JPH09106566A - 光ピックアップ - Google Patents

光ピックアップ

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JPH09106566A
JPH09106566A JP8054669A JP5466996A JPH09106566A JP H09106566 A JPH09106566 A JP H09106566A JP 8054669 A JP8054669 A JP 8054669A JP 5466996 A JP5466996 A JP 5466996A JP H09106566 A JPH09106566 A JP H09106566A
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賢 大滝
Masayuki Iwasaki
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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eMAX と、最小受光
量を与える印加電圧eMIN を求める。図7の場合、e
MAX は2.6V、eMIN は0V、図8の場合、eMAX
2.7V、eMIN 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eMAX (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eMIN
(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eMIN と最大受光量を与える印加電圧eMAX 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eMIN を印加し、この最小電圧eMIN 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eMAX 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
1 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er 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er 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er 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er 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
1 〜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 11 1/4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 (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
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