(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極で液晶を挟んだ液晶パネルと、
ＰＷＭ信号発生器と、
前記ＰＷＭ信号発生器を制御する制御部と、
前記ＰＷＭ信号発生器より出力されるＰＷＭ信号の周期を分周する分周器と、
前記ＰＷＭ信号のデューティー比に基づき、前記分周器の出力信号と、前記ＰＷＭ信号の高レベルと低レベルの中間のレベルの信号とを切り替えて出力する切り替え手段とを有し、
前記液晶パネルの一方の電極は、前記ＰＷＭ信号のデューティー比に基づき、前記分周器の出力信号と、前記ＰＷＭ信号の高レベルと低レベルの中間レベルの信号とが切り替えて印加されるとともに、
前記液晶パネルの他方の電極は、前記ＰＷＭ信号の高レベルと低レベルの中間レベルの信号が常時印加されることを特徴とする液晶駆動信号生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御部は、前記液晶パネルに設定すべき屈折率に対応するデューティー比のＰＷＭ信号を前記ＰＷＭ信号発生器から発生させるように制御することを特徴とする請求項１記載の液晶駆動信号生成装置。
【請求項３】
レーザービームの光学軸に配置された収差補正用の液晶パネルを駆動する液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生（記録）装置であって、
電極で液晶を挟んだ液晶パネルと、
ＰＷＭ信号発生器と、
前記液晶パネルに接続され、前記ＰＷＭ信号発生器より出力されるＰＷＭ信号の周期を分周する分周器と、
ディスクのチルト角を検出する手段と、
前記ＰＷＭ信号のデューティー比に基づき、前期分周器の出力信号と、前記ＰＷＭ信号の高レベルと低レベルの中間のレベルの信号とを切り替えて出力する切り替え手段と、
前記チルト角により生じる収差を補正するために前記液晶パネルに設定すべき屈折率を決定し、前記液晶パネルに設定すべき屈折率に対応するデューティー比のＰＷＭ信号を前記ＰＷＭ信号発生器から発生させるように制御する制御部と、
を備え、
前記液晶パネルの一方の電極は、前記ＰＷＭ信号のデューティー比に基づき、前期分周器の出力信号と、前記ＰＷＭ信号の高レベルと低レベルの中間レベルの信号とが切り替えて印加されるとともに、
前記液晶パネルの他方の電極は、前記ＰＷＭ信号の高レベルと低レベルの中間の信号が常時印加されることを特徴とする液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶駆動信号生成装置、及び液晶駆動信号生成装置を備えたディスク再生装置又はディスク記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンパクトディスク（以下、ＣＤと称する）の容量を越える大容量の情報再生（記録）媒体としてＤＶＤが提案されている。
ＣＤと同じく直径１２ｃｍの光ディスクであるＤＶＤは、使用するレーザ光源の波長をＣＤで用いられている７８０ｎｍよりも短い６５０ｎｍとし、対物レンズの開口数をＣＤで用いられている０．４５よりも大きい０．６としている。
さらに、動画データ圧縮アルゴリズムとしてＭＰＥＧ２を使用している。
【０００３】
以上のような改良を加えることで、ＤＶＤではディスクの片面に約５ギガバイトのデジタルデータの記憶が可能とされている。
【０００４】
かかるＤＶＤのようにＣＤに比して高密度化されたディスクを再生する際、光ピックアップの光軸に対するディスク面の傾きのマージン、即ちチルト角マージンが小さいので、再生機器にチルト角に対する制御手段を備えるのが好ましい。
【０００５】
本件出願人は、特願平７−２２３５３５号にて液晶パネルを用いてディスク面の傾きやディスクの厚さにより生じる波面収差の補正を行なうことを既に提案している。
より詳細には、所定の形状に分割が施された収差補正用の液晶パネルをレーザビームの光軸上に配置したことを特徴とするものであり、各分割部分の屈折率を制御することでディスク面の傾きや、ディスクの厚さの違いにより生じる波面収差を補正しようとするものである。
【０００６】
図４はかかる原理を利用した光ディスク再生装置を例示したものである。
【０００７】
図４において、レーザ光源１から放射されたレーザビームは、ハーフミラー２で反射される。
ハーフミラー２で反射されたレーザビームは液晶パネル３を通過し、対物レンズ４により光ディスク５上にビームスポットを形成する。
光ディスク５から反射した反射光は、再度、対物レンズ４、液晶パネル３、ハーフミラー２を通過し、集光レンズ６により受光器７に集光される。
【０００８】
また、光ディスク５の傾きを検出するチルトセンサ８は、ピックアップに隣接して設けられている。チルトセンサ８は、１つの発光部と２つの受光部とを備え、光ディスク５に照射した光の反射光を各受光部で受光する。
加算器１０は各受光部の出力の差分を検出し、これをチルトエラー信号としてＡ／Ｄ変換器１１に供給する。
Ａ／Ｄ変換器１１にてデジタル値に変換されたチルトエラー信号はＣＰＵ（  Central Processing  Unit）１７に供給される。
【０００９】
チルトエラーが発生した場合は、ＣＰＵ１７はチルトエラーから生じる波面収差を補正するための制御信号をゲイン調節器１３に出力する。
他方、発振回路１２は基準信号を出力する。このとき、基準信号のデューティ（ｄｕｔｙ）比は例えば方形波のような５０（％）に設定される。
ゲイン調節器１３はＣＰＵ１７の制御により発振回路１２から供給される基準信号の増幅度を調節する。
従って、液晶パネル３に入力される駆動信号はその電圧振幅がディスクの傾きに応じて調節されたデューティ比５０％の信号となる。
【００１０】
液晶パネル３は、２枚の透明ガラス基板の間に液晶を封入している。
図５は液晶パネル３の構造例を示す図である。なお、図５（Ａ）は液晶パネル３の断面図、図５（Ｂ）は液晶パネル３の平面図である。
【００１１】
透明なガラス基板３０１ａ，３０１ｂの内面には、ＩＴＯなどの透明電極３０２ａ，３０２ｂが蒸着されている。
透明電極３０２ａ，３０２ｂの少なくとも一方は、図５（Ｂ）に示すように、縦横に分割された電極形状となっている。分割された各々の電極部分は対応するゲイン調節器１３に接続されており、ＣＰＵ１７の制御にて印加電圧を制御することができる。
透明電極３０２ａ，３０２ｂの内面には、液晶に所定の分子配向を与えるための配向膜３０３ａ，３０３ｂが形成されている。
さらに、配向膜３０３ａ，３０３ｂとの間には、液晶３０４が封入されている。液晶３０４は、図６に示すように、液晶分子Ｍの光学軸方向の屈折率（ｎ１）とこれに垂直な方向の屈折率（ｎ２）とでその屈折率が異なる複屈折効果を有する液晶であり、例えばネマチック液晶が使用できる。
【００１２】
図７は液晶３０４に印加する電圧を変えたときの液晶分子Ｍの向きを示した図である。図７（Ａ）は印加電圧が０のときの液晶の向きを示し、図７（Ｂ）、（Ｃ）は、交流電圧を印加したときの液晶の向きを示している。なお、印加する電圧はｅ１＜ｅ２の関係にある。
このように、液晶分子Ｍの向きは、印加する交流電圧を可変することにより水平方向から垂直方向まで制御することが可能である。
【００１３】
なお、図７では、分割された各部分に同一の制御電圧を印加しているので液晶３０４の向きは全て同一方向を向いているが、縦横に分割された電極の印加電圧を各々制御することで液晶３０４の対応する各部分ごとに適切な屈折率（ｎ１〜ｎ２）を設定することができる。
【００１４】
液晶の屈折率を変更すると、液晶を通過する光線に下記の式で求められる光路差を与えることができる。
光路差＝Δｎ・ｄ
ここで、Δｎは屈折率の変化分であり、ｄは液晶３０４の厚さである。
このことは、液晶を通過する光線に下記の式で求められる位相差を与えることを意味する。
位相差＝Δｎ・ｄ・（２π／λ）
ここで、λは光線の波長である。
【００１５】
よって、対物レンズ４に発生する収差を打ち消すように液晶の各分割部分の屈折率ｎをそれぞれ制御することで、ディスクの傾きの発生による波面収差を補正することが可能となる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
駆動信号の電圧振幅レベルを制御する液晶駆動信号生成装置では、液晶を駆動する駆動信号の電圧振幅の制御をいかにして実現するかが問題となってくる。従って、本発明は新規な液晶駆動信号生成装置を提供することを課題とする。また、本発明では上記液晶駆動信号生成装置を備えたディスク再生装置又はディスク記録装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記日的を達成するために、本発明では次のような手段を採用した。即ち、請求項１に記載の液晶駆動信号生成装置は、電極で液晶を挟んだ液晶パネルと、ＰＷＭ信号発生器と、ＰＷＭ信号発生器を制御する制御部と、ＰＷＭ信号発生器より出力されるＰＷＭ信号の周期を分周する分周器と、ＰＷＭ信号のデューティ比に基づき、分周器の出力信号と、ＰＷＭ信号の高レベルと低レベルの中間のレベルの信号とを切り換えて出力する切り換え手段と、を有することを特徴とする液晶駆動信号生成装置。
【００１８】
また、請求項４に記載の光ディスク再生（記録）装置は、レーザビームの光軸上に配置された収差補正用の液晶パネルを駆動する液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生（記録）装置であって、電極で液晶を挟んだ液晶パネルと、ＰＷＭ信号発生器と、液晶パネルに接続され、ＰＷＭ信号発生器より出力されるＰＷＭ信号の周期を分周する分周器と、ディスクのチルト角を検出する手段と、ＰＷＭ信号のデューティ比に基づき、分周器の出力信号と、ＰＷＭ信号の高レベルと低レベルの中間のレベルの信号とを切り換えて出力する切り換え手段と、チルト角により生じる収差を補正するために液晶パネルに設定すべき屈折率を決定し、液晶パネルに設定すべき屈折率に対応するデューティ比のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号発生器から発生させるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の液晶駆動信号生成装置を用いた光ディスク再生装置の光ディスクピックアップの概略構成を示す図である。なお、図４と同様の部分については同じ番号を付し、詳細な説明は省略する。よって、以下の説明は液晶駆動信号生成装置９を中心に説明する。
【００２０】
図２は、図１に示した液晶駆動信号生成装置９の構成例を示すブロック図である。
図２において、ＣＰＵ１７はＰＷＭ信号発生器１０２に接続され、ＰＷＭ信号発生器１０２はＣＰＵ１７の制御に従ったデューティ比のパルスを発生する。
なお、ＰＷＭ信号発生器１０２より出力されるＰＷＭ信号は、そのハイレベルとローレベルの中間の電位が、液晶パネル３の対向電極１０６に印加されるべき電位、即ち液晶パネル３を駆動する際に印加されるべき交流電圧の中間電位（以下基準電位と称する）と一致しているものとする。上記対向電極とは、液晶パネル３の液晶を挟んで液晶駆動信号を受ける電極１０７と対向する位置にある電極である。
なお、本実施形態においては、液晶パネル３の駆動信号の基準電位は図２に示したようにグランド電位であるものとして説明する。
【００２１】
ＰＷＭ信号発生器１０２で発生されたパルスは、入力周波数を例えば１／２の周波数に分周する分周器１０３の出力と、液晶パネル３の基準電位であるグランド電位とを選択的に切り換える手段であるスイッチ１０４の選択制御信号としてスイッチ１０４に供給される。
【００２２】
スイッチ１０４は、ＰＷＭ信号発生器１０２の出力パルスによってＡ点の分周器１０３の出力信号又はＢ点の基準電位のいずれかを選択する。選択された信号はスイッチ１０４のＹを通じて液晶駆動信号として液晶パネル３に供給される。
【００２３】
次に図３を参照して図２の構成の液晶駆動信号生成装置のスイッチ１０４の各部の波形を説明する。
図３は、いずれも横軸が時間、縦軸が液晶駆動信号レベルを表している。
図３（ａ）は、スイッチ１０４の選択制御信号ＳＥＬの波形、即ちＰＷＭ信号発生器１０２の出力波形を示している。この場合のデューティ比は１００×（１−ｔ／Ｔ）％である。
【００２４】
図３（ｂ）は、スイッチ１０４のＡで示す点の波形、即ちＰＷＭ信号発生器１０２の出力波形を分周器１０３で１／２の周波数に分周した波形を示している。このスイッチ１０４のＡ点の信号は、分周器１０３によりデューティ比５０％で図３（ａ）で示した波形の周期の２倍である２Ｔの周期の波形となる。
【００２５】
図３（ｃ）は、スイッチ１０４のＢで示す点の波形であり、同図に示す通り基準電位であるグランド電位ＧＮＤとなっている。図３（ｄ）は、スイッチ１０４のＹで示す点の波形であり、スイッチ１０４の選択制御信号ＳＥＬが＋Ｖの場合はスイッチ１０４のＡ点の信号を、−Ｖの場合はスイッチ１０４のＢ点の信号を選択するように構成されている。
【００２６】
従って、スイッチ１０４のＹで示す点の波形は、選択制御信号ＳＥＬに対応してスイッチ１０４のＡ又はＢで示す点の波形を選択するので図３（ｄ）で示したようになる。
【００２７】
図３（ｄ）からわかるように、ＰＷＭ信号発生器１０２の出力信号の周期Ｔの期間のデューティ比で定まるｔの期間を基準電位であるグランド電位ＧＮＤとし、Ｔの周期で交互に正電圧（＋Ｖ）、負電圧（−Ｖ）のＴ−ｔの期間をそれぞれ持つ周期２Ｔの信号が得られる。
【００２８】
従って、Ｙで示す点の波形、即ち液晶駆動信号はグランド電位ＧＮＤを基準電位とした正の電圧の積分値と負の電圧の積分値が等しくなるので、直流成分を含まない液晶駆動信号が得られる。液晶は直流成分を含んだ信号の印加にて破壊されるという特性を持つ。よって、本発明ではＰＷＭ信号を上記のように設定することで直流成分の発生を抑制しているのである。
【００２９】
図３の構成にて液晶の屈折率を設定する場合には、先ず、ＣＰＵ１７は設定すべき屈折率に対応した液晶駆動量を発生させるためのデューティ比を求め、次に、ＣＰＵ１７はＰＷＭ信号発生器１０２に求めたデューティ比を持つＰＷＭ信号を発生させ、そのＰＷＭ信号が分周器１０３、及び選択制御信号ＳＥＬとしてスイッチ１０４に供給される。そして、その選択制御信号ＳＥＬに応じて分周器１０３の出力と基準電位を切り換えて液晶に入力される。
【００３０】
なお、上記実施形態において、液晶駆動信号生成装置９を図２のように構成したが、図８のように構成することも可能である。
即ち、図２のスイッチ１０４の代わりに図８の１０５のように３ステートコントローラを用いても良い。この場合、液晶パネル３の対向電極１０６の電位（基準電位）はＶｃｃ／２とする。
次に図９を参照して図８の構成の液晶駆動信号生成装置に付したＡ点、Ｂ点、Ｃ点の各部の波形を説明する。
図９はいずれも横軸が時間、縦軸が液晶駆動信号レベルを表している。
【００３１】
図９（ａ）はＡ点の波形であり、３ステートコントローラ１０５の制御信号の波形、即ちＰＷＭ信号発生器１０２の出力波形を示している。この場合のデューティ比は１００×（１−ｔ／Ｔ）％である。
図９（ｂ）はＢ点の波形であり、ＰＷＭ信号発生器１０２の出力波形を分周器１０３で１／２の周波数に分周した波形を示している。このＢ点の信号は、分周器１０３によりデューティ比５０％で図９（ａ）で示した波形の周期の２倍である２Ｔの周期の波形となる。
【００３２】
図９（ｃ）はＣ点の波形であり、３ステートコントローラ１０５の制御信号（Ａ点）がＶｃｃ（ハイレベル）の場合は、３ステートコントローラ１０５が活性状態となり、その結果Ｃ点は分周器１０３の出力（Ｂ点）に従ってＶｃｃまたはＧＮＤのレベルになる。一方、３ステートコントローラ１０５の制御信号がＧＮＤ（ローレベル）の場合は、３ステートコントローラ１０５が非活性状態となり、その結果Ｃ点はＶｃｃ／２のレベルとなる。
なお、図８において、ｒ１＝ｒ２、Ｒ１＝Ｒ２である。また、３ステートコントローラ１０５の代わりに３つ以上のステートを出力する多値ステートコントローラを使用しても同様に構成できることはいうまでもない。
【００３３】
以上のように本発明の液晶駆動信号生成装置によれば、ＰＷＭ信号のデューティ比、及び必要に応じて分周比を変化させることにより、直流成分を含まない液晶駆動信号を簡単な構成で実現することができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、スイッチ１０４の出力を液晶パネル３に直接入力するようにしているが、ＰＷＭ信号発生器１０２の出力信号の振幅レンジが小さい場合には固定の増幅度を持つ増幅器をＰＷＭ信号発生器１０２の後、または液晶パネル３の前に配置し、トータルのゲインを調節することも可能である。
【００３５】
近年、ＰＷＭ信号発生器１０２が取り込まれたＣＰＵもあり、このようなＣＰＵを用いるとＣＰＵの動作電圧にＰＷＭ信号の振幅レンジが左右されることになる。この場合は、上記のように固定の増幅度を持つ増幅器を追加し、液晶の駆動に必要なダイナミックレンジを確保することが必要である。
なお、上記実施形態においては、本発明の液晶駆動信号生成装置を光ディスク再生装置に適用したが、光ディスク記録装置にも適用可能であり、同様な効果が得られることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による液晶駆動信号生成装置は、ＰＷＭ信号発生器の信号の周期を分周器により所定の周波数に分周し、分周器の出力信号に基づいて、ＰＷＭ信号発生器の出力信号と、ＰＷＭ信号発生器の出力信号の振幅の中間のレベルの信号とを切り換えて出力するように構成したので、この出力信号で液晶を駆動することにより基準電位を中心に上下対称な駆動電圧を簡単な構成で生成することができ、液晶の劣化を生ずるような直流成分を含まない液晶駆動信号生成装置を提供できる。
また、ＰＷＭ信号の出力に当たって、直流成分の発生を抑制するように制御するので、液晶の劣化、破壊という不具合を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶駆動信号生成装置を用いた光ディスクピックアップの構成を示す図である。
【図２】本発明の液晶駆動信号生成装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の構成の液晶駆動信号生成装置のスイッチ１０４の各部の波形を示す図である。
【図４】従来の液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置の構成を示す図である。
【図５】液晶パネルの構造例を示す図である。
【図６】液晶分子の屈折率と光学軸との関係を示す図である。
【図７】印加電圧の違いによる液晶の向きの変化を示す図である。
【図８】本発明の液晶駆動信号生成装置を用いた光ディスクピックアップの別の構成を示す図である。
【図９】図９の構成の液晶駆動信号生成装置の各部の波形を示す図である。
【符号の説明】
１  ・・・・  レーザ光源
２  ・・・・  ハーフミラー
３  ・・・・  液晶パネル
４  ・・・・  対物レンズ
５  ・・・・  光ディスク
６  ・・・・  集光レンズ
７  ・・・・  受光器
８  ・・・・  チルトセンサ
９  ・・・・  液晶駆動信号生成装置
１０  ・・・・  加算器
１１  ・・・・  Ａ／Ｄ変換器
１２  ・・・・  発振回路
１３  ・・・・  ゲイン調節器
１４  ・・・・  液晶駆動信号生成装置
１７  ・・・・  ＣＰＵ
１０２  ・・・・  ＰＷＭ信号発生器
１０３  ・・・・  分周器
１０４  ・・・・  スイッチ
１０５  ・・・・  ３ステートコントローラ
１０６，１０７  ・・・・  電極
【図１】
0003968151.tif 000002
【図２】
0003968151.tif 000003
【図３】
0003968151.tif 000004
【図４】
0003968151.tif 000005
【図５】
0003968151.tif 000006
【図６】
0003968151.tif 000007
【図７】
0003968151.tif 000008
【図８】
0003968151.tif 000009
【図９】
0003968151.tif 000010