JP5353666B2 - Wire grid polarizer and optical head device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire grid polarizer configured to increase the polarization transmittance of one of two orthogonal linear polarization components of incident light, and reduce that of the other linear polarization component, and an optical head device using the wire grid polarizer. <P>SOLUTION: The wire grid polarizer has a metal layer on one side face of a translucent substrate that extends so as to be arranged periodically at predetermined intervals in one direction, and has a grid structure layer formed of a lattice structure having a triangular or trapezoidal cross sectional shape, and satisfies Tp(1-Ts)&ge;0.94 for the light of 660 nm/785 nm and/or Tp(1-Ts)&ge;0.85 for the light of 405 nm, where Tp and Ts are polarization transmittances of the two orthogonal linear polarization components of the incident light. The optical head device achieves stable recording and reproduction using the wire grid polarizer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、入射する光のうち、特定の偏光方向の光のみを透過する偏光子として、ワイヤグリッド型偏光子に関し、また、光ストレージを扱う光学系として、「Blu−ray」(登録商標:以下BD)などの高密度光記録媒体および、CD、DVD、光磁気ディスクなどの光記録媒体(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に関する。   The present invention relates to a wire grid type polarizer as a polarizer that transmits only light of a specific polarization direction among incident light, and “Blu-ray” (registered trademark) as an optical system that handles optical storage. Information recording and / or reproduction (hereinafter referred to as “recording / reproduction”) on a high-density optical recording medium such as BD) and an optical recording medium (hereinafter referred to as “optical disk”) such as a CD, DVD, or magneto-optical disk. ).

光ディスクを扱う光学系や、液晶ディスプレイをはじめとする画像表示機能を有する光学系において、半導体レーザなどの光源より出射される光のうち、特定の直線偏光の光のみを透過させる偏光子が使用されている。例えば、光ディスクの記録・再生を行う光ヘッド装置において、光ディスクの情報記録面に集光する光の強度が安定すると、安定した記録・再生を行うことができる。ところが、半導体レーザから出射する光の偏光状態が温度の変化などによって動作中に変動すると、半導体レーザから光ディスクに至るまでの光路中に配置された偏光依存性を有する光学部品によって、透過する光が所望の偏光状態から変化するため、光ディスクの情報記録面に集光する光の強度が変動し、安定した記録・再生を行うことができなくなる。このため、半導体レーザの光出射側の近傍に偏光子(偏光板)を配置し、例えば、特定の直線偏光の光のみを直進透過させることで、光ディスクに集光する光の強度を安定化させる光ヘッド装置が実現されている。   In optical systems that handle optical discs and optical systems that have image display functions such as liquid crystal displays, polarizers that transmit only light of a specific linearly polarized light out of light emitted from a light source such as a semiconductor laser are used. ing. For example, in an optical head device that performs recording / reproduction of an optical disc, stable recording / reproduction can be performed when the intensity of light condensed on the information recording surface of the optical disc is stabilized. However, when the polarization state of the light emitted from the semiconductor laser fluctuates during operation due to a change in temperature or the like, the transmitted light is transmitted by the optical component having polarization dependency arranged in the optical path from the semiconductor laser to the optical disk. Since it changes from the desired polarization state, the intensity of the light condensed on the information recording surface of the optical disc fluctuates, and stable recording / reproduction cannot be performed. For this reason, a polarizer (polarizing plate) is disposed in the vicinity of the light emitting side of the semiconductor laser, and for example, only the light of a specific linearly polarized light is transmitted straight, thereby stabilizing the intensity of the light condensed on the optical disk. An optical head device is realized.

この偏光子としては、例えば、特定の偏光方向の光を吸収する吸収型の偏光子があり、ヨウ素などの二色性色素を、樹脂フィルムに挟んで延伸して作製されるものが知られている。また、この他に、特定の偏光方向の光を回折する回折型の偏光子として偏光性回折格子がある。偏光性回折格子は、例えば、光ヘッド装置において、光ディスクで反射された光が半導体レーザの方向に戻ってくると、半導体レーザから出射する光と戻り光との間で発振ノイズが発生してしまう可能性があるが、偏光性回折格子と1/4波長板とを組み合わせて、この発振ノイズを低減する例も示されている((社)応用物理学会 日本光学会 光設計研究グループ監修「回折光学素子入門 増補改訂版」pp.216−217)。   As this polarizer, for example, there is an absorptive polarizer that absorbs light in a specific polarization direction, and it is known to be produced by stretching a dichroic dye such as iodine between resin films. Yes. In addition, there is a polarizing diffraction grating as a diffractive polarizer that diffracts light in a specific polarization direction. For example, in a polarizing diffraction grating, when light reflected by an optical disk returns in the direction of a semiconductor laser in an optical head device, oscillation noise is generated between the light emitted from the semiconductor laser and the return light. Although there is a possibility, an example of reducing this oscillation noise by combining a polarizing diffraction grating and a quarter wave plate is also shown ("Diffraction" supervised by the Optical Design Research Group of the Japan Optical Society, Japan Society of Applied Physics) Introduction to optical elements, augmented revised edition "pp. 216-217).

しかし、従来の吸収型の偏光子は、特定の偏光方向(例えば、第1の偏光方向)の光を透過して、第1の偏光方向と直交する第2の直線偏光の光を吸収する場合、第1の直線偏光の光に対しても、一定の割合の吸収が発生してしまい、透過させるべき第1の直線偏光の光の透過率(特定の偏光方向の透過率を「偏光透過率」という。)を十分に高くすることができない、という問題があった。また、回折型の偏光子である偏光性回折格子は、第1の直線偏光の光において、高い偏光透過率が得られるが、第2の直線偏光の光が回折されて光ヘッド装置などの光学装置においてノイズとなる、という問題があった。   However, the conventional absorption polarizer transmits light of a specific polarization direction (for example, the first polarization direction) and absorbs light of the second linearly polarized light orthogonal to the first polarization direction. Also, a certain percentage of absorption occurs for the first linearly polarized light, and the transmittance of the first linearly polarized light to be transmitted (the transmittance in a specific polarization direction is referred to as “polarized transmittance”). ") Was not able to be high enough. The polarizing diffraction grating, which is a diffractive polarizer, can obtain a high polarization transmittance in the first linearly polarized light, but the second linearly polarized light is diffracted and optical such as an optical head device is obtained. There was a problem of noise in the apparatus.

そして、上記のような問題の発生が小さい偏光子として、特定の偏光方向の光を反射する反射型の偏光子がある。反射型の偏光子のうち、特定の直線偏光の光を反射するものとして、例えば、複屈折性樹脂の積層体からなる偏光子、ワイヤグリッド型の偏光子がある。また、直線偏光の光ではなく、特定の円偏光の光を反射するものとして、コレステリック相液晶からなる偏光子もある。この中で、所望の偏光方向の光に対して高い偏光透過率が得られるとともに、所望の偏光方向と直交する偏光方向の光に対して低い偏光透過率(高い偏光反射率)が得られるものとして、透明基板上に複数の金属部(金属細線)が平行に配列した構造を有する、ワイヤグリッド型偏光子が注目されている。なお、互いに直交する2つの偏光方向の偏光透過率の比を、消光比または偏光分離能ともいう。   A reflective polarizer that reflects light in a specific polarization direction is a polarizer that is less likely to cause the above problems. Among the reflective polarizers, those that reflect specific linearly polarized light include, for example, a polarizer made of a laminate of a birefringent resin and a wire grid polarizer. In addition, there is a polarizer made of a cholesteric phase liquid crystal that reflects specific circularly polarized light instead of linearly polarized light. Among them, a high polarization transmittance can be obtained for light having a desired polarization direction, and a low polarization transmittance (high polarization reflectance) can be obtained for light having a polarization direction orthogonal to the desired polarization direction. For example, a wire grid polarizer having a structure in which a plurality of metal portions (metal thin wires) are arranged in parallel on a transparent substrate has been attracting attention. Note that the ratio between the polarization transmittances of two polarization directions orthogonal to each other is also referred to as an extinction ratio or polarization separation ability.

ワイヤグリッド型偏光子は一般的に、この金属細線のピッチが、入射する光の波長よりも十分に短い場合、入射する光のうち、金属細線の長手方向と直交する電場ベクトルを有する(第1の直線偏光の)成分は透過させ、金属導体(細線)の長手方向の電場ベクトルを有する(第2の直線偏光の)成分を反射する機能を有する。また、上記の特性とは異なり、上記の第1の直線偏光の成分は吸収または反射させ、上記の第2の直線偏光の成分を透過する機能を有するものもある。後者の機能を有するものとして、具体的に、金属1次元格子を用いた光学ピックアップ装置があって、とくにCD用の波長780nmの光に対して、この金属1次元格子となる金属導体のピッチを比較的広くしても、所望の光学特性が得られることが報告されている(特許文献1)。   In general, a wire grid polarizer has an electric field vector orthogonal to the longitudinal direction of the fine metal wires in the incident light when the pitch of the fine metal wires is sufficiently shorter than the wavelength of the incident light (the first vector) The component of (linearly polarized light) has a function of transmitting and reflecting the component (second linearly polarized light) having the electric field vector in the longitudinal direction of the metal conductor (thin wire). In addition, unlike the above characteristics, there is a function of absorbing or reflecting the first linearly polarized light component and transmitting the second linearly polarized light component. As an example of the latter function, there is an optical pickup device using a metal one-dimensional grating, and the pitch of the metal conductor to be the metal one-dimensional grating is set particularly for light having a wavelength of 780 nm for CD. It has been reported that desired optical characteristics can be obtained even if it is relatively wide (Patent Document 1).

また、平面基板上に、例えば、Alからなる金属ワイヤと、MgFからなる誘電層とが、平面基板と平行に交互に積層された構造が、周期的な間隔を置いて配置されたワイヤグリッド型偏光子が報告されている(特許文献2)。このワイヤグリッド型偏光子は、基板面の法線より斜め方向から入射する、波長780nmより短波長側の可視光領域の光のうち、第1の直線偏光方向(p偏光)の光に対して高い透過率を示すとともに、第2の直線偏光(s偏光)の光に対して低い透過率(高い反射率)を示す。 Further, a wire grid in which, for example, a structure in which metal wires made of Al and dielectric layers made of MgF 2 are alternately laminated in parallel with the flat substrate on the flat substrate is arranged at periodic intervals. A type polarizer has been reported (Patent Document 2). This wire grid polarizer is incident on the first linear polarization direction (p-polarized light) of light in the visible light region shorter than the wavelength of 780 nm, which is incident obliquely from the normal of the substrate surface. While exhibiting high transmittance, it exhibits low transmittance (high reflectance) with respect to light of the second linearly polarized light (s-polarized light).

特許第3519618号公報Japanese Patent No. 3519618 特許第4152645号公報Japanese Patent No. 4152645

特許文献1に係る光ヘッド装置に用いられる金属1次元格子は、格子の厚さ(h)と格子周期(d)の比h/d=0.1付近からの共鳴領域を用いて、dの値を大きくできるとしている。しかし、この共鳴領域を利用する金属1次元格子の場合、入射する光の波長をλとして、λ/dが1.4程度となるdを設定すると、実際には回折光も生じてしまうので、ノイズ(迷光)となる。また、不要な回折光を生じさせずに所望の特性を得るには、dの値を小さくしなければならず、さらに、入射する光のピーク波長の変動によって、偏光透過率が大きく変動しやすい。したがって、特許文献1の金属1次元格子では、入射する光に対して回折光を発生させずかつ、安定した偏光透過率を得ることが困難であるという問題があった。さらに、入射光が紫外線の領域(450nm以下)とする場合、dの値をより小さくしなければならず、製造上、高い精度が要求される、という問題があった。   The metal one-dimensional grating used in the optical head device according to Patent Document 1 uses a resonance region from the vicinity of the ratio h / d = 0.1 between the grating thickness (h) and the grating period (d). The value can be increased. However, in the case of a metal one-dimensional grating using this resonance region, if the wavelength of the incident light is λ and d is set so that λ / d is about 1.4, diffracted light is actually generated. It becomes noise (stray light). In addition, in order to obtain desired characteristics without generating unnecessary diffracted light, the value of d must be reduced, and the polarization transmittance is likely to fluctuate greatly due to fluctuations in the peak wavelength of incident light. . Therefore, the metal one-dimensional grating of Patent Document 1 has a problem that it is difficult to obtain a stable polarization transmittance without generating diffracted light with respect to incident light. Furthermore, when the incident light is in the ultraviolet region (450 nm or less), the value of d has to be made smaller, and there is a problem that high accuracy is required in manufacturing.

また、特許文献2に係るワイヤグリッド型偏光子は、可視光領域の光において、p偏光の光とs偏光の光の透過ビームコントラストが均一性を有するものの、高い透過率となるp偏光の光の偏光透過率は83%程度である。しかしながら、p偏光の光に対する偏光透過率である83%は、とくに高いものではない。さらに、可視光領域よりも短い波長であり、例えば、光ヘッド装置のBD用の波長帯域に含まれる波長400nmの光に対して、p偏光の光の透過率はさらに低くなる傾向がある。したがって、可視光領域の波長の光および可視光領域よりも短い波長の光のうち、第1の直線偏光(p偏光)の光に対して、さらに高い偏光透過率を有するとともに、第2の直線偏光(s偏光)の光に対して低い偏光透過率(高い偏光反射/吸収率)を有するワイヤグリッド型偏光子が望まれていた。   In addition, the wire grid polarizer according to Patent Document 2 has p-polarized light with high transmittance, although the transmitted beam contrast of p-polarized light and s-polarized light is uniform in the visible light region. The polarization transmittance is about 83%. However, the polarization transmittance of 83% for p-polarized light is not particularly high. Furthermore, it has a shorter wavelength than the visible light region. For example, the transmittance of p-polarized light tends to be lower with respect to light having a wavelength of 400 nm included in the BD wavelength band of the optical head device. Therefore, among the light having the wavelength in the visible light region and the light having the wavelength shorter than the visible light region, the second linear light has a higher polarization transmittance than the first linearly polarized light (p-polarized light). A wire grid polarizer having low polarization transmittance (high polarization reflection / absorption) for polarized light (s-polarized light) has been desired.

また、従来のワイヤグリッド型偏光子は、例えば、波長400nm近傍の光に対して高い偏光透過率を得るためには、金属細線を有する回折格子のピッチを80nmよりも短くなるように加工しなければならない。ここで、例として、透明基板上に金属部(金属細線)が形成された構成を有するワイヤグリッド型偏光子の偏光透過率について考える。図19は、従来のワイヤグリッド型偏光子200の断面模式図であって、透明基板201上に矩形状となる金属部202が周期的なピッチpで形成された単純ワイヤグリッド、と称される構成を有する。また、金属部202は、幅w、高さhを有する。   In addition, for example, in order to obtain a high polarization transmittance with respect to light having a wavelength of around 400 nm, a conventional wire grid polarizer must be processed so that the pitch of a diffraction grating having a thin metal wire is shorter than 80 nm. I must. Here, as an example, consider the polarization transmittance of a wire grid polarizer having a configuration in which a metal part (metal fine wire) is formed on a transparent substrate. FIG. 19 is a schematic cross-sectional view of a conventional wire grid polarizer 200, which is referred to as a simple wire grid in which rectangular metal parts 202 are formed on a transparent substrate 201 with a periodic pitch p. It has a configuration. The metal part 202 has a width w and a height h.

ワイヤグリッド型偏光子の光学特性は、厳密結合波(RCWA:Rigorous Coupled Wave Analysis)法に基づくシミュレーションによって求めることが知られている。ここで、米国G-solver社のソフトウエアG-solverを用いて、例として、金属部202の材料をAlとし、ワイヤグリッド型偏光子200のピッチp、幅wおよび高さhを変えたときの偏光透過率について計算した。具体的に、図20(a)は、波長405nmの光が、透明基板201の面の法線方向から入射するとき、透過させる第1の直線偏光(P偏光)の光の偏光透過率Tp、図20(b)は、遮断(反射)させる第2の直線偏光(S偏光)の光の偏光透過率Tsの特性を示したものである。なお、このとき、デューティ(w/p)は、0.5とした。   It is known that the optical characteristics of a wire grid polarizer are obtained by simulation based on a rigorous coupled wave analysis (RCWA) method. Here, when using the software G-solver of US G-solver, for example, the material of the metal part 202 is Al, and the pitch p, width w, and height h of the wire grid polarizer 200 are changed. The polarization transmittance was calculated. Specifically, FIG. 20A shows the polarization transmittance Tp of the first linearly polarized light (P-polarized light) that is transmitted when light having a wavelength of 405 nm is incident from the normal direction of the surface of the transparent substrate 201. FIG. 20B shows the characteristics of the polarization transmittance Ts of the second linearly polarized light (S-polarized light) to be blocked (reflected). At this time, the duty (w / p) was set to 0.5.

偏光子としては、Tpが高く、Tsが低い特性を有するものが好ましい。ここで、図20(a)より、Tpを高くするには、金属部202のピッチpを短くすることが好ましく、また、図20(b)より、Tsを低くするには金属部202の高さhを高くすることが好ましいことがわかる。また、図21(a)は、波長650nmの光が、透明基板201の面の法線方向から入射するときのS偏光の光の偏光透過率Tp、図21(b)は、同条件でのS偏光の光の偏光透過率Tsの特性を示したものである。さらに、図21(c)は、波長785nmの光が、透明基板201の面の法線方向から入射するときのS偏光の光の偏光透過率Tp、図21(d)は、同条件でのS偏光の光の偏光透過率Tsの特性を示したものである。図21(a)〜図21(d)においても、Tpを高くするには、金属部202のピッチpを短く、そして、Tsを低くするには金属部202の高さhを高くすることが好ましい。   As a polarizer, what has the characteristic that Tp is high and Ts is low is preferable. Here, from FIG. 20A, in order to increase Tp, it is preferable to shorten the pitch p of the metal part 202, and from FIG. 20B, to decrease Ts, the height of the metal part 202 is high. It can be seen that it is preferable to increase the length h. 21A shows the polarization transmittance Tp of S-polarized light when light having a wavelength of 650 nm is incident from the normal direction of the surface of the transparent substrate 201. FIG. 21B shows the same conditions. The characteristics of the polarization transmittance Ts of S-polarized light are shown. Further, FIG. 21C shows the polarization transmittance Tp of S-polarized light when light having a wavelength of 785 nm is incident from the normal direction of the surface of the transparent substrate 201, and FIG. The characteristics of the polarization transmittance Ts of S-polarized light are shown. Also in FIGS. 21A to 21D, the pitch p of the metal part 202 is shortened to increase Tp, and the height h of the metal part 202 is increased to decrease Ts. preferable.

また、偏光子の特性を示す指標として、消光比(またはコントラスト)CRがあり、CR=Tp/Tsで表される。このCRは、偏光子の用途によって異なるが、例えば、液晶ディスプレイ、液晶プロジェクタなどの表示装置においては、消光比を上げるため、Tpの値を高くするよりも、優先的にTsの値を低くできる偏光子を用いて、高いCRを得ている。   Further, as an index indicating the characteristics of the polarizer, there is an extinction ratio (or contrast) CR, which is expressed by CR = Tp / Ts. The CR varies depending on the use of the polarizer. For example, in a display device such as a liquid crystal display or a liquid crystal projector, the Ts value can be preferentially lowered rather than the Tp value being increased in order to increase the extinction ratio. A high CR is obtained by using a polarizer.

また、偏光子の特性として上記のように優先的にTsの値を低くすることでCRを高くするものに対して、優先的にTpの値が高い偏光子を得るためには、図20(a)より、ピッチpが短い方が好ましい。しかし、高いTpを得るためには、金属部202のピッチpを100nm以下にしなければならず、そのために高い精度での製造が困難となり、安定した光学特性が得られない、という問題があった。また、高い精度での製造ができたとしても、図21(a)〜図21(d)より、650nmおよび、785nmの光に対し、ピッチpが100nm以下においてTpが0.9程度の値を示すものの、それでも十分に大きなTpの値が得られない、という問題があった。   Further, in order to obtain a polarizer having a high Tp value preferentially as compared with the polarizer characteristic in which CR is increased by preferentially lowering the Ts value as described above, FIG. A shorter pitch p is preferable to a). However, in order to obtain a high Tp, the pitch p of the metal part 202 must be 100 nm or less, which makes it difficult to manufacture with high accuracy and a stable optical characteristic cannot be obtained. . Further, even if manufacturing can be performed with high accuracy, from FIGS. 21 (a) to 21 (d), Tp is about 0.9 when the pitch p is 100 nm or less with respect to light of 650 nm and 785 nm. Although shown, there was still a problem that a sufficiently large Tp value could not be obtained.

本発明は、従来技術のかかる問題を解決するためになされたものであり、入射する光に対する偏光透過率および偏光分解能が高く、かつ互いに直交する偏光成分に対する消光比が高いワイヤグリッド型偏光子を提供する。さらに、このワイヤグリッド型偏光子を用いることで、光利用効率が高く安定した記録・再生ができる光ヘッド装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem of the prior art. A wire grid polarizer having a high polarization transmittance and polarization resolution for incident light and a high extinction ratio for polarization components orthogonal to each other is provided. provide. It is another object of the present invention to provide an optical head device capable of performing stable recording / reproduction with high light utilization efficiency by using this wire grid type polarizer.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、一方の平面に、1つの方向に一定の間隔で周期的に配置されるように延伸され、断面形状が三角形または台形の格子形状からなるグリッド構造層を有する透光性基板と、前記グリッド構造層の格子の側面のうち一方の側面上に金属を含む金属部と、を有し、前記グリッド構造層の格子形状における凸部の側面のうち一方の側面上に金属を含む金属部と、を有し、前記グリッド構造層の格子形状における凸部の頭頂部の幅は30nm以下であり、前記グリッド構造層の格子形状における凸部の高さに対する前記金属部の成膜範囲の割合は0.75以上であり、前記透光性基板に入射する光を、前記グリッド構造層の格子の長手方向と直交する第1の直線偏光の光と、前記グリッド構造層の格子の長手方向と平行する第2の直線偏光の光の成分に分け、前記第1の直線偏光の光の偏光透過率をTp、前記第2の直線偏光の光の偏光透過率をTsとするとき、前記第2の直線偏光の光を反射し、可視光領域を含み長波長側の光に対して、Tp(1−Ts)が、0.94以上となるワイヤグリッド型偏光子を提供する。 The present invention has been made to solve the above problems, and is stretched so as to be periodically arranged in one direction at a constant interval on one plane, and has a triangular or trapezoidal lattice shape. and the transparent substrate having the grid structure layer made of, anda metal part comprising a metal on one side of the grid side of the grid structure layer, the convex portions in the lattice shape of the grid structure layer A metal portion containing a metal on one side surface of the side surfaces, the width of the top of the convex portion in the lattice shape of the grid structure layer is 30 nm or less, and the convex portion in the lattice shape of the grid structure layer The ratio of the film-forming range of the metal part to the height of 0.75 is not less than 0.75, and the light incident on the translucent substrate is converted into the first linearly polarized light orthogonal to the longitudinal direction of the grid of the grid structure layer. Light and the grid structure Are divided into light components of the second linearly polarized light parallel to the longitudinal direction of the grating, Tp is the polarization transmittance of the first linearly polarized light, and Ts is the polarization transmittance of the second linearly polarized light. A wire grid polarizer that reflects the second linearly polarized light and has a Tp (1-Ts) of 0.94 or more for long wavelength light including the visible light region. To do.

また、前記透光性基板に、660nmの光および785nmの光が入射するとき、Tp(1−Ts)が、0.94以上となる上記のワイヤグリッド型偏光子を提供する。   Moreover, when the light of 660 nm and the light of 785 nm enter into the said translucent board | substrate, Tp (1-Ts) provides said wire grid type polarizer which becomes 0.94 or more.

また、前記グリッド構造層の格子形状における凸部の頭頂部の幅は10nm以下であり、前記グリッド構造層の格子形状における凸部の高さに対する前記金属部の成膜範囲の割合は0.8以上であり、前記透光性基板に、405nmの光が入射するとき、Tp(1−Ts)が0.85以上となる上記のワイヤグリッド型偏光子を提供する。 The width of the top of the convex portion in the grid shape of the grid structure layer is 10 nm or less, and the ratio of the film forming range of the metal portion to the height of the convex portion in the grid shape of the grid structure layer is 0.8. or more, the light-transmissive substrate, when the 405nm light is incident, Tp (1-Ts) to provide the wire grid polarizer to be 0.85 or more.

また、前記金属部は、Alを主成分とする材料からなる上記のワイヤグリッド型偏光子を提供する。   The metal part provides the wire grid polarizer described above, which is made of a material mainly composed of Al.

また、前記透光性基板は、第1の光学材料部と、前記第1の光学材料部に前記グリッド構造層を有する第2の光学材料部が積層される構成を有する上記のワイヤグリッド型偏光子を提供する。   In addition, the translucent substrate has the configuration in which the first optical material portion and the second optical material portion having the grid structure layer are stacked on the first optical material portion. Offer a child.

また、前記透光性基板は、前記第2の光学材料部の前記グリッド構造層上に保護膜が積層される構成を有する上記のワイヤグリッド型偏光子を提供する。   The translucent substrate provides the wire grid polarizer described above, wherein a protective film is laminated on the grid structure layer of the second optical material portion.

また、一方の平面に、1つの方向に一定の間隔で周期的に配置されるように延伸され、断面形状が三角形または台形の格子形状からなるグリッド構造層を有する透光性基板と、前記グリッド構造層の格子形状における凸部の側面のうち一方の側面上に金属を含む金属部と、を有し、前記グリッド構造層の格子形状における凸部の頭頂部の幅は30nm以下であり、前記グリッド構造層の格子形状における凸部の高さに対する前記金属部の成膜範囲の割合は0.75以上であり、前記透光性基板に入射する光を、前記グリッド構造層の格子の長手方向と直交する第1の直線偏光の光と、前記グリッド構造層の格子の長手方向と平行する第2の直線偏光の光の成分に分け、前記第1の直線偏光の光の偏光透過率をTp、前記第2の直線偏光の光の偏光透過率をTsとするとき、前記第2の直線偏光の光を吸収し、可視光領域より短い波長の光に対して、Tp(1−Ts)が、0.85以上となるワイヤグリッド型偏光子を提供する。 Further, the light transmitting substrate having a grid structure layer that is stretched so as to be periodically arranged in one direction at a constant interval on one plane and has a grid structure layer having a triangular or trapezoidal lattice shape, and the grid anda metal part comprising a metal on one side of the side surface of the protrusion in the lattice shape of the structural layer, the width of the top of the convex portions in the lattice shape of the grid structure layer has a 30nm or less, the The ratio of the film forming range of the metal part to the height of the convex part in the grid shape of the grid structure layer is 0.75 or more, and the light incident on the translucent substrate is transmitted in the longitudinal direction of the grid of the grid structure layer The first linearly polarized light orthogonal to the first linearly polarized light and the second linearly polarized light parallel to the longitudinal direction of the grid of the grid structure layer are divided into components, and the polarization transmittance of the first linearly polarized light is expressed as Tp. , Of the second linearly polarized light When the light transmittance is Ts, a wire grid type in which the second linearly polarized light is absorbed and Tp (1-Ts) is 0.85 or more for light having a wavelength shorter than the visible light region. A polarizer is provided.

また、前記グリッド構造層の格子形状における凸部の頭頂部の幅は10nm以下であり、前記グリッド構造層の格子形状における凸部の高さに対する前記金属部の成膜範囲の割合は0.8以上であり、前記透光性基板に、405nmの光が入射するとき、Tp(1−Ts)が、0.85以上となる上記のワイヤグリッド型偏光子を提供する。 The width of the top of the convex portion in the grid shape of the grid structure layer is 10 nm or less, and the ratio of the film forming range of the metal portion to the height of the convex portion in the grid shape of the grid structure layer is 0.8. or more, the light-transmissive substrate, when the 405nm light is incident, Tp (1-Ts), provides the wire-grid polarizer to be 0.85 or more.

また、前記金属部は、Ge、a−Si、Mo、Os、PbS、SiGe、Wのうちいずれかの材料からなる上記のワイヤグリッド型偏光子を提供する。   Moreover, the said metal part provides said wire grid type polarizer which consists of any material among Ge, a-Si, Mo, Os, PbS, SiGe, and W.

また、前記透光性基板は、前記第2の光学材料部の前記グリッド構造層上に保護膜が積層される構成を有する上記のワイヤグリッド型偏光子を提供する。   The translucent substrate provides the wire grid polarizer described above, wherein a protective film is laminated on the grid structure layer of the second optical material portion.

また、光源と、前記光源から発射する光を光ディスクに集光させる対物レンズと、前記光源から発射する光を光ディスクの方向に導くとともに、前記光ディスクで反射された光を受光する光検出器の方向に偏向するビームスプリッタと、を備える光ヘッド装置において、前記光源と前記ビームスプリッタとの間の光路中に上記のワイヤグリッド型偏光子が配置される光ヘッド装置を提供する。   A light source, an objective lens for condensing the light emitted from the light source onto the optical disc, and a direction of a photodetector for guiding the light emitted from the light source toward the optical disc and receiving the light reflected by the optical disc. An optical head device comprising: a beam splitter that deflects the light grid; wherein the wire grid polarizer is disposed in an optical path between the light source and the beam splitter.

さらに、光源と、前記光源から発射する光を光ディスクに集光させる対物レンズと、前記光源から発射する光を光ディスクの方向とモニタ用光検出器の方向と、に分岐するビームスプリッタと、前記光ディスクから反射された光を受光する光検出器と、前記モニタ用光検出器で検出した光の光量に応じて前記光源から発射される光の光量を制御する光量制御手段と、を備える光ヘッド装置において、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モニタ用光検出器の光路中に上記のワイヤグリッド型偏光子が配置される光ヘッド装置を提供する。   Furthermore, a light source, an objective lens for condensing the light emitted from the light source onto the optical disc, a beam splitter for branching the light emitted from the light source into the direction of the optical disc and the direction of the monitoring photodetector, and the optical disc An optical head device comprising: a photodetector that receives light reflected from the light source; and a light amount control unit that controls the amount of light emitted from the light source in accordance with the amount of light detected by the monitoring photodetector. The optical head device is provided with the wire grid polarizer disposed in the optical path between the light source and the beam splitter and / or in the optical path of the beam splitter and the monitoring photodetector.

本発明は、入射する光に対する偏光透過率および偏光分解能が高く、かつ互いに直交する偏光成分に対する消光比が高いワイヤグリッド型偏光子、そして、光ディスクを記録・再生する光ヘッド装置において、光利用効率が高く、かつ、光ディスクに集光する光量を安定させることによって安定した記録・再生を実現できる効果を有する光ヘッド装置を提供することができる。   The present invention relates to a wire grid polarizer having a high polarization transmittance and polarization resolution for incident light and a high extinction ratio to polarization components orthogonal to each other, and an optical head device for recording / reproducing an optical disc. It is possible to provide an optical head device having a high effect and capable of realizing stable recording / reproduction by stabilizing the amount of light collected on the optical disk.

ワイヤグリッド型偏光子の斜視模式図(第1の実施形態)。1 is a schematic perspective view of a wire grid polarizer (first embodiment). FIG. ワイヤグリッド型偏光子の製造工程図(第1の実施形態)。Manufacturing process figure of wire grid type polarizer (1st Embodiment). ワイヤグリッド型偏光子の斜視模式図(第2の実施形態)。The perspective schematic diagram of a wire grid type polarizer (second embodiment). ワイヤグリッド型偏光子の製造工程図(第2の実施形態)。The manufacturing process figure of a wire grid type polarizer (2nd Embodiment). ワイヤグリッド型偏光子の斜視模式図(第3の実施形態)。The perspective schematic diagram of a wire grid type polarizer (3rd Embodiment). ワイヤグリッド型偏光子の製造工程図(第3の実施形態)。Manufacturing process figure of wire grid type polarizer (3rd Embodiment). (a)1つの光源(半導体レーザ素子)およびワイヤグリッド型偏光子を用いる光ヘッド装置。(b)2つの光源(半導体レーザ素子)およびワイヤグリッド型偏光子を用いる光ヘッド装置。(A) An optical head device using one light source (semiconductor laser element) and a wire grid polarizer. (B) An optical head device using two light sources (semiconductor laser elements) and a wire grid polarizer. 2つの光源(半導体レーザ素子)およびワイヤグリッド型偏光子を用いる他の光ヘッド装置。Another optical head device using two light sources (semiconductor laser elements) and a wire grid polarizer. (a)実施例1に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光透過率の特性を示すグラフ。(b)実施例1に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光分離能の特性を示すグラフ。(A) The graph which shows the characteristic of the polarization transmittance with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 1. FIG. (B) The graph which shows the characteristic of polarization separation power with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 1. FIG. (a)実施例8に係るワイヤグリッド型偏光子のAlの蒸着角度θに対する偏光透過率の特性を示すグラフ(405nm)。(b)実施例8に係るワイヤグリッド型偏光子のAlの蒸着角度θに対する偏光分離能の特性を示すグラフ(405nm)。(A) The graph (405 nm) which shows the characteristic of the polarization transmittance with respect to the vapor deposition angle (theta) of Al of the wire grid type polarizer which concerns on Example 8. FIG. (B) The graph (405 nm) which shows the characteristic of polarization separation power with respect to Al vapor deposition angle (theta) of the wire grid type polarizer which concerns on Example 8. FIG. (a)実施例9に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光透過率の特性を示すグラフ。(b)実施例9に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光分離能の特性を示すグラフ。(A) The graph which shows the characteristic of the polarization | polarized-light transmittance with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 9. FIG. (B) The graph which shows the characteristic of polarization separation power with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 9. FIG. 実施例10に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光透過率の特性を示すグラフ。(b)実施例10に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光分離能の特性を示すグラフ。10 is a graph showing the characteristics of polarization transmittance with respect to the wavelength of light incident on a wire grid polarizer according to Example 10. (B) The graph which shows the characteristic of polarization separation power with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 10. FIG. 実施例11に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光透過率の特性を示すグラフ。(b)実施例11に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光分離能の特性を示すグラフ。10 is a graph showing the characteristics of polarization transmittance with respect to the wavelength of light incident on a wire grid polarizer according to Example 11. (B) The graph which shows the characteristic of the polarization separation ability with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 11. FIG. 実施例12に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光透過率の特性を示すグラフ。(b)実施例12に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光分離能の特性を示すグラフ。10 is a graph showing the characteristics of polarization transmittance with respect to the wavelength of light incident on a wire grid polarizer according to Example 12; (B) The graph which shows the characteristic of polarization separation power with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 12. FIG. 実施例13に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光透過率の特性を示すグラフ。(b)実施例13に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光分離能の特性を示すグラフ。14 is a graph showing the characteristics of polarization transmittance with respect to the wavelength of light incident on a wire grid polarizer according to Example 13; (B) The graph which shows the characteristic of the polarization separation power with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 13. FIG. 実施例14に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光透過率の特性を示すグラフ。(b)実施例14に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光分離能の特性を示すグラフ。18 is a graph showing the characteristics of polarization transmittance with respect to the wavelength of light incident on a wire grid polarizer according to Example 14; (B) The graph which shows the characteristic of polarization separation power with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 14. FIG. 実施例15に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光透過率の特性を示すグラフ。(b)実施例15に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光分離能の特性を示すグラフ。18 is a graph showing the characteristics of polarization transmittance with respect to the wavelength of light incident on a wire grid polarizer according to Example 15. (B) The graph which shows the characteristic of polarization separation power with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 15. FIG. 実施例17に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光透過率の特性を示すグラフ。(b)実施例17に係るワイヤグリッド型偏光子に入射する光の波長に対する偏光分離能の特性を示すグラフ。18 is a graph showing the characteristics of polarization transmittance with respect to the wavelength of light incident on a wire grid polarizer according to Example 17; (B) The graph which shows the characteristic of polarization separation ability with respect to the wavelength of the light which injects into the wire grid type polarizer which concerns on Example 17. FIG. 従来のワイヤグリッド型偏光子の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of the conventional wire grid type polarizer. (a)従来のワイヤグリッド型偏光子における、ピッチ(p)高さ(h)に対する、P偏光方向の偏光透過率Tpの特性(405nm)。(b)従来のワイヤグリッド型偏光子における、ピッチ(p)高さ(h)に対する、S偏光方向の偏光透過率Tsの特性(405nm)。(A) The characteristic (405 nm) of the polarization transmittance Tp in the P polarization direction with respect to the pitch (p) and the height (h) in the conventional wire grid polarizer. (B) The characteristic (405 nm) of the polarization transmittance Ts in the S polarization direction with respect to the pitch (p) and the height (h) in the conventional wire grid polarizer. (a)従来のワイヤグリッド型偏光子における、ピッチ(p)高さ(h)に対する、P偏光方向の偏光透過率Tpの特性(650nm)。(b)従来のワイヤグリッド型偏光子における、ピッチ(p)高さ(h)に対する、S偏光方向の偏光透過率Tsの特性(650nm)。(c)従来のワイヤグリッド型偏光子における、ピッチ(p)高さ(h)に対する、P偏光方向の偏光透過率Tpの特性(785nm)。(d)従来のワイヤグリッド型偏光子における、ピッチ(p)高さ(h)に対する、S偏光方向の偏光透過率Tsの特性(785nm)。(A) The characteristic (650 nm) of the polarization transmittance Tp in the P polarization direction with respect to the pitch (p) and the height (h) in a conventional wire grid polarizer. (B) The characteristic (650 nm) of the polarization transmittance Ts in the S polarization direction with respect to the pitch (p) and the height (h) in a conventional wire grid polarizer. (C) The characteristic (785 nm) of the polarization transmittance Tp in the P polarization direction with respect to the pitch (p) and the height (h) in the conventional wire grid type polarizer. (D) The characteristic (785 nm) of the polarization transmittance Ts in the S polarization direction with respect to the pitch (p) and the height (h) in the conventional wire grid polarizer.

(ワイヤグリッド型偏光子の第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子の構成を示す斜視模式図である。ワイヤグリッド型偏光子10は、一方の面に、断面が三角形状または台形形状のパターンが周期的に形成された格子形状を有する透光性基板11と、この三角形状または台形形状の格子パターンのうち、一方の側面に形成された金属部12と、を有する。また、透光性基板11のうち、格子パターン形状とは反対側の面に、反射防止膜13を備えると、界面反射が抑制され、入射する光の利用効率が向上するので、好ましい。
(First embodiment of wire grid polarizer)
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a configuration of a wire grid polarizer according to the present embodiment. The wire grid polarizer 10 has a translucent substrate 11 having a lattice shape in which a triangular or trapezoidal pattern is periodically formed on one surface, and the triangular or trapezoidal lattice pattern. Among them, the metal part 12 formed on one side surface. In addition, it is preferable to provide the antireflection film 13 on the surface of the translucent substrate 11 opposite to the lattice pattern shape, because interface reflection is suppressed and the utilization efficiency of incident light is improved.

透光性基板11のうち、格子パターン形状を構成する部分、つまり、図1において高さがHとなる層をグリッド構造層11aとすると、グリッド構造層11aは、頭頂部が30nm以下の平面となる台形形状であることが好ましく、頭頂部が10nm以下の平面となる台形形状がより好ましく、三角形状(頭頂部の幅が0)であればさらに好ましい。例えば、台形形状の場合、頭頂部の平面の幅が30nmより大きい場合、金属部12が頭頂部にも形成され、後述する所望の偏光透過率が得られなくなることがある。   If a portion of the translucent substrate 11 constituting the lattice pattern shape, that is, a layer having a height of H in FIG. 1 is a grid structure layer 11a, the grid structure layer 11a has a plane whose top is 30 nm or less. The trapezoidal shape is more preferable, the trapezoidal shape with the top of the head being a plane of 10 nm or less is more preferable, and the triangular shape (the width of the top of the top is 0) is more preferable. For example, in the case of a trapezoidal shape, when the width of the plane of the top of the head is larger than 30 nm, the metal part 12 is also formed on the top of the head, and a desired polarization transmittance described later may not be obtained.

図1において、グリッド構造層11aの断面を三角形状とし、周期的な格子の1周期に相当するピッチをPとし、三角形状の高さ、幅をそれぞれH、Wとする。また、デューティ(Duty)をW/Pとして表す。また、グリッド層11aの断面が台形形状である場合、さらにグリッド層11aの頭頂部の幅をWtとし、Wt<Wの関係とする。以下、グリッド層11aが三角形状の場合、つまり、Wt=0として説明する。ここで、まず、ピッチPは、可視光領域より短い波長に比べて短い距離とすることで、入射する光に対して後述する所望の光学特性を得ることができる。   In FIG. 1, the cross section of the grid structure layer 11a is triangular, the pitch corresponding to one period of the periodic lattice is P, and the triangular height and width are H and W, respectively. The duty is expressed as W / P. Further, when the cross section of the grid layer 11a is trapezoidal, the width of the top of the grid layer 11a is Wt, and the relationship of Wt <W is established. Hereinafter, the case where the grid layer 11a has a triangular shape, that is, Wt = 0 will be described. Here, first, by setting the pitch P to a distance shorter than the wavelength shorter than the visible light region, desired optical characteristics described later can be obtained with respect to incident light.

また、ピッチPは、短くしようとすると、グリッド構造層11aを作製するためのモールドの形状に高い精度が要求され、グリッド構造層11aの作製上の困難性が生じるため、偏光子として光学特性が安定しない場合がある。一方で、ピッチPを長くすると、所望の直線偏光の光に対して高い偏光透過率を得ることが困難となる。そのため、例えば、ここで、λを可視光領域よりも短い波長とすると、ピッチPは、0.2λ〜0.5λの範囲が好ましく、0.3λ〜0.4λの範囲がより好ましい。なお、ここでは、高い偏光透過率を得る直線偏光の光を、格子の長手方向と直交する方向(X軸方向)の直線偏光の光とする。   Further, if the pitch P is to be shortened, a high accuracy is required for the shape of the mold for producing the grid structure layer 11a, and difficulty in producing the grid structure layer 11a arises. It may not be stable. On the other hand, when the pitch P is increased, it becomes difficult to obtain a high polarization transmittance for desired linearly polarized light. Therefore, for example, when λ is a wavelength shorter than the visible light region, the pitch P is preferably in the range of 0.2λ to 0.5λ, and more preferably in the range of 0.3λ to 0.4λ. Here, linearly polarized light that obtains a high polarization transmittance is linearly polarized light in a direction (X-axis direction) orthogonal to the longitudinal direction of the grating.

このように可視光領域の波長λに対して上記のピッチPを与え、それに合わせてH、W、Wtを調整し設定することによって、図1において、ワイヤグリッド型偏光子10に、Z方向に光が入射する場合、X軸方向の電磁波成分となる直線偏光の光(=P偏光の光)に対して高い偏光透過率Tpが得られるとともに、Y軸方向の電磁波成分となる直線偏光の光(=S偏光の光)に対して低い偏光透過率Ts(高い偏光反射率/偏光吸収率)が得られる。高さHは、その値が大きいほど高いTp、低いTsが得られ、また、幅Wは、その値が小さいほど高いTp、低いTsが得られる。つまり、アスペクト比H/Wの値が大きいほど所望の特性が得られる。また、ワイヤグリッド型偏光子の作製においては、H≧2Wの関係、そして、W≦0.5P(Duty≦0.5)が好ましい。さらに、3W≧H≧2W、0.25≦W/P≦0.5であるとより好ましい。   In this way, by giving the above-mentioned pitch P to the wavelength λ in the visible light region and adjusting and setting H, W, and Wt accordingly, the wire grid polarizer 10 in FIG. When light is incident, a high polarization transmittance Tp is obtained for linearly polarized light (= P-polarized light) that becomes an electromagnetic wave component in the X-axis direction, and linearly-polarized light that becomes an electromagnetic wave component in the Y-axis direction. A low polarization transmittance Ts (high polarization reflectance / polarization absorption rate) is obtained for (= S-polarized light). The higher the value of the height H, the higher Tp and the lower Ts. The smaller the value of the width W, the higher Tp and the lower Ts. That is, as the aspect ratio H / W is larger, desired characteristics can be obtained. Further, in the production of a wire grid type polarizer, the relationship of H ≧ 2W and W ≦ 0.5P (Duty ≦ 0.5) are preferable. Further, it is more preferable that 3W ≧ H ≧ 2W and 0.25 ≦ W / P ≦ 0.5.

例えば、可視光領域よりも短い波長の光として、λ=405nmとする場合、ピッチPは80〜200nmの範囲が好ましく、120〜160nmの範囲がより好ましい。また、このとき、入射する光の波長が例えば、光ヘッド装置に用いられる青色レーザの波長の光として、波長405nmの光または、波長660nmの光および波長785nmの光に対して、高いTp、低いTsが得られる。   For example, when λ = 405 nm as light having a shorter wavelength than the visible light region, the pitch P is preferably in the range of 80 to 200 nm, and more preferably in the range of 120 to 160 nm. At this time, the wavelength of the incident light is, for example, high Tp and low for light of wavelength 405 nm, light of wavelength 660 nm, and light of wavelength 785 nm as light of the wavelength of the blue laser used in the optical head device. Ts is obtained.

透光性基板11としては、入射する光に対して透明であれば、樹脂板、樹脂フィルムなど種々の材料を用いることができるが、ガラスや石英ガラスなどの光学的等方性材料を用いると、透過光に複屈折性の影響を与えないため好ましい。金属部12は、周囲の媒質によって種々の金属材料を用いることができるが、一般的には屈折率が低いことが好ましい。また、図1に示すように、金属部12を、グリッド構造層11aの一方の側面に形成することで、金属部12のうち、グリッド構造層11aと対向する側の媒質は空気(屈折率=1)となる。そのため、例えば、金属をガラス基板や樹脂基板(屈折率≒1.5)に埋め込むような構造に比べ、偏光子として所望の光学特性が得られやすい。   As the translucent substrate 11, various materials such as a resin plate and a resin film can be used as long as they are transparent to incident light. However, when an optically isotropic material such as glass or quartz glass is used. This is preferable because it does not affect the birefringence of the transmitted light. Although various metal materials can be used for the metal part 12 depending on the surrounding medium, it is generally preferable that the refractive index is low. Further, as shown in FIG. 1, by forming the metal part 12 on one side surface of the grid structure layer 11a, the medium on the side facing the grid structure layer 11a in the metal part 12 is air (refractive index = 1). Therefore, for example, as compared with a structure in which metal is embedded in a glass substrate or a resin substrate (refractive index≈1.5), desired optical characteristics can be easily obtained as a polarizer.

例えば、ワイヤグリッド型偏光子10が偏光反射機能を発生する光反射型である場合、AlまたはAl合金が好ましく用いられる。例えば、Alは、波長405nmの光に対して、屈折率(n)が0.50932、消衰係数(k)が4.9534を有し、ワイヤグリッド型偏光子10の金属部12とすると、非常に高い偏光分離能、つまり一方の直線偏光の光に対して高い透過率を示すとともに、直交する他方の直線偏光の光に対して低い透過率(高い反射率)を示す。また、Alは表面部が自己的に酸化し、その部分が保護膜として機能する。また、金属部12として、Alの機械的性質の1つである、硬さの度合いをより高めるために、Al合金を用いてもよい。   For example, when the wire grid polarizer 10 is a light reflection type that generates a polarization reflection function, Al or an Al alloy is preferably used. For example, when Al has a refractive index (n) of 0.50932 and an extinction coefficient (k) of 4.9534 with respect to light having a wavelength of 405 nm, and the metal part 12 of the wire grid polarizer 10 is, It exhibits a very high polarization separation ability, that is, a high transmittance with respect to one linearly polarized light and a low transmittance (high reflectance) with respect to the other orthogonally polarized light. Moreover, the surface part of Al is oxidized by itself, and that part functions as a protective film. Moreover, in order to raise the degree of hardness which is one of the mechanical properties of Al as the metal part 12, you may use Al alloy.

また、光反射型のワイヤグリッド型偏光子10は、透光性基板11の面の法線方向に対して斜め方向から光が入射する場合、P偏光の光を高い透過率で透過させるとともに、S偏光の光を高い反射率で正規反射させる偏光ビームスプリッタとして機能させることもできる。なお、ワイヤグリッド型偏光子10は、偏光ビームスプリッタとして機能するものに限らず、透光性基板11の面の法線方向に対して斜め方向から光が入射する場合、入射する光のうち、格子の長手方向と平行となる光の成分がS偏光の光であり、それを直交する光がP偏光の光と定義する。   The light-reflecting wire grid polarizer 10 transmits P-polarized light with high transmittance when light is incident from an oblique direction with respect to the normal direction of the surface of the translucent substrate 11. It can also function as a polarization beam splitter that regularly reflects S-polarized light with high reflectivity. The wire grid polarizer 10 is not limited to functioning as a polarization beam splitter, and when light is incident from an oblique direction with respect to the normal direction of the surface of the translucent substrate 11, of the incident light, The light component parallel to the longitudinal direction of the grating is S-polarized light, and the light orthogonal to it is defined as P-polarized light.

また、ワイヤグリッド型偏光子10が偏光吸収機能を発生する光吸収型である場合、偏光吸収機能を発生させる金属部12としては、対象となる波長(例えば405nm)の光に対して、高い屈折率(n)と高い消衰係数(k)を有する材料が好ましい。金属部12の材料として、例えば、Mo、W、Ta、Os、a−Si(アモルファスシリコン)、GaAs、InP、PbS、GeまたはSi合金、Ge合金などが挙げられる。この中で、とくに、Ge、SiGe合金は、入手性、加工容易性の面から好ましく用いられる。   Further, when the wire grid polarizer 10 is a light absorption type that generates a polarization absorption function, the metal part 12 that generates the polarization absorption function has a high refraction with respect to light of a target wavelength (for example, 405 nm). A material having a rate (n) and a high extinction coefficient (k) is preferred. Examples of the material of the metal part 12 include Mo, W, Ta, Os, a-Si (amorphous silicon), GaAs, InP, PbS, Ge, Si alloy, and Ge alloy. Among these, Ge and SiGe alloys are particularly preferably used from the viewpoints of availability and workability.

ワイヤグリッド型偏光子10の構造については、グリッド構造層11aが三角形状のパターンであるとき、金属部12を三角形状のパターンの一方の側のほぼ全面に蒸着されて形成されることが好ましい。ここで、透光性基板11のうち、格子パターンのない側の平面を基準として、金属部12の厚さ方向(蒸着方向)の角度θを与えたとき、三角形状のパターンの一方の側のほぼ全面に蒸着される角度の閾値をθtをとすると、θtは、
θt=Tan−1(H/(P(1−0.5W/P))) ・・・ (1)
で表すことができ、上記の式(1)をほぼ満たすように金属部12を形成するとよい。
About the structure of the wire grid type polarizer 10, when the grid structure layer 11a is a triangular pattern, it is preferable to form the metal part 12 by vapor-depositing on almost the entire surface of one side of the triangular pattern. Here, when an angle θ in the thickness direction (evaporation direction) of the metal part 12 is given with reference to the plane of the translucent substrate 11 on the side having no lattice pattern, one side of the triangular pattern is given. When θt is a threshold value of the angle of vapor deposition on almost the entire surface, θt is
θt = Tan −1 (H / (P (1−0.5 W / P))) (1)
It is preferable to form the metal portion 12 so as to substantially satisfy the above formula (1).

また、上記の式(1)において、このθが閾値θtよりも大きくなると、図1において、透光性基板11の平面の法線方向(Z軸方向)に進行する、P偏光の光に対する偏光透過率Tpが低下するとともに、S偏光の光に対する偏光透過率Tsも低下する。一方、θが閾値θtよりも小さくなると、P偏光の光に対する偏光透過率Tpは大きく低下しないが、S偏光の光に対する偏光透過率Tsが高くなるため、所望の特性が得られない。したがって、θt、θの単位を[°]とするとき、θt−8≦θ≦θt+8の範囲であると好ましく、θt−5≦θ≦θt+5の範囲であるとより好ましい。   Further, in the above formula (1), when this θ becomes larger than the threshold value θt, the polarization with respect to the P-polarized light that proceeds in the normal direction (Z-axis direction) of the plane of the translucent substrate 11 in FIG. As the transmittance Tp decreases, the polarization transmittance Ts for S-polarized light also decreases. On the other hand, when θ is smaller than the threshold θt, the polarization transmittance Tp for P-polarized light is not significantly reduced, but the polarization transmittance Ts for S-polarized light is increased, so that desired characteristics cannot be obtained. Accordingly, when the unit of θt and θ is [°], it is preferably in the range of θt−8 ≦ θ ≦ θt + 8, and more preferably in the range of θt−5 ≦ θ ≦ θt + 5.

また、θ=θtとするとき、蒸着方向に形成される金属部12の厚さTを最適な値とすることで、偏光子としての所望の光学特性が得られる。所望の光学特性としては、Tpの値が、とくに可視光領域の光およびそれよりも短い波長の光に対して高いとともに、同波長の光に対してTsの値が低いことがよく、Tp(1−Ts)の値が大きいことが好ましい。具体的に、Tp(1−Ts)の値は、0.85以上が好ましく、0.9以上であるとより好ましく、0.94以上であるとさらに好ましい。例えば、ワイヤグリッド型偏光子10に入射する光が、光ヘッド装置に用いられる波長の光として、λ=405nmの光、赤色となるλ=660nmの光、近赤外となる波長λ=785nmとし、金属部12の材料がAlの場合、厚さTが30nm程度であると、Tp(1−Ts)を最大に近い値とすることができる。   Further, when θ = θt, desired optical characteristics as a polarizer can be obtained by setting the thickness T of the metal portion 12 formed in the vapor deposition direction to an optimum value. Desirable optical characteristics include a high Tp value, particularly for light in the visible light region and light having a shorter wavelength, and a low Ts value for light having the same wavelength. It is preferable that the value of 1-Ts) is large. Specifically, the value of Tp (1-Ts) is preferably 0.85 or more, more preferably 0.9 or more, and further preferably 0.94 or more. For example, light incident on the wire grid polarizer 10 has a wavelength of λ = 405 nm, a wavelength of λ = 660 nm that is red, and a wavelength of λ = 785 nm that is near infrared as light having a wavelength used in the optical head device. When the material of the metal part 12 is Al, when the thickness T is about 30 nm, Tp (1-Ts) can be set to a value close to the maximum.

また、例えば、金属部12としてAlを用いてS偏光の光を反射する機能を発生させる場合、λ=660nmの光および/またはλ=785nmの光に対して、Tp(1−Ts)≧0.94を満足する特性を得ることができ、さらに、λ=405nmの光に対応できるワイヤグリッド型偏光子の構造とすると、λ=405nmの光に対して、Tp(1−Ts)≧0.85を満足する特性を得ることができる。金属部12としては、屈折率(n)が低く、消衰係数(k)が高い材料が好ましく、Agなどもその対象となるものであるが、Alがとくに消衰係数が高く好ましく用いられる。   Further, for example, when Al is used as the metal part 12 to generate a function of reflecting S-polarized light, Tp (1-Ts) ≧ 0 with respect to light of λ = 660 nm and / or light of λ = 785 nm. .94 and a structure of a wire grid polarizer that can handle light with λ = 405 nm, Tp (1−Ts) ≧ 0 for light with λ = 405 nm. A characteristic satisfying 85 can be obtained. As the metal portion 12, a material having a low refractive index (n) and a high extinction coefficient (k) is preferable, and Ag and the like are also targets, but Al is particularly preferably used because of its high extinction coefficient.

また、金属部12として、例えばGeを用いてS偏光の光を吸収する機能を発生させる場合、λ=405nmの光に対応できるワイヤグリッド型偏光子の構造とすると、例えば、λ=405nmの光に対してTp(1−Ts)≧0.85を満足する特性が得られる。   Further, when the metal part 12 is made of, for example, Ge and has a function of absorbing S-polarized light, a wire grid polarizer structure that can handle λ = 405 nm light is used. In contrast, characteristics satisfying Tp (1-Ts) ≧ 0.85 can be obtained.

次に、ワイヤグリッド型偏光子10の製造方法の例について説明する。図2は、ワイヤグリッド型偏光子10を得るための製造工程を示した模式図であって、図2(a)〜図2(f)の順に進む。図2(a)は、図1の透光性基板11の加工前の透光性基板21である。なお、図示しないが、最初に、透光性基板11の一方の平面に反射防止膜に相当する光学多層膜などを形成する工程があってもよい。図2(b)は、透光性基板21上に硬化性樹脂22が形成されたものであり、透光性基板21に硬化性樹脂22を塗布し、スピンコーター等で均一の膜厚を得る。図2(c)は、硬化性樹脂22にモールド金型23を押し当て、その状態でUV光24を照射する工程(光インプリント工程)を示す。なお、モールド金型23の材料としてはSiや石英、PETなどの樹脂フィルム上に形成された樹脂モールドなどが用いられる。また、硬化性樹脂としては、UV光で硬化するUV光硬化性樹脂や、熱によって硬化する熱硬化性樹脂、ゾルゲル材料を用いて、モールド金型23を押し当てて、熱硬化させる工程としてもよい。   Next, an example of a method for manufacturing the wire grid polarizer 10 will be described. FIG. 2 is a schematic view showing a manufacturing process for obtaining the wire grid polarizer 10, and proceeds in the order of FIGS. 2 (a) to 2 (f). FIG. 2A shows a translucent substrate 21 before processing the translucent substrate 11 of FIG. Although not shown, first, there may be a step of forming an optical multilayer film or the like corresponding to an antireflection film on one plane of the translucent substrate 11. FIG. 2B shows a case in which a curable resin 22 is formed on a translucent substrate 21, and the curable resin 22 is applied to the translucent substrate 21 to obtain a uniform film thickness using a spin coater or the like. . FIG. 2C shows a process (photoimprint process) in which the mold 23 is pressed against the curable resin 22 and the UV light 24 is irradiated in this state. As a material of the mold die 23, a resin mold formed on a resin film such as Si, quartz, or PET is used. In addition, as the curable resin, a UV light curable resin that is cured by UV light, a thermosetting resin that is cured by heat, or a sol-gel material may be used to press the mold 23 and thermally cure. Good.

図2(d)は、モールド金型23を離型する工程を示すものであり、透光性基板21上に、三角形状の格子パターンが形成された樹脂22aを得る。図2(e)は、透光性基板21の平面の法線方向に沿って、樹脂22a側からドライエッチングなどエッチング加工を施す工程を示すものであり、エッチングガス25などにより、透光性基板21の表面がエッチングされて三角形状の格子パターンであるグリッド構造層11aを有する透光性基板11を得る。図2(f)は、グリッド構造層11aの一方の側の面に金属部12を形成する工程を示すものであり、透光性基板11のうち、グリッド構造層11aと対向する側の平面を基準に角度θt方向から、厚さTの金属部12を真空蒸着などで形成することで、ワイヤグリッド型偏光子10を得ることができる。なお、金属部12は、斜方蒸着に限らず、スパッタ蒸着、プラズマ源から放射する角度を調整したマスクによって選択的に成膜する方法であってもよい。   FIG. 2 (d) shows a step of releasing the mold 23, and a resin 22 a having a triangular lattice pattern formed on the translucent substrate 21 is obtained. FIG. 2E shows a process of performing etching processing such as dry etching from the resin 22a side along the normal direction of the plane of the translucent substrate 21, and the translucent substrate is etched with an etching gas 25 or the like. The surface 21 is etched to obtain a translucent substrate 11 having a grid structure layer 11a having a triangular lattice pattern. FIG. 2 (f) shows a step of forming the metal portion 12 on the surface on one side of the grid structure layer 11 a, and the plane on the side facing the grid structure layer 11 a in the translucent substrate 11 is shown. The wire grid polarizer 10 can be obtained by forming the metal portion 12 having a thickness T by vacuum deposition or the like from the direction of the angle θt as a reference. Note that the metal part 12 is not limited to oblique vapor deposition, and may be a method of selectively forming a film using a sputtering vapor deposition or a mask in which an angle emitted from a plasma source is adjusted.

(ワイヤグリッド型偏光子の第2の実施形態)
図3は、本実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子の構成を示す斜視模式図である。ワイヤグリッド型偏光子30は、一方の面に、断面が三角形状または台形形状のパターンが周期的に形成された格子形状を有する透光性基板31と、この三角形状または台形形状の格子パターンのうち、一方の側面に形成された金属部32と、を有する。また、透光性基板31のうち、格子パターン形状とは反対側の面に、反射防止膜33を備えると、界面反射が抑制され、入射する光の利用効率が向上するので、好ましい。また、透光性基板31は、第1の光学材料部31aと第2の光学材料部31bからなり、例えば、第1の光学材料部31aは平面基板形状を有し、第2の光学材料部31bは、格子パターンとなるグリッド構造層31cを含む。そして、第1の光学材料部31aの屈折率と第2の光学材料部31bの屈折率が略等しくなる材料の組み合わせとすると、これらの間の界面反射が抑制され好ましい。本実施形態では、後述するように製造工程においてエッチングを施さないので、格子パターンの形状が変化しにくく、より安定した光学特性を得ることができる。
(Second embodiment of wire grid polarizer)
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the configuration of the wire grid polarizer according to the present embodiment. The wire grid polarizer 30 has a translucent substrate 31 having a lattice shape in which a triangular or trapezoidal pattern is periodically formed on one surface, and the triangular or trapezoidal lattice pattern. Among them, the metal part 32 formed on one side surface. In addition, it is preferable to provide the antireflection film 33 on the surface opposite to the lattice pattern shape in the translucent substrate 31 because the interface reflection is suppressed and the utilization efficiency of incident light is improved. The translucent substrate 31 includes a first optical material portion 31a and a second optical material portion 31b. For example, the first optical material portion 31a has a planar substrate shape, and the second optical material portion. 31b includes a grid structure layer 31c serving as a lattice pattern. A combination of materials in which the refractive index of the first optical material portion 31a and the refractive index of the second optical material portion 31b are substantially equal is preferable because the interface reflection between them is suppressed. In the present embodiment, as will be described later, since etching is not performed in the manufacturing process, the shape of the lattice pattern hardly changes, and more stable optical characteristics can be obtained.

また、図3において、格子ピッチをP、三角形状の高さ、幅をそれぞれH、Wとする場合、所望の光学特性を得るために与えられる、これらの好ましい値の範囲については、第1の実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子10と同じである。第1の光学材料部31aとしては、入射する光に対して透明であれば、樹脂板、樹脂フィルムなど種々の材料を用いることができるが、ガラスや石英ガラスなどの光学的等方性材料を用いると、透過光に複屈折性の影響を与えないため好ましい。また、第2の光学材料部31bとしては、加工の容易性の点から、入射する光に対して透明な樹脂材料からなることが好ましい。金属部32としては、第1の実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子10の金属部12と同様に、Al、Geなどが用いられる。   Further, in FIG. 3, when the grating pitch is P, the height of the triangular shape, and the width are H and W, respectively, these preferable value ranges given to obtain desired optical characteristics are as follows. This is the same as the wire grid polarizer 10 according to the embodiment. As the first optical material portion 31a, various materials such as a resin plate and a resin film can be used as long as the first optical material portion 31a is transparent to incident light, but an optically isotropic material such as glass or quartz glass is used. When used, it is preferable because it does not affect the birefringence of the transmitted light. The second optical material portion 31b is preferably made of a resin material that is transparent to incident light from the viewpoint of ease of processing. As the metal part 32, Al, Ge, etc. are used like the metal part 12 of the wire grid type polarizer 10 which concerns on 1st Embodiment.

次に、ワイヤグリッド型偏光子30の製造方法について説明する。図4は、ワイヤグリッド型偏光子40を得るための製造工程を示した模式図であって、図4(a)〜図4(e)の順に進む。図4(a)は、図3の第1の光学材料部31aに相当する透明基板であり、図示しないが、最初に、第1の光学材料部31aの一方の平面に反射防止膜に相当する光学多層膜などを形成する工程があってもよい。図4(b)は、第1の光学材料部31a上に硬化性樹脂41が形成されたものであり、第1の光学材料部31aに硬化性樹脂41を塗布し、スピンコーター等で均一の膜厚を得る。図4(c)は、硬化性樹脂41にモールド金型42を押し当て、その状態でUV光43を照射する工程(光インプリント工程)を示す。なお、モールド金型42の材料としてはSiや石英、PETなどの樹脂フィルム上に形成されたモールドなどが用いられる。また、UV光硬化性樹脂の代わりに熱硬化性樹脂やゾルゲル材料を用いて、モールド金型42を押し当てて、熱硬化させる工程としてもよい。   Next, a method for manufacturing the wire grid polarizer 30 will be described. FIG. 4 is a schematic view showing a manufacturing process for obtaining the wire grid polarizer 40, and proceeds in the order of FIG. 4 (a) to FIG. 4 (e). FIG. 4A is a transparent substrate corresponding to the first optical material portion 31a of FIG. 3, and although not shown, first, it corresponds to an antireflection film on one plane of the first optical material portion 31a. There may be a step of forming an optical multilayer film or the like. FIG. 4B shows a case in which a curable resin 41 is formed on the first optical material portion 31a. The curable resin 41 is applied to the first optical material portion 31a and is uniformly applied by a spin coater or the like. Get film thickness. FIG. 4C shows a process (photoimprint process) in which the mold die 42 is pressed against the curable resin 41 and the UV light 43 is irradiated in this state. As a material of the mold die 42, a mold formed on a resin film such as Si, quartz, or PET is used. Alternatively, a thermosetting resin or a sol-gel material may be used instead of the UV light curable resin, and the mold die 42 may be pressed and thermally cured.

図4(d)は、モールド金型42を離型する工程を示すものであり、第1の光学材料部31a上に、三角形状の格子パターンであるグリッド構造層31cが形成された、樹脂からなる第2の光学材料部31bを得る。図4(e)は、グリッド構造層31cの一方の側の面に金属部32を形成する工程を示すものであり、第1の光学材料部31aの平面を基準に角度θt方向から、厚さTの金属部32を真空蒸着などで形成することで、ワイヤグリッド型偏光子30を得ることができる。なお、金属部32は、斜方蒸着に限らず、スパッタ蒸着、プラズマ源から放射する角度を調整したマスクによって選択的に成膜する方法であってもよい。   FIG. 4D shows a step of releasing the mold die 42. From the resin in which a grid structure layer 31c having a triangular lattice pattern is formed on the first optical material portion 31a. A second optical material portion 31b is obtained. FIG. 4E shows a step of forming the metal part 32 on the surface on one side of the grid structure layer 31c, and the thickness from the direction of the angle θt with reference to the plane of the first optical material part 31a. The wire grid polarizer 30 can be obtained by forming the metal portion 32 of T by vacuum deposition or the like. The metal portion 32 is not limited to oblique vapor deposition, and may be a method of selectively forming a film using a sputtering vapor deposition or a mask in which an angle emitted from a plasma source is adjusted.

(ワイヤグリッド型偏光子の第3の実施形態)
図5は、本実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子の構成を示す斜視模式図である。ワイヤグリッド型偏光子50は、ワイヤグリッド型偏光子30の構成に対して保護膜51aを有する構造であって、ワイヤグリッド型偏光子30と同じものには同一の番号を付して説明の重複を避ける。具体的に、ワイヤグリッド型偏光子50は、透光性基板51が、グリッド構造層31c側の面を覆うように保護膜51aが形成され、保護膜51a上の一方の側面に金属部52を有する。保護膜51aは、第2の光学材料部31bが樹脂材料で構成される場合、樹脂材料の機械的損傷または光学的損傷を抑制でき安定した光学特性を得ることができる。保護層51aとしては、例えば、SiO、ZrO、Taなどの材料が用いられる。
(Third embodiment of wire grid polarizer)
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the configuration of the wire grid polarizer according to the present embodiment. The wire grid type polarizer 50 has a structure having a protective film 51a with respect to the configuration of the wire grid type polarizer 30. Avoid. Specifically, in the wire grid type polarizer 50, a protective film 51a is formed so that the translucent substrate 51 covers the surface on the grid structure layer 31c side, and the metal part 52 is provided on one side surface on the protective film 51a. Have. When the second optical material portion 31b is made of a resin material, the protective film 51a can suppress mechanical damage or optical damage of the resin material and can obtain stable optical characteristics. As the protective layer 51a, for example, a material such as SiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 is used.

次に、ワイヤグリッド型偏光子50の製造方法について説明する。図6は、ワイヤグリッド型偏光子50を得るための製造工程を示した模式図であって、図6(a)〜図6(f)の順に進む。まず、図6(a)〜図6(d)は、図4(a)〜図4(d)と同じ工程であるので、第2の実施形態に係る、ワイヤグリッド型偏光子30における製造方法の説明に基づき、ここでは説明を省略する。図6(e)は、樹脂からなる第2の光学材料部31bのうち、グリッド構造層31c側に保護膜51aを形成する工程を示すものであり、第2の光学材料部31bを覆うように真空蒸着、スパッタ蒸着などの方法で、保護膜51aを形成する。図6(f)は、保護膜51aのうち、グリッド構造層31cの一方の側に対応する面に金属部52を形成する工程を示すものであり、第1の光学材料部31aの平面を基準に角度θt方向から、厚さTの金属部52を真空蒸着などで形成することで、ワイヤグリッド型偏光子50を得ることができる。なお、金属部52は、斜方蒸着に限らず、スパッタ蒸着、プラズマ源から放射する角度を調整したマスクによって選択的に成膜する方法であってもよい。   Next, a method for manufacturing the wire grid polarizer 50 will be described. FIG. 6 is a schematic view showing a manufacturing process for obtaining the wire grid polarizer 50, and proceeds in the order of FIG. 6 (a) to FIG. 6 (f). First, since FIG. 6A to FIG. 6D are the same steps as FIG. 4A to FIG. 4D, the manufacturing method in the wire grid polarizer 30 according to the second embodiment. Based on the above description, the description is omitted here. FIG. 6E shows a step of forming the protective film 51a on the grid structure layer 31c side of the second optical material portion 31b made of resin so as to cover the second optical material portion 31b. The protective film 51a is formed by a method such as vacuum deposition or sputter deposition. FIG. 6F shows a step of forming the metal part 52 on the surface corresponding to one side of the grid structure layer 31c in the protective film 51a, and the plane of the first optical material part 31a is used as a reference. The wire grid polarizer 50 can be obtained by forming the metal portion 52 having a thickness T from the direction of the angle θt by vacuum deposition or the like. The metal portion 52 is not limited to oblique vapor deposition, and may be a method of selectively forming a film using a sputtering vapor deposition or a mask in which an angle emitted from a plasma source is adjusted.

(光ヘッド装置の実施形態)
図7(a)および図7(b)は、本実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子10、30または50を用いた光ヘッド装置の構成を示す模式図である。図7(a)に示す、光ヘッド装置60aは、BD用の405nm波長帯の光、DVD用の660nm波長帯の光、CD用の785nm波長帯の光のうち、少なくとも1つを発射する半導体レーザ素子等の光源61から発射された光がワイヤグリッド型偏光子55を透過し、特定の偏光方向となった光が、偏光ビームスプリッタ63に入射する。ここで、光源61は、例えば660nm波長帯の光のみを発射する1波長レーザであってもよく、660nm波長帯の光と、785nm波長帯の光を発射する2波長レーザ、さらに405nm波長帯の光も発射する3波長レーザとしてもよい。また、光源61と、ワイヤグリッド型偏光子55と、を一体化した構造を有するものであってもよく、例えば、CANパッケージ内に実装するものであってもよい。
(Embodiment of optical head device)
FIG. 7A and FIG. 7B are schematic views showing the configuration of an optical head device using the wire grid polarizer 10, 30 or 50 according to the present embodiment. The optical head device 60a shown in FIG. 7A is a semiconductor that emits at least one of light in the 405 nm wavelength band for BD, light in the 660 nm wavelength band for DVD, and light in the 785 nm wavelength band for CD. Light emitted from a light source 61 such as a laser element passes through the wire grid polarizer 55, and light having a specific polarization direction enters the polarization beam splitter 63. Here, the light source 61 may be, for example, a one-wavelength laser that emits only light in the 660 nm wavelength band, a two-wavelength laser that emits light in the 660 nm wavelength band, light in the 785 nm wavelength band, and further in the 405 nm wavelength band. A three-wavelength laser that also emits light may be used. Further, the light source 61 and the wire grid polarizer 55 may be integrated, and may be mounted in a CAN package, for example.

ここで、光源61からは、P偏光の光が発射されるものとするが、使用温度の変化等によってS偏光の光の成分も発生し、実際には楕円偏光の光が発射される場合も含む。このとき、ワイヤグリッド型偏光子55は、P偏光の光を透過し、P偏光と直交するS偏光の光を遮断するものとして説明する。これによって、光源61で発生した一部のS偏光の光が、ワイヤグリッド型偏光子55で遮断され、P偏光の光のみが透過する。なお、ワイヤグリッド型偏光子55は、前述したワイヤグリッド型偏光子10、30または50を配置することができる。なお、ワイヤグリッド型偏光子55は、光が基板面の法線方向から入射する配置に限らず、大きな非点収差を発生しない程度であれば基板面の法線方向から傾けて配置してもよい。この場合は、正規反射するS偏光の光のうち光源61に戻る光量が低減するので、光源61からの光の発振を安定化させることができる。   Here, it is assumed that P-polarized light is emitted from the light source 61. However, an S-polarized light component is also generated due to a change in operating temperature or the like, and actually elliptically polarized light may be emitted. Including. At this time, the wire grid polarizer 55 will be described as transmitting P-polarized light and blocking S-polarized light orthogonal to the P-polarized light. As a result, a part of the S-polarized light generated by the light source 61 is blocked by the wire grid polarizer 55, and only the P-polarized light is transmitted. The wire grid polarizer 55 may be the wire grid polarizer 10, 30 or 50 described above. The wire grid polarizer 55 is not limited to the arrangement in which light is incident from the normal direction of the substrate surface, and may be inclined from the normal direction of the substrate surface as long as large astigmatism is not generated. Good. In this case, the amount of light that returns to the light source 61 out of S-polarized light that is regularly reflected is reduced, so that oscillation of light from the light source 61 can be stabilized.

ワイヤグリッド型偏光子55を透過したP偏光の光が偏光ビームスプリッタ63に入射すると、偏光ビームスプリッタ63の特定の反射率RBP[%]で光ディスク67の方向へ向かって反射する。偏光ビームスプリッタ63で反射されたP偏光の光は1/4波長板65を透過して円偏光(ここでは右回りの円偏光、とする)の光となって対物レンズ66により光ディスク67の情報記録面に集光する。なお、対物レンズ66の配置によって、偏光ビームスプリッタ63と1/4波長板65との間の光路中に、進行方向を90°偏向させる図示しない立ち上げミラーを配置してもよい。 When the P-polarized light that has passed through the wire grid polarizer 55 enters the polarization beam splitter 63, it is reflected toward the optical disk 67 with a specific reflectance R BP [%] of the polarization beam splitter 63. The P-polarized light reflected by the polarizing beam splitter 63 passes through the quarter-wave plate 65 and becomes circularly-polarized light (here, clockwise circularly polarized light). Condensed on the recording surface. Depending on the arrangement of the objective lens 66, a rising mirror (not shown) that deflects the traveling direction by 90 ° may be arranged in the optical path between the polarizing beam splitter 63 and the quarter-wave plate 65.

そして、光ディスク67で反射された戻り光は、左回りの円偏光の光となって再び対物レンズ66および1/4波長板65を透過してS偏光の光となり、偏光ビームスプリッタ53を特定の透過率TBS[%]で直進透過して、光検出器68に集光される。この場合、偏光ビームスプリッタ63の特性として、透過率TBSは100[%]に近い特性であれば、光検出器68で検出する光量が大きくなって光の利用効率が高くなるので、好ましい。また、偏光ビームスプリッタ63でS偏光の光の一部が、ワイヤグリッド型偏光子55側に反射されても、S偏光の光を十分に反射または吸収できるため、光源61側に光が進行しないので、光源61からの発射する光の安定化も併せて実現できる。 Then, the return light reflected by the optical disk 67 becomes counterclockwise circularly polarized light, passes through the objective lens 66 and the quarter-wave plate 65 again, and becomes S-polarized light. The light travels straight at the transmittance T BS [%] and is collected on the photodetector 68. In this case, it is preferable that the transmittance TBS is a characteristic close to 100 [%] as the characteristic of the polarizing beam splitter 63, because the amount of light detected by the photodetector 68 increases and the light use efficiency increases. Even if a part of the S-polarized light is reflected by the polarizing beam splitter 63 to the wire grid polarizer 55 side, the S-polarized light can be sufficiently reflected or absorbed, so that the light does not travel to the light source 61 side. Therefore, stabilization of the light emitted from the light source 61 can also be realized.

また、ワイヤグリッド型偏光子55を透過したP偏光の光の一部は、偏光ビームスプリッタ63を透過率TBP(≠0)[%]で直進透過して、モニタ用光検出器64に到達する。このとき、偏光ビームスプリッタ63に入射する光は、ほとんどがP偏光の光の成分であるので、このRBPとTBPとの比は、偏光ビームスプリッタ63に入射する全光量に対して、光ディスク67側とモニタ用光検出器64側に分岐するそれぞれの光量の比と等しい。したがって、モニタ用光検出器64で受光する光の光量を一定に保つように、図示しない光量制御手段によって、光源61から発射する光の光量を制御することで、光ディスク57の情報記録面に集光させる光の光量を一定に保つことができる。 Further, part of the P-polarized light that has passed through the wire grid polarizer 55 passes straight through the polarizing beam splitter 63 with a transmittance T BP (≠ 0) [%], and reaches the monitoring photodetector 64. To do. At this time, most of the light incident on the polarization beam splitter 63 is a component of P-polarized light, and therefore the ratio of R BP to T BP is the optical disk with respect to the total light amount incident on the polarization beam splitter 63. It is equal to the ratio of the amounts of light branched to the 67 side and the monitor photodetector 64 side. Therefore, the amount of light emitted from the light source 61 is controlled by a light amount control means (not shown) so as to keep the amount of light received by the monitor photodetector 64 constant, so that the light is collected on the information recording surface of the optical disc 57. The amount of light to be emitted can be kept constant.

また、光源61と偏光ビームスプリッタ63との間の光路中にワイヤグリッド型偏光子55を配置する代わりに、偏光ビームスプリッタ63とモニタ用光検出器64との間の光路中に同じ機能を有するワイヤグリッド型偏光子56を配置してもよい。さらに、光源61と偏光ビームスプリッタ63との間の光路中にワイヤグリッド型偏光子55を配置するとともに、偏光ビームスプリッタ63とモニタ用光検出器64との間の光路中にワイヤグリッド型偏光子56を配置してもよい。このようにすると、モニタ用光検出器64で検出される光に重畳するノイズとなる光成分を低減させることもでき、より安定した記録・再生が可能な光ヘッド装置を実現できる。   Further, instead of arranging the wire grid polarizer 55 in the optical path between the light source 61 and the polarizing beam splitter 63, the same function is provided in the optical path between the polarizing beam splitter 63 and the monitoring photodetector 64. A wire grid polarizer 56 may be disposed. Further, a wire grid polarizer 55 is disposed in the optical path between the light source 61 and the polarization beam splitter 63, and the wire grid polarizer is disposed in the optical path between the polarization beam splitter 63 and the monitoring photodetector 64. 56 may be arranged. In this way, it is possible to reduce the light component that becomes noise superimposed on the light detected by the monitor photodetector 64, and to realize an optical head device capable of more stable recording and reproduction.

光ヘッド装置の構成は、図7(a)に限らず、図7(b)に示す光ヘッド装置60bの構成であってもよい。光ヘッド装置60bは、光ヘッド装置60aに対して、光源からワイヤグリッド型偏光子に至るまでの光路が異なる以外は同じ構成であり、光ヘッド装置60aと同じものには同じ番号を付して、説明の重複を避ける。光ヘッド装置60bは、特定の波長帯の光を発射する光源61a、61bがそれぞれ独立に配置されたものであり、例えば、ダイクロイックプリズム62によって、例えば、光源61aから発射する405nm波長帯の光は直進透過させ、光源61bから発射する660nm波長帯の光は反射させ、これらの波長の光の光軸をほぼ揃えるように調整するものである。したがって、ワイヤグリッド型偏光子55に入射する、複数の波長帯の光は、光ヘッド装置60aと同じ光路を辿って、モニタ用光検出器64および光検出器68へ到達する。   The configuration of the optical head device is not limited to FIG. 7A, and may be the configuration of the optical head device 60b shown in FIG. 7B. The optical head device 60b has the same configuration as that of the optical head device 60a except that the optical path from the light source to the wire grid polarizer is different. , Avoid duplicate descriptions. In the optical head device 60b, light sources 61a and 61b that emit light in a specific wavelength band are arranged independently. For example, light in a 405 nm wavelength band emitted from the light source 61a is emitted by, for example, the dichroic prism 62. Light in the 660 nm wavelength band that is transmitted straight through and emitted from the light source 61b is reflected and adjusted so that the optical axes of these wavelengths of light are substantially aligned. Therefore, the light of a plurality of wavelength bands incident on the wire grid polarizer 55 follows the same optical path as that of the optical head device 60 a and reaches the monitoring photodetector 64 and the photodetector 68.

また、さらに、もう一つの波長帯の光、例えばCD用の785nm波長帯の光を発射する光源があって、互いに異なる3つの波長帯の光に共通する光路中にワイヤグリッド型偏光子55を配置し、各波長の光に対して所望の特性を得るものであってもよい。例えば、光ヘッド装置60aの光源61が、3つの波長帯の光を発射する半導体レーザであったり、光ヘッド装置60bの光源61bは、2つの波長帯の光を発射する半導体レーザであったりしてもよい。なお、405nm波長帯は385nm〜430nm、660nm波長帯は630nm〜690nm、785nm波長帯は760nm〜810nmの範囲とする。   In addition, there is a light source that emits light in another wavelength band, for example, light in the 785 nm wavelength band for CD, and the wire grid polarizer 55 is placed in an optical path common to light in three different wavelength bands. It may be arranged to obtain desired characteristics for light of each wavelength. For example, the light source 61 of the optical head device 60a may be a semiconductor laser that emits light of three wavelength bands, or the light source 61b of the optical head device 60b may be a semiconductor laser that emits light of two wavelength bands. May be. Note that the wavelength band of 405 nm is 385 nm to 430 nm, the wavelength band of 660 nm is 630 nm to 690 nm, and the wavelength band of 785 nm is 760 nm to 810 nm.

図8は、本実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子10、30または50を用いた別の光ヘッド装置70の構成を示す模式図である。図8において、とくに、ワイヤグリッド型偏光子10、30または50に相当するワイヤグリッド型偏光子55は、BD用/DVD用/CD用の3つの異なる波長帯の光に共通する光路中に配置される。光ヘッド装置70は、405nm波長帯の光を発射する光源71aと、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光を発射する光源71bとを有し、405nm波長帯の光を透過させるとともに、660nm波長帯の光および785nm波長帯の光を反射させるダイクロイックプリズム72によって、これら3つの波長帯の光の光軸をほぼ揃えて、ワイヤグリッド型偏光子55に入射する。このとき、入射する光のうち、特定の偏光方向(例えばP偏光)の光の成分が大部分となるように光源71a、71bを調整すると、光利用効率が高くなり好ましい。   FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of another optical head device 70 using the wire grid polarizer 10, 30, or 50 according to the present embodiment. In FIG. 8, in particular, a wire grid polarizer 55 corresponding to the wire grid polarizer 10, 30 or 50 is disposed in an optical path common to light of three different wavelength bands for BD / DVD / CD. Is done. The optical head device 70 includes a light source 71a that emits light in the 405 nm wavelength band, a light source 71b that emits light in the 660 nm wavelength band and light in the 785 nm wavelength band, transmits light in the 405 nm wavelength band, and 660 nm. The dichroic prism 72 that reflects the light in the wavelength band and the light in the 785 nm wavelength band enters the wire grid polarizer 55 with the optical axes of these three wavelength bands substantially aligned. At this time, it is preferable to adjust the light sources 71a and 71b so that the light component in a specific polarization direction (for example, P-polarized light) becomes most of the incident light.

ここで、ワイヤグリッド型偏光子55は、P偏光の光を透過し、P偏光と直交するS偏光の光を遮断するので、P偏光の光が偏光ビームスプリッタ73を透過し、コリメータレンズ74で平行光となって、ダイクロイックプリズム75に入射する。なお、コリメータレンズ74は、発散(収束)光を平行光とすることで、複数の波長帯の光の光路長を容易に変更できる。ダイクロイックプリズム75は、例えば、405nm波長帯の光を反射し、660nm波長帯および785nm波長の光を直進透過させる機能を有する。つまり、この場合、光ディスク79aはBDに相当し、光ディスク79bはDVD/CDに相当する。ダイクロイックプリズム75で反射された405nm波長帯の光は1/4波長板77aおよび対物レンズ78aを透過して光ディスク79aの情報記録層に集光する。また、ダイクロイックプリズム75を直進透過した660nm波長帯の光および785nm波長帯の光は、反射ミラー76で反射し、1/4波長板77bおよび対物レンズ78bを透過して光ディスク79bの情報記録層に集光する。 Here, the wire grid polarizer 55 transmits the P-polarized light and blocks the S-polarized light orthogonal to the P-polarized light, so that the P-polarized light passes through the polarization beam splitter 73 and is collimated by the collimator lens 74. It becomes parallel light and enters the dichroic prism 75. Note that the collimator lens 74 can easily change the optical path length of light in a plurality of wavelength bands by making divergent (convergent) light into parallel light. For example, the dichroic prism 75 has a function of reflecting light in the 405 nm wavelength band and transmitting light in the 660 nm wavelength band and the 785 nm wavelength band in a straight line. That is, in this case, the optical disk 79a corresponds to BD, and the optical disk 79b corresponds to DVD / CD. The light in the 405 nm wavelength band reflected by the dichroic prism 75 passes through the quarter-wave plate 77a and the objective lens 78a and is condensed on the information recording layer of the optical disk 79a. The light in the 660 nm wavelength band and the light in the 785 nm wavelength band that have been transmitted straight through the dichroic prism 75 are reflected by the reflection mirror 76 and transmitted through the quarter wavelength plate 77b and the objective lens 78b to the information recording layer of the optical disk 79b. Condensate.

光ディスク79a、79bを反射した各波長帯の光は、対物レンズ78a、78bを透過し、1/4波長板77a、77bを透過してS偏光の光となる。そして、各波長帯のS偏光の光は、往路とは逆方向の光路を辿り、偏光ビームスプリッタ73で反射して、光検出器80に集光する。また、図示しないが、光ヘッド装置70において、例えば、モニタ用光検出器を、光検出器80と偏光ビームスプリッタ73との並びの延長光路上に備えてもよい。その場合、偏光ビームスプリッタ73とモニタ用光検出器との間の光路中に図示しないが、ワイヤグリッド型偏光子55と同機能を有するワイヤグリッド型偏光子が備えられてもよい。   The light of each wavelength band reflected from the optical disks 79a and 79b is transmitted through the objective lenses 78a and 78b, and is transmitted through the quarter-wave plates 77a and 77b to become S-polarized light. Then, the S-polarized light in each wavelength band follows an optical path in the opposite direction to the forward path, is reflected by the polarization beam splitter 73, and is condensed on the photodetector 80. Although not shown, in the optical head device 70, for example, a monitoring photodetector may be provided on an extended optical path in which the photodetector 80 and the polarization beam splitter 73 are arranged. In this case, a wire grid polarizer having the same function as that of the wire grid polarizer 55 may be provided in the optical path between the polarization beam splitter 73 and the monitoring photodetector.

このように、例示した光ヘッド装置60a、60b、70において、ワイヤグリッド型偏光子55に、405nm波長帯の光だけでなく、660nm波長帯の光および/または785nm波長帯の光が入射する場合、ワイヤグリッド型偏光子55、56は、これらの波長帯の光に対して十分な偏光透過率、偏光分離能を有しているとよい。十分な偏光透過率とは、上記の説明のようにP偏光の光を透過させる偏光方向の光とすると、660nm波長帯および785nm波長帯において、Tp(1−Ts)≧0.94の関係を満たすことが好ましく、さらに、405nm波長帯においてTp(1−Ts)≧0.85の関係を満たすとより好ましい。   As described above, in the illustrated optical head devices 60a, 60b, and 70, not only light in the 405 nm wavelength band but also light in the 660 nm wavelength band and / or light in the 785 nm wavelength band is incident on the wire grid polarizer 55. The wire grid polarizers 55 and 56 preferably have sufficient polarization transmittance and polarization separation ability for light in these wavelength bands. The sufficient polarization transmittance means that when the light in the polarization direction that transmits the P-polarized light as described above, Tp (1-Ts) ≧ 0.94 in the 660 nm wavelength band and the 785 nm wavelength band. It is preferable to satisfy this, and it is more preferable to satisfy the relationship of Tp (1-Ts) ≧ 0.85 in the 405 nm wavelength band.

なお、光ヘッド装置60a、60b、70では、ワイヤグリッド型偏光子55、56を配置する例を示したが、これに限らない。例えば、3つの波長帯の光を用いる光ヘッド装置において、異なる光路であるBD用の光路、DVD/CD用の光路において、異なる偏光成分の光を使用する目的などで、光ヘッド装置中に複数のワイヤグリッド型偏光子を用いてもよい。さらに、吸収機能を発生するワイヤグリッド型偏光子を、複数の波長帯の光に共通する光路中に配置して、例えば、405nm波長帯の光に対して偏光子としての機能を発生させ、660nm波長帯の光および/または785nm波長帯の光に対して、偏光方向による大きな偏光透過率の隔たりがなく透過させる、波長選択性の機能を発生させてもよい。   In the optical head devices 60a, 60b, and 70, the example in which the wire grid polarizers 55 and 56 are disposed has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, in an optical head device using light in three wavelength bands, a plurality of optical head devices may be used in the optical head device for the purpose of using light of different polarization components in BD optical paths and DVD / CD optical paths which are different optical paths. Alternatively, a wire grid polarizer may be used. Further, a wire grid type polarizer that generates an absorption function is arranged in an optical path common to light of a plurality of wavelength bands, for example, to generate a function as a polarizer for light of 405 nm wavelength band, and 660 nm A wavelength-selective function of transmitting light in the wavelength band and / or light in the 785 nm wavelength band without a large polarization transmittance difference depending on the polarization direction may be generated.

(第1の実施形態に係る反射型ワイヤグリッド型偏光子の実施例:実施例1〜8)
(実施例1〜実施例7)
本実施例では、第1の実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子10について、入射する光のうち、P偏光の光に対して高い偏光透過率を得るとともに、S偏光の光に対して低い偏光透過率が得られるように設計する。まず、図1に示すワイヤグリッド型偏光子10における透光性基板11に相当する石英ガラス基板の一方の面に、TaとSiOとを交互に積層した反射防止膜13を形成する。その後、反射防止膜13と対向する面にUV光硬化性樹脂を塗布し、スピンコーターによって均一な膜厚とする。
(Examples of the reflective wire grid polarizer according to the first embodiment: Examples 1 to 8)
(Example 1 to Example 7)
In this example, with respect to the wire grid polarizer 10 according to the first embodiment, among the incident light, high polarization transmittance is obtained for P-polarized light and low polarization for S-polarized light. It is designed to obtain transmittance. First, an antireflection film 13 in which Ta 2 O 5 and SiO 2 are alternately laminated is formed on one surface of a quartz glass substrate corresponding to the light-transmitting substrate 11 in the wire grid polarizer 10 shown in FIG. . Thereafter, a UV photocurable resin is applied to the surface facing the antireflection film 13, and the film is made uniform by a spin coater.

次に、断面が三角形状または台形形状となる溝の深さが120nm、溝の幅が36nm、三角形状または台形形状となるピッチが120nmの格子形状を有する、Siからなるモールド金型をUV光硬化性樹脂に押し当てる。そして、モールド金型を押し当てた状態で、波長約365nmのUV光を露光し、UV光硬化性樹脂を硬化させる。そして、UV光硬化性樹脂をエッチングして石英ガラス基板にモールド金型と同じ形状を転写することによって、高さH=120nm、幅W=36nm、ピッチP=120nmのグリッド構造層11aを得る。このとき、溝の底部の幅のみが異なるモールド金型を複数用意し、溝の底部の幅に相当するグリッド構造層11aの頭頂部の幅Wt[nm]が異なる複数の透光性基板11を得る。そして、Alの蒸着角度θ[°]、Alの蒸着膜厚T[nm]を変化させて、表1に示す実施例1〜実施例7の条件を与える。なお、Wt=0(実施例1)の場合、グリッド構造層11aの断面形状は三角形状となる。   Next, a mold die made of Si having a lattice shape having a groove depth of 120 nm, a groove width of 36 nm, and a triangular or trapezoidal pitch of 120 nm is formed with UV light. Press against the curable resin. Then, with the mold die pressed, UV light having a wavelength of about 365 nm is exposed to cure the UV light curable resin. Then, the UV light curable resin is etched to transfer the same shape as the mold to the quartz glass substrate, thereby obtaining the grid structure layer 11a having a height H = 120 nm, a width W = 36 nm, and a pitch P = 120 nm. At this time, a plurality of mold dies having different widths only at the bottoms of the grooves are prepared, and a plurality of translucent substrates 11 having different top widths Wt [nm] of the grid structure layer 11a corresponding to the widths of the bottoms of the grooves are prepared. obtain. Then, the conditions of Examples 1 to 7 shown in Table 1 are given by changing the deposition angle θ [°] of Al and the deposition thickness T [nm] of Al. When Wt = 0 (Example 1), the cross-sectional shape of the grid structure layer 11a is triangular.

Figure 0005353666
Figure 0005353666

実施例1〜7の構造を有するワイヤグリッド型偏光子10について、透光性基板11の平面の法線方向から波長λ=405nmの光、波長λ=660nmの光および波長λ=785nmの光を入射させ、各波長における、P偏光の光の偏光透過率TpおよびS偏光の光の偏光透過率Tsを計算した結果を表2に示す。
For the wire grid polarizer 10 having the structure of Examples 1 to 7, light having a wavelength λ = 405 nm, light having a wavelength λ = 660 nm , and light having a wavelength λ = 785 nm from the normal direction of the plane of the light-transmitting substrate 11 Table 2 shows the results of calculating the polarization transmittance Tp of P-polarized light and the polarization transmittance Ts of S-polarized light at each wavelength.

Figure 0005353666
Figure 0005353666

この結果より、660nmの光および785nmの光に対し、Tp(1−Ts)は、いずれも約0.94以上を示し、高い偏光分離能が得られる。また、405nmの光に対し、実施例1〜実施例3、つまり頭頂部の幅Wtが10nm以下の条件において、Tp(1−Ts)は、いずれも約0.85以上の高い偏光分離能が得られる。このように、グリッド構造層11aの断面は、台形形状である場合、頭頂部が30nm以下であると660nmの光、785nmの光に対して所望の高い偏光分離能が得られ、10nm以下であるとさらに、405nmの光に対しても所望の高い偏光分離能が得られる。   From this result, Tp (1-Ts) is about 0.94 or more for 660 nm light and 785 nm light, and high polarization separation ability is obtained. Further, for light of 405 nm, Tp (1-Ts) has a high polarization separation ability of about 0.85 or more under the conditions of Examples 1 to 3, that is, the condition that the width Wt of the crown is 10 nm or less. can get. Thus, when the cross section of the grid structure layer 11a has a trapezoidal shape, a desired high polarization separation performance is obtained for light of 660 nm and light of 785 nm when the top is 30 nm or less, and is 10 nm or less. Furthermore, the desired high polarization separation ability can be obtained even for light of 405 nm.

また、図9(a)には、実施例1のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とするとき、縦軸にTpおよびTsを与えたグラフを示す。さらに、図9(b)には、実施例1のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とし、縦軸にTp(1−Ts)を与えたグラフを示す。この結果より、広い波長範囲にわたって高いTpおよび低いTsが得られ、さらに高いTp(1−Ts)の値を得ることができる。具体的に、波長が545nm以上の光に対して、Tp(1−Ts)が0.94以上となる。また、波長が370nm以上の光に対して、Tp(1−Ts)が0.85以上となる。   FIG. 9A shows a graph in which Tp and Ts are given to the vertical axis when the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ as the wavelength for the wire grid polarizer of Example 1. FIG. Further, FIG. 9B shows a graph of the wire grid polarizer of Example 1 in which the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ, and the vertical axis is given by Tp (1-Ts). As a result, high Tp and low Ts can be obtained over a wide wavelength range, and a higher Tp (1-Ts) value can be obtained. Specifically, Tp (1-Ts) is 0.94 or more for light having a wavelength of 545 nm or more. In addition, Tp (1-Ts) is 0.85 or more for light having a wavelength of 370 nm or more.

(実施例8)
次に、実施例8として、実施例1と同様の方法で、石英ガラス面に、高さH=120nm、幅W=36nm、ピッチP=120nm(デューティ:W/P=0.3)となる、断面が三角形状のグリッド構造層11aを得る。そして、Alの膜厚T=30nmとして、蒸着角度θを30〜60[°]の範囲で変えて、得られたワイヤグリッド型偏光子に対して、波長405nmの光を入射したときの偏光透過率(Tp,Ts)、偏光分離能をシミュレーションした結果を、それぞれ、図10(a)、図10(b)に示す。
(Example 8)
Next, as Example 8, in the same manner as in Example 1, on the quartz glass surface, height H = 120 nm, width W = 36 nm, pitch P = 120 nm (duty: W / P = 0.3). The grid structure layer 11a having a triangular cross section is obtained. Then, when the film thickness of Al is T = 30 nm and the deposition angle θ is changed in the range of 30 to 60 [°], the polarized light transmission when light having a wavelength of 405 nm is incident on the obtained wire grid type polarizer. The simulation results of the rate (Tp, Ts) and the polarization separation ability are shown in FIG. 10 (a) and FIG. 10 (b), respectively.

図10(a)は、蒸着角度θに対する偏光透過率Ts,Tpの特性を示すグラフであり、図10(b)は、蒸着角度θに対する偏光分離能Tp(1−Ts)の特性を示すグラフである。この結果より、本実施例では、蒸着角度θが49.6°において最も高い偏光分離能を示すことが確認できた。そして、この最適となる蒸着角度θt[°]を与えるとき、θtを基準にして、角度の変化量Δθが8[°]以内であれば、Tp(1−Ts)が0.85以上となるので、好ましく、5[°]以内であればより好ましい。   FIG. 10A is a graph showing the characteristics of the polarization transmittances Ts and Tp with respect to the vapor deposition angle θ, and FIG. 10B is a graph showing the characteristics of the polarization separation ability Tp (1-Ts) with respect to the vapor deposition angle θ. It is. From this result, it was confirmed that in this example, the highest polarization separation ability was exhibited when the vapor deposition angle θ was 49.6 °. When this optimum vapor deposition angle θt [°] is given, Tp (1−Ts) is 0.85 or more if the amount of change Δθ in angle is within 8 [°] with reference to θt. Therefore, it is preferably within 5 [°].

(第1の実施形態に係る吸収型ワイヤグリッド型偏光子の実施例:実施例9〜15)
(実施例9)
本実施例では、実施例9として、第1の実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子10について、入射する光のうち、P偏光の光に対して高い偏光透過率Tpを得るとともに、S偏光の光に対して、光を吸収することで低い偏光透過率Tsが得られるように設計する。入射するS偏光の光を吸収する吸収型のワイヤグリッド型偏光子10としては、金属部12としてGeをグリッド構造層11aに蒸着するところが実施例1〜実施例8とは異なるが、その他の基本的な構成、製造方法は同じである。
(Examples of the absorption-type wire grid polarizer according to the first embodiment: Examples 9 to 15)
Example 9
In this example, as Example 9, with respect to the wire grid polarizer 10 according to the first embodiment, among the incident light, a high polarization transmittance Tp is obtained for P-polarized light, and S-polarized light is also obtained. It is designed so that a low polarization transmittance Ts can be obtained by absorbing light. The absorption-type wire grid polarizer 10 that absorbs incident S-polarized light is different from the first to eighth embodiments in that Ge is deposited on the grid structure layer 11a as the metal portion 12, but other basics. The general configuration and manufacturing method are the same.

次に、実施例9として、実施例1と同様の方法で、石英ガラス面に、高さH=120nm、幅W=36nm、ピッチP=120nm(デューティ:W/P=0.3)となる、断面が三角形状のグリッド構造層11aを得る。そして、Geの膜厚T=20nm、蒸着角度θを44°として、金属部12を形成し、ワイヤグリッド型偏光子を得る。そして、得られたワイヤグリッド型偏光子に対して、405nmの光、660nmの光および785nmの光を入射したときの偏光透過率(Tp,Ts)、偏光分離能の指標であるTp(1−Ts)のシミュレーション結果を表3に示す。また、図11(a)には、実施例9のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とするとき、縦軸にTpおよびTsを与えたグラフを示す。さらに、図11(b)には、実施例9のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とし、縦軸にTp(1−Ts)を与えたグラフを示す。   Next, as Example 9, in the same manner as in Example 1, the height H = 120 nm, the width W = 36 nm, and the pitch P = 120 nm (duty: W / P = 0.3) on the quartz glass surface. The grid structure layer 11a having a triangular cross section is obtained. Then, the metal portion 12 is formed by setting the Ge film thickness T = 20 nm and the vapor deposition angle θ to 44 ° to obtain a wire grid polarizer. Then, with respect to the obtained wire grid type polarizer, when 405 nm light, 660 nm light, and 785 nm light are incident, polarization transmittance (Tp, Ts), and Tp (1− The simulation results of Ts) are shown in Table 3. FIG. 11A shows a graph in which Tp and Ts are given to the vertical axis when the horizontal axis of the wire grid polarizer of Example 9 is in the range of 300 to 900 nm, where the horizontal axis is the wavelength λ. Further, FIG. 11B shows a graph of the wire grid polarizer of Example 9 in which the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ, and the vertical axis is given by Tp (1-Ts).

Figure 0005353666
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この結果より、本実施例では、入射する光の波長が600nm以下において高い偏光分離能を示す。とくに、405nmの光に対して、Tp(1−Ts)が0.915と高い値を示すことが確認できる。また、波長が310〜590nmの範囲の光に対して、Tp(1−Ts)が0.85以上となることが確認できる。   From this result, in this embodiment, high polarization separation ability is exhibited when the wavelength of incident light is 600 nm or less. In particular, it can be confirmed that Tp (1-Ts) shows a high value of 0.915 for 405 nm light. It can also be confirmed that Tp (1-Ts) is 0.85 or more for light having a wavelength in the range of 310 to 590 nm.

(実施例10)
本実施例では、入射するS偏光の光を吸収する吸収型のワイヤグリッド型偏光子10の金属部12としてGeの代わりにa−Siをグリッド構造層11aに蒸着するところが実施例9とは異なるが、その他の基本的な構成、製造方法は同じである。具体的に、実施例10として、実施例1と同様の方法で、石英ガラス面に、高さH=120nm、幅W=36nm、ピッチP=120nm(デューティ:W/P=0.3)となる、断面が三角形状のグリッド構造層11aを得る。そして、a−Siの膜厚T=25nm、蒸着角度θを44°として、金属部12を形成し、ワイヤグリッド型偏光子を得る。
(Example 10)
The present embodiment is different from the ninth embodiment in that a-Si is vapor-deposited on the grid structure layer 11a instead of Ge as the metal portion 12 of the absorption wire grid polarizer 10 that absorbs incident S-polarized light. However, other basic configurations and manufacturing methods are the same. Specifically, as Example 10, in the same manner as in Example 1, the height H = 120 nm, the width W = 36 nm, and the pitch P = 120 nm (duty: W / P = 0.3) on the quartz glass surface. The grid structure layer 11a having a triangular cross section is obtained. Then, the metal portion 12 is formed by setting the a-Si film thickness T = 25 nm and the vapor deposition angle θ to 44 ° to obtain a wire grid polarizer.

そして、図12(a)には、実施例10のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とするとき、縦軸にTpおよびTsを与えたグラフを示す。さらに、図12(b)には、実施例10のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とし、縦軸にTp(1−Ts)を与えたグラフを示す。この結果より、本実施例では、波長が370〜490nmの範囲の光に対して、Tp(1−Ts)が0.85以上となることが確認できる。   FIG. 12A shows a graph in which Tp and Ts are given to the vertical axis when the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ as the wavelength for the wire grid polarizer of Example 10. Further, FIG. 12B shows a graph of the wire grid polarizer of Example 10 in which the horizontal axis is the wavelength λ and is in the range of 300 to 900 nm, and the vertical axis is Tp (1-Ts). From this result, in this example, it can be confirmed that Tp (1-Ts) is 0.85 or more for light having a wavelength in the range of 370 to 490 nm.

(実施例11)
本実施例では、入射するS偏光の光を吸収する吸収型のワイヤグリッド型偏光子10の金属部12としてGeの代わりにMoをグリッド構造層11aに蒸着するところが実施例9とは異なるが、その他の基本的な構成、製造方法は同じである。具体的に、実施例11として、実施例1と同様の方法で、石英ガラス面に、高さH=120nm、幅W=36nm、ピッチP=120nm(デューティ:W/P=0.3)となる、断面が三角形状のグリッド構造層11aを得る。そして、Moの膜厚T=25nm、蒸着角度θを44°として、金属部12を形成し、ワイヤグリッド型偏光子を得る。
(Example 11)
In this embodiment, the metal portion 12 of the absorption type wire grid polarizer 10 that absorbs incident S-polarized light is vapor-deposited on the grid structure layer 11a instead of Ge. Other basic configurations and manufacturing methods are the same. Specifically, as Example 11, in the same manner as in Example 1, on the quartz glass surface, height H = 120 nm, width W = 36 nm, pitch P = 120 nm (duty: W / P = 0.3) The grid structure layer 11a having a triangular cross section is obtained. Then, the metal part 12 is formed by setting the Mo film thickness T = 25 nm and the vapor deposition angle θ to 44 ° to obtain a wire grid polarizer.

そして、図13(a)には、実施例11のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とするとき、縦軸にTpおよびTsを与えたグラフを示す。さらに、図13(b)には、実施例11のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とし、縦軸にTp(1−Ts)を与えたグラフを示す。この結果より、本実施例では、波長が360〜790nmの範囲の光に対して、Tp(1−Ts)が0.85以上となることが確認できる。   FIG. 13A shows a graph in which Tp and Ts are given to the vertical axis when the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ as the wavelength for the wire grid polarizer of Example 11. FIG. 13B shows a graph of the wire grid polarizer of Example 11 in which the horizontal axis is the wavelength λ and the range is 300 to 900 nm, and the vertical axis is Tp (1-Ts). From this result, in this example, it can be confirmed that Tp (1-Ts) is 0.85 or more for light having a wavelength in the range of 360 to 790 nm.

(実施例12)
本実施例では、入射するS偏光の光を吸収する吸収型のワイヤグリッド型偏光子10の金属部12としてGeの代わりにOsをグリッド構造層11aに蒸着するところが実施例9とは異なるが、その他の基本的な構成、製造方法は同じである。具体的に、実施例12として、実施例1と同様の方法で、石英ガラス面に、高さH=120nm、幅W=36nm、ピッチP=120nm(デューティ:W/P=0.3)となる、断面が三角形状のグリッド構造層11aを得る。そして、Osの膜厚T=25nm、蒸着角度θを44°として、金属部12を形成し、ワイヤグリッド型偏光子を得る。
(Example 12)
This embodiment differs from the ninth embodiment in that Os is vapor-deposited on the grid structure layer 11a instead of Ge as the metal portion 12 of the absorption-type wire grid polarizer 10 that absorbs incident S-polarized light. Other basic configurations and manufacturing methods are the same. Specifically, as Example 12, the height H = 120 nm, the width W = 36 nm, and the pitch P = 120 nm (duty: W / P = 0.3) on the quartz glass surface in the same manner as in Example 1. The grid structure layer 11a having a triangular cross section is obtained. Then, the metal part 12 is formed by setting the film thickness T of Os = 25 nm and the vapor deposition angle θ to 44 ° to obtain a wire grid polarizer.

そして、図14(a)には、実施例12のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とするとき、縦軸にTpおよびTsを与えたグラフを示す。さらに、図14(b)には、実施例12のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とし、縦軸にTp(1−Ts)を与えたグラフを示す。この結果より、本実施例では、波長が360〜560nmの範囲の光に対して、Tp(1−Ts)が0.85以上となることが確認できる。   FIG. 14A shows a graph in which Tp and Ts are given to the vertical axis when the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ being the horizontal axis for the wire grid polarizer of Example 12. Further, FIG. 14B shows a graph of the wire grid polarizer of Example 12 in which the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ, and the vertical axis is given Tp (1-Ts). From this result, it can be confirmed that in this example, Tp (1-Ts) is 0.85 or more for light having a wavelength in the range of 360 to 560 nm.

(実施例13)
本実施例では、入射するS偏光の光を吸収する吸収型のワイヤグリッド型偏光子10の金属部12としてGeの代わりにPbSをグリッド構造層11aに蒸着するところが実施例9とは異なるが、その他の基本的な構成、製造方法は同じである。具体的に、実施例13として、実施例1と同様の方法で、石英ガラス面に、高さH=120nm、幅W=36nm、ピッチP=120nm(デューティ:W/P=0.3)となる、断面が三角形状のグリッド構造層11aを得る。そして、PbSの膜厚T=25nm、蒸着角度θを44°として、金属部12を形成し、ワイヤグリッド型偏光子を得る。
(Example 13)
In the present embodiment, PbS is vapor deposited on the grid structure layer 11a instead of Ge as the metal portion 12 of the absorption type wire grid polarizer 10 that absorbs incident S-polarized light. Other basic configurations and manufacturing methods are the same. Specifically, as Example 13, in the same manner as in Example 1, the height H = 120 nm, the width W = 36 nm, and the pitch P = 120 nm (duty: W / P = 0.3) on the quartz glass surface. The grid structure layer 11a having a triangular cross section is obtained. And the metal part 12 is formed by setting the film thickness T of PbS T = 25 nm and the vapor deposition angle θ to 44 ° to obtain a wire grid polarizer.

そして、図15(a)には、実施例13のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とするとき、縦軸にTpおよびTsを与えたグラフを示す。さらに、図15(b)には、実施例13のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とし、縦軸にTp(1−Ts)を与えたグラフを示す。この結果より、本実施例では、波長が360〜540nmの範囲の光に対して、Tp(1−Ts)が0.85以上となることが確認できる。   FIG. 15A shows a graph in which Tp and Ts are given on the vertical axis when the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ as the wavelength for the wire grid polarizer of Example 13. Further, FIG. 15B shows a graph of the wire grid polarizer of Example 13 in which the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ, and the vertical axis is given by Tp (1-Ts). From this result, in this example, it can be confirmed that Tp (1-Ts) is 0.85 or more with respect to light having a wavelength in the range of 360 to 540 nm.

(実施例14)
本実施例では、入射するS偏光の光を吸収する吸収型のワイヤグリッド型偏光子10の金属部12としてGeの代わりにSiGeをグリッド構造層11aに蒸着するところが実施例9とは異なるが、その他の基本的な構成、製造方法は同じである。なお、SiGeは、SiとGeの組成比が65:35の割合のものを用いる。具体的に、実施例14として、実施例1と同様の方法で、石英ガラス面に、高さH=120nm、幅W=36nm、ピッチP=120nm(デューティ:W/P=0.3)となる、断面が三角形状のグリッド構造層11aを得る。そして、SiGeの膜厚T=25nm、蒸着角度θを44°として、金属部12を形成し、ワイヤグリッド型偏光子を得る。
(Example 14)
This embodiment differs from the ninth embodiment in that SiGe is deposited on the grid structure layer 11a instead of Ge as the metal portion 12 of the absorption-type wire grid polarizer 10 that absorbs incident S-polarized light. Other basic configurations and manufacturing methods are the same. SiGe having a composition ratio of Si and Ge of 65:35 is used. Specifically, as Example 14, in the same manner as in Example 1, on the quartz glass surface, height H = 120 nm, width W = 36 nm, pitch P = 120 nm (duty: W / P = 0.3) The grid structure layer 11a having a triangular cross section is obtained. And the metal part 12 is formed by setting the film thickness T = 25 nm of SiGe and the vapor deposition angle θ to 44 ° to obtain a wire grid polarizer.

そして、図16(a)には、実施例14のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とするとき、縦軸にTpおよびTsを与えたグラフを示す。さらに、図16(b)には、実施例14のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とし、縦軸にTp(1−Ts)を与えたグラフを示す。この結果より、本実施例では、波長が360〜440nmの範囲の光に対して、Tp(1−Ts)が0.85以上となることが確認できる。   FIG. 16A shows a graph in which the vertical axis indicates Tp and Ts when the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ as the wavelength for the wire grid polarizer of Example 14. Further, FIG. 16B shows a graph in which the horizontal axis of the wire grid polarizer of Example 14 is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ, and Tp (1-Ts) is given on the vertical axis. From this result, in this example, it can be confirmed that Tp (1-Ts) is 0.85 or more with respect to light in the wavelength range of 360 to 440 nm.

(実施例15)
本実施例では、入射するS偏光の光を吸収する吸収型のワイヤグリッド型偏光子10の金属部12としてGeの代わりにWをグリッド構造層11aに蒸着するところが実施例9とは異なるが、その他の基本的な構成、製造方法は同じである。具体的に、実施例15として、実施例1と同様の方法で、石英ガラス面に、高さH=120nm、幅W=36nm、ピッチP=120nm(デューティ:W/P=0.3)となる、断面が三角形状のグリッド構造層11aを得る。そして、Wの膜厚T=25nm、蒸着角度θを44°として、金属部12を形成し、ワイヤグリッド型偏光子を得る。
(Example 15)
In this embodiment, the metal portion 12 of the absorption type wire grid polarizer 10 that absorbs incident S-polarized light is vapor-deposited on the grid structure layer 11a instead of Ge. Other basic configurations and manufacturing methods are the same. Specifically, as Example 15, in the same manner as in Example 1, on the quartz glass surface, height H = 120 nm, width W = 36 nm, pitch P = 120 nm (duty: W / P = 0.3) The grid structure layer 11a having a triangular cross section is obtained. Then, the metal part 12 is formed with a W film thickness T = 25 nm and a vapor deposition angle θ of 44 ° to obtain a wire grid polarizer.

そして、図17(a)には、実施例15のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とするとき、縦軸にTpおよびTsを与えたグラフを示す。さらに、図17(b)には、実施例15のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とし、縦軸にTp(1−Ts)を与えたグラフを示す。この結果より、本実施例では、波長が360〜720nmの範囲の光に対して、Tp(1−Ts)が0.85以上となることが確認できる。   FIG. 17A shows a graph in which Tp and Ts are given on the vertical axis when the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ as the wavelength for the wire grid polarizer of Example 15. Further, FIG. 17B shows a graph in which the horizontal axis of the wire grid polarizer of Example 15 is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ, and Tp (1-Ts) is given on the vertical axis. From this result, in this example, it can be confirmed that Tp (1-Ts) is 0.85 or more with respect to light having a wavelength in the range of 360 to 720 nm.

(第2の実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子の実施例:実施例16)
本実施例では、実施例16として、第2の実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子30について、入射する光のうち、P偏光の光に対して高い偏光透過率Tpを得るとともに、S偏光の光に対して低い偏光透過率Tsが得られるように設計する。入射するS偏光の光を反射する反射型のワイヤグリッド型偏光子30としては、透光性基板31を構成する、第1の光学材料部として石英ガラス基板を有し、第2の光学材料部として、硬化後の屈折率が1.5となる透明樹脂を用いる。
(Example of wire grid polarizer according to the second embodiment: Example 16)
In this example, as Example 16, for the wire grid polarizer 30 according to the second embodiment, among the incident light, a high polarization transmittance Tp is obtained for P-polarized light, and S-polarized light is obtained. It is designed to obtain a low polarization transmittance Ts for light. The reflective wire grid polarizer 30 that reflects incident S-polarized light has a quartz glass substrate as the first optical material part that constitutes the translucent substrate 31, and the second optical material part. A transparent resin having a refractive index after curing of 1.5 is used.

まず、図3に示すワイヤグリッド型偏光子30における第1の光学材料部31aに相当する屈折率約1.5の石英ガラス基板の一方の面に、TaとSiOとを交互に積層した反射防止膜33を形成する。その後、反射防止膜33と対向する面にUV光硬化性樹脂を塗布し、スピンコーターによって均一な膜厚とする。 First, Ta 2 O 5 and SiO 2 are alternately formed on one surface of a quartz glass substrate having a refractive index of about 1.5 corresponding to the first optical material portion 31a in the wire grid polarizer 30 shown in FIG. A laminated antireflection film 33 is formed. Thereafter, a UV photocurable resin is applied to the surface facing the antireflection film 33, and the film thickness is made uniform by a spin coater.

次に、断面が三角形状となる溝の深さが120nm、溝の幅が36nm、三角形状となるピッチが120nmの格子形状を有する、Siからなるモールド金型をUV光硬化性樹脂に押し当てる。そして、モールド金型を押し当てた状態で、波長約365nmのUV光を露光し、UV光硬化性樹脂を硬化させ、グリッド構造層31cを有する第2の光学材料部31bを得る。このとき、UV光硬化性樹脂の屈折率は約1.5である。次に、金属部32としてAlをグリッド構造層31cに蒸着角度θ=44°で厚さT=36nm蒸着することで実施例1と同様の光学特性を有するワイヤグリッド型偏光子30を得ることができる。   Next, a mold mold made of Si having a lattice shape with a groove having a triangular cross section of 120 nm, a groove width of 36 nm, and a triangular pitch of 120 nm is pressed against the UV photocurable resin. . Then, with the mold die pressed, UV light having a wavelength of about 365 nm is exposed to cure the UV light curable resin, thereby obtaining the second optical material portion 31b having the grid structure layer 31c. At this time, the refractive index of the UV light curable resin is about 1.5. Next, Al is deposited on the grid structure layer 31c as the metal portion 32 at a deposition angle θ = 44 ° and a thickness T = 36 nm to obtain a wire grid polarizer 30 having the same optical characteristics as in the first embodiment. it can.

(第3の実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子の実施例:実施例17)
本実施例では、実施例17として、第3の実施形態に係るワイヤグリッド型偏光子50について、入射する光のうち、P偏光の光に対して高い偏光透過率Tpを得るとともに、S偏光の光に対して低い偏光透過率Tsが得られるように設計する。入射するS偏光の光を反射する反射型のワイヤグリッド型偏光子50としては、第1の光学材料部31aとして石英ガラス基板を有し、第2の光学材料部32bとして、硬化後の屈折率が1.5となる透明樹脂を用いる。
(Example of wire grid polarizer according to third embodiment: Example 17)
In this example, as Example 17, for the wire grid polarizer 50 according to the third embodiment, among the incident light, a high polarization transmittance Tp is obtained for P-polarized light, and S-polarized light is also obtained. It is designed to obtain a low polarization transmittance Ts for light. The reflective wire grid polarizer 50 that reflects incident S-polarized light has a quartz glass substrate as the first optical material part 31a, and a refractive index after curing as the second optical material part 32b. A transparent resin having a ratio of 1.5 is used.

まず、図5に示すワイヤグリッド型偏光子50における第1の光学材料部31aに相当する屈折率約1.5の石英ガラス基板の一方の面に、TaとSiOとを交互に積層した反射防止膜33を形成する。その後、反射防止膜33と対向する面にUV光硬化性樹脂を塗布し、スピンコーターによって均一な膜厚とする。 First, Ta 2 O 5 and SiO 2 are alternately formed on one surface of a quartz glass substrate having a refractive index of about 1.5 corresponding to the first optical material portion 31a in the wire grid polarizer 50 shown in FIG. A laminated antireflection film 33 is formed. Thereafter, a UV photocurable resin is applied to the surface facing the antireflection film 33, and the film thickness is made uniform by a spin coater.

次に、断面が三角形状となる溝の深さが120nm、溝の幅が36nm、三角形状となるピッチが120nm(デューティ:W/P=0.3)の格子形状を有する、Siからなるモールド金型をUV光硬化性樹脂に押し当てる。そして、モールド金型を押し当てた状態で、波長約365nmのUV光を露光し、UV光硬化性樹脂を硬化させ、グリッド構造層31cを有する第2の光学材料部31bを得る。このとき、UV光硬化性樹脂の屈折率は約1.5である。次に、第2の光学材料部31bのグリッド構造層31c側に、厚さDが約10nmとなるように保護膜51aとなるSiOを形成し、透光性基板51を得る。そして、金属部52としてAlをSiO上に蒸着角度θ=50°で厚さT=27nm蒸着して、ワイヤグリッド型偏光子50を得ることができる。 Next, a mold made of Si having a lattice shape in which a groove having a triangular cross section has a depth of 120 nm, a groove width of 36 nm, and a triangular pitch of 120 nm (duty: W / P = 0.3) The mold is pressed against the UV light curable resin. Then, with the mold die pressed, UV light having a wavelength of about 365 nm is exposed to cure the UV light curable resin, thereby obtaining the second optical material portion 31b having the grid structure layer 31c. At this time, the refractive index of the UV light curable resin is about 1.5. Next, SiO 2 serving as the protective film 51a is formed on the grid structure layer 31c side of the second optical material portion 31b so that the thickness D is about 10 nm, thereby obtaining the translucent substrate 51. Then, Al is deposited on the SiO 2 as the metal part 52 at a deposition angle θ = 50 ° and a thickness T = 27 nm, whereby the wire grid polarizer 50 can be obtained.

そして、本実施例で得られたワイヤグリッド型偏光子に対して、405nmの光、660nmの光および785nmの光を入射したときの偏光透過率(Tp,Ts)、偏光分離能の指標であるTp(1−Ts)のシミュレーション結果を表4に示す。また、図18(a)には、実施例17のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とするとき、縦軸にTpおよびTsを与えたグラフを示す。さらに、図18(b)には、実施例17のワイヤグリッド型偏光子について、横軸を波長λとして300〜900nmの範囲とし、縦軸にTp(1−Ts)を与えたグラフを示す。   And it is a parameter | index of polarization | polarized-light transmittance (Tp, Ts) when 405 nm light, 660 nm light, and 785 nm light inject with respect to the wire grid type | mold polarizer obtained in the present Example, and polarization separation ability. Table 4 shows the simulation result of Tp (1-Ts). FIG. 18A shows a graph in which Tp and Ts are given to the vertical axis when the horizontal axis is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ as the wavelength for the wire grid polarizer of Example 17. FIG. Further, FIG. 18B shows a graph in which the horizontal axis of the wire grid polarizer of Example 17 is in the range of 300 to 900 nm with the wavelength λ, and Tp (1-Ts) is given on the vertical axis.

Figure 0005353666
Figure 0005353666

この結果より、本実施例では、入射する光の波長が300〜900nmにおいて高い偏光分離能を示すことが確認できた。具体的に、波長が490nm以上の光に対して、Tp(1−Ts)が0.94以上となる。また、波長が360nm以上の光に対して、Tp(1−Ts)が0.85以上となる。また、第2の光学材料部31bとなる(UV光硬化性)樹脂材料の機械的な損傷を低減できる。   From this result, it was confirmed that the present example shows high polarization separation ability when the wavelength of incident light is 300 to 900 nm. Specifically, Tp (1-Ts) is 0.94 or more for light having a wavelength of 490 nm or more. In addition, Tp (1-Ts) is 0.85 or more for light having a wavelength of 360 nm or more. Further, mechanical damage of the (UV light curable) resin material that becomes the second optical material portion 31b can be reduced.

以上のように、本発明に係るワイヤグリッド型偏光子は、入射する光のうち、互いに直交する第1の直線偏光の光と、第2の直線偏光の光のうち、とくに透過させる成分の光である第1の直線偏光の光の偏光透過率が高く、かつ、第2の直線偏光の光の偏光透過率を低くできる。とくに、光ヘッド装置に利用する波長の光に対して、所望の偏光透過率特性を有するワイヤグリッド型偏光子を用いることで、光利用効率が高く安定した記録・再生を行う光ヘッド装置を実現でき、有用である。   As described above, the wire grid polarizer according to the present invention has a component that transmits light out of the first linearly polarized light and the second linearly polarized light that are orthogonal to each other. The polarization transmittance of the first linearly polarized light is high, and the polarization transmittance of the second linearly polarized light can be lowered. In particular, by using a wire grid polarizer that has the desired polarization transmission characteristics for light of the wavelength used in the optical head device, an optical head device that achieves stable recording and reproduction with high light utilization efficiency is realized. Can and is useful.

10、30、50、55、56、200 ワイヤグリッド型偏光子
11、31、51 透光性基板
11a、31c グリッド構造層
12、32、52、202 金属部
13、33 反射防止膜
21 加工前の透光性基板
22、22a、41、41a (硬化性)樹脂
23、42 モールド金型
24 UV光
25 エッチングガス
31a 第1の光学材料部
31b 第2の光学材料部
51a 保護膜
60a、60b、70 光ヘッド装置
61、61a、61b、71a、71b 光源
62、72、75 ダイクロイックプリズム
63、73 偏光ビームスプリッタ
64 モニタ用光検出器
65、77a、77b 1/4波長板
66、78a、78b 対物レンズ
67、79a、79b光ディスク
68、80 光検出器
74 コリメータレンズ
76 反射ミラー
201 透明基板
10, 30, 50, 55, 56, 200 Wire grid polarizers 11, 31, 51 Translucent substrates 11a, 31c Grid structure layers 12, 32, 52, 202 Metal parts 13, 33 Antireflection film 21 Before processing Translucent substrates 22, 22a, 41, 41a (curable) resin 23, 42 Mold 24 UV light 25 Etching gas 31a First optical material part 31b Second optical material part 51a Protective films 60a, 60b, 70 Optical head devices 61, 61a, 61b, 71a, 71b Light sources 62, 72, 75 Dichroic prism 63, 73 Polarizing beam splitter 64 Monitor photodetectors 65, 77a, 77b 1/4 wavelength plates 66, 78a, 78b Objective lens 67 79a, 79b Optical disks 68, 80 Photo detector 74 Collimator lens 76 Reflective mirror 201 Transparent substrate

Claims (13)

一方の平面に、1つの方向に一定の間隔で周期的に配置されるように延伸され、断面形状が三角形または台形の格子形状からなるグリッド構造層を有する透光性基板と、
前記グリッド構造層の格子形状における凸部の側面のうち一方の側面上に金属を含む金属部と、を有し、
前記グリッド構造層の格子形状における凸部の頭頂部の幅は30nm以下であり、
前記グリッド構造層の格子形状における凸部の高さに対する前記金属部の成膜範囲の割合は0.75以上であり、
前記透光性基板に入射する光を、前記グリッド構造層の格子の長手方向と直交する第1の直線偏光の光と、前記グリッド構造層の格子の長手方向と平行する第2の直線偏光の光の成分に分け、前記第1の直線偏光の光の偏光透過率をTp、前記第2の直線偏光の光の偏光透過率をTsとするとき、前記第2の直線偏光の光を反射し、
可視光領域を含み長波長側の光に対して、Tp(1−Ts)が、0.94以上となるワイヤグリッド型偏光子。
A translucent substrate having a grid structure layer that is stretched so as to be periodically arranged in one direction at regular intervals on one plane, and has a grid structure layer having a triangular or trapezoidal lattice shape;
A metal part including a metal on one side surface among the side surfaces of the convex portion in the grid shape of the grid structure layer,
The width of the top of the convex portion in the grid shape of the grid structure layer is 30 nm or less,
The ratio of the film forming range of the metal part to the height of the convex part in the grid shape of the grid structure layer is 0.75 or more,
The light incident on the translucent substrate is converted into a first linearly polarized light orthogonal to the longitudinal direction of the grid of the grid structure layer and a second linearly polarized light parallel to the longitudinal direction of the grid of the grid structure layer. The light component is divided into light components, and when the polarization transmittance of the first linearly polarized light is Tp and the polarization transmittance of the second linearly polarized light is Ts, the second linearly polarized light is reflected. ,
A wire grid polarizer in which Tp (1-Ts) is 0.94 or more with respect to light on the long wavelength side including the visible light region.
前記透光性基板に、660nmの光および785nmの光が入射するとき、Tp(1−Ts)が、0.94以上となる請求項1に記載のワイヤグリッド型偏光子。   The wire grid polarizer according to claim 1, wherein Tp (1-Ts) is 0.94 or more when 660 nm light and 785 nm light are incident on the translucent substrate. 前記グリッド構造層の格子形状における凸部の頭頂部の幅は10nm以下であり、
前記グリッド構造層の格子形状における凸部の高さに対する前記金属部の成膜範囲の割合は0.8以上であり、
前記透光性基板に、405nmの光が入射するとき、Tp(1−Ts)が0.85以上となる請求項1または請求項2に記載のワイヤグリッド型偏光子。
The width of the top of the convex portion in the grid shape of the grid structure layer is 10 nm or less,
The ratio of the film forming range of the metal part to the height of the convex part in the grid shape of the grid structure layer is 0.8 or more,
The wire grid polarizer according to claim 1 or 2, wherein Tp (1-Ts) is 0.85 or more when 405 nm light is incident on the translucent substrate.
前記金属部は、Alを主成分とする材料からなる請求項1〜3いずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子。   The wire grid polarizer according to claim 1, wherein the metal part is made of a material mainly composed of Al. 前記透光性基板は、第1の光学材料部と、前記第1の光学材料部に前記グリッド構造層を有する第2の光学材料部が積層される構成を有する請求項1〜4いずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子。   The said translucent board | substrate has a structure by which the 1st optical material part and the 2nd optical material part which has the said grid structure layer on the said 1st optical material part are laminated | stacked. The wire grid type polarizer described in the item. 前記透光性基板は、前記第2の光学材料部の前記グリッド構造層上に保護膜が積層される構成を有する請求項5に記載のワイヤグリッド型偏光子。   6. The wire grid polarizer according to claim 5, wherein the translucent substrate has a configuration in which a protective film is laminated on the grid structure layer of the second optical material portion. 一方の平面に、1つの方向に一定の間隔で周期的に配置されるように延伸され、断面形状が三角形または台形の格子形状からなるグリッド構造層を有する透光性基板と、
前記グリッド構造層の格子形状における凸部の側面のうち一方の側面上に金属を含む金属部と、を有し、
前記グリッド構造層の格子形状における凸部の頭頂部の幅は30nm以下であり、
前記グリッド構造層の格子形状における凸部の高さに対する前記金属部の成膜範囲の割合は0.75以上であり、
前記透光性基板に入射する光を、前記グリッド構造層の格子の長手方向と直交する第1の直線偏光の光と、前記グリッド構造層の格子の長手方向と平行する第2の直線偏光の光の成分に分け、前記第1の直線偏光の光の偏光透過率をTp、前記第2の直線偏光の光の偏光透過率をTsとするとき、前記第2の直線偏光の光を吸収し、
可視光領域より短い波長の光に対して、Tp(1−Ts)が、0.85以上となるワイヤグリッド型偏光子。
A translucent substrate having a grid structure layer that is stretched so as to be periodically arranged in one direction at regular intervals on one plane, and has a grid structure layer having a triangular or trapezoidal lattice shape;
A metal part including a metal on one side surface among the side surfaces of the convex portion in the grid shape of the grid structure layer,
The width of the top of the convex portion in the grid shape of the grid structure layer is 30 nm or less,
The ratio of the film forming range of the metal part to the height of the convex part in the grid shape of the grid structure layer is 0.75 or more,
The light incident on the translucent substrate is converted into a first linearly polarized light orthogonal to the longitudinal direction of the grid of the grid structure layer and a second linearly polarized light parallel to the longitudinal direction of the grid of the grid structure layer. It is divided into light components, and when the polarization transmittance of the first linearly polarized light is Tp and the polarization transmittance of the second linearly polarized light is Ts, the second linearly polarized light is absorbed. ,
A wire grid polarizer in which Tp (1-Ts) is 0.85 or more for light having a shorter wavelength than the visible light region.
前記グリッド構造層の格子形状における凸部の頭頂部の幅は10nm以下であり、
前記グリッド構造層の格子形状における凸部の高さに対する前記金属部の成膜範囲の割合は0.8以上であり、
前記透光性基板に、405nmの光が入射するとき、Tp(1−Ts)が、0.85以上となる請求項7に記載のワイヤグリッド型偏光子。
The width of the top of the convex portion in the grid shape of the grid structure layer is 10 nm or less,
The ratio of the film forming range of the metal part to the height of the convex part in the grid shape of the grid structure layer is 0.8 or more,
The wire grid polarizer according to claim 7, wherein Tp (1-Ts) is 0.85 or more when 405 nm light is incident on the translucent substrate.
前記金属部は、Ge、a−Si、Mo、Os、PbS、SiGe、Wのうちいずれかの材料からなる請求項7または請求項8に記載のワイヤグリッド型偏光子。   9. The wire grid polarizer according to claim 7, wherein the metal portion is made of any one of Ge, a-Si, Mo, Os, PbS, SiGe, and W. 10. 前記透光性基板は、第1の光学材料部と、前記第1の光学材料部に前記グリッド構造層を有する第2の光学材料部が積層される構成を有する請求項7〜9いずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子。   The said translucent board | substrate has a structure by which the 1st optical material part and the 2nd optical material part which has the said grid structure layer on the said 1st optical material part are laminated | stacked. The wire grid type polarizer described in the item. 前記透光性基板は、前記第2の光学材料部の前記グリッド構造層上に保護膜が積層される構成を有する請求項10に記載のワイヤグリッド型偏光子。   11. The wire grid polarizer according to claim 10, wherein the translucent substrate has a configuration in which a protective film is laminated on the grid structure layer of the second optical material portion. 光源と、
前記光源から発射する光を光ディスクに集光させる対物レンズと、
前記光源から発射する光を光ディスクの方向に導くとともに、前記光ディスクで反射された光を受光する光検出器の方向に偏向するビームスプリッタと、を備える光ヘッド装置において、
前記光源と前記ビームスプリッタとの間の光路中に請求項1〜11いずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子が配置される光ヘッド装置。
A light source;
An objective lens for condensing the light emitted from the light source onto the optical disc;
In an optical head device comprising: a beam splitter that guides light emitted from the light source in the direction of the optical disc and deflects it in the direction of a photodetector that receives the light reflected by the optical disc.
An optical head device in which the wire grid polarizer according to any one of claims 1 to 11 is disposed in an optical path between the light source and the beam splitter.
光源と、
前記光源から発射する光を光ディスクに集光させる対物レンズと、
前記光源から発射する光を光ディスクの方向とモニタ用光検出器の方向と、に分岐するビームスプリッタと、
前記光ディスクから反射された光を受光する光検出器と、
前記モニタ用光検出器で検出した光の光量に応じて前記光源から発射される光の光量を制御する光量制御手段と、を備える光ヘッド装置において、
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モニタ用光検出器の光路中に請求項1〜11いずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子が配置される光ヘッド装置。
A light source;
An objective lens for condensing the light emitted from the light source onto the optical disc;
A beam splitter that branches light emitted from the light source into the direction of the optical disc and the direction of the photodetector for monitoring;
A photodetector for receiving light reflected from the optical disc;
In an optical head device comprising: a light amount control unit that controls a light amount of light emitted from the light source in accordance with a light amount of light detected by the monitor photodetector.
The wire grid type polarizer according to any one of claims 1 to 11 is disposed in an optical path between the light source and the beam splitter and / or in an optical path of the beam splitter and the monitoring photodetector. Optical head device.
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