(57)【要約】【課題】液晶素子内部での光の反射を有効に防止でき、光の利用効率を向上できる光ヘッドを提供する。【解決手段】半導体レーザ23と、半導体レーザ23からの光を記録媒体に集光する対物レンズと、対物レンズと半導体レーザ23との間の光路中に配置され、半導体レーザ23からの光を対物レンズに導くとともに、記録媒体からの戻り光を分離するビームスプリッタ29と、ビームスプリッタ29を経た記録媒体からの戻り光を受光する光検出器37と、半導体レーザ23とビームスプリッタ29との間の光路中に配置された液晶素子24とを備え、液晶素子24は、一対の透明基板11a,11bと、これらの上にそれぞれ設けた透明電極膜13,13bと、これら透明電極膜間に設けた液晶層16とを有し、少なくとも一方の透明基板上に、当該透明基板上に設ける透明電極膜を含めて反射防止膜17a,17b を形成して構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
該半導体レーザからの光を記録媒体に集光する対物レンズと、
該対物レンズと前記半導体レーザとの間の光路中に配置され、前記半導体レーザからの光を前記対物レンズに導くとともに、前記記録媒体からの戻り光を分離するビームスプリッタと、
該ビームスプリッタで分離された前記記録媒体からの戻り光を受光する光検出器と、
前記半導体レーザと前記ビームスプリッタとの間の光路中に配置された液晶素子とを備え、
前記液晶素子は、一対の透明基板と、これら透明基板上にそれぞれ設けた透明電極膜と、これら透明電極膜間に設けた液晶層とを有し、少なくとも一方の前記透明基板上に、当該透明基板上に設ける前記透明電極膜を含めて反射防止膜を形成して構成したことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の光ヘッドにおいて、前記液晶素子の前記反射防止膜は、前記透明基板上に、誘電体膜、前記透明電極膜、および配向膜を順次積層してなる３層構造としたことを特徴とする光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶素子を備える光ヘッドとして、例えば、単一の対物レンズで基板厚の異なる光学ディスクを再生するため、偏光ビームスプリッタや偏光素子と組み合わせて対物レンズの開口数を制御するようにしたものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
かかる液晶素子を備える光ヘッドにおいては、液晶素子内部での光の反射を低減することが、光の利用効率を高める上で好ましい。
【０００４】
このような液晶素子内部での光の反射を低減するようにしたものとして、例えば、液晶素子を構成する少なくとも一方の透明基板上に、屈折率の異なる透明で絶縁性を有する膜を少なくとも２層積層してなる反射防止膜を設け、この反射防止膜上に透明電極膜を形成するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】光学、第２６巻第１号、第２７−２８頁
【特許文献１】特開平５−６６３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者による検討によれば、上記の特許文献１に開示されている構成の液晶素子では、光の反射防止効果が十分得られないことがわかった。以下、この点について、さらに詳細に説明する。
【０００６】
図８は、上記公報の図３Ａに記載された一方の透明基板上の膜構成を示すもので、透明基板１と液晶２との間に、透明基板１側から、Ａｌ2 Ｏ 3膜３ａおよびＴｉＯ2 膜３ｂからなる反射防止膜３と、透明電極（ＩＴＯ）膜４と、絶縁膜（ＳｉＯ2 ）５とが順次積層されている。本発明者は、かかる膜構成において、波長４００ｎｍ〜９００ｎｍの光に対する反射率を計算したところ、図９に実線で示すような波長依存性があることがわかった。ただし、各膜の屈折率および膜厚については、上記公報記載と同様に、Ａｌ2 Ｏ 3膜３ａの屈折率を１．６、膜厚を９４ｎｍ、ＴｉＯ2 膜３ｂの屈折率を２．３、膜厚を１３０ｎｍ、ＩＴＯ膜４の屈折率を１．９、膜厚を７９ｎｍ、ＳｉＯ2 膜５の屈折率を１．４６、膜厚を２０５ｎｍとし、透明基板１については、上記公報に記載がないので、その屈折率を１．５１として計算した。なお、図９には、図８に示す構成において、反射防止膜３を取り除いた場合の上記公報の図４Ｂに示されている反射率の波長依存性を破線で示している。
【０００７】
図９から明らかなように、反射防止膜３を形成すれば、それを形成しない場合よりも反射率を低減することができるが、波長４００ｎｍでは反射率がほぼ１０％もあり、波長４５０ｎｍでは反射率が０．５％以下となってバラツキが大きいと共に、波長５００ｎｍ〜８００ｎｍでは反射率が２％前後と比較的高くなっている。このため、表示素子として用いる場合の可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）では、必ずしも満足な特性とならず、また、光ヘッド分野において一般に用いられる半導体レーザの波長領域（波長６００ｎｍ〜８００ｎｍ）でも、反射率が高過ぎて光の有効利用が図れないことになる。
【０００８】
そこで、本発明者は、種々検討したところ、図８に示す液晶素子においては、ＩＴＯ膜４に反射防止作用をもたせておらず、ＩＴＯ膜４およびＳｉＯ2 膜５の膜厚はそれぞれそのままとして、全体の反射率が小さくなるように別途反射防止膜３を形成するようにしているため、反射防止膜３の設計の自由度が低く、十分な反射防止効果が得られないことを突き止めた。さらに、別途反射防止膜３を設けることで、素子全体の膜数が増加し、膜形成における工数が増加するという不具合もある。
【０００９】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、液晶素子内部での光の反射を有効に防止でき、光の利用効率を向上できる光ヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する請求項１に係る光ヘッドの発明は、半導体レーザと、該半導体レーザからの光を記録媒体に集光する対物レンズと、該対物レンズと前記半導体レーザとの間の光路中に配置され、前記半導体レーザからの光を前記対物レンズに導くとともに、前記記録媒体からの戻り光を分離するビームスプリッタと、該ビームスプリッタで分離された前記記録媒体からの戻り光を受光する光検出器と、前記半導体レーザと前記ビームスプリッタとの間の光路中に配置された液晶素子とを備え、前記液晶素子は、一対の透明基板と、これら透明基板上にそれぞれ設けた透明電極膜と、これら透明電極膜間に設けた液晶層とを有し、少なくとも一方の前記透明基板上に、当該透明基板上に設ける前記透明電極膜を含めて反射防止膜を形成して構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の光ヘッドにおいて、前記液晶素子の前記反射防止膜は、前記透明基板上に、誘電体膜、前記透明電極膜、および配向膜を順次積層してなる３層構造としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、半導体レーザの波長領域を含む広範囲の波長領域において、液晶素子内部での光の反射を有効に防止できるので、光の利用効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、この発明に係る光ヘッドに用いる液晶素子の一例の構成を示す断面図である。この液晶素子は、一対の透明ガラス基板１１ａ，１１ｂを有し、その一方の透明ガラス基板１１ａ上に誘電体膜１２ａ、透明電極（ＩＴＯ）膜１３ａおよび配向膜１４ａを順次積層し、他方の透明ガラス基板１１ｂ上にも、同様に、誘電体膜１２ｂ、ＩＴＯ膜１３ｂおよび配向膜１４ｂを順次積層して、これら透明ガラス基板１１ａ，１１ｂ上の配向膜１４ａ，１４ｂ間に、シール材１５で密封して液晶１６を介在させたものである。ここで、誘電体膜１２ａ，１２ｂは、透明ガラス基板１１ａ，１１ｂからのナトリウムの析出を防止する作用を成し、ＩＴＯ膜１３ａ，１３ｂは、液晶１６に選択的に電界を印加する作用を成し、配向膜１４ａ，１４ｂは、液晶１６の分子の配向を揃える作用を成す。
【００１４】
この液晶素子では、透明ガラス基板１１ａ上に積層した誘電体膜１２ａ、ＩＴＯ膜１３ａおよび配向膜１４ａの３層構造をもって反射防止膜１７ａを構成し、同様に、透明ガラス基板１１ｂ上に積層した誘電体膜１２ｂ、ＩＴＯ膜１３ｂおよび配向膜１４ｂの３層構造をもって反射防止膜１７ｂを構成する。
【００１５】
反射防止膜１７ａは、図２に部分拡大断面図を示すように、例えば、透明ガラス基板１１ａの屈折率ｎ11を１．５１、誘電体膜１２ａをＳｉＯ2 膜でその屈折率ｎ12を１．４６、ＩＴＯ膜１３ａの屈折率ｎ13を１．９、配向膜１４ａの屈折率ｎ14を１．５、液晶１６の屈折率ｎ16を１．６５とするとき、誘電体膜１２ａの膜厚ｄ12を２５６ｎｍ、ＩＴＯ膜１３ａの膜厚ｄ13を１３ｎｍ、配向膜１４ａの膜厚ｄ14を２６９ｎｍとして構成する。反射防止膜１７ｂについても、反射防止膜１７ａと同様に構成する。
【００１６】
図３は、図２に示す膜構成において、透明ガラス基板１１ａに入射する波長４００ｎｍ〜９００ｎｍの光の反射率の計算結果を示すものである。この液晶素子によれば、波長４５０ｎｍの入射光で反射率がほぼ２％と最も高く、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの入射光では反射率が０．５％未満、特に、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの入射光では反射率がほぼ０％となる。この図３と図９との比較から明らかなように、この液晶素子によれば、図８に示した液晶素子におけるよりも、反射率の波長依存性を相対的に小さくできると共に、そのバラツキも小さくできる。
【００１７】
したがって、光ヘッドにおいては、一般に用いられる半導体レーザの波長領域（波長６００ｎｍ〜８００ｎｍ）において、光の利用効率を十分高めることができるので、半導体レーザとして低出力、低価格のものを用いたり、高出力の半導体レーザを低出力で用いて長寿命化を図ったりすることが可能となる。
【００１８】
また、透明電極膜としてのＩＴＯ膜１３ａおよび１３ｂをも含めて反射防止作用を持たせるように全体の膜を構成したので、別途反射防止膜を形成することがなくなり、全体の膜数の削減に寄与できる。したがって、全体の膜の形成工数が削減でき、容易かつ安価に製造できる。すなわち、少なくとも従来は、透明電極膜は、電極としての作用を有しているに過ぎなかったために、別途反射防止膜が必要となり、全体の膜数が多くなっていたが、この液晶素子では、全体（誘電体膜、透明電極膜、配向膜）で反射防止膜となるように透明電極膜を形成したので、反射防止膜の設計の自由度が上がり、反射防止効果が向上すると共に、膜数を削減することができる。
【００１９】
図４および図５は、この発明に係る光ヘッドの一実施形態を示すものである。この光ヘッドは、基板厚の薄いＤＶＤ（デジタル・ビデオ・ディスク）用の対物レンズ２１と、基板厚の厚いＣＤ（コンパクト・ディスク）用の対物レンズ２２とを有するツインレンズ方式のもので、一つの半導体レーザ２３から出射されたレーザ光の偏光方向を、光学ディスクの種類に応じて液晶素子２４により選択的に９０°回転させて、対応する対物レンズに導くようにしたものである。
【００２０】
このため、この実施形態では、半導体レーザ２３からの断面楕円形のレーザ光を、コリメータレンズ２５により平行光束とした後、整形プリズム２６により断面ほぼ円形のビーム形状に整形し、そのレーザ光を直線偏光２７として液晶素子２４に入射させる。液晶素子２４は、例えばＴＮ（ツイスト・ネマティック）液晶を有するもので、図１と同様に、一対の透明基板の各々の側に、透明電極膜を含んで反射防止膜を設けて構成し、光学ディスクの種類に応じて液晶制御回路２８により一対の透明電極膜を介してＴＮ液晶に選択的に閾値以上の電圧を印加するようにする。
【００２１】
この実施形態では、光学ディスクがＤＶＤの場合には、液晶素子２４に閾値以上の電圧を印加して、図６に示すように、ＴＮ液晶の分子配向を電場方向に傾けて、入射直線偏光２７を、その偏光面を９０°回転させることなく透過させる。また、光学ディスクがＣＤの場合には、液晶素子２４への電圧の印加をオフ、あるいは閾値未満の電圧を印加して、図７に示すように、ＴＮ液晶の分子配向を変化させないようにし、これにより入射直線偏光２７を、その偏光面を９０°回転させて透過させるようにする。
【００２２】
液晶素子２４を透過した直線偏光は、偏光ビームスプリッタ２９に入射させ、該偏光ビームスプリッタ２９により入射直線偏光の偏光方向に応じて光路を切り換える。この実施形態では、光学ディスクがＤＶＤの場合には、液晶素子２４を透過した直線偏光がＰ偏光で偏光ビームスプリッタ２９に入射するようにして、該偏光ビームスプリッタ２９を透過させ、その透過直線偏光を１／４波長板３０で円偏光に変換した後、立ち上げミラー３１で上方向に反射させてＤＶＤ用の対物レンズ２１に入射させ、これによりＤＶＤ３２の記録面上に収束させるようにする。
【００２３】
また、光学ディスクがＣＤの場合には、液晶素子２４を透過した直線偏光はＳ偏光で偏光ビームスプリッタ２９に入射するので、該偏光ビームスプリッタ２９で反射させて光路を切り換え、その直線偏光を反射ミラー３３で反射させた後、１／４波長板３０で円偏光に変換して立ち上げミラー３１を経てＣＤ用の対物レンズ２２に入射させ、これによりＣＤ３４の記録面上に収束させるようにする。なお、対物レンズ２１，２２は、図示しない共通のレンズホルダに保持し、このレンズホルダを公知の手段によりフォーカス方向、およびトラック方向と交差するトラッキング方向に駆動し得るようにする。
【００２４】
一方、光学ディスクがＤＶＤ３２の場合において、ＤＶＤ用の対物レンズ２１を経てＤＶＤ３２に照射されたレーザ光の反射光は、対物レンズ２１および立ち上げミラー３１を経て１／４波長板３０に入射させ、該１／４波長板３０で円偏光から直線偏光に変換して偏光ビームスプリッタ２９に入射させる。ここで、偏光ビームスプリッタ２９に入射するＤＶＤ３２からの戻り光は、往路および復路において１／４波長板３０をそれぞれ透過するので、往路に対して偏光方向が９０°回転したものとなる。したがって、この戻り光は、偏光ビームスプリッタ２９にＳ偏光で入射することになるので、該偏光ビームスプリッタ２９で反射されることになる。
【００２５】
この偏光ビームスプリッタ２９で反射されるＤＶＤ３２からの戻り光は、集光レンズ３５で集光した後、シリンドリカルレンズ３６で非点収差を与えて、例えば４分割受光領域を有する光検出器３７で受光し、その出力に基づいてＤＶＤ３２の再生信号、非点収差法によるフォーカスエラー信号、およびプッシュプル法によるトラッキングエラー信号を検出するようにする。
【００２６】
また、光学ディスクがＣＤ３４の場合において、ＣＤ用の対物レンズ２２を経てＣＤ３４に照射されたレーザ光の反射光は、対物レンズ２２および立ち上げミラー３１を経て１／４波長板３０に入射させ、該１／４波長板３０で円偏光から直線偏光に変換して反射ミラー３３を経て偏光ビームスプリッタ２９に入射させる。ここで、偏光ビームスプリッタ２９に入射するＣＤ３４からの戻り光は、往路および復路において１／４波長板３０をそれぞれ通過するので、ＤＶＤの場合と同様に、往路に対して偏光方向が９０°回転したものとなる。したがって、この戻り光は、偏光ビームスプリッタ２９にＰ偏光で入射することになるので、該偏光ビームスプリッタ２９を透過することになる。
【００２７】
この偏光ビームスプリッタ２９を透過するＣＤ３４からの戻り光は、ＤＶＤの場合と同様に、集光レンズ３５で集光した後、シリンドリカルレンズ３６で非点収差を与えて光検出器３７で受光し、その出力に基づいてＣＤ３４の再生信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を検出するようにする。
【００２８】
このように、ツインレンズ方式の光ヘッドにおいて、一つの半導体レーザ２３から出射されたレーザ光の偏光方向を、液晶素子２４を用いて記録媒体である光学ディスクの種類に応じて選択的に９０°回転させて、対応する対物レンズに導くようにすれば、液晶素子２４内部でのレーザ光の反射を極めて小さくできるので、光の利用効率を十分高めることができる。したがって、半導体レーザ２３として低出力、低価格のものを用いたり、高出力のものを低出力で用いて長寿命化を図ったりすることができる。
【００２９】
なお、この発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、液晶素子を構成する一対の透明基板の両方に、それぞれ透明電極膜を含んで反射防止膜を形成するようにしたが、いずれか一方の透明基板上にのみ反射防止膜を形成することもできる。また、透明電極（ＩＴＯ）膜は、誘電体膜を介さずに透明基板上に直接形成することもできる。まこ、反射防止膜は、誘電体膜、透明電極膜および配向膜の３層構造のものに限らず、透明電極膜を含む任意の多層膜構造をもって構成することができると共に、各膜の膜厚についても、反射防止膜を構成する各膜の屈折率や、使用する光や液晶素子に入射する光の波長等を考慮して適宜設定することができる。
【００３０】
さらに、この発明は、図４および図５に示したツインレンズ方式の光ヘッドに限らず、上記の光学、第２６巻第１号、第２７−２８頁に記載されているように、単一の対物レンズで基板厚の異なる光学ディスクを再生するために、偏光ビームスプリッタや偏光素子と組み合わせて対物レンズの開口数を制御するのに用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明に係る光ヘッドに用いる液晶素子の一例の構成を示す断面図である。
【図２】図１の部分拡大断面図である。
【図３】図１に示す液晶素子の反射率特性を示す図である。
【図４】この発明に係る光ヘッドの一実施形態の構成を示す図である。
【図５】図４の部分側面図である。
【図６】図４に示す液晶素子の作用を説明するための図である。
【図７】同じく、液晶素子の作用を説明するための図である。
【図８】従来の液晶素子の部分拡大断面図である。
【図９】図８に示す液晶素子の反射率特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１ａ，１１ｂ 透明ガラス基板
１２ａ，１２ｂ 誘電体膜
１３ａ，１３ｂ 透明電極（ＩＴＯ）膜
１４ａ，１４ｂ 配向膜
１５ シール材
１６ 液晶
１７ａ，１７ｂ 反射防止膜
２１，２２ 対物レンズ
２３ 半導体レーザ
２４ 液晶素子
２５ コリメータレンズ
２６ 整形プリズム
２７ 直線偏光
２８ 液晶制御回路
２９ 偏光ビームスプリッタ
３０ １／４波長板
３１ 立ち上げミラー
３２ ＤＶＤ
３３ 反射ミラー
３４ ＣＤ
３５ 集光レンズ
３６ シリンドリカルレンズ
３７ 光検出器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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