JP2003090990A - 光ヘッド装置 - Google Patents
光ヘッド装置Info
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- JP2003090990A JP2003090990A JP2001281538A JP2001281538A JP2003090990A JP 2003090990 A JP2003090990 A JP 2003090990A JP 2001281538 A JP2001281538 A JP 2001281538A JP 2001281538 A JP2001281538 A JP 2001281538A JP 2003090990 A JP2003090990 A JP 2003090990A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高パワー光源から出射するレーザ光に耐える液
晶素子を搭載し、安定した再生および記録特性を有する
光ヘッド装置を得る。 【解決手段】液晶素子１００を構成する液晶材料とし
て、不飽和結合を有する分子の含有比が２０ｍｏｌ％以
下のものが用いられ、かつ液晶素子１００はこの液晶材
料からなる液晶層が透明基板に挟持されて構成された透
明積層基板を少なくとも１つ有しており、この液晶素子
１００を光源である半導体レーザ１と光記録媒体である
光ディスク８との間の光路中または半導体レーザ１と光
検出器９との間の光路中に設置して光ヘッド装置を構成
する。
晶素子を搭載し、安定した再生および記録特性を有する
光ヘッド装置を得る。 【解決手段】液晶素子１００を構成する液晶材料とし
て、不飽和結合を有する分子の含有比が２０ｍｏｌ％以
下のものが用いられ、かつ液晶素子１００はこの液晶材
料からなる液晶層が透明基板に挟持されて構成された透
明積層基板を少なくとも１つ有しており、この液晶素子
１００を光源である半導体レーザ１と光記録媒体である
光ディスク８との間の光路中または半導体レーザ１と光
検出器９との間の光路中に設置して光ヘッド装置を構成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ヘッド装置に関
し、特に光ディスクなどの光記録媒体の情報の記録およ
び再生を行う光ヘッド装置に関する。
し、特に光ディスクなどの光記録媒体の情報の記録およ
び再生を行う光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクであるＤＶＤは、同じく光デ
ィスクであるＣＤに比べディジタル情報が高密度で記録
されており、ＤＶＤを再生するための光ヘッド装置は、
光源の波長をＣＤの７８０ｎｍよりも短い６５０ｎｍま
たは６３５ｎｍとし、または対物レンズの開口数（Ｎ
Ａ）をＣＤの０．４５よりも大きい０．６として光ディ
スク面上に集光するスポット径を小さくしている。
ィスクであるＣＤに比べディジタル情報が高密度で記録
されており、ＤＶＤを再生するための光ヘッド装置は、
光源の波長をＣＤの７８０ｎｍよりも短い６５０ｎｍま
たは６３５ｎｍとし、または対物レンズの開口数（Ｎ
Ａ）をＣＤの０．４５よりも大きい０．６として光ディ
スク面上に集光するスポット径を小さくしている。
【０００３】さらに、次世代の光記録においては光源か
らの出射光の波長を４００ｎｍ程度、ＮＡを０．６より
大きくすることで、より大きな記録密度を得ることが提
案されている。しかし、光源の短波長化や対物レンズの
高ＮＡ化が原因で、光ディスク面が光軸に対して直角よ
り傾くチルトの許容量や光ディスクの厚さムラの許容量
が小さくなる。
らの出射光の波長を４００ｎｍ程度、ＮＡを０．６より
大きくすることで、より大きな記録密度を得ることが提
案されている。しかし、光源の短波長化や対物レンズの
高ＮＡ化が原因で、光ディスク面が光軸に対して直角よ
り傾くチルトの許容量や光ディスクの厚さムラの許容量
が小さくなる。
【０００４】これら許容量が小さくなる理由は、光ディ
スクのチルトの場合にはコマ収差が発生し、光ディスク
の厚さムラの場合には球面収差が発生するために、光ヘ
ッド装置の集光特性が劣化して信号の読み取りが困難に
なるからである。このため、液晶素子を光路中に設置
し、透過する光の波面形状を変えることにより上記収差
を打ち消すことが提案されている。
スクのチルトの場合にはコマ収差が発生し、光ディスク
の厚さムラの場合には球面収差が発生するために、光ヘ
ッド装置の集光特性が劣化して信号の読み取りが困難に
なるからである。このため、液晶素子を光路中に設置
し、透過する光の波面形状を変えることにより上記収差
を打ち消すことが提案されている。
【０００５】また、液晶素子を用いて、光源からの光の
出力をあまり変化させずに光ディスクへの到達光量を変
化させる方法として、例えば液晶素子透過光の偏光状態
を印加する電圧により変化させることができる液晶素子
と、偏光ビームスプリッタのような偏光分離素子を組み
合わせることで、偏光ビームスプリッタ透過後の光量を
変化させることができる。
出力をあまり変化させずに光ディスクへの到達光量を変
化させる方法として、例えば液晶素子透過光の偏光状態
を印加する電圧により変化させることができる液晶素子
と、偏光ビームスプリッタのような偏光分離素子を組み
合わせることで、偏光ビームスプリッタ透過後の光量を
変化させることができる。
【０００６】例えば、ある直線偏光方向（ａ方向）の光
をほとんど１００％透過させ、その偏光方向と直交する
直線偏光方向（ｂ方向）の光はほぼ１００％反射するよ
うな偏光ビームスプリッタを用いた場合について説明す
る。液晶素子にある特定以上の電圧を印加して、直線偏
光方向がａ方向の入射光の透過させると、ほとんど１０
０％入射光は偏光ビームスプリッタを透過し、また、液
晶素子への印加電圧を調整して素子透過後の偏光状態が
円偏光になるようにすると、偏光ビームスプリッタ透過
後の光強度は５０％になる。このように液晶素子への印
加電圧を変えて透過光の偏光状態を変化させることによ
り、偏光ビームスプリッタ透過後の光強度を変調でき
る。
をほとんど１００％透過させ、その偏光方向と直交する
直線偏光方向（ｂ方向）の光はほぼ１００％反射するよ
うな偏光ビームスプリッタを用いた場合について説明す
る。液晶素子にある特定以上の電圧を印加して、直線偏
光方向がａ方向の入射光の透過させると、ほとんど１０
０％入射光は偏光ビームスプリッタを透過し、また、液
晶素子への印加電圧を調整して素子透過後の偏光状態が
円偏光になるようにすると、偏光ビームスプリッタ透過
後の光強度は５０％になる。このように液晶素子への印
加電圧を変えて透過光の偏光状態を変化させることによ
り、偏光ビームスプリッタ透過後の光強度を変調でき
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の液晶素
子では、光源からの出射光の波長が５００ｎｍ以下、特
に波長４００ｎｍ付近の光を照射し続けると光損傷を受
けることが判明し、光耐久性に問題があった。
子では、光源からの出射光の波長が５００ｎｍ以下、特
に波長４００ｎｍ付近の光を照射し続けると光損傷を受
けることが判明し、光耐久性に問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、波長５００ｎ
ｍ以下の光を出射する光源と、光源からの出射光を光記
録媒体上に集光させるための対物レンズと、集光されて
光記録媒体により反射された出射光を受光する光検出器
と、光源と光記録媒体との間の光路中または光記録媒体
と光検出器との間の光路中に設置された液晶素子とを備
える光ヘッド装置において、液晶素子を構成する液晶材
料として、不飽和結合(芳香環中の不飽和結合を除く)を
有する分子の含有比が２０ｍｏｌ％以下の液晶材料が用
いられ、かつ液晶素子はこの液晶材料からなる液晶層が
透明基板に挟持されて構成された透明積層基板を少なく
とも１つ有していることを特徴とする光ヘッド装置を提
供する。
ｍ以下の光を出射する光源と、光源からの出射光を光記
録媒体上に集光させるための対物レンズと、集光されて
光記録媒体により反射された出射光を受光する光検出器
と、光源と光記録媒体との間の光路中または光記録媒体
と光検出器との間の光路中に設置された液晶素子とを備
える光ヘッド装置において、液晶素子を構成する液晶材
料として、不飽和結合(芳香環中の不飽和結合を除く)を
有する分子の含有比が２０ｍｏｌ％以下の液晶材料が用
いられ、かつ液晶素子はこの液晶材料からなる液晶層が
透明基板に挟持されて構成された透明積層基板を少なく
とも１つ有していることを特徴とする光ヘッド装置を提
供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の光ヘッド装置は、波長５
００ｎｍ以下の光を出射する光源と、光源からの出射光
を光記録媒体上に集光させるための対物レンズと、集光
されて光記録媒体により反射された出射光を受光する光
検出器と、光源と対物レンズとの間の光路中に配された
液晶素子とを備える光ヘッド装置である。
００ｎｍ以下の光を出射する光源と、光源からの出射光
を光記録媒体上に集光させるための対物レンズと、集光
されて光記録媒体により反射された出射光を受光する光
検出器と、光源と対物レンズとの間の光路中に配された
液晶素子とを備える光ヘッド装置である。
【００１０】光源として、波長５００ｎｍ以下の光を出
射し、かつ再生用として最大光出力３ｍＷ以上、さらに
は２０ｍＷ以上の半導体レーザなどの光源が使用でき
る。また、記録用として最大光出力３０ｍＷ以上の光源
が使用できる。一方、液晶素子上での積算照射エネルギ
ー密度が５００ｋＪ／ｃｍ２以上、さらに１０００ｋＪ
／ｃｍ２以上の光源が使用できる。また、液晶素子は光
検出器と光記録媒体との間の光路中に配されていてもよ
い。液晶素子の位置は、光源と対物レンズとの間に、コ
リメートレンズ、ビームスプリッタなどがあるときは、
コリメートレンズとビームスプリッタとの間、またはビ
ームスプリッタと対物レンズとの間に設置されること
が、平面波を液晶素子が制御することとなり好ましい。
射し、かつ再生用として最大光出力３ｍＷ以上、さらに
は２０ｍＷ以上の半導体レーザなどの光源が使用でき
る。また、記録用として最大光出力３０ｍＷ以上の光源
が使用できる。一方、液晶素子上での積算照射エネルギ
ー密度が５００ｋＪ／ｃｍ２以上、さらに１０００ｋＪ
／ｃｍ２以上の光源が使用できる。また、液晶素子は光
検出器と光記録媒体との間の光路中に配されていてもよ
い。液晶素子の位置は、光源と対物レンズとの間に、コ
リメートレンズ、ビームスプリッタなどがあるときは、
コリメートレンズとビームスプリッタとの間、またはビ
ームスプリッタと対物レンズとの間に設置されること
が、平面波を液晶素子が制御することとなり好ましい。
【００１１】本発明における液晶素子を構成する液晶材
料として、不飽和結合(芳香環中の不飽和結合を除く)を
有する分子の含有比が２０ｍｏｌ％以下の液晶材料が用
いられる。液晶は多成分からなる混合物であり、２０ｍ
ｏｌ％以下の不飽和結合(芳香環中の不飽和結合を除く)
を有する分子を含有すると、波長が５００ｎｍ以下でか
つ、最大光出力３０ｍＷ以上の(記録用の)光源を有する
光ヘッド装置の光路中に本発明の液晶素子を配置しても
光源の光によるダメージを受けにくいという効果があ
る。以下、不飽和結合とは、芳香環中の不飽和結合を除
くものを意味する。
料として、不飽和結合(芳香環中の不飽和結合を除く)を
有する分子の含有比が２０ｍｏｌ％以下の液晶材料が用
いられる。液晶は多成分からなる混合物であり、２０ｍ
ｏｌ％以下の不飽和結合(芳香環中の不飽和結合を除く)
を有する分子を含有すると、波長が５００ｎｍ以下でか
つ、最大光出力３０ｍＷ以上の(記録用の)光源を有する
光ヘッド装置の光路中に本発明の液晶素子を配置しても
光源の光によるダメージを受けにくいという効果があ
る。以下、不飽和結合とは、芳香環中の不飽和結合を除
くものを意味する。
【００１２】不飽和結合としては、エステル結合、トラ
ン結合、スチルベン結合、アゾメチン結合などを挙げる
ことができる。また、不飽和結合の１つである、エステ
ル結合を有する分子の含有比が液晶材料の２０ｍｏｌ％
以下である液晶材料を用いることで、波長が５００ｎｍ
以下、特に４００ｎｍ付近の光を照射し続けても、液晶
層を構成する液晶分子の配向性に影響を与えず好まし
い。
ン結合、スチルベン結合、アゾメチン結合などを挙げる
ことができる。また、不飽和結合の１つである、エステ
ル結合を有する分子の含有比が液晶材料の２０ｍｏｌ％
以下である液晶材料を用いることで、波長が５００ｎｍ
以下、特に４００ｎｍ付近の光を照射し続けても、液晶
層を構成する液晶分子の配向性に影響を与えず好まし
い。
【００１３】さらに、エステル結合を含む分子の含有比
が１０ｍｏｌ％以下であるとさらに好ましく、また全く
含まない液晶を用いることが極めて好ましい。この理由
は、次のとおりである。我々の行った実験では、液晶中
のエステル結合を含む分子の含有比を変えると、光照射
量と液晶のダメージの大きさとの間に強い相関関係があ
ることを見出した。液晶中にエステル結合を有する分子
が多く２０ｍｏｌ％以上、例えば５０ｍｏｌ％程度の場
合約３０ｋＪ/ｃｍ２少ない光照射量でも液晶分子のプ
レチルト角が増大し、最終的には垂直配向になり、液晶
素子に電圧を印加しても液晶の屈折率変化はなくなる。
が１０ｍｏｌ％以下であるとさらに好ましく、また全く
含まない液晶を用いることが極めて好ましい。この理由
は、次のとおりである。我々の行った実験では、液晶中
のエステル結合を含む分子の含有比を変えると、光照射
量と液晶のダメージの大きさとの間に強い相関関係があ
ることを見出した。液晶中にエステル結合を有する分子
が多く２０ｍｏｌ％以上、例えば５０ｍｏｌ％程度の場
合約３０ｋＪ/ｃｍ２少ない光照射量でも液晶分子のプ
レチルト角が増大し、最終的には垂直配向になり、液晶
素子に電圧を印加しても液晶の屈折率変化はなくなる。
【００１４】また、液晶中のトラン結合を含む分子の含
有比を変えると、光照射量と液晶のダメージの大きさと
の間に強い相関関係があることを見出した。液晶中にト
ラン結合を有する分子が多く１０ｍｏｌ％以上、例えば
約３０ｍｏｌ％の場合３０ｋＪ/ｃｍ２程度の少ない光
照射量でも液晶分子のΔｎ（屈折率異方性）が低下し、
最終的には複屈折性を示さなくなり、液晶素子に電圧を
印加しても液晶の屈折率変化はなくなる。
有比を変えると、光照射量と液晶のダメージの大きさと
の間に強い相関関係があることを見出した。液晶中にト
ラン結合を有する分子が多く１０ｍｏｌ％以上、例えば
約３０ｍｏｌ％の場合３０ｋＪ/ｃｍ２程度の少ない光
照射量でも液晶分子のΔｎ（屈折率異方性）が低下し、
最終的には複屈折性を示さなくなり、液晶素子に電圧を
印加しても液晶の屈折率変化はなくなる。
【００１５】しかし一般に不飽和結合を有する分子の含
有比を２０ｍｏｌ％まで低下させた液晶の場合には、実
用に耐え得る光照射特性を有することがわかった。さら
に不飽和結合を有する分子を含有しない液晶の場合に
は、１０００ｋＪ／ｃｍ２程度の非常に強い光照射にお
いても液晶分子の配向特性や複屈折性の劣化はほとんど
見られなかった。ここで、光照射とはレーザ光照射を意
味する。
有比を２０ｍｏｌ％まで低下させた液晶の場合には、実
用に耐え得る光照射特性を有することがわかった。さら
に不飽和結合を有する分子を含有しない液晶の場合に
は、１０００ｋＪ／ｃｍ２程度の非常に強い光照射にお
いても液晶分子の配向特性や複屈折性の劣化はほとんど
見られなかった。ここで、光照射とはレーザ光照射を意
味する。
【００１６】また、不飽和結合を有する分子の含有比が
２０ｍｏｌ％の例としては、１）エステル結合を含む分
子の含有比が２０ｍｏｌ％で、他の８０ｍｏｌ％分子
は、不飽和結合を含まない分子である場合、２）エステ
ル結合を含む分子の含有比が１０ｍｏｌ％、トラン結合
を含む分子の含有比が１０ｍｏｌ％で、他の８０ｍｏｌ
％分子は、不飽和結合を含まない分子である場合、さら
に３）スチルベン結合を含む分子の含有比が２０ｍｏｌ
％で、他の８０ｍｏｌ％分子は、不飽和結合を含まない
分子である場合、などの多数の組み合わせを挙げること
ができる。
２０ｍｏｌ％の例としては、１）エステル結合を含む分
子の含有比が２０ｍｏｌ％で、他の８０ｍｏｌ％分子
は、不飽和結合を含まない分子である場合、２）エステ
ル結合を含む分子の含有比が１０ｍｏｌ％、トラン結合
を含む分子の含有比が１０ｍｏｌ％で、他の８０ｍｏｌ
％分子は、不飽和結合を含まない分子である場合、さら
に３）スチルベン結合を含む分子の含有比が２０ｍｏｌ
％で、他の８０ｍｏｌ％分子は、不飽和結合を含まない
分子である場合、などの多数の組み合わせを挙げること
ができる。
【００１７】上記において、不飽和結合の例をいくつか
挙げたが、例えばエステル結合が含まれた分子は、短波
長の光によりエステル結合が切断され、切断された分子
が配向膜に吸着されることで、液晶分子の配向方向が乱
されて配向状態が劣化していると思われる。これらの不
飽和結合は高強度の光照射により分子間結合が切断され
やすく、液晶分子の配向特性や複屈折性に影響を与える
ことが判明した。
挙げたが、例えばエステル結合が含まれた分子は、短波
長の光によりエステル結合が切断され、切断された分子
が配向膜に吸着されることで、液晶分子の配向方向が乱
されて配向状態が劣化していると思われる。これらの不
飽和結合は高強度の光照射により分子間結合が切断され
やすく、液晶分子の配向特性や複屈折性に影響を与える
ことが判明した。
【００１８】また、透明基板の液晶層に接する側には、
無機物材料が斜方蒸着された配向膜が備えられているこ
とが好ましい。その理由は、通常の液晶素子に多用され
ている、配向膜としてのポリイミド膜は、短波長で高強
度の光照射を続けると、液晶分子の配向特性に劣化を来
すことがある。無機物材料からなる配向膜を備える液晶
素子を構成することにより、波長が５００ｎｍ以下、特
に波長が４００ｎｍ付近の短波長の光照射を継続しても
（１０００ｋＪ／ｃｍ２以上の光照射）、配向膜は劣化
することなく、液晶分子の配向特性が劣化せず好まし
い。
無機物材料が斜方蒸着された配向膜が備えられているこ
とが好ましい。その理由は、通常の液晶素子に多用され
ている、配向膜としてのポリイミド膜は、短波長で高強
度の光照射を続けると、液晶分子の配向特性に劣化を来
すことがある。無機物材料からなる配向膜を備える液晶
素子を構成することにより、波長が５００ｎｍ以下、特
に波長が４００ｎｍ付近の短波長の光照射を継続しても
（１０００ｋＪ／ｃｍ２以上の光照射）、配向膜は劣化
することなく、液晶分子の配向特性が劣化せず好まし
い。
【００１９】本発明における液晶素子は、上述の液晶材
料からなる液晶層が透明基板に挟持されて構成された透
明積層基板を少なくとも１つ有している。透明積層基板
は、１つに限定されず、２つでも、３つでもよい。使用
目的に応じて透明積層基板の個数を選択すればよい。ま
た必要に応じて液晶層に接する透明基板の面に凹状、凸
状などの曲面を形成してもよい。
料からなる液晶層が透明基板に挟持されて構成された透
明積層基板を少なくとも１つ有している。透明積層基板
は、１つに限定されず、２つでも、３つでもよい。使用
目的に応じて透明積層基板の個数を選択すればよい。ま
た必要に応じて液晶層に接する透明基板の面に凹状、凸
状などの曲面を形成してもよい。
【００２０】いずれの場合も１つの透明基板と他の透明
基板との間には本発明における液晶層が挟持され、透明
基板の液晶層に接する面には配向膜が備えられ、配向膜
はポリイミドでもよいが、上述のように無機物材料が斜
方蒸着された配向膜が備えられていることが好ましい。
基板との間には本発明における液晶層が挟持され、透明
基板の液晶層に接する面には配向膜が備えられ、配向膜
はポリイミドでもよいが、上述のように無機物材料が斜
方蒸着された配向膜が備えられていることが好ましい。
【００２１】また、例えば２つの透明積層基板を重ねて
形成する場合、３枚の透明基板で構成してもよい。すな
わち、１つの透明基板を共通基板とし、共通基板を挟ん
で２つの液晶層を形成し、それぞれの液晶層をそれぞれ
１枚の透明基板と共通基板とで挟む構造としてもよい。
３つの透明積層基板を重ねて形成する場合も同様であ
る。
形成する場合、３枚の透明基板で構成してもよい。すな
わち、１つの透明基板を共通基板とし、共通基板を挟ん
で２つの液晶層を形成し、それぞれの液晶層をそれぞれ
１枚の透明基板と共通基板とで挟む構造としてもよい。
３つの透明積層基板を重ねて形成する場合も同様であ
る。
【００２２】以下において、透明基板は２枚使用し、液
晶層を２枚の透明基板間に挟持するものとして説明す
る。液晶素子を構成する透明基板には、液晶層に電圧が
印加できて液晶素子の透過光の波面形状を変化できるよ
うに、平面状の電極が形成されている光ヘッド装置とす
ることが、光ディスクの厚み偏差による球面収差や光デ
ィスクの傾き偏差によるコマ収差を補正できて好まし
い。また、基板に凹凸の曲面を加工することなく所望の
透過波面形状を生成できて好ましい。
晶層を２枚の透明基板間に挟持するものとして説明す
る。液晶素子を構成する透明基板には、液晶層に電圧が
印加できて液晶素子の透過光の波面形状を変化できるよ
うに、平面状の電極が形成されている光ヘッド装置とす
ることが、光ディスクの厚み偏差による球面収差や光デ
ィスクの傾き偏差によるコマ収差を補正できて好まし
い。また、基板に凹凸の曲面を加工することなく所望の
透過波面形状を生成できて好ましい。
【００２３】図１に示す本発明の光ヘッド装置の一例
は、光源として波長４０５ｎｍの光を出射する青色レー
ザを用いた、光記録媒体である光ディスク８に情報を記
録したり、光ディスク８に記録された情報を再生するた
めのものである。この光ヘッド装置は光源である半導体
レーザ１、コリメートレンズ３０および３１、対物レン
ズ６、対物レンズを搭載したアクチュエータ７、光ディ
スク８、プリズム型のビームスプリッタ２および光検出
器９を有する。さらに、半導体レーザ１からの出射光の
波面を変化させる液晶素子１００である液晶収差補正素
子を、４分の１波長板５と一体化し配置した。
は、光源として波長４０５ｎｍの光を出射する青色レー
ザを用いた、光記録媒体である光ディスク８に情報を記
録したり、光ディスク８に記録された情報を再生するた
めのものである。この光ヘッド装置は光源である半導体
レーザ１、コリメートレンズ３０および３１、対物レン
ズ６、対物レンズを搭載したアクチュエータ７、光ディ
スク８、プリズム型のビームスプリッタ２および光検出
器９を有する。さらに、半導体レーザ１からの出射光の
波面を変化させる液晶素子１００である液晶収差補正素
子を、４分の１波長板５と一体化し配置した。
【００２４】また、光ディスクへの到達光量を変化させ
る方法としては、光源の出力光量を変化させる方法があ
るが、半導体レーザの特性によっては、出力を小さくす
るとノイズが増える場合がある。液晶素子を構成する透
明基板には、液晶層に電圧が印加できて前記液晶素子の
透過光の偏光状態を変化できるように、平面状の電極を
形成し、例えば偏光ビームスプリッタのような偏光分離
素子と組み合わせた光ヘッド装置とする。このような装
置とすることで、半導体の出力ノイズの最も少ない状態
の出力に保ちつつ、光ディスクに到達する光量を液晶素
子に印加する電圧により変化させることができ好まし
い。
る方法としては、光源の出力光量を変化させる方法があ
るが、半導体レーザの特性によっては、出力を小さくす
るとノイズが増える場合がある。液晶素子を構成する透
明基板には、液晶層に電圧が印加できて前記液晶素子の
透過光の偏光状態を変化できるように、平面状の電極を
形成し、例えば偏光ビームスプリッタのような偏光分離
素子と組み合わせた光ヘッド装置とする。このような装
置とすることで、半導体の出力ノイズの最も少ない状態
の出力に保ちつつ、光ディスクに到達する光量を液晶素
子に印加する電圧により変化させることができ好まし
い。
【００２５】図３に示す本発明の光ヘッド装置の他の例
では、半導体レーザ１からの出射光の偏光状態を変化さ
せる液晶素子１０１を用いており、液晶素子１０１と偏
光型のビームスプリッタ２とを組み合わせることで、光
ディスクへの透過光量を変化させる。なお、図３におけ
る符号で図１と同じものは、図１と同じ要素を示す。
では、半導体レーザ１からの出射光の偏光状態を変化さ
せる液晶素子１０１を用いており、液晶素子１０１と偏
光型のビームスプリッタ２とを組み合わせることで、光
ディスクへの透過光量を変化させる。なお、図３におけ
る符号で図１と同じものは、図１と同じ要素を示す。
【００２６】これら本発明の光ヘッド装置に使用されて
いる、液晶素子の一例を模式的断面図である図２を用い
て説明する。液晶素子は、対向する透明基板である２枚
のガラス基板２１、２１ａの面上に平板状の電極である
透明導電膜２４、２４ａが形成されており、透明導電膜
２４、２４ａ上には無機物材料を斜方蒸着して形成され
た配向膜２６、２６ａが積層され、またガラス基板２
１、２１ａの周辺部にはシール材２２でシールされて、
配向膜２６と配向膜２６ａとが形成する空隙には液晶が
充填され液晶層２３とされた構造を有している。使用し
た液晶材料には、エステル結合などの不飽和結合を有す
る分子を含まない材料を用いた。
いる、液晶素子の一例を模式的断面図である図２を用い
て説明する。液晶素子は、対向する透明基板である２枚
のガラス基板２１、２１ａの面上に平板状の電極である
透明導電膜２４、２４ａが形成されており、透明導電膜
２４、２４ａ上には無機物材料を斜方蒸着して形成され
た配向膜２６、２６ａが積層され、またガラス基板２
１、２１ａの周辺部にはシール材２２でシールされて、
配向膜２６と配向膜２６ａとが形成する空隙には液晶が
充填され液晶層２３とされた構造を有している。使用し
た液晶材料には、エステル結合などの不飽和結合を有す
る分子を含まない材料を用いた。
【００２７】ここで配向膜として斜方蒸着に用いる無機
物材料として、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３を挙げ
ることができる。さらに、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）およ
び（１−ｙ）ＳｉＯｘ＋ｙＺｒＯ２、（１−ｙ）ＳｉＯ
ｘ＋ｙＴｉＯ２（０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜１）複合酸化物
などでもよい。これらの中で、無機物材料としてＳｉＯ
ｘ（０＜ｘ＜２）を使用することは配向状態の安定性に
優れ好ましい。
物材料として、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３を挙げ
ることができる。さらに、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）およ
び（１−ｙ）ＳｉＯｘ＋ｙＺｒＯ２、（１−ｙ）ＳｉＯ
ｘ＋ｙＴｉＯ２（０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜１）複合酸化物
などでもよい。これらの中で、無機物材料としてＳｉＯ
ｘ（０＜ｘ＜２）を使用することは配向状態の安定性に
優れ好ましい。
【００２８】斜方蒸着の方法として、例えばＳｉＯｘの
斜方蒸着膜を形成する場合、真空蒸着装置内において、
ＳｉＯｘ蒸着源の鉛直上に基板を配し、鉛直線と基板法
線のなす角度θを８８〜６０°に設定し、基板温度を室
温から３００℃までの間に設定してＳｉＯｘを真空蒸着
する。θは８８〜８０°が、液晶分子のプレチルト角と
しては好ましく、また、蒸着後に２００℃程度で焼成を
行うことが膜の表面状態を安定化させる上で好ましい。
斜方蒸着膜を形成する場合、真空蒸着装置内において、
ＳｉＯｘ蒸着源の鉛直上に基板を配し、鉛直線と基板法
線のなす角度θを８８〜６０°に設定し、基板温度を室
温から３００℃までの間に設定してＳｉＯｘを真空蒸着
する。θは８８〜８０°が、液晶分子のプレチルト角と
しては好ましく、また、蒸着後に２００℃程度で焼成を
行うことが膜の表面状態を安定化させる上で好ましい。
【００２９】このように斜方蒸着により配向膜を形成し
た２枚の基板を、配向膜同士を対向させ、２つの配向方
向が所定の角度をなすように、かつ所定の間隙を持たせ
て基板の周辺部をシール材でシールし、間隙に液晶を注
入して液晶素子を構成する。
た２枚の基板を、配向膜同士を対向させ、２つの配向方
向が所定の角度をなすように、かつ所定の間隙を持たせ
て基板の周辺部をシール材でシールし、間隙に液晶を注
入して液晶素子を構成する。
【００３０】従来の液晶素子で最も多く用いられている
ポリイミドの配向膜では、波長の短いレーザ光（例えば
４０５ｎｍ）を高強度で照射し続けると液晶分子の配向
状態が大きく変化したが、本発明における斜方蒸着によ
る無機物材料を配向膜とするときには、配向状態の変化
は発生せず、透過波面は良好なものである。液晶分子の
配向方向（液晶層の両面における液晶分子の配向方向の
両基板上の成分方向）は、液晶素子を収差補正に用いる
場合には平行配向することが好ましく、液晶分子の配向
方向と入射光の偏光方向とが一致した場合に、液晶層に
電圧を印加することで実効的な屈折率が変化し光の偏光
状態をほとんど変化させずに、入射光の波面を変化させ
ることができる。
ポリイミドの配向膜では、波長の短いレーザ光（例えば
４０５ｎｍ）を高強度で照射し続けると液晶分子の配向
状態が大きく変化したが、本発明における斜方蒸着によ
る無機物材料を配向膜とするときには、配向状態の変化
は発生せず、透過波面は良好なものである。液晶分子の
配向方向（液晶層の両面における液晶分子の配向方向の
両基板上の成分方向）は、液晶素子を収差補正に用いる
場合には平行配向することが好ましく、液晶分子の配向
方向と入射光の偏光方向とが一致した場合に、液晶層に
電圧を印加することで実効的な屈折率が変化し光の偏光
状態をほとんど変化させずに、入射光の波面を変化させ
ることができる。
【００３１】上記の液晶素子は、透過光の波面形状を変
化させる液晶収差補正素子として用いることができる。
また、透過により光の偏光状態が変化する液晶素子と偏
光方向によって光の透過率が異なる偏光ビームスプリッ
タとを組み合わせて、光ディスクへの透過光量を変更で
きるアクティブアッテネータなどとして用いることもで
きる。光ヘッド装置内に用いる、上記以外の液晶素子に
対しても光損傷に対する改善効果は大きく、この液晶素
子にも使用できる。
化させる液晶収差補正素子として用いることができる。
また、透過により光の偏光状態が変化する液晶素子と偏
光方向によって光の透過率が異なる偏光ビームスプリッ
タとを組み合わせて、光ディスクへの透過光量を変更で
きるアクティブアッテネータなどとして用いることもで
きる。光ヘッド装置内に用いる、上記以外の液晶素子に
対しても光損傷に対する改善効果は大きく、この液晶素
子にも使用できる。
【００３２】使用する液晶材料は、ディスプレイ用途な
どに用いられるネマティック液晶が好ましく用いられ、
またカイラル剤の添加により液晶分子をツイストさせて
用いてもよい。また、使用する透明基板の材料として
は、ガラス、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系樹脂などが使用でき
るが、耐久性などの点からガラスの基板が好ましい。
どに用いられるネマティック液晶が好ましく用いられ、
またカイラル剤の添加により液晶分子をツイストさせて
用いてもよい。また、使用する透明基板の材料として
は、ガラス、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系樹脂などが使用でき
るが、耐久性などの点からガラスの基板が好ましい。
【００３３】また、４分の１波長板などの位相板を液晶
素子に積層して用いてもよい。この位相板の材料として
は、水晶やＬｉＮｂＯ３のような複屈折単結晶を用いて
もよいし、高分子液晶やポリカーボネートなどの有機物
膜を用いてもよい。
素子に積層して用いてもよい。この位相板の材料として
は、水晶やＬｉＮｂＯ３のような複屈折単結晶を用いて
もよいし、高分子液晶やポリカーボネートなどの有機物
膜を用いてもよい。
【００３４】
【実施例】本実施例の光ヘッド装置は、光ディスクの厚
み偏差により生ずる球面収差を補正する、位相補正素子
を備えている。また、光源である半導体レーザからの出
射光の波長は４０５ｎｍである。対物レンズは、光ディ
スクの厚さが設計値からずれると球面収差を発生し、信
号の読み取り精度が低下する。この球面収差を補正する
位相補正素子を図１に示した光ヘッド装置の液晶素子１
００の位置に組み込んだ。
み偏差により生ずる球面収差を補正する、位相補正素子
を備えている。また、光源である半導体レーザからの出
射光の波長は４０５ｎｍである。対物レンズは、光ディ
スクの厚さが設計値からずれると球面収差を発生し、信
号の読み取り精度が低下する。この球面収差を補正する
位相補正素子を図１に示した光ヘッド装置の液晶素子１
００の位置に組み込んだ。
【００３５】この液晶素子は、図２に示した断面図と同
じ構造を有する。使用した液晶は、ネマチック液晶であ
り、液晶分子の配向方向は、半導体レーザからの出射光
の波面を変化させるように、液晶層を透過する前の出射
光の偏光方向に平行とした。
じ構造を有する。使用した液晶は、ネマチック液晶であ
り、液晶分子の配向方向は、半導体レーザからの出射光
の波面を変化させるように、液晶層を透過する前の出射
光の偏光方向に平行とした。
【００３６】この液晶素子は図２に示すように、液晶層
２３を、シール材２２で囲み、配向膜２６、２６ａおよ
び透明電極膜２４、２４ａが形成されたガラス基板２
１、２１ａで挟む構成とした。この実施例では液晶層２
３を挟む２枚の透明なガラス基板には、液晶層２３に電
圧を印加できるように、図４に示す同心円状のセグメン
トに分割されたＩＴＯよりなる透明電極を形成した。
２３を、シール材２２で囲み、配向膜２６、２６ａおよ
び透明電極膜２４、２４ａが形成されたガラス基板２
１、２１ａで挟む構成とした。この実施例では液晶層２
３を挟む２枚の透明なガラス基板には、液晶層２３に電
圧を印加できるように、図４に示す同心円状のセグメン
トに分割されたＩＴＯよりなる透明電極を形成した。
【００３７】使用した液晶材料は、エステル結合、トラ
ン結合、スチルベン結合、アゾメチン結合など、いずれ
の不飽和結合を含む分子を含まないものを用いた。この
液晶材料にはフッ素を含有する分子を入れた。この液晶
材料の相転移温度ＴＮＩは１０５℃、屈折率異方性Δｎ
は０．１５、誘電率異方性Δεは８であった。
ン結合、スチルベン結合、アゾメチン結合など、いずれ
の不飽和結合を含む分子を含まないものを用いた。この
液晶材料にはフッ素を含有する分子を入れた。この液晶
材料の相転移温度ＴＮＩは１０５℃、屈折率異方性Δｎ
は０．１５、誘電率異方性Δεは８であった。
【００３８】透明電極上に液晶用の配向膜として、厚さ
５０ｎｍ（０．０５μｍ）のＳｉＯ（純度９９．９９
％）斜方蒸着膜を、電子線加熱（ＥＢ）法により基板温
度８０℃として真空蒸着した。このとき、基板法線が蒸
着源の垂直（鉛直）線となす角度が８５°となるように
蒸着を行った。蒸着後、液晶分子の良好な配向性を得る
ために、この配向膜に対して大気中において２００℃で
１時間の焼成を行った。ＩＴＯよりなる同心円状の透明
電極の各セグメントには、光ディスクの厚み偏差による
球面収差を補正するよう所望の電圧を印加した。
５０ｎｍ（０．０５μｍ）のＳｉＯ（純度９９．９９
％）斜方蒸着膜を、電子線加熱（ＥＢ）法により基板温
度８０℃として真空蒸着した。このとき、基板法線が蒸
着源の垂直（鉛直）線となす角度が８５°となるように
蒸着を行った。蒸着後、液晶分子の良好な配向性を得る
ために、この配向膜に対して大気中において２００℃で
１時間の焼成を行った。ＩＴＯよりなる同心円状の透明
電極の各セグメントには、光ディスクの厚み偏差による
球面収差を補正するよう所望の電圧を印加した。
【００３９】対物レンズのＮＡは０．８５とし、光ディ
スクの反射面までのカバー層（保護層）の厚さが０．１
０ｍｍ、０．１１ｍｍ、０．０９ｍｍの３種類の光ディ
スクについて再生特性を調べた。光ヘッド装置として、
光ディスクのカバー層の厚さ０．１０ｍｍで球面収差が
最小になるように調整されたものを用いた。厚さ０．１
０ｍｍの光ディスクでは、液晶層に電圧を印加しなくて
も良好な再生特性が得られた。これに対して厚さ０．１
１ｍｍと０．０９ｍｍの光ディスクでは、球面収差の影
響で再生特性がよくなかった。
スクの反射面までのカバー層（保護層）の厚さが０．１
０ｍｍ、０．１１ｍｍ、０．０９ｍｍの３種類の光ディ
スクについて再生特性を調べた。光ヘッド装置として、
光ディスクのカバー層の厚さ０．１０ｍｍで球面収差が
最小になるように調整されたものを用いた。厚さ０．１
０ｍｍの光ディスクでは、液晶層に電圧を印加しなくて
も良好な再生特性が得られた。これに対して厚さ０．１
１ｍｍと０．０９ｍｍの光ディスクでは、球面収差の影
響で再生特性がよくなかった。
【００４０】液晶層に印加する電圧分布をそれぞれの光
ディスクの厚さに応じて調整し、光ディスクのカバー層
の厚み偏差により発生する球面収差と逆符号の球面収差
を発生させることで光ディスク上での光は良好な集光特
性を示し、再生特性を改善できた。また、レーザ光の出
力を３０ｍＷとし７０００時間の光照射試験を行った後
も、特性の劣化はなく集光特性は良好であった。
ディスクの厚さに応じて調整し、光ディスクのカバー層
の厚み偏差により発生する球面収差と逆符号の球面収差
を発生させることで光ディスク上での光は良好な集光特
性を示し、再生特性を改善できた。また、レーザ光の出
力を３０ｍＷとし７０００時間の光照射試験を行った後
も、特性の劣化はなく集光特性は良好であった。
【００４１】
【発明の効果】本発明の光ヘッド装置に搭載する液晶素
子の液晶材料として、エステル結合を含む分子が少ない
液晶を用いることにより高いパワーの照射光に長時間耐
えることができ、液晶分子の配向状態を安定に保持でき
る。したがって、この液晶素子を搭載した光ヘッド装置
においては、長時間使用しても光源からの出射光の集光
特性は劣化せず、光記録媒体の情報の再生時には安定し
た信号の再生特性を得ることができ、また光記録媒体の
情報の記録時には良好で安定した記録特性を得ることが
できる。
子の液晶材料として、エステル結合を含む分子が少ない
液晶を用いることにより高いパワーの照射光に長時間耐
えることができ、液晶分子の配向状態を安定に保持でき
る。したがって、この液晶素子を搭載した光ヘッド装置
においては、長時間使用しても光源からの出射光の集光
特性は劣化せず、光記録媒体の情報の再生時には安定し
た信号の再生特性を得ることができ、また光記録媒体の
情報の記録時には良好で安定した記録特性を得ることが
できる。
【図１】本発明の光ヘッド装置の原理構成の一例を示す
概念的断面図。
概念的断面図。
【図２】本発明における液晶素子の一例を示す断面図。
【図３】本発明の光ヘッド装置の原理構成の他の例を示
す概念的断面図。
す概念的断面図。
【図４】本発明における、球面収差を補正する液晶素子
の分割電極パターンを示す模式的平面図。
の分割電極パターンを示す模式的平面図。
１：半導体レーザ
２：ビームスプリッタ
３０、３１：コリメートレンズ
５：４分の１波長板
６：対物レンズ
７：アクチュエータ
８：光ディスク
９：光検出器
１００、１０１：液晶素子
２１、２１ａ：ガラス基板
２２：シール材
２３：液晶層
２４、２４ａ：透明導電膜
２６、２６ａ：配向膜
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H088 EA62 GA01 HA03
5D119 AA11 AA32 BA02 BB01 EC01
EC04 EC12 JA09 JA62
5D789 AA11 AA32 BA02 BB01 EC01
EC04 EC12 JA09 JA62
Claims (5)
- 【請求項１】波長５００ｎｍ以下の光を出射する光源
と、光源からの出射光を光記録媒体上に集光させるため
の対物レンズと、集光されて光記録媒体により反射され
た出射光を受光する光検出器と、光源と光記録媒体との
間の光路中または光記録媒体と光検出器との間の光路中
に設置された液晶素子とを備える光ヘッド装置におい
て、液晶素子を構成する液晶材料として、不飽和結合
(芳香環中の不飽和結合を除く)を有する分子の含有比が
２０ｍｏｌ％以下の液晶材料が用いられ、かつ液晶素子
はこの液晶材料からなる液晶層が透明基板に挟持されて
構成された透明積層基板を少なくとも１つ有しているこ
とを特徴とする光ヘッド装置。 - 【請求項２】前記不飽和結合の１つがエステル結合であ
り、エステル結合を有する分子の含有比が２０ｍｏｌ％
以下である請求項１記載の光ヘッド装置。 - 【請求項３】前記不飽和結合の１つがトラン結合であ
り、トラン結合を有する分子の含有比が１０ｍｏｌ％以
下である請求項１または２記載の光ヘッド装置。 - 【請求項４】前記透明基板の液晶層に接する側には、無
機物材料が斜方蒸着された配向膜が備えられている請求
項１、２または３記載の光ヘッド装置。 - 【請求項５】前記透明基板には、液晶層に電圧が印加で
きて前記液晶素子の透過光の波面形状を変化できるよう
に、平面状の電極が形成されている請求項１から４のい
ずれかに記載の光ヘッド装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001281538A JP2003090990A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 光ヘッド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001281538A JP2003090990A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 光ヘッド装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003090990A true JP2003090990A (ja) | 2003-03-28 |
Family
ID=19105348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001281538A Pending JP2003090990A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 光ヘッド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003090990A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007046384A1 (ja) * | 2005-10-18 | 2007-04-26 | Asahi Glass Company, Limited | 液晶光変調素子および光ヘッド装置 |
| US7714977B2 (en) | 2004-06-29 | 2010-05-11 | Asahi Glass Company, Limited | Liquid crystal optical modulation element and optical head device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07207266A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-08-08 | Merck Patent Gmbh | ネマチック液晶混合物 |
| JPH0812973A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-16 | Asahi Denka Kogyo Kk | 液晶組成物 |
| JPH09111239A (ja) * | 1995-10-19 | 1997-04-28 | Hoechst Ind Kk | 強誘電性液晶組成物 |
| JPH09137164A (ja) * | 1995-09-11 | 1997-05-27 | Chisso Corp | フッ素含有基置換液晶性化合物、液晶組成物および液晶表示素子 |
| JPH10195138A (ja) * | 1996-05-20 | 1998-07-28 | Asahi Glass Co Ltd | アクリル酸誘導体化合物およびこれを重合した高分子液晶 |
| JP2001143303A (ja) * | 1999-09-02 | 2001-05-25 | Asahi Glass Co Ltd | 光ヘッド装置 |
-
2001
- 2001-09-17 JP JP2001281538A patent/JP2003090990A/ja active Pending
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| WO2007046384A1 (ja) * | 2005-10-18 | 2007-04-26 | Asahi Glass Company, Limited | 液晶光変調素子および光ヘッド装置 |
| JPWO2007046384A1 (ja) * | 2005-10-18 | 2009-04-23 | 旭硝子株式会社 | 液晶光変調素子および光ヘッド装置 |
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| US7846515B2 (en) | 2005-10-18 | 2010-12-07 | Asahi Glass Company, Limited | Liquid crystal optical modulation element and optical head device |
| US8007877B2 (en) | 2005-10-18 | 2011-08-30 | Asahi Glass Company, Limited | Liquid crystal optical modulation element and optical head device |
| JP5386824B2 (ja) * | 2005-10-18 | 2014-01-15 | 旭硝子株式会社 | 液晶光変調素子および光ヘッド装置 |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111104 |
|
| A02 | Decision of refusal |
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