(57)【要約】【課題】液晶を利用した光学素子において、焦点距離の可変範囲を広くし、かつ電極への配線が液晶部分の電界に影響を及ぼさないようにする。【解決手段】液晶層１３の一方の側に第１の電極１４、もう一方の側に複数の個別電極２１ａ〜２１ｅからなる第２の電極２０と第３の電極２６とを設ける。第２の電極２０と第３の電極２６は液晶層１３側から順に小さくなる孔２７を有する。液晶層１３は、第３の電極２６の電位を、第２の電極２０の電位以下にすることにより凸レンズ、第２の電極２０よりも高くすることにより凹レンズとして作用する。孔２７の径によって焦点距離の可変範囲が決められるが、各電極の孔２７の径が異なるため可変範囲を広くすることができる。また、配線３１は電極の外周側から配置でき、直接液晶層１３と対向しないため、液晶層１３部分での電界分布に影響を及ぼさない。【選択図】図２
2007017934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層と、この液晶層の一方に配置された第１の透明基板と、前記液晶の前記一方に配置された透明な第１の電極と、前記液晶層の他方に配置された第２の透明基板と、前記液晶層の前記他方に配置された、孔を有する個別電極を複数含む第２の電極と、この第２の電極の前記液晶層とは反対側に配置された第３の電極と、前記個別電極と前記第３の電極との間に設けられた絶縁層と、前記第１の電極と前記第２の電極および前記第３の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記複数の個別電極の孔が前記液晶層側から順に小さいことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
液晶層と、この液晶層の一方に配置された第１の透明基板と、前記液晶の前記一方に配置された透明な第１の電極と、前記液晶層の他方に配置された第２の透明基板と、前記液晶層の前記他方に配置された、孔を有する個別電極を１個以上含む第２の電極と、この第２の電極の前記液晶層とは反対側に配置された第３の電極と、前記個別電極と前記第３の電極との間に設けられた絶縁層と、前記第１の電極と前記第２の電極および前記第３の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記第２の電極のうちで最も液晶層側にある電極は、光路内に透明な部分を持つ電極であり、さらに、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記第２の電極が前記個別電極を２個以上備え、各個別電極の孔が前記液晶層側から順に小さくなるものであることを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記個別電極を全て前記液晶側へ投影したとき、それぞれの孔が互いに重なり合わず、前記個別電極のうち最も前記液晶側のもの以外の外径が隣接する前記液晶側の個別電極の孔の径以上であり、前記第３の電極の外径が隣接する前記個別電極の孔の径以上であることを特徴とする請求項１または３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第２の電極が、透明な個別電極と不透明な個別電極とを備えることを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第３の電極が前記個別電極の孔のうち最も小さいものよりも小さい径の孔を有し、この第３の電極の孔を前記液晶側へ投影したときに前記第２の電極の孔と重なり合わないことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
前記第３の電極が不透明であることを特徴とする請求項６に記載の光学素子。
【請求項８】
前記第２の電極の個別電極の孔と前記第３の電極の孔とを前記液晶側へ投影したとき同心円となることを特徴とする請求項６または７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記第３の電極が透明であり、孔を有しないことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１０】
前記第２の透明基板が前記液晶層と前記第２の電極との間に配置されたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１１】
前記第３の電極の上面の外周部近傍から前記第２の電極のそれぞれの前記個別電極が露出するまで掘り込まれていることを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記第２の透明基板が前記第３の電極の前記液晶層に対向する側とは反対側に配置されたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１３】
前記電圧印加手段を、第３の電極の電位が第２の電極の電位以下となるように制御することを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１４】
前記電圧印加手段を、第３の電極の電位が第２の電極の電位よりも高くなるように制御することを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１５】
液晶層と、この液晶層の一方に配置された第１の透明基板と、前記液晶層の前記一方に配置された、孔を有する個別電極を複数含む第１の電極と、この第１の電極の前記液晶層とは反対側に配置された第２の電極と、前記第１の電極の個別電極と前記第２の電極とを絶縁する第１の絶縁層と、前記液晶層の他方に配置された第２の透明基板と、前記液晶層の前記他方に配置された、孔を有する個別電極を複数含む第３の電極と、この第３の電極の前記液晶層とは反対側に配置された第４の電極と、前記第３の電極の個別電極と前記第４の電極とを絶縁する第２の絶縁層と、前記第１の電極および前記第２の電極と前記第３の電極および前記第４の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記第１の電極の複数の個別電極の孔が前記液晶層側から順に小さく、前記第３の電極の複数の個別電極の孔が前記液晶層側から順に小さいことを特徴とする光学素子。
【請求項１６】
前記第１の透明基板と、前記第２の透明基板とが、平板であることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１７】
液晶層と、
液晶層の両側にそれぞれ配置される透明基板と、
液晶層の両側にそれぞれ配置される電極とを備え、前記電極への電圧印加によって液晶の配向を変化させる光学素子であって、
液晶層に対して一方の透明基板側の電極は、絶縁層を介して積層される複数の個別電極からなり、
前記複数の個別電極のうちで最も液晶層側の個別電極は、光路内に透明な部分を持つ電極であり、さらに、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項１８】
前記複数の個別電極は、３層以上からなり、
前記複数の個別電極のうちで液晶層から最も離れた位置の個別電極を除く残りの複数の個別電極は、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されており、
前記残りの複数の個別電極の各孔は、液晶層側から順に小さく形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の光学素子。
【請求項１９】
前記最も液晶層側の個別電極の孔は、コマ収差のピークに対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の光学素子。
【請求項２０】
前記複数の個別電極は、３層以上からなり、
前記複数の個別電極のうちで液晶層側から２層目の個別電極は、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されており、
前記孔は、コマ収差のピークに対応する位置に形成されており、
前記最も液晶層側の個別電極の孔を第１の孔とし、前記液晶層側から２層目の個別電極の孔を第２の孔とすると、
第２の孔は、第１の孔よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の光学素子。
【請求項２１】
前記複数の個別電極のうちで液晶層から最も離れた位置の個別電極は、他の個別電極の孔を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１７から２０のいずれかに記載の光学素子。
【請求項２２】
前記液晶層から最も離れた位置の個別電極は、同じ層に位置する複数の電極からなっていることを特徴とする請求項２１に記載の光学素子。
【請求項２３】
前記液晶層から最も離れた位置の個別電極は、これと隣り合う層の個別電極の孔の総数と同じ数の電極からなっていることを特徴とする請求項２２に記載の光学素子。
【請求項２４】
前記複数の電極は、同じ層で他と異なる電圧が印加される電極を含んでいることを特徴とする請求項２２または２３に記載の光学素子。
【請求項２５】
前記複数の個別電極は、前記一方の透明基板に対して液晶層とは反対側に形成されていることを特徴とする請求項１７から２４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項２６】
前記複数の個別電極は、前記一方の透明基板に対して液晶層側に形成されており、かつ、液晶層と絶縁層を介して形成されていることを特徴とする請求項１７から２４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項２７】
液晶層に対して他方の透明基板側の電極パターンは、液晶層に対して一方の透明基板側の電極パターンと液晶層に対して対称であることを特徴とする請求項１７から２６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項２８】
液晶層に対して他方の透明基板側の電極は、絶縁層を介して積層される、孔を有する複数の個別電極からなり、
各個別電極の孔は、各個別電極を液晶層側に投影したときに各個別電極の孔の縁が重ならないように、液晶層側からその反対側に向かうにつれて順に小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１７から２６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項２９】
絶縁層を介して隣り合う２つの個別電極のうち、液晶層とは反対側の個別電極の外径が、液晶層側の個別電極の孔の径以上に設定されていることを特徴とする請求項２８に記載の光学素子。
【請求項３０】
請求項１から２９のいずれかに記載の光学素子を備えていることを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を用いた光学素子と、その光学素子を備えた光ピックアップとに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電率異方性がある液晶は、電界に依存して、すなわち電気力線の方向に依存して向きを変えることから、電界を制御することによって光学特性を制御できるため、液晶を用いたさまざまな光学素子が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、可変焦点光学系として、図１２に示すように環状の電極５１を同心円状に配置し、フレネルゾーンプレートのパターンに形成することで、電気的に空間周波数を制御できるフレネルゾーンプレートのパターンを液晶パネルに発生させるものが提案されている。
【０００４】
また、非特許文献１では、電圧の制御によって、開口部を有する電極間に配置された液晶の屈折率分布を変化させることで焦点距離を変化させることができる光学素子が示されている。
【０００５】
また、非特許文献２では、平凸または平凹レンズと平板のガラス基板との間に液晶を封入した凸レンズ（正の焦点距離を有する）または凹レンズ（負の焦点距離を有する）としての液晶レンズが提案されている。この液晶レンズは液晶部分での電界分布を制御することによって正または負の範囲で焦点距離が可変である。
【０００６】
また、例えば特許文献２〜４には、コマ収差の補正が可能な光学素子が開示されている。より具体的には、特許文献２では、パターン電極の隙間に対応する位置（上記隙間と光軸方向にずれた位置）に、透明電極層をパターン電極とは別層で設けた光学素子が提案されている。この構成では、パターン電極の隙間で電位が急激に変化することによる影響をなくすことができ、収差補正の精度を向上させることができる。
【０００７】
また、特許文献３では、透明電極間の隙間に透明高抵抗膜を形成することにより、透明電極を隙間なく配置した光学素子が提案されている。この構成では、透明電極間で発生する光の回折を防止することができ、良好な光信号を得ることができる。つまり、透明電極間の隙間がないので、電位が局所的に基準電位（０Ｖ）になる場所もなくなり、ビームの回折も起こらず、光量ロスを抑えることができる。
【０００８】
また、特許文献４では、光ディスクのチルト角に起因する波面収差分布に対応した形状に電極を分割した波面収差補正手段および光ピックアップが提案されている。この構成では、光ディスク再生時において光ディスクが傾斜しても、その傾斜に起因した波面収差の値を所定の範囲内に抑えるように、光ディスクの記録面上に形成される光スポットを補正することができ、良好な再生を行うことができる。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−２４９１２５号公報（第１５６頁、第１５７頁、第５図）
【非特許文献１】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ５，ｐ．Ｌ５７１
【非特許文献２】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．１８，ｐ．１６７９，１９７９
【特許文献２】特開２００１−１７６１０８号公報
【特許文献３】特開２００４−３３４０２８号公報
【特許文献４】特許第３５３８５２０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、特許文献１の可変焦点光学系において、各環状電極５１は電圧を印加するための配線５２を設けるためにその一部が切り欠かれており、液晶部分の電界分布が切り欠いた部分および配線の影響を受け、液晶パネルに発生するフレネルゾーンプレートのパターンが理想的な同心円形状から崩れてしまい、光学特性が低下してしまうことがあった。
【００１１】
また、非特許文献１の光学素子では、焦点距離の可変範囲は電極の開口径と電極間の距離でほぼ決定されているため、あまり広い範囲の焦点距離が得られなかった。また、非特許文献２の液晶レンズでは、焦点距離を変えることはできるものの、平凸レンズを備えるものでは正の焦点距離しか得られず、平凹レンズを備えるものでは負の焦点距離しか得られなかった。
【００１２】
また、コマ収差の補正が可能な特許文献２〜４の光学素子は、いずれも、収差を補正したい部分に電極を設ける構成であり、コマ収差がピークとなる位置には、電極が島状に設けられている。したがって、島状の電極に電圧を印加するための配線を、光路を横切るように設ける必要がある。その結果、電極の形成する電界分布に上記配線が影響を及ぼすこととなる。
【００１３】
つまり、特許文献１および特許文献２〜４の光学素子の構成では、電極への配線が光路中に存在することで、光学素子の特性が低下するという問題が生じる。
【００１４】
本発明は、以上の従来の問題点に鑑みてなされたものであり、孔を有する電極（例えば環状電極）に切り欠きがなく、電極の形成する電界分布に電極への配線が影響を及ぼさない、液晶を用いた光学素子と、その光学素子を備えた光ピックアップとを提供することを目的とする。さらに、正の焦点距離から負の焦点距離まで広い範囲の焦点距離が得られる光学素子と、その光学素子を備えた光ピックアップと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】
【００１５】
（１）上記目的を達成するために本発明に係る光学素子は、液晶層と、この液晶層の一方に配置された第１の透明基板と、前記液晶の前記一方に配置された透明な第１の電極と、前記液晶層の他方に配置された第２の透明基板と、前記液晶層の前記他方に配置された、孔を有する個別電極を複数含む第２の電極と、この第２の電極の前記液晶層とは反対側に配置された第３の電極と、前記個別電極と前記第３の電極との間に設けられた絶縁層と、前記第１の電極と前記第２の電極および前記第３の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記複数の個別電極の孔が前記液晶層側から順に小さいことを特徴とする。なお、前記複数の個別電極のうちで最も液晶層側の個別電極は、光路内に透明な部分を持っていてもよい。
【００１６】
（２）また本発明に係る光学素子は、液晶層と、この液晶層の一方に配置された第１の透明基板と、前記液晶の前記一方に配置された透明な第１の電極と、前記液晶層の他方に配置された第２の透明基板と、前記液晶層の前記他方に配置された、孔を有する個別電極を１個以上含む第２の電極と、この第２の電極の前記液晶層とは反対側に配置された第３の電極と、前記個別電極と前記第３の電極との間に設けられた絶縁層と、前記第１の電極と前記第２の電極および前記第３の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記第２の電極のうちで最も液晶層側にある電極は、光路内に透明な部分を持つ電極であり、さらに、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されていることを特徴とする。
【００１７】
（３）また本発明は、上記の光学素子において、前記第２の電極が前記個別電極を２個以上備え、各個別電極の孔が前記液晶層側から順に小さくなるものであることを特徴とする。
【００１８】
（４）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記個別電極を全て前記液晶側へ投影したとき、それぞれの孔（の縁）が互いに重なり合わず、前記個別電極のうち最も前記液晶側のもの以外の外径が隣接する前記液晶側の個別電極の孔の径以上であり、前記第３の電極の外径が隣接する前記個別電極の孔の径以上であることを特徴とする。
【００１９】
（５）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記第２の電極が、透明な個別電極と不透明な個別電極とを備えることを特徴とする。
【００２０】
（６）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記第３の電極が前記個別電極の孔のうち最も小さいものよりも小さい径の孔を有し、この第３の電極の孔を前記液晶側へ投影したときに前記第２の電極の孔と（互いの孔の縁同士が）重なり合わないことを特徴とする。
【００２１】
（７）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記第３の電極が不透明であることを特徴とする。
【００２２】
（８）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記第２の電極の個別電極の孔と前記第３の電極の孔とを前記液晶側へ投影したとき同心円となることを特徴とする。
【００２３】
（９）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記第３の電極が透明であり、孔を有しないことを特徴とする。
【００２４】
（１０）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記第２の透明基板が前記液晶層と前記第２の電極との間に配置されたことを特徴とする。
【００２５】
（１１）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記第３の電極の上面の外周部近傍から前記第２の電極のそれぞれの前記個別電極が露出するまで掘り込まれていることを特徴とする。すなわち、本発明の光学素子は、前記第３の電極の上面の外周部近傍から前記第２の電極のそれぞれの前記個別電極が露出するまで光軸方向に掘り込まれた掘り込み部をさらに有し、該掘り込み部を介して各個別電極の上面の一部が露出していることを特徴とする。
【００２６】
（１２）また本発明は、前記第２の透明基板が前記第３の電極の前記液晶層に対向する側とは反対側に配置されたことを特徴とする。
【００２７】
（１３）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記電圧印加手段を、第３の電極の電位が第２の電極の電位以下となるように制御することを特徴とする。
【００２８】
（１４）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記電圧印加手段を、第３の電極の電位が第２の電極の電位よりも高くなるように制御することを特徴とする。
【００２９】
（１５）また本発明に係る光学素子は、液晶層と、この液晶層の一方に配置された第１の透明基板と、前記液晶層の前記一方に配置された、孔を有する個別電極を複数含む第１の電極と、この第１の電極の前記液晶層とは反対側に配置された第２の電極と、前記第１の電極の個別電極と前記第２の電極とを絶縁する第１の絶縁層と、前記液晶層の他方に配置された第２の透明基板と、前記液晶層の前記他方に配置された、孔を有する個別電極を複数含む第３の電極と、この第３の電極の前記液晶層とは反対側に配置された第４の電極と、前記第３の電極の個別電極と前記第４の電極とを絶縁する第２の絶縁層と、前記第１の電極および前記第２の電極と前記第３の電極および前記第４の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記第１の電極の複数の個別電極の孔が前記液晶層側から順に小さく、前記第３の電極の複数の個別電極の孔が前記液晶層側から順に小さいことを特徴とする。
【００３０】
（１６）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記第１の透明基板と、前記第２の透明基板とが、平板であることを特徴とする。
【００３１】
（１７）また本発明に係る光学素子は、液晶層と、液晶層の両側にそれぞれ配置される透明基板と、液晶層の両側にそれぞれ配置される電極とを備え、前記電極への電圧印加によって液晶の配向を変化させる光学素子であって、液晶層に対して一方の透明基板側の電極は、絶縁層を介して積層される複数の個別電極からなり、前記複数の個別電極のうちで最も液晶層側の個別電極は、光路内に透明な部分を持つ電極であり、さらに、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されていることを特徴とする。
【００３２】
（１８）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記複数の個別電極は、３層以上からなり、前記複数の個別電極のうちで液晶層から最も離れた位置の個別電極を除く残りの複数の個別電極は、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されており、前記残りの複数の個別電極の各孔は、液晶層側から順に小さく形成されていることを特徴とする。
【００３３】
（１９）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記最も液晶層側の個別電極の孔は、コマ収差のピークに対応する位置に形成されていることを特徴とする。
【００３４】
（２０）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記複数の個別電極は、３層以上からなり、前記複数の個別電極のうちで液晶層側から２層目の個別電極は、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されており、前記孔は、コマ収差のピークに対応する位置に形成されており、前記最も液晶層側の個別電極の孔を第１の孔とし、前記液晶層側から２層目の個別電極の孔を第２の孔とすると、第２の孔は、第１の孔よりも小さく形成されていることを特徴とする。
【００３５】
（２１）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記複数の個別電極のうちで液晶層から最も離れた位置の個別電極は、他の個別電極の孔を覆うように形成されていることを特徴とする。
【００３６】
（２２）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記液晶層から最も離れた位置の個別電極は、同じ層に位置する複数の電極からなっていることを特徴とする。
【００３７】
（２３）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記液晶層から最も離れた位置の個別電極は、これと隣り合う層の個別電極の孔の総数と同じ数の電極からなっていることを特徴とする。
【００３８】
（２４）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記複数の電極は、同じ層で他と異なる電圧が印加される電極を含んでいることを特徴とする。
【００３９】
（２５）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記複数の個別電極は、前記一方の透明基板に対して液晶層とは反対側に形成されていることを特徴とする。
【００４０】
（２６）また本発明は、上記構成の光学素子において、前記複数の個別電極は、前記一方の透明基板に対して液晶層側に形成されており、かつ、液晶層と絶縁層を介して形成されていることを特徴とする。
【００４１】
（２７）また本発明は、上記構成の光学素子において、液晶層に対して他方の透明基板側の電極パターンは、液晶層に対して一方の透明基板側の電極パターンと液晶層に対して対称であることを特徴とする。
【００４２】
（２８）また本発明は、上記構成の光学素子において、液晶層に対して他方の透明基板側の電極は、絶縁層を介して積層される、孔を有する複数の個別電極からなり、各個別電極の孔は、各個別電極を液晶層側に投影したときに各個別電極の孔の縁が重ならないように、液晶層側からその反対側に向かうにつれて順に小さくなるように形成されていることを特徴とする。
【００４３】
（２９）また本発明は、上記構成の光学素子において、絶縁層を介して隣り合う２つの個別電極のうち、液晶層とは反対側の個別電極の外径が、液晶層側の個別電極の孔の径以上に設定されていることを特徴とする。
【００４４】
（３０）また本発明の光ピックアップは、上述した本発明の光学素子を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４５】
本発明に係る光学素子は、第１の電極と、孔を有する複数の個別電極からなる第２の電極および第３の電極との間に電圧を印加してできる電界によって、液晶層の液晶分子を再配向させることによって液晶層の屈折率分布を変化させ、焦点距離を正から負まで変化させることができるレンズとして作用させることができる。また、第２の電極と第３の電極とは積層構造であるため、これらの電極には切り込みを設けなくても配線を取り付けることができ、電界分布を理想的な状態にすることができる。また、第２の電極を、孔の径の異なる複数の個別電極からなるものとすることによって、焦点距離の可変範囲を広くすることができる。さらに、複数の個別電極の孔が液晶層側から順に小さいことによって、電界分布を細かく制御することができる。なお、複数の個別電極のうちで最も液晶層側の個別電極が光路内に透明な部分を持っていれば、この電極を透過する光の透過率低下を回避できるので望ましい。
【００４６】
また本発明によると、第１の電極と、孔を有する個別電極を１個以上含む第２の電極および第３の電極との間に電圧を印加してできる電界によって、液晶層の液晶分子を再配向させることによって液晶層の屈折率分布を変化させ、焦点距離を正から負まで変化させることができるレンズとして作用させることができる。また、第２の電極と第３の電極とは積層構造であるため、これらの電極には切り込みを設けなくても配線を取り付けることができ、電界分布を理想的な状態にすることができる。
【００４７】
特に、第２の電極の最も液晶層側の個別電極は、光路内で一続きに形成されている。これにより、上記個別電極を光路外まで引き出せば、上記個別電極に電圧を印加するための配線を光路外に設けて上記個別電極全体に電圧を印加することが可能となる。つまり、この場合、上記配線を光路内に設けなくても済む。したがって、この点からも上記配線による電界分布への影響をなくすことができ、液晶層での電界分布を理想的な状態とすることができると言える。その結果、上記配線に起因して光学素子の特性が低下するのを回避することができる。
【００４８】
また、上記個別電極は、光路内に孔を有しているので、孔を設ける位置に応じて電界分布を変化させて各種の収差を補正することが可能となる。さらに、上記個別電極は、光路内に透明な部分を持つ電極であるので、上記個別電極を透過する光の透過率が低下することはない。
【００４９】
また、本発明によると、第２の電極が個別電極を２個以上備え、各個別電極の孔が液晶層側から順に小さいので、焦点距離の可変範囲を広くすることができるとともに、電界分布を細かく制御することができる。
【００５０】
また本発明によると、各個別電極の外径は、隣接する液晶側の個別電極の孔の径以上であるため、液晶側に投影した際にそれぞれの間には隙間ができず、各個別電極への配線が直接第１の電極と対向しない。よって、第１の電極と、第２の電極および第３の電極との間に電圧を印加してできる電界に影響を及ぼすことがない。
【００５１】
また本発明によると、第２の電極の複数の個別電極のうちいくつかを不透明なものとすることによって、不透明な個別電極が絞りとして作用するため、レンズとして作用する光学素子の球面収差を小さくことができる。
【００５２】
また本発明によると、第３の電極が孔を有するものとすることによって、焦点距離の可変範囲をさらに広くすることができる。また、孔を有する第３の電極を不透明なものとすると、第３の電極が絞りとして作用するため、レンズとして作用する光学素子の球面収差を小さくことができる。
【００５３】
また本発明によると、第２の電極の孔と第３の電極の孔とを同心円とすることによって、電界分布および液晶の屈折率分布を孔の中心を軸とする軸対称状とすることができるため、光学素子によるレンズの精度を向上させることができる。
【００５４】
また本発明によると、第３の電極を透明で孔を有しないものとすることによって、光学素子を製造する際に第３の電極の位置決めを容易にすることができるため、製造効率を向上させることができる。
【００５５】
また本発明によると、第２の透明基板を第２の電極と液晶層の間に配置して第１の電極と、第２の電極および第３の電極との間隔を広げることによって、第２の電極および第３の電極の孔が大きい場合でも、電界分布を液晶層部分の広い範囲で変化するものとでき、それに伴って液晶層の屈折率の変化も広い範囲に及ぶため、焦点距離の変化可能な範囲を広げることができる。
【００５６】
また本発明によると、第３の電極の上面の外周部近傍から各個別電極が露出するまで掘り込まれており、各露出部を接点とすることによって各電極に配線を容易に取り付けることができるため、光学素子を用いた機器の製造効率を向上させることができる。
【００５７】
また本発明によると、第２の透明基板を第３の電極の液晶層に対向する側とは反対側、すなわち最外層に配置することによって、第１の電極と、第２の電極および第３の電極との間隔を狭くすることによって、これらの電極の間に形成される電気力線が各電極に垂直かつほぼ平行となるため、液晶層においてフレネルゾーンパターンなどのパターンを明瞭に形成し、レンズのみならずＤＶＤなどの光ピックアップの収差補正に用いられる光学素子としても作用することができる。
【００５８】
また本発明によると、電圧印加手段を、第３の電極の電位が第２の電極の電位よりも低くなるように制御することによって、光学素子を凸レンズとして、逆に高くなるように制御することによって凹レンズとして作用させることができる。
【００５９】
また本発明によると、液晶層の一方に第１の電極および第２の電極を配置し、もう一方に第３の電極および第４の電極を配置することによって、光学素子の電界分布をより細かく制御できるようになり、液晶層が構成するレンズなどの精度を向上させることができる。
【００６０】
また本発明によると、第１の透明基板と第２の透明基板を安価な平板とすることにより、光学素子を安価に得ることができる。
【００６１】
また本発明によると、液晶層に対して一方の透明基板側に形成される複数の個別電極のうちで最も液晶層側の個別電極は、光路内で一続きに形成されている。これにより、上記個別電極を光路外まで引き出せば、上記個別電極に電圧を印加するための配線を光路外に設けて上記個別電極全体に電圧を印加することが可能となる。つまり、この場合、上記配線を光路内に設けなくても済む。したがって、上記配線による電界分布への影響をなくすことができ、液晶層での電界分布を理想的な状態とすることができる。その結果、上記配線に起因して光学素子の特性が低下するのを回避することができる。
【００６２】
また、上記個別電極は、光路内に孔を有しているので、孔を設ける位置に応じて電界分布を変化させて各種の収差を補正することが可能となる。つまり、例えば、孔の中心が光軸と一致するように孔を設ければ、球面収差を補正することができ、少なくともコマ収差のピークに対応する位置に孔を設ければ、コマ収差を補正することができる。
【００６３】
また、上記個別電極は、光路内に透明な部分を持つ電極であるので、上記個別電極を透過する光の透過率が低下することはない。
【００６４】
また、複数の個別電極は、３層以上からなり、複数の個別電極のうちで液晶層から最も離れた位置の個別電極を除く残りの複数の個別電極は、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されているので、各個別電極に電圧を印加するための配線を光路内に設けなくても済み、上記配線による電界分布への影響をなくすことができる。また、残りの複数の個別電極の各孔は、液晶層側から順に小さく形成されているので、電界分布を細かく制御することができる。
【００６５】
また本発明によると、最も液晶層側の個別電極の孔は、コマ収差のピークに対応する位置に形成される孔を含んでいるので、コマ収差を補正できるように液晶層の電界分布を形成することができる。
【００６６】
また本発明によると、液晶層側から２層目の個別電極は、光路内で一続きに、かつ、孔を有して形成されているので、上記と同様の理由から、配線に起因して光学素子の特性が低下するのを回避することができるとともに、孔を設ける位置に応じて電界分布を変化させて各種の収差を補正することが可能となる。
【００６７】
さらに、上記個別電極の孔は、コマ収差のピークに対応する位置に形成される孔を含んでいるので、コマ収差を補正できるように液晶層の電界分布を形成することができる。このとき、第２の孔（液晶層側から２層目の個別電極の孔）は、第１の孔（最も液晶層側の個別電極の孔）よりも小さく形成されているので、電界分布を細かく制御することができ、コマ収差の補正を細かく行うことができる。
【００６８】
また本発明によると、液晶層から最も離れた位置の個別電極は、他の個別電極の孔を覆うように形成されているので、光軸方向にはいずれかの個別電極が必ず存在することになる。つまり、各個別電極を液晶層側に投影したとき、同じ層における個別電極間の隙間（孔）が他の個別電極（液晶層から最も離れた位置の個別電極）で埋められ、液晶層の全範囲にわたって個別電極が隙間なく存在することになる。これにより、液晶層の屈折率制御を、液晶層の全範囲にわたって行うことが可能となる。
【００６９】
また本発明によると、液晶層から最も離れた位置の個別電極は、同じ層に位置する複数の電極からなっているので、複数の電極に互いに異なる電圧を印加することが可能となる。これにより、液晶層において上記複数の電極の一方に対応する領域を透過する光の位相を、他方に対応する領域を透過する光の位相に対して進ませたり、遅らせたりすることが可能となる。したがって、コマ収差を良好に補正することが可能となる。
【００７０】
また本発明によると、液晶層から最も離れた位置の個別電極は、これと隣り合う層の個別電極の孔の総数と同じ数の電極からなっているので、個別電極の各孔に対応する電極ごとに印加電圧を制御することが可能となる。したがって、コマ収差を補正するにあたり、電圧制御の自由度が増大するので、液晶層の透過光の位相制御の自由度を増大させることができる。その結果、コマ収差の状態に応じた良好な補正が可能となる。
【００７１】
また本発明によると、複数の電極は、同じ層で他と異なる電圧が印加される電極を含んでいるので、コマ収差を良好に補正することが可能となる。
【００７２】
また本発明によると、複数の個別電極は、一方の透明基板に対して液晶層とは反対側に形成されている。つまり、この場合、液晶層と複数の個別電極との間には、一方の透明基板が位置している。これにより、液晶層において個別電極と直接対向する領域だけでなく、広い範囲にわたって電界分布を滑らかに形成することができ、液晶層の広い範囲で屈折率分布を滑らかに形成し、かつ、連続的に変化させることができる。その結果、滑らかな収差補正を行うことができる。
【００７３】
また本発明によると、複数の個別電極は、一方の透明基板に対して液晶層側に形成されており、かつ、液晶層と絶縁層を介して形成されている。この構成では、液晶層と複数の個別電極との間には絶縁層が形成されているので、液晶層において個別電極と直接対向する領域だけでなく、広い範囲にわたって電界分布を滑らかに形成することができ、液晶層の広い範囲で屈折率分布を滑らかに形成し、かつ、連続的に変化させることができる。その結果、滑らかな収差補正を行うことができる。
【００７４】
また本発明によると、液晶層に対して他方の透明基板側の電極パターン（複数層からなる電極構成）は、液晶層に対して一方の透明基板側の電極パターンと液晶層に対して対称であるので、例えば他方の透明基板側に電極を１層のみ形成する場合に比べて、一方の透明基板側の電極と他方の透明基板側の電極との間の電位差を倍にすることができ、透過光の位相の変化量を倍にすることができる。また、透過光の位相の変化量を変化させない場合には、一方の透明基板側の電極と他方の透明基板側の電極に印加する電圧を半分にすることもできる。
【００７５】
また本発明によると、液晶層に対して他方の透明基板側の電極は、絶縁層を介して積層される、孔を有する複数の個別電極からなり、各個別電極の孔は、各個別電極を液晶層側に投影したときに各個別電極の孔の縁が重ならないように、液晶層側からその反対側に向かうにつれて順に小さくなるように形成されている。この場合、上記各個別電極への電圧印加を制御して液晶層の屈折率を変化させることにより、球面収差を補正できる効果および焦点距離を変化させるレンズ効果をさらに得ることができる。
【００７６】
また本発明によると、絶縁層を介して隣り合う２つの個別電極のうち、液晶層とは反対側の個別電極の外径が、液晶層側の個別電極の孔の径以上に設定されているので、各個別電極に電圧を印加するための配線を、電界分布が形成される領域の外部に配置することができる。したがって、上記配線が電界分布に影響を及ぼすのを回避することができる。
【００７７】
また本発明の光ピックアップは、上述した本発明の光学素子を備えている。本発明の光学素子は、配線に起因する電界分布の乱れによる特性低下を回避できるので、その光学素子を光ピックアップに適用することにより、光記録媒体に対する情報の記録再生を精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７８】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図を用いて説明する。図１は第１の実施形態に係る光学素子の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００７９】
まず光学素子１０の構成について説明する。光学素子１０は、図１および図２に示すように、同じ外径の円形の第１の透明基板１１と第２の透明基板１２とが離隔対向配置されており、その間には液晶層１３が封入されている。第１の透明基板１１の、液晶層１３に対向する側の表面の全面には透明な第１の電極１４が設けられている。また、第２の透明基板１２の液晶層１３と対向する側とは反対側の表面には、第２の透明基板１２と同じ外径で、円形の孔２７を有し、絶縁層２８で隔離された透明な複数の個別電極２１ａ〜２１ｅからなる第２の電極２０が設けられている。個別電極２１ａ〜２１ｅの孔は、液晶層１３に近いものほど大きく、液晶層１３に投影すると中心が一致し、同心円を構成する。
【００８０】
第２の電極２０の、液晶層１３に対向する側と反対側には、第２の電極２０と絶縁層２８で隔離され、第２の電極２０と同じ外径で、第２の電極２０の孔２７のうち、最も小さい個別電極２１ｅの孔２７よりも小さい孔２７を有する透明な第３の電極２６が設けられている。このとき、第３の電極２６の孔２７も、液晶層１３に投影すると第２の電極２０の孔２７とともに同心円を構成する。第１の透明基板１１および第２の透明基板１２は、ガラスや樹脂などからなる透明な絶縁体であればよい。また、第１の電極１４、第２の電極２０および第３の電極２６は、例えば酸化インジウム酸化錫（ＩＴＯ）など、導電性および透光性のあるものであればよい。
【００８１】
また、光学素子１０には、電圧印加手段３０が接続されており、各電極の外周から、電圧印加手段３０に対して金属の導線からなる配線３１が設けられている。電圧印加手段３０によって、第１の電極１４と、第２の電極２０および第３の電極２６との間には同位相の交流電圧が印加される。なお、電圧印加手段３０によって印加される電圧は直流電圧であっても構わない。
【００８２】
このように構成することにより、光学素子１０は、第２の電極２０の個別電極２１ａ〜２１ｅおよび第３の電極２６はそれぞれ切れ目のない環状であるため、また、第２の電極２０および第３の電極２６を液晶層１３に投影したときにそれぞれの電極間には隙間がないことから、配線３１がこれらの電極にさえぎられて液晶層１３に直接対向せず、第１の電極１４と、第２の電極２０および第３の電極２６との間で電圧が印加されたときに形成される電界の分布に影響を及ぼすことがないため、孔２７の中心軸を中心とする乱れのない軸対称状の電界を形成することができる。
【００８３】
次に光学素子１０の電圧制御について説明する。電圧印加手段３０によって、第１の電極１４と、第２の電極２０および第３の電極２６との間に電圧を印加し、第１の電極１４に対する第２の電極２０および第３の電極２６の電位を同じにすると、第１の電極１４と、第２の電極２０および第３の電極２６との間には、第２の電極２０がない場合、すなわち第３の電極２６だけがある場合と同等の電界分布が生じる。これは、第２の透明基板１２に比べて、絶縁層２８を含めた第２の電極２０および第３の電極２６が薄く、第１の電極１４から、第２の電極２０の各個別電極２１ａ〜２１ｅおよび第３の電極２６までの距離が一定と見なせるためである。
【００８４】
図３に、このときの液晶層１３部分での電気力線１６の様子を示す。電気力線１６は、第２の電極２０側から第１の電極１４に向かって中心部に近づく曲線である。液晶層１３の液晶分子１３ａはこの電気力線１６に従って再配向され、液晶層１３は孔２７の中心軸に近いほど屈折率が高くなり、光学素子１０を凸レンズとして作用させることができる。このとき、第２の電極２０と第３の電極２６の電圧を制御することによって、屈折率分布を制御することができるため、焦点距離を第３の電極２６の孔２７の大きさで制限される範囲で変化させることが可能である。
【００８５】
また、第２の電極２０の全てを同じ電位とし、第３の電極２６の電位を第２の電極２０の電位に対して低い電位に独立して制御することによって、第２の電極２０の個別電極のうち、最も第３の電極２６に近い個別電極２１ｅだけがある場合と同等の電界分布を生じさせることもできる。
【００８６】
さらに、第２の電極２０の個別電極２１ａ〜２１ｄに同じ電位とし、これらの電極に対して低い電位に個別電極２１ｅおよび第３の電極２６の電位を独立して制御することによって、個別電極２１ｄだけがある場合と同等の電界分布を生じさせることができる。同様にして個別電極２１ａ〜２１ｃについてもそれぞれその電極だけがある場合と同等の電界分布を生じさせることができる。
【００８７】
これらのいずれの場合も、光学素子１０を凸レンズとして作用させることができるが、あると見なせる電極の孔２７の大きさがそれぞれの場合で異なるため、それぞれの場合で焦点距離の変化させることができる範囲が異なる。したがって、光学素子１０は、第１の電極１４と液晶層１３を挟んで対向する、孔を有する電極が１枚だけの場合、例えば第２の電極２０がなく、第３の電極２６だけがある場合と比べて広い範囲で焦点距離を変化させることが可能である。
【００８８】
また、第２の電極２０および第３の電極２６の電位を個別に制御することで所望の屈折率分布の凸レンズとして作用させることができる。例えば、孔２７の中心軸から周方向に向かって液晶層１３の各部分の焦点距離を一致させるように屈折率分布を与えることによって、光学素子１０を球面収差の小さい凸レンズとして作用させることができる。
【００８９】
一方、第３の電極２６の電位を第２の電極２０の電位よりも高く設定すると、液晶層１３部分には、図４に示すように第２の電極２０側から第１の電極１４に向かって外周部に広がる電気力線１６が形成される。この電気力線１６によって、液晶層１３の液晶分子１３ａが再配向されたときに液晶層１３は孔２７の中心軸に近いほど屈折率が低くなり、光学素子１０を凹レンズとして作用させることができるようになる。この場合も、凸レンズの場合と同様に各電極の電位を制御することによって焦点距離を変化させることが可能である。このとき、第２の電極２０の個別電極２１ａ〜２１ｅの電位および第３の電極２６の電位を適当に制御することにより、光学素子１０は所望の屈折率分布の凹レンズとして作用させることができる。
【００９０】
なお、以上では液晶分子１３ａが正の誘電性を有する場合について説明したが、負の誘電性を有する場合、光学素子１０は、第３の電極２６の電位を第２の電極２０の電位以下に設定すると凸レンズ、第３の電極２６の電位を第２の電極２０の電位よりも高く設定すると凹レンズとして作用する。
【００９１】
以上のように、このように構成することによって、光学素子１０は電圧制御だけで凸レンズおよび凹レンズとして作用させることができる。すなわち、正から負の広い範囲で焦点距離を変化させることが可能なレンズとして作用させることができる。また、上述したように、液晶層１３にかかる電界分布には配線などに起因する乱れがないため、液晶層１３は孔２７の中心軸を中心とする軸対称状のきれいな屈折率分布となり、光学素子１０では乱れのない像を得ることができる。
【００９２】
ここで、第２の電極２０および第３の電極２６から電圧印加手段３０への配線３１は、図５に示すように第３の電極２６の外周近傍から各個別電極２１ａ〜２１ｅの上面が露出するまで掘り込んで各個別電極２１ａ〜２１ｅに接点２２ａ〜２２ｅを設け、ここに取り付けてもよい。これによって容易に各個別電極２１ａ〜２１ｅに配線３１を取り付けることができる。なお、第３の電極２６はもともと上面が露出しているので、任意の場所を接点として配線３１を取り付けることができる。
【００９３】
第１の実施形態において、第２の電極２０の個別電極２１ａ〜２１ｅまたは第３の電極２６は孔２７の大きさが上述の関係を維持し、それぞれの外径が隣接する液晶層１３側の電極の孔２７の径以上である限り、図６および図７に示すように外径が全て同じでなくてもよい。図６は、第１の実施形態の別の態様に係る光学素子の平面図、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。これは、第２の電極２０および第３の電極２６のうち、直接液晶層１３と対向しない部分は、第１の電極１４と第２の電極２０および第３の電極２６との間での電界分布の形成にほとんど寄与しないからである。
【００９４】
また、このとき、配線３１が各電極の外周から外側に向けて設けられるが、これも第１の電極１４と第２の電極２０および第３の電極２６との間での電界分布への影響はない。これは、第２の電極２０および第３の電極２６を液晶層１３側に投影しても各電極間に隙間ができず、つまり配線３１が直接液晶層１３と対向しないためである。図６は配線が互いに重なり合っている場合、図８は配線がずれている場合を示しており、いずれの場合も光学素子１０の作用は同等である。なお、配線３１は第２の電極２０および第３の電極２６と同じ材料で一体に設けられていても、別の導線からなるものであってもよい。図６〜図８では、第２の電極２０の各個別電極２１ａ〜２１ｅが重なり合わない部分の上部には絶縁層２８を設けていない場合を示したが、絶縁層２８がこの重なり合わない部分の上部にも設けられていてもよい。
【００９５】
第１の実施形態において第３の電極２６は、図９に示すように、孔が無いものであってもよい。これによって、第３の電極２６は、光学素子１０を作製する際に孔の位置を調整する必要がなく、作製を容易にすることができる。また、孔がないため外部の電界の影響を受けにくくすることができる。
【００９６】
なお、図１では第２の電極２０の個別電極が５枚、図９では６枚の場合について示したが、第２の電極２０の個別電極は１枚以上であれば光学素子１０は上述した作用をすることができる。
【００９７】
また、第１の実施形態において、第２の電極２０の個別電極２１ａ〜２１ｅのいずれか、または孔を有する第３の電極２６をアルミニウムなどからなる不透明なものとしてもよい。このとき、この不透明な電極は凸レンズまたは凹レンズとして作用する光学素子１０の、液晶層１３の孔２７の中心軸から離れた球面収差を発生する部分を遮光する絞りとして作用するため、複雑な電圧制御を行わなくても光学素子１０を容易に球面収差の小さいレンズとすることができる。
【００９８】
また、第１の実施形態において、第１の透明基板１１および第２の透明基板１２は平面からなるものであっても、凸レンズまたは凹レンズからなるものとしてもよい。第１の透明基板１１および第２の透明基板１２の両方またはいずれか一方を凸レンズまたは凹レンズとした場合、平面からなるものと比べて焦点距離の可変範囲を正側または負側に偏らせることができる。
【００９９】
また、図１では第２の電極２０および第３の電極２６は、第２の透明基板１２の液晶層１３とは反対側に配置したが、図１０に示すように第２の透明基板１２の液晶層１３側に配置してもよい。この場合、第１の電極１４から、第２の電極２０の個別電極２１ａ〜２１ｅおよび第３の電極２６までの距離が近く、液晶層１３に形成する電気力線が各電極に垂直かつほぼ平行なものとなるため、液晶層１３に形成する電界分布をこれらの電極の第１の電極１４に対向する部分毎に明瞭に制御し分けることができる。したがって、光学素子１０は、凸レンズまたは凹レンズとして使用することもできるが、液晶層１３に明瞭な同心円のパターンを形成することで、フレネルゾーンプレートなどの回折格子や、ＤＶＤなどの光ピックアップの収差補正に用いることができる。
【０１００】
なお、第２の電極２０の各個別電極２１ａ〜２１ｅは透明であるので、少なくとも、最も液晶層１３側にある個別電極２１ａは光路内に透明な部分を持つ電極であると言える。このように個別電極２１ａの光路内に位置する部分が透明であるので、当該個別電極２１ａを透過する光の透過率が低下するのを回避することができる。
【０１０１】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図を用いて説明する。図１１は、第２の実施形態に係る光学素子の断面図である。第２の実施形態は、第１の電極に替えて第４の電極および第５の電極が設けられている以外は第１の実施形態と同様であり、図面において実質上同一の部分には同一の符号を付してある。
【０１０２】
第２の実施形態では、図１１に示すように、光学素子１０は、第１の透明基板１１の液晶層１３に対向する側と反対側の表面に、それぞれ第２の電極２０および第３の電極２６と同じ構成の第４の電極４１および第５の電極４２が設けられている。つまり、特許請求の範囲に記載の第１の電極、第２の電極、第３の電極および第４の電極は、本実施形態では、それぞれ、第４の電極４１、第５の電極４２、第２の電極２０および第３の電極２６に相当する。
【０１０３】
このように構成することによって、光学素子１０は、第１の実施形態の場合よりも細かく液晶層１３での電界分布を制御することができるため、凸レンズおよび凹レンズとしての精度を高めることができる。
【０１０４】
第２の実施形態において、第４の電極４１および第５の電極４２は、第１の透明基板１１の液晶層１３と対向する側の表面に設けられていてもよい。また、第４の電極４１および第５の電極４２は外径が隣接する液晶層１３側の電極の孔２７の径以上である限り、外径が全て同じでなくてもよい。また、第４の電極４１および第５の電極４２は、第１の実施形態で第２の電極２０および第３の電極２６について述べた条件を満たす限り、それぞれ第２の電極２０および第３の電極２６と全く同じ構成である必要はない。
【０１０５】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、第１または第２の実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１０６】
まず、各実施形態の光学素子１０を適用可能な光ピックアップの構成について説明する。
【０１０７】
図１３は、本実施形態に係る光ピックアップの概略の構成を示す説明図である。この光ピックアップは、光源６１・６２・６３と、ビームスプリッタ６４・６５・６６と、コリメーターレンズ６７と、調整レンズ６８と、コリメーターレンズ６９と、ハーフミラー７０と、１／４波長板７１と、集光レンズ（対物レンズ）７２と、受光素子７３・７４とを備えている。この光ピックアップにおいては、光学素子１０は、ハーフミラー７０と１／４波長板７１との間の光路中に配置されている。本実施形態の光学素子１０は、コマ収差を補正する機能を有しているが、その詳細については後述する。
【０１０８】
光源６１・６２・６３は、例えばレーザーダイオードで構成されており、光ディスクＤに向けて光を出射する。本実施形態では、光源６１は、ＣＤに対応する波長（例えば７８５ｎｍ）の光を出射し、光源６２は、ＤＶＤに対応する波長（例えば６６０ｎｍ）の光を出射し、光源６３は、次世代ＤＶＤ（Blu-ray Disc、ＨＤ（High Definition ）ＤＶＤ）に対応する波長（例えば４０５ｎｍ）の光を出射する。これにより、光ディスクＤとして、ＣＤ、ＤＶＤ、次世代ＤＶＤのいずれを用いることも可能となっている。
【０１０９】
なお、ＣＤ、ＤＶＤ、次世代ＤＶＤに対応する波長を出射する光源は、光源６１・６２・６３のいずれかであればよく、例えば、ＣＤに対応する波長を出射する光源は、光源６１に限定されるわけではない。
【０１１０】
ビームスプリッタ６４・６５は、それぞれ、光源６１・６２からの光を光ディスクＤ方向に反射させる一方、光ディスクＤからの戻り光を透過させる。ビームスプリッタ６６は、光源６３からの光を透過させる一方、光ディスクＤからの戻り光を反射させる。コリメーターレンズ６７は、光源６１・６２からの光（発散光）を集光して略平行光にする。調整レンズ６８は、コリメーターレンズ６７とともに、光源６２からの光を集光して略平行光にする。コリメーターレンズ６９は、光源６３からの光（発散光）を集光して略平行光にする。なお、コリメーターレンズ６７・６９および調整レンズ６８は、光ディスクＤに照射される光の集光位置を、用いる光ディスクＤに応じて変化させるために、図示しない駆動機構によって駆動制御される。ハーフミラー７０は、光源６１・６２からの光を透過させて光ディスクＤに導き、光源６３から光を反射させて光ディスクＤに導く。
【０１１１】
１／４波長板７１は、光源６１・６２・６３から出射される光（直線偏光）を円偏光に変換する一方、光ディスクＤからの戻り光（円偏光）を、入射時とは直交する偏光方向の直線偏光に変換する。集光レンズ７２は、入射光を光ディスクＤの情報記録面に集光させる。受光素子７３・７４は、光ディスクＤからの戻り光を受光し、光ディスクＤの記録再生時に、サーボ信号（フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号）、情報信号、収差信号等を検出する。
【０１１２】
上記の構成において、光源６１から出射される直線偏光は、ビームスプリッタ６４にて反射され、ビームスプリッタ６５を透過してコリメーターレンズ６７に入射し、そこで略平行光に変換され、ハーフミラー７０を透過して光学素子１０に入射する。また、光源６２から出射される直線偏光は、調整レンズ６８を透過し、ビームスプリッタ６５にて反射されてコリメーターレンズ６７に入射する。光源６２からの光は、調整レンズ６８およびコリメーターレンズ６７によって略平行光に変換された後、ハーフミラー７０を透過して光学素子１０に入射する。また、光源６３から出射される直線偏光は、ビームスプリッタ６６を透過し、コリメーターレンズ６９にて略平行光に変換され、ハーフミラー７０にて反射されて光学素子１０に入射する。光学素子１０に入射した光は、そこでコマ収差が補正されて出射され、１／４波長板７１にて円偏光に変換された後、集光レンズ７２によって光ディスクＤの情報記録面上に集光される。
【０１１３】
光ディスクＤからの戻り光は、再び集光レンズ７２を介して１／４波長板７１に入射し、そこで入射時とは直交する偏光方向の直線偏光に変換され、光学素子１０を介してハーフミラー７０に入射する。ここで、光ディスクＤからの戻り光が、ＣＤまたはＤＶＤに対応する波長の光（７８５ｎｍ、６６０ｎｍ）であれば、上記戻り光はハーフミラー７０をそのまま透過し、コリメーターレンズ６７、ビームスプリッタ６５・６４を順に透過して受光素子７３にて受光され、そこで電気信号に変換される。また、光ディスクＤからの戻り光が、次世代ＤＶＤに対応する波長（４０５ｎｍ）の光であれば、上記戻り光はハーフミラー７０にて反射され、コリメーターレンズ６９を透過し、ビームスプリッタ６６にて反射されて受光素子７４にて受光され、そこで電気信号に変換される。
【０１１４】
次に、光学素子１０の詳細について説明する。
本実施形態の光学素子１０は、上述のように、光源６１・６２・６３からの光を記録媒体に集光して記録する、もしくは反射光を検出して記録された情報を読み取るシステムに適用可能な光学素子であって、記録媒体の反りや記録媒体の傾きによって生じるコマ収差を補正することが可能なものである。より具体的には、以下の通りである。
【０１１５】
図１４（ａ）は、本実施形態の光学素子１０の概略の構成を示す平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＣ−Ｃ’線矢視断面図である。ただし、図１４（ａ）では、第２の透明基板１２の図示を省略している。本実施形態の光学素子１０は、第１の透明基板１１と第２の透明基板１２とで液晶層１３を挟持して構成されている。
【０１１６】
第１の透明基板１１の液晶層１３側には、電極８１が基板全面に形成されている。一方、第２の透明基板１２の液晶層１３側には、液晶層１３側から順に、電極８２・８３が形成されている。電極８２・８３は、例えば透明なＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で形成されており、複数の個別電極を構成している。電極８３は、液晶層１３および電極８２と絶縁層８４を介して第２の透明基板１２上に形成されている。絶縁層８４は、例えば、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、ポリイミドなどで構成することが可能である。電極８１・８２・８３は、配線３１を介して電圧印加手段３０と接続されている。
【０１１７】
また、液晶層１３は、シール材８５によってシールされている。電極８２および絶縁層８４は、液晶層１３とともにシール材８５の内側、すなわち、液晶層１３の形成領域と対応する領域内に形成されているが、電極８３は、その一部が液晶層１３の形成領域からはみ出してシール材８５と対向するように形成されている。
【０１１８】
以上のように、本実施形態の光学素子１０は、液晶層１３と、液晶層１３の両側にそれぞれ配置される透明基板（第１の透明基板１１、第２の透明基板１２）と、液晶層１３の両側にそれぞれ配置される電極（電極８１・８２・８３）とを備え、電圧印加手段３０による上記電極への電圧印加によって液晶層１３の液晶分子の配向を変化させる光学素子を構成している。そして、液晶層１３に対して一方の透明基板（第２の透明基板１２）側の電極は、絶縁層８４を介して積層される複数の個別電極（電極８２・８３）からなっている。
【０１１９】
次に、上記した電極８２・８３の詳細について説明する。
図１５（ａ）は、電極８２の概略の構成を示す平面図である。電極８２は、複数の個別電極のうちで最も液晶層１３側（液晶層１３側から１層目）の個別電極であり、光路内では一続きに形成されている。すなわち、電極８２は、光路内で複数の電極に分割されたり、島状の電極を有しているわけではない。そして、電極８２は、液晶層１３に電極８２を投影したときに、その投影面の外縁が光束の通過範囲よりも大きくなるように形成されている。電極８２は、光路内に透明な部分を持っており、これにより、電極８２を透過する光の透過率低下を回避することができる。
【０１２０】
また、電極８２は、光路内で孔８２ａ・８２ｂ（第１の孔）を２個ずつ有して形成されている。孔８２ａ・８２ｂは、コマ収差のピークに対応する位置にそれぞれ形成されている。つまり、コマ収差が大きく発生する部分には、電極８２は形成されていない。
【０１２１】
孔８２ａは縦長の孔であり、２つの孔８２ａ1・８２ａ2で構成されている。孔８２ａ1・８２ａ2は、光軸を挟んで並んで配置されている。一方、孔８２ｂは三日月形の孔であり、２つの孔８２ｂ1・８２ｂ2で構成されている。孔８２ｂ1は、凹部を内側（光軸側）に向けて孔８２ａ1よりも外側に（光軸とは反対側に）形成されている。また、孔８２ｂ2は、凹部を内側に向けて孔８２ａ2よりも外側に形成されている。したがって、２組の孔８２ａ・８２ｂのうち、一方の組の孔８２ａ1・８２ｂ1と、他方の組の孔８２ａ2・８２ｂ2とは、電極８２において、線対称でかつ光軸を中心に点対称となる位置に形成されていることになる。
【０１２２】
また、電極８２は、その一部が光路外まで引き出された引出部８２ｃを有している。この引出部８２ｃは、電圧印加手段３０と接続される配線３１との接続部となるものである。
【０１２３】
一方、図１５（ｂ）は、電極８３の概略の構成を示す平面図である。電極８３は、複数の個別電極のうちで液晶層１３から最も離れた位置の個別電極であり、同じ層に位置する複数の電極８３ａ・８３ｂで構成されている。電極８３ａ・８３ｂは、ほぼ輪帯形状の一部を切り欠いた形状でそれぞれ形成されており、互いに非接触で噛み合うように配置されている。
【０１２４】
また、電極８３ａ・８３ｂは、図１５（ａ）で示した電極８２の孔８２ａ・８２ｂを覆うように形成されている。より具体的には、電極８３ａは、電極８２の孔８２ａ2・８２ｂ1を覆うように一続きで形成されており、電極８３ｂは、電極８２の孔８２ａ1・８２ｂ2を覆うように一続きで形成されている。
【０１２５】
また、電極８３ａ・８３ｂは、その一部が光路外まで引き出された引出部８３ｃ・８３ｄをそれぞれ有している。この引出部８３ｃ・８３ｄは、電圧印加手段３０と接続される配線３１との接続部となるものである。
【０１２６】
次に、上記構成の光学素子１０における電圧制御について説明する。
図１６は、光学素子１０の各電極に印加する電圧と、液晶層１３を透過する光の位相（実線Ｐ）と、コマ収差の状態（実線Ｑ）とを示している。液晶層１３の液晶分子の誘電性が負、すなわち、分子長軸方向に電圧をかけたときの誘電率から分子短軸方向に電圧をかけたときの誘電率を引いた値（誘電異方性）が負であれば、電極８１・８２・８３ａ・８３ｂにそれぞれ電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４（ただし、Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ２＜Ｖ４）を印加したときに、それに伴って液晶層１３の液晶分子の配向が変化して液晶層１３の屈折率が変化し、実線Ｐで示すような透過光の位相パターンが得られる。この位相パターンは、実線Ｑで示すコマ収差のパターンとほぼ逆位相である。したがって、各電極への電圧印加によって液晶層１３の屈折率を変化させ、透過光の位相を制御することにより、光学系にて発生するコマ収差を補正することができる。なお、液晶層１３の液晶分子の誘電性が正であれば、同図に示す電圧印加パターンは上下反転される。
【０１２７】
以上のように、本実施形態では、最も液晶層１３側の個別電極である電極８２が、光路内で一続きに形成されているので、本実施形態のように電極８２に引出部８２ｃを設けて、引出部８２ｃと接続される配線３１を光路外に設けることができる。したがって、配線３１による液晶層１３での電界分布への影響をなくして、液晶層１３での電界分布を理想的な状態とすることができ、配線３１に起因して光学素子１０の特性が低下するのを回避することができる。しかも、電極８２は、孔８２ａ・８２ｂを有して形成されているので、孔８２ａ・８２ｂを設ける位置に応じて電界分布を変化させてコマ収差を補正することができる。
【０１２８】
特に、本実施形態では、電極８２の孔８２ａ・８２ｂが、コマ収差のピークに対応する位置に形成されているので、そのような位置に島状に電極を形成する従来のように配線を光路中に形成することなく、コマ収差を補正することができる。
【０１２９】
なお、上述した第１および第２の実施形態においても、最も液晶層１３側の個別電極２１ａ（図２等参照）は、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔２７を有して形成されている。このような構成であれば、各電極への電圧印加を制御することによって、配線３１を光路中に設けることなく、液晶層１３に焦点距離を変化させるレンズ機能や収差（例えば球面収差）の補正機能を持たせることができることは上述した通りである。
【０１３０】
したがって、以上のことを総合すると、配線による電界分布への影響をなくして収差を補正可能とするためには、最も液晶層側の個別電極が、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されていればよいと言える。
【０１３１】
また、本実施形態では、電極８３は、電極８２の孔８２ａ・８２ｂを覆うように形成されているので、光軸方向には電極８２・８３のいずれかが必ず存在することになる。したがって、第１の透明基板１１の基板全面に形成された電極８１、および電極８２・８３への電圧印加により、液晶層１３の全範囲にわたって、液晶層１３の屈折率を適切に制御して透過光の位相を制御することができる。
【０１３２】
また、電極８３は、同じ層に位置する複数の電極８３ａ・８３ｂからなっているので、本実施形態のように、電極８３ａ・８３ｂに互いに異なる電圧Ｖ３、Ｖ４を印加することが可能となる。これにより、液晶層１３において、電極８２の孔８２ａ・８２ｂを介して電極８３ａと電極８１とが対向する領域と、電極８２の孔８２ａ・８２ｂを介して電極８３ｂと電極８１とが対向する領域とで、透過光の位相に差をつけることが可能となり、コマ収差を良好に補正することが可能となる。
【０１３３】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、第１ないし第３の実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１３４】
図１７（ａ）は、本実施形態の光学素子１０の概略の構成を示す平面図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＤ−Ｄ’線矢視断面図である。ただし、図１７（ａ）では、第２の透明基板１２の図示を省略している。本実施形態の光学素子１０は、液晶層１３に対して第２の透明基板１２側に、電極８２・８３に加えて、配線３１と接続される電極８６をさらに配置した以外は、第３の実施形態と同様の構成である。
【０１３５】
電極８６は、液晶層１３に対して第２の透明基板１２側の複数の個別電極のうちで、液晶層１３から２層目の個別電極である。つまり、電極８６は、電極８２と電極８３との間に配置されている。電極８６は、例えば透明なＩＴＯで形成されており、電極８２・８３および液晶層１３と絶縁層８４を介して形成されている。
【０１３６】
ここで、図１８は、電極８６の概略の構成を示す平面図である。電極８６は、電極８２と同様に、光路内では一続きに形成されており、液晶層１３に電極８６を投影したときには、その投影面の外縁が光束の通過範囲よりも大きくなるように形成されている。
【０１３７】
また、電極８６は、光路内で孔８６ａ・８６ｂ（第２の孔）を２個ずつ有して形成されている。孔８６ａ・８６ｂは、コマ収差のピークに対応する位置にそれぞれ形成されている。つまり、コマ収差が大きく発生する部分には、電極８６は形成されていない。
【０１３８】
孔８６ａは縦長の孔であり、２つの孔８６ａ1・８６ａ2で構成されている。孔８６ａ1・８６ａ2は、光軸を挟んで並んで配置されている。一方、孔８６ｂは三日月形の孔であり、２つの孔８６ｂ1・８６2で構成されている。孔８６ｂ1は、凹部を内側に向けて孔８６ａ1よりも外側に形成されている。また、孔８６ｂ2は、凹部を内側に向けて孔８６ａ2よりも外側に形成されている。したがって、２組の孔８６ａ・８６ｂのうち、一方の組の孔８６ａ1・８６ｂ1と、他方の組の孔８６ａ2・８６ｂ2とは、電極８２において、線対称でかつ光軸を中心に点対称となる位置に形成されていることになる。
【０１３９】
また、電極８６の孔８６ａ・８６ｂは、それぞれ電極８２の孔８２ａ・８２ｂよりも小さく形成されている。つまり、孔８６ａ1・８６ａ2は、それぞれ孔８２ａ1・８２ａ2よりも小さく形成されており、孔８６ｂ1・８６ｂ2は、それぞれ孔８２ｂ1・８２ｂ2よりも小さく形成されている。そして、電極８６の孔８６ａ・８６ｂの縁は、電極８２の孔８２ａ・８２ｂの縁よりも内側となるように形成されている。
【０１４０】
また、電極８６は、その一部が光路外まで引き出された引出部８６ｃを有している。この引出部８６ｃは、電圧印加手段３０と接続される配線３１との接続部となるものである。
【０１４１】
本実施形態のように、電極８６を液晶層１３側から２層目の個別電極として配置し、各電極８１・８２・８６・８３に適切な電圧を印加することにより、第３の実施形態に比べて、液晶層１３での電界分布をさらに細かく制御することができる。これにより、図１９に示すように、液晶層１３の透過光の位相パターンを実線Ｐで示すように段階的に制御することができ、実線Ｑで示すコマ収差のパターンと逆位相の位相パターンにより近づけることができる。その結果、コマ収差の補正を細かく行って、コマ収差を良好に補正することができる。
【０１４２】
なお、本実施形態では、液晶層１３に対して第２の透明基板１２側に、３つの電極８２・８６・８３が形成されている、つまり、複数の個別電極が３層形成されている例について説明したが、４層以上形成されていてもよい。つまり、液晶層１３に対して第２の透明基板１２側の個別電極の層数をｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）とすると、液晶層１３側から（ｎ−１）層目までの個別電極を、光路内では一続きで、かつ、孔を有して形成するとともに、上記孔をコマ収差のピークに対応する位置に形成し、隣り合う層の個別電極のうちで液晶層１３側の個別電極の孔よりも液晶層１３とは反対側の個別電極の孔を小さく形成することで、コマ収差の補正を細かく行って、コマ収差を良好に補正することができる。
【０１４３】
また、複数の個別電極が３層以上からなっている場合、複数の個別電極のうちで液晶層１３から最も離れた位置の個別電極（液晶層１３側からｎ層目の個別電極）を除く残りの複数の個別電極（液晶層１３側から１層目からｎ−１層目までの個別電極）が、光路内で一続きに、かつ、光路内に孔を有して形成されていれば、各個別電極に電圧を印加するための配線を光路内に設けなくても済み、上記配線による電界分布への影響をなくすことができると言える。このとき、上記残りの複数の個別電極の各孔が液晶層１３側から順に小さく形成されていれば、液晶層１３における電界分布を細かく制御することができる。
【０１４４】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図面を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、第１ないし第４の実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１４５】
図２０（ａ）は、本実施形態の光学素子１０の概略の構成を示す平面図であり、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＥ−Ｅ’線矢視断面図である。本実施形態の光学素子１０は、複数の個別電極である電極８２・８３が、第２の透明基板１２に対して液晶層１３とは反対側に形成されている以外は、第３の実施形態と同様の構成である。つまり、本実施形態では、第２の透明基板１２における液晶層１３とは反対側の面に電極８２が形成され、電極８２および第２の透明基板１２と絶縁層８４を介して電極８３が形成されている。
【０１４６】
この構成では、液晶層１３と電極８２・８３との間には、厚みのある絶縁体である第２の透明基板１２が位置している。これにより、液晶層１３において電極８２と直接対向する部分だけでなく、液晶層１３の広い範囲で滑らかに電界分布を形成することができる。その結果、図２１の実線Ｐで示すように、液晶層１３の広い範囲で屈折率分布を連続的に変化させることができ、実線Ｑで示すコマ収差の補正を滑らかに行うことができる。
【０１４７】
ところで、図２２は、本実施形態の光学素子１０の他の構成例を示す断面図である。この光学素子１０は、複数の個別電極である電極８２・８３が、第２の透明基板１２に対して液晶層１３側に形成されているが、電極８３だけでなく電極８２も液晶層１３と絶縁層８４を介して形成されている点で第３の実施形態とは異なっている。
【０１４８】
この構成では、液晶層１３と電極８２・８３との間に、厚みのある絶縁層８４が位置しているので、図２１の光学素子１０と同様に、液晶層１３の広い範囲で滑らかに電界分布を形成することができる。したがって、上記と同様に、液晶層１３の広い範囲で屈折率分布を連続的に変化させて、コマ収差の補正を滑らかに行うことができる。
【０１４９】
しかも、液晶層１３と電極８２・８３との間に絶縁層８４を形成することで、液晶層１３と電極８２・８３との間に例えばガラスからなる基板を配置する場合よりも、その厚さを容易に薄くすることができる。
【０１５０】
＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態について、図面を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、第１ないし第５の実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１５１】
図２３（ａ）は、本実施形態の光学素子１０の概略の構成を示す平面図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＦ−Ｆ’線矢視断面図である。本実施形態の光学素子１０では、液晶層１３に対して第１の透明基板１１側の電極パターンが、第２の透明基板１２側の電極パターンと液晶層１３に対して対称となっている。
【０１５２】
本実施形態では、液晶層１３に対して第２の透明基板１２側の電極パターンは、例えば第３の実施形態で説明した電極パターンとなっている。したがって、液晶層１３に対して第１の透明基板１１側の電極パターンは、例えば以下の通りとなっている。
【０１５３】
すなわち、第１の透明基板１１の液晶層１３側には、液晶層１３側から順に、電極８７・８８が形成されている。この電極８７・８８は、電極８２・８３に対応するものであり、電極８２・８３と同一形状で形成されている。したがって、電極８７は、電極８２の孔８２ａ・８２ｂと対応する孔を有しているとともに、電圧印加手段３０と接続される配線３１との接続部となる引出部を有している。また、電極８８は、電極８３ａ・８３ｂと対応する電極８８ａ・８８ｂで構成されているとともに、電圧印加手段３０と接続される配線３１との接続部となる引出部を有している。電極８７・８８は、電極８２・８３と液晶層１３に対して対称に配置されている。
【０１５４】
電極８８は、液晶層１３および電極８７と絶縁層８９を介して第１の透明基板１１上に形成されている。絶縁層８９は、絶縁層８４と同一材料で構成することが可能である。第２の透明基板１２側の電極８２・８３と、第１の透明基板１１側の電極８７・８８とは、配線３１を介して電圧印加手段３０と接続されている。
【０１５５】
また、電極８７および絶縁層８９は、液晶層１３とともにシール材８５の内側、すなわち、液晶層１３の形成領域と対応する領域内に形成されているが、電極８８は、その一部が液晶層１３の形成領域からはみ出してシール材８５と対向するように形成されている。
【０１５６】
本実施形態の構成によれば、第３の実施形態の場合に比べて、第１の透明基板１１側の電極と第２の透明基板１２側の電極との間の電位差を２倍にすることができ、液晶層１３の透過光の位相の変化量を２倍にすることができる。したがって、大きなコマ収差でも容易に補正することが可能となる。また、透過光の位相の変化量を変化させない場合には、第１の透明基板１１側の電極と第２の透明基板１２側の電極とに印加する電圧を、第３の実施形態の場合の半分にすることもできる。
【０１５７】
＜第７の実施形態＞
本発明の第７の実施形態について、図面を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、第１ないし第６の実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１５８】
図２４（ａ）は、本実施形態の光学素子１０の概略の構成を示す平面図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）のＧ−Ｇ’線矢視断面図である。ただし、図２４（ａ）では、第２の透明基板１２の図示を省略している。本実施形態の光学素子１０は、第３の実施形態と第１の実施形態とを組み合わせた構成となっている。つまり、本実施形態の光学素子１０は、液晶層１３に対して第２の透明基板１２側の電極パターンが、第３の実施形態と同様であり、液晶層１３に対して第１の透明基板１１側の電極パターンが、第１の実施形態と同様となっている。
【０１５９】
液晶層１３に対して第１の透明基板１１側の電極パターンについて詳述すると、液晶層１３に対して第１の透明基板１１側の電極２０は、絶縁層２８を介して積層される、孔２７を有する複数の個別電極２１ａ〜２１ｅからなっている。なお、個別電極２１ａが最も液晶層１３側に配置されている。そして、各個別電極２１ａ〜２１ｅの孔２７は、各個別電極２１ａ〜２１ｅを液晶層１３側に投影したときに各個別電極２１ａ〜２１ｅの孔２７の縁が重ならないように、液晶層１３側からその反対側に向かうにつれて順に小さくなるように形成されているとともに、同心円状に形成されている。
【０１６０】
このような構成によれば、電極８２・８３および各個別電極２１ａ〜２１ｅへの電圧印加を制御して液晶層１３の屈折率を変化させることにより、コマ収差を補正できる効果に加えて、球面収差を補正できる効果およびレンズ効果（焦点距離を変化させる効果）をさらに得ることができる。つまり、１つの光学素子１０で、コマ収差と球面収差とを両方とも補正することができる。また、個別電極２１ａ〜２１ｅを複数設けることにより、焦点距離の可変範囲を広げることができる。
【０１６１】
また、図２４（ｂ）に示すように、絶縁層２８を介して隣り合う２つの個別電極（例えば個別電極２１ａ・２１ｂ）のうち、液晶層１３とは反対側の個別電極（例えば個別電極２１ｂ）の外径を、液晶層１３側の個別電極（例えば個別電極２１ａ）の孔の径以上に設定すれば、各個別電極に電圧を印加するための配線３１を、電界分布が形成される領域の外部に配置することができる。つまり、配線３１を、液晶層１３と直接対向しないように配置することができる。その結果、配線３１が電界分布に影響を及ぼすのを回避することができる。
【０１６２】
＜第８の実施形態＞
本発明の第８の実施形態について、図面を用いて説明すれば、以下の通りである。なお、第１ないし第７の実施形態と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１６３】
図２５（ａ）は、本実施形態の光学素子１０の概略の構成を示す平面図であり、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＨ−Ｈ’線矢視断面図である。本実施形態の光学素子１０は、液晶層１３から最も離れた位置の電極８３が、これと隣り合う層の個別電極である電極８２の孔８２ａ・８２ｂの総数と同じ数の電極からなっている点以外は、第５の実施の形態と同様の構成である。つまり、電極８２の孔８２ａ・８２ｂの総数は、孔８２ａ1・８２ａ2・８２ｂ1・８２ｂ2の４つであるため、電極８３は、４つの電極８３ｐ・８３ｑ・８３ｒ・８３ｓからなっている。
【０１６４】
図２６は、本実施形態の電極８３の概略の構成を示す平面図である。電極８３ｐ・８３ｑ・８３ｒ・８３ｓは、それぞれ電極８２の孔８２ａ1・８２ａ2・８２ｂ1・８２ｂ2を覆うように形成されている。また、電極８３ｐ・８３ｒと電極８３ｑ・８３ｓとは、後述する引出部８３ｐ1・８３ｒ1・８３ｑ1・８３ｓ1を除けば、ほぼ線対称な形状で形成されている。
【０１６５】
また、電極８３ｐ・８３ｓは、実施の形態５の電極８３ｂを２分割したものに対応しており、電極８３ｑ・８３ｒは、実施の形態５の電極８３ａを２分割したものに対応しているとも言うことができる。
【０１６６】
また、電極８３ｐ・８３ｑ・８３ｒ・８３ｓは、その一部が光路外まで引き出された引出部８３ｐ1・８３ｑ1・８３ｒ1・８３ｓ1を有している。この引出部８３ｐ1・８３ｑ1・８３ｒ1・８３ｓ1は、電圧印加手段３０と接続される配線３１との接続部となるものである。
【０１６７】
図２７は、本実施形態における光学素子１０の液晶層１３を透過する光の位相（実線Ｐ）と、コマ収差の状態（実線Ｑ）とを示している。本実施形態のように、液晶層１３から最も離れた位置の電極８３が、他の層の個別電極である電極８２の孔８２ａ・８２ｂの総数に対応した数の電極８３ｐ・８３ｑ・８３ｒ・８３ｓからなっているので、コマ収差を補正するにあたり、電圧制御の自由度が増大し、液晶層１３の透過光の位相制御の自由度を増大させることができる。
【０１６８】
つまり、電極８３への電圧印加を、電極８２の孔８２ａ1・８２ａ2・８２ｂ1・８２ｂ2に対応する電極８３ｐ・８３ｑ・８３ｒ・８３ｓごとに個別に（細かく）制御することが可能となるので、液晶層１３において、例えば孔８２ａ1を介して電極８１と電極８３ｐとが対向する領域と、孔８２ｂ2を介して電極８１と電極８３ｓとが対向する領域とで、電界分布を大きく異ならせることができ、これらの領域間で液晶層１３の透過光の位相差を大きくつけることができる。したがって、コマ収差の状態に応じた透過光の位相制御を柔軟に行うことが可能となり、コマ収差の状態に応じた良好な補正が可能となる。
【０１６９】
なお、先述の第１の実施形態の図５では、第２の電極２０および図示しない液晶層（特にシール材で囲まれた部分）の外形を円形としているが、図２８に示すように、これらの外形は四角形であってもよく、また、その他の形状であってもよい。逆に、他の実施形態において、外形を四角形で示した電極および液晶層は、円形やその他の形状であってもよい。
【０１７０】
なお、以上の説明に用いた図は模式図であり、透明基板、電極、液晶層、絶縁層などの大きさ、厚さなどの比は実際のものとは異なる。また、各実施形態の構成を適宜組み合わせることも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明にかかる液晶を用いた光学素子は、凸レンズ、凹レンズ、回折格子、収差補正素子などとして用いることができ、光ピックアップに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】は、第１の実施形態に係る光学素子の平面図である。
【図２】は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】は、液晶層の断面図と、第２の電極の電位と第３の電極の電位を等しく設定した場合の電気力線である。
【図４】は、液晶層の断面図と、第３の電極の電位を第２の電極の電位よりも低く設定した場合の電気力線である。
【図５】は、第３の電極の上面から各個別電極に接点を設けた、第１の実施形態に係る光学素子の平面図である。
【図６】は、各個別電極および第３の電極の外径が液晶層側から順に小さくなるものであり、配線が互いに重なる場合の第１の実施形態に係る光学素子の平面図である。
【図７】は、図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】は、各個別電極および第３の電極の外径が液晶層側から順に小さくなるものであり、配線が互いに重ならない場合の第１の実施形態に係る光学素子の平面図である。
【図９】は、孔のない第３の電極を備えた第１の実施形態に係る光学素子の断面図である。
【図１０】は、第２の透明基板を第３の電極の外側に設けた、第１の実施形態に係る光学素子の断面図である。
【図１１】は、第２の実施形態に係る光学素子の断面図である。
【図１２】は、従来の光学素子の電極の平面図である。
【図１３】は、各実施形態の光学素子を適用することが可能な光ピックアップの概略の構成を示す説明図である。
【図１４】（ａ）は、第３の実施形態に係る光学素子の概略の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｃ’線矢視断面図である。
【図１５】（ａ）は、上記光学素子における最も液晶層側の個別電極の概略の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、最も液晶層から離れた位置の個別電極の概略の構成を示す平面図である。
【図１６】は、上記光学素子の各電極に印加する電圧と、液晶層を透過する光の位相と、コマ収差の状態とを示す説明図である。
【図１７】（ａ）は、第４の実施形態に係る光学素子の概略の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＤ−Ｄ’線矢視断面図である。
【図１８】は、上記光学素子における液晶層から２番目の個別電極の概略の構成を示す平面図である。
【図１９】は、上記光学素子の液晶層を透過する光の位相と、コマ収差の状態とを示す説明図である。
【図２０】（ａ）は、第５の実施形態に係る光学素子の概略の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＥ−Ｅ’線矢視断面図である。
【図２１】は、上記光学素子の液晶層を透過する光の位相と、コマ収差の状態とを示す説明図である。
【図２２】は、上記光学素子の他の構成例を示す断面図である。
【図２３】（ａ）は、第６の実施形態に係る光学素子の概略の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＦ−Ｆ’線矢視断面図である。
【図２４】（ａ）は、第７の実施形態に係る光学素子の概略の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＧ−Ｇ’線矢視断面図である。
【図２５】（ａ）は、第８の実施形態に係る光学素子の概略の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＨ−Ｈ’線矢視断面図である。
【図２６】は、上記光学素子における最も液晶層から離れた位置の個別電極の概略の構成を示す平面図である。
【図２７】は、上記光学素子の液晶層を透過する光の位相と、コマ収差の状態とを示す説明図である。
【図２８】は、第１の実施形態に係る光学素子の他の構成例を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１７３】
１０      光学素子
１１      第１の透明基板
１２      第２の透明基板
１３      液晶層
１４      第１の電極
２０      第２の電極
２１ａ    個別電極
２１ｂ    個別電極
２１ｃ    個別電極
２１ｄ    個別電極
２１ｅ    個別電極
２２      接点
２６      第３の電極
２７      孔
２８      絶縁層
３０      電圧印加手段
３１      配線
４１      第４の電極
４２      第５の電極
８１      電極
８２      電極（個別電極）
８２ａ    孔（第１の孔）
８２ｂ    孔（第１の孔）
８３      電極（個別電極）
８３ａ    電極
８３ｂ    電極
８３ｐ    電極
８３ｑ    電極
８３ｒ    電極
８３ｓ    電極
８４      絶縁層
８６      電極（個別電極）
８６ａ    孔（第２の孔）
８６ｂ    孔（第２の孔）
【図１】
2007017934.tif 000003
【図２】
2007017934.tif 000004
【図３】
2007017934.tif 000005
【図４】
2007017934.tif 000006
【図５】
2007017934.tif 000007
【図６】
2007017934.tif 000008
【図７】
2007017934.tif 000009
【図８】
2007017934.tif 000010
【図９】
2007017934.tif 000011
【図１０】
2007017934.tif 000012
【図１１】
2007017934.tif 000013
【図１２】
2007017934.tif 000014
【図１３】
2007017934.tif 000015
【図１４】
2007017934.tif 000016
【図１５】
2007017934.tif 000017
【図１６】
2007017934.tif 000018
【図１７】
2007017934.tif 000019
【図１８】
2007017934.tif 000020
【図１９】
2007017934.tif 000021
【図２０】
2007017934.tif 000022
【図２１】
2007017934.tif 000023
【図２２】
2007017934.tif 000024
【図２３】
2007017934.tif 000025
【図２４】
2007017934.tif 000026
【図２５】
2007017934.tif 000027
【図２６】
2007017934.tif 000028
【図２７】
2007017934.tif 000029
【図２８】
2007017934.tif 000030