JP3901277B2 - 液晶駆動信号生成装置及びディスク再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶を駆動するための液晶駆動信号生成装置、及び液晶駆動信号生成装置を備えたディスク再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンパクトディスク（以下、ＣＤと称する）を越える大容量の情報記録（再生）媒体としてＤＶＤが提案されている。
ＣＤと同じく直径１２ｃｍの光ディスクであるＤＶＤは、使用するレーザ光源の波長をＣＤで用いられている７８０ｎｍよりも短い６５０ｎｍとし、対物レンズの開口数をＣＤで用いられている０．４５よりも大きい０．６としている。
さらに、データ圧縮アルゴリズムとしてＭＰＥＧ２を使用している。
【０００３】
以上のような改良を加えることで、ＤＶＤではディスクの片面に約５ギガバイトのデジタルデータの記憶が可能とされている。
【０００４】
しかし、一方で、ＣＤに比して高密度化されたＤＶＤを再生する再生機器には光ピックアップの光軸に対するディスク面の傾き、即ちチルト角に対する制御手段が必要であると言われている。
【０００５】
本件出願人は、特願平７−２２３５３５号にて液晶パネルを用いてディスク面の傾きやディスクの厚さにより生じる波面収差の補正を行なうことを既に提案している。
より詳細には、所定の形状に分割が施された収差補正用の液晶パネルをレーザビームの光軸上に配置したことを特徴とするものであり、各分割部分の屈折率を制御することでディスク面の傾きや、ディスクの厚さの違いにより生じる波面収差を補正しようとするものである。
【０００６】
図８はかかる原理を利用した光ディスク再生装置を例示したものである。
【０００７】
図８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で反射される。
ハーフミラー２で反射されたレーザビームは液晶パネル３を通過し、対物レンズ４により光ディスク５上にビームスポットを形成する。
光ディスク５から反射した反射光は、再度、対物レンズ４、液晶パネル３、ハーフミラー２を通過し、集光レンズ６により受光器７に集光される。
【０００８】
また、光ディスク５の傾きを検出するチルトセンサ８は、ピックアップに隣接して設けられている。チルトセンサ８は、１つの発光部と２つの受光部とを備え、光ディスク５に照射した光の反射光を各受光部で受光する。
加算器１０は各受光部の出力の差分を検出し、これをチルトエラー信号としてＡ／Ｄ変換器１１に供給する。
Ａ／Ｄ変換器１１にてデジタル値に変換されたチルトエラー信号はＣＰＵ（ Central Processing Unit）１７に供給される。
【０００９】
チルトエラーが発生した場合は、ＣＰＵ１７はチルトエラーから生じる波面収差を補正するための制御信号をゲイン調節器１３に出力する。
他方、発振回路１２は基準信号を出力する。このとき、基準信号のデューティ（ｄｕｔｙ）比は例えば矩形波のような５０（％）に設定される。
ゲイン調節器１３はＣＰＵ１７の制御により発振回路１２から供給される基準信号の増幅度を調節する。
したがって、液晶パネル３に入力される駆動信号はその電圧振幅がディスクの傾きに応じて調節されたデューティ比５０％の信号となる。
【００１０】
液晶パネル３は、２枚の透明ガラス基板の間に液晶を封入している。
図９は液晶パネル３の構造例を示す図である。なお、図９（Ａ）は液晶パネル３の断面図、図９（Ｂ）は液晶パネル３の平面図である。
透明なガラス基板３０１ａ，３０１ｂの内面には、ＩＴＯなどの透明電極３０２ａ，３０２ｂが蒸着されている。
透明電極３０２ａ，３０２ｂの少なくとも一方は、図９（Ｂ）に示すように、縦横に分割された電極形状となっている。分割された各々の電極部分は対応するゲイン調節器１３に接続されており、ＣＰＵ１７の制御にて印加電圧を制御することができる。
透明電極３０２ａ，３０２ｂの内面には、液晶に所定の分子配向を与えるための配向膜３０３ａ，３０３ｂが形成されている。
さらに、配向膜３０３ａ，３０３ｂとの間には、液晶３０４が封入されている。液晶３０４は、図１０に示すように、液晶分子Ｍの光学軸方向の屈折率（ｎ１）とこれに垂直な方向の屈折率（ｎ２）とでその屈折率が異なる複屈折効果を有する液晶であり、例えばネマチック液晶が使用できる。
図１１は液晶３０４に印加する電圧を変えたときの液晶分子Ｍの向きを示した図である。図１１（Ａ）は印加電圧が０のときの液晶の向きを示し、図１１（Ｂ）、（Ｃ）は、交流電圧を印加したときの液晶の向きを示している。なお、印加する電圧はｅ１＜ｅ２の関係にある。
このように、液晶分子Ｍの向きは、印加する交流電圧を可変することにより水平方向から垂直方向まで制御することが可能である。
なお、図１１では、分割された各部分に同一の制御電圧を印加しているので液晶３０４の向きは全て同一方向を向いているが、縦横に分割された電極の印加電圧を各々制御することで液晶３０４の対応する各部分ごとに適切な屈折率（ｎ１〜ｎ２）を設定することができる。
【００１１】
液晶の屈折率を変更すると、液晶を通過する光線に下記の式で求められる光路差を与えることができる。
光路差＝Δｎ・ｄ
ここで、Δｎは屈折率の変化分であり、ｄは液晶３０４の厚さである。
このことは、液晶を通過する光線に下記の式で求められる位相差を与えることを意味する。
位相差＝Δｎ・ｄ・（２π／λ）
ここで、λは光線の波長である。
よって、対物レンズ４に発生する収差を打ち消すように液晶の各分割部分の屈折率ｎをそれぞれ制御することで、ディスクの傾きの発生による波面収差を補正することが可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
駆動信号の電圧振幅を制御する液晶駆動信号生成装置では、液晶を駆動する駆動信号の電圧振幅の制御をいかにして実現するかが問題となってくる。
したがって、本発明は新規な液晶駆動信号生成装置を提供することを課題とする。
また、本発明では上記液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の液晶駆動信号生成装置は、パルス幅変調信号を生成するＰＷＭ信号発生器と、前記パルス幅変調信号の帯域を制限して得た信号を液晶駆動信号として出力する低域通過フィルタと、液晶パネルに設定すべき屈折率に対応するデューティー比に応じたパルス幅変調信号を前記ＰＷＭ信号発生器から発生させるように制御する制御手段と、を備え、前記ＰＷＭ信号発生器は、デューティー比Ｎ％を有するｍ個の連続したパルスからなる第１のＰＷＭ信号と、デューティー比１００−Ｎ％を有し前記第１のＰＷＭ信号のパルスの個数と同数の連続したパルスからなる第２のＰＷＭ信号とで構成される単位サイクルの信号を前記パルス幅変調信号として繰り返し生成するものであり、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記第１及び第２のＰＷＭ信号の周波数より低く設定されていることを特徴としている。
また、前記目的を達成するために、本発明の液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置は、光源と対物レンズとの間に配置された液晶パネルと、パルス幅変調信号を生成するＰＷＭ信号発生器と、前記パルス幅変調信号の帯域を制限して得た信号を液晶駆動信号として前記液晶パネルに出力する低域通過フィルタと、ディスクのチルト角を検出する手段と、前記チルト角により生じる波面収差を補正するために前記液晶パネルに設定すべき屈折率を決定し、前記決定された屈折率に対応するデューティー比に応じたパルス幅変調信号を前記ＰＷＭ信号発生器から発生させるように制御する制御部と、を備え、前記ＰＷＭ信号発生器は、デューティー比Ｎ％を有するｍ個の連続したパルスからなる第１のＰＷＭ信号と、デューティー比１００−Ｎ％を有し前記第１のＰＷＭ信号のパルスの個数と同数の連続したパルスからなる第２のＰＷＭ信号とで構成される単位サイクルの信号を前記パルス幅変調信号として繰り返し生成するものであり、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記第１及び第２のＰＷＭ信号の周波数より低く設定されていること特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置の概略構成を示す図である。なお、図８と同様の部分については同じ番号を付し、詳細な説明は割愛する。よって、以下の説明は液晶駆動信号生成装置１４を中心に説明する。
【００１５】
液晶駆動信号生成装置１４は、ＰＷＭ信号発生器１０２と、フィルタ１０３とを有する。
図１において、ＣＰＵ１７はＰＷＭ信号発生器１０２の出力信号のデューティ比を制御できるようにＰＷＭ信号発生器１０２に接続されている。
ＰＷＭ信号発生器１０２の出力信号は、低域通過フィルタとして動作するフィルタ１０３を介して液晶パネル３に供給される。
【００１６】
図２はＰＷＭ信号発生器１０２の出力を示す波形図である。本発明では２種類のＰＷＭ信号を組み合わせて１サイクルと規定している。
１サイクルは前半部分（ＰＷＭ ＦＤ）と後半部分（ＰＷＭ ＢＫ）で構成されている。
【００１７】
このとき、前半部分を構成するＰＷＭ信号ＦＤのデューティ比ＦＤ（％）は、下記の式で規定することができ、
ＦＤ（％）＝ｂ×１００／ａ
後半部分のＰＷＭ信号ＢＫのデューティ比ＢＫ（％）は、
となる。
したがって、ＰＷＭ信号ＦＤとＰＷＭ信号ＢＫとを各々同数（ｍ個）ずつ発生させることで、直流成分を持たない駆動信号を生成することができる。液晶は直流成分の印加にて破壊されるという特性を持つ。よって、本発明ではＰＷＭ信号を上記のように設定することで直流成分の発生を抑制しているのである。
なお、ｍは正の整数である。
【００１８】
次に、フィルタ１０３について説明する。図３は低域通過フィルタのカットオフ周波数ｆｃ、前述の１サイクルの周期Ｔｓ（＝１／ｆｓ）を固定として、ＰＷＭ信号ＦＤ（ＢＫ）の周期ａ（＝１／ｆｐ）で規定される周波数ｆｐをｆｐ１，ｆｐ２，ｆｐ３としたときのデューティ比と液晶の位相差との関係を示したグラフである。
【００１９】
図中、横軸のデューティ比は図２の波形図を基にｂ×１００／ａ（％）で定義している。
例えば、ＰＷＭ信号ＦＤのデューティ比が７５（％）、ＢＫのデューティ比が２５（％）の場合はデューティ比は７５（％）と定義する。また、ＰＷＭ信号ＦＤのデューティ比が２５（％）、ＢＫのデューティ比が７５（％）の場合も、１サイクルとしてみればＰＷＭ信号ＦＤのデューティ比が７５（％）、ＢＫのデューティ比が２５（％）の場合と同じなのでデューティ比は７５（％）となる。
よって、図のデューティ比は５０〜１００（％）で示している。
【００２０】
また、縦軸の液晶の位相差は、前述のΔｎ×ｄ（２π／λ）で求めた。
なお、各周波数の関係はｆｓ＜ｆｐ３＜ｆｃ＝ｆｐ２＜ｆｐ１である。
【００２１】
図より分かるように、ＰＷＭ信号ＦＤ（ＢＫ）の周波数ｆｐが低域通過フィルタのカットオフ周波数ｆｃと同等またはそれより低い場合（ｆｐ２，ｆｐ３の場合）は、デューティ比が５０（％）であってもｆｐの周波数成分で液晶が駆動される。これは、ｆｐの成分の減衰が少ないためである。
この結果、広範囲な変化特性をとることが難しくなるとともに、位相差０を設定することができなくなる。
よって、ｆｐをｆｃに比して十分高く設定することが望まれる。
【００２２】
図４はＰＷＭ信号ＦＤ（ＢＫ）の周波数ｆｐ、１サイクルの周波数ｆｓを固定として、低域通過フィルタのカットオフ周波数ｆｃをｆｃ１〜ｆｃ６としたときのデューティ比と液晶の位相差との関係を示したグラフである。
なお、各周波数の関係は次のように設定した。
ｆｃ１＜ｆｃ２＝ｆｓ＜ｆｃ３＜ｆｃ４＜ｆｃ５＜ｆｃ６＜ｆｐ
図より分かるように、カットオフ周波数ｆｃが１サイクルの周波数ｆｓと同等またはそれより低い場合（ｆｃ１、ｆｃ２の場合）は、可変できる位相差が小さくなっている。これは、ｆｐ成分に加えｆｓ成分もフィルタで制限されるため位相差を与える駆動信号の最大振幅が影響を受けることを意味している。
よって、ｆｃをｆｓに比して高く設定することが望まれる。
【００２３】
以上の結果より、フィルタのカットオフ周波数ｆｃは、ｆｓ＜ｆｃ＜＜ｆｐの関係を満たすように設定する必要がある。
なお、１サイクルの周波数Ｔｓはこれを長くし過ぎることは望ましくない。これは、液晶に直流電圧を印加したのと略同一の状況になり、液晶が破壊する可能性があるからである。
また、Ｔｓを短くし過ぎるとそれに合わせてＰＷＭ信号の１周期（ａの時間）を短くする必要がでてくるので、使用するＰＷＭ信号発生器によっては、その発振周波数ｆｐに対応できない可能性がある。
よって、両条件に留意してｆｓ、ｆｐを設定し、ｆｓ＜ｆｃ＜＜ｆｐの関係を満たすようにフィルタのカットオフ周波数ｆｃを設定することが望ましい。
【００２４】
図５は、上述の関係を満たすように各周波数を設定した場合のフィルタの出力波形の一例を示した波形図である。
このときのデューティ比は７５（％）である。デューティ比が７５（％）の場合はｆｐとｆｓの信号がフィルタに入力されるので、フィルタで減衰されたｆｐ成分とフィルタで減衰されなかったｆｓ成分が出力されているのがわかる。
【００２５】
図６は、同様の条件でデューティ比を５０（％）に設定したときのフィルタの出力波形を示した図である。デューティ比が５０（％）の場合はｆｐの信号がフィルタに入力されるので、フィルタで減衰されたｆｐ成分が出力されているのがわかる。
【００２６】
さらに、図７は、同様の条件でデューティ比を１００（％）に設定したときのフィルタの出力波形を示した図である。デューティ比が１００（％）の場合は最大振幅の駆動信号を与えるものであり、ｆｓの信号がフィルタに入力されるの
で、フィルタで減衰されずにｆｓ成分が出力されているのがわかる。
【００２７】
以上のように、ＰＷＭ信号発生器１０２と低域通過フィルタ１０３を使用することで、液晶を駆動する駆動信号の電圧振幅を適宜変更することができる。
また、基準電位を中心とした上下対称の駆動信号を得ることができるので、ＤＣ成分による液晶の劣化（破壊）を抑制できることになる。
【００２８】
なお、上記実施例ではフィルタ１０３の出力を液晶３に直接入力するようにしているが、ＰＷＭ信号発生器１０２の出力信号の振幅レンジが小さい場合には固定の増幅度を持つ増幅器をフィルタ１０３の前または後に配置し、トータルのゲインを調節することも可能である。
近年、ＰＷＭ信号発生器１０２が取り込まれたＣＰＵもあり、このようなＣＰＵを用いるとＣＰＵの動作電圧にＰＷＭ信号の振幅レンジが左右されることになる。この場合は、上記のように固定の増幅度を持つ増幅器を追加し、液晶の駆動に必要なダイナミックレンジを確保することが必要である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＰＷＭ信号発生器にて発生するＰＷＭ信号のデューティ比を制御することで、液晶に印加される電圧振幅を適宜設定することができる。
また、ＰＷＭ信号の出力に当たって、直流成分の発生を抑制するように制御するので、液晶の特性劣化、破壊という不具合を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置の構成を示す図である。
【図２】ＰＷＭ信号発生器１０２の出力波形の一例を示す波形図である。
【図３】ＰＷＭ信号の周期を変更したときのデューティ比と位相差との関係を示す図である。
【図４】フィルタのカットオフ周波数を変更したときのデューティ比と位相差との関係を示す図である。
【図５】フィルタの出力波形の一例を示す波形図である。
【図６】フィルタの出力波形の一例を示す波形図である。
【図７】フィルタの出力波形の一例を示す波形図である。
【図８】従来の液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置の構成を示す図である。
【図９】液晶パネルの構造例を示す図である。
【図１０】液晶分子の屈折率と光学軸との関係を示す図である。
【図１１】印加電圧の違いによる液晶の向きの変化を示す図である。
【符号の説明】
１ ・・・・ レーザ光源
２ ・・・・ ハーフミラー
３ ・・・・ 液晶パネル
４ ・・・・ 対物レンズ
５ ・・・・ 光ディスク
６ ・・・・ 集光レンズ
７ ・・・・ 受光器
８ ・・・・ チルトセンサ
１０ ・・・・ 加算器
１１ ・・・・ Ａ／Ｄ変換器
１２ ・・・・ 発振回路
１３ ・・・・ ゲイン調節器
１４ ・・・・ 液晶駆動信号生成装置
１７ ・・・・ ＣＰＵ
１０２ ・・・・ＰＷＭ信号発生器
１０３ ・・・・フィルタ
３０１ａ，３０１ｂ・・・・ガラス基板
３０２ａ，３０２ｂ・・・・透明電極
３０３ａ，３０３ｂ・・・・配向膜
３０４・・・・液晶
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶を駆動するための液晶駆動信号生成装置、及び液晶駆動信号生成装置を備えたディスク再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンパクトディスク（以下、ＣＤと称する）を越える大容量の情報記録（再生）媒体としてＤＶＤが提案されている。
ＣＤと同じく直径１２ｃｍの光ディスクであるＤＶＤは、使用するレーザ光源の波長をＣＤで用いられている７８０ｎｍよりも短い６５０ｎｍとし、対物レンズの開口数をＣＤで用いられている０．４５よりも大きい０．６としている。
さらに、データ圧縮アルゴリズムとしてＭＰＥＧ２を使用している。
【０００３】
以上のような改良を加えることで、ＤＶＤではディスクの片面に約５ギガバイトのデジタルデータの記憶が可能とされている。
【０００４】
しかし、一方で、ＣＤに比して高密度化されたＤＶＤを再生する再生機器には光ピックアップの光軸に対するディスク面の傾き、即ちチルト角に対する制御手段が必要であると言われている。
【０００５】
本件出願人は、特願平７−２２３５３５号にて液晶パネルを用いてディスク面の傾きやディスクの厚さにより生じる波面収差の補正を行なうことを既に提案している。
より詳細には、所定の形状に分割が施された収差補正用の液晶パネルをレーザビームの光軸上に配置したことを特徴とするものであり、各分割部分の屈折率を制御することでディスク面の傾きや、ディスクの厚さの違いにより生じる波面収差を補正しようとするものである。
【０００６】
図８はかかる原理を利用した光ディスク再生装置を例示したものである。
【０００７】
図８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で反射される。
ハーフミラー２で反射されたレーザビームは液晶パネル３を通過し、対物レンズ４により光ディスク５上にビームスポットを形成する。
光ディスク５から反射した反射光は、再度、対物レンズ４、液晶パネル３、ハーフミラー２を通過し、集光レンズ６により受光器７に集光される。
【０００８】
また、光ディスク５の傾きを検出するチルトセンサ８は、ピックアップに隣接して設けられている。チルトセンサ８は、１つの発光部と２つの受光部とを備え、光ディスク５に照射した光の反射光を各受光部で受光する。
加算器１０は各受光部の出力の差分を検出し、これをチルトエラー信号としてＡ／Ｄ変換器１１に供給する。
Ａ／Ｄ変換器１１にてデジタル値に変換されたチルトエラー信号はＣＰＵ（ Central Processing Unit）１７に供給される。
【０００９】
チルトエラーが発生した場合は、ＣＰＵ１７はチルトエラーから生じる波面収差を補正するための制御信号をゲイン調節器１３に出力する。
他方、発振回路１２は基準信号を出力する。このとき、基準信号のデューティ（ｄｕｔｙ）比は例えば矩形波のような５０（％）に設定される。
ゲイン調節器１３はＣＰＵ１７の制御により発振回路１２から供給される基準信号の増幅度を調節する。
したがって、液晶パネル３に入力される駆動信号はその電圧振幅がディスクの傾きに応じて調節されたデューティ比５０％の信号となる。
【００１０】
液晶パネル３は、２枚の透明ガラス基板の間に液晶を封入している。
図９は液晶パネル３の構造例を示す図である。なお、図９（Ａ）は液晶パネル３の断面図、図９（Ｂ）は液晶パネル３の平面図である。
透明なガラス基板３０１ａ，３０１ｂの内面には、ＩＴＯなどの透明電極３０２ａ，３０２ｂが蒸着されている。
透明電極３０２ａ，３０２ｂの少なくとも一方は、図９（Ｂ）に示すように、縦横に分割された電極形状となっている。分割された各々の電極部分は対応するゲイン調節器１３に接続されており、ＣＰＵ１７の制御にて印加電圧を制御することができる。
透明電極３０２ａ，３０２ｂの内面には、液晶に所定の分子配向を与えるための配向膜３０３ａ，３０３ｂが形成されている。
さらに、配向膜３０３ａ，３０３ｂとの間には、液晶３０４が封入されている。液晶３０４は、図１０に示すように、液晶分子Ｍの光学軸方向の屈折率（ｎ１）とこれに垂直な方向の屈折率（ｎ２）とでその屈折率が異なる複屈折効果を有する液晶であり、例えばネマチック液晶が使用できる。
図１１は液晶３０４に印加する電圧を変えたときの液晶分子Ｍの向きを示した図である。図１１（Ａ）は印加電圧が０のときの液晶の向きを示し、図１１（Ｂ）、（Ｃ）は、交流電圧を印加したときの液晶の向きを示している。なお、印加する電圧はｅ１＜ｅ２の関係にある。
このように、液晶分子Ｍの向きは、印加する交流電圧を可変することにより水平方向から垂直方向まで制御することが可能である。
なお、図１１では、分割された各部分に同一の制御電圧を印加しているので液晶３０４の向きは全て同一方向を向いているが、縦横に分割された電極の印加電圧を各々制御することで液晶３０４の対応する各部分ごとに適切な屈折率（ｎ１〜ｎ２）を設定することができる。
【００１１】
液晶の屈折率を変更すると、液晶を通過する光線に下記の式で求められる光路差を与えることができる。
光路差＝Δｎ・ｄ
ここで、Δｎは屈折率の変化分であり、ｄは液晶３０４の厚さである。
このことは、液晶を通過する光線に下記の式で求められる位相差を与えることを意味する。
位相差＝Δｎ・ｄ・（２π／λ）
ここで、λは光線の波長である。
よって、対物レンズ４に発生する収差を打ち消すように液晶の各分割部分の屈折率ｎをそれぞれ制御することで、ディスクの傾きの発生による波面収差を補正することが可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
駆動信号の電圧振幅を制御する液晶駆動信号生成装置では、液晶を駆動する駆動信号の電圧振幅の制御をいかにして実現するかが問題となってくる。
したがって、本発明は新規な液晶駆動信号生成装置を提供することを課題とする。
また、本発明では上記液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の液晶駆動信号生成装置は、パルス幅変調信号を生成するＰＷＭ信号発生器と、前記パルス幅変調信号の帯域を制限して得た信号を液晶駆動信号として出力する低域通過フィルタと、液晶パネルに設定すべき屈折率に対応するデューティー比に応じたパルス幅変調信号を前記ＰＷＭ信号発生器から発生させるように制御する制御手段と、を備え、前記ＰＷＭ信号発生器は、デューティー比Ｎ％を有するｍ個の連続したパルスからなる第１のＰＷＭ信号と、デューティー比１００−Ｎ％を有し前記第１のＰＷＭ信号のパルスの個数と同数の連続したパルスからなる第２のＰＷＭ信号とで構成される単位サイクルの信号を前記パルス幅変調信号として繰り返し生成するものであり、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記第１及び第２のＰＷＭ信号の周波数より低く設定されていることを特徴としている。
また、前記目的を達成するために、本発明の液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置は、光源と対物レンズとの間に配置された液晶パネルと、パルス幅変調信号を生成するＰＷＭ信号発生器と、前記パルス幅変調信号の帯域を制限して得た信号を液晶駆動信号として前記液晶パネルに出力する低域通過フィルタと、ディスクのチルト角を検出する手段と、前記チルト角により生じる波面収差を補正するために前記液晶パネルに設定すべき屈折率を決定し、前記決定された屈折率に対応するデューティー比に応じたパルス幅変調信号を前記ＰＷＭ信号発生器から発生させるように制御する制御部と、を備え、前記ＰＷＭ信号発生器は、デューティー比Ｎ％を有するｍ個の連続したパルスからなる第１のＰＷＭ信号と、デューティー比１００−Ｎ％を有し前記第１のＰＷＭ信号のパルスの個数と同数の連続したパルスからなる第２のＰＷＭ信号とで構成される単位サイクルの信号を前記パルス幅変調信号として繰り返し生成するものであり、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記第１及び第２のＰＷＭ信号の周波数より低く設定されていること特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置の概略構成を示す図である。なお、図８と同様の部分については同じ番号を付し、詳細な説明は割愛する。よって、以下の説明は液晶駆動信号生成装置１４を中心に説明する。
【００１５】
液晶駆動信号生成装置１４は、ＰＷＭ信号発生器１０２と、フィルタ１０３とを有する。
図１において、ＣＰＵ１７はＰＷＭ信号発生器１０２の出力信号のデューティ比を制御できるようにＰＷＭ信号発生器１０２に接続されている。
ＰＷＭ信号発生器１０２の出力信号は、低域通過フィルタとして動作するフィルタ１０３を介して液晶パネル３に供給される。
【００１６】
図２はＰＷＭ信号発生器１０２の出力を示す波形図である。本発明では２種類のＰＷＭ信号を組み合わせて１サイクルと規定している。
１サイクルは前半部分（ＰＷＭ ＦＤ）と後半部分（ＰＷＭ ＢＫ）で構成されている。
【００１７】
このとき、前半部分を構成するＰＷＭ信号ＦＤのデューティ比ＦＤ（％）は、下記の式で規定することができ、
ＦＤ（％）＝ｂ×１００／ａ
後半部分のＰＷＭ信号ＢＫのデューティ比ＢＫ（％）は、
したがって、ＰＷＭ信号ＦＤとＰＷＭ信号ＢＫとを各々同数（ｍ個）ずつ発生させることで、直流成分を持たない駆動信号を生成することができる。液晶は直流成分の印加にて破壊されるという特性を持つ。よって、本発明ではＰＷＭ信号を上記のように設定することで直流成分の発生を抑制しているのである。
なお、ｍは正の整数である。
【００１８】
次に、フィルタ１０３について説明する。図３は低域通過フィルタのカットオフ周波数ｆｃ、前述の１サイクルの周期Ｔｓ（＝１／ｆｓ）を固定として、ＰＷＭ信号ＦＤ（ＢＫ）の周期ａ（＝１／ｆｐ）で規定される周波数ｆｐをｆｐ１，ｆｐ２，ｆｐ３としたときのデューティ比と液晶の位相差との関係を示したグラフである。
【００１９】
図中、横軸のデューティ比は図２の波形図を基にｂ×１００／ａ（％）で定義している。
例えば、ＰＷＭ信号ＦＤのデューティ比が７５（％）、ＢＫのデューティ比が２５（％）の場合はデューティ比は７５（％）と定義する。また、ＰＷＭ信号ＦＤのデューティ比が２５（％）、ＢＫのデューティ比が７５（％）の場合も、１サイクルとしてみればＰＷＭ信号ＦＤのデューティ比が７５（％）、ＢＫのデューティ比が２５（％）の場合と同じなのでデューティ比は７５（％）となる。
よって、図のデューティ比は５０〜１００（％）で示している。
【００２０】
また、縦軸の液晶の位相差は、前述のΔｎ×ｄ（２π／λ）で求めた。
なお、各周波数の関係はｆｓ＜ｆｐ３＜ｆｃ＝ｆｐ２＜ｆｐ１である。
【００２１】
図より分かるように、ＰＷＭ信号ＦＤ（ＢＫ）の周波数ｆｐが低域通過フィルタのカットオフ周波数ｆｃと同等またはそれより低い場合（ｆｐ２，ｆｐ３の場合）は、デューティ比が５０（％）であってもｆｐの周波数成分で液晶が駆動される。これは、ｆｐの成分の減衰が少ないためである。
この結果、広範囲な変化特性をとることが難しくなるとともに、位相差０を設定することができなくなる。
よって、ｆｐをｆｃに比して十分高く設定することが望まれる。
【００２２】
図４はＰＷＭ信号ＦＤ（ＢＫ）の周波数ｆｐ、１サイクルの周波数ｆｓを固定として、低域通過フィルタのカットオフ周波数ｆｃをｆｃ１〜ｆｃ６としたときのデューティ比と液晶の位相差との関係を示したグラフである。
なお、各周波数の関係は次のように設定した。
ｆｃ１＜ｆｃ２＝ｆｓ＜ｆｃ３＜ｆｃ４＜ｆｃ５＜ｆｃ６＜ｆｐ
図より分かるように、カットオフ周波数ｆｃが１サイクルの周波数ｆｓと同等またはそれより低い場合（ｆｃ１、ｆｃ２の場合）は、可変できる位相差が小さくなっている。これは、ｆｐ成分に加えｆｓ成分もフィルタで制限されるため位相差を与える駆動信号の最大振幅が影響を受けることを意味している。
よって、ｆｃをｆｓに比して高く設定することが望まれる。
【００２３】
以上の結果より、フィルタのカットオフ周波数ｆｃは、ｆｓ＜ｆｃ＜＜ｆｐの関係を満たすように設定する必要がある。
なお、１サイクルの周波数Ｔｓはこれを長くし過ぎることは望ましくない。これは、液晶に直流電圧を印加したのと略同一の状況になり、液晶が破壊する可能性があるからである。
また、Ｔｓを短くし過ぎるとそれに合わせてＰＷＭ信号の１周期（ａの時間）を短くする必要がでてくるので、使用するＰＷＭ信号発生器によっては、その発振周波数ｆｐに対応できない可能性がある。
よって、両条件に留意してｆｓ、ｆｐを設定し、ｆｓ＜ｆｃ＜＜ｆｐの関係を満たすようにフィルタのカットオフ周波数ｆｃを設定することが望ましい。
【００２４】
図５は、上述の関係を満たすように各周波数を設定した場合のフィルタの出力波形の一例を示した波形図である。
このときのデューティ比は７５（％）である。デューティ比が７５（％）の場合はｆｐとｆｓの信号がフィルタに入力されるので、フィルタで減衰されたｆｐ成分とフィルタで減衰されなかったｆｓ成分が出力されているのがわかる。
【００２５】
図６は、同様の条件でデューティ比を５０（％）に設定したときのフィルタの出力波形を示した図である。デューティ比が５０（％）の場合はｆｐの信号がフィルタに入力されるので、フィルタで減衰されたｆｐ成分が出力されているのがわかる。
【００２６】
さらに、図７は、同様の条件でデューティ比を１００（％）に設定したときのフィルタの出力波形を示した図である。デューティ比が１００（％）の場合は最大振幅の駆動信号を与えるものであり、ｆｓの信号がフィルタに入力されるの
で、フィルタで減衰されずにｆｓ成分が出力されているのがわかる。
【００２７】
以上のように、ＰＷＭ信号発生器１０２と低域通過フィルタ１０３を使用することで、液晶を駆動する駆動信号の電圧振幅を適宜変更することができる。
また、基準電位を中心とした上下対称の駆動信号を得ることができるので、ＤＣ成分による液晶の劣化（破壊）を抑制できることになる。
【００２８】
なお、上記実施例ではフィルタ１０３の出力を液晶３に直接入力するようにしているが、ＰＷＭ信号発生器１０２の出力信号の振幅レンジが小さい場合には固定の増幅度を持つ増幅器をフィルタ１０３の前または後に配置し、トータルのゲインを調節することも可能である。
近年、ＰＷＭ信号発生器１０２が取り込まれたＣＰＵもあり、このようなＣＰＵを用いるとＣＰＵの動作電圧にＰＷＭ信号の振幅レンジが左右されることになる。この場合は、上記のように固定の増幅度を持つ増幅器を追加し、液晶の駆動に必要なダイナミックレンジを確保することが必要である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＰＷＭ信号発生器にて発生するＰＷＭ信号のデューティ比を制御することで、液晶に印加される電圧振幅を適宜設定することができる。
また、ＰＷＭ信号の出力に当たって、直流成分の発生を抑制するように制御するので、液晶の特性劣化、破壊という不具合を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置の構成を示す図である。
【図２】ＰＷＭ信号発生器１０２の出力波形の一例を示す波形図である。
【図３】ＰＷＭ信号の周期を変更したときのデューティ比と位相差との関係を示す図である。
【図４】フィルタのカットオフ周波数を変更したときのデューティ比と位相差との関係を示す図である。
【図５】フィルタの出力波形の一例を示す波形図である。
【図６】フィルタの出力波形の一例を示す波形図である。
【図７】フィルタの出力波形の一例を示す波形図である。
【図８】従来の液晶駆動信号生成装置を備えた光ディスク再生装置の構成を示す図である。
【図９】液晶パネルの構造例を示す図である。
【図１０】液晶分子の屈折率と光学軸との関係を示す図である。
【図１１】印加電圧の違いによる液晶の向きの変化を示す図である。
【符号の説明】
１ ・・・・ レーザ光源
２ ・・・・ ハーフミラー
３ ・・・・ 液晶パネル
４ ・・・・ 対物レンズ
５ ・・・・ 光ディスク
６ ・・・・ 集光レンズ
７ ・・・・ 受光器
８ ・・・・ チルトセンサ
１０ ・・・・ 加算器
１１ ・・・・ Ａ／Ｄ変換器
１２ ・・・・ 発振回路
１３ ・・・・ ゲイン調節器
１４ ・・・・ 液晶駆動信号生成装置
１７ ・・・・ ＣＰＵ
１０２ ・・・・ＰＷＭ信号発生器
１０３ ・・・・フィルタ
３０１ａ，３０１ｂ・・・・ガラス基板
３０２ａ，３０２ｂ・・・・透明電極
３０３ａ，３０３ｂ・・・・配向膜
３０４・・・・液晶
Claims (6)
- パルス幅変調信号を生成するＰＷＭ信号発生器と、
前記パルス幅変調信号の帯域を制限して得た信号を液晶駆動信号として液晶パネルに出力する低域通過フィルタと、
前記液晶パネルに設定すべき屈折率に対応するデューティー比に応じたパルス幅変調信号を前記ＰＷＭ信号発生器から発生させるように制御する制御手段と、を備え、
前記ＰＷＭ信号発生器は、デューティー比Ｎ％を有するｍ個の連続したパルスからなる第１のＰＷＭ信号と、デューティー比１００−Ｎ％を有し前記第１のＰＷＭ信号のパルスの個数と同数の連続したパルスからなる第２のＰＷＭ信号とで構成される単位サイクルの信号を前記パルス幅変調信号として繰り返し生成するものであり、
前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記第１及び第２のＰＷＭ信号の周波数より低く設定されていることを特徴とする液晶駆動信号生成装置。 - 前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記単位サイクルで規定される周波数より高く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶駆動信号生成装置。
- 前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記単位サイクルで規定される周波数と同一に設定されていることを特徴とする請求項１記載の液晶駆動信号生成装置。
- 光源と対物レンズとの間に配置された液晶パネルと、
パルス幅変調信号を生成するＰＷＭ信号発生器と、
前記パルス幅変調信号の帯域を制限した信号を液晶駆動信号として前記液晶パネルに出力する低域通過フィルタと、
ディスクのチルト角を検出する手段と、
前記チルト角により生じる波面収差を補正するために前記液晶パネルに設定すべき屈折率を決定し、前記決定された屈折率に対応するデューティー比に応じたパルス幅変調信号を前記ＰＷＭ信号発生器から発生させるように制御する制御部と、
を備え、
前記ＰＷＭ信号発生器は、デューティー比Ｎ％を有するｍ個の連続したパルスからなる第１のＰＷＭ信号と、デューティー比１００−Ｎ％を有し前記第１のＰＷＭ信号のパルスの個数と同数の連続したパルスからなる第２のＰＷＭ信号とで構成される単位サイクルの信号を前記パルス幅変調信号として繰り返し生成するものであり、
前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記第１及び第２のＰＷＭ信号の周波数より低く設定されていることを特徴とするディスク再生装置。 - 前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記単位サイクルで規定される周波数より高く設定されていることを特徴とする請求項４に記載のディスク再生装置。
- 前記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記単位サイクルで規定される周波数と同一に設定されていることを特徴とする請求項４記載のディスク再生装置。
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