JP3949793B2 - 光ピックアップ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板厚の異なる記録媒体に対して、情報の記録および再生の少なくとも一方を行う光記録再生装置の光ピックアップに関する。
【０００２】
【従来技術】
基板厚の異なる２種類の記録媒体（光ディスク）に対して情報の記録再生を行う光ピックアップとしては、例えば特開平６−３３３２５５号公報に開示された光ピックアップが知られている。
【０００３】
この特開平６−３３３２５５号公報に開示されている光ピックアップは、図３及び図４に図示するように、基板厚の薄い光ディスク１３１に対応して設計された対物レンズ１０３ａと、基板厚の厚い光ディスク１４１に対応して設計された対物レンズ１０３ｂとを有し、これらの対物レンズ１０３ａおよび１０３ｂはレンズホルダ１０４に固着されている。レンズホルダ１０４は、固定部材１０８と一端で結合された磁気ヨーク１０２の上に配置されたマグネット１０１ａおよび１０１ｂ間に位置し、４本の金属サスペンション１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ（１０７ａ，１０７ｂのみ図示）を介して、フォーカス方向及びトラッキング方向に並進できるように支持されている。
【０００４】
レンズホルダ１０４をフォーカス方向に駆動し位置制御するフォーカシングコイルはレンズホルダ１０４に直接巻回され、レンズホルダ１０４をトラッキング方向に駆動し位置制御するトラッキングコイルはレンズホルダ１０４に固着されている。マグネット１０１ａおよび１０１ｂは磁気ヨーク１０２に固定されており、磁気回路を構成している。
【０００５】
光学台１１６にはビーム分離ミラー１１２、ビームスプリッタ１１３、半導体レーザ１１４、フォトディテクタ１１５が配設されている。磁気ヨーク１０２は光学台１１６にネジ等の固定手段で固定されている。光学台１１６は図示しないキャリヤに保持されて、トラッキング方向に移動でき、光ディスク１３１や光ディスク１４１の記録範囲の全域に記録することができるようになっている。
【０００６】
図４（ａ）では対物レンズ１０３ａ、１０３ｂと光ディスク１３１との集光状態を示している。図３において半導体レーザ１１４から出射された光ビーム１１７は光ビーム分離ミラー１１２で２つの光ビーム１１７ａ、１１７ｂに分離されて両対物レンズ１０３ａ、１０３ｂに同時に入射され、記録膜１３１ｂ上に収束光として照射される。
【０００７】
対物レンズ１０３ａは光ディスク１３１に対応するように設計されているので、その収束光は記録膜１３１ｂの位置で最適光スポットを形成するが、対物レンズ１０３ｂは光ディスク１３１との間で光学特性つまり集光特性が不適当であるからその収束光は十分に収束されない。よって、フォトディテクタ１１５によって受光されるのは対物レンズ１０３ａからの反射光であって、この反射光に基づいてフォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号が検出され、結果として対物レンズ１０３ａで記録再生されることになる。
【０００８】
対物レンズ１０３ｂからの反射光は、記録膜１３１ｂ上で収束されないため散乱してしまい、フォトディテクタ１１５に十分に入射されない（もしくはノイズが多くなってしまう）。
【０００９】
また、図４（ｂ）において、対物レンズ１０３ｂは光ディスク１４１の光学特性に対応して設計されているので、この対物レンズ１０３ｂによる収束光は記録膜１４１ｂの位置で最適光スポットを形成するが、対物レンズ１０３ａは光ディスク１４１の光学特性に対し不適当であるからその収束光は十分に収束されない。
【００１０】
よって、光ディスク１４１の場合には対物レンズ１０３ｂによって記録されることになる。
さらに、図４（ａ）、図４（ｂ）において、ビーム分離ミラー１１２には光ビーム１１７を２つの光ビーム１１７ａ、１１７ｂに分離するために２つのミラー面１１２ａとハーフミラー面１１２ｂが形成されている。ハーフミラー面１１２ｂは光ビーム１１７を１００％反射せず、対物レンズ１０３ａを介して光ディスク１３１に投射するのに適した光ビーム１１７ａのパワーを得る透過率をもって設計され、ハーフミラー面１１２ｂで反射される光ビーム１１７ｂについては対物レンズ１０３ｂを介して光ディスク１４１に投射するのに適したパワーが得られるようにしている。
【００１１】
これによって、異なる光学特性、特に基板厚の異なる光ディスク１３１、１４１に対して互換が可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した光ピックアップは以下に挙げる問題点を有している。
半導体レーザ１１４から射出される光ビームを対物レンズ１０３ａと１０３ｂにそれぞれ分離するのにハーフミラー面１１２ｂを用いており、常に２つの光ビーム１１７ａ、１１７ｂを光ディスクに照射させている。しかしこのハーフミラー面１１２によって２つの光ビーム１１７ａ、１１７ｂに分離することにより、光効率が約半分になってしまうので、記録再生を行うには半導体レーザ１１４は通常の約２倍のパワーの光ビームを射出しなければならない。
【００１３】
また、選択されない対物レンズからの反射光は散乱するためフォトディテクタ１１５には迷光として検出される。この迷光はノイズとなるため、フォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号に影響が出てしまうことがある。
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決し、異なる基板厚の２種類の光ディスクに対して記録及び再生の少なくとも一方を行うことができ、かつ光量の損失をほとんど無くし光効率の良い光ピックアップを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、光を射出する光源手段と、前記光源手段から射出された光の偏光の状態を、ネマティック液晶のＴＮ効果を用いて選択的に９０゜変化させる偏光切り換え手段と、前記偏光切り換え手段を経た光の偏光方向に応じて、その光を第１の光路と第２の光路に切り換える偏光ビームスプリッタと、前記第１の光路上に配置され、第１の基板厚を有する第１の記録媒体に応じて設計された第１の対物レンズと、前記第２の光路上に配置され、前記第１の基板厚とは異なる第２の基板厚を有する第２の記録媒体に応じて設計された第２の対物レンズと、を有する光ピックアップにおいて、前記偏光ビームスプリッタのビームスプリッタ面を反射するＰ偏光成分の割合をＲｐ、Ｓ偏光成分の割合をＲｓとしたとき、０＜Ｒｐ＜５０＜Ｒｓ＜１００（％）となるように前記ビームスプリッタ面を構成するとともに、前記偏光ビームスプリッタと前記第１の対物レンズとの間の前記第１の光路上または前記偏光ビームスプリッタと前記第２の対物レンズとの間の前記第２の光路上に１／２波長板を配置したことを特徴とするものである。
さらに、本発明の好適実施の形態においては、前記１／２波長板を前記偏光ビームスプリッタに接合して配置したことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態にかかる光ピックアップについて図１及び図２を参照して説明する。図１は全体の光学系を示す概略図、図２は対物レンズ周辺の側面図である。
【００１７】
まず、図１、図２を参照して、光ピックアップの構成を説明する。
１は光ビームを射出する光源の半導体レーザである。２は半導体レーザ１から射出された光ビームを平行光にするコリメータレンズである。３は一部の平行光を前方モニター用光検出器４方向へさし向けるハーフミラー、５は２枚の透明電極板５ａ，５ｂの間にネマティック液晶５ｃが分子配向を透明電極基板の上下へ９０゜連続にねじられるようにして介在している液晶セルである。なお、５ｄは透明電極基板５ａ，５ｂに電圧を印加しネマティック液晶５ｃの分子配向を切り換える電源である。
【００１８】
この液晶セル５についてさらに詳細に説明する。
液晶セル５は２枚の透明電極基板５ａ，５ｂの間に誘電異方性が正のネマティック液晶５ｃを数μｍ〜数百μｍの厚さにサンドイッチし、その分子配向を２枚の透明電極基板５ａ，５ｂ間で９０゜連続的にねじらせている。液晶セル５は、その印加電圧によって入射直線偏光の偏光方向を選択的に９０゜回転させて出射させる。即ち、印加される電圧が、あるしきい値未満では、ネマティック液晶５ｃは２枚の透明電極基板５ａ，５ｂ間で９０゜連続的にねじれた分子配向を維持し、入射直線偏光の偏光方向を９０゜回転させて射出させる。これに対して、印加電圧がしきい値以上だと、ネマティック液晶５ｃは、その分子配向が電場方向に傾いて９０゜の旋光性を消失し、入射直線偏光の偏光方向を回転させることなく射出させる。
【００１９】
６は偏光ビームスプリッタで、ビームスプリッタ面６ａと全反射面６ｂが形成されている。ビームスプリッタ面６ａはＰ偏光成分を２０％反射（Ｒｐ＝２０％）、Ｓ偏光成分を８０％反射（Ｒｓ＝８０％）、Ｐ偏光成分を８０％透過（Ｔｐ＝８０％）、Ｓ偏光成分を２０％透過（Ｔｓ＝２０％）させる特性を持っている。全反射面６ｂには光を全反射させるためのコーティングが施されている。
【００２０】
７は１／２波長板で、ビームスプリッタ面６ａと後述する対物レンズ９の間の光路中に位置するように、ビームスプリッタ６に接着剤等によって接合されている。１／２波長板７は、対物レンズ９を介して光ディスクに照射される光ビームの直線偏光の方向を、光ディスクの情報トラックの接線方向に対して平行にするために、１／２波長板７に入射された光ビームの直線偏光の偏光面を回転させる作用を有する。
【００２１】
８は偏光ビームスプリッタ６から射出された光ビームを対物レンズ方向に反射させる立ち上げ反射ミラーである。偏光ビームスプリッタ６から射出された光ビームは光ディスクの記録面と平行な面内を進行するものであるので、その光ビームを光ディスクの記録面と垂直な方向に立ち上げることにより対物レンズに光ビームを入射させるものである。
【００２２】
９，１０は対物レンズであって、対物レンズ９は基板厚１．２ｍｍの光磁気ディスク（ＭＯ１）用に設計されており、対物レンズ１０は基板厚０．６ｍｍの光磁気ディスク（ＭＯ２）用に設計されている。なお、図示されてはいないが、対物レンズ９，１０はホルダに保持されており、対物レンズ９，１０を光ディスクの記録面に対し垂直な方向（フォーカシング方向）に駆動させるためのフォーカシングコイル及び光ディスクの情報トラックの接線方向に対し垂直な方向（トラッキング方向）に駆動させるためのトラッキングコイル等の駆動コイルが固着されている。
【００２３】
１１は１／２波長板で、ビームスプリッタ６と後述する光検出器との間の光路中に配置される。ビームスプリッタ６の反射光を出射する面上に接合してもよい。この１／２波長板は入射されてくる光ディスクからの反射光の偏光面を４５゜回転させる作用を有している。
【００２４】
１２は偏光ビームスプリッタで、光ディスクからの反射光をビームスプリッタ面１２ａでＳ偏光成分を反射、Ｐ偏光成分を透過させる作用を有している。１３，１４は光検出器で、光検出器１３はＰ偏光成分を受光し、光検出器１４はＳ偏光成分を受光する。
【００２５】
次に作用について説明する。
半導体レーザ１から出射された発散光ビームはコリメータレンズ２によって平行光ビームにされる。なお、半導体レーザ１から射出された光ビームはＳ偏光の直線偏光として説明する。平行光ビームはハーフミラー３に入射し、そこで一部の光ビームが反射され、前方モニター用光検出器４に受光される。前方モニター用光検出器４で受光された受光量に応じて、半導体レーザ１の出射パワーが制御される。ハーフミラー３を透過した光ビームは液晶セル５に入射し、その偏光方向が情報を再生しようとする光ディスクに応じて制御される。
【００２６】
情報の再生を行おうとしている光ディスクが基板厚の厚い光磁気ディスクＭＯ１の場合、電源５ｄは液晶セル５の透明電極基板５ａ，５ｂにしきい値以上の電圧を印加し、Ｓ偏光のまま射出させる。この光ビームは偏光ビームスプリッタ６に入射し、ビームスプリッタ面６ａで反射され、１／２波長板７に入射する。１／２波長板７は、入射するＳ偏光の直線偏光の偏光面を９０゜回転させるように、その主断面の方向が設定されており、入射されたＳ偏光の光ビームは偏光面を９０゜回転させられ、Ｐ偏光と同じ偏光面を持つ光ビームとなって射出される。この光ビームは立ち上げ反射ミラー８によって反射され対物レンズ９に照射される。光ビームは対物レンズ９によって光磁気ディスクＭＯ１に集光照射され、光磁気ディスクＭＯ１の記録面上に光スポットが形成される。この光スポットはＰ偏光の直線偏光であり、その直線偏光の方向（偏光面の方向）は、情報トラックの接線方向に対し平行な関係である。
【００２７】
光磁気ディスクＭＯ１から反射した光ビームは、磁化の方向によって偏光面が±θK（カー回転角）の範囲で回転し、逆の経路を辿りビームスプリッタ面６ａを透過し、１／２波長板１１に入射して、その偏光面を４５゜偏光面を回転させられる。偏光ビームスプリッタ１２でＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離され、それぞれ光検出器１３および光検出器１４に受光される。そして、光検出器１３，１４の出力から情報信号及び各サーボ信号を検出される。
【００２８】
次に、情報の再生を行おうとしている光ディスクが基板厚の薄い光磁気ディスクＭＯ２の場合、電源５ｄは液晶セル５の透明電極基板５ａ，５ｂに電圧を印加しない（もしくは、しきい値未満の電圧を印加）。したがって、液晶セル５に入射されたＳ偏光の直線偏光の光ビームはＰ偏光の直線偏光の光ビームに変換されて射出される。この光ビームは偏光ビームスプリッタ６に入射し、ビームスプリッタ面６ａを透過、全反射面６ｂを反射してビームスプリッタ６を出射する。この光ビームは立ち上げ反射ミラー８によって反射され、光磁気ディスクＭＯ２用の対物レンズ１０に照射される。光ビームは対物レンズ１０によって光磁気ディスクＭＯ２に集光照射され、光磁気ディスクＭＯ２の記録面上に光スポットが形成される。この光スポットはＰ偏光の直線偏光であり、その直線偏光の方向（偏光面の方向）は、情報トラックの接線方向に対し平行な関係である。つまり、光磁気ディスクＭＯ１及び光磁気ディスクＭＯ２にそれぞれ入射する光ビームはＰ偏光の直線偏光であり、かつ、情報トラックの接線方向に対し平行になる。
【００２９】
光磁気ディスクＭＯ２から反射した光ビームは、磁化の方向によって偏光面が±θK（カー回転角）の範囲で回転し、逆の経路を辿りビームスプリッタ面６ａで反射し、１／２波長板１１に入射して、その偏光面を４５゜偏光面を回転させられる。偏光ビームスプリッタ１２でＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離され、それぞれ光検出器１３および光検出器１４に受光される。そして、光検出器１３，１４の出力から情報信号及び各サーボ信号を検出される。
【００３０】
本実施形態によれば、偏光ビームスプリッタ６のビームスプリッタ面６ａではＲｐ＜Ｒｓ、Ｔｐ＞Ｔｓとなるように偏光膜が形成されているため、見かけ上のカー回転角θｋが増大し、良好なＣＮ比での情報再生が可能となる。一般的には、偏光ビームスプリッタ６のビームスプリッタ面６ａを透過または反射する光ビームにおいて、Ｐ偏光とＳ偏光に位相差が生じると、直線偏光ではなく楕円偏光になりＣＮ比が低下してしまう。しかし、透過及び反射それぞれで位相差を０または最適値にビームスプリッタ面６ａを設計することは困難である。これに対し本実施形態では、ビームスプリッタ面６ａを透過する光ビームの位相差についてはビームスプリッタ面６ａの偏光膜を最適に設計することで対応し、全反射面６ｂで反射する光ビームの位相差については全反射面６ｂの反射膜を最適に設計することで対応し、それぞれの位相差を最適値に補正することが可能となる。
【００３１】
また、十分な出射効率を確保して、それぞれの光磁気ディスクに光ビームを照射させることができ、情報再生時のＣＮ比も十分に確保することが可能である。
また、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ６のビームスプリッタ面６ａの特性をＲｐ＝２０％、Ｒｓ＝８０％と設定したが、これに限定されることなく、Ｒｐ、Ｒｓをそれぞれ０＜Ｒｐ＜５０＜Ｒｓ＜１００（％）に設定することで、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
また、偏光ビームスプリッタ６における透過、反射と対物レンズ９，１０の配置関係についても種々変更が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本実施例によれば、異なる基板厚の２種類の光ディスクに対して記録及び再生の少なくとも一方を行うことができ、かつ光量の損失をほとんど無くし光効率の良い光ピックアップを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本実施形態の光ピックアップの全体の光学系を示す概略図である。
【図２】 図２は図１における対物レンズ周辺の側面図である。
【図３】 図３は従来の光ピックアップの構成を示す斜視図である。
【図４】 図４は従来の光ピックアップの対物レンズ周辺の側面図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ コリメータレンズ
３ ハーフミラー
４ 前方モニター用光検出器
５ 液晶セル
６ 偏光ビームスプリッタ
７ １／２波長板
８ 立ち上げ反射ミラー
９ 対物レンズ
１０ 対物レンズ
１１ １／２波長板
１２ 偏光ビームスプリッタ
１３ 光検出器
１４ 光検出器

Claims (2)

1. 光を射出する光源手段と、前記光源手段から射出された光の偏光の状態を、ネマティック液晶のＴＮ効果を用いて選択的に９０゜変化させる偏光切り換え手段と、前記偏光切り換え手段を経た光の偏光方向に応じて、その光を第１の光路と第２の光路に切り換える偏光ビームスプリッタと、前記第１の光路上に配置され、第１の基板厚を有する第１の記録媒体に応じて設計された第１の対物レンズと、前記第２の光路上に配置され、前記第１の基板厚とは異なる第２の基板厚を有する第２の記録媒体に応じて設計された第２の対物レンズと、を有する光ピックアップにおいて、
   前記偏光ビームスプリッタのビームスプリッタ面を反射するＰ偏光成分の割合をＲｐ、Ｓ偏光成分の割合をＲｓとしたとき、０＜Ｒｐ＜５０＜Ｒｓ＜１００（％）となるように前記ビームスプリッタ面を構成するとともに、
   前記偏光ビームスプリッタと前記第１の対物レンズとの間の前記第１の光路上または前記偏光ビームスプリッタと前記第２の対物レンズとの間の前記第２の光路上に１／２波長板を配置したことを特徴とする光ピックアップ。
2. 前記１／２波長板を前記偏光ビームスプリッタに接合して配置したことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。

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