JP2002014314A - 光学素子および光ヘッドおよび光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶パネルに電圧を印加する電極のパターン
を細かく分割して球面収差の補正効果を高めるととも
に、外部から与える制御信号の数を増やさない、小型で
低コストの光学素子を提供する。 【解決手段】 複数のセグメント電極３Ａ〜３Ｇからな
るセグメント電極部１３ａと、導電性物質からなり外部
から印加された電圧を導電性物質の抵抗によって分圧し
て複数のセグメント電極への印加電圧を生成する電圧制
御部１３ｂと、セグメント電極部と電圧制御部とを接続
する導通部１３ｃと、導通部間のショートを防ぐ絶縁部
１９とを有する電圧印加電極１３を備え、複数のセグメ
ント電極と対向電極との間の電圧差を変化させること
で、電圧印加電極と対向電極との間に配置された位相変
化材料からなる位相変化層に入射した光の位相を変化さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理又は光
通信等に用いられ、特に収差補正を行う光学素子に関わ
り、光学素子を用いた光ヘッド及び光記録再生装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）は、ディジタル情報をコンパクトディスク（ＣＤ）
に対して約６倍の記録密度で記録できることから、大容
量の光記録媒体として注目されている。ここで、高密度
のＤＶＤを再生するために光源の波長をＣＤより短くし
（ＣＤは７８０ｎｍだが、ＤＶＤは６５０ｎｍ）、対物
レンズの開口数（ＮＡ）をＣＤより大きく（ＣＤは０．
４５だが、ＤＶＤは０．６）している。しかし、上記し
たように波長を短く、対物レンズのＮＡを上げているた
め、光ディスクの反り等による光軸に対する垂直からの
ずれ（チルト）に対するマージンや、光ディスクの基材
厚のずれに対するマージンがＣＤに比べて小さくなる。
このように、各収差発生要因に対してのマージンが小さ
くなっている。

【０００３】この問題を解決するため、特開平９−１２
８７８５号公報には、液晶パネルを利用して波面収差を
補正する光ヘッドが提案されている。また、特開平１１
−３５１２２２号公報においては、外部信号により位相
を制御され収差を補正する光学素子（例えば、液晶を用
いた光学素子）内に薄膜抵抗で分圧部を作ることによ
り、外部から印加する信号の本数を少なくして波面収差
を補正することができ、さらに光ヘッドの小型化を可能
とすることが述べられている。

【０００４】ここで図面を参照しながら、上述した従来
の光ヘッドに用いられている光学素子の一例について説
明する。

【０００５】図１０は、従来の光学素子の構成を示す斜
視図であり、図１１は、図１０に示す従来の光学素子の
断面図である。図１０および図１１において、１０１は
第１の基板、１０２は第１の基板１０１と略平行に配置
された第２の基板、１０３は第１の基板１０１と液晶１
０７との間に配置された電圧印加電極、１０４は電圧印
加電極１０３に対向するように電圧印加電極１０３と略
平行に配置された対向電極、１０５は電圧印加電極１０
３を覆うように形成された透光性樹脂膜、１０６は対向
電極１０４を覆うように形成された透光性樹脂膜、１０
７は透光性樹脂膜１０５と１０６との間（電圧印加電極
１０３と対向電極１０４との間）に配置された液晶、１
０８は液晶１０７を囲むように透光性樹脂膜１０５と１
０６との間に配置された封止樹脂である。

【０００６】ここで、第１の基板１０１および第２の基
板１０２は、例えばガラスからなり、透光性である。

【０００７】電圧印加電極１０３は液晶１０７に所望の
電圧を印加するための電極である。電圧印加電極１０３
は、第１の基板１０１の内側（液晶１０７側）の主面上
に形成されている。

【０００８】対向電極１０４は、電圧印加電極１０３と
ともに、液晶１０７に所望の電圧を印加するための電極
である。対向電極１０４は、第２の基板１０２の内側
（液晶１０７側）の主面上に形成されている。対向電極
１０４は、封止樹脂１０８の一部に形成された導電性樹
脂（図示せず）を介して、第１の基板１０１上に形成さ
れた電極１０９に接続される。電極１０９は、例えばグ
ランド（ＧＮＤ）に接続される。対向電極１０４は、透
光性であり、例えばＩＴＯからなる。なお、対向電極１
０４は、第２の基板１０２の内側の主面のうち、少なく
ともセグメント電極部１０３ａ（図１２に示す）に対向
する部分に略均一に形成される。

【０００９】透光性樹脂膜１０５および１０６は、液晶
１０７を所定の方向に配向させるための配向膜であり、
例えばポリビニルアルコール膜からなる。透光性樹脂膜
１０５または１０６をラビング処理することによって、
液晶１０７を所定の方向に配向させることができる。

【００１０】液晶１０７は、入射した光の位相を変化さ
せる位相変化層として機能する。液晶１０７は、例えば
ネマチック液晶からなる。電圧印加電極１０３と対向電
極１０４との間の電圧差を変化させることによって、液
晶１０７の屈折率を変化させることができ、これによっ
て入射した光の位相を変化させることができる。

【００１１】封止樹脂１０８は、液晶１０７を封止する
ためのものであり、例えばエポキシ樹脂からなる。

【００１２】また、電圧印加電極１０３は、図１２に示
すように、セグメント電極部１０３ａと電圧制御部１０
３ｂからなる。

【００１３】次に、このように構成された光学素子の動
作について、図１２を参照して説明する。

【００１４】外部から制御電圧（Ｖ１及びＶ２）が、電
圧印加電極１０３の電圧制御部１０３ｂに印加され、電
圧制御部１０３ｂの抵抗（ｒ１からｒ４）によって分圧
され、セグメント電極部１０３ａにそれぞれ所望の電圧
Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅが印加されることにな
る。また、外部から制御電圧（グランド（ＧＮＤ））が
対向電極１０４に印加される。このように外部から制御
電圧（Ｖ１とＶ２およびグランド）が光学素子に印加さ
れると、セグメント電極部１０３ａと対向電極１０４と
の間に電圧差が生じ、その電圧差に応じて各セグメント
電極下の液晶の屈折率がそれぞれ変化し、この光学素子
を透過する光に部分的に異なる位相を与えることが可能
となる。

【００１５】従って、セグメント電極部１０３ａを、例
えば、図１２のようにコマ収差と同じようなパターン形
状にしておけば、この光学素子を透過する光にコマ収差
を生じる位相分布を与えることができ、この収差を用い
ることにより、光ディスクが傾く等により光ヘッドで生
じるコマ収差を補正することができる。ここで、パター
ン形状を他の収差の位相分布に対応するようにすれば、
他の収差を補正することができる。また、各セグメント
電極に印加する電圧を電圧制御部１０３ｂで分圧を用い
て生成しているため、外部から光学素子に電圧を印加す
るための信号線の数を３本（Ｖ１、Ｖ２、グランド）に
することができ、光ヘッドの小型化に適している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成の光学素子では、より精度良く収差を補正し
ようとした場合、収差のパターンによっては光学素子に
印加する信号の信号線を少なくできない場合がある。こ
のことについて、次に詳細に述べる。例えば、光ディス
クの基材厚が設計値よりずれることにより生じる球面収
差を補正する場合を考える。光の波長６５０ｎｍ、対物
レンズのＮＡ０．６に対して基材厚が設計値（０．６ｍ
ｍ）より４０μｍずれたときに生じる位相分布を計算す
ると、図１３に示すように、所定の位相範囲（０．０４
ラジアン）毎に同心円状の位相分布となる。そのため、
球面収差を補正するためのセグメント電極部１０３ａの
パターン形状は、図１４に示すような同心円状になる。
この場合、セグメント電極部１０３ａを４領域に分割し
た場合、図１３に示す位相分布を補正するためには、セ
グメント電極１４Ｂに電圧を印加して生じる位相が一番
大きく、ついでセグメント電極１４Ａに電圧を印加して
生じる位相とセグメント電極１４Ｃに電圧を印加して生
じる位相が同じ大きさで２番目に大きく、セグメント電
極１４Ｄに電圧を印加して生じる位相が一番小さくすれ
ばよい。また、基材厚が反対にずれた時は、上記の順で
位相を大きくすればよい。従って、電圧制御部１０３ｂ
からセグメント電極部１０３ａへの導通部は図１４に示
したように形成すればよい。

【００１７】しかし、より詳細に収差を補正するため、
セグメント電極部１０３ａを図１５に示すように７領域
に分割した場合を考える。この場合、図１３の位相分布
を補正するためには、セグメント電極１５Ｄに電圧を印
加して生じる位相が一番大きく、次いでセグメント電極
１５Ｃに電圧を印加して生じる位相とセグメント電極１
５Ｅに電圧を印加して生じる位相が同じ大きさで２番目
に大きく、セグメント電極１５Ｂに電圧を印加して生じ
る位相とセグメント電極１５Ｆに電圧を印加して生じる
位相が同じ大きさで３番目に大きく、セグメント電極１
５Ａに電圧を印加して生じる位相とセグメント電極１５
Ｇに電圧を印加して生じる位相が同じ大きさで一番小さ
くすればよい。このような位相状態になるように電圧制
御部１０３ｂからセグメント電極部１０３ａに電圧を印
加するためには、その間の導通部を交差させる必要があ
る。従って、上記の構成の光学素子では、より詳細に収
差を補正する場合、その補正パターンによっては線数を
減らすことができなくなる。そのために、液晶素子と液
晶駆動回路の接続が困難になる。さらに、光ヘッドを小
型化する上で大きな支障となる。

【００１８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、液晶パネルに電
圧を印加する電極のパターンを細かく分割して球面収差
の補正効果を高めるとともに、外部から与える制御信号
の数を増やさない、小型で低コストの光学素子を提供す
ることにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る光学素子は、複数のセグメント電極か
らなるセグメント電極部と、導電性物質からなり外部か
ら印加された電圧を前記導電性物質の抵抗によって分圧
して前記複数のセグメント電極への印加電圧を生成する
電圧制御部と、前記セグメント電極部と前記電圧制御部
とを接続する導通部と、前記導通部間のショートを防ぐ
絶縁部とを有する電圧印加電極と、前記電圧印加電極に
対向するように前記電圧印加電極と略平行に配置された
対向電極と、前記電圧印加電極と前記対向電極との間に
配置された位相変化材料からなる位相変化層とを含み、
前記複数のセグメント電極と前記対向電極との間の電圧
差を変化させることによって、前記位相変化層に入射し
た光の位相を変化させることを特徴とする。

【００２０】この光学素子によれば、絶縁部を設け、外
部から印加される電圧を分圧して形成した電圧を、交差
配置された導通部を介して細かく分割した所望のセグメ
ント電極に印加することで、どのような収差であって
も、最小限の信号線を介した外部電圧で補正することが
可能になる。

【００２１】上記光学素子では、前記位相変化層の位相
変化材料は、前記電圧差によって屈折率が変化する材料
であることが好ましい。この構成によれば、入射した光
の位相を容易に変化させることができる。

【００２２】上記光学素子では、前記位相変化材料は液
晶であることが好ましい。この構成によれば、入射した
光の位相を変化させるために印加する電圧が小さくてす
むという利点がある。

【００２３】上記光学素子では、前記位相変化層の位相
変化材料は、前記電圧差によって体積が変化する材料で
あることが好ましい。この構成によれば、入射した光の
位相を容易に変化させることができる。

【００２４】上記光学素子では、前記位相変化材料はＰ
ＬＺＴであることが好ましい。この構成によれば、素子
を薄くすることができる。

【００２５】上記光学素子では、前記絶縁部は薄膜から
なることが好ましい。この構成によれば、信頼性の高い
光学素子を実現することができる。

【００２６】上記光学素子では、前記絶縁部は樹脂から
なることが好ましい。この構成によれば、低コストの光
学素子を実現することができる。

【００２７】上記光学素子では、前記絶縁部は、前記導
通部同士が交差する箇所にのみ形成されていることが好
ましい。この構成によれば、絶縁部に必要とされる材料
が少なくてすむという利点がある。

【００２８】上記光学素子では、前記絶縁部は、前記導
通部の複数にまたがる箇所に形成されていることが好ま
しい。この構成によれば、光学素子の製作が容易とな
る。

【００２９】また、前記の目的を達成するため、本発明
に係る光ヘッドは、光記録媒体に記録された情報を光に
よって読み出す光ヘッドであって、光源と、前記光記録
媒体と前記光源との間に配置された光学素子とを含み、
前記光学素子は、本発明に係る上記光学素子であること
を特徴とする。

【００３０】この光ヘッドによれば、本発明に係る上記
光学素子を含むため、入射した光に対する補正効果が高
く、かつ製造が容易な光ヘッドが得られる。

【００３１】また、前記の目的を達成するため、本発明
に係る光記録再生装置は、光記録媒体に対して信号の記
録または再生を行う光記録再生装置であって、前記光記
録媒体に対して信号の記録または再生を行う光ヘッドを
備え、前記光ヘッドは、光源と、前記光記録媒体と前記
光源との間に配置された光学素子とを含み、前記光学素
子は、本発明に係る上記光学素子であることを特徴とす
る。

【００３２】この光記録再生装置によれば、本発明に係
る上記光学素子を含むため、入射した光に対する補正効
果が高く、かつ製造が容易な光記録再生装置が得られ
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００３４】（実施の形態１）実施の形態１では、本発
明に係る光学素子の一例について説明する。

【００３５】図１は、本発明の実施の形態１による光学
素子１０の構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示
す光学素子１０の断面図である。

【００３６】図１及び図２において、１１は第１の基
板、１２は第１の基板１１と略平行に配置された第２の
基板、１３は第１の基板１１と液晶１７との間に配置さ
れた電圧印加電極、１４は電圧印加電極１３に対向する
ように電圧印加電極１３と略平行に配置された対向電
極、１５は電圧印加電極１３を覆うように形成された透
光性樹脂膜、１６は対向電極１４を覆うように形成され
た透光性樹脂膜、１７は透光性樹脂膜１５と１６との間
（電圧印加電極１３と対向電極１４との間）に配置され
た液晶、１８は液晶１７を囲むように透光性樹脂膜１５
と１６との間に配置された封止樹脂、１９は絶縁部であ
る。

【００３７】ここで、第１の基板１１および第２の基板
１２は、例えばガラスからなり、透光性である。

【００３８】電圧印加電極１３は液晶１７に所望の電圧
を印加するための電極である。電圧印加電極１３は、第
１の基板１１の内側（液晶１７側）の主面上に形成され
ている。

【００３９】対向電極１４は、電圧印加電極１３ととも
に、液晶１７に所望の電圧を印加するための電極であ
る。対向電極１４は、第２の基板１２の内側（液晶１７
側）の主面上に形成されている。対向電極１４は、封止
樹脂１８の一部に形成された導電性樹脂（図示せず）を
介して、第１の基板１１上に形成された電極２０に接続
される。電極２０は、例えばグランド（ＧＮＤ）に接続
される。対向電極１４は、透光性であり、例えばＩＴＯ
からなる。なお、対向電極１４は、第２の基板１２の内
側の主面のうち、少なくともセグメント電極部１３ａ
（図３に示す）に対向する部分に略均一に形成される。

【００４０】透光性樹脂膜１５および１６は、液晶１７
を所定の方向に配向させるための配向膜であり、例えば
ポリビニルアルコール膜からなる。透光性樹脂膜１５ま
たは１６をラビング処理することによって、液晶１７を
所定の方向に配向させることができる。

【００４１】液晶１７は、入射した光の位相を変化させ
る位相変化層として機能する。液晶１７は、例えばネマ
チック液晶からなる。電圧印加電極１３と対向電極１４
との間の電圧差を変化させることによって、液晶１７の
屈折率を変化させることができ、これによって入射した
光の位相を変化させることができる。

【００４２】封止樹脂１８は、液晶１７を封止するため
のものであり、例えばエポキシ樹脂からなる。

【００４３】また、電圧印加電極１３は、図３に示すよ
うに、セグメント電極部１３ａと電圧制御部１３ｂと導
通線部１３ｃとからなり、電圧制御部１３ｂとセグメン
ト電極部１３ａとを接続する導通線部１３ｃは、絶縁部
１９を介してそれぞれ交差している。ここで、セグメン
ト電極部１３ａ、電圧制御部１３ｂ、および導通線部１
３ｃは例えばＩＴＯからなり、絶縁部１９は例えばタン
タルオキサイド膜からなる。また、セグメント電極部１
３ａのパターン形状は、球面収差を補正するためのパタ
ーン形状をとり、より詳細な補正を行うため７領域（セ
グメント電極３Ａ〜３Ｇ）に分割されている。

【００４４】このように構成された光学素子の動作につ
いて、図３を参照して説明する。

【００４５】図３において、外部から制御電圧（Ｖ１及
びＶ２）が電圧印加電極１３の電圧制御部１３ｂに印加
され、電圧制御部１３ｂの抵抗（ｒ１〜ｒ３）によって
分圧される。このとき、電圧制御部１３ｂにより電圧Ｖ
ａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄが生成される。

【００４６】ここで、図４に示すような位相分布を補正
するために、位相の大きさの順から、セグメント電極３
Ａおよび３ＧにはＶａを印加し、セグメント電極３Ｂと
３ＥにはＶｂを印加し、セグメント電極３Ｃと３Ｆには
Ｖｃを印加し、セグメント電極３ＤにはＶｄを印加す
る。この場合、導通線同士の交差が起こるが、この交差
部に絶縁部１９を形成して電極で導通線を橋渡しするこ
とで、交差しても導通線同士がショートしないようにな
っている。なお、図３に１９で示す絶縁部は、交差する
導通線の下のみに形成されている。したがって、各セグ
メント電極（３Ａ〜３Ｇ）に所望の電圧を印加すること
が可能となり、所望の位相分布を形成することができ
る。

【００４７】図３に示すような７セグメント電極のパタ
ーン形状で球面収差を補正した場合、１００ｍλを１０
ｍλまで補正することができ、４セグメント電極での補
正では３０ｍλまでしか補正できなかったことから、パ
ターン形状を細分割したことによる効果が現われてお
り、さらに外部からの信号線は３本（対向電極１４への
信号線も含む）で良いことになる。

【００４８】従って、電圧制御部１３ｂとセグメント電
極部１３ａとの間を結ぶ導通線部１３ｃが絶縁部１９を
介してそれぞれ交差していることにより、どのようなパ
ターン形状であっても電圧制御部１３ｂでの分圧を用い
て外部からの信号線を減らすことが可能となり、光ヘッ
ドの小型化を実現することができる。

【００４９】なお、本実施形態では、絶縁部１９として
タンタルオキサイド膜を用いたが、絶縁が可能であれば
他の膜を用いても何ら問題はない。さらに絶縁部１９は
ＵＶ硬化樹脂等の樹脂層や絶縁シートであってもよい。

【００５０】また、絶縁部１９の箇所は導通部１３ｃの
交差する箇所のみに設けたが、図５に示すように、絶縁
部１９を交差する箇所より広い面積で設けてもよい。こ
の場合は、絶縁部１９の位置合わせがラフとなり形成が
容易になる。

【００５１】また、本実施形態では、球面収差を補正す
るパターン形状について述べたが、他のどのような収差
であっても、本発明を適用することが可能である。

【００５２】また、本実施形態では、電圧印加電極１３
や対向電極１４に、透明電極としてＩＴＯ膜を用いた
が、光を透過させ更に電気を通す膜であればどのような
膜であっても問題はない。

【００５３】また、液晶１７の配向の制御は、ポリビニ
ルアルコール膜を布で擦るラビング法で制御している
が、これ以外の方法、例えば斜め蒸着膜など、膜そのも
のに配向性を有するものを使う方法や、基板に溝を形成
する方法であっても何ら問題はない。

【００５４】また、本実施形態では、電圧制御部１３ｂ
をＩＴＯ膜で形成して、それにより外部からの信号を分
圧したが、電圧制御部１３ｂにトランジスタを形成して
外部からの信号を昇圧してもよく、更に、電圧制御部１
３ｂに位相遅延回路を形成して対向電極と収差補正用の
セグメント電極に印加する電圧の位相を変化させても良
い。

【００５５】また、本実施形態では、位相変化層として
電圧に応じて屈折率が変化する液晶を用いたが、電圧に
応じて厚さ（体積）が変化するＰＬＺＴ（酸化鉛、ラン
タン、酸化ジルコニウム、酸化チタンを含むペロブスカ
イト構造の透明結晶体）を用いてもよい。さらに、ＰＬ
ＺＴを用いた場合、ＰＬＺＴは固体であるので液晶のよ
うに基板や封止樹脂が不要になるため、光学素子を薄く
することが可能である。

【００５６】（実施の形態２）実施の形態２では、本発
明に係る光ヘッドの一例について説明する。

【００５７】図６は、本発明の実施の形態２による光ヘ
ッド６０の構成を示す模式図である。なお、本実施形態
による光ヘッド６０は、実施の形態１による光学素子を
備えている。

【００５８】図６において、６１は光源、６２は回折格
子、６３はコリメータレンズ、６４は実施の形態１の光
学素子である。なお、本実施形態では、光学素子６４に
より基材厚ずれを補正するものとして説明する。６５は
対物レンズ、６６は光記録媒体、６７は光学式の基材厚
センサ、６８は光学素子駆動回路、６９は第１の光検出
器、７０は第２の光検出器である。ここで、集光光学系
は、コリメータレンズ６３と対物レンズ６５より構成さ
れている。

【００５９】ここで、光源６１は、例えば半導体レーザ
素子で構成され、光記録媒体６６の記録層に対し、記録
再生用のコヒーレント光を出力する光源である。回折格
子６２は、ガラス表面にフォトリソグラフィーを用いて
所望のパターンをパターニング後エッチングして形成さ
れたグレーティングであり、その特性は０次回折効率が
ほぼ５０％で±１次回折効率がほぼ５０％である。

【００６０】光学素子６４は、図３に示したように、セ
グメント電極部１３ａ、電圧制御部１３ｂ、および導通
部１３ｃを有し、導通部１３ｃは絶縁部１９によりそれ
ぞれショートしないように構成され、各セグメント電極
３Ａ〜３Ｇに所望の電圧を与えて液晶の屈折率を可変さ
せることにより、各セグメント電極下の液晶の位相を変
えて収差補正を行う素子である。

【００６１】対物レンズ６５は、光記録媒体６６の記録
層に光を集光するレンズである。第１の光検出器６９
は、光記録媒体６６の記録層で反射された光のうち、回
折格子６２で回折された＋１次光を受光して光を電気信
号に変換するものであり、第２の光検出器７０は、光記
録媒体６６の記録層で反射された光のうち、回折格子６
２で回折された−１次光を受光して光を電気信号に変換
するものである。光学式の基材厚センサ６７は、例え
ば、特開平１０−３３４５７５号公報に述べられている
ものである。光学素子駆動回路６８は、光学素子６４に
３つの信号線を介して電圧を印加する回路である。

【００６２】次に、このように構成された光ヘッドの動
作について、図６を用いて説明する。

【００６３】光源６１から出射された直線偏光のうちの
一部は回折格子６２を透過しコリメータレンズ６３に入
射し、コリメータレンズ６３により平行光に変換され、
光学素子６４に入射する。

【００６４】ここで、光記録媒体６６の基材厚が設計値
よりずれている場合、そのずれ量に応じた信号を基材厚
センサ６７は出力し、その信号は光学素子駆動回路６８
に入力され、光学素子駆動回路６８は、光記録媒体６６
の基材厚がずれたときに生じる球面収差を補正するよう
な球面収差を生じるように、３つの信号線を介して必要
な電圧値を光学素子６４に供給する。これにより、光学
素子６４に入力された光は、光学素子６４を透過した際
に光記録媒体６６の基材厚が設計値からずれたときに生
じる球面収差を補正するような球面収差が与えられる。

【００６５】次に、光学素子６４を透過した光は対物レ
ンズ６５により光記録媒体６６上に集光される。ここ
で、光記録媒体６６の基材厚がずれたときに生じる球面
収差を補正するような球面収差を有する光が対物レンズ
６５で集光されるので、光記録媒体６６上では収差のな
い、すなわち回折限界まで絞られた光スポットが形成さ
れる。

【００６６】次に、光記録媒体６６から反射された光
は、光記録媒体６６の基材厚がずれたときに生じる球面
収差を有する光になるが、光学素子６４により球面収差
が補正される。光学素子６４を透過した光は、コリメー
タレンズ６３を透過し、回折格子６２により回折され、
＋１次回折光は第１の光検出器６９に入射され、−１次
回折光は第２の光検出器７０に入射される。第１の光検
出器６９は、光記録媒体６６上における光の合焦状態を
示すフォーカス誤差信号を出力し、また所望のトラック
中心に対する光の照射位置を示すトラッキング誤差信号
を出力する。

【００６７】フォーカス誤差信号は、図示しないフォー
カス制御手段に与えられ、フォーカス誤差信号に基づ
き、フォーカス制御手段は、常に光が合焦状態で光記録
媒体６６上に集光されるように、対物レンズ６５の位置
をその光軸方向に制御する。また、図示しないトラッキ
ング制御手段が、トラッキング誤差信号に基づき、光を
光記録媒体６６上の所望のトラック中心に集光されるよ
うに、対物レンズ６５の位置を制御する。また、第２の
光検出器７０からは、光記録媒体６６に記録された情報
も得ている。

【００６８】次に、光学素子駆動回路６８の構成および
動作について述べる。

【００６９】図７は、光学素子駆動回路６８の構成図で
ある。図７において、７１は第１の信号源、７２は第２
の信号源であり、第１及び第２の信号源７１及び７２は
ほぼ１ｋＨｚの矩形波を出力する。７３はオペアンプで
あり、そのゲインは可変できるようになっている。７４
は遅延回路であり、信号Ｖ１とＶ２の位相が同相になる
ように位相を調整する。７５はスイッチであり、第１の
信号源７１からの信号がＶ１になるときは、第２の信号
源７２からの信号がＶ２に、また、第１の信号源７１か
らの信号がＶ２になるときは、第２の信号源７２からの
信号がＶ１になるように選択する。

【００７０】次に、光学素子駆動回路６８の動作につい
て、図７を用いて説明する。

【００７１】例えば、基材厚が厚くなったときの収差分
布が図１３のようになるとする。このとき、収差を補正
するために、図３に示すセグメント電極３Ｄの位相を一
番小さくして、順番にセグメント電極３Ｃと３Ｅ、セグ
メント電極３Ｂと３Ｆ、セグメント電極３Ａと３Ｇの順
番で位相を大きくしていく必要がある。そこで、第１の
信号源７１から出力される信号を図３のＶ１とし、第２
の信号源７２から出力される信号をＶ２として光学素子
６４に加えることで、収差を補正することができる。

【００７２】また、基材厚のずれの方向が同じで大きさ
だけ異なる場合は、オペアンプ７３のゲインを変えるこ
とにより対応することができる。また、基材厚のずれの
方向が逆になった場合は、スイッチ７５の選択を切り替
えて、第１の信号源７１からの出力をＶ２とし、第２の
信号源７２からの出力をＶ１として、ずれの大きさに応
じたゲインをオペアンプ７３が選択して、信号Ｖ１とＶ
２を光学素子６４に加えれば収差を補正することができ
る。

【００７３】ここで、図８に、光学素子６４を用いて球
面収差の補正を行った場合のジッタの測定結果を示す。
図８で明らかなように、光学素子６４を用いて球面収差
の補正を行うことによって、ジッタ量を抑制する、すな
わちジッタマージンを大きくすることができる。

【００７４】以上のように、本実施形態による光ヘッド
６０は、実施の形態１による光学素子を含むため、光記
録媒体６６に記録された信号を信頼性よく読み出すこと
ができる。

【００７５】また、本実施形態によれば、ジッタマージ
ンが大きくなるため、製造が容易で低コストな光ヘッド
が得られる。

【００７６】さらに、光学素子６４に外部から加える信
号線数を減少させることができるため（どのパターンで
あっても信号線数が３本であるため）、小型で製造が容
易な光ヘッドが得られる。

【００７７】（実施の形態３）実施の形態３では、本発
明に係る光記録再生装置の一例について説明する。

【００７８】図９は、本発明の実施の形態３による光記
録再生装置９０の構成を示す模式図である。

【００７９】図９において、光記録再生装置９０は、光
ヘッド６０と、光学素子制御回路６８と、モータ９１
と、処理回路９２とを備える。光ヘッド６０は、実施の
形態２で説明したものであり、実施の形態１で説明した
光学素子６４を備える。

【００８０】光ヘッド６０および光学素子駆動回路６８
については、実施の形態２で説明したものと同様である
ため、重複する説明は省略する。

【００８１】次に、光記録再生装置９０の動作について
説明する。

【００８２】まず、光記録再生装置９０に光記録媒体６
６がセットされると、処理回路９２はモータ９１を回転
させる信号を出力し、モータ９１を回転させる。次に、
処理回路９２は、光源６１を駆動して光を出射させる。
光源６１から出射された光は、光記録媒体６６で反射さ
れ、第１および第２の光検出器６９および７０に入射す
る。第１の光検出器６９は、光記録媒体６６上における
光の合焦状態を示すフォーカス誤差信号と、所望のトラ
ック中心に対する光の照射位置を示すトラッキング誤差
信号を処理回路９２に出力する。これらの信号に基づ
き、処理回路９２は対物レンズ６５を制御する信号を出
力し、これによって光源６１から出射された光を光記録
媒体６６上の所望のトラック上に集光させる。また、処
理回路９２は、第２の光検出器７０から出力される信号
に基づいて、光記録媒体６６に記録されている情報を再
生する。

【００８３】次に、光記録媒体６６の基材厚が設定値か
らずれている場合の制御について説明する。

【００８４】光記録媒体６６の基材厚がずれている場合
には、光記録媒体６６の基材厚のずれに応じた信号が基
材厚センサ６７によって処理回路９２に出力される。処
理回路９２は、入力された信号に応じて光学素子駆動回
路６８を制御し、これによって、光記録媒体６６の基材
厚のずれによって生じる球面収差を補正するために必要
な制御信号が、光学素子駆動回路６８から光学素子６４
に出力される（詳細については、実施の形態２を参
照）。このようにして、光記録媒体６６の基材厚がずれ
ても、光記録媒体６６に記録された情報信号は正しく再
生される。

【００８５】本実施形態の光記録再生装置９０では、実
施の形態１の光学素子によって、光記録媒体の基材厚の
ずれによって生じた球面収差が補正される。

【００８６】従って、本実施形態によれば、光記録媒体
６６に記録された情報信号を信頼性良く再生できる光記
録再生装置が得られる。

【００８７】また、実施の形態１の光学素子を用いるこ
とによって、光記録媒体６６の基材厚のずれに対する許
容度が大きくなるため、製造が安価かつ容易である光記
録再生装置が得られる。

【００８８】なお、本実施形態では情報信号の再生につ
いて述べたが、情報信号を記録する場合でも、再生と同
様に光学素子の制御が行われるため、信頼性良く情報信
号を記録することができる。

【００８９】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず
本発明の技術的思想に基づく他の実施形態にも適用する
ことができる。

【００９０】例えば、上記実施形態では球面収差の補正
について述べたが、他の収差であってもそれを補正する
パターンを形成すればそれに対応する収差を補正するこ
とができる。

【００９１】また、上記実施形態では無偏光光学系を用
いたが、偏光光学系を用いても何ら問題はない。

【００９２】また、上記実施形態では本発明の光学素子
をコリメータレンズと対物レンズの間の平行系中に配置
したが、光源とコリメータレンズの間の発散系中に配置
しても何ら問題はない。

【００９３】また、上記実施形態では無限系の光ヘッド
を例示したが、コリメータレンズを用いない有限系の光
ヘッドであっても良い。

【００９４】また、上記実施形態では基材厚ずれを、セ
ンサを用いて検出したが、あらかじめ基材厚ずれを学習
して光学素子に電圧を印加する方式でもよい。

【００９５】また、上記実施形態では、光記録媒体から
の反射光を、回折格子を用いて光源からの光路と分離し
て光検出器に入射させたが、ハーフミラー等の分離用光
学素子を用いて光源からの光路と分離して光検出器に入
射させても何ら問題はない。

【００９６】また、上記実施形態では、光のみによって
情報を記録する光記録媒体について述べたが、光および
磁気によって情報を記録する光磁気記録媒体について
も、本発明の光学素子を用いれば同様の効果が得られる
ことはいうまでもない。

【００９７】また、上記実施形態では、光記録媒体がデ
ィスク状である場合について説明したが、カード状の光
記録媒体などでも、類似の機能を実現する光学的情報記
録再生装置に適用することができる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学素子に外部から加える信号線の数を増やすことなく
収差補正効果を高めることができる（補正パターンによ
らず信号の数は３本でよい）ので、光学素子にフレキシ
ブル基板を接着する工程が簡単になる。従って、低コス
トの光学素子を実現することができる。

【００９９】また、本発明の光学素子を光ヘッド及び光
記録再生装置に用いると、ジッタマージンが広がり、更
に外部から加える信号線の数を減らすことができるの
で、小型化に適した光ヘッド及び光記録再生装置を実現
することができる。その上、収差補正用の光学素子がフ
レキシブル基板の接着工程を含めて安くなるので、光ヘ
ッドおよび光記録再生装置の低コスト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による光学素子の構成
を示す斜視図

【図２】 本発明の実施の形態１による光学素子の構成
を示す断面図

【図３】 図１および図２に示す電圧印加電極１３の構
成を示す平面図

【図４】 補正対象の球面収差の位相分布を示す模式図

【図５】 本発明の実施の形態１による光学素子におけ
るセグメント電極部１３ａの他の構成例を示す平面図

【図６】 本発明の実施の形態２による光ヘッドの構成
を示す模式図

【図７】 本発明の実施の形態２による光ヘッドに用い
られる光学素子駆動回路６８の構成を示す回路図

【図８】 本発明の実施の形態２による光ヘッドにおけ
る収差補正の効果を示す図

【図９】 本発明の実施の形態３による光記録再生装置
の構成を示す模式図

【図１０】 従来の光学素子の構成を示す斜視図

【図１１】 従来の光学素子の構成を示す断面図

【図１２】 従来の光学素子における電圧印加電極１０
３の構成を示す平面図

【図１３】 基材厚ずれ４０μｍの場合における球面収
差の一例を示す図

【図１４】 従来の光学素子における電圧印加電極１０
３の他の構成を示す平面図

【図１５】 従来の光学素子におけるセグメント電極部
１０３ａの他の構成を示す平面図

【符号の説明】

１０ 光学素子 １１ 第１の基板 １２ 第２の基板 １３ 電圧印加電極 １３ａ セグメント電極部 １３ｂ 電圧制御電極部 １３ｃ 導通部 １４ 対向電極 １７ 液晶 １９ 絶縁部 ６０ 光ヘッド ６１ 光源 ６４ 光学素子 ６６ 光記録媒体 ６７ 基材厚センサ ６８ 光学素子駆動回路 ９０ 光記録再生装置 ９１ モータ ９２ 処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細美 哲雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA12 BA03 CA02 DA04 DA08 EB17 GA03 HA11 KA01 2H088 EA47 HA01 HA03 HA24 HA28 MA20 5D119 AA38 BA01 DA01 DA05 EC01 EC13 JA09 JA30 JA54 JB03

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のセグメント電極からなるセグメン
   ト電極部と、導電性物質からなり外部から印加された電
   圧を前記導電性物質の抵抗によって分圧して前記複数の
   セグメント電極への印加電圧を生成する電圧制御部と、
   前記セグメント電極部と前記電圧制御部とを接続する導
   通部と、前記導通部間のショートを防ぐ絶縁部とを有す
   る電圧印加電極と、 前記電圧印加電極に対向するように前記電圧印加電極と
   略平行に配置された対向電極と、 前記電圧印加電極と前記対向電極との間に配置された位
   相変化材料からなる位相変化層とを含み、 前記複数のセグメント電極と前記対向電極との間の電圧
   差を変化させることによって、前記位相変化層に入射し
   た光の位相を変化させることを特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 前記位相変化層の位相変化材料は、前記
   電圧差によって屈折率が変化する材料である請求項１記
   載の光学素子。
3. 【請求項３】 前記位相変化材料は液晶である請求項２
   記載の光学素子。
4. 【請求項４】 前記位相変化層の位相変化材料は、前記
   電圧差によって体積が変化する材料である請求項１記載
   の光学素子。
5. 【請求項５】 前記位相変化材料はＰＬＺＴである請求
   項４記載の光学素子。
6. 【請求項６】 前記絶縁部は薄膜からなる請求項１記載
   の光学素子。
7. 【請求項７】 前記絶縁部は樹脂からなる請求項１記載
   の光学素子。
8. 【請求項８】 前記絶縁部は、前記導通部同士が交差す
   る箇所にのみ形成されている請求項１記載の光学素子。
9. 【請求項９】 前記絶縁部は、前記導通部の複数にまた
   がる箇所に形成されている請求項１記載の光学素子。
10. 【請求項１０】 光記録媒体に記録された情報を光によ
    って読み出す光ヘッドであって、 光源と、 前記光記録媒体と前記光源との間に配置された光学素子
    とを含み、 前記光学素子は、請求項１から請求項９のいずれか１項
    に記載の光学素子であることを特徴とする光ヘッド。
11. 【請求項１１】 光記録媒体に対して信号の記録または
    再生を行う光記録再生装置であって、 前記光記録媒体に対して信号の記録または再生を行う光
    ヘッドを備え、 前記光ヘッドは、光源と、前記光記録媒体と前記光源と
    の間に配置された光学素子とを含み、 前記光学素子は、請求項１から請求項９のいずれか１項
    に記載の光学素子であることを特徴とする光記録再生装
    置。