(57)【要約】【課題】波長の異なる複数の光ビームに対応し、収差補正手段と温度に対して安定な特性を有するｎλ／４波長板の機能を一体化して備えた光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】レーザ光源３と、偏光ビームスプリッタ６と、対物レンズ７と、液晶光学素子１０と、この液晶光学素子１０に制御電圧Ｐ４、Ｐ５ｔを印加する液晶制御手段４０を備え、液晶光学素子１０は、収差補正を行うための第１の液晶セル１１と、波長の異なる複数の入射光に対応するｎλ／４波長板として機能する第２の液晶セル１２とを一体化すると共に、第１の液晶セル１１と第２の液晶セル１２とに同一の液晶材料を注入して構成した複合液晶セルであり、液晶制御手段４０は、第２の液晶セル１２を温度補償するための温度補償回路４２を備える構成とした。【選択図】図１
2007310934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波長の光ビームを出射するレーザ光源と、
前記光ビームを光ディスクに集光するための対物レンズと、
前記レーザ光源と前記対物レンズとの間に配した液晶光学素子と、
当該液晶光学素子に制御電圧を印加する液晶制御手段と、を備え、
前記液晶光学素子は、収差補正を行うための第１の液晶セルと、波長の異なる複数の入射光に対応するｎλ／４波長板として機能する第２の液晶セルとを一体化すると共に、前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルとに同一の液晶材料を注入して構成した複合液晶セルであり、
前記液晶制御手段は、前記第２の液晶セルを温度補償するための温度補償手段を含み、当該温度補償手段により温度補償された制御電圧を前記液晶光学素子に供給する
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記レーザ光源で使用する波長は、略６５０ｎｍと略７８０ｎｍであり、
前記液晶制御手段は、前記温度補償手段による各温度に対応する３λ／４の位相量となる制御電圧を前記第２の液晶セルへ供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記レーザ光源で使用する波長は、略６５０ｎｍと略７８０ｎｍと略４０５ｎｍであり、
前記レーザ光源で略６５０ｎｍと略７８０ｎｍの波長の光ビームを使用するときの、前記第２の液晶セルで形成する位相量は、３λ／４であり、
前記レーザ光源で略４０５ｎｍの波長の光ビームを使用するときの、前記第２の液晶セルで形成する位相量は、５λ／４である
ことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルのラビング方向が略４５度ずれていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記温度補償手段は、少なくとも１つのサーミスタを含むことを特徴とする請求項１から３の何れか一項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、ＤＶＤなどの情報記録媒体に情報の再生又は記録を行う光ディスク装置に搭載される収差補正機能とｎλ／４波長板（ｎ＝１、３、５、７…）として機能する液晶光学素子を備えた光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＤＶＤ等の光ディスクの再生又は記録を行う光ディスク装置に搭載される光ピックアップ装置は、種々の要因により発生する波面収差の影響を受けて性能が劣化することが問題となっている。例えば、波面収差には光ディスクのチルト角等に起因するコマ収差や、光ディスクのカバー層の厚み誤差や情報記録面の多層化に伴う球面収差などがあり、また、光学系に起因する非点収差も存在する。また、今後の光ピックアップ装置は、１台で低密度の光ディスク（例えばＣＤ）から高密度の光ディスク（例えばＢｌｕ−ｒａｙディスク）の再生又は記録を行うことが要求されており、それぞれの光ディスクに合った複数の波長の光ビームを出射する光源が必要となる。このため、複数のレーザ光源を備え、複数の波長の収差補正とλ／４波長板を備えた光ピックアップ装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、従来の光ピックアップ装置として開示されている特許文献１の概要を図面に基づいて説明する。図１９は従来の光ピックアップ装置の概略を模式的に示す構成図である。図１９において、１００は従来の光ピックアップ装置である。１０１と１０２は、それぞれ異なる波長のレーザ光源であり、コリメータレンズ１０３、１０４は、レーザ光源１０１、１０２から出射される光を平行光に変換する。また、二つの偏光ビームスプリッタ１０５、１０６は、レーザ光源１０１、１０２から出射される直線偏光を透過し、それと直交する方向の直線偏光を反射するように設定されている。また、偏光ビームスプリッタ１０７は、レーザ光源１０１から出射される光を透過し、レーザ光源１０２からの光は反射する。
【０００４】
また、１０８は液晶素子を用いた収差補正手段であり、液晶への印加電圧を制御することにより、レーザ光源１０１、１０２から出射されたそれぞれの光に対して収差補正を行う。１０９は液晶素子を用いたλ／４波長板であり、液晶への印加電圧を制御することにより、レーザ光源１０１、１０２から出射されたそれぞれの光ビームに対して、直線偏光で入射した光ビームを円偏光に変換する機能を有し、光ディスク１１０で反射されて回転方向が反対になった光ビームを元の直線偏光に直交する直線偏光に変換する。
【０００５】
また、対物レンズ１１１は、レーザ光源１０１、１０２からの光ビームを集光して光ディスク１１０上にビームスポットを形成し、フォーカス方向とトラッキング方向に移動できるように支持されている。集光レンズ１１２、１１３は、偏光ビームスプリッタ１０５、１０６で反射されてきた光ビームを受光器１１４、１１５に集光する働きを備えている。受光器１１４、１１５は、入射して来た光ビームをそれぞれ電気信号に変換し、光ディスク１１０に記録されている情報を読み出す。以上のように従来の光ピックアップ装置１００は、収差補正手段１０８とλ／４波長板１０９のそれぞれが波長の異なる複数のレーザ光源に対応するので、光学要素を削減でき、小型化と生産性向上、工程不良の削減等が可能である。
【０００６】
また、収差補正やλ／４波長板などの用途ではないが、液晶素子を用いた表示装置のためのサーミスタによる温度補償回路が開示されている（例えば特許文献２参照）。この温度補償回路は、二つのサーミスタを用いて液晶表示装置に並列に接続され、液晶の温度特
性を補償して、比較的広い温度範囲において温度補償を行い、使用者に見やすい表示を行うように機能するものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３４９９６号公報（第３３頁、第１８図）
【特許文献２】実開平４−４０２２０号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の光ピックアップ装置１００に用いられるλ／４波長板１０９は、それぞれの波長に対して正確な位相量が要求され、位相量の精度は、楕円率として９０％〜９５％以上が必要とされている。しかし、λ／４波長板１０９を構成する液晶素子は、温度によって屈折率が変化するので、λ／４波長板１０９に入射する光の波長に対する位相量は周囲温度の変化によって変動する。
【０００９】
このため、常温ではλ／４波長板の位相量の精度を楕円率９０％〜９５％以上に維持出来たとしても、周囲の温度変化によって位相量が大きく変動するので、光ピックアップ装置の性能が著しく低下する結果となる。特に、今後急速に需要が拡大すると予想される低密度から高密度の光ディスクのすべてに対応するマルチ型光ピックアップ装置においては、波長の異なる複数の光ビームに対して温度変化に関わらず常に安定した性能が要求されるが、従来の光ピックアップ装置では対応することが出来ず、大きな課題である。
【００１０】
また、特許文献２のように、液晶表示装置のための温度補償回路は開示されているが、この温度補償回路は、温度変化に対して目視による見やすさを維持するための表示装置向けの温度補償手段であり、λ／４波長板のように位相量のずれが厳密に規制される温度補償に対しては不十分な温度補償手段である。
【００１１】
本発明の目的は上記課題を解決し、波長の異なる複数の光ビームに対応し、収差補正手段と温度に対して安定な特性を有するｎλ／４波長板の機能を一体化した光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の光ピックアップ装置は、下記記載の構成を採用する。
【００１３】
本発明の光ピックアップ装置は、複数の波長の光ビームを出射するレーザ光源と、光ビームを光ディスクに集光するための対物レンズと、レーザ光源と対物レンズとの間に配した液晶光学素子と、この液晶光学素子に制御電圧を印加する液晶制御手段とを備え、液晶光学素子が、収差補正を行うための第１の液晶セルと、波長の異なる複数の入射光に対応するｎλ／４波長板として機能する第２の液晶セルとを一体化すると共に、第１の液晶セルと第２の液晶セルとに同一の液晶材料を注入して構成した複合液晶セルであり、液晶制御手段が、第２の液晶セルを温度補償するための温度補償手段を含み、当該温度補償手段により温度補償された制御電圧を液晶光学素子に供給することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明により、収差補正機能を備えた第１の液晶セルとｎλ／４波長板としての第２の液晶セルは一体化した複合液晶セルとして構成されるので、小型化が容易で生産性や信頼性に優れた光ピックアップ装置を提供することが出来る。また、液晶光学素子の第２の液晶セルは、温度補償手段によって温度補償されるので、低密度から高密度の複数の光ディスクに対応し、広い温度範囲で安定して使用出来る高性能な光ピックアップ装置を提供することが出来る。
【００１５】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上述したレーザ光源で使用する波長が略６５０ｎｍと略７８０ｎｍであり、液晶制御手段が、レーザ光源で使用する波長が略６５０ｎｍと略７８０ｎｍの両方を使用する場合には、温度補償手段による各温度に対応する３λ／４の位相量となる制御電圧を第２の液晶セルへ供給することを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、第２の液晶セルは、波長６５０ｎｍと７８０ｎｍに対して３λ／４波長板として機能し、且つ、温度変化に対して３λ／４の位相量の変動が抑制されるので、低密度光ディスク（例えばＣＤ）と中密度光ディスク（例えばＤＶＤ）の再生／記録を精度よく安定して実現することが出来る。
【００１７】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述したレーザ光源で使用する波長が略６５０ｎｍと略７８０ｎｍと略４０５ｎｍであり、レーザ光源で略６５０ｎｍと略７８０ｎｍの波長の光ビームを使用するときの、第２の液晶セルで形成する位相量は、３λ／４であり、かつ略４０５ｎｍの波長の光ビームを使用するときの、第２の液晶セルで形成する位相量は、５λ／４であることを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、第２の液晶セルは、波長４０５ｎｍに対して５λ／４波長板として機能し、且つ、温度変化に対して５λ／４の位相量の変動が抑制されるので、低密度光ディスクと中密度光ディスクと共に、高密度光ディスク（例えばＢｌｕ−ｒａｙディスク）の再生／記録を精度よく安定して実現することが出来る。
【００１９】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した第１の液晶セルと第２の液晶セルのラビング方向が略４５度ずれていることを特徴とするものである。
【００２０】
これにより、収差補正を行う第１の液晶セルと、ｎλ／４波長板として機能する第２の液晶セルが、それぞれの機能を最適に実現することが出来る。
【００２１】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した温度補償手段が、少なくとも１つのサーミスタを含むことを特徴とするものである。
【００２２】
これにより、ｎλ／４波長板として機能する第２の液晶セルが、小型で高感度のサーミスタによって温度補償されるので、周囲の温度変化に対して応答性に優れた温度補償が実現でき、小型で安定性に優れた高性能な光ピックアップ装置を提供することが出来る。
【発明の効果】
【００２３】
上記の如く本発明によれば、液晶光学素子の収差補正機能を備えた第１の液晶セルとｎλ／４波長板としての第２の液晶セルは、一体化した複合液晶セルとして構成されるので、小型化が容易で生産性や信頼性に優れた光ピックアップ装置が実現出来る。また、第２の液晶セルは、温度補償手段によって温度補償されるので、低密度から高密度の複数の光ディスクに対応すると共に、広い温度範囲で安定して使用出来る高性能な光ピックアップ装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下図面により本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明の光ピックアップ装置の構成を模式的に示す構成図である。図２は本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子と液晶制御手段の構成を示す構成図である。図３は本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子の断面図である。図４（ａ）は本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子の第１の液晶セルの球面収差補正用パターン図である。図４（ｂ）は本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子の第１の液晶セルの複合補正用パターン図である。図５は本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子の第
２の液晶セルのパターン図である。図６（ａ）は温度補償回路を用いないで測定した第２の液晶セルの位相量変化特性を示すグラフである。図６（ｂ）は温度補償回路を用いて測定した第２の液晶セルの位相量変化特性を示すグラフである。
【００２５】
図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図８は、本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ５μｍでの第２の液晶セルの３波長に対応する位相量変化特性を示すグラフである。図９（ａ）、図９（ｂ）、及び図１０は、本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ６μｍでの第２の液晶セルの３波長に対応する位相量変化特性を示すグラフである。図１１（ａ）、図１１（ｂ）、及び図１２は、本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ７μｍでの第２の液晶セルの３波長に対応する位相量変化特性を示すグラフである。図１３は本発明の光ピックアップ装置に搭載されるｎλ／４波長板として機能する第２の液晶セルの構成別による３波長に対応する特性表である。
【００２６】
図１４（ａ）、図１４（ｂ）は、本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ４μｍでの第２の液晶セルの２波長に対応する位相量変化特性を示すグラフである。図１５（ａ）、図１５（ｂ）は、本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ５μｍでの第２の液晶セルの２波長に対応する位相量変化特性を示すグラフである。図１６（ａ）、図１６（ｂ）は、本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ６μｍでの第２の液晶セルの２波長に対応する位相量変化特性を示すグラフである。図１７（ａ）、図１７（ｂ）は、本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ７μｍでの第２の液晶セルの２波長に対応する位相量変化特性を示すグラフである。図１８は本発明の光ピックアップ装置に搭載されるｎλ／４波長板として機能する第２の液晶セルの構成別による２波長に対応する特性表である。
【００２７】
まず、本発明の光ピックアップ装置の実施例の構成を図１に基づいて説明する。１は本発明の光ピックアップ装置であり、ＤＶＤ及びＣＤ等の記録媒体である光ディスク２との間でデータの再生、及び記録を行うための装置である。３はレーザ光源であり、半導体レーザ等から構成されて、７８０ｎｍ、６５０ｎｍ、４０５ｎｍ等の波長の異なる複数の光ビーム４が光軸４ａに沿って出射される。この３波長の光ビーム４は、低密度光ディスク（例えばＣＤ）と中密度光ディスク（例えばＤＶＤ）と高密度光ディスク（例えばＢｌｕ−ｒａｙディスク）などの光ディスクに対応するために設けられる。尚、レーザ光源３は、波長の異なる光ビームごとに、個別に構成しても良い。
【００２８】
５はコリメータレンズであり、光ビーム４を入射して光ビーム４をほぼ平行光に変換する。６は偏光分離手段としての偏光ビームスプリッタであり、平行光に変換された光ビーム４を透過する。１０は液晶光学素子であり、収差補正機能を備えた第１の液晶セル１１と、ｎλ／４波長板としての第２の液晶セル１２とを一体化した複合液晶セルである。７は対物レンズであり、液晶光学素子１０を透過した光ビーム４を光ディスク２のトラック面（図示せず）上に集光させて、ビームスポット４ｂを形成する。
【００２９】
尚、光ビーム４は、図示するように光軸４ａを中心として有効径４ｃ有している。また、対物レンズ７によって集光された光ビーム４のビームスポット４ｂが、正確にトラック面上に位置するように、サーボ機構８によって対物レンズ７のトラッキングサーボ制御がなされる。
【００３０】
また、光ディスク２のトラック面から反射された光ビーム９は、再び対物レンズ７、液晶光学素子１０を通過し、偏光ビームスプリッタ６により光路を変更され、集光レンズ３０を介して受光器３１上に集光される。尚、光ディスク２によって反射された光ビーム９は、光ディスク２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。
【００３１】
また、３２は光源駆動回路であり、光源駆動信号Ｐ１をレーザ光源３に出力してレーザ光源３を駆動する。３３は信号発生回路であり、受光器３１からの受光信号Ｐ２を入力して光強度信号Ｐ３を出力する。４０は液晶制御手段であり、液晶駆動回路４１と温度補償手段としての温度補償回路４２によって構成され、液晶駆動回路４１は液晶光学素子１０に制御電圧Ｐ４を出力し、また、温度補償回路４２に制御電圧Ｐ５を出力する。また、温度補償回路４２は、制御電圧Ｐ５を入力して温度補償された制御電圧Ｐ５ｔを液晶光学素子１０に出力する。
【００３２】
また、５０はサーボ駆動機構であり、前述のサーボ機構８を駆動する。５１はサーボ駆動回路であり、サーボ駆動機構５０を駆動するサーボ駆動信号Ｐ６を出力する。５２は光ディスク２を回転させるためのモータであり、５３はモータ５２を駆動するモータ駆動回路である。６０はマイクロコンピュータ等によって構成される制御部であり、光強度信号Ｐ３を入力し、光源制御信号Ｐ７、液晶制御信号Ｐ８、サーボ制御信号Ｐ９、モータ制御信号Ｐ１０等を出力して光ピックアップ装置１の全体を制御する。
【００３３】
次に光ピックアップ装置１の動作の概略を説明する。制御部６０は、モータ制御信号Ｐ１０を出力して光ディスク２をモータ５２によって回転させると共に、光源制御信号Ｐ７によって光源駆動回路３２を制御し、レーザ光源３から所定の光ビーム４を出射する。また、サーボ制御信号Ｐ９を出力してサーボ駆動回路５１を制御しながら、信号発生回路３３が出力する光強度信号Ｐ３に基づいて、光ディスク２に記録されている情報の読み出しを行う。
【００３４】
また、制御部６０は、書込みを行うための情報に基づいて光源制御信号Ｐ７によって光源駆動回路３２を制御し、光源駆動回路３２は、光源駆動信号Ｐ１によってレーザ光源３から出射される光ビーム４の強度を変調し、変調された光ビーム４を光ディスク２に照射する。
【００３５】
書込みが行われる光ディスク２のトラック面上では、光ビーム４の強度に応じて、ディスクに挟まれた薄膜（図示せず）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、データが書込まれる。尚、光ビーム４の強度変調は、光源駆動回路３２によって、レーザ光源３に用いられ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。
【００３６】
次に図２に基づいて液晶光学素子１０と液晶制御手段４０の構成を説明する。図２において、液晶光学素子１０は、第１の液晶セル１１と第２の液晶セル１２が重ねて配置されている。第１の液晶セル１１のラビング方向（矢印Ａ）と第２の液晶セル１２のラビング方向（矢印Ｂ）とのなす角度は４５度である。これは、レーザ光源３から出射され、偏光ビームスプリッタ６を通過した直線偏光である光ビーム４を、ｎλ／４板として機能する第２の液晶セル１２でほぼ完全な円偏光とするためには、第１の液晶セル１１のラビング方向（矢印Ａ）と第２の液晶セル１２のラビング方向（矢印Ｂ）とのなす角度を４５度にする必要があるからである。
【００３７】
また、４３はフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと略す）であり、液晶光学素子１０に固着され、液晶光学素子１０に形成される後述する電極と電気的に接続される。このＦＰＣ４３上には、前述した液晶制御手段４０の液晶駆動回路４１と温度補償回路４２が実装されている。ここで、液晶駆動回路４１は、ワンチップのＩＣによって構成されることが好ましく、ＦＰＣ４３を介して制御部６０（図１参照）からの液晶制御信号Ｐ８を入力し、制御電圧Ｐ４がＦＰＣ４３を介して第１の液晶セル１１に供給される。また、液晶駆動回路４１は、第２の液晶セル１２を駆動する制御電圧Ｐ５を出力する。
【００３８】
また、温度補償回路４２は、サーミスタ４２ａと抵抗４２ｂの直列接続によって構成され、液晶駆動回路４１からの制御電圧Ｐ５を入力し、サーミスタ４２ａの両端より制御電圧Ｐ５ｔを出力してＦＰＣ４３を介して第２の液晶セル１２に供給される。ここで、サーミスタ４２ａは、第２の液晶セル１２の温度特性を補償するために、温度上昇によって抵抗値が減少する負の温度係数を備えたＮＴＣサーミスタ（ＮｅｇａｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）が選択される。
【００３９】
また、サーミスタ４２ａの抵抗値は、並列に接続される第２の液晶セル１２の影響を無くすために、第２の液晶セル１２の等価抵抗に対して充分小さいことが好ましい。すなわち、第２の液晶セル１２の等価容量は通常５０ｐＦ程度であり、駆動周波数を１ＫＨｚとすると等価抵抗は約３ＭΩである。よって、サーミスタ４２ａの抵抗値が第２の液晶セル１２の等価抵抗に対して充分小さくするために、例えば、１／１００程度にするとすれば、１０ＫΩ〜５０ＫΩの範囲のサーミスタを選定すると良い。
【００４０】
また、サーミスタ４２ａに直列に接続される抵抗４２ｂの抵抗値は、第２の液晶セル１２に供給される制御電圧Ｐ５ｔが液晶の温度特性に対して最適な印加電圧になるように選定される。尚、温度補償回路４２の回路構成は限定されるものではなく、更に第２の液晶セル１２の温度特性に合わせて精密な温度補償を行うために、直列抵抗や並列抵抗を追加しても良い。
【００４１】
また、温度補償回路４２にサーミスタを用いるならば、形状的には小型化薄型化が可能であり、且つ、応答性に優れた温度補償を行うことが出来るが、温度補償回路４２はサーミスタに限定されるものではない。例えば、温度に応じて出力電圧が変化する温度検出ＩＣ等を用いても良く、また、温度検出機能を液晶駆動回路４１に内蔵しても良い。
【００４２】
次に図３に基づいて、液晶光学素子１０の構造を説明する。図３は液晶光学素子１０の断面図の一例であり、液晶光学素子１０は、第１の液晶セル１１と第２の液晶セル１２を備えている。第１の液晶セル１１は、ガラス基板１３、１４で第１の液晶層１６を挟持した構成となっており、第２の液晶セル１２は、ガラス基板１４、１５で第２の液晶層１７を挟持した構成となっている。また、第１の液晶層１６と第２の液晶層１７は、シール材１６ａ、１７ａによって封止されている。そして、各ガラス基板１３〜１５と、第１、第２の液晶層１６、１７と接する面には、第１〜第４の透明電極２０〜２３がそれぞれ形成されている。そして、レーザ光源３からの光ビーム４は、矢印Ｃの方向から入射される。
【００４３】
また、第１の液晶セル１１と第２の液晶セル１２には、同一の液晶材料が注入されることが好ましく、これにより、第１の液晶セル１１と第２の液晶セル１２の屈折率は等しい。すなわち、液晶光学素子１０は、第１の液晶セル１１と第２の液晶セル１２が一体化した複合液晶セルとして構成される。尚、図３は説明の便宜上、各要素は誇張されて図示されており、実際の厚さの比とは異なる。
【００４４】
次に図４（ａ）、図４（ｂ）に基づいて、本発明の光ピックアップ装置１に搭載される液晶光学素子１０の第１の液晶セル１１に適用可能な、第１、第２の透明電極２０、２１の構成例を説明する。ここで第１の透明電極２０には、図４（ａ）に示すように球面収差補正用の輪帯電極２０ａ〜２０ｃが形成されている。そして、輪帯電極２０ａ〜２０ｃは、ここでは図示しないが、ＦＰＣ４３に載置された液晶駆動回路４１からの制御電圧Ｐ４を接続するための３本の配線を有している。尚、輪帯電極の数は仕様に応じて任意であり、この各輪帯電極から導出される配線もそれに順じた数となる。
【００４５】
また、第２の透明電極２１には、図４（ｂ）に示すように、非点収差補正とコマ収差補正を行うことができる複合補正パターンが形成されている。ここで、非点収差補正のため
に非点収差電極２５ａ、２５ｂと、非点収差電極２６ａ、２６ｂと、非点収差電極２７ａ、２７ｂと、非点収差電極２８ａ、２８ｂがそれぞれ形成され、図示しないがそれぞれの電極に４本の配線が接続される。
【００４６】
また、コマ収差補正のために、コマ収差電極２９ａ〜２９ｃが形成され、図示しないがそれぞれの電極に３本の配線が接続されている。この様に、第１、第２の透明電極パターン２０、２１を有する第１の液晶セル１１は、合わせて１０本の配線を有し、ＦＰＣ４３を介して液晶駆動回路４１からの制御電圧Ｐ４にそれぞれ接続される。以上のように、第１の液晶セル１１の第１、第２の透明電極２０、２１の構成により、液晶駆動回路４１から各電極に制御電圧Ｐ４を印加することによって、コマ収差や球面収差、及び、非点収差等を補正することが出来る。尚、本実施例においては、第１の液晶セル１１の機能をコマ収差と球面収差、及び非点収差の複数の収差を補正する液晶セルとしたが、この仕様に限定されるものではなく、光ピックアップ装置に要求される仕様に応じて、任意の収差補正を行って良い。
【００４７】
次に図５は、第２の液晶セル１２に形成される第３と第４の透明電極２２、２３の電極パターンの一例を示す図である。図５において透明電極パターン２２ａは、第３の透明電極２２に形成されるベタパターンであり、また、透明電極パターン２３ａは、第４の透明電極２３に形成されるベタパターンであり、第２の液晶層１７（図３参照）を挟んで対向する同一形状の電極パターンである。
【００４８】
この第３と第４の透明電極２２、２３の二つの透明電極パターン２２ａ、２３ａにＦＰＣ４３を介して制御電圧Ｐ５ｔが印加されることにより、第２の液晶セル１２をｎλ／４波長板として機能させることが出来る。尚、第１〜第４の透明電極２０〜２３の各パターンは、図１で示した光ビーム４の有効径４ｃを含むような大きさであれば、形状は円形に限られない。
【００４９】
次に、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２の特性と最適な構成について説明する。まず、図６（ａ）、図６（ｂ）に基づいて、第２の液晶セル１２の温度特性と、この第２の液晶セル１２の温度補償を行う温度補償手段の効果を説明する。ここで、第２の液晶セル１２は、前述した如く、温度補償手段としての温度補償回路４２に接続されて、温度補償された制御電圧Ｐ５ｔが供給され動作する。よって、この温度補償回路４２の効果を明らかにするために、温度補償回路４２を用いずに制御電圧Ｐ５を第２の液晶セル１２に直接供給する構成と、温度補償回路４２を用いて制御電圧Ｐ５ｔを第２の液晶セル１２に供給する二つの構成を用意し、それぞれの特性を比較する。
【００５０】
ここで、図６（ａ）は温度補償回路４２を用いずに制御電圧Ｐ５を第２の液晶セル１２に直接供給し、周囲温度をパラメータとして制御電圧Ｐ５を０Ｖ〜３．５Ｖまで変化させたときの第２の液晶セル１２の位相量を測定しグラフ化したものである。また、図６（ｂ）は、温度補償回路４２を用いて、温度補償回路４２の出力である制御電圧Ｐ５ｔを第２の液晶セル１２に供給し、周囲温度をパラメータとして制御電圧Ｐ５を０Ｖ〜３．５Ｖまで変化させたときの第２の液晶セル１２の位相量を測定しグラフ化したものである。
【００５１】
尚、制御電圧Ｐ５ｔを出力する温度補償回路４２のサーミスタ４２ａと抵抗４２ｂは、第２の液晶セル１２の温度補償を適切に行うように選択されているものとする。また、図６（ａ）と図６（ｂ）の測定条件は、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃での三つの温度で測定し、第２の液晶層１７のギャップは６μｍ、屈折率は約０．１５、光ビーム４の波長は６５０ｎｍである。また、図６（ａ）、図６（ｂ）での横線の破線は、波長６５０ｎｍに対する３λ／４の波長を示しており、第２の液晶セル１２の位相量が、この３λ／４であるとき、第２の液晶セル１２は波長板として機能する。
【００５２】
ここで、図６（ａ）において、制御電圧Ｐ５＝約２．６Ｖであるとき、第２の液晶セル１２の位相量は３λ／４近傍の位相量となることが理解出来る。しかし、図示するように温度が−１０℃〜＋７０℃まで変化すると、制御電圧Ｐ５＝２．６Ｖ付近での位相量の変動値ΔＰｈは、約１５０ｎｍほどある。すなわち、制御電圧Ｐ５を直接印加したのでは、温度変化によって、第２の液晶セル１２の位相量は大きく変動することが理解出来る。
【００５３】
また、図６（ｂ）においては、制御電圧Ｐ５＝約２．８Ｖであるとき、第２の液晶セル１２の位相量は３λ／４の位相量となることが理解出来る。そして、図示するように温度が−１０℃〜＋７０℃まで変化しても、制御電圧Ｐ５＝２．８Ｖでの位相量は、ほとんど変動していない。このため、温度補償回路４２は、第２の液晶セル１２の温度特性を−１０℃〜＋７０℃の広範囲で補償し、周囲の温度変化に対して、その位相量を安定させる効果を備えていることが理解出来る。よって、温度補償回路４２を搭載する本発明の光ピックアップ装置は、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２を広い温度範囲で安定して動作させることが出来、その効果は大きい。
【００５４】
尚、図６（ａ）、図６（ｂ）において、制御電圧Ｐ５が約１．５Ｖ以下では位相量の変化はほとんど無いが、これは、第２の液晶セル１２への印加電圧が液晶の閾値以下であって、液晶が動作しないためである。また、閾値以下での位相量は初期位相量と定義され、この初期位相量も温度特性を有しているが、液晶が動作しない領域であるので、温度補償することは出来ない。すなわち、温度補償回路４２によって温度補償出来る動作領域は、液晶の位相量が変化する閾値以上の電圧が印加された領域となる。
【００５５】
次に、低密度光ディスク（例えばＣＤ）と中密度光ディスク（例えばＤＶＤ）と高密度光ディスク（例えばＢｌｕ−ｒａｙディスク）の３種類の光ディスクに対応するために、７８０ｎｍと６５０ｎｍと４０５ｎｍの３波長の光ビームを有する本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２の最適な構成について説明する。ここで、第２の液晶セル１２を構成するには、いくつかの制約条件がある。
【００５６】
その一つは、液晶の屈折率の制約である。すなわち、液晶光学素子１０は、前述した如く、製造上の理由から、第１の液晶セル１１と第２の液晶セル１２に注入される液晶材料は同一であることが好ましい。そして、収差補正用として用いられる第１の液晶セル１１は、必要な収差補正量を得るためには屈折率が約０．１５以上である必要がある。つまり、光ピックアップ装置にて、紫外領域のレーザ光である４０５ｎｍの光ビームをする場合、液晶光学素子１０を構成する液晶の耐光性を考慮して、屈折率が０．１５以上の液晶を用いることが望ましいからである。このため、ｎλ／４波長板として機能する第２の液晶セル１２の屈折率も、第１の液晶セル１１の液晶材料と同一であるために、その屈折率は同等となる。これが第１の制約条件である。
【００５７】
第２の制約は、第２の液晶層１７（図３参照）のギャップ（層厚）である。ここで、液晶層のギャップを薄くしすぎると製造上問題が生じ易くなり、面むらが生じて波長板の機能が低下する。また、ギャップを厚くしすぎると液晶の応答速度が遅くなる問題が生じる。よって、ギャップは２μｍ〜７μｍの範囲であることが好ましい。これが第２の制約条件である。
【００５８】
第３の制約は、第２の液晶セル１２への制御電圧Ｐ５の電圧範囲である。制御電圧Ｐ５の電圧範囲を広くすれば、第２の液晶セル１２の位相量の変化幅も広くなるので波長板として有利である。しかし、最近の光ピックアップ装置を駆動する駆動電圧は低電圧化が進んでおり、液晶駆動回路４１の電源電圧は、３．３Ｖが一般的になっている。このため、第２の液晶セル１２への制御電圧Ｐ５も、この３．３Ｖに準じた電圧を最大電圧にするこ
とが好ましく、これにより、電源部の簡素化や低消費電力化を実現出来る。よって、制御電圧Ｐ５の電圧範囲は、最大で３．３Ｖ付近であることが第３の制約条件である。
【００５９】
以上の三つの制約条件を満たし、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２が、４０５ｎｍ、６５０ｎｍ、７８０ｎｍの３波長に対してｎλ／４波長板として有効に機能する条件を検証したので、次に説明する。尚、制御電圧Ｐ５ｔを出力する温度補償回路４２のサーミスタ４２ａと抵抗４２ｂは、前述の図６（ｂ）の例と同様に第２の液晶セル１２の温度補償を適切に行うように選択されていることを条件とする。
【００６０】
ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図８は、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２が前述の三つの制約条件を満たして複数の波長に対してｎλ／４波長板として有効に機能するかを検証するために、周囲温度をパラメータとして温度補償回路４２に入力される制御電圧Ｐ５を０Ｖ〜３．５Ｖまで変化させたときの第２の液晶セル１２の位相量を測定しグラフ化したものである。
【００６１】
測定の条件として、パラメータとしての温度は、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃での三つの温度で測定し、第２の液晶セル１２の第２の液晶層１７のギャップは５μｍ、屈折率は約０．１５、光ビーム４の波長は、図７（ａ）が４０５ｎｍ、図７（ｂ）が６５０ｎｍ、図８が７８０ｎｍである。尚、第２の液晶セル１２への実際の印加電圧は、前述した如く、制御電圧Ｐ５を入力する温度補償回路４２によって温度補償された制御電圧Ｐ５ｔが印加される。
【００６２】
また、図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図８において、横線の破線は、λ／４の波長を示し、横線の一点鎖線は、３λ／４の波長を示し、横線の二点鎖線は、５λ／４の波長を示している。すなわち、制御電圧Ｐ５を可変させて測定した位相量が、この三つの横線のいずれかをクロスし、且つ、温度変化に対して位相量の変動が少ない構成が、前述の三つの制約条件を満たすと共に、温度特性も良好であり、優れた性能の波長板を構成するに適した条件である。
【００６３】
以上の観点から図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図８を検証すると、波長４０５ｎｍの図７（ａ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が５λ／４である二点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．９Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても位相量の変動は小さい。よって、波長４０５ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ５μｍ、屈折率約０．１５、制御電圧Ｐ５＝約２．９Ｖの条件で５λ／４波長板として機能する。
【００６４】
同様に波長６５０ｎｍの図７（ｂ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．６Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても位相量の変動は小さい。よって、波長６５０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ５μｍ、屈折率約０．１５、制御電圧Ｐ５＝約２．６Ｖの条件で３λ／４波長板として機能する。
【００６５】
同様に波長７８０ｎｍの図８では、−１０℃、＋２５℃で測定した位相量は３λ／４である一点鎖線をクロスしているが、＋７０℃での位相量は、初期位相量が温度変化によって３λ／４である一点鎖線付近まで低下している。このため、＋７０℃での位相量は、制御電圧Ｐ５の０Ｖ〜３．５Ｖの変化範囲内では、どの横線（すなわち、λ／４、３λ／４、５λ／４の各横線）ともクロス出来ないので、この条件での第２の液晶セル１２は、波長７８０ｎｍに対して波長板として機能せず使用することが出来ない。このように温度変化によって初期位相量がｎλ／４に達せずクロス出来ないことによるＮＧを、ＮＧ条件Ｃとして定義する。
【００６６】
この結果、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、第２の液晶層１７のギャップ＝５μｍでは、波長４０５ｎｍと６５０ｎｍでは波長板として機能するが、波長７８０ｎｍでは波長板として機能出来ないので、この構成による第２の液晶セル１２はＮＧである。また、図８において、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定した各初期位相量は、５λ／４である二点鎖線に対して、位相量が小さいために達していない。このように、ｎλ／４に対して初期位相量が足らないことによるＮＧを、ＮＧ条件Ａとして定義する。
【００６７】
次に、図９（ａ）、図９（ｂ）、及び図１０は、第２の液晶セル１２の第２の液晶層１７のギャップ＝６μｍで、他の条件は、図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図８と等しい条件での位相量を測定しグラフ化したものである。ここで、波長４０５ｎｍの図９（ａ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が５λ／４である二点鎖線を制御電圧Ｐ５＝３．２Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても、位相量の変動は小さい。よって、波長４０５ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ６μｍ、屈折率約０．１５、制御電圧Ｐ５＝約３．２Ｖの条件で５λ／４波長板として機能する。
【００６８】
次に波長６５０ｎｍの図９（ｂ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が、３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．８Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても位相量の変動は小さい。よって、波長６５０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ６μｍ、屈折率約０．１５、制御電圧Ｐ５＝約２．８Ｖの条件で３λ／４波長板として機能する。
【００６９】
次に波長７８０ｎｍの図１０では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．５Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても位相量の変動は小さい。よって、波長７８０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ６μｍ、屈折率約０．１５、制御電圧Ｐ５＝約２．５Ｖの条件で３λ／４波長板として機能する。
【００７０】
この結果、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、第２の液晶層１７のギャップが６μｍの場合、波長４０５ｎｍ、６５０ｎｍ、７８０ｎｍの３波長の全てに対して波長板として機能し、且つ、温度特性も良好に補正されているので、この構成による第２の液晶セル１２は、３波長に対してｎλ／４波長板として使用することが出来る。
【００７１】
次に、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、及び図１２は、第２液晶セル１２の第２の液晶層１７のギャップが７μｍで、他の条件は、図９（ａ）、図９（ｂ）、及び図１０と等しい条件での位相量を測定しグラフ化したものである。
【００７２】
ここで、波長４０５ｎｍの図１１（ａ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が５λ／４である二点鎖線を制御電圧Ｐ５＝３．５Ｖ付近でクロスするが、制御電圧Ｐ５の電圧範囲の３．３Ｖを超えている。また、他の３λ／４とλ／４の位相に対しては制御電圧Ｐ５の値が小さすぎて届かない。よって、この条件での第２の液晶セル１２は、波長４０５ｎｍに対して波長板として機能することが出来ない。このように、制御電圧Ｐ５の電圧範囲に入らないために位相量がｎλ／４をクロス出来ないことによるＮＧを、ＮＧ条件Ｂとして定義する。
【００７３】
次に波長６５０ｎｍの図１１（ｂ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝３．１Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても位相量の変動は小さい。よって、波長６５０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ７μｍ、屈折率約０．１５、制御電圧Ｐ５＝約３．１Ｖの条件で３λ／４波長板として機能する。
【００７４】
次に波長７８０ｎｍの図１２では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．８Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても位相量の変動は小さい。よって、波長７８０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ７μｍ、屈折率約０．１５、制御電圧Ｐ５＝約２．８Ｖの条件で３λ／４波長板として機能する。
【００７５】
この結果、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、第２の液晶層１７のギャップが７μｍでは、波長６５０ｎｍと７８０ｎｍでは機能するが、波長４０５ｎｍでは波長板として機能出来ないので、この構成による第２の液晶セル１２はＮＧである。
【００７６】
以上のように、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、第２の液晶層１７のギャップの変化によって波長板としての特性が変化することが理解出来る。このため、本発明者は、第２の液晶層１７のギャップを制約条件である２μｍ〜７μｍまで変化させたときに、他の制約条件を満たしながら３波長に対して波長板として機能する最適な構成を求めるために以下の検証を行った。すなわち、ギャップが２μｍ〜７μｍの範囲で１μｍずつ異なる第２の液晶セル１２を６種類すべて用意し、温度をパラメータとして３波長に対する位相量の測定を行い、ｎλ／４波長板として機能するかを検証した。
【００７７】
図１３は、その検証結果をまとめた特性表である。図１３において、第２の液晶層１７のギャップは、前述した如く２μｍ〜７μｍまで１μｍずつ異なり、また、液晶の屈折率はいずれも約０．１５であり、波長は、４０５ｎｍ、６５０ｎｍ、７８０ｎｍの３波長である。また、パラメータとしての温度は、同様に−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定した。
【００７８】
図１３の中で、丸印は、その波長に対して波長板として機能し、且つ、温度特性もほぼ良好に補正されていることを示す。また、×印は、その波長に対して波長板として機能しない構成であることを示し、Ａ〜Ｃの記述は、前述したＮＧ条件を示している。例えば、図１３において、ギャップ＝２μｍでλ／４に対して波長４０５ｎｍの条件では、×印で（Ｂ）であるが、これは、制御電圧Ｐ５の電圧範囲に入らないために位相量がλ／４をクロス出来ないことによるＮＧであることを示している。
【００７９】
また、ギャップ＝２μｍで３λ／４に対して波長４０５ｎｍの条件では、×印で（Ｃ）であるが、これは、温度変化によって初期位相量が３λ／４に達しないことによるＮＧであることを示している。また、ギャップ＝２μｍで５λ／４に対して波長４０５ｎｍの条件では、×印で（Ａ）であるが、これは、５λ／４に対して初期位相量が足らないことによるＮＧであることを示している。
【００８０】
ここで、３波長全てに対して波長板として機能する構成を探すと、ギャップ＝６μｍだけであることが理解出来る。すなわち、ギャップ＝６μｍの第２の液晶セル１２は、前述した如く、波長４０５ｎｍに対して５λ／４波長板として機能し、波長６５０ｎｍと７８０ｎｍに対しては３λ／４波長板として機能する。よって、この構成による第２の液晶セル１２が３波長に対応する波長板として最適な構成である。そしてこの構成での他の条件は、屈折率は前述した条件により約０．１５であり、印加する制御電圧Ｐ５は３．３Ｖ以下で動作出来るので、前述の三つの制約条件を全て満たしている。また、温度変化に対する位相量のずれは楕円率で少なくとも９０％以上が確保される。
【００８１】
ここで例えば、ギャップ＝６μｍの第２の液晶セル１２を用いて、波長４０５ｎｍに対応する高密度光ディスクの再生／記録を行う場合の液晶光学素子１０と液晶制御手段４０の動作を説明する。図１において、高密度光ディスクを再生するために、レーザ光源３か
ら４０５ｎｍの光ビーム４が出射されたとすると、制御部６０は、液晶制御信号Ｐ８によって液晶制御手段４０を制御し、液晶制御手段４０は液晶制御信号Ｐ８を入力して液晶駆動回路４１から３．２Ｖの制御電圧Ｐ５を出力する。
【００８２】
また、温度補償回路４２は、制御電圧Ｐ５を入力して各温度に対応する制御電圧Ｐ５ｔを第２の液晶セル１２に供給する。これにより、図９（ａ）で示すように、第２の液晶セル１２は位相量が５λ／４となって５λ／４波長板として機能する。また、第２の液晶セル１２は温度補償回路４２によって温度補償されるので、温度変化に対して位相量の変動が小さく、高密度光ディスクの再生、または記録は安定して実行される。
【００８３】
また同様にギャップ＝６μｍの第２の液晶セル１２を用いて、波長６５０ｎｍに対応する中密度光ディスクの再生／記録を行う場合は、図１において、中密度光ディスクを再生するために、レーザ光源３から６５０ｎｍの光ビーム４が出射されたとすると、制御部６０は、液晶制御信号Ｐ８によって液晶制御手段４０を制御し、液晶制御手段４０は液晶制御信号Ｐ８を入力して液晶駆動回路４１から２．８Ｖの制御電圧Ｐ５を出力する。
【００８４】
また、温度補償回路４２は、制御電圧Ｐ５を入力して各温度に対応する制御電圧Ｐ５ｔを第２の液晶セル１２に供給する。これにより、図９（ｂ）で示すように、第２の液晶セル１２は位相量が３λ／４となって３λ／４波長板として機能する。また、第２の液晶セル１２は温度補償回路４２によって温度補償されるので、温度変化に対して位相量の変動が小さく、中密度光ディスクの再生、または記録は安定して実行される。
【００８５】
また同様にギャップ＝６μｍの第２の液晶セル１２を用いて、波長７８０ｎｍに対応する低密度光ディスクの再生／記録を行う場合は、図１において、低密度光ディスクを再生するために、レーザ光源３から７８０ｎｍの光ビーム４が出射されたとすると、制御部６０は、液晶制御信号Ｐ８によって液晶制御手段４０を制御し、液晶制御手段４０は液晶制御信号Ｐ８を入力して液晶駆動回路４１から２．５Ｖの制御電圧Ｐ５を出力する。
【００８６】
また、温度補償回路４２は、制御電圧Ｐ５を入力して各温度に対応する制御電圧Ｐ５ｔを第２の液晶セル１２に供給する。これにより、図１０で示すように、第２の液晶セル１２は位相量が３λ／４となって３λ／４波長板として機能する。また、第２の液晶セル１２は温度補償回路４２によって温度補償されるので、温度変化に対して位相量の変動が小さく、低密度光ディスクの再生、または記録は安定して実行される。
【００８７】
以上のように本発明の光ピックアップ装置は、低密度光ディスク（例えばＣＤ）と中密度光ディスク（例えばＤＶＤ）と高密度光ディスク（例えばＢｌｕ−ｒａｙディスク）の再生／記録に対応すると共に、搭載される液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、サーミスタ等で構成される温度補償回路４２によって温度補償されるので、広い温度範囲で安定して使用出来る高性能な光ピックアップ装置を提供することが出来る。
【００８８】
また、液晶光学素子１０は収差補正機能を備えた第１の液晶セル１１とｎλ／４波長板としての第２の液晶セル１２を一体化した複合液晶セルであり、且つ、低電圧駆動が可能であるので、小型で生産性や信頼性が高く、また、液晶制御手段４０や電源部（図示せず）等の簡素化や低消費電力化が可能な、光ピックアップ装置を提供することが出来る。
【００８９】
次に、従来型の低密度光ディスク（例えばＣＤ）と中密度光ディスク（例えばＤＶＤ）の２種類の光ディスクに対応する７８０ｎｍと６５０ｎｍの２波長の光ビームを有する本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２の最適な構成の選択について説明する。ここで、第２の液晶セル１２を構成する三つの制約条件は、前述した３波長対応の光ピックアップ装置と同様であるので説明は省略する。
【００９０】
そして、前述の三つの制約条件を満たし、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２が、６５０ｎｍ、７８０ｎｍの２波長に対してｎλ／４波長板として有効に機能する条件を検証したので、図１４（ａ）、図１４（ｂ）〜図１７（ａ）、図１７（ｂ）に基づいて説明する。尚、制御電圧Ｐ５ｔを出力する温度補償回路４２のサーミスタ４２ａと抵抗４２ｂは、前述の図６（ｂ）の例と同様に第２の液晶セル１２の温度補償を適切に行うように選択されていることを条件とする。
【００９１】
ここで、図１４（ａ）、図１４（ｂ）は、周囲温度をパラメータとして温度補償回路４２に入力される制御電圧Ｐ５を０Ｖ〜３．５Ｖまで変化させたときの第２の液晶セル１２の位相量を測定しグラフ化したものである。測定の条件として、パラメータとしての温度は、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃での三つの温度で測定し、第２の液晶セル１２の第２の液晶層１７のギャップは４μｍ、屈折率は約０．２、光ビーム４の波長は、図１４（ａ）が６５０ｎｍ、図１４（ｂ）が７８０ｎｍである。ここで屈折率を０．２とした液晶を用いた理由は、本構成における光ピックアップ装置においては、６５０ｎｍ、７８０ｎｍの光ビームを使用しているため、紫外光を含んだ光ビームを使用した先の構成例の様に、液晶の耐光性を考慮する必要がないからである。尚、第２の液晶セル１２への実際の印加電圧は、前述した如く、制御電圧Ｐ５を入力する温度補償回路４２によって温度補償された制御電圧Ｐ５ｔが印加される。
【００９２】
また、図１４（ａ）、図１４（ｂ）において、横線の一点鎖線は３λ／４の波長を示し、横線の二点鎖線は５λ／４の波長を示している。すなわち、制御電圧Ｐ５を可変させて測定した位相量が、この二つの横線のいずれかをクロスし、且つ、温度変化に対して位相量の変動が少ない条件が、前述の三つの制約条件を満たすと共に、温度特性が良好であり、優れた性能の波長板を構成するに適した条件である。
【００９３】
以上の観点から図１４（ａ）、図１４（ｂ）を検証すると、波長６５０ｎｍの図１４（ａ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．２Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても位相量の変動は小さい。よって、波長６５０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ４μｍ、屈折率約０．２、制御電圧Ｐ５＝約２．２Ｖの条件で３λ／４波長板として機能する。
【００９４】
同様に波長７８０ｎｍの図１４（ｂ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝１．８Ｖ付近でクロスしている。しかし、位相量と３λ／４とのクロスポイントが初期位相量の近傍であるので、温度変化に対して位相量の変動がやや大きい。よって、波長７８０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ４μｍ、屈折率約０．２、制御電圧Ｐ５＝約１．８Ｖの条件で３λ／４波長板として機能するが、温度特性に問題がある。
【００９５】
この結果、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、第２の液晶層１７のギャップが４μｍの場合、波長６５０ｎｍと波長７８０ｎｍの２波長に対して３λ／４波長板として機能するので、この構成による第２の液晶セル１２は使用可ではあるが、温度特性に問題がある構成である。
【００９６】
次に、図１５（ａ）、図１５（ｂ）は、第２の液晶セル１２の第２の液晶層１７のギャップが５μｍで、他の条件は、図１４（ａ）、図１４（ｂ）と等しい条件での第２の液晶セル１２の位相量を測定しグラフ化したものである。ここで、波長６５０ｎｍの図１５（ａ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．５Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても、位相量の変動は小さい。よって、波長６５０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ５μｍ
、屈折率約０．２、制御電圧Ｐ５＝約２．５Ｖの条件で３λ／４波長板として機能する。
【００９７】
次に波長７８０ｎｍの図１５（ｂ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．２Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても位相量の変動は小さい。よって、波長７８０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ５μｍ、屈折率約０．２、制御電圧Ｐ５＝約２．２Ｖの条件で３λ／４波長板として機能する。
【００９８】
この結果、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、第２の液晶層１７のギャップが５μｍの場合、波長６５０ｎｍ、７８０の２波長に対して３λ／４波長板として機能し、且つ、温度特性も良好に補正されているので、この構成による第２の液晶セル１２は使用可である。
【００９９】
次に、図１６（ａ）、図１６（ｂ）は、第２の液晶セル１２の第２の液晶層１７のギャップが６μｍで、他の条件は、図１４（ａ）、図１４（ｂ）と等しい条件での第２の液晶セル１２の位相量を測定しグラフ化したものである。ここで、波長６５０ｎｍの図１６（ａ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が５λ／４である二点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．０Ｖ付近でクロスし、また、３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．８Ｖ付近でクロスする。
【０１００】
よって、波長６５０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ６μｍ、屈折率約０．２、制御電圧Ｐ５＝約２．０Ｖで５λ／４波長板、また、制御電圧Ｐ５＝約２．８Ｖで３λ／４波長板として機能する。ただし、３λ／４波長板の方が、温度変化に対して位相量の変動は小さい。
【０１０１】
次に波長７８０ｎｍの図１６（ｂ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．４Ｖ付近でクロスし、且つ、温度変化に対しても位相量の変動は小さい。よって、波長７８０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ６μｍ、屈折率約０．２、制御電圧Ｐ５＝約２．４Ｖの条件で３λ／４波長板として機能する。尚、５λ／４に対しては、＋７０℃での初期位相量が５λ／４を超えていないので、温度変化によって初期位相量が５λ／４に達せずクロス出来ないことによるＮＧ条件Ｃが適応されてＮＧである。
【０１０２】
この結果、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、第２の液晶層１７のギャップが６μｍの場合、波長６５０ｎｍ、７８０の２波長に対して３λ／４波長板として機能し、且つ、温度特性も良好に補正されているので、この構成による第２の液晶セル１２は使用可である。
【０１０３】
次に、図１７（ａ）、図１７（ｂ）は、第２の液晶セル１２の第２の液晶層１７のギャップが７μｍで、他の条件は、図１４（ａ）、図１４（ｂ）と等しい条件での第２の液晶セル１２の位相量を測定しグラフ化したものである。ここで、波長６５０ｎｍの図１７（ａ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が５λ／４である二点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．３Ｖ付近でクロスし、また、３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝３．１Ｖ付近でクロスする。
【０１０４】
よって、波長６５０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ７μｍ、屈折率約０．２、制御電圧Ｐ５＝約２．３Ｖで５λ／４波長板、また、制御電圧Ｐ５＝約３．１Ｖで３λ／４波長板として機能する。また、温度変化に対して、５λ／４と３λ／４の両方共に位相量の変動は小さい。
【０１０５】
次に波長７８０ｎｍの図１７（ｂ）では、−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定したすべての位相量が５λ／４である二点鎖線を制御電圧Ｐ５＝１．８Ｖ付近でクロスし、また、３λ／４である一点鎖線を制御電圧Ｐ５＝２．７Ｖ付近でクロスする。よって、波長７８０ｎｍに対して第２の液晶セル１２は、ギャップ７μｍ、屈折率約０．２、制御電圧Ｐ５＝約１．８Ｖで５λ／４波長板、また、制御電圧Ｐ５＝約２．７Ｖで３λ／４波長板として機能する。ただし、３λ／４波長板の方が、温度変化に対して、位相量の変動は小さい。
【０１０６】
この結果、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、第２の液晶層１７のギャップが７μｍの場合、波長６５０ｎｍ、７８０ｎｍの２波長に対して３λ／４波長板としても５λ／４波長板としても機能するので、この構成による第２の液晶セル１２は使用可である。ただし、温度特性に関しては、波長７８０ｎｍに対する５λ／４波長板は多少問題がある。
【０１０７】
以上のように、液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、３波長対応の場合と同様に、２波長対応においても、第２の液晶層１７のギャップの変化よって波長板としての特性が変化する。このため、本発明者は、第２の液晶層１７のギャップを制約条件である２μｍ〜７μｍまで変化させたときに、他の制約条件を満たしながら２波長に対して波長板として機能する最適な構成を求めるために以下の検証を行った。すなわち、ギャップが２μｍ〜７μｍの範囲で１μｍずつ異なる第２の液晶セル１２を６種類すべて用意し、温度をパラメータとして２波長に対する位相量の測定を行い、ｎλ／４波長板として機能するかを検証した。
【０１０８】
図１８は、その検証結果をまとめた特性表である。図１８において、第２の液晶層１７のギャップは、前述した如く２μｍ〜７μｍまで１μｍずつ異なり、また、液晶の屈折率はいずれも約０．２であり、波長は、６５０ｎｍ、７８０ｎｍの２波長である。また、パラメータとしての温度は、同様に−１０℃、＋２５℃、＋７０℃で測定した。
【０１０９】
また、前述の３波長に対応する図１３と同様に、図１８の中での丸印は、その波長に対して波長板として機能し、且つ、温度特性もほぼ良好に補正されていることを示す。また、×印は、その波長に対して波長板として機能しない構成であることを示し、Ａ〜Ｃの記述は、前述したＮＧ条件を示しているが、前述の図１３と同様であるので詳細な説明は省略する。
【０１１０】
ここで、６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長に対して波長板として機能する構成を探すと、ギャップ＝４μｍと５μｍと６μｍと７μｍの四つのギャップを備えた第２の液晶セル１２が適応することが分かる。すなわち、ギャップ＝４μｍ〜６μｍの第２の液晶セル１２は、２波長に対して３λ／４波長板として機能し、また、ギャップ＝７μｍの第２の液晶セル１２は、２波長に対して３λ／４波長板、及び５λ／４波長板として機能する。ただし、ギャップ＝４μｍにおいては温度特性に問題があり、また、ギャップ＝７μｍにおいては、５λ／４波長板としての機能において温度特性に多少の問題がある。
【０１１１】
これにより、６５０ｎｍと７８０ｎｍの２波長に適する波長板の構成は、ギャップ＝５μｍ〜７μｍの範囲で、３λ／４波長板として使用することが適当であると判断出来る。そしてこの構成での他の条件は、屈折率は約０．２であり、印加する制御電圧Ｐ５は３．３Ｖ以下で動作出来るので、前述の三つの制約条件を全て満たしている。尚、波長６５０ｎｍに対しては、ギャップ＝６μｍと７μｍの構成で５λ／４波長板として使用しても良い。また、温度変化に対する位相量のずれは楕円率で少なくとも９０％以上が確保される。
【０１１２】
ここで例えば、ギャップ＝５μｍの第２の液晶セル１２を用いて、波長６５０ｎｍに対応する中密度光ディスクの再生／記録を行う場合の液晶光学素子１０と液晶制御手段４０の動作を説明する。図１において、中密度光ディスクを再生／記録するために、レーザ光源３から６５０ｎｍの光ビーム４が出射されたとすると、制御部６０は、液晶制御信号Ｐ８によって液晶制御手段４０を制御し、液晶制御手段４０は液晶制御信号Ｐ８を入力して液晶駆動回路４１から２．５Ｖの制御電圧Ｐ５を出力する。
【０１１３】
また、温度補償回路４２は、制御電圧Ｐ５を入力して各温度に対応する制御電圧Ｐ５ｔを第２の液晶セル１２に供給する。これにより、図１５（ａ）で示すように、第２の液晶セル１２は位相量が３λ／４となって３λ／４波長板として機能する。また、第２の液晶セル１２は温度補償回路４２によって温度補償されるので、温度変化に対して位相量の変動が小さく、中密度光ディスクの再生、または記録は安定して実行される。
【０１１４】
また同様にギャップ＝５μｍの第２の液晶セル１２を用いて、波長７８０ｎｍに対応する低密度光ディスクの再生／記録を行う場合は、図１において、低密度光ディスクを再生／記録するために、レーザ光源３から７８０ｎｍの光ビーム４が出射されたとすると、制御部６０は、液晶制御信号Ｐ８によって液晶制御手段４０を制御し、液晶制御手段４０は液晶制御信号Ｐ８を入力して液晶駆動回路４１から２．２Ｖの制御電圧Ｐ５を出力する。
【０１１５】
また、温度補償回路４２は、制御電圧Ｐ５を入力して各温度に対応する制御電圧Ｐ５ｔを第２の液晶セル１２に供給する。これにより、図１５（ｂ）で示すように、第２の液晶セル１２は位相量が３λ／４となって３λ／４波長板として機能する。また、第２の液晶セル１２は温度補償回路４２によって温度補償されるので、温度変化に対して位相量の変動が小さく、低密度光ディスクの再生、または記録は安定して実行される。
【０１１６】
以上のように本発明は、従来型の低密度光ディスク（例えばＣＤ）と中密度光ディスク（例えばＤＶＤ）の再生／記録に対応する２波長の光ビームを有する光ピックアップ装置において、搭載される液晶光学素子１０の第２の液晶セル１２は、サーミスタ等で構成される温度補償回路４２によって温度補償されるので、広い温度範囲で安定して使用出来る高性能な光ピックアップ装置を提供することが出来る。
【０１１７】
尚、本発明において、高密度光ディスクに対応する光ビームの波長は４０５ｎｍとして説明したが、この波長に限定されず、今後製品化が予想される更なる高密度光ディスクに対応する波長に対しても、本発明は適応することが出来る。また、本発明の実施例で示した構成図等は、この構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、どのような構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子と液晶制御手段の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子の断面図である。
【図４（ａ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子の第１の液晶セルの球面収差補正用パターン図である。
【図４（ｂ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子の第１の液晶セルの複合補正用パターン図である。
【図５】本発明の光ピックアップ装置に搭載される液晶光学素子の第２の液晶セルのパターン図である。
【図６（ａ）】温度補償回路を用いないで測定した第２の液晶セルの位相量変化特性を示すグラフである。
【図６（ｂ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載される温度補償回路を用いて測定した第２の液晶セルの位相量変化特性を示すグラフである。
【図７（ａ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ５μｍでの第２の液晶セルの波長４０５ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図７（ｂ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ５μｍでの第２の液晶セルの波長６５０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図８】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ５μｍでの第２の液晶セルの波長７８０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図９（ａ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ６μｍでの第２の液晶セルの波長４０５ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図９（ｂ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ６μｍでの第２の液晶セルの波長６５０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ６μｍでの第２の液晶セルの波長７８０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１１（ａ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ７μｍでの第２の液晶セルの波長４０５ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１１（ｂ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ７μｍでの第２の液晶セルの波長６５０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ７μｍでの第２の液晶セルの波長７８０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１３】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるｎλ／４波長板として機能する第２の液晶セルの構成別による３波長に対応する特性表である。
【図１４（ａ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ４μｍでの第２の液晶セルの波長６５０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１４（ｂ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ４μｍでの第２の液晶セルの波長７８０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１５（ａ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ５μｍでの第２の液晶セルの波長６５０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１５（ｂ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ５μｍでの第２の液晶セルの波長７８０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１６（ａ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ６μｍでの第２の液晶セルの波長６５０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１６（ｂ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ６μｍでの第２の液晶セルの波長７８０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１７（ａ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ７μｍでの第２の液晶セルの波長６５０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１７（ｂ）】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるギャップ７μｍでの第２の液晶セルの波長７８０ｎｍに対応する位相量変化特性を示すグラフである。
【図１８】本発明の光ピックアップ装置に搭載されるｎλ／４波長板として機能する第２の液晶セルの構成別による２波長に対応する特性表である。
【図１９】従来の光ピックアップ装置の概略を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１  光ピックアップ装置
２  光ディスク
３  レーザ光源
４、９  光ビーム
４ａ  光軸
４ｂ  ビームスポット
４ｃ  有効径
５  コリメータレンズ
６  偏光ビームスプリッタ
７  対物レンズ
８  サーボ機構
１０  液晶光学素子
１１  第１の液晶セル
１２  第２の液晶セル
１３、１４、１５  ガラス基板
１６  第１の液晶層
１７  第２の液晶層
１６ａ、１７ａ  シール材
２０  第１の透明電極
２１  第２の透明電極
２２  第３の透明電極
２３  第４の透明電極
２０ａ〜２０ｃ  輪帯電極
２２ａ、２３ａ  透明電極パターン
２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ  非点収差電極
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ  コマ収差電極
３０  集光レンズ
３１  受光器
３２  光源駆動回路
３３  信号発生回路
４０  液晶制御手段
４１  液晶駆動回路
４２  温度補償回路
４２ａ  サーミスタ
４２ｂ  抵抗
５０  サーボ駆動機構
５１  サーボ駆動回路
５２  モータ
５３  モータ駆動回路
６０  制御部
Ｐ１  光源駆動信号
Ｐ２  受光信号
Ｐ３  光強度信号
Ｐ４、Ｐ５、Ｐ５ｔ  制御信号
Ｐ６  サーボ駆動信号
Ｐ７  光源制御信号
Ｐ８  液晶制御信号
Ｐ９  サーボ制御信号
Ｐ１０  モータ制御信号
【図１】
2007310934.tif 000003
【図２】
2007310934.tif 000004
【図３】
2007310934.tif 000005
【図４（ａ）】
2007310934.tif 000006
【図４（ｂ）】
2007310934.tif 000007
【図５】
2007310934.tif 000008
【図６（ａ）】
2007310934.tif 000009
【図６（ｂ）】
2007310934.tif 000010
【図７（ａ）】
2007310934.tif 000011
【図７（ｂ）】
2007310934.tif 000012
【図８】
2007310934.tif 000013
【図９（ａ）】
2007310934.tif 000014
【図９（ｂ）】
2007310934.tif 000015
【図１０】
2007310934.tif 000016
【図１１（ａ）】
2007310934.tif 000017
【図１１（ｂ）】
2007310934.tif 000018
【図１２】
2007310934.tif 000019
【図１３】
2007310934.tif 000020
【図１４（ａ）】
2007310934.tif 000021
【図１４（ｂ）】
2007310934.tif 000022
【図１５（ａ）】
2007310934.tif 000023
【図１５（ｂ）】
2007310934.tif 000024
【図１６（ａ）】
2007310934.tif 000025
【図１６（ｂ）】
2007310934.tif 000026
【図１７（ａ）】
2007310934.tif 000027
【図１７（ｂ）】
2007310934.tif 000028
【図１８】
2007310934.tif 000029
【図１９】
2007310934.tif 000030