光拾取装置 【技术领域】
本发明是关于光存取装置—具体地说，是关于能够在不同厚度的透明基板的光盘上记录及再生的光拾取装置。
技术背景
这里提供一种能用半导体激光将记录在CD(激光唱盘)、CD-ROM(激光只读存储器)之类光盘上的信息读出的光拾取装置。该光拾取装置边对拾取用物镜进行调焦及跟踪的伺服控制边将激光束照射在信号记录面的位串上，以此再现声音、影像、数据等信号。
最近，为记录长时间的动态画面，光盘正向高密度化发展。例如，与CD-ROM同为12cm直径的光盘，在其单面上记录约5G字节信息的DVD(数字视盘)规格已被提出。据悉DVD的透明基板的厚度约为0.6mm。
然而，拾取用物镜设计时考虑的是得以再生的光盘透明基板的厚度和使用的半导体激光的波长。因此，即使要再生具有与设计不同厚度的透明基板的光盘，因激光束便不能在光盘的信号记录面上聚焦、也不能再生。例如：为具有0.6mm厚地透明基板的DVD设计的物镜，在具有1.2mm厚的透明基板的CD的信号记录面上，其激光束不能聚焦，亦不能再生CD。
因此，本项发明的目的在于提供一种利用液晶的旋光性使具有不同厚度透明基板的光盘能够记录和/或再生，并又抑制了该液晶造成的激光束损失的光拾取装置。
发明的提示
本发明所述的光拾取装置是对具有第1厚度的透明基板的第1光盘和具有厚于第1厚度的第2厚度的透明基板的第2光盘进行记录和/或再生的光拾取装置。它包括激光、旋转装置、物镜、偏振元件等部分。上述激光可生成具有特定偏振方向的激光束；上述旋转装置可在对第1或第2光盘进行记录或再生时使激光束的偏振方向做约90度的旋转。上述物镜可将激光束在第1或第2光盘的信号记录面上聚焦。偏振元件可在第2光盘进行记录或再生时遮挡激光束的外周部。上述旋转装置包括第1透明电极、第2透明电极、第1定向膜、第2定向膜、液晶等。第1透明电极置于激光束的入射侧；第2透明电极置于激光束的出射侧并与第1电极相对。第1定向膜形成在第1透明电极的内面上，并具有与激光束的偏振方向大致平行或大致垂直的第1摩擦方向；第2定向膜形成在第2透明电极的内面上，具有与第1摩擦方向大致垂直的第2摩擦方向。液晶夹于第1及第2定向膜之间。
如按照上述光拾取装置，由于通过液晶将激光束的偏振方向旋转约90度，改变了物镜的有效开口量，因此，能在透明基板的厚度不同的光盘上进行记录和/或再生，但由于置于激光束入射侧的定向膜具有与激光束的偏振方向大致平行或垂直的摩擦方向，所以能减少因液晶造成的激光束的损失。加之液晶能使激光束的偏振方向准确地旋转90度，所以偏振元件能进行最佳的遮光。其结果，提高了记录或再生的特性。
附图的简单说明
图1为表示本发明实施状态时光拾取装置的光学系统的斜视图。
图2为表示图1所示的旋光性元件结构的分解斜视图。
图3为表示图2所示的驱动旋光性元件用的驱动电路与判识电路的电路图。
图4为用以说明图2所示的旋光性元件的电压非外加时的作用的斜视图。
图5为表示图4所示的通过旋光性元件的激光束的旋转角与工作温度的关系特性图。
图6A为图1所示的偏振元件的正面图；图6B为图6A所示的偏振元件沿B-B线的截面图。
图7为表示图1所示的光拾取装置除去向上反射镜后的光学系统的斜视图。
图8为图1所示的光拾取装置进行DVD再生时的工作说明图。
图9为图1所示的光拾取装置进行CD再生时的工作说明图。
发明实施的最佳形态
下面参照附图就本发明的实施形态进行详细的说明。图中同一或相当的部分附有同一符号，不再重复赘言。
图1所示为本发明实施形态的光拾取装置的光学系统的斜视图。参照图1可知该光拾取装置具有半导体激光器10、旋光性元件11、视准透镜12、向上反射镜13、偏振元件14、物镜15等部分。无论DVD或CD都能再生。在DVD或CD的信号记录面上形成表示记录信息的沟道16。
半导体激光器10生成具有特定偏振方向17的激光束18。该偏振方向17对于基准19形成特定的角度θ1。该光拾取装置为进行DVD及CD的再生，使用了能生成典型波长635nm的激光束18的半导体激光器10。
旋光性元件11，在DVD再生时将激光束18沿偏振方向做约90度的旋转后透过；而在CD时再生时，激光束18在偏振方向上不做旋转，以原状态透过。
视准透镜12使来自半导体激光器10的激光束18成为平行，向上反射镜13使来自视准透镜12的平行激光束沿光盘的法线方向反射。
偏振元件14在DVD再生时令激光束全部透过；而在CD再生时，则遮住激光束的外周部，仅令其中央部透过。
物镜15的作用是将激光束在DVD或CD的信号记录面上聚焦。其位置与DVD或CD相对。设计物镜15，使将激光束聚焦在DVD的信号记录面上时像差为最小。物镜15为进行调焦控制，通过伺服机构(无图示)在光轴方向(光盘的法线方向)上移动；为进行跟踪控制则在跟踪方向(与沟道垂直的方向)上移动。所以为使偏振元件14的中心不出物镜15的光轴之外，最好将偏振元件14与物镜15成一体地进行固定。
本光拾取装置还备有：在半导体激光器10和旋光性元件11之间设有的半透半反镜(无图示)和检测由半透半反镜反射回来的激光束的光检测器(无图示)。
图2为图1所示的旋光性元件11的结构分解斜视图。参照图2可知旋光性元件11由下列几部分构成，即：二块相对而置的玻璃板20、21，分别在玻璃板20、21内侧面上形成的由ITO等组成的透明电极22、23，分别在透明电极22、23的内侧面上形成的定向膜24、25，夹在定向膜24和定向膜25之间的TN(扭转向列)型液晶26，为封入液晶26而用的密封材料27。
玻璃板20、透明电极22及定向膜24置于激光束的入射侧，玻璃板21、透明电极23及定向膜25置于激光束的出射侧。
如图1及图2所示，入射侧的定向膜24具有与入射的激光束18的偏振方向17大致平行的摩擦方向28。因此，该摩擦方向28相对基准19形成的角度θ2与前述的角度θ1大致相等。即：偏振方向17与摩擦方向28之间的角度为0±5°。另外，出射侧的定向膜25具有与入射侧的定向膜24的摩擦方向28大致垂直的摩擦方向29。因而，连接在定向膜24及25之间的液晶分子的一系列的定向方向都发生旋转。
图3为驱动图2所示的旋光性元件11的驱动电路30的结构及判识电路31的电路图。参照图3可知，驱动电路30具有响应来自判识电路31的判识信号DVD/CD作出ON/OFF的开关元件32；产生特定的交流电压的交流电源33。如图2所示，驱动电路30的一侧输出端子34与透明电极22相连接；另一侧的输出端子35与透明电极23相连接。例如：判识电路31响应公知的聚焦误差信号FE，并对装在该光拾取装置上的光盘进行DVD或CD的识别，生成表示其结果的判识信号DVD/CD。
当装有DVD时，开关元件32为“断开”状态，因而交流电压不会加在透明电极22及23之间；而当装有CD时，开关元件32为“导通”状态，交流电压便被加在透明电极22及23之间。
图4是为说明电压未外加时旋光性元件11的作用的斜视图。如图4所示，入射到旋光性元件11中的激光束具有与图水平的偏振方向，而从旋光性元件11射出的激光束具有与图垂直的偏振方向。这样，旋光性元件11在电压未外加时将入射的激光束在其偏振方向上作约90度的旋转后透过。而当旋光性元件11有电压外加时，则将入射的激光束在其偏振方向上不作旋转，保持原状态透过。
图5为旋光性元件11产生的旋光角，即由入射的激光束的偏振方向与出射的激光束的偏振方向之间形成的角度和温度的关系特性图。如图5所示，电压未外加时，旋光角约为90度，其旋光角在-20～100度的范围内几乎不存在温度依存性，这正是预期的状态。再则，当电压外加时，旋光角约为0度，其旋光角在-20～100度的范围内也几乎不存在温度依存性，这也是预期的状态。之所以如此，是因为一般情况下光拾取装置在上述范围的温度下工作，其旋光性元件11需具有图5所示的温度特性才能正常工作。因此，光拾取装置的工作温度的范围若为-20～60度或0～50度的话，旋光角没有温度依存性的范围也与其相同为好。
图6A为图1所示的偏振元件14的结构正面图。图6B为图6A所示的沿偏振元件14的B-B线的截面图。参照图6A与图6B，可知偏振元件14设有偏振膜60；夹着偏振膜60的2块玻璃板61、62；贴于物镜15侧玻璃板62的表面上的透过性薄膜63。偏振膜60具有不具偏振特性的透明的圆形中央区域64和中央区域64周边形成的具有偏振特性的周边区域65。通过旋光性元件11，如图7所示周边区域65，具有与其旋转了的偏振方向大致平行的偏振方向70以使偏振方向旋转了的激光束透过。换句话说，即周边区域65的偏振方向70与旋光性元件11的出射侧的定向膜25的摩擦方向29大致光学平行。因此，中央区域的透过率为100％；而周边区域65的透过率为70-90％左右，为使偏振元件14的透过率在整体上保持均匀，故贴附具有70～90％左右透过率的透过性薄膜63使其与中央区域64对应。
下面，对上述结构的光拾取装置的工作原理加以说明。
首先，如图3所示，在DVD再生时由于驱动电路30中的开关元件32为“关”状态，所以旋光性元件11的透明电极22与23之间没有电压外加。因此，旋光性元件11如图8所示将激光束的偏振方向旋转约90度。其结果使入射激光束的偏振方向与图8的纸面垂直，而出射激光束的偏振方向则与纸面平行。
偏振元件14的中央区域64没有偏振特性，因此激光束透过中央区域64。而偏振元件14的外周区域65有偏振特性，其偏振方向与来自旋光性元件11的出射激光束的偏振方向大致平行。因此激光束也能透过外周区域65。这样，激光束就在不受偏振元件14遮挡的状态下全部透过偏振元件14，且使射入物镜15的激光束聚焦在DVD的信号记录面80上。
在CD再生时，图3所示的驱动电路30中的开关元件32为“导通”状态，因此旋光性元件11的透明电极22和23之间有电压外加。这样，旋光性元件11如图9所示将入射的激光束在其偏振方向上不作旋转以原状态透过。其结果，使来自旋光性元件11的出射激光束的偏振方向与入射激光束的偏振方向平行。
偏振元件14的中央区域64不具偏振特性，因此，激光束透过中央区域64。而偏振元件14的周边区域65具有与激光束的偏振方向垂直的偏振方向，因此，激光束的外周部被偏振元件14的外周区域65所遮挡，仅有激光束的中央部透过偏振元件14。这样，物镜15的实效开口值变小，射入物镜的激光束便聚焦在CD的信号记录面90上。
如图1和图2所示，旋光性元件11的入射侧的定向膜24与入射的激光束18的偏振方向17平行。为此，激光束在透过旋光性元件11时其强度没有大幅度地降低。例如，如果|θ1-θ2|=45°的话，激光束的强度就会因旋光性元件11而大幅度地降低。因此，定向膜24仅在与入射的激光束18的偏振方向17大致平行的方向上摩擦。
如前所述，根据这一实施形态，光拾取装置在CD再生时物镜15的实效开口值比DVD再生时小，因此，除DVD之外，还能进行CD的再生。由于旋光性元件11的入射侧的定向膜24的摩擦方向28与入射的激光束18的偏振方向17大致平行，所以可抑制旋光性元件11造成的激光束的损失。其结果，使再生特性得以提高。
以上详细描述了本发明的一个实施形态，而本发明的范围并不仅限于上述实施形态。
如：当|θ1-θ2|=90+5°时也可以。即：旋光性元件11的入射侧的定向膜24具有与入射的激光束18的偏振方向17大致垂直的摩擦方向也可以。此时，出射侧的定向膜25则要有与入射的激光束18的偏振方向17大致平行的摩擦方向。
在上述实施形态中，偏振元件14的偏振特性被图案化，使偏振元件的全区域都具有偏振特性，旋光性元件的透明电极也可以被图案化。此时，在CD再生时若仅在透明电极的周边区域外加电压、仅令激光束的中央部旋转偏振方向并使之透过的话，射入偏振元件的激光束的外围部将被遮挡，仅中央部透过偏振元件。
在上述实施形态中，CD再生时有电压外加，相反，在DVD再生时也可以有电压外加，此时偏振元件的偏振方向与入射的激光束的偏振方向相互平行为好。
在上述实施形态中，只对再生的动作进行了说明，而记录动作也大致与其相同。因此，本发明不仅是再生专用的光拾取装置，作为记录专用的光拾取装置或记录及再生兼用的光拾取装置也同样适用。
另外，本发明不仅限于DVD或CD，也同样适用于CD-R(可刻录光盘)、光磁(MO)盘等的光盘。在不脱离本发明宗旨的范围内，可根据作业者的知识增加各种改良、修正、变形等新内容付诸实施。