KR101097078B1 - 회절 소자 및 광헤드 장치 - Google Patents

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고이치 무라타
나오미츠 우메무라
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아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

광의 파장에 의해 회절 효율이 거의 변화하지 않고, 게다가 파장에 의한 회절 효율의 설정을 바꿀 수 있는 회절 소자 및 광헤드를 제공한다. 복굴절성을 갖는 광학 이방성 매질 (11) 과 광학 등방성 매질 (12) 을 주기적으로 번갈아 배열하고, 광을 회절하는 회절 소자 (10) 에 있어서, 광학 이방성 매질 (11) 에 있어서의, 입사하는 광이 투과하는 광축 방향과 수직인 면내 또는 이에 가까운 면내의 굴절률 타원의 주축 방향이, 상기 광축 방향에 평행한 축의 둘레에 비틀림 회전하고 있다. 특히, 복굴절성을 갖는 광학 이방성 매질 (11) 은, 액정을 고분자화한 고분자 액정으로 구성할 수 있게 되어 있다.
회절 소자, 광헤드, 광디스크 장치

Description

회절 소자 및 광헤드 장치{DIFFRACTION ELEMENT AND OPTICAL HEAD DEVICE}
I. 기술분야
본 발명은 광을 회절하는 회절 소자, 및 이 회절 소자가 배치된, 광디스크 등의 광기록 매체의 기록 및/또는 재생을 실시하는 광헤드 장치에 관한 것이다.
II. 배경기술
주기적인 위상 단차 (단 형상으로 변화하는 위상차를 의미함) 를 갖는 회절 소자는, 그 위상 단차와 입사하는 광의 파장에 따라 회절 효율이 상이하다. 이용하는 광의 파장이 복수인 경우, 어느 하나의 파장에서 최적의 회절 효율을 발생시키는 위상 단차를 설정하면, 다른 파장에서는 회절 효율이 일반적으로 상이하여, 반드시 원하는 회절 효율을 얻을 수는 없다.
또, 회절 소자가 위상 단차형 (위상 변조) 이 아니라, 투과율 변조형 (진폭 변조형) 인 경우, 회절 효율의 파장 의존성은 거의 없어진다. 그러나, 이 투과율 변조형 (진폭 변조형) 의 경우, 투과율을 주기적으로 변조시키기 때문에 투과율이 낮은 부분이 발생하고, 그 부분에서의 투과 광량이 적어지기 때문에, 광의 이용 효율이 낮아지는 문제가 있었다.
다음으로, 회절 소자의 응용예로서, 이 회절 소자를 광디스크 장치에 사용하는 광헤드에 대하여 설명한다.
가장 일반적인 회절 소자의 이용으로는, 트래킹 서보용의 3 빔 발생용 회절 격자가 알려져 있다.
예컨대, DVD 와 CD 를 재생 또는 기록 가능한 광헤드 장치에서는, 각각의 광디스크에 대응한 파장 650㎚ 대 및 780㎚ 대의 광을 발생시키는 광원을 갖는다. 따라서, 이들 2 종류의 파장대의 광에 대해, 3 빔을 발생시키기 위해 공통의 회절 소자를 사용할 수 있다면, 부품 개수의 감소나 광헤드 장치의 소형화에 유효하다.
한편, 광원에는 하나의 패키지로부터 상술한 2 개의 파장대의 광을 발진하는, 이른바 트윈 LD 등에도 응용이 가능하다.
III. 발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 종래의 회절 소자는, 이들 2 개의 파장에 대해 거의 동일한 회절 효율을 얻거나, 각각 원하는 회절 효율을 얻을 수 있는 3 빔의 회절 소자를 실현시키는 것은 곤란하였다. 즉, DVD 용의 광에 대해 회절 소자의 회절 효율을 원하는 값으로 설정한 경우에는, CD 용의 광에 대해서는 회절 효율이 지나치게 낮거나 지나치게 높거나 하여 (반대도 동일), 실용상 곤란하였다.
이러한 사정으로 인해, 광의 파장에 의해 회절 효율이 거의 변화하지 않는 회절 소자나, 파장에 의한 회절 효율의 설정을 바꿀 수 있는 회절 소자의 개발이 절실히 요망되고 있다. 또한, 광헤드 장치에서는, 405㎚ 대, 650㎚ 대, 780㎚ 대 중 어느 2 개 이상의 파장대에서, 가능한 한 회절 효율이 동일한 회절 소자의 개발이 절실히 요망되고 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 광의 파장에 의해 회 절 효율이 거의 변화하지 않고, 게다가 파장에 의한 회절 효율의 설정을 바꿀 수 있는 회절 소자 및 이 회절 소자를 구비한 광헤드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 복굴절성을 갖는 광학 이방성 매질과 광학 등방성 매질을 구비하고, 광학 이방성 매질과 광학 등방성 매질이 주기적으로 교대로 배열되어 있어, 입사하는 광을 회절시키는 회절 소자에 있어서, 광학 이방성 매질에 있어서의, 입사하는 광이 투과하는 광축 방향에 수직한 면내에서의 굴절률 타원의 주축 방향이, 광축 방향에 평행한 축의 둘레에 비틀림 회전하고 있는 것을 특징으로 하는 회절 소자를 제공한다.
또한, 복굴절성을 갖는 광학 이방성 매질이 액정을 고분자화한 고분자 액정인 회절 소자를 제공한다.
또한, 광학 이방성 매질을 형성하는 재료에 있어서의, 굴절률 타원의 단축 굴절률 (no) 또는 장축 굴절률 (ne) 이, 광학 등방성 매질의 굴절률과 동일 또는 근사한 회절 소자를 제공한다.
또한, 굴절률 타원의 주축 방향의 비틀림 회전각이 10 도 내지 90 도의 범위에 있는 회절 소자를 제공한다.
또한, 2 종류 이상의 파장의 광을 출사하는 광원과, 광원으로부터 출사된 광을 기록 매체에 집광하는 대물 렌즈와, 집광되어 광기록 매체에서 반사된 반사광을 수광하는 광 검출기를 구비한 광헤드 장치에 있어서,
2 종류 이상의 파장의 광이 투과하는 광원과 광기록 매체 사이의 광로 중에 회절 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광헤드 장치를 제공한다.
또한, 회절 소자의 광학 이방성 매질의, 광이 입사하는 측의 면내의 굴절률 타원의 주축 방향이, 광학 이방성 매질을 투과하는 광의 광축 방향과 수직하고, 또한, 입사하는 광의 편광 방향과 일치 또는 근접하고 있는 광헤드 장치를 제공한다.
또한, 회절 소자와 투과광의 편광 상태를 바꾸는 위상판이 일체화되어 있는 광헤드 장치를 제공한다.
또한, 회절 소자와 편광 방향에 따라 회절 효율이 상이한 편광 회절 소자가 일체화되어 있는 광헤드 장치를 제공한다.
또한, 회절 소자의 회절 격자 패턴의 주기성의 위상이, 회절 소자의 본체 내에서 변화하고 있는 광헤드 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 광의 파장에 의해 회절 효율이 거의 변화하지 않고, 게다가 파장에 의한 회절 효율의 설정을 바꿀 수 있는 회절 소자 및 광헤드를 제공할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 회절 소자의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 회절 소자의 광학 이방성 매질의 두께 방향에서의 굴절률 이방성의 방향의 일례를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 3 은 본 발명의 회절 소자에서의 입사 편광 방향과 광학 이방성 매질의 광학축의 일례를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 4 는 본 발명의 회절 소자 투과 직후의 광의 편광 상태의 일례를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 5a 는 본 발명의 회절 소자의 회절 효율의 일례를 나타내는 그래프이고, 도 5b 는 종래의 회절 소자의 회절 효율의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6 은 본 발명의 회절 소자의 회절 효율의 트위스트각과의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 7 은 본 발명의 광헤드 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 회절 소자 (10) 를 나타내는 것으로서, 특히 요부를 구성하는 회절 격자의 구조의 일례를 모식도로서 나타낸다. 이 회절 소자 (10) 의 회절 격자의 부분은, 광학 이방성 매질 (11) 및 굴절률 (ns) 을 갖는 광학 등방성 매질 (12) 을 반복하여 배치하고, 이를 기판 (13, 14) 사이에 둔 구성으로 되어 있다.
복굴절성을 갖는 광학 이방성 매질은, 광의 진행 방향에 대해 대략 수직한 면내에 그 굴절률이, 이른바 상광(常光) 굴절률 (no) 인 방향 (이 상광 굴절률 (no) 을 갖는 방향을 「no 방향」이라고 부름) 과, 이상광 굴절률 (ne) 인 방향 (이 이상광 굴절률 (ne) 을 갖는 방향을 「ne 방향」이라고 부름) 을 갖는 구성으로 되어 있다.
여기에서, no 방향 및 ne 방향은, 반드시 입사광의 진행 방향 (광축) 방향과 직교할 필요는 없으나, 광축 방향으로 진행하는 광의 편광 방향에 따라 굴절률이 상이할 필요가 있다.
본 실시형태에서는, no 방향 및 ne 방향은, 입사광의 진행 방향 (도 1 에서는 아래에서 위로의 두께 방향) 으로 나선 형상으로 비틀림 회전시킨 구성으로 되어 있다.
도 2 에는, 굴절률 타원 (E) 의 두께 방향의 비틀림 회전을 모식적으로 나타냈다. 이 비틀림은 연속적으로 변화시켜도 되고, 이산적으로 변화시켜도 된다. 굴절률 타원은 장축과 단축의 2 개의 주축을 갖는데, 여기에서, A 는 장축방향을 나타내고 있으며, 일반적으로 이상광 굴절률 (ne) 방향이다.
도 3 에는, 광학 이방성 매질로 입사하는 광의 편광 방향 (입사 편광 방향) 과 광학 이방성 매질 내에서의 no 방향의 관계를 나타냈다. 광학 이방성 매질의 입사측에서의 no 방향과 입사 편광 방향이 이루는 각을 「프리트위스트각 (θp)」으로서 나타냈다. 광학 이방성 매질의 no 방향은, 매질의 두께 방향에서 나선 형상으로 회전하고, 출사측면에서는 입사 측면과 θt (트위스트각) 만큼 회전한다.
여기에서, 광학 이방성 매질로는, 트위스트 배향시킨 저분자의 액정을 중합한 고분자 액정을 사용함으로써 제작할 수 있다. 이 광학 이방성 매질로는, 이 밖에도, 복굴절성을 갖는 박막의 no 방향을 조금씩 회전시켜서 적층한 적층형의 것을 사용할 수도 있다.
이들의, 광학 이방성 매질을 에칭법으로 패터닝함으로써 격자 형상의 요철을 제작하고, 오목부에 광학 등방성 매질 (12) 을 충전함으로써, 도 1 에 나타내는 회절 소자를 제작할 수 있다. 또한, 기판 (13, 14) 은 투명한 재질, 예로서 유리나 아크릴 수지나 폴리카보네이트 등의 플라스틱 재료를 사용하여 제작할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시형태에 관련된 회절 소자의 회절 효율에 대하여, 도 4 를 참조하여 그 원리를 정성적으로 설명한다.
도 4 는 입사 편광과 출사 편광의 관계를 모식적으로 나타내는 것으로서, 여기에서는, 입사 편광 방향을 지면에 평행한 방향으로 하였다. 또, 간단하게 하기 위해, 프리트위스트각 (θp) 이 0 도에서 트위스트각 (θt) 이 90 도인 것에 대하여 설명한다.
광학 이방성 매질 (11) 에 있어서, 굴절률 no 와 ne 의 차 (Δn) 와 그 두께 (d) 를 적당한 값을 취함으로써, 이 광학 이방성 매질 (11) 을 투과하는 광은, 편광 방향이 대략 90 도 회전한다. 한편, 광학 등방성 매질 (12) 을 투과한 광은 편광 방향이 변화하지 않는다.
예컨대, 도 4 에서, 지면에 수평한 편광 방향에 착안하면, 편광의 강도는, 광학 이방성 매질 (11) 을 투과한 부분은 0 이 되고, 광학 등방성 매질 (12) 을 투과한 부분만 강도를 가져, 광 강도가 변조된 광은 회절된다 (도 4 에는 간단하게 하기 위해, 회절광은 생략함). 요컨대, 진폭형의 회절 소자로서 작용한다.
한편, 도 4 에는 기재하지 않지만, 지면에 수직한 편광 방향에 대해서도, 동일하게 진폭형의 회절 소자로서 작용한다.
그런데, 투과율을 격자 형상으로 변조한 진폭형 회절 격자에서는, 일반적으로 투과율이 낮은 부분이 있기 때문에, 투과광 강도 (광이용 효율) 는 낮아진다. 그러나, 본 발명의 회절 소자의 경우, 도 4 를 사용하여 설명한 바와 같이, 광 흡수하는 것이 아니라 편광 방향을 회전함으로써 각각의 편광 방향에 대해 강도를 변조하고 있기 때문에, 2 개의 편광 방향의 광의 합은 손실이 없다. 따라서, 광의 이용 효율은 위상 변조형의 회절 소자와 손색이 없는 것이 얻어진다. 또, 이 회절 소자의 회절 원리는 진폭 변조형이기 때문에, 파장 의존성이 거의 없는 회절 효율을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 회절 격자에 있어서의 회절 효율과 파장의 관계를 나타내는 그래프를 도 5a 에, 또 비교를 위해 통상의 위상형 회절 격자 (릴리프형 회절 격자) 에 있어서의 회절 효율과 파장의 관계를 나타내는 그래프를 도 5b 에 나타낸다.
도 5a, 5b 로부터, 본 발명의 실시형태에 관련된 회절 격자의 회절 효율은, 파장 의존성이 매우 작은 것을 알 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 회절 격자에 입사하는 2 종류의 파장의 광에 대하여, 트위스트각과 회절 효율의 관계를 도 6 에 나타낸다. 여기에서는, 프리트위스트각은 0 도이고, 트위스트각을 바꾸었을 때의 파장이 650㎚ 와 780㎚ 의 입사광의 회절 효율이 어떻게 변화하는지를 나타내고 있다. 또한, 등방성 매질의 굴절률 (ns) 과 이방성 매질의 굴절률 (no) 을 동일하게 하였다. 또, 그래프 중의 α, β 는 각각 650㎚ 와 780㎚ 에 있어서의 회절 효율 및 회절 효율비 (=0 차광 투과 효율/1 차광 회절 효율) 를 나타내고 있다.
도 6 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 650㎚ 와 780㎚ 에서의 회절 효율 및 회절 효율비 (=0 차광 투과 효율/1 차광 회절 효율) 는 어느 파장에서도 동일한 함수로 변화하기 때문에, 그래프 α, β 의 라인이 거의 중첩되고 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 트위스트각을 바꿈으로써, 회절 효율의 파장 의존성을 억제한 채, 회절 효율을 변화시킬 수 있다는 사실도 알 수 있다.
또한, 트위스트각으로는, 10 도 이하에서는 회절 효율이 지나치게 낮기 때문에, 실용상 문제가 있어 바람직하지 않고, 10 도 이상이 바람직하지만, 특히 30 도 이상이 바람직하다. 또, 트위스트각이 90 도를 초과하면 회절 효율이 다시 감소하기 때문에, 90 도 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 이 예에서는 굴절률 ns=no 로 했지만, ns 가 no 와 동일하지 않더라도 ns=no±0.2×(ne-no) 의 범위라면, 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 굴절률 ns 를 no 와 맞춤으로써, 파장 의존성을 매우 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 다른 예로서, ns=ne±0.2×(ne-no) 의 범위에서도 동일한 효과가 얻어진다. 특히, ns=ne 로 하고, 프리틸트각을 90 도 (즉, ne 방향과 입사 편광 방향을 동일하게 함) 로 해도 파장 의존성을 매우 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 파장 의존성을 어느 정도 필요로 하는 경우에는, 굴절률 ns 를 no 또는 ne 로부터 크게 어긋나게 할 수 있다.
다음으로, 광헤드 장치로의 응용예에 대하여, 도 7 에 나타내는 광헤드 장치를 사용하여 설명한다.
이 광헤드 장치는, 광원 (20) 과, 콜리메이터 렌즈 (30) 와, 빔 스플리터 (40) 와, 대물 렌즈 (50) 와, 광 검출계 (광 검출기 ; 60) 외에, 도 1 에 나타내는 회절 소자 (10) 를 구비한 구성으로 되어 있다.
이 광헤드 장치에서는, 광원 (20) 으로서, 1 개의 패키지에 2 개의 파장의 광 (650㎚ 대와 780㎚ 대) 을 발진하는 반도체 레이저 (LD ; 21, 22) 를 사용하였다. 이 반도체 레이저 (21, 22) 로부터 나간 광은, 회절 소자 (10) 를 투과하여 트래킹용의 3 빔이 발생하고 (도 7 에는 간단하게 하기 위해, 0 차광만을 기재), 콜리메이터 렌즈 (30), 빔 스플리터 (40), 대물 렌즈 (50) 를 투과하여, 광기록 매체인 광 디스크 (D) 에 집광된다.
한편, 이 광 디스크 (D) 로부터 반사된 광은, 대물 렌즈 (50) 를 투과하고 빔 스플리터 (40) 에서 반사되어, 광 검출계 (60) 로 인도된다.
여기에서, 회절 소자 (10) 는, 광 디스크 (D) 로서, CD 를 재생 기록할 때에는, 780㎚ 대의 광을 회절하고, DVD 를 재생 기록할 때에는 650㎚ 대의 광을 회절하여 3 빔을 발생시킬 필요가 있다. 또, 이들의 반도체 레이저는 405㎚ 대의 블루 바이올렛 레이저이어도 된다.
이 때 요구되는 회절 효율로는, 예컨대, 0 차광 투과 효율과 1 차광 회절 효율의 비, 즉 회절 효율비 (0 차광 투과 효율/1 차광 회절 효율) 이 10 에서 25 정도가 일반적이고, 대부분은 15 에서 20 정도가 필요로 된다. 또한, DVD 와 CD 는 회절 효율이 크게 상이하면, 광 검출계의 이득 조정이 어렵고, 사이드빔의 광량이 지나치게 작아 노이즈가 많아져 기록·재생 특성이 열화되는 한편, 또 사이드빔 강도가 지나치게 높으면, 사이드빔으로 디스크에 기록하거나 하여 기록 특성이 열화되거나 하기 때문에, 바람직하게는, DVD 와 CD 각각의 광의 파장에 대해 회절 효율이 동일할 것이 요구된다.
여기에서, 도 5 에 나타낸, 프리트위스트각 0 도, 트위스트각 90 도인 경우에는, 0 차광 투과 효율과 1 차광 회절 효율의 회절 효율비가 2.5 로 지나치게 작아 (1 차광 회절 효율이 지나치게 높아), 3 빔용으로는 적당하다고는 할 수 없는 경우가 있다. 이 경우, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 트위스트각을 변경함으로써 원하는 회절 효율비를 얻을 수 있다. 예컨대, 도 6 과 같이, 트위스트 각도를 30 도에서 60 도 정도로 함으로써, 회절 효율비가 3 빔용 회절 소자로서 바람직한 값이 된다.
또, 광학 이방성 재질의 두께 (d) 와 굴절률의 차 (ne-ns) 의 곱 (L), 요컨대
L=(ne-ns)ㆍd
=nㆍλ
단, n : 정수
가, 입사광의 파장(λ ; 650㎚ 또는 780㎚) 의 정수배일 때, 회절 효율의 파장 의존성을 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다.
또, 2 개의 파장으로 회절 효율을 동일하게 하는 경우에 한하지 않고, 각각의 회절 효율을 원하는 값으로 설정하고자 하는 경우에는, 프리트위스트각이나 트위스트각, 재질의 굴절률 및 매질의 두께를 바꿈으로서 설정하는 것도 가능하다.
또, 입사 편광 방향과 광학 이방성 매질의 굴절률 타원체의 주축 방향이 ±20 도 이내로 동일할 때, 회절 효율의 파장 의존성이 작아져 바람직하다. 또한, 입사 편광 방향과 광학 이방성 매질의 굴절률 타원체의 주축 방향이 동일할 때 (프리트위스트각 0 도 또는 90 도), 회절 효율의 파장 의존성이 더욱 작아져 바람직하다.
또, 이 회절 소자와 편광을 변화시키는 위상판 (예컨대, 1/4 파장판이나 1/2 파장판) 을 조합하여 사용함으로써, 이들 소자를 투과한 광의 편광 상태를 변화시킬 수 있어 바람직하다. 또, 1/4 파장판을 적층하는 경우, 파장판의 광축 각도는 트위스트각과 45 도 교차시켜 배치하는 것이 바람직하다.
또, 입사하는 광의 편광 방향이, 설정값으로부터 편차를 발생시키거나, 온도 특성 등으로 크게 변화하는 경우에는, 편광 방향에 의해 회절 효율이 크게 상이한 편광 회절 소자를 사용하여, 본 발명의 회절 소자에 입사해야 할 편광 방향과 편광 회절 소자의 0 차광의 투과 효율이 높은 편광 방향을 일치시킴으로써, 회절 효율의 편차 등을 억제할 수 있어 바람직하다.
또한, 이들의 위상판이나 편광 회절 소자는, 본 발명의 회절 소자와 회전 방향을 맞춰 사용함으로써 특성을 안정시킬 수 있기 때문에, 다른 부품으로 사용하는 것보다도, 일체화하여 사용하는 편이 바람직하다. 또, 일체화함으로써 부품 개수를 감소할 수 있기 때문에 바람직하다.
또, 광 디스크 (D) 로서 사용하는 CD 와 DVD 에서는 트랙 피치가 상이하기 때문에, 단순한 직선 형상의 스트라이프 패턴의 회절 소자에서는, 양호한 트래킹 신호를 얻을 수 없는 경우가 있다. 이 경우에는, 예컨대, 회절 격자의 패턴을 분할하여 격자의 배열의 위상을 어긋나게 함으로써, CD 및 DVD 모두 충분한 트래킹 신호를 얻을 수 있어 바람직하다.
「실시예 1」
이하에, 본 발명에 관련된 실시예를 나타낸다.
본 발명의 회절 격자를 형성한 실시예 1 의 회절 소자에 대하여, 도 1, 도 3, 도 5 를 사용하여 설명한다.
이 실시예 1 의 회절 소자에는, 유리 기판 (13) 상에서 트위스트 배향시킨 저분자의 액정을 중합하여 고분자 액정을 제작한다. 광학 이방성 매질 (11) 인 고분자 액정의 두께는 약 10㎛, 굴절률은 ne 가 1.67, no 가 1.52 이다.
도 3 에 나타내는 프리트위스트각은 0 도, 트위스트각은 90 도가 되도록 액정의 배향 방향을 제어한다. 트위스트한 고분자 액정에 대해, 포토리소그래피 법과 에칭법에 의해 요철의 격자를 제작한다. 그리고, 요철 중 오목부에, 굴절률 ns 가 1.52 (no 와 동일) 인 수지를 충전한다.
이와 같이 하여 제작하는 회절 소자 (10) 의 회절 효율의 파장 의존성은, 도 5 에 나타내는 특성과 동일한 결과가 예상된다. 이에 따라, 파장에 의해 회절 효율이 거의 변화하지 않는 회절 소자를 얻을 수 있다.
「실시예 2」
다음으로, 본 발명의 회절 격자 (10) 를 구비한 실시예 2 의 광헤드 장치에 대하여, 도 7 에 나타내는 구성도를 사용하여 설명한다.
실시예 2 에서는, 회절 소자 (10) 로서, 실시예 1 과 동일한 방법으로 제작하는 회절 소자를 사용하고, 트위스트각은 40 도로 한다. 이 회절 소자의 회절 격자는, 격자 패턴을 영역에서 분할하고, 분할 영역마다 격자의 배열의 위상을 어긋나게 한 위상 시프트 회절 격자로 한다.
또, 이 회절 소자 (10) 에는, 파장 650㎚, 780㎚ 모두 1 차광 회절 효율 및 0 차광 투과 효율이 각각 약 4.5%, 약 88% 이고, 회절 효율비 (0 차광 투과 효율/1 차광 회절 효율) 가 19.6 인 것을 사용한다.
한편, 광원 (20) 에는, 1 개의 패키지에 2 개의 파장대 (650㎚ 대와 780㎚ 대) 의 광을 발진하는 반도체 레이저 (21, 22) 를 사용하고 있으며, 사용하는 광 디스크 (D) 의 종류에 따라 광원 (21, 22) 을 바꾸어 동작시키도록 구성한다.
따라서, 이 실시예 2 의 광헤드 장치에서는, 반도체 레이저 (21, 22) 중 어느 하나로부터 출사된 광에 대해서는, 어느 하나의 반도체 레이저 (21, 22) 라 하더라도, 회절 소자 (10) 를 투과하면 트래킹용의 3 빔 (0 차광과 ±1 차광) 이 발생한다 (도 7 에는 간단하게 하기 위해 0 차광만을 기재). 그 후, 3 빔의 광은, 콜리메이터 렌즈 (30), 빔 스플리터 (40), 대물 렌즈 (50) 를 투과하여 광 디스크 (D) 에 집광된다.
한편, 광 디스크 (D) 에서 반사된 광은, 대물 렌즈 (50) 를 투과한 후, 빔 스플리터 (40) 에서 반사되어, 광 검출계 (60) 로 유도된다.
이 실시예 2 의 광헤드 장치에 의하면, 광 디스크 (D) 로서 CD 및 DVD 를 사용하면, 광 검출계 (60) 로부터는, 모두 양호한 재생 특성의 출력 신호가 얻어진다. 또, 이 때, CD 도 DVD 도 거의 동일한 트래킹 신호 레벨을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 기술한 실시 형태에 조금도 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 형태로 실시할 수 있다.
V. 산업상이용가능성
본 발명의 회절 소자는, 회절 효율의 파장에 의한 회절 효율의 변동을 억제할 수 있는 효과를 갖고, 복굴절성을 갖는 광학 이방성 매질과 광학 등방성 매질이 주기적으로 교대로 배열되며, 광학 이방성 매질의, 광이 투과하는 광축 방향과 대체로 수직한 면내의 굴절률 타원의 주축 방향이, 광축 방향의 둘레에 비틀림 회전함으로써, 예컨대, DVD 용, CD 용의 650㎚ 및 780㎚ 의 광에 대해 거의 동일한 회절 효율의 회절 소자를 얻는 수 있으며, 광디스크 등의 광기록 매체의 기록 및/또는 재생을 실시하는 회절 소자를 사용한 광헤드 장치 등에 유용하다.

Claims (9)

  1. 복굴절성을 갖는 광학 이방성 매질 및 광학 등방성 매질을 구비하고, 상기 광학 이방성 매질과 상기 광학 등방성 매질이 주기적으로 교대로 배열되어 있어, 입사하는 광을 회절시키는 회절 소자에 있어서,
    상기 광학 이방성 매질에 있어서, 상기 입사하는 광이 투과하는 광축 방향에 수직한 면내에서의 굴절률 타원의 주축 방향이, 상기 광축 방향에 평행한 축의 둘레에 비틀림 회전하고 있는 것을 특징으로 하는 회절 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복굴절성을 갖는 광학 이방성 매질은 액정을 고분자화한 고분자 액정인, 회절 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 이방성 매질을 형성하는 재료에 있어서, 굴절률 타원의 단축 굴절률 (no) 또는 장축 굴절률 (ne) 이, 상기 광학 등방성 매질의 굴절률 (ns) 과 동일하거나, 또는 ns=no±0.2×(ne-no) 의 범위 또는 ns=ne±0.2×(ne-no) 의 범위가 되는, 회절 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절률 타원의 주축 방향의 비틀림 회전각이 10 도에서 90 도의 범위에 있는, 회절 소자.
  5. 2 종류 이상의 파장의 광을 출사하는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 광기록 매체에 집광하는 대물 렌즈와, 집광되어 상기 광기록 매체에서 반사된 반사광을 수광하는 광 검출기를 구비한 광헤드 장치에 있어서,
    상기 2 종류 이상의 파장의 광이 투과하는 상기 광원과 상기 광기록 매체 사이의 광로 중에 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 회절 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광헤드 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회절 소자의 광학 이방성 매질의, 광이 입사하는 측의 면내의 굴절률 타원의 주축 방향이, 상기 광학 이방성 매질을 투과하는 광의 광축 방향과 수직하고, 또한, 상기 입사하는 광의 편광 방향과 ±20 도 이내에서 동일한, 광헤드 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 회절 소자와 투과광의 편광 상태를 바꾸는 위상판이 일체화되어 있는, 광헤드 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 회절 소자와 편광 방향에 따라 회절 효율이 상이한 편광 회절 소자가 일체화되어 있는, 광헤드 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    회절 소자의 회절 격자 패턴의 주기성의 위상이, 상기 회절 소자의 본체 내에서 변화하고 있는, 광헤드 장치.
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