(57)【要約】【課題】生産性が良く、且つトラッキング補正を正確に行うことが出来る光ピックアップ装置を提供すること。【解決手段】光ビームを出射するレーザ光源と、光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、レーザ光源から出射された光ビームと光ディスクから反射された光ビームとを分離する偏光ビームスプリッタと、レーザ光源と偏光ビームスプリッタとの間に配置された、レーザ光源から出射される光ビームの偏光状態を変える機能と、当該偏光状態が変えられた光ビームを回折させる機能を兼ね備えた光量調整器とを備え、光量調整器は、内側に透明電極を有して第１と第２の透明基板にて液晶層を挟持して構成され、第１の透明基板における液晶層の反対側の面に、回折格子が形成されている構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射するレーザ光源と、
前記光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、
前記レーザ光源から出射された光ビームと前記光ディスクから反射された光ビームとを分離する偏光ビームスプリッタと、
前記レーザ光源と前記偏光ビームスプリッタとの間に配置された、前記レーザ光源から出射される光ビームの偏光状態を変える機能と、当該偏光状態が変えられた光ビームを回折させる機能を兼ね備えた光量調整器と、を備え、
前記光量調整器は、
内側に透明電極を有して第１と第２の透明基板にて液晶層を挟持して構成され、
前記第１の透明基板における前記液晶層の反対側の面に、回折格子が形成されている
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記回折格子は、前記第１の透明基板における前記液晶層とは反対側の表面に、所定間隔で複数本の溝により形成されてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記回折格子は、前記第１の透明基板における前記液晶層とは反対側の表面に、所定間隔で複数本の凸状線条体により形成されてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源から出射される光ビームの偏光状態を変える機能と、当該偏光状態が変えられた光ビームを回折させる機能とを兼ね備えた光量調整器を備える光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップ装置は、レーザ光源から出射された所定の波長の光ビームを光ディスクに集光し、この光ディスクから反射する光ビームの大きさを受光素子で検出することで光ディスクの情報を再生し、またはレーザ光源から出射される光量を変調した光ディスクに照射する光量を変化させることで、光ディスクの情報を記録する装置として使われる。
【０００３】
この光ピックアップ装置のディスク読み取り方法の一つとして、３ビーム法が知られている。この３ビーム法によれば、レーザ光源から出射した光ビームを、回折格子を用いて三本の光ビーム（メインビームと一対のサブビーム）に分離させ、光ディスクに対物レンズを用いて集光させることができる。これにより、光ディスク表面には、メインビーム（０次光）を中心とした三点の光が照射されることとなり、このメインビームにより光ディスクの情報を受光素子で読み取る。また、光ディスク表面におけるトラックに照射されるサブビームの明暗を受光素子で検出することで、光ディスクのトラッキング補正を行い、光ディスクに記録されたデータの読み取りを行うことができる様になっている。
【０００４】
また、光ピックアップ装置におけるレーザ光源のノイズは、レーザ光源から出射する光ビームの光量の大きさに依存する。一方、光ディスクの再生／記録を行う場合、光ディスク上で必要とされる光量は再生時と記録時において異なるため、レーザ光源の光量を変化させる必要がある。このことがレーザ光源に含まれるノイズを変化させることとなる。例えば、再生時にこのノイズが最小になるようにレーザ光源の光量を設定すると、記録時にはノイズが大きくなってしまい正確な記録ができなくなる。逆に、記録時にこのノイズが最小になるように設定すると、再生時にノイズが大きくなり正確な再生ができなくなる。
【０００５】
そこで、再生時・記録時に関わらずノイズが最小になるように調整するため、偏光制御素子をレーザ光源の出射側に設けるとともに、この偏光制御素子を透過する光ビームを互いに進行方向の異なる三本の光ビーム（メインビームと一対のサブビーム）に分離させる回折機能素子を、偏光制御素子に一体にして設けた光量調整器を備える光ピックアップ装置が提案された（例えば、特許文献１参照のこと）。
【０００６】
この従来の光ピックアップの構成について詳細に説明する。図５は従来の光ピックアップ装置の全体構成を示す図面である。
【０００７】
図５に示す様に、従来の光ピックアップ装置は、レーザ光源１から出射される往路光束１４０が、コリメートレンズ２で平行光に変換されて、接着剤を介して一体に接合された回折機能素子１６０と偏光制御素子１５０を有する光量調整器１７０に入射する。そして、この光量調整器１７０から出射される往路光束１４０は、そのまま偏向ビームスプリッタ４を通過して、λ／４板５でこの往路光束１４０を円偏光に変換し、対物レンズ６でその円偏光に変換された往路光束１４０を光ディスク７に集光する。この光ディスク７から反射される復路光束１４１は、対物レンズ６とλ／４板５を通過し、偏光ビームスプリッタ４によって光路が変更されて、集光レンズ８を介して、光ディスク７からの復路光束１４１を受光素子９に集める。
【０００８】
なお、上述した光量調整器１７０は、偏光制御素子１５０と偏光ビームスプリッタ４によって、レーザ光源１から出射された往路光束１４０の透過率を変化させるとともに、回折機能素子１６０により、偏光制御素子１５０を通過した往路光束１４０に対して回折させて、互いに進行方向の異なる三本の光ビーム（メインビームと一対のサブビーム）に分離させて光ディスク７に向けて導出する。次に、受光素子９で得られる光量信号１０を、光ディスク７から反射された三本の復路光束１４１の明暗を読み取った上で、マイコン１１に供給する。そして、光ピックアップ装置の再生時／記録時に発生するノイズが最小になり、且つ所定の光量を得られる様に、このマイコン１１が光量調整信号１２を生成して、光量調整器１７０の偏光制御素子１５０と回折機能素子１６０を制御する。
【０００９】
ここで、上述した光量調整器１７０の構成について詳細に説明する。図６は回折機能素子１６０と、偏光制御素子１５０とを組み合わせた光量調整器１７０の構成を示した図面である。
【００１０】
図６に示す様に、回折機能素子１６０は、透明基板１２１bの片面に、複屈折材料で回折格子１２３が形成され、この回折格子１２３を内側にして、二枚の透明基板１２１ａ、１２１ｂにより透明材料１２２を挟持して構成される。
【００１１】
また、偏光制御素子１５０は、二枚の透明基板１１１ａ、１１１ｂ表面上に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などにより形成された透明電極１１３ａ、１１３ｂと、配向処理が施された配向膜１１２ａ、１１２ｂを有し、外周部をシール材１１４でシールして形成されたセル体内部に、液晶層１１５が封入された、ホモジニアス配向型の素子となっている。
【００１２】
そして、上述した偏光制御素子１５０上に、接着剤１００を介して回折機能素子１６０を貼り合わせて光量調整器１７０が構成される。この様にして構成された光量調整器１７０は、先に示した様に、光量調整器１７０に入射する往路光束１４０が、上述した作用を受けて、三本の往路メインビーム１４０ａと往路サブビーム１４０ｂ、１４０ｃに分離させる機能を有する構成となる。
【００１３】
この様に、上記光量調整器１７０を従来の光ピックアップ装置に搭載すれば、再生時／記録時に関わらず、受光素子９で得られるノイズが最小になるように保ち、且つ、トラッキング補正を行いながら光ディスク７上に適した光量の光ビームを照射することができる様になる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−３９００４号公報（第６−７頁、第５−６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に記載の光ピックアップ装置に搭載される光量調整器１７０は、図６で示したように、偏光制御素子１５０と回折機能素子１６０とを接着剤１００を介して貼り合わせて形成されている。ところが、接着剤１００を用いての光軸を合わせた状態で、所定の位置に光学部品を正確に貼り合わせることは難しく、例えば、非平行に両部材が貼り合わされたり、または両部材が捩れたまま貼り合わされたりする場合がある。この様に、偏光制御素子１５０と回折機能素子１６０とが、非平行で、しかも捩れた状態で貼り合わされると、下記に示す問題点が発生してしまう。
【００１６】
ここで、上記問題点について図７、図８を用いて説明する。
図７は、往路光束１４０に対して偏光制御素子１５０は所定の位置に配置されているが、この偏光制御素子１５０に対して、回折機能素子１６０が傾いて配置されている光量調
整器１７０の構成および作用を示す図面である。なお、本図面においては、この回折機能素子１６０の傾きを、Ｚ軸方向に対して紙面左方向に傾いて接着剤１００で偏光制御素子１５０に固定されているときの状態を示している。また、図８は、往路光束１４０に対して偏向光制御素子１５０は所定の位置に配置されているが、この偏光制御素子１５０に対して、回折機能素子１６０がＺ軸周りに回転した状態で配置されている光量調整器１７０の構成および作用を示す図面であり、同図（ａ）は、偏光制御素子１５０と回折機能素子１６０とが、捩れなく貼り合わされている状態を示しており、同図（ｂ）は、偏光制御素子１５０と回折機能素子１６０とが、捩れた状態で貼り合わされている状態を示している。
【００１７】
図７に示す様に、回折機能素子１６０のＺ方向への傾き１１６を持って偏光制御素子１５０に固定配置されると、偏光制御素子１５０から入射した往路光束１４０の光軸が、本来出射すべき方向（往路光束１４０が入射する方向）に対して光路を変えて出射してしまうこととなる。この様な構成のままの光量調整器１７０を光ピックアップ装置に搭載すると、所望の位置の光ディスク７表面に光ビームが集光されなくなる。
【００１８】
また、図８（ａ）に示す様に、偏光制御素子１５０と回折機能素子１６０とが、捩れなく貼り合わされれば、先に示したように、それぞれの往路メインビーム１４０ａと往路サブビーム１４０ｂ、１４０ｃは、設計通りの方向に出射される。
【００１９】
ところが、図８（ｂ）に示す様に、回折機能素子１６０がＺ軸周りのθ方向１１７に回転して偏光制御素子１５０に固定配置されると、偏光制御素子１５０から入射した往路光束１４０（図７参照）が、回折機能素子１６０を出射する際に、その往路光束１４０の光軸がθ方向に回転してしまい、往路サブビーム１４０ｂ、１４０ｃの回折光の出射方向が所定の方向からずれてしまうこととなる。この様な構成のまま光量調整器１７０を光ピックアップ装置に搭載すると、往路サブビーム１４０ｂ、１４０ｃが、目的の光ディスク７のトラックを捉えることができず、これにより正確な情報の記録再生ができなくなる。
【００２０】
この様に、偏光制御素子１５０と回折機能素子１６０とを、接着剤１００を用いて貼り合わせるにあたって、この光量調整器１７０においては、両部材の高精度な貼り合わせが難しくなり、所望の機能を備えた光量調整器１７０の生産性が低いという問題を有していた。
【００２１】
そこで、本発明の光ピックアップ装置は上記課題を解決し、生産性が良く、且つトラッキング補正を正確に行うことが出来る光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の光ピックアップ装置は、基本的に下記記載の構成を有するものである。
【００２３】
本発明の光ピックアップ装置は、光ビームを出射するレーザ光源と、光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、レーザ光源から出射された光ビームと光ディスクから反射された光ビームとを分離する偏光ビームスプリッタと、レーザ光源と偏光ビームスプリッタとの間に配置された、レーザ光源から出射される光ビームの偏光状態を変える機能と、当該偏光状態が変えられた光ビームを回折させる機能を兼ね備えた光量調整器とを備え、前述した光量調整器が、内側に透明電極を有して第１と第２の透明基板にて液晶層を挟持して構成され、第１の透明基板における液晶層の反対側の面に、回折格子が形成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した回折格子が、第１の透明基板における
液晶層とは反対側の表面に、所定間隔で複数本の溝により形成されてなることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した回折格子が、第１の透明基板における液晶層とは反対側の表面に、所定間隔で複数本の凸状線条体により形成されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の光ピックアップ装置によれば、レーザ光源から出射される光ビームの偏光状態を変える機能と、当該偏光状態が変えられた光ビームを回折させる機能とを兼ね備えた光量調整器の生産性を向上させるとともに、光ビームが、目的の光ディスクのトラックを捉えて正確な情報の記録／再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の光ピックアップ装置は、偏光制御素子と回折機能素子とが一体に形成された光量調整器を、レーザ光源と対物レンズとの間に配した構成としている。以下に、本発明の光ピックアップ装置について図面を用いて詳細に説明をする。
【実施例１】
【００２８】
まず、本発明の光ピックアップ装置の構成と作用について説明する。図１は、本発明の光ピックアップ装置の構成および作用を説明するための図面である。
【００２９】
図１に示すように、本発明の光ピックアップ装置２００は、レーザ光源１から出射される所望の往路光束１４０が、コリメートレンズ２で平行光に変換され、偏光制御素子と回折機能素子が一体となって形成された光量調整器３に入射する。そして、この光量調整器３から出射される往路光束１４０は楕円偏光となり、偏光ビームスプリッタ４を透過して、λ／４板５でこの光ビームを円偏光に変換され、対物レンズ６で円偏光に変換された往路光束１４０を光ディスク７に集光する。この光ディスク７からの反射された復路光束１４１は、対物レンズ６とλ／４板５を通過し、偏光ビームスプリッタ４によって光路を切り替えられて、集光レンズ８を介して、光ディスク７からの復路光束１４１を受光素子９に集める。
【００３０】
なお、上述した偏光制御素子と回折機能素子を有している光量調整器３は、偏光ビームスプリッタ４と組み合わせることによって、レーザ光源１から出射された光ビーム１４０の透過率を変化させると共に、回折機能素子により、光量調整器３を透過した往路光束１４０を回折させて、互いに進行方向の異なる三本の光ビーム（メインビームと一対のサブビーム）に分離させて光ディスク７に向けて導出する。次に、受光素子９で得られる光量信号１０を、光ディスク７から反射された三本の復路光束１４１の明暗を読み取った上で、マイコン１１に供給する。そして、光ピックアップ装置２００の再生時／記録時に発生するノイズが最小になり、且つ所定の光量を得られる様に、このマイコン１１が光量調整信号１２を生成して、光量調整器３を制御する。
【００３１】
また、レーザ光源１は、青紫色を発光波長とする半導体レーザダイオードであり、発散角を持った単色の直線偏光光束である発散光束を発生させる。コリメートレンズ２は、この発散光束を平行光束にする。光量調整器３と偏光ビームスプリッタ４は、光量調整信号１２で指定された透過率を持つ光学フィルタとして作用し、この平行光束のビーム光量を減衰させる。λ／４板５は、直線偏光である減衰された平行光束を円偏光である平行光束に変換する。対物レンズ６は、この円偏光の平行光束を光ディスク７に集光する。上述した発散光束、平行光束は、本図面における往路光束１４０に相当する。また、このレーザ光源１から光ディスク７までの光路を以下「往路」と呼ぶ。
【００３２】
光ディスク７から反射された発散光束は、再び対物レンズ６に入射して平行光束になり、λ／４板５を透過して円偏光から直線偏光に変換される。この直線偏光の偏光方向は往路と直交しており、偏向ビームスプリッタ４は、このλ／４板５から出射される復路光束１４１の光路を９０度変更し、復路光束１４１を、集光レンズ８によって受光素子９に集光する。この光ディスク７から受光素子９までの光路を以下「復路」と呼ぶ。
【００３３】
次に、上述した光量調整器３について詳細に説明する。図２は、本発明に係る光量調整器の構成および作用を説明するための図面である。
【００３４】
図２に示す様に、光量調整器３は、偏光制御素子５０を構成する第２の透明基板３１ｂの外側表面には、回折格子４０が形成されている。そして、この光量調整器３は、透明電極を有した第２の透明基板３１ｂと第１の透明基板３１ａ、およびシール材３４を介して第１、第２の透明基板３１ａ、３１ｂに狭持された液晶層３５を備えている。なお、光量調整素器３は、図１を用いて説明したように、マイコン１１で生成される光量調整信号１２に基づき、入射する往路光束１４０の偏光状態を変換する偏光制御機能を持つ。
【００３５】
また、光量調整器３における偏光制御素子５０は、上述したように二枚の第２の透明基板３１ｂと第１の透明基板３１ａ上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などにより形成された透明電極３３ａ、３３ｂと配向処理が施されたＳｉＯ２またはＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などからなる無機配向膜３２ａ、３２ｂを有し、外周部にシール材３４を介して液晶層３５を狭持して構成される。
【００３６】
なお、この偏光制御素子５０は、液晶材料としては、ネガ型の液晶を用いて液晶層３５を形成している。さらに、無機配向膜３２ａ、３２ｂと液晶材料との組み合わせにより、垂直方向に配向するホメオトロピック配向とするのがよい。この組み合わせは、青色可視領域レーザに対し、極めて高い耐光性を有しているためである。
【００３７】
また、上記した無機配向膜３２ａ、３２ｂは、斜方蒸着、スパッタ法、印刷法、イオンビーム法、ラビング法などを利用して形成することができる。無機配向膜３２ａ、３２ｂの下面に設ける透明電極３３ａ、３３ｂは、蒸着法、スパッタ法などにより形成することができる。
【００３８】
上記構成を採用することにより、偏光制御素子５０は、入射する往路光束１４０の偏光状態が与えられた光量調整信号１２に基づいて、図２に示した素子に入射する往路光束１４０に対して偏光状態を変換する機能を発現することができる。
【００３９】
また、光量調整器３における回折格子４０は、上述したように、第２の透明基板３１ｂの液晶層側面と反対側の面に真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ナノインプリント法など、これらに代表される薄膜形成法を用いて、超微細な回折格子４０を形成することができる。なお、この回折格子４０を、光学特性に優れた充填物により、凹凸部を充填してしまってもよい。
【００４０】
そして、回折格子４０は、偏光制御素子５０から入射した往路光束１４０（図１参照）を三本の進行方向の異なる光ビーム１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃに分離させる機能を持つ。具体的に往路では、図１に示したコリメートレンズ２を出射して、第１の透明基板３１ａに入射する往路光束１４０は、偏光制御素子５０を透過した後、回折格子４０により、三本の進行方向の異なる往路メインビーム１４０ａと往路サブビーム１４０ｂ、１４０ｃに分離される。
【００４１】
この状態を示したのが図３であり、偏向ビームスプリッタ４に往路メインビーム１４０ａと往路サブビーム１４０ｂ、１４０ｃが入射し、ここでは図示しない光ディスクに向けてそのまま透過する。光ディスク７にて反射された復路光束は、復路メインビーム１４１ａと復路サブビーム１４１ｂ、１４１ｃとなって、夫々、偏光ビームスプリッタ４により反射され、復路光束となって、ここでは図示しない受光素子に導かれる。
【００４２】
次に、上記した偏光制御素子５０と回折格子４０を有する光量調整器３の機能について図２を用いて説明する。本図では、往路光束１４０が直線偏光で、紙面に平行（Ｐ偏光）である場合の光量調整器３の機能を示している。
【００４３】
図２に示す様に、往路光束１４０は、光量調整器３を透過することにより、紙面に垂直な電場（Ｓ偏光）成分を持つ楕円偏光に変化する。この楕円偏光は、回折格子４０に入射し、Ｐ偏光とＳ偏光を夫々持ち、進行方向の異なる三本の往路光束（往路メインビーム１４０ａと往路サブビーム１４０ｂ、１４０ｃ）に分離される。その後、図１に示した偏光ビームスプリッタ４に入射することにより、楕円偏光中に含まれているＰ偏光成分のみを持つ三本の光束となり、光ディスク７に向け出射される。この際、楕円偏光に含まれるＳ偏光成分とＰ偏光成分は相補的な関係にあり、Ｓ偏光成分が増加すればＰ偏光成分は減少する。この様にして、光量調整器３は、楕円偏光に含まれるＳ偏光成分を、光量調整信号１２により設定された量に制御でき、それに伴いＰ偏光成分を相補的に制御することができる。これにより、光ディスク７で使用する往路光束１４０の光量を調整する。
【００４４】
以上のように、本実施の形態による光量調整器３は、レーザ光源１の光量を変化させることなく、光ディスク７面への光量を適切に調整することが出来、且つ光ディスク７面での正確なトラッキング補正をすることが出来るため、小型である上に高い読み取り精度を有する光ピックアップ装置となる。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の実施の形態２の光ピックアップ装置に係る光量調整器の構成を図４を用いて説明をする。図４は、本発明に係る光量調整器の他の構成例を示す図面である。また、この実施の形態２の説明において、上述の実施の形態１の光量調整器３と同じ動作を示す箇所には同じ符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００４６】
この実施の形態２に係る光量調整器３は、図４で示すように、光量調整器３の第２の透明基板３１ｂの液晶層とは反対側の面に短波長レーザなどによるパターンエッチングを行うことによって、第２の透明基板３１ｂの表面に微細な凹凸を所定の間隔で複数本形成することで回折機能を発現される構成としてなる。この凹凸形状は、反応ガスを用いたドライエッチング法、反応試薬を用いたウエットエッチング法などを利用して形成でき、これにより回折格子４０に入射する往路光束１４０に対して回折機能を発現させることが出来る。また、実施の形態１に比べ、回折格子形成の設計の自由度が高くなるような回折格子４０が形成された第２の透明基板３１ｂと第１の透明基板３１ａとで液晶層３５を狭持する構成となる。
【００４７】
このように、この実施の形態２に係る光量調整器３は、従来の構成における偏光制御素子に回折機能素子を接着剤を用いて貼り合わせるのではなく、液晶層３５を狭持する第２の透明基板３１ｂにそのまま回折格子４０を形成することにより、小型且つ回折格子設計の自由度が高く、また往路光束１４０の光軸に対して容易な光軸調整を可能とした光ピックアップ装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の構成を示す図面である。（実施例１）
【図２】本発明に係る光量調整器の構成、および作用を示す図面である。（実施例１）
【図３】本発明の光ピックアップ装置における光束の作用を示す図面である。（実施例１）
【図４】本発明に係る光量調整器の構成、および作用を示す図面である。（実施例２）
【図５】従来の光ピックアップ装置の構成を示す図面である。
【図６】従来の光量調整器の構成、および作用を示す図面である。
【図７】従来の光量調整器の構成、および作用を示す図面である。
【図８】従来の光量調整器の構成、および作用を示す図面である。
【符号の説明】
【００４９】
１  レーザ光源
２  コリメートレンズ
３、１７０  光量調整器
４  偏光ビームスプリッタ
５  λ／４板
６  対物レンズ
７  光ディスク
８  集光レンズ
９  受光素子
１０  光量信号
１１  マイコン
１２  光量調整信号
３１ａ  第１の透明基板
３１ｂ  第２の透明基板
３２ａ、３２ｂ  配向膜
３３ａ、３３ｂ  透明電極
３４  シール材
３５  液晶層
４０  回折格子
５０  偏光制御素子
１４０  往路光束
１４１  復路光束
１４０ａ  往路メインビーム
１４０ｂ、１４０ｃ  往路サブビーム
１４１ａ  復路メインビーム
１４１ｂ、１４１ｃ  復路サブビーム
２００  光ピックアップ装置
【図１】
2008217867.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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