JP2006286028A - Optical element, actuator, optical pickup, and optical disk unit - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize wave front aberration with respect to three kinds of optical disks of different standard. <P>SOLUTION: The optical element has a first electrode layer 21 in which an electrode 21a and an electrode 21b are alternately arranged in a ring shape and a second electrode layer 25 in which an electrode 25a and an electrode 25b are alternately arranged in a ring shape. An ITO27 of low electric resistance and a gap 28 of high electric resistance are provided between the electrodes 21a and 21b or between the electrodes 25a and 25b. An electrode interval in the first electrode layer 21 is set to a pitch so that the wave front aberration can be optimized with respect to a light source of a long wavelength, while an electrode interval in the second electrode layer 25 is set to a pitch so that the wave front aberration can be optimized with respect to a light source of a medium wavelength. When a light flux of long wavelength or medium wavelength is incident on the optical element 10, potentials of the electrodes 21a, 21b, 25a, and 25b are changed and a prescribed diffraction element is formed to optimize the wave front aberration; when the light flux of short wavelength is incident on the optical element 10, potentials of the electrodes 21a, 21b, 25a, and 25b are uniformed to equalize electric field intensity of a liquid crystal layer and the optical element 10 is transmitted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の波長の光源から出射した光束を１つの対物レンズで集光するために、点距離を波長ごとに切り換える液晶回折素子等の光学素子、この光学素子を有するアクチュエータ、光ピックアップおよび光ディスク装置に関する。   The present invention relates to an optical element such as a liquid crystal diffraction element that switches a point distance for each wavelength in order to collect a light beam emitted from a light source having a plurality of wavelengths with one objective lens, an actuator having the optical element, an optical pickup, and The present invention relates to an optical disk device.

光ディスク装置では、光ディスクのスパイラル状または同心円状にトラックが形成された記録面にレーザ光を照射することにより情報の記録を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の記録・再生・消去の動作を行っている。   In an optical disc apparatus, information is recorded by irradiating a laser beam onto a recording surface on which tracks are formed spirally or concentrically on an optical disc, and information is recorded / reproduced / erased based on reflected light from the recording surface. It is operating.

図１１は光ディスク装置の光学系である光ピックアップの概略的を示す説明図であり、光源１０１、カップリングレンズ１０２、光分岐手段（ビームスプリッタ）１０３、立ち上げミラー１０４、対物レンズ１０５および受光素子１０７等を有し、さらに、光ディスク１０６に形成する微小スポットを制御するために、対物レンズ１０５をフォーカス・トラック制御するためのレンズアクチュエータを備えている。   FIG. 11 is an explanatory view schematically showing an optical pickup which is an optical system of an optical disc apparatus, and includes a light source 101, a coupling lens 102, a light splitter (beam splitter) 103, a rising mirror 104, an objective lens 105, and a light receiving element. 107, and further includes a lens actuator for focus / track control of the objective lens 105 in order to control a minute spot formed on the optical disk 106.

そして、光源１０１からの光が、カップリングレンズ１０２によって平行光となり、光分岐手段１０３を透過し、立ち上げミラー１０４によって対物レンズ１０５側に反射され、対物レンズ１０５によって集光されて、光ディスク１０６に微小スポットが形成される。さらに、光ディスク１０６からの反射光は、入射光とは逆の経路を通り、光分岐手段１０３によって分岐されて受光素子１０７に導かれる。   Then, the light from the light source 101 becomes parallel light by the coupling lens 102, passes through the light branching means 103, is reflected to the objective lens 105 side by the rising mirror 104, is collected by the objective lens 105, and is collected by the optical disk 106. A minute spot is formed on the surface. Further, the reflected light from the optical disk 106 passes through a path opposite to the incident light, is branched by the light branching means 103 and guided to the light receiving element 107.

近年、光ディスクの種類として、記録容量がＣＤ（Compact Disc）よりも飛躍的に大きなＤＶＤ（Digital Versatile Disc）や、さらに先の青色波長の光源に対応したディスクの規格が提唱されている。青色波長の光源に対応したディスクについては、基板厚が０．１ｍｍ（Ｂｌｕ−ｒａｙ）の規格が提唱されている。ＣＤに対して記録および再生を行うには波長が７８５ｎｍの光源が用いられ、ＤＶＤに対して記録および再生を行うには波長が６６０ｎｍの光源が用いられ、Ｂｌｕ−ｒａｙ用ディスクに対して記録および再生を行うには波長が４０５ｎｍの光源が用いられる。ここで、ディスク基板厚・光源の波長・対物レンズのＮＡ（開口数）の関係を（表１）に示す。   In recent years, as a type of optical disc, a DVD (Digital Versatile Disc) whose recording capacity is dramatically larger than a CD (Compact Disc) and a disc standard corresponding to a blue wavelength light source are proposed. For a disc corresponding to a blue wavelength light source, a standard with a substrate thickness of 0.1 mm (Blu-ray) has been proposed. A light source with a wavelength of 785 nm is used for recording and reproduction with respect to a CD, a light source with a wavelength of 660 nm is used for recording and reproduction with respect to a DVD, and recording and reproduction are performed on a Blu-ray disc. For reproduction, a light source having a wavelength of 405 nm is used. Here, the relationship between the disk substrate thickness, the wavelength of the light source, and the NA (numerical aperture) of the objective lens is shown in Table 1.

このような３つのディスク規格に対して、１つの対物レンズで各ディスクに微小スポットを形成しようとした場合、各規格に応じて対物レンズに入射する光の発散具合を変えることで、波面収差を最適化するという技術が知られている。（表２）は、１つの対物レンズで各規格に応じて対物レンズに入射する光の発散具合を変えたことで、波面収差を低減した時のレンズ設計例である。

In contrast to these three disk standards, when trying to form a minute spot on each disk with one objective lens, the wavefront aberration can be reduced by changing the divergence of the light incident on the objective lens according to each standard. Techniques for optimizing are known. (Table 2) is a lens design example when wavefront aberration is reduced by changing the divergence of light incident on the objective lens according to each standard with one objective lens.

（数１）は、非球面形状を示す一般式であり、ｚは光軸方向の距離、ｈは半径位置に相当する。ｃは曲率であり、曲率半径の逆数で定義される。ＡからＤは非球面係数であり、半径位置の各次数における係数である。ｋは円錐係数と呼ばれ、ｋ＝０は球面、−１＜ｋ＜０で光軸上に長軸がある楕円、ｋ＝−１で放物面、ｋ＜−１で双曲面を意味する。

(Equation 1) is a general expression indicating an aspherical shape, z corresponds to a distance in the optical axis direction, and h corresponds to a radial position. c is a curvature and is defined by the reciprocal of the radius of curvature. A to D are aspheric coefficients, which are coefficients in each order of the radial position. k is called a conic coefficient, k = 0 means a spherical surface, -1 <k <0 and an ellipse with a long axis on the optical axis, k = -1 means a paraboloid, and k <-1 means a hyperboloid. .

ここで、２面と３面が対物レンズ、４面が光ディスクに該当する。光ディスクと対物レンズの間を示す距離は便宜上、３面、５面、６面に分けて定義した。光ディスクと対物レンズ出射面の距離は差動距離（ＷＤ）と呼ばれ、（表２）の第３面の厚さで示される。   Here, the second and third surfaces correspond to the objective lens and the fourth surface corresponds to the optical disk. For the sake of convenience, the distance between the optical disk and the objective lens is defined by dividing it into three, five, and six surfaces. The distance between the optical disc and the objective lens exit surface is called the differential distance (WD), and is indicated by the thickness of the third surface in (Table 2).

ここで、第０面の厚さは物点距離と呼ばれる。対物レンズ入射面（２面）に対して平行光で入射した場合、物点距離は∞になり、発散光で入射した場合有限の値になる。物点距離の有限の値が小さいほど、発散具合が大きいことを意味する。（表２）に示すとおり、Ｂｌｕ−ｒａｙ用ディスクは平行光で入射し、ＤＶＤおよびＣＤは発散光で入射していることが分かる。   Here, the thickness of the 0th surface is called an object point distance. When incident on the objective lens incident surface (two surfaces) as parallel light, the object point distance becomes ∞, and when incident as divergent light, it becomes a finite value. The smaller the finite value of the object point distance, the greater the divergence. As shown in Table 2, it can be seen that the Blu-ray disc is incident as parallel light, and the DVD and CD are incident as divergent light.

対物レンズの厚さをｔ（２面厚さ）、物点距離をｓ、差動距離をＷＤとすると、（数２）の式の関係が成り立つことが知られている。   When the thickness of the objective lens is t (thickness of two surfaces), the object point distance is s, and the differential distance is WD, it is known that the relationship expressed by the equation (2) holds.

ＣＤ系の光ディスクは、一般的に面ぶれ量が大きく、対物レンズの差動距離ＷＤを大きくとる必要がある。このため、光学系における物点距離ｓは（数２）により短くなることが分かる。（表２）に示されるように、ＣＤの物点距離は２３．６（ｍｍ）と非常に短い。

A CD-type optical disc generally has a large amount of surface deflection, and it is necessary to increase the differential distance WD of the objective lens. For this reason, it can be seen that the object distance s in the optical system is shortened by (Equation 2). As shown in (Table 2), the object distance of CD is very short, 23.6 (mm).

先に述べたように、光ピックアップにおいて、光源と対物レンズの間には、カップリングレンズ、光分岐手段、立ち上げミラーといった光学素子が配置される。また、３波長の光源を持つ３世代互換光ピックアップにおいては、さらに各光源から出射された光束を合成するための光束合成手段も配置される。ところが、（表２）に示すように、ＣＤの物点距離が非常に短いため、これらの光学素子を配置することが困難である。かかる不具合に対して、例えば、特許文献１，２に記載された技術が先行開発されている。   As described above, in the optical pickup, optical elements such as a coupling lens, a light branching unit, and a rising mirror are disposed between the light source and the objective lens. In the 3rd generation compatible optical pickup having a light source of three wavelengths, a light beam combining means for combining light beams emitted from the respective light sources is also arranged. However, as shown in Table 2, since the object distance of the CD is very short, it is difficult to arrange these optical elements. For example, technologies described in Patent Documents 1 and 2 have been developed in advance for such problems.

図１３は特許文献１における波長結合素子およびそれを備えた光ピックアップ装置の要部を示す説明図であり、１１０は波長結合素子、１１１は対物レンズ、１１２は光ディスクを示す。   FIG. 13 is an explanatory view showing the main part of the wavelength coupling element and the optical pickup device having the same in Patent Document 1, wherein 110 is a wavelength coupling element, 111 is an objective lens, and 112 is an optical disk.

波長結合素子１１０は、λ１、λ２、λ３の光束が透過する光学素子あって、λ３に対してのみ回折作用を引き起こし入射光と出射光の発散具合を変えるものである。より具体的には、λ１、λ２の光の偏光方向を揃え、それに対して直交した方向にλ３の偏光方向を向ける。前述した波長結合素子１１０は、λ３の偏光方向にのみ作用する偏光選択性を備えている。光学系は、直線偏光のまま光ディスク１１２に集光、反射するので、λ３の光束に対しては往復時に波長結合素子４１の回折が作用し、λ１およびλ２の光束に対しては作用しない。   The wavelength coupling element 110 is an optical element that transmits the light beams of λ1, λ2, and λ3, and causes a diffractive action only on λ3 to change the divergence of incident light and outgoing light. More specifically, the polarization directions of light of λ1 and λ2 are aligned, and the polarization direction of λ3 is directed in a direction orthogonal thereto. The wavelength coupling element 110 described above has polarization selectivity that acts only on the polarization direction of λ3. Since the optical system collects and reflects the light on the optical disk 112 as linearly polarized light, the diffraction of the wavelength coupling element 41 acts on the light beam of λ3 during the reciprocation, and does not act on the light beams of λ1 and λ2.

図１４は特許文献２における収差補正液晶ユニット、光ピックアップ装置および収差補正装置の要部を示す説明図であり、特許文献２には、液晶層に対して、第１電極Ｐｎおよび第２電極Ｑｎに電圧を印加することによって生じる位相差による回折格子を形成し、電圧印加のオン・オフの切替で、回折レンズ作用がある場合とない場合を作り出し、擬似的な物点距離を切り換える収差補正液晶ユニットについて記載されている。
特開２００３−２９４９２６号公報 特開２００２−０１５４５４号公報 FIG. 14 is an explanatory view showing the main parts of the aberration correction liquid crystal unit, the optical pickup device and the aberration correction device in Patent Document 2. In Patent Document 2, the first electrode Pn and the second electrode Qn are arranged with respect to the liquid crystal layer. Aberration correction liquid crystal that forms a diffraction grating due to a phase difference caused by applying a voltage to it and creates a case where there is a diffractive lens action by switching on / off of voltage application, and switches a pseudo object point distance The unit is described.
JP 2003-294926 A JP 2002-015454 A

一般的な記録および消去動作が可能な光ディスクドライブに搭載される光ピックアップの構成例を図１２に示す。なお、図１２において、図１１における部材と同一の部材または同一機能の部材については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。光源１０１、カップリングレンズ１０２を出射した光束は、光分岐手段１０３を抜け、立ち上げミラー１０４で反射し、対物レンズ１０５で光ディスク１０６に集光される。ここで、立ち上げミラー１０４と光ディスク１０６の間にλ／４板１０８を設置することで、光源１０１から出射した直線偏光は円偏光に変換され、光ディスク１０６で反射することによって逆回り円偏光になり、再びλ／４板１０８を抜けることで、光ディスク１０６に向かう直線偏光に対して、偏光方向が直交した直線偏光になる。このため、検出分離手段に偏光選択性のあるＰＢＳ（光分岐手段１０３）を設置することで、光ディスクで反射した光束は受光素子１０７へ向かう。このような光学系のことを偏光光学系と呼ぶ。   FIG. 12 shows a configuration example of an optical pickup mounted on an optical disc drive capable of general recording and erasing operations. In FIG. 12, the same members or members having the same functions as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The light beam emitted from the light source 101 and the coupling lens 102 passes through the light branching means 103, is reflected by the rising mirror 104, and is condensed on the optical disk 106 by the objective lens 105. Here, by installing the λ / 4 plate 108 between the rising mirror 104 and the optical disk 106, the linearly polarized light emitted from the light source 101 is converted into circularly polarized light, and reflected by the optical disk 106 to be converted into reverse circularly polarized light. Thus, by passing through the λ / 4 plate 108 again, the linearly polarized light whose polarization direction is orthogonal to the linearly polarized light toward the optical disk 106 is obtained. For this reason, by installing a polarization-selective PBS (light splitting means 103) in the detection and separation means, the light beam reflected by the optical disk goes to the light receiving element 107. Such an optical system is called a polarization optical system.

ところが、特許文献１の構成においては、波長結合素子自体が偏光選択性を備えることで、λ１、λ２、λ３の光束に対してλ３のみを回折するので、偏光光学系を形成することができない。   However, in the configuration of Patent Document 1, since the wavelength coupling element itself has polarization selectivity, only λ3 is diffracted with respect to the light fluxes of λ1, λ2, and λ3, so that a polarization optical system cannot be formed.

また、特許文献２の収差補正液晶ユニットでは、２光源に対する光源と基盤厚の組合せに対する波面収差しか最適化することができず、Ｂｌｕ−ｒａｙ、ＤＶＤ、ＣＤの光源および基盤厚の組合せに対する波面収差の最適化を実現することができない。   In addition, the aberration correction liquid crystal unit of Patent Document 2 can optimize only the wavefront aberration for the combination of the light source and the substrate thickness for the two light sources, and the wavefront aberration for the combination of the Blu-ray, DVD, CD light source and the substrate thickness. Cannot be optimized.

本発明は、このような問題点を解決し、規格の異なる３種類の光ディスクに対して波面収差を最適化することを実現した光学素子、アクチュエータ、光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することを第１の目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide an optical element, an actuator, an optical pickup, and an optical disc apparatus that solve such problems and realize optimization of wavefront aberration for three types of optical discs having different standards. The purpose.

また、各種光学素子を配置できるような設置領域を確保することを第２の目的とする。   A second object is to secure an installation area where various optical elements can be arranged.

また、各規格の光ディスクに対して光学系の往復時の光利用効率を十分高め、記録に必要な光出力を得ることを第３の目的とする。   A third object of the present invention is to sufficiently increase the light utilization efficiency during reciprocation of the optical system for each standard optical disk and to obtain the light output necessary for recording.

また、その為の光学素子を小型に構成することを第４の目的とする。   A fourth object is to make the optical element for that purpose compact.

前記目的を達成するため、本発明は、２つの電極が交互に円環状配列した第１の電極層と、前記２つの電極とは異なる間隔で、別の２つの電極が交互に円環状配列した第２の電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層とに挟持された液晶層とを備え、前記第１の電極層の電極間に電位差を与え、前記第２の電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる前記液晶層の屈折率分布によって、第１の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間に電位差を与えず前記第２の電極間に電位差を与えることで生じる前記液晶層の屈折率分布によって、第２の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間および前記第２の電極層の電極間に電位差を与えないことで、平行平板として作用することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a first electrode layer in which two electrodes are alternately arranged in an annular shape, and another two electrodes are arranged in an annular shape alternately at a different interval from the two electrodes. A second electrode layer; a liquid crystal layer sandwiched between the first electrode layer and the second electrode layer; and a potential difference between the electrodes of the first electrode layer. A diffractive element having a first diffraction effect is formed by a refractive index distribution of the liquid crystal layer generated by not applying a potential difference between the electrodes, and the second electrode without applying a potential difference between the electrodes of the first electrode layer. A diffraction element having a second diffractive effect is formed by a refractive index distribution of the liquid crystal layer generated by applying a potential difference between the electrodes, and between the electrodes of the first electrode layer and between the electrodes of the second electrode layer. It is characterized by acting as a parallel plate by not giving a potential difference to.

また本発明は、前記第１の電極層または前記第２の電極層の電極間に電位差を与えることで発生する屈折率分布は、同心円状に間隔が異なるブレーズ形状であることを特徴とする。   The present invention is also characterized in that the refractive index distribution generated by applying a potential difference between the electrodes of the first electrode layer or the second electrode layer is a blazed shape having concentric and different intervals.

また本発明は、前記液晶層の複屈折をΔｎ、厚さをｄ、前記光学素子を透過する光の波長をλ、前記光学素子で回折する回折光の次数をｍとすると、
（ｍ−０．２６）・λ≦Δｎ・ｄ≦（ｍ＋０．２６）・λ
の関係を満たす複屈折および厚さを備えたことを特徴とする。 In the present invention, if the birefringence of the liquid crystal layer is Δn, the thickness is d, the wavelength of light transmitted through the optical element is λ, and the order of diffracted light diffracted by the optical element is m,
(M−0.26) · λ ≦ Δn · d ≦ (m + 0.26) · λ
It is characterized by having a birefringence and a thickness satisfying the following relationship.

また本発明は、前記電極層は、同一方向に開口しかつ大きさが異なるＣ字形状が円環状に連続しておりさらに前記Ｃ字形状を２分する引出し線を備えた一方の電極と、この電極とは対称な向きに開口しかつ大きさの違うＣ字形状が円環状に連続しておりさらに前記Ｃ字形状を２分する引出し線を備えた他方の電極とを、交互に配置したものであることを特徴とする。   In the present invention, the electrode layer may have one electrode provided with a lead wire that is open in the same direction and has a C shape having different sizes and is continuous in an annular shape, and further bisects the C shape. The other electrode having a lead-out line that opens in a symmetric direction and has a C-shape different in size in an annular shape and that further divides the C-shape into two is arranged alternately. It is characterized by being.

また本発明は、偏光方向が同一でかつ波長がそれぞれ異なる３つの光束に対して情報記録媒体へ向かう光束と情報記録媒体で反射した光束の偏光方向を変えるλ／４板と、情報記録媒体へ向かう各光束に集光作用を持つ対物レンズを備え、かつλ／４板と対物レンズよりも光源側に配置される集積光学素子であって、２つの電極が交互に円環状配列した第１の電極層と、前記２つの電極とは異なる間隔で、別の２つの電極が交互に円環状配列した第２の電極層と、前記第１電極層と第２電極層とに挟持された液晶層とを備え、前記第１の電極層の電極間に電位差を与え前記第２の電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる前記液晶層の屈折率分布によって、情報記録媒体へ向かう第１の光束に対して第１の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間に電位差を与えず前記第２の電極間に電位差を与えることで生じる前記液晶層の屈折率分布によって、情報記録媒体へ向かう第２の光束に対して、第２の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間および前記第２の電極層の電極間に電位差を与えないことで、情報記録媒体へ向かう第３の光束に対して、平行平板として作用することを特徴とする第１の光学素子と、２つの電極が交互に円環状配列した第３の電極層と、前記２つの電極とは異なる間隔で、別の２つの電極が交互に円環状配列した第４の電極層と、前記第３電極層と前記第４電極層とに挟持された液晶層とを備え、前記第３の電極層の電極間に電位差を与え前記第４の電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる液晶層の屈折率分布によって、情報記録媒体で反射した第１の光束に対して第３の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間に電位差を与えず前記第２の電極間に電位差を与えることで生じる前記液晶層の屈折率分布によって、情報記録媒体で反射した第２の光束に対して、第２の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間および前記第２の電極層の電極間に電位差を与えないことで、情報記録媒体で反射した第３の光束に対して、平行平板として作用することを特徴とする第２の光学素子とが、積層されていることを特徴とする。   The present invention also relates to a light beam directed to the information recording medium for three light beams having the same polarization direction and different wavelengths, a λ / 4 plate for changing the polarization direction of the light beam reflected by the information recording medium, and the information recording medium. An integrated optical element that includes an objective lens that has a condensing function for each light beam that travels, and that is disposed closer to the light source side than the λ / 4 plate and the objective lens. An electrode layer, a second electrode layer in which another two electrodes are alternately arranged in an annular pattern at a different interval from the two electrodes, and a liquid crystal layer sandwiched between the first electrode layer and the second electrode layer And a first refractive index distribution of the liquid crystal layer generated by applying a potential difference between the electrodes of the first electrode layer and not applying a potential difference between the electrodes of the second electrode layer. A diffractive element with the first diffraction effect for the light flux In addition, the refractive index distribution of the liquid crystal layer generated by applying a potential difference between the second electrodes without applying a potential difference between the electrodes of the first electrode layer may cause a second light beam traveling toward the information recording medium. Forming a diffraction element having the second diffraction effect, and applying a potential difference between the electrodes of the first electrode layer and between the electrodes of the second electrode layer, thereby providing a third light beam directed toward the information recording medium In contrast, the first optical element that acts as a parallel plate, a third electrode layer in which two electrodes are alternately arranged in an annular shape, and the two electrodes are separated at different intervals. A fourth electrode layer in which two electrodes are alternately arranged in an annular shape; and a liquid crystal layer sandwiched between the third electrode layer and the fourth electrode layer, and a potential difference between the electrodes of the third electrode layer. Of the liquid crystal layer produced by not applying a potential difference between the electrodes of the fourth electrode layer. A diffraction element having a third diffractive effect is formed on the first light beam reflected by the information recording medium based on the curvature distribution, and the second electrode is not provided with a potential difference between the electrodes of the first electrode layer. A diffraction element having a second diffraction effect is formed on the second light beam reflected by the information recording medium by a refractive index distribution of the liquid crystal layer generated by applying a potential difference therebetween, and the first electrode layer A second optical element that acts as a parallel plate with respect to the third light beam reflected by the information recording medium by not applying a potential difference between the electrodes of the second electrode layer and between the electrodes of the second electrode layer. Are stacked.

また本発明の光学素子は、前記λ／４板を積層したことを特徴とする。   The optical element of the present invention is characterized in that the λ / 4 plates are laminated.

また本発明の光学素子は、前記対物レンズを支持しかつ前記対物レンズを情報記録媒体に対してフォーカス方向、トラック方向に駆動するアクチュエータにおいて、前記対物レンズを固定する支持部に対し、固定されていることを特徴とする。   The optical element of the present invention is an actuator that supports the objective lens and drives the objective lens in the focus direction and the track direction with respect to the information recording medium, and is fixed to a support portion that fixes the objective lens. It is characterized by being.

また本発明の光ピックアップは、波長７６０〜８００ｎｍの波長の光束を出射する第１の光源と、波長６４０〜６８０ｎｍの波長の光束を出射する第２の光源と、波長３８０〜４２０ｎｍの波長の光束を出射する第３の光源と、各光源からの光束を１つの光束に合成する光束合成手段と、合成された各光束を所定の基盤厚の情報記録媒体に集光する１つの対物レンズと、情報記録媒体へ向かう光束と情報記録媒体で反射した光束を分岐する光分岐手段と、情報記録媒体で反射した光束を検出する受光素子とを備えた光ピックアップにおいて、前記光束合成手段と前記対物レンズの間に前記本発明の光学素子を配置したことを特徴とする。   The optical pickup according to the present invention includes a first light source that emits a light beam having a wavelength of 760 to 800 nm, a second light source that emits a light beam having a wavelength of 640 to 680 nm, and a light beam having a wavelength of 380 to 420 nm. A third light source that emits light, a light beam combining unit that combines light beams from each light source into one light beam, a single objective lens that focuses each combined light beam on an information recording medium having a predetermined base thickness, An optical pickup comprising: an optical branching unit for branching a light beam directed to an information recording medium and a light beam reflected by the information recording medium; and a light receiving element for detecting the light beam reflected by the information recording medium, the light beam synthesizing unit and the objective lens The optical element of the present invention is disposed between the two.

また本発明の光ピックアップは、前記光学素子において回折される波長の光束は、前記第１光源および前記第２光源で出射される光束であって、前記第１の光源の光束の回折次数は５次であり、前記第２の光源の光束の回折次数は６次であることを特徴とする。   In the optical pickup of the present invention, the light beam having the wavelength diffracted by the optical element is a light beam emitted from the first light source and the second light source, and the diffraction order of the light beam from the first light source is 5 The diffraction order of the light beam of the second light source is the sixth order.

また本発明の光ディスク装置は、前記本発明の光ピックアップを搭載したことを特徴とする。   An optical disc apparatus according to the present invention includes the optical pickup according to the present invention.

請求項１の発明によれば、各光束に応じて電極層の電極に与える電位を切り換えることで、光束の発散具合を選択的に変えることができる。これにより、１つの対物レンズで各光束を集光する際に、十分波面収差を小さく設定でき、同時に光学素子に入射する光束を平行光に設定することで、各種光学素子を配置できる設置領域を確保することができる。   According to the first aspect of the present invention, the divergence of the light beam can be selectively changed by switching the potential applied to the electrode of the electrode layer according to each light beam. As a result, when collecting each light beam with one objective lens, the wavefront aberration can be set sufficiently small, and at the same time, by setting the light beam incident on the optical element as parallel light, an installation area where various optical elements can be arranged is provided. Can be secured.

請求項２の発明によれば、光学素子で発生する屈折率分布をブレーズ形状にすることで、高い回折効率を得ることが可能になる。   According to the invention of claim 2, it is possible to obtain high diffraction efficiency by making the refractive index distribution generated in the optical element into a blazed shape.

請求項３の発明によれば、前記ブレーズ形状を形成する液晶の複屈折Δｎおよび厚さｄを
（ｍ−０．２６）・λ≦Δｎ・ｄ≦（ｍ＋０．２６）・λ
にすることで、回折効率８０％以上の効率を得ることが可能になる。 According to the invention of claim 3, the birefringence Δn and the thickness d of the liquid crystal forming the blazed shape are (m−0.26) · λ ≦ Δn · d ≦ (m + 0.26) · λ.
By making it, it becomes possible to obtain an efficiency of 80% or more of diffraction efficiency.

請求項４の発明によれば、電極層の電極パターンを請求項記載の形状に形成することで、同電極内での電位差の発生を抑えることができ、屈折率分布の劣化部を低減でき、回折効率の高い光学素子を得ることができる。   According to the invention of claim 4, by forming the electrode pattern of the electrode layer in the shape of the claim, it is possible to suppress the occurrence of a potential difference in the same electrode, to reduce the deteriorated portion of the refractive index distribution, An optical element with high diffraction efficiency can be obtained.

請求項５の発明によれば、偏光光学系のように往復時に偏光方向が変わるような記録型光ディスクドライブの光ピックアップに対しても、光学素子における選択的な発散具合の切り換え効果を往復時に作用させることができ、光利用効率の高いシステムを要求する光学系においても、波面収差を小さくすると同時に各種光学素子を配置できる設置領域を確保することができる。   According to the invention of claim 5, the selective divergent switching effect in the optical element is also exerted during the reciprocation even for the optical pickup of the recording type optical disc drive in which the polarization direction changes during the reciprocation as in the polarization optical system. Even in an optical system that requires a system with high light utilization efficiency, it is possible to reduce the wavefront aberration and at the same time secure an installation area in which various optical elements can be arranged.

請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の集積光学素子とλ／４板を積層することで、集積光学素子を形成する透明部材部分と、λ／４板を形成する透明部材部分を共通化することができ、光学系をより小型化することが可能になる。   According to the invention described in claim 6, by laminating the integrated optical element according to claim 5 and the λ / 4 plate, a transparent member part forming the integrated optical element and a transparent member part forming the λ / 4 plate Can be made common, and the optical system can be further downsized.

請求項７記載の発明によれば、光学素子を対物レンズと一体駆動することにより、軸ずれなどによる波面収差の劣化を抑えることが可能になる。   According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the wavefront aberration due to the axial deviation or the like by driving the optical element integrally with the objective lens.

請求項８記載の発明によれば、３波長の光源を持つ光ピックアップにおいて、それぞれ規格の異なる光ディスクに対して、波面収差を最適化することが可能になり、適切なスポットが得られる。   According to the eighth aspect of the present invention, in an optical pickup having a light source of three wavelengths, wavefront aberration can be optimized for optical discs having different standards, and an appropriate spot can be obtained.

請求項９記載の発明によれば、ＤＶＤ、ＣＤの光束に対して本発明の光学素子における回折作用を引き起こし、同時に各次数をＤＶＤ：６次、ＣＤ：５次とすることで、共に高い回折効率が得られ、各光ディスクに記録する際に必要な光出力が得られる光ピックアップアップが実現できる。   According to the ninth aspect of the present invention, the diffraction effect of the optical element of the present invention is caused on the luminous flux of DVD and CD, and at the same time, the respective orders are set to DVD: 6th order and CD: 5th order. Efficiency can be obtained, and an optical pickup can be realized that can obtain a light output necessary for recording on each optical disk.

請求項１０記載の発明によれば、各規格に応じた光ディスクに対して、十分な光利用効率および十分集光されたスポットの光ピックアップを搭載することで、記録・再生・消去品質の高い、光ディスク装置が実現できる。   According to the invention of claim 10, the recording / reproducing / erasing quality is high by mounting an optical pickup according to each standard with sufficient light utilization efficiency and a sufficiently focused spot optical pickup, An optical disk device can be realized.

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の光学素子を有する光ピックアップの基本構成を示す概略構成図であり、１ｃ，１ｄは受光ユニット、２ｃ，２ｄ，２ｂは光源、３ｃ，３ｄは光分岐手段、４ｃ，４ｄ，４ｂは受光素子を示す。受光ユニット１ｃには、光源２ｃ，光分岐手段３ｃおよび受光素子４ｃが備えられており、受光ユニット１ｄには、光源２ｄ，光分岐手段３ｄおよび受光素子４ｄが備えられている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a basic configuration of an optical pickup having an optical element according to the present invention. 1c, 1d are light receiving units, 2c, 2d, 2b are light sources, 3c, 3d are optical branching means, 4c, 4d, Reference numeral 4b denotes a light receiving element. The light receiving unit 1c includes a light source 2c, a light branching unit 3c, and a light receiving element 4c. The light receiving unit 1d includes a light source 2d, a light branching unit 3d, and a light receiving element 4d.

光源２ｃは波長７６０〜８００ｎｍの長波長の光束を発し、光源２ｄは波長６４０〜６８０ｎｍの中波長の光束を発し、光源２ｂは波長３８０〜４２０ｎｍの短波長の光束を発するものである。各光源２ｃ，２ｄ，２ｂにそれぞれ対応して、各光源２ｃ，２ｄ，２ｂからの光束を略平行光にするためのカップリングレンズ５ｃ，５ｄ，５ｂが設けられている。さらに、カップリングレンズ５ｃ，５ｄ，５ｂによって略平行光になった光束の光路を束を同一光路に合成する光束合成手段６、光束合成手段７が設けられ、この光束合成手段６、光束合成手段７により合成された光束の光路上には、光束の向きを変える立ち上げミラー９およびその光束を情報記録媒体１２（Ｂｌｕ−ｒａｙ、ＤＶＤ、ＣＤ）上に集光させる共通の対物レンズ１１が設けられている。なお、以降の説明において、情報記録媒体１２が、Ｂｌｕ−ｒａｙの場合には情報記録媒体１２ｂ、ＤＶＤの場合には情報記録媒体１２ｄ、ＣＤの場合には情報記録媒体１２ｃと称することにする。   The light source 2c emits a long wavelength light beam with a wavelength of 760 to 800 nm, the light source 2d emits a medium wavelength light beam with a wavelength of 640 to 680 nm, and the light source 2b emits a short wavelength light beam with a wavelength of 380 to 420 nm. Coupling lenses 5c, 5d, and 5b for making light beams from the light sources 2c, 2d, and 2b substantially parallel light are provided corresponding to the light sources 2c, 2d, and 2b, respectively. Further, there are provided a light beam synthesizing means 6 and a light beam synthesizing means 7 for synthesizing a bundle of optical paths of the light beams which have become substantially parallel light by the coupling lenses 5c, 5d and 5b. 7 is provided on the optical path of the light beam synthesized by the light beam 7 and a common mirror 11 for converging the light beam on the information recording medium 12 (Blu-ray, DVD, CD). It has been. In the following description, the information recording medium 12 is referred to as an information recording medium 12b when it is Blu-ray, an information recording medium 12d when it is a DVD, and an information recording medium 12c when it is a CD.

対物レンズ１１により集光された光束は、光源２ｃ（７６０〜８００ｎｍ）からの光束に対しては基板厚が最も厚い情報記録媒体１２ｃ（ＣＤ）の記録面にスポットを形成し、光源２ｄ（６４０〜６８０ｎｍ）からの光束に対しては基板厚が中間の情報記録媒体１２ｄ（ＤＶＤ）の記録面にスポットを形成し、光源２ｂ（３８０〜４２０ｎｍ）からの光束に対しては基板厚が最も薄い情報記録媒体１２ｂ（Ｂｌｕ−ｒａｙ）の記録面にスポットを形成するように設定されている。   The light beam condensed by the objective lens 11 forms a spot on the recording surface of the information recording medium 12c (CD) having the largest substrate thickness with respect to the light beam from the light source 2c (760 to 800 nm), and the light source 2d (640). Spots are formed on the recording surface of the information recording medium 12d (DVD) having an intermediate substrate thickness with respect to the light beam from ˜680 nm), and the substrate thickness is thinnest with respect to the light beam from the light source 2b (380 to 420 nm). The spot is set to be formed on the recording surface of the information recording medium 12b (Blu-ray).

本実施形態においては、立ち上げミラー９に近い順に、光束合成手段６，光束合成手段７，光分岐手段８が備えられており、光源２ｃからの光が光束合成手段６によって偏向され、光源２ｄからの光が光束合成手段７によって偏向され、光源２ｂからの光が光分岐手段８を通過した際に、各光源２ｃ，２ｄ，２ｂからの光束における光束合成手段７から情報記録媒体１２までの経路が同一経路となるように配置されている。   In this embodiment, the light beam synthesizing means 6, the light beam synthesizing means 7, and the light branching means 8 are provided in the order close to the rising mirror 9, and the light from the light source 2c is deflected by the light beam synthesizing means 6, and the light source 2d. The light from the light source 2b is deflected by the light beam combining unit 7 and the light from the light source 2b passes through the light branching unit 8, and the light beams from the light source 2c, 2d, 2b are transmitted from the light beam combining unit 7 to the information recording medium 12. The routes are arranged so as to be the same route.

立ち上げミラー９と対物レンズ１１との間の光路上には、光学素子１０が配設されている。前述の対物レンズ１１は、光源２ｃ，２ｄ，２ｂの内、光源２ｂの波長と基板厚の組合せに対して、波面収差が最小になるように設計されており、他方の光源２ｃ，２ｄの波長と基板厚の組合せに対しては波面収差が増大することから、光学素子１０は、光源２ｃ，２ｄの波長と基板厚の組合せにおいて大きな波面収差が発生した場合に、有効な電気的切替機能のある波面収差補正素子として構成されている。   An optical element 10 is disposed on the optical path between the raising mirror 9 and the objective lens 11. The aforementioned objective lens 11 is designed so that the wavefront aberration is minimized with respect to the combination of the wavelength of the light source 2b and the substrate thickness among the light sources 2c, 2d, and 2b, and the wavelength of the other light source 2c, 2d. Since the wavefront aberration increases for the combination of the thickness of the substrate and the substrate thickness, the optical element 10 has an effective electrical switching function when a large wavefront aberration occurs in the combination of the wavelengths of the light sources 2c and 2d and the substrate thickness. It is configured as a wavefront aberration correction element.

そして、情報記録媒体１２ｃによって反射された光源２ｃからの光束は、対物レンズ１１、光学素子１０、立ち上げミラー９を介して、光束合成手段６によって偏向され、カップリングレンズ５ｃを通り、光分岐手段３ｃによって光路が変えられ、受光素子４ｃに導かれる。情報記録媒体１２ｄによって反射された光源２ｄからの光束は、対物レンズ１１、光学素子１０、立ち上げミラー９を介して、光束合成手段６を透過し、光束合成手段７によって偏向され、カップリングレンズ５ｄを通り、光分岐手段３ｄによって光路が変えられ、受光素子４ｄに導かれる。情報記録媒体１２ｂによって反射された光源２ｂからの光束は、対物レンズ１１、光学素子１０、立ち上げミラー９を通り、光束合成手段６および光束合成手段７を透過し、光分岐手段８によって偏向され、検出レンズ５ｂｄを通り、受光素子４ｂに導かれる。   Then, the light beam from the light source 2c reflected by the information recording medium 12c is deflected by the light beam synthesizing means 6 through the objective lens 11, the optical element 10, and the rising mirror 9, and passes through the coupling lens 5c to split the light. The optical path is changed by the means 3c and guided to the light receiving element 4c. The light beam from the light source 2d reflected by the information recording medium 12d is transmitted through the light beam synthesizing unit 6 through the objective lens 11, the optical element 10, and the rising mirror 9, and is deflected by the light beam synthesizing unit 7, and is coupled to the coupling lens. 5d, the optical path is changed by the light branching means 3d and guided to the light receiving element 4d. The light beam from the light source 2 b reflected by the information recording medium 12 b passes through the objective lens 11, the optical element 10, the rising mirror 9, passes through the light beam synthesis unit 6 and the light beam synthesis unit 7, and is deflected by the light branching unit 8. The light passes through the detection lens 5bd and is guided to the light receiving element 4b.

図２は光学素子１０の構成例を示す断面図である。光学素子１０は、透明部材部分２０、第１の電極層２１、配向膜２２、液晶層２３、配向膜２４、第２の電極層２５、透明部材部分２６から構成されている。第１の電極層２１は、電極２１ａおよび電極２１ｂが交互に環状配列した２つの電極からなる。各電極間は、電気抵抗が低いＩＴＯ２７と、電気抵抗が高い隙間２８からなる。第２の電極層２５も、電極２５ａおよび電極２５ｂが交互に環状配列した２つの電極からなる。各電極間は、第１の電極層２１と同様に、電気抵抗が低いＩＴＯ２７と、電気抵抗が高い隙間２８からなる。第１の電極層２１における電極間は、光源２ｃに対して波面収差が最適化できるようなピッチ（間隔）を設定しており、第２の電極層２５における電極間は、光源２ｄに対して波面収差が最適化できるようなピッチ（間隔）に設定されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the optical element 10. The optical element 10 includes a transparent member portion 20, a first electrode layer 21, an alignment film 22, a liquid crystal layer 23, an alignment film 24, a second electrode layer 25, and a transparent member portion 26. The first electrode layer 21 is composed of two electrodes in which electrodes 21a and electrodes 21b are alternately arranged in an annular shape. Between each electrode, it consists of ITO 27 with a low electrical resistance and a gap 28 with a high electrical resistance. The second electrode layer 25 is also composed of two electrodes in which the electrodes 25a and 25b are alternately arranged in a ring. Like the first electrode layer 21, each electrode is composed of ITO 27 having a low electrical resistance and a gap 28 having a high electrical resistance. The pitch between the electrodes in the first electrode layer 21 is set such that the wavefront aberration can be optimized with respect to the light source 2c, and the distance between the electrodes in the second electrode layer 25 is relative to the light source 2d. The pitch (interval) is set so that the wavefront aberration can be optimized.

次に、各電極層２１，２５の電極パターンを図３を参照して説明する。図３（ａ）は第１の電極層２１における電極パターンを示すものである。電極２１ａは、同一方向（図面下向き）に開口した大きさの違うＣの字形状が円環状に連続して配列し、それらを導通させるように、Ｃの字形状を２分する引出し線を備えたものである。同時に、電極２１ｂも、同一方向（図面上向き）に開口した大きさの違うＣの字形状が円環状に連続して配列し、それらを導通させるように、Ｃの字形状を２分する引出し線を備えている。電極２１ａと電極２１ｂは、互いに交わることがないように、Ｃの字形状の開口部を逆向きに向かせて配置している。電極２１ａと電極２１ｂの狭い間隔の部位が、電気抵抗が高い隙間２８であり、電極２１ｂと電極２１ａの広い間隔の部位が、電気抵抗が低いＩＴＯ２７で構成される。   Next, the electrode patterns of the electrode layers 21 and 25 will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows an electrode pattern in the first electrode layer 21. The electrode 21a includes lead wires that divide the C-shape into two so that C-shapes of different sizes opened in the same direction (downward in the drawing) are continuously arranged in an annular shape and they are electrically connected. It is a thing. At the same time, the electrode 21b also has a C-shaped opening with different sizes opened in the same direction (upward in the drawing) arranged continuously in an annular shape, and a lead line that bisects the C-shaped shape so as to make them conductive. It has. The electrode 21a and the electrode 21b are arranged with the C-shaped opening facing in the opposite direction so as not to cross each other. A narrowly spaced portion between the electrode 21a and the electrode 21b is a gap 28 with high electrical resistance, and a widely spaced portion between the electrode 21b and the electrode 21a is composed of ITO 27 with low electrical resistance.

図３（ｂ）は第２の電極層２５における電極パターンである。電極２５ａは、同一方向（図面下向き）に開口した大きさの違うＣの字形状が円環状に連続して配列し、それらを導通させるように、Ｃの字形状を２分する引出し線を備えたものである。同時に、電極２５ｂも、同一方向（図面上向き）に開口した大きさの違うＣの字形状が円環状に連続して配列し、それらを導通させるように、Ｃの字形状を２分する引出し線を備えている。電極２５ａと電極２５ｂは、互いに交わることがないように、Ｃの字形状の開口部を逆向きに向かせて配置している。電極２５ａと電極２５ｂの狭い間隔の部位が、電気抵抗が高い隙間２８であり、電極２５ｂと電極２５ａの広い間隔の部位が、電気抵抗が低いＩＴＯ２７で構成される。   FIG. 3B shows an electrode pattern in the second electrode layer 25. The electrode 25a is provided with a lead line that divides the C-shape into two so that the C-shapes of different sizes opened in the same direction (downward in the drawing) are continuously arranged in an annular shape and they are electrically connected. It is a thing. At the same time, the electrode 25b also has a C-shaped shape with different sizes opened in the same direction (upward in the drawing) arranged continuously in an annular shape, and a lead line that bisects the C-shaped shape so as to make them conductive. It has. The electrode 25a and the electrode 25b are arranged with the C-shaped opening facing in the opposite direction so as not to cross each other. A narrowly spaced portion between the electrode 25a and the electrode 25b is a gap 28 with high electrical resistance, and a widely spaced portion between the electrode 25b and the electrode 25a is composed of ITO 27 with low electrical resistance.

電極２１ａの電位をＶ１ａ、電極２１ｂの電位をＶ１ｂ、電極２５ａの電位をＶ２ａ、電極２５ｂの電位をＶ２ｂとすると、｜Ｖ１ａ−Ｖ１ｂ｜＞｜Ｖ２ａ−Ｖ２ｂ｜＝０とすることで、液晶層２３には、第１の電極層２１のＩＴＯ２７に応じた領域に電界強度が発生する。一方、電気抵抗が高い隙間２８に応じた領域には電界強度が生じない。このため、図３（ａ）中段のような第１の電極層２１における電極配置に応じた円環状のブレーズ形状（鋸波）の電界強度分布が生じる。一方、｜Ｖ２ａ−Ｖ２ｂ｜＜｜Ｖ１ａ−Ｖ１ｂ｜＝０とすることによって、液晶層２３には、第２の電極層２５のＩＴＯ２７に応じた領域に電界強度が発生する。一方、電気抵抗が高い隙間２８に応じた領域には電界強度が生じないことから、図３（ｂ）中段のような第２の電極層２５における電極配置に応じた円環状のブレーズ形状（鋸波）の電界強度分布が生じる。   If the potential of the electrode 21a is V1a, the potential of the electrode 21b is V1b, the potential of the electrode 25a is V2a, and the potential of the electrode 25b is V2b, then | V1a−V1b |> | V2a−V2b | = 0. 23, an electric field strength is generated in a region corresponding to the ITO 27 of the first electrode layer 21. On the other hand, no electric field strength is generated in a region corresponding to the gap 28 having a high electrical resistance. For this reason, an electric field intensity distribution having an annular blazed shape (sawtooth wave) corresponding to the electrode arrangement in the first electrode layer 21 as shown in the middle part of FIG. On the other hand, by setting | V2a−V2b | <| V1a−V1b | = 0, electric field strength is generated in the liquid crystal layer 23 in a region corresponding to the ITO 27 of the second electrode layer 25. On the other hand, since no electric field strength is generated in the region corresponding to the gap 28 having a high electrical resistance, an annular blazed shape (saw saw) corresponding to the electrode arrangement in the second electrode layer 25 as shown in the middle of FIG. Wave) electric field strength distribution.

第１の電極層２１と第２の電極層２５の間に挟まれた液晶層２３に電界強度が発生すると、液晶層２３の液晶分子が傾斜する。図４は液晶分子の屈折率構造体（楕円長軸が屈折率の高い軸）が電界によって傾斜する様子を示すものであり、通常、液晶分子は一方向の屈折率が大きな細長い棒状の屈折率異方性を持っている。このため、第１の電極２１と第２の電極間２５に電界強度が存在しない場合、液晶分子は、長軸が配向膜に沿った方向に傾斜した状態になる。ところが、電界がかかる領域では液晶分子は起き上がり、最も電界強度の高い状態では垂直に立ち上がる。このため、図４のように電界強度分布が存在すると、その電界強度とは逆向きに屈折率分布が発生する。   When an electric field strength is generated in the liquid crystal layer 23 sandwiched between the first electrode layer 21 and the second electrode layer 25, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 23 are tilted. FIG. 4 shows a state in which the refractive index structure of liquid crystal molecules (the ellipse major axis is a high refractive index axis) is tilted by an electric field. In general, liquid crystal molecules have an elongated rod-like refractive index having a large refractive index in one direction. Has anisotropy. For this reason, when there is no electric field strength between the first electrode 21 and the second electrode 25, the liquid crystal molecules are in a state where the major axis is inclined in the direction along the alignment film. However, liquid crystal molecules rise in a region where an electric field is applied, and rise vertically in a state where the electric field strength is highest. Therefore, when an electric field strength distribution exists as shown in FIG. 4, a refractive index distribution is generated in the direction opposite to the electric field strength.

従って、光源２ｃの光束が光学素子１０に入射する場合、電極２１ａ、電極２１ｂの電位の大きさを変えることによって、図３（ａ）下段に示す屈折率分布のブレーズ回折素子を形成することが可能である。このブレーズ回折素子によって、光源２ｃの光束は回折、発散し対物レンズ１１に入射する。これにより、光学素子１０と対物レンズ１１の間において、物点距離が擬似的に短い状態を作り出し、光源２ｂの波長・基板厚に対して波面収差を小さくすることが可能になる。   Therefore, when the luminous flux of the light source 2c is incident on the optical element 10, the blaze diffraction element having the refractive index distribution shown in the lower part of FIG. 3A can be formed by changing the magnitude of the potentials of the electrodes 21a and 21b. Is possible. By this blaze diffraction element, the light beam of the light source 2 c is diffracted and diverged and enters the objective lens 11. As a result, a state in which the object point distance is artificially short between the optical element 10 and the objective lens 11 can be created, and the wavefront aberration can be reduced with respect to the wavelength and the substrate thickness of the light source 2b.

一方、光源２ｄの光束が光学素子１０に入射する場合、電極２５ａ、電極２５ｂの電位の大きさを変えることで、図３（ｂ）下段に示す屈折率分布のブレーズ回折素子を形成することが可能である。このブレーズ回折素子によって、光源２ｄの光束は回折、発散し対物レンズ１１に入射する。これにより、光学素子１０と対物レンズ１１の間において、物点距離が擬似的に短い状態を作り出し、光源２ｄの波長・基板厚に対しても波面収差を小さくすることが可能になる。   On the other hand, when the light beam of the light source 2d is incident on the optical element 10, the blaze diffraction element having the refractive index distribution shown in the lower part of FIG. 3B can be formed by changing the magnitude of the potential of the electrodes 25a and 25b. Is possible. By this blazed diffraction element, the light beam of the light source 2d is diffracted and diverged and enters the objective lens 11. As a result, a state in which the object distance is artificially short between the optical element 10 and the objective lens 11 can be created, and the wavefront aberration can be reduced with respect to the wavelength and the substrate thickness of the light source 2d.

また、光源２ｂの光束が光学素子１０に入射する場合、電極２１ａ、電極２１ｂの電位の大きさを揃え、かつ電極２５ａ、電極２５ｂの電位の大きさを揃えることで、液晶層２３の電界強度を均一化し、そのまま透過させ、対物レンズ１１に入射させる。   When the light flux of the light source 2b is incident on the optical element 10, the electric field strength of the liquid crystal layer 23 is obtained by aligning the potentials of the electrodes 21a and 21b and by aligning the potentials of the electrodes 25a and 25b. Is made to pass through as it is and incident on the objective lens 11.

ブレーズ回折素子の回折効率ηは、液晶の複屈折をΔｎ、厚さをｄ、入射する光束の波長をλ、回折する回折次数をｍとすると、（数３）の式で与えられる。   The diffraction efficiency η of the blaze diffractive element is given by the equation (3) where Δn is the birefringence of the liquid crystal, d is the thickness, λ is the wavelength of the incident light beam, and m is the diffraction order of diffraction.

ここで、電極２１ａと電極２１ｂ、または電極２５ａと電極２５ｂに電圧を印加したときに発生するブレーズ回折素子によって、回折効率を８０％以上得る場合、次の（数４）の式の条件を満たせば良い。

Here, when the diffraction efficiency is obtained by 80% or more by the blaze diffraction element generated when a voltage is applied to the electrodes 21a and 21b or the electrodes 25a and 25b, the condition of the following equation (4) can be satisfied. It ’s fine.

ただし、Δｎｄ＝ｍλの時には回折効率が１００％で最大になる。

However, when Δnd = mλ, the diffraction efficiency becomes maximum at 100%.

液晶材料の複屈折は一般的にΔｎ＝０．２程度になる。また、光学素子１０において、中心波長λＣＤ＝７８５ｎｍのＣＤの光束と、中心波長λＤＶＤ＝６６０ｎｍの光束に対して、回折作用を引き起こし、高い回折効率ηを得ようとする場合、ＣＤの光束の回折次数ｍＣＤをｍＣＤ＝５、ＤＶＤの回折次数ｍＤＶＤをｍＤＶＤ＝６とし、さらに液晶の厚さ２０μｍにすることで、９５％以上の高い回折効率のブレーズ回折素子を得られることが図５より分かる。   The birefringence of the liquid crystal material is generally about Δn = 0.2. Further, in the optical element 10, when a diffraction effect is caused on a CD light flux having a center wavelength λCD = 785 nm and a light flux having a center wavelength λDVD = 660 nm to obtain a high diffraction efficiency η, diffraction of the CD light flux is performed. FIG. 5 shows that a blazed diffraction element having a high diffraction efficiency of 95% or more can be obtained by setting the order mCD to mCD = 5, the DVD diffraction order mDVD to mDVD = 6, and the liquid crystal thickness to 20 μm.

先に説明したように、一般的な記録型光ディスクドライブに搭載される光ピックアップでは、偏光光学系が用いられている。このような光学系に対しては、本実施形態の光学素子１０を通過する光束は往復で偏光方向が９０度異なる直線偏光なので、液晶層２３で生成されたブレーズ回折素子は、往路または、復路にしか作用しない。次に、往復で偏光方向が９０度変わる偏光光学系に対して用いる光学素子１０について説明する。   As described above, a polarization optical system is used in an optical pickup mounted on a general recording type optical disc drive. For such an optical system, since the light beam passing through the optical element 10 of this embodiment is linearly polarized light that is reciprocated and has a polarization direction different by 90 degrees, the blazed diffractive element generated by the liquid crystal layer 23 is in the forward path or the return path. Only works. Next, the optical element 10 used for the polarization optical system in which the polarization direction changes 90 degrees in the reciprocation will be described.

往復で偏光方向が９０度変わる偏光光学系に対して光学素子１０を用いる場合、対物レンズ１１と立ち上げミラー９の間にλ／４板を配置し、このλ／４板と立ち上げミラー９の間に、図６に示す構成の光学素子１０を配置すれば良い。   When the optical element 10 is used for a polarization optical system whose polarization direction changes 90 degrees in a reciprocating motion, a λ / 4 plate is disposed between the objective lens 11 and the rising mirror 9, and the λ / 4 plate and the rising mirror 9. The optical element 10 having the configuration shown in FIG.

図６で示される光学素子は、往路の光束に対して作用する第１の光学素子１０ａと復路の光束に対して作用する第２の光学素子１０ｂを透明部材を介して積層した構成とし、第１の光学素子１０ａの液晶層を挟む配向膜と、第２の光学素子１０ｂの液晶層を挟む配向膜は９０度方向を異ならせたものである。   The optical element shown in FIG. 6 has a configuration in which a first optical element 10a that acts on a forward light beam and a second optical element 10b that acts on a light beam on the return path are stacked via a transparent member. The alignment film sandwiching the liquid crystal layer of the first optical element 10a and the alignment film sandwiching the liquid crystal layer of the second optical element 10b are different in the direction of 90 degrees.

図８は、偏光光学系に対して、図６に示す光学素子１０に入射した光束を往復で回折させる場合の液晶の分子配向の模式図である。   FIG. 8 is a schematic diagram of the molecular orientation of the liquid crystal when the light beam incident on the optical element 10 shown in FIG. 6 is diffracted back and forth with respect to the polarizing optical system.

情報記録媒体１２に向かう往路の光束の偏光方向をｘ方向、情報記録媒体１２から戻ってきた復路の光束の偏光方向をｙ方向とする。往路の光束は、図８左側に示されるように、均一な屈折率の第２の光学素子１０ｂを抜け、第１の光学素子１０ａの屈折率分布で形成されたブレーズ回折素子により発散するように回折する。一方、往路の光束は、均一な屈折率の第１の光学素子１０ａを抜け、第２の光学素子１０ｂのブレーズ形状の屈折率分布で形成された回折素子により発散するように回折する。   The polarization direction of the forward light beam toward the information recording medium 12 is defined as the x direction, and the polarization direction of the return light beam returned from the information recording medium 12 is defined as the y direction. As shown in the left side of FIG. 8, the outward light beam passes through the second optical element 10b having a uniform refractive index and is diverged by the blaze diffraction element formed by the refractive index distribution of the first optical element 10a. Diffraction. On the other hand, the forward light beam passes through the first optical element 10a having a uniform refractive index and is diffracted so as to diverge by the diffractive element formed by the blazed refractive index distribution of the second optical element 10b.

このように、特定の２つの波長の光束（光源２ｃおよび光源２ｄ）に対して、情報記録媒体１２に向かう往路の光束で図６の光学素子１０に入射する光束を平行光にし、図６の光学素子１０を出射する光束を発散光にすることで、波面収差を最適化することが可能になる。さらに、情報記録媒体１２で反射した復路の光束で光学素子１０に入射する光束が収束光でも、光学素子１０を出射する光束を平行光にし、各種光学素子を自由に配置することが可能になる。   As described above, the light beam incident on the optical element 10 in FIG. 6 is converted into parallel light by the light beam in the forward path toward the information recording medium 12 with respect to the light beams having two specific wavelengths (the light source 2c and the light source 2d). Wavefront aberration can be optimized by making the light beam emitted from the optical element 10 into divergent light. Furthermore, even if the light beam incident on the optical element 10 by the return light beam reflected by the information recording medium 12 is convergent light, the light beam emitted from the optical element 10 can be made parallel and various optical elements can be freely arranged. .

また、図６に示される光束の往復時に作用する光学素子１０は、図７に示すように透明部材を介してλ／４板をさらに積層しても良い。   In addition, the optical element 10 acting during the reciprocation of the light beam shown in FIG. 6 may be further laminated with a λ / 4 plate through a transparent member as shown in FIG.

ところで、本実施形態の光学素子１０は、前述したようにある特定の２波長の平行光をある角度を持った発散光に変換して、対物レンズ１１に入射させることで、波面収差を低減させる素子である。ところが、対物レンズ１１と、本実施形態の光学素子１０の光軸がずれた場合、大きなコマ収差が発生する。そこで、対物レンズ１１と本実施形態の光学素子１０を、図９に示すように、ボビン２９に、光学素子１０と対物レンズ１１とを取り付けて一体化し、ボビン２９を情報記録媒体１２のフォーカス方向、トラック方向に動かすことで、波面収差が低減された状態を維持できる。   By the way, as described above, the optical element 10 of the present embodiment reduces wavefront aberration by converting parallel light of two specific wavelengths into divergent light having a certain angle and making it incident on the objective lens 11. It is an element. However, when the optical axes of the objective lens 11 and the optical element 10 of the present embodiment are shifted, a large coma aberration occurs. Therefore, as shown in FIG. 9, the objective lens 11 and the optical element 10 of this embodiment are integrated with the bobbin 29 by attaching the optical element 10 and the objective lens 11, and the bobbin 29 is integrated with the focus direction of the information recording medium 12. By moving in the track direction, the state in which the wavefront aberration is reduced can be maintained.

以上説明してきた光学素子を備えた光ピックアップによれば、３つの波長の異なる光源と３種類の光ディスクの基盤厚との各組合せに対して、波面収差を低減させ、良好なスポットを得ることが可能になる。   According to the optical pickup including the optical element described above, the wavefront aberration can be reduced and a good spot can be obtained for each combination of the light sources having three different wavelengths and the substrate thicknesses of the three types of optical disks. It becomes possible.

図１０は図１〜図９で説明した光学素子を有する光ピックアップを搭載した光ディスク装置の構成を示す説明図である。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing the configuration of an optical disk device on which the optical pickup having the optical element described in FIGS.

光ディスク装置３０は、シークモータ３１，情報記録媒体１２を回転駆動するためのスピンドルモータ３２、光ピックアップ装置３３、レーザ制御回路３４、エンコーダ３５、ドライバ３６、再生信号処理回路３７、バッファＲＡＭ３８、バッファマネージャ３９、インターフェース４０、フラッシュメモリ４１、ＣＰＵ４２およびＲＡＭ４３などを備えている。なお、図１０における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。   The optical disk device 30 includes a seek motor 31, a spindle motor 32 for rotationally driving the information recording medium 12, an optical pickup device 33, a laser control circuit 34, an encoder 35, a driver 36, a reproduction signal processing circuit 37, a buffer RAM 38, and a buffer manager. 39, an interface 40, a flash memory 41, a CPU 42, a RAM 43, and the like. Note that the arrows in FIG. 10 indicate the flow of typical signals and information, and do not represent the entire connection relationship of each block.

光ピックアップ装置３３は、図２〜図９を用いて説明した光学素子１０を備えたものであり、情報記録媒体１２のスパイラル状または同心円状のトラック（記録領域）が形成された記録面の所定位置にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置である。   The optical pickup device 33 includes the optical element 10 described with reference to FIGS. 2 to 9, and has a predetermined recording surface on which a spiral or concentric track (recording area) of the information recording medium 12 is formed. This is a device for irradiating a position with laser light and receiving reflected light from the recording surface.

再生信号処理回路３７は、Ｉ／Ｖアンプ３７ａ、サーボ信号検出回路３７ｂ、ウォブル信号検出回路３７ｃ、ＲＦ信号検出回路３７ｄおよびデコーダ３７ｅなどから構成されている。Ｉ／Ｖアンプ３７ａは、光ピックアップ装置３３の出力信号である電流信号を電圧信号に変換するとともに、所定のゲインで増幅する。サーボ信号検出回路３７ｂは、Ｉ／Ｖアンプ３７ａの出力信号に基づいてサーボ信号（フォーカスエラー信号およびトラックエラー信号など）を検出する。ウォブル信号検出回路３７ｃは、Ｉ／Ｖアンプ３７ａの出力信号に基づいてウォブル信号を検出する。ＲＦ信号検出回路３７ｄは、Ｉ／Ｖアンプ３７ａの出力信号に基づいてＲＦ信号を検出する。デコーダ３７ｅは、ウォブル信号検出回路３７ｃで検出されたウォブル信号からＡＤＩＰ（Address In Pregroove）情報および同期信号などを抽出する。ここで抽出されたＡＤＩＰ情報はＣＰＵ４２に出力され、同期信号はエンコーダ３５に出力される。また、デコーダ３７ｅは、ＲＦ信号検出回路３７ｄで検出されたＲＦ信号に対して復号処理および誤り訂正処理等を行った後、再生データとしてバッファマネージャ３９を介してバッファＲＡＭ４０に格納する。なお、再生データが音楽データの場合には外部のオーディオ機器などに出力される。   The reproduction signal processing circuit 37 includes an I / V amplifier 37a, a servo signal detection circuit 37b, a wobble signal detection circuit 37c, an RF signal detection circuit 37d, a decoder 37e, and the like. The I / V amplifier 37a converts a current signal, which is an output signal of the optical pickup device 33, into a voltage signal and amplifies it with a predetermined gain. The servo signal detection circuit 37b detects a servo signal (such as a focus error signal and a track error signal) based on the output signal of the I / V amplifier 37a. The wobble signal detection circuit 37c detects a wobble signal based on the output signal of the I / V amplifier 37a. The RF signal detection circuit 37d detects an RF signal based on the output signal of the I / V amplifier 37a. The decoder 37e extracts ADIP (Address In Pregroove) information, a synchronization signal, and the like from the wobble signal detected by the wobble signal detection circuit 37c. The extracted ADIP information is output to the CPU 42, and the synchronization signal is output to the encoder 35. The decoder 37e performs decoding processing, error correction processing, and the like on the RF signal detected by the RF signal detection circuit 37d, and then stores the data as reproduction data in the buffer RAM 40 via the buffer manager 39. If the playback data is music data, it is output to an external audio device or the like.

サーボ信号検出回路３７の出力に基づいて、フォーカスエラー信号に基づいてフォーカスずれを補正するための制御信号（フォーカス制御信号）を生成し、トラックエラー信号に基づいてトラックずれを補正するための制御信号（トラッキング制御信号）を生成され、各制御信号はそれぞれドライバ３６に出力される。   Based on the output of the servo signal detection circuit 37, a control signal (focus control signal) for correcting the focus shift based on the focus error signal is generated, and the control signal for correcting the track shift based on the track error signal. (Tracking control signal) is generated, and each control signal is output to the driver 36.

ドライバ３６は、ＰＵ（ピックアップ）制御回路３６ａ、液晶制御回路３６ｄ、シークモータ制御回路３６ｂおよびＳＰ（スピンドルモータ）制御回路３６ｃを備えており、ＰＵ（ピックアップ）制御回路３６ａはフォーカス制御信号に応じた駆動電流、およびトラッキング制御信号に応じた駆動電流等を光ピックアップ装置３３に出力する。また、シークモータ制御回路３６ｂはＣＰＵ４２からのシーク制御信号に応じた駆動信号を光ピックアップ装置３３に出力する。さらに、ＳＰ（スピンドルモータ）制御回路３６ｃは、ＣＰＵ４２の指示に基づいてスピンドルモータ３２に駆動信号を出力する。   The driver 36 includes a PU (pickup) control circuit 36a, a liquid crystal control circuit 36d, a seek motor control circuit 36b, and an SP (spindle motor) control circuit 36c. The PU (pickup) control circuit 36a responds to the focus control signal. A drive current, a drive current corresponding to the tracking control signal, and the like are output to the optical pickup device 33. Further, the seek motor control circuit 36 b outputs a drive signal corresponding to the seek control signal from the CPU 42 to the optical pickup device 33. Further, the SP (spindle motor) control circuit 36 c outputs a drive signal to the spindle motor 32 based on an instruction from the CPU 42.

前記バッファマネージャ３９は、バッファＲＡＭ３８へのデータの入出力を管理し、蓄積されたデータ量が所定量になるとＣＰＵ４２に通知する。   The buffer manager 39 manages input / output of data to / from the buffer RAM 38 and notifies the CPU 42 when the accumulated data amount reaches a predetermined amount.

前記エンコーダ３５は、ＣＰＵ４２の指示に基づいてバッファＲＡＭ３８に蓄積されているデータをバッファマネージャ３９を介して取り出し、データの変調およびエラー訂正コードの付加等を行い、情報記録媒体１２への書き込み信号を生成するとともに、再生信号処理回路３７からの同期信号に同期して書き込み信号をレーザ制御回路３４に出力する。液晶制御回路３６ｄは、情報記録媒体１２の種類を判別した信号に基づいて、光学素子１０（図１参照）の電極層に出力する電流を制御するものである。   The encoder 35 takes out the data stored in the buffer RAM 38 based on an instruction from the CPU 42 via the buffer manager 39, modulates the data, adds an error correction code, and the like, and outputs a write signal to the information recording medium 12. At the same time, the write signal is output to the laser control circuit 34 in synchronization with the synchronization signal from the reproduction signal processing circuit 37. The liquid crystal control circuit 36d controls the current output to the electrode layer of the optical element 10 (see FIG. 1) based on the signal that has determined the type of the information recording medium 12.

レーザ制御回路３４は、エンコーダ３５からの書き込み信号およびＣＰＵ４２の指示に基づいて、情報記録媒体１２に照射するレーザ光の出力を制御する制御信号を光ピックアップ装置３３に出力する。   The laser control circuit 34 outputs, to the optical pickup device 33, a control signal for controlling the output of the laser light applied to the information recording medium 12 based on the write signal from the encoder 35 and the instruction of the CPU 42.

インターフェース４０は、上位装置４４（例えばパーソナルコンピュータ）との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（AT Attachment Packet Interface）の規格に準拠している。   The interface 40 is a bidirectional communication interface with the host device 44 (for example, a personal computer), and conforms to the ATAPI (AT Attachment Packet Interface) standard.

フラッシュメモリ４１には、ＣＰＵ４２にて解読可能なコードで記述されたプログラムが格納されている。そして、ＣＰＵ４２は、フラッシュメモリ４１に格納されているプログラムに従って上記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどを一時的にＲＡＭ４３に保存する。   The flash memory 41 stores a program described by a code that can be decoded by the CPU 42. The CPU 42 controls the operation of each unit according to the program stored in the flash memory 41 and temporarily stores data necessary for control in the RAM 43.

情報記録媒体１２としてＣＤ規格に相当する光ディスクが置かれた場合、レーザ制御回路３４は７６０ｎｍ〜８００ｎｍの波長の光束を出射する光源を点灯させると同時に、液晶制御回路３６ｄによって、該当する各電極層に電位を与え、液晶部にブレーズ型回折素子を形成し、微小スポットを形成する。   When an optical disc corresponding to the CD standard is placed as the information recording medium 12, the laser control circuit 34 turns on a light source that emits a light beam having a wavelength of 760 nm to 800 nm, and at the same time, each liquid crystal control circuit 36d applies the corresponding electrode layer. Is applied with a potential, and a blazed diffraction element is formed in the liquid crystal portion to form a minute spot.

情報記録媒体１２としてＤＶＤ規格に相当する光ディスクが置かれた場合、レーザ制御回路３４は６４０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長の光束を出射する光源を点灯させると同時に、液晶制御回路３６ｄによって、該当する各電極層に電位を与え、液晶部にブレーズ型回折素子を形成し、微小スポットを形成する。   When an optical disc corresponding to the DVD standard is placed as the information recording medium 12, the laser control circuit 34 turns on a light source that emits a light beam having a wavelength of 640 nm to 680 nm, and at the same time, each liquid crystal control circuit 36d applies each corresponding electrode layer. Is applied with a potential, and a blazed diffraction element is formed in the liquid crystal portion to form a minute spot.

また、情報記録媒体１２としてＢｒｕ−ｒａｙ規格に相当する光ディスクが置かれた場合、レーザ制御回路３４は３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長の光束を出射する光源２ｂを点灯させると同時に、液晶制御回路２６ｄによって、該当する各電極層に電位（この場合、全ての電極の電位を揃える）を与え、液晶部を平行平板として作用させ、微小スポットを形成する。   When an optical disc corresponding to the Bru-ray standard is placed as the information recording medium 12, the laser control circuit 34 turns on the light source 2b that emits a light beam having a wavelength of 380 nm to 420 nm, and at the same time, the liquid crystal control circuit 26d Potential is applied to each corresponding electrode layer (in this case, the potentials of all the electrodes are made uniform), and the liquid crystal portion is caused to act as a parallel plate to form a micro spot.

本発明は、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢｌｕ−ｒａｙの３つのディスク規格に対して、情報の記録あるいは再生を行う装置の分野に有用である。   The present invention is useful in the field of an apparatus for recording or reproducing information with respect to three disc standards of CD, DVD, and Blu-ray.

本発明を実施するための光ディスク装置における光ピックアップの基本構成を示す概略構成図1 is a schematic configuration diagram showing a basic configuration of an optical pickup in an optical disc apparatus for carrying out the present invention. 本発明の光学素子の構成例を示す断面図Sectional drawing which shows the structural example of the optical element of this invention 本発明の光学素子の電極層の構成例と、その電極に電位を与えたときの電界強度、屈折率分布を示す模式図Schematic diagram showing a configuration example of the electrode layer of the optical element of the present invention, and electric field strength and refractive index distribution when a potential is applied to the electrode. ブレーズ形状の屈折率分布が発生するメカニズムを説明する液晶分子配向の模式図Schematic diagram of liquid crystal molecular alignment explaining the mechanism of blazed refractive index distribution ＤＶＤとＣＤの光束を高効率で回折させるための液晶の厚さを算出した回折効率特性図Diffraction efficiency characteristic diagram that calculates the thickness of the liquid crystal for diffracting the luminous flux of DVD and CD with high efficiency 偏光光学系に適用できる本発明の構成例を示す断面図Sectional drawing which shows the structural example of this invention applicable to a polarization optical system λ／４板を積層した場合の本発明の構成例を示す断面図Sectional drawing which shows the structural example of this invention at the time of laminating | stacking (lambda) / 4 board 偏光光学系に適用できる本発明の光学素子において、ブレーズ形状の屈折率分布が発生するメカニズムを説明する液晶分子配向の模式図Schematic diagram of liquid crystal molecule alignment, explaining the mechanism of blazed refractive index distribution in the optical element of the present invention that can be applied to a polarizing optical system 軸ずれによる波面収差の劣化を抑えるための本発明の構成図Configuration diagram of the present invention for suppressing deterioration of wavefront aberration due to axial deviation 本発明の光ピックアップを搭載した光ディスク装置を説明する概略図Schematic for explaining an optical disc apparatus equipped with an optical pickup of the present invention 一般的な光ピックアップの構成図General optical pickup configuration diagram 偏光光学系を使った光ピックアップの構成図Configuration diagram of optical pickup using polarization optics 特許文献１の偏光選択性の３世代互換を行うための構成図Configuration diagram for 3 generation compatibility of polarization selectivity of Patent Document 1 特許文献２の波面収差補正液晶ユニットを説明する構成図Configuration diagram explaining wavefront aberration correction liquid crystal unit of Patent Document 2

符号の説明Explanation of symbols

１ｃ，１ｄ 受光ユニット
２ｃ，２ｄ，２ｂ 光源
３ｃ，３ｄ 光分岐手段
４ｃ，４ｄ，４ｂ 受光素子
５ｃ，５ｄ，５ｂ カップリングレンズ
６ 光束合成手段
７ 光束合成手段
８ 光分岐手段
９ 立ち上げミラー
１０ 光学素子
１１ 対物レンズ
１２，１２ｂ，１２ｄ，１２ｃ 情報記録媒体
２０，２６ 透明部材部分
２１ 第１の電極層
２１ａ，２１ｂ 電極
２２ 配向膜
２３ 液晶層
２４ 配向膜
２５ 第２の電極層
２５ａ，２５ｂ 電極
２７ ＩＴＯ
２８ 隙間
２９ ボビン
３０ 光ディスク装置
３１ シークモータ
３２ スピンドルモータ
３３ 光ピックアップ装置
３４ レーザ制御回路
３５ エンコーダ
３６ ドライバ
３７ 再生信号処理回路
３８ バッファＲＡＭ
３９ バッファマネージャ
４０ インターフェース
４１ フラッシュメモリ
４２ ＣＰＵ
４３ ＲＡＭ 1c, 1d Light receiving unit 2c, 2d, 2b Light source 3c, 3d Light splitting means 4c, 4d, 4b Light receiving element 5c, 5d, 5b Coupling lens 6 Light beam combining means 7 Light beam combining means 8 Light branching means 9 Rising mirror 10 Optical Element 11 Objective lens 12, 12b, 12d, 12c Information recording medium 20, 26 Transparent member portion 21 First electrode layer 21a, 21b Electrode 22 Alignment film 23 Liquid crystal layer 24 Alignment film 25 Second electrode layer 25a, 25b Electrode 27 ITO
28 Clearance 29 Bobbin 30 Optical disk device 31 Seek motor 32 Spindle motor 33 Optical pickup device 34 Laser control circuit 35 Encoder 36 Driver 37 Reproduction signal processing circuit 38 Buffer RAM
39 Buffer manager 40 Interface 41 Flash memory 42 CPU
43 RAM

Claims (10)

２つの電極が交互に円環状配列した第１の電極層と、前記２つの電極とは異なる間隔で、別の２つの電極が交互に円環状配列した第２の電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層とに挟持された液晶層とを備え、前記第１の電極層の電極間に電位差を与え、前記第２の電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる前記液晶層の屈折率分布によって、第１の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間に電位差を与えず前記第２の電極間に電位差を与えることで生じる前記液晶層の屈折率分布によって、第２の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間および前記第２の電極層の電極間に電位差を与えないことで、平行平板として作用することを特徴とする光学素子。   A first electrode layer in which two electrodes are alternately arranged in a ring; a second electrode layer in which another two electrodes are alternately arranged in a ring at a different interval from the two electrodes; and the first electrode A liquid crystal layer sandwiched between the first electrode layer and the liquid crystal layer sandwiched between the second electrode layer, the potential difference between the electrodes of the first electrode layer, and no potential difference between the electrodes of the second electrode layer The liquid crystal generated by forming a diffractive element having a first diffractive effect by the refractive index distribution of the liquid crystal layer, and applying a potential difference between the second electrodes without applying a potential difference between the electrodes of the first electrode layer. By forming a diffractive element having a second diffractive effect by the refractive index distribution of the layers, and applying no potential difference between the electrodes of the first electrode layer and between the electrodes of the second electrode layer, An optical element characterized by acting. 前記第１の電極層または前記第２の電極層の電極間に電位差を与えることで発生する屈折率分布は、同心円状に間隔が異なるブレーズ形状であることを特徴とする請求項１記載の光学素子。   2. The optical system according to claim 1, wherein the refractive index distribution generated by applying a potential difference between the electrodes of the first electrode layer or the second electrode layer is a blazed shape having concentrically different intervals. element. 前記液晶層の複屈折をΔｎ、厚さをｄ、前記光学素子を透過する光の波長をλ、前記光学素子で回折する回折光の次数をｍとすると、
（ｍ−０．２６）・λ≦Δｎ・ｄ≦（ｍ＋０．２６）・λ
の関係を満たす複屈折および厚さを備えたことを特徴とする請求項２記載の光学素子。 When the birefringence of the liquid crystal layer is Δn, the thickness is d, the wavelength of light transmitted through the optical element is λ, and the order of diffracted light diffracted by the optical element is m,
(M−0.26) · λ ≦ Δn · d ≦ (m + 0.26) · λ
The optical element according to claim 2, comprising birefringence and a thickness satisfying the relationship: 前記電極層は、同一方向に開口しかつ大きさが異なるＣ字形状が円環状に連続しておりさらに前記Ｃ字形状を２分する引出し線を備えた一方の電極と、この電極とは対称な向きに開口しかつ大きさの違うＣ字形状が円環状に連続しておりさらに前記Ｃ字形状を２分する引出し線を備えた他方の電極とを、交互に配置したものであることを特徴とする請求項１記載の光学素子。   The electrode layer is symmetrical with one electrode having an opening in the same direction and having a C-shape having different sizes in an annular shape, and further having a lead line that bisects the C-shape. The C-shapes that are open in different directions and have different sizes are continuous in an annular shape, and the other electrode having a lead line that bisects the C-shape is alternately arranged. The optical element according to claim 1. 偏光方向が同一でかつ波長がそれぞれ異なる３つの光束に対して情報記録媒体へ向かう光束と情報記録媒体で反射した光束の偏光方向を変えるλ／４板と、情報記録媒体へ向かう各光束に集光作用を持つ対物レンズを備え、かつλ／４板と対物レンズよりも光源側に配置される集積光学素子であって、
２つの電極が交互に円環状配列した第１の電極層と、前記２つの電極とは異なる間隔で、別の２つの電極が交互に円環状配列した第２の電極層と、前記第１電極層と第２電極層とに挟持された液晶層とを備え、前記第１の電極層の電極間に電位差を与え前記第２の電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる前記液晶層の屈折率分布によって、情報記録媒体へ向かう第１の光束に対して第１の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間に電位差を与えず前記第２の電極間に電位差を与えることで生じる前記液晶層の屈折率分布によって、情報記録媒体へ向かう第２の光束に対して、第２の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間および前記第２の電極層の電極間に電位差を与えないことで、情報記録媒体へ向かう第３の光束に対して、平行平板として作用することを特徴とする第１の光学素子と、
２つの電極が交互に円環状配列した第３の電極層と、前記２つの電極とは異なる間隔で、別の２つの電極が交互に円環状配列した第４の電極層と、前記第３電極層と前記第４電極層とに挟持された液晶層とを備え、前記第３の電極層の電極間に電位差を与え前記第４の電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる液晶層の屈折率分布によって、情報記録媒体で反射した第１の光束に対して第３の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間に電位差を与えず前記第２の電極間に電位差を与えることで生じる前記液晶層の屈折率分布によって、情報記録媒体で反射した第２の光束に対して、第２の回折効果を持つ回折素子を形成し、前記第１の電極層の電極間および前記第２の電極層の電極間に電位差を与えないことで、情報記録媒体で反射した第３の光束に対して、平行平板として作用することを特徴とする第２の光学素子とが、積層されていることを特徴とする光学素子。 For three light beams having the same polarization direction and different wavelengths, a light beam traveling toward the information recording medium, a λ / 4 plate that changes the polarization direction of the light beam reflected by the information recording medium, and a light beam traveling toward the information recording medium. An integrated optical element that includes an objective lens having a light action and is disposed closer to the light source than the λ / 4 plate and the objective lens,
A first electrode layer in which two electrodes are alternately arranged in a ring; a second electrode layer in which another two electrodes are alternately arranged in a ring at a different interval from the two electrodes; and the first electrode A liquid crystal layer sandwiched between the first electrode layer and the second electrode layer, wherein the liquid crystal layer is generated by applying a potential difference between the electrodes of the first electrode layer and not applying a potential difference between the electrodes of the second electrode layer. With the refractive index distribution, a diffraction element having a first diffraction effect is formed with respect to the first light beam traveling toward the information recording medium, and the second electrode without applying a potential difference between the electrodes of the first electrode layer. Due to the refractive index distribution of the liquid crystal layer generated by applying a potential difference therebetween, a diffractive element having a second diffraction effect is formed for the second light flux toward the information recording medium, and the first electrode layer By not applying a potential difference between the electrodes and between the electrodes of the second electrode layer, For the third light flux toward the recording medium, a first optical element, characterized in that acting as a parallel plate,
A third electrode layer in which two electrodes are alternately arranged in a ring; a fourth electrode layer in which another two electrodes are alternately arranged in a ring at a different interval from the two electrodes; and the third electrode And a liquid crystal layer sandwiched between the fourth electrode layer and a liquid crystal layer produced by applying a potential difference between the electrodes of the third electrode layer and not applying a potential difference between the electrodes of the fourth electrode layer With the refractive index distribution, a diffraction element having a third diffraction effect is formed for the first light beam reflected by the information recording medium, and no potential difference is given between the electrodes of the first electrode layer. A diffraction element having a second diffraction effect is formed on the second light beam reflected by the information recording medium by the refractive index distribution of the liquid crystal layer generated by applying a potential difference between the electrodes, and the first electrode By not providing a potential difference between the electrodes of the layers and between the electrodes of the second electrode layer, An optical element for the third light flux reflected by the broadcast recording medium, a second optical element, characterized in that acting as a parallel plate, characterized in that it is laminated. 前記λ／４板を積層したことを特徴とする請求項５記載の光学素子。   6. The optical element according to claim 5, wherein the λ / 4 plates are laminated. 前記対物レンズを支持しかつ前記対物レンズを情報記録媒体に対してフォーカス方向、トラック方向に駆動するアクチュエータにおいて、前記対物レンズを固定する支持部に対し、請求項１〜６のいずれか１項記載の光学素子を固定したことを特徴とするアクチュエータ。   7. The actuator for supporting the objective lens and driving the objective lens in a focus direction and a track direction with respect to the information recording medium, according to any one of claims 1 to 6 with respect to a support portion that fixes the objective lens. An actuator characterized by fixing the optical element. 波長７６０〜８００ｎｍの波長の光束を出射する第１の光源と、波長６４０〜６８０ｎｍの波長の光束を出射する第２の光源と、波長３８０〜４２０ｎｍの波長の光束を出射する第３の光源と、各光源からの光束を１つの光束に合成する光束合成手段と、合成された各光束を所定の基盤厚の情報記録媒体に集光する１つの対物レンズと、情報記録媒体へ向かう光束と情報記録媒体で反射した光束を分岐する光分岐手段と、情報記録媒体で反射した光束を検出する受光素子とを備えた光ピックアップにおいて、
前記光束合成手段と前記対物レンズの間に請求項１〜６のいずれか１項記載の光学素子を配置したことを特徴とする光ピックアップ。 A first light source that emits a luminous flux having a wavelength of 760 to 800 nm, a second light source that emits a luminous flux having a wavelength of 640 to 680 nm, and a third light source that emits a luminous flux having a wavelength of 380 to 420 nm A light beam combining means for combining the light beams from the respective light sources into one light beam, one objective lens for condensing the combined light beams on the information recording medium having a predetermined base thickness, and the light beam and information directed to the information recording medium In an optical pickup comprising an optical branching means for branching a light beam reflected by a recording medium and a light receiving element for detecting the light beam reflected by an information recording medium,
An optical pickup comprising the optical element according to any one of claims 1 to 6 disposed between the light beam combining unit and the objective lens. 前記光学素子において回折される波長の光束は、前記第１光源および前記第２光源で出射される光束であって、前記第１の光源の光束の回折次数は５次であり、前記第２の光源の光束の回折次数は６次であることを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ。   The light beam having a wavelength diffracted by the optical element is a light beam emitted from the first light source and the second light source, and a diffraction order of the light beam of the first light source is fifth order, and the second light source 9. The optical pickup according to claim 8, wherein the diffraction order of the light beam of the light source is sixth order. 請求項８または９記載の光ピックアップを搭載した光ディスク装置。   An optical disk device on which the optical pickup according to claim 8 or 9 is mounted.

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