KR20050083794A - 위상판 및 광정보 기록재생 장치 - Google Patents

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KR20050083794A
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히로마사 사토
다쿠지 노무라
마사히로 무라카와
요시유키 미야케
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Abstract

소형 경량이고 영역 분할 정밀도가 높은 2분할 선광판과 같은 작용을 갖는 위상판 및 안정된 기록·재생이 가능한 광정보 기록재생 장치를 제공한다.
투광성 기판 (1, 4) 사이에 협지된 고분자 액정막 (2) 을 구비한 위상판 (P1) 으로서, 입사광의 조사영역 내에서 고분자 액정막 (2) 의 배향방향의 상이에 따라 위상판을 투과한 광의 편광상태가 달라지도록 고분자 액정막 (2) 이 영역적으로 공간 분할되어 있는 위상판을 얻는다. 그리고, 이 위상판 (P1) 을 광정보 기록재생 장치에 탑재하여 2분할 선광판으로서 사용한다.

Description

위상판 및 광정보 기록재생 장치{PHASE PLATE AND OPTICAL INFORMATION RECORDING/REPRODUCING DEVICE}
본 발명은 광조사영역 내에서 공간적으로 입사광의 편광상태를 제어할 수 있는 위상판 및 그것을 탑재한 광정보 기록재생 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 입사광을 이 입사광의 광축과는 다른, 2개의 직교하는 편광방향의 직선편광 광로로 분리하는 평판형 편광 빔 스플리터를 사용하고, 홀로그래피를 이용하여 광기록매체에 정보를 기록·재생하는 광정보 기록재생 장치에 관한 것이다.
현재 보급되고 있는 CD 나 DVD 등의 광디스크 및 광자기디스크 등의 광기록매체에 정보를 기록·재생하는 광헤드장치에서는, 광기록매체의 단층기록면에 1차원 정보열인 요철 또는 반사율이 다른 피트 정보를 기록·재생하고 있다. 또 기록·재생면을 적층화함으로써 정보의 증대가 기도되고 있으나, 단일 디스크당 최대 적층수는 4층 정도이기 때문에, 기록정보량의 향상에는 한계가 있었다.
한편, 홀로그래피를 이용하여 광기록매체에 정보를 기록하는 홀로그래픽 기록은, 일반적으로 이미지 정보를 가진 물체광과 참조광을 기록매체의 내부에서 겹쳐, 그 때 만들어지는 간섭 패턴을 체적 홀로그램으로서 광기록매체에 기록함으로써 이루어진다. 기록된 정보의 재생시에는, 그 광기록매체에 재생용 재생광을 조사함으로써, 기록된 간섭 패턴에 의한 회절에 의해 이미지 정보가 정보광으로서 재생된다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2002-123949호 참조. 이하 이것을 특허문헌 1 이라 함).
이 때, 광기록매체의 두께방향으로 3차원적으로 간섭 패턴을 체적 홀로그램으로서 기록함으로써 기록용량의 비약적 증대를 꾀할 수 있기 때문에, 최근 주목을 받고 있다. 특히, 상기 서술한 특허문헌 1 에 개시된 광정보 기록재생 장치에서 제안되어 있는 광정보 기록재생 방식에서는, 광기록매체로서 광기록층과 광반사층을 갖는 광디스크를 사용하고, 2분할 선광판과 단일 대물렌즈를 사용하여 광기록매체에 물체광과 참조광을 조사하기 때문에, CD 나 DVD 등과 동일한 광헤드장치의 구성이 가능해져, 광정보 기록재생 장치의 소형화에 유효한 방식이다.
도 17 을 참조하여 이 광정보 기록재생 장치 및 이것에 사용한 2분할 선광판의 기능을 설명한다.
이 광정보 기록재생 장치에 있어서, 2분할 선광판 (100) 은 광축의 우측 반 (＋X) 에 배치된 2분할 선광판 (100R) 과, 광축의 좌측 부분 (-X) 에 배치된 2분할 선광판 (100L) 으로 이루어지고, 물체광 및 참조광에 대하여 2분할 선광판 (100R) 은 편광방향을 -45°회전시키고, 2분할 선광판 (100L) 은 편광방향을 ＋45°회전시키게 되어 있다. 회전각도의 양음(正負) 부호는 도 19 에 나타내는 좌표계에서 시계방향을 양으로 한다.
이 광정보 기록재생 장치에는, 2분할 선광판 (100) 에 인접하여 대물렌즈 (118) 를 형성하고 있고, 이 대물렌즈 (118) 는 광기록매체 (10) 의 광기록층 (10A) 측에 대향하여 배치하게 되어 있다. 또 이 광정보 기록재생 장치에는 대물렌즈 (118) 를 광기록매체 (10) 의 두께방향 및 트랙방향으로 이동시킬 수 있는 도시하지 않은 액츄에이터를 구비하고 있다.
여기에서, 편광방향의 명칭을 도 19 와 같이 정의한다. 즉, 시계방향의 각도부호를 양으로 하면, A 편광은 Y축 방향의 S 편광을 -45°또는 X축 방향의 P 편광을 ＋45°로 편광방향을 회전시킨 직선편광으로 하고, B 편광은 S 편광을 ＋45° 또는 P 편광을 -45°로 편광방향을 회전시킨 직선편광으로 한다. A 편광과 B 편광은 서로 편광방향이 직교하고 있다.
(Ⅰ) 다음으로 2분할 선광판 (100) 을 사용한 정보의 기록원리에 대하여 설명한다.
물체광은, 합파수단인 편광 빔 스플리터 (PBS ; 116) 를 반사한 S 편광이 2분할 선광판 (100) 에 입사된다. 참조광은 편광 빔 스플리터 (116) 를 투과한 P 편광이 2분할 선광판 (100) 에 입사된다. 여기에서, 2분할 선광판 (100R) 을 통과하여 광기록매체 (10) 에 입사되는 물체광 (20R) 은 A 편광으로 되어 있다. 한편, 2분할 선광판 (100L) 을 통과한 후 광기록매체 (10) 에 입사되는 참조광 (30L) 도 A 편광으로 되어 있다.
A 편광의 참조광 (30L) 은 광기록매체 (10) 의 광반사층 (10C) 에서의 반사면 (10D) 에서 반사되고, 광기록층 (10A) 내에서 상기 A 편광의 물체광 (20R) 과 같은 영역을 통과한다. 이들 물체광 (20R), 참조광 (30L) 은 편광방향이 일치하기 때문에, 간섭하여 간섭 패턴을 형성한다. 또한 A 편광의 물체광 (20R) 은 광기록매체 (10) 의 반사면 (10D) 에서 반사되고, 광기록층 (10A) 내에서 상기 A 편광의 참조광 (30L) 과 같은 영역을 통과한다. 이들 물체광 (20R), 참조광 (30L) 도 편광방향이 일치하기 때문에, 간섭하여 간섭 패턴을 형성한다.
따라서, 광기록층 (10A) 내에는 반사면 (10D) 에 입사하기 전의 A 편광의 물체광 (20R) 과 반사면 (10D) 에서 반사된 후의 A 편광의 참조광 (30L) 의 간섭에 의한 간섭 패턴과, 반사면 (10D) 에 입사하기 전의 A 편광의 참조광 (30L) 과 반사면 (10D) 에서 반사된 후의 A 편광의 물체광 (20R) 의 간섭에 의한 간섭 패턴이 체적 (3차원) 적으로 기록된다. 또한 반사면 (10D) 과 정보기록매체층 (10A) 사이에는 투명기판 (10B) 이 형성되어 있다.
마찬가지로, 2분할 선광판 (100L) 을 통과한 후 광기록매체 (10) 에 입사되는 물체광 (20L) 은 B 편광으로 되어 있다. 또한 2분할 선광판 (100R) 을 통과한 후 광기록매체 (10) 에 입사되는 참조광 (30R) 도 B 편광으로 되어 있다. B 편광의 참조광 (30R) 은 광기록매체 (10) 의 반사면 (10D) 에서 반사되며, 광기록층 (10A) 내에서 상기 B 편광의 물체광 (20L) 과 동일한 영역을 통과한다.
이들 물체광 (20L), 참조광 (30R) 은 편광방향이 일치하기 때문에 간섭하여 간섭 패턴을 형성한다. 또 B 편광의 물체광 (20L) 은 광기록매체 (10) 의 반사면 (10D) 에서 반사되고, 광기록층 (10A) 내에서 상기 B 편광의 참조광 (30R) 과 같은 영역을 통과한다. 이들 물체광 (20L), 참조광 (30R) 도 편광방향이 일치하기 때문에 간섭하여 간섭 패턴을 형성한다.
따라서, 광기록층 (10A) 내에는 반사면 (10D) 에 입사하기 전의 B 편광의 물체광 (20L) 과 반사면 (10D) 에서 반사된 후의 B 편광의 참조광 (30R) 의 간섭에 의한 간섭 패턴과, 반사면 (10D) 에 입사하기 전의 B 편광의 참조광 (30R) 과 반사면 (10D) 에서 반사된 후의 B 편광의 물체광 (20L) 의 간섭에 의한 간섭 패턴이 체적적으로 기록된다.
(Ⅱ) 다음으로, 도 18 을 참조하여 2분할 선광판 (100) 을 사용한 정보의 재생원리에 대하여 설명한다.
2분할 선광판 (100R) 을 통과한 후 광기록매체 (10) 에 입사되는 재생광 (40R) 은 B 편광으로 되어 있다. 한편, 2분할 선광판 (100L) 을 통과한 후 광기록매체 (10) 에 입사되는 재생광 (40L) 은 A 편광으로 되어 있다.
광기록층 (10A) 에서는, 반사면 (10D) 에서 반사되기 전의 재생광에 의해 반사면 (10D) 과는 반대측으로 진행하는 정보광이 발생함과 함께, 반사면 (10D) 에서 반사된 후의 재생광에 의해 반사면 (10D) 측으로 진행하는 정보광이 발생한다.
반사면 (10D) 과는 반대측으로 진행하는 정보광은 그대로 광기록매체 (10) 에서 출사되고, 반사면 (10D) 측으로 진행하는 정보광은 반사면 (10D) 에서 반사되어 광기록매체 (10) 에서 출사된다.
정보광은 대물렌즈 (118) 에 의해 평행광속이 된 후, 2분할 선광판 (100) 에 입사된다. 여기에서, 2분할 선광판 (100) 중 2분할 선광판 (100R) 에 입사하는 정보광 (50R) 은 2분할 선광판 (100R) 에 입사하기 전에는 B 편광이고, 2분할 선광판 (100R) 을 통과한 후에는 P 편광이 된다. 한편, 2분할 선광판 (100) 중 2분할 선광판 (100L) 에 입사하는 정보광 (50L) 은 2분할 선광판 (100L) 에 입사하기 전에는 A 편광이고, 2분할 선광판 (100L) 을 통과한 후에는 P 편광이 된다. 이와 같이, 2분할 선광판 (100) 을 통과한 후의 정보광은 광속의 단면 전체에 대하여 P 편광이 된다.
2분할 선광판 (100) 을 통과한 정보광은 편광 빔 스플리터 (116) 에 입사되고, 편광 빔 스플리터면 (116A) 을 투과하여 도시되지 않은 빔 스플리터 (BS), 결상 렌즈 등을 통과한 후, CCD 등의 촬상소자에 입사하여 전기화상신호로 변환된다.
물체광과 참조광의 광축을 정렬하는 합파수단으로서 사용되는 편광 빔 스플리터 (PBS) 의 구성예에 대하여, 도 20 의 단면도를 사용하여 설명한다.
투명유리를 직각 이등변 삼각기둥 형상으로 가공하여 형성한 프리즘 (101, 102) 중 프리즘 (101) 의 사면에 상대적으로 굴절률이 큰 유전체 박막과 상대적으로 굴절률이 작은 유전체 박막을 교대로 파장 오더의 막두께로 적층한 다층막 (103) 을 형성하여 편광 빔 스플리터면으로 한다. 그 후, 투명 균질 접착제 (104) 를 사용하여 프리즘 (101, 102) 의 사면끼리를 접착하여 직육면체 형상의 편광 빔 스플리터 (PB5) 를 형성한다.
그리고, 이 다층막 (103) 의 막두께를 조정함으로써 파장 λ의 입사광에 대하여 다층막 (103) 의 면내에 편광방향을 갖는 S 편광 성분을 반사하고, 또 그것과 직교하는 편광방향을 갖는 P 편광 성분을 투과하는 편광 빔 스플리터를 형성할 수 있다. 또한 다층막 (103) 의 막두께를 조정함으로써 S 편광 성분의 반사율 및 P 편광 성분의 투과율을 조정할 수도 있다.
또한 이러한 편광 빔 스플리터 (PB5) 를 복수 조합하여 사용한 광정보 기록재생 장치 (D4) 에 대하여 도 9 를 참조하면서 설명한다.
코히런트인 레이저광 (가간섭광) 을 출사하는 광원 (111) 에서 출사된 직선편광 (S 편광) 의 광을, 콜리메이터 렌즈 (112) 를 사용해 평행광으로 하고, 예를 들어 선광용 광학소자로서 1/2 파장판 (113) 을 사용해 S 편광 성분과 P 편광 성분을 포함하는 광으로 변환하여, 제 1 편광 빔 스플리터 (PBS ; 114) 에 입사하는 S 편광 성분과 P 편광 성분의 비율을 조정한다.
또 이 제 1 편광 빔 스플리터 (114) 를 투과한 P 편광 성분은 제 1 빔 스플리터 (BS ; 115) 에 입사된다.
이 제 1 빔 스플리터 (BS ; 115) 는, 예를 들어 P 편광 성분을 20% 직진 투과시켜 80% 반사 (90도 방향) 하게 되어 있고, 광원 (111) 에서 나온 광이 제 1 빔 스플리터 (115) 로 반사되어 진행하는 방향으로, 이 제 1 빔 스플리터 (115) 측에서부터 순서대로 제 2 편광 빔 스플리터 (116) 와, 2분할 선광판 (100) 및 대물렌즈 (118) 를 배치하고 있다.
또 이 광정보 기록재생 장치에는 1/2 파장판 (113) 을 투과한 후에 제 1 편광 빔 스플리터 (114) 로 반사된 S 편광 성분이 진행하는 방향으로, 제 1 편광 빔 스플리터 (114) 측에서부터 순서대로 공간 광변조소자 (119) 와, 제 2 빔 스플리터 (BS ; 120) 를 배치하고 있다.
공간 광변조소자 (119) 는 격자상으로 배열된 다수의 화소를 갖고, 각 화소에 광의 투과상태와 차단상태를 선택시킴으로써, 광 강도에 의해 광을 공간적으로 변조하여 정보를 담지한 물체광을 생성할 수 있게 되어 있다.
이 공간 광변조소자 (119) 로서, 각 화소에 형성된 투명전극에 인가하는 전압에 따라 액정분자의 배향이 변화되고 투과광의 편광상태가 변화되는 액정소자를 사용하는 경우, 제 2 빔 스플리터 (120) 로서 S 편광 성분을 100% 반사하고 P 편광 성분을 100% 투과하는 편광 빔 스플리터를 사용함으로써, 액정소자의 투과광에서의 편광상태의 변화가 편광 빔 스플리터에 의해 광강도 변화로 변환되기 때문에 바람직하다.
즉, 액정소자의 화소를 입사광의 편광과 같은 S 편광인 상태로 투과한 광은 제 2 빔 스플리터 (120) 로 반사되어 제 2 편광 빔 스플리터 (116) 에 입사되지만, 액정소자의 화소를 투과하여 P 편광이 된 광은 제 2 빔 스플리터 (120) 를 투과하기 때문에 제 2 편광 빔 스플리터 (116) 에 입사되지 않는다.
합파수단인 제 2 편광 빔 스플리터 (116) 는 입사광 중 제 2 빔 스플리터 (120) 로부터의 물체광인 S 편광 성분의 입사광을 반사하여 그 진행방향을 90도 구부림과 함께, 입사광 중 제 1 빔 스플리터 (115) 로부터의 참조광인 P 편광 성분을 투과시켜 물체광의 광축과 참조광의 광축을 정렬해 2분할 선광판 (100) 및 대물렌즈 (118) 로 입사하도록 합파한다.
이렇게 하여 광원 (111) 에서 출사된 광을 제 1 편광 빔 스플리터 (114) 에 의해 P 편광 성분과 S 편광 성분으로 분파하여 각각을 참조광 및 물체광으로 하고, 제 2 편광 빔 스플리터 (116 ; PBS) 에 의해 P 편광 성분과 S 편광 성분을 합파하고, 2분할 선광판 (100) 및 대물렌즈 (118) 를 투과하여 광기록매체 (10) 에 집광시킨다.
또 광기록매체 (10) 에 기록된 간섭 패턴의 정보를 재생하기 위해, 제 1 빔 스플리터 (115) 에 대하여 제 2 편광 빔 스플리터 (116) 와는 반대측에서, 제 1 빔 스플리터 (115) 측에서부터 순서대로 결상렌즈 (121) 와, CCD 등의 촬상소자 (122) 를 배치하고 있다. 이로써 광기록매체 (10) 에는 재생광만 조사하고, 여기에서 재생된 정보광은 제 2 편광 빔 스플리터 (116) 를 투과하고, 일부의 광이 제 1 빔 스플리터 (115) 를 투과하여 결상렌즈 (121) 에 의해 촬상소자 (122) 에 입사된다. 이로써 공간 광변조소자 (119) 에 의해 생성되어 광기록매체 (10) 에 기록된 간섭 패턴의 정보가 촬상소자 (122) 에 의해 재생된다.
다음으로, 프리즘을 2개 접착한 직육면체 형상의 편광 빔 스플리터 (PB5) 에 비하여 소자의 소형화가 가능한 평판형 편광 빔 스플리터 (PB6) 의 구체예에 대하여 도 21 을 사용해 설명한다.
투명기판 (105) 의 한 면에 배향막을 형성하여 배향처리한 후 액정 모노머를 도포하여 중합함으로써, 상광굴절률 n0 및 이상광굴절률 ne 의 고분자 액정층 (106) 을 형성한다.
그리고, 포토리소그래피와 반응성 이온 에칭에 의해 이 고분자 액정층 (106) 을 단면이 톱니형이고 격자상수 (피치) L 인 블레이즈 격자로 가공하고, 상광굴절률 n0 과 동등한 굴절률을 갖는 균일 굴절률 투명재료를 고분자 액정층 (106) 의 오목부에 충전하여 균일 굴절률 투명재료 (107) 를 형성함과 함께 투명기판 (105) 과 투명기판 (108) 을 접착한다.
고분자 액정층 (106) 에 대하여 상광 편광인 P 편광이 입사된 경우, 고분자 액정층 (106) 과 균일 굴절률 투명재료 (107) 의 굴절률은 일치하기 때문에, 회절되지 않고 직진 투과한다. 한편, 고분자 액정층 (106) 에 대하여 이상광편광인 S 편광이 입사된 경우, 고분자 액정층 (106) 과 균일 굴절률 투명재료 (106) 와의 굴절률은 달라 회절광이 발생한다.
예를 들어, 파장 λ의 입사광에 대하여 톱니형인 고분자 액정층 (106) 의 높이 (d) 가 식 (ne-n0)×d＝λ를 만족시켰을 때, sinθ＝λ/L 을 만족시키는 각도 θ 의 방향으로 최대 회절광이 발생한다. 단, L 은 격자상수 (피치) 이다. 이렇게 하여 평판형의 편광 빔 스플리터 (PB6) 가 얻어진다.
상기 서술한 특허문헌 1 에 개시된 광정보 기록재생 장치에 있어서, 2분할 선광판 (100) 에 대한 작용에 관한 설명은 있지만, 구체적 소자 구성이 나타나 있지 않았다. 또 도 17 및 도 18 에 원리가 예시된 2분할 선광판 (100) 은 2분할 선광판 (100R) 과 2분할 선광판 (100L) 이 인접한 배치로 되어 있고, 당업자에게는 수정 등의 복굴절재료를 사용한 파장판을 배치하는 것을 상정할 수 있다고 해도, 실용적인 소자는 개시되지 않았다. 이러한 사정으로부터, 소형 경량이고 영역 분할 정밀도가 높은 2분할 선광판과 같은 작용을 갖는 광학소자 (위상판) 의 개발이 강하게 요구되고 있다.
또 CD 나 DVD 등의 광디스크를 기록·재생하는 광헤드장치에서 사용되고 있는 포커스 서보법 및 트래킹 서보법을 광정보 기록재생 장치에서 적용하여, 광기록매체 (10) 의 특정영역에 간섭 패턴을 형성하는 것이 유효하다.
예를 들어, 도 17 에서 편광 빔 스플리터 (116) 와 2분할 선광판 (100) 사이의 광로 중에 상기 서술한 물체광 및 참조광인 파장 λ의 광을 투과하여 광기록매체 (10) 가 감광되지 않는, 파장 λ와는 다른 파장 λs (λs≠λ) 의 광을 반사하는 파장선택성 빔 스플리터 (도시생략) 를 색합파수단으로서 배치하고, 파장 λs의 입사광의 광축이 파장 λ의 입사광의 광축과 일치하도록 정렬하여, 대물렌즈 (118) 에 의해 상기 광기록매체 중의 광반사층에 집광시킨다. 광반사층으로 반사된 파장 λs의 광을 상기 서술한 파장선택성 빔 스플리터로 분리하여 광검출기를 사용해 검지한다.
그러나, 2분할 선광판 (100) 을 파장 λs의 광이 투과한 경우, 편광이 공간적으로 균일하지 않기 때문에 집광 스폿이 확대되어, 종래의 포커스 서보법 및 트래킹 서보법을 적용할 수 없다는 문제가 생긴다.
또 상기 서술한 도 20 에 나타내는 직육면체 형상의 편광 빔 스플리터 (PB5) 에 있어서, 투과광 및 반사광의 광로를 재현성 좋게 높은 정밀도로 제어하기 위해서는, 정확히 직각 이등변 삼각기둥 형상으로 유리블록을 가공함과 함께 정밀도 좋게 2개의 프리즘을 접착 고정할 필요가 있다. 그 결과 비싼 광학부품이 되어, 도 9 에 나타내는 바와 같은 광정보 기록재생 장치 (D4) 에서 복수 개의 편광 빔 스플리터 및 빔 스플리터를 사용한 경우, 비용 상승을 초래함과 함께 광축 조정이 어렵다는 문제가 있었다.
또한 상기 서술한 도 21 에 나타내는 평판형 편광 빔 스플리터 (PB6) 의 경우, P 편광과 S 편광의 회절에 의한 분리각도 θ는 가공 가능한 격자상수 (피치) L 에 의존하여 4㎛ 정도이기 때문에, 가시광에 대한 분리각도 θ는 10°정도가 한계였다. 그 결과, 평판형 편광 빔 스플리터 (PB6) 를 도 9 에 나타내는 바와 같은 광정보 기록재생 장치에 사용한 경우, 물체광과 참조광의 조사면을 확보하기 위해 전체의 광학계가 대형화되는 문제가 있었다.
도 1 은 본 발명 위상판의 제 1 실시형태에 관한 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 본 발명 위상판의 제 1 실시형태에 관한 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 3 은 본 발명 위상판의 S 편광 입사광에 대한 작용을 나타내는 모식도이다.
도 4 는 본 발명 위상판의 P 편광 입사광에 대한 작용을 나타내는 모식도이다.
도 5 는 본 발명 위상판의 A 편광 및 B 편광의 입사광에 대한 작용을 나타내는 모식도이다.
도 6 은 본 발명 위상판의 제 2 실시형태에 관한 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 7 은 본 발명 위상판의 제 3 실시형태에 관한 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 8 은 본 발명 위상판의 제 4 실시형태에 관한 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 광정보 기록재생 장치의 제 1 실시형태에 관한 구성을 나타내는 설명도이다. 또 2분할 선광성 소자 (100) 를 탑재한 종래의 광정보 기록재생 장치 (D4) 에 관한 구성을 나타내는 설명도이다.
도 10 은 본 발명의 광정보 기록재생 장치의 제 2 실시형태에 관한 구성을 나타내는 설명도이다.
도 11 은 본 발명에서의 편광 빔 스플리터의 제 1 실시형태에 관한 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 12 는 본 발명에서의 편광 빔 스플리터의 제 2 실시형태에 관한 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 13 은 본 발명에서의 편광 빔 스플리터의 제 3 실시형태에 관한 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 14 는 본 발명에서의 편광 빔 스플리터의 제 4 실시형태에 관한 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 15 는 본 발명에 편광 빔 스플리터를 탑재한 광정보 기록재생 장치의 제 3 실시형태에서의 기록시 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 16 은 본 발명에 편광 빔 스플리터를 탑재한 광정보 기록재생 장치의 제 3 실시형태에서의 재생시 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 17 은 종래의 광정보 기록재생 장치를 사용하여 기록시 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 18 은 종래의 광정보 기록재생 장치를 사용하여 재생시 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 19 는 편광을 설명하기 위한 설명도이다.
도 20 은 종래의 프리즘 부착형 편광 빔 스플리터의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 21 은 종래의 평판형 편광 빔 스플리터의 구성예를 나타내는 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
[위상판의 제 1 실시형태]
도 1 및 도 2 는 본 발명 위상판의 제 1 실시형태에 관한 위상판 (P1) 을 나타내는 단면도 및 평면도이다.
이 위상판 (P1) 은 좌우 영역에서 구성순서가 일부 다르지만, 투명기판 (1) 과, 고분자 액정막 (2 ; 2L, 2R) 과, 균일 굴절률 투명재료 (3) 와, 투명기판 (4) 을 구비한 4층인 것으로 구성되어 있다.
최상층인 투명기판 (1) 의 한 면에는, 파장 λ 에 대하여 리터데이션값이 λ/2 인 고분자 액정막 (2L) 이 2분할 영역의 좌측에만 형성되어 있음과 함께, 투명기판 (4) 의 한 면에는 파장 λ 에 대하여 리터데이션값이 λ/2 인 고분자 액정막 (2R) 이 2분할 영역의 우측에만 형성되어 있다. 또한 고분자 액정막이 없는 영역에는 균일 굴절률 투명재료 (3) 에 의해 충전되도록 투명기판 (1) 과 투명기판 (4) 을 접착하고 있으며, 이것에 의해 2분할의 위상판 (P1) 을 구성하고 있다.
여기에서 고분자 액정막 (2) 은 아래와 같이 제작한다.
투명기판 (1, 4) 상에 액정배향용 배향막을 도포하여 (도시생략) 각각 원하는 배향처리를 행한 후, 굴절률 이방성을 갖는 액정 모노머와 중합개시재의 혼합용액을 균일하게 도포하고, 다시 광중합용 자외광을 조사함으로써 중합경화시켜 투명기판 (1, 4) 면내에 평행배향이 되는 고분자 액정막 (2L, 2R) 을 형성한다.
여기에서, 고분자 액정막 (2L, 2R) 은 액정분자 배향방향이 서로 소정 각도를 이루도록, 각 투명기판 (1, 4) 상의 배향막이 도 2 에 나타내는 사선방향으로 미리 배향처리되어 있다. 여기에서 소정 각도란 40∼50°사이의 각도를 말한다. 이 각도라면 원하는 효과를 얻을 수 있지만, 45°일 때가 최선의 각도이고, 이하 45°로 하여 설명한다.
다음으로, 포토리소그래피와 반응성 이온 에칭법을 사용하여 투명기판 (1, 4) 상의 특정영역의 고분자 액정막을 제거한다. 즉, 고분자 액정막 (2L) 은 2분할 영역의 좌측에만, 고분자 액정막 (2R) 은 2분할 영역의 우측에만 형성되도록 가공한다.
이로써, 고분자 액정의 상광굴절률을 n0, 이상광굴절률을 ne (ne＞n0) 로 하면 도 2 의 사선으로 나타내는 시계방향과 반시계방향으로 φ의 각도방향이 이상광굴절률의 방향, 즉 지상축이 되는, 평면 내 2분할의 1/2 파장 위상판 (P1) 이 얻어진다. 또 고분자 액정막 (2L, 2R) 의 액정분자 배향방향이 서로 45°의 각도를 이루도록 각도 φ는 22.5°로 하고 있다.
다음으로, 위상판 (P1) 에 파장 λ의 편광방향이 직교하는 직선편광인 S 편광과 P 편광이 입사되었을 때, 출사편광의 상태에 대하여 도 3 및 도 4 를 사용하여 설명한다.
S 편광은, ＋Z 방향으로 고분자 액정막 (2L) 의 영역을 투과하면, 도 3 에 나타내는 바와 같이 편광방향이 ＋45°회전한 B 편광이 되지만 (동도 (A) 참조), 고분자 액정막 (2R) 의 영역을 투과하면, 편광방향이 -45°회전한 A 편광이 된다 (동도 (B) 참조).
한편 P 편광은, ＋Z 방향으로 고분자 액정막 (2L) 의 영역을 투과하면, 도 4 에 나타내는 바와 같이 편광방향이 ＋45°회전한 A 편광이 되지만 (동도 (A) 참조), 고분자 액정막 (2R) 의 영역을 투과하면, 편광 방향이 -45°회전한 B 편광이 된다 (동도 (B) 참조). 따라서, 이 위상판 (P1) 은 후술하는 광정보 기록재생 장치를 사용한 정보의 기록에서 도 17 에 나타낸 2분할 선광판 (100) 과 같은 기능이 얻어진다.
또한, 위상판 (P1) 의 고분자 액정막 (2L) 의 영역과 고분자 액정막 (2R) 의 영역에 각각 파장 λ의 직교하는 편광방향의 직선편광인 A 편광과 B 편광이 입사하였을 때, 출사편광의 상태에 대하여 도 5 를 사용하여 설명한다.
A 편광은, -Z 방향으로 고분자 액정막 (2L) 의 영역을 투과하면, 편광방향이 -45°회전한 P 편광이 된다. 한편 B 편광은, -Z 방향으로 고분자 액정막 (2R) 의 영역을 투과하면, 편광방향이 ＋45°회전한 P 편광이 된다.
이로써, 이 위상판 (P1) 은 후술하는 광정보 기록재생 장치를 사용한 정보의 재생에서 도 18 에 나타낸 2분할 선광판 (100) 과 같은 기능이 얻어진다.
따라서, 본 발명의 위상판 (P1) 을 도 17 및 도 18 에 나타내는 2분할 선광판 (100) 대신에 사용함으로써 동일 기능을 단일부품으로 실현할 수 있다. 또한 마이크론 레벨로 정밀도 좋게 고분자 액정막의 에칭 가공 및 위치 맞춤을 할 수 있기 때문에, 고분자 액정막 (2L) 과 고분자 액정막 (2R) 의 2분할 영역에 대하여 경계선 위치 어긋남에 수반되는 특성의 열화를 억제할 수 있다.
[위상판의 제 2 실시형태]
다음으로, 본 발명의 위상판의 제 2 실시형태인 위상판 (P2) 에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 위상판 (P2) 을 나타내는 단면도이고, 이 위상판 (P2) 에서는 제 1 실시형태에서의 고분자 액정막 (2L) 과 고분자 액정막 (2R) 에 상당하는 배향방향이 다른 고분자 액정막을 에칭에 의해 패터닝하여 형성하는 것이 아니라, 액정 모노머를 광중합에 의해 고분자 액정막 (2L 과 2R) 의 액정분자 배향방향이 45°의 각도를 이루도록 광배향법을 사용하여 형성하는 점이 다르다.
구체적으로는, 투명기판 (1, 4) 사이에 굴절률 이방성을 갖는 액정 모노머와 중합개시재의 혼합용액을 균일하게 주입한 후, 광중합용 자외광을 직선편광으로 하여 고분자 액정막 (2L) 의 영역에는 편광방향이 ＋22.5°로, 고분자 액정막 (2R) 의 영역에는 편광방향이 -22.5°로 조사됨으로써, 고분자 액정막 (2L, 2R) 을 제 1 실시형태와 같은 분할배향층에 형성할 수 있다.
다른 광배향법을 이용한 방법으로서, 투명기판 (1, 4) 상의 고분자 액정막 (2L, 2R) 의 영역에 각각 고분자 액정막 (2L, 2R) 의 액정분자 배향방향이 서로 45°의 각도를 이루도록 각 투명기판 (1, 4) 상의 배향막을 패터닝 배향처리시킨 후, 굴절률 이방성을 갖는 액정 모노머와 중합개시재의 혼합용액을 균일하게 도포하고, 다시 광중합용 자외광을 조사함으로써 중합 경화시켜, 투명기판 (1, 4) 면내에 각 영역의 배향막의 배향방향에 따른 평행배향이 되는 고분자 액정막 (2L, 2R) 을 형성할 수 있다.
따라서, 제 2 실시형태의 위상판 (P2) 에서는, 제 1 실시형태의 위상판 (P1) 에서 균일배향의 고분자 액정막을 에칭 가공한 후 균일 굴절률 투명재료 (6) 를 충전한다는 공정이 없기 때문에, 제작 공정을 간략화할 수 있다.
[위상판의 제 3 실시형태]
다음으로, 본 발명의 위상판의 제 3 실시형태인 위상판 (P3) 에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 위상판 (P3) 을 나타내는 단면도이고, 이 위상판 (P3) 에서는 광입사측인 투명기판 (1) 의 한 면에, 지상축이 도 2 의 고분자 액정막 (2R) 과 같은 반시계방향으로 각도 φ＝22.5°방향이고, 파장 λ에 대하여 리터데이션값이 λ/2 인 1/2 파장판 (5) 이 균일하게 형성되어 있다.
또 광출사측인 투명기판 (4) 의 한 면에는, 지상축이 도 2 의 X축 방향 (φ＝0°) 이고, 파장 λ 에 대하여 리터데이션값이 λ/2 인 고분자 액정막 (6L) 이 소자의 2분할 영역의 좌측에만 형성되어 있고, 고분자 액정막이 없는 영역이 균일 굴절률 투명재료 (3) 에 의해 충전되도록 투명기판 (1) 과 투명기판 (4) 이 접착되어 있다.
1/2 파장판 (5) 에는 상기 서술한 고분자 액정이나 폴리카보네이트를 특정방향으로 연신하여 복굴절성을 발현시킨 막이 사용된다. 이 1/2 파장판 (5) 을 투과한 S 편광 또는 P 편광은 모두 편광방향이 -45°회전한다. 그리고, 위상판 (6L) 의 영역을 투과한 광은 편광 방향이 다시 ±90°회전하기 때문에, 위상판 (P3) 의 광학적 기능은 제 1 및 제 2 실시형태와 같아진다. 게다가, 제 1 실시형태에 비하여 고분자 액정막 (6L) 뿐이어서 그 위치 맞춤을 고려할 필요가 없기 때문에, 안정적으로 2분할 위상판이 얻어진다는 특징이 있다.
[위상판의 제 4 실시형태]
다음으로, 본 발명의 위상판의 제 4 실시형태인 위상판 (P4) 에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 8 은 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 위상판 (P4) 을 나타내는 단면도이고, 이 위상판 (P4) 에는 투명기판 (1) 의 한 면에서 파장 λ에 대하여 리터데이션값이 λ/2 인 고분자 액정막 (8L) 이 2분할 영역의 좌측에만 형성되어 있음과 함께, 투명기판 (4) 에는 한 면에서 파장 λ에 대하여 리터데이션값이 λ/2 인 고분자 액정막 (8R) 이 2분할 영역의 우측에만 형성되어 있고, 고분자 액정막이 없는 영역이 균일 굴절률 투명재료 (3) 에 의해 충전되는 점은 제 1 실시형태와 같다.
또한 이 위상판 (P4) 에서는, 고분자 액정막 (8L 과 8R) 의 분자의 배향방향, 즉 지상축 방향이 같고, 그 사이에 파장 λ에 대하여 리터데이션값이 λ/2 인 1/2 파장판 (7) 이 협지되어 있는 점이 다르며, 고분자 액정막 (8L 과 8R) 과 1/2 파장판 (7) 의 X축에 대하여 지상축의 각도 φ를 각각 α＋22.5°, α-22.5°, α 로 하고 있다. 여기에서 α는 임의의 각도일 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써 입사광의 직선편광의 편광방향에 관계없이 출사광의 편광상태는 고분자 액정막 (8L, 8R) 의 2분할 영역에서 입사광의 편광방향에 대하여 ±45°의 직선편광, 즉 직교하는 직선편광의 출사광이 얻어지는 특징이 있다. 그 결과, 입사광의 편광방향이 1/2 파장판 (7) 의 소정 지상축 방향에 대하여 변동한 경우, 제 1 부터 제 3 실시형태에 나타내는 위상판에서는 출사광의 편광방향은 직교하지 않지만, 본 실시형태의 위상판 (P4) 에서는 항상 직교한 직선편광이 출사된다는 특징이 있다.
[광정보 기록재생 장치의 제 1 실시형태]
다음으로, 본 발명의 광정보 기록재생 장치의 제 1 실시형태로서 위상판의 제 1 실시형태에 관한 위상판 (P1) 을 도 9 에 나타내는 광정보 기록재생 장치의 2분할 선광판 (100) 으로서 사용한다.
도 9 에 나타내는 광정보 기록재생 장치 (D1) 는, 대략 구성으로서 광원 (111) 과, 콜리메이터 렌즈 (112) 와, 선광성 광학소자로서 1/2 파장판 (113) 과, 광원 (111) 의 출사광을 분급하기 위한 제 1 편광 빔 스플리터 (114 ; PBS) 와, 물체광을 생성하기 위한 공간 광변조소자 (119) 와, 물체광의 S 편광 성분을 반사하는 제 2 빔 스플리터 (BS ; 120) 와, 물체광 및 참조광을 합파하기 위한 제 2 편광 빔 스플리터 (116 ; PBS) 와, 참조광과 정보광을 분급하는 제 1 빔 스플리터 (BS ; 115) 와, 참조광의 광강도를 모니터하는 광검출기 (117) 와, 정보광을 촬상소자 (122) 에 결상하는 렌즈 (121) 와, 제 1 실시형태의 위상판 (P1) 과, 참조광 및 물체광 및 재생광을 광기록매체 (10) 에 집광하는 대물렌즈 (118) 를 구비하고 있다. 특히 이 위상판 (P1) 에는, 도 17 및 도 18 에 나타내는 2분할 선광판 (100) 으로서의 기능을 갖고 있다.
또, 본 발명의 광정보 기록재생 장치에 사용하는 2분할 선광판으로서, 제 1 실시형태의 위상판 (P1) 이외에 제 2 부터 제 4 실시형태에 나타낸 위상판 (P2 부터 P4) 모두 사용할 수 있다.
따라서, 도 9 에 나타내는 바와 같이 제 1 실시형태에 나타낸 위상판 (P1) (이것 이외에 위상판 (P2∼P4) 중 어느 하나일 수도 있다) 을 도 17 및 도 18 에 나타내는 종래의 광정보 기록재생 장치에서의 2분할 선광판 (100) 대신에 사용함으로써, 소형 경량이고 투과광 편광 성분의 영역 분할 정밀도가 높은 기록 및 재생광학계가 실현된다.
또, 상기 실시형태에서는 위상판으로서 투과광의 편광상태가 다른 고분자 액정막 (2L, 2R 및 8L, 8R) 의 분할수를 더 많게 한 위상판으로 해도 된다. 또, 위상판의 각 분할 영역에서의 고분자 액정막의 분자 배향방향을 투명기판면에 평행배향으로 두께방향으로 정렬한 경우에 대하여 설명하였지만, 두께방향에 고분자 액정의 분자가 비틀림을 가진 트위스트 배향이나, 두께방향에서 투명기판에 대하여 기울기를 가진 벤트 배향일지라도, 투과광의 편광상태를 원하는 공간 분할 편광으로 변환하는 기능을 갖고 있으면 된다.
[위상판의 제 5 실시형태」
다음으로, 본 발명의 위상판의 제 5 실시형태인 위상판 (P5) 에 대하여 설명한다. 제 1 부터 제 4 실시형태에 관한 2분할 선광판인 위상판 (P1 부터 P4) 에 있어서, 위상판의 구성요소인 고분자 액정막 (2L, 2R, 6L, 7, 8L, 8R) 및 1/2 파장판 (5, 7) 의 파장 λs (λs≠λ) 의 입사광에 대한 리터데이션값이 k×λs (단, k 는 양의 정수) 인 점이 다르다.
예를 들어 Nd : YAG 레이저의 제 2 고조파의 파장인 λ＝532㎚ 와 DVD 용 반도체 레이저의 발진파장인 λs＝660㎚ 의 경우, 리터데이션값 Rd＝2.5×λ (즉 m＝2) 로 하면 Rd＝2×λs (즉 k＝2) 가 된다.
또 발진파장 860㎚ 의 반도체 레이저의 고조파인 파장 λ＝430㎚ 과 DVD 용 반도체 레이저의 발진파장인 λs＝650㎚ 의 경우, 리터데이션값 Rd＝1.5×λ (즉 m＝1) 로 하면 Rd＝λs (즉 k＝1) 가 된다.
이러한 고분자 액정막 및 파장 λ 에 대한 1/2 파장판을 사용함으로써, 파장 λ의 위상판 투과광의 편광상태는 상기 서술한 바와 같이 A 편광과 B 편광으로 2분할되지만, 파장 λs의 위상판 투과광의 편광상태는 불변이기 때문에 2분할되지 않는다. 그 결과, 파장 λs의 위상판 투과광은 대물렌즈를 사용하여 그 개구수에 대응한 집광 스폿이 얻어진다.
[광정보 기록재생 장치의 제 2 실시형태]
다음으로, 도 10 을 참조하면서 본 발명의 광정보 기록재생 장치의 제 2 실시형태로서 위상판의 제 5 실시형태에 관한 위상판 (P5) 을 적용한 광정보 기록재생 장치 (D2) 에 대하여 설명한다. 도 9 에 나타내는 광정보 기록재생 장치 (D1) 와는 이하의 점이 다르다.
합파수단인 편광 빔 스플리터 (116) 와 위상판 (P5) 사이의 광로 중에, 물체광 및 참조광인 파장 λ의 광을 투과하여 광기록매체 (10) 가 감광되지 않는 파장 λs (λs≠λ) 의 광을 반사하는 색합파수단인 파장선택성 빔 스플리터 (123 ; DMP) 를 배치하고, 파장 λs의 입사광의 광축이 파장 λ의 입사광의 광축과 일치하도록 정렬하여 대물렌즈 (118) 에 의해 광기록매체 (10) 중의 광반사층에 집광된다.
여기에서, 파장 λs의 광은 광원 (124) 으로부터 P 편광으로서 출사되고, 편광 빔 스플리터 (125) 및 1/4 파장판 (126) 을 투과하여 원편광이 되고, 콜리메이터 렌즈 (127) 에 의해 평행광이 되어 파장선택성 빔 스플리터 (123) 에 입사된다.
한편, 광기록매체 (10) 중 광반사층으로 반사된 광은 원래의 광로를 지나 1/4 파장판 (126) 을 투과하여 S 편광이 되고, 편광 빔 스플리터 (125) 로 반사되어 광검출기 (128) 의 수광면에 집광된다.
여기에서, 위상판 (P5) 은 파장 λs의 투과광의 편광상태를 변화시키지 않기 때문에, 종래의 광헤드장치에서 사용되고 있는 여러 가지 공지된 포커스 서보법 및 트래킹 서보법을 적용할 수 있다.
그 결과, 광기록매체 (10) 의 특정영역에 간섭 패턴을 안정적으로 형성할 수 있다.
[편광 빔 스플리터의 제 1 실시형태]
도 11 은 본 발명의 광정보 기록재생 장치에 사용하는 편광 빔 스플리터의 제 1 실시형태인 편광 빔 스플리터 (PB1) 의 단면도를 나타내는 것으로, 이 편광 빔 스플리터 (PB1) 는 투명기판 (11, 12) 과, 이들 투명기판 (11, 12) 사이에 형성한 고분자 액정층 (11A, 12A) 과, 균일 굴절률 투명재료 (13) 를 구비한 구성으로 되어 있다.
이 편광 빔 스플리터 (PB1) 는 투명기판 (11, 12) 의 한 면에 배향막을 형성하여 배향처리한 후, 액정 모노머를 도포하고 중합함으로써 상광굴절률 n0 및 이상광굴절률 ne (ne＞n0) 의 고분자 액정층 (11A) 을 형성한다. 이 때, 투명기판 (11) 의 배향막은 X축 방향으로 고분자 액정 (11A, 12A) 의 배향방향이 정렬되도록, 즉 이상광굴절률의 방향이 X축이 되도록 배향처리되는 한편, 투명기판 (12) 의 배향막은 Y축 방향으로 고분자 액정 (12A) 의 배향방향이 정렬되도록, 즉 이상광굴절률의 방향이 Y축이 되도록 배향처리된다.
다음으로, 포토리소그래피와 반응성 이온 에칭에 의해 이 고분자 액정층 (11A, 12A) 을, 단면이 톱니격자 형상이고 격자상수 (피치) L 인 블레이즈 회절격자로 가공하고, 상광굴절률 n0 과 동일한 굴절률 ns 을 갖는 균일 굴절률 투명재료를 고분자 액정층의 오목부에 충전하여 균일 굴절률 투명재료 (13) 를 형성함과 함께 투명기판 (1) 과 투명기판 (2) 을 접착한다.
이 때, 고분자 액정층 (11A 및 12A) 의 톱니격자 형상은 도 11 에 나타내는 바와 같이 서로 X축에 대하여 180도 회전한 형상으로 하고 있다. 또 파장 λ의 입사광에 대하여 톱니상의 고분자 액정층 (11A 및 12A) 의 높이 (d) 는 ＋1차 회절광이 최대가 되도록 d＝λ/(ne-ns) 로 하는 것이 바람직하다.
또, 톱니격자 형상의 블레이즈 회절격자를 N 단 (N 은 3 이상의 정수) 의 계단형으로 근사하는 경우, ＋1차 회절광이 최대가 되는 고분자 액정층의 높이 (d) 는 d＝{(N-1)/N}×λ/(ne-ns) 에 상당한다.
이러한 구성으로 함으로써, 고분자 액정층 (11A) 에 대하여 상광 편광인 P 편광이 입사된 경우, 고분자 액정층 (11A) 과 균일 굴절률 투명재료 (13) 의 굴절률은 일치하기 때문에, 고분자 액정층 (11A) 의 블레이즈 회절격자에서는 회절되는 일없이 직진 투과한다.
한편, 고분자 액정층 (12A) 에 대하여 P 편광은 이상광편광이기 때문에, 고분자 액정층 (12A) 과 균일 굴절률 투명재료 (13) 의 굴절률의 상이에 수반되어 생성되는 블레이즈 회절격자에 의해 sinθ＝λ/L 을 만족하는 각도 θ의 방향 (Z축에 대하여 ＋Y축 방향) 으로 최대 회절광이 발생한다. 단, λ은 입사광의 파장, L 은 격자상수 (피치) 이다.
또 고분자 액정층 (11A) 에 대하여 이상광편광인 S 편광이 입사한 경우, 고분자 액정층 (11A) 과 균일 굴절률 투명재료 (13) 의 굴절률의 상이에 수반되어 생성되는 블레이즈 회절격자에 의해 sinθ＝λ/L 을 만족하는 각도 θ의 방향 (Z축에 대하여 -Y축 방향) 으로 최대 회절광이 발생한다.
한편, 고분자 액정층 (12A) 에 대하여 S 편광은 상광편광이고, 고분자 액정층 (12A) 과 균일 굴절률 투명재료 (13) 의 굴절률이 일치하기 때문에, 고분자 액정층 (12A) 의 블레이즈 회절격자에서는 회절되는 일없이 직진 투과한다.
따라서, 편광 빔 스플리터 (PB1) 는 이 편광 빔 스플리터 (PB1) 에 입사한 P 편광 성분이 ＋Y축 방향의 각도 θ로 회절되는 한편, S 편광 성분은 -Y축 방향의 각도 θ로 회절되고, P 편광과 S 편광이 분리각도 2θ로 편광방향에 의해 분리되는 평판형의 편광 빔 스플리터를 구성한다.
이로써, 본 실시형태의 편광 빔 스플리터 (PB1) 에 의하면 프리즘을 부착한 편광 빔 스플리터에 비하여 소자로서의 두께를 현저하고 얇게 할 수 있음과 함께 종래의 평판형 편광 빔 스플리터에 비하여 편광분리각도를 크게 취할 수 있다.
상기 설명에서는, 고분자 액정층 (11A, 12A) 을 동일한 격자상수 (피치) 로 가공한 경우에 대하여 설명하였지만, 격자상수 (피치) 를 바꾸어 입사광에 대한 P 편광과 S 편광의 회절각도가 달라지도록 해도 된다. 또, 회절효율은 저하되지만, 고분자 액정층 (11A 및 12A) 의 톱니격자 형상을 계단격자 형상으로 근사해도 된다.
[편광 빔 스플리터의 제 2 실시형태]
다음으로, 본 발명의 광정보 기록재생 장치에 사용하는 편광 빔 스플리터에 관한 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.
도 12 는 본 발명의 제 2 실시형태인 편광 빔 스플리터 (PB2) 의 단면도를 나타내는 것이고, 이 편광 빔 스플리터 (PB2) 에서는, 투명기판 (11) 의 한 면에 상광굴절률 n0, 이상광굴절률 ne (ne＞n0) 의 고분자 액정층 (11A) 을 형성하고, 단면이 톱니격자 형상이고 격자상수 (피치) L 인 블레이즈 회절격자를 가공하는 점은 편광 빔 스플리터 (PB1) 와 같지만, 균일 굴절률 투명재료 (14) 를 형성하기 위해 고분자 액정층 (11A) 의 오목부에 충전하는 균일 굴절률 투명재료의 굴절률 ns 을 상광굴절률 n0 과 이상광굴절률 ne 의 평균굴절률 (ne＋n0)/2 로 하고 있는 점이 다르다. 또한 투명기판 (12) 에는 고분자 액정층을 형성하지 않는 점도 다르다.
이러한 구성으로 함으로써, 고분자 액정층 (11A) 에 대하여 상광편광인 P 편광이 입사한 경우, 고분자 액정층 (11A) 과 균일 굴절률 투명재료 (14) 와의 굴절률의 상이에 따라 생성되는 블레이즈 회절격자에 의해, 상기 서술한 sinθ＝λ/L 을 만족하는 각도 θ의 방향 (Z축에 대하여 ＋Y축 방향) 으로 최대 회절광이 발생한다.
한편, 고분자 액정층 (11A) 에 대하여 이상광편광인 S 편광이 입사한 경우도, 고분자 액정층 (11A) 과 균일 굴절률 투명재료 (14) 와의 굴절률의 상이에 따라 생성되는 블레이즈 회절격자에 의해, 상기 서술한 sinθ＝λ/L 을 만족하는 각도 θ의 방향 (Z축에 대하여 -Y축 방향) 으로 최대 회절광이 발생한다.
이로써, 편광 빔 스플리터 (PB2) 에 입사한 P 편광 성분은 ＋Y축 방향의 각도 θ로 회절됨과 함께 S 편광 성분은 -Y축 방향의 각도 θ로 회절되어, 편광분리 각도 2θ의 평판형 편광 빔 스플리터가 된다.
따라서, 편광 빔 스플리터 (PB1) 에 비하여 균일 굴절률 투명재료 (14) 의 굴절률 ns 이 큰만큼 톱니격자 형상의 고분자 액정층 (11A) 의 높이 (d) 를 큰 값으로 할 필요가 있지만, 블레이즈 회절격자의 가공은 1회로 끝나므로 제작 프로세스는 간단해진다.
[편광 빔 스플리터의 제 3 실시형태]
다음에, 본 발명의 광정보 기록재생 장치에 사용하는 편광 빔 스플리터에 관한 제 3 실시형태에 대하여 설명한다.
도 13 은 본 발명의 제 3 실시형태인 편광 빔 스플리터 (PB3) 의 단면도를 나타내는 것으로, 이 편광 빔 스플리터 (PB3) 에서는 도 11 에 나타내는 편광 빔 스플리터 (PB1) 에서 톱니격자 형상의 블레이즈 회절격자로 가공된 고분자 액정층 (11A 및 12A) 의 격자사면의 경사방향을 Y축에 대하여 역방향으로 한 고분자 액정층 (11B 및 12B) 을 형성한 점이 편광 빔 스플리터 (PB1) 와 다르다.
이렇게 형성함으로써, 도 13 에 나타내는 바와 같이 P 편광과 S 편광의 회절방향이 도 11 에 나타내는 방향으로 바뀐다. 동일한 작용은, 투명기판 (11) 의 배향막을 Y축 방향으로 고분자 액정의 배향방향이 정렬되도록, 즉 이상광굴절률 ne 의 방향이 Y축이 되도록 배향처리함과 함께, 투명기판 (12) 의 배향막을 X축 방향으로 고분자 액정의 배향방향이 정렬되도록, 즉 이상광굴절률 ne 의 방향이 X축이 되도록 배향처리함으로써도 발현된다. 여기에서 부호 13 은 균일 굴절률 투명재료이다.
[편광 빔 스플리터의 제 4 실시형태]
다음으로, 본 발명의 광정보 기록재생 장치에 사용하는 편광 빔 스플리터에 관한 제 4 실시형태에 대하여 설명한다.
도 14 는 본 발명의 제 4 실시형태인 편광 빔 스플리터 (PB4) 의 단면도를 나타내는 것으로, 이 편광 빔 스플리터 (PB4) 에서는 도 12 에 나타내는 편광 빔 스플리터 (PB2) 에서 톱니격자 형상의 블레이즈 회절격자로 가공된 고분자 액정층 (11A) 의 격자사면의 경사방향이 Y축에 대하여 역방향이 되도록 고분자 액정층 (11B) 을 형성한다. 이로써, 도 14 에 나타내는 바와 같이 P 편광과 S 편광의 회절방향이 도 12 에 나타내는 방향으로 바뀐다. 동일한 작용은, 투명기판 (11) 의 배향막을 Y축 방향으로 고분자 액정의 배향방향이 정렬되도록, 즉 이상광굴절률의 방향이 Y축이 되도록 배향처리함으로써도 발현된다. 또 부호 12, 14 는 도 12 와 동일한 광학요소를 나타낸다.
[광정보 기록재생 장치의 제 3 실시형태]
다음으로, 본 발명의 광정보 기록재생 장치에 관한 제 3 실시형태에 대하여 설명한다.
광기록층과 광반사층을 갖는 디스크형의 광기록매체에 물체광과 참조광이 조사되고, 물체광과 참조광의 간섭에 의해 생성되는 간섭 패턴을 상기 광기록매체 중의 광기록층에 정보로서 기록하고, 기록된 간섭 패턴에 재생광을 조사함으로써 정보를 재생하는 광정보 기록재생 장치에 있어서, 상기 서술한 본 발명의 평판형 편광 빔 스플리터 (PB1∼PB4) 를 사용한 본 발명의 광정보 기록재생 장치 (D3) 의 실시형태에 대하여 도 15 및 도 16 에 나타내는 구성도를 사용해 이하에 설명한다.
도 15 는 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 광정보 기록재생 장치 (D3) 를 나타내는 것이고, 이 광정보 기록재생 장치 (D3) 는 광원 (111) 과, 콜리메이터 렌즈 (112) 와, 선광용 광학소자로서 1/2 파장판 (113) 과, 공간 광변조소자 (119) 와, 액정소자 (129) 와, 위상판 (P1) 과, 대물렌즈 (118) 와, 결상렌즈 (121) 와, 촬상소자 (122) 를 구비하고 있다.
그리고, 도 11 에 나타낸 본 발명의 편광 빔 스플리터의 제 1 실시형태에 관한 편광 빔 스플리터 (PBS ; PB1) 와 같은 구성을 갖고, +Z 방향의 입사광 중 P 편광을 반시계방향의 각도로, S 편광을 시계방향의 각도로 회절하는 평판형 편광 빔 스플리터인 편광 빔 스플리터 (PBS ; PB11, PB12, PB13, PB14) 를 구비하고 있다.
그리고, 도 13 에 나타낸 본 발명의 편광 빔 스플리터의 제 3 실시형태에 관한 편광 빔 스플리터 (PB3) 와 같은 구성을 갖고, +Z 방향의 입사광 중 P 편광을 시계방향의 각도로, S 편광을 반시계방향의 각도로 회절하는 평판형 편광 빔 스플리터인 편광 빔 스플리터 (PBS ; PB31, PB32, PB33) 를 구비하고 있다.
또 여기에서는 각 평판형 편광 빔 스플리터를 구성하는 편광성 회절격자의 격자상수 (피치) 는 모두 같은 것으로 한다.
(Ⅰ) 다음으로, 광정보 기록재생 장치 (D3) 를 사용하여 광기록매체 (10) 에 물체광과 참조광을 조사하고, 그 간섭에 의해 생성되는 간섭 패턴을 광기록매체 중의 광기록층에 정보로서 기록하는 기능에 대하여 도 15 를 사용해 설명한다.
광원 (111) 으로부터 출사된 직선편광 (S 편광) 을, 콜리메이터 렌즈 (112) 를 사용하여 평행광으로 하고, 예를 들어 선광용 광학소자로서 1/2 파장판 (113) 을 사용하고 S 편광 성분과 P 편광 성분을 포함하는 광으로 변환하여, 편광 빔 스플리터 (PB11) 에 입사하는 S 편광 성분과 P 편광 성분의 비율을 조정한다.
이 중, 이 편광 빔 스플리터 (PB11) 에 의해 회절된 P 편광 성분은, 편광 빔 스플리터 (PB31) 에 입사하여 이 편광 빔 스플리터 (PB31) 에 의해 회절되어, 공간 광변조소자 (119) 에 입사한다.
여기에서, 공간 광변조소자 (119) 로서, 예를 들어 화소마다 액정층에 인가하는 전압에 따라 액정층의 리터데이션값을 변화시키고, 투과광의 편광상태를 바꿀 수 있는 액정표시소자를 사용하여, 입사광인 P 편광이 전압 비인가시에는 1/2 파장판으로서 작용하여 투과광이 S 편광이 된다. 한편, 전압 인가시에는 리터데이션값이 0인 투명판으로서 작용하여 투과광은 P 편광을 유지하도록 구성되어 있고, 이 공간 광변조소자 (119) 가 전압가변 파장판으로서 기능한다.
이와 같이, 화소마다 전압이 인가되어 S 편광과 P 편광의 공간패턴이 된 공간 광변조소자 (119) 를 투과하는 투과광은, 편광 빔 스플리터 (PB12) 에 입사한 편광 성분 중 P 편광 성분이 편광 빔 스플리터 (PB33) 에 입사하지 않은 방향으로 회절되는 한편, S 편광 성분은 편광 빔 스플리터 (PB33) 에 입사하는 방향으로 회절된다.
그 결과, 공간 광변조소자 (119) 의 화소마다 S 편광 성분의 양에 따른 회절광 강도로 변환되어, 2차원의 명암패턴을 갖는 정보를 포함하는 물체광이 된다. 이 물체광인 S 편광 성분은 편광 빔 스플리터 (PB33) 에 의해 회절되고, 위상판 (P1) 을 지나 대물렌즈 (118) 에 의해 광기록매체 (10) 에 집광된다.
한편, 편광 빔 스플리터 (PB11) 에 의해 회절된 S 편광 성분은, 편광 빔 스플리터 (PB32) 에 의해 회절되어, 전압가변 파장판으로서 기능하는 액정소자 (129) 에 입사된다. 여기에서, 이 액정소자 (129) 는 입사광의 S 편광에 대하여 액정층으로의 전압 비인가시에는 1/2 파장판으로서 작용하여 투과광이 P 편광이 되는 한편, 일정 이상의 전압 인가시에는 리터데이션값이 0인 투명판으로서 작용하여 투과광은 S 편광을 유지한다. 또한 그 중간의 인가전압에서는 P 편광과 S 편광이 혼재하는 타원편광 출사광이 된다.
따라서, 광기록매체 (10) 중에 물체광과 참조광의 간섭 패턴을 정보로서 기록하는 경우는, 액정소자 (129) 에 전압을 인가하지 않고 1/2 파장판으로서 작용시킴으로써 투과광을 P 편광으로 변환한다. 그리고, 이 P 편광 성분은 편광 빔 스플리터 (PB13) 에 의해 편광 빔 스플리터 (PB33) 에 입사하는 방향으로 회절된다. 이 편광 빔 스플리터 (PB33) 에 입사한 P 편광 성분은 여기에서 회절되어, 참조광으로서 위상판 (P1) 을 지나 대물렌즈 (118) 에 의해 광기록매체 (10) 에 집광된다.
따라서, S 편광 성분의 물체광과 P 편광 성분의 참조광이 동축 상에 광축이 정렬되고, 위상판 (P1) 을 지나 대물렌즈 (118) 에 의해 광기록매체에 집광된다. 그 결과, 광정보 기록재생 장치의 위상판 (P1) 의 작용에 의해 물체광과 참조광에 의해 생성되는 간섭 패턴이 광기록매체 (10) 내에 기록된다.
(Ⅱ) 다음으로, 본 발명의 광정보 기록재생 장치 (D3) 에 의해 광기록매체 (10) 에 간섭 패턴으로서 기록된 정보를 재생하는 기능에 대하여 도 16 을 사용하여 설명한다.
정보의 기록시와 달리, 재생시에는 공간 광변조소자 (119) 인 액정표시소자의 모든 화소에 전압을 인가하여 액정층의 리터데이션값을 0으로 한다. 그 결과, 공간 광변조소자 (119) 의 투과광은 P 편광을 유지한 채로 편광 빔 스플리터 (PB12) 에 입사하고, 이 편광 빔 스플리터 (PB12) 에 의해 편광 빔 스플리터 (PB33) 에 입사하지 않는 방향으로 회절된다. 그 결과, 광기록매체 (10) 에 대하여 정보를 포함한 물체광이 입사하는 일은 없다.
또, 재생시에는 전압가변 파장판으로서 기능하는 액정소자 (129) 의 인가전압을 조정함으로써, 이 액정소자 (129) 에 입사하는 S 편광 성분에 대하여 S 편광 성분과 P 편광 성분을 갖는 출사광으로 변환한다. 그 결과, 액정소자 (129) 의 투과광 중 P 편광 성분은 편광 빔 스플리터 (PB13) 에 의해 편광 빔 스플리터 (PB33) 에 입사하는 방향으로 회절됨과 함께 다시 편광 빔 스플리터 (PB33) 에 의해 회절되어, 재생용 재생광으로서 위상판 (P1) 을 지나 대물렌즈 (118) 에 의해 광기록매체 (10) 에 집광된다.
그리고, 이 재생광이 광기록매체 (10) 에 입사하면, 광기록매체 (10) 내에 기록된 간섭 패턴에 의해 회절되어 정보광이 생성된다. 그리고, 이 생성된 정보광은, 재생광과는 역방향으로 진행하여 대물렌즈 (118) 및 위상판 (P1) 의 광로를 지나 P 편광으로서 편광 빔 스플리터 (PB33) 에 입사한다.
그리고, 이 P 편광의 입사광은 편광 빔 스플리터 (PB33) 에 의해 회절되어 편광 빔 스플리터 (PB13) 에 입사되고, 다시 이 편광 빔 스플리터 (PB13) 로 회절되어 액정소자 (129) 에 입사한다.
이 액정소자 (129) 에 입사한 P 편광은, P 편광 성분과 S 편광 성분으로 변환되어 편광 빔 스플리터 (PB32) 에 입사한다. 이 중 P 편광 성분은 편광 빔 스플리터 (PB32) 에 의해 회절되어 편광 빔 스플리터 (PB14) 에 입사하고, 다시 이 편광 빔 스플리터 (PB14) 에 의해 회절되어 결상렌즈 (121) 에 의해 CCD 어레이 등의 촬상소자 (122) 에 입사한다. 이로써, 공간 광변조소자 (119) 로 생성되어 있던 화상이 재생된다.
도 15 및 도 16 에서는, 각 평판형 편광 빔 스플리터를 분리하여 배치한 구성인 경우에 대하여 나타내었지만, 예를 들어 편광 빔 스플리터 (PB11 와 PB14), 편광 빔 스플리터 (PB31 와 PB32), 편광 빔 스플리터 (PB12 와 PB13) 각각의 세트를 일체화하여 부품수를 줄여도 된다. 그 결과, 광정보 기록재생 장치는 4개의 편광 빔 스플리터만 사용한 간략화된 구성이 된다.
또, 본 발명의 평판형 편광 빔 스플리터에서는, 포토리소그래피와 반응성 이온 에칭에 의해 고정밀도로 고분자 액정층으로 이루어지는 블레이즈 회절격자를 가공할 수 있기 때문에, 안정된 빔분리 각도가 얻어진다. 그 결과, 도 20 에 나타내는 종래의 프리즘을 부착한 편광 빔 스플리터 (PB5) 에 비하여, 특성이 안정된 광정보 기록재생 장치를 실현할 수 있다.
또 본 발명의 평판형 편광 빔 스플리터에서는, 도 21 에 나타내는 종래의 평판형 편광 빔 스플리터 (PB6) 에 비하여 P 편광과 S 편광의 빔분리각을 크게 취할 수 있기 때문에, 도 15 에 나타내는 공간 광변조소자 (119) 의 표시영역에 효과적으로 광을 조사할 수 있게 되어, 편광 빔 스플리터 사이의 거리를 단축시킬 수 있다. 그 결과, 광정보 기록재생 장치의 소형화가 실현한다.
또 광정보 기록재생 장치 (D3) 에서, 도 10 에 나타낸 광정보 기록재생 장치 (D2) 와 마찬가지로 편광 빔 스플리터 (PB33) 와 위상판 (P1) 사이의 광로 중에 색합파수단 (DMP) 을 배치함으로써, 간섭 패턴을 기록 재생하는 파장 λ와 다른 파장 λs의 광을 합파하여 공지된 포커스 서보법 및 트래킹 서보법을 적용할 수 있다.
(발명의 개시)
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 소형 경량이고 영역 분할 정밀도가 높은 2분할 선광판과 같은 작용을 갖는 위상판 및 그것을 탑재한 광정보 기록재생 장치를 제공하는 것이다.
또 광기록매체의 특정영역에 간섭 패턴을 형성하기 위해, 종래의 포커스 서보법 및 트래킹 서보법을 적용할 수 있는 광정보 기록재생 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은, 직육면체 형상의 편광 빔 스플리터에 비하여 소형이고 비용상 유리한 구성을 실현할 수 있고, 더구나 S 편광과 P 편광의 분리각도를 크게 취할 수 있는 평판형 편광 빔 스플리터를 탑재한 광정보 기록재생 장치를 제공하는 것에 있다.
그리고 본 발명은, 평판형의 편광 빔 스플리터를 복수 개 일체화하거나 또는 복수 개의 평판형 편광 빔 스플리터를 사용하여 광정보 기록재생 장치에 탑재함으로써, 소형이고 조정이 간편한 광정보 기록재생 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 투명기판 사이에 협지된 고분자 액정막을 구비한 위상판에 있어서, 상기 위상판은 파장 λ의 입사광의 조사영역 내에서 상기 고분자 액정막의 분자의 배향방향의 상이에 따라 상기 위상판을 투과한 광의 편광상태가 달라지도록 상기 고분자 액정막이 공간 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 위상판을 제공한다.
또 상기 고분자 액정막은, 파장 λ의 입사광에 대한 리터데이션값이 (m＋1/2)×λ (단, m 은 0 또는 양의 정수) 이고, 상기 투명기판면에서 분자의 배향방향이 정렬된 고분자 액정막으로서, 그 배향방향이 상대적으로 특정한 각도를 이루는 2개의 고분자 액정막으로 공간 분할되어 있는 상기 위상판을 제공한다.
또 상기 특정한 각도가 45°인 상기 위상판을 제공한다.
또 상기 위상판은, 일방의 투명기판의 한 면에서의 상기 공간 분할된 일방의 영역에만 면내에서 특정방향으로 분자 배향방향이 정렬된 일방의 고분자 액정막이 형성된 투명기판과, 타방의 투명기판의 한 면에서의 상기 공간 분할된 타방의 영역에만 상기 일방의 고분자 액정막의 분자 배향방향과는 다른 특정방향으로 면내에서 분자 배향방향이 정렬된 타방의 고분자 액정막이 형성된 투명기판이, 상기 일방의 고분자 액정막의 영역과 상기 타방의 고분자 액정막의 영역이 평면적으로 보아 서로 겹치지 않도록 적층되어 있는 위상판을 제공한다.
또한 투명기판 사이에 협지되며, 적층된 고분자 액정막과 유기 복굴절막을 구비한 위상판에 있어서, 상기 고분자 액정막은 적어도 일방의 투명기판의 한 면의 특정영역에 형성되고, 파장 λ의 입사광에 대한 리터데이션값이 (m1＋1/2)×λ (단, m1 은 0 또는 양의 정수) 이고 분자의 배향방향이 정렬되어 있으며, 상기 유기 복굴절막은 파장 λ의 입사광에 대한 리터데이션값이 (m2＋1/2)×λ(단, m2 는 0 또는 양의 정수) 이고 분자 배향방향이 상기 고분자 액정막의 배향방향과는 다른 방향으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 위상판을 제공한다.
또 광기록층과 광반사층을 갖는 디스크형의 광기록매체에 물체광과 참조광이 조사되고, 상기 물체광과 상기 참조광의 간섭에 의해 생성되는 간섭 패턴을 광기록매체 중의 광기록층에 정보로서 기록하고, 기록된 간섭 패턴에 재생광을 조사함으로써 정보를 재생하는 광정보 기록재생 장치로서, 상기 광기록매체에 입사하는 상기 물체광의 광축과 상기 참조광의 광축을 동일한 광축으로 정렬하는 합파수단과, 상기 물체광과 상기 참조광을 상기 광기록매체 중의 광기록층을 투과시켜 광반사층에 집광시키는 대물렌즈를 구비하는 광정보 기록재생 장치에 있어서, 상기 합파수단과 광기록매체 사이의 광로 중에 상기 위상판이 배치되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록재생 장치를 제공한다.
또 상기 위상판의 구성요소인 고분자 액정막은, 상기 입사광의 파장 λ와는 다른 파장 λs의 입사광에 대한 리터데이션값이 k×λs (단, k 는 양의 정수) 인 위상판을 제공한다.
또한 광기록층과 광반사층을 갖는 디스크형 광기록매체에 파장 λ의 물체광과 참조광이 조사되고, 상기 물체광과 상기 참조광의 간섭에 의해 생성되는 간섭 패턴을 상기 광기록매체 중의 광기록층에 정보로서 기록하고, 기록된 간섭 패턴에 파장 λ의 재생광을 조사함으로써 정보를 재생하는 광정보 기록재생 장치로서, 상기 광기록매체에 입사하는 상기 물체광의 광축과 상기 참조광의 광축을 동일한 광축으로 정렬하는 합파수단과, 상기 물체광 및 상기 참조광의 광축과 상기 파장 λ와는 다른 파장 λs의 입사광의 광축을 동일한 축으로 정렬하는 색합파수단과, 상기 물체광과 상기 참조광과 상기 파장 λs의 입사광을 상기 광기록매체 중의 광기록층을 투과시켜 광반사층에 집광시키는 대물렌즈를 구비하는 광정보 기록재생 장치에 있어서, 상기 합파수단 및 상기 색합파수단과 광기록매체 사이의 광로 중에 상기 위상판이 배치되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록재생 장치를 제공한다.
또한 광원에서 출사되는 파장 λ의 광을 제 1 편광 빔 스플리터에 의해 제 1 직선편광과 제 2 직선편광으로 분리하고, 제 1 직선편광을 공간 광변조소자에 조사하여 정보를 담지한 물체광을 생성함과 함께, 제 2 직선편광을 참조광으로 하고 상기 합파수단인 제 2 편광 빔 스플리터에 의해 물체광과 참조광을 동일한 광축으로 합파하여 광기록매체 중에 정보로서 기록하고, 또 제 1 편광 빔 스플리터에 의해 분리되는 직선편광을 재생광으로 하여 광기록매체 중의 광기록층에 조사함으로써, 광기록층에 기록된 정보를 정보광으로서 재생하는 광정보 기록재생 장치로서, 상기 제 1 편광 빔 스플리터와 제 2 편광 빔 스플리터는 편광방향이 서로 직교하는 제 1 직선편광의 입사광과 제 2 직선편광의 입사광을 회절시킴으로써 투과광을 편광방향에 의해 분리하는 편광성 회절격자를 구비한 편광 빔 스플리터로서, 상기 회절격자는 상기 제 1 직선편광의 회절광과 상기 제 2 직선편광의 회절광이 이루는 각도인 편광 분리 각도가 상기 각 직선편광의 입사광에 대한 회절각도에 비하여 커지는 회절특성을 갖는 편광 빔 스플리터인 상기 광정보 기록재생 장치를 제공한다.
또한 상기 제 1 및 제 2 편광 빔 스플리터는, 단면형상이 톱니형으로 가공된 상광굴절률 n0 및 이상광굴절률 ne 의 고분자 액정층의 적어도 그 오목부에, 상광굴절률 n0 과 이상광굴절률 ne 의 평균굴절률을 갖는 균일 굴절률 투명재료가 충전된 구성을 구비하는 상기 광정보 기록재생 장치를 제공한다.
또한 상기 제 1 및 제 2 편광 빔 스플리터는, 상기 제 1 직선편광의 입사광만을 회절시키는 제 1 편광성 회절격자와 상기 제 2 직선편광의 입사광만을 회절시키는 제 2 편광성 회절격자가 적층된 구성을 구비하는 상기 광정보 기록재생 장치를 제공한다.
그리고, 상기 제 1 편광성 회절격자와 제 2 편광성 회절격자는, 상광굴절률 n0 및 이상광굴절률 ne 을 갖는, 단면형상이 톱니형인 고분자 액정층을 구비하고, 또한 상기 고분자 액정층의 적어도 그 오목부에 상광굴절률 n0 또는 이상광굴절률 ne 의 균일 굴절률 투명재료가 충전된 구조를 구비하는 것이며, 상기 고분자 액정층의 분자 배향방향이 서로 직교하는 2개의 고분자 액정층으로 이루어지는 광정보 기록재생 장치를 제공한다.
이하 실시예에 대하여 서술한다.
[실시예 1]
위상판의 제 1 실시형태에 나타낸 위상판 (P1) 에 대하여, 도 1 (단면도) 및 도 2 (평면도) 를 참조하면서 구체적으로 설명한다.
(1) 유리기판 (투명기판 (1) 에 상당) 의 한 면에, 배향막용 폴리이미드막을 형성하고, 굴절률 이방성을 갖는 액정 모노머가 도 2 의 X축에 대하여 ＋22.5°방향으로 배향하도록 배향처리한 후, 자외광을 조사함으로써 중합경화시켜 고분자 액정막 (2) 을 형성한다. 여기에서, 도 2 에서 ＋X축에서 ＋Y축 방향의 시계방향 회전각도를 양으로 한다. 이 때, 고분자 액정막 (2) 은 막두께 2.22㎛ 이고, 상광굴절률 n0＝1.55, 이상광굴절률 ne＝1.67 을 갖는 유리기판 (투명기판 (1)) 의 면에 평행하게 막두께방향으로 분자의 배향이 정렬된 고분자 액정막이 된다.
(2) 마찬가지로, 유리기판 (투명기판 (4) 에 상당) 의 한 면에, 도 2 의 X축에 대하여 -22.5°방향으로 배향한 막두께 d＝2.22㎛ 이고, 상광굴절률 n0＝1.55, 이상광굴절률을 ne＝1.67 을 갖는 고분자 액정막 (2) 을 형성한다. 이 때, 각 유리기판에 형성된 고분자 액정막은 리터데이션값이 (ne-n0)×d＝0.266㎛ 가 되고, 파장 λ＝532㎚ (0.532㎛) 인 광에 대하여 1/2 파장판으로 되어 있다.
(3) 다음으로, 포토리소그래피와 반응성 이온 에칭에 의해, 유리기판 (투명기판 (1)) 의 고분자 액정막 (2) 의 우측 반과 유리기판 (투명기판 (4)) 의 고분자 액정막 (2) 의 좌측 반이 제거되도록 패터닝 가공한다.
(4) 그리고, 굴절률 ns＝1.55 인 접착재 (균일 굴절률 투명재료 (3)) 를 사용하여, 도 1 에 나타내는 바와 같이 고분자 액정막 (2L 과 2R) 의 가공부 경계선이 X 방향에 대하여 일치하도록 위치 맞춤함과 함께, 접착재 (균일 굴절률 투명재료 (3)) 로 충전시키도록 유리기판끼리 (투명기판 (1, 4)) 접착하여 2분할의 위상판 (P1) 을 제작한다.
이렇게 하여 얻어진 위상판 (P1) 에 수직으로, 바꾸어 말하면 파장 λ＝532㎚ 에서 Y축 방향으로 편광한 직선편관 (S 편광) 이 ＋Z축 방향으로 입사한 경우, 도 3(A) 에 나타내는 바와 같이 고분자 액정막 (2L) 의 부분을 투과한 출사광은 편광방향이 ＋45°인 B 편광이 된다. 한편, 동도 (B) 에 나타내는 바와 같이 고분자 액정막 (2R) 의 부분을 투과한 출사광은 편광방향이 -45°인 A 편광이 되어, 서로 직교하는 직선편광으로 변환된다.
또한 파장 λ＝532㎚ 에서 X축 방향으로 편광한 직선편광 (P 편광) 이 ＋Z축 방향으로 입사한 경우, 도 4(A) 에 나타내는 바와 같이 고분자 액정막 (2L) 의 부분을 투과한 출사광은 편광방향이 ＋45°인 A 편광이 된다. 한편, 동도 (B) 에 나타내는 바와 같이 고분자 액정막 (2R) 의 부분을 투과한 출사광은 편광방향이 -45°인 B 편광이 되어, 서로 직교하는 직선편광으로 변환된다.
따라서, 2분할 영역의 경계선에 위치 어긋남이 없기 때문에 2분할 경계 영역의 특성 열화 영역을 억제할 수 있어, 단일하고 소형 경량인 위상판 (P1) 이 실현된다. 또한 입사광이 위상판 (P1) 에 대하여 수직입사에서 벗어난 조건으로 입사되는 경우에도 투과광의 편광상태는 거의 변하는 일없이 안정된 직선편광을 유지할 수 있다.
다음으로, 위상판 (P1) 을 탑재한 도 9 에 나타내는 광정보 기록재생 장치 (D1) 로 한다. 그 구성 및 동작은 광정보 기록재생 장치의 제 1 실시형태와 같고, 광정보 기록재생 장치에 의한 광기록매체 (10) 에 대한 정보의 기록 및 재생의 기본적인 작용은 도 17 및 도 18 을 사용하여 설명한 내용과 같다. 또, 광원 (111) 으로서 파장 λ＝532㎚ 의 Nd : YAG 레이저의 제 2 고조파를 사용하고 있다.
위상판 (P1) 을 탑재한 본 실시예의 광정보 기록재생 장치 (D1) 를 사용함으로써 위상판 (P1) 에서의 투과광 편광 성분의 영역 분할 정밀도가 향상되기 때문에, 소형 경량이고 안정된 기록용량의 큰 정보의 기록 및 재생장치가 실현된다.
[실시예 2]
다음으로, 위상판의 제 5 실시형태에 나타낸 위상판 (P5) 에 대하여 도 7 (단면도) 을 사용하여 구체적으로 설명한다.
실시예 1 과 마찬가지로, 유리기판 (투명기판 (1) 에 상당) 의 한 면에, 막두께 6.65㎛ 이고, 상광굴절률 n0＝1.55 및 이상광굴절률 ne＝1.75 를 갖고, X축에 대하여 ＋22.5°방향으로 배향한 고분자 액정막 (5) 을 형성한다.
마찬가지로, 유리기판 (투명기판 (4) 에 상당) 의 한 면에, 막두께 d＝6.65㎛ 이고, 상광굴절률 n0＝1.55 및 이상광굴절률 ne＝1.75 를 갖고, X축 방향 (φ＝0°) 으로 배향한 고분자 액정막을 형성한다. 그리고, 고분자 액정막의 우측 반이 제거되도록 패터닝 가공하여 고분자 액정막 (6L) 으로 한다.
그리고, 고분자 액정막 (6L) 의 상광굴절률 n0 과 이상광굴절률 ne 의 평균굴절률에 상당하는 굴절률 ns＝1.65 의 접착재 (균일 굴절률 투명재료 (3)) 를 사용하여, 도 7 에 나타내는 바와 같이 고분자 액정막 (6L) 이 없는 영역을 충전함과 함께 유리기판끼리 (투명기판 (1, 4)) 를 접착하여, 도 10 의 광정보 기록재생 장치에 탑재용 위상판 (P5) 을 제작한다.
이 때, 각 유리기판에 형성된 고분자 액정막 (5 및 6L) 은 모두 리터데이션값이 Rd＝1330㎚ 이고, 파장 λ＝532㎚ 에 대하여 2.5λ에 상당하며, 파장 λs＝660㎚ 에 대하여 2.0λ에 상당한다.
따라서, 고분자 액정막 (5) 및 고분자 액정막 (6L) 은 파장 λ＝532㎚ 에 대하여 1/2 파장판으로서 작용하고, 파장 λs＝660㎚ 에 대하여 투과광의 편광상태가 불변이며 위상판으로서 작용하지 않는다.
다음으로, 위상판 (P5) 을 탑재한 도 10 에 나타내는 광정보 기록재생 장치 (D2) 로 한다. 그 구성 및 동작은 광정보 기록재생 장치의 제 2 실시형태와 같고, Nd : YAG 레이저의 제 2 고조파의 파장 λ＝532㎚ 를 출사하는 광원 (111) 을 사용하여 광기록매체 (10) 가 감광하지 않는 DVD 용 반도체 레이저의 파장 λs＝660㎚ 를 출사하는 광원 (124) 을 사용한다.
이렇게 위상판 (P5) 을 사용함으로써, 파장 λ 에 대해서는 광정보 기록재생 장치 (D1) 와 마찬가지로 위상판 (P1) 의 투과광의 편광상태가 A 편광과 B 편광으로 2분할되어, 광기록매체 (10) 에 대한 정보의 기록·재생에 사용된다.
한편, 파장 λs 에 대해서는 위상판 (P1) 의 투과광의 편광상태가 불변이고, 대물렌즈 (118) 에 의해 그 개구수에 대응한 집광 스폿이 얻어진다. 여기에서 집광스폿을 광기록매체 (10) 중의 광반사층에 배치시킴으로써 광반사층으로부터의 반사광은 광검출기 (128) 의 수광면에 집광되기 때문에, 예를 들어 광검출기 (128) 의 광입사측에 실린드리컬 렌즈 (도시생략) 를 배치하고, 수광면이 4분할된 광검출기 (128) 를 사용함으로써 비점수차 포커스 서보법을 적용할 수 있다.
또, 예를 들어 광기록매체 (10) 중의 광반사층에 트래킹용 트랙 홈이 미리 형성되고, 광원 (124) 의 광출사측에 3빔 발생용 회절격자 (도시생략) 를 배치하고, 3빔 검출용 수광면을 갖는 광검출기 (128) 를 사용함으로써, 3빔 트래킹 서보법을 적용할 수 있다.
따라서, 파장 λs의 광이 광기록매체 (10) 중의 특정한 광반사층 위치에 집광되도록 액츄에이터 (도시생략) 를 사용하여 대물렌즈 (118) 를 이동시키는 포커스 서보법 및 트래킹 서보법을 적용함으로써, 광기록매체 (10) 의 특정영역에 파장 λ의 광에 의한 정보를 간섭 패턴으로서 안정되게 기록하거나 또는 기록된 정보인 간섭 패턴을 안정적으로 재생할 수 있다.
[실시예 3]
다음으로, 본 발명의 광정보 기록재생 장치에 사용하는 편광 빔 스플리터의 제 1 실시형태인 편광 빔 스플리터 (PB1) 에 대하여 도 11 에 나타내는 단면도를 사용하여 구체적으로 설명한다.
유리기판 (투명기판 (11)) 의 한 면에 배향막을 형성하여 X축 방향으로 배향처리한 후, 액정 모노머를 도포하여 중합함으로써, 유리기판면 내의 X축 방향으로 고분자 액정의 배향방향이 정렬된 상광굴절률 n0＝1.55, 이상광굴절률 ne＝1.75 이고 막두께 2.33㎛ 인 고분자 액정층 (11A) 을 형성한다.
동일하게 하여, 유리기판 (투명기판 (12)) 의 한 면에 배향막을 형성하여 Y축 방향 배향처리한 후, 액정 모노머를 도포하여 중합함으로써, 유리기판면 내의 Y축 방향으로 고분자 액정의 배향방향이 정렬된 상광굴절률 n0＝1.55, 이상광굴절률 ne＝1.75 이고 막두께 2.33㎛ 인 고분자 액정층 (12A) 을 형성한다.
다음으로, 포토리소그래피와 반응성 이온 에칭에 의해 이 고분자 액정층 (11A 및 12A) 을 단면이 톱니격자 형상이고 격자상수 (피치) L (＝5㎛) 인 블레이즈 회절격자를 가공하고, 굴절률 ns＝1.55 의 균일 굴절률 접착재를 사용하여 고분자 액정층의 오목부에 충전함으로써 균일 굴절률 투명재료 (13) 를 형성함과 함께 유리기판 (투명기판 (11)) 과 유리기판 (투명기판 (12)) 을 접착하여, 도 11 에 나타내는 평판형 편광 빔 스플리터 (PB1) 를 형성한다. 이 때, 고분자 액정층 (11A 및 12A) 의 톱니격자 형상은 8단의 계단격자로 근사한 형태로 가공하여 서로 X축에 대하여 180도 회전한 형상으로 하고 있다.
편광 빔 스플리터 (PB1) 에 P 편광이 입사한 경우, 고분자 액정층 (11A) 과 균일 굴절률 투명재료 (13) 의 굴절률차 (n0-ns) 는 0이기 때문에, 블레이즈 회절격자 (11A) 에 의해 회절되는 일없이 투과한다. 한편, 고분자 액정층 (12A) 과 균일 굴절률 접착재 (13) 와의 굴절률차 (ne-ns) 는 0.20 이고, 최대 광로 길이 (ne-ns)×d 가 0.466㎛ 이 되고, 파장 532㎚ (0.532㎛) 의 입사광에 대하여 블레이즈 회절격자 (12A) 의 ＋1차 회절 효율이 약 80% 로, 도 11 에 나타내는 바와 같이 회절각도 θ는 θ＝sin-1(λ/L)＝6.1°로 상방향으로 회절된다.
한편, 편광 빔 스플리터 (PB1) 에 S 편광이 입사한 경우, 고분자 액정층 (11A) 과 균일 굴절률 접착재 (13) 의 굴절률차 (ne-ns) 는 0.20 이고, 최대 광로 길이 (ne-ns)×d 가 0.466㎛ 이 되고, 파장 532㎚ (0.532㎛) 의 입사광에 대하여 블레이즈 회절격자 (11A) 의 ＋1차 회절 효율이 약 80% 로, 도 11 에 나타내는 바와 같이 회절각도 θ는 θ＝sin-1(λ/L)＝6.1°로 하방향으로 회절된다. 또, 고분자 액정층 (12A) 과 균일 굴절률 접착재 (13) 와의 굴절률차 (n0-ns) 는 0이기 때문에, 블레이즈 회절격자 (12A) 에 의해 회절되는 일없이 투과한다.
따라서, 편광 빔 스플리터 (PB1) 의 입사광은 분리각도 12.2°에서 P 편광과 S 편광이 편광방향에 의해 분리된다.
상기 서술한 바와 같이, 도 20 에 나타내는 종래의 프리즘을 부착한 편광 빔 스플리터 (PB5) 에서는, 입사광 유효면적의 증가에 따라 소자의 두께가 증가해 용적 및 중량의 증대를 초래하고 있었지만, 여기에서 설명해온 것처럼, 본 발명의 평판형 편광 빔 스플리터에서는 입사광의 유효면적에 관계없이 박형 소자이기 때문에, 소형 경량의 편광 빔 스플리터가 실현되었다. 또한, 본 발명의 평판형 편광 빔 스플리터에서는, 도 21 에 나타내는 종래의 평판형 편광 빔 스플리터 (PB6) 에 비하여 P 편광과 S 편광의 빔 분리각을 2배로 확대할 수 있다.
그리고, 광기록매체 (10) 내에 정보로서 간섭 패턴을 기록함과 함께 광기록매체 (10) 에 간섭 패턴으로서 기록된 정보를 재생하기 때문에, 상기 서술한 바와 같이 하여 제작된 편광 빔 스플리터 (PB1) 로 이루어지는 PB11, PB12, PB13, PB14 및 고분자 액정층의 톱니격자 형상이 XZ 면에 대하여 역전되어 있는 도 13 에 나타내는 편광 빔 스플리터 (PB3) 로 이루어지는 PB31, PB32, PB33 을, 도 15 및 도 16 에 나타내는 바와 같이 광정보 기록재생 장치 (D3) 에 사용함으로써, 광정보 기록재생 장치의 소형 경량화를 실현할 수 있음과 함께, 안정된 기록재생 동작이 얻어진다.
또, 광기록매체 중 정보의 기록 및 재생의 작용에 대해서는 광정보 기록재생 장치의 제 3 실시형태에서 설명한 바와 같다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 위상판은, 광정보 기록재생 장치에서 필수적인 2분할 선광판의 작용과 동등한 기능을 갖고 있고, 2분할 영역의 경계선 위치 어긋남이 없기 때문에, 2분할 경계 영역의 특성 열화 영역을 억제할 수 있고, 단일하고 소형 경량인 위상판을 실현할 수 있다. 또 수정 등의 단결정으로 이루어지는 파장판에 비하여 리터데이션값의 각도 의존성이 적기 때문에, 입사광이 수직입사에서 벗어난 조건으로 입사한 경우에도 투과광의 편광상태는 거의 변하는 일이 없어, 안정된 직선편광을 유지할 수 있다.
또 본 발명의 위상판을 광정보 기록재생 장치에 탑재함으로써, 소형 경량이고 안정된, 기록용량이 큰 간섭 패턴 정보의 기록 및 재생장치를 실현할 수 있다.
또한 본 발명의 위상판을 광정보 기록재생 장치에 탑재함으로써, 간섭 패턴 정보의 기록 및 재생에 사용하는 파장과는 다른 파장의 광을 사용하여 공지된 포커스 서보법 및 트래킹 서보법을 적용할 수 있기 때문에, 광기록매체의 특정영역에 간섭 패턴을 안정되게 형성할 수 있다.
또한 본 발명에서의 편광 빔 스플리터에 의해, 입사광의 유효면적에 관계없이 박형소자이고, P 편광과 S 편광의 빔 분리각도가 크게 얻어짐과 함께 안정된 빔 분리각도를 실현할 수 있다.
또한 본 발명에서의 편광 빔 스플리터를, 광기록매체 내에 간섭 패턴을 기록함과 함께 광기록매체에 간섭 패턴으로서 기록된 정보를 재생하는 광정보 기록재생 장치의 편광 빔 스플리터로서 사용함으로써, 이 광정보 기록재생 장치의 소형 경량화를 실현할 수 있음과 함께 안정된 기록재생동작이 얻어진다.

Claims (12)

  1. 투명기판 사이에 협지된 고분자 액정막을 구비한 위상판에 있어서,
    상기 위상판은 파장 λ의 입사광의 조사영역 내에서 상기 고분자 액정막의 분자 배향방향의 상이에 따라 상기 위상판을 투과한 광의 편광상태가 달라지도록 상기 고분자 액정막이 공간 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 위상판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 액정막은, 파장 λ의 입사광에 대한 리터데이션값이 (m＋1/2)×λ (단, m 은 0 또는 양의 정수) 이고, 상기 투명기판면에서 분자 배향방향이 정렬된 고분자 액정막으로서, 상기 배향방향이 상대적으로 특정한 각도를 이루는 2개의 고분자 액정막으로 공간 분할되어 있는 위상판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 특정한 각도가 45°인 위상판.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 위상판은 일방의 투명기판의 한 면에서의 상기 공간 분할된 일방의 영역에만 면내에서 특정방향으로 분자 배향방향이 정렬된 일방의 고분자 액정막이 형성된 투명기판과, 타방의 투명기판의 한 면에서의 상기 공간 분할된 타방의 영역에만 상기 일방의 고분자 액정막의 분자 배향방향과는 다른 특정방향으로 면내에서 분자 배향방향이 정렬된 타방의 고분자 액정막이 형성된 투명기판이, 상기 일방의 고분자 액정막의 영역과 상기 타방의 고분자 액정막의 영역이 평면적으로 보아 서로 겹치지 않도록 적층되어 있는 위상판.
  5. 투명기판 사이에 협지되며, 적층된 고분자 액정막과 유기 복굴절막을 구비한 위상판에 있어서,
    상기 고분자 액정막은 적어도 일방의 투명기판의 한 면의 특정영역에 형성되고, 파장 λ의 입사광에 대한 리터데이션값이 (m1＋1/2)×λ (단, m1 은 0 또는 양의 정수) 이고 분자 배향방향이 정렬되어 있으며, 상기 유기 복굴절막은 파장 λ의 입사광에 대한 리터데이션값이 (m2＋1/2)×λ(단, m2 는 0 또는 양의 정수) 이고 분자 배향방향이 상기 고분자 액정막의 배향방향과는 다른 방향으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 위상판.
  6. 광기록층과 광반사층을 갖는 디스크형 광기록매체에 물체광과 참조광이 조사되고, 상기 물체광과 상기 참조광의 간섭에 의해 생성되는 간섭 패턴을 광기록매체 중의 광기록층에 정보로서 기록하고, 기록된 간섭 패턴에 재생광을 조사함으로써 정보를 재생하는 광정보 기록재생 장치로서, 상기 광기록매체에 입사하는 상기 물체광의 광축과 상기 참조광의 광축을 동일한 광축으로 정렬하는 합파수단과, 상기 물체광과 상기 참조광을 상기 광기록매체 중의 광기록층을 투과시켜 광반사층에 집광시키는 대물렌즈를 구비하는 광정보 기록재생 장치에 있어서, 상기 합파수단과 광기록매체 사이의 광로 중에 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 위상판이 배치되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록재생 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상판의 구성요소인 고분자 액정막은 상기 입사광의 파장 λ와는 다른 파장 λs의 입사광에 대한 리터데이션값이 k×λs (단, k 는 양의 정수) 인 위상판.
  8. 광기록층과 광반사층을 갖는 디스크형의 광기록매체에 파장 λ의 물체광과 참조광이 조사되고, 상기 물체광과 상기 참조광의 간섭에 의해 생성되는 간섭 패턴을 상기 광기록매체 중의 광기록층에 정보로서 기록하고, 기록된 간섭 패턴에 파장 λ의 재생광을 조사함으로써 정보를 재생하는 광정보 기록재생 장치로서, 상기 광기록매체에 입사하는 상기 물체광의 광축과 상기 참조광의 광축을 동일한 광축으로 정렬하는 합파수단과, 상기 물체광 및 상기 참조광의 광축과 상기 파장 λ와는 다른 파장 λs의 입사광의 광축을 동일한 축으로 정렬하는 색합파수단과, 상기 물체광과 상기 참조광과 상기 파장 λs의 입사광을 상기 광기록매체 중의 광기록층을 투과시켜 광반사층에 집광시키는 대물렌즈를 구비하는 광정보 기록재생 장치에 있어서, 상기 합파수단 및 상기 색합파수단과 광기록매체 사이의 광로 중에 제 7 항에 기재된 위상판이 배치되는 것을 특징으로 하는 광정보 기록재생 장치.
  9. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
    광원에서 출사되는 파장 λ의 광을 제 1 편광 빔 스플리터에 의해 제 1 직선편광과 제 2 직선편광으로 분리하고, 제 1 직선편광을 공간 광변조소자에 조사하여 정보를 담지한 물체광을 생성함과 함께, 제 2 직선편광을 참조광으로 하고 상기 합파수단인 제 2 편광 빔 스플리터에 의해 물체광과 참조광을 동일한 광축으로 합파하여 광기록매체 중에 정보로서 기록하고,
    또한, 제 1 편광 빔 스플리터에 의해 분리되는 직선편광을 재생광으로 하여 광기록매체 중의 광기록층에 조사함으로써, 광기록층에 기록된 정보를 정보광으로서 재생하는 광정보 기록재생 장치로서,
    상기 제 1 편광 빔 스플리터와 제 2 편광 빔 스플리터는 편광방향이 서로 직교하는 제 1 직선편광의 입사광과 제 2 직선편광의 입사광을 회절시킴으로써 투과광을 편광방향에 의해 분리하는 편광성 회절격자를 구비한 편광 빔 스플리터로서, 상기 회절격자는 상기 제 1 직선편광의 회절광과 상기 제 2 직선편광의 회절광이 이루는 각도인 편광 분리 각도가 상기 각 직선편광의 입사광에 대한 회절각도에 비하여 커지는 회절특성을 갖는 편광 빔 스플리터인 광정보 기록재생 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 편광 빔 스플리터는, 단면형상이 톱니형으로 가공된 상광굴절률 n0 및 이상광굴절률 ne 의 고분자 액정층의 적어도 그 오목부에, 상광굴절률 n0 과 이상광굴절률 ne 의 평균굴절률을 갖는 균일 굴절률 투명재료가 충전된 구성을 구비하는 광정보 기록재생 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 편광 빔 스플리터는, 상기 제 1 직선편광의 입사광만 회절시키는 제 1 편광성 회절격자와 상기 제 2 직선편광의 입사광만 회절시키는 제 2 편광성 회절격자가 적층된 구성을 구비하는 광정보 기록재생 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 편광성 회절격자와 제 2 편광성 회절격자는, 상광굴절률 n0 및 이상광굴절률 ne 을 갖는 단면형상이 톱니형인 고분자 액정층을 구비하고, 또한 상기 고분자 액정층의 적어도 그 오목부에 상광굴절률 n0 또는 이상광굴절률 ne 의 균일 굴절률 투명재료가 충전된 구조를 구비하는 것이며, 상기 고분자 액정층의 분자 배향방향이 서로 직교하는 2개의 고분자 액정층으로 이루어지는 광정보 기록재생 장치.
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