JP2009217157A - Liquid crystal diffractive lens and optical pickup device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal diffractive lens which has a high efficiency of using light, has a simple driving method and is compact even when providing a focal variable element by using a liquid crystal. <P>SOLUTION: The liquid crystal diffractive lens is configured as follow: closed circular zonal electrodes 404 are cyclically arranged so as to have the same number each set of phase cycles to be generated; connective electrodes 405 corresponding to each cycles are arranged in the order; lead lines 402 are disposed in a shape intersecting the circular zonal electrodes 404; and the circular zonal electrodes 404 are connected with the lead lines 402 via the connective electrodes 405 disposed on through-holes in a transparent insulating film 403. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、焦点距離を電気的に変調できる液晶回折レンズと、それを備えた光ピックアップ装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal diffractive lens capable of electrically modulating a focal length and an optical pickup device including the same.

例えば、光源から発せられるレーザ光を当てて、光ディスクなどの光記録媒体への情報の記録、または光記録媒体からの情報の再生を行う光ピックアップ装置がある。この光ピックアップ装置が、光ディスク表面から記録層までのカバー層の厚さが異なる規格の光ディスクや、多層の記録層を有する光ディスクに情報を記録し、または記録された情報を再生する際に、各記録層までの距離が異なることにより、球面収差が発生し、記録、再生特性を劣化させる場合がある。この球面収差を補正する方法の一つとして、対物レンズと光源との間に可変焦点レンズを設け、この可変焦点レンズによって記録層に結像する焦点距離を可変することで、球面収差を補正する方法がある。   For example, there is an optical pickup device that records laser information on an optical recording medium such as an optical disk or reproduces information from the optical recording medium by applying a laser beam emitted from a light source. When this optical pickup device records information on an optical disc with a different cover layer thickness from the optical disc surface to the recording layer or an optical disc having multiple recording layers, or reproduces the recorded information, When the distance to the recording layer is different, spherical aberration may occur, and the recording and reproducing characteristics may be deteriorated. As one method for correcting this spherical aberration, a variable focal length lens is provided between the objective lens and the light source, and the focal length imaged on the recording layer is varied by this variable focal length lens, thereby correcting the spherical aberration. There is a way.

また、この可変焦点レンズに適用できる構成として、液晶を用いて、フレネルゾーンプレート型の電極パターンを構成する方法が知られている(例えば、特許文献1参照のこと)。ここで、この従来の可変焦点レンズの構成について説明する。図9は、従来の可変焦点レンズの構成を示す図面であり、本図(a)が、一方のガラス基板上に形成される電極パターン形状を示す平面図であり、本図(b)が、平面図のA−A断面である。   As a configuration applicable to this variable focus lens, a method of forming a Fresnel zone plate type electrode pattern using liquid crystal is known (for example, see Patent Document 1). Here, the configuration of this conventional variable focus lens will be described. FIG. 9 is a drawing showing the configuration of a conventional variable focus lens, where FIG. 9A is a plan view showing the shape of an electrode pattern formed on one glass substrate, and FIG. It is AA cross section of a top view.

図9(a)(b)に示すように、この特許文献1に記載されている可変焦点レンズは、ガラス基板901に形成された電極パターンと、図示しない共通電極が形成された他のガラス基板とで、液晶を挟持して構成されている。ガラス基板901に形成される電極パターンは、光の結像特性を高める目的で、輪帯状電極904を閉環形状としており、この輪帯状電極906に接続する電極引き出し線902を、輪帯状電極904とは異なる面内に配設している。   As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the variable focus lens described in Patent Document 1 includes an electrode pattern formed on a glass substrate 901 and another glass substrate on which a common electrode (not shown) is formed. The liquid crystal is sandwiched between and. The electrode pattern formed on the glass substrate 901 has a ring-shaped electrode 904 in a closed ring shape for the purpose of enhancing the imaging characteristics of light, and an electrode lead wire 902 connected to the ring-shaped electrode 906 is connected to the ring-shaped electrode 904. Are arranged in different planes.

このガラス基板901の表面に形成された電極引き出し線902は、絶縁保護膜905で被覆されており、この絶縁保護膜905に形成されたスルーホールに充填される接続部903を介して、絶縁保護膜905の表面に配した、複数本の輪帯状電極904と接続されている。なお、この従来の可変焦点レンズは、各輪帯状電極904のそれぞれに、電極引き出し線902が接続されており、各輪帯状電極904を個別駆動できるようになっている。   The electrode lead-out line 902 formed on the surface of the glass substrate 901 is covered with an insulating protective film 905, and the insulating protection is provided via the connection portion 903 filled in the through hole formed in the insulating protective film 905. A plurality of annular electrodes 904 disposed on the surface of the film 905 are connected. In this conventional variable focus lens, an electrode lead-out line 902 is connected to each of the annular electrodes 904 so that each of the annular electrodes 904 can be individually driven.

特開平5−100201号公報(第2―3頁、第1図)Japanese Patent Laid-Open No. 5-100201 (page 2-3, FIG. 1)

しかしながら、この可変焦点レンズを前述した光ピックアップ装置に適用した場合、光が入射する有効面内に引き出し配線902のパターンが多数存在することになり、引き出し配線902のパターンが入射する光を回折させてしまう。この光の回折現象が起こると、光ディスク上での結像特性が劣化し、光利用効率を低下させるという問題点があった。   However, when this variable focus lens is applied to the optical pickup device described above, there are many patterns of the extraction wiring 902 in the effective surface where the light is incident, and the pattern of the extraction wiring 902 diffracts the incident light. End up. When this light diffraction phenomenon occurs, the imaging characteristics on the optical disk deteriorate and there is a problem that the light utilization efficiency is lowered.

本発明はこれらの問題を解決するものであり、その目的とするところは、閉環形状のパターンを構成しながらにして、引き出し配線を簡略化し、光の利用効率が高く、小型化が可能な液晶回折レンズを提供するところにある。   The present invention solves these problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal that simplifies the lead-out wiring, has high light utilization efficiency, and can be miniaturized while forming a ring-shaped pattern. A diffractive lens is being provided.

以上の点を考慮して、本発明の液晶回折レンズは、第1の透明基板と第2の透明基板に挟まれた液晶と、第1の透明基板の液晶側に形成された共通電極と、第2の透明基板に形成された引き出し配線と、当該引き出し配線を被覆して設けられる絶縁膜と、当該絶縁膜の液晶側に、閉環形状で形成された複数の輪帯状電極と、複数の輪帯状電極と引き出し配線とを、絶縁膜を通して接続する接続電極とを備える。さらに、この複数の輪帯状電極が、同じ数となる複数の組に分けられ、各組における環の内側から第1、第2の輪帯状電極としたときに、第1の輪帯状電極と、他の組における第1の輪帯状電極同士を、共通の引き出し配線に接続し、第2の輪帯状電極と、他の組における第2の輪帯状電極同士を、他の共通の引き出し配線に接続する関係をもって、各輪帯状電極と各引き出し配線とが接続配線で接続される構成を有している。   In view of the above points, the liquid crystal diffractive lens of the present invention includes a liquid crystal sandwiched between a first transparent substrate and a second transparent substrate, a common electrode formed on the liquid crystal side of the first transparent substrate, A lead wiring formed on the second transparent substrate; an insulating film provided so as to cover the lead wiring; a plurality of ring-shaped electrodes formed in a ring shape on the liquid crystal side of the insulating film; and a plurality of rings A connection electrode is provided for connecting the strip electrode and the lead-out wiring through the insulating film. Further, when the plurality of ring-shaped electrodes are divided into a plurality of sets having the same number, and when the first and second ring-shaped electrodes are formed from the inside of the ring in each set, the first ring-shaped electrodes, Connect the first ring-shaped electrodes in the other group to a common lead-out wiring, and connect the second ring-shaped electrode and the second ring-shaped electrodes in the other set to another common lead-out wiring. With this relationship, each ring-shaped electrode and each lead-out wiring are connected by connection wiring.

この様に、輪帯状電極を共通の引き出し配線に接続することで、引き出し配線数の簡略化と、引き出し配線による光の回折の影響を極力抑えることが実現できる。   In this way, by connecting the ring-shaped electrode to a common lead-out line, it is possible to simplify the number of lead-out lines and suppress the influence of light diffraction by the lead-out lines as much as possible.

また、上記第1の輪帯状電極と共通の引き出し配線との接続と、第2の輪帯状電極と他の共通の引き出し配線との接続との関係が、レンズ領域における非球面レンズエリアに適用されている構成としても良い。   The relationship between the connection between the first annular electrode and the common lead wire and the connection between the second annular electrode and the other common lead wire is applied to the aspheric lens area in the lens region. It is good also as composition which has.

この構成により、液晶回折レンズの半径方向に位相分布が反転した場合においても、引き出し配線数の簡略化と、引き出し配線による光の回折の影響を極力抑えることが実現できる。   With this configuration, even when the phase distribution is inverted in the radial direction of the liquid crystal diffractive lens, it is possible to simplify the number of lead wires and suppress the influence of light diffraction by the lead wires as much as possible.

また、本発明の光ピックアップ装置は、レーザ光源と対物レンズとの間の光路中に、前述した液晶回折レンズを配し、この液晶回折レンズを制御して、レーザ光源から出射され、光ディスクに集光するレーザビームの焦点調整を行える様に構成している。   In the optical pickup device of the present invention, the liquid crystal diffraction lens described above is arranged in the optical path between the laser light source and the objective lens, and the liquid crystal diffraction lens is controlled to be emitted from the laser light source and collected on the optical disk. It is configured so that the focus of the laser beam to be emitted can be adjusted.

この構成により、引き出し配線数の簡略化と、引き出し配線による光の回折の影響を極力抑えることが可能な液晶回折レンズを用いた、光ピックアップ装置が実現できる。   With this configuration, it is possible to realize an optical pickup device using a liquid crystal diffractive lens that can simplify the number of lead wires and suppress the influence of light diffraction by the lead wires as much as possible.

本発明は、電圧を印加することによって焦点の位置を移動できる焦点可変素子であって、位相の周期構造によってレンズ作用を持つ回折レンズの構造を持ち、同位相に設定したい複数の閉環状の輪帯状電極を共通の引き出し配線に接続することにより、引き出し配線数の簡略化を可能にし、引き出し配線による光の回折の影響を極力抑え、結果として結像性能に優れた光利用効率が高い素子と、この素子を用いた光ピックアップ装置を提供することができる。   The present invention is a focus variable element that can move the position of a focus by applying a voltage, and has a structure of a diffractive lens having a lens action by a phase periodic structure, and a plurality of closed annular rings that are to be set to the same phase. By connecting the strip electrode to a common lead wire, the number of lead wires can be simplified, the influence of light diffraction by the lead wire is minimized, and as a result, an element with excellent imaging performance and high light utilization efficiency. An optical pickup device using this element can be provided.

(第1の実施の形態)
[光ピックアップ装置の説明:図1]
まず、本発明の光ピックアップ装置の構成について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
(First embodiment)
[Description of optical pickup device: FIG. 1]
First, the configuration of the optical pickup device of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical pickup device according to the first embodiment of the present invention.

図1に示す光ピックアップ装置101では、半導体レーザ102から出射された光ビームが、その偏光方向に応じて偏光ビームスプリッタ103によって、光ビームを通過または反射し、この偏向ビームスプリッタ103を通過した光ビームをコリメートレンズ104で平行光とする。ここで平行光となった光ビームは、液晶駆動装置106の制御によって液晶回折レンズ105で焦点位置を変えられた後に、λ/4板107でもって直線偏光が円偏光に変換され、対物レンズ109で光ディスク108上に集光される。光ディスク
108で反射された光ビームは、偏光ビームスプリッタ103で反射して、光検出器110に集光される。
In the optical pickup device 101 shown in FIG. 1, the light beam emitted from the semiconductor laser 102 passes through or reflects the light beam by the polarization beam splitter 103 according to the polarization direction, and passes through the deflection beam splitter 103. The beam is collimated by the collimating lens 104. The light beam that has become the parallel light is changed in focus position by the liquid crystal diffraction lens 105 under the control of the liquid crystal driving device 106, and then linearly polarized light is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 107, and the objective lens 109. Thus, the light is condensed on the optical disk 108. The light beam reflected by the optical disk 108 is reflected by the polarization beam splitter 103 and condensed on the photodetector 110.

この光ピックアップ装置101において、光ビームが光ディスク108から反射する際に、光ディスク108上のトラック面に記録されている情報(ピット)によって振幅変調される。光検出器110は、受光した光ビームを光強度信号として出力し、この光強度信号(RF信号)から記録情報が読み出される。   In this optical pickup device 101, when the light beam is reflected from the optical disk 108, the amplitude is modulated by information (pits) recorded on the track surface on the optical disk 108. The photodetector 110 outputs the received light beam as a light intensity signal, and the recorded information is read from the light intensity signal (RF signal).

また、光ディスク108に書き込みを行う場合には、書き込みを行うためのデータ信号に応じて、半導体レーザ102から出射された光ビームの強度を変調し、変調された光ビームによって、光ディスク108を照射する。書き込みが行われる光ディスク108のトラック面上では、光ビームの強度に応じて、光ディスク108に挟まれた薄膜の屈折率や色が変化し、またはピットの起状が生じることで、データが書き込まれる。   When writing to the optical disk 108, the intensity of the light beam emitted from the semiconductor laser 102 is modulated in accordance with the data signal for writing, and the optical disk 108 is irradiated with the modulated light beam. . On the track surface of the optical disc 108 on which data is written, data is written by changing the refractive index and color of the thin film sandwiched between the optical discs 108 or causing pits in accordance with the intensity of the light beam. .

[光ピックアップ装置の作用の説明:図2―図3]
次に、この光ピックアップ装置101における2種類の適用例について説明する。図2および図3は、本発明の第1の実施の形態に係る液晶回折レンズによる焦点移動の作用を表す概念図である。
[Description of operation of optical pickup device: FIGS. 2 to 3]
Next, two types of application examples in the optical pickup device 101 will be described. FIG. 2 and FIG. 3 are conceptual diagrams showing the action of focus movement by the liquid crystal diffraction lens according to the first embodiment of the present invention.

図2に示すように、光ディスク108の情報記録層が2層ある場合に、液晶回折レンズ105への電圧印加を制御して、光ディスク108の焦点位置を変えることにより、図2(a)に示す1層目の情報記録層に光ビームの焦点を結像させたり、図2(b)に示す2層目の情報記録層に焦点位置を切り替える光ピックアップ装置に、本発明を適用することができる。   As shown in FIG. 2, when there are two information recording layers of the optical disc 108, the voltage application to the liquid crystal diffractive lens 105 is controlled to change the focal position of the optical disc 108, so that FIG. The present invention can be applied to an optical pickup apparatus that focuses the light beam on the first information recording layer or switches the focal position to the second information recording layer shown in FIG. .

また、図3に示すように、同じ波長の光ビームを光ディスク108に集光させ、かつカバーレイヤー層の厚さの異なる規格の光ディスク108に記録された情報の読み取り、または書き込みが必要な場合に、先と同様に液晶回折レンズ105への電圧印加を制御して焦点位置を変えることにより、異なる規格の光ディスク108の記録情報を読み取る光ピックアップ装置に、本発明を適用することもできる。   In addition, as shown in FIG. 3, when a light beam having the same wavelength is condensed on the optical disk 108 and information recorded on the optical disk 108 having a different cover layer thickness is required to be read or written. Similarly to the above, the present invention can be applied to an optical pickup device that reads information recorded on an optical disc 108 of a different standard by controlling the voltage application to the liquid crystal diffraction lens 105 to change the focal position.

この本発明の構成によれば、液晶回折レンズ105自体が、機械的に動く箇所がないまま焦点を移動させることができるために、小型の光ピックアップ101を実現する。   According to the configuration of the present invention, the liquid crystal diffractive lens 105 itself can move the focal point without a mechanically moving portion, so that a small optical pickup 101 is realized.

[液晶回折レンズの構成の説明:図4]
次に、本発明の液晶回折レンズの構成について説明する。図4は、本発明の第1の実施の形態に係る液晶回折レンズの構成例を概念的に示す図である。
[Description of Configuration of Liquid Crystal Diffraction Lens: FIG. 4]
Next, the configuration of the liquid crystal diffraction lens of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram conceptually illustrating a configuration example of the liquid crystal diffraction lens according to the first embodiment of the present invention.

図4(a)(b)に示す様に、液晶回折レンズ105は、ガラス基板401に形成された、引き出し配線402と接続電極405と輪帯状電極404とからなる電極パターンの表面を被覆する配向膜406と、ガラス基板410に形成された、共通電極409と配向膜408とを所定の間隙を持って対向させ、この間隙の外周部を囲うシール412の内側に液晶407を配して構成される。この透明な基板であるガラス基板401上に形成される電極パターンは、透明導電膜からなる引き出し配線402と、この引き出し配線402に接続電極405を介して接続される輪帯状電極404からなる。なお、この引き出し配線402に外部から給電を行って、輪帯状電極404と共通電極409間に、電源信号を供給して、液晶407に電圧供給できるようになっている。また、図4(a)においては、この輪帯状電極404は3つの組からなり、各組には、図4(b)に示すように、複数本の輪帯状電極(本図では5本づつの輪帯状電極)が配設されている。なお、ガラス基板401側に形成された、引き出し配線402、接続電極405、および輪帯状電極404
でもってレンズパターン形成層411となる。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the liquid crystal diffractive lens 105 is oriented so as to cover the surface of the electrode pattern formed of the lead-out wiring 402, the connection electrode 405, and the annular electrode 404 formed on the glass substrate 401. The film 406 and the common electrode 409 and the alignment film 408 formed on the glass substrate 410 are opposed to each other with a predetermined gap, and a liquid crystal 407 is arranged inside a seal 412 surrounding the outer periphery of the gap. The The electrode pattern formed on the glass substrate 401, which is a transparent substrate, includes a lead wire 402 made of a transparent conductive film, and a ring-shaped electrode 404 connected to the lead wire 402 via a connection electrode 405. Note that power can be supplied to the lead-out wiring 402 from the outside, and a power supply signal can be supplied between the ring-shaped electrode 404 and the common electrode 409 to supply voltage to the liquid crystal 407. In FIG. 4 (a), the ring-shaped electrodes 404 are composed of three groups, and each group includes a plurality of ring-shaped electrodes (five in this figure, five as shown in FIG. 4 (b)). The ring-shaped electrode) is disposed. Note that the lead-out wiring 402, the connection electrode 405, and the annular electrode 404 formed on the glass substrate 401 side.
Thus, the lens pattern forming layer 411 is formed.

引き出し配線402は、ガラス基板401の表面に形成され、この引き出し配線402を覆って、かつ基板の全面に渡って透明絶縁膜403が形成されている。さらにその上層には、液晶407の位相を制御して回折レンズを形成するための閉環状の、透明導電膜からなる輪帯状電極404が形成され、透明絶縁膜403に設けたスルーホールに充填された接続電極405によって、この輪帯状電極404とは異なる層に形成された引き出し配線402との電気的な接続を取っている。なお、この引き出し配線402、輪帯状電極404、および接続電極305の具体的なパターン形態については、後段で詳細に説明する。   The lead wiring 402 is formed on the surface of the glass substrate 401, and a transparent insulating film 403 is formed over the whole surface of the substrate so as to cover the lead wiring 402. Further, a ring-shaped electrode 404 made of a transparent conductive film, which is a closed ring for controlling the phase of the liquid crystal 407 to form a diffraction lens, is formed on the upper layer, and the through hole provided in the transparent insulating film 403 is filled. The connection electrode 405 is electrically connected to the lead-out wiring 402 formed in a different layer from the ring-shaped electrode 404. Note that specific pattern forms of the lead wiring 402, the ring-shaped electrode 404, and the connection electrode 305 will be described in detail later.

なお、もう一方のガラス基板410上に形成される共通電極409は、全面ベタパターンである。   Note that the common electrode 409 formed on the other glass substrate 410 is a solid pattern.

[光ピックアップ装置における光ビームの作用の説明:図5−8]
次に、光ピックアップ装置におけるレーザ光源から出射される光の作用について説明する。図5は、光ピックアップ装置における光ビームの回折現象を示す図である。
[Description of Action of Light Beam in Optical Pickup Device: FIGS. 5-8]
Next, the action of light emitted from the laser light source in the optical pickup device will be described. FIG. 5 is a diagram showing a diffraction phenomenon of a light beam in the optical pickup device.

この光ピックアップ装置では、図4で示した示す液晶回折レンズ105において、引き出し配線402に起因する回折光が生じ、光ピックアップの特性を劣化させてしまう問題を考慮する必要がある。例えば、図5に示すように、光ピックアップ装置101において、液晶回折レンズ105の箇所で回折光が生じた場合には、本来、図5に示す点線の光ビームの信号光が辿っていくはずである。ところが、液晶回折レンズ105における引き出し配線402を通過する光ビームが回折されると、実線で示す経路となり、光検出器110上で迷光となって、ノイズ成分として検出されてしまう。なお、本図では、光検出器110で強い影響を受ける、光ディスク108からの反射される復路光の回折現象について示した。   In this optical pickup device, it is necessary to consider the problem that diffracted light caused by the lead-out wiring 402 is generated in the liquid crystal diffractive lens 105 shown in FIG. 4 to deteriorate the characteristics of the optical pickup. For example, as shown in FIG. 5, in the optical pickup device 101, when diffracted light is generated at the position of the liquid crystal diffraction lens 105, the signal light of the dotted light beam shown in FIG. is there. However, when the light beam passing through the lead-out wiring 402 in the liquid crystal diffraction lens 105 is diffracted, it becomes a path indicated by a solid line, which becomes stray light on the photodetector 110 and is detected as a noise component. In this figure, the diffraction phenomenon of the return light reflected from the optical disk 108, which is strongly influenced by the photodetector 110, is shown.

この様な、入射する光ビームの余計な回折光のロスを防ぐためには、図4に示した、透明絶縁膜403を構成する材料と、引き出し配線402、接続電極405、及び輪帯状電極404からなる電極パターンを構成する透明導電膜の屈折率を等しくし、さらにはレンズパターン形成層411を、一様な厚みで構成するのが望ましい。そこで、透明絶縁膜403と、電極パターンの透明導電膜をなるべく近い屈折率を持つように、各部材の材料を選択することが肝要である。例えば、透明導電膜の材料としては、ITO、スズ酸化物、亜鉛酸化物を用い、透明絶縁膜403には、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウムを用いる。ここで、透明絶縁膜403と、電極パターンの屈折率を同じとしたのは、電極パターンが形成された領域と、形成されなかった領域とで、余計な回折を起こさせない様にするためである。   In order to prevent such a loss of extra diffracted light of the incident light beam, the material constituting the transparent insulating film 403, the lead-out wiring 402, the connection electrode 405, and the annular electrode 404 shown in FIG. It is desirable to make the refractive indexes of the transparent conductive films constituting the electrode pattern to be equal to each other, and to form the lens pattern forming layer 411 with a uniform thickness. Therefore, it is important to select the material of each member so that the transparent insulating film 403 and the transparent conductive film of the electrode pattern have a refractive index as close as possible. For example, ITO, tin oxide, or zinc oxide is used as a material for the transparent conductive film, and cerium oxide, silicon oxide, or zirconium oxide is used for the transparent insulating film 403. Here, the reason why the refractive indexes of the transparent insulating film 403 and the electrode pattern are the same is to prevent extra diffraction from occurring in the region where the electrode pattern is formed and the region where the electrode pattern is not formed. .

[液晶回折レンズの電極パターンの説明:図6]
次に、本発明の液晶回折レンズに適用した電極パターンの具体的形態について説明する。図6は、本発明の液晶回折レンズ105の電極パターンの形状を概念的に示す図である。本図(a)は電極パターンの構成を示し、(b)図は液晶回折レンズで得られるフレネルレンズ形状を示し、(c)図はそのレンズ形状を示し、本図(d)は、引き出し配線と輪帯状電極との接続形態を示している。
[Description of Electrode Pattern of Liquid Crystal Diffraction Lens: FIG. 6]
Next, a specific form of the electrode pattern applied to the liquid crystal diffraction lens of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram conceptually showing the shape of the electrode pattern of the liquid crystal diffraction lens 105 of the present invention. (A) shows the structure of the electrode pattern, (b) shows the Fresnel lens shape obtained by the liquid crystal diffraction lens, (c) shows the lens shape, and (d) shows the lead wiring. And a connection form of the ring-shaped electrode.

図6(a)に示す液晶回折レンズ105の電極パターンにおいて、得られるレンズ効果は球面レンズ効果であり、図6(c)に示す図の形状になる。液晶回折レンズ105で発生させるための位相のパターンは、図6(c)を周期的にレリーフさせた図6(b)の形状をとり、このパターンに対応する輪帯状電極404のパターン、および引き出し配線4
02のパターンが図6(a)の形状となる。
In the electrode pattern of the liquid crystal diffractive lens 105 shown in FIG. 6A, the obtained lens effect is a spherical lens effect, which has the shape shown in FIG. 6C. The phase pattern to be generated by the liquid crystal diffractive lens 105 takes the shape of FIG. 6B obtained by periodically relieving FIG. 6C, and the pattern of the annular electrode 404 corresponding to this pattern, and the lead-out pattern. Wiring 4
The pattern 02 becomes the shape shown in FIG.

ここで、図6(a)において、発生させる位相周期の組ごとに、閉環状の輪帯状電極404を同じ数となるように周期的に配置し、その周期ごとに対応する接続電極405を順に配置する。また、輪帯状電極404と交差する位置に引き出し配線402を設け、透明絶縁膜のスルーホールに配した接続電極405を介して、輪帯状電極404と引き出し配線402とを接続する。   Here, in FIG. 6A, for each set of phase periods to be generated, the closed ring-shaped electrodes 404 are periodically arranged so as to have the same number, and the connection electrodes 405 corresponding to each period are sequentially arranged. Deploy. In addition, a lead-out wiring 402 is provided at a position intersecting with the ring-shaped electrode 404, and the ring-shaped electrode 404 and the lead-out wiring 402 are connected via a connection electrode 405 disposed in the through hole of the transparent insulating film.

つまり、図6(d)に示すように、複数の輪帯状電極が、同じ数となる複数の組に分けられ、各組における環の最も内側に位置する輪帯状電極404aと、他の組における最も内側に位置する輪帯状電極404a同士を、共通の引き出し配線402aに接続してなる。また、その外側に位置する輪帯状電極404bも同様に、他の共通の引き出し配線402bに接続してなる。更にその外側に位置する輪帯状電極404c〜404e同士と引き出し配線402c〜403eの関係も同様である。   That is, as shown in FIG. 6D, a plurality of ring-shaped electrodes are divided into a plurality of sets having the same number, and the ring-shaped electrodes 404a located on the innermost side of the ring in each set and the other sets The innermost ring-shaped electrodes 404a are connected to a common lead wire 402a. Similarly, the ring-shaped electrode 404b located outside thereof is also connected to another common lead-out wiring 402b. Further, the relationship between the ring-shaped electrodes 404c to 404e located on the outside and the lead-out wirings 402c to 403e is the same.

また、引き出し配線402のパターン形状は、一組で括られる輪帯状電極404a〜404eに給電を行う直線パターン群のみの本数で足り、従来の構成に比べて、引き出し配線402の本数が少なくすることができる。これにより、光ビームの有効径内で占める配線形成領域の面積を、極力小さくすることができる。このため、光の回折の影響を極力抑えるとともに、安定した抵抗値でパターンの設計が可能となる。さらに、本形態を適用すれば、引き出し配線402の配設領域が小さくなるので、輪帯状電極404のすぐ外周部にシール412を配置することが可能性となり、この結果として小型の液晶回折レンズとすることができる。   Further, the pattern shape of the lead-out wiring 402 is sufficient with only the number of linear pattern groups that feed power to the ring-shaped electrodes 404a to 404e bundled as a set, and the number of lead-out wirings 402 is reduced as compared with the conventional configuration. Can do. Thereby, the area of the wiring formation area which occupies within the effective diameter of the light beam can be reduced as much as possible. Therefore, it is possible to design the pattern with a stable resistance value while minimizing the influence of light diffraction. Furthermore, if this embodiment is applied, the arrangement area of the lead-out wiring 402 is reduced, so that it is possible to arrange the seal 412 on the outer periphery of the annular electrode 404. As a result, a small liquid crystal diffraction lens and can do.

なお、上述したように、液晶回折レンズ105における、透明絶縁膜の材料と電極パターンの材料とを、なるべく近い屈折率材料で構成したとしても、本発明の構成によれば、引き出し配線402と、この引き出し配線402を被覆する透明絶縁膜403があり、引き出し配線402を形成した領域と、形成しなかった領域とで、配線の膜厚分だけの段差が発生してしまう。この様な段差により、光ビームの回折が発生してしまう。ここで、引き出し配線402の膜厚をできるだけ薄膜化すれば、この段差による回折の発生を抑制できる。   Note that, as described above, even if the material of the transparent insulating film and the material of the electrode pattern in the liquid crystal diffractive lens 105 are made of a refractive index material as close as possible, according to the structure of the present invention, There is a transparent insulating film 403 that covers the lead-out wiring 402, and a step corresponding to the thickness of the wiring is generated between the region where the lead-out wiring 402 is formed and the region where the lead-out wiring 402 is not formed. Such a step causes diffraction of the light beam. Here, if the lead wiring 402 is made as thin as possible, the generation of diffraction due to this step can be suppressed.

ここで、引き出し配線402を構成する透明導電膜を薄膜化すると、配線自体が高抵抗となってしまう。ところが、本実施例の引き出し配線402は、引き出し本数を極限まで簡略化しており、その引き出し配線402は、光ビームの有効径内から有効形外まで、直線で引き出すことが可能であるため、各引き出し配線402同士の抵抗をほぼ同じとすることができる。したがって、本発明の構成とすれば、引き出し配線402を薄膜で、配線抵抗を高抵抗としても、所望のレンズ効果を発揮させることが可能としながらにして、上述した配線分の透明絶縁膜403の段差による回折を抑えることができる。また、各々の引き出し配線402を配設した面積を、容易に揃えることができるため、引き出し配線の抵抗のバラツキも、抑えることが可能となる。   Here, when the transparent conductive film constituting the lead-out wiring 402 is thinned, the wiring itself becomes high resistance. However, the lead-out wiring 402 of this embodiment has simplified the number of lead-outs to the limit, and the lead-out wiring 402 can be drawn in a straight line from within the effective diameter of the light beam to outside the effective shape. The resistance between the lead-out wirings 402 can be made substantially the same. Therefore, according to the configuration of the present invention, the transparent insulating film 403 corresponding to the above-described wiring can be provided while the desired lens effect can be exhibited even if the lead-out wiring 402 is a thin film and the wiring resistance is high. Diffraction due to a step can be suppressed. Further, since the areas where the respective lead wires 402 are arranged can be easily made uniform, it is possible to suppress variations in resistance of the lead wires.

この様に、本実施例の液晶回折レンズは、光ビームの回折の影響を無視できる範囲であり、かつ導電性と絶縁性を実現できる膜構成として、引き出し配線402、接続電極405、及び輪帯状電極404の厚みを100〜300Å、透明絶縁膜403の厚みを300〜500Åとしても、回折レンズの機能を損ねることはない。   As described above, the liquid crystal diffractive lens of the present embodiment is in a range where the influence of diffraction of the light beam can be ignored, and as a film configuration capable of realizing conductivity and insulation, the lead-out wiring 402, the connection electrode 405, and the annular zone Even if the thickness of the electrode 404 is 100 to 300 mm and the thickness of the transparent insulating film 403 is 300 to 500 mm, the function of the diffraction lens is not impaired.

[液晶回折レンズの電極パターンの変更例の説明:図7]
次に、上述した電極パターンの変形例について説明する。図7は、本発明の第1の実施の形態に係る液晶回折レンズの電極パターンの形状を概念的に示す図である。
[Description of Change of Electrode Pattern of Liquid Crystal Diffraction Lens: FIG. 7]
Next, a modified example of the above electrode pattern will be described. FIG. 7 is a diagram conceptually showing the shape of the electrode pattern of the liquid crystal diffractive lens according to the first embodiment of the present invention.

図6に示したパターン構成から、さらに引き出し配線402の本数を減らす方法として、図7に示す構成のように、一組の引き出し配線402を、抵抗電極701により接続する形態としてもよい。この様に構成することで、各々の接続電極405に分圧した電圧を供給することができ、引き出し配線402の本数を、図6に示した形態と比べてさらに減らすことが可能となる。   As a method of further reducing the number of lead wires 402 from the pattern configuration shown in FIG. 6, a set of lead wires 402 may be connected by a resistance electrode 701 as shown in the configuration of FIG. With this configuration, a divided voltage can be supplied to each connection electrode 405, and the number of lead-out wirings 402 can be further reduced as compared with the embodiment shown in FIG.

(第2の実施の形態)
[液晶回折レンズの電極パターンの他の形態の説明:図8]
次に、第2の実施形態での液晶回折レンズについて説明する。図8は、本発明の第2の実施の形態に係る液晶回折レンズの電極パターンの形状を概念的に示す図である。
(Second Embodiment)
[Description of Another Form of Electrode Pattern of Liquid Crystal Diffraction Lens: FIG. 8]
Next, the liquid crystal diffraction lens in the second embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram conceptually showing the shape of the electrode pattern of the liquid crystal diffractive lens according to the second embodiment of the present invention.

図8に示す液晶回折レンズの電極パターンにおいて、得られるレンズ効果は、図8(c)に示す非球面のレンズ形状である。液晶回折レンズで発生させるための位相のパターンは、図8(c)を周期的にレリーフさせた図8(b)の形状をとり、このパターンに対応する輪帯状電極404のパターン、および引き出し配線402のパターンは、図8(a)の形状となる。   In the electrode pattern of the liquid crystal diffractive lens shown in FIG. 8, the lens effect obtained is the aspherical lens shape shown in FIG. The phase pattern to be generated by the liquid crystal diffractive lens takes the shape of FIG. 8B obtained by periodically relieving FIG. 8C, the pattern of the annular electrode 404 corresponding to this pattern, and the lead-out wiring The pattern 402 has the shape shown in FIG.

図8(a)において、発生させる位相周期の組ごとに、閉環状の輪帯状電極404を同じ数となるように周期的に配置し、その周期ごとに対応する接続電極405を配置し、輪帯状電極404とは交差する形状で引き出し配線402を設け、透明絶縁膜のスルーホールに設けた接続電極405を介して、輪帯状電極404と引き出し配線402が接続される。   In FIG. 8A, for each set of phase periods to be generated, closed ring-shaped electrodes 404 are periodically arranged so as to have the same number, and corresponding connection electrodes 405 are arranged for each period. The lead-out wiring 402 is provided so as to intersect with the belt-like electrode 404, and the ring-like electrode 404 and the lead-out wiring 402 are connected via the connection electrode 405 provided in the through hole of the transparent insulating film.

この際に、発生させる位相分布の極性が反転した場合においては、閉環状の輪帯状電極404の周期に対応する接続電極405の順を逆に入れ替えることにより、球面形状の場合と比較して、引き出し配線402のパターンの形状を変更することなく、非球面のレンズ形状を実現可能である。   At this time, when the polarity of the phase distribution to be generated is reversed, the order of the connection electrodes 405 corresponding to the period of the closed ring-shaped electrode 404 is reversed, compared with the case of the spherical shape, An aspherical lens shape can be realized without changing the pattern shape of the lead wiring 402.

この様に構成することにより、第1の実施形態で示した図6のときと同様に、引き出し配線402を増加させることなく非球面形状にすることができる。   With this configuration, the aspherical shape can be obtained without increasing the lead-out wiring 402, as in the case of FIG. 6 shown in the first embodiment.

本発明の光ピックアップ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical pick-up apparatus of this invention. 本発明の光ピックアップ装置の作用を示す図である。It is a figure which shows the effect | action of the optical pick-up apparatus of this invention. 本発明の光ピックアップ装置の作用を示す図である。It is a figure which shows the effect | action of the optical pick-up apparatus of this invention. 本発明の液晶回折レンズの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the liquid-crystal diffraction lens of this invention. 光ピックアップ装置における光ビームの回折現象を示す図である。It is a figure which shows the diffraction phenomenon of the light beam in an optical pick-up apparatus. 本発明の液晶回折レンズの電極パターンの配置形態を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning form of the electrode pattern of the liquid-crystal diffractive lens of this invention. 本発明の液晶回折レンズの電極パターンの他の配置形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | positioning form of the electrode pattern of the liquid-crystal diffraction lens of this invention. 本発明の液晶回折レンズの電極パターンの他の配置形態を示す図である。It is a figure which shows the other arrangement | positioning form of the electrode pattern of the liquid-crystal diffraction lens of this invention. 従来の液晶回折レンズの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional liquid crystal diffraction lens.

符号の説明Explanation of symbols

101 光ピックアップ装置
102 半導体レーザ
103 偏光ビームスプリッタ
104 コリメートレンズ
105 液晶回折レンズ
106 液晶駆動装置
107 λ/4板
108 光ディスク
109 対物レンズ
110 光検出器
401、410 ガラス基板
402、402a〜402e 引き出し配線
403 透明絶縁膜
404、404a〜404e 輪帯状電極
405 接続電極
406、408 配向膜
407 液晶
409 共通電極
411 レンズパターン形成層
412 シール
701 抵抗電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Optical pick-up apparatus 102 Semiconductor laser 103 Polarizing beam splitter 104 Collimating lens 105 Liquid crystal diffractive lens 106 Liquid crystal drive device 107 λ / 4 plate 108 Optical disk 109 Objective lens 110 Photo detector 401, 410 Glass substrate 402, 402a-402e Lead-out wiring 403 Transparent Insulating film 404, 404a to 404e Ring-shaped electrode 405 Connection electrode 406, 408 Alignment film 407 Liquid crystal 409 Common electrode 411 Lens pattern forming layer 412 Seal 701 Resistance electrode

Claims (3)

第1の透明基板と第2の透明基板に挟まれた液晶と、
前記第1の透明基板の液晶側に形成された共通電極と、
前記第2の透明基板に形成された引き出し配線と、
当該引き出し配線を被覆して設けられる絶縁膜と、
当該絶縁膜の前記液晶側に、閉環形状で形成された複数の輪帯状電極と、
前記複数の輪帯状電極と前記引き出し配線とを、前記絶縁膜を通して接続する接続電極と、を備え
前記複数の輪帯状電極は、同じ数となる複数の組に分けられ、
各組における環の内側から第1、第2の輪帯状電極としたときに、前記第1の輪帯状電極と、他の組における前記第1の輪帯状電極同士を、共通の引き出し配線に接続し、
前記第2の輪帯状電極と、他の組における前記第2の輪帯状電極同士を、他の共通の引き出し配線に接続する関係をもって、各輪帯状電極と各引き出し配線とが前記接続配線で接続される
ことを特徴とする液晶回折レンズ。
A liquid crystal sandwiched between a first transparent substrate and a second transparent substrate;
A common electrode formed on the liquid crystal side of the first transparent substrate;
A lead-out line formed on the second transparent substrate;
An insulating film provided to cover the lead wiring;
A plurality of ring-shaped electrodes formed in a closed ring shape on the liquid crystal side of the insulating film;
A plurality of ring-shaped electrodes and a connection electrode that connects the lead-out wiring through the insulating film, and the plurality of ring-shaped electrodes are divided into a plurality of sets having the same number,
When the first and second ring-shaped electrodes are formed from the inside of the ring in each set, the first ring-shaped electrode and the first ring-shaped electrodes in the other set are connected to a common lead-out wiring. And
Each ring-shaped electrode and each lead-out wiring are connected by the connection wiring so that the second ring-shaped electrode and the second ring-shaped electrodes in another set are connected to another common lead-out wiring. A liquid crystal diffractive lens, characterized in that
前記第1の輪帯状電極と前記共通の引き出し配線との接続と、前記第2の輪帯状電極と前記他の共通の引き出し配線との接続との関係が、レンズ領域における非球面レンズエリアに適用されている
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶回折レンズ。
The relationship between the connection between the first annular electrode and the common lead wire and the connection between the second annular electrode and the other common lead wire is applied to the aspheric lens area in the lens region. The liquid crystal diffractive lens according to claim 1, wherein:
レーザ光源と対物レンズとの間の光路中に、請求項1または2に記載の液晶回折レンズを配し、
前記液晶回折レンズを制御して、前記レーザ光源から出射され、光ディスクに集光するレーザビームの焦点調整を行う
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
In the optical path between the laser light source and the objective lens, the liquid crystal diffraction lens according to claim 1 or 2 is disposed,
An optical pickup device characterized by controlling the liquid crystal diffractive lens to adjust the focus of a laser beam emitted from the laser light source and condensed on an optical disc.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015018200A (en) * 2013-07-12 2015-01-29 點晶科技股▲ふん▼有限公司 Liquid crystal lens and liquid crystal lens module
CN112433411A (en) * 2020-12-03 2021-03-02 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 Liquid crystal lens
US20210263198A1 (en) * 2020-02-26 2021-08-26 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Liquid crystal-based laser beam scanners and laser signal receivers

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