JP4379200B2 - Optical head device - Google Patents
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本発明は、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ヘッド装置に関する。 The present invention relates to an optical head device that records information on an optical recording medium such as an optical disk or reproduces information from the optical recording medium.
光ヘッド装置において、ディスク表面から記録層までの厚さ(以下、カバー厚さという。)が異なるディスクや、2つの記録層を有する2層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。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収差補正素子を設け、この収差補正素子により球面収差を補正する方法がある。 In an optical head device, information is recorded on a disc having a different thickness from the disc surface to the recording layer (hereinafter referred to as cover thickness) or a dual-layer disc having two recording layers, or the recorded information is reproduced. At this time, spherical aberration occurs due to the difference in distance to each recording layer, which deteriorates the recording / reproducing characteristics. One method of correcting this spherical aberration is to provide an aberration correction element between the objective lens and the light source and correct the spherical aberration by this aberration correction element.
この補正方法は光源からの出射光の波面を変化させて波面収差を補正するものであるため、収差補正素子に設ける電極を複数の電極に分割し、分割された各電極に個別に制御信号である電圧を印加し、例えば、液晶等の複屈折材料の屈折率を変化させ、補正しようとする球面収差に応じた屈折率の空間分布を形成し、球面収差を補正するようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
In this correction method, the wavefront aberration is corrected by changing the wavefront of the light emitted from the light source. Therefore, the electrode provided in the aberration correction element is divided into a plurality of electrodes, and each divided electrode is individually controlled by a control signal. A certain voltage is applied, for example, the refractive index of a birefringent material such as liquid crystal is changed to form a spatial distribution of the refractive index corresponding to the spherical aberration to be corrected, and the spherical aberration is corrected ( For example, see
しかしながら、このような従来の補正方法は、この収差補正素子と対物レンズの各光軸がずれることによりコマ収差が発生するため、収差補正素子の位置と対物レンズの位置とを高精度(例えば10μm以下)に合わせる必要があった。ここで、トラッキングに伴う対物レンズの移動を考慮すると、対物レンズと収差補正素子は同一のアクチュエータに搭載する必要があった。 However, in such a conventional correction method, coma aberration occurs due to the deviation of the optical axes of the aberration correction element and the objective lens. Therefore, the position of the aberration correction element and the position of the objective lens are highly accurate (for example, 10 μm). The following): Here, considering the movement of the objective lens accompanying tracking, the objective lens and the aberration correction element must be mounted on the same actuator.
これに対して、対物レンズに入射する光の焦点位置を焦点可変素子を用いてずらすことにより、対物レンズで球面収差を発生させ、ディスクのカバー厚さの差違が原因で発生する球面収差を打ち消すようにする方法がある。この方法では、対物レンズと焦点可変素子の位置ずれが生じてもコマ収差などが発生することはない。焦点位置をずらす方法としてはレンズを移動させる方法でもよいが、この方法では駆動部を要すると共に小型化に不利であるため、液晶を用いた焦点可変素子が好適である。
しかし、このような従来の焦点可変素子を用いて収差を補正する技術では、焦点可変素子に求められる光の位相変化量が、位相補正素子が補正しようとする球面収差を発生させるために必要な位相変化量に比べて非常に大きいため、液晶を用いて焦点可変素子を実現しようとする場合、液晶の厚さが大きくなってしまうという問題があった。これは、光の位相変化量が液晶の屈折率変調Δnと液晶層の厚さdの積で決まることによる。その結果、液晶の応答時間は一般に液晶層の厚さdの2乗に比例するため、液晶の応答が非常に遅くなり重大な問題となっていた。 However, in such a technique for correcting aberration using the conventional focus variable element, the phase change amount of light required for the focus variable element is necessary for generating spherical aberration to be corrected by the phase correction element. Since it is very large compared to the amount of phase change, there is a problem that the thickness of the liquid crystal becomes large when it is intended to realize a variable focus element using liquid crystal. This is because the phase change amount of light is determined by the product of the refractive index modulation Δn of the liquid crystal and the thickness d of the liquid crystal layer. As a result, since the response time of the liquid crystal is generally proportional to the square of the thickness d of the liquid crystal layer, the response of the liquid crystal becomes very slow, which is a serious problem.
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、液晶を用いて焦点可変素子を実現する場合でも、液晶の応答時間を低減できる光ヘッド装置を提供する。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides an optical head device capable of reducing the response time of liquid crystal even when a focus variable element is realized using liquid crystal.
以上の点を考慮して、請求項1に係る発明は、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に設けられ焦点位置を変化させる焦点可変素子と、前記焦点位置を変化させるための電圧を前記焦点可変素子に出力する焦点可変素子制御回路とを備えた光ヘッド装置において、前記焦点可変素子は、少なくとも一対の基板と、各前記基板の間に挟持された液晶からなる液晶層と、各前記基板の対向する面のうちのいずれか一方の面に形成された第1の電極と、各前記基板の対向する面のうち、前記第1の電極が形成された面と対向する面に形成された第2の電極とを有し、前記第1の電極は、前記焦点可変素子上の複数の輪帯領域毎に分割され、前記焦点可変素子制御回路から電圧が出力されたときに、各前記輪帯領域で、前記焦点可変素子の光軸を中心にほぼ回転対称の電位分布であって、前記光軸からの半径方向に変化する2次関数状の電位分布を形成する電極形状を有し、前記第2の電極は、前記輪帯領域毎に、前記焦点可変素子上の前記第1の電極と対向する面に設けられ、前記焦点可変素子制御回路から電圧が出力されたときに、前記光軸を中心にほぼ回転対称の電位分布を形成する電極形状を有する構成を有している。
In view of the above points, the invention according to
この構成により、第1の電極と第2の電極との間に、焦点可変素子の光軸を中心にほぼ回転対称の電圧分布であって、光軸からの半径の2乗に比例する成分を有する電圧分布を、滑らかにまたは階段状に実現できるようにしたため、液晶を用いて焦点可変素子を実現する場合でも、液晶の応答時間を低減できる光ヘッド装置を実現できる。
また、焦点可変素子の第1の電極に印加すべき電圧を低く抑えることができるという効果がある。この効果は、特にモバイル用光ヘッド装置等の、供給しうる電圧の範囲が例えば3V以下などの制限がある用途には、特に有効である。このように、印加する電圧の振幅を低く抑えることのできる光ヘッド装置を実現できる。
With this configuration, a voltage distribution that is substantially rotationally symmetric about the optical axis of the variable focus element between the first electrode and the second electrode, and that is proportional to the square of the radius from the optical axis. Since the voltage distribution can be realized smoothly or stepwise, an optical head device that can reduce the response time of the liquid crystal can be realized even when the focus variable element is realized using the liquid crystal.
In addition, there is an effect that the voltage to be applied to the first electrode of the variable focus element can be kept low. This effect is particularly effective for applications where the range of voltage that can be supplied is, for example, 3 V or less, such as a mobile optical head device. In this way, an optical head device that can keep the amplitude of the applied voltage low can be realized.
また、請求項2に係る発明は、請求項1において、前記第1の電極は、前記焦点可変素子の光軸を中心とする円形状の電極セグメントと、前記円形状の電極セグメントの外側に分離されて形成された複数の輪帯状の電極セグメントと、前記円形状の電極セグメントおよび複数の前記輪帯状の電極セグメントを接続する抵抗体とを有し、各前記電極セグメントは、各前記輪帯領域に複数割り当てられて配置され、前記抵抗体は、前記輪帯領域毎に分割され、各前記輪帯領域に含まれる複数の前記電極セグメント同士を接続する構成を有している。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first electrode is separated into a circular electrode segment centered on the optical axis of the focus variable element and an outer side of the circular electrode segment. a plurality of annular electrode segments, which are formed by the and a resistor antibodies to connect the circular electrode segments and a plurality of said annular electrode segments, each of said electrode segments, each of said wheels disposed assigned plurality banded region, said resistor, before being divided into Kiwa band each region has a structure to connect a plurality of said electrode segments to each other included in each of said ring zones.
この構成により、請求項1の効果に加え、輪帯領域毎の電極セグメントを抵抗体で接続するようにしたため、焦点可変素子に電圧を印加するための電源の数や引き出し電極数を大幅に削減できる光ヘッド装置を実現できる。
With this configuration, in addition to the effect of
また、請求項3に係る発明は、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に設けられ焦点位置を変化させる焦点可変素子と、前記焦点位置を変化させるための電圧を前記焦点可変素子に出力する焦点可変素子制御回路とを備えた光ヘッド装置において、前記焦点可変素子は、少なくとも一対の基板と、各前記基板の間に挟持された液晶からなる液晶層と、各前記基板の対向する面のうちのいずれか一方の面に形成され、前記焦点可変素子制御回路から電圧が出力されたときに、前記焦点可変素子の光軸を中心にほぼ回転対称の電位分布を形成する電極形状を有する第1の電極と、各前記基板の対向する面のうち、前記第1の電極が形成された面と対向する面に形成され、前記焦点可変素子制御回路から電圧が出力されたときに、前記焦点可変素子の光軸を中心にほぼ回転対称の電位分布を形成する電極形状を有する第2の電極とを有し、前記第1の電極は、前記焦点可変素子の光軸を中心とする円形状の電極セグメントと、前記円形状の電極セグメントの外側に分離して形成された複数の輪帯状の電極セグメントと、からなる前記光軸を中心とした輪帯領域と、前記光軸を中心とした輪帯領域の外側に分離して形成された複数の輪帯状の電極セグメントからなる少なくとも1つの輪帯領域と、各前記輪帯領域に含まれる複数の電極セグメントを接続する抵抗体であって、各前記輪帯領域の最内の電極セグメントと最外の電極セグメントに前記焦点可変素子制御回路から、各前記輪帯領域の最内の電極セグメントを第1の共通電位に設定し、かつ、各前記輪帯領域の最外の電極セグメントを第2の共通電位に設定する電圧が出力されたときに、各前記輪帯領域内の各電極セグメントに前記光軸からの半径方向に2次関数状に変化する電圧を印加する複数の抵抗体と、を含む構成を有している。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a light source, an objective lens for condensing light emitted from the light source on an optical recording medium, and a focal position provided between the light source and the objective lens. And a focus variable element control circuit that outputs a voltage for changing the focus position to the focus variable element. The focus variable element includes at least a pair of substrates, When a voltage is output from the liquid crystal layer made of liquid crystal sandwiched between the substrates and the opposing surface of each of the substrates, and the focus variable element control circuit outputs the voltage, A first electrode having an electrode shape that forms a substantially rotationally symmetric potential distribution around the optical axis of the variable focus element, and of the opposing surfaces of each substrate, the surface on which the first electrode is formed. Formed on the surface A second electrode having an electrode shape that forms a substantially rotationally symmetric potential distribution around the optical axis of the focus variable element when a voltage is output from the focus variable element control circuit; The electrode comprises a circular electrode segment centered on the optical axis of the variable focus element, and a plurality of annular electrode segments formed separately from the circular electrode segment. An annular region centered on the axis, at least one annular region comprising a plurality of annular electrode segments formed separately from the annular region centered on the optical axis, and each of the annular regions a resistor for connecting the plurality of electrodes segments contained in the area, from the focal variable element control circuit to the electrode segments and the outermost electrode segments within most of each said annular region, each said annular region Inner electrode segment Is set to the first common potential, and each electrode segment in each annular zone is output when a voltage is set to set the outermost electrode segment of each annular zone to the second common potential. And a plurality of resistors for applying a voltage changing in a quadratic function in the radial direction from the optical axis.
この構成により、第1の電極と第2の電極との間に、焦点可変素子の光軸を中心にほぼ回転対称の電圧分布であって、光軸からの半径の2乗に比例する成分を有する電圧分布を、滑らかにまたは階段状に実現できるようにしたため、液晶を用いて焦点可変素子を実現する場合でも、液晶の応答時間を低減できる光ヘッド装置を実現できる。
また、各電極セグメントを抵抗体で接続するようにしたため、焦点可変素子に電圧を印加するための電源の数を大幅に削減できる光ヘッド装置を実現できる。
また、焦点可変素子に電圧を印加するための電源の数や引き出し電極数を大幅に削減できる光ヘッド装置を実現できる。
With this configuration, a voltage distribution that is substantially rotationally symmetric about the optical axis of the variable focus element between the first electrode and the second electrode, and that is proportional to the square of the radius from the optical axis. Since the voltage distribution can be realized smoothly or stepwise, an optical head device that can reduce the response time of the liquid crystal can be realized even when the focus variable element is realized using the liquid crystal.
In addition, since each electrode segment is connected by a resistor, an optical head device can be realized in which the number of power supplies for applying a voltage to the variable focus element can be greatly reduced.
Further, it is possible to realize an optical head device that can greatly reduce the number of power supplies and the number of lead electrodes for applying a voltage to the variable focus element .
また、請求項4に係る発明は、請求項1から3までのいずれか1項において、前記光源が、複数の波長の光を発し、前記焦点可変素子が、前記光源が発する複数の波長の光の焦点位置を変化させる構成を有している。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the light source emits light of a plurality of wavelengths, and the variable focus element emits light of a plurality of wavelengths emitted from the light source. The focal position is changed.
この構成により、請求項1から3までのいずれか1項の効果に加え、複数の波長の光に対して焦点位置を変化させるようにしたため、ディスクのカバー厚さや使用波長の異なる規格の複数のディスクを1つの対物レンズの光ヘッド装置で記録再生する場合に、上記のカバー厚さの相違や対物レンズの色収差により発生する球面収差を補正することが可能で、ひとつの光ヘッド装置で複数の規格の光ディスクの記録や再生が可能な光ヘッド装置を実現できる。
With this configuration, in addition to the effect of any one of
また、請求項5に係る発明は、請求項1から4までのいずれか1項において、前記第2の電極が、前記焦点可変素子の光軸を中心とする円形状の電極セグメントと、前記第2の電極の前記円形状の電極セグメントの外側に分離されて形成された複数の輪帯状の電極セグメントと、前記第2の電極の前記円形状の電極セグメントと複数の前記第2の電極の前記輪帯状の電極セグメントとを接続する複数の抵抗体とを備える構成を有している。 An invention according to a fifth aspect is the invention according to any one of the first to fourth aspects, wherein the second electrode includes a circular electrode segment centered on an optical axis of the variable focus element, and the second electrode. A plurality of ring-shaped electrode segments formed separately from the circular electrode segment of the second electrode, the circular electrode segment of the second electrode, and the second electrode of the second electrode And a plurality of resistors that connect the ring-shaped electrode segments.
この構成により、請求項1から4までのいずれか1項の効果に加え、第2の電極を複数の電極セグメントに分割し、各電極セグメントを抵抗体で接続するようにしたため、中央の電極セグメントと最も外側の電極セグメントとの間に電圧を印加するだけで動作させることができ、焦点可変素子に電圧を印加するための電源の数を大幅に削減できると共に、焦点位置の微妙な調整が可能な光ヘッド装置を実現できる。
According to this configuration, in addition to the effect of any one of
また、請求項6に係る発明は、請求項5において、前記第2の電極が有する各前記抵抗体は、ほぼ等しい抵抗値を有し、前記第2の電極が有する隣り合う各前記電極セグメントを相互に電気的に接続する構成を有している。 The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5 , wherein each of the resistors included in the second electrode has substantially the same resistance value, and the adjacent electrode segments included in the second electrode It has the structure electrically connected mutually.
この構成により、請求項5の効果に加え、第2の電極が有する各抵抗体は、ほぼ等しい抵抗値を有し、第2の電極が有する隣り合う各電極セグメントを相互に電気的に接続するようにしたため、簡易な構成で、焦点位置の微妙な調整が可能な光ヘッド装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of the fifth aspect , each resistor included in the second electrode has substantially the same resistance value, and electrically connects adjacent electrode segments included in the second electrode to each other. As a result, an optical head device capable of delicate adjustment of the focal position can be realized with a simple configuration.
本発明は、第1の電極と第2の電極との間に、焦点可変素子の光軸を中心にほぼ回転対称の電圧分布であって、第1の電極には光軸からの半径の2乗に比例する成分を有する電圧分布を、滑らかにまたは階段状に実現できるようにし、第2の電極には光軸を中心にほぼ回転対称な電圧分布を印加することにより、第1の電極と第2の電極に挟持された液晶が発生する位相変化量を小さくすることで液晶の応答時間を低減できる効果を有する光ヘッド装置を提供できる。 The present invention has a voltage distribution that is substantially rotationally symmetric about the optical axis of the variable focus element between the first electrode and the second electrode, and the first electrode has a radius of 2 from the optical axis. A voltage distribution having a component proportional to the power can be realized smoothly or stepwise, and a voltage distribution that is substantially rotationally symmetric about the optical axis is applied to the second electrode. An optical head device having an effect of reducing the response time of the liquid crystal by reducing the amount of phase change generated by the liquid crystal sandwiched between the second electrodes can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る光ヘッド装置のブロック構成を示す概念図である。図1において、光ヘッド装置100は、光源としての半導体レーザ101、半導体レーザ101からの直線偏光の出射光をコリメートするコリメータレンズ102、偏光方向に応じて光を通過または反射させる偏光ビームスプリッタ103、焦点位置を変化させる焦点可変素子104、焦点可変素子104を電圧制御する焦点可変素子制御回路105、4分の1波長板106、4分の1波長板106を透過した光を光ディスク20上に集光させる対物レンズ107、および、偏光ビームスプリッタ103によって反射された光を検出する光検出系108を備えるように構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a block configuration of an optical head device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
光ヘッド装置100は、情報を記録する場合、光ディスク20に集光する光の強度を、例えば、「0」と「1」で符合化された情報に応じて変化させるように動作する。光ディスク20に集光された光は、光ディスク20で反射され、対物レンズ107、4分の1波長板106、焦点可変素子104を順次、偏光ビームスプリッタ103に向けて透過し、偏光ビームスプリッタ103で反射された後、光検出系108に入射する。光検出系108が入射光を検出することにより、情報再生用の信号が形成される。
When recording information, the
ここで、焦点可変素子104と4分の1波長板106とを一体化することにより、部品点数を削減できるため好ましい。また、焦点可変素子制御回路105は、制御信号を焦点可変素子104に出力し、光ディスク20に集光する光の例えばスポット径が最適となるように制御したり、光検出器108に入射する光強度が最適となるように制御したりし、光ディスク20に情報を正確に記録しまたは記録された情報を正確に再生できるようにする。
Here, it is preferable to integrate the
図2は、本発明の実施の形態に係る光ヘッド装置を構成する焦点可変素子の断面構造の一例を概念的に示す図である。焦点可変素子104は、一対の基板201、202と、基板201、202間に挟持された液晶からなる液晶層205とを備える。シール材206は、基板201、202の間隔を一定に保持すると共に、液晶層205を基板201、202間に閉じ込めている。上記の基板201、202の対向する面、すなわち基板201、202の液晶に接するそれぞれの面には、液晶に電圧を印加するための電極203、204(以下、一方の電極を「第1の電極」といい、他方の電極を「第2の電極」という。)が設けられている。これらの電極は、例えば、透明導電膜よりなる。図2では省略したが、電極203、204の表面には絶縁膜や配向膜を成膜することが好ましい。
FIG. 2 is a diagram conceptually showing an example of a cross-sectional structure of the variable focus element constituting the optical head device according to the embodiment of the present invention. The
図3は、本発明の実施の形態に係る光ヘッド装置を構成する焦点可変素子の断面構造の他の一例を概念的に示す図である。図3に示す焦点可変素子104は、3枚の基板301、302、303により、2つの液晶層308、309が挟持されるように構成されている。液晶層308は、電極304、305を介して電圧が印加され、液晶層309は、電極306、307を介して電圧が印加される。シール材310は、基板301、303の間隔を一定に保持すると共に、液晶層308を基板301、303間に閉じ込めている。同様に、シール材311は、基板302、303の間隔を一定に保持すると共に、液晶層309を基板302、303間に閉じ込めている。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing another example of the cross-sectional structure of the variable focus element constituting the optical head device according to the embodiment of the present invention. The focus
液晶層308を挟む電極のいずれか一方を、上記のように、第1の電極とし、他方の電極を第2の電極とするのでもよい。同様に、液晶層309を挟む電極のいずれか一方を第1の電極とし、他方の電極を第2の電極とするのでもよい。これらの第1の電極および第2の電極は、上記の第1の電極および第2の電極と同様に形成するのでもよい。また、2つの液晶層308、309の液晶分子の配向方向が基板面と平行面内にあり、かつ互いに直交するようにすることは、入射する光の偏光方向がどのような偏光方向であっても、焦点位置を変えることができ、好適である。
Any one of the electrodes sandwiching the
フレキシブル配線等の配線207、312、313を介して焦点可変素子104の電極に電圧を印加することにより、基板間に挟持された液晶には、電圧分布に応じて屈折率の変化が発生する。そして、焦点可変素子104への入射光は、透過の際、液晶の屈折率分布によって位相が変化するため、印加する電圧に応じて入射光の波面を変化させることができる。
By applying a voltage to the electrodes of the
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る焦点可変素子を構成する一方の電極(以下、この電極を電極203とし、「第1の電極」といい、他方の電極を電極204とし、「第2の電極」という。)の電極パターンの一例を概念的に示す平面図である。図5は、本発明の第1の実施の形態に係る焦点可変素子を構成する第2の電極の電極パターンの一例を概念的に示す平面図である。
FIG. 4 shows one electrode (hereinafter, this electrode is referred to as an
図4に示す第1の電極は、複数の電極セグメントからなり、光軸を中心にほぼ回転対称な電位分布を実現できるような電極パターンとなっている。このような電極パターンとすることによって、半径方向に階段的に変化する2次関数的な電位分布を実現できる。電極パターン(配線502は除く。)が図4に示すように回転対称なときは、透過する光の焦点距離は1つである。一方、楕円の様に回転対称からずれた場合には、楕円の長軸方向と短軸方向で焦点距離が異なり、非点収差を発生させることができる。他の光学部品が原因で、または、組み立て精度の問題等で非点収差が発生し、それを補正する必要がある場合などの、非点収差を発生させることが必要な場合には、電極パターンを楕円にするなど、回転対称からずらして用いることも有効である。ここで、電極パターンを楕円状にしたときの長軸と短軸の半径の比は10:8から10:10の間が好ましい。 The first electrode shown in FIG. 4 is composed of a plurality of electrode segments, and has an electrode pattern that can realize a substantially rotationally symmetric potential distribution around the optical axis. By using such an electrode pattern, a quadratic function potential distribution that changes stepwise in the radial direction can be realized. When the electrode pattern (excluding the wiring 502) is rotationally symmetric as shown in FIG. 4, the focal length of the transmitted light is one. On the other hand, when deviating from rotational symmetry like an ellipse, the focal length differs between the major axis direction and the minor axis direction of the ellipse, and astigmatism can be generated. When it is necessary to correct astigmatism, such as when astigmatism occurs due to other optical components or due to problems in assembly accuracy, etc., it is necessary to generate astigmatism. It is also effective to deviate from rotational symmetry, such as making an ellipse. Here, the ratio of the radius of the major axis to the minor axis when the electrode pattern is elliptical is preferably between 10: 8 and 10:10.
ここで、最も中央の円形状の電極セグメント(以下、「中央電極セグメント」という。)の電位をV1とし、最も外側の幅のある輪状の電極セグメント(以下、このような「幅のある輪」を「輪帯」といい、最も外側の輪帯状の電極セグメントを「最外電極セグメント」という。)の電位をV2とする。中央電極セグメントと最外電極セグメントとの間にある輪帯状の電極セグメント(以下、「中間電極セグメント」という。)の電位は、上記の電位V1と電位V2の間の電位にすることができる。 Here, the electric potential of the most circular electrode segment (hereinafter referred to as “central electrode segment”) is V1, and the outermost wide ring electrode segment (hereinafter referred to as such “wide ring”). Is referred to as “ring zone”, and the outermost ring-shaped electrode segment is referred to as “outermost electrode segment”)). The potential of the ring-shaped electrode segment (hereinafter referred to as “intermediate electrode segment”) between the central electrode segment and the outermost electrode segment can be set to the potential between the potential V1 and the potential V2.
各電極セグメントをそれぞれ独立な電位にすることができるように、素子を、直接、電源に接続するように構成するのでもよいが、図4に示すように電位V1の入力端子と電位V2の入力端子とを抵抗体401で接続し、その抵抗体401の途中と各電極セグメントとを接続するようにすることにより、中間電極セグメントの電位を電位V1と電位V2との間の電位にする方が好適である。
The element may be configured to be directly connected to a power source so that each electrode segment can be set to an independent potential. However, as shown in FIG. 4, the input terminal of the potential V1 and the input of the potential V2 The terminal 401 is connected by a
このようにすることにより、焦点可変素子104に電圧を印加するための電源の数を大幅に削減することができるからである。この抵抗体401は、電極203、204の透明導電膜と同じ透明導電膜を線状にパターニングして形成することができる。また、抵抗体401用として、電極203、204に用いる透明導電膜とは別の材質の薄膜を用いるのでもよい。
By doing so, the number of power supplies for applying a voltage to the
また、図4に示す抵抗体401の代わりに、図6に示すように、各電極セグメントを接続するように抵抗体601を基板201上に形成することが好適である。図4に示す構成では、抵抗体401から各電極セグメントへの配線402の面積が大きくなり、その分、光学有効領域が小さくなっていたが、図6に示す構成にすることにより、配線602(図7に示す各配線704を含む)の面積が低減でき、光学有効領域を拡大できるので好ましい。
Further, instead of the
図7は、焦点可変素子104に形成された第1の電極の光軸(中央)付近の配線の一形成例を示す図である。図7に示す配線602は、外部の電源と中央電極セグメントとを接続するための導電線であり、各配線704は、抵抗体601と各電極セグメント701とを接続する導電線である。抵抗体601の一端は中央電極セグメントに接続されて電位V1にし、他端は、配線704を介して最外電極セグメントに接続されて電位V2にするようになっている。各中間電極セグメントは、この抵抗体601の途中の各点と配線704を介して接続され、電位V1と電位V2の中間の電位となるようになっている。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of forming a wiring near the optical axis (center) of the first electrode formed in the
図8は、中央電極セグメントの電位V1が1.5V、最外電極セグメントの電位V2が2.1Vになるように設定したときの半径方向の電位分布を概念的に示した図である。ここで、抵抗体601は、各電極セグメントの電位が半径の2乗に比例する成分を有する電位分布になるように形成されている。このとき、第2の電極の電位を0Vにすると、液晶には第1の電極の電位分布で表される電圧が印加される。
FIG. 8 is a diagram conceptually showing the potential distribution in the radial direction when the potential V1 of the central electrode segment is set to 1.5V and the potential V2 of the outermost electrode segment is set to 2.1V. Here, the
図9は、液晶に印加される電圧と、液晶を透過する際に発生する位相差との関係(以下、電圧位相差特性という。)の一例を示す図である。この図9から、液晶に印加される電圧が、約1.5Vから2.3Vまでの範囲で、電圧にほぼ比例した位相差を発生できることがわかる。以下、このように位相差が変化する電圧位相差特性の領域を線形領域という。図9に示す電圧位相差特性を有する液晶に電極を形成し、図8に示す電圧を印加したとき、電圧分布が1.5Vに半径のほぼ2乗に比例する成分を加算したものとなっているため、発生する位相分布も半径のほぼ2乗に比例し、透過した光の焦点位置を変えることができる。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a relationship between a voltage applied to the liquid crystal and a phase difference generated when the liquid crystal is transmitted (hereinafter referred to as a voltage phase difference characteristic). From FIG. 9, it can be seen that a phase difference substantially proportional to the voltage can be generated when the voltage applied to the liquid crystal is in the range of about 1.5V to 2.3V. Hereinafter, the voltage phase difference characteristic region in which the phase difference changes is referred to as a linear region. When an electrode is formed on the liquid crystal having the voltage phase difference characteristics shown in FIG. 9 and the voltage shown in FIG. 8 is applied, the voltage distribution is 1.5 V plus a component proportional to the square of the radius. Therefore, the generated phase distribution is also proportional to the square of the radius, and the focal position of the transmitted light can be changed.
ここで、焦点位置を大きく動かすには、大きな位相差が必要になり、図10に示すように電位V1と電位V2との差を大きくする必要が生ずる。しかしながら、図9に示すように液晶の電圧に対する位相の応答は非線形であるため、図10に示すように、各電極セグメントの電位を、半径の2乗に比例する成分を有する電位分布にしても、所望の位相分布を得ることができない。所望の位相分布を得るためには、液晶層を厚くすれば、印加される電圧に対する位相変化量を大きくすることができる。しかしながら、液晶層を厚くする場合、液晶の応答速度は液晶層の厚さの2乗に比例して遅くなるため、実用的な応答時間で焦点位置を変化させることができなくなる。 Here, in order to move the focal position greatly, a large phase difference is required, and as shown in FIG. 10, it is necessary to increase the difference between the potential V1 and the potential V2. However, since the phase response to the voltage of the liquid crystal is nonlinear as shown in FIG. 9, the potential of each electrode segment is changed to a potential distribution having a component proportional to the square of the radius as shown in FIG. The desired phase distribution cannot be obtained. In order to obtain a desired phase distribution, if the liquid crystal layer is thickened, the amount of phase change with respect to the applied voltage can be increased. However, when the liquid crystal layer is thickened, the response speed of the liquid crystal becomes slow in proportion to the square of the thickness of the liquid crystal layer, so that the focal position cannot be changed with a practical response time.
なお、例えば、電極セグメントを細くし、隣り合う電極セグメント間に電極セグメントのシート抵抗よりも十分高い輪帯状の抵抗膜を設け、隣り合う電極セグメント間をこの輪帯状の抵抗膜で電気的に接続することによって、半径方向に電圧を滑らかに変化させることができる。これは、電極セグメントのシート抵抗が、輪帯状の抵抗膜のシート抵抗よりも低いため、各電極セグメント内では略同一の電位となるのに対し、輪帯状の抵抗膜には、この輪帯状の抵抗膜を挟む電極セグメント間の電位差に応じた電流が流れ、電位降下が生ずるからである。このとき、電位分布は概ね回転対称となり、半径方向に滑らかに電圧を変化させることができる。このように滑らかな電圧分布を発生させることによって、焦点可変素子104を透過する光の波面の不連続を除去でき、その結果、この不連続による回折などが解消されるため好適である。
In addition, for example, the electrode segments are narrowed, and an annular resistance film that is sufficiently higher than the sheet resistance of the electrode segments is provided between adjacent electrode segments, and the adjacent electrode segments are electrically connected by this annular resistance film. By doing so, the voltage can be smoothly changed in the radial direction. This is because the sheet resistance of the electrode segment is lower than the sheet resistance of the ring-shaped resistive film, so that the electric potential is almost the same in each electrode segment. This is because a current corresponding to the potential difference between the electrode segments sandwiching the resistance film flows, causing a potential drop. At this time, the potential distribution is substantially rotationally symmetric, and the voltage can be smoothly changed in the radial direction. By generating such a smooth voltage distribution, it is possible to remove the discontinuity of the wave front of the light transmitted through the
本発明では、第1の電極に対向する第2の電極を、図5に示すように複数の輪帯状の電極セグメント(以下、領域分割輪帯電極という。)によって構成する。この構成では、各領域分割輪帯電極に、電圧を独立に印加できるようにすることが好ましい。これにより、各領域分割輪帯電極間の境界で電圧分布を階段的に変更し、液晶層205、308、309に印加される電圧を線形領域内にすることが可能となり、位相の2乗特性を回復できるようになるからである。以下では、第2の電極を4つの領域分割輪帯電極に分割し、各領域分割輪帯電極に印加する電圧を、それぞれ、Va、Vb、Vc、Vdとした場合について説明する。 In the present invention, the second electrode facing the first electrode is constituted by a plurality of ring-shaped electrode segments (hereinafter referred to as region-divided ring-shaped electrodes) as shown in FIG. In this configuration, it is preferable that a voltage can be independently applied to each of the region-divided annular electrodes. As a result, the voltage distribution can be changed stepwise at the boundary between the region-divided annular electrodes, and the voltage applied to the liquid crystal layers 205, 308, and 309 can be within the linear region, and the phase square characteristic It will be able to recover. Hereinafter, a case will be described in which the second electrode is divided into four region-divided annular electrodes, and voltages applied to the region-divided annular electrodes are Va, Vb, Vc, and Vd, respectively.
図11は、第1の電極および第2の電極の電位分布、並びに、液晶に印加される電圧分布の第1の例を模式的に示した図である。図11に示す電位分布では、第1の電極は図10に示す電位分布と同じ電位分布に設定され、第2の電極は、Va=0V、Vb=0.6V、Vc=1.2V、Vd=1.8Vの電位に設定される。第1の電極と第2の電極とに挟まれた液晶には、略これらの電位差にあたる電圧が印加される。このとき、第2の電極を構成する各領域分割輪帯電極の電位のステップ(以下、単に「電位ステップ」という。)を、液晶の通過により発生する位相差が使用する波長の整数倍になるようにすることが好適である。 FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a first example of the potential distribution of the first electrode and the second electrode and the voltage distribution applied to the liquid crystal. In the potential distribution shown in FIG. 11, the first electrode is set to the same potential distribution as the potential distribution shown in FIG. 10, and the second electrode is Va = 0V, Vb = 0.6V, Vc = 1.2V, Vd. = 1.8V potential. A voltage substantially corresponding to these potential differences is applied to the liquid crystal sandwiched between the first electrode and the second electrode. At this time, the step of the potential of each of the region-dividing ring electrodes constituting the second electrode (hereinafter simply referred to as “potential step”) is an integral multiple of the wavelength used by the phase difference generated by the passage of the liquid crystal. It is preferable to do so.
各領域分割輪帯電極間の電位ステップをこのようにすることによって、第1の電極と第2の電極に挟まれた液晶に印加される電圧は、約1.5Vから2.3Vの間になり、図9に示す電圧位相差特性の線形領域内に入り、電圧分布に比例した位相差を得ることができる。さらに、電圧の印加によって変化する位相差の振幅も小さく抑えることができ、実用的な応答速度を得ることができる。 By setting the potential step between the region-divided annular electrodes in this way, the voltage applied to the liquid crystal sandwiched between the first electrode and the second electrode is between about 1.5V and 2.3V. Thus, the phase difference proportional to the voltage distribution can be obtained by entering the linear region of the voltage phase difference characteristic shown in FIG. Further, the amplitude of the phase difference that changes due to the application of voltage can be kept small, and a practical response speed can be obtained.
また、液晶を透過する光の位相変化が、使用する波長の整数倍になるように第2の電極の電位ステップを設定することによって、透過した光の波面は、Va、Vb、Vc、Vdの電位に設定された各領域分割輪帯電極の境界近傍でも連続的につながり、波面収差を抑えて焦点位置を変えることができる。上記の例では、波長400nmの光に適合するように、電位ステップを、位相差が1波長(0.4μm)分となる0.6Vとした(図9参照。)。 Further, by setting the potential step of the second electrode so that the phase change of the light transmitted through the liquid crystal is an integral multiple of the wavelength used, the wavefront of the transmitted light can be expressed as Va, Vb, Vc, Vd. Even in the vicinity of the boundary between the region-divided annular electrodes set to potentials, the focal position can be changed while suppressing wavefront aberration. In the above example, the potential step is set to 0.6 V at which the phase difference corresponds to one wavelength (0.4 μm) so as to be adapted to light having a wavelength of 400 nm (see FIG. 9).
第1の電極および第2の電極の電位分布の第2、第3の設定例を、それぞれ、図12および図13に示す。図12および図13に示す電位の設定例では、第2の電極の電位ステップは0.6Vであり、第1の電極と第2の電極との間の電圧が電圧位相差特性の線形領域内に入るようになっている。なお、図9に示すような電圧位相差特性の場合は第2の電極の電位ステップとして0.6Vが好適であるが、液晶材料やセルギャップが異なる設計では、上記の電位ステップを変更すればよい。また、温度による液晶の特性変化が無視できない場合には、電圧ステップを温度に応じて変更することが好適である。 Second and third setting examples of the potential distribution of the first electrode and the second electrode are shown in FIGS. 12 and 13, respectively. In the potential setting examples shown in FIGS. 12 and 13, the potential step of the second electrode is 0.6 V, and the voltage between the first electrode and the second electrode is within the linear region of the voltage phase difference characteristic. It is supposed to enter. In the case of the voltage phase difference characteristics as shown in FIG. 9, 0.6V is suitable as the potential step of the second electrode. However, in the design where the liquid crystal material and the cell gap are different, if the above potential step is changed. Good. In addition, when the change in liquid crystal characteristics due to temperature cannot be ignored, it is preferable to change the voltage step according to the temperature.
ここで、波長400nm帯の光源を用いて記録再生を行う光ディスクには、カバー厚さの規格が75μmと100μmとの2種類の光ディスクがあり、光ヘッド装置は、これらの規格の光ディスクに適用可能でなければならない。それぞれのカバー厚さの許容誤差が±5μmであることから、光ヘッド装置は、カバー厚さが70〜80μm、95〜105μmの光ディスクを対象に記録再生を行うことできる必要がある。 Here, there are two types of optical discs with cover thickness standards of 75 μm and 100 μm as optical discs that perform recording and reproduction using a light source with a wavelength of 400 nm, and the optical head device can be applied to optical discs of these standards Must. Since the tolerance of each cover thickness is ± 5 μm, the optical head device needs to be able to perform recording / reproduction on an optical disk having a cover thickness of 70 to 80 μm and 95 to 105 μm.
カバー厚さが70〜105μmのすべて光ディスクに焦点可変素子104を適用可能とするのは、焦点可変素子104の仕様を過大に拡張するものである。そのため、焦点可変範囲としては、75μmと100μmとの2つの値の周辺で微調整(可変)ができるだけでよく、焦点位置をこれらの2つの値の中間値すべての範囲で可変できる必要は必ずしもない。
The
かかる場合は、図19に示す第2の電極の電極セグメント間の電気的接続のように、配線1902を各電極セグメントから引き出し、第2の電極の電極セグメントを抵抗体1901を挟んで電気的に接続するのが好適である。図19には、第2の電極の中央電極セグメントから最外電極セグメントまでの隣り合う各電極セグメント間に1つずつ、合計3つの抵抗体1901を挟んで電極セグメントを接続した例を示す。上記のように、抵抗体1901を用いて電極セグメント間を接続することによって、焦点可変素子104に電圧を印加するための電源の数を削減できるので好適である。
In such a case, like the electrical connection between the electrode segments of the second electrode shown in FIG. 19, the
具体的な駆動例として、第2の電極の中央電極セグメントをVa=0Vにし、最外電極セグメントをVd=1.8Vにし、各電極セグメント間に挟まれる抵抗体1901の抵抗値をほぼ等しくすることによって、第2の電極には0.6Vのステップ電圧を印加することができる。ここで、上記の「ほぼ」とは、上記の各電極セグメント間に挟まれる抵抗体1901の抵抗値が、これらの抵抗値の平均から±20%の範囲内にあることをいう。これにより、本発明に係る光ヘッド装置において、球面収差の補正を行うことができる。
As a specific driving example, the central electrode segment of the second electrode is set to Va = 0 V, the outermost electrode segment is set to Vd = 1.8 V, and the resistance value of the
また、平均の抵抗値から±10%の範囲内にあれば、球面収差の補正を良好に行うことができ好ましく、平均の抵抗値から±5%の範囲内にあれば、球面収差の補正をさらに良好に行うことができ好適である。この状態で、第1の電極に印加する電圧、V1およびV2(>V1)の値を調整することによって、焦点位置を微調整できる。上記のように、均等な値のステップ電圧を印加するには、各抵抗体1901の抵抗値をほぼ等しくするのが好適である。
If the average resistance value is within a range of ± 10%, the spherical aberration can be corrected favorably. If the average resistance value is within a range of ± 5%, the spherical aberration is corrected. It can be performed more favorably and is preferable. In this state, the focus position can be finely adjusted by adjusting the values of the voltages V1 and V2 (> V1) applied to the first electrode. As described above, in order to apply a step voltage having an equal value, it is preferable that the resistance values of the
また、上記の例と逆方向に焦点位置を変更することは、第1の電極に印加する電圧V1、V2がV1>V2となるように電圧の高さを入れ替え、第2の電極に印加する電圧VaとVdがVa>Vdとなるように電圧の高さを入れ替え、印加する電圧を調整することよって実現できる。さらに、求められる焦点位置の調整範囲が小さい場合は、Va=Vdとし、V1とV2の電圧差も小さい範囲で調整することによって、焦点位置を適切に調整することができる。 Further, changing the focal position in the opposite direction to the above example is to apply the voltage to the second electrode by switching the voltage so that the voltages V1 and V2 applied to the first electrode satisfy V1> V2. swapping the height of the voltage so that the voltage Va and Vd becomes Va> V d, the voltage can be realized I'm adjusting the applied. Further, when the adjustment range of the focal position obtained is small, and Va = V d, by adjusting at even small range voltage difference V1 and V2, it is possible to appropriately adjust the focus position.
上記では、光源が1つの半導体レーザで構成される場合について説明したが、1つの半導体レーザから異なる複数波長の光を出力させ、または、光源を複数の半導体レーザで構成し異なる複数波長の光を出力させ、出力された光を焦点可変素子104に入射させ、焦点可変素子104に印加される制御電圧を各波長に応じて変更し、各波長の光の焦点位置を調整するようにして球面収差を補正する構成でもよい。
In the above, the case where the light source is composed of one semiconductor laser has been described. Spherical aberration so that the output light is incident on the focus
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態に係る光ヘッド装置は、第1の電極と第2の電極との間に、焦点可変素子の光軸を中心にほぼ回転対称の電圧分布であって、光軸からの半径の2乗にほぼ比例する成分を有する電圧分布を、滑らかにまたは階段状に実現できるようにしたため、液晶を用いて焦点可変素子を実現する場合でも、液晶の応答時間を低減できる。 As described above, in the optical head device according to the first embodiment of the present invention, a voltage that is substantially rotationally symmetric about the optical axis of the variable focus element is provided between the first electrode and the second electrode. Since the voltage distribution having a component that is substantially proportional to the square of the radius from the optical axis can be realized smoothly or stepwise, the liquid crystal can be used even when the focus variable element is realized using the liquid crystal. Response time can be reduced.
また、各電極セグメントを抵抗体で接続するようにしたため、焦点可変素子に電圧を印加するための電源の数を大幅に削減できる。 Further, since each electrode segment is connected by a resistor, the number of power supplies for applying a voltage to the variable focus element can be greatly reduced.
また、複数の波長の光に対して焦点位置を変化させるようにしたため、光ヘッド装置としての利用性を高くすることができる。 In addition, since the focal position is changed with respect to light of a plurality of wavelengths, the usability as an optical head device can be increased.
また、第2の電極を複数の電極セグメントに分割し、各電極セグメントを抵抗体で接続するようにしたため、中央の電極セグメントと最も外側の電極セグメントとの間に電圧を印加するだけでどうさせることができ、焦点可変素子に電圧を印加するための電源の数を大幅に削減できると共に、焦点位置の微妙な調整ができる。 In addition, since the second electrode is divided into a plurality of electrode segments and each electrode segment is connected by a resistor, it is only necessary to apply a voltage between the central electrode segment and the outermost electrode segment. In addition, the number of power sources for applying a voltage to the variable focus element can be greatly reduced, and the focus position can be finely adjusted.
さらに、第2の電極が有する各抵抗体は、ほぼ等しい抵抗値を有し、第2の電極が有する隣り合う各電極セグメントを相互に電気的に接続するようにしたため、簡易な構成で、焦点位置の微妙な調整ができる。 Further, each resistor included in the second electrode has substantially the same resistance value, and the adjacent electrode segments included in the second electrode are electrically connected to each other. The position can be finely adjusted.
(第2の実施の形態)
図14は、本発明の第2の実施の形態に係る焦点可変素子を構成する第1の電極の平面構造を示す概念図である。図14に示すように、第1の電極は、複数の電極セグメントを有する複数の輪帯の領域(以下、単に「輪帯領域」という。)1403、1404、1405、1406に分けられ、それぞれの輪帯領域毎に抵抗体1411、1412、1413、1414が設けられ、各輪帯領域で、中央から外側へ滑らかに、または、階段状に電位分布を設定できるようになっている。
(Second Embodiment)
FIG. 14 is a conceptual diagram showing a planar structure of the first electrode that constitutes the variable focus element according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 14, the first electrode is divided into a plurality of annular zones having a plurality of electrode segments (hereinafter simply referred to as “annular zones”) 1403, 1404, 1405, 1406, and
第2の電極は、図5に示すように、領域分割輪帯電極に分割され、各領域分割輪帯電極が各輪帯領域内で一様な電位分布となるように第1の電極の輪帯領域に対向するように設けられている。図14に示した第1の電極の中央付近を拡大して図15に示す。図15に示す構成例では、輪帯領域1403には、1つの中央電極セグメント1501と3つの輪帯状の電極セグメント1502、1503、1504が設けられている。また、輪帯領域1404には、4つの輪帯状の電極セグメント1511〜1514が設けられている。
As shown in FIG. 5, the second electrode is divided into region-divided annular electrodes, and the first electrode ring is formed so that each region-divided annular electrode has a uniform potential distribution within each annular region. It is provided so as to face the band region. FIG. 15 is an enlarged view of the vicinity of the center of the first electrode shown in FIG. In the configuration example shown in FIG. 15, one
以下に、輪帯領域について詳しく説明する。配線1401、1402は、それぞれ、V1とV2の電位に設定される。電極セグメント1511は配線1401に、電極セグメント1514は配線1402に、それぞれ結線されているため、電極セグメント1511と電極セグメント1514とは、それぞれV1、V2の電位に設定される。
Hereinafter, the annular zone will be described in detail. The
また、電極セグメント1511〜1514は、抵抗体1412によって電気的に結線されている。そのため、電極セグメント1511と電極セグメント1514との間に電位差がある場合、抵抗体1412に電流が流れ電位降下を生じる。このとき、電極セグメント1512、1513はこの抵抗体1412の途中の電位に設定されるため、電極セグメント1511〜1514の電位分布を階段状に設定することができる。他の輪帯領域についても同様に配線することによって、各輪帯領域で、中心側から外側へ階段状に異なる電位分布とすることができる。
Further, the
ここで、上記の抵抗体1412は、電極セグメントに用いたものと同じ透明導電膜を線状にパターニングすることによって実現することができる。ただし、電極セグメントに用いる透明導電膜とは異なる材質の薄膜を基板上に作成し、抵抗体とするのでもよい。
Here, the
また、各輪帯領域内に、電極セグメントを細くし、隣り合う電極セグメント間に電極セグメントのシート抵抗よりも十分高い輪帯状の抵抗膜を設け、隣り合う電極セグメント間をこの輪帯状の抵抗膜で電気的に接続することによって、半径方向に電圧を滑らかに変化させることができる。これは、電極セグメントのシート抵抗が、輪帯状の抵抗膜のシート抵抗よりも低いため、各電極セグメント内では略同一の電位となるのに対し、輪帯状の抵抗膜には、この輪帯状の抵抗膜を挟む電極セグメント間の電位差に応じた電流が流れ、電位降下が生ずるからである。 Further, in each annular zone, the electrode segments are narrowed, and an annular resistance film sufficiently higher than the sheet resistance of the electrode segments is provided between the adjacent electrode segments, and the annular resistance film is provided between the adjacent electrode segments. By making the electrical connection, the voltage can be smoothly changed in the radial direction. This is because the sheet resistance of the electrode segment is lower than the sheet resistance of the ring-shaped resistive film, so that the electric potential is almost the same in each electrode segment. This is because a current corresponding to the potential difference between the electrode segments sandwiching the resistance film flows, causing a potential drop.
このとき、電位分布は概ね回転対称となり、半径方向に滑らかに電圧を変化させることができる。このように滑らかな電圧分布を発生させることによって、焦点可変素子104を透過する光の波面の不連続を除去することができ、その結果、この不連続による回折などが解消されるため好適である。この場合、隣り合う輪帯領域間にも上記の輪帯状の抵抗膜を設けるのでもよい。
At this time, the potential distribution is substantially rotationally symmetric, and the voltage can be smoothly changed in the radial direction. By generating such a smooth voltage distribution, it is possible to remove the discontinuity of the wavefront of the light transmitted through the
第2の電極には、本発明の第1の実施の形態と同様に、各領域分割輪帯電極の電位をそれぞれ独立に設定できるようになっているのでもよい。以下では、第2の電極を4つの領域分割輪帯電極に分割し、各領域分割輪帯電極に印加する電圧を、それぞれ、Va、Vb、Vc、Vdとした場合について説明する。図16に示す電位分布では、第1の電極は1.5V(V1)から1.95V(V2)の間の電位分布に設定され、第2の電極は、Va=Vb=Vc=Vd=0Vに設定される。 Similarly to the first embodiment of the present invention, the second electrode may be configured such that the potential of each of the segmented annular electrodes can be set independently. Hereinafter, a case will be described in which the second electrode is divided into four region-divided annular electrodes, and voltages applied to the region-divided annular electrodes are Va, Vb, Vc, and Vd, respectively. In the potential distribution shown in FIG. 16, the first electrode is set to a potential distribution between 1.5 V (V1) and 1.95 V (V2), and the second electrode is Va = Vb = Vc = Vd = 0V. Set to
第1の電極と第2の電極に挟まれた液晶には、これら2つの電極間の電位差分の電圧が印加される。各輪帯領域では、1.5Vから1.95Vまで階段状に外側に向けて電圧が高くなる。また、隣り合う輪帯領域の境界で波長400nmの光に適合するように、電位ステップを、位相差が1波長(0.4μm)分となる0.6Vとする。このようにすることによって、透過する光の波面は実質的に連続となり、良好に焦点位置を変えることができる。 The liquid crystal sandwiched between the first electrode and the second electrode is applied with a voltage of a potential difference between the two electrodes. In each annular zone, the voltage increases outward from 1.5V to 1.95V in a staircase pattern. Further, to match the light wavelength 400nm at the boundary of the annular region adjacent the potential step, the phase difference is to 0.6V as a 1 wavelength (0.4 .mu.m) min. By doing so, the wavefront of the transmitted light is substantially continuous, and the focal position can be changed favorably.
第1の電極および第2の電極の電位分布の第2の設定例を図17に示す。図17に示す設定例では、第1の電極は1.8V(V1)から2.03V(V2)の間の電位分布に設定され、第2の電極は、Va=Vc=0V、Vb=Vd=0.3Vに設定される。また、図18に示す第3の設定例では、第1の電極は1.5V(V1)から1.65V(V2)の間の電位分布に設定され、第2の電極は、Va=0V、Vb=−0.2V、Vc=−0.4V、Vd=0Vに設定される。上記の第1の設定例、第2の設定例とも、第1の電極と第2の電極に挟まれた液晶の輪帯領域には、外側に向けて階段状に高くなる電圧が印加されるようになっている。 FIG. 17 shows a second setting example of the potential distribution of the first electrode and the second electrode. In the setting example shown in FIG. 17, the first electrode is set to a potential distribution between 1.8 V (V1) and 2.03 V (V2), and the second electrode has Va = Vc = 0 V and Vb = Vd. = 0.3V is set. In the third setting example shown in FIG. 18, the first electrode is set to a potential distribution between 1.5 V (V1) and 1.65 V (V2), and the second electrode has Va = 0 V, Vb = −0.2V, Vc = −0.4V, and Vd = 0V are set. In both the first setting example and the second setting example, a voltage that increases stepwise toward the outside is applied to the annular region of the liquid crystal sandwiched between the first electrode and the second electrode. It is like that.
また、隣り合う輪帯領域の境界で波長400nmの光に適合するように、位相差が1波長(0.4μm)分となる電位ステップに設定した。このようにすることによって、透過する光の焦点位置を良好に変えることができる。また、透過光の焦点位置変化は、図18、図17、図16に示す設定例の順で大きくなる。ここで、液晶に印加される電圧範囲は、上記の3つの設定例では約1.5Vから2.1Vの範囲内にあり、本発明の第1の実施の形態で用いた図9に示した液晶の電圧位相差特性の線形領域内にあるため、液晶を通過する光の位相差を、約400nm近傍の波長で、焦点位置を大きくかつ連続的に変化させることができる。 Further, the phase difference is set to a potential step corresponding to one wavelength (0.4 μm) so as to match light having a wavelength of 400 nm at the boundary between adjacent annular zones. By doing so, the focal position of the transmitted light can be favorably changed. Further, the change in the focal position of the transmitted light increases in the order of the setting examples shown in FIG. 18, FIG. 17, and FIG. Here, the voltage range applied to the liquid crystal is in the range of about 1.5 V to 2.1 V in the above three setting examples, and is shown in FIG. 9 used in the first embodiment of the present invention. Since it is in the linear region of the voltage phase difference characteristics of the liquid crystal, the focal position can be changed large and continuously with the phase difference of light passing through the liquid crystal at a wavelength in the vicinity of about 400 nm.
なお、第2の実施の形態においても第1の実施の形態と同様に、焦点可変範囲が2つあるいは3つの値の周辺のみで調整できればよい場合には、図19に示すように、配線を各電極セグメントから引き出し、第2の電極の電極セグメントを抵抗体を挟んで電気的に接続するのが、焦点可変素子104に電圧を印加するための電源の数を削減できるので好適である。
In the second embodiment, as in the first embodiment, when the focus variable range only needs to be adjusted around two or three values, as shown in FIG. It is preferable to pull out from each electrode segment and electrically connect the electrode segment of the second electrode with a resistor interposed therebetween, because the number of power sources for applying a voltage to the focus
上記の第1の電極および第2の電極の電極材料としては、ITO、スズ酸化物、亜鉛酸化物、および、それらの混合物などが用いることができる。また、スズとシリコンの酸化物の混合物(SnxSi(1−x)Oy、xは0.5から0.99までのいずれか、かつyは概ね2)からなる膜を用いると、安定した抵抗を得ることができて好ましい。また、上記の第1の電極用の薄膜および第2の電極用の薄膜をスパッタ法によって形成することが好適であるが、その他の方法でもよい。 As electrode materials for the first electrode and the second electrode, ITO, tin oxide, zinc oxide, a mixture thereof, and the like can be used. Further, when a film made of a mixture of oxides of tin and silicon (Sn x Si (1-x) O y , x is any of 0.5 to 0.99 and y is approximately 2) is stable. It is preferable that the obtained resistance can be obtained. The first electrode thin film and the second electrode thin film are preferably formed by sputtering, but other methods may also be used.
焦点可変素子104の基板としては、使用する波長の光に対して透明であればよく、ガラス、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが使用できるが、耐久性、コストや加工の容易さからガラスが好適である。
As the substrate of the
また、DVD、CD等や、波長400nm帯のレーザ光を用いる高密度ディスクでは、ディスクの種類によりカバー厚さが異なるため、単一の対物レンズを用いてディスク記録面に光を集光しようとすると球面収差が発生する。本発明の可変焦点素子は、対物レンズに入射する光の波面のパワー成分を変化させて対物レンズで球面収差を発生させ、ディスクで発生する球面収差とキャンセルさせることができるため、各種のディスクに対して、同一の対物レンズで記録・再生することができ好適である。 In addition, DVDs, CDs, and other high-density discs that use laser light with a wavelength of 400 nm have different cover thicknesses depending on the type of disc. Therefore, a single objective lens is used to concentrate the light on the disc recording surface. Then, spherical aberration occurs. Since the variable focus element of the present invention can change the power component of the wavefront of light incident on the objective lens to generate spherical aberration in the objective lens and cancel the spherical aberration generated in the disk, On the other hand, recording and reproduction can be performed with the same objective lens, which is preferable.
また、DVD等や、400nm帯のレーザ光を用いる高密度ディスクでは、記録面に複数の記録層を有するものもあるが、複数の記録層を有するディスクに対する記録・再生においても、各記録層とディスク表面との間の厚さが異なるために発生する球面収差を、焦点可変素子を用いて焦点位置を変えることによって補正できるため、有効である。 Some high-density discs using a laser beam in the 400 nm band, such as DVDs, have a plurality of recording layers on the recording surface. However, in recording / reproduction with respect to a disc having a plurality of recording layers, This is effective because the spherical aberration that occurs due to the difference in thickness between the disk surface and the disk surface can be corrected by changing the focal position using a focus variable element.
上記では、光源が1つの半導体レーザで構成される場合について説明したが、1つの半導体レーザから異なる複数波長の光を出力させ、または、光源を複数の半導体レーザで構成し異なる複数波長の光を出力させ、出力された光を焦点可変素子104に入射させ、焦点可変素子104に印加される制御電圧を各波長に応じて変更し、各波長の光の焦点位置を調整するようにして球面収差を補正する構成でもよい。
In the above description, the case where the light source is configured by one semiconductor laser has been described. However, light having a plurality of different wavelengths is output from one semiconductor laser, or light having a plurality of different wavelengths is configured by configuring the light source by a plurality of semiconductor lasers. Spherical aberration so that the output light is incident on the focus
以上説明したように、本発明の第2の実施の形態に係る光ヘッド装置は、本発明の第1の実施の形態に係る光ヘッド装置の効果に加え、電極セグメントを複数の輪帯領域毎に分け、輪帯領域毎に、電極セグメントを抵抗体で接続するようにしたため、液晶に印加する電圧分布の自由度が増え、印加電圧に応答して変化する位相差の振幅を小さく抑えることができ、実用的な応答速度を得ることができる。 As described above, in the optical head device according to the second embodiment of the present invention, in addition to the effects of the optical head device according to the first embodiment of the present invention, electrode segments are provided for each of a plurality of annular zones. Since the electrode segments are connected to each annular zone by a resistor, the degree of freedom of the voltage distribution applied to the liquid crystal increases, and the amplitude of the phase difference that changes in response to the applied voltage can be kept small. And a practical response speed can be obtained.
また、焦点可変素子上の輪帯領域毎に第1の電極と第2の電極とを対向させて設けたため、液晶が発生させる位相の跳びを波長単位で生じさせることができ、液晶の電圧位相特性の線形領域の利用をさらに容易にし、位相の制御性を向上できる。 In addition, since the first electrode and the second electrode are provided to face each other in each annular zone on the variable focus element, the phase jump generated by the liquid crystal can be generated in units of wavelengths, and the voltage phase of the liquid crystal can be generated. The use of the linear region of the characteristics can be further facilitated, and the phase controllability can be improved.
さらに、電極セグメントを複数の輪帯領域毎に分け、輪帯領域毎に、電極セグメントを抵抗体で接続するようにしたため、液晶に印加する電圧分布の自由度が増え、印加電圧に応答して変化する位相差の振幅を小さく抑えることができ、実用的な応答速度を得ることができる。 Furthermore, the electrode segments are divided into a plurality of annular zones, and the electrode segments are connected to each annular zone by a resistor, so that the degree of freedom of the voltage distribution applied to the liquid crystal increases, and in response to the applied voltage. The amplitude of the changing phase difference can be kept small, and a practical response speed can be obtained.
上記の本発明の実施の形態に基づく具体的な実施例を、以下に図面を用いて説明する。本実施例に係る光ヘッド装置は、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焦点位置を変化させる焦点可変素子と、焦点位置を変化させるための電圧を焦点可変素子へ出力する制御電圧発生手段とを備えている。 Specific examples based on the above-described embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The optical head device according to the present embodiment includes a light source, an objective lens for condensing light emitted from the light source on an optical recording medium, and a focal point for changing a focal position provided between the light source and the objective lens. The variable element and control voltage generating means for outputting a voltage for changing the focal position to the variable focal element are provided.
図1を用いて、本実施例に係る光ヘッド装置の構成をさらに詳しく説明する。本実施例に係る光ヘッド装置100は、半導体レーザ101から出力された、波長400nm、直線偏光の出射光が、コリメータレンズ102、偏光ビームスプリッタ103を通過した後、焦点可変素子104、4分の1波長板106を順次透過し、対物レンズ107により光ディスク20上に集光されるようになっている。光ディスク20上に集光された光は、光ディスク20で反射され、対物レンズ107、4分の1波長板106、焦点可変素子104を順次上記の場合と逆向きに透過した後、偏光ビームスプリッタ103で反射され、光検出系108に入射する。
The configuration of the optical head device according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. In the
本実施例に係る光ヘッド装置は、さらに、焦点可変素子104を電圧制御する制御電圧発生手段としての焦点可変素子制御回路105を備え、光ディスク20に情報を正確に記録したり、情報を正確に再生したりできるよう焦点可変素子を制御する。焦点可変素子制御回路105は、光ディスク20に集光する光の、例えば、スポット径が最適となるように、または、光検出器に入射する光強度が最適となるように、制御用の電圧を焦点可変素子104に出力する。
The optical head device according to the present embodiment further includes a focus variable
図2は、本実施例に係る焦点可変素子104の断面構造の一例を概念的に示す図である。本実施例に係る焦点可変素子104は、一対の基板201、202と、基板201、202間に挟持された液晶からなる液晶層205とを備える。シール材206は、基板201、202の間隔を一定に保持すると共に、液晶層205を基板201、202間に閉じ込めるようになっている。上記の基板201、202の対向する面、すなわち基板201、202の液晶に接するそれぞれの面には、液晶に電圧を印加するための電極203、204が設けられている。これらの電極は、ITOからなる透明導電膜をパターニングして形成される。電極上には、不図示の絶縁膜や配向膜を成膜する。
FIG. 2 is a diagram conceptually illustrating an example of a cross-sectional structure of the
焦点可変素子104に設けた電極に配線207により電圧を印加することにより、基板201、202間に挟持された液晶層205の屈折率は、印加された電圧によって形成される電圧分布に応じて変化する。ここで、配線207としてはフレキシブル配線を用いる。焦点可変素子104への入射光は、液晶層205を通過すると、液晶層205内の屈折率分布によって位相が変化するため、波面が印加する電圧に応じて変化する。
By applying a voltage to the electrode provided in the focus
図6は、液晶層205を挟持する電極203、204のうちの第1の電極(例えば、203)の電極パターンの一形成例を示す平面図である。図7は、図6に示す第1の電極の中央付近を拡大して示す概念図である。図5は、上記の第2の電極(例えば、204)の電極パターン一形成例を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing an example of forming an electrode pattern of a first electrode (for example, 203) among the
図6に示す第1の電極は、光軸を中心にする回転対称な電位分布であって、半径方向に階段的に変化する2次関数的な電位分布を実現できる。第1の電極のうちの、中央電極セグメントは電位V1に設定され、最外電極セグメントは電位V2に設定される。中間電極セグメントは、電位V1と電位V2の間の電位になるように設定することができる。 The first electrode shown in FIG. 6 is a rotationally symmetric potential distribution around the optical axis, and can realize a quadratic function potential distribution that changes stepwise in the radial direction. Of the first electrodes, the central electrode segment is set to the potential V1, and the outermost electrode segment is set to the potential V2. The intermediate electrode segment can be set to have a potential between the potential V1 and the potential V2.
電位V1の入力端子と電位V2の入力端子の間に抵抗体601を設け、その抵抗体の途中と各電極セグメントとを配線704で接続することによって、中間電極セグメントを電位V1から電位V2までの間の電位に設定することができる。この抵抗体601は、電極203、204と同じ透明導電膜を線状にパターニングして形成するのでもよい。また、抵抗体601用として、電極203、204に用いる透明導電膜とは別の材質の薄膜(例えば、酸化スズ薄膜)を用いるのでもよい。
The
第2の電極を、図5に示すように複数の領域分割輪帯電極によって構成する。各領域分割輪帯電極は、それぞれ独立に電位を設定できるようになっている。以下では、第2の電極を4つの領域分割輪帯電極に分割し、各領域分割輪帯電極の電位を、それぞれ、Va、Vb、Vc、Vdとした場合を例にとり説明する。 As shown in FIG. 5, the second electrode is constituted by a plurality of region-divided annular electrodes. Each region-segmented ring electrode can be set with a potential independently. In the following, the case where the second electrode is divided into four region-divided annular electrodes and the potential of each region-divided annular electrode is Va, Vb, Vc, and Vd will be described as an example.
図8は、第1の電極に、電位V1が1.5V、電位V2が2.1Vになるように電圧を印加したときの半径方向の電位分布を概念的に示した図である。図8に示す電位分布は、半径の2乗に比例する成分を有する電圧分布となる。このとき、第2の電極の電位を0Vにすると、液晶には第1の電極の電位分布で表される電圧が印加される。 FIG. 8 is a diagram conceptually showing a potential distribution in the radial direction when a voltage is applied to the first electrode so that the potential V1 is 1.5V and the potential V2 is 2.1V. The potential distribution shown in FIG. 8 is a voltage distribution having a component proportional to the square of the radius. At this time, when the potential of the second electrode is set to 0 V, a voltage represented by the potential distribution of the first electrode is applied to the liquid crystal.
図9は、焦点可変素子104の電圧位相差特性の1例を示す図である。液晶層205に印加された電圧が約1.5〜2.3Vの範囲は、電圧に比例した位相差を発生させることができる線形領域である。第1の電極を図8に示す電位に設定し、第2の電極の電位を0Vに設定した場合、液晶層205に印加される電圧分布は半径の2乗に比例する成分を有するため、発生する位相分布も半径の2乗に比例し、透過した光の焦点位置が変わることになる。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the voltage phase difference characteristic of the focus
ここで、焦点位置を大きく動かすには、大きな位相差が必要になり、図10に示すように電位V1と電位V2との差を大きくする必要が生ずる。しかしながら、図9に示すように液晶の電圧に対する位相の応答は非線形であるため、所望の位相分布を得ることができない。このため、第2の電極の電位を、Va=0V、Vb=0.6V、Vc=1.2V、Vd=1.8Vに設定する。第1の電極と第2の電極とに挟まれた液晶には、略これらの電位差にあたる電圧が印加される。 Here, in order to move the focal position greatly, a large phase difference is required, and as shown in FIG. 10, it is necessary to increase the difference between the potential V1 and the potential V2. However, since the phase response to the voltage of the liquid crystal is nonlinear as shown in FIG. 9, a desired phase distribution cannot be obtained. Therefore, the potential of the second electrode is set to Va = 0V, Vb = 0.6V, Vc = 1.2V, and Vd = 1.8V. A voltage substantially corresponding to these potential differences is applied to the liquid crystal sandwiched between the first electrode and the second electrode.
上記の電位ステップの電位分布にすることによって、第1の電極と第2の電極とに挟まれた液晶層205に印加される電圧は、約1.5Vから2.3Vの範囲内になり、図9に示す電圧位相差特性の線形領域内に入り、電圧分布に比例した位相差を得ることができる。さらに、印加電圧に応答して変化する位相差の振幅も小さく抑えることができ、実用的な応答速度を得ることができる。
By making the potential distribution of the above-mentioned potential step, the voltage applied to the
また、液晶を透過する光の位相変化が、使用する波長の整数倍になるように第2の電極の電位ステップを設定することによって、透過した光の波面は、Va、Vb、Vc、Vdの電位に設定された各領域分割輪帯電極の境界近傍でも連続的につながり、波面収差を劣化させることなく焦点位置を変えることができる。上記の例では、波長400nmの光に適合するように、電位ステップを、位相差が1波長(0.4μm)分となる0.6Vとする。 Further, by setting the potential step of the second electrode so that the phase change of the light transmitted through the liquid crystal is an integral multiple of the wavelength used, the wavefront of the transmitted light can be expressed as Va, Vb, Vc, Vd. Even in the vicinity of the boundary between the region-divided annular electrodes set to potentials, the focal position can be changed without deteriorating the wavefront aberration. In the above example, the potential step is set to 0.6 V at which the phase difference corresponds to one wavelength (0.4 μm) so as to be adapted to light having a wavelength of 400 nm.
第1の電極および第2の電極の電位分布の他の設定例を図12および図13に示す。図12および図13に示す電位の設定例では、第2の電極の電位ステップは0.6Vであり、第1の電極と第2の電極との間の電圧が電圧位相差特性の線形領域内に入るようになっている。なお、図9に示すような電圧位相差特性の場合は、第2の電極の電位ステップとして0.6Vが好適であるが、液晶材料やセルギャップが異なる設計では、上記の電位ステップを変更すればよい。また、温度による液晶の特性変化が無視できない場合には、電圧ステップを温度に応じて変更することが好適である。 Other setting examples of the potential distribution of the first electrode and the second electrode are shown in FIGS. In the potential setting examples shown in FIGS. 12 and 13, the potential step of the second electrode is 0.6 V, and the voltage between the first electrode and the second electrode is within the linear region of the voltage phase difference characteristic. It is supposed to enter. In the case of the voltage phase difference characteristics as shown in FIG. 9, 0.6V is preferable as the potential step of the second electrode. However, in the design where the liquid crystal material and the cell gap are different, the above potential step can be changed. That's fine. In addition, when the change in liquid crystal characteristics due to temperature cannot be ignored, it is preferable to change the voltage step according to the temperature.
波長400nm帯の青紫レーザを用いて記録再生を行う高密度光ディスクであって、記録層が2層あるディスクでは、記録層間の距離が25μmあり、ディスク表面から各記録層までのカバー厚さが、それぞれ、75μmと100μmとなっている。本実施例では、対物レンズをディスク表面から87.5μmの距離で収差が最小となるように設定する。 A high-density optical disc that performs recording and reproduction using a blue-violet laser with a wavelength of 400 nm, and a disc having two recording layers has a distance of 25 μm between the recording layers, and the cover thickness from the disc surface to each recording layer is They are 75 μm and 100 μm, respectively. In this embodiment, the objective lens is set so that the aberration is minimized at a distance of 87.5 μm from the disk surface.
このように設定すると、カバー厚が75μmと100μmのディスクを記録再生するとき、ディスクの深さ方向に±12.5μm、焦点位置がずれたことに相当する球面収差が発生する。この場合、本発明の焦点可変素子104に印加する電圧を調整して、焦点可変素子104を透過する光の波面のパワー成分を変化させ、対物レンズで球面収差が発生するため、上記の球面収差をキャンセルすることができ、良好な記録・再生特性を得ることができる。
With this setting, when recording and reproducing a disc having cover thicknesses of 75 μm and 100 μm, spherical aberration corresponding to the deviation of the focal position by ± 12.5 μm in the depth direction of the disc occurs. In this case, since the voltage component applied to the variable
本発明に係る光ヘッド装置は、液晶を用いて焦点可変素子を実現する場合でも、液晶の応答時間を低減できるという効果が有用な光ヘッド等の用途にも適用できる。 The optical head device according to the present invention can also be applied to uses such as an optical head that is effective in reducing the response time of the liquid crystal even when the focus variable element is realized using the liquid crystal.
20 光ディスク
100 光ヘッド装置
101 半導体レーザ
102 コリメータレンズ
103 偏光ビームスプリッタ
104 焦点可変素子
105 焦点可変素子制御回路
106 4分の1波長板
107 対物レンズ
108 光検出系
201、202、301〜303 基板
203、204、304〜307 電極
205、308、309 液晶層
206、310、311 シール材
207、312、313、402、502、602、704、1401、1402、1902 配線
401、601、1411〜1414、1901 抵抗体
701、1501〜1504、1511〜1514 電極セグメント
1403〜1406 同一輪帯領域中の電極セグメント
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記焦点可変素子は、
少なくとも一対の基板と、
各前記基板の間に挟持された液晶からなる液晶層と、
各前記基板の対向する面のうちのいずれか一方の面に形成された第1の電極と、
各前記基板の対向する面のうち、前記第1の電極が形成された面と対向する面に形成された第2の電極とを有し、
前記第1の電極は、前記焦点可変素子上の複数の輪帯領域毎に分割され、前記焦点可変素子制御回路から電圧が出力されたときに、各前記輪帯領域で、前記焦点可変素子の光軸を中心にほぼ回転対称の電位分布であって、前記光軸からの半径方向に変化する2次関数状の電位分布を形成する電極形状を有し、
前記第2の電極は、前記輪帯領域毎に、前記焦点可変素子上の前記第1の電極と対向する面に設けられ、前記焦点可変素子制御回路から電圧が出力されたときに、前記光軸を中心にほぼ回転対称の電位分布を形成する電極形状を有することを特徴とする光ヘッド装置。 A light source, an objective lens for condensing the light emitted from the light source on an optical recording medium, a focus variable element that is provided between the light source and the objective lens, and changes a focal position; and In an optical head device including a focus variable element control circuit that outputs a voltage for changing to the focus variable element,
The variable focus element is:
At least a pair of substrates;
A liquid crystal layer made of liquid crystal sandwiched between the substrates;
A first electrode formed on any one of the opposing surfaces of each substrate;
A second electrode formed on a surface opposite to the surface on which the first electrode is formed, of the opposing surfaces of each of the substrates;
The first electrode is divided into a plurality of annular zones on the focus variable element, and when a voltage is output from the focus variable element control circuit, the first electrode An electrode shape that forms a potential distribution of a quadratic function that is a rotationally symmetric potential distribution about the optical axis and changes in a radial direction from the optical axis,
The second electrode is provided on a surface of the focus variable element facing the first electrode for each of the annular zones, and the voltage is output when a voltage is output from the focus variable element control circuit. An optical head device having an electrode shape that forms a substantially rotationally symmetric potential distribution about an axis.
各前記電極セグメントは、各前記輪帯領域に複数割り当てられて配置され、
前記抵抗体は、前記輪帯領域毎に分割され、各前記輪帯領域に含まれる複数の前記電極セグメント同士を接続する請求項1に記載の光ヘッド装置。 The first electrode includes a circular electrode segment centered on the optical axis of the variable focus element, a plurality of ring-shaped electrode segments formed outside the circular electrode segment, and a resistor antibodies to connect the circular electrode segments and a plurality of said annular electrode segments,
Each said electrode segments are arranged assigned multiple to each of said ring zones,
The resistor, before being divided into Kiwa band each region, the optical head apparatus according to claim 1 to connect a plurality of said electrode segments to each other included in each of said ring zones.
前記焦点可変素子は、
少なくとも一対の基板と、
各前記基板の間に挟持された液晶からなる液晶層と、
各前記基板の対向する面のうちのいずれか一方の面に形成され、前記焦点可変素子制御回路から電圧が出力されたときに、前記焦点可変素子の光軸を中心にほぼ回転対称の電位分布を形成する電極形状を有する第1の電極と、
各前記基板の対向する面のうち、前記第1の電極が形成された面と対向する面に形成され、前記焦点可変素子制御回路から電圧が出力されたときに、前記焦点可変素子の光軸を中心にほぼ回転対称の電位分布を形成する電極形状を有する第2の電極とを有し、
前記第1の電極は、
前記焦点可変素子の光軸を中心とする円形状の電極セグメントと、前記円形状の電極セグメントの外側に分離して形成された複数の輪帯状の電極セグメントと、からなる前記光軸を中心とした輪帯領域と、
前記光軸を中心とした輪帯領域の外側に分離して形成された複数の輪帯状の電極セグメントからなる少なくとも1つの輪帯領域と、
各前記輪帯領域に含まれる複数の電極セグメントを接続する抵抗体であって、各前記輪帯領域の最内の電極セグメントと最外の電極セグメントに前記焦点可変素子制御回路から、各前記輪帯領域の最内の電極セグメントを第1の共通電位に設定し、かつ、各前記輪帯領域の最外の電極セグメントを第2の共通電位に設定する電圧が出力されたときに、各前記輪帯領域内の各電極セグメントに前記光軸からの半径方向に2次関数状に変化する電圧を印加する複数の抵抗体と、を含むことを特徴とする光ヘッド装置。 A light source, an objective lens for condensing the light emitted from the light source on an optical recording medium, a focus variable element that is provided between the light source and the objective lens, and changes a focal position; and In an optical head device including a focus variable element control circuit that outputs a voltage for changing to the focus variable element,
The variable focus element is:
At least a pair of substrates;
A liquid crystal layer made of liquid crystal sandwiched between the substrates;
A potential distribution that is formed on one of the opposing surfaces of each of the substrates and is substantially rotationally symmetric about the optical axis of the variable focus element when a voltage is output from the variable focus element control circuit. A first electrode having an electrode shape to form
Of the opposing surfaces of each of the substrates, the optical axis of the focus variable element is formed on a surface facing the surface on which the first electrode is formed and a voltage is output from the focus variable element control circuit. And a second electrode having an electrode shape that forms a substantially rotationally symmetric potential distribution around
The first electrode is
Centered on the optical axis comprising a circular electrode segment centered on the optical axis of the variable focus element and a plurality of ring-shaped electrode segments formed outside the circular electrode segment. The zonal zone,
At least one annular zone composed of a plurality of annular zone-shaped electrode segments formed separately from the annular zone around the optical axis;
A resistor for connecting the plurality of electrodes segments included in each of said ring zones, from the focus variable element control circuit to the electrode segments and the outermost electrode segments innermost of each of the ring zones, each of said When the voltage that sets the innermost electrode segment of the annular zone to the first common potential and the outermost electrode segment of each annular zone to the second common potential is output, An optical head device comprising: a plurality of resistors that apply a voltage that changes in a quadratic function in a radial direction from the optical axis to each electrode segment in the annular zone.
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