(57)【要約】【課題】生産性が良く、かつ小型の光ピックアップ装置を提供すること。【解決手段】第１の平板状基板と第２の平板状基板との間に液晶層を挟持して、レーザ光源から出射された光束の光軸に対して所定の角度を持って傾けて配置された、この光束の光量を調整する光量調整素子と、第２の平板状基板における液晶層とは反対側の表面に被着して光量調整素子に一体に形成された、光量調整素子を透過する光束と光ディスクから反射する光束とを分離して、当該光ディスクから反射する光束を受光素子に導く偏光分離膜とを有する液晶光学素子と、偏光分離膜を透過した光束を光ディスクに集光する対物レンズとを備え、レーザ光源から出射された光束が最初に入射する、上記液晶光学素子の部材を、第１の平板状基板とする構成を採用した。【選択図】図１
2008077801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平板状基板と第２の平板状基板との間に液晶層を挟持して、レーザ光源から出射される光束の光軸に対して所定の角度を持って傾けて配置された、前記光束の光量を調整する光量調整素子と、前記第２の平板状基板における前記液晶層とは反対側の表面に被着して前記光量調整素子に一体に形成された、前記光量調整素子を透過する光束と光ディスクから反射される光束とを分離して、当該光ディスクから反射する光束を受光素子に導く偏光分離膜と、を有する液晶光学素子と、
前記偏光分離膜を透過した光束を前記光ディスクに集光する対物レンズと、を備え、
前記レーザ光源から出射された前記光束が最初に入射する、前記液晶光学素子の部材を、前記第１の平板状基板とした
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第１、第２の平板状基板における液晶層側の表面には、無機配向膜が形成されており、
前記液晶層は、ネガ型液晶である
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】
前記液晶層は、ホメオトロピック配向液晶層である
ことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第２の平板状基板における前記光束の出射側に、さらにプリズムを一体にして配設する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項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た光量を調整する光量調整素子と、光量調整素子を通過した光束を光ディスクに集光する対物レンズと、光量調整素子と一体に構成され、光量調整素子から出射する光束と、光ディスクから反射する光束とを分離するための偏光分離膜とを有する液晶光学素子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束を光ディスクに集光し、この光ディスクから反射する光束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光ディスクに照射される光量を変化させることで情報を記録する装置である。
【０００３】
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束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。
【０００４】
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、光量調整素子をレーザ光源の出射側に設け、かつこの光量調整素子を透過する光束と光ディスクから反射される光束を分離する偏光分離膜とを一体に設けた液晶光学素子を備える光ピックアップが提案された（例えば、特許文献１参照のこと）。
【０００５】
この従来の光ピックアップの構成について詳細に説明をする。図６は、従来の光ピックアップ装置の構成を示す図面である。
【０００６】
図６に示す従来の光ピックアップは、レーザ光源１、コリメートレンズ２、液晶光学素子４００、４分の１波長板４、対物レンズ５、光ディスク６、集光レンズ７、受光素子８とを備えている。このレーザ光源１、コリメートレンズ２、液晶光学素子４００、対物レンズ７は、レーザ光源１から出射する光束１７ａの光軸を中心に配置されており、また、集光レンズ７、受光素子８は、光ディスク６から反射され、液晶光学素子３にて光路を変えられた光束１７ｂの光軸を中心に配置されている。
【０００７】
また、液晶光学素子４００は、２つのプリズム４３０の間に、液晶を使って光束１７ａの光量を調整する光量調整素子４１０と偏光分離膜４２０とがともに挟持されて一体に形成されている。
【０００８】
透過量調整素子４００は、マイコン１０により生成された光量調整信号１１により、レーザ光源１から出射された光束１７ａの透過率を変化させて光ディスクに向けて光量調整された光束を導出する。また、受光素子８から生じる光量信号９はマイコン１０に供給され、再生時／記録時にノイズが最小になるように定められた光量をとるように光量調整信号１１を生成する。
【０００９】
この従来の光ピックアップ装置の構成によれば、再生時／記録時に関わらずノイズが最小になるように保ちつつ、光ディスク６上に適した光量のレーザ光を照射することができ
る。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−１７０６５号公報（第３頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子４００は、光量調整素子４１０の入射光側および出射光側にそれぞれ精密に形状加工が施されたプリズム４３０を、目的の角度で、つまり光量調整素子４２０と偏光分離膜４２０で光束１７ａが入射し、かつ偏光分離膜４２０に所望の角度で光束１７ｂが入射する様に設定された角度で、２個のプリズム４３０をそれぞれ設置しなくてはならない。したがって、プリズム４３０を２個備えた液晶光学素子４００は、そのプリズム４３０の形状加工精度、および貼り合わせ精度が要求され、生産性が低いという問題を有していた。
【００１２】
また、この液晶光学素子４００は、これらの２個のプリズム４３０を有して構成されているので、大型でかつ重い素子となってしまい、これを小型で軽量が求められる光ピックアップ装置に搭載するのは好ましくないという問題もあった。
【００１３】
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、かつ小型軽量の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】
【００１４】
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。
【００１５】
本発明の光ピックアップ装置は、第１の平板状基板と第２の平板状基板との間に液晶層を挟持して、レーザ光源から出射された光束の光軸に対して所定の角度を持って傾けて配置された、この光束の光量を調整する光量調整素子と、第２の平板状基板における液晶層とは反対側の表面に被着して光量調整素子に一体に形成された、光量調整素子を透過する光束と光ディスクから反射する光束とを分離して、当該光ディスクから反射する光束を受光素子に導く偏光分離膜とを有する液晶光学素子と、偏光分離膜を透過した光束を光ディスクに集光する対物レンズとを備え、レーザ光源から出射された光束が最初に入射する、上記液晶光学素子の部材を、第１の平板状基板としたことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した第１、第２の平板状基板における液晶層側の表面に、無機配向膜を形成し、液晶層にネガ型液晶を用いることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した液晶層が、ホメオトロピック配向液晶層であることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した第２の平板状基板における光束の出射側に、さらにプリズムを一体にして配設することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光ピックアップ装置によれば、生産性の高い小型で軽量の液晶光学素子を有する光ピックアップ装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の光ピックアップ装置は、光量調整素子と偏光分離膜とが一体に形成された液晶光学素子を、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】
【００２１】
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、本発明の実施の形態１にかかる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。
【００２２】
図１に示す様に、本発明の光ピックアップ装置１００は、所望の波長のレーザ光を出射するレーザ光源１と、レーザ光源１から出射される光束１７ａを平行光に変換するコリメートレンズ２と、コリメートレンズ２を通過した光束１７ａの光量を調整するとともに、光ディスク６から反射される光束１７ｂの光路を変える機能を兼ね備えた液晶光学素子３と、液晶光学素子３を通過した光束１７ａを円偏光に変換する４分の１波長板４と、４分の１波長板４を通過した円偏光の光束を光ディスク６に導く対物レンズ５とを備えている。また、この装置は、光ディスク６から反射される光束１７ｂを、液晶光学素子３を介して集光レンズ７から受光素子８に導くように構成されている。なお、この液晶光学素子３による、レーザ光源１から出射される光束１７ａの光量調整は、受光素子８により検出された光量信号９をマイコン１０が受け、この光量信号９に基づいて生成された光量調整信号１１により制御される。
【００２３】
光ピックアップ装置１００を構成する、レーザ光源１と、コリメートレンズ２と、４分の１波長板４と、対物レンズ５は、レーザ光源１から出射される光束１７ａの光軸に沿って直線状に配置される。液晶光学素子３は、レーザ光源１と４分の１波長板４の間に配置されるが、光束１７ａの光軸に対して所定の角度を持って傾けて配置される。また、集光レンズ７と受光素子８は、光ディスク６から反射され、液晶光学素子３により光路が変えられた光束１７ｂの光軸に沿って直線状に配置される。
【００２４】
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。液晶光学素子３は、光量調整信号１１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。４分の１波長板４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５は、この円偏光の平行光束を光ディスク６に集光する。上述した発散光束、平行光束は、本図面における光束１７ａに相当する。また、このレーザ光源１から光ディスク６までの光路を以下「往路」と呼ぶ。
【００２５】
光ディスク６から反射された発散光束は、再び対物レンズ５に入射して平行光束になり、４分の１波長板４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、液晶光学素子３は、この４分の１波長板４から入射する光束１７ｂを反射する。反射された光束１７ｂは、集光レンズ７によって受光素子８に集光される。この光ディスク６から受光素子８までの光路を以下「復路」と呼ぶ。
【００２６】
次に、受光素子８により検出された光量信号９をマイコン１０で復調し、光ディスク６に記録された情報を再生する。また、光量信号９をマイコン１０に予め設定された光量と比較することにより光量調整信号１１を生成する。
【００２７】
次に、液晶光学素子３について図２を用いて説明する。図２は、本発明に係る液晶光学素子の構成および作用を説明するための図面である。
【００２８】
先に示したように、本発明に係る液晶光学素子３は、光量調整素子３１０と偏光分離膜３２０とから構成される。そして、この光量調整素子３１０は、透明性の第１の平板状基
板３１１、透明性の第２の平板状基板３１２、およびシール材３１５を介して第１、第２の平板状基板に挟持された液晶層３１６を備えている。偏光分離膜３２０は、第２の平板状基板３１２の液晶層３１６とは反対側の表面に被着して形成される。なお、光量調整素子３１０は、図１を用いて説明したように、マイコン１０で生成される光量調整信号１１に基づき、入射する光束１７ａの偏光状態を変換する機能を持つ。
【００２９】
また、偏光分離膜３２０は、光量調整素子３１０から入射した光束１７ａ（図１参照）のうち、一部を反射し、一部を透過する機能と、光ディスク６から反射される光束１７ｂ（図１参照）を反射する機能を持つ。具体的には、コリメートレンズ２を出射して、第１の平板状基板３１１に入射する光束１７ａに相当する往路入射光束１２は、光量調整素子３１０を透過した後、偏光分離膜３２０により往路反射光束１４と往路透過光束１３とに分離される。光ディスク６により反射された光束１７ｂである復路入射光束１５は、偏光分離膜３２０により反射され、復路反射光束１６となる。
【００３０】
ここでは一例として往路入射光束１２が直線偏光であり、その電場の偏りが紙面に平行（Ｐ偏光）である場合について液晶光学素子３の機能を説明する。
【００３１】
往路入射光束１２は、光量調整素子３１０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、偏光分離膜３２０に入射することにより、楕円偏光中に含まれるＳ偏光成分は反射されて、往路反射光束１４として往路から外れる方向に導出され、楕円偏光中に含まれるＰ偏光成分は、往路透過光１３として透過する。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、光量調整素子３１０は、楕円偏光に含まれるＳ偏光成分を、光量調整信号１１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６で使用する往路透過光束１３の光量を調整する。
【００３２】
次に、上述した液晶光学素子３の構成について図３を用いて詳細に説明する。図３は、本発明に係る液晶光学素子３の構成を示す図面である。
液晶光学素子３における光量調整素子３１０は、先に説明したように、透明性の第１の平板状基板３１１と第２の平板状基板３１２にシール材３１５を介して液晶層３１６を挟持して構成されている。また、第１の平板状基板３１１、第２の平板状基板３１２の液晶層側面には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明電極３１３と、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、またはＴｉＯ２からなる無機配向膜３１４がそれぞれ形成されている。
【００３３】
なお、この光量調整素子３１０は、液晶層３１６に含まれる液晶材料としてはネガ型の液晶を用い、無機配向膜３１４とこのネガ型の液晶層３１６の組み合わせにより、配向膜面に対して液晶分子が垂直方向に配列するホメオトロピック配向となるものが適している。それは、無機配向膜３１４とネガ型の液晶層３１６は、通常用いられるポリイミド配向膜とポジ型液晶の場合に比べ、青色可視光領域の光に対して極めて高い耐光性を示すからである。
【００３４】
上記無機配向膜３１４は、斜方蒸着、スパッタ法、印刷法などを利用して形成する。液晶分子の方位角およびプレチルト角を規制するため斜方蒸着以外の成膜法として、イオンビーム照射法、ラビング法などの手法を用いることも可能である。
【００３５】
なお、無機配向膜３１４の下面に設ける透明導電膜３１３は、蒸着法、スパッタ法により形成される。そして、透明導電膜３１３に交流電圧を加え、液晶層３１６に交流電場を印加ことにより、液晶層３１６の液晶分子は、方位角を保ったままチルト角を大きく変化させて、液晶分子の方位角方向の屈折率を制御することができる。
【００３６】
上記構成を採用することにより、光量調整素子３１０は、入射する光束１７ａの偏光状態が与えられた光量調整信号１１に基づいて、図２に示した素子に入射する往路入射光束１２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。
【００３７】
また、光量調整素子３１０の第２の平板状基板３１２表面に被着して設けられる偏光分離膜３２０は、高屈折材料と低屈折材料からなる誘電体多層膜により構成されており、適切な入射角に設定することにより目的とする波長帯において、図２に示した往路入射光束１２、復路入射光束１５のどちらに対してもＳ偏光は反射率が高く、Ｐ偏光は反射率が低い膜に設計されている。
【００３８】
次に、本発明に係る液晶光学素子３の透過率特性、および液晶光学素子３の駆動方法について説明する。図４は、上述した光量調整素子３１０と偏光分離膜３２０とからなる液晶光学素子３の印加交流電圧に対する透過率の変化を示す図である。
【００３９】
図４に示す様に、電圧無印加および印加交流電圧がＶｔｈ以下である場合、液晶層３１６の液晶分子は、無機配向膜３１４に対して垂直方向に配列しているため、図２に示した往路入射光束１２の光軸に対しては一定の傾きを持ち、液晶光学素子３の透過率は初期透過率(Ｔｏ)を持つこととなる。
【００４０】
そして、印加交流電圧をＶｔｈより高くするにつれて、液晶分子が光軸に平行に近づくため高透過率へ変化し、液晶分子が光軸と平行になるとき液晶光学素子３の透過率は最大透過率(Ｔｍａｘ)となる。
【００４１】
印加交流電圧をさらに高くすると透過率は減少し、液晶光学素子３の透過率は初期透過率より低い透過率をとる。また、ある印加交流電圧値(Ｖｂ)に対して最低透過率(Ｔｍｉｎ)となる。
【００４２】
上記最低透過率は、往路入射光束１２の光軸に対する液晶光学素子３の傾き、および液晶分子の方位角により変化するため、光ディスク６上で適した光量範囲が確保できるようにすることができる。最大透過率は、液晶光学素子３を構成する各部材で光の損失がなければ１００％となるが、通常は８５％から９５％程度となる。例えば、記録を行う場合は、最大透過率が得られる印加交流電圧Ｖａに設定し、再生を行う場合は、最低透過率が得られる印加交流電圧Ｖｂに設定すればよい。
【００４３】
以上のように、本実施の形態によれば、レーザ光源１から出射される光束１７ａの光量を変化させることなく、光ディスク６上の光量を適切に変化させることができ、加えて従来の構成のように２つのプリズムを要しないので、特に液晶光学素子３の生産性が良く、結果として、小型軽量な光ピックアップ装置１００を提供することができる。
【実施例２】
【００４４】
次に、本発明の実施の形態２にかかる光ピックアップ装置の構成を図５を用いて説明をする。図５は、本発明の光ピックアップ装置の他の構成例を示す図面である。なお、本図面では、本実施の形態における液晶光学素子３の近傍のみを図示している。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のピックアップ装置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。
【００４５】
この実施の形態２にかかる光ピックアップ装置は、図５で示すように、光量調整素子３１０の第２の平板状基板３１２における往路透過光束１３の出射側に、さらにプリズム３３０を一体にして配設したものである。つまり、第２の平板状基板３１２とプリズム３３
０とで偏光分離膜３２０を挟持する構成としている。
【００４６】
この様に、従来の構成における２つのプリズムを有する液晶光学素子とするのではなく、本実施形態における液晶光学素子３では、第２の平板状基板３１２とプリズム３３０とで偏光分離膜３２０を挟持して、つまり偏光分離膜３２０の第２の平板状基板３１２とは反対側に１個のプリズム３３０を配する構成としたので、先の実施の形態１に比べて生産性は若干落ちるが、従来の構成に比べて、明らかに生産性および優れた光学特性を有するという効果を得ることができる。
【００４７】
また、液晶光学素子３における偏光分離膜３２０の出射側のみにプリズム３３０を配設することにより、先の実施形態に比べて復路入射光束１５の偏光分離膜３２０への入射角が容易に調整できるようになるため、偏光分離膜３２０の設計の自由度が広がり、また偏光分離率の向上に貢献することができるという本実施形態特有の効果を得ることが出来る。
【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。
【図２】本発明に係る液晶光学素子の構成、および作用を示す図面である。
【図３】本発明に係る液晶光学素子の構成を示す図面である。
【図４】本発明に係る液晶光学素子の印加交流電圧と透過率との関係を示す図である。
【図５】本発明の光ピックアップ装置の他の構成例を示す図面である。
【図６】従来の光ピックアップ装置の構成を示す図面である。
【符号の説明】
【００４９】
１  レーザ光源
２  コリメートレンズ
３  液晶光学素子
４  ４分の１波長板
５  対物レンズ
６  光ディスク
７  集光レンズ
８  受光素子
９  光量信号
１０  マイコン
１１  光量調整信号
１２  往路入射光束
１３  往路透過光束
１４  往路反射光束
１５  復路入射光束
１６  復路反射光束
１７ａ、１７ｂ  光束
１００  光ピックアップ装置
３１０  光量調整素子
３１１  第１の平板状基板
３１２  第２の平板状基板
３１３  透明導電膜
３１４  無機配向膜
３１５  シール材
３１６  液晶層
３２０  偏光分離膜
３３０  プリズム
【図１】
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【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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