JP2006344332A - Polarizing optical element, control board, and method of control - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、偏光光学素子、制御基板及び制御方法に関し、特に、異なる位相差を付加する領域を形成する偏光光学素子、制御基板及び制御方法に関する。 The present invention relates to a polarizing optical element, a control board, and a control method, and more particularly, to a polarizing optical element, a control board, and a control method that form regions to which different phase differences are added.
近年、高密度・大容量のデータ保存を達成するため、記憶媒体として光ディスクを利用する光メモリ技術が広く利用されている。 In recent years, in order to achieve high-density and large-capacity data storage, optical memory technology using an optical disk as a storage medium has been widely used.
光ディスクは、フロッピー(登録商標)ディスクなどの記録媒体に比べて記憶容量が大きく、また、ハードディスクに比べて携帯性に優れることから、映像や音楽などのマルチメディアデータやデータファイルやソフトウェア等のプログラムデータなどの保持ディスクとして利用されている。 An optical disk has a larger storage capacity than a recording medium such as a floppy (registered trademark) disk and is more portable than a hard disk. Therefore, multimedia data such as video and music, data files, programs such as software, etc. It is used as a data retention disk.
近年においては、記録層を複数層有する光ディスクが提案されており、これに対応してこの光ディスクの記録再生を行う光ピックアップ装置、記録再生装置が提案されている。これらの装置においては、複数層ある記録面にいかにしてレーザ光の焦点をあわせるかをその課題としている。 In recent years, optical discs having a plurality of recording layers have been proposed, and optical pickup devices and recording / reproducing devices for recording / reproducing the optical discs have been proposed. In these apparatuses, the problem is how to focus the laser beam on a recording surface having a plurality of layers.
このような複数層光ディスク対応の記録再生装置に関する技術としては次にものが提案されている。 As a technique related to such a recording / reproducing apparatus compatible with a multi-layer optical disc, the following has been proposed.
特許文献1では、半導体レーザからの発散光束のうちの周辺光線を選択的に遮光するゲストホスト型液晶を有する光記録再生装置が提案されている。このように構成することにより、光記録媒体の基板厚に応じてゲストホスト型液晶に選択的に電圧を印加し、半導体レーザからの発散光束のうちの周辺光線を選択的に遮光することができるので、対物レンズの開口数を制御することが可能となる。
複数層光ディスクの記録再生を行う場合、記録再生対象の層以外の層からの反射光が受光素子上に投影され、受光素子の読み取り劣化の原因となるフレア光が生じることがある。フレア光は層間隔が狭くなるほどに影響力が増加するので、近年の光ディスク高密度化・複数層化に伴ってその悪影響は無視できるものではなくなってきている。そのため、フレア光を除去することは重要な課題となるが、上述の技術はこの点について何ら考慮していない。 When recording / reproducing a multi-layer optical disc, reflected light from a layer other than the recording / reproducing target layer is projected onto the light receiving element, and flare light that causes reading deterioration of the light receiving element may occur. Since the influence of flare light increases as the layer spacing becomes narrower, the adverse effects of such flare light cannot be ignored with the recent increase in the density of optical disks and the increase in the number of layers. For this reason, removing flare light is an important issue, but the above technique does not consider this point at all.
フレア光を除去する技術として、ピンホール等の微細開口を設けることでフレア光を除去する技術があるが、このような形態ではメカニカルな固定開口ゆえに開口位置の調整、アライメントが非常に困難であった。 As a technique for removing flare light, there is a technique for removing flare light by providing a fine opening such as a pinhole. However, in such a form, adjustment and alignment of the opening position are very difficult because of a mechanical fixed opening. It was.
この点、固定開口を用いずに微細開口を形成する方法として、液晶技術を光学素子に用いる方法が考えられる。液晶は印加される電圧に応じてその位相差が変化する特性を持つ。また、液晶は任意の箇所にのみ電圧を印加することができるので任意の箇所に位相差を付加することができる。よって、例えば、液晶技術を利用した光学素子と偏光板とを用いれば、不要光を排斥することが可能となり、結果フレア光の抑制を図ることができる。 In this regard, as a method for forming a fine aperture without using a fixed aperture, a method using liquid crystal technology for an optical element is conceivable. The liquid crystal has a characteristic that its phase difference changes according to the applied voltage. Moreover, since a liquid crystal can apply a voltage only to arbitrary places, it can add a phase difference to arbitrary places. Therefore, for example, if an optical element and a polarizing plate using liquid crystal technology are used, unnecessary light can be eliminated, and as a result, flare light can be suppressed.
また、任意の領域に任意の位相差を設定できれば、フレア光の除去という目的に限られず、様々な用途で使用できる。例えば、任意の領域にだけ任意の波長板を形成する光学素子としての使用、アッテネータとしての使用などである。よって、このような偏光光学素子は非常に有用であるといえる。 Moreover, if an arbitrary phase difference can be set in an arbitrary region, the present invention is not limited to the purpose of removing flare light, and can be used for various purposes. For example, use as an optical element for forming an arbitrary wave plate only in an arbitrary region, use as an attenuator, and the like. Therefore, it can be said that such a polarizing optical element is very useful.
任意の領域に任意の位相差を設定する光学素子として、例えばTFT液晶(Thin Film Transistor Liquid Crystal)を用いた光学素子が提案できる。しかし、TFT液晶は、配線やトランジスタを組み込む必要があるため、透過率が減少してしまうことが避けられず、光学素子としては実用的ではない。また、素子として必要とされる機能は開口制限と波長板機能であるので、必要とされる機能に対してオーバースペックでありコスト的に見合わない。 As an optical element for setting an arbitrary phase difference in an arbitrary region, for example, an optical element using a TFT liquid crystal (Thin Film Transistor Liquid Crystal) can be proposed. However, since TFT liquid crystal needs to incorporate wiring and transistors, it is inevitable that the transmittance is reduced, and is not practical as an optical element. Further, since the functions required as an element are an aperture limit and a wave plate function, the required functions are over-spec and are not cost effective.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易配線、簡易制御により、任意の領域に任意の位相差を設定できる偏光光学素子、制御基盤及び制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a polarizing optical element, a control board, and a control method that can set an arbitrary phase difference in an arbitrary region by simple wiring and simple control. To do.
請求項1記載の発明は、透明電極と絶縁層と配向膜とが積層された透明基板が液晶層を挟んで対向する偏光光学素子であって、前記液晶層を挟んで対向する透明電極の一方は縦方向に複数並べて配置され、他方は横方向に複数並べて配置され、前記透明電極の交差する格子点のうちの任意の格子点に第1の電圧を印加され、前記任意の格子点以外の格子点に第2の電圧を印加されることで、付加する位相差の異なる2つの領域を形成することを特徴とする。
The invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の偏光光学素子を駆動制御する制御基板であって、前記第1の電圧と前記第2の電圧とを、3:1の電圧比で印加することを特徴とする。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項2記載の制御基板において、前記任意の格子点を形成する前記透明電極と、前記任意の格子点以外の格子点を形成する前記透明電極とに3:1の逆相で電圧印加することで、『第1の電圧:第2の電圧=3:1』の関係を得ることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the control substrate according to the second aspect, the transparent electrode that forms the arbitrary lattice point and the transparent electrode that forms a lattice point other than the arbitrary lattice point are 3: 1. By applying a voltage in the opposite phase, the relationship of “first voltage: second voltage = 3: 1” is obtained.
請求項4記載の発明は、請求項2または3に記載の制御基板において、前記第2の電圧は、前記液晶層内の液晶分子の液晶配向に位相差変化を生じさせる閾値電圧以下であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the control substrate according to the second or third aspect, the second voltage is not more than a threshold voltage that causes a phase difference change in the liquid crystal alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer. It is characterized by.
請求項5記載の発明は、請求項2から4のいずれか1項に記載の制御基板において、前記偏光光学素子の素子温度を検知する温度検知手段を有し、前記素子温度に応じて、印加する電圧を変更・調整することを特徴とする。
Invention of
請求項6記載の発明は、請求項2から5のいずれか1項に記載の制御基板において、前記第1の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長の(2n−1)/4 (nは1以上の整数)の位相差を付加し、前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長の(2n+1)/4の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を印加することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the control board according to any one of the second to fifth aspects, the region to which the first voltage is applied has a wavelength of transmitted light transmitted through the polarizing optical element ( 2n-1) / 4 (n is an integer equal to or greater than 1), and the region to which the second voltage is applied is (2n + 1) / 4 of the wavelength of transmitted light transmitted through the polarizing optical element. The first voltage and the second voltage are applied so as to add a phase difference of.
請求項7記載の発明は、請求項2から5のいずれか1項に記載の制御基板において、前記第1の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長の(2n−1)/4 (nは1以上の整数)の位相差を付加し、前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長のn倍の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を印加することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the control substrate according to any one of the second to fifth aspects, the region to which the first voltage is applied has a wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element ( 2n-1) / 4 (n is an integer greater than or equal to 1), and the region to which the second voltage is applied has a phase difference of n times the wavelength of the transmitted light transmitted through the polarizing optical element. The first voltage and the second voltage are applied so as to add.
請求項8記載の発明は、請求項2から5のいずれか1項に記載の制御基板において、前記第1の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長の(2n−1)/2 (nは1以上の整数)の位相差を付加し、前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長のn倍の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を印加することを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the control board according to any one of the second to fifth aspects, the region to which the first voltage is applied has a wavelength of transmitted light transmitted through the polarizing optical element ( 2n-1) / 2 (n is an integer equal to or greater than 1), and the region to which the second voltage is applied has a phase difference of n times the wavelength of the transmitted light transmitted through the polarizing optical element. The first voltage and the second voltage are applied so as to add.
請求項9記載の発明は、請求項2から5のいずれか1項に記載の制御基板において、前記偏光光学素子は、所定方向の光学軸を持つ検光子を後段に有し、前記第2の電圧が印加された領域を透過する透過光は遮光され、前記第1の電圧が印加された領域を透過する透過光は所望の透過光量で透過するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧とを調整することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the control board according to any one of the second to fifth aspects, the polarizing optical element has an analyzer having an optical axis in a predetermined direction in the subsequent stage, and The transmitted light passing through the region to which the voltage is applied is shielded, and the transmitted light passing through the region to which the first voltage is applied is transmitted with a desired amount of transmitted light. And adjusting the voltage.
請求項10記載の発明は、請求項1記載の偏光光学素子を駆動制御する制御方法であって、前記第1の電圧と前記第2の電圧の比が3:1になるように印加電圧を設定することを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention is a control method for driving and controlling the polarizing optical element according to the first aspect, wherein the applied voltage is set so that a ratio of the first voltage to the second voltage is 3: 1. It is characterized by setting.
請求項11記載の発明は、請求項10記載の制御方法でにおいて、前記第2の電圧を、前記液晶層内の液晶分子の液晶配向に位相差変化を生じさせる閾値電圧以下の電圧に設定することを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the control method according to the tenth aspect, the second voltage is set to a voltage equal to or lower than a threshold voltage that causes a phase difference change in the liquid crystal alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer. It is characterized by that.
請求項12記載の発明は、請求項10または11に記載の制御方法において、前記偏光光学素子の素子温度を検知する温度検知工程と、温度検知工程により検知された前記素子温度に応じて、印加する電圧を変更・調整する電圧調整工程と、を有することを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the control method according to the tenth or eleventh aspect, the temperature detection step of detecting the element temperature of the polarizing optical element, and the application according to the element temperature detected by the temperature detection step And a voltage adjustment step of changing / adjusting the voltage to be performed.
請求項13記載の発明は、請求項10から12のいずれか1項に記載の制御方法において、前記第1の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長の(2n−1)/4 (nは1以上の整数)の位相差を付加し、前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長の(2n+1)/4の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を設定することを特徴とする。 A thirteenth aspect of the present invention is the control method according to any one of the tenth to twelfth aspects, wherein the region to which the first voltage is applied has a wavelength of transmitted light transmitted through the polarizing optical element ( 2n-1) / 4 (n is an integer equal to or greater than 1), and the region to which the second voltage is applied is (2n + 1) / 4 of the wavelength of transmitted light transmitted through the polarizing optical element. The first voltage and the second voltage are set so as to add a phase difference of.
請求項14記載の発明は、請求項10から12のいずれか1項に記載の制御方法において、前記第1の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長の(2n−1)/4 (nは1以上の整数)の位相差を付加し、前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長のn倍の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を設定することを特徴とする。 A fourteenth aspect of the present invention is the control method according to any one of the tenth to twelfth aspects, wherein a region to which the first voltage is applied has a wavelength of transmitted light transmitted through the polarizing optical element ( 2n-1) / 4 (n is an integer greater than or equal to 1), and the region to which the second voltage is applied has a phase difference of n times the wavelength of the transmitted light transmitted through the polarizing optical element. The first voltage and the second voltage are set so as to add.
請求項15記載の発明は、請求項10から12のいずれか1項に記載の制御方法において、前記第1の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長の(2n−1)/2 (nは1以上の整数)の位相差を付加し、前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長のn倍の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を設定することを特徴とする。 A fifteenth aspect of the present invention is the control method according to any one of the tenth to twelfth aspects, wherein the region to which the first voltage is applied has a wavelength of transmitted light transmitted through the polarizing optical element ( 2n-1) / 2 (n is an integer equal to or greater than 1), and the region to which the second voltage is applied has a phase difference of n times the wavelength of the transmitted light transmitted through the polarizing optical element. The first voltage and the second voltage are set so as to add.
請求項16記載の発明は、請求項10から12のいずれか1項に記載の制御方法において、前記偏光光学素子は、所定方向の光学軸を持つ検光子を後段に有し、前記第2の電圧が印加された領域を透過する透過光は遮光され、前記第1の電圧が印加された領域を透過する透過光は所望の透過光量で透過するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧とを設定することを特徴とする。
The invention according to claim 16 is the control method according to any one of
本発明により、偏光光学素子が付加する位相差を所望の値に設定し、かつ、その位相差を付加する領域についても所望の箇所に設定できるので、融通性のある偏光光学素子を実現することが可能となる。 According to the present invention, the phase difference added by the polarizing optical element can be set to a desired value, and the region to which the phase difference is added can also be set to a desired position, thereby realizing a flexible polarizing optical element. Is possible.
<偏光光学素子>
本発明に係る偏光光学素子について説明する。偏光光学素子の構成を図1に示す。
<Polarized optical element>
The polarizing optical element according to the present invention will be described. The configuration of the polarizing optical element is shown in FIG.
偏光光学素子10は、液晶層11を挟み込む形で、配向膜12と、絶縁層13と、透明電極14と、ガラス基板15と、が順次積層されて構成される。
The polarizing
液晶層11は、液晶分子を含む層である。液晶分子は複屈折効果を有し、液晶分子の光学軸方向と該光学軸方向に垂直な方向とで屈折率が異なっている。この液晶分子は、透明電極14に印加する電圧に応じてその向きが水平方向〜垂直方向で変化し、これに伴い透過光の位相も変化する。
The liquid crystal layer 11 is a layer containing liquid crystal molecules. Liquid crystal molecules have a birefringence effect, and the refractive index is different between the optical axis direction of the liquid crystal molecules and the direction perpendicular to the optical axis direction. The direction of the liquid crystal molecules changes from the horizontal direction to the vertical direction according to the voltage applied to the
配向膜12は、液晶層11の液晶分子に所定の分子配向性を与える膜である。透明電極14は、ITO(Indium Tin Oxide/インジウムスズ酸化物)等からなり、配向膜12の外側に絶縁層13を介して蒸着されている。透明基板としてのガラス基板15は、透光性を有するガラス素材からなり、偏光光学素子10の最外部(最上層)に保護層として設けられている。
The
この偏光光学素子10が透過光に対して付加する位相差は、電圧が印加されていない無電位状態では、液晶分子の屈折率変化の値であるΔnと、配向膜12間の厚さdと、の積(Δn×d)により算出される。電圧が印加された状態では、印加されている電圧とその偏光光学素子10の印加特性(位相差と電圧との関係)に応じて決定される。
The phase difference added to the transmitted light by the polarizing
偏光光学素子10上の各領域の位相制御は、その領域に印加する電圧を制御することで行う。このような領域毎の位相制御を可能とするために、偏光光学素子10の透明電極14はマトリクス状(格子状)に配置されている。
The phase control of each area on the polarizing
図2に、偏光光学素子10を上方から見たときの透明電極14の電極パターンを示す。図2に示すように、透明電極14はマトリクス状に配置されている。具体的には、微細な短冊状の透明電極14が複数並べて配置され(X1〜X5/Xアドレス)、液晶層11を挟んだ反対側に同様の透明電極14が90度回転されて配置されている(Y1〜Y5/Yアドレス)。各透明電極14はそれぞれ独立して設けられており、透明電極14毎に異なる電圧を印加することが可能となっている。
FIG. 2 shows an electrode pattern of the
透明電極14への電圧印加制御は、偏光光学素子10の外部に設けられた制御基板によりなされる。制御基板は、対応するレーザ波長やフィードバック信号に基づいて印加する電圧を制御する。
Control of voltage application to the
透明電極14の重なり合うところ(存在する層が異なるので直接重なっているわけではない)が、格子点として実際に液晶分子に電圧を印加するポイント(地点)となる。なお、液晶分子に印加する電圧は、そのポイントでのXアドレス電圧とYアドレス電圧の差の絶対値で表される。
The place where the
次に、偏光光学素子10の電圧印加制御について説明する。制御基板は、ある位相差を持つ領域を偏光光学素子10上の任意の箇所に形成し(以下、「任意の領域」)、この「任意の領域」以外の領域を任意の領域の位相差とは異なる位相差を持つ領域として形成する(以下、「他の領域」)。
Next, voltage application control of the polarizing
上記のように各領域を形成するには、「任意の領域」の位相差と「他の領域(任意の領域以外の領域)」の位相差とが異なるように電圧を印加する必要がある。すなわち、「任意の領域」に印加する電圧と「他の領域」に印加する電圧とを異ならせ、かつ、「他の領域」に印加する電圧を一様な値にしなければならない。 In order to form each region as described above, it is necessary to apply a voltage so that the phase difference of “arbitrary region” differs from the phase difference of “other regions (regions other than the arbitrary region)”. That is, the voltage applied to the “arbitrary region” and the voltage applied to the “other region” must be different, and the voltage applied to the “other region” must be uniform.
そこで、図3、図4に示すように、「任意の領域」と「他の領域」に3:1の比率で電圧を印加する。具体的には、Xアドレス(Yアドレス)方向で「任意の領域」を形成する透明電極14と「他の領域」を形成する透明電極との電圧比を3:1で逆相に設定し(−1.5と0.5)、Yアドレス(Xアドレス)方向についても「任意の領域」を形成する透明電極14と「他の領域」を形成する透明電極14との電圧比を3:1で逆相に設定する(1.5と−0.5)。
Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, a voltage is applied to the “arbitrary region” and the “other region” at a ratio of 3: 1. Specifically, in the X address (Y address) direction, the voltage ratio between the
各領域の電位差(電圧)は、Xアドレス電圧とYアドレス電圧の差で表されるが、図3、図4についてこれを見てみると、「任意の領域」と「他の領域」の電位差比の絶対値は3:1となっており、「任意の領域」の電位差と「他の領域」の電位差とが異なった電位差で、かつ、「他の領域」が一様な電位差になっていることがわかる。 The potential difference (voltage) in each region is represented by the difference between the X address voltage and the Y address voltage. Looking at FIGS. 3 and 4, the potential difference between “arbitrary region” and “other regions”. The absolute value of the ratio is 3: 1. The potential difference between the “arbitrary region” and the potential difference between the “other regions” is different, and the “other region” is a uniform potential difference. I understand that.
なお、一般的に液晶技術においては、液晶分子の電気分解を防止するために交流化駆動を行うので、図3(図4)で印加した電圧と、図3(図4)と正負を反転させた電圧と、を繰返し印加することになるが、位相差は液晶素子に印加する電位差(電圧)の絶対値によってのみ決定されるので、電位差の正負(極性)が逆であっても位相差は変わらない。よって、各領域の付加する位相差は、印加される電圧が一定である限り変化することはない。 In general, in liquid crystal technology, AC driving is performed in order to prevent electrolysis of liquid crystal molecules. Therefore, the voltage applied in FIG. 3 (FIG. 4) and the sign of FIG. 3 (FIG. 4) are reversed. However, since the phase difference is determined only by the absolute value of the potential difference (voltage) applied to the liquid crystal element, the phase difference is not affected even if the positive / negative (polarity) of the potential difference is reversed. does not change. Therefore, the phase difference added by each region does not change as long as the applied voltage is constant.
液晶分子は、基本特性として、電位差変化に対して位相差変化の少ない電圧値(以下、「電圧閾値」)を有しており、この電圧閾値を超えない電圧を印加されても液晶分子の配向はほとんど変化せず透過光の位相差も生じない。本実施形態の偏光光学素子10では「任意の領域」と「他の領域」に印加する電圧比を3:1に設定するが、高電位側(比率3の側)である「任意の領域」は所望の位相差を得ることのできる電圧に設定し、低電位側(比率1の側)である「他の領域」は電圧閾値以下の電圧に設定する。この点については、各実施形態において、具体的に説明する。
As a basic characteristic, liquid crystal molecules have a voltage value (hereinafter referred to as “voltage threshold value”) that has a small phase difference change with respect to a potential difference change. Even if a voltage not exceeding this voltage threshold value is applied, the orientation of the liquid crystal molecules Hardly changes and does not cause a phase difference of transmitted light. In the polarizing
上述のように、本実施形態の偏光光学素子10及びその制御基板は、偏光光学素子が付加する位相差を所望の値に設定し、かつ、その位相差を付加する領域についても所望の箇所に設定できるので、融通性のある自由な光学素子を実現することが可能となる。
As described above, the polarizing
以下、偏光光学素子10及び制御基板の駆動形態を実施形態に即して説明する。
Hereinafter, driving modes of the polarizing
<第1の実施形態>
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態では、「任意の領域」の透過光にλ/4の位相差が付加され、「他の領域」の透過光に3/4λの位相差が付加されるように、偏光光学素子10に電圧を印加する。
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the polarizing
実際に印加する電圧については、次のように設定する。例えば780nmのレーザ光に対応して使用する場合には、Δn×dで表される位相差が585nm(780nmの3/4)付近になるように偏光光学素子10のΔnとdを決定する。
The voltage to be actually applied is set as follows. For example, in the case of using it corresponding to a laser beam of 780 nm, Δn and d of the polarizing
決定された偏光光学素子10に対して、位相特性より決定された電圧を印加する。図5は位相特性を示すグラフである。このグラフに基づいて、まず、3/4λの位相差を付加する「他の領域」に印加する電圧を決定する。これについては、波長780nmのグラフが位相差585nmを取る電圧であるので0.93Vとなる。また、上述したように「任意の領域」と「他の領域」に印加する電圧比は3:1に設定するので、λ/4の位相差を付加する「任意の領域」の電圧は0.93Vの3倍の2.8Vの電圧となる。「任意の領域」に2.8Vを、「他の領域」に0.93Vの電圧を印加すると、上記の位相差を付加することのできる偏光光学素子10を実現できる。
A voltage determined from the phase characteristics is applied to the determined polarizing
このような「任意の領域」の透過光にλ/4の位相差を付加し、「他の領域」の透過光に3/4λの位相差を付加することのできる偏光光学素子10は、例えば、光ピックアップ装置の光アイソレータとして利用することができる。
A polarizing
本実施形態の偏光光学素子10を光アイソレータとして適用した光ピックアップ装置について、図6を参照して説明する。図6は、多層構造光ディスク対応の記録再生装置の光ピックアップ装置の構成を示す。
An optical pickup device to which the polarizing
光ピックアップ装置20は、レーザダイオード21と、コリメートレンズ22と、ビームスプリッタ23と、エキスパンダレンズ24a,24bと、偏光光学素子10と、反射プリズム25と、対物レンズ26と、検出レンズ27と、受光素子28と、から構成されている。
The
レーザダイオード21は、レーザ光(光ビーム)を発するレーザ光源であり、例えば、波長780nmのレーザ光を発する。コリメータレンズ22は、レーザダイオード21から射出されたレーザ光を平行光ビームにする。
The
平行光ビームは、ビームスプリッタ23、エキスパンダレンズ24a、偏光光学素子10を透過する。この際、エキスパンダレンズ24aにより絞られた光ビームは、偏光光学素子10の「任意の領域」を透過し、λ/4の位相を付加される。
The parallel light beam passes through the
そして、該光ビームは、エキスパンダレンズ24b、反射プリズム25を通り、対物レンズ26により集光されて光ディスク30の記録再生対象の層を焦点に照射される。照射された光ビームは光ディスク30で反射され、対物レンズ26、反射プリズム25、エキスパンダレンズ24bを通り、再び偏光光学素子10に到達する。
Then, the light beam passes through the
なお、光ディスク30で反射した光ビームには、記録再生対象の層で反射したものと記録再生対象外の層で反射したものとがあるが、記録再生対象の層で反射した光ビームについては、往路と一緒で偏光光学素子10の「任意の領域」を透過し、λ/4の位相を付加される。これにより延べλ/2の位相を付加されたので、偏光面が90度回転し、往路と偏光面が90度異なる光ビームとなる。よって、この光ビームはビームスプリッタ23により反射され、検出レンズ27、受光素子28に導かれ検出される。
The light beam reflected by the
他方、記録再生対象外の層で反射した光ビームについては、偏光光学素子10の「他の領域」を透過し、3/4λの位相を付加される。これにより延べλの位相を付加されたので、偏光面は変化せず、往路と同一の偏光面の光ビームとなる。よって、この光ビームはビームスプリッタ23を透過するので、記録再生対象外の層の反射光が受光素子28に導かれることはない。
On the other hand, the light beam reflected by the layer not to be recorded / reproduced is transmitted through the “other region” of the polarizing
よって、記録再生対象外の層の反射光がフレア光となって受光素子28に投影されることがなくなるので、サーボ信号誤差の発生や再生信号の劣化の発生を抑制することが可能となる。また、本実施形態の偏光光学素子10は、偏光光学素子10上の領域に自由に「任意の領域」を形成することができるので、メカニカルな固定開口ではできなかった微細な調整を行うことが可能となる。
Therefore, the reflected light of the layer not to be recorded / reproduced is not flare light and projected onto the
なお、このような領域形成制御は、光ピックアップ装置20の受光素子28の検知信号に基づいて制御調整を行うフィードバック制御・クローズドループ制御を制御基板が行うことで実現される。
Such region formation control is realized by the control board performing feedback control and closed loop control for performing control adjustment based on the detection signal of the
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、「任意の領域」の透過光にλ/4の位相差が付加され、「他の領域」の透過光にλの位相差が付加されるように、偏光光学素子10に電圧を印加する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a voltage is applied to the polarizing
実際に印加する電圧については、次のように設定する。例えば780nmのレーザ光に対応して使用する場合には、Δn×dで表される位相差が780nm付近になるように偏光光学素子10のΔnとdを決定する。
The voltage to be actually applied is set as follows. For example, in the case of using it corresponding to a laser beam of 780 nm, Δn and d of the polarizing
決定された偏光光学素子10に対して、位相特性より決定された電圧を印加する。図7は位相特性を示すグラフである。このグラフに基づいて、まず、λの位相差を付加する「他の領域」に印加する電圧を決定する。これについては、波長780nmのグラフが位相差780nmを取る電圧であるので1.1Vとなる。また、上述したように「任意の領域」と「他の領域」に印加する電圧比は3:1に設定するので、λ/4の位相差を付加する「任意の領域」の電圧は1.1Vの3倍の3.3Vとなる。「任意の領域」に3.3Vを、「他の領域」に1.1Vの電圧を印加すると、上記の位相差を付加することのできる偏光光学素子10を実現できる。
A voltage determined from the phase characteristics is applied to the determined polarizing
本実施形態により、偏光光学素子10上の領域に、自由にλ/4の位相差を付加する「任意の領域」を形成することができる。すなわち、偏光光学素子10上の領域に、自由にλ/4波長板を形成することができる。
According to the present embodiment, an “arbitrary region” that freely adds a phase difference of λ / 4 can be formed in the region on the polarizing
<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態では、「任意の領域」の透過光にλ/2の位相差が付加され、「他の領域」の透過光にλの位相差が付加されるように、偏光光学素子10に電圧を印加する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a voltage is applied to the polarizing
実際に印加する電圧については、次のように設定する。例えば780nmのレーザ光に対応して使用する場合には、Δn×dで表される位相差が780nm付近になるように偏光光学素子10のΔnとdを決定する。
The voltage to be actually applied is set as follows. For example, in the case of using it corresponding to a laser beam of 780 nm, Δn and d of the polarizing
決定された偏光光学素子10に対して、位相特性より決定された電圧を印加する。図8は位相特性を示すグラフである。このグラフに基づいて、まず、λの位相差を付加する「他の領域」に印加する電圧を決定する。これについては、波長780nmのグラフが位相差780nmを取る電圧であるので0.7Vとなる。また、上述したように「任意の領域」と「他の領域」に印加する電圧比は3:1に設定するので、λ/2の位相差を付加する「任意の領域」の電圧は0.7Vの3倍の2.1Vとなる。「任意の領域」に2.1Vを、「他の領域」に0.7Vの電圧を印加すると、上記の位相差を付加することのできる偏光光学素子10を実現できる。
A voltage determined from the phase characteristics is applied to the determined polarizing
本実施形態により、偏光光学素子10上の領域に、自由にλ/2の位相差を付加する「任意の領域」を形成することができる。すなわち、偏光光学素子10上の領域に、自由にλ/2波長板を形成することができる。
According to the present embodiment, an “arbitrary region” that freely adds a phase difference of λ / 2 can be formed in the region on the polarizing
<第4の実施形態>
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態では、偏光光学素子10をアッテネータとして使用するために、図9に示すように、偏光光学素子10の後段に検光子40を設けている。なお、アッテネータとは、光の透過/遮光の切り替えや光量調整を行うデバイスである。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, in order to use the polarizing
偏光光学素子10と検光子40とが図9に示すような位置関係にあり、検光子40が持つ光学軸が水平方向で、偏光光学素子10の「任意の領域」が透過光にλの移送を付加し、「他の領域」が透過光にλ/2の位相を付加するアッテネータを想定する。このアッテネータに対して水平方向に偏光する光ビームが入射するとして、この光ビームが偏光光学素子10の「他の領域」を透過する場合には、この光ビームは検光子40において遮光されることになる。何故なら光ビームが「他の領域」を透過すると、λ/2の位相が付加され、光ビームの偏光面が90度回転し、偏光方向が水平方向から垂直方向に変化するが、垂直方向の偏光方向では水平方向の光学軸を有する検光子40を透過することができないからである。
The polarization
他方、「任意の領域」を透過する光ビームについてはλの位相が付加されるが、これによっては偏光方向自体は変化しないので、偏光方向は水平方向のまま検光子40に到達する。偏光光学素子10の偏光方向と、検光子40の光学軸とは互いに水平方向であるので、この光ビームについては検光子40を透過することになる。
On the other hand, the phase of λ is added to the light beam that passes through the “arbitrary region”, but this does not change the polarization direction itself, so that the polarization direction reaches the
ここで、光量という概念を考慮すると、アッテネータを透過する光量は、「任意の領域」が付加する位相差に応じて変化する。例えば、アッテネータを透過する光ビームの光量が最大値であるのは、「任意の領域」が付加する位相差がλで、検光子40を完全に透過する場合である。何故なら、完全透過すれば元の入射光と光量は同値になるからである。また、アッテネータを透過する光ビームの光量が最小値であるのは、「任意の領域」が付加する位相差がλ/2で、検光子40で完全に遮光される場合である。何故なら、完全遮光されれば光量は当然ゼロだからである。
Here, considering the concept of light quantity, the light quantity that passes through the attenuator varies according to the phase difference added by the “arbitrary region”. For example, the maximum value of the light beam transmitted through the attenuator is when the phase difference added by “arbitrary region” is λ and the
そこで、本実施形態では、「任意の領域」の透過光にλ〜λ/2の位相差が付加され、「他の領域」の透過光にはλ/2の位相差が付加されるように、偏光光学素子10に電圧を印加する。
Therefore, in the present embodiment, a phase difference of λ to λ / 2 is added to the transmitted light in “any region”, and a phase difference of λ / 2 is added to the transmitted light in “other region”. Then, a voltage is applied to the polarizing
実際に印加する電圧については、次のように設定する。例えば400nmのレーザ光に対応して使用する場合には、Δn×dで表される位相差が600nm(400+400/2nm)付近になるように偏光光学素子10のΔnとdを決定する。
The voltage to be actually applied is set as follows. For example, when used in correspondence with a laser beam of 400 nm, Δn and d of the polarizing
決定された偏光光学素子10に対して、位相特性より決定された電圧を印加する。図10は位相特性を示すグラフである。このグラフに基づいて、まず、λの位相差を付加する「任意の領域」に印加する電圧を決定する。これについては、波長400nmのグラフが位相差400nmを取る電圧であるので1.8Vとなる。また、λ/2の位相差を付加する「任意の領域」に印加する電圧については、波長400nmのグラフが位相差200nmの値を取る電圧であるので2.8Vとなる。
A voltage determined from the phase characteristics is applied to the determined polarizing
また、上述したように「任意の領域」と「他の領域」に印加する電圧比は3:1に設定するので、「他の領域」に印加される電圧値は、0.6V〜0.93Vの間となる。なお、この電圧値の範囲においては、「他の領域」には、600nmの位相差、すなわちλ/2(正確には3/2λ)が与えられる。 Further, as described above, the voltage ratio applied to the “arbitrary region” and the “other region” is set to 3: 1, so that the voltage value applied to the “other region” is 0.6 V to 0. It is between 93V. In this voltage value range, a phase difference of 600 nm, that is, λ / 2 (exactly 3 / 2λ) is given to the “other regions”.
よって、1.8〜2.8Vの間で「任意の領域」の電圧を印加することにより、光の透過/遮光の切り替えや光量調整を行うアッテネータを実現することができる。 Therefore, by applying a voltage of “arbitrary region” between 1.8 and 2.8 V, it is possible to realize an attenuator that performs light transmission / shading switching and light amount adjustment.
<付記事項>
なお、上述した偏光光学素子10は、素子自体の温度変化によって付加する位相差が変化してしまう。そこで、素子の温度変化に応じて印加する電圧を変えることで、「任意の領域」において付加される位相差と「他の領域」において付加される位相差とが変化しないように制御することが望ましい。
<Additional notes>
In addition, the phase difference added to the polarizing
図11に、素子温度が0℃、30℃、60℃の場合での偏光光学素子10が付加する位相差のグラフを示す。グラフから、低電位側での位相変化は急峻で、高電位側の位相変化はなだらかであることがわかる。ここでは、この特性を利用して低電位での位相差が変化しないように各素子温度での印加電圧を設定し、高電位では電位差比が3:1になるように設定する。
FIG. 11 shows a graph of the phase difference added by the polarizing
例えば、図11の特性を示す偏光光学素子10において、「任意の領域」の透過光にλ/4の位相差を付加し、「他の領域」の透過光にλの位相差を付加させるとして(第2の実施形態)、これを波長650nmのレーザ光に対応させるには、低電位側で650nmを取る印加電圧をまず決定する。グラフから、0℃での印加電圧は1.6V、30℃での印加電圧は1.4V、60℃の場合での印加電圧は1.1Vであることがわかる。そして高電位側については、それぞれの低電位側印加電圧を3倍した4.9V、4.2V、3.8Vを印加する。
For example, in the polarizing
上記のように、素子温度に応じて印加電圧を変化させることで、温度変化による位相差の変化をなくすことが可能となるので、素子温度に影響されずに所望の位相差を与えられる偏光光学素子10を実現することが可能となる。
As described above, by changing the applied voltage according to the element temperature, it becomes possible to eliminate the change in the phase difference due to the temperature change, so that the polarization optics that can give the desired phase difference without being influenced by the element temperature The
なお、このような温度変化に対する印加電圧の変更は、偏光光学素子10近傍に温度を測定する検温計を設け、該検温計から得られた偏光光学素子10の温度に応じて制御基板が印加電圧を変更するフィードバック制御・クローズドループ制御を行うことで実現される。
In order to change the applied voltage in response to such a temperature change, a thermometer for measuring the temperature is provided in the vicinity of the polarizing
また、第1の実施形態においては、λ/4の位相差を付加する領域と3/4λの位相差を付加する領域とを形成したが、この位相差を一般式で表すと、(2n−1)λ/4と(2n+1)λ/4となる(但し、nは1以上の整数)。よって、第1の実施形態において付加する位相差は、λ/4、3/4λという値に限定されず、この一般式で表される値であればよい。同様に、第2の実施形態において付加する位相差は、(2n−1)λ/4とnλ、第3の実施形態において付加する位相差は、(2n−1)λ/2とnλという一般式で表される値であればよい。 In the first embodiment, a region for adding a phase difference of λ / 4 and a region for adding a phase difference of 3 / 4λ are formed. When this phase difference is expressed by a general formula, (2n− 1) λ / 4 and (2n + 1) λ / 4 (where n is an integer of 1 or more). Therefore, the phase difference added in the first embodiment is not limited to the values of λ / 4 and 3 / 4λ, and may be a value represented by this general formula. Similarly, the phase difference added in the second embodiment is (2n−1) λ / 4 and nλ, and the phase difference added in the third embodiment is (2n−1) λ / 2 and nλ. Any value can be used as long as it is expressed by an expression.
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施形態の一例を示すものにすぎず、本発明の実施の形態を限定する趣旨のものではない。よって、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施を行うことが可能である。 The above-described embodiment is merely an example of a preferred embodiment of the present invention, and is not intended to limit the embodiment of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
10 偏光光学素子
11 液晶層
14 透明電極
20 光ピックアップ装置
40 検光子
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記液晶層を挟んで対向する透明電極の一方は縦方向に複数並べて配置され、他方は横方向に複数並べて配置され、
前記透明電極の交差する格子点のうちの任意の格子点に第1の電圧を印加され、前記任意の格子点以外の格子点に第2の電圧を印加されることで、付加する位相差の異なる2つの領域を形成することを特徴とする偏光光学素子。 A polarizing optical element in which a transparent substrate in which a transparent electrode, an insulating layer, and an alignment film are stacked is opposed to each other with a liquid crystal layer interposed therebetween,
One of the transparent electrodes facing each other across the liquid crystal layer is arranged in a row in the vertical direction, the other is arranged in a row in the horizontal direction,
The first voltage is applied to an arbitrary lattice point among the lattice points where the transparent electrode intersects, and the second voltage is applied to a lattice point other than the arbitrary lattice point, thereby adding the phase difference to be added. A polarizing optical element characterized by forming two different regions.
前記第1の電圧と前記第2の電圧とを、3:1の電圧比で印加することを特徴とする制御基板。 A control board for driving and controlling the polarizing optical element according to claim 1,
The control board, wherein the first voltage and the second voltage are applied at a voltage ratio of 3: 1.
前記素子温度に応じて、印加する電圧を変更・調整することを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の制御基板。 Having temperature detecting means for detecting the element temperature of the polarizing optical element;
5. The control board according to claim 2, wherein a voltage to be applied is changed / adjusted according to the element temperature. 6.
前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長の(2n+1)/4の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を印加することを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の制御基板。 The region to which the first voltage is applied adds a phase difference of (2n-1) / 4 (n is an integer of 1 or more) of the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element,
The first voltage and the second voltage are set such that the region to which the second voltage is applied adds a phase difference of (2n + 1) / 4 of the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element. The control board according to claim 2, wherein the control board is applied.
前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長のn倍の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を印加することを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の制御基板。 The region to which the first voltage is applied adds a phase difference of (2n-1) / 4 (n is an integer of 1 or more) of the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element,
Applying the first voltage and the second voltage so that a region to which the second voltage is applied adds a phase difference of n times the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element; The control board according to claim 2, wherein:
前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長のn倍の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を印加することを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の制御基板。 The region to which the first voltage is applied adds a phase difference of (2n-1) / 2 (n is an integer of 1 or more) of the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element,
Applying the first voltage and the second voltage so that a region to which the second voltage is applied adds a phase difference of n times the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element; The control board according to claim 2, wherein:
前記第2の電圧が印加された領域を透過する透過光は遮光され、
前記第1の電圧が印加された領域を透過する透過光は所望の透過光量で透過するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧とを調整することを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の制御基板。 The polarizing optical element has an analyzer having an optical axis in a predetermined direction in the subsequent stage,
Transmitted light that passes through the region to which the second voltage is applied is shielded;
3. The first voltage and the second voltage are adjusted so that transmitted light transmitted through the region to which the first voltage is applied is transmitted with a desired transmitted light amount. The control board according to any one of 5.
前記第1の電圧と前記第2の電圧の比が3:1になるように印加電圧を設定することを特徴とする制御方法。 A control method for driving and controlling the polarizing optical element according to claim 1,
A control method, wherein an applied voltage is set so that a ratio of the first voltage to the second voltage is 3: 1.
温度検知工程により検知された前記素子温度に応じて、印加する電圧を変更・調整する電圧調整工程と、を有することを特徴とする請求項10または11に記載の制御方法。 A temperature detection step of detecting an element temperature of the polarizing optical element;
The control method according to claim 10, further comprising: a voltage adjustment step of changing / adjusting a voltage to be applied according to the element temperature detected by the temperature detection step.
前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長の(2n+1)/4の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を設定することを特徴とする請求項10から12のいずれか1項に記載の制御方法。 The region to which the first voltage is applied adds a phase difference of (2n-1) / 4 (n is an integer of 1 or more) of the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element,
The first voltage and the second voltage are set such that the region to which the second voltage is applied adds a phase difference of (2n + 1) / 4 of the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element. The control method according to claim 10, wherein the control method is set.
前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長のn倍の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を設定することを特徴とする請求項10から12のいずれか1項に記載の制御方法。 The region to which the first voltage is applied adds a phase difference of (2n-1) / 4 (n is an integer of 1 or more) of the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element,
Setting the first voltage and the second voltage so that a region to which the second voltage is applied adds a phase difference of n times the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element; The control method according to any one of claims 10 to 12, wherein:
前記第2の電圧を印加された領域が、前記偏光光学素子を透過する透過光の波長のn倍の位相差を付加するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧を設定することを特徴とする請求項10から12のいずれか1項に記載の制御方法。 The region to which the first voltage is applied adds a phase difference of (2n-1) / 2 (n is an integer of 1 or more) of the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element,
Setting the first voltage and the second voltage so that a region to which the second voltage is applied adds a phase difference of n times the wavelength of transmitted light that passes through the polarizing optical element; The control method according to any one of claims 10 to 12, wherein:
前記第2の電圧が印加された領域を透過する透過光は遮光され、
前記第1の電圧が印加された領域を透過する透過光は所望の透過光量で透過するように、前記第1の電圧及び前記第2の電圧とを設定することを特徴とする請求項10から12のいずれか1項に記載の制御方法。 The polarizing optical element has an analyzer having an optical axis in a predetermined direction in the subsequent stage,
Transmitted light that passes through the region to which the second voltage is applied is shielded;
11. The first voltage and the second voltage are set so that transmitted light transmitted through a region to which the first voltage is applied is transmitted with a desired transmitted light amount. 13. The control method according to any one of items 12.
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