(57)【要約】【課題】異なる４種類の情報記録媒体に１つの対物レンズで集光スポット，差動距離を確保して情報処理を可能にする光利用効率を得る。【解決手段】１つの対物レンズ６と液晶素子１５からなる集光光学素子を構成する。この集光光学素子により、情報記録媒体７（ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ）に平行光で入射し、情報記録媒体７（ＣＤ）に緩い発散光で入射させる。液晶素子１５によって、形成される第１，第２の回折面によりＨＤ，ＢＤにそれぞれ異なる収束光に変換した光束を対物レンズ６に入射する。また、ＤＶＤ,ＣＤは光束をそのまま透過させて対物レンズ６に入射する。これにより、各規格において、波面収差を０．０１λｒｍｓに抑えた集光スポットを形成することができる。【選択図】図１
2006252655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４（ｔ１＞ｔ２＝ｔ３＞ｔ４）の４つの情報記録媒体に対して、波長λ１の光束を厚さｔ１の情報記録媒体の記録層、波長λ２の光束を厚さｔ２の情報記録媒体の記録層、波長λ３の光束を厚さｔ３の情報記録媒体の記録層、さらに前記波長λ３の光束を厚さｔ４の情報記録媒体の記録層に集光するための対物レンズと、液晶素子とからなる集光光学素子であって、
前記液晶素子は、前記厚さｔ１の情報記録媒体の記録層に集光時及び前記厚さｔ２の情報記録媒体の記録層に集光時は、前記液晶素子内の位相差を均一にすることで前記波長λ１及び前記波長λ２の光束をそのまま透過し、
前記厚さｔ３の情報記録媒体の記録層に集光時は、前記液晶素子内の位相差を光束中心から円環状に発生させることで生じる第１の回折面によって、前記波長λ３の光束を収束光に回折し、
前記厚さｔ４の情報記録媒体の記録層に集光時は、前記第１の回折面とは異なる第２の回折面によって、前記波長λ３の光束を収束光に回折することを特徴とする集光光学素子。
【請求項２】
前記液晶素子は、鋸刃状もしくは鋸刃に近似される段差形状の輪帯を連続して形成した面を持つ第１透明部材層と、前記第１透明部材層の輪帯面に沿って形成した第１電極層と、均一な平面を持つ第２透明部材層と、前記第２透明部材層に沿って形成した第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層で挟持した第１液晶層と、前記第１透明部材層とは異なる間隔の前記輪帯を形成した面を持つ第３透明部材層と、前記第３透明部材層の輪帯面に沿って形成した第３電極層と、均一な平面を持つ第４透明部材層と、前記第４透明部材層に沿って形成した第４電極層と、前記第３電極層と前記第４電極層で挟持した第２液晶層とを備えたことを特徴とする請求項１記載の集光光学素子。
【請求項３】
前記液晶素子は、第１電極層と第２電極層に与える電圧差により第１透明部材層と第１液晶層に屈折率差を与えて第１の回折面を形成し、第３電極層と第４電極層に与える電圧差により第３透明部材層と第２液晶層に屈折率差を与えて第２の回折面を形成し、前記第１の回折面を形成時には、前記第３電極層と前記第４電極層の電圧を揃えることで前記第３透明部材層と前記第２液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成し、前記第２の回折面を形成時には、前記第１電極層と前記第２電極層の電圧を揃えることで前記第１透明部材層と前記第１液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成することを特徴とする請求項２記載の集光光学素子。 
【請求項４】
前記液晶素子は、均一な平面を持つ第１透明部材層と、前記第１透明部材層に沿って形成した２つの電極を交互に円環状配列した第１電極層と、均一な平面を持つ第２透明部材層と、前記第２透明部材層に沿って形成し、前記第１電極層とは異なる間隔で２つの電極を交互に円環状配列した第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層で挟持した液晶層とを備えたことを特徴する請求項１記載の集光光学素子。
【請求項５】
前記液晶素子は、第１電極層の電極間に電位差を与えて、第２電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる液晶層の屈折率分布によって第１の回折面を形成し、前記第１電極層の電極間に電位差を与えずに、前記第２電極層の電極間に電位差を与えることで生じる前記液晶層の屈折率分布によって第２の回折面を形成し、前記第１電極層の電極間及び前記第２電極層の電極間に電位差を与えないことで前記液晶層の屈折率分布を均一にして平行平板を形成することを特徴とする請求項４記載の集光光学素子。
【請求項６】
透明基板の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４（ｔ１＞ｔ２＝ｔ３＞ｔ４）の４つの情報記録媒体に対して、波長λ１の光束を厚さｔ１の情報記録媒体の記録層、波長λ２の光束を厚さｔ２の情報記録媒体の記録層、波長λ３の光束を厚さｔ３の情報記録媒体の記録層、さらに前記波長λ３の光束を厚さｔ４の情報記録媒体の記録層に集光するための対物レンズと、少なくとも前記波長λ３の光束に対して光源から情報記録媒体へ向かう往路光の直線偏光を略円偏光にする波長板と、前記往路光の直線偏光に対して回折作用を引き起こす第１の液晶素子と、情報記録媒体で反射し前記波長板を介して得た復路光の直線偏光に対して回折作用を引き起こす第２の液晶素子とからなる集光光学素子であって、
前記第１の液晶素子と前記第２の液晶素子は、前記厚さｔ１の情報記録媒体の記録層に集光時及び前記厚さｔ２の情報記録媒体の記録層に集光時は、前記第１，第２の液晶素子内の位相差を均一にすることで前記波長λ１及び前記波長λ２の光束をそのまま透過し、
前記厚さｔ３の情報記録媒体の記録層に集光時は、前記第１の液晶素子内の位相差を光束中心から円環状に発生させることで生じる第１の回折面によって、前記波長λ３の往路光を収束光に回折し、前記第２の液晶素子内の位相差を光束中心から円環状に発生させることで生じる第３の回折面によって、前記波長λ３の復路光を略平行光に回折し、
前記厚さｔ４の情報記録媒体の記録層に集光時には、前記第１の回折面とは異なる第２の回折面によって、前記波長λ３の往路光を収束光に回折し、第２の液晶素子内の位相差を光束中心から円環状に発生させることで生じる第４の回折面によって、前記波長λ３の復路光を略平行光に回折することを特徴とする集光光学素子。
【請求項７】
前記第１の液晶素子は、鋸刃状もしくは鋸刃に近似される段差形状の輪帯を連続して形成した面を持つ第１透明部材層と、前記第１透明部材層の輪帯面に沿って形成した第１電極層と、均一な平面を持つ第２透明部材層と、前記第２透明部材層に沿って形成した第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層で挟持した第１液晶層と、前記第１透明部材層とは異なる間隔の輪帯を形成した面を持つ第３透明部材層と、前記第３透明部材層の輪帯面に沿って形成した第３電極層と、均一な平面を持つ第４透明部材層と、前記第４透明部材層に沿って形成した第４電極層と、前記第３電極層と前記第４電極層で挟持した第２液晶層とを備え、
前記第２の液晶素子は、鋸刃状もしくは鋸刃に近似される段差形状の輪帯を連続して形成した面を持つ第５透明部材層と、前記第５透明部材層の輪帯面に沿って形成した第５電極層と、均一な平面を持つ第６透明部材層と、前記第６透明部材層に沿って形成した第６電極層と、前記第５電極層と前記第６電極層で挟持した第３液晶層と、前記第５透明部材層とは異なる間隔の輪帯を形成した面を持つ第７透明部材層と、前記第７透明部材層の輪帯面に沿って形成した第７電極層と、均一な平面を持つ第８透明部材層と、前記第８透明部材層に沿って形成した第８電極層と、前記第７電極層と前記第８電極層で挟持した第４液晶層とを備えたことを特徴とする請求項６記載の集光光学素子。
【請求項８】
前記第１の液晶素子は、往路光に作用する、第１電極層と第２電極層に与える電圧を切り換えることで第１透明部材層と第１液晶層に屈折率差を与えて第１の回折面を形成し、第３電極層と第４電極層に与える電圧を切り換えることで第３透明部材層と第２液晶層に屈折率差を与えて第２の回折面を形成し、
前記第１の回折面を形成時には、前記第３電極層と前記第４電極層の電圧を揃えることで前記第３透明部材層と前記第２液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成し、前記第２の回折面を形成時には、前記第１電極層と前記第２電極層の電圧を揃えることで前記第１透明部材層と前記第１液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成し、
前記第２の液晶素子は、復路光に作用する、第５電極層と第６電極層に与える電圧を切り換えることで第５透明部材層と第３液晶層に屈折率差が生じる第３の回折面を形成し、第７電極層と第８電極層に与える電圧を切り換えることで第７透明部材層と第４液晶層に屈折率差が生じる第４の回折面を形成し、
前記第３の回折面を形成時には、前記第７電極層と前記第８電極層の電圧を揃えることで前記第７透明部材層と前記第４液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成し、前記第４の回折面を形成時には、前記第５電極層と前記第６電極層の電圧を揃えることで前記第５透明部材層と前記第３液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成することを特徴とする請求項７記載の集光光学素子。
【請求項９】
前記第１の液晶素子は、均一な平面を持つ第１透明部材層と、前記第１透明部材層に沿って形成した２つの電極を交互に円環状配列した第１電極層と、均一な平面を持つ第２透明部材層と、前記第２透明部材層に沿って形成し、前記第１電極層とは異なる間隔で２つの電極を交互に円環状配列した第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層で挟持した第１液晶層とを備え、
前記第２の液晶素子は、均一な平面を持つ第３透明部材層と、前記第３透明部材層に沿って形成された２つの電極を交互に円環状配列した第３電極層と、均一な平面を持つ第４透明部材層と、前記第４透明部材層に沿って形成され、前記第３電極層とは異なる間隔の２つの電極を交互に円環状配列した第４電極層と、前記第３電極層と第４電極層とに挟持された第２液晶層とを備えたことを特徴とする請求項６記載の集光光学素子。
【請求項１０】
前記第１の液晶素子は、往路光に作用する、第１電極層の電極間に電位差を与えて、第２電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる第１液晶層の屈折率分布によって第１の回折面を形成し、前記第１電極層の電極間に電位差を与えずに、前記第２電極層の電極間に電位差を与えることで生じる前記第１液晶層の屈折率分布によって第２の回折面を形成し、前記第１電極層の電極間及び前記第２電極層の電極間に電位差を与えないことで屈折率分布を均一にして平行平板を形成し、
前記第２の液晶素子は、復路光に作用する、第３電極層の電極間に電位差を与えて、第４電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる第２液晶層の屈折率分布によって第３の回折面を形成し、前記第３電極層の電極間に電位差を与えずに、前記第４電極層の電極間に電位差を与えることで生じる前記第２液晶層の屈折率分布によって第４の回折面を形成し、前記第３電極層の電極間及び前記第４電極層の電極間に電位差を与えないことで前記第２液晶層の屈折率分布を均一にして平行平板を形成することを特徴とする請求項９記載の集光光学素子。
【請求項１１】
前記液晶素子において、厚さｔ３の情報記録媒体の記録層への光束集光時に第１の回折面を形成する液晶層は、前記光束の通過する開口径の内側領域に前記第１の回折面を形成し、前記開口径の外側領域に前記第１の回折面の回折方向とは異なる方向に前記光束を回折する別の回折面を形成したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の集光光学素子。
【請求項１２】
前記液晶素子において、前記液晶素子を構成する透明部材層のうち隣接する前記透明部材層を一体化して形成したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の集光光学素子。
【請求項１３】
前記液晶素子の回折面において回折される波長λ３の光束は、最も強度の強い回折光が２次より大きな回折次数であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の集光光学素子。
【請求項１４】
前記液晶素子と、対物レンズ及び波長板を１つの筐体に一体化したことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の集光光学素子。
【請求項１５】
波長７６０〜８００ｎｍの光束を出射する第１の光源と、波長６４０〜６８０ｎｍの光束を出射する第２の光源と、波長３８０〜４２０ｎｍの光束を出射する第３の光源と、前記各光源からの光束を１つに合成する光束合成手段と、光源から情報記録媒体へ向かう光束と情報記録媒体で反射した光束を分離するための光分岐手段と、前記情報記録媒体で反射した光束を検出する受光素子とを備えた光ピックアップにおいて、
前記光分岐手段と前記情報記録媒体との間に、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の集光光学素子を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１６】
請求項１５記載の光ピックアップを用いて、４つの情報記録媒体に対して、情報の記録，再生，消去のいずれか１以上の処理を行うための制御手段を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｂlu-ray Ｄisc，ＨＤ−ＤＶＤ（ＡＯＤ：Ａdvanced Ｏptical Ｄisc），ＤＶＤ，ＣＤといった規格が異なる情報記録媒体（具体的には、基板厚、光の波長、集光光のＮＡが異なる）の記録面に対して、１つの共通の対物レンズにより回折限界の集光スポットを形成するための互換技術に係る集光光学素子及び光ピックアップ並びに情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報記録再生装置では、情報記録媒体のスパイラル状または同心円状にトラックが形成された記録面にレーザー光を照射することにより情報の記録を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の記録，再生，消去の動作を行っている。
【０００３】
そして、情報記録再生装置の光学系である光ピックアップは、概略的には、図１７に示すように、光源１とカップリングレンズ２、立上げミラー４、対物レンズ６とを含み、情報記録媒体７に対して形成される微小な集光スポットを制御するために、対物レンズ６をフォーカス，トラック制御するためのアクチュエータ５を備えている。また、情報記録媒体７からの反射光を入射光から分離して受光素子９に導くための光分岐手段３（ビームスプリッタ）を備えている。
【０００４】
近年、情報記録媒体の種類として、記録容量がＣＤ（Ｃompact Ｄisc）よりも飛躍的に大きなＤＶＤ（Ｄigital Ｖersatile Ｄisc）や、さらに大容量化を実現したＨＤ−ＤＶＤ（以下、ＨＤという）やＢlu-ray Ｄisc（以下、ＢＤという）の規格が提唱されている。
・ＢＤは、情報記録媒体の基板厚が０．１ｍｍであり、波長が４０５ｎｍの光源を用いて、対物レンズによりＮＡ（開口数）が０．８５の集光スポットを形成し、情報の記録、再生及び消去を行う。
・ＨＤは、情報記録媒体の基板厚が０．６ｍｍであり、波長が４０５ｎｍの光源を用いて、対物レンズによりＮＡ（開口数）が０．６５の集光スポットを形成し、情報の記録、再生及び消去を行う。
・ＤＶＤは、情報記録媒体の基板厚が０．６ｍｍであり、波長が６６０ｎｍの光源を用いて、対物レンズによりＮＡ（開口数）が０．６５の集光スポットを形成し、情報の記録、再生及び消去を行う。
・ＣＤは、情報記録媒体の基板厚が１．２ｍｍであり、波長が７８５ｎｍの光源を用いて、対物レンズによりＮＡが０．５の集光スポットを形成し、情報の記録、再生及び消去を行う。
【０００５】
以上の各規格に対する基板厚、波長、ＮＡの関係を（表１）に示す。
【０００６】
【表１】
2006252655.tif 000003
このように、基板厚、波長、ＮＡが異なる規格において、１つの対物レンズで各情報記録媒体に微小な集光スポットを形成しようとした場合、基板厚誤差による球面収差の補正、対物レンズ出射面と情報記録媒体との間で差動距離の確保が問題となる。特に、ＢＤとＣＤの互換を考えた場合、差動距離の確保は困難になる。
【０００７】
これら問題に対して、ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤの３つの規格に対しては、以下の技術により、球面収差の補正、差動距離の確保、を実現している。
【０００８】
また、本件の発明者により出願の特願２００５−４８５９６には、液晶内部の位相格子により収差の最適化を行うことについて記載している。ＢＤで最適化された対物レンズに対して、ＤＶＤとＣＤの対物レンズに入射する光束の発散具合を変えることで収差を最適化する。ＤＶＤ，ＣＤの発散光は、液晶素子の回折作用によって、平行光から発散光に変換する。この時、液晶素子の枚数を減らすために、両面電極を用いた液晶内部の位相格子を利用して、２つの回折面を１枚の液晶素子に集約化している。
【０００９】
また、本件の発明者による別の特願２００５−５８８２１には、ＢＤ収束光に最適化された対物レンズを用いることについて記載している。ＢＤの対物レンズに入射する光束を収束光にして最適化されたレンズを用いることによって、ＤＶＤは平行光、ＣＤは緩い発散光として収差を最適化する。この液晶素子の回折作用によって、ＢＤの光束は平行光から収束光に変換し、またＣＤの光束は弱い発散光のまま透過することで最適化している。
【００１０】
その他、特許文献１，２に記載されるように、ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤの３つ異なる規格の情報記録媒体に対して、各収差の補正、差動距離の確保等を実現している。
【特許文献１】特開２００３−３２３７３５号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来構成の液晶素子では、軸ずれなどによりコマ収差が発生するので、対物レンズと一体に駆動する必要がある。ところが、情報記録媒体の基板厚、対物レンズのＮＡ、光束の波長の組み合わせがそれぞれ異なるＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤの全ての規格に対して、１つの対物レンズで各情報記録媒体に微小な集光スポットを形成しようとした場合、これまでの前述した特願２００５−４８５９６、特願２００５−５８８２１の技術では、少なくともさらにもう１枚の液晶素子を追加する必要がある。
【００１２】
すなわち、特願２００５−４８５９６の構成においては、ＤＶＤ，ＣＤの平行光を各所定の発散光に回折する２枚の回折面のほかに、ＨＤ用の回折面が必要になる。また、特願２００５−５８８２１の構成においては、ＢＤの平行光を所定の収束光に回折する回折面のほかに、ＨＤ用の回折面が必要である。
【００１３】
このため、対物レンズを駆動する筐体の重量が増加し、適切な制御を行うことは難しいという問題があった。
【００１４】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、最も少ない回折面の数によって、ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤの異なる４種類の情報記録媒体における全規格に対して、１枚の対物レンズにより情報の再生を可能にする集光スポットを形成し、また、十分な差動距離（０．３ｍｍ以上）を確保すること、さらに、全規格に対する情報の記録，消去を可能にする光利用効率を得る集光スポットを形成する集光光学素子を得ること、この集光光学素子の重量を軽量化のために、可能な限り透明部材を減らし、また、同一波長の規格であるＢＤ，ＨＤに対して、開口制限機能を同時に持たせることにある。
【００１５】
また、ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤの全規格の情報記録媒体に対して、記録，再生，消去でき、さらに光学部品の点数を極限まで削減した光ピックアップ及びこの光ピックアップを用いた情報記録再生装置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】
【００１６】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載された集光光学素子は、透明基板の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４（ｔ１＞ｔ２＝ｔ３＞ｔ４）の４つの情報記録媒体に対して、波長λ１の光束を厚さｔ１の情報記録媒体の記録層、波長λ２の光束を厚さｔ２の情報記録媒体の記録層、波長λ３の光束を厚さｔ３の情報記録媒体の記録層、さらに波長λ３の光束を厚さｔ４の情報記録媒体の記録層に集光するための対物レンズと、液晶素子とからなる集光光学素子であって、液晶素子は、厚さｔ１の情報記録媒体の記録層に集光時及び厚さｔ２の情報記録媒体の記録層に集光時は、液晶素子内の位相差を均一にすることで波長λ１及び波長λ２の光束をそのまま透過し、厚さｔ３の情報記録媒体の記録層に集光時は、液晶素子内の位相差を光束中心から円環状に発生させることで生じる第１の回折面によって、波長λ３の光束を収束光に回折し、厚さｔ４の情報記録媒体の記録層に集光時は、第１の回折面とは異なる第２の回折面によって、波長λ３の光束を収束光に回折することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２，３に記載された集光光学素子は、請求項１の集光光学素子であって、液晶素子は、鋸刃状もしくは鋸刃に近似される段差形状の輪帯を連続して形成した面を持つ第１透明部材層と、第１透明部材層の輪帯面に沿って形成した第１電極層と、均一な平面を持つ第２透明部材層と、第２透明部材層に沿って形成した第２電極層と、第１電極層と第２電極層で挟持した第１液晶層と、第１透明部材層とは異なる間隔の輪帯を形成した面を持つ第３透明部材層と、第３透明部材層の輪帯面に沿って形成した第３電極層と、均一な平面を持つ第４透明部材層と、第４透明部材層に沿って形成した第４電極層と、第３電極層と第４電極層で挟持した第２液晶層とを備えたこと、さらに、液晶素子は、第１電極層と第２電極層に与える電圧差により第１透明部材層と第１液晶層に屈折率差を与えて第１の回折面を形成し、第３電極層と第４電極層に与える電圧差により第３透明部材層と第２液晶層に屈折率差を与えて第２の回折面を形成し、第１の回折面を形成時には、第３電極層と第４電極層の電圧を揃えることで第３透明部材層と第２液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成し、第２の回折面を形成時には、第１電極層と第２電極層の電圧を揃えることで第１透明部材層と第１液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成することを特徴とする。 
【００１８】
また、請求項４，５に記載された集光光学素子は、請求項１の集光光学素子であって、液晶素子は、均一な平面を持つ第１透明部材層と、第１透明部材層に沿って形成した２つの電極を交互に円環状配列した第１電極層と、均一な平面を持つ第２透明部材層と、第２透明部材層に沿って形成し、第１電極層とは異なる間隔で２つの電極を交互に円環状配列した第２電極層と、第１電極層と第２電極層で挟持した液晶層とを備えたこと、さらに、液晶素子は、第１電極層の電極間に電位差を与えて、第２電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる液晶層の屈折率分布によって第１の回折面を形成し、第１電極層の電極間に電位差を与えずに、第２電極層の電極間に電位差を与えることで生じる液晶層の屈折率分布によって第２の回折面を形成し、第１電極層の電極間及び第２電極層の電極間に電位差を与えないことで液晶層の屈折率分布を均一にして平行平板を形成することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６に記載された集光光学素子は、透明基板の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４（ｔ１＞ｔ２＝ｔ３＞ｔ４）の４つの情報記録媒体に対して、波長λ１の光束を厚さｔ１の情報記録媒体の記録層、波長λ２の光束を厚さｔ２の情報記録媒体の記録層、波長λ３の光束を厚さｔ３の情報記録媒体の記録層、さらに波長λ３の光束を厚さｔ４の情報記録媒体の記録層に集光するための対物レンズと、少なくとも波長λ３の光束に対して光源から情報記録媒体へ向かう往路光の直線偏光を略円偏光にする波長板と、往路光の直線偏光に対して回折作用を引き起こす第１の液晶素子と、情報記録媒体で反射し波長板を介して得た復路光の直線偏光に対して回折作用を引き起こす第２の液晶素子とからなる集光光学素子であって、第１の液晶素子と第２の液晶素子は、厚さｔ１の情報記録媒体の記録層に集光時及び厚さｔ２の情報記録媒体の記録層に集光時は、第１，第２の液晶素子内の位相差を均一にすることで波長λ１及び波長λ２の光束をそのまま透過し、厚さｔ３の情報記録媒体の記録層に集光時は、第１の液晶素子内の位相差を光束中心から円環状に発生させることで生じる第１の回折面によって、波長λ３の往路光を収束光に回折し、第２の液晶素子内の位相差を光束中心から円環状に発生させることで生じる第３の回折面によって、波長λ３の復路光を略平行光に回折し、厚さｔ４の情報記録媒体の記録層に集光時には、第１の回折面とは異なる第２の回折面によって、波長λ３の往路光を収束光に回折し、第２の液晶素子内の位相差を光束中心から円環状に発生させることで生じる第４の回折面によって、波長λ３の復路光を略平行光に回折することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７，８に記載された集光光学素子は、請求項６の集光光学素子であって、第１の液晶素子は、鋸刃状もしくは鋸刃に近似される段差形状の輪帯を連続して形成した面を持つ第１透明部材層と、第１透明部材層の輪帯面に沿って形成した第１電極層と、均一な平面を持つ第２透明部材層と、第２透明部材層に沿って形成した第２電極層と、第１電極層と第２電極層で挟持した第１液晶層と、第１透明部材層とは異なる間隔の輪帯を形成した面を持つ第３透明部材層と、第３透明部材層の輪帯面に沿って形成した第３電極層と、均一な平面を持つ第４透明部材層と、第４透明部材層に沿って形成した第４電極層と、第３電極層と第４電極層で挟持した第２液晶層とを備え、第２の液晶素子は、鋸刃状もしくは鋸刃に近似される段差形状の輪帯を連続して形成した面を持つ第５透明部材層と、第５透明部材層の輪帯面に沿って形成した第５電極層と、均一な平面を持つ第６透明部材層と、第６透明部材層に沿って形成した第６電極層と、第５電極層と第６電極層で挟持した第３液晶層と、第５透明部材層とは異なる間隔の輪帯を形成した面を持つ第７透明部材層と、第７透明部材層の輪帯面に沿って形成した第７電極層と、均一な平面を持つ第８透明部材層と、第８透明部材層に沿って形成した第８電極層と、第７電極層と第８電極層で挟持した第４液晶層とを備えたこと、さらに、第１の液晶素子は、往路光に作用する、第１電極層と第２電極層に与える電圧を切り換えることで第１透明部材層と第１液晶層に屈折率差を与えて第１の回折面を形成し、第３電極層と第４電極層に与える電圧を切り換えることで第３透明部材層と第２液晶層に屈折率差を与えて第２の回折面を形成し、第１の回折面を形成時には、第３電極層と第４電極層の電圧を揃えることで第３透明部材層と第２液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成し、第２の回折面を形成時には、第１電極層と第２電極層の電圧を揃えることで第１透明部材層と第１液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成し、第２の液晶素子は、復路光に作用する、第５電極層と第６電極層に与える電圧を切り換えることで第５透明部材層と第３液晶層に屈折率差が生じる第３の回折面を形成し、第７電極層と第８電極層に与える電圧を切り換えることで第７透明部材層と第４液晶層に屈折率差が生じる第４の回折面を形成し、第３の回折面を形成時には、第７電極層と第８電極層の電圧を揃えることで第７透明部材層と第４液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成し、第４の回折面を形成時には、第５電極層と第６電極層の電圧を揃えることで第５透明部材層と第３液晶層に屈折率差を与えずに平行平板を形成することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項９，１０に記載された集光光学素子は、請求項６の集光光学素子であって、第１の液晶素子は、均一な平面を持つ第１透明部材層と、第１透明部材層に沿って形成した２つの電極を交互に円環状配列した第１電極層と、均一な平面を持つ第２透明部材層と、第２透明部材層に沿って形成し、第１電極層とは異なる間隔で２つの電極を交互に円環状配列した第２電極層と、第１電極層と第２電極層で挟持した第１液晶層とを備え、第２の液晶素子は、均一な平面を持つ第３透明部材層と、第３透明部材層に沿って形成した２つの電極を交互に円環状配列した第３電極層と、均一な平面を持つ第４透明部材層と、第４透明部材層に沿って形成し、第３電極層とは異なる間隔で２つの電極を交互に円環状配列した第４電極層と、第３電極層と第４電極層で挟持した第２液晶層とを備えたこと、さらに、第１の液晶素子は、往路光に作用する、第１電極層の電極間に電位差を与えて、第２電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる第１液晶層の屈折率分布によって第１の回折面を形成し、第１電極層の電極間に電位差を与えずに、第２電極層の電極間に電位差を与えることで生じる第１液晶層の屈折率分布によって第２の回折面を形成し、第１電極層の電極間及び第２電極層の電極間に電位差を与えないことで屈折率分布を均一にして平行平板を形成し、第２の液晶素子は、復路光に作用する、第３電極層の電極間に電位差を与えて、第４電極層の電極間に電位差を与えないことで生じる第２液晶層の屈折率分布によって第３の回折面を形成し、第３電極層の電極間に電位差を与えずに、第４電極層の電極間に電位差を与えることで生じる第２液晶層の屈折率分布によって第４の回折面を形成し、第３電極層の電極間及び第４電極層の電極間に電位差を与えないことで第２液晶層の屈折率分布を均一にして平行平板を形成することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１１〜１４に記載された集光光学素子は、請求項１〜１０の集光光学素子であって、液晶素子において、厚さｔ３の情報記録媒体の記録層への光束集光時に第１の回折面を形成する液晶層は、光束の通過する開口径の内側領域に第１の回折面を形成し、開口径の外側領域に第１の回折面の回折方向とは異なる方向に光束を回折する別の回折面を形成したこと、液晶素子において、液晶素子を構成する透明部材層のうち隣接する透明部材層を一体化して形成したこと、液晶素子の回折面において回折される波長λ３の光束は、最も強度の強い回折光が２次より大きな回折次数であること、液晶素子と、対物レンズ及び波長板を１つの筐体に一体化したことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１５に記載された光ピックアップは、波長７６０〜８００ｎｍの光束を出射する第１の光源と、波長６４０〜６８０ｎｍの光束を出射する第２の光源と、波長３８０〜４２０ｎｍの光束を出射する第３の光源と、各光源からの光束を１つに合成する光束合成手段と、光源から情報記録媒体へ向かう光束と情報記録媒体で反射した光束を分離するための光分岐手段と、情報記録媒体で反射した光束を検出する受光素子とを備えた光ピックアップにおいて、光分岐手段と情報記録媒体との間に、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の集光光学素子を備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１６に記載された情報記録再生装置は、請求項１５記載の光ピックアップを用いて、４つの情報記録媒体に対して、情報の記録，再生，消去のいずれか１以上の処理を行うための制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２５】
前記構成によれば、少ない回折面数により、ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤの全規格の情報記録媒体に対して、１つの対物レンズで情報処理する集光スポットと、十分な差動距離（０．３ｍｍ以上）の確保及び光利用効率を得ることができ、また、集光光学素子を構成する透明部材を減らして軽量化し、同一波長の規格のＢＤ，ＨＤに対して開口制限機能を同時に持たせることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、最も少ない回折面数により、ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤの全規格の情報記録媒体に対して、１つの対物レンズにより情報処理する回折限界の集光スポットと、十分な差動距離（０．３ｍｍ以上）を確保して、十分な光利用効率を得ることができ、また、構成する透明部材を極限まで減らして軽量化と、同一波長の規格のＢＤ，ＨＤに対しては開口制限機能を同時に持たせることができる集光光学素子と、これを用いた光ピックアップ及び情報記録再生装置を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の実施の形態１におけるＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤ互換を行う基本構成を示す光路図である。ここで、図１に示すように、ＣＤの情報記録媒体７ｃの透明基板の厚さはｔ１、ＤＶＤの情報記録媒体７ｄの透明基板の厚さはｔ２、ＨＤの情報記録媒体７ｈの透明基板の厚さはｔ３、ＢＤの情報記録媒体７ｂの透明基板の厚さはｔ４であって、ｔ４＜ｔ３＝ｔ２＜ｔ１の関係が成り立つ。各情報記録媒体７の下には１つの対物レンズ６と液晶素子１５が設けられている。
【００２９】
情報記録媒体７にＣＤが選択された場合、開口部１６に波長λ１（≒７８５ｎｍ）の光束が弱い発散光として入射される。開口部１６は波長選択性の多層膜が形成され、対物レンズ６に集光した光束がＮＡ０．５に相当するビーム径に制限され、液晶素子１５に入射する。この時、液晶素子１５は液晶内の位相差を均一化することで、平行平板としての役割を果たす。これによって、ＣＤの光束はそのまま透過される。対物レンズ６は、波長λ１の弱い発散光と、基板厚ｔ１の情報記録媒体７ｃに最適に設計されているのでＣＤの波面収差は０．０１λｒｍｓ以下に設計でき、これにより情報記録媒体７ｃの記録層には再生するのに十分な集光スポットが形成される。
【００３０】
情報記録媒体７にＤＶＤが選択された場合、開口部１６に波長λ２（≒６６０ｎｍ）の光束が平行光として入射される。開口部１６は波長選択性の多層膜が形成され、対物レンズ６に集光した光束がＮＡ０．６５に相当するビーム径に制限され、液晶素子１５に入射する。液晶素子１５は液晶内の位相差を均一化することで、平行平板としての役割を果たす。これによって、ＤＶＤの光束はそのまま透過される。対物レンズは、波長λ２の平行光と、基板厚ｔ２の情報記録媒体７ｄに最適に設計されているのでＤＶＤの波面収差は０．０１λｒｍｓ以下に設計でき、これにより情報記録媒体７ｄの記録層には再生するのに十分な集光スポットが形成される。
【００３１】
情報記録媒体７にＨＤが選択された場合、開口部１６に波長λ３（≒４０５ｎｍ）の光束が平行光として入射される。開口部１６は波長選択性の多層膜が形成され、対物レンズ６に集光した光束がＮＡ０．６５に相当するビーム径よりも大きなビーム径として抜け、液晶素子１５に入射する。液晶素子１５は、ＮＡ０．６５に相当するビーム径の内側の領域において位相差を光束中心から円環状に発生させ、第１の回折面を形成する。これと同時に、ＮＡ０．６５に相当するビーム径の外側の領域において、第１の回折面とは異なる方向に光束が抜ける領域を形成する。これによって、第１の回折面で回折された光束は、ＮＡ０．６５に相当するビーム径に制限される。波長λ３の光束は、第１の回折面によって収束光に回折され、対物レンズ６に入射する。対物レンズ６は、波長λ３の回折光と、基板厚ｔ３の情報記録媒体７ｈに最適に設計されているのでＨＤの波面収差は０．０１λｒｍｓ以下に設計でき、これにより情報記録媒体７ｈの記録層には再生するのに十分な集光スポットが形成される。
【００３２】
情報記録媒体７にＢＤが選択された場合、開口部１６に波長λ３（≒４０５ｎｍ）の光束が平行光として入射される。開口部１６は波長選択性の多層膜が形成され、対物レンズ６に集光した光束がＮＡ０．８５に相当するビーム径に制限され、液晶素子１５に入射する。液晶素子１５は、位相差を光束中心から円環状に発生させ、第２の回折面を形成する。波長λ３の光束は、第２の回折面によって収束光に回折され、対物レンズ６に入射する。対物レンズ６は、波長λ３の回折光と、基板厚ｔ４の情報記録媒体７ｂに最適に設計されているのでＢＤの波面収差は０．０１λｒｍｓ以下に設計でき、これにより情報記録媒体７ｂの記録層には再生するのに十分な集光スポットが形成される。
【００３３】
（表２）〜（表７）は、本実施の形態１の構成における具体的なレンズデータである。（表２）に示すように、対物レンズは、入射面（番号８）、出射面（番号９）共に非球面であり、その形状は、（数１）
【００３４】
【数１】
2006252655.tif 000004
で表す。（数１）において、ｚは光軸方向の距離、ｈはレンズ中心から外周に向かう半径位置に相当する。また、ｃは曲率であり、曲率半径（ＲＤＹ）の逆数で定義され、Ａ〜Ｄは非球面係数（表３）であり半径位置の各次数における係数である。また、ｋは円錐係数と呼ばれ、「ｋ＝０」は球面、「−１＜ｋ＜０」では光軸上に長軸がある楕円面、「ｋ＝−１」では放物面、「ｋ＜−１」では双曲面を意味する。
【００３５】
【表２】
2006252655.tif 000005
【００３６】
【表３】
2006252655.tif 000006
【００３７】
【表４】
2006252655.tif 000007
液晶素子の回折面は、外部からの制御信号に基づき、切り換えられる。回折面（番号５）は、位相関数と呼ばれる（数２）
【００３８】
【数２】
2006252655.tif 000008
で表される。位相関数の各係数は（表５）で表される。
【００３９】
【表５】
2006252655.tif 000009
【００４０】
【表６】
2006252655.tif 000010
【００４１】
【表７】
2006252655.tif 000011
以上のレンズデータを基に、各規格（ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤ）における光学特性を計算したものを（表８）に示す。いずれの規格においても、波面収差が０．０１λｒｍｓ以下に抑えられ、かつ差動距離が０．３ｍｍ以上確保できた。
【００４２】
ただし、本対物レンズはメニスカス形状をしているので、差動距離は、出射面（番号８）における最もビーム径の広いＢＤの最外周光の位置から、情報記録媒体までの距離と定義した。
【００４３】
【表８】
2006252655.tif 000012
図２は本発明の実施の形態２におけるＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤ互換を行う基本構成を示す光路図である。
【００４４】
図２に示すように、情報記録媒体７にＣＤが選択された場合、開口部１６に波長λ１（≒７８５ｎｍ）の光束が弱い発散光として入射される（往路光）。開口部１６は波長選択性の多層膜が形成され、対物レンズに集光した光束がＮＡ０．５に相当するビーム径に制限され、第２の液晶素子１５ｂに入射する。この時、第２の液晶素子１５ｂは液晶内の位相差を均一化することで、平行平板としての役割を果たす。これによって、ＣＤの光束はそのまま透過される。次に、波長λ１の光束は第１の液晶素子１５ａに入射する。ここでも、第１の液晶素子１５ａは液晶内の位相差を均一化することで、平行平板としての役割を果たす。これによって、ＣＤの光束はそのまま透過される。対物レンズ６は、波長λ１の弱い発散光と、基板厚ｔ１の情報記録媒体７ｃに最適に設計されているのでＣＤの波面収差は０．０１λｒｍｓ以下に設計でき、これにより情報記録媒体７ｃの記録層には再生するのに十分な集光スポットが形成される。また、情報記録媒体７ｃで反射された復路光においても、往路光と同様に第１，第２の液晶素子１５ａ，１５ｂは平行平板として役割を果たすことから、ＣＤの復路光はそのまま透過する。
【００４５】
情報記録媒体７にＤＶＤが選択された場合、開口部１６に波長λ２（≒６６０ｎｍ）の光束が平行光として入射される（往路光）。開口部１６は波長選択性の多層膜が形成され、対物レンズに集光した光束がＮＡ０．６５に相当するビーム径に制限され、第２の液晶素子１５ｂに入射する。第２の液晶素子１５ｂは液晶内の位相差を均一化することで、平行平板としての役割を果たす。これによって、ＤＶＤの光束はそのまま透過される。次に波長λ２の光束は第１の液晶素子１５ａに入射する。ここでも、第１の液晶素子１５ａは液晶内の位相差を均一化することで、平行平板としての役割を果たす。これによって、ＤＶＤの光束はそのまま透過される。対物レンズ６は、波長λ２の平行光と、基板厚ｔ２の情報記録媒体７ｄに最適に設計されているのでＤＶＤの波面収差は０．０１λｒｍｓ以下に設計でき、これにより情報記録媒体７ｄの記録層には再生するのに十分な集光スポットが形成される。また、情報記録媒体７ｄで反射された復路光においても、往路光と同様に第１，第２の液晶素子１５ａ，１５ｂは平行平板として役割を果たすことから、ＤＶＤの復路光はそのまま透過する。
【００４６】
情報記録媒体７にＨＤが選択された場合、開口部１６に波長λ３（≒４０５ｎｍ）の直線偏光の光束が平行光として入射される（往路光）。開口部１６は波長選択性の多層膜が形成され、対物レンズ６に集光した光束がＮＡ０．６５に相当するビーム径よりも大きなビーム径（０．８５に相当するビーム径）として抜け、第２の液晶素子１５ｂに入射する。第２の液晶素子１５ｂは液晶内の位相差を往路光に対して均一化することで、平行平板としての役割を果たす。これによって、ＨＤの往路光はそのまま透過される。次に波長λ３の光束は第１の液晶素子１５ａに入射する。第１の液晶素子１５ａは、往路光の直線偏光に対して、ＮＡ０．６５に相当するビーム径の内側の領域において位相差を光束中心から円環状に発生させ、第１の回折面を形成する。これと同時に、ＮＡ０．６５に相当するビーム径の外側の領域において、第１の回折面とは異なる方向に光束が抜ける領域を形成する。これによって、第１の回折面で回折された往路光は、ＮＡ０．６５に相当するビーム径に制限される。往路光は第１の回折面によって収束光に回折され、波長板１９に入射する。波長板１９で直線偏光から略円偏光に変わり、対物レンズ６に入射する。対物レンズ６は、波長λ３の回折光と、基板厚ｔ３の情報記録媒体７ｈに最適に設計されているのでＨＤの波面収差は０．０１λｒｍｓ以下に設計でき、これにより情報記録媒体７ｈの記録層には再生するのに十分な集光スポットが形成される。
【００４７】
また、情報記録媒体７ｈで反射した復路光は、往路光の円偏光に対して逆周りの円偏光になり、波長板１９を抜けることで往路光に対して９０度旋光した直線偏光になる。このため、第１の液晶素子１５ａは液晶内の位相差が復路光に対して均一化され、平行平板としての役割を果たす。これによって、ＨＤの復路光はそのまま透過される。次に波長λ３の光束は第２の液晶素子１５ｂに入射する。第２の液晶素子１５ｂは、復路光の直線偏光に対して、位相差を光束中心から円環状に発生させ、第２の回折面を形成する。復路光は第２の回折面によって略平行光に回折され、受光素子（図示せず）へと向かう。
【００４８】
情報記録媒体７にＢＤが選択された場合、開口部１６に波長λ３（≒４０５ｎｍ）の直線偏光の光束が平行光として入射される（往路光）。開口部１６は波長選択性の多層膜が形成され、対物レンズ６に集光した光束がＮＡ０．８５に相当するビーム径に制限され、第２の液晶素子１５ｂに入射する。第２の液晶素子１５ｂは液晶内の位相差を往路光に対して均一化することで、平行平板としての役割を果たす。これによって、ＢＤの往路光はそのまま透過される。次に波長λ３の光束は第１の液晶素子１５ａに入射する。第１の液晶素子１５ａは、往路光の直線偏光に対して、位相差を光束中心から円環状に発生させ、第２の回折面を形成する。往路光は第２の回折面によって収束光に回折され、波長板１９に入射する。波長板１９で直線偏光から略円偏光に変わり、対物レンズ６に入射する。対物レンズ６は、波長λ３の回折光と、基板厚ｔ４の情報記録媒体７ｂに最適に設計されているのでＢＤの波面収差は０．０１λｒｍｓ以下に設計でき、これにより情報記録媒体７ｂの記録層には再生するのに十分な集光スポットが形成される。
【００４９】
また、情報記録媒体７ｂで反射した復路光は、往路光の円偏光に対して逆周りの円偏光になり、波長板１９を抜けることで往路光に対して９０度旋光した直線偏光になる。このため、第１の液晶素子１５ａは液晶内の位相差が復路光に対して均一化され、平行平板としての役割を果たす。これによって、ＢＤの復路光はそのまま透過される。次に波長λ３の光束は第２の液晶素子１５ｂに入射する。第２の液晶素子１５ｂは、復路光の直線偏光に対して、位相差を光束中心から円環状に発生させ、第２の回折面を形成する。復路光は第２の回折面によって略平行光に回折され、受光素子（図示せず）へと向かう。
【００５０】
これにより、往復で偏光方向が直交するので、偏光ビームスプリッタなどのデバイスを用いることで、情報の記録，再生に必要な光強度を得るのに十分な光学系を実現できる。
【００５１】
以下、前述した各実施の形態１，２の集光光学素子に用いる液晶素子の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。
【００５２】
図３は本実施の形態１の集光光学素子に使われる実施例１の液晶素子の構成を示す図である。図３に示す液晶素子１５は、鋸刃状もしくは鋸刃に近似される段差形状の輪帯が連続して形成された面を持つ第１透明部材層１１１と、第１透明部材層１１１の輪帯面に沿って形成された第１電極層１２１と、均一な平面を持つ第２透明部材層１１２と、第２透明部材層１１２に沿って形成された第２電極層１２２と、第１電極層１２１と第２電極層１２２とに挟持された第１液晶層１３１と、第１透明部材層１１１とは異なる間隔の輪帯が連続して形成された面を持つ第３透明部材層１１３と、第３透明部材層１１３の輪帯面に沿って形成された第３電極層１２３と、均一な平面を持つ第４透明部材層１１４と、第４透明部材層１１４に沿って形成された第４電極層１２４と、第３電極層１２３と第４電極層１２４とに挟持された第２液晶層１３２とから構成される。
【００５３】
情報記録媒体にＢＤが選択された場合、第２液晶層１３２に入射する波長λ３の光束の偏光方向に沿って、第３透明部材層１１３の屈折率と第２液晶層１３２の屈折率に差が生じるように、第３電極層１２３と第４電極層１２４との間に電位差を与える。このため、波長λ３の光束が入射した時は、第２液晶層１３２には、第３透明部材層１１３の輪帯に沿って位相差が生じ、第２の回折面が形成される。この時、第１透明部材層１１１の屈折率と第１液晶層１３１の屈折率を等しくするため、第１電極層１２１と第２電極層１２２の間には電位差を与えない。このため、次の第１液晶層１３１は均一な位相差になり、平行平板として作用する。したがって、情報記録媒体にＢＤが選択された場合、第２の回折面により、波長λ３の光束は回折されて収束光になる。
【００５４】
情報記録媒体にＨＤが選択された場合、第２液晶層１３２に入射する波長λ３の光束の偏光方向に沿って、第３透明部材層１１３の屈折率と第２液晶層１３２の屈折率を等しくするため、第３電極層１２３と第４電極層１２４の間には電位差を与えない。このため、第２液晶層１３２は均一な位相差になり、平行平板として作用する。次の第１透明部材層１１１の屈折率と第１液晶層１３１の屈折率に差が生じるように、第１電極層１２１と第２電極層１２２との間に電位差を与える。第１透明部材層１１１は、ＮＡ０．６５に相当するビーム径の範囲に対して輪帯が形成されている。このため、波長λ３の光束が入射した時は、第１液晶層１３１には、第１透明部材層１１１の輪帯に沿って位相差が生じ、第１の回折面が形成される。これと同時に、ＮＡ０．６５に相当する光束のみが収束光になり、その外側の光束は別の方向に拡散される。したがって、情報記録媒体にＨＤが選択された場合、第１の回折面により、波長λ３の光束は回折され、収束光になる。
【００５５】
また、情報記録媒体にＤＶＤやＣＤが選択された場合、第１透明部材層１１１の屈折率と第１液晶層１３１の屈折率、及び第３透明部材層１１３の屈折率と第２液晶層１３２の屈折率を等しくするように、第１電極層１２１と第２電極層１２２の間には電位差を与えないと共に、第３電極層１２３と第４電極層１２４の間にも電位差を与えない。このため、各液晶層は均一な位相差になり、平行平板として作用する。
【００５６】
図４は本実施の形態２の集光光学素子に使われる実施例２の液晶素子の構成を示す図である。図４に示す液晶素子は、鋸刃状もしくは鋸刃に近似される段差形状の輪帯が連続して形成された面を持つ第１透明部材層１１１と、第１透明部材層１１１の輪帯面に沿って形成された第１電極層１２１と、均一な平面を持つ第２透明部材層１１２と、第２透明部材層１１２に沿って形成された第２電極層１２２と、第１電極層１２１と第２電極層１２２とに挟持された第１液晶層１３１と、第１透明部材層１１１とは異なる間隔の輪帯が連続して形成された面を持つ第３透明部材層１１３と、第３透明部材層１１３の輪帯面に沿って形成された第３電極層１２３と、均一な平面を持つ第４透明部材層１１４と、第４透明部材層１１４に沿って形成された第４電極層１２４と、第３電極層１２３と第４電極層１２４とに挟持された第２液晶層１３２とから構成される第１の液晶素子１５ａを備える。
【００５７】
また、鋸刃状もしくは鋸刃に近似される段差形状の輪帯が連続して形成された面を持つ第５透明部材層１１５と、第５透明部材層１１５の輪帯面に沿って形成された第５電極層１２５と、均一な平面を持つ第６透明部材層１１６と、第６透明部材層１１６に沿って形成された第６電極層１２６と、第５電極層１２５と第６電極層１２６とに挟持された第３液晶層１３３と、第５透明部材層１１５とは異なる間隔の輪帯が連続して形成された面を持つ第７透明部材層１１７と、第７透明部材層１１７の輪帯面に沿って形成された第７電極層１２７と、均一な平面を持つ第８透明部材層１１８と、第８透明部材層１１８に沿って形成された第８電極層１２８と、第７電極層１２７と第８電極層１２８とに挟持された第４液晶層１３４とから構成される第２の液晶素子１５ｂを備えている。さらに、集光光学素子は、第１の液晶素子１５ａ及び第２の液晶素子１５ｂと対物レンズとの間に配置されている少なくとも波長λ３の光束に対してλ／４の偏光位相差を与える波長板１９とにより形成されている。
【００５８】
また、第１液晶層１３１と第２液晶層１３２からなる第１の液晶素子１５ａと、第３液晶層１３３と第４液晶層１３４からなる第２の液晶素子１５ｂは、液晶分子の配向方向が直交するように形成され、波長λ３の光束が選択された時の位相差の発生による回折面は、往路光の直線偏光に対しては第１の液晶素子１５ａが作用し、復路光の直線偏光に対しては第２の液晶素子１５ｂが作用する。この時の各作用については、前述した図３の説明と重複するので省略する。
【００５９】
なお、図３及び図４の説明では、隣接する透明部材層を分けて記載してある。しかし、実施する際には、図５，図６に記載したように隣接する透明部材層を、同一の透明部材層として一体化しても良い。このような構成にすることで、透明部材層の薄型化，枚数削減が可能になり、本実施例２における集光光学素子の重量を軽量化することが可能になる。図５に示す構成では、透明部材層の溝形状が常に片側に加工すれば良いので、加工工程が容易になる。このような構成では、各円環状の溝形状の中心合わせが必要なため、液晶封入時に中心合わせが容易な装置を用いる際に適している。また図６に示す構成では、透明部材層の溝形状を両側に形成する必要があり、両面の位置合わせが容易な加工装置を用いる際に適している。このような構成をとることで、液晶封入時の位置合わせが不用になり、液晶封入工程が容易になる。
【００６０】
図７は本実施の形態１の集光光学素子に使われる実施例３の液晶素子の構成を示す図である。図７に示す液晶素子１５は、第１透明部材層２４、第１電極層２１、配向膜２６、第１液晶層２１、配向膜２７、第２電極層２２、第２透明部材層２５からなる。第１電極層２１は、電極２１ａ及び電極２１ｂが交互に環状配列した２つの電極からなる。第２電極層２２も、電極２２ａ及び電極２２ｂが交互に環状配列した２つの電極からなる。各電極間は、電気的抵抗を持つＩＴＯ２８と、電気的抵抗を持たない隙間２９が形成されている。
【００６１】
図８（ａ）は第１電極層２１と第２電極層２２の電極パターンを示す図である。図８（ａ）の左側に示す第１電極層２１には、電極２１ａが、同一方向（図面下向き）に開口した大きさの違うＣの字が円環状に連続して配列され、それらを導通させるように、Ｃの字を２分する引出し線を備えている。同時に、電極２１ｂも、同一方向（図面上向き）に開口した大きさの違うＣの字が円環状に連続して配列され、それらを導通させるように、Ｃの字を２分する引出し線を備えている。電極２１ａと電極２１ｂは、互いに交わることが無いように、Ｃの字の開口部を逆向きに向かせ配置している。電極２１ａと電極２１ｂの狭い間隔の部位が電気的抵抗を持たない隙間２９であり、電極２１ｂと電極２１ａの広い間隔の部位が電気的抵抗を持つＩＴＯ２８で構成される。
【００６２】
また、図８（ａ）の右側に示す第２電極層２２には、電極２２ａが、同一方向（図面下向き）に開口した大きさの違うＣの字が内側から円環状に連続して配列され、それらを導通させるように、Ｃの字を２分する引出し線を備えている。同時に、電極２２ｂも、同一方向（図面上向き）に開口した大きさの違うＣの字が円環状に連続して配列され、それらを導通させるように、Ｃの字を２分する引出し線を備えている。電極２２ａと電極２２ｂは、互いに交わることが無いように、Ｃの字の開口部を逆向きに向かせ配置している。
【００６３】
ただし、Ｃの字の開口の向きは、波長λ３でＮＡ０．６５の光束が透過する開口において、開口内側の領域と開口外側の領域では上下反転させる。電極２２ａと電極２２ｂの狭い間隔の部位が電気的抵抗を持たない隙間２９であり、電極２２ｂと電極２２ａの広い間隔の部位が電気的抵抗を持つＩＴＯ２８で構成される。
【００６４】
次に、図７に示す液晶素子の各電極層を利用して回折面を形成する方法について説明する。電極２１ａの電位をＶ１ａ、電極２１ｂの電位をＶ１ｂ、電極２２ａの電位をＶ２ａ、電極２２ｂの電位をＶ２ｂとすると、（数３）
【００６５】
【数３】
2006252655.tif 000013
とすることで、第１液晶層２３には、第１電極層２１のＩＴＯ２８に応じた領域に電界強度が発生する。一方、電気的抵抗を持たない隙間２９に応じた領域には電界強度が生じない。このため、図８（ｂ）の左側に示すような第１電極層２１における電極配置に応じた円環状のブレーズ形状（鋸波）の電界強度分布が生じる。
【００６６】
一方、（数４）
【００６７】
【数４】
2006252655.tif 000014
とすることで、第１液晶層２３には、第２電極層２２のＩＴＯ２８に応じた領域に電界強度が発生する。また、電気的抵抗を持たない隙間２９に応じた領域には電界強度が生じないことから、図８（ｂ）の右側に示すような第２電極層２２における電極配置に応じた円環状のブレーズ形状（鋸波）の電界強度分布が生じる。
【００６８】
第１電極層２１と第２電極層２２の間に挟まれた第１液晶層２３に電界強度が発生すると、液晶分子が傾斜する。図９は液晶分子の屈折率構造体（楕円長軸が屈折率の高い軸）が電界によって傾斜する様子を示している。通常、液晶分子は一方向の屈折率が大きな細長い棒状の屈折率異方性を持っている。このため、第１電極層２１と第２電極間２２に電界強度が存在しない場合、液晶分子は、長軸が配向膜２６，２７に沿った方向に傾斜した状態になる。ところが、電界が掛かる領域では液晶分子は起き上がり、最も電界強度の高い状態では垂直に立ち上がる。このため、図９に示すように電界強度分布が存在すると、その電界強度とは逆向きに屈折率分布が発生する。
【００６９】
したがって、情報記録媒体にＢＤが設置された場合、電極２１ａ、電極２１ｂの電位の大きさを変えることで、図８（ｃ）の左側に示す屈折率分布のブレーズ型の第２の回折面を形成することが可能である。この回折面によって、波長λ３の光束は回折，収束しながら対物レンズに入射する。
【００７０】
また、情報記録媒体にＨＤが設置された場合、電極２２ａ、電極２２ｂの電位の大きさを変えることで、図８（ｃ）の右側に示す屈折率分布のブレーズ型の第１の回折面を形成することが可能である。この回折面によって、波長λ３の光束は回折，収束すると共に、ＮＡ０．６５の外側の光束は発散する開口制限作用を生じさせながら対物レンズに入射する。
【００７１】
図１０は本実施の形態２の集光光学素子に使われる実施例４の液晶素子の構成を示す図である。図１０に示す液晶素子は、第１透明部材層２４、第１電極層２１、配向膜２６、第１液晶層２３、配向膜２７、第２電極層２２、第２透明部材層２５とからなる第１の液晶素子１５ａと、第３透明部材層３４、第３電極層３１、配向膜３６、第２液晶層３３、配向膜３７、第４電極層３２、第４透明部材層３５とからなる第２の液晶素子１５ｂとを備えている。さらに、集光光学素子は、第１の液晶素子１５ａ及び第２の液晶素子１５ｂと対物レンズとの間に配置されている少なくとも波長λ３の光束に対してλ／４の偏光位相差を与える波長板１９とにより形成されている。
【００７２】
第１電極層２１は、電極２１ａ及び電極２１ｂが交互に環状配列した２つの電極からなる。第２電極層２２も、電極２２ａ及び電極２２ｂが交互に環状配列した２つの電極からなる。各電極間は、電気的抵抗を持つＩＴＯ２８と、電気的抵抗を持たない隙間２９が形成されている。また、第３電極層３１は、電極３１ａ及び電極３１ｂが交互に環状配列した２つの電極からなる。第４電極層３２も、電極３２ａ及び電極３２ｂが交互に環状配列した２つの電極からなる。各電極間は、電気的抵抗を持つＩＴＯ２８と、電気的抵抗を持たない隙間２９が形成されている。各電極パターンについては、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）の説明と重複するので省略する。
【００７３】
本構成の液晶素子は、第１の液晶素子１５ａと第２の液晶素子１５ｂにより、往路光及び復路光について、偏光方向が直交する直線偏光に対して位相差を発生させる。図１１（ａ），（ｂ）は、各偏光方向に位相差（屈折率分布）が生じる液晶素子の分子配向状態を表している。
【００７４】
第１の液晶素子１５ａは、図１１（ａ）に示すように、光束のｘ方向（往路光の偏光方向）に位相差が生じるのに対して、光束のｙ方向（復路光の偏光方向）には位相差が生じない。これに対して、第２の液晶素子１５ｂは、図１１（ｂ）に示すように、光束のｙ方向（復路光の偏光方向）に位相差が生じるのに対して、光束のｘ方向（往路光の偏光方向）には位相差が生じない。したがって、第１の液晶素子と第２の液晶素子を用いることで、往復で偏光方向が変わるような場合でも、特定の光束（波長λ３の光束）に対して位相差が生じ、回折面を形成することが可能になる。
【００７５】
ブレーズ回折素子の回折効率ηは、液晶の複屈折をΔｎ、厚さをｄ、入射する光束の波長をλ、回折する回折次数をｍとすると、（数５）
【００７６】
【数５】
2006252655.tif 000015
で与えられる。
【００７７】
図１２は、波長λ３＝４０５ｎｍ、液晶素子の複屈折Δｎ＝０．２６３とした時の、回折効率を計算した結果を示す図である。ここで、一般的に液晶層の厚さは、ギャップ材と呼ばれる粒径状のもので制御される。実用化されている高精度なギャップ材は２μｍ以上であり、回折効率９０％以上を達成するには、回折次数を２次以上で設計することが望ましい。このような回折次数をとることで、液晶素子の製造プロセスが容易になる。本実施の形態における設計では、液晶素子の厚さを６．１６μｍとし、回折次数を４次の条件を用いた。
【００７８】
図１３，図１４は、（表２）〜（表７）に示した設計結果と、前述の液晶層の厚さを６．１６μｍとした時の液晶素子（実施例１〜４に示した構成）の回折格子形状を示している。回折格子形状は、実施例１，２の構成においては、第１，第２透明部材層１１１，１１２（図３参照）の溝形状に該当し、実施例３，４の構成においては、第１，第２電極層２１，２２（図７参照）の隙間２９のパターンに該当する。
【００７９】
図１３のＢＤ用の回折格子形状は、中心部のピッチが３６０μｍ程度であり、外周部に行くに従い密になり、最外周では３５μｍ程度のピッチになる。一方、図１４のＨＤ用の回折格子形状は、中心部のピッチは３７０μｍ程度であり、外周部に行くに従い密になり、最外周では３０μｍ程度のピッチになる。
【００８０】
図１５は本発明の実施の形態３における光ピックアップの基本構成の概略を示す図である。図１５において、波長（λ３）３８０〜４２０ｎｍの短波長の光束（ＢＤ，ＨＤ）を発する光源１１と、波長（λ２）６４０〜６８０ｎｍの中波長の光束（ＤＶＤ）を発する光源１１ｄと、波長（λ１）７６０〜８００ｎｍの長波長の光束（ＣＤ）を発する光源１１ｃと、各光源からの光束を略平行光にするためのカップリングレンズ２，２ｄ，２ｃと、各光束を同一光路に合成する光束合成手段１２，１３が設けられている。
【００８１】
この光束合成手段１２、光束合成手段１３により合成された光束の光路上には、光束の向きを変える立上げミラー４及びその光束を情報記録媒体７（ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤ）の記録面上に集光させる集光光学素子１４が設けられている。集光光学素子１４の対物レンズ６により集光された光束は、光源１１（３８０〜４２０ｎｍ）からの光束に対しては、第２の回折面の作用によって、基板厚が最も薄い情報記録媒体７ｂ（ＢＤ）の記録面に集光スポットを形成し、また、光源１１（３８０〜４２０ｎｍ）からの光束に対しては、第１の回折面の作用によって、基板厚が中間の情報記録媒体７ｈ（ＨＤ）の記録面に集光スポットを形成し、光源１１ｄ（６４０〜６８０ｎｍ）からの光束に対しては基板厚が中間の情報記録媒体７ｄ（ＤＶＤ）の記録面に集光スポットを形成し、光源１１ｃ（７６０〜８００ｎｍ）からの光束に対しては基板厚が最も厚い情報記録媒体７ｃ（ＣＤ）の記録面に集光スポットを形成するように設定されている。
【００８２】
なお、対物レンズ６及び液晶素子１５からなる集光光学素子１４は、集光スポットを情報記録媒体７の記録層に追従するために、フォーカス制御，トラック制御をする必要があるので、筐体１４ａに固定され、一体駆動する構成になっている。
【００８３】
いま、情報記録媒体にＢＤの情報記録媒体７ｂが置かれた場合、光源１１が発光し、カップリングレンズ２で平行光に変換され、集光光学素子１４に入射される。集光光学素子１４では、液晶素子１５の第２の回折面によって波長λ３の平行光を収束光に変換する。その収束光は対物レンズ６に入射し、ＢＤの情報記録媒体７ｂの記録面に微小な集光スポットを形成する。ＢＤの記録面で反射された光束は、再び対物レンズ６、液晶素子１５によって平行光に戻り、検出レンズ，光束分割素子等からなる検出レンズ群１０を介して受光素子９により信号が検出される。
【００８４】
情報記録媒体にＨＤの情報記録媒体７ｈが置かれた場合、光源１１が発光し、カップリングレンズ２で平行光に変換され、集光光学素子１４に入射される。集光光学素子１４では、液晶素子１５の第１の回折面によって波長λ３の平行光を収束光に変換する。その収束光は対物レンズ６に入射し、ＨＤの情報記録媒体７ｈの記録面に微小な集光スポットを形成する。ＨＤの記録面で反射された光束は、再び対物レンズ６、液晶素子１５によって平行光に戻り、検出レンズ群１０を介して受光素子９により信号が検出される。
【００８５】
情報記録媒体にＤＶＤの情報記録媒体７ｄが置かれた場合、光源１１ｄが発光し、カップリングレンズ２ｄで平行光に変換され、集光光学素子１４に入射される。集光光学素子１４では、平行光が液晶素子１５をそのまま透過し、対物レンズ６に入射し、ＤＶＤの情報記録媒体７ｄの記録面に微小な集光スポットを形成する。ＤＶＤの記録面で反射された光束は、再び対物レンズ６、液晶素子１５によって平行光に戻り、受光素子９ｄにより信号が検出される。
【００８６】
情報記録媒体にＣＤの情報記録媒体７ｃが置かれた場合、光源１１ｃが発光し、カップリングレンズ２ｃで緩い発散光束に変換され、集光光学素子１４に入射される。集光光学素子１４では、緩い発散光束が液晶素子１５をそのまま透過し、対物レンズ６に入射し、ＣＤの情報記録媒体７ｃの記録面に微小な集光スポットを形成する。ＣＤの記録面で反射された光束は、再び対物レンズ６、液晶素子１５によって緩い発散光束に戻り、受光素子９ｃにより信号が検出される。
【００８７】
以上に説明した本実施の形態の集光光学素子を備えた光ピックアップでは、３つの波長の異なる光源と４つの基板厚の異なる情報記録媒体とにより構成される各組合せに対して、波面収差を低減させ、良好な集光スポットを得ることが可能になる。
【００８８】
図１６は本発明の実施の形態４における情報記録再生装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態４の情報記録再生装置は前述した実施の形態３の光ピックアップを搭載した一般的な構成を示すものである。
【００８９】
図１６において、情報記録再生装置４０は、シークモータ４１，情報記録媒体７を回転駆動するためのスピンドルモータ４２、光ピックアップ４３、レーザー制御回路４４、エンコーダ４５、ドライバ４６、再生信号処理回路４７、バッファＲＡＭ４８、バッファマネージャ４９、インターフェース５０、フラッシュメモリ５１、ＣＰＵ５２及びＲＡＭ５３などを備えている。なお、図１６における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【００９０】
光ピックアップ４３は、図１５に示す集光光学素子１４を備えたものであり、情報記録媒体７のスパイラル状または同心円状のトラック（記録領域）が形成された記録面の所定位置に光束を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置である。
【００９１】
再生信号処理回路４７は、Ｉ／Ｖアンプ４７ａ、サーボ信号検出回路４７ｂ、ウォブル信号検出回路４７ｃ、ＲＦ信号検出回路４７ｄ及びデコーダ４７ｅなどから構成されている。サーボ信号検出回路４７ｂの出力に基づいて、フォーカスエラー信号に基づいてフォーカスずれを補正するための制御信号（フォーカス制御信号）を生成し、トラックエラー信号に基づいてトラックずれを補正するための制御信号（トラッキング制御信号）を生成し、各制御信号はそれぞれドライバ４６に出力される。
【００９２】
ドライバ４６は、ＰＵ（ピックアップ）制御回路４６ａ、液晶制御回路４６ｄ、シークモータ制御回路４６ｂ及びＳＰ（スピンドルモータ）制御回路４６ｃを備えており、ＰＵ（ピックアップ）制御回路４６ａはフォーカス制御信号に応じた駆動電流、及びトラッキング制御信号に応じた駆動電流等を光ピックアップ４３に出力する。また、シークモータ制御回路４６ｂはＣＰＵ５２からのシーク制御信号に応じた駆動信号を光ピックアップ４３に出力する。さらに、ＳＰ（スピンドルモータ）制御回路４６ｃは、ＣＰＵ５２の指示に基づいてスピンドルモータ４２に駆動信号を出力する。
【００９３】
バッファマネージャ４９は、バッファＲＡＭ４８へのデータの入出力を管理し、蓄積されたデータ量が所定量になるとＣＰＵ５２に通知する。また、エンコーダ４５は、ＣＰＵ５２の指示に基づいてバッファＲＡＭ４８に蓄積されているデータを、バッファマネージャ４９を介して取り出し、データの変調及びエラー訂正コードの付加等を行い、情報記録媒体７への書き込み信号を生成するとともに、再生信号処理回路４７からの同期信号に同期して書き込み信号をレーザー制御回路４４に出力する。液晶制御回路４６ｄは、情報記録媒体７の種類を判別した信号に基づいて、液晶素子１５（図１５参照）の各電極層に出力する電流を制御するものである。
【００９４】
レーザー制御回路４４は、エンコーダ４５からの書き込み信号及びＣＰＵ５２の指示に基づいて、情報記録媒体７に照射する光束の出力を制御する制御信号を光ピックアップ４３に出力する。
【００９５】
以上のように構成された情報記録再生装置４０に情報記録媒体７としてＢＤに相当する情報記録媒体７ｂが置かれた場合、レーザー制御回路４４は３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長（λ３）の光束を出射する光源を点灯させると同時に、液晶制御回路４６ｄによって、図１５に示す液晶素子１５の該当する各電極層に電位を与え、液晶素子１５に第２の回折面を形成し、対物レンズ６に収束光を入射し、情報記録媒体７ｂの記録面に微小な集光スポットを形成する。
【００９６】
また、情報記録媒体７にＨＤに相当する情報記録媒体７ｈが置かれた場合、レーザー制御回路４４は３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長（λ３）の光束を出射する光源を点灯させると同時に、液晶制御回路４６ｄによって、液晶素子１５の該当する各電極層に電位を与え、液晶素子１５に第１の回折面を形成し、対物レンズ６に収束光を入射し、情報記録媒体７ｈの記録面に微小な集光スポットを形成する。
【００９７】
情報記録媒体７にＤＶＤ規格に相当する情報記録媒体７ｄが置かれた場合、レーザー制御回路４４は６４０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長（λ２）の光束を出射する光源を点灯させると同時に、液晶制御回路４６ｄによって液晶素子１５の該当する各電極層に電位を与えず、液晶素子１５を平行平板として作用させ、微小な集光スポットを形成する。
【００９８】
情報記録媒体７にＣＤ規格に相当する情報記録媒体７ｃが置かれた場合、レーザー制御回路４４は７６０ｎｍ〜８００ｎｍの波長（λ１）の光束を出射する光源を点灯させると同時に、液晶制御回路４６ｄによって、液晶素子１５の該当する各電極層に電位を与えず、液晶素子１５を平行平板として作用させ、微小な集光スポットを形成する。
【００９９】
以上のことから、ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤの全規格の情報記録媒体に対して、１つの対物レンズで情報処理する集光スポットと、十分な差動距離の確保及び光利用効率を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明に係る集光光学素子及び光ピックアップ並びに情報記録再生装置は、最も少ない回折面数により、ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤの全規格の情報記録媒体に対して、１つの対物レンズにより回折限界の集光スポットと、十分な差動距離を確保及び光利用効率を得ることができ、また、構成する透明部材を極限まで減らして軽量化と、同一波長の規格のＢＤ，ＨＤに対しては開口制限を同時に持たせることができ、ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤ、ＣＤの４つの規格が異なる情報記録媒体の記録面に対して、情報処理する互換技術に係り集光光学素子及び光ピックアップ並びに情報記録再生装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤ互換を行う基本構成を示す光路図
【図２】本発明の実施の形態２におけるＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤ互換を行う基本構成を示す光路図
【図３】実施例１の液晶素子の構成を示す図
【図４】実施例２の液晶素子の構成を示す図
【図５】液晶素子の隣接する透明部材層を一体化した例１を示す図
【図６】液晶素子の隣接する透明部材層を一体化した例２を示す図
【図７】実施例３の液晶素子の構成を示す図
【図８】実施例３の液晶素子の（ａ）は電極パターン、（ｂ）は電界強度、（ｃ）は屈折率を示す図
【図９】液晶分子の屈折率構造体（楕円長軸が屈折率の高い軸）が電界によって傾斜する様子を示す図
【図１０】実施例４の液晶素子の構成を示す図
【図１１】各偏光方向に位相差（屈折率分布）が生じる（ａ）はｘ方向、（ｂ）はｙ方向の液晶素子の分子配向状態を表す図
【図１２】波長λ３＝４０５ｎｍ、液晶素子の複屈折Δｎ＝０．２６３の回折効率の計算結果を示す図
【図１３】ＢＤ用の回折格子形状を示す図
【図１４】ＨＤ用の回折格子形状を示す図
【図１５】本発明の実施の形態３における光ピックアップの基本構成の概略を示す図
【図１６】本発明の実施の形態４における情報記録再生装置の構成を示すブロック図
【図１７】従来の情報記録再生装置の光ピックアップの概略構成を示す図
【符号の説明】
【０１０２】
１  光源
２，２ｃ，２ｄ  カップリングレンズ
３，３ｃ，３ｄ  光分岐手段
４  立上げミラー
５  アクチュエータ
６  対物レンズ
７  情報記録媒体
７ｂ  情報記録媒体（ＢＤ）
７ｃ  情報記録媒体（ＣＤ）
７ｄ  情報記録媒体（ＤＶＤ）
７ｈ  情報記録媒体（ＨＤ）
８  λ／４板
９，９ｃ，９ｄ  受光素子
１０  検出レンズ群
１１  光源（ＢＤ，ＨＤ）
１１ｃ  光源（ＣＤ）
１１ｄ  光源（ＤＶＤ）
１２，１３  光束合成手段
１４  集光光学素子（アクチュエータ）
１４ａ  筐体
１５  液晶素子
１５ａ  第１の液晶素子
１５ｂ  第２の液晶素子
１９  波長板
２１  第１電極層
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ  電極
２２  第２電極層
２３  第１液晶層
２４  第１透明部材層
２５  第２透明部材層
２６，２７，３６，３７  配向膜
２８  ＩＴＯ
２９  隙間
３１  第３電極層
３２  第４電極層
３３  第２液晶層
３４  第３透明部材層
３５  第４透明部材層
４４  レーザー制御回路
４６ｄ  液晶制御回路
１１１  第１透明部材層
１１２  第２透明部材層
１１３  第３透明部材層
１１４  第４透明部材層
１１５  第５透明部材層
１１６  第６透明部材層
１１７  第７透明部材層
１１８  第８透明部材層
１２１  第１電極層
１２２  第２電極層
１２３  第３電極層
１２４  第４電極層
１２５  第５電極層
１２６  第６電極層
１２７  第７電極層
１２８  第８電極層
１３１  第１液晶層
１３２  第２液晶層
１３３  第３液晶層
１３４  第４液晶層
【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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