KR101226346B1 - 광학 소자, 광학 장치, 광 픽업, 광 정보 처리 장치, 광 감쇠기, 편광 변환 소자, 프로젝터 광학 시스템 및 광학 장치 시스템 - Google Patents

광학 소자, 광학 장치, 광 픽업, 광 정보 처리 장치, 광 감쇠기, 편광 변환 소자, 프로젝터 광학 시스템 및 광학 장치 시스템 Download PDF

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Abstract

개시된 광학 소자는, 그 광학 소자에 입사되는 입사광의 파장 미만의 피치를 가지며, 서로 동일한 홈 깊이를 가지는 3개 이상의 서브 파장 요철 구조; 및 3개 이상의 서브 파장 요철 구조를 가지는 주기 구조로서, 그 주기 구조의 피치가 상기 입사광의 파장보다 더 큰, 주기 구조를 포함하며, 입사광의 미리 정해진 편광 방향은 주로 특정 차수로 회절된다.

Description

광학 소자, 광학 장치, 광 픽업, 광 정보 처리 장치, 광 감쇠기, 편광 변환 소자, 프로젝터 광학 시스템 및 광학 장치 시스템{OPTICAL ELEMENT, OPTICAL APPARATUS, OPTICAL PICKUP, OPTICAL INFORMATION PROCESSING APPARATUS, OPTICAL ATTENUATOR, POLARIZATION CONVERSION ELEMENT, PROJECTOR OPTICAL SYSTEM, AND OPTICAL APPARATUS SYSTEM}
본 발명은 광의 편광 방향에 기초하여 광을 회절시킬 수 있는 광학 소자, 이 광학 소자를 가지는 광학 장치, 상기 광학 소자를 가지는 광 픽업, 상기 광학 소자를 가지는 광 정보 처리 장치, 상기 광학 소자를 가지는 광 감쇠기, 상기 광학 소자를 가지는 편광 변환 소자, 상기 광학 소자와 상기 광 감쇠기와 상기 편광 변환 소자를 가지는 프로젝터 광학 시스템 및 이들 중 어느 하나를 포함하는 광학 장치 시스템에 관한 것이다.
광 픽업, 광 정보 처리 장치, 광 감쇠기, 편광 변환 소자, 광학 장치, 프로젝터 광학 시스템, 이들 중 어느 것을 가지는 프로젝터 및 이들 중 어느 것을 가지는 여러 가지 광학 장치 시스템에 있어서, 입사광의 편광 방향에 기초하여 입사광의 광학 경로를 분리할 수 있는 편광 분리 소자와 같은 광학 소자가 이용된다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 7 및 비특허문헌 1 내지 3 참조).
광학 소자의 공지된 일례로서, 도 17은 광학 경로를 분리하기 위한 박막(102)을 이용한 편광 분리 소자(100)를 나타낸다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 도 17에 도시된 바와 같이, 편광 분리 소자(100)는 2개의 삼각 프리즘(101)과 상기 2개의 삼각 프리즘(101) 사이에 접합된 경계면에 형성된 박막(102)을 포함한다. 이러한 구조를 가짐으로써, 편광 분리 소자(100)는 P 편광 성분(A1)을 투과시키고 S 편광 성분(A2)을 반사시킴으로써 P 편광 성분 및 S 편광 성분을 포함하는 입사광“A”을 분리한다. 그러나, 도 17에 도시된 바와 같이 편광 분리 소자(100)가 함께 적층된 2 개의 삼각 프리즘(101)을 가지는 구조를 포함하는 경우, 편광 분리 소자(100)의 크기는 커지고, 입사광 “A”의 투과율은 입사광“A”의 입사 각도에 의존하여 크게 변동할 수 있다.
서브 파장 요철 구조를 이용한 편광 분리 소자 (1)
한편, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 입사광의 파장 미만의 피치를 가지는 미세 주기 구조를 갖는 서브 파장 요철 구조를 구비함으로써, 각각 복굴절 파장판, 반사 방지 구조, 편광 분리 소자 등으로서 기능할 수 있는 광학 소자(110, 120)가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 내지 3 참조). 보고에 따르면, 입사광의 입사 각도의 변화로 인한 광학 소자의 광학 특성의 변동이 더 잘 제어되므로, 광학 소자의 광학 특성이 향상된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 광학 소자(110)는, 재료“nA”부분과 재료“nB”부분을 포함하고, 격자 주기“Pt”의 일부에 따라서 형성되는 서브 파장 요철 구조“B”를 가지는 편광 분리 소자로서 기능한다. 서브 파장 요철 구조“B”에 있어서, 재료“nA”부분과 재료“nB”부분 사이에 형성된 소자 경계는, 미세 주기 구조를 형성하기 위하여 직사각형 격자 형상을 가진다. 미세 주기 구조의 격자 주기는“pA”로서 규정되며, 충전 인자“fA”는 격자 주기“pA”에 대한 재료“nA”부분의 길이의 비율로서 규정된다. 또한, 재료“nA”부분과 재료“nB”부분의 두께는 각각“dA” 및“dB”로서 주어진다.
한편, 도 19에 도시된 바와 같이, 광학 소자(120)는, 재료“nA”부분, 재료“nB”부분, 및 재료“nC”부분을 포함하며, 격자 주기“Pt”의 일부에 따라서 형성되는 서브 파장 요철 구조“B”를 가지는 편광 분리 소자로서 기능한다. 이 서브 파장 요철 구조“B"에 있어서, 재료“nA”부분, 재료“nB”부분을 포함하는 다층막의 일부로서 형성되는 삼각 격자가 존재한다. 재료“nC”부분은 소자 경계에 의해 다층막과 접촉한다.
광학 소자(110 및 120)에서, 입사광“A”에 포함되는 S 편광 성분은 0차 회절광으로서 한 방향으로 이동하며, 한편, 입사광“A”에 포함되는 P 편광 성분은 +/-1차 회절광으로서 2 방향으로 분리된다. 즉, 특정 편광 방향(이 경우에는, P 편광 성분)의 광속이, 다른 2 방향으로 분리된다. 그 결과, 광속의 사용 효율이 감소될 수 있다.
서브 파장 요철 구조를 이용한 편광 분리 소자 (2)
이러한 문제점을 극복할 수 있는 광학 소자로서, 도 20a 및 도 20b에 도시된 바와 같은 편광 분리 소자(130)가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 도 20a는 편광 분리 소자(130)의 사시도이며, 도 20b는 도 20a의 라인 b-b에 따라 절단된 편광 분리 소자(130)의 단면도이다.
도 20a에 도시된 바와 같이, 편광 분리 소자(130)에서, 편광 분리를 수행하는 회절 격자“D”가 제공된다. 회절 격자“D”는, 도 20b에 도시된 바와 같이, 도 20a의 라인 b-b의 방향을 따라 격자 주기“Pt”를 가지는 일차 블레이즈드형 격자 형상을 가진다. 또한, 도 20b에 도시된 바와 같이, 회절 격자 "D”의 단면의 격자 형상은, 기판“C”상에 형성되고 블레이즈드형 형상을 가지는 제1 회절 격자부“E” 및 상기 제1 회절 격자부“E”상에 형성된 제2 회절 격자부“F”를 포함한다. 또한, 제2 회절 격자부“F”에서, 전체 광 입사면에 걸쳐 미세 주기 구조를 가진 서브 파장 요철 구조“B”가 중첩되며, 상기 미세 주기 구조는 입사광의 파장 미만의 피치를 가진다.
이러한 구조를 가짐으로써, 회절 격자“D”에 입사되는 광속은, 광속의 편광 방향에 기초하여 다른 방향들로 회절되며, 또한 각 편광 방향에 대한 회절 방향은 주로 특정 차수만의 방향으로 향해지므로, 편광 분리 소자(130)는 박막을 가지는 편광 분리 소자와 유사하게 사용될 수 있다.
특허문헌 1 : 일본 공개 특허 제2001-343512호 공보 특허문헌 2 : 일본 공개 특허 제2008-257771호 공보 특허문헌 3 : 일본 공개 특허 제2008-262620호 공보 특허문헌 4 : 일본 공개 특허 제2008-276823호 공보 특허문헌 5 : 일본 공개 특허 제2005-3758호 공보 특허문헌 6 : 일본 공개 특허 제2004-37480호 공보 특허문헌 7 : 일본 공개 특허 제2004-184505호 공보
비특허문헌 1 : Hisao KIKUTA, Koichi IWATA, "Formation of Wavefront and Polarization with Sub-Wavelength Gratings", Optics, 1998, Vol.27, No.1, p.12-17 비특허문헌 2 : Yuzo ONO, "Polarizing Holographic Optical Element", O plus E, 1991 March, No.136, p.86-90 비특허문헌 3 : Nao SATO "Forming Dielectric Photonic Crystals and Applied device", O plus E, 1999 December, Vol.21, No.12, p.1554-1559
그러나, 불행하게도, 도 20b에 도시된 바와 같이 이러한 복잡한 블레이즈드형 형상을 형성하는 것은 어렵다. 일반적으로, 에칭 방법은 이러한 서브 파장 요철 구조의 홈을 형성하는데 이용되지만, 에칭 방법은 동일한 깊이를 가지는 홈을 형성하는데 적합하므로, 에칭 방법이 사용될 때 도 20b에 도시된 바와 같이 연속적으로 변화하는 깊이를 가지는 홈을 가진 이러한 블레이즈드형 서브 파장 요철 구조를 형성하는데 있어서 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 광의 편광 방향에 기초하여 광을 주로 특정 차수로 회절시킬 수 있는 광학 소자, 그 광학 소자를 가지는 광 픽업, 상기 광학 소자를 가지는 광 정보 처리 장치, 상기 광학 소자를 가지는 광학 장치, 상기 광학 소자를 가지는 광 감쇠기, 상기 광학 소자를 가지는 편광 변환 소자, 상기 광학 소자와 상기 광 감쇠기와 상기 편광 변환 소자를 가지는 프로젝터 광학 시스템 및 이들 중 어느 것을 포함하는 광학 장치 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 광학 소자가 제공되는데, 이 광학 소자는 광학 소자에 입사되는 입사광의 파장 미만의 피치를 가지며, 서로 동일한 홈 깊이를 가지는 3개 이상의 서브 파장 요철 구조; 및 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조를 가지는 주기 구조로서, 상기 주기 구조의 피치가 상기 입사광의 파장보다 더 큰, 주기 구조를 포함한다. 이 광학 소자에서, 상기 입사광의 미리 정해진 편광 방향(성분)은 주로 특정 차수로 회절된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 광학 소자가 제공되는데, 여기서, 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조의 홈 연장 방향은 서로 다르게 되도록 형성되고, 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조의 충전 인자는, 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조의 굴절률이 미리 정해진 편광 방향(성분)과 다른 편광 방향(성분)에 대하여 서로 동일하게 되도록 설정된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 제1 양태 또는 제2 양태에 따른 광학 소자가 제공되며, 여기서 상기 홈 깊이는 상기 입사광의 미리 정해진 편광 방향(성분)이 주로 특정 차수로 회절되도록 설정된다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 하나에 따른 광학 소자가 제공되며, 여기서 상기 광학 소자는 2개 이상의 주기 구조를 포함하며, 상기 2개 이상의 주기 구조의 피치는, 상기 입사광의 미리 정해진 편광 방향(성분)이 주로 특정 차수로 회절되도록 서로 다르게 되어 있다.
본 발명의 제5 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 하나에 따른 광학 소자가 제공되며, 여기서 상기 광학 소자는 투과형 소자 또는 반사형 소자 중 어느 하나이다.
본 발명의 제6 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나에 따른 광학 소자를 2개 이상 포함하는 광학 장치가 제공되며, 여기서 상기 광학 소자 중 하나의 광학 소자를 통하여 투과된 광은 다른 광학 소자에 입사된다.
본 발명의 제7 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나에 따른 광학 소자와 제6 양태에 따른 광학 장치 중 하나 이상을 포함하는 광 픽업이 제공되며, 여기서 상기 광 픽업을 통하여, 정보를 기록 매체에 기록하거나 또는 정보를 그 기록 매체로부터 판독하거나 또는 양자 모두를 행한다.
본 발명의 제8 양태에 따르면, 제7 양태에 따른 광 픽업을 포함하는 광 정보 처리 장치가 제공되며, 여기서 상기 광 픽업을 이용하여, 상기 기록 매체의 정보를 처리한다.
본 발명의 제9 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나에 따른 광학 소자와 제6 양태에 따른 광학 장치 중 하나 이상; 및 상기 광학 소자를 통하여 투과된 광을 감쇠시킬 수 있는 감쇠 수단을 포함하는 광 감쇠기가 제공된다.
본 발명의 제10 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나에 따른 광학 소자와 제6 양태에 따른 광학 장치 중 하나 이상; 및 상기 광학 소자를 통하여 투과된 광의 편광 방향을 변환할 수 있는 변환 소자를 포함하는 편광 변환 소자가 제공된다.
본 발명의 제11 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나에 따른 광학 소자, 제6 양태에 따른 광학 장치, 제9 양태에 따른 광 감쇠기 및 제10 양태에 따른 편광 변환 소자 중 하나 이상을 포함하며, 상기 광학 소자를 통하여 투과된 광을 투사하는 프로젝터 광학 시스템이 제공된다.
본 발명의 제12 양태에 따르면, 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나에 따른 광학 소자, 제6 양태에 따른 광학 장치, 제7 양태에 따른 광 픽업, 제8 양태에 따른 광 정보 처리 장치, 제9 양태에 따른 광 감쇠기, 제10 양태에 따른 편광 변환 소자 및 제11 양태에 따른 프로젝터 광학 시스템 중 하나 이상을 포함하는 광학 장치 시스템이 제공된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 광학 소자는, 상기 광학 소자에 입사되는 입사광의 파장 미만의 피치를 가지며, 서로 동일한 홈 깊이를 가지는 3개 이상의 서브 파장 요철 구조; 및 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조를 가지는 주기 구조로서, 상기 주기 구조의 피치는 상기 입사광의 파장보다 더 큰, 주기 구조를 포함하므로, 상기 입사광의 미리 정해진 편광 방향(성분)은 주로 특정 차수로 회절된다. 따라서, 광은 입사광의 편광 방향(성분)에 의존하여 특정 차수로 회절될 수 있다. 이러한 특징을 가짐으로써, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있고, 광학 소자의 강도는 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 향상될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 3개 이상의 서브 파장 요철 구조의 홈 연장 방향은 서로 다르게 되도록 형성되고, 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조의 충전 인자는, 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조의 굴절률이 상기 미리 정해진 편광 방향과 다른 편광 방향에 대하여 서로 동일하게 되도록 설정된다. 이러한 특징을 가짐으로써, 서브 파장 요철 구조의 홈 연장 방향 및 충전 인자를 적절히 설정함으로써, 미리 정해진 편광 방향(성분)과 다른 편광 방향(성분)으로는 회절되지 않고, 미리 정해진 편광 방향(성분)으로 회절될 수 있다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있고, 광학 소자의 강도는 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 향상될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 홈 깊이는 상기 입사광의 미리 정해진 편광 방향(성분)이 특정 차수로 회절되도록 설정된다. 이러한 특징을 가짐으로써, 홈 깊이의 설정에 기초하여, 입사광의 미리 정해진 편광 방향(성분)을 주로 특정 차수로 회절시킬 수 있게 된다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있고, 광학 소자의 강도는 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 향상될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 광학 소자는 2개 이상의 주기 구조를 포함하며, 상기 2개 이상의 주기 구조의 피치는, 상기 입사광의 미리 정해진 편광 방향(성분)이 주로 특정 차수로 회절되도록 서로 다르게 되어 있다. 이러한 특징을 가짐으로써, 입사광의 편광 방향(성분)에 기초하여, 입사광의 편광 방향(성분)을 주로 특정 차수로 회절시킬 수 있게 된다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있고, 광학 소자의 강도는 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 향상될 수 있다. 또한, 광학 소자는 렌즈 기능을 가질 수도 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 광학 소자는 투과형 소자 또는 반사형 소자 중 어느 하나이다. 이러한 특징을 가짐으로써, 입사광의 편광 방향(성분)에 기초하여, 입사광의 편광 방향(성분)을 주로 특정 차수로 회절시킬 수 있게 된다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있고, 광학 소자의 강도는 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 향상될 수 있다. 또한, 광학 소자는 사용 목적 등에 기초하여 투과형 소자 또는 반사형 소자로서 형성될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 전술한 2개 이상의 광학 소자를 가짐으로써, 상기 광학 소자 중 하나의 광학 소자를 통하여 투과된 광은 다른 또는 또 다른 광학 소자에 입사되며, 입사광의 편광 방향(성분)에 기초하여, 입사광의 편광 방향(성분)을 주로 특정 차수로 회절시킬 수 있게 된다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있다. 또한, 광학 소자의 강도는 향상될 수 있고, 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 더 나은 광학 특성을 가지는 광학 소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 광 픽업은 전술한 광학 소자 중 어느 하나를 포함하므로, 정보가 기록 매체에 기록되거나 또는 정보가 기록 매체로부터 판독되거나 또는 양자 모두가 행해진다. 이러한 특징을 가짐으로써, 입사광의 편광 방향(성분)에 기초하여, 입사광의 편광 방향(성분)을 주로 특정 차수로 회절시킬 수 있게 된다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 비용이 낮고 크기가 감소된 광 픽업이 전술한 광학 소자를 이용하여 제공될 수 있다. 즉, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있다. 또한 광학 소자의 강도는 향상될 수 있고, 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 더 나은 광학 특성을 가지는 광학 소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 광 정보 처리 장치는 전술한 광 픽업을 포함하므로, 광 픽업을 이용함으로써, 기록 매체의 정보가 처리된다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 비용이 낮고 크기가 감소된 광 정보 처리 장치가 전술한 광학 소자를 이용하여 제공될 수 있다. 즉, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있다. 또한 광학 소자의 강도는 향상될 수 있고, 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 더 나은 광학 특성을 가지는 광학 소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 광 감쇠기는, 전술한 광학 소자 중 어느 하나; 및 상기 광학 소자를 통하여 투과된 광을 감쇠시킬 수 있는 감쇠 수단을 포함한다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 비용이 낮고 크기가 감소된 광 감쇠기가 전술한 광학 소자를 이용하여 제공될 수 있다. 즉, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있다. 또한 광학 소자의 강도는 향상될 수 있고, 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 더 나은 광학 특성을 가지는 광학 소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 편광 변환 소자는 전술한 광학 소자 중 어느 하나; 및 상기 광학 소자를 통하여 투과된 광의 편광 방향을 변환할 수 있는 변환 소자를 포함한다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 비용이 낮고 크기가 감소된 광 감쇠기가 전술한 광학 소자를 이용하여 제공될 수 있다. 즉, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있다. 또한 광학 소자의 강도는 향상될 수 있고, 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 더 나은 광학 특성을 가지는 광학 소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 프로젝터 광학 시스템은, 전술한 광학 소자 중 어느 하나, 전술한 광 감쇠기 및 전술한 편광 변환 소자 중 하나 이상을 포함하므로, 상기 광학 소자를 통하여 투과된 광을 투사한다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 비용이 낮고 크기가 감소된 프로젝터 광학 시스템이 전술한 광학 소자를 이용하여 제공될 수 있다. 즉, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있다. 또한 광학 소자의 강도는 향상될 수 있고, 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 더 나은 광학 특성을 가지는 광학 소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 광학 장치는, 전술한 광학 소자 중 어느 하나, 전술한 광 픽업, 전술한 광 정보 처리 장치, 전술한 광 감쇠기, 전술한 편광 변환 소자 및 전술한 프로젝터 광학 시스템 중 하나 이상을 포함한다. 따라서, 이러한 특징을 가짐으로써, 비용이 낮고 크기가 감소된 광학 장치가 전술한 광학 소자를 이용하여 제공될 수 있다. 즉, 광학 소자는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 쉽게 제조될 수 있고, 많은 광학 소자가 동시에 제조될 수 있다. 또한, 광학 소자의 크기 및 무게는 감소될 수 있고, 광학 소자의 재료의 선택 자유도가 증가될 수 있다. 또한, 광학 소자의 조립 공정 및 비용도 감소될 수 있다. 또한 광학 소자의 강도는 향상될 수 있고, 블레이즈드형 광학 소자와 비교하여 더 나은 광학 특성을 가지는 광학 소자가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 다른 광학 소자를 나타내는 개략도이다.
도 2a 및 도 2b의 (1) 내지 도 2b의 (5)는 도 1의 광학 소자에 형성된 서브 파장 요철 구조를 나타내는 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 입사광이 도 1의 광학 소자를 통하여 이동(투과)되는 경우의 회절 방향을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2a의 서브 파장 요철 구조의 충전 인자와 유효 굴절률 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 2의 서브 파장 요철 구조의 홈 깊이와 회절 효율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 1의 광학 소자를 형성하는데 사용되는 패턴을 형성하는 공정을 순차적으로 나타낸다.
도 7a 내지 도 7d는 도 1의 광학 소자를 형성하는데 사용되는 또 다른 패턴을 형성하는 공정을 순차적으로 나타낸다.
도 8a 내지 도 8i는 도 1의 광학 소자를 형성하는 공정을 순차적으로 나타낸다.
도 9a 내지 도 9g는 도 1의 광학 소자를 형성하는 다른 공정을 순차적으로 나타낸다.
도 10a 내지 도 10g는 도 1의 광학 소자를 형성하는 또 다른 공정을 순차적으로 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 따른 복수의 광학 소자를 포함하는 광학 장치의 예시적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 따른 반사형 광학 소자를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 13은 도 1의 광학 소자를 포함하는 광 픽업 및 상기 광 픽업을 포함하는 광 정보 처리 장치의 일부를 나타내는 개략 정면도이다.
도 14는 도 1의 광학 소자를 포함하는 광 감쇠기의 개략 단면도이다.
도 15는 도 1의 광학 소자를 포함하는 편광 변환 소자의 개략 단면도이다.
도 16은 도 1의 광학 소자를 포함하는 프로젝터 광학 시스템 및 상기 프로젝터 광학 시스템을 포함하는 광학 장치의 일부를 나타내는 개략도이다.
도 17은 종래의 광학 소자의 일례를 나타내는 정면도이다.
도 18은 종래의 광학 소자의 다른 예의 단면도이다.
도 19는 종래의 광학 소자의 또 다른 예의 단면도이다.
도 20a 및 도 20b는 종래의 광학 소자의 또 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자(1)를 개략적으로 나타낸다. 광학 소자(10)는 투명 기판(11)과, 이 기판(11) 상에 형성된 회절 구조(12)를 포함하며, 회절 소자로서 기능한다. 회절 구조(12)는, 복수의 주기 구조(13)를 포함한다. 도 1에 있어서, 간략화를 위하여, 2개의 주기 구조(13)만을 나타낸다. 그러나, 실제로는, 기판(11)상에 더 많은 주기 구조(13)가 형성될 수 있다. 여기서, 주기 구조(13)의 주기 길이(즉, 폭)는 피치“Pn”로서 규정되며, 광학 소자(10)에 입사되는 입사광의 파장 이상이다.
각 주기 구조(13)는 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24, 25)를 포함한다. 따라서, 회절 구조(12)에서는, 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24, 25)를 그룹으로서 각각 포함하는 주기 구조(13)의 피치“Pn”와 동일한 회절 격자 주기가 제공되어 있다. 본 발명의 이 실시형태에 따르면, 각 주기 구조(13)는 5개의 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24, 25)를 포함한다.
도 2a는 상기 기판(11)에 형성된 회절 구조(12)의 1주기분인 주기 구조(13)의 확대도이다. 도 2a는, 주기 구조(13)에 있어서, 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24, 25)의 폭(Y 방향)은 각각 L1, L2, L3, L4, L5로서 표시되며, 각 폭은 광학 소자(10)에 입사되는 입사광의 파장 이하이다. 그 결과, 회절 구조(12)에 있어서, 광학 소자(10)에 입사되는 입사광의 파장 이하의 폭을 가지는 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24, 25)가 광학 소자(10)에 입사되는 입사광의 파장 이상의 피치를 가지는 주기 구조(13)에 중첩된다. 폭(L1, L2, L3, L4, L5)은, 본 발명의 이 실시형태에서는 서로 동일하지만, 이 폭(L1, L2, L3, L4, L5)은 서로 다를 수 있다.
도 2a에 있어서, 심볼 X, Y, Z는 서로 직교하는 3개의 축의 방향을 나타낸다. 보다 상세하게, X 방향의 화살표는 광학 소자에 입사되는 입사광의 이동 방향을 나타내며, Y 방향의 화살표는 주기 구조(13), 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25) 및 회절 구조(12)의 폭 방향 즉, 주기 구조(13)의 주기 방향을 나타낸다. 또한, 본 발명의 이 실시형태에서, Y방향의 화살표는 광학 소자(10)에 입사되는 입사광에 포함되는 S 편광 성분의 편광 방향을 나타내며, Z 방향의 화살표는 광학 소자(10)에 입사되는 입사광에 포함되는 P 편광 성분의 편광 방향을 나타낸다.
도 2b의 (1), 도 2b의 (2), 도 2b의 (3), 도2b의 (4), 도 2b의 (5)는 각각, 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24, 25)의 확대 단면도를 나타낸다. 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)에 형성된 홈의 깊이는 서로 동일하다.
서브 파장 요철 구조(21)에서는, Z 방향으로 연장되는 홈이 형성되며, 즉 Z 방향은 서브 파장 요철 구조(21)의 홈 연장 방향과 일치한다. 서브 파장 요철 구조(21)는, 홈 연장 방향에 수직한 모든 단면(즉, 도 2a에서 Y방향에 평행한 굵은선(21BL)을 포함하는 X-Y 평면을 포함하는 모든 X-Y 평면의 모든 단면)이 도 2b의 (1)에 도시된 형상과 동일한 형상을 가지는 방식으로 형성된다.
서브 파장 요철 구조(25)에서, Y 방향으로 연장되는 홈이 형성되며, 즉 Y 방향은 서브 파장 요철 구조(25)의 홈 연장 방향과 일치한다. 서브 파장 요철 구조(25)는 홈 연장 방향에 수직한 모든 단면(즉, 도 2a에서 Z방향에 평행한 굵은선(25BL)을 포함하는 Z-X 평면을 포함하는 모든 X-Y 평면의 모든 단면)이 도 2b의 (5)에 도시된 형상과 동일한 형상을 가지는 방식으로 형성된다.
서브 파장 요철 구조(23)에서, 홈은 서브 파장 요철 구조(25)의 홈 연장 방향 뿐만 아니라 서브 파장 요철 구조(21)의 홈 연장 방향에 대하여 45도의 방향으로 연장되어 형성되며, 보다 상세하게는, 홈은 Z방향 및 Y방향(즉, 광학 소자(10)에 입사되는 입사광에 포함되는 P 편광 성분의 편광 방향 및 편광 성분의 편광 방향)에 대하여 45도의 방향으로 연장되어 형성된다. 따라서, 서브 파장 요철 구조(25)의 홈 연장 방향 뿐만 아니라 서브 파장 요철 구조(21)의 홈 연장 방향에 대한 45도의 방향은, 서브 파장 요철 구조(23)의 홈 연장 방향과 일치한다. 서브 파장 요철 구조(23)는, 홈 연장 방향에 수직한 모든 단면이 도 2b의 (3)에 도시된 형상과 동일한 형상을 가지는 방식으로 형성된다. 도 2a의 서브 파장 요철 구조(23)의 영역에 형성된 굵은선(23BL)의 연장 방향은 서브 파장 요철 구조(23)의 홈 연장 방향에 수직하다.
서브 파장 요철 구조(22)에 있어서, 서브 파장 요철 구조(22)의 홈 연장 방향과 서브 파장 요철 구조(21)의 홈 연장 방향 사이의 각도가 서브 파장 요철 구조(22)의 홈 연장 방향과 서브 파장 요철 구조(23)의 홈 연장 방향 사이의 각도와 동일하다. 보다 상세하게는, 서브 파장 요철 구조(22)의 홈 연장 방향은, p 편광 성분의 편광 방향에 대하여 22.5 도의 각도에서 그리고 S 편광 성분의 편광 방향에 대하여 67.5 도의 각도로 경사져 있다. 서브 파장 요철 구조(22)는, 서브 파장 요철 구조(22)의 홈 연장 방향에 수직한 모든 단면이 도 2b의 (2)에 도시된 형상과 동일한 형상을 가지는 방식으로 형성된다. 도 2a의 서브 파장 요철 구조(22)의 영역에 도시된 굵은선(22BL)의 연장 방향은 서브 파장 요철 구조(22)의 홈 연장 방향에 수직하다.
서브 파장 요철 구조(24)에 있어서, 홈은 서브 파장 요철 구조(24)의 홈 연장 방향과 서브 파장 요철 구조(23)의 홈 연장 방향 사이의 각도가 서브 파장 요철 구조(24)의 홈 연장 방향과 서브 파장 요철 구조(25)의 홈 연장 방향 사이의 각도와 동일하게 되는 방향으로 연장되어 형성된다. 보다 상세하게는, 서브 파장 요철 구조(24)의 홈 연장 방향은, P 편광 성분의 편광 방향에 대하여 67. 5도의 각도로 경사져 있고, S 편광 성분의 편광 방향에 대하여 22.5도의 각도로 경사져 있다. 서브 파장 요철 구조(24)는 서브 파장 요철 구조(24)의 홈 연장 방향에 수직한 단면 전체가 도 2b의 (4)에 도시된 형상과 동일한 형상을 가지는 방식으로 형성된다. 도 2a의 서브 파장 요철 구조(24)의 형역에 도시된 굵은선(24BL)의 연장 방향은 서브 파장 요철 구조(24)의 홈 연장 방향에 수직이다.
도 2b의 (1), 도 2b의 (2), 도 2b의 (3), 도 2b의 (4) 및 도 2b의 (5)에 도시된 바와 같이, 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)에 대응하는 주기 길이의 각각(즉, 피치 p1, p2, p3, p4 및 p5의 각각)은, 광학 소자(10)에 입사되는 입사광의 파장 이하이다. 특히, 본 발명의 이 실시형태에서, 주기 길이의 각각[즉, 피치(p1, p2, p3, p4 및 p5)의 각각]은 광학 소자(10)에 입사되는 입사광의 파장의 절반(1/2) 이하이다. 또한, 도 2b의 (1), 도 2b의 (2), 도 2b의 (3), 도 2b의 (4) 및 도 2b의 (5)에 도시된 바와 같이, 심볼(q1, q2, q3, q4 및 q5)은 각각 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)의 볼록부(랜드부)의 폭을 나타낸다. 따라서, 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)의 충전 인자(f1, f2, f3, f4 및 f5)는 각각 q1/p1, q2/p2, q3/p3, q4/p4, q5/p5로서 규정된다. 충전 인자(f1, f2, f3, f4 및 f5)는 이하에서 설명되는 유효 굴절률을 산출하는데 이용된다.
또한, 피치(p1, p2, p3, p4 및 p5)의 각각이 광학 소자(10)에 입사되는 입사광의 파장 이하이면, 이하에서 설명되는 회절 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 이 경우에도, 피치(p1, p2, p3, p4 및 p5)의 각각은 광학 소자(10)에의 입사광의 파장과 거의 동일하면, 회절 효과와 서브 파장 효과가 혼합되는 공명 현상으로 지칭되는 불안정한 현상이 발생할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 서브 파장 효과의 영향을 감소시키기 위하여, 피치(p1, p2, p3, p4 및 p5)의 각각이 광학 소자(10)에 입사되는 입사광의 파장의 절반(1/2) 이하인 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 이러한 실시형태에서, 피치(p1, p2, p3, p4 및 p5)의 각각이 광학 소자(10)에 입사되는 입사광의 파장의 절반(1/2) 이하이기 때문이다.
기술적인 관점으로부터, 입사광은 입사광의 파장 이상의 주기 길이(즉, 피치)를 가지는 주기 구조에 따라서 광학 소자에서 회절하고, 편광 선택성은, 입사광의 파장 이하의 주기 길이(즉, 피치)를 가지는 주기 구조에 따라서 P 편광 성분 및 S 편광 성분 중 어느 것으로 회절되는지를 선택한다. 본 발명의 이 실시형태에서, 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)로 인해, 편광 선택성은 입사광의 S 편광 성분이 회절되도록 제공(마련)된다. 그 결과, 입사광에 포함되는 P 편광 성분의 광은 도 3a에 도시된 바와 같이 데드 밴드(dead-band) 방식으로 투과(즉, 0차 회절 광으로서 한 방향으로 이동)되며, 한편 입사광에 포함되는 S 편광 성분의 광은 도 3b에 도시된 바와 같이 회절된다.
서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)로 인해, 일반적으로 알려진“구조성 복굴절(form birefringence)”이 발생한다(제공된다).
구조성 복굴절은, 서로 다른 굴절률을 가지며, 입사광의 파장 미만의 피치를 가지는 2가지 타입의 매질이, 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)와 같이 스트라이프 형상으로 배치되는 경우, 스트라이프 형상의 방향과 평행한 편광 성분(TE 파)의 굴절률이 스트라이프 형상의 방향에 수직한 편광 성분(TM 파)의 굴절률과 다르게 되기 때문에, 복굴절 효과가 발생하는 현상을 지칭한다.
여기서, 굴절률이 서로 다른 2가지 타입의 매질로서, 공기와 n의 굴절률을 가지는 매질이 제공되며, 서브 파장 요철 구조의 피치의 2배 이상의 파장을 가지는 광이 수직으로 입사된다고 가정한다. 이 경우에, 서브 파장 요철 구조의 유효 굴절률은 서브 파장 요철 구조의 홈 연장 방향에 평행(TE 방향)인지 또는 수직(TM 방향)인지에 의존하여 이하의 식들과 같이 주어진다. 식들에서, 심볼 n(TE) 및 n(TM)은, 입사광의 편광 방향이 서브 파장 요철 구조의 홈 연장 방향에 각각 평행 및 수직인 경우의 유효 굴절률을 나타내고, 심볼“f”는 충전 인자를 나타낸다.
Figure 112011053437312-pct00001
식 1
따라서, 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25) 중에서, 여기서, 입사광의 편광 방향이 서브 파장 요철 구조(21 및 25)의 홈 연장 방향에 평행한 경우(TE 방향)의 유효 굴절률이 n1(TE) 및 n5(TE)로 주어지고, 입사광의 편광 방향이 서브 파장 요철 구조(21 및 25)의 홈 연장 방향에 수직인 경우(TM 방향)의 유효 굴절률이 각각 n1(TM) 및 n5(TM)로 주어진다. 다음으로, 이하의 식에서 n1(TE), n1(TM), n5(TE) 및 n5(TM)를 설명한다.
Figure 112011053437312-pct00002
식 2
서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25) 중에서, 입사광의 편광 방향 중 어느 것에도 평행하거나 수직하지 않은 홈 연장 방향을 가지는 서브 파장 요철 구조(22, 23 및 24)의 유효 굴절률을 이하의 설명에 기초하여 결정한다.
서브 파장 요철 구조(23)에서, 서브 파장 요철 구조(23)의 홈 연장 방향은, 서브 파장 요철 구조(21)의 홈 연장 방향과 서브 파장 요철 구조(25)의 홈 연장 방향 사이의 중간으로 향한다. 따라서, 충전 인자 f3가 f1 및 f5와 동일하다고 가정하면(즉, f1=f5=f3), 서브 파장 요철 구조(23)의 유효 굴절률은 서브 파장 요철 구조(21 및 25)의 유효 굴절률 사이의 중간값이다.
동일한 방식으로, 서브 파장 요철 구조(22)에서, 서브 파장 요철 구조(22)의 홈 연장 방향은 서브 파장 요철 구조(21)의 홈 연장 방향과 서브 파장 요철 구조(23)의 홈 연장 방향 사이의 중간으로 향한다. 따라서, 충전 인자(f2)가 f1 및 f3와 동일하다고 가정하면(즉, f1=f3=f2), 서브 파장 요철 구조(22)의 유효 굴절률은 서브 파장 요철 구조(21 및 23)의 유효 굴절률 사이의 중간값이다. 또한, 서브 파장 요철 구조(24)에서, 서브 파장 요철 구조(24)의 홈 연장 방향은, 서브 파장 요철 구조(23)의 홈 연장 방향과 서브 파장 요철 구조(25)의 홈 연장 방향 사이의 중간으로 향한다. 따라서, 충전 인자(f4)가 f3 및 f5와 동일하다고 가정하면(즉, f3=f5=f4), 서브 파장 요철 구조(24)의 유효 굴절률은 서브 파장 요철 구조(23 및 25)의 유효 굴절률 사이의 중간값이다.
다음으로, 구조성 복굴절률을 더 상세히 설명한다. 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)의 피치(p1, p2, p3, p4 및 p5)의 2배 이상의 파장을 가지는 입사광이 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)에 수직으로 입사되는 경우, 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)는 그 입사광을 회절시키지 않고 입사광을 투과시키고, 입사광의 편광 방향에 의존하는 다른 굴절률을 가지도록 복굴절 효과를 나타낸다.
도 4는 계산 결과에 기초하여 유효 굴절률과 충전 인자 사이의 예시적인 관계를 나타낸다. 계산에 있어서, 서브 파장 요철 구조의 굴절률“n”은 2.313(즉, n=2.313)이고 입사광의 파장은 405 nm라고 가정한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 바와 같이 향해진 홈 연장 방향을 가지는 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)의 유효 굴절률은, 충전 인자의 값들에 의존하여 변한다.
도 4의 관계에 있어서, f1 = 0.30, f2 = 0.40, f3 = 0.50, f4 = 0.60 및 f5 = 0.70이라고 가정하면, 이하의 결과가 획득된다.
서브 파장 요철 구조(21)의 TE 방향의 유효 굴절률 : n1(P 편광) = 1.52
서브 파장 요철 구조(21)의 TM 방향의 유효 굴절률 : n1(S 편광) = 1.15
서브 파장 요철 구조(22)의 TE 방향의 유효 굴절률 : n2(P 편광) = 1.52
서브 파장 요철 구조(22)의 TM 방향의 유효 굴절률 : n2(S 편광) = 1.31
서브 파장 요철 구조(23)의 TE 방향의 유효 굴절률 : n3(P 편광) = 1.52
서브 파장 요철 구조(23)의 TM 방향의 유효 굴절률 : n3(S 편광) = 1.52
서브 파장 요철 구조(24)의 TE 방향의 유효 굴절률 : n4(P 편광) = 1.52
서브 파장 요철 구조(24)의 TM 방향의 유효 굴절률 : n4(S 편광) = 1.77
서브 파장 요철 구조(25)의 TE 방향의 유효 굴절률 : n5(P 편광) = 1.52
서브 파장 요철 구조(25)의 TM 방향의 유효 굴절률 : n5(S 편광) = 2.01
따라서, n1(P 편광), n2(P 편광), n3(P 편광), n4(P 편광) 및 n5(P 편광)는 1.52와 동일한 값을 가진다[즉, n1(P 편광) = n2(P 편광) = n3(P 편광) = n4(P 편광) = n5(P 편광) = 1.52].
따라서, 본 발명의 이 실시형태에 따르면, P 편광 성분에 대하여 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)의 유효 굴절률이 실질적으로 동일한 값을 가지도록, 서로 다른 홈 연장 방향을 가지며 적절한 충전 인자(f1, f2, f3, f4 및 f5)를 가지는 서브 파장 요철 구조를 제공할 수 있게 되며, P 편광 성분은 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)에 의해 회절되는 S 편광 성분과는 다르다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, n1(S 편광), n2(S 편광), n3(S 편광), n4(S 편광), n5(S 편광)의 값은, 대응하는 충전 인자에 대하여 직선적으로 변화한다.
따라서, 도 3a를 참조하여 이러한 전술한 구조를 가짐으로써, 광학 소자(10)는, 입사광의 P 편광 성분에 대하여 실질적으로 동일한 유효 굴절률을 가지는 판형체가 될 수 있고, 입사광의 P 편광 성분의 편광 방향은, 광학 소자(10)의 회절 구조의 주기 방향에 평행한 방향이 되므로, 입사광은 광학 소자(10)에 의해 회절되지 않고 광학 소자(10)를 통과한다. 또한, 이 경우에, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 판형체(즉, 광학 소자(10))는 유효 굴절률이 입사광의 S 편광 성분에 대하여 회절 격자 주기 내에서 변하는 회절 소자로서 기능할 수도 있고, 입사광의 S 편광 성분의 편광 방향은 광학 소자(10)의 회절 구조의 주기 방향에 수직한 방향이 되므로, 입사광이 회절된다.
전술한 바와 같이, 회절 소자로서 기능할 수 있는 광학 소자(10)는 편광 선택형의 광학 경로 분기를 수행할 수 있는 편광 분리 소자로서 기능할 수도 있다.
다음으로, 광학 소자(10)의 회절 효율의 또 다른 특징을 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광학 소자(10)의 회절 효율은 서브 파장 요철 구조(21, 22, 23, 24 및 25)의 홈의 깊이 "d"(이하,“홈 깊이”로 지칭됨)(즉, 회절 구조(12)의 홈의 깊이)에 의존하여 변한다. 도 5는 전술한 조건에 더하여, 피치(Pn)가 5 ㎛이고, 폭(L1, L2, L3, L4 및 L5)의 각각이 1 ㎛라고 가정하여, 홈 깊이“d”와 회절 효율 사이의 관계를 나타낸다.
도 5로부터 명백한 바와 같이, 광학 소자(10)에 있어서, +1차 회절광의 회절 효율의 값은 -1차 회절광의 회절 효율의 값과 다르다. 예를 들어, 홈 깊이“d”가 0.3<d≤0.4의 범위에 있은 경우, +1차 회절광의 회절 효율은 -1차 회절광의 회절 효율보다 더 크다. 이는 복수개로 분할된 서브 파장 요철 구조를 포함하는 회절 구조(12)의 홈 깊이“d”가 적절히 결정(조정)되는 경우, 입사광은 주로 특정 차수(예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 주로 +1차 회절광)로 편향될 수 있다. 또한, 이는 어떤 다른 차수의 회절광에 적용할 수도 있다. 즉, 입사광은 홈 깊이“d”를 결정(조정)함으로써 입사광의 미리 정해진 편광 성분에 대하여 주로 특정 차수의 회절광으로 회절될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자(10)는, 광학 소자(10)에 입사된 광속의 회절 방향이 광속의 편광 방향에 의존하여 다르게 되고, 각 편광 방향에 대한 광속이 주로 특정 차수로 회절되도록 하는 방식으로 제공될 수 있다.
또한, 도 3b의 심볼“α”는 광학 소자(10)의 회절 격자면(즉, 회절 구조(12))으로 인해 회절된 입사광의 S 편광 성분에 대한 회절 각도를 나타낸다. 회절 각도“α”는 이하의 식에 의해 표현된다.
Figure 112011053437312-pct00003
식 3
여기서, 심볼 "λ1" 및“pn”은 각각 입사광의 파장 및 피치를 나타낸다.
따라서, 피치“pn”는 광학 소자(10)의 사용 목적에 따라서 선택될 수도 있다.
광학 소자(10)의 제조 방법
광학 소자(10)의 제조 방법을 설명하기 전에, 광학 소자(10)를 제조하는데 사용될 몰드 패턴(이하, 패턴으로서 간략화될 수 있음)의 형성 방법을 설명한다.
기판으로서 석영을 이용한 패턴
도 6a 내지 도 6d는 광학 소자(10)를 제조하는데 이용되는 석영 패턴을 형성하는 공정을 개략적으로 그리고 순차적으로 나타낸다.
먼저, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 석영 기판을 형성하고, 그 석영 기판의 표면에 미리 정해진 두께로 전자빔 묘화용 레지스트를 도포하여, 프리베이킹한다. 특별히 설계된 프로그램에 기초하여, 석영 기판 상에 형성될 회절 격자의 세부 사항에 대응하는 피치 및 선폭을 형성한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 레지스트를 현상 및 린스한 후에, 서브 파장 요철 구조에 대응하는 구조를 레지스트 상에 형성한다. 이 구조에서, 이 구조의 홈의 바닥에서 석영 기판이 노출된다.
다음으로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 서브 파장 요철 구조에 대응하는 레지스트 패턴 구조를 마스크로서 이용하여 석영을 건식 에칭한다. 이 에칭 처리에서, RIENLD, TCP 등과 같은 건식 에칭 장치에서, CF4 또는 CF3 가스를 이용한다. 또한, 석영 기판에 바이어스 전압을 인가함으로써, 석영 기판의 표면에 수직으로 에칭을 수행한다.
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 레지스트를 박리한다. 레지스트는, 건식 에칭 장치 내에 산소 가스를 도입하여, 산소 가스 플라즈마 내에서 레지스트를 제거하는 방법, 또는 기판을 상기 장치로부터 추출하여 CAROS 세정에 의해 레지스트를 제거하는 방법에 의해 박리된다. 형성된 패턴은 석영 패턴으로서 이용된다.
실리콘을 기판으로서 이용한 패턴
도 7a 내지 도 7d는 광학 소자(10)를 제조하는데 이용되는 석영 패턴을 형성하는 공정을 개략적으로 그리고 순차적으로 나타낸다.
먼저, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 석영 기판(110)을 형성하고, 그 석영 기판의 표면에 미리 정해진 두께로 전자빔 묘화용 레지스트를 도포하여, 프리베이킹한다. 특별히 설계된 프로그램에 기초하여, 실리콘 기판 상에 형성될 회절 격자의 세부 사항에 대응하는 피치 및 선폭을 형성한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 레지스트를 현상 및 린스한 후에, 서브 파장 요철 구조에 대응하는 구조를 레지스트 상에 형성한다. 이 구조에서, 이 구조의 홈의 바닥에서 석영 기판이 노출된다.
다음으로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 서브 파장 요철 구조에 대응하는 레지스트 패턴 구조를 마스크로서 이용하여 실리콘의 알칼리 습식 에칭(KOH 용액을 이용)을 수행한다. 이 경우에, 실리콘 기판은 (111) 면을 벽으로서 이용하는 피치 상수를 유지하면서 깊이 방향으로 에칭된다. 또한, Bosch 프로세스를 이용한 건식 에칭은 유사한 구조를 형성하는데 이용될 수도 있다.
다음으로, 도 7d에 도시된 바와 같이, 레지스트를 박리한다. 형성된 패턴을 실리콘 패턴으로서 이용한다.
전술한 바와 같이 형성된 석영 패턴 또는 실리콘 패턴은 몰드 패턴으로서 지칭될 수 있다.
몰드 패턴을 이용한 회절 격자의 제조
다음으로, 도 6 및 도 7의 방법에 의해 몰드 패턴을 이용한 회절 구조를 형성함으로써 광학 소자(10)의 제조 방법을 도 8a 내지 도 8i 및 도 9a 내지 도 9g를 참조하여 설명한다.
도 8a 내지 도 8i는 실리콘막 및 몰드 패턴을 이용하여 유리 기판상에 회절 구조를 형성하는 프로세스를 개략적으로 그리고 순차적으로 나타낸다.
먼저, 도 8a에 도시된 바와 같이, 유리 기판을 형성하고, 그 유리 기판의 표면에 실리콘막(Si 막)을 형성한다. 실리콘막을 형성하는 방법으로서, 스퍼터링 방법은 이하의 조건 하에서 수행된다.
1. 기판 온도 : 70℃ 내지 100℃
2. 성막 압력 : (7 내지 8)× 10-4 Torr
3. 성막 속도 : 0.5 내지 1.0Å/sec
4. RF 전력 : 100 내지 200 W
도 8b에 도시된 바와 같이, 실리콘 막의 표면에 UV 경화 수지를 도포하고, 아래를 향하여 몰드 패턴을 누른다. UV 경화 수지로서, Grandic RC8790(DIC Corp. 제조)을 이용한다. 몰드 패턴으로서, 실리콘 패턴 또는 석영 패턴 중 어느 하나를 이용할 수도 있다. 그러나, 미세 구조를 형성하는 나노임프린트 처리에 있어서, 실리콘 패턴과 비교하여 더 큰 광 투과성을 가지므로 석영 패턴을 이용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, 몰드 패턴의 후방측으로부터(즉, 도 8c의 상부측으로부터) 자외선(UV) 광을 조사하여, 수지를 응고시킨다. 그러나, 실리콘 패턴이 몰드 패턴으로서 이용되는 경우, 유리 기판 측으로부터(즉, 도 8c의 하부 측으로부터) UV광을 조사한다.
다음으로, 도 8d에 도시된 바와 같이, UV 경화 수지로 이루어진 볼록 형상을 가지는 미세 구조를 형성하도록, 몰드를 제거한다.
다음으로, 도 8e에 도시된 바와 같이, 건식 에칭은, 실리콘 막이 노출될 때 까지 수지를 제거하도록 수행된다.
건식 에칭은 이하의 조건 하에서 수행된다.
1. 가스 종류 : 산소 가스 (O2)
2. 가스 유입량 : 20 sccm
3. 압력 : 0.4 Pa
4. 수지 에칭 속도 : 30 nm/sec
5. 상부 바이어스 전력 : 1 KW
6. 하부 바이어스 전력 : 60 W
다음으로, 도 8f에 도시된 바와 같이, 유리가 노출될 때까지 건식 에칭을 수행하여 실리콘과 수지를 제거한다.
건식 에칭은 이하의 조건 하에서 수행된다.
1. 가스 종류 : SF6, CHF3
2. 가스 유입량
SF6 : 20 sccm
CHF3 : 5 sccm
3. 압력 : 0.3 Pa
4. 수지 에칭 속도 : 5 nm/sec
실리콘 에칭 속도 : 30 nm/sec
5. 상부 바이어스 전력 : 1 KW
6. 하부 바이어스 전력 : 50 W
다음으로, 도 8g에 도시된 바와 같이, 유리의 홈이 원하는 깊이를 가지도록 건식 에칭을 수행한다.
건식 에칭은 이하의 조건 하에서 수행된다.
1.가스 종류 : CHF3, Ar
2. 가스 유입량
Ar : 5 sccm
CHF3 : 20 sccm
3. 압력 : 0.3 Pa
4. 실리콘 에칭 속도 : 4 nm/sec
유리 에칭 속도 : 12 nm/sec
5. 상부 바이어스 전력 : 1 KW
6. 하부 바이어스 전력 : 400 W
다음으로, 도 8h에 도시된 바와 같이, 최상부에 남은 실리콘 막을 박리한다. 실리콘 마스크는 알칼리(KOH) 용액을 이용하여 습식 박리한다.
그 후, 도 8i에 도시된 바와 같은 패턴이 형성되는 경우에, 회절 소자를 형성하며, 여기서 유리의 한쪽 면이 회절 소자가 된다.
도 9a 내지 도 9g는 유리 기판에 Ti2O5막을 형성하고, Ti2O5막으로 이루어진 회절 구조를 몰드 패턴을 이용하여 형성하는 처리를 개략적으로 그리고 순차적으로 나타낸다.
먼저, 도 9a에 도시된 바와 같이, 유리 기판을 형성하고, 그 유리 기판의 표면에 Ti2O5(pentoxide-tantalum) 막을 형성한다. Ti2O5막을 형성하는 방법으로서, 스퍼터링법이 이하의 조건 하에서 수행된다.
1. 기판 온도 : 70℃ 내지 100℃
2. 성막 압력 : (5 내지 8)× 10-4 Torr
3. 성막 속도 : 0.7 Å/sec 내지 1.0 Å/sec
4. RF 전력 : 300 내지 500 W
도 9b에 도시된 바와 같이, Ti2O5막의 표면에 UV 경화 수지를 도포하고, 아래를 향하여 몰드 패턴을 누른다. UV 경화 수지로서, Grandic RC8790(DIC Corp. 제조)을 이용한다. 몰드 패턴으로서, 실리콘 패턴 또는 석영 패턴 중 어느 하나를 이용할 수도 있다. 그러나, 미세 구조를 형성하는 나노임프린트 처리에 있어서, 실리콘 패턴과 비교하여 더 큰 광 투과성을 가지므로 석영 패턴을 이용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 9c에 도시된 바와 같이, 몰드 패턴의 후방측으로부터(즉, 도 9c의 상부측으로부터) 자외선(UV) 광을 조사하여, 수지를 경화시킨다. 그러나, 실리콘 패턴이 몰드 패턴으로서 이용되는 경우, 유리 기판 측으로부터(즉, 도 9c의 하부 측으로부터) UV광을 조사한다.
다음으로, 도 9d에 도시된 바와 같이, UV 경화 수지로 이루어진 볼록 형상을 가지는 미세 구조를 형성하도록, 몰드를 제거한다.
다음으로, 도 9e에 도시된 바와 같이, 건식 에칭은, Ti205막이 노출될 때 까지 수지를 제거하도록 수행된다.
건식 에칭은 이하의 조건 하에서 수행된다.
1. 가스 종류 : 산소 가스 (O2)
2. 가스 유입량 : 20 sccm
3. 압력 : 0.4 Pa
4. 수지 에칭 속도 : 30 nm/sec
5. 상부 바이어스 전력 : 1 KW
6. 하부 바이어스 전력 : 60 W
다음으로, 도 9f에 도시된 바와 같이, Ti2O5 막의 홈이 원하는 깊이를 가지도록 건식 에칭을 수행한다.
건식 에칭은 이하의 조건 하에서 수행된다.
1. 가스 종류 : CHF3, Ar
2. 가스 유입량
Ar : 5 sccm
CHF3 : 20 sccm
3. 압력 : 0.3 Pa
4. Ti2O5 에칭 속도 : 8 nm/sec
5. 상부 바이어스 전력 : 1 KW
6. 하부 바이어스 전력 : 400 W
다음으로, 최상부에 남은 수지 마스크를 산소 가스(플라즈마) 내에서 건식 에칭에 의해 제거한다.
그 후, 도 9g에 도시된 바와 같은 패턴을 형성하는 경우에 회절 소자를 형성하고, 여기서 유리의 한쪽 면에 형성된 Ti2O5 패턴은 회절 소자가 된다.
어떤 몰드 패턴도 이용하지 않고 회절 격자를 제조
도 10a 내지 도 10g는 어떤 몰드 패턴도 이용하지 않고 유리 기판의 회절 구조를 형성하는 프로세스를 개략적으로 그리고 순차적으로 나타낸다.
먼저, 도 10a에 도시된 바와 같이, 유리 기판을 형성하고, 그 유리 기판의 표면에 실리콘(Si) 막을 형성한다. 실리콘 막을 형성하는 방법으로서, 스퍼터링 방법은 이하의 조건 하에서 수행된다.
1. 기판 온도 : 70℃ 내지 100℃
2. 성막 압력 : (7 내지 8)× 10-4 Torr
3. 성막 속도 : 0.5 내지 1.0Å/sec
4. RF 전력 : 100 내지 200 W
다음으로, 도 10b에 도시된 바와 같이, 전자빔 묘화용 레지스트를 실리콘 막에 도포한다. 다음으로, 도 10c에 도시된 바와 같이, 초미세 패턴 프린팅 노광 장치로서, i-선 스텝퍼를 이용한다. 노광 후, 현상 처리를 수행하고, 실리콘막을 노출하도록 레지스트를 부분적으로 제거한다. 남아있는 레지스트 패턴은, 에칭 프로세스에서 이후에 마스크 패턴으로서 이용된다.
다음으로, 도 10d에 도시된 바와 같이, 유리 기판이 노출될 때 까지 건식 에칭을 수행하여 실리콘을 제거한다.
건식 에칭은 이하의 조건 하에서 수행된다.
1. 가스 종류 : SF6, CHF3
2. 가스 유입량
SF6 : 20 sccm
CHF3: 5 sccm
3. 압력 : 0.4 Pa
4. 실리콘 에칭 속도 : 30 nm/sec
5. 상부 바이어스 전력 : 1 KW
6. 하부 바이어스 전력 : 50 W
다음으로, 도 10e에 도시된 바와 같이, 유리의 홈이 원하는 깊이를 가지도록 건식 에칭을 수행한다.
건식 에칭은 이하의 조건 하에서 수행된다.
1. 가스 종류 : CHF3, Ar
2. 가스 유입량
Ar : 5 sccm
CHF3 : 20 sccm
3. 압력 : 0.3 Pa
4. 유리 에칭 속도 : 12 nm/sec
5. 상부 바이어스 전력 : 1 KW
6. 하부 바이어스 전력 : 400 W
다음으로, 도 10f에 도시된 바와 같이, 최상부에 남은 실리콘 막을 박리한다. 실리콘 마스크는 알칼리(KOH) 용액을 이용하여 습식 박리한다.
그 후, 도 10g에 도시된 바와 같은 패턴이 형성되는 경우에 회절 소자를 형성하며, 여기서 유리의 한쪽 면이 회절 소자가 된다.
기판(11) 및 회절 구조(12)를 형성하는 재료는, 사용 조건에 의존하여 적절히 선택된다. 예를 들어, 입사광으로서 파장이 짧으며 에너지 밀도가 높은 광을 이용하는 경우, 광에 대한 내구성을 고려하여, 유리 또는 무기 재료를 기판(11)의 재료로서 이용할 수도 있다. 또한, 입사광의 파장의 투과율이 높은 재료를 기판(11)의 재료로서 이용할 수도 있다. 이와 유사하게, 회절 구조(12)의 재료는 내구성 및 사용 목적을 고려하여 선택될 수도 있다.
전술한 실시형태에서, 기판(11)의 한쪽 면의 표면 상에 회절 구조(12)를 형성하는 경우를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 동일하거나 또는 다른 회절 구조(12)를 기판(11)의 다른 면의 표면상에 형성할 수 있도록, 실제로 복수의 광학 소자를 가진 광학 소자가 제공될 수 있다.
도 11은 이러한 광학 소자(20)의 일례를 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이, 광학 소자(20)는, 회절 구조(12) 중 하나가 입사광의 P 편광 성분만을 회절시켜 입사광의 S 편광 성분을 투과(회절 없음)시키고, 나머지 회절 구조(12)는 입사광의 S 편광 성분만을 회절시켜 입사광의 P 편광 성분을 투과(회절 없음)시키도록, 기판(11)의 2개의 반대측 표면 상에 형성된 2 개의 회절 구조(12)를 포함한다. 회절 구조(12)가 도 11에 도시된 바와 같이 서로 다른 회절 방향을 가지도록 서브 파장 요철 구조의 홈 연장 방향을 형성하고 충전 인자를 설정함으로써, 광학 소자(20)는 입사광의 S 편광 성분 및 P 편광 성분 모두를 회절시킬 수 있는 광학 소자로서 기능하며, 이러한 회절 방향들 사이의 분리 각도“α1”를 증가시킨다. 전술한 바와 같이, 하나의 광학 소자를 통하여 이동된 광이 또 다른 광학 소자에 입사되도록 복수의 광학 소자를 이용함으로써, 여러 가지 구성(기능)을 가지는 소자 장치(광학 소자)를 도 15를 참조하여 이하에서 설명된 바와 같이 획득할 수도 있다.
전술한 광학 소자(10 및 20) 및 회절 구조(12)는, 입사광을 각각 소자 및 구조를 통하여 투과시키는 투광 소자이다. 도 12d에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시형태에 따른 반사형 광학 소자(30)가 또한 제공될 수도 있다. 이 광학 소자(30)에서, 입사광을 반사시키기 위한 반사막이 포함되며, 반사막은 스퍼터링 방법 등과 같은 적절한 방법에 의해 형성될 수도 있다.
도 12의 광학 소자(30)에서, 기판(11)과 회절 구조(12) 사이에 반사막(도시되지 않음)이 제공되므로, 입사광의 랜덤한 편광 방향 중, 입사광의 P 편광 성분은 회절 구조(12)를 통하여 투과(회절없이)되어, 반사막의 반사 표면으로부터 정반사되고, 입사광의 S 편광 성분은 광학 소자(30)의 입사측과 동일한 측에 회절 반사되도록 회절한다. 반사막이 기판(11)과 회절 구조(12) 사이에 소위 회절 구조(12)의 베이스로서 배치되므로, 입사광의 S 편광 성분은 2번 회절되어 회절 각도“α2”를 증가시킨다. 반사막은 회절 구조(12)의 표면에 형성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 반사형 광학 소자(30)가, 도 11에 도시된 광학 소자(20)의 오른쪽 측에 배치되는 회절 구조(12)를 대체하는데 사용될 수 있으므로, 반사형 광학 소자(30)는 투과형 광학 소자로 사용될 수도 있다. 또한, 사용 목적에 의존하여, 반사막의 반사율을 조정하고, 회절 구조(12)의 구성을 변경시키는 등에 의해, 입사광의 각 편광 성분의 강도의 비율 및/또는 반사 회절광의 방향을 임의로 결정(조정)할 수 있게 된다.
이하에서, 도 13 내지 도 16을 참조하여, 광학 소자(10)를 이용한 변경가능한 변형예를 설명한다. 그러나, 본 발명은 이러한 변형예로 한정되지 않는다. 또한, 광학 소자(20 및 30)는 사용 목적에 필요한 기능에 따라서 유용하게 사용될 수도 있다.
도 13은 광 디스크와 같은 광 기록 매체로서 기능하는 기록 매체(41) 상에 정보를 기록하고, 기록 매체(41)에 기록된 정보를 판독함으로써 정보를 처리할 수 있는 광 정보 처리 장치(50)의 일부를 나타낸다. 이를 위하여, 광 정보 처리 장치(50)는 광 픽업(40)을 포함한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 광 픽업(40)은, 광원으로 기능하는 반도체 레이저(42), 반도체 레이저(42)로부터 출사된 레이저광을 기록 매체(41)로 유도하는 광 픽업 광학 시스템(43), 광 픽업 광학 시스템(43)을 통하여 기록 매체(41)로 유도된 후 기록 매체(41)로부터 반사되어 다시 광 픽업 광학 시스템(43)을 통하여 투과된 레이저 광을 수광하는 수광 소자(44)를 포함한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 광 픽업 광학 시스템(43)은, 반도체 레이저(42)로부터 출사된 레이저 광을 직선적으로 편광시킬 수 있는 편광 분리 소자로서 기능하는 광학 소자(10), 그 광학 소자(10)를 통하여 투과된 레이저 광을 콜리메이트하는 콜리미터 렌즈(45), 콜리미터 렌즈(45)에 의해 콜리메이트된 레이저 광을 원편광으로 변환하는 1/4 파장판(46), 1/4 파장판(46)을 통하여 투과된 레이저 광을 기록 매체(41) 상에 집광하는 대물 렌즈(47)를 포함한다. 광 픽업 광학 시스템(43)은 기록 매체(41) 상의 레이저광을 집광함으로써, 기록 매체(41)에 정보를 기록하고 그 기록 매체(41)로부터 정보를 재생한다.
기록 매체(41)로부터 반사된 레이저 광은 대물 렌즈(47)를 다시 투과한다. 그 후, 기록 매체(41)에 조사된 레이저 광에 직교하는 원편광으로 변환된 이후에, 레이저 광은 콜리미터 렌즈(45)를 투과하여, 다시 광학 소자(10)에 입사되어 반도체 레이저(42)로부터 레이저 광의 방향과 다른 방향으로 회절되어 수광 소자(44)로 유도된다. 또한, 집광 렌즈와 같은 수광 광학 시스템은 광학 소자(10)와 수광 소자(44)에 제공될 수 있다.
수광 소자(44)는 기록 매체(41)로부터의 정보에 기초한 정보 신호 및 서보 신호를 형성(생성)하여, 작동기(미도시)를 동작시켜 대물 렌즈(47)를 이동시킨다. 서보 신호로서, 비점수차 법에 의한 포커싱 에러 신호, 푸시풀 법에 의해 트래킹 에러 신호 등을 생성하는 것이 일반적으로 알려져 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자(10)는 반도체 레이저(42)로부터 출사된 레이저 광 및 수광 소자(44)로 유도될 기록 매체(41)로부터 반사된 레이저 광에 대한 광 픽업 광학 시스템(43)의 광학 경로 분리 소자로서 기능하여, 다시 반도체 레이저(42)로의 레이저 광의 귀환을 방지하는 아이솔레이터로서 기능한다.
전술한 바와 같이, 광학 소자(10)가 광학 픽업(40)용 편광 분리 소자로서 이용되는 경우, 광학 시스템의 크기는, 삼각 프리즘을 함께 결합하고 큐브 형상을 가지는 편광 분리 소자의 크기 보다 더 작을 수 있다. 특히, 최근의 랩탑 PC로 집적화되는 경우, 소형의 광 픽업 광학 시스템에 대한 요구가 강해지므로, 광학 소자의 크기를 감소시키는 것은 중요하다. 이를 위하여, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자(10)는 주로 특정 차수로 회절할 수 있는 편광 분리 소자로서 이용될 수 있으므로, 광 픽업으로서 고효율의 편광 광학 시스템을 제공(달성)할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자(10)는, 최근 더욱 더 주목받고 있는 홀로그래피 기술을 이용하여 광 기록 매체에 정보를 기록하는 광 픽업으로서사용될 수도 있다. 홀로그래피 기술을 이용한 광 픽업으로서, 광학 소자(10)는, 입사광을 입사광의 광축 이외의 방향으로 이동하는 서로 직교하는 2 개의 직선 평광으로 분리하는 편광 분리 소자로서 이용될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자(10)는 서로 다른 파장을 가지는 반도체 칩들을 포함하며 단일 패키로 집적된 소위 트윈 레이저 칩을 이용하여 광학 시스템 등에 사용될 수도 있다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자(10)는, 편광 선택형의 광 경로 보정 수단으로서 이용될 수도 있으며, 여기서, 서로 다른 파장을 가지는 레이저 광 중 하나의 편광 방향은, 파장 선택형의 1/2 파장판을 이용하여 다른 레이저 광의 편광 방향에 직교하게 되므로, 2 개의 레이저 광은 동일한 광축을 가진다.
도 14는 직선 투과광의 효율이 변화되는 액정 소자(60) 및 상기 액정 소자(60)를 이용한 전압 가변형 광 감쇠기(70)를 나타낸다.
도 14에 도시된 바와 같이, 액정 소자(60)는 각각이 전극을 가지는 한 쌍의 기판(61), 액정층(62) 및 상기 한 쌍의 기판(61) 사이에 액정층(62)의 액정을 봉입함으로써 액정층(62)을 형성하는 밀봉 부재(63)를 포함한다.
광 감쇠기(70)는, 액정 소자(60), 한 쌍의 기판(61) 사이에 전압을 인가하여 액정층(62)을 형성하는 액정의 배향을 제어하는 전압 인가부(71) 및 액정 소자(60)의 양측에 제공된 광학 소자(10)를 포함한다.
이러한 광 감쇠기(70)에 있어서, 서로 직교하는 편광 방향을 가지는 2개의 직선 편광이 액정 소자(60)에 입사되는 경우, 2개의 직선 편광은, 제1 편광성빔 분할기로서 기능하는 편광 회절 구조를 가지는 하나의 광학 소자(10)에 의해 결정되는 편광 방향에 기초하여 액정 소자(60)의 다른 투과 경로를 통하여 투과된다. 또한, 액정층(62)이 특정 지연값을 가지는 경우, 제2 편광성빔 분할기로서 기능하는 편광 회절 구조를 가지는 다른 광학 소자(10)에 입사되는 상기 2개의 직선 편광 각각은, 액정 소자(60)에 입사되었던 대응하는 직선 편광의 투과 방향과 동일한 투과 방향으로 출사된다.
따라서, 광 감쇠기(70)에 있어서, 2개의 직선 편광이 액정 소자(60)에 입사되었된 직선 편광의 투과 방향과 동일한 투과 방향으로 출사되도록 전압 인가부(71)에 의해 액정 소자(60)에 전압이 인가되는 경우, 직선 투과광의 양은 최대가 되지만, 광의 투과 방향이 회절로 인해 광의 입사 방향으로부터 시프트되는 경우, 직선 투과광의 양은 감쇠된다. 이러한 경우에, 액정 소자(60)는 광학 소자(10)를 통하여 투과된 광을 감쇠시키는 감쇠 수단으로서 기능할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 광학 소자(10)가 광 감쇠기(70)에 사용되는 경우, 전술한 효과(기능)는 기판(11) 상에 회절 구조(12)를 형성함으로써 쉽게 획득될 수 있고, 회절 구조(12)는 편광 분기를 수행하기 위한 것이며, 기판(11)에 액정층(62)을 개재함으로써 광 감쇠기(70)에 포함될 부품의 개수를 감소시킬 수 있다.
도 15는 랜덤한 편광의 여러 가지 방향을 하나의 방향으로 정렬시킬 수 있는 편광 변환 소자(80)를 나타낸다. 도 15에 도시된 바와 같이, 편광 변환 소자(80)는, 광학 소자(10), 입사광이 광학 소자(10)에 입사되는 개구부(81)를 가지는 차광 부재(82), 광학 소자(10)의 광 출사측의, 개구부(81)의 위치에 대향하는 위치에서 기판 상에 형성되는 1/2 파장판(83) 및 1/2 파장판(83)을 개재하도록 기판 상에 형성된 프리즘(84)을 포함한다.
편광 변환 소자(80)에 있어서, 개구부(81)를 통하여 투과된 랜덤한 편광 방향을 가지는 광속은 회절 구조(12)에 입사된다. 그 후, 입사광의 P 편광 성분은, 회절되지 않고 0차 회절광으로서 직선으로 투과되고, 입사광의 S 편광 성분은 1차 회절광으로서 회절 분리된다. 회절 구조(12)를 통하여 직선으로 투과된 입사광의 P 편광 성분은, 광학 소자(10)를 추가적으로 투과하고, P 편광 성분의 편광 방향은 1/2 파장판(83)에 의해 S 편광 성분의 편광 방향으로 변경된다. 1/2 파장판(83)은 광학 소자(10)를 통하여 투과된 입사광의 편광 성분의 편광 방향을 변환하는 변환 소자로서 기능한다. 한편, 회절 구조(12)에 입사된 S 편광 성분은 회절 구조(12)에 의해 회절되고, 프리즘(84)에 의해 편향되어, 1/2 파장판(83)을 통과한(투과한) 광속의 투과 방향과 동일한 방향으로 투과된다. 따라서, 프리즘(84)은 편광 변환 소자(80)에 입사되는 광속의 입사 방향에 실질적으로 평행하게 되도록, 광속의 출사방향을 변경하는 편광 부재인 광학 부재로서 기능한다. 이와 같이 함으로써, 편광 변환 소자(80)는, 입사광이 편광 변환 소자(80)로부터 출사되는 경우, 편광 변환 소자(80)에 입사되는 랜덤한 입사광의 여러 가지 방향을 입사광의 S 편광 성분의 하나의 편광 방향으로 정렬시킬 수도 있다.
또한, 1/2 파장판(83) 및 프리즘(84)을 이용하는 대신에, 편광 변환 소자(80)는 1/2 파장판(83) 및 프리즘(84)과 동일한 기능을 가지는 회절 구조(12)를 포함할 수도 있다. 이 경우에, 편광 변환 소자(80)는 단일 유리 기판(11)의 양쪽 표면의 각각에 회절 구조(12)를 형성함으로써 간단히 제공될 수도 있다.
전술한 바와 같은 방식으로 편광 변환 소자에 광학 소자(10)를 이용함으로써, 간단한 구성을 가지는 매우 정밀한 편광 변환 소자를 제공할 수도 있다.
도 16은 스크린에 미리 정해진 화상을 투사함으로써 화상을 형성하는 투영체로 지칭되는 화상 형성 장치로서, 투사 장치로 지칭되는 광학 장치인 프로젝터(90)의 일부를 개략적으로 나타낸다. 도 16에 도시된 바와 같이, 프로젝터(90)는 P 편광 성분과 S 편광 성분을 가지는 광속을 출사하는 광원부(92), 이 광원부(92)로부터 출사된 광속을 이용하여 화상을 스크린(91)에 투사하기 위한 프로젝터 광학 시스템(93), 프로젝터 광학 시스템(93)에 의해 스크린(91)에 투사되는 화상을 처리하는 컴퓨터와 같은 화상 처리부(94)를 포함한다.
프로젝터 광학 시스템(93)은, 광원부(92)와 스크린(91) 사이에 제공되는 광학 소자(10), 광학 소자(10)의 측으로부터의 방향으로부터 반사 미러(95)로의 광 투과 방향을 반사 미러(95)로부터 광학 소자(10)의 측으로의 방향으로 변환하기 위하여 광원부(92)로부터 출사된 광속의 일부를 반사시키는 반사 미러(95), 광학 소자(10)로부터 출사된 광속을 주어진 화상 신호에 기초하여 변조하고 액정 소자 등으로 이루어진 광 변조 수단으로서 기능하는 액정 패널(96), 액정 패널(96)을 통하여 투과된 광속에 기초하여 스크린 상에 화상을 형성하는 기능을 가진 투영 광학 시스템(97)을 포함하고, 이 투영 광학 시스템(97)은 스크린(91) 상에 광학 소자(10)에 의해 변조된 광속을 투사하여, 스크린(91) 상에 액정 패널(96)에 의해 조정되는 화상을 형성한다. 이 경우에, 광학 소자(10)는 프로젝터 광학 시스템(93)의 키 파트로서 기능한다.
또한, 프로젝터 광학 시스템(93)은, 전술한 여러 가지 광학 소자(10, 20 및 30), 광 감쇠기(70), 편광 변환 소자(80) 등 중 어느 것을 선택적으로 포함할 수 있다. 프로젝터(90)는 전술한 여러 가지 광학 소자(10, 20 및 30), 광 픽업(40), 광 정보 처리 장치(50), 광 감쇠기(70), 편광 변환 소자(80) 등 중 어느 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
본 발명은 완전하고 명확한 개시를 위하여 특정 실시형태에 대하여 설명되었지만, 첨부된 청구범위는 이와 같이 제한되지 않고, 여기서 설명된 기본적인 교시 내에 정당하게 포함되는 당업자에게 발생할 수 있는 모든 변형예 및 다른 구성예를 구현함으로써 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 실시형태에서, 5 개의 서브 파장 요철 구조가 각 주기 구조 내에 포함되는 경우를 설명한다. 그러나, 본 발명은 각 주기 구조에 포함될 서브 파장 요철 구조의 개수가 3개 이상이면 달성될 수도 있다. 주기 구조에서 5 개의 서브 파장 요철 구조가 존재하는 경우에, 주기 구조는 5개의 범프를 가지는 계단형 프리즘을 포함하는 광학 소자와 등가일 수도 있다.
특정 차수의 회절 광의 최대 회절 효율은 서브 파장 요철 구조의 타입의 개수에 기초하여 결정되며, 즉, 회절광의 강도는 특정 홈 깊이의 설정에 기초하여 결정된다. 즉, 서브 파장 요철 구조의 타입의 개수가 많을수록(즉, 서브 파장 요철 구조의 영역의 수가 많을수록), 회절 효율은 더 커지게 된다. 또한, 광학 소자에 포함되는 서브 파장 요철 구조의 타입의 개수가 많을수록, 광학 소자에 등가인 삼각 형상의 프리즘을 가지는 도 17에 도시된 편광 분리 소자의 형상에 더 근접하게 된다.
또한, 주기 구조들에서의 서브 파장 요철 구조의 개수는 반드시 서로 동일하지 않아도 된다.
또한, 주기 구조의 피치는 반드시 서로 동일할 필요는 없고 서로 다를 수도 있다. 이 경우에, 최소 피치는 입사광의 파장 이상이 되어야 한다. 또한, 회절되는 편광 성분의 회절 각도를 주기 구조들 사이에서 서로 다르게 하고, 특정 방향으로 향하도록 회절 각도를 설정함으로써, 그리고 주기 구조에 의해 회절된 광을 단일 점에 집중시키기 위하여 주기 구조의 회절 각도를 설정하여 피치를 가지는 주기 구조를 서로 다르게 함으로써, 렌즈 기능을 가지는 광학 소자 또는 회절 소자가 제공될 수도 있다.
본 발명의 전술한 실시형태에서, 회절 구조가 광학 소자에서 미리 정해진 홈 연장 방향으로 정렬된 직선 패턴을 가지는 경우를 설명한다. 그러나, 회절 구조는 곡선 패턴을 가질 수도 있다. 이러한 곡선 패턴을 가짐으로써, 광학 소자는 렌즈 기능 등을 가질 수 있고, 수차 보정에 이용될 수도 있다.
또한, 본 발명의 전술한 실시형태에서, 평판 상에 회절 구조가 형성되는 경우를 설명한다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 회절 구조는 곡면판 상에 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 광학 소자를 포함하는 광학 장치는 전술한 프로젝터뿐만 아니라 광섬유 통신 등에 이용되는 통신 장치, 화상 형성 광학 시스템, 촬상 장치와 같은 화상 형성 장치, 상기 화상 형성 장치를 가지는 복사기, 프린터 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 설명된 효과는 본 발명으로부터 생성된 가장 바람직한 효과의 일례이며, 본 발명의 효과는 본 발명의 실시형태에 설명된 효과로 한정되지 않는다.
본 발명은 2009년 1월 15일자로 출원된 일본 특허 출원 제2009-006527호의 우선권에 기초하고, 이 우선권의 이익을 주장하며, 이것의 전체 내용은 여기에 참고로 포함된다.
10, 20 : 광학 소자 30 : 투과형 광학 소자
13 : 주기 구조
20 : 복수의 광학 소자를 포함하는 광학 소자
21, 22, 23, 24, 25 : 서브 파장 요철 구조
30 : 반사형 광학 소자 40 : 광 픽업
41 : 기록 매체 50 :광 정보 처리 장치
60 : 액적 소자 70 : 광 감쇠기
80 : 편광 변환 소자 83 : 1/2 파장판
90 : 광학 장치 d : 홈의 깊이
p1, p2, p3, p4, p5 : 서브 파장 요철 구조의 피치
Pn : 주기 구조의 피치

Claims (13)

  1. 광학 소자에 있어서,
    상기 광학 소자에 입사되는 입사광의 파장 미만의 피치를 가지며, 서로 동일한 홈 깊이를 가지는 3개 이상의 서브 파장 요철 구조; 및
    상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조를 가지는 주기 구조로서, 상기 주기 구조의 피치는 상기 입사광의 파장보다 더 큰, 주기 구조를 포함하며,
    상기 입사광의 미리 정해진 편광 방향은 특정 차수로 회절되고,
    상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조 중 적어도 하나의 방향으로 연장되는 홈이, 상기 입사광의 미리 정해진 편광 방향에 대하여 경사져 있는 것인 광학 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조의 홈 연장 방향은 서로 다르게 되도록 형성되고, 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조의 충전 인자는, 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조의 굴절률이 상기 미리 정해진 편광 방향과 다른 편광 방향에 대하여 서로 동일하게 되도록 설정되는 것인 광학 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 홈 깊이는 상기 입사광의 미리 정해진 편광 방향이 특정 차수로 회절되도록 설정되는 것인 광학 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 2개 이상의 주기 구조를 포함하며,
    상기 2개 이상의 주기 구조의 피치는, 상기 입사광의 미리 정해진 편광 방향이 특정 차수로 회절되도록 서로 다르게 되어 있는 것인 광학 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 투과형 소자 또는 반사형 소자 중 어느 하나인 것인 광학 소자.
  6. 각각이 제1항에 기재된 광학 소자를 2개 이상 포함하며,
    상기 광학 소자 중 하나의 광학 소자를 통하여 투과된 광은 다른 광학 소자에 입사되는 것인 광학 장치.
  7. 제1항에 기재된 광학 소자를 포함하는 광 픽업으로서,
    상기 광 픽업을 통하여, 정보를 기록 매체에 기록하거나 또는 정보를 그 기록 매체로부터 판독하거나 또는 양자 모두를 행하는 광 픽업.
  8. 제7항에 기재된 광 픽업을 포함하며,
    상기 광 픽업을 이용하여, 상기 기록 매체의 정보를 처리하는 광 정보 처리 장치.
  9. 제1항에 기재된 광학 소자; 및
    상기 광학 소자를 통하여 투과된 광을 감쇠시킬 수 있는 감쇠 수단을 포함하는 광 감쇠기.
  10. 제1항에 기재된 광학 소자; 및
    상기 광학 소자를 통하여 투과된 광의 편광 방향을 변환할 수 있는 변환 소자를 포함하는 편광 변환 소자.
  11. 제1항에 기재된 광학 소자를 포함하며,
    상기 광학 소자를 통하여 투과된 광을 투사하는 프로젝터 광학 시스템.
  12. 제1항에 기재된 광학 소자를 포함하는 광학 장치 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 3개 이상의 서브 파장 요철 구조는 연속하여 형성된 제1 서브 파장 요철 구조, 제2 서브 파장 요철 구조 및 제3 서브 파장 요철 구조를 포함하고, 상기 제1 서브 파장 요철 구조와 상기 제2 서브 파장 요철 구조의 방향으로 연장되는 홈 사이의 각도는, 상기 제2 서브 파장 요철 구조와 상기 제3 서브 파장 요철 구조의 방향으로 연장되는 홈 사이의 각도와 동일한 것인 광학 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010261999A (ja) 2009-04-30 2010-11-18 Ricoh Co Ltd 光学素子、偏光フィルタ、光アイソレータ、光学装置
WO2011106554A2 (en) * 2010-02-24 2011-09-01 The Regents Of The University Of California High contrast grating based saturable absorber for mode-locked lasers and its applications in passively mode-locked vertical-cavity surface-emitting lasers
JP2012159802A (ja) * 2011-02-02 2012-08-23 Ricoh Co Ltd 光学素子、光ピックアップ、光情報処理装置、光減衰器、偏光変換素子、プロジェクタ光学系、アイソレータ及び光学機器
TWI472841B (zh) * 2011-03-31 2015-02-11 Chi Mei Materials Technology Corp 顯示裝置
JP2013029451A (ja) 2011-07-29 2013-02-07 Ricoh Co Ltd 付着物検出装置及び付着物検出方法
JP2013031054A (ja) 2011-07-29 2013-02-07 Ricoh Co Ltd 撮像装置及びこれを備えた物体検出装置、並びに、光学フィルタ及びその製造方法
JP6055208B2 (ja) * 2012-06-11 2016-12-27 株式会社フォトニックラティス 偏光変換機能を有するフォトニック結晶素子
JP5895880B2 (ja) * 2013-03-18 2016-03-30 ソニー株式会社 光学素子、投射型画像表示装置および原盤
KR102235615B1 (ko) 2014-07-29 2021-04-02 삼성전자주식회사 노광 공정 계측용 기판 타겟 및 노광 공정 계측 방법과 이를 이용한 집적회로 소자의 제조 방법
JP2016109815A (ja) * 2014-12-04 2016-06-20 リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 マイクロレンズアレイ基板の製造方法
WO2016197145A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 Chou Stephen Y Subwavelength structured lens, use and methods of making the same
US10254477B2 (en) 2015-12-09 2019-04-09 Finisar Corporation Polarization independent multiplexer / demultiplexer
JP6644357B2 (ja) * 2015-12-16 2020-02-12 国立研究開発法人産業技術総合研究所 偏光回折要素及びその設計方法
CN105467498B (zh) * 2016-01-05 2018-03-13 上海理工大学 超薄的反射式宽频太赫兹波偏振转换器
US11125925B2 (en) 2016-03-02 2021-09-21 Photonic Lattice, Inc. Optical element
KR20200017017A (ko) 2018-08-07 2020-02-18 삼성전자주식회사 구조광 프로젝터 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2021016028A1 (en) 2019-07-19 2021-01-28 Magic Leap, Inc. Method of fabricating diffraction gratings
JP6896262B1 (ja) * 2019-12-16 2021-06-30 日本分光株式会社 反射型の偏光分離回折素子、および、これを備えた光学測定装置
US20210239893A1 (en) * 2020-01-30 2021-08-05 Lawrence Livermore National Security, Llc Polarization manipulation of free-space electromagnetic radiation fields
CN111856636B (zh) * 2020-07-03 2021-10-22 中国科学技术大学 一种变间距光栅掩模线密度分布可控微调方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008241879A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Tama Tlo Kk 偏光ビームスプリッタ

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5015835A (en) * 1988-12-23 1991-05-14 Ricoh Company, Ltd. Optical information reading and writing device with diffraction means
US5956302A (en) * 1993-08-17 1999-09-21 Ricoh Company, Ltd. Optical pick-up device and method using a high-density double diffraction grating
DE19842364C1 (de) * 1998-09-16 2000-04-06 Nanophotonics Ag Mikropolarimeter und Ellipsometer
US6812047B1 (en) * 2000-03-08 2004-11-02 Boxer Cross, Inc. Evaluating a geometric or material property of a multilayered structure
JP2001343512A (ja) 2000-05-31 2001-12-14 Canon Inc 回折光学素子及びそれを有する光学系
JP4106981B2 (ja) 2002-06-28 2008-06-25 旭硝子株式会社 光減衰器
AU2003242956A1 (en) 2002-06-28 2004-01-19 Technion Research And Development Foundation Ltd. Geometrical phase optical elements with space-variant subwavelength gratings
JP2004078091A (ja) * 2002-08-22 2004-03-11 Ricoh Co Ltd 光学素子の作製方法・光学素子・光ピックアップ・光ディスク装置
JP2004184505A (ja) 2002-11-29 2004-07-02 Asahi Glass Co Ltd 偏光ビームスプリッタ及びこれを用いた光情報記録装置並びに光情報記録再生装置
US7564504B2 (en) 2002-11-29 2009-07-21 Asahi Glass Company, Limited Phase plate and an optical data recording/reproducing device
JP4016395B2 (ja) * 2003-05-28 2007-12-05 船井電機株式会社 複数波長用回折格子および複数波長用回折格子を用いた光ピックアップ装置ならびに光ディスク装置
JP4269788B2 (ja) 2003-06-10 2009-05-27 旭硝子株式会社 反射型光変調素子および可変光減衰器
JP2007265581A (ja) * 2006-03-30 2007-10-11 Fujinon Sano Kk 回折素子
JP2008016166A (ja) * 2006-07-10 2008-01-24 Sony Corp 光ピックアップ及び光ディスク装置
JP4842763B2 (ja) * 2006-10-23 2011-12-21 株式会社リコー 光学素子および光学装置
JP2008257771A (ja) 2007-04-02 2008-10-23 Ricoh Co Ltd 光ピックアップ
JP4800254B2 (ja) 2007-04-10 2011-10-26 株式会社リコー 波長選択性回折素子、光ピックアップ、光情報処理装置及び光情報処理方法
JP4891142B2 (ja) 2007-04-26 2012-03-07 株式会社リコー 光ピックアップおよび光情報処理装置
JP2009223937A (ja) 2008-03-14 2009-10-01 Ricoh Co Ltd 光ピックアップおよびこれを用いる光情報処理装置
JP2009223938A (ja) 2008-03-14 2009-10-01 Ricoh Co Ltd 光ピックアップおよびこれを用いる光情報処理装置
JP2009223936A (ja) 2008-03-14 2009-10-01 Ricoh Co Ltd 光ピックアップおよびこれを用いる光情報処理装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008241879A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Tama Tlo Kk 偏光ビームスプリッタ

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