液晶素子及びそれを備えた光ピックアップ装置
【課題】液晶素子を構成する透明電極と重なる位置に設けられる配線の存在で発生する余分な収差を低減できる簡易な構成の液晶素子を提供する。
【解決手段】液晶素子を構成する第１透明電極１４と第２透明電極１５とは、異なる同心円状の分割領域１４ａ〜１４ｄ、１５ａ〜１５ｅから成る。第１透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄは、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｅのうちの２つの領域と対向した状態となっている。一方、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｅのうち、分割領域１５ａと分割領域１５ｅとは、それぞれ第１透明電極１４の分割領域１４ａ、１４ｄの１領域のみと対向しており、残りの分割領域１５ｂ〜１５ｄは、第１透明電極１４の分割領域１４ａ〜１４ｄのうちの２つの領域と対向している。
【解決手段】液晶素子を構成する第１透明電極１４と第２透明電極１５とは、異なる同心円状の分割領域１４ａ〜１４ｄ、１５ａ〜１５ｅから成る。第１透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄは、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｅのうちの２つの領域と対向した状態となっている。一方、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｅのうち、分割領域１５ａと分割領域１５ｅとは、それぞれ第１透明電極１４の分割領域１４ａ、１４ｄの１領域のみと対向しており、残りの分割領域１５ｂ〜１５ｄは、第１透明電極１４の分割領域１４ａ〜１４ｄのうちの２つの領域と対向している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置等の光学装置に備えられる液晶素子に関し、特に波面収差の補正を可能とする液晶素子に関する。また、本発明は波面収差を補正するために液晶素子を備える光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンパクトディスク（以下、ＣＤという。）やデジタル多用途ディスク（以下、ＤＶＤという。）といった光記録媒体が普及し、一般的に用いられるようになっている。そして、光記録媒体の情報量を増やすために、光記録媒体の高密度化に関する研究が進められ、例えば、高品位のＤＶＤであるＨＤ−ＤＶＤやブルーレイディスク（以下、ＢＤという。）といった高密度化された光記録媒体も実用化されつつある。
【０００３】
このような光記録媒体の記録再生を行うにあたっては、光記録媒体に光ビームを照射して情報の記録や情報の読み取りを可能とする光ピックアップ装置が用いられるが、光記録媒体の種類によって、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ）や光源の波長が異なってくる。例えば、ＣＤに対しては、対物レンズのＮＡが０．５０、光源の波長が７８０ｎｍ、ＤＶＤに対しては、対物レンズのＮＡが０．６５、光源の波長が６５０ｎｍ、ＨＤ−ＤＶＤに対しては、対物レンズのＮＡが０．６５、光源の波長が４０５ｎｍ、ＢＤに対しては、対物レンズのＮＡが０．８５、光源の波長が４０５ｎｍとなる。
【０００４】
このように、光記録媒体の種類によって、用いられる対物レンズのＮＡや波長が異なるために、光記録媒体毎に異なる光ピックアップ装置を用いることも考えられるが、１つの光ピックアップ装置で複数種類の光記録媒体について情報の読み取り等が行える方が便利であり、そのような光ピックアップ装置が多く開発されている。この中には、例えば、特許文献１に示されているように、１つの対物レンズで、複数種類の光記録媒体について情報の書き込みや読み取りを行う光ピックアップ装置がある。
【０００５】
１つの対物レンズで複数種類の光記録媒体に対応しようとすると、例えば、１つの種類の光記録媒体について球面収差が発生しないように対物レンズの調整を行っても、他の種類の光記録媒体について情報の読み取り等を行う際に球面収差が発生する場合がある。このため、特許文献１にも示されているように、光ピックアップ装置の中に液晶パネル（液晶素子）を配置し、液晶素子に印加する電圧を制御して、球面収差の補正を行う構成とするのが一般的である。そして、このような目的で配置される液晶素子においては、液晶素子を構成する２枚の透明電極のうち、一方を同心円状に分割して複数の領域を形成し、もう一方を分割電極とせず共通電極とし、分割した透明電極の各領域に印加する電圧を制御して球面収差の補正を行うタイプのものが、特許文献１をはじめとして多く紹介されている。
【０００６】
しかしながら、上述の液晶素子を用いる場合、複数種類の光記録媒体に対して発生する各収差について適切に補正しようとすると、同心円状に複数の領域に分割される透明電極の分割数を増加する必要が生じ、各領域から引き出される配線の数の増大により、液晶素子に占める配線部分の面積が増大して収差の補正が不十分になるといった問題がある。また、同心円状に分割される領域の数が増えた場合、液晶素子を制御する回路基板に設けられる電極や配線の数も増大してしまい、光ピックアップ装置の大型化や製造コストの上昇といった問題も発生する。
【０００７】
この点、複数種類の光記録媒体に対して発生する収差について完璧に補正せず、各収差に対して概ね補正するとのコンセプトで、液晶素子の分割される側の透明電極の分割数を減らし、透明電極に設けられる配線の数や液晶素子を制御する回路基板に設けられる電極及び配線の数をある程度減らせるが、これにも限界がある。
【０００８】
また、特許文献１に紹介されているような、低抵抗の同心円状の複数の透明電極を有し、互いに隣り合う電極間を透明電極と同一素材の抵抗素子で接続して構成されるセグメント型の液晶パネルや、高抵抗の分割のない透明電極の上に低抵抗の同心円状の複数の電極を配置するグラディエーション型の液晶パネルを用いることで、液晶パネルから引き出される配線の本数を減らし、更にこれにより液晶パネルを制御する回路基板に設けられる電極の数及び配線の数を減らすことも考えられる。しかしながら、このような構成とする場合、そもそも、液晶パネルの構成が複雑となり、更に液晶パネルの製造コストが高くなるといった問題が発生する。
【特許文献１】特開２００５−７１４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の点を鑑みて、本発明は、波面収差の補正を適切に行えるように位相差を生じる領域を適切な数だけ確保しつつ、透明電極と重なる位置に配置される配線の存在で発生する余分な収差を低減できる簡易な構成の液晶素子を提供することである。また、本発明の他の目的は、先の目的を達成しつつ、更に液晶素子を制御する回路基板に接続される配線の数を低減できる液晶素子を提供することである。更に、本発明の他の目的は、前述の液晶素子を備えることにより、波面収差の補正を適切に行え、小型で、更に低コストで製造できる光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、液晶と、該液晶を挟む第１透明電極と第２透明電極との２枚の透明電極と、を備える液晶素子において、前記第１透明電極と前記第２透明電極とは、いずれも分割されて、互いに異なるパターンの複数の分割領域から成り、前記第１及び第２透明電極の前記パターンは、前記分割領域のそれぞれに所定の電位を与えた場合に、入射する光ビームに対して位相差を生じる位相シフト領域の数が、前記第１透明電極と前記第２透明電極とのいずれの前記分割領域の数よりも多くなるように形成されることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、上記構成の液晶素子において、少なくとも前記透明電極が存在する部分では、前記第１透明電極と前記第２透明電極とのうちで前記分割領域の数が少ない方の前記透明電極について、前記分割領域のそれぞれから引き出される配線の少なくとも１つが、他方の前記透明電極の前記分割領域から引き出される配線と前記液晶を挟んで重なり合う位置に形成されることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、上記構成の液晶素子において、前記第１及び第２透明電極に形成される前記分割領域は、同心円状の複数の領域から成り、前記第１透明電極の各分割領域は、前記第２透明電極の前記分割領域のうちの１つ以上の領域と対向し、且つ、前記第２透明電極の前記分割領域のうち、少なくとも１つの領域は、前記第１透明電極の前記分割領域のうちの２つ以上の領域と対向することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、上記構成の液晶素子において、前記第１透明電極と前記第２透明電極とのうちの少なくとも一方においては、前記分割領域のうち、前記配線の２つ以上が電気的に接続されて等電位となる領域が１組以上設けられ、前記第１及び第２透明電極と外部に設けられる電極とを接続する接続配線の総数が前記位相シフト領域の数以下となることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、上記構成の液晶素子を備える光ピックアップ装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の構成によれば、液晶素子に入射する光ビームに対して位相の差を発生させる位相シフト領域を、収差の補正を適切に行える数だけ確保しつつ、片側の透明電極のみを分割電極とする構成の液晶素子と比べ、一枚の透明電極から引き出される配線の最大数を少なくすることが可能となる。このため、透明電極と重なる位置に設けられる配線の存在によって生じる収差を低減することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の液晶素子において、配線の存在よって生じる収差を有効に低減することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の液晶素子において、簡易な構成で、透明電極と重なる位置に設けられる配線の存在によって発生する収差を低減できる液晶素子を実現可能となる。
【００１８】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１から第３のいずれかの構成の液晶素子において、液晶素子から引き出されて液晶素子に印加する電圧を制御する回路基板上の電極と接続する接続配線の数が低減されるため、回路基板上に設けられる電極及び配線の数を低減できる。
【００１９】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１から第４のいずれかの構成の液晶素子を備える光ピックアップ装置において、液晶素子を構成する透明電極と重なる位置に設けられる配線によって生じる収差を低減することが可能となり、収差の補正を適切に行い易い光ピックアップ装置を提供できる。また、液晶素子から引き出される配線の数を減らすことも可能であるために、液晶素子に印加する電圧を制御する回路基板に設ける電極及び配線の数を減らすことができる。このため、光ピックアップ装置の小型化及び製造コストの抑制を図ることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の液晶素子を備える光ピックアップ装置の実施形態の一例であり、光ピックアップ装置の光学系を示す概略図である。１は、光ピックアップ装置で、ＤＶＤとＢＤの２種類の光記録媒体１２に対して、光ビームを照射して反射光を受光することにより光記録媒体１２の記録面１２ａに記録されている情報を読み取ったり、光記録媒体１２に光ビームを照射して記録面１２ａに情報を書き込んだりすることを可能とする装置である。なお、光ピックアップ装置１で情報の読み取り等が可能な光記録媒体１２の種類及び数は、本実施形態に示す種類及び数に限らず、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２２】
この光ピックアップ装置１は、第１光源２と、第２光源３と、ダイクロプリズム４と、コリメートレンズ５と、ビームスプリッタ６と、立ち上げミラー７と、液晶素子８と、対物レンズ９と、検出レンズ１０と、光検出器１１と、を備えている。以下に、光ピックアップ装置１を構成する各光学部材の詳細を説明する。
【００２３】
第１光源２は、ＤＶＤに対応する６５０ｎｍ帯の光ビームを出射できる半導体レーザで、第２光源３は、ＢＤに対応する４０５ｎｍ帯の光ビームを出射できる半導体レーザである。なお、本実施形態では、光源２、３として、単一の波長の光ビームのみを出射する半導体レーザを用いているがこれに限られる趣旨ではなく、例えば、２種類の波長の光ビームを出射できるように２つの発光点を有する２波長一体型の半導体レーザを用いても構わない。
【００２４】
ダイクロプリズム４は、ＤＶＤ用の光ビームを出射する第１光源２から出射される光ビームを透過し、ＢＤ用の光ビームを出射する第２光源３から出射される光ビームを反射する。そして、第１光源２及び第２光源３から出射される光ビームの光軸を一致させる。ダイクロプリズム４において、透過又は反射された光ビームは、コリメートレンズ５に送られる。
【００２５】
コリメートレンズ５は、ダイクロプリズム４を通過した光ビームを平行光に変換する。ここで、平行光とは、第１光源２及び第２光源３から出射された光ビームの全ての光路が光軸とほぼ平行である光をいう。コリメートレンズ５で平行光とされた光ビームは、ビームスプリッタ６に送られる。
【００２６】
ビームスプリッタ６は、入射する光ビームを分離する光分離素子として機能し、コリメートレンズ５から送られてきた光ビームを透過して、光記録媒体１２側へと導くとともに、光記録媒体１２で反射された反射光を反射して光検出器１１側へと導く。ビームスプリッタ６を透過した光ビームは、立ち上げミラー７に送られる。
【００２７】
立ち上げミラー７は、ビームスプリッタ６を透過してきた光ビームを反射して光記録媒体１２へと導く。立ち上げミラー７は、ビームスプリッタ６からの光ビームの光軸に対して４５°傾いた状態となっており、立ち上げミラー７で反射された光ビームの光軸は、光記録媒体１２の記録面１２ａと略直交する。立ち上げミラー７で反射された光ビームは、液晶素子８に送られる。
【００２８】
液晶素子８は、透明電極に挟まれた液晶（いずれも図示せず）に電圧を印加することで、液晶分子がその配向方向を変える性質を利用して、屈折率の変化を制御し、液晶素子６を透過する光ビームの位相の制御を可能とする素子である。この液晶素子８を配置することによって、光記録媒体１２の記録面１２ａを保護する保護層の厚みの違い等によって生じる球面収差の補正が可能となる。本実施形態においては、ＤＶＤ用の光源（第１光源２）から出射される光ビームについて、球面収差の補正が可能とされている。なお、液晶素子８の詳細については後述する。液晶素子８を通過した光ビームは対物レンズ９へと送られる。
【００２９】
対物レンズ９は、液晶素子８を透過した光ビームを光記録媒体１２の記録面１２ａ上に集光させる。本実施形態における対物レンズ９は、ＢＤ用の光源（第２光源３）から出射される光ビームについて、球面収差を発生しないように設計されている。この場合、ＤＶＤ用の光源（第１光源２）から出射されて対物レンズ９を透過する光ビームは球面収差を発生する。このため、光ピックアップ装置１の光学系中には、上述の液晶素子８が配置され、球面収差を補正できるようになっている。また、対物レンズ９は図示しない対物レンズアクチュエータによって、例えば、図１の上下方向および左右方向に移動可能とされており、フォーカスサーボ信号及びトラッキングサーボ信号に基づいてその位置が制御される。
【００３０】
なお、本実施形態においては、液晶素子８も対物レンズ９と共に移動できるように、対物レンズアクチュエータに搭載されている。ただし、液晶素子８は、必ずしも対物レンズアクチュエータに搭載する必要はなく、光学系の構成に応じて、その構成は変更可能である。
【００３１】
光記録媒体１２で反射された反射光は、対物レンズ９、液晶素子８の順に通過し、立ち上げミラー７で反射された後、更にビームスプリッタ６で反射されて、検出レンズ１０によって光検出器１１上に設けられる図示しない受光部へと集光される。
【００３２】
光検出器１１は、受光した光情報を電気信号に変換して、例えば、図示しないＲＦアンプ等に出力する。そして、この電気信号は、記録面１２ａに記録されているデータの再生信号として、更には、フォーカス制御やトラッキング制御を行うためのサーボ信号として用いられる。
【００３３】
次に、本実施形態の光ピックアップ装置１が備える液晶素子８の構成の第１実施形態について説明する。図２は、光ピックアップ装置１が備える第１実施形態の液晶素子８の構成を説明するための模式図である。図２に示すように、液晶素子８は、液晶１３と、液晶１３を挟む２枚の透明電極１４、１５（第１透明電極１４と第２透明電極１５）と、液晶１３と透明電極１４、１５とで形成される部分１６を挟む２枚のガラス板１７と、を備えている。
【００３４】
液晶１３は、両端に電圧を印加することにより内部の液晶分子の配向が変化し、これに伴い屈折率が変化する性質を有する。このため、液晶内部を透過する光ビームは、液晶１３の屈折率の変化に従って光路差に変化を生じ、光路差の変化分に相当する位相差を発生する。透明電極１４、１５はＩＴＯ等を素材として構成され、光透過性を有する。また、透明電極１４、１５はガラス基板１７上に形成保持されている。なお、透明電極１４、１５からは、後述するように配線が引き出され、この配線は液晶素子８に印加する電圧を制御する図示しない回路基板（以下、単に回路基板と記載することがある。）上に設けられる電極と電気的に接続される。
【００３５】
図３は、液晶素子８が備える第１透明電極１４と第２透明電極１５の電極パターンの構成を説明するための図で、図３（ａ）、図３（ｂ）は、それぞれ第１透明電極１４と第２透明電極１５の電極パターンを示す図、図３（ｃ）は、パターン形成された第１透明電極１４と第２透明電極１５との位置関係を示す図で、図３（ａ）（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００３６】
図３に示すように、液晶素子８の第１透明電極１４は、分割されて同心円状の４つの分割領域１４ａ〜１４ｄから成り、第２透明電極１５は分割されて同心円状の５つの分割領域１５ａ〜１５ｇから成る。そして、図３（ｃ）に示すように、第１透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄは、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｅのうちの２つの領域と対向した状態となっている。一方、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｅのうち、分割領域１５ａと分割領域１５ｅとは、それぞれ第１透明電極１４の分割領域１４ａ、１４ｄの１領域のみと対向しており、残りの分割領域１５ｂ〜１５ｄは、第１透明電極１４の分割領域１４ａ〜１４ｄのうちの２つの領域と対向している。
【００３７】
このため、第１透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄ、及び第２透明電極１５の各分割領域１５ａ〜１５ｅのそれぞれに所定の電位（Ｖ14a、Ｖ14b、Ｖ14c、Ｖ14d、Ｖ15a、Ｖ15b、Ｖ15c、Ｖ15d、Ｖ15e）を与えた場合に、液晶素子８を構成する液晶１３には、Ｖ14a−Ｖ15a、Ｖ14a−Ｖ15b、Ｖ14b−Ｖ15b、Ｖ14b−Ｖ15c、Ｖ14c−Ｖ15c、Ｖ14c−Ｖ15d、Ｖ14d−Ｖ15d、Ｖ14d−Ｖ15eで、求められる電圧が印加される８つの位相シフト領域が発生することになる。すなわち、第１透明電極１４及び第２透明電極１５を分割して形成した分割領域（それぞれ４領域、５領域）の数より多い領域を液晶素子８に入射する光ビームに対して位相差を生じさせる位相シフト領域とすることが可能となる。
【００３８】
このように液晶素子８を構成した場合の作用について、図４を用いて説明する。なお、図４は、ＤＶＤ用の光源（第１光源２）から出射された光ビームについて生じる球面収差と球面収差を補正するために液晶素子８に発生させる位相差の関係を示したグラフである。図４において、液晶素子で発生する位相差のグラフ中に示したＲ１〜Ｒ８は、上述の第１透明電極１４と第２透明電極１５との各分割領域に与えられる電位の差分で求められる電圧が印加される８つの領域が順に該当する。そして、各領域Ｒ１〜Ｒ８において、液晶１３に電圧を印加して所定の位相差を発生させることにより、ＤＶＤ用の光ビームが生じる球面収差は補正されて、光ピックアップ装置１を用いてＤＶＤの記録再生を行う際に、品質上問題とならないレベル（図４における液晶作動時の収差に相当）の収差となる。
【００３９】
図５は、従来の液晶素子の構成例を示す図で、本実施形態の液晶素子８との比較のために示している。図５（ａ）は第１透明電極１０２の電極パターンを示す図で、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、図５においては、２枚の透明電極１０２、１０３のうち、第２透明電極１０３は、一枚全体で共通電極となり、特に電極パターンが形成されないため、第２透明電極１０３の構成は図示していない。また、図５において１０１は液晶である。
【００４０】
図５に示すように、従来の液晶素子においては、球面収差を補正するために、液晶素子に入射する光ビームに対して位相の差を発生する位相シフト領域が、例えば８領域必要である場合には、第１透明電極１０２のみを８つの領域１０２ａ〜１０２ｈに分割していた。そして、この場合には、第１透明電極１０２の分割された８つの領域１０２ａ〜１０２ｈそれぞれから配線１０４が引き出されるために、８本の配線１０４が第１透明電極１０２と重なる位置に設けられ、この配線１０４が存在する部分に生じる収差を大きくしていた。
【００４１】
一方、図３に示す本実施形態の液晶素子８では、上述のように、球面収差の補正をするために８つの位相シフト領域が必要な場合においても、第１及び第２透明電極１４、１５の分割する分割領域を８つより少ない数としている。そして、第１透明電極１４から引き出される配線１８は４本であり、第２透明電極１５から引き出される配線１９は５本である。更に、本実施形態の液晶素子８においては、第１透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄから引き出される配線１８ａ〜１８ｄの位置は、順に、第２透明電極１５の各分割領域１５ａ〜１５ｅから引き出される配線１９ａ〜１９ｄの位置と液晶１３を挟んで重なり合う位置とされている。このため、透明電極１４、１５と重なる位置に設けられる配線１８、１９が、透明電極と重なる幅は、従来の構成に比べて低減し、透明電極１４、１５と重なる位置に設けられる配線１８、１９の存在によって生じる収差の量は、従来の構成に比べて低減される。
【００４２】
なお、本実施形態においては、第１透明電極１４から引き出される配線１８ａ〜１８ｄの全てが、第２透明電極１５から引き出される配線１９と液晶１３を挟んで重なるように構成しているが、必ずしもこの構成に限定される趣旨ではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で変更可能である。すなわち、例えば、透明電極１４、１５に対して配線１８、１９が重なる幅が、従来の構成に比べて減少する範囲で、配線１８の一部のみが配線１９と重なる構成等としても構わない。
【００４３】
また、第１実施形態の液晶素子８においては、液晶素子８と液晶素子８に印加する電圧を制御する回路基板上に設けられる電極とを接続する接続配線の総数は、第１透明電極１４から引き出される配線１８の４本と、第２透明電極１５から引き出される配線１９の５本と、の合計である９本である。この接続配線の本数は、図５に示す従来の液晶素子における、第１透明電極１０２から引き出される配線１０４の８本と、共通電極である第２透明電極１０３から引き出される配線の１本と、の合計である９本と同じである。この場合、液晶素子８に印加する電圧を制御する回路基板上に設けられる電極及び配線の数を従来との比較で低減できないために、第１実施形態の液晶素子８を用いた場合には、回路基板を小型化することはできない。この回路基板の小型化を考慮した第２実施形態の液晶素子８について、以下に説明する。なお、第１実施形態の液晶素子８と重複する部分については同一の符号を付し、特に必要がない場合には、その説明を省略する。
【００４４】
図６は、第２実施形態の液晶素子８が備える第１透明電極１４と第２透明電極１５の電極パターンの構成を説明するための図の構成を示す図で、図６（ａ）、図６（ｂ）は、それぞれ第１透明電極１４と第２透明電極１５の電極パターンを示す図、図６（ｃ）は、パターン形成された第１透明電極１４と第２透明電極１５との位置関係を示す図で、図６（ａ）（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００４５】
第２実施形態の液晶素子８も、第１実施形態の液晶素子８と同様に、液晶１３と、透明電極１４、１５（第１透明電極１４と第２透明電極１５）と、ガラス板１７（図２参照）と、を備えている。ただし、透明電極１４、１５及び配線１８、１９の構成が異なっている。
【００４６】
図６（ａ）に示すように、第１透明電極１４は分割されて同心円状の４つの分割領域１４ａ〜１４ｄから成り、第２透明電極１５は分割されて同心円状の７つの分割領域１５ａ〜１５ｇから成る。そして、図６（ｃ）に示すように、第１透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄは、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｇのうちの２つの領域と対向した状態となっている。一方、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｇのうち、分割領域１５ｄのみは、第１透明電極１４の分割領域１４ｂ、１４ｃの２つの領域と対向し、残りの分割領域１５ａ〜１５ｃ、１５ｅ〜１５ｇは、第１透明電極１４の分割領域１４ａ〜１４ｄのいずれか１つの領域とのみ対向している。
【００４７】
このように透明電極１４、１５を形成した場合にも、第１実施形態の液晶素子８と同様に、透明電極１４、１５の各分割領域１４ａ〜１４ｄ、１５ａ〜１５ｄに所定の電位を与えた場合に、液晶素子８に入射するＤＶＤ用の光ビームに対して位相差を発生する位相シフト領域が８領域となり、液晶素子８は球面収差の補正を適切に行うことができる。
【００４８】
第２実施形態の液晶素子８は、第２透明電極１５の分割される領域数が７領域１５ａ〜１５ｇであり、第１実施形態の場合より多くしている。しかし、この場合でも、片側の透明電極のみを分割していた従来の構成（図４参照）に比べて、一枚の透明電極から引き出される配線の最大数（第２透明電極１５から引き出される配線１９の数である７本が該当する）は少なく、透明電極１４、１５と重なる位置に設けられる配線１８、１９が透明電極１４、１５と重なる幅は従来に比べて少なく、配線１８、１９の存在による収差の発生を低減できる。
【００４９】
第２実施形態の液晶素子８においては、第１実施形態の場合と比べて第２透明電極１５の分割領域数を増加することで、第２透明電極１５を構成する分割領域１５ａ〜１５ｇを、異なる電位が与えられる２種類の組に分けた状態で球面収差の補正を行えるようにしている。ここで、２種類の組とは、分割領域１５ａ、１５ｃ、１５ｅ、１５ｇから成る第１の組と、分割領域１５ｂ、１５ｄ、１５ｆから成る第２の組である。第１の組では、分割領域１５ａ、１５ｃ、１５ｅ、１５ｇから引き出される配線１９ａ、１９ｃ、１９ｅ、１９ｇが電気的に接続され、第２の組では、分割領域１５ｂ、１５ｄ、１５ｆから引き出される配線１９ｂ、１９ｄ、１９ｆが電気的に接続されることで、各組を構成する領域が等電位となっている。
【００５０】
この場合、配線１９ａ、１９ｃ、１９ｅ、１９ｇ、及び配線１９ｂ、１９ｄ、１９ｆは、いずれも最終的には１本の配線に纏められた状態で、液晶素子８を制御する回路基板に設けられる電極へと接続できる。従って、液晶素子８の第１透明電極１４及び第２透明電極１５と、回路基板に設けられる電極とを接続する接続配線の数は、透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄから引き出される配線１８の４本と、第２透明電極１５の各分割領域１５ａ〜１５ｇから引き出されて纏められた配線２本と、の合計である６本となり、前述した従来の構成の液晶素子の場合の接続配線の総数９本より低減できる。このため、従来の液晶素子を用いる場合に比べ、回路基板上に設けられる電極及び配線を減らせ、回路基板の小型化が可能となり、光ピックアップ装置１の小型化も可能となる。
【００５１】
なお、第２実施形態の液晶素子８では、第２透明電極１５を構成する分割領域１５ａ〜１５ｇを異なる電位が与えられる２種類の組に分けることで、透明電極１４、１５と回路基板に設けられる電極との接続配線の総数を、従来の液晶素子の場合と比べて減らす構成としているが、この構成に限られる趣旨ではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、片側の透明電極のみを分割して、分割した領域数だけ位相シフト領域を得る従来の構成の場合は、接続配線の総数が位相シフト領域の数＋１個（＋１は共通電極となるもう一方からの配線数が該当する）となるため、この数より回路基板の電極と接続する接続配線を減らせるのが好ましく、例えば、第２透明電極１５を構成する分割領域１５ａ〜１５ｇの各々から引き出される配線を電気的に接続することで、異なる電位が与えられる３種類又は４種類の組とする構成等としても構わない。また、第２透明電極１５のみならず、第１透明電極１５についても、配線１８の一部を電気的に接続する構成等としても構わない。
【００５２】
また、液晶素子８の透明電極１４、１５の電極パターンの構成については、以上に示した実施形態の構成に限られる趣旨ではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、例えば、第１透明電極１４の分割領域の中には、第２透明電極１５の分割領域の１つ又は３つ以上の領域と対向する領域があっても構わないし、また、第２透明電極の分割領域の中には、第１透明電極の分割領域の３つ以上の領域と対向する領域があっても構わない。
【００５３】
更に、以上に示した実施形態では、位相シフト領域の数を８領域とした場合について示しているが、この数に限定されず、球面収差の補正が可能であって、例えば装置サイズ及び製造コストの要求等を満たす範囲で、位相シフト領域の数は種々の変更が可能である。
【００５４】
その他、以上に示した実施形態では、液晶素子８はＤＶＤ用の光ビームについて生じる球面収差の補正を行う目的で使用されているが、本発明の液晶素子８は、ＤＶＤ以外の様々な光記録媒体を再生等する場合に生じる球面収差の補正を行う液晶素子としても適用できるし、球面収差に限らず他の波面収差を補正する液晶素子としても適用できる。また、光ピックアップ装置に限らず、収差の補正が必要な光学装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の液晶素子を用いれば、液晶素子の透明電極と重なる位置に設けられる配線の存在のために発生する余分な収差を低減できるため、収差の補正を適切に行い易い。また、収差の補正を適切に行い易い構成を実現しつつ、電極パターンの構成を工夫することで、液晶素子から引き出される配線の数を低減できる。
【００５６】
そして、本発明の液晶素子を光ピックアップ装置に備えることにより、例えば、光記録媒体の基材厚みの違いによって生じる球面収差の補正を適切に行うことが可能となり、更には、光ピックアップ装置に備えられる液晶素子を制御する回路基板上に設けられる電極及び配線の数を低減できるために、光ピックアップ装置の小型化、製造コストの抑制を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】は、本発明の液晶素子を備える光ピックアップ装置の実施形態を示す図で、光学系の構成を示す概略図である。
【図２】は、第１実施形態の液晶素子の構成を説明するための模式図である。
【図３】は、第１実施形態の液晶素子が備える透明電極の電極パターンの構成を説明する図である。
【図４】は、本実施形態の光ピックアップ装置で発生する球面収差と第１実施液体の液晶素子に発生させる位相差との関係を示したグラフである。
【図５】は、従来の液晶素子の構成を説明するための図である。
【図６】は、第２実施形態の液晶素子が備える透明電極の電極パターンの構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 光ピックアップ装置
２ 第１光源
３ 第２光源
８ 液晶素子
９ 対物レンズ（集束手段）
１２ 光記録媒体
１２ａ 記録面
１３ 液晶
１４ 第１透明電極
１４ａ〜１４ｄ 第１透明電極の分割領域
１５ 第２透明電極
１５ａ〜１５ｇ 第２透明電極の分割領域
１８、１９ 配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置等の光学装置に備えられる液晶素子に関し、特に波面収差の補正を可能とする液晶素子に関する。また、本発明は波面収差を補正するために液晶素子を備える光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンパクトディスク（以下、ＣＤという。）やデジタル多用途ディスク（以下、ＤＶＤという。）といった光記録媒体が普及し、一般的に用いられるようになっている。そして、光記録媒体の情報量を増やすために、光記録媒体の高密度化に関する研究が進められ、例えば、高品位のＤＶＤであるＨＤ−ＤＶＤやブルーレイディスク（以下、ＢＤという。）といった高密度化された光記録媒体も実用化されつつある。
【０００３】
このような光記録媒体の記録再生を行うにあたっては、光記録媒体に光ビームを照射して情報の記録や情報の読み取りを可能とする光ピックアップ装置が用いられるが、光記録媒体の種類によって、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ）や光源の波長が異なってくる。例えば、ＣＤに対しては、対物レンズのＮＡが０．５０、光源の波長が７８０ｎｍ、ＤＶＤに対しては、対物レンズのＮＡが０．６５、光源の波長が６５０ｎｍ、ＨＤ−ＤＶＤに対しては、対物レンズのＮＡが０．６５、光源の波長が４０５ｎｍ、ＢＤに対しては、対物レンズのＮＡが０．８５、光源の波長が４０５ｎｍとなる。
【０００４】
このように、光記録媒体の種類によって、用いられる対物レンズのＮＡや波長が異なるために、光記録媒体毎に異なる光ピックアップ装置を用いることも考えられるが、１つの光ピックアップ装置で複数種類の光記録媒体について情報の読み取り等が行える方が便利であり、そのような光ピックアップ装置が多く開発されている。この中には、例えば、特許文献１に示されているように、１つの対物レンズで、複数種類の光記録媒体について情報の書き込みや読み取りを行う光ピックアップ装置がある。
【０００５】
１つの対物レンズで複数種類の光記録媒体に対応しようとすると、例えば、１つの種類の光記録媒体について球面収差が発生しないように対物レンズの調整を行っても、他の種類の光記録媒体について情報の読み取り等を行う際に球面収差が発生する場合がある。このため、特許文献１にも示されているように、光ピックアップ装置の中に液晶パネル（液晶素子）を配置し、液晶素子に印加する電圧を制御して、球面収差の補正を行う構成とするのが一般的である。そして、このような目的で配置される液晶素子においては、液晶素子を構成する２枚の透明電極のうち、一方を同心円状に分割して複数の領域を形成し、もう一方を分割電極とせず共通電極とし、分割した透明電極の各領域に印加する電圧を制御して球面収差の補正を行うタイプのものが、特許文献１をはじめとして多く紹介されている。
【０００６】
しかしながら、上述の液晶素子を用いる場合、複数種類の光記録媒体に対して発生する各収差について適切に補正しようとすると、同心円状に複数の領域に分割される透明電極の分割数を増加する必要が生じ、各領域から引き出される配線の数の増大により、液晶素子に占める配線部分の面積が増大して収差の補正が不十分になるといった問題がある。また、同心円状に分割される領域の数が増えた場合、液晶素子を制御する回路基板に設けられる電極や配線の数も増大してしまい、光ピックアップ装置の大型化や製造コストの上昇といった問題も発生する。
【０００７】
この点、複数種類の光記録媒体に対して発生する収差について完璧に補正せず、各収差に対して概ね補正するとのコンセプトで、液晶素子の分割される側の透明電極の分割数を減らし、透明電極に設けられる配線の数や液晶素子を制御する回路基板に設けられる電極及び配線の数をある程度減らせるが、これにも限界がある。
【０００８】
また、特許文献１に紹介されているような、低抵抗の同心円状の複数の透明電極を有し、互いに隣り合う電極間を透明電極と同一素材の抵抗素子で接続して構成されるセグメント型の液晶パネルや、高抵抗の分割のない透明電極の上に低抵抗の同心円状の複数の電極を配置するグラディエーション型の液晶パネルを用いることで、液晶パネルから引き出される配線の本数を減らし、更にこれにより液晶パネルを制御する回路基板に設けられる電極の数及び配線の数を減らすことも考えられる。しかしながら、このような構成とする場合、そもそも、液晶パネルの構成が複雑となり、更に液晶パネルの製造コストが高くなるといった問題が発生する。
【特許文献１】特開２００５−７１４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の点を鑑みて、本発明は、波面収差の補正を適切に行えるように位相差を生じる領域を適切な数だけ確保しつつ、透明電極と重なる位置に配置される配線の存在で発生する余分な収差を低減できる簡易な構成の液晶素子を提供することである。また、本発明の他の目的は、先の目的を達成しつつ、更に液晶素子を制御する回路基板に接続される配線の数を低減できる液晶素子を提供することである。更に、本発明の他の目的は、前述の液晶素子を備えることにより、波面収差の補正を適切に行え、小型で、更に低コストで製造できる光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、液晶と、該液晶を挟む第１透明電極と第２透明電極との２枚の透明電極と、を備える液晶素子において、前記第１透明電極と前記第２透明電極とは、いずれも分割されて、互いに異なるパターンの複数の分割領域から成り、前記第１及び第２透明電極の前記パターンは、前記分割領域のそれぞれに所定の電位を与えた場合に、入射する光ビームに対して位相差を生じる位相シフト領域の数が、前記第１透明電極と前記第２透明電極とのいずれの前記分割領域の数よりも多くなるように形成されることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、上記構成の液晶素子において、少なくとも前記透明電極が存在する部分では、前記第１透明電極と前記第２透明電極とのうちで前記分割領域の数が少ない方の前記透明電極について、前記分割領域のそれぞれから引き出される配線の少なくとも１つが、他方の前記透明電極の前記分割領域から引き出される配線と前記液晶を挟んで重なり合う位置に形成されることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、上記構成の液晶素子において、前記第１及び第２透明電極に形成される前記分割領域は、同心円状の複数の領域から成り、前記第１透明電極の各分割領域は、前記第２透明電極の前記分割領域のうちの１つ以上の領域と対向し、且つ、前記第２透明電極の前記分割領域のうち、少なくとも１つの領域は、前記第１透明電極の前記分割領域のうちの２つ以上の領域と対向することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、上記構成の液晶素子において、前記第１透明電極と前記第２透明電極とのうちの少なくとも一方においては、前記分割領域のうち、前記配線の２つ以上が電気的に接続されて等電位となる領域が１組以上設けられ、前記第１及び第２透明電極と外部に設けられる電極とを接続する接続配線の総数が前記位相シフト領域の数以下となることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、上記構成の液晶素子を備える光ピックアップ装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の構成によれば、液晶素子に入射する光ビームに対して位相の差を発生させる位相シフト領域を、収差の補正を適切に行える数だけ確保しつつ、片側の透明電極のみを分割電極とする構成の液晶素子と比べ、一枚の透明電極から引き出される配線の最大数を少なくすることが可能となる。このため、透明電極と重なる位置に設けられる配線の存在によって生じる収差を低減することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の液晶素子において、配線の存在よって生じる収差を有効に低減することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の液晶素子において、簡易な構成で、透明電極と重なる位置に設けられる配線の存在によって発生する収差を低減できる液晶素子を実現可能となる。
【００１８】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１から第３のいずれかの構成の液晶素子において、液晶素子から引き出されて液晶素子に印加する電圧を制御する回路基板上の電極と接続する接続配線の数が低減されるため、回路基板上に設けられる電極及び配線の数を低減できる。
【００１９】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１から第４のいずれかの構成の液晶素子を備える光ピックアップ装置において、液晶素子を構成する透明電極と重なる位置に設けられる配線によって生じる収差を低減することが可能となり、収差の補正を適切に行い易い光ピックアップ装置を提供できる。また、液晶素子から引き出される配線の数を減らすことも可能であるために、液晶素子に印加する電圧を制御する回路基板に設ける電極及び配線の数を減らすことができる。このため、光ピックアップ装置の小型化及び製造コストの抑制を図ることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の液晶素子を備える光ピックアップ装置の実施形態の一例であり、光ピックアップ装置の光学系を示す概略図である。１は、光ピックアップ装置で、ＤＶＤとＢＤの２種類の光記録媒体１２に対して、光ビームを照射して反射光を受光することにより光記録媒体１２の記録面１２ａに記録されている情報を読み取ったり、光記録媒体１２に光ビームを照射して記録面１２ａに情報を書き込んだりすることを可能とする装置である。なお、光ピックアップ装置１で情報の読み取り等が可能な光記録媒体１２の種類及び数は、本実施形態に示す種類及び数に限らず、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２２】
この光ピックアップ装置１は、第１光源２と、第２光源３と、ダイクロプリズム４と、コリメートレンズ５と、ビームスプリッタ６と、立ち上げミラー７と、液晶素子８と、対物レンズ９と、検出レンズ１０と、光検出器１１と、を備えている。以下に、光ピックアップ装置１を構成する各光学部材の詳細を説明する。
【００２３】
第１光源２は、ＤＶＤに対応する６５０ｎｍ帯の光ビームを出射できる半導体レーザで、第２光源３は、ＢＤに対応する４０５ｎｍ帯の光ビームを出射できる半導体レーザである。なお、本実施形態では、光源２、３として、単一の波長の光ビームのみを出射する半導体レーザを用いているがこれに限られる趣旨ではなく、例えば、２種類の波長の光ビームを出射できるように２つの発光点を有する２波長一体型の半導体レーザを用いても構わない。
【００２４】
ダイクロプリズム４は、ＤＶＤ用の光ビームを出射する第１光源２から出射される光ビームを透過し、ＢＤ用の光ビームを出射する第２光源３から出射される光ビームを反射する。そして、第１光源２及び第２光源３から出射される光ビームの光軸を一致させる。ダイクロプリズム４において、透過又は反射された光ビームは、コリメートレンズ５に送られる。
【００２５】
コリメートレンズ５は、ダイクロプリズム４を通過した光ビームを平行光に変換する。ここで、平行光とは、第１光源２及び第２光源３から出射された光ビームの全ての光路が光軸とほぼ平行である光をいう。コリメートレンズ５で平行光とされた光ビームは、ビームスプリッタ６に送られる。
【００２６】
ビームスプリッタ６は、入射する光ビームを分離する光分離素子として機能し、コリメートレンズ５から送られてきた光ビームを透過して、光記録媒体１２側へと導くとともに、光記録媒体１２で反射された反射光を反射して光検出器１１側へと導く。ビームスプリッタ６を透過した光ビームは、立ち上げミラー７に送られる。
【００２７】
立ち上げミラー７は、ビームスプリッタ６を透過してきた光ビームを反射して光記録媒体１２へと導く。立ち上げミラー７は、ビームスプリッタ６からの光ビームの光軸に対して４５°傾いた状態となっており、立ち上げミラー７で反射された光ビームの光軸は、光記録媒体１２の記録面１２ａと略直交する。立ち上げミラー７で反射された光ビームは、液晶素子８に送られる。
【００２８】
液晶素子８は、透明電極に挟まれた液晶（いずれも図示せず）に電圧を印加することで、液晶分子がその配向方向を変える性質を利用して、屈折率の変化を制御し、液晶素子６を透過する光ビームの位相の制御を可能とする素子である。この液晶素子８を配置することによって、光記録媒体１２の記録面１２ａを保護する保護層の厚みの違い等によって生じる球面収差の補正が可能となる。本実施形態においては、ＤＶＤ用の光源（第１光源２）から出射される光ビームについて、球面収差の補正が可能とされている。なお、液晶素子８の詳細については後述する。液晶素子８を通過した光ビームは対物レンズ９へと送られる。
【００２９】
対物レンズ９は、液晶素子８を透過した光ビームを光記録媒体１２の記録面１２ａ上に集光させる。本実施形態における対物レンズ９は、ＢＤ用の光源（第２光源３）から出射される光ビームについて、球面収差を発生しないように設計されている。この場合、ＤＶＤ用の光源（第１光源２）から出射されて対物レンズ９を透過する光ビームは球面収差を発生する。このため、光ピックアップ装置１の光学系中には、上述の液晶素子８が配置され、球面収差を補正できるようになっている。また、対物レンズ９は図示しない対物レンズアクチュエータによって、例えば、図１の上下方向および左右方向に移動可能とされており、フォーカスサーボ信号及びトラッキングサーボ信号に基づいてその位置が制御される。
【００３０】
なお、本実施形態においては、液晶素子８も対物レンズ９と共に移動できるように、対物レンズアクチュエータに搭載されている。ただし、液晶素子８は、必ずしも対物レンズアクチュエータに搭載する必要はなく、光学系の構成に応じて、その構成は変更可能である。
【００３１】
光記録媒体１２で反射された反射光は、対物レンズ９、液晶素子８の順に通過し、立ち上げミラー７で反射された後、更にビームスプリッタ６で反射されて、検出レンズ１０によって光検出器１１上に設けられる図示しない受光部へと集光される。
【００３２】
光検出器１１は、受光した光情報を電気信号に変換して、例えば、図示しないＲＦアンプ等に出力する。そして、この電気信号は、記録面１２ａに記録されているデータの再生信号として、更には、フォーカス制御やトラッキング制御を行うためのサーボ信号として用いられる。
【００３３】
次に、本実施形態の光ピックアップ装置１が備える液晶素子８の構成の第１実施形態について説明する。図２は、光ピックアップ装置１が備える第１実施形態の液晶素子８の構成を説明するための模式図である。図２に示すように、液晶素子８は、液晶１３と、液晶１３を挟む２枚の透明電極１４、１５（第１透明電極１４と第２透明電極１５）と、液晶１３と透明電極１４、１５とで形成される部分１６を挟む２枚のガラス板１７と、を備えている。
【００３４】
液晶１３は、両端に電圧を印加することにより内部の液晶分子の配向が変化し、これに伴い屈折率が変化する性質を有する。このため、液晶内部を透過する光ビームは、液晶１３の屈折率の変化に従って光路差に変化を生じ、光路差の変化分に相当する位相差を発生する。透明電極１４、１５はＩＴＯ等を素材として構成され、光透過性を有する。また、透明電極１４、１５はガラス基板１７上に形成保持されている。なお、透明電極１４、１５からは、後述するように配線が引き出され、この配線は液晶素子８に印加する電圧を制御する図示しない回路基板（以下、単に回路基板と記載することがある。）上に設けられる電極と電気的に接続される。
【００３５】
図３は、液晶素子８が備える第１透明電極１４と第２透明電極１５の電極パターンの構成を説明するための図で、図３（ａ）、図３（ｂ）は、それぞれ第１透明電極１４と第２透明電極１５の電極パターンを示す図、図３（ｃ）は、パターン形成された第１透明電極１４と第２透明電極１５との位置関係を示す図で、図３（ａ）（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００３６】
図３に示すように、液晶素子８の第１透明電極１４は、分割されて同心円状の４つの分割領域１４ａ〜１４ｄから成り、第２透明電極１５は分割されて同心円状の５つの分割領域１５ａ〜１５ｇから成る。そして、図３（ｃ）に示すように、第１透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄは、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｅのうちの２つの領域と対向した状態となっている。一方、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｅのうち、分割領域１５ａと分割領域１５ｅとは、それぞれ第１透明電極１４の分割領域１４ａ、１４ｄの１領域のみと対向しており、残りの分割領域１５ｂ〜１５ｄは、第１透明電極１４の分割領域１４ａ〜１４ｄのうちの２つの領域と対向している。
【００３７】
このため、第１透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄ、及び第２透明電極１５の各分割領域１５ａ〜１５ｅのそれぞれに所定の電位（Ｖ14a、Ｖ14b、Ｖ14c、Ｖ14d、Ｖ15a、Ｖ15b、Ｖ15c、Ｖ15d、Ｖ15e）を与えた場合に、液晶素子８を構成する液晶１３には、Ｖ14a−Ｖ15a、Ｖ14a−Ｖ15b、Ｖ14b−Ｖ15b、Ｖ14b−Ｖ15c、Ｖ14c−Ｖ15c、Ｖ14c−Ｖ15d、Ｖ14d−Ｖ15d、Ｖ14d−Ｖ15eで、求められる電圧が印加される８つの位相シフト領域が発生することになる。すなわち、第１透明電極１４及び第２透明電極１５を分割して形成した分割領域（それぞれ４領域、５領域）の数より多い領域を液晶素子８に入射する光ビームに対して位相差を生じさせる位相シフト領域とすることが可能となる。
【００３８】
このように液晶素子８を構成した場合の作用について、図４を用いて説明する。なお、図４は、ＤＶＤ用の光源（第１光源２）から出射された光ビームについて生じる球面収差と球面収差を補正するために液晶素子８に発生させる位相差の関係を示したグラフである。図４において、液晶素子で発生する位相差のグラフ中に示したＲ１〜Ｒ８は、上述の第１透明電極１４と第２透明電極１５との各分割領域に与えられる電位の差分で求められる電圧が印加される８つの領域が順に該当する。そして、各領域Ｒ１〜Ｒ８において、液晶１３に電圧を印加して所定の位相差を発生させることにより、ＤＶＤ用の光ビームが生じる球面収差は補正されて、光ピックアップ装置１を用いてＤＶＤの記録再生を行う際に、品質上問題とならないレベル（図４における液晶作動時の収差に相当）の収差となる。
【００３９】
図５は、従来の液晶素子の構成例を示す図で、本実施形態の液晶素子８との比較のために示している。図５（ａ）は第１透明電極１０２の電極パターンを示す図で、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、図５においては、２枚の透明電極１０２、１０３のうち、第２透明電極１０３は、一枚全体で共通電極となり、特に電極パターンが形成されないため、第２透明電極１０３の構成は図示していない。また、図５において１０１は液晶である。
【００４０】
図５に示すように、従来の液晶素子においては、球面収差を補正するために、液晶素子に入射する光ビームに対して位相の差を発生する位相シフト領域が、例えば８領域必要である場合には、第１透明電極１０２のみを８つの領域１０２ａ〜１０２ｈに分割していた。そして、この場合には、第１透明電極１０２の分割された８つの領域１０２ａ〜１０２ｈそれぞれから配線１０４が引き出されるために、８本の配線１０４が第１透明電極１０２と重なる位置に設けられ、この配線１０４が存在する部分に生じる収差を大きくしていた。
【００４１】
一方、図３に示す本実施形態の液晶素子８では、上述のように、球面収差の補正をするために８つの位相シフト領域が必要な場合においても、第１及び第２透明電極１４、１５の分割する分割領域を８つより少ない数としている。そして、第１透明電極１４から引き出される配線１８は４本であり、第２透明電極１５から引き出される配線１９は５本である。更に、本実施形態の液晶素子８においては、第１透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄから引き出される配線１８ａ〜１８ｄの位置は、順に、第２透明電極１５の各分割領域１５ａ〜１５ｅから引き出される配線１９ａ〜１９ｄの位置と液晶１３を挟んで重なり合う位置とされている。このため、透明電極１４、１５と重なる位置に設けられる配線１８、１９が、透明電極と重なる幅は、従来の構成に比べて低減し、透明電極１４、１５と重なる位置に設けられる配線１８、１９の存在によって生じる収差の量は、従来の構成に比べて低減される。
【００４２】
なお、本実施形態においては、第１透明電極１４から引き出される配線１８ａ〜１８ｄの全てが、第２透明電極１５から引き出される配線１９と液晶１３を挟んで重なるように構成しているが、必ずしもこの構成に限定される趣旨ではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で変更可能である。すなわち、例えば、透明電極１４、１５に対して配線１８、１９が重なる幅が、従来の構成に比べて減少する範囲で、配線１８の一部のみが配線１９と重なる構成等としても構わない。
【００４３】
また、第１実施形態の液晶素子８においては、液晶素子８と液晶素子８に印加する電圧を制御する回路基板上に設けられる電極とを接続する接続配線の総数は、第１透明電極１４から引き出される配線１８の４本と、第２透明電極１５から引き出される配線１９の５本と、の合計である９本である。この接続配線の本数は、図５に示す従来の液晶素子における、第１透明電極１０２から引き出される配線１０４の８本と、共通電極である第２透明電極１０３から引き出される配線の１本と、の合計である９本と同じである。この場合、液晶素子８に印加する電圧を制御する回路基板上に設けられる電極及び配線の数を従来との比較で低減できないために、第１実施形態の液晶素子８を用いた場合には、回路基板を小型化することはできない。この回路基板の小型化を考慮した第２実施形態の液晶素子８について、以下に説明する。なお、第１実施形態の液晶素子８と重複する部分については同一の符号を付し、特に必要がない場合には、その説明を省略する。
【００４４】
図６は、第２実施形態の液晶素子８が備える第１透明電極１４と第２透明電極１５の電極パターンの構成を説明するための図の構成を示す図で、図６（ａ）、図６（ｂ）は、それぞれ第１透明電極１４と第２透明電極１５の電極パターンを示す図、図６（ｃ）は、パターン形成された第１透明電極１４と第２透明電極１５との位置関係を示す図で、図６（ａ）（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００４５】
第２実施形態の液晶素子８も、第１実施形態の液晶素子８と同様に、液晶１３と、透明電極１４、１５（第１透明電極１４と第２透明電極１５）と、ガラス板１７（図２参照）と、を備えている。ただし、透明電極１４、１５及び配線１８、１９の構成が異なっている。
【００４６】
図６（ａ）に示すように、第１透明電極１４は分割されて同心円状の４つの分割領域１４ａ〜１４ｄから成り、第２透明電極１５は分割されて同心円状の７つの分割領域１５ａ〜１５ｇから成る。そして、図６（ｃ）に示すように、第１透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄは、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｇのうちの２つの領域と対向した状態となっている。一方、第２透明電極１５の分割領域１５ａ〜１５ｇのうち、分割領域１５ｄのみは、第１透明電極１４の分割領域１４ｂ、１４ｃの２つの領域と対向し、残りの分割領域１５ａ〜１５ｃ、１５ｅ〜１５ｇは、第１透明電極１４の分割領域１４ａ〜１４ｄのいずれか１つの領域とのみ対向している。
【００４７】
このように透明電極１４、１５を形成した場合にも、第１実施形態の液晶素子８と同様に、透明電極１４、１５の各分割領域１４ａ〜１４ｄ、１５ａ〜１５ｄに所定の電位を与えた場合に、液晶素子８に入射するＤＶＤ用の光ビームに対して位相差を発生する位相シフト領域が８領域となり、液晶素子８は球面収差の補正を適切に行うことができる。
【００４８】
第２実施形態の液晶素子８は、第２透明電極１５の分割される領域数が７領域１５ａ〜１５ｇであり、第１実施形態の場合より多くしている。しかし、この場合でも、片側の透明電極のみを分割していた従来の構成（図４参照）に比べて、一枚の透明電極から引き出される配線の最大数（第２透明電極１５から引き出される配線１９の数である７本が該当する）は少なく、透明電極１４、１５と重なる位置に設けられる配線１８、１９が透明電極１４、１５と重なる幅は従来に比べて少なく、配線１８、１９の存在による収差の発生を低減できる。
【００４９】
第２実施形態の液晶素子８においては、第１実施形態の場合と比べて第２透明電極１５の分割領域数を増加することで、第２透明電極１５を構成する分割領域１５ａ〜１５ｇを、異なる電位が与えられる２種類の組に分けた状態で球面収差の補正を行えるようにしている。ここで、２種類の組とは、分割領域１５ａ、１５ｃ、１５ｅ、１５ｇから成る第１の組と、分割領域１５ｂ、１５ｄ、１５ｆから成る第２の組である。第１の組では、分割領域１５ａ、１５ｃ、１５ｅ、１５ｇから引き出される配線１９ａ、１９ｃ、１９ｅ、１９ｇが電気的に接続され、第２の組では、分割領域１５ｂ、１５ｄ、１５ｆから引き出される配線１９ｂ、１９ｄ、１９ｆが電気的に接続されることで、各組を構成する領域が等電位となっている。
【００５０】
この場合、配線１９ａ、１９ｃ、１９ｅ、１９ｇ、及び配線１９ｂ、１９ｄ、１９ｆは、いずれも最終的には１本の配線に纏められた状態で、液晶素子８を制御する回路基板に設けられる電極へと接続できる。従って、液晶素子８の第１透明電極１４及び第２透明電極１５と、回路基板に設けられる電極とを接続する接続配線の数は、透明電極１４の各分割領域１４ａ〜１４ｄから引き出される配線１８の４本と、第２透明電極１５の各分割領域１５ａ〜１５ｇから引き出されて纏められた配線２本と、の合計である６本となり、前述した従来の構成の液晶素子の場合の接続配線の総数９本より低減できる。このため、従来の液晶素子を用いる場合に比べ、回路基板上に設けられる電極及び配線を減らせ、回路基板の小型化が可能となり、光ピックアップ装置１の小型化も可能となる。
【００５１】
なお、第２実施形態の液晶素子８では、第２透明電極１５を構成する分割領域１５ａ〜１５ｇを異なる電位が与えられる２種類の組に分けることで、透明電極１４、１５と回路基板に設けられる電極との接続配線の総数を、従来の液晶素子の場合と比べて減らす構成としているが、この構成に限られる趣旨ではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、片側の透明電極のみを分割して、分割した領域数だけ位相シフト領域を得る従来の構成の場合は、接続配線の総数が位相シフト領域の数＋１個（＋１は共通電極となるもう一方からの配線数が該当する）となるため、この数より回路基板の電極と接続する接続配線を減らせるのが好ましく、例えば、第２透明電極１５を構成する分割領域１５ａ〜１５ｇの各々から引き出される配線を電気的に接続することで、異なる電位が与えられる３種類又は４種類の組とする構成等としても構わない。また、第２透明電極１５のみならず、第１透明電極１５についても、配線１８の一部を電気的に接続する構成等としても構わない。
【００５２】
また、液晶素子８の透明電極１４、１５の電極パターンの構成については、以上に示した実施形態の構成に限られる趣旨ではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、例えば、第１透明電極１４の分割領域の中には、第２透明電極１５の分割領域の１つ又は３つ以上の領域と対向する領域があっても構わないし、また、第２透明電極の分割領域の中には、第１透明電極の分割領域の３つ以上の領域と対向する領域があっても構わない。
【００５３】
更に、以上に示した実施形態では、位相シフト領域の数を８領域とした場合について示しているが、この数に限定されず、球面収差の補正が可能であって、例えば装置サイズ及び製造コストの要求等を満たす範囲で、位相シフト領域の数は種々の変更が可能である。
【００５４】
その他、以上に示した実施形態では、液晶素子８はＤＶＤ用の光ビームについて生じる球面収差の補正を行う目的で使用されているが、本発明の液晶素子８は、ＤＶＤ以外の様々な光記録媒体を再生等する場合に生じる球面収差の補正を行う液晶素子としても適用できるし、球面収差に限らず他の波面収差を補正する液晶素子としても適用できる。また、光ピックアップ装置に限らず、収差の補正が必要な光学装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の液晶素子を用いれば、液晶素子の透明電極と重なる位置に設けられる配線の存在のために発生する余分な収差を低減できるため、収差の補正を適切に行い易い。また、収差の補正を適切に行い易い構成を実現しつつ、電極パターンの構成を工夫することで、液晶素子から引き出される配線の数を低減できる。
【００５６】
そして、本発明の液晶素子を光ピックアップ装置に備えることにより、例えば、光記録媒体の基材厚みの違いによって生じる球面収差の補正を適切に行うことが可能となり、更には、光ピックアップ装置に備えられる液晶素子を制御する回路基板上に設けられる電極及び配線の数を低減できるために、光ピックアップ装置の小型化、製造コストの抑制を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】は、本発明の液晶素子を備える光ピックアップ装置の実施形態を示す図で、光学系の構成を示す概略図である。
【図２】は、第１実施形態の液晶素子の構成を説明するための模式図である。
【図３】は、第１実施形態の液晶素子が備える透明電極の電極パターンの構成を説明する図である。
【図４】は、本実施形態の光ピックアップ装置で発生する球面収差と第１実施液体の液晶素子に発生させる位相差との関係を示したグラフである。
【図５】は、従来の液晶素子の構成を説明するための図である。
【図６】は、第２実施形態の液晶素子が備える透明電極の電極パターンの構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 光ピックアップ装置
２ 第１光源
３ 第２光源
８ 液晶素子
９ 対物レンズ（集束手段）
１２ 光記録媒体
１２ａ 記録面
１３ 液晶
１４ 第１透明電極
１４ａ〜１４ｄ 第１透明電極の分割領域
１５ 第２透明電極
１５ａ〜１５ｇ 第２透明電極の分割領域
１８、１９ 配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶と、該液晶を挟む第１透明電極と第２透明電極との２枚の透明電極と、を備える液晶素子において、
前記第１透明電極と前記第２透明電極とは、いずれも分割されて、互いに異なるパターンの複数の分割領域から成り、
前記第１及び第２透明電極の前記パターンは、前記分割領域のそれぞれに所定の電位を与えた場合に、入射する光ビームに対して位相差を生じる位相シフト領域の数が、前記第１透明電極と前記第２透明電極とのいずれの前記分割領域の数よりも多くなるように形成されることを特徴とする液晶素子。
【請求項２】
少なくとも前記透明電極が存在する部分では、前記第１透明電極と前記第２透明電極とのうちで前記分割領域の数が少ない方の前記透明電極について、前記分割領域のそれぞれから引き出される配線の少なくとも１つが、他方の前記透明電極の前記分割領域から引き出される配線と前記液晶を挟んで重なり合う位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【請求項３】
前記第１及び第２透明電極に形成される前記分割領域は、同心円状の複数の領域から成り、
前記第１透明電極の各分割領域は、前記第２透明電極の前記分割領域のうちの１つ以上の領域と対向し、且つ、前記第２透明電極の前記分割領域のうち、少なくとも１つの領域は、前記第１透明電極の前記分割領域のうちの２つ以上の領域と対向することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶素子。
【請求項４】
前記第１透明電極と前記第２透明電極とのうちの少なくとも一方においては、前記分割領域のうち、前記配線の２つ以上が電気的に接続されて等電位となる領域が１組以上設けられ、
前記第１及び第２透明電極と外部に設けられる電極とを接続する接続配線の総数が前記位相シフト領域の数以下となることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の液晶素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の液晶素子を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１】
液晶と、該液晶を挟む第１透明電極と第２透明電極との２枚の透明電極と、を備える液晶素子において、
前記第１透明電極と前記第２透明電極とは、いずれも分割されて、互いに異なるパターンの複数の分割領域から成り、
前記第１及び第２透明電極の前記パターンは、前記分割領域のそれぞれに所定の電位を与えた場合に、入射する光ビームに対して位相差を生じる位相シフト領域の数が、前記第１透明電極と前記第２透明電極とのいずれの前記分割領域の数よりも多くなるように形成されることを特徴とする液晶素子。
【請求項２】
少なくとも前記透明電極が存在する部分では、前記第１透明電極と前記第２透明電極とのうちで前記分割領域の数が少ない方の前記透明電極について、前記分割領域のそれぞれから引き出される配線の少なくとも１つが、他方の前記透明電極の前記分割領域から引き出される配線と前記液晶を挟んで重なり合う位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【請求項３】
前記第１及び第２透明電極に形成される前記分割領域は、同心円状の複数の領域から成り、
前記第１透明電極の各分割領域は、前記第２透明電極の前記分割領域のうちの１つ以上の領域と対向し、且つ、前記第２透明電極の前記分割領域のうち、少なくとも１つの領域は、前記第１透明電極の前記分割領域のうちの２つ以上の領域と対向することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶素子。
【請求項４】
前記第１透明電極と前記第２透明電極とのうちの少なくとも一方においては、前記分割領域のうち、前記配線の２つ以上が電気的に接続されて等電位となる領域が１組以上設けられ、
前記第１及び第２透明電極と外部に設けられる電極とを接続する接続配線の総数が前記位相シフト領域の数以下となることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の液晶素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の液晶素子を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１９９２００（Ｐ２００７−１９９２００Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５４７６（Ｐ２００６−１５４７６）
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
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