KR20070120952A

KR20070120952A - 위상판 및 광헤드 장치

Info

Publication number: KR20070120952A
Application number: KR1020077021005A
Authority: KR
Inventors: 도시마사 가키우치; 고이치 무라타
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-12-26
Also published as: US20080044125A1; JP5061899B2; WO2006112480A1; TW200700781A; JPWO2006112480A1; US7782738B2

Abstract

광기록 매체의 종류 등에 따라 보호층 투과에 의한 위상차의 차이가 있어도 수광기에 입사되는 광의 광량의 변동을 억제할 수 있는 위상판 및 광헤드 장치를 제공한다.

복굴절성 매질을 가지며, 입사하는 직선 편광의 광학축에 평행한 방향의 편광 성분과 광학축에 수직인 방향의 편광 성분 사이에 위상차를 발생시키는 위상판 (100) 으로서, 복굴절성 매질이, 서로 이웃하여 배치된 복수 종류의 위상 영역 (101A, 101B) 을 갖고, 적어도 이웃하는 2 종류의 위상 영역 (101A, 101B) 의 위상차, 광학축, 또는 위상차와 광학축이 서로 상이하며, 각 위상 영역이 광축에 관하여 2 회의 회전 대칭성을 갖도록 배치된 구성을 갖고 있다.

위상차, 위상판, 광헤드 장치, 복굴절성 매질, 광학축

Description

위상판 및 광헤드 장치{PHASE PLATE AND OPTICAL HEAD DEVICE}

기술분야

본 발명은 광학적 정보의 기록 및 재생에 사용하는 위상판 및 광헤드 장치에 관한 것으로서, 특히 CD, DVD 등의 소정의 복수 종류의 광기록 매체를 대상으로 광학적 정보의 기록 또는 재생을 실시하는 경우에 사용하는 위상판 및 광헤드 장치에 관한 것이다.

배경기술

종래, CD, DVD 등의 광기록 매체에 광학적 정보를 기록하고, 광기록 매체에 기록된 광학적 정보를 재생하는 광헤드 장치에 있어서, 광학적 정보의 판독, 포커싱 서보 및 트래킹 서보를 실시하기 위하여, 광의 편광을 이용하여 광헤드 장치로부터의 복귀광을 분리하고 있다. 도 10 은 종래 광헤드 장치의 구성의 일례를 개념적으로 나타내는 도면이다. 이하에, 종래의 광헤드 장치의 작용에 대하여 설명한다.

트윈 레이저 등의 복수 파장의 광속을 출사하는 광원 (1) 으로부터 출사된 광속 (이하, P 편광이라 한다) 은 편광 홀로그램 소자 등의 편광 빔 스플리터 (2) 를 통과하고, 위상판 (10) 을 투과함으로써 원 편광으로 변화되고, 콜리메이터 렌즈 (3) 및 대물 렌즈 (4) 를 투과하여 광기록 매체 (20) 에 입사된다. 광기록 매체 (20) 에서 입사광이 반사되어 복귀광이 되고, 광기록 매체 (20) 로부터의 복 귀광은, 대물 렌즈 (4) 및 콜리메이터 렌즈 (3) 를 투과하고 위상판 (10) 을 투과함으로써 광원 (1) 으로부터 출사된 광속과 직교하는 편광 방향의 광속 (이하, S 편광이라 한다) 으로 변화되어, 편광 빔 스플리터 (2) 에서 입사광으로부터 분리되고, 수광기 (5) 에 입사되어 수광기 (5) 에 의해 전기 신호로 변환된다.

최근, 광헤드 장치는, 통상적으로, CD, DVD 등의 소정의 복수 종류의 광기록 매체를 대상으로 광학적 정보의 기록 또는 재생을 실시하도록 되어 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-47195호 참조). 이하, 설명의 편의상, 광헤드 장치가 대상으로 하는 광기록 매체를 CD 및 DVD 로 한다. 여기서, 광기록 매체는 정보 기록면 상에 보호층을 가지며, 이 보호층의 두께는 일반적으로 광기록 매체의 종류마다 상이하다. 그리고, 상기 보호층은 복굴절성을 갖는다. 그 결과, 광기록 매체마다 복귀광의 편광 상태가 상이하여, S 편광으로부터의 편광 상태의 격차가 상이하다. 구체적으로는, CD 의 정보 기록면 상의 보호층은 DVD 의 보호층보다 두꺼워, CD 로부터의 복귀광은 S 편광으로부터 크게 어긋나 버리는 경우가 발생한다.

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

따라서, 이러한 종래의 광헤드 장치에서는, CD 등의 보호층이 두꺼운 광기록 매체로부터의 복귀광은 위상판을 투과하였을 때에 S 편광으로부터 크게 어긋나 버리기 때문에, 수광기에 입사되는 광의 광량이 대폭 저하되는 경우가 있다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 광기록 매체의 종류 등에 따라 보호층 투과에 의한 위상차의 차이가 있어도 수광기에 입사되는 광의 광량의 변동을 억제할 수 있는 위상판 및 광헤드 장치를 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명은 이하의 요지를 갖는다.

1. 복굴절성 매질을 갖고, 입사하는 직선 편광의 편광 성분이며, 광학축에 평행한 방향의 편광 성분과 광학축에 수직인 방향의 편광 성분 사이에 위상차를 발생시키는 위상판으로서,

상기 복굴절성 매질이 이웃하여 배치된 복수 종류의 위상 영역을 갖고,

적어도 이웃하는 2 종류의 상기 위상 영역의 위상차, 광학축 또는 위상차와 광학축이 서로 상이하고,

각 상기 위상 영역이 상기 광축에 관하여 2 회의 회전 대칭성을 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 위상판.

이 구성에 의해, 적어도 이웃하는 2 종류의 위상 영역의 위상차, 광학축, 또는 위상차와 광학축이 서로 상이하고, 각 위상 영역이 광축에 관하여 2 회의 회전 대칭성을 갖도록 배치되어 있기 때문에, 광기록 매체의 종류 등에 따라 보호층 투과에 의한 위상차의 차이가 있어도 수광기에 입사되는 광의 광량의 변동을 억제할 수 있는 위상판을 실현할 수 있다.

2. 상기 위상 영역이 제 1 종류의 위상 영역 및 제 2 종류의 위상 영역으로 이루어지고, 상기 제 1 종류의 위상 영역에서 발생하는 위상차와 상기 제 2 종류의 위상 영역에서 발생하는 위상차가 상이한 상기 1 에 기재된 위상판.

이 구성에 의해, 상기 1 의 효과에 더하여, 위상 영역이 2 종류이기 때문에 간이한 구성의 위상판을 실현할 수 있다.

3. 상기 복굴절성 매질의 일부 또는 전부가 액정으로 이루어지고, 상기 액정과 접하도록 형성되고, 각 상기 위상 영역의 광학축 방향으로 평행하게 형성된 복수의 홈을 구비하고, 각 상기 홈 방향으로 상기 액정을 배향시키는 상기 1 또는 2 에 기재된 위상판.

이 구성에 의해, 상기 1 또는 2 의 효과에 더하여, 액정과 접하도록 형성되며, 또한 각 위상 영역의 광학축 방향으로 평행하게 형성된 복수 홈의 방향으로 액정을 배향시키기 때문에, 배향 처리를 용이하게 실시할 수 있는 위상판을 실현할 수 있다.

4. 상기 복굴절성 매질의 일부 또는 전부는 고분자 액정으로 이루어지는 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상판.

이 구성에 의해, 상기 1 내지 3 중 어느 하나의 효과에 더하여, 복굴절성 매질의 일부 또는 전부가 고분자 액정으로 이루어지기 때문에, 가공성이 양호한 위상판을 실현할 수 있다.

5. 광을 출사할 수 있는 광원과, 상기 광원으로부터의 출사광을 광기록 매체로 집광하는 대물 렌즈와, 상기 광기록 매체로부터의 복귀광을 검출하는 수광기를 구비하는 광헤드 장치로서, 상기 대물 렌즈와 상기 광원 사이의 광로 중에, 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 위상판을 구비하고, 상기 광기록 매체로부터의 복귀 광이 상기 위상판을 투과하는 것을 특징으로 하는 광헤드 장치.

이 구성에 의해, 상기 1 내지 4 중 어느 하나의 효과를 갖는 광헤드 장치를 실현할 수 있다.

6. 상기 광원과 상기 위상판 사이의 광로 중에 편광 빔 스플리터를 구비한 상기 5 에 기재된 광헤드 장치.

이 구성에 의해, 상기 1 내지 5 중 어느 하나의 효과에 더하여, 광이용 효율이 높은 광헤드 장치를 실현할 수 있다.

7. 상기 광원은 상이한 복수 파장의 광을 출사할 수 있고,

상기 복수 파장 중 적어도 1 개 파장의 광이 상기 복수 종류의 위상 영역을 투과하였을 때에 발생하는 위상차는, -1 또는 +1 을 취하는 정수를 m 으로 하고, 임의의 정수를 k 로 하며, -20 이상 +20 이하 중 어느 한 값을 취하는 실수를 α 로 할 때, (90 × m + 360 × k + α) 도이며,

상기 복수 파장 중 적어도 1 개 파장의 광이 상기 복수 종류의 위상 영역을 투과하였을 때에 발생하는 각 위상차 사이의 차는, 임의의 정수를 j 로 하고, -40 이상 +40 이하 중 어느 한 값을 취하는 실수를 β 로 할 때, (360 × j + β) 도인 상기 5 또는 6 에 기재된 광헤드 장치.

이 구성에 의해, 상기 5 또는 6 의 효과에 더하여, 복수의 파장 중 1 개 파장의 광을 예를 들어 CD 등의 복굴절의 영향이 큰 광기록 매체의 기록 재생용으로 하고, 상기와는 상이한 파장의 광을 예를 들어 DVD 등의 복굴절의 영향이 작은 광기록 매체의 기록 재생용으로 함으로써, 복굴절의 영향이 작은 광기록 매체에 대해 서는 위상판은 1/4 파장판으로서 기능하고, 복굴절의 영향이 큰 광기록 매체에 대해서는 위상판은 영역 분할된 위상판으로서 기능하기 때문에, 양호한 기록 재생 특성이 얻어지는 광헤드 장치를 실현할 수 있다.

발명의 효과

본 발명은 적어도 이웃하는 2 종류의 위상 영역의 위상차 및 광학축 중 적어도 어느 하나가 서로 상이하고, 각 위상 영역이 광축에 관하여 2 회의 회전 대칭성을 갖도록 배치되어 있기 때문에, 광기록 매체의 종류 등에 따라 보호층 투과에 의한 위상차의 차이가 있어도 수광기에 입사되는 광의 광량의 변동을 억제할 수 있는 위상판을 실현할 수 있다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련되는 위상판에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.

도 2 는 본 발명의 실시형태에 관련되는 광헤드 장치의 개념적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 3 은 왕로(往路)에서 위상 영역을 투과함으로써 발생하는 편광 상태의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 4 는 광기록 매체로부터의 복귀광의 수광기 위치에서의 S 편광 성분을 설명하기 위한 도면이다.

도 5 는 본 발명의 실시형태에 관련되는, 중심을 갖는 구성의 위상판의 평면도이다.

도 6 은 본 발명의 실시예의 예 1 에 관련되는 위상판의 모식적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 7 은 도 6 에 나타내는 위상판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8 은 본 발명의 실시예의 예 2 에 관련되는 위상판의 모식적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 9 는 도 8 에 나타내는 위상판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 10 은 종래의 광헤드 장치의 개념적인 구성을 나타내는 도면이다.

부호의 설명

1 : 광원

2 : 편광 빔 스플리터 (편광 홀로그램)

3 : 콜리메이터 렌즈

4 : 대물 렌즈

5 : 수광기

10, 100, 510, 520, 600,800 : 위상판

20 : 광기록 매체

101A, 101B, 511A, 511B, 521A, 521B : 위상 영역

200, 300 : 광헤드 장치

311, 312, 321, 322 : 위상판에 의한 스토크스 벡터의 회전 방향

313, 314 : 위상판에 의한 회전 후의 스토크스 벡터의 위치

331, 332 : 광기록 매체에 의한 스토크스 벡터의 회전 방향

601A, 601B, 801A, 801B : 유리 기판

602A, 602B, 802, 802A, 802B : 고분자 액정

603, 803 : 충전재

614A, 614B, 804 : 시일

611A, 611B, 811 : 덧댐 판유리

812A, 812B : SiON 막

L : P 편광의 편광 방향

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련되는 위상판에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 1(a) 는 위상판 (100) 의 구성을 개념적으로 나타내는 평면도이다. 도 1(a) 에 있어서, 위상판 (100) 은 제 1 종류의 위상 영역 (101A) 과 제 2 종류의 위상 영역 (101B) 을 갖는다.

각 위상 영역 (101A, 101B) 은 복굴절성인 매질 (이하, 복굴절성 매질이라고 한다) 에 있어서의 스트라이프 형상의 영역으로서, 스트라이프 형상 영역의 길이 방향으로 직교하는 방향의 폭 (이하, 스트라이프의 폭이라고 한다) 은 광속의 직경보다 충분히 미세해져 있다. 구체적으로는, 광속의 직경을 수 ㎜ 로 하면, 스트라이프의 폭은 수십 ㎛ ∼ 수백 ㎛ 정도이다. 예를 들어, 광속의 직경을 3.1㎜ 로 하면, 스트라이프의 폭은 약 100㎛ 이다. 또한, 위상 영역 (101A) 과 위상 영역 (101B) 은, 서로 광학축 및 위상차가 상이하게 되어 있다.

각 위상 영역 (101A, 101B) 에서의 위상차 및 광학축의 방향은, 다양한 값을 설정할 수 있다. 설명의 편의상, 위상판에는 2 개의 파장 λ₁, λ₂(λ₂ < λ₁) 의 광이 입사된 것으로 한다. 이 2 개의 파장 λ₁, λ₂ 중 적어도 일방의 파장에 대해서는, 각 위상 영역 (101A, 101B) 의 위상차는 상이하지만, (90 × m + 360 × k + α) 도의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 여기서, m 은 -1 또는 +1 을 취하는 정수이고, k 는 임의의 정수이다. 또한, α 는 -20 도 이상 +20 도 이하인 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는, α 는 -10 도 이상 +10 도 이하이다. 더욱 바람직하게는α 는 0 도이다. 이것은, α 가 0 도에 가까울 때, 이 위상판에 직선 편광에 입사된 파장 λ₂ 의 광은 대체로 원 편광으로 변환되고, 광기록 매체에서 반사된 광이 다시 위상판을 투과하면 입사 편광 방향과 직교한 편광 방향의 직선 편광으로 변환되기 때문에, 광검출기로 광을 효율적으로 유도할 수 있기 때문이다.

또한, 각 위상 영역 (101A, 101B) 사이의 위상차의 차는 일방의 파장에 대하여 (360 × j + β) 도인 것이 바람직하다. 여기서, j 는 정수이다. β 는 -40 도 이상 +40 도 이하가 바람직하다. 또한, β 는 -20 도 이상 +20 도 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 j 가 0 이 아니며 또 β 가 0 도인 것이 바람직하다. 이것은, 위상판의 각 위상 영역 (101A, 101B) 사이를 투과한 광의 편광 상태가 λ₂ 인 광에 대해서는 대체로 동일한 편광 상태가 되고, 광속내에서 균일한 편광 상태를 실현할 수 있기 때문이다.

여기서, 상기의 위상차란, 입사하는 광의 복굴절성 매질의 광학축에 평행한 방향의 편광 성분과 광학축에 수직인 방향의 편광 성분 사이에 발생하는 위상차를 말한다. 도 1(b) 는 위상판 (100) 의 단면 구성을 개념적으로 나타내는 단면도이다. 도 1(a) 에 광학축의 방향을 화살표로 나타내어 각 위상 영역 (101A, 101B) 에서 광학축이 상이한 것을 나타내고, 도 1(b) 에는 각 위상 영역 (101A, 101B) 에서 복굴절성 매질의 두께가 상이한 것을 나타낸다. 이하, 각 위상 영역 (101A, 101B) 의 광학축은, 각 위상 영역 (101A, 101B) 의 경계에 대하여, 반대 방향으로 45° 기울어져 있는 것으로 한다.

또한, 설명의 편의상, 위상판 (100) 에는 2 개의 파장 λ₁, λ₂ (λ₂ < λ₁) 의 광이 입사되는 것으로 한다. 구체적으로는, 파장 λ₁ 을 예를 들어 CD 에 기록 재생을 실시하는 경우에 사용하는 광의 파장 (780㎚대) 으로 하고, 파장 λ₂ 를 예를 들어 DVD 에 기록 재생을 실시하는 경우에 사용하는 광의 파장 (660㎚대) 으로 한다. 각 위상 영역 (101A, 101B) 에서의 위상차는, 파장 λ₁ 에 대해서는 각각 「72°」 및 「-217°」이고, 파장 λ₂ 에 대해서는 각각 「90°」 및 「-270°」이다. 상기의 위상차는, 파장 λ₁ 에 대하여, 위상 영역 (101A) 이 m = 1, k = 0, α = -18°의 예이며, 위상 영역 (101B) 이 m = 1, k = -1, α = 53° 이고 j = 1, β = -143°의 예이다. 마찬가지로, 상기의 위상차는, 파장 λ₂ 에 대해서는, 위상 영역 (101A) 이 m = 1, k = 0, α = 0°, j = 1, β = 0°의 예이며, 위상 영역 (101B) 이 m = 1, k = -1, α = 0°이고 j = 1, β = 0°의 예이다.

이하, 입사광을 직선 편광으로 하고, 편광 방향을 각 위상 영역 (101A, 101B) 의 경계에 평행한 방향으로 한다 (도 1(c) 및 (d) 의 화살표 (L) 를 사용하여 나타내는 방향). 그리고, 이 입사광을 P 편광으로 한다. 또한, 위상 영역 (101A) 또는 위상 영역 (101B) 의 중심이 광축 상에 있고, 위상 영역 (101A) 과 위상 영역 (101B) 은 광축에 관하여 2 회의 회전 대칭성을 갖도록 배치되어 있는 것으로 한다.

그 결과, 파장 λ₂ 의 입사광은 제 1 위상 영역 (101A) 에 입사된 부분과, 제 2 위상 영역 (101B) 에 입사된 부분이 실질적으로 동일한 편광 상태 (원 편광) 의 광이 되어 위상판 (100) 을 투과하고, 복귀광도 입사광과 동일한 종류의 위상 영역을 투과한다. 한편, 파장 λ₁ 의 입사광은 제 1 위상 영역 (101A) 에 입사된 부분과 제 2 위상 영역 (101B) 에 입사된 부분이, 상이한 편광 상태 (타원 편광) 의 광이 되어 위상판 (100) 을 투과한다.

이하, 설명의 편의상, 파장 λ₂ 의 광을 기록 재생에 사용하는 광기록 매체에서는, 보호층을 투과할 때의 복굴절이 원인인 위상차는 무시할 수 있을 만큼 작은 것으로 한다. 상기와 같이 구성함으로써, 위상판 (100) 은 파장 λ₂ 의 광에 대하여 1/4 파장판으로서 기능한다. 다음으로, 파장 λ₁ 의 광에 대하여, 위상판 (100) 은 이하와 같이 기능한다.

여기서, 광헤드 장치는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 광원 (1) 과, 프리즘 형상의 빔 스플리터, 편광 회절 소자, 편광 홀로그램 소자 등으로 이루어지는 편광 빔 스플리터 (2) 와, 위상판 (100) 과, 콜리메이터 렌즈 (3) 와, 대물 렌즈 (4) 와, 수광기 (5) 로 구성되는 것으로 한다. 위상판 (100) 에 대한 입사광의 스토크스 벡터를 Si 로 하고, 수광기 (5) 에 대한 입사광의 스토크스 벡터를 So 로 하면, 스토크스 벡터 (So) 는, 이하의 식 (1) 을 사용하여 표시된다.

So = P × B × M × F × Si (1)

여기서, P 는 편광 빔 스플리터 (2) 에 의한 편광 상태의 변화를 표시하는 변환 행렬이고, B 는 광기록 매체 (20) 의 정보 기록면에서 반사된 복귀광이 위상판 (100) 을 투과하기까지의 편광 상태의 변화를 표시하는 변환 행렬이며, M 은 정보 기록면에서의 반사에 의한 편광 상태의 변화를 표시하는 변환 행렬이고, F 는 위상판 (100) 에 입사되고 나서 정보 기록면에 도달하기까지의 편광 상태의 변화를 나타내는 변환 행렬이다. 또한, 스토크스 벡터 (Si) 는, [1, 1, 0, 0]^T 이다. 단, 기호 T 는 전치를 의미한다.

또한, 변환 행렬 F, B 는, 각각 왕로 및 귀로에서의 위상판 (100) 내와 광기록 매체 (20) 의 보호층내에서 발생하는 편광 상태의 변화를 표시하는 것으로서, 각각 다시 이하의 2 개의 변환 행렬로 나누어진다.

F = G(θd, Γd)G(θp, Γp) (2)

B = G(π-θp, Γp)G(π-θd, Γd) (3)

여기서, θp 는 위상판 (100) 의 광학축과 P 편광의 편광 방향이 이루는 각도 (이하, 간단하게 광축 각도라고 한다) 이고, θd 는 광기록 매체 (20) 의 보호층의 광축 각도이다.

본 실시형태에서는, 위상판 (100) 의 광축 각도 (θp) 는, 45°또는 -45°이다. Γp 는 위상판 (100) 내에서 발생하는 위상차이며, Γd 는 광기록 매체 (20) 의 보호층내에서 발생하는 위상차 (이하, 보호층내 위상차라고 한다) 이다. Γp 는 파장마다 및 위상 영역 (101A, 101B) 마다 상이하다.

변환 행렬 G(θ, Γ) 은 다시 이하에 나타내는 바와 같이 3 개의 변환 행렬로 나누어진다.

G(θ, Γ) = T(θ)C(Γ)T(-θ) (4)

[수학식 1]

여기서, 식 (4) 의 T(θ) 는 선광자 행렬이며, 선광자 행렬 T(θ) 는 식 (5) 에 나타내는 바와 같이, 푸앵카레 구의 S3 축의 주위에 스토크스 벡터를 2θ 회전시키는 변환 행렬이다. 또한, C(Γ) 는 위상자 행렬이며, 위상자 행렬 C(Γ) 는, 식 (6) 에 나타내는 바와 같이, 푸앵카레 구의 S1 축의 주위에 스토크스 벡터를 Γ 회전시키는 변환 행렬이다.

또한, 미러 행렬이라고 칭해지는 변환 행렬 M, 및, S 편광을 반사, 회절 등에 의해 편향시키는 편광자 행렬이라고 칭해지는 변환 행렬 P 는 이하의 식 (7) 및 식 (8) 을 사용하여 표시된다.

[수학식 2]

파장 λ₁ 의 광의 스토크스 벡터는, 왕로에서 위상 영역 (101A) 을 투과함으로써, 도 3 에 나타내는 바와 같이 화살표 311 의 방향으로 점 313 의 위치까지 72°이동하고, 위상 영역 (101B) 을 투과함으로써 화살표 312 의 방향으로 점 314 의 위치까지 217°이동한다. 이에 대하여, 파장 λ₂ 의 광의 스토크스 벡터는 위상 영역 (101A) 을 투과함으로써 화살표 (321) 의 방향으로 S3 축까지 90°이동하고, 위상 영역 (101B) 을 투과함으로써 화살표 (322) 의 방향으로 S3 축까지 270°이동한다.

도 4 는 광기록 매체 (20) 의 보호층의 광축 각도 (θd) 를 45°로 하고, 위상 영역 (101A, 101B) 및 위상차 90°의 영역을 통과한 각 광의 스토크스 벡터 So 의 2 행째의 성분 (이하, S1 성분이라고 한다), 및, 위상 영역 (101A, 101B) 을 투과한 광의 S1 성분을 평균한 것을, 보호층 위상차 (Γd) 를 변수로서 표시한 것이다. 상기의 광축 각도 (θd) 에서, 광이 광기록 매체 (20) 의 보호층을 투과하였을 때의 스토크스 벡터의 회전 방향을 도 3 에 화살표 (331, 332) 를 사용하여 나타낸다.

도 4 에 있어서, ● 을 사용하여 나타내는 곡선은 위상판에서 90°의 위상차가 발생한 경우의 S1 성분 (이하, 90 도 S1 성분이라고 한다) 의 변화를 표시하고, ■ 을 사용하여 나타내는 곡선은 위상 영역 (101A) 을 투과한 광의 S1 성분 (이하, 72 도 영역 S1 성분이라고 한다) 의 변화를 표시하며, ▲ 을 사용하여 나타내는 곡선은 위상 영역 (101B) 을 투과한 광의 S1 성분 (이하, 217°영역 S1 성분이라고 한다) 의 변화를 표시하고, ○ 을 사용하여 나타내는 곡선은 위상 영역 (101A, 101B) 을 투과한 광의 S1 성분을 평균한 것 (이하, 분할 평균 S1 성분이라고 한다) 의 변화를 표시한다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 90 도 S1 성분, 72 도 영역 S1 성분, 및 217 도 영역 S1 성분은 보호층 위상차 (Γd) 가 S2 축의 주위에 -90 ∼ 90 도 변화되면 0 ∼ 100％ 범위에서 변화된다. 이에 대하여, 분할 평균 S1 성분은, 도 4 에 나타내는 바와 같이 보호층 위상차 (Γd) 의 변동의 영향이 저감되어 50％ 를 중심으로 하는 좁은 범위에 들어가게 된다. 즉, 광기록 매체 (20) 의 보호층의 보 호층 위상차 (Γd) 가 변동된 경우에도, 위상판 (100) 을 출사하는 S 편광의 광량의 변동을, 입사광의 광량의 50％ 를 중심으로 하는 좁은 범위내로 억제할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관련되는 위상판 (100) 의 작용에 대하여 설명한다. 먼저, 위상판 (100) 에 입사된 파장 λ₁ 의 광은 P 편광 때문에 위상 영역 (101A) 을 투과한 부분이 72°위상이 어긋난 타원 편광이 됨과 함께 위상 영역 (101B) 을 투과한 부분이 -217°위상이 어긋난 타원 편광이 된다. 다음으로, 위상판 (100) 을 출사한 타원 편광은, 광기록 매체 (20) 의 보호층을 투과하여 소정의 위상차가 부가된 편광 상태가 된다.

여기서, 광기록 매체 (20) 의 보호층을 투과하여 정보 기록면에 도달한 광은, 광기록 매체 (20) 의 보호층의 광축 각도 (θd) 및 보호층 위상차 (Γd) 에 따라 스토크스 벡터가 회전하지만, 위상 영역 (101A) 을 투과한 광과 위상 영역 (101B) 을 투과한 광에서는, 스토크스 벡터의 각 요소의 변화가 상이하다. 광기록 매체 (20) 의 정보 기록면에서 반사된 광에 대해서도, 마찬가지로, 위상 영역 (101A) 을 투과한 광과 위상 영역 (101B) 을 투과한 광에서는 스토크스 벡터의 각 요소의 변화가 상이하다.

그 결과, 위상 영역 (101A) 을 투과한 광과 위상 영역 (101B) 을 투과한 광에서는, 광기록 매체 (20) 의 보호층을 투과하였을 때의 S1 성분의 변화가 상이하고, 일방의 위상 영역을 투과한 광의 S1 성분이 작아지는 경우라도, 타방의 위상 영역을 투과한 광의 S1 성분은 동일한 정도로 작아지지 않는다. 그 결과, 1 종류의 위상 영역으로 이루어지는 위상판을 사용하는 경우와는 상이하게, 광기록 매체 (20) 의 보호층을 투과하였을 때의 S1 성분의 변동을 억제할 수 있게 된다.

또한, 상기에서는, 광의 입사 방향에서 보았을 때에 스트라이프 형상의 위상 영역이 교대로 늘어선 구성에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 적용은 상기의 구성에 한정되는 것은 아니고, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이 광학축의 방향이 상이한 원 형상 또는 윤대 형상의 영역이 교대로 늘어선 구성, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이 광학축의 방향이 상이한 삼각형 영역이 파라솔 형상으로 교대로 늘어선 구성 등 그 외의 구성에도 적용된다.

도 5(a) 에 나타내는 구성에서는, P 편광의 편광 방향에 대하여 광학축이 반대 방향으로 45°기울어진 2 종류의 위상 영역 (511A, 511B) 이 동경(動徑) 방향으로 교대로 늘어서 있고, 원 형상 영역의 중심이 광축 상에 있고, 2 종류의 위상 영역 (511A, 511B) 을 투과하는 부분의 광량이 동일해지도록 되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 광축의 위치 맞춤을 육안으로 실시할 수 있기 때문에, 조립을 용이하게 할 수 있다.

도 5(b) 에 나타내는 구성에서는, P 편광의 편광 방향에 대하여 광학축이 반대 방향으로 45°기울어진 2 종류의 위상 영역 (521A, 521B) 이 원주 방향으로 교대로 늘어서 있고, 파라솔 형상 영역의 중심이 광축 상에 있고, 2 종류의 위상 영역 (521A, 521B) 을 투과하는 부분의 광량이 동일해지도록 되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 광축의 위치 맞춤을 육안으로 실시할 수 있기 때문에, 조립을 용 이하게 할 수 있음과 함께, 광의 동경 방향의 강도 분포를 고려하지 않고 광량의 균등화를 도모할 수 있다.

이하, 도 2를 사용하여 본 발명의 실시형태에 관련되는 광헤드 장치 (200) 의 작용에 대하여 설명한다. 먼저, 광원 (1) 을 출사한 파장 λ₁ 의 P 편광은 P 편광을 투과시키는 편광 빔 스플리터 (2) 를 투과하고, 위상판 (100) 에 입사되는 위상차 72°부분의 광과 위상차 -217°부분의 광으로 이루어지는 타원 편광이 된다. 위상판 (100) 을 출사한 파장 λ₁ 의 타원 편광은 콜리메이터 렌즈 (3) 및 대물 렌즈 (4) 를 순서대로 투과하고, 파장 λ₁ 을 사용하여 광학적 정보의 기록 재생을 실시하는 광기록 매체 (이하, 파장 λ₁ 용 광기록 매체라고 한다; 20) 에 입사된다.

파장 λ₁ 용 광기록 매체 (20) 에 입사된 광은, 파장 λ₁ 용 광기록 매체 (20) 의 보호층을 투과함으로써, 식 (2) 에 나타내는 변환 행렬 G(θd, Γd) 에 따라 편광 상태가 변화된다. 파장 λ₁ 용 광기록 매체 (20) 의 보호층을 투과한 광은, 정보 기록면에서 반사되어, 식 (7) 에 나타내는 미러 행렬 M 에 따라 편광 상태가 변화된다. 정보 기록면에서 반사된 광은 복귀광이 되어 파장 λ₁ 용 광기록 매체 (20) 의 보호층을 투과함으로써, 식 (3) 에 나타내는 변환 행렬 G(π-θd, Γd) 에 따라 편광 상태가 변화된다.

광기록 매체 (20) 를 출사한 파장 λ₁ 의 복귀광은 대물 렌즈 (4) 및 콜리메 이터 렌즈 (3) 를 순서대로 투과하여, 위상판 (100) 에 입사된다. 위상판 (100) 에 입사된 파장 λ₁ 의 복귀광은 P 편광으로서 입사되었을 때와 동일한 종류의 위상 영역에 입사된다. 즉, 위상 영역 (101A) 을 투과한 광의 성분은 복귀광이 되어도 위상 영역 (101A) 을 투과하고, 위상 영역 (101B) 을 투과한 광의 성분은 복귀광이 되어도 위상 영역 (101B) 을 투과한다.

위상판 (100) 에 입사된 파장 λ₁ 의 복귀광은 위상 영역 (101A, 101B) 마다 식 (3) 에 나타내는 변환 행렬 G(π-θp, Γp) 에 따라 편광 상태가 변화된다. 이로써, S1 성분이 0.5 를 중심으로 하는 좁은 범위의 복귀광이 되어, 편광 빔 스플리터 (2) 에 입사되고, 편광 빔 스플리터 (2) 에 입사된 복귀광은, S1 성분에 따른 광량의 광이 편광 빔 스플리터 (2) 에서 분리되어 수광기 (5) 로 출사된다. 수광기 (5) 에 입사된 광은 수광기 (5) 에서 전기 신호로 변환된다.

먼저 광원 (1) 으로부터 출사된 광은 편광 빔 스플리터인 편광 홀로그램 (2), 및 위상판 (100), 콜리메이터 렌즈 (3) 를 투과하고, 대물 렌즈 (4) 에 의해 광기록 매체 (20) 의 정보 기록면으로 집광된다. 이 정보 기록면에서 반사된 광은, 다시 대물 렌즈 (4), 콜리메이터 렌즈 (3), 위상판 (100) 을 투과하고, 편광 홀로그램 (2) 에 의해 회절되어, 수광기 (5) 로 유도되어 디스크 정보 신호를 얻는다.

여기서, 광원 (1) 은 λ₁ 및 λ₂ 파장의 광을 출사할 수 있는 광원계이며, λ₁, λ₂ 는 각각 예를 들어, CD, DVD 에 대응하는 780㎚대, 650㎚대의 파장이다.

편광 홀로그램 (2) 은 광원 (1) 으로부터 출사된 제 1 편광 방향의 광에 대해서는 높은 투과율 (낮은 회절 효율) 을 나타내고, 제 1 편광 방향에 대하여 직교하는 제 2 편광 방향의 광에 대해서는 높은 회절 효율 (낮은 투과율) 을 갖는다. 광기록 매체 (디스크) 에서 반사되어 편광 홀로그램에 입사되는 광의 편광 방향이 제 2 편광 방향일 때, 가장 광의 이용 효율이 높고, 수광기로 광을 유도할 수 있다.

위상판 (100) 은 광기록 매체 (20) 로부터의 반사광이 편광 홀로그램에 입사되는 광의 편광 방향을 제 2 편광 방향으로 변환시키는 1/4 파장판이 바람직하다. 그러나, 디스크의 커버층에도 복굴절이 있는 경우가 있다. 특히 CD 의 디스크는 큰 복굴절을 갖고 있다.

최악의 경우, 디스크의 위상차가 위상판의 위상차를 없앤 경우에는, 반사광의 편광 방향은 제 1 편광 방향과 동일해지고, 편광 홀로그램의 회절 효율은 0％ 가 되어, 디스크의 정보를 판독할 수 없게 된다.

앞에서도 서술한 바와 같이, 도 4 에는 모식적으로 디스크의 위상차를 변경하였을 때의 제 2 직선 편광 성분의 광량의 변화를 ● 로 나타내었다. 디스크의 위상차가 -90 도나 90 도가 되었을 때에 광량이 0 이 되어 재생할 수 없다. 실제의 디스크는 회전하고 있기 때문에, 디스크의 복굴절의 광축의 방향이나, 디스크의 재생 기록하는 위치에 따라 리타데이션치 (Δn·d) 가 상이한 것 등으로, 수광기에 대한 광량은 시간에 따라 크게 변화된다. 이러한 변동이 있으면, 디스크의 장소에 따라 기록이나 재생을 할 수 없는 것이나, 신호의 변동이 큰 것에 따 른 지터의 열화가 발생한다.

이 때문에, 본 발명에서는, 위상판에 복수의 영역을 형성하여, 영역마다 위상차량이나 광축의 방향을 변경함으로써, 디스크에 복굴절이 있었을 경우에도, 디스크의 복굴절과 위상판의 위상차가 완전하게 없어져 버림으로써 수광량이 제로가 되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 신호의 시간 변화의 진폭도 작게 할 수 있다. 도 4 의 ○ 은 본 발명의 위상판을 사용하여, 모식적으로 디스크의 위상차를 변경하였을 때의 제 2 직선 편광 성분의 광량의 변화를 나타내었다. 이와 같이 종래의 위상판을 사용한 ● 에 비하여, 본 발명의 위상판을 사용한 ○ 은, 광량 변화가 작은 것을 알 수 있다.

이러한 점으로부터, 디스크의 리타데이션치가 작은 디스크에 대해서는, 종래의 균질한 1/4 파장판으로서 기능함으로써 광의 이용 효율을 향상시키고, 디스크의 리타데이션치가 큰 디스크에 대해서는, 위상판의 영역마다 위상차나 광축 방향이 상이함으로써 디스크의 복굴절의 영향이 작은 것이 바람직하다.

구체적 예로서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 위상판은 영역 101A 와 101B 의 2 종류의 위상차를 갖는 영역으로 구성되어 있다. 각각의 영역의 위상차를 도 1(e) 에 나타내었다. 파장 λ₂ 의 광에 대해서는, 2 개 영역의 위상차는 90 도와 -270 도이며, 각각의 영역의 위상차는 m = 1, k = 0, α = 0 과 m = 1, k = -1, α = 0 으로 하였을 때의 (90 × m + 360 × k + α) 도의 관계를 만족시키고, 2 개 영역의 위상차의 차는, 360 도 (360 × j + β (j = 1, β = 0) 도) 가 되어, 균질한 1/4 파장판과 등가의 특성이 얻어진다.

파장 λ₂ 의 직선 편광이 이 위상판에 입사되었을 때에는, 투과하는 영역에 따라 다르지 않고 동일한 원 편광 상태가 되고, 이 광속내는 균일한 편광 상태를 얻을 수 있어, 종래의 면내가 균질한 위상판 (1/4 파장판) 과 동일한 특성을 얻을 수 있다.

한편, 동일 리타데이션치 (Δn·d) 를 갖는 위상판이어도 상이한 파장에 대한 위상차 (= Δn·d / 파장 × 360 도) 는 상이하다. 이 때문에, 파장 λ₁ 의 광에 대해서는, 각 영역의 위상차는 각각 72 도, -217 도가 된다. 즉, 2 개 영역의 위상차의 차는 289 도 (72 - (-217)) 이고, (90 × m + 360 × k + α (m = -1, k = 1, α = 19) 도) 로 표시할 수 있다.

일반적으로 DVD 디스크의 리타데이션치는 작고, CD 디스크의 리타데이션치가 크다. 이 때문에, DVD 의 파장의 광에 대해서는, 상기 예와 같이 β = 0 의 실질적으로 균질한 1/4 파장판으로서 기능함으로써 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있고, 또한, 광속내에서 편광 상태가 균질하기 때문에, 양호한 디스크에 대한 집광 특성이 얻어진다. 한편, 복굴절이 큰 CD 디스크에 대해서는, 디스크의 복굴절에 따른 광량 변화가 작아, 양호한 기록 재생 특성을 실현할 수 있다.

또한, 상기에서는, 광학축과 위상차 모두 서로 상이한 위상 영역을 이웃하게 하여 배치한 구성예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 적용은 상기 구성에 한정되는 것은 아니며, 위상차가 상이하지만 광학축이 동일한 위상 영역을 이웃하게 하여 배치한 구성에 대해서도 동일하게 적용된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관련되는 위상판은, 적어도 이웃하는 2 종류의 위상 영역의 위상차, 광학축, 또는 위상차와 광학축이 서로 상이하고, 각 위상 영역이 광축에 관하여 2 회의 회전 대칭성을 갖도록 배치되어 있기 때문에, 동일 종류의 위상 영역을 광속이 투과하여 위상차를 서로 발생시킬 수 있고, 이로써, 입사광의 편광 방향과 직교하는 방향의 직선 편광의 광량의 변동을 억제할 수 있으며, 광기록 매체의 종류 등에 따라 보호층 투과에 의한 위상차의 차이가 있어도 수광기에 입사되는 광의 광량의 변동을 억제할 수 있다.

또한, 위상 영역이 2 종류의 위상 영역으로 이루어지기 때문에, 간이한 구성으로 할 수 있다.

또한, 액정과 접하도록 형성되고, 각 위상 영역의 광학축 방향으로 평행하게 형성된 복수의 홈 방향으로 액정을 배향시키기 때문에, 배향 처리를 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 복굴절성 매질의 일부 또는 전부가 고분자 액정으로 이루어지기 때문에 가공성이 좋은 것으로 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관련되는 광헤드 장치는, 상기의 위상판이 갖는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 광원과 위상판 사이의 광로 중에 편광 빔 스플리터가 배치되어 있기 때문에 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 복수의 파장 중 1 개 파장의 광을 예를 들어 CD 등의 복굴절의 영향이 큰 광기록 매체의 기록 재생용으로 하고, 상기와는 상이한 파장의 광을 예를 들어 DVD 등의 복굴절의 영향이 작은 광기록 매체의 기록 재생용으로 함으로써, 복굴절의 영향이 작은 광기록 매체에 대해서는, 위상판은 1/4 파장판으로서 기능하고, 복굴절의 영향이 큰 광기록 매체에 대해서는, 위상판은 영역 분할된 위상판으로서 기능하기 때문에, 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있다.

상기의 본 발명의 실시형태에 기초하는 구체적인 실시예를 이하에 설명한다.

[예 1]

도 6 은 본 발명의 실시예의 예 1 에 관련되는 위상판의 개념적인 구성을 나타내는 도면이다. 위상판 (600) 은 대향하는 한 쌍의 유리 기판 (601A, 601B) 과, 유리 기판 (601A, 601B) 사이에 형성된 스트라이프 형상으로 복굴절성 매질의 고분자 액정 (602A, 602B) 과, 고분자 액정 (602A, 602B) 사이를 차지하는 충전재 (603) 에 의해 구성된다.

도 7 은 위상판 (600) 의 제작 방법을 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 유리 기판 (601A) 에 배향막을 형성하고, 기판면의 P 편광의 방향으로서 미리 결정한 방향에 대하여 반시계 방향으로 45°를 이루는 방향으로 러빙하여 배향 처리를 실시한다 (도 7(A1) 참조). 도 7(A1) 에 있어서, P 편광의 방향을 세로축 방향에 평행한 방향으로 한다. 다음으로, 시일 (614A) 용 재료로서의 에폭시 수지계 접착제를 유리 기판 (601A) 의 배향막이 형성된 기판면의 광학적 유효 영역의 외주에 인쇄하여 시일 (614A) 을 형성한다. 여기서, 시일 (614A) 의 두께는, 상기의 위상 영역 (101A) 에서의 위상차가 얻어지는 두께 이상의 두께이다.

다음으로, 유리 기판 (601A) 의 시일 (614A) 이 형성된 기판면에 덧댐 판유리 (611A) 를 열압착하여 셀을 형성하고, 진공 주입법을 사용하여 고분자 액정의 원료를 셀내에 주입한다. 여기서, 고분자 액정의 원료로서 이하의 화학식으로 나타내는 액정 화합물 (1), (2), (3) 및 (4) 를 몰비 1 : 1 : 1 : 1 로 혼합한 광중합성 액정 화합물을 사용한다.

[화학식 1]

다음으로, 고분자 액정의 원료를 주입한 셀에 자외선을 조사하고, 고화시켜 고분자 액정 (602A) 으로 한다 (도 7(A2) 참조). 이 고분자 액정의 굴절률은, 파장 660㎚ 에 대하여 상광 굴절률이 1.597, 이상광 굴절률이 1.536 이며, 파장 785㎚ 에 대하여 상광 굴절률이 1.590, 이상광 굴절률이 1.532 이다.

다음으로, 덧댐 판유리 (611A) 를 제거하고 (도 7(A3) 참조), 포토리소그래피 기술과 에칭 기술을 사용하여 스트라이프 형상의 고분자 액정 (602A) 을 형성한다 (도 7(A4) 참조). 여기서, 스트라이프 사이의 간격은 스트라이프의 폭과 동일하게 한다. 상기에서 형성된 고분자 액정 (602A) 을 실시형태에서 설명한 위 상 영역 (101A) 을 차지하는 복굴절성 매질로 한다.

다음으로, 유리 기판 (601A) 과 동일하게, 유리 기판 (601B) 에 배향막을 형성하고, 기판면의 p 편광의 방향으로서 미리 결정한 방향에 대하여 반시계 방향으로 45°를 이루는 방향으로 러빙하여 배향 처리를 실시한다 (도 7(B1) 참조). 도 7(B1) 에 있어서, P 편광의 방향을 세로축 방향에 평행한 방향으로 한다. 다음으로, 시일 (614B) 용 재료로서의 에폭시 수지계 접착제를 유리 기판 (601B) 의 배향막이 형성된 기판면의 광학적 유효 영역의 외주에 인쇄하여 시일 (614B) 을 형성한다. 여기서, 시일 (614B) 의 두께는 상기의 위상 영역 (101B) 에서의 위상차가 얻어지는 두께 이상의 두께이다.

다음으로, 시일 (614B) 이 형성된 기판면에 덧댐 판유리 (611B) 를 열압착하여 셀을 형성하고, 진공 주입법을 사용하여 고분자 액정의 원료를 셀내에 주입한다. 다음으로, 고분자 액정의 원료를 주입한 셀에 자외선을 조사하고, 고화시켜 고분자 액정 (602B) 으로 한다 (도 7(B2) 참조). 다음으로, 덧댐 판유리 (611B) 를 제거하고 (도 7(B3) 참조), 포토리소그래피 기술과 에칭 기술을 사용하여 스트라이프 형상의 고분자 액정 (602B) 을 형성한다 (도 7(B4) 참조). 여기서, 스트라이프 사이의 간격은 스트라이프의 폭과 동일하게 한다. 상기에서 형성된 고분자 액정 (602B) 을 실시형태에서 설명한 위상 영역 (101B) 을 차지하는 복굴절성 매질로 한다.

다음으로, 고분자 액정 (602A) 의 스트라이프와 고분자 액정 (602B) 의 스트라이프가 기판면에 수직인 방향에서 보아 도 1(a) 에 나타내는 바와 같이 교대로 배열되도록, 고분자 액정 (602A) 과 고분자 액정 (602B) 이 형성된 기판면을 대향시켜, 유리 기판 (601A) 과 유리 기판 (601B) 을 중첩시켜 광중합성 충전재를 사용하여 적층시킨다 (도 7(C) 참조).

상기에서 형성된 위상판 (600) 은 유리 기판 (601B) 에서 보면 고분자 액정 (602A) 의 배향 방향이 도 A 에 나타내는 방향이며, 고분자 액정 (602B) 의 배향 방향이 도 B 에 나타내는 방향이다.

[예 2]

도 8 은 본 발명의 실시예의 예 2 에 관련되는 위상판의 모식적인 구성을 나타내는 도면이다. 위상판 (800) 은 대향하는 1 쌍의 유리 기판 (801A, 801B) 과, 유리 기판 (801A, 801B) 사이에 형성된 복굴절성을 갖는 스트라이프 형상의 고분자 액정 (802A, 802B) 과, 고분자 액정 (802A, 802B) 사이를 차지하는 충전재 (803) 에 의해 구성되고, 고분자 액정 (802A, 802B) 이 모두 동일한 유리 기판 (801A) 상에 형성되어 있다.

도 9 는 위상판 (800) 의 제작 방법을 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 유리 기판 (801A) 에, CVD 법을 사용하여, 굴절률이 예를 들어 1.57 인 SiON 막 (812A) 을 형성한다 (도 9(a) 참조). 다음으로, 포토리소그래피 기술과 에칭 기술을 사용하여, 도 9(b) 에 부호 A, B 를 사용하여 나타내는 스트라이프 형상의 영역을 형성한다. 도 9(b) 에 나타내는 스트라이프 형상의 영역 A, B 의 형상은, 기판면에 수직인 방향에서 보았을 때의 것이다. 영역 A, B 의 폭은 동일하게 되어 있다.

스트라이프 형상의 영역 A, B 에는, 각 영역이 접하는 경계에 대하여 반대 방향으로 45°를 이루는 홈이 형성되어 있다. 다음으로, 유리 기판 (801A) 과 동일하게 덧댐 판유리 (811) 에 SiON 막 (812B) 을 형성한다. 다음으로, 포토리소그래피 기술과 에칭 기술을 사용하여, 유리 기판 (801A) 과 동일하게, 스트라이프 형상의 영역 A, B 을 형성한다. 다음으로, 시일 (804) 용 재료로서의 에폭시 수지계 접착제를 유리 기판 (801A) 의 SiON 막 (812A) 이 형성된 기판면의 광학적 유효 영역의 외주에 인쇄하여 시일 (804) 을 형성한다.

다음으로, 유리 기판 (801A) 의 시일 (804) 이 형성된 기판면에 덧댐 판유리 (811) 를 열압착하여 셀을 형성한다. 이 때, 기판면에 수직인 방향에서 보아 영역 A, B 가 중첩되도록, 영역 A, B 에 홈을 갖는 SiON 막 (812A) 이 배향막으로서 기능하게 한다. 다음으로, 상기에서 형성한 셀에 진공 주입법을 사용하여 고분자 액정의 원료를 주입한다. 여기서, 고분자 액정의 원료는 본 발명의 실시예의 예 1 에서 설명한 것과 동일한 것을 사용한다.

다음으로, 고분자 액정의 원료를 주입한 셀에 자외선을 조사하고, 고화시켜 고분자 액정 (802) 으로 한다 (도 9(c) 참조). 다음으로, 덧댐 판유리 (811) 를 제거하고 (도 9(d) 참조), 포토리소그래피 기술과 에칭 기술을 사용하여 스트라이프 형상의 고분자 액정 (802A, 802B) 을 형성한다 (도 9(e) 참조). 여기서, 상기 시일 (804) 의 두께는, 위상차의 절대치가 큰 쪽의 위상차를 확보할 수 있는 고분자 액정을 형성할 수 있는 두께 이상의 두께가 되어 있는 것으로 한다.

다음으로, 고분자 액정 (802A, 802B) 상에 광중합성 충전재 (803) 를 도포하 여 유리 기판 (801B) 을 적층하고, 자외선을 조사하여 위상판 (800) 을 형성한다. 이와 같이 위상판 (800) 을 구성함으로써, 유리 기판을 중첩시킬 때의 위치 맞춤의 번거로움을 회피할 수 있다.

[예 3]

도 2 는 본 발명의 실시예의 예 3 에 관련되는 광헤드 장치의 개념적인 구성을 나타내는 도면이다. 먼저, 광헤드 장치 (200) 를 구성하는 위상판 (100) 으로서 본 발명의 실시예의 예 1 에 관련되는 위상판 (600) 을 사용하고, 광헤드 장치 (200) 의 편광 빔 스플리터 (2) 로서 편광 홀로그램 소자를 사용한다. 다음으로, 종래의 광헤드 장치로서 도 10 에 구성을 개념적으로 나타내는 광헤드 장치 (300) 를 사용한다. 여기서, 광헤드 장치 (300) 를 구성하는 위상판 (10) 으로서, 조립한 상태에서의 CD 의 광학축이 45°가 되도록 하고, 파장 λ₁ 이 780㎚ 의 광 (CD 에 대한 기록 재생용) 에 대하여 위상차가 90°인 1/4 파장판을 사용하고, 편광 빔 스플리터 (2) 로서 편광 홀로그램 소자를 사용한다.

상기 본 발명의 실시예의 예 3 에 관련되는 광헤드 장치 (200) 와, 종래의 광헤드 장치 (300) 를 사용하여 수광기 (5) 에서 수광하는 광량의 비교를 실시한다. 먼저, 광헤드 장치 (300) 를 사용하여, 광학축이 45°에서 위상차가 상이한 보호층을 갖는 복수의 CD 마다, 수광기 (5) 에 입사되는 S 편광의 광량을 측정하여 참조 데이터로 한다. 여기서, 참조 데이터의 피크 출력이 100％ 가 되도록 교정한다. 다음으로, 광헤드 장치 (200) 를 사용하여, 상기의 각 CD 에 대 하여, 수광기 (5) 에 입사되는 S 편광의 광량을 측정하여 비교 데이터로 한다. 상기에서 얻어지는 참조 데이터는, 도 4 에 나타내는 위상차가 90°인 곡선으로서 표시되고, 비교 데이터는 백색이 빠진 원을 사용하여 표시되는 곡선으로서 표시된다.

산업상이용가능성

본 발명에 관련되는 위상판은, 광기록 매체의 종류 등에 따라 보호층 투과에 의한 위상차의 차이가 있어도 수광기에 입사되는 광의 광량의 변동을 억제할 수 있다는 효과가 유용한 위상판 및 광헤드 장치 등의 용도에도 적용할 수 있다.

또한, 2005년 4월 20일에 출원된 일본 특허출원 2005-122609호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여, 본 발명의 개시로서 도입한다.

Claims

복굴절성 매질을 가지며, 입사하는 직선 편광에 있어서, 그 매질의 광학축에 평행한 방향의 편광 성분과 광학축에 수직인 방향의 편광 성분인 2 개의 편광 성분 사이에 위상차를 발생시키는 위상판으로서,

상기 복굴절성 매질이 복수 종류의 위상 영역을 갖고,

이웃하는 2 종류의 상기 위상 영역의 위상차 및 광학축 중 적어도 어느 하나가 서로 상이하고,

각 상기 위상 영역이 광축에 관하여 2 회의 회전 대칭성을 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 위상판.
제 1 항에 있어서,

상기 위상 영역이 제 1 종류의 위상 영역 및 제 2 종류의 위상 영역으로 이루어지고, 상기 제 1 종류의 위상 영역에서 발생하는 위상차와 상기 제 2 종류의 위상 영역에서 발생하는 위상차가 상이한, 위상판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 복굴절성 매질의 일부 또는 전부가 액정으로 이루어지고, 상기 액정과 접하도록 형성되고, 또한 각 상기 위상 영역의 광학축 방향으로 평행하게 형성된 복수의 홈을 구비하고, 각 상기 홈 방향으로 상기 액정을 배향시키는, 위상판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복굴절성 매질의 일부 또는 전부는 고분자 액정으로 이루어지는, 위상판.
광을 출사할 수 있는 광원과, 상기 광원으로부터의 출사광을 광기록 매체로 집광하는 대물 렌즈와, 상기 광기록 매체로부터의 복귀광을 검출하는 수광기를 구비하는 광헤드 장치로서,

상기 대물 렌즈와 상기 광원 사이의 광로 중에, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 위상판을 구비하고, 상기 광기록 매체로부터의 복귀광은 상기 위상판을 투과하는 것을 특징으로 하는 광헤드 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 광원과 상기 위상판 사이의 광로 중에 편광 빔 스플리터를 구비하는, 광헤드 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 광원은 상이한 복수 파장의 광을 출사할 수 있고,

상기 복수 파장 중 적어도 1 개 파장의 광이 상기 복수 종류의 위상 영역을 투과하였을 때에 발생하는 위상차는, -1 또는 +1 을 취하는 정수를 m으로 하고, 임 의의 정수를 k로 하며, -20 이상 +20 이하 중 어느 한 값을 취하는 실수를 α로 할 때, (90 × m + 360 × k + α) 도이며,

상기 복수 파장 중 적어도 1 개 파장의 광이 상기 복수 종류의 위상 영역을 투과하였을 때에 발생하는 각 위상차는, 임의의 정수를 j로 하고, -40 이상 +40 이하 중 어느 한 값을 취하는 실수를 β로 할 때, (360 × j + β) 도인, 광헤드 장치.