JP2017091593A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電圧の極性の偏りによる液晶駆動領域の光学特性の劣化を抑制すること。
【解決手段】液晶駆動領域１１１〜１１６は、それぞれ印加された駆動電圧に応じてレーザ光を変調可能である。光学装置１００は、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちのレーザ光が照射され駆動電圧が印加される使用領域を切り替える。また、光学装置１００は、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちのレーザ光が照射されていない不使用領域に、駆動電圧と極性の偏りが異なるリフレッシュ電圧を印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学装置に関する。

従来、ホログラムを利用した光記録再生装置において、光情報記録媒体へのレーザ光の出射の制御に光学装置（液晶シャッタ）を用いる構成が知られている。また、従来、ホログラムを利用した光記録再生装置において、レーザ光が遮光部の第１の領域から第２の領域に照射されるよう、遮光部とレーザ光を相対的に移動させる構成が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。

特開２０１４−２０３４８７号公報

しかしながら、上述した従来技術では、液晶駆動領域に印加される駆動電圧に極性の偏りがあると、液晶駆動領域のイオンが偏る劣化現象として、液晶駆動領域を通過した光の偏光状態が経時的に変化する現象が生じ、所望の偏光状態が得られなくなる液晶ドリフト現象により、液晶駆動領域の光学特性が劣化するという問題がある。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、駆動電圧の極性の偏りによる液晶駆動領域の光学特性の劣化を抑制することができる光学装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる光学装置は、それぞれ印加された駆動電圧に応じてレーザ光を変調可能な複数の液晶駆動領域と、複数の前記液晶駆動領域のうちの前記レーザ光が照射され前記駆動電圧が印加される使用領域を切り替える切替部と、複数の前記液晶駆動領域のうちの前記レーザ光が照射されていない不使用領域に、前記駆動電圧と極性の偏りが異なる補正電圧を印加する印加部と、を備える。

これにより、極性が偏った駆動電圧の印加によって生じた液晶駆動領域のイオンの偏りを解消することができる。

本発明の一側面によれば、駆動電圧の極性の偏りによる液晶駆動領域の光学特性の劣化を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる光学装置によるリフレッシュ電圧の印加の一例を示す図である。 図２は、実施の形態にかかる光学装置によるリフレッシュ電圧の印加の他の例を示す図である。 図３は、実施の形態にかかる光学装置を適用した光記録装置の一例を示す図である。 図４は、実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加される駆動電圧の波形の一例を示す図である。 図５は、実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加される駆動電圧の波形の他の例を示す図である。 図６は、実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加されるリフレッシュ電圧の波形の例を示す図（その１）である。 図７は、実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加されるリフレッシュ電圧の波形の例を示す図（その２）である。 図８は、実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加されるリフレッシュ電圧の波形の例を示す図（その３）である。 図９は、実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加されるリフレッシュ電圧の波形の他の例を示す図である。 図１０は、実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域の一例を示す図（その１）である。 図１１は、実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域の一例を示す図（その２）である。 図１２は、実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域の一例を示す図（その３）である。 図１３は、実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域の一例を示す図（その４）である。 図１４は、実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域の他の例を示す図（その１）である。 図１５は、実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域の他の例を示す図（その２）である。 図１６は、実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域の他の例を示す図（その３）である。 図１７は、実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域の他の例を示す図（その４）である。

以下に図面を参照して、本発明にかかる光学装置の実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
（実施の形態にかかる光学装置によるリフレッシュ電圧の印加）
図１は、実施の形態にかかる光学装置によるリフレッシュ電圧の印加の一例を示す図である。図１に示すように、実施の形態にかかる光学装置１００は、液晶駆動領域１１１〜１１６を備える。液晶駆動領域１１１〜１１６のそれぞれは、印加された駆動電圧に応じてレーザ光を変調可能である。

たとえば、液晶駆動領域１１１は、液晶駆動領域１１１へレーザ光が照射され、かつ液晶駆動領域１１１へ駆動電圧が印加されている場合に、照射されたレーザ光の偏光状態を、印加された駆動電圧に応じて変化させる。また、液晶駆動領域１１２は、液晶駆動領域１１２へレーザ光が照射され、かつ液晶駆動領域１１２へ駆動電圧が印加されている場合に、照射されたレーザ光の偏光状態を、印加された駆動電圧に応じて変化させる。液晶駆動領域１１３〜１１６についても同様である。

液晶駆動領域１１１〜１１６へ印加される駆動電圧は、極性の偏りを有する駆動電圧である。極性の偏りとは、たとえば、正電圧と負電圧が均等ではなく、電圧値の時間平均が０［Ｖ］とならない特性である。

光学装置１００は、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの、レーザ光が照射され、かつ駆動電圧が印加される液晶駆動領域（以下、「使用領域」と称する。）を切り替える。たとえば、液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域を一定時間ごとに切り替える。具体的には、光学装置１００は、まず液晶駆動領域１１１を一定時間だけ使用領域に設定し、つぎに液晶駆動領域１１２を一定時間だけ使用領域に設定し、つぎに液晶駆動領域１１３を一定時間だけ使用領域に設定し、つぎに液晶駆動領域１１４を一定時間だけ使用領域に設定し、つぎに液晶駆動領域１１５を一定時間だけ使用領域に設定し、つぎに液晶駆動領域１１６を一定時間だけ使用領域に設定し、つぎに液晶駆動領域１１１を一定時間だけ使用領域に設定する。以降、光学装置１００は、同様に液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域を一定時間ごとに切り替える。

一定時間の長さは、たとえば、液晶駆動領域１１１〜１１６の耐久性および光学装置１００の運用状況に応じて適宜設定することができる。たとえば、一定時間が長すぎると、液晶駆動領域が使用領域になっている間に劣化し、光学特性が劣化してしまう。一方、一定時間が短すぎると、使用領域の切り替えが頻発し、光学装置１００の運用に支障が出る場合がある。したがって、一定時間の長さは、光学装置１００の運用に支障が出ない範囲で短く設定することが望ましい。

図１においては、光学装置１００が、液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域を、液晶駆動領域１１１，１１２，１１３の順に切り替える様子を示している。ただし、液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域の切り替え方法は、図１に示した例に限らず、各種の切り替え方法とすることができる。たとえば、光学装置１００は、液晶駆動領域１１１，１１６，１１２，１１５，１１３，１１４の順に使用領域を切り替えてもよいし、液晶駆動領域１１１，１１４，１１３，１１６，１１２，１１５の順に使用領域を切り替えてもよいし、ランダムな順に使用領域を切替えてもよい。

このように、光学装置１００は、使用可能な液晶駆動領域を複数に分けて、レーザ光を照射する使用領域を切り替えることで、一定の液晶駆動領域にレーザ光を長時間照射することによる液晶駆動領域の劣化を遅らせ、光学装置１００の寿命を延ばすことができる。

液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域の切り替えは、たとえば、液晶駆動領域１１１〜１１６が形成された基板（液晶パネル）と、液晶駆動領域１１１〜１１６へレーザ光を照射する光学系（たとえばレーザ光源）と、の少なくともいずれかを移動させるアクチュエータを制御することによって行うことができる。また、光学装置１００は、使用領域を切り替えるごとに、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの駆動電圧を供給する液晶駆動領域も変更する。

また、液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域の切り替えは、たとえば、光学装置１００によるレーザ光の変調が後段の装置での光処理に影響がない期間（たとえばアイドル期間）に行うことができる。または、液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域の切り替えは、現在の使用領域の光学特性の劣化が検出された場合に行われるようにしてもよい。

また、光学装置１００は、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの、過去に使用領域となり現在は使用領域でない液晶駆動領域にリフレッシュ電圧を印加する（リフレッシュ電圧印加）。リフレッシュ電圧は、液晶駆動領域に印加される駆動電圧とは極性の偏りが異なる補正電圧であり、リセット電圧と呼んでもよい。過去とは、リフレッシュ電圧を印加する時点より前の期間である。使用領域でない液晶駆動領域（不使用領域）とは、たとえばレーザ光が照射されていない液晶駆動領域である。使用領域でない液晶駆動領域に対しては駆動電圧の印加は不要であるが、これから使用する液晶駆動領域の状態を確実に正常な状態（初期状態）にしておく意味で、使用領域でない液晶駆動領域に対して駆動電圧が印加されていてもよい。

図１においては、光学装置１００が、使用領域を変更した際に、直前に使用領域であった液晶駆動領域にリフレッシュ電圧を印加する場合について説明する。具体的には、光学装置１００は、液晶駆動領域１１２が使用領域である期間に、液晶駆動領域１１２の前に使用領域であった液晶駆動領域１１１にリフレッシュ電圧を印加している（図１の中段）。また、光学装置１００は、液晶駆動領域１１３が使用領域である期間に、液晶駆動領域１１３の前に使用領域であった液晶駆動領域１１２にリフレッシュ電圧を印加している（図１の下段）。

図２は、実施の形態にかかる光学装置によるリフレッシュ電圧の印加の他の例を示す図である。図２において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２においては、光学装置１００が、使用領域を変更した際に、現在は使用領域でない各液晶駆動領域にリフレッシュ電圧を印加する場合について説明する。

具体的には、光学装置１００は、液晶駆動領域１１２が使用領域である期間に、現在は使用領域ではない液晶駆動領域１１１，１１３〜１１６にリフレッシュ電圧を印加している（図２の中段）。また、光学装置１００は、液晶駆動領域１１３が使用領域である期間に、現在は使用領域ではない液晶駆動領域１１１，１１２，１１４〜１１６にリフレッシュ電圧を印加している（図２の下段）。

ただし、光学装置１００によるリフレッシュ電圧の印加方法は、図１，図２に示した印加方法に限らず、各種の印加方法とすることができる。たとえば、光学装置１００は、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの次に使用領域となる液晶駆動領域にリフレッシュ電圧を印加してもよい。

また、図１，図２においては、光学装置１００が液晶駆動領域１１１〜１１６を備える場合について説明したが、光学装置１００が備える複数の液晶駆動領域は液晶駆動領域１１１〜１１６に限らない。たとえば、光学装置１００が備える複数の液晶駆動領域は、２〜５個または７個以上の液晶駆動領域であってもよい。また、光学装置１００が備える複数の液晶駆動領域のそれぞれは、四角形に限らず、三角形、五角形、六角形、円形等、各種の形状とすることができる。また、光学装置１００が備える複数の液晶駆動領域は、一体的に形成されたものでなくてもよく、たとえば複数の液晶セルを並べたものであってもよい。

このように、光学装置１００によれば、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの過去に使用領域となり現在は使用領域でない液晶駆動領域にリフレッシュ電圧を印加することで、極性が偏った駆動電圧の印加によって生じた液晶駆動領域のイオンの偏りを解消し、液晶駆動領域１１１〜１１６の光学特性（たとえば変調特性）の劣化を抑制することができる。このため、光学装置１００や、光学装置１００を適用した装置（たとえば図３に示す光記録装置３００）の寿命を延ばすことができる。

また、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの使用領域によってレーザ光の変調を行いつつ、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの不使用領域のリフレッシュを行うことができるため、液晶駆動領域のリフレッシュによる光学装置１００の動作遅延を回避することができる。

（実施の形態にかかる光学装置を適用した光記録装置）
図３は、実施の形態にかかる光学装置を適用した光記録装置の一例を示す図である。図３において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１に示した光学装置１００は、たとえば図３に示す光記録装置３００に適用することができる。

光記録装置３００は、光源３０１と、コリメートレンズ３０２と、液晶セル３０３と、ＰＢＳプリズム３０４と、ビームエキスパンダ３０６と、位相マスク３０７と、リレーレンズ３０８と、ＰＢＳプリズム３０９と、空間光変調器３１０と、リレーレンズ３１１ａ，３１１ｂと、空間フィルタ３１２と、対物レンズ３１３と、ミラー３１４と、ミラー３１５と、ガルバノミラー３１６と、スキャナレンズ３１７と、光情報記録媒体３１８と、１／４波長板３１９と、ガルバノミラー３２０と、撮像素子３２１と、制御回路３２２と、アクチュエータ３２３と、を備える。

光記録装置３００は、空間光変調器３１０により空間的に変調した信号光を光情報記録媒体３１８に照射することで光情報記録媒体３１８に情報を記録する。また、光記録装置３００は、光情報記録媒体３１８に参照光を照射することで得られる再生光を撮像素子３２１によって電気信号に変換することで情報を読み出す。

光源３０１は、レーザ光をコリメートレンズ３０２へ出射する。光源３０１から出射されるレーザ光は、たとえば所定の直線偏光の連続光とすることができる。光源３０１には、たとえばＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：レーザダイオード）を用いることができる。コリメートレンズ３０２は、光源３０１から出射されたレーザ光を所定のビーム径のレーザ光にコリメートし、コリメートしたレーザ光を液晶セル３０３へ出射する。

液晶セル３０３、ＰＢＳプリズム３０４および制御回路３２２は、空間光変調器３１０から光情報記録媒体３１８（所定箇所）への信号光の照射を制御する光学装置（液晶シャッタ）３０５を構成する。図１に示した光学装置１００は、たとえば液晶セル３０３および制御回路３２２に適用することができる。この場合に、図１に示した液晶駆動領域１１１〜１１６は液晶セル３０３に適用することができる。また、液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域を切り替える切替部は制御回路３２２およびアクチュエータ３２３により実現することができる。また、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの使用領域でない液晶駆動領域にリフレッシュ電圧を印加する印加部は制御回路３２２により実現することができる。

液晶セル３０３は、制御回路３２２から供給される駆動電圧に応じて、コリメートレンズ３０２から出射されるレーザ光の偏光状態を調整する。たとえば、液晶セル３０３は、光情報記録媒体３１８への情報の記録時には、レーザ光の偏光状態を、Ｐ偏光およびＳ偏光を含む偏光状態とする。

また、液晶セル３０３は、光情報記録媒体３１８からの情報の再生時には、レーザ光の偏光状態をＳ偏光とする。液晶セル３０３は、偏光状態を調整したレーザ光をＰＢＳプリズム３０４へ出射する。液晶セル３０３には、たとえばＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ：強誘電性液晶）を用いることができる。ただし、液晶セル３０３にはＦＬＣに限らず、ネマティック液晶など各種の液晶セルを用いることができる。

ＰＢＳプリズム３０４は、液晶セル３０３から出射されたＰ偏光のレーザ光を透過させて、信号光としてビームエキスパンダ３０６へ出射するＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒｓ：偏光ビームスプリッタ）である。また、ＰＢＳプリズム３０４は、液晶セル３０３から出射されたＳ偏光のレーザ光を反射させて、参照光としてミラー３１４へ出射する。これにより、光情報記録媒体３１８への情報の記録時には、Ｐ偏光の信号光がビームエキスパンダ３０６へ出射される。また、光情報記録媒体３１８からの情報の再生時には、Ｓ偏光の参照光がミラー３１４へ出射される。

ビームエキスパンダ３０６は、ＰＢＳプリズム３０４から出射された信号光のビーム経を所定のビーム経に拡張し、ビーム経を拡張した信号光を位相マスク３０７へ出射する。ビームエキスパンダ３０６から位相マスク３０７へ出射された信号光は、位相マスク３０７およびリレーレンズ３０８を介してＰＢＳプリズム３０９へ出射される。

ＰＢＳプリズム３０９は、リレーレンズ３０８から出射されたＰ偏光の信号光を透過させて空間光変調器３１０へ出射する。また、ＰＢＳプリズム３０９は、空間光変調器３１０から出射された信号光を反射させてリレーレンズ３１１ａへ出射する。ＰＢＳプリズム３０９からリレーレンズ３１１ａへ出射された信号光は、リレーレンズ３１１ａ、空間フィルタ３１２の開口部、リレーレンズ３１１ｂおよび対物レンズ３１３を介して光情報記録媒体３１８へ出射される。

空間光変調器３１０は、ＰＢＳプリズム３０９から出射された信号光を変調情報に基づいて空間的に変調する。たとえば、空間光変調器３１０は、制御回路３２２から書き込まれた２次元画像データ（変調情報）に基づく変調を行う。そして、空間光変調器３１０は、変調した信号光をＰＢＳプリズム３０９へ出射する。

空間光変調器３１０には、たとえばＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ：液晶オンシリコン）を用いることができる。また、空間光変調器３１０には、マイクロデバイスミラーなどのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ：微小電気機械素子）デバイスを用いてもよい。

ＰＢＳプリズム３０４からミラー３１４へ出射された参照光は、ミラー３１４，３１５を介してガルバノミラー３１６へ出射される。ガルバノミラー３１６は、ミラー３１５から出射された参照光を可変の角度で反射させてスキャナレンズ３１７へ出射する。ガルバノミラー３１６の角度制御は、たとえば制御回路３２２によって行うことができる。スキャナレンズ３１７は、ガルバノミラー３１６から出射された参照光を光情報記録媒体３１８へ出射する。

光情報記録媒体３１８には、たとえば、ニオブ酸リチウムなどのフォトリフラクティブ結晶や、感光性樹脂材料（フォトポリマ）など、各種の光情報記録媒体を用いることができる。また、光情報記録媒体３１８は、たとえば制御回路３２２からの制御によって変位可能であってもよい。

情報の記録時において、光情報記録媒体３１８には、対物レンズ３１３から出射された信号光と、スキャナレンズ３１７から出射された参照光と、が互いに重なりあうように入射する。これにより、光情報記録媒体３１８に干渉縞パターンが形成され、光情報記録媒体３１８は形成された干渉縞パターンをホログラムとして記録する。また、ガルバノミラー３１６の角度制御により、光情報記録媒体３１８に対する参照光の入射角度を変化させることで角度多重記録を行うことができる。本実施の形態では、このホログラムを「ページ」と呼び、ページが角度多重化されている記録領域のことを「ブック」と呼ぶ。

情報の再生時において、光情報記録媒体３１８には、スキャナレンズ３１７から出射された参照光が入射する。１／４波長板３１９は、スキャナレンズ３１７から出射され光情報記録媒体３１８を透過した参照光を通過させてガルバノミラー３２０へ出射する。

ガルバノミラー３２０は、１／４波長板３１９から出射された参照光を可変の角度で反射させる。ガルバノミラー３２０の角度制御は、たとえば制御回路３２２によって行うことができる。このとき、ガルバノミラー３２０の角度制御がガルバノミラー３１６の角度制御と連動して行われることで、ガルバノミラー３２０において参照光が略垂直に反射し、参照光が１／４波長板３１９へ折り返される。

したがって、スキャナレンズ３１７から出射され光情報記録媒体３１８を透過した参照光は、１／４波長板３１９を２回通過することによってＳ偏光からＰ偏光に変換され、光情報記録媒体３１８へ出射される。これにより、光情報記録媒体３１８に記録された情報に応じた再生光がＰ偏光の回折光として対物レンズ３１３へ出射される。

光情報記録媒体３１８から対物レンズ３１３へ出射された再生光は、リレーレンズ３１１ｂ、空間フィルタ３１２およびリレーレンズ３１１ａを介してＰＢＳプリズム３０９へ出射される。このとき、リレーレンズ３１１ａ，３１１ｂの間の空間フィルタ３１２の開口部によって、再生対象ブックからの回折光である再生光のみがＰＢＳプリズム３０９へ透過する。

ＰＢＳプリズム３０９は、リレーレンズ３１１ａ，３１１ｂから出射されたＰ偏光の再生光を透過させて撮像素子３２１へ出射する。

撮像素子３２１は、ＰＢＳプリズム３０９から出射された再生光を電気信号に変換する。これにより、光情報記録媒体３１８に記録された情報を示す電気信号が得られる。撮像素子３２１は、変換した電気信号を制御回路３２２へ出力する。撮像素子３２１には、たとえばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体）等の固体撮像素子を用いることができる。

制御回路３２２は、光情報記録媒体３１８への情報の記録時や光情報記録媒体３１８からの情報の再生時において、空間光変調器３１０や光学装置（液晶シャッタ）３０５などの制御を行う。たとえば、制御回路３２２は、光情報記録媒体３１８からの情報の再生時に、ＰＢＳプリズム３０４から参照光のみが出射されるように、液晶セル３０３に駆動電圧を供給する。また、制御回路３２２は、光情報記録媒体３１８からの情報の再生時に、撮像素子３２１から出力された電気信号を再生データとして外部へ出力する。

また、制御回路３２２は、光情報記録媒体３１８への情報の記録時に、記録対象の情報（変調情報）を空間光変調器３１０に書き込むとともに、ＰＢＳプリズム３０４から信号光および参照光が出射されるように、液晶セル３０３に駆動電圧を供給する。ただし、制御回路３２２は、光情報記録媒体３１８に対する情報の記録時であっても、空間光変調器３１０に対する情報の書き込み時には、ＰＢＳプリズム３０４から信号光が出射されないように、液晶セル３０３に駆動電圧を供給する。

また、制御回路３２２は、光情報記録媒体３１８への情報の記録時に、ガルバノミラー３１６の角度制御を行うことで、記録対象のブックなどを制御する。また、制御回路３２２は、光情報記録媒体３１８からの情報の再生時に、ガルバノミラー３１６，３２０の角度制御を行うことで、再生対象のブックなどを制御する。なお、図３においては、制御回路３２２とガルバノミラー３１６，３２０との接続関係は図示を省略している。また、制御回路３２２は、対物レンズ３１３に対する光情報記録媒体３１８の位置を変化させることによって、記録対象のブックの移動を行ってもよい。

また、制御回路３２２は、アクチュエータ３２３を制御することにより、たとえば図１，図２に示したように液晶セル３０３の液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域を切り替える。また、制御回路３２２は、液晶セル３０３の液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域に、光学装置（液晶シャッタ）３０５のオープンおよびクローズを切り替える。

アクチュエータ３２３は、制御回路３２２からの制御によって液晶セル３０３を移動させることができる。アクチュエータ３２３による液晶セル３０３の移動方向は、たとえば図３における縦方向および奥行き方向である。液晶セル３０３を移動させることにより、液晶セル３０３の液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの、コリメートレンズ３０２から出射されたレーザ光が照射される使用領域を切り替えることができる。アクチュエータ３２３には、モータなどの各種のアクチュエータを用いることができる。

光学装置１００を光記録装置３００に適用することにより、光学装置（液晶シャッタ）３０５における長期間のレーザ照射による光学特性（コントラストや光利用効率）の低下をリフレッシュにより抑制することができる。これにより、光情報記録媒体３１８への情報の記録および光情報記録媒体３１８からの情報の再生における精度の低下を抑制することができる。また、光学装置１００による情報の記録時や再生時であってもリフレッシュを行うことができるため、リフレッシュによる記録や再生の遅延を防止することができる。

（実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加される駆動電圧の波形）
図４は、実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加される駆動電圧の波形の一例を示す図である。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。駆動電圧４１０は、実施の形態にかかる光学装置１００の液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域へ印加される駆動電圧の波形である。また、図４に示す例では、図３に示したように光学装置１００を光学装置（液晶シャッタ）３０５に適用する場合について説明する。すなわち、図３に示した制御回路３２２は、図３に示した液晶セル３０３に適用された液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域へ駆動電圧４１０を印加する。

Ｖ１［Ｖ］は、光学装置（液晶シャッタ）３０５をオープン（オン）にする場合に液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域へ印加される正の駆動電圧である。−Ｖ２［Ｖ］は、光学装置（液晶シャッタ）３０５をクローズ（オフ）にする場合に液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域へ印加される負の駆動電圧である。

図４に示す例では、制御回路３２２は、光学装置（液晶シャッタ）３０５をオープンする際には駆動電圧４１０をＶ１［Ｖ］とし、光学装置（液晶シャッタ）３０５をクローズする際には駆動電圧４１０を−Ｖ２［Ｖ］とする。また、図４に示す例では、光学装置（液晶シャッタ）３０５のオープンの際の駆動電圧４１０の大きさ（Ｖ１）が、光学装置（液晶シャッタ）３０５のクローズの際の駆動電圧４１０の大きさ（Ｖ２）より小さい。

したがって、たとえば光学装置（液晶シャッタ）３０５におけるオープンの期間の長さとクローズの期間の長さが同じであるとすると、駆動電圧４１０は、平均電圧が負になる、すなわち極性が負に偏った駆動電圧である。このため、駆動電圧４１０を長時間連続して一定の液晶駆動領域に印加すると、液晶駆動領域の液晶層にイオンの偏りが生じてしまい（液晶ドリフト現象）、その液晶駆動領域を劣化させる。

また、図４に示す例ではＶ１＜Ｖ２であるが、Ｖ１＞Ｖ２であってもよい。この場合は、たとえば光学装置（液晶シャッタ）３０５におけるオープンの期間の長さとクローズの期間の長さが同じであるとすると、駆動電圧４１０は、平均電圧が正になる、すなわち極性が正に偏った駆動電圧である。このため、駆動電圧４１０を長時間連続して一定の液晶駆動領域に印加すると、液晶駆動領域の液晶層にイオンの偏りが生じてしまい（液晶ドリフト現象）、その液晶駆動領域を劣化させる。

図５は、実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加される駆動電圧の波形の他の例を示す図である。図５において、図４に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５に示すように、光学装置（液晶シャッタ）３０５のオープンの際の駆動電圧４１０（Ｖ１）の大きさが、光学装置（液晶シャッタ）３０５のクローズの際の駆動電圧４１０（−Ｖ２）の大きさと同じであっても（Ｖ１＝Ｖ２）、光学装置（液晶シャッタ）３０５におけるオープンの期間の長さとクローズの期間の長さが異なる場合は、駆動電圧４１０は極性が正または負に偏った駆動電圧となり、液晶駆動領域を劣化させる。

図５に示す例では、光学装置（液晶シャッタ）３０５におけるオープンの期間の長さが、光学装置（液晶シャッタ）３０５におけるクローズの期間より短い。したがって、駆動電圧４１０は、平均電圧が負になる、すなわち極性が負に偏った駆動電圧である。また、光学装置（液晶シャッタ）３０５におけるオープンの期間の長さが、光学装置（液晶シャッタ）３０５におけるクローズの期間より長い場合も有り得る。この場合は、駆動電圧４１０は、平均電圧が正になる、すなわち極性が正に偏った駆動電圧である。

また、図４に示すようにオープンの場合とクローズの場合で駆動電圧４１０の大きさが異なり、かつ、図５に示すようにオープンの期間の長さとクローズの期間の長さが異なるようにしてもよい。

このように、駆動電圧４１０の極性が偏っている場合に、駆動電圧４１０を長時間連続して一定の液晶駆動領域に印加すると、その液晶駆動領域を劣化させる。これに対して、光学装置１００は、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの使用領域でない液晶駆動領域（不使用領域）にリフレッシュ電圧を印加することにより、このような液晶駆動領域の劣化を抑制する。

（実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加されるリフレッシュ電圧の波形の例）
図６〜図８は、実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加されるリフレッシュ電圧の波形の例を示す図である。図６〜図８において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。リフレッシュ電圧６１０は、実施の形態にかかる光学装置１００の液晶駆動領域１１１〜１１６における不使用領域へ印加されるリフレッシュ電圧の波形である。

図６〜図８においては、たとえば図４，図５に示した例のように、液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域に印加される駆動電圧４１０の平均電圧が負である場合について説明する。この場合は、リフレッシュ電圧６１０は、たとえば、図６〜図８に示すように、平均電圧が正であるリフレッシュ電圧とする。

たとえば、リフレッシュ電圧６１０は、図６に示すように単純な矩形波としてもよいし、図７に示すように複数の矩形波としてもよいし、図８に示すように階段状の波形としてもよい。また、図６〜図８に示す例ではリフレッシュ電圧６１０は０以上の電圧値のみとしたが、平均電圧値が正となれば、リフレッシュ電圧６１０は負の電圧値となる部分を含んでいてもよい。

一方で、液晶駆動領域１１１〜１１６における使用領域に印加される駆動電圧４１０の平均電圧が正である場合は、リフレッシュ電圧６１０は、たとえば、平均電圧が負であるリフレッシュ電圧とする。

たとえば、駆動電圧４１０の極性の偏りが実験やシミュレーション等により予め判明している場合には、リフレッシュ電圧６１０として、予め判明している駆動電圧４１０とは極性の偏りが反対の電圧波形を設定することができる。

駆動電圧４１０の極性の偏りが予め判明していない場合も有り得る。この場合に、制御回路３２２は、たとえば、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちのリフレッシュ電圧６１０を印加する対象領域に対して過去に印加された駆動電圧４１０の極性の偏りに応じて、対象領域に印加するリフレッシュ電圧６１０を生成してもよい。これにより、駆動電圧４１０の極性の偏りが予め判明していない場合であっても、駆動電圧４１０の極性が正に偏っていた場合は極性が負に偏ったリフレッシュ電圧６１０を印加し、駆動電圧４１０の極性が負に偏っていた場合は極性が正に偏ったリフレッシュ電圧６１０を印加することができる。

たとえば、制御回路３２２は、対象領域に対して過去に印加した駆動電圧４１０の平均電圧を記憶する。そして、制御回路３２２は、記憶した平均電圧に応じて、対象領域に対して印加するリフレッシュ電圧６１０の平均電圧を調整する。リフレッシュ電圧６１０の平均電圧の調整は、たとえば、リフレッシュ電圧６１０における電圧の大きさ（振幅）の調整、リフレッシュ電圧６１０における矩形波等の時間長や回数の調整、またはこれらの組み合わせによって行うことができる。

図９は、実施の形態にかかる光学装置の液晶駆動領域へ印加されるリフレッシュ電圧の波形の他の例を示す図である。図９において、図６〜図８に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図６〜図８においてはリフレッシュ電圧６１０の平均電圧値を正または負に偏らせる場合について説明したが、リフレッシュ電圧６１０の波形はこれに限らない。

たとえば、リフレッシュ電圧６１０は、図９に示すように、正電圧と負電圧を交互に繰り返す振幅波形であってもよい。この場合のリフレッシュ電圧６１０の平均電圧は、たとえば０［Ｖ］である。また、たとえば図４，図５に示したように駆動電圧４１０の平均電圧が負である場合は、リフレッシュ電圧６１０（振幅波形）の平均電圧は正の値であってもよい。一方、駆動電圧４１０の平均電圧が正である場合は、リフレッシュ電圧６１０（振幅波形）の平均電圧は負の値であってもよい。

このように、リフレッシュ電圧６１０に振幅波形を用いることで、たとえば駆動電圧４１０の極性の偏りが予め判明していない場合であっても、駆動電圧４１０の印加によるイオンの偏りを補償し、液晶駆動領域の劣化を抑制することができる。図６〜図９に示したように、リフレッシュ電圧６１０は、駆動電圧４１０と極性の偏りが異なることにより、駆動電圧４１０の印加による液晶駆動領域のイオンの偏りを補償する補正電圧であればよい。これにより、極性が偏った駆動電圧４１０によって偏った液晶駆動領域の配向状態を回復させ、液晶駆動領域の光学特性の劣化を抑制することができる。

また、制御回路３２２は、リフレッシュ電圧を印加する対象領域に対して過去に印加された駆動電圧に応じて、対象領域に対して印加するリフレッシュ電圧６１０（振幅波形）の振幅および時間長の少なくともいずれかを調整してもよい。たとえば、制御回路３２２は、リフレッシュ電圧を印加する対象領域に対して過去に印加された駆動電圧の平均電圧の絶対値が大きいほど、リフレッシュ電圧６１０（振幅波形）の振幅を大きくする。または、制御回路３２２は、リフレッシュ電圧を印加する対象領域に対して過去に印加された駆動電圧の平均電圧の絶対値が大きいほど、リフレッシュ電圧６１０（振幅波形）を印加する時間を長くする。これにより、駆動電圧による液晶駆動領域のイオンの偏りの程度に応じたリフレッシュ電圧を印加し、液晶駆動領域のイオンの偏りを補償するとともに、リフレッシュ電圧の印加し過ぎによる消費電力の増加を抑制することができる。

（実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域）
図１０〜図１３は、実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域の一例を示す図である。図１０に示す下側基板１０００は、実施の形態にかかる光学装置１００の液晶駆動領域１１１〜１１６を構成する基板の１つである。下側基板１０００は、透明基板１０１０に透明電極１０２１〜１０２４を形成することによって構成されている。透明電極１０２２，１０２３は、それぞれ液晶駆動領域を形成する電極面を有する。

図１１に示す上側基板１１００は、実施の形態にかかる光学装置１００の液晶駆動領域１１１〜１１６を構成する基板の１つであって、図１０に示した下側基板１０００と対になる基板である。上側基板１１００は、透明基板１１１０に透明電極１１２１，１１２２を形成することによって構成されている。透明電極１１２１，１１２２は、それぞれ図１０に示した透明電極１０２２，１０２３と対応して液晶駆動領域を形成する電極面を有する。

図１２は、図１０に示した下側基板１０００と、図１１に示した上側基板１１００と、の組み立てを示している。図１２に示すように、透明電極１１２１，１１２２がそれぞれ透明電極１０２２，１０２３と対応するように下側基板１０００および上側基板１１００が組み立てられる。

図１３は、下側基板１０００および上側基板１１００を組み立てることによって構成された液晶パネル１３００を示す。液晶パネル１３００は、透明電極１０２２および透明電極１１２１によって形成される液晶駆動領域と、透明電極１０２３および透明電極１１２２によって形成される液晶駆動領域と、を有する２分割の液晶パネルである。

図１３に示すように、下側基板１０００および上側基板１１００の間の空間の外周部分にはシール材１３１０が設けられる。シール材１３１０は導電粒子入りのシール材である。また、下側基板１０００および上側基板１１００の間の空間におけるシール材１３１０の内側には液晶層（不図示）が設けられる。

また、下側基板１０００における透明電極１０２１〜１０２４の各端部は、上側基板１１００と重なっていない領域（図の下側）に露出しており、この透明電極１０２１〜１０２４の各端部がＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブルプリント基板）等との接続端子となる。たとえば液晶パネル１３００を図３に示した液晶セル３０３に用いる場合に、制御回路３２２は、透明電極１０２１〜１０２４の各端部を介して液晶パネル１３００へ駆動電圧やリフレッシュ電圧を印加する。

図１４〜図１７は、実施の形態にかかる光学装置の複数の液晶駆動領域の他の例を示す図である。図１４に示す下側基板１４００は、実施の形態にかかる光学装置１００の液晶駆動領域を構成する基板の１つである。下側基板１４００は、透明基板１４１０に透明電極１４１１〜１４２４を形成することによって構成されている。透明電極１４１３，１４１５，１４１８，１４１９，１４２１，１４２３，１４２４は、それぞれ液晶駆動領域を形成する電極面を有する。

図１５に示す上側基板１５００は、実施の形態にかかる光学装置１００の液晶駆動領域を構成する基板の１つであって、図１４に示した下側基板１４００と対になる基板である。上側基板１５００は、透明基板１５１０に透明電極１５２１〜１５２７を形成することによって構成されている。透明電極１５２１〜１５２７は、それぞれ図１４に示した透明電極１４１３，１４２４，１４２３，１４２１，１４１８，１４１５，１４１９と対応して液晶駆動領域を形成する電極面を有する。

図１６は、図１４に示した下側基板１４００と、図１５に示した上側基板１５００と、の組み立てを示している。図１６に示すように、透明電極１５２１〜１５２７がそれぞれ透明電極１４１３，１４２４，１４２３，１４２１，１４１８，１４１５，１４１９と対応するように下側基板１４００および上側基板１５００が組み立てられる。

図１７は、下側基板１４００および上側基板１５００を組み立てることによって構成された液晶パネル１７００を示す。液晶パネル１７００は、透明電極１４１３，１４１５，１４１８，１４１９，１４２１，１４２３，１４２４および透明電極１５２１〜１５２７によって形成される７個の液晶駆動領域を有する７分割の液晶パネルである。

図１７に示すように、下側基板１４００および上側基板１５００の間における７個の液晶駆動領域を囲むようにシール材１７１０が設けられる。また、下側基板１４００および上側基板１５００の間の空間のうちシール材１７１０の内側には液晶層（不図示）が設けられる。また、下側基板１４００における透明電極１４１１〜１４２４の各端部は、上側基板１５００と重なっていない領域（図の下側）に露出しており、この透明電極１４１１〜１４２４の各端部がＦＰＣ等との接続端子となる。たとえば液晶パネル１７００を図３に示した液晶セル３０３に用いる場合に、制御回路３２２は、透明電極１４１１〜１４２４の各端部を介して液晶パネル１７００へ駆動電圧やリフレッシュ電圧を印加する。

たとえば図１６，図１７に示した構成のように、レーザ光が照射されている液晶駆動領域と照射されていない液晶駆動領域で、別の電圧波形を印加可能なように電極を分割しておく。具体的には、液晶駆動領域（液晶素子）に対してレーザ光を照射する１領域ごとにパターンを分割し、パターンごとに個別に電圧波形を印加できるようにしておく。これにより、複数の液晶駆動領域のうちの駆動電圧を印加する使用領域を切り替えるとともに、複数の液晶駆動領域のうちの不使用領域にリフレッシュ電圧を印加することが可能になる。

このように、実施の形態にかかる光学装置１００によれば、複数の液晶駆動領域のうちの過去に使用領域となり現在は使用領域でない液晶駆動領域にリフレッシュ電圧（補正電圧）を印加することで、極性が偏った駆動電圧の印加によって生じた液晶駆動領域のイオンの偏りを解消し、偏光ドリフト現象による液晶駆動領域の光学特性（たとえば変調特性）の劣化を抑制することができる。また、光学装置１００によるレーザ光の変調を行いつつ液晶駆動領域のリフレッシュを行うことができるため、液晶駆動領域のリフレッシュによる光学装置１００の動作遅延を回避することができる。

以上説明したように、光学装置によれば、駆動電圧の極性の偏りによる液晶駆動領域の光学特性の劣化を抑制することができる。

なお、実施の形態にかかる光学装置として、図３に示した液晶セル３０３、ＰＢＳプリズム３０４および制御回路３２２により実現される光学装置（液晶シャッタ）３０５について説明したが、実施の形態にかかる光学装置はこのような構成に限らない。たとえば、実施の形態にかかる光学装置は、たとえば図１に示した液晶駆動領域１１１〜１１６と、液晶駆動領域１１１〜１１６のうちの使用領域によって変調されたレーザ光のうちの所定方向の偏光成分のみを所定箇所へ出射する偏光子と、の組み合わせを含む構成とすることができる。このような偏光子には、図３に示したＰＢＳプリズム３０４に限らず、たとえばスリットによって実現される偏光板などを用いてもよい。

以上のように、本発明にかかる光学装置は、駆動電圧に応じてレーザ光を変調可能な液晶駆動領域を有する光学装置に有用であり、特に、液晶シャッタなどの用途に適している。

１００ 光学装置
１１１〜１１６ 液晶駆動領域
３００ 光記録装置
３０１ 光源
３０２ コリメートレンズ
３０３ 液晶セル
３０４，３０９ ＰＢＳプリズム
３０５ 光学装置（液晶シャッタ）
３０６ ビームエキスパンダ
３０７ 位相マスク
３０８，３１１ａ，３１１ｂ リレーレンズ
３１０ 空間光変調器
３１２ 空間フィルタ
３１３ 対物レンズ
３１４，３１５ ミラー
３１６，３２０ ガルバノミラー
３１７ スキャナレンズ
３１８ 光情報記録媒体
３１９ １／４波長板
３２１ 撮像素子
３２２ 制御回路
３２３ アクチュエータ
４１０ 駆動電圧
６１０ リフレッシュ電圧
１０００，１４００ 下側基板
１０１０，１１１０，１４１０，１５１０ 透明基板
１０２１〜１０２４，１１２１，１１２２，１４１１〜１４２４，１５２１〜１５２７ 透明電極
１１００，１５００ 上側基板
１３００，１７００ 液晶パネル
１３１０，１７１０ シール材

Claims (8)

1. それぞれ印加された駆動電圧に応じてレーザ光を変調可能な複数の液晶駆動領域と、
   複数の前記液晶駆動領域のうちの前記レーザ光が照射され前記駆動電圧が印加される使用領域を切り替える切替部と、
   複数の前記液晶駆動領域のうちの前記レーザ光が照射されていない不使用領域に、前記駆動電圧と極性の偏りが異なる補正電圧を印加する印加部と、
   を備えることを特徴とする光学装置。
2. 前記不使用領域は、直前に使用していた前記液晶駆動領域である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記不使用領域は、次に使用する前記液晶駆動領域である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
4. 前記印加部は、前記複数の液晶駆動領域のうちの前記補正電圧を印加する対象領域に対して、過去に印加された前記駆動電圧の極性の偏りに応じた前記補正電圧を印加する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の光学装置。
5. 前記印加部は、前記対象領域に対して過去に印加された前記駆動電圧の平均電圧に応じて、前記対象領域に対して印加する前記補正電圧の平均電圧を調整する
   ことを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
6. 前記印加部は、正電圧および負電圧を交互に繰り返す振幅波形の前記補正電圧を印加する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の光学装置。
7. 前記印加部は、前記複数の液晶駆動領域のうちの前記補正電圧を印加する対象領域に対して、過去に印加された前記駆動電圧の平均電圧に応じて印加する前記補正電圧の振幅および時間長の少なくともいずれかを調整する
   ことを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
8. 前記使用領域によって変調された前記レーザ光のうちの所定方向の偏光成分のみを所定箇所へ出射する偏光子を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の光学装置。

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