JP4648633B2 - Liquid crystal optical element and optical device - Google Patents

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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。   The present invention relates to a liquid crystal optical element for phase modulation and an optical apparatus using the same, and in particular, liquid crystal optics for correcting wavefront aberration of a light beam (high coherence light) such as laser light. The present invention relates to an element and an optical device using the element.

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8(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。   In an optical pickup device that reads or writes a recording medium such as a DVD or a next-generation high-density DVD, the light beam from the light source 1 is converted into substantially parallel light by a collimator lens 2 as shown in FIG. The light is condensed on the recording medium 4 by the objective lens 3 and the reflected light beam from the recording medium 4 is received to generate a light intensity signal. When reading or writing the recording medium 4 with such an optical pickup device, it is necessary to accurately focus the light beam on the track of the recording medium 4 by the objective lens 3.

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8(a)のB方向)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。   However, the distance from the objective lens 3 to the track surface is not constant or is always the same due to uneven thickness of the light transmission protective layer on the track surface in the recording medium 4 (direction B in FIG. 8A). In some cases, the light spot cannot be collected. In addition, when a plurality of track surfaces are provided in the recording medium 4 in order to increase the recording capacity of the recording medium 4, it is necessary to adjust the positional relationship between the objective lens 3 and each track surface.

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20の一例を図8(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。   As described above, when unevenness occurs in the distance between the objective lens 3 and the track surface, spherical aberration occurs in the substrate of the recording medium 4, and light generated based on the reflected light beam from the recording medium 4. It causes deterioration of the intensity signal. An example of the spherical aberration 20 converted at the entrance pupil position of the objective lens 3 is shown in FIG. In addition, when a plurality of track surfaces are provided in the recording medium, spherical aberration occurs when reading or writing a second track surface other than the first track surface at the focal position of the objective lens 3, and similarly, This becomes a cause of deteriorating the light intensity signal generated based on the reflected light beam from the recording medium 4.

そこで、図9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5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5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。   Therefore, as shown in FIG. 9, there is an attempt to correct the spherical aberration generated in the substrate of the recording medium 4 by arranging the liquid crystal optical element 5 between the collimator lens 2 and the objective lens 3 (for example, Patent Document 1). reference.). Such a liquid crystal optical element 5 works by changing the phase of the light beam passing through the liquid crystal and thereby canceling out the spherical aberration by utilizing the fact that the orientation of the liquid crystal changes according to the potential difference generated in the liquid crystal. .

このような球面収差補正用の液晶光学素子5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透明電極パターン40の一例を図10(a)に示す。図10(a)では、有効径10の範囲内に9つの同心円状の電極パターン41〜49が設けられている。各領域には、図10(b)に示すような電圧21が印加されている。図10(a)に示すような電極パターン40に図10(b)に示すような電圧21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。これにより、記録媒体4の基板中に生じる球面収差20が、図10(c)に示す球面収差22のように補正される。なお、透明電極パターン40へは、配線6(図9参照)を通じて電圧が印加される。   FIG. 10A shows an example of the transparent electrode pattern 40 for generating a phase distribution in the liquid crystal according to the voltage applied to the liquid crystal optical element 5 for correcting the spherical aberration. In FIG. 10A, nine concentric electrode patterns 41 to 49 are provided within the range of the effective diameter 10. A voltage 21 as shown in FIG. 10B is applied to each region. When a voltage 21 as shown in FIG. 10 (b) is applied to the electrode pattern 40 as shown in FIG. 10 (a), a potential difference is generated between the opposing transparent electrodes, and the orientation of the liquid crystal therebetween is a potential difference. It changes according to. Therefore, the light beam passing through this portion is subjected to an action that advances its phase in accordance with the potential difference. Thereby, the spherical aberration 20 generated in the substrate of the recording medium 4 is corrected like the spherical aberration 22 shown in FIG. A voltage is applied to the transparent electrode pattern 40 through the wiring 6 (see FIG. 9).

しかしながら、前述した記録媒体4の基板中に球面収差が発生する問題の他に、記録媒体4のトラックと対物レンズ3の光軸とがずれる(軸ずれ)問題も発生する。そこで、図11に示すように、対物レンズ3の光軸を記録媒体4のトラックに追従させるために、トラッキング用のアクチュエータ7が対物レンズ3に取付けられている。また、アクチュエータ7は、電力を供給するための配線8を有している。アクチュエータ7が、図中の矢印Aの方向に対物レンズ3を移動させることによって、対物レンズ3によって集光される光ビームが正確に記録媒体4のトラックに追従する。   However, in addition to the problem of spherical aberration occurring in the substrate of the recording medium 4 described above, there also arises a problem that the track of the recording medium 4 and the optical axis of the objective lens 3 are shifted (axis misalignment). Therefore, as shown in FIG. 11, a tracking actuator 7 is attached to the objective lens 3 so that the optical axis of the objective lens 3 follows the track of the recording medium 4. The actuator 7 has a wiring 8 for supplying power. The actuator 7 moves the objective lens 3 in the direction of arrow A in the figure, so that the light beam condensed by the objective lens 3 accurately follows the track of the recording medium 4.

また、コンパクトディスク(CD)やデジタルビデオディスク(DVD)等の記録媒体へ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14へ集光させ、記録媒体14からの反射光ビームを受光して情報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は、記録媒体の読取り又は書込みを行う際には、対物レンズ3によって集光された光ビームを正確に記録媒体14のトラック上に追従させる必要がある。しかしながら、記録媒体14のそり又は曲がり、記録媒体14の駆動機構の欠陥等によって、記録媒体14に傾きが生じる場合がある。このように、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14のトラックに対して傾くことによって、記録媒体14の基板内には、コマ収差が生じるため、対物レンズ3の入射瞳位置で換算すると、図12(b)に示すようなコマ収差120を生じ、記録媒体14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。   Further, in an optical pickup device that reads or writes data on a recording medium such as a compact disc (CD) or a digital video disc (DVD), as shown in FIG. Thus, the light is converted into substantially parallel light, condensed by the objective lens 3 onto the recording medium 14, and the reflected light beam from the recording medium 14 is received to generate an information signal. In such an optical pickup device, when reading or writing a recording medium, it is necessary to cause the light beam condensed by the objective lens 3 to accurately follow the track of the recording medium 14. However, the recording medium 14 may be inclined due to warping or bending of the recording medium 14, a defect in the drive mechanism of the recording medium 14, and the like. Since the optical axis of the light beam condensed by the objective lens 3 is tilted with respect to the track of the recording medium 14 in this way, coma aberration occurs in the substrate of the recording medium 14. When converted in terms of the pupil position, coma aberration 120 as shown in FIG. 12B is generated, which causes the information signal generated based on the reflected light beam from the recording medium 14 to deteriorate.

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15を配置し、記録媒体14の傾きから生じるコマ収差を補正させる試みがある(例えば、特許文献2参照)。このような液晶光学素子15では、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、それによってコマ収差を相殺しようとするものである。   Therefore, as shown in FIG. 13, there is an attempt to correct the coma caused by the inclination of the recording medium 14 by arranging a liquid crystal optical element 15 between the collimator lens 2 and the objective lens 3 (see, for example, Patent Document 2). ). Such a liquid crystal optical element 15 uses the fact that the orientation of the liquid crystal changes according to the potential difference generated in the liquid crystal, thereby changing the phase of the light beam passing through the liquid crystal, thereby canceling the coma aberration. It is.

このようなコマ収差補正用の液晶光学素子15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透明電極パターン30を図14(a)に示す。図14(a)では、液晶光学素子15に入射される光ビームの有効径10とほぼ同じ大きさの領域内に、位相を進ませるための2つの領域32及び33、位相を遅らせるための2つの領域34及び35を有している。また、図中31は、基準電位を印加するための領域である。   A transparent electrode pattern 30 for generating a phase distribution in the liquid crystal according to the voltage applied to the liquid crystal optical element 15 for correcting such coma aberration is shown in FIG. In FIG. 14A, two regions 32 and 33 for advancing the phase and 2 for delaying the phase are within the region having the same size as the effective diameter 10 of the light beam incident on the liquid crystal optical element 15. There are two regions 34 and 35. In the figure, reference numeral 31 denotes a region for applying a reference potential.

領域32及び33に対して正(+)の電圧を印加すると、対向する透明電極(図示していない)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、一般的なP型液晶の場合、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。領域34及び35に対して負(−)の電圧を印加すると、対向する透明電極(図示していない)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、一般的なP型液晶の場合、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。領域31には、基準電位(例えばこの場合は0vと考える)が印加される。透明電極パターン30へは、配線6(図13参照)を通じて電圧が印加されている。   When a positive (+) voltage is applied to the regions 32 and 33, a potential difference is generated between the opposing transparent electrodes (not shown), and the orientation of the liquid crystal therebetween changes according to the potential difference. Therefore, in the case of a general P-type liquid crystal, the light beam passing through this portion is subjected to an action that allows the phase to be advanced. When a negative (-) voltage is applied to the regions 34 and 35, a potential difference is generated between the transparent electrodes (not shown) facing each other, and the orientation of the liquid crystal therebetween changes according to the potential difference. Therefore, in the case of a general P-type liquid crystal, the light beam passing through this portion is subjected to an action of delaying the phase. A reference potential (for example, 0 v in this case) is applied to the region 31. A voltage is applied to the transparent electrode pattern 30 through the wiring 6 (see FIG. 13).

図14(b)に、X軸上において各領域に印加される電圧121を示す。このような電圧が透明電極パターン30に印加されることによって、コマ収差120が補正される。図14(c)に、補正後のコマ収差122を示す。図14(c)に示されるように、液晶光学素子15を用いることで、記録媒体14の基板内に生じるコマ収差が抑制されるように補正される。   FIG. 14B shows the voltage 121 applied to each region on the X axis. The coma aberration 120 is corrected by applying such a voltage to the transparent electrode pattern 30. FIG. 14C shows the coma aberration 122 after correction. As shown in FIG. 14C, by using the liquid crystal optical element 15, the coma aberration generated in the substrate of the recording medium 14 is corrected so as to be suppressed.

しかしながら、前述した記録媒体14が傾く問題の他に、記録媒体14のトラックと対物レンズ3の光軸とがずれる(光軸ずれ)問題も発生する。そこで、図15に示すように、対物レンズ3の光軸を記録媒体14のトラックに追従させるために、トラッキング用のアクチュエータ7が対物レンズ3に取付けられる。また、アクチュエータ7は、電力を供給するための配線8を有している。アクチュエータ7が、図中の矢印Aの方向に対物レンズ3を移動させることによって、対物レンズ3によって集光される光ビームが正確に記録媒体14のトラックに追従するように補正される(図15において、光ビーム11が、光ビーム12へ補正される)。   However, in addition to the above-described problem that the recording medium 14 is tilted, there is a problem that the track of the recording medium 14 and the optical axis of the objective lens 3 are shifted (optical axis deviation). Therefore, as shown in FIG. 15, a tracking actuator 7 is attached to the objective lens 3 so that the optical axis of the objective lens 3 follows the track of the recording medium 14. The actuator 7 has a wiring 8 for supplying power. The actuator 7 moves the objective lens 3 in the direction of arrow A in the figure, so that the light beam condensed by the objective lens 3 is corrected so as to accurately follow the track of the recording medium 14 (FIG. 15). The light beam 11 is corrected to the light beam 12).

上記の2つの例では、液晶光学素子5及び15を正確に機能させるために、液晶光学素子5及び15に形成されている電極パターン40及び30の中心と、対物レンズ3の光軸とを、数μmの精度で取付ける必要があった。そこで、中心軸合わせ用の位置決めマークがそれぞれに形成された対物レンズと位相制御素子をホルダーに固定することで、光学装置の組み立て時に生じる対物レンズと位相制御素子の偏心を許容値以下に安定して保持するという試みがある(例えば、特許文献3参照。)。この技術を先に説明した光学装置に適用した場合として説明すると、各液晶光学素子5及び15の電極パターン40及び30の位置と対物レンズ3の位置決めを高精度に行うことは肉眼では不可能であるので、対物レンズ3と液晶光学素子5及び15をビデオカメラ等で撮影し、拡大等の画像処理を行いながら画面上で位置合わせを行う必要があった。したがって、対物レンズ3と、液晶光学素子5及び15との位置合わせのためだけに煩雑な工程が必要となり、しいては、素子や装置のコストアップを誘引する理由となっていた。   In the above two examples, in order for the liquid crystal optical elements 5 and 15 to function correctly, the centers of the electrode patterns 40 and 30 formed on the liquid crystal optical elements 5 and 15 and the optical axis of the objective lens 3 are It was necessary to mount with an accuracy of several μm. Therefore, by fixing the objective lens and the phase control element, each of which has a positioning mark for center axis alignment, to the holder, the eccentricity of the objective lens and the phase control element that occurs during assembly of the optical device is stabilized below the allowable value. (For example, refer to Patent Document 3). If this technique is applied to the optical apparatus described above, it is impossible for the naked eye to accurately position the electrode patterns 40 and 30 of the liquid crystal optical elements 5 and 15 and the objective lens 3. Therefore, the objective lens 3 and the liquid crystal optical elements 5 and 15 need to be photographed with a video camera or the like and aligned on the screen while performing image processing such as enlargement. Therefore, a complicated process is required only for the alignment between the objective lens 3 and the liquid crystal optical elements 5 and 15, which is a reason for inviting an increase in cost of the element and the device.

特開平10−269611号公報(第3−5頁、第1−3図、第5図)Japanese Patent Laid-Open No. 10-269611 (page 3-5, FIGS. 1-3, FIG. 5) 特開2001−143303号公報(第3頁、第1図)JP 2001-143303 A (page 3, FIG. 1) 特開2001−6203号公報(第3頁、第7頁、第10図)JP 2001-6203 A (page 3, page 7, FIG. 10)

そこで、本発明は、煩雑な位置合わせ工程を必要としない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。   Therefore, an object of the present invention is to provide a liquid crystal optical element that does not require a complicated alignment step and an optical device using such a liquid crystal optical element.

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶光学素子は、光源からの光ビームを記録媒体へ集光するための対物レンズと一体的に構成され、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又は第2の透明基板の一方に形成された波面収差用の電極パターンであって光ビームの位相を進ませる又は遅らせることによって光ビームの波面収差を補正するため領域を有し、領域が光ビームの有効径の内側領域にのみ配置されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a liquid crystal optical element according to the present invention is configured integrally with an objective lens for condensing a light beam from a light source onto a recording medium, and includes a first transparent substrate, a second transparent substrate, and a second transparent substrate. A wavefront aberration electrode pattern formed on one of the transparent substrate, the liquid crystal sealed between the first and second transparent substrates, and the first or second transparent substrate, and advances the phase of the light beam. It has a region for correcting wavefront aberration of the light beam by delaying or delaying, and the region is arranged only in the inner region of the effective diameter of the light beam.

また、上記課題を解決するために、本発明に係る光学装置は、光源と、光源からの光ビームを前記記録媒体へ集光するための対物レンズと、対物レンズと一体的に構成された液晶光学素子とを有し、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又は第2の透明基板の一方に形成された波面収差用の電極パターンであって光ビームの位相を進ませる又は遅らせることによって光ビームの波面収差を補正するため領域を有し、領域が光ビームの有効径の内側領域にのみ配置されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an optical device according to the present invention includes a light source, an objective lens for condensing a light beam from the light source onto the recording medium, and a liquid crystal configured integrally with the objective lens. An optical element, and a liquid crystal optical element is
A first transparent substrate, a second transparent substrate, a liquid crystal sealed between the first and second transparent substrates, and a wavefront aberration electrode formed on one of the first or second transparent substrates A pattern having a region for correcting wavefront aberration of the light beam by advancing or retarding the phase of the light beam, and the region is arranged only in an inner region of the effective diameter of the light beam .

さらに、本発明に係る液晶光学素子及び光学装置では、電極パターンは、球面収差用の電極パターンであることが好ましい。   Furthermore, in the liquid crystal optical element and the optical device according to the present invention, the electrode pattern is preferably a spherical aberration electrode pattern.

さらに、本発明に係る液晶光学素子及び光学装置では、電極パターンは、光ビームの位相を進ませるため又は遅らせるための複数の小領域を有することが好ましい。   Further, in the liquid crystal optical element and the optical device according to the present invention, the electrode pattern preferably has a plurality of small regions for advancing or delaying the phase of the light beam.

さらに、本発明に係る液晶光学素子及び光学装置では、前記電極パターンは、コマ収差用の電極パターンであることが好ましい。   Furthermore, in the liquid crystal optical element and the optical device according to the present invention, the electrode pattern is preferably an electrode pattern for coma aberration.

さらに、本発明に係る液晶光学素子及び光学装置では、電極パターンは、光ビームの位相を進ませるための第1の領域、光ビームの位相を遅らせるための第2の領域、及び光ビームの位相を実質的に変更しない第3の領域を有することが好ましい。   Furthermore, in the liquid crystal optical element and the optical device according to the present invention, the electrode pattern includes a first region for advancing the phase of the light beam, a second region for retarding the phase of the light beam, and the phase of the light beam. It is preferable to have a third region that does not substantially change

さらに、本発明に係る液晶光学素子及び光学装置では、領域が、光ビームの有効径から10μm〜75μm内側に設定されていることが好ましい。   Furthermore, in the liquid crystal optical element and the optical device according to the present invention, it is preferable that the region is set to the inside of 10 μm to 75 μm from the effective diameter of the light beam.

さらに、本発明に係る光学装置では、対物レンズの軸ずれを補正するために、対物レンズを移動させるトラッキング手段を有することが好ましい。   Furthermore, the optical apparatus according to the present invention preferably has a tracking means for moving the objective lens in order to correct the axial deviation of the objective lens.

さらに、本発明に係る光学装置では、電極パターンに電圧を印加するための電圧印加手段を有することが好ましい。   Furthermore, the optical device according to the present invention preferably has voltage applying means for applying a voltage to the electrode pattern.

本発明によれば、波面収差を補正するための領域が、光ビームの有効径の内側領域に設定されているので、簡単に液晶光学素子を対物レンズに固定、取付け又は一体化することが可能となる。   According to the present invention, since the area for correcting the wavefront aberration is set in the area inside the effective diameter of the light beam, the liquid crystal optical element can be easily fixed, attached or integrated with the objective lens. It becomes.

また、本発明によれば、対物レンズと液晶光学素子との間の取付け誤差に係わらず、充分な波面収差補正を行うことが可能となる。   In addition, according to the present invention, it is possible to perform sufficient wavefront aberration correction regardless of the mounting error between the objective lens and the liquid crystal optical element.

以下図面を参照して、本発明に係る液晶光学素子及び光学装置について説明する。   A liquid crystal optical element and an optical device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の第2の実施形態に係る液晶光学素子を用いた光学装置100を図1に示す。   An optical apparatus 100 using a liquid crystal optical element according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG.

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50を通過した後、液晶光学素子70を経て、1/4波長板55に入射する。液晶光学素子70を通過した光ビームは、対物レンズ13(開口率NA=0.85)により記録媒体104に集光される。本実施形態において、有効径10(φ)は3mmに設定されている。   In FIG. 1, the light beam (405 nm) emitted from the light source 1 is converted into substantially parallel light having an effective diameter 10 by the collimator lens 2, passes through the polarization beam splitter 50, passes through the liquid crystal optical element 70, and The light enters the quarter wave plate 55. The light beam that has passed through the liquid crystal optical element 70 is condensed on the recording medium 104 by the objective lens 13 (aperture ratio NA = 0.85). In the present embodiment, the effective diameter 10 (φ) is set to 3 mm.

記録媒体104から反射された光ビームは、再び対物レンズ13、1/4波長板55及び液晶光学素子70を経て、偏光ビームスプリッタ50により光路を変更され、集光レンズ51を介して受光器52に集光される。光ビームは、記録媒体104により反射される際に、記録媒体104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ている。受光器52は、受光した光ビームを光強度信号として出力する。この光強度信号(RF信号)から記録情報が読み出される。   The light beam reflected from the recording medium 104 passes through the objective lens 13, the quarter wavelength plate 55, and the liquid crystal optical element 70 again, the optical path is changed by the polarization beam splitter 50, and the light receiver 52 passes through the condenser lens 51. It is focused on. The light beam is amplitude-modulated by information (pits) recorded on the track surface of the recording medium 104 when reflected by the recording medium 104. The light receiver 52 outputs the received light beam as a light intensity signal. Record information is read from this light intensity signal (RF signal).

また、記録媒体104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、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に用いる半導体レーザ素子に流す電流を変調すること等によって行うことができる。   When writing to the recording medium 104, the intensity of the light beam emitted from the light source 1 is modulated in accordance with the data signal for writing, and the recording medium is irradiated with the modulated light beam. In the recording medium, data is written by changing the refractive index and color of the thin film sandwiched between the disks or generating pits in accordance with the intensity of the light beam. It should be noted that the intensity modulation of the light beam can be performed by modulating the current flowing through the semiconductor laser element used for the light source 1.

対物レンズ13には、トラッキング用のアクチュエータ7が取付けられている。アクチュエータ7が、図中の矢印Aの方向に対物レンズ13を移動することによって、対物レンズ13によって集光される光ビームが、記録媒体104のトラックに正確に追従する。アクチュエータ7には、駆動のための配線8が取付けられている。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54が取付けられている。   A tracking actuator 7 is attached to the objective lens 13. The actuator 7 moves the objective lens 13 in the direction of arrow A in the figure, so that the light beam condensed by the objective lens 13 accurately follows the track of the recording medium 104. A wiring 8 for driving is attached to the actuator 7. Wiring 54 for driving a transparent electrode pattern, which will be described later, is attached to the liquid crystal optical element 70.

液晶光学素子70は、後述するように、図3(a)及び/又は図6(a)に示されるような球面収差補正用の透明電極パターン40(及び/又はコマ収差補正用の透明電極パターン30)と言った波面収差補正用の透明電極パターンを有している。   As will be described later, the liquid crystal optical element 70 includes a transparent electrode pattern 40 for correcting spherical aberration (and / or a transparent electrode pattern for correcting coma aberration as shown in FIG. 3A and / or FIG. 6A). And 30) a transparent electrode pattern for wavefront aberration correction.

記録媒体104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(1)及び開口率(NA)=0.85の対物レンズ(13)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。   The recording medium 104 is a next-generation high-density DVD and has a disk shape with a diameter of 12 cm and a thickness of 1.2 mm. Further, on the track surface on which information is recorded, a light transmission protective layer made of polycarbonate of about 0.1 mm is provided. The track pitch is about twice that of a conventional DVD (0.32 μm), and a light spot area using a blue laser (1) of 405 nm and an objective lens (13) with an aperture ratio (NA) = 0.85. Is about 1/5 of the conventional DVD, and a maximum capacity of about 27 GB is realized on one side.

このような記録媒体104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52から出力される光強度信号が劣化してしまう。そこで、制御回路53は、受光器52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54を通じて、球面収差補正用の電極パターン(及び/又はコマ収差補正用の透明電極パターン30)に電圧を印加する。なお、受光器52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104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。   In such a recording medium 104, the light intensity signal output from the light receiver 52 is deteriorated due to spherical aberration caused by the uneven thickness of the light transmission protective layer that protects the track surface as compared with the conventional DVD. . Therefore, the control circuit 53 detects the spherical aberration based on the light intensity signal from the light receiver 52, and the electrode pattern (and / or the coma) for correcting the spherical aberration through the wiring 54 so as to cancel the detected spherical aberration. A voltage is applied to the transparent electrode pattern 30) for aberration correction. Note that the spherical aberration generated in the substrate of the recording medium 104 is reduced by applying a voltage to the spherical aberration correcting electrode pattern so as to maximize the amplitude of the light intensity signal (RF signal) from the light receiver 52. It is possible to cancel.

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10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50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1側の透明基板71には、球面収差補正用の透明電極72及び配向膜73が形成されている。また、記録媒体703側の透明基板77には、透明性対向電極76及び配向膜75が形成されている。液晶78は、2枚の透明基板71及び77と、シール部材74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。   FIG. 2 is a sectional view of the liquid crystal optical element 70 shown in FIG. The direction indicated by the arrow in FIG. 10 indicates the direction in which the light beam emitted from the light source 1 in FIG. 1 enters the liquid crystal optical element 70 after passing through the polarization beam splitter 50. In FIG. 2, a transparent electrode 72 for spherical aberration correction and an alignment film 73 are formed on the transparent substrate 71 on the light source 1 side. A transparent counter electrode 76 and an alignment film 75 are formed on the transparent substrate 77 on the recording medium 703 side. The liquid crystal 78 is sealed between the two transparent substrates 71 and 77 and the seal member 74. Each element shown in FIG. 2 is exaggerated for convenience of explanation, and is different from an actual thickness ratio.

図3に、図1及び2で説明した液晶光学素子70と対物レンズ13とを固定する方法の一例を示す。図3において、対物レンズ13は、予め枠部材80に取付けられているものとする。枠部材80は、液晶光学素子70を取付けるための直行する2つの基準面81及82を有している。枠部材80は、樹脂等によって形成されており、±10μm程度の精度を有する基準面を作成することができる。   FIG. 3 shows an example of a method for fixing the liquid crystal optical element 70 and the objective lens 13 described with reference to FIGS. In FIG. 3, the objective lens 13 is assumed to be attached to the frame member 80 in advance. The frame member 80 has two orthogonal reference surfaces 81 and 82 for mounting the liquid crystal optical element 70. The frame member 80 is formed of resin or the like, and can create a reference surface having an accuracy of about ± 10 μm.

液晶光学素子70では、前述したように、2枚の透明基板71及び77と、シール部材74との間に液晶が注入され、封止材173によって封止されている。透明基板71及び77はガラス材で構成されているが、ダイシング加工法等によって端部を加工することによって、±50μm程度の精度を有する直行する2つの基準面171及び172を作成することができる。また、後述する透明電極パターン400は、リソグラフィー法等によって、基準面171及び172と正確に位置決めされるように、透明基板71上に形成されている。   In the liquid crystal optical element 70, as described above, liquid crystal is injected between the two transparent substrates 71 and 77 and the sealing member 74 and sealed with the sealing material 173. The transparent substrates 71 and 77 are made of a glass material, but by processing the end portion by a dicing method or the like, two orthogonal reference surfaces 171 and 172 having an accuracy of about ± 50 μm can be created. . In addition, a transparent electrode pattern 400 described later is formed on the transparent substrate 71 so as to be accurately positioned with respect to the reference surfaces 171 and 172 by a lithography method or the like.

枠部材80の基準面81及び82に、液晶光学素子70の基準面171及び172をあわせるように接着材で固定することによって、液晶光学素子70と対物レンズ13との位置決め、固定、又は一体化を行うことができる。ただし、特別な工具なしで、液晶光学素子70を枠部材80に取付けた場合には、枠部材80と対物レンズ13との間の取付け誤差、枠部材80と液晶光学素子70との間の取付け誤差によって、透明電極パターン400の中心と対物レンズ13の光軸との誤差が50μm以下程度発生することとなる。   The liquid crystal optical element 70 and the objective lens 13 are positioned, fixed, or integrated by fixing them with an adhesive so that the reference surfaces 171 and 172 of the liquid crystal optical element 70 are aligned with the reference surfaces 81 and 82 of the frame member 80. It can be performed. However, when the liquid crystal optical element 70 is attached to the frame member 80 without a special tool, the attachment error between the frame member 80 and the objective lens 13, and the attachment between the frame member 80 and the liquid crystal optical element 70. Due to the error, an error between the center of the transparent electrode pattern 400 and the optical axis of the objective lens 13 occurs about 50 μm or less.

図4に、本発明に係る液晶光学素子70上に形成されている球面収差補正用の透明電極パターン400の一例を示す。図4(a)に示されるように、液晶光学素子70に入射される光ビームの有効径10から50μm内側に入った内側領域18に、位相を進ませるための6つの領域42〜47が同心円状に配置されている。なお、領域41には、基準電位が印加されており、入射ビームの位相を進ませる機能を有してはいない。   FIG. 4 shows an example of a transparent electrode pattern 400 for correcting spherical aberration formed on the liquid crystal optical element 70 according to the present invention. As shown in FIG. 4A, six regions 42 to 47 for advancing the phase are arranged concentrically in the inner region 18 that is 50 μm inside from the effective diameter 10 of the light beam incident on the liquid crystal optical element 70. Arranged in a shape. Note that a reference potential is applied to the region 41 and does not have a function of advancing the phase of the incident beam.

ここで、「内側領域」とは、波面収差補正用の電極パターンを設けた、有効径10から所定の長さ内側に入った領域を言い、これは前述した液晶光学素子の有効径に相当する。また、「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、幾何光学設計上の、対物レンズ3で有効に利用される液晶光学素子上での主光ビーム径を言う。   Here, the “inner region” refers to a region that is provided with an electrode pattern for wavefront aberration correction and enters a predetermined length inside from the effective diameter 10, which corresponds to the effective diameter of the liquid crystal optical element described above. . The “effective diameter” refers to the diameter of the main light beam on the liquid crystal optical element that is effectively used in the objective lens 3 in the geometrical optical design when there is no positional deviation or change in the diameter of the light beam. Say.

領域42〜47に、基準電位に対して正(+)の電圧を印加すると、透明性対向電極76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。領域41には、基準電位(例えばこの場合は0vと考える)が印加される。球面収差補正用の電極パターン410へは、前述した制御回路253から配線54(図1参照)によって電圧が印加されている。   When a positive (+) voltage is applied to the regions 42 to 47 with respect to the reference potential, a potential difference is generated between the transparent counter electrode 76 and the orientation of the liquid crystal therebetween changes according to the potential difference. Therefore, the light beam passing through this portion is subjected to an action that can advance its phase. A reference potential (for example, 0 v in this case) is applied to the region 41. A voltage is applied to the spherical aberration correcting electrode pattern 410 by the wiring 54 (see FIG. 1) from the control circuit 253 described above.

図4(b)に、X軸上において各領域に印加される電圧波形23を示す。このような電圧が内側領域18の各領域41〜47に印加されることによって、記録媒体104の光透過保護層の厚みムラ等に起因する球面収差20を打ち消すように、液晶光学素子70が働く。   FIG. 4B shows a voltage waveform 23 applied to each region on the X axis. When such a voltage is applied to each of the regions 41 to 47 of the inner region 18, the liquid crystal optical element 70 works so as to cancel the spherical aberration 20 caused by the uneven thickness of the light transmission protective layer of the recording medium 104. .

図4(c)に、補正後の球面収差24を示す。図4(b)の球面収差20が、図4(c)の球面収差24となるように補正される。即ち、液晶光学素子70を用いることで、記録媒体104の基板内に発生する球面収差が抑制されるように補正されることが理解される。   FIG. 4C shows the corrected spherical aberration 24. The spherical aberration 20 in FIG. 4B is corrected so as to become the spherical aberration 24 in FIG. In other words, it is understood that the spherical aberration generated in the substrate of the recording medium 104 is corrected by using the liquid crystal optical element 70.

図4の説明では、球面収差補正用の透明電極パターン400の各領域に、基準電位に対して正(+)の電圧を印加して、この部分を通過する光ビームをその位相を進めるように制御した。しかしながら、記録媒体104の基板中に発生する球面収差が図4(b)とは逆向きに発生する場合には、電極パターン400の各領域に、図4(b)とは逆の負(−)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400の各領域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。   In the description of FIG. 4, a positive (+) voltage is applied to each region of the spherical aberration correcting transparent electrode pattern 400 so that the phase of the light beam passing through this portion is advanced. Controlled. However, when the spherical aberration generated in the substrate of the recording medium 104 occurs in the direction opposite to that shown in FIG. 4B, the negative (−) opposite to that shown in FIG. ) Can be controlled to be applied. In that case, the light beam passing through each region of the electrode pattern 400 is subjected to an action such that its phase is delayed.

また、図4(a)の説明では、液晶光学素子70に入射される光ビームの有効径10から50μm内側に入った内側領域18に、位相を進ませるための6つの領域42〜47が同心円状に配置したが、これは一例であって、50μmに限定されるものではなく、電極パターンの中心と対物レンズの光軸との取付け誤差が生じるであろうと予想される範囲内(取付け誤差の範囲内)に設定されることが好ましい。例えば、内側領域18は、有効径に対して、10μm内側より大きく75μm内側より小さい範囲に設定されることが好ましい。有効径に対して内側領域を10μm以下とすると、対物レンズと液晶光学素子を組み立てを画像処理にて行わなくてはならない。それに対し、有効径に対して内側領域を75μm以上にすると、それだけ収差補正をするための透明電極パターン領域が減少するため、良好な収差補正をすることができない。よって、10μm内側より大きく、75μm内側より小さい範囲とすることが好ましい。   In the description of FIG. 4A, six regions 42 to 47 for advancing the phase are arranged concentrically in the inner region 18 that is 50 μm inside from the effective diameter 10 of the light beam incident on the liquid crystal optical element 70. However, this is merely an example, and is not limited to 50 μm, and is within a range where an attachment error between the center of the electrode pattern and the optical axis of the objective lens is expected to occur (with an attachment error of It is preferable to be set within the range. For example, the inner region 18 is preferably set in a range larger than the inner side by 10 μm and smaller than the inner side by 75 μm with respect to the effective diameter. If the inner region is 10 μm or less with respect to the effective diameter, the objective lens and the liquid crystal optical element must be assembled by image processing. On the other hand, when the inner region is set to 75 μm or more with respect to the effective diameter, the transparent electrode pattern region for correcting the aberration is reduced accordingly, so that it is not possible to perform a good aberration correction. Therefore, it is preferable that the range is larger than the inner side of 10 μm and smaller than the inner side of 75 μm.

ここで、図10(a)に示すように、有効径10の内側全体に渡って位相を進ませる領域(又は位相を遅らせる領域)が形成されている場合と、図4(a)に示すように有効径10の内側領域18のみに位相を進ませる領域(又は位相を遅らせる領域)が形成されている場合の差異について説明する。   Here, as shown in FIG. 10A, a case where a region (or a region that delays the phase) is formed over the entire inside of the effective diameter 10, and as shown in FIG. 4A. A difference in the case where a region for advancing the phase (or a region for delaying the phase) is formed only in the inner region 18 of the effective diameter 10 will be described.

図10(a)の場合の球面収差補正は、前述した図5(a)に示すように、有効径10内の全ての領域で光ビームを捉え、その光ビームを液晶光学素子の有効径にて補正を行うことに匹敵する。しかしながら、対物レンズ3との間に取付け誤差が発生すると、液晶光学素子の有効径が対物レンズの視野の範囲内からずれてしまい(図5(b)参照)、効果的に球面収差補正を行うことができない。   In the spherical aberration correction in the case of FIG. 10A, as shown in FIG. 5A, the light beam is captured in all regions within the effective diameter 10, and the light beam is made the effective diameter of the liquid crystal optical element. Comparing with the correction. However, when an attachment error occurs between the objective lens 3 and the effective diameter of the liquid crystal optical element deviates from the range of the field of view of the objective lens (see FIG. 5B), the spherical aberration correction is effectively performed. I can't.

これに対して、図4(a)の場合の球面収差補正は、図6(a)に示すように、有効径10から50μmの内側領域の範囲内でのみで光ビームを捉えて、液晶光学素子の有効径に相当する内側領域18にて補正を行うことに匹敵する。この場合に、対物レンズ3と液晶光学素子70との間に取付け誤差が発生すると、対物レンズの視野の中心(光軸位置)が内側領域18の中心からはずれるが、依然、この内側領域18は対物レンズの視野の範囲内に留まる(図6(b)参照)。したがって、光軸の中心に光ビームを捉えている場合(図6(a)参照)に比べると若干程度は落ちるが、十分に球面収差補正が行われることとなる。   On the other hand, the spherical aberration correction in the case of FIG. 4A, as shown in FIG. 6A, captures the light beam only within the range of the inner region having an effective diameter of 10 to 50 μm, and the liquid crystal optics. This is equivalent to performing correction in the inner region 18 corresponding to the effective diameter of the element. In this case, if an attachment error occurs between the objective lens 3 and the liquid crystal optical element 70, the center (optical axis position) of the field of view of the objective lens deviates from the center of the inner region 18, but this inner region 18 still remains. It stays within the field of view of the objective lens (see FIG. 6B). Accordingly, the spherical aberration is sufficiently corrected, although it is slightly lower than when the light beam is captured at the center of the optical axis (see FIG. 6A).

有効径10の範囲内全てに位相を進ませる領域(又は位相を遅らせる領域)を設けずに、有効径10の内側領域18のみに位相を進ませる領域(又は位相を遅らせる領域)を設けたので、対物レンズ3と液晶光学素子70との間に取付け誤差が生じても、有効に球面収差補正を行えるようになったものである。   Since a region (or a region for delaying the phase) is provided only for the inner region 18 of the effective diameter 10 without providing a region (or a region for delaying the phase) within the effective diameter 10 range. Even when an attachment error occurs between the objective lens 3 and the liquid crystal optical element 70, the spherical aberration can be corrected effectively.

即ち、対物レンズ3と液晶光学素子70との間に取付け誤差、実質的に、位相を進ませる(又は遅らせる)領域は、対物レンズの視野の範囲内に留まるように設定されているので、有効に球面収差補正を行えるようになったものである。   In other words, the mounting error between the objective lens 3 and the liquid crystal optical element 70, and the region where the phase is substantially advanced (or delayed) is set so as to remain within the range of the visual field of the objective lens. In addition, spherical aberration correction can be performed.

上記の場合は、球面収差補正用の電極パターン400を液晶光学素子70の透明電極72上に形成した場合について説明したが、球面収差補正用の電極パターン400の代わりに、コマ収差補正用の電極パターン300(後述する)を設けることもできる。また、球面収差補正用の電極パターン400を液晶光学素子70の透明電極72上に形成し、コマ収差補正用の電極パターン300(後述する)を液晶光学素子70の透明電極76上に形成することもできる。   In the above case, the case where the electrode pattern 400 for correcting spherical aberration is formed on the transparent electrode 72 of the liquid crystal optical element 70 has been described. However, instead of the electrode pattern 400 for correcting spherical aberration, the electrode for correcting coma aberration is used. A pattern 300 (described later) can also be provided. Further, an electrode pattern 400 for correcting spherical aberration is formed on the transparent electrode 72 of the liquid crystal optical element 70, and an electrode pattern 300 (described later) for correcting coma aberration is formed on the transparent electrode 76 of the liquid crystal optical element 70. You can also.

以下、コマ収差補正用の電極パターン300を液晶光学素子70の透明電極72上に形成した場合について説明する。   Hereinafter, a case where the coma aberration correcting electrode pattern 300 is formed on the transparent electrode 72 of the liquid crystal optical element 70 will be described.

図7(a)に、コマ収差補正用の透明電極パターン30を示す。図7(a)に示されるように、液晶光学素子70に入射される光ビームの有効径10から50μm内側に入った内側領域18に、位相を進ませるための2つの領域32及び33、及び位相を遅らせるための2つの領域34及び35が配置されている。また、図中31は、基準電位を印加するための基準領域である。   FIG. 7A shows a transparent electrode pattern 30 for correcting coma aberration. As shown in FIG. 7 (a), two regions 32 and 33 for advancing the phase to the inner region 18 that enters the inner side of the effective diameter 10 to 50 μm of the light beam incident on the liquid crystal optical element 70, and Two regions 34 and 35 for delaying the phase are arranged. In the figure, reference numeral 31 denotes a reference region for applying a reference potential.

領域31に印加される基準電圧に対して正(+)の電圧を領域32及び33に印加すると、透明性対向電極76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、領域31に印加される基準電圧に対して負(−)の電圧を領域34及び35に印加すると、透明性対向電極76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。領域31には、基準電位(例えばこの場合は0vと考える)が印加される。透明電極72のコマ収差補正用の電極パターン300へは、前述した制御回路53から配線54(図1参照)によって電圧が印加されている。   When a positive (+) voltage is applied to the regions 32 and 33 with respect to the reference voltage applied to the region 31, a potential difference is generated between the transparent counter electrode 76, and the orientation of the liquid crystal therebetween is determined according to the potential difference. Change. Therefore, the light beam passing through this portion is subjected to an action that can advance its phase. In addition, when a negative (−) voltage is applied to the regions 34 and 35 with respect to the reference voltage applied to the region 31, a potential difference is generated between the transparent counter electrode 76 and the liquid crystal orientation between them is changed to the potential difference. Will change accordingly. Therefore, the light beam passing through this portion is subjected to an action that delays the phase. A reference potential (for example, 0 v in this case) is applied to the region 31. A voltage is applied from the control circuit 53 to the electrode pattern 300 for correcting the coma aberration of the transparent electrode 72 by the wiring 54 (see FIG. 1).

図7(b)に、X軸上において各領域に印加される電圧123を示す。このような電圧が内側領域18の透明電極パターン30の各領域31〜35に印加されることによって、液晶光学素子70は、記録媒体104が光軸に対して傾くことによって発生するコマ収差120を打ち消すように働く。   FIG. 7B shows the voltage 123 applied to each region on the X axis. By applying such a voltage to each of the regions 31 to 35 of the transparent electrode pattern 30 in the inner region 18, the liquid crystal optical element 70 causes the coma aberration 120 generated when the recording medium 104 is inclined with respect to the optical axis. Work to counteract.

図7(c)に、補正後のコマ収差124を示す。即ち、図7(b)のコマ収差120が、図7(c)のコマ収差124のように補正されている。液晶光学素子70によって、記録媒体104の基板内に発生するコマ収差が抑制されるように補正されることが理解される。   FIG. 7C shows the coma aberration 124 after correction. That is, the coma aberration 120 in FIG. 7B is corrected like the coma aberration 124 in FIG. It will be understood that the liquid crystal optical element 70 corrects the coma aberration generated in the substrate of the recording medium 104 to be suppressed.

ここで、図14(a)に示すように、有効径10の内側全体に渡って位相を進ませる領域及び位相を遅らせる領域が形成されている場合と、図7(a)に示すように有効径10の内側領域18のみに位相を進ませる領域及び位相を遅らせる領域が形成されている場合の差異について説明する。   Here, as shown in FIG. 14 (a), a case where a region where the phase is advanced and a region where the phase is delayed is formed over the entire inside of the effective diameter 10, and as shown in FIG. 7 (a). The difference in the case where the region for advancing the phase and the region for delaying the phase are formed only in the inner region 18 having the diameter 10 will be described.

図14(a)の場合のコマ収差補正は、図5(a)に示すように、有効径10内の全ての領域で光ビームを捉え、その光ビームを液晶光学素子の有効径にて補正を行うことに匹敵する。しかしながら、対物レンズ13と液晶光学素子70との間に取付け誤差を生じると、この液晶光学素子の有効径が対物レンズの視野の範囲内からずれてしまい(図5(b)参照)、効果的にコマ収差補正を行うことができない。   As shown in FIG. 5A, the coma aberration correction in the case of FIG. 14A is obtained by capturing the light beam in all regions within the effective diameter 10 and correcting the light beam with the effective diameter of the liquid crystal optical element. Comparable to doing. However, if an attachment error occurs between the objective lens 13 and the liquid crystal optical element 70, the effective diameter of the liquid crystal optical element is shifted from the range of the field of view of the objective lens (see FIG. 5B), which is effective. The coma aberration cannot be corrected.

これに対して、図7(a)のコマ収差補正は、図6(a)に示すように、有効径10から50μmの内側領域の範囲内でのみで光ビームを捉えて、液晶光学素子の有効径に相当する領域18にて補正を行うことに匹敵する。この場合に、対物レンズ13と液晶光学素子70との間に取付け誤差が発生しても、対物レンズの視野の中心は、内側領域18の中心からはずれるが、依然、この内側領域18は対物レンズの視野の範囲内に留まる(図6(b)参照)。したがって、光軸の中心に内側領域18を捉えている場合(図6(a)参照)に比べると若干程度は落ちるが、十分にコマ収差補正が行われることとなる。   On the other hand, as shown in FIG. 6A, the coma aberration correction of FIG. 7A captures a light beam only within the inner region of an effective diameter of 10 to 50 μm, and the liquid crystal optical element This is equivalent to performing correction in the region 18 corresponding to the effective diameter. In this case, even if an attachment error occurs between the objective lens 13 and the liquid crystal optical element 70, the center of the field of view of the objective lens deviates from the center of the inner region 18, but the inner region 18 still remains in the objective lens. (See FIG. 6B). Therefore, coma aberration correction is sufficiently performed, although it is slightly lower than when the inner region 18 is captured at the center of the optical axis (see FIG. 6A).

有効径10の範囲内全てに位相を進ませる領域及び位相を遅らせる領域を設けずに、有効径10の内側領域18のみに位相を進ませる領域及び位相を遅らせる領域を設けたので、対物レンズ13と液晶光学素子70との間に取付け誤差が発生しても、有効にコマ収差補正を行えるようになったものである。   Since the region for advancing the phase and the region for delaying the phase are all provided within the range of the effective diameter 10, the region for advancing the phase and the region for delaying the phase are provided only for the inner region 18 of the effective diameter 10. Even if an attachment error occurs between the liquid crystal optical element 70 and the liquid crystal optical element 70, the coma aberration can be corrected effectively.

即ち、対物レンズ13と液晶光学素子70との間に取付け誤差に拘らず、実質的に、位相を進ませる領域及び位相を遅らせる領域は対物レンズの視野の範囲内に留まるように設定されているので、有効にコマ収差補正を行えるようになったものである。「実質的に留まる」とは、予め定められた精度内でコマ収差の補正が行えるような関係を言う。   That is, regardless of the mounting error between the objective lens 13 and the liquid crystal optical element 70, the region for advancing the phase and the region for delaying the phase are set so as to remain within the field of view of the objective lens. Therefore, coma aberration correction can be effectively performed. “Substantially stay” refers to a relationship in which coma can be corrected within a predetermined accuracy.

本発明に係わる光学装置を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the optical apparatus concerning this invention. 図1に用いられる液晶光学素子の断面図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sectional drawing of the liquid crystal optical element used for FIG. 本発明に係わる液晶光学素子の取り付け方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the attachment method of the liquid crystal optical element concerning this invention. (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。(A) shows an example of an electrode pattern for correcting spherical aberration, (b) shows an example of a voltage applied to the electrode pattern shown in (a), and (c) shows an example of corrected spherical aberration. FIG. 従来の液晶光学素子の動作を例示するための図である。It is a figure for illustrating operation of the conventional liquid crystal optical element. 本発明に係わる液晶光学素子の動作を例示するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the liquid crystal optical element concerning this invention. (a)はコマ収差補正用の電極パターンの一例を示し、(b)は(b)に示す電極パターンに印加される電圧の一例を示し、(c)は補正されたコマ収差の一例を示す図である。(A) shows an example of an electrode pattern for correcting coma aberration, (b) shows an example of voltage applied to the electrode pattern shown in (b), and (c) shows an example of corrected coma aberration. FIG. (a)は記録媒体の球面収差の発生を説明するための図であり、(b)は発生する球面収差の例を示す図である。(A) is a figure for demonstrating generation | occurrence | production of the spherical aberration of a recording medium, (b) is a figure which shows the example of the spherical aberration to generate | occur | produce. 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。It is a figure which shows an example of the optical apparatus which has the liquid crystal optical element for the conventional spherical aberration correction. (a)は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し、(b)は(a)に示す電極パターンに印加される電圧の一例を示し、(c)は補正された球面収差の一例を示す図である。(A) shows an example of an electrode pattern for correcting spherical aberration of the liquid crystal optical element, (b) shows an example of voltage applied to the electrode pattern shown in (a), and (c) shows corrected spherical aberration. It is a figure which shows an example. 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他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the optical apparatus which has the liquid crystal optical element for the conventional spherical aberration correction. (a)は記録媒体の面倒れによるコマ収差の発生を説明するための図であり、(b)は発生するコマ収差の一例を示す図である。(A) is a figure for demonstrating generation | occurrence | production of the coma aberration by the surface tilt of a recording medium, (b) is a figure which shows an example of the coma aberration to generate | occur | produce. 従来のコマ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。It is a figure which shows an example of the optical apparatus which has the liquid crystal optical element for the conventional coma aberration correction. (a)は液晶光学素子のコマ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電圧の一例を示し、(c)は補正されたコマ収差の一例を示す図である。(A) shows an example of an electrode pattern for correcting coma of a liquid crystal optical element, (b) shows an example of a voltage applied to the electrode pattern shown in (a), and (c) shows a corrected coma aberration. It is a figure which shows an example. 従来のコマ収差補正用の液晶光学素子を有する光学装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the optical apparatus which has the liquid crystal optical element for the conventional coma aberration correction.

符号の説明Explanation of symbols

1…光源
10…有効径
13…対物レンズ
18…内側領域
70…液晶光学素子
71、77…透明基板
72、76…透明電極
78…液晶
80…枠部材
300…コマ収差補正用の電極パターン
400…球面収差補正用の電極パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 10 ... Effective diameter 13 ... Objective lens 18 ... Inner area | region 70 ... Liquid crystal optical element 71, 77 ... Transparent substrate 72, 76 ... Transparent electrode 78 ... Liquid crystal 80 ... Frame member 300 ... Electrode pattern 400 for coma aberration correction ... Electrode pattern for spherical aberration correction

Claims (14)

光源からの光ビームを記録媒体へ集光するための対物レンズと一体的に構成された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又は第2の透明基板の一方に形成された波面収差用の電極パターンであって、前記光ビームの位相を進ませる又は遅らせることによって前記光ビームの波面収差を補正するため領域を有し、
前記領域が、前記光ビームの有効径に対して、前記電極パターンの中心と前記対物レンズの光軸との取り付け誤差以上内側の内側領域にのみ配置されている、
ことを特徴とする液晶光学素子。
A liquid crystal optical element configured integrally with an objective lens for condensing a light beam from a light source onto a recording medium,
A first transparent substrate;
A second transparent substrate;
A liquid crystal sealed between the first and second transparent substrates;
An electrode pattern for wavefront aberration formed on one of the first and second transparent substrates, and having an area for correcting the wavefront aberration of the light beam by advancing or delaying the phase of the light beam. And
The region is disposed only in an inner region that is more than the attachment error between the center of the electrode pattern and the optical axis of the objective lens with respect to the effective diameter of the light beam.
A liquid crystal optical element characterized by the above.
前記電極パターンは、球面収差用の電極パターンである請求項1に記載の液晶光学素子。   The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the electrode pattern is a spherical aberration electrode pattern. 前記電極パターンは、前記光ビームの位相を進ませるため又は遅らせるための複数の小領域を有する請求項2に記載の液晶光学素子。   The liquid crystal optical element according to claim 2, wherein the electrode pattern has a plurality of small regions for advancing or delaying the phase of the light beam. 前記電極パターンは、コマ収差用の電極パターンである請求項1に記載の液晶光学素子。   The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the electrode pattern is an electrode pattern for coma aberration. 前記電極パターンは、前記光ビームの位相を進ませるための第1の領域、前記光ビームの位相を遅らせるための第2の領域、及び前記光ビームの位相を実質的に変更しない第3の領域を有する請求項4に記載の液晶光学素子。   The electrode pattern includes a first region for advancing the phase of the light beam, a second region for delaying the phase of the light beam, and a third region that does not substantially change the phase of the light beam. The liquid crystal optical element according to claim 4, comprising: 前記領域が、前記光ビームの有効径から10μm〜75μm内側に設定されている請求項1〜5の何れか一項に記載の液晶光学素子。   6. The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the region is set on the inner side of 10 μm to 75 μm from the effective diameter of the light beam. 光学装置であって、
光源と、
前記光源からの光ビームを記録媒体へ集光するための対物レンズと、
前記対物レンズと一体的に構成された液晶光学素子とを有し、
前記液晶光学素子は、
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又は第2の透明基板の一方に形成された波面収差用の電極パターンであって、前記光ビームの位相を進ませる又は遅らせることによって前記光ビームの波面収差を補正するため領域を有し、
前記領域が、前記光ビームの有効径に対して、前記電極パターンの中心と前記対物レンズの光軸との取り付け誤差以上内側の内側領域にのみ配置されている、
ことを特徴とする光学装置。
An optical device,
A light source;
An objective lens for condensing the light beam from the light source onto a recording medium;
A liquid crystal optical element configured integrally with the objective lens;
The liquid crystal optical element is
A first transparent substrate;
A second transparent substrate;
A liquid crystal sealed between the first and second transparent substrates;
An electrode pattern for wavefront aberration formed on one of the first and second transparent substrates, and having an area for correcting the wavefront aberration of the light beam by advancing or delaying the phase of the light beam. And
The region is disposed only in an inner region that is more than the attachment error between the center of the electrode pattern and the optical axis of the objective lens with respect to the effective diameter of the light beam.
An optical device.
前記電極パターンは、球面収差用の電極パターンである請求項7に記載の光学装置。   The optical device according to claim 7, wherein the electrode pattern is a spherical aberration electrode pattern. 前記電極パターンは、前記光ビームの位相を進ませるため又は遅らせるための複数の小領域を有する請求項8に記載の光学装置。   The optical device according to claim 8, wherein the electrode pattern has a plurality of small regions for advancing or retarding the phase of the light beam. 前記電極パターンは、コマ収差用の電極パターンである請求項7に記載の光学装置。   The optical apparatus according to claim 7, wherein the electrode pattern is an electrode pattern for coma aberration. 前記電極パターンは、前記光ビームの位相を進ませるための第1の領域、前記光ビームの位相を遅らせるための第2の領域、及び前記光ビームの位相を実質的に変更しない第3の領域を有する請求項10に記載の光学装置。   The electrode pattern includes a first region for advancing the phase of the light beam, a second region for delaying the phase of the light beam, and a third region that does not substantially change the phase of the light beam. The optical device according to claim 10. 前記領域が、前記光ビームの有効径から10μm〜75μm内側に設定されている請求項7〜11の何れか一項に記載の光学装置。   The optical device according to any one of claims 7 to 11, wherein the region is set on the inner side of 10m to 75m from the effective diameter of the light beam. 前記対物レンズの軸ずれを補正するために、前記対物レンズを移動させるトラッキング手段を更に有する請求項7〜12の何れか一項に記載の光学装置。   The optical apparatus according to any one of claims 7 to 12, further comprising tracking means for moving the objective lens in order to correct an axial deviation of the objective lens. 前記電極パターンに電圧を印加するための電圧印加手段を更に有する請求項7〜13の何れか一項に記載の光学装置。   The optical device according to any one of claims 7 to 13, further comprising a voltage applying unit for applying a voltage to the electrode pattern.
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