JP4912997B2 - 液晶光学素子および光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置のレーザ光の光軸上に配置して、コマ収差、非点収差、球面収差等を補償する収差補正用に用いられる液晶光学素子と、その液晶光学素子を備えた光ピックアップ装置に関する。

近年光ディスク高密度化が進み、ＣＤ、ＤＶＤに加え、ＨＤやＢＤと呼ばれる高密度光ディスクが実用化され、これら光ディスクの情報を読み取ったり、または書き込んだりすることを可能とした光ピックアップ装置が普及している。この光ピックアップ装置に用いられるこれら複数種の光ディスクに対応したレーザ光源として、波長が６５０ｎｍや７８５ｎｍの赤色レーザに加え、約４０５ｎｍの青色レーザが用いられ、このレーザ光源から出射される光路中で発生するコマ収差、非点収差等を補正するために液晶光学素子が用いられている。

この光ピックアップ装置は、異なる波長のレーザ光源を複数用意して、光ディスクの種類によって使用する光路を切り換えることで、異なる光ディスク情報を読み取ったり、または書き込んだりして用いられる。

そこで、それぞれのレーザ光源が出力する光束の収差補正を行うために、各レーザ光源から出射される光束を別系統とし、それぞれの光路に対応して配置された、１つの液晶パネルに、複数の収差補正用の第１と第２の電極パターンを並設した液晶光学素子、およびそれを備えた光ピックアップ装置が提案された（例えば特許文献１参照）。

ここで、上記素子構成について更に詳細に説明する。図１３は、２つの収差補正を行うための電極パターンを並設する液晶光学素子１００の構成を示す上部平面図（本図（ａ））および断面図（本図（ｂ））である。

図１３（ａ）（ｂ）に示す様に、従来の液晶光学素子１００は、上基板２０と下基板２２との間に、液晶２６を長方形の外周シール１２を介して挟持する構成となっている。そして、外周シール１２の内側領域に、第１のレーザ光源が出射する光束を補正するための第１の電極パターン１６と、第２のレーザ光源が出射する光束を補正するための第２の電極パターン１８とを並設した構成となっている。

このように、従来の液晶光学素子１００は、第１、第２のレーザ光源が出射する光束の収差として、例えば赤色レーザの光束の収差と、青色レーザの光束の収差をそれぞれ補正する電極パターンを１つのパネル内に並設して設けているので、その素子を備えた光ピックアップ装置は、部品点数を少ない小型の装置とすることができる。

特開２００５−２９３７０７号公報（第５−６頁、第１−３図）

しかしながら、特許文献１に記載の液晶光学素子は、外部環境の温度変化によって非点収差が発生してしまい、これを搭載した光ピックアップ装置は、光ディスクの情報の読み取りエラーや、書き込みエラーが発生するという問題が発生する。

つまり、図１３に示した液晶光学素子１００における液晶２６は、外部環境の温度変化
に応じて膨張または収縮する。そして、この温度変化により、上基板２０と下基板２２は、液晶２６の膨張または収縮に追従して湾曲した形状となってしまう。したがって、光ピックアップ装置にこの従来の液晶光学素子１００を搭載し、かつ外部環境温度が変化した場合、例え液晶光学素子１００を含む複数の光学部材の光軸が一致していたとしても、液晶光学素子１００に入射する光束に対して、温度に応じて変化する非点収差が発生してしまうこととなる。なお、この現象は、上基板２０と下基板２２とを薄板基板とした場合に顕著となる。

上記現象について更に詳細に説明する。図１４は、従来の液晶光学素子１００の外部環境の温度変化に起因して発生する非点収差の問題を説明するための図面である。本図（ａ）は、従来の液晶光学素子１００の上部平面図であり、図（ｂ）は、外部環境の温度が高温となったときの上部平面図におけるＣ−Ｃ’断面図を、図（ｃ）は、同じく外部環境の温度が高温となったときの上部平面図におけるＤ−Ｄ’断面図を示している。

図１４（ａ）に示すＣ−Ｃ’断面では、図１４（ｂ）に示す様に、液晶２６のギャップがＬＴ４と大きく膨らむのに対し、図１４（ａ）に示すＤ−Ｄ’断面では、図１４（ｃ）に示す様に、液晶２６のギャップは、Ｌ４より小さいＬＴ５となってしまう。すなわち、外部環境温度が上昇すると、Ｃ−Ｃ’方向とＤ−Ｄ’方向のシール内側の幅が異なり、かつ外周シール１２の高さは全周で同じとなるため、液晶２６の膨張による上基板２０と下基板２２の基板湾曲の曲率が、図１４（ｂ）で示すギャップと図１４（ｃ）で示すギャップとで異なってしまうこととなる。なお、図示しないが、外部環境温度が低温下での上基板２０と下基板２２は、液晶の収縮により、液晶２６側に中ベコ形状に撓むこととなるので、先の説明と同様に、Ｃ−Ｃ’断面のギャップ変動の方がＤ−Ｄ’断面でのギャップ変動よりも大きくなってしまうことに変わりがない。

この様にして、図１４（ａ）における外周シール１２の内側中心は、他の側面に対し温度変動によりギャップ変動が最も大きくなり、温度によって第１、第２の電極パターン１６、１８上の液晶２６のギャップが、非対称の形状となってしまい、液晶光学素子１００に入射する光束に対して非点収差を発生させてしまう。

また、この上基板２０と下基板２２の基板湾曲の曲率に起因して発生する非点収差の度合いは、液晶２６に掛かる温度によって変化し、液晶光学素子１００は、外部環境の温度に応じて、異なる非点収差が現れることとなる。そして、赤色レーザはもとより、特に波長の短い青色レーザに対しては、よりこの非点収差の問題は、顕著となる。

そこで、本発明の目的は上記課題を解決し、外部環境の温度変動が起こったとしても、非点収差の発生を極力抑えることができ、かつ複数の光源が出射する光束それぞれの収差補正を行うことができる液晶光学素子と、その液晶光学素子を備えた光ピックアップ装置を提供することである。

本発明の液晶光学素子および光ピックアップ装置は、基本的には下記記載の構成を採用するものである。
本発明の液晶光学素子は、２枚の透明基板間に設けた外周シールの内側領域に液晶を配し、第１の光源から出射される第１の光束の収差補正を行うための第１の電極パターンを配した第１の領域と、第２の光源から出射される、第２の光束の収差補正を行うための第２の電極パターンを配した第２の領域とを、それぞれ並設した液晶光学素子において、この第１の領域と第２の領域との間に、仕切りシールを設け、第１の領域に設ける第１の電極パターン中心は、第１領域における中心位置に対し、仕切りシールから離れる方向にずらして配設され、第２の領域に設ける第２の電極パターン中心は、第２領域における中心位置に対し、仕切りシールから離れる方向にずらして配設したことを特徴とするものである。

また、本発明の液晶光学素子は、前述した仕切りシールの両端の内の少なくとも一端が、外周シールと一体化して形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の液晶光学素子は、前述した仕切りシールの幅を、外周シールの幅より太くしたことを特徴とするものである。

また、本発明の液晶光学素子は、前述した仕切りシールを形成する樹脂材料に、外周シールを形成する樹脂材料よりも弾性率が大きい材料を用いたことを特徴とするとするものである。

また、本発明の液晶光学素子は、前述した第１の領域における、外周シールと仕切りシールの液晶に接する側の面の縦横寸法比が、第２の領域における、外周シールと仕切りシールの液晶に接する側の面の縦横寸法比よりも１に近くなるように、仕切りシールの位置が設定されていることを特徴とするものである。

本発明の光ピックアップ装置は、第１の光源から出射される第１の光束を、第１の記録媒体に集光させる第１の対物レンズと、第２の光源から出射される、第２の光束を、第２の記録媒体に集光させる第２の対物レンズと、この第１と第２の光源と、第１と第２の対物レンズの間に配置される、上記液晶光学素子とを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、外部環境温度が変動したとしても非点収差が極力発生せず、かつ複数の光源が出力する光束それぞれの収差補正を行うことができる液晶光学素子を備えた光ピックアップ装置、およびその液晶光学素子を提供することができる。

以下に本発明の液晶光学素子およびそれを備えた光ピックアップ装置の構成例について詳細に説明する。

図１は、本発明の液晶光学素子の第１の実施形態を説明するための上部平面図（本図（ａ））、および本図（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図（本図（ｂ））を示している。

図１（ａ）（ｂ）に示す様に、本発明の液晶光学素子１０は、異なる光路の光束に対して収差補正を行うことができる、第１、第２の電極パターン１６、１８を内側に設けて、２枚の透明性の上下基板２０、２２で、外周シール１２の内側領域に液晶２６を挟持して構成される。外周シール１２、仕切りシール１４ａのシール材料の中には、液晶層のギャップを規定するためのスペーサー２４が混入されている。また、この素子は、ここでは図示しない第１の光源から出射される第１の光束の収差補正を行うための第１の電極パターン１６を配した領域Ｂ１と、第２の光源から出射される、第２の光束の収差補正を行うための第２の電極パターン１８を配した領域Ｂ２とを、それぞれ並設して設けた形態としている。この液晶光学素子１０を、光ピックアップ装置における光束の光路中に配置した光ピックアップ装置の構成例の詳細については、後の実施例にて詳細に説明する。

また、第１の電極パターン１６を配した領域Ｂ１と、第２の電極パターン１８を配した領域Ｂ２の間には、仕切りシール１４ａが設けられている。そして、第１の電極パターンのパターン中心３１は、領域Ｂ１における中心位置３０より右側に、第２の電極パターンのパターン中心４１は、領域Ｂ２における中心位置４０より左側に、仕切りシール１４ａの中心から離れる方向にそれぞれシフトして設けられている。言い換えれば、第１、第２
の電極パターン中心は、外周シール１２の内側領域の中心位置から離れる方向に、ずらして配置されている。

また、この外周シール１２は、図に示す様に、長辺と短辺の長さを２：１とした長方形となっている。なお、仕切りシール１４ａと外周シール１２とは、同じシール材料により同時に形成されたものである。また、仕切りシール１４ａと外周シール１２とは一体化されておらず、隣接する領域Ｂ１、領域Ｂ２の液晶材料は、外周シール１２と仕切りシール１４ａの間で連通している。

この様に、領域Ｂ１、領域Ｂ２との間に仕切りシール１４ａを設けることにより、領域Ｂ１、Ｂ２のシールで囲まれた領域が共に正方形に近い形状となる。

次に、本発明の液晶光学素子１０の外部環境温度が変動した場合の形状変化について説明する。図２は、本発明の液晶光学素子１０の外部環境温度の変化に対する作用を説明するための素子断面図である。本図（ａ）は、従来の液晶光学素子１００の高温下での状態を、本図（ｂ）は、本発明の液晶光学素子１０の高温下での状態を示している。なお、本図面で示す断面は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に相当する箇所を示している。

本発明の液晶光学素子１０は、図２（ｂ）に示す様に、仕切りシール１４ａの働きで、高温下で液晶層が膨張したとしても、液晶層のギャップがＬＴ２、ＬＴ３（ここでは、領域Ｂ１、領域Ｂ２ともに正方形であるので、ＬＴ２＝ＬＴ３）となるのに対して、図２（ａ）に示した従来の液晶光学素子１００では、ＬＴ２、ＬＴ３に対して、はるかに大きいギャップのＬＴ１となってしまうことが判る。この様に、本発明の液晶光学素子１０が、外周シール１２の内側に仕切りシール１４ａを設けているので、例え外部環境温度が変化したとしても、従来の液晶光学素子１００に比べて、上基板２０と下基板２２の基板変形をはるかに小さくでき、温度変化による非点収差を小さくすることができる。

ところが、領域Ｂ１、Ｂ２を区分する、仕切りシール１４ａを設けた事により、温度上昇によるコマ収差量が変化するという新たな問題が発生してしまう。したがって、従来の素子で問題となる温度上昇に伴う非点収差の発生を抑える必要と、このコマ収差の発生の問題が解消しないと、この液晶光学素子を搭載した光ピックアップ装置の信頼性が十分ではない場合があることが判った。その詳細について以下に説明する。

図３は、外部環境温度の変化に対する、本発明の液晶光学素子の作用を説明するための素子断面図である。なお、図３（ａ）〜（ｄ）は、液晶光学素子が２０℃、４０℃、５０℃６０℃時の素子の状態をそれぞれ表している。また、図中のＬＴ２は、液晶層の膨らみ中心（最もギャップが厚くなった箇所の厚さ）となる液晶２６のギャップを示し、ＬＴ１４は、仕切りシール１４ａ近傍の液晶２６のギャップを示し、ＬＴ１２、は外周シール１２近傍の液晶２６のギャップをそれぞれ示している。なお、本図面で示す断面は、図１（ａ）に示した平面図のＡ−Ａ’断面に相当する箇所を示している。

まず、図３（ａ）に示した外部環境温度が２０℃の時を考える。外部環境温度が２０℃では、液晶２６の熱膨張による外周シール１２や仕切りシール１４ａへの応力は殆ど掛かっておらず、液晶２６のギャップは均一となっている。そのため、この状態においては、液晶２６のギャップの非対称性はない。ここでは、中心位置３０（図１参照）での厚みが、ＬＴ２となる。

次に、図３（ｂ）に示した外部環境温度が４０℃の時を考える。常温から４０℃への温度が上昇することにより、外周シール１２と仕切りシール１４ａは、液晶２６の熱膨張による応力を受けるが、そのギャップＬＴ１２とギャップＬＴ１４の大きさが異なっている
ことが判る。それは、外周シール１２と仕切りシール１４ａとが同じ材料で形成されており、外周シール１２が、液晶２６に接する面が１面のみで液晶２６の熱膨張による力を受けるのに対して、仕切りシール１４ａは、領域Ｂ１と領域Ｂ２による２面で液晶２６の熱膨張による力を受けるからである。つまり、仕切りシール１４ａは、外周シール１２に比べて２倍の応力を受けることになり、温度上昇した時のギャップＬＴ１４は、外周シール１２周辺の液晶２６のギャップＬＴ１２に比べて大きくなる。そのため、図３（ａ）に示す、領域Ｂ１の中心位置３０と一致している膨らみ中心３０ａは、図３（ｂ）では、仕切りシール１４ａから離れる方向（ＬＭ３２）である膨らみ中心３２ａにシフトするともに、ギャップＬＴ２が大きくなる。

同様に、外部環境温度を５０℃、６０℃とした図３（ｃ）（ｄ）に示した場合においても、上述したと同様な作用を受け、温度上昇に準じて、液晶層の膨らみ中心３２ａが、膨らみ中心３４ａ、３６ａの方向（ＬＭ３４、ＬＭ３６）へとシフトし、ギャップＬＴ２もそれに準じて大きくなっていることが判る。

次に、図３に示した膨らみ中心のシフトに基づくコマ収差の測定手順について説明する。図４は、温度変化によるコマ収差測定の測定手順を説明するためのものである。なお、本図のＭ_iは、仕切りシール１４ａの近傍から外側に向けてシフトして、コマ収差を測定した際のｉ番目（ｉは、１〜４の整数）の測定エリア中心を示しており、測定エリア中心Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３、Ｍ_４は、膨らみ中心３２ａ、３４ａ、３６ａ、３８ａに相当する位置を示している。また、Ｔ_ｉは、コマ収差を測定したときのｉ番目の測定温度を示しており、Ｔ_１＝２０℃、Ｔ_２＝４０℃、Ｔ_３＝５０℃、Ｔ_４＝６０℃を示している。ΔＭは測定エリア中心の移動量（各膨らみ中心間の距離）を、ΔＴは測定温度の加算温度を、ＭＡＸＣＯＭ（Ｍ_ｉ）はi番目の測定エリア中心で測定したコマ収差データの内の最大値を示している。

ここでは、図３に示した領域Ｂ１を例に取り説明する。本測定は、液晶光学素子のテストセルを作成し、そのテストセルのコマ収差の程度を測定するものであって、図３に示した、測定中心を変えずに、２０℃〜６０℃まで変化させてコマ収差の測定を行うとし、このときの設定最低温度を２０℃、設定最高温度を６０℃として説明する。そして、ここで測定することにより、図１に示した中心位置３０に対する第１の電極パターン１６のシフト位置を決定し、目的の液晶光学素子を製造するものである。

まず、液晶光学素子のテストセルを作成し（Ｓ１０１）、このテストセルの領域Ｂ１における最初の測定点である測定エリア中心Ｍ_１を、シールの中心になる様に、恒温槽内にセットする（Ｓ１０２）。ここでは、中心位置３０である膨らみ中心３０ａが、測定エリア中心Ｍ_１となる。

次に、恒温槽を、設定最低温度である２０℃にセットする（Ｓ１０３）。

その後、十分時間が経って恒温槽内の温度が均一になってから、干渉計により、測定エリア中心Ｍ_１におけるコマ収差の測定を行う（Ｓ１０４）。この時の干渉計として、例えばＺｙｇｏ社製のＺｙｇｏ干渉計を用いることができる。

測定エリア中心Ｍ_１でのコマ収差の測定が終わって、現在の温度が設定最高温度でない場合に（Ｓ１０５）、恒温槽の温度をΔＴ（＋２０℃）だけ上昇させて４０℃とし（Ｓ１０６）、再びコマ収差測定を行う（Ｓ１０４）。その後、設定最高温度である６０℃となるまでＳ１０６とＳ１０４を繰り返し行って、測定エリア中心Ｍ_１における各温度のコマ収差の測定が完了する。

次に、Ｓ１０５で、恒温槽の温度Ｔ_ｉが設定最大温度である６０℃であると判断できたら、Ｓ１０４で測定した、Ｔ_ｉ（２０℃）〜Ｔ_４（６０℃）におけるコマ収差測定値の比較を行い、測定エリア中心Ｍ_１におけるコマ収差測定値の最大値（ＭＡＸＣＯＭ（Ｍ_１））を特定する（Ｓ１０７）。

Ｓ１０７で測定エリア中心Ｍ_１におけるコマ収差測定値の最大値が特定できたら、測定エリア中心Ｍ_１を仕切りシールから離れる方向にΔＭだけ移動させて、膨らみ中心３２ａの位置が測定エリア中心Ｍ_２となる様にセルを調整し（Ｓ１０８）、再びＳ１０３〜Ｓ１０７の処理を行う。

同様に、測定エリア中心Ｍ_３、Ｍ_４の測定が終了したら、最後に、各測定点におけるＭＡＸＣＯＭ（Ｍ_ｉ）の内、最も小さい値を取った測定エリア中心Ｍ_ｉとなる位置に、第１の電極パターン１６の光軸中心となる様に、電極パターンを設計すれば、温度変化が生じたとしても、非点収差だけでなく、コマ収差の発生が少ない液晶光学素子を得ることできる（Ｓ１０９）。

次に、図４に示した測定結果について説明する。図５は、図４の手順によって測定した、膨らみ中心３０ａ〜３６ａ（図３参照）における、コマ収差と温度との関係を示す図面である。本図中のＣＯＭ３０は、測定エリアの中心Ｍ_１が、中心位置３０（膨らみ中心３０ａ）の時のコマ収差を示し、ＣＯＭ３２、３４、３６も同様に、測定エリアの中心Ｍ_２〜４が、膨らみ中心３２ａ、３４ａ、３６ａの時のコマ収差を示している。

先に図３（ａ）を用いて説明したように、２０℃では、液晶２６の膨らみは殆どないため、図５では、各測定点である膨らみ中心３０ａ〜３６ａにおけるコマ収差ＣＯＭ３０〜ＣＯＭ３６は、全てゼロとなる。

また、本図から、測定エリアの中心Ｍ_１として、中心位置３０（膨らみ中心３０ａ）であるコマ収差ＣＯＭ３０は、温度上昇に伴い、値が正の傾きを持って単調に増加していることが判る。これは、温度上昇による液晶２６の膨らみのギャップＬＴ２（図３参照）が大きくなる事と、液晶２６の膨らみ中心３０ａ（図３参照）が、ＬＭ３２、ＬＭ３４方向に、膨らみ中心３２ａ、３４ａ・・・へとシフトしているためである。この現象は、領域Ｂ１内において、左右方向で液晶層が非対称形状となり、その非対称性が増加していることを現している。

次に、測定エリア中心Ｍ_２として、膨らみ中心３２ａで測定したコマ収差ＣＯＭ３２では、３０℃付近で一旦ピークをとった後に、４０℃で極小値を持つように徐々に減少してゆく。本データから、４０℃で測定エリア中心Ｍ_２と液晶２６の膨らみ中心３２ａが一致している。また、この位置で、前述した領域Ｂ１における左右方向の非対称性が最も少なくなっている（コマ収差が極小値をもっている）ことが判る。

なお、４０℃以上の温度領域では、再び測定エリア中心Ｍ_２と、液晶２６の膨らみ中心３２ａがズレを生じるため、コマ収差は単調に増加する。

同様に、測定エリア中心Ｍ_３、Ｍ_４が、膨らみ中心３４ａ、３６ａで測定したコマ収差ＣＯＭ３４、ＣＯＭ３６でも、測定エリア中心Ｍ_３、Ｍ_４と、液晶２６の膨らみ中心３４ａ、３６ａとが一致した、５０℃、６０℃の時にそれぞれ極小値をもち、図では、ＣＯＭ３６の６０℃以上のデータを示していないが、それ以上の温度では単調に増加し続けていることが判った。

以上の結果から、液晶２６の膨らみ中心３０ａ〜３６ａと、レーザの中心位置が一致し
た温度で、コマ収差は極小値を持ち、それ以外の温度領域では、コマ収差は有限の値をもってしまうことが判る。

また、この液晶光学素子を光ピックアップ装置に搭載した場合、温度変化によるレーザ光の収差が大きいほど光ディスク上へのスポットが大きくなり、読み取り精度を低下させるため、液晶光学素子のレーザ光の透過領域は、光ピックアップ装置の使用温度範囲（２０℃〜６０℃）において、コマ収差の最大値が最も小さくなる領域に、第１、第２の電極パターンの位置と、仕切りシールの位置とを設定すれば良い。

つまり、図５において、ＭＡＸＣＯＭ（Ｍ_１）〜ＭＡＸＣＯＭ（Ｍ_４）を比較すると、ＭＡＸＣＯＭ（Ｍ_３）が使用温度範囲で最もコマ収差が小さくなっていることが判る。このデータから、レーザ透過領域の中心が、液晶２６の膨らみ中心３４ａとなるように、仕切りシール１４ａおよび、第１、第２の電極パターン１６、１８のパターン中心３１、４１を設定し、各電極パターンもそれに合わせて形成すればよい。この様に液晶光学素子を設計することで、光ピックアップ装置の使用温度範囲内で使用するにあたって、コマ収差が極力発生しない装置構成とすることができる。

この様に、従来の液晶光学素子１００は、図２（ａ）に示す様に、温度上昇による上基板２０と下基板２２の変形が大きくなると、対向する第１の電極パターン１６（図１（ｂ）参照）間のギャップと、第２の電極パターン１８（図１（ｂ）参照）間のギャップに、非対称性が生じてしまうのに対して、本発明の液晶光学素子１０は、領域Ｂ１、Ｂ２の近傍にシール１２及び仕切りシール１４ａがあるため、この非対称性を極力抑え、また電極パターンの中心が仕切りシール１４ａから離れるようにシフトして形成されているため、温度上昇による非対称性の増加を、極力抑えることができる。

また、本発明の液晶光学素子１０は、領域Ｂ１、Ｂ２共にシールの内側が正方形に近い形状としたため、図１（ａ）で示すＢ−Ｂ’断面においても、領域Ｂ１、Ｂ２のギャップは、それぞれＬＴ２、ＬＴ３にほぼ等しくなる。

すなわち、本発明の液晶光学素子１０は、領域Ｂ１、Ｂ２の間に仕切りシール１４ａを設け、第１、第２の電極パターン１６、１８のパターン中心を、外周シール１２側にシフトさせたことにより、様々な外部環境温度の変動に対して、液晶光学素子１０の形状のゆがみを解消することができ、その結果、温度変動により発生する非点収差、及びコマ収差を極力小さくできるという効果を有する。

また、先に示したように、外周シール１２と仕切りシール１４ａとを同じシール材料により形成したことにより、両シールを同時にスクリーン印刷法にて形成することができ、新たな製造工程を付加することなく、上記特性の向上を果たすことができる。

次に、本発明の液晶光学素子の第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の液晶光学素子における第２の実施形態を説明するための上部平面図である。本実施形態で示す液晶光学素子の特徴点は、実施例１に示した仕切りシールの両端を、外周シール方向に伸ばして、仕切りシールと外周シールとを一体化した点にある。

図６に示す様に、本実施例における液晶光学素子１０は、本図面における仕切りシール１４ｂの上端下端で、外周シール１２と一体化して形成されている。

このように、仕切りシール１４ｂの少なくとも一端を、外周シール１２と一体化して形成することにより、仕切りシール１４ｂと上下基板との接着力を、先の実施例１に示した
形態に比べてより強くすることができ、液晶のギャップ変動と、液晶の膨らみ中心の移動を、極力小さく抑えることができる。したがって、本実施例における液晶光学素子１０は、実施例１に示した形態に比べて、更に温度変動により発生する非点収差およびコマ収差を小さくすることができる。

次に、本発明の液晶光学素子の第３の実施形態について説明する。図７は、本発明の液晶光学素子における第３の実施形態を説明するための上部平面図である。本実施形態で示す液晶光学素子の特徴点は、外周シールの幅よりも、仕切りシール１４ｃの幅を太くした点である。

図７に示す様に、本実施例における液晶光学素子１０は、外周シール１２が均一の幅で形成されており、この外周シール１２の幅に対して、仕切りシール１４ｂの幅が広くなる様に形成されている。

この様に、仕切りシール１４ｃを、外周シールの幅に対して広くすることで、仕切りシール１４ｃと上下基板との接着力を、先に実施例１で示した形態に比べてより強くすることができ、温度の変動による液晶のギャップ変動と液晶の膨らみ中心の移動を極力小さく抑えることができる。したがって、本実施例における液晶光学素子１０は、実施例１に示した形態に比べて、更に温度変動により発生する非点収差およびコマ収差を小さくすることができる。

なお、図７では、外周シール１２に仕切りシール１４ｃの両端で一体となっている形態（実施例２で示した形態）を示したが、図１を用いて実施例１に示した様に、外周シール１２と仕切りシール１４ａとが分離して形成されている場合であっても、上記効果を得ることができる。

次に、本発明の液晶光学素子の第４の実施形態について説明する。図８は、本発明の液晶光学素子における第４の実施形態を説明するための上部平面図である。本実施形態で示す液晶光学素子の特徴点は、実施例１に示した仕切りシール１４ａを、外周シール１２より弾性率の高い材料を用いて形成した点である。

図８に示す様に、仕切りシール１４ｄは、外周シール１２に対して、弾性率が高い材料にて形成されている。

この様に、仕切りシール１４ｄに、外周シールに対して弾性率の高い材料を用いることで、仕切りシール１４ｄと上下基板との接着力を、先の実施例１に比べてより強くすることができ、温度の変動による液晶のギャップ変動と、液晶の膨らみ中心の移動を、極力小さく抑えることができる。したがって、本実施例における液晶光学素子１０は、実施例１に比べて更に温度変動により発生する非点収差、およびコマ収差を小さくすることができる。

なお、図８では、外周シール１２に仕切りシール１４ｄの両端で一体となっている形態（実施例２で示した形態）を示したが、図１を用いて実施例１に示した様に、外周シール１２と仕切りシール１４ａとが分離して形成されている場合であっても、また、図７に示した実施例３における、外周シールのシール幅に対して仕切りシールのシール幅を太くした形態と組み合わせても、上記効果を得ることができる。

次に、本発明の液晶光学素子の第５の実施形態について説明する。図９は、本発明の液晶光学素子の第５の実施形態を説明するための図面である。本実施形態で示す液晶光学素子の特徴点は、実施例１に示した外周シールを矩形ではなく、楕円形状とした点である。

図９に示す様に、外周シール１２は、２つの楕円形状となって形成されており、各楕円形状の外周シール１２は、仕切りシール１４ｅの部分で重なって配置されている。

このように、外周シールを楕円形状とすることで、領域Ｂ１、領域Ｂ２における中心位置３０、４０から外周シール１２までが等距離にあるため、コーナー部がなく、温度変化による非点収差の発生をより少なくすることができる。そして、本実施例の形態は、実施例１に比べて、温度変化により発生する非点収差およびコマ収差をより小さく抑える事ができる。

なお、図９では、外周シール１２と仕切りシール１４ｅとが同じシール幅で形成されている例を示したが、図７に示した実施例３における、外周シールのシール幅に対して仕切りシールのシール幅を太くした形態と組み合わせても、上記効果を得ることができる。

次に、本発明の液晶光学素子の第６の実施形態について説明する。図１０は、本発明の液晶光学素子の第６の実施形態を説明するための上部平面図である。なお、図１０では、液晶光学素子の外周シール１２の内側領域の形状（液晶が充填される領域）が、約２：１の寸法比でない場合の構成例を示している。

図１０に示す様に、本実施例における液晶光学素子１０は、仕切りシール１４ｆが、液晶光学素子１０の中心線４５からずれた位置（本図面では、中心線４５から右にずらした位置）に設けられて構成されている。また、波長の短い青色レーザの光束を補正する領域Ｂ１の形状を略正方形としているのに対して、波長の長い赤色レーザの光束を補正する領域Ｂ２の形状を長方形としている。また、領域Ｂ１、Ｂ２の２つの領域に、共に同じ波長のレーザ光が通ってもよく、その場合、より収差のマージンが厳しい領域Ｂ１の形状を略正方形とし、収差のマージンが大きい領域Ｂ２の形状を長方形としている。ここで、領域Ｂ１の外周シール１２、及び仕切りシール１４ｆの内側の液晶領域の縦横寸法比であるＬＶ１／ＬＨ１は、領域Ｂ２の縦横寸法比ＬＶ１／ＬＨ２よりも、１に近くなるよう設定されている。

その理由について以下に説明する。
実施例１〜５で示した形態では、領域Ｂ１と領域Ｂ２が約２：１の寸法比であったため、各実施例で示した仕切りシール１４ａ〜１４ｅによって、領域Ｂ１、領域Ｂ２をともに略正方形とすることができ、上下基板の温度変動により、ゆがみ変形を極力解消することができた。しかし、光ピックアップ装置のサイズ等の都合により、このような寸法比を得られなくなった場合は、図１０に示すように、基板の変形により非点収差の影響が大きいとされている波長の短い青色レーザ（もしくは、収差のマージンが少ない光路）の光束を補正する領域Ｂ１の液晶領域の形状を、波長の長い赤色レーザの光束を補正するＢ２部の液晶領域（もしくは、より収差のマージンが大きい）の形状よりも極力正方形に近づけることで、外部環境温度に対する液晶光学素子１０の影響による非点収差の発生を、極力抑えることができる。

このように、領域Ｂ１の形状をできるだけ正方形に近づけた構成とすることにより、より精度が要求される領域Ｂ１の温度変動により発生する非点収差を領域Ｂ２よりも小さくすることができる。また、たとえ液晶領域の縦横寸法比が１に近くなくても、仕切りシール１４ｆが外周シールに比べて応力がかかり、液晶の膨らみ中心が移動する事には変わら
ない。そのため、電極パターンの中心を、仕切りシール１４ｆを中心として、外周シール１２側に移動した位置に形成することにより、コマ収差の温度変化を抑える事が可能となる。
なお、図１０では、仕切りシール１４ｆを、外周シール１２に一体となっている形態（実施例２で示した形態）を示したが、図１を用いて実施例１に示した様に、外周シール１２と仕切りシール１４ａとが分離して形成されている場合であっても、また、図７に示した実施例３における、外周シールのシール幅に対して仕切りシールのシール幅を太くした形態と組み合わせても、さらに、図８に示した実施例４における、外周シール１２に対して弾性率の大きなシール材料で、仕切りシール１４ｆを構成する技術と組み合わせても、上記効果を得ることができる。

次に、本発明の液晶光学素子の第７の実施形態について説明する。本実施例で示す形態は、実施例１〜６で説明をした液晶光学素子を搭載した、本発明の光ピックアップ装置に関するものである。図１１は、本発明の光ピックアップ装置９０の構成を示すブロック図を示している。

図１１に示す様に、本発明の光ピックアップ装置９０は、３波長のレーザ光（４０５、６５０、７８０ｎｍ）を発振するレーザ光源７２と、レーザ光を平行光とするコリメータレンズ７４と、第１の光束と第２の光束を分離するためのプリズム９４とを有する。ここで示すレーザ光源７２からは、複数の波長のレーザ光（上記記述では、第１の光束と第２の光束）が発振される。ここに示すレーザ光源７２からは、複数の波長のレーザ光が発振されるが、複数のレーザ光を別々のレーザ光源から、例えば第１の光源と第２の光源に分けて発振する形態としても、構わない。

また、この装置は、収差補正用として用いる液晶光学素子１０と、液晶光学素子１０に位相変調用の駆動信号を与える駆動回路６８と、直線偏光を円偏光とする第１の１／４λ板８２と、第２の１／４λ板８４と、平行光を光ディスクに集光させる第１の対物レンズ６４と、第２の対物レンズ６６と、光ディスク６２から反射された光を分離するための偏光ビームスプリッタ９２と、光検出器へ集光させるマルチレンズ９６と、トラッキング信号やフォーカシング信号を得るための光検出器９８とを有して構成される。

ここで用いている液晶光学素子１０は、実施例１〜６で説明した形態によるもので、レーザ光源７０から出射される第１の光束７８を、第１の光ディスク（例えば保護層の厚さ０．１ｍｍのＢＤ）に集光させる第１の対物レンズ６４との間に配置される。また、この液晶光学素子１０は、レーザ光源７２から出射される第２の光束８０を、第２の光ディスク（例えば、保護層の厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ）に集光させる第２の対物レンズ６６との間に配置される。さらに、第１の光束７８の光軸中心と、液晶光学素子１０の領域Ｂ１に配した第１の電極パターン１６の光軸中心、および第２の光束８０の光軸中心と、液晶光学素子１０の領域Ｂ２に配した第２の電極パターン１８の光軸中心とが、ともに一致して配置されている。

この光ピックアップ装置９０は、高密度光ディスクであるＢＤ、ＨＤ−ＤＶＤや、ＤＶＤ、ＣＤのような、複数種の光ディスク６２が載置可能となっており、光ディスク６２の種別によって、第１、第２の光束７８、８０のいずれかに切り換えられて、２系統のいずれかの光路を使用して、光ディスク６２の情報を読み取ったり、または書き込んだりする。また、図面には記していないが、本装置には、光ディスク６２の種別によって選択された第１、第２の光束７８、８０が、第１、第２の対物レンズ６４、６６によって集光される位置に、光ディスク６２を移動する機構を、更に備えている。

この様に、本発明の光ピックアップ装置９０は、本発明の液晶光学素子１０を配しているため、外部環境温度が大きく変化したとしても、光ディスク６２に照射される第１、第２の光束７８、８０に対して、常に一定の収差を精度良く補正でき、特に青色系の短波長レーザ光と、赤色系の長波長レーザ光を併用した光ピックアップ装置において、精度の良い情報の読み取り、または書き込みを行うことができる。

次に、本発明の光ピックアップ装置の変形例について説明する。ここで示す形態は、実施例１〜６で説明をした液晶光学素子を搭載した、本発明の光ピックアップ装置の変形例に関するものである。図１２は、本発明の光ピックアップ装置９１の構成を示すブロック図を示している。

図１２に示す様に、本変形例における光ピックアップ装置は、レーザ光源７２から出射される単一波長４０５ｎｍの光束が、レーザ光源７２と偏光ビームスプリッタ９２との間に配した偏光回転子７６によって、レーザ光源７２から出射された光束の偏光方向を偏光回転させて、第１の光束７８と第２の光束８０に切り換えられる様になっている。これにより、同じ波長の光束であっても、異なる厚みの光ディスク８０に対応させて、別々に集光させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、複数の光路に対応して、各光路における光束に対し、個別に収差補正を行う液晶光学素子を、レーザ光源と対物レンズとの間に配設したとしても、外部環境温度の変動により発生する非点収差を極力小さくすることができ、また、この液晶光学素子１０を光ピックアップ装置９０に搭載することにより、小型でかつ温度に対して安定な装置とすることができる。

本発明の液晶光学素子の第１の実施例を説明するための上部平面図および断面図である。 本発明の液晶光学素子の作用を説明するための断面図である。 本発明の液晶光学素子の作用を説明するための断面図である。 本発明の液晶光学素子の電極パターン中心を決めるための、測定フローを示す図である。 図４で測定した測定結果を示す図面である。 本発明の液晶光学素子の第２の実施例を説明するための上部平面図である。 本発明の液晶光学素子の第３の実施例を説明するための上部平面図である。 本発明の液晶光学素子の第４の実施例を説明するための上部平面図である。 本発明の液晶光学素子の第５の実施例を説明するための上部平面図である。 本発明の液晶光学素子の第６の実施例を説明するための上部平面図である。 本発明の光ピックアップ装置の構成を説明するための図面である。 本発明の光ピックアップ装置の構成を説明するための図面である。 従来の液晶光学素子の構成を説明するための図面である。 従来の液晶光学素子の課題を説明するための図面である。

符号の説明

１０ 液晶光学素子
１２ 外周シール
１４ａ〜１４ｆ 仕切りシール
１６ 第１の電極パターン
１８ 第２の電極パターン
２０ 上基板
２２ 下基板
２４ スペーサー
２６ 液晶
３０ 中心位置
３１ パターン中心
３０ａ、３２ａ、３４ａ、３６ａ 膨らみ中心
４０ 中心位置
４１ パターン中心
４５ 中心線
６２ 光ディスク
６４ 第１の対物レンズ
６６ 第２の対物レンズ
６８ 駆動回路
７２ レーザ光源
７４ コリメートレンズ
７６ 偏光回転素子
７８ 第１の光束
８０ 第２の光束
８２ 第１の１／４λ板
８４ 第２の１／４λ板
９０ 光ピックアップ装置。
９１ 光ピックアップ装置
９２ 偏向ビームスプリッタ
９４ プリズム
９６ マルチレンズ
９８ 光検出器

Claims (6)

1. ２枚の透明基板間に設けた外周シールの内側領域に液晶を配し、第１の光源から出射される第１の光束の収差補正を行うための第１の電極パターンを配した第１の領域と、第２の光源から出射される、第２の光束の収差補正を行うための第２の電極パターンを配した第２の領域とを、それぞれ並設した液晶光学素子において、
   前記第１の領域と前記第２の領域との間には、仕切りシールが設けられ、
   前記第１の領域に設ける第１の電極パターン中心は、前記第１領域における中心位置に対し、前記仕切りシールから離れる方向にずらして配設され、
   前記第２の領域に設ける第２の電極パターン中心は、前記第２領域における中心位置に対し、前記仕切りシールから離れる方向にずらして配設されている、
   ことを特徴とする液晶光学素子。
2. 前記仕切りシールの両端の内の少なくとも一端は、前記外周シールと一体化して形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
3. 前記仕切りシールの幅を、前記外周シールの幅よりも太くした
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子。
4. 前記仕切りシールを形成する樹脂材料に、前記外周シールを形成する樹脂材料よりも弾性率が大きい材料を用いた
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶光学素子。
5. 前記第１の領域における、前記外周シールと前記仕切りシールの前記液晶に接する側の面の縦横寸法比は、前記第２の領域における、前記外周シールと前記仕切りシールの前記液晶に接する側の面の縦横寸法比よりも１に近くなるように、前記仕切りシールの位置が設定されている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶光学素子。
6. 第１の光源から出射される第１の光束を、第１の記録媒体に集光させる第１の対物レンズと、
   第２の光源から出射される、第２の光束を、第２の記録媒体に集光させる第２の対物レンズと、
   前記第１と第２の光源と、前記第１と第２の対物レンズの間に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶光学素子と、を備える
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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