JPH10241191A - 光ヘッド装置及びその駆動法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光の利用効率が高く、小型化が容易で、安価に
生産性良く製造できる収差補正用の液晶シャッタを組み
込んだ光ヘッド装置を得る。 【解決手段】光源１、ビームスプリッタ２、位相差板
３、液晶シャッタ４及び光検出器８を有し、液晶シャッ
タ４として、電極が円形とその周囲にパターニングさ
れ、液晶シャッタの基板の少なくとも一方の内面の中心
部が凹部又は凸部を有しており、内部に充填された液晶
がツイストしているものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ（コンパクト
ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ビデオディスク等の光ディ
スク及び光磁気ディスク等の光学記録媒体に光学的情報
を書き込んだり、光学的情報を読み取るための光ヘッド
装置及び光ヘッド装置の駆動法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスク及び光磁気ディスク等
の光記録媒体に光学的情報を書き込んだり、光学的情報
を読み取る光ヘッド装置において、ＣＤ／ＣＤ−ＲＯＭ
とＤＶＤのように異なる厚みのディスクに対して信号の
読み書きを１つの光ヘッド装置で実現するために、各々
のフォーマットに適合する波長を持った半導体レーザ光
源を１つの光ヘッド装置内に内蔵させディスクの違いに
より光源を切り替える方法や、光ヘッド装置の一部に径
が可変である絞りを設けてディスクの違いにより光の開
口径を変化させる方法が用いられている。

【０００３】開口径を変化させる方法は、機械的方法と
電気的方法に大別される。機械的手法は、集光レンズの
前後に光線を部分的に遮るような物体を機械的に出し入
れすることにより光線の絞りを変化させるものであり、
駆動部を設けることから、機械的信頼性、生産性、コス
ト等が問題である。

【０００４】一方、電気的方法には、液晶の複屈折性を
利用して、電圧によって部分的に液晶の配向状態を変化
させて透過光の偏光状態を変え、偏光子によりその部分
の光を透過させないようにする方法や、光の径を絞りた
い部分に液晶や光学結晶等を使用した偏光性回折格子を
設け、ディスクの違いにより液晶の配向状態又は入射光
の偏光状態を変化させて部分的に回折させ遮光効果を持
たせて、光の有効径を調整する方法などがある。

【０００５】しかし、電気的方法は、いずれも部品数が
増加したり、入射光の偏光状態が規定されるために偏光
ビームスプリッタとの共存が困難である等の欠点があ
る。

【０００６】さらに、異なる厚みのディスクを１つの光
ヘッド装置で読み書きするうえで、開口径を調整するだ
けでは不充分な場合もある。すなわち、異なる厚みのデ
ィスク上に１つの集光レンズによって、異なる焦点合わ
せをする必要がある。この場合、一方のディスク上に焦
点合わせをするときに収差が最小になるように集光レン
ズを作成しても、他方のディスク上に焦点合わせをする
と集光レンズの収差が大きくなる問題がある。

【０００７】また、焦点距離の異なる２つの集光レンズ
を切り替えることも行われているが、機械的信頼性、生
産性、コスト面で課題が残る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の欠点
を解消し、小型化が容易で、生産性良く製造できる液晶
シャッタを組み込んだ光ヘッド装置及びその駆動法の提
供を目的とする。また、偏光ホログラムや偏光ビームス
プリッタ等を用いたいわゆる偏光系でも使用できる液晶
シャッタを組み込んだ光ヘッド装置及びその駆動法の提
供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源とビーム
スプリッタと液晶シャッタと光検出器とを備え、液晶シ
ャッタがビームスプリッタと光記録媒体との間に配置さ
れる光ヘッド装置において、液晶シャッタは、２枚の基
板と、ツイストしている液晶がこれらの基板間に充填さ
れてなる液晶層とを有し、少なくとも一方の基板の内面
には凹部及び／又は凸部が設けられてなり、両基板の屈
折率は液晶の常光屈折率と等しいか又は常光屈折率と異
常光屈折率の平均値と等しくされてなり、基板面の中心
部と中心部を囲む周辺部に対応する液晶層の中心部と周
辺部にそれぞれ独立に電圧を印加しうるように、両基板
に中心部用電極と周辺部用電極が形成されてなり、中心
部用電極に印加する電圧と周辺部用電極に印加する電圧
を制御することによって光を部分的に散乱させて光の有
効径を可変とするとともに、収差補正をすることを特徴
とする光ヘッド装置を提供する。

【００１０】また、液晶層の上記中心部と上記周辺部を
ともに光の高透過状態にするか、又は、上記中心部を光
の高透過状態にしかつ上記周辺部を光の散乱状態とする
ように、中心部用電極に印加する電圧及び周辺部用電極
に印加する電圧を制御する上記光ヘッド装置の駆動法を
提供する。

【００１１】また、液晶シャッタのセルギャップをｄ、
液晶のツイストピッチをＰとするとき、Ｐ／ｄ＜０．４
である上記光ヘッド装置を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の基本的な光ヘッ
ド装置の構成を示す模式図である。図１において、半導
体レーザ等の光源１から出た光は、ビームスプリッタ
２、、位相差板３、液晶シャッタ４を順次通過して、集
光レンズ５で集光されて光記録媒体に到達する。ここ
で、液晶シャッタ４に電圧を印加するか否か又は印加す
る電圧を変えることにより、液晶シャッタ４の絞りを変
え、また集光レンズ５の位置を調整することにより、第
１の光記録媒体６又は第２の光記録媒体７に焦点を合わ
せる。ビームスプリッタ２には、プリズム状のもの、液
晶ホログラム等の偏光ビームスプリッタが使用できる。

【００１３】この光記録媒体から反射して戻ってきた光
は、再度集光レンズ５、液晶シャッタ４、位相差板３、
ビームスプリッタ２を順次通過し、ビームスプリッタ２
で分離された光が光検出器８に到達する。

【００１４】図２は、電圧を印加しない状態の液晶シャ
ッタを示す断面図であり、図３は周辺部用電極に弱電圧
Ｖ_o を印加し、中心部用電極に臨界電圧Ｖ_n 以上の電圧
を印加した状態の液晶シャッタを示す断面図である。臨
界電圧Ｖ_n とは、印加電圧の増加によって液晶がほぼ基
板に垂直な方向を向いたときの電圧である。

【００１５】図２、図３において、１１、１２は基板、
１３は下面基板のベタの電極、１４は上面基板の周辺部
用電極、１５は上面基板の中心部用電極である。基板１
１、１２には、プラスチック、ガラス等の透明基板が使
用できる。電極１３、１４、１５には、通常のＩＴＯ等
の透明電極が使用できる。１６は周辺のシール材、１７
は基板間に充填された液晶であり、図示してないが基板
１１又は１２の液晶に対向する面には、収差補正用の液
晶レンズのための凹部又は凸部が設けられている。

【００１６】１８は中心部用電極のための電圧発生器
（電圧がゼロ）、１９は周辺部用電極のための電圧発生
器（電圧がゼロ）を示す。１８’は中心部用電極のため
の電圧発生器（Ｖ_n 以上の電圧発生）、１９’は周辺部
用電極のための電圧発生器（Ｖ_o の電圧発生）を示す。
また各々液晶の配向状態を模式的に示してある。

【００１７】基板１１の電極パターンは、光軸を中心と
した円形である中心部用電極１５とその外側の輪帯状パ
ターンである周辺部用電極１４で構成され、各部分に異
なる電圧を印加できる。周辺部用電極の外側周辺形状は
円形に限らず多角形状であってもよい。これらの電極
は、図２及び図３の例のように、一方の基板１２はベタ
の電極、他方の基板１１はパターニングした電極として
もよく、両方の基板の電極ともパターニングしてもよ
い。さらに、上下基板の電極を組み合わせて、その上下
で対向しているパターンが中心部用とその周辺の輪帯状
の周辺部用電極となるようにしてもよい。

【００１８】また、図示していないが、この電極上に液
晶を配向させる配向処理が施されている。配向処理は両
側の基板とも水平配向処理をする、片側の基板のみを水
平配向処理する、片側の基板を水平配向処理し他方の基
板を垂直配向処理する、両側の基板とも垂直配向処理を
する等の配向処理が可能である。

【００１９】垂直配向処理法は有機シラン、レシチン、
界面活性剤等で電極基板表面を処理する方法で行えばよ
い。また水平配向処理は電極、基板又はその有機、無機
のオーバーコート材を布等で一方向にこするラビング法
や、シリカ等の斜方蒸着法等を使用すればよく、両側と
も水平配向処理の場合、ラビング方向は両側で互いに平
行しても直交してもよく、また任意の角度をとってもよ
い。

【００２０】こうして形成された２枚の基板を電極側が
対向するように配置し、周辺のシール材１６で接着し
て、内部に液晶１７を充填する。この液晶としては、通
常のネマチック液晶が用いられ、この液晶にカイラル液
晶を加えて、液晶をツイストさせる。

【００２１】次いで光ヘッド装置の動作を説明する。図
１において光源１から出た光が直線に偏光されＰ偏光と
すると、Ｓ偏光で回折しＰ偏光では回折しない特徴を有
するビームスプリッタ２では光線は回折せずに通過す
る。位相差板３を通過後、右回り円偏光になり、液晶シ
ャッタ４を通過後、集光レンズ５により第１の光記録媒
体６において集光される。第１の光記録媒体６で反射し
た光は左回り円偏光となって、集光レンズ５、液晶シャ
ッタ４を順次通過し、位相差板３でＳ偏光になり、ビー
ムスプリッタ２で回折され光検出器８に到達する。図１
は第１の光記録媒体６に焦点合わせが行われている場合
を示しており、第２の光記録媒体７は模式的にのみ示し
てある。

【００２２】以下の説明は、基板１１、１２の屈折率が
液晶１７の常光屈折率に等しい場合も、常光屈折率と異
常光屈折率の平均値に略等しい場合にも適応できる。そ
の場合、第１の光記録媒体６に焦点合わせをするとき
は、基板１１、１２と液晶１７の屈折率を一致させてい
るため、集光レンズ５を動かさず行い、第２の光記録媒
体７に焦点合わせをするときには、基板１１、１２と液
晶１７の屈折率を一致させておらず、集光レンズ５を光
軸方向に微動させて行う。

【００２３】まず、光を透過する状態を実現するため
に、電圧を印加しない場合を説明する。第１の光記録媒
体から情報を読み書きするときで、開口径を絞る必要が
ない場合は、図２のように電極１３、１４間、及び１
３、１５間には電圧を印加しない。その場合、液晶はら
せん軸が基板に垂直な（図の上下方向）ツイスト配向に
なり、全体が透明化し高い透過率を有するので、光の開
口径は絞られない。ここでは、光が集光レンズ５により
第１の光記録媒体６に集光するように集光レンズ５を配
置しているとする。

【００２４】次に、第２の光記録媒体７に情報を読み書
きする場合、図３のように周辺部用のみの電極１３、１
４間に弱電圧Ｖ_o を印加する。Ｖ_o は液晶１７が液晶ら
せん軸が乱れたフォーカルコニック状態になるような電
圧であり、液晶配向方向が電場方向を向く臨界電圧Ｖ_n
よりも小さい。フォーカルコニック状態ではらせん軸が
乱れるために発生するドメインにより、光は強く散乱さ
せる。そのため、弱電圧Ｖ_o を印加した周辺部のみ光は
散乱され透過率が低下し、結果的に開口径が絞られた状
態になる。開口径が絞られ、集光レンズと光記録媒体と
の距離を適当に調整することで、第２の光記録媒体７に
集光できる。

【００２５】上述の説明では、光が透過する状態として
電圧を印加せず液晶がらせん構造を採る場合を述べた
が、臨界電圧Ｖ_n 以上に電圧を印加し液晶配向を電場方
向に揃えて光が透過する状態を実現してもよい。この場
合、第１の光記録媒体を読み書きする場合には電極１
３、１４間及び、電極１３、１５間に臨界電圧Ｖ_n 以上
の電圧を印加して開口径を絞らず、集光レンズ５を微動
させなくても第１の光記録媒体６に集光されている。次
に第２の光記録媒体を読み書きする場合には図３のよう
に電極１３、１５間には臨界電圧Ｖ_n 以上の電圧を印加
し、電極１３、１４には弱電圧Ｖ_o を印加すればよい。
これによって、開口径が絞られて、集光レンズと光記録
媒体との距離を適当に調整することで、第２の光記録媒
体７に集光できる。

【００２６】本発明では、液晶のツイストピッチＰと液
晶シャッタのセルギャップｄとの比Ｐ／ｄの値は、液晶
が低い電圧の印加でフォーカルコニックによる光の散乱
を生じる範囲であれば使用できる。このフォーカルコニ
ック状態による光透過率は、ほぼＰ／ｄに比例する。し
たがって、できるだけＰ／ｄが小さい方が望ましい。特
に、０．０２＜Ｐ／ｄ＜０．４にすることが光の散乱を
増加させ、透過率を３０％程度に抑えるために好まし
い。

【００２７】また、このＰ／ｄに対するこの条件下で電
極１３、１４に印加する弱電圧Ｖ_oとしては２〜９Ｖ_p-p
程度であり、用いる液晶で実験的に最適な値を選択す
ればよい。

【００２８】また本発明では、上述したように、図２及
び図３における液晶シャッタの基板１１、１２のいずれ
か一方の中心部用電極と同一な領域に凹部又は凸部を形
成しレンズ効果を与えることで収差を補正する。この凹
部又は凸部は基板自体に形成する。また、基板表面に有
機又は無機の透明膜を所定の形状に形成してもよい。こ
の加工は、基板自体に形成する場合には、機械的に削っ
たり、プレス成形したり、エッチングしたりして形成す
ればよい。

【００２９】基板表面に有機又は無機の透明膜を形成す
る場合には、透明膜を全面に形成後、基板自体の場合と
同様に削ったり、エッチングしたりして形成してもよ
く、直接所定のパターンに堆積させたり、印刷したりし
て形成してもよい。また、場合によっては同様の手法に
よりフレネル型にしてもよい。

【００３０】図２、図３において基板１２の中心部に、
基板１１に施された中心部用電極１５と同様の領域に、
凸状のレンズを成形したとする。内部に充填する液晶と
して常光屈折率ｎ_o 、異常光屈折率ｎ_e である正の誘電
異方性のネマチック液晶を用い、基板１２の屈折率を
（ｎ_e ＋ｎ_o ）／２に等しくなるようにしたものを用い
る。

【００３１】この場合、液晶が右ねじれでツイストピッ
チＰ（３６０°ツイストするピッチ）でツイストしてい
るとすると、右回り円偏光及び左回り円偏光の光に対す
る液晶の実効的な屈折率は近似的に式１及び式２のよう
に表される。

【００３２】

【数１】 （ｎ_e ＋ｎ_o ）／２＋（ｎ_e −ｎ_o ）² Ｐ／（８λ）・・・式１ （ｎ_o ＋ｎ_e ）／２−（ｎ_o −ｎ_e ）² Ｐ／（８λ）・・・式２

【００３３】第１の光記録媒体を読み書きする場合に
は、開口径制御もレンズ効果による収差補正も必要ない
ので、電極１３、１４間、電極１３、１５間には電圧を
印加しない。そのとき、往路の場合では右回り円偏光が
入射するから（ｎ_e ＋ｎ_o ）／２に比して（ｎ_e −ｎ
_o ）² Ｐ／（８λ）が充分小さいとすると、液晶の実効
的な屈折率は近似的に（ｎ_e ＋ｎ_o ）／２にほぼ等しく
なる。

【００３４】このため、光源１から出た光は、基板の屈
折率（液晶の常光屈折率と異常光屈折率との平均値）と
ツイストした液晶の屈折率はほぼ一致することになり、
屈折率が等しいので光は屈折せずにほぼ直進しレンズ効
果は生じない。復路の場合では、光記録媒体で反射され
た結果、左回り円偏光が入射するが、往路と同様に（ｎ
_e ＋ｎ_o ）／２に比して（ｎ_e −ｎ_o ）² Ｐ／（８λ）
が充分小さいとすると、液晶の実効的な屈折率は近似的
に（ｎ_e ＋ｎ_o ）／２にほぼ等しくなり、レンズ効果は
生じない。

【００３５】第２の光記録媒体に読み書きする場合は、
上述のように周辺部用電極１３、１４間には開口径制御
するため弱電圧Ｖ_o を印加し、中心部用電極１３、１５
間には臨界電圧Ｖ_n 以上の電圧を印加する。すると中心
部では液晶は電界方向に整列し、基板にほぼ垂直に（紙
面の上下方向）に配向する。このため、液晶の実効屈折
率は常光屈折率ｎ_o にほぼ等しくなる。

【００３６】ここで基板の屈折率（液晶の常光屈折率と
異常光屈折率の平均値）と液晶の屈折率（常光屈折率）
とは一致しないことになり、中心の凸部は凸レンズとし
て機能することになり光は屈折する。この状態で集光レ
ンズの収差が小さくなるようにレンズの形状が形成され
ていれば、収差は補正され第２の光記録媒体に読み書き
ができる。

【００３７】また、本発明では、右回り円偏光に対する
液晶の実効屈折率と、左回り円偏光に対する液晶の実効
屈折率とが、実用上許容されるされる範囲内でほぼ等し
いことが重要になる。そのためには、ツイストピッチＰ
はあまり大きくないことが好ましい。具体的には、ツイ
ストピッチＰは５μｍ以下にされることが好ましく、特
に３μｍ以下にすることが好ましい。

【００３８】また、液晶のツイスト角が大きい場合、電
圧の非印加時に液晶ツイスト軸の乱れたフォーカルコニ
ック状態による光散乱のため、実質的ターンオフ時間が
増大する問題が生じやすい。このため、液晶の粘性を低
くすること、基板界面付近の液晶配向ベクトルと基板面
とのなす角度プレチルト角を大きくすること、が好まし
い。

【００３９】なお、上記例では、基板１２が凸部を有す
る基板を用いたが、同じ構成で基板１２が凹部を有する
基板を用いれば、上述のように中心部用電極１３、１５
間には臨界電圧Ｖ_n 以上の電圧を印加すると、凹レンズ
として機能することになる。このとき、開口径制御をす
るために周辺部用電極１３、１４間には弱電圧Ｖ_o を印
加する。

【００４０】また、基板１２の屈折率を液晶の常光屈折
率ｎ_o と一致させ、基板１２が凹部を有する基板を用い
た場合には電圧の非印加時に、凸レンズとして機能し、
凸部を有する基板を用いた場合には凹レンズとして機能
する。この場合、周辺部用電極１４、１３間及び中心部
用電極１５、１３間に臨界電圧Ｖ_n 以上の電圧を印加し
て、レンズ効果を消失させ第１の光記録媒体に読み書き
する。さらに周辺部用電極１４、１３間には弱電圧Ｖ_o
を印加し光の散乱を起こさせ、中心部用電極１５、１３
間に電圧を印加せずレンズ効果を持たせ、開口径を制御
して第２の光記録媒体に読み書きする。これらいずれの
場合にも集光レンズ５を光は通過してそれぞれの光記録
媒体の表面上に焦点を結ぶ。

【００４１】したがって、液晶シャッタ基板の屈折率が
液晶の常光屈折率に等しい場合と常光屈折率と異常光屈
折率の平均値に略等しい場合には、基板の中心部に凹部
を設けても凸部を設けても、液晶シャッタの駆動方法は
次のようになる。

【００４２】液晶シャッタ基板の屈折率が液晶の常光屈
折率に等しいか、又は常光屈折率と異常光屈折率の平均
値に略等しいかに応じて、基板の中心部と周辺部をとも
に光の高透過状態にする場合は、前者の基板では中心部
用と周辺部用の両電極には臨界電圧以上の電圧を印加
し、後者では電圧を印加せず、基板の中心部を光の高透
過状態にしかつ周辺部を光の散乱状態にする場合は、前
者では中心部用電極には電圧を印加せず、後者では臨界
電圧以上の電圧を印加し、周辺部用電極にはいずれの基
板でも弱電圧を印加する。

【００４３】以上、シャッタ基板の中心部のみに凹部又
は凸部を設けて、第２の記録媒体を読み書きする場合に
収差の補正を行うことについて記載した。他方、第１の
記録媒体を読み書きする場合、集光レンズの収差補正を
行うために、基板１２の周辺部が中心部同様、レンズ形
状を有するようにしてもよい。すなわち、周辺部と中心
部に凹部及び／又は凸部が設けられている場合の駆動法
は次のようになる。

【００４４】液晶シャッタ基板の屈折率が液晶の常光屈
折率に等しいか、又は常光屈折率と異常光屈折率の平均
値に略等しいかに応じて、基板の中心部と周辺部をとも
に光の高透過状態にする場合は、前者の基板では中心部
用と周辺部用の両電極には電圧を印加せず、後者では臨
界電圧以上の電圧を印加し、基板の中心部を光の高透過
状態にしかつ周辺部を光の散乱状態にする場合は、前者
では中心部用電極には臨界電圧以上の電圧を印加し、後
者では電圧を印加せず、周辺部用電極にはいずれの基板
でも弱電圧を印加する。

【００４５】なお、本発明で使用する光源１は、通常の
光ヘッド装置に使用される光源が使用できる。具体的に
は、半導体レーザによる光源が最も一般的であるが、他
のレーザや波長変換素子を組み合わせた光源も使用でき
る。

【００４６】ビームスプリッタ２は、特定の偏光方向の
光のみ回折させるものであり、往路の光源からの光はそ
のまま通過し、復路の光は回折又は反射して、光検出器
８に光を到達させうるものであればよい。具体的には、
回折格子、液晶を用いた回折格子、複合プリズム等が使
用できる。特に、特定の偏光方向の光のみ回折させる液
晶を用いた回折格子が好適である。

【００４７】位相差板３は、直線偏光で入射した光を円
偏光に変換するλ／４板等の公知の位相差板が使用でき
る。集光レンズ５は、第１の光記録媒体又は第２の光記
録媒体のいずれかに光を集光させるためのレンズであ
る。液晶シャッタ４が電圧の印加状態と非印加状態とで
いずれもある程度レンズとして収差補正機能を有する場
合でも、その使用状態のいずれかの状態で第１の光記録
媒体又は第２の光記録媒体のいずれかに光を集光させう
るようにする。

【００４８】

【実施例】図２及び図３に示すように、基板１１、１２
として厚さ０．５ｍｍで、大きさが１０×１０ｍｍで、
屈折率が１．５８のガラス基板を用い、基板１２の中心
にはプレスにより非球面凸レンズを形成した。この非球
面レンズは、直径２．５ｍｍ、中心の高さは５μｍとし
た。

【００４９】基板１２の表面にはＩＴＯのベタの電極１
３を、基板１１の表面には中心部に直径２．５ｍｍ、周
辺部に直径４．０ｍｍ、中心部と周辺部の間隔３０μｍ
のＩＴＯパターニングによる電極１４、１５をエッチン
グにより作製した後、基板１１を水平配向処理、基板１
２を垂直配向処理した。水平配向膜はポリイミドの膜を
塗布して焼成した後ラビングを行う通常の手法で処理し
た。垂直配向膜は有機シラン系の溶剤を塗布した後、焼
成して作製した。

【００５０】この２枚の基板１１、１２を対向させ、周
辺をシールして、レンズ中心部で間隙が３μｍ、周辺部
で間隙が８μｍの空セルを形成した。基板１１、１２の
外面には夫々反射防止膜を形成した。この空セルに、液
晶１７として常光屈折率が１．５２、常光屈折率と異常
光屈折率の差Δｎが０．１２、ツイストピッチＰが３μ
ｍの正の誘電異方性のネマチック液晶組成物を注入し、
注入口を封止して液晶シャッタを製造した。

【００５１】図１に示すように、この液晶シャッタ４を
配置して、波長６５０ｎｍの右回り及び左回りの円偏光
の透過率を測定したところ、右回りの円偏光（光ヘッド
装置での往路）では９５％、左回りの円偏光（光ヘッド
装置での復路）でも９５％の効率であり、往復で９０％
の効率（９５％×９５％）が得られた。

【００５２】まず、第１の光記録媒体６に焦点を合わせ
る場合には、図２のように、液晶シャッタ４の上下の基
板１１、１２の電極１３、１４間、１３、１５間に電圧
を印加しないようにした。この場合、光源１から出たＰ
偏光（紙面に平行な偏光方向）の光は、偏光系のビーム
スプリッタ２を通過し、位相差板３で右回りの円偏光に
なった光は、液晶シャッタ４でほとんど屈折されずに通
過し、第１の光記録媒体６に焦点が合った。

【００５３】この第１の光記録媒体６で反射した光は左
回りの円偏光になり、再度液晶シャッタ４をほぼそのま
ま通過し、位相差板３で直線偏光に戻され、Ｓ偏光（紙
面に垂直な偏光方向）の光になって、偏光系のビームス
プリッタ２に入射する。Ｓ偏光の光はビームスプリッタ
２で回折されて、光検出器８に到達した。

【００５４】一方、第２の光記録媒体７に焦点を合わせ
る場合には、図３のように液晶シャッタ４の上下の基板
１１、１２の電極１３、１４間に１００Ｈｚ、４Ｖ_p-p
の電圧を印加し、電極１３、１５間には１００Ｈｚ、１
４Ｖ_p-p の電圧を印加した。

【００５５】波長６５０ｎｍの右回り及び左回りの円偏
光の透過率を測定したところ、電極１５を透過する光に
関しては、右回りの円偏光（光ヘッド装置での往路）で
９５％、左回りの円偏光（光ヘッド装置での復路）でも
９５％であったが、電極１４を透過する光に関しては、
電極１３、１４間の液晶がフォーカルコニック状態とな
るためドメインにより光散乱され、実質的透過率は右回
り円偏光で３０％、左回り円偏光でも３０％であった。

【００５６】光源１から出たＰ偏光（紙面に平行な偏光
方向）の光は、偏光系のビームスプリッタ２を通過し、
位相差板３で右回りの円偏光になった光は、液晶シャッ
タ４に入射するが、電極１３、１４間の液晶のフォーカ
ルコニック状態によって透過率が低いため、液晶シャッ
タを通過する光の大部分は電極１３、１５間を透過した
光となった。

【００５７】また、電極１３、１５間には臨界電圧以上
の電圧が印加されているため液晶の実効屈折率は常光屈
折率になり、基板との間で屈折率差が生じるため、基板
１２に形成された非球面レンズで屈折し、集光レンズの
収差を補正するように作用した。そして、集光レンズ５
の収差を補正して、液晶シャッタ４を通過した光は、集
光レンズ５により第２の光記録媒体７に焦点が合うよう
にした。

【００５８】この第２の光記録媒体７で反射した光は左
回りの円偏光になり、再度液晶シャッタ４で屈折され、
位相差板３で直線偏光に戻され、Ｓ偏光（紙面に垂直な
偏光方向）の光になって、偏光系のビームスプリッタ２
に入射する。Ｓ偏光の光はビームスプリッタ２で回折さ
れて、光検出器８に到達した。

【００５９】

【発明の効果】本発明の光ヘッド装置では、電圧印加に
より開口径を制御可能であり、また液晶がツイストした
液晶シャッタを用いているので、外部からの電圧印加に
よって収差補正ができ、利用効率の高い光ヘッド装置が
得られる。本発明は、その効果を損しない範囲内で、種
々の応用ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な光ヘッド装置の構成を示す模
式図。

【図２】電圧を印加しない状態の液晶シャッタを示す断
面図。

【図３】電圧を印加した状態の液晶シャッタを示す断面
図。

【符号の説明】

１：光源 ２：ビームスプリッタ ３：位相差板 ４：液晶シャッタ ５：集光レンズ ６：第１の光記録媒体 ７：第２の光記録媒体 ８：光検出器 １１、１２：基板 １３、１４、１５：電極 １６：シール材 １７：液晶 １８：電圧発生器（電圧がゼロ） １８’：電圧発生器（Ｖ_n 以上の電圧発生） １９：電圧発生器（電圧がゼロ） １９’：電圧発生器（Ｖ_o の電圧発生）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源とビームスプリッタと液晶シャッタと
   光検出器とを備え、液晶シャッタがビームスプリッタと
   光記録媒体との間に配置される光ヘッド装置において、 液晶シャッタは、２枚の基板と、ツイストしている液晶
   がこれらの基板間に充填されてなる液晶層とを有し、 少なくとも一方の基板の内面には凹部及び／又は凸部が
   設けられてなり、 両基板の屈折率は液晶の常光屈折率と等しいか又は常光
   屈折率と異常光屈折率の平均値と等しくされてなり、 基板面の中心部と中心部を囲む周辺部に対応する液晶層
   の中心部と周辺部にそれぞれ独立に電圧を印加しうるよ
   うに、両基板に中心部用電極と周辺部用電極が形成され
   てなり、 中心部用電極に印加する電圧と周辺部用電極に印加する
   電圧を制御することによって光を部分的に散乱させて光
   の有効径を可変とするとともに、収差補正をすることを
   特徴とする光ヘッド装置。
2. 【請求項２】液晶シャッタのセルギャップをｄ、液晶の
   ツイストピッチをＰとするとき、Ｐ／ｄ＜０．４である
   請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 【請求項３】液晶層の上記中心部と上記周辺部をともに
   光の高透過状態にするか、又は、上記中心部を光の高透
   過状態にしかつ上記周辺部を光の散乱状態とするよう
   に、中心部用電極に印加する電圧及び周辺部用電極に印
   加する電圧を制御する請求項１記載の光ヘッド装置の駆
   動法。