(57)【要約】【課題】温度や波長の変動に拘らず、対物レンズの開口数を正確に変更することができる開口制限素子を提供すること。【解決手段】正電位または負電位に帯電した遮光性を有する帯電粒子を混入する分散液と、分散液の片面に対して並設して設けられる、光束における開口制限領域に配設される第１の電極と、光束の外側領域に配設される第２の電極とを有する電気泳動素子と、液晶光学素子とを積層して配置してなり、電気泳動素子は、第１、第２の電極のそれぞれを正電極と負電極に切り替えることで、開口制限領域と光束の外側領域に帯電粒子を移動させて、光束の開口制限を行うように構成し、液晶光学素子は、可変焦点レンズ、あるいは、収差補正素子として作用させることで、有効径の変動を補正する。【選択図】図１
2008204534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ピックアップ装置に用いられる、レーザ光源から出射される光束を開口制限するための開口制限素子において、
正電位または負電位に帯電した遮光性を有する帯電粒子を混入する分散液と、当該分散液の片面に対して並設して設けられる、前記光束における開口制限領域に配設される第１の電極と、光束の外側領域に配設される第２の電極とを有する電気泳動素子と、
当該電気泳動素子を透過した光束に対して位相分布を与える液晶光学素子とを、前記光束の光軸方向に積層して配置してなり、
前記電気泳動素子は、前記第１、第２の電極のそれぞれを正電極と負電極に切り替えることで、前記開口制限領域と前記光束の外側領域に前記帯電粒子を移動させて、前記光束の開口制限を行う
ことを特徴とする開口制限素子。
【請求項２】
前記液晶光学素子は、可変焦点レンズである
ことを特徴とする請求項１に記載の開口制限素子。
【請求項３】
前記液晶光学素子は、前記光束の収差を補正するための収差補正素子である
ことを特徴とする請求項１に記載の開口制限素子。
【請求項４】
光束を発振するレーザ光源と、
前記光束を記録媒体に集光する対物レンズと、
前記記録媒体からの反射光束を受光する受光器と、
前記レーザ光源と前記対物レンズとの間の光路中に配する、請求項１から３のいずれか一項に記載の開口制限素子と、
前記電気泳動素子を制御して、前記レーザ光源から出射される前記光束に対して開口制限を行うとともに、前記受光器の受光信号に基づいて、前記液晶光学素子を制御するための開口制限素子駆動回路と、を有する
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記開口制限素子駆動回路は、前記第１の電極を正電極とするとともに前記第２の電極を負電極とする状態と、前記第１の電極を負電極とするとともに前記第２の電極を正電極とする状態とを切り替えることで、前記開口制限領域と前記光束の外側領域に前記帯電粒子を移動させて、前記電気泳動素子で前記光束の開口制限を行う
ことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記電気泳動素子は、前記分散液に対して、前記第１と第２の電極の反対側に対向電極を有し、
前記開口制限素子駆動回路は、前記帯電粒子が正電位のときは、前記第２の電極を負電極とするとともに前記対向電極を正電極とすることで、前記帯電粒子を前記第２の電極の表面に集約させて前記光束をそのまま通過させ、前記第１の電極を負電極とするとともに前記対向電極を正電極とすることで、前記帯電粒子を前記第１の電極の表面に集約させて前記光束の開口制限を行い、
前記帯電粒子が負電位のときは、前記第２の電極を正電極とするとともに前記対向電極を負電極とすることで、前記帯電粒子を前記第２の電極の表面に集約させて前記光束をそのまま通過させ、前記第１の電極を正電極とするとともに前記対向電極を負電極とすることで、前記帯電粒子を前記第１の電極の表面に集約させて前記光束の開口制限を行う
ことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮光性を有する帯電粒子を移動させることで光束の開口制御を行う電気泳動素子と液晶光学素子とを一体して形成した開口制限素子およびそれを搭載した光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対物レンズに輪体部を設け、輪体部によって一定の波長に対しては外周部の光量を干渉作用によって見かけ上消失させることによって、ＣＤとＤＶＤのように開口数の規格が異なる光記録媒体に対応可能とする光ピックアップ装置が知られている（例えば特許文献1
参照）。
【０００３】
しかしながら、特定の波長に対して干渉作用を生じさせるための輪体部を対物レンズ上に形状加工することは容易ではなく、コストアップや歩留まりの低下を招くという問題があった。また、良好に干渉作用を生じさせるための波長は決まっているので、複数の波長に対応することが難しいという問題があった。
【０００４】
また、液晶フィルタの所定の範囲を通過する光の偏光方向を選択的に偏光させ、偏光ビーム・スプリッタによって偏光方向を変化させた光（又は偏光方向を変化させなかった光）を排除するようにして、高密度ディスクと低密度ディスクから１つのピックアップによってピット情報を検出することができる装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、不要な光を排除するためには、常に偏光ビーム・スプリッタを光路内に設ける必要があり、偏光ビーム・スプリッタによって光量が減少してしまう、又は光路設計において制限を受けるという問題があった。さらに、偏光ビーム・スプリッタは高価であるので、その分装置が高価になってしてしまうという問題もあった。
【０００６】
また、液晶パネルの所定範囲に電圧を印加し、その範囲をλ／４板として動作させ、その範囲を透過した光のみを変更ビーム・スプリッタによって受光器に導く装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。このような装置では、λ／４板として動作させる範囲を選択的に変化させて、液晶パネルを通過する光の径を変化させることができるので、実質的に対物レンズの開口数を変化させることが可能となり、１つの装置でＣＤ及びＤＶＤに対応することができる。
【０００７】
しかしながら、液晶の屈折率は温度によって変化するので、正確にλ／４板として液晶パネルを動作させるには、厳密な温度制御機構が必要となり、その分構造が複雑になるという問題があった。また、液晶の屈折率は波長によって変化するため、複数の波長の光を利用することができないという問題があった。さらに、正確にλ／４旋光しなかった光がノイズとして受光器側に戻ってしまうという問題があった。
【０００８】
また、等間隔で配置された波長選択性回折格子を光路中に挿入し、第１の波長の光を波長選択性回折格子を素通りさせ、第２の波長の光の外周部を波長選択性回折格子によって光軸の外側に回折させる装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。このような装置では、第１の波長をＤＶＤ用に用い、第２の波長をＣＤ用に用いることによって、１つの対物レンズによってＤＶＤ及びＣＤに対応することができる。
【０００９】
しかしながら、正確に等間隔で配置された波長選択性回折格子の形状加工は容易ではなく、コストアップや歩留まりの低下を招くという問題があった。また、良好に回折するこ
とができる波長は決まっているが、波長は光源の周囲温度によって変動してしまうことから、常に良好な回折を行うためには、厳密な温度制御機構が必要となり、その分構造が複雑になるという問題があった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３４４７５９号公報（第４―５頁、第１−３図）
【特許文献２】特許第３０４８７６８号公報（第２−３頁、第１−５図）
【特許文献３】特許第３４７６９８９号公報（第３−５頁、第１−７図）
【特許文献４】実用新案登録第３０３６３１４号公報（第１９−２０頁、第３−５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決し、温度や波長の変動に拘らず、対物レンズの開口数を正確に変更することができる開口制限素子を提供することを目的とする。
【００１２】
また、単純な構成で、対物レンズの開口数を正確に変更することができる開口制限素子およびこの素子を備えた光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の開口制限素子および光ピックアップ装置は、基本的に下記記載の構成を採用するものである。
【００１４】
本発明に係る開口制限素子は、光ピックアップ装置に用いられる、レーザ光源から出射される光束を開口制限するための開口制限素子において、正電位または負電位に帯電した遮光性を有する帯電粒子を混入する分散液と、当該分散液の片面に対して並設して設けられる、光束における開口制限領域に配設される第１の電極と、光束の外側領域に配設される第２の電極とを有する電気泳動素子と、当該電気泳動素子を透過した光束に対して位相分布を与える液晶光学素子とを、光束の光軸方向に積層して配置してなり、電気泳動素子における第１、第２の電極のそれぞれを正電極と負電極に切り替えることで、開口制限領域と光束の外側領域に帯電粒子を移動させて、光束の開口制限を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の開口制限素子における前述した液晶光学素子は、可変焦点レンズであることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の開口制限素子における前述した液晶光学素子は、光束の収差を補正するための収差補正素子であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の光ピックアップ装置は、光束を発振するレーザ光源と、光束を記録媒体に集光する対物レンズと、記録媒体からの反射光束を受光する受光器と、レーザ光源と対物レンズとの間の光路中に配する、前述した開口制限素子と、電気泳動素子を制御して、レーザ光源から出射される光束に対して開口制限を行うとともに、受光器の受光信号に基づいて、液晶光学素子を制御するための開口制限素子駆動回路と、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の光ピックアップ装置における前述した開口制限素子駆動回路は、第１の電極を正電極とするとともに第２の電極を負電極とする状態と、第１の電極を負電極とするとともに第２の電極を正電極とする状態とを切り替えることで、開口制限領域と光束の外側領域に帯電粒子を移動させて、電気泳動素子で光束の開口制限を行うことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の光ピックアップ装置における前述した電気泳動素子は、分散液に対して、第１と第２の電極の反対側に対向電極を有し、開口制限素子駆動回路が、帯電粒子が正電位のときは、第２の電極を負電極とするとともに対向電極を正電極とすることで、帯電粒子を第２の電極の表面に集約させて光束をそのまま通過させ、第１の電極を負電極とするとともに対向電極を正電極とすることで、帯電粒子を第１の電極の表面に集約させて光束の開口制限を行い、帯電粒子が負電位のときは、第２の電極を正電極とするとともに対向電極を負電極とすることで、帯電粒子を第２の電極の表面に集約させて光束をそのまま通過させ、第１の電極を正電極とするとともに対向電極を負電極とすることで、帯電粒子を第１の電極の表面に集約させて光束の開口制限を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、可動部品を用いずに開口制限素子を用いて良好に開口制御を行うことが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下図面を参照して、本発明に係る開口制限素子およびこの素子を備えた光ピックアップ装置について説明する。まず、本発明に係る開口制限素子の構成および作用について説明する。図１は、本発明に係る開口制限素子１００の構成および作用を説明するための断面図である。
【００２２】
図１に示す様に、本発明の開口制限素子１００は、透明基板１及び透明基板２間に挟持される、正電位または負電位に帯電した遮光性の帯電粒子４と、この帯電粒子４を混入する分散液５とを有する電気泳動素子１１０と、透明基板２及び透明基板３に形成された第３、第４の電極１２、１３によって挟持される、液晶８を有する液晶光学素子１２０を有して構成される。図中の３枚の透明基板１、２および３はガラス材で構成され、シール部材６、７は樹脂から構成されている。なお、以下の説明では、この液晶光学素子１２０は、可変焦点レンズであるとして説明する。
【００２３】
また、この電気泳動素子１１０における透明基板１には、第２の有効径１６の光束内の開口制限領域に設けた第１の電極１０と、第２の有効径１６の光束の外側領域に設けられた第２の電極１１とを分散液５側の表面に形成されている。また、本図において第１、第２の電極１０、１１表面を覆って、表面を平坦化するための絶縁膜１４が形成されているが、この絶縁膜１４は無くても構わない。なお、本構成に置いては、透明基板２の透明基板１に対向する面には電極を設けていない。
【００２４】
ここで、第１〜４の電極１０〜１３の構成について説明する。図２は、電気泳動素子１１０における第１、第２の電極１０、１１の構成例を、図３は、液晶光学素子１２０の一方の電極である第３の電極１２の構成例を示している。
【００２５】
透明基板１に設ける電極パターンは、図２に示すように、第１の有効径１５と同じ内径を有し、かつ第２の有効径１６と同じあるいは第２の有効径１６よりも大きい外径幅を有する円環形状の第１の電極１０と（本図面では、第２の有効径１６と同じとした第１の電極１０を示している。）、第１の電極１０の外側に、絶縁のために微小な間隔を空けて配置した円環形状の第２の電極１１とを有する。ここでは、第１の有効径１５と第２の有効径１６との間の領域（第１の電極１０を設けた領域）を開口制限領域としている。
【００２６】
また、図１に示した透明基板２に設ける一方の電極である第３の電極１２の電極パターンは、図３に示すような同心円状の輪帯電極１２ａ〜１２ｆを有する。この輪帯電極１２ａ〜１２ｆは、図１に示した液晶光学素子１２０の液晶８に、所望の位相分布を形成し、
それにより液晶光学素子１２０に入射する光束に対して屈折率分布を与えることができる電極パターン構成とする。他方の電極である第４の電極１３は、全面にベタ電極として設けている。なお、上記構成の第３、第４の電極１２、１３の構成は入れ替えて構成しても構わない。
【００２７】
次に、本発明の開口制限素子における電気泳動素子の作用について説明する。以下の説明では、説明を簡単とするために、正電位に帯電された帯電粒子４を用いた例を挙げて説明する。図４は、開口制限素子１００における電気泳動素子１１０の動作を示す図であり、同図（ａ）は光束の開口数を制限しない場合を示しており、同図（ｂ）は光束の開口数を制限する場合を示している。
【００２８】
まず、図４（ａ）に示す様に、第１の電極１０を正電極とするとともに第２の電極１１を負電極とすることにより、正電位に帯電した帯電粒子４は第２の電極１１上に集約される。このときは、Ａ方向から入射する、第２の有効径１６を有する光束に対して何ら作用しない。
【００２９】
次に、図４（ｂ）に示す様に、第２の電極１１を正電極とするとともに第１の電極１０を負電極とすることで、第２の電極１１上に集約された帯電粒子４を、第１の電極１０表面に水平移動させることが出来る。このとき、帯電粒子４は、素子に入射する光束に対して遮光性を有する部材にて形成されているので、Ａ方向から入射する第２有効径１６の光束に対して開口制限を行い、第１の有効径１５の光束を電気泳動素子１１０から出射させる。
【００３０】
この様に、電気泳動素子１１０における第１、第２の電極１０、１１を正電極または負電極に切り替えることにより、正電位に帯電した帯電粒子４を透明基板１の主面に対して水平移動させて、Ａ方向から開口制限素子１００に入射する光束の開口制限を行うことができる。また、この電気泳動素子１１０は、分散液５に混入された帯電粒子４を所定の方向に移動させて開口制限を行うものであるので、従来の構成において問題となっていた、温度変化が発生したとしても、何ら問題なく開口制限を行うことができる。
【００３１】
なお、本発明で用いる帯電粒子４を構成する粒子としては、無機顔料粒子、有機顔料粒子、顔料、および染料から選ばれた少なくとも１種と、高分子重合体とからなる着色重合体粒子等を使用することができる。
【００３２】
上記した無機顔料粒子としては、具体的には二酸化チタン、炭酸カルシウム、アルミナホワイト、シリカ、ケイ酸カルシウム、黄色酸化鉄、チタンイエロー、モリブデートオレンジ、ビリジアン、チタンコバルトグリーン、紺青、セルリアンブルー、コバルトバイオレット、カーボンブラック、チタンブラック、銅粉、亜鉛粉等を用いることができる。そして、必要に応じて、これら無機顔料粒子を単独、あるいは２種類以上用いることができる。
【００３３】
また、有機顔料粒子としては、具体的には、ジスアゾイエロー、ベンズイミダゾロンイエロー、ナフトールレッド、パーマネントレッド、キナクリドンマゼンタ、フタロシアニングリーン、フタロシアニンブルー等を用いることができる。また必要に応じて、これらの有機顔料粒子を単独、あるいは２種類以上用いることができる。
【００３４】
前述した無機顔料粒子および有機顔料粒子は、顔料の粉砕・造粒等の公知の方法で粒子化できる。
【００３５】
但し、本発明に係る電気泳動素子１１０において、上記帯電粒子４の吸収によりＣＤや
ＤＶＤで使用される赤色レーザ光の開口制御をするには、赤色光に対して吸収特性を有する青色や黒色の粒子を使用することが肝要である。また、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤにおいて使用される青色レーザ光の開口制御をするには、青色光に対して吸収特性を有する赤色や黒色の粒子を使用することが必要である。
【００３６】
また、本発明の電気泳動素子１１０で用いる帯電粒子４を帯電させるために、重合体あるいは共重合体で被覆を行うものとして、下記一般式（１）で表せる重合体が挙げられる。
【化１】
2008204534.tif 000003
式中のＲ１は、水素原子またはメチル基を示す。Ｒ２は「―（ＣＨ２）ｘ−（ＣＦ２）ｙ−Ｂ」を示す。Ｂは水素原子またはフッ素原子を示す。ｘ、ｙは０から３０の整数を示す。但し、ＣＨ２の水素原子はフッ素原子またはＣＦ３で置換されても良く、ＣＦ２のフッ素原子はＣＦ３で置換されても良い。
【００３７】
また、重合体は分散液に対する耐溶剤性が高いので、重合体で粒子表面を被覆した帯電粒子４は高温でも化学変化せず、高温でも安定して上記分散液５中を泳動することができる。
【００３８】
また、本発明に係る電気泳動素子１１０で用いる帯電粒子４は、粒子を重合体で被覆するが、粒子表面を被覆する重合体の厚みが、１nｍ以上２００nｍ以下、さらには３nｍ以上５０nm以下であることが好ましい。被覆する厚みがこの範囲内にあれば、下地となる粒子の表面の影響が隠されるのに充分であり、かつ下地粒子の色味が保たれる。選択する重合体の構造によっては被覆した帯電粒子４の極性が増加するが、この厚さ範囲内であれば、それによって分散液５中で凝集することもない。
【００３９】
また、上記一般式（１）で表される構成単位からなる重合体で粒子を被覆する方法は、被覆する前の粒子の種類に応じて公知の被覆方法を選択することができる。具体的には、粒子を種粒子として、重合体のモノマーとシード重合させる方法、粒子表面に重合体をグラフト重合させる方法、カップリング剤によるカップリング基を介して粒子表面を重合体で被覆する方法、あるいは重合体を溶媒に溶解させた溶液で粒子表面を被覆し溶媒を除去する方法等が挙げられる。
【００４０】
帯電粒子４の平均粒形は、０．１μｍ以上７μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上３μｍ以下の範囲が望ましい。０．１μｍ未満であると、ハンドリングが低下し、７μｍを超えると開口制限領域における粒子間を通る光量が増加するからである。
【００４１】
また、本発明では、電気泳動素子１１０の開口制御方法に合わせて、粒子径、粒子成分、あるいは着色等が異なる２種類以上の帯電粒子を使用しても良い。
【００４２】
また、本発明に係る電気泳動素子１１０における透明基板１及び透明基板２間に挟持される分散液５としては、導電率の高い高絶縁性有機溶媒が使用される。具体的には、ベンゼン、エチルベンゼン、ドデジルベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン系炭化水素などの芳香族炭化水素溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン、パラフィン系炭化水素溶媒ならびにイソパラフィン系炭化水素溶媒の脂肪族炭化水素溶媒、クロロホルム、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタン、トリクロロトリフルオロエチレン、臭化エチルなどのハロゲン化炭化水素溶媒、あるいはシリコンオイル、高純度石油などが挙げられる。それらの中でも脂肪族炭化水素溶媒が好まれて使用される。これらを単独、あるいは２種以上混合して用いることができる。
【００４３】
また、本発明で用いる分散液５には、帯電粒子４の帯電を安定化させるために、ロジンエステルまたはロジン誘導体を含有するのが好ましい。使用するロジンエステルまたはロジン誘導体としては可溶するならば特に限定されないが、例えばガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、ロジン変性マレイン酸、ロジングリセリンエステル、部分水素添加ロジンメチルエステル等が挙げられる。
【００４４】
さらに、本発明で用いる分散液５には、帯電粒子４の分散安定剤あるいは壁への付着抑制剤として、分散媒に可溶する高分子樹脂を含有してもよい。具体的には、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、スチレンブタジエン共重合体、スチレンイソプレン共重合体、スチレン無水マレイン酸共重合体が挙げられる。中でも、スチレンブタジエン共重合体が好ましい。なお、分散液５に含有する上記成分を単独または２種類以上混合して用いることができる。
【００４５】
また、第１〜第４の電極１０〜１３には、パターニングが可能であり、かつ高い透明性を有するＩＴＯ（酸化インジウム錫酸化物）等の透明電極を使用するのが好ましい。
【００４６】
さらに、この第１の電極１０および第２の電極１１の表面には、図１に示す様に、絶縁膜１４を形成すると良い。絶縁層１４を設ければ、各第１、第２の電極１０、１１からの帯電粒子４への電荷注入を防ぐことができる。この絶縁膜１４に用いる材料としては、薄膜でピンホールが形成されにくいものが良い。具体的には、高い透明性を有するポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメタクリート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。なお、この絶縁膜１４は、第１、第２の電極１０、１１の電極パターンの段差部を平坦化して、帯電粒子４の平行移動をし易くするために設けているものである。したがって、この段差部の影響が少ない場合には、この絶縁膜１４を除いて電気泳動素子１１０を構成しても一向に構わない。
【００４７】
次に、本発明の開口制限素子１００を備えた光ピックアップ装置について説明する。図５に、本発明に係る開口制限素子を利用した光ピックアップ装置の概略構成の一例を示す。
【００４８】
図５に示すように、光ピックアップ装置２００は、第１の光源２１、第１のコリメータレンズ２２、第２の光源２６、第２のコリメータレンズ２７、ハーフミラー２３、偏光ビーム・スプリッタ２４、開口制限素子１００、開口制限素子駆動回路１３０、１／４λ波長板３０、対物レンズ２５、集光レンズ２８、及び受光器２９等を有している。
【００４９】
図５（ａ）は、第１の光源２１を点灯し、ＤＶＤなどの第１の記録媒体１４０を利用する場合を示している。このとき、開口制限素子駆動回路１３０は、開口制限領域に配置された第１、第２の電極１０、１１に対して、正電位または負電位に帯電している帯電粒子
を電気泳動させるための電位を供給して、帯電粒子を第２の電極１１表面に集約して、第１の光源２１からの光束４０をそのまま通過させる。
【００５０】
第１の光源２１から出射された第１のビームは、第１のコリメータレンズ２２によって、ほぼ平行光に変換され、ハーフミラー２３、偏光ビーム・スプリッタ２４及び開口制限素子１００を通過して１／４λ波長板３０に入射する。１／４λ波長板３０を通過した有効径を有する光ビームは、対物レンズ２５により第１の記録媒体１４０のトラック面上に集光される。
【００５１】
第１の記録媒体１４０から反射された光ビームは、再び対物レンズ２５、１／４λ波長板３０及び開口制限素子１００を経て、偏光ビーム・スプリッタ２４によって光路が変更され、集光レンズ２８によって受光器２９に集光される。光ビームは、第１の記録媒体１４０により反射される際に、第１の記録媒体１４０のトラック面上に記憶されているピット情報によって振幅変調されており、受光器２９は受光した光ビームを振幅変調に応じた光強度信号として出力する。この光強度信号から第１の記録媒体１４０に記録されている記録情報を読み出すことができる。
【００５２】
図５（ｂ）は、第２の光源２６を点灯し、ＣＤ等の第２の記録媒体１４１を利用する場合を示している。このとき、開口制限素子駆動回路１３０は、開口制限領域に配置された第１、第２の電極１０、１１に対して所定の電位を供給し、帯電粒子を電気泳動させて、第１の電極１０表面にこの帯電粒子を集約することで、第２の有効径１６の光ビームを第１の有効径１５の光ビームに変換して開口制御を行う。
【００５３】
第２の光源２６から出射された第２のビームは、第２のコリメータレンズ２７によって、ほぼ平行光に変換され、ハーフミラー２３、偏光ビーム・スプリッタ２４及び開口制限素子１００を通過して１／４λ波長板３０に入射する。１／４λ波長板３０を通過した有効径を有する光ビームは、対物レンズ２５により第２の記録媒体１４１のトラック面上に集光される。
【００５４】
第２の記録媒体１４１から反射された光ビームは、再び対物レンズ２５、１／４λ波長板３０及び開口制限素子１００を経て、偏光ビーム・スプリッタ２４によって光路を変更され、集光レンズ２８によって受光器２９に集光される。光ビームは、第２の記録媒体１４１により反射される際に、第２の記録媒体１４１のトラック面上に記憶されているピット情報によって振幅変調されており、受光器２９は受光した光ビームを振幅変調に応じた光強度信号として出力する。光強度信号から第２の記録媒体１４１に記録されている記録情報を読み出すことができる。
【００５５】
この様に、開口制限素子１００の第１、第２の電極１０、１１へ供給する電位を制御して、帯電粒子４を透明基板１に対して水平移動させることで、図５（ｂ）に示した第２の光源２６から出射される光ビームの外周部を帯電粒子４により吸収させ、開口制限領域を通過する光束に対して開口制限することができる。したがって、同一の対物レンズ２５を利用して、異なる厚みのＤＶＤ及びＣＤに対応することができる光ピックアップ装置２００を構成することが可能となる。なお、上述した光ピックアップ装置２００は、ＤＶＤとＣＤを例にして説明したが、これは一例であって、用いるべき開口数が異なる他の方式においても、開口制限領域１５を最適化することで対応が可能となる。
【００５６】
次に、本発明の開口制限素子１００における有効径の変動を補正する作用について説明する。図６は、電気泳動素子により開口制限を行っている光ピックアップ装置を示す状態を示している。また、図７は、本発明に係る開口制限素子における電気泳動素子の分散液に混入された帯電粒子４が、光束の中心から離れる方向に偏在した場合を示し、図８は、
帯電粒子４が光束の中心の方向へ偏在した場合を示している。
【００５７】
図６に示す様に、電気泳動素子１１０における第１の電極１０を負電極に、第２の電極１１を負電極として、開口制限領域（第１の電極１０を配した領域）の正規の位置に、帯電粒子４を集めることができれば、電気泳動素子１１０は、Ａ方向から入射する第２の有効径１６の光束を、帯電粒子４によって開口制限して第１の有効径１５の光束として出射することができる。そして、液晶光学素子１２０は、この出射光に対して何ら作用せず、１／４λ波長板３０を介して対物レンズ２５に光束を入射させて、第２の記録媒体１４１における目的の集光位置５０に、光束を結像させることができていることが判る。
【００５８】
それに対して、電気泳動素子１１０において、帯電等により正規の位置に全ての帯電粒子４が存在しない場合があり、具体的には、図７および図８に示すような帯電粒子４の偏在が起こる場合がある。図７に示す様に、帯電粒子４が光束の中心から離れる方向に偏在してしまうと、電気泳動素子１１０を透過して得られるはずの第１の有効径１５の光束は、それよりも大きな第３の有効径１７の光束となって出射してしまい、第２の記録媒体１４１における光の集光位置が、正規の集光位置５０に比べて対物レンズ２５側にずれて集光してしまうこととなる。
【００５９】
また、図８に示す様に、帯電粒子４が光束の中心の方向へ偏在してしまうと、電気泳動素子１１０を透過して得られるはずの第１の有効径１５光束は、それよりも小さな第４の有効径１８の光束となって出射してしまい、第２の記録媒体１４１における光の集光位置が、正規の集光位置５０を越えて集光してしまうこととなる。
【００６０】
そこで、これらの光束の有効径の変動を抑えるために、図５（ｂ）に示した、第２の記録媒体１４１からの反射光束を受光器２９により受光し、この受光信号に基づき開口制限素子駆動回路１３０により、液晶光学素子１２０を制御する。
【００６１】
ここで、上述した光束の有効径の変動を抑える作用について説明する。図９は、図７において液晶光学素子１２０を凹レンズとして作用させたときの集光状態を示し、図１０は、図８において液晶光学素子１２０を凸レンズとして作用させたときの集光状態を示す。なお、この液晶光学素子１２０は、液晶８に対して、図３に示した輪帯電極１２ａ〜１２ｆを有する第３の電極１２と、対向電極である第４の電極１３に電圧を供給して所望の屈折率分布を生じさせて、素子に入射する光束に対して可変焦点レンズとして機能させるものである。
【００６２】
具体的には、図９に示す様に、帯電粒子４が正規の位置よりも光束の中心から離れる方向に偏在することで発生する集光位置のずれは、液晶光学素子１２０を凹レンズとして作用させることで、正規の集光位置５０での集光を可能とする。一方、図１０に示す様に、帯電粒子４が正規の位置よりも光束の中心方向へ偏在することで発生する集光位置のずれは、液晶光学素子１２０を凸レンズとして作用させることで、正規の集光位置５０での集光を可能とする。
【００６３】
これにより、電気泳動素子１１０内で帯電粒子４の偏在が生じたとしても、第２の記録媒体１４１からの受光信号をもとに開口制限素子駆動回路１３０により、液晶光学素子１２０を制御することで、目的の第１の有効径１５を常に最適化することが可能となり、正確な開口制限を行うことができる様になる。
【００６４】
以上説明したように、本構成を採用することにより、安価で構造が簡単な開口制限素子１００でありながら、温度変化に対しての特性変動が無く、確実に複数の波長のビームに対して開口制限を可能とした光ピックアップ装置２００を提供することができる。
【００６５】
なお、上記説明では、液晶光学素子１２０を可変焦点レンズとして作用させることで、電気泳動素子１１０を出射する光束に対して補正を行う構成例および作用について説明したが、この構成に代えて、液晶光学素子１２０を収差補正素子として機能させることにより、開口制限を行うことも可能である。
【００６６】
このときの液晶光学素子１２０は、図３に示した第３の電極１２の電極パターンである輪帯電極１２ａ〜１２ｆを、球面収差を補正することができる様に（発生する球面収差をキャンセルできる電極パターンに）、各輪帯電極１２ａ〜１２ｆの幅および配置が決められた構成とする必要がある。
【００６７】
図７、図８に示した光ピックアップ装置において、集光位置５０に対物レンズ２５を透過した光束が集光しない場合には、受光器２９（図５（ｂ）参照）で受ける光強度信号は、本来あるべきピット情報によって振幅変調された信号に、球面収差が重畳した信号となってしまう。
【００６８】
そこで、この受光器２９で検出した、球面収差が重畳した光強度信号を検出した場合に、開口制限素子駆動回路１３０により液晶光学素子１２０を制御して、この球面収差を補正する様に動作させる。
【００６９】
この様に開口制限駆動回路を制御することで、液晶光学素子１２０を可変焦点レンズとして動作させたときと同様に、温度変化に対しての特性変動が無く、確実に複数の波長のビームに対して開口制限を可能とした光ピックアップ装置とすることができる。
【００７０】
次に、本発明における開口制限素子の変形例を、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明に係る開口制限素子の他の構成例および作用を説明するための図面であり、同図（ａ）は、この他の構成例で開口制限を行っていない状態を示し、図１１（ｂ）は、開口制限を行っている状態を示している。また、図１２は、図１１（ａ）、（ｂ）における対向電極２０の構成を示している。
【００７１】
図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示す様に、本変形例における開口制限素子１００は、図１に示した電気泳動素子１１０と液晶光学素子１２０を有する開口制限素子の構成に加え、第２透明基板２の表面に、第１の電極１０および第２の電極１１と対向する対向電極２０を設けて構成したものである。
【００７２】
これらの第１、第２の電極１０、１１、および対向電極２０を、先に示したと同様にして正電極または負電極に切り替えることにより、正電位に帯電した帯電粒子４を透明基板１の主面に対して水平移動させて、電気泳動素子１１０にＡ方向から入射する光束似対して開口制限を行うことができる。
【００７３】
なお、電気泳動素子１１０における第１、第２の電極１０、１１の構成は、先に示した形態（図１、図２参照）と同じであるので、ここでは、対向電極２０の形態についてのみ説明する。
【００７４】
図１１（ａ）、図１１（ｂ）および図１２に示すように、対向電極２０の内径は、第１の有効径１５（第１の電極１０の内径）と同程度とし、対向電極２０の外径は、第２の電極１１の外径と同じ、あるいはそれより大きくしている。つまり、ここに示す対向電極２０の形態は、第１の電極１０の内径と、第２の電極１１の外形と一致する円環形状の電極としている。なお、この対向電極２０は、少なくとも第１、第２の電極１０、１１と対向する位置に電極を設ければ良く、透明基板２の全面にベタ電極で設けても構わない。
【００７５】
次に、本変形例における電気泳動素子１１０の作用の一例について説明する。
まず、図１１（ａ）に示す様に、第２の有効径１６を使用する場合、対向電極２０を正電極とするとともに第２電極１１を負電極とすることにより、正電位に帯電している帯電粒子４は、第２電極１１を覆う位置に集約される。このとき、帯電粒子４は、第２の有効径１６よりも外側に配置されるので、Ａ方向から入射する第２の有効径１６を有する光束に対して何ら作用しない。なお、この状態での第１の電極１０は、正電極となっている。
【００７６】
次に、図１１（ｂ）に示す様に、対向電極２０を正電極とするとともに第１電極１０を負電極することで、正電位に帯電している帯電粒子４を、第２の電極１１上から第１電極１０を覆う位置に水平移動させることが出来る。このとき、帯電粒子４は、Ａ方向から入射する光束内に配置されることとなるので、開口制限素子１００に入射する第２の有効径１６の光束は、この帯電粒子４によって一部外周が遮光されて、第１の有効径１５を有する光束としてこの素子から出射される。なお、この状態での第２の電極１１は、正電極となっている。
【００７７】
この様に、本発明に係る電気泳動素子１１０は、透明基板２表面に、第１、第２の電極１０、１１に対向する対向電極２０が設けられ、この対向電極２０に帯電粒子４が帯電している電位に対して反対電位とした電極となる様に動作させることで、先に示した形態と同様に、電気泳動素子１１０に入射するＡ方向の光束に対して容易に開口制限を行うことが出来るだけでなく、分散液５中での第２基板２方向への帯電粒子４の浮遊を極力抑制することができる。
【００７８】
なお、上記説明では、説明を簡単とするために、正電位に帯電した帯電粒子４を用いた例について説明したが、負電位に帯電した帯電粒子４を用いた開口制限素子１００の場合は、先に説明した正電極、負電極を逆にして動作させれば良い。
【実施例１】
【００７９】
次に、本発明の開口制限素子１００の一形態について以下に説明する。
図１に示す様に、透明基板１、２、３にガラスを用い、透明基板１の表面にＩＴＯを成膜して第１、第２の電極１０、１１を作成する。必要に応じて透明基板２の一方の表面に対向電極２０（図１１（ａ）、（ｂ）および図１２を参照）を形成する。次に、透明基板１に配した第１、第２の電極１０、１１の上部に、ポリイミド層を絶縁層１４として印刷した後に、シール部材６、７を用いて透明基板２を貼り合わせ、帯電粒子４および分散液５を注入する層を作成する。同様にして、透明基板２と透明基板３とを貼り合わせ、液晶８を注入する層を作成する。
【００８０】
ＢＤとＤＶＤを用いる場合、ＢＤの開口率（ＮＡ）は０．８５であり、ＤＶＤの開口率（ＮＡ）は０．６５である。したがって、ＢＤ用の対物レンズにおいて、開口比（有効径比）が０．８５：０．６５となるように開口制限領域（本実施例の場合は、第１の電極１０を設けた領域）を定め、第１、第２の電極１０、１１を設定して、開口制限領域に入射する光束を帯電粒子４により遮断することによって光ビームの開口制限を行えば、ＢＤ用の対物レンズをＤＶＤ用の対物レンズの開口率に変換することができる。
【００８１】
但し、このとき使用可能な帯電粒子４は、赤色光に吸収特特性を有するような青色粒子または黒色粒子であることが肝要である。
【００８２】
なお、帯電粒子４を構成する粒子として、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）８５重量部と、カーボンブラック（ＣＢ、平均粒径０．０２μｍ）１５重両部からなる着色重合体粒子であり、平均粒径は１．５μｍのものを用いた。
【００８３】
次いで、先に示した一般式（１）における重合体をモノマーとしてトリフロロエチレンメタクリレートを用いて、粒子の表面に厚み２０ｎｍでグラフト重合法により表面を被覆することにより、帯電粒子４を得る。
【００８４】
次に、分散液５として脂肪族炭化水素化合物１００重量部、ロジンエステル２．５重量部、スチレンブタジエン共重合体０．８重量部を２４時間混合攪拌後、０．２μｍのＰＴＦＥ製メンブランフィルターを使って加圧濾過した液に、帯電粒子４を混合する。
【００８５】
そして帯電粒子４を含有する分散液５を、２枚の透明基板１、２を重ね合わせて形成した間隙に注入口を介して充填して電気泳動素子１１０を形成し、透明基板２、３の間隙に液晶８を注入して液晶光学素子１２０を形成することで、本発明の開口制限素子１００を作成することができる。
【実施例２】
【００８６】
次に、本発明の開口制限素子１００の他の形態について説明する。なお、ここで示す開口制限素子１００の構成は、実施例１と同様である。
【００８７】
ＢＤとＨＤ−ＤＶＤを用いる場合、ＢＤの開口率（ＮＡ）は０．８５であり、ＨＤ−ＤＶＤの開口率（ＮＡ）は０．６５である。したがって、ＢＤ用の対物レンズにおいて、開口比（有効径比）が０．８５：０．６５となるように開口制限領域（本実施例の場合は、第１の電極を設けた領域）を定め、開口制限領域に入射する光束を帯電粒子３により遮断することによって光ビームの開口制限を行えば、ＢＤ用の対物レンズをＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズの開口率に変換することができる。
【００８８】
但し、このとき使用可能な帯電粒子４は、ＢＤとＨＤ−ＤＶＤともに用いられる青色光に対して吸収特性を有する赤色粒子または黒色粒子であることが肝要である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る開口制限素子の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電気泳動素子の第１および第２の電極の形状を示す図である。
【図３】本発明に係る液晶光学素子の第３の電極の形状を示す図である。
【図４】本発明に係る開口制限素子の動作を説明するための断面図である。
【図５】本発明に係る開口制限素子を備えた光ピックアップ装置および作用を示す概略構成図である。
【図６】本発明に係る開口制限素子を備えた光ピックアップ装置の一部の拡大図であり、電気泳動素子のみを動作させたときの状態を示す図である。
【図７】本発明に係る開口制限素子を備えた光ピックアップ装置の一部の拡大図であり、電気泳動素子のみを動作させたときに生ずる問題を示す図である。
【図８】本発明に係る開口制限素子を備えた光ピックアップ装置の一部の拡大図であり、電気泳動素子のみを動作させたときに生ずる問題を示す図である。
【図９】本発明に係る開口制限素子を備えた光ピックアップ装置の一部の拡大図であり、電気泳動素子ともに液晶光学素子を動作させたときの状態を示す図である。
【図１０】本発明に係る開口制限素子を備えた光ピックアップ装置の一部の拡大図であり、電気泳動素子ともに液晶光学素子を動作させたときの状態を示す図である。
【図１１】本発明に係る開口制限素子の変形例における構成例および作用を示す図である。
【図１２】本発明に係る開口制限素子の変形例における対向電極の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１〜３  透明基板
４  帯電粒子
５  分散液
６、７  シール部材
８  液晶
１０  第１の電極
１１  第２の電極
１２  第３の電極
１３  第４の電極
１４  絶縁膜
１５  第１の有効径
１６  第２の有効径
１７  第３の有効系
１８  第４の有効系
２０  対向電極
２１  第１の光源
２２  第１のコリメータレンズ
２３  ハーフミラー
２４  偏光ビーム・スプリッタ
２５  対物レンズ
２６  第２の光源
２７  第２のコリメータレンズ
２８  集光レンズ
２９  受光器
３０  １／４λ波長板
４０、４１  光束
５０  集光位置
１００  開口制限素子
１１０  電気泳動素子
１２０  液晶光学素子
１３０  開口制限素子駆動回路
１４０  第１の記録媒体
１４１  第２の記録媒体
２００  光ピックアップ装置
【図１】
2008204534.tif 000004
【図２】
2008204534.tif 000005
【図３】
2008204534.tif 000006
【図４】
2008204534.tif 000007
【図５】
2008204534.tif 000008
【図６】
2008204534.tif 000009
【図７】
2008204534.tif 000010
【図８】
2008204534.tif 000011
【図９】
2008204534.tif 000012
【図１０】
2008204534.tif 000013
【図１１】
2008204534.tif 000014
【図１２】
2008204534.tif 000015