JP3485727B2 - 光ディスク用ピックアップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、読取り面の基板厚
や記録密度が異なる複数種類の光ディスクを再生する際
に用いる光ディスク用ピックアップの改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ−ＲＯＭのように半導体レーザを用
いて情報を読み出す約１．２mmの厚さの光ディスクが提
供されている。この種の光ディスクではピックアップ用
対物レンズにフォーカスサーボ及びトラッキングサーボ
をかけることにより、記録面のピット列にレーザビーム
を照射させ、信号を再生している。また、最近では長時
間の動画を記録する為の高密度化が進んでいる。

【０００３】例えば、ＣＤ−ＲＯＭと同じ直径１２ｃｍ
の光ディスクに、片面で約５Ｇｂｙｔｅの情報を記録す
るＳＤ規格が提案されている。ＳＤのディスク厚は約
０．６mmであり、これを両面貼り合せることにより、１
枚で約１０Ｇｂｙｔｅの情報を記録することができる。
同様の規格として、ＣＤ−ＲＯＭと同じ直径１２ｃｍの
光ディスクに、１層で約３．７Ｇｂｙｔｅの情報を記録
するＭＭＣＤ規格が提案されている。ＭＭＣＤのディス
ク厚は約１．２mmであり、これらを２層構造にすること
により、片面で約７．４Ｇｂｙｔｅの情報を記録するこ
とができる。

【０００４】一方、光ピックアップの対物レンズは、対
象とするディスクの基板の厚さとレーザビーム波長とを
織り込んで設計してあり、設計と異なる厚さの光ディス
クを記録／再生しようとすると、当該光ディスクの情報
記録面にはビームスポットが集光せず、記録／再生が不
可能となる。例えば、１．２mmの基板厚の光ディスク用
に設計されている対物レンズでは、０．６mmの基板厚の
光ディスクの記録面にはビームスポットが集光せずに信
号を再生することができない。

【０００５】そこで、特開平５−３０３７６６号公報に
は、厚さ０．６mmの薄型基板を有する高密度の光ディス
クと、厚さ１．２mmの標準厚基板を有する標準密度の光
ディスクとを、１個の光ピックアップによって再生でき
るようにする技術が提案されている。この技術は、短波
長のレーザビームにて薄型の光ディスクを再生すべく設
計された開口数０．６の対物レンズを用い、標準厚で標
準密度の光ディスクを再生する場合に、収差補正手段に
レーザビームの外周側を遮光して実効的な開口数を減少
させるアパーチャを付加したものを対物レンズの光源側
に介挿する技術である。

【０００６】この特開平５−３０３７６６号公報に記載
された技術を改良した技術が本発明の出願人から提案さ
れている。これは、上記のアパーチャとして、ＴＮ型液
晶と偏光板の組み合わせを用いて、レーザビームの外周
側を遮光して同様の目的を達成するというものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図９に示すように、光
ディスク（２７）の半径方向すなわち回転方向と垂直な
方向（以下でこれをスライド方向（ＳＤ）と称する）に
移動するスライダ（２０）の先端に、ピックアップ（２
１）が設けられている。スライダ（２０）はスライド方
向に移動し、光ディスク（２７）上の所定の領域にピッ
クアップ（２１）を移動させる。ピックアップ（２１）
からはレーザビームが光ディスク（２７）に照射され、
これから反射するレーザビームをピックアップ（２１）
が読取ることで再生がなされる。

【０００８】このとき、アパーチャとして用いるＴＮ型
の液晶セルは図９に示すように光ディスク（２７）の記
録面に面して配置されている。一般に液晶セルは通常上
下の透明基板上に形成された配向膜のラビング方向が互
いに垂直になるように形成されているが、これらのラビ
ング方向は図９に示すようにスライド方向（ＳＤ）及び
これに垂直な方向に向いていることが求められる。偏光
面など光学的な要請からである。

【０００９】したがって、液晶セルを配置する都合上、
これに用いる液晶セルは図１０に示すように、透明基板
（２４）の１辺と同方向，これに垂直な方向に上下の透
明基板のラビング方向（Ｒ１１，Ｒ１２）が一致するよ
うなセルを用いることがのぞましい。しかしながら、こ
のようなセルを作製するには、その前の工程で大判硝子
基板に配向膜，電極その他の所定の部材を形成して複数
の透明基板が連なったものを形成し、これから各々の透
明基板ごとに切り出して（これを以下で透明基板の多面
取りと称する）、これらを貼り合せることでセルを形成
しているが、透明基板の多面取りをする際に、透明基板
の領域ごとに二種類のラビング工程をする必要があり、
工程数が増え、又無駄が多く製造コストが高くなってし
まうという問題が生じていた。

【００１０】従って、透明基板の多面取りでロスが少な
い液晶セルすなわち透明基板の１辺と４５°の角をなす
ような、一般的に用いられている液晶セル（この場合
は、ラビング工程は１回で済む。詳しくは後述する）を
用いて上記のピックアップを構成することが望まれてい
た。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、図１に示すように、標準厚の基
板又は薄型の基板を有する光ディスクの信号記録面に面
し、前記光ディスクの回転方向と垂直な方向に変位しつ
つ、レーザビームを前記信号記録面に照射し、前記信号
記録面より反射された前記レーザビームを検出して再生
動作を行う光ディスク用ピックアップにおいて、前記レ
ーザビームを照射する光源と、複数の領域に分割されて
おり、それぞれの領域において、選択的に前記レーザビ
ームの偏光方向を回転させて透過させる液晶セルと、特
定方向に偏光する前記レーザビームのみを透過させる偏
光選択素子を全面的に設けた偏光選択手段と、前記光デ
ィスクの信号記録面に面する対物レンズと、前記信号記
録面により反射された前記レーザビームを検出する光検
出器を備え、前記液晶セルと該偏光選択手段は、前記対
物レンズと一体化されており、前記対物レンズと共にト
ラッキング制御により変位し、かつ前記液晶セルは、配
向膜や透明電極等が形成された第１の透明基板と第２の
透明基板との間に液晶が封入されてなり、前記配向膜の
ラビング方向が、前記透明基板の一辺と４５°の角をな
し、互いに直交するように形成された液晶セルを用い、
前記配向膜のラビング方向が、前記光ディスクの回転方
向及びこれと垂直な方向に向いて配置されたことによ
り、上記課題を解決するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下で、本発明の実施形態に係る
光ディスク用ピックアップについて図面を参照しながら
説明する。本実施形態では、読取面側基板厚０．６（許
容幅０．５５〜０．６５）mm、トラックピッチ０．７４
（許容幅０．７３〜０．７５）μｍ、最短ピット長０．
４（許容幅０．３〜０．５）μｍの高密度で薄型のＳＤ
（以下第１光ディスクと称する）と、読取面側基板厚
１．２（許容幅１．１〜１．３）mm、トラックピッチ
１．６（許容幅１．５〜１．７）μｍ、最短ピット長
０．８３（許容幅０．８０〜０．９０）μｍの標準密度
で標準厚のＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭ（以下第２光ディスクと
称する）の両方を再生できるようにしたピックアップに
ついて説明する。

【００１３】以上のように、記録密度も読取面側基板厚
も異なるディスクを共通のレーザ波長６３５nmで再生す
る場合に、対物レンズを薄型の第１光ディスクに合せて
設計し、その実効開口数を、第１光ディスクでは０．６
（許容幅０．５５〜０．６５）、第２光ディスクでは
０．３５（許容幅０．３０〜０．４０）とすべく、第２
光ディスクの再生時に、レーザビームの光束を絞ってい
る。

【００１４】このような目的で用いるピックアップは、
図１に示すように、光ディスク（７）の半径方向すなわ
ち回転方向と垂直な方向（以下でこれをスライド方向
（ＳＤ）と称する）に移動するスライダ（１０）の先端
に、ピックアップ（１１）が設けられている。スライダ
（１０）はスライド方向（ＳＤ）に移動し、光ディスク
（７）上の所定の領域にピックアップ（１１）を移動さ
せる。ピックアップ（１１）からはレーザビームが光デ
ィスク（７）に照射され、これから反射するレーザビー
ムをピックアップ（１１）が読取るわけである。

【００１５】図４は、本実施形態の光学再生装置の光学
系を示す。図４において、半導体レーザ（１）から出射
される波長６３５（許容誤差±１５）nmのレーザビーム
は、ハーフミラー（２）で半分が反射され、コリメータ
レンズ（３）で平行ビームにされ、ＴＮ型液晶（４）、
偏光フィルタ（５）を通って、対物レンズ（６）に入射
される。

【００１６】この偏光フィルタ（５）と対物レンズ
（６）は一体化されており、図示省略したトラッキング
制御機構とフォーカス制御機構によりトラッキング方向
とフォーカス方向に変位可能に支持されている。従っ
て、対物レンズ（６）を経たレーザビームは集光され、
ポリカーボネート製の基板（７）を通って、当該光ディ
スクの記録面（７ａ）に照射される。更に、前記記録面
（７ａ）の反射ビームは、前記基板（７）、前記対物レ
ンズ（６）、前記偏光フィルタ（５）、前記ＴＮ型液晶
（４）、前記コリメータレンズ（３）を介して戻り、ハ
ーフミラー（２）で半分が透過され、集光レンズ（８）
で集光され、光検出器（９）に照射し信号が検出され
る。

【００１７】ここで、前記偏光フィルタ（５）は図５に
示す構造をしている。すなわち、偏光フィルム（５１）
が透明ガラス（５２）により挟まれ、偏光フィルム（５
１）のない内周部にはレーザビームの透過率を低下させ
るためのフィルタ（５３）が取り付けられている。偏光
フィルム（５１）は特定方向に偏向するレーザビームを
透過させるが、それでも７０〜９０％程度である。その
ため、内周部においてもレーザビームの透過率を外周部
と同じ程度まで低下させないと第１光ディスクの再生時
において集光特性が悪くなる。フィルタ（５３）を取り
付けているのはこのためである。

【００１８】また、透明ガラス（５２）は、透明で光学
特性の優れた物ならなんでもよく、例えば樹脂（ポリカ
ーボネート、ＰＭＭＡ等）でもよい。軽い材質の物を用
いるとそれだけ対物レンズのトラッキング制御及びフォ
ーカス制御を安定にすることができる。また、前記対物
レンズ（６）は、好ましくは、前記基板（７）の厚さが
異なる場合に発生する収差を小さくするように設計され
ている対物レンズを用いる。

【００１９】偏光フィルタ（５）の偏光特性は図６に示
すようになっている。すなわち、偏光フィルタ５は外周
部（５ａ）では、偏光フィルム（５１）により特定方向
に偏向するレーザビームのみを７０〜９０％程度透過さ
せる。また、内周部（５ｂ）(透孔)でレーザビームの偏
光方向に関係なく外周部（５ａ）と同じ透過率(70〜90
%)で透過させる。本実施例においては、外周部（５ａ）
では紙面に平行な偏光面を持つレーザビームのみを透過
させるものとする。なお、前記偏光フィルタ（５）の内
周部（５ｂ）の直径は開口数0.6(許容誤差±0.05)、有
効光束直径４mmの対物レンズの場合、実効的開口数が0.
35(許容誤差±0.05)になるように直径2.3 (許容誤差±
0.2)mmの円形とする。なお、有効光束直径4mm以外の場
合、これに比例してアパーチャの透孔の大きさを実効的
関口数が0.35となる大きさとする。

【００２０】まず、基板厚0.6mmの第１光ディスクの再
生動作について図７を用いて説明する。この薄型の光デ
ィスクが再生される場合には、ＴＮ型液晶（４）に電圧
を加えない。その結果、コリメータレンズ3から出た紙
面に垂直な方向に偏光するレーザビームは、ＴＮ型液晶
（４）により全面的に偏光方向を90度変えられ紙面に平
行な方向に偏光するようになり、偏光フィルタ（５）で
遮光されず全面的に透過し、対物レンズ（６）に人射
し、ポリカーボネート製の基板（７０）を通って、当該
光ディスクの記録面（７０ａ）に照射される。記録面
（７０ａ）に形成されるビームスポット径は0.9(許容誤
差±0.1)μｍである。その他の動作については図４の説
明と同じなので省略する。

【００２１】次に、基板厚1.2mmの第２光ディスクの再
生動作について図８を用いて説明する。この標準厚の光
ディスクが再生される場合には、ＴＮ型液晶（４）に電
圧を加える。その結果、コリメータレンズ（３）から出
た紙面に垂直な方向に偏光するレーザビームは、ＴＮ型
液晶（４）により全面的に偏光方向を変えられずに透過
し、偏光フィルタ（５）で外周部が遮光され内周部だけ
が対物レンズ（６）に入射し、ポリカーボネート製の基
板（７１）を通って、当該光ディスクの記録面（７１
ａ）に照射される。記録面（７１ａ）に形成されるビー
ムスポット径は1.5(許容誤差±0.1)μｍである。この場
合も、その他の動作については図４の説明と同じなので
省略する また、本実施形態の装置には、コリメータレンズ（３）
と偏光フィルタ（５）の間には光路を90度変えるための
反射ミラー(立ち上げミラー)が在るが、図を見易くする
ために図示を省略している。この立ち上げミラーは、上
記のごとく光路を変えることにより、光ピックアップを
コンパクト化するものである。

【００２２】また、本実施形態では、ＴＮ型液晶（４）
はコリメータレンズ（３）と偏光フィルタ（５）の間に
位置するが、半導体レーザ（１）とハーフミラー（２）
の間、ハーフミラー（２）とコリメータレンズ（３）の
間であってもよい。以上説明したピックアップにおい
て、アパーチャとして用いるＴＮ型の液晶セルは図１に
示すように光ディスク（７）の記録面に面している。

【００２３】液晶セルは通常上下の透明基板上に形成さ
れた配向膜のラビング方向が互いに垂直になるように形
成されているが、これらのラビング方向はスライド方向
（ＳＤ）及びこれに垂直な方向に向いていることが求め
られる。偏光面など光学的な要請による。したがって、
液晶セルを配置する都合上、これに用いる液晶セルは図
１に示すように、透明基板（２４）の１辺と同方向，こ
れに垂直な方向に上下の透明基板のラビング方向（Ｒ１
１，Ｒ１２）が一致するようなセルを用いることがのぞ
ましい。

【００２４】本実施形態に係るピックアップでは、図２
に示すように上下の透明基板のラビング方向（Ｒ１，Ｒ
２）については、一方のラビング方向（Ｒ１）がセル
（４）を構成する透明基板の１辺と４５°の角をなし、
これと垂直な方向と他方のラビング方向（Ｒ２）が一致
するような液晶セルを用いている。このセルを形成する
際に、透明基板の多面取りにおいては、図３に示すよう
に大判ガラス基板（１１）に複数の透明基板の領域を設
け、電極や配向膜等の所定の部材をその領域毎に設け、
同一方向（Ｒ３）にラビングする。これらを対向させる
と、図２に示すようにちょうど上下の基板のラビング方
向（Ｒ１，Ｒ２）が直交するように形成される。従って
ラビング工程はＲ３の方向に一回ラビングするだけで足
り、工程数が削減できて製造コストを低減できる。

【００２５】本実施形態では図１に示すように、このよ
うな一般的な液晶セルを用いて、それぞれ直交する方向
のラビング方向（Ｒ１，Ｒ２）が、スライド方向（Ｓ
Ｄ）及びこれに垂直な方向に向いているように配置され
ている。このため、従来で説明した図１０に示すような
特殊な配向を施した、製造コストが高い特殊な液晶セル
を用いなくとも、ラビング方向（Ｒ１，Ｒ２）をスライ
ド方向（ＳＤ）及びこれと垂直な方向と一致させること
ができるので、図１０に示すような特殊な液晶セルに比
して製造コストが低い一般的な液晶セルを用いて、上記
の目的を達成することが可能になる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光ディ
スク用ピックアップによれば、液晶セルは、配向膜や透
明電極等が形成された第１の透明基板と第２の透明基板
との間に液晶が封入されてなり、配向膜のラビング方向
が、透明基板の一辺と４５°の角をなし、互いに直交す
るように形成された液晶セルを用い、配向膜のラビング
方向が、光ディスクの回転方向及びこれと垂直な方向に
向いて配置されているため、透明基板の一辺と平行な方
向と、これに垂直な方向でラビングされているような特
殊な液晶セルを用いなくともよく、このような特殊な液
晶セルを用いた場合に比してコストが安くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る光ディスク用ピックアッ
プを説明する上面図である。

【図２】本発明の実施例に係る光ディスク用ピックアッ
プに用いる液晶セルを説明する図である。

【図３】本発明の実施例に係る液晶セルの切り出しにつ
いて説明する図である。

【図４】本発明の実施例に係る光ディスク用ピックアッ
プの光学系を説明する図である。

【図５】本発明の実施形態に係る偏光フィルタの構造を
説明する断面図である。

【図６】本発明の実施形態に係る偏光フィルタの偏光特
性を説明する図である。

【図７】本発明の実施形態に係る光ディスク用ピックア
ップの再生動作を説明する第１の図である。

【図８】本発明の実施形態に係る光ディスク用ピックア
ップの再生動作を説明する第１の図である。

【図９】従来例に係る光ディスク用ピックアップを説明
する図である。

【図１０】従来例に係る光ディスク用ピックアップに用
いる液晶セルを説明する図である。

【符号の説明】

（１） 半導体レーザ （２） ハーフミラー （３） コリメータレンズ （４） ＴＮ型液晶 （５） 偏光フィルタ （６） 対物レンズ （７） 光ディスク基板 （７０） 薄型光ディスクの基板 （７１） 標準厚標準密度光ディスクの基板 （８） 集光レンズ （９） 光検出器 （１０） スライダ （Ｒ１，Ｒ２） ラビング方向 （ＳＤ） スライド方向

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 標準厚の基板又は薄型の基板を有する光
   ディスクの信号記録面に面し、前記光ディスクの回転方
   向と垂直な方向に変位しつつ、レーザビームを前記信号
   記録面に照射し、前記信号記録面より反射された前記レ
   ーザビームを検出して再生動作を行う光ディスク用ピッ
   クアップにおいて、 前記レーザビームを照射する光源と、 複数の領域に分割されており、それぞれの領域におい
   て、選択的に前記レーザビームの偏光方向を回転させて
   透過させる液晶セルと、 特定方向に偏光する前記レーザビームのみを透過させる
   偏光選択素子を設けた偏光選択手段と、 前記光ディスクの信号記録面に面する対物レンズと、 前記信号記録面により反射された前記レーザビームを検
   出する光検出器を備え、 前記液晶セルと該偏光選択手段は、前記対物レンズと一
   体化されており、前記対物レンズと共にトラッキング制
   御により変位し、 かつ前記液晶セルは、配向膜や透明電極等が形成された
   第１の透明基板と第２の透明基板との間に液晶が封入さ
   れてなり、前記液晶セルは多面取りで前記配向膜のラビ
   ング方向が前記透明基板の一辺と４５°の角に一回ラビ
   ングして製造された透明基板を対向させて前記第１の透
   明基板および第２の透明基板として用いることにより、
   互いに前記ラビング方向が直交するように形成された液
   晶セルを用い、 前記配向膜のラビング方向が、前記光ディスクの回転方
   向及びこれと垂直な方向に向いて配置されたことを特徴
   とする光ディスク用ピックアップ。
2. 【請求項２】 前記偏光選択素子は、偏光フィルタから
   なることを特徴とする請求項１記載の光ディスク用ピッ
   クアップ。
3. 【請求項３】 前記対物レンズは、その焦点距離が前記
   薄型の基板の光ディスクに対応しており、 前記偏光選択素子は、前記標準厚の基板の光ディスクの
   再生時には、前記レーザビームの外側を遮光することを
   特徴とする請求項１又は請求項２記載の光ディスク用ピ
   ックアップ。