JPH09106566A

JPH09106566A - 光ピックアップ

Info

Publication number: JPH09106566A
Application number: JP8054669A
Authority: JP
Inventors: Masaru Otaki; 賢大滝; Masayuki Iwasaki; 正之岩崎
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1997-04-22
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: US5734637A; US5901131A; JP3476989B2

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的な移動機構などをまったく必要とする
ことなしに、完全に電気的な制御だけでＤＶＤ用とＣＤ
用に切り替えることができ、小型化に適するとともに、
光の利用効率にも優れたコンパチブルタイプの光ピック
アップを提供すること。【解決手段】透過光に１／４波長またはその奇数倍の
位相差を与えるとともに、所定形状の開口パターン４０
５からなる透明電極４０２ａを備えた透過型の液晶パネ
ル４を用い、該液晶パネル４をその偏光面が偏光ビーム
スプリッタ２の偏光面と所定の角度で交わるように配置
する。ＤＶＤの再生および記録時には、液晶パネル４の
全面が１／４波長板となり、かつ、ＣＤの再生時には、
開口パターン４０５部分のみが１／４波長板となるよう
に、透明電極４０２ａに対する印加電圧を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクから記
録情報を読み出しあるいは記録するための光ピックアッ
プに係り、特にＤＶＤ（ディジタル・ビデオ・ディス
ク）とＣＤ（コンパクト・ディスク）の両方に使用可能
なコンパチブルタイプの光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＶＤは、大容量のディジタル情報を記
録することのできる光ディスクであって、ＣＤと同じ直
径１２ｃｍのディスクに動画やコンピュータ情報などの
ディジタル情報をＣＤの６〜８倍の記録密度で記録でき
るようにしたものである。このような高密度記録を達成
するために、ＤＶＤでは種々の工夫を凝らしている。例
えば、ＤＶＤの一種であるＳＤ（スーパー・デンシティ
・ディスク）を例に採ると、記録容量を高めるために、
使用するレーザ光源の波長をＣＤの７８０ｎｍよりも短
い６５０ｎｍまたは６３５ｎｍとし、対物レンズの開口
数ＮＡをＣＤの０．４５よりも大きな０．６とし、さら
にデータ圧縮アルゴリズムとしてＭＰＥＧ２を用いるな
どして、ディスク片面に約５Ｇバイト（ＣＤの約８倍）
の高密度記録を達成している。

【０００３】前述したように、ＤＶＤはＣＤに比べてか
なりの高密度記録であるため、ピット情報を読み取るた
めのレーザビームのスポット径をＣＤに比べてかなり小
さくする必要がある。レーザビームのスポット径は使用
するレーザの波長λに比例し、対物レンズの開口数ＮＡ
に反比例する。ＳＤでは、波長の短いレーザ光源と、開
口数ＮＡの大きな対物レンズを用いることによりこれを
実現している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＤＶＤとＣ
Ｄは同じ記録形式の光ディスクであり、ＤＶＤプレーヤ
でＣＤも再生できるようにすることが望まれる。しかし
ながら、ＤＶＤ用にレーザの波長λを短くし、かつ、対
物レンズの開口数ＮＡを大きくした場合、光ピックアッ
プの光軸に対してディスク面が垂直からずれる角度、い
わゆるチルト角のマージンが小さくなってしまうととも
に、ＤＶＤよりもＣＤの方がディスク厚が厚い（例え
ば、ＳＤは片面０．６ｍｍ、ＣＤは１．２ｍｍ）ので、
収差などの違いからＣＤでレーザビームのスポット径が
大きく広がってしまう。このため、そのままではＤＶＤ
用の光ピックアップを用いてＣＤの情報を読み取ること
ができないという問題を生じる。

【０００５】このような問題を解決するために、従来よ
り、ＤＶＤとＣＤ用の２つの対物レンズを用意し、ディ
スクによってレンズを切り替える方法、コリメータ部分
に補正レンズを挿入し、ディスクによる収差を補正する
方法、対物レンズにホログラムを利用した２焦点レンズ
を用いる方法などが提案されている。

【０００６】しかしながら、２つの対物レンズを用いる
方法や補正レンズを用いる方法の場合、機構が複雑で、
スペースを取り、小型化に向かないという欠点がある。
また、ホログラムを用いる方法の場合、回折や干渉を利
用していることと、常に複数スポットがあることから光
の利用効率が低く、またマルチビームなので干渉の影響
が出やすいという欠点がある。

【０００７】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたもので、機械的な移動機構をまったく必要
とすることなしに、電気的な制御だけでＤＶＤ用とＣＤ
用に切り替えることができ、小型化に適するとともに、
光の利用効率にも優れたコンパチブルタイプの光ピック
アップを提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では次のような手段を採用した。すなわち、
請求項１記載の光ピックアップは、少なくとも、レーザ
光源と、ビームスプリッタと、対物レンズを備えた光ピ
ックアップにおいて、対物レンズとビームスプリッタの
間に開口パターンを電気的に可変可能とされた絞り機構
を配置し、使用する光ディスクに応じて前記開口パター
ンを切り替えるようにしたものである。

【０００９】また、請求項２記載の光ピックアップは、
前記請求項１記載の光ピックアップにおいて、ビームス
プリッタが偏光ビームスプリッタからなり、絞り機構と
して、透過光に１／４波長またはその奇数倍の位相差を
与えるとともに、所定形状の開口パターンからなる透明
電極を備えた透過型の液晶パネルを用い、該液晶パネル
をその偏光面が偏光ビームスプリッタの偏光面と所定の
角度で交わるように配置し、高密度記録用の光ディスク
の再生および記録時には、前記液晶パネルの全面が１／
４波長板となり、かつ、コンパクトディスクの再生時に
は、前記開口パターン部分のみが１／４波長板となるよ
うに、前記透明電極に対する印加電圧を制御するように
したものである。

【００１０】また、請求項３記載の光ピックアップは、
前記請求項２記載の光ピックアップにおいて、開口パタ
ーンをディスクの半径方向に沿って複数個形成し、対物
レンズの光軸とその開口中心が一致する開口パターン部
分が１／４波長板となるように印加電圧を制御するよう
にしたものである。

【００１１】また、請求項４記載の光ピックアップは、
前記請求項２または３記載の光ピックアップにおいて、
前記液晶パネルに印加する電圧を液晶パネルの印加電圧
−受光量特性に基づいて最適値に可変制御するようにし
たものである。

【００１２】また、請求項５記載の光ピックアップは、
前記請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップに
おいて、高密度記録用の光ディスクの再生時に、前記液
晶パネルの中心部の透過光量をその周囲よりも所定量だ
け減衰させるようにしたものである。

【００１３】また、請求項６記載の光ピックアップは、
前記請求項１記載の光ピックアップにおいて、絞り機構
として、所定形状の開口パターンからなる透明電極を備
えた透過型のエレクトロクロミック・パネルを用い、高
密度記録用の光ディスクの再生および記録には、前記エ
レクトロクロミック・パネルの全面が透明となり、か
つ、コンパクトディスクの再生時には、前記開口パター
ン部分のみが透明となるように、前記透明電極に対する
印加電圧を制御するようにしたものである。

【００１４】また、請求項７記載の光ピックアップは、
前記請求項６記載の光ピックアップにおいて、開口パタ
ーンをディスクの半径方向に沿って複数個形成し、対物
レンズの光軸とその開口中心が一致する開口パターン部
分が透明となるように印加電圧を制御するようにしたも
のである。

【００１５】また、請求項８記載の光ピックアップは、
前記請求項６または７記載の光ピックアップにおいて、
高密度記録用の光ディスクの再生時に、前記エレクトロ
クロミック・パネルの中心部の透過光量をその周囲より
も所定量だけ減衰させるようにしたものである。

【００１６】さらに、請求項９記載の光ピックアップ
は、前記請求項１〜８記載の光ピックアップにおいて、
開口パターンの形状を円形としたものである。

【００１７】本発明の光ピックアップは、前記のような
手段を採用したので、液晶パネルやエレクトロクロミッ
ク・パネルなどのしぼり機構によって、レンズの開口数
ＮＡを電気的に切り替えることができる。このため、同
じ光ピックアップを用いてＤＶＤとＣＤの両方を再生す
ることが可能となる。

【００１８】また、開口パターンをディスクの半径方向
に沿って複数個形成し、対物レンズの光軸とその開口中
心が一致する開口パターンが１／４波長板あるいは透明
となるように印加電圧を制御する。このため、光ディス
クの偏心による対物レンズの光軸と開口パターン中心の
位置ずれに伴う光ピックアップの性能劣化が防止され
る。

【００１９】また、液晶パネルに印加する電圧を液晶パ
ネルの印加電圧−受光量特性に基づいて最適値に可変制
御するので、周囲の温度変化や液晶のセル厚に違いがあ
っても、液晶パネルを１／４波長板として正確に作用さ
せることができる。

【００２０】また、高密度記録用の光ディスクの再生時
に、液晶パネルあるいはエレクトロクロミック・パネル
の中心部の透過光量をその周囲よりも所定量だけ減衰さ
せるようにしたので、対物レンズに入射する光のリム強
度を等価的に上げ、ディスク上のスポット径をさらに小
さく絞ることができる。このため、高密度記録された読
み出し専用のＤＶＤ（いわゆるＤＶＤ−ＲＯＭ）なども
確実に読み出すことが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１に、本発明に係る光ピックア
ップの第１の例を示す。この第１の例は、電気的な絞り
機構として液晶パネルを用いた場合の例を示すものであ
る。

【００２２】図において、１はレーザ光源、２は偏光ビ
ームスプリッタ、３はコリメータレンズ、４は液晶パネ
ル、５は対物レンズ、６は光ディスク、７は集光レン
ズ、８は受光器、９は液晶パネル制御回路である。レー
ザ光源１から出射されたレーザビームＢは偏光ビームス
プリッタ２を通り、コリメータレンズ３で平面波とされ
た後、液晶パネル４を通って対物レンズ５で集光され、
光ディスク６の情報記録面に焦点を結ばれる。

【００２３】光ディスクの情報記録面から反射したレー
ザビームは、対物レンズ５、液晶パネル４、コリメータ
レンズ３を通って偏光ビームスプリッタ２に達する。そ
して、後述するところから明らかとなるように、偏光ビ
ームスプリッタ２の偏光面で水平方向に反射され、集光
レンズ７を介して受光器８上に像を結ばれるものであ
る。

【００２４】図２に、前記液晶パネル４の構造例を示
す。なお、図２（Ａ）は液晶パネルの略示断面図、図２
その略示平面図である。図において、４０１ａは透明な
ガラス基板であって、このガラス基板の内面にＩＴＯな
どの透明電極４０２ａが蒸着されている。さらに、この
透明電極４０２ａ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４０３ａが形成されており、この配
向膜４０３ａの間に、ネマチック液晶などの複屈折を有
する液晶４０４が封入されている。

【００２５】前記透明電極４０２ａは、その中心位置に
円形の開口パターン４０５を中抜きした電極形状とされ
ており、この円形の開口パターン４０５を除いた部分に
のみ電圧を印加できるように構成されている。

【００２６】前記ガラス基板４０１ａの間に封入される
液晶４０４のセル厚ｄは、この液晶中を通過するレーザ
ビームに、波長λの１／４またはその奇数倍の位相差を
与えるような厚さ、すなわち、図４に示すように、液晶
分子Ｍの複屈折をΔｎとするとき、Δｎ・ｄ＝λ／４、
３λ／４、５λ／４、…を満足するような厚さに設定さ
れる。なお、図４中、ｎ₁は液晶分子Ｍの光学軸方向の
屈折率、ｎ₂はこれと直交する方向の屈折率である。

【００２７】前記封入される液晶４０４は、図２（Ａ）
の断面方向から見たときに、液晶分子Ｍの光学軸（図４
参照）がガラス基板と平行で、かつ、図２（Ｂ）に示す
平面方向から見たときに、液晶分子Ｍの光学軸が４５°
方向、すなわち対角線方向を向くように、配向膜４０３
ａによって分子配向が与えられている。液晶分子Ｍの光
学軸方向は光の偏光面を与える。したがって、図２に示
した液晶パネル４の場合、偏光面は対角線方向（４５°
方向）となっている。そして、このような構成になる液
晶パネル４を、図１に示すように、その偏光面Ｐが偏光
ビームスプリッタ２の偏光面Ｐと４５°の傾きをもって
交わるように配置するものである。

【００２８】次に、前記のように構成した光ピックアッ
プの動作について説明する。ＳＤなどのＤＶＤを再生あ
るいは記録する場合には、液晶パネル制御回路９にＤＶ
Ｄ選択信号が与えられる。ＤＶＤ選択信号が与えられた
場合、液晶パネル制御回路９から液晶パネル４に対して
は何らの電圧も印加されない。したがって、このときの
液晶パネル４の状態は、図２（Ａ）のスイッチＳＷがＯ
ＦＦの状態と等価になる。このため、封入された液晶４
０４は、図２（Ａ）（Ｂ）に示したような平行配向状態
のままであり、液晶パネル４の全面がいわゆる１／４波
長板として作用する。

【００２９】前記のようにして液晶パネル４の全面が１
／４波長板として作用するように設定されると、レーザ
光源１から放射されて液晶パネル４を通るレーザビーム
Ｂのすべてが直線偏光から円偏光に変えられる。そし
て、この円偏光に変えられたレーザビームＢは、光ディ
スク６で反射されて再び液晶パネル４を通過するが、こ
のとき反射ビームは円偏光から直線偏光に戻される。

【００３０】直線偏光に戻された反射ビームの偏光面
は、図１中に点線の矢印で示すように、偏光ビームスプ
リッタ２の偏光面Ｐと直交する向きに回転されたものと
なっている。したがって、光ディスク６からの反射ビー
ムは偏光ビームスプリッタ２の偏光面で水平方向に反射
され、集光レンズ７を介して受光器８へ送られる。

【００３１】このように、ＤＶＤ再生時には、液晶パネ
ル４の全面が１／４波長板として作用し、反射光のすべ
てが受光器へ送られるので、対物レンズ５はそのレンズ
全面が使用されることになる。したがって、この時の対
物レンズ５の開口数ＮＡをＤＶＤに適した値、例えばＳ
Ｄの場合ならば、開口数ＮＡ＝０．６となるように設定
しておけば、ＤＶＤを効率よく再生し、あるいは記録す
ることができる。

【００３２】ＤＶＤの記録時には、レーザ光源１の出力
パワーを上げるとともに、レーザ光源１から出射される
レーザビームＢを記録情報によって光変調してやればよ
い。なお、相変化ディスクの場合には、光変調されたレ
ーザビームをディスク面に照射するだけでよいが、光磁
気ディスクの場合には、光変調されたレーザビームを照
射すると同時に、図示は略したが、磁界発生回路によっ
てディスクのスポット面に磁界を与えてやる必要があ
る。

【００３３】一方、ＣＤを再生する場合には、液晶パネ
ル制御回路９にＣＤ選択信号が与えられる。ＣＤ選択信
号が与えられた場合、液晶パネル制御回路９から液晶パ
ネル４の透明電極４０２ａに対して所定の電圧が印加さ
れる。したがって、このときの液晶パネル４は、図３
（Ａ）のスイッチＳＷがＯＮした状態と等価になる。

【００３４】スイッチＳＷがＯＮ状態とされている場
合、透明電極４０２ａに電圧ｅが印加されるので、封入
された液晶４０４は、図３（Ａ）（Ｂ）に示したよう
に、透明電極４０２ａ部分の液晶のみが基板と垂直配向
となり、この部分は１／４波長板として作用しなくな
る。このため、円形の開口パターン４０５部分のみが１
／４波長板として作用する。

【００３５】前記のように円形の開口パターン４０５部
分のみが１／４波長板として作用すると、この開口パタ
ーン４０５部分を通るレーザビームのみが偏光され、透
明電極４０２ａ部分を通るレーザビームは偏光されるこ
とがない。

【００３６】したがって、ＣＤ再生時には、１／４波長
板として作用する円形の開口パターン４０５部分を通っ
たレーザビームのみが偏光ビームスプリッタ２の偏光膜
のついた面で水平方向に反射され、集光レンズ７を介し
て受光器８に送られる。したがって、透明電極４０２ａ
部分を通ったレーザビームは、偏光ビームスプリッタ２
の偏光膜のついた面で反射されることなく、そのまま偏
光ビームスプリッタ２を通過してしまう。

【００３７】すなわち、対物レンズ５を通るレーザビー
ムのうち、収差の大きなレンズ外周部を通るレーザビー
ムのみがカットされたことと等価であり、対物レンズ５
の開口数ＮＡがそれだけ小さくなったことになる。した
がって、この時の対物レンズ５の開口数ＮＡが等価的に
ＣＤに適した値、例えばＮＡ＝０．３７程度（使用レー
ザ波長６５０ｎｍの場合）となるように、前記開口パタ
ーン４０５の形状を設定しておけば、ＤＶＤと同じ光ピ
ックアップを用いてＣＤを効率よく再生することができ
る。

【００３８】ところで、前述した液晶パネル４の光学的
異方性、すなわち複屈折Δｎ（図４）は、使用温度の変
化やセル厚ｄ（図２（Ａ））のばらつきなどによって変
化する。特に、使用温度による変化は大きい。このた
め、液晶パネル４に１／４波長板相当の位相差を与える
電圧と、与えない電圧が変化する。液晶パネル４に印加
する電圧を固定値とした場合、使用温度の変化やセル厚
のばらつきなどによって液晶パネル４の性能が低下し、
光の利用効率が悪くなってしまう。そこで、このような
問題をなくし、印加電圧を最適値に設定できるようにし
た光ピックアップの例を以下に示す。

【００３９】図５は、本発明に係る光ピックアップの第
２の例を示すもので、液晶パネルの印加電圧を最適値に
可変制御できるようにした場合の例である。図６は、こ
の光ピックアップに用いられる液晶パネルの構造例を示
すものである。なお、これら図面中、図１および図２と
同一もしくは相当部分には同一の符号を付し、その詳細
な説明は省略する。また、図６に示した液晶パネルは、
図２の平行配向構造の液晶パネルとは逆に、垂直配向構
造の液晶パネルを用いた場合を示した。

【００４０】液晶パネル４への印加電圧を最適値に可変
制御するには、図５中に示したように、液晶パネル４の
印加電圧と受光器８の受光量との関係を測定する受光特
性測定回路１６を新たに付設するとともに、液晶パネル
４についても、図６（Ａ）に示すように、透明電極４０
２ａの中央に形成された円形の開口パターン４０５部分
にも、電圧印加用の透明電極４０２ｂを新たに形成す
る。

【００４１】このような構成において、液晶パネル４の
印加電圧をそのときの周囲温度や液晶セル厚に応じた最
適値に設定するには次のようにすればよい。すなわち、
光デスク６がセットされたら、ＤＶＤ／ＣＤに関係な
く、まず最初に、液晶パネル制御回路９は、図６（Ａ）
に示すように、液晶パネル４の透明電極４０２ａ，４０
２ｂの両方に対して電圧を印加できるように回路を設定
し、この状態でスイッチＳＷをオンし、印加電圧ｅを０
Ｖから徐々に大きくしていく。そして、この印加電圧ｅ
を変えていったときの受光器８の受光量の変化を受光特
性測定回路１６で測定する。

【００４２】このようにして印加電圧ｅを変えていく
と、受光特性測定回路１６において、例えば図７、図８
に例示するような印加電圧−受光量特性が得られる。な
お、図７は液晶パネル４のセル厚ｄが５．０μｍの場
合、図８は液晶パネル４のセル厚が５．４μｍの場合の
例である。

【００４３】図７あるいは図８のような印加電圧−受光
量特性が得られたら、受光特性測定回路１６は、この特
性曲線から最大受光量を与える電圧ｅ_MAXと、最小受光
量を与える印加電圧ｅ_MINを求める。図７の場合、ｅ
_MAXは２．６Ｖ、ｅ_MINは０Ｖ、図８の場合、ｅ_MAXは
２．７Ｖ、ｅ_MINは１．６Ｖとなる。

【００４４】そして、セットされた光ディスク６がＤＶ
Ｄの場合、図６（Ｂ）に示すように、透明電極４０２
ａ，４０ｃの両者に対して、前記最大受光量を与える印
加電圧ｅ_MAX（図７の場合は２．６Ｖ、図８の場合は
２．７Ｖ）を印加する。これにより、液晶パネル４の全
面が最も受光量の大きい状態、すなわち、最も１／４波
長板として作用する状態となり、光の利用効率が最も高
い状態に設定される。

【００４５】一方、セットされた光ディスク６がＣＤの
場合、前述したように、開口数ＮＡを小さくするために
円形の開口パターン４０５部分のみを１／４波長板とし
て作用させる必要がある。

【００４６】そこで、セットされた光ディスク６がＣＤ
の場合、図６（Ｃ）に示すように、周辺部の透明電極４
０２ａに対して前記最小受光量を与える印加電圧ｅ_MIN
（図７の場合は０Ｖ、図８の場合は１．６Ｖ）を印加す
るとともに、円形の開口パターン４０５部分の透明電極
４０２ｂに対しては前記最大受光量を与える印加電圧ｅ
_MAX（図７の場合２．６Ｖ、図８の場合２．７Ｖ）を印
加する。これにより、液晶パネル４の円形の開口パター
ン４０５部分のみが受光量の最も大きい状態、すなわ
ち、最も１／４波長板として作用する状態になるととも
に、その周囲の透明電極４０２ａ部分は受光量が最も小
さな状態となり、光の利用効率が最も高い状態に設定さ
れる。

【００４７】なお、前記説明では、セットされた光ディ
スクがＣＤの場合において、最小受光量を与える印加電
圧ｅ_MINと最大受光量を与える印加電圧ｅ_MAXを透明電
極４０２ａ，４０２ｂに直ちに印加したが、これに代え
て、まず透明電極４０２ａに対してのみ最小受光量を与
える印加電圧ｅ_MINを印加し、この最小電圧ｅ_MINを印
加した状態において、円形の開口パターン４０５部分の
透明電極４０２ｂに対する印加電圧を再びＶから所定電
圧まで変えてやり、この時に得られた最大受光量を与え
る印加電圧ｅ_MAXを透明電極４０２ｂに印加してやるよ
うにしてもよい。このようにした場合、円形の開口パタ
ーン４０５部分のみをより正確に１／４波長板として作
用させることができる。

【００４８】図９に、本発明に係る光ピックアップの第
３の例を示す。この第３の例は、図５に例示した光ピッ
クアップの変形例である。この図９の光ピックアップ
は、図５の光ピックアップと同一の構成において、受光
器８の前面に、液晶パネル４の印加電圧−受光量特性を
得るための専用のビーブスプリッタ１７と受光器１８を
設け、このビームスプリッタ１７によって反射ビームの
一部を取り出し、受光器１８へ送るようにしたものであ
る。受光特性測定回路１６は、受光器１８の受光信号か
ら、図７あるいは図８のような印加電圧−受光量特性を
求める。

【００４９】この図９の光ピックアップの場合、独立し
た受光器１８で受光状態を常にモニタできるので、再生
中に受光量が大きく変動したような場合において、液晶
パネル４への印加電圧を徐々に変えていくことにより、
受光量が最大となるように修正することができる。な
お、図９の回路の場合、記録信号の再生は第１の受光器
８の受光信号によって行なわれるので、Ｓ／Ｎが低下す
ることのないように、第２のビームスプリッタ１７によ
る第２の受光器１８へのビーム分配量はできるだけ小さ
く設定することが好ましい。

【００５０】図１０に、本発明に係る光ピックアップの
第４の例を示す。この第４の例は、電気的な絞り機構と
して、図１の光ピックアップにおける液晶パネル４に代
えて、透過型のエレクトロクロミック・パネル１０を用
いた場合の例を示すものである。

【００５１】エレクトロクロミック・パネル１０は、光
の透過／不透過を切り替えることができるだけであり、
前記液晶パネルのような１／４波長板としての作用を有
していない。したがって、このエレクトロクロミック・
パネル１０を用いる場合には、図示するように、別に１
／４波長板１１を新たに付設する必要がある。１２はエ
レクトロクロミック・パネル制御回路である。なお、図
１と同一もしくは相当部分には同一の符号を付し、その
説明は省略する。

【００５２】図１１に、エレクトロクロミック・パネル
１０の構造を示す。エレクトロクロミック・パネル１０
は、ＩＴＯなどの透明電極の間に、第１の発色層１０
２、誘電体層１０３、第２の発色層１０４を挟んだもの
であり、透明電極に印加する直流電圧の向きを変えるこ
とにより、透明状態となったり、不透明状態となったり
するものである。

【００５３】前記エレクトロクロミック・パネル１０を
本発明の絞り機構として用いる場合、透明電極は、円形
の開口パターンを呈する第１の透明電極１０１ａと、そ
の周囲を囲む第２の透明電極１０１ｂにパターンニング
されている。そして、円形の開口パターンからなる透明
電極１０１ａ部分には、常に透明となる向きに直流電圧
Ｅ₁を印加しておく。一方、外周の透明電極１０１ｂ部
分には、スイッチＳＷによって、その印加電圧Ｅ₂の向
きを変えることができるように構成しておく。

【００５４】前記エレクトロクロミック・パネル１０を
用いた図１０の光ピックアップの動作について説明す
る。ＳＤなどのＤＶＤを再生あるいは記録する場合に
は、エレクトロクロミック・パネル制御回路１２にＤＶ
Ｄ選択信号が与えられる。ＤＶＤ選択信号が与えられた
場合、エレクトロクロミック・パネル制御回路１２から
エレクトロクロミック・パネル１０に対してパネル全体
が透明になる向きに電圧が印加される。

【００５５】すなわち、このときのエレクトロクロミッ
ク・パネル１０の状態は、図１１（Ａ）中のスイッチＳ
ＷがＤＶＤ側に切り替えられた状態と等価になる。スイ
ッチＳＷがＤＶＤ側にある場合、透明電極１０１ａ、１
０１ｂはその上側の電極がプラス電位となるように電圧
が印加され、図１１（Ｂ）に示すように、エレクトロク
ロミック・パネル１０の全面が透明状態となる。

【００５６】このため、レーザビームがエレクトロクロ
ミック・パネル１０によって遮られることがないので、
対物レンズ５はそのレンズ全面が使用されることにな
る。したがって、この時の対物レンズ５の開口数ＮＡを
ＤＶＤに適した値に設定しておけば、ＤＶＤを効率よく
再生し、あるいは記録することができる。

【００５７】なお、１／４波長板１１を往復２回通過し
たレーザビームの偏光面は偏光ビームスプリッタ２の偏
光面と直交する向きに回転されているので、光ディスク
６からの反射ビームは偏光ビームスプリッタ２の偏光面
で反射され、集光レンズ７を介して受光器８へ送られ
る。

【００５８】一方、ＣＤを再生する場合には、エレクト
ロクロミック・パネル制御回路１２にＣＤ選択信号が与
えられる。ＣＤ選択信号が与えられた場合、エレクトロ
クロミック・パネル制御回路１２によってエレクトロク
ロミック・パネル１０の透明電極１０１ｂに印加されて
いる電圧の向きが反転される。

【００５９】このときのエレクトロクロミック・パネル
１０の状態は、図１１（Ａ）中のスイッチＳＷがＣＤ側
に切り替えられた状態と等価になる。スイッチＳＷがＣ
Ｄ側にある場合、図１１（Ｃ）に示すように、円形開口
パターンからなる透明電極１０１ａの部分が透明状態、
その外周の透明電極１０１ｂ部分が不透明状態となる。

【００６０】このため、対物レンズ５を通るレーザビー
ムのうち、収差の大きなレンズ外周部を通るレーザビー
ムのみがカットされたことと等価であり、対物レンズ５
の開口数ＮＡがそれだけ小さくなったことになる。した
がって、この時の対物レンズ５の開口数ＮＡがＣＤに適
した値となるように、エレクトロクロミック・パネル１
０の透明電極１０１ａ，１０１ｂの開口パターンを設定
しておけば、ＤＶＤと同じ光ピックアップでＣＤを効率
よく再生することができる。

【００６１】なお、前記エレクトロクロミック・パネル
１０に代えて、１／４波長板としての機能を持たない電
気化学効果を利用した液晶パネル、例えば、ＧＨ型液晶
パネル、相転移型液晶パネル、ＤＳ型液晶パネルなどを
用いることもできる。

【００６２】以上説明した各例は、液晶パネル４あるい
はエレクトロクロミック・パネル１０の透明電極に１個
の円形開口パターンを形成し、この１個の開口パターン
を印加電圧によってオン・オフする場合について示し
た。しかしながら、実際の光ディスクには偏芯があり、
対物レンズ５はトラッキングサーボによって常にディス
クの半径方向に動いているため、ＣＤ再生時に対物レン
ズ５の光軸（瞳中心）と円形開口パターンの開口中心が
ずれてしまい、光ピックアップの性能が低下してしまう
おそれがある。

【００６３】このような問題を防ぐには、液晶パネル４
あるいはエレクトロクロミック・パネル１０と対物レン
ズ５とを一体に構成し、液晶パネル４あるいはエレクト
ロクロミック・パネル１０と対物レンズ５の両者をトラ
ッキングサーボによって同時に動かすようにすればよ
い。しかしながら、液晶パネル４やエレクトロクロミッ
ク・パネル１０は、ある程度以下には小さくすることが
できず、また、ある程度以下には軽くすることができな
いため、対物レンズ５と一体化して同時に動かすように
することは不可能である。

【００６４】図１２に、このような問題を解決するため
の光ピックアップの一例を示す。この図１２は、図１の
液晶パネル４を用いた光ピックアップに適用したもので
あって、ディスクの半径方向に沿って、液晶パネル４に
複数個の開口パターン、図示例では５個の開口パターン
４０５₁〜４０５₅を僅かづつずらして形成したもので
ある。ＣＤ再生時、対物レンズ５と開口パターンの開口
中心がずれた時に、これら複数の開口パターン中から対
物レンズ５の光軸と最もよく開口中心が一致する開口パ
ターンを選択し、１／４波長板として作用させるように
すればよい。

【００６５】前記複数の開口パターン中から対物レンズ
５の光軸と最もよく開口中心が一致する開口パターンを
選択するには、図１３に示すように、対物レンズ５のト
ラッキングアクチュエータ１３に入力されるトラッキン
グエラー信号のリターン電圧ｅ_rを液晶パネル制御回路
９の制御信号として利用し、トラッキングサーボによる
対物レンズ５の動きに合わせて前記開口パターン４０５
₁〜４０５₅を切り換えてやればよい。

【００６６】すなわち、図１３において、４は液晶パネ
ル、９は液晶パネル制御回路、１３はトラッキングアク
チュエータ、１４はリターン抵抗、１５は減算器であっ
て、図示にないトラッキングサーボ回路で得られたトラ
ッキングエラー信号は、減算器１５を介してトラッキン
グアクチュエータ１３に送られる。トラッキングアクチ
ュエータ１３は、このトラッキングエラー信号に応じて
対物レンズ４（図１）をラジアル方向に移動させる。そ
して、この対物レンズ４の移動量はリターン抵抗１３の
両端に発生するリターン電圧ｅ_rとして減算器１５に戻
され、トラッキングエラーが０となるように制御され
る。

【００６７】一方、前記リターン電圧ｅ_rは、液晶パネ
ル制御回路９にも送られる。液晶パネル制御回路９は、
このリターン電圧ｅ_rからそのときの対物レンズ４の移
動量を求め、この移動量に応じて前記開口パターン４０
５₁〜４０５₅を選択し、対物レンズ５の光軸と開口パ
ターンの開口中心との位置ずれを修正する。

【００６８】このような構成とすることにより、図１４
に示すように、１／４波長板として作用する開口パター
ンの位置を対物レンズの動きに合わせて変えることがで
きる。このため、トラッキングサーボによって対物レン
ズ５がディスクの半径方向に動いたとしても、対物レン
ズ５の光軸と液晶パネル４の開口パターンの開口中心を
常に一致させることができ、対物レンズ５の光軸と液晶
パネル４の開口パターンの位置ずれに伴う光ピックアッ
プの性能低下を防止できる。図１２および図１３の機構
は、図１０のエレクトロクロミック・パネル１０を用い
た光ピックアップに対しても同様に適用できる。

【００６９】なお、前記各例では、絞り用の開口パター
ンとしていずれも円形パターンを採用したが、開口パタ
ーンの形状は円形に限定されるものではない。ＣＤ再生
のための最適な開口数ＮＡを与える限り、例えば、楕円
パターン、矩形パターン、長方形パターンなど、他の形
状の開口パターンも採用することができるものである。

【００７０】ところで、ＤＶＤには、再生専用のＤＶＤ
（以下、ＤＶＤ−ＲＯＭという）と、記録と再生の両方
ができるＤＶＤ（以下、ＤＶＤ−ＲＡＭという）があ
る。相変化ディスクや光磁気ディスクなどのＤＶＤ−Ｒ
ＡＭにデータを記録する場合、通常、対物射出で１０ｍ
Ｗ程度以上の光パワーを必要とするが、レーザの光出力
には限界があるため、光学系のロスを可能な限り減ら
し、光結合効率をできるだけ高める必要がある。

【００７１】従来の記録用の光ピックアップでは、これ
を実現するために、ビーム整形用プリズムや短焦点コリ
メータレンズを用いてレーザビームの射出パターンを整
形することにより、光結合効率を上げていた。このよう
な構成とした場合、対物レンズに入射する光の強度分布
が補正され、対物レンズに入射する光のリム強度（図１
５参照）が高くとれるので、ディスク上のビームスポッ
トの形状をほぼ円形にできるという利点もある。しかし
ながら、ビーム整形用プリズムと短焦点コリメータレン
ズを必要とするため、部品点数が増え、コストが高くな
るとともに、形状も大きくなるという問題があった。ま
た、短焦点のコリメータレンズを使うために、光学系の
調整精度が厳しくなるという問題があった。

【００７２】一方、本発明のような液晶パネルを用いて
いない従来の再生用の光ピックアップを記録用にも兼用
する場合、再生用の光ピックアップは光結合効率が悪い
ため、記録専用の光ピックアップほど短くはないが、焦
点距離のやや短いコリメータレンズを用いて光結合効率
を上げる必要がある。しかし、焦点距離の短いコリメー
タレンズを使うと、半導体レーザの放射強度分布（楕円
パターン）の短軸方向のリム強度が低くなりすぎ、ディ
スク上に集光されるスポットを小さく絞り込めなくなる
という欠点が発生する。

【００７３】このスポットを絞り込めないという問題
は、記録密度のやや低いＤＶＤ−ＲＡＭの記録と再生に
はそれほど影響を生じないが、記録密度の高い再生専用
のＤＶＤ−ＲＯＭについては、記録密度に比べてスポッ
ト径が大き過ぎるという問題を生じることがある。液晶
パネルを用いた本発明の光ピックアップは、このような
問題を生じることなしに、記録密度の高いＤＶＤ−ＲＯ
Ｍに対しても適用することができる。以下、この点につ
いて説明する。

【００７４】本発明の光ピックアップを記録密度の高い
ＤＶＤ−ＲＯＭに対しても前記問題を起こすことのない
ように適用するには、図１および図２に示した光ピック
アップにおいて、液晶パネル４への印加電圧を次のよう
に制御してやればよい。なお、この場合には、図２に示
した液晶パネル４の中心部に形成した円形の開口パター
ン４０５部分にも、図６の透明電極４０２ｂと同様な透
明電極を形成しておく必要がある。

【００７５】まず、記録密度が小さく、それほど問題と
なることのないＤＶＤ−ＲＡＭの場合には、図１および
図２において説明したように、液晶パネル４に電圧を印
加することなしにパネル全面を１／４波長板として作用
させるだけでよい。これにより、スポット径はＤＶＤ−
ＲＡＭに対応する程度まで充分に絞り込まれるので、そ
のままで再生と記録が可能となる。

【００７６】一方、記録密度が高く、前述したような問
題の発生するおそれのあるＤＶＤ−ＲＯＭの再生の場合
には、液晶パネル４の中心部の開口パターン４０５部分
の光量を所定量だけ減衰させ、図１６に示すような入射
光強度特性を与えてやればよい。このような特性を与え
るには、液晶パネル４の中心部の開口パターン４０５部
分の透明電極４０２ｂの電圧を制御し、この部分を通過
する光を所定量だけ減衰してやればよい。このように液
晶パネル４の中心部の開口パターン４０５部分の透過光
量を下げてやると等価的にリム強度が上がるので、スポ
ット径をその分だけ絞り込むことができ、高密度記録さ
れたＤＶＤ−ＲＯＭの再生も容易となる。

【００７７】図１７に、前述したリム強度とスポット径
の関係を示す。この図は、レーザ波長λ＝６５０ｎｍ、
対物レンズの開口数ＮＡ＝０．６とした場合の例であ
る。図１７（Ａ)(Ｂ）は従来の光ピックアップの場合を
示し、（Ａ）はリム強度０．５とした場合で、この時の
スポット径の半値全幅は０．５７μｍである。また、図
１７（Ｂ）はリム強度０．１とした場合で、この時のス
ポット径の半値全幅は０．６３μｍである。このよう
に、従来の光ピックアップの場合、リム強度が小さくな
るとスポット径が大きくなり、高密度ディスクの再生に
影響を与える。

【００７８】図１７（Ｃ)(Ｄ）は本発明の光ピックアッ
プの場合を示すもので、（Ｃ）はリム強度０．１とした
場合において、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．４相当部
分の光量を５０％にしたもので、この時のスポット径の
半値全幅は０．５９μｍとなっている。また、（Ｄ）
は、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．４相当部分の光量を
２５％にしたもので、この時のスポット径の半値全幅は
０．５７となっている。これから明らかなように、中心
部の光量を落とすことによってスポット径を小さくする
ことができ、高密度記録されたＤＶＤ−ＲＯＭを安心し
て再生することができるようになる。

【００７９】なお、この場合、光量を減衰するために光
の結合効率が下がり、光パワーが低下するが、光パワー
をそれほど必要としない再生時であり、レーザ光源１に
は余裕があるので、レーザ光源１の出力パワーを上げて
この結合効率の低下分を補償してやれば、再生に必要な
光パワーを確保することができる。

【００８０】また、前述した光量を減衰するための液晶
パネル４の開口パターンとしては、図１６に示した円形
パターン４０５以外に、例えば、図１８に示したような
開口パターンを用いることができる。また、この中心部
の光量を落としてスポット径を小さくする制御方法は、
図１０に示したエレクトロクロミック・パネル１０を用
いた光ピックアップに対しても同様に適用することがで
きる。

【００８１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれらの例に限定されるものではなく、
その発明の主旨に沿った各種の変形が可能である。

【００８２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によるときは、対物
レンズと偏光ビームスプリッタの間に開口パターンを電
気的に可変可能とされた絞り機構を配置し、使用する光
ディスクに応じて前記開口パターンを切り替えるように
したので、完全に電気的な制御だけでＤＶＤとＣＤの両
方に用いることができ、取り扱いに優れた光ピックアッ
プを提供することができる。また、機械的な運動部分が
ないので構造が簡単となり、小型化を図ることができ
る。さらに、ホログラムレンズのように光の干渉や回折
を利用していないので、光の利用効率も優れたものとな
る。

【００８３】また、請求項２記載の発明によるときは、
電気的な絞り機構として、技術的にも安定し、コスト的
にも安価な液晶パネルを用いたので、前記請求項１記載
の発明の効果に加え、さらに光ピックアップを小型、か
つ、安価に提供することができる。

【００８４】また、請求項３記載の発明によるときは、
液晶パネルを用いた光ピックアップにおいて、開口パタ
ーンをディスクの半径方向に沿って複数個形成し、対物
レンズの光軸とその開口中心が一致する開口パターン部
分が１／４波長板となるように印加電圧を制御するよう
にしたので、トラッキングサーボによって対物レンズが
ディスクの半径方向に動いたとしても、対物レンズの光
軸と液晶パネルの開口パターンの開口中心を常に一致さ
せることができ、光ピックアップの性能低下を防止する
ことができる。

【００８５】また、請求項４記載の発明によるときは、
液晶パネルに印加する電圧を液晶パネルの印加電圧−受
光量特性に基づいて最適値に可変制御するようにしたの
で、周囲の温度変化や液晶のセル厚に違いがあっても液
晶パネルを１／４波長板として正確に作用させることが
できる。

【００８６】また、請求項５記載の発明によるときは、
液晶パネルの中心部の透過光量を減衰させるようにした
ので、対物レンズに入射する光のリム強度を等価的に上
げることができ、ディスク上のスポット径をさらに小さ
く絞ることができる。このため、高密度記録された読み
出し専用のＤＶＤ−ＲＯＭなども確実に読み出すことが
可能となる。

【００８７】また、請求項６記載の発明によるときは、
電気的な絞り機構として、光の吸収係数の大きなエレク
トロクロミック・パネルを用いたので、前記請求項１記
載の発明の効果に加え、より確実に切り替えることので
きる光ピックアップを提供することができる。

【００８８】また、請求項７記載の発明によるときは、
エレクトロクロミック・パネルを用いた光ピックアップ
において、開口パターンをディスクの半径方向に沿って
複数個形成し、対物レンズの光軸とその開口中心が一致
する開口パターン部分が１／４波長板となるように印加
電圧を制御するようにしたので、トラッキングサーボに
よって対物レンズがディスクの半径方向に動いたとして
も、対物レンズの光軸と液晶パネルの開口パターンの開
口中心を常に一致させることができ、光ピックアップの
性能低下を防止することができる。

【００８９】また、請求項８記載の発明によるときは、
エレクトロクロミック・パネルの中心部の透過光量を減
衰させるようにしたので、対物レンズに入射する光のリ
ム強度を等価的に上げることができ、ディスク上のスポ
ット径をさらに小さく絞ることができる。このため、高
密度記録された読み出し専用のＤＶＤ−ＲＯＭなども確
実に読み出すことが可能となる。

【００９０】さらに、請求項９記載の発明によるとき
は、開口パターンとして円形パターンを採用したので、
パターン設計が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ピックアップの第１の例を示す
構成図である。

【図２】図１中の液晶パネルの構造を示す図である。

【図３】図２の液晶パネルの電圧印加時の動作説明図で
ある。

【図４】液晶分子の複屈折の説明図である。

【図５】液晶パネルの印加電圧を可変するようにした光
ピックアップの例を示す構成図である。

【図６】図５中の液晶パネル４の構造を示す図である。

【図７】セル厚５．０μｍの液晶パネルの印加電圧−受
光量特性図である。

【図８】セル厚５．４μｍの液晶パネルの印加電圧−受
光量特性図である。

【図９】図５の光ピックアップの変形例を示す図であ
る。

【図１０】本発明に係る光ピックアップの実施の形態の
第２の例を示す構成図である。

【図１１】図１０中のエレクトロクロミック・パネルの
説明図である。

【図１２】複数個の開口パターンを形成した液晶パネル
の例を示す図である。

【図１３】図１２の液晶パネルの印加電圧制御のための
電気回路の構成例を示す図である。

【図１４】図１２の液晶パネルの開口パターンの切り換
え状態説明図である。

【図１５】従来の光ピックアップにおける対物レンズの
入射光分布特性図である。

【図１６】本発明の光ピックアップにおける対物レンズ
の入射光分布特性図である。

【図１７】リム強度とスポット径の関係を示す図であ
る。

【図１８】本発明の光ピックアップで用いる液晶パネル
の開口パターンの他例を示す図である。

【符号の説明】

１レーザ光源２偏光ビームスプリッタ３コリメータレンズ４液晶パネル５対物レンズ６光ディスク７集光レンズ８受光器９液晶パネル制御回路１０エレクトロクロミック・パネル１１１／４波長板１２エレクトロクロミック・パネル制御回路１３対物レンズのトラッキングアクチュエータ１４リターン抵抗１５減算器１６受光特性測定回路１７偏光ビームスプリッタ１８受光器４０１ａガラス基板４０２ａ透明電極４０２ｂ透明電極４０３ａ配向膜４０４液晶４０５円形の開口パターン１０１ａ透明電極１０１ｂ透明電極１０２第１の発色層１０３誘電体層１０４第２の発色層Ｍ液晶分子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、レーザ光源と、ビームスプ
リッタと、対物レンズを備えた光ピックアップにおい
て、対物レンズとビームスプリッタの間に開口パターンを電
気的に可変可能とされた絞り機構を配置し、使用する光ディスクに応じて前記開口パターンを切り替
えるようにしたこと、を特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】前記ビームスプリッタが偏光ビームスプ
リッタからなり、前記絞り機構として、透過光に１／４波長またはその奇
数倍の位相差を与えるとともに、所定形状の開口パター
ンからなる透明電極を備えた透過型の液晶パネルを用
い、該液晶パネルをその偏光面が偏光ビームスプリッタの偏
光面と所定の角度で交わるように配置し、高密度記録用の光ディスクの再生および記録時には、前
記液晶パネルの全面が１／４波長板となり、かつ、コン
パクトディスクの再生時には、前記開口パターン部分の
みが１／４波長板となるように、前記透明電極に対する
印加電圧を制御すること、を特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】前記開口パターンをディスクの半径方向
に沿って複数個形成し、対物レンズの光軸とその開口中心が一致する開口パター
ン部分が１／４波長板となるように印加電圧を制御する
こと、を特徴とする請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項４】前記液晶パネルに印加する電圧を液晶パ
ネルの印加電圧−受光量特性に基づいて最適値に可変制
御すること、を特徴とする請求項２または３記載の光ピックアップ。
【請求項５】高密度記録用の光ディスクの再生時に、
前記液晶パネルの中心部の透過光量をその周囲よりも所
定量だけ減衰させること、を特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光ピック
アップ。
【請求項６】前記絞り機構として、所定形状の開口パ
ターンからなる透明電極を備えた透過型のエレクトロク
ロミック・パネルを用い、高密度記録用の光ディスクの再生および記録時には前記
エレクトロクロミック・パネルの全面が透明となり、か
つ、コンパクトディスクの再生時には前記開口パターン
部分のみが透明となるように、前記透明電極に対する印
加電圧を制御すること、を特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項７】前記開口パターンをディスクの半径方向
に沿って複数個形成し、対物レンズの光軸とその開口中心が一致する開口パター
ン部分が透明となるように印加電圧を制御すること、を特徴とする請求項６記載の光ピックアップ。
【請求項８】高密度記録用の光ディスクの再生時に、
前記エレクトロクロミック・パネルの中心部の透過光量
をその周囲よりも所定量だけ減衰させること、を特徴とする請求項６または７記載の光ピックアップ。
【請求項９】前記開口パターンの形状が円形であるこ
と、を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ピック
アップ。