JPH1069672A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の装置で、基板厚さが異なる複数種の光
記録媒体に対して少なくとも情報の再生を行うことがで
きる光ピックアップを提供する。 【解決手段】 半導体レーザ１と、一軸性複屈折結晶か
らなるプリズム２と、プリズム２の第一面に設けた偏光
膜３と、この偏光膜３で反射される偏光の状態をＴＮ効
果で選択的に９０゜変換する液晶セル５と、液晶セル５
を経た偏光の状態に応じて異なる焦点位置に集光させる
集光手段７と、集光手段７と液晶セル５の間に設けたホ
ログラム６と、ホログラム６で回折される±１次回折光
を受光する第１光検出器8-1,8-2 と、ホログラム６を透
過する０次光がプリズム２を屈折透過してできる常光と
異常光とを受光する第２光検出器9-1,9-2 と、半導体レ
ーザ１とプリズム２と液晶セル５と第１および第２光検
出器8-1,8-2,9-1,9-2 を設けた半導体基板１４とからな
る光ピックアップとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報記録媒体の
記録面に対して、光源からの光ビームを集束手段によっ
て集束させて照射し、情報の記録、情報の再生、情報の
消去の少なくとも一つを行う情報記録再生装置に用いら
れる光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来技術】近年、マルチメディアに対する関心が高ま
っており、そのマルチメディアシステムにおいては、静
止画、動画などの大容量のデジタル映像データなどの情
報を扱うことが予想されている。現在、これらの情報を
扱う大容量光記録媒体としては、最も広く普及している
コンパクトディスク（ＣＤ）や、情報の記録および消去
も可能な光磁気ディスク（ＭＯ）、情報の容量がＣＤの
約７．５倍のデジタルバーサイタルディスク（ＤＶＤ）
等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、光記
録媒体は多種存在しており、当然、それらの記録媒体の
情報を１つのドライブ装置で再生することが強く望まれ
る。しかしながら、上述した光記録媒体は、記録密度が
異なる上、基板厚さも異なっている（ＣＤは１．２ｍ
ｍ、ＭＯは１．２ｍｍ、ＤＶＤは０．６ｍｍ）。例え
ば、ＭＯとＤＶＤでは基板の厚さの差が０．６ｍｍあ
り、それぞれの媒体に対応した対物レンズを用いて情報
を再生しなければならない。１つのドライブ装置にＤＶ
Ｄ、ＭＯ専用の対物レンズを搭載した光ピックアップを
２個設けてそれぞれの媒体の情報を再生するという方式
も考えられるが、ドライブ装置の構造が複雑になる上、
価格も高くなってしまうという問題がある。

【０００４】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、単一の装置で、基板厚さが異なる複数種
の光記録媒体に対して少なくとも情報の再生を行い得る
ようにした光ピックアップを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明は、記録媒体に対して情報を光学的に記
録および再生の少なくとも一方を行う情報記録再生装置
における光ピックアップにおいて、偏光を出射する半導
体レーザと、この半導体レーザからの偏光を反射させる
第１の面を有する一軸性複屈折結晶からなるプリズム
と、このプリズムの第１の面に設けた偏光膜と、この偏
光膜で反射される前記半導体レーザからの偏光の状態
を、ネマティック液晶のＴＮ効果を用いて選択的に９０
゜変換する液晶セルと、この液晶セルを経た偏光を、そ
の偏光状態に応じて、異なる焦点位置に集光させるよう
に前記記録媒体に照射する集光手段と、この集光手段と
前記液晶セルとの間に設けたホログラムと、前記記録媒
体で反射され、前記集光手段を経て前記ホログラムに入
射する戻り光のうち、該ホログラムで回折させる＋１次
回折光および−１次回折光の少なくとも一方を受光する
第１の光検出器と、前記ホログラムを透過する０次光が
前記プリズムを屈折透過してできる常光および異常光を
受光する第２の光検出器と、前記半導体レーザ、前記プ
リズム、前記液晶セル、前記第１および第２の光検出器
を設けた半導体基板とから構成されている。

【０００６】また、前記半導体基板および前記半導体基
板上に配置した各素子は、カバーによって覆われること
で気密封止されることが、光ピックアップの小型化の面
で望ましい。また、前記半導体基板と前記液晶セルの接
地端子を共通にすることが、光ピックアップの小型化、
低コスト化の面で望ましい。

【０００７】また、前記集光レンズは、複屈折性の材料
で作成された複屈折レンズで構成することが、光ピック
アップの構成を安価にする面で望ましい。また、前記集
光レンズは、偏光ホログラムレンズで構成するのが、安
価に構成する面で望ましい。

【０００８】

【作用】液晶セルに印加する電圧を制御することで、基
板厚の厚い光記録媒体（例えば、基板厚１．２ｍｍのＣ
ＤやＭＯ）や基板厚の薄い光記録媒体（例えば、基板厚
０．６ｍｍのＤＶＤやＭＯ）のそれぞれの記録面に光ス
ポットを照射することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の光ピ
ックアップの実施形態を示している。この光ピックアッ
プは、ＭＯとＤＶＤの両媒体の情報を再生可能とするも
のである。以下、この光ピックアップの構成について図
１および図２を参照して説明する。

【００１０】１は半導体レーザ１であって、半導体基板
１４上に形成された台上に配置されている。２はこの半
導体レーザ１からの出射光を反射させる第１面2aを有す
る一軸性複屈折結晶であるニオブ酸リチウムからなる三
角プリズム２であり、第２面2bでもって半導体基板１４
上に配置されている。この三角プリズム２を構成する一
軸性複屈折結晶の光学軸2cの方向は、後述するＭＯから
の戻り光の光軸に垂直な面内で、Ｓ偏光方向に対して４
５゜傾いた方向とする。

【００１１】３はこの三角プリズム２の第１面2aに施さ
れた偏光膜であり、その偏光特性はＳ偏光成分の反射率
が５０％、Ｐ偏光成分の透過率が８０％以上である。４
は偏光膜３が施された三角プリズム２の第１面2a上にそ
の斜面4aが貼り付けられたガラスの三角プリズムであ
り、その斜面4aと鋭角を成す一方の第１面4bは半導体レ
ーザ１と対向し、他方の第２面4cは後述する対物レンズ
と光学的に対向するように形成されている。５は液晶セ
ルであって、その印加電圧によって入射直線偏光の偏光
面を選択的に９０゜回転させて出射させるＴＮ効果を有
する。液晶セル５について更に詳細に説明すれば、液晶
セル５は２枚の透明電極板の間に、誘電異方性が正のネ
マティック液晶を数〜数百μｍの厚さで挟み込み、その
分子配向を２枚の透明電極板間で９０゜連続的にねじら
せている。そして、この液晶セル５には電圧を印加する
ための電源と、印加電圧を調整するための電圧制御回路
とが電気的に接続されている（図３参照）。

【００１２】６はガラス基板からなるホログラム素子で
あって、その表面にはホログラムパターン6aが形成され
ており、後述するカバー上に配置されている。７は光記
録媒体（ＭＯ、ＤＶＤ）に光を集光するための対物レン
ズであって、複屈折性を有している。後述するが、Ｓ偏
光が入射された場合には、焦点距離が短くなり、ＤＶＤ
に対応し、Ｐ偏光が入射された場合には、焦点距離が長
くなり、ＭＯに対応するよう形成されている。

【００１３】8-1 、8-2 は、光記録媒体からの戻り光で
あって、ホログラムパターン6aで回折される±１次光を
受光する第１の光検出器であって、半導体基板１４に形
成されている。9-1 、9-2 は、光記録媒体からの戻り光
であって、三角プリズム２で分離される常光と異常光を
受光する第２の光検出器であって、半導体基板１４に形
成されている。１０は半導体レーザ１からの光ビームの
一部を受光し、半導体レーザ１の出力をモニタするため
の第３の光検出器である。

【００１４】半導体基板１４はベース１１上に配置され
ており、そのベース１１の近傍にはリード端子１２が設
けられている。リード端子１２には半導体レーザ１のア
ノードと第１、第２、第３の光検出器8-1,8-2 、9-1,9-
2 、10のカソードと液晶セル５とが電気的に接合されて
いる。つまり、リード端子１２は共通の接地端子になっ
ており、リード端子１２の本数を削減できるように構成
している。そして、ベース１１上にカバー１３が固着さ
れ、ベース１１およびカバー１３によって半導体基板１
４および半導体基板１４上に配置された各光学素子が覆
われる。

【００１５】第１の光検出器8-1 、8-2 は、光記録媒体
の記録トラックと平行な分割線で分割した３分割受光領
域8a,8b,8c、8d,8e,8fから成る。第２の光検出器9-1 、
9-2 は、具体的には三角プリズム２による常光および異
常光の屈折により発生する非点収差の焦線位置近傍に位
置するように半導体基板１４に形成される。

【００１６】以下、この実施例の動作について説明す
る。半導体レーザ１からの出射光は偏光膜３に対してＳ
偏光となるような直線偏光である。この出射光はガラス
三角プリズム４をその第１面4bから入射して斜面4aから
出射し、偏光膜３に入射する。この偏光膜３でその偏光
特性によって、入射された光の５０％が反射され、５０
％が透過される。反射された光はガラス三角プリズム４
の第２面4cから出射され、液晶セル５にＳ偏光の直線偏
光で入射する。

【００１７】液晶セル５に印加する電圧は、ＭＯから情
報を再生する場合とＤＶＤから情報を再生する場合とで
は異なる。また、光検出器からの出力の演算についても
ＭＯの場合とＤＶＤの場合とでは異なるので、以下、Ｍ
Ｏの場合とＤＶＤの場合とを分けて説明する。まず、Ｍ
Ｏから情報を再生しようとする場合について図３Ａを参
照して説明する。

【００１８】ＭＯの場合、その基板厚が大きく、対物レ
ンズ７から記録面までの距離が大きくなる。よって、対
物レンズ７にはＰ偏光を入射させる必要がある。このた
め、液晶セル５にはしきい値以下の電圧が印加される
（または電圧を印加しない）。しきい値以下の電圧であ
れば、液晶セル５のネマティック液晶は分子配向を維持
し、入射してくるＳ偏光の偏光面を９０゜回転させＰ偏
光に変換する。

【００１９】液晶セル５から出射されたＰ偏光は対物レ
ンズ７に入射する。この対物レンズ７は複屈折性を有し
ているので、Ｐ偏光で入射された光は焦点距離ｆ１離れ
た位置（ＭＯの記録面に相当）に光スポットを形成する
ことになる。ＭＯからの戻り光の偏光成分は、その大部
分がＰ偏光成分であるが、ＭＯの磁化の方向に応じてわ
ずかに回転するので（カー効果）、若干Ｓ偏光成分も含
まれることになる。

【００２０】このＭＯからの戻り光は、元の経路をたど
り再びホログラム素子６のホログラムパターン6aに入射
し、０次光と±１次回折光とに分離される。±１次光は
ホログラムパターン6aの作用により、光軸方向に互いに
逆方向の像点移動が与えられ、それぞれ第１の光検出器
8-1 、8-2 の受光領域8a,8b,8c、8d,8e,8fに入射する。

【００２１】したがって、フォーカスエラー信号ＦＥＳ
は、受光領域8a乃至8fのそれぞれの出力をIa乃至Ifとす
ると、ビームサイズ法を用いて、 ＦＥＳ＝（Ia＋Ie＋Ic）−（Id＋Ib＋If） により得ることができる。また、トラッキングエラー信
号ＴＥＳは、プッシュプル法により、 ＴＥＳ＝（Ia＋If）−（Ic＋Id） により得ることができる。

【００２２】また、戻り光のうちホログラム６を０次光
で透過する光は、再び液晶セル５に入射する。液晶セル
５に印加されている電圧はしきい値以下なので、入射さ
れる光のＳ偏光成分はＰ偏光成分に、Ｐ偏光成分はＳ偏
光成分に互いに変換されて液晶セル５を出射することに
なる。液晶セル５を出射した戻り光は、ガラス三角プリ
ズム４および偏光膜３を透過し、三角プリズム２にその
第１面2aから入射する。三角プリズム２に入射した戻り
光は、三角プリズム２が有する一軸性複屈折結晶の作用
によって常光および異常光とに分離され、また、光学軸
2cの方向が戻り光の光軸に垂直な面内でＳ偏光方向に対
して４５゜傾いているので、戻り光の偏光方向は光学軸
2cに対して角度が変化し、常光および異常光の強度が変
化することになる。分離された常光および異常光は、そ
れぞれ三角プリズム２の第２面2bから出射され、第２の
光検出器9-1 、9-2 の受光領域9a、9bに入射される。こ
の受光領域9a、9bで常光および異常光の強度変化を検出
すれば、ＭＯに記録された情報信号を得ることができ
る。すなわち、受光領域9a、9bのそれぞれの出力はJa、
Jbとすると、情報信号ＳＭＯは、 ＳＭＯ＝Ja−Jb により得ることができる。

【００２３】次に、ＤＶＤから情報を再生しようとする
場合について図３Ｂを参照して説明する。ＤＶＤの場
合、その基板厚が薄く、対物レンズ７から記録面までの
距離が小さい。よって、対物レンズ７にはＳ偏光を入射
させる必要がある。このため、液晶セル５にはしきい値
以上の電圧が印加される。しきい値以上の電圧を印加す
れば、液晶セル５のネマティック液晶は分子配向を電場
方向に傾いて、９０゜の旋光性が消失し、入射してくる
Ｓ偏光の偏光面を回転することなく出射させる。

【００２４】Ｓ偏光でもって液晶セル５から出射された
光は対物レンズ７に入射する。この対物レンズ７は複屈
折性を有しているので、Ｓ偏光で入射された光は焦点距
離ｆ１よりも短い焦点距離ｆ２離れた位置（ＤＶＤの記
録面に相当）に光スポットを形成することになる。ＤＶ
Ｄからの戻り光は、対物レンズ７を透過し、ホログラム
素子６のホログラム6aに入射し、０次光と±１次回折光
に分離される。±１次回折光は直接第１の光検出器8-1
、8-2 に受光され、ＭＯの場合と同様にフォーカスエ
ラー信号ＦＥＳおよびトラッキングエラー信号ＴＥＳが
得られる。０次光は、液晶セル５に入射されるが、印加
電圧がしきい値以上であるため戻り光の偏光成分はＳ偏
光成分のままとなる。

【００２５】液晶セル５を出射した戻り光は、ガラスプ
リズム４、偏光膜３を透過し、三角プリズム２に入射
し、そこで常光および異常光に分離される。分離された
常光および異常光は三角プリズム２から出射し、それぞ
れ第２の光検出器9-1 、9-2 の受光領域9a、9bに受光さ
れ、それぞれの出力Ja、JbからＤＶＤに記録された情報
信号ＳＤＶＤを得ることができる。しかし、この情報信
号ＳＤＶＤを得るための出力Ja、Jbの演算はＭＯの場合
と異なり、 ＳＤＶＤ＝Ja＋Jb となる。

【００２６】したがって、ＭＯから情報を再生する場合
とＤＶＤから情報を再生する場合とでは、液晶セル５に
印加する電圧を制御することと、情報信号を得るための
第２の光検出器9a、9bからの出力演算回路を切り換える
ことが必要となる。このように構成することによって、
基板厚が異なるＭＯ（基板厚さ１．２ｍｍ）とＤＶＤ
（基板厚さ０．６ｍｍ）に対して単一のドライブ装置で
情報の再生が可能となる。また、再生のみならず、情報
の記録あるいは消去についても可能である。

【００２７】また、ＤＶＤの情報信号ＳＤＶＤは第２の
光検出器9-1 、9-2 から得るのではなく、第１の光検出
器8-1 、8-2 の和信号で得てもよい。すなわち、 ＳＤＶＤ＝Ia＋Ib＋Ic＋Id＋Ie＋If として得てもよい。つぎに、対物レンズの材質と液晶セ
ルの使用範囲との組み合わせと、その組み合わせにおけ
る情報信号検出用の光検出器の互換性の関係を図４に示
す。

【００２８】図４に示される通り、複屈折性結晶を材質
とする対物レンズと液晶セルとの組み合わせは、情報信
号検出用光検出器のＭＯ(1.2mm) とＤＶＤ(0.6mm) 、Ｃ
Ｄ(1.2mm) とＤＶＤ(0.6mm) 、およびＭＯ(1.2mm) とＭ
Ｏ(0.6mm) との互換性を提供する。また、複屈折性結晶
を材質とする対物レンズと透過する光束の中央部分のみ
に液晶セルを配置する場合との組み合わせでは、ＣＤ
(1.2mm) とＤＶＤ(0.6mm) との互換性を提供する。尚、
ここで述べる中央部分とはＮＡが０．４５程度のことを
いう。

【００２９】また、対物レンズを液晶レンズとした場合
（この場合、液晶セルは使用しない）、情報信号用の光
検出器の互換性は提供できない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれぱ、
液晶セルに印加する電圧を制御することにより、基板厚
の厚い光記録媒体および基板厚の薄い光記録媒体のそれ
ぞれの光記録媒体の記録面に対して光スポットを照射す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の光ピックアップの構成を示
す斜視図である。

【図２】 図２は、本発明の光ピックアップの構成を示
す側面図である。

【図３】 図３は、液晶セルに印加する電圧の大きさに
よって、焦点距離が変わることを示す図である。

【図４】 図４は、対物レンズの材質、光束に対する液
晶セルの範囲と情報信号用光検出器の互換性との関係を
示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ プリズム ３ 偏光膜 ４ ガラス三角プリズム ５ 液晶セル ６ ホログラム ７ 対物レンズ ８ 第１の光検出器 ９ 第２の光検出器 １０ 第３の光検出器 １１ ベース １２ リード端子 １３ カバー １４ 半導体基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録媒体に対して情報を光学的に記録およ
   び再生の少なくとも一方を行う情報記録再生装置におけ
   る光ピックアップにおいて、 偏光を出射する半導体レーザと、 この半導体レーザからの偏光を反射させる第１の面を有
   する一軸性複屈折結晶からなるプリズムと、 このプリズムの第１の面に設けた偏光膜と、 この偏光膜で反射される前記半導体レーザからの偏光の
   状態を、ネマティック液晶のＴＮ効果を用いて選択的に
   ９０゜変換する液晶セルと、 この液晶セルを経た偏光を、その偏光状態に応じて、異
   なる焦点位置に集光させるように前記記録媒体に照射す
   る集光手段と、 この集光手段と前記液晶セルとの間に設けたホログラム
   と、 前記記録媒体で反射され、前記集光手段を経て前記ホロ
   グラムに入射する戻り光のうち、該ホログラムで回折さ
   せる＋１次回折光および−１次回折光の少なくとも一方
   を受光する第１の光検出器と、 前記ホログラムを透過する０次光が前記プリズムを屈折
   透過してできる常光および異常光を受光する第２の光検
   出器と、 前記半導体レーザ、前記プリズム、前記液晶セル、前記
   第１および第２の光検出器を設けた半導体基板とから成
   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記載の光ピックアップにおいて、 前記半導体基板および前記半導体基板上に配置した各素
   子を覆うカバーを有し、該カバーによって気密封止する
   ことを特徴とする光ピックアップ。
3. 【請求項３】請求項２記載の光ピックアップにおいて、 前記半導体基板と、前記液晶セルの接地端子を共通にし
   たことを特徴とする光ピックアップ。