JP2011233208A - Wavelength selective wave plate, wavelength selective 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等の光源が用いられ、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, and CD, a light source such as a semiconductor laser having a different wavelength is used for each optical disc of different standards, and an information recording surface of the optical disc is formed by an objective lens having a different numerical aperture NA. The light emitted from the light source is condensed, and the reflected light is branched by a beam splitter and received by a photodetector, whereby it is converted into an electrical signal to record and 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も用いられている。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. A photodetector that receives signal light reflected by a DVD and signal light reflected by a CD in a common single package is also 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を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 is conceivable to use as a wavelength-selective diffraction element that generates desired diffracted light only for light of a specific wavelength and 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, by arranging the three-wavelength light in the return path as a hologram diffraction element in the common optical path, the number of light receiving surfaces and the area of the light receiving surfaces of the photodetector can be reduced, 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の小さく、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 has desired diffraction efficiency for at least one wavelength Furthermore, the present invention provides a wavelength selective diffraction element having a small wavelength dependency of diffraction efficiency and a 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光のうち少なくとも1種の波長の直線偏光の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の波長板と、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、光学軸が各波長板面に平行であるとともに、厚さ方向に揃っており、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の光であって、入射する前記直線偏光の光の偏光方向を基準として、前記第1の波長板の遅相軸と前記第2の波長板の遅相軸との組み合わせ、または、前記第1の波長板の進相軸と前記第2の波長板の進相軸との組み合わせからなる角度をそれぞれ、プレツイスト角α1[°]、α2[°]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 provides a straight line of 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 the polarization state of the polarized light, the wavelength selection wavelength plate includes a first wavelength plate and a second wavelength plate in order from the light incident side, and the first wavelength The plate and the second wave plate have optical axes parallel to the wave plate surfaces and aligned in the thickness direction, and the light of the wavelength λ 1 incident on the first wave plate, the wavelength λ 2 and the light of wavelength λ 3 are linearly polarized light in the same direction, and the slow axis of the first wave plate and the second light are based on the polarization direction of the incident linearly polarized light. A combination with the slow axis of the wave plate, or the fast axis of the first wave plate and the second wave plate Each angle, which consist of a combination of fast axis, the pre-twist angle alpha 1 [°], when the alpha 2 [°], the wavelength lambda 1 of the light emitted from the wavelength selection wavelength plate, the wavelength lambda 2 light and ellipticity of the wavelength lambda 3 of the light is 0.5 or less any further, when giving a first direction, a second direction perpendicular to said first direction, said first direction On the other hand, the angle formed by the polarization direction of the component with the largest vibration of light of any one wavelength is in the range of −26 to 26 [°], and among the total components of the light emitted at this wavelength, 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 to 26. Of all the components of light emitted at these wavelengths in the range of [°]. Wherein as the ratio of the respective light components in the second direction is 80% or more, the alpha 1, wherein the alpha 2, the first retardation value Rd 1 and the second wave plate retardation value of the wavelength plate A wavelength selective wave plate in which Rd 2 is set is provided.
また、前記第1の波長板の前記波長λ1の光に対するリタデーション値をRd1(λ1)、前記第2の波長板の前記波長λ1の光に対するリタデーション値をRd2(λ1)とするとき、Rd1(λ1)の値がλ1の値の2以上の略整数倍であるとともに、Rd2(λ1)の値がλ1の値の0.5の略整数倍である上記の波長選択波長板を提供する。 Further, the retardation value of the first wave plate for the light of wavelength λ 1 is Rd 1 (λ 1 ), and the retardation value of the second wave plate for the light of wavelength λ 1 is Rd 2 (λ 1 ). Then, the value of Rd 1 (λ 1 ) is a substantially integer multiple of 2 or more of the value of λ 1 , and the value of Rd 2 (λ 1 ) is a substantially integer multiple of 0.5 of the value of λ 1 A wavelength selective wave plate is provided.
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520〜560nm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 520 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、前記光源と前記ビームスプリッタとの間の光路中および/または、前記ビームスプリッタ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 beam splitter that transmits light from the optical recording medium toward the photodetector, and an optical head device provided in an optical path between the light source and the beam splitter and / or the beam splitter. Provided is an optical head device in which the above-described wavelength selective diffraction element is disposed in an optical path to the photodetector.
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. Moreover, the wavelength selective diffraction element which arrange | positions the polarization | polarized-light diffraction element from which the diffraction efficiency differs with the polarization direction of the light which radiate | emitted the wavelength selection wavelength plate with a wavelength selection wavelength plate can be provided. 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 wavelengths of light emitted in the -Y plane, the light of the 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、厚さ方向に揃っ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および光学軸方向が異なるとともに所定の範囲に設定されることによって、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、波長選択波長板23の平面に平行でかつ、厚さ方向に光学軸が揃った複屈折性材料からなる波長板が2枚以上、これらの光学軸が交差するように重ねられて構成されている。具体的には、第1の波長板21と第2の波長板22と、を有し、後述するように各波長板の厚さ、入射光と光学軸との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。また、波長板の光学軸を厚さ方向に揃える手法については、用いる複屈折性材料によって異なるが、公知の手法を用いることができる。
The wavelength
波長選択波長板23を構成する、第1の波長板21および第2の波長板22は、水晶やLiNbO3などの複屈折結晶や、ポリカーボネート、アクリル、ポリエステルなどの有機材料を延伸させることにより延伸方向に光学軸が揃った複屈折性の膜を用いることができる。また、これに限らず、液晶や高分子液晶からなる液晶層を有する波長板、構造性複屈折を有する波長板、斜方蒸着により形成される波長板、フォトニック結晶などを利用することができる。
The first wave plate 21 and the second wave plate 22 constituting the wavelength
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。
The wavelength
このような理想的な透過光の場合、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 the case of such ideal transmitted light, when using light of a component with a specific polarization direction, there is no component light with a polarization direction orthogonal thereto, so there is no component that loses the amount of light, and a polarization diffraction element to be described later , 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、入射する波長λ1の光、波長λ2の光および波長λ3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つの波長の光のうち、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 orthogonal to each other are given in a plane orthogonal to the optical axis of the light emitted from the wavelength
このように波長選択波長板23は、入射する各波長の光に対して所望の偏光状態となるように、第1の波長板21と第2の波長板22の各パラメータを設定する。具体的に、ポワンカレ球を用いた設計の原理を説明する。ここで、入射する光の波長近傍の波長λRにおける第1の波長板21のリタデーション値をRd1(λR)、第2の波長板22のリタデーション値をRd2(λR)とし、波長λRの光に対する、第1の波長板21の位相差と第2の波長板22の位相差を、それぞれΦ1、Φ2とするとき、
Φ1=Rd1(λR)/λR=(m1/2)λR ・・・ (1a)
Φ2=Rd2(λR)/λR=(m2/2)λR ・・・ (1b)
(ただし、m1,m2は自然数)、
が成立する特性を有するものとする。
As described above, the wavelength
Φ 1 = Rd 1 (λ R ) / λ R = (
Φ 2 = Rd 2 (λ R ) / λ R = (
(Where m 1 and m 2 are natural numbers),
It shall have the characteristic that holds.
このとき、波長選択波長板23を透過する光の偏光状態をストークスパラメータSで表し、後述するミュラー行列を解くことによって、Rd1(λR)およびRd2(λR)の条件を求めることができる。なお、ストークスパラメータSは、通常(S0、S1、S2、S3)の4次元ベクトルで表すことができ、S0は光の強度、S1は例えばX軸方向を基準に0°方向に振動する電場の強度、S2は45°方向に振動する電場の強度、そしてS3は円偏光の強さを意味するものである。以降、ストークスパラメータSは光の強度S0を省略して(S1,S2,S3)の3次元ベクトルとして説明をする。
At this time, the polarization state of the light transmitted through the wavelength
ここで、完全偏光状態のストークスパラメータを用いて入射する光のストークパラメータSaを、Sa=(S1,S2,S3)とし、この光が第1の波長板21、第2の波長板22の順にZ方向に進行して入射するものとする。図2(b)は、波長選択波長板23の平面を示す模式図であり、波長選択波長板23に入射する直線偏光の偏光方向24をX軸方向とし、これを基準にして第1の波長板21の光学軸25とのなす角度をα1[°]、第2の波長板22の光学軸25とのなす角度をα2[°]、とする。角度の符号の考え方は、光が入射する面から見て、入射する直線偏光の偏光方向24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、第1の波長板21の光学軸25と第2の波長板の光学軸26とは、互いに遅相軸同士、または互いに進相軸同士のいずれかの組み合わせであって、以下、とくに説明がない場合は、互いに遅相軸同士の組み合わせであるものとする。なお、このα1およびα2はプレチルト角ともいう。
Here, the Stoke parameter S a of the incident light using the Stokes parameter in the completely polarized state is S a = (S 1 , S 2 , S 3 ), and this light is the first wave plate 21, second light It is assumed that the light travels in the Z direction in the order of the wave plate 22 and enters. FIG. 2B is a schematic diagram showing a plane of the wavelength
さらに、入射する互いに異なる波長の光の数をn個(n≧2の整数)とし、kを1〜nの間のいずれか1つの整数として、波長λkの光が第1の波長板21で発生する位相差をΦ1kとしたとき、第1の波長板21を出射する光の偏光状態を表すストークスパラメータSkb=(S1kb,S2kb,S3kb)は、以下の式(2)で表すことができる。 Further, the number of incident light beams having different wavelengths is set to n (an integer of n ≧ 2), k is any one integer between 1 and n, and the light of wavelength λ k is the first wave plate 21. in case the phase difference generated was [Phi 1k, Stokes parameters S kb = representing the polarization state of light exiting the first wave plate 21 (S 1kb, S 2kb, S 3kb) has the following formula (2) Can be expressed as
ここで、波長λ1の光(k=1)が入射するとき、第1の波長板の常光屈折率no1(λ1)と異常光屈折率ne1(λ1)との差の絶対値で表される屈折率異方性をΔn1(λ1)、第1の波長板21の厚さ(ギャップ)をd1とすると、
Δn1(λ1)×d1=p×λ1 ・・・ (3)
(ただし、p≧2の整数)、
となるように厚さd1を調整する。また、波長λ2の光が入射するとき、第1の波長板21を出射する光のストークスパラメータは、上記の式(2)においてk=2として表すことができる。したがって、この場合、位相差はΦ12で表すことができる。
Here, when light of wavelength λ 1 (k = 1) is incident, the absolute value of the difference between the ordinary light refractive index n o1 (λ 1 ) and the extraordinary light refractive index n e1 (λ 1 ) of the first wave plate. Assuming that the refractive index anisotropy represented by Δn 1 (λ 1 ) and the thickness (gap) of the first wave plate 21 is d 1 ,
Δn 1 (λ 1 ) × d 1 = p × λ 1 (3)
(Where p ≧ 2 is an integer),
And so as to adjust the thickness d 1. Further, when light of wavelength λ 2 is incident, the Stokes parameter of the light emitted from the first wave plate 21 can be expressed as k = 2 in the above equation (2). Therefore, in this case, the phase difference can be expressed by [Phi 12.
また、図4は、ポワンカレ球を示すものであって、任意の偏光状態である点Aを与えたときのポワンカレ球上の偏光の緯度をθ2bS1、ポワンカレ球上の偏光の緯度をθ2bS3とすると、これらは以下の式(4a)および式(4b)で表すことができる。ここで例えば、角度θ2bS1の「2bS1」のうち、「2」は「k」番目の波長を表し、「b」は(第1の波長板を)出射した光という意味で、「S1」はS1軸に関するものとする。なお、式(4a)において、S12bは任意の点AにおけるS1軸の成分、S22bは任意の点AにおけるS2軸の成分、そしてS22bは任意の点AにおけるS2軸の成分を表す。 FIG. 4 shows a Poincare sphere, where the latitude of polarization on the Poincare sphere when an arbitrary polarization state A is given is θ 2bS1 , and the polarization of polarization on the Poincare sphere is θ 2bS3 . Then, these can be represented by the following formulas (4a) and (4b). Here, for example, among “2bS1” of the angle θ 2bS1 , “2” represents the “k” -th wavelength, “b” means emitted light (from the first wave plate), and “S1” S Shall be related to the 1 axis. In the equation (4a), S 12b components of S 1 axis in A any point, S 22b are components of the S 2 axis at A an arbitrary point and S 22b are components of the S 2 axis at A an arbitrary point, Represents.
ただし、θ2bS1は、S22b<0となる場合、符号がマイナスとなる。また、波長λ1および波長λ2といずれも異なる波長である波長λ3の光についても同様に、ポワンカレ球を用いてθ3bS1、θ3bS3を求めることができる。 However, the sign of θ 2bS1 is negative when S 22b <0. Similarly, θ 3bS1 and θ 3bS3 can be obtained using light with a wavelength λ 3 which is a wavelength different from both the wavelengths λ 1 and λ 2 by using a Poincare sphere.
次に、第2の波長板22を透過する光の偏光状態の変化について説明する。第2の波長板22に波長λ1の光が入射するとき、常光屈折率no2(λ1)と異常光屈折率ne2(λ1)との差の絶対値で表される屈折率異方性をΔn2(λ1)、第2の波長板22の厚さ(ギャップ)をd2とすると、
Δn2(λ1)×d2={(2q+1)/2}×λ1 ・・・ (5)
(ただし、q≧0の整数)、
となるように厚さd2を調整する。
Next, a change in the polarization state of light transmitted through the second wave plate 22 will be described. When light having the wavelength λ 1 is incident on the second wave plate 22, the refractive index difference represented by the absolute value of the difference between the ordinary light refractive index n o2 (λ 1 ) and the extraordinary light refractive index n e2 (λ 1 ). When the directivity is Δn 2 (λ 1 ) and the thickness (gap) of the second wave plate 22 is d 2 ,
Δn 2 (λ 1 ) × d 2 = {(2q + 1) / 2} × λ 1 (5)
(Where q ≧ 0 is an integer),
And so as to adjust the thickness d 2.
ここで、波長λkの光に対して、第2の波長板22で発生する位相差をΦ2kとするとき、波長λ2の光の位相差Φ22および波長λ3の光の位相差Φ23を用いて、
Φ22±θ2bS3≒iπ ・・・ (6a)
Φ23±θ3bS3≒jπ ・・・ (6b)
(ただし、i,jは整数)、
を満たし、さらに、波長λ1の光、波長λ2の光および波長λ3の光うち、いずれか1つの波長の光の偏光状態が、他の波長の光の偏光状態と異なるようにすることによって、出射する光の偏光状態の波長選択性を与えることができる。このとき、とくに、屈折率異方性Δn(λ)の波長依存性、つまり波長分散特性を調整することによって、上記の特性となるように調整することができる。
Here, with respect to light having a wavelength lambda k, when a phase difference generated by the second wave plate 22 and [Phi 2k, the phase difference of the wavelength lambda 2 of the optical phase difference [Phi 22 and the wavelength lambda 3 of the light [Phi 23 ,
Φ 22 ± θ 2bS3 ≒ iπ (6a)
Φ 23 ± θ 3bS3 ≒ jπ ··· (6b)
(Where i and j are integers),
The filled, further, the wavelength lambda 1 of the light, the wavelength lambda 2 of the light and the wavelength lambda 3 of the light, one of the polarization state of the light wavelength, be a different from the polarization state of light of other wavelengths Thus, the wavelength selectivity of the polarization state of the emitted light can be given. At this time, in particular, by adjusting the wavelength dependency of the refractive index anisotropy Δn (λ), that is, the chromatic dispersion characteristic, the above characteristic can be adjusted.
また、第2の波長板22を出射する光のうち、波長λ1の光の偏光状態と、波長λ2の光の偏光状態および/または波長λ3の光の偏光状態と、を直交させるため、第1の波長板21に入射する直線偏光の偏光方向と、第2の波長板22の光学軸とがなす角度であるプレツイスト角α2[°]は、
45+(θ3bS1/4)−10≦α2≦45+(θ3bS1/4)+10
・・・(7a)
45+(θ2bS1/4)−10≦α2≦45+(θ2bS1/4)+10
・・・(7b)
−45+(θ3bS1/4)−10≦α2≦−45+(θ3bS1/4)+10
・・・(7c)
−45+(θ2bS1/4)−10≦α2≦−45+(θ2bS1/4)+10
・・・(7d)
のいずれかを満足するとよい。
Also, in order to make the polarization state of the light of wavelength λ 1 out of the light emitted from the second wave plate 22 orthogonal to the polarization state of the light of wavelength λ 2 and / or the polarization state of the light of wavelength λ 3 The pretwist angle α 2 [°], which is an angle formed by the polarization direction of the linearly polarized light incident on the first wave plate 21 and the optical axis of the second wave plate 22, is
45+ (θ 3bS1 / 4) −10 ≦ α 2 ≦ 45 + (θ 3bS1 / 4) +10
... (7a)
45+ (θ 2bS1 / 4) −10 ≦ α 2 ≦ 45 + (θ 2bS1 / 4) +10
... (7b)
−45+ (θ 3bS1 / 4) −10 ≦ α 2 ≦ −45 + (θ 3bS1 / 4) +10
... (7c)
−45+ (θ 2bS1 / 4) −10 ≦ α 2 ≦ −45 + (θ 2bS1 / 4) +10
... (7d)
Satisfy any of the following.
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)であっても利用効率ηの値は変化しない。
In addition, the wavelength
また、α1、α2の値をそれぞれ、元の値に対して符号を変えた場合も、利用効率ηは変化しない。さらに、α1、α2の値をそれぞれ、元の値に対してさらに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、利用効率ηは変化しない。 Further, even when the signs of α 1 and α 2 are changed with respect to the original values, the utilization efficiency η does not change. Furthermore, if each of the values of α 1 and α 2 is a value (angle) obtained by adding or subtracting 90 ° to the original value, the optical axes have been described as slow axes. Therefore, utilization efficiency η does not change.
また、これまで、光が入射する順に第1の波長板21、第2の波長板22として説明したが、入射する光の偏光方向を基準としたとき、第1の波長板21の光学軸とがなす角度、および第2の波長板22の光学軸とがなす角度をそれぞれ同じように配置すると、光が入射する順が逆(第2の波長板22、第1の波長板21の順)になっても同様の光学特性を有する波長選択性を発生する。なお、第1の波長板21および第2の波長板22は、それぞれ、入射する光の屈折率の波長分散特性を満足すれば互いに同一の材料で構成されていても、異なる材料で構成されていてもよい。同一の材料で構成されていれば、例えば、温度変化に対する変形が生じてもこれらの波長板間で大きな歪みなどが発生しないので、構造上好ましい。 In the above description, the first wave plate 21 and the second wave plate 22 are described in the order in which light is incident. However, when the polarization direction of the incident light is used as a reference, the optical axis of the first wave plate 21 and Are arranged in the same manner and the angle formed by the optical axis of the second wave plate 22 is the same, the order in which light is incident is reversed (the order of the second wave plate 22 and the first wave plate 21). Even in this case, wavelength selectivity having similar optical characteristics is generated. Note that the first wave plate 21 and the second wave plate 22 are made of different materials even if they are made of the same material as long as they satisfy the wavelength dispersion characteristics of the refractive index of the incident light. May be. If they are made of the same material, for example, even if deformation due to temperature change occurs, large distortion or the like does not occur between these wave plates, which is preferable in terms of structure.
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屈折率の波長分散特性との関係を一般化することを考える。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、それぞれの波長の光に対する屈折率異方性Δn(λ)、Δn(λA)は、
Δn(λ)=|ne(λ)−no(λ)| ・・・ (8a)
Δn(λA)=|ne(λA)−no(λA)| ・・・ (8b)
となる。
Next, the relationship between the wavelength of incident light, the thickness of the first wave plate 21 and the thickness of the second wave plate 22, and the wavelength dispersion characteristic of the refractive index of the intrinsic birefringent material is generalized. Think about it. 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 The refractive index anisotropy Δn (λ), Δn (λ) for the light of each wavelength, where n o (λ A ) is the ordinary refractive index of the wave plate for the light of and n e (λ A ) is the refractive index of the extraordinary light. A )
Δn (λ) = | n e (λ) -n o (λ) | ··· (8a)
Δn (λ A ) = | n e (λ A ) −n o (λ A ) | (8b)
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} ・・・ (9)
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 } (9)
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 ・・・ (10a)
d2(λA)=Δn(λA)・d2/λA ・・・ (10b)
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 first wave plate 21 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 thickness d 2 When light having a specific wavelength λ A is incident on the second wave plate 22, the thickness based on the wavelength λ A is d 2 (λ A ).
d 1 (λ A ) = Δn (λ A ) · d 1 / λ A (10a)
d 2 (λ A ) = Δn (λ A ) · d 2 / λ A (10b)
It becomes. Here, it is assumed that both the first wave plate 21 and the second wave plate 22 have the same material, that is, the same refractive index anisotropy.
このとき、第1の波長板21と第2の波長板22から構成される波長選択波長板23のd1(λA)およびd2(λA)を、下記の表1の設計例1に示すようにそれぞれ2、1とし、プレツイスト角α1、α2をそれぞれ設定した。なお、比較例1として、第2の波長板22を設けない場合についての条件も示す。
At this time, d 1 (λ A ) and d 2 (λ A ) of the wavelength
表1の条件において、波長選択波長板23へ入射する直線偏光の光の偏光方向を0°(図2のX軸方向)とし、出射側に直線偏光の透過偏光方向が0°となるように偏光子を設置した際の透過率特性を考える。図5は、設計例1の条件において、式(9)で定義したΛに対する、偏光透過率Tp[%]を示したものである。なお、波長選択波長板23へ入射する0°方向の直線偏光の光強度を100%としたものである。
Under the conditions in Table 1, the polarization direction of linearly polarized light incident on the wavelength
図5より、偏光透過率Tpが100%付近の帯域と0%付近の帯域は出射偏光が直交している状態を表している。つまり、波長選択波長板23へ入射する直線偏光の偏光方向がX軸方向である場合、偏光透過率Tpが100%付近では、出射する光の偏光方向がほぼX軸方向となるが、一方、偏光透過率Tpが0%付近では、出射する光の偏光方向がほぼY軸方向となる。そのため、波長選択波長板23に入射する複数の波長帯の光のうち、例えば、2つの光を互いに直交した直線偏光の光として出射させる場合、それぞれの光の波長帯が、偏光透過率Tpが0%となる1/2波長板として機能させる波長帯と、Tpが100%となる波長板(λ板)として機能させる波長帯となるように、d1、d2を調整することで任意の波長域に対して選択的に機能する波長選択波長板とすることができる。
From FIG. 5, the band where the polarization transmittance Tp is near 100% and the band near 0% represent a state in which the outgoing polarization is orthogonal. That is, when the polarization direction of the linearly polarized light incident on the wavelength
なお、図5は、偏光透過率Tpが約100%となるΛの値、偏光透過率Tpが約0%となるΛの値が得られる。波長選択波長板に入射する3つの光の波長の組み合わせを考えたとき、3波長のうち、1つはTpが約100%、他の2つはTpが約0%の組み合わせとなるようにするかまたは、2つはTpが約100%、他の1つはTpが約0%の組み合わせとなるように設計するとよい。なお、偏光透過率Tpと上記の利用効率ηとの関係を考えたとき、上記の説明のように利用効率ηが80%以上であれば好ましいので、Tp=100%が理想となる波長帯の光に対してTp≧80%であるとともに、Tp=0%が理想となる波長帯の光に対してTp≦20%が実現できると好ましい。 In FIG. 5, the value of Λ at which the polarization transmittance Tp is about 100% and the value of Λ at which the polarization transmittance Tp is about 0% are obtained. When considering the combination of the wavelengths of the three light beams incident on the wavelength selection waveplate, one of the three wavelengths is set to have a Tp of about 100% and the other two have a combination of about 0% Tp. Alternatively, the two may be designed to have a combination of about 100% Tp and the other about about 0% Tp. When considering the relationship between the polarization transmittance Tp and the above utilization efficiency η, it is preferable that the utilization efficiency η is 80% or more as described above. Therefore, Tp = 100% is an ideal wavelength band. It is preferable that Tp ≧ 80% for light and Tp ≦ 20% can be realized for light in a wavelength band where Tp = 0% is ideal.
また、Tp=100%が理想となる波長帯の光に対してTp≧90%であるとともに、Tp=0%が理想となる波長帯の光に対してTp≦10%が実現できるとより好ましく、Tp=100%が理想となる波長帯の光に対してTp≧95%であるとともに、Tp=0%が理想となる波長帯の光に対してTp≦5%が実現できるとさらに好ましい。このように波長選択波長板に入射する3波長の光の組み合わせに対して、以降の設計例においても、それぞれ利用効率ηを80%以上となるように設計することが好ましい。 Further, it is more preferable that Tp ≧ 90% for light in an ideal wavelength band where Tp = 100% and Tp ≦ 10% can be realized for light in an ideal wavelength band where Tp = 0%. Further, it is more preferable that Tp ≧ 95% with respect to light in a wavelength band where Tp = 100% is ideal, and Tp ≦ 5% can be realized with respect to light in a wavelength band where Tp = 0% is ideal. In this way, it is preferable to design the utilization efficiency η to be 80% or more in the subsequent design examples with respect to the combination of light of three wavelengths incident on the wavelength selection wavelength plate.
具体的な設計手法として、例えば、波長λ1の光に対して、第1の波長板21のリタデーション値Rd1(λ1)がs1・λ1、そして、第2の波長板22のリタデーション値Rd2(λ1)がs2・λ1と設定(s1,s2≧1の整数)して、第1の波長板21および第2の波長板22それぞれが、λ1の整数倍の波長板となる条件において設計の中心値を定める。そして、Λ全体に対して、利用効率ηが80%以上、つまりTp≧80%、Tp≦20%となるΛの範囲が大きくなるように繰り返し計算をし、さらに、3波長の光に対して、所望のTpが得られるようにすることで、第1の波長板21および第2の波長板22の各設計条件を求めることができる。 As a specific design method, for example, the retardation value Rd 1 (λ 1 ) of the first wave plate 21 is s 1 · λ 1 and the retardation of the second wave plate 22 with respect to light of wavelength λ 1. The value Rd 2 (λ 1 ) is set to s 2 · λ 1 (integers of s 1 , s 2 ≧ 1), and each of the first wave plate 21 and the second wave plate 22 is an integral multiple of λ 1 The center value of the design is determined under the condition of the wavelength plate. Then, for the entire Λ, the calculation is repeated so that the use efficiency η is 80% or more, that is, the range of Λ in which Tp ≧ 80% and Tp ≦ 20% is increased. Each design condition of the first wave plate 21 and the second wave plate 22 can be obtained by obtaining a desired Tp.
図6は、比較例1の条件において、式(9)で定義したΛに対する、偏光透過率Tp[%]を示したものである。図5と図6とを比較すると、設計例1の条件における図5は、偏光透過率Tpが100%付近の帯域と、0%付近の帯域が広がり、その間の過渡領域の帯域が狭まっていることがわかる。一方、比較例1の条件における図6は、偏光透過率Tpが100%付近の帯域と、0%付近の帯域が狭まっており、設計例1に比べて波長選択の任意性が低い。つまり、設計例1に比べると比較例1では、Tp=0%とする波長の光と、Tp=100%とする波長の光との組み合わせを多数得ることができないため、一方の波長の光のTpを所望の値(0%または100%)にすると、他方の波長の光のTpが中間的なレベルになってしまうことがある。このように、設計例1は波長選択波長板として機能する波長域が広帯域化されており、比較例1に対して波長依存性の特性が大きく改善されていることがわかる。 FIG. 6 shows the polarization transmittance Tp [%] with respect to Λ defined by Equation (9) under the conditions of Comparative Example 1. Comparing FIG. 5 with FIG. 6, FIG. 5 under the conditions of design example 1 shows that the band where the polarization transmittance Tp is near 100% and the band near 0% are widened, and the band of the transient region between them is narrowed. I understand that. On the other hand, in FIG. 6 under the conditions of Comparative Example 1, the band where the polarization transmittance Tp is near 100% and the band near 0% are narrowed, and the arbitrary wavelength selection is lower than that in Design Example 1. That is, compared with the design example 1, in the comparative example 1, it is not possible to obtain many combinations of light having a wavelength of Tp = 0% and light having a wavelength of Tp = 100%. If Tp is set to a desired value (0% or 100%), Tp of the light of the other wavelength may be at an intermediate level. Thus, it can be seen that the wavelength range that functions as the wavelength selection wavelength plate in the design example 1 is widened, and the wavelength-dependent characteristics are greatly improved compared to the comparative example 1.
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16°、−43°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1のα1、α2を基準として、プレチルト角α1´、α2´を、
α1´=α1+θ ・・・ (11a)
α2´=α2+k・θ ・・・ (11b)
として(kは係数、θは角度[°])調整するとよい。図7は、k=1.5と固定し、θ=0、5、10、15、20、25[°]と変化させたときにおける、式(9)で定義したΛに対する、偏光透過率Tp[%]を示したものである。
As described above, in the design example 1, the pre-twist angles α 1 and α 2 are 16 ° and −43 °, respectively, and the light emitted from the wavelength
α 1 ′ = α 1 + θ (11a)
α 2 ′ = α 2 + k · θ (11b)
(K is a coefficient and θ is an angle [°]). FIG. 7 shows the polarization transmittance Tp with respect to Λ defined by the equation (9) when k = 1.5 is fixed and θ = 0, 5, 10, 15, 20, 25 [°]. [%].
図7に示すように、θの値を変化させることで特定の波長帯における偏光透過率Tpは変化する。このように、プレツイスト角を調整する方法で、波長選択する波長帯の組み合わせを制御することができる。また、kの取り得る範囲は、1〜2の範囲となり、1から2へ変化すると、帯域の制御範囲が広がるが、Λの変化に対するTpの変化が緩やかとなるので、波長選択する波長帯の組み合わせが互いに近い波長帯、比較的遠い波長帯である場合など、目的とする仕様に応じてkの値を設定するとよい。また、θの取り得る範囲は、0〜20°の範囲と0〜−20°の範囲でも成立し、総じて−20°〜+20°程度となる。 As shown in FIG. 7, the polarization transmittance Tp in a specific wavelength band changes by changing the value of θ. Thus, the combination of wavelength bands for wavelength selection can be controlled by adjusting the pre-twist angle. Also, the range that k can take is the range of 1 to 2, and when changing from 1 to 2, the control range of the band is widened, but the change of Tp with respect to the change of Λ becomes gentle. When the combination is a wavelength band close to each other or a wavelength band relatively far away, the value of k may be set according to the target specification. Further, the range that θ can take is also established in the range of 0 to 20 ° and in the range of 0 to −20 °, and is generally about −20 ° to + 20 °.
以下に、上記に示した設計例1を初期値に設定して、対象となる3つの波長帯の光について実際に設計し、最適化した場合の各パラメータ値の取り得る範囲の一例を示す。想定している3つの波長の組み合わせは、405nm、660nm、790nm、もしくは、460nm、530nm、660nm付近とする。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可能である。 The following shows an example of the range that each parameter value can take when the design example 1 shown above is set as an initial value, the light of the three target wavelength bands is actually designed and optimized. The assumed combination of three wavelengths is 405 nm, 660 nm, 790 nm, or around 460 nm, 530 nm, and 660 nm. As an optimization method, it is possible to easily change each parameter individually so that the polarization transmittance approaches a desired value.
ここで、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 ・・・ (12)
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(12)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(12)に基づき、波長λaの光に対する第1の波長板22のパラメータに相当する。
Here, W (λ) is a parameter depending on the wavelength λ,
W (λ) = Δn (λ) · d / λ (12)
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. Further, for example, using the equation (12), 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 the parameter of the first wave plate 22 for the light with the wavelength λ a based on the above equation (12).
ここで、対象となる3つの波長の大小関係を、λa<λb<λcとして考える。ΔWba、ΔWcbを変数として考え、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、波長λaの光における第1の波長板のW1(λa)、波長λaの光における第2の波長板のW2(λa)の条件を計算すると以下の結果を得た。 Here, the magnitude relationship between the three wavelengths of interest is considered as λ a <λ b <λ c . [Delta] W ba, consider [Delta] W cb as a variable, pre-twist angle alpha 1 of the first wave plate 21, the pre-twist angle alpha 2 of the second wave plate 22, W 1 of the first wave plate in the optical wavelength lambda a When the condition of W 2 (λ a ) of the second wave plate in the light of (λ a ) and wavelength λ a was calculated, the following results were obtained.
後述するように、3つの波長を光ヘッド装置用の波長の組み合わせ、投射型表示装置用の波長の組み合わせとして考えたとき、使用する複屈折性材料を考慮すると、実用的な範囲では以下のように設計すればよい場合が多い。ここで、α1、α2、W1(λa)およびW2(λa)をパラメータとして、以下、
α1=20°、
α1−α2=55°、
W1(λa)=2.0、
W1(λa)/W2(λa)=2.0、
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。
As will be described later, when considering the three wavelengths as a combination of wavelengths for an optical head device and a combination of wavelengths for a projection display device, in consideration of the birefringent material to be used, the practical range is as follows: In many cases, it may be sufficient to design it. Here, α 1 , α 2 , W 1 (λ a ) and W 2 (λ a ) are used as parameters, and
α 1 = 20 °,
α 1 −α 2 = 55 °,
W 1 (λ a ) = 2.0,
W 1 (λ a ) / W 2 (λ a ) = 2.0,
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、α1に対して変化させるΔα1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、W1(λa)に対して変化させるΔW1(λa)の値は、−0.15〜+0.15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−0.15〜+0.15の範囲を想定しておけばよい。 Further, as a range of changing the parameters of the above, the value of [Delta] [alpha] 1 changing relative alpha 1 in the range of -10 ° ~ + 10 °, ( α 1 -α 2) Δ is changed with respect to (alpha 1 -Α 2 ) is in the range of −10 ° to + 10 °, ΔW 1 (λ a ) is changed with respect to W 1 (λ a ) is in the range of −0.15 to +0.15, and , {W 1 (λ a ) / W 2 (λ a )}, the value of Δ {W 1 (λ a ) / W 2 (λ a )} is in the range of −0.15 to +0.15. Should be assumed.
次に、対象となる3つの波長の大小関係が、λb<λa<λcとなる場合を考える。そして、α1、α2、W1(λa)、W2(λa)を計算により求めると、0.25<W1(λb)/W1(λa)≦0.75、の場合は、上記のように実用的な範囲では、
α1=20°、
α1−α2=55°、
W1(λa)=1.9、
W1(λa)/W2(λa)=2.0、
と設計すればよい場合が多い。
Next, let us consider a case where the magnitude relationship between the three wavelengths of interest satisfies λ b <λ a <λ c . When α 1 , α 2 , W 1 (λ a ), and W 2 (λ a ) are calculated, 0.25 <W 1 (λ b ) / W 1 (λ a ) ≦ 0.75 If in the practical range as above,
α 1 = 20 °,
α 1 −α 2 = 55 °,
W 1 (λ a ) = 1.9,
W 1 (λ a ) / W 2 (λ a ) = 2.0,
In many cases, it is sufficient to design.
もしくは、
W1(λa)=2.2、
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。
Or
W 1 (λ a ) = 2.2,
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に対して変化させるΔα1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、W1(λa)に対して変化させるΔW1(λa)の値は、−0.2〜+0.2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−0.15〜+0.15の範囲を想定しておけばよい。 As the range for changing the parameters of the above, the value of [Delta] [alpha] 1 changing relative alpha 1 in the range of -10 ° ~ + 10 °, is to delta (alpha changes with respect to (α 1 -α 2) 1 −α 2 ) is in the range of −10 ° to + 10 °, and ΔW 1 (λ a ) that is changed with respect to W 1 (λ a ) is in the range of −0.2 to +0.2. Then, the value of Δ {W 1 (λ a ) / W 2 (λ a )} to be changed with respect to {W 1 (λ a ) / W 2 (λ a )} is −0.15 to +0.15. The range should be assumed.
また、0.75<W1(λb)/W1(λa)<1.25の場合は、上記のように実用的な範囲では、
α1=40°、
α1−α2=45°、
W1(λa)=2.0、
2.0<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。
In the case of 0.75 <W 1 (λ b ) / W 1 (λ a ) <1.25, in the practical range as described above,
α 1 = 40 °,
α 1 −α 2 = 45 °,
W 1 (λ a ) = 2.0,
2.0 <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に対して変化させるΔα1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、そして、W1(λa)に対して変化させるΔW1(λa)の値は、−0.15〜+0.15の範囲を想定しておけばよい。 As the range for changing the parameters of the above, the value of [Delta] [alpha] 1 changing relative alpha 1 in the range of -10 ° ~ + 10 °, is to delta (alpha changes with respect to (α 1 -α 2) 1 −α 2 ) ranges from −10 ° to + 10 °, and the value of ΔW 1 (λ a ) that changes with respect to W 1 (λ a ) ranges from −0.15 to +0.15. The range should be assumed.
次に、対象となる3つの波長の大小関係が、λb<λc<λaとなる場合を考える。そして、α1、α2、W1(λa)、W2(λa)を計算より求めると、W1(λb)/W1(λa)≦0.5の場合は、上記のように実用的な範囲では、
α1=20°、
α1−α2=55°、
W1(λa)=2.0、
W1(λa)/W2(λa)=2.0、
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, let us consider a case where the magnitude relationship between three target wavelengths is λ b <λ c <λ a . Then, α 1 , α 2 , W 1 (λ a ), and W 2 (λ a ) are obtained by calculation. When W 1 (λ b ) / W 1 (λ a ) ≦ 0.5, So that in a practical range,
α 1 = 20 °,
α 1 −α 2 = 55 °,
W 1 (λ a ) = 2.0,
W 1 (λ a ) / W 2 (λ a ) = 2.0,
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に対して変化させるΔα1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、W1(λa)に対して変化させるΔW1(λa)の値は、−0.15〜+0.15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−0.15〜+0.15の範囲を想定しておけばよい。 As the range for changing the parameters of the above, the value of [Delta] [alpha] 1 changing relative alpha 1 in the range of -10 ° ~ + 10 °, is to delta (alpha changes with respect to (α 1 -α 2) 1 −α 2 ) is in the range of −10 ° to + 10 °, and ΔW 1 (λ a ) that is changed with respect to W 1 (λ a ) is in the range of −0.15 to +0.15, Then, the value of Δ {W 1 (λ a ) / W 2 (λ a )} to be changed with respect to {W 1 (λ a ) / W 2 (λ a )} is −0.15 to +0.15. The range should be assumed.
また、W1(λb)/W1(λa)>0.5の場合は、上記のように実用的な範囲では、
α1=30°、
α1−α2=37°、
W1(λa)=1.7もしくは、2.7
W2(λa)=1.0
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。
Further, when W 1 (λ b ) / W 1 (λ a )> 0.5, in the practical range as described above,
α 1 = 30 °,
α 1 −α 2 = 37 °,
W 1 (λ a ) = 1.7 or 2.7
W 2 (λ a ) = 1.0
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に対して変化させるΔα1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、W1(λa)に対して変化させるΔW1(λa)の値は、−0.15〜+0.15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−0.15〜+0.15の範囲程度を想定しておけばよい。 As the range for changing the parameters of the above, the value of [Delta] [alpha] 1 changing relative alpha 1 in the range of -10 ° ~ + 10 °, is to delta (alpha changes with respect to (α 1 -α 2) 1 −α 2 ) is in the range of −10 ° to + 10 °, and ΔW 1 (λ a ) that is changed with respect to W 1 (λ a ) is in the range of −0.15 to +0.15, Then, the value of Δ {W 1 (λ a ) / W 2 (λ a )} to be changed with respect to {W 1 (λ a ) / W 2 (λ a )} is −0.15 to +0.15. It is sufficient to assume a range.
次に、波長λ1の光、波長λ2の光および波長λ3の光を光ヘッド装置に対応した波長の光として、具体的にそれぞれ波長λ1=405nm、波長λ2=660nm、そして波長λ3=785nmとして考える。そして、波長λ1の光の偏光状態と、波長λ2の光の偏光状態および波長λ3の光の偏光状態とを直交させるための第1の波長板21および第2の波長板22の各パラメータを設定するものとする。各パラメータに関しては、前記のλa<λb<λcの場合を用いた。また、395nm〜420nmの波長範囲を405nm波長帯、640nm〜680nmの波長範囲を660nm波長帯、そして、765nm〜805nmの波長範囲を785nm波長帯と定義する。 Next, the light of wavelength λ 1, the light of wavelength λ 2 and the light of wavelength λ 3 are converted into light of wavelengths corresponding to the optical head device, specifically wavelength λ 1 = 405 nm, wavelength λ 2 = 660 nm, and wavelength, respectively. Consider λ 3 = 785 nm. Each of the first wave plate 21 and the second wave plate 22 for orthogonal polarization states of the wavelength lambda 1 of the light, and a polarization state of the polarization state and wavelength lambda 3 of the light of the wavelength lambda 2 of light Parameters shall be set. For each parameter, the case of λ a <λ b <λ c was used. A wavelength range of 395 nm to 420 nm is defined as a 405 nm wavelength band, a wavelength range of 640 nm to 680 nm is defined as a 660 nm wavelength band, and a wavelength range of 765 nm to 805 nm is defined as a 785 nm wavelength band.
このとき、波長λ1の光に対して、第1の波長板21のリタデーション値Rd1(λ1)が2λ1(=810nm)、そして、第2の波長板のリタデーション値Rd2(λ1)が約λ1(≒406nm)と設定されたものを組み合わせることによって波長選択性を有する波長選択波長板23とすることができる。このとき、第1の波長板21および第2の波長板22を形成する材料としては、一般的な複屈折性を有する材料を用いることができ、405nmの波長の光に対する屈折率異方性Δn(405)に対する、660nmの波長の光に対する屈折率異方性Δn(660)の比率で定義される分散比が、例えば1.0〜1.3の範囲にある材料において実現することができる。
At this time, with respect to the wavelength lambda 1 of the light, the retardation value of the first wave plate 21 Rd 1 (lambda 1) is 2 [lambda] 1 (= 810 nm), and the retardation value of the second wave plate Rd 2 (lambda 1 ) Is set to about λ 1 (≈406 nm) to obtain a wavelength
なお、波長λ1の光に対して、第1の波長板21のリタデーション値Rd1(λ1)が、2λ1としたが、Rd1(λ1)はλ1の3以上の整数倍とほぼ同じ値であってもよい。さらに、波長λ1の光に対して、第2の波長板のリタデーション値Rd2(λ1)が約λ1としたが、λ1の0.5の整数倍とほぼ同じ値であってもよい。 Note that the retardation value Rd 1 (λ 1 ) of the first wave plate 21 is 2λ 1 with respect to light of wavelength λ 1 , but Rd 1 (λ 1 ) is an integer multiple of 3 or more of λ 1. Almost the same value may be used. Furthermore, although the retardation value Rd 2 (λ 1 ) of the second wave plate is set to about λ 1 with respect to the light with the wavelength λ 1 , the retardation value Rd 2 (λ 1 ) is approximately the same as an integer multiple of 0.5 of λ 1. Good.
次に、具体的に波長選択波長板23に、波長λ1の光、波長λ2の光および波長λ3の光が入射して出射するまでの偏光状態の変化について説明する。図8は、各波長の光の偏光状態の変化を表すポワンカレ球であり、図8(a)は波長λ1の光、図8(b)は波長λ2の光、そして図8(c)は波長λ3の光に対するものである。そして、波長選択波長板23の入射するいずれの波長の光ともS1軸成分、つまりX軸方向に振動方向を有する直線偏光の光である。
Next, a change in the polarization state until light of wavelength λ 1 , light of wavelength λ 2 , and light of wavelength λ 3 enters and exits the wavelength
また、図8(a)、図8(b)および図8(c)は、それぞれ波長選択波長板23を出射する光の偏光状態に至るまでのポワンカレ球上の軌跡について模式的に示している。波長λ1(=405nm)の光は、第1の波長板21におけるポワンカレ球上の軌跡41aを経て、その後、第2の波長板22におけるポワンカレ球上の軌跡42aを経て出射されるが、図8(a)に示すように、第1の波長板21に入射するX軸方向の直線偏光の光となって出射される。
FIGS. 8A, 8B, and 8C schematically show the locus on the Poincare sphere until the polarization state of the light emitted from the wavelength
波長λ2(=660nm)の光は、第1の波長板21におけるポワンカレ球上の軌跡41bを経た後、第2の波長板22におけるポワンカレ球上の軌跡42bを経て出射されるが、図8(b)に示すように第1の波長板21に入射するX軸方向の直線偏光の光と直交するY軸方向の直線偏光の光となって出射される。波長λ3(=785nm)の光も、図8(c)に示すように第1の波長板21におけるポワンカレ球上の軌跡41cおよび、第2の波長板22におけるポワンカレ球上の軌跡42cを経てY軸方向の直線偏光の光となって出射される。
The light having the wavelength λ 2 (= 660 nm) passes through the
このように各波長の光によってそれぞれポワンカレ球上で軌跡を有するが、この中で、とくに波長λ1の光に対し、第1の波長板21は位相差が2λ1発生する2λ板として機能し、さらに第2の波長板22は位相差がλ1発生するλ板として機能するので、入射するときと同一の位置に戻るような軌跡を辿る。また、図8より、波長λ1の光は、波長λ2の光および波長λ3の光の軌跡に比べて、ポワンカレ球上での移動距離が長くなっている。これは、波長λ1の光が第1の波長板21を透過する際に移動した軌跡に対して、第2の波長板22を透過する際に移動する軌跡によって元の位置に戻るように配置することで、波長λ2の光および波長λ3の光に対して大きな波長依存性を有することなく波長λ1の光の偏光方向に対して直交した偏光方向としているからである。 In this way, each wavelength of light has a locus on the Poincare sphere. Among these, the first wavelength plate 21 functions as a 2λ plate that generates a phase difference of 2λ 1 , especially for light of the wavelength λ 1. Furthermore, since the second wave plate 22 functions as a λ plate that generates a phase difference of λ 1 , the second wave plate 22 follows a locus that returns to the same position as the incident light. Further, as shown in FIG. 8, the light having the wavelength λ 1 has a longer moving distance on the Poincare sphere than the locus of the light having the wavelength λ 2 and the light having the wavelength λ 3 . This is arranged so that the light beam having the wavelength λ 1 moves back when it passes through the first wave plate 21 and returns to the original position by the locus that moves when it passes through the second wave plate 22. This is because the polarization direction is orthogonal to the polarization direction of the light of wavelength λ 1 without having a large wavelength dependence on the light of wavelength λ 2 and the light of wavelength λ 3 .
また、波長λ1を405nmとしたが、395〜420nmの波長帯域とする405nm波長帯のいずれかの波長の光であっても、波長選択波長板23を出射する光の偏光状態が大きく変わらず安定する。同様に、波長λ2を640〜680nmの波長帯域とする660nm波長帯のいずれかの波長の光、波長λ3を765〜805nmの波長帯域とする785nm波長帯のいずれかの波長の光としても、波長選択波長板23を出射する光の偏光状態が大きく変わらず安定する。
Further, although the wavelength λ 1 is 405 nm, the polarization state of the light emitted from the wavelength
上記では、波長選択波長板23を出射する波長λ1の光の偏光方向と、波長選択波長板23を出射する波長λ2の光の偏光方向および波長λ3の光の偏光方向と、がなす角度を90°とするようにしたがこれに限らない。波長選択波長板23に入射する光の偏光方向と第1の波長板21の光学軸とがなす角度、第1の波長板21の光学軸と第2の波長板22の光学軸とがなす角度を調整することによって、例えば同じ偏光方向で入射する波長λ1の光、波長λ2の光、波長λ3の光に対して、波長選択波長板23を出射する波長λ1の光の偏光方向と、波長選択波長板23を出射する波長λ2の光および波長λ3の光の偏光方向との差を任意に与えるような設計ができる。このような場合でも、第1の波長板21および第2の波長板22を構成する材料の屈折率の分散特性を利用するものであるが、同じ材料で構成されても異なる材料で構成されてもよい。
In the above description, the polarization direction of the light having the wavelength λ 1 emitted from the wavelength
また、これまで波長λ1の光、波長λ2の光および波長λ3の光は具体的に光ヘッド装置に用いられる波長を具体的に例示したが、これに限らない。例えば、このほかに3色のレーザ光を用いた投射型表示装置(プロジェクタ)用として用いられるBlue(420〜480nm)となる450nm波長帯、Green(520〜560nm)となる533nm波長帯およびRed(610〜670nm)となる645nm波長帯をそれぞれ、これら波長λ1、波長λ2および波長λ3として設計するものであってもよい。 Further, the light having the wavelength λ 1, the light having the wavelength λ 2 , and the light having the wavelength λ 3 have been specifically exemplified as the wavelengths used in the optical head device, but the present invention is not limited thereto. For example, in addition to this, a 450 nm wavelength band that becomes Blue (420 to 480 nm), a 533 nm wavelength band that becomes Green (520 to 560 nm), and a Red (red) that is used for a projection display device (projector) using three colors of laser light. A wavelength band of 645 nm that is 610 to 670 nm) may be designed as these wavelength λ 1 , wavelength λ 2, and wavelength λ 3 , respectively.
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、波長λ3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方向の直線偏光の光で入射する波長λ1の光は直進透過させ、波長選択波長板23によってY方向の直線偏光の光に変化して入射する波長λ2の光、波長λ3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no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方向の直線偏光の光で入射する波長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あって、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るとよい。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波長選択回折素子を配置した光ヘッド装置である。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)
This embodiment is an optical head device in which a wavelength selective diffraction element is arranged 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9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. 9 is 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 light source 101b is diffracted by 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の光と直交する直線偏光の光となり、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つの波長の光は、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9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10(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揃った波長板を、光学軸を交差させて2層に積層した構成のものを用いる。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として形成され、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10(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10(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10(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(13)で表される。
φ(r)=a1r2+a2r4+a3r6+a4r8+・・・ ・・・ (13)
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. 10B is a diagram for explaining the shape of the Fresnel lens that generates the concave lens action, and the curve α in FIG. 10B indicates the difference in the amount of change in the phase received by the light after passing through the lens. Is shown. Here, in the case of the function of the concave lens, the distribution of the difference in the amount of change in phase is expressed by Expression (13).
φ (r) = a 1 r 2 + a 2 r 4 + a 3 r 6 + a 4 r 8 +... (13)
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
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10(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. 10C 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10(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 transparent material 55 refractive index n s of (lambda 3) is not limited to the case to match the ordinary refractive index n o of the birefringent material layer (lambda 3), and an extraordinary refractive index n e (λ 3) match, the fast axis direction of the
(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11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. 11 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と直交する直線偏光となり、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 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60の構成について説明する。図12(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揃った波長板を、光学軸を交差させて2層に積層した構成のものを用いる。
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のみ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12(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する機能を有するものを用いる。
For example, the
偏光回折素子12は、Z方向の直線偏光の光に対して回折光を発生させY方向の直線偏光の光に対してのみ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波長帯の光が、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、特定の波長帯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。
As described above, by aligning the polarization direction of the linearly polarized light of each wavelength 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を高精度で検出す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12(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である。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、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揃った波長板を、光学軸を交差させて2層に積層した構成のものを用いる。また、図12(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、偏光回折素子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。
The wavelength selection wave plates 71a and 71b have a configuration in which, as described in the embodiment of the wavelength selection wave plate, the wave plates whose optical axes are aligned in the thickness direction are laminated in two layers with the optical axes crossing each other. Is used. In FIG. 12B, the blazed shapes of the diffraction grating 74 and 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で反射した各波長の光はY方向の直線偏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
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を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12(a)および図12(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 FIGS. 12A and 12B, the wavelength
(光ヘッド装置に係る第3の実施の形態)
図13は、本実施形態に基づき、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. 13 is a schematic diagram 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14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揃った波長板を、光学軸を交差させて2層に積層した構成のものを用いる。また、図14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 configuration in which a wavelength plate having optical axes aligned in the thickness direction is laminated in two layers with the optical axes crossing each other. . In FIG. 14, 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14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14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. 14, the wavelength
(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、これ以外の波長帯の光の組み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15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(520〜560nm)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)
Up to now, 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 display device. FIG. 15 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つの波長帯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つの光のうち、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 light source 301B travels in the Z direction with linearly polarized light in the Y direction. 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X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
(波長選択波長板および波長選択回折素子に基づく実施例)
本実施例は、波長選択波長板20の構成に基づくものである。図16(a)は、実施例1に基づく波長選択波長板400の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。
(Example based on wavelength selective wave plate and wavelength selective diffraction element)
The present embodiment is based on the 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上に、配向膜402aの配向処理方向に高分子液晶が配向され、その膜厚が約8.6μmとなる高分子液晶層403aを形成する。形成された高分子液晶層403a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。
A polymer
次に、同様の製造方法において、同じ高分子液晶材料からなる膜厚約4.3μmの高分子液晶層403bを、水平配向処理をした配向膜402bが片面に形成された透明基板401b上に形成する。なお、図2における波長選択波長板20の第1の波長板21および第2の波長板22が、それぞれ、図16(a)における、高分子液晶層403a、403bに相当する。
Next, in a similar manufacturing method, a polymer
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。
Next, the alignment direction of the liquid crystal molecules of the polymer
そして、まず作製した波長選択波長板407の光学特性を調べる。図16(b)に示す入射する直線偏光の偏光方向410を基準としたとき、第1の波長板である高分子液晶層403aの遅相軸411に相当する配向方向とがなす角度α1が+18°、第2の波長板である高分子液晶層403bの遅相軸412に相当する配向方向とがなす角度α2が−44°、となるように偏光方向を調整する。また、上記各パラメータの条件における実施例を実施例1とし、整理して表2に示す。なお、高分子液晶層403a、403bは、光学軸が厚さ方向に揃っているので、ツイスト角に関するパラメータβ1およびβ2は、それぞれ0[°]である。
First, the optical characteristics of the manufactured wavelength
実施例1の条件で、入射する直線偏光の光の偏光方向を変えず、入射する光の波長を変化させたときの光学特性を計算した。図17は、このとき、波長選択波長板407を出射する光の楕円率κおよび方位角Ψの連続的な波長(λ)依存性を計算したものである。なお、方位角Ψは、入射する直線偏光の光の偏光方向に対して、出射する直線偏光の光の偏光方向または、出射する楕円偏光の光の長軸方向がなす角度であり、符号の考え方も同じように光が入射する面から見て入射する直線偏光の光の方向を基準に左回りにプラス(+)、右回りにマイナス(−)である。
Under the conditions of Example 1, the optical characteristics were calculated when the wavelength of the incident light was changed without changing the polarization direction of the incident linearly polarized light. FIG. 17 shows the calculation of the continuous wavelength (λ) dependency of the ellipticity κ and the azimuth angle Ψ of the light emitted from the wavelength
この結果より、405nm波長帯の光は楕円率κおよび方位角Ψともほぼ0であり、出射する光の偏光方向と入射する直線偏光の光の偏光方向とはほぼ同じであった。そして、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光は、楕円率κがほぼ0であるが、方位角Ψが約90°となって出射する。したがって、これらの波長帯で出射する光は、方位角Ψが約90°となる直線偏光の光、つまり、入射する直線偏光の光の偏光方向とほぼ直交した直線偏光の光を得ることができる。 From this result, the light in the 405 nm wavelength band has almost zero ellipticity κ and azimuth angle ψ, and the polarization direction of the outgoing light and the polarization direction of the incident linearly polarized light are almost the same. The light in the 660 nm wavelength band and the light in the 785 nm wavelength band are emitted with an ellipticity κ of approximately 0 but an azimuth angle Ψ of approximately 90 °. Therefore, the light emitted in these wavelength bands can obtain linearly polarized light having an azimuth angle Ψ of about 90 °, that is, linearly polarized light substantially orthogonal to the polarization direction of the incident linearly polarized light. .
また、図18は各波長帯(λ)の光に対する光の利用効率ηを示したものである。図18(a)は、405nm波長帯において波長選択波長板407を出射した光強度のうち、使用する光の偏光方向である方位角Ψ=0[°]における光強度の割合(成分)に相当する利用効率ηを示すものである。図18(b)および図18(c)は、それぞれ660nm波長帯の光および785nm波長帯の光において波長選択波長板407を出射した光強度のうち、使用する光の偏光方向である方位角Ψ=90[°]における光強度の割合(成分)に相当する利用効率ηを示す。この場合、いずれも波長依存性が小さく、かつ、高い利用効率を得ることができる。
FIG. 18 shows the light use efficiency η with respect to light in each wavelength band (λ). FIG. 18A corresponds to the ratio (component) of the light intensity at the azimuth angle Ψ = 0 [°], which is the polarization direction of the light used, of the light intensity emitted from the wavelength
ここで、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[°]としたときの実施例1の結果を整理して表3に示す。また、波長選択波長板407を出射する光の方位角に合わせて、後述する偏光回折素子408(回折格子405)の光学軸との位置関係についても、併せて表3に示す。
Here, an example in which the azimuth angle with respect to light with a wavelength of 405 nm is Ψ 1 [°], the azimuth angle with respect to light with a wavelength of 660 nm is Ψ 2 [°], and the azimuth angle with respect to light with a wavelength of 785 nm is Ψ 3 [°]. Table 3 summarizes the results of 1. Table 3 also shows the positional relationship with the optical axis of the polarization diffraction element 408 (diffraction grating 405), which will be described later, in accordance with the azimuth angle of the light emitted from the wavelength
次いで、偏光回折素子408を含む波長選択回折素子400の製造方法を説明する。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
次に、フォトリソグラフィーとエッチングを利用した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、回折格子405側と透明基板401bの配向膜402bと反対側の面に、高分子液晶層403aの遅相軸と回折格子405の長手方向(回折格子405の遅相軸方向)が44°となるように対向させる。つまり、波長選択波長板407の透明基板401a側からみたとき、高分子液晶層403aの遅相軸を基準に右回りに18°の方向に回折格子405の長手方向(遅相軸)が位置するようにする。そして、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。
The slow axis of the polymer
作製した波長選択波長板407に、図16(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. 16 (b), 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
また、実施例2および実施例3は、実施例1と同じ製造方法を用いて表2に示すように高分子液晶層403aの厚さd1および高分子液晶層403bの厚さd2、およびα1、α2を満足するように配置を変えて調整した条件において、実施例1と同様の光学特性を計算した。
In Example 2 and Example 3, Example 1 the thickness of the polymer
実施例2は、表2に示す条件によって、表3に示すように波長405nmの光および波長660nmの光に対するそれぞれの方位角Ψ1およびΨ2が84[°]、波長785nmの光に対する方位角Ψ3が−6[°]であって、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る。また、偏光回折素子408(回折格子405)の配向方向となる遅相軸を−6[°]に合わせて波長選択回折素子400を作製することによって、入射する405nm波長帯の光および660nm波長帯の光に対して高い効率で直進透過させ、入射する785nm波長帯の光に対して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。
In Example 2, according to the conditions shown in Table 2, as shown in Table 3, the azimuth angles Ψ 1 and Ψ 2 for light with a wavelength of 405 nm and light with a wavelength of 660 nm are 84 °, and the azimuth angle with respect to light with a wavelength of 785 nm. Ψ 3 is −6 [°], and the angles formed by ψ 1 and ψ 3 and ψ 2 and ψ 3 can be orthogonal. Further, by making the wavelength
図19(a)、図19(b)および図19(c)は、実施例2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。この場合、いずれも波長依存性が小さく、かつ、高い利用効率ηを得ることができる。
19 (a), 19 (b), and 19 (c) show the 405 nm wavelength band, the 660 nm wavelength band, and the 785 nm wavelength band for the wavelength
実施例3は、表2に示す条件によって、表3に示すように波長405nmの光および波長785nmの光に対するそれぞれの方位角Ψ1およびΨ3が124[°]、波長660nmの光に対する方位角Ψ2が34[°]であって、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。また、偏光回折素子408(回折格子405)の配向方向となる遅相軸を34[°]に合わせて波長選択回折素子400を作製することによって、入射する405nm波長帯の光および785nm波長帯の光に対して高い効率で直進透過させ、入射する660nm波長帯の光に対して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。
In Example 3, according to the conditions shown in Table 2, as shown in Table 3, the azimuth angles Ψ 1 and Ψ 3 with respect to light with a wavelength of 405 nm and light with a wavelength of 785 nm are 124 [°], and azimuth angles with respect to light with a wavelength of 660 nm. Ψ 2 is 34 [°], and the angles formed by ψ 1 and ψ 2 and ψ 2 and ψ 3 can be made orthogonal. Further, by making the wavelength
図20(a)、図20(b)および図20(c)は、実施例3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。この場合、いずれも波長依存性が小さく、かつ、高い利用効率ηを得ることができる。
20 (a), 20 (b), and 20 (c) show the 405 nm wavelength band, the 660 nm wavelength band, and the 785 nm wavelength band for the wavelength
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するよう場合など有効となる。 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. This is effective when using.
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21(a)、図21(b)および図21(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. 21A, FIG. 21B, 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22(a)、図22(b)および図22(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. 22A, FIG. 22B, 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23(a)、図23(b)および図23(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。
Example 6 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. 23A, FIG. 23B, 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
また、この実施例のうち例として、表4に示す実施例5の条件の値を基準としたとき、作製上における誤差範囲を考慮した場合について考える。このとき、厚さd1、厚さd2をパラメータ(変数)として、α1とα2を計算した結果をそれぞれ、図24、図25に示す。図24は、第1の波長板の厚さd1および第2の波長板の厚さd2の条件におけるα1が取り得る角度を示す分布図であって、例えば、α1が、34〜35[°]の領域に該当するd1およびd2の条件では、α1が、34〜35[°]の範囲内に最適の解が含まれる。同様に、図25は、第1の波長板の厚さd1および第2の波長板の厚さd2の条件におけるα2が取り得る角度を示す分布図であって、例えば、α2が、−26〜−24[°]の領域に該当するd1およびd2の条件では、α2が、−26〜−24[°]の範囲内に最適の解が含まれる。 Further, as an example of this example, consider a case where an error range in manufacturing is taken into consideration when the value of the condition of Example 5 shown in Table 4 is used as a reference. At this time, the results of calculating α 1 and α 2 using the thickness d 1 and the thickness d 2 as parameters (variables) are shown in FIGS. 24 and 25, respectively. Figure 24 is a distribution diagram showing the angle alpha 1 can take the first thickness d 1 and a second condition of the thickness d 2 of the wave plate wave plate, for example, alpha 1 is 34 to Under the conditions of d 1 and d 2 corresponding to the region of 35 [°], an optimal solution is included in α 1 within a range of 34 to 35 [°]. Similarly, FIG. 25 is a distribution diagram showing angles that α 2 can take in the conditions of the thickness d 1 of the first wave plate and the thickness d 2 of the second wave plate, for example, α 2 is In the conditions of d 1 and d 2 corresponding to the range of −26 to −24 [°], α 2 includes an optimal solution within the range of −26 to −24 [°].
なお、これらの結果を、係数A〜Lを与えて以下の経験式、
X=A+Bcos(C(d1−D))+Ecos(F(d2−G))
+Hcos(I(d1−J))cos(K(d2−L)) ・・・ (14)
で表すと表6のようになる。つまり、式(14)の左辺Xがα1のとき、α1列の係数A〜Lをそれぞれ与え、α2のとき、α2列の係数A〜Lをそれぞれ与える。
These results are given by the following empirical formulas by giving coefficients A to L:
X = A + Bcos (C ( d 1 -D)) + Ecos (F (d 2 -G))
+ Hcos (I (d 1 −J)) cos (K (d 2 −L)) (14)
Is shown in Table 6. That is, when the formula left X is alpha 1 (14), provided alpha 1 row of coefficients A~L respectively when alpha 2, gives the coefficient A~L of alpha 2 rows, respectively.
なお、d1およびd2を決めたときのα1、α2の誤差範囲は、図24、図25それぞれの分布において、−20〜+20[°]の範囲であれば好ましく、−10〜+10[°]の範囲であればより好ましく、−5〜+5[°]の範囲であればさらに好ましい。 Note that the error ranges of α 1 and α 2 when d 1 and d 2 are determined are preferably in the range of −20 to +20 [°] in the distributions of FIGS. 24 and 25, and −10 to +10. [°] is more preferable, and −5 to +5 [°] is more preferable.
また、波長選択回折素子に基づく実施例として、波長405nm、波長660nmおよび波長785nmの組み合わせ以外に、波長450nm、波長533nmおよび波長645nmの組み合わせについて、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7〜9として与え、それぞれの条件を表7に整理した。なお、製造方法および使用する材料は、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およびプレツイスト角α1、α2を変えたものである。
Further, as an example based on the wavelength selective diffraction element, in addition to the combination of the
ここで、表7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450nmの光に対する方位角をΨ1[°]、波長533nmの光に対する方位角をΨ2[°]、波長645nm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8に示す。
Here, in each wavelength
実施例7は、表7に示す条件によって、表8に示す結果のように波長450nmの光に対する方位角Ψ1が0[°]、波長533nmの光および波長645nm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。また、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[°]に合わせて波長選択回折素子400を作製することによって、入射する450nmの光に対して回折させ、入射する533nmの光および645nmの光に対して高い効率で直進透過させる波長選択回折素子400を得ることができる。
In Example 7, according to the conditions shown in Table 7, as shown in Table 8, the azimuth angle Ψ 1 for light with a wavelength of 450 nm is 0 °, the azimuth angles Ψ for light with a wavelength of 533 nm and light with a wavelength of 645 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. In addition, the wavelength
同様に、表7に示す実施例8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、実施例9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 2 and Ψ 2 and Ψ 3 can be orthogonalized according to the conditions of Example 8 shown in Table 7, and Ψ 1 and Ψ 3 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7〜9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をそれぞれ、図26〜図28に示す。この結果より、450nm波長帯(440nm〜470nm)、533nm波長帯(520nm〜550nm)および645nm波長帯(630nm〜660nm)における光の利用効率はいずれも高い値を示す。 In addition, FIG. 26 to FIG. 28 show transmission or diffraction utilization efficiencies in light of each wavelength band of the wavelength selective diffraction elements manufactured under the conditions of Examples 7 to 9, respectively. From these results, the light utilization efficiency in the 450 nm wavelength band (440 nm to 470 nm), the 533 nm wavelength band (520 nm to 550 nm), and the 645 nm wavelength band (630 nm to 660 nm) all show high values.
1、2、3、23、51、61、62、71a、71b、81、303、305、407 波長選択波長板
20、50、60、70、80、400 波長選択回折素子
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 複屈折材料層
15、55、75、78、85、88 透明材料
24、410 入射する直線偏光の偏光方向
21 第1の波長板
22 第2の波長板
25、411 第1の波長板の光学軸
26、412 第2の波長板の光学軸
41a、41b、41c、42a、42b、42c ポワンカレ球上の軌跡
100、200、250 光ヘッド装置
101a、10b、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、406 接着剤
1, 2, 3, 23, 51, 61, 62, 71a, 71b, 81, 303, 305, 407 Wavelength selection wave plate 20, 50, 60, 70, 80, 400 Wavelength selection diffraction element 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 24, 410 Polarization direction of incident linearly polarized light 21 First wave plate 22 Second wave plate 25, 411 First Optical axis 26, 412 of wave plate Optical axis 41a, 41b, 41c, 42a, 42b, 42c of second wave plate Trajectory 100, 200, 250 on the Poincare sphere 101a, 10b, 101c, 201, 301R, 301G, 301B Light sources 102a, 102b, 102c Grating elements 103, 104, 204 Dichroic prisms 105, 202, 302, 304 Polarizing beam splitters 106, 203, 306 Collimating lenses 107, 205 Mirrors 108, 206a, 206b 1/4 wavelength plates 109, 207a, 207b Objective lenses 110, 208a, 208b Optical discs 111, 209 Cylindrical lenses 112, 210 Optical detector 300 Display system optical system 402a, 402b Alignment films 403a, 403b High Molecular liquid crystal layer 404, 406 Adhesive
Claims (7)
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の波長板と、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、光学軸が各波長板面に平行であるとともに、厚さ方向に揃っており、
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の光であって、入射する前記直線偏光の光の偏光方向を基準として、前記第1の波長板の遅相軸と前記第2の波長板の遅相軸との組み合わせ、または、前記第1の波長板の進相軸と前記第2の波長板の進相軸との組み合わせからなる角度をそれぞれ、プレツイスト角α1[°]、α2[°]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。 Of linearly polarized light having at least one wavelength among three kinds of wavelengths λ 1 , wavelength λ 2 , and wavelength λ 3 (λ 1 <λ 2 <λ 3 ) having predetermined different bands, In the wavelength selection waveplate that changes the polarization state,
The wavelength selection wavelength plate is provided with a first wavelength plate and a second wavelength plate in order from the light incident side,
The first wave plate and the second wave plate have optical axes parallel to each wave plate surface and aligned in the thickness direction,
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 are linearly polarized light in the same direction, and the polarization of the incident linearly polarized light. With reference to the direction, the combination of the slow axis of the first wave plate and the slow axis of the second wave plate, or the fast axis of the first wave plate and the second wave plate When the pre-twist angles α 1 [°] and α 2 [°] are angles formed in combination with the fast axis,
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,
Furthermore, when a first direction and a second direction orthogonal to the first direction are given, the polarization direction of the component having the largest vibration of light of any one wavelength with respect to the first direction Is in the range of −26 to 26 [°], and the ratio of the light component in the first direction out of all the components of light emitted at this wavelength is 80% or more, and the second The angle formed by the polarization direction of the component with the largest vibration of the light of the other two wavelengths with respect to the direction is in the range of −26 to 26 °, and all the components of the light emitted at these wavelengths Of the second direction, the α 1 , the α 2 , the retardation value Rd 1 of the first wave plate, and the second wave plate so that the ratio of the respective light components in the second direction is 80% or more. A wavelength selective wave plate in which a retardation value Rd 2 is set.
Rd1(λ1)の値がλ1の値の2以上の略整数倍であるとともに、Rd2(λ1)の値がλ1の値の0.5の略整数倍である請求項1に記載の波長選択波長板。 When the retardation value of the first wave plate for the light of the wavelength λ 1 is Rd 1 (λ 1 ), and the retardation value of the second wave plate for the light of the wavelength λ 1 is Rd 2 (λ 1 ). ,
Rd 1 along with the value of (lambda 1) is substantially an integral multiple of 2 or more values of lambda 1, claim 1 value of Rd 2 (lambda 1) is 0.5 approximately an integral multiple of the lambda 1 value The wavelength selective wave plate described in 1.
請求項1〜請求項4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 in which an optical material having a refractive index 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および/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5または請求項6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 wavelength selective diffraction element according to claim 5 or 6 is arranged in an optical path between said light source and said polarizing beam splitter and / or in an optical path between said polarizing beam splitter and said photodetector. Optical head device.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013011850A (en) * | 2011-05-27 | 2013-01-17 | Asahi Glass Co Ltd | Wavelength plate |
WO2019107249A1 (en) * | 2017-11-28 | 2019-06-06 | Agc株式会社 | Optical element and light guide element |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004219977A (en) * | 2002-07-31 | 2004-08-05 | Asahi Glass Co Ltd | Phase correction element and optical head system |
JP2007304572A (en) * | 2006-04-10 | 2007-11-22 | Epson Toyocom Corp | Laminated 1/2 wavelength plate, polarization converter, polarization illumination device and optical pickup device |
JP2010067310A (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Asahi Glass Co Ltd | Wide-band wavelength plate and optical head device |
-
2010
- 2010-04-28 JP JP2010104061A patent/JP2011233208A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004219977A (en) * | 2002-07-31 | 2004-08-05 | Asahi Glass Co Ltd | Phase correction element and optical head system |
JP2007304572A (en) * | 2006-04-10 | 2007-11-22 | Epson Toyocom Corp | Laminated 1/2 wavelength plate, polarization converter, polarization illumination device and optical pickup device |
JP2010067310A (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Asahi Glass Co Ltd | Wide-band wavelength plate and optical head device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013011850A (en) * | 2011-05-27 | 2013-01-17 | Asahi Glass Co Ltd | Wavelength plate |
WO2019107249A1 (en) * | 2017-11-28 | 2019-06-06 | Agc株式会社 | Optical element and light guide element |
JPWO2019107249A1 (en) * | 2017-11-28 | 2020-12-03 | Agc株式会社 | Optical element and light guide element |
JP7243634B2 (en) | 2017-11-28 | 2023-03-22 | Agc株式会社 | Optical elements and light guide elements |
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