(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透明基板の間に挟持された液晶層、前記一対の透明基板の一方の透明基板上に配置され且つ回折パターンを有する透明電極、及び前記一対の透明基板の他方の透明基板上に配置された透明対向電極を有する液晶パネルと、
前記透明電極と前記透明対向電極との間に電位差を発生させることによって前記液晶層に位相差分布を発生させて、透過する復路光ビームを０次光と複数の１次光とに回折する回折素子として前記液晶パネルを機能させる駆動部と、を有し、
前記駆動部は、前記回折パターン又は前記透明対向電極を複数の領域に分割して、複数の領域に拘らず、最大位相量及び最小位相量がほぼ同じ位相差分布を発生するように、前記複数の領域毎に前記透明電極と前記透明対向電極との電位差を調整する、
ことを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
前記液晶層は所定の配向方向を有し、前記透明電極又は前記透明対向電極は、前記液晶層の配向方向と略平行方向に配置された第１領域と、前記液晶層の配向方向と略直交する方向に配置された第２領域との複数の領域に分割される、請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項３】
前記透明電極は、前記回折パターンが第１のピッチで配置された第１領域と、前記回折パターンが前記第１のピッチとを異なる第２のピッチで配置された第２領域との複数の領域に分割される、請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項４】
前記液晶層は所定の配向方向を有し、前記透明電極は、前記回折パターンが、前記液晶層の配向方向と略平行方向又は略直交する方向であって且つ異なる複数のピッチで配置された複数の領域に分割される、請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項５】
前記駆動部は、前記液晶パネルにブレーズド型の位相差分布を発生させる、請求項１〜４の何れか一項に記載の液晶光学素子。
【請求項６】
光ビームを出射する光源と、
一対の透明基板の間に挟持された液晶層、前記一対の透明基板の一方の透明基板上に配置され且つ回折パターンを有する透明電極、及び前記一対の透明基板の他方の透明基板上に配置された透明対向電極を有する液晶パネルと、
前記透明電極と前記透明対向電極との間に電位差を発生させることによって前記液晶層に位相差分布を発生させて、透過する前記光ビームの復路光ビームを０次光と複数の１次光とに回折する回折素子として前記液晶パネルを機能させる駆動部と、
前記液晶パネルによって回折された回折光を受光する光検出部と、を有し、
前記駆動部は、前記回折パターン又は前記透明対向電極を複数の領域に分割して、複数の領域に拘らず、最大位相量及び最小位相量がほぼ同じ位相差分布を発生するように、前記複数の領域毎に前記透明電極と前記透明対向電極との電位差を調整する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記液晶層は所定の配向方向を有し、前記透明電極又は前記透明対向電極は、前記液晶層の配向方向と略平行方向に配置された第１領域と、前記液晶層の配向方向と略直交する方向に配置された第２領域との複数の領域に分割される、請求項６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記透明電極は、前記回折パターンが第１のピッチで配置された第１領域と、前記回折パターンが前記第１のピッチとを異なる第２のピッチで配置された第２領域との複数の領域に分割される、請求項６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記液晶層は所定の配向方向を有し、前記透明電極は、前記回折パターンが、前記液晶層の配向方向と略平行方向又は略直交する方向であって且つ異なる複数のピッチで配置された複数の領域に分割される、請求項６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記駆動部は、前記液晶パネルにブレーズド型の位相差分布を発生させる、請求項６〜９の何れか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
第１光ビームを出射する第１光源と、
第２光ビームを出射する第２光源と、
一対の透明基板の間に挟持された液晶層、前記一対の透明基板の一方の透明基板上に配置され且つ回折パターンを有する透明電極、及び前記一対の透明基板の他方の透明基板上に配置された透明対向電極を有する液晶パネルと、
前記透明電極と前記透明対向電極との電位差を発生させる駆動部を有する液晶光学素子と、
前記第１光源から前記第１光ビームが出射される場合には前記駆動部が前記液晶パネルに位相差分布を発生させて、透過する前記第１光ビームの復路光ビームを０次光と複数の１次光とに回折する回折素子として前記液晶層を機能させ、前記第２光源から前記第２光ビームが出射される場合には前記駆動部が前記液晶層を非回折素子として機能させるように切替える切替部と、
前記第１光源から前記第１光ビームが出射される場合に、前記液晶パネルによって回折された回折光を受光する光検出部と、を有し
前記駆動部は、前記回折パターン又は前記透明対向電極を複数の領域に分割して、複数の領域に拘らず、最大位相量及び最小位相量がほぼ同じ位相差分布を発生するように、前記複数の領域毎に前記透明電極と前記透明対向電極との電位差を調整する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記光検出部は、前記第２光源から前記第２光ビームが出射される場合に、非回折素子として機能する前記液晶パネルを通過した光ビームを受光する、請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記第１光ビームは高密度光記録媒体用の光ビームであり、前記第２光ビームはＣＤ又はＤＶＤ用の光ビームである、請求項１１又は１２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】
本発明は液晶光学素子及び光ピックアップ装置に関し、特に光ビームを回折する液晶光学素子及びそのような液晶光学素子を有する光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録媒体から反射された反射ビームをビーム分割素子で分割して光検出器に入射し、ビーム分割素子に入射した光の０次光及び１次光を利用して、ＦＥ（フォーカスエラー）信号及びＴＥ（トラッキングエラー）信号を得ることが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、特許文献１には、ビーム分割素子の代わりに、３種類の領域を有し、入射したビームの大半を透過させて０次光を生成し、一部の光量を透過させて、３種類の領域のそれぞれから１次光を生成するビーム分割素子を利用し、さらにビーム分割素子に対応した他の光検出器を利用できることが記載されている。なお、特許文献１に記載されるビーム分割素子は、実際に複数の溝が形成されている回折格子であり、光ビームの光路内に配置され固定されて用いられている。
【０００４】
ところで、ＣＤ又は一般のＤＶＤへの書き込み又は読み込み、及びブルーレイ用ＤＶＤへの書き込み又は読み込みを兼用する光ピックアップ装置では、同じ光路を利用して、ＣＤ又は一般のＤＶＤのための赤色ビーム（６６０ｎｍ）とブルーレイ用ＤＶＤ用の青色ビーム（４０５ｎｍ）とを利用する場合があった。そのような場合には、それぞれの光ビームに適用した光検出器を設ける必要があり、したがって、各光検出器へ分割した複数のビームで照射するためのビーム分割素子もそれぞれの光ビームに対応して設けなければならなかった。
【０００５】
しかしながら、そのためには、複数のビーム分割素子をビーム光路内へ出し入れするための機構を設けなければならず、そのためのコストアップや装置が小型化できないなどの不具合があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８１０２６号公報（第１２図、１３図、１８図及び１９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決することを目的とした液晶光学素子及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、回折素子として確実に機能する液晶光学素子及びそのような液晶光学素子を用いた光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、複数波長の光ビームの利用に伴って、回折素子及び非回折素子として、切り替えて利用することができる液晶光学素子及びそのような液晶光学素子を用い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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶光学素子は、一対の透明基板の間に挟持された液晶層、前記一対の透明基板の一方の透明基板上に配置され且つ回折パターンを有する透明電極、及び前記一対の透明基板の他方の透明基板上に配置された透明対向電極を有する液晶パネルと、前記透明電極と前記透明対向電極との間に電位差を発生させることによって前記液晶層に位相差分布を発生させて、透過する復路光ビームを回折する回折素子として前記液晶パネルを機能させる駆動部を有し、前記駆動部は前記回折パターンを複数の領域に分割又は前記透明対向電極を複数の領域に分割して、領域毎に電位差を調整することを特徴とする。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本願に係る光ピックアップ装置は、光ビームを出射する光源と、一対の透明基板の間に挟持された液晶層、前記一対の透明基板の一方の透明基板上に配置され且つ回折パターンを有する透明電極、及び前記一対の透明基板の他方の透明基板上に配置された透明対向電極を有する液晶パネルと、前記透明電極と前記透明対向電極との間に電位差を発生させることによって前記液晶層に位相差分布を発生させて透過する前記光ビームの復路光ビームを回折する回折素子として前記液晶パネルを機能させる駆動部と、前記液晶パネルによって回折された回折光を受光する光検出部を有し、前記駆動部は前記回折パターンを複数の領域に分割又は前記透明対向電極を複数の領域に分割して、領域毎に電位差を調整することを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記課題を解決するために、本願に係る光ピックアップ装置は、第１光ビームを出射する第１光源と、第２光ビームを出射する第２光源と、一対の透明基板の間に挟持された液晶層、前記一対の透明基板の一方の透明基板上に配置され且つ回折パターンを有する透明電極、及び前記一対の透明基板の他方の透明基板上に配置された透明対向電極を有する液晶パネルと、前記透明電極と前記透明対向電極との電位差を発生させる駆動部を有する液晶光学素子と、前記第１光源から前記第１光ビームが出射される場合には前記駆動部が前記液晶パネルに位相差分布を発生させて透過する前記第１光ビームの復路光ビームを回折する回折素子として前記液晶層を機能させ、前記第２光源から前記第２光ビームが出射される場合には前記駆動部が前記液晶層を非回折素子として機能させるように切替える切替部と、前記第１光源から前記第１光ビームが出射される場合に、前記液晶パネルによって回折された回折光を受光する光検出部を有し、前記駆動部は前記回折パターンを複数の領域に分割又は前記透明対向電極を複数の領域に分割して、領域毎に電位差を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液晶パネルを回折素子として用いることで、光ピックアップ装置のコスト低減と小型化可能となった。
【００１４】
また、本発明によれば、液晶パネルを、溝を物理的に形成した回折格子と同様の回折光を得られるように制御することが可能となった。
【００１５】
さらに、本発明によれば、液晶パネルを、高密度光記録媒体を利用する場合には回折格子として、またＣＤ又はＤＶＤを利用する場合には非回折素子として切り替えて利用することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面を参照して、本発明に係る液晶光学素子及び光ピックアップ装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１７】
図１は、本発明に係る光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
【００１８】
図１では、ブルーレイ・ディスク等の高密度光記録媒体６０からの再生を行う場合を示している。その場合、光ピックアップ装置１０において、半導体レーザである第１光源１１から出射された４０５ｎｍ波長の青色レーザ光は、第１コリメートレンズ１２によって略平行光に変換され、ハーフミラー１３及び偏光ビームスプリッタ１４を透過してλ／４板１５に入射する。λ／４板１５で直線偏光から円偏光に変換された光ビーム（往路光）は、対物レンズ１６によって高密度光記録媒体６０（この場合はブルーレイ・ディスク）上に集光される。
【００１９】
高密度光記録媒体６０からの反射光は対物レンズ１６を再度通過し、λ／４板１５を通過して、円偏光から往路光に対して偏光方向が直交した直線偏光に変換される。λ／４板１５から出射した光ビームは、偏光ビームスプリッタ１４で反射され、液晶パネル３０に入射する。
【００２０】
ここで、液晶パネル３０は、後述するように、回折パターンを有する透明電極と透明対向電極３２との間に、液晶駆動部４０によって所定の電位差が発生することによって、所定の位相差分布が発生し、回折素子として機能するように構成されている。したがって、液晶パネル３０に入射した光ビームは、１つの０次回折光と３つの１次回折光に回折され、集光レンズ４１によって光検出器５０上へ集光される。
【００２１】
光検出器５０は、集光された回折光に基づいてＦＥ（フォーカスエラー）信号、ＴＥ（トラックエラー）信号、及びＲＦ信号を出力する。不図示の制御機構では、光検出器５０から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて駆動機構１７を制御し、対物レンズ１６のフォーカシング及びトラッキングを行い、高密度光記録媒体６０上の所定の位置を対物レンズ１６による集光スポットが常に追従するように制御する。また、不図示の制御機構では、光検出器５０から出力されたＲＦ信号に基づいて、高密度光記録媒体６０に記録された情報の再生を行う。
【００２２】
なお、高密度光記録媒体６０への情報の書き込みを行う場合には、第１光源１１からの光ビームの出射を記録情報に応じて変調し、光検出器５０から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて対物レンズ１６のトラッキング及びフォーカシングを行いながら、書き込み可能な高密度光記録媒体６０の色素等をレーザ光の熱作用によりを分解、変形又は変質させることによって、情報の書き込みを行う。
【００２３】
図１に示す光ピックアップ装置１０において、ＣＤ又はＤＶＤ等の低又は中密度光記録媒体からの情報の再生を行う場合には、半導体レーザである第２光源２１から出射された６６０ｎｍ波長の赤色レーザ光を、第２コリメートレンズ２２によって略平行光に変換し、回折素子２３によって３ビームに分割する。回折素子２３によって分割された３ビームは、ハーフミラー１３によって反射して、偏光ビームスプリッタ１４を透過し、λ／４板１５に入射する。λ／４板１５で直線偏光から円偏光に変換された３ビーム（往路光）は、対物レンズ１６によって不図示のＣＤ又はＤＶＤ上に集光される。
【００２４】
回折素子２３は、実際に、複数の溝が形成されている回折格子であり、光ビームの光路内に配置され固定されて用いられている。しかしながら、液晶パネル３０と同様に、液晶層を利用して構成しても良い。
【００２５】
ＣＤ又はＤＶＤから反射した３ビームは対物レンズ１６を再度通過し、λ／４板１５を通過して、円偏光から往路光に対して偏光方向が直交した直線偏光に変換される。λ／４板１５から出射した３ビームは、偏光ビームスプリッタ１４で反射され、液晶パネル３０に入射される。
【００２６】
ここで、液晶パネル３０は、後述するように、非回折素子として機能するように構成されている。したがって、液晶パネル３０に入射した３ビームはそのまま液晶パネルを通過して、集光レンズ４１によって光検出器５０上へ集光される。
【００２７】
光検出器５０は、集光された３ビームに基づいてＦＥ（フォーカスエラー）信号、ＴＥ（トラックエラー）信号、及びＲＦ信号を出力する。不図示の制御機構では、光検出器５０から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて駆動機構１７を制御し、対物レンズ１６のフォーカシング及びトラッキングを行い、ＣＤ又はＤＶＤ上の所定の位置を対物レンズ１６による集光スポットが常に追従するように制御する。また、不図示の制御機構では、光検出器５０から出力されたＲＦ信号に基づいて、ＣＤまたはＤＶＤに記録された情報の再生を行う。
【００２８】
なお、ＣＤ又はＤＶＤ等の低又は中密度光記録媒体への情報の書き込みを行う場合には、第２光源２１からの光ビームの出射を記録情報に応じて変調し、光検出器５０から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて対物レンズ１６のトラッキング及びフォーカシングを行いながら、書き込み可能なＣＤ又はＤＶＤの色素等をレーザ光の熱作用によりを分解、変形又は変質させることによって、情報の書き込みを行う。
【００２９】
図２は、高密度光記録媒体６０を利用する場合の光検出器５０を示す図である。
【００３０】
光検出器５０は、全部で２０個の受光部５０ａ〜５０ｔを有している。この場合、受光部５０ｉ〜５０ｌが０次回折光８０を、受光部５０ｍ〜受光部５０ｐが第１の１次回折光８１を、受光部５０ｑ〜５０ｔが第２の１次回折光８２を、受光部５０ｅ〜５０ｈが第３の１次回折光８３を受光するように配置されている。それぞれの受光部５０ａ〜５０ｔは、受光した光に応じてそれぞれ電流値Ｉ５０ａ〜Ｉ５０ｔを出力するように構成されている。
【００３１】
例えば、ＦＥ信号は、（Ｉ５０ｉ＋Ｉ５０ｋ）−（Ｉ５０ｊ＋Ｉ５０ｌ）の演算により求めることができる。また、ＴＥ信号は、（Ｉ５０ｑ＋Ｉ５０ｒ）−（Ｉ５０ｓ＋Ｉ５０ｔ）の演算により求めることができる。さらに、球面収差誤差信号は、（Ｉ５０ｍ＋Ｉ５０ｏ）−（Ｉ５０ｎ＋Ｉ５０ｐ）−Ｃ×｛（Ｉ５０ｅ＋Ｉ５０ｇ＋Ｉ５０ｑ＋Ｉ５０ｓ）−（Ｉ５０ｆ＋Ｉ５０ｈ＋Ｉ５０ｒ＋Ｉ５０ｔ）｝の演算により求めることができる。ここで、Ｃは定数である。さらに、ＲＦ信号はＩ５０ｉ＋Ｉ５０ｊ＋Ｉ５０ｋ＋Ｉ５０ｌの演算により求めることができる。なお、上記の演算式は一例であって、他の演算式を利用することも可能である。
【００３２】
図３は、ＣＤ又はＤＶＤを利用する場合の光検出器５０を示す図である。
【００３３】
この場合、光検出器５０は、回折素子２３によって３つに分割されたビームを受光することとなり、受光部５０ａ〜５０ｄが−１次光８４を、受光部５０ｉ〜５０ｌが０次光８５を、受光部５０ｍ〜受光部５０ｐが−１次光８６を受光するように配置されている。
【００３４】
例えば、ＦＥ信号は、（Ｉ５０ｉ＋Ｉ５０ｋ）−（Ｉ５０ｊ＋Ｉ５０ｌ）の演算により求めることができる。また、ＴＥ信号は、〔（Ｉ５０ｉ＋Ｉ５０ｊ）−（Ｉ５０ｋ＋Ｉ５０ｌ）〕−Ｃ〔（Ｉ５０ａ＋Ｉ５０ｂ＋Ｉ５０ｍ＋Ｉ５０ｎ）−（Ｉ５０ｃ＋Ｉ５０ｄ＋Ｉ５０ｏ＋Ｉ５０ｐ）〕の演算によって求めることができる。ここでＣは定数である。さらに、ＲＦ信号はＩ５０ｉ＋Ｉ５０ｊ＋Ｉ５０ｋ＋Ｉ５０ｌの演算によって求めることができる。なお、上記の演算式は一例であって、他の演算式を利用することも可能である。
【００３５】
図４は、液晶パネルの駆動方法を説明するための図である。
【００３６】
液晶パネル３０は、電源部７０及びＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等から構成される制御部７１と接続され、ＩＣ等によって構成された液晶駆動部４０によって駆動される。液晶駆動部４０は、制御部７１からの制御信号に基づいて、液晶パネル３０の光量調整や、記録媒体に応じた切り替え制御（高密度記録媒体６０用と、ＣＤ又はＤＶＤ用）、ＯＮ／ＯＦＦ制御等を行う。なお、本願では、液晶パネル３０と液晶駆動部４０を合わせたものを液晶光学素子４５と称する。
【００３７】
図５は、液晶パネル３０の概略断面図である。
【００３８】
液晶パネル３０は、第１透明基板３１、第２透明基板３６、シール部材３９、第１及び第２透明基板３１及び３６の間隔を保持するために複数配置されたスペーサ３８、第１及び第２透明基板３１及び３６とシール部材３９間に封入された液晶層３７等を有している。また、第１透明基板３１上には透明対向電極（ベタ電極）３２及び第１配向膜３３が形成され、第２透明基板３６上には透明電極１００及び第２配向膜３４が形成されている。なお、説明のために、縮尺が実際と異なる場合がある点に留意されたい。液晶層３７には、ホモジニアス配向又はホメオトロピック配向処理がされた、ネマティック液晶等が用いられる。
【００３９】
第１及び第２透明基板３１及び３６は、可撓性であって、厚さ１００μｍのポリカーボネイト樹脂によって形成されている。しかしながら、第１及び第２透明基板３１及び３６は、透明ガラス基板、変性アクリル樹脂、ポリメタクリル樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ノルボルテン樹脂等であっても良く、また厚さも５０μｍ〜２５０μｍとすることができる。
【００４０】
透明対向電極３２及び透明電極１００は、第１及び第２透明基板３１及び３６上に、それぞれスパッタリング法によって厚さ約０．０３μｍのＩＴＯから構成された透明導電膜を蒸着して形成され、その後エッチングによって不要な部分を除去されている。
【００４１】
図６は、透明電極の一例を示す図である。
【００４２】
図６に示す様に、液晶パネル３０の透明電極１００は、３種類の領域を有しており、偏光ビームスプリッタ１４によって反射された光ビームの有効径が、図６に示す透明電極１００の外形とほぼ同じ形状となるように構成されている。なお、図６において矢印は、液晶パネル３０の第１配向膜３３及び第２配向膜３４の配向方向を示している。
【００４３】
透明電極１００の第１領域１０１は、光ビームの中央部分に対応する略円形の領域であって、配向方向Ａと同じ方向に、ピッチｓ１（例えば、１０μｍ）で複数配置された所定の幅を有する帯状のパターンからなる回折パターンが形成されている。また、透明電極１００の第２領域１０２は、配向方向Ａと同じ方向に、ピッチｓ２（例えば、５μｍ）（ｓ２＜ｓ１）で複数配置された所定の幅を有する帯状のパターンからなる回折パターンが形成されている。さらに、透明電極１００の第３領域１０３は、配向方向Ａと略直交する方向に、ピッチｓ１で複数配置された所定の幅を有する帯状のパターンからなる回折パターンが形成されている。
【００４４】
高密度光記録媒体６０が利用される場合、液晶パネル３０には、液晶駆動部４０によって所定の位相差分布が発生しそのため、回折素子として機能する。その場合、透明電極１００の全体を透過した光が０次回折光８０として光検出器５０の受光部５０ｉ〜５０ｌで検出され、透明電極１００の第１領域１０１によって回折された光が第１の１次回折光８１として光検出器５０の受光部５０ｍ〜５０ｐで検出され、透明電極１００の第２領域１０２によって回折された光が第２の１次回折光８２として光検出器５０の受光部５０ｑ〜５０ｔで検出され、透明電極１００の第３領域１０３によって回折された光が第３の１次回折光８３として光検出器５０の受光部５０ｅ〜５０ｈで検出されることとなる（図２参照）。
【００４５】
図７は、透明電極の各領域における液晶分子の挙動を説明するための図である。
【００４６】
図７（ａ）は、第１領域１０１の断面を示している。透明電極１００の第１領域１０１では、配向方向Ａに沿ってピッチｓ１で複数配置された所定の幅を有する帯状のパターンによる回折パターンが形成されている。ここで、透明電極１００と透明対向電極３２との間に所定の電位差を発生させると、図７（ａ）で液晶分子３７ａ、３７ｂ及び３７ｃが示しているように、配向方向Ａに沿って並んだ長針状の液晶分子が徐々に立ち上がるような挙動を示す。
【００４７】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す透明電極１００の第１領域１０１によって形成される位相差分布９１を示している。図７（ｂ）に示すような位相差分布９１が形成されることによって、第１領域１０１に、図７（ｂ）に示すような位相差分布９１に対応する回折格子が形成されているのと同様な効果を生じて、その領域を通過した光に対して回折作用を及ぼす。
【００４８】
図７（ｃ）は、第２領域１０２の断面を示している。透明電極１００の第２領域１０２では、配向方向Ａと略直交する方向にピッチｓ２（ｓ２＜ｓ１）で複数配置された所定の幅を有する帯状のパターンによる回折パターンが形成されている。ここで、透明電極１００と透明対向電極３２との間に所定の電位差（図７（ａ）の場合と同じ電位差）を発生させると、図７（ｂ）で液晶分子３７ｄ、３７ｅ及び３７ｆが示しているように、配向方向Ａに沿って並んだ長針状の液晶分子が徐々に立ち上がるような挙動を示す。
【００４９】
図７（ｄ）は、図７（ｃ）に示す透明電極１００の第２領域１０２によって形成される位相差分布９２を示している。第２領域１０２では、ピッチｓ２が狭いことからパターン間の横電界の影響を受けてしまう為、パターン間で充分に位相量が落ちない部分が生じる。そこで、位相差分布９２に示すように、位相差分布９１と比べて、位相量の最大値と最小値との差が小さい分布が生じることとなる。
【００５０】
したがって、第２領域１０２では、図７（ｄ）に示すような位相差分布９２に対応する回折格子が形成されているのと同様な効果を生じて、その領域を通過した光に対して回折作用を及ぼす。
【００５１】
図７（ｅ）は、第３領域１０３の断面を示している。透明電極１００の第３領域１０３では、配向方向Ａと略直交する方向に沿ってピッチｓ１で複数配置された所定の幅を有する帯状のパターンによる回折パターンが形成されている。ここで、透明電極１００と透明対向電極３２との間に所定の電位差（図７（ａ）の場合と同じ電位差）を発生させると、図７（ｅ）で液晶分子３７ｇ、３７ｈ、３７ｉ及び３７ｊが示しているように、配向方向Ａに沿って並んだ長針状の液晶分子が徐々に立ち上がるような挙動を示す。
【００５２】
図７（ｆ）は、図７（ｅ）に示す透明電極１００の第３領域１０２によって形成される位相差分布９３を示している。第３領域１０３では、ピッチｓ１は第１領域１０１と同じであるが、長針状の液晶分子の向きが異なることから、パターン間の横電界の影響を受けてしまう為、パターン間で充分に位相量が落ちない部分が生じ、結果として位相差分布９３に示すように、位相差分布９１と比べて、位相量の最大値と最小値との差が小さい分布が生じることとなる。
【００５３】
したがって、第３領域１０３では、図７（ｆ）に示すような位相差分布９３に対応する回折格子が形成されているのと同様な効果を生じて、その領域を通過した光に対して回折作用を及ぼす。
【００５４】
図７（ａ）〜図７（ｆ）に示す様に、第１領域１０１〜第３領域１０３において、透明電極１００と透明対向電極３２間に同じ電位差が生じるようにすると、各領域において、異なった回折格子が発生した状況を作り出してしまうこととなる。即ち、溝を物理的に形成した回折格子のパターンと同じ回折パターンを透明電極に形成しても、回折格子と同様の回折光を得ることは難しい。
【００５５】
図８は、液晶光学素子の液晶層の一方向に沿って印加される電位差とそれに対応した位相量の一例を示す図である。
【００５６】
図８（ａ）は図６で説明した透明電極１００を示しており、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢＢ´断面における各領域（第１領域１０１及び第２領域１０２）の回折パターンと透明対向電極３２との間に発生する電位差を示し、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢＢ´断面において発生する各領域における位相量を示している。
【００５７】
図７（ｂ）及び（ｄ）に示したように、ピッチの異なる第１領域１０１及び第２領域１０２において、透明電極１００と透明対向電極３２との間に同じ電位差を生じるようにすると、それぞれの領域で発生する位相差分布が異なってしまう。そこで、液晶パネル３０では、図８（ｃ）に示す様に、第１領域１０１で発生する位相差分布の最大値と最小値が、第２領域１０２で発生する位相差分布の最大値と最小値と同じになるように（位相差分布１１１参照）、図８（ｂ）に示す様に第１領域１０１における電位差ｖ１と第２領域１０２における電位差ｖ２とを調整している（電圧分布１１０参照）。具体的には、ｖ１＜ｖ２となるように設定した。
【００５８】
図８（ｂ）に示す様に、第１領域１０１における電位差ｖ１と第２領域のおける電位差ｖ２を設定したので、図８（ｃ）に示す様に、第１領域１０１及び第２領域１０２において、同じ深さの溝を有する回折格子として液晶パネル３０を機能させることが可能となった。
【００５９】
図９は、液晶光学素子の液晶層の他の方向に沿って印加される電位差とそれに対応した位相量の一例を示す図である。
【００６０】
図９（ａ）は図６で説明した透明電極１００を示しており、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣＣ´断面における各領域（第１領域１０１及び第３領域１０３）の回折パターンと透明対向電極３２との間に発生する電位差を示し、図９（ｃ）は図９（ａ）のＣＣ´断面において発生する各領域における位相量を示している。
【００６１】
図７（ｂ）及び（ｆ）に示したように、配向方向Ａに対して回折方向が異なる第１領域１０１及び第３領域１０３において、透明電極１００と透明対向電極３２との間に同じ電位差を生じるようにすると、それぞれの領域で発生する位相差分布が異なってしまう。そこで、液晶パネル３０では、図９（ｃ）に示す様に、第１領域１０１で発生する位相差分布の最大値と最小値が、第３領域１０３で発生する位相差分布の最大値と最小値と同じになるように（位相差分布１２１参照）、図９（ｂ）に示す様に第１領域１０１における電位差ｖ１と第３領域における電位差ｖ３とを調整している（電圧分布１２０参照）。具体的には、ｖ１＜ｖ３となるように設定した。
【００６２】
図９（ｂ）に示す様に、第１領域１０１における電位差ｖ１と第３領域のおける電位差ｖ３を設定したので、図９（ｃ）に示す様に、第１領域１０１及び第２領域１０３において、同じ深さの溝を有する回折格子として液晶パネル３０を機能させることが可能となった。
【００６３】
液晶パネル３０では、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示す様に各領域における電位差を液晶駆動部４０が調整しているので、第１領域１０１、第２領域１０２及び第３領域１０３において、同じ深さの溝を有する回折格子として液晶パネル３０を機能させることが可能となった。即ち、上記のように構成することによって、液晶パネル３０を、溝を物理的に形成した回折格子と同様の回折光を得られるように制御することが可能となった。
【００６４】
なお、図８及び図９における透明電極の回折パターンにおける帯状パターンの本数及び幅等は一例であって、これに限定されるものでは無い点に留意されたい。また、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示す電位差は、液晶駆動部４０から透明電極１００と透明対向電極３２に印加される電圧によって発生されるように構成されている。
【００６５】
以上説明したように、図１に示す光ピックアップ装置１０において、青色レーザ光を利用する場合には、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示す様に各領域における電位差を液晶駆動部４０が調整しているので、液晶パネル３０は回折素子として機能し、図２に示す様に、０次回折光及び３つの１次回折光を光検出器５０へ回折することができる。
【００６６】
また、赤色レーザを利用する場合には、液晶駆動部４０は、透明電極１００の全ての領域において位相量が生じないように、透明電極１００と透明対向電極３２との間の電位差が０になるように制御を行う。したがって、ＣＤ及びＤＶＤを利用する場合には、回折素子２３によって分離された３つの光ビームがそのまま液晶パネル３０を通過して、図３に示すように光検出器５０を照射することとなる。
【００６７】
従って、制御部７１から制御信号によって液晶駆動部４０の制御方式を切り替えることによって、液晶パネル３０を、高密度光記録媒体を利用する場合は回折素子として、またＣＤ又はＤＶＤを利用する場合にビームをそのまま通過させる素子（非回折素子）として利用することが可能となった。また、この様に１つの液晶パネル３０を用いて高密度光記録媒体及びＣＤ又はＤＶＤに対応できるように構成されていることから光ピックアップ装置１０のコスト低減と小型化を行うことが可能となった。
【００６８】
上述した例では、液晶パネル３０を、青色レーザ光を利用する場合に適切な位置に１次回折光を回折する回折素子として機能させたが、液晶パネル３０を、他の波長のレーザ光に対して回折素子として機能させることも可能である。その場合、波長による回折変化を、位相差分布を制御することによって調整することが可能である。即ち、透明電極１００と透明対向電極３２との間に発生する電位差を調整して、利用する波長の光ビームに適合した位相差分布が形成されるようにすれば良い。
【００６９】
図１０は、ブレーズド型回折を説明するための図である。
【００７０】
図１０（ａ）は前述した透明電極１００の第１領域１０１における帯状パターン１００ａの一例を示しており、図１０（ｂ）は、透明電極１００の第１領域１０１における位相差分布１３０を示している。即ち、前述した液晶パネル３０の透明電極１００では、帯状パターン１００ａによる２値のバイナリー型回折用の位相差分布が形成されることとなる。
【００７１】
図１０（ｃ）はブレーズド型（のこぎり歯型）回折を行うための透明電極２００の一例を示している。図１０（ａ）に示す様に、透明電極１００の１つの帯状パターン１００ａは矩形形状をしているが、ブレーズド型（のこぎり歯型）回折を行うための透明電極２００の１つの帯状パターン２００ａは、２００ａ１、２００ａ２及び２００ａ３の３つのパートに細分割されている。
【００７２】
図１０（ｃ）に示す、各帯状パターン２００ａの３つのパートと、透明対向電極３２との間に、段階的な電位差を生じさせることによって、図１０（ｄ）に示すように、ブレーズド型（のこぎり歯型）の位相差分布１３０´を発生させることができる。
【００７３】
液晶パネル３０を、ブレーズド型（のこぎり歯型）の位相差分布１３０´を有する回折格子として機能させた場合、最大位相量ψ１と最小位相量ψ０との差が、利用する光ビームの波長λの１／２であると、０次回折光が発生しない状況を作り出すことができる。さらに、最大位相量ψ１と最小位相量ψ０との差を調整して、０次回折光の光量の調整を行うことも可能である。
【００７４】
なお、図１０（ｃ）では、１つの帯状パターン２００ａを３つのパートに細分割したが、これは一例であって、更に多くのパートに細分割することも可能である。多くのパートに細分割（例えば８分割）することによって、より正確なブレーズド型（のこぎり歯型）の位相差分布１３０´を形成することができ、０次回折光が全く発生しない状況や０次回折光の光量の調整をより精密に行うことが可能となる。
【００７５】
図１１は、ブレーズド型（のこぎり歯型）の位相差分布を発生させるための透明電極２００に対応した位相差分布の一例を示す図である。
【００７６】
図１１（ａ）に示す透明電極２００は、図６に示した透明電極１００と同様に、第１領域２０１、第２領域２０２及び第３領域２０３を有しているが、各領域における回折パターンが有する帯状パターンは、それぞれ、図１０（ｃ）に示す様に３つのパートに細分化されている。なお、第１領域２０１、第２領域２０２及び第３領域２０３における、液晶の配向方向と帯状パターンの向きやピッチは図６に示した透明電極１００と同様である。透明電極２００は、透明電極１００の代わりに、液晶パネル３０において利用することができる。
【００７７】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＢＢ´断面において発生する各領域における位相差分布を示している。この場合も、各領域における電位差を液晶駆動部４０が調整して、第１領域２０１及び第２領域２０２において、位相量の最大値と最小値の差が同じようになるように、ブレーズド型の位相差分布２１０を発生させている。なお、図示していないが、第１領域２０１と第３領域２０３についても同様である。
【００７８】
図１２は、更に他の透明電極の一例を示す図である。
【００７９】
図１２に示す透明電極３００も、第１領域３０１、第２領域３０２及び第３領域３０３を有している。各領域における回折パターンが有する帯状パターンの向きと液晶の配向方向Ａとの関係は、図６に示した透明電極１００と同様である。しかしながら、図１２に示す透明電極３００では、各領域における帯状パターンのピッチが全て異なるように設定している。このように、回折素子として機能する液晶パネル３０の透明電極は、光検出部５０の大きさや配置位置等に応じて、最適な回折パターンを適宜選択することが可能である。
【００８０】
前述した例では、透明電極に３つの領域を設け、回折素子として利用する場合に、３つの１次回折光が発生するように構成したが、必要に応じて、１つ又は２つの１次回折光のみを発生させたり、４以上の１次回折光を発生させたりするように、透明電極の領域を変更するようにしても良い。
【００８１】
図１３は、他の透明電極と透明対向電極との対を示す図である。
【００８２】
図１３（ａ）は、図６と同様な第１領域１０１〜第３領域１０３の回折パターンを有する透明電極１００を示している。また、図１３（ｂ）は、３つの第１〜第３領域４０１〜４０３に分割された透明対向電極４００を示している。
【００８３】
図６の例では、図６に示す透明電極１００を３つの領域に分割して、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、領域毎に印加電圧を変化させるようにした。一方、図６に示す透明電極１００に対向する透明対向電極３２はベタ電極とし、全体に同一の電圧を印加するように構成した。
【００８４】
しかしながら、図１３（ａ）に示すような透明電極１００を用いて、第１領域１０１〜第３領域１０３の全ての回折パターンに同一の電圧を印加するように構成し、図１３（ｂ）に示すような透明対向電極４００を用いて、領域毎に印加電圧を変化させるように構成して、図６の例と同様な位相差分布を発生させることができる。即ち、透明電極１００と透明対向電極４００の第１領域４０１との間には電位差Ｖ１、透明電極１００と透明対向電極４００の第２領域４０２との間には電位差Ｖ２、透明電極１００と透明対向電極４００の第３領域４０３との間には電位差Ｖ３が発生するように、電圧を印加する。
【００８５】
このように、透明電極に設けた回折パターンを複数の領域に分割して、領域毎に透明対向電極との間の電位差を調整する代わりに、透明対向電極を複数の領域に分割して、領域毎に透明電極との間の電位差を調整するようにしても良い。既に回折パターンが設けられている透明電極を複数に分割するより、回折パターンが形成されていない透明対向電極を複数の領域に分割する方が、各電極への引き回し配線を配置する設計を行う上での自由度が増すという利点もある。
【００８６】
なお、透明対向電極の領域の分割方式も、図１３（ｂ）に示したパターンに限定されることなく、他の分割方式を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
【図２】高密度光記録媒体を利用する場合の光検出器を示す図である。
【図３】ＣＤ又はＤＶＤを利用する場合の光検出器５０を示す図である。
【図４】液晶光学素子の駆動方法を説明するための図である。
【図５】液晶パネル３０の概略断面図である。
【図６】透明電極の一例を示す図である。
【図７】透明電極の各領域における液晶分子の挙動を説明するための図である。
【図８】液晶光学素子の液晶層の一方向に沿って印加される電位差とそれに対応した位相差分布の一例を示す図である。
【図９】液晶光学素子の液晶層の他の方向に沿って印加される電位差とそれに対応した位相差分布の一例を示す図である。
【図１０】ブレーズド型回折を説明するための図である。
【図１１】ブレーズド型（のこぎり歯型）の位相差分布を発生させるための透明電極２００に対応した位相差分布の一例を示す図である。
【図１２】更に他の透明電極の一例を示す図である。
【図１３】他の透明電極と透明対向電極との対を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０    光ピックアップ装置
３０    液晶パネル
３２    透明対向電極
４０    液晶駆動部
４５    液晶光学素子
５０    光検出部
１００、２００、３００    透明電極
１００ａ、２００ａ    帯状パターン
１０１、２０１、３０１    第１領域
１０２、２０２、３０２    第２領域
１０３、２０３、３０３    第３領域
【図１】
0005078701.tif 000002
【図２】
0005078701.tif 000003
【図３】
0005078701.tif 000004
【図４】
0005078701.tif 000005
【図５】
0005078701.tif 000006
【図６】
0005078701.tif 000007
【図７】
0005078701.tif 000008
【図８】
0005078701.tif 000009
【図９】
0005078701.tif 000010
【図１０】
0005078701.tif 000011
【図１１】
0005078701.tif 000012
【図１２】
0005078701.tif 000013
【図１３】
0005078701.tif 000014