JP4436069B2 - 液晶光学素子及び光学装置 - Google Patents
液晶光学素子及び光学装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4436069B2 JP4436069B2 JP2003131868A JP2003131868A JP4436069B2 JP 4436069 B2 JP4436069 B2 JP 4436069B2 JP 2003131868 A JP2003131868 A JP 2003131868A JP 2003131868 A JP2003131868 A JP 2003131868A JP 4436069 B2 JP4436069 B2 JP 4436069B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transparent
- liquid crystal
- optical element
- crystal optical
- resistance film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Optical Head (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相変調用の液晶光学素子及びこれを用いた光学装置に関するものであり、特にレーザ光等の干渉性の高い光ビーム(高干渉性光)の波面収差(球面収差又はコマ収差等)を補正するための液晶光学素子及びこれを用いた光学装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
DVD、次世代高密度DVD等の記録媒体の読取り又は書込みを行う光ピックアップ装置では、図12(a)に示すように、光源1からの光ビームをコリメータレンズ2によってほぼ平行光に変換し、対物レンズ3によって記録媒体4へ集光させ、記録媒体4からの反射光ビームを受光して光強度信号を発生させている。このような光ピックアップ装置で記録媒体4の読取り又は書込みを行う際には、対物レンズ3によって光ビームを正確に記録媒体4のトラック上に集光させる必要がある。
【0003】
しかしながら、記録媒体4中のトラック面上の光透過保護層の厚みムラ(図12(a)のB)等によって、対物レンズ3からトラック面までの距離が一定にならない、又は常に同じように光スポットを集光することができない場合がある。また、記録媒体4の記録容量を上げるために、複数のトラック面を記録媒体4中に設けた場合には、対物レンズ3と各トラック面との位置関係を調整する必要もある。
【0004】
このように、対物レンズ3とトラック面との間の距離にムラが生じると、記録媒体4の基板内には、球面収差が生じ、記録媒体4からの反射光ビームに基づいて発生される光強度信号を劣化させる原因となる。対物レンズ3の入射瞳位置で換算した球面収差の一例21を図12(b)に示す。また、複数のトラック面を記録媒体中に設けた場合には、対物レンズ3の焦点位置にある第1トラック面以外の第2トラック面の読取り又は書込みの際に球面収差が生じ、同様に、記録媒体4からの反射光ビームに基づいて発生される光強度信号を劣化させる原因となる。
【0005】
そこで、図13に示すように、コリメータレンズ2と対物レンズ3との間に液晶光学素子7を配置し、記録媒体4の基板中に生じる球面収差を補正させる試みがある(例えば、特許文献1参照。)。このような液晶光学素子7は、液晶に生じる電位差に応じて液晶の配向性が変化することを利用し、液晶を通過する光ビームの位相を変化させ、それによって球面収差を相殺するように働く。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−269611号公報(第3−5頁、第1−3図、第5図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図14に、液晶光学素子7に印加される電圧に応じて液晶に位相分布を生じさせるための球面収差補正用の透明電極パターン30の一例を示す。図14では、9つの同心円状の透明電極31〜39が設けられている。各透明電極に所定の電圧が印加されると、対向する透明電極との間に電位差を生じ、その間の液晶の配向性が電位差に応じて変化する。したがって、この部分を通過する光ビームは、その位相を電位差に応じて進ませるような作用を受けることとなり、記録媒体4の基板中に生じる球面収差21(図12(b)参照)が補正される。
【0008】
実際には、透明電極パターン30の各透明電極31〜39に異なった電圧が印加されるように、透明電極と透明電極の間には微細な隙間が設けられ、さらに透明電極と透明電極の間に外部抵抗素子が接続されている。
【0009】
図14に示すように、透明電極31と透明電極39との間に電源9からの所定のAC電圧が印加されている。また、透明電極31と32との間には抵抗素子R1が、透明電極32と33との間には抵抗素子R2が、透明電極33と34との間には抵抗素子R3が、透明電極34と35との間には抵抗素子R4が、透明電極35と36との間には抵抗素子R5が、透明電極36と37との間には抵抗素子R6が、透明電極37と38との間には抵抗素子R7が、透明電極38と39との間には抵抗素子R8が接続されている。透明電極31と39との間に印加された電圧は、抵抗R1〜R8により階段状に分圧され、各透明電極に印加されるように構成されている。
【0010】
しかしながら、実際には、透明電極パターン30では、各透明電極31〜39に異なった電圧が印加されるように、透明電極と透明電極の間には微細な隙間が設けられ、さらに透明電極と透明電極の間に外部抵抗素子が接続されている。
【0011】
図15に、各透明電極と印加される電圧の関係を示す。図15(a)は、透明基板71上の透明電極パターン30の内、透明電極31〜35の部分を拡大したものである。透明電極間の微細な間隔は3μmに設定されており(なお、便宜上、拡大して示している)、図14に示したように各透明電極間に抵抗素子R1〜R4が接続され、電源9により電圧が印加されている。図15(b)は、基準電圧(透明電極31に印加される電圧)に対する透明電極パターン30の各透明電極の電圧を示している。
【0012】
図15(b)に示すように、透明電極間の微細な間隔S1〜S4等には、透明電極パターンが存在しないため、その部分の電位はほぼ基準電圧となる(なお漏れ電界の作用により完全に基準電圧までは落ちない)。即ち、各透明電極に印加されている電圧は、図15(b)のように櫛歯状に各透明電極間で電圧が急激に低下する部分S2〜S4等が存在する。図15(b)のような電圧が液晶に印加されると、透明電極パターン30を通過する光ビームに対して、図15(b)に示すような印加電圧に応じた櫛歯状の屈折率分布を生じることとなる。
【0013】
図15(b)に示すような印加電圧に応じた櫛歯状の屈折率分布を生じた液晶光学素子は、位相型の回折格子として機能して、光ビームを回折させてしまう。即ち、各透明電極間の電圧が急激に低下する部分S2〜S4等で、光ビームの回折が生じ、光ビームから発生される光強度信号を劣化させる原因となっていた。
【0014】
そこで、本発明は、良好に波面収差の補正を行うことができる液晶光学素子及びそのような液晶光学素子を用いた光学装置を提供することを目的とする。
【0015】
また、本発明は、回折を防止し、良好に波面収差の補正を行うことができる液晶光学素子及びそのような液晶光学素子を用いた光学装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶光学素子は、第1の透明基板と、第2の透明基板と、第1及び第2の透明基板の間に封入された液晶と、第1及び第2の透明基板の一方の面上に形成された波面収差補正用の電極パターンとを有し、電極パターンは、第1の電圧が印加される第1の透明電極と、第1の電圧とは異なった第2の電圧が印加される第2の透明電極と、第1及び第2の透明電極とを接続する透明抵抗膜とを有することを特徴とする。第1の透明電極と第2の透明電極とを透明抵抗膜によって接続することによって、透明電極間で発生する光の回折を防止して良好な光信号を得られるように構成した。
【0017】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る光学装置は、光ビームを出力する光源と、光ビームの波面収差補正用の電極パターンを有する液晶光学素子と、電極パターンへ電圧を印加するための電源とを有し、電極パターンは、第1の透明電極と、第2の透明電極と、第1及び第2の透明電極とを接続する透明抵抗膜とを有し、第1及び第2の透明電極に透明抵抗膜によって電圧が分圧されてそれぞれ印加されることを特徴とする。第1の透明電極と第2の透明電極とを透明抵抗膜によって接続することによって、波面収差(球面収差又はコマ収差等)補正用の電極パターンにおいて、透明電極間で発生する光の回折を防止して良好な光信号を得られるように構成した。
【0018】
さらに、本発明に係る液晶光学素子又は光学装置では、同心円状に設けられた複数の透明電極と、複数の透明電極間を接続する複数の透明抵抗膜とを有することが好ましく、また透明抵抗膜によって前記電圧が分圧されて複数の透明電極にそれぞれ印加されることがさらに好ましい。
【0019】
さらに、本発明に係る液晶光学素子又は光学装置では、複数の透明抵抗膜がそれぞれほぼ同じ抵抗値を有するように、複数の透明電極間の間隔がそれぞれ設定されていることが好ましい。各透明電極に、均等に分圧された電圧が印加できるように構成した、
さらに、本発明に係る液晶光学素子又は光学装置では、透明抵抗膜は、透明電極より高い抵抗率を有することが好ましい。
【0020】
さらに、本発明に係る液晶光学素子又は光学装置では、透明抵抗膜は、10KΩ/cm2以上且つ200KΩcm2以下の抵抗値を有することが好ましい。
【0021】
さらに、本発明に係る液晶光学素子又は光学装置では、透明抵抗膜は、実質的に前記透明電極間にのみ設けられていることが好ましい。
【0022】
さらに、本発明に係る液晶光学素子又は光学装置では、透明抵抗膜は、透明電極の上に所定のマージンを持って乗り上げるように設けられていることが好ましい。
【0023】
さらに、本発明に係る液晶光学素子又は光学装置では、透明電極は、透明抵抗膜の上に所定のマージンを持って乗り上げるように設けられていることが好ましい。
【0024】
さらに、本発明に係る液晶光学素子又は光学装置では、透明抵抗膜は、前記透明電極全体を覆うように設けられていることが好ましい。
【0025】
さらに、本発明に係る液晶光学素子又は光学装置では、透明電極は、前記透明抵抗膜の上に設けられていることが好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶光学素子及び光学装置を、添付図面を参照して詳述する。図1に、本発明に係る液晶光学素子を用いた光学装置100を示す。
【0027】
図1において、光源1から出射された光ビーム(405nm)は、コリメータレンズ2によって、有効径10を有するほぼ平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ60を通過した後、液晶光学素子70に入射する。液晶光学素子70を通過した光ビームは、1/4波長板64を通過して、対物レンズ3(開口率NA=0.85)により記録媒体4に集光される。
【0028】
「有効径」とは、光ビームに位置ずれや径の変化のないとした場合の、対物レンズ3で有効に利用される幾何光学設計上の液晶光学素子上での主光ビーム径を言う。本実施形態では、有効径10(φ)は3mmに設定されている。
【0029】
記録媒体4から反射された光ビームは、再び対物レンズ3、1/4波長板64及び液晶光学素子70を経て、偏光ビームスプリッタ60により光路を変更されて、集光レンズ61を介して受光器62に集光される。光ビームは、記録媒体4により反射される際に、記録媒体4のトラック面上に記録されている情報(ピット)によって振幅変調され、受光器62により光強度信号として出力される。この光強度信号(光強度信号)から記録情報が読み出される。
【0030】
また、記録媒体に書込みを行う場合には、書込みを行うためのデータ信号に応じて光源1から出射された光ビームの強度を変調して、変調された光ビームによって記録媒体を照射する。記録媒体では、光ビームの強度に応じて、ディスクに挟まれた薄膜の屈折率や色が変化し、又はピットの起状が生じることで、データが書き込まれる。なお、光ビームの強度変調は、光源1に用いるレーザーダイオードに流す電流を変調することによって行うことができる。
【0031】
対物レンズ3には、トラッキング用のアクチュエータ5が取付けられており、図中の矢印Aの方向に対物レンズ3を移動することによって、対物レンズ3によって集光される光ビームが、記録媒体4のトラックに正確に追従するように構成されている。アクチュエータ5には、駆動のための配線8が取付けられており、液晶光学素子70には後述する透明電極パターンを駆動するための配線6が取付けられている。
【0032】
液晶光学素子70は、後述する図3に示されるような球面収差補正用の透明電極パターン300を有している。
【0033】
記録媒体4は、次世代の高密度DVDであり、直径12cm、厚さ1.2mmの円盤形状を有している。また、情報が記録されるトラック面の上には、約0.1mmのポリカーボネイト等から構成される光透過保護層が設けられている。また、トラックピッチは、従来のDVDの約2倍(0.32μm)であり、405nmの青色レーザ及び開口率(NA)=0.85の対物レンズを用いて光スポット面積を従来のDVDの約1/5として、片面で最大約27GBの容量を実現するものである。
【0034】
このような記録媒体4では、従来のDVDに比べて更にトラック面を保護する光透過保護層の厚さムラに起因する球面収差によって、受光器62から出力される光強度信号が劣化してしまう。そこで、液晶光学素子制御回路63は、受光器62からの光強度信号に基づいて球面収差を検出し、検出した球面収差を相殺するように、配線6を通じて、球面収差補正用の電極パターン300に電圧を印加する。なお、受光器62からの光強度信号(RF信号)の振幅を最大にするように、球面収差補正用の電極パターンに電圧を印加することによって、記録媒体4の基板内に発生する球面収差を相殺することが可能である。
【0035】
図2に、図1に示された液晶光学素子70の断面図を示す。図2の矢印の示す方向は、図1において光源1から出た光ビームが偏光ビームスプリッタ60を通過した後、液晶光学素子70に入射する方向を示している。図2において、光源側の透明基板71には、球面収差補正用の透明電極パターン300及び配向膜72が形成されている。また、記録媒体4側の透明基板75には、対向透明電極40及び配向膜74が形成されている。液晶76は、2枚の透明基板71及び75と、シール部材73との間に封入されている。図2に示される各要素は、説明の便宜上、誇張して図示されており、実際の厚さの比と異なる場合がある。
【0036】
図3に、図1及び2に示された液晶光学素子70における球面収差補正用の透明電極パターン300の一例を示す。図3に示すように、有効径10の範囲内に9つの同心円状の透明電極31〜39が、それぞれ微小な間隔(約3μm)を空けて設けられている。また、透明電極31と32とは透明高抵抗膜301によって接続され、透明電極32と33とは透明高抵抗膜303によって接続され、透明電極33と34とは透明高抵抗膜303によって接続され、透明電極34と35とは透明高抵抗膜304によって接続され、透明電極35と36とは透明高抵抗膜305によって接続され、透明電極36と37とは透明高抵抗膜306によって接続され、透明電極37と38とは透明高抵抗膜307によって接続され、透明電極38と39とは透明高抵抗膜308によって接続されている。さらに、透明電極31と透明電極39との間に電源9からの所定のAC電圧が印加されている。
【0037】
図4に、各透明電極と印加される電圧の関係を示す。図4(a)は、透明基板71上の透明電極パターン300の断面の一部(透明電極31〜35の部分)を拡大したものである。透明電極間の微細な間隔は3μmに設定されており(なお、便宜上、拡大して示している)、図3に示したように各透明電極は、透明高抵抗膜301〜305等によって相互に接続され、電源9により電圧が印加されている。図4(b)は、基準電圧(透明電極31に印加される電圧)に対する透明電極パターン300の透明電極31〜35及び各透明電極間の実効電圧を示している。なお、液晶光学素子に用いる液晶は一般に印加電圧に対し実効値応答を示す。また直流電圧成分を長時間この液晶に加えると、液晶の焼きつきや分解等の不都合を生ずる。従って液晶光学素子の各透明電極には直流電圧成分を印加しないように交流電圧を印加して液晶を駆動する。また、液晶光学素子に対する基準電圧0[V]は正確には液晶層に印加される電圧であり、その電圧を任意に設定することができる。一般的には印加電圧が0[V]の状態を基準とする事が多いが、例えば3[V]の時を基準電圧としても構わない。
【0038】
図4(a)に示すように、透明電極間の微細な間隔S1〜S4には、透明高抵抗膜が存在するため、その部分の電圧は、図に示すように透明高抵抗膜が接続する前後の透明電極に印加される電圧間をつなぐ様な電圧を生じる。即ち、透明電極間の微細な間隔S1〜S4等には、透明高抵抗膜が存在するため、ほぼ基準電圧まで急激に電圧が低下することが無くなる。したがって、図15(b)に示すような櫛歯状の屈折率分布を生じることがなく、位相型の回折格子として機能せず、光ビームを回折させることがない。即ち、光ビームの回折による光強度信号を劣化を防止することが可能となった。
【0039】
さらに、図15(a)に示すような各透明電極の微細な間隔に透明高抵抗膜が無い場合には、各透明電極の微細な間隔S1〜S4等は、ほぼ基準電圧が印加され、その部分の液晶が動作しないため、球面収差の補正に寄与しなかった。しかしながら、図3及び図4に示すような各透明電極の微細な間隔に透明高抵抗膜が設定されている場合には、各透明電極間の微細な間隔S1〜S4等にも所定の電圧が印加されることから、それぞれの印加電圧に応じてその部分の液晶が動作するので、球面収差の補正に寄与することができる。したがって、各透明電極間の微細な間隔S1〜S4に透明高抵抗膜を配置することによって、光ビームの回折を防止できるだけでなく、実質的に球面収差の補正に寄与する透明電極を拡大することが可能となった。
【0040】
さらに、図14に示すように、各透明電極31〜39にそれぞれ異なった電圧を印加するために各透明電極間に外部抵抗素子を接続するための配線が必要であった。しかしながら、各透明電極間に透明高抵抗膜を配置することによって、外部抵抗素子を接続するための配線が不要になり、透明電極パターンの構成を簡素化することが可能となった。
【0041】
図3及び4に示すように、各透明電極31〜39間の間隔に透明高抵抗膜を配置し、透明電極31及び39間に電圧を印加したことから、各透明電極に実際に印加される電圧は、各透明電極間の透明高抵抗膜の抵抗値によって分圧された値となる。各透明電極間の透明高抵抗膜の抵抗値は、透明電極間の面積に反比例し、各透明電極31〜39は同心円状に配置されていることから、各透明電極間の間隔を一定にすると、必ずしも各透明電極31〜39に印加される電圧は均等に分割された値とはならない。
【0042】
図3及び4の例では、各透明電極31〜39間の間隔を一定に設定したので、実際には図4に示すように各透明電極に印加される電圧は均等に分割された値とはならない。しかしながら、間隔は一律3μmと微小であるため、大きな差異は生じない。しかしながら、正確に均等に分圧したい場合には、透明高抵抗膜の面積当りの抵抗率及び各透明電極間の膜厚はほぼ一定なので、各透明電極の間隔S/(外側又は内側)円周Lが一定になるように各間隔を設定すれば良い。
【0043】
なお、透明高抵抗膜の抵抗値は、10KΩ〜200KΩ/cm2であることが好ましい。透明電極パターン300を構成する透明電極31〜39の抵抗値は、通常、数〜数百Ω/cm2で形成されるので、その抵抗値を考慮して透明高抵抗膜301〜308の抵抗値を10KΩ/cm2以上とするのが好ましい。また、この透明高抵抗膜301〜308を200KΩ/cm2以上とするためには、その膜厚を例えば10nm以下のかなりの薄膜としなくてはならない。この様な薄膜とすると、膜の均一性や加工性が悪くなり好ましくない。よって、透明高抵抗膜301〜308は、10KΩ/cm2以上であり、200KΩ/cm2以下とすることが好ましい。
【0044】
図5を用いて、このような球面収差補正用の透明電極パターンの作用を説明する。図3に示した球面収差補正用の透明電極パターン300を図5(a)に示す。図5(a)では、透明高抵抗膜301〜308は省略している。図5(a)に示す9つの同心円状の透明電極31〜39には、図5(b)に示すような実効電圧24が印加されている。図5(a)に示すような電極パターン300の各透明電極31〜39に図5(b)に示すような実効電圧24が印加されると、対向透明電極40との間に電位差を生じ、その間の液晶の配向性が電位差に応じて変化する。したがって、この部分を通過する光ビームは、その位相を電位差に応じて進ませるような作用を受けることとなり、記録媒体4の基板中に生じる球面収差21(図5(b))が、図5(c)に示す球面収差25のように補正される。なお、透明電極パターン300へは、液晶光学素子制御回路63から配線6(図1参照)を通じて電圧が印加される。
【0045】
なお、記録媒体4の基板中に発生する球面収差が図5(b)に示す球面収差21とは逆向きに発生する場合には、電極パターン300の各透明電極31〜39に、図5(b)とは逆に、基準電圧(透明電極31に印加される電圧)に対して負(−)の電圧を印加するように制御することもできる。その場合、電極パターン300の各透明電極を通過する光ビームは、その位相を遅らされるような作用を受ける。
【0046】
図6に、球面収差補正用の透明電極パターン300を製造するための手順を示す。
【0047】
最初にガラス透明基板71上に、ITO(インジウム錫酸化物)膜600を成膜する(図6(a)参照)。ITO膜600は、200μΩcmの抵抗率を有し、500〜1000Åの厚さに、300℃スパッタリングにより成膜される。また、ITO膜600の透過率は80%以上であることが好ましい。
【0048】
次に、HCl及びFeCl3によるウエットエッチングによって、同心円状の透明電極31〜39が形成されるようにパターンニングがなされる(図6(b)参照)。
【0049】
次に、ITO膜によって形成された透明電極31〜39の上に、透明高抵抗膜610が形成される(図6(c)参照)。透明高抵抗膜610は、200mΩcmの抵抗率を有し、100〜500Åの厚さに、ZnO2スパッタリングによって成膜される。また、透明高抵抗膜610の透過率は80%以上であることが好ましい。さらに、透明高抵抗膜610は、ZnO、SnO2、In2O3等、又はバンドギャップ3.3eV以上の半導体薄膜から構成されることが好ましい。
【0050】
最後に、アルカリ水溶液によるZnO2エッチングによって、ITO膜による各透明電極間に透明高抵抗膜301〜308が形成されるようにパターンニングがなされる(図6(d)参照)。なお、透明高抵抗膜301〜308は、ITO膜による各透明電極31〜39への乗り上げマージン(m)を有することが好ましい。なお、マージン(m)は2〜5μmであることが好ましい。
【0051】
図7に、他の球面収差補正用の透明導電パターン310を示す。
【0052】
図7に示す透明導電パターン310は、最初にガラス透明基板71上に、ITO膜による各透明電極31〜39が図3と同様に形成されている。しかしながら、図3及び4と異なり、透明高抵抗膜700は、各透明電極の間隔にのみ形成されているのではなく、各透明電極31〜39全体を覆うように形成されている。透明高抵抗膜700は、200mΩcmの抵抗率を有し、100〜500Åの厚さに形成され、ZnO、SnO2、In2O3等、又はバンドギャップ3.3eV以上の半導体薄膜から構成されることが好ましい。
【0053】
図7に示す様に透明高抵抗膜700が形成されていても、各透明電極31〜39の間隔には透明高抵抗膜が存在するので、各透明電極及び各透明電極間の間隔に印加される電圧は、図4(b)と同様になる。したがって、透明電極パターン300と同様に、光ビームの回折を防止できるだけでなく、実質的に球面収差の補正に寄与する透明電極を拡大することが可能である。
【0054】
図7に示す例では、透明高抵抗膜700が、透明電極31〜39上にも形成されているので、より透過率が高いこと(90%以上)が好ましい。しかしながら、透明高抵抗膜700を成膜後、透明高抵抗膜700をパターンニングする必要がないことから、製造コストを抑えることが可能となる。
【0055】
図8に、他の球面収差補正用の透明導電パターン320を示す。
【0056】
図8に示す透明導電パターン320では、図6の場合とは逆に、最初にガラス透明基板71上に、透明高抵抗膜301〜308が形成され、その後ITO膜による各透明電極31〜39が図3と同様に形成されている。また、ITO膜による各透明電極31〜39は、透明高抵抗膜301〜308への乗り上げマージン(m)を有することが好ましく、マージン(m)は2〜5μmであることが好ましい。透明高抵抗膜301〜308は、200mΩcmの抵抗率を有し、100〜500Åの厚さに形成され、ZnO、SnO2、In2O3等、又はバンドギャップ3.3eV以上の半導体薄膜から構成されることが好ましい。
【0057】
図8に示す透明導電パターン320においても、各透明電極31〜39の間隔には透明高抵抗膜が存在するので、各透明電極及び各透明電極間の間隔に印加される電圧は、図4(b)と同様になる。したがって、透明電極パターン300と同様に、光ビームの回折を防止できるだけでなく、実質的に球面収差の補正に寄与する透明電極を拡大することが可能である。
【0058】
図9に、他の球面収差補正用の透明導電パターン330を示す。
【0059】
図9に示す透明導電パターン330は、最初にガラス透明基板71上に、透明高抵抗膜900が形成され、その上にITO膜による各透明電極31〜39が図3と同様に形成されている。透明高抵抗膜900は、200mΩcmの抵抗率を有し、100〜500Åの厚さに形成され、ZnO、SnO2、In2O3等、又はバンドギャップ3.3eV以上の半導体薄膜から構成されることが好ましい。
【0060】
図9に示す様に透明高抵抗膜900が形成されていても、各透明電極31〜39の間隔には透明高抵抗膜が存在するので、各透明電極及び各透明電極間の間隔に印加される電圧は、図4(b)と同様になる。したがって、透明電極パターン300と同様に、光ビームの回折を防止できるだけでなく、実質的に球面収差の補正に寄与する透明電極を拡大することが可能である。
【0061】
図9に示す例では、透明高抵抗膜900が、透明電極31〜39の図中下にも形成されているので、より透過率が高い方(90%以上)が好ましい。また、透明高抵抗膜900を成膜後、パターンニングする必要がないことから、製造コストを抑えることが可能となる。
【0062】
図10に、本発明に係るコマ収差補正用の透明電極パターン400を示す。図1で説明した光学装置100では、記録媒体4のそり又は曲がり、記録媒体4の駆動機構の欠陥等によって、記録媒体4に傾きが生じる場合がある。対物レンズ3によって集光された光ビームの光軸が記録媒体4のトラックに対して傾くことによって、記録媒体4の基板内には、コマ収差を生じ、記録媒体4からの反射光ビームに基づいて発生される情報信号を劣化させる原因となる。そこで、コマ収差補正用の透明電極パターン400は、発生したコマ収差を相殺するように作用するものである。コマ収差補正用の透明電極パターン400は、図2に示した液晶光学素子70の球面収差補正用の透明電極パターン300の代わり、又は併用して用いられることができる。
【0063】
図10に示すコマ収差補正用の透明電極パターン400では、前述した球面収差補正用の透明電極パターン300と同様に、液晶に生じる電位差に応じて液晶の配向性が変化することを利用し、液晶を通過する光ビームの位相を変化させ、それによってコマ収差を相殺しようとするものである。図10では、液晶光学素子5に入射される光ビームの有効径10とほぼ同じ大きさの透明電極内に、位相を進ませるための2つの透明電極42及び43、位相を遅らせるための2つの透明電極44及び45を、及び基準電位V1(この場合は2v)を印加するための透明電極41を有している。
【0064】
透明電極42及び43に、基準電位に対して正(+)の電圧を印加すると、対向透明電極(図2の40参照)との間に電位差を生じ、その間の液晶の配向性が電位差に応じて変化する。したがって、この部分を通過する光ビームは、その位相を進められるような作用を受ける。また、透明電極44及び45に対して負(−)の電圧を印加すると、対向透明電極との間に電位差を生じ、その間の液晶の配向性が電位差に応じて変化する。したがって、この部分を通過する光ビームは、その位相を遅らせるような作用を受ける。
【0065】
また、透明電極43の周囲には透明電極41との間に透明高抵抗膜401、透明電極44の周囲には透明電極41との間に透明高抵抗膜402、透明電極42の周囲には透明電極41との間に透明高抵抗膜403、及び透明電極42の周囲には透明電極41との間に透明高抵抗膜404を配置して、各透明電極間を接続している。透明高抵抗膜401〜404間には、前述した図3に示す透明高抵抗膜301〜308にように、透明高抵抗膜が接続する前後の透明電極に印加される電圧間をつなぐような電圧を生じる。
【0066】
図11(a)は、図10に示したコマ収差補正用の透明電極パターン400の断面を示した図である。図11(a)に示すように、各透明電極41〜45の間に、透明高抵抗膜401〜404が、各透明電極41〜45を接続するように配置されている。
【0067】
図11(b)は、発生するコマ収差50の例と、各透明電極41〜45に印加される実効電圧51(基準電位V1)の例を示すものである。図11(b)に示すように、発生するコマ収差50を相殺するように各透明電極41〜45に対して実効電圧51が印加される。
【0068】
図11(c)は、各透明電極41〜45間に透明高抵抗膜401〜404を設けなかった従来例を示している。前述したように、従来では、図11(b)に示すような実効電圧51を各透明電極41〜45に印加しようとして、各透明電極間に間隔を空けて絶縁を行っていた。しかしながら、図15を用いて説明したように、各透明電極間S10〜S17の電位はほぼ基準電位まで低下してしまい、各間隔S10〜S17の箇所において光の回折が発生してしまうという不具合があった。これに対して、図10及び図11(a)に示すように、各透明電極41〜45間に透明高抵抗膜401〜404を設けることによって、図11(b)に示すような実効電圧51を実際にコマ収差補正用の透明電極パターンに印加することが可能となった。
【0069】
なお、図11(a)に示すコマ収差補正用の透明電極パターン400は、前述した図6において説明した方法によって製造されているが、同様に前述した図7〜9にて説明した方法によって製造することもできる。
【0070】
【発明の効果】
このように、本発明に従った液晶光学素子及びそれを用いた光学装置では、波面収差補正のための各透明電極間に透明高抵抗膜を配置したので、波面収差補正用透明電極パターンが櫛歯状の屈折率分布を生じることがなく、位相型の回折格子として機能せず、光ビームを回折させることがない。即ち、光ビームの回折による光強度信号の劣化を防止することが可能となった。
【0071】
また、本発明に従った液晶光学素子及びそれを用いた光学装置では、波面収差補正用の各透明電極間の微細な間隔にも所定の電圧が印加されることから、それぞれの印加電圧に応じてその部分の液晶が動作するので、波面収差の補正に寄与することができる。したがって、実質的に波面収差の補正に寄与する透明電極を拡大することが可能となった。
【0072】
さらに、本発明に従った液晶光学素子及びそれを用いた光学装置では、波面収差補正用の各透明電極間に外部抵抗を接続するための配線が不要となったことから、構成をより簡素化することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる液晶光学素子を有する光学装置を示す図である。
【図2】本発明に係わる液晶光学素子の断面図の一例を示す図である。
【図3】本発明に係わる液晶光学素子の球面収差補正用の電極パターンの一例を示す図である。
【図4】(a)は本発明に係わる液晶光学素子の球面収差補正用の電極パターン一例を示し、(b)は(a)に示す電極パターンに印加される実効電圧の一例を示す図である。
【図5】(a)は球面収差補正用の電極パターンの一例を示し、(b)は(a)に示す電極パターンに印加される実効電圧の一例を示し、(c)は補正された球面収差の一例を示す図である。
【図6】(a)〜(d)は、本発明に係わる液晶光学素子の球面収差補正用の電極パターンの製造手順を説明するための図である。
【図7】本発明に係わる液晶光学素子の球面収差補正用の電極パターンの他の例を示す図である。
【図8】本発明に係わる液晶光学素子の球面収差補正用の電極パターンの他の例を示す図である。
【図9】本発明に係わる液晶光学素子の球面収差補正用の電極パターンの他の例を示す図である。
【図10】本発明に係る液晶光学素子のコマ収差補正用の透明電極パターンの一例を示す図である。
【図11】(a)は図10に示すコマ収差補正用の透明電極パターンの断面図を示し、(b)は(a)に印加される実効電圧波形の一例を示し、(c)は従来のコマ収差補正用の透明電極パターンに印加される実効電圧波形の一例を示す図である。
【図12】記録媒体の球面収差の発生を説明するための図である。
【図13】従来の球面収差補正用の液晶光学素子を有する光学装置の一例を示す図である。
【図14】液晶光学素子の球面収差補正用の電極パターンへの電圧の印加例を示す図である。
【図15】液晶光学素子の球面収差補正用の電極パターンへの電圧の印加例を示す図である。
【符号の説明】
1…半導体レーザ光源
2…コリメータレンズ
3…対物レンズ
4…記録媒体
5…アクチュエータ
70…液晶光学素子
63…液晶光学素子制御回路
100…光学装置
300、310、320、330…球面収差補正用の透明電極パターン
Claims (11)
- 光ビームの収差を補正するための液晶光学素子であって、
第1の透明基板と、
第2の透明基板と、
前記第1及び第2の透明基板の間に封入された液晶と、
前記第1及び第2の透明基板の一方の面上に形成された波面収差補正用の電極パターンと、を有し、
前記電極パターンは、
第1の電圧が印加される第1の透明電極と、
前記第1の電圧とは異なった第2の電圧が印加される第2の透明電極と、
前記第1及び第2の透明電極とを接続する透明抵抗膜と、を有し、
前記透明抵抗膜は、収差補正に寄与する前記透明電極より高い抵抗率を有し、
前記収差補正を行う領域において、前記第1及び第2の透明電極は、前記光ビームの進行方向に直行する方向の幅が前記透明抵抗膜の幅よりも大きい、
ことを特徴とする液晶光学素子。 - 前記波面収差補正用に透明電極パターンは、球面収差補正又はコマ収差補正用の透明電極パターンである請求項1に記載の液晶光学素子。
- 光ビームの収差を補正するための液晶光学素子であって、
第1の透明基板と、
第2の透明基板と、
前記第1及び第2の透明基板の間に封入された液晶と、
前記第1及び第2の透明基板の一方の面上に形成された球面収差補正用の電極パターンと、を有し、
前記電極パターンは、
同心円状に設けられた複数の透明電極と、
前記複数の透明電極間を接続する複数の透明抵抗膜と、を有し、
前記複数の透明抵抗膜がそれぞれほぼ同じ抵抗値を有するように、前記複数の透明電極間の間隔がそれぞれ設定されており、
前記透明抵抗膜は、収差補正に寄与する前記透明電極より高い抵抗率を有し、
前記収差補正を行う領域において、前記第1及び第2の透明電極は、前記光ビームの進行方向に直行する方向の幅が前記透明抵抗膜の幅よりも大きい、
ことを特徴とする液晶光学素子。 - 前記透明抵抗膜は、10KΩ/cm2以上且つ200KΩcm2以下の抵抗値を有する請求項1〜3の何れか一項に記載の液晶光学素子。
- 前記透明抵抗膜は、実質的に前記透明電極間にのみ設けられている請求項1〜4の何れか一項に記載の液晶光学素子。
- 前記透明抵抗膜は、前記透明電極の上に所定のマージンを持って乗り上げるように設けられている請求項5に記載の液晶光学素子。
- 前記透明電極は、前記透明抵抗膜の上に所定のマージンを持って乗り上げるように設けられている請求項5に記載の液晶光学素子。
- 前記透明抵抗膜は、前記透明電極全体を覆うように設けられている請求項1〜4の何れか一項に記載の液晶光学素子。
- 前記透明電極は、前記透明抵抗膜の上に設けられている請求項1〜4の何れか一項に記載の液晶光学素子。
- 光学装置であって、
光ビームを出力する光源と、
前記光ビームの波面収差補正用の電極パターンを有する液晶光学素子と、
前記電極パターンへ電圧を印加するための電源と、を有し、
前記電極パターンは、
第1の透明電極と、
第2の透明電極と、
前記第1及び第2の透明電極とを接続する透明抵抗膜とを有し、
前記第1及び第2の透明電極に、前記透明抵抗膜によって前記電圧が分圧されて、それぞれ印加され、
前記透明抵抗膜は、収差補正に寄与する前記透明電極より高い抵抗率を有し、
前記収差補正を行う領域において、前記第1及び第2の透明電極は、前記光ビームの進行方向に直行する方向の幅が前記透明抵抗膜の幅よりも大きい、
ことを特徴とする光学装置。 - 光学装置であって、
光ビームを出力する光源と、
前記光ビームの球面収差補正用の電極パターンを有する液晶光学素子と、
前記電極パターンへ電圧を印加するための電源と、を有し、
前記電極パターンは、
同心円状に設けられた複数の透明電極と、
前記複数の透明電極間を接続する複数の透明抵抗膜と、を有し、
前記透明抵抗膜によって前記電圧が分圧されて、前記複数の透明電極にそれぞれ印加され、
前記複数の透明抵抗膜がそれぞれほぼ同じ抵抗値を有するように、前記複数の透明電極間の間隔がそれぞれ設定され、
前記透明抵抗膜は、収差補正に寄与する前記透明電極より高い抵抗率を有し、
前記収差補正を行う領域において、前記第1及び第2の透明電極は、前記光ビームの進行方向に直行する方向の幅が前記透明抵抗膜の幅よりも大きい、
ことを特徴とする光学装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003131868A JP4436069B2 (ja) | 2003-05-09 | 2003-05-09 | 液晶光学素子及び光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003131868A JP4436069B2 (ja) | 2003-05-09 | 2003-05-09 | 液晶光学素子及び光学装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004334028A JP2004334028A (ja) | 2004-11-25 |
JP2004334028A5 JP2004334028A5 (ja) | 2006-06-15 |
JP4436069B2 true JP4436069B2 (ja) | 2010-03-24 |
Family
ID=33506932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003131868A Expired - Fee Related JP4436069B2 (ja) | 2003-05-09 | 2003-05-09 | 液晶光学素子及び光学装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4436069B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20070087487A (ko) * | 2004-12-16 | 2007-08-28 | 소니 가부시키가이샤 | 광 픽업장치 및 이 광 픽업장치를 이용한 광 디스크 장치와그 제어 방법 |
JP2007017934A (ja) | 2005-06-07 | 2007-01-25 | Konica Minolta Holdings Inc | 光学素子および光ピックアップ |
JP2008052870A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Takiron Co Ltd | 液晶波面収差補正素子並びにこれを用いた光ピックアップ及び光メディアドライブ装置 |
US8854519B2 (en) | 2009-01-15 | 2014-10-07 | E-Vision Smart Optics, Inc. | Electro-active focus and zoom systems |
CN102062985B (zh) * | 2010-11-16 | 2012-02-22 | 深圳超多维光电子有限公司 | 液晶透镜及其控制方法以及3d显示装置 |
JP7271368B2 (ja) * | 2019-08-26 | 2023-05-11 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 照明装置及び表示装置 |
-
2003
- 2003-05-09 JP JP2003131868A patent/JP4436069B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004334028A (ja) | 2004-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1993748B (zh) | 液晶透镜元件及光学拾取头装置 | |
US7898926B2 (en) | Optical pickup | |
JP4408860B2 (ja) | 光学装置 | |
JP5379894B2 (ja) | 液晶光学素子、光学装置及び開口制御方法 | |
KR100740481B1 (ko) | 광헤드장치 | |
JP4436069B2 (ja) | 液晶光学素子及び光学装置 | |
JP4436070B2 (ja) | 液晶光学素子及び光学装置 | |
JP4915028B2 (ja) | 光ヘッド装置 | |
JP4709582B2 (ja) | 液晶光学素子、光学装置及び開口制御方法 | |
JP4082072B2 (ja) | 光ヘッド装置 | |
CN100454412C (zh) | 光拾取装置 | |
JP4648633B2 (ja) | 液晶光学素子及び光学装置 | |
JP2009217157A (ja) | 液晶回折レンズおよび光ピックアップ装置 | |
JP2002015454A (ja) | 収差補正液晶ユニット、光ピックアップ装置及び収差補正装置 | |
KR100761950B1 (ko) | 액정수차보정소자 | |
JP2005222587A (ja) | 光学装置 | |
JP4254455B2 (ja) | 光ヘッド装置 | |
JP4696883B2 (ja) | 位相補正素子および光ヘッド装置 | |
JP2005222586A (ja) | 位相変調用光学素子および光学装置 | |
JP4479134B2 (ja) | 光ヘッド装置 | |
JP2002288866A (ja) | 光ヘッド装置 | |
JP5005850B2 (ja) | 光ヘッド装置 | |
EP1730733A1 (en) | Multi-layer variable refractive index unit | |
JP2002148581A (ja) | 収差補正素子及び収差補正装置 | |
US20070171344A1 (en) | Liquid crystal element and optical pickup device having the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060421 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060421 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080516 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080527 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080725 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090908 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091109 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091201 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091225 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4436069 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150108 Year of fee payment: 5 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |