(57)【要約】【課題】必要に応じ特性を電気的に制御可能なより性能の良いマルチレベルバイナリー型回折素子構造を内在した液晶光学素子、およびその素子を備えた光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】２枚の透明基板間に液晶を挟持する液晶光学素子において、この２枚の透明基板の少なくとも一方の透明基板に、マルチレベルバイナリー型回折素子構造を備え、電気信号により液晶の実効屈折率を変化させることで、マルチレベルバイナリー型回折素子の光学特性を電気的に制御できる構成とした。【選択図】図１
2010156906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の透明基板間に液晶を挟持する液晶光学素子において、
少なくとも一方の透明基板にマルチレベルバイナリー型回折素子の構造を備え、
電気信号により前記液晶の実効屈折率を変化させることで、前記マルチレベルバイナリー型回折素子の光学特性を電気的に制御する
ことを特徴とした液晶光学素子。
【請求項２】
前記マルチレベルバイナリー型回折素子は、一次元のマルチレベルバイナリー型回折格子である
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項３】
前記液晶の液晶分子の配向軸方向と、前記一次元のマルチレベルバイナリー型回折格子の格子ベクトルの方向とを直交させた
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶光学素子。
【請求項４】
前記マルチレベルバイナリー型回折素子は、二次元のマルチレベルバイナリー型フレネルレンズである
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項５】
前記液晶分子の配向軸方向は、無電圧印加状態で平行である
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の液晶光学素子。
【請求項６】
レーザー光源と対物レンズとの間の光路中に、請求項２から５のいずれか一項に記載の液晶光学素子を配した
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチレベルバイナリー型回折素子の光学特性を必要に応じて電気的に制御する液晶光学素子およびそれを備えた光ピックアップ装置に関する。また、特には一次元のマルチレベルバイナリー型回折素子あるいは二次元構造を持つマルチレベルバイナリー型フレネルレンズにおいてその回折特性を電気的に制御する液晶光学素子および光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
曲率半径のみで規定される緩やかな構造変化をもつ球面光学素子から、より複雑な構造を持つ非球面光学素子、更には回折光学素子のような微細な光学構造を持つ素子の実用化により、光学システムは簡素化や高機能化がなされてきた。近年では、液晶光学素子に代表される光学特性を電気的に制御できる素子も実用化され、その素子を備えたＤＶＤ装置等の光ピックアップの高機能化に貢献している。
【０００３】
そして最近では、微細光学構造としてブレーズド格子を階段近似した複雑な構造を持つマルチレベルバイナリー型回折格子も実用化された。また、それら微細光学構造を内在させた液晶光学素子も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００５／０７４３８８パンフレット（段落［００７０］、図３（ａ）（ｂ））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらマルチレベルバイナリー型回折素子の場合、特定の設計波長のみに対してしか理想的には機能しない回折特性を持つ。またマルチレベルバイナリー型回折素子の特性は形状に対して敏感で、たとえば階段状のエッジが少しでも崩れてしまうとその機能は著しく低下してしまう。
【０００６】
本発明の目的は上記問題点を解決し、回折特性を電気的に制御できるマルチレベルバイナリー型回折素子を内在した液晶光学素子や一次元マルチレベルバイナリー型回折素子構造を内在し、構造劣化が少ない、ひいては性能劣化の少ない液晶光学素子、およびそれを備えた光ピックアップ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の液晶光学素子および光ピックアップ装置は、基本的には下記記載の内容を採用するものである。
【０００８】
本発明における液晶光学素子は、２枚の透明基板間に液晶を挟持する液晶光学素子において、この２枚の透明基板の少なくとも一方の透明基板に、マルチレベルバイナリー型回折素子の構造を備え、電気信号により液晶の実効屈折率を変化させることでマルチレベルバイナリー型回折素子の光学特性を電気的に制御することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の液晶光学素子は、上記マルチレベルバイナリー型回折素子構造が、一次元のマルチレベルバイナリー型回折格子であることを特徴とするものである。このとき、液晶分子の配向軸方向と格子ベクトルの方向とを直交させるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の液晶光学素子は、二次元のマルチレベルバイナリー型フレネルレンズであることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、上記液晶分子の配向軸方向は、無電圧印加状態で平行とするのが好ましい。
【００１２】
本発明の光ピックアップ装置は、レーザー光源と対物レンズとの間の光路中に、上述した液晶光学素子を配したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明におけるマルチレベルバイナリー型回折素子の構造を内在する液晶光学素子は、マルチレベルバイナリー型回折素子の回折特性を電気的に制御可能で、設計波長の変更や波長変動もしくは回折構造の設計誤差に対する補正が可能となる。更に、一次元構造の場合は配向処理による回折素子構造の損傷を少なくし、最大回折効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の液晶光学素子の構成例を示す断面図である。（実施例１）
【図２】本発明の構成要素である一次元のマルチレベルバイナリー型回折素子の構造および作用を示した図である。（実施例１）
【図３】本発明の液晶光学素子の動作を示した図である。（実施例１）
【図４】本発明の液晶光学素子の他の構成例を示す断面図である。（実施例２）
【図５】本発明の構成要素である２次元のマルチレベルバイナリー型フレネルレンズの設計手法を示した図である。（実施例２）
【図６】本発明の光ピックアップ装置の構成を示す図面である。（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
下記に示す液晶光学素子は、素子を構成する少なくとも一方の透明基板にマルチレベルバイナリー型回折素子の微細光学構造を備え、この素子に入射する入射光の波長程度以下の微細光学構造を内在する形態としている。また、回折素子の構造が一次元の場合には一次元の構造変化の方向と、液晶分子の配向軸方向を直交した構成とする。以下に、本発明における液晶光学素子の具体的な構成について説明をする。
【実施例１】
【００１６】
図１に、本実施例における一次元の微細光学構造に相当するマルチレベルバイナリー型回折素子の構造を内在した液晶光学素子の断面構造を示す。
【００１７】
図１に示す様に、本実施例の液晶光学素子１００ａは、透明基板１０１ａに、微細光学構造からなるマルチレベルバイナリー型回折素子１０２の構造が付加され、更に、回折素子の表面に、透明電極１０３ａ及びポリイミドからなる配向膜１０４ａを有して構成されている。ここで、マルチレベルバイナリー型回折素子１０２は、後に述べる一次元の構造を持ち、その格子ベクトルの方向はＹ軸方向で、一段あたりの高さをｄとした４段の階段構造を持つとする。また、回折素子表面に設けた配向膜１０４ａの配向軸１０５はＸ軸方向であり、マルチレベルバイナリー型回折格子１０２における格子ベクトルの方向と直交となる様に設定されている。この格子ベクトルの方向とは、一次元の光学構造が変化する方向（本図のＹ軸方向）に相当する。
【００１８】
また、このマルチレベルバイナリー型回折素子１０２が形成された透明基板１０１ａと対向する透明基板１０１ｂ表面には、透明電極１０３ｂ、配向膜１０４ｂが形成されている。この透明電極１０３ｂは全面ベタ電極であって、配向膜１０４ｂは配向膜１０４ａと
平行となる様に、ラビング配向処理がされた、ポリイミドにより形成された有機配向膜である。この様に配向膜１０４ａ、１０４ｂを平行配向の形態とすることにより、電圧を与える前後で、入射光１０６の入射直線偏光の方位が変わらずに素子から出射するため、液晶光学素子１００ａによって、純粋な位相変調を実現することができる。
【００１９】
また、本図面では、４段の階段構造を持つマルチレベルバイナリー型回折格子１０２毎に、透明電極１０３ａが複数個に分割して形成された例を示しており、これら各透明電極１０３ａに個別に給電が行えるようになっている。
【００２０】
この様な構成とすることで、透明電極１０３ａへ給電する領域と、給電しない領域とを任意に形成することができ、透明基板１０１ａ、１０１ｂ間に挟持された液晶層１１２に含まれる液晶分子を、本図紙面と垂直方向を向いた液晶分子１０７ａと、水平方向に向いた液晶分子１０７ｂの姿勢とすることができる。もちろん通常の使用においては透明電極１０３ａを複数個に分割せず全面ベタにし、全面均一に液晶を駆動することで回折格子の光学特性を電気的に制御する。
【００２１】
次に、この液晶光学素子１００ａの構成要素の一つである一次元のマルチレベルバイナリー型回折素子１０２の構造と特徴を記述する。図２は、マルチレベルバイナリー型回折素子１０２のＹ軸断面構造を表した図で、Ｘ軸方向には構造変化のない一次元回折格子を示している。
【００２２】
図２に示す様に、マルチレベルバイナリー型回折素子１０２は、先に示した様に、高さ方向であるＺ軸方向に階段状の構造を持っている。ここでは、４段の場合を表している。この４段を一組とする階段構造が、Ｙ軸方向にピッチＰの周期で繰り返す回折格子となり、これが光学構造の変化する方向となり、このときのＹ軸方向を格子ベクトルの方向と定義する。
【００２３】
図２において、階段高さ１０８はｄで一定である。このとき、マルチレベルバイナリー型回折素子１０２を構成する媒質の屈折率をｎとすれば、階段一段あたりの媒質部分の光路長はｎ×ｄである。一方で、空気の屈折率を１とすれば、階段一段あたりの空気部分での光路長はｄであるから、両者の光路長差は（ｎ−１）×ｄとなり、階段状の光路長分布を持つことがわかる。
【００２４】
また、階段構造は４段からなるため、最大の光路長差は４×（ｎ−１）×ｄで表される。このとき段数が十分多ければ、階段構造は滑らかに直線的に変化する三角プリズム形状になることがわかる。これは、特定波長に対して理論上１００％の回折効率を実現できるブレーズド格子となる。
【００２５】
ここで、図２に示されるマルチレベルバイナリー型回折素子１０２に、波長λ１の入射光１０６が垂直に入射したとする。このときｍを任意の自然数として下記に示す（１）式の関係を満たせば、理論上は１００％の一次回折光１０９を得ることができる。（１）式において、記号｜｜は絶対値を表す。このときの一次回折光１０９の回折角θは、先の周期Ｐを用いて（２）式で表される。
【００２６】
ｍ×λ１  ＝４×｜（ｎ−１）｜×ｄ  ・・・（１）
Ｐ×sin(θ)＝λ１  ・・・（２）
【００２７】
ここで、図２で示すマルチレベルバイナリー型回折素子１０２に、波長λ２の入射光１０６が垂直に入射したとする。このとき、Ｌを任意の自然数として（３）式に示すように、階段一段あたりの空気との光路長差が波長λ２と同じか、もしくはその整数倍なら、そ
の光に対しては階段構造がないことと同じとみなすことができる。なぜなら、光は波長を周期として繰り返す波であるからである。したがって、このときの入射光１０６は、液晶光学素子１００ａをそのまま透過し、０次光１１０となる。
【００２８】
Ｌ×λ２＝｜（ｎ−１）｜×ｄ  ・・・（３）
【００２９】
このように、バイナリー型回折素子１０２では、特定の波長λ１に対して１００％機能し、別の特定の波長λ２に対しては全く機能しない光学特性を実現することができる。
【００３０】
次に、液晶光学素子１００ａの構造と作用について図３を用いて簡単に説明する。図３（ａ）に、図１に示した方向から９０°回転させた方向から見た液晶光学素子１００ａにおける液晶分子の挙動を示し、図３（ｂ）に、図１と同じ方向から見たときの液晶分子の様子を示した。
【００３１】
図３（ａ）（ｂ）に示す様に、一対の透明基板１０１ａ、１０１ｂには透明電極１０３ａ、１０３ｂが形成され、一方の透明基板１０１ａに形成された透明電極１０３ａは、本図では上下に電気的に二分割されている。また、透明電極１０３ａ上には更に配向膜１０４ａが塗布され、その配向軸１０５はＸ軸方向となる様に設定されているとする。
【００３２】
図３（ａ）（ｂ）において、図中の上側の領域において透明電極１０３ａ、１０３ｂに挟まれた液晶層１１２には、電位差が与えられていないとする。このとき、ラグビーボール形状をした液晶分子１０７ａは、配向膜１０４ａの近辺でその分子長軸１１１を配向軸１０５の方向にそろえる。従って、連続体として振る舞う液晶分子１０７ａの集団は、分子長軸１１１をＸ軸方向にほぼ平行に揃えた液晶層１１２を形成する。ここで、図３（ａ）に示す液晶分子１０７ａが、Ｘ軸（配向軸１０５）に対し若干傾いているのは、プレチルト角が設定されているからであって、その角度は数度程度である。この領域において、Ｘ軸方向の直線偏光成分を有する入射光１０６は、およそ分子長軸１１１の屈折率ｎｅを見ながら液晶層１１２を伝搬する。
【００３３】
これに対し、両図面の下側の領域において透明電極１０３ａ、１０３ｂに挟まれた液晶層１１２に十分に高い電圧が掛けられると、液晶分子１０７ｂは、分子長軸１１１を電界の方向であるＺ軸方向にそろえて静止する。このとき入射光１０６は、およそ分子短軸１１３の屈折率ｎｏを見ながら伝搬する。そして、透明電極１０３ａ、１０３ｂに掛ける電圧を調整することで、液晶分子１０７ｂの傾きを調整することが可能で、この電圧により液晶層１１２の入射光１０６に対する屈折率を、およそｎｅからｎｏまで連続に変化させることができる。
【００３４】
したがって、透明基板１０１ａの表面に形成したマルチレベルバイナリー型回折素子１０２の形状に応じた屈折率分布を与えることが可能で、屈折率分布の深さを電圧で制御することができる。また、ここで入射光１０６の偏光方向は、配向軸１０５の方向、正確には電圧を加える前の分子長軸１１１の方向と同じにする、本図ではＸ軸方向とする必要がある。これは、Ｘ軸方向の直線偏光に対しては液晶分子１０７ｂの傾きに関係なく、分子短軸１１３の屈折率ｎｏを見ながら伝搬するからである。
【００３５】
この現象は、空気層を液晶層１１２に置き換えたことと同じである。従って、マルチレベルバイナリー型回折素子１０２を構成する媒質の屈折率をｎとすれば、前述した（１）（３）式において、空気の屈折率１の代わりに、ｎｅからｎｏまでの任意の屈折率を電気的に選択できることになり以下の（４）（５）（６）式で表される。これにより設計波長を電気的に変えることができることが判る。
ｍ×λ１  ＝４×｜（ｎ−ｎθ）｜×ｄ  ・・・（４）
Ｌ×λ２＝｜（ｎ−ｎθ）｜×ｄ       ・・・（５）
ｎｏ＜ｎθ＜ｎｅ                      ・・・（６）
【００３６】
一例として代表的な値であるｎが１．５、ｎｅが１．７、ｎｏが１．５、そしてｄが２μｍとすると、液晶光学素子１００ａに電圧を与えないときは、（３）式よりＬが１の場合として４００ｎｍの波長は素通りし、（１）式よりｍが２の場合として、８００ｎｍの波長に対してほぼ１００％の一次回折光を得ることができる。
【００３７】
また、液晶光学素子１００ａに電圧を与え、入射光１０６に対する液晶分子１０７ａ、１０７ｂの実効屈折率を１．６にすれば、同様に２００ｎｍの波長を持つ光は素通りし、４００ｎｍの波長を持つ光に対してはほぼ１００％の一次回折光を得ることができる。
正確には、透明電極１０３ａ、１０３ｂや配向膜１０４ａ、１０４ｂの屈折率と厚みを考慮しなければならないが、それらの厚みは２００ｎｍ程度以下のため、ここでは無視した。
【００３８】
また、前述した液晶光学素子１００ａは、設計波長を電気的に変えることができるが、設計波長の補正という意味でも重要な役割を果たす。すなわち、マルチレベルバイナリー型回折素子１０２は、設計波長からのずれに敏感で、階段高さの微妙な誤差や、レーザー光の発振波長のばらつき、温度によるレーザーの発振波長シフトや階段構造の膨張伸縮の影響を受ける。これにより、回折すべき波長を持つ光線の効率低下や、回折すべきでない波長を持つ光線の回折ノイズが発生する。この様なときに、液晶層１１２に与える電圧を制御し、上述した設計波長を補正することで、これらの影響をほぼ完全に除去可能となる。また、本形態によれば、接触等により壊れやすい微細構造を持つ、マルチレベルバイナリー型回折素子１０２の段差構造が、液晶光学素子１００ａに内在されて保護されるので都合が良い。
【００３９】
また、先に記述したように、マルチレベルバイナリー型回折素子１０２では、ブレーズド形状すなわち三角プリズム形状のスロープ（図２では破線で表示）を階段近似している。このときに得られる理論上の最大回折効率は、図２に示す４段の場合は約８２％、８段の場合は約９５％であることが知られている。
【００４０】
ここで、本発明の効果の一例として、ピッチ１０μｍ、段差ｄが０．２８５μｍ、段数が８段のマルチレベルバイナリー型回折素子１０２を内在した液晶光学素子１００ａの最大回折効率を測定した。この測定では、波長６５０ｎｍのレーザー光を液晶光学素子１００ａに垂直に入射し、入射光強度に対する一次回折光強度を測定し割合を求めた。光強度の測定にあたっては、市販のレーザーパワーメーターを用いた。その結果、本実施例で示した液晶光学素子１００ａでは、設計波長に対する一次回折光は８２％の値が得られ、理論最大効率の９５％に比較的近い値となったが、この配向方向と直交する方向に配向処理を施した従来の液晶光学素子では、６０％程の一次回折光しか得られなかった。
【００４１】
この様にして、液晶光学素子１００ａを、配向膜１０４ａにおける配向軸１０５がマルチレベルバイナリー型回折素子１０２の格子ベクトルの方向と直交となる様に設定すれば、ラビング配向処理だけでなく、光配向処理や蒸着配向処理等による配向処理において、マルチレベルバイナリー型回折格子１０２の段差構造を損傷し難くし、従来のものよりも最大回折効率を飛躍的に向上することが確認できた。
【００４２】
なお、上記説明では、配向膜１０４ａ、１０４ｂを平行に配向した液晶光学素子１００ａの形態を示したが、初期の状態で液晶分子長軸が透明基板１０１に対しほぼ垂直に立った垂直配向型の光学素子形態としても、本発明と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、上記説明では、透明基板１０１ａのみにマルチレベルバイナリー型回折素子１０２を配した例を示しているが、これを必要に応じて、透明基板１０１ａ、１０１ｂの両方の表面にそれぞれ設けても構わない。この様に、両方の透明基板１０１ａ、１０１ｂ表面に、同じ格子で同じピッチのマルチレベルバイナリー型回折素子１０２を設けることで、各格子に刻む深さを半分にでき、素子の製造が容易となる。また、両基板に異なる回折格子を設ける場合は、一つの素子で２種類の回折機能を持たせることができる。
【００４４】
また、上記説明では、マルチレベルバイナリー型回折素子１０２の表面に透明電極１０３ａを配した例を示したが、透明基板１０１ａの表面に設けた透明基板１０３ａ上にマルチレベルバイナリー型回折素子１０２を設ける構成としても構わない。
【実施例２】
【００４５】
次に、液晶光学素子の他の構成例について図４を用いて説明する。図４では、二次元のマルチレベルバイナリー型フレネルレンズ１１４を内在した液晶光学素子の断面構造を示すもので、光軸１１５に対し回転対称の構造を持つ。
【００４６】
図４に示す様に、本実施例に示す液晶光学素子１００ｂは、透明基板１０１ａに、図１に示す実施例と同様に４段の多段構造とした、マルチレベルバイナリー型フレネルレンズ１１４を有する。また図１に示す実施例と同様にマルチレベルバイナリー型フレネルレンズ１１４の上には、透明電極１０３ａと配向膜１０４ａがコートされ、対向する透明基板１０１ｂの表面には、透明電極１０３ｂ、配向膜１０４ｂが形成され、液晶分子１０７ａが平行に配向されている。
【００４７】
ここで、図４に示したマルチレベルバイナリー型フレネルレンズの設計手法について説明する。図５は、マルチレベルバイナリー型フレネルレンズ１１４の構造設計の仕方を示す図面である。
【００４８】
図５（ａ）に、通常の球面レンズ１１６（非球面レンズを含む）の断面構造を示した。まず、この球面レンズ１１６に対して、図５（ｂ）に示す様に、（ａ）図の球面レンズ１１６の構造をＺ軸方向に等ピッチでスライスし、均一な厚み分を省いたフレネルレンズ１１７とする。次に、図５（ｃ）に示す様に、（ｂ）図のフレネルレンズ１１７の構造を、高さピッチｄで多段量子化することで、マルチレベルバイナリー型フレネルレンズ１１４の構造を得る。なお、図５ではＺ軸方向に等ピッチでスライスした例を示したが、これをＸ軸方向に等ピッチでスライスして多段量子化してマルチレベルバイナリー型フレネルレンズとしも構わない。
【００４９】
この様な形態とした、本実施例におけるマルチレベルバイナリー型液晶素子は、図１における実施例とまったく同じ作用により、特定の波長λ１に対して１００％レンズとして機能し、別の特定の波長λ２に対しては、全く機能しない光学特性を実現することができ、その結果、設計波長λ１、λ２を電気的に制御することが可能となる。
【００５０】
また、本実施例で示した形態においても、実施例１と同様に、液晶は平行配向型だけでなく、垂直配向型の光学素子形態としても、本発明と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５１】
次に、実施例２で示した液晶光学素子を光ピックアップ装置に適用した例について説明する。図６は、本実施例における液晶光学素子を用いた光ピックアップ装置の構成例を示す図面である。
【００５２】
本実施例で示す光ピックアップ装置２００は、所定の波長のレーザー光を発振するレー
ザー光源１１８と、このレーザー光源から発振されたレーザー光を平行光とするコリメートレンズ１２０と、光ディスク１２３にその平行光を集光するための対物レンズ１２２と、コリメートレンズ１２０と対物レンズ１２２との光路の途中に配した、液晶光学素子１００ｂとを有して構成される。
【００５３】
この光ピックアップ装置２００は、４０５ｎｍと６５０ｎｍの発振波長を持つレーザー光源１１８から発振したレーザー光１１９が、コリメートレンズ１２０で平行光とされた後に、液晶光学素子１００ｂを透過し、対物レンズ１２２により光ディスク１２３に集光される。ここで液晶光学素子１００ｂは、図４に示す基本構造を持ったフレネルレンズである。また、対物レンズ１２２の開口数は、ＢＤ（ブルーレイディスク）用の０．８５となっている。ＢＤディスクの再生において、液晶光学素子１００ｂはレンズとして機能しない。すなわち、４０５ｎｍの波長に対しては機能しないように、駆動回路１２４で液晶が制御される。
【００５４】
一方、ＤＶＤの再生において液晶光学素子１００ｂはマルチレベルバイナリー型フレネルレンズとして機能するように駆動回路１２４で液晶が制御され、対物レンズ１２２との相互作用でＤＶＤ用の対物レンズ系として機能する。ここで、レーザー光の発振波長が変動した場合は、駆動回路１２４により、液晶光学素子１００ｂの設計波長を補正して対処することもできる。
【００５５】
この様に、実施例２に示した液晶光学素子１００ｂを、光ピックアップ装置２００におけるレーザー光源１１８と対物レンズ１２２の間の光路中に配することで、確実にレンズ状態と素ガラス状態とを切り替えて、光ディスク１２３の焦点位置のズレを補正する。
【００５６】
なお、上記説明では光ピックアップ装置２００に実施例２で示したマルチレベルバイナリー型フレネルレンズを有する液晶光学素子１００ｂを搭載した例を示したが、この液晶光学素子１００ｂに代えて、実施例１で示したマルチレベルバイナリー型回折格子を有する液晶光学素子１００ａを搭載することも可能である。以下に、液晶光学素子１００ａを光ピックアップ装置２００に搭載した場合について説明する。
【００５７】
液晶光学素子１００ａを搭載した光ピックアップ装置は、マルチレベルバイナリー型回折格子によって、レーザー光源１１８から出射されたレーザー光１１９から０次光と±１次光の３ビームを生成する。例えば、レーザー光源１１８が７８５ｎｍと６５０ｎｍの２つの波長のレーザー光を発振する光源であるとし、ＣＤ再生のときには、レーザー光源１１８から出射された７８５ｎｍのレーザー光１１９を、液晶光学素子１００ａにて３ビームのレーザー光１１９に変換する。そして、この３ビームレーザー光を光ディスク１２３（ＣＤ）に照射し、その光ディスク１２３からの反射光の内の０次光を使用してディスク情報を読み取り、±１次光からトラッキング信号を取得し、ＣＤの正確な情報の読み取り行う。
【００５８】
また、ＤＶＤ再生のときには、液晶光学素子１００ａに入射する６５０ｎｍのレーザー光をそのまま通過させ、１ビームのまま光ディスク１２３（ＤＶＤ）に照射して、ＤＶＤの正確な情報の読み取りを行う。
【００５９】
この様に、光ピックアップ装置における、液晶光学素子１００ａのマルチレベルバイナリー型回折格子を用いて、ＣＤの波長のときには回折素子として機能させ、ＤＶＤのレーザー波長のときには回折素子として機能させないように制御することができる。
【００６０】
また、上記構成によれば、レーザー光源１１８から発振されるレーザー光１１９の発振波長が、例えば温度変動により変化したとしても、この液晶光学素子１００ａでもってそ
の変動量に則して回折効率を変動させて、常に安定した３ビームレーザー光を生成することができるという利点も有する。
【符号の説明】
【００６１】
１００ａ、１００ｂ  液晶光学素子
１０１ａ、１０１ｂ  透明基板
１０２  マルチレベルバイナリー型回折素子
１０３ａ、１０３ｂ  透明電極
１０４ａ、１０４ｂ  配向膜
１０５  配向軸
１０６  入射光
１０７ａ、１０７ｂ  液晶分子
１０８  階段高さ
１０９  一次回折光
１１０  ０次光
１１１  分子長軸
１１２  液晶層
１１３  分子短軸
１１４  マルチレベルバイナリー型フレネルレンズ
１１５  光軸
１１６  レンズ
１１７  フレネルレンズ
１１８  レーザー光源
１１９  レーザー光
１２０  コリメートレンズ
１２２  対物レンズ
１２３  光ディスク
１２４  駆動回路
２００  光ピックアップ装置
【図１】
2010156906.tif 000003
【図２】
2010156906.tif 000004
【図３】
2010156906.tif 000005
【図４】
2010156906.tif 000006
【図５】
2010156906.tif 000007
【図６】
2010156906.tif 000008