(57)【要約】【課題】  対物レンズのシフトやチルトが生じても、光ディスクにおける光スポットと光検出手段における光スポットとの位置関係が適正になるようにした光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  光源４から出射されるレーザ光Ｌ１を光ディスクＤの情報記録面ｄに集光する対物レンズ１６と、前記対物レンズを介して前記光ディスクの情報記録面から反射された反射光を検出する光検出手段２０と、からなる光ピックアップ装置において、前記対物レンズのシフト量を検出する移動量検出手段２４と、前記光検出手段に生じる光スポットのシフト量が前記対物レンズのシフト量と逆方向に生じるように、前記対物レンズと前記光検出手段との間に配置され、印加電圧に対する屈折率が変化する液晶素子２６とからなる。これにより、対物レンズのシフトやチルトが生じても、光ディスクにおける光スポットと光検出手段における光スポットとの位置関係が適正になるようにする。【選択図】  図１
2005285199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されるレーザ光を光ディスクの情報記録面に集光する対物レンズと、前記対物レンズを介して前記光ディスクの情報記録面から反射された反射光を検出する光検出手段と、からなる光ピックアップ装置において、
前記対物レンズのシフト量を検出する移動量検出手段と、
前記光検出手段に生じる光スポットのシフト量が前記対物レンズのシフト量と逆方向に生じるように、前記対物レンズと前記光検出手段との間に配置され、印加電圧に対する屈折率が変化する液晶素子と、
からなることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
光源から出射されるレーザ光を光ディスクの情報記録面に集光する対物レンズと、前記対物レンズを介して前記光ディスクの情報記録面から反射された反射光を検出する光検出手段と、からなる光ピックアップ装置において、
前記対物レンズの傾きを検出するチルト量検出手段と、
前記光検出手段に生じる光スポットのシフト量が前記対物レンズの傾きによって生じるシフト量と逆方向に生じるように、前記対物レンズと前記光検出手段との間に配置され、印加電圧に対する屈折率が変化する液晶素子と、
からなることを特徴とす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に対して情報を読み書きするための光ピックアップ装置に係り、特にサーボエラーを抑制するようにした光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光記録媒体である光ディスクに対して、情報を記録、或いは記録されている情報を読み出すためには光ピックアップ装置が用いられる。この光ピックアップ装置は、レーザ素子等の光源から出射させたレーザ光を対物レンズに通過させて光ディスクの情報記録面に集光させて光スポットを形成するようになっている。そして、この情報記録面からの反射光は、上記した光路とは逆の光路を通って光検出器にて検出され、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号や、読み出しの場合には再生信号等を得るようになっている。
【０００３】
ここで上記フォーカスエラー信号は、上記対物レンズにより形成される光スポットが合焦状態で光ディスクの情報記録面上に常に位置するように上記対物レンズを光ディスク面に対して上下方向へフォーカスサーボ制御するために用いられる。またトラッキングエラー信号は、上記対物レンズにより形成される光スポットが、光ディスクの情報記録面に形成されている螺旋状、或いは渦巻状のトラックに沿って移動できるように上記対物レンズをディスクの半径方向へトラッキングサーボ制御するために用いられる（例えば特許文献１）。そして、上記のようなトラッキングサーボ制御によって光スポットはトラックから外れることなく、トラックに沿って移動することになる。ここで上記光検出器のトラッキングエラー信号を形成する検出センサは例えば左右の２つのセルよりなり、両セルの出力差をトラッキングエラー信号としている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−４４５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記対物レンズにシフト（ディスク半径方向への位置ずれ）がなく、ディスク上の光スポットがオントラックして入る状態では、光検出器の左右セルの出力差はゼロとなる。これに対して、トラッキング方向（ディスクの半径方向）に対物レンズのシフトが生じると、光検出器のセル上での光スポットは左右に移動する。そのためディスク上の光スポットがオントラックしていても、光検出器の左右セルの出力差はゼロとはならない。そして、トラッキングサーボ制御は、光検出器の左右セルの出力差をゼロとするように制御しているため、上記のように対物レンズのシフトが生じると、ディスク上の光スポットがオフトラックした状態でサーボがかかってしまうことになる。この状態ではディスク上の光スポットの品位が悪くなるため、ジッタやクロストークが悪化して再生特性等が劣化してしまう。
【０００６】
またディスクが傾いていると、ディスク上の光スポットにコマ収差が生じて光スポットの品位が悪くなり、さらに対物レンズのシフトが生じた場合と同様に、光検出器の左右セル上の光スポットの位置が移動してしまう。このようなディスクの傾きによるコマ収差を解消するため、ディスクの傾きに合わせて対物レンズを傾けるようにしたアクティブチルト手段が採用される場合もあるが、この場合には対物レンズの光軸が傾くことにより、光検出器の左右セル上の光スポットの位置が更にずれてしまう、という問題があった。
そして、上記問題点を解決する方法として、レーザ光を主ビームと２つの副ビームとに分割して、トラック上において主ビームの光スポットを中心としてその前後に副ビームの２つの光スポットをトラックに対して斜めに配置して各光スポットの反射光を検出することによりトラッキングエラー信号を形成する３スポット法や、分割したレーザ光からの反射光をトラックと直交する方向に１／２に分割したセルを有す複数の光センサを用いて各セルの差をとってトラッキングエラー信号を形成する差動プッシュプル法が知られている。
【０００７】
しかしながら、上記３スポット法も差動プッシュプル法の場合も、レーザ光を複数に分割することから主ビームの光スポットの光強度が低下し、このために信号品質が劣化するのみならず、副ビームの光スポットの品位を確保することがかなり難しく、光ピックアップの光学設計上において厳しい制限が生じてしまう、という問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、対物レンズのシフトやチルトが生じても、光ディスクにおける光スポットと光検出手段における光スポットとの位置関係が適正になるようにした光ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、光源から出射されるレーザ光を光ディスクの情報記録面に集光する対物レンズと、前記対物レンズを介して前記光ディスクの情報記録面から反射された反射光を検出する光検出手段と、からなる光ピックアップ装置において、前記対物レンズのシフト量を検出する移動量検出手段と、前記光検出手段に生じる光スポットのシフト量が前記対物レンズのシフト量と逆方向に生じるように、前記対物レンズと前記光検出手段との間に配置され、印加電圧に対する屈折率が変化する液晶素子と、からなることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、光源から出射されるレーザ光を光ディスクの情報記録面に集光する対物レンズと、前記対物レンズを介して前記光ディスクの情報記録面から反射された反射光を検出する光検出手段と、からなる光ピックアップ装置において、前記対物レンズの傾きを検出するチルト量検出手段と、前記光検出手段に生じる光スポットのシフト量が前記対物レンズの傾きによって生じるシフト量と逆方向に生じるように、前記対物レンズと前記光検出手段との間に配置され、印加電圧に対する屈折率が変化する液晶素子と、からなることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光ピックアップ装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
光ディスク上にレーザ光を集光させる対物レンズにシフトやチルトが生じても、印加電圧によって屈折率が変化する液晶素子により上記シフトやチルトを相殺させるように光の進行方向を曲げることができるので、対物レンズのシフトやチルトが生じても、光ディスクにおける光スポットと光検出手段における光スポットとの位置関係を適正にすることができ、この結果、トラッキング位置をベストな状態にすることができる。
また従来の３スポット法の場合と比較すると、光スポット（レーザ光）を分割しなくて済むので、メインの光スポットの強度の低下を防止できるのみならず、サブの光スポットの品位を考慮する必要がないことから、設計上の余裕度を増加することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る光ピックアップ装置を示す構成図、図２は液晶素子における印加電圧を位相差との関係を示すグラフ、図３は液晶素子を模式的に示す断面図、図４は液晶素子内の電圧変化と位相差変化の一例を示すグラフ、図５は光検出手段に入る光路がシフトする状態を示す図、図６は光検出手段の光スポットがシフトする状態を示す図である。
【００１２】
まず、図１に示すように、この光ピックアップ装置２において、４は光源としてのレーザ素子であり、これより読み書き用のレーザ光Ｌ１が出射される。以下、光路に沿って説明すると、６はレーザ光Ｌ１を平行光にするコリメータレンズ、８はレーザ光Ｌ１の断面パターンを楕円形から円形に変換するビーム整形プリズム、１０は内部に偏光膜を有する偏光ビームスプリッタ、１２はビームエキスパンダレンズ、１４は１／４波長板、１６はレーザ光Ｌ１を光ディスクＤの情報記録面ｄ上に集光させて光スポットを形成する対物レンズである。ここで、上記光ディスクＤの情報記録面ｄに集光した光は反射して反射光となって上記した光路を逆に戻り、偏光ビームスプリッタ１０内でその方向が曲げられる。この偏光ビームスプリッタ１０より出た反射光の光路上には、シリンドリカルレンズ１８が設けられ、これを通過した反射光が光検出手段である光検出器２０で検出されるようになっている。この光検出器２０としては、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号や再生信号を形成するために種々の光センサが設けられているが、その１つとしてここでは２分割されたセグメントよりなる光センサ２２（図６参照）を有している。
【００１３】
そして、本発明では、上記対物レンズ１６の近傍には、この対物レンズ１６のシフト量を検出するための移動量検出手段２４が設けられると共に、上記対物レンズ１６と光検出手段２０との間の光路途中、図示例では偏光ビームスプリッタ１０とシリンドリカルレンズ１８との間の光路途中に光路を僅かに曲げるための液晶素子２６が設けられている。この液晶素子２６は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる液晶素子制御回路２８により制御され、この液晶素子制御回路２８には、上記移動量検出手段２４の検出結果がフィードバックされている。上記液晶素子制御回路２８には、予め求められた対物レンズのシフト量と、液晶素子２６への印加電圧との関係が予め記憶されている。
上記移動量検出手段２４は、主として対物レンズ１６が光ディスクＤの面と平行な面内においてディスク半径方向へシフト（位置ずれ）した時のそのシフト量を求めるものであり、この検出結果は上記したように移動量検出手段２４へフィードバックされる。この移動量検出手段２４としては、例えば反射型の光センサ等を用いることができる。
【００１４】
また上記液晶素子２６は、例えば平板状になっている。そして、図３及び図５にも示すようにこの液晶素子２６の内部に液晶層２６Ａが封入されており、その一面には透明な高抵抗電極板３０Ａが接合されると共に、他面には透明な共通電極板３０Ｂが接合されており、この液晶層２６Ａに電圧を印加することによりその屈折率を変化し得るようになっている。ここで光ディスクＤからの反射光をこの液晶素子２６の平面に対して直角に入射させてこれを透過する。上記共通電極板３０Ｂには、一定の電位に維持される。これに対して、例えば４角形に形成された高抵抗電極板３０Ａの一辺には、可変電圧Ｖ１が印加され、これに対向する他辺には可変電圧Ｖ２が印加されており、これらの可変電圧Ｖ１、Ｖ２を可変的に制御することにより、上記光検出手段２０に生じる光スポットのシフト量が上記対物レンズ１６のシフト量と逆方向に生じるようになっている。換言すれば、対物レンズ１６にシフト量が生じた時には、これを相殺するよう光路シフトを生ぜしめて光検出手段２０に生じる光スポットの位置を調整するようになっている。
ここで上記共通電極板３０Ｂとしては、例えば透明なＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）を用いることができ、上記高抵抗電極板３０Ａとしては、例えばＳｎＯ２ 等を用いることができる。
【００１５】
次に、以上のように構成された光ピックアップ装置２の動作について説明する。
まず、レーザ素子４から出射されたレーザ光Ｌ１はコリメータレンズ６により平行光になされ、更にビーム整形プリズム８により断面パターンが円形に整形される。このレーザ光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１０を通過した後に、ビームエキスパンダレンズ１２、１／４波長板１４及び対物レンズ１６を通過して集光され、光ディスクＤの情報記録面ｄ上に光スポットとして照射される。この情報記録面ｄからの反射光は、上述した光路とは逆の経路を戻り、そして、偏光ビームスプリッタ１０内で９０度曲がった方向へ反射された後、液晶素子２６及びシリンドリカルレンズ１８を通過して光検出器２０の表面の光センサ上に光スポットを形成することになる。これにより、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、再生信号等の必要な信号が形成される。
【００１６】
さて、ここで対物レンズ１６に、ディスク面と平行な面内において適正な位置からディスク半径方向へシフト（位置ずれ）が生ずると、例えばディスクＤ上の光スポットがオントラックしている状態でも光検出器２０の例えば２分割された左右セルａ、ｂ（図６参照）上の光スポットは中心に位置しないでいずれか一方へ偏りが生じてしまう。
しかしながら、本発明では、この対物レンズ１６のシフト量は移動量検出手段２４により常時、検出されており、この検出結果を上記液晶素子制御回路２８へフィードバックして液晶素子２６への印加電圧を制御しているので、この液晶素子２６を通る反射光の光路が上記シフト量を相殺するように曲げられ（シフトされ）、結果的に光検出器２０上の光スポットを正しい位置に形成することができる。この結果、トラッキング位置をベストな状態にすることができる。
【００１７】
ここで上記液晶素子２６の動作を更に詳しく説明する。
まず液晶は、電圧を印加することでその屈折率が変化して位相差を発生させることができる。この時、この印加電圧と発生する位相差との関係の一例は図２に示されており、印加電圧が増加する程、位相差も略直線状に増加し、印加電圧がある値に達すると、位相差の増加も鈍化して最終には飽和状態になる。このような屈折率変化に起因して発生する位相差の変化を利用するように上記液晶素子２６が構成されている。すなわち、図３中において、液晶素子２６の高抵抗電極板３０Ａ（共通電極板３０に対向配置）の左右の対向辺に異なった電圧Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）を印加すると、この高抵抗電極板３０Ａが自ら抵抗となるため、電極板面内において電圧降下を起こし、図４（Ａ）に示すような傾斜した滑らかな電圧分布が電極板面内に形成される。ここで図２中の印加電圧と位相差との関係が線形となる部分を利用することで、図４（Ｂ）に示すように、上記図４（Ａ）に示す電圧分布と同様な分布の位相差が発生することになる。従って、この液晶素子２６は、プリズムのような作用を示すことになり、この液晶素子２６を上下方向に通過した光は、その光路が僅かに曲げられることになる。
【００１８】
図５はこの時の状態を示しており、高抵抗電極板３０Ａの両端辺に異なる電圧Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）を印加した状態で、反射光をこの液晶素子２６に通過させると、この光路は僅かに曲げられている。この時の光路の曲がり角θ及びその曲がり方向は、電圧Ｖ１、Ｖ２の大小を変化させることで任意に選択することができる。従って、電圧Ｖ１、Ｖ２の関係は”Ｖ２＞Ｖ１”のように制御する場合もある。
このような動作を前提として、例えば図６（Ａ）に示すように対物レンズ１６（図１参照）にシフト（位置ずれ）がなくて、且つ光ディスクＤ上の光スポットＳＰがオントラックしている状態では、光検出器２０の左右のセルａ、ｂの出力差（ａ−ｂ）は”０”となる。
【００１９】
これに対して、図６（Ｂ）に示すように、対物レンズ１６にシフト（位置ずれ）が生じると、光ディスクＤ上の光スポットがオントラック状態であっても、光検出器２０の左右のセルａ、ｂ上の光スポットＳＰは左右のいずれか一方（図中では左側）へ移動してしまうため、左右のセルａ、ｂの出力差（ａ−ｂ）は”０”にはならない。
しかし、本発明では上記対物レンズ１６のシフト量は移動量検出手段２４によって検出されてフィードバックをかけているので、上記セルａ、ｂ上の光スポットＳＰをセルａ、ｂの中心へ移動させるようにこの光検出器２０に入る光（反射光）をシフトさせる電圧が液晶素子２６に印加される。その結果、光検出器２０上に形成される光スポットＳＰは左右のセルａ、ｂの中心に位置するようになる。従って、光ディスクＤ上の光スポットがオフトラックとなることも防止でき、トラッキング位置をベストな状態に維持することができるので、サーボ動作も安定して行うことができる。
【００２０】
また従来の３スポット法の場合と比較すると、光スポットを複数の分割しなくて済むので、メインの光スポットの強度が低下することを防止でき、光検出器２０上の光スポットの品位を高めることができる。また対物レンズ１６のシフトが生じると、対物レンズ１６の中心と入射平行光の中心がずれるため、対物レンズ１６の有効光束径における強度分布は左右対称ではなくなる。そのため、光検出器２０上の光スポットの強度分布は左右対称ではなくなるが、この影響も考慮して液晶素子２６の印加電圧の制御を行うようにすれば、より正確なトラッキングサーボをかけることができる。尚、図６中において、左右のセルａ、ｂの分割線は、光ディスクＤのトラックに沿った方向に設定するのがよい。その理由は、対物レンズ１６のシフトは光ディスクＤの半径方向に生じる可能性が大きいからである。
【００２１】
またここでは対物レンズ１６のシフト量を検出する移動量検出手段２４を設けたが、これに代えて、対物レンズ１６の傾き（チルト）を検出するチルト量検出手段４０（図１参照）を設けるようにしてもよい。
上記対物レンズ１６が光ディスクＤの表面に対して傾き（チルト）が生じた場合にも、上記シフトが生じた場合と同様な現象が生ずるからである。この場合、液晶素子制御回路２８には、予め求められたチルト量と印加電圧との関係が記憶されている。
尚、上記説明では光検出器２０に２分割セルａ、ｂを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば４分割セルを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置を示す構成図である。
【図２】液晶素子における印加電圧を位相差との関係を示すグラフである。
【図３】液晶素子を模式的に示す断面図である。
【図４】液晶素子内の電圧変化と位相差変化の一例を示すグラフである。
【図５】光検出手段に入る光路がシフトする状態を示す図である。
【図６】光検出手段の光スポットがシフトする状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
２…光ピックアップ装置、４…レーザ素子（光源）、１０…偏光ビームスプリッタ、１６…対物レンズ、２０…光検出器（光検出手段）、２４…移動量検出手段、２６…液晶素子、２６Ａ…液晶層、２８…液晶素子制御回路、３０Ａ…高抵抗電極板、３０Ｂ…共通電極板、４０…チルト量検出手段、Ｄ…光ディスク、ｄ…情報記録面、Ｌ１…レーザ光。
【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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