200538793 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於液晶透鏡元件及光學頭裝置，尤其是關 於，可因應多數的施加電壓之切換，而切換多數之不同的 焦距之液晶透鏡，以及裝載該液晶透鏡之使用於對光記錄 媒體之資訊的記錄及./或再生之光學頭裝置。 【先前技術】 關於具備形成於光入射側的面之資訊記錄層，及具有 由包覆此資訊記錄層之透明樹脂所組成的覆蓋層之光記錄 媒體（以下稱爲「光碟」），CD用光碟及DVD用光碟乃 廣泛普及。此外，關於使用在對此DVD用光碟進行資訊 的記錄及/或再生（以下稱爲「記錄·再生」）之光學頭 裝置，係採用有做爲光源之波長爲66 Onm波段之半導體 雷射，及NA (開口數）爲0.6至0.65之物鏡等。 以往，關於DVD用光碟，係開發有，資訊記錄層爲 單層且覆蓋厚度（覆蓋層厚度）爲〇.6mm之光碟（以下 稱爲「單層DVD光碟」），以及資訊記錄層爲雙層（再 生專用或是可再生及可記錄）之光碟（以下稱爲「雙層 DVD光碟」）。於此雙層DVD光碟當中，資訊記錄層的 間隔爲55 ± 1 5 // m，並於光入射側的覆蓋厚度爲0.56mm 至0.6 3mm的位置上形成資訊記錄層。 在採用具備對覆蓋厚度爲0.60mm的單層DVD光碟 之像差爲最小，所最適化設計出之物鏡之光學頭裝置，來 -5- 200538793 (2) 對雙層DVD光碟進行記錄·再生的情況下，會因覆蓋厚 度的不同而產生球面像差，使對資訊記錄層入射光的聚光 性惡化。尤其是在記錄型的雙層DVD光碟當中，聚光性 的惡化會導致記錄時的聚光功率密度之降低，而產生寫入 錯誤之問題。 % 此外，近年來，爲了提昇光碟的記錄密度，係開發出 • 覆蓋厚度爲l〇〇//m之光碟（以下稱爲「單層Bd光碟」 • )。用於此單層BD光碟的記錄·再生之光學頭裝置，係 -採用有做爲光源之波長爲405nm波段之半導體雷射，及 NA爲0.85之物鏡等。於此情況下，於單層Bd光碟的面 內，若覆蓋厚度產生 ±5//m的變動，則產生RMS (Root Mean Square，均方根）波面像差約爲50m λ之極大的球 面像差，而導致對資訊記錄層入射光的聚光性之惡化。 此外，於覆蓋厚度爲100 及75//m之記錄型的雙 層光碟（以下稱爲「雙層BD光碟」）當中，會因覆蓋厚 • 度的不同而產生極大的球面像差，此球面像差會導致寫入 錯誤之問題。 m 以往’關於校正如此的光碟之起因於覆蓋厚度的不同 ^4 所產生之球面像差之手段，採用可動透鏡群及液晶透鏡之 方法乃廣爲人知。 (I)例如，爲了採用可動透鏡群來校正球面像差， 係有人提出如第12圖所示之進行光碟的記錄·再生之光 學頭裝置1 00 (例如參照專利文獻1 )。 此光學頭裝置100除了具備光源110，及各種光學系 -6 - 200538793 (3) 列1 2 0，及感光元件1 3 0，及控制電路1 4 0，及調變/解 調電路150之外，亦具備第1、第2可動透鏡群160、170 。第1可動透鏡群160係具備凹透鏡161、凸透鏡162、 促動器163，藉由將固定於促動器163之凸透鏡162往光 軸方向移動，而發現出可使可動透鏡群160的功率，產生 從正（凸透鏡）改變爲負（凹透鏡）之連續性的焦距可變 透鏡功能。 P 藉由配置此可動透鏡群160於光碟D的光學路徑中 _，可使入射光的焦點對準於光碟D之覆蓋厚度不同的資 訊記錄層，因此可對包含功率成分之球面像差進行校正。 於採用此可動透鏡群1 60的情況下，需具備一對的透 鏡161、162及促動器163，而導致光學頭裝置100之大 型化，且具備使物鏡成爲可動之機構設計變得複雜之問題 〇 (II)此外，爲了校正起因於DVD用光碟及CD用光 # 碟之覆蓋厚度的不同所產生之球面像差，係有人提出如第 1 3圖所示之採用液晶透鏡200之光學頭裝置（例如參照 m 專利文獻2 )。 Η 此液晶透鏡200係具備，在平坦的一面上形成有透明 電極210及配向膜220之基板230，以及在軸對稱且具備 半徑r，並具備以下式的冪級數所表示之表面形狀S ( r ) 之曲面上，形成有透明電極240及配向膜25 0之基板260 ，以及由基板23 0及基板260所包夾之陣列液晶2 70而構 200538793 (4) S ( r ) =ajr2 + a2r4 + a3r6 +........( 1 ) r2 = x2 + y2 ai、a2· · · •爲常數 若於透明電極2 1 0及240之間施加電壓，則此液晶透 鏡2 00之液晶2 70的分子配向改變，使折射率產生變化。 - 其結果爲，液晶透鏡200的入射光之穿透波面係因應基板 t 260及液晶270之折射率的差而產生變化。 II 在此，基板260的折射率係等於電壓非施加時之液晶 -2 70的折射率。因此，於電壓非施加時，入射光之穿透波 面不會改變。另一方面，若於透明電極210及240之間施 加電壓，則基板260及液晶270產生折射率差△ η，而產 生相當於ΔηχΒίι*) (S(r)係參照第（1)式）之穿透 光的光路徑長度差分佈。因此，可對起因於光碟D之覆 蓋厚度的不同所產生之球面像差進行校正之方式，來加工 基板260之表面形狀S ( r)，並藉由因應施加電壓來調 # 整折射率差Δη，可進行像差校正。 於第1 3圖之液晶透鏡200的情況下，由於對施加電 壓之液晶2 70的折射率變化最大約爲0.3，因此，爲了產 生相當於改變入射光的聚光位置（焦點位置）的功率成分 之較大的光路徑長度差分佈AnxSCr)，必須增大表面 形狀S ( r)的凹凸差。其結果爲，液晶270的層之厚度 變厚，對施加電壓之光路徑長度變化之應答速度變慢。尤 其是，於單層及雙層DVD光碟及BD光碟的記錄·再生 當中，對於覆蓋厚度的變動以及於切換單層及雙層的記錄 -8- 200538793 (5) 層之際所產生的波面像差之校正，必須具備1秒以下之應 答性，因而產生問題。 此外，此液晶透鏡200可藉由僅僅校正去除功率成分 後的球面像差，來降低像差校正量，亦即降低光路徑長度 差分佈，因此可薄化液晶層，而有效達到高速應答化。然 • 而，於僅僅校正球面像差的方式來加工基板260之表面形 . 狀S(r)的情況下，在聚光入射光於光碟的資訊記錄層 Φ 之物鏡的光軸，與液晶透鏡的光軸產生偏心時，係產生彗 •型像差，尤其是在物鏡5對光碟的半徑方向移動±0.3 mm 而進行尋軌動作之際，乃伴隨著與液晶透鏡之偏心而產生 極大的像差，導致對資訊記錄層之聚光性的惡化，而產生 無法進行記錄·再生之問題。 (III )關於發現出即使不增加液晶層的厚度，亦可 使相當於入射光的焦點位置之功率成分不會產生變化之實 質的透鏡功能之液晶透鏡，係有人提出光調變元件（例如 • 參照專利文獻3)。此外，爲了校正起因於此DVD用光 碟及CD用光碟之覆蓋厚度的不同所產生之球面像差，亦 有人提出採用此光調變元件之光學頭裝置。第14圖係顯 w 示此光調變元件3 00。 此光調變元件3 00係具備略呈平行之透明基板310、 3 20，及包夾於之間之液晶3 3 0，一邊的透明基板310之 液晶側的面，係形成爲具備同心圓狀的火燄形狀之凹凸部 3 40，於2片的透明基板310、3 20之液晶側的面上，形成 電極3 5 0及配向膜3 60。此外，液晶3 3 0於電場非施加時 200538793 (6) ’係對透明基板呈略平行，於電場施加時，該配向方向對 透明基板呈略垂直。 在此’液晶3 3 0之正常光折射率n。及異常光折射率 ne當中何者’係構成爲與具有透明基板的火燄形狀之凹凸 部3 40的折射率幾乎爲相等，藉此，於電場非施加時以及 於電場施加時，液晶3 3 0及凹凸部340之折射率的差從△ , n(=ne-n。）改變爲零。例如，凹凸部340的折射率爲η。 • ，形成此凹凸部3 40的深度爲△!!><(凹凸部的深度）=( -真空中的光波長），藉此，使光調變元件300具備，於電 壓非施加時可獲得幾乎爲100%之繞射效率之菲涅透鏡的 功能。另一方面，於電壓施加時，液晶3 3 0的折射率成爲 η。，因而不具備菲涅透鏡的功能，而讓所有的光線穿透。 其結果爲，藉由切換施加於光調變元件300的電極350之 電壓的有無，可切換2個焦點位置。藉由裝載如此的光調 變元件3 00於光學頭裝置，可對DVD用光碟及CD用光
# 碟，改善對覆蓋厚度不同之光碟的資訊記錄層之聚光性。 其結果爲，可採用DVD用的物鏡來對DVD用光碟及CD * 用光碟進行記錄·再生。 因此，藉由採用光調變元件3 00，雖然可經由切換施 加電壓的有無來切換2値的焦點，然而對該中間區域之焦 點的切換則難以進行。其結果爲，無法降低單層及雙層 DVD光碟所需之覆蓋厚度爲0.56〜0.63mm之下所產生之 球面像差，至30 m λ以下之RMS波面像差的水準。此外 ，於單層及雙層BD光碟當中，亦無法降低在覆蓋厚度產 •10- 200538793 (7) 生±5#m時所產生之球面像差，至50 πιλ以 面像差的水準。其結果爲，無法充分校正起因 的不同所產生之極大的球面像差，而導致寫入 〇 專利文獻1:日本特開2003-115127號公琴 專利文獻2 :日本特開平5-205 2 82號公報 專利文獻3:日本特開平9-230300號公報 -【發明內容】 本發明乃鑑於上述情形而創作出之發明， 供，可實現不具備可動部分的小型元件，且可 壓而切換爲3値以上的多値焦距之透鏡功能之 件。此外，本發明之目的亦在於提供，藉由採 鏡元件，可校正起因於單層或是雙層的光碟之 不同所產生之球面像差，避免與物鏡的偏心所 ® 惡化，而能夠進行安定的記錄及/或再生之光 . 本發明爲一種液晶透鏡元件，係具備互爲 透明基板，及包夾於此透明基板之間之液晶層 加於此液晶層的電壓的大小，改變穿透上述液 聚光位置，其特徵爲：具備，形成於一邊的透 另一邊的透明基板對向之平坦面上之菲涅透: Lens);及形成於此菲涅透鏡的凹凸狀表面之 極；及形成於上述另一邊的透明基板之與上述 基板對向之平坦面上之第2透明電極；對具備 F之RMS波 於覆蓋厚度 錯誤之問題 目的在於提 因應施加電 液晶透鏡元 用此液晶透 覆蓋厚度的 造成之像差 學頭裝置。 對向的一對 ，並因應施 晶層之光的 明基板之與 鏡（Fresnel 第1透明電 一邊的透明 特定波長λ -11 - 200538793 (8) 的直線偏光的入射光之上述液晶層的實質折射率η ( V ) ，係因應施加於包夾上述液晶層之第1透明電極及第2透 明電極之間之電壓 V的大小，從電壓非施加時的折射率 ηι，改變至不會伴隨著電壓施加時的電壓變化而產生變動 之充分飽和的折射率n2 ( m # n2 )，並且，於上述菲涅透 • 鏡的折射率ns爲上述折射率ηι及n2之間的値，且於設定 - 與上述液晶層之折射率的差In^nsl及|n2-ns|當中較小的値 φ 爲之際，係形成爲，上述菲涅透鏡的厚度d滿足dg 1.7 5 χλ/5η的關係；於施加於第1透明電極及第2透明 電極之間之電壓V當中，係各自對應於Μ個（Μ爲3以 上的整數）特定的施加電壓，而存在焦距。 藉此，係因應施加電壓V而使液晶層的實質折射率η (V )產生變化，並以滿足d 2 0.75 X λ / 5 η的關係來形 成菲涅透鏡，藉此，可生成相當於凹透鏡及凸透鏡之穿透 波面以及無波面變化之穿透波面。在此，焦距爲無限大者 ® ，亦考慮爲1項焦距。 . 此外，係提供一種上述的液晶透鏡元件，其中，上述 菲涅透鏡係形成爲，於上述菲涅透鏡的折射率ns，及ηι 及n2之間，滿足Im-nsl^lnmsl的關係式，並且，上述菲 涅透鏡的厚度d，滿足 (m-0.25) χλ ^ |ni-ns|xd^ (m + 0.25)xA …（2) (m=l、2 或 3) 的關係式；並且，於施加上述特定的施加電壓Vk之際， 上述液晶層的折射率n ( Vk )滿足式子 -12- 200538793 (9) η ( Vk ) = η j + [ (m-k) x(ns-nj) 〕/ m (k爲滿足之整數） 的關係之際，上述M係以2 m +1表示，並對應於該M個 施加電壓Vk，而存在Μ個焦距。 藉此，藉由使菲涅透鏡的厚度d滿足第（2)式，乃 • 實現可進行3値以上的穿透波面切換之多値焦距可變液晶 • 透鏡元件。亦即，因應施加電壓Vk的切換，可於m= 1的 φ 情況下切換爲3値，於m = 2的情況下切換爲5値，於 • m = 3的情況下切換爲7値之焦距。結果爲，於採用以往的 葉片狀基板及液晶之菲涅透鏡（參照專利文獻3 )當中， 雖然僅爲2値的焦距切換，而使適用範圍有所侷限，但是 可適用於更爲廣泛的應用。 此外，係提供一種上述的液晶透鏡元件，其中，上述 菲涅透鏡係近似於階梯狀。 由於在具備菲涅透鏡或是以階梯狀而近似於菲涅透鏡 • 之剖面形狀之凹凸部的凹部內塡入液晶，因此即使產生相 . 當於較大的光路徑長度差之功率成分，亦可薄化液晶層的 厚度。結果爲，可實現高速的焦距切換。換言之，可提供 一種不具備可動部分而達到小型化，並具備因應施加電壓 而進行包含安定的功率成分之球面像差校正之透鏡功能之 液晶透鏡元件。 此外，係提供一種上述的液晶透鏡元件，其中，上述 菲涅透鏡係由複折射材料所構成；複折射材料的異常光折 射率對應於上述n s，複折射材料的正常光折射率等於上述 -13- 200538793 (10) 液晶層的正常光折射率。 此外，係提供一種如上述申請專利範圍第1項或第2 項或第3項之液晶透鏡元件，其中，上述菲涅透鏡係由 SiOxNy (在此，OS 2，0$ yg 1 及 〇< χ + y)所構成。 此外，提供一種光學頭裝置，係具備，射出波長λ的 • 光之光源；及聚光從該光源所射出的射出光於光記錄媒體 . 之物鏡；及對藉由此物鏡所聚光，並由上述光記錄媒體所 φ 反射的光進行分光之分光器；及檢測出分光後的光之光檢 •測器，其特徵爲：於上述光源及上述物鏡之間的光路徑當 中，設置上述液晶透鏡元件。 藉由設置具備如此的液晶透鏡元件之光學頭裝置，可 於光記錄媒體之單層或是雙層的光碟當中，對於起因於覆 蓋厚度的不同或是光碟內的覆蓋厚度的變動所產生之包含 功率成分之球面像差，進行有效的校正。此外，於物鏡進 行尋軌之際，即使與液晶透鏡元件產生偏心的情況下，由 # 於像差惡化較小，因此不需將液晶透鏡元件，與物鏡一起 裝載於促動器上。結果爲，可減少液晶透鏡元件之配置於 光學頭裝置上的限制，並提升對資訊記錄面之聚光性，而 w 實現可進行安定的記錄·再生之光學頭裝置。 此外，係提供一種上述的光學頭裝置，其中，上述光 記錄媒體具備包覆資訊記錄層之覆蓋層，並對此覆蓋層的 厚度爲不同之光記錄媒體進行記錄及/或再生。 此外，係提供一種光學頭裝置之使用方法’其特徵爲 :於具備射出波長λ的光之光源；及聚光從該光源所射出 -14- 200538793 (11) 的射出光於光記錄媒體之物鏡；及對藉由此物鏡所聚光， 並由上述光記錄媒體所反射的光進行分光之分光器；及檢 測出分光後的光之光檢測器的上述光源及上述物鏡之間的 光路徑當中，設置如申請專利範圍第1項至第5項中之任 一項所記載之液晶透鏡元件，並於液晶透鏡元件的透明電 極之間，施加Μ個（M爲3以上的整數）特定的施加電 壓Vk而採用。 此外，係提供一種光學頭裝置之使用方法，其特徵爲 :於裝載於申請專利範圍第6項所記載之光學頭裝置之液 晶透鏡元件的透明電極之間，施加Μ個（Μ爲3以上的 整數）特定的施加電壓▽1^而採用；於申請專利範圍第6 項所記載之光學頭裝置當中，上述光記錄媒體具備包覆資 訊記錄層之覆蓋層，並對此覆蓋層的厚度爲不同之光記錄 媒體進行記錄及/或再生。 • 發明之效果： 、根據本發明，係可實現，可因應施加電壓而進行3値 以上的穿透波面切換之多値焦距可變液晶透鏡元件。並且 ，由於在具備菲涅透鏡或是以階梯狀而近似於菲涅透鏡之 剖面形狀之凹凸部的凹部內塡入液晶，因此即使產生相當 於較大的光路徑長度差之功率成分，亦可薄化液晶層的厚 度。因此，可提供一種不僅可達到高速響應，並且爲不具 備可動部分而達到小型化，並具備因應施加電壓而進行包 含安定的功率成分之球面像差校正之透鏡功能之液晶透鏡 -15- 200538793 (12) 元件。 此外，藉由設置具備如此的液晶透鏡元件之光學頭裝 置，可於光記錄媒體之單層或是雙層的光碟當中，對於起 因於覆蓋厚度的不同或是光碟內的覆蓋厚度的變動所產生 之包含功率成分之球面像差，進行有效的校正。此外，於 進行尋軌之際，即使物鏡與液晶透鏡元件產生偏心的情況 下，由於像差惡化較小，因此能夠實現可進行安定的記錄 •再生之光學頭裝置。 【實施方式】 以下參照附加的圖式，來說明本發明的實施型態。 〔第1實施型態〕 參照第1圖所示之側面圖及第2圖所示之平面圖，來 詳細說明本發明的第1實施型態之液晶透鏡元件1 0的構 • 成例。 , 本實施型態之液晶透鏡元件1 0係具備，透明基板1 1 、12，及透明電極1 3、14，及密封材1 5，及液晶（液晶 層）1 6 ’及凹凸部1 7，及交流電源1 8。 在這當中，凹凸部1 7係具備菲涅透鏡或是以階梯狀 而近似於菲涅透鏡之形狀，採用折射率ns的透明材料而 形成’於有效內徑0的區域當中，關於入射光的光軸（z 軸），係具備旋轉對稱性。 接下來，於以下說明液晶透鏡元件1 0的製作步驟之 -16- 200538793 (13) 一例。 首先，於透明基板11之一邊的平坦面（於第1圖當 中爲上面）上’以折射率ns的透明材料，形成具備菲涅 透鏡或是以階梯狀而近似於菲涅透鏡之形狀之凹凸部1 7 。之後，於此凹凸部17的表面上形成第1透明電極13。 另一方面，於透明基板12上形成第2透明電極14之 ，後，於透明基板1 2上，對混入有間隙控制材之接著材進 φ 行印刷圖案的形成而形成密封材1 5，並以使該透明基板 • 1 2與上述透明基板1 1保持特定的間隙而貼合，進行壓接 而製作出空單元。接下來，從設置於密封材15的一部分 之注入口（圖中未顯示）當中，注入具備正常光折射率 n〇及異常光折射率ne(n〇^ne)之陣列（Nematic)型液 晶1 6，密封此注入口而將液晶1 6密封於單元內而形成液 晶層，而形成本實施型態之液晶透鏡元件1 〇。此外，爲 了防止因異物等混入於液晶層內而造成第1透明電極1 3 • 及第2透明電極14之間的短路，較理想爲，使第1透明 電極13及第2透明電極14之最短間隔成爲2//m以上， 來選定間隙控制材。再者，於第2透明電極1 4的表面上 形成膜厚10〜200nm之透明絕緣體膜（圖中未顯示）來 防止短路者，亦極爲理想。 如此，採用交流電源1 8，而施加矩形波的交流電壓 於至少在凹凸部1 7的凹部中塡入有液晶1 6之第1、第2 透明電極1 3、1 4上，藉此來改變液晶1 6的分子配向，使 液晶層的實質折射率從n!改變至η2(ηι#η2)。在此， -17- 200538793 (14) 所謂的由液晶1 6所組成之液晶層（在此稱爲液晶層1 6 a )之實質折射率，是指對入射光的偏光方向之由第1透明 電極1 3及第2透明電極1 4所包夾之液晶層1 6 A之平均 折射率，相當於光路徑長）+(液晶層間隔）。其結果 爲，液晶層1 6 A及凹凸部1 7之折射率的差△ η ( V )係因 應施加電壓的大小，而對入射光之特定的直線偏光產生變 ，化，而使液晶透鏡元件1 〇的穿透光的波面產生變化。 • 在此，由透明材料所組成之凹凸部1 7，可由紫外線 '硬化樹脂及熱硬化樹脂、感光性樹脂等有機材料所組成， 亦可由Si〇2及Α12〇3及SiOxNy(x、y係顯示Ο及Ν的元 素比例，〇SxS2，OSygl，且 0<x + y)等之無機材料 所組成。此外亦可爲均勻折射率材料或是複折射材料。總 而言之，只要爲對於因應施加電壓的大小而產生液晶層 16A的折射率變化之入射光的偏光方向，爲位於ηι及n2 之間，且滿足|n】-ns| ^ |n2-ns|的關係之折射率ns之透明材 Φ 料即可。 ，於透明基板11的平坦面上形成特定膜厚的透明材料 層之後，凹凸部1 7可藉由微影技術及反應性離子蝕刻而 加工爲凹凸狀，亦可採用模具而將凹凸部形狀轉印至透明 材料層。 此外，爲了對施加電壓獲得液晶層1 6 A的實質折射 率之極大變化，塡入於此凹凸部1 7的凹部之液晶層1 6 A 的分子之配向方向，較理想爲整合在透明電極1 3及1 4的 面上。 -18- 200538793 (15) 在此，關於液晶層1 6 A的陣列液晶分子之配向方向 ，例如有下列3種。 i )在做爲液晶1 6之異常光折射率方向及正常光折射 率方向之相對介電常數的差之介電常數異向性△ε爲正的 情況下，於第1圖當中，係使液晶分子之配向方向略爲平 '行於透明基板Π、1 2的一面（稱此爲基板面），在第1 ，透明電極13及第2透明電極14的表面上塗佈聚亞醯胺（ • Polyimide )等配向膜（圖中未顯示），硬化之後於X軸 •方向進行磨刷處理（Rubbing )。藉此，使液晶分子之配 向方向成爲整合於X軸方向之同質配向。除了聚亞醯胺 的磨刷處理之外，亦可採用氧化矽的斜向蒸鍍膜及光配向 膜等來整合液晶分子之配向。在此，藉由施加交流電壓V 於第1、第2透明電極13、14，可對於在X軸方向具備 偏光面之直線偏光的入射光，使液晶層1 6 A的實質折射 率從n】（ne)改變至Π2(η。）。
# 由於可藉由此構成，而在低電壓下獲得液晶層1 6 A _ 的實質折射率之極大變化，因此可使形成透明凹凸電極基 板面之凹凸部1 7的最大深度d，成爲相對較小的値。其 結果爲，可縮短凹凸部1 7的形成工程，且由於可薄化液 晶層1 6 A，因而可達到高速應答化。 ii )係使液晶分子之配向方向略爲垂直於基板面，在 第1透明電極13的表面上塗佈聚亞醯胺等配向膜（圖中 未顯示）後進行硬化。另一方面，使液晶分子之配向方向 平行於基板面，在平坦的第2透明電極1 4的表面上塗佈 -19- 200538793 (16) 聚亞醯胺等配向膜（圖中未顯示）後進行硬化，之後於X 軸方向進行磨刷處理。其結果爲，係成爲，液晶分子之配 向方向在凹凸部17的透明電極13上整合於略爲垂直於基 板面之方向，液晶分子之配向方向在第2透明電極14上 整合於略爲平行於基板面之方向之混合配向。於情況下， 由於凹凸部1 7不需進行配向處理，因此容易獲得均勻的 液晶配向。在此，藉由施加交流電壓V於第1、第2透明 電極13、14，可對於在X軸方向具備偏光面之直線偏光 _的入射光，使液晶層16A的實質折射率η ( V)從η!(= 〔ne + no/2〕）改變至 n2(=n。）。 由於可藉由此構成，而由第2透明電極14之基板面 上的配向處理後的配向膜來決定液晶層16Α的配向，因 此，即使不進行第1透明電極13之基板面上的配向膜之 配向處理，亦可使液晶層16Α的配向方向安定。其結果 爲，可減少因凹凸基板面的配向不良而造成之穿透光的效 率惡化。 iii )對於施加電壓，係採用液晶之配向整合於與電場 垂直的方向之介電常數異向性△ ε爲負的液晶，使液晶分 子之配向方向略爲垂直於基板面，在第1、第2透明電極 13、14的表面上塗佈聚亞醯胺（Polyimide)等配向膜（ 圖中未顯示）後進行硬化。之後僅對第2透明電極1 4的 配向膜，於X軸方向進行磨刷處理。其結果爲，液晶分 子之配向方向，成爲整合於略爲垂直於透明電極13及14 的基板面之方向之垂直配向。由於不需在凹凸部17的面 -20- 200538793 (17) 上進行配向處理，因此容易獲得均勻的液晶配向。在此， 藉由施加電壓V於透明電極13、14，可對於在X軸方向 具備偏光面之直線偏光的入射光，使液晶層1 6 A的實質 折射率n(V)從η! (=n。）改變至n2(=ne)。 由於可藉由此構成，而在低電壓下獲得液晶層1 6 A -的實質折射率之極大變化，因此，可使形成菲涅透鏡之凹 ，凸部1 7的最大深度d，成爲相對較小的値。其結果爲， φ 可縮短凹凸部17的形成工程，且由於可薄化液晶層16A _，因而可達到高速應答化。此外，由於可由第2透明電極 14面上之配向處理後的配向膜來決定液晶層16A的配向 ，因此，即使不進行第1透明電極13面上的配向膜之配 向處理，亦可使液晶層16A的配向方向安定。其結果爲 ，可減少因基板面的配向不良而造成之穿透光的效率惡化 等。 由於係透過形成於透明基板1 1側之電極1 4 1而施加 # 電壓於第2透明電極1 4，因此預先於密封材1 5中混入導 f 電性金屬粒子並進行密封壓接，藉此於密封材的厚度方向 上產生導電性，而導通第2透明電極14及電極141。於 交流電源1 8上連接第1透明電極1 3所連接的電極1 3 1， 及第2透明電極14所連接的電極141，藉此可施加電壓 於液晶層1 6 A。 接下來，以下說明具備菲涅透鏡或是以階梯狀而近似 於菲涅透鏡之凹凸部1 7的剖面形狀。 於光學頭裝置中裝載本發明之液晶透鏡元件1 〇時， -21 - 200538793 (18) 爲了生成用來校正起因於光碟的覆蓋厚度的不同所產生之 球面像差之穿透波面，並且生成以不會對與物鏡的偏心產 生像差之方式，而賦予有正或負的功率成分之穿透波面， 係於入射於液晶透鏡元件1 〇之平面波的穿透波面中，以 下式所不之冪級數，來敘述通過距離光軸中心（座標原點 £ : X = y = 0 )的光線爲半徑r的位置之光線的光路徑長度差 OPD。 • OPD ( r ) =a 1 r2 + a2r4 + a3r6 + a4r8 +.....( 3) r2 = x2+ y2 a!、a2 · · · •爲常數（參照後述之〔第1表〕、〔 第2表〕） 在此，於第3圖當中係以符號α來顯示第（3)式之 具體例。橫軸爲半徑r，縱軸爲以入射光的波長λ的單位 來表示光路徑長度差OPD，α的圖形係顯示包含第（3 ) 式的中心軸（r = 0 )之剖面。 # 於液晶透鏡元件1 〇中，具備λ的整數倍的光路徑長 f 度差之穿透波面，可視爲與波長λ的入射光爲同等。因此 ’用來顯示以波長λ的間隔來分割第3圖的α所顯示之圖 形（光路徑長度差），而投射於光路徑長度差爲零的面之 光路徑長度差之圖形Θ，實質上係與圖形α爲相同。另一 方面，圖形Θ所顯示之光路徑長度差，均於λ以內（圖中 爲-λ至0的範圍），而成爲菲涅透鏡形狀。此於第1圖 所示之液晶透鏡元件1 0中，爲凹凸部1 7的形狀。 接下來，在施加電壓V於第1、第2透明電極13、 -22- 200538793 (19) 1 4之際，若以對異常光偏光的光之液晶層1 6 A的實質折 射率爲n ( V )，則由透明材料所組成之液晶1 6及凹凸部 17之折射率的差Δη(ν) =n(V) -ns。如上述般，ns爲 由透明材料所組成之凹凸部1 7的折射率。 例如，於施加電壓V +!時，爲了生成相當於第3圖的 圖形/3之穿透波面的光路徑長度差，可貫穿第1圖所示之 凹凸部1 7的深度d爲滿足下式的關係之値而設置。 d= λ / | Δ n ( V+1 ) I........( 4 ) 入：入射光的波長 Δ η ( V +! ) = η ( V +1 ) -ns = η ι -ns 亦即，此爲在0的情況下，於第（2)式當中 相當於m=l的情況之深度。 在此’藉由改變施加電壓V，可改變折射率差^nCV )。例如’於i )在成爲△ n ( V〇 ) =0之施加電壓V〇當中 ，液晶透鏡元件1 〇之穿透波面不會產生變化。此外，ii )在成爲AnCV·】）=-Δη(ν+Ι)之施加電壓V-!當中， 係產生第3圖的圖形r所示之光路徑長度差的穿透波面。 此係相當於，對於光路徑長度差爲零的面，與第3圖的圖 形/3呈面對稱之光路徑長度差的穿透波面。 在此，於液晶層1 6 Α的實質折射率爲n ( V + 1)及η ( V · 1 )之際，係以成爲相當於第3圖的圖形冷及圖形7之 光路徑長度差空間分布之方式，來加工凹凸部1 7爲菲涅 透鏡或是以階梯狀而近似於菲涅透鏡之剖面形狀。 此外’如第1圖所示般，藉由設定凹凸部1 7的中心 -23- 200538793 (20) 部爲凸狀，可降低液晶層1 6 A的平均層厚。其結果爲， 不僅可達到高速應答化，並可減少所適用的液晶材料量， 因而較爲理想。 於本實施型態之液晶透鏡元件1 〇當中，若選擇形成 凹凸部17之透明材料的折射率ns，爲位於ηι及n2之間 ，且滿足|n^ns|S|n2-ns|的關係式者，則必存在成爲 Δ n ( V 〇 ) =0、 Δ n ( V.i ) =- Δ η ( V + 1 ) 之値的電壓値V+1 < VQ< V.j。 液晶層16A的實質折射率n(V)會因溫度而產生變 化，愈高溫則折射率愈降低。因此，若液晶透鏡元件的使 用溫度範圍於-1 〇 °C至8 0 °C爲止內變化，則較理想係設定 爲，在高溫區域，亦即80 °C中滿足第（4)式之凹凸部17 的深度d。亦即，於室溫當中若d = 0.75x；l / |Δη(ν+ι) | ，則於使用溫度範圍中必存在電壓値V + 1 < VG < V-,。 因此，採用交流電源1 8而切換施加電壓V + 1、V〇、 V-i，藉此可選擇性的切換3種的穿透波面。 在此，於施加電壓V + 1及V_!當中，爲了有效率的生 成相當於圖形冷及圖形r之穿透波面，係設定凹凸部17 爲菲涅透鏡形狀或是以N段的階梯狀而近似於菲涅透鏡 之形狀，凹凸部1 7的最大深度d較理想爲滿足下式。 d=〔（ N_1 ) / N〕X λ / | △ n ( V+1 ) | 在此，爲了設定所生成之穿透波面的效率爲70%以上 ’較理想爲設定Ν爲4以上。亦即，較理想爲設定d滿 •24- 200538793 (21) 足下式。 0.75χλ ^ |ni-ns|xd^ λ 此於第（2 )式當中相當於m= 1的情況。以同樣的理 由，較理想爲設定在m = 2及3當中亦滿足第（2 )式之d 〇 - 在此，於△ n ( V + 1 ) = ni-ns> 0的情況下，於施加電 . 壓V + I、V〇、V.!中入射於液晶透鏡元件10之波長λ的直
φ 線偏光的平面波，係各自成爲第4圖（A) 、( Β ) 、( C 1所示之穿透波面而射出。亦即，係因應第1、第2透明 電極1 3、1 4之施加電壓的大小，而獲得對應負功率、零 功率、正功率之透鏡功能。 於△ n ( V+1 ) < 0的情況下，於施加電壓V + 1及V」 中，係各自成爲相當於對應第4圖（C )及（A )之正功 率及負功率之穿透波面而射出。 此外，於本實施型態當中，關於生成第（3 )式所敘 • 述之軸對稱的光路徑長度差OPD之液晶透鏡元件1 0的情 ^ 況，係說明了該元件構造及動作原理，而關於生成相當於 校正第（3)式以外之非軸對稱的彗型像差及散光等之光 路徑長度差OPD之液晶透鏡兀件，亦可由相同的原理， 採用凹凸部的加工以及塡入液晶於該凹部而製作。 於本實施型態當中，係對於液晶層1 6 A的實質折射 率n(V)因應施加電壓V而從ηι改變至n2之入射光的 直線偏光’設疋凹凸部1 7爲折射率n s之透明材料。在此 所採用之凹凸部1 7的透明材料，可爲均勻折射率材料， -25- 200538793 (22) 或是分子的配向方向於基板面內整合於單一方向之高分子 液晶等複折射材料。於採用複折射材料的情況下，較理想 爲使該異常光折射率爲ns，使正常光折射率等於液晶的正 常光折射率η。，並且使複折射材料之異常光折射率方向 與液晶層16之液晶分子的配向方向一致。藉由如此的構 " 成，對於正常光偏光入射光，液晶及複折射材料的正常光 . 折射率係與施加電壓的大小無關而互爲一致，因此穿透光 Φ 波面不會產生變化。 - 此外，於本實施型態當中，係顯示出採用均爲空白電 極之第1透明電極13及第2透明電極14的兩端子，來對 液晶層1 6 Α施加交流電壓之構成。除此之外，亦可構成 爲，例如第1透明電極13及第2透明電極14至少之一的 電極呈空間分割，而獨立施加不同的交流電壓。此外，將 此空間分割後的透明電極設定爲具備期望的電阻之電阻膜 ，設置2個以上的供電點，於半徑方向上形成施加電壓之 Φ 分佈，而使施加於液晶之電壓，具備在半徑方向呈傾斜之 .分佈。藉由如此之分割電極或是電阻膜電極之構造，可生 成更具多樣化之光路徑長度差OPD之空間分佈。其結果 爲，可生成不同於第4圖（A) 、( B ) 、（C)所示之穿 透波面。 此外，亦可於液晶透鏡兀件1 〇上，一體形成相位板 、繞射光柵、偏光全像分光器之校正某固定的像差之校正 面等。其結果爲，於裝載在光學頭裝置等的情況下，可減 少構件的數目並達到裝置的小型化。 -26- 200538793 (23) 〔第2實施型態〕 接下來參照第5圖’來詳細說明本發明的第2實施型 態之液晶透鏡元件2 0的構成例。於本實施型態當中，與 第1實施型態相同的部分係附加相同符號而省略說明。 •於本實施型態之液晶透鏡元件2 0當中’就凹凸部17 • 的最大深度d相當於上述第（2)式之m = 2的情況的深度 φ 之點，係與第1實施型態之液晶透鏡元件1 〇有所不同。 -伴隨於此，液晶層16B之厚度分布亦有所不同。 以下說明本實施型態之液晶透鏡元件20之凹凸部 1 7B。第6圖的α係與第3圖的α相同，爲表示第（3 )式 所敘述之光路徑長度差OPD之圖形。此外，第6圖的圖 形/3 2係顯示，以波長λ的2倍間隔（亦即爲2 λ )來分 割第6圖的α，而投射於光路徑長度差爲零的面之光路徑 長度差。此圖形>52實質上係與圖形α相同，圖形32所 # 示之光路徑長度差，均於2λ以內（圖中爲-2λ至〇的範 _ 圍），剖面係成爲菲涅透鏡形狀。 於施加電壓V + 2時，爲了生成相當於第6圖的圖形 冷2之穿透波面的光路徑長度差，可貫穿第5圖所示之凹 凸部1 7Β的深度d爲滿足下式的關係之値而設置。 d = 2 λ / | Δ n ( V + 2 ) I........( 5 ) λ :入射光的波長 Δ η ( V + 2 ) = η ( V + 2 ) - η s = η ι - η s 亦即，此爲在η! -ns > 0的情況下，於第（2 )式當中 -27- 200538793 (24) 相當於m = 2的情況之深度。 在此，藉由改變施加電壓V，可改變折射率差 )。例如，於i )在成爲△ n ( VG ) = 0之施加電壓V〇當 中，液晶透鏡元件20之穿透波面不會產生變化。此外， Π)在成爲Δη(ν+1)= Δη(ν + 2)/2之施加電壓V+丨當 中，係產生第6圖的圖形石1所示之光路徑長度差的穿透 波面。此係相當於，對於光路徑長度差爲零的面，使圖形 /32所示之光路徑長度差成爲一半之穿透波面，並且相當 -於，使圖形α之光路徑長度差成爲一半之穿透波面。此外 ，圖形ySl所示之光路徑長度差，均於λ以內（圖中爲 -λ至0的範圍）。 iii )在成爲△ η ( V」）=-△ n ( V + 1 )之施加電壓V·! 當中，係產生圖形7 1所示之光路徑長度差的穿透波面。 此係相當於，對於光路徑長度差爲零的面，與圖形呈 面對稱之光路徑長度差的穿透波面。 iv)在成爲Δη(ν.2) =·Δη(ν + 2)之施加電壓 V.2 當中，係產生圖形7 2所示之光路徑長度差的穿透波面。 此係相當於，對於光路徑長度差爲零的面，與圖形yS 2呈 面對稱之光路徑長度差的穿透波面。 於液晶層1 6B的實質折射率爲n ( V + 2 )及n ( V-2 ) 之際，係以成爲相當於第6圖的圖形2及圖形r 2之光 路徑長度差空間分布之方式，來加工凹凸部17B爲菲涅透 鏡或是以階梯狀而近似於菲涅透鏡之剖面形狀。 於本實施型態之液晶透鏡元件2 0當中，若選擇形成 -28- 200538793 (25) 凹凸部1 7 B之均句折射率透明材料的折射率n s，爲位於 η丨及n2之間’且滿足| ni- ns|g丨w的關係式者，則 必存在成爲 Δ n ( V〇) =0 ' △ n(V.i) =-Δ η ( V + i) Δ η ( ν.2 ) =- Δ η ( ν + 2 ) 之値的電壓値V + 2< V+1 < V〇< V」< V_2。 因此，採用交流電源18而切換施加電壓ν + 2、V + 1、 • V〇、V.i、V_2，藉此可選擇性的切換5種的穿透波面。 在此，於施加電壓 V + 2、V + 1、V」及 V-2，當中，爲 了有效率的生成相當於圖形yS2、ySl及圖形71、之 穿透波面，係設定凹凸部1 7 B爲菲涅透鏡形狀，凹凸部 1 7B的最大深度d較理想爲滿足下式。 d= ( ( N_1 ) / N〕χ2 λ / | △ n ( V + 2 ) | 在此，爲了設定所生成之穿透波面的效率爲70%以上 ，較理想爲設定N爲4以上。亦即，較理想爲設定d滿 足下式。 1 . 7 5 X λ ^ |η 1 -ns | x d ^ 2x λ 此於第（2 )式當中相當於m = 2的情況。 在此，於△ n ( V + 2) = m-ris〉0的情況下，於施加電 壓V + 2、V + 1、V〇、V.!、V.2中入射於液晶透鏡元件20之 波長λ的直線偏光的平面波，係各自成爲第7圖（A )、 (B ) 、 ( C ) 、 ( D ) 、 （E)所示之穿透波面而射出。 亦即，係因應第1、第2透明電極1 3、14之施加電壓的 -29- 200538793 (26) 大小，而獲得對應2種負功率、零功率、2種正功率之透 鏡功能。 於△ n ( V + 2 ) < 0的情況下，於施加電壓V + 2及V + 1 中，係各自成爲相當於對應第7圖（Ε )及（D )之正功 率之穿透波面，以及於施加電壓V.2及V.】中，係各自成 爲相當於對應第7圖（A )及（Β )之負功率之穿透波面 而從液晶透鏡元件射出。 以上，於本實施型態當中，係說明生成/3 2之液晶透 -鏡元件20之型態，該>5 2爲，以波長λ的2倍間隔來區 隔第（2 )式中相當於m = 2之第6圖的α所示之光路徑長 度差OPD之後的光路徑長度差OPD，此外，亦可爲第（2 )式中相當於m = 3之液晶透鏡元件2 0之型態。於此情況 下，則成爲對應於以波長λ的3倍間隔來區隔第3圖的α 後的光路徑長度差OPD之穿透波面。 〔第3實施型態〕 接下來參照第8圖，來詳細說明本發明的第3實施型 態之液晶透鏡元件3 0的構成例。於本實施型態當中，與 第1實施型態相同的部分係附加相同符號而省略說明。 本實施型態之液晶透鏡元件3 0係具備，第1液晶透 鏡元件1 〇A，及第2液晶透鏡元件1 0B，及交流電源1 8。 第1、第2液晶透鏡元件l〇A、10B係以2個凹凸部17互 爲對向的狀態，於上下重疊第1實施型態之液晶透鏡元件 10而疊層之構造（透明基板11爲共通）。 -30- 200538793 (27) 在此，第1 (第2)液晶透鏡元件10A ( 1 0B)係具備 ，形成有第2透明電極14A ( 14B )之透明基板1 1，及密 封於凹凸部1 7C ( 17D )以及於該表面上形成有第1透明 電極13A ( 13B )之透明基板12A ( 12B )之間的空隙之液 晶1 6 〇 — 接下來說明本實施型態之製造方法。 ，首先，於各個透明基板12Α、12Β的平坦面上，各採 • 用折射率ns的透明材料，形成具備菲涅透鏡或是以階梯 -狀而近似於菲涅透鏡之形狀之凹凸部17C、17D。這些凹 凸部17C ' 17D均加工爲對入射光的光軸（Z軸）具備旋 轉對稱性之相同的凹凸形狀。另一方面，於透明基板1 1 的兩面上形成第2透明電極14A、14B。 接下來，於各個透明基板12A、12B上，對混入有間 隙控制材之接著材進行印刷圖案的形成而各自形成密封材 15A ' 15B。之後以凹凸部17C及凹凸部17D的旋轉對稱 • 爲一致之方式，貼合各個透明基板12A、12B及透明基板 . 1 1，進行壓接而製作出空單元。接下來，從設置於密封材 的一部分之注入口（圖中未顯示）當中注入液晶，密封此 注入口而將液晶1 6密封於單元內而形成液晶層1 6C、1 6D ，而形成液晶透鏡元件3 0。此外，導通第1透明電極 13A、13B而形成共通電極，並導通第2透明電極14A、 14B而形成共通電極。 於如此製作出之液晶透鏡元件3 0中，採用交流電源 1 8而於共通電極之間施加矩形波的交流電壓。如此，係 •31 - 200538793 (28) 因應施加電壓的大小而改變液晶層1 6 c、〗6 D的分子配向 ，液晶層16C、16D的實質折射率從η】改變至n2。其結 果爲使液晶層16C、16D及凹凸部17A、17B之折射率的 差Δη(ν)產生變化，而使對入射光之穿透光的波面產 生變化。 < 第8圖所示之第1、第2液晶透鏡元件10Α、10Β的 .構成及作用，係與第1圖所示之液晶透鏡元件1 〇相同， φ 但是就電壓非施加時或是電壓施加時，液晶分子的配向方 •向之ΧΥ面內成分，係於液晶層16C及液晶層16D中互爲 直交之點有所不同。其結果爲，若採用本實施型態之液晶 透鏡元件，則與入射光的偏光狀態無關，可因應施加電壓 的大小，而獲得例如第4圖（A ) 、( B ) 、（ C )所示之 具備負功率、零功率、正功率之透鏡功能。 在成爲△ n ( V〇 ) =0之施加電壓VG當中，即使對於 入射光當中因應施加電壓的大小而使液晶層16C、16D的 • 折射率產生變化之直線偏光成分，第1、第2液晶透鏡元 ，件10A、10B之穿透波面亦不會產生變化。另一方面，對 於入射光當中偏光方向與之直交之直線偏光成分，液晶層 16C、16D的折射率係與施加電壓的大小無關，係成爲正 常光折射率η。。因此，第1、第2液晶透鏡元件1 〇A、 1 0B之穿透波面，係對應於液晶1 6的正常光折射率n。及 凹凸部17C、17D的材料之正常光折射率的差，而產生一 定的變化。 尤其是，在採用均勻折射率ns的材料來形成凹凸部 -32- 200538793 (29) 17C、17D的情況下，係對應於（nms)的折射率差，而 產生一定的波面變化。由於這些液晶層1 6 C、1 6 D之液晶 分子的配向方向之XY面內成分互爲直交，因此第2液晶 透鏡元件l〇A、10B與入射偏光狀態無關，而產生此一定 的波面變化。 < 爲了抵銷在施加電壓V〇中所產生之一定的穿透波面 .變化，較理想爲在透明基板1 2 A或1 2 B的表面上形成校 ^ 正面。或是，採用具備與液晶層16C、16D的正常光折射 •率相等的的正常光折射率之高分子液晶等複折射率材料， 來形成凹凸部170、170，藉此可使各個正常光折射率的 方向，與液晶層16C、16D的正常光折射率的方向一致。 其結果爲，可在施加電壓V〇中，不會使液晶透鏡元件20 的穿透波面產生變化。 〔第4實施型態〕 • 接下來參照第9圖，說明裝載了本發明之第1實施型 ，態的液晶透鏡元件10 (參照第1圖）之用於進行DVD用 光碟的記錄·再生之光學頭裝置40。 本實施型態之光學頭裝置40係具備，爲DVD用的波 長；I ( =6 6 Onm)之光源之半導體雷射1，及繞射光柵2， 及分光器3，及準直器4，及物鏡5，及光檢測器6，除此 之外，於準直器4及物鏡5之間的光路徑上具備相位板7 及液晶透鏡元件1 0。 此外，於第9圖當中，係顯示液晶透鏡元件1 〇配置 -33- 200538793 (30) 於準直器4及物鏡5之間的光路徑上之構成例，但是液晶 透鏡元件1 0亦可配置於半導體雷射1及物鏡5之間的光 路徑上。 接下來說明本實施型態的作用。 從半導體雷射1所射出之在第9圖的紙面內具有偏光 •面之波長λ的直線偏光射出光，係藉由繞射光柵2而產生 ，尋軌用的3條光束。此3條光束於分光器3產生反射，於 φ 準直器4中平行光化，而入射於液晶透鏡元件1 0。穿透 •此液晶透鏡元件1 〇之光線，係藉由對波長λ相當於1/4 波長板之相位板7而成爲圓偏光，並藉由物鏡5而聚光於 光碟D的資訊記錄層。 物鏡5可藉由聚焦伺服機構及尋軌伺服機構用的促動 器（圖中未顯示），而於X軸方向及Ζ軸方向爲可動。 於光碟D的反射面所反射的光，再次穿透物鏡5及相位 板7，成爲具備與紙面呈垂直方向的偏光面之直線偏光， # 穿透液晶透鏡元件1 〇，並藉由準直器4，使一部分的光線 穿透分光器3而聚光於光檢測器6的受光面。
A 接下來說明，採用裝載有本發明的液晶透鏡元件1 〇 $ 之光學頭裝置40，對覆蓋厚度爲不同之單層及雙層DVD 光碟D進行記錄·再生之動作。 (i )單層DVD光碟（覆蓋厚度爲0.60mm)的情況 由於物鏡5係設計爲對覆蓋厚度爲0.60mm的單層光 碟D之像差爲最小，因此於單層光碟D的記錄·再生時 -34- 200538793 (31) ，係施加交流電壓v〇於液晶透鏡元件i 〇的電極之間。此 時，由於液晶透鏡元件10 (參照第1圖）中的液晶層 1 6 A及凹凸部1 7之折射率爲相同，因此如第4圖（B )所 示般，穿透波面對於液晶透鏡元件1 〇的入射波面爲不變 。亦即，可藉由物鏡5而有效率的聚光於覆蓋厚度爲 > 0.60mm之資訊記錄層上。 (ii)雙層DVD光碟（覆蓋厚度爲〇.57mm)的情況 - 在對雙層光碟D之覆蓋厚度爲0.57mm的資訊記錄層 之記錄·再生當中，係以液晶透鏡元件1 〇的穿透波面成 爲些許聚光之球面波之方式，而施加交流電壓νβ1於電極 之間。此時，由於液晶層1 6 A的折射率較凹凸部1 7還小 ，因此如第4圖（C )所示般，成爲正的功率，亦即相當 於凸透鏡之穿透波面。亦即，可藉由物鏡5而有效率的聚 光於覆蓋厚度爲〇.5 7mm之資訊記錄層上。 • ( iii)雙層DVD光碟（覆蓋厚度爲〇.63mm)的情況 另一方面，在對雙層光碟D之覆蓋厚度爲〇.63mm的 資訊記錄層之記錄·再生當中，係以液晶透鏡元件1 0的 穿透波面成爲些許發散之球面波之方式，而施加交流電壓 V + !於電極之間。此時，由於液晶層1 6 A的折射率較凹凸 部17還大，因此如第4圖（A)所示般，成爲負的功率 ，亦即相當於凹透鏡之穿透波面。亦即，可藉由物鏡5而 有效率的聚光於覆蓋厚度爲〇.63mm之資訊記錄層上。 -35- 200538793 (32) 因此，可藉由切換液晶透鏡元件1 0的施加電壓v〇、 v + 1、V.i，而實現對覆蓋厚度爲不同之單層DVD光碟及 雙層DVD光碟之安定的記錄·再生。 如此，根據本實施型態之光學頭裝置40，液晶透鏡 元件10不僅具備對起因於光碟D之覆蓋厚度的不同所產 •生之球面像差之功能，亦可附加相當於焦距變化之功率成 . 分的切換功能。因此，即使在與物鏡5另外設置來使用液 φ 晶透鏡元件1 〇，而使物鏡5於尋軌時往光碟D的半徑方 •向移動而導致與液晶透鏡元件1 0產生偏心之情況下，亦 幾乎不產生像差。其結果爲，可較僅僅校正球面像差之以 往的液晶元件，更能夠實現安定的記錄·再生。 於本實施型態當中，係說明裝載有液晶透鏡元件1 〇 之光學頭裝置40，該液晶透鏡元件1 〇係對採用波長λ爲 660nm的波段之半導體雷射來做爲光源之單層及雙層 DVD光碟進行動作，但是對於裝載有液晶透鏡元件之光 • 學頭裝置，該液晶透鏡元件係對採用波長；I爲405nm的 波段之半導體雷射來做爲光源之單層及雙層BD光碟進行 動作者，亦可獲得相同的作用·效果。 k 此外’由於若採用第5圖所示之第2實施型態的液晶 透鏡元件2 0來取代液晶透鏡元件1 〇，可進行5種穿透波 面之切換，因此，於覆蓋厚度爲不同之光碟當中，或是對 起因於光碟之覆蓋厚度的不同所產生之像差，可進行更爲 精細之像差校正。 此外，由於若採用第8圖所示之第3實施型態的液晶 -36- 200538793 (33) 透鏡元件3 0來取代液晶透鏡元件1 〇，不僅對去程的偏光 ，亦對與回程直交之偏光具備校正作用，因此可改善對光 檢測器之聚光性。 此外’不僅單層及雙層光碟，即使今後對資訊記錄層 進行更多層化，亦可採用本發明之5値或是7値之液晶透 1 鏡元件，藉由切換施加於2端子電極之電壓，可校正起因 於覆蓋厚度的不同所產生之像差。 •實施例 〔第1例〕 接下來參照第1圖，說明第1實施型態所示之本發明 的液晶透鏡元件1 0之具體實施例。 首先說明此液晶透鏡元件1 0之製作方法。 於透明基板11之玻璃基板上，以濺鍍法形成SiOxNy 膜。在此，係採用Si濺鑛靶，並採用混入氧氣及氮氣於 • Ar氣中之放電氣體，藉此來形成折射率ns(=1.64)之透 明且具均勻折射率之膜厚d(=5.5//m)之SiOxNy膜。 此外，以使成爲相當於第3圖的圖形/3的形狀之方式 ’以採用光罩之微影法使光阻形成圖案，之後藉由反應性 離子蝕刻法而加工Si〇xNy膜。其結果爲，係於有效徑0 ( = 5.0mm )的區域上，以8段的階梯狀而近似於菲涅透鏡 之如第1圖的剖面所示般，來加工凹凸部1 7。 接下來，於凹凸部17的表面上形成透明導電膜（ITO 膜），並將此設定成第1透明電極13。之後，以使在第1 -37- 200538793 (34) 透明電極13上成爲膜厚約50 nm的方式，塗佈聚亞醯胺 膜（圖中未顯示），之後進行燒結，於X軸方向上對聚 亞醯胺膜表面進行磨刷配向處理，而形成配向膜。 此外，於透明基板1 2之玻璃基板上形成透明導電膜 (I TO膜）來做爲第2透明電極14，之後於該上方塗佈膜 .厚約50nm的聚亞醯胺膜（圖中未顯示），之後進行燒結 .，於X軸方向上對聚亞醯胺膜表面進行磨刷配向處理， φ 而形成液晶用的配向膜。 ' 再者，於該上方，對混入有直徑8 // m的間隙控制材 之接著材進行印刷圖案的形成而形成密封材1 5，並與透 明基板1 1貼合並進行壓接，而製作出第1透明電極1 3及 第2透明電極14的間隔最大爲8//m、最小爲2.5//m之 空單元。 之後，從空單元的注入口 （圖中未顯示）注入液晶 1 6，密封此注入口而形成液晶層1 6 A，藉此形成第1圖所 • 示之液晶透鏡元件1 〇。 關於液晶16，係採用具備正常光折射率n。（ =1.50) 及異常光折射率ne( =1.75)之正的介電異向性之陣列型 p 液晶。此外，此液晶1 6爲，於電壓非施加時乃平行於第 1、第2透明電極1 3、1 4的面，且液晶分子之配向整合於 X軸方向之同質配向，並塡入於凹凸部17的凹部。
於如此獲得之液晶透鏡元件1 〇的第1、第2透明電 極1 3、1 4上連接交流電源1 8，藉此而施加電壓於液晶層 1 6 A。若從0V開始增加此施加電壓，則液晶層1 6 A於X -38- 200538793 (35) 軸方向之實質折射率，從(=1.75)改變至n2 = n〇( = 1.50)。其結果爲，對於在X軸方向產生振動而行進至 Z軸方向之直線偏光入射光，液晶層1 6 A及凹凸部1 7之 折射率差從改變至n2-ns= -0.14，因應塡入於 凹凸部1 7的凹部之液晶層1 6的厚度分佈，使穿透波面產 -生變化。 ，在此，例如若採用對使用波長爲λ (=660nm)，且 φ 覆蓋厚度爲〇.60mm的單層DVD光碟之像差爲零而設計 -出之NA0.65且焦距爲 3.05mm的物鏡，於覆蓋厚度爲 0.5 7mm及0.6 3mm之雙層DVD光碟，則最大光路徑長度 差約爲0.15 λ，而產生RMS波面像差相當於約爲43m λ 〔r m s〕之球面像差。 因此，爲了採用液晶透鏡元件1 〇來校正此球面像差 ，以使電壓非施加時的穿透波面採用〔第1表〕所示之係 數a!〜a5之値，而成爲第（3)式所表示之相當於第3圖 • 的圖形α之圖形/5的光路徑長度差OPD之方式，來加工 . 凹凸部17。第（3)式所示之光路徑長度差OPD係以〔 #m〕爲單位，r以〔mm〕爲單位。 -39- 200538793 (36) 係數 値 aj -0.744431 a2 0.004292 a3 -0.004880 a4 0.001341 a5 -0.000112 〔第1表〕 於第1表當中，係數a!相當於功率成分’係數a2〜 a5相當於球面像差成分。因此，由液晶透鏡元件1 0所生 成之圖形Θ的光路徑長度差，係包含功率成分及球面像差 成分。 在此，於電壓非施加時的施加電壓V + 1=0當中，液晶 16及凹凸部17之折射率的差Δη(ν+1)爲如上所述般之 Δ η ( V + 1 ) =η 1 - ns = 〇 . 1 1 由於係以凹凸部1 7及塡入於此凹部之液晶1 6來生成 上述穿透波面，因此，係以滿足第（2)式之m=l的方式 來決定凹凸部17的最大深度d。 於本例當中，係以8段的階梯狀而近似於菲涅透鏡的 凹凸部17，因此d設定爲5.5//m。 入射於液晶透鏡元件10之DVD用波長；I (=660nm )的穿透波面，於電壓非施加時（V +】=0 )，係成爲第4 圖（A )所示之發散波面，焦距（f )係顯示相當於f = -6 7 5 m m之凹透鏡的作用。接下來，若增加施加電壓，則 -40- 200538793 (37) 在 V.1 = 4.4V 下，Δι^ν」）=- Δη(ν + 1)，因此，穿透 波面係成爲第4圖（C )所示之收斂波面，焦距（f)係顯 示相當於f=+675mm之凹透鏡的作用。 此時，於切換施加電壓V + 1、VG、V.!時所產生之第4 圖（A)、第4圖（B)、第4圖（C)所示之穿透波面的 生成效率之計算値，各爲95%、100%、95%。 • 〔第2例〕 - 接下來說明，將上述〔第1例〕的液晶透鏡元件1 〇 裝載於第9圖所示之第4實施型態的光學頭裝置40的情 況之具體實施例。由於此光學頭裝置40的構成與第4實 施型態所說明者相同，因此省略說明。 採用此光學頭裝置40，在對覆蓋厚度爲〇.6 0mm之單 層DVD光碟D進行資訊的記錄·再生的情況下，若設定 液晶透鏡元件10的施加電壓爲V〇=1.8V，則入射光係藉 Φ 由物鏡5而有效率的聚光於資訊記錄層上。 另一方面，對於雙層的DVD光碟，若設定液晶透鏡 元件10的施加電壓爲V+1 ( =0V )，則入射光聚光於覆蓋 厚度爲〇.63mm的資訊記錄層上，若設定施加電壓爲V-! (=4.4V )，則入射光聚光於覆蓋厚度爲0.57mm的資訊 記錄層上。兩者之殘留的RMS波面像差之計算値均爲3 m λ 〔 rms〕以下。 接下來，對覆蓋厚度爲0.56mm至0.64mm之光碟， 採用因應液晶透鏡元件1 0的施加電壓VG、V + 1、V」而產 -41 - 200538793 (38) 生之穿透波面的情況下，殘留的RM S波面像差之計算結 果如第1 0圖所示。 因此，於覆蓋厚度爲〇.56mm至0.585mm的範圍當中 ，設定爲施加電壓 V-i，於覆蓋厚度爲 0.585mm至 0.615mm的範圍當中，設定爲施加電壓V〇，於覆蓋厚度 -爲0.6 15mm至0.64mm的範圍當中，設定爲施加電壓V + 1 .，藉此，可降低殘留的RMS波面像差爲20 m A 〔 rms〕 φ 以下。 - 此外，由於尋軌而在物鏡5對光碟D的半徑方向移 動± 0.3 mm之際，係產生與液晶透鏡元件1 0之偏心，但 由於不會伴隨此而產生像差，因而不會導致聚光點的劣化 〇 因此，藉由切換施加於液晶透鏡元件10之電壓爲v〇 、V + 1、Vq，可實現能夠安定的進行單層及雙層的DVD 光碟D之記錄·再生之光學頭裝置。 • ，〔第3例〕 接下來參照第8圖，說明第3實施型態所示之本發明 的液晶透鏡元件3 0之具體實施例。 本實施型態之液晶透鏡元件3 0係具備第1、第2液 晶透鏡元件l〇A、10B，這些液晶透鏡元件10A、10B係 以與第1例所示之液晶透鏡元件1 〇相同而製作。 本例之液晶透鏡元件3 0係裝載於，採用波長爲 405nm波段的雷射光之單層及雙層之BD光碟之記錄·再 -42 - 200538793 (39) 生用光學頭裝置中，係以用來校正因覆蓋厚度的不同所產 生之像差之目的而使用。伴隨此，第1、第2液晶透鏡元 件10A、10B之元件構成與實施例1之液晶透鏡元件10 有所不同。 具體而言，第1、第2液晶透鏡元件10A、10B與第 _ 2實施型態所說明之液晶透鏡元件20相同，設定爲相當 .於第（2 )式之m = 2的方式之凹凸部1 7C、1 7D的最大深 φ 度d。 - 亦即，形成折射率ns(=1.70)且膜厚d(=5.9//m) 之均勻折射率透明膜之SiOxNy膜。此外，於有效徑0 ( =5.0mm)的區域上，以16段的階梯狀而近似於菲涅透鏡 之如第5圖的剖面所示般，來加工凹凸部17C、17D。此 外，液晶16係採用具備正常光折射率nQ ( =1.53 )及異常 光折射率ne (= 1 . 8 3 )之正的介電異向性之陣列型液晶。 此外，於電壓非施加時，係以液晶層1 6C之液晶分子的配 • 向整合於X軸方向，且液晶層1 6D之液晶分子的配向整 , 合於Y軸方向的方式，對接觸於液晶1 6之配向膜（圖中 未顯示）進行配向處理。此外，第1、第2液晶透鏡元件 10A、10B之第1透明電極13及第2透明電極14的間隔 均爲最大爲8#m、最小爲2.1#m。 各自連接如此獲得之液晶透鏡元件3 0之第1透明電 極13A及13B，以及第2透明電極14A及14B，並藉由交 流電源1 8而於第1、第2透明電極之間施加電壓。若從 0V開始增加此施加電壓，則液晶層1 6C於X軸方向之實 -43- 200538793 (40) 質折射率及液晶層1 6 D於Y軸方向之實質折射率，從η!= ne (=1.83)改變至n2 = n。（=1.53)。另一方面，液晶層 16C於Y軸方向之實質折射率及液晶層16D於X軸方向 之實質折射率，不受到施加電壓的影響，而維持於η。（ =1.53)。 -其結果爲，對於具備入射於第1液晶透鏡元件1 0 A .之X軸方向的偏光面之直線偏光入射光，以及對於具備 φ 入射於第2液晶透鏡元件10B之Y軸方向的偏光面之直 •線偏光入射光，液晶層16C及凹凸部17C之折射率差以 及液晶層16D及凹凸部17D之折射率差，均從 改變至n2-ns= -0.17，因應塡入於凹凸部17C、17D的凹 部之液晶層16C、16D的厚度分佈，使穿透波面產生變化 〇 在此，例如若採用對使用波長爲λ ( =660nm )，且 覆蓋厚度爲 87.5//m的光碟之像差爲零而設計出之 Φ NA0.85且焦距爲1.882mm的物鏡，於覆蓋厚度爲100/zm 及75/im之單層及雙層之BD光碟，則最大光路徑長度差 約爲0.43又，而產生RMS波面像差相當於約爲125m λ 〔 rms〕之球面像差。 對於在X軸方向產生振動而行進至Z軸方向之直線 偏光入射光，係藉由第1液晶透鏡元件1 0 A來校正此球 面像差，且對於Y軸方向產生振動而行進至Z軸方向之 直線偏光入射光，藉由第2液晶透鏡元件1 〇B來校正此球 面像差，因此，以使電壓非施加時的穿透波面採用〔第2 -44 - 200538793 (41) 表〕所示之係數ai〜a5之値，而成爲第（3)式所表示之 相當於第6圖的圖形α之圖形/3 2的光路徑長度差OPD之 方式，來加工凹凸部17C、17D。第（3 )式所示之光路徑 長度差OPD係以〔μ m〕爲單位，Γ以〔mm〕爲單位。 〔第2表〕
係數 値 ai -0.827770 -0.008058 a3 0.008250 a4 -0.003671 a 5 0.001242 在此，於電壓非施加時的施加電壓V + 2 = 0當中，對於 在X軸方向產生振動而行進至Z軸方向之直線偏光之液 ® 晶16C及凹凸部17C之折射率差，以及對於在Y軸方向 產生振動而行進至Z軸方向之直線偏光之液晶16D及凹 凸部17D之折射率差△ n ( V + 2 )，爲如上所述般之 Δ η ( V + 2 ) = η 1 - ns = 0.1 3 由於係以凹凸部17C、17D及塡入於此凹部之液晶 16C、16D來生成上述穿透波面，因此，係以滿足第（2 ) 式之m = 2的方式來決定凹凸部17C、17D的最大深度d。 於本例當中，係以1 6段的階梯狀而近似於菲涅透鏡的凹 凸部〗7C、17D，因此d設定爲5.9//m。 -45- 200538793 (42) 對如此獲得之液晶透鏡元件3 0，射入B D用之波長λ (=405nm )的雷射光。 (i )首先，與入射光的偏光狀態無關，於電壓非施 加時（V + 2 = 0)，穿透波面係成爲第7圖（A)所示之發 散波面，在相當於第6圖的圖形02之光路徑長度差下， 焦距（f)係顯示相當於f=-6 16mm之凹透鏡的作用。 (Π )接下來，若增加施加電壓，則在V+1 = 1.4V下 • ，Δη(ν + 1)=Δη(ν + 2)/2，因此，穿透波面係成爲第7 -圖（Β)所示之發散波面，焦距（f)係顯示相當於f = - 1 232mm之凹透鏡的作用。 (iii)此外，在 V〇 = 1.7V 時，Δη(ν〇) =0，穿透波 面係成爲第7圖（C)所示之與入射波面爲相同之波面（ 無功率）。 (iv )接下來，若增加施加電壓，則在V.!=2.3 V下 ，△ η ( V」）=-△ n ( V +】），因此，穿透波面係成爲第7 ® 圖（D)所示之收斂波面，在相當於第6圖的圖形7 1之 光路徑長度差下，焦距（f)係顯示相當於f = + 1 2 3 2mm 之凸透鏡的作用。 (v )接下來，若增加施加電壓，則在V_2 = 4.5V下， △ η ( ν·2 ) = - △ n ( V + 2 )，因此，穿透波面係成爲第7圖 (Ε)所示之收斂波面，在相當於第6圖的圖形7 2之光 路徑長度差下，焦距（f)係顯示相當於f = +61 6mm之凸 透鏡的作用。 此時，於切換施加電壓V + 2、V+】、V〇、V·】、ν·2時所 -46- 200538793 (43) 產生之第7圖（A)、第7圖（B)、第7圖（C)、第7 圖（D)、第7圖（E)所示之穿透波面的生成效率之計 算値，各爲 9 5 %、9 8 %、1 0 0 %、9 8 %、9 5 °/〇。 〔第4例〕 接下來說明，於第9圖所示之第4實施型態的光學頭 裝置40當中，裝載〔第3例〕的液晶透鏡元件30來取代 液晶透鏡兀件1 0之例子。 於本例當中，B.D用之波長久（=405nm )的半導體雷 射1來做爲光源，光碟D爲單層及雙層的BD光碟。此外 ，物鏡5係設計爲使對於覆蓋厚度爲1 00 // m的光碟之像 差達到最小。 在對覆蓋厚度爲100//m之單層及雙層的BD光碟D 進行資訊的記錄·再生的情況下，若設定液晶透鏡元件 3〇的施加電壓爲V + 2 ( =〇v )，則入射光係藉由物鏡5而 ® 聚光於覆蓋厚度爲101.5//m的面。此時，於覆蓋厚度爲 l〇〇//m的資訊記錄層上，殘留的RMS波面像差之計算値 爲20 ιηλ 〔rms〕以下，因此可對覆蓋厚度爲100//Π1之 單層及雙層的BD光碟D進行記錄·再生。 rm s 另一方面，在對覆蓋厚度爲75 //m之雙層的BD光碟 D進行資訊的記錄·再生的情況下，若設定液晶透鏡元件 3〇的施加電壓爲V.2 = 4.5V，則入射光係聚光於覆蓋厚度 爲73.5 // m的面。此時，於覆蓋厚度爲75 // m的資訊記 錄層上，殘留的RMS波面像差之計算値爲20 m又〔 -47- 200538793 (44) 〕以下’因此可對覆蓋厚度爲75#m之單層及雙層的BD 光碟D進行記錄·再生。 接下來，對覆蓋厚度爲70//m至l〇5//m之BD光碟 ’採用因應液晶透鏡元件30的施加電壓V + 2、V + ]、V〇、 ν-ι、V.2而產生之穿透波面的情況下，殘留的rmS波面 •像差之計算結果如第1 1圖所示。 .因此，根據第11圖，於覆蓋厚度爲70//m至77//m φ 的範圍當中，設定爲施加電壓V + 2，於覆蓋厚度爲ΊΊ β m -至84//m的範圍當中，設定爲施加電壓V + I，於覆蓋厚度 爲84#m至91//m的範圍當中，設定爲施加電壓VG，於 覆蓋厚度爲91//m至98//m的範圍當中，設定爲施加電 壓V」，於覆蓋厚度爲98//m至105/zm的範圍當中，設 定爲施加電壓V.2，藉此，可降低殘留的RMS波面像差爲 35ιηλ〔rms〕以下。 因此，藉由切換施加於液晶透鏡元件3 0之電壓爲 • V + 2、V + 1、V〇、V.】、V.2，可實現能夠安定的進行BD用 ，單層及雙層的光碟D之記錄·再生之光學頭裝置。 此外，由於尋軌而在物鏡5對光碟D的半徑方向移 動± 0 · 3 mm之際，係產生與液晶透鏡元件3 0之偏心，但 由於不會伴隨此而產生像差，因而不會導致聚光點的劣化 〇 本發明並不限定於上述實施型態，在不脫離該要旨的 範圍內，可實施種種的型態。 -48 - 200538793 (45) 產業上之可利用性： 本發明之液晶透鏡元件係 大小而切換焦距爲3値、5値 透鏡。尤其是在具備覆蓋厚度 碟之記錄及/或再生當中，可 成分之球面像差進行校正之液 此外，藉由設置裝載本發 φ 裝置，即使液晶透鏡元件與物 -像差惡化較小，因此可利用爲 可達到小型化來進行安定之光 頭裝置。 在此，係引用於2004年‘ 出願2004-136075號的說明書 ，及發明摘要的所有內容，來 者。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明的第 的構成之縱向剖面圖。 第2圖係顯示第1圖所示 向剖面圖。 第3圖係顯示由第1實施 之穿透波面的光路徑長度差之 徑r，而以波長λ單位來表示: 可利用爲，因應施加電壓的 、或是7値之多値焦距切換 爲不同之單層或是雙層的光 利用爲對包含所產生的功率 晶透鏡元件。 明之液晶透鏡元件之光學頭 鏡產生偏心的情況下，由於 ，可減少配置上的限制，且 碟的記錄及/或再生之光學 I月3 0日所申請之日本特許 ，及申請專利範圍，及圖式 做爲本發明之說明書所開示 1實施型態之液晶透鏡元件 之液晶透鏡元件的構成之橫 型態之液晶透鏡元件所生成 圖式，α爲，設定橫軸爲半 光路徑長度差之圖式。yS爲 -49- 200538793 (46) ，從α當中減去波長λ的整數倍之-λ以上零以下之光路 徑長度差之圖式。7爲，對光路徑長度差爲零的面，與/5 呈面對稱之光路徑長度差之圖式。 第4圖係顯示於切換往第1實施型態之液晶透鏡元件 的施加電壓之際的作用之側面圖，（A )係顯示於施加電 ，壓V + 1之際的發散穿透波面。（Β )係顯示於施加電壓V〇 > 之際之無波面變化之穿透波面。（C )係顯示於施加電壓 φ Vq之際的收斂穿透波面。 - 第5圖係顯示本發明的第2實施型態之液晶透鏡元件 的構成之縱向剖面圖。 第6圖係顯示由第2實施型態之液晶透鏡元件所生成 之穿透波面的光路徑長度差之圖式，α爲，設定橫軸爲半 徑r，而以波長λ單位來表示光路徑長度差之圖式。石2 爲，從α當中減去波長2λ的整數倍之-2λ以上零以下之 光路徑長度差之圖式。爲，設定爲/32的光路徑長度 # 差的一半之光路徑長度差之圖式。ri爲，對光路徑長度 差爲零的面，與/31呈面對稱之光路徑長度差之圖式。 72爲，對光路徑長度差爲零的面，與/32呈面對稱之光 路徑長度差之圖式。 第7圖係顯示於切換往第2實施型態之液晶透鏡元件 的施加電壓之際的作用之側面圖，（A )係顯示於施加電 壓V + 2之際的發散穿透波面。（B )係顯示於施加電壓 V+1之際的發散穿透波面。（C )係顯示於施加電壓V〇之 際之無波面變化之穿透波面。（D )係顯示於施加電壓 -50- 200538793 (47) 之際的收斂穿透波面。（E )係顯示於施加電壓V_2之 際的收斂穿透波面。 第8圖係顯示，以液晶分子的配向方向互爲直交的方 式而疊層2層液晶透鏡元件之本發明的第3實施型態之液 晶透鏡元件的構成之縱向剖面圖。 第9圖係顯示裝載本發明的液晶透鏡元件之第4實施 型態的光學頭裝置之構成圖。 φ 第1 〇圖係顯示，採用裝載有本發明的液晶透鏡元件 •之光學頭裝置，而對覆蓋厚度爲不同的DVD光碟所產生 之波面像差的計算値。 第1 1圖係顯示，採用裝載有本發明的液晶透鏡元件 之光學頭裝置，而對覆蓋厚度爲不同的BD光碟所產生之 波面像差的計算値。 第12圖係顯示裝載有可動透鏡群之以往的光學頭裝 置之構成圖。 • 第1 3圖係顯示以往的液晶透鏡的構成例之縱向剖面 圖。 第1 4圖係顯示以往的光調變元件（液晶繞射透鏡） 的構成例之縱向剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 :半導體雷射 2 :繞射光柵 3 :分光器 •51 - 200538793 (48) 4 :準直器 5 :物鏡 6 :光檢測器 7 :相位板 1 0、2 0、3 0 :液晶透鏡元件 11、12、12A、12B:透明基板 13、 13A、13B:第1透明電極
14、 14A、14B:第2透明電極 15、 15A、15B:密封材 1 6 :液晶 1 6 A、1 6 B、1 6 C、1 6 D :液晶層 17、17A、17B、17C、17D ：凹凸部 1 8 :交流電源 1 3 1、1 4 1 :電極 40 :光學頭裝置 3 00 :光調變元件 D :光碟 OPD :光路徑長度差 -52-