JP2011054251A - 液晶光学素子及びこれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２層光ディスクやプラスチック対物レンズの温度変化などにより発生する球面収差を補正するため、往路用と復路用の回折レンズを備えているにもかかわらず、それぞれの回折レンズの光軸ズレが小さく、製造が容易な液晶光学素子及びこれを用いた光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】液晶表示素子５はレーザー光が往復する光路中に配置され、回折レンズ機能及び球面収差補正機能を有する往路用補正部１と、少なくとも回折レンズ機能を有する復路用補正部２とを有し、往路用補正部１及び復路用補正部２の回折レンズ用電極が透明基板２０の表裏に一体形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ピックアップ装置などに用いられる液晶光学素子及びこれを用いた光ピックアップ装置に関する。

ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（ブルーレイ・ディスク）等の光ディスクや、光磁気ディスク等から情報を読み取ったり、これらに書き込んだりするのに光ピックアップ装置が用いられている。この光ピックアップ装置は、レーザー光源から出射したレーザー光を光ディスクに照射し、光ディスク表面のトラックに記録された情報を読み取ったり、そのトラックに情報を書きこんだりする。

この光ピックアップ装置により光ディスク上に焦点を結ぼうとするときに、光ディスク上に設けられた透明樹脂層が影響して焦点位置が光ピックアップ装置の対物レンズの中心軸（光軸ともいう）に沿って分散してしまうことがある（レンズ中心軸に沿って焦点が分散する現象が球面レンズの球面収差と似ているため、以下この現象を球面収差と呼ぶ）。この球面収差に対し非球面対物レンズを使うことがあった。しかし同一種類の光ディスクであってもそれぞれの光ディスク毎に樹脂層の厚みがばらつくことに加え、樹脂層の厚さや材質が大きく異なる前述の３種類の光ディスクに同一の光ピックアップ装置で対応するためには単一の非球面対物レンズだけでは済まなくなる。

前述のような複数種類の光ディスクに対応するため、対物レンズを光軸にそって動かしたり、対物レンズの前に液晶光学素子を配置したりすることがある。対物レンズを光軸方向に動かすフォーカシングは、単に像面（焦点位置）を移動させるだけなので球面収差を補正してはいない。このためフォーカシング機能と収差補正機能を兼ね備えたシステムが望まれているが、機械的なフォーカシングの代わりに液晶光学素子を用いてフォーカシングを行い、それと同時に球面収差を補正する方法が知られている。

例えば特許文献１の液晶光学素子は、２層光ディスクの層間ジャンプ（フォーカシング相当）と球面収差補正を同時に処理することを目指している。この光学素子は、図９（段落００３９）に記載されているように、半導体レーザ６１から出射したレーザー光が、偏光ビームスプリッタ６２とコリメータレンズ６３を通り、液晶レンズ素子６４（液晶光学素子）で球面収差補正され、４分の１波長板６１、対物レンズ６６を経て２層光ディスクＤの第１記録層Ｄ１に焦点を結ぶ。言い換えると、段落（００２４）に記載されているように、比較的大きなパワー（波面を収束あるいは発散させる能力をレンズのパワーとよぶ）を発生するフレネルレンズ部と、パワーを連続的に変化させられる電極レンズ部とによりピント調整とカバー厚（透明樹脂層）に起因する球面収差を補正している。

特許文献１では他の種類の光ディスクへの対応は明示されていないが、光ピックアップ装置に簡単な機械的フォーカシング機構を付加すれば可能と思われる。しかしながらＣＤ、ＤＶＤ、及び２層も含めたＢＤに対応するのに必要な補正量を見積もると、適切に設計された非球面対物レンズと球面収差補正用の液晶光学素子（特許文献１の電極レンズ部に相当）だけでも対応できる。すなわち非球面レンズを含む光学系が適度な球面収差を持ち、液晶光学素子がこの球面収差及びカバー厚に起因する球面収差を補正し各光ディスクに対しピント調整する。特許文献１に即して言うと、非球面対物レンズとフレネルレンズ部のない液晶光学素子との組み合わせにより球面収差補正を受けたレーザー光は、光ディスクの樹脂層で発生する球面収差の相殺ばかりでなく層間ジャンプのような焦点距離変動まで含めた形で所望の位置に結像する。ところが光ピックアップ装置の軽量化・低コスト化
のためにプラスチック製対物レンズを用いようとすると、この対物レンズは温度によって屈折率が変化し球面収差が発生してしまうので、やはり光ディスクの情報を安定して読み書きするためには強力なパワーを有する球面収差補正が必要となる。

そこで強力なパワーを有する球面収差補正に立ち戻り、この液晶光学素子を図７で説明する。図７は、特許文献１の図１を転記し参照符号を変えたもので、フレネルレンズ部１１０Ａ，１１０Ｂと電極レンズ部１１０Ｃを備えた液晶光学素子１００の断面図を示している。

図７において、液晶光学素子１００は、透明基板１１１〜１１４間に挟持された液晶層１２４，１２５，１２６を備え、それぞれの液晶層１２４，１２５，１２６がフレネルレンズ部１１０Ａ、フレネルレンズ部１１０Ｂ、電極レンズ部１１０Ｃに含まれる。

フレネルレンズ部１１０Ａに含まれる一対の透明基板１１１，１１２には液晶層１２４に電圧を印加するための透明電極１１５，１１６が形成されており、透明電極１１６には凸凹部を有する透明樹脂１２７が積層している。同様にフレネルレンズ部１１０Ｂに含まれる一対の透明基板１１２，１１３にも液晶層１２５に電圧を印加するための透明電極１１７，１１８が形成されており、透明電極１１８には凸凹部を有する透明樹脂１２８が積層している。なお、液晶層１２５の配向方向は液晶層１２４の配向方向と９０度異なる。電極レンズ部１１０Ｃは、一対の透明基板１１３，１１４により挟持された液晶層１２６に電圧を印加するための透明複合電極１１９，１２０が形成されており、液晶層１２６の配向方向は液晶層１２５の配向方向と同一である。

この様な構成の液晶光学素子１００を光ピックアップ装置に用いることで、フレネルレンズ部１１０Ｂと電極レンズ部１１０Ｃによりプラスチック製の対物レンズや光ディスク上の樹脂層で発生する往路光の球面収差を補正できる。そして光ディスクから反射された復路光は、偏光方向が往路と直交するためフレネルレンズ部１１０Ｂと電極レンズ部１１０Ｃを素通りし、フレネルレンズ部１１０Ａで平行光束に戻るから、光検出器に対し正確に焦点を結ぶことができる。この結果、液晶光学素子１００を用いた光ピックアップ装置は安定した情報の読み書きを達成できる。

なお、フレネルレンズ部１１０Ａ，１１０Ｂは透明基板１１２，１１３上に透明電極１１６，１１８と透明樹脂１２７，１２８とを積層していた。これに対し透明樹脂１２７，１２８を用いず、透明電極１１６，１１８を同心円状に配列する輪帯状電極に分割し、鋸歯形状（ブレーズ）の屈折率分布を持たせたブレーズ型フレネルレンズ（以下回折レンズと呼ぶ）も知られている。例えば特許文献２には輪帯状電極の組み合わせ方を変えて回折レンズの焦点距離を切り替える手法が示されている。特許文献２では所望の焦点距離を得ようとするとき、段落（００１９）に記載された式（１）により、位相が０から２πまで変わる輪帯状電極の組み合わせ（ゾーン）を決め、各ゾーンの各輪帯状電極に電圧を印加し鋸歯形状の位相分布を持たせている。

特開２００６−８５８０１号公報（図９、段落（００３９）、段落（００２４）、図１） 特開平５−１００２０１号公報（段落（００１９））

一般的に液晶光学素子を製造する場合、一個の液晶光学素子の電極パターンが多数配列
するマザーガラスを重ね合わせ、この重ね合わせたマザーガラスを切断して一個の液晶光学素子を得ることが多い。液晶光学素子１００を作るのにも、透明基板１１１，１１２，１１３，１１４を含む４枚のマザーガラスを重ね合わせ、これから一個の液晶光学素子１００を切り出すことになる。ここで図７に示すように液晶光学素子１００は、フレネルレンズ部１１０Ａとフレネルレンズ部１１０Ｂ及び電極レンズ部１１０Ｃの光軸が完全に一致していることが望ましいが、透明基板１１２，１１３，１１４を含む３枚のマザーガラスを重ね合わせる際にマザーガラスの外形を基準として採用すると仮定すると、フレネルレンズ部１１０Ａとフレネルレンズ部１１０Ｂ及び電極レンズ部１１０Ｃの光軸は１００μｍオーダーでずれてしまい、液晶光学素子として充分に機能しない。このことは透明樹脂１２７，１２８の代わりに輪帯状電極でブレーズ状の屈折率分布を持たせた回折レンズでも同様である。

マザーガラスの外形で位置合わせする方法では精度が充分でないので、各マザーガラスに位置合わせマークを持たせることがある。マザーガラス同士を位置合わせマークで重ねあわせる精度は１０μｍ以内に収められるが、シール１２１，１２２を焼結する際にズレが起こる。つまり第１と第２のフレネルレンズ部１１０Ａ，１１０Ｂ及び電極レンズ部１１０Ｃの光軸の位置合わせ精度は、重ね合わせ誤差と焼結によるズレが積算され１０μｍオーダーとなる。この結果、球面収差補正が十分ではなくなったり、往路光と復路光の経路が一致しなくなるため光検出器に正確に焦点が結べなくなったりするという事態が発生する。このため光ピックアップ装置の特性を維持するためには、常に細心の注意を払った高い“位置あわせ精度”を確保しておかなければならないという問題があった。

本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑みてなされたものであり、光ディスクの種類の違いで異なる樹脂層の材質及び厚さや、プラスチック対物レンズの温度変化などにより発生する球面収差を補正するため、往路用と復路用の回折レンズを備えているにもかかわらず、それぞれの回折レンズの光軸ズレが小さく、製造が容易な液晶光学素子及びこれを用いた光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明は、レーザー光が往復する光路中に配置される液晶光学素子において、対向配置された第１及び第２基板間に液晶層を挟持し、回折レンズ機能及び球面収差補正機能を有する往路用補正部と、第２基板と、この第２基板に対して第１基板とは反対側に対向配置された第３基板との間に液晶層を挟持し、少なくとも回折レンズ機能を有する復路用補正部と、を備え、第２基板の両面に回折レンズ用電極がそれぞれ形成され、第１基板の液晶層側の面に収差補正用電極が形成されていることを特徴とするものである。

第３基板の液晶層側の面に収差補正用電極が形成されていても良い。

収差補正機能が球面収差補正機能であっても良い。

本発明は、レーザー光を出射するレーザー光源と、レーザー光を光ディスクに集光する対物レンズと、光ディスクからの反射光を受光する受光器とを有する光ピックアップ装置であって、レーザー光の光路中に、位相差板と液晶光学素子とを備えることを特徴とするものである。

対物レンズがプラスチックレンズであっても良い。

以上の説明から明らかなように本発明によれば、第２基板の両面に回折レンズ用電極が形成されているため、複数のマザーガラスを重ね合わせた後の焼結時に大きなパワーを
発生する回折レンズ同士の光軸のズレが、回折レンズ用電極を形成するときに使われる露光装置の位置合わせ精度だけで決まる。また重ね合わせ時に回折レンズ同士の光軸を調整する工程が不要になるため製造工程が容易になる。この結果、回折レンズの光軸のズレが小さく、製造が容易な液晶光学素子及びこれを用いた光ピックアップ装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る液晶光学素子の断面図である。 図１の回折レンズ用電極のパターンを示す断面図である。 図１の球面収差補正用電極のパターンを示す断面図である。 図２に示した回折レンズ用電極の設定方法を説明するための図である。 図３に示した球面収差補正用電極の設定方法を説明するための図である。 図１の液晶光学素子を備えた光ピックアップ装置を示す図である。 従来の液晶光学素子を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る液晶光学素子５を示す断面図である。液晶光学素子５は透明基板１０，２０，３０（第１，第２，第３基板）を含み、透明基板２０を中心に透明基板３０は透明基板２０に対して透明基板１０とは反対側に対向配置している。この光学素子５はレーザー光が往復する光路中に配置され（図６参照）、往路用補正部１と復路用補正部２を備えている。往路用補正部１は、シール材１３で貼り合わせた透明基板１０と透明基板２０、及びその間隙に挟持した液晶層１５を含んでいる。同様に復路用補正部２は、シール材２３で貼り合わせた透明基板２０と透明基板３０、及びその間隙に挟持した液晶層２５を含んでいる。

往路用補正部１では、透明基板１０上に、球面収差を微調整するための球面収差補正用電極を含む透明電極１１と配向膜１２が形成され、透明基板２０上に回折レンズ用電極を含む透明電極１９と配向膜１８が形成されている。なお往路用補正部１では、回折レンズ用電極と球面収差補正用電極との間に電圧を印加することによって往路光に対し球面収差補正を行う。透明基板２０の延出部には複数の引き出し電極３１が形成されている。なおこの引き出し電極３１は透明電極１９に含まれる。

復路用補正部２では、透明基板２０の反対面に回折レンズ用のパターンを含む透明電極２１と配向膜２２が形成されており、透明基板３０上に球面収差を微調整するための球面収差補正用電極を含む透明電極２９と配向膜２８が形成されている。なお復路用補正部２も、回折レンズ用電極と球面収差補正用電極の間に電圧を印加することによって復路光に対し球面収差補正を行う。なお、液晶層１５の配向方向１４は往路光の偏光方向と一致し、液晶層２５の配向方向２４は復路光の偏光方向と一致する。配向方向１４，２４は互いに直交している。透明基板２０の延出部下面には複数の引き出し電極３２が形成されている。なおこの引き出し電極３２は透明電極２１に含まれる。

図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図を示している。なおシール１３の外側の領域は図示していない。透明電極１９は、光軸を中心として同心円状に配列する円形透明電極１９ａ、輪帯状透明電極１９ｂ〜ｈと、重ね合わせマーク用透明電極１９ｉと、配線透明電極（図示せず）と、外部にある駆動用回路から駆動信号を受け取るための引き出し電極３１（図示せず）とから構成されている。回折レンズ用電極は円形透明電極１９ａと輪帯状透
明電極１９ｂ〜ｈからなり、輪帯状透明電極１９ｂ〜ｈは周辺部にいくほど幅が狭くなっている。円形透明電極１９ａ及び輪帯状透明電極１９ｂ〜ｈはパターンギャップで絶縁されており、配線透明電極によってシール１３の外側に引き出され、引き出し電極３１と接続する。このようにしてそれぞれの回折レンズ用電極１９ａ〜ｈ（以後、円形透明電極１９ａと輪帯状透明電極１９ｂ〜ｈを形状により区別する場合を除きこのように呼ぶ）には独立した電圧が印加できる。

図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。透明電極１１は、中心から同心円状に配列した円形透明電極１１ａ、輪帯状透明電極１１ｂ，１１ｃと、重ね合わせマーク用透明電極１１ｉと配線用透明電極（図示せず）から構成されている。円形透明電極１１ａおよび輪帯状透明電極１１ｂ，１１ｃは、配線透明電極によってシール１３まで引き出され、シール１３で透明電極１９側に移り引き出し電極３１と接続をとることにより、球面収差補正用電極１１ａ〜ｃ（円形透明電極１１ａと輪帯状透明電極１１ｂ〜ｃを形状により区別する場合を除きこのように呼ぶ）へ別々の電圧が印加できる。

なお透明基板１０，２０を含むマザー基板は図示していない位置合わせマークを使い重ね合わせを行っているが、図のように液晶光学素子５内に重ね合わせマーク用透明電極１１ｉ,１９ｉを作製しても良い。

図４は回折レンズ用電極１９ａ〜ｈの形状を設定する方法を説明するための図であり、横軸が半径、縦軸が位相差である。パワー曲線６８は球面収差補正するために必要なパワー形状となっている。この例ではパワーが２λ（λはレーザーの波長、位相角で４πラジアン）であり、凹レンズ型の曲線となっている。なお、一般的にパワーは半径の偶数のべき級数として下に示す式であらわされる。
φ＝ａ×ｒ^２＋ｂ×ｒ^４＋ｃ×ｒ^６・・・・・・・・・
（φは位相差、ｒは半径、ａ，ｂ，ｃ・・・・は定数）

図４に示すように、パワー曲線６８は中心０から徐々に増加していく。ここで中心０から位相差が１λ以内の領域を半径領域６１、位相差領域６３とし、位相差が１λ〜２λの領域を半径領域６２、位相差領域６４とする。位相差領域６３を４等分した直線とパワー曲線６８が交差した点から横軸に垂線を下ろし、この垂線で仕切られる半径領域６１のうち最も中心にある半径領域を円形透明電極１９ａの半径領域とし、外側に向かって順番に輪帯状透明電極１９ｂ〜ｄの半径領域とする。また、半径領域６２おいても同様に位相差領域６４を４等分するようにして輪帯状透明電極１９ｅ〜ｈの半径領域を決める。

次に電圧の印加方法について説明する。説明を簡単にするため液晶層１５を挟んで対向する球面収差補正用電極１１ａ〜ｃはグランドレベルであるものとする。パワー曲線６８を得るためには円形透明電極１９ａに最も位相差が小さくなる電圧（位相差は０であり、例えば液晶分子が電圧無印加時に水平に配向する場合は一番高い電圧）を印加し、外側に向かって順番に輪帯状透明電極１９ｂ〜ｈに位相差が大きくなっていく電圧（輪帯状透明電極１９ｈでは位相差は２λであり、例えば一番低い電圧）を印加する。しかしながらこの方法では２λの位相差を発生させるため液晶層１５を厚くせざるを得ず、応答速度の低下や駆動電圧の増加を招いてしまう。

そこでパワー曲線６８のかわりにパワー曲線６９を採用する。パワー曲線６９はパワー曲線６８の半径領域６２における位相差を１λ低くしたものである。つまり円形透明電極１９ａと輪帯状透明電極１９ｅに印加する電圧を等しくし、同様に輪帯状透明電極１９ｄと輪帯状透明電極１９ｈに印加する電圧を等しくする。輪帯状透明電極１９ｂ，ｆは円形透明電極１９ａよりも位相差が０．２５λ大きくなるように電圧を印加し、輪帯状透明電極１９ｃ，ｇは輪帯状透明電極１９ｂ，ｆに対して位相差が０．２５λ大きくなるように
電圧を印加し、輪帯状透明電極１９ｄ，ｈは輪帯状透明電極１９ｃ，ｇに対して位相差が０．２５λ大きくなるように電圧を印加する。パワー曲線６９は凹レンズ型のフレネル回折レンズに相当するので、この様な電圧を印加することで２λ分のパワーを発生させることができるようになる。このパワーと非球面対物レンズとを組み合わせることによりレーザー波面の曲率を大きく変える球面収差補正ができるようになる。なお電圧範囲を維持したまま、円形透明電極１９ａ、輪帯状透明電極１９ｂ〜ｈに前述とは異なった電圧を印加することで、回折レンズをパワーがλの凹レンズ、パワーの無い状態、パワーがλ、２λの凸レンズとすることができる。このようにλ単位でパワーを切替えることにより球面収差を大きく補正できる。

図５は球面収差補正用電極１１ａ〜ｃの設定方法を説明するため図であり、横軸が半径、縦軸が位相差である。球面収差曲線７８は、微調整の対象となる球面収差成分を光線に沿って足しあわせ、球面収差補正用電極１１ａ〜ｃ面に投影した球面収差量を示している。なお、図４のパワー曲線６８，６９は回折レンズが目指す結果であるのに対し、図５の球面収差曲線７８はスポットを結ぶのに有害な球面収差成分、すなわち補正しようとする対象である。また説明を簡単にするため球面収差曲線７８を１／２に圧縮するものとする。図に示すように、球面収差曲線７８の位相差領域７３を半分にするように位相差領域７４と位相差領域７５に分ける。これらの位相差領域７４，７５の境界線と球面収差曲線７８との交点を通る垂線が横軸と交差するところが球面収差補正用電極１１ａ〜ｃの境界となる。この結果、球面収差補正用電極１１ａ〜ｃは、原点０を中心として同心円状に配列する円形透明電極１１ａ、輪帯状透明電極１１ｂ，１１ｃに分かれる。

次にこれらの球面収差補正用電極１１ａ〜ｃに印加する電圧について説明する。なお、説明を簡単にするため回折レンズ用電極１９ａ〜ｈはグランドレベルであるものとする。円形透明電極１１ａと輪帯状透明電極１１ｃには位相差が発生しない電圧を印加する。この結果、円形透明電極１１ａと輪帯状透明電極１１ｃが占める領域では球面収差曲線７８は球面収差曲線７９と一致し位相差領域７５に収まる。これに対し輪帯状透明電極１１ｂには、円形透明電極１１ａ及び輪帯状透明電極１１ｃよりも位相差が位相差領域７４分だけ少なくなる（位相差を打ち消す）ように電圧を印加する。このように電圧を印加することで、元々存在していた球面収差曲線７８は球面収差曲線７９となり球面収差が半分に低減され、光ディスク上のスポットが鮮明になる。

これまでパワー発生の説明では回折レンズ用電極１９ａ〜ｈに電圧を印加するとき球面収差補正用電極１１ａ〜ｃをグランドレベルとし、球面収差の圧縮の説明では球面収差補正用電極１１ａ〜ｃに電圧を印加するときに回折レンズ用電極１９ａ〜ｈをグランドレベルにしていた。すなわち回折レンズが所望のパワーを得ることと、微調整用球面収差補正で有害な球面収差を抑圧することとを別々に説明してきた。しかしながら所望の球面収差補正を行なうにはパワー発生と微調整（抑圧等）が同時に必要になるから、回折レンズ用電極１９ａ〜ｈと球面収差補正用電極１１ａ〜ｃにそれぞれ所望の電圧を印加し、λ単位で切り換えられるパワー発生と、０〜λの補正に対応する微調整が同時にできるようにする。

復路光についても同様の補正ができる。図６を使って液晶光学素子５を適用した光ピックアップ装置とともにこの補正の様子を説明する。図６は液晶光学素子５を適用した光ピックアップ装置を示している。レーザー光源８１から出射したレーザー光はコリメートレンズ８２で平行光となり、偏光ビームスプリッタ８３を通過して液晶光学素子５に入射する。駆動用回路４１によって電圧を印加された液晶光学素子５の往路用補正部１はレーザー光の波面を変調し、平行ビームを発散させる（発散がパワー成分に相当し球面収差補正の微調整は図示していない）。このレーザー光が１／４λ位相差板８５で円偏光となり非球面の対物レンズ８６によって光ディスク８７にスポットを結ぶ。

光ディスク８７で反射したレーザー光は逆周りの円偏光となり、往路とは逆の経路を辿って非球面対物レンズ８６に戻る。非球面対物レンズ８６を出射したレーザー光は１／４λ位相差板８５に入射し、ここで往路時の偏光方向とは９０度回転した直線偏光となる。そして１／４λ位相差板８５を出射したレーザー光は液晶光学素子５に入射する。このとき光ディスク８７の樹脂層や対物レンズ８６によってレーザー光には球面収差成分が与えられている。また液晶光学素子５の復路用補正部２に形成された透明電極２１に含まれる回折レンズ用電極は、回折レンズ用電極１９ａ〜ｈと同一パターンを有し平面的に重なっており、同様に透明電極２９に含まれる球面収差補正用電極も球面収差補正電極１１ａ〜ｃと同一パターンを有し平面的に重なっている。液晶層２５の配向方向２４と復路光の偏光方向とが一致しているため、復路光は復路用補正部２で往路光と同じ補正を受けるが、往路用補正部１は偏光方向が直交しているのでそのまま通過する。この結果、復路光は復路用補正部２で往路と同じ球面収差補正を受け平行ビーム化された平面波となる。このレーザー光は、偏光ビームスプリッタ８３で光路を曲げ、マルチレンズ８８によって光検出器８９にスポットを結ぶ。

最後に本実施形態の液晶光学素子５の製造方法を説明する。透明基板１０、２０，３０を含むマザーガラスの表面に、蒸着法あるいはスパッタリング法で透明導電膜を形成し、フォトリソ工程を経てこの透明導電膜のパターニングを行い、複数ブロックの透明電極１１、１９，２１、２９を形成する。なお透明基板２０を含むマザーガラスは両面に複数ブロックの透明電極１９，２１を形成する。

往路用補正部１は、透明電極１１，１９を含む２枚のマザー基板の表面に配向膜１２，１８を含む配向膜を形成し、配向方向１４に沿ってラビング処理する。その後、シール１３を形成し、液晶層１５の厚みを規定するためのスペーサー（図示せず）を噴霧する。最後に重ね合わせ用のアライメントマーク（図示せず）を使ってマザーガラス同士を貼り合わせる。復路用補正部２も同様に作製し、このあとシールを焼結する。３枚重ねのマザーガラスから複数ブロックの液晶光学素子５領域が一列に並んだ短冊を切り出し、液晶の注入とシールの封孔を行う。この短冊を切断し液晶光学素子５を得る。

一般に一枚のマザーガラス両面にパターンを形成するアライメントは、２枚のマザーガラスを重ね合わせる際のアライメントよりも精度がよい。本実施例は、マザーガラス段階で透明基板２０の両面に強いパワーを発生する回折レンズ電極をパターニングしたことで、表裏の回折レンズ同士の位置合わせ精度を高くできるため、往路光と復路光の経路も高い精度で一致させることができる。

本実施形態の液晶光学素子５を光ピックアップ装置に用いると、回折レンズ用電極により大きく球面収差を補正する回折レンズ機能と、球面補正用電極による細かな球面収差を補正する球面収差補正機能を組み合わせることができるため、層間ジャンプを必要とする２層光ディスクや温度変化で球面収差が発生するプラスチック対物レンズに対して安定した読み書きが可能となる。なお本実施形態は復路用補正部２にも球面収差補正用電極を備えていたが、光検出器８９上のスポットは光ディスク上のスポットより大きくてよいため球面収差の影響を受けにくいので、復路側の球面収差補正電極を省きこの領域をコモン電極とすることもできる。

なお、本発明に係る液晶表示装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では回折レンズ機能と球面収差機能の組み合わせとなっているが、収差補正機能としてコマ収差や非点収差を追加してもよい。また、回折レンズの補正量は２λの例を示したが、λ単位で増やしたり減らしたりしても良い。球面収差を１／２に圧縮する例を示したが、球面収差補正電極をより細かく分割して圧縮率を大きくしてもよい。

１…往路用補正部、２…復路用補正部、５…液晶光学素子、１０，２０，３０…透明基板（第１，第２，第３基板）、１１、１９、２１、２９…透明電極、１１ａ〜１１ｃ…球面収差補正用電極（収差補正用電極）、１９ａ〜ｈ…回折レンズ用電極、１２，１８，２２，２８…配向膜、１５，２５…液晶層、１４，２４…液晶の配向方向、４１…駆動用回路、６１，６２…領域、６３，６４，７３，７４，７５…位相差領域、６８，６９…パワー曲線、７８，７９…球面収差曲線、８１…レーザー光源、８２…コリメートレンズ、８３…偏光ビームスプリッタ、８５…１／４λ位相差板、８６…対物レンズ、８７…光ディスク、８８…マルチレンズ、８９…光検出器。

Claims (5)

1. レーザー光が往復する光路中に配置される液晶光学素子において、
   対向配置された第１及び第２基板間に液晶層を挟持し、回折レンズ機能及び収差補正機能を有する往路用補正部と、
   前記第２基板と、該第２基板に対して前記第１基板とは反対側に対向配置された第３基板との間に液晶層を挟持し、少なくとも回折レンズ機能を有する復路用補正部と、を備え、
   前記第２基板の両面に回折レンズ用電極がそれぞれ形成され、前記第１基板の前記液晶層側の面に収差補正用電極が形成されていることを特徴とする液晶光学素子。
2. 前記第３基板の前記液晶層側の面に収差補正用電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
3. 前記収差補正機能が球面収差補正機能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶光学素子。
4. レーザー光を出射するレーザー光源と、
   前記レーザー光を光ディスクに集光する対物レンズと、
   前記光ディスクからの反射光を受光する受光器とを有する光ピックアップ装置であって、
   前記レーザー光の光路中に、位相差板と請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶光学素子とが備えられることを特徴とするピックアップ装置。
5. 前記対物レンズがプラスチックレンズであることを特徴とする請求項４に記載のピックアップ装置。

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