(57)【要約】【課題】液晶光学素子の透明電極を増やすことなく、複数種類の多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行うことができる液晶光学素子の駆動方法、光ヘッド装置、及び、液晶光学素子を提供する。【解決手段】液晶光学素子１０は、同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層１３を有し、複数の透明電極は、２層ＢＤの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような電極パターンで形成されている。そして、複数の領域が液晶光学素子１０を透過する光束に付与する位相差が、液晶光学素子１０の中心から外周に向かって小さくなるように、複数の透明電極に電圧が印加された場合に、複数の領域は、液晶光学素子１０を透過する光束に、２層ＨＤの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する。【選択図】図１
2009295251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板厚を有する第１の多層光ディスクに光源からの光束を第１の開口数で集光させる光ヘッド装置における液晶光学素子の駆動方法であって、
前記光ヘッド装置は、
前記光源からの光束を前記第１の多層光ディスクに集光させる対物光学素子と、
同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層を有する液晶光学素子と、
前記対物光学素子をデフォーカスさせるアクチュエータと、
を備え、
前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成され、
前記アクチュエータにより前記対物光学素子をデフォーカスし、前記複数の領域によって前記液晶光学素子を透過する光束に付与される位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧を印加した場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の基板厚よりも厚い前記第２の基板厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する液晶光学素子の駆動方法。
【請求項２】
第１の基板厚を有する第１の多層光ディスクに光源からの光束を第１の開口数で集光させる光ヘッド装置であって、
前記光源からの光束を前記第１の多層光ディスクに集光させる対物光学素子と、
同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層を有する液晶光学素子と、
前記対物光学素子をデフォーカスさせるアクチュエータと、
を備え、
前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成され、
前記アクチュエータにより前記対物光学素子がデフォーカスされ、前記複数の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧が印加された場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の基板厚よりも厚い前記第２の基板厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する光ヘッド装置。
【請求項３】
前記液晶光学素子は、複数の第１の透明電極と、複数の第２の透明電極とを備え、
前記複数の第１の透明電極は、大きさの異なる円形状の複数の透明電極が同心円状に並べられ、前記液晶層を複数の第１の領域に分割し、
前記複数の第２の透明電極は、大きさの異なる円形状の複数の透明電極が同心円状に並べられ、前記液晶層を複数の第２の領域に分割し、
前記複数の第１の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の基板厚を有し、前記第１の開口数で前記光源からの光束が集光される第１の光ディスクと、前記第１の基板厚よりも厚い前記第２の基板厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の光ディスクとの基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与し、
前記複数の第２の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するとともに、
前記アクチュエータにより前記対物光学素子がデフォーカスされ、前記複数の第２の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の第２の透明電極に電圧が印加された場合に、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第２の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記対物光学素子は、前記第１の基板厚と前記第２の基板厚との間の所定の基板厚を有する光ディスクに光束を良好に集光する面形状を有しており、
前記複数の第１の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記所定の基板厚と、前記第１の基板厚又は前記第２の基板厚との基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する請求項３に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記複数の第１の領域は、前記第２の開口数の範囲において、前記液晶光学素子を透過する光束に、略（ｍ／ｎ）λ（ただし、はｎ≧２を満たす自然数、ｍは、｜ｍ｜≦ｎ／２を満たす整数、λは、前記光源の波長）の位相差を付与し、
前記複数の第１の領域は、前記第１の光ディスクに前記光源からの光を集光する場合と、前記第２の光ディスクに前記光源からの光を集光する場合とで、前記位相差の符号を変えて、当該位相差を加える請求項３又は４に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記液晶光学素子は、アクチュエータにより、前記対物光学素子と一体的に保持されている請求項２乃至５の何れか一項に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記対物光学素子は、
前記第１の基板厚を有する第１の光ディスクに前記光源からの光束を前記第１の開口数で良好に集光する対物レンズと、
ガラス基板に挟持された液晶層と、液晶層を駆動する透明電極とを有する液晶レンズと、
を有し、
前記液晶レンズの前記透明電極に電圧が印加された場合に、前記液晶層は、前記液晶レンズを透過する光束が前記第２の基板厚を有する第２の光ディスクに前記第２の開口数で集光するように、前記液晶レンズを透過する光束の発散角度を調整する請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記液晶レンズは、前記液晶層を２つ有し、一の前記液晶層の配向方向と他の前記液晶層の配向方向は直交している請求項７に記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
前記対物光学素子は、
前記第１の基板厚を有する第１の光ディスクに前記光源からの光束を前記第１の開口数で良好に集光する第１の対物レンズと、
前記第２の基板厚を有する第２の光ディスクに前記光源からの光束を前記第２の開口数で良好に集光する第２の対物レンズと、
を備え、
前記液晶光学素子と前記対物光学素子との間に、前記液晶光学素子から出射された光束を前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズへと導く光路切替機構を備える請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項１０】
前記液晶光学素子は、前記液晶層を２つ有し、一の前記液晶層の配向方向と他の前記液晶層の配向方向は直交している請求項２乃至９の何れか一項に記載の光ヘッド装置。
【請求項１１】
同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極と、
前記複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層と、
を備え、
前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、第１の基板厚を有し、第１の開口数で光源からの光束が集光される第１の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成され、
前記複数の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧が印加された場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の基板厚よりも厚い前記第２の基板厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与する液晶光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶光学素子の駆動方法、光ヘッド装置、及び、液晶光学素子に関し、特に、１種類の波長の光束を複数種類の光ディスクに集光させる場合に、光ディスクの焦点距離と設計焦点距離との微少ズレに基づく収差補正を行う液晶光学素子の駆動方法、光ヘッド装置、及び、液晶光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、ＭＯ（Magnetic Optical Disk）などの光ディスク（光記録媒体）に光学的に情報を記録し、当該光ディスクに記録された情報を再生する光ディスク装置（光情報記録再生装置）が開発されている。また、最近では、ＨＤ（High Definition DVD）やＢＤ（Blu-ray Disc）などの大容量の高密度光ディスクも開発されている。これらの光ディスクは、情報記録層の光が入射する側がカバー層に覆われた構造を有する。カバー層は、透明樹脂からなる。例えば、ＤＶＤの記録／再生において、波長が６６０ｎｍ帯である半導体レーザが光源として用いられる。また、ＤＶＤの記録／再生において、ＮＡ（開口数）が０．６から０．６５である対物レンズが用いられる。現在、光ディスク１枚当たりの記録容量を増加させるために、情報記録層に小さな記録マークを形成されている。波長の短い光束を出射する光源と、ＮＡの大きい対物レンズを用いることにより、情報記録層に小さな記録マークを形成することができる。そして、波長が４０５ｎｍである半導体レーザと、ＮＡが０．８５である対物レンズとを用いて記録／再生を行うＢＤ規格が提案されている。また、波長が４０５ｎｍである半導体レーザと、ＮＡが０．６５である対物レンズとを用いて記録／再生を行うＨＤ規格が提案されている。ＤＶＤのカバー層の厚さは０．１ｍｍであり、ＨＤのカバー層の厚さは０．６ｍｍである。そのため、ＢＤとＨＤの基板厚は異なる。
１台の光ディスク装置によりＢＤとＨＤの両方の光ディスクを記録／再生する場合、ＢＤとＨＤの基板厚の違いに基づく球面収差を補正する必要がある。
【０００３】
また、さらに、光ディスクの記録容量を向上するため、情報記録層を複数有する光ディスク（以下、多層光ディスクと称する。）が提案されている。例えば、ＢＤ２層規格、ＨＤ３層規格などが提案されている。多層光ディスクでは、それぞれの情報記録層の焦点距離は異なる。そのため、多層光ディスクを記録／再生するためには、各情報記録層の焦点距離に応じて、複数の焦点距離を有するように、光ディスク装置に搭載される対物レンズなどの光学系を構築する必要がある。
【０００４】
従って、現在、基板厚の異なる複数種類の光ディスク間の互換を行う互換技術と、多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行う互換技術との両方の互換技術を備えた光ディスク装置の開発が望まれている。
【０００５】
そして、基板厚の異なる複数種類の光ディスク間の互換を行う互換技術として、ＤＶＤとＣＤとの互換を行う互換技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の光ディスク装置は、ＤＶＤ専用レンズとＣＤ専用レンズを回動型の２レンズアクチュエータに搭載している。そして、ＤＶＤ専用レンズとＣＤ専用レンズとを切り替えることにより、ＤＶＤとＣＤとの互換を行っている。
【０００６】
また、特許文献２に記載の光ディスク装置は、赤色半導体レーザから出射された光束の一部を０次光として透過させ、赤色半導体レーザから出射された光束の一部を１次回折光として透過させるホログラム素子を対物レンズと一体に構成している。そして、ホログラム素子と一体化された対物レンズが０次光をＤＶＤに集光し、ホログラム素子と一体化された対物レンズが１次回折光をＣＤに集光するように、ホログラム素子の回折パターンを設計している。具体的には、ホログラム素子は、ＣＤとＤＶＤとの基板厚差によって生じる球面収差を補正するように、赤色半導体レーザから出射された光束の一部を１次回折光として透過させる。これにより、１つの波長で基板厚とＮＡの異なる２種類の光ディスクの再生互換を実現している。
【０００７】
今日、ＣＤ・ＤＶＤ互換再生用光ピックアップには、赤色半導体レーザと、波長７８０ｎｍの赤外半導体レーザとが搭載されている。ＣＤ−Ｒでは、赤色半導体レーザ光の反射率が著しく低下して再生することができない。そのため、ＣＤの再生には、赤外半導体レーザが用いられる。そして、ＣＤ・ＤＶＤ互換再生用光ピックアップでは、ＣＤとＤＶＤとでは、再生に用いる光源波長が異なることを利用した互換再生方式が用いられている。しかし、ＤＶＤ再生用光ピックアップの開発当初では、ＣＤ−Ｒの再生が必須とされていなかったため、赤色半導体レーザのみを用いるＤＶＤとＣＤの互換再生方式が検討されていた。したがって、ＤＶＤ再生用光ピックアップの開発当初に検討された赤色半導体レーザのみを用いるＤＶＤとＣＤの互換再生方式の技術を応用することにより、青色半導体レーザのみを用いるＢＤとＨＤの互換再生方式を開発できる可能性がある。
【０００８】
例えば、特許文献３では、ＣＤに集光するために必要なＮＡの範囲における対物レンズの形状をＤＶＤとＣＤとの中間の基板厚に最適に集光するように形成し、ＣＤに集光するために必要なＮＡの範囲より外縁側のＤＶＤに集光するために必要なＮＡの範囲内における対物レンズの形状をＤＶＤに最適に集光するように形成している。これにより、ＣＤとＤＶＤとの互換を図っている。
【０００９】
また、特許文献４では、収差補正用素子として液晶光学素子を用いている。そして、液晶光学素子により、収差補正と光量制御を同時に行っている。
また、特許文献５、６では、収差補正用素子として液晶光学素子を用いている。そして、液晶光学素子により、基板厚差に基づく球面収差を低減している。これにより、基板厚の異なる複数種類の光ディスク間の互換を図っている。
【００１０】
また、特許文献７では、赤色半導体レーザ光源とコリメータレンズとの間隔を可変となるように構成している。そして、ＣＤとＤＶＤとで、赤色半導体レーザ光源とコリメータレンズとの間隔を変えることにより、対物レンズに入射する光の発散度合いを変えて、ＣＤとＤＶＤとの基板厚の違いによる球面収差を補正している。これにより、ＣＤとＤＶＤとの互換を図っている。
【００１１】
また、特許文献８では、１つのガラス基板に２層以上の透明電極パターンを形成した液晶光学素子が記載されている。
【特許文献１】特開平９−１９８６７７号公報
【特許文献２】特開平７−９８４３１号公報
【特許文献３】特開平９−１８４９７５号公報
【特許文献４】特開２００５−２５７８２１号公報
【特許文献５】特開２００６−０７９６６９号公報
【特許文献６】特開２００７−０２６５４０号公報
【特許文献７】特開平９−１７０２３号公報
【特許文献８】特開２００５−２７５１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来技術を組み合わせて、ＢＤとＨＤとの互換を行う互換技術や、多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行う互換技術を構成することは難しい。具体的には、特許文献１乃至３及び特許文献５に記載の何れかの技術と、特許文献４又は特許文献７に記載の技術を組み合わせることにより、ＢＤとＨＤとの互換を行う互換技術、及び、多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行う互換技術を構成することは可能である。しかし、実用上、大きな問題がある。
【００１３】
例えば、特許文献７に記載の技術では、レーザ光源とコリメータレンズとの間隔を変えるため、コリメータレンズを移動させるビームエキスパンダ（レンズ移動機構）を備える必要がある。ビームエキスパンダはサイズが大きい。また、ビームエキスパンダを使用する場合には、レンズを高い精度で組み合わせなければならない。そのため、特許文献７に記載の技術と特許文献１に記載の技術とを組み合わせると、ＢＤ用のレンズ及びＨＤ用のレンズのそれぞれにビームエキスパンダを設ける必要がある。そのため、ビームエキスパンダを２つ設けることとなり、サイズ及びコストの点から現実的ではない。
また、特許文献７に記載の技術と、特許文献２、３、５の何れかに記載の技術とを組み合わせると、既に、組み合わせレンズの使用によりサイズが大きくなってしまっている光ヘッド装置がさらに大きくなってしまう。
【００１４】
また、特許文献４に記載の技術を用いて、ＢＤとＨＤとの互換を行う互換技術、及び、多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行う互換技術を構成すると、液晶を駆動する透明電極の本数を多くする必要がある。具体的には、ＢＤ用の電極パターンと、ＨＤ用の電極パターンの２本の透明電極が必要となる。そして、２つのガラス基板にそれぞれの電極パターンを形成すると、２つの電極パターンの位置合わせを精度良く行う必要がある。また、駆動する透明電極の本数が増えてしまう。また、１つのガラス基板に、複数層の電極パターンを形成してもよいが、駆動する透明電極の本数が増えてしまうことには変わりがない。
【００１５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、液晶光学素子の透明電極を増やすことなく、複数種類の多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行うことができる液晶光学素子の駆動方法、光ヘッド装置、及び、液晶光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明にかかる液晶光学素子の駆動方法は、第１の基板厚を有する第１の多層光ディスクに光源からの光束を第１の開口数で集光させる光ヘッド装置における液晶光学素子の駆動方法である。前記光ヘッド装置は、前記光源からの光束を前記第１の多層光ディスクに集光させる対物光学素子と、同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層を有する液晶光学素子と、前記対物光学素子をデフォーカスさせるアクチュエータと、を備えている。また、前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成されている。そして、本発明にかかる液晶光学素子の駆動方法は、前記アクチュエータにより前記対物光学素子をデフォーカスし、前記複数の領域によって前記液晶光学素子を透過する光束に付与される位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧を印加するものである。そして、この場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の基板厚よりも厚い前記第２の基板厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するものである。
【００１７】
また、本発明にかかる光ヘッド装置は、第１の基板厚を有する第１の多層光ディスクに光源からの光束を第１の開口数で集光させる光ヘッド装置である。また、本発明にかかる光ヘッド装置は、前記光源からの光束を前記第１の多層光ディスクに集光させる対物光学素子と、同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層を有する液晶光学素子と、前記対物光学素子をデフォーカスさせるアクチュエータと、を備えるものである。また、前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成されている。そして、前記アクチュエータにより前記対物光学素子がデフォーカスされ、前記複数の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧が印加された場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の基板厚よりも厚い前記第２の基板厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するものである。
【００１８】
また、本発明にかかる液晶光学素子は、同心円状に並べられた大きさの異なる円形状の複数の透明電極と、前記複数の透明電極により複数の領域に分割された液晶層と、を備える。また、前記複数の透明電極は、前記複数の領域が、前記液晶光学素子を透過する光束に、第１の基板厚を有し、第１の開口数で光源からの光束が集光される第１の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するような電極パターンで形成されている。そして、前記複数の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の透明電極に電圧が印加された場合に、前記複数の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の基板厚よりも厚い前記第２の基板厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与するものである。
【００１９】
本発明においては、第１の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するように形成された透明電極を用いて、第２の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減することができる。これにより、液晶光学素子の透明電極を増やすことなく、複数種類の多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行うことができる。
【００２０】
また、前記液晶光学素子は、複数の第１の透明電極と、複数の第２の透明電極とを備える。また、前記複数の第１の透明電極は、大きさの異なる円形状の複数の透明電極が同心円状に並べられ、前記液晶層を複数の第１の領域に分割する。また、前記複数の第２の透明電極は、大きさの異なる円形状の複数の透明電極が同心円状に並べられ、前記液晶層を複数の第２の領域に分割する。そして、前記複数の第１の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の基板厚を有し、前記第１の開口数で前記光源からの光束が集光される第１の光ディスクと、前記第１の基板厚よりも厚い前記第２の基板厚を有し、前記第１の開口数より小さい第２の開口数で前記光源からの光束が集光される第２の光ディスクとの基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与することが好ましい。また、前記複数の第２の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第１の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与することが好ましい。また、前記複数の第２の領域は、前記アクチュエータにより前記対物光学素子がデフォーカスされ、前記複数の第２の領域が前記液晶光学素子を透過する光束に付与する位相差が、前記液晶光学素子の中心から外周に向かって小さくなるように、前記複数の第２の透明電極に電圧が印加された場合に、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記第２の多層光ディスクの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与することが好ましい。
これにより、基板厚差の異なる複数種類の光ディスクの間の互換を行うことができる。
【００２１】
また、前記対物光学素子は、前記第１の基板厚と前記第２の基板厚との間の所定の基板厚を有する光ディスクに光束を良好に集光する面形状を有していることが好ましい。また、前記複数の第１の領域は、前記液晶光学素子を透過する光束に、前記所定の基板厚と、前記第１の基板厚又は前記第２の基板厚との基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を付与することが好ましい。
これにより、対物光学素子が第１の基板厚を有する光ディスクに集光させる際に発生する球面収差の符号と、対物光学素子が第２の基板厚を有する光ディスクに集光させる際に発生する球面収差の符号とが反対になる。そのため、何れか一方の光ディスクに光束を集光させる際に、液晶光学素子において付与すべき位相差を１λずらすことにより、液晶光学素子に印加すべき電圧の幅を狭くすることができる。
【００２２】
さらに、前記複数の第１の領域は、前記第２の開口数の範囲において、前記液晶光学素子を透過する光束に、略（ｍ／ｎ）λ（ただし、はｎ≧２を満たす自然数、ｍは、｜ｍ｜≦ｎ／２を満たす整数、λは、前記光源の波長）の位相差を付与する。そして、前記複数の第１の領域は、前記第１の光ディスクに前記光源からの光を集光する場合と、前記第２の光ディスクに前記光源からの光を集光する場合とで、前記位相差の符号を変えて、当該位相差を加えることが好ましい。
【００２３】
また、前記液晶光学素子は、アクチュエータにより、前記対物光学素子と一体的に保持されていることが好ましい。
これにより、レンズシフトが発生しても、液晶光学素子に対するレンズシフトの影響を低減することができる。
【００２４】
さらに、また、前記対物光学素子は、前記第１の基板厚を有する第１の光ディスクに前記光源からの光束を前記第１の開口数で良好に集光する対物レンズと、ガラス基板に挟持された液晶層と、液晶層を駆動する透明電極とを有する液晶レンズと、を有する。そして、前記液晶レンズの前記透明電極に電圧が印加された場合に、前記液晶層は、前記液晶レンズを透過する光束が前記第２の基板厚を有する第２の光ディスクに前記第２の開口数で集光するように、前記液晶レンズを透過する光束の発散角度を調整することが好ましい。
【００２５】
また、前記液晶レンズは、前記液晶層を２つ有し、一の前記液晶層の配向方向と他の前記液晶層の配向方向は直交していることが好ましい。
これにより、液晶レンズは、光ディスクに入射する入射光と光ディスクから反射される反射光との両方に対して作用することができる。
【００２６】
さらに、前記対物光学素子は、前記第１の基板厚を有する第１の光ディスクに前記光源からの光束を前記第１の開口数で良好に集光する第１の対物レンズと、前記第２の基板厚を有する第２の光ディスクに前記光源からの光束を前記第２の開口数で良好に集光する第２の対物レンズと、を備える。また、前記液晶光学素子と前記対物光学素子との間に、前記液晶光学素子から出射された光束を前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズへと導く光路切替機構を備えることが好ましい。
【００２７】
また、前記液晶光学素子は、前記液晶層を２つ有し、一の前記液晶層の配向方向と他の前記液晶層の配向方向は直交していることが好ましい。
これにより、液晶光学素子は、光ディスクに入射する入射光と光ディスクから反射される反射光との両方に対して作用することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、液晶光学素子の透明電極を増やすことなく、複数種類の多層光ディスクにおける複数の情報記録層間の互換を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
まず、本発明の実施の形態では、光学性能を示す指標として、ＲＭＳ（root mean square）波面収差を用いる。ここで、波面収差とは、レンズを透過した光束の波面形状の、理想的なレンズを透過した光束の波面形状からの偏差である。そして、この偏差を標準偏差で表したものをＲＭＳ波面収差という。
【００３０】
また、Max Born, Emil Wolf、草川  徹、"Prinsiples of Optics"、第７版、東海大学出版会、ｐ．６８６に示されるように、射出瞳上で波面収差がλ／１４を超えなければ、像があまり劣化しない（Reileighの４分の１波長則）。像の強度分布は、波面収差の最大値だけでなく、様々な波面の形（収差のタイプ）に適応する。そのため、この法則を用いる場合には、回折焦点における強度の値を指定して、許容条件を決定する必要がある。そこで、Marechal条件というものが考案された。Marechal条件とは、「回折焦点Ｆにおいて正規化された強度が０．８以上の場合、系は十分に補正されている」というものである。これは、「波面と回折焦点に中心を有する参照球面とのズレの標準偏差（ＲＭＳ波面収差）がλ／１４以下となること」と等価である。
【００３１】
従って、光ヘッド装置を開発する場合には、光ヘッド装置全体においてMarechal条件を満たすように設計する必要がある。また、製造コスト、制御性等の他に、Marechal条件を考慮して、液晶光学素子１０の領域分割数を設計する必要がある。
【００３２】
図１の上側に、本発明の実施の形態にかかる液晶光学素子１０を模式的に示す断面図を示す。また、図１の下側に、液晶光学素子１０の電極配置を示す平面図を示す。
図１に示すように、液晶光学素子１０は、第１の基板１１、第２の基板１２、液晶層１３、上面透明電極１４、下面透明電極１５等を備えている。
【００３３】
液晶層１３は、第１の基板１１と第２の基板１２との間に挟持されている。具体的には、液晶層１３は、液晶が、第１の基板１１、第２の基板１２、及び、スペーサとしてのシール（図示省略）により形成される空間に封入されてなる。
【００３４】
上面透明電極１４は、第１の基板１１の液晶層側の面上に形成されている。また、下面透明電極１５は、第２の基板１２の液晶層側の面上に形成されている。従って、液晶層１３は、上面透明電極１４と下面透明電極１５とにより挟まれている。
【００３５】
上面透明電極１４の電極パターンと下面透明電極１５の電極パターンは同じである。また、上面透明電極１４及び下面透明電極１５の電極パターンは、２層ＢＤ（第１の多層光ディスク）の球面収差を補正するための電極パターンである。具体的には、図１に示すように、上面透明電極１４及び下面透明電極１５の電極パターンは、複数の大きさの異なる円形状に形成された透明電極が同心円状に並べられたパターンとなっている。
円形状の各透明電極には、異なる電圧が印加される。そのため、各透明電極により駆動される液晶の配向は異なる。従って、各透明電極により駆動された液晶層１３を透過する光束に発生する位相差も異なる。
【００３６】
具体的には、図１に示すように、液晶層１３の両面には、９本の大きさの異なる円形状に形成された透明電極が同心円状に並べられている。そして、当該９本の透明電極により、液晶層１３は、９個の領域に分割されている。一番内側の領域は円形の領域となっている。また、その他の８個の領域は、輪帯状となっている。そして、透明電極によって駆動されることにより、１番内側の領域と１番外側の領域の液晶層１３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ０という位相差を発生させる。また、透明電極によって駆動されることにより、中心から２番目の領域と６番目の領域の液晶層１３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ１という位相差を発生させる。また、透明電極によって駆動されることにより、中心から３番目の領域と７番目の領域の液晶層１３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ２という位相差を発生させる。また、透明電極によって駆動されることにより、中心から４番目の領域と８番目の領域の液晶層１３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ３という位相差を発生させる。また、透明電極によって駆動されることにより、中心から５番目の領域の液晶層１３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ４という位相差を発生させる。そして、液晶光学素子１０を透過する光束に、ＯＬ０〜ＯＬ４の５種類の位相差を発生させることにより、液晶光学素子１０は、２層ＢＤの各情報記録層の焦点距離の違いに基づく球面収差を補正している。
【００３７】
また、透明電極は、一般的な蒸着法、スパッタリング法などにより、第１の基板１１及び第２の基板１２上に形成される。具体的には、まず、第１の基板１１及び第２の基板１２上に、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極膜を成膜する。次に、当該透明電極膜をフォトリソ・エッチング法などにより、所望のパターンにエッチングする。なお、透明電極膜材料としては、亜鉛スズ酸化物（ＺｎＯ）等の他の材料が用いられてもよい。
【００３８】
図２の真ん中に、比較例１にかかる液晶光学素子２０を模式的に示す断面図を示す。また、図２の上側に、液晶光学素子２０の上面透明電極２４の電極配置を示す平面図を示し、図２の下側に、液晶光学素子２０の下面透明電極２５の電極配置を示す平面図を示す。なお、比較例１にかかる液晶光学素子２０は、従来技術を適用して、ＢＤとＨＤとの互換と、多層ＢＤの各情報記録層間の互換及び多層ＨＤの各情報記録層間の互換とを行う液晶光学素子として想定されるものである。
【００３９】
図２に示すように、比較例１にかかる液晶光学素子２０は、第１の基板２１、第２の基板２２、液晶層２３、上面透明電極２４、下面透明電極２５等を備えている。そして、比較例１にかかる液晶光学素子２０は、上面透明電極２４の構成のみが、本発明の液晶光学素子１０と異なる。比較例１にかかる液晶光学素子２０のその他の構成は、本発明の液晶光学素子１０とほぼ同一であるため、その説明を省略する。
【００４０】
比較例１にかかる液晶光学素子２０では、本発明にかかる液晶光学素子１０と異なり、上面透明電極２４の電極パターンと下面透明電極２５の電極パターンが異なる。
【００４１】
下面透明電極２５の電極パターンは、本発明にかかる液晶光学素子１０の下面透明電極１５と同様に、２層ＢＤの球面収差を補正するための電極パターンである。
具体的には、図２に示すように、下面透明電極２５の電極パターンは、複数の大きさの異なる円形状に形成された透明電極が同心円状に並べられたパターンとなっている。また、当該複数の透明電極により、液晶層２３は、複数の領域に分割されている。そして、各領域の液晶層２３は、それぞれ、当該領域を透過する光束に、ＯＬ０、ＯＬ１、ＯＬ２、ＯＬ３、ＯＬ４という位相差を発生させる。そして、液晶光学素子２０を透過する光束に、ＯＬ０〜ＯＬ４の５種類の位相差を発生させることにより、液晶光学素子２０は、２層ＢＤの各情報記録層の焦点距離の違いに基づく球面収差を補正している。
【００４２】
上面透明電極２４の電極パターンは、複数の大きさの異なる円形状に形成された透明電極が同心円状に並べられたパターンとなっている。また、当該複数の透明電極により、液晶層２３は、複数の領域に分割されている。
具体的には、液晶層２３の第１の基板２１側の面（上面）には、２本の大きさの異なる円形状に形成された透明電極が同心円状に並べられている。そして、当該２本の透明電極により、液晶層２３は、３個の領域に分割されている。一番内側の領域は円形の領域となっている。また、その他の２個の領域は、輪帯状となっている。そして、透明電極によって駆動されることにより、１番内側の領域と１番外側の領域の液晶層２３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ００という位相差を発生させる。また、透明電極によって駆動されることにより、中心から２番目の領域の液晶層２３は、当該領域を透過する光束に、ＯＬ０１という位相差を発生させる。そして、液晶光学素子２０を透過する光束に、ＯＬ００、ＯＬ０１の２種類の位相差を発生させることにより、液晶光学素子２０は、２層ＨＤ（第２の多層光ディスク）の各情報記録層の焦点距離の違いに基づく球面収差を補正している。
【００４３】
ＨＤの開口数（第２の開口数）は、ＢＤの開口数（第１の開口数）よりも小さい。そのため、位相差を発生させなければならない液晶層２３の範囲が液晶層１３に比べて狭い。また、一般的に、情報記録層の基板厚差に基づく球面収差は、開口数の４乗に比例する。そのため、２層ＨＤの各情報記録層の焦点距離の違いに基づく球面収差は、２層ＢＤの各情報記録層の焦点距離の違いに基づく球面収差よりも小さい。従って、上面透明電極２４の電極パターンが、上面透明電極１４の電極パターンに比べて簡素でも、液晶光学素子２０は、十分に球面収差を補正することができる。
【００４４】
次に、比較例１にかかる液晶光学素子２０を用いて２層ＢＤ又は２層ＨＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差と、対物光学素子（図示省略）のデフォーカスとの関係について説明する。ここで、対物光学素子は、比較例１にかかる液晶光学素子２０の他に、対物レンズ等を有する。図３（ａ）に、２層ＢＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差を示し、図３（ｂ）に、２層ＨＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差を示す。図３のグラフにおいて、縦軸は波面収差（λ）を示し、横軸は、規格化動径半径位置（ρ）を示す。波面収差は、液晶光学素子２０を用いて２層ＢＤ又は２層ＨＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差の大きさを表す。また、図３のグラフにおいて、実線は、液晶光学素子２０を駆動していないときの波面収差を示し、○印のプロットは、液晶光学素子２０を駆動しているときの波面収差を示す。
【００４５】
通常、光ヘッド装置では、対物光学素子をデフォーカスさせることにより、情報記録層の基板厚差に基づく球面収差を低減する。しかし、図３に示すように、対物光学素子をデフォーカスさせても、２層ＢＤではＲＭＳ波面収差が１２８ｍλ、２層ＨＤではＲＭＳ波面収差が４６．５ｍλであり、Marechal条件（λ／１４以下、即ち、３５ｍλ以下）を満たさない。そして、このデフォーカス位置において、液晶光学素子２０を駆動すると、２層ＢＤではＲＭＳ波面収差が２５．９ｍλ、２層ＨＤではＲＭＳ波面収差が２２．５ｍλに低減する。
【００４６】
従って、比較例１にかかる液晶光学素子２０によっても、ＢＤとＨＤとの互換、及び、２層ＢＤ及び２層ＨＤのそれぞれにおける情報記録層間の互換を行うことができる。しかし、比較例１にかかる液晶光学素子２０では、上面透明電極２４と下面透明電極２５の電極パターンが異なる。そのため、２種類の電極パターンの位置合わせの精度が非常に高いことが必要である。また、各透明電極に電圧を印加するための引き出し電極が多くなってしまう。
そこで、本発明の実施形態では、２層ＢＤの情報記録層間の互換を行う電極パターンを用いて、２層ＨＤの情報記録層間の互換も行える液晶光学素子１０を提供する。
【００４７】
次に、本発明にかかる液晶光学素子１０を用いて２層ＨＤ（多層光ディスク）に光束を集光させた場合に発生する球面収差と、対物光学素子（図示省略）のデフォーカス量との関係について説明する。ここで、本発明にかかる対物光学素子は、液晶光学素子１０の他に、対物レンズなどを有している。図４は、当該球面収差と当該デフォーカス量との関係を表すグラフである。図４に示すグラフにおいて、縦軸は、ＲＭＳ波面収差量（λ）を示し、横軸は、対物光学素子のデフォーカス量を示す。ここで、ＲＭＳ波面収差量は、液晶光学素子１０を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差の大きさを表す。
なお、図４において、紙面に向かって一番右側のプロット（デフォーカス量が−０．００１０ｍｍであるプロット）は、液晶光学素子１０の透明電極に電圧を印加していない状態（液晶光学素子１０を駆動していない状態）におけるＲＭＳ波面収差量を表している。その他のプロットは、液晶光学素子１０の透明電極に電圧を印加した状態におけるＲＭＳ波面収差量を表している。
【００４８】
図４に示すように、対物光学素子のデフォーカス量を変化させると、ＲＭＳ波面収差量が変化する。具体的には、対物光学素子をデフォーカスさせるにつれて、ＲＭＳ波面収差量は、徐々に減少して極小となった後、徐々に増加する。ＲＭＳ波面収差量が極小となるのは、デフォーカス量が−０．００１４５ｍｍの時である。図４に示す各プロットのデフォーカス量における液晶光学素子１０の波面収差を図５〜図９に示す。図５〜図９のグラフにおいて、縦軸は波面収差（λ）を示し、横軸は、規格化動径半径位置（ρ）を示す。波面収差は、液晶光学素子１０を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合に発生する球面収差の大きさを表す。また、図５〜図９のグラフにおいて、実線は、液晶光学素子１０を駆動していないときの波面収差を示し、○印のプロットは、液晶光学素子１０を駆動しているときの波面収差を示す。
【００４９】
図５〜図９に示すように、対物光学素子をデフォーカスさせても、波面収差が最適な値となるように液晶光学素子１０を駆動すれば、ＲＭＳ波面収差量をほぼ３０ｍλ以下に抑制することができる。また、対物光学素子をデフォーカスさせるにつれて、液晶光学素子１０を駆動していないときの波面収差の形状の勾配が緩やかとなっている。本発明では、この点に注目し、隣接する透明電極間の液晶層１３において光束に付与する位相量を、液晶光学素子１０の中心から外周に向かうにつれて少なくすることにより、球面収差の補正可能量が大きくなることを見出した。
【００５０】
図１０に、２層ＨＤに光束を集光させる場合に、隣接する透明電極間の液晶層１３において光束に付与する位相量と、対物光学素子のデフォーカス量との関係を示す。図１０のグラフにおいて、縦軸は、隣接する透明電極間の液晶層１３において光束に付与する位相量を示し、横軸に、対物光学素子のデフォーカス量を示す。また、図１０の紙面に向かって一番左側には、比較例１にかかる液晶光学素子２０を用いて２層ＨＤに光束を集光させる場合に、隣接する透明電極間の液晶層２３において光束に付与する位相量を示す。
【００５１】
図１０に示すように、比較例１にかかる液晶光学素子２０では、隣接する透明電極間の液晶層２３において光束に付与する位相量が略同じとなるように、上面透明電極２４のパターンが設計されている。
一方、本発明の実施の形態にかかる液晶光学素子１０では、デフォーカスさせるとともに、隣接する透明電極間の液晶層１３において光束に付与する位相量を、液晶光学素子１０の中心から外周に向かうにつれて少なくしている。これにより、本発明の実施の形態にかかる液晶光学素子１０は、２層ＨＤの情報記録層間の互換を行うための電極パターンを有さなくても、２層ＨＤに光束を集光させる場合のＲＭＳ波面収差を約２０ｍλ程度に低減することができる。換言すれば、本発明では、デフォーカス量と液晶光学素子１０の駆動電圧とを調整することにより、液晶光学素子１０は、２層ＢＤの情報記録層間の互換を行うための電極パターンを用いて、２層ＨＤの情報記録層間の互換を行うことができる。
【００５２】
さらに、２層ＢＤの情報記録層間の互換及び２層ＨＤの情報記録層間の互換の他に、ＢＤとＨＤとの互換を行う場合について説明する。図１１、図１２に、本発明にかかる対物光学素子９０の一例を示す。図１１、図１２に示すように、対物光学素子９０は、液晶光学素子１０、液晶光学素子３０、対物レンズ６等を備えている。液晶光学素子３０は、ＢＤとＨＤとの基板厚差に基づく球面収差を補正する。即ち、ＢＤとＨＤとの互換を行う場合には、ＢＤとＨＤとの基板厚差に基づく球面収差を補正する液晶光学素子３０を対物光学素子９０に追加すればよい。
【００５３】
液晶光学素子１０は、レーザ光源（図示省略）側に配置される。また、液晶光学素子３０は、液晶光学素子１０と対物レンズ６との間に配置される。なお、液晶光学素子１０と液晶光学素子３０とは、一体的に構成されていてもよい。
【００５４】
対物レンズ６の液晶光学素子３０側の面は、中央部６Ａと外周部６Ｂとに分割されている。中央部６Ａは、ＨＤのＮＡ（開口数）と略同一の大きさの円形の領域である。また、外周部６Ｂは、中央部６Ａの外周側に設けられた輪帯状の領域である。中央部６Ａは、ＢＤの基板厚（第１の基板厚）とＨＤの基板厚（第２の基板厚）との間の所定の基板厚の光ディスクに対して良好に光束を集光させる面形状を有している。また、外周部６Ｂは、基板厚０．１ｍｍのＢＤに対して光束を良好に集光させる面形状を有している。
【００５５】
液晶光学素子３０は、液晶光学素子１０と略同様の構成を有している。そして、液晶光学素子３０は、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定の基板厚と、ＢＤ又はＨＤの基板厚との基板厚差に基づく球面収差を補正する。
【００５６】
図１１（ａ）は、単層ＨＤ７１に光束を集光させる対物光学素子９０を示し、図１１（ｂ）は、多層ＨＤ７２に光束を集光させる対物光学素子９０を示し、図１２（ａ）は、単層ＢＤ７３に光束を集光させる対物光学素子９０を示し、図１２（ｂ）は、多層ＢＤ７４に光束を集光させる対物光学素子９０を示している。また、図１１、図１２において、光束の進行方向を破線で示す。また、図１１、図１２において、実線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、光束の波面形状を示している。
【００５７】
図１１（ａ）に示すように、単層ＨＤ７１に光束を集光させる場合、液晶光学素子３０のみを駆動し、液晶光学素子１０は駆動しない。また、対物レンズ６の外周部６Ｂを透過した光束は、単層ＨＤ７１に集光しない。外周部６Ｂは、外周部６Ｂを透過する光束を単層ＢＤ７３に対して良好に集光させるような面形状を有する。そのため、外周部６Ｂを透過した光束は、単層ＨＤ７１上では大きな球面収差を有する。従って、外周部６Ｂを透過した光束は、単層ＨＤ７１上には集光しない。
【００５８】
そして、液晶光学素子３０を駆動することにより、液晶光学素子３０のＨＤのＮＡに相当する範囲を透過する光束に、位相差が発生する。これにより、液晶光学素子３０のＨＤのＮＡに相当する範囲を透過した光束の波面形状は、液晶光学素子３０のＨＤのＮＡに相当する範囲外を透過した光束の波面形状とは異なる。
そして、当該位相差は、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定の基板厚と、ＨＤの基板厚との基板厚差に基づく球面収差を補正するような大きさとなっている。従って、液晶光学素子３０は、液晶光学素子３０のＨＤのＮＡに相当する範囲を透過する光束に当該位相差を発生させることにより、光束を単層ＨＤ７１の情報記録面上に良好に集光させる。
【００５９】
図１１（ｂ）に示すように、多層ＨＤ７２に光束を集光させる場合、液晶光学素子１０及び液晶光学素子３０の両方を駆動する。単層ＨＤ７１に光束を集光させる場合と同様に、対物レンズ６の外周部６Ｂを透過した光束は、多層ＨＤ７２に集光しない。
また、単層ＨＤ７１に光束を集光させる場合と同様に、液晶光学素子３０を駆動することにより、液晶光学素子３０のＨＤのＮＡに相当する範囲を透過する光束に、位相差を発生させる。また、当該位相差は、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定の基板厚と、ＨＤの基板厚との基板厚差に基づく球面収差を補正するような大きさとなっている。
【００６０】
また、多層ＨＤ７２に光束を集光させる場合には、対物光学素子９０を適度にデフォーカスさせる。具体的には、図４におけるＲＭＳ波面収差量が３０ｍλ未満となり、且つ、図５〜図９における波面収差の波面形状の勾配が緩やかとなるように、対物光学素子９０をデフォーカスさせる。このように対物光学素子９０をデフォーカスさせた後、隣接する透明電極間の液晶層１３において光束に付与する位相量が、液晶光学素子１０の中心から外周に向かうにつれて少なくなるように、液晶光学素子１０の各透明電極に、電圧を印加する。これにより、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の互換を行うための電極パターンを有する液晶光学素子１０を利用して、多層ＨＤ７２の各情報記録層間の互換を行うことができる。
【００６１】
図１２（ａ）に示すように、単層ＢＤ７３に光束を集光させる場合、液晶光学素子３０のみを駆動し、液晶光学素子１０は駆動しない。そして、液晶光学素子３０を駆動することにより、液晶光学素子３０を透過する光束に、位相差が発生する。当該位相差は、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定の基板厚と、ＢＤの基板厚との基板厚差に基づく球面収差を補正するような大きさとなっている。従って、液晶光学素子３０は、液晶光学素子３０を透過する光束に当該位相差を発生させることにより、光束を単層ＢＤ７３の情報記録面上に良好に集光させる。
なお、外周部６Ｂは、外周部６Ｂを透過する光束を単層ＢＤ７３に対して良好に集光させるような面形状を有する。そのため、外周部６Ｂを透過した光束は、単層ＢＤ７３上で球面収差をほぼ有さない。従って、対物レンズ６の全面を透過した光束は、単層ＢＤ７３上に集光する。
【００６２】
ここで、対物レンズ６の中央部６Ａを透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定の基板厚が、ＢＤの基板厚とＨＤの基板厚との中間の基板厚となっている場合、当該対物レンズ６によりＢＤに光束を集光させるときに発生する球面収差と、当該対物レンズ６によりＨＤに光束を集光させるときに発せする球面収差は、符号が逆転するのみで絶対値が等しい。何れか一方の球面収差を補正するために、液晶光学素子３０を透過した光束に位相差を発生させる場合には、付与すべき位相差を１λずらして付与することにより、液晶光学素子３０を駆動するのに必要な電圧量を低減することができる。波動光学においては、１λの位相遅れ及び位相進みは、位相遅れ及び位相進みが生じていないのと同じであるためである。
【００６３】
例えば、対物レンズ６によりＨＤに光束を集光させるときに発せする球面収差を補正するために、液晶光学素子３０を透過する光束にプラスの位相差を発生させる場合、対物レンズ６によりＢＤに光束を集光させるときに発せする球面収差を補正するために、液晶光学素子３０を透過する光束に付与すべき位相差はマイナスとなる。そこで、対物レンズ６によりＢＤに光束を集光させるときに発せする球面収差を補正するために、液晶光学素子３０を透過する光束に発生させる位相差を、付与すべき位相差に＋１λずらす。より具体的には、単層ＢＤ７３に光束を集光させる場合、液晶光学素子３０を透過する光束に付与する位相差が−０．４λである場合には、当該光束に０．６λの位相を発生させる。これにより、ＢＤとＨＤとの互換を行う液晶光学素子３０を駆動するために印加すべき電圧の範囲を狭めることができる。これにより、液晶光学素子３０を駆動するのに必要な電圧量を低減することができる。
【００６４】
図１２（ｂ）に示すように、多層ＢＤ７４に光束を集光させる場合、液晶光学素子１０及び液晶光学素子３０の両方を駆動する。
また、単層ＢＤ７３に光束を集光させる場合と同様に、液晶光学素子３０を駆動することにより、液晶光学素子３０を透過する光束に、位相差を発生させる。また、当該位相差は、対物レンズ６を透過する光束が良好に集光する光ディスクの所定の基板厚と、ＢＤの基板厚との基板厚差に基づく球面収差を補正するような大きさとなっている。なお、単層ＢＤ７３に光束を集光させる場合と同様に、対物レンズ６の全面を透過した光束は、多層ＢＤ７４上に集光する。
また、液晶光学素子１０の各透明電極に、電圧を印加する。これにより、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の互換を行うことができる。
【実施例１】
【００６５】
図１３は、本発明の実施例１にかかる液晶光学素子４０の一例を示す断面図である。実施例１にかかる液晶光学素子４０は、第１の基板４１、第２の基板４２、第３の基板４３、第１の液晶層４４、第２の液晶層４５、第１の透明電極４６（第２の透明電極）、第２の透明電極４７（第１の透明電極）、第３の透明電極４８（第１の透明電極）、第４の透明電極４９（第２の透明電極）、１／４波長板５０等を有している。
【００６６】
なお、本明細書では、レーザ光源（光源）から出射された光束が対物光学素子により、光ディスクの情報記録層に集光されるまでの光路を第１の光路と呼ぶ。また、光ディスクの情報記録層により反射された光束が光検出器に検出されるまでの光路を第２の光路と呼ぶ。
【００６７】
第１の液晶層４４は、第１の基板４１と第２の基板４２との間に挟持されている。具体的には、第１の液晶層４４は、液晶が、第１の基板４１、第２の基板４２、及び、スペーサとしてのシール（図示省略）により形成される空間に封入されてなる。
第２の液晶層４５は、第２の基板４２と第３の基板４３との間に挟持されている。具体的には、第２の液晶層４５は、液晶が、第２の基板４２、第３の基板４３、及びシールにより形成される空間に封入されてなる。
【００６８】
また、第１の液晶層４４の配向方向と第２の液晶層４５配向方向とは、互いに直交する向きとなっている。
通常、光ディスクの光ヘッド装置では、偏光ビームスプリッタをレーザ光源と対物光学素子との間に配置する。これにより、第１の光路と第２の光路を一部重複することができ、光学系を小さくすることができる。
具体的には、光ディスクにおいて反射される際に、光束の偏光方向は、９０度回転する。即ち、入射光（第１の光路の光束）の偏光方向と反射光（第２の光路の光束）の偏光方向とは互いに直交している。そして、偏光ビームスプリッタは、レーザ光源から出射された光束を透過させて対物光学素子に入射させる。一方、偏光ビームスプリッタは、光ディスクから反射され、対物光学素子を透過した光束を反射させて、光検出器へと導く。
【００６９】
従って、入射光と反射光とが対物光学素子を透過する。即ち、入射光と反射光の両方が液晶光学素子を透過する。
また、液晶層は、一の偏光方向の光束のみに対して作用する。そのため、光ヘッド装置が１層の液晶層を有する液晶光学素子を備える場合、入射光と反射光との何れか一方に対しては補正を行うことができるが、他方に対しては補正を行うことができない。
本実施例１にかかる液晶光学素子４０では、第１の液晶層４４と第２の液晶層４５とを有し、第１の液晶層４４の配向方向と第２の液晶層４５配向方向とは互いに直交しているため、入射光及び反射光の両方に対して補正を行うことができる。
【００７０】
そして、第１の液晶層４４の配向方向は、入射光に対して作用するような配向方向となっている。また、第２の液晶層４５の配向方向は、反射光に対して作用するような配向方向となっている。
【００７１】
第１の透明電極４６は、第１の基板４１の第１の液晶層４４側に形成されている。また、第４の透明電極４９は、第３の基板４３の第２の液晶層４５側に形成されている。そして、第１の透明電極４６及び第４の透明電極４９の電極パターンは、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の互換を行うための電極パターンを有する。
【００７２】
具体的には、第１の透明電極４６及び第４の透明電極４９の電極パターンは、液晶光学素子１０の上面透明電極１４及び下面透明電極１５の電極パターンと略同じとなっている。即ち、第１の透明電極４６及び第４の透明電極４９は、９本の大きさの異なる円形状に形成された複数の透明電極が同心円状に並べられたパターンを有している。また、当該複数の透明電極により、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５は、９個の領域（第２の領域）に分割されている。そして、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５の各領域は、それぞれ、当該領域を透過する光束に、ＯＬ０、ＯＬ１、ＯＬ２、ＯＬ３、ＯＬ４という位相差を発生させる。そして、液晶光学素子４０を透過する光束に、ＯＬ０〜ＯＬ４の５種類の位相差を発生させることにより、２層ＢＤの各情報記録層の焦点距離の違いに基づく球面収差を補正している。
【００７３】
第２の透明電極４７は、第２の基板４２の第１の液晶層４４側に形成されている。また、第３の透明電極４８は、第２の基板４２の第２の液晶層４５側に形成されている。そして、第２の透明電極４７及び第３の透明電極４８の電極パターンは、ＢＤとＨＤとの基板厚差に基づく球面収差を補正するような電極パターンとなっている。具体的には、第２の透明電極４７及び第３の透明電極４８は、液晶光学素子１０の光ディスク側に備えられる対物レンズが光束を良好に集光する光ディスクの所定の基板厚と、ＢＤ又はＨＤとの基板厚との基板厚差に基づく球面収差を補正するような電極パターンとなっている。
【００７４】
より具体的には、第２の透明電極４７及び第３の透明電極４８は、大きさの異なる円形状に形成された複数の透明電極が同心円状に並べられたパターンを有している。また、当該複数の透明電極により、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５は、複数の領域（第１の領域）に分割されている。そして、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５の各領域は、それぞれ、当該領域を透過する光束に、ＢＤ又はＨＤとの基板厚との基板厚差に基づく球面収差を補正するような位相差を発生させる。
【００７５】
具体的には、第２の透明電極４７及び第３の透明電極４８により分割されてなる複数の領域は、ＨＤの開口数の範囲において、液晶光学素子４０を透過する光束に、略（ｍ／ｎ）λ（ただし、はｎ≧２を満たす自然数、ｍは、｜ｍ｜≦ｎ／２を満たす整数、λは、前記光源の波長）の位相差を付与する。
【００７６】
そして、第１の液晶層４４は、第１の透明電極４６及び第２の透明電極４７により駆動される。第１の透明電極４６により駆動された場合、第１の液晶層４４は、入射光に対して、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。また、後述するアクチュエータ１０６により対物光学素子１０４（後述）がデフォーカスされた場合には、第１の透明電極４６により駆動された第１の液晶層４４は、入射光に対して、多層ＨＤ７２の各情報記録層間の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
【００７７】
また、第１の液晶層４４は、第２の透明電極４７により駆動された場合、入射光に対して、ＢＤとＨＤとの基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
【００７８】
また、第２の液晶層４５は、第３の透明電極４８及び第４の透明電極４９により駆動される。そして、第２の液晶層４５は、第３の透明電極４８により駆動された場合、反射光に対して、ＢＤとＨＤとの基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
【００７９】
また、第４の透明電極４９により駆動された場合、第２の液晶層４５は、反射光に対して、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。また、対物光学素子１０４（後述）がデフォーカスされた場合には、第４の透明電極４９により駆動された第２の液晶層４５は、反射光に対して、多層ＨＤ７２の各情報記録層間の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
【００８０】
１／４波長板５０は、第３の基板４３の対物レンズ１０５（後述）側の面に、固定されている。なお、実施例１において、液晶光学素子４０の第１の基板４１側がレーザ光源１０１（後述）側であり、液晶光学素子４０の第３の基板４３側が光ディスク７５（後述）側である。
【００８１】
図１４に、実施例１にかかる光ヘッド装置１００の一例を示す。図１４に示すように、光ヘッド装置１００は、レーザ光源１０１、コリメータレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、対物光学素子１０４、アクチュエータ１０６、ホログラム光学素子１０７、検出用集光レンズ１０８、光検出器１０９、オートフォーカス／トラッキング回路１１０、ＲＦ回路１１１、液晶駆動回路１１２等を有している。
【００８２】
図１４に示すように、対物光学素子１０４は、液晶光学素子４０、対物レンズ１０５などを有している。また、液晶光学素子４０と対物レンズ１０５とは、アクチュエータ１０６により一体的に保持されている。そして、液晶光学素子４０と対物レンズ１０５とは、アクチュエータ１０６により一体的に駆動される。
【００８３】
アクチュエータ１０６は、対物光学素子１０４を高速かつ高精度に駆動するための機構を有している。また、アクチュエータ１０６は、対物レンズ１０５の光軸方向と、当該光軸方向に対して垂直な方向との２軸に沿って、対物光学素子１０４を移動させる。これにより、アクチュエータ１０６は、対物光学素子１０４をデフォーカスさせる。また、アクチュエータ１０６は、対物レンズ１０５によって形成される光スポットの光ディスク７５上における位置を制御する。
【００８４】
レーザ光源１０１から出射された光束（入射光）は、コリメータレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、液晶光学素子４０、対物レンズ１０５を透過して、光ディスク７５に入射する。また、光ディスク７５から反射された光束（反射光）は、対物レンズ１０５及び液晶光学素子４０を透過した後、ホログラム光学素子１０７に入射する。
【００８５】
ホログラム光学素子１０７は、光ディスク７５から反射された反射光を、オートフォーカス／トラッキングサーボ成分とＲＦ成分とに分離する。
ホログラム光学素子１０７を透過した反射光は、検出用集光レンズ１０８により集光され、光検出器１０９において検出され、電気信号に変換される。
光検出器１０９により検出されたオートフォーカス／トラッキング成分信号は、オートフォーカス／トラッキング回路１１０に入力される。オートフォーカス／トラッキング回路１１０は、オートフォーカス／トラッキング成分信号に基づいて制御信号を出力する。そして、オートフォーカス／トラッキング回路１１０から出力された制御信号に基づいて、アクチュエータ１０６が制御される。
【００８６】
光検出器１０９により検出されたＲＦ成分信号は、ＲＦ回路１１１に入力される。ＲＦ回路１１１は、ＲＦ成分信号に基づいてＲＦ信号を出力する。
また、液晶駆動回路１１２は、駆動信号を第１の透明電極４６、第２の透明電極４７、第３の透明電極４８、第４の透明電極４９に入力する。そして、液晶駆動回路１１２は、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５の動作環境が変化した際に、第１の透明電極４６、第２の透明電極４７、第３の透明電極４８、第４の透明電極４９に印加する電圧量を調節する。例えば、温度や液晶素子の経時変化により、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５の電圧応答性が変化した場合に、第１の透明電極４６、第２の透明電極４７、第３の透明電極４８、第４の透明電極４９に印加する電圧量を調節する。このような調整は、第１の液晶層４４及び第２の液晶層４５の動作開始時に行うだけでもよいし、動作中においても行われてもよい。
【００８７】
対物レンズ１０５の液晶光学素子４０側の面は、中央部と外周部とに分割されている。中央部は、ＨＤのＮＡ＝０．６５と略同一の大きさの円形の領域である。また、外周部は、中央部の外周側に設けられた輪帯状の領域である。中央部は、ＢＤの基板厚とＨＤの基板厚との中間の基板厚＝０．３５ｍｍの光ディスクに対して良好に光束を集光させる面形状を有している。そのため、中央ぶが光束をＢＤに集光させる際の球面収差の符号とＨＤに集光させる際の球面収差の符号とは反対となる。
また、外周部は、基板厚０．１ｍｍのＢＤに対して光束を良好に集光させる面形状を有している。
【００８８】
なお、ＢＤとＨＤは、基板厚だけでなくＮＡも異なる。そのため、対物レンズ１０５の中央部がＢＤとＨＤの中間の基板厚の光ディスクに光束を集光させる際の球面収差を低減する面形状を有しているからといって、当該中央部が光束をＢＤ又はＨＤに集光させる際の球面収差の絶対値が等しくなるとは限らない。しかし、液晶光学素子４０による補正量は、各透明電極４６〜４９に印加する電圧を調整することにより、制御することができる。そのため、ＢＤにおける球面収差とＨＤにおける球面収差との絶対値が等しくならなくても、当該球面収差を好適に低減することが可能となる。
【００８９】
実施例１にかかる光ヘッド装置１００を用いて、２層ＢＤ及び２層ＨＤに対して光束を集光させた。まず、液晶光学素子４０を駆動せずに、２層ＢＤの各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＢＤの情報記録層のうち、球面収差の大きい（即ち、光スポットの乱れが大きい）方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＢＤの情報記録層のうち、対物レンズ１０５側の情報記録層（即ち、カバー層側の情報記録層）に対して光束を集光させた。その際、液晶光学素子４０を駆動しない場合には、波面収差は、最大で約２００ｍλであった。しかし、液晶光学素子４０を駆動することにより、波面収差を３０ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子４０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
【００９０】
同様に、液晶光学素子４０を駆動させずに、２層ＨＤの各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＨＤの情報記録層のうち、球面収差の大きい方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＨＤの情報記録層のうち、対物レンズ１０５側の情報記録層に対して光束を集光させた。その際、液晶光学素子４０を駆動しない場合には、波面収差は、最大で約１００ｍλであった。しかし、液晶光学素子４０を駆動することにより、波面収差を３５ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子４０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
【００９１】
なお、液晶層の厚さを厚くしたり、印加電圧の大きさを大きくしたりすることにより、液晶光学素子４０による収差補正量を大きくすることが可能である。また、透明電極の電極パターンをより細かくすることにより、補正の精度を向上させることができる。例えば、液晶光学素子４０を駆動することにより、０．２λ以下の波面収差量とすることができる。また、補正する位相量を基板厚誤差に応じて増減させることにより、２層よりも層数が多い多層光ディスクにおける情報記録層間の互換を行うことができる。
【実施例２】
【００９２】
図１５は、本発明の実施例２にかかる液晶レンズ６０の一例を示す断面図である。実施例２にかかる液晶レンズ６０は、第１の基板６１、第２の基板６２、第３の基板６３、第１の液晶層６４、第２の液晶層６５、第１の透明電極６６、６６、第２の透明電極６７、６７、１／４波長板５１等を有している。
【００９３】
第１の液晶層６４は、第１の基板６１と第２の基板６２との間に挟持されている。第２の液晶層６５は、第２の基板６２と第３の基板６３との間に挟持されている。また、第１の液晶層６４の配向方向と第２の液晶層６５配向方向とは、互いに直交する向きとなっている。
【００９４】
そして、第１の液晶層６４の配向方向は、反射光に対して作用するような配向方向となっている。また、第２の液晶層６５の配向方向は、入射光に対して作用するような配向方向となっている。
【００９５】
第１の透明電極６６、６６は、第２の基板６２の第１の液晶層６４側及び第２の液晶層６５側に形成されている。
また、第２の透明電極６７、６７は、第１の基板６１の第１の液晶層６４側及び第３の基板６３の第２の液晶層６５側に形成されている。
【００９６】
また、第１の基板６１の第１の液晶層６４側には、ブレーズ格子６８が形成されている。同様に、第２の基板６２の第２の液晶層６５側には、ブレーズ格子６８が形成されている。
【００９７】
そして、第１の液晶層６４は、第１の透明電極６６及び第２の透明電極６７により駆動された場合、第１の液晶層６４を透過する光束に対してブレーズ格子６８を作用させ、ＢＤとＨＤとの基板厚差に基づく球面収差を低減するような発散角度で、当該光束を出射する。
具体的には、第１の透明電極６６及び第２の透明電極６７に電圧を印加することにより、第１の液晶層６４の液晶素子が配向する。これにより、第１の液晶層６４の屈折率が変化する。そして、ブレーズ格子６８が、第１の液晶層６４を透過する光束に対して、作用する。
【００９８】
同様に、第２の液晶層６５は、第１の透明電極６６及び第２の透明電極６７により駆動された場合、第２の液晶層６５を透過する光束に対してブレーズ格子６８を作用させ、ＢＤとＨＤとの基板厚差に基づく球面収差を低減するような発散角度で、当該光束を出射する。
【００９９】
１／４波長板５１は、第３の基板６３の対物レンズ２０５（後述）側の面に、固定されている。なお、実施例２において、液晶レンズ６０の第１の基板６１側がレーザ光源１０１側であり、液晶レンズ６０の第３の基板６３側が光ディスク７５側である。
【０１００】
図１６は、本発明の実施例２にかかる液晶光学素子７０の一例を示す断面図である。実施例２にかかる液晶光学素子７０は、第１の基板７１、第２の基板７２、第３の基板７３、第１の液晶層７４、第２の液晶層７５、第１の透明電極７６、第２の透明電極７７等を有している。
【０１０１】
第１の液晶層７４は、第１の基板７１と第２の基板７２との間に挟持されている。第２の液晶層７５は、第２の基板７２と第３の基板７３との間に挟持されている。また、第１の液晶層７４の配向方向と第２の液晶層７５配向方向とは、互いに直交する向きとなっている。
【０１０２】
そして、第１の液晶層７４の配向方向は、入射光に対して作用するような配向方向となっている。また、第２の液晶層７５の配向方向は、反射光に対して作用するような配向方向となっている。
【０１０３】
第１の透明電極７６は、第２の基板７２の第１の液晶層７４側に形成されている。また、第２の透明電極７７は、第２の基板７２の第２の液晶層７５側に形成されている。そして、第１の透明電極７６及び第２の透明電極７７の電極パターンは、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の互換を行うための電極パターンを有する。
具体的には、第１の透明電極７６及び第２の透明電極７７の電極パターンは、実施例１にかかる液晶光学素子４０の第１の透明電極４６及び第４の透明電極４９の電極パターンと略同じとなっている。
【０１０４】
そして、第１の透明電極７６により駆動された場合、第１の液晶層７４は、入射光に対して、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。また、後述するアクチュエータ２０６により対物光学素子２０４（後述）がデフォーカスされた場合には、第１の透明電極７６により駆動された第１の液晶層７４は、入射光に対して、多層ＨＤ７２の各情報記録層間の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
【０１０５】
また、第２の透明電極７７により駆動された場合、第２の液晶層７５は、反射光に対して、多層ＢＤ７４の各情報記録層間の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。また、対物光学素子２０４（後述）がデフォーカスされた場合には、第２の透明電極７７により駆動された第２の液晶層７５は、反射光に対して、多層ＨＤ７２の各情報記録層間の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
【０１０６】
実施例２にかかる液晶光学素子７０では、同一の基板（第２の基板７２）に、第１の透明電極７６及び第２の透明電極７７が形成されている。そのため、第１の透明電極７６及び第２の透明電極７７の位置合わせの精度が高くなる。
【０１０７】
なお、実施例２において、液晶光学素子７０の第１の基板７１側がレーザ光源１０１側であり、液晶光学素子７０の第３の基板７３側が光ディスク７５側である。
【０１０８】
図１７に、実施例２にかかる光ヘッド装置２００の一例を示す。図１７に示すように、実施例２にかかる光ヘッド装置２００は、液晶光学素子７０、対物光学素子２０４、アクチュエータ２０６、液晶駆動回路２１２の構成のみが、実施例１にかかる光ヘッド装置１００と異なるので、同一の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
【０１０９】
図１７に示すように、対物光学素子２０４は、液晶レンズ６０、対物レンズ２０５などを有している。また、液晶レンズ６０と対物レンズ２０５とは、アクチュエータ２０６により一体的に保持されている。そして、液晶レンズ６０と対物レンズ２０５とは、アクチュエータ２０６により一体的に駆動される。
【０１１０】
アクチュエータ２０６は、対物光学素子２０４を高速かつ高精度に駆動するための機構を有している。また、アクチュエータ２０６は、対物レンズ２０５の光軸方向と、当該光軸方向に対して垂直な方向との２軸に沿って、対物光学素子２０４を移動させる。これにより、アクチュエータ２０６は、対物光学素子２０４をデフォーカスさせる。また、アクチュエータ２０６は、対物レンズ２０５によって形成される光スポットの光ディスク７５上における位置を制御する。
【０１１１】
液晶駆動回路２１２は、液晶レンズ６０の第１の透明電極６６、６６、第２の透明電極６７、６７、液晶光学素子７０の第１の透明電極７６、第２の透明電極７７に駆動信号を入力する。そして、液晶駆動回路２１２は、液晶レンズ６０の第１の液晶層６４及び第２の液晶層６５の動作環境が変化した際に、液晶レンズ６０の第１の透明電極６６、６６、第２の透明電極６７、６７に印加する電圧量を調節する。また、液晶駆動回路２１２は、液晶光学素子７０の第１の液晶層７４及び第２の液晶層７５の動作環境が変化した際に、液晶光学素子７０の第１の透明電極７６、第２の透明電極７７に印加する電圧量を調節する。
【０１１２】
対物レンズ２０５は、ＢＤ専用レンズである。そして、対物レンズ２０５は、ＢＤの情報記録層に、光束を良好に収束する。
【０１１３】
液晶光学素子７０は、対物光学素子２０４と偏光ビームスプリッタ１０３との間に設けられている。液晶光学素子７０もアクチュエータ２０６に搭載する方が、レンズシフトが発生した場合の影響を低減することができる。しかし、アクチュエータに多くのものを搭載すると、信号品質や高速動作において問題が生じる。
また、液晶光学素子７０により補正すべき収差量は、液晶レンズ６０に比べて少ない。そのため、レンズシフトにより生じるコマ収差の量も小さい。また、レンズシフトにより生じたコマ収差を液晶光学素子７０により補正することも可能である。
【０１１４】
実施例２かかる液晶レンズ６０によるＢＤとＨＤとの互換動作について、図１８を参照しながら、説明する。図１８は、対物光学素子２０４と光ディスク７５の断面図である。図１８では、液晶レンズ６０の対物レンズ側のみを図示する。光ディスク７５として、単層ＨＤ７１及び単層ＢＤ７３を例示する。図１８（ａ）に、単層ＨＤ７１に光スポットを形成する場合を示し、図１８（ｂ）に、単層ＢＤ７３に光スポットを形成する場合を示す。
【０１１５】
図１８（ａ）に示すように、単層ＨＤ７１上に光スポットを形成する場合には、液晶レンズ６０を駆動する。液晶レンズ６０の第１の透明電極６６及び第２の透明電極６７に電圧を印加すると、液晶レンズ６０の第２の液晶層６５を透過する光束に対してブレーズ格子６８が作用する。そして、液晶レンズ６０は、液晶レンズ６０を透過した光束が単層ＨＤ７１にＨＤのＮＡで集光するように、当該光束の発散角度を調整する。これにより、第２の液晶層６５を透過する光束は、単層ＢＤ７３と単層ＨＤ７１との基板厚差に基づく球面収差を低減するような発散角度で発散して対物レンズ２０５に入射する。そのため、対物レンズ２０５は、液晶レンズ６０から出射された光束を単層ＨＤ７１上に良好に集光する。
【０１１６】
図１８（ｂ）に示すように、単層ＢＤ７３上に光スポットを形成する場合には、液晶レンズ６０を駆動しない。そのため、液晶レンズ６０を透過する光束は発散角度が変化することなく対物レンズ２０５に入射する。そのため、対物レンズ２０５は、ＢＤ専用レンズであるため、液晶レンズ６０から出射された光束を単層ＢＤ７３上に良好に集光する。
【０１１７】
実施例２にかかる光ヘッド装置２００を用いて、２層ＢＤ及び２層ＨＤに対して光束を集光させた。まず、液晶光学素子７０を駆動せずに、２層ＢＤの各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＢＤの情報記録層のうち、球面収差の大きい（即ち、光スポットの乱れが大きい）方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＢＤの情報記録層のうち、対物レンズ２０５側の情報記録層（即ち、カバー層側の情報記録層）に対して光束を集光させた。その際、液晶光学素子７０を駆動しない場合には、波面収差は、最大で約１８０ｍλであった。しかし、液晶光学素子７０を駆動することにより、波面収差を２５ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子７０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
【０１１８】
同様に、液晶レンズ６０を駆動させるとともに、液晶光学素子７０を駆動させずに、２層ＨＤの各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＨＤの情報記録層のうち、球面収差の大きい方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＨＤの情報記録層のうち、対物レンズ２０５側の情報記録層に対して光束を集光させた。その際、液晶レンズ６０のみを駆動し、液晶光学素子７０を駆動しない場合には、波面収差は、最大で約１４０ｍλであった。しかし、液晶レンズ６０だけでなく液晶光学素子７０を駆動することにより、波面収差を３０ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子７０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
【０１１９】
なお、実施例１では、液晶レンズ６０にブレーズ格子６８を設けたが、他の構成により液晶レンズ６０を形成してもよい。例えば、大きさの異なる円形状に形成された複数の透明電極を同心円状に並べて、液晶層を複数の輪帯状の領域に分け、各領域の液晶層の屈折率を段階的に変化させることにより、液晶レンズ６０を構成してもよい。しかし、この場合には、透明電極の引き出し線が多くなってしまう。
【実施例３】
【０１２０】
図１９に実施例３にかかる光ヘッド装置３００を示す。図１９に示すように、実施例３にかかる光ヘッド装置３００は、液晶光学素子８０、対物光学素子３０４、ＢＤ／ＨＤ光路切替機構３０６（光路切替機構）、アクチュエータ３０７、液晶駆動回路３１２の構成のみが、実施例１にかかる光ヘッド装置１００と異なるので、同一の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
【０１２１】
液晶光学素子８０は、実施例２にかかる液晶光学素子７０の光ディスク側に１／４波長板５２を設けたものである。そして、液晶光学素子８０は、駆動されることにより、液晶光学素子８０を透過する光束に、多層ＢＤ及び多層ＨＤにおける情報記録層間の基板厚差に基づく球面収差を低減するような位相差を発生させる。
【０１２２】
対物光学素子３０４は、第１の対物レンズ３０８、第２の対物レンズ３０９などを備えている。第１の対物レンズ３０８及び第２の対物レンズ３０９は、レンズの光軸方向に垂直な方向に並べられている。そして、第１の対物レンズ３０８及び第２の対物レンズ３０９は、アクチュエータ３０７により一体的に保持されている。
第１の対物レンズ３０８は、ＢＤ専用レンズである。また、第２の対物レンズ３０９は、ＨＤ専用レンズである。
【０１２３】
ＢＤ／ＨＤ光路切替機構３０６は、液晶光路切替素子（図示省略）などを備えている。液晶光路切替素子は、偏光を利用して、第１の対物レンズ３０８へ向かう光路と、第２の対物レンズ３０９に向かう光路との何れかを選択する。
なお、ＢＤ／ＨＤ光路切替機構３０６は、ミラーを駆動させることによって、光路を選択するものであってもよい。
【０１２４】
アクチュエータ３０７は、対物光学素子３０４を高速かつ高精度に駆動するための機構を有している。また、アクチュエータ３０７は、第１の対物レンズ３０８及び第２の対物レンズ３０９の光軸方向と、当該光軸方向に対して垂直な方向との２軸に沿って、対物光学素子３０４を移動させる。これにより、アクチュエータ３０７は、対物光学素子３０４をデフォーカスさせる。また、アクチュエータ３０７は、第１の対物レンズ３０８によって形成される光スポットのＢＤ７３（７４）上における位置を制御する。同様に、アクチュエータ３０７は、第２の対物レンズ３０９によって形成される光スポットのＨＤ７１（７２）上における位置を制御する。
【０１２５】
液晶駆動回路３１２は、液晶光学素子８０に駆動信号を入力する。そして、液晶駆動回路３１２は、液晶光学素子８０の液晶層の動作環境が変化した際に、液晶光学素子８０の透明電極に印加する電圧量を調節する。
【０１２６】
実施例３にかかる光ヘッド装置３００を用いて、２層ＢＤ７４及び２層ＨＤ７２に対して光束を集光させた。まず、液晶光学素子８０を駆動せずに、２層ＢＤ７４の各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＢＤ７４の情報記録層のうち、球面収差の大きい（即ち、光スポットの乱れが大きい）方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＢＤ７４の情報記録層のうち、第１の対物レンズ３０８側の情報記録層（即ち、カバー層側の情報記録層）に対して光束を集光させた。その際、液晶光学素子８０を駆動しない場合には、波面収差は、最大で約１６０ｍλであった。しかし、液晶光学素子８０を駆動することにより、波面収差を２５ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子８０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
【０１２７】
同様に、液晶光学素子８０を駆動させずに、２層ＨＤ７２の各情報記録層に光スポットを形成した。次に、２層ＨＤ７２の情報記録層のうち、球面収差の大きい方の情報記録層にフォーカスを合わせた。そして、２層ＨＤ７２の情報記録層のうち、第２の対物レンズ３０９側の情報記録層に対して光束を集光させた。その際、液晶光学素子８０を駆動しない場合には、波面収差は、最大で約９０ｍλであった。しかし、液晶光学素子８０を駆動することにより、波面収差を２０ｍλまでに低減することができた。即ち、液晶光学素子８０を駆動することにより、波面収差を駆動前の１／４以下に低減することができた。
【０１２８】
実施例３にかかる光ヘッド装置３００では、ＢＤ／ＨＤ光路切替機構３０６が必要となる。また、２枚のレンズを用いるため、レンズ重量や大きさが増加し、アクチュエータの負担が増加してしまう。また、２枚のレンズを用いるため、レンズシフトが発生すると著しく信号が劣化してしまう。
しかし、ＢＤ専用レンズである第１の対物レンズ３０８及びＨＤ専用レンズである第２の対物レンズを用いるため、波面収差をより低減することができる。具体的には、ＢＤ７３（７４）とＨＤ７１（７２）の基板厚差に基づく球面収差の発生を防止している。
【０１２９】
なお、本発明は、球面収差低減方法を述べており、多層光ディスクにおける各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差も、フォーカスずれに基づく微少な球面収差も、同様に低減可能である。
また、本発明の実施形態では、２種類の多層光ディスクとして２層ＢＤ及び２層ＨＤを例に挙げたが、本発明の範囲はこれに限られるものではない。本発明は、ＤＶＤ、ＣＤにも適用可能である。この場合には、光学系に用いられる光源の波長において、ＤＶＤ又はＣＤの各情報記録層の基板厚差に基づく球面収差量が発生する。そこで、当該球面収差量に応じて、デフォーカス量と液晶光学素子の透明電極に印加する電圧量とを調節する。これにより、ＢＤ及びＨＤだけでなく、ＤＶＤ又はＣＤの球面収差を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明にかかる液晶光学素子の一例を示したものである。
【図２】比較例１にかかる液晶光学素子の一例を示したものである。
【図３】比較例１にかかる液晶光学素子を用いて２層ＢＤに光束を集光させた場合の球面収差を表すグラフ（図３（ａ））、比較例１にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の球面収差を表すグラフ（図３（ｂ））である。
【図４】本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の球面収差と、デフォーカス量との関係を表すグラフである。
【図５】本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の様々なデフォーカス量における球面収差を表すグラフである。
【図６】本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の様々なデフォーカス量における球面収差を表すグラフである。
【図７】本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の様々なデフォーカス量における球面収差を表すグラフである。
【図８】本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の様々なデフォーカス量における球面収差を表すグラフである。
【図９】本発明にかかる液晶光学素子を用いて２層ＨＤに光束を集光させた場合の様々なデフォーカス量における球面収差を表すグラフである。
【図１０】本発明にかかる液晶光学素子の各領域の液晶層において付与する位相差量と、デフォーカス量との関係を表すグラフである。
【図１１】本発明にかかる液晶光学素子の動作を説明する図である。
【図１２】本発明にかかる液晶光学素子の動作を説明する図である。
【図１３】実施例１にかかる液晶光学素子の一例を示す断面図である。
【図１４】実施例１にかかる光ヘッド装置の一例を示す模式図である。
【図１５】実施例２にかかる液晶レンズの一例を示す断面図である。
【図１６】実施例２にかかる液晶光学素子の一例を示す断面図である。
【図１７】実施例２にかかる光ヘッド装置の一例を示す模式図である。
【図１８】実施例２にかかる液晶レンズの動作を説明する図である。
【図１９】実施例３にかかる光ヘッド装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０、３０、４０、７０、８０  液晶光学素子
１３  液晶層（液晶光学素子の液晶層）
１４  上面透明電極（透明電極）
１５  下面透明電極（透明電極）
４４、４５  第１の液晶層（液晶光学素子の液晶層）
４６  第１の透明電極（第２の透明電極）
４７  第２の透明電極（第１の透明電極）
４８  第３の透明電極（第１の透明電極）
４９  第４の透明電極（第２の透明電極）
６０  液晶レンズ
６４、６５  液晶層（液晶レンズの液晶層）
６８  ブレーズ格子
７１  単層ＨＤ（第２の光ディスク）
７２  多層ＨＤ（第２の多層光ディスク）
７３  単層ＢＤ（第１の光ディスク）
７４  多層ＢＤ（第１の多層光ディスク）
７４、７５  第２の液晶層（液晶光学素子の液晶層）
７６  第１の透明電極（第２の透明電極）
７７  第２の透明電極（第２の透明電極）
１００、２００、３００  光ヘッド装置
９０、１０４、２０４、３０４  対物光学素子
１０５、２０５  対物レンズ
３０６  ＢＤ／ＨＤ光路切替機構（光路切替機構）
３０８  第１の対物レンズ
３０９  第２の対物レンズ
１０６、２０６、３０７  アクチュエータ
１１２、２１２、３１２  液晶駆動回路
【図１】
2009295251.tif 000003
【図２】
2009295251.tif 000004
【図３】
2009295251.tif 000005
【図４】
2009295251.tif 000006
【図５】
2009295251.tif 000007
【図６】
2009295251.tif 000008
【図７】
2009295251.tif 000009
【図８】
2009295251.tif 000010
【図９】
2009295251.tif 000011
【図１０】
2009295251.tif 000012
【図１１】
2009295251.tif 000013
【図１２】
2009295251.tif 000014
【図１３】
2009295251.tif 000015
【図１４】
2009295251.tif 000016
【図１５】
2009295251.tif 000017
【図１６】
2009295251.tif 000018
【図１７】
2009295251.tif 000019
【図１８】
2009295251.tif 000020
【図１９】
2009295251.tif 000021