JPH09259461A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、基板厚が異なる光ディスクを従来
より部品点数が少ない１つのピックアップを用いて互換
再生できる光ピックアップを提供する。 【解決手段】 本発明では、レーザビームの偏光面を回
転する液晶とトラッキングサーボ用の２ビームを生成す
る回折格子を一体化し、液晶に電圧を印加する２つの透
明電極の両方をパターニングすることにより、対物レン
ズの実効開口数を０.５５〜０.６５と０.３０〜０.４０
とに制御でき、実効開口数が０.３０〜０.４０の時のレ
ーザビームの直径である２.１〜２.５ｍｍの範囲で均一
なレーザビーム強度が得られる結果、基板厚０.５５〜
０.６５ｍｍの光ディスクと基板厚１.１〜１.３ｍｍの
光ディスクとの互換再生を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板厚、記録密
度、記録方式等が異なる複数種類の光ディスクを記録又
は再生する光記録又は光再生装置に関する。

【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
ボを行うことにより、信号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ため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、これを両面貼り合わせることによ
り、１枚で約１０Ｇｂｙｔｅの情報を記録できる。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、信号を再生す
ることができない。

【０００４】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の標準厚の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装置が提案されている。この技術は
短波長のレーザビームにて高密度の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
源側に介挿する装置である。

【０００５】記録可能な光ディスクとしては、相変化デ
ィスクがあるが、相変化ディスクの場合はレーザビーム
を照射し、記録媒体の温度がしきい値以上になると材料
の構造が結晶からアモルファスへ変化することを利用し
て情報を記録している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平５―３０３７６
６号公報の技術において、対物レンズはトラッキング制
御によりレーザビームの光軸に対してトラッキング方向
に変位する。しかし、アパーチャは、トラッキング制御
とは無関係にレーザビームの光軸に対し固定されてい
る。従って、アパーチャを介在した対物レンズが、アパ
ーチャが存在しない場合と同様のトラッキング範囲で変
位すると、レーザビームの光軸に対する対物レンズの光
軸のズレ量に応じて、記録面に照射されるレーザスポッ
トの変形の度合いが大きくなる。その理由は、アパーチ
ャによりレーザビームの径が小さくなる為、対物レンズ
の変位量が相対的に拡大されたかのように、ビームスポ
ットが大きく変形するためである。

【０００７】この照射スポットは、トラッキング方向に
もトラック方向にも変形するが、トラッキング方向の変
形はクロストークノイズの原因に、またトラック方向の
変形はジッタ悪化の原因となる。そのため、基板厚が約
１.２ｍｍの光ディスクを再生する場合、安定に再生す
ることができない。また、従来の光ピックアップでは、
相変化光ディスクへの記録と再生型光ディスク（ＣＤ、
ＣＤ−ＲＯＭ）及び高密度再生型光ディスク（ＳＤ）の
再生を１個の光ピックアップで行うことができなかっ
た。

【０００８】更に、従来の光ディスクへの記録において
は、レーザビームのスポット径を絞ることが困難であっ
たため、パワーの変動度が大きくなり、均一な記録をす
ることができない。本発明は、基板厚が約１.２ｍｍの
光ディスク、即ち、再生型光ディスク及び第１相変化光
ディスク（例えばＣＤ−Ｅ）と、高密度で基板厚が約
０. ６ｍｍの光ディスク、即ち、高密度再生型光ディス
ク（ＳＤ、例えばＤＶＤ−ＲＯＭ）と、高密度で基板厚
が約０.６ｍｍの記録可能な相変化光ディスク、即ち、
高密度記録再生型光ディスク（例えば、ＤＶＤ−ＲＡ
Ｍ）及び基板厚が約１.２ｍｍの記録可能な第２相変化
光ディスク（例えば、ＰＤ）との互換再生が可能で、高
密度記録再生型光ディスクと第２相変化光ディスクへの
情報の記録が可能である光記録又は光再生装置を提供す
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、再生条件が異
なる複数の光記録媒体の互換再生が可能な光ピックアッ
プであって、発光体と、発光体から発せられるレーザビ
ームの偏光面を回転する偏光面回転手段と、レーザビー
ムからトラッキングサーボ用の２ビームを生成する回折
格子と、レーザビームの方向を９０度変えるハーフミラ
ーと、ハーフミラーにより方向を９０度変えられたレー
ザビームを平行光にするコリメータレンズと、一定方向
の偏光面を有するレーザビームを遮光する偏光選択手段
と、レーザビームを前記光記録媒体の記録面に集光する
対物レンズとから成ることを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、偏光選択手段が対物レン
ズと偏光面回転手段との間にあり、回折格子が発光体と
前記ハーフミラーとの間にあり、偏光面回転手段が発光
体と偏光選択手段との間にあることを特徴とする。ま
た、本発明は、偏光選択手段が対物レンズとコリメータ
レンズとの間にあり、回折格子が発光体と前記ハーフミ
ラーとの間にあり、偏光面回転手段が発光体とハーフミ
ラーとの間にあることを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、偏光面回転手段が液晶
と、液晶の両面に設けられ、液晶に電圧を印加する第１
及び第２の透明電極と、液晶と第１及び第２の透明電極
とを両面から挟み込む２枚のガラスとから成ることを特
徴とする。また、本発明は、再生条件が異なる複数の光
記録媒体の互換再生が可能な光ピックアップであって、
発光体と、発光体から発せられるレーザビームの偏光面
を回転し、レーザビームからトラッキングサーボ用の２
ビームを生成する回折格子付偏光面回転手段と、レーザ
ビームの方向を９０度変えるハーフミラーと、ハーフミ
ラーにより方向を９０度変えられたレーザビームを平行
光にするコリメータレンズと、一定方向の偏光面を有す
るレーザビームを遮光する偏光選択手段と、レーザビー
ムを光記録媒体の記録面に集光する対物レンズとから成
ることを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、偏光選択手段が対物レン
ズと回折格子付偏光面回転手段との間にあり、回折格子
付偏光面回転手段が発光体と偏光選択手段との間にある
ことを特徴とする。また、本発明は、偏光選択手段が対
物レンズとコリメータレンズとの間にあり、回折格子付
偏光面回転手段が発光体とハーフミラーとの間にあるこ
とを特徴とする。

【００１３】また、本発明は、回折格子付偏光面回転手
段が液晶と、液晶の両面に設けられ、液晶に電圧を印加
する第１及び第２の透明電極と、液晶のレーザビーム入
射側の透明電極に接して設けられた第１のガラスと、液
晶のレーザビーム出射側の透明電極に接して設けられた
第２のガラスとから成り、第１のガラス若しくは第２の
ガラスが回折格子であることを特徴とする。

【００１４】また、本発明は、液晶がＴＮ型液晶若しく
はＳＴＮ型液晶若しくは強誘電性型液晶であることを特
徴とする。また、本発明は、第１及び第２の透明電極が
ＩＴＯ若しくはＳｎＯ２若しくはＺｎＯであることを特
徴とする。また、本発明は、偏光選択手段が偏光フィル
ム若しくは偏光ガラスであることを特徴とする。

【００１５】また、本発明は、再生条件が基板厚である
ことを特徴とする。また、本発明は、偏光選択手段がレ
ーザビームの内周部には設けられず、外周部にのみ設け
られたことを特徴とする。また、本発明は、偏光面回転
手段若しくは回折格子付偏光面回転手段を構成する第１
及び第２の透明電極が、内周部と外周部とにパターニン
グされていることを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、薄型光ディスクの基板厚
が０.５５〜０.６５ｍｍであり、標準厚光ディスクの基
板厚が１.１〜１.３ｍｍであることを特徴とする。ま
た、本発明は、対物レンズの開口数が０.５５〜０.６５
であることを特徴とする。また、本発明は、対物レンズ
の実効開口数が薄型光ディスクの再生時には０.５５〜
０.６５であり、標準厚光ディスクの再生時には０.３０
〜０.４０であることを特徴とする。

【００１７】また、本発明は、偏光選択手段の内周部の
直径が２.１〜２.５ｍｍの範囲であることを特徴とす
る。また、本発明は、発光体とコリメータレンズとの距
離が５〜３０ｍｍの範囲であり、発光体と偏光面回転手
段若しくは回折格子付偏光面回転手段との距離が２〜２
５ｍｍの範囲であることを特徴とする。

【００１８】また、本発明は、第１及び第２の透明電極
の内周部の直径が０.４０〜１.８０ｍｍの範囲であるこ
とを特徴とする。また、本発明は、発光体と偏光面回転
手段若しくは回折格子付偏光面回転手段との距離に対す
る発光体とコリメータレンズとの距離の比が、対物レン
ズの実効開口数が０.３０〜０.４０であるときの第１及
び第２透明電極の内周部の直径に対するコリメータレン
ズの位置におけるレーザビームの直径の比と同一である
ことを特徴とする。

【００１９】また、本発明は、発光体と偏光面回転手段
若しくは回折格子付偏光面回転手段との距離に対する発
光体とコリメータレンズとの距離の比が、対物レンズの
実効開口数が０.３０〜０.４０であるときの第１及び第
２透明電極の内周部の直径に対するコリメータレンズの
位置におけるレーザビームの直径の比と同一であり、比
が１.３〜５.３の範囲であることを特徴とする。

【００２０】また、本発明は、回折格子付偏光面回転手
段と偏光選択手段とが一体されたことを特徴とする。ま
た、本発明は、液晶がＴＮ型液晶若しくはＳＴＮ型液晶
若しくは強誘電性型液晶であることを特徴とする。ま
た、本発明は、第１及び第２の透明電極がＩＴＯ若しく
はＳｎＯ２若しくはＺｎＯであることを特徴とする。

【００２１】また、本発明は、偏光選択手段が偏光フィ
ルム若しくは偏光ガラスであることを特徴とする。ま
た、本発明は、コリメータレンズがないことを特徴とす
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
つつ説明する。本発明は基板厚が０.６（許容誤差±０.
０５、以下同じ）ｍｍの光ディスクであるＳＤと基板厚
が１.２（許容誤差±０.１、以下同じ）ｍｍの光ディス
クであるＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭとを互換再生できる光記録
又は光再生装置に関する。

【００２３】光ディスクの信号記録面にレーザビームを
照射して、基板厚が異なる光ディスクを互換再生可能な
光ピックアップは図５に示す構造を有している。即ち、
図５（ｂ）に示すように半導体レーザ１１から発射され
たレーザビームはＴＮ型液晶素子２０、回折格子１８を
通ってハーフミラー１２で照射され、該ハーフミラー１
２で方向を９０度変えられ、コリメータレンズ１３で平
行光にされ、偏光フィルタ１４を介して対物レンズ１５
に照射される。該対物レンズ１５でレーザビームは集光
され、ポリカーボネート等の透光性の基板１６を通って
信号記録面１６ａに照射される。該信号記録面１６ａで
反射されたレーザビームは前記対物レンズ１５、前記偏
光フィルタ１４、前記コリメータレンズ１３を介して戻
り、前記ハーフミラー１２で半分が透過され、光検出器
１７で検知される。前記偏光フィルタ１４は、図６に示
す構造をしている。即ち、偏光フィルム１４１が透明ガ
ラス１４２により挟まれ、偏光フィルム１４１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偏光
選択性のないフィルタ１４３が取り付けられている。偏
光フィルム１４１は特定方向に偏光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レーザビームの外周部を
遮光して光ディスクを再生する場合には集光特性が悪く
なる。フィルタ１４３を取り付けているのはそのためで
ある。また、透明で光学特性の優れたものなら何でも良
く、例えば樹脂（ポリカーボネート、ＰＭＭＡ等）でも
構わない。ここで、前記回折格子１８はトラッキングサ
ーボ用の２ビームを生成するためのものである。 第１実施例 偏光フィルタ１４の偏光特性は図７に示すようになって
いる。即ち、前記偏光フィルタ１４は外周部１４ａで
は、偏光フィルム１４１により特定方向に偏光するレー
ザビームのみを７０〜９０％程度透過させる。また、内
周部１４ｂ（透孔）はレーザビームの偏光方向に関係な
く外周部１４ａ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１４ａ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１４の内周部１４ｂの直
径は開口数０.６（許容誤差±０.０５、以下同じ）、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、以下同じ）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開口数が０.３５とな
る大きさとする。

【００２４】まず、上記光ピックアップを用いて基板厚
が０.６ｍｍの光ディスクを再生する場合について図８
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、前記ＴＮ型液晶素子２０に電圧を加えない。
その結果、半導体レーザ１１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型液晶素子２０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、回折格子１８、ハーフミラー１
２、コリメータレンズ１３を介して偏光フィルタ１４に
到達し、該偏光フィルタ１４で遮光されず全面的に透過
し、対物レンズ１５に入射し、ポリカーボネート製の基
板２１を通って、当該光ディスクの記録面２１ａに照射
される。記録面２１ａ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、上記の説明と同じなので省略する。

【００２５】次に、基板厚１.２ｍｍの光ディスクの再
生について図９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型液晶素子２０に電圧
を加える。その結果、半導体レーザ１１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型液晶素子
２０により全面的に偏光方向を変えられずに透過し、回
折格子、ハーフミラー１２、コリメータレンズ１３を介
して偏光フィルタ１４に到達し、該偏光フィルタ１４で
外周部が遮光され内周部だけが対物レンズ１５に入射
し、ポリカーボネート製の基板２２を通って、当該光デ
ィスクの記録面２２ａに照射される。記録面２２ａ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、その他の動作は上記の説明と
同じなので省略する。

【００２６】上記実施例では、偏光フィルタは対物レン
ズとコリメータレンズとの間にあるとして説明したが、
これに限られず、対物レンズとＴＮ型液晶の間であれば
よい。 第２実施例 上記図５においては、前記ＴＮ型液晶素子２０と前記回
折格子１８は分離した構造であるが、ＴＮ型液晶素子２
０は図５（ａ）に示すようにＴＮ型液晶１を２枚のガラ
ス２で挟み込んだ構造である。従って、前記２枚のガラ
ス２、２のうち、１枚のガラスに回折機能を付加させれ
ば前記ＴＮ型液晶素子２０と前記回折格子１８とを一体
にすることは可能である。そこで、図１（ａ）に示すよ
うにＴＮ型液晶１をガラス２と回折格子４を内部構造に
含むガラス３とで挟み込んだ構造にすれば、レーザビー
ムの偏光面の回転とトラッキングサーボ用の２ビームの
生成が１つの素子で可能になる。この偏光面の回転機能
と回折格子の機能を合わせ持った素子１０の詳細な構造
は図２（ａ）のようになる。ＴＮ型液晶１の両面には電
圧印加用の透明電極５、５があり、レーザビームの入射
側の透明電極５の外側にはガラス２が配置され、レーザ
ビームの出口側の透明電極５上には回折格子を含むガラ
ス３が配置されている。また、素子１０は図２（ｂ）に
示すように前記回折格子３をレーザビームの入射側に配
置した構造でも良い。前記偏光面の回転機能と回折格子
の機能を合わせ持った素子１０を用いると図１（ｂ）に
示すように部品点数が１つ少ない光ピックアップを作製
することができ、光ピックアップのコンパクト化と低コ
スト化に繋がる。また、光学系の位置調整も１度で済む
ので、より信頼性の高い光ピックアップが得られる。

【００２７】前記回折格子を含むガラス３をレーザビー
ムの入射側に設けた構造においては、図３に示すように
格子面が前記ＴＮ型液晶と接する構造でも良い。この構
造においても、上記素子１０と同様の機能を有する素子
３０が得られる。上記素子１０又は素子３０を配して成
る光ピックアップを用いて基板厚が０.６ｍｍの光ディ
スクと１.２ｍｍの光ディスクとの再生について図１
０、１１を用いて説明する。基板厚０.６ｍｍの光ディ
スクが再生される場合には、前記素子１０中の前記ＴＮ
型液晶１には電圧を加えない。その結果、半導体レーザ
１１から出た紙面に垂直な方向に偏光するレーザビーム
は、前記素子１０を通過中に前記ＴＮ型液晶１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
光し、前記回折格子４でトラッキングサーボ用の２ビー
ムを生成する。前記素子１０を通過したレーザビーム
は、その偏光面を９０度変えられ、その後、ハーフミラ
ー１２、コリメータレンズ１３を介して偏光フィルタ１
４に到達し、該偏光フィルタ１４で遮光されず全面的に
透過し、対物レンズ１５に入射し、ポリカーボネート製
の基板２１を通って、当該光ディスクの記録面２１ａに
照射される。その他の動作は図５と同じなので省略す
る。

【００２８】次に、基板厚１.２ｍｍの光ディスクを再
生する場合には、前記素子１０中の前記ＴＮ型液晶１に
電圧を印加する。その結果、半導体レーザ１１から出た
紙面に垂直な方向に偏光するレーザビームは、前記素子
１０を通過中に前記ＴＮ型液晶１により全面的に偏光方
向を変えられずに透過し、前記回折格子４でトラッキン
グサーボ用の２ビームを生成する。前記素子１０を通過
したレーザビームは、その偏光面を変えられずに、その
後、ハーフミラー１２、コリメータレンズ１３を介して
偏光フィルタ１４に到達し、該偏光フィルタ１４で外周
部が遮光され内周部だけが対物レンズ１５に入射し、ポ
リカーボネート製の基板２２を通って、当該光ディスク
の記録面２２ａに照射される。その他の動作は図５と同
じなので省略する。

【００２９】上記実施例では、偏光フィルタは対物レン
ズとコリメータレンズとの間にあるとして説明したが、
これに限られず、対物レンズと偏光面の回転機能と回折
格子の機能を合わせ持った素子との間であればよい。 第３実施例 上記第２実施例においては、前記偏光フィルタ１４が内
周部と外周部とで偏光特性が異なるようにパターニング
されているが、これに限るものではなく、レーザビーム
の偏光面を回転させる前記ＴＮ型液晶１への電圧印加用
の前記透明電極５をパターニングし、外周部と内周部で
レーザビームの偏光面を変えられるようにし、前記偏光
フィルタには紙面に平行な偏光面のみを透過させる偏光
特性を有する偏光フィルムを全面に設けたものでもよ
い。この場合、前記素子１０又は素子３０の代わりに図
４（ａ）に示すようにレーザビームの外周部と内周部と
に対応する領域４０ａ、４０ｂに分けられた素子４０を
用いる。該素子４０の断面構造は図４（ｂ）に示すよう
になっており、各領域４０ａ、４０ｂに独立に電圧を印
加できるよう透明電極が５ａと５ｂの領域に分けられて
いる。従って、前記ＴＮ型液晶１を２つの領域に分けな
くても透明電極をパターニングするだけで外周部と内周
部とでレーザビームの偏光面を変えられる。

【００３０】領域４０ｂの直径は前記半導体レーザ１１
と素子４０との距離及び前記半導体レーザ１１と前記コ
リメータレンズ１３との距離で決定される。領域４０ｂ
の直径の計算方法を図１５を用いて説明する。前記半導
体レーザ１１と前記ＴＮ型液晶１を含む前記素子４０と
の距離をＢ、前記半導体レーザ１１と前記コリメータレ
ンズ１３との距離をＡ、前記対物レンズ１５の実効開口
数が０.３５となる前記コリメータレンズ１３における
レーザビーム径をＤ及び前記素子４０におけるレーザビ
ーム径をＣとする。有効光束が４ｍｍの場合、前記対物
レンズ１５の実効開口数が０.３５となるレーザビーム
の径は、上記のように２.３ｍｍとなるので、Ｄ＝２.３
ｍｍである。また、本発明においては、Ａは２０〜３０
ｍｍの範囲であり、Ｂは５〜１７ｍｍの範囲である。Ａ
＝２０ｍｍ、Ｂ＝５.６ｍｍ（本発明における半導体レ
ーザとＴＮ型液晶を含む素子４０との典型的な距離であ
る）とするとＣ＝０.６５ｍｍとなる。Ａを２０ｍｍ、
２５ｍｍ、３０ｍｍと、Ｂを５.６ｍｍ、１０ｍｍ、１
５ｍｍと変化させた場合の前記ＴＮ型液晶１におけるレ
ーザビームの直径Ｅ、Ｃ、及びＢ／Ａ＝Ｄ／Ｃの変化を
図１４に示す。上記Ａ、Ｂの値の範囲ではＥは０.７４
〜２.９７ｍｍの範囲で変化し、Ｃは０.４３〜１.７４
ｍｍの範囲で変化する。ＣはＥの約６０％となってい
る。また、Ｂ／ＡとＤ／Ｃは等しい値となり、本発明に
おいては、Ｂ／Ａ＝Ｄ／Ｃは１.３〜５.３の範囲とな
る。従って、本発明においては、前記領域４０ｂの直径
を０.４３〜１.７４ｍｍとすれば良いことになる。この
範囲の直径を有する前記領域４０ｂを形成するために図
４（ｂ）に示す２つの透明電極５、５の各々をパターニ
ングし、領域５ａと５ｂに分ける。本発明においては５
ｂの直径が０.４３〜１.７４ｍｍの範囲で変化すること
になる。５ｂの最小値は０.４３ｍｍであるが、前記透
明電極５のパターニング精度は１０μｍ程度であるの
で、十分精度良くパターニングすることができる。

【００３１】また、本発明においては、前記半導体レー
ザ１１と前記コリメータレンズ１３との距離は５〜３０
ｍｍの範囲、前記半導体１１と前記素子４０との距離は
２〜２５の範囲であればよい。前記素子４０を配して成
る光ピックアップを用いて基板厚０.６ｍｍの光ディス
クと基板厚１.２ｍｍの光ディスクの再生について、そ
れぞれ、図１２、１３を用いて説明する。基板厚０.６
ｍｍの光ディスクが再生される場合には、前記素子４０
中の前記ＴＮ型液晶１の内周部及び外周部には電圧を加
えない。その結果、半導体レーザ１１から出た紙面に垂
直な方向に偏光するレーザビームは、前記素子４０を通
過中に前記ＴＮ型液晶１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し、前記回折格子４
でトラッキングサーボ用の２ビームを生成する。前記素
子４０を通過したレーザビームは、その偏光面を９０度
変えられ、その後、ハーフミラー１２、コリメータレン
ズ１３を介して偏光フィルタ１４ｂに到達し、該偏光フ
ィルタ１４ｂで遮光されず全面的に透過し、対物レンズ
１５に入射し、ポリカーボネート製の基板２１を通っ
て、当該光ディスクの記録面２１ａに照射される。その
他の動作は図５と同じなので省略する。

【００３２】次に、基板厚１.２ｍｍの光ディスクを再
生する場合には、前記素子４０中の前記ＴＮ型液晶１の
外周部、即ち、前記領域４０ａにのみ電圧を印加する。
その結果、半導体レーザ１１から出た紙面に垂直な方向
に偏光するレーザビームは、前記素子４０を通過中に前
記ＴＮ型液晶１の前記領域４０ａに入射するレーザビー
ムのみが偏光方向を変えられずに透過し、前記領域４０
ｂに入射するレーザビームは偏光方向を９０度変えられ
て透過する。そして、前記回折格子４でトラッキングサ
ーボ用の２ビームを生成する。前記素子４０を通過した
レーザビームは、その外周部のみが偏光面を変えられず
に、その後、ハーフミラー１２、コリメータレンズ１３
を介して偏光フィルタ１４ｂに到達し、該偏光フィルタ
１４ｂで外周部のみが遮光され、内周部だけが対物レン
ズ１５に入射し、ポリカーボネート製の基板２２を通っ
て、当該光ディスクの記録面２２ａに照射される。その
他の動作は図５と同じなので省略する。

【００３３】前記素子４０はＴＮ型液晶と回折格子とが
一体となった場合について説明したが、これに限られ
ず、当然、ＴＮ型液晶と回折格子とが分離した場合につ
いても上記と同様に基板厚０.６ｍｍと１.２ｍｍとの光
ディスクを互換再生することができる。また、上記実施
例では、偏光フィルタは対物レンズとコリメータレンズ
との間にあるとして説明したが、これに限られず、対物
レンズと偏光面の回転機能と回折格子の機能を合わせ持
った素子との間であればよい。

【００３４】上記第１、２、３実施例においては、液晶
としてＴＮ型液晶を用いたが、これに限られず、ＳＴＮ
型液晶、強誘電性型液晶であっても良い。偏光フィルタ
としては偏光フィルムに限らず、偏光ガラス、偏光選択
性ホログラムであってもよい。これら、偏光ガラス、偏
光選択性ホログラムは対物レンズに直接形成した構造で
あっても良い。これにより、部品点数を減少させること
ができ、光ピックアップのコンパクト化、低コスト化に
繋がる。

【００３５】前述する偏光ガラスは、図１９に図示する
ようにガラス中に銀化合物を一定方向に配向させた状態
で表面の外周を還元させて銀を析出させたものであり、
還元させた銀膜が偏光選択特性を呈するものである。
尚、材料については、偏光選択特性を有するものであれ
ば、他の金属材料であっても良い。但し、銀を用いたこ
の偏光ガラスは、偏光面が共通のレーザビームを１００
％透過することが可能であり、図８に示すように、中央
の光孔部分において減光膜を設ける必要がなく、レーザ
ビームの光束を絞った場合に、減光膜がないことにより
十分な光量が得られると言う利点がある。

【００３６】また、前記ＴＮ型液晶１と前記回折格子１
８は、一体化された場合、分離された場合に拘わらず、
前記半導体レーザ１１と前記対物レンズ１５との間であ
ればよいが、好ましくは、前記半導体レーザ１１とハー
フミラー１２との間である。さらに、前記透明電極５用
の材料としてはＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯが適してい
る。 第４実施例 上記第１、第２及び第３実施例においては、レーザビー
ムが平行光にされた後、光ディスクの記録面に集光され
る光ピックアップについて示したが、これに限られず、
レーザビームを平行にするコリメータレンズがない構成
であっても良い。図２０にコリメータレンズのない光ピ
ックアップを示す。図２０に示す構造の光ピックアップ
を用いても上記第１、第２及び第３実施例と同様に基板
厚の異なる複数の光ディスクの互換再生が可能である。 第５実施例 本発明においては、上記第３実施例で示したように、前
記ＴＮ型液晶１を外周部と内周部に分けるに際し、電圧
印加用の２つの透明電極５、５の両方をパターニングす
ることを特徴としている。両方の透明電極をパターニン
グした場合と、図１６に示すように２つの透明電極５、
５の内、一方のみをパターニングし、他方をパターニン
グしない場合とにおいて前記ＴＮ型液晶１を通過後のレ
ーザビームの強度の比較を図１７に示す。レーザビーム
強度の測定においては、図１８に示すように平行光を用
い、前記ＴＮ型液晶１の後側に前記偏光フィルタ１４ｂ
を設置し、その後に直径２ｍｍのスリットを設け、この
スリットを移動させながら各位置でのレーザビームの強
度を測定した。尚、光源としては５ｍＷの半導体レーザ
を用いた。図１７より、前記透明電極５、５の両方をパ
ターニングした場合は、直径２.３ｍｍの範囲でレーザ
ビームの強度がほぼ一定であり、直径２.３ｍｍの位置
でレーザビームの強度が急峻に変化する。一方、片方の
みのパターニングでは、直径２.３ｍｍの範囲で一定の
レーザビーム強度を確保することができず、また、レー
ザビームの端での強度は、なだらかに変化する。図１７
は、レーザビームが平行光にされた場合についての結果
であるが、上記第３実施例のように平行光でない場合に
は、この効果は更に顕著に現れる。従って、前記透明電
極５、５の両方をパターニングした前記素子４０は、よ
り基板厚の異なる光ディスクの互換再生用光ピックアッ
プに適していることがわかった。 第６実施例 上記第２、第３及び第４実施例においては前記ＴＮ型液
晶１と前記回折格子１８とが一体化された場合について
説明したが、これに限らず前記ＴＮ型液晶１、前記回折
格子１８及び前記偏光フィルタ１４が一体化されていて
もよい。一体化された素子を図２１に示す。図２１
（ａ）に示す構造においては、前記ＴＮ型液晶１への電
圧印加用の透明電極５、５がパターニングされていない
例であり、図２１（ｂ）はパターニングされている例で
ある。各部の符号は上記説明で用いたものと同一であ
る。レーザビームの入射側から回折格子３、透明電極
５、ＴＮ型液晶１、透明電極５、ガラス１４２、偏光フ
ィルム１４１、偏光選択性のないフィルタ１４３の順に
なっている。偏光フィルタ１４として前記偏光ガラスを
用いる場合は、偏光ガラスの透過率が１００％であるの
で、レーザビームの内周側と外周側でのビーム強度を同
一にするための偏光選択性のないフィルタ１４３は不要
である。かかる光学素子を用いた場合においても上記第
１、第２、第３、第４及び第５実施例と同様に基板厚の
異なる複数の光ディスクの互換再生が可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、基板厚の異なる複数の
光ディスクの互換再生が可能となる。また、本発明によ
れば、基板厚０.５５〜０.６５ｍｍの光ディスクと基板
厚１.１〜１.３ｍｍの光ディスクとの互換再生ができ
る。また、本発明によれば、部品点数を従来よりすくな
くでき、コンパクトな光ピックアップを作成することが
できる。

【００３８】また、本発明によれば、光ピックアップの
低コストか可能となる。また、本発明によれば、光軸合
わせが１回で済み、信頼性の高い光ピックアップが得ら
れる。また、本発明によれば、レーザビームの偏光面を
回転させる機構と、回折格子の機構を合わせ持った光学
素子を得られる。

【００３９】また、本発明によれば、レーザビームの偏
光面を回転させる機構と、回折格子の機構を合わせ持っ
た光学素子を用いて対物レンズの実効開口数を０.５５
〜０.６５と０.３０〜０.４０に制御できる。また、本
発明によれば、液晶に電圧を印加する透明電極をパター
ニングすることにより、レーザビームの内周側と外周側
でレーザビームの偏光面を変えられる。

【００４０】また、本発明によれば、液晶に電圧を印加
する２つの透明電極の両方をパターニングすることによ
り、直径２.１〜２.５ｍｍの範囲で均一なレーザビーム
強度を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶と回折格子を一体化した光学素子と、この
光学素子を用いた光ピックアップを示す模式図である。

【図２】液晶と回折格子を一体化した光学素子の他の例
を示す模式図である。

【図３】液晶と回折格子を一体化した光学素子におい
て、回折格子をレーザビームの入射側に設けた場合の模
式図である。

【図４】第３実施例における回折格子付偏光面回転手段
の構造を示す模式図である。

【図５】液晶と回折格子を分離した場合の光ピックアッ
プを示す模式図である。

【図６】第１実施例における偏光フィルタを示す模式図
である。

【図７】第１実施例における偏光フィルタの偏光特性を
示す図である。

【図８】第１実施例における光ピックアップを用いて薄
型の光ディスクを再生するときの模式図である。

【図９】第１実施例における光ピックアップを用いて標
準厚の光ディスクを再生するときの模式図である。

【図１０】第２実施例における光ピックアップを用いて
薄型の光ディスクを再生するときの模式図である。

【図１１】第２実施例における光ピックアップを用いて
標準厚の光ディスクを再生するときの模式図である。

【図１２】第３実施例における光ピックアップを用いて
薄型の光ディスクを再生するときの模式図である。

【図１３】第３実施例における光ピックアップを用いて
標準厚の光ディスクを再生するときの模式図である。

【図１４】第３実施例における各素子の位置及びレーザ
ビームの外径と内径を示す図表である。

【図１５】第３実施例における各素子の位置及びレーザ
ビームの外径と内径の計算方法を示す図である。

【図１６】液晶に電圧を印加する２つの透明電極の内、
一方のみをパターニングした場合の断面構造を示す図で
ある。

【図１７】液晶に電圧を印加する２つの透明電極の両方
をパターニングした場合と、一方のみをパターニングし
た場合における液晶を通過した後のレーザビーム強度の
比較を示す図である。

【図１８】液晶に電圧を印加する２つの透明電極の両方
をパターニングした場合と、一方のみをパターニングし
た場合における液晶を通過した後のレーザビーム強度の
測定法を示す図である。

【図１９】偏光ガラスを示す模式図である。

【図２０】コリメータレンズのない光ピックアップを示
す模式図である。

【図２１】回折格子、ＴＮ型液晶及び偏光フィルタを一
体化した光学素子を示す模式図である。

【符号の説明】

１・・・ＴＮ型液晶 ２・・・ガラス ３・・・回折格子付きガラス ４・・・回折格子 ５・・・透明電極 １０・・・光学素子 １１・・・半導体レーザ １２・・・ハーフミラー １３・・・コリメータレンズ １４・・・偏光選択手段 １５・・・対物レンズ １６・・・基板 １６ａ・・・記録面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市浦 秀一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 再生条件が異なる複数の光記録媒体の互
   換再生が可能な光ピックアップであって、 発光体と、 該発光体から発せられるレーザビームの偏光面を回転す
   る偏光面回転手段と、 前記レーザビームからトラッキングサーボ用の２ビーム
   を生成する回折格子と、 前記レーザビームの方向を９０度変えるハーフミラー
   と、 該ハーフミラーにより方向を９０度変えられたレーザビ
   ームを平行光にするコリメータレンズと、 一定方向の偏光面を有するレーザビームを遮光する偏光
   選択手段と、 前記レーザビームを前記光記録媒体の記録面に集光する
   対物レンズと、から成ることを特徴とする光ピックアッ
   プ。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記偏光選択手段は、前記対物レンズと前記偏光面回転
   手段との間にあり、 前記回折格子は、前記発光体と前記ハーフミラーとの間
   にあり、 前記偏光面回転手段は、前記発光体と前記偏光選択手段
   との間にあることを特徴とする光ピックアップ。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記偏光選択手段は、前記対物レンズと前記コリメータ
   レンズとの間にあり、 前記回折格子は、前記発光体と前記ハーフミラーとの間
   にあり、 前記偏光面回転手段は、前記発光体と前記ハーフミラー
   との間にあることを特徴とする光ピックアップ。
4. 【請求項４】 請求項１から３において、 前記偏光面回転手段は、 液晶と、 該液晶の両面に設けられ、前記液晶に電圧を印加する第
   １及び第２の透明電極と、 前記液晶と前記第１及び第２の透明電極とを両面から挟
   み込む２枚のガラスと、から成ることを特徴とする光ピ
   ックアップ。
5. 【請求項５】 再生条件が異なる複数の光記録媒体の互
   換再生が可能な光ピックアップであって、 発光体と、 該発光体から発せられるレーザビームの偏光面を回転
   し、前記レーザビームからトラッキングサーボ用の２ビ
   ームを生成する回折格子付偏光面回転手段と、 前記レーザビームの方向を９０度変えるハーフミラー
   と、 該ハーフミラーにより方向を９０度変えられたレーザビ
   ームを平行光にするコリメータレンズと、 一定方向の偏光面を有するレーザビームを遮光する偏光
   選択手段と、 前記レーザビームを前記光記録媒体の記録面に集光する
   対物レンズと、から成ることを特徴とする光ピックアッ
   プ。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記偏光選択手段は、前記対物レンズと前記回折格子付
   偏光面回転手段との間にあり、 前記回折格子付偏光面回転手段は、前記発光体と前記偏
   光選択手段との間にあることを特徴とする光ピックアッ
   プ。
7. 【請求項７】 請求項５において、 前記偏光選択手段は、前記対物レンズと前記コリメータ
   レンズとの間にあり、 前記回折格子付偏光面回転手段は、前記発光体と前記ハ
   ーフミラーとの間にあることを特徴とする光ピックアッ
   プ。
8. 【請求項８】 請求項５から７において、 前記回折格子付偏光面回転手段は、 液晶と、 該液晶の両面に設けられ、前記液晶に電圧を印加する第
   １及び第２の透明電極と、 前記液晶のレーザビーム入射側の透明電極に接して設け
   られた第１のガラスと、 前記液晶のレーザビーム出射側の透明電極に接して設け
   られた第２のガラスと、から成り、第１のガラス若しく
   は第２のガラスが回折格子であることを特徴とする光ピ
   ックアップ。
9. 【請求項９】 請求項４又は８において、 前記液晶は、ＴＮ型液晶若しくはＳＴＮ型液晶若しくは
   強誘電性型液晶であることを特徴とする光ピックアッ
   プ。
10. 【請求項１０】 請求項４又は８又は９において、 前記第１及び第２の透明電極は、ＩＴＯ若しくはＳｎＯ
    ２若しくはＺｎＯであることを特徴とする光ピックアッ
    プ。
11. 【請求項１１】 請求項１から１０において、 前記偏光選択手段は、偏光フィルム若しくは偏光ガラス
    であることを特徴とする光ピックアップ。
12. 【請求項１２】 請求項１から１１において、 前記再生条件は、基板厚であることを特徴とする光ピッ
    クアップ。
13. 【請求項１３】 請求項１から１２において、 前記偏光選択手段は、レーザビームの内周部には設けら
    れず、外周部にのみ設けられたことを特徴とする光ピッ
    クアップ。
14. 【請求項１４】 請求項１から１２において、 前記偏光面回転手段若しくは回折格子付偏光面回転手段
    を構成する第１及び第２の透明電極が、内周部と外周部
    とにパターニングされていることを特徴とする光ピック
    アップ。
15. 【請求項１５】 請求項１３又は１４において、 薄型光ディスクの基板厚は、０.５５〜０.６５ｍｍであ
    り、 標準厚光ディスクの基板厚は、１.１〜１.３ｍｍである
    ことを特徴とする光ピックアップ。
16. 【請求項１６】 請求項１５において、 前記対物レンズの開口数は、０.５５〜０.６５であるこ
    とを特徴とする光ピックアップ。
17. 【請求項１７】 請求項１５において、 前記対物レンズの実効開口数は、前記薄型光ディスクの
    再生時には０.５５〜０.６５であり、前記標準厚光ディ
    スクの再生時には０.３０〜０.４０であることを特徴と
    する光ピックアップ。
18. 【請求項１８】 請求項１６又は１７において、 前記偏光選択手段の内周部の直径は、２.１〜２.５ｍｍ
    の範囲であることを特徴とする光ピックアップ。
19. 【請求項１９】 請求項１６から１８において、 前記発光体と前記コリメータレンズとの距離は、５〜３
    ０ｍｍの範囲であり、 前記発光体と前記偏光面回転手段若しくは回折格子付偏
    光面回転手段との距離は、２〜２５ｍｍの範囲であるこ
    とを特徴とする光ピックアップ。
20. 【請求項２０】 請求項１９において、 前記第１及び第２の透明電極の内周部の直径は、０.４
    ０〜１.８０ｍｍの範囲であることを特徴とする光ピッ
    クアップ。
21. 【請求項２１】 請求項２０において、 前記発光体と前記偏光面回転手段若しくは回折格子付偏
    光面回転手段との距離に対する前記発光体と前記コリメ
    ータレンズとの距離の比が、前記対物レンズの実効開口
    数が０.３０〜０.４０であるときの前記第１及び第２透
    明電極の内周部の直径に対する前記コリメータレンズの
    位置におけるレーザビームの直径の比と同一であること
    を特徴とする光ピックアップ。
22. 【請求項２２】 請求項２０において、前記発光体と前
    記偏光面回転手段若しくは回折格子付偏光面回転手段と
    の距離に対する前記発光体と前記コリメータレンズとの
    距離の比が、前記対物レンズの実効開口数が０.３０〜
    ０.４０であるときの前記第１及び第２透明電極の内周
    部の直径に対する前記コリメータレンズの位置における
    レーザビームの直径の比と同一であり、 前記比が１.３〜５.３の範囲であることを特徴とする光
    ピックアップ。
23. 【請求項２３】 請求項５において、 前記回折格子付偏光面回転手段と前記偏光選択手段とが
    一体されたことを特徴とする光ピックアップ。
24. 【請求項２４】 請求項２３において、 前記液晶は、ＴＮ型液晶若しくはＳＴＮ型液晶若しくは
    強誘電性型液晶であることを特徴とする光ピックアッ
    プ。
25. 【請求項２５】 請求項２３又は２４において、 前記第１及び第２の透明電極は、ＩＴＯ若しくはＳｎＯ
    ２若しくはＺｎＯであることを特徴とする光ピックアッ
    プ。
26. 【請求項２６】 請求項２３から２５において、 前記偏光選択手段は、偏光フィルム若しくは偏光ガラス
    であることを特徴とする光ピックアップ。
27. 【請求項２７】 請求項１又は５又は２３において、 前記コリメータレンズがないことを特徴とする光ピック
    アップ。