JP2006216189A

JP2006216189A - 光ピックアップ装置

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Publication number: JP2006216189A
Application number: JP2005029917A
Authority: JP
Inventors: Masami Kikuchi; 正美菊池
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-07
Also published as: JP4490842B2

Abstract

【課題】複数層の液晶層を積層配置した多層液晶光学素子を搭載しても、それぞれの液晶層が目的の収差補正を正確に行うことができ、しかも光利用効率を向上させることができる光ピックアップ装置を提供すること。
【解決手段】レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザ光に対して所定の角度で傾斜して配置されて複数枚の液晶層が一体化して構成された、レーザ光の波面収差を補正するための多層液晶光学素子と、その多層液晶光学素子を透過して前記レーザ光が光ディスクに照射され、光ディスクからの反射光を受光するための受光器とを有する光ピックアップ装置であって、複数枚の液晶層をそれぞれ挟持する透明電極の光軸中心が、多層液晶光学素子のレーザ光に対する傾斜角度に応じてずらして配置されるとともに、レーザ光の光軸と一致して配設された構成を採用した。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数枚の透明性基板を積層配置して複数個の液晶層を有する多層液晶光学素子を、レーザ光源の光軸と所定の角度を持って配置した光ピックアップ装置に関する。

近年の光ピックアップ装置は、レーザ光源に使用する波長を、ＣＤあるいはＤＶＤで用いられる７９０ｎｍや６５５ｎｍから４００ｎｍの短波長とし、レンズの開口数を０．６以上とすることによって、光ディスクへの記録密度を上げるたものとなっている。

この様に、レーザ光源で使用する波長が短波長となると、光ディスクの光軸に対する傾きによるコマ収差の発生が大きくなる。また、上記仕様の光ピックアップ装置は、レンズの開口数を高開口数とする必要があるので、光ディスクの厚さムラによる球面収差の発生が起こり易くなる。そのため、受光素子で集光特性が変動し、光ディスクの情報を正確に読みとることができなくなってしまう場合がある。

そこで、これら受光素子で得られる集光特性の変動（波面収差の影響）を極力抑えるために、２層の液晶光学素子（第１、第２の液晶光学素子）が一体化されて構成された多層液晶光学素子を搭載した光ピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この光ピックアップ装置は、レーザ光源から光ディスクへの往路のレーザ光の波面収差を第１の液晶光学素子で補正をし、光ディスクからの反射光である復路のレーザ光の波面収差を第２の液晶光学素子で補正をすることができる様になっている。なお、この提案による第１、第２の液晶光学素子は、ともにレーザ光に対して液晶層が直交して配置されるとともに、各素子に形成される電極パターン中心は、素子に入射するレーザ光の光軸と一致する様に配置されている。

また、レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸に対して所定の角度を持って液晶光学素子を配設した光ピックアップ装置についての提案もある（例えば特許文献２参照）。

通常、液晶光学素子の液晶は、無電圧印加状態で所定のプレチルトと呼ばれる角度を持って配列されているため、液晶層に対して直交するレーザ光を入射させても正確な偏向ができず、結果としてレーザ光の光利用効率が低下してしまう。また、液晶光学素子を構成する透明性基板や、電極膜の表面から反射したレーザ光が迷光となって受光器に入り込んでしまい、これも光利用効率の低下の原因となっていた。

そこで、液晶光学素子をレーザ光源の光軸に対してプレチルト角の分だけ角度傾けて配置した光ピックアップ装置とすれば、上述した光利用効率の低下を防止することができる。

特開２００２−３１９１７２号公報（第２−４頁、第１−３図）特許第３２７１８９０号公報（第３−４頁、第２―７図）

上述の特許文献１に記載の往路と復路の両方に対してそれぞれ収差補正を行う必要がある小型の光ピックアップ装置では、光学部品の小型化が望まれており、透明性基板の数を
少なくして２つの液晶光学素子を一体とした（例えば図４に示すように第１〜第３の透明性基板１〜３により２層の液晶光学素子を構成した）小型薄型の多層液晶光学素子が好ましいとされている。

そして、この多層液晶光学素子を特許文献２に示されている様に、レーザ光源の光軸に対して傾けて光ピックアップ装置に組み込むと、各液晶層に電圧を印加するための電極パターン中心に若干のズレが生じ、正確な制御ができなくなる。

それは、図４に示す様に、特許文献２に記載の単層の液晶光学素子では可能だった光利用効率を上げる手法をそのまま特許文献１に記載の構成に適用して、第２の液晶光学素子の電極パターン中心１６をレーザ光軸１４に合わせると、第１の液晶光学素子の電極パターン中心１５が、組み込むときの角度に応じてずれてしまうからである。

このずれ量は多層光学素子１０ｂを組み込む際の角度、設定されるプレチルト角によって異なるが、例え小さなずれ量であっても、短波長のレーザ光源で開口数を大きくし、更には複数層の液晶層を用いて、往路と復路の両方のレーザ光の波面収差を補正できるようにした高機能の多層液晶光学素子１０ｂを用いた光ピックアップ装置では、無視できない量となる。

そこで、本発明の目的は、複数層の液晶層を積層配置した多層液晶光学素子を搭載しても、それぞれの液晶層が目的の波面収差補正を正確に行うことができ、しかも光利用効率を向上させることができる光ピックアップ装置を提供することである。

本発明の光ヘッド装置は、レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザ光に対して所定の角度で傾斜して配置されて複数枚の液晶層が一体化して構成された、レーザ光の波面収差を補正するための多層液晶光学素子と、その多層液晶光学素子を透過して前記レーザ光が光ディスクに照射され、光ディスクからの反射光を受光するための受光器とを有する光ピックアップ装置であって、複数枚の液晶層をそれぞれ挟持する透明電極の光軸中心が、多層液晶光学素子のレーザ光に対する傾斜角度に応じてずらして配置されるとともに、レーザ光の光軸と一致して配設されていることを特徴とするものである。

また、本発明の光ヘッド装置は、前述した多層液晶光学素子が、レーザ光源から出射され、光ディスクに至るまでの往路のレーザ光の波面収差の補正を行うための第１の液晶光学素子と、光ディスクから反射され、受光器に至るまでの復路のレーザ光の波面収差の補正を行うための第２の液晶光学素子により構成されていることを特徴とするものである。

本発明の光ヘッド装置に、複数層の液晶層を積層配置した多層液晶光学素子を搭載すれば、それぞれの液晶層が目的の波面収差補正を正確に行うとともに、光利用効率を向上させることができる。

また、この多層液晶光学素子を往路と復路の両方のレーザ光に対して収差補正を行うことができるように構成したときに、よりその効果を得ることができる様になる。

図１、図２に基づいて本発明の光ピックアップ装置の構成および作用について説明する。まず、装置構成から説明をする。図１は本発明の光ピックアップ装置を示す図面である。

本発明の光ピックアップ装置は、レーザ光源５０と、コリメータレンズ５２と、偏光ビームスプリッタ５４と、収差補正用の多層液晶光学素子１０ａと、１／４位相差板６６と、対物レンズ５６と、集光レンズ６０と受光器６２とから図示のように構成されている。そして、この多層液晶光学素子１０ａは、光利用効率を向上させるために、レーザ光源５０の光軸と所定の角度（例えば、液晶のプレチルト角の分だけ傾けた角度）を持って配置されている。

また、本図面に示す様に、レーザ光源５０から出射した往路のレーザ光６４は、コリメータレンズ５２によってＰ偏光の平行光とされ、偏光ビームスプリッタ５４と多層液晶光学素子１０ａを通過する。レーザ光６４は、多層液晶光学素子１０ａにより入射する平行光のコマ収差、球面収差、または非点収差を含む波面収差を第１の液晶光学素子１１にて補正された後、１／４位相差板６６により円偏光に変換され、対物レンズ５６によりディスク５８にビームを照射される。

さらに、ディスク５８から反射された復路のレーザ光は、対物レンズ５６を透過して、１／４位相差板６６にてＳ偏光に変換された後、多層液晶光学素子１０ａを通過する。レーザ光６４は、多層液晶光学素子１０ａにより入射する平行光のコマ収差、球面収差、または非点収差を含む波面収差を第２の液晶光学素子１２にて補正された後、偏光ビームスプリッタ５４にて光路を変えて集光レンズ６０を通過して、受光器６２にディスク５８から反射されたレーザ光を集められる。そのデータを基に、ディスク５８に記録された情報等を読み取ったり、ディスク面に書き込みをすることができるようになる。

図２（ａ）は本発明の光ピックアップ装置に搭載した、多層液晶光学素子１０ａの作用を示す図面であり、同図（ｂ）は素子の上部平面図および断面図を示している。

第１の液晶光学素子１１と第２の液晶光学素子１２は、それぞれに液晶を駆動して収差を補正するための電極パターン（図示せず）が配置されている。図２（ａ）では、電極パターンの中心を拡大して明示した例を示している。

本図面によれば、多層液晶光学素子１０ａは、レーザ光軸１４に対し所定の傾きをもって設置されるとともに、第１、第２の液晶光学素子１１，１２に形成された電極パターン中心１５、１６は、レーザの光軸１４上に配置されていることが判る。

また、各電極パターン中心１５，１６は、多層液晶光学素子１０ａを、光ピックアップ装置に取り付ける角度から予め素子に形成する電極パターンのずれ量（オフセット量）を計算して、第１の液晶光学素子１１の図示しない電極パターンに対してオフセットを乗せた位置に第２の液晶光学素子１２の図示しない電極パターンを形成してある。

すなわち、本発明の多層液晶光学素子１０ａは、図２（ｂ）に示すように、第１の液晶光学素子１１に相当する電極パターン３１と、第２の液晶光学素子１２の電極パターン３２とを、オフセット量３３だけずれた位置で重ね合わされた形態となっている。

ここで示したオフセット量３３は、第２の透明性基板２の屈折率をｎ、図２（ａ）に示す厚さをｔ、レーザ光源１４に対して傾けて取り付ける角度をθとすると、
ｔ×ｔａｎ（ｓｉｎ―１（ｓｉｎθ／ｎ））
で表される。

例えば、ｔ＝０．５ｍｍのガラスを用いて、取り付け角度（プレチルト角に相当する角度）をθ＝２度とした場合、上記式に基づき求めたオフセット量３３は、約１１μｍとなる。そして、この値に応じて電極パターン３１、３２の電極パターン中心１５，１６をず
らして配置すれば、目的の多層液晶光学素子１０ａを得ることができる。

この様にして構成された多層液晶光学素子１０ａは、前述した作用により、特許文献２に記載の、レーザ光が迷光となって受光器に入り込んでしまうという問題を含む光利用効率の低下を抑えるとともに、例えば往路、復路のレーザ光の波面収差補正、または一方の光路の複数種の波面収差補正を、多層液晶光学素子１０ａを用いて正確に行うことがでる様になる。

次に、本発明の光ピックアップ装置に搭載する多層液晶光学素子１０ａの製造方法を図３に基づいて説明する。図３（ａ）は、多層液晶光学素子１０ａを構成する第１〜第３の透明性基板１〜３を重ね合わせる工程を説明するための図面であり、図３（ｂ）は、その工程で用いるアライメントマークを重ね合せて示した図面である。

３図（ａ）に示す様に、第１の透明性基板１には、例えば復路のレーザ光のコマ収差および非点収差を補正するための電極パターン２４、および第１のアライメントマーク２１が形成されており、第２の透明性基板２の一方の面には例えば復路のレーザ光の球面収差を補正するための電極パターン２５および第２のアライメントマーク２２が形成されている。そして、図３（ｂ）に示す、この第１と第２のアライメントマーク２１，２２に基づいて、第１の透明性基板１と第２の透明性基板２とを重ね合わせることによって、復路のレーザ光の波面収差補正を行うための第２の液晶光学素子１２を作成する。この様にして、電極パターン２４，２５の中心位置を、電極パターン中心１５に合わせることができる。

また、第２の透明性基板２の他の一方の面には、例えば往路のレーザ光の球面収差を補正するための電極パターン２６が形成されている。この電極パターン２６は、復路のレーザ光を補正するための電極パターン２５から前述したオフセット量３３に相当する１１μｍずれた位置に設けられている。なお、この第２の透明性基板２の他の一方の面には、アライメントマークは設けていない。

さらに、第３の透明性基板３には、例えば往路のレーザ光のコマ収差および非点収差を補正するための電極パターン２７および第３のアライメントマーク２３を形成し、図３（ｂ）に示す第１と第３のアライメントマーク２１，２３に基づいて、第２の液晶光学素子１２と第３の透明性基板３とを貼り合わせて、第１の液晶光学素子と一体化された第１の液晶光学素子１１を形成した後、各素子に液晶を充填して、多層液晶光学素子１０ａを得る。

この様にして、電極パターン２６，２７の中心位置を電極パターン中心１５に合わせると共に、電極パターン中心１５に対してオフセット量３３だけずらして、電極パターン２６，２７の中心位置を電極パターン中心１６に合わせて配設することが出来る。

なお、本図面に示すように、第１の透明性基板１に設けられた第１のアライメントマーク２１、もしくは第２の透明性基板２に設けられた第２のアライメントマーク２２と、第３の透明性基板３に設けられた第３のアライメントマーク２３とを用いて行う第１〜第３の透明性基板１〜３の重ね合せには、多重焦点顕微鏡２８で各アライメントマークを拡大観察して位置合わせを行う手法を適用すれば、容易に多層液晶光学素子１０ａを作成することが出来る。

また、上記説明では、オフセット量３３を１１μｍとした例を示したが、光ピックアップ装置の大きさや、装置に組込まれる光学部品の取り付け部分の制約から、電極パターン
３１，３２のオフセット量３３は、装置の仕様により任意である。

本発明の光ピックアップ装置の構成を説明するための模式図面である。本発明の光ピックアップ装置に用いた多層液晶光学素子の作用および構成を示す図面である。本発明の多層液晶光学素子の製造方法を示す工程図面である。従来の多層液晶光学素子の作用を示す図面である。

符号の説明

１第１の透明性基板
２第２の透明性基板
３第３の透明性基板
１０ａ、ｂ多層液晶光学素子
１１第１の液晶光学素子
１２第２の液晶光学素子
１４レーザ光軸
１５、１６電極パターン中心
２１第１のアライメントマーク
２２第２のアライメントマーク
２３第３のアライメントマーク
２４〜２７電極パターン
２８多重焦点顕微鏡
３１、３２電極パターン
３３オフセット量
５０レーザ光源
５２コリメータレンズ
５４偏向ビームスプリッタ
５６対物レンズ
５８ディスク
６０集光レンズ
６２受光器
６４レーザ光
６６１／４位相差板

Claims

レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光に対して所定の角度で傾斜して配置されて複数枚の液晶層が一体化して構成された、前記レーザ光の波面収差を補正するための多層液晶光学素子と、その多層液晶光学素子を透過して前記レーザ光が光ディスクに照射され、前記光ディスクからの反射光を受光するための受光器とを有する光ピックアップ装置であって、
前記複数枚の液晶層をそれぞれ挟持する透明電極の光軸中心が、前記多層液晶光学素子の前記レーザ光に対する傾斜角度に応じてずらして配置されるとともに、前記レーザ光の光軸と一致して配設されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
前記多層液晶光学素子は、前記レーザ光源から出射され、前記光ディスクに至るまでの往路のレーザ光の波面収差の補正を行うための第１の液晶光学素子と、前記光ディスクから反射され、前記受光器に至るまでの復路のレーザ光の波面収差の補正を行うための第２の液晶光学素子により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。