KR20070048778A - 광 헤드 장치 - Google Patents

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KR20070048778A
KR20070048778A KR1020077005415A KR20077005415A KR20070048778A KR 20070048778 A KR20070048778 A KR 20070048778A KR 1020077005415 A KR1020077005415 A KR 1020077005415A KR 20077005415 A KR20077005415 A KR 20077005415A KR 20070048778 A KR20070048778 A KR 20070048778A
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KR1020077005415A
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노부히코 다케시타
도모키 군지마
가라 요시다
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아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

3개 이상의 상이한 파장을 갖는 직선 편광을 원 편광으로 변환할 수 있는 광대역 위상판을 구비한 광 헤드 장치를 얻는다.
2매의 위상판 (9A, 9B) 이 각각의 광축을 교차하듯이 접착제 등으로 겹쳐 있고, 입사하는 직선 편광의 파장을 λ1, λ2 및 λ3(λ1<λ2<λ3) 으로 할 때, 2매의 위상판 중 적어도 어느 일방이, 각 파장에서의 리타데이션치의 비의 값 〈R(λ1)/R(λ3)〉 및 비의 값 〈R(λ2)/R(λ3)〉 이 1 보다 작고, 〈R(λ1)/R(λ3)〉이 〈R(λ2)/R(λ3)〉보다 작아지는 위상차 특성을 갖는 광대역 위상판을 광 헤드 장치에 설치한다.
광대역 위상판, 리타데이션, 광 헤드 장치

Description

광 헤드 장치{OPTICAL HEAD}
본 발명은, 레이저광의 위상 상태를 제어하기 위한 광대역 위상판을 탑재한 광 헤드 장치에 관한 것이다.
광 디스크 및 광 자기 디스크 등의 광 기록 매체에 광학적 정보를 기록하거나, 광학적 정보를 판독하기 위하여, 광 헤드 장치가 이용되고 있다. 이 광 헤드 장치는, 디스크 형상의 광 기록 매체 (이하, 「광 디스크」라고 한다) 의 기록면 상에 광원인 반도체 레이저로부터의 출사광을 대물 렌즈에 의해 집광하고, 정보의 기록이나 판독을 실시한다. 정보의 판독 등을 실시할 때에는, 광 디스크의 정보의 기록면에 의해 반사된 출사광을 광 검출기로 수광한다.
그런데, 정보의 판독에 관하여 말하면, 사용되는 레이저광의 파장은 단파장일수록 기록 밀도를 높일 수 있기 때문에, 최근, 이 광 헤드 장치에서는 광원으로부터의 출사광의 단파장화 (405㎚) 가 진행되고 있다. 한편, 이 광 헤드 장치에서는, 지금까지 보급되어 있는 많은 광 디스크용 장파장 (660㎚ 및 790㎚) 의 레이저광에 의한 재생도 동시에 가능하게 할 필요가 있다. 그 때문에, 종래의 장파장측의 레이저광과, 보다 단파장측의 레이저광에 의한 광 디스크의 호환성을 갖는 다양한 방식이, 예를 들어 일본 공개특허공보 제2004-158118호에 제안되어 있 다.
정보의 기록에 관해 말하면, 종래의 광 디스크에 대하여 이 호환성을 확보하기 위하여, 고기록 밀도용 단파장 광원에 더하여, 장파장측의 광원을 함께 설치하는 방식이 검토되고 있다. 한편, 고밀도 광 디스크와 DVD-R 및 CD-R 등의 기록형 광 디스크에 대응하는 광 헤드 장치를 실현하기 위해, 각각의 광 디스크용의 어느 파장에 대해서도 높은 광 이용률이 요구되고 있다.
이 때문에, 왕로(往路) 고투과율이고 또한 복로(復路) 고회절 효율을 갖는 편광형 회절 소자를 이용한 편광계 광 헤드 장치가 검토되고 있다. 여기서 왕로란, 광원으로부터의 출사광이 광 디스크를 향하는 방향을 말하며, 복로란 출사광이 광 디스크의 정보의 기록면에 의해 반사되어 광 검출기를 향하는 방향, 즉 반사된 복귀광이 진행하는 방향이다.
종래의 상이한 3개의, 즉 3종류의 레이저광을 사용한 편광 광학계를 갖는 광 헤드 장치의 구성의 일례를 도 14 에 나타낸다.
이 도 14에 있어서, 출사 파장이 405㎚ 인 반도체 레이저 (101A), 660㎚ 인 반도체 레이저 (101B) 및 790㎚ 인 반도체 레이저 (101C) 로부터의 직선 편광의 레이저광은, 입사하는 직선 편광에 대하여 고투과성을 갖는 405㎚ 용 편광 홀로그램 (102A), 660㎚ 용 편광 홀로그램 (102B) 및 790㎚ 용 편광 홀로그램 (102C) 을 각각 투과한다. 그리고, 직선 편광의 레이저광은, 각각 편광 홀로그램과 일체화된 405㎚ 용 1/4 파장판 (103A), 660㎚ 용 1/4 파장판 (103B) 및 790㎚ 용 1/4 파장판 (103C) 에 의해, 각각 직선 편광으로부터 원 편광으로 변환된다. 그 후, 레이저광은, 개별적으로 배치된 콜리메이트 렌즈 (104A), 콜리메이트 렌즈 (104B) 및 콜리메이트 렌즈 (104C) 에서 평행광이 되어, 405㎚ 투과이고 또한 660㎚ 반사의 특성을 갖는 빔 스플리터 (105) 를 투과 및 반사하고, 나아가 405㎚ 및 660㎚ 투과이고 또한 790㎚ 반사의 특성을 갖는 빔 스플리터 (106) 을 투과 및 반사한다. 그리고, 이 레이저광은, 액츄에이터 (107) 에 유지된, 3개의 파장에 공통의 대물 렌즈 (108) 에 의해 광 디스크 (D) 의 정보의 기록면 (이하, 간단히 「광 디스크의 표면」이라고 한다) 상에 집광한다.
또한, 광 디스크의 표면에 형성된 피트의 정보를 포함한 광 디스크 (D) 로부터의 반사광은, 각각의 경로를 역방향으로 진행한다. 즉, 광 디스크 (D) 의 표면의 반사에 의해 회전 방향이 역전된 원 편광은, 각각 1/4 파장판 (103A), 1/4 파장판 (103B) 및 1/4 파장판 (103C) 을 다시 투과하고, 입사 편광 방향과는 직교하는 편광 방향의 직선 편광으로 변환되어, 각각 편광 홀로그램 (102A), 편광 홀로그램 (102B) 및 편광 홀로그램 (102C) 에 의해 회절되어 회절광이 된다. 이들 회절광이 갖는 광 디스크 (D) 의 피트의 정보를 405㎚ 용 광 검출기인 포토 다이오드 (109A), 660㎚ 용 포토 다이오드 (109B) 및 790㎚ 용 포토 다이오드 (109C) 에 의해 검출함으로써, 광 디스크 (D) 의 표면에 기록된 정보의 판독을 실시하고 있다.
종래의 광 헤드 장치에서는, 레이저광으로서, 예를 들어 405㎚, 660㎚ 및 790㎚ 의 복수의 파장 영역을 이용하는 경우에, 1/4 파장판 등의 광학 소자를 공용화하여 하나로 하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 평10-68816호 참조). 그러나, 2파장의 직선 편광, 예를 들어, 파장 405㎚ 와 660㎚ 의 직선 편광을 원 편광으로 변환하는 위상판 (1/4 파장판) 에서는, 파장 790㎚ 의 직선 편광에 대해서는 완전한 원 편광으로 할 수 없고, 마찬가지로 파장 660㎚ 와 790㎚ 의 직선 편광을 원 편광으로 변환하는 위상판에서는, 405㎚ 의 직선 편광에 대하여 완전한 원 편광으로 할 수 없어, 원하는 특성이 얻어지지 않는다.
또한, 일본 공개특허공보 평14-156528호에는, 위상판을 적층하지 않고 1매로 광대역 위상판을 형성할 수 있는 것이 기재되어 있다. 이 광대역 위상판은, 단파장이 됨에 따라 리타데이션치가 작아지도록 설계되어 있다. 그러나, 이 광대역 위상판 1매를 이용하여, 파장 400∼780㎚ 의 전역에서, 완전한 1/4 파장판으로 하기 위해서는, 재료 설계가 매우 어렵고, 높은 광 이용률이 요구되는 고기록 밀도용에서는 만족할만한 것이 아니었다.
또한, 향후, 광원의 파장을 더욱 짧게 한 차세대 규격으로서 기대되고 있는, 예를 들어, Blu-Ray Dlsk (블루 레이·디스크) 등과 같이, 보다 높은 광 이용률이 요구되고 있는 광 기록 매체에 대하여 이용하는 광 헤드 장치에 있어서는, 상기 기술한 1/4 파장판 등의 광학 소자는, 충분한 특성을 갖고 있지 않다. 예를 들어, 405㎚, 660㎚ 및 790㎚ 의 3파장을 이용하는 광 헤드 장치에 있어서는, 405㎚ 용 광학 소자, 660㎚ 용 광학 소자 및 790㎚ 용 광학 소자, 합계 3세트 배치할 필요가 있고, 부품 점수가 많아 장치의 체적이 커지며, 또한 조립 조정에도 시간이 걸리는 문제가 발생한다.
한편, 광 헤드 장치를 소형화하기 위하여, 2개의 반도체 레이저를 접근시켜 배치하거나, 복수의 파장을 발진 (發振) 할 수 있는 반도체 레이저를 이용하는 것 이 제안 되어 있지만, 이 경우, 파장에 따라 반사율이 다른 빔 스플리터 등을 사용해도, 파장마다 광로를 전환하는 것은 곤란하기 때문에, 각 파장에서의 광학 소자의 공용화가 요망되고 있다.
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 광원으로서 3개 이상의 상이한 파장의 레이저광을 이용한 광 헤드 장치에 있어서, 각 파장에서의 광학 소자를 공용화시킴으로써, 부품 점수를 줄이고, 조립 시간도 단축화할 수 있는, 소형이고 비용 삭감이 가능한 광 헤드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 이하의 요지를 갖는다.
1. 광원으로부터 출사되는 직선 편광의 레이저광을 대물 렌즈에 의해 집광하여 광 기록 매체로 안내하고, 광 기록 매체로부터의 반사광을 광 검출기로 수광하는 광 헤드 장치에 있어서, 상기 레이저광은, 파장이 상이한 3개 이상의 레이저광 중 어느 하나가 이용되고, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 레이저광의 위상 상태를 제어하는 광대역 위상판이 설치되어 있고, 상기 광대역 위상판은, 2매의 위상판을 각각의 광학축이 교차하도록 겹쳐 형성되어 이루어지고, 상기 레이저광이 파장 λ1, λ2 및 λ3 (λ1<λ2<λ3) 을 가질 때에, 상기 2매의 위상판 중 적어도 어느 일방의 위상판에 대하여, 각 파장에서의 리타데이션치 R(λ) 에 대한 비의 값, 〈R(λ1)/R(λ3)〉 및 〈R(λ2)/R(λ3)〉 은 다음의 각 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
〈R(λ1)/R(λ3)〉<1,
〈R(λ2)/R(λ3)〉<1,
〈R(λ1)/R(λ3)〉<〈R(λ2)/R(λ3)〉
2. 상기 레이저광은, 파장 λ1, λ2 및 λ3 중 어느 하나를 가짐과 함께,
상기 적어도 어느 일방의 위상판은 리타데이션치 R(λ3) 과 R(λ1) 의 비의 값 〈R(λ1)/R(λ3)〉 이 상기 파장의 비의 값 (λ1/λ3) 보다 크고, 리타데이션치 R(λ3) 과 R(λ2) 의 비의 값 〈R(λ2)/R(λ3)〉 이 상기 파장의 비의 값 (λ2/λ3) 보다 크고, 리타데이션치 R(λ2) 와 R(λ1) 의 비의 값 〈R(λ1)/R(λ2)〉 이 상기 파장의 비의 값 (λ1/λ2) 보다 큰,
상기 1 에 기재된 광 헤드 장치.
3. 상기 2매의 위상판 중, 상기 레이저광이 첫째로 입사하는 상기 위상판의 리타데이션치는, 둘째로 입사하는 상기 위상판의 리타데이션치보다 크고, 또한, 상기 2개의 리타데이션치의 비의 값이 1.8∼2.2 인 상기 1 또는 2 에 기재된 광 헤드 장치.
4. 상기 2매의 위상판의 각각의 광학축의 교차각이 40∼70도의 범위에 있는, 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 광 헤드 장치.
5. 상기 광대역 위상판은, 상기 3개의 파장의 레이저광이 투과할 때의 각 파장 영역에 있어서의 타원율이 실질적으로 동등한 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 광 헤드 장치.
6. 상기 2개의 위상판은, 접착층을 개재하여 겹쳐 있고, 상기 접착층의 두께가 10㎛ 이하인 상기 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 광 헤드 장치.
7. 상기 2개의 위상판은, 각각 적어도 1매의 투명 기판에 접착되어 사용되는 상기 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 광 헤드 장치.
8. 상기 광대역 위상판이 레이저광의 광학적 성질을 변화시키는 적어도 하나의 광학 소자와 일체화되어 있는 상기 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 광 헤드 장치.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 종래의 광 헤드와는 달리, 적층되는 2매의 광대역 위상판 중 적어도 어느 일방에, 파장이 짧아짐에 따라 리타데이션치도 작아지는 위상판을 이용함으로써, 투과하는 3개 이상의 파장의 직선 편광의 레이저광에 대하여 거의 1/4 파장판으로서 기능하여, 직선 편광을 원 편광으로 할 수 있기 때문에, 각 파장에서의 광학 소자를 공용화할 수 있고, 부품 점수를 줄이고, 조립 시간도 단축화된 소형이고 저비용인 광 헤드 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시형태에 관련되는 광 헤드 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시형태에 관련되는 광대역 위상판의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 3 은 도 2 에 나타내는 본 발명의 광대역 위상판의 투과광에 대한 리타데이션치의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 4 는 본 발명에 있어서의 광대역 위상판의 투과광에 대한 타원율의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 5 는 비교예의 광대역 위상판의 투과광에 대한 리타데이션치의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 6 은 비교예의 광대역 위상판의 투과광에 대한 타원율의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 7 은 예 2 의 위상판에서의 투과광에 대한 리타데이션치의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 8 은 예 2 의 광대역 위상판의 투과광에 대한 타원율의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 9 는 예 3 의 위상판에서의 투과광에 대한 리타데이션치의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 1O 은 예 3 의 광대역 위상판의 투과광에 대한 타원율의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 11 은 R1/R2=1.8∼2.2 에 있어서의 타원율각의 변화를 2차원으로 표시한 그래프이다.
도 12 는 도 11 을 3차원으로 표시한 그래프이다.
도 13 은 θ1=75-a도 및 θ2=15+a도에 있어서, 광학축의 교차각을 대략 60도로 하고, a 의 값을 변화시켜, 타원율각이 90도가 되는 2개의 피크 파장간의 거리를 변화시킨 그래프이다.
도 14 는 종래의 광 헤드 장치를 나타내는 구성도이다.
부호의 설명
1A, 1B, 1C: 반도체 레이저
2, 2A, 2B, 2C: 콜리메이트 렌즈
3, 4: 빔 스플리터
5: 액츄에이터
6: 대물 렌즈
7: 수광 소자
7A, 7B, 7C: 포토 다이오드
8: 편광 홀로그램
9: 1/4 파장판
9A: 제 1 위상판
9B: 제 2 위상판
90: 광대역 위상판
91: 저반사 코트막
92: 유리 기판
93: 폴리이미드 배향막
94, 95: 고분자 액정 박막
96: 접착층
10: 광대역 광학 소자
D: 디스크
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련되는 광 헤드 장치를 나타내는 것이며, 이 광 헤드 장치는, 광원 (1) 과, 콜리메이트 렌즈 (2A∼2C) 와, 제 1, 제 2 빔 스플리터 (3, 4) 와, 액츄에이터 (5) 에 유지된 3개의 파장에 공통인 대물 렌즈 (6) 와, 수광 소자 (7) 외에, 편광 홀로그램 (8) 및 (3종류의 레이저광의 위상 상태를 제어하는 광대역 위상판으로 구성한) 1/4 파장판 (9) 을 일체화한 광대역 광학 소자 (10) 가 광원 (1) 과 대물 렌즈 (6) 사이에 설치되어 있다.
광원 (1) 은, 본 실시형태에서는, 파장이 상이한 3 종류의 레이저광을 출사하는 반도체 레이저 (1A, 1B, 1C) 로 구성되어 있다. 또한, 수광 소자 (7) 도, 각 레이저광의 파장에 따라 제 1∼제 3 포토 다이오드 (7A∼7C) 를 이용하고 있다.
한편, 편광 홀로그램 (8) 및 1/4 파장판 (9) 은, 일체화되어 있음과 함께, 액츄에이터 (5) 에 탑재된 대물 렌즈 (6) 에 대하여, 대략 수평으로 장착되어 있다. 여기서 사용하고 있는 1/4 파장판 (9) 은, 본 발명과 관련되는 광대역 위상판 (90) 이다. 이 광대역 위상판 (90) 은, 2매의 위상판이 각각 광학축을 교차하듯이 일체로 겹쳐진 구성의 것이다. 특히, 본 실시형태의 광대역 위상판 (90) 은, 레이저광이 파장 λ1, λ2 및 λ3(λ1<λ2<λ3) 을 가질 때, 적어도 어느 일방의 위상판에 있어서, 각 파장에서의 리타데이션치, 즉 R(λ1), R(λ2) 및 R(λ3) 의 각 비의 값이, 다음 식
〈R(λ1)/R(λ3)〉<1.0,
〈R(λ2)/R(λ3)〉<1.0,
〈R(λ1)/R(λ3)〉<(R(λ2)/R(λ3)〉 --- (1)
을 만족하는 특성을 갖고 있다.
식 (1) 은, 각 파장에 있어서의 리타데이션치 사이에, R(λ1)<R(λ2)<R(λ3) 의 관계식이 성립하는 것으로 하고, 이 관계식을 R(λ3) 으로 나누어 얻어지는 식 (2) 로부터 용이하게 얻어진다. 단, 0<R(λ3) 으로 하고 있다.
R(λ1)/(R(λ3)<R(λ2)/R(λ3)<1.0 --- (2)
따라서, 식 (1) 이 성립하는 것은, 파장이 λ1, λ2, λ3 으로 증가함에 따 라, 리타데이션치 R(λ1), R(λ2), R(λ3) 이 순차적으로 증가함을 의미한다.
이 때, 위상판이 발생하는 위상차는 파장의 증가와 함께 증가하고, 파장이 길면 길수록, 위상차는 더욱 커지는, 광대역 위상판을 얻을 수 있다.
이러한 특성을 가짐으로써, 광대역 위상판 (90) 은, 투과하는 어떠한 파장의 직선 편광의 레이저에 대해서도 1/4 파장판으로서 기능하여, 직선 편광을 원 편광으로 할 수 있다.
일반적으로, 광대역 위상판에 사용되는 복굴절 재료는, 연신 등에 의해 복굴절성을 갖게 한 폴리카보네이트 필름 등과 같이, 파장이 짧아짐에 따라 리타데이션치가 커진다는 파장 의존성 (이하, 「정상 분산 특성 (ordinary dispersion property)」이라고 한다) 을 갖고 있지만, 본 발명에서 이용하는 복굴절 재료는 파장이 짧아짐에 따라 리타데이션치가 작아지는 특성 (이하, 「이상 분산 특성 (extraordinary dispersion property)」이라고 부른다) 을 갖는 것이다.
이 이상 분산 특성을 갖는 복굴절 재료로서는, 예를 들어 하기의 재료를 들 수 있지만, 이상 분산 특성을 나타내는 재료이면, 본 발명의 위상판 재료로서 전혀 한정되지 않는다.
(1) 복굴절량 (즉, 이상광(異常光) 굴절률과 상광(常光) 굴절률의 차이) 이 양인 고분자의 모노머 단위와 복굴절량이 음인 고분자의 모노머 단위를 포함하는 공중합체 및/또는 블렌드 고분자를 연신시킨 필름 (일본 공개특허공보 제2002-156528호 참조.),
(2) 2 종류 이상의 메소겐기를 갖는 화합물과 봉 형상 액정 화합물을 포함하는 액정층을 갖고, 봉 형상 액정 화합물이 호모지니어스 배향되어 있고, 메소겐기를 갖는 화합물의 적어도 1종류의 메소겐기가, 봉 형상 액정 화합물의 광학축 방향에 대하여 필름 면내에서 45도에서 90도의 방향으로 배향되어 있는 위상차막 (일본 공개특허공보 제2002-267838호 참조.),
(3) 하기 중합성 화합물 (A) 로부터 선택되는 1종 이상의 화합물, 혹은, 하기 중합성 화합물 (B) 로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 함유하는 중합성 액정 조성물을 중합하여 이루어지는 고분자 액정 필름, 또는, 하기 중합성 화합물 (A) 의 1종 이상과 하기 중합성 화합물 (B) 의 1종 이상을 함유하는 중합성 액정 조성물을 중합하여 이루어지는 고분자 액정 필름 (일본 특허출원 2005-115886 참조.).
CH2=CR1-COO-J1-(E1-J2)n-W1-J3-M-R2 ------------------ (A)
CH2=CR3-COO-J4-E2-COO-W2-OCO-E3-J5-OCO-CR3=CH2 ------- (B)
(단, 식 중의 R1, R2, R3, n, J1, J2, J3, J4, J5, E1, E2, E3, W1, W2 및 M 은, 각각 이하의 내용을 나타내는 것이다.)
R1, R3: 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 메틸기.
R2: 탄소수 2∼8 의 알킬기.
n: O 또는 1.
J1: 단결합, -(CH2)a-, 또는, -(CH2)bO- (단, a 및 b 는 각각 독립적으로 2∼8 의 정수.).
J2, J3: 각각 독립적으로, 단결합, -OCO-, 또는, -COO-.
J4: -(CH2)tO-, 또는, -(CH2)uO-CO- (단, t 및 u 는, 각각 독립적으로 2∼6 의 정수.).
J5: -O(CH2)c-, 또는, -COO-(CH2)d- (단, c 및 d 는, 각각 독립적으로 2∼6 의 정수.).
E1, E2, E3: 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌 기. 단, 이들 기 중의 수소 원자는, 염소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 시아노기로 치환되어 있어도 된다.
W1, W2: 각각 독립적으로, 나프탈렌-1,4-디일기, 나프탈렌-1,5-디일기, 안트라센-1,4-디일기, 안트라센-1,5-디일기, 안트라센-1,10-디일기, 안트라센-4,9-디일기, 안트라센-5,9-디일기 또는 안트라센-9,10-디일기. 단, 이들 기 중의 수소 원자는, 염소 원자, 불소 원자, 메틸기 또는 시아노기로 치환되어도 된다.
M: 하기 식 (a)∼(f) 로 표시되는 기로부터 선택되는 임의의 기.
Figure 112007018759180-PCT00001
이러한 재료로서는, 예를 들어 하기 화합물을 들 수 있다.
Figure 112007018759180-PCT00002
이하, 출사하는 레이저광이 3개의 상이한 파장으로 이루어지는 구성의 것으로서 설명하지만, 물론, 본 발명의 광 헤드 장치에서 사용하는 레이저광은 이것에 한정되는 것이 아니고, 4개 이상이어도 된다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 광대역 위상판 (90) 을 구성하는 2개의 위상판 (이것을, 「제 1, 제 2 위상판」이라고 한다) 의 대표적인 위상차 (즉, 리타데이션치) 의 조합에 대해서는, 예를 들어 다음과 같이 한다. 여기서, 일체로 겹쳐진 위상판에 레이저광이 입사할 때, 제 1, 제 2 순으로 입사하는 위상판, 즉 제 1, 제 2 위상판이 발생시키는 리타데이 션치를, 각각, R1 및 R2 로 한다. 또한, 3개의 레이저광의 상이한 파장을, 파장의 짧은 쪽부터 순서대로, λ1, λ2 및 λ3 으로 하고, 예를 들어 λ1 의 파장의 광이 제 1 위상판에 입사했을 때에 발생하는 리타데이션치를 R1(λ1), λ2 의 파장의 광이 제 2 위상판에 입사했을 때에 발생하는 리타데이션치를 R2(λ2) 등으로 정의한다.
이 때, 제 1 위상판 또는 제 2 위상판 중 적어도 어느 일방의 위상판, 보다 바람직하게는 양방의 위상판에 있어서, 각 파장에서의 리타데이션치 R 의 비의 값이 상기 기술한 (1) 식을 만족하는, 요컨대 R(λ1)/R(λ3), 및 R(λ2)/R(λ3) 이, 각각, 1 보다 작고, R(λ1)/R(λ3)이 R(λ2)/R(λ3) 보다 작게 되어 있고, 각각의 리타데이션치 R 과 2매의 위상판이 중첩하는 광학축의 교차각을 최적화시킴으로써, 상기 기술한 효과, 즉, 직선 편광을 거의 원 편광으로 하는 효과를 가져온다.
또한, 제 1 위상판 또는 제 2 위상판 중 적어도 어느 일방의 위상판, 보다 바람직하게는 양방의 위상판에 있어서, 리타데이션치 R(λ3) 와 R(λ1) 의 비의 값, 〈R(λ1)/R(λ3)〉 가 파장의 비의 값 (λ1/λ3) 보다 크고, 리타데이션치 R(λ3) 와 R(λ2) 의 비의 값, 〈R(λ2)/R(λ3)〉 가 파장의 비의 값 (λ2/λ3) 보다 크고, 또한, 리타데이션치 R(λ2) 와 R(λ1) 의 비의 값, 〈R(λ1)/R(λ2)〉 가 파장의 비의 값 (λ1/λ2) 보다 커짐으로써, 즉 식 (3) 의 조건을 만족함으로써, 상기 기술한 효 과가 한층 더 높아져, 직선 편광을 거의 완전히 원 편광으로 할 수 있다.
〈R(λ1)/R(λ3)〉>(λ1/λ3),
〈R(λ2)/R(λ3)〉>(λ2/λ3),
〈R(λ1)/R(λ2)〉>(λ1/λ2) --- (3)
식 (3) 이 표현하고 있는 리타데이션치의 비와 파장의 비의 대소 관계는, 파장이 λ1, λ2, λ3 으로 증가함에 따라, R(λ1)/λ1, R(λ2)/λ2, R(λ3)/λ3 이 순차적으로 감소하는 것과 동의이다. 이것은 단위 파장 당 리타데이션치가, 파장의 증가와 함께 감소하는 것을 의미하고 있다.
이것은, 식 (3) 의 도출 과정을 보면 명백하다. 즉, 파장의 변화의 비율보다 리타데이션치의 변화의 비율 쪽이 작다는 조건인 식 (4) 를 변형하여, 식 (3) 을 도출한 것이다.
〈R(λ3)/R(λ1)〉<(λ3/λ1),
〈R(λ3)/R(λ2)〉<(λ3/λ2),
〈R(λ2)/R(λ1)〉<(λ2/λ1) --- (4)
식 (3) 은, 식 (1) 의 한정 조건에 더하여, 파장이 감소 (또는 증가) 하는 비보다 완만하게 위상차가 감소 (또는 증가) 해 가는 조건으로 되어 있다. 즉 식 (1) 로 표시되는 효과에 더하여 추가로, 각 파장에서의 위상차가 더욱 완만하게 변화하기 때문에, 입사하는 파장이 변화하는 비율보다 위상차의 변화가 작아지기 때문에, 광대역에서 위상차의 비가 변화하기 어려운 효과가 얻어진다.
나아가서는, 각 파장에 있어서의 리타데이션치 R1 (제 1 위상판이 발생하는 리타데이션치) 가 그 파장의 약 1/2배이고, 각 파장에 있어서의 리타데이션치 R2 (제 2 위상판이 발생하는 리타데이션치) 가 약 1/4 이고, 이들 리타데이션치의 비R1/R2 를 1.8∼2.2 로 함으로써, λ1∼λ3 까지의 거의 전역에서, 직선 편광을 원 편광으로 하는 광대역 1/4 파장판으로 할 수 있다. 또한, 각 파장에 있어서의 리타데이션치 R1 이 그 파장의 약 9/2배이고, 각 파장에 있어서의 리타데이션치 R2 가 약 9/4 이고, 이들 리타데이션치의 비 R1/R2 를 1.8∼2.2 로 해도 된다. 이 경우에도 광대역 1/4 파장판으로 할 수 있다.
R1/R2=1.8∼2.2 의 관계에 대하여 추가로 설명한다. 도 11 의 그래프는 R1/R2=1.8∼2.2 에 있어서의 타원율각의 변화를 2차원 표시로 나타낸 것이고, 도 12 의 그래프는 동일한 변화를 3차원 표시로 나타낸 것이다 (파장은 695㎚).
2차원 표시의 그래프에서는, 도트 라인 (R1/R2=2) 를 경계로 하여, 아래의 선군 (線群) 의 가장 아래의 선은 R1/R2=약 2.2 인 경우를 나타내고, 위의 선군의 가장 위의 선은 R1/R2=약 1.8 인 경우를 나타내고 있다.
그리고, 가장 위와 아래의 선은, 타원율이 대략 0.8 인 경계선이 되어 있음을 알 수 있다. 따라서, R1/R2=1.8∼2.2 에 있는 것은, 타원율이 약 0.8 이상이 고, 특히 2.0 인 경우 타원율이 1.0 또는 이것에 매우 가까운 최대값이 된다. 타원율이 0.8 이상이면, 1/4 파장판으로서 실용상 기능하고, 0.9 이상이면 더욱 바람직한 것이 된다. 또한, 3차원 그래프를 보면, 이 모습을 잘 이해할 수 있다. 단, 도 12 의 그래프에서는 이해하기 쉽게 하기 위하여, 타원율이 0.8 보다 작은 영역도 0.8 로 하여 그려져 있다.
여기서, 타원율이란, 투과 타원 편광의 장축 강도를 Ia, 단축 강도를 Ib 로 하면, Ib/Ia 로 표시되고, 타원율이 1 일 때 완전한 원 편광에 대응한다.
본 발명에 있어서의 2개의 위상판의 두께는, 광의 투과 효율이나 제조 프로세스 상의 문제 등으로부터, 2∼10㎛ 의 범위가 바람직하고, 사용되는 복굴절 재료의 복굴절량 Δn 은, 파장 589㎚ 일 때에 0.01∼0.2 의 범위에 있는 것이 위상차를, 자유롭게 선택할 수 있어 바람직하다.
본 발명에 있어서의 2개의 위상판의 중첩에는, 점착 필름, UV 경화형이나 열 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 광대역 위상판의 파면 수차의 저감, 온도 특성이나 신뢰성의 향상을 위해서는, 접착층을 가능한 한 얇게 하여 마주 붙이는 것이 바람직하고, 특히 접착층의 두께를 1O㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 중첩시의 제 1 및 제 2 위상판의 광학축의 교차각은, 40∼70도의 범위가, 파장 약 400㎚ 에서 약 790㎚ 까지의 넓은 파장 영역에서 타원율을 크게, 즉 0.8 이상으로 할 수 있다는 이유로 인해 바람직하지만, 각각 최적화된 광학축의 교차각으로 중첩되면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
타원율이 커, 1.0 에 가까우면, 직선 편광이 원 편광으로 변환되었을 때, 완전한 원 편광에 가깝게 된다. 상기 기술한 도 11 에서는, 광학축의 교차각이 60도이고, 입사광의 파장이 695㎚ 인 경우가 계산되어 있고, 예를 들어, 도트 라인 (R1/R2=2) 상에서는, 타원율이 대부분 1.0 으로, 거의 완전한 1/4 파장판으로서 기능한다.
상기의 광학축의 교차각 60도는, 광대역 위상판을 구성하는 제 1 및 제 2 위상판의 광학축 방향과, 광대역 위상판에 입사하는 직선 편광의 편광 방향이 이루는 각도 θ1, θ2 를, 예를 들어 각각 θ1=75도 및 θ2=15도로 한 것이다. 본 발명에 있어서는, 3개의 파장 λ1, λ2 및 λ3 을 이용하는 것이지만, 그 중의 2개의 파장, 예를 들어 λ1 및 λ2 에 주목하여 이들의 파장에 있어서, 타원율을 1.0 에 매우 가깝게 할 수 있다. 이 때, 이 2개의 파장에서 타원율에 각각 피크가 형성되고, 또한 파장 λ3 에 있어서는, 피크는 형성되지 않지만, 1.0 에 가까운 값이 결과적으로 얻어진다. 여기서, θ1=15도 및 θ2=75도로 해도, 동일한 결과가 얻어진다.
이하, 2개의 파장 λ1 및 λ2 에 있어서 피크가 얻어지도록, 설계하는 방법을 설명한다.
여기서, 예를 들어 θ1=75도 및 θ2=15도로 한다. 이 때, 2개의 광학축이 이루는 각도는 60도이다.
이 각도로부터 a 도 어긋난 각도를 다시,θ1=75-a도 및 θ2=15+a도로서 재정의한다.
도 13 에 θ1=75-a도 및 θ2=15+a도에 있어서, 광학축의 교차각을 대략 60도로 하고, a 의 값을 변화시켜, 타원율이 1.0 이 되는 2개의 피크 파장간의 거리를 변화시킨 그래프를 나타낸다. 도 13 에는, R1/R2=2 로 하고, a=0 일 때, 피크 파장이 515㎚ 에 있는 부분부터 출발하여, a값이 2 에서 10 까지 변화했을 때의 2개의 파장 λ1 및 λ2 의 피크의 위치가 변화하는 모습을 나타내고 있다. 따라서, a값을 적절히 변화시킴으로써, 2개의 파장 λ1 및 λ2 의 타원율을 1.0 가까이 유지하면서, 그 피크의 파장 위치를 자유롭게 설계할 수 있다. 이 때 3번째의 파장 λ3 의 타원율은 상기한 바와 같이, 큰 값을 채용할 수 있다.
이 설계 사상은, 실시예에 있어서의 광대역 위상판의 설계에 있어서도 이용되고 있다. 또한, 상기에 있어서는 파장 λ1 및 λ2 에 피크가 오도록 설계하였지만, 피크의 위치가, 파장 λ1 및 λ3 이어도 되고, 파장 λ2 및 λ3 이어도 된다.
또한, 도 13 은 일반론으로서 설명하기 위해 정상 분산 특성의 경우를 나타내고 있다.
본 발명에 있어서의 광대역 위상판을 사용할 때에는 , 투과광의 파면 수차의 열화를 회피하기 위하여, 표면의 평활화 처리나 기판에 의한 접착 유지가 바람직하다. 구체적으로는, 적어도 1매의 투명 기판에 광대역 위상판을 접착하여 사용 하는 것이 바람직하다. 다른 광학 소자와 적층 일체화하지 않고 광대역 위상판을 단독으로 이용하는 경우에는, 2매의 투명 기판에 의해 끼우는 구성이 파면 수차 저감·강도 확보의 점에서 바람직하다.
본 발명에 있어서의 광대역 위상판은, 단독으로 사용할 수도 있지만, 광 헤드 장치에 이용하는 그 외의 광학 소자와 적층 일체화함으로써, 부품 점수의 삭감, 광 헤드 장치 조립의 간략화 그리고 장치의 소형화를 실현할 수 있다. 따라서, 광대역 위상판이 레이저광의 광학적 성질을 변화시키는 적어도 하나의 광학 소자와 일체화되어 있는 것이 바람직하다.
구체적으로 광학 소자란, 광 디스크 상에서의 집광 특성을 개선하는, 예를 들어 액정을 이용한 위상 보정 소자나, 회절에 의해 신호 광을 검출기로 안내하는 회절 격자, 특히 편광 방향에 의한 회절 특성의 차이를 이용한 편광형 회절 격자 등을 들 수 있다. 본 발명에 관련되는 광대역 위상판은, 편광 방향에 의한 특성의 차이를 이용한 광학 소자를 갖는 광 헤드 장치에 이용하면 특히 효과도 크고, 또한 소형화·경량화가 요구되는 광 정보의 기록 재생에 이용하는 광 헤드 장치용 부품에 적합하다.
다음에, 본 실시형태의 작용에 대하여, 도 1 을 참조하면서 설명한다.
파장 405㎚ 의 반도체 레이저 (1A), 파장 660㎚ 의 반도체 레이저 (1B) 및 파장 790㎚ 의 반도체 레이저 (1C) 로부터 각각 출사한 레이저광은, 콜리메이트 렌즈 (2A∼2C) 에서 평행화되고, 빔 스플리터 (3) 및 빔 스플리터 (4) 를 통하여, 편광 홀로그램 (8) 및 1/4 파장판 (9) 를 투과하고, 대물 렌즈 (6) 에 의해 광 디스 크 (D) 상에 집광된다.
한편, 광 디스크 (D) 의 표면 상에 형성된 피트로 반사하는, 이 피트 정보를 포함한 반사광은, 각각의 경로를 반대로 진행한다. 빔 스플리터 (4) 및 빔 스플리터 (3) 를 투과 또는 반사한 광 디스크 (D) 로부터의 복귀광은, 각각 콜리메이트 렌즈 (2A∼2C) 를 투과하고, 405㎚ 용 포토 다이오드 (7A), 660㎚ 용 포토 다이오드 (7B) 및 790㎚ 용 포토 다이오드 (7C) 에 의해 검출된다.
이 도 1 에 나타내는 광 헤드 장치의 구성에서는, 편광 홀로그램 (8) 에 3개의 파장 중 어느 일방의 파장의 레이저광에 대하여 최적화된, 또는 405㎚ 및 660㎚ 에 대하여 최적화된 편광 홀로그램을 사용하고 있고, 어느 파장에 대해서도, 왕로는 고투과의 특성을 나타내고, 복로는 문제가 되는 효율 저하가 발생하지 않는다.
「예 1」
본 실시예에 대하여, 도 2 를 참조하면서 설명한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 광대역 위상판 (90) 은, 제 1, 제 2 위상판 (9A, 9B) 를 일체화시켜 구성한다.
구체적으로는, 레이저광이 입사하는 일방의 측면 (도면 중, 하측면) 에 저반사 코트막 (91A) 이 실시된 직경 12.5㎝, 두께 0.5㎜ 의 투명 기판인 유리 기판 (92A) 를 준비하고, 이 유리 기판 (92A) 의 광원 (1)(도 1 참조) 과 반대측면 (도면 중, 상측면) 에 폴리이미드의 막을 형성하고, 러빙에 의한 수평 배향 처리를 실시하여 폴리이미드막 (93A) 으로 한다. 이 배향 처리한 유리 기판 (92A) 상에 는, 액정 셀이 되는 후술하는 투명 기판인 유리 기판면 (92B) 과의 사이의 갭을 유지하기 위하여, 직경 6.6㎛ 의 SiO2 비즈 (도시 생략) 를 5OOO개/㎠ 의 밀도로 산포한다. 그 후, 이형화 처리제 (도시 생략) 가 실시된 도시 외의 수평 배향 유리 기판과, 상기 배향 처리를 실시한 유리 기판 (92A) 을 대향시키고, 유리 기판 (92A) 의 외주부에 인쇄된 열 경화형 에폭시 시일제 (도시 생략) 를 이용하여, 2매의 유리 기판간의 갭을 6.6㎛ 로 유지한다.
그 갭에는, 이상 분산 특성을 갖는 액정 모노머를 진공 주입하고, 2매의 유리 기판간, 요컨대 유리 기판 (92A) 과 도시 외의 전술한 수평 배향 유리 기판 사이에 협지시킨다. 이 때, 액정 모노머에는, 광 중합 개시제를 1% 첨가하여 UV 경화성 액정 모노머 조성물로 한다.
그 후, 파장 365㎚ 의 UV 광을 액정 재료 전체에 조사하여, 수평 배향 상태인 채 액정성 모노머 조성물 전체를 중합·고화시킴으로써, 유리 기판에 의한 구성물 전체를 고정시킨다. 여기서, 140℃, 30분간의 열처리 후에, 상기 수평 배향 대향 유리 기판 (도시 생략) 을 이형 제거하여, 두께 6.6㎛ 의 수평 배향된 고분자 액정 박막 (94) 의 유기 박막이 형성되어 있는 위상판 (9A) 을 작성한다.
또한 동일하게 하여, 동일한 UV 경화성 액정 모노머 조성물을 이용하여, 두께가 3.3㎛ 가 되는 수평 배향된 고분자 액정 박막 (95) 의 유기 박막이 형성되어 있는 위상판 (9B) 을 작성한다.
이 때, 제 1 위상판 (9A) 과, 제 2 위상판 (9B) 의 리타데이션치를 측정하 면, 도 3 과 같이 파장이 짧아짐에 따라 리타데이션치도 작아지는 이상 분산 특성이 얻어질 것이 예상되고, 제 1 위상판 (9A) 과 제 2 위상판 (9B) 의 각 파장에 있어서의 리타데이션비는, 400∼800㎚ 의 파장 대역에서 거의 2배이다. 이 때의 유기 박막의 복굴절률은, 파장 405㎚ 일 때에 0.0361, 파장 660㎚ 일 때에 0.0473, 또한, 파장 790㎚ 일 때에 0.05 가 된다. 또한, 도 3 에 있어서, α 는 제 1 위상판 (9A) 의 각 파장에 대한 리타데이션치, β 는 제 2 위상판 (9B) 의 각 파장에 대한 리타데이션치를 나타낸다.
이들의 값으로부터 각 파장에 있어서의 R(λ)/λ 를 산출하면, 파장 405㎚, 660㎚ 및 790㎚ 에 대하여 그 비가, 8.91:7.17:6.33 이 되어, 파장의 증가와 함께 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 파장의 증가 비율보다 리타데이션치의 증가 비율이 작음을 나타내고 있다.
다음에, 제 1 위상판 (9A) 과 제 2 위상판 (9B) 의 각 유기 박막측을 내측으로 하고, 그 사이에 UV 경화형 접착제를 적하하여 스핀 코트 장치에 설치하고, 1000rpm 의 회전 속도로 20초간, 5000rpm 의 회전 속도로 100초간, 회전시켜, 접착층 (96) 의 두께를 5㎛ 로 한다. 이 때, 제 1 위상판 (9A) 과 제 2 위상판 (9B) 의 광학축의 교차각이 57도의 각도가 되도록 배치한다.
그 후, 5000mJ 의 UV 광을 조사하고, 접착층 (96) 을 경화시켜 광대역 위상판 (90) 으로 한다. 제 1 위상판 (9A) 의 광학축에 대하여 -20도 (지면 수평 방향을 0도로 한다) 의 방향을 기준으로 하여, 광대역 위상판 (90) 을 외형 5㎜×5㎜ 로 다이싱·톱에 의해 절단하여, 광대역 위상판 소자를 얻는다.
다음에, 파장 860㎚ 의 반도체 레이저로부터의 출사광을 기본파로 하고, 비선형 광학 결정 KNbO3 을 이용하여 발생시킨 제 2 고조파의 파장 430㎚ 의 레이저광과 파장 660㎚ 의 반도체 레이저로부터의 출사광 및 파장 789㎚ 의 반도체 레이저로부터의 출사광을 이용하여, 광대역 위상판 (90) 의 타원율을 측정한다.
측정하는 타원율은, 파장 430㎚ 의 레이저광에 대하여 약 0.96, 파장 660㎚ 의 레이저광에 대하여 약 0.97 및 파장 789㎚ 의 레이저광에 대하여 약 0.97 이 되어, 실용상 충분한 특성이다.
동일하게 하여, 다른 파장 대역에 있어서의 타원율의 파장 분산을 측정하면, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 거의 파장의 전역에서 1/4 파장판으로서 기능하고 있음을 알 수 있다. 또한, 본 실시예의 광대역 위상판 (90) 의 파면 수차는, 파장 633㎚ 의 He-Ne 레이저를 이용하여 측정하면, 25mλrms (root mean square: 평방 자승 평균) 이하이고, 광학 소자로서 충분히 사용할 수 있는 레벨이다. 이 광대역 위상판 (90) 을 도 1 에 나타내는 광 헤드 장치의 1/4 파장판 (9) 으로서 장착한다. 한편, 광 헤드 장치의 광원 (1) 으로서, 405㎚ 와 660㎚ 및 790㎚ 의 반도체 레이저를 각각 설치한다. 그 결과, 3개의 파장 405㎚, 660㎚ 및 790㎚ 의 레이저광에 대하여 만족할만한 원 편광이 얻어지고, 광 이용률이 높은 신호광을 얻을 수 있다.
「비교예」
다음에, 비교예로서, 정상 분산 특성을 갖는 복굴절 재료를 고분자 액정의 형성 재료로서 이용한 경우를 나타낸다.
이 정상 분산 특성을 갖는 복굴절 재료로서는, 일반적인 측쇄형 고분자 액정을 형성하는 모노머를 사용한다. 이 액정 모노머를 사용한 광대역 위상판을 「예 1」과 동일한 방법으로 작성한다. 이 때 입사측의 제 1 위상판의 두께는 5.2㎛, 출사측의 제 2 위상판의 두께는 2.6㎛ 로 하고, 이들 위상판의 광학축의 교차각이 56도의 각도가 되도록 배치한다. 이 광대역 위상판에 있어서의 입사측 및 출사측의 위상판의 리타데이션치는, 도 5 의 그래프 γ, δ 와 같이 되어, 파장이 짧아짐에 따라 리타데이션치도 커지는, 요컨대 정상 분산 특성을 가짐을 알 수 있다. 이 때의 유기 박막의 복굴절률은, 파장 405㎚ 일 때에 0.0508, 파장 660㎚ 일 때에 0.0453, 또한, 파장 790㎚ 일 때에 0.0443 이다.
다음에, 이 비교예의 광대역 위상판을 이용하여, 각 파장 영역에 있어서의 타원율의 파장 분산을 조사한 결과, 이 타원율의 파장 분산은, 도 6 과 같이 되어, 파장 430㎚ 의 레이저광에서는 약 0.99, 파장 660㎚ 의 레이저광에서는 약 0.99 및 파장 789㎚ 의 레이저광에서는 약 0.82 를 나타내었다.
이 비교예에서의 타원율 파장 분산의 측정 결과인 도 6 과, 「예 1」에서의 타원율 파장 분산의 예상 결과인 도 4 를 비교하면, 명백한 바와 같이, 「예 1」의 도 4 의 그래프는, 비교예의 도 6 의 그래프보다, 타원율이 파장에 의존하지 않고 일정하고, 상당한 광대역 파장대에 있어서 거의 1/4 파장판이 되어 있음을 알 수 있다. 이 결과는, 복수의 레이저광을 이용하는 광 헤드 장치에 있어서의 광대역 위상판으로서, 본 실시형태 쪽이 우수함을 나타내고 있다.
「예 2」
이 「예 2」에서는, 이상 분산 특성을 갖는 재료로서, 2종류의 액정 모노머를 사용하는 경우를 나타낸다.
이 때, 2 종류의 액정 모노머로서는, 유기 박막을 형성하는 경우의 복굴절량이, 파장 405㎚ 일 때에 0.0361, 파장 660㎚ 일 때에 0.0473 및 파장 790㎚ 일 때에 0.0500 인 액정 모노머와 파장 405㎚ 일 때에 0.0194, 파장 660㎚ 일 때에 0.0239 및 파장 790㎚ 일 때에 0.0250 인 액정 모노머를 이용한다.
이들의 액정 모노머를 이용하여, 「예 1」과 동일한 방법으로, 광대역 위상판을 작성한다. 이 때 입사측의 제 1 위상판의 두께는 6.6㎛, 출사측의 제 2 위상판의 두께는 6.3㎛ 로 하고, 이들 위상판의 광학축의 교차각이 61도의 각도가 되도록 배치한다. 이 광대역 위상판에 있어서의, 입사측 및 출사측의 제 1 및 제 2 위상판의 리타데이션치는, 도 7 과 같이 되어, 파장이 짧아짐에 따라 출사측의 리타데이션치가 작아지는, 이상 분산 특성을 갖고 있다.
다음에, 이 광대역 위상판 소자를 이용하여, 각 파장 영역에 있어서의 타원율의 파장 분산을 조사하면, 이 파장 분산은, 도 8 과 같이 되어, 파장 430㎚ 의 레이저광에서는 약 0.96, 파장 660㎚ 의 레이저광에서는 약 0.96 및 파장 789㎚ 의 레이저광에서는 약 0.96 을 나타낸다. 도 8 과 「예 1」에서 행한 타원율 파장 분산의 예상 결과인 도 4 를 비교하면, 거의 같은 파장 분산 특성이 되어 있음을 알 수 있다. 또한, 명백한 바와 같이, 「예 2」의 도 8 쪽은, 비교예의 도 6 보다, 타원율이 파장에 의존하지 않고 일정하여, 상당한 광대역 파장대에 있어서 거의 완전한 1/4 파장판이 되어 있음을 알 수 있다.
「예 3」
하기 화합물 (1A), 하기 화합물 (1B), 하기 화합물 (1C) 및 하기 화합물 (1U) 을 6:8:6:5(몰비)로 혼합하여, 액정 조성물 A 를 얻었다. 이 액정 조성물 A 를 이용하여 유기 박막을 형성한 결과, 그 복굴절량은, 파장 405㎚ 일 때에 0.0065, 파장 660㎚ 일 때에 0.0105 및 파장 790㎚ 일 때에 0.0107 이었다.
이들 값으로부터 각 파장에 있어서의 R(λ)/λ 를 산출하면, 파장 405㎚, 660㎚ 및 790㎚ 에 대하여 그 비가, 1.65:1.59:1.35 가 되어, 파장의 증가와 함께 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 파장의 증가 비율보다 리타데이션치의 증가 비율이 작음을 나타내고 있다.
Figure 112007018759180-PCT00003
이 액정 조성물 A 를 이용하여, 「예 1」과 동일한 방법으로, 광대역 위상판을 작성한다. 이 때 입사측의 제 1 위상판의 두께는 31.5㎛, 출사측의 제 2 위상판의 두께는 15.8㎛ 로 하고, 이들 위상판의 광학축의 교차각이 59도의 각도가 되도록 배치한다. 이 때, 제 1 위상판 (9A) 과 제 2 위상판 (9B) 의 리타데이션치를 측정한 결과, 도 9 와 같이 파장이 짧아짐에 따라 리타데이션치도 작아지는 이상 분산 특성이 얻어지고 있으며, 제 1 위상판 (9A) 과, 제 2 위상판 (9B) 의 각 파장에 있어서의 리타데이션비는, 400∼800㎚ 의 파장 대역에서 거의 2배이다.
다음에, 이 광대역 위상차 소자를 이용하여, 각 파장 영역에 있어서의 타원율의 파장 분산을 조사한 결과, 이 파장 분산은, 도 10 과 같이 되어, 파장 430㎚ 의 레이저광에서는 약 0.96, 파장 660㎚ 의 레이저광에서는 약 0.95 및 파장 789㎚ 의 레이저광에서는 약 0.99 를 나타내었다. 도 10 과 「예 1」에서 행한 타원율 파장 분산의 측정 결과인 도 4 를 비교하면, 거의 동일한 파장 분산 특성이 되어 있음을 알 수 있다. 또한, 명백한 바와 같이, 「예 3」의 도 10 쪽은, 비교예의 도 6 보다, 타원율이 파장에 의존하지 않고 일정하고, 상당한 광대역 파장대에 있어서 거의 1/4 파장판이 되어 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 기술한 실시형태에 전혀 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 형태로 실시할 수 있는 것이다. 즉, 본 발명은, 광대역 1/4 파장판뿐만 아니라, 광대역 1/2 파장판이나 광대역 3/4파장판 등에 응용할 수 있음은 자명하다. 또한, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위내에서 여러 가지 응용하는 것도 가능하다.
본 발명의 광 헤드 장치는, 종래의 광 헤드 장치와는 달리, 적층되는 2매의 광대역 위상판 중 적어도 어느 일방에, 파장이 짧아짐에 따라 리타데이션치도 작아 지는 위상판을 이용함으로써, 투과하는 3개 이상의 파장의 직선 편광의 레이저광에 대하여 거의 1/4 파장판으로서 기능하여, 직선 편광을 원 편광으로 할 수 있는 효과를 갖는다. 이 때문에, 각 파장에서의 광학 소자를 공용화할 수 있고, 부품 점수를 줄여, 조립 시간도 단축화된 소형이고 저비용의 광 헤드 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 광대역 위상판은, 사용하는 파장대 전역에서 거의 완전한 1/4 파장판으로서 작용하므로, 반도체 레이저로부터 출사되는 광의 파장에, 로트의 차이 등에서 편차가 있더라도, 문제없이 직선 편광을 원 편광으로 변환할 수 있다.
또한, 2004년 9월 14일에 출원된 일본 특허출원 제2004-266728호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여, 본 발명의 개시로서 도입하는 것이다.

Claims (8)

  1. 광원으로부터 출사되는 직선 편광의 레이저광을 대물 렌즈에 의해 집광하여 광 기록 매체로 안내하고, 광 기록 매체로부터의 반사광을 광 검출기로 수광하는 광 헤드 장치로서,
    상기 레이저광은, 파장이 상이한 3개 이상의 레이저광 중 어느 하나가 이용되고,
    상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 상기 레이저광의 위상 상태를 제어하는 광대역 위상판이 설치되어 있고,
    상기 광대역 위상판은, 2매의 위상판을 각각의 광학축이 교차하도록 겹쳐 형성되어 이루어지고,
    상기 레이저광이 파장 λ1, λ2 및 λ3(λ1<λ2<λ3) 을 가질 때에, 상기 2매의 위상판 중 적어도 어느 일방의 위상판에 대하여, 각 파장에서의 리타데이션치 R(λ) 에 대한 비의 값, 〈R(λ1)/R(λ3)〉 및 〈R(λ2)/R(λ3)〉 은,
    〈R(λ1)/R(λ3)〉<1,
    〈R(λ2)/R(λ3)〉<1,
    〈R(λ1)/R(λ3)〉<(R(λ2)/R(λ3)〉의 각 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저광은, 파장 λ1, λ2 및 λ3 중 어느 하나를 가짐과 함께,
    상기 적어도 어느 일방의 위상판은,
    리타데이션치 R(λ3) 과 R(λ1) 의 비의 값 〈R(λ1)/R(λ3)〉 이 상기 파장의 비의 값 (λ1/λ3) 보다 크고,
    리타데이션치 R(λ3) 과 R(λ2) 의 비의 값 〈R(λ2)/R(λ3)〉 이 상기 파장의 비의 값 (λ2/λ3) 보다 크고,
    리타데이션치 R(λ2) 와 R(λ1) 의 비의 값 〈(R(λ1)/R(λ2)〉 이 상기 파장의 비의 값 (λ1/λ2) 보다 큰, 광 헤드 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 2매의 위상판 중, 상기 레이저광이 첫째로 입사하는 상기 위상판의 리타데이션치는, 둘째로 입사하는 상기 위상판의 리타데이션치보다 크고, 또한,
    상기 2개의 리타데이션치의 비의 값이 1.8∼2.2 인, 광 헤드 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2매의 위상판의 각각의 광학축의 교차각이 40∼70도의 범위에 있는, 광 헤드 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광대역 위상판은, 상기 3개의 파장의 레이저광이 투과할 때의 각 파장 영역에 있어서의 타원율이 실질적으로 동등한, 광 헤드 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 위상판은 접착층을 개재하여 겹쳐 있고,
    상기 접착층의 두께가 10㎛ 이하인, 광 헤드 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 위상판은 각각 1매 이상의 투명 기판에 접착되어 사용되는, 광 헤드 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광대역 위상판이 레이저광의 광학적 성질을 변화시키는 하나 이상의 광학 소자와 일체화되어 있는, 광 헤드 장치.
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