JPH09320103A

JPH09320103A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH09320103A
Application number: JP8140527A
Authority: JP
Inventors: Keiji Sakai; 啓至酒井; Yasuo Nakada; 泰男中田; Nobuo Ogata; 伸夫緒方; Tetsuo Kamiyama; 徹男上山; Yoshihiro Sekimoto; 芳宏関本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる基板厚みの光ディスクのどちらにも対
応でき、同一のレンズでどちらか一方の光ディスクにお
ける情報の記録再生を可能とする光ピックアップ装置を
提供することを目的とする。【解決手段】補償レンズ４は、集光レンズ６の光源側
の面は、第１の基板厚みのディスクに収差無く集光でき
るような形状をしており、ディスク側の面は、第２の基
板厚みのディスクに集光させる場合に発生する収差を補
正できるような形状をしている。そして、集光レンズ６
のディスク側の面と透明平板７との間には、両者に設け
た透明電極１０、配向膜１１を介して液晶層８が設けら
れており、電極１０に電圧を印加することにより液晶層
８の配向状態を変化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の情
報記録媒体に光学的に情報を記録し、または情報記録媒
体に記録された情報を光学的に再生する光ピックアップ
装置に関し、詳しくは、異なる基板厚さの光ディスクに
対して正確な記録・再生動作を可能にした光ピックアッ
プ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクは多量の情報信号を高
密度で記録することができるため、オーディオ、ビデオ
およびコンピュータ等の多くの分野において利用が進め
られている。現在、広く市販されているコンパクトディ
スク（ＣＤ）、ビデオディスク、ミニディスク（ＭＤ）
やコンピュータ用の光磁気ディスクなどは、同じ厚さ
１．２ｍｍの基板を用いている。それ故、光ピックアッ
プ装置の対物レンズも厚さ１．２ｍｍの基板によって発
生する収差を補正するように設計されている。

【０００３】一方、記録容量の増大を図っていくために
様々な検討がなされている。その中には、対物レンズの
開口数（ＮＡ）を大きくして光学的な分解能を向上させ
る方法や、ディスクの記録層をある程度の厚さの透明基
板を介して複数設ける方法などがある。

【０００４】前者の方法である対物レンズのＮＡを大き
くする方法による場合は、集光ビーム径は比例して小さ
くなるが、ディスク傾きの許容誤差はＮＡの３乗に比例
して小さくなるため、ディスク傾きの許容誤差を同程度
に収めるためにはディスクの基板厚さを薄くする必要が
ある。例えば、対物レンズのＮＡが０．５、基板厚さが
１．２ｍｍの場合と同程度のディスク傾き許容誤差を有
するのは、対物レンズのＮＡが０．６、基板厚さが０．
６ｍｍ程度のときである。しかし、このようにディスク
の基板厚さを薄くすると、従来の基板厚さの光ディスク
との互換性が保てなくなる。

【０００５】一方、後者の方法である記録層をある程度
の厚さの透明基板を介して複数設けた多層ディスクの場
合も、１枚のディスクで記録容量が大幅に増加する。し
かし、各記録層で対物レンズから見た基板厚さが異なる
ため１つの光ピックアップ装置では正確な情報の記録再
生ができない。

【０００６】このような問題点を解決する方法として、
例えば特開平５−２０５２８２には液晶の屈折率変化を
利用した液晶補償レンズにより基板厚さを補正する方法
が提案されている。この提案方法にあっては、以下のよ
うに構成される。

【０００７】光ディスクは、例えば厚さ０．６ｍｍのプ
ラスチックまたはガラス基板からなり、対物レンズはこ
の基板厚さで発生する収差を補正するように設計されて
いる。この光学系では、液晶補償レンズが対物レンズと
ガルバノミラーとの間の平行ビーム上に設置されてい
る。この液晶補償レンズは、０．６ｍｍ以外の、例えば
１．２ｍｍの厚さのディスクが設置された場合に生じる
波面収差を補正するために用いられる。

【０００８】上記液晶補償レンズは、液晶層を挟んで設
けられた上部基板と下部基板とを有し、両基板の液晶層
側には各基板側から透明電極と液晶配向フィルムとがこ
の順に形成された積層構造をしている。下部側の液晶配
向フィルム、電極、基板は補正すべき波面収差曲線に対
して相補的な形状をしており、上部基板と下部基板との
屈折率は電圧が印加されないときの液晶の屈折率に等し
く設定されている。従って液晶層を挟む電極に電圧を印
加しない場合は、波面を補正しない単なる平行平板とし
て機能する。一方、対物レンズの設計時のガラス基板厚
さである０．６ｍｍ以外の厚さ１．２ｍｍの光ディスク
が設定された場合、電圧を印加して補償レンズとして機
能させ、波面収差を補正する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶補償レンズを用いて、光ピックアップ装置を構成す
る場合、液晶補償レンズは対物レンズとは別の構成物で
あるため、両者を一体に駆動できるよう一体化させる必
要がある。その場合、対物レンズと液晶補償レンズとの
光軸を略一致させ、また両レンズの傾きを略平行に組み
立てる必要があり、複雑で精度の高い調整作業が必要に
なる。つまりは、従来の液晶補償レンズと対物レンズと
を組み合わせる方式は、量産性に極めて乏しい複合レン
ズであるといえる。また、可動部分の小型化、薄型化に
おいても不利である。

【００１０】また、基板厚さの違いによって生じる波面
収差のみを補正しているだけでは、基板厚さが異なるこ
とにより集光すべきディスクの上面の位置が変わるた
め、対物レンズとディスク間距離（ＷＤ：作動距離）が
変化する。そのため設計より厚い基板を挿入した場合、
前記作動距離が小さくなり、サーボ外れを起こしたとき
などに対物レンズとディスクとが衝突してお互いが傷つ
く可能性がある。また、それに合わせて対物レンズのフ
ォーカス方向の位置を大きく変える必要があるが、通常
はスピンドルモータが固定されているため、アクチュエ
ータの可動範囲を大きく設計する必要があるとともに消
費電力と発熱量とが増加する。

【００１１】また、従来例では波面収差の補正のみに限
定されているため、ＮＡは一定である。つまり、前述し
たように、基板厚さが増加することにより、基板の傾き
より発生する収差量が大きく増加してしまう。

【００１２】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、量産性に優れ、確実に収
差補正が可能でかつ光利用効率の高い光ピックアップ装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の光ピ
ックアップ装置は、第１の厚みの光ディスクと第２の厚
みの光ディスクとのどちらにも対応でき、どちらか一方
の光ディスクに光ビームを集光して照射し、該光ディス
クに情報を記録し、または記録した情報を再生する光ピ
ックアップ装置において、該光ディスクに光ビームを集
光して照射する手段が、透明平板と集光レンズとの間に
液晶が設けられ、該透明平板と該集光レンズとの各々の
液晶側に電極と配向膜とが後者を液晶側に配して形成さ
れていると共に、該液晶が複屈折性を有し、その長軸ま
たは短軸のいずれかの屈折率を該集光レンズの屈折率と
略一致するように設定され、かつ、該液晶が該配向膜の
配向方向に配向している構成の補償レンズからなり、該
集光レンズは、液晶と反対側の面が第１の厚みのディス
クに収差なく集光できるよう設計され、該集光レンズの
液晶側の面が第２の厚みのディスクに集光させる場合に
発生する収差を補償できるような非球面形状を有する構
成となっており、該液晶に与える電圧をオン・オフして
液晶の配向状態を変化させることにより、該補償レンズ
を通過する光を第１の厚みのディスクに収差なく集光さ
せ、または第２の厚みのディスクに収差なく集光させる
状態にするので、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１４】本発明の請求項２の光ピックアップ装置
は、第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの光ディスク
とのどちらにも対応でき、どちらか一方の光ディスクに
光ビームを集光して照射し、該光ディスクに情報を記録
し、または記録した情報を再生する光ピックアップ装置
において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する
手段が、透明平板と集光レンズとの間に液晶が設けら
れ、該透明平板と該集光レンズとの各々の液晶側に配向
膜が形成されていると共に、該液晶が複屈折性を有し、
その長軸または短軸のいずれかの屈折率を該集光レンズ
の屈折率と略一致するように設定されている構成の補償
レンズからなり、該集光レンズは、液晶と反対側の面が
第１の厚みのディスクに収差なく集光できるよう設計さ
れ、該集光レンズの液晶側の面が第２の厚みのディスク
に集光させる場合に発生する収差を補償できるような非
球面形状を有する構成となっており、該集光レンズより
光源側に設けられた偏光切換手段により、液晶に入射す
る光の偏光方向を変化させることにより、該補償レンズ
を通過する光を第１の厚みのディスクに収差なく集光さ
せ、または第２の厚みのディスクに収差なく集光させる
状態にするので、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１５】本発明の請求項３の光ピックアップ装置
は、第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの光ディスク
とのどちらにも対応でき、どちらか一方の光ディスクに
光ビームを集光して照射し、該光ディスクに情報を記録
し、または記録した情報を再生する光ピックアップ装置
において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する
手段が、集光レンズと１軸性の複屈折材料からなる膜と
からなり、該集光レンズは、ディスクと反対側の面が第
１の厚みのディスクに収差なく集光できるよう設計さ
れ、該集光レンズのディスク側の面が第２の厚みのディ
スクに集光させる場合に発生する収差を補償できるよう
な非球面形状を有し、該収差を補償する面上に該１軸性
の複屈折材料からなる膜が設けられている構成となって
おり、該集光レンズより光源側に設けられた偏光切換手
段により、液晶に入射する光の偏光方向を変化させるこ
とにより、該補償レンズを通過する光を第１の厚みのデ
ィスクに収差なく集光させ、または第２の厚みのディス
クに収差なく集光させる状態にするので、そのことによ
り上記目的が達成される。

【００１６】本発明の請求項４の光ピックアップ装置
は、第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの光ディスク
とのどちらにも対応でき、どちらか一方の光ディスクに
光ビームを集光して照射し、該光ディスクに情報を記録
し、または記録した情報を再生する光ピックアップ装置
において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する
手段が、透明平板と集光レンズとの間に液晶が設けら
れ、該透明平板と該集光レンズとの各々の液晶側に電極
と配向膜とが後者を液晶側に配して形成されていると共
に、該液晶が複屈折性を有し、その長軸または短軸のい
ずれかの屈折率を該集光レンズの屈折率と略一致するよ
うに設定され、かつ、該液晶が該配向膜の配向方向に配
向している構成の補償レンズからなり、該集光レンズ
は、液晶と反対側の面が第１の厚みのディスクに収差な
く集光できるよう設計され、該集光レンズの液晶側の面
が第２の厚みのディスクに集光させる場合に発生する収
差を補償できるようなホログラムに形成された構成とな
っており、該液晶に与える電圧をオン・オフして液晶の
配向状態を変化させることにより、該補償レンズを通過
する光を第１の厚みのディスクに収差なく集光させ、ま
たは第２の厚みのディスクに収差なく集光させる状態に
するので、そのことにより上記目的が達成される。

【００１７】本発明の請求項５の光ピックアップ装置
は、第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの光ディスク
とのどちらにも対応でき、どちらか一方の光ディスクに
光ビームを集光して照射し、該光ディスクに情報を記録
し、または記録した情報を再生する光ピックアップ装置
において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する
手段が、透明平板と集光レンズとの間に液晶が設けら
れ、該透明平板と該集光レンズとの各々の液晶側に配向
膜が形成されていると共に、該液晶が複屈折性を有し、
その長軸または短軸のいずれかの屈折率を該集光レンズ
の屈折率と略一致するように設定されている構成の補償
レンズからなり、該集光レンズは、液晶と反対側の面が
第１の厚みのディスクに収差なく集光できるよう設計さ
れ、該集光レンズの液晶側の面が第２の厚みのディスク
に集光させる場合に発生する収差を補償できるようなホ
ログラムに形成された構成となっており、該集光レンズ
より光源側に設けられた偏光切換手段により、液晶に入
射する光の偏光方向を変化させることにより、該補償レ
ンズを通過する光を第１の厚みのディスクに収差なく集
光させ、または第２の厚みのディスクに収差なく集光さ
せる状態にするので、そのことにより上記目的が達成さ
れる。

【００１８】本発明の請求項６の光ピックアップ装置
は、第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの光ディスク
とのどちらにも対応でき、どちらか一方の光ディスクに
光ビームを集光して照射し、該光ディスクに情報を記録
し、または記録した情報を再生する光ピックアップ装置
において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する
手段が、集光レンズと１軸性の複屈折材料からなる膜と
からなり、該集光レンズは、ディスクと反対側の面が第
１の厚みのディスクに収差なく集光できるよう設計さ
れ、該集光レンズのディスク側の面が第２の厚みのディ
スクに集光させる場合に発生する収差を補償できるよう
なホログラムに形成され、該ホログラム面上に該１軸性
の複屈折材料からなる膜が設けられている構成となって
おり、該集光レンズより光源側に設けられた偏光切換手
段により、液晶に入射する光の偏光方向を変化させるこ
とにより、該補償レンズを通過する光を第１の厚みのデ
ィスクに収差なく集光させ、または第２の厚みのディス
クに収差なく集光させる状態にするので、そのことによ
り上記目的が達成される。

【００１９】以下に、本発明の作用につき説明する。

【００２０】請求項１の光ピックアップ装置にあって
は、補償レンズは、集光レンズの光源側の面が第１の基
板厚みのディスクに収差無く集光できるような形状をし
ており、ディスク側の面が第２の基板厚みのディスクに
集光させる場合に発生する収差を補正できるような形状
をしている。そして、集光レンズのディスク側の面と透
明基板との間には、両者に各々設けた透明電極および配
向膜を介して液晶材料が充填されており、上記電極に電
圧を印加することにより液晶の配向状態を変化させるこ
とができる。

【００２１】請求項２の光ピックアップ装置にあって
は、補償レンズは集光レンズの光源側の面が第１の基板
厚みのディスクに収差無く集光できるような形状をして
おり、ディスク側の面が第２の基板厚みのディスクに集
光させる場合に発生する収差を補正できるような形状を
している。そして、集光レンズのディスク側の面と透明
基板との間には、両者に各々設けた配向膜を介して液晶
材料が充填されている。また、かかる補償レンズより光
源側には、偏光方向を切り換える偏光切換手段を有して
おり、この偏光切換手段により補償レンズに入射する光
の偏光方向を切り換えることができる。

【００２２】請求項３の光ピックアップ装置にあって
は、補償レンズは、集光レンズの光源側の面が第１の基
板厚みのディスクに収差無く集光できるような形状をし
ており、ディスク側の面が第２の基板厚みのディスクに
集光させる場合に発生する収差を補正できるような形状
をしている。そして、集光レンズのディスク側の面は、
１軸性の複屈折材料で覆われており、また、補償レンズ
より光源側には偏光方向を切り換える偏光切換手段を有
しており、この偏光切換手段により補償レンズに入射す
る光の偏光方向を切り換えることができる。

【００２３】請求項４の光ピックアップ装置にあって
は、補償レンズは、集光レンズの光源側の面が第１の基
板厚みのディスクに収差無く集光できるような形状をし
ており、ディスク側の面が第２の基板厚みのディスクに
集光させる場合に発生する収差を補正できるようなホロ
グラムに形状されている。そして、集光レンズのディス
ク側の面と透明基板との間には、両者に各々設けた透明
電極および配向膜を介して液晶材料が充填されており、
前記電極に電圧を印加することにより液晶の配向状態を
変化させることができる。

【００２４】請求項５の光ピックアップ装置にあって
は、補償レンズは、集光レンズの光源側の面が第１の基
板厚みのディスクに収差無く集光できるような形状をし
ており、ディスク側の面が第２の基板厚みのディスクに
集光させる場合に発生する収差を補正できるようなホロ
グラムに形成されている。そして、集光レンズのディス
ク側と透明基板との間には、両者に各々設けた配向膜を
介して液晶材料が充填されており、また、補償レンズよ
り光源側に偏光方向を切り換える偏光切換手段を有して
おり、この偏光切換手段により補償レンズに入射する光
の偏光方向を切リ換えることができる。

【００２５】請求項６の光ピックアップ装置にあって
は、補償レンズは、集光レンズの光源側の面が第１の基
板厚みのディスクに収差無く集光できるような形状をし
ており、ディスク側の面が第２の基板厚みのディスクに
集光させる場合に発生する収差を補正できるホログラム
に形成されている。そして、集光レンズのホログラム側
の面は、１軸性の複屈折材料で覆われておリ、また、補
償レンズより光源側に偏光方向を切り換える偏光切換手
段を有しており、この偏光切換手段により補償レンズに
入射する光の偏光方向を切り換えることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を
参照しながら説明する。

【００２７】（第１実施形態）図１は本実施形態の光ピ
ックアップ装置の全体を示す概略図である。この光ピッ
クアップ装置は、ホログラムレーザユニット１から出た
光が、コリメーターレンズ２を通り、立ち上げミラー３
で上方に立ちあげられ、補償レンズ４に入射する。この
補償レンズ４は制御信号を受けて、ディスク厚みに対応
してディスク５上に収差無くビームを集光させるように
構成されている。

【００２８】なお、この光ピックアップ装置は、補償レ
ンズ４自身が光軸方向および光軸と垂直方向に可動する
ことでフォーカス及びトラッキング動作を行う。また、
立ち上げミラー３は、光ピックアップ装置を薄型にする
ために設けられているものであり、無くても良い。ま
た、この光ピックアップ装置の光学系においては、前記
立ち上げミラー３と同様に薄型化や小型化を達成するた
めに、レーザ光源と信号検出部とを一体にしたホログラ
ムレーザユニット１を用いているが、一般的な光源と信
号検出部とを別に設けた光学系でも良い。

【００２９】図２は、補償レンズ４を示す断面図であ
る。この補償レンズ４は、集光レンズ６と透明平板７と
の間に液晶材料が充填された液晶層８を有しており、液
晶層８がシール材９によりシールされた構成となってい
る。上記集光レンズ６と透明平板７とは、液晶層８側に
それぞれ透明電極１０と配向膜１１とが設けられてい
る。各材料は一般の液晶表示装置に用いられているもの
と同様である。液晶材料としては、たとえばツイステッ
ドネマティク液晶が挙げられる。集光レンズ６の液晶層
８側の形状は、ディスク５の厚みが変化した時に発生す
る収差を補償できる形状を有している。ここで、透明平
板７は、平行平板であるため、位置調整（光軸調整）は
全く不要である。

【００３０】図３に、集光レンズ６における液晶層８側
の収差補償部分６ｂの断面形状を示す図である。横軸は
光軸を０として光軸からの半径（ｍｍ）を示し、縦軸は
補正量（μｍ）を示す。この図より理解されるように、
集光レンズ６における液晶層８側の収差補償部分６ｂ
は、６次の曲線形状をしている。

【００３１】この形状は、集光レンズ６の屈折率と液晶
材料の短軸方向の屈折率とを共に１．５とし、液晶材料
の長軸と短軸との屈折率差を０．１２３８とし、ディス
ク厚みが０．６ｍｍ増加したときに発生する収差量を補
償する場合につき求めたものである。凹部の最も深いと
ころで、凸部に対して約１３μｍ程度である。

【００３２】図４は、補償レンズ４の電極１０に与える
制御信号をオン・オフしたときの液晶の配向状態を示し
た図である。この図は、一定厚の２枚のガラス基板１３
の間に液晶層を挟んだ状態を示す。図４（ｂ）は液晶層
８の両側に電圧を加えた場合の状態であり、図４（ａ）
は電圧をオフにした状態である。たとえば、補償レンズ
に入射する光の偏光方向を液晶分子１２の長軸（配向）
方向と略一致させると、図４（ａ）の場合は液晶は図の
様に配向しており、透過光は液晶材料の長軸の屈折率と
見なして進行していく。一方、図４（ｂ）の場合は、図
の様に縦向きに配向するため、透過光は液晶材料の短軸
の屈折率と見なして進行していく。

【００３３】したがって、液晶材料の長軸の屈折率を集
光レンズの屈折率と略一致させると、本実施形態で用い
る補償レンズ４は光学的には、図５（ａ）のように１個
のレンズとみなすことができ、電圧を印加した場合は、
図５（ｂ）のように収差補償部分６ｂを付加したレンズ
と見なすことができる。逆に、液晶材料の短軸の屈折率
を集光レンズの屈折率と略一致させた場合は、電圧を印
加した場合が図５（ａ）の様に見なされ、電圧をオフし
た場合が図５（ｂ）の様に見なすことができる。ここ
で、図５（ａ）において、たとえば、第１の基板厚みの
ディスクに収差無く集光できるように集光レンズのレー
ザ側表面６ａの形状を設計し、また、第２の基板厚みの
ディスクに集光させる場合は、図５（ｂ）において、集
光レンズ６の液晶側の形状を最適に設計する、つまり、
ディスクの厚みが変化することで発生する収差分を集光
レンズと液晶との屈折率差で補償できるような形状にす
ることで、収差無く集光させることができる。図５で
は、基板厚みが薄いディスクの場合には何も補正せず
に、厚い基板のディスクのときに発生する収差を補正す
る場合を示しているが、この逆でも良い。基本的には、
光学系に要求される収差の許容値がゆるい方を補正する
ように設定するほうが良いと考えられる。

【００３４】また、図６に、収差補償時の集光レンズと
液晶との屈折率の関係を簡易的に表した。液晶８の短軸
の屈折率を１．５、長軸を１．７とし、集光レンズ６お
よび平板７の屈折率のそれぞれを図６（ａ）は１．５、
図６（ｂ）は１．７とした。収差補償する際の液晶と集
光レンズとの屈折率の関係は、図示したように２通りあ
る。図６（ａ）は電圧オフのときに補償する場合で、液
晶は図４（ａ）のように配向し、その屈折率は長軸の
１．７となる。一方、図６（ｂ）は、電圧をオンにした
ときに補償する場合で、液晶は図４（ｂ）のように配向
し、その屈折率は短軸の１．５となる。

【００３５】（第２実施形態）第２の実施形態を図７に
示す。本実施形態は第１の実施形態にプラスして、平行
ビーム中に偏光方向を切り換える偏光切換手段１５を設
けたものであり、この偏光切換手段１５が制御信号を受
けて、ディスク厚みの違いに対応できるものである。た
とえば、偏光切換手段１５としては、１／２波長板を出
し入れしたり、回転させたりする構成、または、液晶素
子を用いて、電圧のオン・オフにより液晶分子の配向方
向の向きを回転させる構成として、偏光方向を切り換え
られるようにできれば良い。

【００３６】図８は本実施形態で用いる補償レンズ１４
を示す。この補償レンズ１４は、図２の構成から、液晶
層８の両側にある電極（１０に相当）が取り除かれ、配
向膜１１のみが集光レンズ６及び透明平板７に取り付け
られている。集光レンズ６の液晶層８側の収差補償部分
の断面形状は図３と同様である。

【００３７】本補償レンズ１４の液晶層８の配向状態
は、図４（ａ）に示す通りである。上記と同様に、たと
えば、液晶の長軸の屈折率を集光レンズ６の屈折率と略
一致させ、入射光の偏光方向を、液晶の入射面側の配向
方向と平行方向に設定した場合は、光学的には図５の
（ａ）のようにみなすことができ、逆に垂直方向の偏光
を入射させた場合は、図５（ｂ）のように見なすことが
できる。よって、補償レンズ１４に電圧を印加しなくて
も、入射光の偏光方向を切り換えることで、前記の実施
形態１と同様の効果が得られる。ここで、液晶の配向方
向は、図４（ａ）の様に９０度ツイストしたものに限定
はされない。要は、長軸方向が平板７と平行方向を向い
ていれば良い。

【００３８】（第３実施形態）第３の実施形態を図９に
示す。本実施形態の光ピックアップ装置の構成は、図７
と全く同様で、補償レンズ１６の光源側に偏光切換手段
１５を有している。図１０に本実施形態で用いる補償レ
ンズ１６の断面形状を示す。本補償レンズ１６は、集光
レンズ６と、その収差補償部分６ｂを覆った複屈折材料
１７とで構成されている。複屈折材料１７は、常光と異
常光との２つの光軸をもっており、どちらかの光軸の屈
折率を、集光レンズ６と略同じに設定する。収差補償部
分６ｂの形状は、もう一方の光軸の屈折率と集光レンズ
６の屈折率との差によって補償できる形状にすれば良
い。たとえば、その差を図２の場合に説明した液晶の長
軸と短軸との屈折率差の場合と同様に０．１２３８とす
ると、収差補償部分６ｂの補償形状は全く同じとなる。
入射光の偏光方向を集光レンズ６と同じ屈折率を有する
方の光軸方向と平行にした場合は図５の（ａ）に、また
垂直方向に切り換えることにより、図５（ｂ）に示す様
に収差を補正できるようになる。つまり、前記の実施形
態と同様に入射光の偏光方向を切り換えることにより、
２種類のディスク厚みに対応させることができるわけで
ある。

【００３９】上記第１〜第３の各実施形態は、すべて収
差を補償する形状を非球面（６次の曲線）とすることで
対応しているが、非球面以外には、ホログラムにより収
差を補償することも可能である。そうすることにより、
液晶材料の厚みが略一定になり、電圧を印加する場合、
液晶の中の電界分布に不均衡が生じることが無く、液晶
分子の配光状態が均一になる。その結果、屈折率も均一
になるため、屈折率むらにより発生する収差を少なくす
ることができる。

【００４０】（第４実施形態）図１１に、ホログラムを
用いた第４の実施形態に係る光ピックアップ装置を示
す。この光ピックアップ装置の構成は、図１と全く同様
で、ホログラムレーザユニット１、コリメーターレンズ
２、立ち上げミラー３、および補償レンズ１７で構成さ
れる。図１と同様、立ち上げミラー３は、光ピックアッ
プ装置を薄型にするために設けられているものであり、
無くても良い。また、本光ピックアップ装置の光学系に
おいては前記と同様に薄型小型化を達成するために、レ
ーザ光源と信号検出部分とを一体にしたホログラムレー
ザユニット１を用いているが、一般的な光源と検出部と
を別に設けた光学系でも良い。

【００４１】図１２に本実施形態に用いる補償レンズ１
７の断面形状を示す。集光レンズ１８と透明平板７との
間に液晶が充填されており、シール材９によりシールさ
れている。ここで、集光レンズ１８の液晶側表面１８ｂ
の形状は、ディスク厚みが変化した時に発生する収差を
補償できるホログラム１９が形成されている。このホロ
グラム１９は上から見ると、図１３に示すように、同心
円状に形成されている。さらに、集光レンズ１８と透明
平板７とは、液晶層８側にそれぞれ透明電極１０と配向
膜１１が設けられている。各材料は一般の液晶表示装置
に用いられているものと同様である。また、ホログラム
１９の断面形状は矩形形状でもよいが、矩形の場合は−
１次の回折光も＋１次の回折光と同量だけ発生し、回折
効率を高くとれない。そこで、図１２に示すように鋸歯
状にする方が回折効率が高くなるので良い。

【００４２】本補償レンズ１７の動作は、第１の実施形
態と全く同様、液晶層８の両側の透明電極１０に印加す
る電圧をオン・オフすることで、図５に示す様に、本補
償レンズ１７は図５（ａ）の様に作用したり、図５
（ｂ）の様に作用したりするように切り換えることがで
きる。よって、基板厚みの異なる２種類のディスクに、
収差を発生することなく集光させることができるわけで
ある。

【００４３】（第５実施形態）図１４、第５の実施形態
の光ピックアップ装置を示す。この光ピックアップ装置
の構成は、図７と全く同様で、補償レンズ２０の光源側
に偏光切換手段１５を有している。図１５に本実施形態
で用いる補償レンズ２０の断面形状を示す。この補償レ
ンズ２０は、図１２の構成から液晶層８の両側にある電
極（１０に相当）が取り除かれ、配向膜１１のみが集光
レンズ１８及び透明平板７に取り付けられている。集光
レンズ１８の収差補償部分１８ｂのホログラム断面形状
は図１２と同様である。この補償レンズ２０の液晶の配
向状態は、第２実施形態で記載したように、図４（ａ）
に示す通りである。たとえば、液晶の長軸の屈折率を集
光レンズ６の屈折率と略一致させ、入射光の偏光方向
を、液晶の配向方向と平行方向に設定した場合は、光学
的には図５（ａ）のようにみなすことができ、逆に垂直
方向の偏光を入射させた場合は、図５（ｂ）のように見
なすことができる。よって、補償レンズ２０に電圧を印
加しなくても、入射光の偏光方向を切り換えることで、
基板厚みの異なる２種類のディスクに、収差を発生する
ことなく集光させることができるわけである。

【００４４】（第６実施形態）図１６に、第６の実施形
態に係る光ピックアップ装置を示す。この光ピックアッ
プ装置の構成は、図９と全く同様で、補償レンズ２１の
光源側に偏光切換手段１５を有している。図１７に本実
施形態で用いる補償レンズ２１の断面形状を示す。

【００４５】この補償レンズ２１は、集光レンズ１８
と、その収差補償部分１８ｂに形成されているホログラ
ムを覆った複屈折材料２２とで構成されている。複屈折
材料２２は、入射する偏光方向によって屈折率を切り換
えることができるため、どちらか一方の偏光に対する屈
折率を、集光レンズ１８と略同じに設定する。収差補償
部分１８ｂのホログラム形状は、もう一方の屈折率と集
光レンズ１８の屈折率との差によって補償できる形状に
すれば良い。たとえば、その差を図１２に示した液晶の
場合と同様にすると、収差補償部分１８ｂのホログラム
形状は全く同じとなる。入射光の偏光方向を集光レンズ
１８と同じ屈折率を有する方の光軸方向と平行にした場
合は図５（ａ）に、また垂直方向に切り換えることによ
り、図５（ｂ）に示す様に収差を補正できるようにな
る。つまり、前記の実施形態と同様に補償レンズ２０に
電圧を印加しなくても、入射光の偏光方向を切り換える
ことにより、２種類のディスク厚みに対応させることが
できるわけである。

【００４６】今までに、６つの実施形態について説明し
てきたが、上記の各実施形態は、基板厚さの違いによっ
て生じる波面収差のみを補償する場合について記載して
いる。しかしながら、基板厚さが異なると集光すべきデ
ィスクの上面の位置が変わるため、対物レンズとディス
ク間距離（ＷＤ：作動距離）が変化する。そのため設計
より厚い基板のディスクを挿入した場合、または作動距
離が小さくなりサーボ外れを起こした場合などに対物レ
ンズとディスクとが衝突してお互いが傷つく可能性があ
る。また、それに合わせて対物レンズのフォーカス方向
の位置を大きく変える必要があるが、通常はスピンドル
モータが固定されているため、アクチュエータの可動範
囲を大きく設計する必要があるとともに消費電力と発熱
量とが増加する。

【００４７】よって、集光レンズの収差補償部分の形状
は、第２の基板厚みのディスクに集光させる場合に発生
する収差を補償するだけでなく、焦点位置も変えられる
ような手段を付加しても良い。そうすることで、作動距
離の変化も小さくでき、かつ、アクチュエータの負担も
減少させることができる。

【００４８】また、同様に波面収差のみを補償する場
合、基板厚さが変化した際、厚みの増加により傾き誤差
により発生する収差量が増加する。

【００４９】よって、収差補正形状を有している部分の
面積を制限することで補償時に補償レンズのＮＡを変化
させたり、または、透明平板の液晶とは反対側に円形開
口を有する偏光板を取付けて、入射する偏光方向によっ
て透過するビーム径を制限することで補償レンズのＮＡ
を変化させることにより、厚い基板のディスクを対象と
して記録再生する際に補償レンズのＮＡを小さくすれば
良い。同様に、複屈折材料を用いた補償レンズの場合
は、ディスク面側に円形開口を有する偏光板を取り付け
れば良い。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
は、量産性にすぐれ、確実に収差補正が可能でかつ光利
用効率の高い光ピックアップ装置を提供することが可能
となる。更には、以下のような効果がある。集光レンズ
は基本的にガラスや樹脂材料の成形により作製されるも
のであり、１個の集光レンズの片面に標準の集光形状、
もう片面に収差補償形状を有するため、両者の形状の軸
合わせや平行度は成形金型の精度で決定されるものであ
り、金型の精度さえ加工時や組み立て時に調整しておけ
ば、各レンズの１個１個を調整する必要は全く無い。ま
た、常に２焦点を作っている訳ではなく、つまり、どち
らか一方の基板厚みのディスクに合わした焦点しか結ば
ないため、光利用効率が高い。また、ホログラムにより
収差を補償する場合には、液晶層の厚みが略一定にな
り、電圧を印加しても液晶の中の電界分布に不均衡が生
じることが無く、液晶分子の配向状態が均一になり、そ
の結果、屈折率も均一になるため、屈折率むらにより発
生する収差を少なくすることができる。また、ディスク
基板の厚み変化に応じて、補償レンズのＮＡを変化でき
るため、ディスクの傾きに対して発生する収差量を低下
できる。また、焦点位置を変えることで、補償レンズと
ディスクとの間の距離を一定にできるため、レンズとデ
ィスクとが衝突することを避けられる。また、衝突を避
けるために、アクチュエータの可動範囲を大きくする必
要もないため消費電力を低下できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による光ピックアップ装
置を示す概略図である。

【図２】図１における補償レンズの概略構造を示す断面
図である。

【図３】図２における補償レンズの収差補償部分の詳細
形状を示した図である。

【図４】液晶分子の配向状態を示した図である。

【図５】２種類の厚みのディスクを再生する際の、補償
レンズの光学的な状態を簡易的に示した図である。

【図６】２種類の厚みのディスクを再生する際の、補償
レンズの光学的な状態を簡易的に示した図である。

【図７】本発明の第２実施形態による光ピックアップ装
置を示す概略図である。

【図８】図７における補償レンズの概略構造を示す断面
図である。

【図９】本発明の第３実施形態による光ピックアップ装
置を示す概略図である。

【図１０】図９における補償レンズの概略構造を示す断
面図である。

【図１１】本発明の第４実施形態による光ピックアップ
装置を示す概略図である。

【図１２】図１１における補償レンズの概略構造を示す
断面図である。

【図１３】図１２におけるホログラムを上から見た平面
図である。

【図１４】本発明の第５実施形態による光ピックアップ
装置を示す概略図である。

【図１５】図１４における補償レンズの概略構造を示す
断面図である。

【図１６】本発明の第６実施形態による光ピックアップ
装置を示す概路図である。

【図１７】図１６における補償レンズの概略構造を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ホログラムレーザユニット２コリメーターレンズ３立ち上げミラー４補償レンズ５ディスク６集光レンズ６ａレーザ側表面６ｂ収差補償部分７透明平板８液晶層９シール材１０透明電極１１配向膜１２液晶分子１３ガラス基板１４補償レンズ１５偏光切換手段１６補償レンズ１７複屈折材料１８集光レンズ１８ｂ液晶側表面（または収差補償部分）１９ホログラム２０補償レンズ２１補償レンズ２２複屈折材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上山徹男大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者関本芳宏大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの
光ディスクとのどちらにも対応でき、どちらか一方の光
ディスクに光ビームを集光して照射し、該光ディスクに
情報を記録し、または記録した情報を再生する光ピック
アップ装置において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する手段が、透
明平板と集光レンズとの間に液晶が設けられ、該透明平
板と該集光レンズとの各々の液晶側に電極と配向膜とが
後者を液晶側に配して形成されていると共に、該液晶が
複屈折性を有し、その長軸または短軸のいずれかの屈折
率を該集光レンズの屈折率と略一致するように設定さ
れ、かつ、該液晶が該配向膜の配向方向に配向している
構成の補償レンズからなり、該集光レンズは、液晶と反対側の面が第１の厚みのディ
スクに収差なく集光できるよう設計され、該集光レンズ
の液晶側の面が第２の厚みのディスクに集光させる場合
に発生する収差を補償できるような非球面形状を有する
構成となっており、該液晶に与える電圧をオン・オフして液晶の配向状態を
変化させることにより、該補償レンズを通過する光を第
１の厚みのディスクに収差なく集光させ、または第２の
厚みのディスクに収差なく集光させる状態にする光ピッ
クアップ装置。
【請求項２】第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの
光ディスクとのどちらにも対応でき、どちらか一方の光
ディスクに光ビームを集光して照射し、該光ディスクに
情報を記録し、または記録した情報を再生する光ピック
アップ装置において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する手段が、透
明平板と集光レンズとの間に液晶が設けられ、該透明平
板と該集光レンズとの各々の液晶側に配向膜が形成され
ていると共に、該液晶が複屈折性を有し、その長軸また
は短軸のいずれかの屈折率を該集光レンズの屈折率と略
一致するように設定されている構成の補償レンズからな
り、該集光レンズは、液晶と反対側の面が第１の厚みの
ディスクに収差なく集光できるよう設計され、該集光レ
ンズの液晶側の面が第２の厚みのディスクに集光させる
場合に発生する収差を補償できるような非球面形状を有
する構成となっており、該集光レンズより光源側に設けられた偏光切換手段によ
り、液晶に入射する光の偏光方向を変化させることによ
り、該補償レンズを通過する光を第１の厚みのディスク
に収差なく集光させ、または第２の厚みのディスクに収
差なく集光させる状態にする光ピックアップ装置。
【請求項３】第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの
光ディスクとのどちらにも対応でき、どちらか一方の光
ディスクに光ビームを集光して照射し、該光ディスクに
情報を記録し、または記録した情報を再生する光ピック
アップ装置において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する手段が、集
光レンズと１軸性の複屈折材料からなる膜とからなり、
該集光レンズは、ディスクと反対側の面が第１の厚みの
ディスクに収差なく集光できるよう設計され、該集光レ
ンズのディスク側の面が第２の厚みのディスクに集光さ
せる場合に発生する収差を補償できるような非球面形状
を有し、該収差を補償する面上に該１軸性の複屈折材料
からなる膜が設けられている構成となっており、該集光レンズより光源側に設けられた偏光切換手段によ
り、液晶に入射する光の偏光方向を変化させることによ
り、該補償レンズを通過する光を第１の厚みのディスク
に収差なく集光させ、または第２の厚みのディスクに収
差なく集光させる状態にする光ピックアップ装置。
【請求項４】第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの
光ディスクとのどちらにも対応でき、どちらか一方の光
ディスクに光ビームを集光して照射し、該光ディスクに
情報を記録し、または記録した情報を再生する光ピック
アップ装置において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する手段が、透
明平板と集光レンズとの間に液晶が設けられ、該透明平
板と該集光レンズとの各々の液晶側に電極と配向膜とが
後者を液晶側に配して形成されていると共に、該液晶が
複屈折性を有し、その長軸または短軸のいずれかの屈折
率を該集光レンズの屈折率と略一致するように設定さ
れ、かつ、該液晶が該配向膜の配向方向に配向している
構成の補償レンズからなり、該集光レンズは、液晶と反対側の面が第１の厚みのディ
スクに収差なく集光できるよう設計され、該集光レンズ
の液晶側の面が第２の厚みのディスクに集光させる場合
に発生する収差を補償できるようなホログラムに形成さ
れた構成となっており、該液晶に与える電圧をオン・オフして液晶の配向状態を
変化させることにより、該補償レンズを通過する光を第
１の厚みのディスクに収差なく集光させ、または第２の
厚みのディスクに収差なく集光させる状態にする光ピッ
クアップ装置。
【請求項５】第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの
光ディスクとのどちらにも対応でき、どちらか一方の光
ディスクに光ビームを集光して照射し、該光ディスクに
情報を記録し、または記録した情報を再生する光ピック
アップ装置において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する手段が、透
明平板と集光レンズとの間に液晶が設けられ、該透明平
板と該集光レンズとの各々の液晶側に配向膜が形成され
ていると共に、該液晶が複屈折性を有し、その長軸また
は短軸のいずれかの屈折率を該集光レンズの屈折率と略
一致するように設定されている構成の補償レンズからな
り、該集光レンズは、液晶と反対側の面が第１の厚みのディ
スクに収差なく集光できるよう設計され、該集光レンズ
の液晶側の面が第２の厚みのディスクに集光させる場合
に発生する収差を補償できるようなホログラムに形成さ
れた構成となっており、該集光レンズより光源側に設けられた偏光切換手段によ
り、液晶に入射する光の偏光方向を変化させることによ
り、該補償レンズを通過する光を第１の厚みのディスク
に収差なく集光させ、または第２の厚みのディスクに収
差なく集光させる状態にする光ピックアップ装置。
【請求項６】第１の厚みの光ディスクと第２の厚みの
光ディスクとのどちらにも対応でき、どちらか一方の光
ディスクに光ビームを集光して照射し、該光ディスクに
情報を記録し、または記録した情報を再生する光ピック
アップ装置において、該光ディスクに光ビームを集光して照射する手段が、集
光レンズと１軸性の複屈折材料からなる膜とからなり、
該集光レンズは、ディスクと反対側の面が第１の厚みの
ディスクに収差なく集光できるよう設計され、該集光レ
ンズのディスク側の面が第２の厚みのディスクに集光さ
せる場合に発生する収差を補償できるようなホログラム
に形成され、該ホログラム面上に該１軸性の複屈折材料
からなる膜が設けられている構成となっており、該集光レンズより光源側に設けられた偏光切換手段によ
り、液晶に入射する光の偏光方向を変化させることによ
り、該補償レンズを通過する光を第１の厚みのディスク
に収差なく集光させ、または第２の厚みのディスクに収
差なく集光させる状態にする光ピックアップ装置。