(57)【要約】【課題】大きな収差を略連続的に補正可能な液晶素子及び光ピックアップ光学系を提供する。【解決手段】第１の液晶層１４４を駆動する第１の透明電極層１４６及び第２の透明電極層１４７を備える液晶素子１４であって、第１の透明電極層１４６は、第１の液晶層１４４が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内（ｈは、ｈ≧１を満たす整数、λは設計波長）で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与するとともに、第１の透明電極層１４６の隣り合う透明電極を透過するレーザ光間にｈλの位相差を付与する部分を有するように、第１の液晶層１４４に電圧を印加し、第２の透明電極層１４７は、第１の液晶層１４４が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、レーザ光の径方向に沿って略連続的に変化する位相差を付与するように、第１の液晶層１４４に電圧を印加するように構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透明基板と、
前記第１の透明基板と対向する第２の透明基板と、
前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に挟持される屈折率異方性媒質層と、
前記第１の透明基板に、略輪帯状に形成された大きさの異なる複数の第１の透明電極が光軸を中心として同心円状に配設されてなる第１の透明電極層と、
前記第２の透明基板に、略輪帯状に形成された大きさの異なる複数の第２の透明電極が光軸を中心として同心円状に配設されてなる第２の透明電極層と、
を備え、
前記第１の透明電極層において、略同じ値の電圧を印加する前記第１の透明電極が前記第１の透明基板の径方向に略周期的に配設されており、
前記第１の透明電極層は、前記屈折率異方性媒質層が、前記液晶素子を透過する光束に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内（ｈは、ｈ≧１を満たす整数、λは設計波長）で、光束の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与するとともに、隣り合う前記第１の透明電極を透過する光束間にｈλの位相差を付与する部分を有するように、前記屈折率異方性媒質層に電圧を印加し、
前記第２の透明電極層は、前記屈折率異方性媒質層が、前記液晶素子を透過する光束に、光束の径方向に沿って略連続的に変化する位相差を付与するように、前記屈折率異方性媒質層に電圧を印加する液晶素子。
【請求項２】
前記液晶素子により当該液晶素子を透過する光束に収差を発生させることによって補正する球面収差量の範囲が−Ｓ以上、＋Ｓ以下（Ｓは正の数）である場合に、
前記第１の透明電極層は、前記屈折率異方性媒質層が、前記液晶素子を透過する光束に、−（ｉ／ｊ）Ｓ（ｊが奇数の場合、ｉは、ｉ≦ｊを満たす偶数、ｊが偶数の場合、ｉは、ｉ≦ｊを満たす奇数）、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓの球面収差量を補正するような収差を発生させるように、前記屈折率異方性媒質層に電圧を印加する請求項１に記載の液晶素子。
【請求項３】
前記第２の透明電極層は、前記屈折率異方性媒質層が、前記液晶素子を透過する光束に、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差量を補正するような収差を発生させるように、前記屈折率異方性媒質層に電圧を印加する請求項２に記載の液晶素子。
【請求項４】
前記液晶素子は、レーザ光源からの光束を光記録媒体に集光する光ピックアップ光学系の所定位置に固定して配置されており、
前記液晶素子が前記液晶素子を透過する光束に与える位相差は、デフォーカス成分を含む請求項１乃至３の何れか一項に記載の液晶素子。
【請求項５】
前記第１の透明電極層は、異なる電圧が印加される複数本の前記第１の透明電極を有し、
前記第１の透明電極は、同じ電圧が印加される複数の輪帯からなり、
前記輪帯は、一部が欠失されてなる端部を有し、
前記内側の輪帯の端部と前記内側の輪帯と同じ電圧を印加する外側の輪帯の端部とが略半径方向に沿って引き出し電極により順次接続され、
複数本の前記第１の透明電極の前記引き出し電極が互いに重なり合わないように配置されている請求項１乃至４の何れか一項に記載の液晶素子。
【請求項６】
前記第１の透明電極層に設けられる前記第１の透明電極の輪帯数よりも、前記第２の透明電極層に設けられる前記第２の透明電極の輪帯数のほうが少ない請求項１乃至５の何れか一項に記載の液晶素子。
【請求項７】
レーザ光源からの光束を光記録媒体に集光する光ピックアップ光学系であって、
請求項１乃至６の何れか一項に記載の液晶素子を用いる光ピックアップ光学系。
【請求項８】
前記レーザ光源からの光束を前記光記録媒体に集光する対物レンズを備え、
前記対物レンズは、プラスティックレンズである請求項７に記載の光ピックアップ光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子及び光ピックアップ光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、大画面薄型ディスプレイの普及により、高精細度で映像などを記録するニーズが高まっている。これに伴い、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）などの光ディスクの記録容量の増大も図られている。例えば、記録層の多層化が試みられ、既に、５０ＧＢの２層ＢＤも商品化されている。
多層光記録媒体を光ピックアップ光学系で記録再生する場合、多層光記録媒体の表面から各記録層までの厚み（基板厚み）の違いによって球面収差が発生する。球面収差は開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）の４乗に比例する。また、ＢＤのＮＡは０．８５であり、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）のＮＡは０．６５である。そのため、ＤＶＤなどの従来の光ディスクに比べて、ＢＤを記録再生する際に発生する球面収差は増大しやすい。したがって、ＢＤを記録再生する光ピックアップ光学系では、各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を低減する補正機構が必須である。
【０００３】
また、ＢＤ用の対物レンズの材質として、ガラス、プラスティックなどが検討されている。プラスティックの生産性は、ガラスよりも優れる。しかし、プラスティックの温度変化に伴う屈折率変化は、ガラスよりも大きい。そのため、プラスティックにより形成された対物レンズにおいて発生する球面収差は、温度変化によっても増大しやすい。したがって、温度変化によって発生する球面収差を低減する補正機構の開発も望まれている。
【０００４】
球面収差の補正技術としては、対物レンズの結像倍率を変化させるものがある。対物レンズの結像倍率を変化させることにより、基板厚みの違いに基づく球面収差と反対の符号を持つ球面収差を発生させ、球面収差の低減を図っている。特許文献１には、対物レンズの結像倍率を変化させるため、光源と対物レンズとの間に配置されたコリメータレンズの位置を可動させる技術が記載されている。これにより、ＤＶＤとＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）との互換を行っている。
また、特許文献２には、光ピックアップ光学系における各レンズを可動させ、各レンズ間の間隔を変化させる技術が記載されている。これにより、２層光記録媒体における各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を低減している。
【０００５】
また、他の球面収差の補正技術としては、補正機能を持った液晶素子を用いるものがある。例えば、特許文献３には、対物レンズと液晶素子をアクチュエータに搭載し、対物レンズと液晶素子とを一体的に可動する技術が記載されている。これにより、トラッキングに伴う軸ズレによる収差劣化を防止している。また、液晶素子駆動信号とアクチュエータ駆動信号とを重畳することにより、アクチュエータに接続する弾性支持体の数を減らす技術も記載されている。
【０００６】
また、特許文献４には、液晶素子を駆動する半導体素子をアクチュエータに搭載し、当該半導体素子を駆動する駆動信号のみをアクチュエータの弾性支持体を介して導通する技術が記載されている。これにより、弾性支持体の数をさらに低減している。
【０００７】
また、特許文献５には、各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を補正する液晶素子と、各光記録媒体の記録層の基板厚みのばらつきなどに基づく球面収差を補正する液晶素子とを備える光ピックアップ光学系が記載されている。
【０００８】
また、特許文献６には、２枚の透明基板と、当該２枚の透明基板間に挟持された液晶層と、からなる液晶素子を備える光ピックアップ光学系が記載されている。特許文献６では、一方の透明基板の液晶層側にブレーズ格子を設けている。また、２枚の透明基板のそれぞれに、輪帯状に形成された大きさの異なる複数の透明電極が光軸を同心として同心円状に配置された透明電極層を設けている。そして、グレーズ格子が設けられた透明基板の透明電極層に電圧を印加することにより、各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を補正し、もう一方の透明基板の透明電極層に電圧を印加することにより、各光記録媒体の記録層の基板厚みのばらつきなどに基づく球面収差を補正している。
【０００９】
また、特許文献７には、２枚の透明基板に挟持された液晶層を有する液晶素子が記載されている。そして、一方の透明基板に、各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を補正する第１の透明電極層を設け、他方の透明基板に、各光記録媒体の記録層の基板厚みのばらつきなどに基づく球面収差を補正する第２の透明電極層を設けている。第１の透明電極層及び第２の透明電極層は、輪帯状に形成された大きさの異なる複数の透明電極が光軸を同心として同心円状に配置されてなる。また、位相差が波長の整数倍であることは位相差がないのと同じであることを利用して、第１の透明電極層に電圧を印加して発生させる位相差を低減している。具体的には、第１の透明電極層に電圧を印加することにより、各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を補正するために必要な位相差から波長の整数倍の位相差を差し引いた位相差を発生させている。これにより、液晶層の厚みの低減を図っている。
【特許文献１】特開平１０−１３４４００号公報
【特許文献２】特開２００１−０２８１４７号公報
【特許文献３】特開２００２−１１７５６８号公報
【特許文献４】特開２００７−１０２８９１号公報
【特許文献５】特開２００６−０８５８０１号公報
【特許文献６】特開２００６−０４８８１８号公報
【特許文献７】特開２００５−３０２２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１及び２では、レンズを駆動する機構が必要となるため、光ピックアップ光学系が大型になってしまうという問題がある。
また、特許文献３及び４では、アクチュエータに液晶素子を搭載するため、アクチュエータが大型になってしまうという問題がある。また、アクチュエータの重量が増加するため、アクチュエータの周波数応答性能が劣化する。そのため、高速な信号再生の障害となるという問題がある。
また、特許文献５では、液晶素子が２つ必要となるため、部品点数の増加、装置の大型化、高コスト化を招くという問題がある。
【００１１】
また、特許文献６では、半径方向において、一方の透明基板に設けられる透明電極の位置と、他方の透明基板に設けられる透明電極の位置とを合わせる必要がある。そのため、収差補正の自由度が低下するという問題がある。例えば、２層ＢＤのそれぞれの記録層の基板厚みが０．０７５ｍｍ、０．１ｍｍである場合、各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を補正するための位相差を付与する透明電極層の各透明電極の輪帯幅が広くなる。そのため、各光記録媒体の記録層の基板厚みのばらつきなどに基づく球面収差を補正するための位相差を付与する透明電極層の各透明電極の輪帯幅も広くなり、連続的な位相成分を発生させることができなくなる。結果として、例えば、補正可能な基板厚みのばらつきの範囲は、０．０７５±０．００５ｍｍ、０．１±０．００５ｍｍ程度となってしまう可能性がある。この場合、レーザ光源の出射光束の波長のばらつき、対物レンズのばらつき、温度変化による球面収差の変化などに基づく様々な収差を補正することはできない。
【００１２】
また、特許文献７では、各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を補正する第１の透明電極層の透明電極数が多く、各透明電極に異なる電圧を付与する必要がある。そのため、各透明電極からの引き出し電極が多くなり、液晶素子表面における引き出し電極の配線部分が占める割合が大きくなる。そのため、引き出し電極の配線部分において大きな収差が発生してしまうという問題がある。
【００１３】
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、大きな収差を略連続的に補正可能な液晶素子及び光ピックアップ光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明にかかる液晶素子は、第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対向する第２の透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に挟持される屈折率異方性媒質層とを備えている。また、当該液晶素子は、前記第１の透明基板に、略輪帯状に形成された大きさの異なる複数の第１の透明電極が光軸を中心として同心円状に配設されてなる第１の透明電極層と、前記第２の透明基板に、略輪帯状に形成された大きさの異なる複数の第２の透明電極が光軸を中心として同心円状に配設されてなる第２の透明電極層と、を備えている。また、前記第１の透明電極層において、略同じ値の電圧を印加する前記第１の透明電極が前記第１の透明基板の径方向に略周期的に配設されている。また、前記第１の透明電極層は、前記屈折率異方性媒質層が、前記液晶素子を透過する光束に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内（ｈは、ｈ≧１を満たす整数、λは設計波長）で、光束の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与するとともに、隣り合う前記第１の透明電極を透過する光束間にｈλの位相差を付与する部分を有するように、前記屈折率異方性媒質層に電圧を印加する。また、前記第２の透明電極層は、前記屈折率異方性媒質層が、前記液晶素子を透過する光束に、光束の径方向に沿って略連続的に変化する位相差を付与するように、前記屈折率異方性媒質層に電圧を印加するものである。
【００１５】
本発明においては、第１の透明電極層において、略同じ値の電圧を印加する第１の透明電極が第１の透明基板の径方向に略周期的に配設されている。また、第１の透明電極層によって電圧が印加されることにより、屈折率異方性媒質層が、液晶素子を透過する光束に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内で、光束の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。これにより、液晶素子は、液晶素子を透過する光束に、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差を付与することができる。具体的には、位相差が波長の整数倍であることは位相差がないのと同じであるため、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差は、当該位相差から波長の整数倍の位相差を差し引いたものと等価である。−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差から波長の整数倍の位相差を差し引くと、−１λ以上、＋１λ以下の範囲内で、光束の径方向に沿って略周期的に変化する位相差となる。そのため、屈折率異方性媒質層が、液晶素子を透過する光束に、−１λ以上、＋１λ以下の範囲内（この場合、ｈ＝１）で、光束の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与することにより、当該光束に、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差を付与することができる。
また、第１の透明電極層によって電圧が印加されることにより、屈折率異方性媒質層は、隣り合う第１の透明電極を透過する光束間にｈλの位相差を付与する部分を有する。そして、第１の透明電極層によって電圧が印加された屈折率異方性媒質層は、このような位相差を光束に付与することにより、光束に、デフォーカス収差を発生させることができる。そして、当該デフォーカス収差により、球面収差を補正することができる。また、当該デフォーカス収差は、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差に基づくものである。そのため、当該デフォーカス収差量は大きな値となる。したがって、第１の透明電極層によって屈折率異方性媒質層に電圧を印加することにより、液晶素子を透過する光束に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内の比較的制限された位相差を付与するだけで、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差に基づく大きなデフォーカス収差を発生させることができ、大きな球面収差を補正することができる。
【００１６】
しかし、第１の透明電極層によって屈折率異方性媒質層に電圧を印加することにより、液晶素子を透過する光束に発生されるデフォーカス収差は、離散的な値となってしまう。そこで、本発明においては、第２の透明電極層によって電圧が印加されることにより、屈折率異方性媒質層が、液晶素子を透過する光束に、光束の径方向に沿って略連続的に変化する位相差を付与する。これにより、液晶素子を透過する光束に所定の範囲内で略連続的な値の収差を発生させることができる。そして、第１の透明電極層によって電圧が印加されることにより、屈折率異方性媒質層が、液晶素子を透過する光束に付与する離散的なデフォーカス収差と、当該略連続的な値のデフォーカス収差とが合わさる。したがって、第１の透明電極層及び第２の透明電極層によって電圧が印加されることにより、屈折率異方性媒質層が、液晶素子を透過する光束に−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差に基づく大きなデフォーカス収差であって略連続的なデフォーカス収差を発生させることができる。これにより、当該液晶素子は、大きな収差を略連続的に補正することができる。
【００１７】
また、前記液晶素子により、当該液晶素子を透過する光束に収差を発生させることにより補正する球面収差量の範囲が−Ｓ以上、＋Ｓ以下（Ｓは正の数）である場合に、前記第１の透明電極層は、前記屈折率異方性媒質層が、前記液晶素子を透過する光束に、−（ｉ／ｊ）Ｓ（ｊが奇数の場合、ｉは、ｉ≦ｊを満たす偶数、ｊが偶数の場合、ｉは、ｉ≦ｊを満たす奇数）、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓの球面収差量を補正するような収差を発生させるように、前記屈折率異方性媒質層に電圧を印加することが好ましい。
さらに、前記第２の透明電極層は、前記屈折率異方性媒質層が、前記液晶素子を透過する光束に、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差量を補正するような収差を発生させるように、前記屈折率異方性媒質層に電圧を印加することが好ましい。
【００１８】
これにより、液晶素子を透過する光束に発生させた収差により補正する球面収差量の範囲を任意の数２ｊで等分し、第１の透明電極層を駆動することにより、屈折率異方性媒質層は、等分して得られる離散的な値の球面収差量（−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓ）を補正するようなデフォーカス収差を当該光束に発生させる。このとき、第２の透明電極層を駆動することにより、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差を補正するような収差を当該光束に発生させると、当該光束に、−Ｓ以上、＋Ｓ以下の球面収差量を略連続的に補正するような収差を発生させることができる。そして、ｊの数を大きくする程、第２の透明電極層を駆動することにより、当該光束に発生させる収差の範囲を小さくすることができる。したがって、ｊの数を大きくすることにより、第２の透明電極層の第２の透明電極の輪帯数を少なくすることができる。
【００１９】
また、前記液晶素子は、レーザ光源からの光束を光記録媒体に集光する光ピックアップ光学系の所定位置に固定して配置されており、
前記液晶素子が前記液晶素子を透過する光束に与える位相差は、デフォーカス成分を含むことが好ましい。
通常、液晶素子を光ピックアップ光学系の所定位置に固定して配置すると、アクチュエータによって対物レンズが動作することにより、液晶素子と対物レンズとの間に軸ズレが生じる。また、光記録媒体の各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を補正するために、液晶素子により、液晶素子を透過する光束に、光線高さの４乗に比例する球面収差を発生させる。このとき、軸ズレなどが発生すると、光線高さの３乗に比例する大きなコマ収差が発生する。このとき、液晶素子により、液晶素子を透過する光束に、光線高さの２乗に比例するデフォーカス成分を含む位相差を付与すると、当該光束に発生する収差としては、光線高さの１乗に比例するチルト成分のみが残る。当該チルト成分は、光束のスポット形状に影響を与えない。そのため、液晶素子が当該液晶素子を透過する光束に与える位相差に、デフォーカス成分を含むことにより、軸ズレなどに起因するコマ収差を低減することができる。
【００２０】
また、液晶素子を光ピックアップ光学系の所定位置に固定して配置することにより、液晶素子を対物レンズとともにアクチュエータに搭載する場合に比べて、アクチュエータの重量を低減することができる。これにより、アクチュエータの周波数応答性を劣化させずに済む。そのため、高速な信号再生を実現することができる。
【００２１】
さらに、また、前記第１の透明電極層は、異なる電圧が印加される複数本の前記第１の透明電極を有し、前記第１の透明電極は、同じ電圧が印加される複数の輪帯からなり、前記輪帯は、一部が欠失されてなる端部を有し、前記内側の輪帯の端部と、前記内側の輪帯と同じ電圧を印加する外側の輪帯の端部とが略半径方向に沿って引き出し電極により順次接続され、複数本の前記第１の透明電極の前記引き出し電極が互いに重なり合わないように配置されていることが好ましい。
これにより、同じ電圧を印加する複数の輪帯状の電極を１本の第１の透明電極とすることができる。そして、引き出し電極の本数を第１の透明電極に印加する電圧数とすることができる。よって、引き出し電極の領域を最小限に抑えることができ、液晶素子の収差補正性能の低下を防ぐことができる。
【００２２】
また、前記第１の透明電極層に設けられる前記第１の透明電極の輪帯数よりも、前記第２の透明電極層に設けられる前記第２の透明電極の輪帯数のほうが少ないことが好ましい。
第１の透明電極層では、同じ電圧を印加する複数の輪帯状の電極を１本の第１の透明電極とすることができるが、第２の透明電極層では、同じ電圧を印加する輪帯状の電極の数は少ないため、引き出し電極の本数を低減することが難しい。よって、第１の透明電極層の第１の透明電極の輪帯数を第２の透明電極層に設けられる第２の透明電極の輪帯数よりも増やすことにより、第２の透明電極層に設けられる引き出し電極の本数を低減することができる。これにより、光利用効率の向上を図りながら、残留収差を低減することができる。
【００２３】
また、レーザ光源からの光束を光記録媒体に集光する光ピックアップ光学系に、上述の液晶素子を用いることが好ましい。
これにより、光ピックアップ光学系において発生する大きな収差を略連続的に補正することができる。
【００２４】
さらに、前記レーザ光源からの光束を前記光記録媒体に集光する対物レンズを備え、前記対物レンズは、プラスティックレンズであることが好ましい。
プラスティックレンズは、ガラスレンズに比べて、温度変化による屈折率変化が大きい。そのため、球面収差の変化が大きい。また、温度変化によって増大する球面収差を補正するため、対物レンズに輪帯構造を設けた場合、波長変化に基づく球面収差が増大しやすくなってしまう。そのため、プラスティック製の対物レンズを用いる場合、大きな球面収差を補正する必要がある。本発明では、液晶素子により、大きな球面収差を略連続的に補正できるので、プラスティック製の対物レンズを用いた光ピックアップ光学系における大きな球面収差を補正することができる。そして、対物レンズをプラスティック製とすることにより、軽量化することができ、アクチュエータの応答性の高速化を図ることができる。また、対物レンズをプラスティック製とすることにより、対物レンズの低コスト化を実現することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、大きな収差を略連続的に補正可能な液晶素子及び光ピックアップ光学系を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。また、以下、球面収差量として、光記録媒体の各記録層の基板厚みの違いやバラツキによって生じる球面収差を例に挙げて説明するが、本発明によれば、レーザダイオードのバラツキ、対物レンズのバラツキ、温度変化などによって生じる球面収差量を補正することも可能である。
【００２７】
（実施例１）
まず、本発明の実施例１にかかる光ピックアップ光学系１について説明する。図１は、実施例１にかかる光ピックアップ光学系１の一例を示したものである。光ピックアップ光学系１は、レーザダイオード１１（レーザ光源）、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２、コリメータレンズ１３、液晶素子１４、液晶コントロール回路１５、１／４波長板１６、対物レンズ１７、フォトディテクタ（ＰＤ）１８等を備えている。
【００２８】
レーザダイオード１１から出射された直線偏光のレーザ光（光束）の光路上に偏光ビームスプリッタ１２が設けられている。また、偏光ビームスプリッタ１２より出射したレーザ光の光路上に、コリメータレンズ１３が設けられている。コリメータレンズ１３は、偏光ビームスプリッタ１２から出射されたレーザ光を発散光から略平行光に変換する。
【００２９】
コリメータレンズ１３から出射されたレーザ光の光路上に液晶素子が設けられている。
液晶素子１４の側面図を図２に示す。図２に示すように、液晶素子１４は、第１の透明基板１４１（第１の透明基板）、第２の透明基板１４２（第２の透明基板）、第３の透明基板１４３（第１の透明基板）、第１の液晶層１４４（屈折率異方性媒質層）、第２の液晶層１４５（屈折率異方性媒質層）、第１の透明電極層１４６（第１の透明電極層）、第２の透明電極層１４７（第２の透明電極層）、第３の透明電極層１４８（第２の透明電極層）、第４の透明電極層１４９（第１の透明電極層）などを有している。
【００３０】
液晶素子１４は、直線偏光のレーザ光の収差を補正する。液晶素子１４の第１の透明電極層１４６、第２の透明電極層１４７、第３の透明電極層１４８及び第４の透明電極層１４９は液晶コントロール回路１５に接続されている。そして、液晶コントロール回路１５によって、第１の透明電極層１４６、第２の透明電極層１４７、第３の透明電極層１４８及び第４の透明電極層１４９が駆動されることにより、液晶素子１４は、透過するレーザ光に位相差を発生させ、収差を補正する。
具体的には、液晶素子１４は、コリメータレンズ１３から出射されたレーザ光に位相差を発生させて、収差補正を行う。一方、液晶素子１４は、光ディスク１９（光記録媒体）により反射され、対物レンズ１７により集光されたレーザ光に位相差を発生させて、収差補正を行う。
【００３１】
また、第１の液晶層１４４と及び第２の液晶層１４５は、液晶分子の配向方向が互いに直交するように設けられている。そのため、第１の液晶層１４４がレーザダイオード１１から対物レンズ１７に向かうレーザ光の収差を補正する場合、第２の液晶層１４５が光ディスク１９からフォトディテクタ１８に向かうレーザ光の収差を補正する。
【００３２】
液晶素子１４から出射されたレーザ光の光路上に１／４波長板１６が設けられている。
そして、液晶素子１４から出射されたレーザ光は、１／４波長板１６を透過することにより、円偏光に変換される。
【００３３】
対物レンズ１７は、１／４波長板１６を透過したレーザ光の光路上に設けられている。
対物レンズ１７は、入射されたレーザ光を光ディスク１９（光記録媒体）の情報記録面に集光させる機能を有する。対物レンズ１７は、さらに、光ディスク１９の情報記録面で反射されたレーザ光をフォトディテクタ１８に導く機能も有する。
フォーカスサーボ時、及びトラッキングサーボ時には、対物レンズ１７が図示されないアクチュエータにより動作する。
実施例１にかかる対物レンズ１７は、基板厚み０．０８７５ｍｍの記録層に良好にレーザ光を収束する。
【００３４】
次に、レーザダイオード１１から出射されたレーザ光が光ディスク１９の情報記録面で反射されフォトディテクタ１８に検出されるまでの挙動について説明する。レーザダイオード１１から出射されたレーザ光は偏光ビームスプリッタ１２を透過してコリメータレンズ１３に入射する。
コリメータレンズ１３は、レーザダイオード１１から出射されたレーザ光を発散光から略平行光に変換する。
コリメータレンズ１３を透過したレーザ光は、液晶素子１４に入射される。ここで、実施例１においては、液晶素子１４によって、液晶素子１４を透過するレーザ光に、収差を低減するような位相差を付与する。
次いで、液晶素子１４を透過したレーザ光は、１／４波長板１６を透過した後、対物レンズ１７に入射される。そして、対物レンズ１７は、レーザ光を光ディスク１９の情報記録面に集光させる。
【００３５】
光ディスク１９の情報記録面で反射されたレーザ光は、対物レンズ１７を介してフォトディテクタ１８に入射し、検出される。フォトディテクタ１８は、当該レーザ光を検出し、光電変換して出力信号を出力する。そして、フォトディテクタ１８の出力信号に基づいて、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、再生信号などを生成する。また、当該フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、再生信号などを用いて光ディスク１９の記録及び／又は再生を行う。
【００３６】
次に、実施例１にかかる液晶素子１４について詳細に説明する。
第１の透明電極層１４６は、第１の透明基板１４１の第１の液晶層１４４側の面に形成されている。第１の透明電極層１４６は、略輪帯状に形成された大きさの異なる複数の透明電極（第１の透明電極）を有している。そして、複数の透明電極は、第１の透明基板１４１上に、液晶素子１４の光軸を中心として同心円状に配設されている。
第２の透明電極層１４７は、第２の透明基板１４２の第１の液晶層１４４側の面に形成されている。第２の透明電極層１４７は、略輪帯状に形成された大きさの異なる複数の透明電極（第２の透明電極）を有している。そして、複数の透明電極は、第２の透明基板１４２上に、液晶素子１４の光軸を中心として同心円状に配設されている。
第３の透明電極層１４８は、第２の透明基板１４２の第２の液晶層１４５側の面に形成されている。第３の透明電極層１４８は、略輪帯状に形成された大きさの異なる複数の透明電極（第２の透明電極）を有している。そして、複数の透明電極は、第２の透明基板１４２上に、液晶素子１４の光軸を中心として同心円状に配設されている。
第４の透明電極層１４９は、第３の透明基板１４３の第２の液晶層１４５側の面に形成されている。第４の透明電極層１４９は、略輪帯状に形成された大きさの異なる複数の透明電極（第１の透明電極）を有している。そして、複数の透明電極は、第３の透明基板１４３上に、液晶素子１４の光軸を中心として同心円状に配設されている。
【００３７】
また、第１の透明電極層１４６において、略同じ値の電圧を印加する透明電極が第１の透明基板１４１の径方向に略周期的に配設されている。そして、第１の透明電極層１４６は、第１の液晶層１４４が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内（ｈは、ｈ≧１を満たす整数、λは設計波長）で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与するように、第１の液晶層１４４に電圧を印加する。換言すれば、第１の透明電極層１４６によって駆動されることにより、第１の液晶層１４４は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。
また、第１の透明電極層１４６は、第１の液晶層１４４が、第１の透明電極層１４６において隣り合う透明電極を透過するレーザ光間にｈλの位相差を付与する部分を有するように、第１の液晶層１４４に電圧を印加する。
これにより、液晶素子１４が当該液晶素子１４を透過するレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量の範囲が−Ｓ以上、＋Ｓ以下である場合、第１の液晶層１４４は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−（ｉ／ｊ）Ｓ（ｊが奇数の場合、ｉは、ｉ≦ｊを満たす偶数、ｊが偶数の場合、ｉは、ｉ≦ｊを満たす奇数）、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓの球面収差量を補正する収差を発生させる。換言すれば、第１の透明電極層１４６は、第１の液晶層１４４が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓの球面収差量を補正する収差を発生させるように、第１の液晶層１４４に電圧を印加する。
即ち、第１の液晶層１４４は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与するとともに、第１の透明電極層１４６の隣り合う透明電極を透過するレーザ光間にｈλの位相差を付与する部分を有することにより、当該レーザ光に、−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓの球面収差量を補正する収差を発生させる。
【００３８】
また、第２の透明電極層１４７は、第１の液晶層１４４が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、レーザ光の径方向に沿って略連続的に変化する位相差を付与するように、第１の液晶層１４４に電圧を印加する。これにより、液晶素子１４が当該液晶素子１４を透過するレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量の範囲が−Ｓ以上、＋Ｓ以下である場合、第１の液晶層１４４は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差量を補正する収差を発生させる。即ち、第１の液晶層１４４は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、レーザ光の径方向に沿って略連続的に変化する位相差を付与することにより、当該レーザ光に、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差量を補正する収差を発生させる。
【００３９】
また、第３の透明電極層１４８は、第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、レーザ光の径方向に沿って略連続的に変化する位相差を付与するように、第２の液晶層１４５に電圧を印加する。これにより、液晶素子１４が当該液晶素子１４を透過するレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量の範囲が−Ｓ以上、＋Ｓ以下である場合、第２の液晶層１４５は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差量を補正する収差を発生させる。即ち、第２の液晶層１４５は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、レーザ光の径方向に沿って略連続的に変化する位相差を付与することにより、当該レーザ光に、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差量を補正する収差を発生させる。
【００４０】
また、第４の透明電極層１４９において、略同じ値の電圧を印加する透明電極が第３の透明基板１４３の径方向に略周期的に配設されている。そして、第４の透明電極層１４９は、第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内（ｈは、ｈ≧１を満たす整数、λは設計波長）で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与するように、第２の液晶層１４５に電圧を印加する。換言すれば、第４の透明電極層１４９によって駆動されることにより、第２の液晶層１４５は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。
また、第４の透明電極層１４９は、第２の液晶層１４５が、第４の透明電極層１４９において隣り合う透明電極を透過するレーザ光間にｈλの位相差を付与する部分を有するように、第２の液晶層１４５に電圧を印加する。
これにより、液晶素子１４が当該液晶素子１４を透過するレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量の範囲が−Ｓ以上、＋Ｓ以下である場合、第２の液晶層１４５は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓの球面収差量を補正する収差を発生させる。換言すれば、第４の透明電極層１４９は、第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓの球面収差量を補正する収差を発生させるように、第２の液晶層１４５に電圧を印加する。
即ち、第２の液晶層１４５は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与するとともに、第４の透明電極層１４９の隣り合う透明電極を透過するレーザ光間にｈλの位相差を付与する部分を有することにより、当該レーザ光に、−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓの球面収差量を補正する収差を発生させる。
【００４１】
第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９において、略同じ値の電圧を印加する透明電極が第１の透明基板１４１の径方向に略周期的に配設されている。そして、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９によって電圧が印加されることにより、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。これにより、液晶素子１４は、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差を付与することができる。具体的には、位相差が波長の整数倍であることは位相差がないのと同じであるため、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差は、当該位相差から波長の整数倍の位相差を差し引いたものと等価である。−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差から波長の整数倍の位相差を差し引くと、−１λ以上、＋１λ以下の範囲内で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差となる。そのため、第１の液晶層１４４及び第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−１λ以上、＋１λ以下の範囲内（この場合、ｈ＝１）でレーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与することにより、当該レーザ光に、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差を付与することができる。
また、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９によって電圧が印加されることにより、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５は、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９において隣り合う透明電極を透過するレーザ光間にｈλの位相差を付与する部分を有する。そして、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９によって電圧が印加された第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５は、このような位相差をレーザ光に付与することにより、レーザ光に、デフォーカス収差を発生させることができる。ここで、デフォーカス収差とは、位相差のデフォーカス成分に基づく収差である。また、位相差のデフォーカス成分とは、光線高さ（ｒ）の２乗に比例する位相差である。そして、当該デフォーカス収差により、球面収差を補正することができる。また、当該デフォーカス収差は、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差に基づくものである。そのため、当該デフォーカス収差量は大きな値となる。したがって、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９によって第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５に電圧を印加することにより、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋１λ以下の範囲内の比較的制限された位相差を付与するだけで、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差に基づく大きなデフォーカス収差を発生させることができ、大きな球面収差を補正することができる。
【００４２】
しかし、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９によって第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５に電圧を印加することにより、液晶素子１４を透過するレーザ光に発生されるデフォーカス収差は、離散的な値となってしまう。そこで、実施例１においては、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８によって電圧が印加されることにより、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、レーザ光の径方向に沿って略連続的に変化する位相差を付与する。これにより、液晶素子１４を透過するレーザ光に所定の範囲内で略連続的な値の収差を発生させることができる。そして、第１の透明電極層１４５又は第４の透明電極層１４９によって電圧が印加されることにより、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に付与する離散的なデフォーカス収差と、当該略連続的な値のデフォーカス収差とが合わさる。したがって、第１の透明電極層１４６及び第２の透明電極層１４７又は第４の透明電極層１４９及び第３の透明電極層１４８によって電圧が印加されることにより、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差に基づく大きなデフォーカス収差であって略連続的なデフォーカス収差を付与することができる。これにより、当該液晶素子１４は、大きな収差を略連続的に補正することができる。
【００４３】
さらに、具体的には、実施例１では、液晶素子１４でレーザ光に付与すべき位相差から波長の整数倍の位相差を差し引いて、液晶素子１４において、実際に、液晶素子１４を透過するレーザ光に付与する位相差の範囲を−１λ以上、＋１λ以下とする。これにより、液晶素子１４によって、当該液晶素子１４を透過するレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量の範囲が低減される。次いで、当該低減された球面収差量の範囲が、−Ｓ以上、＋Ｓ以下である場合、当該球面収差量の範囲を任意の数２ｊで等分する。そして、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９は、第１の液晶層１４４又は第４の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、等分して得られる離散的な値の球面収差量（−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓ）を補正するデフォーカス収差を発生させるように、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５に電圧を印加する。
また、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８は、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差量を補正するデフォーカス収差を発生させるように、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５に電圧を印加する。
【００４４】
これにより、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９を駆動することにより、第１の液晶層１４４及び第２の液晶層１４５は、低減された球面収差量の範囲を任意の数２ｊで等分して得られる離散的な値の球面収差量（−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓ）を補正するデフォーカス収差を、液晶素子１４を透過するレーザ光に発生させる。一方、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８を駆動することにより、第１の液晶層１４４及び第２の液晶層１４５が、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差量を補正するデフォーカス収差を当該レーザ光に発生させる。そのため、離散的な球面収差量（−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓ）を補正するデフォーカス収差と、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差量を補正するデフォーカス収差とが合わさって、液晶素子１４を透過するレーザ光に発生する。これにより、当該レーザ光に、−Ｓ以上、＋Ｓ以下の球面収差量を略連続的に補正するデフォーカス収差を発生させることができる。そして、液晶素子１４により、比較的小さいデフォーカス収差量をレーザ光に発生させることにより、大きな球面収差を補正することができる。
また、ｊの数を大きくする程、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８を駆動することにより、当該レーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量の範囲を小さくすることができる。したがって、ｊの数を大きくすることにより、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８の透明電極の輪帯数を少なくすることができる。
【００４５】
また、図３に、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９における透明電極の配置を示す。
第１の透明電極層１４６は、第１の液晶層１４４が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与するように、第１の液晶層１４４に電圧を印加する。同様に、第４の透明電極層１４９は、第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−ｈλ以上、＋ｈλ以下の範囲内で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与するように、第２の液晶層１４５に電圧を印加する。したがって、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９において、同じ電圧を印加する輪帯状の透明電極が複数存在する。
【００４６】
そこで、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９では、同じ電圧を印加する輪帯をつないで、トグロ状の１本の透明電極としている。具体的には、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９は、異なる電圧が印加される複数本の透明電極を有している。そして、当該透明電極は、同じ電圧が印加される複数の輪帯から形成されている。また、当該輪帯は、一部が欠失されてなる端部を有している。そして、内側の輪帯の端部と、当該内側の輪帯と同じ電圧を印加する外側の輪帯の端部とが略半径方向に沿って引き出し電極により順次接続されている。また、複数本の透明電極の引き出し電極が互いに重なり合わないように配置されている。
【００４７】
これにより、同じ電圧を印加する複数の輪帯状の電極を１本の透明電極とすることができる。そして、引き出し電極の本数を、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９において透明電極に印加する電圧数とすることができる。よって、引き出し電極の領域を最小限に抑えることができ、液晶素子の収差補正性能の低下を防ぐことができる。
【００４８】
次に、実施例１にかかる対物レンズ１７について詳細に説明する。対物レンズ１７の面形状を規定する非球面係数、曲率ｃを図４の表に示す。
対物レンズ１７の面形状は、以下の数式（１）によって規定される。
【数１】
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数式（１）において、ｒは、光軸からの光線の高さ、ｚは、高さｒにおける非球面を光軸まで仮想的に延長したときの光軸との交点と接平面からの距離（サグ量）、ｃは、非球面の光軸上での曲率、ｋは、コーニック係数、α１、α２、α３、α４、・・・、α８は、それぞれ、２次、４次、６次、８次、・・・、１６次の非球面係数である。なお、ｃ＝１／Ｒ、（Ｒは曲率半径）である。
そして、数式（１）と図４に示す係数の値とにより、実施例１にかかる対物レンズ１７の入射面（Ｒ１）と出射面（Ｒ２）の面形状が規定される。
【００４９】
図５の表に、コリメータレンズ１３から光ディスク１９までの光路における面間距離を示す。図５において、物体面とは、コリメータレンズ１３から出射された略平行光のレーザダイオード１１側における集光点の面である。コリメータレンズ１３は、略平行光を出射するため、物体面と液晶素子１４との面間距離は∞で表されている。また、絞り面とは、対物レンズ１７の入射面側に配置された絞り（図示省略）の面である。
【００５０】
また、図５において、状態Ａとは、対物レンズ１７が基板厚み０．０８７５ｍｍの記録層にレーザ光を集光する状態である。また、状態Ｂとは、対物レンズ１７が基板厚み０．１ｍｍの記録層にレーザ光を集光する状態である。実施例１にかかる対物レンズ１７は、基板厚み０．０８７５ｍｍの記録層に良好にレーザ光を集光する。そのため、状態Ｂにおいては、図６に示すような球面収差が発生する。換言すれば、各記録層の基板厚みの差によって、光線高さ（ｒ）の３乗に比例する球面収差が発生する。状態Ｂにおいて発生する３次の球面収差（ＳＡ３）は、−１８８ｍλｒｍｓである。この収差を補正するため、従来では、液晶素子によって、液晶素子を透過するレーザ光に、図７に示すような位相差を付与する。これにより、状態Ｂで発生する３次の球面収差（ＳＡ３）は、ほぼ０ｍλｒｍｓになる。したがって、各記録層の基板厚みの差に基づく球面収差を低減することができる。換言すれば、液晶素子によって、レーザ光に光線高さ（ｒ）の４乗に比例する位相差を付与することにより、光線高さ（ｒ）の３乗に比例する球面収差を低減することができる。
しかし、液晶素子を光ピックアップ光学系の所定位置に固定して配置すると、アクチュエータによって対物レンズが動作することにより、液晶素子と対物レンズとの間に軸ズレが生じる。この場合に、液晶素子により、各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を低減するため、光線高さ（ｒ）の４乗に比例する位相差を付与すると、光線高さ（ｒ）の３乗に比例する大きなコマ収差が発生する。ここで、液晶素子と対物レンズとの間に軸ズレが生じ、光線高さ（ｒ）の３乗に比例するコマ収差が発生する状態を状態Ｃとする。
【００５１】
例えば、０．３ｍｍの軸ズレが生じると、−４８３ｍλｒｍｓの３次コマ収差（ＣＯＭＡ３）が発生する。この３次コマ収差（ＣＯＭＡ３）を低減するためには、液晶素子によって、液晶素子を透過するレーザ光に、図８に示すような位相差を付与する必要がある。換言すれば、３次コマ収差（ＣＯＭＡ３）を低減するためには、光線高さ（ｒ）の２乗に比例する位相差（デフォーカス成分）をレーザ光に発生させる必要がある。３次のコマ収差（ＣＯＭＡ３）は、光線高さ（ｒ）の３乗に比例するため、液晶素子により光線高さ（ｒ）の２乗に比例する位相差（デフォーカス成分）をレーザ光に発生させると、光線高さ（ｒ）の１乗に比例するチルト成分のみが残る。当該チルト成分は、レーザ光のスポット形状に影響を与えない。実際に、０．３ｍｍの軸ズレによって発生するコマ収差は、液晶素子によってレーザ光に図８に示す位相差を付与すると、０ｍλｒｍｓとなる。
しかし、図８に示す位相差は、約−１３λと大きい。液晶素子によってレーザ光に発生させる位相差の大きさは、液晶層に厚みに比例する。一方、液晶素子の応答速度は、液晶層の厚みの２乗に反比例する。そのため、図８に示す位相差をレーザ光に発生させるために、液晶層の厚みを厚くすると、液晶素子の応答速度が極端に劣化し、実使用上問題となってしまう。
【００５２】
位相差が波長の整数倍であることは位相差がないのと同じであるため、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差は、当該位相差から波長の整数倍の位相差を差し引いたものと等価である。そこで、図８に示す位相差から波長の整数倍の位相差を差し引いて、液晶素子において発生させる位相差を低減することができる。具体的には、図８に示す位相差から波長の整数倍の位相差を差し引いて、図９に示す位相差とすることができる。図９に示すように、図８に示す位相差から波長の整数倍の位相差を差し引くと、−１λ以上、＋１λ以下の範囲内で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差となる。
ここで、図９に示す位相差を付与する場合、液晶素子によって、−１λ、０λ、＋１λの３つの値の位相差をレーザ光の径方向に沿って略周期的に付与することになる。そして、レーザ光に、−１λ、０λ、＋１λの位相差をレーザ光の径方向に沿って略周期的に付与することにより、レーザ光に、−１８８ｍλｒｍｓ、０ｍλｒｍｓ、＋１８８ｍλｒｍｓの球面収差を補正する収差を発生させる。したがって、−１８８ｍλｒｍｓ、０ｍλｒｍｓ、＋１８８ｍλｒｍｓの３つの収差量のみを良好に低減することになる。そのため、例えば、−１８８ｍλｒｍｓと０ｍλｒｍｓの間の値の収差量を良好に低減することができない。換言すれば、−１８８ｍλｒｍｓと０ｍλｒｍｓとの間、及び０ｍλｒｍｓと＋１８８ｍλｒｍｓとの間の収差量を連続的に低減することができない。そのため、様々なバラツキに起因する収差を良好に補正することができない。
【００５３】
図１０に、従来の液晶素子の断面図を示す。図１０（ａ）に示す液晶素子は、透明基板上に同心円状に配置された複数の輪帯状の透明電極を有し、個々の透明電極に異なる電圧を与える。これにより、液晶素子を複数の輪帯状の領域に分け、異なる領域を透過した光線間に位相差を付与する。具体的には、図１０（ａ）では、紙面向かって右側の透明電極のみに電圧を印加している。そのため、左側の領域の屈折率は、電圧が印加されていないときの屈折率ｎ０となっており、右側の領域の屈折率は、電圧印加によって液晶分子の配向が変化したため、屈折率ｎｅとなっている。そして、当該各領域の屈折率の違いによって、左側の領域を透過する光線Ａと右側の領域を透過する光線Ｂとの間に位相差を発生させている。また、左側の透明電極に電圧を印加し、右側の透明電極に電圧を印加しないことにより、各領域を透過する光線間に発生する位相差を反転させることができる。
【００５４】
図１０（ａ）において、レーザ光に付与する位相差が各透明電極の輪帯毎に０．１λずつ異なるように、各透明電極に電圧を印加する場合、１３／０．１＝１３０本の輪帯状の透明電極が必要となる。１３０本の透明電極に個々に電圧を印加することにより、図９に示す位相差を略連続的にレーザ光に発生させることができる。しかし、１３０本の透明電極に電圧を個々に印加すると、電圧をコントロールするための回路が大規模になってしまう。これにより、高コスト化、光ピックアップ光学系の大型化を招来する。さらに、１３０本の透明電極に個々に電圧を印加するためには、１３０本の輪帯状の透明電極のそれぞれに引き出し電極を設ける必要がある。引き出し電極の電極幅を５μｍ、隣り合う引き出し電極間の幅を１μｍとした場合、全ての引き出し電極が占める幅は、６×１３０＝７８０μｍとなる。したがって、対物レンズ１７の有効半径が１２００μｍである場合、液晶素子の有効領域のうちかなりの部分が引き出し電極によって占められることになる。引き出し電極が占める領域では、不要な収差が発生する。そのため、引き出し電極が占める領域が大きいと、大きな収差劣化が生じてしまう。引き出し電極の電極幅を小さくすることも可能であるが、歩留まりの低下や、印加電圧の電圧降下が問題となってしまう。
【００５５】
図１０（ｂ）に示す液晶素子では、液晶層を挟む２枚の透明基板のうち、一方の透明基板の液晶層側の面に段差が設けられている。図１０（ｂ）では、紙面向かって左側の領域の段差の方が、右側の領域の段差より高くなっている。そして、当該段差の高さの違いによって、左側の領域を透過する光線Ａと右側の領域を透過する光線Ｂとの間に位相差を発生させている。透明基板を形成する樹脂の屈折率をｎ１とし、電圧が印加されていない液晶層の屈折率をｎ０とし、電圧が印加された液晶層の屈折率をｎｅとした場合に、ｎ１＝（ｎ０＋ｎｅ）／２を満たすように、電圧を印加させることにより、−１λ、０λ、＋１λの３つの値の位相差をレーザ光に発生させることが可能となる。これにより、−１８８ｍλｒｍｓ、０ｍλｒｍｓ、＋１８８ｍλｒｍｓの３つの収差量を良好に低減することができる。そして、同じ高さの段差を液晶素子の径方向に沿って略周期的に設けることにより、レーザ光に、−１λ以下、＋１λ以上の大きな位相差を付与することができる。そのため、当該液晶素子により、大きな収差を補正することが可能となる。しかし、図１０（ｂ）に示す液晶素子は、−１８８ｍλｒｍｓ、０ｍλｒｍｓ、＋１８８ｍλｒｍｓの３つの収差量のみを良好に低減することになる。そのため、様々なバラツキに起因する収差を良好に補正することができない。
【００５６】
図１０（ｃ）に示す液晶素子では、液晶層を挟む２枚の透明基板のうち、一方の透明基板の厚みが徐々に変化している。図１０（ｃ）では、紙面向かって右側から左側に向かうにつれて、上側の透明基板の厚みが徐々に薄くなっている。そして、当該透明基板の厚みの違いによって、左側の領域を透過する光線Ａと右側の領域を透過する光線Ｂとの間に位相差を発生させている。しかし、図１０（ｂ）と同様に、−１８８ｍλｒｍｓ、０ｍλｒｍｓ、＋１８８ｍλｒｍｓの３つの収差量のみを良好に低減することになる。そのため、様々なバラツキに起因する収差を良好に補正することができない。
【００５７】
これに対し、実施例１では、液晶素子１４でレーザ光に付与すべき位相差から波長の整数倍の位相差を差し引いて、液晶素子１４において、実際に、液晶素子１４を透過するレーザ光に付与する位相差の範囲を−１λ以上、＋１λ以下とする。これにより、液晶素子１４によって、当該液晶素子１４を透過するレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量の範囲が低減される。次いで、当該低減された球面収差量の範囲が、−Ｓ以上、＋Ｓ以下である場合、当該球面収差量の範囲を任意の数２ｊで等分する。そして、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９は、第１の液晶層１４４又は第４の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、等分して得られる離散的な値の球面収差量（−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓ）を補正する収差を発生させるように、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５に電圧を印加する。
また、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８は、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的な値の球面収差量を補正する収差を発生させるように、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５に電圧を印加する。
【００５８】
これにより、液晶素子１４を透過するレーザ光に、離散的な球面収差量（−（ｉ／ｊ）Ｓ、０、＋（ｉ／ｊ）Ｓ）を補正する収差と、−（１／ｊ）Ｓ以上、＋（１／ｊ）Ｓ以下の範囲内で略連続的に発生する球面収差量を補正収差とが合わさって発生する。したがって、当該レーザ光に、−Ｓ以上、＋Ｓ以下の球面収差量を略連続的に補正する収差を発生させることができる。そして、液晶素子１４により、比較的小さいデフォーカス収差をレーザ光に発生させることにより、大きな球面収差を補正することができる。
【００５９】
図１１を参照しながら、実施例１にかかる液晶素子１４がレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量について説明する。図１１は、実施例１にかかる液晶素子１４でレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量の範囲（以下、球面収差量範囲Ｔと称する。）と、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９を駆動することによりレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量（以下、球面収差量Ａと称する。）と、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８を駆動することによりレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量（以下、球面収差量Ｂと称する）との関係を示す。
【００６０】
図１１において、球面収差量範囲Ｔは、−１８８ｍλｒｍｓ以上＋１８８ｍλｒｍｓ以下である。この球面収差量範囲Ｔは、液晶素子１４でレーザ光に発生すべき位相差から波長の整数倍の位相差を差し引くことにより、低減されている。まず、実施例１では、当該球面収差量範囲Ｔを６（この場合、２ｊ＝６より、ｊ＝３）等分する。このとき、−１８８×２／３≒−１２５、１８８×２／３≒１２５であるから、球面収差量Ａは、−１２５ｍλｒｍｓ、０ｍλｒｍｓ、＋１２５ｍλｒｍｓである。また、−１８８×１／３≒−６３、１８８×１／３≒６３であるから、球面収差量Ｂは、−６３ｍλｒｍｓ以上、＋６３ｍλｒｍｓ以下の範囲で略連続的な値の球面収差量となる。
【００６１】
そのため、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９は、第１の液晶層１４４及び第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−１２５ｍλｒｍｓ、０ｍλｒｍｓ、＋１２５ｍλｒｍｓの球面収差量を補正する収差を発生させるように、電圧を印加する。
また、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８は、第１の液晶層１４４及び第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−６３ｍλｒｍｓ以上、＋６３ｍλｒｍｓ以下の範囲で略連続的な値の球面収差量を補正する収差を発生させるように、電圧を印加する。
そして、球面収差量Ａを補正する収差と球面収差量Ｂを補正する収差とが合わさることにより（球面収差量Ａ＋球面収差量Ｂ）、球面収差量範囲Ｔ内の球面収差を略連続的に補正する収差が、レーザ光に発生する。
【００６２】
以下、図１２〜図２０に、液晶素子１４を透過するレーザ光に球面収差量Ａを補正するデフォーカス収差を発生させるために、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９を駆動することにより、液晶素子１４を透過するレーザ光に付与する位相差（以下、位相差Ａと称する。）を示す。また、図１２〜図２０に、液晶素子１４を透過するレーザ光に球面収差量Ｂを補正するデフォーカス収差を発生させるために、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８を駆動することにより、液晶素子１４を透過するレーザ光に付与する位相差（以下、位相差Ｂと称する。）を示す。図１２〜図２０において、縦軸が位相差を示し、横軸が光線高さを示す。また、図１２（ａ）、図１３（ａ）、・・・、図２０（ａ）に、位相差Ａを示し、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）、・・・、図２０（ｂ）に、位相差Ｂを示す。また、図１２（ｃ）、図１３（ｃ）、・・・、図２０（ｃ）に、液晶素子１４全体でレーザ光に付与する位相差、すなわち、位相差Ａと位相差Ｂとを合わせた位相差を示す。
また、図２１に示す表に、図１２〜図２０における、レーザ光にデフォーカス収差を発生させることにより補正する球面収差量Ａ、球面収差量Ｂ、トータルの球面収差量（球面収差量Ａ＋球面収差量Ｂ）、記録層の基板厚み、コマ収差（ＣＯＭＡ３）の値、図番号を対応付けて示す。なお、コマ収差（ＣＯＭＡ３）は、０．３ｍｍの軸ズレにより発生する３次のコマ収差である。
なお、図１２〜図２０においては、ｈ＝１の場合を例に挙げて説明する。即ち、図１２〜図２０において、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９は、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５が、液晶素子１４を透過するレーザ光に、−１λ以上、＋１λ以下の範囲内で、レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与するように、第１の液晶層１４４又は第２の液晶層１４５に電圧を印加する。
【００６３】
図１２に、基板厚みが０．１０６ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、０．３ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減するために、液晶素子１４において、レーザ光に発生させる位相差量を示す。
図１２（ａ）に示すように、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、−１λ以上、０λ以下の範囲内でレーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。また、第１の液晶層１４４又は第４の液晶層１４９は、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９から電圧が印加されることにより、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９の隣り合う透明電極を透過するレーザ光間に−１λの位相差を付与する部分を有する。これにより、レーザ光に、−１２５ｍλｒｍｓ（球面収差量Ａ）の球面収差を補正する収差を発生させることができる。
また、図１２（ｂ）に示すように、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、当該レーザ光の径方向に沿って約−４λから０λまで略連続的に変化する位相差を付与する。これにより、レーザ光に、−６３ｍλｒｍｓから０ｍλｒｍｓまでの略連続的な球面収差（球面収差量Ｂ）を補正する収差を発生させることができる。
そして、図１２（ｃ）に示すように、第１の透明電極層１４６及び第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８及び第４の透明電極層１４９を駆動することにより、液晶素子１４は、レーザ光に、位相差Ａ及び位相差Ｂを付与する。これにより、液晶素子１４は、レーザ光に球面収差量Ａ及び球面収差量Ｂを補正する収差を発生させることができる。そして、基板厚みが０．１０６ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、０．３ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減することができる。
【００６４】
図１３に、基板厚みが０．１００ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、０．１ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減するために、液晶素子１４において、レーザ光に発生させる位相差量を示す。
図１３（ａ）に示すように、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、−１λ以上、０λ以下の範囲内でレーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。また、第１の液晶層１４４又は第４の液晶層１４９は、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９から電圧が印加されることにより、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９の隣り合う透明電極を透過するレーザ光間に−１λの位相差を付与する部分を有する。これにより、レーザ光に、−１２５ｍλｒｍｓ（球面収差量Ａ）の球面収差を補正する収差を発生させることができる。
図１３（ｂ）では、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８を駆動しない。そのため、位相差Ｂ＝０となっている。
そして、図１３（ｃ）に示すように、位相差Ｂ＝０であるため、液晶素子１４全体でレーザ光に付与する位相差は位相差Ａだけとなる。第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９を駆動することにより、液晶素子１４は、レーザ光に、位相差Ａを付与する。これにより、液晶素子１４は、レーザ光に球面収差量Ａを補正する収差を発生させることができる。そして、基板厚みが０．１００ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、０．１ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減することができる。
【００６５】
図１４に、基板厚みが０．０９４ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、０．９ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減するために、液晶素子１４において、レーザ光に発生させる位相差量を示す。
図１４（ａ）に示すように、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、−１λ以上、０λ以下の範囲内でレーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。また、第１の液晶層１４４又は第４の液晶層１４９は、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９から電圧が印加されることにより、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９の隣り合う透明電極を透過するレーザ光間に−１λの位相差を付与する部分を有する。これにより、レーザ光に、−１２５ｍλｒｍｓ（球面収差量Ａ）の球面収差を補正する収差を発生させることができる。
また、図１４（ｂ）に示すように、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、当該レーザ光の径方向に沿って０λから約４λまで略連続的に変化する位相差を付与する。これにより、レーザ光に、０ｍλｒｍｓから＋６３ｍλｒｍｓまでの略連続的な球面収差（球面収差量Ｂ）を補正する収差を発生させることができる。
そして、図１４（ｃ）に示すように、第１の透明電極層１４６及び第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８及び第４の透明電極層１４９を駆動することにより、液晶素子１４は、レーザ光に、位相差Ａ及び位相差Ｂを付与する。これにより、液晶素子１４は、レーザ光に球面収差量Ａ及び球面収差量Ｂを補正する収差を発生させることができる。そして、基板厚みが０．０９４ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、０．９ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減することができる。
【００６６】
図１５に、基板厚みが０．０９３ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、１．６ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減するために、液晶素子１４において、レーザ光に発生させる位相差量を示す。
図１５（ａ）では、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９を駆動しない。そのため、位相差Ａ＝０となっている。
また、図１５（ｂ）に示すように、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、当該レーザ光の径方向に沿って約−４λから０λまで略連続的に変化する位相差を付与する。これにより、レーザ光に、−６３ｍλｒｍｓから０ｍλｒｍｓまでの略連続的な球面収差（球面収差量Ｂ）を補正する収差を発生させることができる。
そして、図１５（ｃ）に示すように、位相差Ａ＝０であるため、液晶素子１４全体でレーザ光に付与する位相差は位相差Ｂだけとなる。第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８を駆動することにより、液晶素子１４は、レーザ光に、位相差Ｂを付与する。これにより、液晶素子１４は、レーザ光に球面収差量Ｂを補正する収差を発生させることができる。そして、基板厚みが０．０９３ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、１．６ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減することができる。
【００６７】
図１６に、基板厚みが０．０８８ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、０．０ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減するために、液晶素子１４において、レーザ光に発生させる位相差量を示す。
図１６（ａ）では、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９を駆動しない。そのため、位相差Ａ＝０となっている。
また、図１６（ｂ）では、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８を駆動しない。そのため、位相差Ｂ＝０となっている。
そして、図１６（ｃ）に示すように、位相差Ａ＝０、位相差Ｂ＝０であるため、液晶素子１４全体でレーザ光に付与する位相差も０となる。
【００６８】
図１７に、基板厚みが０．０８２ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、２．５ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減するために、液晶素子１４において、レーザ光に発生させる位相差量を示す。
図１７（ａ）では、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９を駆動しない。そのため、位相差Ａ＝０となっている。
また、図１７（ｂ）に示すように、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、当該レーザ光の径方向に沿って０λから約＋４λまで略連続的に変化する位相差を付与する。これにより、レーザ光に、０ｍλｒｍｓから＋６３ｍλｒｍｓまでの略連続的な球面収差（球面収差量Ｂ）を補正する収差を発生させることができる。
そして、図１７（ｃ）に示すように、位相差Ａ＝０であるため、液晶素子１４全体でレーザ光に付与する位相差は位相差Ｂだけとなる。第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８を駆動することにより、液晶素子１４は、レーザ光に、位相差Ｂを付与する。これにより、液晶素子１４は、レーザ光に球面収差量Ｂを補正する収差を発生させることができる。そして、基板厚みが０．０８２ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、２．５ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減することができる。
【００６９】
図１８に、基板厚みが０．０８１ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、０．０ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減するために、液晶素子１４において、レーザ光に発生させる位相差量を示す。
図１８（ａ）に示すように、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、０λ以上、＋１λ以下の範囲内でレーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。また、第１の液晶層１４４又は第４の液晶層１４９は、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９から電圧が印加されることにより、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９の隣り合う透明電極を透過するレーザ光間に＋１λの位相差を付与する部分を有する。これにより、レーザ光に、＋１２５ｍλｒｍｓ（球面収差量Ａ）の球面収差を補正する収差を発生させることができる。
また、図１８（ｂ）に示すように、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、当該レーザ光の径方向に沿って約−４λから０λまで略連続的に変化する位相差を付与する。これにより、レーザ光に、−６３ｍλｒｍｓから０ｍλｒｍｓまでの略連続的な球面収差（球面収差量Ｂ）を補正する収差を発生させることができる。
そして、図１８（ｃ）に示すように、第１の透明電極層１４６及び第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８及び第４の透明電極層１４９を駆動することにより、液晶素子１４は、レーザ光に、位相差Ａ及び位相差Ｂを付与する。これにより、液晶素子１４は、レーザ光に球面収差量Ａ及び球面収差量Ｂを補正する収差を発生させることができる。そして、基板厚みが０．０８１ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、０．０ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減することができる。
【００７０】
図１９に、基板厚みが０．０７６ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、３．４ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減するために、液晶素子１４において、レーザ光に発生させる位相差量を示す。
図１９（ａ）に示すように、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、０λ以上、＋１λ以下の範囲内でレーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。また、第１の液晶層１４４又は第４の液晶層１４９は、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９から電圧が印加されることにより、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９の隣り合う透明電極を透過するレーザ光間に＋１λの位相差を付与する部分を有する。これにより、レーザ光に、＋１２５ｍλｒｍｓ（球面収差量Ａ）の球面収差を補正する収差を発生させることができる。そして、基板厚みが０．０７６ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差を低減することができる。
図１９（ｂ）では、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８を駆動しない。そのため、位相差Ｂ＝０となっている。
そして、図１９（ｃ）に示すように、位相差Ｂ＝０であるため、液晶素子１４全体でレーザ光に付与する位相差は位相差Ａだけとなる。第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９を駆動することにより、液晶素子１４は、レーザ光に、位相差Ａを付与する。これにより、液晶素子１４は、レーザ光に球面収差量Ａを補正する収差を発生させることができる。そして、基板厚みが０．０７６ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、３．４ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減することができる。
【００７１】
図２０に、基板厚みが０．０７０ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、−７．６ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減するために、液晶素子１４において、レーザ光に発生させる位相差量を示す。
図２０（ａ）に示すように、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、０λ以上、＋１λ以下の範囲内でレーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。また、第１の液晶層１４４又は第４の液晶層１４９は、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９から電圧が印加されることにより、第１の透明電極層１４６又は第４の透明電極層１４９の隣り合う透明電極を透過するレーザ光間に＋１λの位相差を付与する部分を有する。これにより、レーザ光に、＋１２５ｍλｒｍｓ（球面収差量Ａ）の球面収差を補正する収差を発生させることができる。
また、図２０（ｂ）に示すように、第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８が駆動されることにより、液晶素子１４は、レーザ光に、当該レーザ光の径方向に沿って０λから約４λまで略連続的に変化する位相差を付与する。これにより、レーザ光に、０ｍλｒｍｓから＋６３ｍλｒｍｓまでの略連続的な球面収差（球面収差量Ｂ）を補正する収差を発生させることができる。
そして、図２０（ｃ）に示すように、第１の透明電極層１４６及び第２の透明電極層１４７又は第３の透明電極層１４８及び第４の透明電極層１４９を駆動することにより、液晶素子１４は、レーザ光に、位相差Ａ及び位相差Ｂを付与する。これにより、液晶素子１４は、レーザ光に球面収差量Ａ及び球面収差量Ｂを補正する収差を発生させることができる。そして、基板厚みが０．０７０ｍｍの記録層に集光する場合に発生する球面収差と、−７．６ｍλｒｍｓのコマ収差（ＣＯＭＡ３）とを低減することができる。
【００７２】
図２１の表に示すように、図１４において液晶素子１４がレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量（球面収差量Ａ＋球面収差量Ｂ）と、図１５において液晶素子１４がレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量（球面収差量Ａ＋球面収差量Ｂ）とは、同じとなっている。同様に、図１７において液晶素子１４がレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量と図１８において液晶素子１４がレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量とは同じとなっている。
【００７３】
また、図１２〜図２０に示すように、位相差Ｂは、光線高さ（ｒ）の２乗に比例するデフォーカス成分となっている。したがって、液晶素子１４がレーザ光に付与する位相差は、デフォーカス成分を含んでいる。
通常、液晶素子１４を光ピックアップ光学系１の所定位置に固定して配置すると、アクチュエータによって対物レンズ１７が動作することにより、液晶素子１４と対物レンズ１７との間に軸ズレが生じる。また、光ディスク１９の各記録層の基板厚みの違いに基づく球面収差を補正するために、液晶素子１４により、液晶素子１４を透過するレーザ光に、光線高さ（ｒ）の４乗に比例する球面収差を発生させる。このとき、軸ズレなどが発生すると、光線高さ（ｒ）の３乗に比例する大きなコマ収差が発生する。このとき、液晶素子１４により、液晶素子１４を透過するレーザ光に、光線高さ（ｒ）の２乗に比例するデフォーカス成分を含む位相差を付与すると、当該レーザ光に発生する収差としては、光線高さ（ｒ）の１乗に比例するチルト成分のみが残る。当該チルト成分は、レーザ光のスポット形状に影響を与えない。そのため、液晶素子１４が当該液晶素子１４を透過するレーザ光に与える位相差に、デフォーカス成分を含むことにより、軸ズレなどに起因するコマ収差を低減することができる。
【００７４】
また、図１２〜図１４では、レーザ光に、−１λ以上、０λ以下の範囲内でレーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差Ａを付与することにより、−１２５ｍλｒｍｓの球面収差量Ａを補正する収差を発生させている。また、図１２〜図１４では、レーザ光に、当該レーザ光の径方向に沿って約−４λから約＋４λまで略連続的に変化する位相差Ｂを付与することにより、−６３ｍλｒｍｓから＋６３ｍλｒｍｓまでの略連続的な値の球面収差量Ｂを補正する収差を発生させている。そして、液晶素子１４は、レーザ光に、球面収差量Ａを補正する収差と球面収差量Ｂを補正する収差とを合わせて発生させることにより、−１８８ｍλｒｍｓから−６３ｍλｒｍｓまでの球面収差量を略連続的に補正する収差を発生させている。ここで、図１２〜図１４において、位相差Ａと位相差Ｂとを合わせた値の絶対値の最大値は、約４λとなっている。
【００７５】
同様に、図１８〜図２０では、レーザ光に、０λ以上、＋１λ以下の範囲内でレーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差Ａを付与することにより、＋１２５ｍλｒｍｓの球面収差量Ａを補正する収差を発生させている。また、図１８〜図２０では、レーザ光に、当該レーザ光の径方向に沿って約−４λから約＋４λまで略連続的に変化する位相差Ｂを付与することにより、−６３ｍλｒｍｓから＋６３ｍλｒｍｓまでの略連続的な値の球面収差量Ｂを補正する収差を発生させている。そして、液晶素子１４は、レーザ光に、球面収差量Ａを補正する収差と球面収差量Ｂを補正する収差とを合わせて発生させることにより、＋６３ｍλｒｍｓから＋１８８ｍλｒｍｓまでの球面収差量を略連続的に補正する収差を発生させている。ここで、図１８〜図２０において、位相差Ａと位相差Ｂとを合わせた値の絶対値の最大値は、約４λとなっている。
【００７６】
また、図１５〜図１７では、位相差Ａ＝０であるため、球面収差量Ａ＝０となっている。また、図１５〜図１７では、レーザ光に、当該レーザ光の径方向に沿って約−４λから約＋４λまで略連続的に変化する位相差Ｂを付与することにより、−６３ｍλｒｍｓから＋６３ｍλｒｍｓまでの略連続的な値の球面収差量Ｂを補正する収差を発生させている。そして、液晶素子１４は、レーザ光に、球面収差量Ａを補正する収差と球面収差量Ｂを補正する収差とを合わせて発生させることにより、−６３ｍλｒｍｓから＋６３ｍλｒｍｓまでの球面収差量を略連続的に補正する収差を発生させている。ここで、図１５〜図１７において、位相差Ａと位相差Ｂとを合わせた値の絶対値の最大値は、約４λとなっている。
【００７７】
したがって、図１２〜図２１に示すように、実施例１にかかる液晶素子１４により、レーザ光に、−１８８ｍλｒｍｓ〜＋１８８ｍλｒｍｓの球面収差を補正する収差を略連続的に発生させることができる。また、レーザ光に当該球面収差を略連続的に補正する収差を発生させるために、液晶素子１４により、レーザ光に付与する位相差の絶対値の最大値は、約４λである。一方、従来の液晶素子により、レーザ光に当該球面収差を略連続的に補正する収差を発生させるために、レーザ光に付与する位相差の絶対値は、図８に示すように、約１３λである。したがって、実施例１にかかる液晶素子１４を用いることにより、球面収差を補正するためにレーザ光に付与すべき位相差を約１／３に低減することができる。
換言すれば、液晶素子１４は、レーザ光に比較的小さな位相差を付与することにより、大きな収差を略連続的に補正することができる。
【００７８】
実際には、液晶素子１４は、略輪帯状に形成された透明電極により駆動されるため、液晶素子１４を透過するレーザ光に付与される位相差は、図１２〜図２０に示すように連続した値ではなく、階段状に変化する値となる。図２２に、実際に、液晶素子１４により、レーザ光に付与される位相差を示す。図２２は、図１２に示す位相差と同じ値の位相差をレーザ光に付与する場合について示している。
図２２（ａ）に、位相差Ａを示し、図２２（ｂ）に、位相差Ｂを示す。また、図２２（ｃ）に、液晶素子１４全体でレーザ光に付与する位相差、すなわち、位相差Ａと位相差Ｂとを合わせた位相差を示す。
【００７９】
図２２（ａ）に示すように、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９において、レーザ光に付与する位相差が各透明電極の輪帯毎に０．２λずつ異なるように、各透明電極は電圧を印加する。例えば、第２の透明電極層１４７、第３の透明電極層１４８に印加する電圧を無視した場合、図２２（ａ）では、レーザ光の光軸から外縁側に向かうにつれて、各透明電極の輪帯毎に−０．２λずつレーザ光に付与される位相差が増えていく。そして、レーザ光に付与される位相差は、光軸から５輪帯目で−１λに達した後、６輪帯目を透過したレーザ光に付与される位相差は０λとなる。したがって、５輪帯目を透過したレーザ光と６輪帯目を透過したレーザ光との位相差は１λとなる。そして、６輪帯から１０輪帯まで、−０．２λずつレーザ光に付与される位相差が増えていく。このように、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９により電圧が印加されることにより、第１の液晶層１４４及び第２の液晶層１４５は、レーザ光に、当該レーザ光の径方向に沿って略周期的に変化する位相差を付与する。また、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９により電圧が印加されることにより、第１の液晶層１４４及び第２の液晶層１４５は、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９において隣り合う透明電極を透過するレーザ光間に１λの位相差を付与する部分を有する。具体的には、図２２（ａ）に示すように、５輪帯を透過するレーザ光と６輪帯を透過するレーザ光との位相差、１０輪帯を透過するレーザ光と１１輪帯を透過するレーザ光との位相差、１５輪帯を透過するレーザ光と１６輪帯を透過するレーザ光との位相差、２０輪帯を透過するレーザ光と２１輪帯を透過するレーザ光との位相差、２５輪帯を透過するレーザ光と２６輪帯を透過するレーザ光との位相差、３０輪帯を透過するレーザ光と３１輪帯を透過するレーザ光との位相差、３５輪帯を透過するレーザ光と３６輪帯を透過するレーザ光との位相差、４０輪帯を透過するレーザ光と４１輪帯を透過するレーザ光との位相差が１λとなっている。なお、実際には、隣り合う透明電極間の境界部分は、隣接する透明電極との電位差により電界が発生したり、液晶分子の方向が滑らかに変化したりする。そのため、隣り合う透明電極間の境界部分を透過するレーザ光の位相は滑らかに変化する。
【００８０】
また、図２２（ａ）に示すように、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９に設けられる透明電極の輪帯数は４３輪帯となっている。一方、図２２（ｂ）に示すように、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８に設けられる透明電極の輪帯数は２０輪帯となっている。したがって、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９に設けられる透明電極の輪帯数の方が、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８に設けられる透明電極の輪帯数よりも多くなっている。
図２２（ａ）に示すように、第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９では、同じ電圧を印加する輪帯が複数存在する。そのため、図３に示すように、同じ電圧を印加する輪帯をつないで１本の透明電極とすることにより、引き出し電極の本数を低減することができる。しかし、図２２（ｂ）に示すように、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８では、同じ電圧を印加する輪帯が存在しない。そのため、個々の輪帯の透明電極に引き出し電極を設ける必要がある。したがって、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８における透明電極の輪帯数が多いと、その分、引き出し電極が占める面積が増大する。
【００８１】
また、液晶素子１４のレーザ光が透過する部分のうち、引き出し電極が占める部分では、不要な収差などが発生してしまう。したがって、引き出し電極が占める面積を低減することが好ましい。そのため、液晶素子１４に形成する透明電極の輪帯数は少ない方が好ましい。一方、液晶素子１４に形成する透明電極の輪帯数が多いほど、収差補正をより連続的に行うことができるため、光利用効率が向上する。
そのため、引き出し電極の本数を低減可能な第１の透明電極層１４６及び第４の透明電極層１４９に形成する透明電極の輪帯数を、第２の透明電極層１４７及び第３の透明電極層１４８に形成する透明電極の輪帯数よりも多くする方が好ましい。これにより、光利用効率の向上を図りながら、液晶素子１４において引き出し電極が占める面積の低減を図ることができる。
【００８２】
なお、本発明は、液晶素子１４によりレーザ光に比較的小さい位相差を付与することにより大きな収差を補正するものであり、補正する収差は球面収差に限られるものではない。例えば、実施例１では、液晶素子１４において発生する位相差を光線高さの２乗に比例するデフォーカス成分としたが、デフォーカス成分を減らして、その分、球面収差成分が含まれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施例１にかかる光ピックアップ光学系の一例を模式的に示す側面図である。
【図２】実施例１にかかる液晶素子の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】実施例１にかかる液晶素子の第１の透明電極層及び第４の透明電極層における透明電極の配置を示す平面図である。
【図４】実施例１にかかる対物レンズの非球面係数、コーニック係数、曲率を示す表である。
【図５】実施例１にかかる光ピックアップ光学系の面間距離及び屈折率を示す表である。
【図６】記録層の基板厚みの差によって発生する光線高さ（ｒ）の３乗に比例する球面収差を示すグラフである。
【図７】記録層の基板厚みの差によって発生する光線高さ（ｒ）の３乗に比例する球面収差を低減するために、従来の液晶素子においてレーザ光に発生させる位相差を示すグラフである。
【図８】録層の基板厚みの差によって発生する光線高さ（ｒ）の３乗に比例する球面収差と、０．３ｍｍの軸ズレによって発生する光線高さ（ｒ）の３乗に比例するコマ収差とを低減するために、従来の液晶素子においてレーザ光に発生させる位相差を示すグラフである。
【図９】図８に示す位相差から波長の整数倍の位相差を差し引いて得られる位相差を示すグラフである。
【図１０】従来の液晶素子を模式的に示す断面図である。
【図１１】実施例１にかかる液晶素子によってレーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差を説明する図である。
【図１２】第１の透明電極層又は第４の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１２（ａ））、第２の透明電極層又は第３の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１２（ｂ））、実施例１にかかる液晶素子全体でレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１２（ｃ））である。
【図１３】第１の透明電極層又は第４の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１３（ａ））、第２の透明電極層又は第３の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１３（ｂ））、実施例１にかかる液晶素子全体でレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１３（ｃ））である。
【図１４】第１の透明電極層又は第４の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１４（ａ））、第２の透明電極層又は第３の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１４（ｂ））、実施例１にかかる液晶素子全体でレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１４（ｃ））である。
【図１５】第１の透明電極層又は第４の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１５（ａ））、第２の透明電極層又は第３の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１５（ｂ））、実施例１にかかる液晶素子全体でレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１５（ｃ））である。
【図１６】第１の透明電極層又は第４の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１６（ａ））、第２の透明電極層又は第３の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１６（ｂ））、実施例１にかかる液晶素子全体でレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１６（ｃ））である。
【図１７】第１の透明電極層又は第４の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１７（ａ））、第２の透明電極層又は第３の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１７（ｂ））、実施例１にかかる液晶素子全体でレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１７（ｃ））である。
【図１８】第１の透明電極層又は第４の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１８（ａ））、第２の透明電極層又は第３の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１８（ｂ））、実施例１にかかる液晶素子全体でレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１８（ｃ））である。
【図１９】第１の透明電極層又は第４の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１９（ａ））、第２の透明電極層又は第３の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１９（ｂ））、実施例１にかかる液晶素子全体でレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図１９（ｃ））である。
【図２０】第１の透明電極層又は第４の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図２０（ａ））、第２の透明電極層又は第３の透明電極層を駆動することにより、液晶素子を透過するレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図２０（ｂ））、実施例１にかかる液晶素子全体でレーザ光に付与する位相差の一例を示すグラフ（図２０（ｃ））である。
【図２１】図１２〜図２０における、レーザ光に収差を発生させることにより補正する球面収差量Ａ、球面収差量Ｂ、トータルの球面収差量（球面収差量Ａ＋球面収差量Ｂ）、記録層の基板厚み、コマ収差（ＣＯＭＡ３）の値、図番号を対応付けて示す表である。
【図２２】実施例１にかかる液晶素子により、実際に、レーザ光に付与される位相差を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
１  光ピックアップ光学系
１１  レーザダイオード（レーザ光源）
１４  液晶素子
１４１  第１の透明基板（第１の透明基板）
１４２  第２の透明基板（第２の透明基板）
１４３  第３の透明基板（第１の透明基板）
１４４  第１の液晶層（屈折率異方性媒質層）
１４５  第２の液晶層（屈折率異方性媒質層）
１４６  第１の透明電極層（第１の透明電極層）
１４７  第２の透明電極層（第２の透明電極層）
１４８  第３の透明電極層（第２の透明電極層）
１４９  第４の透明電極層（第１の透明電極層）
１７  対物レンズ
１９  光ディスク（光記録媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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