WO2009147805A1 - 液晶光学素子の駆動方法、光ヘッド装置、及び、液晶光学素子 - Google Patents

液晶光学素子の駆動方法、光ヘッド装置、及び、液晶光学素子 Download PDF

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WO2009147805A1
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liquid crystal
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light beam
cover layer
layer thickness
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向尾将樹
金井友範
島野健
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Maxell Ltd
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Hitachi Maxell Ltd
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13925—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G—PHYSICS
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    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD

Definitions

  • the present invention relates to a method for driving a liquid crystal optical element, an optical head device, and a liquid crystal optical element, and more particularly to a cover layer up to a recording layer of an optical disc when a light beam having one type of wavelength is condensed on a plurality of types of optical discs.
  • the present invention relates to a liquid crystal optical element driving method, an optical head device, and a liquid crystal optical element that perform aberration correction based on a deviation between the thickness of the lens and the corresponding cover layer thickness of the objective lens.
  • optical disc apparatus that optically records information on an optical disc (optical recording medium) such as a CD (Compact Disc), a DVD (Digital Versatile Disc), or an MO (Magnetic Optical Disk) and reproduces the information recorded on the optical disc.
  • optical disc optical recording medium
  • high-capacity high-density optical discs such as HD (High Definition DVD) and BD (Blu-ray Disc) have also been developed.
  • HD High Definition DVD
  • BD Blu-ray Disc
  • a semiconductor laser having a wavelength of 660 nm band is used as a light source.
  • an objective lens having an NA (numerical aperture) of 0.6 to 0.65 is used.
  • NA number of the NA
  • a recording mark having a required size is formed in the information recording layer.
  • a BD standard for recording / reproducing using a semiconductor laser having a wavelength of 405 nm and an objective lens having an NA of 0.85 has been proposed.
  • an HD standard for recording / reproducing using a semiconductor laser having a wavelength of 405 nm and an objective lens having an NA of 0.65 has been proposed.
  • the thickness of the cover layer of BD is 0.1 mm
  • the thickness of the cover layer of HD is 0.6 mm. Therefore, the cover layer thickness of BD and HD is different. Therefore, when recording / reproducing both BD and HD optical discs with one optical disc apparatus, it is necessary to correct spherical aberration based on the difference in the cover layer thickness between BD and HD.
  • an optical disc having a plurality of information recording layers (hereinafter referred to as a multilayer optical disc) has been proposed.
  • the BD 2-layer standard and the HD 3-layer standard have been proposed.
  • the practical cover layer thickness up to each information recording layer is different. Therefore, in order to record / reproduce a multilayer optical disc, an optical system such as an objective lens mounted on the optical disc apparatus is constructed so as to have a plurality of corresponding cover layer thicknesses according to the cover layer thickness of each information recording layer. There is a need to.
  • the optical disc apparatus described in Patent Document 1 has a DVD-only lens and a CD-only lens mounted on a rotating two-lens actuator.
  • the DVD and the CD are compatible by switching between the DVD dedicated lens and the CD dedicated lens.
  • the optical disc device described in Patent Document 2 transmits a part of the light beam emitted from the red semiconductor laser as zero-order light and transmits a part of the light beam emitted from the red semiconductor laser as first-order diffracted light.
  • the element is formed integrally with the objective lens. Then, the diffraction pattern of the hologram element is adjusted so that the objective lens integrated with the hologram element condenses the zero-order light on the DVD and the objective lens integrated with the hologram element condenses the first-order diffracted light on the CD. Designing.
  • the hologram element transmits a part of the light beam emitted from the red semiconductor laser as the first-order diffracted light so as to correct the spherical aberration caused by the cover layer thickness difference between the CD and the DVD. This realizes reproduction compatibility of two types of optical discs having different cover layer thicknesses and NAs at one wavelength.
  • a CD / DVD compatible reproducing optical pickup is equipped with a red semiconductor laser and an infrared semiconductor laser having a wavelength of 780 nm.
  • CD-R the reflectance of the red semiconductor laser beam is significantly reduced and cannot be reproduced. Therefore, an infrared semiconductor laser is used for CD reproduction.
  • the CD / DVD compatible reproduction optical pickup uses a compatible reproduction method that utilizes the fact that the wavelength of the light source used for reproduction differs between the CD and the DVD.
  • CD-R playback was not essential, so a compatible DVD and CD playback system using only a red semiconductor laser was considered. Therefore, by applying the DVD and CD compatible playback method using only the red semiconductor laser, which was studied at the beginning of the development of the DVD playback optical pickup, the BD and HD compatible playback method using only the blue semiconductor laser was developed. There is a possibility.
  • the shape of the objective lens in the range of NA necessary for condensing on a CD is formed so as to optimally condense to the cover layer thickness intermediate between DVD and CD, and condensing on CD. Therefore, the shape of the objective lens within the range of NA necessary for condensing on the DVD on the outer edge side from the range of NA necessary for the purpose is formed so as to optimally condense on the DVD. Thereby, compatibility with CD and DVD is aimed at.
  • Patent Document 4 a liquid crystal optical element is used as an aberration correction element. Then, aberration correction and light amount control are performed simultaneously by the liquid crystal optical element.
  • Patent Documents 5 and 6 a liquid crystal optical element is used as an aberration correction element. Then, the spherical aberration based on the cover layer thickness difference is reduced by the liquid crystal optical element. Thereby, compatibility between a plurality of types of optical disks having different cover layer thicknesses is achieved.
  • the distance between the red semiconductor laser light source and the collimator lens is made variable.
  • the degree of divergence of the light incident on the objective lens is changed, and the spherical aberration due to the difference in the cover layer thickness between the CD and the DVD is reduced. It is corrected. Thereby, compatibility with CD and DVD is aimed at.
  • Patent Document 8 describes a liquid crystal optical element in which two or more layers of transparent electrode patterns are formed on one glass substrate.
  • a transparent electrode for driving liquid crystal can be obtained by configuring a compatible technology for performing compatibility between BD and HD and a compatible technology for performing compatibility between a plurality of information recording layers in a multilayer optical disk using the technology described in Patent Document 4. It is necessary to increase the number of Specifically, two types of transparent electrodes are required: an electrode pattern for BD and an electrode pattern for HD. And if each electrode pattern is formed in two glass substrates, it is necessary to perform alignment of two electrode patterns with high precision. In addition, the number of transparent electrodes to be driven increases. In addition, although a plurality of electrode patterns may be formed on one glass substrate, the number of transparent electrodes to be driven increases.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and a liquid crystal capable of performing compatibility between a plurality of information recording layers in a plurality of types of multilayer optical disks without increasing the number of transparent electrodes of the liquid crystal optical element.
  • An object is to provide a driving method of an optical element, an optical head device, and a liquid crystal optical element.
  • a method for driving a liquid crystal optical element according to the present invention is a method for driving a liquid crystal optical element in an optical head device that condenses a light beam from a light source with a first numerical aperture onto a first multilayer optical disk having a first cover layer thickness. It is.
  • the optical head device is divided into a plurality of regions by an objective optical element for condensing a light beam from the light source onto the first multilayer optical disc and a plurality of concentric circular electrodes having different sizes.
  • a liquid crystal optical element including the liquid crystal layer and an actuator for defocusing the objective optical element.
  • the plurality of transparent electrodes may reduce spherical aberration based on a difference in cover layer thickness of each information recording layer of the first multilayer optical disc in the plurality of regions in the light beam transmitted through the liquid crystal optical element. It is formed with an electrode pattern that gives a phase difference.
  • the objective optical element is defocused by the actuator, and a phase difference imparted to a light beam transmitted through the liquid crystal optical element by the plurality of regions is the liquid crystal optical element.
  • a voltage is applied to the plurality of transparent electrodes so as to decrease from the center of the element toward the outer periphery.
  • the plurality of regions have the second cover layer thickness larger than the first cover layer thickness in the light beam transmitted through the liquid crystal optical element, and the first numerical aperture is greater than the first numerical aperture.
  • a phase difference is provided so as to reduce spherical aberration based on the cover layer thickness difference of each information recording layer of the second multilayer optical disc in which the light beam from the light source is collected with a small second numerical aperture.
  • the optical head device is an optical head device for condensing a light beam from a light source with a first numerical aperture on a first multilayer optical disk having a first cover layer thickness.
  • An optical head device includes an objective optical element for condensing a light beam from the light source onto the first multilayer optical disk, and a plurality of circular transparent electrodes having different sizes arranged concentrically.
  • a liquid crystal optical element including a liquid crystal layer divided into a plurality of regions, and an actuator for defocusing the objective optical element.
  • the plurality of transparent electrodes may reduce spherical aberration based on a difference in cover layer thickness of each information recording layer of the first multilayer optical disc in the plurality of regions in the light beam transmitted through the liquid crystal optical element.
  • the objective optical element is defocused by the actuator, and the phase difference that the plurality of regions impart to the light beam transmitted through the liquid crystal optical element decreases from the center of the liquid crystal optical element toward the outer periphery.
  • the plurality of regions have the second cover layer thickness that is larger than the first cover layer thickness in the light beam transmitted through the liquid crystal optical element.
  • the spherical aberration based on the cover layer thickness difference of each information recording layer of the second multilayer optical disc in which the light beam from the light source is collected with a second numerical aperture smaller than the first numerical aperture is reduced. It gives a phase difference.
  • the liquid crystal optical element according to the present invention includes a plurality of circular transparent electrodes having different sizes arranged concentrically and a liquid crystal layer divided into a plurality of regions by the plurality of transparent electrodes.
  • the plurality of regions have a first cover layer thickness for a light beam transmitted through the liquid crystal optical element, and a light beam from a light source is condensed with a first numerical aperture.
  • the first multi-layer optical disk is formed with an electrode pattern that gives a phase difference that reduces spherical aberration based on the thickness difference of the cover layer of each information recording layer.
  • the plurality of regions When a voltage is applied to the plurality of transparent electrodes so that a phase difference imparted to a light beam transmitted through the liquid crystal optical element by the plurality of regions decreases from the center to the outer periphery of the liquid crystal optical element.
  • the plurality of regions have a second cover layer thickness larger than the first cover layer thickness in a light beam transmitted through the liquid crystal optical element, and a second smaller than the first numerical aperture.
  • a phase difference is provided so as to reduce spherical aberration based on the cover layer thickness difference of each information recording layer of the second multilayer optical disc on which the light beam from the light source is condensed with a numerical aperture.
  • the cover of each information recording layer of the second multilayer optical disc is used by using the transparent electrode formed so as to reduce the spherical aberration based on the thickness difference of the cover layer of each information recording layer of the first multilayer optical disc.
  • Spherical aberration based on the layer thickness difference can be reduced.
  • the liquid crystal optical element includes a plurality of first transparent electrodes and a plurality of second transparent electrodes.
  • the plurality of first transparent electrodes have a plurality of circular transparent electrodes of different sizes arranged concentrically, and divide the liquid crystal layer into a plurality of first regions.
  • the plurality of second transparent electrodes have a plurality of circular transparent electrodes of different sizes arranged concentrically, and divide the liquid crystal layer into a plurality of second regions.
  • the plurality of first regions have a thickness of the first cover layer on a light beam transmitted through the liquid crystal optical element, and a light beam from the light source is condensed with the first numerical aperture.
  • a light beam from the light source is collected with a second numerical aperture smaller than the first numerical aperture, the optical disc having one optical disc and the second cover layer thicker than the first cover layer. It is preferable to provide a phase difference that reduces spherical aberration based on the cover layer thickness difference with the second optical disc. Further, the plurality of second regions give a phase difference that reduces spherical aberration based on a cover layer thickness difference of each information recording layer of the first multilayer optical disc to the light beam transmitted through the liquid crystal optical element. It is preferable to do. In the plurality of second regions, the objective optical element is defocused by the actuator, and a phase difference that the plurality of second regions imparts to a light beam transmitted through the liquid crystal optical element is the liquid crystal optical element.
  • each information recording layer of the second multilayer optical disc is transmitted to the light beam transmitted through the liquid crystal optical element. It is preferable to provide a phase difference that reduces spherical aberration based on the cover layer thickness difference. As a result, compatibility between a plurality of types of optical disks having different cover layer thickness differences can be performed.
  • the objective optical element has a surface shape that favorably collects a light beam on an optical disc having a predetermined cover layer thickness between the first cover layer thickness and the second cover layer thickness. It is preferable.
  • the plurality of first regions include a difference in cover layer thickness between the predetermined cover layer thickness and the first cover layer thickness or the second cover layer thickness in a light beam transmitted through the liquid crystal optical element. It is preferable to provide a phase difference that reduces spherical aberration based on the above. As a result, the sign of spherical aberration that occurs when the objective optical element focuses on the optical disk having the first cover layer thickness, and the objective optical element that occurs when the objective optical element focuses on the optical disk having the second cover layer thickness.
  • the liquid crystal optical element shifts the phase difference imparted to the light beam by 1 ⁇ from the phase difference to be imparted in order to reduce the spherical aberration.
  • the width of the voltage to be applied to the optical element can be reduced.
  • the plurality of first regions include a light beam that passes through the liquid crystal optical element within a range of the second numerical aperture, and is approximately (m / n) ⁇ (where n is a natural number satisfying n ⁇ 2, m Is an integer satisfying
  • the plurality of first regions are arranged in the above-described cases when the light from the light source is condensed on the first optical disc and when the light from the light source is condensed on the second optical disc. It is preferable to add the phase difference by changing the sign of the phase difference.
  • the liquid crystal optical element is preferably held integrally with the objective optical element by an actuator. Thereby, even if a lens shift occurs, the influence of the lens shift on the liquid crystal optical element can be reduced.
  • the objective optical element is sandwiched between a glass substrate and an objective lens that favorably focuses the light beam from the light source on the first optical disk having the first cover layer thickness with the first numerical aperture.
  • a liquid crystal lens including a transparent electrode that drives the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal layer of the liquid crystal lens has a second cover layer thickness by which the light beam transmitted through the liquid crystal lens has the second cover layer thickness by the objective lens. It is preferable to adjust the divergence angle of the light beam transmitted through the liquid crystal lens so that the light beam is condensed at the second numerical aperture.
  • the liquid crystal lens preferably includes two liquid crystal layers, and the alignment direction of the liquid crystal layer of one of the liquid crystal lenses is orthogonal to the alignment direction of the other liquid crystal layer. Thereby, the liquid crystal lens can act on both incident light incident on the optical disc and reflected light reflected from the optical disc.
  • the objective optical element includes a first objective lens that favorably concentrates a light beam from the light source on the first optical disc having the first cover layer thickness with the first numerical aperture, and the second objective lens. And a second objective lens that favorably focuses the light beam from the light source with the second numerical aperture on a second optical disc having a cover layer thickness of It is preferable that an optical path switching mechanism for guiding a light beam emitted from the liquid crystal optical element to the first objective lens or the second objective lens is provided between the liquid crystal optical element and the objective optical element. .
  • the liquid crystal optical element preferably includes two liquid crystal layers, and the alignment direction of one liquid crystal layer of the liquid crystal optical element is orthogonal to the alignment direction of the other liquid crystal layer.
  • the liquid crystal optical element can act on both incident light incident on the optical disk and reflected light reflected from the optical disk.
  • compatibility between a plurality of information recording layers in a plurality of types of multilayer optical disks can be performed without increasing the number of transparent electrodes of the liquid crystal optical element.
  • 1 shows an example of a liquid crystal optical element according to the present invention.
  • 2 shows an example of a liquid crystal optical element according to Comparative Example 1. It is a graph showing the spherical aberration at the time of condensing a light beam to 2 layer BD using the liquid crystal optical element concerning the comparative example 1.
  • 6 is a graph showing spherical aberration when a light beam is condensed on a two-layer HD using the liquid crystal optical element according to Comparative Example 1. It is a graph showing the relationship between the spherical aberration and the defocus amount when the light beam is condensed on the two-layer HD using the liquid crystal optical element according to the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a liquid crystal lens according to Example 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal optical element according to Example 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of an optical head device according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of a liquid crystal lens according to Example 2.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of a liquid crystal lens according to Example 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of an optical head device according to a third embodiment.
  • RMS root mean square wavefront aberration
  • the wavefront aberration is a deviation of the wavefront shape of the light beam transmitted through the lens from the wavefront shape of the light beam transmitted through the ideal lens.
  • the deviation expressed as a standard deviation is called RMS wavefront aberration.
  • the Marechal condition is that “when the normalized intensity at the diffraction focus F is 0.8 or more, the system is sufficiently corrected”. This is equivalent to “the standard deviation of the deviation (RMS wavefront aberration) between the wavefront and the reference spherical surface having the center at the diffraction focal point is ⁇ / 14 or less”.
  • the liquid crystal optical element 10 includes a first substrate 11, a second substrate 12, a liquid crystal layer 13, an upper transparent electrode 14, a lower transparent electrode 15, and the like.
  • the liquid crystal layer 13 is sandwiched between the first substrate 11 and the second substrate 12. Specifically, the liquid crystal layer 13 is formed by sealing liquid crystal in a space formed by a first substrate 11, a second substrate 12, and a seal as a spacer.
  • the upper transparent electrode 14 is formed on the liquid crystal layer side surface of the first substrate 11.
  • the lower transparent electrode 15 is formed on the surface of the second substrate 12 on the liquid crystal layer side. Accordingly, the liquid crystal layer 13 is sandwiched between the upper transparent electrode 14 and the lower transparent electrode 15.
  • the electrode pattern of the upper transparent electrode 14 and the electrode pattern of the lower transparent electrode 15 are the same.
  • the electrode patterns of the upper transparent electrode 14 and the lower transparent electrode 15 are electrode patterns for correcting spherical aberration of the two-layer BD (first multilayer optical disc).
  • the electrode pattern of the upper transparent electrode 14 and the lower transparent electrode 15 is a pattern in which a plurality of transparent electrodes formed in different sizes are arranged concentrically. ing. Different voltages are applied to the circular transparent electrodes. Therefore, the alignment direction of the liquid crystal driven by each transparent electrode is different. Accordingly, the phase difference generated in the light beam transmitted through the liquid crystal layer 13 driven by each transparent electrode is also different.
  • the liquid crystal layer 13 is divided into nine regions by the nine transparent electrodes.
  • the innermost area is a circular area. Further, the other eight regions are in a ring shape.
  • the liquid crystal layer 13 in the innermost region and the outermost region generates a phase difference of OL0 in the light beam transmitted through the region.
  • the liquid crystal layer 13 in the second region and the sixth region from the center generates a phase difference of OL1 in the light beam transmitted through the region.
  • the liquid crystal layer 13 in the third region and the seventh region from the center generates a phase difference of OL2 in the light beam that passes through the region.
  • the liquid crystal layers 13 in the fourth and eighth regions from the center generate a phase difference of OL3 in the light beam transmitted through the region.
  • the liquid crystal layer 13 in the fifth region from the center generates a phase difference of OL4 in the light beam transmitted through the region.
  • the liquid crystal optical element 10 is a spherical surface based on the difference in the cover layer thickness of each information recording layer of the two-layer BD. Aberration is corrected.
  • the transparent electrode is formed on the first substrate 11 and the second substrate 12 by a general vapor deposition method, a sputtering method, or the like. Specifically, first, a transparent electrode film such as indium tin oxide (ITO) is formed on the first substrate 11 and the second substrate 12. Next, the transparent electrode film is etched into a desired pattern by photolithography / etching or the like. As the transparent electrode film material, other materials such as zinc tin oxide (ZnO) may be used.
  • ITO indium tin oxide
  • ZnO zinc tin oxide
  • the liquid crystal optical element 20 according to the comparative example 1 applies the conventional technique to perform compatibility between BD and HD, compatibility between information recording layers of the multilayer BD, and compatibility between information recording layers of the multilayer HD. It is assumed as a liquid crystal optical element.
  • the liquid crystal optical element 20 according to Comparative Example 1 includes a first substrate 21, a second substrate 22, a liquid crystal layer 23, an upper transparent electrode 24, a lower transparent electrode 25, and the like.
  • the liquid crystal optical element 20 concerning the comparative example 1 differs from the liquid crystal optical element 10 of this invention only in the structure of the upper surface transparent electrode 24.
  • FIG. Since the other structure of the liquid crystal optical element 20 according to the comparative example 1 is almost the same as that of the liquid crystal optical element 10 of the present invention, the description thereof is omitted.
  • the electrode pattern of the upper transparent electrode 24 and the electrode pattern of the lower transparent electrode 25 are different from the liquid crystal optical element 10 according to the present invention.
  • the electrode pattern of the lower transparent electrode 25 is an electrode pattern for correcting the spherical aberration of the two-layer BD, like the lower transparent electrode 15 of the liquid crystal optical element 10 according to the present invention.
  • the electrode pattern of the lower transparent electrode 25 is a pattern in which a plurality of transparent electrodes formed in circular shapes having different sizes are arranged concentrically.
  • the liquid crystal layer 23 is divided into a plurality of regions by the plurality of transparent electrodes. The liquid crystal layer 23 in each region generates a phase difference of OL0, OL1, OL2, OL3, and OL4 in the light beam that passes through the region.
  • the liquid crystal optical element 20 has a spherical surface based on the difference in cover layer thickness of each information recording layer of the two-layer BD. Aberration is corrected.
  • the electrode pattern of the upper surface transparent electrode 24 is a pattern in which a plurality of transparent electrodes formed in circular shapes having different sizes are arranged concentrically. Further, the liquid crystal layer 23 is divided into a plurality of regions by the plurality of transparent electrodes. Specifically, on the surface (upper surface) of the liquid crystal layer 23 on the first substrate 21 side, two transparent electrodes formed in circular shapes having different sizes are arranged concentrically. The liquid crystal layer 23 is divided into three regions by the two transparent electrodes. The innermost area is a circular area. Further, the other two regions have a ring shape. By being driven by the transparent electrode, the liquid crystal layer 23 in the innermost region and the outermost region generates a phase difference of OL00 in the light beam that passes through the region.
  • the liquid crystal layer 23 in the second region from the center generates a phase difference of OL01 in the light beam transmitted through the region. Then, by generating two kinds of phase differences OL00 and OL01 in the light beam transmitted through the liquid crystal optical element 20, the liquid crystal optical element 20 covers the information recording layers of the two-layer HD (second multilayer optical disc). Spherical aberration based on the difference in layer thickness is corrected.
  • the numerical aperture of HD (second numerical aperture) is smaller than the numerical aperture of BD (first numerical aperture). Therefore, the range of the liquid crystal layer 23 where the phase difference has to be generated is narrower than that of the liquid crystal layer 13.
  • spherical aberration is proportional to the fourth power of the numerical aperture. Therefore, the spherical aberration based on the difference in the cover layer thickness of each information recording layer of the two-layer HD is smaller than the spherical aberration based on the difference in the cover layer thickness of each information recording layer of the two-layer BD. Therefore, even if the electrode pattern of the upper transparent electrode 24 is simpler than the electrode pattern of the upper transparent electrode 14, the liquid crystal optical element 20 can sufficiently correct the spherical aberration.
  • the objective optical element includes an objective lens and the like.
  • FIG. 3A shows the spherical aberration that occurs when the light beam is condensed on the two-layer BD
  • FIG. 3B shows the spherical aberration that occurs when the light beam is condensed on the two-layer HD.
  • the vertical axis indicates the wavefront aberration ( ⁇ ), and the horizontal axis indicates the normalized radial radius position ( ⁇ ).
  • the wavefront aberration represents the magnitude of spherical aberration that occurs when the light beam is condensed on the two-layer BD or the two-layer HD using the liquid crystal optical element 20.
  • the solid line indicates the wavefront aberration when the liquid crystal optical element 20 is not driven, and the plot point with a circle indicates the wavefront aberration when the liquid crystal optical element 20 is driven. Indicates.
  • spherical aberration based on the cover layer thickness difference of the information recording layer is reduced by defocusing the objective optical element.
  • the RMS wavefront aberration is 128 m ⁇ in the two-layer BD, and 46.5 m ⁇ in the two-layer HD, and the Marechal condition ( ⁇ / 14 or less, that is, 35 m ⁇ or less).
  • the liquid crystal optical element 20 is driven at this defocus position, the RMS wavefront aberration is reduced to 25.9 m ⁇ in the two-layer BD, and the RMS wavefront aberration is reduced to 22.5 m ⁇ in the two-layer HD.
  • the liquid crystal optical element 20 according to the comparative example 1 can also perform compatibility between BD and HD and information recording layers in each of the two-layer BD and the two-layer HD.
  • the electrode patterns of the upper transparent electrode 24 and the lower transparent electrode 25 are different. Therefore, it is necessary that the alignment accuracy of the two types of electrode patterns is very high. Further, the number of extraction electrodes for applying a voltage to each transparent electrode increases. Therefore, in the embodiment of the present invention, the liquid crystal optical element 10 that can also perform compatibility between the information recording layers of the two-layer HD is provided using an electrode pattern that performs compatibility between the information recording layers of the two-layer BD.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the spherical aberration and the defocus amount.
  • the vertical axis represents the RMS wavefront aberration amount ( ⁇ )
  • the horizontal axis represents the defocus amount of the objective optical element.
  • the RMS wavefront aberration amount represents the magnitude of spherical aberration that occurs when the liquid crystal optical element 10 is used to focus the light beam on the two-layer HD.
  • the rightmost plot point (the plot point where the defocus amount is ⁇ 0.0010 mm) toward the paper surface is a state where no voltage is applied to the transparent electrode of the liquid crystal optical element 10 (liquid crystal optical).
  • the RMS wavefront aberration amount in a state where the element 10 is not driven is shown.
  • the other plot points represent the RMS wavefront aberration amount when a voltage is applied to the transparent electrode of the liquid crystal optical element 10.
  • the RMS wavefront aberration amount changes. Specifically, as the objective optical element is defocused, the RMS wavefront aberration amount gradually decreases and becomes minimal and then gradually increases. The RMS wavefront aberration amount is minimized when the defocus amount is -0.00145 mm.
  • Wavefront aberrations of the liquid crystal optical element 10 at the defocus amounts at the respective plot points shown in FIG. 4 are shown in FIGS. 5 to 9, the vertical axis represents the wavefront aberration ( ⁇ ), and the horizontal axis represents the normalized radial radius position ( ⁇ ).
  • the wavefront aberration represents the magnitude of spherical aberration that occurs when the light beam is condensed on the two-layer HD using the liquid crystal optical element 10.
  • the solid line indicates the wavefront aberration when the liquid crystal optical element 10 is not driven, and the plotted points with ⁇ indicate the wavefront aberration when the liquid crystal optical element 10 is driven.
  • the defocus amounts in FIGS. 5, 6, 7, 8, and 9 are about ⁇ 0.0010 mm, about ⁇ 0.0013 mm, about ⁇ 0.0015 mm, about ⁇ 0.0018 mm, and about ⁇ 0.0020 mm.
  • the RMS wavefront aberration amount is suppressed to about 30 m ⁇ or less. be able to.
  • the gradient of the wavefront aberration shape when the liquid crystal optical element 10 is not driven becomes gentle.
  • the amount of phase aberration imparted to the light beam in the liquid crystal layer 13 between adjacent transparent electrodes is decreased from the center of the liquid crystal optical element 10 toward the outer periphery, thereby correcting the spherical aberration. Found that it will grow.
  • FIG. 10 shows the relationship between the phase amount imparted to the light beam in the liquid crystal layer 13 between the adjacent transparent electrodes and the defocus amount of the objective optical element when condensing the light beam on the two-layer HD.
  • the vertical axis represents the phase amount imparted to the light beam in the liquid crystal layer 13 between adjacent transparent electrodes (that is, the phase amount imparted to the light beam by each region of the liquid crystal layer 13), and the horizontal axis represents The defocus amount of the objective optical element is shown.
  • the leftmost side of the paper surface of FIG. 10 when the light beam is condensed on the two-layer HD using the liquid crystal optical element 20 according to the comparative example 1, the light beam is emitted in the liquid crystal layer 23 between the adjacent transparent electrodes.
  • the phase amount to be given to is shown.
  • the pattern of the upper transparent electrode 24 is designed so that the phase amount imparted to the light beam in the liquid crystal layer 23 between adjacent transparent electrodes is substantially the same.
  • the phase amount imparted to the light beam in the liquid crystal layer 13 between the adjacent transparent electrodes is defocused, and the phase amount increases from the center of the liquid crystal optical element 10 toward the outer periphery. Less.
  • the liquid crystal optical element 10 according to the embodiment of the present invention can be used for condensing a light beam on the two-layer HD without having an electrode pattern for compatibility between the information recording layers of the two-layer HD.
  • RMS wavefront aberration can be reduced to about 20 m ⁇ .
  • the liquid crystal optical element 10 uses an electrode pattern for compatibility between the information recording layers of the two-layer BD. Compatibility between the information recording layers of the two-layer HD can be performed.
  • FIG. 11A, FIG. 11B, FIG. 12A, and FIG. 12B show an example of the objective optical element 90 according to the present invention.
  • the objective optical element 90 includes a liquid crystal optical element 10, a liquid crystal optical element 30, an objective lens 6, and the like.
  • the liquid crystal optical element 30 corrects spherical aberration based on the cover layer thickness difference between BD and HD.
  • a liquid crystal optical element 30 that corrects spherical aberration based on a cover layer thickness difference between BD and HD may be added to the objective optical element 90.
  • the liquid crystal optical element 10 is disposed on the laser light source (not shown) side.
  • the liquid crystal optical element 30 is disposed between the liquid crystal optical element 10 and the objective lens 6.
  • the liquid crystal optical element 10 and the liquid crystal optical element 30 may be integrally formed.
  • the surface of the objective lens 6 on the liquid crystal optical element 30 side is divided into a central portion 6A and an outer peripheral portion 6B.
  • the central portion 6A is a circular region having the same size as the HD NA (numerical aperture).
  • the outer peripheral part 6B is an annular area provided on the outer peripheral side of the central part 6A.
  • the central portion 6A favorably emits a light beam to an optical disc having a predetermined cover layer thickness between the BD cover layer thickness (first cover layer thickness) and the HD cover layer thickness (second cover layer thickness). It has a surface shape for condensing light.
  • the outer peripheral portion 6B has a surface shape that favorably collects a light beam with respect to a BD having a cover layer thickness of 0.1 mm.
  • the liquid crystal optical element 30 has substantially the same configuration as the liquid crystal optical element 10.
  • the liquid crystal optical element 30 is a spherical surface based on a cover layer thickness difference between a predetermined cover layer thickness of the optical disc on which the light beam transmitted through the central portion 6A of the objective lens 6 is well collected and a cover layer thickness of BD or HD. Correct aberrations.
  • FIG. 11A shows an objective optical element 90 that condenses the light flux on the single layer HD 71
  • FIG. 11B shows an objective optical element 90 that condenses the light flux on the multilayer HD 72
  • FIG. 12A collects the light flux on the single layer BD 73
  • FIG. 12B shows the objective optical element 90 that focuses the light beam on the multilayer BD 74.
  • the advancing direction of a light beam is shown with a broken line.
  • solid lines L1, L2, L3, and L4 indicate the wavefront shapes of the light beams.
  • the light beam transmitted through the outer peripheral portion 6B of the objective lens 6 is not condensed on the single layer HD71.
  • the outer peripheral portion 6B has a surface shape that favorably collects the light beam transmitted through the outer peripheral portion 6B with respect to the single layer BD73. Therefore, the light beam transmitted through the outer peripheral portion 6B has a large spherical aberration on the single layer HD71. Therefore, the light beam transmitted through the outer peripheral portion 6B is not condensed on the single layer HD71.
  • the liquid crystal optical element 30 When the liquid crystal optical element 30 is driven, a phase difference is generated in the light beam that passes through a range corresponding to the NA of the HD of the liquid crystal optical element 30.
  • the wavefront shape of the light beam transmitted through the range corresponding to the HD NA of the liquid crystal optical element 30 is different from the wavefront shape of the light beam transmitted outside the range corresponding to the HD NA of the liquid crystal optical element 30.
  • the phase difference corrects spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the predetermined cover layer thickness of the optical disc on which the light beam transmitted through the central portion 6A of the objective lens 6 is well collected and the HD cover layer thickness. It is the size to do.
  • the liquid crystal optical element 30 causes the light flux that passes through the range corresponding to the NA of the HD of the liquid crystal optical element 30 to generate the phase difference, thereby condensing the light flux on the information recording surface of the single layer HD 71 satisfactorily.
  • both the liquid crystal optical element 10 and the liquid crystal optical element 30 are driven. Similar to the case where the light beam is condensed on the single layer HD 71, the light beam transmitted through the outer peripheral portion 6 ⁇ / b> B of the objective lens 6 is not condensed on the multilayer HD 72. Similarly to the case where the light beam is condensed on the single layer HD 71, the liquid crystal optical element 30 is driven to generate a phase difference in the light beam that passes through a range corresponding to the NA of the HD of the liquid crystal optical element 30.
  • the phase difference corrects spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the predetermined cover layer thickness of the optical disc on which the light beam transmitted through the central portion 6A of the objective lens 6 is well collected and the HD cover layer thickness. It is the size to do.
  • the objective optical element 90 is appropriately defocused. Specifically, the objective optical element 90 is defocused so that the RMS wavefront aberration amount in FIG. 4 is less than 30 m ⁇ and the gradient of the wavefront shape of the wavefront aberration in FIGS.
  • the liquid crystal optical system is such that the phase amount imparted to the light flux in the liquid crystal layer 13 between adjacent transparent electrodes decreases from the center of the liquid crystal optical element 10 toward the outer periphery.
  • a voltage is applied to each transparent electrode of the element 10.
  • the liquid crystal optical element 30 when the light beam is condensed on the single layer BD 73, only the liquid crystal optical element 30 is driven, and the liquid crystal optical element 10 is not driven. Then, by driving the liquid crystal optical element 30, a phase difference is generated in the light beam transmitted through the liquid crystal optical element 30.
  • the phase difference corrects the spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the predetermined cover layer thickness of the optical disc on which the light beam transmitted through the central portion 6A of the objective lens 6 is well collected and the cover layer thickness of the BD. It is a big size.
  • the liquid crystal optical element 30 causes the light flux that passes through the liquid crystal optical element 30 to generate the phase difference, thereby favorably condensing the light flux on the information recording surface of the single layer BD73.
  • the outer peripheral portion 6B has a surface shape that favorably collects the light beam transmitted through the outer peripheral portion 6B with respect to the single layer BD73. Therefore, the light beam transmitted through the outer peripheral portion 6B has almost no spherical aberration on the single layer BD73. Therefore, the light beam transmitted through the entire surface of the objective lens 6 is condensed on the single layer BD73.
  • the predetermined cover layer thickness of the optical disc on which the light beam passing through the central portion 6A of the objective lens 6 is well collected is an intermediate cover layer thickness between the BD cover layer thickness and the HD cover layer thickness.
  • the spherical aberration that occurs when the light beam is condensed on the BD by the objective lens 6 and the spherical aberration that occurs when the light beam is condensed on the HD by the objective lens 6 are absolute only by reversing the sign. The values are equal.
  • the liquid crystal optical element 30 is driven by giving the phase difference to be given with a shift of 1 ⁇ . It is possible to reduce the amount of voltage required to do this. This is because in wave optics, the phase lag and phase advance of 1 ⁇ are the same as those in which no phase lag and phase advance occur.
  • the predetermined cover layer thickness of the optical disc on which the light beam transmitted through the central portion 6A of the objective lens 6 is favorably collected is an intermediate cover layer thickness between the BD cover layer thickness and the HD cover layer thickness.
  • the sign of the phase difference given to the light beam transmitted through the liquid crystal optical element 30 is plus.
  • the sign of the phase difference to be given to the light beam transmitted through the liquid crystal optical element 30 is negative.
  • the phase difference generated in the light beam transmitted through the liquid crystal optical element 30 is shifted by + 1 ⁇ from the phase difference to be applied. More specifically, when the light beam is condensed on the single layer HD 71, when the phase difference applied to the light beam transmitted through the liquid crystal optical element 30 is 0.4 ⁇ , the liquid crystal is collected when the light beam is condensed on the single layer BD73. The phase difference to be given to the light beam transmitted through the optical element 30 is ⁇ 0.4 ⁇ . Therefore, when the light beam is condensed on the single layer BD 73, the liquid crystal optical element 30 generates a phase of 0.6 ⁇ in the light beam. As a result, the voltage range to be applied to drive the liquid crystal optical element 30 that is compatible with BD and HD can be narrowed. Thereby, the amount of voltage required for driving the liquid crystal optical element 30 can be reduced.
  • both the liquid crystal optical element 10 and the liquid crystal optical element 30 are driven.
  • the liquid crystal optical element 30 is driven to generate a phase difference in the light beam transmitted through the liquid crystal optical element 30.
  • the phase difference is large enough to correct spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the predetermined cover layer thickness of the optical disc on which the light beam transmitted through the objective lens 6 is well collected and the cover layer thickness of the BD. It has become.
  • the light beam transmitted through the entire surface of the objective lens 6 is condensed on the multilayer BD 74 in the same manner as when the light beam is condensed on the single layer BD 73.
  • a voltage is applied to each transparent electrode of the liquid crystal optical element 10. Thereby, compatibility between the information recording layers of the multilayer BD 74 can be performed.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal optical element 40 according to Example 1 of the present invention.
  • the liquid crystal optical element 40 according to the example 1 includes a first substrate 41, a second substrate 42, a third substrate 43, a first liquid crystal layer 44, a second liquid crystal layer 45, a first transparent electrode 46 ( Second transparent electrode), second transparent electrode 47 (first transparent electrode), third transparent electrode 48 (first transparent electrode), fourth transparent electrode 49 (second transparent electrode), 1 / 4 wavelength plate 50 and the like.
  • an optical path until a light beam emitted from a laser light source (light source) is collected on an information recording layer of an optical disk by an objective optical element is referred to as a first optical path.
  • the optical path until the light beam reflected by the information recording layer of the optical disc is detected by the photodetector is referred to as a second optical path.
  • the first liquid crystal layer 44 is sandwiched between the first substrate 41 and the second substrate 42. Specifically, the first liquid crystal layer 44 is formed by sealing liquid crystal in a space formed by a first substrate 41, a second substrate 42, and a seal as a spacer.
  • the second liquid crystal layer 45 is sandwiched between the second substrate 42 and the third substrate 43. Specifically, the second liquid crystal layer 45 is formed by sealing liquid crystal in a space formed by the second substrate 42, the third substrate 43, and a seal.
  • the alignment direction of the first liquid crystal layer 44 and the alignment direction of the second liquid crystal layer 45 are orthogonal to each other.
  • a polarization beam splitter is disposed between a laser light source and an objective optical element.
  • the first optical path and the second optical path can be partially overlapped, and the optical system can be made small.
  • the polarization direction of the light beam rotates 90 degrees when reflected by the optical disc. That is, the polarization direction of the incident light (the light beam in the first optical path) and the polarization direction of the reflected light (the light beam in the second optical path) are orthogonal to each other.
  • the polarizing beam splitter transmits the light beam emitted from the laser light source and makes it incident on the objective optical element.
  • the polarization beam splitter reflects the light beam reflected from the optical disk and transmitted through the objective optical element, and guides it to the photodetector.
  • the liquid crystal optical element 40 according to the first embodiment includes the first liquid crystal layer 44 and the second liquid crystal layer 45, and the alignment direction of the first liquid crystal layer 44 and the alignment direction of the second liquid crystal layer 45 are mutually different. Since they are orthogonal, it is possible to correct both incident light and reflected light.
  • the alignment direction of the first liquid crystal layer 44 is an alignment direction that acts on incident light.
  • the alignment direction of the second liquid crystal layer 45 is an alignment direction that acts on the reflected light.
  • the first transparent electrode 46 is formed on the first liquid crystal layer 44 side of the first substrate 41.
  • the fourth transparent electrode 49 is formed on the second liquid crystal layer 45 side of the third substrate 43.
  • the electrode pattern of the 1st transparent electrode 46 and the 4th transparent electrode 49 has an electrode pattern for performing compatibility between each information recording layer of multilayer BD74.
  • the electrode patterns of the first transparent electrode 46 and the fourth transparent electrode 49 are substantially the same as the electrode patterns of the upper transparent electrode 14 and the lower transparent electrode 15 of the liquid crystal optical element 10. That is, the first transparent electrode 46 and the fourth transparent electrode 49 have a pattern in which a plurality of nine transparent electrodes formed in a circular shape having different sizes are arranged concentrically. Further, the first liquid crystal layer 44 and the second liquid crystal layer 45 are divided into nine regions (second regions) by the plurality of transparent electrodes. Then, each region of the first liquid crystal layer 44 and the second liquid crystal layer 45 generates a phase difference of OL0, OL1, OL2, OL3, OL4 in the light beam transmitted through the region.
  • spherical aberration based on the difference in the cover layer thickness of each information recording layer of the two-layer BD is corrected by generating five kinds of phase differences OL0 to OL4 in the light beam transmitted through the liquid crystal optical element 40. .
  • the second transparent electrode 47 is formed on the first liquid crystal layer 44 side of the second substrate 42.
  • the third transparent electrode 48 is formed on the second liquid crystal layer 45 side of the second substrate 42.
  • the electrode pattern of the 2nd transparent electrode 47 and the 3rd transparent electrode 48 is an electrode pattern which correct
  • the second transparent electrode 47 and the third transparent electrode 48 have a predetermined cover layer thickness of the optical disc on which the objective lens provided on the optical disc side of the liquid crystal optical element 10 condenses the light beam, and BD
  • the electrode pattern corrects spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the HD and the cover layer.
  • the second transparent electrode 47 and the third transparent electrode 48 have a pattern in which a plurality of transparent electrodes formed in circular shapes having different sizes are arranged concentrically.
  • the first liquid crystal layer 44 and the second liquid crystal layer 45 are divided into a plurality of regions (first regions) by the plurality of transparent electrodes. Then, each region of the first liquid crystal layer 44 and the second liquid crystal layer 45 corrects the spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the cover layer thickness and the BD or HD in the light beam transmitted through the region. A phase difference is generated.
  • the plurality of regions divided by the second transparent electrode 47 and the third transparent electrode 48 are substantially (m / m) in the luminous flux transmitted through the liquid crystal optical element 40 within the range of the numerical aperture of HD.
  • n is a natural number satisfying n ⁇ 2
  • m is an integer satisfying
  • ⁇ is the wavelength of the light source
  • the first liquid crystal layer 44 is driven by the first transparent electrode 46 and the second transparent electrode 47.
  • the first liquid crystal layer 44 has a phase difference that reduces spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the information recording layers of the multilayer BD 74 with respect to the incident light. generate.
  • an objective optical element 104 (described later) is defocused by an actuator 106 described later, the first liquid crystal layer 44 driven by the first transparent electrode 46 has a multi-layer HD 72 for the incident light.
  • a phase difference that reduces spherical aberration based on the difference in cover layer thickness between the information recording layers is generated.
  • the first liquid crystal layer 44 when the first liquid crystal layer 44 is driven by the second transparent electrode 47, the first liquid crystal layer 44 generates a phase difference that reduces spherical aberration based on the cover layer thickness difference between BD and HD with respect to incident light.
  • the second liquid crystal layer 45 is driven by the third transparent electrode 48 and the fourth transparent electrode 49. Then, when driven by the third transparent electrode 48, the second liquid crystal layer 45 generates a phase difference that reduces spherical aberration based on the cover layer thickness difference between BD and HD with respect to the reflected light.
  • the second liquid crystal layer 45 when driven by the fourth transparent electrode 49, the second liquid crystal layer 45 reduces the spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the information recording layers of the multilayer BD 74 with respect to the reflected light. Generate a phase difference.
  • the objective optical element 104 (described later) is defocused, the second liquid crystal layer 45 driven by the fourth transparent electrode 49 is provided between the information recording layers of the multilayer HD 72 with respect to the reflected light. A phase difference that reduces spherical aberration based on the cover layer thickness difference is generated.
  • the quarter-wave plate 50 is fixed to the surface of the third substrate 43 on the objective lens 105 (described later) side.
  • the first substrate 41 side of the liquid crystal optical element 40 is a laser light source 101 (described later) side
  • the third substrate 43 side of the liquid crystal optical element 40 is an optical disc 75 (described later) side.
  • FIG. 14 shows an example of the optical head device 100 according to the first embodiment.
  • the optical head device 100 includes a laser light source 101, a collimator lens 102, a polarizing beam splitter 103, an objective optical element 104, an actuator 106, a hologram optical element 107, a detection condensing lens 108, and a photodetector 109.
  • the objective optical element 104 includes a liquid crystal optical element 40, an objective lens 105, and the like. Further, the liquid crystal optical element 40 and the objective lens 105 are integrally held by an actuator 106. The liquid crystal optical element 40 and the objective lens 105 are integrally driven by the actuator 106.
  • the actuator 106 includes a mechanism for driving the objective optical element 104 at high speed and with high accuracy.
  • the actuator 106 moves the objective optical element 104 along two axes, ie, the optical axis direction of the objective lens 105 and a direction perpendicular to the optical axis direction. As a result, the actuator 106 defocuses the objective optical element 104.
  • the actuator 106 controls the position of the light spot formed by the objective lens 105 on the optical disc 75.
  • the light beam (incident light) emitted from the laser light source 101 passes through the collimator lens 102, the polarization beam splitter 103, the liquid crystal optical element 40, and the objective lens 105 and enters the optical disc 75.
  • the light beam (reflected light) reflected from the optical disk 75 passes through the objective lens 105 and the liquid crystal optical element 40 and then enters the hologram optical element 107.
  • the hologram optical element 107 separates the reflected light reflected from the optical disk 75 into an autofocus / tracking servo component and an RF component.
  • the reflected light that has passed through the hologram optical element 107 is condensed by the detection condenser lens 108, detected by the photodetector 109, and converted into an electrical signal.
  • the autofocus / tracking component signal detected by the photodetector 109 is input to the autofocus / tracking circuit 110.
  • the autofocus / tracking circuit 110 outputs a control signal based on the autofocus / tracking component signal. Based on the control signal output from the autofocus / tracking circuit 110, the actuator 106 is controlled.
  • the RF component signal detected by the photodetector 109 is input to the RF circuit 111.
  • the RF circuit 111 outputs an RF signal based on the RF component signal.
  • the liquid crystal driving circuit 112 inputs a driving signal to the first transparent electrode 46, the second transparent electrode 47, the third transparent electrode 48, and the fourth transparent electrode 49. Then, the liquid crystal driving circuit 112 has a first transparent electrode 46, a second transparent electrode 47, and a third transparent electrode 48 when the operating environment of the first liquid crystal layer 44 and the second liquid crystal layer 45 changes. The amount of voltage applied to the fourth transparent electrode 49 is adjusted.
  • the first transparent electrode 46, the second transparent electrode 47, the third The amount of voltage applied to the transparent electrode 48 and the fourth transparent electrode 49 is adjusted. Such adjustment may be performed only at the start of the operation of the first liquid crystal layer 44 and the second liquid crystal layer 45, or may be performed during the operation.
  • the surface of the objective lens 105 on the liquid crystal optical element 40 side is divided into a central portion and an outer peripheral portion.
  • the outer peripheral portion is a ring-shaped region provided on the outer peripheral side of the central portion.
  • the outer peripheral portion has a surface shape that favorably collects a light beam with respect to a BD having a cover layer thickness of 0.1 mm.
  • BD and HD differ not only in cover layer thickness but also in NA. Therefore, just because the central portion of the objective lens 105 has a surface shape that reduces spherical aberration when converging the light beam on the optical disc having a cover layer thickness intermediate between BD and HD, Are not necessarily equal in absolute value of spherical aberration when condensing light on BD or HD.
  • the correction amount by the liquid crystal optical element 40 can be controlled by adjusting the voltage applied to each of the transparent electrodes 46 to 49. Therefore, even if the absolute values of the spherical aberration in BD and the spherical aberration in HD are not equal, the spherical aberration can be suitably reduced.
  • the light flux was condensed on the two-layer BD and the two-layer HD.
  • a light spot was formed in each information recording layer of the two-layer BD without driving the liquid crystal optical element 40.
  • the information recording layer having the larger spherical aberration that is, the disturbance of the light spot is large
  • the light beam was condensed on the information recording layer on the objective lens 105 side (that is, the information recording layer on the cover layer side).
  • the RMS wavefront aberration was about 200 m ⁇ at the maximum.
  • the RMS wavefront aberration could be reduced to 30 m ⁇ . That is, by driving the liquid crystal optical element 40, the wavefront aberration could be reduced to 1 ⁇ 4 or less of that before driving.
  • a light spot was formed on each information recording layer of the two-layer HD without driving the liquid crystal optical element 40.
  • the information recording layer with the larger spherical aberration was focused.
  • the light beam was condensed on the information recording layer on the objective lens 105 side.
  • the RMS wavefront aberration was about 100 m ⁇ at the maximum.
  • the RMS wavefront aberration could be reduced to 35 m ⁇ . That is, by driving the liquid crystal optical element 40, the wavefront aberration could be reduced to 1 ⁇ 4 or less of that before driving.
  • the aberration correction amount by the liquid crystal optical element 40 can be increased by increasing the thickness of the liquid crystal layer or increasing the magnitude of the applied voltage. Moreover, the accuracy of correction can be improved by making the electrode pattern of the transparent electrode finer. For example, by driving the liquid crystal optical element 40, a wavefront aberration amount of 0.2 ⁇ or less can be obtained. In addition, by changing the phase amount to be corrected according to the cover layer thickness error, it is possible to perform compatibility between information recording layers in a multilayer optical disc having a larger number of layers than two layers.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal lens 60 according to Example 2 of the present invention.
  • the liquid crystal lens 60 according to the second example includes a first substrate 61, a second substrate 62, a third substrate 63, a first liquid crystal layer 64, a second liquid crystal layer 65, and first transparent electrodes 66 and 66. , Second transparent electrodes 67, 67, a quarter-wave plate 51, and the like.
  • the first liquid crystal layer 64 is sandwiched between the first substrate 61 and the second substrate 62.
  • the second liquid crystal layer 65 is sandwiched between the second substrate 62 and the third substrate 63. Further, the alignment direction of the first liquid crystal layer 64 and the alignment direction of the second liquid crystal layer 65 are perpendicular to each other.
  • the alignment direction of the first liquid crystal layer 64 is an alignment direction that acts on the reflected light.
  • the alignment direction of the second liquid crystal layer 65 is an alignment direction that acts on incident light.
  • the first transparent electrodes 66 and 66 are formed on the first liquid crystal layer 64 side and the second liquid crystal layer 65 side of the second substrate 62.
  • the second transparent electrodes 67 and 67 are formed on the first liquid crystal layer 64 side of the first substrate 61 and the second liquid crystal layer 65 side of the third substrate 63.
  • a blaze grating 68 is formed on the first liquid crystal layer 64 side of the first substrate 61. Similarly, a blaze grating 68 is formed on the second liquid crystal layer 65 side of the second substrate 62.
  • the blazed grating 68 acts on the light beam transmitted through the first liquid crystal layer 64, and the BD
  • the luminous flux is emitted at a divergence angle that reduces spherical aberration based on the difference in cover layer thickness between HD and HD.
  • the liquid crystal element of the first liquid crystal layer 64 is aligned.
  • the refractive index of the first liquid crystal layer 64 changes.
  • the blaze grating 68 acts on the light beam that passes through the first liquid crystal layer 64.
  • the blazed grating 68 acts on the light beam transmitted through the second liquid crystal layer 65, and The luminous flux is emitted at a divergence angle that reduces spherical aberration based on the cover layer thickness difference between BD and HD.
  • the quarter wavelength plate 51 is fixed to the surface of the third substrate 63 on the objective lens 205 (described later) side.
  • the first substrate 61 side of the liquid crystal lens 60 is the laser light source 101 side
  • the third substrate 63 side of the liquid crystal lens 60 is the optical disc 75 side.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal optical element 70 according to Example 2 of the present invention.
  • a liquid crystal optical element 70 according to Example 2 includes a first substrate 71, a second substrate 72, a third substrate 73, a first liquid crystal layer 74, a second liquid crystal layer 75, a first transparent electrode 76, A second transparent electrode 77 and the like are provided.
  • the first liquid crystal layer 74 is sandwiched between the first substrate 71 and the second substrate 72.
  • the second liquid crystal layer 75 is sandwiched between the second substrate 72 and the third substrate 73. Further, the alignment direction of the first liquid crystal layer 74 and the alignment direction of the second liquid crystal layer 75 are perpendicular to each other.
  • the alignment direction of the first liquid crystal layer 74 is an alignment direction that acts on incident light.
  • the alignment direction of the second liquid crystal layer 75 is an alignment direction that acts on the reflected light.
  • the first transparent electrode 76 is formed on the first liquid crystal layer 74 side of the second substrate 72.
  • the second transparent electrode 77 is formed on the second liquid crystal layer 75 side of the second substrate 72.
  • the electrode pattern of the 1st transparent electrode 76 and the 2nd transparent electrode 77 has an electrode pattern for performing compatibility between each information recording layer of multilayer BD74.
  • the electrode patterns of the first transparent electrode 76 and the second transparent electrode 77 are the same as the electrode patterns of the first transparent electrode 46 and the fourth transparent electrode 49 of the liquid crystal optical element 40 according to the first embodiment. It is almost the same.
  • the first liquid crystal layer 74 when driven by the first transparent electrode 76, the first liquid crystal layer 74 reduces the spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the information recording layers of the multilayer BD 74 with respect to the incident light. Generate a phase difference. Further, when an objective optical element 204 (described later) is defocused by an actuator 206 described later, the first liquid crystal layer 74 driven by the first transparent electrode 76 has a multi-layer HD 72 with respect to incident light. A phase difference that reduces spherical aberration based on the difference in cover layer thickness between the information recording layers is generated.
  • the second liquid crystal layer 75 when driven by the second transparent electrode 77, the second liquid crystal layer 75 reduces the spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the information recording layers of the multilayer BD 74 with respect to the reflected light. Generate a phase difference.
  • the objective optical element 204 (described later) is defocused, the second liquid crystal layer 75 driven by the second transparent electrode 77 is reflected between the information recording layers of the multilayer HD 72 with respect to the reflected light. A phase difference that reduces spherical aberration based on the cover layer thickness difference is generated.
  • the first transparent electrode 76 and the second transparent electrode 77 are formed on the same substrate (second substrate 72). Therefore, the alignment accuracy of the first transparent electrode 76 and the second transparent electrode 77 is increased.
  • Example 2 the first substrate 71 side of the liquid crystal optical element 70 is the laser light source 101 side, and the third substrate 73 side of the liquid crystal optical element 70 is the optical disc 75 side.
  • FIG. 17 shows an example of an optical head device 200 according to the second embodiment.
  • the optical head device 200 according to the second embodiment is different from the optical head device 100 according to the first embodiment only in the configuration of the liquid crystal optical element 70, the objective optical element 204, the actuator 206, and the liquid crystal driving circuit 212. Since they are different, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the objective optical element 204 includes a liquid crystal lens 60, an objective lens 205, and the like. Further, the liquid crystal lens 60 and the objective lens 205 are integrally held by an actuator 206. The liquid crystal lens 60 and the objective lens 205 are integrally driven by an actuator 206.
  • the actuator 206 includes a mechanism for driving the objective optical element 204 at high speed and with high accuracy.
  • the actuator 206 moves the objective optical element 204 along two axes, ie, the optical axis direction of the objective lens 205 and a direction perpendicular to the optical axis direction. As a result, the actuator 206 defocuses the objective optical element 204.
  • the actuator 206 controls the position of the light spot formed by the objective lens 205 on the optical disk 75.
  • the liquid crystal drive circuit 212 sends drive signals to the first transparent electrodes 66 and 66, the second transparent electrodes 67 and 67 of the liquid crystal lens 60, the first transparent electrode 76 and the second transparent electrode 77 of the liquid crystal optical element 70. input. Then, the liquid crystal driving circuit 212 changes the first transparent electrodes 66 and 66 and the second transparent electrodes of the liquid crystal lens 60 when the operating environment of the first liquid crystal layer 64 and the second liquid crystal layer 65 of the liquid crystal lens 60 changes. The amount of voltage applied to the transparent electrodes 67 and 67 is adjusted.
  • the liquid crystal driving circuit 212 has the first transparent electrode 76 and the second transparent electrode 76 of the liquid crystal optical element 70 when the operating environment of the first liquid crystal layer 74 and the second liquid crystal layer 75 of the liquid crystal optical element 70 changes. The amount of voltage applied to the transparent electrode 77 is adjusted.
  • the objective lens 205 is a BD dedicated lens.
  • the objective lens 205 converges the light beam well on the information recording layer of the BD.
  • the liquid crystal optical element 70 is provided between the objective optical element 204 and the polarization beam splitter 103. If the liquid crystal optical element 70 is also mounted on the actuator 206, the influence when a lens shift occurs can be reduced. However, if many actuators are mounted, problems arise in signal quality and high-speed operation. Further, the amount of aberration to be corrected by the liquid crystal optical element 70 is smaller than that of the liquid crystal lens 60. Therefore, the amount of coma caused by lens shift is small. It is also possible to correct the coma caused by the lens shift by the liquid crystal optical element 70.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the objective optical element 204 and the optical disc 75.
  • the optical disc 75 a single layer HD 71 and a single layer BD 73 are exemplified.
  • FIG. 18A shows a case where a light spot is formed on the single layer HD 71
  • FIG. 18B shows a case where a light spot is formed on the single layer BD 73.
  • the liquid crystal lens 60 is driven.
  • the blazed grating 68 acts on the light beam that passes through the second liquid crystal layer 65 of the liquid crystal lens 60.
  • the liquid crystal lens 60 adjusts the divergence angle of the light beam so that the light beam transmitted through the liquid crystal lens 60 is condensed on the single layer HD 71 by the NA of HD.
  • the light beam transmitted through the second liquid crystal layer 65 diverges at a divergence angle that reduces spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the single layer BD 73 and the single layer HD 71 and enters the objective lens 205. Therefore, the objective lens 205 condenses the light beam emitted from the liquid crystal lens 60 on the single layer HD 71 satisfactorily.
  • the liquid crystal lens 60 is not driven. Therefore, the light beam passing through the liquid crystal lens 60 enters the objective lens 205 without changing the divergence angle. Therefore, since the objective lens 205 is a BD-dedicated lens, the light beam emitted from the liquid crystal lens 60 is favorably condensed on the single layer BD73.
  • the light flux was condensed on the two-layer BD and the two-layer HD.
  • a light spot was formed on each information recording layer of the two-layer BD without driving the liquid crystal optical element 70.
  • the information recording layer having the larger spherical aberration that is, the disturbance of the light spot is large
  • the light beam was condensed on the information recording layer on the objective lens 205 side (that is, the information recording layer on the cover layer side).
  • the liquid crystal optical element 70 was not driven, the RMS wavefront aberration was about 180 m ⁇ at the maximum.
  • the RMS wavefront aberration could be reduced to 25 m ⁇ . That is, by driving the liquid crystal optical element 70, the wavefront aberration could be reduced to 1 ⁇ 4 or less of that before driving.
  • the liquid crystal lens 60 and not driving the liquid crystal optical element 70 a light spot was formed on each information recording layer of the two-layer HD.
  • the information recording layer with the larger spherical aberration was focused.
  • the light beam was condensed on the information recording layer on the objective lens 205 side.
  • the RMS wavefront aberration was about 140 m ⁇ at the maximum.
  • the RMS wavefront aberration could be reduced to 30 m ⁇ by driving not only the liquid crystal lens 60 but also the liquid crystal optical element 70. That is, by driving the liquid crystal optical element 70, the wavefront aberration could be reduced to 1 ⁇ 4 or less of that before driving.
  • the blazed grating 68 is provided on the liquid crystal lens 60, but the liquid crystal lens 60 may be formed by other configurations. For example, by arranging a plurality of transparent electrodes formed in circular shapes of different sizes in a concentric manner, dividing the liquid crystal layer into a plurality of annular zones, and changing the refractive index of the liquid crystal layer in each region stepwise
  • the liquid crystal lens 60 may be configured. However, in this case, the lead lines of the transparent electrode increase.
  • FIG. 19 shows an optical head device 300 according to the third embodiment.
  • the optical head device 300 according to the third embodiment includes a liquid crystal optical element 80, an objective optical element 304, a BD / HD optical path switching mechanism 306 (optical path switching mechanism), an actuator 307, and a liquid crystal driving circuit 312. Only the optical head device 100 according to the first embodiment is different from the optical head device 100 according to the first embodiment.
  • the liquid crystal optical element 80 is obtained by providing a quarter wavelength plate 52 on the optical disc side of the liquid crystal optical element 70 according to the second embodiment.
  • the light flux transmitted through the liquid crystal optical element 80 has a phase difference that reduces spherical aberration based on the cover layer thickness difference between the information recording layers in the multilayer BD and the multilayer HD. generate.
  • the objective optical element 304 includes a first objective lens 308, a second objective lens 309, and the like.
  • the first objective lens 308 and the second objective lens 309 are arranged in a direction perpendicular to the optical axis direction of the lens.
  • the first objective lens 308 and the second objective lens 309 are integrally held by an actuator 307.
  • the first objective lens 308 is a BD dedicated lens.
  • the second objective lens 309 is an HD-only lens.
  • the BD / HD optical path switching mechanism 306 includes a liquid crystal optical path switching element (not shown).
  • the liquid crystal optical path switching element selects either an optical path toward the first objective lens 308 or an optical path toward the second objective lens 309 using polarized light.
  • the BD / HD optical path switching mechanism 306 may select an optical path by driving a mirror.
  • the actuator 307 has a mechanism for driving the objective optical element 304 at high speed and with high accuracy.
  • the actuator 307 moves the objective optical element 304 along two axes, ie, the optical axis direction of the first objective lens 308 and the second objective lens 309 and a direction perpendicular to the optical axis direction. . Thereby, the actuator 307 defocuses the objective optical element 304.
  • the actuator 307 controls the position on the BD 73 (74) of the light spot formed by the first objective lens 308. Similarly, the actuator 307 controls the position of the light spot formed by the second objective lens 309 on the HD 71 (72).
  • the liquid crystal drive circuit 312 inputs a drive signal to the liquid crystal optical element 80.
  • the liquid crystal driving circuit 312 adjusts the amount of voltage applied to the transparent electrode of the liquid crystal optical element 80 when the operating environment of the liquid crystal layer of the liquid crystal optical element 80 changes.
  • the light flux was focused on the two-layer BD74 and the two-layer HD72.
  • a light spot was formed in each information recording layer of the two-layer BD 74 without driving the liquid crystal optical element 80.
  • the information recording layer having the larger spherical aberration that is, the disturbance of the light spot is large
  • the light beam was condensed on the information recording layer on the first objective lens 308 side (that is, the information recording layer on the cover layer side).
  • the liquid crystal optical element 80 was not driven, the RMS wavefront aberration was about 160 m ⁇ at the maximum.
  • the RMS wavefront aberration could be reduced to 25 m ⁇ . That is, by driving the liquid crystal optical element 80, the wavefront aberration could be reduced to 1 ⁇ 4 or less of that before driving.
  • a light spot was formed on each information recording layer of the two-layer HD 72 without driving the liquid crystal optical element 80.
  • the information recording layer having the larger spherical aberration was focused.
  • the light beam was condensed on the information recording layer on the second objective lens 309 side in the information recording layer of the two-layer HD 72.
  • the liquid crystal optical element 80 was not driven, the RMS wavefront aberration was about 90 m ⁇ at the maximum.
  • the RMS wavefront aberration could be reduced to 20 m ⁇ . That is, by driving the liquid crystal optical element 80, the wavefront aberration could be reduced to 1 ⁇ 4 or less of that before driving.
  • the BD / HD optical path switching mechanism 306 is required. Further, since two lenses are used, the lens weight and size increase, and the burden on the actuator increases. In addition, since two lenses are used, the signal is significantly deteriorated when a lens shift occurs. However, since the first objective lens 308, which is a BD-dedicated lens, and the second objective lens, which is an HD-dedicated lens, are used, wavefront aberration can be further reduced. Specifically, the occurrence of spherical aberration based on the cover layer thickness difference between BD73 (74) and HD71 (72) is prevented.
  • the present invention describes a method for reducing spherical aberration, and it is possible to reduce both spherical aberration based on the cover layer thickness difference of each information recording layer in a multilayer optical disc and minute spherical aberration based on defocus.
  • the two-layer BD and the two-layer HD are exemplified as two types of multilayer optical disks, but the scope of the present invention is not limited to this.
  • the present invention is also applicable to DVDs and CDs.
  • spherical aberration based on the cover layer thickness difference of each information recording layer of DVD or CD occurs at the wavelength of the light source used in the optical system. Therefore, the defocus amount and the voltage amount applied to the transparent electrode of the liquid crystal optical element are adjusted according to the spherical aberration amount. This makes it possible to reduce not only BD and HD but also spherical aberration of DVD or CD.
  • Liquid crystal optical element 13 Liquid crystal layer (liquid crystal layer of liquid crystal optical element) 14 Top transparent electrode (transparent electrode) 15 Bottom transparent electrode (transparent electrode) 44, 45 First liquid crystal layer (liquid crystal layer of liquid crystal optical element) 46 1st transparent electrode (2nd transparent electrode) 47 Second transparent electrode (first transparent electrode) 48 Third transparent electrode (first transparent electrode) 49 Fourth transparent electrode (second transparent electrode) 60 Liquid crystal lens 64, 65 Liquid crystal layer (Liquid crystal layer of liquid crystal lens) 68 Blaze grating 71 Single layer HD (second optical disk) 72 multilayer HD (second multilayer optical disc) 73 Single layer BD (first optical disc) 74 Multilayer BD (first multilayer optical disc) 74, 75 Second liquid crystal layer (liquid crystal layer of liquid crystal optical element) 76 1st transparent electrode (2nd transparent electrode) 77 Second transparent electrode (second transparent electrode) 100, 200, 300 Optical head device 90, 104, 204, 304 Objective optical element 105, 205 Objective lens 306 BD

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Abstract

　液晶光学素子１０は、同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層１３を備え、複数の透明電極は、多層ＢＤの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような電極パターンで形成されている。そして、対物光学素子をデフォーカスし、複数の領域が液晶光学素子１０を透過する光束に付与する位相差が、液晶光学素子１０の中心から外周に向かって小さくなるように、複数の透明電極に電圧が印加された場合に、複数の領域は、液晶光学素子１０を透過する光束に、多層ＨＤの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する。

Description

液晶光学素子の駆動方法、光ヘッド装置、及び、液晶光学素子
　本発明は、液晶光学素子の駆動方法、光ヘッド装置、及び、液晶光学素子に関し、特に、１種類の波長の光束を複数種類の光ディスクに集光させる場合に、光ディスクの記録層までのカバー層の厚みと対物レンズの対応カバー層厚とのズレに基づく収差補正を行う液晶光学素子の駆動方法、光ヘッド装置、及び、液晶光学素子に関する。
　従来、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、ＭＯ（Magnetic Optical Disk）などの光ディスク（光記録媒体）に光学的に情報を記録し、当該光ディスクに記録された情報を再生する光ディスク装置（光情報記録再生装置）が開発されている。また、最近では、ＨＤ（High Definition DVD）やＢＤ（Blu-ray Disc）などの大容量の高密度光ディスクも開発されている。これらの光ディスクは、情報記録層の光が入射する側がカバー層に覆われた構造を有する。カバー層は、透明樹脂からなる。例えば、ＤＶＤの記録／再生において、波長が６６０ｎｍ帯である半導体レーザが光源として用いられる。また、ＤＶＤの記録／再生において、ＮＡ（開口数）が０．６から０．６５である対物レンズが用いられる。現在、光ディスク１枚当たりに所定の記録容量のデータを記録させるために、情報記録層に、必要な大きさの記録マークが形成されている。波長の短い光束を出射する光源と、ＮＡの大きい対物レンズを用いることにより、情報記録層にさらに小さな記録マークを形成することができる。そして、波長が４０５ｎｍである半導体レーザと、ＮＡが０．８５である対物レンズとを用いて記録／再生を行うＢＤ規格が提案されている。また、波長が４０５ｎｍである半導体レーザと、ＮＡが０．６５である対物レンズとを用いて記録／再生を行うＨＤ規格が提案されている。ＢＤのカバー層の厚さは０．１ｍｍであり、ＨＤのカバー層の厚さは０．６ｍｍである。そのため、ＢＤとＨＤのカバー層厚は異なる。
　そのため、１台の光ディスク装置によりＢＤとＨＤの両方の光ディスクを記録／再生する場合、ＢＤとＨＤのカバー層厚の違いに基づく球面収差を補正する必要がある。
　また、さらに、光ディスクの記録容量を向上するため、情報記録層を複数有する光ディスク（以下、多層光ディスクと称する。）が提案されている。例えば、ＢＤ２層規格、ＨＤ３層規格などが提案されている。多層光ディスクでは、それぞれの情報記録層までの実施的なカバー層厚は異なる。そのため、多層光ディスクを記録／再生するためには、各情報記録層のカバー層厚に応じて、複数の対応カバー層厚を有するように、光ディスク装置に搭載される対物レンズなどの光学系を構築する必要がある。
　従って、現在、カバー層厚の異なる複数種類の光ディスク間の互換を行う互換技術と、多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行う互換技術との両方の互換技術を備えた光ディスク装置の開発が望まれている。
　そして、カバー層厚の異なる複数種類の光ディスク間の互換を行う互換技術として、ＤＶＤとＣＤとの互換を行う互換技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の光ディスク装置は、ＤＶＤ専用レンズとＣＤ専用レンズを回動型の２レンズアクチュエータに搭載している。そして、ＤＶＤ専用レンズとＣＤ専用レンズとを切り替えることにより、ＤＶＤとＣＤとの互換を行っている。
　また、特許文献２に記載の光ディスク装置は、赤色半導体レーザから出射された光束の一部を０次光として透過させ、赤色半導体レーザから出射された光束の一部を１次回折光として透過させるホログラム素子を対物レンズと一体に構成している。そして、ホログラム素子と一体化された対物レンズが０次光をＤＶＤに集光し、ホログラム素子と一体化された対物レンズが１次回折光をＣＤに集光するように、ホログラム素子の回折パターンを設計している。具体的には、ホログラム素子は、ＣＤとＤＶＤとのカバー層厚差によって生じる球面収差を補正するように、赤色半導体レーザから出射された光束の一部を１次回折光として透過させる。これにより、１つの波長でカバー層厚とＮＡの異なる２種類の光ディスクの再生互換を実現している。
　今日、ＣＤ・ＤＶＤ互換再生用光ピックアップには、赤色半導体レーザと、波長７８０ｎｍの赤外半導体レーザとが搭載されている。ＣＤ－Ｒでは、赤色半導体レーザ光の反射率が著しく低下して再生することができない。そのため、ＣＤの再生には、赤外半導体レーザが用いられる。そして、ＣＤ・ＤＶＤ互換再生用光ピックアップでは、ＣＤとＤＶＤとでは、再生に用いる光源波長が異なることを利用した互換再生方式が用いられている。しかし、ＤＶＤ再生用光ピックアップの開発当初では、ＣＤ－Ｒの再生が必須とされていなかったため、赤色半導体レーザのみを用いるＤＶＤとＣＤの互換再生方式が検討されていた。したがって、ＤＶＤ再生用光ピックアップの開発当初に検討された赤色半導体レーザのみを用いるＤＶＤとＣＤの互換再生方式の技術を応用することにより、青色半導体レーザのみを用いるＢＤとＨＤの互換再生方式を開発できる可能性がある。
　例えば、特許文献３では、ＣＤに集光するために必要なＮＡの範囲における対物レンズの形状をＤＶＤとＣＤとの中間のカバー層厚に最適に集光するように形成し、ＣＤに集光するために必要なＮＡの範囲より外縁側のＤＶＤに集光するために必要なＮＡの範囲内における対物レンズの形状をＤＶＤに最適に集光するように形成している。これにより、ＣＤとＤＶＤとの互換を図っている。
　また、特許文献４では、収差補正用素子として液晶光学素子を用いている。そして、液晶光学素子により、収差補正と光量制御を同時に行っている。
　また、特許文献５、６では、収差補正用素子として液晶光学素子を用いている。そして、液晶光学素子により、カバー層厚差に基づく球面収差を低減している。これにより、カバー層厚の異なる複数種類の光ディスク間の互換を図っている。
　また、特許文献７では、赤色半導体レーザ光源とコリメータレンズとの間隔を可変となるように構成している。そして、ＣＤとＤＶＤとで、赤色半導体レーザ光源とコリメータレンズとの間隔を変えることにより、対物レンズに入射する光の発散度合いを変えて、ＣＤとＤＶＤとのカバー層厚の違いによる球面収差を補正している。これにより、ＣＤとＤＶＤとの互換を図っている。
　また、特許文献８では、１つのガラス基板に２層以上の透明電極パターンを形成した液晶光学素子が記載されている。
特開平９－１９８６７７号公報 特開平７－９８４３１号公報 特開平９－１８４９７５号公報 特開２００５－２５７８２１号公報 特開２００６－０７９６６９号公報 特開２００７－０２６５４０号公報 特開平９－１７０２３号公報 特開２００５－２７５１８５号公報
　しかしながら、上記従来技術を組み合わせて、ＢＤとＨＤとの互換を行う互換技術や、多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行う互換技術を構成することは難しい。具体的には、特許文献１乃至３及び特許文献５に記載の何れかの技術と、特許文献４又は特許文献７に記載の技術を組み合わせることにより、ＢＤとＨＤとの互換を行う互換技術、及び、多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行う互換技術を構成することは可能である。しかし、実用上、大きな問題がある。
　例えば、特許文献７に記載の技術では、レーザ光源とコリメータレンズとの間隔を変えるため、コリメータレンズを移動させるビームエキスパンダ（レンズ移動機構）を備える必要がある。ビームエキスパンダはサイズが大きい。また、ビームエキスパンダを使用する場合には、レンズを高い精度で組み合わせなければならない。そのため、特許文献７に記載の技術と特許文献１に記載の技術とを組み合わせると、ＢＤ用のレンズ及びＨＤ用のレンズのそれぞれにビームエキスパンダを設ける必要がある。そのため、ビームエキスパンダを２つ設けることとなり、サイズ及びコストの点から現実的ではない。
　また、特許文献７に記載の技術と、特許文献２、３、５の何れかに記載の技術とを組み合わせると、既に、組み合わせレンズの使用によりサイズが大きくなってしまっている光ヘッド装置がさらに大きくなってしまう。
　また、特許文献４に記載の技術を用いて、ＢＤとＨＤとの互換を行う互換技術、及び、多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行う互換技術を構成すると、液晶を駆動する透明電極の本数を多くする必要がある。具体的には、ＢＤ用の電極パターンと、ＨＤ用の電極パターンの２種類の透明電極が必要となる。そして、２つのガラス基板にそれぞれの電極パターンを形成すると、２つの電極パターンの位置合わせを精度良く行う必要がある。また、駆動する透明電極の本数が増えてしまう。また、１つのガラス基板に、複数層の電極パターンを形成してもよいが、駆動する透明電極の本数が増えてしまうことには変わりがない。
　本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、液晶光学素子の透明電極を増やすことなく、複数種類の多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行うことができる液晶光学素子の駆動方法、光ヘッド装置、及び、液晶光学素子を提供することを目的とする。
　本発明にかかる液晶光学素子の駆動方法は、第１のカバー層厚を有する第１の多層光ディスクに光源からの光束を第１の開口数で集光させる光ヘッド装置における液晶光学素子の駆動方法である。前記光ヘッド装置は、前記光源からの光束を前記第１の多層光ディスクに集光させる対物光学素子と、同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層を備える液晶光学素子と、前記対物光学素子をデフォーカスさせるアクチュエータと、を備えている。また、前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成されている。そして、本発明にかかる液晶光学素子の駆動方法は、前記アクチュエータにより前記対物光学素子をデフォーカスし、前記複数の領域によって前記液晶光学素子を透過する光束に付与される位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧を印加するものである。そして、この場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１のカバー層厚よりも厚い前記第２のカバー層厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するものである。
　また、本発明にかかる光ヘッド装置は、第１のカバー層厚を有する第１の多層光ディスクに光源からの光束を第１の開口数で集光させる光ヘッド装置である。また、本発明にかかる光ヘッド装置は、前記光源からの光束を前記第１の多層光ディスクに集光させる対物光学素子と、同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層を備える液晶光学素子と、前記対物光学素子をデフォーカスさせるアクチュエータと、を備えるものである。また、前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成されている。そして、前記アクチュエータにより前記対物光学素子がデフォーカスされ、前記複数の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧が印加された場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１のカバー層厚よりも厚い前記第２のカバー層厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するものである。
　また、本発明にかかる液晶光学素子は、同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極と、前記複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層と、を備える。また、前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、第１のカバー層厚を有し、第１の開口数で光源からの光束が集光される第１の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成されている。そして、前記複数の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧が印加された場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１のカバー層厚よりも厚い前記第２のカバー層厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するものである。
　本発明においては、第１の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するように形成された透明電極を用いて、第２の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減することができる。これにより、液晶光学素子の透明電極を増やすことなく、複数種類の多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行うことができる。
　また、前記液晶光学素子は、複数の第１の透明電極と、複数の第２の透明電極とを備える。また、前記複数の第１の透明電極は、大きさの異なる円形状の複数の透明電極が同心円状に並べられ、前記液晶層を複数の第１の領域に分割する。また、前記複数の第２の透明電極は、大きさの異なる円形状の複数の透明電極が同心円状に並べられ、前記液晶層を複数の第２の領域に分割する。そして、前記複数の第１の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１のカバー層厚を有し、前記第１の開口数で前記光源からの光束が集光される第１の光ディスクと、前記第１のカバー層厚よりも厚い前記第２のカバー層厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の光ディスクとのカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与することが好ましい。また、前記複数の第２の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与することが好ましい。また、前記複数の第２の領域は、前記アクチュエータにより前記対物光学素子がデフォーカスされ、前記複数の第２の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の第２の透明電極に電圧が印加された場合に、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第２の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与することが好ましい。
　これにより、カバー層厚差の異なる複数種類の光ディスクの間の互換を行うことができる。
　また、前記対物光学素子は、前記第１のカバー層厚と前記第２のカバー層厚との間の所定のカバー層厚を有する光ディスクに光束を良好に集光する面形状を有していることが好ましい。また、前記複数の第１の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記所定のカバー層厚と、前記第１のカバー層厚又は前記第２のカバー層厚とのカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与することが好ましい。
　これにより、対物光学素子が第１のカバー層厚を有する光ディスクに集光させる際に発生する球面収差の符号と、対物光学素子が第２のカバー層厚を有する光ディスクに集光させる際に発生する球面収差の符号とが反対になる。そのため、何れか一方の光ディスクに光束を集光させる際に、当該液晶光学素子により当該光束に付与する位相差を、当該球面収差を低減するために付与すべき位相差から１λずらすことにより、液晶光学素子に印加すべき電圧の幅を狭くすることができる。
　さらに、前記複数の第１の領域は、前記第２の開口数の範囲において、前記液晶光学素子を透過する光束に、略（ｍ／ｎ）λ（ただし、はｎ≧２を満たす自然数、ｍは、｜ｍ｜≦ｎ／２を満たす整数、λは、前記光源の波長）の位相差を付与する。そして、前記複数の第１の領域は、前記第１の光ディスクに前記光源からの光を集光する場合と、前記第２の光ディスクに前記光源からの光を集光する場合とで、前記位相差の符号を変えて、当該位相差を加えることが好ましい。
　また、前記液晶光学素子は、アクチュエータにより、前記対物光学素子と一体的に保持されていることが好ましい。
　これにより、レンズシフトが発生しても、液晶光学素子に対するレンズシフトの影響を低減することができる。
　さらに、また、前記対物光学素子は、前記第１のカバー層厚を有する第１の光ディスクに前記光源からの光束を前記第１の開口数で良好に集光する対物レンズと、ガラス基板に挟持された液晶層と、液晶層を駆動する透明電極とを備える液晶レンズと、を備える。そして、前記液晶レンズの前記透明電極に電圧が印加された場合に、前記液晶レンズの前記液晶層は、前記液晶レンズを透過した光束が前記対物レンズにより前記第２のカバー層厚を有する第２の光ディスクに前記第２の開口数で集光されるように、前記液晶レンズを透過する光束の発散角度を調整することが好ましい。
　また、前記液晶レンズは、前記液晶層を２つ備え、前記液晶レンズの一の前記液晶層の配向方向と他の前記液晶層の配向方向は直交していることが好ましい。
　これにより、液晶レンズは、光ディスクに入射する入射光と光ディスクから反射される反射光との両方に対して作用することができる。
　さらに、前記対物光学素子は、前記第１のカバー層厚を有する第１の光ディスクに前記光源からの光束を前記第１の開口数で良好に集光する第１の対物レンズと、前記第２のカバー層厚を有する第２の光ディスクに前記光源からの光束を前記第２の開口数で良好に集光する第２の対物レンズと、を備える。また、前記液晶光学素子と前記対物光学素子との間に、前記液晶光学素子から出射された光束を前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズへと導く光路切替機構を備えることが好ましい。
　また、前記液晶光学素子は、前記液晶層を２つ備え、前記液晶光学素子の一の前記液晶層の配向方向と他の前記液晶層の配向方向は直交していることが好ましい。
　これにより、液晶光学素子は、光ディスクに入射する入射光と光ディスクから反射される反射光との両方に対して作用することができる。
　本発明により、液晶光学素子の透明電極を増やすことなく、複数種類の多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行うことができる。
本発明にかかる液晶光学素子の一例を示したものである。 比較例１にかかる液晶光学素子の一例を示したものである。 比較例１にかかる液晶光学素子を用いて２層ＢＤに光束を集光させた場合の球面収差を表すグラフである。 比較例１にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の球面収差を表すグラフである。 本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の球面収差と、デフォーカス量との関係を表すグラフである。 本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の様々なデフォーカス量における球面収差を表すグラフである。 本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の様々なデフォーカス量における球面収差を表すグラフである。 本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の様々なデフォーカス量における球面収差を表すグラフである。 本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の様々なデフォーカス量における球面収差を表すグラフである。 本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の様々なデフォーカス量における球面収差を表すグラフである。 本発明にかかる液晶光学素子の各領域の液晶層において付与する位相差量と、デフォーカス量との関係を表すグラフである。 本発明にかかる液晶光学素子の動作を説明する図である。 本発明にかかる液晶光学素子の動作を説明する図である。 本発明にかかる液晶光学素子の動作を説明する図である。 本発明にかかる液晶光学素子の動作を説明する図である。 実施例１にかかる液晶光学素子の一例を示す断面図である。 実施例１にかかる光ヘッド装置の一例を示す模式図である。 実施例２にかかる液晶レンズの一例を示す断面図である。 実施例２にかかる液晶光学素子の一例を示す断面図である。 実施例２にかかる光ヘッド装置の一例を示す模式図である。 実施例２にかかる液晶レンズの動作を説明する図である。 実施例２にかかる液晶レンズの動作を説明する図である。 実施例３にかかる光ヘッド装置の一例を示す模式図である。
　以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
　まず、本発明の実施の形態では、光学性能を示す指標として、ＲＭＳ（root mean square）波面収差を用いる。ここで、波面収差とは、レンズを透過した光束の波面形状の、理想的なレンズを透過した光束の波面形状からの偏差である。そして、この偏差を標準偏差で表したものをＲＭＳ波面収差という。
　また、Max Born, Emil Wolf、草川　徹、"Prinsiples of Optics"、第７版、東海大学出版会、ｐ．６８６に示されるように、射出瞳上で波面収差がλ／１４を超えなければ、像があまり劣化しない（Reileighの４分の１波長則）。像の強度分布は、波面収差の最大値だけでなく、様々な波面の形（収差のタイプ）に適応する。そのため、この法則を用いる場合には、回折焦点における強度の値を指定して、許容条件を決定する必要がある。そこで、Marechal条件というものが考案された。Marechal条件とは、「回折焦点Ｆにおいて正規化された強度が０．８以上の場合、系は十分に補正されている」というものである。これは、「波面と回折焦点に中心を有する参照球面とのズレの標準偏差（ＲＭＳ波面収差）がλ／１４以下となること」と等価である。
　従って、光ヘッド装置を開発する場合には、光ヘッド装置全体においてMarechal条件を満たすように設計する必要がある。また、製造コスト、制御性等の他に、Marechal条件を考慮して、液晶光学素子の領域分割数を設計する必要がある。
　図１の上側に、本発明の実施の形態にかかる液晶光学素子１０を模式的に示す断面図を示す。また、図１の下側に、液晶光学素子１０の電極配置を示す平面図を示す。
　図１に示すように、液晶光学素子１０は、第１の基板１１、第２の基板１２、液晶層１３、上面透明電極１４、下面透明電極１５等を備えている。
　液晶層１３は、第１の基板１１と第２の基板１２との間に挟持されている。具体的には、液晶層１３は、液晶が、第１の基板１１、第２の基板１２、及び、スペーサとしてのシールにより形成される空間に封入されてなる。
　上面透明電極１４は、第１の基板１１の液晶層側の面上に形成されている。また、下面透明電極１５は、第２の基板１２の液晶層側の面上に形成されている。従って、液晶層１３は、上面透明電極１４と下面透明電極１５とにより挟まれている。
　上面透明電極１４の電極パターンと下面透明電極１５の電極パターンは同じである。また、上面透明電極１４及び下面透明電極１５の電極パターンは、２層ＢＤ（第１の多層光ディスク）の球面収差を補正するための電極パターンである。具体的には、図１に示すように、上面透明電極１４及び下面透明電極１５の電極パターンは、複数の大きさの異なる円形状に形成された透明電極が同心円状に並べられたパターンとなっている。
　円形状の各透明電極には、異なる電圧が印加される。そのため、各透明電極により駆動される液晶の配向方向は異なる。従って、各透明電極により駆動された液晶層１３を透過する光束に発生する位相差も異なる。
　具体的には、図１に示すように、液晶層１３の両面には、９本の大きさの異なる円形状に形成された透明電極が同心円状に並べられている。そして、当該９本の透明電極により、液晶層１３は、９個の領域に分割されている。一番内側の領域は円形の領域となっている。また、その他の８個の領域は、輪帯状となっている。そして、透明電極によって駆動されることにより、１番内側の領域と１番外側の領域の液晶層１３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ０という位相差を発生させる。また、透明電極によって駆動されることにより、中心から２番目の領域と６番目の領域の液晶層１３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ１という位相差を発生させる。また、透明電極によって駆動されることにより、中心から３番目の領域と７番目の領域の液晶層１３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ２という位相差を発生させる。また、透明電極によって駆動されることにより、中心から４番目の領域と８番目の領域の液晶層１３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ３という位相差を発生させる。また、透明電極によって駆動されることにより、中心から５番目の領域の液晶層１３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ４という位相差を発生させる。そして、液晶光学素子１０を透過する光束に、ＯＬ０～ＯＬ４の５種類の位相差を発生させることにより、液晶光学素子１０は、２層ＢＤの各情報記録層のカバー層厚の違いに基づく球面収差を補正している。
　また、透明電極は、一般的な蒸着法、スパッタリング法などにより、第１の基板１１及び第２の基板１２上に形成される。具体的には、まず、第１の基板１１及び第２の基板１２上に、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極膜を成膜する。次に、当該透明電極膜をフォトリソ・エッチング法などにより、所望のパターンにエッチングする。なお、透明電極膜材料としては、亜鉛スズ酸化物（ＺｎＯ）等の他の材料が用いられてもよい。
　図２の真ん中に、比較例１にかかる液晶光学素子２０を模式的に示す断面図を示す。また、図２の上側に、液晶光学素子２０の上面透明電極２４の電極配置を示す平面図を示し、図２の下側に、液晶光学素子２０の下面透明電極２５の電極配置を示す平面図を示す。なお、比較例１にかかる液晶光学素子２０は、従来技術を適用して、ＢＤとＨＤとの互換と、多層ＢＤの各情報記録層間の互換及び多層ＨＤの各情報記録層間の互換とを行う液晶光学素子として想定されるものである。
　図２に示すように、比較例１にかかる液晶光学素子２０は、第１の基板２１、第２の基板２２、液晶層２３、上面透明電極２４、下面透明電極２５等を備えている。そして、比較例１にかかる液晶光学素子２０は、上面透明電極２４の構成のみが、本発明の液晶光学素子１０と異なる。比較例１にかかる液晶光学素子２０のその他の構成は、本発明の液晶光学素子１０とほぼ同一であるため、その説明を省略する。
　比較例１にかかる液晶光学素子２０では、本発明にかかる液晶光学素子１０と異なり、上面透明電極２４の電極パターンと下面透明電極２５の電極パターンが異なる。
　下面透明電極２５の電極パターンは、本発明にかかる液晶光学素子１０の下面透明電極１５と同様に、２層ＢＤの球面収差を補正するための電極パターンである。
　具体的には、図２に示すように、下面透明電極２５の電極パターンは、複数の大きさの異なる円形状に形成された透明電極が同心円状に並べられたパターンとなっている。また、当該複数の透明電極により、液晶層２３は、複数の領域に分割されている。そして、各領域の液晶層２３は、それぞれ、当該領域を透過する光束に、ＯＬ０、ＯＬ１、ＯＬ２、ＯＬ３、ＯＬ４という位相差を発生させる。そして、液晶光学素子２０を透過する光束に、ＯＬ０～ＯＬ４の５種類の位相差を発生させることにより、液晶光学素子２０は、２層ＢＤの各情報記録層のカバー層厚の違いに基づく球面収差を補正している。
　上面透明電極２４の電極パターンは、複数の大きさの異なる円形状に形成された透明電極が同心円状に並べられたパターンとなっている。また、当該複数の透明電極により、液晶層２３は、複数の領域に分割されている。
　具体的には、液晶層２３の第１の基板２１側の面（上面）には、２本の大きさの異なる円形状に形成された透明電極が同心円状に並べられている。そして、当該２本の透明電極により、液晶層２３は、３個の領域に分割されている。一番内側の領域は円形の領域となっている。また、その他の２個の領域は、輪帯状となっている。そして、透明電極によって駆動されることにより、１番内側の領域と１番外側の領域の液晶層２３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ００という位相差を発生させる。また、透明電極によって駆動されることにより、中心から２番目の領域の液晶層２３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ０１という位相差を発生させる。そして、液晶光学素子２０を透過する光束に、ＯＬ００、ＯＬ０１の２種類の位相差を発生させることにより、液晶光学素子２０は、２層ＨＤ（第２の多層光ディスク）の各情報記録層のカバー層厚の違いに基づく球面収差を補正している。
　ＨＤの開口数（第２の開口数）は、ＢＤの開口数（第１の開口数）よりも小さい。そのため、位相差を発生させなければならない液晶層２３の範囲が液晶層１３に比べて狭い。また、一般的に、球面収差は、開口数の４乗に比例する。そのため、２層ＨＤの各情報記録層のカバー層厚の違いに基づく球面収差は、２層ＢＤの各情報記録層のカバー層厚の違いに基づく球面収差よりも小さい。従って、上面透明電極２４の電極パターンが、上面透明電極１４の電極パターンに比べて簡素でも、液晶光学素子２０は、十分に球面収差を補正することができる。
　次に、比較例１にかかる液晶光学素子２０を用いて２層ＢＤ又は２層ＨＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差と、対物光学素子（図示省略）のデフォーカスとの関係について説明する。ここで、対物光学素子は、比較例１にかかる液晶光学素子２０の他に、対物レンズ等を有する。図３Ａに、２層ＢＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差を示し、図３Ｂに、２層ＨＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差を示す。図３Ａ、図３Ｂのグラフにおいて、縦軸は波面収差（λ）を示し、横軸は、規格化動径半径位置（ρ）を示す。波面収差は、液晶光学素子２０を用いて２層ＢＤ又は２層ＨＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差の大きさを表す。また、図３Ａ、図３Ｂのグラフにおいて、実線は、液晶光学素子２０を駆動していないときの波面収差を示し、○印のプロット点は、液晶光学素子２０を駆動しているときの波面収差を示す。
　通常、光ヘッド装置では、対物光学素子をデフォーカスさせることにより、情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減する。しかし、図３Ａ、図３Ｂに示すように、対物光学素子をデフォーカスさせても、２層ＢＤではＲＭＳ波面収差が１２８ｍλ、２層ＨＤではＲＭＳ波面収差が４６．５ｍλであり、Marechal条件（λ／１４以下、即ち、３５ｍλ以下）を満たさない。そして、このデフォーカス位置において、液晶光学素子２０を駆動すると、２層ＢＤではＲＭＳ波面収差が２５．９ｍλ、２層ＨＤではＲＭＳ波面収差が２２．５ｍλに低減する。
　従って、比較例１にかかる液晶光学素子２０によっても、ＢＤとＨＤとの互換、及び、２層ＢＤ及び２層ＨＤのそれぞれにおける情報記録層間の互換を行うことができる。しかし、比較例１にかかる液晶光学素子２０では、上面透明電極２４と下面透明電極２５の電極パターンが異なる。そのため、２種類の電極パターンの位置合わせの精度が非常に高いことが必要である。また、各透明電極に電圧を印加するための引き出し電極が多くなってしまう。
　そこで、本発明の実施形態では、２層ＢＤの情報記録層間の互換を行う電極パターンを用いて、２層ＨＤの情報記録層間の互換も行える液晶光学素子１０を提供する。
　次に、本発明にかかる液晶光学素子１０を用いて２層ＨＤ（多層光ディスク）に光束を集光させた場合に発生する球面収差と、対物光学素子（図示省略）のデフォーカス量との関係について説明する。ここで、本発明にかかる対物光学素子は、液晶光学素子１０の他に、対物レンズなどを備えている。図４は、当該球面収差と当該デフォーカス量との関係を表すグラフである。図４に示すグラフにおいて、縦軸は、ＲＭＳ波面収差量（λ）を示し、横軸は、対物光学素子のデフォーカス量を示す。ここで、ＲＭＳ波面収差量は、液晶光学素子１０を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差の大きさを表す。
　なお、図４において、紙面に向かって一番右側のプロット点（デフォーカス量が－０．００１０ｍｍであるプロット点）は、液晶光学素子１０の透明電極に電圧を印加していない状態（液晶光学素子１０を駆動していない状態）におけるＲＭＳ波面収差量を表している。その他のプロット点は、液晶光学素子１０の透明電極に電圧を印加した状態におけるＲＭＳ波面収差量を表している。
　図４に示すように、対物光学素子のデフォーカス量を変化させると、ＲＭＳ波面収差量が変化する。具体的には、対物光学素子をデフォーカスさせるにつれて、ＲＭＳ波面収差量は、徐々に減少して極小となった後、徐々に増加する。ＲＭＳ波面収差量が極小となるのは、デフォーカス量が－０．００１４５ｍｍの時である。図４に示す各プロット点のデフォーカス量における液晶光学素子１０の波面収差を図５～図９に示す。図５～図９のグラフにおいて、縦軸は波面収差（λ）を示し、横軸は、規格化動径半径位置（ρ）を示す。波面収差は、液晶光学素子１０を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差の大きさを表す。また、図５～図９のグラフにおいて、実線は、液晶光学素子１０を駆動していないときの波面収差を示し、○印のプロット点は、液晶光学素子１０を駆動しているときの波面収差を示す。また、図５、図６、図７、図８、図９におけるデフォーカス量は、それぞれ、約－０．００１０ｍｍ、約－０．００１３ｍｍ、約－０．００１５ｍｍ、約－０．００１８ｍｍ、約－０．００２０ｍｍである。
　図５～図９に示すように、対物光学素子をデフォーカスさせても、波面収差が最適な値となるように液晶光学素子１０を駆動すれば、ＲＭＳ波面収差量をほぼ３０ｍλ以下に抑制することができる。また、対物光学素子をデフォーカスさせるにつれて、液晶光学素子１０を駆動していないときの波面収差の形状の勾配が緩やかとなっている。本発明では、この点に注目し、隣接する透明電極間の液晶層１３において光束に付与する位相量を、液晶光学素子１０の中心から外周に向かうにつれて少なくすることにより、球面収差の補正可能量が大きくなることを見出した。
　図１０に、２層ＨＤに光束を集光させる場合に、隣接する透明電極間の液晶層１３において光束に付与する位相量と、対物光学素子のデフォーカス量との関係を示す。図１０のグラフにおいて、縦軸は、隣接する透明電極間の液晶層１３において光束に付与する位相量（すなわち、液晶層１３の各領域により光束に付与される位相量）を示し、横軸に、対物光学素子のデフォーカス量を示す。また、図１０の紙面に向かって一番左側には、比較例１にかかる液晶光学素子２０を用いて２層ＨＤに光束を集光させる場合に、隣接する透明電極間の液晶層２３において光束に付与する位相量を示す。
　図１０に示すように、比較例１にかかる液晶光学素子２０では、隣接する透明電極間の液晶層２３において光束に付与する位相量が略同じとなるように、上面透明電極２４のパターンが設計されている。
　一方、本発明の実施の形態にかかる液晶光学素子１０では、デフォーカスさせるとともに、隣接する透明電極間の液晶層１３において光束に付与する位相量を、液晶光学素子１０の中心から外周に向かうにつれて少なくしている。これにより、本発明の実施の形態にかかる液晶光学素子１０は、２層ＨＤの情報記録層間の互換を行うための電極パターンを有さなくても、２層ＨＤに光束を集光させる場合のＲＭＳ波面収差を約２０ｍλ程度に低減することができる。換言すれば、本発明では、デフォーカス量と液晶光学素子１０の駆動電圧とを調整することにより、液晶光学素子１０は、２層ＢＤの情報記録層間の互換を行うための電極パターンを用いて、２層ＨＤの情報記録層間の互換を行うことができる。
　さらに、２層ＢＤの情報記録層間の互換及び２層ＨＤの情報記録層間の互換の他に、ＢＤとＨＤとの互換を行う場合について説明する。図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂに、本発明にかかる対物光学素子９０の一例を示す。図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、対物光学素子９０は、液晶光学素子１０、液晶光学素子３０、対物レンズ６等を備えている。液晶光学素子３０は、ＢＤとＨＤとのカバー層厚差に基づく球面収差を補正する。即ち、ＢＤとＨＤとの互換を行う場合には、ＢＤとＨＤとのカバー層厚差に基づく球面収差を補正する液晶光学素子３０を対物光学素子９０に追加すればよい。
　液晶光学素子１０は、レーザ光源（図示省略）側に配置される。また、液晶光学素子３０は、液晶光学素子１０と対物レンズ６との間に配置される。なお、液晶光学素子１０と液晶光学素子３０とは、一体的に構成されていてもよい。
　対物レンズ６の液晶光学素子３０側の面は、中央部６Ａと外周部６Ｂとに分割されている。中央部６Ａは、ＨＤのＮＡ（開口数）と略同一の大きさの円形の領域である。また、外周部６Ｂは、中央部６Ａの外周側に設けられた輪帯状の領域である。中央部６Ａは、ＢＤのカバー層厚（第１のカバー層厚）とＨＤのカバー層厚（第２のカバー層厚）との間の所定のカバー層厚の光ディスクに対して良好に光束を集光させる面形状を有している。また、外周部６Ｂは、カバー層厚０．１ｍｍのＢＤに対して光束を良好に集光させる面形状を有している。
　液晶光学素子３０は、液晶光学素子１０と略同様の構成を備えている。そして、液晶光学素子３０は、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定のカバー層厚と、ＢＤ又はＨＤのカバー層厚とのカバー層厚差に基づく球面収差を補正する。
　図１１Ａは、単層ＨＤ７１に光束を集光させる対物光学素子９０を示し、図１１Ｂは、多層ＨＤ７２に光束を集光させる対物光学素子９０を示し、図１２Ａは、単層ＢＤ７３に光束を集光させる対物光学素子９０を示し、図１２Ｂは、多層ＢＤ７４に光束を集光させる対物光学素子９０を示している。また、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂにおいて、光束の進行方向を破線で示す。また、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂにおいて、実線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、光束の波面形状を示している。
　図１１Ａに示すように、単層ＨＤ７１に光束を集光させる場合、液晶光学素子３０のみを駆動し、液晶光学素子１０は駆動しない。また、対物レンズ６の外周部６Ｂを透過した光束は、単層ＨＤ７１に集光しない。外周部６Ｂは、外周部６Ｂを透過する光束を単層ＢＤ７３に対して良好に集光させるような面形状を有する。そのため、外周部６Ｂを透過した光束は、単層ＨＤ７１上では大きな球面収差を有する。従って、外周部６Ｂを透過した光束は、単層ＨＤ７１上には集光しない。
　そして、液晶光学素子３０を駆動することにより、液晶光学素子３０のＨＤのＮＡに相当する範囲を透過する光束に、位相差が発生する。これにより、液晶光学素子３０のＨＤのＮＡに相当する範囲を透過した光束の波面形状は、液晶光学素子３０のＨＤのＮＡに相当する範囲外を透過した光束の波面形状とは異なる。
　そして、当該位相差は、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定のカバー層厚と、ＨＤのカバー層厚とのカバー層厚差に基づく球面収差を補正するような大きさとなっている。従って、液晶光学素子３０は、液晶光学素子３０のＨＤのＮＡに相当する範囲を透過する光束に当該位相差を発生させることにより、光束を単層ＨＤ７１の情報記録面上に良好に集光させる。
　図１１Ｂに示すように、多層ＨＤ７２に光束を集光させる場合、液晶光学素子１０及び液晶光学素子３０の両方を駆動する。単層ＨＤ７１に光束を集光させる場合と同様に、対物レンズ６の外周部６Ｂを透過した光束は、多層ＨＤ７２に集光しない。
　また、単層ＨＤ７１に光束を集光させる場合と同様に、液晶光学素子３０を駆動することにより、液晶光学素子３０のＨＤのＮＡに相当する範囲を透過する光束に、位相差を発生させる。また、当該位相差は、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定のカバー層厚と、ＨＤのカバー層厚とのカバー層厚差に基づく球面収差を補正するような大きさとなっている。
　また、多層ＨＤ７２に光束を集光させる場合には、対物光学素子９０を適度にデフォーカスさせる。具体的には、図４におけるＲＭＳ波面収差量が３０ｍλ未満となり、且つ、図５～図９における波面収差の波面形状の勾配が緩やかとなるように、対物光学素子９０をデフォーカスさせる。このように対物光学素子９０をデフォーカスさせた後、隣接する透明電極間の液晶層１３において光束に付与する位相量が、液晶光学素子１０の中心から外周に向かうにつれて少なくなるように、液晶光学素子１０の各透明電極に、電圧を印加する。これにより、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の互換を行うための電極パターンを有する液晶光学素子１０を利用して、多層ＨＤ７２の各情報記録層間の互換を行うことができる。
　図１２Ａに示すように、単層ＢＤ７３に光束を集光させる場合、液晶光学素子３０のみを駆動し、液晶光学素子１０は駆動しない。そして、液晶光学素子３０を駆動することにより、液晶光学素子３０を透過する光束に、位相差が発生する。当該位相差は、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定のカバー層厚と、ＢＤのカバー層厚とのカバー層厚差に基づく球面収差を補正するような大きさとなっている。従って、液晶光学素子３０は、液晶光学素子３０を透過する光束に当該位相差を発生させることにより、光束を単層ＢＤ７３の情報記録面上に良好に集光させる。
　なお、外周部６Ｂは、外周部６Ｂを透過する光束を単層ＢＤ７３に対して良好に集光させるような面形状を有する。そのため、外周部６Ｂを透過した光束は、単層ＢＤ７３上で球面収差をほぼ有さない。従って、対物レンズ６の全面を透過した光束は、単層ＢＤ７３上に集光する。
　ここで、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定のカバー層厚が、ＢＤのカバー層厚とＨＤのカバー層厚との中間のカバー層厚となっている場合、当該対物レンズ６によりＢＤに光束を集光させるときに発生する球面収差と、当該対物レンズ６によりＨＤに光束を集光させるときに発生する球面収差は、符号が逆転するのみで絶対値が等しい。何れか一方の球面収差を補正するために、液晶光学素子３０を透過した光束に位相差を発生させる場合には、付与すべき位相差を１λずらして付与することにより、液晶光学素子３０を駆動するのに必要な電圧量を低減することができる。波動光学においては、１λの位相遅れ及び位相進みは、位相遅れ及び位相進みが生じていないのと同じであるためである。
　例えば、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定のカバー層厚が、ＢＤのカバー層厚とＨＤのカバー層厚との中間のカバー層厚となっている場合、対物レンズ６によりＨＤに光束を集光させるときに発生する球面収差を補正するために、液晶光学素子３０を透過する光束に付与する位相差の符号がプラスである場合、対物レンズ６によりＢＤに光束を集光させるときに発生する球面収差を補正するために、液晶光学素子３０を透過する光束に付与すべき位相差の符号はマイナスとなる。そこで、対物レンズ６によりＢＤに光束を集光させるときに発生する球面収差を補正するために、液晶光学素子３０を透過する光束に発生させる位相差を、付与すべき位相差から＋１λずらす。より具体的には、単層ＨＤ７１に光束を集光させる場合に液晶光学素子３０を透過する光束に付与する位相差が０．４λである場合、単層ＢＤ７３に光束を集光させる場合に液晶光学素子３０を透過する光束に付与すべき位相差は、－０．４λである。そこで、単層ＢＤ７３に光束を集光させる場合には、液晶光学素子３０により、当該光束に０．６λの位相を発生させる。これにより、ＢＤとＨＤとの互換を行う液晶光学素子３０を駆動するために印加すべき電圧の範囲を狭めることができる。これにより、液晶光学素子３０を駆動するのに必要な電圧量を低減することができる。
　図１２Ｂに示すように、多層ＢＤ７４に光束を集光させる場合、液晶光学素子１０及び液晶光学素子３０の両方を駆動する。
　また、単層ＢＤ７３に光束を集光させる場合と同様に、液晶光学素子３０を駆動することにより、液晶光学素子３０を透過する光束に、位相差を発生させる。また、当該位相差は、対物レンズ６を透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定のカバー層厚と、ＢＤのカバー層厚とのカバー層厚差に基づく球面収差を補正するような大きさとなっている。なお、単層ＢＤ７３に光束を集光させる場合と同様に、対物レンズ６の全面を透過した光束は、多層ＢＤ７４上に集光する。
　また、液晶光学素子１０の各透明電極に、電圧を印加する。これにより、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の互換を行うことができる。
　図１３は、本発明の実施例１にかかる液晶光学素子４０の一例を示す断面図である。実施例１にかかる液晶光学素子４０は、第１の基板４１、第２の基板４２、第３の基板４３、第１の液晶層４４、第２の液晶層４５、第１の透明電極４６（第２の透明電極）、第２の透明電極４７（第１の透明電極）、第３の透明電極４８（第１の透明電極）、第４の透明電極４９（第２の透明電極）、１／４波長板５０等を備えている。
　なお、本明細書では、レーザ光源（光源）から出射された光束が対物光学素子により、光ディスクの情報記録層に集光されるまでの光路を第１の光路と呼ぶ。また、光ディスクの情報記録層により反射された光束が光検出器に検出されるまでの光路を第２の光路と呼ぶ。
　第１の液晶層４４は、第１の基板４１と第２の基板４２との間に挟持されている。具体的には、第１の液晶層４４は、液晶が、第１の基板４１、第２の基板４２、及び、スペーサとしてのシールにより形成される空間に封入されてなる。
　第２の液晶層４５は、第２の基板４２と第３の基板４３との間に挟持されている。具体的には、第２の液晶層４５は、液晶が、第２の基板４２、第３の基板４３、及びシールにより形成される空間に封入されてなる。
　また、第１の液晶層４４の配向方向と第２の液晶層４５配向方向とは、互いに直交する向きとなっている。
　通常、光ディスクの光ヘッド装置では、偏光ビームスプリッタをレーザ光源と対物光学素子との間に配置する。これにより、第１の光路と第２の光路を一部重複することができ、光学系を小さくすることができる。
　具体的には、光ディスクにおいて反射される際に、光束の偏光方向は、９０度回転する。即ち、入射光（第１の光路の光束）の偏光方向と反射光（第２の光路の光束）の偏光方向とは互いに直交している。そして、偏光ビームスプリッタは、レーザ光源から出射された光束を透過させて対物光学素子に入射させる。一方、偏光ビームスプリッタは、光ディスクから反射され、対物光学素子を透過した光束を反射させて、光検出器へと導く。
　従って、入射光と反射光とが対物光学素子を透過する。即ち、入射光と反射光の両方が液晶光学素子を透過する。
　また、液晶層は、一の偏光方向の光束のみに対して作用する。そのため、光ヘッド装置が１層の液晶層を有する液晶光学素子を備える場合、入射光と反射光との何れか一方に対しては補正を行うことができるが、他方に対しては補正を行うことができない。
　本実施例１にかかる液晶光学素子４０では、第１の液晶層４４と第２の液晶層４５とを備え、第１の液晶層４４の配向方向と第２の液晶層４５配向方向とは互いに直交しているため、入射光及び反射光の両方に対して補正を行うことができる。
　そして、第１の液晶層４４の配向方向は、入射光に対して作用するような配向方向となっている。また、第２の液晶層４５の配向方向は、反射光に対して作用するような配向方向となっている。
　第１の透明電極４６は、第１の基板４１の第１の液晶層４４側に形成されている。また、第４の透明電極４９は、第３の基板４３の第２の液晶層４５側に形成されている。そして、第１の透明電極４６及び第４の透明電極４９の電極パターンは、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の互換を行うための電極パターンを有する。
　具体的には、第１の透明電極４６及び第４の透明電極４９の電極パターンは、液晶光学素子１０の上面透明電極１４及び下面透明電極１５の電極パターンと略同じとなっている。即ち、第１の透明電極４６及び第４の透明電極４９は、９本の大きさの異なる円形状に形成された複数の透明電極が同心円状に並べられたパターンを有している。また、当該複数の透明電極により、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５は、９個の領域（第２の領域）に分割されている。そして、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５の各領域は、それぞれ、当該領域を透過する光束に、ＯＬ０、ＯＬ１、ＯＬ２、ＯＬ３、ＯＬ４という位相差を発生させる。そして、液晶光学素子４０を透過する光束に、ＯＬ０～ＯＬ４の５種類の位相差を発生させることにより、２層ＢＤの各情報記録層のカバー層厚の違いに基づく球面収差を補正している。
　第２の透明電極４７は、第２の基板４２の第１の液晶層４４側に形成されている。また、第３の透明電極４８は、第２の基板４２の第２の液晶層４５側に形成されている。そして、第２の透明電極４７及び第３の透明電極４８の電極パターンは、ＢＤとＨＤとのカバー層厚差に基づく球面収差を補正するような電極パターンとなっている。具体的には、第２の透明電極４７及び第３の透明電極４８は、液晶光学素子１０の光ディスク側に備えられる対物レンズが光束を良好に集光する光ディスクの所定のカバー層厚と、ＢＤ又はＨＤとのカバー層厚とのカバー層厚差に基づく球面収差を補正するような電極パターンとなっている。
　より具体的には、第２の透明電極４７及び第３の透明電極４８は、大きさの異なる円形状に形成された複数の透明電極が同心円状に並べられたパターンを有している。また、当該複数の透明電極により、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５は、複数の領域（第１の領域）に分割されている。そして、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５の各領域は、それぞれ、当該領域を透過する光束に、ＢＤ又はＨＤとのカバー層厚とのカバー層厚差に基づく球面収差を補正するような位相差を発生させる。
　具体的には、第２の透明電極４７及び第３の透明電極４８により分割されてなる複数の領域は、ＨＤの開口数の範囲において、液晶光学素子４０を透過する光束に、略（ｍ／ｎ）λ（ただし、はｎ≧２を満たす自然数、ｍは、｜ｍ｜≦ｎ／２を満たす整数、λは、前記光源の波長）の位相差を付与する。
　そして、第１の液晶層４４は、第１の透明電極４６及び第２の透明電極４７により駆動される。第１の透明電極４６により駆動された場合、第１の液晶層４４は、入射光に対して、多層ＢＤ７４の各情報記録層間のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。また、後述するアクチュエータ１０６により対物光学素子１０４（後述）がデフォーカスされた場合には、第１の透明電極４６により駆動された第１の液晶層４４は、入射光に対して、多層ＨＤ７２の各情報記録層間のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
　また、第１の液晶層４４は、第２の透明電極４７により駆動された場合、入射光に対して、ＢＤとＨＤとのカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
　また、第２の液晶層４５は、第３の透明電極４８及び第４の透明電極４９により駆動される。そして、第２の液晶層４５は、第３の透明電極４８により駆動された場合、反射光に対して、ＢＤとＨＤとのカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
　また、第４の透明電極４９により駆動された場合、第２の液晶層４５は、反射光に対して、多層ＢＤ７４の各情報記録層間のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。また、対物光学素子１０４（後述）がデフォーカスされた場合には、第４の透明電極４９により駆動された第２の液晶層４５は、反射光に対して、多層ＨＤ７２の各情報記録層間のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
　１／４波長板５０は、第３の基板４３の対物レンズ１０５（後述）側の面に、固定されている。なお、実施例１において、液晶光学素子４０の第１の基板４１側がレーザ光源１０１（後述）側であり、液晶光学素子４０の第３の基板４３側が光ディスク７５（後述）側である。
　図１４に、実施例１にかかる光ヘッド装置１００の一例を示す。図１４に示すように、光ヘッド装置１００は、レーザ光源１０１、コリメータレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、対物光学素子１０４、アクチュエータ１０６、ホログラム光学素子１０７、検出用集光レンズ１０８、光検出器１０９、オートフォーカス／トラッキング回路１１０、ＲＦ回路１１１、液晶駆動回路１１２等を備えている。
　図１４に示すように、対物光学素子１０４は、液晶光学素子４０、対物レンズ１０５などを備えている。また、液晶光学素子４０と対物レンズ１０５とは、アクチュエータ１０６により一体的に保持されている。そして、液晶光学素子４０と対物レンズ１０５とは、アクチュエータ１０６により一体的に駆動される。
　アクチュエータ１０６は、対物光学素子１０４を高速かつ高精度に駆動するための機構を備えている。また、アクチュエータ１０６は、対物レンズ１０５の光軸方向と、当該光軸方向に対して垂直な方向との２軸に沿って、対物光学素子１０４を移動させる。これにより、アクチュエータ１０６は、対物光学素子１０４をデフォーカスさせる。また、アクチュエータ１０６は、対物レンズ１０５によって形成される光スポットの光ディスク７５上における位置を制御する。
　レーザ光源１０１から出射された光束（入射光）は、コリメータレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、液晶光学素子４０、対物レンズ１０５を透過して、光ディスク７５に入射する。また、光ディスク７５から反射された光束（反射光）は、対物レンズ１０５及び液晶光学素子４０を透過した後、ホログラム光学素子１０７に入射する。
　ホログラム光学素子１０７は、光ディスク７５から反射された反射光を、オートフォーカス／トラッキングサーボ成分とＲＦ成分とに分離する。
　ホログラム光学素子１０７を透過した反射光は、検出用集光レンズ１０８により集光され、光検出器１０９において検出され、電気信号に変換される。
　光検出器１０９により検出されたオートフォーカス／トラッキング成分信号は、オートフォーカス／トラッキング回路１１０に入力される。オートフォーカス／トラッキング回路１１０は、オートフォーカス／トラッキング成分信号に基づいて制御信号を出力する。そして、オートフォーカス／トラッキング回路１１０から出力された制御信号に基づいて、アクチュエータ１０６が制御される。
　光検出器１０９により検出されたＲＦ成分信号は、ＲＦ回路１１１に入力される。ＲＦ回路１１１は、ＲＦ成分信号に基づいてＲＦ信号を出力する。
　また、液晶駆動回路１１２は、駆動信号を第１の透明電極４６、第２の透明電極４７、第３の透明電極４８、第４の透明電極４９に入力する。そして、液晶駆動回路１１２は、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５の動作環境が変化した際に、第１の透明電極４６、第２の透明電極４７、第３の透明電極４８、第４の透明電極４９に印加する電圧量を調節する。例えば、温度や液晶素子の経時変化により、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５の電圧応答性が変化した場合に、第１の透明電極４６、第２の透明電極４７、第３の透明電極４８、第４の透明電極４９に印加する電圧量を調節する。このような調整は、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５の動作開始時に行うだけでもよいし、動作中においても行われてもよい。
　対物レンズ１０５の液晶光学素子４０側の面は、中央部と外周部とに分割されている。中央部は、ＨＤのＮＡ＝０．６５と略同一の大きさの円形の領域である。また、外周部は、中央部の外周側に設けられた輪帯状の領域である。中央部は、ＢＤのカバー層厚とＨＤのカバー層厚との中間のカバー層厚＝０．３５ｍｍの光ディスクに対して良好に光束を集光させる面形状を有している。そのため、中央部が光束をＢＤに集光させる際の球面収差の符号とＨＤに集光させる際の球面収差の符号とは反対となる。
　また、外周部は、カバー層厚０．１ｍｍのＢＤに対して光束を良好に集光させる面形状を有している。
　なお、ＢＤとＨＤは、カバー層厚だけでなくＮＡも異なる。そのため、対物レンズ１０５の中央部がＢＤとＨＤの中間のカバー層厚の光ディスクに光束を集光させる際の球面収差を低減する面形状を有しているからといって、当該中央部が光束をＢＤ又はＨＤに集光させる際の球面収差の絶対値が等しくなるとは限らない。しかし、液晶光学素子４０による補正量は、各透明電極４６～４９に印加する電圧を調整することにより、制御することができる。そのため、ＢＤにおける球面収差とＨＤにおける球面収差との絶対値が等しくならなくても、当該球面収差を好適に低減することが可能となる。
　実施例１にかかる光ヘッド装置１００を用いて、２層ＢＤ及び２層ＨＤに対して光束を集光させた。まず、液晶光学素子４０を駆動せずに、２層ＢＤの各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＢＤの情報記録層のうち、球面収差の大きい（即ち、光スポットの乱れが大きい）方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＢＤの情報記録層のうち、対物レンズ１０５側の情報記録層（即ち、カバー層側の情報記録層）に対して光束を集光させた。その際、液晶光学素子４０を駆動しない場合には、ＲＭＳ波面収差は、最大で約２００ｍλであった。しかし、液晶光学素子４０を駆動することにより、ＲＭＳ波面収差を３０ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子４０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
　同様に、液晶光学素子４０を駆動させずに、２層ＨＤの各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＨＤの情報記録層のうち、球面収差の大きい方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＨＤの情報記録層のうち、対物レンズ１０５側の情報記録層に対して光束を集光させた。その際、液晶光学素子４０を駆動しない場合には、ＲＭＳ波面収差は、最大で約１００ｍλであった。しかし、液晶光学素子４０を駆動することにより、ＲＭＳ波面収差を３５ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子４０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
　なお、液晶層の厚さを厚くしたり、印加電圧の大きさを大きくしたりすることにより、液晶光学素子４０による収差補正量を大きくすることが可能である。また、透明電極の電極パターンをより細かくすることにより、補正の精度を向上させることができる。例えば、液晶光学素子４０を駆動することにより、０．２λ以下の波面収差量とすることができる。また、補正する位相量をカバー層厚誤差に応じて増減させることにより、２層よりも層数が多い多層光ディスクにおける情報記録層間の互換を行うことができる。
　図１５は、本発明の実施例２にかかる液晶レンズ６０の一例を示す断面図である。実施例２にかかる液晶レンズ６０は、第１の基板６１、第２の基板６２、第３の基板６３、第１の液晶層６４、第２の液晶層６５、第１の透明電極６６、６６、第２の透明電極６７、６７、１／４波長板５１等を備えている。
　第１の液晶層６４は、第１の基板６１と第２の基板６２との間に挟持されている。第２の液晶層６５は、第２の基板６２と第３の基板６３との間に挟持されている。また、第１の液晶層６４の配向方向と第２の液晶層６５配向方向とは、互いに直交する向きとなっている。
　そして、第１の液晶層６４の配向方向は、反射光に対して作用するような配向方向となっている。また、第２の液晶層６５の配向方向は、入射光に対して作用するような配向方向となっている。
　第１の透明電極６６、６６は、第２の基板６２の第１の液晶層６４側及び第２の液晶層６５側に形成されている。
　また、第２の透明電極６７、６７は、第１の基板６１の第１の液晶層６４側及び第３の基板６３の第２の液晶層６５側に形成されている。
　また、第１の基板６１の第１の液晶層６４側には、ブレーズ格子６８が形成されている。同様に、第２の基板６２の第２の液晶層６５側には、ブレーズ格子６８が形成されている。
　そして、第１の液晶層６４は、第１の透明電極６６及び第２の透明電極６７により駆動された場合、第１の液晶層６４を透過する光束に対してブレーズ格子６８を作用させ、ＢＤとＨＤとのカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような発散角度で、当該光束を出射する。
　具体的には、第１の透明電極６６及び第２の透明電極６７に電圧を印加することにより、第１の液晶層６４の液晶素子が配向する。これにより、第１の液晶層６４の屈折率が変化する。そして、ブレーズ格子６８が、第１の液晶層６４を透過する光束に対して、作用する。
　同様に、第２の液晶層６５は、第１の透明電極６６及び第２の透明電極６７により駆動された場合、第２の液晶層６５を透過する光束に対してブレーズ格子６８を作用させ、ＢＤとＨＤとのカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような発散角度で、当該光束を出射する。
　１／４波長板５１は、第３の基板６３の対物レンズ２０５（後述）側の面に、固定されている。なお、実施例２において、液晶レンズ６０の第１の基板６１側がレーザ光源１０１側であり、液晶レンズ６０の第３の基板６３側が光ディスク７５側である。
　図１６は、本発明の実施例２にかかる液晶光学素子７０の一例を示す断面図である。実施例２にかかる液晶光学素子７０は、第１の基板７１、第２の基板７２、第３の基板７３、第１の液晶層７４、第２の液晶層７５、第１の透明電極７６、第２の透明電極７７等を備えている。
　第１の液晶層７４は、第１の基板７１と第２の基板７２との間に挟持されている。第２の液晶層７５は、第２の基板７２と第３の基板７３との間に挟持されている。また、第１の液晶層７４の配向方向と第２の液晶層７５配向方向とは、互いに直交する向きとなっている。
　そして、第１の液晶層７４の配向方向は、入射光に対して作用するような配向方向となっている。また、第２の液晶層７５の配向方向は、反射光に対して作用するような配向方向となっている。
　第１の透明電極７６は、第２の基板７２の第１の液晶層７４側に形成されている。また、第２の透明電極７７は、第２の基板７２の第２の液晶層７５側に形成されている。そして、第１の透明電極７６及び第２の透明電極７７の電極パターンは、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の互換を行うための電極パターンを有する。
　具体的には、第１の透明電極７６及び第２の透明電極７７の電極パターンは、実施例１にかかる液晶光学素子４０の第１の透明電極４６及び第４の透明電極４９の電極パターンと略同じとなっている。
　そして、第１の透明電極７６により駆動された場合、第１の液晶層７４は、入射光に対して、多層ＢＤ７４の各情報記録層間のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。また、後述するアクチュエータ２０６により対物光学素子２０４（後述）がデフォーカスされた場合には、第１の透明電極７６により駆動された第１の液晶層７４は、入射光に対して、多層ＨＤ７２の各情報記録層間のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
　また、第２の透明電極７７により駆動された場合、第２の液晶層７５は、反射光に対して、多層ＢＤ７４の各情報記録層間のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。また、対物光学素子２０４（後述）がデフォーカスされた場合には、第２の透明電極７７により駆動された第２の液晶層７５は、反射光に対して、多層ＨＤ７２の各情報記録層間のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
　実施例２にかかる液晶光学素子７０では、同一の基板（第２の基板７２）に、第１の透明電極７６及び第２の透明電極７７が形成されている。そのため、第１の透明電極７６及び第２の透明電極７７の位置合わせの精度が高くなる。
　なお、実施例２において、液晶光学素子７０の第１の基板７１側がレーザ光源１０１側であり、液晶光学素子７０の第３の基板７３側が光ディスク７５側である。
　図１７に、実施例２にかかる光ヘッド装置２００の一例を示す。図１７に示すように、実施例２にかかる光ヘッド装置２００は、液晶光学素子７０、対物光学素子２０４、アクチュエータ２０６、液晶駆動回路２１２の構成のみが、実施例１にかかる光ヘッド装置１００と異なるので、同一の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
　図１７に示すように、対物光学素子２０４は、液晶レンズ６０、対物レンズ２０５などを備えている。また、液晶レンズ６０と対物レンズ２０５とは、アクチュエータ２０６により一体的に保持されている。そして、液晶レンズ６０と対物レンズ２０５とは、アクチュエータ２０６により一体的に駆動される。
　アクチュエータ２０６は、対物光学素子２０４を高速かつ高精度に駆動するための機構を備えている。また、アクチュエータ２０６は、対物レンズ２０５の光軸方向と、当該光軸方向に対して垂直な方向との２軸に沿って、対物光学素子２０４を移動させる。これにより、アクチュエータ２０６は、対物光学素子２０４をデフォーカスさせる。また、アクチュエータ２０６は、対物レンズ２０５によって形成される光スポットの光ディスク７５上における位置を制御する。
　液晶駆動回路２１２は、液晶レンズ６０の第１の透明電極６６、６６、第２の透明電極６７、６７、液晶光学素子７０の第１の透明電極７６、第２の透明電極７７に駆動信号を入力する。そして、液晶駆動回路２１２は、液晶レンズ６０の第１の液晶層６４及び第２の液晶層６５の動作環境が変化した際に、液晶レンズ６０の第１の透明電極６６、６６、第２の透明電極６７、６７に印加する電圧量を調節する。また、液晶駆動回路２１２は、液晶光学素子７０の第１の液晶層７４及び第２の液晶層７５の動作環境が変化した際に、液晶光学素子７０の第１の透明電極７６、第２の透明電極７７に印加する電圧量を調節する。
　対物レンズ２０５は、ＢＤ専用レンズである。そして、対物レンズ２０５は、ＢＤの情報記録層に、光束を良好に収束する。
　液晶光学素子７０は、対物光学素子２０４と偏光ビームスプリッタ１０３との間に設けられている。液晶光学素子７０もアクチュエータ２０６に搭載する方が、レンズシフトが発生した場合の影響を低減することができる。しかし、アクチュエータに多くのものを搭載すると、信号品質や高速動作において問題が生じる。
　また、液晶光学素子７０により補正すべき収差量は、液晶レンズ６０に比べて少ない。そのため、レンズシフトにより生じるコマ収差の量も小さい。また、レンズシフトにより生じたコマ収差を液晶光学素子７０により補正することも可能である。
　実施例２かかる液晶レンズ６０によるＢＤとＨＤとの互換動作について、図１８を参照しながら、説明する。図１８は、対物光学素子２０４と光ディスク７５の断面図である。図１８では、液晶レンズ６０の対物レンズ側のみを図示する。光ディスク７５として、単層ＨＤ７１及び単層ＢＤ７３を例示する。図１８Ａに、単層ＨＤ７１に光スポットを形成する場合を示し、図１８Ｂに、単層ＢＤ７３に光スポットを形成する場合を示す。
　図１８Ａに示すように、単層ＨＤ７１上に光スポットを形成する場合には、液晶レンズ６０を駆動する。液晶レンズ６０の第１の透明電極６６及び第２の透明電極６７に電圧を印加すると、液晶レンズ６０の第２の液晶層６５を透過する光束に対してブレーズ格子６８が作用する。そして、液晶レンズ６０は、液晶レンズ６０を透過した光束が単層ＨＤ７１にＨＤのＮＡで集光するように、当該光束の発散角度を調整する。これにより、第２の液晶層６５を透過する光束は、単層ＢＤ７３と単層ＨＤ７１とのカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような発散角度で発散して対物レンズ２０５に入射する。そのため、対物レンズ２０５は、液晶レンズ６０から出射された光束を単層ＨＤ７１上に良好に集光する。
　図１８Ｂに示すように、単層ＢＤ７３上に光スポットを形成する場合には、液晶レンズ６０を駆動しない。そのため、液晶レンズ６０を透過する光束は発散角度が変化することなく対物レンズ２０５に入射する。そのため、対物レンズ２０５は、ＢＤ専用レンズであるため、液晶レンズ６０から出射された光束を単層ＢＤ７３上に良好に集光する。
　実施例２にかかる光ヘッド装置２００を用いて、２層ＢＤ及び２層ＨＤに対して光束を集光させた。まず、液晶光学素子７０を駆動せずに、２層ＢＤの各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＢＤの情報記録層のうち、球面収差の大きい（即ち、光スポットの乱れが大きい）方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＢＤの情報記録層のうち、対物レンズ２０５側の情報記録層（即ち、カバー層側の情報記録層）に対して光束を集光させた。その際、液晶光学素子７０を駆動しない場合には、ＲＭＳ波面収差は、最大で約１８０ｍλであった。しかし、液晶光学素子７０を駆動することにより、ＲＭＳ波面収差を２５ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子７０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
　同様に、液晶レンズ６０を駆動させるとともに、液晶光学素子７０を駆動させずに、２層ＨＤの各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＨＤの情報記録層のうち、球面収差の大きい方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＨＤの情報記録層のうち、対物レンズ２０５側の情報記録層に対して光束を集光させた。その際、液晶レンズ６０のみを駆動し、液晶光学素子７０を駆動しない場合には、ＲＭＳ波面収差は、最大で約１４０ｍλであった。しかし、液晶レンズ６０だけでなく液晶光学素子７０を駆動することにより、ＲＭＳ波面収差を３０ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子７０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
　なお、実施例１では、液晶レンズ６０にブレーズ格子６８を設けたが、他の構成により液晶レンズ６０を形成してもよい。例えば、大きさの異なる円形状に形成された複数の透明電極を同心円状に並べて、液晶層を複数の輪帯状の領域に分け、各領域の液晶層の屈折率を段階的に変化させることにより、液晶レンズ６０を構成してもよい。しかし、この場合には、透明電極の引き出し線が多くなってしまう。
　図１９に実施例３にかかる光ヘッド装置３００を示す。図１９に示すように、実施例３にかかる光ヘッド装置３００は、液晶光学素子８０、対物光学素子３０４、ＢＤ／ＨＤ光路切替機構３０６（光路切替機構）、アクチュエータ３０７、液晶駆動回路３１２の構成のみが、実施例１にかかる光ヘッド装置１００と異なるので、同一の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
　液晶光学素子８０は、実施例２にかかる液晶光学素子７０の光ディスク側に１／４波長板５２を設けたものである。そして、液晶光学素子８０は、駆動されることにより、液晶光学素子８０を透過する光束に、多層ＢＤ及び多層ＨＤにおける情報記録層間のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
　対物光学素子３０４は、第１の対物レンズ３０８、第２の対物レンズ３０９などを備えている。第１の対物レンズ３０８及び第２の対物レンズ３０９は、レンズの光軸方向に垂直な方向に並べられている。そして、第１の対物レンズ３０８及び第２の対物レンズ３０９は、アクチュエータ３０７により一体的に保持されている。
　第１の対物レンズ３０８は、ＢＤ専用レンズである。また、第２の対物レンズ３０９は、ＨＤ専用レンズである。
　ＢＤ／ＨＤ光路切替機構３０６は、液晶光路切替素子（図示省略）などを備えている。液晶光路切替素子は、偏光を利用して、第１の対物レンズ３０８へ向かう光路と、第２の対物レンズ３０９に向かう光路との何れかを選択する。
　なお、ＢＤ／ＨＤ光路切替機構３０６は、ミラーを駆動させることによって、光路を選択するものであってもよい。
　アクチュエータ３０７は、対物光学素子３０４を高速かつ高精度に駆動するための機構を備えている。また、アクチュエータ３０７は、第１の対物レンズ３０８及び第２の対物レンズ３０９の光軸方向と、当該光軸方向に対して垂直な方向との２軸に沿って、対物光学素子３０４を移動させる。これにより、アクチュエータ３０７は、対物光学素子３０４をデフォーカスさせる。また、アクチュエータ３０７は、第１の対物レンズ３０８によって形成される光スポットのＢＤ７３（７４）上における位置を制御する。同様に、アクチュエータ３０７は、第２の対物レンズ３０９によって形成される光スポットのＨＤ７１（７２）上における位置を制御する。
　液晶駆動回路３１２は、液晶光学素子８０に駆動信号を入力する。そして、液晶駆動回路３１２は、液晶光学素子８０の液晶層の動作環境が変化した際に、液晶光学素子８０の透明電極に印加する電圧量を調節する。
　実施例３にかかる光ヘッド装置３００を用いて、２層ＢＤ７４及び２層ＨＤ７２に対して光束を集光させた。まず、液晶光学素子８０を駆動せずに、２層ＢＤ７４の各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＢＤ７４の情報記録層のうち、球面収差の大きい（即ち、光スポットの乱れが大きい）方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＢＤ７４の情報記録層のうち、第１の対物レンズ３０８側の情報記録層（即ち、カバー層側の情報記録層）に対して光束を集光させた。その際、液晶光学素子８０を駆動しない場合には、ＲＭＳ波面収差は、最大で約１６０ｍλであった。しかし、液晶光学素子８０を駆動することにより、ＲＭＳ波面収差を２５ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子８０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
　同様に、液晶光学素子８０を駆動させずに、２層ＨＤ７２の各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＨＤ７２の情報記録層のうち、球面収差の大きい方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＨＤ７２の情報記録層のうち、第２の対物レンズ３０９側の情報記録層に対して光束を集光させた。その際、液晶光学素子８０を駆動しない場合には、ＲＭＳ波面収差は、最大で約９０ｍλであった。しかし、液晶光学素子８０を駆動することにより、ＲＭＳ波面収差を２０ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子８０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
　実施例３にかかる光ヘッド装置３００では、ＢＤ／ＨＤ光路切替機構３０６が必要となる。また、２枚のレンズを用いるため、レンズ重量や大きさが増加し、アクチュエータの負担が増加してしまう。また、２枚のレンズを用いるため、レンズシフトが発生すると著しく信号が劣化してしまう。
　しかし、ＢＤ専用レンズである第１の対物レンズ３０８及びＨＤ専用レンズである第２の対物レンズを用いるため、波面収差をより低減することができる。具体的には、ＢＤ７３（７４）とＨＤ７１（７２）のカバー層厚差に基づく球面収差の発生を防止している。
　なお、本発明は、球面収差低減方法を述べており、多層光ディスクにおける各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差も、フォーカスずれに基づく微少な球面収差も、同様に低減可能である。
　また、本発明の実施形態では、２種類の多層光ディスクとして２層ＢＤ及び２層ＨＤを例に挙げたが、本発明の範囲はこれに限られるものではない。本発明は、ＤＶＤ、ＣＤにも適用可能である。この場合には、光学系に用いられる光源の波長において、ＤＶＤ又はＣＤの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差量が発生する。そこで、当該球面収差量に応じて、デフォーカス量と液晶光学素子の透明電極に印加する電圧量とを調節する。これにより、ＢＤ及びＨＤだけでなく、ＤＶＤ又はＣＤの球面収差を低減することが可能となる。
　液晶光学素子の透明電極を増やすことなく、複数種類の多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行うことができる。
１０、３０、４０、７０、８０　液晶光学素子
１３　液晶層（液晶光学素子の液晶層）
１４　上面透明電極（透明電極）
１５　下面透明電極（透明電極）
４４、４５　第１の液晶層（液晶光学素子の液晶層）
４６　第１の透明電極（第２の透明電極）
４７　第２の透明電極（第１の透明電極）
４８　第３の透明電極（第１の透明電極）
４９　第４の透明電極（第２の透明電極）
６０　液晶レンズ
６４、６５　液晶層（液晶レンズの液晶層）
６８　ブレーズ格子
７１　単層ＨＤ（第２の光ディスク）
７２　多層ＨＤ（第２の多層光ディスク）
７３　単層ＢＤ（第１の光ディスク）
７４　多層ＢＤ（第１の多層光ディスク）
７４、７５　第２の液晶層（液晶光学素子の液晶層）
７６　第１の透明電極（第２の透明電極）
７７　第２の透明電極（第２の透明電極）
１００、２００、３００　光ヘッド装置
９０、１０４、２０４、３０４　対物光学素子
１０５、２０５　対物レンズ
３０６　ＢＤ／ＨＤ光路切替機構（光路切替機構）
３０８　第１の対物レンズ
３０９　第２の対物レンズ
１０６、２０６、３０７　アクチュエータ
１１２、２１２、３１２　液晶駆動回路

Claims (11)

  1. 　第１のカバー層厚を有する第１の多層光ディスクに光源からの光束を第１の開口数で集光させる光ヘッド装置における液晶光学素子の駆動方法であって、
    　前記光ヘッド装置は、
    　前記光源からの光束を前記第１の多層光ディスクに集光させる対物光学素子と、
    　同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層を備える液晶光学素子と、
    　前記対物光学素子をデフォーカスさせるアクチュエータと、
    　を備え、
    　前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成され、
    　前記アクチュエータにより前記対物光学素子をデフォーカスし、前記複数の領域によって前記液晶光学素子を透過する光束に付与される位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧を印加した場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１のカバー層厚よりも厚い前記第２のカバー層厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する液晶光学素子の駆動方法。
  2. 　第１のカバー層厚を有する第１の多層光ディスクに光源からの光束を第１の開口数で集光させる光ヘッド装置であって、
    　前記光源からの光束を前記第１の多層光ディスクに集光させる対物光学素子と、
    　同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層を備える液晶光学素子と、
    　前記対物光学素子をデフォーカスさせるアクチュエータと、
    　を備え、
    　前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成され、
    　前記アクチュエータにより前記対物光学素子がデフォーカスされ、前記複数の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧が印加された場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１のカバー層厚よりも厚い前記第２のカバー層厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する光ヘッド装置。
  3. 　前記液晶光学素子は、複数の第１の透明電極と、複数の第２の透明電極とを備え、
    　前記複数の第１の透明電極は、大きさの異なる円形状の複数の透明電極が同心円状に並べられ、前記液晶層を複数の第１の領域に分割し、
    　前記複数の第２の透明電極は、大きさの異なる円形状の複数の透明電極が同心円状に並べられ、前記液晶層を複数の第２の領域に分割し、
    　前記複数の第１の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１のカバー層厚を有し、前記第１の開口数で前記光源からの光束が集光される第１の光ディスクと、前記第１のカバー層厚よりも厚い前記第２のカバー層厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の光ディスクとのカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与し、
    　前記複数の第２の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するとともに、
    　前記アクチュエータにより前記対物光学素子がデフォーカスされ、前記複数の第２の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の第２の透明電極に電圧が印加された場合に、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第２の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する請求項２に記載の光ヘッド装置。
  4. 　前記対物光学素子は、前記第１のカバー層厚と前記第２のカバー層厚との間の所定のカバー層厚を備える光ディスクに光束を良好に集光する面形状を有しており、
    　前記複数の第１の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記所定のカバー層厚と、前記第１のカバー層厚又は前記第２のカバー層厚とのカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する請求項３に記載の光ヘッド装置。
  5. 　前記複数の第１の領域は、前記第２の開口数の範囲において、前記液晶光学素子を透過する光束に、略（ｍ／ｎ）λ（ただし、はｎ≧２を満たす自然数、ｍは、｜ｍ｜≦ｎ／２を満たす整数、λは、前記光源の波長）の位相差を付与し、
    　前記複数の第１の領域は、前記第１の光ディスクに前記光源からの光を集光する場合と、前記第２の光ディスクに前記光源からの光を集光する場合とで、前記位相差の符号を変えて、当該位相差を加える請求項３又は４に記載の光ヘッド装置。
  6. 　前記液晶光学素子は、アクチュエータにより、前記対物光学素子と一体的に保持されている請求項２乃至５の何れか一項に記載の光ヘッド装置。
  7. 　前記対物光学素子は、
    　前記第１のカバー層厚を有する第１の光ディスクに前記光源からの光束を前記第１の開口数で良好に集光する対物レンズと、
    　ガラス基板に挟持された液晶層と、液晶層を駆動する透明電極とを備える液晶レンズと、
    　を備え、
    　前記液晶レンズの前記透明電極に電圧が印加された場合に、前記液晶レンズの前記液晶層は、前記液晶レンズを透過した光束が前記対物レンズにより前記第２のカバー層厚を有する第２の光ディスクに前記第２の開口数で集光されるように、前記液晶レンズを透過する光束の発散角度を調整する請求項２に記載の光ヘッド装置。
  8. 　前記液晶レンズは、前記液晶層を２つ備え、前記液晶レンズの一の前記液晶層の配向方向と他の前記液晶層の配向方向は直交している請求項７に記載の光ヘッド装置。
  9. 　前記対物光学素子は、
    　前記第１のカバー層厚を有する第１の光ディスクに前記光源からの光束を前記第１の開口数で良好に集光する第１の対物レンズと、
    　前記第２のカバー層厚を有する第２の光ディスクに前記光源からの光束を前記第２の開口数で良好に集光する第２の対物レンズと、
    　を備え、
    　前記液晶光学素子と前記対物光学素子との間に、前記液晶光学素子から出射された光束を前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズへと導く光路切替機構を備える請求項２に記載の光ヘッド装置。
  10. 　前記液晶光学素子は、前記液晶層を２つ備え、前記液晶光学素子の一の前記液晶層の配向方向と他の前記液晶層の配向方向は直交している請求項２乃至９の何れか一項に記載の光ヘッド装置。
  11. 　同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極と、
    　前記複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層と、
    　を備え、
    　前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、第１のカバー層厚を有し、第１の開口数で光源からの光束が集光される第１の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成され、
    　前記複数の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧が印加された場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１のカバー層厚よりも厚い前記第２のカバー層厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層のカバー層厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する液晶光学素子。
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