JP2012009096A - Wavelength selection wavelength plate, wavelength selection diffraction element and optical head device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波長が異なる複数の光を選択的に位相変調させる波長選択波長板および、これらの光を選択的に透過または回折させる波長選択回折素子、光ストレージを扱う光学系として、CD、DVD、光磁気ディスクなどの光記録媒体および、「Blu−ray」(登録商標:以下BD)などの高密度光記録媒体(以下、「光ディスク」という)に情報の記録および/または再生(以下、「記録・再生」という。)を行う光ヘッド装置等に関する。 The present invention relates to a wavelength selection wave plate that selectively phase-modulates a plurality of lights having different wavelengths, a wavelength selection diffraction element that selectively transmits or diffracts these lights, and an optical system that handles optical storage. Information recording and / or reproduction (hereinafter referred to as “optical disc”) and optical recording media such as magneto-optical discs and high-density optical recording media (hereinafter referred to as “optical discs”) such as “Blu-ray” (registered trademark: BD). The present invention relates to an optical head device or the like that performs recording / reproduction.
BD、DVD、CD等の複数の光ディスクに対応した光ヘッド装置では、異なる規格の光ディスク毎に、波長の異なる半導体レーザ光源が用いられ、開口数NAの異なる対物レンズにより光ディスクの情報記録面に光源からの出射光が集光され、その反射光をビームスプリッタにより分岐して光検出器にて受光することで、電気信号に変換して情報の記録・再生を行う。具体的には、BDでは395nm〜420nmの波長範囲に対応した405nm波長帯の光を出射する半導体レーザ、DVDでは640nm〜680nmの波長範囲に対応した660nm波長帯の光を出射する半導体レーザ、そして、CDでは765nm〜805nmの波長範囲に対応した785nm波長帯の光を出射する半導体レーザが用いられる。 In an optical head device corresponding to a plurality of optical discs such as BD, DVD, CD, etc., semiconductor laser light sources having different wavelengths are used for optical discs of different standards, and light sources are provided on the information recording surface of the optical disc by objective lenses having different numerical apertures NA. The emitted light from the light is condensed, and the reflected light is branched by a beam splitter and received by a photodetector, whereby it is converted into an electric signal to record / reproduce information. Specifically, a semiconductor laser that emits light in a wavelength band of 405 nm corresponding to a wavelength range of 395 nm to 420 nm in BD, a semiconductor laser that emits light in a wavelength band of 660 nm corresponding to a wavelength range of 640 nm to 680 nm in DVD, and In the case of CD, a semiconductor laser that emits light having a wavelength band of 785 nm corresponding to a wavelength range of 765 nm to 805 nm is used.
ここで、光ヘッド装置を、BD、DVD、CDの光ディスク毎、個別に空間配置した部品を用いて構成する場合、光ヘッド装置が大形化し、重量が増加するとともに、光学部品の部品点数が増えるという問題がある。とくに、薄型のノートパソコン等に、BD、DVD、CDを記録・再生できる光ヘッド装置を搭載する場合、より小型化、軽量化が要求される。そこで、光学部品の部品点数を増やすことなく小型化、軽量化を実現するために、BD用、DVD用、CD用の各波長帯の光の光路、とくに3つの光路を共通化し、これらの波長帯の光に対して所望の光学特性を得る光学部品を備える構成とすることが有効である。具体的には、これら3種類の波長帯(以下、「3波長」という。)に対応した光源からの出射光を合波して共通化し、その光路中に光学部品を備えることができる。または、光ディスクの情報記録面で反射した信号光を受光する光検出器を、3波長の光に対して共通化することもできる。 Here, when the optical head device is configured using components that are individually arranged in space for each of the BD, DVD, and CD optical discs, the optical head device is increased in size and weight, and the number of components of the optical component is increased. There is a problem of increasing. In particular, when an optical head device capable of recording / reproducing BD, DVD, and CD is mounted on a thin notebook personal computer or the like, further miniaturization and weight reduction are required. Therefore, in order to achieve miniaturization and weight reduction without increasing the number of optical components, the optical paths of light in each wavelength band for BD, DVD, and CD, in particular, three optical paths are used in common. It is effective to provide an optical component that obtains desired optical characteristics for the band light. Specifically, the light emitted from the light source corresponding to these three types of wavelength bands (hereinafter referred to as “three wavelengths”) can be combined and shared, and an optical component can be provided in the optical path. Alternatively, a photodetector that receives the signal light reflected from the information recording surface of the optical disc can be shared with the light of three wavelengths.
既に、DVDとCDと、の両方を記録・再生する光ヘッド装置において、DVD用の光を発射する半導体レーザとCD用の光を発射する半導体レーザと、が集積化された2波長用半導体レーザが製品化されたものが用いられている。また、DVDで反射される信号光とCDで反射される信号光と、を共通の単一パッケージで受光する光検出器が用いられている。さらに、光源として、DVD用、CD用を含む2波長用半導体レーザに、BD用半導体レーザが一体化された3波長用半導体レーザも開発されている。 A two-wavelength semiconductor laser in which a semiconductor laser that emits light for DVD and a semiconductor laser that emits light for CD is already integrated in an optical head device that records and reproduces both DVD and CD Is commercialized. Further, a photodetector that receives signal light reflected by a DVD and signal light reflected by a CD in a common single package is used. Further, as a light source, a three-wavelength semiconductor laser in which a BD semiconductor laser is integrated with a two-wavelength semiconductor laser including a DVD and a CD has been developed.
また、光ヘッド装置の記録・再生において、半導体レーザなどの光源から発射されたレーザ光を光ディスクの情報記録面のトラック上にトレースさせるために、トラッキングサーボ信号の検出機能が要求される。つまり、半導体レーザから光ディスクに至る往路の光路中に回折素子を配置し、回折素子を直進透過する直進透過光(0次回折光)と±1次回折光に分岐した3ビームの光を用いてトラッキングサーボ信号とする3ビーム方式が用いられることが多い。また、光ディスクから光検出器に至る復路の光路中に、入射光束に対して格子パターンが異なる複数の領域に分割された回折素子(「ホログラム回折素子」ともいう。)を配置し、信号光を複数の回折光に分岐してトラッキングサーボ信号を生成するホログラム方式も用いられる。 Further, in the recording / reproducing of the optical head device, a tracking servo signal detection function is required in order to cause the laser light emitted from a light source such as a semiconductor laser to be traced on the track of the information recording surface of the optical disk. In other words, a diffractive element is arranged in the forward optical path from the semiconductor laser to the optical disk, and tracking servo is performed using three beams of light that are branched into straightly transmitted light (0th order diffracted light) that passes straight through the diffractive element and ± 1st order diffracted light. In many cases, a three-beam system is used as a signal. In addition, a diffraction element (also referred to as a “hologram diffraction element”) that is divided into a plurality of regions having different grating patterns with respect to the incident light beam is disposed in the return optical path from the optical disk to the photodetector. A hologram method is also used in which a tracking servo signal is generated by branching into a plurality of diffracted lights.
このとき、3ビーム方式では、BD用、DVD用、およびCD用の各半導体レーザの光源から出射され、例えば、これら3波長の光が共通する光路中に回折素子を配置し、各光ディスクの情報記録面の規格に適合した±1次回折光を生成することが望ましい。この場合、回折素子としては、格子ピッチや格子の長手方向といった回折格子のパターンを調整し、例えば、特定の波長の光に対してのみ所望の回折効率となる±1次回折光を発生させ、他の波長の光に対して±1次回折光を発生させない波長選択性の回折素子を用いることが考えられる。 In this case, in the three-beam method, light is emitted from the light sources of the semiconductor lasers for BD, DVD, and CD. For example, a diffraction element is arranged in an optical path in which these three wavelengths of light are shared, and information on each optical disc It is desirable to generate ± first-order diffracted light that conforms to the recording surface standard. In this case, as the diffraction element, the diffraction grating pattern such as the grating pitch and the longitudinal direction of the grating is adjusted, for example, ± first-order diffracted light having a desired diffraction efficiency is generated only for light of a specific wavelength, It is conceivable to use a wavelength-selective diffractive element that does not generate ± first-order diffracted light with respect to light having a wavelength of.
同様に、ホログラム方式においても、3波長の光が共通する光路中にホログラム回折素子を配置することが考えられる。例えば、ホログラム回折素子は、入射光束に対して回折方向や回折角が異なる複数の領域を有し、単一パッケージの光検出器に含まれる受光面に対して、複数の波長の回折光が共通に入射できるように、回折格子のパターンを調整する。例えば、特定の波長の光に対してのみ所望の回折光を発生させ、他の波長の光に対して回折光が発生させない波長選択性の回折素子として用いることが考えられる。これにより、光検出器の受光面の数を少なくしたり、受光面の面積を小さくしたりする効果が期待できる。 Similarly, in the hologram method, it is conceivable to arrange a hologram diffraction element in an optical path in which three wavelengths of light are shared. For example, a hologram diffraction element has a plurality of regions having different diffraction directions and diffraction angles with respect to an incident light beam, and diffracted light of a plurality of wavelengths is common to a light receiving surface included in a single package photodetector The diffraction grating pattern is adjusted so that it can be incident on the light source. For example, it can be considered that a desired diffracted light is generated only for light of a specific wavelength and used as a wavelength-selective diffractive element that does not generate diffracted light for light of other wavelengths. Thereby, the effect of reducing the number of light receiving surfaces of the photodetector or reducing the area of the light receiving surface can be expected.
なお、光ヘッド装置は、記録・再生する光ディスクの種類に応じて、上記の3ビーム方式とホログラム方式と、が使い分けられる設計であったり、あるいは、トラッキングサーボ信号の検出を3ビーム方式で行い、フォーカスサーボ信号の検出をホログラム方式で行う設計であったりしてもよい。例えば、DVDとCDを記録・再生する場合は3ビーム方式を用い、BDを記録・再生する場合はホログラム方式を用いるものであってもよい。いずれの場合も、これら3波長の光に共通する光路中に配置される回折素子を、特定の波長の光に対してのみ回折する波長選択性の回折素子とすることにより、本来回折すべきではない波長の光について、光量損失や迷光の発生が低減されるので安定した記録・再生が実現できる。また、復路において、これら3波長の光が共通する光路中にホログラム回折素子として配置することで、光検出器の受光面の数および受光面の面積を低減できるため、小型化が期待できる。 The optical head device is designed so that the three-beam method and the hologram method are properly used according to the type of the optical disk to be recorded / reproduced, or the tracking servo signal is detected by the three-beam method. The focus servo signal may be detected by a hologram method. For example, a 3-beam method may be used when recording / reproducing DVDs and CDs, and a hologram method may be used when recording / reproducing BDs. In any case, the diffractive element arranged in the optical path common to the light of these three wavelengths should be diffracted originally by making it a wavelength selective diffractive element that only diffracts light of a specific wavelength. Since light loss and stray light generation are reduced with respect to light with no wavelength, stable recording / reproduction can be realized. Further, in the return path, the number of light receiving surfaces and the area of the light receiving surfaces of the photodetector can be reduced by arranging them as hologram diffraction elements in an optical path in which these three wavelengths of light are common, so that downsizing can be expected.
このように、3波長の光が入射する波長選択性の回折素子としては、波長板と回折格子と、が交互に複数層積層された回折光学素子が報告されている(特許文献1)。そして、この回折光学素子に含まれる波長板は、例えば、TM偏光で入射する3波長の光のうち、特定の1種類の波長帯の光に対して1/2波長板として機能させるとともに、それ以外の波長帯の光に対して全波長板として機能する位相差を有する。そして、特定の1種類の波長帯の光のみが、偏光方向を90°回転させてTE偏光の光とし、TE偏光の光のみを回折させるとともに、TM偏光の光は回折させない、偏光性の回折格子が備わっている。 As described above, a diffractive optical element in which a plurality of wave plates and diffraction gratings are alternately stacked has been reported as a wavelength selective diffractive element on which light of three wavelengths is incident (Patent Document 1). The wave plate included in the diffractive optical element, for example, functions as a half-wave plate for light of one specific wavelength band among the light of the three wavelengths incident as TM polarized light. It has a phase difference that functions as a full wave plate with respect to light in other wavelength bands. Then, only the light of one specific wavelength band rotates the polarization direction by 90 ° to make TE polarized light, diffracts only TE polarized light, and does not diffract TM polarized light. It has a lattice.
特許文献1の回折光学素子に用いられる波長板は、3つの波長を400nm、650nm、780nmの組み合わせとし、偏光方向を90°回転させる対象の波長を650nmとする例が記載されている。そして、このとき、波長板は、400nmの光に対して2π×4の位相差、650nmの光に対してπ×4.92、そして780nmの光に対して2π×2.05の位相差を発生させるように調整されている。しかし、このような波長板は、特定の位相差を発生するために、複屈折性を有する材料の厚さを調整して実現しており、この場合、入射する光の波長が特定の値に対して変動してしまうと、位相差も大きく変動してしまうという問題がある。つまり、本来、波長板をTE偏光の光として出射させるべき光が、TM偏光の光の成分も含み、また、TM偏光の光として出射させるべき光が、TE偏光の光の成分も含み、かつ、波長の変動に対してこれらの偏光成分が安定しないという問題があった。これより、例えば、回折格子に入射するTE偏光の光の光量も安定せず、このため、回折光学素子としては回折効率も安定しないという問題点があった。
The wave plate used in the diffractive optical element of
さらに、特許文献1の回折光学素子は、3波長の光のうち、例えば、任意の2つの波長の光を回折させる場合、1つの波長板と1つの回折格子との組み合わせを、2つ以上備えなければならない。さらに、この場合、3波長の光は、2つの波長板を透過することになるので、入射する波長が変動することで、所望の位相差に対する変動がより大きく、安定した特性を得ることが困難となるという問題点もあった。
Further, the diffractive optical element of
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、とくに波長が異なる3つの波長の光が入射するとき、1つの波長の光の偏光方向と他の2つの光の偏光方向とが互いに直交する波長選択波長板を提供するとともに、偏光成分によって透過または回折を制御する偏光回折素子を組み合わせ、少なくとも1つの波長の光に対して回折せず、また、少なくとも1つの波長の光に対して所望の回折効率を得ることができ、さらに、回折効率の波長依存性が小さく、光利用効率の高い波長選択回折素子およびそれを用いた光ヘッド装置、レーザプロジェクタなどの表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above. In particular, when light of three wavelengths having different wavelengths is incident, the polarization direction of the light of one wavelength and the polarization directions of the other two lights are orthogonal to each other. Providing a wavelength selective wave plate and combining a polarization diffractive element that controls transmission or diffraction by a polarization component, does not diffract light of at least one wavelength, and is desired for light of at least one wavelength It is another object of the present invention to provide a wavelength selective diffraction element that can obtain diffraction efficiency, has a small wavelength dependency of diffraction efficiency, and has high light utilization efficiency, and a display device such as an optical head device and a laser projector using the same.
本発明は、所定の異なる帯域を有する3種の波長λ1、波長λ2、波長λ3(λ1<λ2<λ3)で入射する直線偏光のうち少なくとも1種の波長の直線偏光の偏光状態を変える波長選択波長板において、前記波長選択波長板は、光が入射する側から順に第1の波長板と第2の波長板が備えられ、前記第1の波長板および前記第2の波長板は、液晶分子の長軸方向が厚さ方向に対してツイストされてなり、前記第1の波長板に入射する前記波長λ1の光、前記波長λ2の光および前記波長λ3の光が同一方向の直線偏光であって、入射する前記直線偏光の方向を基準として、前記第1の波長板に入射する直線偏光側の液晶分子の長軸方向と、がなす角度、前記第1の波長板に入射する前記直線偏光の方向と前記第2の波長板の前記第1の波長板側にある液晶分子の長軸方向とがなす角度、との組み合わせまたは、前記第1の波長板に入射する直線偏光側の液晶分子の短軸方向とがなす角度、前記第1の波長板に入射する前記直線偏光の方向と前記第2の波長板の前記第1の波長板側にある液晶分子の短軸方向とがなす角度、との組み合わせをそれぞれプレツイスト角α1[°]、α2[°]とし、前記第1の波長板の液晶分子の厚さ方向に捩れるツイスト角をβ1[°]、前記第2の波長板の液晶分子の厚さ方向に捩れるツイスト角をβ2[°]とするとき、前記波長選択波長板から出射する前記波長λ1の光、前記波長λ2の光および前記波長λ3の光の楕円率がいずれも0.5以下であり、さらに、第1の方向と、前記第1の方向と直交する第2の方向を与えるとき、前記第1の方向に対していずれか1つの波長の光の最も振動が大きい成分の偏光方向とがなす角度が−26〜26[°]の範囲にあって、この波長で出射する光の全成分のうち前記第1の方向の光成分の割合が80%以上となるとともに、前記第2の方向に対して他の2つの波長の光の最も振動が大きい成分の偏光方向とがなす角度が−26〜26[°]の範囲にあって、これらの波長で出射する光のそれぞれの全成分のうち前記第2の方向のそれぞれの光成分の割合が80%以上となるように、前記α1、前記α2、前記β1、前記β2、前記第1の波長板のリタデーション値Rd1および前記第2の波長板のリタデーション値Rd2が設定されている波長選択波長板を提供する。 The present invention relates to linearly polarized light having at least one wavelength among linearly polarized light incident at three wavelengths λ 1 , wavelength λ 2 , and wavelength λ 3 (λ 1 <λ 2 <λ 3 ) having predetermined different bands. In the wavelength selection wavelength plate that changes a polarization state, the wavelength selection wavelength plate includes a first wavelength plate and a second wavelength plate in order from a light incident side, and the first wavelength plate and the second wavelength plate are provided. The wave plate is formed by twisting the major axis direction of the liquid crystal molecules with respect to the thickness direction, and the light having the wavelength λ 1 , the light having the wavelength λ 2 and the light having the wavelength λ 3 incident on the first wave plate. An angle formed by a major axis direction of liquid crystal molecules on the side of linearly polarized light that is incident on the first wave plate with reference to the direction of the linearly polarized light that is incident in the same direction; Direction of the linearly polarized light incident on the wave plate and the first wave plate of the first wave plate A combination with an angle formed by the major axis direction of the liquid crystal molecules on the long plate side, or an angle formed by a minor axis direction of the liquid crystal molecules on the linearly polarized light side incident on the first wavelength plate, the first wavelength. A combination of the direction of the linearly polarized light incident on the plate and the angle formed by the minor axis direction of the liquid crystal molecules on the first wave plate side of the second wave plate is a pretwist angle α 1 [°]. , Α 2 [°], and the twist angle twisted in the thickness direction of the liquid crystal molecules of the first wave plate is β 1 [°], and twist twisted in the thickness direction of the liquid crystal molecules of the second wave plate When the angle is β 2 [°], the ellipticity of the light of the wavelength λ 1 , the light of the wavelength λ 2 and the light of the wavelength λ 3 emitted from the wavelength selection wavelength plate is 0.5 or less. And when further giving a first direction and a second direction orthogonal to the first direction, The angle formed by the polarization direction of the component with the largest vibration of light of any one wavelength with respect to one direction is in the range of −26 to 26 [°], and all the components of the light emitted at this wavelength Among them, the ratio of the light component in the first direction is 80% or more, and the angle formed by the polarization direction of the component having the largest vibration of the light of the other two wavelengths with respect to the second direction is −26. In the range of ˜26 [°], the α 1 , the ratio of the light components in the second direction out of the total components of the light emitted at these wavelengths is 80% or more. the alpha 2, wherein the beta 1, wherein the beta 2, providing the first wavelength selective wave plate retardation value Rd 2 retardation values Rd 1 and the second wave plate wave plate is set in.
また、前記波長λ1は395〜420nmの範囲である405nm波長帯であり、前記波長λ2は640〜680nmの範囲である660nm波長帯であり、前記波長λ3は765〜805nmの範囲である785nm波長帯である上記の波長選択波長板を提供する。 Further, the wavelength λ 1 is a 405 nm wavelength band that ranges from 395 to 420 nm, the wavelength λ 2 is a 660 nm wavelength band that ranges from 640 to 680 nm, and the wavelength λ 3 is a range from 765 to 805 nm. Provided is the above-described wavelength selective wave plate having a wavelength band of 785 nm.
また、前記波長λ1は420〜480nmの範囲である450nm波長帯であり、前記波長λ2は500〜560nmの範囲である533nm波長帯であり、前記波長λ3は610〜670nmの範囲である645nm波長帯である上記の波長選択波長板を提供する。 The wavelength λ 1 is a 450 nm wavelength band that is in a range of 420 to 480 nm, the wavelength λ 2 is a 533 nm wavelength band that is in a range of 500 to 560 nm, and the wavelength λ 3 is in a range of 610 to 670 nm. Provided is the above-described wavelength selective wave plate having a wavelength band of 645 nm.
また、透明基板上に常光屈折率no、異常光屈折率neとなる複屈折性を有する複屈折性材料層からなって凹凸が形成され、前記複屈折材料層の凹部に前記noまたは前記neと等しい光学材料が形成された偏光回折素子と、上記の波長選択波長板のうちの少なくとも1つと、が備えられた波長選択回折素子を提供する。 Also, ordinary light on a transparent substrate refractive index n o, is uneven consist birefringent material layer having birefringence to be extraordinary refractive index n e is formed, the in the recess of the birefringent material layer n o or providing said n e equal optical material polarization diffraction element formed, at least one, wavelength selective diffraction element provided within the wavelength selective wave plate described above.
また、前記複屈折性材料層の凹凸の断面は、フレネルレンズ形状である上記の波長選択回折素子を提供する。 Moreover, the cross section of the unevenness | corrugation of the said birefringent material layer provides said wavelength selective diffraction element which is a Fresnel lens shape.
さらに、異なる3種の波長の光を出射する少なくとも一つの光源と、前記光源から出射する光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体から反射される光を検出する光検出器と、前記光源から前記光記録媒体へ向かう光を透過するとともに、前記光記録媒体から前記光検出器へ向かう光を反射するかまたは、前記光源から前記光記録媒体へ向かう光を反射するとともに、前記光記録媒体から前記光検出器へ向かう光を透過する偏光ビームスプリッタと、備えた光ヘッド装置であって、前記光源と前記との間の光路中、または前記と前記光検出器との間の光路中に上記の波長選択回折素子が配置された光ヘッド装置を提供する。 Furthermore, at least one light source that emits light of three different wavelengths, an objective lens that condenses the light emitted from the light source on the optical recording medium, and light that detects light reflected from the optical recording medium Transmits light from the light source toward the optical recording medium and reflects light from the optical recording medium toward the optical detector or reflects light from the light source toward the optical recording medium. And a polarization beam splitter that transmits light from the optical recording medium to the photodetector, and an optical head device comprising the optical head device in the optical path between the light source and the optical detector, and the optical detector. An optical head device in which the above-described wavelength selective diffraction element is disposed in the optical path between the two is provided.
本発明によれば、少なくとも3つの異なる波長帯である波長λ1、波長λ2および波長λ3で入射する直線偏光に対し、これら3波長の光のうち1つの波長帯の光と他の2つの波長帯の光とが互いに直交する偏光状態で出射させる波長選択波長板を提供することができる。また、波長選択波長板を出射した光を偏光方向によって回折効率が異なる偏光回折素子を波長選択波長板とともに配置する波長選択回折素子を提供することができる。さらに、この波長選択波長板、波長選択回折素子を用いた光ヘッド装置やレーザプロジェクタなどの表示装置に適用させることで、安定した光学特性を得ることができる。 According to the present invention, with respect to linearly polarized light that is incident at the wavelength λ 1 , the wavelength λ 2, and the wavelength λ 3 , which are at least three different wavelength bands, one of these three wavelengths and the other two It is possible to provide a wavelength selection wavelength plate that emits light in polarization states in which light in one wavelength band is orthogonal to each other. In addition, it is possible to provide a wavelength selective diffraction element in which polarization diffraction elements having different diffraction efficiencies depending on the polarization direction of light emitted from the wavelength selective wavelength plate are disposed together with the wavelength selective wavelength plate. Furthermore, stable optical characteristics can be obtained by applying to a display device such as an optical head device or a laser projector using the wavelength selective wave plate and the wavelength selective diffraction element.
図1は、本発明に係る波長選択波長板に入射する波長λ1の光、波長λ2の光および波長λ3の光(λ1<λ2<λ3)に対して、出射する光の偏光状態を示す模式図である。ここで、それぞれの波長の光は同じ偏光方向となる直線偏光の光、つまり図1では、いずれもX方向の直線偏光の光がZ方向に進行する様子を示したものである。図1(a)は、波長λ1の光は偏光方向を変えず、波長λ2の光および波長λ3の光は、波長λ1の光と直交する直線偏光の光となって出射する波長選択波長板1を示す。また、偏光状態を変えない光の波長と、偏光状態を直交する直線偏光に変える光の波長の組み合わせとしては、これに限らず、例えば、図1(b)の波長選択波長板2のように、波長λ1の光および波長λ2の光と、波長λ3の光と、の組み合わせであったり、図1(c)の波長選択波長板3のように、波長λ2の光と、波長λ1の光および波長λ3の光と、の組み合わせであったりしてもよい。
FIG. 1 shows the output of light with respect to light having a wavelength λ 1 , light having a wavelength λ 2 , and light having a wavelength λ 3 (λ 1 <λ 2 <λ 3 ) incident on the wavelength selection wavelength plate according to the present invention. It is a schematic diagram which shows a polarization state. Here, the light of each wavelength is linearly polarized light having the same polarization direction, that is, in FIG. 1, the linearly polarized light in the X direction travels in the Z direction. In FIG. 1A, the wavelength λ 1 does not change the polarization direction, and the wavelength λ 2 and the wavelength λ 3 are emitted as linearly polarized light orthogonal to the wavelength λ 1. A
また、図1は、3波長の光のうち少なくとも1つの波長の光は、入射する直線偏光の光の偏光方向と、出射する直線偏光の光の偏光方向と、が一致する例として説明しているが、これに限らない。後述するように、波長選択波長板を出射する光のうち、X−Y平面からみた偏光方向が必ずしも1つはX方向とY方向に一致していなくてもよく、その場合であってもX−Y平面内で出射する波長が異なる3つの光のうち、2つの波長の光と、もう1つの波長の光とが互いに直交する関係にあればよい。 FIG. 1 illustrates an example in which the polarization direction of incident linearly polarized light and the direction of polarization of emitted linearly polarized light match at least one of the three wavelengths of light. However, it is not limited to this. As will be described later, one of the polarization directions viewed from the XY plane does not necessarily coincide with the X direction and the Y direction among the light emitted from the wavelength selection wavelength plate. Of the three lights with different wavelengths emitted in the -Y plane, the light of two wavelengths and the light of the other wavelength may be in a relationship orthogonal to each other.
このように、入射する、3波長の光のうち2つの波長の光と、もう1つの波長の光とを直交させて出射する機能を有する波長選択波長板は、後述するように、偏光方向によって回折効率が異なる偏光回折素子と組み合わせたり、偏光ビームスプリッタと組み合わせたり、入射する光の波長毎に異なる機能を持たせる光学系に用いることができる。図1に示す波長選択波長板1、2および3は、遅相軸または進相軸に対応した複屈折性材料の光学軸方向が、波長選択波長板の平面に平行でかつ、厚さ方向を軸に捻れた複屈折性材料層からなる複数枚の波長板によって構成される。そして、各々の波長板のリタデーション値、光学軸が厚さ方向に捻れる角度であるツイスト角等を所定の範囲に設定することによって所望の特性を得ることができ、かつ、入射する光の波長変動に対して光学特性が大きく変化しない、つまり、波長依存性が低い安定した光学特性を得ることができる。
In this way, the wavelength selection wavelength plate having a function of emitting light of two wavelengths out of the incident light of three wavelengths and the light of the other wavelength orthogonal to each other depends on the polarization direction as described later. It can be used in combination with a polarization diffraction element having a different diffraction efficiency, a combination with a polarization beam splitter, or an optical system having a different function for each wavelength of incident light. In the wavelength
以下、具体的な波長選択波長板の構成について説明する。とくに、以下では、波長選択波長板の機能を利用する複合的な光学素子として、波長選択波長板と、偏光方向によって回折効率が異なる特性を有する偏光回折素子と、を備えた波長選択回折素子について説明する。 Hereinafter, a specific configuration of the wavelength selection wavelength plate will be described. In particular, in the following, a wavelength-selective diffractive element including a wavelength-selective wave plate and a polarization diffractive element having a characteristic in which diffraction efficiency varies depending on the polarization direction, as a composite optical element that uses the function of the wavelength-selective wave plate. explain.
(波長選択波長板および波長選択回折素子の実施の形態)
図2(a)は、本実施の形態に係る波長選択回折素子の基本構成を示す断面模式図である。波長選択回折素子20は、波長選択波長板23と偏光回折素子12とを含む構成を有する。波長選択波長板23は、第1の波長板21と第2の波長板22と、を有し、波長λ1の光、波長λ2の光および波長λ3の光(λ1<λ2<λ3)が入射し、後述するように入射する各波長の光に対して、それぞれ所望の位相差を発生させる機能を有する。偏光回折素子12は、透明基板13上に複屈折性材料層14aが周期的なピッチを有して回折格子14が形成され、回折格子14の凹部に透明材料15が形成されてなる。また、回折格子14の凸部は、この複屈折性材料層14aに相当し、凹部は複屈折性材料層14aの間の部分を指す。透明材料15は、この少なくとも凹部に形成されていればよいが、等方性材料であれば図2(a)に示すように凸部を覆う部分に形成されていてもよい。
(Embodiments of wavelength selective wave plate and wavelength selective diffraction element)
FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing the basic configuration of the wavelength selective diffraction element according to the present embodiment. The wavelength
波長選択波長板23は、遅相軸または進相軸に対応した複屈折性材料の光学軸が、波長選択波長板23の平面に平行でかつ、厚さ方向を軸に捻れた構造を有する波長板が、2枚以上重ねられて構成されている。具体的には、後述するように、各波長板の厚さ、入射光の偏光方向と光学軸とがなす角度(プレツイスト角)、光学軸の捻れる角度などのパラメータを設定して所望の光学特性が得られるようにしたものである。なお、波長選択波長板23を構成する第1の波長板21、第2の波長板22は、液晶や高分子液晶から構成される。
The wavelength
波長選択波長板23は、上記のように光学軸が厚さ方向に捻れて構成されるため、厚さ方向に捻れる角度(以下、「ツイスト角」という。)を、所望の光学特性を得るための有効な設計パラメータとすることができる。したがって、このツイスト角を調整することで、波長が異なる光、例えば波長λ1の光、波長λ2および波長λ3の光(λ1<λ2<λ3)に対し、波長選択波長板23を出射する光の偏光状態を調整できるとともに波長依存性を小さくできる。この構成によって、例えば、波長λ1の近傍の波長の光であっても出射する光の偏光状態に大きな変化がなく、入射する光の波長の変動に対して安定した偏光状態で出射することができる。なお、ツイスト角は0°より大きく360°程度までの範囲で調整するとよい。
Since the wavelength
図2(b)および図2(c)は、それぞれ第1の波長板21および第2の波長板22を示す平面模式図であって、厚さ方向に光学軸がツイストされて構成される様子を示す。図2(b)は、第1の波長板21に入射する直線偏光の光の偏光方向24をX軸方向とし、これを基準にして第1の波長板21のうち光が入射する面の光学軸25とがなす角度をプレツイスト角α1[°]とし、光学軸25と光が出射する面の光学軸26とがなす角度をツイスト角β1[°]とする。また、ツイスト角β1の符号の考え方は、光が入射する側の光学軸25を基準に反時計回りにプラス(+)、時計回りにマイナス(−)とする。また、ツイスト角β1をなす光学軸は、遅相軸または進相軸いずれかであるが、とくに説明がない場合は、同様に遅相軸であるものとする。
FIGS. 2B and 2C are schematic plan views showing the
また、波長選択波長板23は、α1およびα2が取り得る範囲をそれぞれ、−180[°]<α1≦+180[°]、−180[°]<α2≦+180[°]としたとき、α1、α2の値がそれぞれ、元の設定値に対してさらに180[°]加えるかまたは、差し引いた値(角度)であっても、元の設定値による光学特性に対する変化はない。つまり、0[°]<α1≦+360[°]、0[°]<α2≦+360[°]であってもよい。
In addition, the wavelength
また、α1、α2、β1およびβ2の値をそれぞれ、元の設定値に対して符号を変えた場合も、元の設定値による光学特性に対する変化はない。さらに、α1、α2の値をそれぞれ、元の設定値に対してさらに90[°]加えるかまたは、差し引いた値(角度)であれば、これまで光学軸を遅相軸同士として説明していた関係を、進相軸同士として表すことに相当するので、元の設定値による光学特性に対する変化はない。つまり、90[°]<α1≦+270[°]、90[°]<α2≦+270[°]であってもよい。 Further, even when the signs of α 1 , α 2 , β 1 and β 2 are changed with respect to the original set values, there is no change in the optical characteristics due to the original set values. Further, if the values of α 1 and α 2 are respectively values (angles) obtained by adding or subtracting 90 [°] to the original set values, the optical axes have been described as slow axes. Since this relationship corresponds to expressing the relationship as fast axes, there is no change in the optical characteristics due to the original set value. That is, 90 [°] <α 1 ≦ + 270 [°] and 90 [°] <α 2 ≦ + 270 [°] may be used.
図2(c)は、第1の波長板21に入射する直線偏光の光の偏光方向24をX軸方向とし、これを基準にして第2の波長板22のうち光が入射する面の光学軸27とがなす角度をプレツイスト角α2[°]とし、光学軸27と光が出射する面の光学軸28とがなす角度をツイスト角β2[°]とする。また、ツイスト角β2の符号の考え方は、ツイスト角β1と同じである。
FIG. 2C shows the optical direction of the surface of the
このように、第1の波長板21、第2の波長板22として、例えば、液晶分子の長軸方向が厚さ方向に捻れてなるツイストタイプの液晶を有する波長板を用いる場合、ツイスト角β1、β2も設計パラメータとして与えることができる。したがって、本実施形態に係る波長選択波長板は、波長依存性の少ない光学特性が得られるとともに、波長選択波長板の全体の厚さを薄くすることができるので、例えば、厚さに起因する透過率の低下を抑制することもできる。
In this way, when the
次に、波長選択波長板23によって得られる光学特性について説明する。波長選択波長板23は、入射する波長λ1の光、波長λ2の光および、波長λ3の光のうち、任意の2つの波長の光に対し、残りの1つの波長の光が略直交するように、設定される。そして、波長選択波長板23を出射する光の光軸に直交する平面において互いに直交する第1の直線偏光方向と第2の直線偏光方向と、を与えたとき、例えば、特定の2つの波長の光は第1の直線偏光方向の光の成分のみ、残りの1つの波長の光は第2の直線偏光方向の光の成分のみ、となるのが理想である。つまり、波長選択波長板23を透過した光の所望の方位角Ψに対してずれる角度、即ち、方位角誤差ΔΨが0[°]であり、かつ、偏光状態が直線偏光であって、楕円率κが0であることが理想である。
Next, optical characteristics obtained by the wavelength
このような理想的な透過光において、特定の偏光方向の成分の光を利用する場合、それと直交する偏光方向の成分の光が無いので、光量を損失する成分がなく、後述する偏光回折素子において、透過または回折に用いる光の利用効率は100%となる。つまり、波長選択波長板を透過した全ての光のうち、所望の直線偏光方向の成分を100%として利用効率ηを定義することができる。 In such ideal transmitted light, when light of a component with a specific polarization direction is used, there is no light of a component with a polarization direction orthogonal thereto, so there is no component that loses the amount of light. The utilization efficiency of light used for transmission or diffraction is 100%. That is, the utilization efficiency η can be defined with the component in the desired linear polarization direction as 100% of all the light transmitted through the wavelength selection wave plate.
本発明の波長選択波長板23は、このような光の利用効率ηが80%以上であると、光学系として損失する光成分が少なくて好ましく、利用効率ηが90%以上であるとより好ましく、95%以上であるとさらに好ましい。図3は、波長選択波長板23を透過した光について、横軸に方位角誤差ΔΨ[°]、縦軸に楕円率κを与え、このときの利用効率ηの分布を示したものである。なお、楕円偏光の光となって透過した場合、楕円の長軸方向を透過した光の方位角としている。図3では、利用効率η=80%、90%および95%となる組み合わせとなる条件を繋いだ線を示している。これより、利用効率ηが80%以上となる領域はη=80%と示した線の内側の(ΔΨ=0を含む)領域となる。利用効率ηが90%以上、95%以上となる領域も同様の考え方で示される。したがって、所望の利用効率ηを得る場合は、波長選択波長板23を透過する光のΔΨおよびκを図3の組み合わせに基づいて設定し、実現できる。
In the wavelength
図3より、例えば、波長選択波長板23を出射する光の光軸に直交する平面において互いに直交する第1の方向と第2の方向を与え、入射する3波長の光のうち、波長選択波長板23を出射する1つの光が第1の方向を基準としたとき、ΔΨは−26〜26[°]の範囲であると、利用効率ηが80%以上となる解を有する。また、楕円率κが大きい値であっても、ΔΨの絶対値が小さい値であると利用効率ηは80%以上となる。一方、他の2つの波長の光が第2の方向を基準としたとき、ΔΨがいずれも−26〜26[°]の範囲であると、利用効率ηが80%以上となる解を有する。このように、3波長の光のうち、1つは第1の方向に対して利用効率ηが80%以上、かつ、他の2つは第2の方向に対して利用効率ηが80%以上となる特性を有する、波長選択波長板23を構成する各波長板の条件を設定する。
From FIG. 3, for example, a first direction and a second direction that are orthogonal to each other in a plane orthogonal to the optical axis of the light emitted from the wavelength
次に、入射する光の波長と第1の波長板21の厚さ、第2の波長板22の厚さと、固有である複屈折性材料の波長分散特性との関係を一般化することを考える。なお、第1の波長板21と第2の波長板22の材料と、は同じ材料として説明するが、材料が異なる場合も含め、一般には、厚さdと屈折率異方性Δnとの積で表すリタデーション値をパラメータとすることができる。つまり、第1の波長板21のリタデーション値をRd1、第2の波長板22のリタデーション値をRd2として、このRd1、Rd2を設計に合わせて調整する。なお、Rd1、Rd2は、屈折率異方性Δnが波長依存性を有するので、同様に波長依存性を有し、波長λの関数として、Rd1(λ)、Rd2(λ)とも表現することもできる。
Next, consider generalizing the relationship between the wavelength of incident light, the thickness of the
ここで、任意の波長をλ、特定の波長をλAとし、波長λの光に対する波長板の常光屈折率をno(λ)、異常光屈折率をne(λ)とし、波長λAの光に対する波長板の常光屈折率をno(λA)、異常光屈折率をne(λA)とすると、それぞれの波長の屈折率異方性Δn(λ)、Δn(λA)は、
Δn(λ)=|ne(λ)−no(λ)| ・・・ (1a)
Δn(λA)=|ne(λA)−no(λA)| ・・・ (1b)
となる。
Here, an arbitrary wavelength lambda, the specific wavelength is lambda A, ordinary refractive index n o of the wave plate for light having a wavelength lambda (lambda), the extraordinary refractive index and n e (λ), the wavelength lambda A of the ordinary refractive index of the wave plate for light n o (λ a), when the extraordinary refractive index and n e (λ a), the refractive index anisotropy [Delta] n of each wavelength (λ), Δn (λ a ) Is
Δn (λ) = | n e (λ) -n o (λ) | ··· (1a)
Δn (λ A ) = | n e (λ A ) −n o (λ A ) | (1b)
It becomes.
また、それぞれの波長の屈折率異方性Δn(λ)、Δn(λA)を用いて、波長選択波長板23に入射する光の波長依存性を表すパラメータΛを、
Λ={Δn(λA)・λ}/{Δn(λ)・λA} ・・・ (2)
で与える。
Further, using the refractive index anisotropy Δn (λ) and Δn (λ A ) of each wavelength, a parameter Λ representing the wavelength dependence of light incident on the wavelength
Λ = {Δn (λ A ) · λ} / {Δn (λ) · λ A } (2)
Give in.
次に、厚さd1の第1の波長板21に、特定の波長λAの光が入射したとき、波長λAを基準とした厚さをd1(λA)とし、厚さd2の第2の波長板22に、特定の波長λAの光が入射したとき、波長λAを基準とした厚さをd2(λA)とすると、
d1(λA)=Δn(λA)・d1/λA ・・・ (3a)
d2(λA)=Δn(λA)・d2/λA ・・・ (3b)
となる。なお、ここでは、第1の波長板21と、第2の波長板22はいずれも同じ材料、つまり、同じ屈折率異方性を有するものとする。
Next, the
d 1 (λ A ) = Δn (λ A ) · d 1 / λ A (3a)
d 2 (λ A ) = Δn (λ A ) · d 2 / λ A (3b)
It becomes. Here, it is assumed that both the
上記の式(3a)、式(3b)を用いて、厚さd1の第1の波長板に、特定の波長λAの光が入射したとき、波長λAを基準とした厚さをd1(λA)とし、厚さd2の第2の波長板に、特定の波長λAの光が入射したとき、波長λAを基準とした厚さをd2(λA)とし、さらに、プレツイスト角α1、α2およびツイスト角β1、β2を与えたときの、設計例1から設計例6を表1に示す。 The above formula (3a), using equation (3b), a first wave plate having a thickness of d 1, when light of a specific wavelength lambda A incident, the thickness relative to the wavelength lambda A d 1 and (lambda a), the second wavelength plate having a thickness of d 2, when the light of a specific wavelength lambda a incident, the thickness relative to the wavelength lambda a and d 2 (lambda a), further Table 1 shows design examples 1 to 6 when pre-twist angles α 1 and α 2 and twist angles β 1 and β 2 are given.
本設計は、第1の波長板21および第2の波長板22にそれぞれ、厚さd1、d2、プレツイスト角α1、α2、ツイスト角β1、β2(β1≠0、β2≠0)を与えることにより、式(2)で定義した、波長選択波長板に入射する光の波長依存性を表すパラメータΛに対する偏光透過率Tpの制御性を向上させたものである。ここで、偏光透過率Tpは、波長選択波長板23へ入射する0°方向の直線偏光の光の光強度を100%として表したものである。つまり、波長選択波長板23は、偏光透過率Tpが100%付近となる帯域と0%付近となる帯域の制御性を高め、一方の波長帯の光に対して選択的に1/2波長板の機能を有し、他方の波長帯の光に対して選択的に偏光状態を変えずに透過する(λ板)機能を有するようにする。
In this design, the
図4〜図9は、それぞれ設計例1〜6の条件において、Λに対する、偏光透過率Tp[%]の特性を示したものである。なお、横軸のΛは、式(2)に基づく波長依存性を表すパラメータである。 4 to 9 show the characteristics of polarization transmittance Tp [%] with respect to Λ under the conditions of design examples 1 to 6, respectively. Note that Λ on the horizontal axis is a parameter representing wavelength dependence based on the equation (2).
設計例1に基づく特性を示す図4より、入射する複数の光の波長の組み合わせが例えば、Λ=2.0付近の波長帯域と、Λ=1.0付近の波長帯域である場合に対応できる、好ましい設計となっている。 FIG. 4 showing the characteristics based on design example 1 can cope with a case where the combination of wavelengths of a plurality of incident light is, for example, a wavelength band near Λ = 2.0 and a wavelength band near Λ = 1.0. , Has become a preferred design.
このように、設計例1において、プレツイスト角α1、α2がそれぞれ78°、−3°で、図4のように、それぞれの波長帯の光に対して波長選択波長板23を出射する光を互いに直交させる例を示した。また、任意の波長帯の組み合わせにおいて、波長選択波長板23を出射する光を互いに直交させるとき、設計例1のα1、α2を基準として、プレツイスト角α1´、α2´を、
α1´=α1+k1・θ ・・・ (4a)
α2´=α2+k2・θ ・・・ (4b)
とし、設計例1のβ1、β2を基準として、ツイスト角β1´、β2´を、
β1´=β1+k3・θ ・・・ (4c)
β2´=β2+k4・θ ・・・ (4d)
とし、設計例1のd1、d2を基準として、厚さd1´、d2´を、
d1´=d1・λ+k5・θ ・・・ (4e)
d2´=d2・λ+k6・θ ・・・ (4f)
として(k1〜k6は係数、θは角度[°])一般化でき、これに基づいて調整するとよい。
As described above, in the design example 1, the pretwist angles α 1 and α 2 are 78 ° and −3 °, respectively, and the wavelength
α 1 ′ = α 1 + k 1 · θ (4a)
α 2 ′ = α 2 + k 2 · θ (4b)
And the twist angles β 1 ′ and β 2 ′ with reference to β 1 and β 2 in Design Example 1,
β 1 ′ = β 1 + k 3 · θ (4c)
β 2 ′ = β 2 + k 4 · θ (4d)
And thicknesses d 1 ′ and d 2 ′ with reference to d 1 and d 2 of design example 1,
d 1 ′ = d 1 · λ + k 5 · θ (4e)
d 2 ′ = d 2 · λ + k 6 · θ (4f)
(K 1 to k 6 are coefficients, θ is an angle [°]), and may be adjusted based on this.
図10は、k1=−0.78、k2=0.14、k3=−0.32、k4=−0.28、k5=0.008、k6=0.002とそれぞれ固定し、θ=−4、0、4、8、12[°]と変化させたときにおける、Λに対する、偏光透過率Tp[%]を示したものである。このような設計をすることで、Tp=100%に近い波長帯域とTp=0%に近い波長帯域との間隔を制御することができる。また、図10より例えば、Λ=2.0付近の波長帯域において、θの値を小さくすると、その波長帯域内のTpが増加するため、目的とする仕様に応じてθの値を設定するとよい。また、θの取り得る範囲は、−4〜12[°]程度となる。 FIG. 10 shows k 1 = −0.78, k 2 = 0.14, k 3 = −0.32, k 4 = −0.28, k 5 = 0.008, and k 6 = 0.002. This figure shows the polarization transmittance Tp [%] with respect to Λ when the angle is fixed and θ = −4, 0, 4, 8, 12 [°]. By designing in this way, the interval between the wavelength band close to Tp = 100% and the wavelength band close to Tp = 0% can be controlled. Further, from FIG. 10, for example, in the wavelength band near Λ = 2.0, if the value of θ is decreased, Tp in the wavelength band increases. Therefore, the value of θ may be set according to the target specification. . Further, the possible range of θ is about −4 to 12 [°].
次に、設計例2に基づく特性を示す図5より、入射する複数の光の波長の組み合わせが例えば、Λ=1.5付近の波長帯域と、Λ=1.0付近の波長帯域である場合に対応できる、好ましい設計となっている。設計例2は、選択的に機能させたい波長帯域同士がさらに近く、設計例1では対応できない場合に、より好ましい設計となっている。 Next, referring to FIG. 5 showing the characteristics based on design example 2, the combination of wavelengths of a plurality of incident light is, for example, a wavelength band near Λ = 1.5 and a wavelength band near Λ = 1.0. It is a preferable design that can cope with. The design example 2 is a more preferable design when the wavelength bands desired to function selectively are closer to each other and the design example 1 cannot cope with them.
このように、設計例2において、プレツイスト角α1、α2がそれぞれ−17°、−14°で図5のように、それぞれの波長帯の光に対して波長選択波長板23を出射する光を互いに直交させる例を示したが、任意の波長帯の組み合わせにおいて、波長選択波長板23を出射する光を互いに直交させる場合は、設計例2のα1、α2を基準として、プレツイスト角α1´、α2´を上記の式(4a)、式(4b)とし、設計例3のβ1、β2を基準として、ツイスト角β1´、β2´を上記の式(4c)、式(4d)として調整するとよい。
Thus, in the design example 2, when the pretwist angles α 1 and α 2 are −17 ° and −14 °, respectively, the wavelength
図11は、上記の式(4a)〜式(4d)において、k1=0.48、k2=0.57、k3=−0.74、k4=−0.80とそれぞれ固定し、θ=−2、2、6、10、14[°]と変化させたときにおける、Λに対する、偏光透過率Tp[%]を示したものである。このような設計をすることで、Tp=100%に近い波長帯域とTp=0%に近い波長帯域との間隔を制御することができる。また、図11より例えば、Λ=1.5付近の波長帯域において、θの値を小さくすると、その波長帯域内の偏光透過率Tpが増加するため、目的とする仕様に応じてθの値を設定するとよい。また、θの取りうる範囲は、−2〜14[°]程度となる。なお、k5=k6=0である。 FIG. 11 shows that k 1 = 0.48, k 2 = 0.57, k 3 = −0.74, and k 4 = −0.80 in the above equations (4a) to (4d). , Θ = −2, 2, 6, 10, 14 [°], the polarization transmittance Tp [%] with respect to Λ. By designing in this way, the interval between the wavelength band close to Tp = 100% and the wavelength band close to Tp = 0% can be controlled. Further, from FIG. 11, for example, when the value of θ is reduced in the wavelength band near Λ = 1.5, the polarization transmittance Tp in the wavelength band increases, so the value of θ is set according to the target specification. It is good to set. Further, the range that θ can take is about −2 to 14 [°]. Note that k 5 = k 6 = 0.
次に、設計例3に基づく特性を示す図6より、入射する複数の光の波長の組み合わせが例えば、Λ=1.0付近の波長帯域と、Λ=0.7付近の波長帯域である場合に対応できる、好ましい設計となっている。設計例3は、選択的に機能させたい波長帯域同士がさらに近く、設計例2でも対応できない場合に、より好ましい設計となっている。 Next, referring to FIG. 6 showing the characteristics based on design example 3, the combination of wavelengths of a plurality of incident light is, for example, a wavelength band near Λ = 1.0 and a wavelength band near Λ = 0.7. It is a preferable design that can cope with. The design example 3 is a more preferable design when the wavelength bands to be selectively functioned are closer to each other and the design example 2 cannot cope with them.
このように、設計例3において、プレツイスト角α1、α2がそれぞれ70°、−27°で図6のように、それぞれの波長帯の光に対して波長選択波長板23を出射する光を互いに直交させる例を示したが、任意の波長帯の組み合わせにおいて、波長選択波長板23を出射する光を互いに直交させる場合は、設計例3のα1、α2を基準として、プレツイスト角α1´、α2´を上記の式(4a)、式(4b)とし、設計例3のβ1、β2を基準として、ツイスト角β1´、β2´を上記の式(4c)、式(4d)とし、設計例3のd1、を基準として、厚d1´を上記の式(4e)として調整するとよい。
As described above, in the design example 3, when the pretwist angles α 1 and α 2 are 70 ° and −27 °, respectively, as shown in FIG. In the combination of arbitrary wavelength bands, when the light emitted from the wavelength
図12は、上記の式(4a)〜式(4e)において、k1=−0.32、k2=0.2、k3=−0.98、k4=−1.98、k5=−0.014とそれぞれ固定し、θ=−2、2、6、10[°]と変化させたときにおける、Λに対する、偏光透過率Tp[%]を示したものである。このような設計をすることで、Tp=100%に近い波長帯域とTp=0%に近い波長帯域との間隔を制御することができる。また、図12より例えば、Λ=1.25付近の波長帯域において、θの値を大きくすると、その波長帯域内のTpが減少するため、目的とする仕様に応じて使い分けが必要となる。また、θの取り得る範囲は、−2〜10[°]程度となる。なお、k6=0である。 FIG. 12 shows the above equations (4a) to (4e), where k 1 = −0.32, k 2 = 0.2, k 3 = −0.98, k 4 = −1.98, k 5 = −0.014, respectively, and the polarization transmittance Tp [%] with respect to Λ when θ = −2, 2, 6, 10 [°] is changed. By designing in this way, the interval between the wavelength band close to Tp = 100% and the wavelength band close to Tp = 0% can be controlled. From FIG. 12, for example, in the wavelength band near Λ = 1.25, if the value of θ is increased, Tp in the wavelength band is decreased, and accordingly, it is necessary to use properly according to the intended specification. Further, the possible range of θ is about −2 to 10 [°]. Note that k 6 = 0.
次に、設計例4に基づく特性を示す図7より、入射する複数の光の波長の組み合わせが例えば、Λ=1.0付近の波長帯域と、Λ=0.55付近の波長帯域である場合に対応できる、より好ましい設計となっている。 Next, referring to FIG. 7 showing the characteristics based on the design example 4, the combination of wavelengths of a plurality of incident light is, for example, a wavelength band near Λ = 1.0 and a wavelength band near Λ = 0.55. The design is more preferable.
このように、設計例4において、プレツイスト角α1、α2がそれぞれ−25°、36°で図7のように、それぞれの波長帯の光に対して波長選択波長板23を出射する光を互いに直交させる例を示したが、任意の波長帯の組み合わせにおいて、波長選択波長板23を出射する光を互いに直交させる場合は、設計例4のα1、α2を基準として、プレツイスト角α1´、α2´を上記の式(4a)、式(4b)とし、設計例4のβ1、β2を基準として、ツイスト角β1´、β2´を上記の式(4c)、式(4d)として調整するとよい。
Thus, in the design example 4, the pre-twist angles α 1 and α 2 are −25 ° and 36 °, respectively, and the light emitted from the wavelength
図13は、上記の式(4a)〜式(4e)において、k1=−0.62、k2=−0.32、k3=1.64、k4=0.32とそれぞれ固定し、θ=−5、0、5、10、15[°]と変化させたときにおける、Λに対する、偏光透過率Tp[%]を示したものである。このような設計をすることで、Tp=100%に近い波長帯域とTp=0%に近い波長帯域との間隔を制御することができる。また、θの取り得る範囲は、−5〜15[°]程度となる。なお、k5=k6=0である。 FIG. 13 shows that k 1 = −0.62, k 2 = −0.32, k 3 = 1.64, and k 4 = 0.32 in the above equations (4a) to (4e). , Θ = −5, 0, 5, 10, 15 [°], the polarization transmittance Tp [%] with respect to Λ. By designing in this way, the interval between the wavelength band close to Tp = 100% and the wavelength band close to Tp = 0% can be controlled. Further, the possible range of θ is about −5 to 15 [°]. Note that k 5 = k 6 = 0.
また、設計例5、設計例6は、それぞれ図8、図9に示すように、Tp=100%に近い波長帯域とTp=0%に近い波長帯域との間隔をより小さくなるように制御した場合の設計例となっている。 Further, in design example 5 and design example 6, as shown in FIGS. 8 and 9, respectively, the interval between the wavelength band near Tp = 100% and the wavelength band near Tp = 0% was controlled to be smaller. This is a design example.
次に、波長λに依存するパラメータとしてW(λ)を、
W(λ)=Δn(λ)・d/λ ・・・ (5)
として与える。また、対象となる3つの波長は、それぞれλa、λb、λcとして与え、波長λaは、他の2つの波長λb、λcの偏光と出射光が直交する波長であるものとする。また、例えば、式(5)を用いて、2つの波長λa、λbに対して得られる値の差分ΔWabは、ΔWab=W(λa)−W(λb)で表すものとする。なお、W1(λa)とする場合、上記の式(5)に基づき、波長λaの光に対する第1の波長板21のパラメータに相当する。そして、想定している3波長の組み合わせは、405nm、660nm、790nm、もしくは、460nm、530nm、660nm付近の波長とする。最適化の方法としては、偏光透過率が所望の値に近づくように各パラメータを個別に変化させることを繰り返せば容易に最適化が可能である。
Next, W (λ) as a parameter depending on the wavelength λ,
W (λ) = Δn (λ) · d / λ (5)
Give as. The three wavelengths of interest are given as λ a , λ b , and λ c , respectively, and the wavelength λ a is a wavelength at which the polarized light of the other two wavelengths λ b and λ c and the outgoing light are orthogonal to each other. To do. Also, for example, using the equation (5), the difference ΔW ab between the values obtained for the two wavelengths λ a and λ b is expressed as ΔW ab = W (λ a ) −W (λ b ) To do. Note that W 1 (λ a ) corresponds to a parameter of the
ここで、対象となる3波長の大小関係を、λa<λb<λcとして考える。そして、第1の波長板21のプレツイスト角α1、第2の波長板22のプレツイスト角α2、第1の波長板21のツイスト角β1、第2の波長板22のツイスト角β2、上記の式(5)に基づく第1の波長板21のW1(λa)、第2の波長板22のW2(λa)の条件を計算すると以下の結果を得た。
Here, the magnitude relationship of the three wavelengths of interest is considered as λ a <λ b <λ c . Then, the pre-twist angle alpha 1 of the first wave plate 21, the pre-twist angle alpha 2 of the second wave plate 22, the twist angle beta 1 of the first wave plate 21, the twist angle of the
ここで、W1(λb)/W1(λa)≧1.5の場合は、実用的な範囲では、
α1+β1=45°、
α2+β2=45°、
α1+β1+α2+β2=90°、
α1−α2=75°、
α1=75°、
W1(λa)/W2(λa)=1.5、
をパラメータの中心値として波長選択波長板23を設計することで最適値を容易に得ることができる。
Here, when W 1 (λ b ) / W 1 (λ a ) ≧ 1.5, in a practical range,
α 1 + β 1 = 45 °,
α 2 + β 2 = 45 °,
α 1 + β 1 + α 2 + β 2 = 90 °,
α 1 −α 2 = 75 °,
α 1 = 75 °,
W 1 (λ a ) / W 2 (λ a ) = 1.5,
The optimum value can be easily obtained by designing the wavelength
また、上記の各パラメータを変更する範囲としては、(α1+β1)に対して変化させるΔ(α1+β1)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α2+β2)に対して変化させるΔ(α2+β2)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α1+β1+α2+β2)に対して変化させるΔ(α1+β1+α2+β2)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α1−α2)に対して変化させるΔ(α1−α2)の値は、−25°〜+25°の範囲、α1に対して変化させるΔα1の値は、−10°〜+10°の範囲、そして、{W1(λa)/W2(λa)}に対して変化させるΔ{W1(λa)/W2(λa)}の値は、−0.2〜+0.2の範囲を想定しておけばよい。
As the range for changing the parameters of the, (α 1 + β 1) Δ is changed with respect to the value of (α 1 + β 1) in the range of -10 ° ~ + 10 °, (
また、W1(λb)/W1(λa)<1.5の場合は、実用的な範囲では、
α1+β1=45°、
α2+β2=−135°、
α1+β1+α2+β2=90°、
α1−α2=10°、
α1=75°、
W1(λa)/W2(λa)=2.5、
をパラメータの中心値として波長選択波長板23を設計することで最適値を容易に得ることができる。
In the case of W 1 (λ b ) / W 1 (λ a ) <1.5, in a practical range,
α 1 + β 1 = 45 °,
α 2 + β 2 = −135 °,
α 1 + β 1 + α 2 + β 2 = 90 °,
α 1 −α 2 = 10 °,
α 1 = 75 °,
W 1 (λ a ) / W 2 (λ a ) = 2.5,
The optimum value can be easily obtained by designing the wavelength
また、上記の各パラメータを変更する範囲としては、(α1+β1)に対して変化させるΔ(α1+β1)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α2+β2)に対して変化させるΔ(α2+β2)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α1+β1+α2+β2)に対して変化させるΔ(α1+β1+α2+β2)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α1−α2)に対して変化させるΔ(α1−α2)の値は、−10°〜+10°の範囲、α1に対して変化させるΔα1の値は、−10°〜+10°の範囲、そして、{W1(λa)/W2(λa)}に対して変化させるΔ{W1(λa)/W2(λa)}の値は、−0.2〜+0.2の範囲を想定しておけばよい。
As the range for changing the parameters of the, (α 1 + β 1) Δ is changed with respect to the value of (α 1 + β 1) in the range of -10 ° ~ + 10 °, (
次に、対象となる3つの波長の大小関係を、λb<λa<λcとして考える。さらに、W1(λb)/W1(λa)<1.5の場合は、実用的な範囲では、
α1+β1=30°もしくは、−75°、
α2+β2=50°、
α1+β1+α2+β2=90°、
α1−α2=90°、
α1=70°、
W1(λa)/W2(λa)=3.0、
をパラメータの中心値として波長選択波長板23を設計することで最適値を容易に得ることができる。
Next, the magnitude relationship between the three wavelengths of interest is considered as λ b <λ a <λ c . Further, when W 1 (λ b ) / W 1 (λ a ) <1.5, in a practical range,
α 1 + β 1 = 30 ° or −75 °,
α 2 + β 2 = 50 °,
α 1 + β 1 + α 2 + β 2 = 90 °,
α 1 −α 2 = 90 °,
α 1 = 70 °,
W 1 (λ a ) / W 2 (λ a ) = 3.0,
The optimum value can be easily obtained by designing the wavelength
また、上記の各パラメータを変更する範囲としては、(α1+β1)に対して変化させるΔ(α1+β1)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α2+β2)に対して変化させるΔ(α2+β2)の値は、−15°〜+15°の範囲、(α1+β1+α2+β2)に対して変化させるΔ(α1+β1+α2+β2)の値は、−15°〜+15°の範囲、(α1−α2)に対して変化させるΔ(α1−α2)の値は、−15°〜+15°の範囲、α1に対して変化させるΔα1の値は、−15°〜+15°の範囲、そして、{W1(λa)/W2(λa)}に対して変化させるΔ{W1(λa)/W2(λa)}の値は、−0.2〜+0.2の範囲を想定しておけばよい。
As the range for changing the parameters of the, (α 1 + β 1) Δ is changed with respect to the value of (α 1 + β 1) in the range of -10 ° ~ + 10 °, (
次に、対象となる3つの波長の大小関係を、λb<λa<λcとして考える。さらに、W1(λb)/W1(λa)<1.5の場合は、実用的な範囲では、
α1+β1=30°もしくは、−75°、
α2+β2=50°、
α1+β1+α2+β2=90°、
α1−α2=90°、
α1=70°、
W1(λa)/W2(λa)=3.0、
をパラメータの中心値として波長選択波長板23を設計することで最適値を容易に得ることができる。
Next, the magnitude relationship between the three wavelengths of interest is considered as λ b <λ a <λ c . Further, when W 1 (λ b ) / W 1 (λ a ) <1.5, in a practical range,
α 1 + β 1 = 30 ° or −75 °,
α 2 + β 2 = 50 °,
α 1 + β 1 + α 2 + β 2 = 90 °,
α 1 −α 2 = 90 °,
α 1 = 70 °,
W 1 (λ a ) / W 2 (λ a ) = 3.0,
The optimum value can be easily obtained by designing the wavelength
また、上記の各パラメータを変更する範囲としては、(α1+β1)に対して変化させるΔ(α1+β1)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α2+β2)に対して変化させるΔ(α2+β2)の値は、−15°〜+15°の範囲、(α1+β1+α2+β2)に対して変化させるΔ(α1+β1+α2+β2)の値は、−15°〜+15°の範囲、(α1−α2)に対して変化させるΔ(α1−α2)の値は、−15°〜+15°の範囲、α1に対して変化させるΔα1の値は、−15°〜+15°の範囲、そして、{W1(λa)/W2(λa)}に対して変化させるΔ{W1(λa)/W2(λa)}の値は、−0.2〜+0.2の範囲を想定しておけばよい。
As the range for changing the parameters of the, (α 1 + β 1) Δ is changed with respect to the value of (α 1 + β 1) in the range of -10 ° ~ + 10 °, (
次に、対象となる3つの波長の大小関係を、λb<λc<λaとして考える。さらに、W1(λb)/W1(λa)≦0.5の場合は、実用的な範囲では、
α1+β1=45°もしくは、0°、
α2+β2=45°、
α1+β1+α2+β2=90°、もしくは45°、
α1−α2=75°、
α1=75°、
W1(λa)/W2(λa)=1.5、
をパラメータの中心値として波長選択波長板23を設計することで最適値を容易に得ることができる。
Next, the magnitude relationship between the three wavelengths of interest is considered as λ b <λ c <λ a . Further, when W 1 (λ b ) / W 1 (λ a ) ≦ 0.5, in a practical range,
α 1 + β 1 = 45 ° or 0 °,
α 2 + β 2 = 45 °,
α 1 + β 1 + α 2 + β 2 = 90 °, or 45 °,
α 1 −α 2 = 75 °,
α 1 = 75 °,
W 1 (λ a ) / W 2 (λ a ) = 1.5,
The optimum value can be easily obtained by designing the wavelength
また、上記の各パラメータを変更する範囲としては、(α1+β1)に対して変化させるΔ(α1+β1)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α2+β2)に対して変化させるΔ(α2+β2)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α1+β1+α2+β2)に対して変化させるΔ(α1+β1+α2+β2)の値は、−10°〜+10°の範囲、(α1−β1)に対して変化させるΔ(α1−β1)の値は、−25°〜+25°の範囲、α1に対して変化させるΔα1の値は、−15°〜+15°の範囲、そして、{W1(λa)/W2(λa)}に対して変化させるΔ{W1(λa)/W2(λa)}の値は、−0.2〜+0.2の範囲を想定しておけばよい。
As the range for changing the parameters of the, (α 1 + β 1) Δ is changed with respect to the value of (α 1 + β 1) in the range of -10 ° ~ + 10 °, (
また、W1(λb)/W1(λa)>0.5の場合は、実用的な範囲では、
α1+β1=−120°、
α2+β2=60°、
α1+β1+α2+β2=−60°、
α1−α2=130°、
α1=20°、
W1(λa)/W2(λa)=1.5、
をパラメータの中心値として波長選択波長板23を設計することで最適値を容易に得ることができる。
When W 1 (λ b ) / W 1 (λ a )> 0.5, in a practical range,
α 1 + β 1 = −120 °,
α 2 + β 2 = 60 °,
α 1 + β 1 + α 2 + β 2 = −60 °,
α 1 −α 2 = 130 °,
α 1 = 20 °,
W 1 (λ a ) / W 2 (λ a ) = 1.5,
The optimum value can be easily obtained by designing the wavelength
また、上記の各パラメータを変更する範囲としては、(α1+β1)に対して変化させるΔ(α1+β1)の値は、−15°〜+15°の範囲、(α2+β2)に対して変化させるΔ(α2+β2)の値は、−15°〜+15°の範囲、(α1+β1+α2+β2)に対して変化させるΔ(α1+β1+α2+β2)の値は、−15°〜+15°の範囲、(α1−α2)に対して変化させるΔ(α1−α2)の値は、−15°〜+15°の範囲、α1に対して変化させるΔα1の値は、−15°〜+15°の範囲、そして、{W1(λa)/W2(λa)}に対して変化させるΔ{W1(λa)/W2(λa)}の値は、−0.2〜+0.2の範囲を想定しておけばよい。
As the range for changing the parameters of the, (α 1 + β 1) Δ is changed with respect to the value of (α 1 + β 1) in the range of -15 ° ~ + 15 °, (
次に、偏光回折素子12の機能について説明する。図2(a)に、例として波長λ1の光と波長λ2の光とが、X方向の直線偏光の光として第1の波長板21からZ方向に進行し、波長選択波長板23によって、波長λ1の光はX方向の直線偏光の光、波長λ2の光および波長λ3の光はY方向の直線偏光の光となって偏光回折素子12に入射する場合について考える。ここで、偏光回折素子12は、X方向の直線偏光で入射する波長λ1の光は直進透過させ、波長選択波長板23によってY方向の直線偏光に変化して入射する波長λ2の光は回折させる機能を有する。
Next, the function of the
この場合、例えば、回折格子14を形成する複屈折性材料層14aは、常光屈折率no、異常光屈折率neを有し、透明材料15が等方性屈折率nsであってneと略等しい屈折率を有するもので構成されており、さらに、複屈折性材料層14aの異常光屈折率となる方向が回折格子14の長手方向であるY方向とする。このとき、X方向の直線偏光の光で入射する波長λ1の光は屈折率nsと常光屈折率noとの間で屈折率の差が発生しないので直進透過し、Y方向の直線偏光で入射する波長λ2の光、波長λ3の光は屈折率nsと異常光屈折率neとの間で屈折率の差を有するので、回折する。
In this case, for example, a
また、偏光回折素子12は、X方向の直線偏光の光を透過し、Y方向の直線偏光の光を回折するとしたが、波長選択波長板23の機能によって、この透過/回折する偏光方向が変わってもよい。例えば、波長選択波長板23に3波長の光がいずれもX方向の直線偏光の光として入射し、波長λ1の光がX方向より25°の直線偏光の光となって出射、波長λ2の光および波長λ3の光が−65°の直線偏光の光となって出射するものであって、回折格子14の凹凸の長手方向が例えば−65°の方向に一致していていれば、同様に波長λ1の光が高い効率で透過し、波長λ2の光および波長λ3の光は高い効率で回折する。また、図2(a)に示す回折格子14は回折格子構造を模式的に表したもので凹凸の長手方向がY方向としているが、波長選択波長板23の機能に応じて凹凸の長手方向を調整した構造であってもよい。
The
偏光回折素子12は、波長選択回折素子20に要求される機能によって様々な形態が考えられるが、例えば、図2(a)のように回折格子14の断面が周期的なピッチを有する矩形状の凹凸を有する場合、回折によって±1次回折光、±2次回折光、・・・、を発生させることができる。また、回折によって0次回折光(直進透過光)を発生させないようにしたり、0次回折光と±1次回折光との光量比を一定の割合で発生させたりすることもできる。例えば、複屈折性材料層14aの高さをhとし、屈折率異方性Δn(=|ne−no|)、hとΔnとの積からなる複屈折性材料層14aのリタデーション値を調整することによって、0次回折光の回折効率η0、±1次回折光の回折効率η±1などを調整することができる。
The
また、回折格子14の断面が矩形状のものとして説明したが、これに限らない。例えば、+1次回折光のみの回折効率を高くするために断面がブレーズ形状であったり、ブレーズ形状を階段状に近似させた疑似ブレーズ形状のものであったりしてもよい。さらに、入射する光の光軸を中心として平面が同心円状の凹凸を有するフレネルレンズ形状を有するものであってもよく、この場合、入射する光の偏光方向によってレンズ機能を発生し、進行する光の発散状態を変えることができる。なお、複屈折性材料層14aとして、液晶、高分子液晶、フォトニック結晶、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、水晶など利用できる。
Moreover, although the cross section of the
また、透明材料15は、入射する光において透明であればいずれの材料であってもよく、複屈折性がない等方性材料を用いることができるが、これに限らない。例えば、複屈折性材料で構成する場合、複屈折性材料層14aに用いる材料の光学軸方向における屈折率および屈折率の波長分散が一致するような材料であってもよい。特定の光学軸方向となって偏光回折素子12に入射する波長λの光について、複屈折性材料層14aと透明材料15との間の屈折率の差をΔnAとすると、回折格子14におけるこれらの材料を透過する波長λの光の光路差ΔnA・hを、0.1λ以下とすることで直進透過率(=0次回折効率:η0)が80%以上となるので好ましい。さらにΔnA・hを、0.05λ以下とすることでη0が90%以上となるのでより好ましい。
The
また、偏光回折素子12に入射する光のうち回折させる波長の光の偏光方向は、偏光回折素子12で回折する偏光方向と一致すると高い回折効率で回折させることができる。例えば偏光回折素子12において回折格子14の凹凸の長手方向に相当するY方向が、回折する偏光方向とすると、偏光回折素子12に入射する光のうち回折させる波長の光の偏光方向がY方向を基準に10°以内(−10°〜+10°の範囲内)であると好ましく、5°以内(−5°〜+5°の範囲内)であるとより好ましい。
Further, if the polarization direction of light having a wavelength to be diffracted among the light incident on the
つまり、このことは図3に示す利用効率ηと関係があり、Y方向を基準に10°以内であれば、楕円率κが0.45以下であっても利用効率ηが80%以上となり、さらに5°以内であれば、楕円率が約0.5以上であっても利用効率ηが80%以上となる。また、この角度(方位角ΔΨ)が25°以内であっても、楕円率κが0.15以内であれば、利用効率ηが80%以上となる。 That is, this is related to the utilization efficiency η shown in FIG. 3, and if it is within 10 ° with respect to the Y direction, the utilization efficiency η is 80% or more even if the ellipticity κ is 0.45 or less, Further, if it is within 5 °, the utilization efficiency η is 80% or more even when the ellipticity is about 0.5 or more. Even if the angle (azimuth angle ΔΨ) is within 25 °, the utilization efficiency η is 80% or more if the ellipticity κ is within 0.15.
(光ヘッド装置に係る第1の実施の形態)
本実施形態は、3波長のレーザ光が共通する光路中に前述した波長選択回折素子を配置した光ヘッド装置に係るものである。また、光ヘッド装置の構成によって、要求される波長選択回折素子の機能、それに基づく構造が異なるので、光ヘッド装置の構成と関連させて、波長選択回折素子についても説明する。
(First embodiment of optical head device)
The present embodiment relates to an optical head device in which the above-described wavelength selective diffraction element is disposed in an optical path in which three wavelengths of laser light are shared. Further, since the required function of the wavelength selective diffraction element and the structure based thereon are different depending on the configuration of the optical head device, the wavelength selective diffraction element will also be described in relation to the configuration of the optical head device.
図14は、3波長の光を用い、それぞれの規格の光ディスクの記録・再生を行う互換性のある光ヘッド装置100の模式図の例である。半導体レーザ等の光源101aからX方向に発射された405nm波長帯の光は、グレーティング素子102aで回折されて3ビームとなり、ダイクロイックプリズム103、104、そして偏光ビームスプリッタ105を透過し、コリメータレンズ106で平行光となって、ミラー107によってZ方向に偏向され1/4波長板108を透過して対物レンズ109によって集光されて光ディスク110の情報記録面に集光する。なお、光源から光ディスクに至るまでの光路を「往路」とし、(反射して)光ディスクから光検出器に至るまでの光路を「復路」とする。
FIG. 14 is an example of a schematic diagram of a compatible
ダイクロイックプリズム103は405nm波長帯の光を透過し、660nm波長帯の光を反射する機能を有する。また、ダイクロイックプリズム104は、405nm波長帯の光および660nm波長帯の光を透過し、785nm波長帯の光を反射する機能を有する。また、対物レンズ109は、これら3波長の光に対して互換性があり、とくにCD用の785nm波長帯の光を発散しながら入射させることで光の利用効率が高くなる。
The
光源101bから発射された660nm波長帯の光は、グレーティング素子102bで回折されて3ビームとなり、ダイクロイックプリズム103を反射し、ダイクロイックプリズム104および偏光ビームスプリッタ105を透過する。光源101cから発射された785nm波長帯の光は、グレーティング素子102cで回折されて3ビームとなり、ダイクロイックプリズム104を反射し、偏光ビームスプリッタ105を透過する。偏光ビームスプリッタ105を透過した660nm波長帯の光および785nm波長帯の光は、405nm波長帯の光と同様に光ディスク110に到達する。
The light in the 660 nm wavelength band emitted from the
光ディスク110を反射した各波長帯の復路の光は、対物レンズ109を透過し、1/4波長板108を透過した際に往路の直線偏光と直交する直線偏光となり、反射ミラー107で反射され、コリメータレンズ106を透過し、偏光ビームスプリッタ105を反射する。そして、シリンドリカルレンズ111を透過し、後述する波長選択回折素子50を透過して光検出器112に到達する。ここで、3波長の光は、光検出器112のいずれも同じ位置に到達するように、波長選択回折素子50によってCD用の785nm波長帯の光に対してのみ凹レンズ機能を発生させ、復路の光の焦点距離を調整している。なお、図14では、BD用の405nm波長帯の光およびDVD用の660nm波長帯の光の軌道は実線、CD用の785nm波長帯の光の軌道は点線で示す。
The light in the return path of each wavelength band reflected from the
次に、具体的に波長選択回折素子50について説明する。図15(a)は、波長選択回折素子50の構成を示す断面模式図であり、波長選択波長板51と偏光回折素子52から構成されている。波長選択波長板51は、波長選択波長板の実施の形態で説明したように、光学軸が厚さ方向にツイストした波長板を2層積層させた構成のもの等を用いることができる。偏光回折素子52は、透明基板53上に複屈折性材料層54aが、断面がフレネルレンズ形状をした回折格子54が形成され、回折格子54の凹部に透明材料55が形成されてなる。また、回折格子54の凸部は、この複屈折性材料層54aに相当し、凹部は複屈折性材料層54aの間の部分を指す。透明材料55は、この少なくとも凹部に形成されていればよいが、等方性材料であれば図15(a)に示すように凸部を覆う部分に形成されていてもよい。
Next, the wavelength
次に、フレネルレンズの形状について説明する。フレネルレンズは、光軸を中心に同心円状のブレーズ形状をなしており、各ブレーズ形状の頂点を結んでできる円をブレーズ輪とする。そして、断面のブレーズ形状は、階段状に近似した形状の疑似ブレーズ形状であってもよい。図15(b)は、凹レンズ作用を発生させるフレネルレンズの形状について説明するための図であり、図15(b)の曲線αは、レンズを通過した後の光が受ける位相の変化量の差分の分布を示すものである。ここで、凹レンズの機能とする場合、位相の変化量の差分の分布は式(6)で表される。
φ(r)=a1r2+a2r4+a3r6+a4r8+・・・ ・・・ (6)
ここで、rは光軸からの半径方向の距離であり、ai(i=1、2、3、4、・・・)は定数であり、φ(r)は距離rにおける位相の変化量の差分の分布である。
Next, the shape of the Fresnel lens will be described. The Fresnel lens has a concentric blazed shape centered on the optical axis, and a circle formed by connecting the apexes of each blazed shape is a blazed ring. The blazed shape of the cross section may be a pseudo blazed shape that approximates a stepped shape. FIG. 15B is a diagram for explaining the shape of the Fresnel lens that generates the concave lens action, and the curve α in FIG. 15B indicates the difference in the amount of change in phase that the light receives after passing through the lens. Is shown. Here, when the function is a concave lens, the distribution of the difference in the amount of change in phase is expressed by Expression (6).
φ (r) = a 1 r 2 + a 2 r 4 + a 3 r 6 + a 4 r 8 +... (6)
Here, r is the radial distance from the optical axis, a i (i = 1, 2, 3, 4,...) Is a constant, and φ (r) is the amount of phase change at the distance r. This is the difference distribution.
そして、凹レンズ機能を発生させたい波長の光、ここでは波長785nm(=波長λ3)であって、曲線αに対して、波長λ3の整数倍の位相差を差し引いても分布は変化しないため、フレネルレンズは等価的に曲線βまたは曲線γのような形状とすることができるものである。複屈折性材料層54aは波長λ3(=785nm)の光に対する常光屈折率をno(λ3)、異常光屈折率をne(λ3)とし、波長λ3の光に対する透明材料55の屈折率ns(λ3)がno(λ3)と一致させるようにする。 Then, the light having a wavelength for which the concave lens function is desired to be generated, here the wavelength is 785 nm (= wavelength λ 3 ), and the distribution does not change even if a phase difference that is an integral multiple of the wavelength λ 3 is subtracted from the curve α. The Fresnel lens can be equivalently shaped like a curve β or a curve γ. The birefringent material layer 54a has a normal light refractive index n o (λ 3 ) and an extraordinary light refractive index n e (λ 3 ) with respect to light having a wavelength λ 3 (= 785 nm), and a transparent material 55 with respect to light having a wavelength λ 3 . refractive index n s (λ 3) is to match the n o (λ 3).
ここで、光ヘッド装置100において、光ディスク110から反射された各波長帯の復路の光は、Y方向の直線偏光の光となって波長選択回折素子50に入射するので、CD用の785nm波長帯の光に対してのみ凹レンズとして機能するように波長選択回折素子50を構成するとよい。
Here, in the
図15(c)は、波長選択回折素子50を透過する785nm波長帯(波長λ3)の光の様子を示したものである。ここで、波長選択波長板51は、405nm波長帯(波長λ1)の光および660nm波長帯(波長λ2)の光の偏光状態を変えずに透過させ、785nm波長帯(波長λ3)の光の偏光状態を直交させる(方位角Ψ3=90°)機能を有するものとする。そして、偏光回折素子52は、複屈折性材料層54aの遅相軸方向がX方向となるフレネルレンズ形状を有する回折格子54を有するものとする。
FIG. 15C shows the state of light in the 785 nm wavelength band (wavelength λ 3 ) that passes through the wavelength
このとき、波長λ1の光と波長λ2の光は、偏光回折素子52ではレンズ作用が生じずに発散状態を変えずにそのまま透過するのに対し、波長λ3の光は図15(c)に示すように偏光回折素子52で凹レンズとして機能するので、発散状態が変わる(拡がる)ため焦点距離が変化し、光ヘッド装置100の光検出器112に集光させることができる。また、この場合、波長選択波長板51は、波長λ1の光および波長λ2の光の偏光状態を変えるものであってもよく(方位角Ψ1、Ψ2≠0)、その場合であっても波長λ3の光の偏光状態と直交する関係にあり、さらに、複屈折性材料層54aの遅相軸方向が波長λ3の偏光方向と平行となるようにすればよい。
At this time, the light of wavelength λ 1 and the light of wavelength λ 2 are transmitted as they are without changing the divergence state without causing the lens action in the
また、透明材料55の屈折率ns(λ3)は、複屈折性材料層54aの常光屈折率no(λ3)と一致させる場合に限らず、異常光屈折率ne(λ3)と一致させ、複屈折性材料層54aの進相軸方向が波長λ3の偏光方向と平行となるようにしてもよい。このように光ヘッド装置100のうちこれらの波長の光が共通する光路中に波長選択回折素子50を配置することによって複数(3以上)の波長の光に対して1つの光検出器を共有することができ、光ヘッド装置の小型化が実現できる。
The refractive index n s (λ 3) of the transparent material 55 is not limited to the case to match the ordinary refractive index n o of the birefringent material layer 54a (lambda 3), an extraordinary refractive index n e (λ 3) to match the, fast axis of the birefringent material layer 54a may be set to be parallel to the polarization direction of the wavelength lambda 3. In this way, by arranging the wavelength
(光ヘッド装置に係る第2の実施の形態)
光ヘッド装置において上記と異なる機能を持たせるための波長選択回折素子の形態について説明する。図16は、本実施形態に基づき、3波長の光を用いてそれぞれの規格の光ディスクの記録・再生を行う互換性のある光ヘッド装置200の模式図である。光ヘッド装置200が光ヘッド装置100と大きく異なるのは、3波長の光を発射する半導体レーザ等の光源が、1つの光源201として配置されているところである。
(Second Embodiment According to Optical Head Device)
The form of the wavelength selective diffraction element for providing the optical head device with a function different from the above will be described. FIG. 16 is a schematic diagram of a compatible
光ヘッド装置200の場合、それぞれ機能が異なる波長選択回折素子60および/または波長選択回折素子70を配置することができる。まず、光源201からX方向に発射された405nm波長帯の光は、入射する光の波長によって選択的に3ビームを発生させる波長選択回折素子60を透過する。これより、光ヘッド装置200において、光ディスクの規格に応じた記録・再生について1ビーム法を用いたり、0次回折光と±1次回折光を用いる3ビーム法を用いたり切り替えることができる。波長選択回折素子60の具体的な構成は後述する。
In the case of the
波長選択回折素子60を直進透過または回折透過した405nm波長帯の光は、偏光ビームスプリッタ202を透過し、コリメータレンズ203で平行光となる。そして、コリメータレンズ203を透過した405nm波長帯の光は、ダイクロイックプリズム204で反射されてZ方向に偏向され、1/4波長板206aを透過して対物レンズ207aによって集光されてBDなどの光ディスク208aの情報記録面に集光する。また、ダイクロイックプリズム204は、405nm波長帯の光を反射し、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光を透過する機能を有する。
The light in the 405 nm wavelength band that is transmitted straight through or diffracted through the wavelength
次に、光源201から発射された660nm波長帯の光および785nm波長帯の光は、波長選択回折素子60を直進透過または回折透過し、偏光ビームスプリッタ202を透過し、コリメータレンズ203で平行光となり、ダイクロイックプリズム204を透過し、ミラー205で反射されてZ方向に偏向され、1/4波長板206bを透過して対物レンズ207bによって集光されてDVDやCDなどの光ディスク208bの情報記録面に集光する。
Next, the light in the wavelength band of 660 nm and the light in the wavelength band of 785 nm emitted from the
光ディスク208aまたは208bを反射した各波長帯の復路の光は、1/4波長板206aまたは206bを往復した際に往路の直線偏光の光と直交する直線偏光の光となり、偏光ビームスプリッタ202まで往路と同じ光路で進む。そして、偏光ビームスプリッタ202で反射されて、波長選択回折素子70で直進透過または回折透過してシリンドリカルレンズ209を透過して光検出器210に到達する。
The return light of each wavelength band reflected from the
次に、具体的に波長選択回折素子60の構成について説明する。図17(a)は、波長選択回折素子60の構成を示す断面模式図であり、波長選択波長板61と偏光回折素子12、そして波長選択波長板62から構成されている。波長選択波長板61および62は、波長選択波長板の実施の形態で説明したように、光学軸が厚さ方向にツイストした波長板を2層に積層した構成ものなどが利用できる。
Next, the configuration of the wavelength
例えば、光ヘッド装置200において、405nm波長帯の光に対して1ビーム法を用い、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光に対して回折させて3ビームを発生させる3ビーム法を用いる場合に適応させる波長選択回折素子60として考える。このとき、図17(a)に示す波長選択回折素子60に対してZ方向の偏光方向でX方向に進行する直線偏光の光が入射するものとして説明する。波長選択波長板61は、405nm波長帯(波長λ1)の光のみZ方向の直線偏光の光のまま透過させ、660nm波長帯(波長λ2)の光および785nm波長帯(波長λ3)の光はY方向の直線偏光の光として透過させる機能を有するものを用いる。
For example, in the
偏光回折素子12は、Y方向の直線偏光の光に対して回折光を発生させZ方向の直線偏光の光に対して直進透過させる機能を有するので、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光について、回折光を含む3ビームが発生する。そして、波長選択波長板61と同じ機能を有する波長選択波長板62を配置することで、偏光回折素子12を透過した660nm波長帯の光および785nm波長帯の光を、再びZ方向の直線偏光の光とすることができる。また、波長選択波長板62は、405nm波長帯のZ方向の直線偏光の光に対して、偏光状態を変えずにそのまま透過する。したがって、波長選択回折素子60を透過するこれらの光は、特定の波長の光のみを回折する機能を有する。
Since the
このように、波長選択回折素子60を透過した各波長帯の直線偏光の光の偏光方向を揃えることによって、光ヘッド装置200の偏光ビームスプリッタ202に入射する各波長帯の往路の光と復路の光とで偏向分離ができるので、光ヘッド装置の小型化が実現できる。また、波長選択回折素子60は、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光を回折させる例を示したが、この機能を有する構成に限らず、405nm波長帯の光に対してのみ回折させてもよく、3つの波長帯の光のうち選択的に2つの波長帯の光を回折させるものであってもよい。
In this way, by aligning the polarization direction of the linearly polarized light of each wavelength band that has passed through the wavelength
次いで、波長選択回折素子70について説明する。波長選択回折素子70は、光ヘッド装置200のうち、これら3つの波長の光の復路において共通する光路中に配置される。光ヘッド装置200において波長選択回折素子70の機能としては、2つ挙げられる。1つは、光検出器210に各波長帯の光がそれぞれ受光する受光エリアが設けられている場合、波長選択回折素子70に入射する3つの光の進行方向をそれぞれ異なるように調整する分波機能を与えるものである。
Next, the wavelength
もう1つの機能としては、光ヘッド装置の構成上で発生する各波長帯の光の光軸を補正するものである。例えば、光源201は3波長の光を発射するがその発光点が物理的に異なるために生じるわずかな光軸のずれを補正する機能を有し、これによって光検出器210において光ディスクからの信号光が高精度で検出させる効果を得ることができる。波長選択回折素子70の位置は、復路のみの光路中に限らず、往路のみの光路中であってもよいが、復路のみの光路中に用いると光ディスク208aおよび208bへの到達する光の利用効率を高めることができる。また、復路のみの光路中に波長選択回折素子70を用いる場合、シリンドリカルレンズ209と光検出器210との間の光路中に配置してもよい。
Another function is to correct the optical axis of light in each wavelength band generated on the configuration of the optical head device. For example, the
次に、具体的に波長選択回折素子70の構成例について説明する。図17(b)は、波長選択回折素子70の構成を示す断面模式図であり、2つの波長選択回折素子を重ねるように配置した構成からなる。偏光回折素子72aは、透明基板73上に複屈折性材料層74aが周期的なピッチを有して断面がブレーズ形状となる回折格子74が形成され、回折格子74の凹部に透明材料75が形成されてなり、偏光回折素子72a上に波長選択波長板71aが形成される。同様にして、偏光回折素子72bは、透明基板76上に複屈折性材料層77aが周期的なピッチを有して断面がブレーズ形状となる回折格子77が形成され、回折格子77の凹部に透明材料78が形成されてなり、偏光回折素子72b上に波長選択波長板71bが形成される。なお、回折格子の断面形状はブレーズ形状を階段状に近似した疑似ブレーズ形状であってもよい。また、断面形状が矩形のものであってもよいが、回折させる光利用効率の優位性から、ブレーズ形状または疑似ブレーズ形状が好ましい。
Next, a configuration example of the wavelength
波長選択波長板71aおよび71bは、上記の実施の形態で説明したように光学軸が厚さ方向にツイストした波長板を2層に積層したものなどが利用できる。また、図17(b)では、回折格子74および回折格子77のブレーズ形状は異なるものとしたが、ブレーズ形状は同じもので例えばピッチが互いに異なって回折させる波長の光に対するそれぞれの回折角が異なるように設計してもよい。ここでは、回折格子72aおよび72bの遅相軸方向はY方向となり、透明材料75は複屈折性材料層74aの常光屈折率と同等の屈折率を有し、透明材料78は複屈折性材料層77aの常光屈折率と同等の屈折率を有するものとする。
As the wavelength selection wave plates 71a and 71b, as described in the above embodiment, a wave plate in which the optical axes are twisted in the thickness direction and laminated in two layers can be used. In FIG. 17B, the blazed shapes of the diffraction grating 74 and the diffraction grating 77 are different from each other. However, the blazed shapes are the same, for example, different diffraction angles with respect to light beams having different pitches to be diffracted. You may design as follows. Here, the slow axis direction of the
ここで、波長選択回折素子70の最初の機能として説明した分波機能について説明する。光ヘッド装置200の偏光ビームスプリッタ202で反射した各波長帯の光はY方向の直線偏光の光で波長選択回折素子70に入射する。このとき、波長選択波長板71aは、405nm波長帯(波長λ1)の光に対して偏光状態を変えずに透過させ660nm波長帯(波長λ2)の光および785nm波長帯(波長λ3)の光に対してX方向の直線偏光の光とする機能を有するものを用いる。
Here, the demultiplexing function described as the first function of the wavelength
波長選択波長板71aを透過した各波長帯の光のうち、Y方向の直線偏光の光である405nm波長帯の光のみ回折格子74で回折し、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光は直進透過する。そして、波長選択波長板71bは、405nm波長帯の光をX方向の直線偏光の光とし、785nm波長帯の光をY方向の直線偏光の光とし、660nm波長帯の光は偏光状態を変えずにそのまま透過させる機能を有するものを用いる。そして、波長選択波長板71bを透過した各波長帯の光のうち、Y方向の直線偏光の光である785nm波長帯の光のみ回折格子77で回折させ、405nm波長帯の光および660nm波長帯の光は直進透過させることによって、各波長帯の光の進行方向を分離させることができる。これによって、光検出器210に各波長帯の光に対する受光エリアを設けてそれぞれの波長帯の光信号を検出することができる。
Of the light in each wavelength band transmitted through the wavelength selection wavelength plate 71a, only the light in the 405 nm wavelength band, which is linearly polarized light in the Y direction, is diffracted by the diffraction grating 74, and the light in the 660 nm wavelength band and the light in the 785 nm wavelength band are It goes straight through. Then, the wavelength selection wavelength plate 71b uses light in the 405 nm wavelength band as linearly polarized light in the X direction, light in the 785 nm wavelength band as linearly polarized light in the Y direction, and light in the 660 nm wavelength band does not change the polarization state. The one having a function of transmitting light as it is is used. Of the light in each wavelength band transmitted through the wavelength selection wavelength plate 71b, only the light in the 785 nm wavelength band, which is linearly polarized light in the Y direction, is diffracted by the diffraction grating 77, and the light in the 405 nm wavelength band and the light in the 660 nm wavelength band are diffracted. By allowing light to pass straight through, the traveling direction of light in each wavelength band can be separated. As a result, a light receiving area for light in each wavelength band can be provided in the
また、波長選択回折素子70は、各波長帯の光を分波する機能について説明したが、合波させるものであってもよい。つまり、波長選択回折素子70に入射する405nm波長帯の光、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光の進行方向(光軸)が互いに異なるが、出射する光の光軸を揃えて出射させる場合であって同じ構成で機能させることができる。この場合、例えば、光検出器210の受光エリアが各波長帯の光共通で使用する場合であっても精度よく各光ディスクからの信号光を到達させることができ、光検出器210および光ヘッド装置200の小型化を実現できる。
Moreover, although the wavelength
なお、図17(a)および図17(b)において、波長選択回折素子60および70は、説明のためにそれぞれX−Z平面に沿って回折するように示したが、これに限らず、各波長選択波長板が有する各波長帯の光に対するそれぞれの方位角に合わせて回折格子の凹凸の長手方向を決定すればよい。したがって、例えば、波長選択回折素子70の回折格子74の凹凸の長手方向と回折格子77の長手方向を平行としない構成であってもよい。また、波長選択回折素子70は、回折格子74、77が例えば、複数の領域に分割された構造を有するホログラム回折素子としてもよい。この場合、分割された領域毎に回折格子の長手方向や形状が設定されていてもよい。
In FIG. 17A and FIG. 17B, the wavelength
(光ヘッド装置に係る第3の実施の形態)
図18は、本実施形態に基づく、3つの異なる波長の光を用いてそれぞれの規格の光ディスクの記録・再生を行う互換性のある光ヘッド装置250の模式図であって、光ヘッド装置200と共通する部分には同じ番号を用いて説明の重複を避ける。また、光ヘッド装置250が光ヘッド装置200と異なるのは、往路の光路中に3ビームを発生させる(波長選択)回折素子を備えないことで、光源201から発射される、405nm波長帯の光、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光は、いずれも1ビーム法を用い、復路の光路中に配置された波長選択回折素子80で回折をさせるところである。
(Third embodiment of the optical head device)
FIG. 18 is a schematic view of a compatible
次に、具体的に波長選択回折素子80の構成について説明する。図19は、波長選択回折素子80の構成を示す断面模式図であり、2つの波長選択回折素子を重ねるように配置した構成である。偏光回折素子82aは、透明基板83上に複屈折性材料層84aが周期的なピッチを有して断面がブレーズ形状となる回折格子84が形成され、回折格子84の凹部に透明材料85が形成されてなり、偏光回折素子82a上に波長選択波長板81が形成される。同様にして、偏光回折素子82bは、透明基板86上に複屈折性材料層87aが周期的なピッチを有して断面がブレーズ形状となる回折格子87が形成され、回折格子87の凹部に透明材料88が形成されてなる。なお、回折格子の断面形状はブレーズ形状を階段状に近似した疑似ブレーズ形状であってもよい。また、断面形状が矩形のものであってもよいが、回折させる光利用効率の優位性から、ブレーズ形状または疑似ブレーズ形状が好ましい。
Next, the configuration of the wavelength
波長選択波長板81は、波長選択波長板の実施の形態で説明したように、光学軸が厚さ方向にツイストした波長板を、2層に積層した構成のものなどを用いる。また、図19では、回折格子84および回折格子87のブレーズ形状は異なるものとしたが、ブレーズ形状は同じもので、例えばピッチが互いに異なって、回折させる波長の光に対するそれぞれの回折角が異なるように設計してもよい。ここでは、偏光回折素子82aの遅相軸方向はY方向となり、透明材料85は複屈折性材料層84aの常光屈折率と同等の屈折率を有するものとする。さらに、偏光回折素子82bの遅相軸方向はX方向となり、透明材料88は複屈折性材料層87aの常光屈折率と同等の屈折率を有するものとする。
As described in the embodiment of the wavelength selection wavelength plate, the wavelength selection wavelength plate 81 uses a structure in which wavelength plates having optical axes twisted in the thickness direction are stacked in two layers. In FIG. 19, the blazed shapes of the
ここで、波長選択回折素子80の分波機能について説明する。光ヘッド装置250の偏光ビームスプリッタ202で反射した各波長の光はY方向の直線偏光で波長選択回折素子80に入射する。このとき、波長選択波長板81は、405nm波長帯(波長λ1)の光および660nm波長帯(波長λ2)の光に対して偏光状態を変えずに透過させ、785nm波長帯(波長λ3)の光に対してX方向の直線偏光の光とする機能を有するものを用いる。
Here, the demultiplexing function of the wavelength
波長選択波長板81を透過した各波長帯の光のうち、Y方向の直線偏光の光である405nm波長帯の光および660nm波長帯の光を回折格子84で回折し、785nm波長帯の光は直進透過する。そして、偏光回折素子82aを透過した各波長帯の光のうち、回折格子87は、X方向の直線偏光の光である785nm波長帯の光のみ回折させ、405nm波長帯の光および660nm波長帯の光は直進透過させる。このとき、例えば、660nm波長帯の光と785nm波長帯の光が回折して光検出器210の図示しない受光エリアに共通して受光させることもできる。
Of the light in each wavelength band transmitted through the wavelength selection wavelength plate 81, light in the 405 nm wavelength band and light in the 660 nm wavelength band that are linearly polarized light in the Y direction are diffracted by the
具体的に図19の波長選択回折素子80の回折格子84の格子ピッチをPDとし、回折格子87の格子ピッチをPCとすると、PCは、PD×λ3/λ2に略等しくなるように調整すると、660nm波長帯の光と785nm波長帯の光の回折方向が略同一となり、これらの波長帯の光を同一の受光エリアにて受光させることができる。また、受光エリアを共通化する波長帯の組み合わせは、これに限らず、405nm波長帯の光と660nm波長帯の光であったりしてもよく、さらには、これら3つの波長帯の光すべてに共通化するように設定するものであってもよい。
Specifically the grating pitch of the
なお、図19において、波長選択回折素子80は、説明のためにそれぞれX−Z平面に沿って回折するように示したが、これに限らず、各波長選択波長板が有する各波長帯の光に対するそれぞれの方位角に合わせて回折格子の凹凸の長手方向を決定すればよい。したがって、例えば、波長選択回折素子80の回折格子84の凹凸の長手方向と回折格子87の長手方向を平行としない構成であってもよい。また、波長選択回折素子80は、回折格子84、87が例えば、複数の領域に分割された構造を有するホログラム回折素子としてもよい。この場合、分割された領域毎に回折格子の長手方向や形状が設定されていてもよい。
In FIG. 19, the wavelength selective
(表示装置用光学系に係る実施の形態)
これまで、波長が異なる3つの光を、405nm波長帯の光、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光を用いる光ヘッド装置について説明したが、これ以外の波長の光の組合せとして投射型表示装置用の光学系に波長選択波長板を用いることができる。図20は、赤色となる645nm波長帯(610〜670nm)の光を出射する光源301R、緑色となる533nm波長帯(500〜560nm)の光を出射する光源301G、そして青色となる450nm波長帯(420〜480nm)の光を出射する光源301Bを扱う表示装置用光学系300の模式図である。
(Embodiment related to optical system for display device)
So far, the optical head device using three lights having different wavelengths as light of 405 nm wavelength band, light of 660 nm wavelength band, and light of 785 nm wavelength band has been described. A wavelength selective wave plate can be used in the optical system for the apparatus. FIG. 20 illustrates a
表示装置用光学系300では、これら3つの光源301R、301Gおよび301Bからの光を合成して映像とすることができるが、これら3波長の光を合波させるための構成について説明する。光源301Rから出射する赤色の光はZ方向の直線偏光の光でX方向に進行し、光源301Gから出射する緑色の光はY方向の直線偏光の光でZ方向に進行する。偏光ビームスプリッタ302はZ方向の直線偏光の光を透過させ、Y方向の直線偏光の光を反射させる機能を有し、赤色の光および緑色の光を合波させ、これらの光をX方向へ偏向させる。波長選択波長板303は、赤色の光に対して偏光状態を変えずに透過させ、緑色の光に対して入射する直線偏光の方向と直交した直線偏光の光、つまりZ方向の直線偏光の光に変換する。
In the
また、光源301Bから出射する青色の光はY方向の直線偏光の光でZ方向に進行する。偏光ビームスプリッタ304は、偏光ビームスプリッタ302と同様にZ方向の直線偏光の光を透過させ、Y方向の直線偏光の光を反射させる機能を有する。これより、赤色の光および緑色の光を直進透過させるとともに、青色の光を反射させてこれら3つの光を合波する。偏光ビームスプリッタ304を出射したこれら3波長の光のうち、赤色の光および緑色の光の偏光方向と青色の光の偏光方向とが直交した状態で波長選択波長板305に入射する。
The blue light emitted from the
波長選択波長板305は、赤色の光および緑色の光に対して入射する直線偏光の光の方向と直交した直線偏光の光、つまりY方向の直線偏光の光に変換し、青色の光に対して偏光状態を変えずに透過させる。これによって、コリメートレンズ306に入射するこれら3色の光は同じ方向の直線偏光の光、つまりY方向の直線偏光の光となる。このように直線偏光の方向を揃えることによってコリメータレンズ306から映像表示に至るまでの光学系において、光の映像信号を偏向しやすいなど制御性が向上する。
The wavelength
本実施例は、波長選択波長板20の基本的な構成に基づくものである。そして、図21(a)は、本実施例に基づく波長選択回折素子400の具体的な構成を示すものであり、製造方法および設計の例について説明する。第1の波長板となる高分子液晶層403aおよび第2の波長板となる高分子液晶層403bは、それぞれツイスト角β1およびβ2が0ではない構成とした波長選択波長板407を得るため、以下の手順にて作製する。
This embodiment is based on the basic configuration of the wavelength
水平配向処理をした配向膜402aが片面に形成された透明基板401aと、図示しない水平配向処理をした配向膜付の透明基板と、これらの配向方向がなす角度を調整して対向させる。そして、所定の均一間隔に配置された2枚の配向膜付き透明基板間に液晶モノマーを挿入することにより、これらの透明基板間でツイスト配向した液晶モノマー層を形成する。次に、この液晶モノマーを重合硬化することにより所定のツイスト角β1を有する高分子液晶層403aを形成する。さらに、透明基板401aと対向する図示しない透明基板を排除する。
The
次に、同様の製造方法にて同じ高分子液晶材料からなる、所定のツイスト角β2を有する高分子液晶層403bを透明基板401b上に形成する。なお、図2(a)における波長選択波長板23の第1の波長板21および第2の波長板22が、それぞれ、図21(a)における、高分子液晶層403a、403bに相当する。また、得られた高分子液晶層403aおよび403bの屈折率異方性Δnは、波長405nmの光において約0.092、波長660nmの光において約0.077、そして波長785nmの光において約0.075である。
Then, made of the same polymeric liquid crystal material by the same manufacturing method, it is formed on the polymer liquid crystal layer 403b and the transparent substrate 401b having a predetermined twist angle beta 2. Note that the
次に、高分子液晶層403aの液晶分子の配向方向と高分子液晶層403bの液晶分子の配向方向とが62°の角度をなすように対向させ、透明接着剤404を用いて接着することにより、波長選択波長板407を形成する
図21(b)は、高分子液晶層403aのうち配向膜402a側の遅相軸411、高分子液晶層403aのうち接着剤404側の遅相軸412を示し、図21(c)は、高分子液晶層403bのうち接着剤404側の遅相軸413、高分子液晶層403aのうち配向膜402b側の遅相軸414を示した平面図である。
Next, the alignment direction of the liquid crystal molecules of the polymer
本実施例の波長選択回折素子400へ入射する光は、波長405nm、波長660nmおよび波長785nmの組み合わせとし、いずれも図21(b)、図21(c)に示す直線偏光の偏光方向410で入射させる。そして、波長選択波長板407を構成する第1の波長板である高分子液晶層403a、第2の波長板である高分子液晶層403bの条件を実施例1〜3として与え、それぞれの条件を表2に整理した。なお、使用する材料は、実施例1と同じものを用い、高分子液晶層403a、403bの厚さd1、d2、プレツイスト角α1、α2およびツイスト角β1、β2をそれぞれ変えたものである。
The light incident on the wavelength
ここで、表2の条件で作製したそれぞれの波長選択波長板407において、波長405nmの光に対する方位角をΨ1[°]、波長660nmの光に対する方位角をΨ2[°]、波長785nmの光に対する方位角をΨ3[°]としたときの各実施例の結果を整理して表3に示す。
Here, in each wavelength
実施例1は、表2に示す条件によって、表3に示す結果のように波長405nmの光に対する方位角Ψ1が0[°]、波長660nmの光および波長785nmの光に対するそれぞれの方位角Ψ2およびΨ3が90[°]であって、Ψ1とΨ2および、Ψ1とΨ3とがなす角度を直交させることができる。 In the first embodiment, according to the conditions shown in Table 2, as shown in Table 3, the azimuth angle Ψ 1 for light with a wavelength of 405 nm is 0 °, the azimuth angles Ψ for light with a wavelength of 660 nm and light with a wavelength of 785 nm 2 and Ψ 3 are 90 [°], and the angles formed by Ψ 1 and Ψ 2 and Ψ 1 and Ψ 3 can be made orthogonal.
次に、偏光回折素子408を含む波長選択回折素子500の作製方法を説明する。高分子液晶層403a、403bと同様の製造方法にて高分子液晶が特定方向に配向した膜厚約1.2μmの高分子液晶層を透明基板401c上に形成する。得られた高分子液晶層の屈折率異方性Δnは波長405nmの光において約0.173、波長660nmの光において約0.147、そして波長785nmの光において約0.144である。
Next, a method for manufacturing the wavelength selective diffraction element 500 including the
次に、フォトリソグラフィーとエッチングを利用した有機材料の微細加工プロセスにて、高分子液晶からなる凸部の高さが約1.2μmの回折格子405を形成する。なお、ここでは、回折格子405の凹凸の長手方向が配向方向、つまり回折格子405の遅相軸と、平行になるように凹凸を形成する。
Next, a
そして、偏光回折素子408(回折格子405)の配向方向となる遅相軸を0[°]に合わせて、回折格子405を形成する高分子液晶の常光屈折率(no)と略等しい均一屈折率の透明接着剤406を用いて回折格子405の凹部を充填し、偏光性回折素子408を含む波長選択回折素子400を形成する。
Then, in accordance with the 0 [°] a slow axis as the orientation direction of the polarization diffraction element 408 (diffraction grating 405), substantially equal to uniform refraction and ordinary refractive index of the polymer liquid crystal to form a diffraction grating 405 (n o) The wavelength
作製した波長選択回折素子400の波長選択波長板407から、図21(b)に示すように、偏光方向410となる405nmの直線偏光となるレーザ光を入射すると、0次回折効率(=直進透過率)η0(405)が0.5%以下となり、一方、±1次回折効率η±1(405)が38%以上となることが確認できる。
As shown in FIG. 21B, when a laser beam that is 405 nm linearly polarized light having a
同様に、偏光方向410となる660nmおよび785nmの直線偏光となるレーザ光を入射すると、それぞれの波長の光における0次回折光率η0(660)およびη0(785)が98%以上となることが確認され、入射する光の波長に依存して回折効率が変化する波長選択回折素子400を得ることができる。
Similarly, when laser light that is linearly polarized light of 660 nm and 785 nm with the
同様に、表2に示す実施例2の条件によって、Ψ1とΨ3および、Ψ2とΨ3とがなす角度を直交させることができ、実施例3の条件によって、Ψ1とΨ2および、Ψ2とΨ3とがなす角度を直交させることができる。これによって、一方の波長の光を高い効率で直進透過させ、他方の波長の光を高い効率で回折させる波長選択回折素子400を得ることができる。
Similarly, the angles formed by Ψ 1 and Ψ 3 and Ψ 2 and Ψ 3 can be orthogonalized according to the conditions of Example 2 shown in Table 2, and Ψ 1 and Ψ 2 and , Ψ 2 and Ψ 3 can be orthogonally crossed. As a result, it is possible to obtain the wavelength
また、実施例1、実施例2、実施例3の条件で作製した波長選択回折素子の各波長帯の光における透過または回折の利用効率ηをそれぞれ図22、図23、図24に示す。この結果より、405nm波長帯の光、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光における光の利用効率ηはいずれも高い値を示した。とくに、入射する光の利用効率ηの波長依存性を小さくする条件として、適切なツイスト角β1およびβ2を与えることによって、高い光の利用効率ηとなる波長選択回折素子を得ることができる。 In addition, FIG. 22, FIG. 23, and FIG. 24 show transmission or diffraction utilization efficiency η for light in each wavelength band of the wavelength selective diffraction element manufactured under the conditions of Example 1, Example 2, and Example 3, respectively. As a result, the light utilization efficiencies η in the light of the 405 nm wavelength band, the light of the 660 nm wavelength band, and the light of the 785 nm wavelength band all showed high values. In particular, by providing appropriate twist angles β 1 and β 2 as conditions for reducing the wavelength dependence of the utilization efficiency η of incident light, it is possible to obtain a wavelength selective diffraction element having a high light utilization efficiency η. .
また、上記に定義したように、波長405nmの光に対する方位角をΨ1[°]、波長660nmの光に対する方位角をΨ2[°]、そして波長785nmの光に対する方位角をΨ3[°]とし、そのうち、2つが90°、残り1つが0°となる構成を実施例4〜6として表4に示す。さらに、その条件における結果を整理して、表5に示す。 Also, as defined above, the azimuth angle for light with a wavelength of 405 nm is ψ 1 [°], the azimuth angle for light with a wavelength of 660 nm is ψ 2 [°], and the azimuth angle for light with a wavelength of 785 nm is ψ 3 [°. The configuration in which two are 90 ° and the other one is 0 ° is shown in Table 4 as Examples 4 to 6. Further, Table 5 summarizes the results under the conditions.
実施例4〜6の波長選択波長板は、これら同じ偏光方向の直線偏光の光で入射する3波長の光に対して、出射する光の偏光方向がいずれも、0°または90°であり、波長選択回折素子の作製上、波長選択波長板を出射した光の偏光方向と偏光回折素子の複屈折性材料層の光学軸方向とが一致するように自由に設定できない場合に、とくに、偏光プリズムを利用など有効となる。 In the wavelength selection wavelength plates of Examples 4 to 6, the polarization direction of the emitted light is 0 ° or 90 ° with respect to the three-wavelength light incident as linearly polarized light having the same polarization direction. Especially when the polarization direction of the light emitted from the wavelength selection wave plate cannot be set freely so that the optical axis direction of the birefringent material layer of the polarization diffraction element coincides with the production of the wavelength selection diffraction element. Use is effective.
実施例4は、方位角Ψ1が、方位角Ψ2および方位角Ψ3と直交する構成を示し、図25(a)、図25(b)および図25(c)は、実施例4の条件に基づいて作製した波長選択回折素子400に対して、405nm波長帯、660nm波長帯および785nm波長帯の光に対する光の利用効率ηを示したものである。
The fourth embodiment shows a configuration in which the azimuth angle Ψ 1 is orthogonal to the azimuth angle Ψ 2 and the azimuth angle Ψ 3, and FIG. 25A, FIG. 25B, and FIG. The light utilization efficiency η for light in the 405 nm wavelength band, 660 nm wavelength band, and 785 nm wavelength band is shown for the wavelength
実施例5は、方位角Ψ2が、方位角Ψ1および方位角Ψ3と直交する構成を示し、図26(a)、図26(b)および図26(c)は、実施例5の条件に基づいて作製した波長選択回折素子400に対して、405nm波長帯、660nm波長帯および785nm波長帯の光に対する光の利用効率ηを示したものである。
The fifth embodiment shows a configuration in which the azimuth angle Ψ 2 is orthogonal to the azimuth angle Ψ 1 and the azimuth angle Ψ 3, and FIG. 26A, FIG. 26B, and FIG. The light utilization efficiency η for light in the 405 nm wavelength band, 660 nm wavelength band, and 785 nm wavelength band is shown for the wavelength
実施例6は、方位角Ψ3が、方位角Ψ1および方位角Ψ2と直交する構成を示し、図27(a)、図27(b)および図27(c)は、実施例6の条件に基づいて作製した波長選択回折素子400に対して、405nm波長帯、660nm波長帯および785nm波長帯の光に対する光の利用効率ηを示したものである。
The sixth embodiment shows a configuration in which the azimuth angle Ψ 3 is orthogonal to the azimuth angle Ψ 1 and the azimuth angle Ψ 2, and FIG. 27A, FIG. 27B, and FIG. The light utilization efficiency η for light in the 405 nm wavelength band, 660 nm wavelength band, and 785 nm wavelength band is shown for the wavelength
以上のように、本発明に係る波長選択波長板は、同じ直線偏光の方向で入射する3波長の光のうち1つまたは2つの波長の光と、残りの波長の光を直交させるとともにその波長依存性が小さく安定した光学特性を有する。そして本発明に係る波長選択波長板を用いた波長選択回折素子は、3波長の光のうち1つまたは2つの波長の光を選択的に回折させることができ、3波長の光を用いる光ヘッド装置において、波長選択性を含むとともに、波長依存性が小さく安定した透過率、回折効率を得ることができ、さらに、光ヘッド装置の小型化が実現できる。 As described above, the wavelength selection wavelength plate according to the present invention orthogonalizes one or two of the three wavelengths of light incident in the same linearly polarized light direction and the light of the remaining wavelengths and the wavelength thereof. It has small dependence and stable optical characteristics. The wavelength selective diffractive element using the wavelength selective wave plate according to the present invention can selectively diffract light of one or two wavelengths out of the three wavelengths, and an optical head using the three wavelengths of light. In the apparatus, it is possible to obtain a stable transmittance and diffraction efficiency including wavelength selectivity, small wavelength dependence, and further downsizing of the optical head apparatus can be realized.
1、2、3、23、51、61、62、71a、71b、81、303、305、407 波長選択波長板
12、52、72a、72b、82a、82b、408 偏光回折素子
13、53、73、76、83、86、401a、401b、401c 透明基板
14、54、74、77、84、87、405 回折格子
14a、54a、74a、77a、84a、87a 複屈折性材料層
15、55、75、78、85、88 透明材料
20、50、60、70、80、400 波長選択回折素子
21 第1の波長板
22 第2の波長板
24、410 入射する直線偏光の偏光方向
25、411 第1の波長板の光入射側の光学軸
26、412 第1の波長板の光出射側の光学軸
27、413 第2の波長板の光入射側の光学軸
28、414 第2の波長板の光出射側の光学軸
100、200、250 光ヘッド装置
101a、101b、101c、201、301R、301G、301B 光源
102a、102b、102c グレーティング素子
103、104、204 ダイクロイックプリズム
105、202、302、304 偏光ビームスプリッタ
106、203、306 コリメートレンズ
107、205 ミラー
108、206a、206b 1/4波長板
109、207a、207b 対物レンズ
110、208a、208b 光ディスク
111、209 シリンドリカルレンズ
112、210 光検出器
300 表示装置用光学系
402a、402b 配向膜
403a、403b 高分子液晶層
404 接着剤
1, 2, 3, 23, 51, 61, 62, 71a, 71b, 81, 303, 305, 407 Wavelength selection wavelength plate 12, 52, 72a, 72b, 82a, 82b, 408 Polarization diffraction element 13, 53, 73 , 76, 83, 86, 401a, 401b, 401c Transparent substrate 14, 54, 74, 77, 84, 87, 405 Diffraction gratings 14a, 54a, 74a, 77a, 84a, 87a Birefringent material layers 15, 55, 75 78, 85, 88 Transparent material 20, 50, 60, 70, 80, 400 Wavelength selective diffraction element 21 First wave plate 22 Second wave plate 24, 410 Polarization direction of incident linearly polarized light 25, 411 First Optical axes 26, 412 on the light incident side of the first wave plate Optical axes 27, 413 on the light emitting side of the first wave plate Optical axes 28, 414 on the light incident side of the second wave plate Light of the second wave plate Radiation-side optical axes 100, 200, 250 Optical head devices 101a, 101b, 101c, 201, 301R, 301G, 301B Light sources 102a, 102b, 102c Grating elements 103, 104, 204 Dichroic prisms 105, 202, 302, 304 Polarized beams Splitter 106, 203, 306 Collimator lens 107, 205 Mirror 108, 206a, 206b 1/4 wavelength plate 109, 207a, 207b Objective lens 110, 208a, 208b Optical disc 111, 209 Cylindrical lens 112, 210 Photo detector 300 For display device Optical system 402a, 402b Alignment film 403a, 403b Polymer liquid crystal layer 404 Adhesive
Claims (6)
前記波長選択波長板は、光が入射する側から順に第1の波長板と第2の波長板が備えられ、
前記第1の波長板および前記第2の波長板は、液晶分子の長軸方向が厚さ方向に対してツイストされてなり、
前記第1の波長板に入射する前記波長λ1の光、前記波長λ2の光および前記波長λ3の光が同一方向の直線偏光であって、入射する前記直線偏光の方向を基準として、
前記第1の波長板に入射する直線偏光側の液晶分子の長軸方向と、がなす角度、前記第1の波長板に入射する前記直線偏光の方向と前記第2の波長板の前記第1の波長板側にある液晶分子の長軸方向とがなす角度、との組み合わせまたは、前記第1の波長板に入射する直線偏光側の液晶分子の短軸方向とがなす角度、前記第1の波長板に入射する前記直線偏光の方向と前記第2の波長板の前記第1の波長板側にある液晶分子の短軸方向とがなす角度、との組み合わせをそれぞれプレツイスト角α1[°]、α2[°]とし、
前記第1の波長板の液晶分子の厚さ方向に捩れるツイスト角をβ1[°]、前記第2の波長板の液晶分子の厚さ方向に捩れるツイスト角をβ2[°]とするとき、
前記波長選択波長板から出射する前記波長λ1の光、前記波長λ2の光および前記波長λ3の光の楕円率がいずれも0.5以下であり、
さらに、第1の方向と、前記第1の方向と直交する第2の方向を与えるとき、前記第1の方向に対していずれか1つの波長の光の最も振動が大きい成分の偏光方向とがなす角度が−26〜26[°]の範囲にあって、この波長で出射する光の全成分のうち前記第1の方向の光成分の割合が80%以上となるとともに、前記第2の方向に対して他の2つの波長の光の最も振動が大きい成分の偏光方向とがなす角度が−26〜26[°]の範囲にあって、これらの波長で出射する光のそれぞれの全成分のうち前記第2の方向のそれぞれの光成分の割合が80%以上となるように、前記α1、前記α2、前記β1、前記β2、前記第1の波長板のリタデーション値Rd1および前記第2の波長板のリタデーション値Rd2が設定されている波長選択波長板。 The polarization state of the linearly polarized light having at least one wavelength among the linearly polarized light incident at the three wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 (λ 1 <λ 2 <λ 3 ) having predetermined different bands is changed. In the wavelength selective wave plate,
The wavelength selection wave plate is provided with a first wave plate and a second wave plate in order from the light incident side,
In the first wave plate and the second wave plate, the major axis direction of the liquid crystal molecules is twisted with respect to the thickness direction,
The light of the wavelength λ 1 incident on the first wave plate, the light of the wavelength λ 2 and the light of the wavelength λ 3 are linearly polarized light in the same direction, and the direction of the incident linearly polarized light is used as a reference.
The angle formed by the major axis direction of the liquid crystal molecules on the side of the linearly polarized light incident on the first wave plate, the direction of the linearly polarized light incident on the first wave plate and the first of the second wave plate A combination with an angle formed by the major axis direction of the liquid crystal molecules on the wavelength plate side, or an angle formed by a minor axis direction of the liquid crystal molecules on the side of the linearly polarized light incident on the first wavelength plate, The combination of the direction of the linearly polarized light incident on the wave plate and the angle formed by the minor axis direction of the liquid crystal molecules on the first wave plate side of the second wave plate is a pretwist angle α 1 [°. ], Α 2 [°],
The twist angle twisted in the thickness direction of the liquid crystal molecules of the first wave plate is β 1 [°], and the twist angle twisted in the thickness direction of the liquid crystal molecules of the second wave plate is β 2 [°]. and when,
The ellipticity of the light of the wavelength λ 1 , the light of the wavelength λ 2 and the light of the wavelength λ 3 emitted from the wavelength selection wavelength plate is 0.5 or less,
Further, when the first direction and the second direction orthogonal to the first direction are given, the polarization direction of the component having the largest vibration of the light of any one wavelength with respect to the first direction is The formed angle is in a range of −26 to 26 [°], and the ratio of the light component in the first direction is 80% or more out of all components of light emitted at this wavelength, and the second direction. The angle formed by the polarization direction of the component with the largest vibration of the light of the other two wavelengths is in the range of −26 to 26 [°], and all the components of the light emitted at these wavelengths are Among them, the α 1 , the α 2 , the β 1 , the β 2 , the retardation value Rd 1 of the first wave plate, and the ratio of the respective light components in the second direction are 80% or more. Wavelength selection for which retardation value Rd 2 of the second wave plate is set Wavelength plate.
請求項1〜請求項3に記載の波長選択波長板のうちの少なくとも1つと、が備えられた波長選択回折素子。 Ordinary on a transparent substrate refractive index n o, irregularities made of a birefringent material layer having birefringence to be extraordinary refractive index n e is formed, the in the recess of the birefringent material layer n o and the n a polarization diffraction element on which an optical material equal to e is formed;
A wavelength selective diffraction element comprising at least one of the wavelength selective wavelength plates according to claim 1.
前記光源から出射する光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体から反射される光を検出する光検出器と、
前記光源から前記光記録媒体へ向かう光を透過するとともに、前記光記録媒体から前記光検出器へ向かう光を反射するかまたは、前記光源から前記光記録媒体へ向かう光を反射するとともに、前記光記録媒体から前記光検出器へ向かう光を透過する偏光ビームスプリッタと、
を備えた光ヘッド装置であって、
前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路中、または前記偏光ビームスプリッタと前記光検出器との間の光路中に請求項4または請求項5に記載の波長選択回折素子が配置された光ヘッド装置。 At least one light source that emits light of three different wavelengths;
An objective lens for condensing the light emitted from the light source on an optical recording medium;
A photodetector for detecting light reflected from the optical recording medium;
Transmits light from the light source toward the optical recording medium and reflects light from the optical recording medium toward the photodetector, or reflects light from the light source toward the optical recording medium and transmits the light. A polarizing beam splitter that transmits light from a recording medium toward the photodetector;
An optical head device comprising:
The light in which the wavelength selective diffraction element according to claim 4 or 5 is disposed in an optical path between the light source and the polarizing beam splitter, or in an optical path between the polarizing beam splitter and the photodetector. Head device.
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