JP4289392B2 - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクに光ビームを照射して情報の読取りや書込みを行う光ピックアップ装置、およびそれを搭載する光ディスク装置に関するものである。

昨今、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の光ディスクが普及している。かかる光ディスクの記録再生を行う場合、光ディスクに光ビーム（例えば、レーザ光）を照射して情報の読取りや情報の書込みを行う光ピックアップ装置が用いられる。

ただし、光ピックアップ装置が使用される場合、すなわち、光ビームを用いた光学的なデータの記録または再生が行われる場合、光ディスクの記録面上に、コマ収差および球面収差等の諸収差が生じてしまう。そして、このような諸収差は、光ディスクへの記録および再生の障害になる。

そこで、諸収差を防止する光ピックアップ装置が種々開発されている。例えば、図６に示すような特許文献１の光ピックアップ装置１５９では、コマ収差補正用の液晶素子ｄ１’と球面収差補正用の液晶素子ｄ２’とが搭載されている。

具体的には、対物レンズ１２１を通過して光ディスク１４１に到達する光が、必ず、コマ収差補正用の液晶素子ｄ１’と球面収差補正用の液晶素子ｄ２’とを通過するようになっている。そのため、光ディスク１４１に到達する光に生じるコマ収差および球面収差が、両液晶素子ｄ１’・ｄ２’の影響によって防止される。
特開２００４−１０３０９３号公報

ところで、球面収差補正用の液晶素子ｄ２’では、液晶を挟持する基板の少なくとも一方に、同心円状の透明電極が設けられている。そして、この同心円の中心軸と対物レンズ１２１のレンズ軸とが一致している場合に、最適な球面収差補正が可能になっている。

しかしながら、特許文献１の光ピックアップ装置１５９では、対物レンズ１２１は、アクチュエータ１０２に搭載されているので変動する。そのために、液晶素子ｄ２’における透明電極の同心円の中心軸と対物レンズ１２１のレンズ軸とにズレが生じやすい。そして、かかるようなズレが生じると、コマ収差が発生する。

すると、特許文献１のように、アクチュエータ１０２に対物レンズ１２１のみが搭載されている光ピックアップ装置１５９の場合、かかるアクチュエータ１０２の移動に起因して、レンズ軸と透明電極の中心軸がズレ、コマ収差が比較的強く生じることになる。そして、このように比較的強いコマ収差が生じてしまうと、コマ収差用の液晶素子ｄ１’は、コマ収差を十分に補正できない。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。そして、その目的は、光ディスク上で生じるコマ収差を防止する光ピックアップ装置と、それを搭載する光ディスク装置を提供することにある。

本発明は、基台に搭載された光源から出射された出射光を、アクチュエータに搭載されている対物レンズを介して光ディスクに照射する光ピックアップ装置である。そして、かかる光ピックアップ装置では、基台とアクチュエータとは分離配置されており、かかる基台には、出射光の第１収差の補正に対応した第１補正素子が搭載されている。一方、アクチュエータには、出射光の第２収差の補正に対応した第２補正素子が搭載されている。

なお、第１補正素子および第２補正素子は、特に限定されるものではないが、液晶を含む第１液晶素子および第２液晶素子であると望ましい。

また、第１液晶素子は、第１収差であるコマ収差に対応しており、第２液晶素子は、第２収差である球面収差に対応していると望ましい。

また、光ピックアップ装置を搭載することで、光ディスクからの戻り光を受光する受光素子を含むとともに、受光素子からの電気信号を検出する検出回路と、第１液晶素子の駆動を制御する液晶駆動回路と、検出回路による検出電気信号に応じて、液晶駆動回路を制御し、第１液晶素子の駆動を制御する中央制御回路と、を含んでいる光ディスク装置も本発明である。

なお、本発明を別表現すると、基台に搭載された光源から出射された出射光を、アクチュエータに搭載されている対物レンズを介して光ディスクに照射する光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置であって、基台と上記アクチュエータとは分離配置されており、基台には、出射光の第１収差であるコマ収差の補正に対応した第１補正素子が搭載されており、アクチュエータには、出射光の第２収差である球面収差の補正に対応した第２補正素子が搭載されており、第１補正素子および第２補正素子は、液晶を含む第１液晶素子および第２液晶素子であり、光ピックアップ装置を搭載することで、光ディスクからの戻り光を受光する受光素子を含むとともに、受光素子からの電気信号を検出する検出回路と、第１液晶素子の駆動を制御する液晶駆動回路と、検出回路による検出電気信号に応じて、液晶駆動回路を制御し、第１液晶素子の駆動を制御する中央制御回路と、を含んでいる光ディスク装置と表現してもよい。

本発明によれば、補正対象の異なる異種の第１補正素子および第２補正素子が、別個の部材（すなわち、基台とアクチュエータと）に分けて搭載されている。そのため、例えば、球面収差は、アクチュエータ内の対物レンズに一緒に搭載されている第２補正素子で補正される。一方で、対物レンズと第２補正素子との位置ズレに起因するコマ収差や、アクチュエータの移動によって生じるコマ収差は、基台に搭載された第１補正素子で補正可能になる。

［実施の形態１］
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、図面によっては便宜上、部材番号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。

図１は、光ピックアップ装置５９を搭載した光ディスク装置６９の構成を示す構成図である。この図に示すように、光ピックアップ装置５９は、少なくとも、基台（固定光学部）１と、アクチュエータ２（変動光学部）とを含んでいる。なお、図１では、便宜上、光ディスク４１も図示されている。そして、かかる光ディスク４１に入射するレーザ光を“照射光”、光ディスク４１から反射するレーザ光を“戻り光”と称する。

基台１には、２個のレーザダイオード（光源）１１・１２、ダイクロイックプリズム１３、ビームスプリッタ１４、コリメータレンズ１５、立ち上げミラー１６、１個の液晶素子Ｄ（第１補正素子；Ｄ１）、シリンドリカルレンズ１７、およびフォトダイオード１８が搭載されている。

一方、アクチュエータ２には、図２および図３（図２の内部斜視図）に示すように、１個の液晶素子Ｄ（第２補正素子；Ｄ２）および対物レンズ２１が搭載されている。ただし、不図示ではあるが、対物レンズ２１の開口数（ＮＡ；Numerical Aperture）を波長に応じて調整する開口調整素子（例えば、ホログラム素子）が搭載されていてもよい。

そして、以降では、まず、照射光の進行順に沿うようにして、各部材を説明する。
基台１には、２個のレーザダイオード１１・１２が含まれている。そして、２個有るレーザダイオードのうちの一方であるレーザダイオード１１は、単一波長のレーザ光をダイクロイックプリズム１３に向けて出射する。他方のレーザダイオード１２は、複数波長のレーザ光をダイクロイックプリズム１３に向けて出射する。

そして、レーザダイオード１１は、次世代ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）の１つであるブルーレイディスク（Blu-ray Disc；ＢＤ）に使用する波長４０５ｎｍのレーザ光を出射する。一方で、レーザダイオード１２は、ＣＤ（Compact Disc）およびＤＶＤに使用する波長７８５ｎｍおよび波長６６０ｎｍのレーザ光を出射する。したがって、光ピックアップ装置５９は、ＢＤ、ＣＤ、ＤＶＤの３形式の光学ディスクに対応可能になっている。

なお、レーザダイオード１１とレーザダイオード１２とは、ダイクロイックプリズム１３から出射する光、すなわち、レーザダイオード１１に基づくレーザ光（後述する反射光）の光軸とレーザダイオード１２に基づく光（後述する透過光）の光軸とをほぼ一致させるように配置されている。

ダイクロイックプリズム１３は、レーザダイオード１１・１２からのレーザ光を受光し、レーザダイオード１１から出射されたレーザを反射させる一方、レーザダイオード１２から出射されたレーザ光を透過させる。そして、ダイクロイックプリズム１３から出射する反射光および透過光は、ビームスプリッタ１４に向けて進行する。

ビームスプリッタ１４は、ダイクロイックプリズム１３から進行してくるレーザ光を反射させることで、コリメータレンズ１５導く。

コリメータレンズ１５は、ビームスプリッタ１４からの光（詳説すると、発散光）を平行光に変換して、立ち上げミラー１６へ導く。

立ち上げミラー１６は、入射する平行光を反射させ、２個有る液晶素子Ｄ（Ｄ１・Ｄ２）の内の一方であるコマ収差用の液晶素子Ｄ１に導く。

液晶素子（収差補正素子）Ｄ１は、２枚の透明基板をシール材で貼り合わし、これらの基板同士の隙間に液晶を注入している。また、液晶素子Ｄ１は、各々の透明基板における液晶側の一面に、コマ収差補正（第１収差）に適した形状になっている透明電極（例えば、ＩＴＯ；Indium-Tin-Oxide）を配するとともに、各々の透明電極における液晶側の一面に、配向膜を配している。

そして、液晶素子Ｄ１は、入射してくる光を通過させ、アクチュエータ２に搭載されている液晶素子Ｄ２へ導く。ただし、液晶素子Ｄ１内の透明電極の形状と、透明電極間に印加される電圧によって変化する液晶（詳説すると、液晶分子）の傾きとに応じて、液晶素子Ｄ１を通過する光は位相を種々変化させて、液晶素子Ｄ２に到達する。

液晶素子Ｄ２は、液晶素子Ｄ１を通過する光を受光するとともに、その光を対物レンズ２１に導く。そして、かかる液晶素子Ｄ２は、構成自体は液晶素子Ｄ１と同様であるものの、透明電極を球面収差補正（第２収差）に適した同心円形状になっている（図４参照）。そのため、液晶素子Ｄ２内の透明電極の形状と、透明電極間に印加される電圧によって変化する液晶の傾きとに応じて、液晶素子Ｄ２を通過する光は位相を種々変化させて、対物レンズ２１に到達する。

対物レンズ２１は、入射する光を光ディスク４１の記録面に集光する。なお、このようにして集光した光は、液晶素子Ｄ（Ｄ１・Ｄ２）での位相調整によって、球面収差およびコマ収差を発生させない。すなわち、液晶素子Ｄ１・Ｄ２での透明電極の形状と、透明電極間に印加される電圧によって変化する液晶の傾きとは、光ディスク４１の記録面での集光のスポットに、球面収差およびコマ収差が生じないように設定されている。

続いて、戻り光の進行順に沿うようにして、各部材を説明する。
光ディスク４１からの戻り光は、アクチュエータ２に搭載された対物レンズ２１および液晶素子Ｄ２を通過した後に、基台１に搭載された液晶素子Ｄ１、立ち上げミラー１６、およびコリメータレンズ１５を介して、ビームスプリッタ１４に到達する。そして、ビームスプリッタ１４は、戻り光を反射させることなく透過させ、シリンドリカルレンズ１７に導く。

シリンドリカルレンズ１７は、入射する光をフォトダイオード（受光素子）１８の光検出領域（不図示）に集光させる。

フォトダイオード１８は、光検出領域で受光した光信号を電気信号へと光電変換し、その電気信号を、光ディスク装置６９内のＲＦ（Radio Frequency）検出回路３１に送信する。そして、ＲＦ検出回路３１によって検出された電気信号は、情報を再生するための再生信号や、対物レンズ２１のフォーカス調整やトラッキング調整を行うためのフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号等として利用される。

なお、ＲＦ検出回路（検出回路）３１や、液晶素子Ｄ（Ｄ１・Ｄ２）を制御する光ピックアップ装置５９内の液晶駆動回路３２（３２Ｄ１・３２Ｄ２）、および対物レンズ２１の位置を変化させる種々の駆動源を制御する対物レンズ駆動回路３３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央制御回路）３４によって統括制御されている。

以上のように、光ピックアップ装置５９は、レーザダイオード１１・１２から出射されたレーザ光を、アクチュエータ２に搭載されている対物レンズ２１を介して光ディスク４１に照射させている。

ただし、基台１とアクチュエータ２とは分離配置されている。そして、基台１には、レーザ光のコマ収差補正に対応した液晶素子Ｄ１が搭載されており、アクチュエータ２には、レーザ光の球面収差補正に対応した液晶素子Ｄ２が搭載されている。

このような光ピックアップ装置５９であれば、アクチュエータ２には、対物レンズ２１と球面収差補正用の液晶素子Ｄ２とが搭載されている。そのため、液晶素子Ｄ２における同心円状の透明電極Ｊの中心軸（図４参照）と対物レンズ２１のレンズ軸とを一致させる配置が容易になる。

ただし、製造公差上、両軸一致の許容レベル（軸ズレが１０μｍ以内）に設定することが難しい場合もある。そして、両軸一致の許容レベルを超えるようにして、対物レンズ２１と液晶素子Ｄ２とが配置していると、それに起因して、対物レンズ２１からの出射光にコマ収差が発生する。

また、アクチュエータ２が光ディスク４１のトラックを追従した場合、基台１から進行してくる光が、精度よく液晶素子Ｄ２および対物レンズ２１に入射しない。すなわち、アクチュエータ２の位置と基台１との間に位置ズレが生じる。そして、このような位置ズレ、すなわち、液晶素子Ｄ１と液晶素子Ｄ２との間での位置ズレによっても、コマ収差が発生する。

しかしながら、光ピックアップ装置５９では、かかるようなコマ収差を補正するための液晶素子Ｄ１が基台１に搭載されている。したがって、光ピックアップ装置５９は、２つの収差（球面収差・コマ収差）を防止することができる。

その上、液晶素子Ｄ２における透明電極Ｊの中心軸と対物レンズ２１のレンズ軸とが、許容範囲を超えたことに起因するコマ収差を防止できることから、液晶素子Ｄ２と対物レンズ２１との配置精度の条件（許容レベル）が緩和することにもなる。したがって、このような光ピックアップ装置５９では、製造が容易になっている。

また、アクチュエータ２は、２個の液晶素子Ｄ１・Ｄ２を搭載せず、１個の液晶素子Ｄ２のみを搭載している。そのために、このようなアクチュエータ２は、２個の液晶素子を搭載しているアクチュエータに比べて軽量化されることになる。すると、かかるアクチュエータ２を変動させる推力の低減が図れ、例えば、比較的低パワーで安価な駆動源（モータ等）がアクチュエータ２用の動力源として使用可能になる。その結果、光ピックアップ装置５９のコストダウンが図れることになる。

ところで、コマ収差は、アクチュエータ２の移動によっても生じる。そして、かかるようなコマ収差が生じてしまうと、戻り光が所定形状にならず、その戻り光を受光するフォトダイオード１８によって光電変換される電気信号も所定の電気信号と異なったものになってしまう。

そこで、戻り光を受光する基台１内のフォトダイオード１８からの電気信号を検出するＲＦ検出回路３１が、光ディスク装置６９に搭載されている。その上、光ディスク装置６９では、ＲＦ検出回路３１による検出電気信号に応じて、基台１内の液晶駆動回路３２Ｄ１を制御し、液晶素子Ｄ１の駆動を制御する（すなわち液晶の傾きを制御する）ＣＰＵ３４が搭載されている。

このようになっていると、ＲＦ検出回路３１は、フォトダイオード１８によって光電変換された電気信号を検出するとともに、ＣＰＵ３４に伝送する。そして、ＣＰＵ３４は、伝送されてきた電気信号に応じて、液晶素駆動回路３２Ｄ１を制御する。

例えば、ＣＰＵ３４は、伝送されてくる電気信号と所定の電位信号との誤差（ジッタ等）を算出し、その誤差を解消させるように、液晶素子の駆動を制御する。したがって、光ピックアップ装置５９における液晶素子Ｄ１は、レーザ光に生じるコマ収差を能動的に補正できる。

［その他の実施の形態］
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

例えば、基台１とアクチュエータ２との配置は、図１に限定されるものではなく、例えば、図５に示すような配置であってもよい（なお、説明した部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略している）。

詳説すると、基台１から出射してくるレーザ光を受光し、そのレーザ光を立ち上げる立ち上げミラー１６と、その立ち上げミラー１６から反射光を通過させる液晶素子Ｄ２および対物レンズ２１とが、アクチュエータ２に搭載されていてもよい。このようになっていると、アクチュエータ２がラジアル方向およびフォーカス方向に移動するものの、基台１が完全に固定できるので望ましい。

また、液晶素子Ｄ１が基台１に搭載され、液晶素子Ｄ２がアクチュエータ２に搭載されている例を挙げて説明してきたが、これに限定されるものではない。すなわち、液晶素子Ｄ１がアクチュエータ２に搭載され、液晶素子Ｄ２が基台１に搭載されていてもよい。

要は、光ディスク４１に到達した光、詳説すると、光ディスク４１に内在している各記録層に到達した光が、諸収差を発生させないのであれば、液晶素子Ｄ１・Ｄ２の位置は、基台１またはアクチュエータ２のいずれであってもよい。

また、収差補正素子は、液晶素子Ｄに限定されるものではなく、他の光学素子、例えば、回折格子や整形ミラー等であってもよい。

また、図１では、液晶素子Ｄ１と液晶素子Ｄ２とに対応して、液晶駆動回路３２Ｄ１と液晶駆動回路３２Ｄ２とが搭載されている基台１を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。液晶素子Ｄ１・液晶素子Ｄ２を統括して制御可能な１個の液晶駆動回路３２が基台１に搭載されていてもよい。要は、ＣＰＵ３４の制御下のもと、液晶素子Ｄ１と液晶素子Ｄ２とを制御できる液晶駆動回路であれば、その個数や形態は特に限定されない。

は、光ピックアップ装置の構成図である。 は、アクチュエータの拡大斜視図である。 は、アクチュエータの内部斜視図である。 は、液晶素子に含まれる透明電極の平面図である。 は、図１の他の一例を示す構成図である。 は、従来の光ピックアップ装置の構成図である。

符号の説明

１ 基台
２ アクチュエータ
１１ レーザダイオード（光源）
１２ レーザダイオード（光源）
１３ ダイクロイックプリズム
１４ ビームスプリッタ
１５ コリメータレンズ
１６ 立ち上げミラー
１７ シリンドリカルレンズ
１８ フォトダイオード（受光素子）
２１ 対物レンズ
Ｄ１ 液晶素子（第１補正素子）
Ｄ２ 液晶素子（第２補正素子）
３１ ＲＦ検出回路（検出回路）
３２ 液晶駆動回路
３３ 対物レンズ駆動回路
３４ ＣＰＵ（中央制御回路）
４１ 光ディスク
５９ 光ピックアップ装置
６９ 光ディスク装置

Claims (3)

1. 基台に搭載された光源から出射された出射光を、アクチュエータに搭載されている対物レンズを介して光ディスクに照射する光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置であって、
   上記基台と上記アクチュエータとは分離配置されており、
   基台には、上記出射光の第１収差であるコマ収差の補正に対応した第１補正素子が搭載されており、
   アクチュエータには、上記出射光の第２収差である球面収差の補正に対応した第２補正素子が搭載されており、
   上記の第１補正素子および第２補正素子は、液晶を含む第１液晶素子および第２液晶素子であり、
   上記光ピックアップ装置を搭載することで、上記光ディスクからの戻り光を受光する受光素子を含むとともに、
   上記受光素子からの電気信号を検出する検出回路と、
   上記第１液晶素子の駆動を制御する液晶駆動回路と、
   上記検出回路による検出電気信号に応じて、上記液晶駆動回路を制御し、上記第１液晶素子の駆動を制御する中央制御回路と、
   を含んでいる光ディスク装置。
2. 基台に搭載された光源から出射された出射光を、アクチュエータに搭載されている対物レンズを介して光ディスクに照射する光ピックアップ装置であって、
   上記基台と上記アクチュエータとは分離配置されており、
   基台には、上記出射光の第１収差の補正に対応した第１補正素子が搭載されており、
   アクチュエータには、上記出射光の第２収差の補正に対応した第２補正素子が搭載されており、
   上記の第１補正素子および第２補正素子は、液晶を含む第１液晶素子および第２液晶素子であり、
   上記の第１液晶素子は、上記第１収差であるコマ収差に対応しており、
   上記第２液晶素子は、上記第２収差である球面収差に対応してい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を搭載することで、上記光ディスクからの戻り光を受光する受光素子を含むとともに、
   上記受光素子からの電気信号を検出する検出回路と、
   上記第１液晶素子の駆動を制御する液晶駆動回路と、
   上記検出回路による検出電気信号に応じて、上記液晶駆動回路を制御し、上記第１液晶素子の駆動を制御する中央制御回路と、
   を含んでいる光ディスク装置。

Images