WO2007055188A1 - 収差補正素子、収差補正装置および光ピックアップ - Google Patents

収差補正素子、収差補正装置および光ピックアップ Download PDF

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WO2007055188A1
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electrode
liquid crystal
aberration correction
layer
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PCT/JP2006/322150
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Inventor
Shinichi Fujinoki
Original Assignee
Pioneer Corporation
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13925—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means

Definitions

  • the present invention relates to an aberration correction technique for correcting aberration caused by an optical path of an optical pickup that records information on an optical recording medium such as an optical disk or reads information from the optical recording medium.
  • An optical pickup collects a light beam on a signal recording surface of an optical recording medium when recording information on an optical recording medium such as an optical disk or reading information on an optical recording medium force.
  • the return light reflected from the signal recording surface is detected.
  • spherical aberration and coma aberration occur due to aberration caused by the optical path of the optical pickup, for example, inclination of the signal recording surface and variation in the thickness of the cover layer covering the signal recording surface. Due to this kind of aberration, the shape of the light spot irradiated on the signal recording surface is not ideal, and the waveform of the detection signal of the return light is distorted, so that there is a problem that reproduction characteristics and recording characteristics are deteriorated.
  • the recent reduction in the wavelength of the light beam and the increase in the resolution of the objective lens can improve the recording density of the optical recording medium, but the amount of aberration tends to increase.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-100174
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 6,532,202
  • a general liquid crystal element has two transparent substrates facing each other and a liquid crystal layer sealed between the transparent substrates.
  • Transparent electrode layers made of a metal oxide such as ITO (indium tin oxide) are formed on opposite surfaces of the two transparent substrates.
  • One transparent electrode layer is composed of a plurality of independent electrode segments, and the other transparent electrode layer is uniformly formed over the entire surface. It is possible to generate a desired electric field distribution in the liquid crystal layer by applying a driving voltage individually to the electrode segments of one transparent electrode layer while applying a constant voltage to the other transparent electrode layer.
  • the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned according to this electric field distribution, so that a phase modulation element having a locally different refractive index distribution is formed. Will be.
  • a powerful phase modulation element can generate a wavefront aberration that cancels out an aberration caused by the optical path of the optical pickup.
  • a gap (gap) is inevitably formed between the electrode segments. Since a desired electric field is not applied to the liquid crystal molecules in the region corresponding to the gap, an unnecessary phase difference is generated between the light flux that passes through the gap and the light flux that passes through the electrode segment. There is a problem that diffracted light is generated and the reproduction characteristics and recording characteristics are deteriorated.
  • Patent Document 1 JP 2001-100174 A
  • Patent Document 2 US Pat. No. 6,532,202 (US patent based on the patent application relating to Japanese Patent Laid-Open No. 2001-100174)
  • one of the objects of the present invention is to provide an aberration correction element, an aberration correction device, and an optical pickup that can suppress the generation of diffracted light due to a gap between electrode segments.
  • An aberration correction element is an aberration correction element of an optical pickup that irradiates an optical recording medium with a light beam for recording or reproducing information.
  • the aberration correction element includes first and second transparent substrates facing each other at an interval, a first electrode layer including a plurality of electrode segments formed on the first transparent substrate, and the second A liquid crystal comprising a second electrode layer formed on a transparent substrate and facing the first electrode layer, and a liquid crystal molecule having a birefringence disposed between the first electrode layer and the second electrode layer
  • the first electrode layer includes an auxiliary electrode layer having an electrode pattern spaced and opposed to the gap between the electrode segments.
  • An aberration correction apparatus is an aberration correction apparatus that constitutes an optical pickup that irradiates an optical recording medium with a light beam for recording or reproducing information.
  • the aberration correction apparatus includes an aberration correction element that modulates the phase of the light beam according to a drive voltage, and an element control unit that supplies the drive voltage to the aberration correction element.
  • the aberration correction element includes: The first and second transparent substrates facing each other at an interval; the first electrode layer comprising a plurality of electrode segments formed on the first transparent substrate; and A second electrode layer formed on the second transparent substrate and facing the first electrode layer; and a liquid crystal molecular force having a birefringence disposed between the first electrode layer and the second electrode layer.
  • a first liquid crystal layer, and the first electrode layer includes an auxiliary electrode layer having an electrode pattern that is spaced from and opposed to the gap between the electrode segments.
  • An optical pickup according to an aspect of the present invention includes the aberration correction element.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an optical recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of a liquid crystal element.
  • FIG. 3 (A) is a diagram illustrating an electrode structure composed of a plurality of electrode segments in a liquid crystal element
  • FIG. 3 (B) is a diagram of the electrode structure of the liquid crystal element shown in FIG. 3 (A). It is an enlarged view of some areas.
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing an example of a cross-sectional structure of a liquid crystal element.
  • FIG. 4B is a diagram schematically showing an example of a cross-sectional structure of the liquid crystal element.
  • FIG. 5A is a diagram schematically showing an example of a cross-sectional structure of a liquid crystal element.
  • FIG. 5B is a diagram schematically showing an example of a cross-sectional structure of a liquid crystal element.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing another example of a cross-sectional structure of a liquid crystal element.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an optical recording / reproducing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the recording / reproducing apparatus 1 includes an optical pickup 3, a spindle motor 22, a motor control unit 23, a light source driver 24, a signal detection unit 30, a controller 31, a liquid crystal element control unit 32, and an amplification circuit 33.
  • the optical pickup 3 includes a laser light source 11, a collimator 12, a grating 13, a synthesis prism 14, a liquid crystal element 15, a 1Z4 wavelength plate 16, two groups of two objective lenses 17A and 17B, a collimator 20 and a photodetector 21.
  • the objective lenses 17A and 17B are fixed to a lens holder 18, and the lens holder 18 is attached to an actuator 19 for 2-axis driving or 3-axis driving.
  • the “aberration correction apparatus” according to an aspect of the present invention can be configured by the liquid crystal element 15 and the liquid crystal element control unit 32.
  • the optical recording medium 2 is placed on a turntable (not shown) of the disc mounting portion.
  • the spindle motor 22 can rotationally drive the optical recording medium 2 around the central axis in accordance with the drive signal supplied from the motor control unit 23.
  • Examples of the optical recording medium 2 include, but are not limited to, a CD (Compact Disc), a DVD (Digital Versatile Disc), a BD (Blu-ray Disc), or an AOD (Advanced Optical Disc). .
  • the laser light source 11 generates a light beam having an oscillation wavelength corresponding to the optical disc standard in accordance with the drive signal supplied from the light source driver 24.
  • This light beam is collimated by the collimator 12 and then enters the combining prism 14 via the grating 13.
  • the light beam reflected by the combining prism 14 passes through the liquid crystal element 15 which is an aberration correction element, and the 1Z4 wavelength plate 16 Then, the light is converted from linearly polarized light to circularly polarized light and then enters the objective lens 17A.
  • the objective lenses 17A and 17B collect the incident light from the 1Z4 wavelength plate 16 on the signal recording surface of the optical recording medium 2.
  • the forward path of the optical beam is constituted by the optical path from the laser light source 11 to the optical recording medium 2 as described above.
  • the return light reflected by the optical recording medium 2 sequentially passes through the objective lenses 17A and 17B, the quarter-wave plate 16, the liquid crystal element 15, and the synthesis prism 14, and is refracted by the collimator 20 to detect light. Detected by vessel 21.
  • the photodetector 21 converts the return light into an electrical signal and gives this electrical signal to the signal detector 30.
  • the optical path from the optical recording medium 2 to the photodetector 21 forms a return path.
  • the signal detection unit 30 Based on the electrical signal from the signal detection unit 30, the signal detection unit 30 is a reproduction signal, a tracking servo tracking error signal, a focus servo focus error signal, and a preformat such as a wobble signal and a prepit signal. Generate signals and supply these signals to the controller 31.
  • the controller 31 can reproduce the information recorded on the optical recording medium 2 from the reproduction signal from the signal detection unit 30.
  • the controller 31 also performs servo control using the tracking error signal, focus error signal, and preformat signal, and generates a drive signal for driving the objective lenses 17A and 17B.
  • the amplifier circuit 33 amplifies the drive signal supplied from the controller 31 and supplies it to the actuator 19, and the actuator 19 moves the lens holder 18 in the focus direction (close to the optical recording medium 2) according to the amplified signal.
  • the actuator 19 can also drive the lens holder 18 to rotate in the tilt direction according to the amplified signal.
  • the liquid crystal element 15 is a phase modulation element that corrects optical aberrations such as coma, spherical aberration, and astigmatism caused by the optical path of the optical pickup 3 by modulating the phase of incident light. As shown in FIG. 2, the liquid crystal element 15 includes first and second translucent substrates 40A and 40B that face each other at an interval, and an insulation formed on the inner surface of the first translucent substrate 40A.
  • the insulating layer 43B is formed on the inner surface of the two-electrode layer 41B, and the liquid crystal layer 42 is disposed between the first and second electrode layers 41A and 41B via the insulating layers 43A and 43B.
  • the liquid crystal layer 42 includes liquid crystal molecules having a birefringence, and these liquid crystal molecules are aligned by alignment films (not shown) formed on the inner surfaces of the insulating layers 43A and 43B, respectively.
  • the liquid crystal element control unit 32 generates a desired electric field distribution in the liquid crystal layer 42 by supplying the drive voltage 43A to the first electrode layer 41A and supplying the drive voltage 43B to the drive voltage 43B. be able to.
  • the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 42 are aligned according to the electric field distribution and generate locally different refractive index distributions.
  • the light beam incident on the liquid crystal element 15 undergoes spatial phase modulation or wavefront modulation according to the refractive index distribution in the liquid crystal layer 42.
  • at least one of the first electrode layer 41A and the second electrode layer 41B has an electrode pattern constituted by a plurality of electrode segments.
  • the liquid crystal element control unit 32 can generate a refractive index distribution that can cancel the optical aberration caused by the optical path of the optical pickup 3 by individually applying a driving voltage to these electrode segments.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating an electrode structure 50 having a plurality of electrode segments 50A to 50K that can correct coma and spherical aberration.
  • the electrode structure 50 is a force formed in the first electrode layer 41A.
  • the electrode structure 50 may be formed in the second electrode layer 41B.
  • FIG. 3 (B) is an enlarged view of a partial region of the electrode structure 50 shown in FIG. 3 (A).
  • a circular alternate long and short dash line 51 indicates the outer periphery of the light beam passage range.
  • the electrode structure 50 includes a plurality of electrode segments 50A to 50K, and a drive voltage is individually applied to these electrode segments 50A to 50K.
  • a gap (gap) 52 is formed between the electrode segment and the electrode segment.
  • gaps 52 are formed between the electrode segments 501, 50F, between the electrode segments 501, 50E, and between the electrode segments 50F, 50E. Note that the gap width is set to at least several / zm to prevent an electrical short between the electrode segments.
  • the liquid The crystal element 15 includes a first electrode layer 41A, an insulating layer (first covering layer) 43A, a liquid crystal layer 42, an insulating layer (second covering layer) 43B and a second electrode layer 41B between the translucent substrates 40A and 40B.
  • the second electrode layer 41B is made of a metal oxide such as ITO, and is uniformly formed on the entire surface of the second translucent substrate 40B.
  • An insulating layer 43B having a light-transmitting insulating material force such as polyimide is formed to cover the second electrode layer 41B.
  • the first electrode layer 41A includes electrode segments 50F and 501 that constitute the electrode structure 50 shown in FIG.
  • the first electrode layer 41A further includes an auxiliary electrode layer 53 having an electrode pattern spaced apart from and facing the gap 52 between the electrode segments 50F and 501, and between the auxiliary electrode layer 53 and the electrode segments 50F and 501. It is composed of an insulating layer 60A that also has a translucent insulating material force such as intervening polyimide.
  • an insulating layer 50B made of a transparent insulating material such as polyimide is formed in the gap 52 between the electrode segments 50F and 501. As shown in the enlarged view of FIG.
  • the auxiliary electrode layer 53 has an electrode pattern that covers the inter-electrode gap 52 in the light beam passage range surrounded by the alternate long and short dash line 51.
  • the auxiliary electrode layer 53 may be formed so as to continuously cover at least all the gaps between the electrode segments within the light beam passage range, or may be formed by a plurality of auxiliary electrode segments. It can be ruched.
  • FIG. 4A and 4B show liquid crystal molecules LC when a predetermined constant voltage is applied to the second electrode layer 41B and the same reference driving voltage is applied to the electrode segments 50F and 501 of the first electrode layer 41A. It is a figure which shows roughly the orientation state of LC, .... In FIG. 4A, the drive voltage is not applied to the auxiliary electrode layer 53, and in FIG. 4B, the same reference drive voltage as that of the electrode segments 50F and 501 is applied to the auxiliary electrode layer 53.
  • this diffracted light causes a decrease in reproduction characteristics and recording characteristics.
  • the same reference driving voltage as that of the electrode segments 50F and 501 is applied to the auxiliary electrode layer 53, the liquid crystal molecules LC in the region corresponding to the electrode segments 50F and 501 and the gap between the electrodes There is no difference in the alignment state with the liquid crystal molecules LC in the region corresponding to 52. As a result, generation of diffracted light due to the interelectrode gap 52 can be suppressed.
  • FIGS. 5A and 5B a predetermined constant voltage is applied to the second electrode layer 41B, while one electrode segment 50F of the first electrode layer 41A has a higher amplitude than the other electrode segment 501.
  • FIG. 6 is a diagram showing an alignment state of liquid crystal molecules LC, LC,.
  • the reference drive voltage is not applied to the auxiliary electrode layer 53, and in FIG. 5B, the same reference drive voltage as that of the other electrode segment 501 is applied to the auxiliary electrode layer 53.
  • FIG. 5A since no driving voltage is applied to the auxiliary electrode layer 53, the liquid crystal molecules LC in the region corresponding to one electrode segment 50F and the liquid crystal molecules LC in the region corresponding to the interelectrode gap 52 are shown. Between the liquid crystal molecules LC in the region corresponding to the other electrode segment 501 and the liquid crystal molecules LC in the region corresponding to the gap 52 between the electrodes. A relatively small difference in orientation occurs. As a result, a phase difference occurs between the light beam passing through the electrode segments 50F and 501 and the light beam passing through the interelectrode gap 52, and the diffracted light caused by this phase difference is detected by the photodetector 21 (Fig. 1). It will be done.
  • the refractive index of the liquid crystal molecule LC has a refractive index (ne) in the major axis direction and a refractive index (no) in the minor axis direction.
  • the first translucent substrate 4 OA, 40B Glass material with a refractive index of about 1.517 can be used as the material
  • polyimide with a refractive index of about 1.662 can be used as the material for the insulating layers 60A and 60B and the covering layers 43A and 43B
  • ITO having a refractive index of about 1.832 can be used as a material for the electrode segments 50A to 50K, the auxiliary electrode layer 53, and the electrode layer 41B.
  • the auxiliary electrode layer 53 is positioned closer to the first translucent substrate 40A than the electrode segments 50A to 50K. Formed! Alternatively, as shown in FIG. 6, the auxiliary electrode layer 53 may be formed so as to be positioned closer to the liquid crystal layer 42 than the electrode segments 50A to 50K! /.
  • the first electrode layer 41A has the auxiliary electrode layer 53 that is spaced from and opposed to the gap between the electrode segments. Therefore, the first electrode layer 41A is applied to the auxiliary electrode layer 53. The generation of diffracted light due to the interelectrode gap 52 can be suppressed by adjusting the drive voltage to be applied.
  • the optical pickup 3 having such an aberration correction element 15 can obtain good reproduction characteristics and recording characteristics.

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Abstract

　電極セグメント間の間隙に起因する回折光の発生を抑制し得る収差補正素子が開示される。収差補正素子は、対向する第１および第２の透明基板と、透明基板上に形成された複数の電極セグメントからなる第１電極層と、透明基板上に形成された第２電極層と、第１電極層および第２電極層の間に配置された液晶層とを有する。第１電極層は、電極セグメント間の間隙に対して離間対向する電極パターンを有する補助電極層を含む。

Description

明 細 書
収差補正素子、収差補正装置および光ピックアップ
技術分野
[0001] 本発明は、光ディスクなどの光学記録媒体に情報を記録し或いは光学記録媒体か ら情報を読み出す光ピックアップの光路に起因する収差を補正する収差補正技術に 関する。
背景技術
[0002] 光ピックアップは、光ディスクなどの光学記録媒体に情報を記録し或いは光学記録 媒体力 情報を読み出す際に、光学記録媒体の信号記録面に光ビームを集光させ
、当該信号記録面で反射した戻り光を検出する。このとき、光ピックアップの光路に起 因する収差、たとえば、信号記録面の傾斜や、信号記録面を被覆するカバー層の厚 みのバラツキに起因して球面収差やコマ収差が発生する。この種の収差により、信号 記録面に照射された光スポットの形状が理想の形状にならず、戻り光の検出信号の 波形が歪むので、再生特性や記録特性が低下するという問題がある。また、近年の 光ビームの短波長化と対物レンズの高分解能化とにより光学記録媒体の記録密度の 向上が可能になる反面、収差発生量が大きくなりやすい。
[0003] かかる収差を補正する手段として従来より液晶素子が使用されている。収差補正用 の液晶素子に関する従来技術は、たとえば、特許文献 1 (特開 2001— 100174号公 報)および特許文献 2 (米国特許第 6532202号公報）に開示されている。
[0004] 一般的な液晶素子は、互いに対向する 2枚の透明基板と、これら透明基板の間に 封入された液晶層とを有する。 2枚の透明基板の対向する面には、それぞれ、 ITO ( 酸化インジウム錫)などの金属酸ィ匕物カゝらなる透明電極層が形成されている。一方の 透明電極層は独立した複数の電極セグメントからなり、他方の透明電極層は全面に 亘つて一様に形成されている。他方の透明電極層に一定の電圧を印加しつつ、一方 の透明電極層の電極セグメントに個別に駆動電圧を印加することにより、液晶層に所 望の電界分布を発生させることが可能である。この電界分布に応じて液晶層中の液 晶分子は配向するので、局所的に異なる屈折率分布を持つ位相変調素子が形成さ れることとなる。力かる位相変調素子は、光ピックアップの光路に起因する収差を相 殺する波面収差を発生させ得るものである。
[0005] し力しながら、従来の液晶素子では電極セグメント間に間隙 (ギャップ）が形成され ざるをえない。このギャップに対応する領域内の液晶分子には所望の電界が印加さ れないので、ギャップを透過する光束と電極セグメントを透過する光束との間に不要 な位相差が発生し、この位相差により回折光が発生して再生特性や記録特性を低下 させるという問題がある。
特許文献 1 :特開 2001— 100174号公報
特許文献 2：米国特許第 6532202号公報 (特開 2001— 100174号公報に係る特許 出願を優先権主張の基礎とする米国特許）
発明の開示
[0006] 上記に鑑みて本発明の目的の 1つは、電極セグメント間の間隙に起因する回折光 の発生を抑制し得る収差補正素子、収差補正装置および光ピックアップを提供する ことである。
[0007] 本発明の一態様による収差補正素子は、光学記録媒体に対して情報の記録また は再生のために光ビームを照射する光ピックアップの収差補正素子である。この収差 補正素子は、間隔をおいて互いに対向する第 1および第 2の透明基板と、前記第 1の 透明基板上に形成された複数の電極セグメントからなる第 1電極層と、前記第 2の透 明基板上に形成され前記第 1電極層と対向する第 2電極層と、前記第 1電極層およ び前記第 2電極層の間に配置された複屈折率を持つ液晶分子からなる液晶層と、を 有し、前記第 1電極層は、前記電極セグメント間の間隙に対して離間対向する電極 ノターンを有する補助電極層を含む。
[0008] 本発明の一態様による収差補正装置は、光学記録媒体に対して情報の記録また は再生のために光ビームを照射する光ピックアップを構成する収差補正装置である。 この収差補正装置は、駆動電圧に応じて前記光ビームの位相を変調する収差補正 素子と、前記収差補正素子に前記駆動電圧を供給する素子制御部と、からなり、前 記収差補正素子は、間隔をおいて互いに対向する第 1および第 2の透明基板と、前 記第 1の透明基板上に形成された複数の電極セグメントからなる第 1電極層と、前記 第 2の透明基板上に形成され前記第 1電極層と対向する第 2電極層と、前記第 1電 極層および前記第 2電極層の間に配置された複屈折率を持つ液晶分子力 なる液 晶層と、を有し、前記第 1電極層は、前記電極セグメント間の間隙に対して離間対向 する電極パターンを有する補助電極層を含む。
[0009] 本発明による一態様による光ピックアップは、前記収差補正素子を有するものであ る。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]図 1は、本発明に係る一実施例の光学式記録再生装置の構成を概略的に示す 図である。
[図 2]図 2は、液晶素子の構造を概略的に示す図である。
[図 3]図 3 (A)は、液晶素子における複数の電極セグメントからなる電極構造を例示 する図であり、図 3 (B)は、図 3 (A)に示される液晶素子の電極構造の一部領域の拡 大図である。
[図 4A]図 4Aは、液晶素子の断面構造の一例を概略的に示す図である。
[図 4B]図 4Bは、液晶素子の断面構造の一例を概略的に示す図である。
[図 5A]図 5Aは、液晶素子の断面構造の一例を概略的に示す図である。
[図 5B]図 5Bは、液晶素子の断面構造の一例を概略的に示す図である。
[図 6]図 6は、液晶素子の断面構造の他の例を概略的に示す図である。
符号の説明
[0011] 1 記録再生装置
2 光学記録媒体
3 光ピックアップ
11 レーザ光源
15 液晶素子 (収差補正素子）
21 光検出器
32 液晶素子制御部
40A, 40B 透光性基板
41A 第 1電極層 41B 第 2電極層
42 液晶層
43A, 43B 駆動電圧
50A〜50K 電極セグメント
52 電極間ギャップ
53 補助電極層
発明を実施するための形態
[0012] 本出願は、日本国特許出願第 2005— 327542号を優先権主張の基礎とするもの であり、当該基礎出願の内容は本願に援用されるものとする。
[0013] 以下、本発明に係る種々の実施例について説明する。
[0014] 図 1は、本発明に係る一実施例の光学式記録再生装置 1の構成を概略的に示す図 である。この記録再生装置 1は、光ピックアップ 3、スピンドルモータ 22、モータ制御 部 23、光源ドライバ 24、信号検出部 30、コントローラ 31、液晶素子制御部 32および 増幅回路 33を有する。光ピックアップ 3は、レーザ光源 11、コリメータ 12、グレーティ ング 13、合成プリズム 14、液晶素子 15、 1Z4波長板 16、 2群 2枚の対物レンズ 17A , 17B、コリメータ 20および光検出器 21を含む。対物レンズ 17A, 17Bは、レンズホ ルダー 18に固定されており、このレンズホルダー 18は、 2軸駆動用或いは 3軸駆動 用のァクチユエータ 19に取り付けられている。本発明の一態様による「収差補正装置 」は、液晶素子 15と液晶素子制御部 32とで構成され得る。
[0015] 光学記録媒体 2は、ディスク装着部のターンテーブル（図示せず)の上に載置され ている。スピンドルモータ 22は、モータ制御部 23から供給される駆動信号に応じて光 学記録媒体 2を中心軸回りに回転駆動させ得る。光学記録媒体 2としては、たとえば 、 CD (Compact Disc)、 DVD (Digital Versatile Disc)、 BD (Blu— ray Disc)または AO D (Advanced Optical Disc)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
[0016] レーザ光源 11は、光源ドライバ 24から供給される駆動信号に応じて、光ディスク規 格に応じた発振波長の光ビームを発生する。この光ビームはコリメータ 12で平行光 にされた後、グレーティング 13を介して合成プリズム 14に入射する。合成プリズム 14 で反射した光ビームは、収差補正素子である液晶素子 15を通過し、 1Z4波長板 16 で直線偏光から円偏光の光に変換された後に対物レンズ 17Aに入射する。対物レン ズ 17A, 17Bは、 1Z4波長板 16からの入射光を光学記録媒体 2の信号記録面上に 集光させる。上記の如ぐレーザ光源 11から光学記録媒体 2までの光路によって光ビ ームの往路が構成される。
[0017] 光学記録媒体 2で反射した戻り光は、対物レンズ 17A, 17B、 1/4波長板 16、液 晶素子 15および合成プリズム 14を順に通過し、コリメータ 20で屈折させられた後に 光検出器 21によって検出される。光検出器 21は、戻り光を電気信号に変換し、この 電気信号を信号検出部 30に与える。光学記録媒体 2から光検出器 21までの光路に よって復路が構成される。
[0018] 信号検出部 30は、信号検出部 30からの電気信号に基づいて、再生信号、トラツキ ングサーボ用のトラッキングエラー信号、フォーカスサーボ用のフォーカスエラー信号 、並びにゥォブル信号やプリピット信号などのプリフォーマット信号を生成し、これらの 信号をコントローラ 31に供給する。コントローラ 31は、信号検出部 30からの再生信号 から、光学記録媒体 2に記録されている情報を再生することができる。また、コント口 ーラ 31は、トラッキングエラー信号，フォーカスエラー信号およびプリフォーマット信 号を用いたサーボ制御を実行し、対物レンズ 17A, 17Bを駆動させるベく駆動信号 を生成する。増幅回路 33は、コントローラ 31から供給された駆動信号を増幅してァク チユエータ 19に供給し、ァクチユエータ 19は、その増幅信号に応じてレンズホルダ 一 18をフォーカス方向（光学記録媒体 2に近接する方向またはその逆方向）とトラッ キング方向（フォーカス方向に直交する方向）にそれぞれ駆動させることができる。ま た、ァクチユエータ 19は、増幅信号に応じてレンズホルダー 18をチルト方向に回転 駆動させることも可能である。
[0019] 液晶素子 15は、入射光の位相を変調することで、光ピックアップ 3の光路に起因す る光学収差，たとえばコマ収差や球面収差や非点収差を補正する位相変調素子で ある。この液晶素子 15は、図 2に示すように、間隔をおいて互いに対向する第 1およ び第 2透光性基板 40A, 40Bと、第 1透光性基板 40Aの内面に形成された絶縁層 4 3Aと、この絶縁層 43Aの内面に形成された第 1電極層 41Aと、この第 1電極層 41A と対向するように第 2透光性基板 40Bの内面に形成された第 2電極層 41Bと、この第 2電極層 41Bの内面に形成された絶縁層 43Bと、これら絶縁層 43A, 43Bを介して 第 1および第 2電極層 41A, 41Bの間に配置された液晶層 42とで構成されている。 液晶層 42は複屈折率を持つ液晶分子を含み、これら液晶分子は、絶縁層 43A, 43 Bの内面にそれぞれ形成された配向膜 (図示せず）によって配向させられている。
[0020] 液晶素子制御部 32は、第 1電極層 41Aに駆動電圧 43Aを供給する一方、駆動電 圧 43Bに駆動電圧 43Bを供給することにより、液晶層 42に所望の電界分布を発生さ せることができる。液晶層 42の中の液晶分子は、この電界分布に応じて配向し、局所 的に異なる屈折率分布を発生させる。液晶素子 15に入射した光束は、液晶層 42〖こ おける屈折率分布に応じて空間的な位相変調または波面変調を受けることとなる。 液晶層 42において局所的に異なる屈折率分布を発生させるために、第 1電極層 41 Aと第 2電極層 41Bの少なくとも一方力 複数個の電極セグメントによって構成される 電極パターンを有している。液晶素子制御部 32は、これら電極セグメントに個別に駆 動電圧を印加することにより、光ピックアップ 3の光路に起因する光学収差を相殺し 得る屈折率分布を発生させることが可能である。
[0021] 図 3 (A)は、コマ収差と球面収差とを補正し得る複数の電極セグメント 50A〜50K 力もなる電極構造 50を例示する図である。本実施例では、この電極構造 50は第 1電 極層 41A内に形成されている力 この代わりに電極構造 50を第 2電極層 41B内に形 成してもよい。図 3 (B)は、図 3 (A)に示した電極構造 50の一部領域の拡大図である 。なお、円形の一点鎖線 51は、光束の通過範囲の外周を示すものである。
[0022] 図 3 (A)を参照すると、電極構造 50は、複数の電極セグメント 50A〜50Kで構成さ れており、これら電極セグメント 50A〜50Kに個別に駆動電圧が印加される。電極セ グメントと電極セグメントとの間には間隙（ギャップ） 52が形成されている。図 3 (B)の 拡大図に示されるように、たとえば、電極セグメント 501, 50F間、電極セグメント 501, 50E間および電極セグメント 50F, 50E間にそれぞれギャップ 52が形成されている。 なお、電極セグメント間が電気的に短絡することを防ぐべくギャップの幅は少なくとも 数/ z mに設定される。
[0023] 図 4A、図 4B、図 5Aおよび図 5Bは、それぞれ、図 3 (B)に示した拡大領域に対応 する液晶素子 15の断面構造を概略的に示す図である。図 4Aに示されるように、液 晶素子 15は、透光性基板 40A, 40Bの間に第 1電極層 41A,絶縁層（第 1被覆層） 43A,液晶層 42,絶縁層（第 2被覆層） 43Bおよび第 2電極層 41Bを有している。第 2電極層 41Bは、 ITOなどの金属酸ィ匕物からなり、第 2透光性基板 40Bの全面上に 一様に形成されている。この第 2電極層 41Bを被覆するようにポリイミドなどの透光性 絶縁材料力もなる絶縁層 43Bが成膜されて 、る。
[0024] 第 1電極層 41Aは、図 3 (A)に示した電極構造 50を構成する電極セグメント 50F, 501を有する。第 1電極層 41Aは、さらに、これら電極セグメント 50F, 501間のギヤッ プ 52に対して離間対向する電極パターンを持つ補助電極層 53と、補助電極層 53と 電極セグメント 50F, 501との間に介在するポリイミドなどの透光性絶縁材料力もなる 絶縁層 60Aとで構成されている。また、電極セグメント 50F, 501間のギャップ 52には 、ポリイミドなどの透光性絶縁材料カゝらなる絶縁層 50Bが形成されている。補助電極 層 53は、図 3 (B)の拡大図に示されるように、一点鎖線 51で囲まれる光束の通過範 囲における電極間ギャップ 52を覆う電極パターンを有するものである。なお、補助電 極層 53は、少なくとも光束の通過範囲内にある電極セグメント間の間隙の全てを連 続的に覆うように形成されてもよいし、或いは、複数個の補助電極セグメントによって 形成されるちのでもよい。
[0025] 図 4Aおよび図 4Bは、第 2電極層 41Bに所定の一定電圧を印加し、第 1電極層 41 Aの電極セグメント 50F, 501に同じ基準駆動電圧を印加したときの液晶分子 LC, L C,…の配向状態を概略的に示す図である。図 4Aでは、補助電極層 53には駆動電 圧は印加されず、図 4Bでは、補助電極層 53に電極セグメント 50F, 501と同じ基準 駆動電圧が印加されている。
[0026] 図 4Aでは、補助電極層 53には駆動電圧は印加されないので、電極間ギャップ 52 に対応する領域内の液晶分子 LCは傾かない。このため、電極セグメント 50F, 501に 対応する領域内の液晶分子 LCと、電極間ギャップ 52に対応する領域内の液晶分子 LCとの間に配向状態の違い、すなわち収差発生量の差が生じる。この結果、電極セ グメント 50F, 501を通過する光束と電極間ギャップ 52を通過する光束との間に位相 差が発生し、この位相差に起因する回折光が光検出器 21 (図 1)で検出されることと なる。上述したようにこの回折光は再生特性や記録特性を低下させる原因となる。 [0027] 他方、図 4Bでは、補助電極層 53に電極セグメント 50F, 501と同じ基準駆動電圧 が印加されるので、電極セグメント 50F, 501に対応する領域内の液晶分子 LCと、電 極間ギャップ 52に対応する領域内の液晶分子 LCとの間に配向状態の違いは無くな る。この結果、電極間ギャップ 52に起因する回折光の発生を抑制することが可能に なる。
[0028] 次に、図 5Aおよび図 5Bは、第 2電極層 41Bに所定の一定電圧を印加する一方、 第 1電極層 41Aの一方の電極セグメント 50Fに他方の電極セグメント 501よりも高い 振幅を持つ駆動電圧を印加したときの液晶分子 LC, LC,…の配向状態を示す図で ある。図 5Aでは、補助電極層 53には基準駆動電圧は印加されず、図 5Bでは、補助 電極層 53に他方の電極セグメント 501と同じ基準駆動電圧が印加されている。
[0029] 図 5Aでは、補助電極層 53には駆動電圧は印加されないので、一方の電極セグメ ント 50Fに対応する領域内の液晶分子 LCと、電極間ギャップ 52に対応する領域内 の液晶分子 LCとの間に比較的大きな配向状態の違いが発生し、他方の電極セグメ ント 501に対応する領域内の液晶分子 LCと、電極間ギャップ 52に対応する領域内の 液晶分子 LCとの間には比較的小さな配向状態の違いが発生する。この結果、電極 セグメント 50F, 501を通過する光束と電極間ギャップ 52を通過する光束との間に位 相差が発生し、この位相差に起因する回折光が光検出器 21 (図 1)で検出されること となる。
[0030] 他方、図 5Bでは、補助電極層 53に基準駆動電圧が印加されているので、電極間 ギャップ 52とその周辺に対応する領域において液晶分子 LCの配向状態が滑らかに 変化し、回折光の発生を抑制することが可能になる。
[0031] ところで、上記の如き電極間ギャップ 52に起因する回折光の発生を抑制すベぐ液 晶素子 15を構成する材料としては、液晶層 42の屈折率に近い屈折率を持つ材料を 使用するのが好ましい。液晶分子 LCの屈折率には、長軸方向の屈折率 (ne)と短軸 方向の屈折率 (no)とがある。たとえば、長軸方向の屈折率 (ne)が 1. 7179であり短 軸方向の屈折率 (no)が 1. 5130の液晶分子 LCを使用した場合、第 1透光性基板 4 OA, 40Bの材料としては屈折率が約 1. 517の硝材を使用でき、また、絶縁層 60A, 60Bおよび被覆層 43A, 43Bの材料として屈折率が約 1. 662のポリイミドを使用で き、電極セグメント 50A〜50K,補助電極層 53および電極層 41Bの材料として屈折 率が約 1. 832の ITOを使用できる。
[0032] また、図 4A、図 4B、図 5Aおよび図 5Bに示した例では、補助電極層 53は、電極セ グメント 50A〜50Kよりも第 1透光性基板 40Aの側に位置するように形成されて!、る 。この代わりに、図 6に示すように補助電極層 53を、電極セグメント 50A〜50Kよりも 液晶層 42の側に位置するように形成してもよ!/、。
[0033] 上記の如ぐ本実施例の収差補正素子 15では、第 1電極層 41Aは電極セグメント 間のギャップに対して離間対向する補助電極層 53を有するので、この補助電極層 5 3に印加すべき駆動電圧を調整することによって電極間ギャップ 52に起因する回折 光の発生を抑制することができる。このような収差補正素子 15を有する光ピックアツ プ 3は、良好な再生特性と記録特性を得ることが可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 光学記録媒体に対して情報の記録または再生のために光ビームを照射する光ピッ クアップの収差補正素子であって、
間隔をおいて互いに対向する第 1および第 2の透明基板と、
前記第 1の透明基板上に形成された複数の電極セグメントからなる第 1電極層と、 前記第 2の透明基板上に形成され前記第 1電極層と対向する第 2電極層と、 前記第 1電極層および前記第 2電極層の間に配置された複屈折率を持つ液晶分 子からなる液晶層と、を有し、
前記第 1電極層は、前記電極セグメント間の間隙に対して離間対向する電極バタ ーンを有する補助電極層を含むことを特徴とする収差補正素子。
[2] 請求項 1記載の収差補正素子であって、前記補助電極層は、前記電極セグメント 間の間隙を覆うように形成されていることを特徴とする収差補正素子。
[3] 請求項 1または 2記載の収差補正素子であって、前記補助電極層は前記電極セグ メントよりも前記第 1の透明基板の側に形成されていることを特徴とする収差補正素 子。
[4] 請求項 1または 2記載の収差補正素子であって、前記補助電極層は前記電極セグ メントよりも前記液晶層の側に形成されていることを特徴とする収差補正素子。
[5] 光学記録媒体に対して情報の記録または再生のために光ビームを照射する光ピッ クアップを構成する収差補正装置であって、
駆動電圧に応じて前記光ビームの位相を変調する収差補正素子と、
前記収差補正素子に前記駆動電圧を供給する素子制御部と、からなり、 前記収差補正素子は、
間隔をおいて互いに対向する第 1および第 2の透明基板と、
前記第 1の透明基板上に形成された複数の電極セグメントからなる第 1電極層と、 前記第 2の透明基板上に形成され前記第 1電極層と対向する第 2電極層と、 前記第 1電極層および前記第 2電極層の間に配置された複屈折率を持つ液晶分 子からなる液晶層と、を有し、
前記第 1電極層は、前記電極セグメント間の間隙に対して離間対向する電極バタ ーンを有する補助電極層を含むことを特徴とする収差補正装置。
[6] 請求項 5記載の収差補正素子であって、前記補助電極層は、前記電極セグメント 間の間隙を覆うように形成されていることを特徴とする収差補正装置。
[7] 請求項 5または 6記載の収差補正装置であって、前記補助電極層は前記電極セグ メントよりも前記第 1の透明基板の側に形成されていることを特徴とする収差補正装 置。
[8] 請求項 5または 6記載の収差補正装置であって、前記補助電極層は前記電極セグ メントよりも前記液晶層の側に形成されていることを特徴とする収差補正装置。
[9] 前記請求項 5から 8のうちのいずれか 1項に記載の収差補正装置を含むことを特徴 とする光ピックアップ。
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JP2001176108A (ja) * 1999-12-20 2001-06-29 Pioneer Electronic Corp 収差補正光学素子とピックアップ装置及び情報再生装置並びに情報記録装置
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