(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記光記憶媒体に集光され該光記憶媒体で反射した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップして該情報を読み取る光ディテクタと、
前記信号光を前記光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記液晶デバイスが、前記第１の電極に印加される電圧の変化による前記第１の液晶層内の電界の変化に起因する、該第１の液晶層内の液晶分子配向の変化面の法線と、前記第２の電極に印加される電圧の変化による前記第２の液晶層内の電界の変化に起因する、該第２の液晶層内の液晶分子配向の変化面の法線とが所定の角度を成すように、これら第１および第２の液晶層の性状が定められてなるものであって、かつ、これら第１の液晶層と第２の液晶層との間に、入射光の偏向方向を前記所定の角度だけ回転させる波長板を備えたものであることを特徴とする光記憶装置。
【請求項２】
前記照射光学系が、前記光記憶媒体に隣接した位置に、平凸レンズと非球面レンズとからなる対物レンズを備えたことを特徴とする請求項１記載の光記憶装置。
【請求項３】
前記液晶デバイスが、該液晶デバイスに入射し前記第１の液晶層と前記第２の液晶層との双方を通過した光を反射して前記第１の液晶層と前記第２の液晶層との双方を再度通過させる反射面を有するものであることを特徴とする請求項１記載の光記憶装置。
【請求項４】
前記照射光学系の一部が前記ピックアップ光学系の一部と共用されたものであって、前記液晶デバイスが、前記照射光学系と前記ピックアップ光学系との共用部分に配置され、前記光源から出射した光が前記液晶デバイスを経由して前記光記憶媒体に集光されるとともに、該光記憶媒体に集光されて該光記憶媒体で反射した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持した信号光が前記液晶デバイスを経由して前記光ディテクタに導かれるものであることを特徴とする請求項１記載の光記憶装置。
【請求項５】
前記照射光学系の一部が前記ピックアップ光学系の一部と共用されたものであって、前記液晶デバイスが、前記照射光学系の、前記ピックアップ光学系と共用された部分以外の部分に配置され、前記光源から出射した光が前記液晶デバイスを経由して前記光記憶媒体に集光されるとともに、該光記憶媒体に集光されて該光記憶媒体で反射した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持した信号光が、前記液晶デバイスを経由する光路とは異なる光路を経由して、前記光ディテクタに導かれるものであることを特徴とする請求項１記載の光記憶装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記光記憶媒体に集光され該光記憶媒体で反射した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップして該情報を読み取る光ディテクタと、
前記信号光を前記光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記液晶ドライバが、前記第１の液晶層を通過する光のｙ方向の位相分布をキノフォーム構造と成すとともに前記第２の液晶層を通過する光のｘ方向の位相分布をキノフォーム構造と成すように制御された各電圧を、前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに印加するものであることを特徴とする光記憶装置。
【請求項７】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記光記憶媒体に集光され該光記憶媒体で反射した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップして該情報を読み取る光ディテクタと、
前記信号光を前記光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記液晶デバイスの、前記第１および第２の液晶層内の液晶分子の配向の性状がベンドであることを特徴とする光記憶装置。
【請求項８】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記光記憶媒体に集光され該光記憶媒体で反射した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップして該情報を読み取る光ディテクタと、
前記信号光を前記光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記照射光学系が、前記光源から出射した光を、該光が前記光記憶媒体に集光するまでの間に前記液晶デバイスを一回だけ通過させる光学系であって、前記液晶デバイスを構成する第１の液晶層および第２の液晶層それぞれが、前記第１の電極および前記第２の電極に印加する電圧の制御により、前記光源から出射し該第１の液晶層および該第２の液晶層を通過する光の位相を、それぞれ、０〜２πの間で変化させ得るだけの厚さに設定されてなることを特徴とする光記憶装置。
【請求項９】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記光記憶媒体に集光され該光記憶媒体で反射した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップして該情報を読み取る光ディテクタと、
前記信号光を前記光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記照射光学系が、前記光源から出射した光を、該光が前記光記憶媒体に集光するまでの間に前記液晶デバイスを往復で通過させる光学系であって、前記液晶デバイスを構成する第１の液晶層および第２の液晶層それぞれが、前記第１の電極および前記第２の電極に印加する電圧の制御により、前記光源から出射した光が該第１の液晶層および該第２の液晶層を一回通過する間の該光の位相を、それぞれ、０〜πの間で変化させ得るだけの厚さに設定されてなることを特徴とする光記憶装置。
【請求項１０】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記光記憶媒体に集光され該光記憶媒体で反射した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップして該情報を読み取る光ディテクタと、
前記信号光を前記光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記液晶デバイスを構成する複数の第１の電極それぞれのｙ方向の幅が前記第１の液晶層の厚さ以上の寸法を有するとともに、前記液晶デバイスを構成する複数の第２の電極それぞれのｘ方向の幅が前記第２の液晶層の厚さ以上の寸法を有するものであることを特徴とする光記憶装置。
【請求項１１】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記光記憶媒体に集光され該光記憶媒体で反射した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップして該情報を読み取る光ディテクタと、
前記信号光を前記光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記照射光学系が、光を分岐させあるいは光の進行方向を定めるビームスプリッタを備え、前記液晶デバイスが、該ビームスプリッタと一体化されてなるものであることを特徴とする光記憶装置。
【請求項１２】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記光記憶媒体に集光され該光記憶媒体を透過した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップして該情報を読み取る光ディテクタと、
前記信号光を前記光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記液晶デバイスが、前記第１の電極に印加される電圧の変化による前記第１の液晶層内の電界の変化に起因する、該第１の液晶層内の液晶分子配向の変化面の法線と、前記第２の電極に印加される電圧の変化による前記第２の液晶層内の電界の変化に起因する、該第２の液晶層内の液晶分子配向の変化面の法線とが所定の角度を成すように、これら第１および第２の液晶層の性状が定められてなるものであって、かつ、これら第１の液晶層と第２の液晶層との間に、入射光の偏向方向を前記所定の角度だけ回転させる波長板を備えたものであることを特徴とする光記憶装置。
【請求項１３】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記光記憶媒体に集光され該光記憶媒体を透過した、該光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップして該情報を読み取る光ディテクタと、
前記信号光を前記光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記光記憶媒体が深さ方向に複数の情報記憶ポイントを有するものであって、前記液晶ドライバが、前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、前記光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じて制御された各電圧を印加することにより前記光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じた収差補正を行なうものであり、さらに、この光記憶装置が、
前記ピックアップ光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第３および第４の液晶層、該第３の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ’方向に延び該光路と該ｘ’方向との双方に交わるｙ’方向に配列された複数の第３の電極、および、該第４の液晶層を駆動するための、該ｙ’方向に延び該ｘ’方向に配列された複数の第４の電極を有する第２の液晶デバイスと、
前記第２液晶デバイスの複数の第３の電極それぞれおよび複数の第４の電極それぞれに、前記光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じて制御された各電圧を印加することにより前記光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じた収差補正を行なう第２の液晶ドライバとを備えたことを特徴とする光記憶装置。
【請求項１４】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記液晶デバイスが、前記第１の電極に印加される電圧の変化による前記第１の液晶層内の電界の変化に起因する、該第１の液晶層内の液晶分子配向の変化面の法線と、前記第２の電極に印加される電圧の変化による前記第２の液晶層内の電界の変化に起因する、該第２の液晶層内の液晶分子配向の変化面の法線とが所定の角度を成すように、これら第１および第２の液晶層の性状が定められてなるものであって、かつ、これら第１の液晶層と第２の液晶層との間に、入射光の偏向方向を前記所定の角度だけ回転させる波長板を備えたものであることを特徴とする光記憶装置。
【請求項１５】
光源と、
前記光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
前記照射光学系の光路の途中に配置され該光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、該第１の液晶層を駆動するための、該光路に交わる所定のｘ方向に延び該光路と該ｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、該第２の液晶層を駆動するための、該ｙ方向に延び該ｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、前記光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備え、
前記光記憶媒体が深さ方向に複数の情報記憶ポイントを有するものであって、
前記液晶ドライバが、前記液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、前記光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じて制御された各電圧を印加することにより前記光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じた収差補正を行なうものであることを特徴とする光記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば相変化型光ディスクや光磁気ディスク等の光記憶媒体をアクセスする光記憶装置、およびその光記憶装置に好適に採用し得る液晶デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
相変化型（ＰＤ）光ディスクや光磁気（ＭＯ）ディスク等の光ディスクは、小型、軽量で持ち運び可能な高容量記憶媒体であり、パーソナルコンピュータの記憶媒体として注目されており、更なる高密度化、大容量化の可能性が追求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光ディスクの記録面積を同一に維持したまま大容量化を図るには、面内記録密度の向上、多層記録等が必要である。面内記録密度を上げるには、磁気超解像という手段もあり得るが、基本的には使用するレーザビームの集光スポットを小さくしなければならない。
【０００４】
一般にレーザビームのスポット径は、おおよそ、
λ／ＮＡ    （λ：光の波長、ＮＡ：開口数）
に比例する。したがって光ディスクの記録の高密度化には、波長の短いレーザ（例えば青色発光のレーザ）を用いるか、対物レンズのＮＡを大きくすることが必要である。
【０００５】
しかしながら、ＮＡを大きくした場合、光ディスクを製造した際の、表面の透明な保護層の厚さのばらつきによって発生する球面収差が問題となる。
【０００６】
特に光ディスクは、装填、取り出し自在な記憶媒体として構成されるため、反射層や記録層といった情報の記憶やピックアップに直接に必要となる層の上に透明な保護層が必要であり、この保護層の厚さの製造ばらつきは、光ディスクごとのばらつき（個体差としてのばらつき）として±５０μｍ、同一の光ディスク内部における変動（個体内のばらつき）として±１０μｍ程度である。この光ディスク表面の保護層のばらつきによって記録層上に集光する光には球面収差が生じ、ピットマークの記録、読取りに悪影響を与える。
【０００７】
図１は、保護層のばらつきに対する球面収差のＲＭＳを示す図である。
【０００８】
この図１には、現行のＤＶＤ相当のＮＡ＝０．６の場合とＮＡ＝０．８５の場合の計算結果が示されている。製造上の保護層の厚さのばらつきが±５０μｍの場合、ＮＡ＝０．６では、許容収差内であるが、ＮＡ＝０．８５では、カバーできない収差が発生することがわかる。したがって、対物レンズを高ＮＡ化するには、保護層の厚さのばらつきに応じて球面収差を補正するメカニズムが要求される。
【０００９】
このような要求を満たすために、対物レンズをそれまでの一枚構成から二枚構成とし、それら二枚のレンズの間隔を機械的に変更することにより球面収差をアクティブに補正する方法が提案されている（特開平８−２１２５７９号公報参照）。
【００１０】
しかしながら、この提案は、もともと機械駆動される対物レンズに対し、その対物レンズの中をさらにもう一段機械駆動するというものであって、ピックアップのヘッド部の重量が増し、大きなスペースが必要となるという問題がある。
【００１１】
一方、光路中に液晶デバイスを配置し、その液晶デバイスにより収差を補正することが提案されている（例えば特開平８−２１２６１１号公報、特開平９−１２８７８５号公報参照）。
【００１２】
この液晶デバイスとしては、二次元マトリックス状の電極構造のものと、収差に対応したパターンにパターン化された電極構造のものとがある。
【００１３】
電極構造をマトリックス状にするにはＴＦＴを用いる必要があり、このＴＦＴは極めて複雑な製造工程を必要とし、コストが大幅に上昇することが避けられないという問題が生じる。
【００１４】
一方、電極構造をパターン化したものでは、液晶の屈折率分布によって形成される、そこを通過する光の位相分布が固定されるという問題があり、その液晶デバイスを光軸に対し極めて高精度に配置する必要を生じ、アライメント精度が厳しくなるという問題がある。電極構造をパターン化して球面収差を補正するには同心円パターンの電極構造を採用することになるが、球面収差を高精度に補正しようとして同心円パターンを精細化するとそこを通過するレーザ光の偏光を乱す原因ともなり、高ＮＡの対物レンズを採用したときの球面収差の補正には適さない。また同心円パターンを精細化しようとするとその同心円の内側リング電極から取り出すリード線の本数が増えてそのリード線の配線面積が増え、同心円パターンそのものを形成できないという製造上の問題もある。
【００１５】
さらに、特開平９−１２８７８５号公報にはストライプ状の電極も示されているが、ストライプ状の電極では高ＮＡ時の収差補正という観点からは収差をほとんど補正することができない。
【００１６】
以上は、収差補正の必要性を光ディスクの保護層の厚さのばらつきに関連づけて説明したが、多層記録、すなわち、深さ方向に複数の情報記録層を持つ光記憶媒体を実現しようとしたときも、深さが異なることに起因する収差をアクティブに補正する必要を生じる。
【００１７】
また、ここでは光ディスクについて説明したが上記の問題はディスク状であることとは無関係であり、例えばテープ状の光記憶媒体であっても同様である。
【００１８】
本発明は、上記事情に鑑み、例えば保護層の厚さのばらつきや多層記録の場合など、光記憶媒体の表面から集光すべきポイントまでの深さが変化する場合であっても、その深さの変化により生じる収差を有効に補正することのできる光記憶装置、および、光記憶装置にその収差補正用として好適に採用することのできる液晶デバイスを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の光記憶装置は、
光源と、
光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
光記憶媒体に集光されその光記憶媒体で反射した、その光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップして情報を読み取る光ディテクタと、
上記信号光を光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
照射光学系の光路の途中に配置されその光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、第１の液晶層を駆動するための、光路に交わる所定のｘ方向に延び光路とｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、第２の液晶層を駆動するための、ｙ方向に延びｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の光記憶装置は、ストライプ状の電極を持つ液晶層を電極どうしが互いに直交する向きに２つ重ねにした液晶デバイスを採用したことに特徴がある。この場合、電極からのリード線の取り出しやその他製造が容易であり、かつ電気的な制御で補正できるためアライメント精度は極めて粗くてもよく、さらに、後述する実施形態において説明するように、十分な収差補正能力を有する。
【００２１】
ここで、本発明の光記憶装置は、上記照射光学系が、光記憶媒体に隣接した位置に、平凸レンズと非球面レンズとからなる対物レンズを備えたものであってもよい。
【００２２】
平凸レンズと非球面レンズとの二枚構成とすると高ＮＡの対物レンズを容易に実現することができ、本発明は、高ＮＡの対物レンズを用いた場合であっても十分な収差補正能力を発揮することができる。
【００２３】
また、本発明の光記憶装置において、上記液晶ドライバが、第１の液晶層を通過する光のｙ方向の位相分布をキノフォーム構造と成すとともに第２の液晶層を通過する光のｘ方向の位相分布をキノフォーム構造と成すように制御された各電圧を、液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに印加するものであることが好ましい。
【００２４】
このようにキノフォーム構造と成すことにより、液晶デバイスを厚さの薄い液晶層で構成することができ、液晶層が薄いことからその液晶デバイスの作動の高速化が図られる。
【００２５】
さらに、本発明の光記憶装置において、上記液晶デバイスが、第１の電極に印加される電圧の変化による第１の液晶層内の電界の変化に起因する、第１の液晶層内の液晶分子配向の変化面の法線と、第２の電極に印加される電圧の変化による第２の液晶層内の電界の変化に起因する、第２の液晶層内の液晶分子配向の変化面の法線とが同一方向を向くように、これら第１および第２の液晶層の性状が定められてなるものであることが好ましい。
【００２６】
第１および第２の液晶層の性状をこのように定めることにより、そこに入射する光の偏光状態が、液晶そのものによって変化してしまうことが防止される。
【００２７】
あるいは、本発明の光記憶装置において、上記液晶デバイスが、第１の電極に印加される電圧の変化による第１の液晶層内の電界の変化に起因する、第１の液晶層内の液晶分子配向の変化面の法線と、第２の電極に印加される電圧の変化による第２の液晶層内の電界の変化に起因する、第２の液晶層内の液晶分子配向の変化面の法線とが所定の角度（例えば９０°）を成すように、これら第１および第２の液晶層の性状が定められてなるものであって、かつ、これら第１の液晶層と第２の液晶層との間に、入射光の偏向方向を上記所定の角度だけ回転させる波長板（例えば１／２波長板）を備えたものであってもよい。
【００２８】
このような構成によってもそこに入射する光の偏光状態が、液晶そのものによって変化してしまうことが防止される。  さらに、本発明の光記憶装置において、上記液晶デバイスの、第１および第２の液晶層内の液晶分子の配向の性状がベンドであることが好ましい。
【００２９】
液晶デバイスの製造過程において液晶層を挟む基板をラビングする（機械的にする）方向に応じてその液晶層内の液晶分子配分の性状をベンドあるいはスプレイとすることができ、このうちベンドとすることにより、その液晶層の液晶分子配向変化の高速化、すなわちその液晶デバイスの作動の高速化が図られる。
【００３０】
また、上記本発明の光記憶装置において、照射光学系が、光源から出射した光を、その光が光記憶媒体に集光するまでの間に液晶デバイスを一回だけ通過させる光学系であって、液晶デバイスを構成する第１の液晶層および第２の液晶層それぞれが、第１の電極および第２の電極に印加する電圧の制御により、上記光源から出射し第１の液晶層および第２の液晶層を通過する光の位相を、それぞれ、０〜２πの間で変化させ得るだけの厚さに設定されてなることが好ましい。
【００３１】
液晶層の厚さが光の位相を０〜２πの間で変化させる厚さであれば上述したキノフォーム構造の位相変化を採用して収差を補正することができ、かつ液晶層の厚さを、光の位相を０〜２πの間で変化させ得る程度に薄くすることにより、その液晶層内の液晶分子の配向変化の高速化が図られる。
【００３２】
さらに、上記本発明の光記憶装置において、照射光学系が、光源から出射した光を、その光が光記憶媒体に集光するまでの間に液晶デバイスを往復で通過させる光学系であって、液晶デバイスを構成する第１の液晶層および第２の液晶層それぞれが、第１の電極および第２の電極に印加する電圧の制御により、上記光源から出射した光が第１の液晶層および第２の液晶層を一回通過する間の、その光の位相を、それぞれ、０〜πの間で変化させ得るだけの厚さに設定されてなることが好ましい。
【００３３】
この場合、液晶層の厚さがさらに半分になり一層の高速作動を実現することができる。
【００３４】
この場合に、上記液晶デバイスが、その液晶デバイスに入射し第１の液晶層と第２の液晶層との双方を通過した光を反射して第１の液晶層と第２の液晶層との双方を再度通過させる反射面を有するものであることが好ましい。
【００３５】
液晶デバイスを往復で使用する場合は、液晶デバイス自体に上記反射面を備えることにより、反射ミラー等を別途用意する必要がなく、小型化、低コスト化に寄与する。
【００３６】
さらに、上記本発明の光記憶装置において、上記液晶デバイスを構成する複数の第１の電極それぞれのｙ方向の幅が第１の液晶層の厚さ以上の寸法を有するとともに、上記液晶デバイスを構成する複数の第２の電極それぞれのｘ方向の幅が第２の液晶層の厚さ以上の寸法を有するものであることをが好ましい。
【００３７】
電極の幅が液晶層の厚さと比べ狭いと、その電極に印加された電圧により液晶層内に形成される電界がその液晶層内で広がり、液晶層内に形成される電界分布が理想的な電界分布と大きく異なり、十分な収差補正が難しくなる恐れがある。これに対し、上記のように液晶層の厚さ以上の寸法の幅を持った電極層を形成することにより、液晶層内に適切な電界分布を形成することができる。
【００３８】
さらに、上記本発明の光記憶装置において、照射光学系の一部がピックアップ光学系の一部と共用されたものであって、上記液晶デバイスが、照射光学系とピックアップ光学系との共用部分に配置され、光源から出射した光が液晶デバイスを経由して光記憶媒体に集光されるとともに、光記憶媒体に集光されて光記憶媒体で反射した、光記憶媒体に記憶された情報を担持した信号光がその液晶デバイスを経由して光ディテクタに導かれるものであってもよく、あるいは、照射光学系の一部がピックアップ光学系の一部と共用されたものであって、液晶デバイスが、照射光学系の、ピックアップ光学系と共用された部分以外の部分に配置され、光源から出射した光が液晶デバイスを経由して光記憶媒体に集光されるとともに、光記憶媒体に集光されて光記憶媒体で反射した、光記憶媒体に記憶された情報を担持した信号光が、液晶デバイスを経由する光路とは異なる光路を経由して、光ディテクタに導かれるものであってもよい。
【００３９】
収差補正が必要なのは主として照射光学系側であり、上記のいずれの構成であってもよい。
【００４０】
さらに、上記本発明の光記憶装置において、照射光学系が、光を分岐させあるいは光の進行方向を定めるビームスプリッタを備え、液晶デバイスが、そのビームスプリッタと一体化されてなるものであることが好ましい。
【００４１】
照射光学系がビームスプリッタを備えたものであるときに、液晶デバイスをビームスプリッタと一体化することにより、部品点数が少なくて済み、組立ての効率化、装置の小型化を図ることができる。
【００４２】
上記では、光記憶装置のピックアップ光学系は光記憶媒体で反射した光を光ディテクタに導くものであるとして説明したが、光記憶媒体を透過型のものとし、本発明のピックアップ光学系を、光記憶媒体を透過した光を光ディテクタに導くように構成してもよい。
【００４３】
このように構成した場合の本発明の光記憶装置は、
光源と、
光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体に集光する照射光学系と、
光記憶媒体に集光されその光記憶媒体を透過した、光記憶媒体に記憶された情報を担持する信号光をピックアップしてその情報を読み取る光ディテクタと、
信号光を光ディテクタに導くピックアップ光学系と、
照射光学系の光路の途中に配置されその光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、第１の液晶層を駆動するための、光路に交わる所定のｘ方向に延び光路とｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、第２の液晶層を駆動するための、ｙ方向に延びｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備えたことを特徴とする。
【００４４】
この場合において、光記憶媒体が深さ方向に複数の情報記憶ポイントを有するものであって、液晶ドライバが、液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じて制御された各電圧を印加することにより光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じた収差補正を行なうものであり、さらに、この光記憶装置が、
ピックアップ光学系の光路の途中に配置されその光路に交わる方向に平行に広がる第３および第４の液晶層、第３の液晶層を駆動するための、光路に交わる所定のｘ’方向に延びその光路とｘ’方向との双方に交わるｙ’方向に配列された複数の第３の電極、および、第４の液晶層を駆動するための、ｙ’方向に延びｘ’方向に配列された複数の第４の電極を有する第２の液晶デバイスと、
上記第２液晶デバイスの複数の第３の電極それぞれおよび複数の第４の電極それぞれに、光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じて制御された各電圧を印加することにより光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じた収差補正を行なう第２の液晶ドライバとを備えたものであってもよい。
【００４５】
本発明は、多層記録方式の光記憶媒体、すなわち、深さ方向に複数の情報記憶ポイントを有する光記憶媒体にも適用することができる。
【００４６】
また、本発明の光記憶装置は、光記憶媒体への情報書込み専用装置として構成することもできる。
【００４７】
このように構成される本発明の光記憶装置は、
光源と、
光源から出射した光を導いて所定の光記憶媒体の一点に集光する照射光学系と、
照射光学系の光路の途中に配置されその光路に交わる方向に平行に広がる第１および第２の液晶層、第１の液晶層を駆動するための、光路に交わる所定のｘ方向にその延び光路とｘ方向との双方に交わるｙ方向に配列された複数の第１の電極、および、第２の液晶層を駆動するための、ｙ方向に延びｘ方向に配列された複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、
液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、制御された各電圧を印加することにより、光記憶媒体に集光される光の収差を補正する液晶ドライバとを備えたことを特徴とする。
【００４８】
この場合において、光記憶媒体が深さ方向に複数の情報記憶ポイントを有するものであって、液晶ドライバが、液晶デバイスの複数の第１の電極それぞれおよび複数の第２の電極それぞれに、光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じて制御された各電圧を印加することにより光記憶媒体の深さ方向の集光ポイントに応じた収差補正を行なうものであることであってもよい。
【００４９】
また、前述の目的を達成する本発明の液晶デバイスは、互いに交わるｘ方向とｙ方向とに広がる所定面と平行に、互いに面が向き合った状態に広がる第１および第２の液晶層と、
第１の液晶層を駆動するための、ｘ方向に延びｙ方向に配列された複数の第１の電極と、
第２の液晶層を駆動するための、ｙ方向に延びｘ方向に配列された複数の第２の電極とを備えたことを特徴とする。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の液晶デバイスにより、光記憶媒体の表面から光記憶媒体内の集光ポイントまでの深さの変化により生じる収差を有効に補正することができることの理論的な説明を行ない、その後、本発明の実施形態について説明する。尚、以下の理論説明では、光ディスク表面の保護層の厚さの変化により集光ポイントの深さに変化が生じるものとして説明する。
【００５１】
焦点位置が光軸方向にずれることによるデフォーカス収差は、単に参照球面が変わることによって生じる収差であるため、他の収差とは区別される。従来の低ＮＡの光学系において、この収差は（ＮＡ）2に比例するとしてもよいが、高ＮＡ（ここではＮＡ＝０．８５を考える）では８次以上の高次項を考慮する必要がある。一般に焦点近傍の振幅分布は次のように表される。
【００５２】
【数１】
0004234837.tif 000002
【００５３】
ここで、（ｘ，ｙ）は像面の座標、（ξ，η）は前側焦平面にある開口上の座標、ｋは波数である。
この時、
【００５４】
【数２】
0004234837.tif 000003
【００５５】
は像面が焦平面から自由空間内を距離ｚずれた時の波面歪みとみなすことができる。ξ2＋η2＝ＮＡ2とおき、自由空間距離のずれ分をｄｚとおき直すと、デフォーカスによる収差ｄＷｄｅｆｏｃｕｓは、
【００５６】
【数３】
0004234837.tif 000004
【００５７】
となる。
一方、光ディスクの保護層の厚さの変化による球面収差を求めると次のようになる。出射角θの光束が、厚さｄ、屈折率ｎのディスクを通過するときの近軸焦点位置からの移動量Ｌｚは
【００５８】
【数４】
0004234837.tif 000005
【００５９】
となる。ｓｉｎθを８次の項まで展開し、光線の横収差を求め、さらに波面収差に変換すると、高次項を考慮した、ディスク基板の厚さ変化による球面収差ｄＷｄｉｓｋは、ディスク基板の保護層の厚さ変化分をｄｔとして（２）式のようになる。
【００６０】
【数５】
0004234837.tif 000006
【００６１】
液晶によって作り出したい位相分布を位相伝達関数にて表せば、それぞれＸ，Ｙについての偶関数となるため、一般に（３），（４）式となる。
【００６２】
φ（ｘ）＝ｃ1・ｘ2＋ｃ2・ｘ4＋ｃ3・ｘ6＋ｃ4・ｘ8＋ｃ5・ｘ10  ……（３）
φ（ｙ）＝ｃ1・ｙ2＋ｃ2・ｙ4＋ｃ3・ｙ6＋ｃ4・ｙ8＋ｃ5・ｙ10  ……（４）
光ディスクの保護層の厚み変化によって生じる球面収差を、ｘ方向とｙ方向についてそれぞれ独立に補正するには、発生した（２）式の収差を（１）式で調整しながら、（３）、（４）式でキャンセルさせる。しかしながら、完全に収差を０にすることはできず、残存収差が残る。これをｄＷとすれば、
ｄＷ＝ｄＷｄｉｓｋ＋ｄＷｄｅｆｏｃｕｓ−φ（ｘ）−φ（ｙ）
（ｒ＝√（ｘ2＋ｙ2））
となり、この残存収差ｄＷが液面収差のＲＭＳ値ｄＷｒｍｓに対して十分に小さくなれば良い。収差のＲＭＳ値と収差ｄＷとの関係は次のようになる。
【００６３】
【数６】
0004234837.tif 000007
【００６４】
ρ、θはそれぞれ開口内の位置を極座標であらわしたときのパラメータである。ｄＷｄｉｓｋ中の光ディスクの保護層の厚さ変化分ｄｔとｄＷｄｅｆｏｃｕｓ中の自由空間距離の変化分ｄｚとの関係を、係数Ｋを用いてｄｚ＝Ｋ・ｄｔと置く。残存収差は、パラメータをＫ、ｃ1〜ｃ5、評価関数を収差のＲＭＳ値として、最小２乗フィッテイングを施すことにより求められる。
【００６５】
図２は、このようにして求めた、光ディスクの保護層の厚さ変化（横軸）に対する残存波面収差（縦軸）をあらわすグラフである。使用波長λは６８５ｎｍとした。
【００６６】
この結果より、Ｘ方向とＹ方向について独立に補正する手法を用いたとき、原理上、光ディスクの保護層の厚さが±６００μｍ程度変化しても、球面収差を許容範囲内に押えることができることがわかる。
【００６７】
図３は、本発明の光記憶装置の第１実施形態を示す概要図である。
【００６８】
半導体レーザ１１から出射したレーザ光は、コンデンサレンズ１２を経由しさらに偏光ビームスプリッタ１３を経由し、反射ミラー１４で反射し、液晶デバイス１０を透過し、さらに対物レンズ１５を経由して光ディスク１００に向かう。光ディスク１００は、その表面に透明な保護層１００ａが形成されており、対物レンズ１５から出射した光はその保護層１００ａの下にある記録層１００ｂ上の一点に集光される。保護層１００ａは光ディスク１００の個体によりその厚さに最大±５０μｍ程度のばらつきがあるが、このばらつきに起因する、記録層に集光する光の球面収差は、液晶デバイス１０により補正される。
【００６９】
光ディスク１００の記録層１００ｂで反射した、その光ディスク１００に記録された情報を担持した信号光は、再び対物レンズ１５を経由し、液晶デバイス１０を経由し、反射ミラー１４で反射し、偏光ビームスプリッタ１３に入射し、今度は偏光ビームスプリッタ１３からビームスプリッタ１６側に出射する。ビームスプリッタ１６への入射光は、そのビームスプリッタ１６で二分されるが、そのうちの一方は、ビームスプリッタ１６から出射した後ウォラストンプリズム１７を経由することによりその偏光方向に応じて分離され、さらにレンズ１８をを経由して、光ディスク１００に記録されていた情報をピックアップするための光ディテクタ１９に入射する。
【００７０】
一方ビームスプリッタ１６で二分された光のうちのもう一方は、ビームスプリッタ１６から出射しレンズ２０を経由して、もう１つのビームスプリッタ２１に入射してさらに二分され、そのうちの一方は、そのビームスプリッタ２１から出射して、トラッキングエラー検出用の光ディテクタ２２に入射し、もう一方は、そのビームスプリッタ２１から出射し、さらにウェッジプリズム２３により光ビームが二分されて、焦点エラー検出用の光ディテクタ２４に入射する。トラッキングエラー検出、焦点検出、および液晶デバイス１０を除く光学系自体は、従来から広く知られている技術であり、ここでは詳細説明は省略する。
【００７１】
図４は、図３に示す光記憶装置における、液晶デバイスおよび対物レンズの部分を示した断面図、図５は、その斜視図である。また、図６は液晶デバイスの電極構造を示す図である。
【００７２】
対物レンズ１５は、光ディスク表面の保護層１００ａに極く近接して配置された平凸レンズ１５１と、その後方に配置された非球面レンズ１５２とからなる。対物レンズは一枚レンズでも構成することができるが、高ＮＡ化が難しく、本実施形態では、図４に示すように平凸レンズ１５１と非球面レンズ１５２とを組合せることにより、高ＮＡの対物レンズを構成している。この対物レンズ１５は、図３に示すトラッキングエラー検出用の光ディテクタ２２で得られたトラッキングエラー信号に基づいて、光ディスク表面に平行な方向、例えば図４の紙面に垂直な方向の移動が制御され焦点エラー検出用の光ディテクタ２４で得られた焦点エラー信号に基づいて、図４の上下方向、すなわち光ディスクに接離する方向の移動が制御される。
【００７３】
また、対物レンズ１５の後方には液晶デバイス１０が配置されている。
【００７４】
この液晶デバイス１０は、図４に示すように、ガラス基板１０１とガラス基板１０３との間に第１の液晶層１０２を挟み、さらにガラス基板１０３とガラス基板との間に第２の液晶層１０４を挟んだ構造を有している。第１の液晶層１０２は図６（Ａ）に示すように、Ｘ方向に延びＹ方向に配列された透明な複数の第１の電極１０６と、ここには図示しない、全面に広がる透明なベタ電極とに挟まれており、第２の液晶層１０４は、図６（Ｂ）に示すように、Ｙ方向に延びＸ方向に配列された透明な複数の第２の電極１０７と、図示しない、全面に広がる透明なベタ電極とに挟まれている。この液晶デバイス１０の製造にあたっては、各電極は各ガラス基板表面に形成され、さらにその上に、液晶の配向を定めるための配向膜が形成され、各液晶層は配向膜と配向膜とに挟まれた状態に形成される。この図６に示すように、第１の液晶層駆動用の第１の電極１０６と第２の液晶層駆動用の第２の電極１０７は、互いに直交する方向に延び、互いに直交する方向に配列されている。尚、図６（Ａ），（Ｂ）に示す破線の円は、光ビームの通路を示している。
【００７５】
図６（Ａ）に示す複数の第１の電極１０６は、それぞれ各パッド１０８、および図５に示す各リード線１０９を介してドライブ回路５０に接続されており、またこれと同様に、図６（Ｂ）に示す複数の第２の電極１０７は、各パッド１１０および各リード線１１１を介してドライブ回路５０に接続されている。このドライブ回路５０は、液晶デバイス１０の複数の第１の電極１０６のそれぞれとベタ電極との間、および複数の第２の電極１０７のそれぞれとベタ電極との間に制御された各電圧を印加することにより、光ディスク上に集光される光の収差を補正する回路である。本実施形態（図３参照）では、
光ディスク１００が本実施形態の光記憶装置に装填された際に、液晶デバイス１０には適当な収差補正に必要な制御電圧を印加し、光ディテクタ２４で得られる焦点エラー信号をモニタする。この際、液晶デバイス１０に印加する電圧値を変化させ、適正な焦点エラー信号が得られる、液晶デバイス１０への印加電圧を持って必要な収差補正量とする。これにより光ディテクタ１００の表面保護層１００ａの変化量を知ることができる。
【００７６】
光ディスク１００を実際にアクセスする際は、ドライブ回路５０により液晶デバイス１０を駆動してその検出した厚さに応じた球面収差の補正が行なわれる。尚、１枚の光ディスク内部の保護層の厚さのばらつき（個体内のばらつき）は個体差としてのばらつきと比べかなり小さいため、本実施形態では無視している。
【００７７】
図７は、図４に示す対物レンズ１５として具体的に以下の表１のパラメータを採用した対物レンズを構成したときの、液晶デバイス１０による球面収差の補正効果を示す図である。
【００７８】
この図７は、光ディスク表面の保護層の基準厚を０．６ｍｍとし、その基準厚のときに球面収差が生じないように対物レンズを設計、製造、配置したものとし、その保護層の実際の厚さが変化したときの残存球面収差を表している。
【００７９】
【表１】
0004234837.tif 000008
【００８０】
ここでは、図６に示すように第１の電極１０６および第２の電極１０７は、いずれもストライプ状に配列されており、第１および第２の液晶層１０２，１０４の屈折率分布は第１および第２の電極１０６，１０７の配列ピッチごとの階段状となるが、このシミュレーションでは、液晶デバイスを構成する第１および第２の液晶層１０２，１０４による光の位相分布はそのような階段状のものではなく連続量として与えている。
【００８１】
また、ここでは、第１の液晶層１０２と第２の液晶層１０４の光軸方向の位置が異なることから、前述した式（３），（４）に代わり、
φ（ｘ）＝ｃ1・ｘ2＋ｃ2・ｘ4＋ｃ3・ｘ6＋ｃ4・ｘ8＋ｃ5・ｘ10  ……（５）
φ（ｙ）＝ｃ6・ｙ2＋ｃ7・ｙ4＋ｃ8・ｙ6＋ｃ9・ｙ8＋ｃ10・ｙ10  ……（６）
の式を採用している。
【００８２】
本実施形態では、図６に示すストライプ状の電極１０６，１０７を採用したため、この液晶デバイスを通過する光はＸ方向，Ｙ方向それぞれについて一次元的に独立な位相分布補正が行なわれるが、Ｘ方向の位相分布補正とＹ方向の位相分布補正とを合成した場合に、球面収差とは逆の位相が形成され、その結果として球面収差が補正されるようになっている。
【００８３】
補正後の残存収差分布な、縦横方向（Ｘ方向およびＹ方向）と斜め方向とのバランスをとってＲＭＳ値を低減する結果となるが、そのＲＭＳ値は、図７に示すように、保護層の厚さが±５０μｍ（±０．０５ｍｍ）程度変動しても許容値（０．０７λ）に対して十分小さく、集光スポットの結像性能に問題はない。
【００８４】
図８は、液晶分子の初期配向を示す模式図である。
【００８５】
液晶分子の初期配向としては、ここに示す水平配向（Ａ）、ＨＡＮ（Ｂ）、および垂直配向（Ｃ）があり、これらのいずれを採用してもよい。ただし、液晶そのものによってレーザ光の偏光状態が変化しないことが必要であるため、電界による液晶分子の配向の変化面とその液晶層を通過するレーザ光の偏光方向とを同一にする必要がある。
【００８６】
図９は、電界による液晶分子の配向特性を示す模式図である。
【００８７】
電界による液晶分子の配向特性は、図９に示すようにスプレイ型とベンド型とに分類することができる。これらは、液晶デバイスの製造過程における「ラビング」と呼ばれる、機械的にこする配向処理を施す際に、液晶層を挟む上下の基板を互いに反対方向にラビングするとスプレイ型となり、同一方向にラビングするとベンド型となる。液晶分子の配向の変化によってそこを通過する光ビームに同一の位相変化を作り出す場合に、ベンド配向はスプレイ配向と比べ応答速度が速い。したがって本実施形態では、液晶デバイスを構成する第１の液晶層と第２の液晶層との双方にベンド配向が採用され、作動の高速化が図られている。
【００８８】
図１０は、液晶デバイスの電極構造と液晶層内の液晶分子の配向面との関係を示す図である。
【００８９】
液晶デバイス１０を構成する２つの液晶層１０２，１０４のうちの一方の液晶層（ここでは第２の液晶層１０４）を駆動するための第２の電極１０７の長手方向（Ｙ方向）を、そこを通過するレーザ光の偏光方向と同一とし、もう一方の液晶層（ここでは第１の液晶層１０２）を駆動するための第１の電極１０６の長手方向（Ｘ方向）はそこを通過するレーザ光の偏光方向とは直角方向とする。さらに液晶分子の配向面は、第１の液晶層１０２と第２の液晶層１０４とで同一方向（Ｙ方向）とし、かつレーザ光の偏光面と同一方向とする。このように構成することにより、レーザ光の偏光方向を液晶デバイスで乱してしまうことが防止される。
【００９０】
図１１は、液晶デバイスの電極構造と液晶層内の液晶分子の配向面との関係の別の例を示す図である。
【００９１】
この図１１に示す例では、第１の液晶層１０２の液晶分子の配向面は、第１の電極１０６の配列方向（Ｙ方向）であり、第２の液晶層１０４の液晶分子の配向面は第２の電極１０７の配列方向（Ｘ方向）であり、このままでは、レーザ光の偏光面をＸ方向あるいはＹ方向のいずれに向けても第１の液晶層１０２あるいは第２の液晶層１０４のいずれかでレーザ光の偏光面と液晶分子の配向面とが同一とならずに交差してしまう結果となる。そこで、ここでは、第１の液晶層１０２と第２の液晶層１０４との中間にλ／２板１１２が配置されている。このλ／２板１１２は、そこを通過するレーザ光の偏光面を９０°回転させる作用を成す。したがって、図１１の下方からこの液晶デバイス１０に入射する光の偏光面を第２の液晶層１０４の液晶分子の配向面と一致させておくと、その第２の液晶層１０４を通過したレーザ光はλ／２板１１２で９０°回転して今度はそのレーザ光の偏光面は第１の液晶層１０２の液晶分子の配向面と一致し、レーザ光はその状態で第１の液晶層を通過することになる。したがって、この図１に示す例の場合も、第１および第２の液晶層の双方において液晶分子の配向面とそこを通過するレーザ光の偏光面とを一致させることができ、この液晶デバイス１０でレーザ光の偏光が乱されることが防止される。
【００９２】
図１２は、光ディスク基板の保護層の基準厚さを０．６ｍｍとし、その保護層の厚さが０．４ｍｍから０．８ｍｍの間で変化したときの、液晶デバイスにおける、球面収差を補正するために必要な最大の位相調整量を示す図である。
【００９３】
この図１２に示すように、光ディスク基板の保護層の厚さが±０．２ｍｍ（０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ）変化したときの最大位相量（リタデーション）は、光の波長λを単位として約±４０λとなり、光ディスクの個体ごとの保護層の厚さのばらつきと考えられる±５０μｍ（±０．０５ｍｍ）であっても約±１０λとなる。この±１０λを忠実に調整しようとすると厚い液晶層が必要となり、液晶層を厚くすると応答速度が遅くなり、またコストアップとなるため、ここでは、レーザ光のビーム面内の位相分布が以下に説明するキノフォーム構造の位相分布となるように調整される。
【００９４】
図１３は、キノフォーム構造の説明図である。
【００９５】
キノフォーム構造は、位相２πごとに位相０に置き換えるというフレネルレンズの原理を用いた位相構造である。このキノフォーム構造を採用することによって、液晶層の厚さは、電極に電圧を印加した場合と印加しない場合との屈折率差ΔｎがΔｎ＝０．１５の液晶材料を用いた場合８μｍ程度の液晶層を形成することでレーザ光の位相を０〜２πの間で変化させることができる。０〜２πの間の位相階調を８レベルに設定しようとした場合、ストライプ状の電極のピッチは１２〜１３μｍ程度の細かさとなる。
【００９６】
このように形成した電極に印加する電圧は、補正しようとする球面収差（すなわち光ディスク表面の保護層の厚さ）によって定められる。具体的には、補正しようとする球面収差（光ディスク表面の保護層の厚さ）に応じて定められた各係数Ｃ1〜Ｃ10を前述の（５），（６）式に代入したときの、それら（５），（６）式に基づくとともに、液晶層に用いた液晶の性質等により定まる、印加電圧に対する液晶層の屈折率の変化特性に基づいて、各電極への印加電圧が定められる。
【００９７】
図１４は、液晶層の厚さｔと、ストライプ状の電極の幅ｄとの関係を示した図である。
【００９８】
図１４（Ａ）は、液晶層の厚さｔよりも、その液晶層を駆動するための電圧が印加される電極の幅ｄの方が広い場合を示している。この場合は、電極に電圧を印加したときに、液晶層内に形成される電界は、その図１４（Ａ）に破線で示すように、その電極にほぼ沿ったものとなる。
【００９９】
図１４（Ｂ）は、液晶層の厚さｔよりも電極の幅ｄの方が狭い場合を示している。
【０１００】
この場合は、電極に電圧を印加したときに液晶層内に形成される電界は、その電圧が印加された電極の幅ｄよりも広がってしまい、液晶層内に電極に電圧を印加したとおりの電界が形成されなくなってしまうおそれがある。
【０１０１】
したがって、前述の（５），（６）式に厳密に合わせようとして電極のピッチを狭めるにも限度があり、電極の幅ｄが液晶層の厚さｔ以上の寸法となるように、液晶デバイスを構成することが好ましい。
【０１０２】
図１５は、本発明の光記憶装置の第２実施形態の一部を示す模式図である。
【０１０３】
半導体レーザ、サーボ検出系一体型デバイス１１’から出射したレーザ光はコンデンサレンズ１２を経由し、さらに液晶デバイス１０を経由してビームスプリッタ２５に入射する。このビームスプリッタ２５に入射したレーザ光はそのビームスプリッタ２５を透過し、ミラー１４で反射し、対物レンズ１５により、光ディスク１００の記録層１００ｂ上に集光する。その記録層１００ｂで反射した、そこに記録された情報を担持した信号光は、対物レンズ１５を経由し、ミラー１４で反射し、ビームスプリッタ２５に入射し、一体型デバイス１１’に向かう信号光と、光ディスク１００に記録されていた情報を読み取るための光ディテクタ２４に向かう信号光とに二分される。一体型デバイス１１’に向かう信号光は、液晶デバイス１０、コンデンサレンズ１２を経由して一体型デバイス１１’に入射する。この一体型デバイス１１’ではその入射光に基づいてトラッキングエラー信号、焦点エラー信号が得られ、それらの信号に応じて対物レンズ１５が駆動される。
【０１０４】
また、ビームスプリッタ２５から光ディテクタ２４側に出射した信号光は、ウォラストンプリズム２６を経由して光ディテクタ２４に入射する。この光ディテクタ２４では、光ディスク１００に記録されていた情報が読み取られる。
【０１０５】
本実施形態では、液晶デバイス１０は、一体型デバイス１１’から出射したレーザ光が対物レンズ１５から出射する迄の照明光学系のうち、光ディスク１００で反射した信号光を情報読取りのための光ディテクタ２４に導くピックアップ光学系と共用された部分以外の部分（具体的にはコンデンサレンズ１２とビームスプリッタ２５との間）に配置され、一体型デバイス１１’から出射した光は液晶デバイス１０を経由して光ディスク１００上に集光されるとともに、その光ディスク１００で反射した、その光ディスク１００に記憶された情報を担持した信号光は、液晶デバイス１０を再度通過することなく、光ディテクタ２４に導かれる。
【０１０６】
光ディスク１００として光磁気ディスクを採用した場合、光記憶装置側では、磁気によるカー効果の偏光回転を検出する必要があるため、液晶デバイスがカー効果の検出に悪影響を及ぼすことがある場合は、液晶デバイスは、図１５に示すように、光ディスク１００で反射した信号光が液晶デバイスを再び通過しない位置に配置することが好ましい。光ディスクで反射した信号光が液晶デバイスにより悪影響を受けないときは、液晶デバイスを、図３に示す位置に配置することができる。その場合、その液晶デバイス１０と対物レンズ１５とがばらばにならずに１つの部品として取り扱うことができるように、それらを一体化することが好ましい。
【０１０７】
図１６は、本発明の光記憶装置の第３実施形態の一部を示す模式図である。
【０１０８】
半導体レーザ、サーボ検出系一体型デバイス１１’から出射したレーザ光は、コンデンサレンズ１２を経由してビームスプリッタ２７に入射し液晶デバイス１０’側に出射する。
【０１０９】
図１７は、図１６に示す液晶デバイス１０’の第２の液晶層側の部分模式図である。
【０１１０】
図１６のビームスプリッタ２７から液晶デバイス１０’側に出射したレーザ光は、図１７の上方から下方に向いた方向にこの液晶デバイス１０’に入射し、先ず図１７には図示しない（図１０参照）第１の液晶層を透過し、さらに図１７に示す第２の液晶層１０４を透過する。この第２の液晶層１０４の、図１７の下面には、電極としてアルミニウム蒸着膜が形成されており、この膜はベタ電極１１３としての作用のほか反射ミラーとしての作用を成し、第２の液晶層１０４を透過しベタ電極１１３に達したレーザ光は、そのベタ電極１１３で反射して第２の液晶層１０４を再度透過し、さらにここには図示しない第１液晶層を再度透過して、この液晶デバイス１０’の、レーザ光が液晶デバイス１０’に入射した面と同一の面から出射する。このように、この実施形態における液晶デバイス１０’は、第１液晶層および第２の液晶層をそれぞれ２回ずつ通過するため、第１液晶層および第２の液晶層は、それぞれ、一回通過する間のレーザ光の位相を０〜πの間で変化させ得るだけの厚さがあればよく、前述した図３に示す実施形態あるいは図１５に示す実施形態の場合と比べ、液晶層をさらに半分の薄さにすることができ、一層の高速動作に寄与することになる。
【０１１１】
図１６に示す第３実施形態において、液晶デバイス１０’から出射したレーザ光はビームスプリッタ２７を透過してもう１つのビームスプリッタ２５に入射し、さらにそのビームスプリッタ２５を通過し、ミラー１４で反射し、対物レンズ１５により、光ディスク１００の記録層１００ｂ上に集光する。その記録層１００ｂで反射した信号光は、対物レンズ１５を経由し、ミラー１４で反射し、ビームスプリッタ２５に入射して、一体型デバイス１１’に向かう信号光と、光ディスク１００に記録されていた情報を読み取るための光ディテクタ２４に向かう信号光とに二分される。一体型デバイス１１’に向かう信号光は、ビームスプリッタ２７を通過し液晶デバイス１０’を一往復して今度はビームスプリッタ２７で反射され一体型デバイス１１’に入射する。この一体型デバイス１１’ではトラッキングエラー信号、焦点信号が得られ、それらの信号に応じて対物レンズ１５が駆動される。
【０１１２】
またビームスプリッタ２５から光ディテクタ２４側に出射した信号光はウォラストンプリズム２６を経由して光ディテクタ２４に入射し、光ディスク１００に記録されていた情報がピックアップされる。
【０１１３】
図１８は、本発明の光記憶装置の第４実施形態の一部を示す模式図である。図１６に示した第３実施形態との相違点について説明する。
【０１１４】
この図１８に示す実施形態では、ビームスプリッタ２７と液晶デバイス１０’が、一つの部品として取り扱うことができるように一体化されている。こうすることにより、部品点数が少なくなって組立てが楽になり、また小型化にも寄与する。図１８に示す実施形態における他の構成部分は、図１６に示した実施形態の場合と同一であり、重複説明は省略する。
【０１１５】
尚、ビームスプリッタと液晶デバイスとを一体化することは、図１５に示す実施形態の場合にも適用することができる。図１５に示す実施形態の場合は、ビームスプリッタ２５と液晶デバイス１０とが一体化される。
【０１１６】
図１９は、本発明の光記憶装置の第５実施形態の模式図である。
【０１１７】
この実施形態は、光記憶媒体１００’の透過光をピックアップする方式のものである。
【０１１８】
半導体レーザ１１から出射したレーザ光はコンデンサレンズ１２を経由し、位相板２８を経由し、さらに液晶デバイス１０を経由し、さらに対物レンズ１５を経由し、光記憶媒体１００’に入射する。この光記憶媒体１００’は、その深さ方向（図１９の上下方向）に複数の情報記憶ポイントを有するものであり、この場合、どの深さ位置の情報記憶ポイントに情報を書き込むか、あるいはどの深さ位置の情報記憶ポイントから情報を読み出すかに応じて、球面収差が異なることになる。そこで、ここでは、液晶デバイス１０を駆動するドライブ回路５０は、そのアクセスポイントの深さ方向の位置を考慮して、球面収差（収束側球面収差）が常に最小となるように、液晶デバイス１０を駆動する。
【０１１９】
また、光記憶媒体１００’を透過した光はコンデンサレンズ３１を経由し、さらにもう１つの液晶デバイス３２を経由し、反射ミラー３３で反射し、さらにレンズ３４、輪帯３５を経由してピンホール型の光ディテクタ３６に導かれて、位相差顕微鏡の原理と同一の原理により、光記憶媒体１００’に記憶された情報が読み取られる。
【０１２０】
光記憶媒体１００’を透過した信号光を光ディテクタ３６に導くピックアップ光学系側の液晶デバイス３２は、光記憶媒体１００’にレーザ光を照射する照射光学系側の液晶デバイス１０と同じ構成を備えたものであり、照射光学系側の液晶デバイス１０を駆動するドライブ回路５０と同様の構成のドライブ回路５１により、光記憶媒体１００’内の集光ポイントの、コンデンサレンズ３１側から見た深さに応じた発散側球面収差が補正されるように駆動される。
【０１２１】
このように、本発明の光記憶装置は、透過検出型の光記憶媒体にも適用することができ、さらに、多層記録型の光記憶媒体にも適用することができる。
【０１２２】
図２０は、本発明の光記憶装置の第６実施形態の一部分を示す模式図である。
【０１２３】
この図２０に示す光記憶装置には、図１９にも示した多層記録型の光記憶媒体１００’の記録ポイントに集光スポットを照射する照射光学系は備えられているが、その光記憶媒体１００’に記録された情報を読み出すピックアップ光学系は備えられていない。
【０１２４】
このように、本発明の光記憶装置は書込み専用装置として構成することもできる。
【０１２５】
尚、上記各実施形態は、いずれも光ディスクをアクセスする光記憶装置について説明したが、本発明はディスク形の光記憶媒体に限らず、例えばテープ状等、他の形態の光記憶媒体をアクセスする光記憶装置として構成することもできる。また、本発明の光記憶装置は、光を使ってアクセスするものであればよく、具体的な情報記録、読出しの原理の如何を問うものではなく、例えば相変化型光ディスクや、磁場を併用する光磁気ディスク等、広範囲な適用が可能である。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光記憶媒体の表面から集光すべきポイントまでの深さの変化による収差を有効に補正することができ、したがって小さな光スポットを形成することができ、記録の高密度化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】保護層のばらつきに対する球面収差のＲＭＳを示す図である。
【図２】光ディスクの保護層の厚さ変化（横軸）に対する残存波面収差（縦軸）をあらわすグラフである。
【図３】本発明の光記憶装置の第１実施形態を示す概要図である。
【図４】図３に示す光記憶装置における、液晶デバイスおよび対物レンズの部分を示した断面図である。
【図５】図３に示す光記憶装置における、液晶デバイスおよび対物レンズの部分を示した斜視図である。
【図６】液晶デバイスの電極構造を示す図である。
【図７】液晶デバイスによる球面収差の補正効果を示す図である。
【図８】液晶分子の初期配向を示す模式図である。
【図９】電界による液晶分子の配向特性を示す模式図である。
【図１０】液晶デバイスの電極構造と液晶層内の液晶分子の配向面との関係を示す図である。
【図１１】液晶デバイスの電極構造と液晶層内の液晶分子の配向方向との関係の別の例を示す図である。
【図１２】液晶デバイスにおける、球面収差を補正するために必要な最大の位相調整量を示す図である。
【図１３】キノフォーム構造の説明図である。
【図１４】液晶層の厚さｔと、ストライプ状の電極の幅ｄとの関係を示した図である。
【図１５】本発明の光記憶装置の第２実施形態の一部を示す模式図である。
【図１６】本発明の光記憶装置の第３実施形態の一部を示す模式図である。
【図１７】、図１６に示す液晶デバイスの第２の液晶層側の部分模式図である。
【図１８】本発明の光記憶装置の第４実施形態の一部を示す模式図である。
【図１９】本発明の光記憶装置の第５実施形態の模式図である。
【図２０】本発明の光記憶装置の第６実施形態の一部分を示す模式図である。
【符号の説明】
１０，１０’    液晶デバイス
１１，１１’    半導体レーザ    一体型デバイス
１２    コンデンサレンズ
１３    偏光ビームスプリッタ
１４    反射ミラー
１５    対物レンズ
１６，２５，２７    ビームスプリッタ
１７    ウォラストンプリズム
１８    レンズ
１９    光ディテクタ
２０    レンズ
２２    光ディテクタ
２３    ウェッジプリズム
２４    光ディテクタ
２６    ウォラストンプリズム
２８    位相板
３１    コンデンサレンズ
３２    液晶デバイス
３３    反射ミラー
３４    レンズ
３５    輪帯
３６    光ディテクタ
５０，５１    ドライブ回路
１００，１００’    光ディスク
１００ａ    保護層
１００ｂ    記録層
１０１，１０３，１０５    ガラス基板
１０２    第１の液晶層
１０４    第２の液晶層
１０６    第１の電極
１０７    第２の電極
１０８，１１０    パッド
１０９，１１１    リード線
１１２    λ／２板
１１３    ベタ電極
１５１    平凸レンズ
１５２    非球面レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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