(57)【要約】【課題】  トラッキング範囲全体において良好に非点収差を補正できる光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  半導体レーザ１と、半導体レーザ１からの出射光を光ディスク９上に集光させるための対物レンズ６と、半導体レーザ１と対物レンズ６との間に設けられた、透過光の波面を変化させる液晶パネル３と、波面を変化させるための電圧を液晶パネル３へ出力する液晶パネル制御回路４と、を備え、液晶パネル３は、対物レンズ６がトラッキング方向に移動することにより発生する、非点収差を打ち消すような透過光の波面を発生するように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光を出射する光源と、光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられた、透過光の波面を変化させる位相補正素子と、位相補正素子の制御電圧を発生して位相補正素子に印加する制御電圧発生手段と、を備えた光ピックアップ装置であって、
対物レンズが、トラッキング方向に移動して非点収差が発生したとき、制御電圧発生手段が、対物レンズの移動量に応じて制御電圧を発生して位相補正素子に印加し、位相補正素子が、印加された制御電圧に応じて前記非点収差を打ち消すよう、透過光の波面を変化させるようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
位相補正素子には、表面に透明電極が形成された１対の透明基板と、透明基板間に挟持された液晶層と、を有し、
少なくとも１方の透明基板に形成された透明電極が分割され、分割された透明電極面には、液晶層の屈折率を変化させて非点収差を補正するための補正用透明電極が形成された光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
少なくとも１方の透明基板に形成された透明電極が、非点収差を含む波面収差の分布に対応した形状に分割された光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置において、
制御電圧発生手段が、透過光に非点収差を打ち消す位相差を発生させるよう、補正用透明電極に対して制御電圧を印加するようにした光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置において、
制御電圧発生手段が、トラッキングエラー信号に応じて対物レンズをトラッキング方向に移動させると同時に、位相補正素子に制御電圧を印加し、位相補正素子が、透過光に対し、対物レンズの移動後の位置で発生する非点収差を打ち消す波面を付加した位相差を発生するようにした光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置において、
位相補正素子の透過光の波面が、予め対物レンズが光軸に対して垂直方向へ移動するときの移動量により算出された非点収差を打ち消すよう、変化するようにした光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置において、
対物レンズが有限系である光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクや光磁気ディスク等の光記録媒体の情報の記録・再生を行う光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かつて、コンパクトディスク（以下「ＣＤ」という）等の光ディスクのための光ピックアップ装置に用いられる光学系は、部品低減によるコストダウンを目的として、無限系から有限系へと代わり、現在は有限系が主流となっている。一方、近年、大容量化を目的としたディジタルビデオディスク又はディジタルバーサタイルディスク（以下「ＤＶＤ」という）系の光ディスク用光ピックアップ装置が普及してきた。その光学系は無限系が主流となっているが、かつてのＣＤ同様、ＤＶＤにおいてもコストダウンを目的として、光学系は有限系を使用する検討が始まっている。
【０００３】
無限系の光学系（以下「無限系」ともいう）においては、対物レンズに入射する光束は略平行であるため、対物レンズがトラッキング方向（レンズの光軸に垂直な方向）に移動しても収差の発生はほとんどない。これに対し、有限系の光学系（以下「有限系」ともいう）においては、コリメートレンズを用いないことにより光ピックアップ装置の小型化、コストダウンを実現できる。図３は、トラッキング時の対物レンズの基本動作を示している。図３において、対物レンズ１６の光軸ＡＢ上に光ディスク１９のトラックがあったものが、トラックが何らかの理由にてずれた場合、トラッキング後には、入射光束は光軸ＡＢに対して傾斜した軸ＡＣに沿って、光源１１から対物レンズ１６に入射されることになる。ここで、対物レンズ１６の軸外の収差として非点収差が発生するために、対物レンズ１６を介してのレーザスポットに歪みが生じ、光ディスク１９の記録再生信号が劣化する。
【０００４】
そこで、従来の光ピックアップ装置は、有限系の対物レンズに光軸上で予め非点収差を発生させて、半導体レーザを要因とする非点収差とトラッキングによる非点収差を打ち消すようにしている。このような光ピックアップ装置の光学系では、トラッキング時に対物レンズが光軸から移動されても、非点収差が補正されることとなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、対物レンズと光源との間に、液晶等を用いた位相補正素子を備え、光学部品や組み立て誤差等に起因する非点収差を補正するようにしているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３１９１２００号公報（第５頁の段落００５０〜段落００５８、第２図、第３図）
【特許文献２】特開平１１−２５９８９２号公報（第３頁の段落００１８〜段落００４１、第４図、第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような従来の光ピックアップ装置においては、対物レンズを作成して組み立てるとき、光軸上で半導体レーザを要因とする非点収差の補正を優先させると、トラッキング時の非点収差の補正が犠牲にされ、また、対物レンズのトラッキングによる非点収差の補正を優先させると、光軸上での非点収差の補正が犠牲にされるという問題があった。また、特許文献２のような従来の光ピックアップ装置においては、対物レンズと光源との間に位相補正素子を設けているが、有限系において光ディスクの記録再生のために、有限系対物レンズがトラッキング方向に移動することにより発生する、非点収差の補正に位相補正素子を用いることについては、記載及び示唆がない。
【０００７】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、トラッキング範囲全体において良好に非点収差を補正できる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、所定の波長の光を出射する光源と、光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられた、透過光の波面を変化させる位相補正素子と、位相補正素子の制御電圧を発生して位相補正素子に印加する制御電圧発生手段と、を備えた光ピックアップ装置であって、対物レンズが、トラッキング方向に移動して非点収差が発生したとき、制御電圧発生手段が、対物レンズの移動量に応じて制御電圧を発生して位相補正素子に印加し、位相補正素子が、印加された制御電圧に応じて前記非点収差を打ち消すよう、透過光の波面を変化させるようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置を提供する。
【０００９】
また、上記の光ピックアップ装置において、位相補正素子には、表面に透明電極が形成された１対の透明基板と、透明基板間に挟持された液晶層と、を有し、少なくとも１方の透明基板に形成された透明電極が分割され、分割された透明電極面には、液晶層の屈折率を変化させて非点収差を補正するための補正用透明電極が形成された光ピックアップ装置を提供する。
【００１０】
また、上記の光ピックアップ装置において、少なくとも１方の透明基板に形成された透明電極が、非点収差を含む波面収差の分布に対応した形状に分割された光ピックアップ装置を提供する。
【００１１】
また、上記の光ピックアップ装置において、制御電圧発生手段が、透過光に非点収差を打ち消す位相差を発生させるよう、補正用透明電極に対して制御電圧を印加するようにした光ピックアップ装置を提供する。
【００１２】
また、上記の光ピックアップ装置において、制御電圧発生手段が、トラッキングエラー信号に応じて対物レンズをトラッキング方向に移動させると同時に、位相補正素子に制御電圧を印加し、位相補正素子が、透過光に対し、対物レンズの移動後の位置で発生する非点収差を打ち消す波面を付加した位相差を発生するようにした光ピックアップ装置を提供する。
【００１３】
また、上記の光ピックアップ装置において、位相補正素子の透過光の波面が、予め対物レンズが光軸に対して垂直方向へ移動するときの移動量により算出された非点収差を打ち消すよう、変化するようにした光ピックアップ装置を提供する。
【００１４】
さらに、上記の光ピックアップ装置において、対物レンズが有限系である光ピックアップ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、対物レンズが、トラッキング方向に移動して非点収差が発生したとき、制御電圧発生手段が、対物レンズの移動量に応じて制御電圧を発生して位相補正素子に印加し、位相補正素子が、印加された制御電圧に応じて前記非点収差を打ち消すよう、透過光の波面を変化させることにより、トラッキング動作により対物レンズの光軸に対して光が傾斜して入射されることで発生する、軸外の収差としての非点収差を良好に補正できるという効果を有する光ピックアップ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置について、図面を用いて説明する。
【００１７】
本発明の実施の一形態に係る光ピックアップ装置の要部を図１に示す。
【００１８】
図１において、本実施形態の光ピックアップ装置には、ＤＶＤ用の第１の波長（＝６５５nm）、ＣＤ用の第２の波長（＝７８５nm）のレーザ光を出射する半導体レーザ１と、反射機能を有する偏光ビームスプリッタ２と、半導体レーザ１からのレーザ光に位相差を発生させる液晶パネル３（「位相補正素子」に相当する）と、半導体レーザ１からのレーザ光を光ディスク９（「ＤＶＤ」又は「ＣＤ」に相当する）の情報記録面に集光する有限系の対物レンズ６と、対物レンズ６をフォーカシング方向（対物レンズ６の光軸方向に相当する）及びトラッキング方向（対物レンズ６の光軸に垂直な方向に相当する）に駆動するアクチュエータ５と、光ディスク９からの反射光を入射してその記録情報を読み取り、所定の信号を出力する光検出器７と、光検出器７からの信号により、トラッキングエラー信号等を生成して出力するフォーカスサーボ・トラッキングサーボ制御系８と、フォーカスサーボ・トラッキングサーボ制御系８からのトラッキングエラー信号等により、液晶パネル３に電圧を印加させる液晶パネル制御回路４と、を備えている。
【００１９】
ここで、半導体レーザ１の構成部品には、図示していない、異なる波長（＝７８５nm ）のレーザ光を発生する２つのレーザダイオードと、２つのレーザダイオードに対向するよう、２つの傾斜面にそれぞれ反射膜が形成されているサブマウントと、サブマウントを支持する支持板と、支持板上の部品を覆うキャップと、が含まれる。なお、半導体レーザ１には、例えば、特開平１１−３９６８４号公報に記載の「異波長光源モジュール」を適用できる。
【００２０】
液晶パネル３には、半導体レーザ１より発散光として出力されたレーザ光線が入射されるため、液晶パネル３は、有限系の対物レンズ６の直前に設置されることが望ましい。また、液晶パネル３は、アクチュエータ５の図示していないベース部に固定されても、ボビン部に固定されてもよいが、液晶パネル３の光軸と対物レンズ６の光軸のずれは小さい方が望ましいために、対物レンズ６が固定されるボビン部に固定される方がより望ましい。
【００２１】
対物レンズ６の両面には、図示しない非球面が形成され、この非球面には、光軸を中心とする輪状の段差部が形成されている。この段差部は、第１の波長及び第２の波長のレーザ光に対して位相差を生じさせる、位相シフタとして機能するものである。そして、対物レンズ６は、第１の波長、物像間距離（物体と像との距離）及びＤＶＤの透明基板の厚さに対して収差が適正に補正されており、対物レンズ６を含む有限光学系の収差特性は、第１の波長のレーザ光を用いてＤＶＤの記録又は再生を行うとき、軸外、軸上ともに最適化されている。かつ、対物レンズ６は、第２の波長、物像間距離及びＣＤの透明基板の厚さに対して収差が適正に補正されており、対物レンズ６を含む有限光学系の収差特性は、第２の波長のレーザ光を用いてＣＤの記録又は再生を行うとき、軸外、軸上ともに最適化されている。なお、対物レンズ６には、例えば特開２００１−３４４７８９号公報、特開２００２−４８９７１号公報に記載の有限系対物レンズを適用できる。
【００２２】
また、液晶パネル３には、図２に示すように、１対の透明なガラス基板２１ａ、２１ｂと、ガラス基板２１ａ、２１ｂの内面に蒸着されたＩＴＯ等の透明電極２２ａ、２２ｂと、透明電極２２ａ、２２ｂの内面に形成された配向膜２３ａ、２３ｂと、配向膜２３ａ、２３ｂの間に封入された、いわゆる複屈折を有する液晶層２４（ネマチック液晶等）と、を有している。また、透明電極２２ｂは、複数の分割電極からなり、この分割電極が、非点収差を主とする波面収差分布に対応したパターン電極を形成している。また、それぞれの分割電極に対して、独立に任意の電圧が印加されるようにしている。また、透明電極２２ａは、透明電極２２ｂに対向する未分割の対向電極である。なお、液晶パネル３には、例えば、特開平１１−２５９８９２号公報に記載の液晶パネル（「非点収差補正手段」に相当する）を適用できる。
【００２３】
液晶パネル制御回路４は、液晶パネル部の透明電極２２ａ、２２ｂ間に印加する電圧を設定して、各分割電極に印加する電圧を調整するものである。また、液晶パネル制御回路４には、詳細に図示していないが少なくとも、フォーカスサーボ・トラッキングサーボ制御系８からの信号により非点収差の大きさに応じた電圧を出力するよう、印加電圧を設定するマイクロコンピュータ等の制御器と、制御器の設定により電圧を出力する液晶ドライバと、基準電圧を出力する基準電圧器と、基準電圧を入力し、液晶ドライバを介して入力される電圧に応じた振幅を有する矩形波を出力する振幅変調器と、透明電極２２ｂの各分割電極に印加する電圧を選択するスイッチと、を有している。このスイッチの選択により、液晶層２４の透過光束に対する屈折率が分割電極ごとに変化し、分割電極ごとに所定の位相差が発生するよう、液晶パネル部を駆動することとなる。なお、液晶パネル制御回路４には、例えば、特開平１１−２５９８９２号公報に記載の液晶駆動手段を適用できる。
【００２４】
ここで、半導体レーザ１から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２、液晶パネル３を透過後、アクチュエータ５に設置された有限系の対物レンズ６により光ディスク９上に集光される。集光された光は光ディスク９により反射され、対物レンズ６、液晶パネル３を順次先程とは逆に透過した後、偏光ビームスプリッタ２により反射されて光検出器７に入射する。上述の半導体レーザ１からの出射光が光ディスク９により反射される際、光ディスク９の情報記録面上に記録された情報に対応して反射光は変調され、光検出器７により記録情報を読み取ることができるようにしている。さらに、光検出器７で検出された信号を基に、フォーカスサーボ・トラッキングサーボ制御系８にてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号の演算処理を行い、フォーカシング用及びトラッキング用信号が、液晶パネル制御回路４及びアクチュエータ５に送出されるようにしている。
【００２５】
なお、半導体レーザ１を要因とする非点収差、構成部品の精度又は部品組み立て誤差に起因する非点収差については、上述したように、液晶パネル３における透明電極２２ｂの分割パターンの形成、及び液晶パネル制御回路４による印加電圧の設定等により、液晶パネル３で与える位相差を調整することで、上記非点収差を補正又は低減すればよい。ここで、構成部品の組み立て時に発生する非点収差を補正する場合には、予め画像計測等の方法を用いて、確認された非点収差を打ち消す様に液晶パネル３で位相差を発生させれば補正できる。
【００２６】
次に、以上のように構成された光ピックアップ装置について、光ディスク９の再生時に変化する非点収差の補正動作を説明する。
【００２７】
まず、光ディスク９の情報記録面上のトラックが、対物レンズ６の光軸上に存在する場合は、対物レンズ６のトラッキング方向への移動は不要であり、非点収差は上述の説明の通り、良好な状態である。一方、光ディスク９の偏心、回転軸の振れ等によりトラックが振れた場合には、対物レンズ６を介して出射されるレーザスポットがトラックから脱線しないように、対物レンズ６をトラッキング方向に移動させてトラックに追従させる。この場合、対物レンズ６は、半導体レーザ１に対して光軸と直交する方向に移動するので、半導体レーザ１から出射されるレーザ光は対物レンズ６の光軸に対して傾斜して入射することになり、非点収差が発生する。この非点収差は像高に応じては大きくなるので、対物レンズ６の移動量（「トラッキング量」に相当する）に応じ、発生した非点収差を打ち消すように液晶パネル３で位相差を発生させることにより、光ピックアップ装置の非点収差が補正されることになる。
【００２８】
例えば、ＣＤ、ＤＶＤそれぞれについて、対物レンズ６のトラッキングによる発生する非点収差に関する情報を、予め対物レンズ６の設計シミュレーションから取得しておき、フォーカスサーボ・トラッキングサーボ制御系８からのトラッキングエラー信号により、対物レンズ６がアクチュエータ５で移動されるときの移動量に応じて、液晶パネル制御回路４が液晶パネル３に電圧を印加することにより、再生時に発生する非点収差を補正する。なお、上記非点収差に関する情報とは、例えば、対物レンズ６の移動量と、対物レンズ６の移動で生じた非点収差を補正するための補正用電圧と、の対応関係を示す情報であり、予め対物レンズ６の設計シミュレーションにより取得され、液晶パネル制御回路４あるいは他のメモリ等に記憶されたものである。ここで、光ディスク９の再生時に変化する非点収差の補正手順には、液晶パネル制御回路４が、フォーカスサーボ・トラッキングサーボ制御系８からのトラッキングエラー信号を検出する第１の手順と、第１の手順でトラッキングエラー信号が検出されたとき、このトラッキングエラー信号により対物レンズ６の移動量を取得する第２の手順と、第２の手順で取得された対物レンズ６の移動量に対応する、非点収差の補正用電圧の情報を取得する第３の手順と、第３の手順で取得された補正用電圧の情報により、液晶パネル３に補正用電圧を印加させる第４の手順と、を有することになる。
【００２９】
このような本実施形態に係る光ピックアップ装置によれば、液晶パネル３は、対物レンズ６がトラッキング方向に移動することにより発生する、非点収差を打ち消すような透過光の波面を発生するので、トラッキング範囲全体において良好に非点収差を補正できることが期待される。また、液晶パネル３の１方のガラス基板２１ｂ（「透明基板」に相当する）に形成された透明電極２２ｂが分割され、分割電極面（「分割された透明電極面」に相当する）には、液晶層の屈折率を変化させて非点収差を補正するためのパターン電極（「補正用透明電極」に相当する）を形成しているので、それぞれのパターン電極に対して独立に電圧を印加することにより、光ピックアップ装置の光学系に起因する非点収差を補正することが期待される。さらに、上記液晶パネル３の１方のガラス基板２１ｂに形成された透明電極２２ｂが、非点収差を含む波面収差の分布に対応した形状に分割されているので、それぞれのパターン電極に対して独立に電圧を印加することにより、光ピックアップ装置の光学系に起因する非点収差を含む波面収差を補正することが期待される。また、液晶パネル制御回路４（「制御電圧発生手段」に相当する）が、透過光に非点収差を打ち消す位相差を発生させるよう、パターン電極に対して補正用電圧（「制御電圧」に相当する）を印加するので、上述したように、光ピックアップ装置の光学系に起因する非点収差を補正することが期待される。また、液晶パネル制御回路４が、トラッキングエラー信号に応じて対物レンズ６をトラッキング方向に移動させると同時に、液晶パネル３に補正用電圧を印加し、液晶パネル３が、透過光に対し、対物レンズ６の移動後の位置で発生する非点収差を打ち消す波面を付加した位相差を発生するので、上述したように、光ピックアップ装置の光学系に起因する非点収差を補正すると共に、トラッキング動作により発生した非点収差を補正することが期待される。また、液晶パネル３の透過光の波面が、予め対物レンズ６の設計シミュレーションにより取得された非点収差（「予め対物レンズ６が光軸に対して垂直方向へ移動するときの移動量により算出された非点収差」に相当する）を打ち消すよう、変化するので、トラッキング動作により発生した非点収差を良好に補正することが期待される。さらに、有限系の対物レンズ６を用い、コリメータレンズを要しない構成であるために、光ピックアップ装置の小型化及びコストダウンが期待される。
【００３０】
なお、上述した実施形態では位相補正素子として液晶パネル３を用いた場合について説明したが、本発明はこのほかに、位相補正素子として例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のような電気光学材料からなるものを用いても同様の効果が得られるものである。
【００３１】
なお、上述した実施形態では第１の波長として６５０nm 、第２の波長として７８５nmのレーザ光を出射する半導体レーザを用いた場合について説明したが、本発明はこのほかに、第１の波長として４０５nm、第２の波長として６５０nmのレーザ光を出射する半導体レーザを用いても同様の効果が得られるものである。さらに、第３の波長として７８５nmのレーザ光を出射する半導体レーザを用い、３波長のレーザ光を出射するようにしてもよい。但し、これらの波長は±２０nmの幅を有する。
【００３２】
また、上述した実施形態ではアクチュエータ５が、トラッキングエラー信号に応じて対物レンズをトラッキング方向に移動させると同時に、液晶パネル制御回路４が液晶パネル３に補正用電圧を印加するようにした場合について説明したが、本発明はこのほかに、液晶パネル制御回路４が、トラッキングエラー信号に応じて対物レンズ６をトラッキング方向に移動させると同時に、液晶パネル３に補正用電圧を印加するようにしても同様の効果が得られるものである。この場合は、アクチュエータ５とフォーカスサーボ・トラッキングサーボ制御系８とを接続する構成に替えて、液晶パネル制御回路４とアクチュエータ５とを接続する構成とし、アクチュエータ５が、液晶パネル制御回路４からの信号により対物レンズ６をトラッキング方向に移動させることとなる。この構成により、液晶パネル３が、対物レンズ６のトラッキング後の位置で発生する非点収差を打ち消す波面を付加した位相差を発生することとなる。これは、請求項５に係る本発明を適用した実施形態である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明に係る光ピックアップ装置は、対物レンズが、トラッキング方向に移動して非点収差が発生したとき、制御電圧発生手段（「液晶パネル制御回路」に相当する）が、対物レンズの移動量に応じて制御電圧を発生して位相補正素子（「液晶パネル」、「電気光学材料からなるもの」に相当する）に印加し、位相補正素子が、印加された制御電圧に応じて前記非点収差を打ち消すよう、透過光の波面を変化させることにより、トラッキング動作により対物レンズの光軸に対して光が傾斜して入射されることで発生する、軸外の収差としての非点収差を良好に補正できるという効果を有し、ＣＤ、ＤＶＤ等の光記録媒体の情報の記録・再生を行う光ピックアップ装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る光ピックアップ装置の要部構成図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る液晶パネルの断面図である。
【図３】従来の光ピックアップ装置におけるトラッキング時の対物レンズの基本動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  半導体レーザ
２  偏光ビームスプリッタ
３  液晶パネル
４  液晶パネル制御回路
５  アクチュエータ
６  有限系対物レンズ
７  光検出器
８  フォーカスサーボ・トラッキングサーボ制御系
９  光ディスク
【図１】
2005085409.tif 000003
【図２】
2005085409.tif 000004
【図３】
2005085409.tif 000005