JPH09161303A - 光ヘッド装置 - Google Patents

光ヘッド装置

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JPH09161303A
JPH09161303A JP7324885A JP32488595A JPH09161303A JP H09161303 A JPH09161303 A JP H09161303A JP 7324885 A JP7324885 A JP 7324885A JP 32488595 A JP32488595 A JP 32488595A JP H09161303 A JPH09161303 A JP H09161303A
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JP
Japan
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liquid crystal
optical
head device
optical head
transparent substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP7324885A
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English (en)
Inventor
Yuzuru Tanabe
譲 田辺
Tomoya Takigawa
具也 滝川
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】安価で光利用効率が高く、信頼性の高い光ヘッ
ド装置を得る。 【解決手段】格子状の凹凸部を有する透明基板1をプラ
スチックで構成するとともに、透明基板1の凹凸部の表
面に液晶に対し不活性でかつ液晶及び気体の浸透を防ぐ
遮蔽膜2を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CD(コンパクト
ディスク)、CD−ROM、ビデオディスク等の光デ
ィスク及び光磁気ディスク等の光記録媒体に光学的情報
を書き込んだり、光学的情報を読み取るための光ヘッド
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光ディスク及び光磁気ディスク等
に光学的情報を書き込んだり、光学的情報を読み取る光
ヘッド装置としては、光記録媒体の記録面から反射され
た信号光を検出部へ導光(ビームスプリット)する光学
部品としてプリズム式ビームスプリッタを用いたもの
と、回折格子あるいはホログラム素子を用いたものとが
知られていた。
【0003】従来の光ヘッド装置用の回折格子あるいは
ホログラム素子は、ガラスやプラスチックの基板上に、
矩形の断面を有するレリーフ型回折格子(等方性回折格
子)をドライエッチング法あるいは射出成形法よって形
成し、これによって光を回折しビームスプリット機能を
付与していた。
【0004】また、光の利用効率が10%程度の等方性
回折格子よりも光の利用効率を上げようとした場合、偏
光を利用することが考えられる。偏光を利用しようとす
ると、プリズム式ビームスプリッタにλ/4板を組み合
わせて、往き(光源から光記録媒体へ向かう方向)及び
帰り(光記録媒体から検出部へ向かう方向)の効率を上
げて往復効率を上げる方法があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしプリズム式偏光
ビームスプリッタは高価であり、他の方式が模索されて
いた。一つの方式としてLiNbO3 等の複屈折性結晶
の平板を用い、表面に光学異方性回折格子を形成し偏光
選択性を付与する方法が知られている。しかし複屈折性
結晶自体が高価であり、民生分野への適用は困難であ
る。また通常はプロトン交換法によってLiNbO3
板上に格子を形成するが、プロトン交換液中のプロトン
がLiNbO3 基板に拡散しやすいため、細かいピッチ
の格子を形成するのが困難であるという問題もあった。
【0006】等方性回折格子は前述のように、往きの利
用効率が50%程度で、帰りの利用効率が20%程度で
あるため、往復で10%程度が限界である。
【0007】それに対して、透明基板上に格子状凹凸部
を形成し、そこに液晶を充填する方法による光の利用効
率の高いホログラムが提案されている。
【0008】格子状凹凸部を形成した透明基板の素材と
しては、ガラスあるいはプラスチック等がある。ガラス
基板はプラスチック基板に比べて液晶に対して不活性と
いう利点を有する。しかし、格子状凹凸部を形成するた
めにフォトリソグラフィ法とドライエッチング法を適用
する必要があり、工程数が多いため歩留まりを上げるこ
とが難しく、加工コストが高いという問題点があった。
さらに、ガラス中のアルカリイオンの溶出によって信頼
性が低下するという問題があった。
【0009】プラスチック基板は、射出成形法や注型法
などの方法によって、高歩留まりかつ低コストで格子状
凹凸部を形成することが可能である。しかし、前記の成
形法により製造可能なプラスチック、例えばアクリル樹
脂、ポリカーボネート、非晶質ポリオレフィン、ポリア
リレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ
エチレンテレフタレートは液晶によって溶解あるいは膨
潤するという問題点があった。またプラスチック基板は
気体の透過性があり、気泡等をセル内に生じ光学特性を
損ねる可能性があった。
【0010】本発明は、前述の問題点を解消し、安価で
高い光利用効率を持つ光ヘッド装置を提供することを目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、光源からの光を回折素子を通して光記録
媒体に照射することにより、光学的情報の書き込み及び
/又は情報の読み取りを行う光ヘッド装置において、前
記回折素子は、透明基板の表面に格子状の凹凸部が形成
され前記凹凸部に光学異方性を有する液晶が充填されて
いる光学異方性回折格子を備えてなり、前記凹凸部の表
面には液晶に対して不活性でかつ液晶の浸透を防ぐ透明
な遮蔽膜が形成されていることを特徴とする光ヘッド装
置を提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明においては、前記凹凸部は
光学的に等方的であってもいいし、非等方的であっても
いいが、前記凹凸部が光学的に等方的である場合、透明
基板として容易に入手可能な屈折率が1.5付近のガラ
ス基板、プラスチック基板等を用いることができる。前
記プラスチック基板としては、アクリル樹脂、ポリカー
ボネート、非晶質ポリオレフィン、ポリアリレート、ポ
リスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレ
フタレートなどの透明樹脂が好ましく使用できる。
【0013】また一般に液晶の常光屈折率は異常光屈折
率より低く、常光屈折率は1.5付近が多いため、透明
基板の屈折率と液晶の常光屈折率が等しい条件が一般的
には実現しやすい。
【0014】一方、液晶は、前記凹凸部のストライプ方
向にその分子の長軸方向が平行な方向に配向すると考え
られるため、上記の場合紙面(たとえば図1)と平行な
方向に偏光した光(P波)に対しては対応する液晶の常
光屈折率と基板の屈折率はほぼ等しく、紙面と垂直に偏
光した光(S波)に対しては、対応する液晶の異常光屈
折率と基板の屈折率は異なる。
【0015】そのため、P波に対しては前記格子状の凹
凸部は光学的に透明であり、光は透過するだけである
が、S波に対しては回折格子として機能する。
【0016】前記透明基板と、ポリカーボネート、ポリ
ビニールアルコール等の材料からなる位相差フィルムと
を積層すると、例えば光源からの入射光であるP波は前
記格子状の凹凸部をほぼ100%透過し、位相差フィル
ムで円偏光となる。その後非球面レンズを通過し光ディ
スク面で反射する。その後再び非球面レンズを透過し、
再度位相差フィルムを透過すると今度はS波として光学
異方性回折格子に入射する。
【0017】S波に対しては光学異方性回折格子は回折
格子として機能し、例えば断面が左右対称な矩形状格子
で、格子の深さが適切に選ばれた場合、原理的には+1
次方向に約40%、−1次方向に約40%の往復効率で
回折することができる。
【0018】このように、前記光学異方性回折格子は集
積化が容易で高効率な偏光ビームスプリッタとして機能
し、前記光学異方性回折格子を用いることによって、光
利用効率の高い光ピックアップを実現することが可能と
なる。
【0019】また、液晶の異常光屈折率と基板の屈折率
(ほぼ液晶の常光屈折率に等しい)との差Δnに格子の
深さdを乗じた値が、光波長の半分(λ/2)に等しい
とき、最も良好な回折効率が得られるので、格子の深さ
dはd=λ/(2Δn)で求められる値になるよう加工
すればよい。
【0020】このような格子状の凹凸部を有するプラス
チック基板は、前述の透明樹脂を射出成形法、射出圧縮
成形法、射出プレス成形法、キャスト成形法などの方法
で成形することによって得られる。
【0021】さらに、プラスチック基板の液晶と接触す
る表面に形成される透明な遮蔽膜は、液晶に対して不活
性で、液晶の浸透を防ぐか、液晶と気体の両方の浸透を
防ぐ効果があり、屈折率がプラスチックのそれに近い透
明材料を薄層状に形成すればよい。具体的には、前記の
ような化学的特性から、SiOx (1≦x≦2)、Si
xy (1≦x≦2、0<y≦1.33)、Al2
3 、ZnO、SnO2又はITOなどの無機酸化物を用
いることが好ましい。特にSiOx (1≦x≦2)、S
iOxy (1≦x≦2、0<y≦1.33)は、様々
な屈折率を持つプラスチック基板又はガラス基板に対し
て、容易に屈折率を一致させることができるという点
で、好ましい。
【0022】すなわち、SiOx (1≦x≦2)の屈折
率は、SiOが1.9程度で、SiO2 が1.43程度
であり、酸素の量を調整することによりプラスチック基
板又はガラス基板の屈折率1.52程度に合わせること
ができる。また、SiOxy (1≦x≦2、0<y≦
1.33)の屈折率は、SiON1.33が1.9程度で、
x=2でy≒1.33のときに1.43程度であり、窒
素(N)の量を調整することによりプラスチック基板又
はガラス基板の屈折率1.52程度に合わせることがで
きる。
【0023】さらに、SiOx の場合可視光のほぼ全波
長領域において光の吸収があるのに対して、SiOx
y の場合可視光のほぼ全波長領域において光の吸収がな
く好ましい。
【0024】プラスチック基板又はガラス基板表面への
遮蔽膜の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング
法、プラズマCVD法、化学蒸着法、ゾルゲル法などを
用いることができる。
【0025】本発明の光源としては半導体レーザ、YA
Gレーザ等の固体レーザ、He−Ne等の気体レーザ等
の各種の固体、気体レーザが使用でき、半導体レーザが
小型軽量化、連続発振、保守点検等の点で好ましい。ま
た、光源部に半導体レーザ等と非線形光学素子を組み込
んだ高調波発生装置(SHG)を使用し、青色レーザ等
の短波長レーザを用いると、高密度の光記録及び読み取
りが可能になる。
【0026】本発明の光記録媒体は、光により情報を記
録及び/又は読み取ることができる媒体である。その例
としてはCD(コンパクト ディスク)、CD−RO
M、ビデオディスク、DVD(デジタル ビデオ ディ
スク)等の光ディスク、及び光磁気ディスク、相変化型
光ディスク等のが使用できる。
【0027】本発明で用いる液晶としては、ネマチック
液晶、スメクチック液晶等の液晶表示装置等に使用され
る公知の液晶が使用できる。また、高分子液晶、液晶モ
ノマー、液晶組成物等も適宜使用できる。
【0028】
【実施例】
(実施例)図1に本発明による光ヘッド装置の実施例の
部分断面図を示す。10mm×10mm角、厚さ1mm
のポリカーボネート製の透明基板1の片面に、深さ1.
2μm、ピッチ(周期)10μmの矩形状の凹凸部を射
出成形法によって一体的に作製した。透明基板1の格子
状の凹凸部が形成された面に、厚み0.04μmのシリ
カ(SiO2 )薄膜からなる透明な遮蔽膜2を蒸着法に
よって成膜した。
【0029】10mm×10mm角、厚み0.5mm、
屈折率1.52のガラス基板5の液晶3に接する側にポ
リイミド配向膜4を形成した。ガラス基板5の周辺部
に、液晶注入用の開口部として用いるための塗布しない
部分を残して、シール剤を塗布した。その後、配向膜4
のラビング方向を凹凸部のストライプ方向にあわせ、凹
凸部と配向膜4が対面するようにして、前記透明基板1
とガラス基板5とを重ねあわせて、加圧、加熱してシー
ルした。
【0030】さらに減圧下で液晶3を前記開口部から注
入した後、シールしていない部分を封止用樹脂で塞い
だ。本実施例では、液晶として混合液晶BL009(メ
ルク社製商品名、Δn=0.2915、常光屈折率=
1.5266)を用いた。
【0031】さらにガラス基板5の光記録媒体側(図1
では上部)に粘着剤を用いて、ポリカーボネート製の位
相差フィルム(λ/4フィルム)6を粘着し、その上部
にUV硬化型アクリル樹脂を塗布した後ガラス基板7を
押しあて、紫外線にてガラス基板7を接着した。最上部
のガラス基板7及び最下部の透明基板1の、光の入射面
及び出射面には、反射防止膜8をコーティングした。
【0032】図1中、Lは光源の半導体レーザを示し、
D1及びD2は検出器を示す。このような構成におい
て、半導体レーザLからP波を発光すると、P波は液晶
3及びガラス基板5をそのまま通過して位相差フィルム
6で円偏光となり、光ヘッド装置を出て図示しない非球
面レンズを通して記録媒体である光ディスクを照射す
る。前記円偏光は光ディスクで反射し再び光ヘッド装置
に入射し、位相差フィルム6でS波となって、液晶3及
び透明基板1の凹凸部からなる光学異方性回折格子によ
り2方向に回折し、各検出器D1及びD2により検出さ
れ情報が読み取られる。
【0033】以上の構成の光ヘッド装置を用いた結果、
半導体レーザの光波長678nmで、P波に対しては約
95%の透過率であり、S波に対しては1次回折光の回
折効率が約33%で−1次回折光の回折効率が約32%
であった。往復効率は約62%となった。
【0034】(比較例)図2は比較例の部分断面図を示
す。図2において、図1と同じ部品については同じ符号
を付している。この比較例においては、ポリカーボネー
ト製の透明基板1の格子状の凹凸部が形成された面に液
晶3が直接接している。即ち、前記実施例の遮蔽膜2が
形成されていない。この点を除いて、前記実施例と同様
にして光ヘッド装置を作製した。
【0035】液晶を注入し、封止してから3時間後、液
晶封入部分に白濁が認められたので、光ヘッド装置を分
解し透明基板1の液晶との接触面を顕微鏡で観察したと
ころ、表面に微細な凹凸が見られた。これは液晶と透明
基板1との化学反応の結果、透明基板1が溶解あるいは
膨潤したものと考えられる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
透明基板をプラスチック等で構成するとともに、透明基
板の凹凸部の表面に、液晶に対し不活性で、液晶の浸透
を防ぐかあるいは液晶と気体の両方の浸透を防ぐ遮蔽膜
を形成しているため、第1に、液晶と透明基板との化学
的反応を防止して透明基板が化学的に侵されることを防
止することができる。これにより、プラスチック材料を
用いて光の利用効率の高い透明基板を形成することが可
能になる。
【0037】第2に、透明基板側から液晶側への気体の
侵入を防止することができる。例えば強い応力が作用し
てヘッドが湾曲したとき等であっても、気泡が液晶内に
発生することがなく、常に信頼性の高い機能が維持され
る。
【0038】第3に、格子状の凹凸部を有する透明基板
を、プラスチック材料を用いて射出成形法等により一体
的に作製することにより、容易に低コストで作製でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示し、光ヘッド装置の部分断
面図である。
【図2】比較例を示し、光ヘッド装置の部分断面図であ
る。
【符号の説明】
1:透明基板 2:遮蔽膜 3:液晶 4:配向膜 5:ガラス基板 6:位相差フィルム 7:ガラス基板 8:反射防止膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの光を回折素子を通して光記録媒
    体に照射することにより、光学的情報の書き込み及び/
    又は情報の読み取りを行う光ヘッド装置において、前記
    回折素子は、透明基板の表面に格子状の凹凸部が形成さ
    れ前記凹凸部に光学異方性を有する液晶が充填されてい
    る光学異方性回折格子を備えてなり、前記凹凸部の表面
    には液晶に対して不活性でかつ液晶の浸透を防ぐ透明な
    遮蔽膜が形成されていることを特徴とする光ヘッド装
    置。
  2. 【請求項2】前記遮蔽膜が無機酸化物である請求項1記
    載の光ヘッド装置。
  3. 【請求項3】前記遮蔽膜がSiOx (1≦x≦2)であ
    る請求項2記載の光ヘッド装置。
  4. 【請求項4】前記遮蔽膜がSiOxy (1≦x≦2、
    0<y≦1.33)である請求項2記載の光ヘッド装
    置。
JP7324885A 1995-12-13 1995-12-13 光ヘッド装置 Pending JPH09161303A (ja)

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JP7324885A JPH09161303A (ja) 1995-12-13 1995-12-13 光ヘッド装置

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JP (1) JPH09161303A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100975120B1 (ko) * 2009-06-18 2010-08-11 주식회사 엘엠에스 위상지연을 갖는 편광성 회절소자
JP2013041637A (ja) * 2011-08-12 2013-02-28 Hitachi Ltd 熱アシスト磁気記録ヘッド及びその製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040406