収差分布に対応した
形状に分割し、他方の電極を、再生する光ディスクの基
板の厚さに起因する波面収差を補正するための形状に分
割することにより、波面収差補正手段は、光ディスクの
記録面上に形成される光スポットに対し、光ディスクの
傾斜に起因した波面収差の値及び、再生する光ディスク
の基板の厚さに起因した波面収差の値、を所定の範囲内
に抑えるように補正するので、基板の厚さの異なる光デ
ィスクをそれぞれ良好に再生することができる。
面収差補正手段が有する一対の電極の内一方の電極を、
光ディスクのチルト角に起因する波面収差分布に対応し
た形状及び、再生する光ディスクの基板の厚さに起因す
る波面収差を補正するための形状に分割して形成するこ
とにより、波面収差補正手段は、光ディスクの記録面上
に形成される光スポットに対し、一方の電極を制御する
ことによって、光ディスクの傾斜に起因した波面収差の
値及び、再生する光ディスクの基板の厚さに起因した波
面収差の値、を所定の範囲内に抑えるように補正するの
で、基板の厚さの異なる光ディスクをそれぞれ良好に再
生することができる。
に基づいて以下に説明する。図1は、本発明の第1の実
施形態における光ピックアップの原理説明図である。図
1において、1はレーザ光源、2は偏光ビームスプリッ
タ、3は液晶素子としての液晶パネル、4は1/4波長
板、5は対物レンズ、6は光ディスク、7は集光レン
ズ、8は受光器、9はチルト角を検出するチルトセン
サ、10は液晶パネル制御回路である。
たレーザビームは、偏光ビームスプリッタ2を通過した
後、液晶パネル3と1/4波長板4を通って対物レンズ
5で集光され、光ディスク6の情報記録面に焦点を結
ぶ。光ディスク6の情報記録面から反射したレーザビー
ムの反射光は、再び対物レンズ5、液晶パネル3、を通
った後、偏光ビームスプリッタ2によって光路を変更
し、集光レンズ7を介して受光器8上に像を結ぶのであ
る。
スプリッタ2によって直線偏光波とされたレーザビーム
の偏光面Pと45°の角度で交差するように配置されて
いる。
示す。図2において、301a、301bは透明なガラ
ス基板であって、このガラス基板の内面にITOなどの
透明電極302a、302bが蒸着されている。透明電
極302aは複数の分割領域を有する電極パターンが形
成されていて、各分割領域は各々独立に電圧を印加する
ことができるように形成されている。
は、液晶に所定の分子配向を与えるための配向膜303
a、303bが形成されており、この配向膜303aと
303bの間に、ネマチック液晶などの複屈折を有する
液晶304が封入されている。また、液晶パネル3は、
入射するレーザビームの最大領域よりも広い範囲を有し
て形成される。
Mの光学軸方向とこれに垂直な方向とでその屈折率が異
なる、いわゆる複屈折効果を有しているものが用いら
れ、透明電極302a、302bに印加する電圧を変え
ることにより、図4(a)〜(c)に示すように、液晶
分子Mの向きを水平方向から垂直方向まで自在に変える
ことができる。
9の検出結果に応じて透明電極302a の各分割領域毎
に印加する電圧を算出し、液晶パネル3に出力する。
したものであり、図5(a)は、液晶パネル3に入射す
るレーザビームの最大領域11内において3分割した場
合であり、図5(b)は、液晶パネル3に入射するレー
ザビームの最大領域11内において5分割した場合を表
している。
する波面収差の補正の原理について説明する。
W(r,φ)とする。(r,φ)は瞳面の極座標であ
る。光ディスクが光軸に対して傾いた場合(チルト角が
発生した場合)には波面収差(主としてコマ収差)が発
生し、対物レンズによりレーザビームを絞ることができ
なくなる。この場合にチルト角に起因する波面収差WTL
T(r,φ) の中で主なものは、以下の式(1)で表され
る。 WTLT(r,φ) =ω31r3 cosφ+ω11rcosφ ・・・(1)
ト角、基板の厚さ、基板の屈折率及びNAで与えられる
定数であり、ω31はコマ収差、ω11は像点の移動による
収差を表している。この数式を用いて瞳面での波面収差
分布を計算した結果が、後述する図7により示される波
面収差分布に対応する。
準偏差をWrms とすると、Wrms は図6に示す式(2)
で表される。ここで、式(2)中のW0 はW(r,φ)
の瞳面上の平均値である。
s を小さくすれば波面収差の影響が少なく良好な再生を
行うことができる。ここで、式(2)からわかるよう
に、波面収差を補正するにはW(r,φ)を小さくすれ
ばよいことがわかる。
生したWTLT(r,φ) を補正するために、図1に示すよ
うに、レーザ光源1と対物レンズ5の間に液晶パネル3
を配置する。そして液晶パネルの各分割領域の印加電圧
を制御して、ある分割領域の屈折率をΔnだけ変化させ
ると、この屈折率変化によりこの分割領域を通るレーザ
ビームに光路差Δn・dを与えることができる。液晶パ
ネル全面で与えられる光路差をWLC(r,φ)で表す
と、液晶パネルを配置した時の対物レンズの瞳面におけ
る波面収差W(r,φ)は以下に示す式(3)で表され
る。 W(r,φ)=WTLT(r,φ) +WLC(r,φ) ・・・・・(3)
のチルト角に起因する波面収差W(r,φ)を打ち消す
には、 W(r,φ)=WTLT(r,φ) +WLC(r,φ)=0 とすれば良い。即ち、液晶パネル3により光ディスクの
チルト角に起因する波面収差W(r,φ)と逆極性の波
面収差、即ち、 WLC(r,φ)=−WTLT(r,φ) とすればよいことがわかる。
に起因する波面収差W(r,φ)と逆極性の波面収差を
与えるためには、図7で示された光ディスクのチルト角
に起因する波面収差分布に対応して液晶パネル3を分割
し、各分割領域の印加電圧をチルト角に起因する波面収
差とは逆極性の波面収差を与えるように制御してやれば
よい。
ば、完全に光ディスクのチルト角に起因する波面収差を
打ち消すことができるが、例えば碁盤目状に分割するこ
とにより、分割数を多くすると各分割領域毎に制御電圧
を印加する必要があり、そのために液晶パネル3の透明
電極を各分割領域に対応して作成しなければならず、透
明電極の作成及び引き出し線等の配線を作成することは
困難である。
3の分割形状(透明電極の分割形状)を、先に示した図
5(a)、(b)のようにチルト角に起因した波面収差
分布に対応した分割形状にすることにより、容易に作成
可能であり、かつ光ディスクのチルト角に起因する波面
収差を効率的に補正するようにしたものである。
を、対物レンズの瞳面上で見たものである。即ち図7
は、ディスクの記録面が+1°傾いた場合の光スポット
S´の最良像点における波面収差分布を、入射する光ビ
ームの最大領域11の範囲内において表した図であり、
波面収差の値が−25nm〜+25nmの範囲を有する
領域Aを中心に上下50nmの範囲幅で示される各領域
A〜Kの境界線によって表している。
方向に対応した軸であり、この波面収差の分布をX2 −
X2 軸上における分布特性で表した図が第8図である。
また、波面収差の分布自体はチルト角の大きさによらず
一定の分布をしており、チルト角の大きさにより波面収
差量が変化する。即ち、図8の曲線のピーク値はチルト
角が大きければピークが高くなり、チルト角が小さくな
ればピークが低くなる。
3の透明電極の分割形状を図7の波面収差分布に沿った
分割形状とし、各分割領域で生じている波面収差を打ち
消すように光束に位相差を与えてやれば、チルト角に起
因する波面収差の影響を再生に問題とならない範囲まで
減少させることができる。
とで液晶分子の向きを変化させ、各分割領域の屈折率を
変えることにより光束に位相差を与えてディスク傾斜時
に発生する対物レンズの波面収差(主としてコマ収差)
の補正を行うのである。
は、光ディスクの記録面が+1°傾いた場合の波面収差
分布(図7参照)に基づいてその形状が設定されたもの
であり、図5(a)においては、例えば波面収差の値を
3つの範囲に別けた領域12〜14によって3分割され
た形状を有する電極パターンを形成している。なお、領
域14は波面収差の値が0を含んで形成された領域であ
り、領域12と領域13は対称的な形状であり、透過光
束に与える波面収差の値が逆極性となっている。
5つの値に別けた領域15〜19によって5分割された
形状を有する電極パターンを形成している。なお、領域
17は波面収差の値が0を含んで形成された領域であ
り、領域15と領域19は対称的な形状であり、透過光
束に与える波面収差の値が逆極性となっている。また、
領域16と領域18は対称的な形状であり、透過光束に
与える波面収差の値が逆極性となっている。
傾斜した場合に、液晶パネル制御回路10の動作、及び
上述の原理による補正の効果を図9及び図10に基づい
て説明する。図9は、光ディスクが傾斜した場合に発生
する波面収差と、波面収差補正後の残存波面収差分布を
示す図であり、図10は、本発明の第1の実施形態にお
ける光ピックアップが、光ディスクの記録面上に形成す
る光スポットの波面収差をディスクの傾斜角度(ラジア
ル方向)毎にシミュレーションした結果をグラフに表し
た図である。なお、ここでは、液晶パネル3の透明電極
302aが図5(b)の5分割パターンを用いて補正し
た場合について説明する。また光ディスクのラジアル方
向のチルト角に起因する波面収差を補正するためには図
5(b)中の軸X2−X2が光ディスクのラジアル方向
となるように液晶パネル3を配置する。
領域17に対応する電極に対してその通過光線の位相差
が0となるような所定の制御電圧を印加し、かつ、その
他の各領域15、16、18、19に対応する各電極に
対しては、図9(a)の点線で示す位相差量を補正する
ように制御電圧を印加するように制御する。具体的には
領域15は−75nmの位相差を与えるための電圧、領
域16は+75nmの位相差を与えるための電圧、領域
18には−75nmの位相差を与えるための電圧、領域
19には+75nmの位相差を与えるための電圧が、液
晶パネル制御回路10からそれぞれの領域に印加され
る。
透過した光束が対物レンズによってチルト角に起因する
波面収差とは逆極性の波面収差(位相差)が与えられ
る。このため、傾いたディスクの記録面の光スポットで
生じる波面収差が打ち消されることになり、チルト角に
起因する波面収差を補正したことになる。
ンの電極を用いた場合の補正後の残留波面収差の様子を
示した図である。図9(a)の補正する前のチルト角に
起因する波面収差量に比べて遥かに小さくなっているこ
とがわかる。
に対し領域19及び、領域16に対し領域18では、補
正する位相差量は大きさが等しいため印加する制御電圧
はその大きさが等しく極性が互いに逆となる。したがっ
て、液晶パネル全体として位相差量の制御に用いる電圧
はその極性を考えなければ2種類あれば良いことにな
る。
電圧が0の場合に領域17を通過する光線の位相差が0
となるように液晶分子を予め配向すれば、液晶パネル全
体として位相差量の制御に用いる電圧はその極性を考え
なければ1種類ですむことになる。
成する透明電極302aが図5(a)に示す3分割パタ
ーンで形成されている場合は、図5(b)の5分割パタ
ーンの領域16,18と同じ電圧が図5(a)の3分割
電極の領域12、13にそれぞれ印加され、領域14は
透過光束に対して位相差を与えないように制御される。
場合は、液晶パネル制御回路10が、領域14に対応す
る電極に対してその通過光線の位相差が0となるような
所定の制御電圧を印加し、かつ、その他の領域12、1
3に対応する各電極に対しては、大きさが等しく極性が
互いに逆となる制御電圧を印加するように制御すれば良
く、液晶パネル全体として位相差量の制御に用いる電圧
はその極性を考えなければ2種類あれば良いことにな
る。
電圧が0の場合に領域14を通過する光線の位相差が0
となるように液晶分子を配向させておけば、液晶パネル
全体として位相差量の制御に用いる電圧はその極性を考
えなければ1種類ですむことになる。
ックアップが光ディスク6の記録面上に形成する光スポ
ットの波面収差を光ディスクの傾斜角度(ラジアル方
向)との関係を表したものである。
場合、白丸は透明電極302aが3分割電極を用いて補
正した場合、黒丸は5分割電極を用いて補正した場合の
波面収差のシミュレーション結果である。
の電極が3分割電極、5分割電極いずれの場合において
も、ディスクの傾斜(ラジアル方向)に対し波面収差が
低減している。さらに、分割数を増やした方が補正の効
果が大きいことがわかる。
ディスク6のラジアル(半径)方向のチルトを検出する
ように示しているが、これに限らず、タンジェンシャル
(円周)方向のチルトを検出するように設ければ、タン
ジェンシャル(円周)方向のチルトに対する補正も同様
に行うことができる。ただしその場合は、図5に示す透
明電極302aの分割パターンは、軸X2 −X2 がタン
ジェンシャル(円周)方向となるように、配置される。
3分割又は5分割の電極パターンで形成し、透明電極3
02cは、円形の電極パターン及びその外周部分に隣接
する電極パターンで形成したが、各透明電極の電極パタ
ーンはこれに限らない。
瞳面における光ディスクのチルト角に起因する波面収差
分布に基づいてその分割形状が設定されたものであれば
良い。透明電極302aの他の分割形状のパターンを図
11(a)〜(f)に示す。図11に示された分割形状
でもチルト角に起因する波面収差の影響を再生に問題と
ならない範囲まで減少させることができる。
いることにより、光ディスクが傾斜しても、光ディスク
の記録面上に形成される光スポットは、光ディスクの傾
斜に起因した波面収差の値を所定の範囲内に抑えること
ができ、光ディスクの記録情報を良好に読み出すことが
できる。
説明する。本発明の第2の実施形態における光ピックア
ップは、図1に示す光ピックアップ中の液晶パネル3の
代りに液晶パネル20を用いて構成されたものである。
図12に、液晶パネル20の構造例を示す。図12
(a)は液晶パネル20の断面構造図であり、先に述べ
た図2の液晶パネル3と同等の部分は同一付号を付して
示してあり、その説明は省略する。
極302aは、チルト角に起因する波面収差を補正する
ために液晶に電圧を印加するための電極であり、ここで
は、図12(d)に示すように5分割で形成されている
ものとする。また、光ディスクのラジアル方向のチルト
角に起因する波面収差を補正するためには、軸X2 −X
2 が光ディスクのラジアル方向となるように液晶パネル
20が配置される。
基板301bの内面に蒸着形成されたITOなどからな
る透明電極であり、透明電極302aと共に電極対を構
成する。
スクの基板の厚さの違いにより生じる球面収差を補正す
るための電極である。透明電極302cは、図12
(c)に示すように、入射するレーザビームの最大領域
11内においては、中央部分に規制された円形の開口領
域22(斜線で示した部分)と、領域22の外周部に隣
接した領域23(斜線で示した部分)で示す2つの領域
に対応する形状に分割されている。
04は、図12(b)に示すように、透明電極302
a、302c間において、所定の角度θでツイスト配向
されて形成される。
みが異なる光ディスクの記録情報をそれぞれ読み出す場
合に液晶パネル制御回路10が行う制御動作について、
DVDとCDの記録情報を読み出す場合を例にとって説
明する。
を読み出す場合は、液晶パネル制御回路10にDVD選
択信号が与えられる。このDVD選択信号が与えられる
と、液晶パネル制御回路10は、液晶パネル20の透明
電極302cが有する各領域22、23に対応する各電
極に対して電圧を加え、液晶304の全ての液晶分子M
がその電界によってほぼ垂直配向の状態となるように制
御すると、液晶パネル20の全面は単なる透明板として
作用し、ツイストによる偏光作用はほとんどなくなる。
して液晶パネル20に入射した直線偏光からなるレーザ
ビームは、そのまま偏光面を回転することなく1/4波
長板4に至る。
ザビームは、その偏光面Pが1/4波長板4の結晶軸と
45°の角度で交差しているので、直線偏光から円偏光
に変えられ、光ディスク6の情報記録面で反射された
後、再び、1/4波長板4に入射し、円偏光から直線偏
光に変えられる。
の偏光面が元の直線偏光面から90°回転したものとな
っており、偏光ビームスプリッタ2の偏光面と直交する
向きの偏光波となっている。
射ビームは、透明板として作用している液晶パネル20
をそのまま通過し、偏光ビームスプリッタ2に至る。前
述したように、反射ビームの偏光面は偏光ビームスプリ
ッタ2の偏光面と直交する向きに回転されているので、
偏光ビームスプリッタ2の偏光面で水平方向に反射さ
れ、集光レンズ7を介して受光器8で受光される。
時には、液晶パネル20の全面を単なる透明板として作
用させることにより、ディスクからの反射光の全てを受
光器8へ送ることができる。このため、DVDの記録情
報の読み出し時には、対物レンズ5は、そのレンズの全
面が使用されることになる。
口数を例えばNA=0.6(レーザ波長650nmの場
合)となるように設定しておけば、DVDを適正に再生
することができる。
制御動作と同時に、透明電極302aを先の第1の実施
形態と同様に制御することによってDVDのチルト補正
を行うので、DVDが傾斜しても、光ディスクの記録面
上に形成される光スポットは、DVDの傾斜に起因した
波面収差の値を所定の範囲内に抑えることができ、か
つ、記録情報の読み出しに充分な反射光強度を得ること
ができる。
クアップの液晶パネル制御回路10が液晶パネル20の
各分割電極をその領域毎に電圧制御した場合において、
各領域に対応する液晶304の液晶分子Mの配向状態を
軸X2 −X2 に沿って表した断面図であり、図13
(a)は、光ピックアップがDVDの記録情報を読み取
る場合を示し、図13(b)は、光ピックアップがCD
の記録情報を読み取る場合を示した図である。
取る場合には、図13(a)に示すように、液晶パネル
制御回路10が、一旦液晶分子Mを垂直方向(図面の上
下方向)に配向させた後、透明電極302aの各領域を
電圧制御するので、液晶分子Mは、DVDの傾斜に応じ
て各領域毎に配向制御される。
読み取る場合には、図13(b)に示すように、液晶パ
ネル制御回路10は、領域22に対応する液晶分子Mの
部分を垂直方向に配向させ、領域23に対応する液晶分
子Mの部分をツイスト配向させる。
読み出す場合は、液晶パネル制御回路10にCD選択信
号が与えられる。このCD選択信号が与えられると、液
晶パネル制御回路10は、液晶パネル20の透明電極3
02cが有する領域22に対応する電極に対して電圧を
加え、領域22に対応する液晶304の液晶分子Mがそ
の電界によってほぼ垂直配向の状態となるように制御す
ると、液晶パネルの領域22の部分は、前述したと同様
の作用により、単なる透明板となる。
光は、上述したDVDの再生の場合と同様に全て偏光ビ
ームスプリッタ2で水平方向に反射され、受光器8で受
光される。
域22の制御動作と同時に、領域23に印加する電圧が
0(アース電位)となるように制御するので、領域23
に対応する液晶304の液晶分子Mには何等の電界も作
用しない。
4の液晶分子Mは、ツイスト配向状態のままとなってい
る。このため、領域23を通過する反射光は、ツイスト
された液晶分子Mに沿ってその偏光面が回転され、1/
4波長板4に入射される。
は、その偏光面と1/4波長板4の結晶軸との向きがほ
ぼ同じ方向となるので、1/4波長板4の作用をほとん
ど受けることなく1/4波長板4を通過し、CDの情報
記録面で反射された後、再び1/4波長板4に入射す
る。
再び1/4波長板4の作用をほとんど受けることなく直
線偏光のまま1/4波長板4を通過し、液晶パネル20
に入射する。この直線偏光波からなる反射光は、液晶パ
ネル20を通過する間に、液晶分子Mのツイストに沿っ
てその偏光面が回転され、液晶パネル20を出るときに
は元のレーザビームの偏光面とほぼ同じ偏光方向とな
る。
部分を通ってCDで反射されたレーザビームは、そのま
ま偏光ビームスプリッタ2を透過してしまうので受光器
8に入射することがない。
には、液晶パネル20の透明電極302cの領域22の
部分のみを透明板として作用させることにより、この円
形パターン部分を通った反射光のみを受光器8へ送るこ
とができる。
のうち、収差の大きなレンズ外周部を通るレーザビーム
がカットされたことと等価である。そこで、このときの
開口数NAが等価的にCDの記録情報の読み出しに適し
た値、例えばNA=0.37(レーザ波長650nmの
場合)となるように、領域22の形状を設定しておけ
ば、DVDと同じ光ピックアップを用いてCDの記録情
報を適正に読み出すことができる。
レーザビームの範囲を、再生する光ディスクに応じて絞
ることにより収差の大きなレンズ外周部を通るレーザビ
ームがカットされるようにその形状が設定されたもので
あればよく、その分割形状は再生する光ディスクの種類
に応じて設定すれば良い。
液晶パネル20の透明電極302cをDVD/CDの切
換え用に分割形成するパターンで形成し、透明電極30
2aをチルト補正用に分割形成するパターンで形成した
ので、液晶パネル制御回路10は、液晶パネル20の各
電極パターンを適宜切換え制御することによって、チル
ト補正及びDVD/CDの切換えができるので容易に制
御できる。
図である。また、図14(a)は液晶パネル21の断面
構造図であり、先に述べた図2の液晶パネル3と同等の
部分については、図2中の符号と同一付号を付して示し
てあり、その説明は省略する。
04は、さきに述べた第2の実施形態に用いられる液晶
パネル20と同様に、透明電極302b、302d間に
おいて、所定の角度θでツイスト配向されて形成されて
いる。
基板301aの内面に蒸着形成されたITOなどからな
る透明電極であり、図14(b)は透明電極302dが
有する各電極パターンの配置を示した図である。この透
明電極302dはチルト角に起因する波面収差の補正の
ための電極分割パターンと、2種類の異なる光ディスク
の基板の厚さの違いにより生じる球面収差を補正のため
の電極分割のパターンを一体化したものである。
ムの最大領域11内においては、図14(b)に示すよ
うに、光ディスクのラジアル方向のチルト角に起因する
波面収差を補正するためには、軸X2 −X2 が光ディス
クのラジアル方向となるように液晶パネル21が配置さ
れ、軸X2 −X2 に対しほぼ軸対称に配置された6つの
領域24〜29に分割された電極パターンで形成されて
いる。
みが異なる光ディスクをそれぞれ再生する場合に液晶パ
ネル制御回路10が行う制御動作について、DVDとC
Dの記録情報を読み出す場合を例にとって説明する。
は、液晶パネル制御回路10にDVD選択信号が与えら
れる。このDVD選択信号が与えられると、液晶パネル
制御回路10は、液晶パネル21の透明電極302dが
有する各領域24〜29に対応する各電極に対して所定
の電圧を一律に加え、液晶304の全ての液晶分子Mが
その電界によってほぼ垂直配向の状態となるように制御
すると、液晶パネル21の全面は単なる透明板として作
用し、ツイストによる偏光作用はほとんどなくなる。
して液晶パネル21に入射した直線偏光からなるレーザ
ビームは、そのまま偏光面を回転することなく1/4波
長板4に至る。
ザビームは、その偏光面Pが1/4波長板4の結晶軸と
45°の角度で交差しているので、直線偏光から円偏光
に変えられ、光ディスク6の情報記録面で反射された
後、再び、1/4波長板4に入射し、円偏光から直線偏
光に変えられる。
の偏光面が元の直線偏光面から90°回転したものとな
っており、偏光ビームスプリッタ2の偏光面と直交する
向きの偏光波となっている。
射ビームは、透明板として作用している液晶パネル21
をそのまま通過し、偏光ビームスプリッタ2に至る。前
述したように、反射ビームの偏光面は偏光ビームスプリ
ッタ2の偏光面と直交する向きに回転されているので、
偏光ビームスプリッタ2の偏光面で水平方向に反射さ
れ、集光レンズ7を介して受光器8で受光される。
時には、液晶パネル3の全面を単なる透明板として作用
させることにより、ディスクからの反射光の全てを受光
器8へ送ることができる。このため、DVDの記録情報
の読み出し時には、対物レンズ5は、そのレンズの全面
が使用されることになる。
口数を例えばNA=0.6(レーザ波長650nmの場
合)となるように設定しておけば、DVDを適正に再生
することができる。
を読み出し中に、DVDがラジアル方向に傾斜した場合
は、液晶パネル制御回路10は、各電極に対して一律に
加えていた所定電圧を各領域24〜29毎に適性な電圧
に変えて制御する。
実施形態における光ピックアップにおいて、DVDの記
録情報の読み出し時及び、CDの記録情報の読み出し時
において、液晶パネル制御回路10によって電圧制御さ
れる、液晶パネル21の透明電極302dの各領域に対
する電圧の印加状態を示したものであり、図15(a)
はDVDの記録情報の読み出し時にチルト補正制御を行
う場合の透明電極302dの電圧の印加状態を示し、図
15(b)は、CDの記録情報の読み出し時における透
明電極302dの電圧の印加状態を示している。なお、
図15(a)及び図15(b)において、印加電圧が同
じ領域については、それぞれの領域内を同一の模様で表
すことにより視覚的に区分している。
DVDの記録情報の読み出し時にチルト補正制御を行う
場合は、液晶パネル制御回路10は、領域24、25に
対しては、先に述べたラジアル方向に傾斜していない状
態で加える所定電圧によって液晶分子Mの配向状態を維
持し、領域26及び29に対しては、DVDの傾斜に応
じたほぼ同一電圧を加え、領域27及び28に対して
は、領域26及び29に加えた電圧と大きさが同じで極
性が逆のほぼ同一の電圧を加える。
〜29に加える電圧は、先の図9(a)に示したよう
に、DVDが傾斜することに起因して形成される光スポ
ットの残留波面収差分布を、各領域26〜29内におい
て所定範囲以下の値に残留分布するような電圧値となる
ように、それぞれの領域26〜29毎に設定し、各領域
に対応する液晶分子Mは印加される電圧に対応して配向
するものとする。
記録情報の読み出しからCDの記録情報の読み出しに切
換える場合に液晶パネル制御回路10が行う制御動作に
ついて述べる。
す場合は、液晶パネル制御回路10にCD選択信号が与
えられる。このCD選択信号が与えられると、液晶パネ
ル制御回路10は、液晶パネル21の透明電極302d
が有する各領域24〜29毎に適性な電圧に変えて制御
する。
液晶パネル制御回路10は、領域24、26、27に対
しては、先に述べたDVDの記録情報読み出し時におけ
るラジアル方向に傾斜していない状態で加える所定電圧
によって液晶分子Mの配向状態を維持し、液晶分子Mが
その電界によってほぼ垂直配向の状態となるように制御
すると、液晶パネル21の領域24、26、27の部分
は、前述したと同様の作用により、単なる透明板とな
る。
通過する反射光は、上述したDVDの記録情報を読み出
す場合と同様に全て偏光ビームスプリッタ2で水平方向
に反射され、受光器8で受光される。
域24、26、27の制御動作と同時に、領域25、2
8、29に印加する電圧が0((アース電位)となるよ
うに制御するので、領域25、28、29に対応する液
晶304の液晶分子Mには何等の電界も作用しない。
する液晶304の液晶分子Mは、ツイスト配向状態のま
まとなっている。このため、領域を25、28、29通
過する反射光は、ツイストされた液晶分子Mに沿ってそ
の偏光面が回転され、1/4波長板4に入射される。
は、その偏光面と1/4波長板4の結晶軸との向きがほ
ぼ同じ方向となるので、1/4波長板4の作用をほとん
ど受けることなく1/4波長板4を通過し、CDの情報
記録面で反射された後、再び1/4波長板4に入射す
る。
再び1/4波長板4の作用をほとんど受けることなく直
線偏光のまま1/4波長板4を通過し、液晶パネル21
に入射する。この直線偏光波からなる反射光は、液晶パ
ネル21を通過する間に、液晶分子Mのツイストに沿っ
てその偏光面が回転され、液晶パネル21を出るときに
は元のレーザビームの偏光面とほぼ同じ偏光方向とな
る。
28、29の部分を通ってCDで反射されたレーザビー
ムは、そのまま偏光ビームスプリッタ2を透過してしま
うので受光器8に入射することがない。
は、液晶パネル21の透明電極302dの領域24、2
6、27の部分のみを透明板として作用させることによ
り、この円形パターン部分を通った反射光のみを受光器
8へ送ることができる。
のうち、収差の大きなレンズ外周部を通るレーザビーム
がカットされたことと等価である。そこで、このときの
開口数NAが等価的にCDの記録情報読み出しに適した
値、例えばNA=0.37(レーザ波長650nmの場
合)となるように、領域24、26、27で形成される
領域の形状を設定しておけば、DVDと同じ光ピックア
ップを用いてCDを適正に再生することができる。
パネル21を用いた光ピックアップがDVDの記録面上
に形成する光スポットの波面収差をディスクの傾斜角度
(ラジアル方向)毎にシミュレーションした結果をグラ
フに表したものであり、透明電極302dが6分割パタ
ーンで形成されている場合のシミュレーション結果を、
領域24、26、27で形成される円形領域が直径2.
2mm及び2.5mmの円形の範囲で設定した場合で示
し、透明電極302dが分割されていない場合(補正な
し)の波面収差のシミュレーション結果と比較して示し
ている。
形領域の直径は2.2mmであり、このときにCDに対
して最適なNAとなる。また、第1及び第2の実施形態
の液晶パネルにおける、光ディスクのチルト角に起因す
る波面収差を補正するための電圧を引加するための電極
の中心部分、例えば第12図(d)の領域16、18が
含まれる円の直径はおよそ3.0mmである。
26、27で形成される円形領域はCD再生の点から見
れば2.2mmが最適であるが、DVD再生におけるチ
ルト角に対する補正の点から見れば3.0mmとするの
が最適である。図16からわかるように、領域24、2
6、27で形成される円形領域の設定範囲が直径2.2
mm及び2.5mmの円形の範囲いずれの場合において
も、ディスクの傾斜(ラジアル方向)に対し波面収差が
低減しており、図14(b)の分割パターンを用いても
チルト角に対して十分に補正されている。
DVD再生におけるチルト角に対する補正には都合がよ
いが、大きくしすぎるとCD再生時に影響が出るが、円
形領域の直径が2.5mm程度であればCD再生時に特
に問題となることはない。
液晶パネル21の透明電極302dをチルト補正用に分
割形成するパターンとDVD/CDの切換え用に分割形
成するパターンが一体化したパターンで形成するように
したので、液晶パネル制御回路10は、1枚の電極パタ
ーンの切換え制御によって、チルト補正及びDVD/C
Dの切換えができるので容易に制御できる。
面収差補正手段が有する電極を、光ディスクのチルト角
に起因する波面収差分布に対応した形状に分割するの
で、光ディスク再生時において光ディスクが傾斜して
も、波面収差補正手段は、光ディスクの記録面上に形成
される光スポットを、光ディスクの傾斜に起因した波面
収差の値を所定の範囲内に抑えるように補正するので、
良好な再生を行うことができる。
する一対の電極の一方の電極を、光ディスクのチルト角
に起因する波面収差分布に対応した形状に分割し、他方
の電極を、再生する光ディスクの基板の厚さに起因する
波面収差を補正するための形状に分割することにより、
波面収差補正手段は、光ディスクの記録面上に形成され
る光スポットに対し、光ディスクの傾斜に起因した波面
収差の値及び、再生する光ディスクの基板の厚さに起因
した波面収差の値、を所定の範囲内に抑えるように補正
するので、基板の厚さの異なる光ディスクをそれぞれ良
好に再生することができる。
する一対の電極の内一方の電極を、光ディスクのチルト
角に起因する波面収差分布に対応した形状及び、再生す
る光ディスクの基板の厚さに起因する波面収差を補正す
るための形状に分割して形成することにより、波面収差
補正手段は、光ディスクの記録面上に形成される光スポ
ットに対し、一方の電極を制御することによって、光デ
ィスクの傾斜に起因した波面収差の値及び、再生する光
ディスクの基板の厚さに起因した波面収差の値、を所定
の範囲内に抑えるように補正するので、基板の厚さの異
なる光ディスクをそれぞれ良好に再生することができ
る。
プの原理説明図である。
面図である。
明図である。
す式を示す図である。
た対物レンズのレンズ径に対応して表した図である。
と、位相差補正後の残存波面収差分布を示す図である。
ップが、光ディスクの記録面上に形成する光スポットの
波面収差をディスクの傾斜角度(ラジアル方向)毎にシ
ミュレーションした結果をグラフに表した図である。
ルの各透明電極によって分割される電極パターンを同時
に示した図である。
ある。
ップの液晶パネル制御回路が制御する液晶パネルの液晶
分子の配向状態を表した断面図である。
断面図である。
いて、液晶パネル制御回路によって電圧制御される、液
晶パネルの透明電極の各領域に対する電圧の印加状態を
示した図である。
ップが、DVDの記録面上に形成する光スポットの波面
収差をディスクの傾斜角度(ラジアル方向)毎にシミュ
レーションした結果をグラフに表したものである。
Claims (15)
- 【請求項1】 少なくとも、レーザ光源と、対物レンズ
と、レーザビームの光軸上に設けられ電圧制御により屈
折率を変化させる波面収差補正手段と、を備えた光ピッ
クアップにおいて、 前記波面収差補正手段は電極を有し、前記電極を光ディ
スクのチルト角に起因する波面収差分布に対応した形状
に分割したことを特徴とする光ピックアップ。 - 【請求項2】 請求項1記載の光ピックアップにおい
て、前記電極の分割形状は、前記光ディスクのチルト角
に起因した波面収差を前記対物レンズの瞳面でみた波面
収差分布に対応した形状に分割されたことを特徴とする
光ピックアップ。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の光ピックアップに
おいて、前記電極には各分割領域毎に光ディスクのチル
ト角に応じた電圧が印加され、前記各分割領域毎に屈折
率を変化させ透過光束に位相差を与えることを特徴とす
る光ピックアップ。 - 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の光ピックアッ
プにおいて、前記波面収差補正手段は液晶素子であるこ
とを特徴とする光ピックアップ。 - 【請求項5】 少なくとも、レーザ光源と、対物レンズ
と、レーザビームの光軸上に設けられ電圧制御により屈
折率を変化させる波面収差補正手段と、を備えた光ピッ
クアップにおいて、前記波面収差補正手段は一対の電極
を有し、前記一対の電極の一方は、光ディスクのチルト
角に起因する波面収差分布に対応した形状に分割した第
1の電極であり、前記一対の電極の他方は、再生する光
ディスクの基板の厚さに起因する波面収差を補正するた
めの形状に分割された第2の電極である、ことを特徴と
する光ピックアップ。 - 【請求項6】 請求項5記載の光ピックアップにおい
て、前記第2の電極の分割形状は、透過光束の絞り機構
として作用する所定形状の開口パターンであることを特
徴とする光ピックアップ。 - 【請求項7】 少なくとも、レーザ光源と、対物レンズ
と、レーザビームの光軸上に設けられ電圧制御により屈
折率を変化させる波面収差補正手段と、を備えた光ピッ
クアップにおいて、前記波面収差補正手段は電極を有
し、前記電極は、光ディスクのチルト角に起因する波面
収差分布に対応した形状かつ光ディスクの基板の厚さに
起因する波面収差を補正するための形状に分割されてい
ることを特徴とする光ピックアップ。 - 【請求項8】 請求項7記載の光ピックアップにおい
て、高密度記録の光ディスク再生時に、前記波面収差補
正手段はチルト角に起因する波面収差補正手段として機
能し、低密度記録の光ディスク再生時に、前記波面収差
補正手段は透過光束の絞り機構として機能することを特
徴とする光ピックアップ。 - 【請求項9】 請求項2記載のピックアップにおいて、
前期電極の分割形状は線対称であり、前記直線において
対称な電極にはそれぞれ逆極性の電圧が印加されること
を特徴とする光ピックアップ。 - 【請求項10】 液晶と、前記液晶に電圧を印加するた
めの電極とを備えた液晶パネルであって、 前記電極は光ディスクのチルト角に起因する波面収差分
布に対応した形状に分割されたことを特徴とする液晶パ
ネル。 - 【請求項11】 液晶と、前記液晶に電圧を印加するた
めの一対の電極とを備えた液晶パネルであって、 前記一対の電極の一方は、光ディスクのチルト角に起因
する波面収差分布に対応した形状に分割した第1の電極
であり、前記一対の電極の他方は、再生する光ディスク
の基板の厚さに起因する波面収差を補正するための形状
に分割された第2の電極である、ことを特徴とする液晶
パネル。 - 【請求項12】 液晶と、前記液晶に電圧を印加するた
めの電極とを備えた液晶パネルであって、 前記電極は、光ディスクのチルト角に起因する波面収差
分布に対応した形状かつ光ディスクの基板の厚さに起因
する波面収差を補正するための形状に分割されているこ
とを特徴とする液晶パネル。 - 【請求項13】 レーザ光源と対物レンズと受光素子と
波面収差補正装置と光ディスクのチルト角を検出する検
出手段とからなる記録媒体再生装置であって、 前記波面収差補正装置は、所定の形状で分割された電極
を備えた収差補正用の液晶パネルと、前記電極に対する
印加電圧を可変駆動する電圧駆動手段とを備え、前記電
極は前記チルト角検出手段で検出された前記光ディスク
のチルト角に起因する波面収差分布に対応した形状に分
割されたことを特徴とする光学式情報記録再生装置。 - 【請求項14】 レーザ光源と対物レンズと受光素子と
波面収差補正装置と光ディスクのチルト角を検出する検
出手段とからなる記録媒体再生装置であって、 前記波面収差補正装置は、所定の形状で分割された一対
の電極を備えた収差補正用の液晶パネルと、前記電極に
対する印加電圧を可変駆動する電圧駆動手段とを備え、 前記一対の電極の一方は、前記光ディスクのチルト角に
起因する波面収差分布に対応した形状に分割した第1の
電極であり、前記一対の電極の他方は、再生する光ディ
スクの基板の厚さに起因する波面収差を補正するための
形状に分割された第2の電極である、ことを特徴とする
光学式情報記録再生装置。 - 【請求項15】 レーザ光源と対物レンズと受光素子と
波面収差補正装置と光ディスクのチルト角を検出する検
出手段とからなる記録媒体再生装置であって、 前記波面収差補正装置は、所定の形状で分割された一対
の電極を備えた収差補正用の液晶パネルと、前記電極に
対する印加電圧を可変駆動する電圧駆動手段とを備え、 前記電極は、前記光ディスクのチルト角に起因する波面
収差分布に対応した形状かつ光ディスクの基板の厚さに
起因する波面収差を補正するための形状に分割されてい
ることを特徴とする光学式情報記録再生装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11446697A JP3538520B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 収差補正用液晶パネル、光ピックアップ及び情報再生装置 |
US09/060,162 US6141304A (en) | 1997-04-16 | 1998-04-15 | Optical pickup |
Applications Claiming Priority (1)
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JP11446697A JP3538520B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 収差補正用液晶パネル、光ピックアップ及び情報再生装置 |
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JPH10289465A JPH10289465A (ja) | 1998-10-27 |
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JP (1) | JP3538520B2 (ja) |
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