JP4796343B2 - 液晶光学素子及びそれを用いたカメラ、光学的ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディジタルカメラの可変焦点レンズや、光ディスクなどの情報記録媒体に対して情報記録や情報再生を行う際の収差補正を行う収差補正光学素子等に用いる液晶光学素子、及び該液晶光学素子をレンズとして用いたカメラ、及び該液晶光学素子を用いた光学的ピックアップ装置に関する。

従来、ディジタルカメラの可変焦点レンズ、光ディスクなどの情報記録媒体に対して情報記録や情報再生を行う際に収差補正を行う収差補正光学素子等に用いる液晶光学素子としては図１６に示すようなものが知られている。

図１６（ａ），（ｂ）は、液晶光学素子の主要な電極を示す図であり、図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は断面図である。液晶層１１は上ガラス１２と下ガラス１０とによって狭持され、上ガラス１２には全面電極１３２が、下ガラス１０には同心円状の複数の透明電極１２０，１２２，１２４が設けられている。この液晶光学素子は、同心円状の透明電極群への印加電圧を変えて液晶層１１の当該部分の光屈折率を異ならせることにより、液晶光学素子を可変焦点レンズや収差補正光学素子として用いられている。

特開２００１−１７６１０８

しかしながら、上記の液晶光学素子では、一層の透明電極で図１６（ａ）に示した同心円状のセグメント電極１２０，１２２，１２４を構成していたため、各同心円状のセグメント電極間に隙間１２６，１２８を設ける必要があり、さらに、駆動部との接続用配線群１３０をガラス端部まで引き出す必要もある。そのため、隙間１２６，１２８及び接続用配線群１３０部に対応する部分では、カメラ用レンズとして用いた場合には画像のゆがみが生じ、収差補正光学素子として用いた場合には収差補正の失敗による情報の記録または再生エラーが生じてしまう。このような問題は、ディジタルカメラの画素数の上昇、情報記録媒体の高密度化によってより深刻化している。

そこで、収差補正用の液晶光学素子において、同心円状のセグメント電極側の透明電極を２層設け、該２層のうちの１層で同心円状のセグメント電極を形成し、他の１層に該同心円状のセグメント電極間の隙間を補完する電極を設けて平面的に隣り合う該同心円状のセグメント電極の一方と同じ駆動電圧を与えることで、図１６で示した各同心円状のセグメント電極間の隙間１２６，１２８での収差補正の精度を向上させようというものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかし、この提案によっても、図１６で示した接続用配線群１３０部では収差補正が不能、画像のゆがみが生じるという問題は残ってしまい、高密度情報記録媒体用の収差補正光学素子、ディジタルカメラのレンズとしては十分な特性を示すに至らなかった。

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、可変焦点型液晶レンズとして用いた場合に画像のゆがみを解消し、収差補正用として用いた場合に収差補正精度を向上させることができる液晶光学素子及びそれを用いたカメラ、光学的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、対向配置された第１及び第２透明基板と、第１透明基板上に設けられ同心円状に配列した複数のセグメント電極と、第１及び第２透明基板間に挟持された液晶層と、を有する液晶光学素子において、セグメント電極と第１透明基板との間に形成され、セグメント電極の各々に電気的に接続された複数の配線電極と、セグメント電極と、その各々に対応する配線電極とに接続されたコンタクト電極と、を有し、第１透明基板上に、第１の透明電極層と、該第１の透明電極層の上部に第２の透明電極層と、該第２の透明電極層の上部に第３の透明電極層と、を設け、隣り合う同心円状のセグメント電極の一方を第２の透明電極層に、他方を第３の透明電極層に設け、さらに、第１の透明電極層に配線電極を設け、対応する同心円状のセグメント電極と、コンタクト電極によって電気的接続を取
るようにし、隣り合うセグメント電極は、前記第１透明基板からの高さ位置が異なっており、該隣り合うセグメント電極のうち、液晶層側に位置するセグメント電極に接続されたコンタクト電極は、第１及び第２透明基板の対向方向に切断した場合の断面で見たとき、接続先のセグメント電極の縁部よりも内側で該セグメント電極に接続されていることを特徴とするものである。

また、各同心円状のセグメント電極間には絶縁層が設けられ、該絶縁層の対向方向の厚さは同心円状のセグメント電極の対向方向の厚さよりも２倍以上大きいことが好ましい。

隣り合う同心円状のセグメント電極のうち少なくとも一方の同心円状のセグメント電極上には絶縁物が設けられていてもよい。

隣り合う同心円状のセグメント電極を蒸着による製膜方法よって一度に形成してあるのが好ましい。

この場合、蒸着による製膜方法は、スパッタリング蒸着、真空蒸着であってもよい。

同心円状のセグメント電極の第１基板からの高さ位置は、中心の電極から周辺の電極になるにしたがって高くもしくは低くなっていてもよい。

コンタクト電極は、対向方向から見たとき、平面的にはランダムに配置されていることが好ましい。

また、ポリッシュ法を用い、コンタクト電極におけるセグメント電極との接続面を平坦にしてあることが好ましい。

絶縁層はプラスチックフィルムで形成してもよい。

第１及び第２透明基板の少なくとも一方を概略円形とすることが好ましい。

また、第１透明基板は位置合わせマークを有し、該位置合わせマークを複数の透明電極層及び複数の絶縁層のうち少なくとも２つ以上を用いて同一位置に同一形状で形成してあることが好ましい。

さらに、液晶層側に位置するセグメント電極をマスクとして、その隣のセグメント電極上の絶縁膜を除去してあることが好ましい。

またさらに、第２の透明電極層部に設けられたセグメント電極上の絶縁層に形成された
コンタクトホールの開口面積は、第１の透明電極層部に設けられた配線電極上の絶縁層に形成されたコンタクトホールの開口面積よりも１．４倍以上大きいことが好ましい。

本発明のカメラは、上記液晶光学素子をレンズとして用いたことを特徴とするものである。

本発明の光学的ピックアップ装置は、上記液晶光学素子を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、隣り合うセグメント電極のうち、液晶層側に位置するセグメント電極に接続されたコンタクト電極を、接続先のセグメント電極の縁部よりも内側で該セグメント電極に接続させることにより、コンタクト電極とセグメント電極との絶縁を容易にすることができる。

また、セグメント電極の各々に電気的に接続された複数の配線電極をセグメント電極と第１透明基板との間に形成し、セグメント電極とその各々に対応する配線電極とをコンタクト電極によって接続する構成にしたことにより、同心円状のセグメント電極間の隙間や配線部に起因する画像のゆがみや収差補正エラーを除去することができ、ズーム式多画素ディジタルカメラにおける液晶レンズ、青色レーザーを用いた場合の高密度記憶媒体の光ピックアップ装置を始めて実用レベルの品質とすることができる。

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。

（第１実施形態）
図１〜５は、本発明の第１実施形態に係る液晶光学素子を示す図である。

図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶光学素子の概要を示す図であり、図１（ａ）が液晶光学素子を構成する大きい方の透明基板１０上の電極の平面図、図１（ｂ）が小さい方の透明基板１２上の電極の平面図、図１（ｃ）が断面図を示している。

図１（ａ）において、液晶光学素子を構成する大きい方の透明基板１０上には図示したように輪状の同心円状のセグメント電極１４，１６，１８，２０，２２と該同心円状のセグメント電極群に駆動信号を与える配線電極２４，２６，２８，３０，３２が形成されている。各同心円状のセグメント電極と各配線電極とは後述するコンタクト部により各々が接続されている。該同心円状のセグメント電極１４，１６，１８，２０，２２は平面的には隙間なく配置されている。また小さい方の透明基板１２上の電極に駆動信号を与えるための共通端子電極１３も形成されている。

図１（ｂ）において、液晶光学素子を構成する小さい方の透明基板１２上には図示したように全面に透明電極が形成されており、図示は省略するが、図１（ａ）に示した共通電極端子１３から後述するシール部を介して駆動信号を与えられている。

図１（ｃ）は本発明による液晶光学素子の断面図で、小さい方の上側透明基板１２上には全面透明電極３４が形成され、大きい方の下側透明基板１０上には、第１の透明電極層４２と、該第１の透明電極層４２の上部に第２の透明電極層４０と、該第２の透明電極層４０の上部に第３の透明電極層３８とが形成されている。第１の透明電極層４２と第２の
透明電極層４０との間には第１の絶縁層４４が設けられ、第２の透明電極層４０と第３の透明電極層３８との間には第２の絶縁層４６が設けられている。

透明電極層が設けられた上側透明基板１２と下側透明基板１０とはシール部３６によって接着され、形成された空間に液晶層１１が狭持されている。

第３の透明電極層３８には例えば同心円状のセグメント電極群１４，１６，１８，２０，２２のうち奇数番目の電極群、第２の透明電極層４０には例えば同心円状のセグメント電極群１４，１６，１８，２０，２２のうち偶数番目の電極群、第３の透明電極層３８には配線電極群２４，２６，２８，３０，３２を配置すれば、平面的には各同心円状のセグメント電極間の隙間を除去するように各同心円状のセグメント電極を配置することができ、かつ配線電極群の影響も除去できる。

すなわち、本実施形態に係る液晶光学素子によれば、平面的には３６０度ドーナツ状電極で液晶光学素子全面が埋め尽くされたようにすることができ、そのため液晶層１１全体が同心円状のセグメント電極１４，１６，１８，２０，２２から与えられる印加電圧によって制御されることになる。したがって、カメラ用レンズとして用いた場合は画像のゆがみ（非対称性）が除去でき、収差補正光学素子として用いた場合は収差補正の失敗による情報の記録もしくは再生エラーの可能性を除去できる。
なお、同心円状のセグメント電極の数は所望のレンズ要求された特性、収差補正素子の要求された特性に合わせて設定すればよい。

図２は下側透明基板１０上の電極を各透明電極層３８，４０，４２毎に示した例で、
図２（ａ）が第３の透明電極層３８に形成された電極、図２（ｂ）が第２の透明電極層４０に形成された電極、図２（ｃ）が第１の透明電極層４２に形成された電極を示している。

図２（ａ）は第３の透明電極層３８の電極図で、同心円状のセグメント電極群１４，１６，１８，２０，２２のうち奇数番目の電極群１４，１８，２２の電極パターンが形成されている。

図２（ｂ）は第２の透明電極層４０の電極図で、同心円状のセグメント電極群１４，１６，１８，２０，２２のうち偶数番目の電極群１６，２０の電極パターンが形成されている。すなわち隣り合う前記同心円状のセグメント電極の一方は第２の透明電極層部４０に、他方は第３の透明電極層部３８に設けられている。

図２（ｃ）は第１の透明電極層４２の電極図で、配線電極群２４，２６，２８，３０，３２の電極パターンが形成されている。図から明らかなように配線電極２４，２６，２８，３０，３２は同心円状のセグメント電極１４，１６，１８，２０，２２にそれぞれ対応して設けられている。また図１（ｂ）に示した小さい方の透明基板の全面透明電極と接続を取るための共通端子電極１３が設けられている。

このように層別に、同心円状のセグメント電極群のうち奇数番目の電極群、同心円状のセグメント電極群のうち偶数番目の電極群、配線電極群を形成したため、各電極が電気的に短絡することなく、透明基板１０，１２の対向する方向で見たとき、３６０度ドーナツ状電極で液晶光学素子全面が埋め尽くされたようにすることができる。

図３は本発明による液晶光学素子の断面図を説明する図である。

図３は図１（ｃ）を詳細に描いた図で、説明のため同心円状のセグメント電極１４に対
応する配線電極２４、同心円状のセグメント電極２０に対応する配線電極３０を図示している。

図３において、配線電極２４，３０は図１（ｃ）の第１の透明電極層４２に属し、同心円状のセグメント電極１６，２０は第２の透明電極層４０に属し、同心円状のセグメント電極１４，１８，２２は第３の透明電極層３８に属している。４４が第１の絶縁層で第１の透明電極層４２と第２の透明電極層４０とを絶縁しており、４６が第２の絶縁層で第２の透明電極層４０と第３の透明電極層３８とを絶縁している。コンタクト部４９では第１の絶縁膜４４に開口部が設けられており、該開口部で同心円状のセグメント電極２０と配線電極３０とがコンタクト電極４１によって電気的に接続されている。コンタクト部５１では第１の絶縁膜４４と第２の絶縁層４６とに開口部が設けられており、該開口部で同心円状のセグメント電極１４と配線電極２４とがコンタクト電極４３によって電気的に接続されている。

図３の断面図で示すように隣り合う２つの同心円状のセグメント電極間には平面的な隙間がないよう両電極を配置してあり、隣り合う２つの同心円状のセグメント電極を異なる透明電極層に配置したため電気的に短絡することなしに同心円状のセグメント電極間の隙間を除去できている。

また配線電極２４，３０と液晶層１１の間には同心円状のセグメント電極が存在するため、配線電極の電界が液晶層１１に影響することもなくなっている。

ここで本明細書の断面図の作図法及びコンタクト部の構造について説明する。

図４（ａ）は下層に設けられた透明電極もしくは絶縁層の影響で上層の透明電極もしくは絶縁層が盛り上がる状況を比較的正確に描いた断面図で、一方図４（ｂ）は図面を簡単化するため、下層に設けられた透明電極もしくは絶縁層の影響を無視して描いた断面図である。

図４（ａ）の作図法によればコンタクト部４８，５０，５２の断面図は図示のように複雑になるが、図４（ｂ）の作図法によれば図示のように単純化される。本明細書においては必要な場合を除き図４（ｂ）のような単純化した作図法を採用する。

図４（ｃ）はコンタクト部４８，５０，５２の形成法の他の方法を示した図である。図４（ａ）、（ｂ）においては第３の透明電極層３８と第１の透明電極層４２のコンタクトをとる際に、第３の透明電極層３８の形成時に第３の透明電極層３８を形成する透明導電体で直接第１の透明電極層４２と接続させているが、図４（ｃ）においてはコンタクト開口部に第２の透明電極層４０の透明導電体５４，５６を詰めその後第３の透明電極層３８と第１の透明電極層４２とを接続するようにしている。すなわち第１の透明電極層４２と第３の透明電極層３８とを電気的に接続するコンタクト電極を第２の透明電極層４０と第３の透明電極層３８との双方によって構成している。図４（ｃ）の方法によればコンタクト部の凹みを小さくすることができ、その結果断線の危険性、凹みによる液晶層への影響を小さくすることが可能となる。

図５は本発明による液晶光学素子の断面図を拡大して描いたものである。

図５において、６０と６８とは隣り合う２つの同心円状のセグメント電極であり、同心円状のセグメント電極６０は配線電極５８とコンタクト部６１でコンタクト電極４５によって電気的接続を取られており、同心円状のセグメント電極６８は配線電極６６とコンタクト部６９でコンタクト電極４７によって電気的接続を取られている。

また、隣り合うセグメント電極６０，６８同士は、透明基板１０からの高さ位置が異なっており、透明基板１０，１２が対向する方向に切断した場合の断面で見たとき、液晶層１１側に位置するセグメント電極６８に接続されたコンタクト電極４７は、接続先のセグメント電極６８の縁部よりも内側（図示のＬ２内方に引き込んだ位置）で該セグメント電極６８に接続されている。かつ断面においては隣り合う２つの同心円状のセグメント電極６０，６８はそれぞれ異なる平面に設けられており、配線電極５８，６６は同心円状のセグメント電極６０，６８とは異なる平面に設けられている。このように構成したため、同心円状に配列された２つのセグメント電極６０，６８は、透明基板１０，１２の対向する方向で見たとき、隙間なく配置されていながら、電気的な短絡状態が避けられるようになっている。

このように、隣り合うコンタクト電極がセグメント電極の縁部よりも内側で該セグメント電極に接続されているので、コンタクト電極とセグメント電極との絶縁を容易にすることができる。

また、同心円状のセグメント電極を異なる平面に設けたため、各電極が電気的に短絡することなく、透明基板１０，１２の対向する方向で見たとき、３６０度ドーナツ状電極で液晶光学素子全面が埋め尽くされたようにすることができる。

さらに配線電極をさらに他の平面に設けたため、配線電極が同心円状のセグメント電極の平面形状を乱すことも防げた。したがって、カメラ用レンズとして用いた場合は画像のゆがみ（非対称性）が除去でき、収差補正光学素子として用いた場合は収差補正の失敗による情報の記録もしくは再生エラーの可能性を除去できる。

以上により、本実施形態に係る液晶表示素子によれば、画像のゆがみのないカメラ用レンズが液晶光学素子で実現できる。液晶光学素子によるレンズは液晶への印加電圧で焦点距離を変えることができるため、従来の機械的手段によるズーム機構に比べ、高速化、小型化、軽量化、低価格化の面で大きな効果がある。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る液晶光学素子を示す断面図である。
図６（ａ）において、第１の透明電極層に配置された配線電極２４の上部には、第１の絶縁層４４が設けられ、第２の透明電極層に配置された同心円状のセグメント電極１６の上部及び同心円状のセグメント電極間には第２の絶縁層４６が設けられ、最上層には第３の透明電極層に配置された同心円状のセグメント電極１４，１８が配置され、配線電極２４と同心円状のセグメント電極１４とのコンタクト部には透明導電体７０が形成されている。

ここで特徴的なのは同心円状のセグメント電極１６の上部に第２の絶縁層４６が残されていることである。このように第２の透明電極層に配置された同心円状のセグメント電極上の絶縁膜を残すことで第２の絶縁層４６を除去する工程を省くことができ、プロセスの簡単化が計れるという効果がある。

一方絶縁膜が残っていることで液晶層への印加電圧が減少するが、本実施形態に係る液晶光学素子においては、図１で説明したように各同心円状のセグメント電極に個別に駆動電圧を印加できるため、駆動電圧を調整することで同心円状のセグメント電極上の絶縁膜の影響を除去可能なので問題はない。

図６（ｂ）は図６（ａ）と同心円状のセグメント電極１６の大きさのみが異なる。図６
（ａ）においては、同心円状のセグメント電極１４，１６，１８が透明基板１０，１２の対向方向に投影したとき、Ｐ１〜Ｐ４で接して見えるように構成したが、図６（ｂ）においては図示したＬ１の幅だけ同心円状のセグメント電極１４，１６Ｌ，１８が重なるよう同心円状のセグメント電極１６Ｌの幅を大きくしている。

このように、第２の透明電極層に配置された同心円状のセグメント電極の幅を大きくするよう構成することにより、隣り合う同心円状のセグメント電極間に隙間ができてしまうことを防ぐことができ、プロセスの余裕度を大きくすることができる。

また、図６（ａ）に示すように、第２の透明電極層に設けられた同心円状のセグメント電極間には絶縁層４６が設けられ、該絶縁層４６の厚さｄｉは同心円状のセグメント電極１６を構成する透明電極厚ｄｅよりも２倍以上厚く設定してある。図６（ａ）においてはｄｉがｄｅの３倍で作図しているが、これを例えば５倍とか１０倍にすることもできる。

このように絶縁層の厚さを透明電極層の厚さよりも厚くしたことにより図７で説明する方法が可能となる。

（第３実施形態）
図７は本発明の第３実施形態に係る液晶光学素子の製造プロセスを示す工程図である。

図７においては図６と同様に、絶縁層の厚さを透明電極層の厚さよりも厚くしている。

図７（ａ）は透明基板１０上に配線電極２４と、第１の絶縁層４４と、コンタクト部の透明導電体７０とが形成された断面を示している。

通常のプロセスではこの後第２の透明電極層を形成した後該第２の透明電極層をエッチングしてパターン化するが、本発明においては図７（ｂ）に示すように第２の絶縁層４６を図示のように形成する。

次に図７（ｃ）に示すように隣り合う同心円状のセグメント電極をスパッタリング蒸着、真空蒸着等の製膜方法により一度に形成する。その際第２の絶縁層４６の厚さＴ２が同心円状のセグメント電極の厚さＴ１よりも十分厚いため電気的に短絡状態になる恐れはない。

このように絶縁層の厚さを透明電極層の厚さよりも十分厚くしたことにより、第２の透明電極層に配置された同心円状のセグメント電極と第３の透明電極層に配置された同心円状のセグメント電極とを１つのプロセスで形成することができ、プロセスの簡単化が計れるという効果がある。

なお図７（ｄ）は図７（ｂ）の改良例を示した図で、第２の絶縁層７４が図示のように逆テーパーを持った層７４となっている。このような層は例えばプラズマエッチング法でオーバーエッチングすれば形成可能である。図７（ｄ）のように絶縁層を形成した後、図７（ｃ）と同様に隣り合う同心円状のセグメント電極を一度に形成すると透明電極層は図７（ｅ）の７２で示したように形成される。

図７（ｅ）の透明電極層７２は、第２の絶縁層７４の逆テーパーのためにより電気的短絡状態になる可能性が小さい、隣り合う同心円状のセグメント電極同士が図６（ｂ）で示したのと同様な重なりを持つという利点がある。

また、第１の透明電極層に属する配線電極群と第１の絶縁層４４との厚さは本実施例の
効果と直接には関係ないので、適宜定めることができる。

（第４実施形態）
図８は本発明の第４実施形態に係る液晶光学素子を示す断面図である。

図８においては同心円状のセグメント電極８６，８８，９０，９２，９４が、同心円状のセグメント電極８６は順に積層された絶縁層７６の上に、同心円状のセグメント電極８８は絶縁層７８の上に、同心円状のセグメント電極９０は絶縁層８０の上に、同心円状のセグメント電極９２は絶縁層８２の上に、同心円状のセグメント電極９４は絶縁層８４の上にというように中心の電極から周辺の電極になるにしたがって断面の高さが高くなるよう構成している。

このように構成すると液晶層１１のギャップが同心円状のセグメント電極９４の位置ではｄ１，同心円状のセグメント電極８６の位置ではｄ２というように異なっている。したがって各同心円状のセグメント電極に対応する液晶層の基本定数Δｎｄは異なることになる。液晶層の光屈折率等の特性は駆動電圧である程度は変えられるが限界がある。図８に示した構成を取れば液晶層の基本定数であるΔｎｄを変えることができるので調整範囲を大きく変えることができるという効果がある。

なお図８においては周辺の同心円状のセグメント電極になるほど液晶層のギャップが小さくなる例を示したが、逆に周辺の同心円状のセグメント電極になるほど液晶層のギャップが大きくなるように、言い換えると周辺の電極になるにしたがって断面の高さが低くなるように構成することも勿論可能である。

（第５実施形態）
図９は本発明の第５実施形態に係る液晶光学素子を示す平面図であり、コンタクト部の配置を表している図である。

コンタクト部１００，９８，１０４，１０２，９６がそれぞれ同心円状のセグメント電極１４，１６，１８，２０，２２と配線電極２４，２６，２８，３０，３２とのコンタクト部を示している。

図９から明らかなようにコンタクト電極は平面的にはランダムに配置されている。コンタクト部では多少の凹凸があり、該凹凸が液晶層の光学的特性に影響を与えるため、コンタクト部が、例えば直線とか円のような、特定の形状を成すように配置されていると、特にカメラ用レンズとして用いた場合には、画像の乱れとして認識されてしまう。

本発明のようにコンタクト部を平面的にはランダムに配置すると、該画像の乱れが認識されず効果は大きい。

（第６実施形態）
図１０は本発明の第６実施形態に係る液晶光学素子を示す断面図である。

図１０（ａ）は図４（ａ）を再掲した図であるが、液晶光学素子においてはコンタクト部４８，５０，５２における液晶層側（図の上側）表面に凹凸ができてしまい、液晶層の光学的特性に影響を与えてしまっていた。

図１０（ｂ）はこのような凹凸を図示した平面Ｆとなるようポリッシュ法を用いて平坦化したもので、凸凹であった第三の透明電極層３８は３８Ｆに、第２の絶縁層４６は４６Ｆにというように平坦化することができる。

このように平坦化すると液晶層の光学的特性が均一化され効果は大きい。

（第７実施形態）
図１１は本発明の第７実施形態に係る液晶光学素子を示す断面図である。

図１１（ａ）は図７（ａ）を再掲した図であるが、図１１（ａ）における絶縁層４４，４６のうち少なくとも第２の絶縁層４６は同心円状のセグメント電極７２の数倍の厚さを有している。

図１１（ｂ）は第２の絶縁層４６の、（ｃ）は第１の絶縁層４４の断面を示した図であるが、少なくとも第２の絶縁層４６を絶縁性を有した透明フィルムで構成している。

透明フィルムとしては、例えばポリカーボネイト、ＰＥＳ（ポリエチルサルファイド）等のプラスチックフィルムが使用可能である。

このように透明フィルムを絶縁層として用いると、絶縁層を半導体製造装置を用いて形成する場合に比べ非常に安価になるため効果は大きい。

また、一般に透明フィルムによる絶縁層は透明電極層を構成する透明導電体よりも厚くなるため、図７で示したような隣り合う同心円状のセグメント電極をスパッタリング蒸着、真空蒸着等の製膜方法により一度に形成する方法に適している。

（第８実施形態）
図１２は本発明の第８実施形態に係る液晶光学素子を示す平面図である。

図１２は本発明による液晶光学素子の外形を平面的に示した図で、小さい方の透明基板１２は四角形のままであるのに対し、大きい方の透明基板１０は概略円形としている。

ズーム式のディジタルカメラも円筒形の鏡筒を有しており、鏡筒内部に納められる部品を鏡筒に収納しやすくすることと光軸を一致させることは重要であると同時に困難なことであるため、液晶光学素子の外形を概略円形とすることはこれらにとって非常に効果的である。

なお液晶光学素子は概略円形であればよいので、例えば５角以上の多角形も前記「概略円形」の概念に包含されるものである。

また図１２に示した実施例においては小さい方の透明基板は４角形のままで用いる例を示したが、該小さい方の透明基板も概略円形とすればさらに効果的なことは勿論である。

（第９実施形態）
図１３は本発明の第９実施形態に係る液晶光学素子を示す図である。

図１３（ａ）は断面図で位置合わせマーク１１６が第１の透明電極層４２，第１の絶縁層４４、第２の透明電極層４０，第２の絶縁層４６、第３の透明電極層３８のすべての層によって形成されている。位置合わせマークの平面図は図１３（ｂ）の１１６で示した。このように位置合わせマーク１１６を形成したことにより、位置合わせマーク１１６部での光学的光屈折率、光透過率等が大きく変化し、位置合わせマーク１１６を見やすくすることができる。

このように本発明においては、位置合わせマークを複数の透明電極層もしくは複数の絶縁物のうち少なくとも２つ以上の層で同一位置に同一形状で形成し、検出しやすい位置合わせマークを実現している。

（第１０実施形態）
図１４本発明の第１０実施形態に係る液晶光学素子を示す断面図である。

図１４（ａ）は図４（ａ）再掲図であるが、同心円状のセグメント電極４０の上部は第２の絶縁層４６に属する絶縁物１１８によって覆われている。該絶縁物１１８は液晶光学素子を駆動する面から考えると取り除いた方が駆動電圧を低くできる等の利点があるが、正確に取り除かないと残った絶縁物のため同心円状のセグメント電極間に隙間があるのと近似した悪影響が出てしまう。

本発明においては第３の透明電極３８をマスクとして第２の透明電極４０上の絶縁膜を除去している。すなわち、液晶層側に位置するセグメント電極３８をマスクとして隣り合う前記セグメント電極４０上の絶縁膜を除去している。このようにして第２の絶縁層４６に属する絶縁物１１８を除去した結果、図１４（ｂ）に示したように平面的には隣り合う同心円状のセグメント電極間に絶縁物が残されていない断面が得られる。

その結果電極上に絶縁物が残されていないセグメント電極は、駆動電圧によってより感度良く液晶層を制御できる。

このような手法が取れるのは本発明においては隣り合う同心円状のセグメント電極間に隙間がないという条件が存在するためである。

なおこのような手法を採用する場合は、図６（ｂ）に示した構造のように、隣り合う同心円状のセグメント電極に重なり合う部分Ｌ１を設けるとエッチングプロセスが安定して好ましい。

（第１１実施形態）
図１５は、本発明の第１１実施形態に係る液晶光学素子を示す断面図である。

図１５において、コンタクト部５２においては第３の透明電極層３８に配置された同心円状のセグメント電極と第１の透明電極層４２に配置された配線電極とのコンタクトを取っているが、該コンタクトを取るため、第１の絶縁層４４にはΦ１の径の穴が開口され、第２の絶縁層４６にはΦ２の径の穴が開口されている。かつΦ２はΦ１の１．２倍から１．５倍の大きさに設定しており、その結果開口部の面積は約１．４倍から２．３倍となっている。すなわち第２の透明電極層４０上の絶縁膜４６に設けられたコンタクトホールの大きさは第１の透明電極層４２上の絶縁膜４４に設けられたコンタクトホールの大きさよりも面積で１．４倍以上大きく設定している。

このように構成することにより図示のようにコンタクト部５２における透明導電体の傾斜を緩やかにすることができる。その結果コンタクト部における断線の確率が減少して歩留まりが上昇するという効果がある。

また本発明によるカメラは、図示は省略しているが、本発明による液晶光学素子を用いたため、画像のゆがみがない像を撮影することができ、特にズーム式や多画素のディジタルカメラに高速化、小型化、軽量化、低価格化の効果がある。

さらに本発明による光学的ピックアップ装置は、図示は省略しているが、本発明による
液晶光学素子を用いたため、収差補正エラーを除去することができ、青色レーザーを用いた高密度記憶媒体の光ピックアップ装置として実用レベルの品質とすることができる。

本発明の第１実施形態に係る液晶光学素子の概要を示す図である。 図１に示す液晶光学素子を示す部分図で、下側透明基板上の電極を各透明電極層毎に示した図である。 図１に示す液晶光学素子を示す断面図である。 図１に示す液晶光学素子を示す断面図の作図法及びコンタクト部の構造について説明する図である。 図１に示す液晶光学素子を示す断面拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶光学素子を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶光学素子の製造プロセスを示す工程図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶光学素子を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係る液晶光学素子を示す平面図である。 本発明の第６実施形態に係る液晶光学素子を示す断面図である。 本発明の第７実施形態に係る液晶光学素子を示す断面図である。 本発明の第８実施形態に係る液晶光学素子を示す平面図である。 本発明の第９実施形態に係る液晶光学素子を示す図である。 本発明の第１０実施形態に係る液晶光学素子を示す図である。 本発明の第１１実施形態に係る液晶光学素子を示す図である。 従来の液晶光学素子を示す図である。

符号の説明

１４，１６，１８，２０，２２…同心円状のセグメント電極、１０，１２…透明基板、１１…液晶層、２４，２６，２８，３０，３２…配線電極、４８，５０，５２，６１，６９、９６，９８，１００，１０２，１０４…コンタクト部、４１，４３，４５，４７…コンタクト電極、６２，６４…隙間に設けられた絶縁物、４２…第１の透明電極層、４０…第２の透明電極層、３８…第３の透明電極層、４４…第１の絶縁層、４６…第２の絶縁層、１０６…ヒーター用電極、１１６…位置合わせマーク。

Claims (15)

1. 対向配置された第１及び第２透明基板と、前記第１透明基板上に設けられ同心円状に配列した複数のセグメント電極と、前記第１及び第２透明基板間に挟持された液晶層と、を有する液晶光学素子において、
   前記セグメント電極と前記第１透明基板との間に形成され、前記セグメント電極の各々に電気的に接続された複数の配線電極と、
   前記セグメント電極と、その各々に対応する前記配線電極とに接続されたコンタクト電極と、を有し、
   前記第１透明基板上に、第１の透明電極層と、該第１の透明電極層の上部に第２の透明電極層と、該第２の透明電極層の上部に第３の透明電極層と、を設け、
   隣り合う前記同心円状のセグメント電極の一方を前記第２の透明電極層に、他方を前記第３の透明電極層に設け、
   さらに、前記第１の透明電極層に前記配線電極を設け、対応する前記同心円状のセグメント電極と、前記コンタクト電極によって電気的接続を取るようにし、
   隣り合う前記セグメント電極は、前記第１透明基板からの高さ位置が異なっており、
   該隣り合う前記セグメント電極のうち、前記液晶層側に位置する前記セグメント電極に接続された前記コンタクト電極は、前記第１及び第２透明基板の対向方向に切断した場合の断面で見たとき、接続先の前記セグメント電極の縁部よりも内側で該セグメント電極に接続されていることを特徴とする液晶光学素子。
2. 各同心円状のセグメント電極間には絶縁層が設けられ、該絶縁層の前記対向方向の厚さは前記同心円状のセグメント電極の前記対向方向の厚さよりも２倍以上大きいことを特徴とする請求項１記載の液晶光学素子。
3. 隣り合う前記同心円状のセグメント電極のうち少なくとも一方の同心円状のセグメント電極上には絶縁物が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子。
4. 前記隣り合う同心円状のセグメント電極を蒸着による製膜方法よって一度に形成したことを特徴とする請求項１〜３いずれか一項記載の液晶光学素子。
5. 前記蒸着による製膜方法は、スパッタリング蒸着、真空蒸着であることを特徴とする請求項４記載の液晶光学素子。
6. 前記同心円状のセグメント電極の前記第１基板からの高さ位置は、中心の電極から周辺の電極になるにしたがって高くもしくは低くなっていることを特徴とする請求項１〜５いずれか一項記載の液晶光学素子。
7. 前記コンタクト電極は、前記対向方向から見たとき、平面的にはランダムに配置されていることを特徴とする請求項１〜６いずれか一項記載の液晶光学素子。
8. ポリッシュ法を用い、前記コンタクト電極における前記セグメント電極との接続面を平坦にしたことを特徴とする請求項１〜７いずれか一項記載の液晶光学素子。
9. 前記絶縁層をプラスチックフィルムで形成したことを特徴とする請求項３〜８いずれか一項記載の液晶光学素子。
10. 前記第１及び第２透明基板の少なくとも一方を概略円形としたことを特徴とする請求項１〜９いずれか一項記載の液晶光学素子。
11. 前記第１透明基板は位置合わせマークを有し、該位置合わせマークを前記複数の透明電極層及び複数の前記絶縁層のうち少なくとも２つ以上を用いて同一位置に同一形状で形成したことを特徴とする請求項３〜１０いずれか一項記載の液晶光学素子。
12. 前記液晶層側に位置する前記セグメント電極をマスクとして、その隣の前記セグメント電極上の絶縁膜を除去したことを特徴とする請求項１、２、４〜１１のいずれか一項記載の液晶光学素子。
13. 前記第２の透明電極層部に設けられた前記セグメント電極上の絶縁層に形成されたコンタクトホールの開口面積は、前記第１の透明電極層部に設けられた前記配線電極上の絶縁層に形成されたコンタクトホールの開口面積よりも１．４倍以上大きいことを特徴とする請求項１〜１２いずれか一項記載の液晶光学素子。
14. 請求項１〜１３いずれか一項に記載の液晶光学素子をレンズとして用いたことを特徴とするカメラ。
15. 請求項１〜１３いずれか一項に記載の液晶光学素子を備えたことを特徴とする光学的ピックアップ装置。

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