JP4760389B2 - ディスク装置、光ピックアップ装置及び非点収差の補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクに光学的に情報の記録や再生を行うためのディスク装置及び光ピックアップ装置、これらの装置にも適用されることがある非点収差の補正方法に関する。

パーソナルコンピュータなどの小型化に伴い、これらの機器に用いられる光ディスク装置の小型化が求められている。これに対して、光ディスク装置に搭載される光学ピックアップ装置に三角形状の立ち上げプリズムを用いることで光学ピックアップ装置を薄型化し、光ディスク装置を小型化する技術が提唱されている（例えば特許文献１参照）。

ところで、光ディスクとしてブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：登録商標）を記録・再生する光ディスク装置における光ピックアップ装置では、球面収差を補正するために、対物レンズに入射するレーザ光の発散角又は収束角を持たせたることが行われている。

しかしながら、光学ピックアップ装置に三角形状の立ち上げプリズムを用い、しかも対物レンズに入射するレーザ光の発散角又は収束角を持たせた場合、立ち上げプリズムのＸＹ（光軸方向をZとする。）方向のビーム整形倍率の比が例えば１．１から１．３程度と報告されており（例えば特許文献１参照）、これでは多大な非点収差が発生する（例えば特許文献２参照）。

そこで、例えば特許文献３に記載されているように、光軸上に液晶装置などを用いて非点収差を補正することが考えられる。
特開２００４−５９０３号公報（段落［００１８］及び段落［００５２］、図３） 特開２００４−２８１０３３号公報（段落［００１４］） 特開平１１−２５９８９２号公報（段落［００１３］、図１）

ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：登録商標）の分野においてもＤＶＤなどと同様に多層化が採用されており、その場合には球面収差の補正も動的となる。具体的には、例えば第１層と第２層とでは球面収差の補正量が異なることになる。そのような場合に、上記のような特許文献３に記載された技術を適用しても非点収差を押さえ込むことができない。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、立ち上げプリズムを用い、かつ、球面収差の補正を動的に行う光ピックアップ装置を有する光ディスク装置において、非点収差を除去し、情報の記録や再生を冗長になることなく正確に行うことができる技術を提供することにある。

かかる課題を解決するため本発明に係る光ディスク装置は、レーザ光を出射する光源と、前記出射されたレーザ光の光軸上に配置されたコリメータレンズと、前記コリメータレンズを通過したレーザ光の光軸をほぼ垂直方向に変換する立ち上げプリズムと、前記立ち上げプリズムにより光軸が変換されたレーザ光を光ディスクに集光させる対物レンズと、前記立ち上げプリズムに入射するレーザ光の発散角又は収束角を変化させる手段と、前記レーザ光の発散角又は収束角の変化に応じて、前記立ち上げプリズムに起因する非点収差を除去する手段とを具備することを特徴とする。

本発明に別の観点に係る光ピックアップ装置は、レーザ光を出射する光源と、前記出射されたレーザ光の光軸上に配置されたコリメータレンズと、前記コリメータレンズを通過したレーザ光の光軸をほぼ垂直方向に変換する立ち上げプリズムと、前記立ち上げプリズムにより光軸が変換されたレーザ光を光ディスクに集光させる対物レンズと、前記立ち上げプリズムに入射するレーザ光の発散角又は収束角を変化させる手段と、前記レーザ光の発散角又は収束角の変化に応じて、前記立ち上げプリズムに起因する非点収差を除去する手段とを具備することを特徴とする。

本発明の更に別の観点に係る非点収差の除去方法は、光源からレーザ光を出射し、前記出射されたレーザ光をコリメータレンズを介して立ち上げプリズムに入射させるときに、前記入射するレーザ光の発散角又は収束角を変化させ、前記レーザ光の発散角又は収束角の変化に応じて、前記立ち上げプリズムに起因する非点収差を除去し、前記レーザ光を前記立ち上げプリズム及び対物レンズを介して光ディスクに集光させることを特徴とする。

本発明では、立ち上げプリズムに入射するレーザ光の発散角又は収束角を変化させることによって球面収差の補正量を適応的に制御することができ、しかもこのようなレーザ光の発散角又は収束角の変化に応じて、立ち上げプリズムに起因する非点収差を除去するようにしているので、立ち上げプリズムを用い、かつ、球面収差の補正を動的に行う光ピックアップ装置を有する光ディスク装置において、非点収差を除去し、情報の記録や再生を冗長になることなく正確に行うことができる。
（１）前記除去手段は、前記レーザ光の光軸上に配置され、前記非点収差を除去するための液晶装置を有することを特徴とする。

液晶装置は単にレーザ光の光軸上に配置するだけでよいので、光学的な複雑な構成が不要となる。
（２）前記除去手段は、前記光ディスクからの反射光のパワー成分を検出する機構を有し、前記検出されたパワー成分に応じて、前記立ち上げプリズムに起因する非点収差を除去することを特徴とする。

光ディスクからの反射光のパワー成分を検出することで、立ち上げプリズムに起因する非点収差を検知することができ、これにより立ち上げプリズムに起因する非点収差を除去することが可能となる。
（３）前記変化手段は、前記コリメータレンズを光軸に沿って移動させる機構を有することを特徴とする。

簡単な構成で、立ち上げプリズムに入射するレーザ光の発散角又は収束角を変化させることが可能になる。また、後述するようにプリズムに起因する非点収差の量の把握が簡単な構成で可能となる。
（４）即ち、前記除去手段は、前記コリメータレンズの位置と立ち上げプリズムに起因する非点収差の量とを関係を予め記憶し又は計算により算出する手段と、前記コリメータレンズの位置を検出する機構を有し、前記検出された位置に応じて前記プリズムに起因する非点収差の量を前記関係から求め、この求められた結果に基づき前記立ち上げプリズムに起因する非点収差を除去することを特徴とする。

これにより、プリズムに起因する非点収差の量の把握が簡単な構成で可能となる。
（５）前記変化手段は、前記レーザ光の光軸上に配置され、発散角又は収束角を変化させる液晶装置であることを特徴とする。

これにより、コリメータレンズを光軸に沿って移動させる機構は不要となる。また、液晶装置に印加される電圧に応じて非点収差の量を推定が可能であり、非点収差の量の把握も容易となる。
（６）前記光源が、青色半導体レーザであり、前記対物レンズの開口数が、約０．８５であることを特徴とする。

このような光学系で球面収差の補正量を適応的に制御する必要が生じ、従って立ち上げプリズムに起因する非点収差が発生するので、本発明の適用に適した光学系である。

以上のように、本発明によれば、レーザ光の発散角又は収束角の変化に応じて、立ち上げプリズムに起因する非点収差を除去しているので、立ち上げプリズムを用い、かつ、球面収差の補正を動的に行う光ピックアップ装置を有する光ディスク装置において、非点収差を除去し、情報の記録や再生を冗長になることなく正確に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

（実施形態１）

図１は本発明の第１の実施の形態に係る光ディスク装置１の概略斜視図である。

図１に示す光ディスク装置１は、装着された光ディスク（ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：登録商標））２に対して情報の記録や再生を行う装置である。

この光ディスク装置１は、例えばブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：登録商標）などの光ディスク２が装着されるディスクテーブル３と、移動可能に設けられた移動ベース４と、移動ベース４を案内するためのガイド軸５と、光ディスク２に情報を記録したり再生したりする光ピックアップ装置６と、これらを収容する筐体７とを備えている。

ディスクテーブル３は、光ディスク２を装着するためのチャッキング機構が設けられている。これにより、ディスクテーブル３に光ディスク２を装着して例えば回転することができるように構成されている。

移動ベース４は、例えば光ディスク２の半径方向にスライド可能に設けられている。移動ベース４には、光ピックアップ装置６や後述する送りモータなどが搭載される。

ガイド軸５は、移動ベース４を光ディスク２の半径方向に案内する。

光ピックアップ装置６は、対物レンズアクチュエータ８を備え、対物レンズアクチュエータ８は、後述する対物レンズをフォーカッシング方向及びトラッキング方向に変位させて、フォーカスサーボや、トラッキングサーボ等の駆動制御を行う。

図２は図１に示した光ディスク装置１の構成を示すブロック図である。

光ディスク装置１は、図２に示すように、上記の光ピックアップ装置６の他に、スピンドルモータ９と、送りモータ１０と、システムコントローラ１１と、サーボ制御回路１２と、プリアンプ１３と、信号変復調器及びＥＣＣ（誤り訂正符号）部１４と、インターフェース１５と、Ｄ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器１６と、オーディオ・ビジュアル処理部１７と、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１８と、レーザ制御部１９と、ディスク種別判別部２０とを備えている。

スピンドルモータ９は、光ディスク２を回転駆動するためのモータである。

送りモータ１０は、図１に示した移動ベース４を光ディスク２の半径方向に移動するためのモータである。これにより、光ピックアップ装置６が光ディスク２の半径方向に移動される

システムコントローラ１１は、この光ディスク装置１全体及び信号処理やサーボ制御などの個別制御を行うために設けられている。

サーボ制御回路１２は、プリアンプ１３から得られる信号（フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号）に基づきフォーカスサーボ信号及びトラッキングサーボ信号を生成し、これらの信号を光ピックアップ装置６及び送りモータ１０に送る。

プリアンプ１３は、光ピックアップ装置６で得られた信号からフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及びＲＦ信号）を生成する。

信号変復調器及びＥＣＣ（誤り訂正符号）部１４は、ＲＦ信号を復調し、記録信号を復調すると共に、誤り訂正符号化処理を行う。例えば、記録信号にはＥＣＣを付加し、再生信号（ＲＦ信号）については誤り訂正を行う。

インターフェース１５は、外部コンピュータ２１との間で信号の遣り取り行う。

Ｄ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器１６は、再生信号をディジタル信号からアナログ信号に変換すると共に、記録信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。

オーディオ・ビジュアル処理部１７及びオーディオ・ビジュアル信号入出力部１８は、外部機器との間でオーディオ信号や映像信号の遣り取りを行う。

レーザ制御部１９は、記録や再生、光ディスク２の種別などに応じて光ピックアップ装置６に搭載された半導体レーザの出力や波長を制御する。

ディスク種別判別部２０は、装填された光ディスク２の種別、例えばＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：登録商標）などの判別を行う。

図３は図２の光ピックアップ装置６の構成を示すブロック図である。

光ピックアップ装置６は、図３に示すように、光源としての半導体レーザ３１、ビームスプリッター３２、レンズ３３、コリメータレンズ３４ａ、コリメータレンズ駆動機構３４ｂ、非点収差補正素子３５、立ち上げプリズム３６、１／４波長板３７、対物レンズ３８、信号検出系３９を備えている。

半導体レーザ３１は、例えば波長４０５ｎｍの青色レーザ光を射出する青色半導体レーザである。もちろん、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷに対応するために波長７８０ｎｍのレーザ光、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷなどに対応するために波長６５０ｎｍのレーザ光を選択的に出射可能な光源を用いても構わない。

ビームスプリッター３２は、９０°偏光した戻り光を反射させて信号検出系３９に導くための光学素子である。

レンズ３３は、ビームスプリッター３２で反射した光を信号検出系３９に集光させる。

コリメータレンズ３４ａは、ビームスプリッター３２を通過したレーザ光をほぼ平行光とするための光学素子であるが、ここではレーザ光の発散角又は収束角を変化させるための光学素子でもある。

コリメータレンズ駆動機構３４ｂは、コリメータレンズ３４ａを光軸（紙面左右方向）に沿って移動させるための機構である。コリメータレンズ３４ａが光軸に沿って移動することで、レーザ光の発散角又は収束角が変化する。このような移動の制御は例えばシステムコントローラ１１の制御によって行われる。

非点収差補正素子３５は、例えば、コリメータレンズ３４ａと立ち上げレンズ３６との間に設けられている。非点収差補正素子３５は、例えば液晶装置によって構成される。非点収差補正素子３５は、光軸方向（Ｚ方向）と直交するＸ方向とＹ方向とで屈折率の差を持たせることで、立ち上げプリズム３６に起因する非点収差を除去する。非点収差補正素子３５の制御は例えばシステムコントローラ１１の制御によって行われる。

例えば、非点収差補正素子３５は、レーザ光の発散角又は収束角が変化に応じて、換言するとレーザ光の発散角又は収束角が変化した場合であっても、立ち上げプリズム３６のＸ−Ｙ方向のビーム整形倍率に依存して発生する非点収差を補正するようにアクティブに（動的に）制御される。

より具体的には、システムコントローラ１１は、例えば図４に示すように、コリメータレンズ３４ａの位置と非点収差量との関係のデータを予め記憶している。そして、システムコントローラ１１は、コリメータレンズ３４ａの位置に応じてアクティブに（動的に）非点収差補正素子３５を駆動するための電圧を制御する。なお、このようなデータを予め持つのではなく、これに近似する計算式を持っておきその都度計算により求める構成としても勿論構わない。

非点収差補正素子３５としては、液晶装置ばかりでなく、ＰＬＺＴなど他の素子を用いても勿論構わない。

立ち上げプリズム３６は、鈍角の頂角を有する略二等辺三角形の断面を有する三角柱状の形状を有している。立ち上げプリズム３６は、アナモフィック（ａｎａｍｏｐｈｉｃ）プリズムとして機能する。すなわち、立ち上げプリズム３６をレーザ光が透過することで、レーザ光の光強度分布が略円形の光強度分布に変換される。

対物レンズ３８は、開口数が例えば約０．８５であり、レーザ光を光ディスク２に集光する。

信号検出系３９は、入射したレーザ光の強度を検出するフォトディテクタ（ＰＤ）などの受光素子である。信号検出系３９は、光ディスク２からの反射光を信号として検出する。この信号はプリアンプ１３に送られる。信号検出系３９には、サーボ系の受光素子も含まれる。

そして、信号を光ディスク２に記録する場合には、半導体レーザ３１から射出されたレーザ光は、ビームスプリッター３２、コリメータレンズ３４ａ、非点収差補正素子３５、立ち上げプリズム３６、１／４波長板３７及び対物レンズ３８を介して、光ディスク２に集光される。これにより、信号を光ディスク２に記録される。

信号を光ディスク２から再生する場合には、半導体レーザ３１から射出されたレーザ光は、ビームスプリッター３２、コリメータレンズ３４ａ、非点収差補正素子３５、立ち上げプリズム３６、１／４波長板３７及び対物レンズ３８を介して、光ディスク２に集光される。光ディスク２からの反射光（戻り光）は、対物レンズ３８、１／４波長板３７、立ち上げプリズム３６、非点収差補正素子３５、コリメータレンズ３４ａ、ビームスプリッター３２及びレンズ３３を介して、信号検出系３９に集光される。これにより、信号検出系３９により信号が検出される。

ここで、このように構成された光ディスク装置１では、例えば光ディスク２が２層のブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：登録商標）であり、対物レンズ３８の開口数が０．８５程度において各層に焦点をそれぞれ合わせようとすると、球面収差がそれぞれの場合で異なることになる。そこで、この光ディスク装置１では、コリメータレンズ３４ａを光軸に沿って移動させることで、立ち上げプリズムに入射するレーザ光の発散角又は収束角を変化させることによって球面収差の補正量を適応的に制御している。

しかし、このように立ち上げプリズム３６を用いて小型化を図った光ディスク装置１では、立ち上げプリズム３６に起因して非点収差が発生してしまう。しかも、その非点収差は、レーザ光の発散角又は収束角を変化させるとそれに応じて変化してしまう。

そこで、この実施形態に係る光ディスク装置１では、このようなレーザ光の発散角又は収束角の変化に応じて、非点収差補正素子３５を制御することで立ち上げプリズム３６に起因する非点収差を除去するようにしている。

よって、この実施形態に係る光ディスク装置１では、非点収差を除去し、情報の記録や再生を冗長になることなく正確に行うことができるようになる。

（実施形態２）

次に、本発明の第２の実施の形態の光ディスク装置について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態以降においては、第１の実施形態の構成要素と共通する構成要素等については、第１の実施形態の構成要素と同一の符号を付しその説明を省略し異なる箇所を中心的に説明する。

図５は第２の実施の形態の光ピックアップの構成を示すブロック図である。

上記の第１の実施の形態における光ディスク装置では、コリメータレンズ３４ａの位置と非点収差量との関係のデータを予め記憶しておき、コリメータレンズ３４ａの位置に応じてアクティブに非点収差補正素子３５を駆動するための電圧を制御するものであった。

この第２の実施形態においては、光ピックアップ装置６ａにおける例えばコリメータレンズ３４ａと非点収差補正素子３５との間にビームスプリッター４０を介在させ、戻り光をビームスプリッター４０で反射させてレンズ４１を介してレーザの波面のパワー成分を検出するためのパワー成分検出系４２に集光させる構成としている。

そして、この光ディスク装置では、パワー成分検出系４２による検出結果に応じて、例えばシステムコントローラ１１が、アクティブに（動的に）非点収差補正素子３５を駆動するための電圧を制御している。

この第２の実施形態によれば、現実の系で非点収差を検出してそれを除去するように構成しているので、より正確に非点収差を除去することが可能となる。

（実施形態３）

次に、本発明の第３の実施の形態の光ディスク装置について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態以降においては、第１の実施形態の構成要素と共通する構成要素等については、第１の実施形態の構成要素と同一の符号を付しその説明を省略し異なる箇所を中心的に説明する。

上記の第１の実施の形態における光ディスク装置では、コリメータレンズ３４ａを光軸に沿って移動させることで球面収差を補正する構成であった。

これに対して、この第３実施形態に係る光ディスク装置における光ピックアップ装置６ｂでは、コリメータレンズ３４ａを固定し、例えばコリメータレンズ３４ａと非点収差補正素子３５との間に球面収差を補正するための液晶装置５１を介在させた点が異なる。液晶装置５１は、例えばシステムコントローラ１１が制御する。

この第３の実施形態によれば、液晶装置５１及び非点収差補正素子３５がシステムコントローラ１１の制御下にあることから、液晶装置５１の駆動電圧に応じて非点収差補正素子３５の制御電圧を制御すればよく、非点収差を除去するための制御を正確かつ簡単な構成で行うことができる。

なお、液晶素子５１の代わりにＰＬＺＴなどを用いても勿論構わない。

（その他）

本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その技術思想の範囲内で様々に変形して実施することが可能であり、当然その範囲は本発明の技術的範囲に属するものである。

例えば図７に示すように、非点収差補正素子３５をビームスプリッター３２とコリメータレンズ３４ａとの間に配置するような構成としても勿論構わない。

光ディスク装置としては、再生専用機であってもよく、また記録専用機であっても勿論本発明を適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る光ディスク装置の概略斜視図である。 図１の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 図２の光ピックアップの構成を示すブロック図である。 コリメータレンズの位置と非点収差量との関係のグラフである。 第２の実施の形態の光ピックアップの構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態の光ピックアップの構成を示すブロック図である。 変形例の光ピックアップの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 光ディスク装置
２ 光ディスク
６ 光ピックアップ装置
３１ 半導体レーザ
３４ａ コリメータレンズ
３４ｂ コリメータレンズ駆動機構
３５ 非点収差補正素子
３６ 立ち上げプリズム
３８ 対物レンズ

Claims (4)

1. レーザ光を出射する光源と、
   前記出射されたレーザ光の光軸上に配置されたコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズを通過したレーザ光の光軸をほぼ垂直方向に変換する立ち上げプリズムと、
   前記立ち上げプリズムにより光軸が変換されたレーザ光を光ディスクに集光させる対物レンズと、
   前記コリメータレンズを光軸に沿って移動させる機構を有し、前記コリメータレンズを光軸に沿って移動させることで前記立ち上げプリズムに入射するレーザ光の発散角又は収束角を変化させる手段と、
   前記コリメータレンズと前記立ち上げプリズムとの間に配置され、前記レーザ光の発散角又は収束角の変化に応じて、前記立ち上げプリズムに起因する非点収差を補正する非点収差補正素子と、
   前記コリメータレンズの位置と非点収差量との関係のデータを予め記憶し、又は前記コリメータレンズの位置から非点収差量を求める計算式を持ち、前記コリメータレンズの位置に応じた前記立ち上げプリズムに起因する非点収差の量を求め、求められた量に応じて前記非点収差補正素子を駆動するための電圧をアクティブに制御するシステムコントローラと
   を具備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であって、
   前記非点収差補正素子は、前記レーザ光の光軸上に配置され、前記非点収差を除去するための液晶装置を有する光ピックアップ装置。
3. 請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
   前記光源が、青色半導体レーザであり、
   前記対物レンズの開口数が、約０．８５である
   光ピックアップ装置。
4. レーザ光を出射する光源と、
   前記出射されたレーザ光の光軸上に配置されたコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズを通過したレーザ光の光軸をほぼ垂直方向に変換する立ち上げプリズムと、
   前記立ち上げプリズムにより光軸が変換されたレーザ光を光ディスクに集光させる対物レンズと、
   前記コリメータレンズを光軸に沿って移動させる機構を有し、前記コリメータレンズを光軸に沿って移動させることで前記立ち上げプリズムに入射するレーザ光の発散角又は収束角を変化させる手段と、
   前記コリメータレンズと前記立ち上げプリズムとの間に配置され、前記レーザ光の発散角又は収束角の変化に応じて、前記立ち上げプリズムに起因する非点収差を補正する非点収差補正素子と、
   前記コリメータレンズの位置と非点収差量との関係のデータを予め記憶し、又は前記コリメータレンズの位置から非点収差量を求める計算式を持ち、前記コリメータレンズの位置に応じた前記立ち上げプリズムに起因する非点収差の量を求め、求められた量に応じて前記非点収差補正素子を駆動するための電圧をアクティブに制御するシステムコントローラと
   を具備する光ディスク装置。

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