JP4712796B2

JP4712796B2 - 液晶光学素子

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Inventors: 誠一大澤; 慎也佐藤; 正之岩崎; 剛士豊田
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Description

この発明は、液晶光学素子に関し、特に光束がレンズを透過して集光する際に発生する光の波面のゆらぎや歪み、あるいは収差などの補正を行う液晶光学素子に関する。

従来より、音楽情報や映像情報などを記録するメディアとして、ＣＤ（コンパクト・ディスク）やＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）などの光ディスクが用いられている。光ディスク装置は、レーザー光をレンズによって集光して光ディスクの情報記録層に照射し、その反射光を検出することによって光ディスクの記録情報を読み取る。ＣＤの記録情報を読み取る際には、波長が７８０ｎｍ程度の赤外レーザー光と開口数が０．４５〜０．５１程度の対物レンズが用いられる。

一方、ＤＶＤに対しては、情報がＣＤよりも高密度に記録されているため、より波長の短い、例えば６６０ｎｍ程度の赤色レーザー光と開口数が０．６５程度の対物レンズが用いられる。また、ＣＤとＤＶＤでは、レーザー光が照射される側の面から情報記録層までの深さが異なる。従って、ＣＤとＤＶＤの両方に対して互換性を有する光ディスク装置では、それぞれの波長のレーザー光源と対物レンズ等の光学系が必要となる。

しかし、通常は、光ディスク装置の低コスト化や小型化などを図るため、対物レンズ等の光学系は、ＣＤ用とＤＶＤ用で共通となっている。そのため、光学系がＣＤ用（またはＤＶＤ用）に最適化されていると、ＤＶＤ（またはＣＤ）に対しては収差が発生することになる。従って、互換性を有する光ディスク装置では、この収差を補正する必要がある。

また、情報記録層を２層有する大容量のＤＶＤが市販されている。このようなＤＶＤでは、レーザー光が照射される側の面から各情報記録層までの深さが異なるため、光学系が最適設計された情報記録層に対しては問題ないが、それ以外の情報記録層に対しては球面収差が発生する。通常の単層のＤＶＤやＣＤ等の光ディスクにおいても、ディスクの厚さがばらつくと、レーザー光が照射される側の面から情報記録層までの深さがばらつくことになり、球面収差が発生する。

近時、青色半導体レーザーが開発されたことにより、波長が４００ｎｍ程度の青色レーザー光を用いて記録密度をさらに高密度化した次世代の光ディスクおよび光ディスク装置が開発されている。しかし、球面収差はレーザー光の波長に反比例するため、この次世代の光ディスク装置では、球面収差を如何にして補正するかということが重要な問題となる。

また、青色レーザー光を用いる場合には、赤外や赤色のレーザー光を用いる従来のＣＤやＤＶＤの場合に比べて、対物レンズの開口数が０．８５となるため、対物レンズの有効径が大きくなる。また、青色レーザー光を用いた場合と赤外レーザー光や赤色レーザー光を用いた場合とでは、発生する球面収差のレンズ半径方向のピーク位置が異なる。この様子を図２０に示す。図２０において、横軸および縦軸は、それぞれ対物レンズの中心からの半径方向の距離（規格化してある）および発生する球面収差量（規格化してある）である。そして、実線および破線のＷ字状の曲線は、それぞれ青色レーザー光を用いた場合の収差および赤色レーザー光を用いた場合の収差を２次元的に表している。

図２０から明らかなように、対物レンズの有効径や発生した収差のピーク位置は、青色レーザー光を用いた場合と赤色レーザー光を用いた場合とで大きく異なる。発生する収差が、図２０のＷ字状の曲線を横軸に対して反転させたＭ字状の曲線となる場合も同様である。従って、対物レンズ等の光学系を共通化した構成でもって青色レーザー光、赤外レーザー光および赤色レーザー光を用いる場合の互換性を確保するには、使用するレーザー光の波長の違いによる対物レンズの開口数や有効径の相違や、球面収差のピーク位置の相違を如何にして解消するかということも重要な問題である。

ところで、光学系の焦点距離または焦点位置を変化させる合焦点機構において、液晶層と、前記液晶層を挟む透明基板と、第１の前記透明基板に中心から周辺に向かって設けられた電圧降下抵抗と、第１の前記透明基板に設けられ前記電圧降下抵抗に接続された複数の同心電極と、前記電圧降下抵抗の両端に電圧を印加する引き出し電極と、第２の前記透明基板に設けられ前記同心電極との間で前記液晶層に電界を印加する下部電極と、前記引き出し電極と前記下部電極とに電圧を印加する電源とを備えたものが公知である（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１では、電圧降下抵抗の幅を適当に決定することによって、合焦点機構により結ばれる合焦位置を可変とすることができるとされている。

また、複数の情報記録層を有するＤＶＤから情報を読み取るための光ピックアップとして、光源と対物レンズの間の光路中に配置され、選択された記録層に応じて、前記光源から射出された光の波面収差を補正する波面収差補正手段を備え、この波面収差補正手段を液晶素子により構成したものが公知である（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２では、光ピックアップにとって最適設計された記録層からその他の各記録層までの距離が異なることにより生じる波面収差を補正することができるとされている。

特許第３０４７０８２号公報特開平１０−２６９６１１号公報

上記特許文献１に記載の合焦点機構を応用すれば、ＣＤ、情報記録層が単層のＤＶＤおよび情報記録層が複数層のＤＶＤのそれぞれに対して波面収差量を調整することはできる。また、上記特許文献２に記載の光ピックアップでは、最適設計された情報記録層以外の記録層に対して発生する球面収差を補正することはできる。しかし、いずれも、上述したレーザー光の波長の違いによる対物レンズの有効径の相違と、球面収差のピーク位置の相違を解消することはできない。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、青色レーザー光を含む各種レーザー光を光ディスクに照射する際の対物レンズの有効径の相違と、それぞれの場合に発生する球面収差のピーク位置の相違を解消することができる液晶光学素子を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる液晶光学素子は、第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、該複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられており、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士が抵抗で接続されているとともに、各同心電極グループに属する同心電極のうちの両端の同心電極が引き出し電極を介して前記電源手段に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の電極の各同心電極に、使用するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、液晶光学素子によって収差の補正をしていない状態で発生する収差（以下、単に発生収差とする）に対しておおよそ逆の位相の収差（以下、補正収差とする）を発生させることができる。従って、液晶光学素子によって補正した後の収差（以下、残存収差とする）を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の透明基板に、いずれの同心電極グループにも属さずに独立し、前記同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられており、該単独同心電極は引き出し電極を介して前記電源手段に接続されていることを特徴とする。本発明によれば、単独同心電極に印加する電圧を変えることによって、補正収差のピーク位置を、使用するレーザー光に応じて変化する発生収差のピーク位置に合わせることができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記単独同心電極は、前記液晶セルの中心寄りの第１の同心電極グループと、前記液晶セルの外周寄りの第２の同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする。本発明によれば、第１の同心電極グループと第２の同心電極グループと単独同心電極に適当な電圧を印加することによって、使用するレーザー光を変えたときの対物レンズの有効径の相違や発生収差のピーク位置の相違を解消することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加してピークに達する発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間でピークから減少していく発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少してピークに達する発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間でピークから増加していく発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記一つの同心電極グループに接続された一方の引き出し電極に供給する電圧と同じ電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、第１の同心電極グループと第２の同心電極グループに適当な電圧を印加することによって、使用するレーザー光を変えたときの対物レンズの有効径の相違や発生収差のピーク位置の相違を解消することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第１の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、補正収差のピーク位置が液晶セルの中心寄りになるので、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置され、かつその一部がグループ化されて同心電極グループを構成する複数の同心電極で構成されており、前記第２の電極は、前記第２の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置され、かつその一部がグループ化されて同心電極グループを構成する複数の同心電極で構成されており、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士が抵抗で接続されているとともに、各同心電極グループに属する同心電極のうちの両端の同心電極が引き出し電極を介して前記電源手段に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の透明基板と第２の透明基板の両方に同心電極グループが設けられている場合、第１の透明基板の同心電極グループおよびそれに属さない他の同心電極と、第２の透明基板の同心電極グループおよびそれに属さない他の同心電極に、使用するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。従って、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の透明基板に、同第１の透明基板のいずれの同心電極グループにも属さずに独立し、同第１の透明基板の同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられており、該単独同心電極は引き出し電極を介して前記電源手段に接続されていることを特徴とする。本発明によれば、単独同心電極に印加する電圧を変えることによって、補正収差のピーク位置を、使用するレーザー光に応じて変化する発生収差のピーク位置に合わせることができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第２の透明基板において前記液晶セルの中心寄りに配置された同心電極グループを第１の同心電極グループとするとともに、前記第１の透明基板において液晶セルの外周寄りに配置された同心電極グループを第２の同心電極グループとするとき、前記単独同心電極は、前記第１の同心電極グループが対向する前記第１の透明基板上の同心電極と前記第２の同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする。本発明によれば、第１の同心電極グループ、第１の同心電極グループに対向する同心電極、単独同心電極、第２の同心電極グループおよび第２の同心電極グループに対向する同心電極に適当な電圧を印加することによって、使用するレーザー光を変えたときの対物レンズの有効径の相違や発生収差のピーク位置の相違を解消することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第１の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加してピークに達する発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第２の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間でピークから減少していく発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第１の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少してピークに達する発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第２の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間でピークから増加していく発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第２の同心電極グループに接続された一方の引き出し電極に供給する電圧と同じ電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、第１の同心電極グループ、第１の同心電極グループに対向する同心電極、第２の同心電極グループおよび第２の同心電極グループに対向する同心電極に適当な電圧を印加することによって、使用するレーザー光を変えたときの対物レンズの有効径の相違や発生収差のピーク位置の相違を解消することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第１の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極に近い側に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、補正収差のピーク位置が液晶セルの中心寄りになるので、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、かつ前記第１の電極を構成する複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられており、前記第２の電極は、前記第２の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、かつ前記第２の電極を構成する複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられており、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士が抵抗で接続されているとともに、各同心電極グループに属する同心電極のうちの両端の同心電極が引き出し電極を介して前記電源手段に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の透明基板と第２の透明基板の両方に同心電極グループが設けられている場合、第１の透明基板の同心電極グループと第２の透明基板の同心電極グループに、使用するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。従って、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の透明基板に設けられた複数の同心電極グループのうち、前記液晶セルの中心寄りの同心電極グループを第１の同心電極グループとし、前記液晶セルの外周寄りの同心電極グループを第２の同心電極グループとするとともに、前記第２の透明基板に設けられた複数の同心電極グループのうち、前記液晶セルの中心寄りの同心電極グループを第３の同心電極グループとし、前記液晶セルの外周寄りの同心電極グループを第４の同心電極グループとするとき、前記単独同心電極は、前記第１の同心電極グループと前記第２の同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする。本発明によれば、第１の同心電極グループ、第２の同心電極グループ、単独同心電極、第３の同心電極グループおよび第４の同心電極グループに適当な電圧を印加することによって、使用するレーザー光を変えたときの対物レンズの有効径の相違や発生収差のピーク位置の相違を解消することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第３の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第１の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加してピークに達する発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第４の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間でピークから減少していく発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第３の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第１の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少してピークに達する発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第４の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間でピークから増加していく発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第１の透明基板に設けられた複数の同心電極グループのうちの一つの同心電極グループに接続された一方の引き出し電極に供給する電圧と同じ電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、第１の同心電極グループ、第２の同心電極グループ、第３の同心電極グループおよび第４の同心電極グループに適当な電圧を印加することによって、使用するレーザー光を変えたときの対物レンズの有効径の相違や発生収差のピーク位置の相違を解消することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第３の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極に近い側に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、補正収差のピーク位置が液晶セルの中心寄りになるので、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧と同じ電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、補正収差のピーク位置が液晶セルの外周寄りになるので、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正することができる。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる液晶光学素子は、第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成されており、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正する第１の補正手段は、前記複数の同心電極のすべてを用いて構成され、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正する第２の補正手段は、前記複数の同心電極のうちの前記第１の透明基板の中心から外周に向かう途中までの間の同心電極を用いて構成されることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、該複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられ、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士が抵抗で接続されており、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正する第１の補正手段は、前記２以上の同心電極グループのすべてを用いて構成され、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正する第２の補正手段は、前記２以上の同心電極グループのうちの前記第１の透明基板の中心から外周に向かう途中までの間の同心電極グループを用いて構成されることを特徴とする。

本発明によれば、第１の電極のうち、第１の補正手段を構成する同心電極に、対物レンズの有効径が大きいディスクに対するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、液晶光学素子によって収差の補正をしていない状態で発生する収差（以下、単に発生収差とする）に対しておおよそ逆の位相の収差（以下、補正収差とする）を発生させることができる。また、第１の電極のうち、第２の補正手段を構成する同心電極に、対物レンズの有効径が小さいディスクに対するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。従って、対物レンズの有効径が大きいディスクに対するレーザー光と対物レンズの有効径が小さいディスクに対するレーザー光のいずれに対しても、液晶光学素子によって補正した後の収差（以下、残存収差とする）を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の透明基板に、いずれの同心電極グループにも属さずに独立し、前記同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられていることを特徴とする。本発明によれば、単独同心電極に印加する電圧を変えることによって、補正収差のピーク位置を、使用するレーザー光に応じて変化する発生収差のピーク位置に合わせることができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記単独同心電極は、前記一つの同心電極グループと別の同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする。本発明によれば、単独同心電極と、単独同心電極を挟む二つの同心電極グループに適当な電圧を印加することによって、使用するレーザー光を変えたときの対物レンズの有効径の相違や発生収差のピーク位置の相違を解消することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の補正手段は、前記液晶セルの中心寄りの第１の同心電極グループと前記液晶セルの外周寄りの第２の同心電極グループにより構成され、前記第２の補正手段は、前記第１の同心電極グループにより構成されることを特徴とする。本発明によれば、第１の同心電極グループに属する同心電極と第２の同心電極グループに属する同心電極に、対物レンズの有効径が大きいディスクに対するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。また、第１の同心電極グループに属する同心電極に、対物レンズの有効径が小さいディスクに対するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。従って、対物レンズの有効径が大きいディスクに対するレーザー光と対物レンズの有効径が小さいディスクに対するレーザー光のいずれに対しても、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有する。本発明によれば、液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間でピークから増加していく発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に、前記第１の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、補正収差のピーク位置が液晶セルの中心寄りになるので、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成されており、前記第２の電極は、前記第２の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成されており、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正する第１の補正手段は、前記第１の透明基板に配置されたすべての同心電極と前記第２の透明基板に配置されたすべての同心電極を用いて構成され、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正する第２の補正手段は、前記第１の透明基板に配置された複数の同心電極のうちの中心から外周に向かう途中までの間の同心電極と、前記第２の透明基板に配置された複数の同心電極のうちの中心から外周に向かう途中までの間の同心電極を用いて構成されることを特徴とする。

本発明によれば、第１の電極および第２の電極のうち、第１の補正手段を構成する同心電極に、対物レンズの有効径が大きいディスクに対するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。また、第１の電極および第２の電極のうち、第２の補正手段を構成する同心電極に、対物レンズの有効径が小さいディスクに対するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。従って、対物レンズの有効径が大きいディスクに対するレーザー光と対物レンズの有効径が小さいディスクに対するレーザー光のいずれに対しても、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置され、かつその一部がグループ化されて同心電極グループを構成する複数の同心電極で構成されており、前記第２の電極は、前記第２の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置され、かつその一部がグループ化されて同心電極グループを構成する複数の同心電極で構成されており、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士は抵抗で接続されており、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正する第１の補正手段は、すべての同心電極グループを用いて構成され、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正する第２の補正手段は、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間の同心電極グループを用いて構成されることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の透明基板に、同第１の透明基板の同心電極グループに属さずに独立し、同第１の透明基板の同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられていることを特徴とする。本発明によれば、単独同心電極に印加する電圧を変えることによって、補正収差のピーク位置を、使用するレーザー光に応じて変化する発生収差のピーク位置に合わせることができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に、前記第１の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極に近い側に位置する同心電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、補正収差のピーク位置が液晶セルの中心寄りになるので、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、かつ前記第１の電極を構成する複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられており、前記第２の電極は、前記第２の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、かつ前記第２の電極を構成する複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられており、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士が抵抗で接続されており、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正する第１の補正手段は、すべての同心電極グループを用いて構成され、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正する第２の補正手段は、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間の同心電極グループを用いて構成されることを特徴とする。

本発明によれば、第１の透明基板と第２の透明基板の両方に同心電極グループが設けられている場合、第１の補正手段を構成する同心電極に、対物レンズの有効径が大きいディスクに対するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。また、第２の補正手段を構成する同心電極に、対物レンズの有効径が小さいディスクに対するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。従って、対物レンズの有効径が大きいディスクに対するレーザー光と対物レンズの有効径が小さいディスクに対するレーザー光のいずれに対しても、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の透明基板に、同第１の透明基板のいずれの同心電極グループにも属さずに独立し、同第１の透明基板の同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられていることを特徴とする。本発明によれば、単独同心電極に印加する電圧を変えることによって、補正収差のピーク位置を、使用するレーザー光に応じて変化する発生収差のピーク位置に合わせることができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記単独同心電極は、前記第１の透明基板に配置された前記二つの同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする。本発明によれば、単独同心電極と、単独同心電極を挟む二つの同心電極グループに適当な電圧を印加することによって、使用するレーザー光を変えたときの対物レンズの有効径の相違や発生収差のピーク位置の相違を解消することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第１の透明基板に設けられた複数の同心電極グループのうち、前記液晶セルの中心寄りの同心電極グループを第１の同心電極グループとし、前記液晶セルの外周寄りの同心電極グループを第２の同心電極グループとするとともに、前記第２の透明基板に設けられた複数の同心電極グループのうち、前記液晶セルの中心寄りの同心電極グループを第３の同心電極グループとし、かつ前記液晶セルの外周寄りの同心電極グループを第４の同心電極グループとするとき、前記第１の補正手段は、前記第１の同心電極グループと前記第２の同心電極グループと前記第３の同心電極グループと前記第４の同心電極グループにより構成され、前記第２の補正手段は、前記第１の同心電極グループと前記第３の同心電極グループにより構成されることを特徴とする。本発明によれば、第１の同心電極グループ、第２の同心電極グループ、第３の同心電極グループおよび第２の同心電極グループのそれぞれに属する同心電極に、対物レンズの有効径が大きいディスクに対するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。また、第１の同心電極グループおよび第３の同心電極グループのそれぞれに属する同心電極に、対物レンズの有効径が小さいディスクに対するレーザー光に応じた適当な電圧を印加することによって、発生収差に対する補正収差を発生させることができる。従って、対物レンズの有効径が大きいディスクに対するレーザー光と対物レンズの有効径が小さいディスクに対するレーザー光のいずれに対しても、残存収差を低減することができる。

また本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第４の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする。本発明によれば、液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間でピークから減少していく発生収差をおおよそ相殺することができるので、残存収差を低減することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に、前記第３の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極に近い側に位置する同心電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、補正収差のピーク位置が液晶セルの中心寄りになるので、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記電源手段は、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に供給する電圧と同じ電圧を供給することを特徴とする。本発明によれば、補正収差のピーク位置が液晶セルの外周寄りになるので、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正することができる。

また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記一つの同心電極グループに属する同心電極同士を接続する抵抗の抵抗値は同じであることを特徴とする。本発明によれば、透明基板の表面に電極を容易に作製することができる。また、本発明にかかる液晶光学素子は、上記記載の発明において、前記各同心電極グループに属する同心電極同士を接続する抵抗の抵抗値は同じであることを特徴とする。本発明によれば、透明基板の表面に電極をさらに容易に作製することができる。

本発明にかかる液晶光学素子によれば、青色レーザー光、赤色レーザー光および赤外レーザー光などの各種レーザー光を用いる場合の対物レンズの有効径の相違を解消することができるという効果を奏する。また、青色レーザー光、赤色レーザー光および赤外レーザー光などの各種レーザー光を用いる場合に発生する球面収差のピーク位置の相違を解消することができるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる液晶光学素子を適用した光ヘッド装置の概略構成を示す図である。図２は、本発明にかかる液晶光学素子の断面構成の一例を示す図である。図３は、液晶のリタデーションと印加電圧との関係を示す図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかる液晶光学素子の第１の電極を示す図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかる液晶光学素子の第２の電極を示す図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる液晶光学素子の電極と印加電圧の関係を模式的に示す図である。図７は、本発明の実施の形態１にかかる液晶光学素子による補正収差と発生収差の関係について説明する図である。図８は、本発明の実施の形態１にかかる液晶光学素子による収差の補正について説明する図である。図９は、本発明の実施の形態１にかかる液晶光学素子による残存収差を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態１にかかる液晶光学素子による補正収差と発生収差の関係について説明する図である。図１１は、本発明の実施の形態１にかかる液晶光学素子による収差の補正について説明する図である。図１２は、本発明の実施の形態１にかかる液晶光学素子による残存収差を示す図である。図１３は、本発明の実施の形態２にかかる液晶光学素子の第１の電極を示す図である。図１４は、本発明の実施の形態２にかかる液晶光学素子の第２の電極を示す図である。図１５は、本発明の実施の形態２にかかる液晶光学素子の電極と印加電圧の関係を模式的に示す図である。図１６は、本発明の実施の形態２にかかる液晶光学素子による収差の補正について説明する図である。図１７は、本発明の実施の形態２にかかる液晶光学素子による収差の補正について説明する図である。図１８は、本発明の実施の形態２にかかる液晶光学素子による収差の補正について説明する図である。図１９は、本発明の実施の形態２にかかる液晶光学素子による収差の補正について説明する図である。図２０は、青色レーザー光を用いた場合に発生する収差と赤色レーザー光を用いた場合に発生する収差を示す図である。

符号の説明

４液晶セル
５電源手段（駆動回路）
２１，１２１第１の電極
２２第１の透明基板
２３，１２３第２の電極
２４第２の透明基板
２６液晶層
３１〜４３，７１，７３同心電極
３６単独同心電極
４４，７５第１の同心電極グループ
４５，７６第２の同心電極グループ

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる液晶光学素子の好適な実施の形態を詳細に説明する。ここでは、特に限定しないが、本発明にかかる液晶光学素子を、光の波面のゆらぎや歪み、あるいは収差などの補正を行う液晶波面制御素子に適用した例について説明する。なお、以下の説明では、記録容量が約５ギガバイトのＤＶＤを従来型ＤＶＤと表記し、この従来型ＤＶＤよりも高記録密度化したＤＶＤを高密度ＤＶＤと表記することによって、両者を区別する。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる液晶光学素子を適用した光ヘッド装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、光ヘッド装置は、波長が４００ｎｍ程度の青色レーザー光を出射する青色レーザー光源１、その青色レーザー光源１から出射されたレーザー光の戻り光を検出する青色用フォトダイオード２、波長が７８０ｎｍ程度の赤外レーザー光と波長が６６０ｎｍ程度の赤色レーザー光を出射するレーザー光源とそれぞれの戻り光を検出するフォトダイオードとを一体化したＤＶＤ／ＣＤ用モジュール３、球面収差補正などの波面制御を行う液晶光学素子の主要な部分を構成する液晶セル４、液晶光学素子の電源手段を構成する駆動回路５、および対物レンズ６を備えている。

青色レーザー光源１から出射された青色レーザー光７は、ビーム成形器８、偏光ビームスプリッタ９、可動コリメータ１０、ダイクロイックミラー１１、液晶セル４、広帯域波長板１２、対物レンズ６を通って、光ディスク１００の情報記録層に集光される。この場合の光ディスク１００は、高密度ＤＶＤであり、レーザー光が照射される側の表面から例えば０．１ｍｍの深さの所に情報記録層１０１を有する。情報記録層１０１で反射された青色レーザー光の戻り光１３は、対物レンズ６、広帯域波長板１２、液晶セル４、ダイクロイックミラー１１、可動コリメータ１０、偏光ビームスプリッタ９およびレンズ１４を通って青色用フォトダイオード２に集光される。

一方、ＤＶＤ／ＣＤ用モジュール３から出射された赤色レーザー光（または赤外レーザー光）１５は、レンズ１６、ダイクロイックミラー１１、液晶セル４、広帯域波長板１２、対物レンズ６を通って、光ディスク１００の情報記録層に集光される。この場合の光ディスク１００は、赤色レーザー光の場合には従来型ＤＶＤであり、赤外レーザー光の場合にはＣＤである。従来型ＤＶＤの情報記録層１０２およびＣＤの情報記録層１０３は、それぞれレーザー光が照射される側の表面から例えば０．６ｍｍおよび１．２ｍｍの深さの所に設けられている。

情報記録層１０２（または情報記録層１０３）で反射された赤色レーザー光（または赤外レーザー光）の戻り光１７は、対物レンズ６、広帯域波長板１２、液晶セル４、ダイクロイックミラー１１およびレンズ１６を通ってＤＶＤ／ＣＤ用モジュール３に集光される。ここで、本実施の形態の光ヘッド装置は、液晶セル４と駆動回路５を除く構成においてＣＤに赤外レーザー光を照射する場合に発生収差が最小になるように設計されている。従って、ＣＤに赤外レーザー光を照射する際には、球面収差の補正は不要であるが、高密度ＤＶＤに青色レーザー光を照射する場合と、従来型ＤＶＤに赤色レーザー光を照射する場合には、液晶セル４および駆動回路５による球面収差の補正を行う必要がある。

図２は、液晶セル４の断面構成を示す図である。図２に示すように、液晶セル４は、表面に第１の電極２１を有する第１の透明基板２２と、表面に第２の電極２３を有する第２の透明基板２４と、シール材２５により、液晶層２６を封止した構成となっている。第１の電極２１と液晶層２６の間、および第２の電極２３と液晶層２６の間には、それぞれ配向膜２７，２８が設けられている。第１の電極２１と第２の電極２３には、その間の液晶層２６に所望の電圧（交流電圧）が印加されるように、駆動回路５（図１参照）から電圧が供給される。第１の電極２１および第２の電極２３は、それぞれ後述するようなパターンに成形されているが、液晶セル４は、一般的な液晶表示パネルと同様の製造プロセスにより作製される。ただし、基板に複数の液晶セル４を同時に形成した後に、個々の液晶セル４に切り出される。

図３は、液晶のリタデーションと印加電圧との関係の一例を示す図である。本実施の形態では、図３に示すように、液晶層に印加される電圧（第１の電極と第２の電極の電圧差）に対してリタデーションが略線形に変化する電圧範囲を利用して、球面収差の補正が行われる。図３に示す特性は、液晶層の配向がホモジニアス配向であり、セルギャップが１０μｍであり、屈折率が１．５〜１．７の液晶セルについてのものである。特に限定しないが、図３に示す例の場合、液晶セルは、球面収差を補正するために、２．４Ｖｒｍｓを基準電圧として、１．８〜３．０Ｖｒｍｓの電圧範囲で駆動される。

図４は、第１の電極２１のパターンを示す図である。図４に示すように、第１の電極２１は、液晶セル４を透過する光束の光軸（図示せず）を中心として、第１の透明基板２２の中心から外周に向かって同心円状に配置された例えば１３個の低抵抗の同心電極３１〜４３により構成されている。そして、隣り合う同心電極３１〜４３の間には、例えば３μｍの隙間が設けられており、互いに絶縁されている。この隙間は、図４では省略されている。最も内側の同心電極（以後、第１の同心電極とする）３１は、円形状に成形されている。それ以外の同心電極３２〜４３は、円環状に成形されている。以後、内側から順に第２の同心電極３２、第３の同心電極３３、・・・、第１３の同心電極４３とする。

特に限定しないが、例えば、第１〜第５の同心電極３１〜３５は、第１の同心電極グループ４４を構成している。第１の同心電極グループ４４は、第２の補正手段を構成する。第１の同心電極３１と第２の同心電極３２、第２の同心電極３２と第３の同心電極３３、第３の同心電極３３と第４の同心電極３４、および第４の同心電極３４と第５の同心電極３５は、それぞれ同じ抵抗値（Ｒ１とする）の図示省略した抵抗（図６参照）で接続されている。第１の同心電極グループ４４において両端に位置する第１の同心電極３１および第５の同心電極３５には、それぞれ第１の引き出し電極４６および第２の引き出し電極４７が接続されている。

また、例えば、第７〜第１３の同心電極３７〜４３は、第２の同心電極グループ４５を構成している。第２の同心電極グループ４５と第１の同心電極グループ４４を合わせて、第１の補正手段が構成される。第７の同心電極３７と第８の同心電極３８、第８の同心電極３８と第９の同心電極３９、第９の同心電極３９と第１０の同心電極４０、第１０の同心電極４０と第１１の同心電極４１、第１１の同心電極４１と第１２の同心電極４２、および第１２の同心電極４２と第１３の同心電極４３は、それぞれ同じ抵抗値（Ｒ２とする）の図示省略した抵抗（図６参照）で接続されている。第２の同心電極グループ４５において両端に位置する第７の同心電極３７および第１３の同心電極４３には、それぞれ第３の引き出し電極４８および第４の引き出し電極４９が接続されている。

第６の同心電極３６は、第１の同心電極グループ４４と第２の同心電極グループ４５の間に設けられており、第１の同心電極グループ４４および第２の同心電極グループ４５のいずれにも属さない独立した電極（単独同心電極）である。従って、第６の同心電極３６は、その両隣の第５の同心電極３５および第７の同心電極３７から絶縁されている。第６の同心電極３６には、第５の引き出し電極５０が接続されている。第１の引き出し電極４６、第２の引き出し電極４７、第３の引き出し電極４８、第４の引き出し電極４９および第５の引き出し電極５０は、それぞれの接続先である同心電極以外の同心電極から絶縁された状態で、駆動回路５（図１参照）に接続されている。

図５は、第２の電極２３のパターンを示す図である。図５に示すように、実施の形態１では、第２の電極２３は、例えば円形状の一様な低抵抗の電極である。第２の電極２３は、第１の電極２１と同じ大きさであるか、またはそれよりも大きい。第２の電極２３には、第６の引き出し電極５１が接続されている。第６の引き出し電極５１には、駆動回路５からグランド電圧が供給される。ここで、第２の電極２３の全部または一部の領域に、コマ収差や球面収差や非点収差などを補正するための波面収差補正パターンが設けられていてもよい。

図６は、各同心電極３１〜４３および第２の電極２３と、それらの間に印加される電圧の関係を模式的に示す図である。図６に示すように、第２の電極２３には、グランド電圧が供給される。第１の同心電極３１には、グランド電圧に対してＶ１の電圧が供給される。第５の同心電極３５には、グランド電圧に対してＶ２の電圧が供給される。第６の同心電極３６には、グランド電圧に対してＶ３の電圧が供給される。第７の同心電極３７には、グランド電圧に対してＶ４の電圧が供給される。第１３の同心電極４３には、グランド電圧に対してＶ５の電圧が供給される。

Ｖ１〜Ｖ５の電圧値を制御することによって、液晶セルの液晶層に印加される電圧に面内分布が生じる。それによって、液晶セルの屈折率に面内分布が生じ、液晶セルを透過する光の位相が、液晶セルの面内の透過する部位に応じて変化する。つまり、液晶セルは波面制御素子として機能する。そして、Ｖ１〜Ｖ５の電圧値が変化すると、液晶層に印加されている電圧の面内分布が変化して、液晶セルの面内の屈折率分布が変化する。ここでは、第１〜第１３の同心電極３１〜４３が同心円状であるから、面内の屈折率が同心円状に変化することになる。なお、液晶の駆動は交流駆動であるので、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４およびＶ５の各電圧値は実効値である。

高密度ＤＶＤに青色レーザー光を照射するときのＶ１〜Ｖ５は、次の（１）式および（２）式に基づいて決まる。ただし、基準バイアスをＶ０とし、Ｖ１とＶ２の間の分割数（同心電極の数）をｎとする。
Ｖ１＝Ｖ５＝Ｖ０・・・（１）
Ｖ３−Ｖ０＝Ｖ４−Ｖ０＝｛ｎ／（ｎ−１）｝（Ｖ２−Ｖ０）・・・（２）

特に限定しないが、上記（１）式および（２）式に基づいて、第１の電極２１を図４および図６に示す構成（ｎ＝５）としたときのＶ１〜Ｖ５の値の一例を挙げると、Ｖ１＝Ｖ５＝２．４Ｖｒｍｓ、Ｖ３＝Ｖ４＝１．８Ｖｒｍｓ、Ｖ２＝１．９２Ｖｒｍｓである。基準バイアスの電圧値は、２．４Ｖｒｍｓである。このときの発生収差と補正収差を図７に示す。

ただし、図７では、発生収差と補正収差を２次元的に表しており、また縦軸の発生収差量および補正収差量、並びに横軸の半径方向の距離を規格化した値としている（図８〜図１２においても同じ）。図７には、対物レンズ６（図１参照）の中心から外周に向かう途中までの間で漸次減少してピークに達し、それよりも外周側では漸次増加するＷ字状の発生収差が示されている。図７に示すように、Ｗ字状の発生収差５６に対して、段階的に変化するＭ字状の補正収差５７を発生させることにより、収差を相殺し、残存収差を小さくする。また、特に図示しないが、対物レンズ６（図１参照）の中心から外周に向かう途中までの間で漸次増加してピークに達し、それよりも外周側では漸次減少するＭ字状の発生収差の場合には、段階的に変化するＷ字状の補正収差を発生させることにより、収差を相殺し、残存収差を小さくする。

図８は、発生収差と補正収差の一致度を見るため、図７の発生収差５６の一部とそれに対応する補正収差５７を重ね合わせた図である。ただし、図８では、図を見やすくするため、液晶セルの半径に相当する分だけ示している（図１１および図１６〜図１９においても同じ）。高密度ＤＶＤに青色レーザー光を照射する際には、対物レンズ６（図１参照）の有効径（瞳径）が大きいので、Ｖ４とＶ５に差を設けることによって、液晶セルの有効領域全体で収差の補正を行う。

換言すれば、第１３の同心電極４３が青色レーザー光に対する対物レンズ６（図１参照）の有効径（瞳径）と同程度か、またはそれよりも大きくなるように、第１の電極２１と第２の電極２３が形成されている。図９に、残存収差５８を示す。図９の残存収差５８を図７の発生収差５６と比べると、収差が十分に低減されていることが分かる。

一方、従来型ＤＶＤに赤色レーザー光を照射するときのＶ１〜Ｖ５は、次の（３）式および（４）式に基づいて決まる。
Ｖ１＝Ｖ４＝Ｖ５＝Ｖ０・・・（３）
Ｖ２−Ｖ０＝２（Ｖ３−Ｖ０）・・・（４）

特に限定しないが、上記（３）式および（４）式に基づいて、第１の電極２１が図４および図６に示す構成であり、基準バイアスの電圧値を２．４ＶｒｍｓとしたときのＶ１〜Ｖ５の値の一例を挙げると、Ｖ１＝Ｖ４＝Ｖ５＝２．４Ｖｒｍｓ、Ｖ２＝１．８Ｖｒｍｓ、Ｖ３＝２．１Ｖｒｍｓである。このときの発生収差と補正収差を図１０に示す。図１０に示すように、Ｗ字状の発生収差５９に対して、段階的に変化するＭ字状の補正収差６０を発生させることにより、収差を相殺し、残存収差を小さくする。また、特に図示しないが、Ｍ字状の発生収差に対しては、段階的に変化するＷ字状の補正収差を発生させることにより、収差を相殺し、残存収差を小さくする。

図１１は、発生収差と補正収差の一致度を見るため、図１０の発生収差５９の一部とそれに対応する補正収差６０を重ね合わせた図である。従来型ＤＶＤに赤色レーザー光を照射する際には、対物レンズ６（図１参照）の有効径（瞳径）が小さいので、Ｖ４とＶ５を同じにすることによって、液晶セルの有効領域中、外周部分での収差補正を無効にし、収差の補正対象領域を狭くしている。

また、発生収差５９のピーク位置が青色レーザー光の場合に比べて液晶セルの中心寄りになるので、Ｖ３をＶ２とＶ４の間の電圧値にすることによって、補正収差６０のピーク位置を青色レーザー光の場合よりも液晶セルの中心寄りにしている。従って、第６の同心電極（単独同心電極）３６が赤色レーザー光に対する対物レンズ６（図１参照）の有効径（瞳径）よりも小さく、かつ第７の同心電極３７の少なくとも一部が赤色レーザー光に対する対物レンズ６（図１参照）の有効径（瞳径）よりも大きくなるように、第１の電極２１と第２の電極２３が形成されている。図１２に、残存収差６１を示す。図１２の残存収差６１を図１０の発生収差５９と比べると、収差が十分に低減されていることが分かる。

なお、各同心電極３１〜４３の幅、第１〜第５の同心電極３１〜３５を接続する抵抗の抵抗値Ｒ１、第７〜第１３の同心電極３７〜４３を接続する抵抗の抵抗値Ｒ２、およびＶ１〜Ｖ５の各電圧値は、青色レーザー光の場合の発生収差５６と赤色レーザー光の場合の発生収差５９の一方または両方の逆位相にできるだけ近いパターンの補正収差５７，６０が得られるように、適宜選択される。その際、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２は同じ値でもよいし、異なる値でもよい。また、Ｖ１〜Ｖ５の各電圧値がすべて異なっていてもよい。また、第１の同心電極グループ４４に属する同心電極３１〜３５を接続する抵抗の値がすべて同じになっていなくてもよいし、第２の同心電極グループ４５に属する同心電極３７〜４３を接続する抵抗の値がすべて同じになっていなくてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２は、第１の電極と第２の電極の両方に同心電極を設けたものである。実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。図１３および図１４は、それぞれ実施の形態２における第１の電極１２１および第２の電極１２３のパターンを示す図である。また、図１５は、第１および第２の電極１２１，１２３と、それらの間に印加される電圧の関係を模式的に示す図である。

図１３に示すように、第１の電極１２１には、第６の同心電極（単独同心電極）３６と、実施の形態１と同様に抵抗により接続された第７〜第１３の同心電極３７〜４３が設けられている。第６の同心電極３６の内側、すなわち実施の形態１において第１〜第５の同心電極３１〜３５が設けられていた領域は、一様な円形状の第１４の同心電極７１となっている。

第１４の同心電極７１と第６の同心電極３６の間には、例えば３μｍの隙間が設けられている。第１４の同心電極７１には、第７の引き出し電極７２が接続されている。図１５に示すように、第１４の同心電極７１には、第７の引き出し電極７２を介して駆動回路５からグランド電圧が供給される。第６の同心電極３６、第７の同心電極３７および第１３の同心電極４３には、それぞれ第５の引き出し電極５０、第３の引き出し電極４８および第４の引き出し電極４９を介して、グランド電圧に対してＶ３、Ｖ４およびＶ５の電圧が供給される。

図１４に示すように、第２の電極１２３には、第１〜第５の同心電極３１〜３５が設けられている。第５の同心電極３５の外側、すなわち実施の形態１において第６〜第１３の同心電極３６〜４３が設けられていた領域は、一様な円環状の第１５の同心電極７３となっている。第１５の同心電極７３と第５の同心電極３５の間には、例えば３μｍの隙間が設けられている。第１５の同心電極７３には、第８の引き出し電極７４が接続されている。

図１５に示すように、第１５の同心電極７３には、第８の引き出し電極７４を介して駆動回路５からグランド電圧に対してＶ２の電圧が供給される。第１の同心電極３１および第５の同心電極３５には、それぞれ第１の引き出し電極４６および第２の引き出し電極４７を介して、グランド電圧に対してＶ１およびＶ２の電圧が供給される。実施の形態２では、第１〜第５の同心電極３１〜３５が第１の同心電極グループ７５に対応し、第７〜第１３の同心電極３７〜４３が第２の同心電極グループ７６に対応する。

また、第１４の同心電極７１は、第１の同心電極グループ７５に対向する電極となり、第１５の同心電極７３は、第２の同心電極グループ７６に対向する電極となる。ここで、第１４の同心電極７１の全部または一部の領域に、コマ収差や球面収差や非点収差などを補正するための波面収差補正パターンが設けられていてもよい。第１５の同心電極７３についても同様である。

実施の形態２では、第１の補正手段は、第１の同心電極グループ７５、第１４の同心電極７１、第２の同心電極グループ７６および第１５の同心電極７３により構成される。第２の補正手段は、第１の同心電極グループ７５および第１４の同心電極７１により構成される。その他の構成は、実施の形態１と同じであるので、重複する説明を省略する。その他の構成は、実施の形態１と同じであるので、重複する説明を省略する。

実施の形態１と同様に、高密度ＤＶＤに青色レーザー光を照射するときのＶ１〜Ｖ５は、前記（１）式と（２）式に基づいて決まり、また、従来型ＤＶＤに赤色レーザー光を照射するときのＶ１〜Ｖ５は、前記（３）式と（４）式に基づいて決まる。従って、特に限定しないが、具体的にＶ１〜Ｖ５の値の一例を挙げると、実施の形態１と同じになる。

図１６および図１７は、それぞれ高密度ＤＶＤに青色レーザー光を照射するときの補正収差に対する第１の電極１２１の寄与分および第２の電極１２３の寄与分を示す図である。実施の形態２では、第１の電極１２１を構成する各同心電極７１，３６，３７〜４３と、第２の電極１２３を構成する各同心電極３１〜３５，７３とが対向している各部において、液晶セルに印加される電圧は、実施の形態１と同じになる。従って、図１６に示す第１の電極１２１による補正収差への寄与分８１と、図１７に示す第２の電極１２３による補正収差への寄与分８２を合成した補正収差は、図８に示す補正収差５７と同じになる。

図１８および図１９は、それぞれ従来型ＤＶＤに赤色レーザー光を照射するときの補正収差に対する第１の電極１２１の寄与分および第２の電極１２３の寄与分を示す図である。図１８に示す第１の電極１２１による補正収差への寄与分８３と、図１９に示す第２の電極１２３による補正収差への寄与分８４を合成した補正収差は、図１１に示す補正収差６０と同じになる。

以上説明したように、実施の形態によれば、青色レーザー光、赤色レーザー光および赤外レーザー光などの各種レーザー光を用いる場合の対物レンズの有効径の相違と、それぞれの場合に発生する球面収差のピーク位置の相違を解消することができるという効果を奏する。

なお、本実施の形態のように同一の同心電極グループに属する複数の低抵抗の同心電極を抵抗で接続する構成に代えて、抵抗勾配を有する高抵抗の透明電極に複数の同心円状の電極を形成し、それらの電極に異なる電圧を印加したときに生じる電圧降下によって液晶層に印加される電圧に面内分布を生じさせ、それによって液晶セルの屈折率の面内分布を変化させて、補正収差を発生させる構成が考えられる。

しかし、この構成では、高密度ＤＶＤに青色レーザー光を照射するときと従来型ＤＶＤに赤色レーザー光を照射するときとで、発生収差のピーク位置のずれと対物レンズの有効径の相違の両方を満足できる程度に補正することはできない。本実施の形態のように、単独同心電極（第６の同心電極３６）を設け、この単独同心電極と各同心電極グループを個別に駆動することによって、発生収差のピーク位置のずれと対物レンズの有効径の相違の両方を解消することができる。

以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。例えば、実施の形態１において、第１の電極２１を構成する同心電極グループの数を３以上にしてもよい。同様に、実施の形態２において、第１の電極１２１および第２の電極１２３を構成する同心電極グループの数をそれぞれ２以上にしてもよい。また、実施の形態２において、第１４の同心電極７１の領域が、複数の同心電極を抵抗で接続した同心電極グループとなっていてもよいし、独立した複数の同心電極で構成されていてもよい。第１５の同心電極７３の領域についても同様である。

さらに、両実施の形態において、各同心電極グループに属する同心電極の数を増減させてもよいし、単独同心電極の数を２以上にしてもよい。また、実施の形態２において、単独同心電極を第２の電極１２３にのみ設けてもよいし、第１の電極１２１と第２の電極１２３の両方に設けてもよい。なお、実施の形態中に記載した数値は一例であり、本発明はそれらの値に限定されるものではない。

以上のように、本発明にかかる液晶光学素子は、収差の補正が必要な装置に有用であり、特に、光ディスクに情報を記録したり、光ディスクに記録されている情報を読み取るための装置に内蔵される光ヘッド装置に適している。

Claims

第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、
前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、該複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられており、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士が抵抗で接続されているとともに、各同心電極グループに属する同心電極のうちの両端の同心電極が引き出し電極を介して前記電源手段に接続されていることを特徴とする液晶光学素子。
前記第１の透明基板に、いずれの同心電極グループにも属さずに独立し、前記同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられており、該単独同心電極は引き出し電極を介して前記電源手段に接続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。
前記単独同心電極は、前記液晶セルの中心寄りの第１の同心電極グループと、前記液晶セルの外周寄りの第２の同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液晶光学素子。
前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項３に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項３に記載の液晶光学素子。
前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項３に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項３に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記一つの同心電極グループに接続された一方の引き出し電極に供給する電圧と同じ電圧を供給することを特徴とする請求項３に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第１の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする請求項３に記載の液晶光学素子。
第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、
前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置され、かつその一部がグループ化されて同心電極グループを構成する複数の同心電極で構成されており、前記第２の電極は、前記第２の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置され、かつその一部がグループ化されて同心電極グループを構成する複数の同心電極で構成されており、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士が抵抗で接続されているとともに、各同心電極グループに属する同心電極のうちの両端の同心電極が引き出し電極を介して前記電源手段に接続されていることを特徴とする液晶光学素子。
前記第１の透明基板に、同第１の透明基板のいずれの同心電極グループにも属さずに独立し、同第１の透明基板の同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられており、該単独同心電極は引き出し電極を介して前記電源手段に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶光学素子。
前記第２の透明基板において前記液晶セルの中心寄りに配置された同心電極グループを第１の同心電極グループとするとともに、前記第１の透明基板において液晶セルの外周寄りに配置された同心電極グループを第２の同心電極グループとするとき、前記単独同心電極は、前記第１の同心電極グループが対向する前記第１の透明基板上の同心電極と前記第２の同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶光学素子。
前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第１の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項１２に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第２の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項１２に記載の液晶光学素子。
前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第１の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項１２に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第２の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項１２に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第２の同心電極グループに接続された一方の引き出し電極に供給する電圧と同じ電圧を供給することを特徴とする請求項１２に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第１の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極に近い側に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする請求項１２に記載の液晶光学素子。
第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、
前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、かつ前記第１の電極を構成する複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられており、前記第２の電極は、前記第２の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、かつ前記第２の電極を構成する複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられており、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士が抵抗で接続されているとともに、各同心電極グループに属する同心電極のうちの両端の同心電極が引き出し電極を介して前記電源手段に接続されていることを特徴とする液晶光学素子。
前記第１の透明基板に、同第１の透明基板のいずれの同心電極グループにも属さずに独立し、同第１の透明基板の同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられており、該単独同心電極は引き出し電極を介して前記電源手段に接続されていることを特徴とする請求項１９に記載の液晶光学素子。
前記第１の透明基板に設けられた複数の同心電極グループのうち、前記液晶セルの中心寄りの同心電極グループを第１の同心電極グループとし、前記液晶セルの外周寄りの同心電極グループを第２の同心電極グループとするとともに、前記第２の透明基板に設けられた複数の同心電極グループのうち、前記液晶セルの中心寄りの同心電極グループを第３の同心電極グループとし、前記液晶セルの外周寄りの同心電極グループを第４の同心電極グループとするとき、前記単独同心電極は、前記第１の同心電極グループと前記第２の同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする請求項２０に記載の液晶光学素子。
前記第３の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第１の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項２１に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第４の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項２１に記載の液晶光学素子。
前記第３の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第１の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項２１に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第４の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項２１に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第１の透明基板に設けられた複数の同心電極グループのうちの一つの同心電極グループに接続された一方の引き出し電極に供給する電圧と同じ電圧を供給することを特徴とする請求項２１に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第３の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極に近い側に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする請求項２１に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に接続された引き出し電極に、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に接続された引き出し電極に供給する電圧と同じ電圧を供給することを特徴とする請求項３、１２または２１のいずれか一つに記載の液晶光学素子。
第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、
前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、該複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられ、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士が抵抗で接続されており、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正する第１の補正手段は、前記２以上の同心電極グループのすべてを用いて構成され、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正する第２の補正手段は、前記２以上の同心電極グループのうちの前記第１の透明基板の中心から外周に向かう途中までの間の同心電極グループを用いて構成されることを特徴とする液晶光学素子。
前記第１の透明基板に、いずれの同心電極グループにも属さずに独立し、前記同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられていることを特徴とする請求項３０に記載の液晶光学素子。
前記単独同心電極は、前記一つの同心電極グループと別の同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする請求項３１に記載の液晶光学素子。
前記第１の補正手段は、前記液晶セルの中心寄りの第１の同心電極グループと前記液晶セルの外周寄りの第２の同心電極グループにより構成され、前記第２の補正手段は、前記第１の同心電極グループにより構成されることを特徴とする請求項３０に記載の液晶光学素子。
前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項３３に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項３３に記載の液晶光学素子。
前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項３３に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第２の電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項３３に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に、前記第１の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする請求項３３に記載の液晶光学素子。
第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、
前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置され、かつその一部がグループ化されて同心電極グループを構成する複数の同心電極で構成されており、前記第２の電極は、前記第２の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置され、かつその一部がグループ化されて同心電極グループを構成する複数の同心電極で構成されており、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士は抵抗で接続されており、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正する第１の補正手段は、すべての同心電極グループを用いて構成され、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正する第２の補正手段は、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間の同心電極グループを用いて構成されることを特徴とする液晶光学素子。
前記第１の透明基板に、同第１の透明基板の同心電極グループに属さずに独立し、同第１の透明基板の同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられていることを特徴とする請求項４０に記載の液晶光学素子。
前記第２の透明基板において前記液晶セルの中心寄りに配置された同心電極グループを第１の同心電極グループとするとともに、前記第１の透明基板において液晶セルの外周寄りに配置された同心電極グループを第２の同心電極グループとするとき、前記単独同心電極は、前記第１の同心電極グループが対向する前記第１の透明基板上の同心電極と前記第２の同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする請求項４１に記載の液晶光学素子。
前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第１の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項４２に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第２の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項４２に記載の液晶光学素子。
前記第１の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第１の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項４２に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極とそれらが対向する前記第２の透明基板上の同心電極との間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項４２に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に、前記第１の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極に近い側に位置する同心電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする請求項４２に記載の液晶光学素子。
第１の電極を有する第１の透明基板、第２の電極を有する第２の透明基板、および前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の間に封止された液晶層を有する液晶セルと、前記第１の電極および前記第２の電極に電圧を供給する電源手段と、を備え、前記電源手段により前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加される電圧に応じて前記液晶セルの面内の屈折率分布が変化する液晶光学素子であって、
前記第１の電極は、前記第１の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、かつ前記第１の電極を構成する複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられており、前記第２の電極は、前記第２の透明基板の中心から外周に向かって同心円状に配置された複数の同心電極で構成され、かつ前記第２の電極を構成する複数の同心電極が２以上の同心電極グループに分けられており、各同心電極グループに属する同心電極のうちの隣り合う同心電極同士が抵抗で接続されており、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正する第１の補正手段は、すべての同心電極グループを用いて構成され、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正する第２の補正手段は、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間の同心電極グループを用いて構成されることを特徴とする液晶光学素子。
前記第１の透明基板に、同第１の透明基板のいずれの同心電極グループにも属さずに独立し、同第１の透明基板の同心電極と中心を同じにする同心円状の単独同心電極がさらに設けられていることを特徴とする請求項４８に記載の液晶光学素子。
前記単独同心電極は、前記第１の透明基板に配置された前記二つの同心電極グループの間に設けられていることを特徴とする請求項４９に記載の液晶光学素子。
前記第１の透明基板に設けられた複数の同心電極グループのうち、前記液晶セルの中心寄りの同心電極グループを第１の同心電極グループとし、前記液晶セルの外周寄りの同心電極グループを第２の同心電極グループとするとともに、前記第２の透明基板に設けられた複数の同心電極グループのうち、前記液晶セルの中心寄りの同心電極グループを第３の同心電極グループとし、前記液晶セルの外周寄りの同心電極グループを第４の同心電極グループとするとき、前記第１の補正手段は、前記第１の同心電極グループと前記第２の同心電極グループと前記第３の同心電極グループと前記第４の同心電極グループにより構成され、前記第２の補正手段は、前記第１の同心電極グループと前記第３の同心電極グループにより構成されることを特徴とする請求項４８に記載の液晶光学素子。
前記第３の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第１の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項５１に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第４の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項５１に記載の液晶光学素子。
前記第３の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第１の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心から外周に向かう途中までの間で減少する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項５１に記載の液晶光学素子。
前記第２の同心電極グループに属する各同心電極は、該各同心電極と前記第４の同心電極グループとの間に、前記液晶セルの中心と外周との中間から外周までの間で増加する収差に対しておおよそ逆位相の収差を発生させるような電圧分布を生じさせる幅を有することを特徴とする請求項５１に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、対物レンズの有効径が小さいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に、前記第３の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極に近い側に位置する同心電極に供給する電圧と、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に供給する電圧との間の電圧を供給することを特徴とする請求項５１に記載の液晶光学素子。
前記電源手段は、対物レンズの有効径が大きいディスクの球面収差を補正するときに、前記単独同心電極に、前記第２の同心電極グループに属する同心電極のうちの前記単独同心電極の隣に位置する同心電極に供給する電圧と同じ電圧を供給することを特徴とする請求項３３に記載の液晶光学素子。
前記一つの同心電極グループに属する同心電極同士を接続する抵抗の抵抗値は同じであることを特徴とする請求項１〜２７、３０〜３８、４０〜５７のいずれか一つに記載の液晶光学素子。
前記各同心電極グループに属する同心電極同士を接続する抵抗の抵抗値は同じであることを特徴とする請求項５８に記載の液晶光学素子。
前記一つの同心電極グループに属する同心電極同士を接続する抵抗の抵抗値は同じであることを特徴とする請求項２８に記載の液晶光学素子。
前記各同心電極グループに属する同心電極同士を接続する抵抗の抵抗値は同じであることを特徴とする請求項６０に記載の液晶光学素子。