JP3965843B2 - Optical head device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクなどの光情報記録媒体に情報の書き込み・読み取り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(半導体レーザ)の波長をCDの780nmよりも短い650nmまたは635nmとしたり、対物レンズの開口数(NA)をCDの0.45よりも大きい0.6にするなどしてレーザ光のビームスポット径をCDの半分程度まで小さくしている。
【0003】
さらに、次世代の光記録においては光源の波長を400nm程度、NAを0.6以上にすることで、より高い記録密度を得ることができる。しかし、光源の短波長化や対物レンズの高NA化により、光ディスク面が光軸に対して直角より傾く光ディスクチルトのチルト許容量(チルトマージン)や光ディスクの厚みむらの許容量(厚みむらマージン)が小さくなる。これらのマージンが小さくなる原因は、光ディスクチルトの場合コマ収差が発生し、光ディスクの厚みむらが生じた場合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ためである。
【0004】
高密度記録においては光ディスクチルトや光ディスク厚みむらに対する光ヘッド装置の許容量を拡げるためにいくつかの手法が提案されている。
一つは、通常2軸駆動の対物レンズアクチュエータに対し、検出されたチルト角に応じて対物レンズを傾けるよう可動軸を追加する方式である。しかし、この追加方式では球面収差は補正できないことや、アクチュエータの構造が複雑になる問題がある。
【0005】
他の一つは、対物レンズと光源との間に備えられた位相補正素子により波面収差を補正する方式である。この補正方式では、アクチュエータに大幅な改造を施すことなく光ヘッド装置に素子を組み入れるだけでチルトマージンや厚みむらマージンを広げることができる。この補正方式の例として、光ディスクチルトを補正する特開平10−20263がある。これは、位相補正素子の電極を分割して形成された部分電極に光ディスクチルト角に応じて電圧を印加して、位相補正素子内部の液晶のような複屈折材料の実効屈折率を変化させ、発生した位相シフト分布により光ディスクチルトに起因したコマ収差を補正するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の液晶を用いた位相補正素子では、液晶の応答速度が光ヘッド装置のアクセス速度や、光ディスクの回転速度などに比べて遅いため、比較的遅い速度で変化する波面収差補正用に用途が限定されていた。特に、タンジェンシャル方向(光ディスクの回転方向)の光ディスク厚みむらや光ディスクチルト角の変化により発生する波面収差の大きさは、光ディスクの回転速度により変化するために、従来の位相補正素子では補正できない。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、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、光源と対物レンズとの間の光路中に設置されて出射光の波面の位相分布を変化させて光記録媒体上における波面収差を補正する位相補正素子と、位相補正素子に前記位相分布を変化させるための電圧を供給する制御電圧発生器とを備えた光ヘッド装置であって、前記位相補正素子は鞍型に反った光記録媒体が発生する波面収差が補正できるようにそれぞれ電極が形成された一対の透明な基板と、前記基板間に挟持されベンド配向された液晶層とを備えており、前記光記録媒体が回転する回転速度の4倍程度の応答速度となって前記位相補正素子の前記印加電圧が変化するように前記制御電圧発生器が構成されていることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の光ヘッド装置に備えられた位相補正素子は、鞍型に反った光記録媒体が発生する波面収差が補正できるようにそれぞれ電極が形成された一対の透明な基板と、一対の基板間に挟持されベンド配向された液晶とを備えている。このベンド配向された液晶は、その応答速度が通常のネマティック配向に比べ一桁程度早いため、比較的早い速度で変化する波面収差の補正用に最適である。
【0009】
本発明の光ヘッド装置は、図2に示すような鞍型に反った光記録媒体である光ディスクを再生する際に発生する波面収差(主にコマ収差)を補正する位相補正素子を備えている。図2のような光ディスクでは、反りにより発生する光ディスクチルト角は光ディスクの回転速度の2倍の周期で変化するため、光ディスクの回転に追随して波面収差を補正するためには少なくとも光ディスクの回転速度の4倍程度の応答速度が要求される。
【0010】
図1に示した光ヘッド装置は、CDまたはDVDなどの光ディスク8に記録された情報を再生するためのものであり、光源である半導体レーザ1から出射した光は例えばホログラムタイプの偏光ビームスプリッタ2を透過した後、コリメートレンズ3により平行光束とされ、本発明におけるベンド配向された液晶を備える位相補正素子4、4分の1波長板5を透過した後、アクチュエータ7に設置された対物レンズ6により光ディスク8上に集光される。集光された光は光ディスク8により反射され対物レンズ6、4分の1波長板5、位相補正素子4、コリメートレンズ3を順次先程とは逆に透過した後、偏光ビームスプリッタ2により回折され光検出器9に入射する。本発明におけるベンド配向された液晶を備える位相補正素子については、後述する。
【0011】
半導体レザ1から出射された光が光ディスク8により反射される際、光ディスク8上に記録された情報により振幅変調され、光検出器9により光強度信号として記録情報が読み取られる。偏光ビームスプリッタ2は例えば偏光ホログラムを備えており、偏光ホログラムの光学的異方性の方向に偏光成分を有する光を強く回折してこの回折光を光検出器9に導く。
【0012】
位相補正素子4は光検出器9より得られる光ディスク8からの再生信号が最良になるように、制御電圧発生器である位相補正素子制御回路10により電圧が印加され駆動される。位相補正素子制御回路10より出力される電圧は、光ディスク8のチルト量や対物レンズのシフト量に応じたものであり位相補正素子4に印加する実効的な電圧となっている。
【0013】
次に本発明における位相補正素子の構成を図を用いて説明する。図3に示される位相補正素子において、厚さ0.5mmの例えば無アルカリガラスを用いたガラス基板21a、21bが、エポキシ化合物を主成分とするシール材22により接着され液晶セルを形成している。シール材22には例えばガラス製のスペーサと樹脂の表面に例えば金を被膜した導電性スペーサとが含有されている。
【0014】
液晶セルを構成するガラス基板21aの内側表面には、電極24a、シリカを主成分とする絶縁膜25a、配向膜26a、がガラス基板側から順に被膜されている。同様に、液晶セルを構成するガラス基板21bの内側表面には、電極24b、シリカを主成分とする絶縁膜25b、配向膜26b、がこの順に被膜されている。また、液晶セルの外側表面には反射防止膜が被膜されていてもよい。
ここで、電極24a、24bは例えばITO膜であり、また配向膜26a、26bは、例えばポリイミドをガラス基板上にスピンコート法により塗布し、焼成によって形成したポリイミド膜をラビングしたものである。
【0015】
電極24aは、電極引出部27において位相補正素子制御回路10と接続できるようパターン配線されている。また電極24bは前述のシール材22に含まれている導電スペーサを通じてガラス基板21a上に形成された電極と電気的に接触しており、電極24aと同様に電極24bも電極引出部27で位相補正素子制御回路10と接続できる。液晶セル内部には液晶23が充填されており、例えば屈折率異方性(常光屈折率と異常光屈折率との差)が0.15のツイストしていないネマティック液晶を用いる。ガラス基板21aとガラス基板21bの間隔(液晶セル間隔)は通常6μm程度である。
【0016】
配向膜26a、26bは図3の左から右の方向にラビングされており、電圧を印加してない状態では液晶分子28は図3に示すようなスプレイ配向になる。実際に位相補正素子を稼動させて波面収差を補正するときは、応答速度の早いベンド配向を用いる。スプレイ配向をベンド配向に転移させるには、高電圧を一定時間印加する必要がある。
【0017】
例えば、スプレイ配向の液晶に10Vを10秒印加することにより、全ての液晶領域でベンド配向に転移したことを確認した後、バイアス電圧V以上である例えば2.5Vまで電圧を下げる。この例では、実際のバイアス電圧は2.3Vであるが、ベンド配向を保持するためこの電圧よりもわずか高い2.5Vで止めている。
【0018】
ここで、バイアス電圧Vは配向状態の転移電圧であり、バイアス電圧以下ではスプレイ配向が安定な状態であり、バイアス電圧以上ではベンド配向が安定な状態となる。バイアス電圧は用いる液晶材料や配向膜材料、プレチルト角などの条件により異なる値をもつ。
なお、本発明においては電圧印加によってベンド配向を実現したが、一方の基板にラビングによる配向処理を施し、他方の基板に垂直配向膜材料を塗布することによって、ベンド配向を実現してもよい。
【0019】
次に光ディスクのチルトにより発生する波面収差を補正する原理を説明する。位相補正素子に印加する電圧を大きくすると液晶分子は電界方向に配向するため、位相補正素子に入射する光における液晶分子の配向方向成分、すなわち配向膜の配向方向に偏光した光の成分の感ずる実効屈折率は印加する電圧とともに変化して液晶の常光屈折率に近づく。そのために、この成分の光の位相は電圧値とともに変化する。
【0020】
一方、配向膜の配向方向と直交する方向の成分の光は、印加する電圧値にかかわらず常に常光屈折率を感ずるため位相は変化しない。したがって、位相補正素子に入射する光を配向膜の配向方向に偏光した直線偏光とすることは、印加電圧の変化による位相変化を最も大きくできるので好ましい。
【0021】
図4の状態(a)はスプレイ配向、状態(b)と(c)はベンド配向である。本発明における位相補正素子は図4の(b)、(c)に示すベンド配向の状態における、電圧印加に基づく実効屈折率変化δnを利用する。ここでdを液晶セル間隔、Vを印加電圧とすると位相補正素子により発生する光の位相シフトはδn(V)・dである。図5に示すように、δn(2.5)=0に対して、位相シフト量が印加電圧の増加とともに減少していく。
【0022】
一方、ベンド配向における液晶の応答速度は通常のネマティック配向に比べ一桁程度早く、これは、駆動時の液晶再配列時間が極めて小さいことに起因している。本発明における位相補正素子の応答速度は、2.5Vから6Vまでの間の各電圧での立ち上がり時間、立ち下がり時間ともに20msec以下であり、光ディスクの回転に充分追随できる速度であることがわかった。
【0023】
ここで、立ち上がり時間は、上記電圧区間内の任意の電圧から出発して0.1V電圧を増加させたとき、最終的に到達する位相差より10nm小さい位相差に到達するまでの時間とした。また、立ち下がり時間は、逆に0.1V電圧を減少させたとき、最終的に到達する位相差より10nm大きい位相差に到達するまでの時間とした。
【0024】
本発明において、位相補正素子は、例えばラディアル方向(光ディスクの半径方向)の光ディスクのチルトにより発生する、図6に示す波面収差(コマ収差)を補正する機能を有している。図中の数字、例えば100nm〜200nmは、波面収差の大きさを表わしており、正は波面すなわち位相が進んだ状態、負は位相が遅れた状態を意味する。
【0025】
この位相シフトを補正する位相補正素子の電極パターンが図7であり、図3の電極24aをフォトリソグラフィー技術を用いて5つの部分電極31〜35に分割した。部分電極31〜35はITO膜で形成されており、図中実線に相当する電極間隔はエッチング法によりITO膜が取り除かれているため部分電極31〜35は各々異なる電圧に設定できる。
【0026】
図5の位相シフト量の印加電圧依存性から、部分電極31〜35にそれぞれ適切な電圧を印加すれば、各部分電極の液晶領域ごとに図6の波面収差を打ち消すような位相シフト分布を発生させることができる。図7の電極パターンを有する位相補正素子を組み込んだ光ヘッド装置で、図2のように反ったDVDの再生を行ったところ、位相補正素子がない場合に比べ良好な再生信号を得ることができた。
【0027】
また、本発明の光ヘッド装置は光ディスクの回転方向に分布するディスクチルト量やディスク厚みムラにより発生する波面収差を、ディスクの回転に追随して位相補正素子を制御して動的に補正させることを特徴としている。すなわち、位相補正素子制御回路10は位相補正素子に対して、ディスク回転周波数fの整数倍(m倍)の速度で電圧を変化させる。ここでm=4である。
【0028】
2のように光ディスクが反っていた場合、m=4とすることで光ディスクの回転に伴うディスクチルト量の変化に対応できる。位相補正素子制御回路10に要求される周波数帯域はディスク回転周波数fと前記mの積で表され、通常1KHz程度あればよい。したがって、光記録媒体の回転周期に同期して位相補正素子の印加電圧が変化するように制御電圧発生器が構成されているので、光ディスクの回転に伴うディスクチルト量の変化に対応でき
【0029】
以上において、ラディアル方向の光ディスクチルトにより発生するコマ収差を補正する方法を述べたが、参考として補正する波面収差の種類に応じて電極パターンを変えることにより、同様にしてタンジェンシャル方向の光ディスクチルトや、光ディスク厚みむらにより生ずる球面収差を補正できる。
【0030】
コマ収差の補正用の電極パターンの例は、上記図7に示したものである。参考として球面収差の場合は平面状の電極を同心円状の線で分割した形状の電極が好ましい。また非点収差の場合は平面状の電極を、1点を通る放射状の直線で分割した形状の電極が好ましい。
【0031】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光ヘッド装置においては、ベンド配向状態の液晶を位相補正素子に用いることにより高速に透過光の位相シフト分布を変化させることができ、光ディスクの回転速度で変化する波面収差特にコマ収差を随時補正できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ヘッド装置の原理構成図。
【図2】光ディスクの反り形状を示す模式図。
【図3】本発明における位相補正素子の1例を示す概略断面図。
【図4】印加電圧の大きさによる液晶分子の配向状態を示す模式図であり、(a)スプレイ配向、(b)ベンド配向、(c)ベンド配向。
【図5】本発明における位相補正素子の位相シフト量と印加電圧の関係の1例を示すグラフ。
【図6】光ディスクチルトが発生したときのコマ収差分布を示す概念図。
【図7】コマ収差を補正する本発明における位相補正素子の電極パターン模式図。
【符号の説明】
1:半導体レ−ザ
2:偏光ビームスプリッタ
3:コリメートレンズ
4:位相補正素子
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
10:位相補正素子制御回路
21a、21b:ガラス基板
22:シール材
23:液晶
24a、24b:電極
25a、25b:絶縁膜
26a、26b:配向膜
27:電極引出部
28:液晶分子
31〜35:部分電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical head device for writing / reading information on / from an optical information recording medium such as an optical disk.
[0002]
[Prior art]
A DVD, which is an optical disk, records digital information at a higher density than a CD, which is also an optical disk, and an optical head device for reproducing a DVD has a light source (semiconductor laser) wavelength of 650 nm, which is shorter than the 780 nm of the CD. Alternatively, the beam spot diameter of the laser beam is reduced to about half of the CD by setting it to 635 nm, or setting the numerical aperture (NA) of the objective lens to 0.6 which is larger than 0.45 of CD.
[0003]
Furthermore, in the next generation optical recording, a higher recording density can be obtained by setting the wavelength of the light source to about 400 nm and the NA to 0.6 or more. However, due to the shorter wavelength of the light source and higher NA of the objective lens, the optical disc tilt tilt tolerance (tilt margin) and the optical disc thickness variation tolerance (thickness variation margin) where the optical disc surface tilts from the right angle with respect to the optical axis. Becomes smaller. These margins are reduced because coma aberration occurs in the case of optical disc tilt, and spherical aberration occurs in the case of unevenness in the thickness of the optical disc. This is because it becomes difficult.
[0004]
In high-density recording, several methods have been proposed in order to increase the allowable amount of the optical head device with respect to optical disc tilt and optical disc thickness unevenness.
One is a method of adding a movable axis so that the objective lens is tilted according to the detected tilt angle with respect to the objective lens actuator that is normally driven by two axes. However, this additional method has problems that spherical aberration cannot be corrected and that the structure of the actuator is complicated.
[0005]
The other is a method in which wavefront aberration is corrected by a phase correction element provided between the objective lens and the light source. With this correction method, it is possible to widen the tilt margin and the uneven thickness margin only by incorporating the element into the optical head device without significantly modifying the actuator. An example of this correction method is Japanese Patent Laid-Open No. 10-20263 for correcting optical disc tilt. This is by applying a voltage according to the optical disc tilt angle to the partial electrode formed by dividing the electrode of the phase correction element to change the effective refractive index of the birefringent material such as liquid crystal inside the phase correction element, The coma aberration due to the optical disc tilt is corrected by the generated phase shift distribution.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional phase correction element using liquid crystal, the response speed of the liquid crystal is slower than the access speed of the optical head device, the rotation speed of the optical disk, etc. Was limited. In particular, the magnitude of wavefront aberration caused by changes in optical disk thickness unevenness and optical disk tilt angle in the tangential direction (optical disk rotation direction) varies depending on the rotation speed of the optical disk, and thus cannot be corrected by a conventional phase correction element.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and includes a light source, an objective lens for condensing light emitted from the light source on an optical recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens. A phase correction element that is installed in the optical recording medium to correct the wavefront aberration on the optical recording medium by changing the phase distribution of the wavefront of the outgoing light, and a control voltage generator that supplies the phase correction element with a voltage for changing the phase distribution A pair of transparent substrates each having an electrode formed thereon, so that the phase correction element can correct wavefront aberration generated by the optical recording medium warped in a saddle shape, And a bend-aligned liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and the applied voltage of the phase correction element changes so that the response speed is about four times the rotational speed of the optical recording medium rotating. Control voltage generator That have been made to provide an optical head apparatus according to claim.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Phase correcting element provided in the optical head apparatus of the present invention, as can be corrected wavefront aberration optical recording medium warped saddle occurs, a pair of transparent substrates on which electrodes are formed respectively, a pair of substrates And a bend-aligned liquid crystal sandwiched therebetween. This bend-aligned liquid crystal is optimal for correcting wavefront aberrations that change at a relatively high speed because its response speed is an order of magnitude faster than that of normal nematic alignment.
[0009]
The optical head device of the present invention includes a phase correction element that corrects wavefront aberration (mainly coma aberration) generated when reproducing an optical disc that is an optical recording medium warped in a saddle shape as shown in FIG. . In the optical disk as shown in FIG. 2, the optical disk tilt angle caused by warpage changes at a cycle twice the rotation speed of the optical disk. Therefore, at least the rotation speed of the optical disk is required to correct wavefront aberration following the rotation of the optical disk. 4 times the response speed is required.
[0010]
The optical head device shown in FIG. 1 is for reproducing information recorded on an optical disk 8 such as a CD or a DVD. Light emitted from a semiconductor laser 1 as a light source is, for example, a hologram type polarization beam splitter 2. Then, the collimating lens 3 converts the light into a parallel light beam, and after passing through the phase correction element 4 and the quarter-wave plate 5 having the bend-aligned liquid crystal according to the present invention, the objective lens 6 installed in the actuator 7 is used. Thus, the light is condensed on the optical disk 8. The condensed light is reflected by the optical disk 8 and sequentially passes through the objective lens 6, the quarter-wave plate 5, the phase correction element 4, and the collimating lens 3 in the reverse order, and then diffracted by the polarizing beam splitter 2. The light enters the detector 9. A phase correction element including a bend-aligned liquid crystal according to the present invention will be described later.
[0011]
When light emitted from the semiconductor laser over THE 1 is reflected by the optical disc 8, it is amplitude modulated by the information recorded on the optical disc 8, the recording information is read as an optical intensity signal by the photodetector 9. The polarization beam splitter 2 includes, for example, a polarization hologram, and strongly diffracts light having a polarization component in the direction of optical anisotropy of the polarization hologram and guides this diffracted light to the photodetector 9.
[0012]
The phase correction element 4 is driven by applying a voltage by a phase correction element control circuit 10 which is a control voltage generator so that the reproduction signal from the optical disk 8 obtained from the photodetector 9 is the best. The voltage output from the phase correction element control circuit 10 corresponds to the tilt amount of the optical disk 8 and the shift amount of the objective lens, and is an effective voltage applied to the phase correction element 4.
[0013]
Next, the configuration of the phase correction element in the present invention will be described with reference to the drawings. In the phase correction element shown in FIG. 3, glass substrates 21a and 21b using, for example, non-alkali glass having a thickness of 0.5 mm are bonded by a sealing material 22 containing an epoxy compound as a main component to form a liquid crystal cell. . The sealing material 22 contains, for example, a glass spacer and a conductive spacer having a resin surface coated with gold, for example.
[0014]
On the inner surface of the glass substrate 21a constituting the liquid crystal cell, an electrode 24a, an insulating film 25a mainly composed of silica, and an alignment film 26a are sequentially coated from the glass substrate side. Similarly, an electrode 24b, an insulating film 25b mainly composed of silica, and an alignment film 26b are coated in this order on the inner surface of the glass substrate 21b constituting the liquid crystal cell. Further, an antireflection film may be coated on the outer surface of the liquid crystal cell.
Here, the electrodes 24a and 24b are, for example, ITO films, and the alignment films 26a and 26b are formed by, for example, applying polyimide on a glass substrate by a spin coat method and rubbing a polyimide film formed by baking.
[0015]
The electrode 24 a is pattern-wired so that it can be connected to the phase correction element control circuit 10 at the electrode lead-out portion 27. The electrode 24b is in electrical contact with the electrode formed on the glass substrate 21a through the conductive spacer included in the sealing material 22, and the electrode 24b is phase-corrected by the electrode lead-out portion 27 in the same manner as the electrode 24a. It can be connected to the element control circuit 10. The liquid crystal cell is filled with liquid crystal 23, and for example, a non-twisted nematic liquid crystal having a refractive index anisotropy (difference between ordinary light refractive index and extraordinary light refractive index) of 0.15 is used. The interval (liquid crystal cell interval) between the glass substrate 21a and the glass substrate 21b is usually about 6 μm.
[0016]
The alignment films 26a and 26b are rubbed from the left to the right in FIG. 3, and the liquid crystal molecules 28 are splayed as shown in FIG. 3 when no voltage is applied. When actually correcting the wavefront aberration by operating the phase correction element, a bend alignment with a fast response speed is used. In order to transfer the splay alignment to the bend alignment, it is necessary to apply a high voltage for a certain period of time.
[0017]
For example, by applying 10 V to the splay alignment liquid crystal for 10 seconds to confirm that all the liquid crystal regions have transitioned to the bend alignment, the voltage is reduced to, for example, 2.5 V that is equal to or higher than the bias voltage V c . In this example, the actual bias voltage is 2.3 V, but is stopped at 2.5 V, which is slightly higher than this voltage in order to maintain the bend alignment.
[0018]
Here, the bias voltage V c is the transition voltage of the alignment state at the bias voltage below are stable state splay alignment, the bend alignment is a stable state in the bias voltage or more. The bias voltage has a different value depending on conditions such as the liquid crystal material used, the alignment film material, and the pretilt angle.
In the present invention, the bend alignment is realized by applying a voltage. However, the bend alignment may be realized by performing an alignment process by rubbing on one substrate and applying a vertical alignment film material to the other substrate.
[0019]
Next, the principle of correcting the wavefront aberration caused by the tilt of the optical disc will be described. When the voltage applied to the phase correction element is increased, the liquid crystal molecules are aligned in the direction of the electric field. Therefore, the alignment direction component of the liquid crystal molecules in the light incident on the phase correction element, that is, the light component polarized in the alignment direction of the alignment film is effective. The refractive index changes with the applied voltage and approaches the ordinary refractive index of the liquid crystal. Therefore, the phase of the light of this component changes with the voltage value.
[0020]
On the other hand, the phase of the component light in the direction orthogonal to the alignment direction of the alignment film does not change because it always senses the ordinary refractive index regardless of the applied voltage value. Therefore, it is preferable that the light incident on the phase correction element is linearly polarized light that is polarized in the alignment direction of the alignment film because the phase change due to the change in applied voltage can be maximized.
[0021]
The state (a) in FIG. 4 is splay alignment, and the states (b) and (c) are bend alignments. The phase correction element in the present invention utilizes the effective refractive index change δn based on voltage application in the bend alignment state shown in FIGS. Here, when d is a liquid crystal cell interval and V is an applied voltage, the phase shift of the light generated by the phase correction element is δn (V) · d. As shown in FIG. 5, with respect to δn (2.5) = 0, the phase shift amount decreases as the applied voltage increases.
[0022]
On the other hand, the response speed of the liquid crystal in the bend alignment is about an order of magnitude faster than that of the normal nematic alignment, which is due to the extremely short liquid crystal rearrangement time during driving. The response speed of the phase correction element in the present invention is 20 msec or less for both the rise time and the fall time at each voltage between 2.5 V and 6 V, and it was found that the response speed can sufficiently follow the rotation of the optical disk. .
[0023]
Here, the rise time is defined as the time required to reach a phase difference 10 nm smaller than the finally reached phase difference when the 0.1 V voltage is increased starting from an arbitrary voltage within the voltage interval. On the other hand, the fall time was the time required to reach a phase difference 10 nm larger than the finally reached phase difference when the 0.1 V voltage was decreased.
[0024]
In the present invention, the phase correction element has a function of correcting, for example, the wavefront aberration (coma aberration) shown in FIG. 6 caused by the tilt of the optical disk in the radial direction (radial direction of the optical disk). A number in the figure, for example, 100 nm to 200 nm represents the magnitude of the wavefront aberration, and positive means a wavefront, that is, a state in which the phase is advanced, and negative means a state in which the phase is delayed.
[0025]
The electrode pattern of the phase correction element for correcting this phase shift is shown in FIG. 7, and the electrode 24a in FIG. 3 is divided into five partial electrodes 31 to 35 using a photolithography technique. The partial electrodes 31 to 35 are formed of an ITO film, and the electrode interval corresponding to the solid line in the figure is set to a different voltage because the ITO film is removed by an etching method.
[0026]
From the dependence of the phase shift amount on the applied voltage in FIG. 5, if an appropriate voltage is applied to each of the partial electrodes 31 to 35, a phase shift distribution that cancels the wavefront aberration in FIG. 6 is generated for each liquid crystal region of each partial electrode. Can be made. When an optical head device incorporating the phase correction element having the electrode pattern of FIG. 7 is used to reproduce a warped DVD as shown in FIG. 2, a better reproduction signal can be obtained compared to the case without the phase correction element. It was.
[0027]
Also, the optical head device of the present invention dynamically corrects the wavefront aberration caused by the disc tilt amount and disc thickness unevenness distributed in the rotation direction of the optical disc by controlling the phase correction element following the disc rotation. It is characterized by. That is, the phase correction element control circuit 10 changes the voltage with respect to the phase correction element at a speed that is an integral multiple (m times) of the disk rotation frequency f. Here, m = 4.
[0028]
When the optical disk is warped as shown in FIG. 2, by setting m = 4, it is possible to cope with a change in the disk tilt amount accompanying the rotation of the optical disk. The frequency band required for the phase correction element control circuit 10 is represented by the product of the disk rotation frequency f and the m, and usually only about 1 KHz. Therefore, the control voltage generator as in synchronization with the rotation period of the optical recording medium is the applied voltage of the phase correcting element changes is configured, Ru can respond to changes in the disc tilt amount due to the rotation of the optical disk.
[0029]
In the above, the method for correcting the coma aberration generated by the optical disc tilt in the radial direction has been described. For reference, by changing the electrode pattern according to the type of wavefront aberration to be corrected, The spherical aberration caused by the uneven thickness of the optical disk can be corrected.
[0030]
An example of an electrode pattern for correcting coma aberration is the one shown in FIG. For reference, in the case of spherical aberration, an electrode having a shape in which a planar electrode is divided by concentric lines is preferable. In the case of astigmatism, a flat electrode is preferably divided by a radial straight line passing through one point.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, in the optical head device of the present invention, the phase shift distribution of the transmitted light can be changed at high speed by using the liquid crystal in the bend alignment state for the phase correction element, and the wavefront changing at the rotational speed of the optical disc. Aberrations, especially coma, can be corrected at any time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle configuration diagram of an optical head device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a warped shape of an optical disc.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a phase correction element in the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the alignment state of liquid crystal molecules depending on the magnitude of an applied voltage, (a) splay alignment, (b) bend alignment, and (c) bend alignment.
FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the phase shift amount of the phase correction element and the applied voltage in the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a coma aberration distribution when an optical disc tilt occurs.
FIG. 7 is a schematic diagram of an electrode pattern of a phase correction element according to the present invention for correcting coma.
[Explanation of symbols]
1: Semiconductor laser 2: Polarizing beam splitter 3: Collimating lens 4: Phase correction element 5: Quarter wavelength plate 6: Objective lens 7: Actuator 8: Optical disk 9: Photo detector 10: Phase correction element control circuit 21a, 21b: Glass substrate 22: Sealing material 23: Liquid crystal 24a, 24b: Electrode 25a, 25b: Insulating film 26a, 26b: Alignment film 27: Electrode extraction part 28: Liquid crystal molecules 31-35: Partial electrode

Claims (2)

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、光源と対物レンズとの間の光路中に設置されて出射光の波面の位相分布を変化させて光記録媒体上における波面収差を補正する位相補正素子と、位相補正素子に前記位相分布を変化させるための電圧を供給する制御電圧発生器とを備えた光ヘッド装置であって、前記位相補正素子は鞍型に反った光記録媒体が発生する波面収差が補正できるようにそれぞれ電極が形成された一対の透明な基板と、前記基板間に挟持されベンド配向された液晶層とを備えており、前記光記録媒体が回転する回転速度の4倍程度の応答速度となって前記位相補正素子の前記印加電圧が変化するように前記制御電圧発生器が構成されていることを特徴とする光ヘッド装置。Optical recording with a light source, an objective lens for condensing the light emitted from the light source on the optical recording medium, and an optical path between the light source and the objective lens to change the phase distribution of the wavefront of the emitted light a phase correction element for correcting the wavefront aberration on the medium, an optical head apparatus and a control voltage generator for supplying a voltage for changing the phase distribution in the phase correction device, the phase correcting element saddle as wavefront aberration can be corrected for optical recording medium warped mold occurs comprises a pair of transparent substrates on which electrodes are formed respectively, and a liquid crystal layer is sandwiched bend alignment between the substrates, wherein An optical head device characterized in that the control voltage generator is configured such that the applied voltage of the phase correction element changes at a response speed of about four times the rotational speed at which the optical recording medium rotates . 一対の前記基板のうち少なくとも一方の基板の前記電極と前記液晶層との間に形成された配向膜の配向方向が、前記位相補正素子に入射する光線の直線偏光の方向と一致する請求項1に記載の光ヘッド装置 The alignment direction of an alignment film formed between the electrode and the liquid crystal layer of at least one of the pair of substrates matches the direction of linearly polarized light incident on the phase correction element. 2. An optical head device according to 1 .
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