(57)【要約】【課題】液晶素子を対物レンズと一体化しないでも、受光素子のみでレンズシフト量を検出しながら、安定に球面収差の補正を行うことができるようにする。【解決手段】液晶素子２０を、対物レンズ２のレンズシフト用のアクチュエータ８と独立して配置した状態で、液晶素子２０をレンズシフトと同じ方向へ移動させる液晶素子シフト機構を設ける。液晶素子２０の透明電極部は波面収差低減優先で形成され、かつその液晶素子２０の移動を、受光素子４でのみ観測可能な相対的なレンズシフト量を検出しながら、そのレンズシフト量をもとにした演算で導かれたステップ移動量で移動させる。【選択図】　　　図１
2004030726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射した光を光記録媒体に集光するための対物レンズと、光記録媒体で情報が配列されるトラックと垂直な方向に対物レンズを変位させる機構と、光記録媒体からの戻り光を受ける受光素子と、対物レンズと光源との間に配置され、光記憶媒体や対物レンズによって生じる球面収差を波面補正技術で補正する液晶素子とを有する光ピックアップにおいて、
該受光素子の受光部は、該光記録媒体のトラックに垂直な方向について複数の区画に分割されており、
該液晶素子を光軸に垂直な方向に変位させることが可能な液晶素子シフト機構と、
受光素子の受光部の複数の区画からの出力に基づいて、相対的なレンズシフト量を算出し、算出されるレンズシフト量に基づき、予め定めるステップ状の移動で、液晶素子が対物レンズの変位に追従する方向に、液晶素子シフト機構を駆動して液晶素子を移動させる液晶素子移動手段とを含むことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記受光素子の受光部は、前記トラックと垂直な方向へ、少なくとも４つ以上の短冊状の区画に分割されており、
前記液晶素子移動手段は、受光素子に照射される光スポットの外縁付近にあって隣接する少なくとも２つの該短冊状区画からの出力を基に、前記レンズシフト量を算出することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記液晶素子移動手段は、前記受光素子の分割された受光部中で、隣接して戻り光を受光している前記短冊状の区画からの出力の比に応じて、前記液晶素子が前記ステップ状の移動を行う移動量とタイミングとを決定することを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記液晶素子移動手段は、前記受光素子の分割された受光部中で、隣接する前記短冊状区画間の境界を前記光スポットが横切る際に、前記液晶素子シフト機構によって、前記液晶素子を予め定めるステップ移動量だけ移動させることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記受光素子は、前記戻り光の光路で、前記光スポットのデフォーカス位置に配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記受光素子の受光部には、前記光スポットの照射位置にミラーが形成され、
前記短冊状に分割される区画は、該ミラーの周囲で該光スポットの外縁部を受光し、
該ミラーによって反射される光を受光する他の受光素子をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記液晶素子シフト機構は、
前記液晶素子が部分的に固定され、前記光軸に垂直な方向に掛渡されるベルトと、
該ベルト駆動する駆動源と、
該液晶素子を光軸方向に押圧するばねとを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項８】
光を受光部で受光して電気信号を導出する受光素子において、
受光部の中央部分に受光した光を反射するミラーが形成され、
該ミラーの周囲の受光部が複数の区画に分割されていることを特徴とする受光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ディスクなどの光記録媒体に対して高密度で記録再生を行う光ピックアップおよび受光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光ディスクなどの光記録媒体に関連して、高密度記録記録再生技術の開発が進められている。代表的な光ディスクとして、先に開発されているＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｋ）に対し、後から開発されたＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）では、同一の外形でも、数倍の高密度化が達成されている。
【０００３】
高密度化に伴い、対物レンズの開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐａｒｔｕｒｅ）が大きくなるので、フォーカスオフセットの対策やデトラックへの対策に加え、集光レンズが持つ球面収差や、光記録媒体の記録層の手前にあるいわゆるカバーガラス厚さのばらつきにより生じる球面収差の影響等も補正する必要が生じている。球面収差補償法には、液晶素子による波面補正技術がある。しかし、一方でコマ収差の補償に液晶素子を用いる場合の例ではあるが、対物レンズと液晶素子との位置関係がずれることで、液晶素子で適正な補正波面が形成できないという問題がある。
【０００４】
そこで、これを防ぐのに液晶素子を対物レンズと一体化することが考えられる。しかし、一体化することでの重量の増加で、対物レンズをシフトする際に応答可能な最大スピードは、液晶素子を搭載しない場合に比べ当然劣化する。そこで、高速応答性の確保のため、液晶素子をアクチュエータと一体駆動しないで、対物レンズと液晶素子との位置ずれの影響を回避する技術が考えられている。
【０００５】
図８および図９は、特開２０００−９０４７９号公報に開示されている先行技術を示す。この先行技術では、液晶素子の透明電極形状を適正にすることで対物レンズと液晶素子との位置ずれの補償をする。ここで図８は、図４として示されている「実施形態における透明電極内の各パターン電極の形状」を参照符号のみ番号を変えて示す。透明電極を構成するパターン電極３３０ａ，３３０ｂ，３３１ａ，３３１ｂおよび３３２の形状は、ラジアル方向に発生する波面収差の分布に、ラジアル方向の位置ずれの影響を考慮して設定される。すなわち、液晶素子の透明電極を、部分電極群としてのパターン電極３３０ａ，３３０ｂ，３３１ａ，３３１ｂおよび３３２に分けて構成されるものとして、その形態を液晶素子と対物レンズとの位置ずれが生じても波面変化が小さくなるような形の波面が形成されるような形態にしようとする技術である。
【０００６】
また図９は、特開２０００−９０４７９号公報でも図９として示されている「位置ずれの量と残留波面収差の量との関係」を示すグラフである。透明電極の中心軸と対物レンズの光軸との間でラジアル方向の位置ずれがある場合において、当該位置ずれの大きさと液晶素子による補償後の残留波面収差の量との関係を実験的に求めている。透明電極に含まれる各パターン電極の形状の設定に際して当該位置ずれがないとして設定した場合が黒四角印で示されている。当該位置ずれが０．３ｍｍあるとして設定した場合が黒丸印で示されている。当該位置ずれが０．５ｍｍであるとして設定した場合が黒三角印で示されている。
【０００７】
図１０は、特開２００１−１４３３０９号公報に、図１として示されている光ヘッド装置の構成を参照符号のみ番号を変えて示す。光源である半導体レーザ４０１から出射した光はたとえばホログラムの偏光ビームスプリッタ４０２を通過した後、コリメートレンズ４０３により平行光束となり、位相補正素子４０４、１／４波長板４０５を透過した後、アクチュエータ４０７に設置された対物レンズ４０６により光記録媒体４０８上に集光される。集光された光は、光記録媒体４０８により反射され対物レンズ４０６、１／４波長板４０５、位相補正素子４０４、コリメートレンズ４０３を順次先程とは逆に透過した後、偏光ビームスプリッタ４０２により回折され光検出器４０９に入射する。半導体レーザ４０１から出た光が光記録媒体４０８により反射される際、記録媒体上に形成されたピットにより振幅変調され、この光は光検出器４０９により光強度信号としてその記録情報を読み取ることができる。
【０００８】
また光検出器４０９を構成せいている分割フォトディテクタからは、光記録媒体４０８上に集光された光スポット位置のピット列からのズレに対応したトラッキング誤差信号を得ることができる。トラッキング制御回路４１２によりアクチュエータ４０７を制御することで、対物レンズ４０６を光ディスクの光スポット位置を含む半径方向（ラジアル方向）に調整して、光が常にトラック上で集光するようになっている。偏光ビームスプリッタ４０２はたとえば偏光ホログラムを備えており、偏光ホログラムの光学的異方性（屈折率差）の極大の方向に偏光成分を有する光を強く回折する。位相補正素子４０４は、位相補正素子制御回路４１１によりチルトセンサ４１０で検出された光ディスクのチルト信号に応じて制御される。
【０００９】
すなわち、特開２００１−１４３３０９号公報には、位相補正素子４０４として液晶を用いた、ディスクチルトによるコマ収差補正に関して、位相補正素子４０４と対物レンズ４０６との位置ずれによる補償波面の乱れを解決する技術が開示されている。ここでは、位相補正素子４０４と対物レンズ４０６との位置ずれによって生じる波面のずれは、ディスクのチルトをチルトセンサ４１０で検出してそれに対する位相補正を行い、対物レンズシフト量がある値以上になると部分電極にかける電圧のかけ方を切り替えて、位相補正素子４０４によるコマ収差補償について、対物レンズ４０６と位相補正素子４０４との位置ずれによる影響を解消しようとするものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
まず、特開２０００−９０４７９号公報で開示されているように、液晶素子単体で透明電極部を、最適化して波面を液晶素子と対物レンズとの位置ずれに対して変わらないようにする先行技術では、許容する対物レンズの位置ずれ量に応じて、図９のように位置ずれなしのときの波面収差も大きくなる傾向がある。
【００１１】
また、特開２００１−１４３３０９号公報の先行技術では、コマ収差補償に対する位置ずれの影響を補償する場合に、対物レンズシフト量をもとにして電圧のかけ方を切り替える方式のため、レンズシフト量を正しく把握する必要がある。ところが、位相補正素子に対物レンズシフトがいくらあるかを伝える明確な方法は開示されていない。さらに、実際にレンズシフト検出とディスクチルト検出の分離は困難な点を考慮すると、最初にディスク４０８が傾いて置かれた場合の受光素子に入る光はレンズシフト０の初期状態からチルトの影響を受けている。従って、チルトセンサ４１０があって初めてその初期状態の補正ができると考えられる。この補正がないと対物レンズのレンズシフト量の絶対量が検出できない。つまり、この位相補正方法では正確なレンズシフト量、つまりレンズシフトの絶対量を検出するためにもチルトセンサ４１０が別途必要になる。
【００１２】
さらに、これらの弊害をなくすため、対物レンズシフトによってリアルタイムに発生する液晶素子と対物レンズとの位置ずれに、液晶素子単体の波面補正で対応しようとすると、液晶の配列を変えることなどによって波面自体を変化させるので応答が遅くなり、リアルタイムの追従が十分に行えない。また、動作温度によっても応答時間が変わるので動作条件しだいでは、応答中の段階で、液晶素子で形成される波面に極端に位相が乱れる時間帯が生じてしまうという危険性も伴う。
【００１３】
本発明の目的は、液晶素子を対物レンズと一体化しないでも、受光素子のみでレンズシフト量を検出しながら、安定に球面収差の補正を行うことができる光ピックアップおよび受光素子を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源から出射した光を光記録媒体に集光するための対物レンズと、光記録媒体で情報が配列されるトラックと垂直な方向に対物レンズを変位させる機構と、光記録媒体からの戻り光を受ける受光素子と、対物レンズと光源との間に配置され、光記憶媒体や対物レンズによって生じる球面収差を波面補正技術で補正する液晶素子とを有する光ピックアップにおいて、
該受光素子の受光部は、該光記録媒体のトラックに垂直な方向について複数の区画に分割されており、
該液晶素子を光軸に垂直な方向に変位させることが可能な液晶素子シフト機構と、
受光素子の受光部の複数の区画からの出力に基づいて、相対的なレンズシフト量を算出し、算出されるレンズシフト量に基づき、予め定めるステップ状の移動で、液晶素子が対物レンズの変位に追従する方向に、液晶素子シフト機構を駆動して液晶素子を移動させる液晶素子移動手段とを含むことを特徴とする光ピックアップである。
【００１５】
本発明に従えば、液晶素子を対物レンズと独立して配置した状態で、液晶素子を対物レンズの変位に追従する方向に移動させることが可能な液晶素子シフト機構を有する。液晶素子は、透明電極部を波面収差低減優先で形成しておくことができ、かつその液晶素子の移動を、受光素子でのみ観測可能な相対的なレンズシフト量を算出しながら、そのレンズシフト量に基づく演算で導かれるステップ状の移動で、対物レンズのレンズシフトに追従する。液晶素子移動手段は液晶素子シフト機構を駆動してステップ状に移動させるので、液晶素子シフト機構への駆動電流あるいは電圧の印加停止時間が長い移動とすることで、外乱を受ける時間自体も短くして、その影響の低減も図り、安定で移動量の正確な液晶素子の対物レンズへの追従動作が可能となり、より高性能な球面収差補償を実現することができる。
【００１６】
また本発明で、前記受光素子の受光部は、前記トラックと垂直な方向へ、少なくとも４つ以上の短冊状の区画に分割されており、
前記液晶素子移動手段は、受光素子に照射される光スポットの外縁付近にあって隣接する少なくとも２つの該短冊状区画からの出力を基に、前記レンズシフト量を算出することを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、液晶素子移動手段は、レンズシフト量の算出を、受光素子に照射される光スポットの外縁付近にあって隣接する少なくとも２つの該短冊状区画からの出力を基に行うので、光スポットの受光位置の移動を、隣接する短冊状区画間の信号変化として検知し、レンズシフト量を容易に算出することができる。
【００１８】
また本発明で、前記液晶素子移動手段は、前記受光素子の分割された受光部中で、隣接して戻り光を受光している前記短冊状の区画からの出力の比に応じて、前記液晶素子が前記ステップ状の移動を行う移動量とタイミングとを決定することを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、受光素子の受光部に入射する光スポットの受光位置は、レンズシフトとともに移動する。光スポットの外縁部では、レンズシフトの変位方向側の短冊状区画での受光量が増大し、レンズシフトの変位方向とは逆方向側の短冊状区画での受光量が減少する。ただし、レンズシフトが少しだけ行われても、その位置ズレによる波面の乱れは許容されるので、レンズシフトがある程度大きくなる毎に、ステップ状に液晶素子を変位させれば、液晶素子シフト機構を駆動しない時間が長くなり、外乱の影響を最小限に止めることができる。
【００２０】
また本発明で、前記液晶素子移動手段は、前記受光素子の分割された受光部中で、隣接する前記短冊状区画間の境界を前記光スポットが横切る際に、前記液晶素子シフト機構によって、前記液晶素子を予め定めるステップ移動量だけ移動させることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、隣接する短冊状区画間の境界を光りスポットが横切る際に、予め定めるステップ移動量だけ液晶素子を移動させるようにするので、単純な移動タイミング設定で液晶素子を対物レンズのレンズシフトに追従させることができる。
【００２２】
また本発明で、前記受光素子は、前記戻り光の光路で、前記光スポットのデフォーカス位置に配置されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、受光素子が戻り光の光路で光スポットがデフォーカスとなる位置に配置されるので、受光部に形成される光スポットの幅を大きくして、受光部を分割する短冊状の区画の幅の光スポットの幅に対する比を小さくして、この比に比例する液晶素子の１ステップの移動量を細かくすることができる。
【００２４】
また本発明で、前記受光素子の受光部には、前記光スポットの照射位置にミラーが形成され、
前記短冊状に分割される区画は、該ミラーの周囲で該光スポットの外縁部を受光し、
該ミラーによって反射される光を受光する他の受光素子をさらに含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、受光素子に入射した光は、受光部に形成されているミラーで反射され、他の受光素子で受光することができる。球面収差の補正は、ミラーの周囲に設けられる短冊状の区画にかかる光スポットの外縁部を検知して行うことができ、他の受光素子ではレンズシフト検出以外の信号を検出することができる。
【００２６】
また本発明で、前記液晶素子シフト機構は、
前記液晶素子が部分的に固定され、前記光軸に垂直な方向に掛渡されるベルトと、
該ベルト駆動する駆動源と、
該液晶素子を光軸方向に押圧するばねとを含むことを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、駆動源を制御して、液晶素子を容易に移動させることができる。液晶素子はばねで光軸方向に押圧されているので、移動時の傾きを防止し、移動後の位置保持も行うことができる。
【００２８】
さらに本発明は、光を受光部で受光して電気信号を導出する受光素子において、
受光部の中央部分に受光した光を反射するミラーが形成され、
該ミラーの周囲の受光部が複数の区画に分割されていることを特徴とする受光素子である。
【００２９】
本発明に従えば、受光部に光スポットを受光し、光スポットの外縁部が複数の区画に分割されているミラーの周囲の部分にかかれば、外縁部を利用して位置ずれなどの検知を行うことができるとともに、ミラーで反射する光を他の受光素子で受光することができ、複数の信号を取出す光検出装置を容易に形成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を用いて、本発明の実施の形態について説明する。本発明では、液晶素子が対物レンズと独立して光ピックアップ内に配置される。その対物レンズのレンズシフトによって、液晶素子による球面収差補償のために形成される波面は、球面収差を補正する状態からずれた状態で対物レンズに入射することになる。そこで、このずれを液晶素子自体の理想的な移動で補正し、液晶素子の球面収差補償性能を十分に引き出すようにする。
【００３１】
図１は、本発明の実施の一形態である光ピックアップの概略的な構成を示す。図１（ａ）は光ピックアップを側方から、図１（ｂ）は上方から見た状態をそれぞれ示す。また図１（ｃ）は、受光素子の受光部を示す。本実施形態の光ピックアップは、半導体レーザなどの光源１、対物レンズ２、ビームスプリッタ３、受光素子４、立ち上げミラー５、コリメータレンズ６、集光レンズ７、アクチュエータ８を基本的な構成要素として含み、ＣＤやＤＶＤなどの光記録媒体１０に、光１１を照射して情報の記録や、反射し戻る光１２に基づく情報の再生を行う際に、対物レンズ２のアクチュエータ８と球面収差補償のための液晶素子２０とを独立して配置している。液晶素子２０には、後述するようなシフト機構が設けられ、対物レンズ２とは独立に変位させることができる。
【００３２】
コリメータレンズ６は、光源１から出射した光１１をコリメートする。対物レンズ２は、光源１から出射した光１１を光記録媒体１０の情報記録面に集光するための集光レンズとして機能する。光源１と対物レンズ２との間には、光分岐手段としてのビームスプリッタ３が配置される。また、光記録媒体１０からの戻り光をビームスプリッタ３で分岐させた後の光１２を受ける受光素子４がある。
【００３３】
図１（ｃ）に示すように、受光素子４の受光部５０は、光記録媒体１０のトラックと略垂直な方向（光記録媒体１０に光１１を照射したときの光記録媒体１０で生じる回折光の形成方向）に２分割され、かつトラックと略平行な方向には３分割されて、計６つの区画Ａ〜Ｆを持つように構成されている。
【００３４】
また、球面収差補償のための液晶素子２０は、対物レンズ２と光源１との間に配されている。なお、コリメータレンズ６で光源１を出た光１１が平行光にされ、ビームスプリッタ３で分岐された光１２は集光レンズ７によって受光素子４の受光部上に集光される。液晶素子２０の透明電極部は、波面収差低減を優先する形状に形成されている。
【００３５】
ここで、対物レンズ２の持つ球面収差と、光記録媒体１０のいわゆるカバーガラス部（図示せず）で発生する球面収差とは、液晶素子２０で収差補正のための波面を形成して補正される。この波面は、光ピックアップから光記録媒体１０のディスク記録面に照射される光１１が、トラック方向にもそれに垂直なラジアル方向にも最も小さく絞られる状態になるように決定される。
【００３６】
図２は、液晶素子２０による収差補正の原理を簡略化して示す。対物レンズ２から出射し光記録媒体１０に照射される波面は、球面収差があるとき図２（ａ）のように変形する。液晶素子２０では、この変形をキャンセルするように図２（ｂ）のような波面を形成する。液晶素子２０と対物レンズ２と光媒体１０のカバーガラスとを全体で合わせて最小の球面収差となり、光記録媒体１０の記録層には最小のスポット径で集光される。
【００３７】
球面収差を最小化する方法としては、光記録媒体１０ディスクに記録された信号を再生しながら、球面収差によって発生するジッタ分が最小になるように、液晶素子２０の波面を調整する方法などを用いることができる。
【００３８】
光ピックアップが動作する場合、対物レンズ２はレンズシフトしながらトラッキング動作を行う。このレンズシフトによって、液晶素子２０で形成した球面収差補正のための波面は、実際に必要な補償波面の形からずれてくる。このずれを受光素子４の出力からレンズシフト量を検出して、レンズシフト量に応じて液晶素子２０を光軸と垂直方向に移動して波面補正を行う。
【００３９】
ここで、液晶素子２０を常にレンズシフトに応じて動かせれば一見良いようであるが、これにはリスクを伴う。すなわち、液晶素子２０を移動させるための駆動部に駆動電流、あるいは駆動電圧を常に供給する必要があるので、外乱があったときにその影響を受けやすい。しかし、レンズシフトに対して液晶素子２０を完全追従させる必要はなく、レンズシフト検出信号に対応してステップ的な動きをすれば十分である。なぜなら、レンズシフトによって生じた対物レンズ２と液晶素子２０との位置ずれによる波面の乱れは、ある範囲までは許容されるからである。
【００４０】
このステップ的な液晶素子２０の移動により、液晶素子２０の停止時間が移動時間より十分に長くなり、駆動電圧や駆動電流への外乱の影響も最小限に止められる。また、レンズシフト量を検出して、そのレンズシフト量をもとにした演算で導かれた移動量だけ移動するので、移動量が必要以上に大きくなることもなく正確な移動を行わせることができる。
【００４１】
図３は、このレンズシフト量の検出に用いる受光素子４の受光部５０の基本的な構成を示す。図３の例では、一つのビームでプッシュプル法を用いてＲＥＳ（ラディアルエラー信号）を検出する受光素子４を使って、相対的なレンズシフト量を検出する。この場合、受光部５０の区画Ａ，Ｂの部分は、ＲＥＳの強度変調による変化が小さい。受光部５０の区画Ａ，Ｂからの出力の差信号は、レンズシフトの影響による入射位置ずれで出力変化が起こる。いわゆる理想的光軸中心（ディスクチルト０のときの中心）からどれだけ移動したか絶対量は判らないが、このＡ−Ｂの出力は、ディスクチルトの影響も込みの初期状態からの相対的なレンズシフト量は検出することが可能なレンズ検出信号となる。
【００４２】
このレンズシフト検出信号から、液晶素子２０を移動させる量を計算することができる。計算方法は、まず所定のレンズシフトを強制的に与えて、レンズシフト検出信号の変化量を測定し、記憶しておき、その関係から線形補間でレンズシフト量とレンズシフト検出信号との関係式を設定する。この関係式から、レンズシフト検出信号変化と液晶素子２０をどれだけ移動させるかの関係も得られる。
【００４３】
図４は、本実施形態で用いる受光素子４の受光部５０の構造について説明する。本実施形態の光ピックアップにおける受光素子４は、図４（ａ）に示すように分割された受光部５０を有する。分割方向はトラックに垂直な方向に１２分割で、トラックに平行な方向には３分割である。このように受光部５０は一例として短冊状の区画に合計３６個（＝１２×３）に分割してあるが、分割数はこの数に限らないことはもちろんである。また、短冊状の１つの区画の幅をｔ＝一定としているが、変化していてもよい。
【００４４】
ここで、この短冊状に区画されている受光部５０のうち、その入射するビームの外縁部が入射する区画（たとえば、隣接する区画ｑ３，ｑ４と、隣接する区画ｑ９，ｑ１０）とを取り上げて、各区画からの出力に注目する。図４（ｂ）に示すように、受光素子５０に照射する光スポットが対物レンズ２のレンズシフトにより隣接する区画間の境界をどの程度越えたかを定量化して、レンズシフト量を定量化することができる。したがって、隣接する区画間の境界を越えた程度を検出すれば、液晶素子２０を、そのレンズシフト量に応じた移動量だけ動かすことできる。
【００４５】
たとえば、図４（ｂ）に示すように、ビームが受光部５０に対して紙面右方向に移動した場合には、図４（ａ）の状態に比べ、区画ｑ４からの出力は０となる。また、このとき、区画ｑ９からの出力は増加し、区画ｑ１０からも出力が発生するようになる。これらのうちの少なくとも１つの区画からの出力変化を検出することにより、ビームが区画幅ｔに相当する分だけ移動したことを左右の方向を含めて検出することができる。また、各短冊状の区画からの出力値をアナログ的に検出するようにすれば、各短冊状の区画の幅ｔよりも小さい変化を検出することができる。
【００４６】
本実施形態の利点は、光スポットの外縁部を利用するので光スポットのサイズがどんな大きさになっても、つまり受光素子４が光軸上のどんな位置に配置されても有効であることである。また、受光素子４を、サーボ信号検出と兼用する場合等のように、中央付近のビームに異なる変調成分が含まれる場合などでも、外縁部の局所的な変化に注目してレンズシフト検出して、液晶素子２０の移動量を決定すれば良いので有効である。
【００４７】
この他、同じ理由で、隣接する受光部５０の区画ｑ２２，ｑ２３に注目して液晶素子２０の移動量を決定してもよいし、隣接する区画ｑ３３，ｑ３４に注目して、液晶素子２０の移動量を決定してもよい。さらに、区画ｑ９，ｑ１０での変化、区画ｑ２２，ｑ２３での変化、区画ｑ３３，ｑ３４での変化、あるいは、それらの組み合わせにより、それぞれを検出して総合的に液晶素子２０の移動量を決定してもよい。
【００４８】
なお、図４（ｃ）に示すように、レンズシフトの検出に使用する部分だけを短冊状の区画ｑ１〜ｑ１２に分割して、その他は分割しないような受光素子４の受光部６０の分割でも、同じ効果は得られる。当変形例の場合においても、上下方向に３分割された受光部６０のうち、上部のみをさらに左右方向に分割する例に限らず、中央部分のみ、あるいは、下部のみ、さらには、上部と下部のみに分割する形態であってもよい。
【００４９】
前述のような受光部５０，６０を備える光ピックアップでの液晶素子２０の動かし方には、複数の方法を設定することができる。たとえば、受光部５０，６０の区画間の出力差に基づく方法である。これは、図４（ａ）で示した状態から、図４（ｂ）に示すように光スポットを図の右方へ移動させるとき、受光部５０で隣接する区画ｑ９とｑ１０とを見ると、移動前の区画ｑ９からの出力ｓｂ９に対し、光が移動していく先にある受光部ｑ１０の移動後の出力ｓａ１０の比ｓａ１０／ｓｂ９が所定の割合、たとえば４０％以上になったときに、この割合に応じた移動量だけ液晶素子２０を移動させる。この場合に設定される移動量ΔＬ１は、所定の計算で定められる。受光部５０に入射するビームの図中横方向の幅Ｄと区画ｑ１〜ｑ１２の幅ｔとから得られるｔ／Ｄを、アクチュエータ８の対物レンズホルダ開口直径Ｒに乗じて、さらにそれを４０％にして（０．４倍して）、この移動量ΔＬ１は
ΔＬ１＝Ｒ・（０．４ｔ／Ｄ）
と計算することができる。
【００５０】
また、このときの液晶素子２０の移動のタイミングも、光が移動していく先にある受光部ｑ１０の移動後の出力ｓａ１０の比ｓａ１０／ｓｂ９が、所定の割合、たとえば４０％以上になったときに定めれば良い。
【００５１】
この方法は、受光部５０の隣接区画間の出力比を使うので、隣接区画間相互のキャリアドリフト量の程度に関係なく、液晶素子２０の移動量決定に用いることができる。
【００５２】
前述の算出方法よりも、液晶素子２０の移動アルゴリズムを単純化することができる方法がある。この方法では、図４（ａ）で示した状態から、光スポットを図の右方へ移動させるとき、隣接する区画ｑ９とｑ１　０とに注目し、光が移動して来る方の受光部ｑ１０で検出信号がほとんどない状態から、その隣接する区画ｑ９とｑ１０との境界を横切る際に生じる区画ｑ１０における検出信号の変化に応じて、液晶素子２０を動かす。具体的には区画ｑ１０における検出信号がある所定の数値を超える出力を持った時点で、液晶素子２０を予め設定された移動量だけ移動させる。
【００５３】
この場合に予め設定される移動量ΔＬ２は、受光部５０に入射するビームスポットの図中横方向の幅Ｄと受光部５０の区画ｑ１〜ｑ１２の幅ｔとから得られるｔ／Ｄを、アクチュエータ８の対物レンズホルダ開口直径Ｒに乗じて、
ΔＬ２＝Ｒ・（ｔ／Ｄ）
と計算することができる。
【００５４】
これにより液晶素子２０の移動量設定方法を、受光部５０で隣接した区画からの出力比を用いて設定する場合よりもさらに単純化することができる。また、液晶素子２０の移動タイミングも、受光部５０が検出する出力と無関係に、分割した区画間を横切る瞬間に設定した移動量だけステップ移動するという単純な移動タイミングを設定することができる。
【００５５】
図５は、本発明の実施の他の形態による光ピックアップの概略的な構成を示す。図５（ａ）は光ピックアップを側方から、図５（ｂ）は上方から見た状態をそれぞれ示す。また図５（ｃ）は、受光素子の受光部を示す。本実施形態の光ピックアップで、図１の実施形態の光ピックアップに対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。
【００５６】
本実施形態では、光源１を含む受発光ユニット１００を用いる。受発光ユニット１００には、光源１とともに、第１の光分岐手段としての回折素子１０１とサーボ検出用受光素子１０２とが一体化されている。また、ここで対物レンズ２のレンズシフトを検出するために集光レンズ１０３および受光素子１０４を設けている。受光素子１０４は、第２の光分岐手段としてのビームスプリッタ３によって分岐された光記録媒体１０からの戻り光の一部を検出している。戻り光はビームスプリッタ３によって分岐された後、集光レンズ１０３により集光され、受光素子１０４で一部が反射して、別の信号検出用受光素子１０５に向う。
【００５７】
図５（ｃ）に示すように、本実施形態で使用する受光素子１０４は、受光部１５０上にミラー１６０を備えている。ミラー１６０は、受光素子１０４に入射する光の一部を反射して、別の信号検出用受光素子１０５に向かう光に分ける。ここで、ミラー１６０を取り付けた受光素子１０４を用いているのは、ビームスプリッタ３からの分岐光をレンズシフト検出以外の信号検出に用いるためであり、たとえば、受光素子１０５でＲＦ信号を検出する場合などが考えられる。受光素子１０４は、ビームスプリッタ３からの分岐光路中で集光レンズ１０３のデフォーカス位置に配置されている。
【００５８】
図６は、本実施形態で受光部１５０状に形成される光スポットの状態を示す。デフォーカス位置では焦点が合っていないので、受光素子１０４の受光部１５０上の光スポットサイズは大きくなり、受光部１５０で短冊状に分割された区画の幅ｔを変えずとも、入射ビームの外縁部で受光することができる領域が増える。受光素子１０４の受光部１５０の分割を細かくする場合でも、かつその受光部１５０の性能確保のため、受光部１５０の分割の最小幅に制約がありうる。図５（ｂ）に示すように、サーボ信号検出とは別の分岐光路に、レンズシフトを検出する受光素子１０４を配置することで、液晶素子２０の移動量を細かく設定することができる。
【００５９】
図６に示す場合にも、予め設定される移動量ΔＬ３は、受光素子１０４に入射するビームによる光スポットの図中横方向の幅Ｄ’と受光部１５０の区画ｑ１〜ｑ１２の幅ｔとから得られるｔ／Ｄ’を、アクチュエータ８の対物レンズホルダ開口直径Ｒに乗じて、
ΔＬ３＝Ｒ・（ｔ／Ｄ’）
と計算することができる。光スポットの幅Ｄ’は、デフォーカス位置で大きくなり、前述の移動量△Ｌ１，△Ｌ２に比較して、移動量△Ｌ３を小さくすることができる。
【００６０】
なお、受光素子１０４の作成方法は、分割形成された受光部１５０の作成後、別途作成されたミラー１６０の部分を接着材等によって一体化して形成する方法であってもよいし、分割形成された受光部１５０の作成後、該受光部１５０をマスキングして、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜を蒸着し、ミラー１６０を形成してもよい。前者の場合には、区画間の分割線をミラー１６０配置の基準に利用することもできる。
【００６１】
図７は、図１および図５の実施形態で、液晶素子２０を移動させる液晶素子シフト機構の概略的な構成を示す。光ピックアップの構成要素であるビームスプリッタ３、立ち上げミラー５、コリメータレンズ６および集光レンズ７，１０３等は、ハウジング２００に組み込まれて使用される。図７（ａ）は図１および図５のｘ軸方向について下方から見た部分的な構成を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のｚ軸方向についての断面構成を示す。このｚ軸方向は、図示を省略している光源１からの出射光軸の方向に対応している。
【００６２】
まず、液晶素子２０を光軸と垂直方向に移動させる液晶素子シフト機構を、図７（ａ）で説明する。この液晶素子シフト機構と液晶素子２０とは、ビームスプリッタ３と立ち上げミラー５との間で、光源からの出射光軸と垂直な方向に形成されている溝部２０１にはめ込まれている。ここで、液晶素子２０の側面の一部はベルト２０２に固定されている。また、このベルト２０２は、ステップ的に回転する２つのモータ２０３、２０４に対して、その回転軸２０５，２０６の外周部分に、その両端が図７（ｂ）に示すように巻付けられて固定されている。さらに、液晶素子２０は、板ばね２０７，２０８で溝部２０１の立上げミラー５側の側面へ若干の圧をかけて押し当てられている。
【００６３】
モータ２０３，２０４を、ステップ的に同じ方向に回転させると、その微小な回転量に応じてステップ的に、液晶素子２０は光軸と垂直な方向に移動する。また、板ばね２０７，２０８で液晶素子２０に対して静止圧も若干かけているので、移動時の液晶素子２０の傾き防止機能があり、かつ移動後の位置保持性にも優れ、光ピックアップが振動したときにも容易に位置保持が可能となる。モータ２０３，２０４の駆動制御は、受光素子４，１０４からの出力に基づいてレンズシフト量を検出する液晶素子移動手段２１０によって行われる。
【００６４】
なお、液晶素子シフト機構としては、液晶素子２０を取付けたホルダー上に軸受けを形成し、２本のガイド軸で駆動するなどの機構を採用することも可能である。また、図７に示すようなベルトを用いる機構でも、回転軸２０５，２０６間に無端状のベルトを掛け渡したり、回転軸２０５，２０６の一方を単なるプーリにしたりすることもできる。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、液晶素子を対物レンズのレンズシフトを行うアクチュエータと独立して配置して、アクチュエータの軽量化を実現するとき、対物レンズと液晶素子との位置ずれに対応するために、対物レンズに追従するように移動させることができる。液晶素子を移動させるので、液晶素子の電極部の形状を変える場合よりも球面収差補償に適正な補正波面を形成することができる。さらに、電極への電圧切り替え操作を所定の対物レンズシフト量に対して行う先行技術では、対物レンズシフトの絶対量を検出するセンサ類も必要となるけれども、受光素子の受光部を分割して検出する出力に基づいて液晶素子の移動を行うので、センサ類を必要としないで補正を行うことができる。さらに、対物レンズのレンズシフトに対応して液晶素子自体で形成波面を変えるための操作を行うよりも高速に動作可能にすることができる。液晶素子はステップ状に移動させるので、液晶素子シフト機構への駆動電流あるいは電圧の印加停止時間が長い移動とすることで、外乱を受ける時間自体も短くして、その影響の低減も図り、安定で移動量の正確な液晶素子の対物レンズへの追従動作が可能となり、より高性能な球面収差補償を実現することができる。
【００６６】
また本発明によれば、受光素子において、光記録媒体のトラックと略垂直な方向への分割形態が、少なくとも４つ以上の短冊状の区画を有するように行われる。受光素子に入射する光スポットの外縁付近にある少なくとも２つの隣接する短冊状区画からの出力を基にすることで、サーボ信号等と同時に検出した場合でもレンズシフト量を判別しやすく検出することができるので、受光素子の光ピックアップ内の配置にあまり関係なく、液晶素子の光軸と垂直な方向への移動量を精度良く決めることができる。
【００６７】
また本発明によれば、液晶素子の１ステップ当たりの移動量と、液晶素子を動かすタイミングとを、戻り光を受光する受光素子の受光部における隣接する短冊状区画からの出力の比に応じて決め、液晶素子を移動させることによって、隣接短冊状区画間相互のキャリアドリフト量の程度に関係なく、液晶素子の移動量を決定することができる。
【００６８】
また本発明によれば、受光素子の受光部における隣接する短冊状区画間の境界を戻り光が横切る際に、予め定めたステップ移動量だけ液晶素子を移動させることで、液晶素子の移動量の設定をより簡略化することができる。また、液晶素子の移動タイミングも、受光部が検出する出力と無関係に、分割した受光部の短冊状区画間を横切る瞬間に所定の移動量だけ移動するという単純な移動タイミング設定で行うことができる。
【００６９】
また本発明によれば、光路のデフォーカス位置に受光素子を配置するので、受光素子の受光部の分割は変えずに、焦点から外れて形成される光スポットを受光部に対して大きくし、受光部を分割する区画の幅と光スポットの幅との比に比例する液晶素子の１ステップ移動時の移動量を、さらに細かくすることができる。
【００７０】
また本発明によれば、受光素子に入射した光は、受光部に形成されているミラーで反射され、他の受光素子で受光して、レンズシフト検出以外の用途に用いることができる。球面収差の補正は、ミラーの周囲に設けられる短冊状の区画にかかる光スポットの外縁部を検知して行うことができる。
【００７１】
また本発明によれば、駆動源を制御して、ベルトとともに液晶素子を容易に移動させることができる。液晶素子はばねで光軸方向に押圧されているので、移動時の傾きを防止し、移動後の位置保持も行うことができる。
【００７２】
さらに本発明によれば、受光素子の受光部に光を受光するときに、光スポットの外縁部がかかる部分で光スポットの移動方向や移動量を容易に検出することができるとともに、受光素子の受光部に入射する光をミラーで反射させて他の受光素子で受光することができ、複数の信号を取出す光検出装置を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態として、光ピックアップの構成の例を示す簡略化した側面図および平面図、ならびに受光素子４の受光部５０を示す図である。
【図２】図１の液晶素子２０で発生する波面変化で球面収差を補償する概念を示す図である。
【図３】図１の受光素子４の受光部５０を分割する形態を示す図である。
【図４】図１の受光素子４の受光部５０，６０を複数の区画に分割する形態を示す図である。
【図５】本発明の実施の他の形態として、光ピックアップの構成の例を示す簡略化した側面図および平面図、ならびに受光素子１０４の受光部１５０を示す図である。
【図６】図５の受光素子１０４の受光部１５０を分割する形態を示す図である。
【図７】図１および図５の液晶素子２０を移動させる液晶素子シフト機構の例を示す簡略化した底面図および側面断面図である。
【図８】ある従来技術で、球面収差補償用に用いる液晶素子における電極パターンの形状を示す図である。
【図９】図８の液晶素子を用いる従来技術による収差特性を示すグラフである。
【図１０】他の従来技術による光ピックアップの光学系の構成を簡略化して示す側面図である。
【符号の説明】
１　光源
２　対物レンズ
３　ビームスプリッタ
４，１０４　受光素子
５　立ち上げミラー
８　アクチュエータ
１０　光記録媒体
２０　液晶素子
５０，６０，１５０　受光部
１００　受発光ユニット
１０５　信号検出用受光素子
２００　ハウジング
２０２　ベルト
２０３，２０４　モータ
２０７，２０８　板ばね
２１０　液晶素子移動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004030726.tif 000009
【図８】
2004030726.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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