JP2001084631A

JP2001084631A - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JP2001084631A
Application number: JP25627299A
Authority: JP
Inventors: Takuji Nomura; 琢治野村; Koichi Murata; 浩一村田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-30
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: JP4281168B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光ヘッド装置に設置されている、位相補正素子
を駆動する電源数を低減して装置全体の小型化を図る。【解決手段】それぞれ透明な導電性薄膜を形成した一対
の基板に挟持された異方性光学媒質を備え、２つの導電
性薄膜の一方または両方の導電性薄膜の一部が線状化さ
れて線状抵抗が形成されている位相補正素子４を、半導
体レーザ１と対物レンズ６との間に設置した光ヘッド装
置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクなどの
光記録媒体の情報の記録・再生を行う光ヘッド装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクであるＤＶＤは、同じく光デ
ィスクであるＣＤに比べディジタル情報が高密度で記録
されており、ＤＶＤを再生するための光ヘッド装置は、
光源の波長をＣＤの７８０ｎｍよりも短い６５０ｎｍま
たは６３５ｎｍとしたり、対物レンズの開口数（ＮＡ）
をＣＤの０．４５よりも大きい０．６にして光ディスク
上に集光するスポット径を小さくしている。

【０００３】さらに、次世代の光記録においては光源の
波長を４００ｎｍ程度、ＮＡを０．６以上とすること
で、より大きな記録密度を得ることが提案されている。
しかし、光源の短波長化や対物レンズの高ＮＡ化が原因
で、光ディスク面が光軸に対して直角より傾くチルトの
許容量や光ディスクの厚みムラの許容量が小さくなる。

【０００４】これら許容量が減少する理由は、光ディス
クのチルトの場合にはコマ収差が発生し、光ディスクの
厚みムラの場合には球面収差が発生するために、光ヘッ
ド装置の集光特性が劣化して信号の読み取りが困難にな
ることである。高密度記録において、光ディスクのチル
トや厚みムラに対する光ヘッド装置の許容量を拡げるた
めにいくつかの方式が提案されている。

【０００５】一つの方式として、通常光ディスクの半径
方向（トラッキング方向）と光軸方向（フォーカス方
向）との２軸方向に移動する対物レンズのアクチュエー
タに、検出されたチルト角に応じて対物レンズを傾ける
ように傾斜用の軸を追加する方式がある。しかし、この
追加方式では球面収差は補正できないことや、アクチュ
エータの構造が複雑になる問題がある。

【０００６】また別の方式として、対物レンズと光源と
の間に備えた位相補正素子により波面収差を補正するも
のがある。この補正方式では、アクチュエータに大幅な
改造を施すことなく光ヘッド装置に素子を組み入れるだ
けでチルトの許容量や光ディスク厚みムラの許容量を拡
げることができる。

【０００７】例えば、位相補正素子を用いて光ディスク
のチルトを補正する上記の補正方式に特開平１０−２０
２６３がある。これは、位相補正素子を構成している液
晶などの複屈折性材料を挟持している一対の基板のそれ
ぞれに、電極が分割されて形成された分割電極に電圧を
供給して、複屈折性材料の実質的な屈折率を光ディスク
のチルト角に応じて変化させ、この屈折率の変化により
発生した透過光の位相（波面）変化により、光ディスク
のチルトで発生したコマ収差を補正する方式である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した位相補正素子
には、透過光の位相（波面）変化を発生させるために、
異方性光学媒質である複屈折性材料に電圧を印加する分
割電極を複数個形成する必要がある。また、この分割電
極間には異なった電圧を供給する必要があり、分割電極
の数に対応した供給電圧が必要であった。

【０００９】また、補正したい収差の成分によって、異
なる位相変化を発生させる必要がある。例えば、光ディ
スクの傾斜によるコマ収差のみでも、光ディスクの半径
方向と接線方向の２種類の成分があり、実際の光ディス
クではこれらの直交する２種類の成分の合成で収差が発
生する。この２種類の収差の成分を補正するための分割
電極のパターンは、分割数が非常に多くなり、配線と制
御が非常に複雑になる。

【００１０】また、分割数を少なくしてパターンを簡素
化すると十分な収差補正機能が得られない。この対策と
して、２種類以上の別の収差成分を補正する位相補正素
子を２個以上張り合わせることが考えられる。この場合
特性は良いものが得られるが、２つの位相補正素子を合
わせる工程が必要となり生産性がよくない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するためになされたものであり、光源と、光源から
の出射光を光記録媒体上に集光させるための対物レンズ
と、光源と対物レンズとの間に設置されて出射光の波面
を変化させて光記録媒体上における波面収差を補正する
位相補正素子と、位相補正素子に波面を変化させるため
の電圧を供給する制御電圧発生器とを備えた光ヘッド装
置であって、位相補正素子はそれぞれ透明な導電性薄膜
を形成した一対の透明な基板に挟持された異方性光学媒
質を備え、２つの導電性薄膜の一方または両方の導電性
薄膜の一部が線状化されて線状抵抗とされていることを
特徴とする光ヘッド装置を提供する。

【００１２】また、前記２つの導電性薄膜のそれぞれの
一部が前記線状抵抗とされ、前記線状抵抗が形成された
導電性薄膜のそれぞれの残りの部分に、異方性光学媒質
の異なる位置に異なる電圧が供給できるように複数の電
圧供給手段が備えられている上記の光ヘッド装置を提供
する。また、前記制御電圧発生器が発生する電圧の波形
が矩形状であり、矩形の山と谷の時間幅が等しく、かつ
対向する基板間のそれぞれの電圧供給手段に供給される
それぞれの電圧の時間平均が等しい上記の光ヘッド装置
を提供する。

【００１３】また、光源と、光源からの出射光を光記録
媒体上に集光させるための対物レンズと、光源と対物レ
ンズとの間に設置されて出射光の波面を変化させて光記
録媒体上における波面収差を補正する位相補正素子と、
位相補正素子に波面を変化させるための電圧を供給する
制御電圧発生器とを備えた光ヘッド装置であって、位相
補正素子はそれぞれ透明な導電性薄膜を形成した一対の
透明な基板に挟持された異方性光学媒質を備え、２つの
導電性薄膜は異方性光学媒質の異なる位置に異なる電圧
が供給できるよう複数の電圧供給手段を備え、前記制御
電圧発生器が発生する電圧の波形が矩形状であり、矩形
の山と谷の時間幅が等しく、かつそれぞれの電圧供給手
段に供給されるそれぞれの電圧の時間平均が等しいこと
を特徴とする光ヘッド装置を提供する。

【００１４】また、前記制御電圧発生器が発生する電圧
の波形が、２つの導電性薄膜間で位相が合っているか、
または１８０度異なっている上記の光ヘッド装置を提供
する。さらに、前記導電性薄膜のシート抵抗が５０Ω／
□以上である上記の光ヘッド装置を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明における位相補正素子は、
光記録媒体面上における波面収差であるコマ収差、球面
収差、非点収差の補正を少ない数の制御電圧発生器で行
うことができる。以下では、コマ収差の補正、特に光デ
ィスクの半径方向と接線方向の２種類のコマ収差の成分
の補正を行う場合について説明する。

【００１６】図１に示した光ヘッド装置は、ＣＤまたは
ＤＶＤなどの光ディスク８に記録された情報を再生する
ためのものであり、光源である例えば半導体レーザ１か
ら出射した光は例えばホログラムタイプの偏光ビームス
プリッタ２を透過した後、コリメートレンズ３により平
行光となり、位相補正素子４を透過後、立ち上げミラー
１１で９０°方向に反射され、４分の１波長板５を透過
し、アクチュエータ７に設置された対物レンズ６により
光ディスク８上に集光される。ここで、位相補正素子４
を構成している一対の基板はともに透明である。

【００１７】集光された光は光ディスク８により反射さ
れ対物レンズ６、４分の１波長板５、立ち上げミラー１
１、位相補正素子４、コリメートレンズ３を順次先程と
は逆に透過した後、偏光ビームスプリッタ２により回折
され光検出器９に入射する。前述の半導体レーザ１から
の出射光が光ディスク８により反射される際、光ディス
クの面上に記録された情報により反射光は振幅変調さ
れ、光検出器９により光強度信号として記録情報を読み
取ることができる。

【００１８】図１では、立ち上げミラー１１を使用し、
半導体レーザ１より出射した光の光路を変更したが、立
ち上げミラー１１を使用せずはじめから半導体レーザ１
からの出射光の方向を光ディスク８の面に垂直となるよ
うにしてもよい。本発明で用いる異方性光学媒質には、
ニオブ酸リチウムなどの光学結晶や液晶などが使用でき
る。異方性光学媒質として液晶を用いることは、例えば
６Ｖ程度の低い電圧によって実質的な屈折率が容易にか
つ電圧の大きさに応じて連続的に制御できて好ましい。
さらに、ニオブ酸リチウムなどの光学結晶などと比べて
量産性が高く好ましい。したがって以下では、異方性光
学媒質として液晶の材料を使用する場合を説明する。

【００１９】使用する液晶材料は、ディスプレイ用途な
どに用いられるネマティック液晶がよく、カイラル剤の
添加によりツイストさせてもよい。また、使用する基板
の材料としては、ガラス、アクリル系樹脂、エポキシ系
樹脂などが使用できるが、耐久性などの点からガラスの
基板が好ましい。したがって、以下では、基板の材料と
して、ガラスを使用する場合を説明する。

【００２０】図２は本発明における位相補正素子の一例
を示す断面図である。ガラス基板２１ａ、２１ｂが、例
えばエポキシを主成分とするシール材２２により接着さ
れ液晶セルを形成している。シール材２２には例えばガ
ラス製のスペーサと例えば樹脂の表面に金などを被膜し
た導電性スペーサが含有されている。ガラス基板２１ａ
の液晶セルの内側表面には、内側表面から電極２４ａ、
シリカなどを主成分とする絶縁膜２５ａおよび配向膜２
６ａがこの順で被膜されており、またガラス基板２１ｂ
の液晶セルの内側表面にも、同様に電極２４ｂ、シリカ
などを主成分とする絶縁膜２５ｂおよび配向膜２６ｂが
この順で被膜されている。また液晶セルの外側表面には
反射防止膜が被膜されていてもよい。

【００２１】本発明では電極とは、透明な導電性薄膜よ
り形成されるものをいう。電極２４ａは電極引出部２７
で接続線によって位相補正素子制御回路と接続できるよ
うパターン配線されている。また電極２４ｂは前述の導
電性スペーサによりガラス基板２１ａ上に形成された電
極２４ａと電気的に接続されており、したがって、電極
引出部２７で接続線によって位相補正素子制御回路と接
続できる。液晶セル内部には液晶２３が充填されてお
り、図２に示した液晶分子２８は、一方向に配向された
ホモジニアス配向の状態にある。電極２４ａ、２４ｂの
材質は両基板を透明としているために、透過率が高い方
が望ましく、ＩＴＯなどの透明導電膜を使用すればよ
い。

【００２２】図３は、本発明におけるコマ収差補正用の
位相補正素子のセグメントのパターンの一例を示す図で
あり、（１）は一方の基板用の模式的平面で、（２）は
他方の基板用の模式的平面である。まず、一方の基板の
電性薄膜のみにセグメントを形成し、他の基板の電性薄
膜にはセグメントを形成しない場合を説明する。図２の
例えば電極２４ａをフォトリソグラフィー技術などを用
いて図３（１）の５つの分割電極である５つのセグメン
トに分割する。それぞれのセグメント(１０１〜１０５)
に外部から、例えば別々の電圧を供給できるようにす
る。このように、導電性薄膜を複数のセグメントに分割
して、異方性光学媒質の異なる位置に異なる電圧を供給
するための電圧供給手段を設けた。

【００２３】これは、電圧供給手段として導電性薄膜を
複数のセグメントに分割した例であるが、分割せずに比
較的抵抗の高い導電性薄膜に複数個の給電点（部）を設
けて電圧供給手段とするなどの方法もある。以下では、
複数個に分割した分割電極であるセグメントの場合につ
いて説明する。

【００２４】コマ収差の場合には、光学シミュレーショ
ンの結果、各セグメントに供給する電圧が、以下のよう
な関係を満たすとき、収差を補正する効果に優れるので
好ましい。

【００２５】Ｖ₁₀₁＝Ｖ₁₀₄、Ｖ₁₀₂＝Ｖ₁₀₅、Ｖ₁₀₃はＶ
₁₀₁とＶ₁₀₂との間の電圧である。特にここではＶ₁₀₃＝
（Ｖ₁₀₁＋Ｖ₁₀₂）／２の場合について説明する。ここ
で、Ｖ₁₀₁〜Ｖ₁₀₅はそれぞれセグメント１０１から１０
５まで供給する電圧を示す。セグメントに電圧を供給す
る場合、導電性薄膜の一部が線状化された線状抵抗が形
成されてこの線状抵抗に繋げられた電圧端子に電圧が供
給される。セグメントが形成されていない導電性薄膜は
共通電極となっている。

【００２６】図４は、本発明におけるコマ収差補正用の
位相補正素子のセグメントのパターンと線状抵抗を含む
配線図の一例を示す図であり、（１）は一方の基板用の
模式的平面図で、（２）は他方の基板用の模式的平面で
ある。図４（１）に示すように配線し線状抵抗を用いる
と、抵抗の電圧降下により所望の中間電圧を作成するこ
とができこの中間電圧Ｖ₁₀₃をセグメントに供給するこ
とができ、必要とする発生電圧は３つではなく、
Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂の２つである。

【００２７】ここで、図示した抵抗は、位相制御素子の
外部に取り付けてもよいが、外部に抵抗を用いた場合に
は、位相制御素子からの取りだし線数の増加と外部に抵
抗を実装することによる作業工程数の増加となる。これ
に対し、位相制御素子内部の基板に線状抵抗として内蔵
する方が部品点数を減らすことができる。この抵抗は、
ＩＴＯなどの透明な導電性薄膜をパターニングするなど
して作成でき、しかもこのパターニングは、この導電性
薄膜を分割する工程と同時に行うことができるので作成
の工程数を減らすことができる。

【００２８】このときの薄膜の抵抗値は１００Ω以上が
好ましい。さらに位相制御素子の消費電力を下げるため
には１０ｋΩ以上がより好ましい。これらの１０ｋΩ程
度の抵抗を作成する場合、透明な導電性薄膜のシート抵
抗が低いと細く長い線を作成する必要があり、長くする
ことで線状抵抗が基板内にしめる面積が増えることや、
細くすることで作成時の断線による歩留まり低下が生じ
やすい。このため、透明な導電性薄膜のシート抵抗は５
０Ω／□以上が好ましく、さらには２００Ω／□以上が
好ましい。例えば３００Ω／□のＩＴＯ膜（１５ｎｍ
厚）を用いた場合１０ｋΩの線状抵抗は、幅が３０μｍ
で長さが１ｍｍの細線をＩＴＯ膜にパターニングして作
成できる。このとき線状抵抗は直線状の抵抗を複数回数
折り曲げる形状として作成してもよい。ここで、シート
抵抗の単位Ω／□は、正方形の薄膜が有する抵抗を意味
する。

【００２９】光ディスクの傾斜によるコマ収差の場合、
円形の光ディスクの半径方向と接線方向の２種類のコマ
収差の成分があり、実際の光ディスクではこれらの直交
する２種類の成分の合成で収差が発生する。この２種類
の収差成分を補正するためのセグメントのパターンは、
一般に分割数が非常に多くなり、配線と制御が極めて複
雑になる。

【００３０】また、分割数を少なくして簡素化すると十
分な収差補正機能が得られない。このため、２種類以上
の異なるコマ収差成分を補正する位相補正素子を２個以
上張り合わせることが考えられる。張り合わせる場合、
特性はよいものが得られるが２つ以上の位相補正素子が
必要となり生産工程数が増加する。

【００３１】本発明では一対の基板にそれぞれの複数個
のセグメントを形成してコマ収差の成分を補正する。し
たがって次に、両方の基板の電性薄膜にセグメントを形
成する場合を説明する。このときのセグメントのパター
ンして上述のように図３（１）と図３（２）があり、図
２の電極２４ａと電極２４ｂをそれぞれフォトリソグラ
フィー技術などを用いて図３（１）と図３（２）のパタ
ーンでそれぞれ５つのセグメントに分割する。そしてそ
れぞれのセグメント、すなわち電極２４ａのセグメント
(１０１〜１０５）、電極２４ｂのセグメント（２０１
〜２０５)に外部から例えば別々の電圧を供給できるよ
うにする。

【００３２】このコマ収差補正の場合には、光学シミュ
レーションの結果、各セグメントに供給する電圧が、以
下のような関係を満たすとき、収差を補正する効果に優
れるので好ましい。Ｖ₁₀₁＝Ｖ₁₀₄、Ｖ₁₀₂＝Ｖ₁₀₅、Ｖ₁₀₃＝（Ｖ₁₀₁＋
Ｖ₁₀₂）／２、Ｖ₂₀₁＝Ｖ₂₀₄、Ｖ₂₀₂＝Ｖ₂₀₅、Ｖ₂₀₃＝
（Ｖ₂₀₁＋Ｖ₂₀₂）／２。

【００３３】ここで、Ｖ₁₀₁〜Ｖ₁₀₅、Ｖ₂₀₁〜Ｖ₂₀₅はそ
れぞれセグメント１０１から１０５まで、２０１から２
０５までに供給する電圧を示す。このとき図４に示すよ
うにジグザグ状で線状化された線状抵抗を用いると、必
要となる配線数はＶ₁₀₁、Ｖ₁ ₀₂、Ｖ₂₀₁、Ｖ₂₀₂用の４本
となる。この図４で示した抵抗は、位相補正素子の外部
に取り付けてもよいが、前述のように素子内部に線状抵
抗として内蔵する方が部品点数を減らすことができて好
ましい。さらにこの抵抗は、それぞれの基板内に作成す
ることで抵抗を作成するスペースが、各基板に配分さ
れ、各基板を小さくできるので好ましい。

【００３４】次にこの位相補正素子の駆動方法について
説明する。４つのセグメントに入力するそれぞれの電圧
Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂、Ｖ₂₀₁、Ｖ₂₀₂の波形は矩形状で、山と谷
すなわち高電圧時と低電圧時の時間幅が等しい変調電圧
であり、さらに電圧の時間平均が、供給する各セグメン
ト間（電圧間）で概ね等しいことが好ましい。

【００３５】この理由は、液晶はほぼ絶縁体であるが、
長時間一定の向きの電圧が印加されると電気分解するな
どして信頼性が劣化する。このことは、交流（矩形波）
電圧であり向きの異なる電圧であっても、山の高さと谷
の深さが異なって（振幅が異なって）いれば交流電圧に
直流成分、すなわち時間的に不変の電圧部分、を含むこ
ととなりわずかであるが信頼性が劣化する。

【００３６】直流成分をなくす駆動方法は、両基板上の
電極（セグメント）に供給する電圧の符号を時間的に反
転し（交流とし）、さらに各電圧の時間平均を等しくす
ることである。また、交流の波形としては矩形が好まし
い。さらに、対向する基板上の電極（セグメント）間に
供給する電圧は、位相差がないか、または位相が１８０
度異なるものが望ましい。この２つの電圧の位相が１８
０度異なる場合の電圧の波形例を図６に示した。この図
６中、セグメント１０１に供給した電圧の時間変化（図
６（１））とセグメント２０１に供給した電圧の時間変
化（図６（２））を示した。さらに、この２つの電圧の
時間変化の差を図６（３）に示した。この電圧の差が図
５に示したセグメント１０１と２０１との重なりの部分
に供給される電圧の差となり、実効的に液晶を駆動する
電圧となる。この電圧の絶対値は時間とともに振動せず
一定の値を得ることができ、液晶を透過する光の位相差
も変動しない。

【００３７】しかし、２つの電圧に位相差があり、それ
が１８０度でない場合には、２つの電圧の差は時間とと
もに振動することになり、絶対値は一定とならない。一
般に表示素子として用いられる液晶素子の場合には、こ
のように時間とともに振動する駆動方法が多く用いられ
る。この２つの電圧間で位相をずらせることで、２つの
電圧の位相差に基づく実効的な電圧（電圧のＲＭＳ値）
が変化しこれを応用して表示の階調操作などを行う。こ
のとき、上述のように電圧差の絶対値も周期的に変化し
ているが、人間の目には残像としてその平均値だけが感
じられるため問題はない。

【００３８】一方、光ヘッド装置に用いる場合には、周
波数が極めて高くない限り、この電圧差の絶対値の時間
変化により位相補正素子内の液晶分子が応答すると、必
要とする光の位相差が時間とともに変化し、光ディスク
の再生信号に重畳して再生信号のノイズとなり好ましく
ない。このため、光ヘッド装置に用いる場合には、電圧
差の絶対値が時間とともに振動しないように、前述のよ
うに２つの電圧の位相差の条件と絶対値の条件を満たす
駆動方法が好ましい。また、対向する基板上の電極に供
給する電圧の位相差を１８０度とした方が、位相補正素
子への供給電圧を小さくできてさらに好ましい。

【００３９】対向する基板上に、電圧供給手段として異
なる種類の収差補正用のセグメントを形成した場合につ
いて詳しく説明する。前述のように図３では、互いに直
交する２種類のコマ収差補正用のセグメントを対向させ
て液晶セルとした。このとき光ディスクの半径方向のコ
マ収差量と接線方向のコマ収差量を独立に制御できるこ
とが好ましい。本発明の光ヘッド装置における駆動方式
を用いれば独立に制御できる。さらに、線状抵抗を用い
ることで素子外への取り出し電極数が減らせるので好ま
しい。

【００４０】供給する電圧波形は図６に示したものであ
り、またＶ₁₀₁とＶ₁₀₂の平均値がＶ ₁₀₃、Ｖ₂₀₁とＶ₂₀₂
の平均値がＶ₂₀₃となるように線状抵抗を設定した。表
１に半径方向および接線方向のそれぞれの光ディスクの
傾きに対する供給電圧の一例を示した。ここで、表１は
光ディスク傾きと各電圧のＶ_H（最大値）、Ｖ_L（最少
値）の関係を示している。この表にしたがって説明す
る。

【００４１】セグメント１０１と２０１との重なった部
分でＶ₁₀₁とＶ₂₀₁の電圧が液晶に印加される。つまり、
図６（１）の電圧をＶ₁₀₁とし、図６（２）の電圧をＶ
₂₀₁としたとき、１０１と２０１の重なり合った部分に
は、図６（３）の電圧差（電圧）が発生する。例えば、
光ディスクの傾きが半径方向、接線方向とも０度の時に
は、表１のように、Ｖ_H101＝３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝１．
７５Ｖ、Ｖ_H201＝３．２５Ｖ、Ｖ_L201＝１．７５Ｖ（Ｖ
₁₀₁とＶ₂₀₁の電圧の時間平均はともに２．５Ｖ）とす
る。そのときの両基板間（電極間）の電圧差は、±１．
５Ｖとなり電圧差の絶対値は１．５Ｖであって時間的に
変化しない。

【００４２】次に、光ディスクの半径方向にのみ０．８
度の光ディスクの傾きがある場合に、半径方向のコマ収
差を補正するためにセグメント２０１と２０２の間の電
圧を変化させる。例えば、Ｖ_H101＝Ｖ_H102＝３．２５
Ｖ、Ｖ_L101＝Ｖ_L102＝１．７５Ｖ、Ｖ_H201＝４．７３
Ｖ、Ｖ_H202＝３．２５Ｖ、Ｖ_L201＝０．２７Ｖ、Ｖ_L202
＝１．７５Ｖとする。

【００４３】このとき、２０１のセグメントのところで
は、両基板間（電極間）の電圧差は、２．９８Ｖ（＝
３．２５−０．２７＝４．７３−１．７５）、２０２の
セグメントのところでは、２Ｖとなり、中間のセグメン
ト２０３の部分には、透明電極で構成された線状抵抗の
電圧降下により、電圧がＶ₂₀₁とＶ₂₀₂の中間値（Ｖ_Hお
よびＶ_L同士で）となる。このように、両基板間（電極
間）の電圧をセグメントにより変えることができる。

【００４４】また、さらに半径方向の光ディスクの傾き
に加え接線方向にも光ディスクが傾いた場合には、Ｖ
₂₀₁、Ｖ₂₀₂は上記と同じ電圧を供給し、Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂の
みを表１の値、すなわちＶ_H101＝４．７３Ｖ、Ｖ_H102＝
３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝０．２７、Ｖ_L102＝１．７５Ｖ、
Ｖ_H201＝４．７３Ｖ、Ｖ_H202＝１．７５Ｖ、Ｖ_L201＝
０．２７Ｖ、Ｖ_L202＝１．７５Ｖとすることで、両方向
の光ディスクの傾きに対処できた。半径・接線の両方向
の光ディスクの傾きに対応できる。したがって、表１に
示された電圧を用いることで、光ディスクの半径方向と
接線方向の波面収差を独立に、しかも加算的に容易に補
正できる。

【００４５】

【表１】

【００４６】図３に示したセグメントのパターンは主に
コマ収差を補正するためのものであり、例えば光ディス
クがチルトした場合でも、位相補正素子に適切な電圧を
供給することにより良好な光ディスクからの再生信号を
得ることができる。また、セグメントのパターンを図７
のようにすることで、球面収差や非点収差を補正でき
る。

【００４７】図７（１）は主に球面収差を補正する場合
のセグメントのパターンの一例を示す模式的平面図であ
る。この場合、光ディスクの厚みが変化しても、位相補
正素子に適切な電圧を供給することにより良好な再生信
号を得ることができる。図７（２）は主に非点収差を補
正する場合のセグメントのパターンの一例を示す模式的
平面図である。この場合、半導体レーザ自体や他の光学
部品により発生する非点収差を補正できるため光ディス
クからの良好な再生信号を得ることができる。

【００４８】上記のように、補正する波面収差に応じた
セグメントのパターンを形成して、セグメント間にギャ
ップを設けることがセグメント間の絶縁性の点から好ま
しいが、広すぎると光の透過率が低下する。ギャップを
７μｍ以下にすることにより、実質的に透過率が高い位
相補正素子を得ることができる。

【００４９】

【実施例】本実施例では図１に示す光ヘッド装置により
光ディスク８に記録された情報を再生する。光ヘッド装
置には図２に示す構成の位相補正素子４が組み込まれて
おり、光ディスクがチルトしていたので、光検出器９で
得た信号を位相補正素子制御回路１０にて処理し、光デ
ィスク８の半径方向のチルト量に応じた電圧を発生さ
せ、位相補正素子４を駆動させた。

【００５０】位相補正素子４は、厚み０．５ｍｍの無ア
ルカリ性のガラス基板２１ａ、２１ｂとエポキシを主成
分とするシール材２２により構成される液晶セル構造を
有しており、シール材２２に含有されたガラス製のスペ
ーサにより液晶セルの間隔が４．６μｍとなっている。
液晶セルの内部には常光屈折率と異常光屈折率の差が
０．２のネマティック液晶が充填されており、ガラス基
板２１ａ、２１ｂの表面に施されたポリイミドの配向膜
２６ａ、２６ｂにより図２に示す紙面左右方向に液晶分
子２８が配向している。

【００５１】また、配向膜２６ａ、２６ｂとガラス基板
の間には絶縁膜２５ａ、２５ｂ、ＩＴＯのセグメントか
らなる電極２４ａ、２４ｂが形成されており、電極２４
ａ、２４ｂは電極引出部２７において位相補正素子制御
回路１０と接続されている。電極２４ａは図３（１）の
ように光ディスクの接線方向の傾斜に基づくコマ収差を
補正するセグメントを形成し、さらに図４（１）のよう
な線状抵抗をＩＴＯの透明な導電性薄膜をパターニング
することで作成した。

【００５２】このとき用いたＩＴＯ膜のシート抵抗は３
００Ω／□であり、幅３０μｍで長さ１ｍｍの折り曲げ
られた抵抗線（線状抵抗）とした。また、１つの導電性
薄膜の抵抗は約１０ｋΩであり合計２個の線状抵抗を直
列に接続した。この接続により、電極端子１０１ａと１
０２ｂにのみ電圧を供給することで電極２４ａの全ての
セグメントに電圧が供給できた。

【００５３】また、電極２４ｂは図３（２）のように光
ディスクの半径方法の傾斜に基づくコマ収差を補正する
セグメントを形成し、さらに図４（２）のような線状抵
抗をＩＴＯの透明な導電性薄膜をパターニングすること
で作成した。このとき用いたＩＴＯのシート抵抗は前述
の電極２４ａと同様に３００Ω／□であり、幅３０μｍ
で長さ１ｍｍの折り曲げられた抵抗線とした。このとき
１つの線状抵抗は約１０ｋΩであり合計２個の線状抵抗
を直列に配置した。この設置で、電極端子１０１ａと１
０２ｂにのみ電圧を供給することで電極２４ｂの全ての
セグメントに電圧が供給できた。

【００５４】また図２のように、この２枚の基板２１ａ
と２１ｂを導電性ビーズを混合したシール材２２で接合
し、シール材２２が基板２１ａと２１ｂとに接触する部
分のうち、上下基板の対応する接触する部分に電気的接
触をとるための電極を作成した。この電極によりシール
材に混合した導電ビーズと通じて両基板２１ａと２１ｂ
とを電気的に接続し、基板２１ｂのセグメント１０１〜
１０５にＶ₂₀₁とＶ₂₀₂の電圧を供給できる。これによ
り、基板２１ａ上の電極引出部２７部の透明電極側にフ
レキシブル回路基板を熱圧着することで、必要な位相補
正素子のセグメント１０１〜１０５とセグメント２０１
〜２０５用の駆動電圧Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂、Ｖ₂₀ ₁、Ｖ₂₀₂を供
給できた。

【００５５】位相補正素子のこれらのセグメントを含む
最外周円の直径は４ｍｍであり、対物レンズに入射する
光はこのセグメントを含む円内を透過する際に、セグメ
ント１０１〜１０５まで、およびセグメント２０１〜２
０５の各々に供給された電圧値に応じた位相シフトを光
のそれぞれの領域で受けた。

【００５６】次に、供給する電圧について説明する。本
実施例では、液晶セルの対向する基板間（電極間）に供
給する電圧が１．５Ｖから３．５Ｖまでの間で、光の位
相が概ね電圧に対して直線的に変化する電圧を液晶セル
に印加することで透過光の位相差を発生できた。

【００５７】位相補正素子の駆動電圧波形は、図６に示
した波形であった。電圧Ｖ₁₀₃はＶ₁ ₀₁とＶ₁₀₂との平均
値、電圧Ｖ₂₀₃はＶ₂₀₁とＶ₂₀₂との平均値となるように
線状抵抗を設定した。また、電圧の波形は矩形状で山と
谷の時間幅が等しく、電極２４ａのセグメント１０１〜
１０５に供給する電圧Ｖ₁₀₁およびＶ₁₀₂と、電極２４ｂ
のセグメント２０１〜２０５に供給する電圧Ｖ₂₀₁およ
びＶ₂₀₂との位相を１８０度ずらせた。また、電圧
Ｖ₁₀₁、Ｖ₁₀₂、Ｖ₂₀₁、Ｖ₂₀₂の時間平均は２．５Ｖで同
じ値にすることで、位相補正素子の液晶に印加される電
圧の直流成分をなくした。

【００５８】表１に基づいて、本実施例をさらに説明す
る。セグメント１０１と２０１の重なった部分に電圧Ｖ
₁₀₁とＶ₂₀₁との電圧差が液晶に印加される。つまり、図
６（１）の電圧をＶ₁₀₁とし、図６（２）の電圧をＶ₂₀₁
としたとき、セグメント１０１と２０１の重なり合った
部分には、Ｖ₁₀₁とＶ₂₀₁との差である図６（３）の電圧
差が発生する。例えば、光ディスクの傾きが半径方向・
接線方向ともにないときには、表１のように、Ｖ_H101＝
３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝１．７５Ｖ、Ｖ_H201＝３．２５
Ｖ、Ｖ_L201＝１．７５Ｖ（Ｖ₁₀₁とＶ₂ ₀₁の電圧の時間平
均はともに２．５Ｖ）とする。このときの両基板間（電
極間）の電圧差は、±１．５Ｖとなり電圧差の絶対値は
１．５Ｖであり時間的に変化しない。

【００５９】次に、光ディスクの半径方向にのみ０．８
度の光ディスクの傾きがあるときの電圧としては、半径
方向のコマ収差を補正する電圧Ｖ₂₀₁とＶ₂₀₂を以下のよ
うに設定した。Ｖ_H101＝Ｖ_H102＝３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝
Ｖ_L102＝１．７５Ｖ、Ｖ_H201＝４．７３Ｖ、Ｖ_H202＝
３．２５Ｖ、Ｖ_L201＝０．２７Ｖ、Ｖ_L202＝１．７５
Ｖ。

【００６０】このとき、セグメント２０１の位置には、
両基板間（電極間）の電圧差は２．９８Ｖ（＝３．２５
−０．２７＝４．７３−１．７５）、セグメント２０２
の位置には、電圧差は２Ｖとなり、中間のセグメント２
０３の位置には、透明な導電性薄膜で形成された線状抵
抗の電圧降下により、電圧がＶ₂₀₁とＶ₂₀₂の平均値とな
る。このように、電極間電圧差をセグメントに応じて変
えることができた。

【００６１】また、さらに半径方向の光ディスクの傾き
に加え接線方向にも光ディスクが傾斜したときには、電
圧Ｖ₂₀₁、Ｖ₂₀₂は上記と同じ電圧とし、電圧Ｖ₁₀₁、Ｖ
₁₀₂のみを表１の値、すなわちＶ_H101＝４．７３Ｖ、Ｖ
_H102＝３．２５Ｖ、Ｖ_L101＝０．２７、Ｖ_L102＝１．７
５Ｖ、Ｖ_H201＝４．７３Ｖ、Ｖ_H202＝１．７５Ｖ、Ｖ_L2
₀₁＝０．２７Ｖ、Ｖ_L202＝１．７５Ｖとすることで、両
方向の光ディスクの傾きに対処できた。

【００６２】したがって、表１に示された電圧を用いる
ことで、光ディスクの半径方向と接線方向の波面収差を
独立に、しかも加算的に容易に補正できた。この位相補
正素子を用いることで半径・接線方向それぞれの傾斜を
持つ光ディスクに対して適切な電圧を選択することによ
り、光ディスクの再生信号は良好となり再生信号のノイ
ズとなるジッターを改善することができた。

【００６３】

【発明の効果】本発明の位相補正素子を装着した光ヘッ
ド装置においては、位相補正素子の基板上の導電性薄膜
の一部を使用して線状抵抗を形成することにより、位相
補正素子駆動用の電源の数を減らすことができ装置の小
型化が図れる。また、導電性薄膜の複数の電圧供給手段
に供給する矩形状の電圧の山と谷の時間幅を等しくし、
かつ電圧の時間平均値をそれぞれ等しくすることによ
り、光ディスクの再生信号にノイズのない良好な信号を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッド装置の原理構成の一例を示す
概念的断面図。

【図２】本発明における位相補正素子の一例を示す断面
図。

【図３】本発明におけるコマ収差用の位相補正素子の電
極パターンの一例を示す図、（１）一方の基板用模式的
平面、（２）他方の基板用模式的平面。

【図４】本発明におけるコマ収差補正用の位相補正素子
のセグメントのパターンと線状抵抗を含む配線図の一例
を示す図、（１）一方の基板用の模式的平面、（２）他
方の基板用の模式的平面。

【図５】図３（１）、図３（２）の電極パターンの重な
りの部分を示す平面図。

【図６】２つの電圧の位相が１８０度異なる場合の電圧
の波形例を示す概念図、（１）一方のセグメント（１０
１）に供給した電圧の時間変化を示す概念図、（２）他
方のセグメント（２０１）に供給した電圧の時間変化を
示す概念図、（３）（１）および（２）の２つの電圧の
時間変化の差を示す概念図。

【図７】球面収差および非点収差を補正する場合のセグ
メントのパターンを示す模式的平面図、（１）主に球面
収差の場合の一例の模式的平面図、（２）主に非点収差
の場合の一例の模式的平面図。

【符号の説明】

１：半導体レーザ２：偏光ビームスプリッタ３：コリメートレンズ４：位相補正素子５：４分の１波長板６：対物レンズ７：アクチュエータ８：光ディスク９：光検出器１０：位相補正素子制御回路１１：立ち上げミラー２１ａ、２１ｂ：ガラス基板２２：シール材２３：液晶２４ａ、２４ｂ：電極２５、４２：絶縁膜２６、４３：配向膜２７：電極引出部２８、４４：液晶分子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５：セグメント２０１、２０２、２０３、２０４、２０５：セグメント１０１ａ、１０２ａ、２０１ａ、２０２ａ：電極端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、光源からの出射光を光記録媒体上
に集光させるための対物レンズと、光源と対物レンズと
の間に設置されて出射光の波面を変化させて光記録媒体
上における波面収差を補正する位相補正素子と、位相補
正素子に波面を変化させるための電圧を供給する制御電
圧発生器とを備えた光ヘッド装置であって、位相補正素
子はそれぞれ透明な導電性薄膜を形成した一対の透明な
基板に挟持された異方性光学媒質を備え、２つの導電性
薄膜の一方または両方の導電性薄膜の一部が線状化され
て線状抵抗とされていることを特徴とする光ヘッド装
置。
【請求項２】前記２つの導電性薄膜のそれぞれの一部が
前記線状抵抗とされ、前記線状抵抗が形成された導電性
薄膜のそれぞれの残りの部分に、異方性光学媒質の異な
る位置に異なる電圧が供給できるように複数の電圧供給
手段が備えられている請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】前記制御電圧発生器が発生する電圧の波形
が矩形状であり、矩形の山と谷の時間幅が等しく、かつ
対向する基板間のそれぞれの電圧供給手段に供給される
それぞれの電圧の時間平均が等しい請求項２に記載の光
ヘッド装置。
【請求項４】光源と、光源からの出射光を光記録媒体上
に集光させるための対物レンズと、光源と対物レンズと
の間に設置されて出射光の波面を変化させて光記録媒体
上における波面収差を補正する位相補正素子と、位相補
正素子に波面を変化させるための電圧を供給する制御電
圧発生器とを備えた光ヘッド装置であって、位相補正素子はそれぞれ透明な導電性薄膜を形成した一
対の透明な基板に挟持された異方性光学媒質を備え、２
つの導電性薄膜は異方性光学媒質の異なる位置に異なる
電圧が供給できるよう複数の電圧供給手段を備え、前記制御電圧発生器が発生する電圧の波形が矩形状であ
り、矩形の山と谷の時間幅が等しく、かつそれぞれの電
圧供給手段に供給されるそれぞれの電圧の時間平均が等
しいことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項５】前記制御電圧発生器が発生する電圧の波形
が、２つの導電性薄膜間で位相が合っているか、または
１８０度異なっている請求項１から４までのいずれかに
記載の光ヘッド装置。
【請求項６】前記導電性薄膜のシート抵抗が５０Ω／□
以上である請求項１から５までのいずれかに記載の光ヘ
ッド装置。