(57)【要約】【課題】  光情報記録媒体の複屈折補正用の液晶素子及びそれを備える光ピックアップ及び光記録及び／または再生機器を提供する。【解決手段】  電場の未印加時には液晶が垂直配向され、電場の印加時には軸対称で液晶が放射形に配向される液晶層を備え、光情報記録媒体に表れる複屈折分布に対応する位相変化の分布を生成し、印加される電場の強度によってその位相変化量を調節できることを特徴とする複屈折補正用の液晶素子及びそれを複屈折補正素子として使用する光ピックアップ及び光記録及び／または再生機器である。【選択図】      図２
2006196156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、
電場の未印加時には液晶が垂直配向され、電場の印加時には軸対称で液晶が放射形に配向されるように前記基板の間に形成された液晶層と、を備え、
前記光情報記録媒体に表れる複屈折分布に対応する位相変化の分布を生成し、印加される電場の強度によってその位相変化量を調節できることを特徴とする複屈折補正用の液晶素子。
【請求項２】
前記基板のうち、少なくとも一つは、その内側面に前記光情報記録媒体に表れる複屈折分布に対応するように軸対称の厚さ変化プロフィールを有することを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【請求項３】
前記基板のうち、少なくとも一つの厚さ変化プロフィールは、ステップ型の構造でなることを特徴とする請求項２に記載の液晶素子。
【請求項４】
前記基板のうち、少なくとも一つは、前記液晶の正常屈折率と同一、またはインデックスマッチングが可能な類似した屈折率を有する媒質からなることを特徴とする請求項２に記載の液晶素子。
【請求項５】
前記光情報記録媒体に表れる複屈折分布に対応するように、部分別に異なる電圧を前記液晶層に印加できるようにパターニングされた電極を備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【請求項６】
垂直配向が可能であるように形成され、軸対称で放射状のラビング処理を施した配向膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【請求項７】
前記配向膜は、垂直配向用のポリイミドから形成されるか、またはＳｉＯ蒸着方式により形成されることを特徴とする請求項６に記載の液晶素子。
【請求項８】
前記液晶は、負の符号の誘電率異方性を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【請求項９】
光源と、前記光源から出射された光を集束させて、光情報記録媒体に光スポットとして結ばせる対物レンズと、前記光情報記録媒体で反射された光を受光して、情報信号及び／または誤差信号を検出するための光検出器と、前記光情報記録媒体の複屈折を補正するための補正素子と、を備え、
前記補正素子は、請求項１ないし請求項８のうち、何れか一項に記載の液晶素子を備えることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１０】
前記光源側から入射される光の偏光を変化させる波長板をさらに備え、
前記補正素子は、前記波長板と対物レンズとの間に位置することを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
前記波長板は、前記光源から出射された光の波長に対して１／４波長板を備え、前記補正素子に入射される有効光が円偏光となることを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
光情報記録媒体の半径方向に移動自在に設置されて、光情報記録媒体に／から情報を記録及び／または再生する光ピックアップ、及びこの光ピックアップを制御するための制御部を備える光記録及び／または再生機器において、
前記光ピックアップは、請求項９に記載の光ピックアップを備えることを特徴とする光記録及び／または再生機器。
【請求項１３】
前記光ピックアップは、前記光源側から入射される光の偏光を変化させる波長板をさらに備え、
前記補正素子は、前記波長板と対物レンズとの間に位置することを特徴とする請求項１２に記載の光記録及び／または再生機器。
【請求項１４】
前記波長板は、前記光源から出射された光の波長に対して１／４波長板を備え、前記補正素子に入射される有効光を円偏光とすることを特徴とする請求項１３に記載の光記録及び／または再生機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録及び／または再生機器分野に係り、より詳細には、光情報記録媒体の複屈折補正用の液晶素子及びそれを備える光ピックアップ及び光記録及び／または再生機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を利用して情報が記録及び／または再生される光ディスクのような光情報記録媒体の基板は、一般的に、ポリカーボネートから形成される。このようなポリカーボネート基板は、平面内及び垂直方向の複屈折を持っており、垂直方向の複屈折が平面内の複屈折より再生／記録性能にさらに大きな影響を与える。その理由は、光が光情報記録媒体に集光されて情報面に光スポットを形成する場合、中心の光線に比べて周辺光線がさらに大きな角度をなして光情報記録媒体の内部にある情報面に集光されるが、このように角度が大きくなれば、垂直方向の複屈折の影響をさらに多く受けるためである。
【０００３】
図１は、光が光ディスク１に集光されて光スポットを形成する時、入射光線の位置による垂直方向の複屈折の影響を受ける程度を示す。図１で実線で表示された両方向矢印は、光の偏光方向を表し、点線で表示された両方向矢印は、各光線が受ける垂直方向の複屈折影響の大きさを表す。垂直方向の複屈折の影響の大きさは、偏光の垂直方向の複屈折の方向に射影させた成分に該当する。
【０００４】
図１に示すように、周辺光線が中心光線に比べてさらに大きな角度をなすため、垂直方向の複屈折の影響をさらに大きく受ける。これにより集光光スポットが大きくなり、単位面積当たりの光強度も小さくなる。このような集光光スポットの増加及び光強度の変化は、信号記録／再生に影響を与える。
【０００５】
したがって、このように信号記録／再生に影響を与える複屈折の影響は、光学的な方法で補償が必要である。
【０００６】
従来には、このような複屈折の影響を補正するために、放射状に、そして半径別に異なる位相を有する複数の位相領域が存在するようにパターニングされた波長板を製作する技術が提案された。ところが、このような波長板は、その位相の大きさが固定されているため、光情報記録媒体ごとに異なる複屈折の量を補償し難い。
【特許文献１】日本特開２０００−０９９９８６号公報
【特許文献２】韓国特開２００２−０５５４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであって、光情報記録媒体によって変わる複屈折を能動的に補正できる複屈折補正用の液晶素子及びそれを備える光ピックアップ及び光記録及び／または再生機器を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明に係る複屈折補正用の液晶素子は、電場の未印加時には液晶が垂直配向され、電場の印加時には軸対称で液晶が放射形に配向されるように前記基板の間に形成された液晶層と、を備え、前記光情報記録媒体に表れる複屈折分布に対応する位相変化の分布を生成し、印加される電場の強度によってその位相変化量を調節できることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一特徴によれば、前記液晶素子は、その内側面に前記光情報記録媒体に表れる複屈折分布に対応するように軸対称の厚さ変化プロフィールを有する基板を使用できる。
【００１０】
この時、前記基板の厚さ変化プロフィールは、ステップ型の構造に形成され得る。
【００１１】
また、前記基板は、前記液晶の正常屈折率と同一、またはインデックスマッチングが可能な類似した屈折率を有する媒質からなることが好ましい。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、前記液晶素子は、前記光情報記録媒体に表れる複屈折分布に対応するように、部分別に異なる電圧を前記液晶層に印加できるようにパターニングされた電極を備え得る。
【００１３】
一方、前記液晶素子は、垂直配向が可能であるように形成され、軸対称で放射状のラビング処理を施した配向膜を備えうる。
【００１４】
前記配向膜は、垂直配向用のポリイミドから形成されるか、またはＳｉＯ蒸着方式により形成されうる。
【００１５】
前記液晶は、負の符号の誘電率異方性を有することが好ましい。
【００１６】
前記目的を達成するための本発明に係る光ピックアップは、光源と、前記光源から出射された光を集束させて、光情報記録媒体に光スポットとして結ばせる対物レンズと、前記光情報記録媒体で反射された光を受光して、情報信号及び／または誤差信号を検出するための光検出器と、前記光情報記録媒体の複屈折を補正するための補正素子と、を備え、前記補正素子は、前記特徴点のうち、何れか一つを有する液晶素子を備えることを特徴とする。
【００１７】
前記光ピックアップは、前記光源側から入射される光の偏光を変化させる波長板をさらに備え、前記補正素子は、前記波長板と対物レンズとの間に位置できる。
【００１８】
前記波長板は、前記光源から出射された光の波長に対して１／４波長板を備え、前記補正素子に入射される有効光を円偏光とすることが好ましい。
【００１９】
前記目的を達成するために、本発明は、光情報記録媒体の半径方向に移動自在に設置されて、光情報記録媒体に／から情報を記録及び／または再生する光ピックアップ、及びこの光ピックアップを制御するための制御部を備える光記録及び／または再生機器において、前記光ピックアップは、前記の特徴点のうち、何れか一つを有する光ピックアップを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る複屈折補正用の液晶素子によれば、光情報記録媒体によって変わる複屈折の量を能動的に補償できるため、複屈折に起因して集光光スポットが大きくなるか、または単位面積当たり光強度も小さくならず、これにより良好な記録／再生が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付された図面を参照して、本発明に係る複屈折補正用の液晶素子及びそれを備える光ピックアップ及び光記録及び／または再生機器の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
図２は、複屈折補正素子であって、本発明に係る液晶素子を備えた光ピックアップの光学的構成の一例を概略的に示す。
【００２３】
図２に示すように、本発明に係る光ピックアップは、光源１０と、光源１０から出射された光を集束させて光情報記録媒体、例えば、光ディスク１に光スポットに結ばせる対物レンズ３０と、光ディスク１の複屈折を補償するための複屈折補正素子１９と、光ディスク１で反射された光を受光して、情報信号及び／または誤差信号を検出する光検出器４０とを備えて構成される。また、本発明に係る光ピックアップは、前記光源１０から出射されて前記補正素子１９に進む有効光を円偏光にする波長板１７をさらに備えることが好ましい。また、本発明に係る光ピックアップは、記録光学系での高効率要求を満足できるように、入射光の進行経路を偏光によって変換するための偏光依存性の光路変換器、例えば、偏光ビームスプリッタ１４をさらに備えることが好ましい。
【００２４】
図２で参照番号１２は、３ビーム法や差動プッシュプル法等によりトラッキングエラー信号を検出するように、光源１０から出射される光を分岐するグレーティング、参照番号１６は、光源１０から発散光形態に出射された光を平行光に変えて、対物レンズ３０に入射させるコリメーティングレンズ、参照番号１５は、非点収差法によりフォーカスエラー信号を検出できるように非点収差を発生させる非点収差レンズである。また、参照番号１８は、光の進行経路を屈折させるための反射ミラーである。
【００２５】
前記光源１０は、青色波長領域の光、すなわち、４０５ｎｍ波長の光を出射することが好ましい。
【００２６】
前記対物レンズ３０は、高密度の光ディスク、例えば、ＨＤ  ＤＶＤ規格を満足する高開口数、すなわち、約０．６５の開口数を有することが好ましい。
【００２７】
前記のように、前記光源１０が青色波長領域の光を出射し、前記対物レンズ３０が０．６５の開口数を有する場合、本発明に係る光ピックアップは、高密度の光ディスク、特に、ＨＤＤＶＤ規格の光ディスクを記録及び／または再生できる。
【００２８】
ここで、前記光源１０の波長及び対物レンズ３０の開口数は多様に変形されうる。また、本発明に係る光ピックアップの光学的な構成は多様に変形されうる。
【００２９】
例えば、本発明に係る光ピックアップが片面に複数の記録層を有するＤＶＤを記録及び／または再生できるように、光源１０は、ＤＶＤに適した赤色波長領域、例えば、６５０ｎｍ波長の光を出射し、前記対物レンズ３０は、ＤＶＤに適した開口数、例えば、０．６または０．６５の開口数を有するように設けられても良い。
【００３０】
また、本発明に係る光ピックアップは、ＢＤ（ブルーレイディスク）、ＨＤＤＶＤ及びＤＶＤを互換採用できるように、前記光源１０として複数の波長、例えば、高密度の光ディスクに適した青色波長及びＤＶＤに適した赤色波長の光を出射する光源モジュールを備え、前記対物レンズ３０をＢＤ規格及びＤＶＤ規格に適した有効開口数を達成できるように構成するか、または有効開口数を調節するための別途の部材をさらに備え得る。
【００３１】
また、本発明に係る光ピックアップは、図２に示す光学的な構成としては、高密度の光ディスクを記録及び／または再生し、ＤＶＤ及び／またはＣＤを記録及び／または再生するための付加的な光学的構成をさらに備えても良い。
【００３２】
また、前記光源１０及び対物レンズ３０は、本発明に係る光ピックアップがＤＶＤ及びＣＤを互換して記録及び／または再生するように設けられても良い。
【００３３】
一方、前記偏光依存性の光路変換器は、光源１０側から入射される光は対物レンズ３０側に向わせ、光ディスク１で反射された光は、光検出器４０側に向わせる。図２では、前記偏光依存性の光路変換器として入射光を偏光によって選択的に透過または反射させる偏光ビームスプリッタ１４を備えた例を示す。代案として、前記偏光依存性の光路変換器としては、例えば、光源１０から出射された一偏光の光は、そのまま透過させ、光ディスク１で反射されて入射される他の偏光の光は、＋１次または−１次で回折させるようになった偏光ホログラム素子を備えても良い。
【００３４】
前記波長板１７は、前記光源から出射された光の波長に対して１／４波長板であることが好ましい。
【００３５】
この場合、光源１０側から前記偏光ビームスプリッタ１４に入射される一直線偏光、例えば、ｐ偏光の光は、この偏光ビームスプリッタ１４の鏡面を透過し、前記波長板１７を経つつ一円偏光、例えば、右円偏光の光に変わって、光ディスク１側に進む。この一円偏光の光は、光ディスク１で反射されつつ、他の円偏光、例えば、左円偏光の光となり、波長板１７を再び経つつ他の直線偏光、例えば、ｓ偏光の光となる。この他の直線偏光の光は、偏光ビームスプリッタ１４の鏡面で反射されて光検出器４０側に向う。
【００３６】
前記補正素子１９は、光ディスク１の複屈折、特に、その厚さ方向に表れる垂直方向の複屈折を補正するためのものである。前記補正素子１９としては、図３Ａないし図７を参照として、以下で説明するような本発明に係る複屈折補正用の液晶素子２０または２０’を備え得る。
【００３７】
本発明に係る液晶素子２０または２０’は、電場の未印加時には、液晶層の液晶が垂直配向され、電場の印加時には、軸対称で前記液晶が放射状に配向されるように構成される。そして、この液晶素子２０または２０’は、光ディスク１に表れる複屈折分布に対応する位相変化分布を生成し、また液晶層に印加される電場の強度によってその位相変化の分布を調節できる。このような液晶素子２０または２０’を使用すれば、光ディスク１によって変わる複屈折を能動的に補正できる。
【００３８】
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明に係る液晶素子２０の一実施形態を概略的に示す図面であって、図３Ａは、電場オフ状態、図３Ｂは、電場オン状態での一対の基板間の液晶層の液晶配列を示す。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ図３Ａ及び図３Ｂでの液晶配列を示す平面図である。
【００３９】
図３Ａないし図４Ｂに示すように、本発明の一実施形態に係る液晶素子２０は、その内側面に光ディスクに表れる複屈折分布、より好ましくは、特定のフォーマットの光ディスクの平均的な複屈折分布に対応するように、軸対称の厚さ変化プロフィールを有する基板を使用する。このような軸対称の厚さ変化プロフィールを有する基板を複屈折の補正に使用できる理由は、光ディスク１に光スポットとして集光される入射光線の位置による垂直方向の複屈折の影響を受ける程度が概略的に軸対称であるためである。
【００４０】
前記基板の厚さ変化プロフィールは、図３Ａ及び図３Ｂに例示したように、軸対称のステップ型の構造に形成されうる。これは、光ディスク１に光スポットが集光中に表される複屈折の形態がほぼＲ２の形態、すなわち、半径の自乗に比例する形態で表れるため、基板をこれに対応するように楕円形または放物型のステップ型構造に形成すれば、光ディスク１で表れる複屈折を補正できる。
【００４１】
このような基板の使用により基準となる光ディスクの平均的な複屈折分布を補正できる位相変化の分布を形成できる。そして、このような基準となる光ディスクに表れ得る平均的な複屈折分布と異なる複屈折分布を表す光ディスクが使用される場合には、液晶に印加される電圧を調整して、液晶層で位相変化の分布を調節して複屈折を補正する。
【００４２】
より具体的に、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本発明の一実施形態に係る液晶素子２０は、第１基板２１及び第２基板２９と、前記第１基板２１及び第２基板２９の内側面に形成された第１電極２２及び第２電極２７と、前記第１基板２１と第２基板２９との間に満たされた液晶層２５と、前記第１電極２２及び第２電極２７と液晶層２５との間にそれぞれ位置する第１配向膜２３及び第２配向膜２６を備えて構成される。
【００４３】
前記第１基板２１としては、特定のフォーマットを有する光ディスクの平均複屈折分布に対応するように軸対称の厚さ変化プロフィールを有する基板を使用でき、前記第２基板２９としては、平坦な基板を使用できる。例えば、前記第１基板２１の内側面には、補正しようとする平均的な複屈折分布と同じく軸対称の厚さの高低分布が、例えば、軸対称のステップ型の構造が形成されうる。
【００４４】
一方、前記第１基板２１の内側面上に第１電極２２及び第１配向膜２３が形成される。第２基板２９の内側面上に第２電極２７及び第２配向膜２６が形成される。
【００４５】
前記第１基板２１は、液晶層の液晶の正常屈折率と同一またはインデックスマッチングの可能な類似した屈折率を有する媒質からなることが好ましい。
【００４６】
前記液晶層２５は、電場の未印加時には、その液晶が図３Ａ及び図４Ａのように垂直配列され、電場の印加時には、図３Ｂ及び図４Ｂのように軸対称で液晶が放射形に配列される。
【００４７】
このために、前記第１配向膜２３及び第２配向膜２６は、液晶を垂直配向させるように形成され、図５に例示したように、軸対称で放射状のラビング処理を施したものが好ましい。図５は、軸対称で放射状のラビング処理構造の例を概略的に示す図面である。
【００４８】
前記第１配向膜２３及び第２配向膜２６を垂直配向用のポリイミドから形成するか、またはＳｉＯ蒸着方式により形成できる。ＳｉＯ蒸着方式は、配向膜を形成する物質を基板に蒸着時に、基板上に特定角度で分子配列されるように形成する蒸着方式を言う。
【００４９】
このように、第１配向膜２３及び第２配向膜２６が垂直配向膜となるように形成した後、その第１配向膜２３及び第２配向膜２６に軸対称を有するように放射状のラビング処理を施す。これにより、液晶層の液晶は、電場の未印加時には液晶方向子２５ａが図３Ａ及び図４Ａのように垂直配向状態を有し、電場の印加時には、液晶方向子２５ａが図３Ｂ及び図４Ｂのように、第１基板２１及び第２基板２９と平行し、かつ軸対称を有する方向に配列される。
【００５０】
前記のような液晶配向状態が得られるように、前記液晶層２５には垂直配向可能な専用液晶として負の符号の誘電率異方性を有する液晶を使用することが好ましい。前記液晶層は、例えば、負の符号の誘電率異方性を有するネマチック液晶からなりうる。
【００５１】
負の符号の誘電率異方性を有する液晶は、電場の印加時に電場に垂直方向に動く。したがって、このような液晶に電場を印加すれば、液晶が基板に平行な状態で横になるが、この時、配向膜に何らの事前処理もなければ、液晶はランダムに横になる。しかし、配向膜にあらかじめ放射状にラビング処理を軽く施して置けば、液晶はそのラビングされた方向に、すなわち、放射状に整列された状態で横になるため、液晶層２５に電場を印加することによって複屈折の補正に寄与できる所望の分布の位相変化が得られる。
【００５２】
前記のような液晶としては、例えば、Ｍｅｒｃｋ社のＭＡＴ−０３−４２７（△ε＝−３．９，ｎｅ＝１．６７３３，ｎｏ＝１．５０２４，△ｎ＝０．１７０９）のような高い光学的異方性を有する垂直配向モード用の液晶を使用できる。ここで、△εは、誘電率異方性、ｎｅは、異常屈折率、ｎｏは、正常屈折率、△ｎは、異常屈折率と正常屈折率との差である。
【００５３】
この場合、基板、特に、前記第１基板２１の材料としては、例えば、液晶の正常屈折率と同じｎｇ＝ｎｏ＝１．５の値を有し、約４００ｎｍないし４１８ｎｍの波長範囲で吸収率が最小である材料、例えば、ガラス材料を選択できる。前記第１基板２１は、選択されたガラス材料をあらかじめ計算された所定フォーマットの光ディスクの平均的な屈折率の分布に該当する厚さ変化プロフィールを有するように形状加工して得られ得る。ここで、前記第１基板２１の材料は、前記液晶の正常屈折率と同じであるか、またはインデックスマッチングが可能な範囲内で正常屈折率と類似した屈折率を有するガラス材料でありうる。第２基板２９の材料としても、第１基板２１と同じ材料を選択できる。もちろん、第２基板２９は、第１基板２１のように形状加工する必要はない。
【００５４】
選択されたガラス上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）のような透明電極をコーティングして、前記第１電極２２または第２電極２７として使用する。
【００５５】
液晶分子の配向は、一般的な均質型のポリイミド配向剤をスピンコーティングしてラビングする方式で行われ得る。したがって、前記第１配向膜２３及び第２配向膜２６は、ポリイミド配向剤としてＪＳＲ社製の垂直配向剤ＪＡＬＳ１Ｈ６５９のような材料を利用してスピンコーティングして形成するか、またはＳｉＯ蒸着方式で形成できる。
【００５６】
ここで、前記液晶素子２０は、第１基板２１及び第２基板２９のそれぞれの厚さ変化分布の組み合わせが所望のセルギャップ分布をなすように、第１基板２１及び第２基板２９をそれぞれ形状加工する方式で製作しても良い。
【００５７】
前記のような本発明の一実施形態に係る液晶素子２０は、光ディスクによって異なって表れる複屈折、特に、垂直方向の複屈折を補償するように、基板の屈曲を利用した厚さ変化分布及び液晶に印加される電圧の調整で補償する方式を採択した構造を有する。この時、液晶の動作は、電場の未印加時には垂直配向状態であり、電場の印加時には水平方向の放射形の配向状態である。
【００５８】
基板の屈曲を利用した厚さの変化は、特定フォーマットの光ディスクで表れ得る複屈折分布の平均値に対応するように形成し、この平均的な複屈折分布と異なる分布の光ディスクに対しては、液晶に印加される電圧を調整して前記液晶素子２０での全体的な位相変化分布をその複屈折分布と一致させて補償する。
【００５９】
前記第１電極２２及び第２電極２７を介して、前記第１基板２１と第２基板２９との間に所定フォーマットの光ディスクの平均的な複屈折分布に対応する位相変化分布を形成できるように所定大きさの電圧（Ｖ）を印加した場合、液晶層２５に印加される電場（Ｅ＝Ｖ／ｄ）の大きさ分布は、平均的な複屈折分布に対応する。ここで、平均的な複屈折分布に対応する電場の大きさ分布が得られる理由は、第１基板２１が平均的な複屈折分布を補正できる厚さ変化プロフィールを有するため、第１基板２１の厚さ変化に対応するように、位置によって第１電極２２と第２電極２７との間隔が異なるが、電場の大きさは、電極間の間隔ｄに反比例するためである。
【００６０】
液晶分子も、このような電場の大きさ分布に相応して配列が変化されるため、入射光ビームに対して光ディスクの平均的な複屈折分布に対応する平均位相変化分布を付与することが可能であり、これにより複屈折の補正が可能となる。光ディスクが平均的な複屈折分布と異なる複屈折分布を有する場合、第１電極２２及び第２電極２７を介して印加される電圧が調整され、これにより液晶層２５に印加される電場の大きさ分布が変化されて、液晶分子の配列を変化させ、これにより入射光ビームに光ディスクの複屈折分布に対応する位相変化分布が付与されて、複屈折が補正される。すなわち、本発明の一実施形態に係る液晶素子２０によれば、光ディスクによって変わる複屈折を能動的に補正できる。
【００６１】
一方、本発明の一実施形態に係る液晶素子２０で、第１電極２２及び第２電極２７は単純に透明電極、例えば、ＩＴＯ電極を第１基板２１及び第２基板２９の全体にコーティングして形成されうる。これは、複屈折補正の大部分は、基板厚さ変化プロフィールを利用して行われ、液晶層によっては、相対的に微小な複屈折の補正が行われるためである。
【００６２】
このように、本発明の一実施形態に係る液晶素子２０では、第１電極２２及び第２電極２７を単純にコーティングして形成することが可能であるため、ＩＴＯ電極パターニング及び金属電極蒸着の必要性をなくし得る。したがって、電極製造方法が非常に単純であり、工程プロセスを大きく単純化して製造コストを大きく減らし得る。また、ＩＴＯ分割電極の形成及び金属電極の添加による透過率及び補正効果の低下を防止でき、駆動のために必要なリード線の数が２個に減り、相対的に駆動及び配線方法も非常に単純となる。
【００６３】
したがって、このような本発明の一実施形態に係る液晶素子２０は、光ピックアップの小型化及び軽量化、低コスト化に寄与できる。
【００６４】
図６は、本発明の他の実施形態に係る液晶素子２０’を概略的に示す断面図であって、図７は、図６の電極のパターン構造を概略的に示す平面図である。ここで、前記実施形態と実質的に同じ部材は、同一参照符号を使用してその反復的な説明を省略する。
【００６５】
図６及び図７に示すように、本発明に係る光ピックアップに複屈折補正のための補正素子１９として使用される液晶素子２０’は、基板の屈曲による厚さの変化を利用する代わりに、光ディスク１に表れる複屈折分布に対応するように、部分別に異なる電場を液晶層２５に印加できるようにパターニングされた電極を使用しても良い。図６は、液晶層２５に電場が印加されていない状態を示す図面であって、液晶層２５に電場が印加される場合、液晶分子配列は、図３Ｂ及び図４Ｂのように変わる。
【００６６】
より具体的に、本発明の他の実施形態に係る液晶素子２０’は、第１基板２１’及び第２基板２９’と、第１電極２２’及び第２電極２７’とを備える。図６に示すように、前記第１基板２１’と第２基板２９’ともフラットである。第１電極２２’及び第２電極２７’のうち、少なくとも何れか一つの電極は、図７に例示したように、光ディスク１の複屈折分布に対応するように楕円形または放物型のステップ型構造の位相変化分布が得られるようにパターニングした構成を有する。例えば、前記第１電極２２’は、図７のようにパターニングされ、第２電極２７’は、第２基板２９’の全面にかけて均一に形成されても良い。
【００６７】
本発明の他の実施形態に係る液晶素子２０’は、第１基板２１’及び第２基板２９’が何れもフラットな構造であり、第１電極２２’及び第２電極２７’のうち、少なくとも何れか一つの電極が図７のようにパターニングされた点を除いては、残りの構成は、実質的に本発明の一実施形態に係る液晶素子２０と同じである。ここで、第１基板２１’及び第２基板２９’、第１電極２２’及び第２電極２７’は、それぞれ図３Ａ及び図３Ｂでの第１基板２１及び第２基板２９、第１電極２２及び第２電極２７と同じ材質から形成されうる。
【００６８】
図７では、電極２２’及び／または２７’が同軸上の同心円をなす複数の環形電極領域３５にパターニングされた例を示す。この時、各環形電極領域３５の幅は、光ディスク１の平均的な複屈折分布を考慮して決定される。この複数の環形電極領域３５にそれぞれ異なる電圧を加えることによって、その環形電極領域３５に対応するように位置した液晶分子の配列が変わり、これにより、光ディスク１の複屈折分布に対応する位相変化分布を形成して複屈折を補正できる。
【００６９】
ここで、電極を複数の環形電極領域３５にパターニングして複屈折補正に使用できる理由は、光ディスク１に光スポットとして集光される入射光線の位置による垂直方向の複屈折の影響を受ける程度が概略的に軸対称であるためである。
【００７０】
図７では、電極２２’及び／または２７’が同軸上の同心円をなす複数の環形電極領域３５にパターニングされた例を示すが、前記電極２２’及び／または２７’は、その複数の環形電極領域３５のそれぞれがさらに複数のセクターに分割されて、さらに細密に複屈折分布に対応する位相変化の分布を形成するように設けられても良い。
【００７１】
前記のような複屈折補正用の液晶素子２０または２０’を使用する補正素子１９は、円偏光である領域で位相差を付与できるように、波長板１７と対物レンズとの間に位置することが好ましい。この場合、一つの補正素子１９のみでも、偏光依存性を克服してあらゆる往復光に対して複屈折の補正効果が得られる。
【００７２】
図８は、本発明に係る光ピックアップを採用した光記録及び／または再生機器の構成を概略的に示す図面である。
【００７３】
図８に示すように、光記録及び／または再生機器は、光情報記録媒体である光ディスク１を回転させるためのスピンドルモーター４５５と、前記光ディスク１の半径方向に移動自在に設置されて、光ディスクに／から情報を記録及び／または再生する光ピックアップ４５０と、スピンドルモーター４５５及び光ピックアップ４５０を駆動するための駆動部４５７と、光ピックアップ４５０のフォーカス及びトラッキングサーボなどを制御するための制御部４５９とを備える。ここで、参照番号４５２は、ターンテーブル、４５３は、光ディスク１をチャッキングするためのクランプを示す。
【００７４】
光ピックアップ４５０は、前記のような本発明に係る光ピックアップ光学系の構造を有する。
【００７５】
光ディスク１から反射された光は、光ピックアップ４５０に設けられた光検出器を介して検出され、光電変換されて電気的信号に変わり、この電気的信号は、駆動部４５７を介して制御部４５９に入力される。前記駆動部４５７は、スピンドルモーター４５５の回転速度を制御し、入力された信号を増幅させ、光ピックアップ４５０を駆動する。前記制御部４５９は、駆動部４５７から入力された信号に基づいて調節されたフォーカスサーボ及びトラッキングサーボ命令をさらに駆動部４５７に送り、光ピックアップ４５０のフォーカシング及びトラッキング動作を具現させる。
【００７６】
このような本発明に係る光ピックアップを採用した光記録及び／または再生機器では、光ディスク１の記録及び／または再生時、前記の液晶素子２０または２０’を使用する補正素子１９に電圧を印加して、前記光ディスク１の複屈折、特に、垂直方向の複屈折分布に対応する位相変化分布を発生させることによって、光ディスク１の複屈折を補正するため、複屈折に起因して集光光スポットが大きくなるか、または単位面積当たり光強度も小さくならない。したがって、光ディスク１の複屈折が信号の記録／再生に影響を与えない。
【００７７】
以上では、本願発明は、例示的な実施形態を参照に説明及び図示されたが、本発明の技術的な思想び範囲内で多様に変形され得るということは、当業者は十分に理解できるであろう。例えば、液晶素子が図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ及び図６と関連して説明された方式で利用されるかぎり、光ピックアップでの構成要素の他の配列が利用されうる。付加的に、光記録及び／または再生機器の構成要素は、図８とは異なる構成を有しても良い。したがって、本発明は、前記の多様な例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明は、特許請求の範囲内に含まれるあらゆる実施形態を含む。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、光ディスクのような光情報記録媒体の関連技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】光が光ディスクに集光されて光スポットを形成する時、入射光線の位置による垂直方向の複屈折の影響を受ける程度を示す図である。
【図２】複屈折補正素子として本発明に係る液晶素子を備えた光ピックアップの光学的な構成の一例を概略的に示す図である。
【図３Ａ】本発明に係る液晶素子の一実施形態を概略的に示す図面であって、電場オフ状態での液晶層の液晶配列を示す図である。
【図３Ｂ】本発明に係る液晶素子の一実施形態を概略的に示す図面であって、電場オン状態での液晶層の液晶配列を示す図である。
【図４Ａ】図３Ａでの液晶配列を示す平面図である。
【図４Ｂ】図３Ｂでの液晶配列を示す平面図である。
【図５】軸対称で放射状のラビング処理構造の例を概略的に示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る液晶素子を概略的に示す断面図である。
【図７】図６の電極のパターン構造を概略的に示す平面図である。
【図８】本発明に係る光ピックアップを採用した光記録及び／または再生機器の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１        光ディスク
１０      光源
１２      グレーティング
１４      偏光ビームスプリッタ
１５      非点収差レンズ
１６      コリメーティングレンズ
１７      波長板
１８      反射ミラー
１９      複屈折補正素子
３０      対物レンズ
４０      光検出器
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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