KR20080084964A - 파장 선택 회절 소자 및 광 헤드 장치 - Google Patents

파장 선택 회절 소자 및 광 헤드 장치 Download PDF

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KR20080084964A
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아츠시 고야나기
히로마사 사토
유키히로 다오
고지 미야사카
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아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 투광성을 갖는 투명 기판과, 이 투명 기판 상에 형성되어 일 방향으로 신장되는 요철 형상이 주기적으로 형성된 요철부와, 이 요철부의 적어도 오목부를 매립하도록 충전된 충전부를 구비하고, 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 입사광이 입사되는 파장 선택 회절 소자에 있어서, 상기 요철부 및 상기 충전부는 각각 제 1 광학적 등방성 재료 및 제 2 광학적 등방성 재료로 형성되고, 상기 제 1 광학적 등방성 재료 및 상기 제 2 광학적 등방성 재료는 모두 상기 입사광의 파장의 광을 흡수하지 않고, 상기 입사광의 서로 상이한 복부의 파장 중 적어도 1 개의 파장인 제 1 파장을 갖는 광에 대하여 동일한 굴절률을 갖고, 상기 제 1 파장과는 상이한 적어도 1 개의 파장인 제 2 파장을 갖는 광에 대하여 상이한 굴절률을 갖는 파장 선택 회절 소자를 제공한다.
파장 선택 회절 소자, 요철부, 충전부, 굴절률, 등방성 재료, 광 헤드 장치

Description

파장 선택 회절 소자 및 광 헤드 장치{WAVELENGTH SELECTING DIFFRACTION ELEMENT AND OPTICAL HEAD DEVICE}
기술분야
본 발명은 서로 상이한 복수의 파장의 광을 선택적으로 회절시키는 파장 선택 회절 소자 및 광 헤드 장치에 관한 것이다.
배경기술
종래의 파장 선택 회절 소자는 유리 기판과, 유리 기판 위에 주기적으로 형성된 유전체 물질을 구비하고, 입사된 제 1 파장의 입사광에 대해서는, 유전체 물질이 유리 기판 위에 있는 부분과 없는 부분의 광로차 길이가 제 1 파장의 정수배로 설정됨으로써 제 1 파장의 입사광을 투과시키고, 입사된 제 2 파장의 입사광에 대해서는, 전술한 광로차 길이가 제 2 파장의 비정수배로 설정됨으로써 제 2 파장의 입사광을 회절시키도록 되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
그러나, 특허 문헌 1 에 나타난 파장 선택 회절 소자에서는, 제 1 파장의 입사광에 대하여 광로차 길이를 제 1 파장의 정수배로 하는 조건이, 제 2 파장의 입사광에 대한 설계의 자유도를 좁히기 때문에, 회절 효율 선택의 자유도가 좁아진다는 과제가 있고, 이 과제를 해결하는 것으로서 예를 들어 특허 문헌 2 에 나타내는 바와 같은 파장 선택 회절 소자가 제안되어 있다.
특허 문헌 2 에 나타난 파장 선택 회절 소자는 주기적 요철 형상의 격자가 표면에 형성된 투명 기판과, 격자의 요철부에 충전된 충전 부재를 구비하고, 격자의 요철부를 형성하는 요철 부재 및 충전 부재 중 어느 하나가 제 1 파장보다 짧은 파장역에 광의 흡수단을 갖는 유기물 안료를 함유하고, 요철 부재와 충전 부재가 제 1 파장 및 제 2 파장 중 어느 일방의 파장의 광에 대해서는 동일한 굴절률을 가짐으로써 제 1 파장 및 제 2 파장 중 어느 일방의 파장의 광을 회절시키지 않고 투과시키고, 타방의 파장의 광에 대해서는 상이한 굴절률을 가짐으로써 타방의 파장의 광을 회절시키도록 되어 있다. 또한, 특허 문헌 2 에는, 580㎚ ∼ 600㎚ 의 파장역에 광의 흡수단을 갖는 유기물 안료가 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 평4-129040호
특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 2002-318306호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 특허 문헌 2 에 나타난 종래의 파장 선택 회절 소자에서는, 요철 부재의 흡수단의 파장이 580㎚ ∼ 600㎚ 인 유기물 안료를 이용하고 있으므로, DVD 및 CD 에 각각 사용되는 650㎚ 대 및 790㎚ 대의 광에는 대응할 수 있지만, 예를 들어 405㎚ 대의 청색 레이저광이 사용되는 차세대 DVD 에 있어서는 청색 레이저광이 요철 부재에 흡수되어 버리게 되어, 차세대 DVD, DVD 및 CD 에서 사용되는 3 개의 파장의 광을 선택적으로 회절시킬 수 없다는 과제가 있었다.
본 발명은 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 종래의 것보다 광범위한 파장역의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있는 파장 선택 회절 소자 및 광 헤드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 파장 선택 회절 소자는 투광성을 갖는 투명 기판과, 이 투명 기판 상에 형성되어 일 방향으로 신장되는 요철 형상이 주기적으로 형성된 요철부와, 이 요철부의 적어도 오목부를 매립하도록 충전된 충전부를 구비하고, 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 입사광이 입사되는 파장 선택 회절 소자에 있어서, 상기 요철부 및 상기 충전부는 각각 제 1 광학적 등방성 재료 및 제 2 광학적 등방성 재료로 형성되고, 상기 제 1 광학적 등방성 재료 및 상기 제 2 광학적 등방성 재료는 모두 상기 입사광의 파장의 광을 흡수하지 않고, 상기 입사광의 서로 상이한 복수의 파장 중 적어도 1 개의 파장인 제 1 파장을 갖는 광에 대하여 동일한 굴절률을 갖고, 상기 제 1 파장과는 상이한 적어도 1 개의 파장인 제 2 파장을 갖는 광에 대하여 상이한 굴절률을 갖는 구성을 구비하고 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 입사광을 흡수하는 일 없이 선택적으로 회절시킬 수 있으므로, 특정 파장역의 광이 흡수되는 종래의 것보다 광범위한 파장역의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는, 바람직하게는, 상기 요철부 및 상기 충전부가 광의 흡수단 파장이 서로 상이한 재료에 의해 형성된 구성을 구비하고 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는 입사광의 서로 상이한 복 수의 파장 중 적어도 1 개의 파장을 갖는 광에 대하여 동일한 굴절률을 갖고, 상기의 파장과는 상이한 적어도 1 개의 파장을 갖는 광에 대하여 상이한 굴절률을 갖게 된다.
또한, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는, 바람직하게는, 상기 입사광의 서로 상이한 복수의 파장 중, 상기 제 1 광학적 등방성 재료 및 상기 제 2 광학적 등방성 재료가 상이한 굴절률을 갖는 파장 λi 를 갖는 광에 대한 상기 제 1 광학적 등방성 재료의 굴절률 및 상기 제 2 광학적 등방성 재료의 굴절률의 차이를 Δn 으로 하면, d(Δn)/dλi 를 Δn 으로 나눈 값의 절대치가 0.05/㎚ 이하인 구성을 구비하고 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는 요철부와 충전부 사이의 굴절률차의 변동비를 억제할 수 있으므로, 서로 상이한 복수의 파장의 광을 선택적으로 회절시키는 동작의 안정화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는, 바람직하게는, 상기 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 광의 파장을 λ1, λ2 및 λ3 으로 할 때, 상기 요철부 및 상기 충전부는 상기 파장 λ1 을 갖는 광에 대하여 상이한 굴절률을 갖고, 상기 파장 λ2 를 갖는 광 및 상기 파장 λ3 을 갖는 광에 대하여 동일한 굴절률을 갖는 구성을 구비하고 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는 파장 λ1 의 광을 회절시 키고, 파장 λ2 및 λ3 의 광을 투과시키므로, 특정 파장역의 광이 흡수되는 종래의 것보다 광범위한 파장역의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는, 바람직하게는, 상기 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 광의 파장을 λ1, λ2 및 λ3 으로 할 때, 상기 요철부 및 상기 충전부는 상기 파장 λ1 을 갖는 광에 대하여 동일한 굴절률을 갖고, 상기 파장 λ2 를 갖는 광 및 상기 파장 λ3 을 갖는 광에 대하여 상이한 굴절률을 갖는 구성을 구비하고 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는 파장 λ1 의 광을 투과시키고, 파장 λ2 및 λ3 의 광을 회절시키므로, 특정 파장역의 광이 흡수되는 종래의 것보다 광범위한 파장역의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는, 바람직하게는, 상기 요철부와 상기 충전부가 상기 입사광이 입사하는 영역인 유효 영역의 일부에만 설치되어 있는 구성을 구비하고 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는 유효 영역 중 요철부와 충전부가 형성된 일부의 영역에 있어서, 예를 들어 파장 λ1 의 광을 회절시키고, 파장 λ2 및 λ3 의 광을 투과시키므로, 특정 파장의 광을 유효 영역의 일부만 감광하거나 또는 차광할 수 있다.
또한, 본 발명의 파장 선택 회절 소자는, 바람직하게는, 상기 요철부와 상기 충전부가 상기 투명 기판의 상기 입사광이 입사하는 영역인 유효 영역내에 동심원상으로 형성되어 있고, 상기 요철부의 주기가 중심부로부터 외주부에 가까워질수록 작은 구성을 구비하고 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 파장 선택 회절 소자에 대하여, 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 입사광 중, 특정 파장의 광을 집광 또는 발산시켜 특정 파장 이외의 파장의 광을 직진 투과시키는 기능을 갖게 하거나, 특정 파장의 광의 일부를 선택적으로 회절시켜 집광하고, 특정 파장의 나머지 부분 및 특정 파장 이외의 파장의 광을 직진 투과시키는 기능을 갖게 할 수 있다.
본 발명의 광 헤드 장치는 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 입사광을 출사하는 광원과, 상기 광을 광 디스크의 기록층에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 광 기록 매체로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기를 구비하는 광 헤드 장치에 있어서, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로 상, 또는 상기 대물 렌즈와 상기 광 검출기 사이의 광로 상에 파장 선택 회절 소자가 설치되어 있는 구성을 구비하고 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 광 헤드 장치는, 파장 선택 회절 소자가 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 광을 선택적으로 회절시키므로, 특정 파장역의 광이 흡수되는 종래의 것보다 광범위한 파장역의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있어, 광 기억 매체의 호환성의 광범위화를 도모할 수 있다.
발명의 효과
본 발명은 종래의 것보다 광범위한 파장역의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있다는 효과를 갖는 파장 선택 회절 소자 및 광 헤드 장치를 제공할 수 있는 것이 다.
도면의 간단한 설명
[도 1] (a) 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자에 의해 파장 λ1 의 입사광이 회절되는 상태를 나타내는 개념도 (b) 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자에 의해 파장 λ2 또는 λ3 의 입사광이 투과되는 상태를 나타내는 개념도
[도 2] 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자에 있어서, 요철부 및 충전부에 입사하는 입사광의 파장과 투과율의 관계를 나타내는 도면
[도 3] 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 투과율의 측정 결과를 나타내는 도면
[도 4] 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 광 헤드 장치의 구성을 나타내는 개념도
[도 5] (a) 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자에 의해 파장 λ1 의 입사광이 투과되는 상태를 나타내는 개념도 (b) 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자에 의해 파장 λ2 또는 λ3 의 입사광이 회절되는 상태를 나타내는 개념도
[도 6] 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자에 있어서, 요철부 및 충전부에 입사하는 입사광의 파장과 투과율의 관계를 나타내는 도면
[도 7] 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 회절 효율 의 계산기 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면
[도 8] (a) 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 구성을 나타내는 평면도 (b) 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 구성을 나타내는 단면도
[도 9] 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 광 헤드 장치의 구성을 나타내는 개념도
[도 10] 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자에 의해 파장 λ1 의 입사광이 회절되고, 파장 λ2 및 λ3 의 입사광이 투과되는 상태를 나타내는 개념도
[도 11] 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 개략 평면도
[도 12] 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 광 헤드 장치의 구성을 나타내는 개념도
[도 13] 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자에 의해 발생하는 광 검출기 상의 스폿 형상의 개념도
[도 14] (a) 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 구성을 나타내는 평면도 (b) 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 구성을 나타내는 단면도
[도 15] 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 광 헤드 장치의 구성을 나타내는 개념도
[도 16] 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자에 의해 파장 λ1 의 입사광을 직진 투과 및 회절시켜, 커버층 두께나 NA (개구수) 가 상이한 광 디스크에 대하여 기록·재생하는 상태를 나타내는 개념도
부호의 설명
10, 20, 30, 40, 50 파장 선택 회절 소자
11, 12, 21, 22, 51, 52 투명 기판
13, 23, 53 요철부
14, 24, 54 충전부
31 격자 패턴
41 격자 영역
100, 300, 400, 500 광 헤드 장치
101, 301, 401, 501 광원
102, 302, 402, 502 빔 스플리터
103, 303, 403, 503 콜리메이터 렌즈
104, 304, 404, 504 대물 렌즈
105, 305, 405, 505 광 검출기
110, 310, 410, 510, 510a, 510b 광 디스크
111, 311, 511, 511a, 511b 기록층
405a 수광부
406 원하는 기록층으로부터의 반사광에 의한 스폿
407 퍼진 스폿
408 차광부
411 제 1 기록층
412 제 2 기록층
420 회절 소자
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 이용하여 설명한다.
(제 1 실시형태)
먼저, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 구성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자를 BD (Blu-ray Disc) 또는 HD DVD (High Definition DVD) 와, DVD 및 CD 와의 규격에 대응시키는 예를 들어 설명한다. 이하의 기재에 있어서, BD 또는 HD DVD 를 간단히 「BD 등」이라고 한다. 또한, BD 등, DVD 및 CD 의 기록 재생에 사용되는 광의 파장을 각각 λ1, λ2 및 λ3 으로 나타낸다. 여기서, 파장 λi, λ2 및 λ3 의 광은 각각 파장 405㎚ 대, 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 광이다. 또한, 파장 405㎚ 대, 660㎚ 대 및 780㎚ 대란, 각각 405±15㎚, 660±15㎚ 및 780±20㎚ 의 파장 범위를 말한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10) 는 1 쌍의 투명 기판 (11 및 12) 과, 투명 기판 (11) 상에 형성되고, 일 방향으로 신장되는 요철 형상이 주기적으로 형성된 요철 형상을 갖는 요철부 (13) 와, 요철부 (13) 의 적어도 오목부를 매립하도록 충전된 충전부 (14) 를 구비하고 있다.
기판면내에 있어서의 상기 요철부 (13) 가 신장되는 방향은 서로 평행으로 해도 되고, 혹은 동심원상으로 해도 된다. 상기 요철부 (13) 즉 격자의 단면 형상은 직사각형, 톱니 형상 혹은 원하는 톱니 형상을 계단상에 근사한 형상을 이용할 수 있다. 또한 기판면에 대하여 입사광이 입사하는 유효 영역의 전체면에 동일한 격자를 형성해도 되지만, 기판면내를 분할하고, 분할한 부위에 의해 격자의 신장 방향이나 단면 형상을 변화시키거나, 유효 영역의 일부에만 격자를 형성하거나 할 수도 있다.
여기서, 도 1(a) 에 있어서, 파장 λ1 의 광이 파장 선택 회절 소자 (10) 에 입사되어 회절되는 상태가 나타나 있다. 또한, 도 1(b) 에 있어서, 파장 λ2 또는 λ3 의 광이 파장 선택 회절 소자 (10) 에 입사되어 투과되는 상태가 나타나 있다.
투명 기판 (11 및 12) 은 본 발명에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10) 에 이용되는 파장의 광을 실질적으로 흡수하지 않는 재료로 이루어지는 기판이 이용되고, 예를 들어 아크릴과 같은 플라스틱 기판이나, 유리 기판 등으로 구성된다. 신뢰성 확보의 관점에서 유리 기판으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 반사 로스를 저감하기 위하여, 기판 계면에 반사 방지막을 막형성해도 된다. 양산성을 고려하면 투명 기판 (11 및 12) 은 도시와 같은 평면이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 플라스틱 렌즈와 같은 기판면이 곡면 형상인 기판을 이용해도 된다.
요철부 (13) 및 충전부 (14) 는 각각 광학적 등방성 재료로 구성되어 있다. 구체적으로는, 요철부 (13) 및 충전부 (14) 는 예를 들어 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 아크릴계, 에폭시계 등의 고분자 재료로 구성되어 있다. 이들 고분자 재료를 생성할 때의 중합 방법으로서는, 예를 들어 광중합법이나 열중합법 등을 들 수 있다. 또한, 요철부 (13) 는 예를 들어 바이너리형, 블레이즈형, 유사 블레이즈형 등의 격자 형상을 갖고 있고, 포토 마스크를 이용한 리소그래피, 에칭에 의한 고분자막의 가공이나, 금형이나 유리형을 이용한 2P 법, 임프린트, 사출 성형 등에 의해 형성된다.
또한, 요철부 (13) 및 충전부 (14) 는 각각 서로 상이한 파장 λ1, λ2 및 λ3 의 입사광의 파장역과는 상이한 파장역에 소정 파장의 광을 흡수하는 광흡수 파장역을 갖고 있다. 구체적으로는, 요철부 (13) 및 충전부 (14) 는 각각 405㎚ 대 (405±15㎚) 보다 짧은 파장역 (405㎚ 대를 포함하지 않는다) 에 광흡수 파장역의 장파장단을 갖고 있다. 즉, 요철부 (13) 및 충전부 (14) 는 본 실시형태에 있어서 예시한 파장 405㎚ 대, 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 광 모두가 흡수되지 않는 광학적 등방성 재료로 구성되어 있다. 여기서, 발명자의 검토 결과에 의하면, 요철부 (13) 및 충전부 (14) 를 구성하는 고분자 재료의 몰 흡수 계수는 사용 파장대에 있어서 10 이하가 바람직하다. 또한, 전술한 「흡수되지 않는다」는 문언은 흡수가 전혀 없는 것만을 나타내는 것이 아니라, 사용상 허용되는 범위내의 흡수는 있어도 된다.
또한, 요철부 (13) 및 충전부 (14) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 파장 405㎚ 대의 입사광에 대하여 상이한 굴절률을 갖고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 입사광에 대해서는 동일한 굴절률을 갖는 고분자 재료로 구성되어 있다. 따라서, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10) 는 파장 405㎚ 대의 입사광을 회절시키고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 입사광을 직진 투과시킨다. 또한, 전술한 「동일한 굴절률」이란, 완전히 일치하는 굴절률에만 한정하는 것이 아니라, 사용상 거의 동일한 것으로 간주할 수 있는 값이면 된다.
구체적으로는, 요철부 (13) 의 흡수단 파장과, 충전부 (14) 의 흡수단 파장이 상이하도록 요철부 (13) 및 충전부 (14) 의 재료를 선정함으로써, 요철부 (13) 및 충전부 (14) 의 각 굴절률을 상이한 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 요철부 (13) 의 흡수단 파장을 290㎚, 충전부 (14) 의 흡수단 파장을 260㎚ 로 함으로써, 405㎚ 대에 있어서의 요철부 (13) 와 충전부 (14) 사이의 굴절률차 Δn 을 0.01 정도로 할 수 있다.
원하는 파장의 입사광에 대하여, 0 차 회절 효율 즉 직진광의 투과율을 최소 또한 1 차 회절 효율을 최대로 하기 위해서는, 회절 격자의 직사각형 단면의 격자 높이 d, 요철부 (13) 와 충전부 (14) 의 굴절률차 Δn 과, 입사광의 파장 λ 사이에, Δn·d={(2m+1)/2)}·λ (단 m 은 0 이상의 정수) 인 관계가 성립되도록 하는 것이 바람직하다.
굴절률차 Δn 이 작아짐에 따라, 원하는 파장에 대한 0 차 회절 효율 즉 직진광의 투과율이 최소 또한 1 차 회절 효율이 최대가 되는 회절 격자의 높이, 즉 도 1 에 있어서의 요철부 (13) 의 두께 d 는 커지므로, 파장 405㎚ 대에 있어서의 요철부 (13) 와 충전부 (14) 사이의 굴절률차 Δn 은 0.001 이상이 바람직한 것이 발명자의 검토에 있어서 판명되어 있다. 요철부 (13) 의 두께 d 는 얇게 할수록 제조 프로세스에서의 막두께 편차가 커지고, 두껍게 할수록 광의 이용 효율이 저하되므로 1㎛ ∼ 50㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다.
또한, 발명자의 검토 결과에 의하면, 본 발명의 파장 선택 회절 소자 (10) 가 폭을 가진 파장역의 광에 대하여 사용될 때에, 그 파장역의 중심 파장 λi(i=1, 2, 3) 에 있어서의 요철부 (13) 와 충전부 (14) 사이의 굴절률차 Δn 의 파장 구배와 굴절률차 Δn 의 비 (d(Δn)/dλi)/Δn 의 절대치 (이하 「파장 구배 굴절률비」라고 한다) 를 0.05/㎚ 이하로 함으로써, 그 파장역의 전역에 걸쳐서 양호한 특성이 얻어짐을 알게 되었다.
예를 들어, 파장 405㎚ 대의 광에 대한 굴절률차 Δn 이 0.01 인 요철부 (13) 및 충전부 (14) 의 재료의 조합을 이용하여, 그 파장에 대하여 0 차 회절 효율 즉 직진광의 투과율이 최소 또한 1 차 회절 효율이 최대가 되도록 격자 높이가 20㎛ 가 된 본 발명의 파장 선택 회절 소자 (10) 에 있어서, 파장 405㎚ 의 광에 대하여 파장 구배 굴절률비를 0.05/㎚ 이하로 함으로써, 파장 400㎚ 및 파장 410㎚ 의 광에 대한 굴절률차 Δn 이 ±25% 의 범위로 억제되고, 그 결과, 그 파장 범위에 있어서의 0 차 회절 효율의 변화 즉 투과율의 변화가 약 15%, 1 차 회절 효율의 변화가 약 7% 가 된다. 즉, 각각 20% 이하, 10% 이하로 억제할 수 있다.
본 발명의 파장 선택 회절 소자를 상기 서술한 구성으로 하면, 조합하여 이용하는 광원의 출사광의 파장이 중심 파장에 대하여 ±5㎚ 의 파장역에서 불규칙해도, 그 파장역에 있어서 양호한 특성이 얻어져 바람직하다. 또한, 파장 구배 굴절률비를 미분 형식으로 표기하고 있지만, 실제의 검토에 있어서는 전술한 바와 같이 Δλi 를 ±5㎚ 정도로 하여 각 변화량을 구하고 있다.
또한, 발명자의 검토 결과에 의하면, 온도 변동에 대해서도 전술과 마찬가지로, 파장 선택 회절 소자 (10) 가 광 헤드 장치에 있어서 사용되는 경우의 사용 온도 범위, 예를 들어 -10℃ ∼ 80℃ 에 있어서의 요철부 (13) 와 충전부 (14) 사이의 굴절률차의 변동비를 20% 이하로 억제함으로써, 0 차 회절 효율의 변화를 10% 이하로, 1 차 회절 효율의 변화를 5% 이하로 각각 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 파장 선택 회절 소자와, 온도 변화에 의해 출사 파장이 변동하는 반도체 레이저 광원과 같은 광원을 조합하여 사용했을 때에, 온도 변화시에 양호한 특성을 유지할 수 있어 바람직하다. 또한, 요철부 (13) 및 충전부 (14) 의 적어도 일방을 적층 구조로 함으로써, 온도 특성을 더욱 개선할 수도 있다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10) 의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 기재한 재료나 제조 방법 등은 일례로서, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.
[실시예 1]
먼저, 유리 기판으로 구성된 투명 기판 (11) 상에, 스핀 코트법에 의해 제 1 광중합성 고분자를 모노머 상태에서 막형성한다. 이어서, 자외선 조사에 의해, 막형성된 모노머를 중합하여 포토 폴리머로 하여, 두께 25㎛ 의 고분자막을 제작한다. 또한, 드라이 에칭법에 의해 고분자막을 피치 12㎛ 의 격자상으로 형성하여 요철부 (13) 로 한다.
계속해서, 격자상의 요철부 (13) 에 제 2 광중합성 고분자를 모노머 상태에서 충전하고, 추가로 유리 기판으로 구성된 투명 기판 (12) 을 적층한다. 그리고, 자외선 조사에 의해, 충전된 모노머를 중합시킴으로써, 파장 선택 회절 소자 (10) 가 얻어진다.
전술한 제 1 및 제 2 광중합 고분자는, 예를 들어 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 아크릴계, 에폭시계 등의 고분자 재료 중 어느 하나, 또는 복수 혼합하여 얻을 수 있다. 여기서, 파장 405㎚ 대의 광을 회절시키고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 광을 투과시키도록, 도 2 에 나타내는 바와 같이 요철부 (13) 및 충전부 (14) 의 굴절률이 파장 405㎚ 대에서 일치하지 않고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대에서 일치하고, 또한 내광성, 내구성 등의 신뢰성을 확보할 수 있을 정도의 중합성을 확보할 수 있도록 상기 폴리에스테르계 등의 모노머 중 어느 하나 또는 동종, 이종 복수를 혼합한 재료를 이용하여 요철부 (13) 및 충전부 (14) 를 제작한다.
이상 설명한 조건으로 제작한 파장 선택 회절 소자 (10) 의 투과율을 텅스텐 할로겐 램프 및 중수소 램프를 구비한 광원 장치와 분광기를 이용하여 측정하였다. 그 결과, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 파장 405㎚ 대의 광의 투과율은 5% 정도이고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 광의 투과율은 모두 87% 정도였다. 따라서, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10) 는 파장 405㎚ 대의 광을 회절시키고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 광을 투과시킬 수 있는 것이다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10) 를 광 헤드 장치에 탑재하고, 광 헤드 장치가 BD 등 및 DVD 에 기록된 정보를 판독하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이 광 헤드 장치는 BD 등에 기록된 정보를 판독할 때의 트랙킹 제어에 있어서 3 빔법을 사용하는 것으로 한다. 구체적으로는, 본 실시형태에 관련된 광 헤드 장치의 파장 선택 회절 소자 (10) 에 있어서, 요철부 (13) 및 충전부 (14) 를 파장 405㎚ 대의 광에 대한 굴절률차 Δn 이 0.008 인 제 1 및 제 2 광중합 고분자에 의해 형성하고, 요철부 (13) 의 두께 즉 회절 격자의 격자 높이를 6㎛ 로 한다. 얻어지는 파장 선택 회절 소자 (10) 는 0 차 회절광의 광량과 ±1 차 회절광의 광량의 광량비가 약 16 으로서, 3 빔 발생용 회절 격자로서 바람직하게 적용되는 것이다. 여기서 ±1 차 회절광의 광량은 +1 차 회절광과 -1 차 회절광의 평균 광량이다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 광 헤드 장치 (100) 는 레이저광을 출사하는 광원 (101) 과, 파장 선택 회절 소자 (10) 와, 레이저광을 투과시키는 빔 스플리터 (102) 와, 레이저광을 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈 (103) 와, 광 디스크 (110) 의 기록층 (111) 에 집광하는 대물 렌즈 (104) 와, 광 디스크 (110) 로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기 (105) 를 구비하고 있다.
광원 (101) 은, 예를 들어 반도체 레이저 다이오드로 구성되고, 광 디스크 (110) 의 종류에 따른 파장의 레이저광을 생성하여, 파장 선택 회절 소자 (10) 에 출사하도록 되어 있다. 본 실시형태에 있어서 생성되는 레이저광은 405㎚ 대 (파장 λ1) 및 660㎚ 대 (파장 λ2) 의 레이저광이다. 또한, 예를 들어 서로 상이한 파장의 레이저광을 출사하는 광원을 복수 구비하고, 각 광원으로부터 파장 선택 회절 소자 (10) 에 레이저광을 출사하는 구성으로 해도 된다.
파장 선택 회절 소자 (10) 는 파장 λ1 의 레이저광을 회절시키지 않고 투과시킨 광 (0 차 회절광) 과, 파장 λ1 의 레이저광을 회절시킨 광 (±1 차 회절광) 을 포함한 3 빔을 빔 스플리터 (102) 로 출력하도록 되어 있다. 또한, 파장 선택 회절 소자 (10) 는 파장 λ2 의 레이저광을 투과시켜 빔 스플리터 (102) 에 출력하도록 되어 있다.
빔 스플리터 (102) 는 투광성을 갖는 재료, 예를 들어 유리나 플라스틱 등으로 구성되고, 광 디스크 (110) 로부터의 반사광을 반사하는 반사면을 구비하고 있다.
콜리메이터 렌즈 (103) 는 투광성을 갖는 재료, 예를 들어 유리나 플라스틱 등으로 구성되고, 입사된 레이저광을 평행화하도록 되어 있다.
대물 렌즈 (104) 는 소정의 NA (개구수) 를 갖고, 콜리메이터 렌즈 (103) 로부터 입사된 레이저광을 광 디스크 (110) 의 기록층 (111) 에 집광하고, 기록층 (111) 으로부터의 반사광을 포착하도록 되어 있다.
광 검출기 (105) 는, 예를 들어 렌즈나 포토 다이오드 등을 포함하고, 빔 스플리터 (102) 의 반사면에 의해 반사된 광 디스크 (110) 로부터의 반사광을 전기 신호로 변환하도록 되어 있다. 또한, 광 검출기 (105) 는 파장 λ1 의 3 빔의 반사광을 수광하고, 0 차 회절광에 의해 생성된 주빔과, ±1 차 회절광에 의해 생성된 2 개의 부빔을 수광하고, 2 개의 부빔 사이의 광량차에 기초하여 트랙킹 에러 신호를 검출하여, 트랙킹 제어부 (도시 생략) 에 출력하도록 되어 있다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 광 헤드 장치 (100) 의 동작에 대하여 설명한다. 맨 처음에, 광 디스크 (110) 가 BD 등인 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 광원 (101) 으로부터 출사된 파장 λ1 의 광은 파장 선택 회절 소자 (10) 에 의해 출사광의 일부가 회절된다. 그 결과, 파장 선택 회절 소자 (10) 로부터는 0 차 회절광 및 ±1 차 회절광을 포함한 광이 출사되고, 빔 스플리터 (102) 를 투과하여 콜리메이터 렌즈 (103) 에 의해 평행광이 된다. 그 후, 콜리메이터 렌즈 (103) 로부터 출사된 평행광은 대물 렌즈 (104) 에 의해 광 디스크 (110) 의 정보 기록 트랙 상에 0 차 회절광 및 ±1 차 회절광이 3 빔이 되어 집광된다.
광 디스크 (110) 에 의해 반사된 광은 다시 대물 렌즈 (104) 및 콜리메이터 렌즈 (103) 를 투과하고, 빔 스플리터 (102) 에 의해 반사되고, 0 차 회절광에 의해 생성된 주빔과, ±1 차 회절광에 의해 생성된 2 개의 부빔이 광 검출기 (105) 의 수광면에 집광된다. 그리고, 광 검출기 (105) 에 의해, 2 개의 부빔 사이의 광량차에 기초하여 트랙킹 에러 신호가 검출되어, 트랙킹 제어부 (도시 생략) 에 출력된다.
따라서, 광 헤드 장치 (100) 는 BD 등을 재생할 때에, 광 검출기 (105) 를 사용함으로써, 비점수차법에 의한 광 디스크 정보 기록면으로의 포커싱 오차 신호 검출 및 피트 신호 검출을 실시할 수 있다. 또한, 광 헤드 장치 (100) 는 광 검출기 (105) 에 의해 ±1 차 회절광을 수광함으로써, 3 빔법에 의한 트랙킹 오차 신호 검출을 실시할 수 있다.
다음으로, 광 디스크 (110) 가 DVD 인 경우에 대하여 설명한다. 먼저, 광원 (101) 으로부터 출사된 파장 λ2 의 광은 파장 선택 회절 소자 (10) 에 의해 회절되는 일 없이 직진 투과하고, 추가로 빔 스플리터 (102) 를 투과하여, 콜리메이터 렌즈 (103) 에 의해 평행광이 된다.
그 후, 이 평행광은 대물 렌즈 (104) 에 의해 광 디스크 (110) 의 정보 기록 트랙 상에 집광된다. 그리고, 광 디스크 (110) 에서 반사된 광은 다시 대물 렌즈 (104) 및 콜리메이터 렌즈 (103) 을 투과하고, 빔 스플리터 (102) 에 의해 반사되어 광 검출기 (105) 의 수광면에 집광된다.
이와 같이 하여, 본 발명의 파장 선택 회절 소자 (10) 를 탑재한 광 헤드 장 치 (100) 에 있어서, 파장 λ2 의 광은 파장 선택 회절 소자 (10) 에 의해 회절되는 일 없이 직진 투과하기 때문에, 효율 저하를 가져오지 않고, 또한 미광도 발생하지 않는다. 따라서, 광 헤드 장치 (100) 는 DVD 를 재생할 때에, 별도로 1 빔 푸시풀법 등에 의한 트랙킹 오차 신호 검출을 이용하여, 비점수차법에 의한 광 디스크면으로의 포커싱 오차 신호 검출, 기록 정보인 피트 신호 검출 등을 안정적으로 실시할 수 있다.
또한, 전술한 설명에서는 파장 선택 회절 소자 (10) 를 BD 용 등의 파장 λ1 의 광에 대한 3 빔법에 적용한 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 홀로그램 회절 격자로 하여 포커싱 신호 검출에 적용해도 된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10) 에 의하면, 요철부 (13) 및 충전부 (14) 는 서로 상이한 파장 λ1, λ2 및 λ3 의 입사광의 파장역과는 상이한 파장역에 소정 파장의 광을 흡수하는 광흡수 파장역을 갖는 광학적 등방성 재료를 포함하고, 파장 λ1 의 광에 대하여 상이한 굴절률을 갖고, 파장 λ2 및 λ3 의 광에 대해서는 각각 동일한 굴절률을 갖는 구성으로 하였으므로, 서로 상이한 파장의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있고, 특정 파장역의 광이 흡수되는 종래의 것보다 광범위한 파장역의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 광 헤드 장치 (100) 에 의하면, 서로 상이한 3 개의 파장대의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있는 파장 선택 회절 소자 (10) 를 구비하는 구성으로 하였으므로, BD 등, DVD 및 CD 에 기록된 정보를 보다 정확하게 읽어낼 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에 있어서, 파장 선택 회절 소자 (10) 가 BD 등, DVD 및 CD 의 기록 재생에 사용되는 3 개의 파장 λ1, λ2 및 λ3 의 광에 대하여 선택적인 회절을 실시하는 예를 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 서로 상이한 복수의 파장에 대하여 선택적인 회절을 실시하는 구성으로 해도 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 전술한 실시형태에 있어서, 파장 405㎚ 대에서의 요철부 (13) 의 굴절률을 충전부 (14) 의 굴절률보다 크게 한 구성으로 했지만 (도 2 참조), 대소 관계가 이 반대가 되도록 요철부 (13) 및 충전부 (14) 를 구성해도 된다.
또한, 전술한 실시형태에 있어서, 광 헤드 장치 (100) 의 파장 선택 회절 소자 (10) 가 BD 등에 기록된 정보를 판독할 때의 트랙킹 제어에 있어서 3 빔법을 사용하는 예를 들어 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 회절 소자에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 곡선 형상의 패턴에 의해 광을 집광, 발산하는 홀로그램 회절 소자나, 동심원상의 회절 패턴을 갖는 수차 보정 소자나 파장 선택 렌즈 소자 등에 적용할 수 있다. 회절 패턴은 광이 투과하는 영역인 유효 영역의 일부이어도 되고, 예를 들어 외주에만 설치한 개구 제한 소자 등에도 적용 가능하다. 이들 소자는, 예를 들어 대물 렌즈와 콜리메이터 렌즈 사이에 설치하여 사용된다. 그러나, 설치 장소는 이것에 한정되지 않는다.
또한, 전술한 실시형태에 있어서, 광 헤드 장치 (100) 의 광원 (101) 과 빔 스플리터 (102) 사이에 파장 선택 회절 소자 (10) 를 형성하는 구성을 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 광 헤드 장치 (100) 의 광원 (101) 과 대물 렌즈 (104) 사이의 광로 중에 파장 선택 회절 소자 (10) 를 형성하는 구성이면 된다.
(제 2 실시형태)
먼저, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 구성에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10)(도 1 참조) 와 마찬가지로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자를 BD 등, DVD 및 CD 의 규격에 대응시키는 예를 들어 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (20) 는 1 쌍의 투명 기판 (21 및 22) 과, 투명 기판 (21) 상에 형성되고, 일 방향으로 신장되는 요철 형상이 주기적으로 형성된 요철 형상을 갖는 요철부 (23) 와, 요철부 (23) 의 적어도 오목부를 매립하도록 충전된 충전부 (24) 를 구비하고 있다.
여기서, 도 5(a) 에 있어서, 파장 λ1 의 광이 파장 선택 회절 소자 (20) 에 입사되어 투과되는 상태가 나타나 있다. 또한, 도 5(b) 에 있어서, 파장 λ2 또 는 λ3 의 광이 파장 선택 회절 소자 (20) 에 입사되어 회절되는 상태가 나타나 있다. 또한, 도 5(b) 에는 나타내고 있지 않지만, 파장 λ2 의 ±1 차 회절광이 회절되는 각도와, 파장 λ3 의 ±1 차 회절광이 회절되는 각도는 엄밀하게는 상이하다.
또한, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (20) 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10) 와 비교하여, 요철부 (23) 및 충전부 (24) 의 구성이 상이하다. 따라서, 요철부 (23) 및 충전부 (24) 의 구성에 대하여 이하 설명하고, 그 밖의 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
요철부 (23) 및 충전부 (24) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 파장 405㎚ 대의 입사광에 대하여 동일한 굴절률을 갖고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 입사광에 대해서는 상이한 굴절률을 갖는 재료로 구성되어 있다. 따라서, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (20) 는 파장 405㎚ 대의 입사광을 투과시키고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 입사광을 회절시킬 수 있다.
또한, 전술한 「동일한 굴절률」이란, 완전히 일치하는 굴절률에만 한정하는 것이 아니고, 사용상 거의 동일한 것으로 간주할 수 있는 값이면 된다. 또한, 도 6 에 있어서, 660㎚ 대 및 780㎚ 대에서의 요철부 (23) 의 굴절률을 충전부 (24) 의 굴절률보다 크게 한 구성으로 했지만, 대소 관계가 이 반대가 되도록 요철부 (23) 및 충전부 (24) 를 구성해도 된다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (20) 의 구체적인 실 시예에 대하여 설명한다.
또한, 이하에 기재한 재료나 제조 방법 등은 일례로서, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.
[실시예 2]
먼저, 유리 기판으로 구성된 투명 기판 (21) 상에, 스핀 코트법에 의해 제 1 광중합성 고분자를 모노머 상태에서 막형성한다. 이어서, 자외선 조사에 의해, 막형성된 모노머를 중합하여 포토 폴리머로 하여, 두께 18.5㎛ 의 고분자막을 제작한다. 또한, 드라이 에칭법에 의해 고분자막을 피치 12㎛ 의 격자상으로 형성하여 요철부 (23) 로 한다.
계속해서, 격자상의 요철부 (23) 에 제 2 광중합성 고분자를 모노머 상태에서 충전하고, 추가로 유리 기판으로 구성된 투명 기판 (22) 을 적층한다. 그리고, 자외선 조사에 의해, 충전된 모노머를 중합시킴으로써, 파장 선택 회절 소자 (20) 가 얻어진다.
전술한 제 1 및 제 2 광중합 고분자는, 예를 들어 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 아크릴계, 에폭시계 등의 고분자 재료 중 어느 하나, 또는 복수 혼합하여 얻을 수 있다. 여기서, 파장 405㎚ 대의 광을 투과시키고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 광을 회절시키도록, 도 6 에 나타내는 바와 같이 요철부 (23) 및 충전부 (24) 의 굴절률이 파장 405㎚ 대에서 일치하고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대에서 일치하지 않도록, 또한 내광성, 내구성 등의 신뢰성을 확보할 수 있을 정도의 중합성을 확보할 수 있도록 상기의 모노머 중 어느 하나 또는 동종, 이종 복수를 혼합한 재료를 이용하여 요철부 (23) 및 충전부 (24) 를 제작한다.
이상 설명한 조건으로 제작한 파장 선택 회절 소자 (20) 의 투과율을 계산기 시뮬레이션에 의해 산출한 결과, 도 7 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 도 7 에 있어서, η0 으로 나타낸 곡선은 0 차 회절광의 회절 효율의 데이터, 즉 입사광의 투과율의 데이터를 나타내고, η1 로 나타낸 곡선은 1 차 회절광의 회절 효율의 데이터를 나타내고 있다. 이 결과로부터, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (20) 는 파장 405㎚ 대의 광을 투과시키고, 파장 660㎚ 대 및 780㎚ 대의 광을 회절시킬 수 있는 것이다.
또한, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (20) 를 BD 등 및 CD 에 기록된 정보를 판독하는 광 헤드 장치에 탑재할 수 있다. 이 경우, 파장 선택 회절 소자 (20) 를 3 빔 발생용 회절 격자로 하여 적용함으로써, 광 헤드 장치는 CD 에 기록된 정보를 판독할 때에 3 빔법을 이용하여 트랙킹 제어를 실시할 수 있다. 이 경우의 광 헤드 장치의 구성은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 광 헤드 장치 (100)(도 4 참조) 와 동일하고, 3 빔을 얻는 파장이 상이할 뿐이므로 상세한 설명을 생략한다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (20) 에 의하면, 요철부 (23) 및 충전부 (24) 는 서로 상이한 파장 λ1, λ2 및 λ3 의 입사광의 파장역과는 상이한 파장역에 소정 파장의 광을 흡수하는 광흡수 파장역을 갖는 광학적 등방성 재료를 포함하고, 파장 λ1 의 광에 대하여 동일한 굴절률을 갖고, 파장 λ2 및 λ3 의 광에 대해서는 각각 상이한 굴절률을 갖는 구성으로 했으므로, 서로 상이한 파장의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있고, 2 개의 파장의 광을 대상으로 하는 종래의 것보다 광범위한 파장역의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에 있어서, 파장 선택 회절 소자 (20) 가 BD 등, DVD 및 CD 의 기록 재생에 사용되는 3 개의 파장 λ1, λ2 및 λ3 의 광에 대하여 선택적인 회절을 실시하는 예를 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고, 서로 상이한 복수의 파장에 대하여 선택적인 회절을 실시하는 구성으로 해도 동일한 효과가 얻어진다.
(제 3 실시형태)
본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 구성에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10)(도 1 참조) 와 마찬가지로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자를 BD 등, DVD 및 CD 의 규격에 대응시키는 예를 이용하여 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (30) 는 제 1 및 제 2 광중합 고분자의 파장 405㎚ 에 있어서의 굴절률차 Δn 및 회절 격자 높이가 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 의 입사광에 대하여 0 차 회절광이 최소이고 ±1 차 회절 효율이 최대가 되도록 조정되어 있는 점과, 입사광이 입사되는 유효 영역내에서, 동심원상의 회절 격자의 격자 주기가 상기 요철부의 주기가 외주부에 가까울수록 작게 되어 있는, 도 8 의 평면도 및 단면도와 같은 격자 패턴 (31) 을 구비하고 있는 점 이외에는, 도 1 에 구성의 개념도를 나타낸 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10) 와 동일한 구성을 갖는다. 즉, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (30) 는, 예를 들어, 파장 405㎚ 대의 광에 대한 굴절률차 Δn 이 0.008, 요철부의 두께가 25㎛ 로 된 것이다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (30) 를 탑재한 광 헤드 장치에 대하여 설명한다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 광 헤드 장치 (300) 는 발산광의 레이저광을 출사하는 광원 (301) 과, 레이저광을 투과시키는 빔 스플리터 (302) 와, 레이저광을 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈 (303) 와, 파장 선택 회절 소자 (30) 와, 광 디스크 (310) 의 기록층 (311) 에 집광하는 대물 렌즈 (304) 와, 광 디스크 (310) 로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기 (305) 를 구비하고 있다. 즉, 본 실시형태에 관련된 광 헤드 장치 (300) 는 제 1 실시형태의 파장 선택 회절 소자 (10) 대신 전술한 파장 선택 회절 소자 (30) 를 이용하고 있는 점과, 이 파장 선택 회절 소자 (30) 가 왕로의 광로 중의 콜리메이터 렌즈 (303) 와 대물 렌즈 (304) 사이에 배치되어 있는 점 이외에는, 제 1 실시형태의 광 헤드 장치 (100)(도 4 참조) 와 동일한 구성을 갖는다.
광원 (301) 은, 예를 들어 반도체 레이저 다이오드로 구성되고, 광 디스크 (310) 의 종류에 따른 파장의 레이저광을 생성한다. 본 실시형태에 있어서 생성되는 레이저광은 파장 405㎚ 대 (파장 λ1), 660㎚ 대 (파장 λ2) 및 780㎚ 대 (파장 λ3) 의 레이저광이다. 또한, 서로 상이한 파장의 레이저광을 출사하는 광원을 복수 구비하고, 합파(合波)하여 출사하는 구성으로 해도 된다.
광 디스크 (310) 는 그 종류에 따라 기록층 (311) 의 커버층의 두께나 기록 사이즈가 상이하므로, 각각에 적절한 집광 방법으로 하는 것이 필요하다. 상이한 종류의 광 디스크 (310) 에 대하여 동일한 대물 렌즈 (304) 를 이용하여 기록·재생을 실시하는 경우에는, 보정을 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (30) 를 사용한 광 헤드 장치 (300) 의 집광 특성을, 도 10 에 모식적으로 나타낸다. 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (30) 는 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 의 입사광의 거의 전체를 회절시킴과 함께, 전술한 바와 같은 격자 주기가 상이한 동심원상의 격자 패턴 (31) 을 구비하고 있으므로, 중심 부분에 입사한 광은 거의 직진하고, 외주부에 가까워질수록 큰 회절각으로 회절된다. 그 때문에, 입사광은 도 10 에 실선으로 나타내는 바와 같이 파장 선택 회절 소자 (30) 와 대물 렌즈 (304) 에 의해 집광되고, 대물 렌즈 (304) 에 가까운 위치에 큰 NA (개구수) 로 집광된다. 한편, 파장 660㎚ 대 (파장 λ2) 및 780㎚ 대 (파장 λ3) 의 입사광에 대해서는, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (30) 는 그 파장대의 입사광을 회절시키지 않기 때문에, 파장 선택 회절 소자 (30) 및 대물 렌즈 (304) 를 투과한 입사광은 도 10 에 점선으로 나타내는 바와 같이 대물 렌즈 (304) 에 의해서만 집광되고, 파장 405㎚ 대의 입사광과 비교하여 먼 위치에 작은 NA (개구수) 로 집광된다.
이상과 같이, 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 에 대해서만 작용하고, 파장 660㎚ 대 (파장 λ2) 및 780㎚ 대 (파장 λ3) 에 대하여 작용하지 않는 파장 선택 회절 소자 (30) 를 조합함으로써, 파장 660㎚ 대 (파장 λ2) 및 780㎚ 대 (파장 λ3) 에서의 집광에 최적화된 대물 렌즈 (304) 를 이용해도, 파장 405㎚ 대 (파장 λ1), 660㎚ 대 (파장 λ2) 및 780㎚ 대 (파장 λ3) 의 각각의 광 디스크의 호환 기록·재생이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 전술한 구성에 한정되는 것이 아니고, 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 에 대하여 작용하지 않고 파장 660㎚ 대 (파장 λ2) 및 780㎚ 대 (파장 λ3) 에 대하여 작용하는 파장 선택 회절 소자와, 405㎚ 대 (파장 λ1) 에 대하여 최적화된 대물 렌즈를 조합하여 이용해도 되고, 동일하게 호환 기록·재생을 실시할 수 있다.
또한, 격자 패턴 (31) 은, 도 8 에 예시한 것에 한정되지 않고, 작용시키는 파장에서의 집광성의 개선을 위하여 적절한 격자 주기의 분포로 하거나, 타원 형상으로 하거나 하는 것도 가능하다. 또한, 주기적인 요철 형상의 단면 형상은 도 1 에 나타낸 ±1 차 회절광의 강도가 거의 동등하게 회절되는 직사각형 형상으로 해도 되고, 혹은, 톱형 형상이나 근사적인 톱형 형상으로 하여 일방의 회절 효율을 높여 광의 이용 효율을 높이거나, 불필요한 광의 영향을 저감시키는 것도 가능하다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 광 헤드 장치 (300) 는 상이한 종류의 광 디스크를 동일한 대물 렌즈 (304) 로 기록·재생할 수 있어, 광학계를 단순화할 수 있다는 효과를 갖고, 서로 상이한 복수의 파장의 광을 선택적으로 회절시키는 파장 선택 회절 소자 및 광 헤드 장치 등으로서 유용하다.
(제 4 실시형태)
본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자의 구성에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10)(도 1 참조) 와 마찬가지로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자를 BD 등, DVD 및 CD 의 규격에 대응시키는 예를 들어 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (40) 는 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 의 광에 대하여 0 차 회절광이 최소이고 ±1 차 회절 효율이 최대가 되도록 격자 높이가 조정되어 있는 점과, 도 11 의 개략 평면도에 나타내는 바와 같이, 입사광이 입사하는 유효 영역내의 중앙의 직사각형의 격자 영역 (41) 에만 요철부와 충전부로 이루어지는 회절 격자가 형성되어 있는 점 이외에는, 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10)(도 1 참조) 와 동일한 구성을 갖는다. 즉, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (40) 는, 예를 들어, 파장 405㎚ 대의 광에 대한 굴절률차 Δn 이 0.008, 요철부의 두께가 25㎛ 로 된 것이다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (40) 를 탑재한 광 헤 드 장치에 대하여 설명한다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 광 헤드 장치 (400) 는 레이저광을 출사하는 광원 (401) 과, 3 빔을 발생하는 회절 소자 (420) 와, 레이저광을 투과시키는 빔 스플리터 (402) 와, 레이저광을 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈 (403) 와, 광 디스크 (410) 의 제 1 기록층 (411) 및 제 2 기록층 (412) 에 집광하는 대물 렌즈 (404) 와, 광 디스크 (410) 로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기 (405) 를 구비하고 있고, 또한 복로의 광로 중의 빔 스플리터 (402) 와 광 검출기 (405) 사이에 전술한 파장 선택 회절 소자 (40) 가 배치되어 구비되어 있다.
광원 (401) 은, 예를 들어 반도체 레이저 다이오드로 구성되고, 광 디스크 (410) 의 종류에 따른 파장의 레이저광을 생성한다. 본 실시형태에 있어서 생성되는 레이저광은 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 및 660㎚ 대 (파장 λ2) 및 780㎚ 대 (파장 λ3) 의 레이저광이다. 또한, 예를 들어 서로 상이한 파장의 레이저광을 출사하는 광원을 복수 구비하는 구성으로 해도 된다.
회절 소자 (420) 는 광원 (401) 으로부터 출사된 파장 405㎚ 대의 레이저광으로부터, 회절되지 않고 투과한 0 차 회절광 (주빔) 과 ±1 차 회절광 (부빔) 을 포함한 3 빔을 생성하여 빔 스플리터 (102) 에 출력하도록 되어 있다.
광 디스크 (410) 는 2 층의 기록층 즉 제 1 기록층 (411) 및 제 2 기록층 (412) 을 갖고 있다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, 제 1 기록층 (411) 에 집광하도록 대물 렌즈 (404) 를 배치한 경우에는, 광 디스크 (410) 에 조사된 405㎚ 대의 파장의 레이저광은 제 1 기록층 (411) 으로부터 주된 반사광으로서 반사됨과 함께, 제 2 기록층 (412) 상에 점선으로 나타내는 바와 같이 퍼진 스폿으로 입사하고, 이것에 의한 반사광이 생긴다. 이들 반사광은 대물 렌즈 (404), 콜리메이터 렌즈 (403), 빔 스플리터 (402), 및 파장 선택 회절 소자 (40) 를 투과한 후, 광 검출기 (405) 에 입사한다.
광 검출기 (405) 는 3 빔의 반사광을 도 4 에 나타낸 광 헤드 장치 (100) 와 동일하게 수광하도록 구성되어 있다. 파장 405㎚ 대의 광을 이용하여, 2 층의 기록층을 가진 광 디스크 중 제 1 기록층 (411) 을 재생할 때의 광 검출기 (405) 에 입사한 2 층의 기록층으로부터의 반사광의 모습을 도 13 을 이용하여 설명한다. 도 13 은, 광 검출기 (405) 상의 반사광의 강도를 모식적으로 나타낸 도면이다. 제 1 기록층 (411) 에 집광한 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 의 광은, 도 13 에 나타내는 광 검출기 (405) 의 수광부 (405a) 중에 스폿 (406) 으로서 집광되고, 제 1 기록층 (411) 에 기록된 신호 및 트랙킹 에러 신호가 검출된다. 이에 대하여, 제 2 기록층 (412) 상의 퍼진 스폿으로부터의 반사광은 광 검출기 (405) 상에 해칭으로 나타낸 퍼진 스폿 (407) 이 되어 입사한다. 이 때, 파장 선택 회절 소자 (40) 의 유효 영역 중앙의 직사각형의 격자 영역 (41) 에 형성된 격자 패턴에 의해, 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 의 광이 거의 모두 회절되어 광로로부터 벗어나기 때문에, 퍼진 스폿 (407) 의 중앙에는 이 반사광이 입사하지 않는 차광부 (408) 가 생성된다. 이로써, 집광하지 않는 기록층으로부터의 반사광에 의한 반사 노이 즈 (층간 크로스 토크) 를 저감하여, 양호한 기록·재생 특성이 실현된다. 한편, 파장 선택 회절 소자 (40) 는 파장 660㎚ 대 (파장 λ2) 및 780㎚ 대 (파장 λ3) 의 광은 거의 모두 투과시키므로, 이들 파장을 사용한 기록·재생을 실시할 때에는 유효 영역내의 모든 광을 손실 없이 효율적으로 이용하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 제 1 기록층 (411) 에 집광하는 예에 대하여 설명했지만, 제 2 기록층 (412) 에 집광하는 경우의 제 1 기록층 (411) 으로부터의 반사광에 대해서도 완전히 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 본 실시형태에 나타낸 격자 영역 (41) 의 형상은, 도 11 에 나타난 형상에 한정되는 것이 아니고, 사용하는 수광 소자의 수광부의 형상이나 반사 노이즈의 영향의 대소에 따라 형상이나 개수를 최적으로 설계하고, 그것에 의해 저손실화할 수 있다. 또한, 파장 선택 회절 소자에서 회절시키는 파장은 본 실시형태에서 나타낸 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 에 한정되는 것이 아니고, 그 밖의 파장대를 회절시키는 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 회절시키는 파장이 상이한 복수의 파장 선택 회절 소자를 이용하여, 모든 수광부 또는 특정 수광부에 대하여 자유롭게 반사 노이즈를 차폐하는 것이 가능하다. 이 때, 회절 격자를 형성하는 영역은 유효 영역의 전체 영역 혹은 부분적이 되고, 또한 각각의 파장에 대한 신호 처리의 방법이나 반사 노이즈의 영향도를 고려하여 가장 이용 효율을 높이도록 설계하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명에 관련된 광 헤드 장치 (400) 는 복수의 기록층을 갖는 광 디스크의 층간 크로스 토크의 저감과, 상이한 파장에서의 높은 이용 효율을 양립할 수 있는 효과를 갖고, 서로 상이한 복수의 파장의 광을 선택적으로 회절시키는 파장 선택 회절 소자 및 광 헤드 장치 등으로서 유용하다.
(제 5 실시형태)
본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10)(도 1 참조) 와 마찬가지로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자를 BD 등, DVD 및 CD 의 규격에 대응시키는 예를 들어 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (50) 의 평면 구성의 개념도를 도 14(a) 에, 단면 구성의 개념도를 도 14(b) 에 각각 나타낸다. 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (50) 는 격자 주기가 중심부로부터 외주부에 가까워질수록 작아지는 동심원상의 격자 패턴을 갖고 있는 점, 및 405㎚ 대 (파장 λ1) 의 입사광에 대하여 일부를 직진 투과시키고, 나머지를 회절시키도록 회절 격자 높이가 조정되어 있는 점 이외에는, 제 1 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (10) 와 동일한 구성을 갖고 있다.
이러한 구성에 의해 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (50) 는 파장 660㎚ 대 (파장 λ2) 및 785㎚ 대 (파장 λ3) 의 입사광에 대해서는 회절 격자로서 작용하지 않고 이것을 직진 투과시키고, 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 의 입사광에 대해서는 일부를 직진 투과시키고, 나머지를 회절시켜, 집광 및/또는 발산시킨다. 이 때, 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 의 입사광에 대한 0 차 회절광 즉 직진 투과광 강도와, ±1 차 회절광 및 -1 차 회절광, 즉 집광광 및 발산광 중 사용하는 쪽의 회절광 강도가 대략 동등해지도록 회절 격자 높이를 조정하는 것이 바람직하다.
격자의 단면 형상은 직사각형, 톱니 형상 혹은 원하는 톱니 형상을 계단상에 근사한 형상 중 어느 하나를 이용할 수도 있지만, 톱니 형상 혹은 원하는 톱니 형상을 계단상에 근사한 형상을 이용하면, 원하는 사용 방향의 회절 효율을 높일 수 있으므로 바람직하다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (50) 를 광 헤드 장치 (500) 에 탑재하고, 광 헤드 장치 (500) 가 BD 등, DVD 및 CD 에 기록된 정보를 판독하는 경우를 예로 들어 설명한다.
본 실시형태에 관련된 광 헤드 장치 (500) 는, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 발산광의 레이저광을 출사하는 광원 (501) 과, 광원 (501) 으로부터 출사된 레이저광을 투과시키고, 광 디스크 (510) 의 기록층 (511) 으로부터의 반사광을 반사하는 빔 스플리터 (502) 와, 레이저광을 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈 (503) 와, 본 실시형태에 관련된 파장 선택 회절 소자 (50) 와, 광 디스크 (510) 의 기록층 (511) 에 집광하는 대물 렌즈 (504) 와, 광 디스크 (510) 의 기록층 (511) 으로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기 (505) 를 구비하고 있다.
대물 렌즈 (504) 는 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 에 대한 개구수 NA 가 대략 0.85, 660㎚ 대 (파장 λ2) 에 대한 개구수 NA 가 대략 0.65 및 785㎚ 대 (파장 λ3) 에 대한 개구수 NA 가 대략 0.40 이 되고, 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 에서 커버 두께 0.1㎜ 의 광 디스크에 대하여 기록·재생이 가능해지도록 집광 특성이 최적화된 3 파장 호환용 대물 렌즈이다. 즉, 본 실시형태에 관련된 광 헤드 장치 (500) 는 도 9 에 구성을 모식적으로 나타낸 광 헤드 장치 (300) 와, 제 3 실시형태의 파장 선택 회절 소자 (30) 대신 본 실시형태의 파장 선택 회절 소자 (50) 를 이용하고 있는 점, 및 대물 렌즈 (504) 가 3 파장 호환성을 갖는 대물 렌즈인 점 이외에는 동일한 구성을 갖고 있다.
본 실시형태의 파장 선택 회절 소자 (50) 를 사용한 광 헤드 장치 (500) 의 파장 405㎚ 대의 입사광에 대한 집광 특성을 도 16 의 모식적 단면도를 이용하여 설명한다. 본 실시형태에서 사용한 파장 선택 회절 소자 (50) 는 광축으로부터 발산되는 측에 대한 회절 효율을 높이기 위하여, 원하는 톱니 형상을 다단의 계단상에 근사한 단면 형상을 갖고, 405㎚ 대 (파장 λ1) 의 입사광에 대한 직진 투과광과 회절되어 발산되는 광 (이하 간단히 회절광이라고 한다) 의 강도가 대략 동등하게 되어 있다.
파장 선택 회절 소자 (50) 에 의해 직진 투과된 파장 405㎚ 대 (파장 λ1) 의 광원광은 도 중에 실선으로 나타낸 바와 같이 대물 렌즈 (504) 에 의해 집광되고, 대물 렌즈 (504) 에 가까운 위치에 놓여진 기록층 (511a) 상에 큰 NA (개구수) 로 집광된다.
파장 선택 회절 소자 (50) 의 동심원상의 격자 패턴은 외주부에 가까울수록 격자 주기가 작으므로, 파장 선택 회절 소자 (50) 에 입사한 입사광 중 외주부로의 입사광은 중심부 부근으로의 입사광에 대하여 큰 회절각으로 회절되므로, 파장 선택 회절 소자 (50) 에 의해 발산광으로서 출사된다. 그 때문에, 회절 광은, 도 중에 점선으로 나타낸 바와 같이, 대물 렌즈 (504) 에 의해 파장 선택 회절 소자 (50) 를 직진 투과한 광과 비교하여 먼 위치에 놓여진 기록층 (511b) 상에 작은 NA (개구수) 로 집광된다.
이상과 같이, 405㎚ 대 (파장 λ1) 에 대하여 투과하는 광 및 회절되는 광의 각각을 사용함으로써, 660㎚ 대 (파장 λ2) 나 785㎚ 대 (파장 λ3) 의 특성을 변화시키지 않고 커버층 두께나 NA (개구수) 가 상이한 광 디스크 (510a, 510b) 중 어느 것에 대해서도 양호한 특성으로 기록·재생할 수 있다.
이러한 격자의 구체적인 구성으로서는, Δn 을 0.08 로 하고, 격자 높이가 20㎛ 이고, 격자 주기가 중심부로부터 외주부에 가까워질수록 작아져 최외주부에서 주기가 15㎛ 인 구성이 예시된다.
또한, 본 발명은 상기의 구성에 한정되는 것이 아니고, 회절 방향을 집광하는 방향으로 하고, 직진 투과광에 대하여 작은 NA (개구수) 로 가까운 위치에서 집광시키고, 회절광에 대하여 큰 NA (개구수) 로 먼 위치에서 집광시키는 구성으로 하는 것도 동일하게 이용할 수 있다.
또한, 격자는 기판면에 대하여 입사광이 입사하는 유효 영역의 전체면에 동일한 격자를 형성해도 되지만, 집광시의 수차를 작게 억제하기 위하여, 유효 영역 (530) 내의 외주에 가까운 부분에는 격자를 형성하지 않고 회절광이 발생하지 않도 록 하거나, 중심부와는 역방향으로 회절시키거나 하여, 디스크 상의 집광성을 저하시켜 기록·재생에 사용하는 집광 스폿에 대한 영향을 저감시킬 수도 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 광 헤드 장치는 파장 및 NA (개구수) 가 상이한 복수의 종류의 광 디스크에 대하여, 동일한 대물 렌즈를 사용한 광학계로 기록·재생하는 것이 가능하게 되므로, 광학계를 단순화할 수 있다. 즉, 서로 상이한 복수의 파장의 광을 선택적으로 회절시키는 파장 선택 회절 소자 및 광 헤드 장치 등으로서 유용하다.
본 발명을 상세하게 또한 특정 실시형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러가지 변경이나 수정을 가할 수 있음은 당업자에게 있어 분명하다.
본 출원은 2005년 12월 15일 출원의 일본 특허출원 (일본 특허출원 2005-361987), 2006년 9월 7일 출원의 일본 특허출원 (일본 특허출원 2006-243139) 에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.
산업상이용가능성
이상과 같이, 본 발명에 관련된 광 헤드 장치는 종래의 것보다 광범위한 파장역의 광을 선택적으로 회절시킬 수 있다는 효과를 갖고, 서로 상이한 복수의 파장의 광을 선택적으로 회절시키는 파장 선택 회절 소자 및 광 헤드 장치 등으로서 유용하다.

Claims (8)

  1. 투광성을 갖는 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성되어 일 방향으로 신장되는 요철 형상이 주기적으로 형성된 요철부와, 상기 요철부의 적어도 오목부를 매립하도록 충전된 충전부를 구비하고, 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 입사광이 입사되는 파장 선택 회절 소자로서,
    상기 요철부 및 상기 충전부는 각각 제 1 광학적 등방성 재료 및 제 2 광학적 등방성 재료로 형성되고,
    상기 제 1 광학적 등방성 재료 및 상기 제 2 광학적 등방성 재료는 모두 상기 입사광의 파장의 광을 흡수하지 않고, 상기 입사광의 서로 상이한 복수의 파장 중 적어도 1 개의 파장인 제 1 파장을 갖는 광에 대하여 동일한 굴절률을 갖고, 상기 제 1 파장과는 상이한 적어도 1 개의 파장인 제 2 파장을 갖는 광에 대하여 상이한 굴절률을 갖는, 파장 선택 회절 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철부 및 상기 충전부는 광의 흡수단 파장이 서로 상이한 재료에 의해 형성되는, 파장 선택 회절 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 입사광의 서로 상이한 복수의 파장 중, 상기 제 1 광학적 등방성 재료 및 상기 제 2 광학적 등방성 재료가 상이한 굴절률을 갖는 파장 λi 를 갖는 광에 대한 상기 제 1 광학적 등방성 재료의 굴절률 및 상기 제 2 광학적 등방성 재료의 굴절률의 차이를 Δn 으로 하면, d(Δn)/dλi 를 Δn 으로 나눈 값의 절대치는 0.05/㎚ 이하인, 파장 선택 회절 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 광의 파장을 λ1, λ2 및 λ3 으로 할 때, 상기 요철부 및 상기 충전부는 상기 파장 λ1 을 갖는 광에 대하여 상이한 굴절률을 갖고, 상기 파장 λ2 를 갖는 광 및 상기 파장 λ3 을 갖는 광에 대하여 동일한 굴절률을 갖는, 파장 선택 회절 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 광의 파장을 λ1, λ2 및 λ3 으로 할 때, 상기 요철부 및 상기 충전부는 상기 파장 λ1 을 갖는 광에 대하여 동일한 굴절률을 갖고, 상기 파장 λ2 를 갖는 광 및 상기 파장 λ3 을 갖는 광에 대하여 상이한 굴절률을 갖는, 파장 선택 회절 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철부와 상기 충전부는 상기 입사광이 입사하는 영역인 유효 영역의 일부에만 설치되어 있는, 파장 선택 회절 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철부와 상기 충전부는 상기 투명 기판의 상기 입사광이 입사하는 영역인 유효 영역내에 동심원상으로 형성되어 있고,
    상기 요철부의 주기는 중심부로부터 외주부에 가까워질수록 작은, 파장 선택 회절 소자.
  8. 서로 상이한 복수의 파장을 갖는 입사광을 출사하는 광원과, 상기 광을 광 디스크의 기록층에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 광 기록 매체로부터의 반사광을 검출하는 광 검출기를 구비하는 광 헤드 장치로서,
    상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이의 광로 상에, 또는 상기 대물 렌즈와 상기 광 검출기 사이의 광로 상에, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 파장 선택 회절 소자가 설치되어 있는, 광 헤드 장치.
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