JP2004192719A - 収差補正用液晶素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】有効に波面収差を補正する収差補正用液晶素子を提供する。
【解決手段】少なくともレーザ光源と対物レンズとを備え、種類の異なる光ディスクにレーザビームを照射可能な光ピックアップ装置において、レーザ光源から出射するレーザビームの光軸上に配置される収差補正用液晶素子が設けられている。収差補正用液晶素子は、レーザ光源側に配置され、第１の光ディスクに関する収差を補正する第１の電極パターンを有する第１電極と、光ディスク側に配置され、第１の光ディスクとは種類の異なる第２の光ディスクに関する収差を補正する第２の電極パターンを有する第２電極と、第１電極と第２電極との間に狭持された液晶とを備えている。
【選択図】 図２
【解決手段】少なくともレーザ光源と対物レンズとを備え、種類の異なる光ディスクにレーザビームを照射可能な光ピックアップ装置において、レーザ光源から出射するレーザビームの光軸上に配置される収差補正用液晶素子が設けられている。収差補正用液晶素子は、レーザ光源側に配置され、第１の光ディスクに関する収差を補正する第１の電極パターンを有する第１電極と、光ディスク側に配置され、第１の光ディスクとは種類の異なる第２の光ディスクに関する収差を補正する第２の電極パターンを有する第２電極と、第１電極と第２電極との間に狭持された液晶とを備えている。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、収差補正用液晶素子及び光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームを用いてデータの読み書きが行われるＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスクが、一般に広く普及している。光ディスクは、円盤状の基材の上にピットと呼ばれる小さな凹みを形成し、デジタルのビット情報を記録している。ピットの上には、金属の反射層と透明な透過性の保護層が積層コーティングされて構成されている。
【０００３】
また、ＤＶＤよりも記録密度が高いＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下ＢＲＤ）と呼ばれる新たな規格も提案されている。ＢＲＤでは、波長４０５ナノメートルの青紫色レーザーを用いて、ＤＶＤの約半分（０，３２ミクロン）の記録トラックに信号が書き込まれる。この方式では、１２ｃｍの１層ディスクに２７ＧＢのデータを書き込むことが可能であり、次世代のデジタルハイビジョン録画用の規格として注目されている。
【０００４】
これらの光ディスクから情報を読み取るためには、光ピックアップ装置が用いられている。光ピックアップ装置では、レーザ光源から発したレーザビームを対物レンズを介して光ディスク上に収束させ、光ディスク上で反射した反射光を受光して電気信号に変換し、ピットに書き込まれた情報を読み取っている。
【０００５】
光ディスクのピックアップにおいては、一般に複数の収差が発生する。異なる２つの収差を補正する技術を開示したものとしては、以下のような先行技術文献が存在する。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１１０８０２（第５〜１３頁、第１〜１４図）
【特許文献２】特開平１０−２６９６１１（第３〜５頁、第１〜５図）
【０００７】
特許文献１は、光ディスクのチルトによって発生するコマ収差、特にラジアル方向とタンジェンシャル方向の２つの方向についてのコマ収差を補正する収差補正手段を開示している。特許文献１に記載の収差補正手段は、異なる方向の収差を補正するための電極パターンがそれぞれ形成されたセグメント電極とコモン電極を有している。
【０００８】
特許文献１において、ラジアル方向とタンジェンシャル方向のコマ収差は、ディスクの記録／再生時に常に同時に発生するため、両方の電極にそれぞれ電圧を印加して、ラジアル及びタンジェンシャル方向のコマ収差を同時に補正する必要がある。
【０００９】
また、収差を補正する場合、補正する方向としてはプラス側とマイナス側の両方向きが存在している。例えば、ディスクのチルトを補正する場合、ディスクの傾く方向によって、基準となる電極に対して、その両側にある電極に電圧を印加する。すなわち、ディスクの傾いている方向によって基準となる電極の電位より各電極の電位を高くしたり、低くしたりする必要がある。例えば、図４に示す電極構成を例に説明すると、ディスクの傾く方向によって電極１を中心（例えば２Ｖに固定）として、電極２に３Ｖそして電極３に１Ｖを印加する場合と、電極２に１Ｖそして電極３に３Ｖを印加する場合があり、ディスクの傾く方向によって電極２と電極３に印加する電圧を逆転させる必要がある。このためには、上記２つの場合に応じて電圧を印加するための回路が必要となる。
【００１０】
また、特許文献２は、多層ディスクの各層間の厚み（距離）の違いに依存して発生する波面収差（球面収差）を補正する波面収差補正手段を開示している。特許文献２に記載の収差補正手段は、異なる方向の収差を補正するための電極パターンがそれぞれ形成されたセグメント電極とコモン電極を有している。
【００１１】
このディスク厚みが異なるために生じる球面収差を補正する場合であっても、ディスク厚みが基準値より厚い場合と薄い場合が存在し、その収差の補正にあたっては、基準となる電極電位に対して残りの電極電位を厚みのばらつく方向に応じて逆転させる必要がある。例えば、図４の電極構成の場合、電極２に基準となる電圧２Ｖを印加し、電極３に４Ｖそして電極１に１Ｖを印加する場合と、電極３に１Ｖ、電極１に４Ｖとする場合があり、ディスク厚みが基準値よりどちらにばらつくかによって、電極３と電極１に印加する電圧を電極２の電圧よりも高くしたり低くしたりする必要がある。このためには、上記２つの場合に応じて電圧を印加するための回路が必要となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上、説明したように特許文献１及び特許文献２によれば、それぞれ異なるパターンの電極をセグメント電極及びコモン電極に設けることにより光ディスク記録／再生時に発生する異なる収差を同時に補正することを特徴としている。このため、セグメント電極とコモン電極の両方の電極に電圧を印加し、両方の収差を同時に補正しなければならなかった。
【００１３】
また、液晶素子で発生させる収差（位相差）は、セグメント電極とコモン電極の電圧差で決まるため、より大きな位相差を得るためには、片方の電極電位を０Ｖに設定することが望ましい。しかし、両方の電極を同時に駆動する場合には、片方の電極を０Ｖとすることは不可能であった。
【００１４】
また、収差を補正する方向は、プラス側とマイナス側の両方向が存在するため、基準の電極電位に対して、それ以外の電極電位は基準電極より高くしたり低くしたりする必要があった。
【００１５】
本発明が解決しようとする課題としては、上述したように、セグメント電極とコモン電極の両方の電極に電圧を印加し両方の収差を同時に補正しなければならないという問題、電極電位を基準電極より高くしたり低くしたりする必要があるという問題、一方の電極を０Ｖとすることが不可能であるという問題等が挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１記載の収差補正用液晶素子は、少なくともレーザ光源と対物レンズとを備え、種類の異なる光ディスクにレーザビームを照射可能な光ピックアップ装置において、前記レーザ光源から出射するレーザビームの光軸上に配置される。前記収差補正用液晶素子は、前記レーザ光源側に配置され、第１の光ディスクに関する収差を補正する第１の電極パターンを有する第１電極と、
前記光ディスク側に配置され、前記第１の光ディスクとは種類の異なる第２の光ディスクに関する収差を補正する第２の電極パターンを有する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に狭持された液晶と、を備えている。
【００１７】
また、本発明の請求項４記載の光ピックアップ装置は、異なる種類の光ディスクに対し読み取り又は書き込みが可能な光ピックアップ装置であって、
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザビームを光ディスク上に収束させる対物レンズと、
前記レーザ光源と前記対物レンズ間であって、前記レーザ光源から出射するレーザビームの光軸上に配置される収差補正用液晶素子と、を備え、
前記収差補正用液晶素子は、前記レーザ光源側に配置され、第１の光ディスクに関する収差を補正する第１の電極パターンを有する第１電極と、前記光ディスク側に配置され、前記第１の光ディスクとは種類の異なる第２の光ディスクに関する収差を補正する第２の電極パターンを有する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に狭持された液晶と、を備えている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る光ピックアップ装置の第１実施形態を説明する。
【００２０】
図１は、第１実施形態に係る光ピックアップ装置１の光学的配置を示す図である。光ピックアップ装置１は、ＤＶＤ及びＢＲＤ規格のディスクを記録／再生可能なＤＶＤ−ＢＲＤ互換タイプの光ピックアップである。光ピックアップ装置１は、ＤＶＤまたはＢＲＤである光ディスク１００上にレーザビームを照射し反射光を受光することにより、光ディスク１００の信号記録面１０３に記録された情報を読み取る装置である。光ピックアップ装置１は、レーザ光源２と、コリメータレンズ３と、偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、対物レンズ６と、フォーカスレンズ７と、受光器８と、収差補正用液晶素子１０とを備えている。
【００２１】
レーザ光源２は、偏光面Ｐを有する所定の波長のレーザビームＢ０を出射する半導体レーザ光源である。レーザ光源２は、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザビームを出射するＤＶＤ用半導体レーザ光源とＢＲＤ用の波長４０５ｎｍのＢＲＤ用半導体レーザ光源の二つを有している。レーザ光源２を出射したレーザビームＢ０は、コリメータレンズ３に送られる。
【００２２】
コリメータレンズ３は、レーザ光源２から出射したレーザビームＢ０を平行光に変換するレンズである。ここで、平行光とは、レーザ光源２を出射したレーザ光の全ての光路が光軸とほぼ並行である光をいう。コリメータレンズ３を出射した平行光は、偏光ビームスプリッタ４に送られる。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ４は、レーザビームＢ０を偏光面Ｐを有する直線偏光であるレーザビームＢとして透過するとともに、光ディスク１００上で反射し光ディスク１００側から入射する偏光面Ｐが９０゜回転したレーザビームを反射する素子である。偏光ビームスプリッタ４を直進透過したレーザビームＢは、１／４波長板５に送られる。また、光ディスク１００側から入射し偏光ビームスプリッタ４上で反射したレーザビームＢは、進行方向を９０゜曲げられてフォーカスレンズ７に送られる。
【００２４】
１／４波長板５は、入射したレーザビームの電場成分を回転させ、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変換する素子である。偏光ビームスプリッタ４から１／４波長板５に入射した直線偏光であるレーザビームＢは、１／４波長板５により円偏光に変換され、対物レンズ６に送られる。また、ディスク１００上で反射され、１／４波長板５に再入射した円偏光であるレーザビームＢは、１／４波長板により直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４に再入射する。１／４波長板５を２度通過したレーザビームＢは、偏光面が９０゜回転している。
【００２５】
対物レンズ６は、１／４波長板５から送られたレーザビームＢを光ディスク１００内部に形成された信号記録面１０３上に収束させる。また、対物レンズ６は、光ディスク上で反射したレーザビームＢを平行光に変換し、１／４波長板５に送る。光ディスク１００は、基板１０２を有し、基板１０２の片面又は両面上に信号記録面１０３が形成されている。信号記録面１０３は、信号記録面１０３を保護する光透過性の透明保護層１０２で覆われている。
【００２６】
フォーカスレンズ７は、偏光ビームスプリッタ４と受光器８との間に配置されている。フォーカスレンズ７は、偏光ビームスプリッタ４を出射したレーザビームＢを受光器８上に収束させる。
【００２７】
受光器８は、レーザビームＢを受光し電気信号に変換して、情報を読み取る。また、受光器８は、受光したレーザビームの受光パターンに応じた収差パターンを読み取り、収差パターンに応じた収差信号ｒ１を液晶素子制御回路２０に出力する。
【００２８】
図２は、収差補正用液晶素子１０を示す断面図である。収差補正用液晶素子１０は、１／４波長板５と対物レンズ６との間の光軸上に配置されている。ＤＶＤとＢＲＤとでは、ディスクの表面から信号記録面１０３までの距離、すなわち透明保護層１０２の厚さが異なり、この厚さの差に依存した球面収差が発生する。また、製造されるディスクの厚みには、バラツキが存在し、このバラツキによる球面収差も同様に発生する。収差補正用液晶素子１０は、ＤＶＤおよびＢＲＤのディスクに依存して生じるこれらの収差を補正するために設けられている。収差補正用液晶素子１０は、液晶１４と、配向膜１３及び１５と、第１電極１２及び第２電極１３と、第１基板１１及び第２基板１７とから構成されている。
【００２９】
液晶１４は、両端に電圧を印加することにより内部の液晶分子の配向が変化し、これに伴い屈折率が変化する素子である。液晶１４は、屈折率が変化することにより液晶内部を透過するレーザ光の光路差を変化させ、光路差の変化分に相当する収差（位相差）発生させる。
【００３０】
配向膜１３及び１５は、液晶１４に所定の分子配向を与えるためのものであり、液晶１４を挟むように配置されている。配向膜１３及び１５の表面上には、それぞれ第１電極１２及び第２電極１６が配置されている。第１電極１２及び第２電極１６は、ＩＴＯ等を素材として構成される光透過性の透明電極である。各電極には、それぞれ所定の電極パターンが形成されており、外部に設けられた液晶素子制御回路２０に電気的に接続されて液晶１４の両端に電圧を印加する。第１電極１２及び第２電極１６は、それぞれ基板１１及び１７上に形成保持されている。
【００３１】
図３は、第１電極１２を示す平面図である。第１電極１２には、ＢＲＤの光ディスクに生じる球面収差を補正する電極パターンが形成されている。第１電極１２は、同心円上に分割された複数の領域から構成されている。図３において、中心の円形領域１２ａと最外縁領域１２ｇは互いに同電位とされ電極Ａを、円形領域１２ａの外周側の領域１２ｂと最外縁領域１２ｇの内周側の領域１２ｆは、互いに同電位とされ電極Ｂを、領域１２ｂの外周側の領域１２ｃと領域１２ｆの内周側の領域１２ｅは、互いに同電位とされ電極Ｃを、そして領域１２ｃと領域１２ｅに挟まれた領域１２ｄは、互いに同電位とされ電極Ｄを、それぞれ構成している。第１電極１２では、隣接する領域間は、互いに絶縁されている。
【００３２】
第１電極１２は、ＢＲＤのディスクに生じる球面収差のパターンに応じて領域が分割されている。具体的に、ＢＲＤディスクに生じる球面収差のパターンは、最適化された光学系における光路追跡を用いて予め計算されている。第１電極１２は、この光路追跡の結果に基づき球面収差のパターンに対応して分割されており、第１電極１２の各電極には、この計算された球面収差とは逆向きの位相差を与えるように電圧が印可される。この与えられる位相差は、ＢＲＤディスクで生じる球面収差と打ち消しあう。このように、第１電極１２は、球面収差が生じないように検出される信号を補正する。
【００３３】
一方、図４は、液晶１４を介して第１電極と対向配置された第２電極１６を示す平面図である。第２電極１６には、ＤＶＤの光ディスクに生じる球面収差を補正する電極パターンが形成されている。第１電極１２は、ＤＶＤのディスクに生じる球面収差のパターンに応じて同心円上に分割され、隣接する領域間が互いに絶縁された複数の領域から構成されている。図４において、ａ，ｂ，ｃの番号が付された領域は、それぞれ同一の電圧が印可される電極ａ，ｂ，ｃとして構成されている。印可される電圧は、電極ｃが一番大きく、ｂ、ａの順に小さくなっている。
【００３４】
第２電極１６は、第１電極１２と同様に、ＤＶＤのディスクに生じる球面収差のパターンに応じて領域が分割されている。具体的に、ＤＶＤディスクに生じる球面収差のパターンは、最適化された光学系における光路追跡を用いて予め計算されており、第２電極１６は、この光路追跡に基づき分割され、第２電極１６の各電極ａ，ｂ，ｃには、この計算された球面収差とは逆向きの位相差を与えるように電圧が印可される。この与えられる位相差は、ＤＶＤディスクで生じる球面収差と打ち消しあう。このように、第２電極１６は、球面収差が生じないように検出される信号を補正する。
【００３５】
液晶素子制御回路２０は、収差補正用液晶素子１０の第１電極１２の各電極及び第２電極１６の各電極に独立して電圧を印加する制御回路である。液晶素子制御回路２０は、収差信号ｒ１に基づき、ＤＶＤに生じる収差を補正するための電圧信号を生成するＤＶＤ収差補正信号生成部２１と、収差信号ｒ１に基づき、ＢＲＤに生じる収差を補正するための電圧信号を生成するＢＲＤ収差補正信号生成部２２とを有している。
【００３６】
液晶素子制御回路２０は、現在記録／再生すべきディスクの種類を示すディスク識別信号ｓを受け取り、ディスクの種類を識別する。そして、液晶素子制御回路２０は、ディスク識別信号ｓに基づき、ＤＶＤ収差補正信号生成部２１とＢＲＤ収差補正信号生成部２２の何れか一方の収差補正信号生成部を選択する。選択された収差補正信号生成部は、受光器８から受け取った収差信号ｒ１に基づき、第１電極１２及び第２電極１６の電位を制御する。
【００３７】
ここで、液晶素子制御回路２０は、ＢＲＤディスクの記録／再生時には、収差信号ｒ１に基づき第１電極１２の各電極に電圧を加え、一方、第２電極１６の各電極の電位をすべて等電位に保つ。逆に、液晶素子制御回路２０は、ＤＶＤディスクの記録／再生時には、収差信号ｒ１に基づき第２電極１６の各電極に電圧を加え、さらに第１電極１２の各電極の電位をすべて等電位に保つ。ここで、収差補正量、すなわち位相差が大きくなるようにするためには、第１電極１２と第２電極１６の電位差が大きくなるようにする必要があり、第１電極１２または第２電極１６の各電極の電位をすべて０Ｖに保つようにすることが好ましい。
【００３８】
以下、本実施形態の光ピックアップ装置の動作について図５を参照しながら説明する。ＤＶＤディスクまたはＢＲＤディスクが図示せぬ再生機器内の所定位置に挿入され、再生スイッチが押されると、再生機器内の制御部は、現在再生されるディスクがＤＶＤのディスクであるかＢＲＤのディスクであるかを判断し、液晶素子制御回路２０にディスクの種類を示すディスク識別信号ｓを出力する。液晶素子制御回路２０は、このディスク識別信号ｓを受領する（ステップＳ１）。また、光ピックアップ装置は、図示せぬスピンドルモータを駆動してディスクの再生を開始する。レーザ光源２は、ディスク識別信号ｓに従い、再生するディスクの種類に応じた波長のレーザを出射し、ディスク表面の情報の読み取りを開始する。
【００３９】
液晶素子制御回路２０は、受領したディスク識別信号に従い、ＢＲＤ収差補正部２１またはＤＶＤ収差補正部２２の何れか一方を駆動し、収差を補正する。ディスクがＢＲＤである場合には、ＢＲＤ収差補正部２１が駆動される（ステップ３）。ＢＲＤ収差補正部２１は、受光器８から受け取った収差信号ｒ１に基づき、収差補正用液晶素子１０の第１電極１２の電位を可変制御する（ステップ４）。同時に、ＢＲＤ収差補正部２１は、第２電極１６の電位を一定値に固定する（ステップ５）。再生が終了すると、液晶素子制御回路２０は、ＢＲＤ収差補正部２１の駆動を終了する。
【００４０】
一方、ディスクがＤＶＤである場合には、ＤＶＤ収差補正部２２が駆動される（ステップ６）。ＤＶＤ収差補正部２２は、受光器８から受け取った収差信号ｒ１に基づき、収差補正用液晶素子１０の第２電極１６の電位を可変制御する（ステップ７）。同時に、ＤＶＤ収差補正部２２は、第１電極１２の電位を一定値に固定する（ステップ８）。再生が終了すると、液晶素子制御回路２０は、ＤＶＤ収差補正部２２の駆動を終了する。
【００４１】
以上、本実施形態の収差補正用液晶素子１０は、少なくともレーザ光源２と対物レンズ６とを備え、種類の異なる光ディスクにレーザビームを照射可能な光ピックアップ装置１において、レーザ光源２から出射するレーザビームの光軸上に配置される。この収差補正用液晶素子１０は、レーザ光源側に配置され、第１の光ディスク（ＢＲＤ）に関する収差を補正する第１の電極パターンを有する第１電極１２と、光ディスク側に配置され、第１の光ディスクとは種類の異なる第２の光ディスク（ＤＶＤ）に関する収差を補正する第２の電極パターンを有する第２電極１６と、第１電極１２と第２電極１６との間に狭持された液晶１４と、を備えている。
【００４２】
本実施形態によれば、第１の光ディスクに関する収差を補正する場合、第１電極１２の第１電極パターンに電圧を印加し、且つ第２電極１６の第２の電極パターンを等電位とすることで、補正を行う。また、第２の光ディスクに関する収差を補正する場合、第２電極１６の第２電極パターンに電圧を印加し、且つ第１電極１２の第１の電極パターンを等電位とすることで、補正を行う。本構成では、一つの収差補正用液晶素子を用いて、異なる種類のディスク再生時に発生する収差を補正することが可能であり、一つのディスクに発生する異なる収差を同時に補正する必要が無い場合には、光ピックアップ装置の小型化を図ることが可能である。特に、ディスクに発生する収差のうち、ある収差（例えば球面収差）の存在が、他の種類の収差に比べて、光ピックアップ装置の性能を著しく劣化させる恐れがある場合には、本実施形態に記載の収差補正用液晶素子を用いることにより、大幅な性能向上を図ることが可能である。
【００４３】
また、一方の電極電位を可変制御する場合に、他方の電極電位を一定値に固定するため、電極間の電位差を最大に保ち液晶１４の屈折率を大きく変化させることが可能であるため、有効な収差補正を行うことが可能となる。
【００４４】
また、ＢＲＤ−ＤＶＤ互換における、ＤＶＤ使用時の球面収差補正に関連して、ＢＲＤの透明保護層の厚みは０．１ｍｍであるのに対し、ＤＶＤの透明保護層の厚みは、０．６ｍｍである。この両方のディスクを一つのピックアップ装置で記録／再生するためには、ＢＤＲのディスクに対して常に０．５ｎｍ厚くなる分の球面収差を補正する必要があるが、この収差を補正する方向は常に決まっている。このため、ＤＶＤ−ＢＲＤ互換のための球面収差補正は、従来のように、基準となる電極の電圧に対して、残りの電極に印加する電圧は透明保護層厚みが厚い場合と薄い場合によって切り替える必要が無く、常に一定である。このため、ＤＶＤ−ＢＲＤ互換の場合には、図４の電極１または電極３の何れか一方の電圧を常にある一定値に固定化しておくことができる。これにより、印加する電圧は、（電極１）＜（電極２）＜（電極３）または（電極３）＜（電極２）＜（電極１）のどちらか一方のみに固定化できる。従って、印加電圧を切り替える回路を設ける必要がなく、回路の小型化およびコストダウンを図ることが可能となる。
【００４５】
なお、本実施形態では、球面収差を補正するとして図３及び図４に示す電極を用いたが、これに限られず、ピックアップ装置の光学系に発生する各種収差を補正するような電極で置き換えて、これらの収差を補正するように構成してもよい。例えば、ディスクのチルト角を測定し、チルト角に対応した補正を行う様に構成することも可能である。
【００４６】
また、本実施形態では、ＢＲＤとＤＶＤの互換型光ピックアップについて説明したが、ＣＤとＢＲＤ、ＣＤとＤＶＤ等のメディアの種類が異なる光ディスクの互換型光ピックアップにも適用可能である。
【００４７】
また、本実施形態では、レーザビームの分岐に偏光ビームスプリッタを用いているがこれに限られず、無偏光ビームスプリッタやハーフミラー等を用いて構成してもよい。この場合には、１／４波長板を設ける必要はない。
【００４８】
（第２実施形態）
以下、本発明に係る光ピックアップ装置の第２実施形態を説明する。
【００４９】
図６は、第２実施形態に係る光ピックアップ装置５０の光学的配置を示す図である。本実施形態の説明では、第１実施形態の光ピックアップ装置の構成と同一の部材については、重複を避けるため説明を省略する。本実施形態の光ピックアップ装置５０は、ＤＶＤ及びＢＲＤ規格のディスクを記録／再生可能なＤＶＤ−ＢＲＤ互換タイプの光ピックアップである。光ピックアップ装置５０は、レーザ光源２と、コリメータレンズ３と、偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、対物レンズ６と、フォーカスレンズ７と、受光器８と、２つの収差補正用液晶素子６０及び７０とを備えている。
【００５０】
図７は、収差補正用液晶素子６０および７０を示す断面図である。収差補正用液晶素子６０及び７０は、１／４波長板５と対物レンズ６との間の光軸上に配置されている。ＤＶＤ及びＢＲＤでは、反り等のディスク形状に応じて光軸が傾斜し、波面収差が発生する。反り等のディスク形状に応じた波面収差は、タンジェンシャル方向とラジアル方向のそれぞれに波面収差が同時に発生する。ここで、収差補正用液晶素子６０は、タンジェンシャル方向の波面収差を補正する素子であり、収差補正用液晶素子７０は、ラジアル方向の波面収差を補正する素子である。
【００５１】
収差補正用液晶素子６０は、液晶６４と、配向膜６３及び６５と、第１電極６２及び第２電極６６と、第１基板６１及び第２基板６７とから構成されている。一方、収差補正用液晶素子７０は、液晶７４と、配向膜７３及び７５と、第３電極７２及び第４電極７６と、第１基板７１及び第２基板７７とから構成されている。各収差補正用素子６０，７０の基本的構成は、第１実施形態に記載の収差補正用素子１０と同一である。
【００５２】
図８は、収差補正用素子６０の第１電極６２を示す平面図である。第１電極６２には、ＢＲＤの光ディスクに生じるタンジェンシャル方向の波面収差を補正するための電極である。第１電極６２は、タンジェンシャル方向の波面収差に応じて、５つの領域６２ａ〜６２ｅに分割されている。ここで、領域６２ａと６２ｄ及び領域６２ｂと６２ｅは、それぞれ接続線６２ｆ及び６２ｇにより接続され、等電位となるように構成されている。
【００５３】
第１電極６２は、ＢＲＤのディスクに生じるタンジェンシャル方向の波面収差のパターンに応じて領域が分割されている。具体的に、ＢＲＤディスクに生じる波面収差のパターンは、最適化された光学系における光路追跡を用いて予め計算されている。第１電極６２は、この光路追跡の結果に基づき波面収差のパターンに対応して分割されており、第１電極６２の各電極には、この計算された波面収差とは逆向きの位相差を与えるように電圧が印可される。この与えられる位相差は、ＢＲＤディスクで生じるタンジェンシャル方向の波面収差と打ち消しあう。このように、第１電極６２は、波面収差が生じないように検出される信号を補正する。
【００５４】
一方、図９は、収差補正用素子７０の第３電極７２を示す平面図である。第３電極７２には、ＢＲＤの光ディスクに生じるラジアル方向の波面収差を補正するための電極である。第３電極７２は、ラジアル方向の波面収差に応じて、５つの領域７２ａ〜７２ｅに分割されている。ここで、領域７２ａと７２ｄ及び領域７２ｂと７２ｅは、それぞれ接続線７２ｆ及び７２ｇにより接続され、等電位となるように構成されている。
【００５５】
第３電極７２は、ＢＲＤのディスクに生じるラジアル方向の波面収差のパターンに応じて領域が分割されている。具体的に、ＢＲＤディスクに生じる波面収差のパターンは、最適化された光学系における光路追跡を用いて予め計算されている。第３電極７２は、この光路追跡の結果に基づき波面収差のパターンに対応して分割されており、第３電極７２の各電極には、この計算された波面収差とは逆向きの位相差を与えるように電圧が印可される。この与えられる位相差は、ＢＲＤディスクで生じるラジアル方向の波面収差と打ち消しあう。このように、第３電極７２は、波面収差が生じないように検出される信号を補正する。
【００５６】
第１電極６２と対向配置される第２電極６６、及び第３電極７２と対向配置される第４電極７６には、それぞれＤＶＤディスクに生じるタンジェンシャル方向及びラジアル方向の波面収差を補正するための電極パターンが形成されている。すなわち、収差補正用素子６０は、ＢＲＤとＤＶＤにおけるタンジェンシャル方向の波面収差を、そして収差補正用素子７０は、ＢＲＤとＤＶＤにおけるラジアル方向の波面収差を、それぞれ補正するための素子として機能する。
【００５７】
液晶素子制御回路８０は、収差補正用液晶素子６０の第１電極６２の各領域、第２電極６６の各領域、収差補正用液晶素子７０の第３電極７２の各領域及び第４電極７６の各領域に独立して電圧を印加する制御回路である。液晶素子制御回路２０は、再生するディスクの外周部近傍にディスク面と対向配置されたチルト角検出器９０から得られる収差信号ｒ２に基づき、ＤＶＤに生じる収差を補正するための電圧信号を生成するＤＶＤ収差補正信号生成部８１と、同じく収差信号ｒ２に基づき、ＢＲＤに生じる収差を補正するための電圧信号を生成するＢＲＤ収差補正信号生成部８２とを有している。
【００５８】
液晶素子制御回路８０は、現在記録／再生すべきディスクの種類を示すディスク識別信号ｓを受け取り、ディスクの種類を識別する。そして、液晶素子制御回路８０は、ディスク識別信号ｓに基づき、ＤＶＤ収差補正信号生成部８１とＢＲＤ収差補正信号生成部８２の何れか一方の収差補正信号生成部を選択する。選択された収差補正信号生成部は、チルト角検出器９０から受け取った収差信号ｒ２に基づき、第１電極６２、第２電極６６、第３電極７２及び第４電極７６の電位を制御する。
【００５９】
ここで、液晶素子制御回路８０は、ＢＲＤディスクの記録／再生時には、第１電極６２の各領域に収差信号ｒ２に基づき電圧を加え、第２電極６６の各領域の電位をすべて等電位に保ち、第３電極７２の各領域に収差信号ｒ２に基づき電圧を加え、第４電極７６の各領域の電位をすべて等電位に保つ。逆に、液晶素子制御回路８０は、ＤＶＤディスクの記録／再生時には、第２電極６６の各領域に収差信号ｒ２に基づき電圧を加え、第１電極６２の各領域の電位をすべて等電位に保ち、第４電極７６の各領域に収差信号ｒ２に基づき電圧を加え、第３電極７２の各領域の電位をすべて等電位に保つ。ここで、収差補正量、すなわち位相差が大きくなるようにするためには、第１電極６２と第２電極６６、または第３電極７２と第４電極７６の電位差が大きくなるようにする必要があり、等電位とされる電極の各領域の電位をすべて０Ｖに保つようにすることが好ましい。
【００６０】
本実施形態によれば、異なる種類の収差を補正する場合に、二つの収差補正用液晶素子６０，７０が設けられている。本実施形態では、各収差補正用液晶素子の電極は、それぞれ一方のみが可変制御され、他方は一定値に固定される。従って、電極間の電位差を最大に保ち液晶６４，７４の屈折率を大きく変化させることが可能であるため、有効な収差補正を行うことが可能となる。
【００６１】
なお、本実施形態では、ディスク形状に起因するタンジェンシャル方向及びラジアル方向の波面収差を補正するため図８及び図９に示す電極を用いたが、これに限られず、ピックアップ装置の光学系に発生する各種収差を補正するような電極で置き換えて、これらの収差を補正するように構成してもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、レーザビームの分岐に偏光ビームスプリッタを用いているがこれに限られず、無偏光ビームスプリッタやハーフミラー等を用いて構成してもよい。この場合には、１／４波長板を設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光ピックアップ装置の光学的配置を示す図である。
【図２】収差補正用液晶素子を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る光ピックアップ装置の第１電極を示す平面図である。
【図４】第１実施形態に係る光ピックアップ装置の第２電極を示す平面図である。
【図５】第１実施形態に係る液晶素子制御回路の動作説明するフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る光ピックアップ装置の光学的配置を示す図である。
【図７】収差補正用液晶素子を示す断面図である。
【図８】第２実施形態に係る光ピックアップ装置の第１電極を示す平面図である。
【図９】第２実施形態に係る光ピックアップ装置の第３電極を示す平面図である。
【符号の説明】
１，５０ 光ピックアップ装置
２ レーザ光源
３ コリメータレンズ
４ 偏光ビームスプリッタ
５ １／４波長板
６ 対物レンズ
７ フォーカスレンズ
８ 受光部
１００ 光ディスク
１０１ 基板
１０２ 透明保護層
１０３ 情報記録面
１０，６０，７０ 収差補正用液晶素子
２０，８０ 液晶素子制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、収差補正用液晶素子及び光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームを用いてデータの読み書きが行われるＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスクが、一般に広く普及している。光ディスクは、円盤状の基材の上にピットと呼ばれる小さな凹みを形成し、デジタルのビット情報を記録している。ピットの上には、金属の反射層と透明な透過性の保護層が積層コーティングされて構成されている。
【０００３】
また、ＤＶＤよりも記録密度が高いＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下ＢＲＤ）と呼ばれる新たな規格も提案されている。ＢＲＤでは、波長４０５ナノメートルの青紫色レーザーを用いて、ＤＶＤの約半分（０，３２ミクロン）の記録トラックに信号が書き込まれる。この方式では、１２ｃｍの１層ディスクに２７ＧＢのデータを書き込むことが可能であり、次世代のデジタルハイビジョン録画用の規格として注目されている。
【０００４】
これらの光ディスクから情報を読み取るためには、光ピックアップ装置が用いられている。光ピックアップ装置では、レーザ光源から発したレーザビームを対物レンズを介して光ディスク上に収束させ、光ディスク上で反射した反射光を受光して電気信号に変換し、ピットに書き込まれた情報を読み取っている。
【０００５】
光ディスクのピックアップにおいては、一般に複数の収差が発生する。異なる２つの収差を補正する技術を開示したものとしては、以下のような先行技術文献が存在する。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１１０８０２（第５〜１３頁、第１〜１４図）
【特許文献２】特開平１０−２６９６１１（第３〜５頁、第１〜５図）
【０００７】
特許文献１は、光ディスクのチルトによって発生するコマ収差、特にラジアル方向とタンジェンシャル方向の２つの方向についてのコマ収差を補正する収差補正手段を開示している。特許文献１に記載の収差補正手段は、異なる方向の収差を補正するための電極パターンがそれぞれ形成されたセグメント電極とコモン電極を有している。
【０００８】
特許文献１において、ラジアル方向とタンジェンシャル方向のコマ収差は、ディスクの記録／再生時に常に同時に発生するため、両方の電極にそれぞれ電圧を印加して、ラジアル及びタンジェンシャル方向のコマ収差を同時に補正する必要がある。
【０００９】
また、収差を補正する場合、補正する方向としてはプラス側とマイナス側の両方向きが存在している。例えば、ディスクのチルトを補正する場合、ディスクの傾く方向によって、基準となる電極に対して、その両側にある電極に電圧を印加する。すなわち、ディスクの傾いている方向によって基準となる電極の電位より各電極の電位を高くしたり、低くしたりする必要がある。例えば、図４に示す電極構成を例に説明すると、ディスクの傾く方向によって電極１を中心（例えば２Ｖに固定）として、電極２に３Ｖそして電極３に１Ｖを印加する場合と、電極２に１Ｖそして電極３に３Ｖを印加する場合があり、ディスクの傾く方向によって電極２と電極３に印加する電圧を逆転させる必要がある。このためには、上記２つの場合に応じて電圧を印加するための回路が必要となる。
【００１０】
また、特許文献２は、多層ディスクの各層間の厚み（距離）の違いに依存して発生する波面収差（球面収差）を補正する波面収差補正手段を開示している。特許文献２に記載の収差補正手段は、異なる方向の収差を補正するための電極パターンがそれぞれ形成されたセグメント電極とコモン電極を有している。
【００１１】
このディスク厚みが異なるために生じる球面収差を補正する場合であっても、ディスク厚みが基準値より厚い場合と薄い場合が存在し、その収差の補正にあたっては、基準となる電極電位に対して残りの電極電位を厚みのばらつく方向に応じて逆転させる必要がある。例えば、図４の電極構成の場合、電極２に基準となる電圧２Ｖを印加し、電極３に４Ｖそして電極１に１Ｖを印加する場合と、電極３に１Ｖ、電極１に４Ｖとする場合があり、ディスク厚みが基準値よりどちらにばらつくかによって、電極３と電極１に印加する電圧を電極２の電圧よりも高くしたり低くしたりする必要がある。このためには、上記２つの場合に応じて電圧を印加するための回路が必要となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上、説明したように特許文献１及び特許文献２によれば、それぞれ異なるパターンの電極をセグメント電極及びコモン電極に設けることにより光ディスク記録／再生時に発生する異なる収差を同時に補正することを特徴としている。このため、セグメント電極とコモン電極の両方の電極に電圧を印加し、両方の収差を同時に補正しなければならなかった。
【００１３】
また、液晶素子で発生させる収差（位相差）は、セグメント電極とコモン電極の電圧差で決まるため、より大きな位相差を得るためには、片方の電極電位を０Ｖに設定することが望ましい。しかし、両方の電極を同時に駆動する場合には、片方の電極を０Ｖとすることは不可能であった。
【００１４】
また、収差を補正する方向は、プラス側とマイナス側の両方向が存在するため、基準の電極電位に対して、それ以外の電極電位は基準電極より高くしたり低くしたりする必要があった。
【００１５】
本発明が解決しようとする課題としては、上述したように、セグメント電極とコモン電極の両方の電極に電圧を印加し両方の収差を同時に補正しなければならないという問題、電極電位を基準電極より高くしたり低くしたりする必要があるという問題、一方の電極を０Ｖとすることが不可能であるという問題等が挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１記載の収差補正用液晶素子は、少なくともレーザ光源と対物レンズとを備え、種類の異なる光ディスクにレーザビームを照射可能な光ピックアップ装置において、前記レーザ光源から出射するレーザビームの光軸上に配置される。前記収差補正用液晶素子は、前記レーザ光源側に配置され、第１の光ディスクに関する収差を補正する第１の電極パターンを有する第１電極と、
前記光ディスク側に配置され、前記第１の光ディスクとは種類の異なる第２の光ディスクに関する収差を補正する第２の電極パターンを有する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に狭持された液晶と、を備えている。
【００１７】
また、本発明の請求項４記載の光ピックアップ装置は、異なる種類の光ディスクに対し読み取り又は書き込みが可能な光ピックアップ装置であって、
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザビームを光ディスク上に収束させる対物レンズと、
前記レーザ光源と前記対物レンズ間であって、前記レーザ光源から出射するレーザビームの光軸上に配置される収差補正用液晶素子と、を備え、
前記収差補正用液晶素子は、前記レーザ光源側に配置され、第１の光ディスクに関する収差を補正する第１の電極パターンを有する第１電極と、前記光ディスク側に配置され、前記第１の光ディスクとは種類の異なる第２の光ディスクに関する収差を補正する第２の電極パターンを有する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に狭持された液晶と、を備えている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る光ピックアップ装置の第１実施形態を説明する。
【００２０】
図１は、第１実施形態に係る光ピックアップ装置１の光学的配置を示す図である。光ピックアップ装置１は、ＤＶＤ及びＢＲＤ規格のディスクを記録／再生可能なＤＶＤ−ＢＲＤ互換タイプの光ピックアップである。光ピックアップ装置１は、ＤＶＤまたはＢＲＤである光ディスク１００上にレーザビームを照射し反射光を受光することにより、光ディスク１００の信号記録面１０３に記録された情報を読み取る装置である。光ピックアップ装置１は、レーザ光源２と、コリメータレンズ３と、偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、対物レンズ６と、フォーカスレンズ７と、受光器８と、収差補正用液晶素子１０とを備えている。
【００２１】
レーザ光源２は、偏光面Ｐを有する所定の波長のレーザビームＢ０を出射する半導体レーザ光源である。レーザ光源２は、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザビームを出射するＤＶＤ用半導体レーザ光源とＢＲＤ用の波長４０５ｎｍのＢＲＤ用半導体レーザ光源の二つを有している。レーザ光源２を出射したレーザビームＢ０は、コリメータレンズ３に送られる。
【００２２】
コリメータレンズ３は、レーザ光源２から出射したレーザビームＢ０を平行光に変換するレンズである。ここで、平行光とは、レーザ光源２を出射したレーザ光の全ての光路が光軸とほぼ並行である光をいう。コリメータレンズ３を出射した平行光は、偏光ビームスプリッタ４に送られる。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ４は、レーザビームＢ０を偏光面Ｐを有する直線偏光であるレーザビームＢとして透過するとともに、光ディスク１００上で反射し光ディスク１００側から入射する偏光面Ｐが９０゜回転したレーザビームを反射する素子である。偏光ビームスプリッタ４を直進透過したレーザビームＢは、１／４波長板５に送られる。また、光ディスク１００側から入射し偏光ビームスプリッタ４上で反射したレーザビームＢは、進行方向を９０゜曲げられてフォーカスレンズ７に送られる。
【００２４】
１／４波長板５は、入射したレーザビームの電場成分を回転させ、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変換する素子である。偏光ビームスプリッタ４から１／４波長板５に入射した直線偏光であるレーザビームＢは、１／４波長板５により円偏光に変換され、対物レンズ６に送られる。また、ディスク１００上で反射され、１／４波長板５に再入射した円偏光であるレーザビームＢは、１／４波長板により直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４に再入射する。１／４波長板５を２度通過したレーザビームＢは、偏光面が９０゜回転している。
【００２５】
対物レンズ６は、１／４波長板５から送られたレーザビームＢを光ディスク１００内部に形成された信号記録面１０３上に収束させる。また、対物レンズ６は、光ディスク上で反射したレーザビームＢを平行光に変換し、１／４波長板５に送る。光ディスク１００は、基板１０２を有し、基板１０２の片面又は両面上に信号記録面１０３が形成されている。信号記録面１０３は、信号記録面１０３を保護する光透過性の透明保護層１０２で覆われている。
【００２６】
フォーカスレンズ７は、偏光ビームスプリッタ４と受光器８との間に配置されている。フォーカスレンズ７は、偏光ビームスプリッタ４を出射したレーザビームＢを受光器８上に収束させる。
【００２７】
受光器８は、レーザビームＢを受光し電気信号に変換して、情報を読み取る。また、受光器８は、受光したレーザビームの受光パターンに応じた収差パターンを読み取り、収差パターンに応じた収差信号ｒ１を液晶素子制御回路２０に出力する。
【００２８】
図２は、収差補正用液晶素子１０を示す断面図である。収差補正用液晶素子１０は、１／４波長板５と対物レンズ６との間の光軸上に配置されている。ＤＶＤとＢＲＤとでは、ディスクの表面から信号記録面１０３までの距離、すなわち透明保護層１０２の厚さが異なり、この厚さの差に依存した球面収差が発生する。また、製造されるディスクの厚みには、バラツキが存在し、このバラツキによる球面収差も同様に発生する。収差補正用液晶素子１０は、ＤＶＤおよびＢＲＤのディスクに依存して生じるこれらの収差を補正するために設けられている。収差補正用液晶素子１０は、液晶１４と、配向膜１３及び１５と、第１電極１２及び第２電極１３と、第１基板１１及び第２基板１７とから構成されている。
【００２９】
液晶１４は、両端に電圧を印加することにより内部の液晶分子の配向が変化し、これに伴い屈折率が変化する素子である。液晶１４は、屈折率が変化することにより液晶内部を透過するレーザ光の光路差を変化させ、光路差の変化分に相当する収差（位相差）発生させる。
【００３０】
配向膜１３及び１５は、液晶１４に所定の分子配向を与えるためのものであり、液晶１４を挟むように配置されている。配向膜１３及び１５の表面上には、それぞれ第１電極１２及び第２電極１６が配置されている。第１電極１２及び第２電極１６は、ＩＴＯ等を素材として構成される光透過性の透明電極である。各電極には、それぞれ所定の電極パターンが形成されており、外部に設けられた液晶素子制御回路２０に電気的に接続されて液晶１４の両端に電圧を印加する。第１電極１２及び第２電極１６は、それぞれ基板１１及び１７上に形成保持されている。
【００３１】
図３は、第１電極１２を示す平面図である。第１電極１２には、ＢＲＤの光ディスクに生じる球面収差を補正する電極パターンが形成されている。第１電極１２は、同心円上に分割された複数の領域から構成されている。図３において、中心の円形領域１２ａと最外縁領域１２ｇは互いに同電位とされ電極Ａを、円形領域１２ａの外周側の領域１２ｂと最外縁領域１２ｇの内周側の領域１２ｆは、互いに同電位とされ電極Ｂを、領域１２ｂの外周側の領域１２ｃと領域１２ｆの内周側の領域１２ｅは、互いに同電位とされ電極Ｃを、そして領域１２ｃと領域１２ｅに挟まれた領域１２ｄは、互いに同電位とされ電極Ｄを、それぞれ構成している。第１電極１２では、隣接する領域間は、互いに絶縁されている。
【００３２】
第１電極１２は、ＢＲＤのディスクに生じる球面収差のパターンに応じて領域が分割されている。具体的に、ＢＲＤディスクに生じる球面収差のパターンは、最適化された光学系における光路追跡を用いて予め計算されている。第１電極１２は、この光路追跡の結果に基づき球面収差のパターンに対応して分割されており、第１電極１２の各電極には、この計算された球面収差とは逆向きの位相差を与えるように電圧が印可される。この与えられる位相差は、ＢＲＤディスクで生じる球面収差と打ち消しあう。このように、第１電極１２は、球面収差が生じないように検出される信号を補正する。
【００３３】
一方、図４は、液晶１４を介して第１電極と対向配置された第２電極１６を示す平面図である。第２電極１６には、ＤＶＤの光ディスクに生じる球面収差を補正する電極パターンが形成されている。第１電極１２は、ＤＶＤのディスクに生じる球面収差のパターンに応じて同心円上に分割され、隣接する領域間が互いに絶縁された複数の領域から構成されている。図４において、ａ，ｂ，ｃの番号が付された領域は、それぞれ同一の電圧が印可される電極ａ，ｂ，ｃとして構成されている。印可される電圧は、電極ｃが一番大きく、ｂ、ａの順に小さくなっている。
【００３４】
第２電極１６は、第１電極１２と同様に、ＤＶＤのディスクに生じる球面収差のパターンに応じて領域が分割されている。具体的に、ＤＶＤディスクに生じる球面収差のパターンは、最適化された光学系における光路追跡を用いて予め計算されており、第２電極１６は、この光路追跡に基づき分割され、第２電極１６の各電極ａ，ｂ，ｃには、この計算された球面収差とは逆向きの位相差を与えるように電圧が印可される。この与えられる位相差は、ＤＶＤディスクで生じる球面収差と打ち消しあう。このように、第２電極１６は、球面収差が生じないように検出される信号を補正する。
【００３５】
液晶素子制御回路２０は、収差補正用液晶素子１０の第１電極１２の各電極及び第２電極１６の各電極に独立して電圧を印加する制御回路である。液晶素子制御回路２０は、収差信号ｒ１に基づき、ＤＶＤに生じる収差を補正するための電圧信号を生成するＤＶＤ収差補正信号生成部２１と、収差信号ｒ１に基づき、ＢＲＤに生じる収差を補正するための電圧信号を生成するＢＲＤ収差補正信号生成部２２とを有している。
【００３６】
液晶素子制御回路２０は、現在記録／再生すべきディスクの種類を示すディスク識別信号ｓを受け取り、ディスクの種類を識別する。そして、液晶素子制御回路２０は、ディスク識別信号ｓに基づき、ＤＶＤ収差補正信号生成部２１とＢＲＤ収差補正信号生成部２２の何れか一方の収差補正信号生成部を選択する。選択された収差補正信号生成部は、受光器８から受け取った収差信号ｒ１に基づき、第１電極１２及び第２電極１６の電位を制御する。
【００３７】
ここで、液晶素子制御回路２０は、ＢＲＤディスクの記録／再生時には、収差信号ｒ１に基づき第１電極１２の各電極に電圧を加え、一方、第２電極１６の各電極の電位をすべて等電位に保つ。逆に、液晶素子制御回路２０は、ＤＶＤディスクの記録／再生時には、収差信号ｒ１に基づき第２電極１６の各電極に電圧を加え、さらに第１電極１２の各電極の電位をすべて等電位に保つ。ここで、収差補正量、すなわち位相差が大きくなるようにするためには、第１電極１２と第２電極１６の電位差が大きくなるようにする必要があり、第１電極１２または第２電極１６の各電極の電位をすべて０Ｖに保つようにすることが好ましい。
【００３８】
以下、本実施形態の光ピックアップ装置の動作について図５を参照しながら説明する。ＤＶＤディスクまたはＢＲＤディスクが図示せぬ再生機器内の所定位置に挿入され、再生スイッチが押されると、再生機器内の制御部は、現在再生されるディスクがＤＶＤのディスクであるかＢＲＤのディスクであるかを判断し、液晶素子制御回路２０にディスクの種類を示すディスク識別信号ｓを出力する。液晶素子制御回路２０は、このディスク識別信号ｓを受領する（ステップＳ１）。また、光ピックアップ装置は、図示せぬスピンドルモータを駆動してディスクの再生を開始する。レーザ光源２は、ディスク識別信号ｓに従い、再生するディスクの種類に応じた波長のレーザを出射し、ディスク表面の情報の読み取りを開始する。
【００３９】
液晶素子制御回路２０は、受領したディスク識別信号に従い、ＢＲＤ収差補正部２１またはＤＶＤ収差補正部２２の何れか一方を駆動し、収差を補正する。ディスクがＢＲＤである場合には、ＢＲＤ収差補正部２１が駆動される（ステップ３）。ＢＲＤ収差補正部２１は、受光器８から受け取った収差信号ｒ１に基づき、収差補正用液晶素子１０の第１電極１２の電位を可変制御する（ステップ４）。同時に、ＢＲＤ収差補正部２１は、第２電極１６の電位を一定値に固定する（ステップ５）。再生が終了すると、液晶素子制御回路２０は、ＢＲＤ収差補正部２１の駆動を終了する。
【００４０】
一方、ディスクがＤＶＤである場合には、ＤＶＤ収差補正部２２が駆動される（ステップ６）。ＤＶＤ収差補正部２２は、受光器８から受け取った収差信号ｒ１に基づき、収差補正用液晶素子１０の第２電極１６の電位を可変制御する（ステップ７）。同時に、ＤＶＤ収差補正部２２は、第１電極１２の電位を一定値に固定する（ステップ８）。再生が終了すると、液晶素子制御回路２０は、ＤＶＤ収差補正部２２の駆動を終了する。
【００４１】
以上、本実施形態の収差補正用液晶素子１０は、少なくともレーザ光源２と対物レンズ６とを備え、種類の異なる光ディスクにレーザビームを照射可能な光ピックアップ装置１において、レーザ光源２から出射するレーザビームの光軸上に配置される。この収差補正用液晶素子１０は、レーザ光源側に配置され、第１の光ディスク（ＢＲＤ）に関する収差を補正する第１の電極パターンを有する第１電極１２と、光ディスク側に配置され、第１の光ディスクとは種類の異なる第２の光ディスク（ＤＶＤ）に関する収差を補正する第２の電極パターンを有する第２電極１６と、第１電極１２と第２電極１６との間に狭持された液晶１４と、を備えている。
【００４２】
本実施形態によれば、第１の光ディスクに関する収差を補正する場合、第１電極１２の第１電極パターンに電圧を印加し、且つ第２電極１６の第２の電極パターンを等電位とすることで、補正を行う。また、第２の光ディスクに関する収差を補正する場合、第２電極１６の第２電極パターンに電圧を印加し、且つ第１電極１２の第１の電極パターンを等電位とすることで、補正を行う。本構成では、一つの収差補正用液晶素子を用いて、異なる種類のディスク再生時に発生する収差を補正することが可能であり、一つのディスクに発生する異なる収差を同時に補正する必要が無い場合には、光ピックアップ装置の小型化を図ることが可能である。特に、ディスクに発生する収差のうち、ある収差（例えば球面収差）の存在が、他の種類の収差に比べて、光ピックアップ装置の性能を著しく劣化させる恐れがある場合には、本実施形態に記載の収差補正用液晶素子を用いることにより、大幅な性能向上を図ることが可能である。
【００４３】
また、一方の電極電位を可変制御する場合に、他方の電極電位を一定値に固定するため、電極間の電位差を最大に保ち液晶１４の屈折率を大きく変化させることが可能であるため、有効な収差補正を行うことが可能となる。
【００４４】
また、ＢＲＤ−ＤＶＤ互換における、ＤＶＤ使用時の球面収差補正に関連して、ＢＲＤの透明保護層の厚みは０．１ｍｍであるのに対し、ＤＶＤの透明保護層の厚みは、０．６ｍｍである。この両方のディスクを一つのピックアップ装置で記録／再生するためには、ＢＤＲのディスクに対して常に０．５ｎｍ厚くなる分の球面収差を補正する必要があるが、この収差を補正する方向は常に決まっている。このため、ＤＶＤ−ＢＲＤ互換のための球面収差補正は、従来のように、基準となる電極の電圧に対して、残りの電極に印加する電圧は透明保護層厚みが厚い場合と薄い場合によって切り替える必要が無く、常に一定である。このため、ＤＶＤ−ＢＲＤ互換の場合には、図４の電極１または電極３の何れか一方の電圧を常にある一定値に固定化しておくことができる。これにより、印加する電圧は、（電極１）＜（電極２）＜（電極３）または（電極３）＜（電極２）＜（電極１）のどちらか一方のみに固定化できる。従って、印加電圧を切り替える回路を設ける必要がなく、回路の小型化およびコストダウンを図ることが可能となる。
【００４５】
なお、本実施形態では、球面収差を補正するとして図３及び図４に示す電極を用いたが、これに限られず、ピックアップ装置の光学系に発生する各種収差を補正するような電極で置き換えて、これらの収差を補正するように構成してもよい。例えば、ディスクのチルト角を測定し、チルト角に対応した補正を行う様に構成することも可能である。
【００４６】
また、本実施形態では、ＢＲＤとＤＶＤの互換型光ピックアップについて説明したが、ＣＤとＢＲＤ、ＣＤとＤＶＤ等のメディアの種類が異なる光ディスクの互換型光ピックアップにも適用可能である。
【００４７】
また、本実施形態では、レーザビームの分岐に偏光ビームスプリッタを用いているがこれに限られず、無偏光ビームスプリッタやハーフミラー等を用いて構成してもよい。この場合には、１／４波長板を設ける必要はない。
【００４８】
（第２実施形態）
以下、本発明に係る光ピックアップ装置の第２実施形態を説明する。
【００４９】
図６は、第２実施形態に係る光ピックアップ装置５０の光学的配置を示す図である。本実施形態の説明では、第１実施形態の光ピックアップ装置の構成と同一の部材については、重複を避けるため説明を省略する。本実施形態の光ピックアップ装置５０は、ＤＶＤ及びＢＲＤ規格のディスクを記録／再生可能なＤＶＤ−ＢＲＤ互換タイプの光ピックアップである。光ピックアップ装置５０は、レーザ光源２と、コリメータレンズ３と、偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、対物レンズ６と、フォーカスレンズ７と、受光器８と、２つの収差補正用液晶素子６０及び７０とを備えている。
【００５０】
図７は、収差補正用液晶素子６０および７０を示す断面図である。収差補正用液晶素子６０及び７０は、１／４波長板５と対物レンズ６との間の光軸上に配置されている。ＤＶＤ及びＢＲＤでは、反り等のディスク形状に応じて光軸が傾斜し、波面収差が発生する。反り等のディスク形状に応じた波面収差は、タンジェンシャル方向とラジアル方向のそれぞれに波面収差が同時に発生する。ここで、収差補正用液晶素子６０は、タンジェンシャル方向の波面収差を補正する素子であり、収差補正用液晶素子７０は、ラジアル方向の波面収差を補正する素子である。
【００５１】
収差補正用液晶素子６０は、液晶６４と、配向膜６３及び６５と、第１電極６２及び第２電極６６と、第１基板６１及び第２基板６７とから構成されている。一方、収差補正用液晶素子７０は、液晶７４と、配向膜７３及び７５と、第３電極７２及び第４電極７６と、第１基板７１及び第２基板７７とから構成されている。各収差補正用素子６０，７０の基本的構成は、第１実施形態に記載の収差補正用素子１０と同一である。
【００５２】
図８は、収差補正用素子６０の第１電極６２を示す平面図である。第１電極６２には、ＢＲＤの光ディスクに生じるタンジェンシャル方向の波面収差を補正するための電極である。第１電極６２は、タンジェンシャル方向の波面収差に応じて、５つの領域６２ａ〜６２ｅに分割されている。ここで、領域６２ａと６２ｄ及び領域６２ｂと６２ｅは、それぞれ接続線６２ｆ及び６２ｇにより接続され、等電位となるように構成されている。
【００５３】
第１電極６２は、ＢＲＤのディスクに生じるタンジェンシャル方向の波面収差のパターンに応じて領域が分割されている。具体的に、ＢＲＤディスクに生じる波面収差のパターンは、最適化された光学系における光路追跡を用いて予め計算されている。第１電極６２は、この光路追跡の結果に基づき波面収差のパターンに対応して分割されており、第１電極６２の各電極には、この計算された波面収差とは逆向きの位相差を与えるように電圧が印可される。この与えられる位相差は、ＢＲＤディスクで生じるタンジェンシャル方向の波面収差と打ち消しあう。このように、第１電極６２は、波面収差が生じないように検出される信号を補正する。
【００５４】
一方、図９は、収差補正用素子７０の第３電極７２を示す平面図である。第３電極７２には、ＢＲＤの光ディスクに生じるラジアル方向の波面収差を補正するための電極である。第３電極７２は、ラジアル方向の波面収差に応じて、５つの領域７２ａ〜７２ｅに分割されている。ここで、領域７２ａと７２ｄ及び領域７２ｂと７２ｅは、それぞれ接続線７２ｆ及び７２ｇにより接続され、等電位となるように構成されている。
【００５５】
第３電極７２は、ＢＲＤのディスクに生じるラジアル方向の波面収差のパターンに応じて領域が分割されている。具体的に、ＢＲＤディスクに生じる波面収差のパターンは、最適化された光学系における光路追跡を用いて予め計算されている。第３電極７２は、この光路追跡の結果に基づき波面収差のパターンに対応して分割されており、第３電極７２の各電極には、この計算された波面収差とは逆向きの位相差を与えるように電圧が印可される。この与えられる位相差は、ＢＲＤディスクで生じるラジアル方向の波面収差と打ち消しあう。このように、第３電極７２は、波面収差が生じないように検出される信号を補正する。
【００５６】
第１電極６２と対向配置される第２電極６６、及び第３電極７２と対向配置される第４電極７６には、それぞれＤＶＤディスクに生じるタンジェンシャル方向及びラジアル方向の波面収差を補正するための電極パターンが形成されている。すなわち、収差補正用素子６０は、ＢＲＤとＤＶＤにおけるタンジェンシャル方向の波面収差を、そして収差補正用素子７０は、ＢＲＤとＤＶＤにおけるラジアル方向の波面収差を、それぞれ補正するための素子として機能する。
【００５７】
液晶素子制御回路８０は、収差補正用液晶素子６０の第１電極６２の各領域、第２電極６６の各領域、収差補正用液晶素子７０の第３電極７２の各領域及び第４電極７６の各領域に独立して電圧を印加する制御回路である。液晶素子制御回路２０は、再生するディスクの外周部近傍にディスク面と対向配置されたチルト角検出器９０から得られる収差信号ｒ２に基づき、ＤＶＤに生じる収差を補正するための電圧信号を生成するＤＶＤ収差補正信号生成部８１と、同じく収差信号ｒ２に基づき、ＢＲＤに生じる収差を補正するための電圧信号を生成するＢＲＤ収差補正信号生成部８２とを有している。
【００５８】
液晶素子制御回路８０は、現在記録／再生すべきディスクの種類を示すディスク識別信号ｓを受け取り、ディスクの種類を識別する。そして、液晶素子制御回路８０は、ディスク識別信号ｓに基づき、ＤＶＤ収差補正信号生成部８１とＢＲＤ収差補正信号生成部８２の何れか一方の収差補正信号生成部を選択する。選択された収差補正信号生成部は、チルト角検出器９０から受け取った収差信号ｒ２に基づき、第１電極６２、第２電極６６、第３電極７２及び第４電極７６の電位を制御する。
【００５９】
ここで、液晶素子制御回路８０は、ＢＲＤディスクの記録／再生時には、第１電極６２の各領域に収差信号ｒ２に基づき電圧を加え、第２電極６６の各領域の電位をすべて等電位に保ち、第３電極７２の各領域に収差信号ｒ２に基づき電圧を加え、第４電極７６の各領域の電位をすべて等電位に保つ。逆に、液晶素子制御回路８０は、ＤＶＤディスクの記録／再生時には、第２電極６６の各領域に収差信号ｒ２に基づき電圧を加え、第１電極６２の各領域の電位をすべて等電位に保ち、第４電極７６の各領域に収差信号ｒ２に基づき電圧を加え、第３電極７２の各領域の電位をすべて等電位に保つ。ここで、収差補正量、すなわち位相差が大きくなるようにするためには、第１電極６２と第２電極６６、または第３電極７２と第４電極７６の電位差が大きくなるようにする必要があり、等電位とされる電極の各領域の電位をすべて０Ｖに保つようにすることが好ましい。
【００６０】
本実施形態によれば、異なる種類の収差を補正する場合に、二つの収差補正用液晶素子６０，７０が設けられている。本実施形態では、各収差補正用液晶素子の電極は、それぞれ一方のみが可変制御され、他方は一定値に固定される。従って、電極間の電位差を最大に保ち液晶６４，７４の屈折率を大きく変化させることが可能であるため、有効な収差補正を行うことが可能となる。
【００６１】
なお、本実施形態では、ディスク形状に起因するタンジェンシャル方向及びラジアル方向の波面収差を補正するため図８及び図９に示す電極を用いたが、これに限られず、ピックアップ装置の光学系に発生する各種収差を補正するような電極で置き換えて、これらの収差を補正するように構成してもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、レーザビームの分岐に偏光ビームスプリッタを用いているがこれに限られず、無偏光ビームスプリッタやハーフミラー等を用いて構成してもよい。この場合には、１／４波長板を設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光ピックアップ装置の光学的配置を示す図である。
【図２】収差補正用液晶素子を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る光ピックアップ装置の第１電極を示す平面図である。
【図４】第１実施形態に係る光ピックアップ装置の第２電極を示す平面図である。
【図５】第１実施形態に係る液晶素子制御回路の動作説明するフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る光ピックアップ装置の光学的配置を示す図である。
【図７】収差補正用液晶素子を示す断面図である。
【図８】第２実施形態に係る光ピックアップ装置の第１電極を示す平面図である。
【図９】第２実施形態に係る光ピックアップ装置の第３電極を示す平面図である。
【符号の説明】
１，５０ 光ピックアップ装置
２ レーザ光源
３ コリメータレンズ
４ 偏光ビームスプリッタ
５ １／４波長板
６ 対物レンズ
７ フォーカスレンズ
８ 受光部
１００ 光ディスク
１０１ 基板
１０２ 透明保護層
１０３ 情報記録面
１０，６０，７０ 収差補正用液晶素子
２０，８０ 液晶素子制御回路
Claims (6)
- 少なくともレーザ光源と対物レンズとを備え、種類の異なる光ディスクにレーザビームを照射可能な光ピックアップ装置において、前記レーザ光源から出射するレーザビームの光軸上に配置される収差補正用液晶素子であって、
前記レーザ光源側に配置され、第１の光ディスクに関する収差を補正する第１の電極パターンを有する第１電極と、
前記光ディスク側に配置され、前記第１の光ディスクとは種類の異なる第２の光ディスクに関する収差を補正する第２の電極パターンを有する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に狭持された液晶と、を備えたことを特徴とする収差補正用液晶素子。 - 前記第１の光ディスクに関する収差を補正する場合、前記第１電極パターンに電圧を印加し、且つ前記第２の電極パターンを等電位とすることを特徴とする請求項１記載の収差補正用液晶素子。
- 前記第２の光ディスクに関する収差を補正する場合、前記第２電極パターンに電圧を印加し、且つ前記第１の電極パターンを等電位とすることを特徴とする請求項１記載の収差補正用液晶素子。
- 異なる種類の光ディスクに対し読み取り又は書き込みが可能な光ピックアップ装置であって、
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザビームを光ディスク上に収束させる対物レンズと、
前記レーザ光源と前記対物レンズ間であって、前記レーザ光源から出射するレーザビームの光軸上に配置される収差補正用液晶素子と、を備え、
前記収差補正用液晶素子は、前記レーザ光源側に配置され、第１の光ディスクに関する収差を補正する第１の電極パターンを有する第１電極と、前記光ディスク側に配置され、前記第１の光ディスクとは種類の異なる第２の光ディスクに関する収差を補正する第２の電極パターンを有する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に狭持された液晶と、を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記第１の光ディスクに関する収差を補正する場合、前記第１電極パターンに電圧を印加し、且つ前記第２の電極パターンを等電位とすることを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ装置。
- 前記第２の光ディスクに関する収差を補正する場合、前記第２電極パターンに電圧を印加し、且つ前記第１の電極パターンを等電位とすることを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
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