(57)【要約】【課題】光伝達効率を上げつつ再生信号を良好にすることが可能な光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】レーザーダイオード１から発射されたビーム光を光記録媒体２０に導く往路と、光記録媒体２０で反射されたビーム光をフォトディテクタＩＣ９に導く復路とで、ビーム光の偏光方向を９０°異ならせて光伝達効率を上げる。また、往路と復路とが重なる位置に、光記録媒体２０へ向かうビーム光の球面収差を補正する偏光特性を有した液晶素子５を設ける。さらに、復路の往路と重ならない位置に、フォトディテクタＩＣ９へ向かうビーム光の焦点距離を可変する液体レンズ８を設ける。【選択図】図１
2009087476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発射されたビーム光を光記録媒体に導く往路と、光記録媒体で反射されたビーム光を光検出器に導く復路とで、ビーム光の偏光方向を異ならせて光伝達効率を上げ、前記往路と前記復路とが重なる位置に、前記光記録媒体へ向かうビーム光の球面収差を補正する偏光特性を有した球面収差補正手段を設けた光ピックアップ装置において、
前記復路の前記往路と重ならない位置に、前記光検出器へ向かうビーム光の焦点距離を可変する焦点距離可変手段を設け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、
前記光記録媒体の保護層の厚みの差に起因した球面収差を補正するように前記球面収差補正手段の駆動を制御し、かつ該球面収差補正手段の駆動制御状態に応じて前記焦点距離可変手段の駆動を制御する制御手段を設けたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
前記光検出器により検出したフォーカスエラー信号に基づいて、前記焦点距離可変手段の駆動を制御する制御手段を設けたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、
前記球面収差補正手段は、前記光記録媒体へ向かうビーム光の位相を印加電圧に応じて変化させて、球面収差を補正する液晶素子から成ることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光ピックアップ装置において、
前記焦点距離可変手段は、性質が異なる２種類の液体の界面の形状を印加電圧に応じて変化させて、焦点距離を可変する液体レンズから成ることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光ピックアップ装置において、
前記液体レンズの一方の端面に、樹脂またはガラスで形成された固体レンズを積層して一体化したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光ピックアップ装置において、
前記液体レンズの周面に配置された円筒状の電極を４等分割し、このうち対面する電極同士で印加電圧値を同一に設定することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
請求項５に記載の光ピックアップ装置において、
前記液体レンズの周面に配置された円筒状の電極を４等分割し、該各電極に対して印加電圧値を独立に設定す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、光源から発射したビーム光を光記録媒体へ案内し、光記録媒体で反射したビーム光を光検出器へ案内する光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップ装置は、光源から発射したビーム光を光学部品により導いて光記録媒体に照射させ、かつ、光記録媒体で反射したビーム光を光学部品により導いて光検出器に照射させて、光記録媒体に対して情報の再生や記録を行う。
【０００３】
光ピックアップ装置には、下記の特許文献１〜４に開示されているように、例えば偏光ビームスプリッタや１／４波長板等の偏光特性を有する光学部品を用いて、光源から発射されたビーム光を光記録媒体に導く往路と、光記録媒体で反射されたビーム光を光検出器に導く復路とで、ビーム光の偏光方向を９０°異ならせて、光伝達効率を上げているものがある。詳しくは、光源からＳ偏光またはＰ偏光のいずれか一方の偏光（例えばＳ偏光）を発射させると、該一方の偏光のほぼ１００％が偏光ビームスプリッタの反射透過面を透過して、１／４波長板により円偏光され、対物レンズにより集光されて光記録媒体に照射される。そして、光記録媒体での反射光が１／４波長板により他方の偏光（例えばＰ偏光）に変換されて、該他方の偏光のほぼ１００％が偏光ビームスプリッタの反射透過面で反射し、光検出器に受光される。つまり、光源から発射したビーム光の損失が殆ど無くなって、光伝達効率が上がる。これに対して、偏光ビームスプリッタに代えて偏光特性を有しないミラーを用いた場合には、光源から一方の偏光を発射させると、該一方の偏光の５０％だけがミラーを透過して、対物レンズにより集光されて光記録媒体に照射され、光記録媒体での反射光の５０％だけがミラーで反射して、光検出器に受光される。つまり、光源から発射したビーム光の損失が大きくなって、光伝達効率が下がる。
【０００４】
また、光ピックアップ装置には、例えば波長の短い青色のビーム光を光源から発射して、共通の光学部品により案内し、ＢＤ（Blu-ray Disc；登録商標）やＨＤ ＤＶＤ（High-Definition  Digital Versatile Disc）といった複数種類の次世代の光記録媒体に対して情報の再生や記録を行うものがある。一方、光記録媒体には、情報を記録する記録層と、記録層を保護する保護層とが設けられている。光記録媒体の保護層の厚みは、光記録媒体の規格の違いや、記録層の積層状態や、製造上のばらつきにより異なる。特に、光記録媒体の規格の違いにより、保護層の厚みの差は最も大きくなる。光ピックアップ装置では、光記録媒体の保護層の厚みが異なると、球面収差が発生して、再生信号が劣化することがある。
【０００５】
上記のような光記録媒体の保護層の厚みの差に起因した球面収差に対処するための技術が、特許文献１および特許文献２に開示されている。特許文献１では、光源と対物レンズとの間、即ちビーム光の往路と復路とが重なる位置に、固定レンズと可動レンズから成るエキスパンダー光学系と、液晶素子とを配置して、これらにより球面収差を補正している。特許文献２では、ビーム光の往路と復路とが重なる位置に、可動レンズ、液体レンズ、または液晶レンズを配置して、これらの焦点距離を変化させて、球面収差を補正している。
【０００６】
また、再生信号を良好にするための技術が、特許文献３および特許文献４に開示されている。特許文献３では、ビーム光の往路の復路と重ならない位置に配置されたコリメートレンズ、往路と復路とが重なる位置に配置された対物レンズ、または復路の往路と重ならない位置に配置された検出レンズの少なくとも一方を、樹脂またはガラスで形成された固体レンズが一体化された液体レンズで構成し、該液体レンズの焦点の距離と位置を変化させて、対物レンズで集光させるスポットの収差（コマ収差）を抑制している。特許文献４では、光検出器において、受光素子の光束入射面側に液体レンズ部を設け、該液体レンズ部の焦点の距離と位置を変化させて、受光素子の受光量と受光バランスとを最適にしている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３０９９０３号公報
【特許文献２】特開２００６−１４７０５７号公報
【特許文献３】特開２００６−３０２３６７号公報
【特許文献４】特開２００６−２７７８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した光伝達効率を上げる技術と、特許文献１および２に開示された球面収差を補正する技術とを併用した場合、特許文献１および２に開示された球面収差補正手段では、往路と復路をそれぞれ通過するビーム光の偏光方向の違いにより作用が異なるという偏光特性を有するため、光記録媒体で反射したビーム光の焦点が光検出器上に合わなくなって、再生信号が劣化することがある。特に、特許文献１に開示された液晶素子を球面収差補正手段として用いると、該液晶素子は、往路を通過する一方の偏光に対しては、所定の位相パターンを与えて球面収差を補正するが、復路を通過する他方の偏光に対しては、単に光を透過させるだけであり、他方の偏光が光検出器上に焦点を結ばなくなる。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するものであって、その課題とするところは、光伝達効率を上げつつ再生信号を良好にすることが可能な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】
【００１０】
本発明では、光源から発射されたビーム光を光記録媒体に導く往路と、光記録媒体で反射されたビーム光を光検出器に導く復路とで、ビーム光の偏光方向を異ならせて光伝達効率を上げ、前記往路と前記復路とが重なる位置に、光記録媒体へ向かうビーム光の球面収差を補正する偏光特性を有した球面収差補正手段を設けた光ピックアップ装置において、前記復路の前記往路と重ならない位置に、光検出器へ向かうビーム光の焦点距離を可変する焦点距離可変手段を設ける。
【００１１】
このようにすると、光源から発射したビーム光の光伝達効率を上げつつ、球面収差補正手段により光記録媒体へ向かうビーム光の球面収差を抑制することができるとともに、焦点距離可変手段により球面収差補正手段の往路と復路での偏光特性の差を吸収して、光検出器へ向かうビーム光の焦点を光検出器上に合わせることができるので、再生信号を良好にすることが可能となる。
【００１２】
また、本発明では、上記光ピックアップ装置において、光記録媒体の保護層の厚みの差に起因した球面収差を補正するように球面収差補正手段の駆動を制御し、かつ該球面収差補正手段の駆動制御状態に応じて焦点距離可変手段の駆動を制御する制御手段を設ける。
【００１３】
このようにすると、球面収差補正手段により光記録媒体の保護層の厚みの差に起因した球面収差を確実に抑制することができる。また、焦点距離可変手段により球面収差補正手段の駆動制御状態に依存した偏光特性の差を吸収して、光検出器へ向かうビーム光の焦点を光検出器上に確実に結ばせることができる。
【００１４】
また、本発明では、上記光ピックアップ装置において、光検出器により検出したフォーカスエラー信号に基づいて、焦点距離可変手段の駆動を制御する制御手段を設ける。
【００１５】
このようにすると、焦点距離可変手段により光検出器へ向かうビーム光の焦点距離を変化させて、該ビーム光の焦点を光検出器上に確実に結ばせることができる。
【００１６】
また、本発明では、上記光ピックアップ装置において、球面収差補正手段は、光記録媒体へ向かうビーム光の位相を印加電圧に応じて変化させて、球面収差を補正する液晶素子から成る。
【００１７】
このようにすると、液晶素子の駆動を電気的に制御して、球面収差を抑制することができ、前述した特許文献１および２に開示されたような可動レンズと該レンズを移動させる機構を用いる場合より、部品点数が少なく、構成が簡単であり、コストを低く抑えることが可能となる。
【００１８】
また、本発明では、上記光ピックアップ装置において、焦点距離可変手段は、性質が異なる２種類の液体の界面の形状を印加電圧に応じて変化させて、焦点距離を可変する液体レンズから成る。
【００１９】
このようにすると、液体レンズの駆動を電気的に制御して焦点距離を変え、ビーム光の焦点を光検出器上に合わせることができ、前述した特許文献１および２に開示されたような可動レンズと該レンズを移動させる機構を用いた場合より、部品点数が少なく、構成が簡単であり、コストを低く抑えることが可能となる。
【００２０】
また、本発明では、上記光ピックアップ装置において、前記液体レンズの一方の端面に、樹脂またはガラスで形成された固体レンズを積層して一体化する。
【００２１】
このようにすると、液体レンズだけでは得られる光学特性が不十分な場合に、固体レンズによりさらに必要な光学特性を得ることができる。また、液体レンズと固体レンズとを別々に設ける場合より、部品点数が少なく、コストを低く抑えることができ、かつ、取り付けと位置や角度の調整とが容易になり、組み付け性を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明では、上記光ピックアップ装置において、前記液体レンズの周面に配置された円筒状の電極を４等分割し、このうち対面する電極同士で印加電圧値を同一に設定する。
【００２３】
このようにすると、液体レンズの焦点位置を光軸からずらすことなく、光軸に対して垂直な面内にあって光軸と交差しつつ互いに直交する２軸に対して、液体レンズの２種類の液体の界面の曲率半径を変化させることができる。このため、シリンドリカルレンズを別途設けなくても、液体レンズをシリンドリカルレンズとして機能させて、光検出器へ向かうビーム光に非点収差を付与し、非点収差法によりフォーカスエラー信号を検出することが可能となる。
【００２４】
さらに、本発明では、上記光ピックアップ装置において、前記液体レンズの周面に配置された円筒状の電極を４等分割し、該各電極に対して印加電圧値を独立に設定する。
【００２５】
このようにすると、液体レンズの光軸と垂直な面に対して、液体レンズの２種類の液体の界面の曲率半径を変化させることができ、液体レンズにより光検出器へ向かうビーム光に非点収差を付与することが可能となる。また、液体レンズの光軸に対して垂直な面内で焦点位置を移動させることができ、光検出器に対するビーム光のスポットのずれを動的に補正することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光源から発射したビーム光の光伝達効率を上げつつ、球面収差補正手段により光記録媒体へ向かうビーム光の球面収差を抑制して、焦点距離可変手段により光検出器へ向かうビーム光の焦点を光検出器上に合わせて、再生信号を良好にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１０の光学系を示す図である。光ピックアップ装置１０は、ＢＤやＨＤ ＤＶＤといった複数種類の次世代の光記録媒体２０に対して、共通の光学部品１〜９により、情報の再生や記録を行う。
【００２８】
図１では、レーザーダイオード（以下、「ＬＤ」という。）１から発射されたビーム光を光記録媒体２０に導くまでの往路を一点鎖線で示し、光記録媒体２０で反射されたビーム光をフォトディテクタＩＣ（以下、「ＰＤＩＣ」という。）９に導くまでの復路を二点鎖線で示している。また、往路と復路が重なる位置では、分かり易くするために、一点鎖線と二点鎖線とを若干ずらして示している。ＬＤ１は、本発明における光源の一実施形態を構成する。ＰＤＩＣ９は、本発明における光検出器の一実施形態を構成する。
【００２９】
往路の復路と重ならない位置には、ＬＤ１が配置されている。往路と復路とが重なる位置には、偏光ビームスプリッタ（以下、「ＰＢＳ」という。）２、コリメートレンズ３、立ち上げミラー４、液晶素子５、１／４波長板６、および対物レンズ７が配置されている。復路の往路と重ならない位置には、液体レンズ８とＰＤＩＣ９が配置されている。液晶素子５は、本発明における球面収差補正手段の一実施形態を構成する。液体レンズ８は、本発明における焦点距離可変手段の一実施形態を構成する。
【００３０】
ＬＤ１からは、波長の短い青色のビーム光のＳ偏光が発射される。ＬＤ１から発射されたＳ偏光は、そのほぼ１００％がＰＢＳ２の反射透過面２９を透過した後、コリメートレンズ３を透過することにより平行光に変換され、立ち上げミラー４で反射されることにより進行方向を９０°曲げられる。この後、Ｓ偏光は、液晶素子５を透過し、１／４波長板６を透過することにより円偏光に変換され、対物レンズ７を透過することにより集光されて、光記録媒体２０に照射される。そして、光記録媒体２０で反射された光は、対物レンズ７を透過した後、１／４波長板６を透過することによりＰ偏光に変換されて、液晶素子５を透過し、立ち上げミラー４で反射されることにより進行方向を９０°曲げられる。この後、Ｐ偏光は、コリメートレンズ３を透過し、そのほぼ１００％がＰＢＳ２の反射透過面２９で反射されることにより進行方向を９０°曲げられ、液体レンズ８を透過することにより集光されて、ＰＤＩＣ９に照射される。
【００３１】
上記のように、光ピックアップ装置１０では、ＰＢＳ２および１／４波長板６といった偏光特性を有する光学部品を用いて、往路と復路とでビーム光の偏光方向を９０°異ならせることにより、ＬＤ１から発射したビーム光の損失を殆ど無くして、光伝達効率を上げている。
【００３２】
光ピックアップ装置１０では、共通の光学部品１〜４、６、７を用いているため、光記録媒体２０の保護層の厚みの差に起因した球面収差が光記録媒体２０上に発生する。このような球面収差は、再生信号の劣化を招くため、液晶素子５により補正する。
【００３３】
図２は、液晶素子５に設けられている電極のパターンの一例を示す図である。液晶素子５の電極のパターンは、球面収差を補正するのに効果的な多重の同心円状になっている。液晶素子５の中心と、円形の各電極の中心と、液晶素子５を通過するＳ偏光およびＰ偏光の光軸とはそれぞれ一致している。液晶素子５は、各電極に印加される電圧に応じて、光記録媒体２０へ向かって透過するＳ偏光の位相を変化（シフト）させて、光記録媒体２０上に発生する球面収差を補正する。
【００３４】
図３は、液晶素子５によるＳ偏光の位相変化状態の一例を示す図である。詳しくは、図３では、液晶素子５の光軸に対して垂直な面における図２の中心から矢印で示す半径方向のＳ偏光の位相分布の一例を示している。ある基準値に対する光記録媒体２０の保護層の厚みの差に応じたＳ偏光の理想の位相補正量（位相変化量）は、例えば一点鎖線で示すように滑らかな曲線であって、中心から半径方向へ離れて行くに連れて、最初徐々に大きくなった後、急激に大きくなって、ある程度の位置で急激に小さくなる。この理想の位相補正量に近似する液晶素子５による位相補正量は、例えば破線で示すように階段状になる。この液晶素子５による位相補正量に従って、液晶素子５の各電極に電圧を印加したときに、液晶素子５を透過したＳ偏光の位相分布は、例えば実線で示すように中心から半径方向の端部へかけて、小さなレベルで振動するだけで、ほぼ同レベルとなる。このように液晶素子５により光記録媒体２０へ向かうＳ偏光の光軸に対して垂直な面における位相分布の変動を小さくすることで、光記録媒体２０上に発生する球面収差を抑制することができる。
【００３５】
液晶素子５は、上記のように往路を通過するＳ偏光に対しては、位相をシフトさせて球面収差を補正する手段として作用するが、復路を通過するＰ偏光に対しては、単に光を透過させる板として作用する。このような液晶素子５が有する偏光特性により、復路を通過するＰ偏光がＰＤＩＣ９上に焦点を結ばなくなる。然も、このＰ偏光の焦点のずれ状態は、液晶素子５の駆動制御状態に依存する。このようなＰＤＩＣ９に対するＰ偏光の焦点のずれは、再生信号の劣化を招くため、液体レンズ８により補正する。
【００３６】
図４Ａは、液体レンズ８の構造を示す図である。液体レンズ８は、厚み（高さ）の薄い円柱状に形成されている。液体レンズ８の光軸は中心軸と一致している。液体レンズ８の光軸に対して垂直な両端面（図４Ａで上面と下面）は、窓８１、８２により構成されている。窓８１、８２は、樹脂またはガラスで形成された透明な円板から成る。液体レンズ８の周面は、負電極８３と正電極８４と該電極８３、８４を絶縁する絶縁体８５とにより構成されている。各電極８３、８４と絶縁体８５とは、図４Ｂに示すように円筒状に形成されていて、密着されている。電極８３、８４には、図４Ａに示す電源８６から全周に渡って一様に電圧が印加される。負電極８３は窓８１と密着されている。正電極８４は窓８２と密着されている。窓８１、８２、電極８３、８４、および絶縁体８５で密閉された液体レンズ８の内部には、性質が異なる２種類の液体８７、８８が封入されている。一方は導電性の水溶液８７であり、他方は非導電性のオイル８８である。水溶液８７とオイル８８の屈折率は異なっている。水溶液８７とオイル８８は混ざり合わないので、液体レンズ８の内部には、水溶液８７とオイル８８の界面８９が円弧状に形成されている。界面８９の曲率中心は光軸上にある。液体レンズ８は、設計により適宜、窓８１、８２のいずれか一方がＰＤＩＣ９の受光面と平行に対面するように、ＰＤＩＣ９とＰＢＳ２との間に配置される。
【００３７】
電源８６から電極８３、８４に電圧を印加すると、負電極８３と接触する水溶液８７が負電荷を持って、正電荷を持つ正電極８４に引き寄せられるため、界面８９の形状（曲率半径と曲がり方向）が変化する。界面８９の形状の変化状態は、電極８３、８４への印加電圧の大きさに依存する。図４Ａでは、界面８９は窓８２側に曲がっているが、印加電圧の大きさによっては窓８１側にも曲がる。界面８９の曲率中心は光軸上からずれることはない。このように、界面８９の形状が変化することで、窓８１、８２のいずれか一方から入射したＰ偏光の界面８９での屈折角度が変化して、液体レンズ８の焦点距離が変化するため、液体レンズ８を透過したＰ偏光の焦点をＰＤＩＣ９上に合わせることができる。
【００３８】
図５は、光ピックアップ装置１０の電気ブロックを示す図である。制御部１１は、マイクロコンピュータから成り、光ピックアップ装置１０の各部の駆動を制御する。制御部１１は、本発明における制御手段の一実施形態を構成する。記憶部１２は、揮発性または不揮発性のメモリから成る。記憶部１２には、制御部１１が各部を制御するためのデータ等が記憶されている。ＬＤ駆動部１３は、ＬＤ１用のドライバＩＣから成る。制御部１１はＬＤ駆動部１３により、ＬＤ１へ印加する電圧を変化させて、ＬＤ１の駆動を制御する。アクチュエータ１７は、磁石とコイル等から成り、前述の対物レンズ７をフォーカス方向とトラッキング方向とへ微小往復移動させる。ＡＣＴ駆動部１４は、アクチュエータ１７用のドライバＩＣから成る。制御部１１はＡＣＴ駆動部１４により、アクチュエータ１７へ印加する電圧を変化させて、アクチュエータ１７の駆動を制御する。ＬＣ駆動部１５は、液晶素子５用のドライバＩＣから成る。制御部１１はＬＣ駆動部１５により、液晶素子５へ印加する電圧を変化させて、液晶素子５の駆動を制御する。ＬＬ駆動部１６は、液体レンズ８用のドライバＩＣから成る。制御部１１はＬＬ駆動部１６により、液体レンズ８へ印加する電圧を変化させて、液体レンズ８の駆動を制御する。
【００３９】
ＰＤＩＣ９は、前述したように光記憶媒体２０で反射されて光学部品２〜８により案内された光（Ｐ偏光）を受光して光電変換し、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号、および光記録媒体２０の再生信号等を検出する。制御部１１は内蔵するＦＥ振幅検出部１１ａにより、ＰＤＩＣ９から出力されるフォーカシングエラー信号の振幅を検出する。また、制御部１１は内蔵するジッター検出部１１ｂにより、ＰＤＩＣ９から出力される再生信号のジッターを検出する。
【００４０】
図６は、光ピックアップ装置１０の動作手順を示すフローチャートである。各処理は制御部１１が実行する。制御部１１は、ＬＤ１からビーム光を発射して、光記録媒体２０の再生を開始した後（ステップＳ１）、光記録媒体２０の種類を判別する（ステップＳ２）。具体的には、例えば光ピックアップ装置１０が搭載される光ディスクレコーダ等の上位装置を介してユーザにより入力された情報に基づいて、光記録媒体２０の種類を判別する。または、ＰＤＩＣ９での受光量もしくは検出信号のレベルに基づいて、光記録媒体２０の種類を判別する。または、光記録媒体２０から読み出した媒体情報に基づいて、光記録媒体２０の種類を判別する。判別する光記録媒体２０の種類としては、ＢＤまたはＨＤ
ＤＶＤといった規格が違うものだけでもよいし、１記録層ディスクまたは２記録層ディスク等といった記録層の積層状態が違うものも含めてもよい。
【００４１】
次に、制御部１１は液晶素子５の駆動を制御して、光記憶媒体２０上に発生する球面収差を補正する（ステップＳ３）。具体的には、例えば予め光記憶媒体２０の種類（ＢＤまたはＨＤ  ＤＶＤという規格の違い）に応じた液晶素子５の制御値を定めて、前述の記憶部１２に記憶しておく。そして、制御部１１がステップＳ３で、光記憶媒体２０の種類に応じた液晶素子５の制御値を記憶部１２から読み出し、該制御値でＬＣ駆動部１５により液晶素子５を駆動して、球面収差を補正する。光記憶媒体２０の種類に応じた液晶素子５の制御値とは、光記憶媒体２０の種類によって異なる保護層の厚みとある基準値との差に応じた液晶素子５による位相補正量を、液晶素子５を通過するＳ偏光に与えるために液晶素子５の各電極に印加する電圧値のことである。このようにすると、制御部１１が光記録媒体２０の規格の違いによって異なる保護層の厚みの差に起因した球面収差を補正するように液晶素子５の駆動を制御するので、該球面収差を抑制することができる。
【００４２】
上記以外にステップＳ３の処理を、例えば図７に示すフローチャートに従って実行してもよい。図７は、液晶素子５の駆動制御手順を示すフローチャートである。各処理は制御部１１が実行する。先ず、制御部１１は液晶素子５の制御値（各電極への電圧印加値）を予め記憶部１２に記憶された初期値に設定して（ステップＳ１１）、該初期値で液晶素子５を駆動する。次に、制御部１１はＰＤＩＣ９から出力される再生信号のジッターをジッター検出部１１ｂにより検出して（ステップＳ１２）、該ジッターが最小であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。このとき、液晶素子５の制御値が初期値である場合は、制御部１１はジッターが最小でないと判定し（ステップＳ１３：ＮＯ）、検出したジッターのレベルに基づいて、液晶素子５の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値で液晶素子５を駆動して、液晶素子５による位相補正量を変化させる（ステップＳ１４）。
【００４３】
次に、再び制御部１１は、再生信号のジッターを検出して（ステップＳ１２）、該ジッターが最小であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。このとき、液晶素子５の制御値が初期値でない場合は、制御部１１は、前回検出したジッターと今回検出したジッターのレベルを比較する。そして、前回検出したジッターより今回検出したジッターのレベルの方が小さければ、制御部１１は、ジッターが最小でないと判定し（ステップＳ１３：ＮＯ）、今回検出したジッターのレベルに基づいて、液晶素子５の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、液晶素子５による位相補正量を変化させる（ステップＳ１４）。一方、前回検出したジッターより今回検出したジッターのレベルの方が大きければ、制御部１１は、ジッターが最小でないと判定し（ステップＳ１３：ＮＯ）、今回検出したジッターのレベルに基づいて、液晶素子５の制御値を増大または減少の他方の傾向になるように変更し、液晶素子５による位相補正量を変化させる（ステップＳ１４）。
【００４４】
上記のようにステップＳ１２〜Ｓ１４を繰り返し行うことで、再生信号のジッターを最小に追い込むことができる。このため、制御部１１は、ステップＳ１３でジッターが最小であると判定すると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、このとき設定している液晶素子５の制御値を確定し、球面収差の補正を完了する（ステップＳ１５）。上記図７の手順によると、制御部１１が再生信号のジッターに基づいて、光記録媒体２０の規格の違いや記録層の積層状態や製造上のばらつきによって異なる保護層の厚みの差に起因した球面収差を補正するように液晶素子５の駆動を制御するので、該球面収差を抑制することができる。
【００４５】
上述したように液晶素子５により球面収差を補正すると、次に制御部１１は、液体レンズ８の駆動を制御して、液体レンズ８の焦点距離を設定する（図６のステップＳ４）。具体的には、例えば予め図８に示すような、液晶素子５の制御値Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・、Ａｎに応じた液体レンズ８の制御値（電極８３、８４への印加電圧値）Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、・・・、Ｂｎを定めて、該制御値Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・、Ａｎ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、・・・、Ｂｎの対応関係を示す制御テーブルを作成し、該制御テーブルの情報を前述の記憶部１２に記憶しておく。そして、制御部１１がステップＳ４で、設定中の液晶素子５の制御値（Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・、Ａｎのいずれか）に応じた液体レンズ８の制御値（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、・・・、Ｂｎのいずれか）を記憶部１２から読み出し、該制御値でＬＬ駆動部１６により液体レンズ８を駆動して、焦点距離を設定する。このようにすると、制御部１１が液晶素子５の駆動制御状態に応じて液体レンズ８の駆動を制御するので、液晶素子５の駆動制御状態に依存したＰＤＩＣ９に対するＰ偏光の焦点のずれを補正して、Ｐ偏光の焦点をＰＤＩＣ９上に合わせることができる。
【００４６】
上記以外にステップＳ４の処理を、例えば図９に示すフローチャートに従って実行してもよい。図９は、液体レンズ８の駆動制御手順を示すフローチャートである。各処理は制御部１１が実行する。先ず、制御部１１は液体レンズ８の制御値を予め記憶部１２に記憶された初期値に設定して（ステップＳ２１）、該初期値で液体レンズ８を駆動する。次に、制御部１１は前述のＡＣＴ駆動部１４によりアクチュエータ１７をスイングして（ステップＳ２２）、対物レンズ７をフォーカス方向へ移動させる。そして、制御部１１はＰＤＩＣ９から出力されるフォーカスエラー信号の振幅（以下、「ＦＥ振幅」という。）をＦＥ振幅検出部１１ａにより検出して（ステップＳ２３）、該ＦＥ振幅が最大であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。このとき、液体レンズ８の制御値が初期値である場合は、制御部１１はＦＥ振幅が最大でないと判定し（ステップＳ２４：ＮＯ）、検出したＦＥ振幅のレベルに基づいて、液体レンズ８の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、該変更後の制御値で液体レンズ８を駆動して、液体レンズ８の焦点距離を変化させる（ステップＳ２５）。
【００４７】
次に、再び制御部１１は、アクチュエータ１７をスイングして（ステップＳ２２）、ＦＥ振幅を検出し（ステップＳ２３）、該ＦＥ振幅が最大であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。このとき、液体レンズ８の制御値が初期値でない場合は、制御部１１は、前回検出したＦＥ振幅と今回検出したＦＥ振幅のレベルを比較する。そして、前回検出したＦＥ振幅より今回検出したＦＥ振幅のレベルの方が大きければ、制御部１１は、ＦＥ振幅が最大でないと判定し（ステップＳ２４：ＮＯ）、今回検出したＦＥ振幅のレベルに基づいて、液体レンズ８の制御値を増大または減少の一方の傾向になるように変更し、液体レンズ８の焦点距離を変化させる（ステップＳ２５）。一方、前回検出したＦＥ振幅より今回検出したＦＥ振幅のレベルの方が小さければ、制御部１１は、ＦＥ振幅が最大でないと判定し（ステップＳ２４：ＮＯ）、今回検出したＦＥ振幅のレベルに基づいて、液体レンズ８の制御値を増大または減少の他方の傾向になるように変更し、液体レンズ８の焦点距離を変化させる（ステップＳ２５）。
【００４８】
上記のようにステップＳ２２〜Ｓ２５を繰り返し行うことで、ＦＥ振幅を最大に追い込むことができる。このため、制御部１１は、ステップＳ２４でＦＥ振幅が最大であると判定すると（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、このとき設定している液体レンズ８の制御値を確定し、焦点距離の設定を完了する（ステップＳ２６）。上記図９の手順によると、制御部１１がＦＥ振幅に基づいて液体レンズ８の駆動を制御するので、ＰＤＩＣ９に対するＰ偏光の焦点のずれを補正して、Ｐ偏光の焦点をＰＤＩＣ９上に合わせることができる。
【００４９】
上述したように液体レンズ８の焦点距離を設定すると、制御部１１はＡＣＴ駆動部１４とアクチュエータ１７により対物レンズ７をフォーカス方向へ移動させて、Ｓ偏光の焦点を光記録媒体２０上に合わせ、かつＰ偏光の焦点をＰＤＩＣ９上に合わせて、光記録媒体２０の再生を継続する（図６のステップＳ１）。
【００５０】
以上によると、ＰＢＳ２と１／４波長板６により、往路と復路とでビーム光の偏光方向を９０°異ならせて、ＬＤ１から発射したビーム光の損失を殆ど無くすことができるので、光伝達効率を上げることが可能となる。また、液晶素子５により光記録媒体２０へ向かうビーム光の球面収差を抑制することができるとともに、液体レンズ８により液晶素子５の往路と復路での偏光特性の差を吸収して、ＰＤＩＣ９へ向かうビーム光の焦点をＰＤＩＣ９上に合わせることができるので、再生信号を良好にすることが可能となる。
【００５１】
また、光記録媒体２０の種類または再生信号のジッターに基づいて液晶素子５の駆動を制御することで、光記録媒体２０の保護層の厚みの差に起因した球面収差を確実に抑制することができる。また、液晶素子５の駆動制御状態に応じて液体レンズ８の駆動を制御することで、液晶素子５の駆動制御状態に依存した偏光特性の差を吸収して、ＰＤＩＣ９へ向かうビーム光の焦点をＰＤＩＣ９上に確実に結ばせることができる。また、フォーカスエラー信号に基づいて液体レンズ８の駆動を制御することで、ＰＤＩＣ９へ向かうビーム光の焦点距離を変化させて、該ビーム光の焦点をＰＤＩＣ９上に確実に結ばせることができる。
【００５２】
また、球面収差補正手段として液晶素子５を用いることで、液晶素子５の駆動を電気的に制御して、球面収差を抑制することができ、前述した特許文献１および２に開示されたような可動レンズと該レンズを移動させる機構を用いる場合より、部品点数が少なく、構成が簡単であり、コストを低く抑えることが可能となる。
【００５３】
さらに、焦点距離可変手段として液体レンズ８を用いることで、液体レンズ８の駆動を電気的に制御して焦点距離を変え、ビーム光の焦点をＰＤＩＣ９上に合わせることができ、前述した特許文献１および２に開示されたような可動レンズと該レンズを移動させる機構を用いた場合より、部品点数が少なく、構成が簡単であり、コストを低く抑えることが可能となる。
【００５４】
本発明は、以上の実施形態以外にも種々の形態を採用することができる。例えば、以上の実施形態では、液体レンズ８によりＰＢＳ２から出射したＰ偏光をＰＤＩＣ９上に集光させた例を挙げたが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、例えば図１０Ａに示すような複合レンズ１８を用いて、ＰＢＳ２から出射したＰ偏光をＰＤＩＣ９上に集光させてもよい。複合レンズ１８は、液体レンズ８の光軸に対して垂直な一方の端面（図４Ａの窓８１、８２のいずれか一方）に、樹脂またはガラスで形成された固体レンズ１９を積層して一体化したものである。複合レンズ１８は、設計により適宜、液体レンズ８または固体レンズ１９のいずれか一方がＰＤＩＣ９の受光面と平行に対面するように、ＰＤＩＣ９とＰＢＳ２との間に配置される。複合レンズ１８の光軸に対して垂直な面内にあって光軸と交差しつつ互いに直交するＸ、Ｙ軸のうち、Ｘ軸を通る断面では、図１０Ｂに示すように固体レンズ１９は平板状になっていて、Ｙ軸を通る断面では、図１０Ｃに示すように固体レンズ１９は液体レンズ８と反対側へ膨らむ凸状になっている。固体レンズ１９としては、例えばシリンドリカルレンズ等も含まれる。また、固体レンズ１９に代えて、液体レンズ８側へ膨らむ凹状の固体レンズを用いてもよい。このようにすると、液体レンズ８だけでは得られる光学特性が不十分な場合に、固体レンズ１９によりさらに必要な光学特性を得ることができる。また、液体レンズ８と固体レンズ１９とを別々に設ける場合より、部品点数が少なく、コストを低く抑えることができ、かつ、取り付けと位置や角度の調整とが容易になり、組み付け性を向上させることができる。
【００５５】
また、以上の実施形態では、液体レンズ８の周面に配置された円筒状の電極８３、８４に、全周に渡って一様に電圧を印加した例を挙げたが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、例えば図１１Ａに示すように電極８３、８４を４等分割し、このうち対面する電極同士（８３ａ、８４ａと８３ｃ、８４ｃ同士、８３ｂ、８４ｂと８３ｄ、８４ｄ同士）で常に印加電圧値を同一に設定し、対面しない電極に対しては印加電圧値を独立に設定するようにしてもよい。このようにすると、液体レンズ８の焦点位置を光軸からずらすことなく、光軸に対して垂直な面内にあって光軸と交差しつつ互いに直交するＸ、Ｙ軸に対して、液体レンズ８の２種類の液体８７、８８の界面８９の曲率半径を、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示すようにそれぞれ独立に変化させることができる。このため、シリンドリカルレンズを別途設けなくても、液体レンズ８をシリンドリカルレンズとして機能させて、ＰＤＩＣ９へ向かうビーム光に非点収差を付与し、非点収差法によりフォーカスエラー信号を検出することが可能となる。
【００５６】
また、例えば図１２Ａに示すように電極８３、８４を４等分割し、該各電極（８３ａと８４ａ、８３ｂと８４ｂ、８３ｃと８４ｃ、８３ｄと８４ｄの４対の電極）に対して印加電圧値を独立に設定するようにしてもよい。このようにすると、液体レンズ８の光軸と垂直な面に対して、液体レンズ８の２種類の液体８７、８８の界面８９の曲率半径を変化させることができ、液体レンズ８によりＰＤＩＣ９へ向かうビーム光に非点収差を付与することが可能となる。また、図１２Ｂおよび図１２Ｃに示すように界面８９の曲率中心を液体レンズ８の光軸からずらして、焦点位置を光軸に対して垂直な面内で移動させることができ、ＰＤＩＣ９に対するビーム光のスポットのずれを動的に補正することが可能となる。上記の他にも、電極８３、８４の分割数を４つ以外にしてもよい。
【００５７】
また、以上の実施形態では、球面収差補正手段として液晶素子５を用い、焦点距離可変手段として液体レンズ８を用いた例を挙げたが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、球面収差補正手段として、例えば偏光ホログラムや可動レンズや液体レンズ等を用いてもよい。また、焦点距離可変手段として、例えば可動レンズや液晶素子等を用いてもよい。
【００５８】
さらに、以上の実施形態では、ＢＤやＨＤ ＤＶＤといった複数種類の次世代の光記録媒体２０に対して情報の再生や記録を行う光ピックアップ装置１０に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、これら以外の光記録媒体に対して、情報の再生のみを行う光ピックアップ装置や、情報の再生と記録の両方を行う光ピックアップ装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。
【図２】同装置の液晶素子の電極パターンの一例を示す図である。
【図３】同装置の液晶素子によるＳ偏光の位相変化状態の一例を示す図である。
【図４Ａ】同装置の液体レンズの構造を示す図である。
【図４Ｂ】同装置の液体レンズの電極と絶縁体の構造を示す図である。
【図５】同装置の電気ブロックを示す図である。
【図６】同装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図７】同装置の液晶素子の駆動制御手順を示すフローチャートである。
【図８】同装置の液晶素子と液体レンズの制御テーブルを示す図である。
【図９】同装置の液体レンズの駆動制御手順を示すフローチャートである。
【図１０Ａ】他の実施形態に係る液体レンズの構造を示す図である。
【図１０Ｂ】他の実施形態に係る液体レンズの構造を示す図である。
【図１０Ｃ】他の実施形態に係る液体レンズの構造を示す図である。
【図１１Ａ】他の実施形態に係る液体レンズの構造を示す図である。
【図１１Ｂ】他の実施形態に係る液体レンズの構造を示す図である。
【図１１Ｃ】他の実施形態に係る液体レンズの構造を示す図である。
【図１２Ａ】他の実施形態に係る液体レンズの構造を示す図である。
【図１２Ｂ】他の実施形態に係る液体レンズの構造を示す図である。
【図１２Ｃ】他の実施形態に係る液体レンズの構造を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  レーザーダイオード
５  液晶素子
８  液体レンズ
９  フォトディテクタＩＣ
１０  光ピックアップ装置
１１  制御部
１９  固体レンズ
２０  光記録媒体
８３、８３ａ〜８３ｄ、８４、８４ａ〜８４ｄ  電極
８７  水溶液
８８  オイル
８９  界面
【図１】
2009087476.tif 000003
【図２】
2009087476.tif 000004
【図３】
2009087476.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2009087476.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
2009087476.tif 000013
【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2009087476.tif 000017
【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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