JPH10247330A - 収差補正装置及び情報記録媒体再生装置 - Google Patents

収差補正装置及び情報記録媒体再生装置

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JPH10247330A
JPH10247330A JP9067348A JP6734897A JPH10247330A JP H10247330 A JPH10247330 A JP H10247330A JP 9067348 A JP9067348 A JP 9067348A JP 6734897 A JP6734897 A JP 6734897A JP H10247330 A JPH10247330 A JP H10247330A
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aberration
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な制御で情報記録媒体のチルト角により
生じる波面収差を補正することができる収差補正装置及
び情報記録媒体再生装置を提供する。 【解決手段】 光源から発し光学系により情報記録媒体
上に収束された光束の収差を補正する収差補正装置にお
いて、前記光源と前記情報記録媒体との間の光路中に配
置され入射光束の波面収差を、印加される電圧に応じて
屈折率を変化させることにより補正する波面収差補正手
段と、前記情報記録媒体の傾きを検出する検出手段と、
前記検出手段の出力に基づいて前記波面収差補正手段を
制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報記録媒体であ
る光ディスク等を再生する情報記録媒体再生装置におけ
る収差補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＤＶＤ（Digital Video Disc又は
Digital Versatile Disc）は、ＣＤ（Compact Disc）と
同じ直径１２ｃｍの光ディスクに動画、音声、コンピュ
ータ情報等のデジタル情報をＣＤの６〜８倍の記録密度
で記録できることから、大容量のデジタル情報記録媒体
として注目されている。
【０００３】ＤＶＤは記録密度を高めるためＣＤよりト
ラックピッチを小さくしピットサイズも小さくすること
により光ディスクの片面に約５Ｇバイトの高密度記録を
達成している。
【０００４】ＤＶＤに高密度記録された情報を読み取る
ためには、ＣＤよりレーザビームのスポット径を小さく
する必要があるため、レーザ光源の波長をＣＤ再生に使
用される７８０ｎｍよりも短い６５０ｎｍとし、対物レ
ンズの開口数をＣＤ再生に使用されている０．４５より
も大きな０．６としている。
【０００５】レーザビームのスポット径は、光源の波長
に比例し、対物レンズの開口数に反比例する。従って、
波長を変えずに開口数を大きくすることでも記録密度を
高められる。しかし、開口数を大きくすると、光ディス
クの反りや傾きの影響により、光ピックアップの光軸に
対して光ディスク面が垂直からずれる角度（チルト角）
の許容値が小さくなる。これはチルト角の影響による波
面収差（主としてコマ収差）の影響により再生される信
号のＳ／Ｎ比が劣化するためである。
【０００６】ＤＶＤやＣＤ等の光ディスクはその自重ま
たは製造時の条件によって微妙に反っているのが普通で
あり、反りの大きい光ディスクだとチルト角が許容値以
上となりＳ／Ｎ比が悪化し良好な再生信号を得ることが
できない。上述した問題点を解決する方法として、液晶
素子としての液晶パネルを用いて波面収差（チルト角の
影響によるコマ収差及び光ディスクの基板の厚さの違い
により生じる球面収差）を補正することに関して、本件
出願人により特願平８−０４３３４５号及び特願平８−
１０９７９３号にて出願されている。
【０００７】図６は、液晶素子を搭載した従来の収差補
正装置を有した光ピックアップのブロック図である。図
６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、液晶素子３を透過し、対
物レンズ４によって集光され、光デイスク５の情報記録
面に収束させる。光ディスク５の情報記録面から反射し
たレーザビームは、再び対物レンズ４及び液晶素子３を
経て、ハーフミラー２を透過し、集光レンズ６を介して
受光器７上に結像させる。
【０００８】この光ピックアップには、光ディスクのラ
ジアル方向（半径方向）のチルト角を検出可能な２方向
のチルトセンサ８が設けられ、このチルトセンサ８のチ
ルトセンサ出力は液晶素子制御回路９に供給される。液
晶素子制御回路９はチルトセンサ出力に応じた電圧で液
晶素子３を駆動するための制御電圧を出力する。
【０００９】この液晶素子３は、図７に示すように、少
なくとも一方の透明電極が碁盤の目状等の微小単位に分
割され、各分割部分の印加電圧を独立に制御できるよう
になっている。液晶素子３を各分割部分毎に制御するこ
とにより各分割部分の屈折率を調整し、通過光線に位相
差を与えることにより、光ディスク上に収束されるスポ
ットの波面収差の影響を補正することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】情報記録媒体上に収束
される光束の波面収差を低減させるためには、液晶素子
３を微小単位に分割し、各分割部分毎に液晶を独立に駆
動させることにより波面収差の影響を補正することがで
きる。しかし、微小単位毎に独立に電圧制御を行うため
には、透明電極を微小単位毎に作成しなければならず作
成が困難であり、液晶素子の制御も複雑になるという問
題点があった。
【００１１】また、従来の収差補正装置では、情報記録
媒体のラジアル方向のチルト角により生じる波面収差を
補正するだけであり、情報記録媒体のタンジェンシャル
方向のチルト角により生じる波面収差を補正することが
できなかった。
【００１２】よって、本発明の目的は、簡単な制御で情
報記録媒体の傾きにより生じる波面収差を補正すること
ができる収差補正装置及び情報記録媒体再生装置を提供
することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る収差補正装
置は、光源から発し光学系により情報記録媒体上に収束
された光束の収差を補正する収差補正装置において、前
記光源と前記情報記録媒体との間の光路中に配置され入
射光束の波面収差を、印加される電圧に応じて屈折率を
変化させることにより補正する波面収差補正手段と、前
記情報記録媒体の傾きを検出する検出手段と、前記検出
手段の出力に基づいて前記波面収差補正手段を制御する
制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】本発明に係る他の収差補正装置は、光源か
ら発し光学系により情報記録媒体上に収束された光束の
収差を補正する収差補正装置において、前記光源と前記
情報記録媒体との間の光路中に配置され入射光束の波面
収差を補正する液晶素子と、前記情報記録媒体のラジア
ル方向の傾きを検出する第１の検出手段及びタンジェン
シャル方向の傾きを検出する第２の検出手段と、前記第
１及び第２の検出手段の出力に基づいて、前記ラジアル
方向の傾きにより発生する収差を補正するための第１の
制御電圧及び前記タンジェンシャル方向の傾きにより発
生する収差を補正するための第２の制御電圧を出力する
液晶素子制御手段と、前記液晶素子は、前記第１の制御
電圧を印加するための第１の電極及び前記第２の制御電
圧を印加するための第２の電極を備えたことを特徴とす
る。
【００１５】
【作用】簡単な制御で情報記録媒体のチルト角により生
じる波面収差を補正することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態によ
る収差補正装置を用いた情報記録媒体再生装置のブロッ
ク図である。
【００１７】情報記録媒体としての光ディスク５は、ス
ピンドルモータ１４により所定の速度にて回転駆動され
る。
【００１８】光ピックアップ１３には、光源としての半
導体レーザ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、液晶素子１０を透過し、対物レンズ４
によって集光され、光ディスク５の情報記録面に焦点を
結ばせる。
【００１９】また、光ディスク５の情報記録面から反射
したレーザビームは、再び対物レンズ４及び液晶素子１
０を経て、ハーフミラー２を透過し、集光レンズ６を介
して受光器７上に結像される。受光器７の受光出力はＣ
ＰＵ２１に供給される。
【００２０】さらに、光ピックアップ１３には光ディス
ク５の反り等により生じるラジアル方向のチルト角（光
ピックアップの光軸に対して光ディスク面が垂直からず
れる角度）を検出するラジアルチルトセンサ１１、及
び、タンジェンシャル方向のチルト角を検出するタンジ
ェンシャルチルトセンサ１２を設けている。ラジアル及
びタンジェンシャルの２方向のチルト角の影響による光
ディスク５の焦点で生じる波面収差を補正するための液
晶素子１０を用いている。
【００２１】また、ラジアルチルトセンサ１１及びタン
ジェンシャルチルトセンサ１２は、同一構造のセンサで
あり、１つの発光部と２つの受光部を有する光センサで
構成されており、この光ディスク５のラジアル方向のチ
ルト角を検出するように配置されたものがラジアルチル
トセンサ１１であり、タンジェンシャル方向のチルト角
を検出するように配置されたものがタンジェンシャルチ
ルトセンサ１２である。
【００２２】光ディスク５の反り等により生じるラジア
ル方向のチルト角を検出するラジアルチルトセンサ１１
からの出力は、液晶素子駆動回路２０に供給される。
【００２３】液晶素子駆動回路２０はラジアルチルトセ
ンサ１１に対応したＡ／Ｄ変換器２２、ＰＷＭ（パルス
幅変調）回路２３、増幅器２４と、タンジェンシャルチ
ルトセンサ１２に対応したＡ／Ｄ変換器２５、ＰＷＭ回
路２６、増幅器２７と、並びにＣＰＵ２１から構成され
る。
【００２４】ラジアルチルトセンサ１１の出力はＡ／Ｄ
変換器２２に供給されアナログデータからデジタルデー
タに変換される。Ａ／Ｄ変換器２２によりラジアルチル
トセンサ１１のデジタルデータは、ＣＰＵ２１に供給さ
れラジアルチルトセンサ１１の出力に応じて液晶素子１
０の後述する各分割部分毎のラジアル方向の収差補正量
（ラジアル方向のチルト角により生じる波面収差を打ち
消すために液晶素子１０を透過する光束に与える位相
差）を求める。ここでＣＰＵ２１は図示せぬＲＯＭ等に
蓄積された収差補正量に関するデータを利用して、ラジ
アルチルトセンサ１１の出力に応じた収差補正量を算出
する。そして、該収差補正量に応じた信号がＰＷＭ（パ
ルス幅変調）回路２３に供給される。
【００２５】ＰＷＭ（パルス幅変調）回路２３は、ラジ
アルチルトセンサ１１のデジタルデータに応じてパルス
幅を変換する回路であり、変換されたパルス信号は図示
せぬローパスフィルタを通過させることでアナログデー
タに変換され増幅器２４に供給される。増幅器２４は所
望の大きさに該パルス信号を増幅し、ラジアル方向の制
御電圧として液晶素子１０に出力される。該制御電圧で
液晶を駆動させることにより液晶の屈折率を調整し、液
晶素子１０を透過する光束に位相差を与えることでラジ
アル方向の波面収差を補正できる。
【００２６】また、光ディスク５のタンジェンシャル方
向のチルト角を検出するタンジェンシャルチルトセンサ
１２の出力は、液晶素子駆動回路２０に供給され、ラジ
アルチルトセンサ１１の場合と同様に、Ａ／Ｄ変換器２
５を経て、ＣＰＵ２１にてタンジェンシャルチルトセン
サ１２の出力に応じたタンジェンシャル方向の収差補正
量（タンジェンシャル方向のチルト角により生じる波面
収差を打ち消すために液晶素子１０を透過する光束に与
える位相差）を求める。そして、該収差補正量に応じた
信号がＰＷＭ２６及び増幅器２７に供給され、液晶素子
１０にタンジェンシャル方向の制御電圧として出力され
る。該制御電圧で液晶を駆動させることにより液晶の屈
折率を調整し、液晶素子１０を透過する光束に位相差を
与えることでタンジェンシャル方向の波面収差を補正で
きる。
【００２７】図２は液晶パネルからなる液晶素子１０の
構成を示した図である。液晶素子１０は、第１のガラス
基板３０、光ディスクのラジアル方向のチルト角により
生じる波面収差を補正するための制御電圧を印加するた
めのラジアル用透明電極３１、複屈折を有するネマチッ
ク液晶等からなる液晶層３２、ラジアル用透明電極３１
と対をなすグランドレベルに落とされた透明電極３３、
第２のガラス基板３４、後述するタンジェンシャル用透
明電極３７と対をなすグランドレベルに落とされた透明
電極３５、複屈折を有するネマチック液晶等からなる液
晶層３６、光ディスクのタンジェンシャル方向のチルト
角により生じる波面収差を補正するための制御電圧を印
加するためのタンジェンシャル用透明電極３７、第３の
ガラス基板３８から構成される。図２において、光源１
からの光束はガラス基板３０の下方から入射し、ガラス
基板３８の上方に透過する。
【００２８】ラジアル用透明電極３１は、図３（ａ）に
示すように光ディスクのラジアル方向の波面収差を補正
するためにラジアル方向に分割され、液晶素子駆動回路
２０より供給されるラジアルチルトセンサ１１の出力に
応じた制御電圧にて各分割部分毎に駆動される。
【００２９】よって、液晶層３２はラジアル用透明電極
３１の各分割部分毎に異なる電圧が印加されることにな
り、印加された電圧に応じて液晶の屈折率を変化させ透
過する光束に与える位相差を調整することにより、光デ
ィスク５のラジアル方向のチルト角による波面収差を補
正する。
【００３０】タンジェンシャル用透明電極３７は、図３
（ｂ）に示すように光ディスクのタンジェンシャル方向
の波面収差を補正するためにタンジェンシャル方向に分
割され、液晶素子駆動回路２０より供給されるタンジェ
ンシャルチルトセンサ１２の出力に応じた制御電圧にて
各分割部分毎に駆動される。
【００３１】よって、液晶層３６はタンジェンシャル用
透明電極３７の各分割部分毎に異なる電圧が印加される
ことになり、印加された電圧に応じて液晶の屈折率を変
化させ透過する光束に与える位相差を調整することによ
り、光ディスク５のタンジェンシャル方向のチルト角に
よる波面収差を補正する。
【００３２】また、図３（ａ）、（ｂ）に示したよう
に、ラジアル用透明電極とタンジェンシャル用透明電極
は同一形状に分割されており、互いに９０度回転させた
状態でガラス基板に配置されている。この例に限らず、
ラジアル用透明電極とタンジェンシャル用透明電極を別
々の形状に分割して配置してもよい。
【００３３】上述の液晶素子１０は図２の紙面上方の液
晶層を、透過する光束にタンジェンシャル方向の位相差
を与えるものとし、紙面下方の液晶層を、透過する光束
にラジアル方向の位相差を与える液晶層としたが、この
逆であってもよい。また、ラジアル又はタンジェンシャ
ル用の透明電極が配置される場所も図２の例に限らず、
ガラス基板３４の両面に張り付けた構成にしてもよい。
【００３４】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ラジアル
用透明電極又はタンジェンシャル用透明電極の分割の形
状の別の例を示したものである。特に図４（ｃ）の分割
形状は光ディスクのチルト角により生じる波面収差分布
に対応した形状である。図４（ｃ）の各分割部分をラジ
アル又はタンジェンシャルチルトセンサ出力に応じて制
御することにより、チルト角による波面収差をほぼ完全
に補正できる。
【００３５】ところで、一般的に光ディスクの場合ラジ
アル方向よりタンジェンシャル方向のほうが、ディスク
の傾きの変化する度合いが高い（ラジアルチルトセンサ
１１の出力よりタンジェンシャルチルトセンサ１２の出
力のほうが周波数が高い）傾向がある。ここで、液晶層
の層厚が薄いほど応答速度が速くなるため、透過する光
束にタンジェンシャル方向の位相差を与える液晶層３６
の厚さを液晶層３２より薄くすることで、タンジェンシ
ャルチルトセンサ１２の出力の周波数に適した応答特性
を液晶にもたすことができる。
【００３６】本実施例では液晶層３２を５μｍ、液晶層
３６を３μｍとしている。液晶層を薄くすると与えるこ
とができる最大位相差量が小さくなるが、一般的に、タ
ンジェンシャル方向のチルト角の方がラジアル方向のチ
ルト角より小さい傾向があるので、ラジアル方向に比べ
てタンジェンシャル方向に与える位相差量は小さくなる
ので特に問題ない。
【００３７】本実施例では、液晶素子を上述したような
構成とすることにより、ラジアル方向及びタンジェンシ
ャル方向のチルト角による波面収差を１つの液晶素子に
て補正できる。
【００３８】また、液晶素子をラジアル方向とタンジェ
ンシャル方向とで一体化した構成として説明したが、図
５に示すように、ラジアル方向の波面収差を補正するた
めの第１の液晶素子と、タンジェンシャル方向の波面収
差を補正するための第２の液晶素子とを別々に設けても
よい。
【００３９】図５において、ガラス基板４０、光ディス
クのラジアル方向のチルト角により生じる波面収差を補
正するための制御電圧を印加するためのラジアル用透明
電極４１、複屈折を有するネマチック液晶等からなる液
晶層４２、ラジアル用透明電極４１と対をなすグランド
レベルに落とされた透明電極４３、ガラス基板４４にて
構成されるのが第１の液晶素子であり、ガラス基板４
５、光ディスクのラジアル方向のチルト角により生じる
波面収差を補正するための制御電圧を印加するためのラ
ジアル用透明電極４６、複屈折を有するネマチック液晶
等からなる液晶層４７、ラジアル用透明電極４６と対を
なすグランドレベルに落とされた透明電極４８、ガラス
基板４９にて構成されるのが第２の液晶素子である。
【００４０】光源１からの光束は、ガラス基板４０の下
方から入射し第１の液晶素子を透過した後、さらに第２
の液晶素子を透過しガラス基板４９の上方に出射する。
ここで、光束には、第１の液晶素子を透過する際にラジ
アル方向の波面収差を補正するための位相差量を与えら
れ、第２の液晶素子を透過する際にタンジェンシャル方
向の波面収差を補正するための位相差量が与えられる。
よって、光束が第１及び第２の液晶素子を透過すること
により、ラジアル及びタンジェンシャル方向のチルト角
に対する位相差量が与えられ、波面収差を補正すること
ができる。
【００４１】ラジアル方向、タンジェンシャル方向それ
ぞれの透明電極の分割形状や液晶の駆動方法等は図２の
ものと同様である。
【００４２】光ピックアップ１３の小形化及び軽量化の
ためには図２のようにラジアル方向とタンジェンシャル
方向の液晶素子を一体構成とした方がよい。図２のよう
な一体構成にすることにより、ガラス基板を１枚省くこ
とができ、その分だけ光ピックアップをより軽量化、小
形化できる。
【００４３】すなわち、本実施例で示した図２及び図５
の液晶素子に用いられるガラス基板の１枚の厚さは約１
ｍｍであり、ラジアル方向とタンジェンシャル方向とで
別々の液晶素子を用いるとガラス基板は４枚となり、少
なくとも２つの液晶素子の厚さは４ｍｍとなるが、図２
のように液晶素子を一体構成にすることにより、ガラス
基板は３枚となり液晶素子の厚さは３ｍｍとなる（液晶
層自体の厚さは数μｍであり、透明電極についてもガラ
ス基板に対して遥かに薄い）。
【００４４】また、チルト角による波面収差を補正する
ために液晶に印加する制御電圧を、ラジアル方向とタン
ジェンシャル方向とで独立の透明電極を用いることによ
り、透明電極の分割数を多くすることがなく透明電極の
作成が簡単になる。さらに、各分割部分に印加する電圧
の算出も複雑にならず制御方法が簡単になる。
【００４５】本実施例では情報記録媒体として、光ディ
スクを用いた場合について説明したが光ディスクに限ら
ず、光カード等においても適用可能である。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な制御で情報記録媒体のチルト角により生じる波面
収差を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による収差補正装置を使用した情報記録
媒体再生装置の概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態による液晶素子の構造を示
す図である。
【図３】本発明の液晶素子に用いられる透明電極の分割
の形状を示す図である。
【図４】本発明の液晶素子に用いられる透明電極の他の
分割の形状を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態による液晶素子の別の構造
を示す図である。
【図６】従来例における液晶素子を使用した情報記録媒
体再生装置の概略ブロック図である。
【図７】従来例における液晶素子に用いられる透明電極
の分割形状を示す図である。
【符号の説明】
１・・・レーザ光源 ２・・・ハーフミラー ４・・・対物レンズ ５・・・光デイスク ６・・・集光レンズ ７・・・受光器 １０・・液晶パネル １１・・ラジアルチルトセンサ １２・・タンジェンシャルチルトセンサ １３・・光ピックアップ １４・・スピンドルモータ ２０・・液晶パネル制御回路 ２１・・ＣＰＵ ３０・・第１のガラス基板 ３１・・ラジアル用透明電極 ３２、３６・・液晶層 ３３、３５・・共通透明電極 ３４・・第２のガラス基板 ３７・・タンジェンシャル用透明電極 ３８・・第３のガラス基板

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源から発し光学系により情報記録媒体
    上に収束された光束の収差を補正する収差補正装置にお
    いて、 前記光源と前記情報記録媒体との間の光路中に配置され
    入射光束の波面収差を、印加される電圧に応じて屈折率
    を変化させることにより補正する波面収差補正手段と、 前記情報記録媒体の傾きを検出する検出手段と、 前記検出手段の出力に基づいて前記波面収差補正手段を
    制御する制御手段とを備えたことを特徴とする収差補正
    装置。
  2. 【請求項２】 前記波面収差補正手段は所定の形状に分
    割され、 前記制御手段は、前記波面収差補正手段の各分割部分に
    印加する電圧を独立に制御することを特徴とする請求項
    １記載の収差補正装置。
  3. 【請求項３】 前記波面収差補正手段は、前記光束の情
    報記録媒体上で生じる収差分布に対応した形状に分割さ
    れていることを特徴とする請求項２記載の収差補正装
    置。
  4. 【請求項４】 前記波面収差補正手段は液晶素子である
    ことを特徴とする請求項２又は３記載の収差補正装置。
  5. 【請求項５】 光源から発し光学系により情報記録媒体
    上に収束された光束の収差を補正する収差補正装置にお
    いて、 前記光源と前記情報記録媒体との間の光路中に配置され
    入射光束の波面収差を補正する液晶素子と、 前記情報記録媒体のラジアル方向の傾きを検出する第１
    の検出手段及びタンジェンシャル方向の傾きを検出する
    第２の検出手段と、 前記第１及び第２の検出手段の出力に基づいて、前記ラ
    ジアル方向の傾きにより発生する収差を補正するための
    第１の制御電圧及び前記タンジェンシャル方向の傾きに
    より発生する収差を補正するための第２の制御電圧を出
    力する液晶素子制御手段と、 前記液晶素子は、前記第１の制御電圧を印加するための
    第１の電極及び前記第２の制御電圧を印加するための第
    ２の電極を備えたことを特徴とする収差補正装置。
  6. 【請求項６】 前記第１及び第２の電極は所定形状に分
    割されており、 前記液晶制御手段は、各分割部分に印加する電圧を独立
    に制御することを特徴とする請求項４記載の収差補正装
    置。
  7. 【請求項７】 前記第１及び第２の電極は同一形状に分
    割されており、互いに９０度回転させて前記液晶素子に
    配置されたことを特徴とする請求項５記載の収差補正装
    置。
  8. 【請求項８】 前記液晶素子は、前記第１の電極を有し
    た第１の液晶素子と、前記第２の電極を有した第２の液
    晶素子とからなることを特徴とする請求項４乃至６記載
    の収差補正装置。
  9. 【請求項９】 光源と、 前記光源から発した光束を情報記録媒体上に収束させる
    光学系と、 前記情報記録媒体からの反射光を検出して情報を再生す
    る再生手段と、 前記光源と前記情報記録媒体との間の光路中に配置さ
    れ、印加される電圧に応じて屈折率を変化させることに
    より入射光束の波面収差を補正する波面収差補正手段
    と、 前記情報記録媒体の傾きを検出する検出手段と、 前記検出手段の出力に基づいて前記波面収差補正手段を
    制御する制御手段とを備えたことを特徴とする情報記録
    媒体再生装置。
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