WO2007108274A1 - 液晶光学素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents

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optical element
angle
rubbing direction
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Shuji Naka
Shinya Sato
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Citizen Holdings Co Ltd
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    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/18—Function characteristic adaptive optics, e.g. wavefront correction

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal optical element and an optical pickup device, and more particularly to a liquid crystal optical element having a function of correcting a difference and a function as an ⁇ ⁇ / 4 plate and a bright light pickup device having such a liquid crystal optical element.
  • a configuration is known in which the liquid crystal panel is tilted with respect to the optical axis by the angle (pretilde angle) between the direction of the long axis of the liquid crystal molecules and the glass substrate. (For example, see Patent Document 1). In this way, when the liquid crystal panel is tilted, the major axis direction of the liquid crystal molecules can intersect perpendicularly with the optical axis, so that it can function as a complete quarter-wave plate.
  • Patent Document 2 a liquid crystal panel in which two liquid crystal layers are constituted by three glass substrates, one liquid crystal layer is used for aberration correction, and the other liquid crystal layer is used for a quarter-wave plate (for example, Patent Document 2). See).
  • Patent Document 2 a liquid crystal panel in which the rubbing direction of the liquid crystal layer for a quarter-wave plate is inclined by 45 degrees with respect to the rubbing direction of the liquid crystal layer for correcting aberration is perpendicular to the optical axis. It is described that it arrange
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3 1 4 2 2 5 1 (Page 3, Fig. 2)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 1-3 4 9 96 (Page 29, 2) (Fig. 1)
  • the liquid crystal panel for aberration correction When the liquid crystal panel for aberration correction is placed perpendicular to the optical axis, the light from the light source is reflected to the light source side by the liquid crystal panel for aberration correction, and the light interferes with each other to generate noise. There is a problem that the intensity of the light emitted from the light does not become constant. Therefore, the liquid crystal panel for aberration correction needs to be inclined with a predetermined angle with respect to the optical axis. In addition, when tilting the liquid crystal panel for aberration correction, it is necessary to tilt it in a direction perpendicular to the rubbing direction of the liquid crystal panel for aberration correction (the long axis direction of the liquid crystal molecules). Without tilting in this direction, the aberration correcting liquid crystal panel rotates the deflection direction, and the aberration correcting liquid crystal panel does not function in the same manner with respect to the light in the effective light flux.
  • a pretilt angle is given between the major axis direction of the liquid crystal molecules and the direction parallel to the transparent glass substrate. Therefore, unless the liquid crystal panel for the ⁇ / 4 plate is tilted so that the pretilt angle is 0 degree, there is a problem that it does not function as an accurate ⁇ / 4 plate due to the incident angle dependency.
  • the rubbing direction of the liquid crystal panel for aberration correction and the direction in which the pretilt angle of the liquid crystal panel for ⁇ 4 plate is 0 degree cannot be the same direction. Therefore, the liquid crystal optical element in which the liquid crystal panel for correcting aberration and the liquid crystal panel for ⁇ 4 plate are integrated cannot be used by being tilted by the optical pickup device.
  • the rubbing direction of the liquid crystal panel for aberration correction and the rubbing direction of the liquid crystal panel for ⁇ / 4 plate are set to 45 degrees because the predetermined linearly polarized light that has passed through the liquid crystal panel for aberration correction is set. To achieve almost perfect circular polarization. W
  • an object of the present invention is to provide a liquid crystal optical element and an optical pickup device that can solve the above problems.
  • Another object of the present invention is to provide an optical pickup device in which a liquid crystal optical element in which a liquid crystal panel for correcting aberration and a liquid crystal panel for ⁇ / 4 plate are integrated is inclined.
  • the optical pickup device includes a light source that emits a light beam, a first liquid crystal layer that has a first rubbing direction, and a second liquid crystal layer that has a second wrapping direction.
  • a liquid crystal optical element that is configured to have a predetermined tilt angle with respect to the optical axis of the light beam, and a second liquid crystal layer for controlling the phase amount of the light beam that passes through the second liquid crystal layer. It has a transparent electrode for generating a potential difference and an objective lens for condensing the light beam that has passed through the liquid crystal optical element.
  • the angle formed by the first rubbing direction and the second rubbing direction depends on the tilt angle. Thus, it is determined to function as a ⁇ ⁇ ⁇ 4 plate.
  • the second rubbing direction of the second liquid crystal layer is determined so as to function as a ⁇ ⁇ / 4 plate according to the tilt angle and potential difference of the liquid crystal optical element. I prefer to be there.
  • the second rubbing direction of the second liquid crystal layer functions as a ⁇ ⁇ ⁇ 4 plate according to the tilt angle, the potential difference, and the operating temperature range of the liquid crystal optical element. Preferably, it has been determined.
  • the liquid crystal optical element according to the present invention is configured integrally with a first liquid crystal layer having a first rubbing direction and performing aberration correction, and a second liquid crystal layer having a second rubbing direction. Through the second liquid crystal layer and the second liquid crystal layer.
  • the second liquid crystal layer has a transparent electrode for generating a potential difference, and the angle formed by the first rubbing direction and the second rubbing direction is inclined. According to the angle, it is determined to function as a ⁇ ⁇ / 4 plate.
  • the angle formed by the first rubbing direction and the second rubbing direction is determined so as to function as a ⁇ ⁇ ⁇ 4 plate according to the tilt angle and the potential difference. Is preferred. Furthermore, in the optical pickup device and the liquid crystal optical element according to the present invention, it is preferable that the first liquid crystal layer corrects coma aberration, spherical aberration, or astigmatism.
  • the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer are disposed between the three transparent substrates.
  • the liquid crystal optical element in which the liquid crystal panel for correcting aberration and the liquid crystal panel for ⁇ ⁇ / 4 plate are integrated can be used, the liquid crystal panel for correcting aberration and the ⁇ ⁇ / 4 plate It is now possible to install a liquid crystal panel for a single operation.
  • the liquid crystal optical element in which the liquid crystal panel for correcting aberration and the liquid crystal panel for ⁇ ⁇ ⁇ 4 plates are integrated is used to prevent reflection by the liquid crystal panel for correcting aberration and accurately. It can be made to function as a ⁇ ⁇ / 4 plate.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical device 1 including an optical pickup device and a liquid crystal optical element according to the present invention.
  • FIG. 2 (a) shows a cross-sectional view of the liquid crystal optical element 100
  • FIG. 2 (b) is a plan view of the liquid crystal optical element 100 observed from the emission side.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the liquid crystal optical element 100.
  • Fig. 4 (a) shows the case where the Z-axis of the liquid crystal optical element 100 is arranged parallel to the optical axis (when it is not tilted), and Fig. 4 (b) shows the liquid crystal optical element 10 0 shown in Fig. 2. It is a figure which shows the case where it inclines only the angle (alpha).
  • Fig. 5 (a) shows the transparent electrode pattern for spherical aberration correction formed on the transparent electrode 15 1 of Fig. 1.
  • Fig. 5 (b) shows the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15 1
  • Fig. 5 (c) is a diagram showing an example of spherical aberration improved by the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the electrode pattern of the second transparent electrode.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the potential difference and the ellipticity.
  • Figure 8 shows the relationship between the angle and ellipticity when the angle is +0.5 degrees.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the angle and the ellipticity when the angle a is +1.0 degree.
  • Figure 10 shows the relationship between the angle and ellipticity when the angle ⁇ force is S + 1.5 degrees.
  • Fig. 11 shows the relationship between the angle fluctuation and ellipticity when the angle ⁇ force S + 2.0 degrees.
  • Fig. 12 shows the relationship between the angle and ellipticity when the angle is 0! Force S + 2.5 degrees
  • Figure 13 shows the relationship between the angle and ellipticity when the angle ⁇ is +3.0 degrees.
  • Figure 14 shows the procedure for determining the angle.
  • FIG. 15 (a) shows the coma aberration correction transparent electrode pattern formed on the first transparent electrode 15 1
  • Fig. 15 (b) shows the first transparent electrode 1.5 1 transparent electrode pattern
  • FIG. 15 (c) is a diagram showing an example of coma that can be improved by the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15 1.
  • Fig. 16 (a) shows the transparent electrode pattern for correcting astigmatism formed on the first transparent electrode 15 1
  • Fig. 16 (b) shows the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15 1
  • Figure 1 shows an example of voltage applied in the Y-axis direction.
  • FIG. 6 (c) is a diagram showing an example of astigmatism in the Y-axis direction improved by the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 1551.
  • Figure 17 (a) shows the transparent electrode pattern for astigmatism correction formed on the first transparent electrode 151
  • Figure 17 (b) shows the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 1551.
  • Figure 1 shows an example of voltage applied in the X-axis direction.
  • FIG. 7 (c) is a diagram showing an example of astigmatism in the X-axis direction improved by the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 1551.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical device 1 including a liquid crystal optical element and an optical pickup device according to the present invention.
  • the optical device 1 includes an optical pickup device 10, a connector 20, and a drive device 30, and is connected to a recording medium 4 such as a DVD and a CD. —A device for evening writing and reading.
  • the light beam (650 nm) emitted from the light source 11 composed of a semiconductor laser or the like is converted into substantially parallel light by the collimator lens 12, and is polarized beam splitter. After passing through evening 13, it enters the liquid crystal optical element 100.
  • the light beam has an effective diameter 2 and light M 3.
  • tracking servo control of the objective lens 14 is performed by the servo driving mechanism 15 so that the spot condensed by the objective lens 14 is accurately positioned on the track surface.
  • the light beam reflected from the track of the recording medium 4 passes through the objective lens 14 and the liquid crystal optical element 100 again, and the optical path is changed by the polarization beam splitter 1 3.
  • the light is collected on the receiver 17 through the.
  • the amplitude of the light beam is modulated by information (pits) recorded on the track surface of the recording medium 4.
  • the drive device 30 includes a light source drive circuit 3 2 for driving the light source 1 1, a signal generation circuit 3 3 for outputting a light intensity signal (RF) based on a light reception signal from the light receiver 17, a liquid crystal optical element Liquid crystal optical element drive circuit 3 4 for driving 1 0 0, Servo drive circuit 3 5 for driving servo drive mechanism 1 5, disk motor 3 6 for rotating recording medium 4, disk drive 3 6 includes a motor drive circuit 37 for driving 6, and a control unit 31 including the RAM, ROM, CPU, and the like for performing overall control. ⁇
  • the liquid crystal optical element 100 includes a first liquid crystal layer 1 10 that functions as an aberration correction plate and a second liquid crystal layer that functions as an ⁇ ⁇ _ 4 plate. 1 2 0 is integrated and driven according to the supply voltage supplied from the liquid crystal optical element driving circuit 34. Note that the liquid crystal optical element drive circuit 34 may be disposed in a liquid crystal optical element 100 to be described later.
  • the control unit 31 rotates the recording medium 4 by the disk motor 36 and controls the light source drive circuit 32 and the servo drive circuit 35 while based on the light intensity signal generated by the signal generation circuit '33. Then, the information recorded on the recording medium 4 is read.
  • the control unit 31 modulates the intensity of the light beam emitted from the light source 11 according to the data signal for writing, and irradiates the recording medium 4 with the modulated optical beam.
  • the refractive index and color of the thin film sandwiched between the discs change according to the intensity of the light beam, or the undulations of the pits occur. Is written.
  • the intensity of the light beam is modulated by modulating the current flowing through the semiconductor laser element used for the light source 11 1 by the light source driving circuit 3 2.
  • the optical pickup device 10 and the driving device 30 are connected by a connector 20.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the liquid crystal optical element 100.
  • FIG. 2 (a) shows a cross-sectional view of the liquid crystal optical element 100
  • FIG. 2 (b) shows a plan view of the liquid crystal optical element 100 observed from the emission side.
  • the liquid crystal optical element 100 has a configuration in which a first transparent substrate 10 01, a second transparent substrate 10 02, and a third transparent substrate 10 3 are overlaid. have.
  • the liquid crystal optical element 100 includes a first liquid crystal layer 110 and a second liquid crystal layer 110 that function as an aberration correction plate disposed between the first and second transparent substrates 1001 and 102.
  • the second liquid crystal layer functioning as a ⁇ ⁇ / 4 plate disposed between the third transparent substrates 10 2 and 10 3 1 2 0.
  • a predetermined voltage from the liquid crystal optical element driving circuit 34 is individually applied to the first liquid crystal layer 110 and the second liquid crystal layer 120 through the flexible substrate 140. It is configured.
  • the first liquid crystal layer 110 is sealed between the first and second transparent substrates 10 1 and 10 2 by a sealing material 1 30 and a sealing material 1 3 2. Further, the second liquid crystal layer 120 is sealed between the second and third transparent substrates 10 02 and 103 by a sealing material 13 1 and a sealing material 1 33.
  • the rubbing direction 1 1 1 of the first liquid crystal layer 1 1 0 and the rubbing direction 1 2 1 of the second liquid crystal layer 1 2 0 are The angle is set. The method for determining the angle will be described later.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis were set for explanation with reference to the liquid crystal optical element 100.
  • the Z axis indicates a direction perpendicular to the upper surface of the first transparent substrate 10 1.
  • the liquid crystal optical element 100 is irradiated with light. It was attached at an angle a with respect to axis 3 (the same direction as the incident light direction).
  • the angle a for attaching the liquid crystal optical element 100 to the optical pick-up device 10 is determined in advance.
  • the liquid crystal optical element 1 0 0 was tilted at an angle Q !. The angle 0!
  • the liquid crystal optical element 100 is tilted to the right side in the figure, but it may be tilted to the left side in the figure.
  • the angle when the liquid crystal optical element 100 is tilted to the right side of FIG. 2 (a) is (+), and the angle when the liquid crystal optical element 100 is tilted to the left side of FIG. 1)
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the liquid crystal optical element 100.
  • the direction indicated by the arrow in FIG. 3 indicates the direction of the light beam emitted from the light source 11.
  • each element is exaggerated and is different from the actual thickness ratio.
  • a first transparent electrode 1 51 and a first alignment film 1 52 are formed on the second transparent substrate 1 0 2 side of the first transparent substrate 1 0 1, and the second transparent substrate 1 0
  • a first transparent counter electrode 15 4 and a second alignment film 15 3 are formed on the second first transparent substrate 101 side.
  • the first liquid crystal layer 110 is sealed between the first and second transparent substrates 10 01 and 10 2 by the sealing material 130 or the like.
  • a second transparent counter electrode 1 55 and a third alignment film 1 5 6 are formed on the second transparent substrate 10 2 on the side of the third transparent substrate 10 3, and the third transparent substrate 1 On the second transparent substrate 10 2 side of 0 3, a second transparent electrode 15 8 and a fourth alignment film 15 7 are formed.
  • the second liquid crystal layer 120 is sealed between the second and third transparent substrates 10 02 and 10 3 by the sealing material 13 1 or the like.
  • the first liquid crystal layer 1 1 0 and the second liquid crystal layer 1 2 0 are In order to improve, the same liquid crystal was used with the same layer thickness.
  • the first liquid crystal layer 110 and the second liquid crystal layer 120 were in a homogeneous orientation (horizontal orientation).
  • the liquid crystal material used for the first liquid crystal layer 110 and the second liquid crystal layer 120 is a positive nematic liquid crystal, ⁇ is 0.21 and relative permittivity is 6.9.
  • the layer thickness was 6.0 m.
  • the refractive index of the liquid crystal material is preferably 0.15 or more, and the higher the refractive index, the better. It is preferably 0 or less. This is because a predetermined total phase amount is necessary to function as an aberration correction and ⁇ ⁇ 4 plate. Also, if the thickness of the first liquid crystal layer '1 1 0 and the second liquid crystal layer 1 2 0 is made too thin, manufacturing problems are likely to occur, and if the layer thickness is made too thick, the response speed of the liquid crystal becomes slow. . Therefore, the layer thicknesses of the first liquid crystal layer 110 and the second liquid crystal layer 120 are preferably 3 m or more and 7 zm or less.
  • the liquid crystal optical element 100 is configured such that two liquid crystal layers are formed between three transparent glass substrates.
  • the liquid crystal optical element 100 may be configured by integrating a liquid crystal layer formed between two transparent glass substrates with an adhesive or the like.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the wrapping direction of each liquid crystal layer and the tilt of the liquid crystal optical element.
  • Fig. 4 (a) shows the case where the Z-axis of the liquid crystal optical element 100 is arranged parallel to the optical axis (when it is not tilted), and Fig. 4 (b) shows the liquid crystal optical element 10 0
  • the case of tilting by the angle ⁇ is shown.
  • 4 0 0 indicates the XY plane
  • 4 0 1 indicates the major axis direction of the liquid crystal molecules in the second liquid crystal layer 1 2 0 that functions as the ⁇ ⁇ Z 4 plate.
  • the angle ⁇ indicates the tilt angle of the liquid crystal optical element 100.
  • Angle 0 is the second liquid crystal layer 1 2 0 pretilt Shows corners.
  • the angle indicates an angle formed by the rubbing direction 1 1 1 of the first liquid crystal layer 1.10 and the rubbing direction 1 2 1 of the second liquid crystal layer 1 2.
  • the predetermined linearly polarized light emitted from the light source 1 1 and passed through the polarization beam splitter 1 3 is converted into almost completely circularly polarized light by the second liquid crystal layer 120 that functions as the ⁇ ⁇ / 4 plate.
  • the angle formed between the rubbing direction 1 1 1 of the first liquid crystal layer 1 10 and the rubbing direction 1 2 1 of the second liquid crystal layer 1 2 0 is about ⁇ 5.
  • the liquid crystal optical element 10 0 is tilted by an angle ⁇ in the direction perpendicular to the rubbing direction 1 1 1 of the first liquid crystal layer 110 for preventing reflection, the second liquid crystal layer 1 2 0 As shown in Fig. 4 (b), the pretilt angle ⁇ is not canceled by the tilt angle. Therefore, the angle formed by the rubbing direction 1 1 1 of the first liquid crystal layer 1 1 0 and the rubbing direction 1 2 1 of the second liquid crystal layer 1 2 0 is not necessarily 45 degrees, and a more preferable result is obtained. It should be set to the resulting angle. Therefore, in the liquid crystal optical element 100 according to the present invention, the angle variation was determined by a method described later.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the electrode pattern of the first transparent electrode and its function.
  • FIG. 5 (a) shows the transparent electrode pattern for spherical aberration correction formed on the first transparent electrode 15 1, and Fig. 5 (b) is applied to the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15 1.
  • FIG. 5 (c) shows an example of spherical aberration improved by the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 1551.
  • the distance from the objective lens 14 to the track surface is not constant due to uneven thickness of the light transmission protective layer on the track surface of the recording medium 4, or the light spot is always condensed in the same way. May not be possible.
  • spherical aberration occurs in the substrate of the recording medium 4 and is generated based on the reflected light beam from the recording medium 4.
  • An example of spherical aberration converted at the entrance pupil position of the objective lens 14 is 5 20 in FIG. 5 (b).
  • FIG. 5 (b) nine concentric electrode patterns 5 0 1 to 5 0 9 are provided within the range of the effective diameter 2.
  • a voltage 5 10 as shown in FIG. 5 (b) is applied to each region.
  • a voltage 5 10 as shown in FIG. 5 (b) is applied to the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15 1 as shown in FIG. 5 (a)
  • the first transparent electrode 15 4 A potential difference is produced between the two and the orientation of the liquid crystal changes according to the potential difference. Therefore, the light beam passing through this part is subjected to the action of advancing its phase according to the potential difference.
  • the spherical aberration 5 2 0 force generated in the substrate of the recording medium 4 is corrected as shown in FIG. 5 (c).
  • a voltage is applied to the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 151 through the flexible substrate 140.
  • the first liquid crystal layer 110 is configured to correct the spherical aberration.
  • coma or astigmatism is corrected. It can also be configured.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an electrode pattern of the second transparent electrode.
  • the circular transparent electrode pattern 5 50 is formed on the second transparent electrode 15 8, and by generating a potential difference with the second transparent counter electrode 15 5, the second liquid crystal layer This is to make 1 2 0 function as 11 4 plates.
  • the transparent electrode pattern 5 5 0 is a light beam The shape is not limited to a circle as long as the effective diameter 2 is included.
  • a voltage is applied to the transparent electrode pattern of the second transparent electrode 15 8 through the flexible substrate 140.
  • FIG. 7 shows the potential difference generated between the second transparent electrode 15 8 and the second transparent counter electrode 15 5 in the second liquid crystal layer and the phase amount of the light beam that has passed through the second liquid crystal layer. It is the figure which showed the relationship.
  • Fig. 7 shows that a nematic liquid crystal with a homogeneous orientation and a positive type nematic liquid crystal ( ⁇ n: 0.21, relative permittivity: 6.9) is used. This is a measured value when the liquid crystal layer 1 2 0 of 2 is used.
  • curve L shows the case where the ambient temperature is 25 ° C. ⁇
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 functions as a so-called ⁇ / 4 plate (that is, (1/2) ⁇ soil ( ⁇ / 4) ⁇ plate). 0 nm), potential difference V that functions as 7 ⁇ / 4 plate, 5 potential difference V 2 that functions as 4 ⁇ 4 plate, and potential difference V 3 that functions as 3 ⁇ 4 plate. Note that if the voltage applied to the second liquid crystal layer 120 is increased, a potential difference that functions as a 4 plate may be used. However, since the maximum potential difference when the liquid crystal optical element 100 is used in a portable small device is considered to be about 5 V, FIG. 7 shows values up to a potential difference of 5 V.
  • the second liquid crystal layer 120 Based on the light source wavelength used and the configuration of the second liquid crystal layer 120, which ⁇ ⁇ / 4 plate the second liquid crystal layer should function according to various conditions for operating the liquid crystal optical element 100 Can be determined.
  • Figures 8 to 13 show the relationship between angle and ellipticity when the tilt angle is changed from +0.5 to +3.0 degrees at intervals of 0.5 degrees. .
  • the ellipticity is desirably 0.95 or more.
  • Fig. 8 shows the angle and ellipticity when the angle is +0.5 degrees.
  • the curve 0 is a curve when the second liquid crystal layer 1 2 0 functions as 7 ⁇ // 4! If the second liquid crystal layer 1 2 0 functions as 5 ⁇ / 4, the curve M! 2 shows the case where the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as 3 ⁇ / 4.
  • the positive and negative angles indicate the same direction as in Fig. 2 (a).
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 when the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as a 7 ⁇ / 4 plate, the second liquid crystal layer 1 2 0 is the best when the angular distortion is 44 degrees. It can be understood that it functions as a so-called ⁇ 4 plate, and functions well as a so-called ⁇ 4 plate at an angular distortion of 43 to 45.
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 when the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as a 5 ⁇ ⁇ / 4 plate, the second liquid crystal layer 1 2 0 is the best so-called ⁇ ⁇ 4 when the angle variation is 44 degrees. And functions well as a so-called ⁇ / 4 plate when the angle is 4 3 to 4 5 And understand that it works.
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 when the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as a 3 ⁇ 4 plate, when the angular distortion is 45 degrees, the second liquid crystal layer 1 2 0 is the best so-called ⁇ / 4 plate. It can be understood that when the angle is 4 4 4 6, it functions well as a so-called ⁇ / 4 plate.
  • FIG. 9 is a graph showing the angle and ellipticity when the angle ⁇ is +1.0 degree.
  • curve M 2 Q shows the second liquid crystal layer 1 2 0 functioning as 7 ⁇ 4 and curve ⁇ 21 shows the second liquid crystal layer 1 2 0 functioning as 5 ⁇ 4
  • Curve ⁇ 22 shows the case where the second liquid crystal layer 120 is functioned as 3 ⁇ 4. Note that the positive and negative angles ⁇ indicate the same direction as in Fig. 2 (a).
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 when the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as a 7 ⁇ / 4 plate, the second liquid crystal layer 1 2 0 is the best when the angle is 44 degrees. It functions as a so-called ⁇ ⁇ 4 plate, and the angular distortion is 4 3 4 5
  • the angle variation is 44 degrees
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 is the best place for the S stomach ⁇ / 4 plate
  • the angle is 4 3 4 5
  • it functions well as a ⁇ stomach ⁇ / 4 plate
  • the second liquid crystal layer 120 is the best so-called ⁇ / 4 plate when the angular distortion is 45 degrees. Acts as an angle distortion
  • 4 4 4 6 functions well as a so-called ⁇ / 4 plate.
  • Figure 10 shows the angle and ellipticity when the angle is +1.5 degrees.
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 when the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as a 7-4 plate, the second liquid crystal layer 1 2 0 is the best so-called when the angle is 44 degrees. It can be understood that it functions as a ⁇ Z 4 plate and functions well as a so-called ⁇ ⁇ 4 plate when the angle is 4 3 to 45.
  • the second liquid crystal layer 120 when the second liquid crystal layer 120 is functioned as a 5 ⁇ / 4 plate, when the angle is 44 degrees, the second liquid crystal layer 120 is the best so-called; It can be understood that when the angle is 4 3 to 4 5, it functions well as a so-called / 4 plate.
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 when the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as a 3 in 4 plate, the second liquid crystal layer 1 2 0 is the best so-called ⁇ / 4 plate when the angular distortion is 46 degrees. It can be understood that when the angular distortion is 45 to 47, it functions well as a so-called ⁇ / 4 plate.
  • Fig. 11 shows the angle fluctuation and ellipticity when the angle ⁇ is +2.0 degrees.
  • curve ⁇ 4 When the second liquid crystal layer 1 2 0 is operated as 7 ⁇ 4, curve ⁇ 41 is when the second liquid crystal layer 1 2 0 is operated as 5 ⁇ 4, and curve ⁇ 42 is the second liquid crystal layer. The case where 1 2 0 is made to function as 3 ⁇ / 4 is shown. Note that the positive and negative angles ⁇ indicate the same direction as in Fig. 2 (a).
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 when the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as a 7 ⁇ / 4 plate, the second liquid crystal layer 1 2 0 is the best when the angle is 44 degrees. It can be understood that it functions as a so-called ⁇ / 4 plate, and functions well as a so-called ⁇ / 4 plate at an angle of 43 to 45. Also, When the second liquid crystal layer 1 2 0 functions as a 5 ⁇ / 4 plate, when the angle is 44 degrees, the second liquid crystal layer 1 2 0 functions as the best so-called ⁇ 4 plate. It can be understood that when the angle is 4 3 4 5, it functions well as a so-called eno 4 plate.
  • the second liquid crystal layer 1 2 Q when the second liquid crystal layer 1 2 Q is made to function as a 3 ⁇ ⁇ 4 plate, when the angular distortion is 46 degrees, the second liquid crystal layer 1 2 0 functions as the best so-called ⁇ 4 plate. It can be understood that when the angular distortion is 45 4'7, it functions well as a so-called ⁇ 4 plate.
  • Figure 12 shows the angle and ellipticity when the angle is +2.5 degrees.
  • curve M 5Q is the second liquid tank
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 functions as a 7 ⁇ / 4 plate
  • the angular force S is 44 degrees
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 is the best. It is understood that it functions as a so-called ⁇ / 4 plate, and functions well as a so-called ⁇ / 4 plate when the angle p is 4 3 4 5.
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 When the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as a 5 ⁇ 4 plate, when the angle is 43 degrees, the second liquid crystal layer 1 2 0 functions as the best so-called ⁇ / 4 plate, and the angle However, it can be understood that it functions well as a so-called ⁇ 4 plate at 4244. Furthermore, when the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as a 3 ⁇ 4 plate, the second liquid crystal layer 1 2 0 functions as the best so-called ⁇ / 4 plate when the angle distortion is 47 degrees. It can be understood that when the angular distortion is 4 6 4 8, it functions well as a so-called ⁇ 4 plate.
  • Figure 13 shows the angle fluctuation and ellipticity when the angle ⁇ is +3.0 degrees.
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 when the second liquid crystal layer 1 2 0 ′ functions as a 7 ⁇ / 4 plate, the second liquid crystal layer 1 2 0 is It can be understood that it functions as the best so-called ⁇ / 4 plate, and functions well as a so-called ⁇ / 4 plate when the angle is 4 3 to 45. Further, when the second liquid crystal layer 1 2 0 is made to function as a 5 ⁇ 4 plate, when the angle is 4 3 degrees, the second liquid crystal layer 1 2 0 is the best so-called; It can be understood that it functions well as a so-called ⁇ / 4 plate at an angular distortion of 4 2 to 4 4. Furthermore, the second liquid crystal layer 1 2 0
  • the second liquid crystal layer 120 functions as the best so-called ⁇ / '4 plate, and the angle is 4 6 4 8 and functions well as the ⁇ /' 4 plate.
  • Fig. 14 is a flow chart showing the procedure for determining the angle variation.
  • an angle (see FIG. 2 and FIG. 4) for attaching the liquid crystal optical element 100 to the optical pickup device 10 is set (S 1).
  • the maximum value of the supply voltage that can be supplied to the liquid crystal optical element 100 that is, can be generated between the second transparent electrode 15 8 and the second transparent counter electrode 15 5 in the second liquid crystal layer
  • the angle and the maximum potential difference are set in advance as the specifications of the liquid crystal optical element.
  • n 5
  • the second liquid crystal layer 1 2 0 is determined to function as a 5 ⁇ / 4 plate. Note that multiple ⁇ may be selected based on the maximum potential difference.
  • the angle is determined from ⁇ of ⁇ ⁇ / 4 determined in S 3 and the angle ⁇ set in S 1 (S 4), and the series of steps is completed. For example, if the angle ⁇ is set to +1.5 degrees, using FIG. 10, the best angle to function as 5 ⁇ / 4 is 44 degrees.
  • FIG. 14 A liquid crystal optical element 1 0 0 in which the rubbing direction 1 2 1 of the second liquid crystal layer 1 2 0 is set in accordance with the angle fluctuation (for example, 44 degrees) determined by the procedure in FIG.
  • the second liquid crystal layer 120 When mounted on the optical pickup device 10 at an angle ⁇ (+ 1.5 °), the second liquid crystal layer 120 functions as a so-called ⁇ / 4 plate.
  • FIGS. 7 to 13 summarize the relationship between the potential difference and the ellipticity, and the angle with respect to the angle and the ellipticity for the predetermined liquid crystal layer in the case of the predetermined light source wavelength.
  • Fig. 14 When actually designing the second liquid crystal layer, it is shown in Fig. 14 based on the summary of the relationship between the potential difference and ellipticity, and the angular deviation and ellipticity corresponding to the liquid crystal layer to be manufactured. According to the procedure, the optimum angle is determined according to the angle ⁇ and the maximum potential difference.
  • the configuration of the liquid crystal optical element 100 when the ambient temperature is 25 ° C. has been described.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining another example of the electrode pattern of the first transparent electrode and its function.
  • Fig. 15 (a) shows the coma aberration correction transparent electrode pattern formed on the first transparent electrode 15 1
  • Fig. 15 (b) shows the first transparent electrode 1.5 1 transparent electrode pattern
  • FIG. 15 (c) shows an example of coma that is improved by the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15 1.
  • the optical pick-up device 10 for reading or writing to the recording medium 4 the light beam from the light source 11 is converted into almost parallel light by the collimator lens 12 as shown in FIG. Then, the light is condensed on the recording medium 4 by the objective lens 14 and the reflected light beam from the recording medium 4 is received to generate an information signal.
  • the recording medium 4 may be inclined due to warping or bending of the recording medium 4 and a defect in the drive mechanism of the recording medium 4.
  • electrode patterns 6 0 1 to 6 0 5 as shown are provided within the range of the effective diameter 2.
  • a voltage 6 1 ⁇ 0 as shown in FIG. 15 (b) is applied to each region.
  • a voltage 6 1 0 as shown in FIG. 15 (b) is applied to the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 1 5 1 as shown in FIG. 15 (a)
  • the first counter transparent electrode 1 5 4 and A potential difference is produced between the two, and the orientation of the liquid crystal changes according to the potential difference. Therefore, the light beam that passes through this part is subjected to the action of advancing its phase in accordance with the potential difference, thereby producing a recording medium.
  • the coma aberration 6 2 0 force S generated in the substrate No. 4 is corrected as shown in FIG. 15 (c).
  • a voltage is applied to the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15 1 through the flexible substrate 1 40.
  • the other patterns of the first transparent electrode 15 1 shown in FIG. 15 (a) can be used in place of the transparent electrode pattern shown in FIG. In this case, the liquid crystal optical element 100 can perform ma aberration correction. .
  • FIG. 16 is a diagram for explaining still another example of the electrode pattern of the first transparent electrode and its function.
  • Fig. 16 (a) shows the transparent electrode pattern for correcting astigmatism formed on the first transparent electrode 15 1
  • Fig. 16 (b) shows the first transparent electrode 15
  • Fig. 1 shows an example of voltage applied in the Y-axis direction of the transparent electrode pattern 1
  • FIG. 6 (c) shows an example of astigmatism in the Y-axis direction improved by the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15 1
  • Fig. 17 (a) shows Fig. 6 (a).
  • Fig. 17 (b) shows an example of voltage applied in the X-axis direction of the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15 1
  • Figure 17 (c) shows the first transparent electrode
  • the optical beam from the light source 11 1 has a problem of astigmatism such as a semiconductor laser in the Y-axis direction.
  • Astigmatism 7 20 as shown in (b) occurs, and astigmatism as shown in Fig. 17 (b) in the X-axis direction.
  • a difference 7 2 2 is generated, and the information signal generated based on the reflected light beam from the recording medium 4 is deteriorated.
  • electrode patterns 7 0 1 to 7 0 9 as shown are provided within the range of the effective diameter 2.
  • a voltage 7 10 as shown in FIG. 16 (b) and a voltage 7 12 as shown in FIG. 17 (b) are applied to each region.
  • the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 1 51 as shown in Fig. 16 (a) or Fig. 17 (a) is applied to the voltage 7 10 and Fig. 17 (b) as shown in Fig. 16 (b).
  • a potential difference is generated between the first opposing transparent electrode 15 4 and the orientation of the liquid crystal therebetween changes according to the potential difference. Therefore, the light beam passing through this part is subjected to the action of advancing its phase according to the potential difference.
  • a voltage is applied to the transparent electrode pattern of the first transparent electrode 15 1 through the flexible substrate 1 40.
  • Still another pattern of 1 51 can be used in place of the transparent electrode pattern shown in FIG. In that case, the liquid crystal optical element 100 can perform astigmatism correction.

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Abstract

収差補正用の液晶パネルとｎλ／４板用の液晶パネルとを一体化した液晶光学素子を傾けて配置した光ピックアップ装置を提供することを目的とする。第１のラビング方向を有し且つ収差補正を行うための第１液晶層と、第２のラビング方向を有し且つ第１液晶層と一体的に構成された第２液晶層と、第２液晶層を通過する前記光ビームの位相量を制御するために第２液晶層に電位差を発生するための透明電極とを有し、第１のラビング方向と前記第２のラビング方向のなす角度（ψ）が、傾き角度（α）に応じて、ｎλ／４板として機能するように決定されていることを特徴とする液晶光学素子及びそのような液晶光学素子を有する光ピックアップ装置。

Description

液晶光学素子及び光ピックアップ装置
技術分野
本発明は、 液晶光学素子及び光ピックアップ装置に関し、 特に収 差補正機能と η λ / 4板としての機能を有する液晶光学素子及びそ のような液晶光学素子を有す明る光ピックアップ装置に関する。
背景技術
書
1ノ 4波長板として作用する液晶パネルにおいて、 液晶分子の長 軸の方向とガラス基板とのなす角度 （プレチルド角） だけ、 液晶パ ネルを光軸に対して傾けて配置する構成が知られている （例えば、 特許文献 1参照） 。 このように、 液晶パネルを傾けて配置すると、 液晶分子の長軸方向が光軸と垂直に交わるようにすることができる ので、 完全な 1 / 4波長板として機能させることができる。
3枚のガラス基板で 2つの液晶層を構成し、 1つの液晶層を収差 補正用とし、 他方の液晶層を 1 / 4波長板用とした液晶パネルが知 られている （例えば、 特許文献 2参照） 。 特許文献 2には、 収差補 正用の液晶層のラビング方向に対して、 1 / 4波長板用の液晶層の ラビング方向を 4 5度傾けて配置した液晶パネルを、 光軸に対して 垂直に配置することが記載されている。
特許文献 1 ： 特許第 3 1 4 2 2 5 1号公報 （第 3頁、 第 2図） 特許文献 2 ： 特開 2 0 0 1 — 3 4 9 9 6号公報 （第 2 9頁、 第 2 1図）
発明の開示 収差補正.用の液晶パネルを光軸に対して垂直に配置すると、 光源 からの光が収差補正用の液晶パネル自体で光源側に反射し、 光同士 が干渉し合ってノィズが発生し、 光源からの出射光の強度が一定に ならなくなるという問題がある。 したがって、 収差補正用の液晶パ ネルは光軸に対して所定の角度を有して傾ける必要がある。 また、 収差補正用の液晶パネルを傾ける場合には、 収差補正用の液晶パネ ルのラビング方向 (液晶分子の長軸方向） と垂直な方向に傾ける必 要がある。 このような方向に傾けないと、 収差補正用の液晶パネル が偏向方向を回転させてしまい、 収差補正用の液晶パネルが有効光 束中の光に対して同じように機能しなくなってしまう。
また、 λ Z 4板用の液晶パネルでは、 液晶分子の長軸方向と、 透 明ガラス基板と平行な方向との間にプレチルト角が与えられている 。 そこで、 プレチルト角を 0度とするように λ / 4板用の液晶パネ ルを傾けて使用しないと、 入射角依存性によって、 正確な λ / 4板 として機能しないという問題がある。
収差補正用の液晶パネルと、 収差補正用の液晶パネルのラビング 方向に対してラピング方向を 4 5度傾けて配置した λ / 4板用の液 晶パネルと、 を一体化させた液晶光学素子を傾けようとすれば、 当 然ながら、 収差補正用の液晶パネルと； Ζ 4板用の液晶パネルは同 じ方向に傾く こととなる。 しかしながら、 収差補正用の液晶パネル のラビング方向と、 λ 4板用の液晶パネルのプレチルト角を 0度 とする方向は同一方向とはなりえない。 したがって、 収差補正用の 液晶パネルと λ 4板用の液晶パネルとを一体化した液晶光学素子 を光ピックアップ装置で傾けて利用することができなかった。 なお 、 収差補正用の液晶パネルのラビング方向と、 λ / 4板用の液晶パ ネルのラビング方向を 4 5度に設定するのは、 収差補正用の液晶パ ネルを通過した所定の直線偏光をほぼ完全な円偏光とするためであ W る。
そこで、 本発明は、 上記問題点を解消することを可能とする液晶 光学素子及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
また、 本発明は、 収差補正用の液晶パネルと λ / 4板用の液晶パ ネルとを一体化した液晶光学素子を傾けて配置した光ピックァップ 装置を提供することを目的とする。
本願発明に係る光ピックアップ装置は、 光ビームを出射する光源 と、 第 1のラビング方向を有し収差補正を行うための第 1液晶層及 び第 2のラピング方向を有する第 2液晶層が一体的に構成され、 光 ビームの光軸に対して所定の傾き角度を持って配置される液晶光学 素子と、 第 2液晶層を通過する光ビームの位相量を制御するために 第 2液晶層に電位差を発生させるための透明電極と、 液晶光学素子 を通過した光ビームを集光するための対物レンズとを有し、 第 1の ラビング方向と第 2のラビング方向のなす角度が傾き角度に応じて 、 η λ Ζ 4板として機能するように決定されていることを特徴とす る。
また、 本願発明に係る光ピックアップ装置では、 第 2の液晶層の. 第 2のラビング方向が、 液晶光学素子の傾き角度及び電位差に応じ て、 η λ / 4板として機能するように決定されていることが好まし い。
さらに、 本願発明に係る光ピックアップ装置は、 第 2の液晶層の 第 2のラビング方向が、 液晶光学素子の傾き角度、 電位差及び動作 温度範囲に応じて、 η λ Ζ 4板として機能するように決定されてい ることが好ましい。
本願発明に係る液晶光学素子は、 第 1のラビング方向を有し且つ 収差補正を行うための第 1液晶層と、 第 2のラビング方向を有し且 つ第 1液晶層と一体的に構成された第 2液晶層と、 第 2液晶層を通 過する光ビームの位相量を制御するために第.2液晶層に電位差を発 生させるための透明電極とを有し、 第 1のラビング方向と第 2のラ ビング方向のなす角度が、 傾き角度に応じて、 η λ / 4板として機 能するように決定されていることを特徴とする。
また、 本願発明に係る液晶光学素子では、 第 1のラビング方向と 第 2のラビング方向のなす角度が、 傾き角度及び電位差に応じて、 η λ Ζ 4板として機能するように決定されていることが好ましい。 さらに、 本願発明に係る光ピックアップ装置及び液晶光学素子で は、 第 1液晶層は、 コマ収差、 球面収差又は非点収差の補正を行う ことが好ましい。
さらに、 本願発明に係る光ピックアップ装置及び液晶光学素子で は、 3枚の透明基板間に、 第 1液晶層及び第 2液晶層が配置されて いることが好ましい。
本発明によれば、 収差補正用の液晶パネルと η λ / 4板用の液晶 パネルとを一体化させた液晶光学素子を用いることができるので、 収差補正用の液晶パネルと η λ / 4板用の液晶パネルとを設置する 手間を 1回ですますことが可能となった。
また、 本発明によれば、 収差補正用の液晶パネルと η λ Ζ 4板用 の液晶パネルとを一体化させた液晶光学素子を用いて、 収差補正用 の液晶パネルによる反射を防止し且つ正確な η λ / 4板用として機 能させることが可能となった。
さらに、 本発明によれば、 傾き角度 α等に基づいて、 η λ Ζ Α板 用の液晶パネルが最適な動作を行えるような第 1 の液晶層のラビン グ方向と第 2の液晶層のラピング方向のなす角度 を決定すること が可能となった。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明に係る光ピックアップ装置及び液晶光学素子を含 む光学装置 1の概略構成図である。
図 2 ( a ) は液晶光学素子 1 0 0の断面図を示し、 図 2 ( b ) は 出射側から観察した液晶光学素子 1 0 0の平面図である。
図 3は、 液晶光学素子 1 0 0の構成を説明するための概略断面図 である。
図 4 ( a ) は液晶光学素子 1 0 0の Z軸が光軸と平行に配置され た場合 （傾けない場合） を示し、 図 4 ( b ) は液晶光学素子 1 0 0 を図 2に示すように角度 αだけ傾けた場合を示す図である。
図 5 ( a ) は 1 の透明電極 1 5 1 に形成される球面収差補正用 の透明電極パ夕一ノ ¾r し、 図 5 ( b ) は第 1 の透明電極 1 5 1の 透明電極パ夕一ンに印加される電圧例を示し、 図 5 ( c ) は第 1の 透明電極 1 5 1の透明電極パ夕 —ンによって改善される球面収差例 を示す図である
図 6は 、 第 2の透明電極の 極パターンの一例を示す図である。 図 7は 、 電位差と楕円率との関係を示した図である。
図 8は 、 角度 が + 0 . 5度の場合の角度 と楕円率との関係を 示した図である
図 9は 、 角度 aが + 1 . 0度の場合の角度 と楕円率との関係を 示した図である
図 1 0は、 角度 α力 S + 1 . 5度の場合の角度 と楕円率との関係 を示した図である
図 1 1は、 角度 α力 S + 2 . 0度の場合の角度ゆと楕円率との関係 を示しに図である
図 1 2は、 角度 0!力 S + 2 . 5度の場合の角度 と楕円率との関係 を示した図である
図 1 3は、 角度 αカ + 3 . 0度の場合の角度 と楕円率との関係 を示した図である。
図 1 4は、 角度 を決定する手順を示した図である。
図 1 5 ( a ) は第 1 の透明電極 1 5 1 に形成されるコマ収差補正 用の透明電極パターンを示し、 図 1 5 ( b ) は第 1の透明電極 1. 5 1の透明電極パターンに印加される電圧例を示し、 図 1 5 ( c ) は 第 1の透明電極 1 5 1の透明電極パターンによって改善されるコマ 収差例を示す図である。
図 1 6 ( a ) は第 1 の透明電極 1 5 1 に形成される非点収差補正 用の透明電極パターンを示し、 図 1 6 ( b ) は第 1の透明電極 1 5 1 の透明電極パターンの Y軸方向に印加される電圧例を示し、 図 1
6 ( c ) は第 1 の透明電極 1 5 1の透明電極パターンによって改善 される Y軸方向の非点収差例を示す図である。
図 1 7 ( a ) は第 1 の透明電極 1 5 1 に形成される非点収差補正 用の透明電極パターンを示し、 図 1 7 ( b ) は第 1の透明電極 1 5 1 の透明電極パターンの X軸方向に印加される電圧例を示し、 図 1
7 ( c ) は第 1 の透明電極 1 5 1の透明電極パターンによって改善 される X軸方向の非点収差例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下図面を参照して、 本発明に係る光ピックアツプ装置及び液晶 光学素子について説明する。 但し、 本発明は以下の説明に限定され ず、 特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意 されたい。
図 1は、 本発明に係る液晶光学素子及び光ピックアップ装置を含 む光学装置 1 の概略構成図である。
光学装置 1は、 光ピックアップ装置 1 0、 コネクタ 2 0及び駆動 装置 3 0から構成され、 D V D及び C D等の記録媒体 4との間でデ —夕の書き込み及び読み出しを行うための装置である。
光ピックアップ装置 1 0において、 半導体レーザ等から構成され る光源 1 1から出射された光ビーム （ 6 5 0 n m) は、 コリメ一夕 レンズ 1 2によって、 ほぼ平行光に変換され、 偏光ビームスプリ ツ 夕 1 3を通過した後、 液晶光学素子 1 0 0に入射される。 液晶光学 素子 1 0 0を通過した光は、 対物レンズ 1 4 (開口率 NA= 0. 6 5) により記録媒体 4のトラック面上に集光される。 なお、 図 1に 示すように、 光ビームは、 有効径 2及び光 M 3を有している。 また 、' 対物レンズ 1 4によって集光されたスポッ 卜が正確にトラック面 上に位置するように、 サーポ駆動機構 1 5によって対物レンズ 1 4 のトラッキングサ一ボ制御がなされる。
記録媒体 4のトラックから反射された光ビ一ムは、 再び対物レン ズ 1 4、 液晶光学素子 1 0 0を通過し、 偏光ビ一ムスプリッタ 1 3 により光路を変更され、 集光レンズ 1 6を介して受光器 1 7上に集 光される。 光ビームは/記録媒体 4から反射される際に、 記録媒体 4の トラック面上に記録されている情報 （ピッ ト） によって振幅変 調されている。
駆動装置 3 0は、 光源 1 1を駆動するための光源駆動回路 3 2、 受光器 1 7からの受光信号に基づいて光強度信号 （R F) を出力す る信号発生回路 3 3、 液晶光学素子 1 0 0を駆動するための液晶光 学素子駆動回路 3 4、 サーボ駆動機構 1 5を駆動するためのサーポ 駆動回路 3 5、 記録媒体 4を回転させるためのディスクモータ 3 6 、 ディスクモ一夕 3 6を駆動するためのモータ駆動回路 3 7、 及び RAM, ROM及び C PU等を含み全体制御を行うための制御部 3 1等を有している。 ·
液晶光学素子 1 0 0は、 後述するように、 収差補正板として機能 する第 1の液晶層 1 1 0と η λ_ 4板として機能する第 2の液晶層 1 2 0 とが一体化した構成を有しており、 液晶光学素子駆動回路 3 4から供給される供給電圧に応じて駆動される。 なお、 液晶光学素 子駆動回路 3 4は、 後述する液晶光学素子 1 0 0 に配置されるよう にしても良い。
制御部 3 1は、 記録媒体 4をディスクモータ 3 6によって回転さ せ、 光源駆動回路 3 2及びサーポ駆動回路 3 5を制御しながら、 信 号発生回路' 3 3が発生する光強度信号に基づいて、 記録媒体 4に記 録されている情報の読み出しを行う。
また、 制御部 3 1は、 書込みを行うためのデータ信号に応じて光 源 1 1から出射された光ビームの強度を変調し、 変調された光ピー ムによって記録媒体 4を照射する。 書込みが行われる記録媒体 4の トラック面上では、 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 —夕が書込まれる。 なお、 光ビームの強度変調は、 光源駆動回路 3 2によって、 光源 1 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。
なお、 光ピックアップ装置 1 0 と駆動装置 3 0 とは、 コネクタ 2 0によって接続されている。
図 2は、 液晶光学素子 1 0 0 の概略構成を示す図である。
図 2 ( a ) は液晶光学素子 1 0 0の断面図を示し、 図 2 ( b ) は 出射側から観察した液晶光学素子 1 0 0の平面図を示している。 図 2 ( a ) に示すように、 液晶光学素子 1 0 0は、 第 1 の透明基 板 1 0 1、 第 2の透明基板 1 0 2及び第 3の透明基板 1 0 3 を重ね 合わせた構成を有している。 また、 液晶光学素子 1 0 0は、 第 1及 び第 2の透明基板 1 0 1及び 1 0 2間に配置された収差補正板とし て機能する第 1の液晶層 1 1 0 と、 第 2及び第 3の透明基板 1 0 2 及び 1 0 3間に配置された η λ / 4板として機能する第 2の液晶層 1 2 0 とを有している。
また、 第 1の液晶層 1 1 0及び第 2の液晶層 1 2 0 には、 フレキ シブル基板 1 4 0 を通じて、 個別に液晶光学素子駆動回路 3 4から の所定の電圧が印加されるように構成されている。
第 1 の液晶層 1 1 0は、 シール材 1 3 0及び封止材 1 3 2 によつ て、 第 1及び第 2の透明基板 1 0 1及び 1 0 2間に封入されている 。 また、 第 2の液晶層 1 2 0は、 シール材 1 3 1及び封止材 1 3 3 によって、 第 2及び第 3 の透明基板 1 0 2及び 1 0 3間に封入され ている。
図 2 ( b ) に示すように、 液晶光学素子 1 0 0では、 第 1 の液晶 層 1 1 0のラビング方向 1 1 1 と第 2の液晶層 1 2 0のラビング方 向 1 2 1 とは、 角度ゆに設定されている。 角度 の決定方法等につ いては後述する。
また、 図 2に示すように、 液晶光学素子 1 0 0を基準にして、 説 明のために、 X軸、 Y軸及び Z軸を設定した。 Z軸は、 第 1 の透明 基板 1 0 1 の上面に対して垂直な方向を示している。 本願発明にお ける光ピックアップ装置では、 光源 1 1から出射された光ビームが 、 液晶光学素子 1 0 0で光源 1 1側に反射することを防止するため に、 液晶光学素子 1 0 0を光軸 3 (入射光方向と同一方向） に対し て角度 aだけ傾けて取り付けた。 また、 液晶光学素子 1 0 0 を光ピ ックアツプ装置 1 0に取付ける角度 aは予め定められているものと する。
収差補正板として機能する第 1 の液晶層 1 1 0を傾ける場合、 そ のラビング方向 1 1 1 と垂直方向に液晶層を傾けないと、 収差補正 用の液晶パネルに入射した直線偏光が楕円偏光となってしまう。 し たがって、 本実施形態では、 第 1の液晶層 1 1 0のラビング方向 1 1 1 を X軸と平行とした場合、 Y軸を中心として X軸を図中右に倒 すようにして液晶光学素子 1 0 0 を角度 Q!だ.け傾けた。 角度 0!は、 第 1 の液晶層 1 1 0のプレチルト角と同じ角度く らい、 例えば 3度 程度であり、 その方向は第 1の液晶層 1 1 0のプレチルト角を打ち 消す方向であることが好ましい。 即ち、 入射光と平行な光軸 3 と Z 軸とのなす角が、 角度 である。 また、 図 2 ( a ) の場合では、 図 中右側に液晶光学素子 1 0 0 を傾けたが、 図中左側に傾けるように しても良い。 なお、 便宜上、 液晶光学素子 1 0 0 を図 2 ( a ) の右 側に傾ける場合の角度を （+ ) 、 液晶光学素子 1 0 0 を図 2 ( a ) の左側に傾ける場合の角度を （一） とする。
図 3は、 液晶光学素子 1 0 0の構成を説明するための概略断面図 である。
図 3における矢印の示す方向は、 光源 1 1から出射された光ピー ムの方向を示している。 なお、 説明の便宜上、 各要素は誇張して図 示されており、 実際の厚さの比とは異なる。
第 1 の透明基板 1 0 1 の第 2の透明基板 1 0 2側には、 第 1 の透 明電極 1 5 1及び第 1 の配向膜 1 5 2が形成され、 第 2の透明基板 1 0 2の第 1 の透明基板 1 0 1側には、 第 1 の透明対向電極 1 5 4 及び第 2の配向膜 1 5 3が形成されている。 前述したように、 第 1 の液晶層 1 1 0はシール材 1 3 0等によって第 1及び第 2の透明基 板 1 0 1及び 1 0 2の間に封入されている。
第 2の透明基板 1 0 2の第 3 の透明基板 1 0 3側には、 第 2の透 明対向電極 1 5 5及び第 3の配向膜 1 5 6が形成され、 第 3 の透明 基板 1 0 3 の第 2の透明基板 1 0 2側には、 第 2 の透明電極 1 5 8 及び第 4の配向膜 1 5 7が形成されている。 前述したように、 第 2 の液晶層 1 2 0はシール材 1 3 1等によって第 2及び第 3の透明基 板 1 0 2及び 1 0 3 の間に封入されている。
第 1 の液晶層 1 1 0及び第 2の液晶層 1 2 0は製造上、 量産性が 向上することから、 同じ液晶を同じ層厚で用いた。 また、 第 1の液 晶層 1 1 0及び第 2の液晶層 1 2 0は、 ホモジニァス配向 （水平配 向） とした。 さらに、 第 1 の液晶層 1 1 0及び第 2の液晶層 1 2 0 に用いた液晶材料は、 ポジ型のネマチック液晶であり、 Δ ηは 0. . 2 1、 比誘電率は 6 . 9、 層厚は 6 . 0 mとした。
なお、 第 1 の液晶層 1 1 0が十分な位相量を得るためには液晶材 料の屈折率は 0 . 1 5以上であることが好ましく、 屈折率は高いほ ど良いが、 0 . 3 0以下であることが好ましい。 収差補正と η λ 4板として機能するためには、 所定の総位相量が必要だからである 。 また、 第 1 の液晶層' 1 1 0及び第 2の液晶層 1 2 0の層厚を薄く しすぎると製造上問題が生じ易く、 層厚を厚く しすぎると液晶の応 答速度が遅くなる。 そこで、 第 1液晶層 1 1 0及び第 2液晶層 1 2 0の層厚は、 3 m以上、 7 z m以下であることが好ましい。
図 2及び図 3では、 液晶光学素子 1 0 0は、 3枚の透明ガラス基 板間に 2つの液晶層を形成するようにして構成した。 しかしながら 、 液晶光学素子 1 0 0は、 2枚の透明ガラス基板間にそれぞれ液晶 層を形成したものを接着剤等によって一体化させるようにして構成 しても良い。
図 4は、 各液晶層のラピング方向と液晶光学素子の傾きとの関係 を示す図である。
図 4 ( a ) は液晶光学素子 1 0 0 の Z軸が光軸と平行に配置され た場合 （傾けない場合） を示しており、 図 4 ( b ) は液晶光学素子 1 0 0 を図 2に示すように角度 αだけ傾けた場合を示してい'る。 図 4 ( a ) において、 4 0 0は、 X— Y平面を示しており、 4 0 1は、 η λ Z 4板として機能する第 2の液晶層 1 2 0における液晶 分子の長軸方向を示している。 角度 αは、 液晶光学素子 1 0 0の傾 き角度を示している。 角度 0は、 第 2の液晶層 1 2 0のプレチルト 角を示している。 角度 は、 第 1の液晶層 1 . 1 0のラビング方向 1 1 1 と第 2の液晶層 1 2 0のラビング方向 1 2 1 とのなす角度を示 している。
液晶光学素子 1 0 0 を角度 αだけ傾けた場合、 第 2の液晶層 1 2 0のプレチルト角 Θ と光軸 3 との関係は、 図 4 ( b ) に示すように なる。
通常、 光源 1 1から出射され、 偏光ビームスプリ ツ夕 1 3 を通過 した所定の直線偏光を、 η λ / 4板として機能する第 2の液晶層 1 2 0でほぼ完全な円偏光とするために、 第 1 の液晶層 1 1 0のラビ ング方向 1 1 1 と第 2の液晶層 1 2 0のラビング方向 1 2 1 とのな す角度 は 4 5 度に Λ£ ciれる。
しかしながら 、 反射防止等のために、 第 1 の液晶層 1 1 0のラビ ング方向 1 1 1 と垂直方向に角度 αだけ液晶光学素子 1 0 0 を傾け ると、 第 2の液晶層 1 2 0のプレチルト角 Θは、 図 4 ( b ) に示す ように、 傾き角度ひによつて相殺されることはない。 したがつて、 第 1の液晶層 1 1 0のラビング方向 1 1 1 と第 2の液晶層 1 2 0の ラビング方向 1 2 1のなす角度 は、 必ずしも 4 5度ではなく、 よ り好ましい結果を得られる角度に設定されるベきである。 そこで、 本発明に係る液晶光学素子 1 0 0では、 後 ¾iiす 方法により角度ゆ を決定した。
図 5は、 第 1の透明電極の電極パターンの一例及び、 その機能を 説明するための図である。
図 5 ( a ) は第 1 の透明電極 1 5 1 に形成される球面収差補正用 の透明電極パターンを示し、 図 5 ( b ) は第 1 の透明電極 1 5 1の 透明電極パターンに印加される電圧例を示し、 図 5 ( c ) は第 1の 透明電極 1 5 1の透明電極パターンによって改善される球面収差例 を示している。 ところで、 記録媒体 4のトラック面上の光透過保護層の厚みムラ 等によって、 対物レンズ 1 4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。 このような、 対物レンズ 1 4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 1 4の入射瞳位置で換算した球 面収差の一例は、 図 5 ( b ) の 5 2 0のようになる。
' 図 5 ( a ) では、 有効径 2の範囲内に 9つの同心円状の電極パ夕 ーン 5 0 1〜 5 0 9が設けられている。 各領域には、 図 5 ( b ) に 示すような電圧 5 1 0が印加されている。 図 5 ( a ) に示すような 第 1 の透明電極 1 5 1 の透明電極パターンに図 5 ( b ) に示すよう な電圧 5 1 0が印加されると、 第 1 の対向透明電極 1 5 4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 5 2 0力 図 5 ( c ) に示す球面収差 5 3 0 のように補正される。 なお、 第 1の透明電極 1 5 1の透明電極パ夕 ーンへは、 フレキシブル基板 1 4 0 を通じて電圧が印加される。
なお、 本実施形態では、 第 1の液晶層 1 1 0によって、 球面収差 を補正するように構成したが、 球面収差以外には、 後述するように 、 コマ収差又は非点収差を補正するように構成することもできる。
図 6は、 第 2の透明電極の電極パターンの一例を示す図である。 円形の透明電極パターン 5 5 0は、 第 2の透明電極 1 5 8に形成 されており、 第 2の透明対向電極 1 5 5 との間に電位差を生じさせ ることによって、 第 2の液晶層 1 2 0 を 11ぇ 4板として機能させ るためのものである。 なお、 透明電極パターン 5 5 0は、 光ビーム の有効径 2を含むような大きさであれば、 形状は円形に限られない 。 また、 第 2の透明電極 1 5 8の透明電極パターンへは、 フレキシ ブル基板 1 4 0を通じて電圧が印加される。
図 7は、 第 2の液晶層の第 2の透明電極 1 5 8 と第 2の透明対向 電極 1 5 5 との間に発生する電位差と、 第 2の液晶層を通過した光 ビームの位相量との関係を示した図である。
図 7は、 6 5 0 n mの光源を利用し、 ホモジニァス配向でポジ型 のネマチック液晶 （ Δ n ： 0. 2 1、 比誘電率 ： 6. 9 ) 利用し た厚さ 6. 0 mの第 2の液晶層 1 2 0 を用いた場合の測定値であ る。 図 7 において、 曲線 L ,は周囲温度が 2 5 °Cの場合を示してい る。 ·
曲線 L ,が示すように、 第 2の液晶層 1 2 0が所謂 λ / 4板 （即 ち、 ( 1 / 2 ) λ土 （ η / 4 ) λ板) として機能するのは U = 6 5 0 n m) 、 7 λ / 4板として機能する電位差 V,、 5 λ Ζ 4板と して機能する電位差 V2、 3 λ Ζ 4板として機能する電位差 V3とな る。 なお、 第 2の液晶層 1 2 0への印加電圧を高くすれば、 ぇ 4 板として機能する電位差も利用できる可能性がある。 しかしながら 、 液晶光学素子 1 0 0が携帯小型装置で利用される場合の最大の電 位差は 5 V程度と考えられるため、 図 7では電位差 5 Vまでの値を 示した。
利用する光源波長と、 第 2の液晶層 1 2 0の構成から、 液晶光学 素子 1 0 0 を動作させる諸条件に照らし合わせて、 第 2の液晶層を どの η λ / 4板として機能させるかを決定することができる。
図 8〜図 1 3は、 傾き角度 を + 0. 5度〜 + 3. 0度まで 0. 5度間隔で変化させた場合のそれぞれについて、 角度 と楕円率と の関係を示した図である。
測定においては、 図 7の曲線 (周囲温度 2 5 °C) を利用して 印加する電位差を決定し、 第 2の液晶層を 7 λノ 4、 5 λ Ζ 4及び 3 λ / 4板として機能させ、 角度ゆを 4 1度から 4 9度まで、 1度 単位で変化させて、 楕円率を測定した。 楕円率の測定は、 周囲温度 2 5 °Cにおいて、 回転検光子方式によって行った。 即ち、 液晶光学 素子 1 0 0 を通過する光ビーム （ 6 5 0 n m) を、 偏光板を回転さ せながら光量計によって光量比を測定した。 また、 測定においては 、 特別に、 第 1 の液晶層に対して第 2の液晶層が回転可能に設けら れている素子を作成して測定を行った。 さらに、 第 1及び第 2の液 晶層として、 ホモジニァス配向でポジ型のネマチック液晶 （△ n ： 0. 2 1、 比誘電率 ： 6. 9 ) を利用した厚さ 6. 0 z mの液晶層 を用いた （図 7における第 2の液晶層と同じ構成） 。
なお、 η λ Z 4板として良好に機能するためには、 楕円率が 0. 9 5以上であることが望ましい。
図 8は、 角度 が + 0. 5度の場合における 、 角度 と楕円率を 示した図である
図 8において 、 曲線 0は第 2の液晶層 1 2 0 を 7 λ / / 4として 機能させた場合 、 曲線 ！は第 2の液晶層 1 2 0を 5 λ / / 4として 機能させた場合 、 曲線 M！ 2は第 2の液晶層 1 2 0 を 3 λ / / 4として 機能させた場合を示している。 なお、 角度 のプラス及びマイナス は、 図 2 ( a ) と同様の方向を示している。
図 8に示すように、 第 2の液晶層 1 2 0 を 7 λ / 4板として機能 させた場合には、 角度ゆが 4 4度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は最 も良好な所謂 λ Ζ 4板として機能し、 角度ゆが 4 3〜 4 5において 、 良好に所謂 λΖ4板として機能することが理解できる。 また、 第 2の液晶層 1 2 0 を 5· λ / 4板として機能させた場合には、 角度ゆ が 4 4度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂 λ Ζ 4板と して機能し、 角度 が 4 3〜 4 5において、 良好に所謂 λ / 4板と して機能することが理解できる。 さらに、 第.2の液晶層 1 2 0 を 3 λ 4板として機能させた場合には、 角度ゆが 4 5度のとき、 第 2 の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂 λ / 4板として機能し、 角度 が 4 4 4 6 において、 良好に所謂 λ / 4板として機能することが理 解できる。
図 9は、 角度 αが + 1. 0度の場合における、 角度 と楕円率を 示した図である。
図 9において、 曲線 M 2 Qは第 2の液晶層 1 2 0 を 7 λノ 4として 機能させた場合、 曲線 Μ21は第 2の液晶層 1 2 0 を 5 λ Ζ 4として 機能させた場合、 曲線 Μ 22は第 2の液晶層 1 2 0を 3 λ 4として 機能させた場合を示している。 なお、. 角度 αのプラス及びマイナス は、 図 2 ( a ) と同様の方向を示している。
図 9に示すように、 第 2の液晶層 1 2 0 を 7 λ / 4板として機能 させた場合には 、 角度 が 4 4度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は最 も良好な所謂 λ Ζ 4板として機能し、 角度ゆが 4 3 4 5において
、 良好に所謂 λ Ζ 4板として機能することが理解でぎる また、 第
2の液晶層 1 2 0 を 5 λ / 4板として機能させた場合には 、 角度ゆ が 4 4度のとさ 、 第 2の液晶層 1 2 0は最も良好な所 S胃 λ / 4板と して機能し、 角度 が 4 3 4 5において、 良好に所 §胃 λ / 4板と して機能する とが理解できる。 さらに、 第 2の液晶層 1 2 0を 3 λ / 4板として機能させた場合には、 角度ゆが 4 5度のとき、 第 2 の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂 λ / 4板として機能し 角度ゆが
4 4 4 6に いて、 良好に所謂 λ / 4板として機能することが理 解できる。
図 1 0は、 角度ひが + 1. 5度の場合における、 角度 と楕円率 を示した図である。
図 1 0において、 曲線 Μ3。は第 2の液晶層 1 2 0を 7 λ / 4とし て機能させた場合、 曲線 M3 iは第 2の液晶層.1 2 0を 5 λ Z 4とし て機能させた場合、 曲線 Μ32は第 2の液晶層 1 2 0を 3 λ "4とし て機能させた場合を示している。 なお、 角度 のプラス及びマイナ スは、 図 2 (a) と同様の方向を示している。
図 1 0に示すように、 第 2の液晶層 1 2 0を 7 ぇ 4板として機 能させた場合には、 角度 が 44度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は 最も良好な所謂 λ Z 4板として機能し、 角度 が 4 3〜 4 5におい て、 良好に所謂 λ Ζ 4板として機能することが理解できる。 また、 第 2の液晶層 1 2 0を 5 λ/4板として機能させた場合には、 角度 が 44度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂； /4板 として機能し、 角度 が 4 3〜 4 5において、 良好に所謂； /4板 として機能することが理解できる。 さらに、 第 2の液晶層 1 2 0を 3入ノ4板として機能させた場合には、 角度ゆが 4 6度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂 λ / 4板として機能し、 角度ゆ が 4 5〜 47において、 良好に所謂 λ / 4板として機能することが 理解できる。
図 1 1は、 角度 αが + 2. 0度の場合における、 角度ゆと楕円率 を示した図である。
図 1 1において、 曲線 Μ4。は第 2の液晶層 1 2 0を 7 ΛΖ4とし て機能させた場合、 曲線 Μ41は第 2の液晶層 1 2 0を 5 λΖ4とし て機能させた場合、 曲線 Μ42は第 2の液晶層 1 2 0を 3 Λ/4とし て機能させた場合を示している。 なお、 角度 αのプラス及びマイナ スは、 図 2 (a) と同様の方向を示している。
図 1 1に示すように、 第 2の液晶層 1 2 0を 7 λ/4板として機 能させた場合には、 角度 が 44度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は 最も良好な所謂 λ / 4板として機能し、 角度 が 4 3〜 4 5におい て、 良好に所謂 λ/4板として機能することが理解できる。 また、 第 2の液晶層 1 2 0を 5 λ/4板として機能.させた場合には、 角度 が 44度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂 λノ 4板 として機能し、 角度 が 4 3 4 5において、 良好に所謂ぇノ4板 として機能することが理解できる。 さらに、 第 2の液晶層 1 2 Qを 3 λΖ4板として機能させた場合には、 角度ゆが 4 6度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂 λ Ζ 4板として機能し、 角度ゆ が 4 5 4'7において、 良好に所謂 λΖ4板として機能することが 理解できる。
図 1 2は、 角度 が + 2. 5度の場合における 、 角度 と楕円率 を示した図である
図 1 2において 、 曲線 M5Qは第 2の液曰
曰曰層 1 2 0を 7 λ Ζ 4とし て機能させた場合 、 曲線 M 5 ,は第 2の液晶層 1 2 0を 5 λ Ζ 4とし て機能させた場合 、 曲線 M 52は第 2の液晶層 1 2 0を 3 λ Ζ 4とし て機能させた場合を示している。 なお、 角度 aのブラス及びマイナ スは、 図 2 ( a ) と同様の方向を示している
図 1 2に示すように、 第 2の液晶層 1 2 0を 7 λ / 4板として機 能させた場合には 、 角度ゆ力 S 44度のとぎ 第 2の液晶層 1 2 0は 最も良好な所謂 λ Z4板として機能し、 角度 pが 4 3 4 5におい て、 良好に所謂 λ /4板として機能する とが理解で
第 2の液晶層 1 2 0を 5 λΖ4板として機能させた場合には、 角度 が 4 3度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂 λ/4板 として機能し、 角度 が 42 44において、 良好に所謂 λΖ4板 として機能することが理解できる。 さらに、 第 2の液晶層 1 2 0を 3 λΖ4板として機能させた場合には、 角度ゆが 4 7 度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂 λ/4板として機能し、 角度ゆ が 4 6 4 8において、 良好に所謂 λΖ4板として機能することが 理解できる。 図 1 3は、 角度 αが + 3. 0度の場合における、 角度ゆと楕円率 を示した図である。
図 1 3 において、 曲線 Μ6。は第 2の液晶層 1 2 0を 7 Λ Ζ 4とし て機能させた場合、 曲線 Μ6 1は第 2 の液晶層 1 2 0を 5 λ Ζ 4とし て機能させた場合、 曲線 Μ62は第 2の液晶層 1 2 0を 3 λ 4とし て機能させた場合を示している。 なお、 角度 αのプラス及びマイナ スは、 図 2 ( a ) と同様の方向を示している。
図 1 3に示すように、 第 2の液晶層 1 2 0'を 7 λ / 4板として機 能させた場合には、 角度ゆが 4 4度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は 最も良好な所謂 λ / 4板として機能し、 角度 が 4 3〜 4 5 におい て、 良好に所謂 λ / 4板として機能することが理解できる。 また、 第 2の液晶層 1 2 0 を 5 λ Ζ 4板として機能させた場合には、 角度 が 4 3度のとき、 第 2の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂； Ζ 4板 として機能し、 角度ゆが 4 2〜 4 4において、 良好に所謂 λ / 4板 として機能することが理解できる。 さらに、 第 2の液晶層 1 2 0 を
3 λ / 4板として機能させた場合には、 角度ゆが 4 7度のとき、 第
2の液晶層 1 2 0は最も良好な所謂 λ / ' 4板として機能し、 角度 が 4 6 4 8に いて、 良好に所 λ / ' 4板として機能することが 理解できる。
図 1 4は、 角度ゆを決定する手順を示したフロー図である。
最初に、 液晶光学素子 1 0 0 を光ピックアップ装置 1 0に取付け る角度ひ （図 2及び図 4参照） を設定する （ S 1 ) 。
次に、 液晶光学素子 1 0 0に供給可能な供給電圧の最大値、 即ち 第 2 の液晶層における第 2の透明電極 1 5 8 と第 2の透明対向電極 1 5 5 との間に発生可能な電位差の最大値を設定する （ S 2 ) 。 なお、 角度ひ及び最大電位差は、 液晶光学素子の仕様として予め 設定されることとなる。 次に、 S 2で設定された、 最大電位差に基づいて、 ！！ぇ ^の！！ をどのように設定するかを決定する （ S 3 ) 。 例えば、 図 7 に示す 例では、 最大電位差が 2. 5 [Vrnis]の場合、 n = 5、 即ち、 第 2の 液晶層 1 2 0 を 5 λ / 4板として機能させることに決定される。 .な お、 最大電位差に基づいて、 複数の ηが選択されても良い。
次に、 S 3で決定された η λ / 4の ηと、 S 1で設定されている 角度 αから、 角度 を決定して （ S 4 ) 、 一連の手順を終了する。 例えば、 角度 αが + 1. 5度に設定されている場合、 図 1 0 を利用 して、 5 λ / 4として機能するための最良の角度 は、 4 4度とな る。
図 1 4の手順によって決定された角度ゆ （例えば、 4 4度） に合 わせて、 第 2の液晶層 1 2 0のラビング方向 1 2 1 を設定した液晶 光学素子 1 0 0 を製造し、 光ピックアップ装置 1 0に角度 α (+ 1 . 5度） だけ傾けて取付けた場合には、 第 2の液晶層 1 2 0は、 良 好な、 所謂 λ / 4板として機能する。
なお、 図 7〜図 1 3の例は、 所定の光源波長の場合の、 所定の液 晶層について、 電位差と楕円率、 角度 に対する角度 と楕円率と の関係をまとめたものである。 実際に第 2の液晶層を設計する場合 には、 製造する液晶層に対応した、 電位差と楕円率、 角度ゆと楕円 率との関係をまとめたデ一夕に基づいて、 図 1 4に示す手順に従つ て、 角度 α及び最大電位差に応じて、 最適な角度ゆを求めることと なる。 なお、 上記の説明では、 周囲温度 2 5 °Cのときの液晶光学素 子 1 0 0の構成について説明した。 しかしながら、 本発明に係る液 晶光学素子 1 0 0において、 温度が周囲温度 2 5 °Cから変化したと しても、 角度ひに基づき設定した角度は変えず、 温度変化に応じて 第 1及び第 2の液晶層 1 1 0、 1 2 0の電圧制御を行えば、 目的の η λ / 4板として機能させることが可能である。 図 1 5は、 第 1の透明電極の電極パターンの他の例及び、 その機 能を説明するための図である。
図 1 5 ( a ) は第 1の透明電極 1 5 1 に形成されるコマ収差補正 用の透明電極パターンを示し、 図 1 5 ( b ) は第 1の透明電極 1. 5 1の透明電極パターンに印加される電圧例を示し、 図 1 5 ( c ) は 第 1の透明電極 1 5 1 の透明電極パターンによって改善されるコマ 収差例を示している。
ところで、 記録媒体 4への読取り又は書込みを行う光ピックアツ プ装置 1 0では、 図 1 に示すように、 光源 1 1からの光ビームをコ リメ一夕レンズ 1 2によつてほぼ平行光に変換し、 対物レンズ 1 4 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 1 4によって集光された光ビームを正確に記録媒体 4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 4のそり又は曲が り、 記録媒体 4の駆動機構の欠陥等によって、 記録媒体 4に傾きが 生じる場合がある。 対物レンズ 1 4によって集光された光ビームの 光軸が記録媒体 4の卜ラックに対して傾く ことによって、 記録媒体 4の基板内には、 コマ収差が生じるため、 対物レンズ 1 4の入射瞳 位置で換算すると、 図 1 5 (b ) に示すようなコマ収差 6 2 0 を生 じ、 記録媒体 4からの反射光ビームに基づいて発生される情報信号 を劣化させる原因となる。
図 1 5 ( a ) では、 有効径 2の範囲内に図示ずるような電極パ夕 ーン 6 0 1〜 6 0 5が設けられている。 各領域には、 図 1 5 ( b ) に示すような電圧 6 1· 0が印加されている。 図 1 5 ( a ) に示すよ うな第 1 の透明電極 1 5 1の透明電極パターンに図 1 5 ( b ) に示 すような電圧 6 1 0が印加されると、 第 1の対向透明電極 1 5 4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.たがつて 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 れにより、 記録媒体
4の基板中に生じるコマ収差 6 2 0力 S、 図 1 5 ( c ) に示すコマ収 差 6 3 0のように補正される。 なお、 第 1の透明電極 1 5 1 の透明 電極パターンへは フレキシブル基板 1 4 0 を通じて電圧が印加さ れ 。
上述した図 1 5 ( a ) に示す第 1 の透明電極 1 5 1 の他のパター ンは、 図 5に示す透明電極パターンに代えて用いることが可能であ る。 その場合、 液晶光学素子 1 0 0は、 マ収差補正を行う ことが 可能となる。 .
図 1 6は、 第 1の透明電極の電極パタ一ンの更に他の例及び、 そ の機能を説明するための図である。
図 1 6 ( a ) は第 1 の透明電極 1 5 1 に形成される非点収差補正 用の透明電極パターンを示し、 図 1 6 ( b ) は第 1 の透明電極 1 5
1 の透明電極パターンの Y軸方向に印加される電圧例を示し、 図 1
6 ( c ) は第 1 の透明電極 1 5 1 の透明電極パ夕 —ンによって改善 される Y軸方向の非点収差例を示している た 、 図 1 7 ( a ) は 図 1 6 ( a ) に示す透明電極パターンを 9 0度回転させた場合を示 し、 図 1 7 ( b ) は第 1 の透明電極 1 5 1 の透明電極パターンの X 軸方向に印加される電圧例を示し、 図 1 7 ( c ) は第 1 の透明電極
1 5 1の透明電極パターンによって改善される X軸方向の非点収差 例を示している。
ところで、 記録媒体 4への読取り又は一 込みを行う光ピックアツ プ装置 1 0では、 光源 1 1からの光ビ一ムには 半導体レーザ等の 非点隔差の問題から、 Y軸方向では図 1 6 ( b ) に示すような非点 収差 7 2 0 を生じ、 X軸方向では図 1 7 ( b ) に示すような非点収 差 7 2 2を'生じ、 記録媒体 4からの反射光ビームに基づいて発生さ れる情報信号を劣化させる原因となる。
図 1 6 ( a ) 又は図 1 7 ( a ) では、 有効径 2の範囲内に図示ず るような電極パターン 7 0 1〜 7 0 9が設けられている。 各領域に は、 図 1 6 ( b ) に示すような電圧 7 1 0及び図 1 7 ( b ) に示す ような電圧 7 1 2が印加されている。 図 1 6 ( a ) 又は図 1 7 ( a ) に示すような第 1の透明電極 1 5 1の透明電極パターンに図 1 6 ( b ) に示すような電圧 7 1 0及び図 1 7 ( b ) に示す電圧 7 1 2 が印加されると、 第 1の対向透明電極 1 5 4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 Y軸方向の非点収差 7 2 0及び X軸方向の非点収差 7 2 2力 図 1 6 ( c ) に示す非点収差 7 3 0及び図 1 7 ( c ) に示す非点収差 7 3 2のように補正される。 なお、 第 1 の透明電極 1 5 1 の透明電極 パターンへは、 フレキシブル基板 1 4 0を通じて電圧が印加される 上述した図 1 6 ( a) 及び図 1 7 ( a) に示す第 1の透明電極 1 5 1の更に他のパターンは、 図 5に示す透明電極パターンに代えて 用いることが可能である。 その場合、 液晶光学素子 1 0 0は、 非点 収差補正を行うことが可能となる。

Claims

l . 光ビームを出射する光源と、
第 1 のラビング方向を有し収差補正を行うための第 1液晶層及び 第 2のラビング方向を有する第 2液晶層が一体的に構成され、 前記 光ビームの光軸に対して所定の傾き角度を持って配置される液晶光 学素子と、 · 請
前記第 2液晶層を通過する前記光ビームの位相量を制御するため に、 前記第 2液晶層に電位差を発の生させるための透明電極と、 前記液晶光学素子を通過した光ビームを集光するための対物レン ズとを有し、
前記第 1 のラビング方向と前記第 2のラビング方向のなす角度が 、 前記傾き角度に応じて、 n え / 4板として機能するように決定さ れている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2 . 前記透明電極が所定の電位差を発生するように電圧を供給す る電圧供給部を更に有し、
前記第 1のラビング方向と前記第 2のラビング方向のなす角度が 、 前記傾き角度及び前記電位差に応じて、 η λ / 4板として機能す るように決定されている、 請求項 1 に記載の光ピックアップ装置。
3 . 前記第 1のラピング方向と前記第 2のラビング方向のなす角 度が、 前記傾き角度、 前記電位差及び動作温度範囲に応じて、 η λ Ζ 4板として機能するように決定されている、 請求項 2に記載の光 ピックァップ装置。
4 . 前記第 1液晶層は、 コマ収差、 球面収差又は非点収差の補正 を行う、 請求項 1 に記載の光ピックアップ装置。
5 . 前記第 1液晶層は、 コマ収差、 球面収差又は非点収差の補正 を行う、 請求項 2に記載の光ピックァップ装 ia 。
6 . 3枚の透明基板間に、 前記第 1液晶層及び前記第 2液晶層が 配置されている、 請求項 1 に記載の光ピックァップ装置。
7 . 3枚の透明基板間に、 前記第 1液晶層及び前記第 2液晶層が 配置されている、 請求項 2に記載の光ピックアップ装置。
8 . 3枚の透明基板間に、 前記第 1液晶層及び前記第 2液晶層が 配置されている、 請求項 3に記載の光ピックァップ装置。
9 . 3枚の透明基板間に、 前記第 1液晶層及び前記第 2液晶層が 配置されている、 請求項 4に記載の光ピックァップ装置。
1 0 . 3枚の透明基板間に、 前記第 1液晶層及び前記第 2液晶層 が配置されている、 請求項 5に記載の光ピ Vクアツプ装置。
1 1 . 光軸に対して所定の傾き角度を持つて配置される液晶光学 素子であって、
のラビング方向を有し、 収差補正を行うための第 1液晶層と 第 1
、
のラビング方向を有し、 前記第 1液曰曰層と一体的に構成され た第 2液晶層と、
肓 IJ記第 2液晶層を通過する前記光ピ ムの位相量を制御するため に、 前記第 2液晶層に電位差を発生させるための透明電極とを有し
前記第 1のラビング方向と前記第 2のラビング方向のなす角度が 、 前記傾き角度に応じて、 η λ / 4板として機能するように決定さ れている、
ことを特徴とする液晶光学素子。
1 2 . 前記透明電極が所定の電位差を発生するように電圧を供給 する電圧供給部を更に有し、
前記第 1のラビング方向と前記第 2のラビング方向のなす角度が 、 刖 己傾き角度及び刖 §己電位差に応じて、 η λ Ζ 4板として機能す るように決定されている、 請求項 1 1 に記載の液晶光学素子。
1 3 • 前記第 1 のラビング方向と前記第 2のラビング方向のなす 角度が 、 前記傾き角度、 刖記電位差及び動作温度範囲に応じて、 . η λ / 4板として機能するように決定されている、 請求項 1 2に記載 の液晶光学素子。
1 • 前記第 1 彼晶層は 、 コマ収差、 球面収差又は非点収差の補 正を行う 、 請求項 1 1 に記載の液晶光学素子'。
1 5 • fij記第 1液晶層は 、 コマ収差、 球面収差又は非点収差の補 正を行う 、 請求項 1 2 l^. pD載の液晶光学素子。
1 6 • 3枚の透明基板間に、 前記第 1液晶層及び前記第 2液晶層 が配置されている、 請求項 1 1 に記載の液晶光学素子。
1 7 • 3枚の透明基板間に、 前記第 1液晶層及び前記第 2液晶層 が配置されている、 請求項 1 2に記載の液晶光学素子。
1 8 ， 3枚の透明基板間に、 前記第 1液晶層及び前記第 2液晶層 が配置されている、 請求項 1 3に記載の液晶光学素子。
1 9 • 3枚の透明基板間に、 前記第 1液晶層及び前記第 2液晶層 が配置されている、 請求項 1 4に記載の液晶光学素子。
2 0 • 3枚の透明基板間に、 前記第 1液晶層及び前記第 2液晶層 が配置されている、 請求項 1 5に 載の液晶光学素子。
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