JP4337255B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents

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し、詳しくは、位相補正液晶素子を搭載した光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録媒体に光学的な情報の記録・再生を行う光ヘッド装置は、光源からの出射光を対物レンズによって光記録媒体に集光して、情報の記録・再生を行っている。このとき、出射光を所望のサイズまで充分に集光することが必要であり、また光記録媒体に反りなどがあると光記録媒体からの反射光に収差が発生する。この収差を補正して充分な集光特性を得るために、通常は位相補正液晶素子などを搭載した光ヘッド装置が使用される。しかし、現状では位相補正液晶素子の小型化、軽量化が充分ではなく光ヘッド装置設計の制約となっていた。
【０００３】
従来の電極取り出し方法により作製された、図７の位相補正液晶素子（（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図）は、２枚の基板１１１と基板１１２との間に液晶を封入して作製され、基板１１１より外形寸法の大きい基板１１２の接続部１１３に、信号線１１４が接続される。位相補正液晶素子が小型になるほど、接続部１１３の位相補正液晶素子に対する面積比率が大きくなるため、位相補正液晶素子を容易に小型化、軽量化できなかった。
【０００４】
アクチュエータに設置された対物レンズは、光記録媒体上の適正な位置に出射光を集光させるため、アクチュエータにより随時適正位置に移動し保持されている。そのため、光ヘッド装置内で対物レンズと位相補正液晶素子を別々に配置した場合、両者の光軸がずれることにより位相補正効果が不充分となる。したがって、対物レンズと位相補正液晶素子とは、対物レンズが移動しても光軸がずれないよう一体化することが好ましい。しかし、対物レンズと位相補正液晶素子とを一体化する場合、アクチュエータの動きを阻止しないように、一体化したものが均等な重量配分となるよう接続部１１３を位相補正液晶素子の両側に設置する必要がある。位相補正液晶素子の小型化には両側への接続部の設置は好ましくなく、容易に対物レンズと位相補正液晶素子との一体化ができなかった。
【０００５】
さらに、接続部１１３には透明パターン電極１１５が形成されており、外部からの給電部材である信号線を接続する場合、接続方式が導電性接着剤の使用などに限られ、製造工程の要求に合わせた接続材料や接続方式の自由な選択ができなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の各問題を解決した、位相補正液晶素子を備えた光ヘッド装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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に設けられた出射光の波面を変化させる位相補正液晶素子と、波面を変化させるための電圧を位相補正液晶素子へ出力する位相補正素子制御回路とを備えた、光記録媒体の情報の記録・再生を行う光ヘッド装置において、前記位相補正液晶素子は、液晶層を挟持している同形同大の矩形状かつ４角が重ねられた一対の基板と、前記一対の基板の４つの角部のうち少なくとも２つの角部において、一方の基板上の他方の基板に面する側に配設された給電部材と、を備えており、前記給電部材が配設された角部における他方の基板が前記給電部材と接触しないように切除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】
本発明は、光源からの出射光を光ディスクなどの光記録媒体へ集光して入射するとき、入射光の位相を補正するための位相補正液晶素子を搭載した光ヘッド装置に関するものである。
【０００９】
図６に示した本発明の光ヘッド装置の一例は、光記録媒体である光ディスク１２８に記録された情報を再生するためのものである。光源１２１（例えば半導体レーザ）からの出射光はコリメートレンズ１２３により平行光となり、位相補正液晶素子１２４を透過後、４分の１波長板１２５を透過し、アクチュエータ１２７に設置された対物レンズ１２６により光ディスク１２８上に集光される。ここで、位相補正液晶素子１２４を構成している一対の基板はともに透明である。
【００１０】
集光された光は光ディスク１２８により反射され、対物レンズ１２６、４分の１波長板１２５、位相補正液晶素子１２４、コリメートレンズ１２３を順次先程とは逆方向に透過した後、図６では省略したがホログラム回折格子や偏光性ビームスプリッタにより光路を変え光検出器１２９に入射する。光源１２１からの出射光が光ディスク１２８により反射されるとき、光ディスク１２８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１２９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。
【００１１】
光検出器１２９より得られる光ディスク１２８の、例えば再生信号の強度が最適となるように、位相補正素子１２４に向けて制御電圧発生手段である位相補正素子制御回路１３０から電圧が出力される。位相補正素子制御回路１３０より出力される電圧は、光ディスクの厚さ偏差量やチルト量または対物レンズのシフト量に応じた電圧であり、位相補正液晶素子１２４の電極に印加する実質的に変化する電圧となる。
【００１２】
本発明の光ヘッド装置に搭載する位相補正液晶素子は、２枚の例えばガラス基板の注入口部を除いた周辺部をシール材によりシールしてセルを形成し、そのセル中に注入口より液晶を注入、配向させ、最後に注入口を封止して作製する。２枚のガラス基板の内側の面には、液晶に電圧を印加して駆動させるための電極が形成されている。
【００１３】
本発明における位相補正液晶素子は、液晶層を挟持している一対の基板を有しており、一対の基板は同形同大の矩形状で、それぞれの基板の４角が重ねられている。同大とは、面積が等しいという意味である。そして、一対の基板の４つの角部のうち少なくとも２つの角部において、一方の基板上であって他方の基板に面する側には給電部材が配設されていて、また給電部材が配設された角部における他方の基板が給電部材と接触しないように、他方の基板の角部が切除されている。
【００１４】
切除された角部（以下、切除部という）の数は２個でもよいし、３個でも４個でもよい。その数は状況に合わせて選択すればよい。ただし、重量配分を均等としたい場合は２個または４個が好ましい。
【００１５】
１枚の基板に切除部を設ける場合、２個のときは対角部線上にある２個所でもよいし、隣接する２個所でもよいが、対角部線上にある方が重量配分を均等にできて好ましい。３個のときは任意の３個所でよい。また、２枚の基板に別れて設けられてもよい。２個のとき、各基板にそれぞれ１個所で１枚の基板の場合と同様な位置関係で、また３個のとき、一方の基板に２個所で他方の基板に１個所、１枚の基板の場合と同様な位置関係であればよい。４個のとき、各基板に２個所ずつ、または一方の基板に３個所で他方の基板に１個所設ければよい。１枚の基板としたとき異なる４角の位置にあれば、４個所は２枚の基板間でどのように選択されていてもよい。
【００１６】
本発明の光ヘッド装置に搭載する位相補正液晶素子は、素子外形寸法の縦と横の辺の長さの比（縦横比）を１とし正方形に近づけることが好ましく、矩形状の素子に内接する円の面積を最大に、すなわち入射光の光束径を最大にできる。したがって、位相補正性能に関与する光学的有効面積を最大にできる。縦横比が１から大きくずれる場合の素子の表面積が、縦横比が１の場合の素子の表面積と同じであっても、上記の光学的有効面積が小さくなる。したがって、縦横比は０．７〜１．３の範囲の値であればよい。
【００１７】
本発明の光ヘッド装置では、アクチュエータに固定された対物レンズが移動した場合、対物レンズと位相補正液晶素子との光軸がずれないように位相補正液晶素子が固定されていることが好ましい。固定されていると、光軸ずれに起因する位相ずれが発生せず、位相補正液晶素子はその効果を充分に発揮できる。
【００１８】
本発明の光ヘッド装置に搭載する位相補正液晶素子では、一方の基板の切除部に対向する他方の基板の角部には、液晶駆動用の平面電極と導電接続されている給電用電極として金属製電極が形成されていることが好ましい。金属製電極の場合、給電部材を設置するとき種々の方法が適用できる。給電部材は、外部から給電用電極に電圧を供給する手段であり、導電性の材料により形成された、例えば線状、箔状のもの、またはフレキシブル印刷配線基板などである。給電用電極への給電部材の設置方法は、圧着、溶接、ハンダ付け、または導電性接着材や異方性接着剤を用いた接着などがある。基板の切除部は、これら給電部材が配設される空間となっている。
【００１９】
本発明における図１の位相補正液晶素子（（ａ）平面図、（ｂ）側面図）においては、位相補正液晶素子を構成している重ねられた基板の角部１０１、１０２に対応する、基板１０３側の２個所の角部を切除している。そして、切除部を有していない方の基板の角部１０１、１０２に対応するところには、給電用電極１０５が形成されており、この給電用電極１０５に給電部材１０６である配線が固定されている。
切除部が２個であるとき、角部が切除される基板は２枚のうちのいずれかの一方とすると、給電部材形成のとき作業性が向上するので好ましい。
【００２０】
位相補正液晶素子の露出した給電用電極１０５はＩＴＯの透明薄膜、金属薄膜などからなり、位相補正液晶素子を構成する基板全面に形成された薄膜の電極の一部を露出する構造でもよい。
【００２１】
図２は、本発明の光ヘッド装置に搭載される位相補正液晶素子の面上の光学的有効領域を示している。光学的有効領域２０１とは、位相補正液晶素子において光源からの出射光が通過し、位相補正効果を発生する部分である。光学的有効領域の大きさは対物レンズの大きさを超えることはなく、通常は対物レンズの直径より小さい円の内側である。
【００２２】
また、対物レンズである集光レンズ３０２は、レンズを保持する集光レンズホルダ３０３に搭載され、集光レンズ３０２と上記の位相補正液晶素子３０１とが、図３（（ａ）平面図、（ｂ）側面図）に示すように一体化されている。したがって、光学的有効領域の大きさは、集光レンズホルダ３０３の内寸法によっても制限される。集光レンズホルダ３０３は、図３には示されていないアクチュエータに設置されている。アクチュエータが駆動されて集光レンズホルダ３０３に搭載された集光レンズ３０２を移動させたとき、集光レンズ３０２の光軸と位相補正液晶素子３０１の光軸とがずれずに集光レンズホルダ３０３と位相補正液晶素子３０１とが一体となって移動するよう、位相補正液晶素子３０１は、集光レンズホルダ３０３に固定されている。集光レンズ３０２と位相補正液晶素子３０１とをあらかじめ一体化した後アクチュエータに固定してもよいし、集光レンズと位相補正液晶素子を別々に集光レンズホルダに光軸がずれないように固定してもよい。
【００２３】
【実施例】
「例１」
本例における位相補正液晶素子を構成する２枚の基板を示す図４（（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図）のガラス基板４０１、４０２のうち、一方のガラス基板４０１は厚さ０.２ｍｍであり、片面にスパッタ法によりＩＴＯ透明導電膜を厚さ１５ｎｍ成膜した。その後、フォトリソグラフィ法およびウェットエッチング法により、ＩＴＯ透明導電膜をそれぞれが電気的に導通のないパターン化電極４０３、４０４、４０５、４０６に整形した。他方のガラス基板４０２は厚さ０.４ｍｍであり、片面に同様にして分割されていないパターン化電極４０７を形成した。
【００２４】
ガラス基板４０１、４０２のパターン化電極を形成したガラス基板の全面に厚さ５０ｎｍのポリイミド膜を成膜し、ポリイミド膜をフォトリソグラフィ法およびドライエッチング法によりパターン化電極４０４、４０５、４０６、４０７の形状より若干大きくなるように整形した。
【００２５】
ガラス基板４０２の４個の角部をサンドブラスト法により、角部の頂点を中心とする半径１ｍｍの円弧で切り取った。ガラス基板４０１、４０２のパターン化電極の形成面を布によりラビング配向処理した後、ガラス基板４０１にエポキシ樹脂製のシール材４１２をスクリーン印刷した。シール材４１２として直径５μｍのファイバースペーサと、直径５.５μｍの導電コーティングしたアクリル樹脂球を混合したものを使用した。
【００２６】
導電コーティングしたアクリル樹脂球は、ポリイミドに覆われていないパターン化電極４０３と４０８とをシール材４１２を介して電気的に導通させる機能を有する。したがって、ガラス基板４０１上の給電用電極であるパターン化電極４０９に供給された電圧がパターン化電極４０３、シール材４１２、パターン化電極４０８を介してパターン化電極４０７に印加できるようにした。また、パターン化電極４１０、４１１および４１４を、それぞれパターン化電極４０４、４０５および４０６の給電用電極として使用した。
【００２７】
ガラス基板４０１と４０２を０．０６ＭＰａの外圧を加えながら１７０℃の温度で加熱してシール材４１２を硬化させた後、注入口４１３より液晶を注入し、注入口４１３をＵＶ硬化型接着剤にて封止して位相補正液晶素子を作製した。このようにして作製した位相補正液晶素子は、外形寸法４.６ｍｍ×４.６ｍｍ、厚さ０.５ｍｍ、質量２４ｍｇであり、光学的有効領域は直径３.５ｍｍの円内であった。
【００２８】
このようにして作製した位相補正液晶素子を、図６に示す光ヘッド装置の位相補正液晶素子１２４として設置した。この設置により、光ヘッド装置は小型化・軽量化を実現できた。
【００２９】
「例２」
本例における位相補正液晶素子５０１は、図５（（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図）に示すように、集光レンズホルダ５０３に集光レンズ５０２とともに一体化されている。位相補正素子５０１は例１と同様に２枚のガラス基板にパターン化電極を形成した後、パターン化電極の全面にクロム膜およびニッケル膜をスパッタ法により重ねて成膜した。クロム膜およびニッケル膜の膜厚は、それぞれ５０ｎｍおよび１００ｎｍであった。重ねられたクロム膜およびニッケル膜の一部（４角）を給電用電極５０５として残して、他の部分をエッチング法により除去した後、例１と同様に位相補正液晶素子を作製した。
【００３０】
位相補正液晶素子５０１の給電用電極５０５である電極露出部分に、給電部材５０４として銅線をハンダ５０６を用いて接着した後、集光レンズホルダ５０３にＵＶ硬化型接着剤を用いて集光レンズ５０２と一体となるよう位相補正液晶素子５０１を固定した。位相補正液晶素子と集光レンズはアクチュエータ（図示せず）に組み込んだ後、図６に示す光ヘッド装置の位相補正液晶素子１２４として設置した。給電部材５０４はアクチュエータ１２７の電極部を介し、位相補正素子制御回路１３０に接続した。
【００３１】
この接続により、アクチュエータに設置された集光レンズホルダ５０３の電極部を経由して位相補正液晶素子の液晶セルを駆動し、光ディスクの反りに起因する収差を補正する位相差を発生させることができた。位相補正液晶素子５０１はアクチュエータの集光レンズホルダ５０３と一体に動き、光源からの出射光を光ディスクのトラックに集光するための集光レンズ位置の補正を行ったときにも、位相補正液晶素子の位相補正の効果が低下せず、良好な光ヘッド装置の集光特性を示した。また、位相補正液晶素子を構成する２枚の基板のうち１枚の４角を切除しているため素子が軽量化され、アクチュエータの動きを阻止しないようにできた。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における位相補正液晶素子は、その素子の角部に給電部材を設置できるので、位相補正液晶素子を小型化しても大きな光学的有効領域を確保できる。さらに、給電部材を設置したときの重量配分を容易に均等化できる。また、位相補正液晶素子の形状を正方形に近くすることにより、光学的有効領域を最大限に大きくしながら素子を小型化、軽量化できる。
【００３３】
したがって、小型化、軽量化した位相補正液晶素子を本発明の光ヘッド装置に用いると、位相補正液晶素子の設置場所など光ヘッド装置設計の自由度が向上する。また、軽量化されている位相補正液晶素子をアクチュエータの集光レンズホルダに搭載したとき、アクチュエータの動きを阻止しないようにできる。
【００３４】
また、位相補正液晶素子をアクチュエータの集光レンズと一体化搭載することにより、この位相補正液晶素子を設置した本発明の光ヘッド装置は光記録媒体への優れた光集光特性を示す。さらに、位相補正液晶素子の外部に露出した給電用電極を金属製電極にすることにより、位相補正液晶素子に給電部材を設置する方法が種々選択でき、光ヘッド装置設計の自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ヘッド装置に搭載する位相補正液晶素子の一例を示す図で、（ａ）平面図、（ｂ）側面図。
【図２】図１の位相補正液晶素子の光学的有効領域を示す平面図。
【図３】本発明の光ヘッド装置に搭載する位相補正液晶素子の他の例を示す図で、（ａ）平面図、（ｂ）側面図。
【図４】実施例１における位相補正液晶素子を構成する２枚の基板を示す図で、（ａ）一方のガラス基板を示す平面図、（ｂ）他方のガラス基板を示す平面図。
【図５】実施例２における位相補正液晶素子を示す図で、（ａ）平面図、（ｂ）側面図。
【図６】本発明の光ヘッド装置の原理構成の一例を示すの概念図。
【図７】従来の位相補正液晶素子を示す図で、（ａ）平面図、（ｂ）側面図。
【符号の説明】
１２１：光源
１２３：コリメートレンズ
１２４：位相補正液晶素子
１２７：アクチュエータ
１０３、１０４、４０１、４０２：ガラス基板
１０５、４０３、４０４、４０５、４０６、４０７、４０８：パターン化電極
４１２：シール材
４１３：注入口
１０６：給電部材
２０１：光学的有効領域
３０１、５０１：位相補正液晶素子
１２６、３０２、５０２：集光レンズ
３０３：集光レンズホルダ
５０４：給電部材
５０５：給電用電極
５０６：ハンダ

Claims (4)

1. 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に設けられた出射光の波面を変化させる位相補正液晶素子と、波面を変化させるための電圧を位相補正液晶素子へ出力する位相補正素子制御回路とを備えた、光記録媒体の情報の記録・再生を行う光ヘッド装置において、
   前記位相補正液晶素子は、液晶層を挟持している同形同大の矩形状かつ４角が重ねられた一対の基板と、
   前記一対の基板の４つの角部のうち少なくとも２つの角部において、一方の基板上の他方の基板に面する側に配設された給電部材と、
   を備えており、前記給電部材が配設された角部における他方の基板が前記給電部材と接触しないように切除されていることを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記基板は、その縦と横の辺の長さの比が１である請求項１に記載の光ヘッド装置。
3. 前記位相補正液晶素子は、前記対物レンズと一体化されている請求項１または２に記載の光ヘッド装置。
4. 前記給電部材を固定するための、前記一方の基板上に形成されている給電用電極が、金属製電極である請求項１、２または３に記載の光ヘッド装置。

Images