JP4281168B2

JP4281168B2 - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JP4281168B2
Application number: JP25627299A
Authority: JP
Inventors: 琢治野村; 浩一村田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: JP2001084631A

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記録媒体の情報の記録・再生を行う光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクであるＤＶＤは、同じく光ディスクであるＣＤに比べディジタル情報が高密度で記録されており、ＤＶＤを再生するための光ヘッド装置は、光源の波長をＣＤの７８０ｎｍよりも短い６５０ｎｍまたは６３５ｎｍとしたり、対物レンズの開口数（ＮＡ）をＣＤの０．４５よりも大きい０．６にして光ディスク上に集光するスポット径を小さくしている。
【０００３】
さらに、次世代の光記録においては光源の波長を４００ｎｍ程度、ＮＡを０．６以上とすることで、より大きな記録密度を得ることが提案されている。しかし、光源の短波長化や対物レンズの高ＮＡ化が原因で、光ディスク面が光軸に対して直角より傾くチルトの許容量や光ディスクの厚みムラの許容量が小さくなる。
【０００４】
これら許容量が減少する理由は、光ディスクのチルトの場合にはコマ収差が発生し、光ディスクの厚みムラの場合には球面収差が発生するために、光ヘッド装置の集光特性が劣化して信号の読み取りが困難になることである。高密度記録において、光ディスクのチルトや厚みムラ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方式が提案されている。
【０００５】
一つの方式として、通常光ディスクの半径方向（トラッキング方向）と光軸方向（フォーカス方向）との２軸方向に移動する対物レンズのアクチュエータに、検出されたチルト角に応じて対物レンズを傾けるように傾斜用の軸を追加する方式がある。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。
【０００６】
また別の方式として、対物レンズと光源との間に備えた位相補正素子により波面収差を補正するものがある。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の許容量や光ディスク厚みムラの許容量を拡げることができる。
【０００７】
例えば、位相補正素子を用いて光ディスクのチルトを補正する上記の補正方式に特開平１０−２０２６３がある。これは、位相補正素子を構成している液晶などの複屈折性材料を挟持している一対の基板のそれぞれに、電極が分割されて形成された分割電極に電圧を供給して、複屈折性材料の実質的な屈折率を光ディスクのチルト角に応じて変化させ、この屈折率の変化により発生した透過光の位相（波面）変化により、光ディスクのチルトで発生したコマ収差を補正する方式である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した位相補正素子には、透過光の位相（波面）変化を発生させるために、異方性光学媒質である複屈折性材料に電圧を印加する分割電極を複数個形成する必要がある。また、この分割電極間には異なった電圧を供給する必要があり、分割電極の数に対応した供給電圧が必要であった。
【０００９】
また、補正したい収差の成分によって、異なる位相変化を発生させる必要がある。例えば、光ディスクの傾斜によるコマ収差のみでも、光ディスクの半径方向と接線方向の２種類の成分があり、実際の光ディスクではこれらの直交する２種類の成分の合成で収差が発生する。この２種類の収差の成分を補正するための分割電極のパターンは、分割数が非常に多くなり、配線と制御が非常に複雑になる。
【００１０】
また、分割数を少なくしてパターンを簡素化すると十分な収差補正機能が得られない。この対策として、２種類以上の別の収差成分を補正する位相補正素子を２個以上張り合わせることが考えられる。この場合特性は良いものが得られるが、２つの位相補正素子を合わせる工程が必要となり生産性がよくない。
【００１１】
【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、前記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、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に設置されて前記出射光の波面を変化させて前記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、前記位相補正素子に波面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、それぞれ透明な導電性薄膜を形成した一対の透明な基板に挟持された異方性光学媒質を備え、一対の前記導電性薄膜は、それぞれ複数個の分割電極である複数個のセグメントからなるパターンを有し、かつ、前記透明な基板面の法線方向からみて、それぞれの前記セグメントからなるパターンが異なるように形成され、さらに、２つの前記導電性薄膜の一方または両方の前記導電性薄膜の一部は、前記対物レンズに入射する光の領域と異なる位置に、前記導電性薄膜と同一の材料で線状化された線状抵抗を有し、前記線状抵抗に繋げられた電圧端子に、前記制御電圧発生器で発生させた電圧を供給し、前記線状抵抗で生じる電圧降下によって、複数個の前記セグメントのうち互いに異なる電圧が供給される前記セグメントの組み合わせが少なくとも１つ含まれることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【００１２】
また、前記透明な基板面の法線方向からみて、一対の前記導電性薄膜のうち一方の前記導電性薄膜の複数個のセグメントからなるパターンは、前記光記録媒体である光ディスクの半径方向のコマ収差を補正するパターンが形成され、他方の前記導電性薄膜の複数個のセグメントからなるパターンは、前記光ディスクの接線方向のコマ収差を補正するように、一方の前記導電性薄膜の複数個のセグメントからなるパターンを９０°回転させて一致するパターンが形成された上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１４】
また、前記制御電圧発生器が発生する電圧の波形が、２つの導電性薄膜間で位相が合っているか、または１８０度異なっている上記の光ヘッド装置を提供する。
さらに、前記導電性薄膜のシート抵抗が５０Ω／□以上である上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明における位相補正素子は、光記録媒体面上における波面収差であるコマ収差、球面収差、非点収差の補正を少ない数の制御電圧発生器で行うことができる。
以下では、コマ収差の補正、特に光ディスクの半径方向と接線方向の２種類のコマ収差の成分の補正を行う場合について説明する。
【００１６】
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、光源である例えば半導体レーザ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により平行光となり、位相補正素子４を透過後、立ち上げミラー１１で９０°方向に反射され、４分の１波長板５を透過し、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。ここで、位相補正素子４を構成している一対の基板はともに透明である。
【００１７】
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、立ち上げミラー１１、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。前述の半導体レーザ１からの出射光が光ディスク８により反射される際、光ディスクの面上に記録された情報により反射光は振幅変調され、光検出器９により光強度信号として記録情報を読み取ることができる。
【００１８】
図１では、立ち上げミラー１１を使用し、半導体レーザ１より出射した光の光路を変更したが、立ち上げミラー１１を使用せずはじめから半導体レーザ１からの出射光の方向を光ディスク８の面に垂直となるようにしてもよい。
本発明で用いる異方性光学媒質には、ニオブ酸リチウムなどの光学結晶や液晶などが使用できる。異方性光学媒質として液晶を用いることは、例えば６Ｖ程度の低い電圧によって実質的な屈折率が容易にかつ電圧の大きさに応じて連続的に制御できて好ましい。さらに、ニオブ酸リチウムなどの光学結晶などと比べて量産性が高く好ましい。したがって以下では、異方性光学媒質として液晶の材料を使用する場合を説明する。
【００１９】
使用する液晶材料は、ディスプレイ用途などに用いられるネマティック液晶がよく、カイラル剤の添加によりツイストさせてもよい。
また、使用する基板の材料としては、ガラス、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などが使用できるが、耐久性などの点からガラスの基板が好ましい。したがって、以下では、基板の材料として、ガラスを使用する場合を説明する。
【００２０】
図２は本発明における位相補正素子の一例を示す断面図である。
ガラス基板２１ａ、２１ｂが、例えばエポキシ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例えば樹脂の表面に金などを被膜した導電性スペーサが含有されている。
ガラス基板２１ａの液晶セルの内側表面には、内側表面から電極２４ａ、シリカなどを主成分とする絶縁膜２５ａおよび配向膜２６ａがこの順で被膜されており、またガラス基板２１ｂの液晶セルの内側表面にも、同様に電極２４ｂ、シリカなどを主成分とする絶縁膜２５ｂおよび配向膜２６ｂがこの順で被膜されている。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。
【００２１】
本発明では電極とは、透明な導電性薄膜より形成されるものをいう。
電極２４ａは電極引出部２７で接続線によって位相補正素子制御回路と接続できるようパターン配線されている。また電極２４ｂは前述の導電性スペーサによりガラス基板２１ａ上に形成された電極２４ａと電気的に接続されており、したがって、電極引出部２７で接続線によって位相補正素子制御回路と接続できる。液晶セル内部には液晶２３が充填されており、図２に示した液晶分子２８は、一方向に配向されたホモジニアス配向の状態にある。電極２４ａ、２４ｂの材質は両基板を透明としているために、透過率が高い方が望ましく、ＩＴＯなどの透明導電膜を使用すればよい。
【００２２】
図３は、本発明におけるコマ収差補正用の位相補正素子のセグメントのパターンの一例を示す図であり、（１）は一方の基板用の模式的平面で、（２）は他方の基板用の模式的平面である。
まず、一方の基板の導電性薄膜のみにセグメントを形成し、他の基板の電性薄膜にはセグメントを形成しない場合を説明する。図２の例えば電極２４ａをフォトリソグラフィー技術などを用いて図３（１）の５つの分割電極である５つのセグメントに分割する。それぞれのセグメント(１０１〜１０５)に外部から、例えば別々の電圧を供給できるようにする。このように、導電性薄膜を複数のセグメントに分割して、異方性光学媒質の異なる位置に異なる電圧を供給するための電圧供給手段を設けた。
【００２３】
これは、電圧供給手段として導電性薄膜を複数のセグメントに分割した例であるが、分割せずに比較的抵抗の高い導電性薄膜に複数個の給電点（部）を設けて電圧供給手段とするなどの方法もある。以下では、複数個に分割した分割電極であるセグメントの場合について説明する。
【００２４】
コマ収差の場合には、光学シミュレーションの結果、各セグメントに供給する電圧が、以下のような関係を満たすとき、収差を補正する効果に優れるので好ましい。
【００２５】
Ｖ₁₀₁＝Ｖ₁₀₄、Ｖ₁₀₂＝Ｖ₁₀₅、Ｖ₁₀₃はＶ₁₀₁とＶ₁₀₂との間の電圧である。特にここではＶ₁₀₃＝（Ｖ₁₀₁＋Ｖ₁₀₂）／２の場合について説明する。
ここで、Ｖ₁₀₁〜Ｖ₁₀₅はそれぞれセグメント１０１から１０５まで供給する電圧を示す。セグメントに電圧を供給する場合、導電性薄膜の一部が線状化された線状抵抗が形成されてこの線状抵抗に繋げられた電圧端子に電圧が供給される。
セグメントが形成されていない導電性薄膜は共通電極となっている。
【００２６】
図４は、本発明におけるコマ収差補正用の位相補正素子のセグメントのパターンと線状抵抗を含む配線図の一例を示す図であり、（１）は一方の基板用の模式的平面図で、（２）は他方の基板用の模式的平面である。
図４（１）に示すように配線し線状抵抗を用いると、抵抗の電圧降下により所望の中間電圧を作製することができこの中間電圧Ｖ₁₀₃をセグメントに供給することができ、必要とする発生電圧は３つではなく、Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂の２つである。
【００２７】
ここで、図示した抵抗は、位相制御素子の外部に取り付けてもよいが、外部に抵抗を用いた場合には、位相制御素子からの取りだし線数の増加と外部に抵抗を実装することによる作業工程数の増加となる。
これに対し、位相制御素子内部の基板に線状抵抗として内蔵する方が部品点数を減らすことができる。この抵抗は、ＩＴＯなどの透明な導電性薄膜をパターニングするなどして作製でき、しかもこのパターニングは、この導電性薄膜を分割する工程と同時に行うことができるので作製の工程数を減らすことができる。
【００２８】
このときの薄膜の抵抗値は１００Ω以上が好ましい。さらに位相制御素子の消費電力を下げるためには１０ｋΩ以上がより好ましい。これらの１０ｋΩ程度の抵抗を作製する場合、透明な導電性薄膜のシート抵抗が低いと細く長い線を作製する必要があり、長くすることで線状抵抗が基板内にしめる面積が増えることや、細くすることで作製時の断線による歩留まり低下が生じやすい。このため、透明な導電性薄膜のシート抵抗は５０Ω／□以上が好ましく、さらには２００Ω／□以上が好ましい。例えば３００Ω／□のＩＴＯ膜（１５ｎｍ厚）を用いた場合１０ｋΩの線状抵抗は、幅が３０μｍで長さが１ｍｍの細線をＩＴＯ膜にパターニングして作製できる。このとき線状抵抗は直線状の抵抗を複数回数折り曲げる形状として作製してもよい。
ここで、シート抵抗の単位Ω／□は、正方形の薄膜が有する抵抗を意味する。
【００２９】
光ディスクの傾斜によるコマ収差の場合、円形の光ディスクの半径方向と接線方向の２種類のコマ収差の成分があり、実際の光ディスクではこれらの直交する２種類の成分の合成で収差が発生する。この２種類の収差成分を補正するためのセグメントのパターンは、一般に分割数が非常に多くなり、配線と制御が極めて複雑になる。
【００３０】
また、分割数を少なくして簡素化すると十分な収差補正機能が得られない。このため、２種類以上の異なるコマ収差成分を補正する位相補正素子を２個以上張り合わせることが考えられる。張り合わせる場合、特性はよいものが得られるが２つ以上の位相補正素子が必要となり生産工程数が増加する。
【００３１】
本発明では一対の基板にそれぞれの複数個のセグメントを形成してコマ収差の成分を補正する。
したがって次に、両方の基板の電性薄膜にセグメントを形成する場合を説明する。このときのセグメントのパターンして上述のように図３（１）と図３（２）があり、図２の電極２４ａと電極２４ｂをそれぞれフォトリソグラフィー技術などを用いて図３（１）と図３（２）のパターンでそれぞれ５つのセグメントに分割する。そしてそれぞれのセグメント、すなわち電極２４ａのセグメント(１０１〜１０５）、電極２４ｂのセグメント（２０１〜２０５)に外部から例えば別々の電圧を供給できるようにする。
【００３２】
このコマ収差補正の場合には、光学シミュレーションの結果、各セグメントに供給する電圧が、以下のような関係を満たすとき、収差を補正する効果に優れるので好ましい。
Ｖ₁₀₁＝Ｖ₁₀₄、Ｖ₁₀₂＝Ｖ₁₀₅、Ｖ₁₀₃＝（Ｖ₁₀₁＋Ｖ₁₀₂）／２、Ｖ₂₀₁＝Ｖ₂₀₄、Ｖ₂₀₂＝Ｖ₂₀₅、Ｖ₂₀₃＝（Ｖ₂₀₁＋Ｖ₂₀₂）／２。
【００３３】
ここで、Ｖ₁₀₁〜Ｖ₁₀₅、Ｖ₂₀₁〜Ｖ₂₀₅はそれぞれセグメント１０１から１０５まで、２０１から２０５までに供給する電圧を示す。このとき図４に示すようにジグザグ状で線状化された線状抵抗を用いると、必要となる配線数はＶ₁₀₁、Ｖ₁₀₂、Ｖ₂₀₁、Ｖ₂₀₂用の４本となる。この図４で示した抵抗は、位相補正素子の外部に取り付けてもよいが、前述のように素子内部に線状抵抗として内蔵する方が部品点数を減らすことができて好ましい。さらにこの抵抗は、それぞれの基板内に作製することで抵抗を作製するスペースが、各基板に配分され、各基板を小さくできるので好ましい。
【００３４】
次にこの位相補正素子の駆動方法について説明する。４つのセグメントに入力するそれぞれの電圧Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂、Ｖ₂₀₁、Ｖ₂₀₂の波形は矩形状で、山と谷すなわち高電圧時と低電圧時の時間幅が等しい変調電圧であり、さらに電圧の時間平均が、供給する各セグメント間（電圧間）で概ね等しいことが好ましい。
【００３５】
この理由は、液晶はほぼ絶縁体であるが、長時間一定の向きの電圧が印加されると電気分解するなどして信頼性が劣化する。このことは、交流（矩形波）電圧であり向きの異なる電圧であっても、山の高さと谷の深さが異なって（振幅が異なって）いれば交流電圧に直流成分、すなわち時間的に不変の電圧部分、を含むこととなりわずかであるが信頼性が劣化する。
【００３６】
直流成分をなくす駆動方法は、両基板上の電極（セグメント）に供給する電圧の符号を時間的に反転し（交流とし）、さらに各電圧の時間平均を等しくすることである。また、交流の波形としては矩形が好ましい。さらに、対向する基板上の電極（セグメント）間に供給する電圧は、位相差がないか、または位相が１８０度異なるものが望ましい。この２つの電圧の位相が１８０度異なる場合の電圧の波形例を図６に示した。この図６中、セグメント１０１に供給した電圧の時間変化（図６（１））とセグメント２０１に供給した電圧の時間変化（図６（２））を示した。さらに、この２つの電圧の時間変化の差を図６（３）に示した。この電圧の差が図５に示したセグメント１０１と２０１との重なりの部分に供給される電圧の差となり、実効的に液晶を駆動する電圧となる。この電圧の絶対値は時間とともに振動せず一定の値を得ることができ、液晶を透過する光の位相差も変動しない。
【００３７】
しかし、２つの電圧に位相差があり、それが１８０度でない場合には、２つの電圧の差は時間とともに振動することになり、絶対値は一定とならない。一般に表示素子として用いられる液晶素子の場合には、このように時間とともに振動する駆動方法が多く用いられる。この２つの電圧間で位相をずらせることで、２つの電圧の位相差に基づく実効的な電圧（電圧のＲＭＳ値）が変化しこれを応用して表示の階調操作などを行う。このとき、上述のように電圧差の絶対値も周期的に変化しているが、人間の目には残像としてその平均値だけが感じられるため問題はない。
【００３８】
一方、光ヘッド装置に用いる場合には、周波数が極めて高くない限り、この電圧差の絶対値の時間変化により位相補正素子内の液晶分子が応答すると、必要とする光の位相差が時間とともに変化し、光ディスクの再生信号に重畳して再生信号のノイズとなり好ましくない。このため、光ヘッド装置に用いる場合には、電圧差の絶対値が時間とともに振動しないように、前述のように２つの電圧の位相差の条件と絶対値の条件を満たす駆動方法が好ましい。
また、対向する基板上の電極に供給する電圧の位相差を１８０度とした方が、位相補正素子への供給電圧を小さくできてさらに好ましい。
【００３９】
対向する基板上に、電圧供給手段として異なる種類の収差補正用のセグメントを形成した場合について詳しく説明する。
前述のように図３では、互いに直交する２種類のコマ収差補正用のセグメントを対向させて液晶セルとした。このとき光ディスクの半径方向のコマ収差量と接線方向のコマ収差量を独立に制御できることが好ましい。本発明の光ヘッド装置における駆動方式を用いれば独立に制御できる。さらに、線状抵抗を用いることで素子外への取り出し電極数が減らせるので好ましい。
【００４０】
供給する電圧波形は図６に示したものであり、またＶ₁₀₁とＶ₁₀₂の平均値がＶ₁₀₃、Ｖ₂₀₁とＶ₂₀₂の平均値がＶ₂₀₃となるように線状抵抗を設定した。
表１に半径方向および接線方向のそれぞれの光ディスクの傾きに対する供給電圧の一例を示した。ここで、表１は光ディスク傾きと各電圧のＶ_H（最大値）、Ｖ_L（最少値）の関係を示している。この表にしたがって説明する。
【００４１】
セグメント１０１と２０１との重なった部分でＶ₁₀₁とＶ₂₀₁の電圧が液晶に印加される。つまり、図６（１）の電圧をＶ₁₀₁とし、図６（２）の電圧をＶ₂₀₁としたとき、１０１と２０１の重なり合った部分には、図６（３）の電圧差（電圧）が発生する。例えば、光ディスクの傾きが半径方向、接線方向とも０度の時には、表１のように、Ｖ_H101＝３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝１．７５Ｖ、Ｖ_H201＝３．２５Ｖ、Ｖ_L201＝１．７５Ｖ（Ｖ₁₀₁とＶ₂₀₁の電圧の時間平均はともに２．５Ｖ）とする。そのときの両基板間（電極間）の電圧差は、±１．５Ｖとなり電圧差の絶対値は１．５Ｖであって時間的に変化しない。
【００４２】
次に、光ディスクの半径方向にのみ０．８度の光ディスクの傾きがある場合に、半径方向のコマ収差を補正するためにセグメント２０１と２０２の間の電圧を変化させる。
例えば、Ｖ_H101＝Ｖ_H102＝３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝Ｖ_L102＝１．７５Ｖ、Ｖ_H201＝４．７３Ｖ、Ｖ_H202＝３．２５Ｖ、Ｖ_L201＝０．２７Ｖ、Ｖ_L202＝１．７５Ｖとする。
【００４３】
このとき、２０１のセグメントのところでは、両基板間（電極間）の電圧差は、２．９８Ｖ（＝３．２５−０．２７＝４．７３−１．７５）、２０２のセグメントのところでは、２Ｖとなり、中間のセグメント２０３の部分には、透明電極で構成された線状抵抗の電圧降下により、電圧がＶ₂₀₁とＶ₂₀₂の中間値（Ｖ_HおよびＶ_L同士で）となる。このように、両基板間（電極間）の電圧をセグメントにより変えることができる。
【００４４】
また、さらに半径方向の光ディスクの傾きに加え接線方向にも光ディスクが傾いた場合には、Ｖ₂₀₁、Ｖ₂₀₂は上記と同じ電圧を供給し、Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂のみを表１の値、すなわちＶ_H101＝４．７３Ｖ、Ｖ_H102＝３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝０．２７、Ｖ_L102＝１．７５Ｖ、Ｖ_H201＝４．７３Ｖ、Ｖ_H202＝１．７５Ｖ、Ｖ_L201＝０．２７Ｖ、Ｖ_L202＝１．７５Ｖとすることで、両方向の光ディスクの傾きに対処できた。半径・接線の両方向の光ディスクの傾きに対応できる。
したがって、表１に示された電圧を用いることで、光ディスクの半径方向と接線方向の波面収差を独立に、しかも加算的に容易に補正できる。
【００４５】
【表１】

【００４６】
図３に示したセグメントのパターンは主にコマ収差を補正するためのものであり、例えば光ディスクがチルトした場合でも、位相補正素子に適切な電圧を供給することにより良好な光ディスクからの再生信号を得ることができる。また、セグメントのパターンを図７のようにすることで、球面収差や非点収差を補正できる。
【００４７】
図７（１）は主に球面収差を補正する場合のセグメントのパターンの一例を示す模式的平面図である。この場合、光ディスクの厚みが変化しても、位相補正素子に適切な電圧を供給することにより良好な再生信号を得ることができる。図７（２）は主に非点収差を補正する場合のセグメントのパターンの一例を示す模式的平面図である。この場合、半導体レーザ自体や他の光学部品により発生する非点収差を補正できるため光ディスクからの良好な再生信号を得ることができる。
【００４８】
上記のように、補正する波面収差に応じたセグメントのパターンを形成して、セグメント間にギャップを設けることがセグメント間の絶縁性の点から好ましいが、広すぎると光の透過率が低下する。ギャップを７μｍ以下にすることにより、実質的に透過率が高い位相補正素子を得ることができる。
【００４９】
【実施例】
本実施例では図１に示す光ヘッド装置により光ディスク８に記録された情報を再生する。光ヘッド装置には図２に示す構成の位相補正素子４が組み込まれており、光ディスクがチルトしていたので、光検出器９で得た信号を位相補正素子制御回路１０にて処理し、光ディスク８の半径方向のチルト量に応じた電圧を発生させ、位相補正素子４を駆動させた。
【００５０】
位相補正素子４は、厚み０．５ｍｍの無アルカリ性のガラス基板２１ａ、２１ｂとエポキシを主成分とするシール材２２により構成される液晶セル構造を有しており、シール材２２に含有されたガラス製のスペーサにより液晶セルの間隔が４．６μｍとなっている。液晶セルの内部には常光屈折率と異常光屈折率の差が０．２のネマティック液晶が充填されており、ガラス基板２１ａ、２１ｂの表面に施されたポリイミドの配向膜２６ａ、２６ｂにより図２に示す紙面左右方向に液晶分子２８が配向している。
【００５１】
また、配向膜２６ａ、２６ｂとガラス基板の間には絶縁膜２５ａ、２５ｂ、ＩＴＯのセグメントからなる電極２４ａ、２４ｂが形成されており、電極２４ａ、２４ｂは電極引出部２７において位相補正素子制御回路１０と接続されている。電極２４ａは図３（１）のように光ディスクの接線方向の傾斜に基づくコマ収差を補正するセグメントを形成し、さらに図４（１）のような線状抵抗をＩＴＯの透明な導電性薄膜をパターニングすることで作製した。
【００５２】
このとき用いたＩＴＯ膜のシート抵抗は３００Ω／□であり、幅３０μｍで長さ１ｍｍの折り曲げられた抵抗線（線状抵抗）とした。また、１つの導電性薄膜の抵抗は約１０ｋΩであり合計２個の線状抵抗を直列に接続した。この接続により、電極端子１０１ａと１０２ｂにのみ電圧を供給することで電極２４ａの全てのセグメントに電圧が供給できた。
【００５３】
また、電極２４ｂは図３（２）のように光ディスクの半径方法の傾斜に基づくコマ収差を補正するセグメントを形成し、さらに図４（２）のような線状抵抗をＩＴＯの透明な導電性薄膜をパターニングすることで作製した。このとき用いたＩＴＯのシート抵抗は前述の電極２４ａと同様に３００Ω／□であり、幅３０μｍで長さ１ｍｍの折り曲げられた抵抗線とした。このとき１つの線状抵抗は約１０ｋΩであり合計２個の線状抵抗を直列に配置した。この設置で、電極端子１０１ａと１０２ｂにのみ電圧を供給することで電極２４ｂの全てのセグメントに電圧が供給できた。
【００５４】
また図２のように、この２枚の基板２１ａと２１ｂを導電性ビーズを混合したシール材２２で接合し、シール材２２が基板２１ａと２１ｂとに接触する部分のうち、上下基板の対応する接触する部分に電気的接触をとるための電極を作製した。この電極によりシール材に混合した導電ビーズと通じて両基板２１ａと２１ｂとを電気的に接続し、基板２１ｂのセグメント１０１〜１０５にＶ₂₀₁とＶ₂₀₂の電圧を供給できる。これにより、基板２１ａ上の電極引出部２７部の透明電極側にフレキシブル回路基板を熱圧着することで、必要な位相補正素子のセグメント１０１〜１０５とセグメント２０１〜２０５用の駆動電圧Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂、Ｖ₂₀₁、Ｖ₂₀₂を供給できた。
【００５５】
位相補正素子のこれらのセグメントを含む最外周円の直径は４ｍｍであり、対物レンズに入射する光はこのセグメントを含む円内を透過する際に、セグメント１０１〜１０５まで、およびセグメント２０１〜２０５の各々に供給された電圧値に応じた位相シフトを光のそれぞれの領域で受けた。
【００５６】
次に、供給する電圧について説明する。
本実施例では、液晶セルの対向する基板間（電極間）に供給する電圧が１．５Ｖから３．５Ｖまでの間で、光の位相が概ね電圧に対して直線的に変化する電圧を液晶セルに印加することで透過光の位相差を発生できた。
【００５７】
位相補正素子の駆動電圧波形は、図６に示した波形であった。電圧Ｖ₁₀₃はＶ₁₀₁とＶ₁₀₂との平均値、電圧Ｖ₂₀₃はＶ₂₀₁とＶ₂₀₂との平均値となるように線状抵抗を設定した。また、電圧の波形は矩形状で山と谷の時間幅が等しく、電極２４ａのセグメント１０１〜１０５に供給する電圧Ｖ₁₀₁およびＶ₁₀₂と、電極２４ｂのセグメント２０１〜２０５に供給する電圧Ｖ₂₀₁およびＶ₂₀₂との位相を１８０度ずらせた。また、電圧Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂、Ｖ₂₀₁、Ｖ₂₀₂の時間平均は２．５Ｖで同じ値にすることで、位相補正素子の液晶に印加される電圧の直流成分をなくした。
【００５８】
表１に基づいて、本実施例をさらに説明する。
セグメント１０１と２０１の重なった部分に電圧Ｖ₁₀₁とＶ₂₀₁との電圧差が液晶に印加される。つまり、図６（１）の電圧をＶ₁₀₁とし、図６（２）の電圧をＶ₂₀₁としたとき、セグメント１０１と２０１の重なり合った部分には、Ｖ₁₀₁とＶ₂₀₁との差である図６（３）の電圧差が発生する。例えば、光ディスクの傾きが半径方向・接線方向ともにないときには、表１のように、Ｖ_H101＝３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝１．７５Ｖ、Ｖ_H201＝３．２５Ｖ、Ｖ_L201＝１．７５Ｖ（Ｖ₁₀₁とＶ₂ ₀₁の電圧の時間平均はともに２．５Ｖ）とする。このときの両基板間（電極間）の電圧差は、±１．５Ｖとなり電圧差の絶対値は１．５Ｖであり時間的に変化しない。
【００５９】
次に、光ディスクの半径方向にのみ０．８度の光ディスクの傾きがあるときの電圧としては、半径方向のコマ収差を補正する電圧Ｖ₂₀₁とＶ₂₀₂を以下のように設定した。Ｖ_H101＝Ｖ_H102＝３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝Ｖ_L102＝１．７５Ｖ、Ｖ_H201＝４．７３Ｖ、Ｖ_H202＝３．２５Ｖ、Ｖ_L201＝０．２７Ｖ、Ｖ_L202＝１．７５Ｖ。
【００６０】
このとき、セグメント２０１の位置には、両基板間（電極間）の電圧差は２．９８Ｖ（＝３．２５−０．２７＝４．７３−１．７５）、セグメント２０２の位置には、電圧差は２Ｖとなり、中間のセグメント２０３の位置には、透明な導電性薄膜で形成された線状抵抗の電圧降下により、電圧がＶ₂₀₁とＶ₂₀₂の平均値となる。このように、電極間電圧差をセグメントに応じて変えることができた。
【００６１】
また、さらに半径方向の光ディスクの傾きに加え接線方向にも光ディスクが傾斜したときには、電圧Ｖ₂₀₁、Ｖ₂₀₂は上記と同じ電圧とし、電圧Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂のみを表１の値、すなわちＶ_H101＝４．７３Ｖ、Ｖ_H102＝３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝０．２７、Ｖ_L102＝１．７５Ｖ、Ｖ_H201＝４．７３Ｖ、Ｖ_H202＝１．７５Ｖ、Ｖ_L201＝０．２７Ｖ、Ｖ_L202＝１．７５Ｖとすることで、両方向の光ディスクの傾きに対処できた。
【００６２】
したがって、表１に示された電圧を用いることで、光ディスクの半径方向と接線方向の波面収差を独立に、しかも加算的に容易に補正できた。
この位相補正素子を用いることで半径・接線方向それぞれの傾斜を持つ光ディスクに対して適切な電圧を選択することにより、光ディスクの再生信号は良好となり再生信号のノイズとなるジッターを改善することができた。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の位相補正素子を装着した光ヘッド装置においては、位相補正素子の基板上の導電性薄膜の一部を使用して線状抵抗を形成することにより、位相補正素子駆動用の電源の数を減らすことができ装置の小型化が図れる。
また、導電性薄膜の複数の電圧供給手段に供給する矩形状の電圧の山と谷の時間幅を等しくし、かつ電圧の時間平均値をそれぞれ等しくすることにより、光ディスクの再生信号にノイズのない良好な信号を得ることができる。
【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の一例を示す概念的断面図。
【図２】本発明における位相補正素子の一例を示す断面図。
【図３】本発明におけるコマ収差用の位相補正素子の電極パターンの一例を示す図、（１）一方の基板用模式的平面、（２）他方の基板用模式的平面。
【図４】本発明におけるコマ収差補正用の位相補正素子のセグメントのパターンと線状抵抗を含む配線図の一例を示す図、（１）一方の基板用の模式的平面、（２）他方の基板用の模式的平面。
【図５】図３（１）、図３（２）の電極パターンの重なりの部分を示す平面図。
【図６】２つの電圧の位相が１８０度異なる場合の電圧の波形例を示す概念図、（１）一方のセグメント（１０１）に供給した電圧の時間変化を示す概念図、（２）他方のセグメント（２０１）に供給した電圧の時間変化を示す概念図、（３）（１）および（２）の２つの電圧の時間変化の差を示す概念図。
【図７】球面収差および非点収差を補正する場合のセグメントのパターンを示す模式的平面図、（１）主に球面収差の場合の一例の模式的平面図、（２）主に非点収差の場合の一例の模式的平面図。
【符号の説明】
１：半導体レーザ
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
１１：立ち上げミラー
２１ａ、２１ｂ：ガラス基板
２２：シール材
２３：液晶
２４ａ、２４ｂ：電極
２５、４２：絶縁膜
２６、４３：配向膜
２７：電極引出部
２８、４４：液晶分子
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５：セグメント
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５：セグメント
１０１ａ、１０２ａ、２０１ａ、２０２ａ：電極端子

Claims

光源と、
前記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、
前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に設置されて前記出射光の波面を変化させて前記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、
前記位相補正素子に波面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、それぞれ透明な導電性薄膜を形成した一対の透明な基板に挟持された異方性光学媒質を備え、
一対の前記導電性薄膜は、それぞれ複数個の分割電極である複数個のセグメントからなるパターンを有し、かつ、前記透明な基板面の法線方向からみて、それぞれの前記セグメントからなるパターンが異なるように形成され、
さらに、２つの前記導電性薄膜の一方または両方の前記導電性薄膜の一部は、前記対物レンズに入射する光の領域と異なる位置に、前記導電性薄膜と同一の材料で線状化された線状抵抗を有し、
前記線状抵抗に繋げられた電圧端子に、前記制御電圧発生器で発生させた電圧を供給し、前記線状抵抗で生じる電圧降下によって、複数個の前記セグメントのうち互いに異なる電圧が供給される前記セグメントの組み合わせが少なくとも１つ含まれることを特徴とする光ヘッド装置。
前記透明な基板面の法線方向からみて、一対の前記導電性薄膜のうち一方の前記導電性薄膜の複数個のセグメントからなるパターンは、前記光記録媒体である光ディスクの半径方向のコマ収差を補正するパターンが形成され、
他方の前記導電性薄膜の複数個のセグメントからなるパターンは、前記光ディスクの接線方向のコマ収差を補正するように、一方の前記導電性薄膜の複数個のセグメントからなるパターンを９０°回転させて一致するパターンが形成された請求項１に記載の光ヘッド装置。
前記制御電圧発生器が発生する電圧の波形が矩形状であり、矩形の山と谷の時間幅が等しく、かつ対向する基板間のそれぞれの前記セグメントに供給されるそれぞれの電圧の時間平均が等しい請求項１または請求項２に記載の光ヘッド装置。
前記制御電圧発生器が発生する電圧の波形が、２つの前記導電性薄膜間で位相が合っているか、または１８０度異なっている請求項１〜３いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
前記導電性薄膜のシート抵抗が５０Ω／□以上である請求項１〜４いずれかに１項に記載の光ヘッド装置。