(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的情報記録媒体に光ビームを照射して記録再生をなす光ピックアップ装置に用いられる光学ユニットであって、
対物レンズと、
前記光学的情報記録媒体からの反射光ビームに生じた収差を補正する収差補正素子と、
前記対物レンズ及び前記収差補正素子をフォーカシング駆動及び／又はトラッキング駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動信号に前記収差補正素子を駆動する収差補正信号を前記駆動信号の帯域外の周波数を有するキャリア信号を変調した信号として重畳した重畳信号を受信し、前記重畳信号から前記収差補正信号を分離する信号分離手段と、
前記重畳信号から前記キャリア信号を除去して駆動信号を分離するキャリア信号除去手段と、を有することを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
前記収差補正素子は複数の収差補正領域を有し、前記収差補正信号は前記複数の収差補正領域の各々に対応する複数の補正信号成分を含み、前記信号分離手段は前記複数の補正信号成分の各々を前記重畳信号から分離することを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
【請求項３】
前記収差補正信号は、前記駆動信号の帯域外の周波数を有するキャリア信号を変調した信号の半波整流信号成分を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の光学ユニット。
【請求項４】
光学的情報記録媒体に光ビームを照射し、前記光学的情報記録媒体からの反射光ビームを導く光学系を有する光ピックアップ装置であって、
対物レンズ、前記光学系で発生する収差を補正する収差補正素子、及び前記対物レンズ及び前記収差補正素子をフォーカシング駆動及び／又はトラッキング駆動するアクチュエータを含む光学ユニットと、
前記アクチュエータを駆動する駆動信号に前記収差補正素子を駆動する収差補正信号を前記駆動信号の帯域外の周波数を有するキャリア信号を変調した信号として重畳した重畳信号を生成する重畳信号生成手段と、を有し、前記光学ユニットは、前記重畳信号から前記収差補正信号を分離する信号分離手段と、前記重畳信号から前記キャリア信号を除去して駆動信号を分離するキャリア信号除去手段と、を含むことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記重畳信号生成手段は、前記駆動信号の帯域外の周波数を有するキャリア信号を生成する手段と、前記収差補正信号に応じて前記キャリア信号を変調する変調手段と、を含むことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記収差補正信号は、当該変調キャリア信号を半波整流した信号を含むことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記収差補正素子は複数の収差補正領域を有し、当該変調キャリア信号の上側半波整流信号は前記複数の収差補正領域の１の領域に印加され、当該変調キャリア信号の下側半波整流信号は前記１の領域以外の他の領域に印加されることを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記変調手段は前記キャリア信号を振幅変調することを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
対物レンズと、収差補正素子と、前記対物レンズ及び前記収差補正素子をフォーカシング駆動及び／又はトラッキング駆動するアクチュエータと、を含む光学ユニットを有する光ピックアップ装置を駆動する方法であって、
前記光学ユニット外において、前記アクチュエータを駆動する駆動信号及び前記収差補正素子を駆動する収差補正信号を生成し、前記駆動信号に前記収差補正信号を前記駆動信号の帯域外の周波数を有するキャリア信号を変調した信号として重畳した重畳信号を得るステップと、
前記光学ユニット内において、前記重畳信号を受信して前記重畳信号から前記収差補正信号を分離するステップと、
前記重畳信号から前記キャリア信号を除去して駆動信号を分離するステップと、
当該分離した収差補正信号を前記収差補正素子に印加するステップと、
当該分離された駆動信号を前記アクチュエータに印加するステップと、を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記収差補正素子は複数の収差補正領域を有し、前記収差補正信号は前記複数の収差補正領域の各々に対応する複数の補正信号成分を含み、前記収差補正信号を分離するステップは、前記複数の補正信号成分の各々を前記重畳信号から分離するステップを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記収差補正信号は、前記駆動信号の帯域外の周波数を有するキャリア信号を変調した信号の半波整流信号成分を含むことを特徴とする請求項９又は１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式記録再生装置に用いられる光ピックアップ装置及びその駆動方法、特に、光路中に生じた収差を補正するための収差補正ユニットを有する光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤ（Digital Video Disc 又は Digital Versatile Disc）等、大容量の画像・音声データ、デジタルデータを記録可能な種々の光ディスクが開発されている。また、かかる光ディスクの更なる大容量化のための高密度化の研究開発が進められると共に、高密度化に対応する光ピックアップ装置や情報記録再生装置の研究開発が進められている。
【０００３】
この光ディスクの高密度化に対応する方法としては、光ピックアップ装置に備えられている対物レンズの開口数（numerical aperture：ＮＡ）を大きくしたり、また、短波長の光ビームを用いることにより光ディスクに照射される光ビームの照射径を小さくすることがある。
ところが、対物レンズの開口数ＮＡを大きくしたり、短波長の光ビームを用いると、光ディスク透過層による光ビームへの収差の影響が大きくなり、情報記録及び情報再生の精度を向上させることが困難になるという問題が生じる。
【０００４】
また、光ディスクの高密度化に伴い、光ビームが通過する透明基板の薄膜化がなされているが、製造工程において僅かな透明基板厚の誤差が生じても球面収差の影響が大きくなるという問題が生じる。
こうした収差の影響を低減するため、従来、収差補正用の液晶素子を備えた光ピックアップ装置が提案されている。このような液晶素子としては、例えば、特開平１０−２６９６１１号公報に開示されているものがある。この液晶素子は、その両面に同心円状に形成された複数の電極を有し、各々の電極に異なる電圧を印加することによって液晶の配向状態を調節して光路中に生じた収差を補正するものである。
【０００５】
かかる光ピックアップ装置においては、収差補正を精度よく行うために対物レンズ及び収差補正素子はアクチュエータに搭載され、かつ弾性部材によって浮遊支持された可動部として構成され、他の光学部品はピックアップボディに取り付けられていた。例えば、可動部にはアクチュエータとしてコイルが設けられ、ピックアップボディに固定された磁石からの磁束によって対物レンズ及び収差補正素子をフォーカシング駆動及びトラッキング駆動するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光ピックアップ装置においては、アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動信号に加えて収差補正素子を駆動する収差補正信号を供給するために、浮遊支持された当該可動部に多数の信号線からなる配線を行う必要があった。かかる配線は光ピックアップ装置の構成を複雑化及び大型化し、また、共振が発生しやすい等の問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、当該可動部への配線を簡素化し、高性能な光ピックアップ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による光学ユニットは、光学的情報記録媒体に光ビームを照射して記録再生をなす光ピックアップ装置に用いられる光学ユニットであって、対物レンズと、光学的情報記録媒体からの反射光ビームに生じた収差を補正する収差補正素子と、対物レンズ及び収差補正素子をフォーカシング駆動及び／又はトラッキング駆動するアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動信号に収差補正素子を駆動する収差補正信号を重畳した重畳信号を受信し、重畳信号から収差補正信号を分離する信号分離手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明による光ピックアップ装置は、光学的情報記録媒体に光ビームを照射し、光学的情報記録媒体からの反射光ビームを導く光学系を有する光ピックアップ装置であって、対物レンズ、光学系で発生する収差を補正する収差補正素子、及び対物レンズ及び収差補正素子をフォーカシング駆動及び／又はトラッキング駆動するアクチュエータを含む光学ユニットと、アクチュエータを駆動する駆動信号に収差補正素子を駆動する収差補正信号を重畳した重畳信号を生成する重畳信号生成手段と、を有し、光学ユニットは、重畳信号から収差補正信号を分離する信号分離手段を含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明による光ピックアップ装置の駆動方法は、対物レンズと、収差補正素子と、対物レンズ及び収差補正素子をフォーカシング駆動及び／又はトラッキング駆動するアクチュエータと、を含む光学ユニットを有する光ピックアップ装置を駆動する方法であって、光学ユニット外において、アクチュエータを駆動する駆動信号及び収差補正素子を駆動する収差補正信号を生成し、駆動信号に収差補正信号を重畳した重畳信号を得るステップと、光学ユニット内において、重畳信号を受信して重畳信号から収差補正信号を分離するステップと、当該分離した収差補正信号を収差補正素子に印加するステップと、を有することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明に用いられる図において、実質的に等価な構成要素には同一の参照符を付している。
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例である光ピックアップ装置１０の構成を模式的に示すブロック図である。
【００１２】
図１において、光ピックアップ装置１０は、レーザ光を射出する光源１と、ビームスプリッタ３、収差補正素子４、対物レンズ５、集光レンズ６、光検出器７を有し、これらの光学要素１〜７は光軸ＯＡに沿って配置されている。また、対物レンズ５及び収差補正素子４はアクチュエータ８に搭載された光学ユニット１１として構成されている。他の光学要素はピックアップボディに取り付けられている。
【００１３】
光学ユニット１１は、弾性部材（図示しない）によって浮遊支持された可動部として構成されている。例えば、光学ユニット１１は、アクチュエータ８としてコイルが設けられ、ピックアップボディに固定された磁石からの磁束によって対物レンズ８及び収差補正素子４をフォーカシング駆動及びトラッキング駆動するようになっている。
【００１４】
収差補正素子４は、電界によって電気光学効果を生じる電気光学素子を有している。より具体的には、印加される制御電圧Ｖｉの大きさに応じて複屈折変化をもたらす液晶光学素子を有している。すなわち、図２の斜視図に模式的に示すように、この収差補正素子４は、電極層１７、１８の間に液晶１９が挟まれ封入された構成を有している。液晶１９上には、それぞれ液晶配向膜２１、２２が形成され、液晶配向膜２１、２２と電極層１７、１８との間には、それぞれ透明絶縁層２３、２４が形成されている。また、電極層１７、１８上には、それぞれ透明なガラス基板等の絶縁基板１５、１６が形成されている。
【００１５】
電極層１７、１８の少なくとも一方は、１つ又は複数の電極２５からなり、各々の電極に異なる電圧を印加することによって収差補正素子４を透過する光ビームに生じた収差を補正することができる。すなわち、電極層１７、１８の間に制御電圧Ｖｉが印加されると、その制御電圧Ｖｉによって生じる電界に応じて液晶１９内の液晶分子の配向が変化する。その結果、液晶１９中を通る光は、液晶１９の複屈折を受けて位相が変化する。すなわち、その偏光状態（位相）は、液晶１９に印加される制御電圧Ｖｉによって制御することができる。
【００１６】
球面収差を補正するための収差補正素子４を光軸ＯＡ側から見た場合の電極層１７の構造を図３の平面図に示す。電極層１７は、光ディスク９で生じる収差の分布に対応付けて、間隙部Ｗｋ（ｋ＝１，２，．．．）によって区画された同心円状（円環状）の複数の透明電極Ａｋ（ｋ＝１，２，．．．）からなる。これら複数の透明電極Ａｋは、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成されている。尚、図３は、光ディスク９によって生じる球面収差を補正するための透明電極Ａｋの典型的な構成例を示しており、実際には、光ディスク９により生じる収差の分布に対応付けて、電極層１７は様々な形状に区画されていてもよい。また、一方の電極層、例えば電極層１７が分離された複数の電極として形成されていれば、電極層１８は分離されている必要はない。例えば、全面電極としてもよく、あるいは補正すべき収差の特徴に応じて必要な形状に形成、又は必要な数に分離して形成されていてもよい。
【００１７】
図１を再び参照すると、光ピックアップ装置１０内のレーザ光源１から照射された光ビームは光ディスク９により反射され、反射光ビームは光学ユニット１１を経て光検出器７で受光される。光検出器７において検出されたＲＦ信号は信号処理回路３１により信号処理がなされる。すなわち、信号処理回路３１において、フォーカシングエラー及び／又はトラッキングエラー信号等のサーボ制御用の誤差信号が生成される。また、信号処理回路３１において、ＲＦ信号の包絡線が検出されてＲＦ振幅信号が生成され、制御部３３に供給される。制御部３３は、受信した誤差信号に基づいてアクチュエータ８を駆動するアクチュエータ駆動信号ＳAを生成し、信号重畳回路３５に供給する。また、制御部３３は、受信したＲＦ振幅信号に基づいて収差補正素子４に印加すべき電圧を表す収差補正信号ＳLCを生成し、信号重畳回路３５に供給する。信号重畳回路３５は、供給されたアクチュエータ駆動信号ＳAに収差補正信号ＳLCを重畳した重畳信号を生成する。生成された重畳信号は、信号重畳回路３５から配線を介して光学ユニット１１内に設けられた信号分離回路３７に供給される。なお、例えば、光学ユニット１１を浮遊支持する弾性部材を金属等の導電体で形成し、これを配線として兼用することが好ましい。
【００１８】
光学ユニット１１内の信号分離回路３７は、供給された重畳信号をアクチュエータ駆動信号ＳA及び収差補正信号ＳLCに分離する。信号分離回路３７は、アクチュエータ駆動信号ＳAに応じた駆動電流をアクチュエータ８に供給する。また、信号分離回路３７は、収差補正信号ＳLCに応じた電圧を収差補正素子４の各電極に供給する。上記した信号重畳回路３５及び信号分離回路３７の構成及び動作について以下に詳細に説明する。
【００１９】
図４は、信号重畳回路３５の内部構成を示すブロック図である。なお、以下においては、収差補正素子４が２つの収差補正領域（ＬＣ１及びＬＣ２）を有し、サーボ制御としてフォーカスサーボ制御を行う場合を例に説明する。
この場合、信号重畳回路３５にはフォーカスサーボエラー信号に基づいて、アクチュエータ８に供給する駆動電流を表すフォーカス駆動信号（ＳF）と、収差補正素子４の２つの収差補正領域に印加する電圧を表す第１及び第２収差補正信号（ＳLC1，ＳLC2）とが供給される。第１及び第２収差補正信号（ＳLC1，ＳLC2）は、それぞれアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４１Ａ及び４１Ｂによってデジタル信号に変換される。この変換時におけるサンプリング周波数は、例えば、１００ｋＨｚである。これらデジタル信号は変調器４３に供給される。変調器４３において、キャリア信号生成回路４５からのキャリア信号を用い、当該サンプリング値に対応する変調信号が生成される。キャリア信号を用いて収差補正信号から変調信号を生成する方法の１例を以下に説明する。当該変調信号は、以下の規則に基づいて生成される。
【００２０】
図５に示すように、まず、第１収差補正信号ＳLC1はプラス側のパルスとして、第２収差補正信号ＳLC2はマイナス側のパルスとして変換される。極性以外の生成規則は共通である。キャリア信号の周波数は、フォーカスアクチュエータ８のサーボ帯域外となるように、例えば、１ＭＨｚに選ばれる。これは、上記したサンプリング周波数の１０倍であるので、１サンプリングに対してサンプル値に対応したパルスを１０回出力する。このとき、収差補正素子４に印加すべき電圧波形は、例えば、特開平１０−２８３６６１号公報に開示されたようなＤＣ成分を含まない正負に振動する波形である。これを、例えば、５種類のサンプル値、すなわち、−２，−１，０，１，２（Ｖ）の５値に変換される。なお、この際、各レベルのパターンで、ローパスフィルタを通したときの実効残留値が実質的に同一となるようにピーク値に対するデューティが決定される。また、変調波形をハイパスフィルタを通し、所定のクランプ電圧をもって半波整流し、ローパスフィルタを通した信号が入力電圧と一致するようにピーク値が決定される。
【００２１】
プラス側とマイナス側でそれぞれの入力信号から上記した規則に従ってパルスが決定され、これを正負交互につなぎ合わせたキャリア周波数１ＭＨｚの変調波形を得る。変調器４３は、上記した動作によって生成した変調信号を加算器４７に供給する。加算器４７において、フォーカス駆動信号（ＳF）に当該変調信号が重畳され、得られた重畳信号ＳDが２本の配線によって光学ユニット１１に供給される。
【００２２】
図６に、光学ユニット１１内に設けられる信号分離回路３７のブロック図を示す。信号分離回路３７に供給された重畳信号ＳDは、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１によって１ＭＨｚのキャリア信号成分が除去され、アクチュエータ８に供給される。また、重畳信号ＳDは、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５３Ａ，５３Ｂによって低域成分であるアクチュエータ駆動信号成分が除去される。ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５３Ａを経た信号は上側半波整流回路５５Ａによって上側半波整流がなされる。この際、前述のように、所定のクランプ電圧だけオフセットしたレベルに対して半波整流が行われる。他方、同様にして、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５３Ｂを経た信号は下側半波整流回路５５Ａによって下側半波整流が行われる。半波整流回路５５Ａ，５５Ｂからの半波整流信号は、それぞれキャパシタ５７Ａ，５７ＢによってＡＣ成分が抽出され、収差補正素子４の収差補正領域（ＬＣ１及びＬＣ２）にそれぞれ印加される。
【００２３】
図７に、上記した信号分離回路３７の具体的な回路の１例を示す。図に示すように、抵抗器Ｒ１及びキャパシタＣ１によってＬＰＦが構成され、重畳信号ＳDから低周波帯域の駆動信号が分離され、フォーカスコイル６１に供給される。一方、キャパシタＣ２及び抵抗器Ｒ２、及びキャパシタＣ３及び抵抗器Ｒ３によってＨＰＦが構成され、重畳信号ＳDから高周波帯域の収差補正信号が分離される。分離された信号は、ダイオードＤ１及びＤ２によって半波整流された後、キャパシタＣ４及びＣ５によって液晶素子６２の各電極ＥＬ１、ＥＬ２に収差補正電圧が印加される。なお、液晶素子６２の裏面の電極ＥＬｇは信号分離回路３７の共通接地端に接続され、接地されている。従って、簡単かつ軽量な回路構成の信号分離回路３７を光学ユニット１１内に設けることができる。
【００２４】
上記した実施例においては、複数の補正領域を有する収差補正素子の複数の電極に１対の配線（給電線）で異なる電圧を印加する場合を例に説明したが、１つの補正領域を有する収差補正素子に電圧を印加する場合にも適用でき、この場合、回路構成はさらに簡単になる。
図８は、１つの収差補正領域を有する収差補正素子を駆動する場合の信号重畳回路３５及び信号分離回路３７の回路構成の１例を示すブロック図である。信号重畳回路３５において、振幅変調回路７１は、例えば、キャリア周波数１ＭＨｚで収差補正信号ＳLC1を振幅変調する。加算器７３において振幅変調した収差補正信号をアクチュエータ駆動信号ＳAに重畳し、重畳信号を光学ユニット１１内の信号分離回路３７に供給する。信号分離回路３７内のＬＰＦ７５において、供給された重畳信号から１ＭＨｚのキャリア周波数成分が除去され、上記した実施例の場合と同様にアクチュエータ駆動信号が得られる。また、一方、信号分離回路３７内のＨＰＦ７７において、１ＭＨｚ帯域の周波数成分が抽出される。抽出された信号は上側半波整流回路７８において半波整流され、キャパシタ７９によって交流成分が抽出され、液晶素子４に供給される。このように１チャネルの収差補正信号のみでよい場合には信号変調回路をさらに簡略化することができる。
【００２５】
なお、上記した実施例においては、収差補正素子４として液晶を例に説明したが、他の動作原理により収差補正をなす素子であってもよい。電圧（又は電流）を印加することによって収差補正動作する機能素子を用いることができる。例えば、圧電素子を用いたマイクロアクチュエータによって素子の形状を変化させたり、リフラクティブ結晶等を用いてその屈折率を変化させたりする収差補正機能素子を用いてもよい。なお、この場合、用いる素子の性質によってはキャパシタ５７Ａ，５７Ｂ、及びＣ４、Ｃ５等を用いない構成としてもよい。また、上記したキャリア周波数、サンプリング周波数、あるいは種々のレベルは用いる素子や回路構成に応じて適宜選択すればよい。
【００２６】
また、上記した実施例においては、収差補正信号をデジタル信号に変換し、これによりキャリア信号を変調する変調器を用いた構成について説明したが、種々の回路構成が可能である。例えば、変調器の代わりにＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてもよく、あるいは、ゲートアレイ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を用いてもよい。また、アナログ信号処理を用いた回路構成としてもよい。
【００２７】
さらに、上記した実施例においては、ＬＰＦを介して駆動信号をアクチュエータに供給する場合について説明したが、必ずしもＬＰＦを用いる必要はない。例えば、アクチュエータのインダクタンスによる周波数特性を利用したフィルタを用いることもできる。
上記した実施例においては、５値の変調を行う場合を例に説明したが、さらに多値であってもよい。あるいは、２値変調を用い、簡単なデジタル変調回路として構成することも可能である。
【００２８】
また、上記した実施例においては、信号分離回路を受動素子で構成した場合について説明したが、必ずしもこれに限らない。例えば、可動部（光学ユニット）に光電変換信号の初段増幅器が設けられた場合などには、その電源を用いた能動信号分離回路とする構成も可能である。また、重畳される信号は、アクチュエータの駆動信号に限らず、例えば、電源線であってもよい。
【００２９】
さらに、上記した実施例においては、重畳信号から分離した信号を直接収差補正素子に供給する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、可動部内において分離した信号にさらに演算を施して得られた信号を収差補正素子に供給するようにしてもよい。
上記した実施例においては、ＤＶＤ等の光ディスクの記録再生装置に関して説明したが、光学的に記録及び／又は再生を行う他の種類の情報記録媒体、例えば、光カードやホログラフィックメモリ等に用いられる光ピックアップ装置についても適用が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
上記したことから明らかなように、本発明によれば、可動部への配線を簡素化し、高性能な光ピックアップ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である光ピックアップ装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】収差補正素子の構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】球面収差を補正するための収差補正素子を光軸ＯＡ側から見た場合の電極層の構造を示す平面図である。
【図４】収差補正素子が２つの収差補正領域を有する場合の信号重畳回路の内部構成を示すブロック図である。
【図５】キャリア信号を用い、収差補正信号から変調信号を生成する方法の１例を説明する図である。
【図６】光学ユニット内に設けられる信号分離回路の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示す信号分離回路の具体的な回路の１例を示す図である。
【図８】１つの収差補正領域を有する収差補正素子を駆動する場合の信号重畳回路及び信号分離回路の回路構成の１例を示すブロック図である。
【主要部分の符号の説明】
１  光源
４  収差補正素子
５  対物レンズ
７  光検出器
８  アクチュエータ
１０  光ピックアップ装置
１１  光学ユニット
１７，１８  電極層
１９  液晶
２５  電極
３１  信号処理回路
３３  制御部
３５  信号重畳回路
３７  信号分離回路
【図１】
0004279444.tif 000002
【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】
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【図８】
0004279444.tif 000009