(57)【要約】【課題】１層あるいは複数層の記録面を持つ光ディスクを再生する光ディスク再生装置において、光路中に強度フィルタ出し入れして光利用効率を可変する光ヘッドでは、強度フィルタの切り替えに時間がかかるとともに、小型化をはかることが困難である。【解決手段】透過率可変手段を電気的にＯＮ／ＯＦＦすることにより光利用効率を可変にして切り替え時間の短縮をはかる。また、メカニズムが不要なので小型化もはかることができ信頼性の高い光ディスク記録再生装置を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、光源から出射した光を光ディスク記録媒体に集光する対物レンズと、光源から出射した光を光ディスク記録媒体の記録再生に使用する光と光源の発光量を制御するための光とに分岐するビームスプリッタと、前記光源と前記ビームスプリッタの間に配設された透過光量可変手段を有する光ヘッド。
【請求項２】
前記透過光量可変手段は透明基板と回折素子の回折面との間に屈折率可変手段が組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
前記屈折率可変手段は液晶であることを特徴とする請求項２に記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記透過光量可変手段は偏光回転手段と偏光ビームスプリッタで構成され、光源から出射した光がまず偏光回転手段に入射して偏光方向を制御された後、偏光ビームスプリッタに入射するよう配設されたことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記偏光回転手段は液晶素子であることを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド。
【請求項６】
光を出射する光源と、光源から出射した光を光ディスク記録媒体に集光する対物レンズと、光源から出射した光を光ディスク記録媒体の記録再生に使用する光と光源の発光量を制御するための光に分岐するビームスプリッタと、光ディスク記録媒体からの反射光を検出する光検出器と、前記光源から出射し前記対物レンズに入射するまでの往路光路と、前記光ディスク記録媒体からの反射光が前記対物レンズを通過して前記光検出器に入射するまでの復路光路との共通の光路中に配設された透過光量可変手段を有する光ヘッド。
【請求項７】
前記透過光量可変手段は透明基板とホログラムの回折面との間に屈折率可変手段が充填されていることを特徴とする請求項６に記載の光ヘッド。
【請求項８】
前記屈折率可変手段は液晶であることを特徴とする請求項７に記載の光ヘッド。
【請求項９】
前記液晶に電界を加えることにより往復路で回折しない第一の状態と、往路で回折、復路で回折しない第二の状態とを切替えることを特徴とする請求項８に記載の光ヘッド。
【請求項１０】
１層または複数の記録層を有する光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク記録再生装置において、１層の記録層を持つ光ディスク記録媒体を再生するときの対物レンズ出射光量をＰ１、透過光量可変手段の透過率をＫ１、複数層の記録層を持つ光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ２、透過光量可変手段の透過率をＫ２としたとき、対物レンズ出射光量はＰ１＜Ｐ２、透過光量可変手段の透過率はＫ１＜Ｋ２となるように動作する前記請求項１から９記載の何れかの光ヘッドを搭載していることを特徴とする光ディスク記録再生装置。
【請求項１１】
標準速または高倍速で光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク記録再生装置において、標準速で光ディスク記録媒体を再生するときの対物レンズ出射光量をＰ１、透過光量可変手段の透過率をＫ１、高倍速で光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ２、透過光量可変手段の透過率をＫ２としたとき、対物レンズ出射光量はＰ１＜Ｐ２、透過光量可変手段の透過率はＫ１＜Ｋ２となるように動作する前記請求項１から９記載の何れかの光ヘッドを搭載していることを特徴とする光ディスク記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は１層または複数の記録層を有する光ディスク記録媒体に情報を記録し、前記光ディスク記録媒体に記録された情報を再生し、記録層の反射率または線速度によって再生光量を変化させる光ヘッドあるいは前記光ヘッドを搭載した光ディスク記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）の約６倍の容量があるため画像情報の記録再生に用いられてきた。しかしながら、近年、画像も標準画質（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）から高精細度画質（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）へと移り、それにともない光ディスクも波長６６０ｎｍの光源と、開口数（ＮＡ）０．６の対物レンズを使用したＤＶＤから、波長４０５ｎｍの青紫色レーザの光源と、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用したＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃによって５倍の容量アップがはかられてきている。
【０００３】
現在、さらに大容量化するために従来１層であった記録層を２層以上の複数の記録層を有する光ディスク記録媒体の開発が行われている。これにより４層を実現できれば１層のＤＶＤ−ＲＡＭディスクと比較して約２０倍の容量が実現でき、高精細度画質の画像でも長時間の記録再生が可能となる。しかし、これに使用される波長４０５ｎｍの半導体レーザは量子雑音が大きい問題を有している。レーザ出力と相対雑音強度の関係を図８に示す。レーザ出力が小さくなると相対雑音強度が上昇するのがわかる。
【０００４】
この相対雑音強度の問題に対して、メカニズムで強度フィルタを光路中に出し入れして対処した光ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図７は、前記特許文献に記載された従来例の光ヘッドの概略構成を示す図ある。
【０００６】
図７において、１０１は光源であるＧａＮ系の半導体レーザ、１０２は光ディスク、１０３はビームスプリッタで光源１０１からの光と光ディスク１０２からの反射光を分岐するための光学素子、１０４は光源１０１から出射した光を平行光に変換するコリメートレンズ、１０５はビームスプリッタ１０３で反射した光を光ディスク１０２へと偏向させるためのミラー、１０６は光ディスク１０２の記録面へ光を集光するための対物レンズ、１０７は光ディスク１０２からの反射光をフォトダイオードＩＣに集光させるマルチレンズ、１０８は信号光検出用受光素子としてのフォトダイオードＩＣ、１０９は強度フィルタで光を吸収する吸収膜を含む光学素子で光学系の光路中に機械的に出し入れ可能となっている。１１０は半導体レーザからの出射光、１１１は強度フィルタ透過後の光、１１２は光ディスク１０２からの反射光のうちビームスプリッタ１０３で分岐された光、１２０は光ヘッド全体である。
【０００７】
次に光ヘッド１２０の動作について説明する。
【０００８】
まず、再生時には、半導体レーザ１０１の出射光１１０の経路に強度フィルタ１０９を挿入しておく。このとき、半導体レーザ１０１の出射光１１０のパワーは、この強度フィルタ１０９により減衰する。強度フィルタ１０９によりパワーが調整された出射光１１１は、ビームスプリッタ１０３で反射されコリメートレンズ１０４により平行光に変換され、ミラー１０５で反射された後、対物レンズ１０６により集光されて光ディスク１０２に焦点を結ぶ。そして、この光ディスク１０２で反射された光が対物レンズ１０６、ミラー１０５、コリメートレンズ１０４、ビームスプリッタ１０３およびマルチレンズ１０７を経てフォトダイオードＩＣ１０８に入射し、ここで電気信号に変換され、光ディスク１０２に書き込まれた情報が再生される。また、記録時には、半導体レーザ１０１の出射光１１０の経路から強度フィルタ１０９を外しておく。このとき、半導体レーザ１０１からの出射光１１０はそのまま、ビームスプリッタ１０３を経てコリメートレンズ１０４により平行光に変換され、ミラー１０５で反射された後、対物レンズ１０６により集光されて光ディスク１０２に焦点を結び、書き込みが行われる。
【０００９】
これにより、半導体レーザ１０１の出射光１１０の経路に対して出し入れ可能に強度フィルタ１０９を設け、再生時には強度フィルタ１０９を出射光１１０の経路に挿入することにより透過光量を減衰させ逆に半導体レーザ１０１の出射光量を増すことにより相対雑音強度の小さいところで使用することが可能となり低雑音で良質の再生を行うことができる。
【特許文献１】特開２０００−１９５０８６号公報（第７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来例の光ヘッド１２０の構成では、強度フィルタ１０９の出し入れはモーター、シャフト、強度フィルタを保持するフレーム等の機構部品が必要となり機器の小型化をはかることが困難である。また、メカニカル動作なので強度フィルタ１０９の出し入れに時間がかかり、光ディスクを判別してシステムが起動するまでの時間が長くなる課題もある。
【００１１】
本発明は、前記課題を解決し１層または複数の記録層を有する光ディスクを再生する際に、あるいは標準速または高倍速で光ディスクを再生する際に量子雑音の少ない光を照射することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために本発明の光ヘッドは、光を出射する光源と、光源から出射した光を光ディスク記録媒体に集光する対物レンズと、光源から出射した光を光ディスク記録媒体の記録再生に使用する光と光源の発光量を制御するための光に分岐するビームスプリッタと、前記光源と前記ビームスプリッタの間に配設された透過光量可変手段とを備えている。これにより低パワー動作モード（例えば１層光ディスクの再生）、と高パワー動作モード（例えば複数層光ディスクの再生）を持つ光ヘッドにおいて、低パワー動作モード時のみ透過光量可変手段で透過光量を下げて量子雑音の少ない光で再生して良質な信号を得ることができる。
【００１３】
また、前記光ヘッドにおいて、前記透過光量可変手段は透明基板と回折素子の回折面との間に屈折率可変手段が組み込まれている構成とすることができる。
【００１４】
これにより、前記と同様に低パワー動作モード時のみ透過光量可変手段で透過光量を下げて量子雑音の少ない光で再生して良質な信号を得ることができ、さらに透過光量可変手段を薄型で構成することができ光ヘッドの小型化をはかることができる。
【００１５】
また、前記光ヘッドにおいて、前記屈折率可変手段は液晶である構成とすることができる。これにより液晶にかける制御電圧のＯＮ／ＯＦＦで回折動作をスイッチングして透過光量を切り替えることができ、メカニズム構成の透過光量可変手段より高速に動作させることができ、さらに部品点数を削減して信頼性の向上をはかることができる。
【００１６】
また、前記光ヘッドにおいて前記偏光回転手段は液晶素子である構成とすることができる。これにより液晶にかける制御電圧のＯＮ／ＯＦＦで偏光回転をスイッチングして偏光ビームスプリッタと組み合わせて、メカニズム構成の透過率可変手段より高速に動作させることができる。
【００１７】
さらに前記従来の課題を解決するために本発明の光ヘッドは、光を出射する光源と、光源から出射した光を光ディスク記録媒体に集光する対物レンズと、光源から出射した光を光ディスク記録媒体の記録再生に使用する光と光源の発光量を制御するための光とに分岐するビームスプリッタと、光ディスク記録媒体からの反射光を検出する光検出器と、前記光源から出射し前記対物レンズに入射するまでの往路光路と、前記光ディスク記録媒体からの反射光が前記対物レンズを通過して前記光検出器に入射するまでの復路光路との共通の光路中に配設された透過光量可変手段とを備えている。これにより、大きな光束中に透過率可変手段を配設することにより光学素子を通過する光パワー密度を下げることができ、特に青紫光による樹脂製光学部品に与えるダメージの低下をはかることができる。
【００１８】
また、光源と光分岐手段と検出手段を集積したユニットで光ヘッドを構成する場合、前記往復光路中に前記透過光量可変手段を備えることにより光利用効率をコントロールして量子雑音の少ない光で再生できる。
【００１９】
また、前記光ヘッドにおいて前記透過光量可変手段は透明基板と回折素子の回折面との間に屈折率可変手段を構成して実現することができる。これにより、透過率可変手段を薄型に構成することができ、光ヘッドの小型化をはかることができる。
【００２０】
また、前記光ヘッドにおいて前記屈折率可変手段を液晶で構成することができる。これにより、液晶にかける制御電圧のＯＮ／ＯＦＦで回折動作をスイッチングすることができ、メカニズム構成の透過光量可変手段より高速に動作させることができる。
【００２１】
また、前記光ヘッドにおいて前記液晶に電界を加えることにより往復路で回折しない第一の状態と、往路で回折、復路で回折しない第二の状態とを切替える構成とする。これにより、第二の状態において復路で回折しないため光ディスク記録媒体からの反射光量の低下を防ぐことができる。
【００２２】
さらに前記従来の課題を解決するために本発明の光ディスク記録再生装置は、１層または複数の記録層を有する光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク記録再生装置において、１層の記録層を持つ光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ１、透過光量可変手段の透過率をＫ１、複数層の記録層を持つ光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ２、透過光量可変手段の透過率をＫ２としたとき、対物レンズ出射光量はＰ１＞Ｐ２、透過光量可変手段の透過率はＫ１＜Ｋ２となるように動作する光ヘッドを搭載している。これにより低パワー動作モード時（１層光ディスク再生）のみ透過光量可変手段で透過光量を下げて光源である半導体レーザの発光量を上げることにより量子雑音の少ない光で再生して良質なＲＦ信号を得ることができる。
【００２３】
さらに前記従来の課題を解決するために本発明の光ディスク記録再生装置は、標準速または高倍速で光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク記録再生装置において、標準速で光ディスク記録媒体を再生するときの対物レンズ出射光量をＰ１、透過光量可変手段の透過率をＫ１、高倍速で光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ２、透過光量可変手段の透過率をＫ２としたとき、対物レンズ出射光量はＰ１＜Ｐ２、透過光量可変手段の透過率はＫ１＜Ｋ２となるように動作する光ヘッドを搭載している。これにより低パワー動作モード時（標準速再生）のみ透過光量可変手段で透過光量を下げて光源である半導体レーザの発光量を上げることにより量子雑音の少ない光で再生して良質なＲＦ信号を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の光ヘッドおよび光ディスク記録再生装置によれば、メカニズムで動く透過光量可変手段よりも高速な動作を実現できる。
【００２５】
また、低パワー動作モード（１層光ディスク再生または標準速再生）、と高パワー動作モード（複数層光ディスク再生または高倍速再生）を有する光ヘッドを搭載する光ディスク記録再生装置において、低パワー動作モード時のみ透過光量可変手段で透過光量を下げて光源である半導体レーザの発光量を上げることにより量子雑音の少ない領域の光で再生して良質なＲＦ信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における１層および複数層の光ディスクの記録再生ができる光ヘッド１６および光ヘッド１６を搭載した光ディスク記録再生装置のブロック図、図２（ａ）、図２（ｂ）は前記光ヘッド１６に用いる液晶素子２の動作を示す図である。
【００２８】
図１に示す光ヘッド１６において、１は光源である短波長レーザに代表される青紫色半導体レーザであり偏光方向が紙面に垂直（Ｓ偏光）となるように搭載されている。２は回折面を内側にした回折格子２ｂと透明基板２ａの間に液晶２ｃを充填してある液晶素子で、液晶と接触している透明基板２ａと回折素子２ｂの回折面には電極が構成されている（図示せず）。回折素子２ｂの内面の凹凸部の屈折率を液晶の常光屈折率（ｎo）と一致させておく。また、この液晶はツイストしていない液晶を用い、前記電極に制御電圧を印加していない状態（ＯＦＦ状態）では紙面の垂直方向に液晶分子の長軸がくるように配列している。この配向のために透明基板２ａ基板内面をラビング等で配向処理しておく。３は偏光ビームスプリッタ、３ａはその反射面である。反射面３ａの透過率および反射率はたとえばＳ偏光反射率を９５％、Ｓ偏光透過率を５％、Ｐ偏光透過率を９９％とする。４はコリメートレンズ、５はλ／４板、６は光ディスク７の記録面７ａに集光するための対物レンズ、７は１層または複数層の記録面を有する光ディスクである。便宜上、図には複数層の記録面は図示していない。８は偏光ビームスプリッタ３を透過した光を前光用フォトディテクタ９上に集光させるためのレンズ、９は半導体レーザ１の発光量を検出するための前光用フォトディテクタ、１０は光ディスク７からの反射光にフォーカス誤差信号を付加させるためのシリンドリカルレンズ、１１はフォーカシング用およびトラッキング用サーボ信号およびＲＦ信号を検出するフォトディテクタ、１５はコリメートレンズ４を光軸方向に移動させるための送り機構、２６は光を対物レンズ６の方向に偏向させるためのミラーである。
【００２９】
以上のように構成された光ヘッド１６について、以下その動作について説明する。
【００３０】
液晶素子２の動作について説明する。液晶素子２は、図２（ａ）に示すように制御電圧ＯＦＦ状態で入射光がＳ偏光（紙面に垂直方向の偏光）の場合、回折素子２ｂの内面の屈折率（常光屈折率：ｎｏ）と液晶２ｃの屈折率（異常光屈折率：ｎｅ）は一致せず回折素子２ｂの凹凸は回折素子として機能して光は回折して０次光１２ａと±１次以上の回折光１２ｂ、１２ｃとなる。なお、回折素子２ｂの凹凸のピッチは±１次以上の回折光が対物レンズ６を保持するホルダ（図示せず）の開口に入らなくなるような回折角になるように決められる。したがって、対物レンズ６から出射するのは０次光のみとなり入射光が減衰したことと等価になる。この入射光に対する０次光の比を透過率Ｋ１とする。
【００３１】
次に図２（ｂ）に示すように制御電圧ＯＮ状態では液晶２ｃの液晶分子は立ち上がる。液晶２ｃの屈折率は常光屈折率となり回折素子２ｂの内面の凹凸の屈折率（常光屈折率：ｎｏ）と一致し、入射光からは前記凹凸は透明に見え回折せず直進する。この時の入射光に対する透過光の比を透過率Ｋ２としほぼ１００％となる。
【００３２】
光ヘッド１６の動作について説明する。半導体レーザ１から出射した光１２はＳ偏光で液晶素子２に入射する。液晶素子２にかけられる制御電圧がＯＦＦの時は回折により入射光は減光され、制御電圧がＯＮの時はほぼ１００％透過して偏光ビームスプリッタ３に入射する。反射面３ａでＳ偏光入射する光のうち９５％は反射、５％は透過し、透過した光はレンズ８で前光用フォトディテクタ９に入射し前光の光量が検出される。
【００３３】
また、反射面３ａで反射した９５％の光はコリメートレンズ４に入射し平行光に変換される。平行光に変換されたＳ偏光の光はλ／４板５で円偏光に変換され、ミラー２６で反射され対物レンズ６に入射する。光は対物レンズ６で集光され光ディスク７上の記録面７ａに光スポットが形成される。
【００３４】
複数の記録層を有する光ディスク７で記録層を変えて読み取る場合、層の厚さが数１０ｕｍあるため、層の厚さによる球面収差をキャンセルするために送り機構１５でコリメートレンズ４を光軸方向に移動させる。
【００３５】
光ディスク７で反射された光は入射時と逆方向の円偏光となり、再び対物レンズ６に入射しλ／４板５に入射しＰ偏光となってコリメートレンズ４に入射し、収束光に変換される。収束光は偏光ビームスプリッタ３に再度入射し９９％のＰ偏光の光は透過しシリンドリカルレンズ１０によってフォーカス誤差信号を得るために非点収差を加えられ、フォトディテクタ１１でフォーカシングおよびトラッキングのためのサーボ信号およびＲＦ信号が検出される。
【００３６】
かかる構成によれば、光を出射する光源と、光源から出射した光を光ディスク記録媒体に集光する対物レンズと、光源から出射した光を光ディスク記録媒体の記録再生に使用する光と光源の発光量を制御するための光とに分岐するビームスプリッタと、前記光源と前記ビームスプリッタの間に配設された透過光量可変手段とを備えることにより、透過光量可変手段である液晶素子２に印加する制御電圧のＯＮ／ＯＦＦで光利用効率を切り替えができるので、従来の強度フィルタをメカニズムで抜き差しする方式と比べて高速に切り替えができる利点がある。
【００３７】
さらに、強度フィルタを抜き差しするためのメカニズムのかわりに小型の液晶素子を使用するため、光ヘッドの小型化ができ、さらに信頼性の向上もはかることができる利点がある。
【００３８】
なお、本実施の形態では透過光量可変手段として液晶素子と回折素子の複合素子で説明したが、電気的切替できる手段であれば液晶素子に限定されるものではない。
【００３９】
次に図１に示す光ディスク記録再生装置について説明する。１６は光ヘッド、２０は前光用フォトディテクタ９からの信号をもとに半導体レーザ１を一定光量発光させるための半導体レーザ駆動回路、２１は光ヘッド１６が光ディスク７の反射光量もしくは光ディスクを保護するカートリッジ等から得られる識別信号で光ディスクの種類を識別し、各回路に識別信号を送る再生モード検出回路、２２は液晶素子２を駆動する液晶素子駆動回路、２３はコリメートレンズを光軸方向に移動させて複数層の光ディスクを再生する際発生する球面収差をキャンセルするためのコリメートレンズ送り駆動回路、２４は動作モードに応じて前光用フォトディテクタ９の感度を切り替えるゲイン切替回路である。
【００４０】
以上のように構成された光ディスク記録再生装置の動作について説明する。
【００４１】
反射率の高い１層の記録面を有する光ディスクを再生する時、即ち低パワー動作モードで光ヘッド１６に透過光量可変手段が無い場合、再生に必要な対物レンズ出射パワーをＰ１＝０．３ｍＷ、光ヘッド１６の光利用効率を３０％とすると光源である半導体レーザ１の発光量は１ｍＷとなる。図８より前記発光量時の相対雑音強度値は−１２３ｄＢ／Ｈｚとなる。光ディスク記録再生装置として許容される相対雑音強度値は−１２５ｄＢ／Ｈｚ以下なので、前記相対雑音強度値は１層ディスクの再生に許容できないレベルとなる。
【００４２】
本実施の形態において再生モード検出回路２１が反射率の高い光ディスクと識別した場合、低パワー動作モードとなり液晶素子駆動回路２２によって液晶素子２がＯＦＦにされ液晶素子が回折素子として機能して透過率Ｋ１が例えば５０％となると、光源である半導体レーザ１の発光量は２ｍＷとなる。この時の相対雑音強度値は−１３０ｄＢ／Ｈｚとなり許容内の相対雑音強度値となり量子雑音レベルの低い信号が得られる。
【００４３】
また、再生モード検出回路２１が反射率の低い光ディスクと識別した場合、高パワー動作モードとなり液晶素子駆動回路２２によって液晶素子２がＯＮされ液晶素子が回折素子としての機能がなくなり透過率Ｋ２は１００％となる。再生に必要な対物レンズ出射パワーをＰ２＝０．６ｍＷとすると光源である半導体レーザ１の発光量は２ｍＷとなる。この時の相対雑音強度値は−１３０ｄＢ／Ｈｚとなり許容内の相対雑音強度となり量子雑音レベルの低い信号が得られる。
【００４４】
また、低パワー動作モードから高パワー動作モードに切り替えると前光用フォトディテクタ９に入射する光量は２倍変化する。半導体レーザにＡＰＣがかかって駆動されると同じ光量になるように半導体レーザ１の発光量を抑えられてしまうのでゲイン切替回路２４で高パワー動作モード時はゲインを１／２に落とすように働く。
【００４５】
かかる構成によれば、１層または複数の記録層を有する光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク記録再生装置において、１層の記録層を持つ光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ１、透過光量可変手段の透過率をＫ１、複数層の記録層を持つ光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ２、透過光量可変手段の透過率をＫ２としたとき、対物レンズ出射光量はＰ１＜Ｐ２、透過光量可変手段の透過率はＫ１＜Ｋ２となるように動作させることにより低パワー動作モード時の透過光量可変手段の透過率を下げて、半導体レーザの発光量を上げることにより必要とされる相対雑音強度以下の領域で使用することができ量子雑音レベルの小さな信号を得ることができる。
【００４６】
また、高パワー動作モード時では透過光量可変手段の透過率を上げることにより対物レンズ出射光量を増すことができ、半導体レーザの駆動電流の増加を防ぎ、寿命をのばすことができる。
【００４７】
なお、本実施の形態では１層または複数の記録層を有する光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク記録再生装置について説明したが、標準速または高倍速で光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク再生装置であっても同様な効果がある。
【００４８】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における１層および複数層の光ディスクの記録再生ができる光ヘッド１７および光ヘッド１７を搭載した光ディスク記録再生装置のブロック図、図４は前記光ヘッド１７に用いる制御電圧ＯＦＦ時の液晶素子と偏光ビームスプリッタの動作を示す図、図５は前記光ヘッド１７に用いる制御電圧ＯＮ時の液晶素子と偏光ビームスプリッタの動作を示す図である。
【００４９】
図３に示す光ヘッド１７において、１３は液晶素子で１３ａ、１３ｂは透明基板、１３ｃは液晶である。１４は偏光ビームスプリッタ、１４ａは反射面でありＰ偏光透過率は略１００％の膜特性を持たせている。２５は液晶素子１３と偏光ビームスプリッタ１４をブロック化したフィルタブロックである。他の構成要素については図１と同じ名称と符号を用いるので説明を省略する。
【００５０】
以上のように構成された光ヘッド１７について、以下その動作について説明する。
【００５１】
まず、フィルタブロック２５の動作を図４、図５を用いて説明する。
【００５２】
制御電源ＯＦＦ時の液晶素子１３において出射偏光は入射偏光に対して４５°傾くように設計されている。半導体レーザ１から出射した光は図４に示すように液晶素子１３を透過時に入射光に対して４５°傾く。４５°傾いた光は偏光ビームスプリッタ１４に入射し、反射面１４ａではＰ偏光を略１００％透過するように設計されているので５０％の光が透過し５０％の光が反射する。
【００５３】
制御電源ＯＮ時の液晶素子１３において、出射偏光は入射偏光を維持したまま透過するように設計されている。半導体レーザ１から出射した光は図５に示すように基準線に対して９０°傾いたまま偏光ビームスプリッタ１４に入射する。反射面１４ａではＰ偏光を略１００％透過するように設計されているのでほぼ１００％の光が透過する。
【００５４】
このように液晶素子１３と偏光ビームスプリッタ１４からなるフィルタブロック２５は液晶素子１３をＯＮ／ＯＦＦすることによりそれぞれ透過率が５０％と１００％と変化する。
【００５５】
前記フィルタブロック２５に半導体レーザ１の出射光が入射し、所定の処理が行われてフィルタブロック２５から出射して偏光ビームスプリッタ３に入射以後の動作は図１と同じであるので省略する。
【００５６】
かかる構成によれば、透過光量可変手段は偏光回転手段と偏光ビームスプリッタで構成され、光源から出射した光がまず偏光回転手段に入射して偏光方向を制御された後、偏光ビームスプリッタに入射するよう配設されることにより、透過光量可変手段である液晶素子１３に印加する制御電圧のＯＮ／ＯＦＦで光利用効率を切り替えができるので、従来の強度フィルタをメカニズムで抜き差しする方式と比べて高速に切り替えができる利点がある。
【００５７】
さらに、強度フィルタを抜き差しするためのメカニズムのかわりに小型の液晶素子を使用するため、光ヘッドの小型化ができ、さらに信頼性の向上もはかることができる利点がある。
【００５８】
なお、本実施の形態では偏光回転手段として液晶素子で説明したが、電気的切替できる手段であれば液晶素子に限定されるものではない。
【００５９】
次に図３に示す光ディスク記録再生装置について説明する。２０から２４の構成要素については第１図と同じ名称と符号を用いるので説明を省略する。
【００６０】
以上のように構成された光ディスク記録再生装置の動作について説明する。
【００６１】
本実施の形態は実施の形態１の透過光量可変手段である液晶素子２がフィルタブロック２５と入れ替わったところが異なる点で透過光量可変手段としての動作は同じであるので省略する。
【００６２】
かかる構成によれば、１層または複数の記録層を有する光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク記録再生装置において、１層の記録層を持つ光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ１、透過光量可変手段の透過率をＫ１、複数層の記録層を持つ光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ２、透過光量可変手段の透過率をＫ２としたとき、対物レンズ出射光量はＰ１＜Ｐ２、透過光量可変手段の透過率はＫ１＜Ｋ２となるように動作させることにより低パワー動作モード時の透過光量可変手段の透過率を下げて、半導体レーザの発光量を上げることにより必要とされる相対雑音強度以下の領域で使用することができ量子雑音レベルの小さな信号を得ることができる。
【００６３】
また、高パワー動作モード時では透過光量可変手段の透過率を上げることにより対物レンズ出射光量を増すことができ、半導体レーザの駆動電流の増加を防ぎ、寿命をのばすことができる。
【００６４】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における１層および複数層の光ディスクの記録再生ができる光ヘッド１８よび光ヘッド１８を搭載した光ディスク記録再生装置のブロック図、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）は前記光ヘッド１８に用いる透過率可変手段である回折素子の動作を説明する図である。
【００６５】
２７は偏光ビームスプリッタで、２７ａはその反射面でＳ偏光反射率は略１００％、Ｐ偏光透過率は略１００％とする。２８は前光用フォトディテクタと対物レンズ６に向かう光とに分岐させるビームスプリッタ、２９は半導体レーザ１と偏光ビームスプリッタ２７とシリンドリカルレンズ１０とフォトディテクタ１１を集積化した時の集積ユニットである。
【００６６】
他の構成要素については図１と同じ名称と符号を用いるので説明を省略する。
【００６７】
以上のように構成された光ヘッド１８について、以下その動作について説明する。
【００６８】
液晶素子２の動作の説明のうち、入射光がＳ偏光の場合（図２（ａ）、図２（ｂ））は実施の形態１で説明してあるので省略する。図２（ｃ）に示すように制御電圧ＯＦＦで入射偏光がＰ偏光（紙面に平行方向の偏光）の場合、液晶２ｃの液晶分子は紙面に垂直に配向されているので回折素子２ｂの内面の凹凸の屈折率（常光屈折率：ｎｏ）と液晶２ｃの屈折率（常光屈折率：ｎｏ）は一致し、入射光からは前記凹凸は透明に見え回折せず直進する。
【００６９】
次に図２（ｄ）に示すように制御電圧ＯＮで入射偏光がＰ偏光の場合、液晶２ｃの液晶分子は立ち上がるので液晶２ｃの屈折率は常光屈折率ｎｏとなり回折素子２ｂの凹凸の屈折率（常光屈折率：ｎｏ）と一致し、入射光からは前記凹凸は透明に見え回折せず直進する。
【００７０】
図２（ｃ）、図２（ｄ）では透明基板２ａ側から光が入射する説明だが、回折素子２ｂ側から入射しても同じ動作をする。
【００７１】
液晶素子２に印加される制御電圧がＯＦＦの場合、半導体レーザ１から出射した光１２はＳ偏光で偏光ビームスプリッタ２７に入射し反射面２７ａでＳ偏光入射する光の略１００％は反射し、コリメートレンズ４に入射し平行光に変換される。平行光に変換されたＳ偏光の光は液晶素子２に入射する。そのときの液晶素子２の動作は図２（ａ）となり、入射光は一部回折され減光された０次光１２ａはλ／４板５で円偏光に変換され、ビームスプリッタ２８で前光用フォトディテクタ９に向かう光と対物レンズ６に向かう光とに分岐される。分岐された光のうちの対物レンズ６に入射した光は光ディスク７に集光され記録面７ａに光スポットが形成される。また、ビームスプリッタ２８で分岐された他方の光はレンズ８で前光用フォトディテクタ９上に集光される。
【００７２】
複数の記録層を有する光ディスク７で記録層を変えて読み取る場合、層の厚さが数１０ｕｍあるため、層の厚さによる球面収差をキャンセルするために送り機構１５でコリメートレンズ４を光軸方向に移動させる。
【００７３】
光ディスク７で反射された光は入射時と逆方向の円偏光となり、再び対物レンズ６に入射しλ／４板５に入射しＰ偏光となって液晶素子２に入射する。このとき液晶素子２は図２（ｃ）の動作となり光は直進してコリメートレンズ４に入射し、収束光に変換される。収束光は偏光ビームスプリッタ２７に再度入射しＰ偏光の光は略１００％透過しシリンドリカルレンズ１０によってフォーカス誤差信号を得るために非点収差を加えられ、フォトディテクタ１１でフォーカシングおよびトラッキングのためのサーボ信号およびＲＦ信号が検出される。
【００７４】
液晶素子２に印加される制御電圧がＯＮの場合、半導体レーザ１から出射した光１２は制御電圧ＯＦＦと同様な経路をたどり液晶素子２に入射する。そのときの液晶素子２の動作は図２（ｂ）となり、入射光は回折されず全光量直進する。直進した光はλ／４板５で円偏光に変換され、ビームスプリッタ２８で前光用フォトディテクタ９に向かう光と対物レンズ６に向かう光とに分岐される。分岐された光のうちの対物レンズ６に入射した光は光ディスク７に集光され記録面７ａに光スポットが形成される。また、ビームスプリッタ２８で分岐された他方の光はレンズ８で前光用フォトディテクタ９上に集光される。
【００７５】
光ディスク７で反射された光は入射時と逆方向の円偏光となり、再び対物レンズ６に入射しλ／４板５に入射しＰ偏光となって液晶素子２に入射する。このとき液晶素子２は図２（ｄ）の動作となり光は直進してコリメートレンズ４に入射し、収束光に変換される。収束光は偏光ビームスプリッタ２７に再度入射し略１００％のＰ偏光の光は透過しシリンドリカルレンズ１０によってフォーカス誤差信号を得るために非点収差を加えられ、フォトディテクタ１１でフォーカシングおよびトラッキングのための信号およびＲＦ信号が検出される。
【００７６】
かかる構成によれば、光を出射する光源と、光源から出射した光を光ディスク記録媒体に集光する対物レンズと、光源から出射した光を光ディスク記録媒体の記録再生に使用する光と光源の発光量を制御するための光に分岐するビームスプリッタと、光ディスク記録媒体からの反射光を検出する光検出器と、前記光源から出射し前記対物レンズに入射するまでの往路光路と、前記光ディスク記録媒体からの反射光が前記対物レンズを通過して前記光検出器に入射するまでの復路光路との共通の光路中に配設された透過光量可変手段とを備えることにより、透過光量可変手段である液晶素子２に印加する制御電圧のＯＮ／ＯＦＦで光利用効率を切り替えができるので、従来の強度フィルタをメカニズムで抜き差しする方式と比べて高速に切り替えができる利点がある。
【００７７】
また、液晶素子２は平行光に変換された位置に配設されているため光束径が最も太く、光のエネルギー密度が最も低くなり短波長光による液晶の損傷を軽減でき、さらに、吸収フィルタを抜き差しするためのメカニズムのかわりに小型の液晶素子を使用するため、光ヘッドの小型化ができ、信頼性の向上もはかることができる利点がある。
【００７８】
また、液晶素子２の制御電圧ＯＮ／ＯＦＦにかかわらず光ディスク７からの反射光を液晶素子２は回折しないのでフォトディテクタ１１に入射する光量が減少しない利点がある。
【００７９】
なお、本実施の形態では透過光量可変手段として液晶素子と回折素子の複合素子で説明したが、電気的切替できる手段であれば前記素子に限定されるものではない。
【００８０】
実施の形態１、実施の形態２のように光の往路に透過率可変手段を配置する構成で集積化すると集積化ユニット形状が大きくなるが、本実施の形態３の発光系と検出系を集積化したユニット２９では往復光路に透過率可変手段を構成でき、集積ユニットの小型化をはかることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態では半導体レーザ１と偏光ビームスプリッタ２７とシリンドリカルレンズ１０とフォトディテクタ１１の集積ユニットで説明したがバルク構成であっても良いのは言うまでもない。
【００８２】
次に図６に示す光ディスク記録再生装置について説明する。２０から２４の構成要素については図１と同じ名称と符号を用いるので説明を省略する。
【００８３】
以上のように構成された光ディスク記録再生装置の動作について説明する。
【００８４】
本実施の形態は実施の形態１の透過光量可変手段である液晶素子２の位置が偏光ビームスプリッタ３と半導体レーザ１の間からコリメートレンズ４とλ／４板５の間に、前光検出を行う部分が透過率可変手段以降の光路に入れ替えたところが異なる点で基本的動作は同じであるので省略する。
【００８５】
かかる構成によれば、１層または複数の記録層を有する光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク記録再生装置において、１層の記録層を持つ光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ１、透過光量可変手段の透過率をＫ１、複数層の記録層を持つ光ディスク記録媒体を再生するとき対物レンズ出射光量をＰ２、透過光量可変手段の透過率をＫ２としたとき、対物レンズ出射光量はＰ１＜Ｐ２、透過光量可変手段の透過率はＫ１＜Ｋ２となるように動作させることにより低パワー動作モード時の透過光量可変手段の透過率を下げて、半導体レーザの発光量を上げることにより必要とされる相対雑音強度以下の領域で使用することができノイズレベルの小さな信号を得ることができる。
【００８６】
また、高パワー動作モード時では透過光量可変手段の透過率を上げることにより対物レンズ出射光量を増すことができ、半導体レーザの駆動電流の増加を防ぎ、寿命をのばすことができる。
【００８７】
なお、本実施の形態では１層または複数の記録層を有する光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク記録再生装置について説明したが、標準速または高倍速で光ディスク記録媒体を記録再生する光ディスク再生装置であっても同様な効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明にかかる光ヘッドおよび光ディスク記録再生装置によれば、光路中に１層あるいは標準速の光ディスクを再生する場合、光源の発光量を減衰させ、複数層あるいは高倍速の光ディスクを再生する場合、光源の発光量を減衰させない透過光量可変手段を有し、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ等の高密度記録再生する光ヘッド、または光ディスク記録再生装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１における１層および複数層の光ディスクの記録再生ができる光ヘッドおよび前記光ヘッドを搭載した光ディスク記録再生装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１および実施の形態３における液晶素子の動作を示す図
【図３】本発明の実施の形態２における１層および複数層の光ディスクの記録再生ができる光ヘッドおよび前記光ヘッドを搭載した光ディスク記録再生装置のブロック図
【図４】本発明の実施の形態２における光ヘッドに用いる制御電圧ＯＦＦ時の液晶素子と偏光ビームスプリッタの動作を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における光ヘッドに用いる制御電圧ＯＮ時の液晶素子と偏光ビームスプリッタの動作を示す図
【図６】本発明の実施の形態３における１層および複数層の光ディスクの記録再生ができる光ヘッドおよび前記光ヘッドを搭載した光ディスク記録再生装置のブロック図
【図７】従来例１の光ヘッドの概略構成を示す図
【図８】レーザ出力と相対雑音強度の関係を表す図
【符号の説明】
【００９０】
１    半導体レーザ
２    液晶素子
３    偏光ビームスプリッタ
４    コリメートレンズ
５    λ／４板
６    対物レンズ
７    光ディスク
８    レンズ
９    フォトディテクタ
１０    シリンドリカルレンズ
１１    フォトディテクタ
１２    光
１３    液晶素子
１４    偏光ビームスプリッタ
１５    コリメートレンズ送り機構
１６，１７，１８    光ヘッド
２０    半導体レーザ駆動回路
２１    再生モード検出回路
２２    液晶素子駆動回路
２３    コリメートレンズ送り駆動回路
２４    ゲイン切替回路
２６    ミラー
２７    偏光ビームスプリッタ
２８    ビームスプリッタ
２９    集積ユニット
１０１    半導体レーザ
１０２    光ディスク
１０４    コリメートレンズ
１０５    ミラー
１０６    対物レンズ
１０７    マルチレンズ
１０８    フォトダイオードＩＣ
１０９    強度フィルタ
１１０    出射光
１１１    強度フィルタ透過後の光
１２０    光ヘッド全体
【図１】
2009009616.tif 000003
【図２】
2009009616.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009009616.tif 000008
【図７】
2009009616.tif 000009
【図８】
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