JP2007122844A - Optical pickup system and optical disk device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ピックアップ装置および光ディスク装置に関するものであり、特に、球面収差を抑制する際に用いて好適なものである。 The present invention relates to an optical pickup device and an optical disk device, and is particularly suitable for use in suppressing spherical aberration.
近年、光ディスクの高密度化および高容量化の要請に伴い、波長４０５ｎｍ程度の青色レーザ光を用いた次世代ＤＶＤの開発が進められている。また、さらなる高容量化の実現を図るため、記録層が２層配された２層型次世代ＤＶＤの開発が行われており、さらには、３層型次世代ＤＶＤに関する技術も検討・提案されている。 In recent years, with the demand for higher density and higher capacity of optical discs, development of next-generation DVDs using blue laser light with a wavelength of about 405 nm has been promoted. In addition, in order to achieve higher capacities, a two-layer next-generation DVD with two recording layers has been developed, and technologies related to a three-layer next-generation DVD have also been studied and proposed. ing.
しかし、このように複数の記録層を有する光ディスクにレーザ光を照射すると、記録／再生対象とされる記録層以外の他の記録層によって反射された光が光検出器に導かれ、光検出器から出力されるセンサ信号にノイズが重畳されるとの問題が生じる。かかる問題は、これら他の記録層によって反射された光の位相が互いに一致する場合により顕著となる。 However, when the optical disk having a plurality of recording layers is irradiated with laser light in this way, light reflected by the recording layer other than the recording layer to be recorded / reproduced is guided to the photodetector, and the photodetector There arises a problem that noise is superimposed on the sensor signal output from. Such a problem becomes more prominent when the phases of the light reflected by these other recording layers coincide with each other.
このような問題は、記録層間の距離を、不要な反射光どうしの位相が互いに不一致となるよう調整することにより回避できる。たとえば、３層型次世代ＤＶＤを対象とする場合には、第１層目の記録層と第２層目の記録層の間の中間層と、第２層目の記録層と第３層目の記録層の間の中間層の厚みを、不要な反射光どうしの位相が互いに不一致となるような大きさに調整する。これにより、これら反射光が互いに共振して増幅する現象が抑制され、センサ信号に重畳されるノイズの低減が図られる。 Such a problem can be avoided by adjusting the distance between the recording layers so that the phases of unnecessary reflected light do not coincide with each other. For example, in the case of a three-layer next-generation DVD, an intermediate layer between the first recording layer and the second recording layer, the second recording layer, and the third layer The thickness of the intermediate layer between the recording layers is adjusted to a size such that the phases of unnecessary reflected light do not coincide with each other. Thereby, the phenomenon that these reflected lights resonate and amplify is suppressed, and noise superimposed on the sensor signal can be reduced.
ところで、複数の記録層を有する光ディスクでは、基板表面から各記録層までの距離が異なるため、共通の対物レンズにてレーザ光を収束させようとすると、対物レンズの設計対象とされていない記録層にレーザ光が収束される場合に収差が生じる。なお、収差を補正するための手段として、特許文献１に記載の技術が知られている。
３層型次世代ＤＶＤにおいて、上記の如く３つの記録層のうちの一つを対象として対物レンズを設計すると、この記録層以外の２つの記録層にレーザ光を収束させる場合に収差が生じるため、この収差を補正するための手段が必要となる。この場合、残り２つの記録層毎に、個別に収差補正手段を配すると、部品点数の増加と、光ピックアップ装置の大型化を招くとの問題が生じる。 In the three-layer type next-generation DVD, if the objective lens is designed for one of the three recording layers as described above, an aberration occurs when the laser light is converged on two recording layers other than the recording layer. Therefore, a means for correcting this aberration is required. In this case, if the aberration correction means is individually provided for each of the remaining two recording layers, there arises a problem that the number of parts is increased and the optical pickup device is increased in size.
また、かかる３層型次世代ＤＶＤにおいて、上記のように中間層の厚みが不均一となっている場合には、たとえば、真中にある第２の記録層を対象に対物レンズを設計すると、第１の記録層と第３の記録層にレーザ光を収束させる場合に生じる収差の大きさが一律とならず、このため、第１および第３の記録層用の収差補正手段として、それぞれ異なる収差補正量を与えるものを準備しなければならなくなる。 Further, in such a three-layer type next-generation DVD, when the thickness of the intermediate layer is not uniform as described above, for example, if the objective lens is designed for the second recording layer in the middle, The magnitude of the aberration that occurs when the laser light is converged on the first recording layer and the third recording layer is not uniform. Therefore, different aberrations are used as the aberration correction means for the first and third recording layers. You will have to prepare something to give the amount of correction.
なお、特許文献１に記載の技術によれば、複数の電位を電極層上の同心円状電極に印加することにより、各領域における液晶分子の配向状態をそれぞれ与えるものであるため、電極層に複数の電位を印加する必要があり、収差補正素子の構成が複雑化するとの問題が生じる。また、再生ＲＦ信号の振幅値に基づいて、それぞれの電極層に印加する駆動電位を逐一演算するものであるため、収差補正時における制御処理が煩雑になるとの問題が生じる。
According to the technique described in
本発明は、これらの問題を解消し、記録層を３層以上有する場合にも、簡単な構成により、簡易かつ円滑に、収差補正を行い得る光ピックアップ装置および光ディスク装置を提供することを課題とする。
An object of the present invention is to solve these problems and provide an optical pickup device and an optical disc apparatus that can easily and smoothly correct aberrations with a simple configuration even when three or more recording layers are provided. To do.
第１の発明に係る光ピックアップ装置は、半導体レーザと、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を記録媒体上に収束させる対物レンズと、前記半導体レーザから前記対物レンズまでの光路中に配されるとともに収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が適宜選択されることにより前記半導体レーザから出射されたレーザ光に収束、平行および拡散作用を導入する少なくとも一つの液晶レンズを具備する液晶レンズユニットとを備えることを特徴とする。 An optical pickup device according to a first aspect of the invention is arranged in a semiconductor laser, an objective lens for converging laser light emitted from the semiconductor laser onto a recording medium, and an optical path from the semiconductor laser to the objective lens. And at least one liquid crystal that introduces a converging, parallel, and diffusing action on the laser light emitted from the semiconductor laser by appropriately selecting any one of a converging driving state, a parallel driving state, and a diffusion driving state. And a liquid crystal lens unit including a lens.
第２の発明は、第１の発明に記載の光ピックアップ装置において、前記液晶レンズユニットは、液晶層と、該液晶層を前記レーザ光の通過方向において挟む一対の透明基板層と、前記一対の透明基板層のうち少なくとも一方の前記液晶層側表面に形成されるとともに上記収束駆動状態および上記拡散駆動状態時に前記レーザ光に収束および拡散作用を導入するホログラム面とを有し、且つ、平行駆動状態時における液晶層の屈折率と透明基板層の屈折率が等しくなるよう構成された少なくとも一つの回折型液晶レンズを備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the optical pickup device according to the first aspect, the liquid crystal lens unit includes a liquid crystal layer, a pair of transparent substrate layers sandwiching the liquid crystal layer in the laser beam passing direction, and the pair of pairs. A parallel drive that has a hologram surface that is formed on the liquid crystal layer side surface of at least one of the transparent substrate layers and has a hologram surface that introduces a converging and diffusing action to the laser light in the converging driving state and the diffusion driving state It is characterized by comprising at least one diffractive liquid crystal lens configured such that the refractive index of the liquid crystal layer and the refractive index of the transparent substrate layer in the state are equal.
第３の発明は、第１の発明または第２の発明に記載の光ピックアップ装置において、前記液晶レンズユニットは、前記平行駆動状態時に前記レーザ光が前記記録媒体の基板表面からｎ番目（ｎは２以上の整数）の記録層に収束されるとすると、前記拡散駆動状態時および前記収束駆動状態時には、それぞれ、当該ｎ番目の記録層から距離ｔ０だけ前記基板から離れた位置と、当該ｎ番目の記録層から距離ｔ０だけ基板に近づいた位置にレーザ光が収束されるよう、前記レーザ光に拡散および収束作用を導入することを特徴とする。ただし、前記距離ｔ０は、前記ｎ番目の記録層とｎ＋１番目の記録層の間の距離ｔｎ＋１と、前記ｎ番目の記録層とｎ−１番目の記録層の間の距離をもとにｔ０＝（ｔｎ＋１＋ｔｎ−１）／２として求められる。 According to a third aspect of the present invention, in the optical pickup device according to the first or second aspect, the liquid crystal lens unit is configured such that the laser light is nth (n is Is converged to a recording layer of 2 or more), in the diffusion driving state and the convergence driving state, respectively, a position away from the substrate by a distance t0 from the nth recording layer, and the nth recording layer. The laser light is diffused and converged so that the laser light is converged to a position close to the substrate from the recording layer by a distance t0. However, the distance t0 is based on the distance tn + 1 between the nth recording layer and the (n + 1) th recording layer and the distance between the nth recording layer and the (n-1) th recording layer. It is obtained as (tn + 1 + tn-1) / 2.
第４の発明は、第１の発明に係る光ピックアップ装置において、前記液晶レンズユニットは、対向配置された一対の電極層と、これら一対の電極層間の配された液晶層と、前記一対の電極層のうち何れか一方に配され、且つ、その中心と外周にそれぞれ電位Ｖ０とＶ１が印加されることにより、前記中心から外周に向かって電位がＶ０からＶ１へと２次元状に変化する抵抗膜と、該抵抗膜の前記中心と外周に電位を印加するための電極を有する、少なくとも一つの液晶レンズを備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the optical pickup device according to the first aspect, the liquid crystal lens unit includes a pair of opposed electrode layers, a liquid crystal layer disposed between the pair of electrode layers, and the pair of electrodes. A resistance which is arranged in any one of the layers, and the potential V0 and V1 is applied to the center and the outer periphery, respectively, so that the potential changes two-dimensionally from V0 to V1 from the center to the outer periphery. It comprises at least one liquid crystal lens having a film and an electrode for applying a potential to the center and outer periphery of the resistance film.
第５の発明は、第４の発明に係る光ピックアップ装置において、前記抵抗膜を前記中心から一定距離において分割し、この分割位置において前記抵抗膜に印加される電位を変化させる少なくとも一つの中間電極を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the invention, in the optical pickup device according to the fourth aspect of the invention, at least one intermediate electrode that divides the resistive film at a constant distance from the center and changes a potential applied to the resistive film at the divided position. It is characterized by having.
第６の発明は、第１ないし第５の発明の何れかに係る光ピックアップ装置において、前記液晶レンズユニットと前記半導体レーザの間の光路中に配された偏光ビームスプリッタと、前記液晶レンズユニットと前記対物レンズの間の光路中に配されたλ／４板を備え、前記液晶レンズユニットは、さらに、収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が選択されることに応じて、前記半導体レーザから出射されたレーザ光に、収束、平行および拡散作用を導入する往路用液晶レンズと、収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が選択されることに応じて、前記記録媒体によって反射されたレーザ光に、収束、平行および拡散作用を導入する復路用液晶レンズを有することを特徴とする。 A sixth invention is the optical pickup device according to any one of the first to fifth inventions, wherein the polarization beam splitter disposed in the optical path between the liquid crystal lens unit and the semiconductor laser, the liquid crystal lens unit, A λ / 4 plate disposed in the optical path between the objective lenses is provided, and the liquid crystal lens unit is further selected from one of a converging driving state, a parallel driving state, and a diffusion driving state. Accordingly, a forward liquid crystal lens for introducing a converging, parallel and diffusing action on the laser light emitted from the semiconductor laser, and any one of a converging driving state, a parallel driving state and a diffusion driving state. A return liquid crystal lens for introducing a converging, parallel and diffusing action on the laser light reflected by the recording medium. And butterflies.
第７の発明に係る光ディスク装置は、上記第１ないし第６の発明の何れかに係る光ピックアップ装置が内蔵されていることを特徴とする。 An optical disc device according to a seventh invention is characterized in that the optical pickup device according to any one of the first to sixth inventions is incorporated.
第８の発明は、第７の発明に係る光ディスク装置において、前記液晶レンズユニットの駆動状態を収束、平行および拡散駆動状態としたときの再生状態を判別する判別手段と、前記判別手段における判別結果に基づいて前記再生状態が最適となる前記液晶レンズユニットの駆動状態を設定する液晶レンズ駆動手段とを有することを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the optical disc apparatus according to the seventh aspect of the present invention, a discriminating means for discriminating a reproduction state when the driving state of the liquid crystal lens unit is set to a convergence, parallel and diffusion driving state, and a discrimination result in the discriminating means And a liquid crystal lens driving means for setting a driving state of the liquid crystal lens unit in which the reproduction state is optimal.
本発明に係る光ピックアップ装置によれば、液晶レンズユニットの駆動状態を平行、収束および拡散駆動状態の何れか一つの駆動状態に適宜設定するだけで、対象とする記録層において生じる収差を効果的に抑制することができる。このとき、液晶レンズユニットに対する制御処理は、３つの駆動状態のうち何れかを選択するのみで実現されるため、制御処理の簡易化と、制御回路の簡素化を図ることができる。 According to the optical pickup device of the present invention, the aberration generated in the target recording layer can be effectively achieved by simply setting the drive state of the liquid crystal lens unit to any one of the parallel, convergence, and diffusion drive states. Can be suppressed. At this time, since the control process for the liquid crystal lens unit is realized only by selecting one of the three drive states, the control process can be simplified and the control circuit can be simplified.
また、第２の発明のように液晶レンズユニットを回折型液晶レンズにて構成すれば、液晶レンズユニットの簡素化を図ることができ、また、レーザ光に対する平行、収束および拡散作用の導入を円滑に行うことができる。 Further, if the liquid crystal lens unit is constituted by a diffractive liquid crystal lens as in the second aspect of the invention, the liquid crystal lens unit can be simplified, and the introduction of parallel, converging, and diffusing effects on the laser light can be facilitated. Can be done.
さらに、第３の発明によれば、液晶レンズユニットを平行、収束または拡散駆動状態とすることによって球面収差を一様に閾値以下とできる範囲を広く設定することができる。なお、この点は、以下に示す実施の形態の項にて詳細に説明する。 Furthermore, according to the third aspect of the present invention, it is possible to set a wide range in which the spherical aberration can be uniformly equal to or less than the threshold value by setting the liquid crystal lens unit in a parallel, convergent or diffusion drive state. This point will be described in detail in the section of the embodiment shown below.
また、第４または第５の発明のように液晶レンズユニットを構成すれば、上記第２の発明と同様、液晶レンズユニットの簡素化を図ることができ、また、レーザ光に対する平行、収束および拡散作用の導入を円滑に行うことができる。 Further, if the liquid crystal lens unit is configured as in the fourth or fifth invention, the liquid crystal lens unit can be simplified as in the second invention, and parallel, converged and diffused with respect to the laser beam. It is possible to smoothly introduce the action.
また、第６の発明によれば、λ／４板を用いてレーザ光の偏光方向が変更される場合にも、対物レンズ側から液晶レンズユニットを通過した直後のレーザ光（復路）の波面状態を、半導体レーザ側から液晶レンズユニットに入射される直前のレーザ光（往路）の波面状態に復元することができる。これにより、復路におけるレーザ光は、往路用の液晶レンズユニットの駆動状態に応じて波面状態が変化しないため、光検出器によって円滑に受光される。 Further, according to the sixth invention, even when the polarization direction of the laser beam is changed using the λ / 4 plate, the wavefront state of the laser beam (return path) immediately after passing through the liquid crystal lens unit from the objective lens side Can be restored to the wavefront state of the laser light (outward path) immediately before entering the liquid crystal lens unit from the semiconductor laser side. As a result, the laser beam on the return path is smoothly received by the photodetector because the wavefront state does not change according to the driving state of the liquid crystal lens unit for the outward path.
なお、第７の発明および第８の発明に係る光ディスク装置においても、上記第１ないし第６の発明と同様の効果を奏することができる。 Note that the optical disk devices according to the seventh and eighth inventions can achieve the same effects as those of the first to sixth inventions.
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
The features of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the following embodiment is merely one embodiment of the present invention, and the meaning of the term of the present invention or each constituent element is not limited to that described in the following embodiment. Absent.
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図１に実施例１に係る光ピックアップ装置１００の光学系の構成を示す。なお、同図に示すサーボ回路１０、液晶レンズ駆動回路２０、レーザ駆動回路３０、再生回路４０、コントローラ５０は、ドライブ側の構成を便宜的に示したものである。
First, FIG. 1 shows a configuration of an optical system of an optical pickup device 100 according to the first embodiment. Note that the
図示の如く、光ピックアップ装置１００は、半導体レーザ１０１と、グレーティング１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、コリメータレンズ１０４と、ミラー１０５と、液晶レンズユニット１０６と、λ／４板１０７と、対物レンズアクチュエータ１０８と、シリンドリカルレンズ１０９と、光検出器１１０を備えている。
As shown in the figure, an optical pickup device 100 includes a
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度の青色レーザ光を出射する。グレーティング１０２は、半導体レーザ１０１から出射された青色レーザ光を、回折作用によって３ビームに分光する格子パターンを有する。偏光ビームスプリッタ１０３は、半導体レーザ１０１から入射されるレーザ光をほぼ１００％透過させ、且つ、光ディスク側からの反射光をほぼ１００％反射する。コリメータレンズ１０４は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。ミラー１０５は、コリメータレンズ１０４からのレーザ光を、液晶レンズユニット１０６に向けて反射する。
The
液晶レンズユニット１０６は、液晶レンズ駆動回路２０からの駆動信号に応じて、ミラー１０５から入射するレーザ光を、平行状態から拡散／収束の何れかの波面状態に変換する。また、光ディスクで反射されたレーザ光は、往路において液晶レンズユニット１０６によって拡散／収束の何れかに変換された波面状態を平行状態に復元される。なお、液晶レンズユニット１０６の構成と作用については追って詳述する。
The liquid
λ／４板１０７は、ミラー１０５側から入射するレーザ光を直線偏光から円偏光に変換すると共に、光ディスク側からの反射光を、ミラー１０５からの入射時に比べて偏光面が９０°回転した直線偏光に変換する。
The λ / 4
対物レンズアクチュエータ１０８は、サーボ回路１０から印加されるフォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号に応じて、対物レンズ１０８ａをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。
The
シリンドリカルレンズ１０９は、レーザ光に非点収差作用を与える。
The
光検出器１１０は、再生ＲＦ信号、トラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号を生成するためのセンサーパターンを有しており、光検出器１１０から出力されたセンサ信号を、サーボ回路１０および再生回路４０に供給する。
The
サーボ回路１０は、光検出器１１０から入力されるセンサ信号を演算処理して、フォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号を生成し、対物レンズアクチュエータ１０８に出力する。
The
液晶レンズ駆動回路２０は、コントローラ５０からの指令に応じて、液晶レンズユニット１０６に駆動信号を出力する。
The liquid crystal
レーザ駆動回路３０は、コントローラ５０からの指令に応じて、レーザ駆動信号を出力する。
The
再生回路４０は、光検出器１１０から入力されるセンサ信号をもとに再生ＲＦ信号を生成する。その後、これらの信号を処理して、コントローラ５０および後段回路（図示せず）へ出力する。
The
コントローラ５０は、予め定められたプログラムに従い、サーボ回路１０、レーザ駆動回路３０および液晶レンズ駆動回路２０の制御を行う。
The
半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光は、グレーティング１０２を通過する際に３ビームに分光される。分光されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、コリメータレンズ１０４によって、発散光から平行光に変換される。その後、レーザ光は、ミラー１０５によって反射され、液晶レンズユニット１０６へと導かれる。液晶レンズユニット１０６を透過する際に、レーザ光は、液晶レンズユニット１０６の駆動状態に応じた収束光／発散光／平行光の何れかの状態に変換される。このように、所定の状態に変換されたレーザ光は、対物レンズアクチュエータ１０８に配された対物レンズ１０８ａに入射され、光ディスクの記録面上に収束される。
Laser light emitted from the
光ディスクによって反射されたレーザ光は、対物レンズ１０８ａを介して、液晶レンズユニット１０６に入射する。このとき、レーザ光は、液晶レンズユニット１０６から光ディスクへの入射時と同様の作用を受け、平行光に変換される。
The laser light reflected by the optical disk enters the liquid
このようにして、平行光とされたレーザ光は、ミラー１０５によって反射され、さらに、コリメータレンズ１０４を透過する際に、収束光に変換される。その後、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０３によって反射され、シリンドリカルレンズ１０９に導かれる。このとき、シリンドリカルレンズ１０９によって非点収差が導入され、光検出器１１０のセンサーパターン上に収束される。光検出器１１０は、光ディスクからの反射光に応じた信号を出力する。この信号は、サーボ回路１０および再生回路４０に出力され処理される。
Thus, the parallel laser light is reflected by the
次に、上記液晶レンズユニット１０６の構成について説明する。
Next, the configuration of the liquid
液晶レンズユニット１０６は、半導体レーザ１０１側からのレーザ光（往路）に収束／拡散作用を付与する回折型液晶レンズと、光ディスク側からのレーザ光（復路）に収束／拡散作用を付与する回折型液晶レンズの２つの回折型液晶レンズから構成されている。
The liquid
図２に、液晶レンズユニット１０６を構成する回折型液晶レンズ１０６ａの構成を示す。なお、同図は回折型液晶レンズ１０６ａを積層断面から見たときのものである。また、レーザ光は、ガラス基板ａ１、ａ７の表面に垂直（同図Ｙ軸方向）に入射する。
FIG. 2 shows the configuration of the diffractive
図示の如く、回折型液晶レンズ１０６ａは、ガラス基板ａ１と、電極層ａ２と、配向膜ａ３と、液晶層ａ４と、配向膜ａ５と、電極層ａ６と、ガラス基板ａ７と、シール材ａ８から構成されている。
As illustrated, the diffractive
ガラス基板ａ１およびａ７は、一定の厚さを有する板状体となっている。ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率は、共に、ｎｓとされている。なお、ガラス基板ａ１の液晶層側表面には、レーザ光を収束／発散させるための回折面として作用するホログラム面が成形されている。 The glass substrates a1 and a7 are plate-like bodies having a certain thickness. The refractive indexes of the glass substrates a1 and a7 are both ns. A hologram surface that acts as a diffractive surface for converging / diverging laser light is formed on the surface of the glass substrate a1 on the liquid crystal layer side.
電極層ａ２およびａ６は、液晶層ａ４に駆動電位を印加するためのものである。電極層ａ２およびａ６の表面には、配向膜ａ３およびａ５が配されている。これら、配向膜ａ３、ａ５の間に液晶が充填されることにより、液晶層ａ４が構成されている。 The electrode layers a2 and a6 are for applying a driving potential to the liquid crystal layer a4. Alignment films a3 and a5 are disposed on the surfaces of the electrode layers a2 and a6. A liquid crystal layer a4 is configured by filling liquid crystal between the alignment films a3 and a5.
液晶層ａ４は、電位の印加状態によって、液晶層内における液晶分子の配向方向が変化する。なお、液晶分子と屈折率の関係については追って詳述する。 In the liquid crystal layer a4, the orientation direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer changes depending on the state of potential application. The relationship between the liquid crystal molecules and the refractive index will be described in detail later.
シール材ａ８は、液晶の漏出を防止するためのものである。シール材ａ８は、液晶を充填するための厚さを有しており、ガラス基板ａ１、ａ７の外周形状に対応した枠形状に成形されている。 The sealing material a8 is for preventing leakage of liquid crystal. The sealing material a8 has a thickness for filling the liquid crystal, and is formed into a frame shape corresponding to the outer peripheral shape of the glass substrates a1 and a7.
次に、図３を参照して、液晶層ａ４の屈折率について説明する。 Next, the refractive index of the liquid crystal layer a4 will be described with reference to FIG.
図３（ａ）に示す如く、液晶分子は、レーザ光の偏光方向が液晶分子の長軸方向に一致する場合にその屈折率がｎｏとなり、レーザ光の偏光方向が液晶分子の短軸方向に一致する場合にその屈折率がｎｅとなる性質を有する。 As shown in FIG. 3A, the liquid crystal molecules have a refractive index of no when the polarization direction of the laser beam coincides with the major axis direction of the liquid crystal molecule, and the polarization direction of the laser beam is in the minor axis direction of the liquid crystal molecule. If they match, the refractive index is ne.
したがって、図３（ｂ）に示す如く、電極層間の印加電位Ｖを変化させつつ液晶層ａ４内の液晶分子の配向方向を変化させると、かかる配向方向の変化に応じて、液晶層ａ４の屈折率を変化させることができる。たとえば、Ｖ＝Ｅ０のときの液晶分子の配向方向（同図Ｘ方向）と液晶層ａ４に入射するレーザ光の偏光方向が一致している場合、Ｖ＝Ｅ０のときの液晶層ａ４の屈折率はｎｏ（液晶分子長軸方向の屈折率）となり、この状態から、電位をＶ＝Ｅｅへと変化させるにしたがって、液晶層ａ４の屈折率はｎｏからｎｅ（液晶分子短軸方向の屈折率）へと変化する。 Therefore, as shown in FIG. 3B, when the orientation direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer a4 is changed while changing the applied potential V between the electrode layers, the refraction of the liquid crystal layer a4 is changed according to the change in the orientation direction. The rate can be changed. For example, when the alignment direction of the liquid crystal molecules (X direction in the figure) when V = E0 and the polarization direction of the laser light incident on the liquid crystal layer a4 coincide, the refractive index of the liquid crystal layer a4 when V = E0. Becomes no (refractive index in the liquid crystal molecule long axis direction), and from this state, as the potential is changed to V = Ee, the refractive index of the liquid crystal layer a4 changes from no to ne (refractive index in the liquid crystal molecule short axis direction). To change.
図３（ｃ）は、印加電圧Ｖと液晶分子の屈折率ｎの関係を示す図である。 FIG. 3C shows the relationship between the applied voltage V and the refractive index n of the liquid crystal molecules.
図示の如く、液晶分子の屈折率ｎは、ｎ＝ｎｏからｎ＝ｎｅの範囲内において変化する。なお、電位Ｅｍは、屈折率ｎｏとｎｅの中間値ｎｍを与える電位である。 As shown in the figure, the refractive index n of the liquid crystal molecules changes within the range of n = no to n = ne. The potential Em is a potential that gives an intermediate value nm between the refractive indexes no and ne.
本実施例において、回折型液晶レンズ１０６ａのガラス基板ａ１、ａ７は、その屈折率ｎｓが図３（ｃ）の中間値ｎｍに一致するよう構成されている。この場合、電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅｍを印加すると、液晶層ａ４の屈折率はガラス基板ａ１、ａ７の屈折率に等しくなり、液晶層ａ４とガラス基板ａ１、ａ２間には屈折率の境界が生じない。このため、レーザ光は、ガラス基板ａ１表面に形成されたホログラム面によって回折作用を受けずに、液晶レンズ１０６ａを平行光のまま透過する。
In this embodiment, the glass substrates a1 and a7 of the diffractive
一方、電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅ０を印加すると、液晶層ａ４の屈折率は、中間値ｎｍから液晶分子長軸の屈折率ｎｏへと変化する。このとき、液晶層ａ４の屈折率は、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率ｎｓからΔｎだけ減少した値をとることとなる。これにより、ガラス基板ａ１、ａ７と液晶層ａ４の間にこの変化量−Δｎに応じた屈折率の境界が発生し、レーザ光は、ガラス基板ａ１表面に形成されたホログラム面によって回折作用を受けるようになる。この回折作用によって、レーザ光は、平行光から所定の角度θだけ収束した収束光へと変化する。すなわち、ホログラム面は、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率が液晶層ａ４の屈折率よりも小さい場合にレーザ光に所定角度θの収束作用を付与する回折パターンとされている。 On the other hand, when the potential E0 is applied between the electrode layers a2 and a6, the refractive index of the liquid crystal layer a4 changes from the intermediate value nm to the refractive index no of the liquid crystal molecule major axis. At this time, the refractive index of the liquid crystal layer a4 takes a value reduced by Δn from the refractive index ns of the glass substrates a1 and a7. As a result, a boundary of a refractive index corresponding to the amount of change -Δn is generated between the glass substrates a1 and a7 and the liquid crystal layer a4, and the laser beam is diffracted by the hologram surface formed on the surface of the glass substrate a1. It becomes like this. Due to this diffraction action, the laser light changes from parallel light into convergent light converged by a predetermined angle θ. That is, the hologram surface has a diffraction pattern that imparts a converging action at a predetermined angle θ to the laser light when the refractive indexes of the glass substrates a1 and a7 are smaller than the refractive index of the liquid crystal layer a4.
また、電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅｅを印加すると、液晶層ａ４の屈折率は、中間値ｎｍから液晶分子短軸の屈折率ｎｅへと変化する。このとき、液晶層ａ４の屈折率は、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率ｎｓからΔｎだけ増加した値をとることとなる。これにより、ガラス基板ａ１、ａ７と液晶層ａ４の間にこの変化量＋Δｎに応じた屈折率の境界が発生し、レーザ光は、ガラス基板ａ１表面に形成されたホログラム面によって回折作用を受けるようになる。この回折作用によって、レーザ光は、平行光から所定の角度θだけ拡散した拡散光へと変化する。この場合、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率が液晶層ａ４の屈折率よりも大きいため、ホログラム面は、電位Ｅ０を印加した場合と異なり、レーザ光に拡散方向の回折作用を与えるものとなる。 When the potential Ee is applied between the electrode layers a2 and a6, the refractive index of the liquid crystal layer a4 changes from the intermediate value nm to the refractive index ne of the liquid crystal molecule short axis. At this time, the refractive index of the liquid crystal layer a4 takes a value increased by Δn from the refractive indexes ns of the glass substrates a1 and a7. As a result, a boundary of a refractive index corresponding to the amount of change + Δn is generated between the glass substrates a1 and a7 and the liquid crystal layer a4, so that the laser beam is diffracted by the hologram surface formed on the surface of the glass substrate a1. become. Due to this diffraction action, the laser light changes from parallel light to diffused light diffused by a predetermined angle θ. In this case, since the refractive indexes of the glass substrates a1 and a7 are larger than the refractive index of the liquid crystal layer a4, the hologram surface gives a diffractive action in the diffusion direction to the laser light, unlike the case where the potential E0 is applied.
次に、図４ないし図６を参照して液晶レンズユニットの構成と作用について説明する。 Next, the configuration and operation of the liquid crystal lens unit will be described with reference to FIGS.
図示の如く、液晶レンズユニット１０６は、上記図２および図３を参照して説明した回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂをレーザ光の光軸方向に重ねて構成されている。ここで、回折型液晶レンズ１０６ａと回折型液晶レンズ１０６ｂは同様の構成とされている。但し、これら２つの回折型液晶レンズは、電位Ｅ０の印加時において、回折型液晶レンズ１０６ａの液晶分子の配向方向が同図Ｘ軸方向となり、回折型液晶レンズ１０６ｂの液晶分子の配向方向が同図Ｚ軸方向となるように配置されている。
As shown in the figure, the liquid
なお、レーザ光は、往路（半導体レーザ１０１から対物レンズ１０８ａへと向かう光路）において偏光方向が同図Ｘ軸方向となり、復路（対物レンズ１０８ａから光検出器１１０へと向かう光路）においては、λ／４板１０７による作用を受けて、偏光方向が同図Ｚ軸方向となるようにして液晶レンズユニット１０６に入射される。したがって、レーザ光は、往路において、回折型液晶レンズ１０６ａによる作用を受け、復路において回折型液晶レンズ１０６ｂによる作用を受ける。
The laser beam has a polarization direction in the X-axis direction in the forward path (optical path from the
これら液晶レンズの電極層ａ２、ａ６には、液晶レンズ駆動回路２０内の可変交流電源１０６ｃから、信号線を介して、駆動信号（電位）が電極層ａ２、ａ６に印加される。ここで、可変交流電源１０６ｃは、コントローラ５０からの指令に応じて、図３（ｃ）に示す電位Ｖ＝Ｅ０、Ｅｍ、Ｅｅを、各回折型液晶レンズの電極層ａ２、ａ６間に印加する。
A driving signal (potential) is applied to the electrode layers a2 and a6 from the variable
図４を参照して、可変交流電源１０６ｃから回折型液晶レンズの電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅｍが印加された場合、上記の如く、回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂの液晶層ａ４の屈折率は、何れも、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率に一致するため、レーザ光は、往路および復路において、回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂによる回折作用を受けず、平行光のまま液晶レンズユニット１０６を透過する。
Referring to FIG. 4, when a potential Em is applied between the variable
図５を参照して、可変交流電源１０６ｃから回折型液晶レンズの電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅ０が印加された場合には、上記の如く、回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂの液晶層ａ４の屈折率は、何れも、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率よりも変化量Δｎだけ減少するため、レーザ光は、往路において、回折レンズ１０６ａから収束方向（収束角θ）の回折作用を受け、また、復路において、回折レンズ１０６ｂから収束方向（収束角θ）の回折作用を受ける。したがって、レーザ光は、往路において、平行光から収束角θだけ収束した状態にて対物レンズ１０８ａに入射する。かかる収束作用（収束角θ）は、復路において再び液晶レンズユニットユニット１０６の回折型液晶レンズ１０６ｂから同様の収束作用（収束角θ）を受けることにより相殺される。このため、レーザ光は、平行光の状態にて、液晶レンズユニット１０６から光検出器１１０の方向に導かれる。
Referring to FIG. 5, when the potential E0 is applied between the variable
図６を参照して、可変交流電源１０６ｃから回折型液晶レンズの電極層ａ２、ａ６間に電位Ｅｅが印加された場合には、上記の如く、回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂの液晶層ａ４の屈折率は、何れも、ガラス基板ａ１、ａ７の屈折率よりも変化量Δｎだけ増加するため、レーザ光は、往路において、回折レンズ１０６ａから拡散方向（拡散角θ）の回折作用を受け、また、復路において、回折レンズ１０６ｂから拡散方向（拡散角θ）の回折作用を受ける。したがって、レーザ光は、往路において、平行光から拡散角θだけ拡散した状態にて対物レンズ１０８ａに入射する。かかる拡散作用（拡散角θ）は、復路において再び液晶レンズユニット１０６の回折型液晶レンズ１０６ｂから同様の拡散作用（拡散角θ）を受けることにより相殺される。このため、レーザ光は、平行光の状態にて、液晶レンズユニット１０６から光検出器１１０の方向に導かれる。
Referring to FIG. 6, when the potential Ee is applied between the variable
次に、図７を参照して、液晶レンズユニット駆動時におけるレーザ光の収束位置について説明する。なお、図７には、記録層が３層（記録層：Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）配備された光ディスクが示されている。これらの記録層は全て、青色波長のレーザ光に対応したものである。 Next, with reference to FIG. 7, the convergence position of the laser beam when the liquid crystal lens unit is driven will be described. FIG. 7 shows an optical disc provided with three recording layers (recording layers: L1, L2, and L3). All of these recording layers correspond to blue wavelength laser light.
液晶レンズユニット１０６に電位Ｅｍが印加されている場合（以下、平行駆動状態という）、レーザ光（直線偏光）は、往路において、液晶レンズユニット１０６を平行光のまま透過し、λ／４板１０７によって円偏光に変換され、対物レンズ１０８ａに導かれる。対物レンズ１０８ａに入射されたレーザ光は、対物レンズ１０８ａの収束作用により、光ディスク上に収束される。このとき、レーザ光の焦点位置は、第２記録層Ｌ２の近傍に位置づけられる。
When the potential Em is applied to the liquid crystal lens unit 106 (hereinafter referred to as a parallel drive state), the laser light (linearly polarized light) is transmitted through the liquid
液晶レンズユニット１０６に電位Ｅ０が印加されている場合（以下、収束駆動状態という）、レーザ光（直線偏光）は、往路において、回折型液晶レンズ１０６ａによって収束作用を受けつつ、液晶レンズユニット１０６を透過する。その後、レーザ光は、λ／４板１０７へ入射する際に円偏光に変換され、対物レンズ１０８ａに導かれる。対物レンズ１０８ａに入射されたレーザ光は、対物レンズ１０８ａからさらに収束作用を受け、光ディスク上に収束される。このとき、レーザ光の焦点位置は、第２の記録層Ｌ２より手前の第１記録層Ｌ１の近傍に位置付けられる。
When the potential E0 is applied to the liquid crystal lens unit 106 (hereinafter referred to as a convergence drive state), the laser light (linearly polarized light) is subjected to the convergence action by the diffractive
液晶レンズユニット１０６に電位Ｅｅが印加されている場合（以下、拡散駆動状態という）、レーザ光（直線偏光）は、往路において、回折型液晶レンズ１０６ａによって拡散作用を受けつつ、液晶レンズユニット１０６を透過する。その後、レーザ光は、λ／４板１０７へ入射する際に円偏光に変換され、対物レンズ１０８ａに導かれる。対物レンズ１０８ａに入射されたレーザ光は、対物レンズ１０８ａから収束作用を受け、光ディスク上に収束される。このとき、レーザ光の焦点位置は、第２の記録層Ｌ２より奥の第３記録層Ｌ３の近傍位置に位置づけられる。
When the potential Ee is applied to the liquid crystal lens unit 106 (hereinafter referred to as a diffusion drive state), the laser light (linearly polarized light) is subjected to the diffusion action by the diffractive
図８は、液晶レンズユニット駆動時におけるレーザ光の焦点間の距離と記録層間の距離の関係を示すものである。 FIG. 8 shows the relationship between the distance between the focal points of the laser beam and the distance between the recording layers when the liquid crystal lens unit is driven.
図示の如く、本実施例に係る光ディスクには、第１記録層Ｌ１と第２記録層Ｌ２の間に中間層Ｍ１が配され、また、第２記録層Ｌ２と第３記録層Ｌ３の間に中間層Ｍ２が配されている。ここで、中間層Ｍ１の厚みｔ１２と中間層Ｍ２の厚みｔ２３は、以下の理由から、ｔ１２≠ｔ２３（この例ではｔ２３＞ｔ１２）とされている。 As shown in the figure, in the optical disc according to the present embodiment, an intermediate layer M1 is disposed between the first recording layer L1 and the second recording layer L2, and between the second recording layer L2 and the third recording layer L3. An intermediate layer M2 is disposed. Here, the thickness t12 of the intermediate layer M1 and the thickness t23 of the intermediate layer M2 are set to t12 ≠ t23 (in this example, t23> t12) for the following reason.
一般に、記録層に収束するレーザ光は、その大半がレーザ光の収束位置にある記録層によって反射され光検出器１１０へと導かれる。しかし、その一部は、レーザ光の収束位置における記録層を透過して次の記録層へと導かれる。かかるレーザ光は、この記録層によって反射され光検出器１１０へと導かれる。同様に、レーザ光は、その一部が収束位置よりも手前にある記録層によっても反射され光検出器１１０へと導かれる。このように収束位置以外の記録層にて反射された不要な反射光が光検出器１１０に導かれると、光検出器１１０から出力されるセンサ信号にノイズが重畳される。この問題は、これら不要反射光の光路差がレーザ光の波長に一致（または、整数倍）する場合に顕著に現れる。
In general, most of the laser light that converges on the recording layer is reflected by the recording layer at the convergence position of the laser light and guided to the
かかる問題を回避するため、本実施例に係る光ディスクでは、図８に示す如く、中間層Ｍ１の厚みｔ１２と中間層Ｍ２の厚みｔ２３がｔ１２≠ｔ２３となるように設定されている。これにより、収束位置以外の記録層にて反射された不要な反射光によって生じるノイズが抑制される。 In order to avoid such a problem, in the optical disk according to the present embodiment, as shown in FIG. 8, the thickness t12 of the intermediate layer M1 and the thickness t23 of the intermediate layer M2 are set so that t12 ≠ t23. Thereby, noise generated by unnecessary reflected light reflected by the recording layer other than the convergence position is suppressed.
図８には、液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態にあるときのレーザ光の焦点位置ｆ１、ｆ２、ｆ３が併せて示されている。
FIG. 8 also shows the focal positions f1, f2, and f3 of the laser light when the liquid
焦点位置ｆ２が第２記録層Ｌ２上に位置づけられるとき、焦点位置ｆ１は、第１記録層Ｌ１の位置から幾分対物レンズに近づく方向へシフトした位置に位置づけられ、また、焦点位置ｆ３は、第３記録層Ｌ３の位置から幾分対物レンズに近づく方向へシフトした位置に位置づけられる。ここで、焦点位置ｆ２と焦点位置ｆ１の間の距離、および、焦点位置ｆ３と焦点位置ｆ２の間の距離は、共に、距離ｔ０をとなる。また、距離ｔ０は、上記厚みｔ１２と厚みｔ２３の和を２で除した値、すなわち、上記層厚ｔ１２と層厚ｔ２３の平均値として与えられている。 When the focal position f2 is positioned on the second recording layer L2, the focal position f1 is positioned at a position slightly shifted from the position of the first recording layer L1 toward the objective lens, and the focal position f3 is It is positioned at a position shifted somewhat from the position of the third recording layer L3 toward the objective lens. Here, the distance between the focal position f2 and the focal position f1 and the distance between the focal position f3 and the focal position f2 are both the distance t0. The distance t0 is given as a value obtained by dividing the sum of the thickness t12 and the thickness t23 by 2, that is, an average value of the layer thickness t12 and the layer thickness t23.
上記液晶レンズユニット１０６を構成する２つの回折型液晶レンズ１０６ａ、１０６ｂには、液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態にあるときに、レーザ光に、このような焦点位置ｆ１、ｆ２、ｆ３を与えるためのホログラム面（回折パターン）が配されている。
The two diffractive
図９は、液晶レンズユニット１０６の設計例と、そのとき生じる球面収差の関係を示す図（シミュレーション）である。なお、同図の横軸は、ディスク基板表面から各記録層までの距離、縦軸はレーザ光の収束位置（記録層位置）にて発生する球面収差の大きさである。
FIG. 9 is a diagram (simulation) showing a relationship between a design example of the liquid
図において、ｔ１２、ｔ２３は、図８に示す記録層間の距離である。同図のシミュレーションでは、ｔ１２、ｔ２３をもとに、ｔ０＝（ｔ１２＋ｔ２３）／２が計算され、図８に示す焦点間距離ｔ０がｔ０＝0.02ｍｍとして求められる。また、第２の記録層位置（基板表面からの距離＝0.60ｍｍ）からｔ０を減算して液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態にあるときの焦点位置（基板表面からの距離＝0.58ｍｍ）が求められ、さらに、第２の記録層位置（基板表面からの距離＝0.60ｍｍ）にｔ０を加算して、液晶レンズユニット１０６が拡散駆動状態にあるときの焦点位置（基板表面からの距離＝0.62ｍｍ）が求められる。なお、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態にあるときの焦点位置は、第２の記録層Ｌ２の位置ｈ２（基板表面からの距離＝0.58ｍｍ）に設定されている。
In the figure, t12 and t23 are distances between the recording layers shown in FIG. In the simulation of the figure, t0 = (t12 + t23) / 2 is calculated based on t12 and t23, and the interfocal distance t0 shown in FIG. 8 is obtained as t0 = 0.02 mm. Further, the focus position (distance from the substrate surface = 0.58 mm) when the liquid
同図中程のＶ字波形は、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態にあるときのレーザ光収束位置における球面収差特性、同図左側のＶ字波形は、液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態にあるときのレーザ光収束位置における球面収差特性、同図右側のＶ字波形は液晶レンズユニット１０６が拡散駆動状態にあるときのレーザ光収束位置における球面収差特性である。
The V-shaped waveform in the middle of the figure is the spherical aberration characteristic at the laser beam convergence position when the liquid
図９の球面収差特性から明らかなとおり、第１、第２および第３の記録層Ｌ１、Ｌ２およびＬ３がそれぞれ基板表面からの距離＝0.58ｍｍ、0.60ｍｍおよび0.62ｍｍの位置にある場合、この設計例に従う液晶レンズユニットを用いると、球面収差無く、レーザ光を各記録層に収束させることができる。 As is apparent from the spherical aberration characteristics of FIG. 9, when the first, second and third recording layers L1, L2 and L3 are located at distances from the substrate surface = 0.58 mm, 0.60 mm and 0.62 mm, respectively. When the liquid crystal lens unit according to the design example is used, the laser light can be converged on each recording layer without spherical aberration.
ところが、本実施例では、上述の如く、ｔ１２、ｔ２３をもとにｔ０＝（ｔ１２＋ｔ２３）／２を計算して焦点間距離ｔ０を求め、これを、第２の記録層の位置ｈ２に加減算して収束駆動状態および拡散駆動状態にあるときの焦点位置を設定するようにされているため、収束駆動状態にあるときのレーザ光の焦点位置（基板表面からの距離＝0.58ｍｍ）は第１の記録層Ｌ１の位置ｈ１よりも所定距離だけ小さくなり、また、拡散駆動状態にあるときのレーザ光の焦点位置（基板表面からの距離＝0.62ｍｍ）もまた、第３の記録層Ｌ３の位置ｈ３よりも所定距離だけ小さくなる。 However, in this embodiment, as described above, t0 = (t12 + t23) / 2 is calculated based on t12 and t23 to obtain the focal distance t0, and this is added to or subtracted from the position h2 of the second recording layer. Since the focal position in the convergence driving state and the diffusion driving state is set, the focal position of the laser light in the convergence driving state (distance from the substrate surface = 0.58 mm) is the first. The focal position of the laser beam (distance from the substrate surface = 0.62 mm) when it is in the diffusion driving state is smaller than the position h1 of the recording layer L1, and the position h3 of the third recording layer L3. Less than a predetermined distance.
このため、第１の記録層Ｌ１にレーザ光を収束させる場合に液晶レンズユニット１０６を収束駆動状態に設定しても、収束位置におけるレーザ光には0.01（λrms）程度の球面収差が生じ、また、第３の記録層Ｌ３にレーザ光を収束させる場合に液晶レンズユニット１０６を拡散駆動状態に設定しても、収束位置におけるレーザ光には、同様に、0.01（λrms）程度の球面収差が生じる。
For this reason, even when the liquid
しかし、本実施例によれば、上記のようにしてｔ０を設定することにより、追って比較例を示して説明する如く、球面収差が一様に閾値（＝0.023λrms）以下となる基板厚（基板表面から各記録層までの距離）の範囲を広くとることができるようになる。実際のところ、第１、第２および第３の記録層の位置ｈ１、ｈ２およびｈ３は、ディスク毎または製造メーカ毎に誤差を含んでいる。したがって、かかる誤差に対応するためには、球面収差を閾値以下とできる記録層位置の範囲をなるべく広く設定するのが望ましい。 However, according to the present embodiment, by setting t0 as described above, the spherical aberration is uniformly equal to or less than the threshold value (= 0.023λrms) as will be described later with reference to a comparative example (substrate thickness (substrate) The range of the distance from the surface to each recording layer) can be widened. Actually, the positions h1, h2, and h3 of the first, second, and third recording layers include errors for each disk or each manufacturer. Therefore, in order to cope with such an error, it is desirable to set the range of the recording layer position where the spherical aberration can be equal to or less than the threshold as much as possible.
本実施例のように、ｔ１２、ｔ２３をもとにｔ０＝（ｔ１２＋ｔ２３）／２を計算して焦点間距離ｔ０を求め、これを、第２の記録層の位置ｈ２に加減算して収束駆動状態および拡散駆動状態にあるときの焦点位置を求めるようにすると、たとえば、図９のシミュレーション結果にあっては、液晶レンズユニット１０６を収束／平行／拡散駆動状態に適宜切り替えることによって、同図のＸからＹまでの基板厚（基板表面から各記録層までの距離）範囲において一様に、球面収差を閾値（＝0.023λrms）以下に抑えることができる。
As in this embodiment, t0 = (t12 + t23) / 2 is calculated based on t12 and t23 to obtain the interfocal distance t0, and this is added to or subtracted from the position h2 of the second recording layer to be in the convergence driving state. When the focal position in the diffusion driving state is obtained, for example, in the simulation result of FIG. 9, by switching the liquid
図１０に、図９のシミュレーション結果の比較例を示す。 FIG. 10 shows a comparative example of the simulation result of FIG.
図１０（ａ）は、焦点間距離ｔ０を第２の記録層Ｌ２と第３の記録層Ｌ３の層間距離ｔ２３に設定したときのシミュレーション結果である。この場合、同図のＡ、Ｂの範囲において、球面収差が閾値（＝0.023λrms）を上回ってしまう。このため、この比較例においては、球面収差を一様に閾値以下にできる基板厚の範囲が分断され、その結果、収差補正に用い得る基板厚の範囲が狭くなってしまう。 FIG. 10A shows a simulation result when the interfocal distance t0 is set to the interlayer distance t23 between the second recording layer L2 and the third recording layer L3. In this case, the spherical aberration exceeds the threshold (= 0.023λrms) in the range of A and B in FIG. For this reason, in this comparative example, the range of the substrate thickness in which the spherical aberration can be uniformly equal to or less than the threshold is divided, and as a result, the range of the substrate thickness that can be used for aberration correction is narrowed.
なお、同図に示すＡ、Ｂの範囲は、光ディスクが記録層を２層のみ備える場合の各記録層の配置位置を含み得るものとなる。したがって、図７（ａ）に示す特性にて液晶レンズユニット１０６を構成した場合には、上記３層型ディスクの他にかかる２層型ディスクをも同時に光ディスク装置にて取り扱う場合に、良好な収差特性が得られなくなる惧れがある。
The range of A and B shown in the figure can include the arrangement positions of the recording layers when the optical disc has only two recording layers. Therefore, when the liquid
図１０（ｂ）は、焦点間距離ｔ０を第１の記録層Ｌ１と第２の記録層Ｌ２の層間距離ｔ１２に設定したときのシミュレーション結果である。この場合、球面収差が閾値（＝0.023λrms）以下となる範囲（同図のＸ’からＹ’までの範囲）が図９の場合における範囲（同図のＸからＹまでの範囲）に比べて小さくなる。この比較例においては、Ｙ′の位置が第３の記録層の位置ｈ３に接近しているため、特に、この第３の記録層にレーザ光を収束させる場合に、第３の記録層の位置ｈ３に基板厚増加方向の誤差が生じると、十分な収差特性が得られなくなる惧れがある。 FIG. 10B shows a simulation result when the interfocal distance t0 is set to the interlayer distance t12 between the first recording layer L1 and the second recording layer L2. In this case, the range in which the spherical aberration is equal to or less than the threshold value (= 0.023λrms) (range from X ′ to Y ′ in the figure) is compared with the range in FIG. 9 (range from X to Y in the figure). Get smaller. In this comparative example, since the position of Y ′ is close to the position h3 of the third recording layer, the position of the third recording layer is particularly important when the laser beam is focused on the third recording layer. If an error in the direction of increasing the substrate thickness occurs in h3, there is a possibility that sufficient aberration characteristics cannot be obtained.
これらの比較例と対比して明らかなとおり、図９の設計例に従う液晶レンズユニットによれば、球面収差が一様に閾値（＝0.023λrms）以下となる基板厚（基板表面から各記録層までの距離）の範囲を広くとることができ、その結果、各記録層にレーザ光を収束させる際の球面収差特性の良好なものとすることができる。 As is clear in comparison with these comparative examples, according to the liquid crystal lens unit according to the design example of FIG. 9, the substrate thickness (from the substrate surface to each recording layer) where the spherical aberration is uniformly equal to or less than the threshold value (= 0.023λrms). Range) can be widened, and as a result, the spherical aberration characteristics when the laser light is converged on each recording layer can be improved.
次に、本実施例に係る光ディスク装置の制御動作について説明する。 Next, the control operation of the optical disc apparatus according to the present embodiment will be described.
本実施例に係る光ディスク装置に上記３層型光ディスクが装着された場合、記録／再生対象とされる記録層が変更されるに応じて、適宜、液晶レンズユニット１０６の駆動状態が切り替えられる。すなわち、記録／再生対象とされる記録層が第１の記録層Ｌ１である場合は、液晶レンズユニット１０６の駆動状態が収束駆動状態に設定され、記録／再生対象とされる記録層が第２の記録層Ｌ２である場合は、液晶レンズユニット１０６の駆動状態が平行駆動状態に設定され、記録／再生対象とされる記録層が第３の記録層Ｌ３である場合は、液晶レンズユニット１０６の駆動状態が拡散駆動状態に設定される。かかる切り替え設定によって、基板表面から各記録層までの距離に誤差が生じても、この誤差が図９のＸからＹの範囲にあれば、各記録層のレーザ光収束位置に生じる収差の程度を、一定の閾値以下に抑制することができる。
When the above-described three-layer type optical disc is mounted on the optical disc apparatus according to the present embodiment, the driving state of the liquid
なお、本実施例に係る光ディスク装置が、３層型光ディスクの他に、さらに、シングルレイヤータイプの光ディスクや、記録層を２層のみ備える２層型の光ディスクをも取り扱い可能な場合には、液晶レンズユニット１０６の駆動状態を、適宜、球面収差の大きさが最も小さくなる駆動状態に設定するよう制御すればよい。これにより、記録／再生対象とされる記録層のレーザ光収束位置に生じる収差の程度を、一定の閾値以下に抑制することができる。
In addition to the three-layer type optical disc, the optical disc apparatus according to the present embodiment can handle a single-layer type optical disc and a two-layer type optical disc having only two recording layers. The driving state of the
シングルレイヤータイプの記録層の位置は、規格において、0.58ｍｍ程度〜0.62ｍｍ程度の範囲の誤差が許容されており、また、２層型光ディスクの記録層は、それぞれ、通常、基板厚0.58ｍｍと0.60ｍｍの間と、基板厚0.60ｍｍと0.62ｍｍの間に位置づけられる。これらの記録層の位置は、図９の基板厚範囲ＸからＹの範囲に入っているため、これらのディスクが装着された場合にも、液晶レンズユニット１０６の駆動状態を適宜収束／平行／拡散駆動状態の何れかに設定することにより、レーザ光収束位置に生じる球面収差の大きさを閾値以下に抑えることができる。
As for the position of the single layer type recording layer, an error in the range of about 0.58 mm to about 0.62 mm is allowed in the standard, and the recording layer of the two-layer type optical disc is usually a substrate thickness of 0.58 mm, respectively. It is positioned between 0.60 mm and the substrate thickness between 0.60 mm and 0.62 mm. Since the positions of these recording layers are in the range of the substrate thickness range X to Y in FIG. 9, even when these discs are mounted, the driving state of the liquid
図１１は、装着された光ディスクがシングルレイヤータイプである場合のフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart when the mounted optical disk is a single layer type.
光ディスクが装着された後、再生指令を受けると（Ｓ１０１）、レーザ光が点灯される。その後、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態とされた後（Ｓ１０２）、フォーカスサーボがＯＮとされ（Ｓ１０３）、さらに、トラッキングサーボがＯＮとされる（Ｓ１０４）。そして、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態とされたまま、当該ディスクに対する再生処理が行われ、そのときの再生エラーレートがコントローラ５０内のメモリに保持される（Ｓ１０５）。しかる後、液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態に切替えられ、そのときの再生エラーレートがコントローラ５０内のメモリに保持される（Ｓ１０５）。さらに、液晶レンズユニット１０６が拡散駆動状態に切替えられ、そのときの再生エラーレートがメモリに保持される（Ｓ１０５）。
When a reproduction command is received after the optical disk is mounted (S101), the laser light is turned on. Thereafter, after the liquid
その後、再生エラーレートが最小となる液晶レンズの駆動状態が選択される（Ｓ１０６）。そして、その選択結果に応じて、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態（Ｓ１０７ａ）、収束駆動状態（Ｓ１０７ｂ）、拡散駆動状態（Ｓ１０７ｃ）の何れかに設定される。しかして、液晶レンズユニット１０６の駆動状態が選択設定された後、当該光ディスクに対する再生処理が行われる（Ｓ１０８）。
Thereafter, the driving state of the liquid crystal lens that minimizes the reproduction error rate is selected (S106). Then, according to the selection result, the liquid
図１２は、装着された光ディスクが２層型光ディスクである場合のフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart in the case where the loaded optical disc is a two-layer type optical disc.
光ディスクが装着された後、再生指令を受けると（Ｓ２０１）、レーザ光が点灯される。その後、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態とされた後（Ｓ２０２）、再生対象の記録層（第１の記録層または第２の記録層）に対するフォーカス引き込み処理が行われる（Ｓ２０３）。さらに、トラッキングサーボがＯＮされ（Ｓ２０４）、上記Ｓ１０５と同様、液晶レンズユニット１０６が平行駆動状態にあるときの再生エラーレートがメモリに保持される。このとき、上記Ｓ１０５と同様、さらに、液晶レンズユニット１０６が収束駆動状態と拡散駆動状態について保持される（Ｓ２０５）。そして、再生エラーレートが最小となる駆動状態が選択され（Ｓ２０６）、これに応じて、液晶レンズユニット１０６が駆動される（Ｓ２０７ａ〜Ｓ２０７ｃ）。しかして、液晶レンズユニット１０６が駆動された後、当該記録層に対する再生処理が行われる（Ｓ２０８）。
When a reproduction command is received after the optical disk is mounted (S201), the laser light is turned on. Thereafter, after the liquid
以上、本実施例によれば、液晶レンズユニット１０６の駆動状態を平行／収束／拡散駆動状態に適宜設定することにより、球面収差の値を閾値以下に抑えることができる。このとき、液晶レンズユニット１０６に対する制御処理は、３つの駆動状態のうち何れかを選択するのみで実現されるため、制御処理の簡易化と、制御回路の簡素化を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the value of the spherical aberration can be suppressed to a threshold value or less by appropriately setting the driving state of the liquid
また、本実施例によれば、上述の如く、記録層の層間距離ｔ１２、ｔ２３をもとにｔ０＝（ｔ１２＋ｔ２３）／２を計算して焦点間距離ｔ０を求め、これを、第２の記録層の位置ｈ２に加減算して収束駆動状態および拡散駆動状態にあるときの焦点位置を求めるようにしたため、球面収差を一様に閾値以下とできる記録層の位置範囲を広く設定することができる。 Further, according to this embodiment, as described above, the interfocal distance t0 is obtained by calculating t0 = (t12 + t23) / 2 based on the interlayer distances t12 and t23 of the recording layer, and this is obtained as the second recording. Since the focal position in the convergence driving state and the diffusion driving state is obtained by adding to or subtracting from the layer position h2, the position range of the recording layer where the spherical aberration can be uniformly equal to or less than the threshold value can be set wide.
なお、本実施例では、３層型の光ディスクが装着された場合には、第１、第２および第３の記録層の何れを対象とするかに応じて、液晶レンズユニット１０６を収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態に設定するようにしたが、１層型および２層型の光ディスクが装着された場合にも、図１２に示すフローチャートと同様、対象とされる記録層について液晶レンズユニット１０６を収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態に切り替えながら再生エラーレートを取得し、このうち、最もエラーレートが小さい駆動状態を、当該記録層に対する液晶レンズユニット１０６の駆動状態として設定するようにすることもできる。
In this embodiment, when a three-layer type optical disc is loaded, the liquid
この他、上記実施例は、青色波長のレーザ光を用いる光ディスク装置を例示したが、これに加えてさらに、赤色波長のレーザ光と赤外波長のレーザ光を用いるようにすることもできる。 In addition, the optical disk apparatus using the blue wavelength laser beam is exemplified in the above embodiment, but in addition to this, a red wavelength laser beam and an infrared wavelength laser beam can also be used.
図１３に、かかる場合の変更例を示す。この変更例では、上記実施例に比べ、半導体レーザ１１１と、グレーティング１１２と、ダイクロプリズム１１３が新たに追加されている。 FIG. 13 shows a modification example in such a case. In this modified example, a semiconductor laser 111, a grating 112, and a dichroic prism 113 are newly added compared to the above embodiment.
半導体レーザ１１１は、波長６５０ｎｍ程度の赤色波長のレーザ光と、波長７８０ｎｍ程度の赤外波長のレーザ光の２種類のレーザ光を出射する。グレーティング１１２は、半導体レーザ１１１から出射された赤色レーザ光を、回折作用によって３ビームに分光する格子パターンを有する。ダイクロプリズム１１３は、半導体レーザ１０１から入射される青色レーザ光をほぼ１００％反射させ、且つ、半導体レーザ１１１から入射される赤外／赤色レーザ光をほぼ１００％透過させる。
The semiconductor laser 111 emits two types of laser light: red laser light having a wavelength of about 650 nm and infrared laser light having a wavelength of about 780 nm. The grating 112 has a grating pattern that splits red laser light emitted from the semiconductor laser 111 into three beams by diffraction. The dichroic prism 113 reflects almost 100% of the blue laser light incident from the
本実施例では、装着された光ディスクの種別に応じて、液晶レンズ駆動回路２０とレーザ駆動回路３０の制御が行われる。装着された光ディスクが赤色／赤外波長に対応する光ディスクの場合、コントローラ５０は、半導体レーザ１０１と１１１の内、半導体レーザ１１１を駆動し、また、液晶レンズユニット１０６を平行駆動状態とするよう、液晶レンズ駆動回路２０とレーザ駆動回路３０をそれぞれ駆動する。また、装着された光ディスクが青色波長に対応する光ディスクの場合、コントローラ５０は、半導体レーザ１０１を駆動させ、液晶レンズユニット１０６を上記実施例１にて説明した如くして適正に選択駆動させ、液晶レンズ駆動回路２０とレーザ駆動回路３０を制御する。
In the present embodiment, the liquid crystal
本実施例は、光ピックアップ装置のさらなる変更例を示すものである。 The present embodiment shows a further modification of the optical pickup device.
図１４に、光ピックアップ装置２００に係る光学系の構成を示す。なお、上記実施例１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
FIG. 14 shows a configuration of an optical system according to the
光ピックアップ装置２００には、上記図１にて説明した偏光ビームスプリッタ１０３の替わりに、ハーフミラー２０３が配備されている。かかるハーフミラー２０３は、半導体レーザ１０１から入射するレーザ光（往路）を反射すると共に、光ディスクによって反射されたレーザ光（復路）を透過する。また、ハーフミラー２０３の導入に伴い、λ／４板１０７が省略されている。これにより、レーザ光は、往路と復路において、共に、偏光方向が一致した状態となっている。このため、本実施例では、復路用の回折型液晶レンズが不要とされる。
The
本実施例では、上記実施例１における液晶レンズユニット１０６が、新たな液晶レンズユニット２０６に置き換えられている。
In this embodiment, the liquid
図１５ないし図１７に示す如く、液晶レンズユニット２０６は、上記図２にて説明した回折型液晶レンズ１０６ａのみから構成されている。すなわち、上記実施例１における液晶レンズユニット１０６の構成から、回折型液晶レンズ１０６ｂが省略されている。液晶レンズユニット２０６は、電極層ａ２、ａ５に印加する電位がＥ０である場合の液晶分子の配向方向が同図Ｘ軸方向に一致する状態で配置されている。
As shown in FIGS. 15 to 17, the liquid
次に、図１５ないし図１７を参照して、液晶レンズユニット２０６の作用について説明する。なお、レーザ光は、往路／復路において、その偏光方向が、共に、同図Ｘ軸方向となって、液晶レンズユニット２０６に入射する。従って、レーザ光は、往路／復路において、液晶レンズユニット２０６における共通のホログラム面によって同様の回折作用を受けることになる。なお、この回折作用は、上記実施例１における回折型液晶レンズ１０６ａと同様のものである。
Next, the operation of the liquid
図１５を参照して、電極層ａ２、ａ５に電位Ｅｍが印加された場合、レーザ光（往路／復路）は、ガラス基板ａ１上に形成されたホログラム面による回折作用を受けずに、液晶レンズユニット２０６を平行光のまま透過する（平行駆動状態）。
Referring to FIG. 15, when the potential Em is applied to the electrode layers a2 and a5, the laser light (forward / return path) is not subjected to the diffraction action by the hologram surface formed on the glass substrate a1, and the liquid crystal lens The light is transmitted through the
図１６を参照して、電極層ａ２、ａ５に電位Ｅ０が印加された場合、レーザ光は、往路において、ホログラム面による回折作用を受け、液晶レンズユニット２０６によって、平行光から収束光（収束角θ）に変換される。また、レーザ光は、復路において、再び液晶レンズユニット２０６から同様の作用を受け、収束光から平行光に戻される（収束駆動状態）。
Referring to FIG. 16, when the potential E0 is applied to the electrode layers a2 and a5, the laser light is diffracted by the hologram surface in the forward path, and is converged from the parallel light by the liquid crystal lens unit 206 (convergence angle). θ). Further, the laser light is again subjected to the same action from the liquid
図１７を参照して、電極層ａ２、ａ５に電位Ｅｅが印加された場合、レーザ光は、往路において、ホログラム面による回折作用を受け、液晶レンズユニット２０６によって、平行光から拡散光（拡散角θ）に変換される。また、レーザ光は、復路において、再び液晶レンズユニット２０６から同様の作用を受け、拡散光から平行光に戻される（拡散駆動状態）。
Referring to FIG. 17, when potential Ee is applied to electrode layers a <b> 2 and a <b> 5, the laser light is diffracted by the hologram surface in the forward path, and diffused light (diffuse angle) from parallel light by liquid
かかる液晶レンズユニット２０６の作用により、上記実施例１と同様、光ディスクの各記録層にレーザ光を収束させることができる。図１８には、上記図７と同様、記録層が３層（記録層：Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）配備された光ディスクとレーザ光の収束状態が示されている。
Due to the action of the liquid
本実施例によれば、上記実施例１と同様、液晶レンズユニット２０６の駆動状態を、収束／平行／拡散状態に適宜切替えることにより、上記図９に示す、ＸからＹまでの基板厚範囲において、一様に、球面収差を閾値以下に抑制することができる。
According to the present embodiment, as in the first embodiment, by appropriately switching the driving state of the liquid
加えて、本実施例によれば、液晶レンズユニット２０６を、一つの回折型液晶レンズユニットから構成できるため、液晶レンズユニット２０６の簡素化と、光ピックアップ装置の低コスト化を図ることができる。
In addition, according to the present embodiment, since the liquid
以上、実施例１、２について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施例に限定されるものではない。 As mentioned above, although Example 1 and 2 were demonstrated, embodiment of this invention is not limited to the said Example.
たとえば、上記実施例１、２では、３層型の光ディスクが装着される場合について例示して説明したが、さらに記録層を追加した光ディスクが装着される場合にも、本発明は適用され得る。この場合、光ディスクに配される全ての記録層は、上記図９に示す、ＸからＹまでの基板厚範囲内に収まらない場合が考えられる。この場合には、以下の如く、液晶レンズユニット１０６、２０６を変更すればよい。
For example, in the first and second embodiments, the case where a three-layer type optical disc is mounted has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a case where an optical disc with an additional recording layer is mounted. In this case, it is conceivable that all the recording layers arranged on the optical disc do not fall within the substrate thickness range from X to Y shown in FIG. In this case, the liquid
たとえば、記録層を５層有する光ディスクが装着される場合、対物レンズに最も近接した記録層から順に第１記録層、第２記録層…第５記録層とすると、真中の第３の記録層を基準としつつ、これを挟む第２および第４記録層に対応する回折型液晶レンズ（以下、第２−第４層用液晶レンズという）と、第１および第５記録層に対応する回折型液晶レンズ（以下、第１−第５層用液晶レンズという）を液晶レンズユニットに配するようにする。ここで、第２−第４層用液晶レンズと第１−第５層用液晶レンズは、上記実施例１および２と同様、基準となる第３の記録層と各記録層との間の層間距離をもとにそれぞれｔ０を算出し、これをもとに、図９を参照して説明した如くして構成される。 For example, when an optical disc having five recording layers is mounted, assuming that the recording layer closest to the objective lens is the first recording layer, the second recording layer,..., The fifth recording layer, the middle third recording layer is A diffractive liquid crystal lens corresponding to the second and fourth recording layers (hereinafter referred to as a second-fourth layer liquid crystal lens) sandwiching the reference and a diffractive liquid crystal corresponding to the first and fifth recording layers. A lens (hereinafter referred to as a first-fifth layer liquid crystal lens) is disposed in the liquid crystal lens unit. Here, the liquid crystal lens for the second to fourth layers and the liquid crystal lens for the first to fifth layers are the layers between the reference third recording layer and each recording layer, as in the first and second embodiments. Each of t0 is calculated based on the distance, and based on this, it is configured as described with reference to FIG.
この場合、これら２つの液晶レンズは以下の様に制御される。
（１）第１の記録層にレーザ光を収束させるとき；
第１−第５液晶レンズ：収束駆動状態
第２−第４液晶レンズ：平行駆動状態
（２）第２の記録層にレーザ光を収束させるとき；
第１−第５液晶レンズ：平行駆動状態
第２−第４液晶レンズ：収束駆動状態
（３）第３の記録層にレーザ光を収束させるとき；
第１−第５液晶レンズ：平行駆動状態
第２−第４液晶レンズ：平行駆動状態
（４）第４の記録層にレーザ光を収束させるとき；
第１−第５液晶レンズ：平行駆動状態
第２−第４液晶レンズ：拡散駆動状態
（５）第５の記録層にレーザ光を収束させるとき；
第１−第５液晶レンズ：拡散駆動状態
第２−第４液晶レンズ：平行駆動状態
In this case, these two liquid crystal lenses are controlled as follows.
(1) When converging a laser beam on the first recording layer;
First to fifth liquid crystal lenses: Convergence driving state
Second-fourth liquid crystal lens: Parallel drive state (2) When converging laser light on the second recording layer;
First to fifth liquid crystal lenses: Parallel drive state
Second-fourth liquid crystal lens: convergence drive state (3) When converging laser light on the third recording layer;
First to fifth liquid crystal lenses: Parallel drive state
Second-fourth liquid crystal lens: parallel drive state (4) When converging laser light on the fourth recording layer;
First to fifth liquid crystal lenses: Parallel drive state
Second-fourth liquid crystal lens: diffusion drive state (5) When converging laser light on the fifth recording layer;
First to fifth liquid crystal lenses: diffusion drive state
Second to fourth liquid crystal lenses: Parallel drive state
なお、７以上の奇数の記録層を有する場合にも、追加される記録層に応じて回折型液晶レンズを逐一追加すればよい。 Even in the case of having an odd number of recording layers of 7 or more, diffractive liquid crystal lenses may be added one by one in accordance with the added recording layer.
記録層を４層有する光ディスクが装着される場合には、たとえば、第２記録層と第３記録層の間に仮想中間層を設けて記録層を仮想的に５層とし、上記５層型の光ディスクに対する変更例と同様、２つの液晶レンズを液晶レンズユニットに配備するようにすれば良い。この場合、上記図１２の場合と同様、各液晶レンズの駆動状態を平行／収束／拡散状態に切替えながら再生エラーレートを取得し、その内、最も再生エラーレートが低い駆動状態に、各液晶レンズの駆動状態を設定すれば良い。 When an optical disc having four recording layers is mounted, for example, a virtual intermediate layer is provided between the second recording layer and the third recording layer so that the recording layer is virtually five layers. Similar to the modification to the optical disk, two liquid crystal lenses may be provided in the liquid crystal lens unit. In this case, as in the case of FIG. 12, the reproduction error rate is acquired while switching the driving state of each liquid crystal lens to the parallel / convergence / diffusion state, and among these liquid crystal lenses, The driving state may be set.
なお、上記実施例１、２では、光ディスクにおける中間層の厚みがｔ２３＞ｔ１２の場合について説明したが、これに限らず、ｔ２３＜ｔ１２の場合や、ｔ２３＝ｔ１２の場合も、本発明を適用することによって、球面収差の抑制を図ることができる。
In the first and second embodiments, the case where the thickness of the intermediate layer in the optical disk is t23> t12 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to the case where t23 <t12 or t23 = t12. By doing so, it is possible to suppress spherical aberration.
この他、液晶レンズを以下のように構成することもできる。 In addition, the liquid crystal lens can also be configured as follows.
すなわち、上記実施例１、２では、液晶レンズを構成するガラス基板にホログラム面を形成することにより、レーザ光に収束／拡散作用を付与するようにした。これに対し、本実施例では、ガラス基板にホログラム面を形成する代わりに、液晶層に印加する電圧をレーザ光の光軸に直交する方向において２次元状に変化させ、これにより、レーザ光の波面状態を変化させる。 That is, in Examples 1 and 2 described above, the hologram surface is formed on the glass substrate that constitutes the liquid crystal lens, thereby providing the laser beam with a convergence / diffusion action. On the other hand, in this embodiment, instead of forming the hologram surface on the glass substrate, the voltage applied to the liquid crystal layer is changed two-dimensionally in the direction perpendicular to the optical axis of the laser light, thereby Change the wavefront state.
図１９に、本実施例に係る液晶レンズの構成を示す。 FIG. 19 shows the configuration of the liquid crystal lens according to this example.
本実施例に係る液晶レンズの基本構成は、上記実施例と同様である。ただし、本実施例では、ガラス基板ａ１の液晶層ａ５側表面は、均一な平面とされている。また、電極層ａ２は、同図（ｂ）に示す如く、中心に電位Ｖ０を印加し、外周に電位Ｖ１を印加すると、中心から外周に向かうにつれて、電位がＶ０からＶ１に２次元状に変化するような抵抗膜によって構成されている。なお、液晶層ａ４の厚みは全領域に亘って均一とされている。また、電極層ａ２には、中心と外周にそれぞれ電位を印加するための電極が配されている。 The basic configuration of the liquid crystal lens according to this example is the same as that of the above example. However, in this embodiment, the liquid crystal layer a5 side surface of the glass substrate a1 is a uniform plane. In addition, as shown in FIG. 5B, when the potential V0 is applied to the center and the potential V1 is applied to the outer periphery, the potential of the electrode layer a2 changes from V0 to V1 in a two-dimensional manner. Such a resistance film is used. The thickness of the liquid crystal layer a4 is uniform over the entire region. The electrode layer a2 is provided with electrodes for applying potentials to the center and the outer periphery, respectively.
この構成において、電極層ａ２の中心電極と外周電極にそれぞれ電位Ｖ０と電位Ｖ１を印加し、もう一つの電極層ａ６を、たとえば、アース電位に設定すると、液晶層ａ５に印加される電圧は、中心から外周に向かって、Ｖ０からＶ１へと２次元状に変化する。本実施例において、電極層ａ２の中心電極と外周電極に印加される電圧Ｖ０とＶ１は、図２０に示す直線範囲内（液晶層の屈折率が印加電圧に正比例して変化する範囲）に設定される。このため、液晶層ａ５の屈折率は、液晶層ａ５に印加される電圧分布と同様に変化する。その結果、液晶層ａ５の屈折率は、中心から外周部に向かって、ｎ０からｎ１へと２次元状に変化するようになる。 In this configuration, when the potential V0 and the potential V1 are applied to the center electrode and the outer peripheral electrode of the electrode layer a2, respectively, and the other electrode layer a6 is set to the ground potential, for example, the voltage applied to the liquid crystal layer a5 is It changes two-dimensionally from V0 to V1 from the center to the outer periphery. In this embodiment, the voltages V0 and V1 applied to the center electrode and the outer peripheral electrode of the electrode layer a2 are set within the linear range shown in FIG. 20 (the range in which the refractive index of the liquid crystal layer changes in direct proportion to the applied voltage). Is done. For this reason, the refractive index of the liquid crystal layer a5 changes similarly to the voltage distribution applied to the liquid crystal layer a5. As a result, the refractive index of the liquid crystal layer a5 changes two-dimensionally from n0 to n1 from the center toward the outer periphery.
本実施例では、かかる構成を採用することにより、液晶レンズを通過するレーザ光の波面状態を、中心電極と外周電極に印加する電位に応じて、変化させることができる。 In this embodiment, by adopting such a configuration, the wavefront state of the laser light passing through the liquid crystal lens can be changed according to the potential applied to the center electrode and the outer peripheral electrode.
たとえば、図２０の場合、電極層ａ２の中心電極と外周電極の両方に電位Ｖ０を印加し、もう一つの電極層ａ６を、たとえば、アース電位に設定すると、液晶層ａ５の印加電圧は全領域においてＶ０となり、よって、液晶層ａ５の屈折率は全領域に亘ってｎ０とされる。この場合、レーザ光は、液晶層ａ５によって、波面状態の変更作用は受けることはない。 For example, in the case of FIG. 20, if the potential V0 is applied to both the center electrode and the outer peripheral electrode of the electrode layer a2 and the other electrode layer a6 is set to, for example, the ground potential, the applied voltage of the liquid crystal layer a5 Therefore, the refractive index of the liquid crystal layer a5 is n0 over the entire region. In this case, the laser beam is not subjected to the wavefront state changing action by the liquid crystal layer a5.
これに対し、電極層ａ２の中心電極と外周電極にそれぞれ電位Ｖ０とＶ１を印加し、もう一つの電極層ａ６を、たとえば、アース電位に設定すると、上記の如く、液晶層ａ５の屈折率は、中心から外周に向かって、ｎ０からｎ１へと２次元状に変化する。この場合、レーザ光は、中心から外周に向かって２次元状に波面が変化するような波面ずれ作用を、液晶層ａ５から受ける。かかる波面ずれは、たとえば、外周側の波面が中心よりも遅れるもの（以下、「波面ずれ（＋）」という）となる。 On the other hand, when the potentials V0 and V1 are applied to the center electrode and the outer peripheral electrode of the electrode layer a2 and the other electrode layer a6 is set to, for example, the ground potential, the refractive index of the liquid crystal layer a5 is as described above. , It changes two-dimensionally from n0 to n1 from the center to the outer periphery. In this case, the laser light receives from the liquid crystal layer a5 a wavefront shifting action in which the wavefront changes two-dimensionally from the center toward the outer periphery. Such a wavefront deviation is, for example, that the wavefront on the outer peripheral side is delayed from the center (hereinafter referred to as “wavefront deviation (+)”).
また、電極層ａ２の中心電極に電位Ｖ０を印加し、外周電極には、電位Ｖ１に代えて、図２０に示す如く、Ｖ０からΔＶだけ電位Ｖ１とは反対方向に電位が異なる電位Ｖ２を印加し、もう一つの電極層ａ６を、たとえば、アース電位に設定すると、液晶層ａ５の屈折率は、中心から外周に向かって、ｎ０からｎ２へと２次元状に変化する。この場合、レーザ光は、中心から外周に向かって２次元状に波面が変化する波面ずれ作用を、液晶層ａ５から受ける。しかし、この場合の波面ずれは、上記の如く外周電極に電位Ｖ１を印加する場合とは逆の状態となる。たとえば、上記の如く、外周電極に電位Ｖ１を印加した場合において波面ずれ（＋）が生じる場合、外周電極に電位Ｖ２を印加すると、外周側の波面が中心よりも進むような波面ずれ（以下、「波面ずれ（−）」という）が生じるようになる。 Further, a potential V0 is applied to the center electrode of the electrode layer a2, and a potential V2 having a potential different from the potential V1 in a direction opposite to the potential V1 is applied from V0 to ΔV, instead of the potential V1, to the outer peripheral electrode as shown in FIG. When the other electrode layer a6 is set to, for example, the ground potential, the refractive index of the liquid crystal layer a5 changes two-dimensionally from n0 to n2 from the center toward the outer periphery. In this case, the laser light receives from the liquid crystal layer a5 a wavefront shifting action in which the wavefront changes two-dimensionally from the center toward the outer periphery. However, the wavefront deviation in this case is opposite to the case where the potential V1 is applied to the outer peripheral electrode as described above. For example, as described above, when a wavefront deviation (+) occurs when the potential V1 is applied to the outer peripheral electrode, when the potential V2 is applied to the outer peripheral electrode, the wavefront deviation (hereinafter, referred to as the wavefront on the outer peripheral side advances from the center). “Wavefront deviation (−)”) occurs.
このように、本実施例では、電極層ａ２の外周電極に印加する電位をＶ０／Ｖ１／Ｖ２に変化させることにより、これを通過するレーザ光の波面状態を、不変／波面ずれ（＋）／波面ずれ（−）の３段階に変化させることができる。したがって、上記実施例１、２と同様、電極層ａ２の外周電極に印加する電位をＶ０／Ｖ１／Ｖ２に変化させることにより、対物レンズ１０８ａによるレーザ光の収束位置を、たとえば、図８に示すように、光軸方向に前後した位置に設定することができる。これにより、上記図９を参照して説明した同様の効果を奏することができる。
As described above, in this embodiment, the potential applied to the outer peripheral electrode of the electrode layer a2 is changed to V0 / V1 / V2, thereby changing the wavefront state of the laser light passing therethrough unchanged / wavefront deviation (+) / It can be changed in three stages of wavefront deviation (-). Therefore, as in the first and second embodiments, by changing the potential applied to the outer peripheral electrode of the electrode layer a2 to V0 / V1 / V2, the convergence position of the laser beam by the
また、本実施例では、電極層ａ２の外周電極に印加する電位Ｖ１、Ｖ２を適宜調整することにより、図８に示す焦点位置ｆ１、ｆ３を光軸方向に調整することができ、これに応じて、図９に示す焦点間ｔ０を変化させることができる。なお、上記実施例１、２では、ホログラム面を用いてレーザ光を拡散／収束させることから、図８に示す焦点位置ｆ２とｆ１の間の焦点間距離と焦点位置ｆ２とｆ３の間の焦点間距離は必然的に等しいものとなったが、本実施例では、上記の如く、電極層ａ２の外周電極に電位Ｖ１、Ｖ２を印加して液晶層ａ５の屈折率分布を変化させるものであるから、中心電極に印加する電位Ｖ０と、電位Ｖ１およびＶ２の電位差を適宜変更することにより、図８に示す焦点位置ｆ２とｆ１の間の焦点間距離と焦点位置ｆ２とｆ３の間の焦点間距離を任意に変化させることができる。したがって、本実施例によれば、図９におけるＲｅ１とＲｅ２のＶ字特性を基板厚方向に個別にシフトすることができ、収差を抑制できる基板厚範囲を細かく調整することができる。 Further, in this embodiment, the focal positions f1 and f3 shown in FIG. 8 can be adjusted in the optical axis direction by appropriately adjusting the potentials V1 and V2 applied to the outer peripheral electrode of the electrode layer a2, and accordingly, Thus, the focal distance t0 shown in FIG. 9 can be changed. In Examples 1 and 2, since the laser beam is diffused / converged using the hologram surface, the inter-focal distance between the focal positions f2 and f1 and the focal point between the focal positions f2 and f3 shown in FIG. In the present embodiment, as described above, the potentials V1 and V2 are applied to the outer peripheral electrode of the electrode layer a2 to change the refractive index distribution of the liquid crystal layer a5. From the above, the inter-focal distance between the focal positions f2 and f1 and the focal distance between the focal positions f2 and f3 shown in FIG. 8 are changed by appropriately changing the potential V0 applied to the center electrode and the potential difference between the potentials V1 and V2. The distance can be changed arbitrarily. Therefore, according to the present embodiment, the V-shaped characteristics of Re1 and Re2 in FIG. 9 can be individually shifted in the substrate thickness direction, and the substrate thickness range in which aberrations can be suppressed can be finely adjusted.
次に、図２１を参照して、本実施例の変更例について説明する。 Next, a modified example of the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず、同図（ａ）に、本実施例の抵抗膜と中心電極および外周電極の構成を示す。一般に、液晶層ａ５によるレーザ光の波面ずれは、次のように表すことができる。 First, FIG. 1A shows the configuration of the resistance film, the center electrode, and the outer peripheral electrode of this example. In general, the wavefront deviation of laser light due to the liquid crystal layer a5 can be expressed as follows.
Δλ＝（屈折率差）×（液晶厚み）／波長
ここで、たとえば、液晶厚み＝２０μｍ、屈折率差＝０．０４４３、レーザ波長＝４０７ｎｍであるとすると、レーザ光には、中心と外周で２．１７７（λ）の波面ずれが生じる。この場合、上記の如く、外周電極に対する印加電位を変化させ、これにより、屈折率差を変化させることにより、波面ずれの大きさ（収差補正量）を、線形に変化させることができる。
Δλ = (refractive index difference) × (liquid crystal thickness) / wavelength Here, for example, assuming that the liquid crystal thickness = 20 μm, the refractive index difference = 0.0443, and the laser wavelength = 407 nm, the laser light has a center and an outer periphery. A wavefront shift of 2.177 (λ) occurs. In this case, as described above, the magnitude of the wavefront deviation (aberration correction amount) can be linearly changed by changing the potential applied to the outer peripheral electrode and thereby changing the refractive index difference.
ところで、１波長のずれた波形どうしは同位相であるため、図２１（ｂ）に示すように、中間電極によって抵抗膜を内周側領域と外周側領域に分割し、各領域に対応する液晶層ａ５において、同様の波面ずれ作用（同じ２次元曲線に従う波面すれ作用）をレーザ光に与えるようにすることもできる。この場合、たとえば、液晶厚み＝２０μｍ、屈折率差＝０．０２０３、レーザ波長＝４０７ｎｍであるとすると、レーザ光には、上記と同様の効果を奏することができる。この構成によれば、液晶層ａ５の屈折率差を小さくできるため、同図（ａ）の場合に比べ、液晶層ａ５の厚みを小さくすることが可能となる。 By the way, since the waveforms shifted by one wavelength are in phase, as shown in FIG. 21B, the resistive film is divided into an inner peripheral region and an outer peripheral region by the intermediate electrode, and the liquid crystal corresponding to each region is obtained. In the layer a5, the same wavefront shift action (wavefront blur action according to the same two-dimensional curve) can be given to the laser light. In this case, for example, assuming that the liquid crystal thickness = 20 μm, the refractive index difference = 0.0203, and the laser wavelength = 407 nm, the laser beam can exhibit the same effects as described above. According to this configuration, since the refractive index difference of the liquid crystal layer a5 can be reduced, the thickness of the liquid crystal layer a5 can be reduced as compared with the case of FIG.
さらに、同図（ｃ）に示す如く、抵抗膜の領域を、対物レンズの有効径に対応するレーザ光の入射径（同図では「有効径」として示されている）よりも拡張し、有効径外の領域においても、波面ずれ作用が生じるようにすることもできる。こうすると、対物レンズにレンズシフトが生じても、液晶層ａ５による波面補正作用が発揮されるため、レンズシフトによる影響を抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 6C, the resistance film region is expanded to be more effective than the incident diameter of the laser beam corresponding to the effective diameter of the objective lens (shown as “effective diameter” in the figure). It is also possible to cause a wavefront shift action even in a region outside the diameter. In this way, even if a lens shift occurs in the objective lens, the wavefront correcting action by the liquid crystal layer a5 is exhibited, so that the influence of the lens shift can be suppressed.
この他、同図（ｂ）の構成をさらに進めて、図２２に示す如く、抵抗膜の分割数を増加させることもできる。こうすると、液晶層ａ５をさらに薄型化することができるが、反面、電極数の増加により構成の複雑化を招くとのデメリットも生じる。 In addition, the configuration of FIG. 6B can be further advanced to increase the number of divisions of the resistive film as shown in FIG. In this case, the liquid crystal layer a5 can be further thinned, but on the other hand, there is a demerit that the configuration becomes complicated due to an increase in the number of electrodes.
この他、本発明は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
In addition, the present invention can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea shown in the claims.
１００ 光ピックアップ装置
１０１ 半導体レーザ
１０３ 偏光ビームスプリッタ
１０６ 液晶レンズユニット
１０６ａ 回折型液晶レンズ
１０６ｂ 回折型液晶レンズ
１０７ λ／４板
１０８ａ 対物レンズ
２００ 光ピックアップ装置
２０６ 液晶レンズユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical pick-up
Claims (8)
前記半導体レーザから出射されたレーザ光を記録媒体上に収束させる対物レンズと、
前記半導体レーザから前記対物レンズまでの光路中に配されるとともに収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が適宜選択されることにより前記半導体レーザから出射されたレーザ光に収束、平行および拡散作用を導入する少なくとも一つの液晶レンズを具備する液晶レンズユニットとを備える、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。 A semiconductor laser;
An objective lens for converging a laser beam emitted from the semiconductor laser onto a recording medium;
A laser that is arranged in the optical path from the semiconductor laser to the objective lens and that is emitted from the semiconductor laser by appropriately selecting one of a converging drive state, a parallel drive state, and a diffusion drive state A liquid crystal lens unit comprising at least one liquid crystal lens for introducing a converging, parallel and diffusing action on the light,
An optical pickup device characterized by that.
前記液晶レンズユニットは、
液晶層と、該液晶層を前記レーザ光の通過方向において挟む一対の透明基板層と、前記一対の透明基板層のうち少なくとも一方の前記液晶層側表面に形成されるとともに上記収束駆動状態および上記拡散駆動状態時に前記レーザ光に収束および拡散作用を導入するホログラム面とを有する少なくとも一つの回折型液晶レンズを備える、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 1,
The liquid crystal lens unit is
A liquid crystal layer, a pair of transparent substrate layers sandwiching the liquid crystal layer in the laser beam passing direction, and at least one of the pair of transparent substrate layers on the liquid crystal layer side surface; Comprising at least one diffractive liquid crystal lens having a hologram surface for introducing a converging and diffusing action on the laser light in a diffusion driving state,
An optical pickup device characterized by that.
前記液晶レンズユニットは、
前記平行駆動状態時に前記レーザ光が前記記録媒体の基板表面からｎ番目（ｎは２以上の整数）の記録層に収束されるとすると、前記拡散駆動状態時および前記収束駆動状態時には、それぞれ、当該ｎ番目の記録層から距離ｔ０だけ前記基板から離れた位置と、当該ｎ番目の記録層から距離ｔ０だけ基板に近づいた位置にレーザ光が収束されるよう、前記レーザ光に拡散および収束作用を導入する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
ただし、前記距離ｔ０は、前記ｎ番目の記録層とｎ＋１番目の記録層の間の距離ｔｎ＋１と、前記ｎ番目の記録層とｎ−１番目の記録層の間の距離をもとにｔ０＝（ｔｎ＋１＋ｔｎ−１）／２として求められる。 The optical pickup device according to claim 1 or 2,
The liquid crystal lens unit is
When the laser beam is converged to the nth (n is an integer of 2 or more) recording layer from the substrate surface of the recording medium in the parallel driving state, respectively, in the diffusion driving state and the convergence driving state, Diffusion and convergence effects on the laser light so that the laser light is converged at a position away from the substrate by a distance t0 from the nth recording layer and a position closer to the substrate by a distance t0 from the nth recording layer. To introduce,
An optical pickup device characterized by that.
However, the distance t0 is based on the distance tn + 1 between the nth recording layer and the (n + 1) th recording layer and the distance between the nth recording layer and the (n-1) th recording layer. It is obtained as (tn + 1 + tn-1) / 2.
前記液晶レンズユニットは、
対向配置された一対の電極層と、これら一対の電極層間の配された液晶層と、前記一対の電極層のうち何れか一方に配され、且つ、その中心と外周にそれぞれ電位Ｖ０とＶ１が印加されることにより、前記中心から外周に向かって電位がＶ０からＶ１へと２次元状に変化する抵抗膜と、該抵抗膜の前記中心と外周に電位を印加するための電極を有する、少なくとも一つの液晶レンズを備える、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 1,
The liquid crystal lens unit is
A pair of opposing electrode layers, a liquid crystal layer disposed between the pair of electrode layers, and one of the pair of electrode layers are disposed, and potentials V0 and V1 are respectively provided at the center and outer periphery thereof. A resistance film in which a potential changes two-dimensionally from V0 to V1 from the center toward the outer periphery by being applied, and an electrode for applying a potential to the center and the outer periphery of the resistance film, With one liquid crystal lens,
An optical pickup device characterized by that.
前記抵抗膜を前記中心から一定距離において分割し、この分割位置において前記抵抗膜に印加される電位を変化させる少なくとも一つの中間電極を有する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to claim 4,
Dividing the resistive film at a constant distance from the center, and having at least one intermediate electrode that changes a potential applied to the resistive film at the divided position;
An optical pickup device characterized by that.
前記液晶レンズユニットと前記半導体レーザの間の光路中に配された偏光ビームスプリッタと、前記液晶レンズユニットと前記対物レンズの間の光路中に配されたλ／４板を備え、前記液晶レンズユニットは、さらに；
収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が選択されることに応じて、前記半導体レーザから出射されたレーザ光に、収束、平行および拡散作用を導入する往路用液晶レンズと、
収束駆動状態、平行駆動状態および拡散駆動状態のうち何れか一つの駆動状態が選択されることに応じて、前記記録媒体によって反射されたレーザ光に、収束、平行および拡散作用を導入する復路用液晶レンズを有する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。 The optical pickup device according to any one of claims 1 to 5,
A polarizing beam splitter disposed in an optical path between the liquid crystal lens unit and the semiconductor laser; and a λ / 4 plate disposed in an optical path between the liquid crystal lens unit and the objective lens. Further;
For the forward path that introduces convergence, parallel and diffusion actions to the laser light emitted from the semiconductor laser in response to the selection of any one of the convergence drive state, parallel drive state and diffusion drive state A liquid crystal lens,
For a return path that introduces a convergence, parallel, and diffusion action to the laser light reflected by the recording medium in response to the selection of one of the convergence drive state, parallel drive state, and diffusion drive state. Having a liquid crystal lens,
An optical pickup device characterized by that.
前記液晶レンズユニットの駆動状態を収束、平行および拡散駆動状態としたときの再生状態を判別する判別手段と、
前記判別手段における判別結果に基づいて前記再生状態が最適となる前記液晶レンズユニットの駆動状態を設定する液晶レンズ駆動手段とを有する、
ことを特徴とする光ディスク装置。 The optical disk apparatus according to claim 7,
A discriminating means for discriminating a reproduction state when the driving state of the liquid crystal lens unit is set to a convergence, parallel and diffusion driving state;
Liquid crystal lens driving means for setting a driving state of the liquid crystal lens unit in which the reproduction state is optimal based on a determination result in the determination means;
An optical disc device characterized by the above.
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