JP5424329B2 - Optical path switching element, optical path switching apparatus, optical head apparatus, and optical information recording / reproducing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対して記録や再生を行うための光ヘッド装置等にかかり、特に、当該光ヘッド装置の装備され入射光の光路を切り替えるための光路切替素子、並びにこれを装備した光路切替装置、光ヘッド装置、および光学式情報記録再生装置に関するものである。 The present invention relates to an optical head device or the like for performing recording or reproduction with respect to two types of optical recording media having different optical system conditions. In particular, the present invention is equipped with the optical head device for switching the optical path of incident light. The present invention relates to an optical path switching element, and an optical path switching apparatus, an optical head apparatus, and an optical information recording / reproducing apparatus equipped with the optical path switching element.
入射光の光路を切り替えるための光路切替素子は、例えば、使用するための光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対して記録や再生を行うための光ヘッド装置に用いられる。
近年、BD(ブルーレイディスク)規格と呼ばれる容量25〔GB〕の光記録媒体の規格、およびHD−DVD(ハイデンシティディジタルバーサタイルディスク)規格と呼ばれる容量15〔GB〕の光記録媒体の規格が成立し、BD規格の光記録媒体とHD−DVD規格の光記録媒体との両方に対して記録や再生を行うための光ヘッド装置が望まれている。An optical path switching element for switching the optical path of incident light is used, for example, in an optical head device for performing recording and reproduction on two types of optical recording media having different optical system conditions for use.
In recent years, a standard of 25 [GB] optical recording medium called BD (Blu-ray Disc) standard and a standard of 15 [GB] optical recording medium called HD-DVD (High Density Digital Versatile Disc) standard have been established. Therefore, there is a demand for an optical head device for performing recording and reproduction on both the BD standard optical recording medium and the HD-DVD standard optical recording medium.
ところで、BD規格においては、光源の波長は約400〔nm〕、対物レンズの開口数は0.85、光記録媒体の保護層の厚さは0.1〔mm〕である。一方、HD−DVD規格においては、光源の波長は約400〔nm〕、対物レンズの開口数は0.65、光記録媒体の保護層の厚さは0.6〔mm〕である。即ち、BD規格の光記録媒体とHD−DVD規格の光記録媒体とでは、使用するための光学系の条件が異なる。
このような、使用するための光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対して記録や再生を行うための光ヘッド装置として、いくつかの関連した例が知られている(特許文献1,2)。By the way, in the BD standard, the wavelength of the light source is about 400 [nm], the numerical aperture of the objective lens is 0.85, and the thickness of the protective layer of the optical recording medium is 0.1 [mm]. On the other hand, in the HD-DVD standard, the wavelength of the light source is about 400 [nm], the numerical aperture of the objective lens is 0.65, and the thickness of the protective layer of the optical recording medium is 0.6 [mm]. That is, the optical system conditions for use differ between the BD standard optical recording medium and the HD-DVD standard optical recording medium.
Several related examples are known as optical head devices for performing recording and reproduction on two types of optical recording media having different optical system conditions for use (Patent Document 1). , 2).
特許文献1に記載の光ヘッド装置は、半導体レーザと、半導体レーザからの出射光をBD規格の光記録媒体内に集光するBD用対物レンズと、BD規格の光記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、出射光の光路から反射光の光路を分離するビームスプリッタと、ビームスプリッタとBD用対物レンズとの間に設けられた光路切替素子とを有している。
The optical head device described in
又、特許文献2に記載の光ヘッド装置は、半導体レーザと、半導体レーザからの出射光をHD−DVD規格の光記録媒体内に集光するHD−DVD用対物レンズと、HD−DVD規格の光記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、出射光の光路から反射光の光路を分離するビームスプリッタと、ビームスプリッタとHD−DVD用対物レンズとの間に設けられた光路切替素子とを備えている。
An optical head device described in
そして、光路切替素子は、例えば、BD規格の光記録媒体に対して記録や再生を行う場合にあっては、ビームスプリッタからの光を反射してBD用対物レンズへ導くと共にBD用対物レンズからの光を反射してビームスプリッタへ導く。又、HD−DVD規格の光記録媒体に対して記録や再生を行う場合にあっては、ビームスプリッタからの光を透過させてHD−DVD用対物レンズへ導くと共にHD−DVD用対物レンズからの光を透過させてビームスプリッタへ導く。 The optical path switching element reflects, for example, the light from the beam splitter and directs it to the BD objective lens and from the BD objective lens when recording or reproducing is performed on the BD standard optical recording medium. Is reflected and guided to the beam splitter. Also, when recording or reproducing on an HD-DVD standard optical recording medium, the light from the beam splitter is transmitted to the HD-DVD objective lens and from the HD-DVD objective lens. The light is transmitted and guided to the beam splitter.
図13に、特許文献1に記載の光ヘッド装置が備えている光路切替素子129の一例を示す。この光路切替素子129は、基板130aと基板130bとの間にブラッググレーティング131を介装した構成となっている。ここで、基板130aのブラッググレーティング131側の面および基板130bのブラッググレーティング131側の面には、ブラッググレーティング131に交流電圧を印加するための電極(図示せず)が設けられている。ブラッググレーティング131は、液晶層とポリマー層とが周期的に配列して成る構造を備えている。
FIG. 13 shows an example of an optical
そして、ブラッググレーティング131に交流電圧を印加しない場合、液晶層における液晶部分は液晶層とポリマー層との屈折率が異なるように配向するため、図の左側から入射した入射光Lはブラッググレーティング131で反射され反射光Hとして図の上側へ向かう。一方、ブラッググレーティング131に所定の実効値を有する交流電圧を印加した場合、液晶層における液晶は液晶層とポリマー層との屈折率が等しくなるように配向するため、図の左側から入射した入射光Lはブラッググレーティング131を透過し透過光Tとして図の右側へ向かう。
When no AC voltage is applied to the Bragg
又、図14に、特許文献2に記載の光ヘッド装置が備えている光路切替素子132の一例を示す。この光路切替素子132は、基板133aと基板133bとの間にコレステリック液晶層134を介装した構成となっている。ここで、基板133aのコレステリック液晶層134側の面および基板133bのコレステリック液晶層134側の面には、コレステリック液晶層134に交流電圧を印加するための電極(図示せず)が設けられている。
FIG. 14 shows an example of the optical
そして、コレステリック液晶層134に交流電圧を印加しない場合、コレステリック液晶層134が含む液晶は右回り又は左回りの螺旋状に配向するため、図の左側から入射した入射光Lはコレステリック液晶層134で右回り又は左回りの円偏光の成分が反射され反射光Hとして図の上側へ向かう。一方、コレステリック液晶層134に所定の実効値を有する交流電圧を印加した場合、コレステリック液晶層134が含む液晶は厚さ方向に配向するため、図の左側から入射した入射光Lはコレステリック液晶層134を透過し透過光Tとして図の右側へ向かう。
When no AC voltage is applied to the cholesteric
また、これとは別に、特許文献3には、電気信号により駆動される液晶を含む液晶層と、この液晶層の上側および下側にそれぞれ設けられ交互に積層された高屈折率層及び低屈折率層とから成る第一及び第二の誘電体多層膜とを有し、且つ電気信号に応じて透過させる光の波長が変化する可変波長フィルタが開示されている。
上記特許文献1に記載の光ヘッド装置が有する光路切替素子にあっては、前述した図13に示すように、液晶層とポリマー層とが周期的に配列してブラッググレーティング131を備えている。この場合、各々の液晶層の厚さは数10〔nm〕程度と非常に薄く、液晶層が含む液晶は配向方向が変化しにくいため、この液晶を液晶層とポリマー層との屈折率が等しくなるように配向させるためには、ブラッググレーティング131に印加する交流電圧の実効値を50〔V〕〜100〔V〕程度の比較的高い動作電圧を必要としている。
The optical path switching element included in the optical head device described in
即ち、この特許文献1に記載の光路切替素子129にあっては動作電圧が高いという不都合がある。又、ブラッググレーティング131は干渉露光により作製する必要があるが、干渉露光により一度に作製できる面積は小さい。このため、ブラッググレーティング131を用いた光路切替素子129は大量生産に適せず、光路切替素子129はそのコストが必然的に高くなるという不都合がある。
That is, the optical
又、特許文献2に記載の光ヘッド装置が有する光路切替素子132においては、コレステリック液晶層134に交流電圧を印加しない場合、コレステリック液晶層134は入射した光の内、右回りの円偏光の成分及び左回りの円偏光の成分の内のどちらか一方のみしか反射しない。即ち、この特許文献2に記載の光路切替素子132にあっては、その光路切替機能が入射光の偏光状態に依存する性質を備えている。
Further, in the optical
これに対し、右回りの円偏光の成分に対して動作する光路切替素子と左回りの円偏光の成分に対して動作する光路切替素子とを重ねれば、光路切替機能を入射光の偏光状態に依存しないようにすることができる。しかし、二つの光路切替素子を重ねると、コレステリック液晶層134における吸収損失が大きくなるため、出来上がった光路切替素子132の反射率および透過率が低くなり、同時に光路切替素子132のサイズも大きくなり、更にコストが高くなるという不都合がある。
On the other hand, if the optical path switching element that operates on the clockwise circular polarization component and the optical path switching element that operates on the counterclockwise circular polarization component are overlapped, the optical path switching function is changed to the polarization state of the incident light. Can be made independent of However, when the two optical path switching elements are overlapped, the absorption loss in the cholesteric
更に、上述した特許文献3に記載の可変波長フィルタにあっては、液晶層の厚さ方向が入射光の方向に平行であるため、可変波長フィルタを透過しない光は可変波長フィルタで入射光の方向と同じ方向へ反射される。この可変波長フィルタを光路切替素子として用いるには、液晶層の厚さ方向を入射光の方向に対して傾斜させ、可変波長フィルタを透過しない光を可変波長フィルタで入射光の方向と異なる方向へ反射する必要があるが、特許文献3にはそのような技術の必要性については何ら開示されていない。又、この特許文献3には、入射光Lをその偏光状態に依存することなく透過させるための構成は記載されているが、入射光Lをその偏光状態に依存することなく反射させるための構成については何ら関知していない。
Further, in the variable wavelength filter described in
本発明の目的は、特に光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対して入射光の偏光状態に依存することなく光路切替を実行しこれによって記録や再生を円滑に寄与し得る光路切替素子,光路切替装置,光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置を提供することにある。 An object of the present invention is to perform optical path switching without depending on the polarization state of incident light, particularly for two types of optical recording media having different optical system conditions, thereby enabling smooth recording and reproduction. An object is to provide an element, an optical path switching device, an optical head device, and an optical information recording / reproducing device.
上記目的を達成するため、本発明に係る光路切替素子は、電気信号により駆動される液晶を含み厚さ方向が入射光の方向に対して傾斜するように設置された液晶層と、この液晶層の一方の面に設けられた第一の誘電体多層膜と、前記液晶層の他方の面に設けられた第二の誘電体多層膜とを有し、前記第一,第二の各誘電体多層膜が、それぞれ高屈折率層と低屈折率層とが順次交互に積層された多層膜の積層構造を成し、前記入射光をその偏光状態に依存することなく前記入射光の方向と異なる方向へ反射する第一の特性と前記入射光をその偏光状態に依存することなく透過させる第二の特性とを有すると共に、前記電気信号に応じて前記第一の特性と第二の特性とが切り替わる特性を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical path switching element according to the present invention includes a liquid crystal layer including a liquid crystal driven by an electric signal and disposed so that a thickness direction is inclined with respect to a direction of incident light, and the liquid crystal layer A first dielectric multilayer film provided on one surface of the liquid crystal layer, and a second dielectric multilayer film provided on the other surface of the liquid crystal layer. The multilayer film has a multilayer structure in which high-refractive index layers and low-refractive index layers are sequentially stacked alternately, and the incident light differs from the direction of the incident light without depending on its polarization state. A first characteristic that reflects in a direction and a second characteristic that transmits the incident light without depending on its polarization state, and the first characteristic and the second characteristic are in accordance with the electrical signal. It is characterized by having a switching property.
上記目的を達成するため、本発明に係る光路切替素子は、前述した第1の発明の前記第一,第二の各誘電体多層膜の外側に、第一,第二の中間層をそれぞれ対応して設けると共に、前記第一,第二の各中間層の外側に、それぞれ高屈折率層と低屈折率層とが順次交互に積層された多層膜の積層構造を成す第三,第四の誘電体多層膜をそれぞれ対応して設け、前記第一,第二の各中間層を、前記液晶の配向状態が前記第一又は第二の配向状態である場合の前記液晶層と屈折率及び厚さが等しい部材で形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the optical path switching element according to the present invention corresponds to the first and second intermediate layers on the outside of the first and second dielectric multilayer films of the first invention. And the third and fourth layers forming a multilayer structure in which a high refractive index layer and a low refractive index layer are alternately laminated on the outside of the first and second intermediate layers, respectively. A dielectric multilayer film is provided correspondingly, and each of the first and second intermediate layers has a refractive index and a thickness that are the same as the liquid crystal layer when the alignment state of the liquid crystal is the first or second alignment state. It is characterized in that they are formed of equal members.
上記目的を達成するため、本発明に係る光路切替装置は、前述した光路切替素子を有し、この光路切替素子の特性を前記第一の特性と前記第二の特性との間で切り替えるための電気信号を生成すると共に当該生成した電気信号により前記液晶を駆動する光路切替素子駆動手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical path switching device according to the present invention has the above-described optical path switching element, and switches the characteristics of the optical path switching element between the first characteristic and the second characteristic. And an optical path switching element driving unit that generates an electric signal and drives the liquid crystal by the generated electric signal.
上記目的を達成するため、本発明に係る光ヘッド装置は、第一の光記録媒体及び第二の光記録媒体に対応するための二系統の光学系を備えた光ヘッド装置であって、一の光源と、この光源からの出射光を前記第一の光記録媒体内に集光する第1の対物レンズと、前記光源からの出射光を前記第二の光記録媒体内に集光する第2の対物レンズと、前記第一又は第二の光記録媒体からの反射光を前記第1又は第2の対物レンズを介して受光する光検出器と、前記出射光の光路から前記反射光の光路を分離する光分離手段とを備え、前記光分離手段と前記第一及び第二の対物レンズとの間に一の光路切替素子を装備すると共に、この光路切替素子を上述した光路切替素子にて構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical head device according to the present invention is an optical head device including two systems of optical systems for dealing with a first optical recording medium and a second optical recording medium. A first objective lens that condenses the light emitted from the light source in the first optical recording medium, and a first objective lens that condenses the light emitted from the light source in the second optical recording medium. Two objective lenses, a photodetector for receiving the reflected light from the first or second optical recording medium via the first or second objective lens, and the reflected light from the optical path of the emitted light. A light separation means for separating the optical path, and equipped with one optical path switching element between the light separation means and the first and second objective lenses, and this optical path switching element is used as the optical path switching element described above. It is characterized by being configured.
上記目的を達成するため、本発明に係る光学式情報記録再生装置は、前述した光ヘッド装置と、使用される光記録媒体が前記第一,第二の何れの光記録媒体であるかによって前記光路切替素子の特性を前記第一の特性と前記第二の特性との間で切り替えるための電気信号を生成し当該電気信号により前記液晶を駆動する光路切替素子駆動手段とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention comprises the above-described optical head device and the optical recording medium used depending on which of the first and second optical recording media is used. And an optical path switching element driving unit that generates an electric signal for switching the characteristic of the optical path switching element between the first characteristic and the second characteristic and drives the liquid crystal by the electric signal. To do.
本発明によると、光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対応して入射光の偏光状態に依存することなく当該入射光を所定の電気信号によって反射特性と透過特性とを切り替えることができる光路切替素子および光路切替装置を提供することができ、又、これを装備した光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置では、入射光の偏光状態に依存することなく光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対応して記録や再生を円滑に成し得るという優れた光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置を提供することができる。 According to the present invention, the reflection characteristics and transmission characteristics of incident light can be switched between predetermined reflection characteristics and transmission characteristics without depending on the polarization state of the incident light corresponding to two types of optical recording media having different optical system conditions. An optical path switching element and an optical path switching device can be provided, and the optical head device and the optical information recording / reproducing device equipped with the optical path switching device have different optical system conditions without depending on the polarization state of incident light. It is possible to provide an excellent optical head device and optical information recording / reproducing apparatus capable of smoothly performing recording and reproduction corresponding to various types of optical recording media.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
本発明に係る光路切替素子の第1実施形態を、図1乃至図5に基づいて説明する。図1において、光路切替素子1Aは、液晶としてネマチック液晶を使用したネマチック液晶層3と、このネマチック液晶層3を層状に保持する第1,第2の誘電体多層膜5a,5bと、この各誘電体多層膜5A,5bの外面側にそれぞれ積層された基板2a,2bとを備えている。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
A first embodiment of an optical path switching element according to the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, an optical
ここで、本実施形態では、ネマチック液晶層3と、このネマチック液晶層3を層状に保持する第1,第2の誘電体多層膜5a,5bとにより光路切替素子本体1Aaが形成されている。又、この光路切替素子本体1Aaの外側両面には、それぞれ基板2a,2bが配設され、この各基板2a,2bの各内側に、前記液晶に対して前記特性切替用の交流電圧を印加するための透明薄膜電極4a,4bがそれぞれ装備されている。
Here, in this embodiment, the optical path switching element body 1Aa is formed by the nematic
即ち、光路切替素子1Aは、中心部のネマチック液晶層3および当該ネマチック液晶層3を挟持する各誘電体多層膜5a,5bを中心部に備え、当該各誘電体多層膜5a,5bの各外面側にそれぞれ基板2a,2bが積層され、当該基板2a,2bに挟まれた状態で全体が一体的に積層された積層構造となっている。
That is, the optical
ここで、ネマチック液晶層3は、電気信号により駆動される液晶を含む液晶層であり、又、誘電体多層膜(第一,第2の誘電体多層膜)5a,5bは、それぞれ前述したネマチック液晶層3側から外面に向かって高屈折率層6と低屈折率層7とが交互に積層された誘電体多層膜構造を成している。又、基板2a,2bの厚さ方向は、使用時には、入射光Lの方向に対してθ=45°の角度をなして設置されるようになっている。
Here, the nematic
一方、光路切替素子1Aは、電気信号に応じて、図1の左側から入射した光をその偏光状態に依存することなく図の上側へ反射する第1の特性(反射特性)と、図の左側から入射した光Lをその偏光状態に依存することなく図の右側へ透過させる第2の特性(透過特性)とを備えている。そして、この第1乃至第2の二つの各特性が、使用状況に応じて印加される交流電圧により切り替え使用されるようになっている。
On the other hand, the optical
図2に、上記光路切替素子1Aの具体的な断面構造の例を示す。図2に示すように、光路切替素子1Aは、前述したように誘電体多層膜5a,5bと、この誘電体多層膜5a,5bによって挟持されたネマチック液晶層3とを備えている。前述した誘電体多層膜5a,5bは、上述したようにいずれも高屈折率層6と低屈折率層7とが交互に積層されて構成されている。
FIG. 2 shows an example of a specific cross-sectional structure of the optical
本第1実施形態にあっては、誘電体多層膜5a,5bのそれぞれにおける高屈折率層6の層数は6層、低屈折率層7の層数は5層である。高屈折率層6の材料としては例えば二酸化チタンが用いられ、低屈折率層7の材料としては例えば二酸化ケイ素が用いられる。そして、基板2aの誘電体多層膜5a側の面、および基板2bの誘電体多層膜5b側の面には、前述したように、ネマチック液晶層3に交流電圧を印加するための透明電極4a,透明電極4bが、それぞれ設けられている。
In the first embodiment, the number of high refractive index layers 6 in each of the
(ネマチック液晶の配向方向)
図3に、ネマチック液晶層3が含む液晶であるネマチック液晶の配向方向を示す。図中の矢印はネマチック液晶の長手方向を表している。ネマチック液晶は光学軸の方向が長手方向である一軸の屈折率異方性を有しており、長手方向に平行な方向の偏光成分(異常光成分)に対する屈折率をne、長手方向に垂直な方向の偏光成分(常光成分)に対する屈折率をnoとすると、ne>noの関係があり、neはnoに比べて大きい。(Orientation direction of nematic liquid crystal)
FIG. 3 shows the alignment direction of the nematic liquid crystal that is the liquid crystal included in the nematic
ネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない場合、ネマチック液晶は図3(a)に示すように、長手方向が厚さ方向に垂直な面内でランダムな方向になるように配向した第一の配向状態となる。一方、ネマチック液晶層3に所定の実効値を有する交流電圧を印加した場合、ネマチック液晶の結晶構造は、図3(b)に示すように当該結晶構造の長手方向が厚さ方向に沿って配向された第二の配向状態となる。ネマチック液晶層3の厚さは1〔μm〕程度であり、ネマチック液晶を長手方向が厚さ方向になるように配向させるためにネマチック液晶層3に印加する交流電圧の実効値は5〔V〕〜10〔V〕程度である。
When no AC voltage is applied to the nematic
(光路切替素子1Aの具体例と透過率及び反射率の検討)
ここで、光路切替素子1Aへ入射する入射光Lの波長をλ、入射角をθとしたとき、光路切替素子1Aを、λ=400〔nm〕,θ=45°の条件で動作させるための光路切替素子1Aの設計例について説明する。
高屈折率層6,低屈折率層7の屈折率をそれぞれnH,nLとし、高屈折率層6,低屈折率層7における光の屈折角をそれぞれθH,θLとすると、θH,θLはそれぞれ、以下の如く求められる。
sinθH=sinθ/nH、sinθL=sinθ/nL(Specific example of optical
Here, when the wavelength of the incident light L incident on the optical
When the refractive indexes of the high
sin θH = sin θ / nH, sin θL = sin θ / nL
更に、高屈折率層6,低屈折率層7の厚さをそれぞれdH,dLとすると、dH,dLは、それぞれ、以下の如く求められる。
dH=λ/(4×nH)×cos(θH)
dL=λ/(4×nL)×cos(θL)
ここで、例えば、nH=2.35、nL=1.46とすると、
dH=44.6〔nm〕
dL=78.3〔nm〕となる。Furthermore, when the thicknesses of the high
dH = λ / (4 × nH) × cos (θH)
dL = λ / (4 × nL) × cos (θL)
Here, for example, if nH = 2.35 and nL = 1.46,
dH = 44.6 [nm]
dL = 78.3 [nm].
又、ネマチック液晶の状態が第一の配向状態、第二の配向状態である場合のネマチック液晶層3の屈折率をそれぞれn1,n2とすると、n1,n2は、それぞれ、以下の如く求められる。
n1=[(2no2+ne2)/3]1/2
n2=noにより求められる。Further, assuming that the refractive index of the nematic
n1 = [(2no 2 + ne 2 ) / 3] 1/2
It is calculated | required by n2 = no.
ここで、例えば、ne=1.73、no=1.53であるとすると、
n1=1.60
n2=1.53となる。Here, for example, if ne = 1.73 and no = 1.53,
n1 = 1.60
n2 = 1.53.
図4(a)(b)に、ネマチック液晶層3の厚さを975.4〔nm〕とした場合の、光路切替素子1Aへの入射光Tの波長と光路切替素子1Aの透過率との関係の計算例を示す。又、図5(a)(b)に、ネマチック液晶層3の厚さを1031.8〔nm〕とした場合の光路切替素子1Aへの入射光Tの波長と光路切替素子1Aの透過率との関係の計算例を示す。
4A and 4B show the relationship between the wavelength of the incident light T to the optical
図4(a)及び図5(a)は、ネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない場合の計算例である。又、図4(b)及び図5(b)は、ネマチック液晶層3に所定の実効値を有する交流電圧を印加した場合の計算例である。更に、図中の実線,点線はそれぞれP偏光成分,S偏光成分に対する計算例を表している。尚、簡単のため、光路切替素子1Aにおける光の吸収は考慮していない。
FIG. 4A and FIG. 5A are calculation examples when no AC voltage is applied to the nematic
光路切替素子1Aの透過率スペクトルには、ネマチック液晶層3が無い場合を想定すると、誘電体多層膜5a,5bの働きにより、P偏光成分に対しては波長が約340〔nm〕〜約480〔nm〕の範囲、S偏光成分に対しては波長が約330〔nm〕〜約500〔nm〕の範囲に、透過率がほぼ0〔%〕になる幅の広い反射波長帯が形成される。
Assuming that the nematic
これに対し、ネマチック液晶層3があると、ネマチック液晶層3の働きにより、P偏光成分およびS偏光成分のいずれに対しても、上記の反射波長帯の内部に透過率がほぼ100〔%〕になる幅の狭い三本の透過波長帯が形成される。これらの透過波長帯を、中心波長が短い順に、それぞれ第一透過波長帯,第二透過波長帯,及び第三の透過波長帯と呼ぶことにする。この第一乃至第三の透過波長帯は、ネマチック液晶層3を媒質とし、誘電体多層膜5a,5bを反射鏡とする共振器により形成されたものと考えることもできる。
On the other hand, when the nematic
ここで、ネマチック液晶層3の厚さや屈折率を変化させると、この共振器の長さが変化するため、第一乃至第三の透過波長帯の中心位置の波長(中心波長)が変化する。
Here, when the thickness or refractive index of the nematic
(ネマチック液晶層3の厚さを975.4〔nm〕とした場合)
そこで、まず、ネマチック液晶層3の厚さを975.4〔nm〕とした場合について例示する。この場合、ネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない場合には、図4(a)に示すように、P偏光成分,S偏光成分のいずれに対しても、第二の透過波長帯の中心波長は400〔nm〕である。このため、光路切替素子1aへ入射した入射光Lは、P偏光成分,S偏光成分のいずれもほぼ100〔%〕が透過する。(When the thickness of the nematic
Therefore, first, the case where the thickness of the nematic
一方、ネマチック液晶層3に所定の実効値を有する交流電圧を印加した場合、図4(b)に示すように、P偏光成分,S偏光成分のいずれに対しても、波長400〔nm〕は第二の透過波長帯と第三の透過波長帯との中間に位置する。このため、光路切替素子1Aへ入射した光Lは、P偏光成分,S偏光成分のいずれも、ほぼ100〔%〕が反射される。
On the other hand, when an AC voltage having a predetermined effective value is applied to the nematic
即ち、ネマチック液晶層3におけるネマチック液晶の状態が第一の配向状態,第二の配向状態である場合には、光路切替素子1Aの特性は、それぞれに対応して、第二の特性(透過特性),第一の特性(反射特性)となる。
That is, when the nematic liquid crystal state in the nematic
(ネマチック液晶層3の厚さを1031.8〔nm〕とした場合)
次に、上述したネマチック液晶層3の厚さを1031.8〔nm〕とした場合について例示する。(When the thickness of the nematic
Next, the case where the thickness of the nematic
ネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない場合、図5(a)に示すように、P偏光成分,S偏光成分のいずれに対しても、波長400〔nm〕は第一の透過波長帯と第二の透過波長帯との中間に位置する。このため、光路切替素子1Aへ入射した光は、P偏光成分,S偏光成分のいずれもほぼ100〔%〕が反射される。
When no AC voltage is applied to the nematic
一方、ネマチック液晶層3に所定の実効値を有する交流電圧を印加した場合、図5(b)に示すように、P偏光成分,S偏光成分のいずれに対しても、第二の透過波長帯の中心波長は400〔nm〕である。このため、光路切替素子1Aへ入射した光Lは、P偏光成分,S偏光成分のいずれもほぼ100〔%〕が透過する。
On the other hand, when an AC voltage having a predetermined effective value is applied to the nematic
即ち、ネマチック液晶層3におけるネマチック液晶の状態が、第一の配向状態である場合、光路切替素子1Aの特性は、反射特性(第1の特性)となり、又、ネマチック液晶層3におけるネマチック液晶3の状態が第二の配向状態である場合、光路切替素子1Aの特性は、透過特性(第2の特性)となることが明らかとなった。ネマチック液晶3
That is, when the state of the nematic liquid crystal in the nematic
本第1実施形態にあっては、液晶層3の厚さは薄過ぎることがなく、液晶層が含む液晶は配向方向が変化しやすいため、光路切替素子1Aの動作電圧を低くすることができる。また、ブラッググレーティングを用いないため、光路切替素子1Aのコストを安くすることができる。更に、第1実施形態の光路切替素子1Aにあっては、液晶層3としてコレステリック液晶層を用いないため、光路切替素子1Aの光路切替機能を入射光の偏光状態に依存しないようにすることができる。又、前述した関連技術で例示したように二つの光路切替素子1Aを重ねる必要がないため、光路切替素子1Aの反射率および透過率を高くすることができ、当該光路切替素子1Aのサイズを小さくコストを安くすることができる。
In the first embodiment, the thickness of the
〔第2実施形態〕
次に、本発明にかかる光路切替素子の第2の実施形態を、図6乃至図7に基づいて説明する。図6において、光路切替素子1Bは、ネマチック液晶層3と、このネマチック液晶層3を層状に保持する誘電体多層膜(第1,第2の誘電体多層膜)5c,5dと、この各誘電体多層膜5c,5dの外面側にそれぞれ各別に積層されたポリマー層(第1,第2の中間層)8a,8bとを備えている。[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the optical path switching element according to the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 6, the optical
更に、この光路切替素子1Bは、前述したポリマー層8a,8bの内の一方のポリマー層(第1の中間層)8aの外側に順次積層された第3の誘電体多層膜5eと基板2aとを備え、他方のポリマー層(第2の中間層)8bの外側に順次積層された第4の誘電体多層膜5fと基板2bとを備えて構成されている。
Further, the optical
ここで、本第2実施形態では、ネマチック液晶層3と、このネマチック液晶層3を層状に保持する第1,第2の誘電体多層膜5c,5dと、この各誘電体多層膜5c,5dの外面側にそれぞれ積層されたポリマー層(第1,第2の中間層)8a,8bと、この各ポリマー層8a,8bの外側にそれぞれ積層された装備された第1,第2の誘電体多層膜5e,5fとにより、光路切替素子本体1Baが形成されている。又、この光路切替素子本体1Baの外側両面には、前述した第1実施形態の場合と同様に、それぞれ基板2a,2bが配設され、この各基板2a,2bの各内側に、前記液晶に対して前記特性切り替え用の交流電圧を印加するための透明薄膜電極4a,4bがそれぞれ装備されている。
Here, in the second embodiment, the nematic
即ち、光路切替素子1Bは、ネマチック液晶層3および当該ネマチック液晶層3を挟持する各誘電体多層膜5c,5dを中心部に備え、当該各誘電体多層膜5c,5dの内の一方の誘電体多層膜5cの外側には、第3の誘電体多層膜5eと基板2aとが順次積層され、又他方の誘電体多層膜5dの外側には第4の誘電体多層膜5fと基板2bとが順次積層された構造となっている。
In other words, the optical
ここで、ネマチック液晶層3は、前述した第1実施形態の場合と同様に、電気信号により駆動される液晶を含む液晶層であり、又、誘電体多層膜(第1,第2の誘電体多層膜)5a,5bは、それぞれ前述したネマチック液晶層3側から外面に向かって高屈折率層6と低屈折率層7とが交互に積層された誘電体多層膜構造を成している。
Here, the nematic
基板2a、2bの厚さ方向は、前述した第1実施形態の場合と同様に入射光Lの方向に対して45°の角度をなしている。光路切替素子1Bは、電気信号に応じて、図の左側から入射した光をその偏光状態に依存することなく図の上側へ反射する第一の特性(反射特性)と、図の左側から入射した光をその偏光状態に依存することなく図の右側へ透過させる第二の特性(透過特性)とを有し、その間で、その特性が切り替え使用されるようになっている。
The thickness direction of the
図7は光路切替素子1Bの詳細な断面図である。誘電体多層膜5c〜5fは、いずれも高屈折率層6と低屈折率層7とが前述したように交互に積層された構成である。誘電体多層膜5c,5dのそれぞれにおける高屈折率層6の層数は4層、低屈折率層7の層数は3層であり、誘電体多層膜5e,5fのそれぞれにおける高屈折率層6の層数は2層、低屈折率層の層数は1層である。
FIG. 7 is a detailed sectional view of the optical
高屈折率層6の材料としては例えば二酸化チタンが用いられ、低屈折率層7の材料としては例えば二酸化ケイ素が用いられる。基板2aの誘電体多層膜5e側の面、基板2bの誘電体多層膜5f側の面には、ネマチック液晶層3に交流電圧を印加するための透明電極4a、透明電極4bがそれぞれ形成されている。
For example, titanium dioxide is used as the material of the high
本第2実施形態における、ネマチック液晶層3が有する液晶であるネマチック液晶の配向方向は、前述した第1実施形態における図3に示すものと同じである。
The alignment direction of the nematic liquid crystal that is the liquid crystal included in the nematic
(光路切替素子1Bの具体例と透過率及び反射率の検討)
ここで、光路切替素子1Bへ入射する光の波長をλ、入射角をθとしたとき、光路切替素子1Bをλ=400〔nm〕、θ=45°の条件で動作させるための光路切替素子1Bの設計例について述べる。(Specific example of optical
Here, when the wavelength of light incident on the optical
高屈折率層6、低屈折率層7の屈折率をそれぞれnH ,nL とし、高屈折率層6、低屈折率層7における光の屈折角をそれぞれθH ,θL とすると、θH ,θL は、それぞれ以下の如く求められる。
sinθH =sinθ/nH、sinθL=sinθ/nL When the refractive indexes of the high
sin θ H = sin θ / n H , sin θ L = sin θ / n L
更に、高屈折率層6,低屈折率層7の厚さをそれぞれdH,dLとすると、dH,dL は、それぞれ、前述した第1実施形態の場合と同様に、以下の如く求められる。
dH=λ/(4×nH)×cos(θH)
dL=λ/(4×nL)×cos(θL)
ここで、例えば、nH=2.35、nL=1.46とすると、
dH=44.6〔nm〕
dL=78.3〔nm〕となる。Further, assuming that the thicknesses of the high
d H = λ / (4 × n H ) × cos (θ H )
d L = λ / (4 × n L ) × cos (θ L )
Here, for example, if n H = 2.35 and n L = 1.46,
d H = 44.6 [nm]
d L = 78.3 [nm].
又、ネマチック液晶の状態が第一の配向状態、第二の配向状態である場合のネマチック液晶層3の屈折率をそれぞれn1,n2とすると、n1,n2は、それぞれ、以下の如く求められる。
n1=[(2no2+ne2)/3]1/2
n2=noにより求められる。Further, assuming that the refractive index of the nematic
n1 = [(2no 2 + ne 2 ) / 3] 1/2
It is calculated | required by n2 = no.
ここで、例えば、ne=1.73、no=1.53であるとすると、
n1=1.60
n2=1.53となる。
図8(a)(b)に、ネマチック液晶層3およびポリマー層8a、8bの厚さをいずれも975.4〔nm〕とし、ポリマー層8a、8bの屈折率をいずれもn1 と等しい1.60とした場合の、光路切替素子1Bへの入射光の波長と光路切替素子1Bの透過率との関係の計算例を示す。Here, for example, if n e = 1.73 and n o = 1.53,
n 1 = 1.60
n 2 = 1.53.
FIG 8 (a) (b), a nematic
又、図9(a)(b)に、ネマチック液晶層3およびポリマー層8a,8bの厚さをいずれも1031.8〔nm〕とし、ポリマー層8a,8bの屈折率をいずれもn2 と等しい1.53とした場合の、光路切替素子1Bへの入射光の波長と光路切替素子1Bの透過率との関係の計算例を示す。9 (a) and 9 (b), the thickness of the nematic
ここで、 図8(a),図9(a)は、ネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない場合の計算例であり、図8(b),図9(b)は、ネマチック液晶層3に所定の実効値を有する交流電圧を印加した場合の計算例である。また、図中の実線,点線は、それぞれP偏光成分、S偏光成分に対する計算例を表している。尚、簡単のため、光路切替素子1Bにおける光の吸収は考慮していない。
Here, FIGS. 8A and 9A are calculation examples when no AC voltage is applied to the nematic
光路切替素子1Bの透過率スペクトルには、ネマチック液晶層3およびポリマー層8a,8bがなければ、誘電体多層膜5c〜5fの働きにより、P偏光成分に対しては波長が約340〔nm〕〜約480〔nm〕の範囲、S偏光成分に対しては波長が約330〔nm〕〜約500〔nm〕の範囲に、透過率がほぼ0〔%〕になる幅の広い反射波長帯が形成される。これに対し、ネマチック液晶層3があると、ネマチック液晶層3の働きにより、P偏光成分、S偏光成分のいずれに対しても、上記の反射波長帯の内部に3本の透過波長帯が形成される。
If the nematic
これらの透過波長帯を、中心波長が短い順に第一乃至第三の透過波長帯と呼ぶことにする。又、ポリマー層8a,8bがあると、ポリマー層8a,8bの働きにより、P偏光成分,S偏光成分のいずれに対しても、上記の反射波長帯の内部に三本の透過波長帯が形成される。これらの透過波長帯を、中心波長が短い順に第四乃至第六の透過波長帯と呼ぶことにする。第一乃至第三の透過波長帯は、ネマチック液晶層3を媒質とし、誘電体多層膜5c,5dを反射鏡とする共振器により形成されたものと考えることもできる。
These transmission wavelength bands will be referred to as first to third transmission wavelength bands in the order of shorter center wavelength. In addition, when there are
ここで、ネマチック液晶層3の厚さや屈折率を変化させると、この共振器の長さが変化するため、第一乃至第三の透過波長帯の中心波長が変化する。また、第四乃至第六の透過波長帯は、ポリマー層8aを媒質とし、誘電体多層膜5e,5cを反射鏡とする共振器と、ポリマー層8bを媒質とし、誘電体多層膜5d,5fを反射鏡とする共振器とにより形成されたものと考えることもできる。
Here, when the thickness and refractive index of the nematic
(ネマチック液晶層3の厚さを975.4〔nm〕とした場合)
まず、ネマチック液晶層3およびポリマー層8a,8bの厚さを、いずれも975.4〔nm〕とし、ポリマー層8a,8bの屈折率を、いずれも1.60とした場合について例示する。(When the thickness of the nematic
First, the case where the thickness of both the nematic
ネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない場合、図8(a)に示すように、第一と第四の透過波長帯、第二と第五の透過波長帯、第三と第六の透過波長帯は、それぞれ中心波長が一致する。その結果、透過率がほぼ100〔%〕になるやや幅の広い三本の透過波長帯が形成される。P偏光成分、S偏光成分のいずれに対しても、第二(第五と同じ)の透過波長帯の中心波長は400〔nm〕である。このため、光路切替素子1Bへ入射した光は、P偏光成分、S偏光成分のいずれもほぼ100〔%〕が透過する。
When no AC voltage is applied to the nematic
一方、ネマチック液晶層3に所定の実効値を有する交流電圧を印加した場合、図8(b)に示すように、第一と第四の透過波長帯、第二と第五の透過波長帯、第三と第六の透過波長帯はそれぞれ中心波長がずれる。その結果、第一乃至第三の透過波長帯として透過率がほぼ100〔%〕になる幅の狭い3本の透過波長帯が形成され、第四乃至第六の透過波長帯として透過率が低くやや幅の広い3本の透過波長帯が形成される。
On the other hand, when an AC voltage having a predetermined effective value is applied to the nematic
P偏光成分、S偏光成分のいずれに対しても、第五の透過波長帯の中心波長は400〔nm〕であるが、波長400〔nm〕は第二の透過波長帯と第三の透過波長帯との中間に位置する。このため、光路切替素子1Bへ入射した光は、P偏光成分、S偏光成分のいずれも一部は透過するが大部分は反射される。P偏光成分、S偏光成分に対する反射率はそれぞれ約80〔%〕,約94〔%〕である。即ち、ネマチック液晶層3が含むネマチック液晶の状態が第一の配向状態、第二の配向状態である場合、光路切替素子1Bの特性は、それぞれ第二の特性(透過特性),第一の特性(反射特性)となる。
For both the P-polarized component and the S-polarized component, the center wavelength of the fifth transmission wavelength band is 400 [nm], but the wavelength 400 [nm] is the second transmission wavelength band and the third transmission wavelength. Located in the middle of the belt. For this reason, the light incident on the optical
(ネマチック液晶層3の厚さを1031.8〔nm〕とした場合)
次に、ネマチック液晶層3およびポリマー層8a、8bの厚さをいずれも1031.8〔nm〕とし、ポリマー層8a,8bの屈折率をいずれも1.53とした場合について例示する。(When the thickness of the nematic
Next, the case where the thickness of both the nematic
ネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない場合、図9(a)に示すように、第一と第四の透過波長帯,第二と第五の透過波長帯,第三と第六の透過波長帯は、それぞれ中心波長がずれる。その結果、第一乃至第三の透過波長帯として透過率がほぼ100〔%〕になる幅の狭い3本の透過波長帯が形成され、第四乃至第六の透過波長帯として透過率が低くやや幅の広い3本の透過波長帯が形成される。
When no AC voltage is applied to the nematic
P偏光成分,S偏光成分のいずれに対しても、第五の透過波長帯の中心波長は400〔nm〕であるが、波長400〔nm〕は第一の透過波長帯と第二の透過波長帯との中間に位置する。このため、光路切替素子1Bへ入射した光は、P偏光成分,S偏光成分のいずれも一部は透過するが大部分は反射される。P偏光成分,S偏光成分に対する反射率は、それぞれ約80〔%〕,約94〔%〕である。
For both the P-polarized component and the S-polarized component, the center wavelength of the fifth transmission wavelength band is 400 [nm], but the wavelength 400 [nm] is the first transmission wavelength band and the second transmission wavelength. Located in the middle of the belt. For this reason, the light incident on the optical
一方、ネマチック液晶層3に所定の実効値を有する交流電圧を印加した場合、図9(b)に示すように、第一と第四の透過波長帯、第二と第五の透過波長帯、第三と第六の透過波長帯はそれぞれ中心波長が一致する。その結果、透過率がほぼ100〔%〕になるやや幅の広い3本の透過波長帯が形成される。P偏光成分、S偏光成分のいずれに対しても、第二(第五と同じ)の透過波長帯の中心波長は400〔nm〕である。このため、光路切替素子1Bへ入射した光は、P偏光成分,S偏光成分のいずれもほぼ100〔%〕が透過する。即ち、ネマチック液晶層3が含むネマチック液晶の状態が第1の配向状態,第2の配向状態である場合、光路切替素子1Bの特性は、それぞれ第1の特性(反射特性),第2の特性(透過特性)となる。
On the other hand, when an AC voltage having a predetermined effective value is applied to the nematic
光路切替素子1Bは、前述した第1実施形態における光路切替素子1Aの場合に比較して、第1の特性(反射特性)における反射率がやや低いが、第2の特性(透過特性)における透過率がほぼ100〔%〕になる透過波長帯の幅が広いため、入射光の波長変動の影響を受けにくいという利点がある。その他の効能については、前述した第1実施形態の場合と同様となっている。
The optical
〔第3実施形態〕
次に、第3の実施形態を図10に基づいて説明する。
この図10に示す第3実施形態は、前述した第1実施形態における光路切替素子1Aを光路切替装置の主要部として実施した場合を示す。[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described based on FIG.
The third embodiment shown in FIG. 10 shows a case where the optical
図10において、この第3実施形態に示す光路切替装置9は、前述した第1実施形態における光路切替素子1Aを主たる構成要素とする光路切替手段9Aと、この光路切替手段9Aに併設され前記光路切替素子1Aの動作を付勢する光路切替素子駆動回路9Bとを含んで構成されている。
In FIG. 10, the optical
即ち、この第3実施形態における光路切替装置9は、前述した第1実施形態で開示した光路切替素子1Aに光路切替素子駆動回路9Bを付加したものである。この光路切替素子駆動手段である光路切替素子駆動回路9Bは、光路切替素子1Aの特性を第1の特性(反射特性)と第2の特性(透過特性)との間で切り替えるために、切り替え制御用の電気信号を生成し、その電気信号によりネマチック液晶層3におけるネマチック液晶を駆動する。
That is, the optical
そして、光路切替素子1Aが図4に示す透過率スペクトルを有する場合、当該光路切替素子1Aの特性を第1の特性(反射特性)とするには、光路切替素子駆動回路9によってネマチック液晶3に対して所定の実効値を有する交流電圧を印加する。このとき、光路切替素子1Aへの入射光Lは、光路切替素子1Aで入射光の方向と異なる方向へ反射される。
When the optical
一方、光路切替素子1Aの特性を第2の特性(透過特性)とするには、光路切替素子駆動回路9によってネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない。このとき、光路切替素子1Aへの入射光Lは光路切替素子1Aを透過する。
On the other hand, in order to change the characteristic of the optical
これに対し、光路切替素子1Aが図5に示す透過率スペクトルを有する場合、光路切替素子1Aの特性を第1の特性(反射特性)とするには、光路切替素子駆動回路9Bによってネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない。このとき、光路切替素子1Aへの入射光Lは光路切替素子1Aで入射光Lの方向と異なる方向へ反射される。
On the other hand, when the optical
一方、光路切替素子1Aの特性を第2の特性(透過特性)とするには、光路切替素子駆動回路9によりネマチック液晶3に所定の実効値を有する交流電圧を印加する。このとき、光路切替素子1Aへの入射光は光路切替素子1Aを透過する。
On the other hand, in order to change the characteristic of the optical
このように、この第3実施形態にける光路切替装置9は、上述したように前述した第1実施形態における光路切替素子1Aを光路切替素子駆動回路9Bで駆動する構成としたので、液晶層3の厚さは薄すぎることがなく、液晶層3が含む液晶は配向方向が変化しやすいため、光路切替素子1Aの動作電圧を低くすることができる。また、ブラッググレーティングを用いないため、光路切替素子1Aのコストを安くすることができ、更に、液晶層3としてコレステリック液晶層を用いないため、光路切替素子1Aの光路切替機能を入射光Lの偏光状態に依存しないようにすることができる。
As described above, the optical
ここで、この第3実施形態にあっては、光路切替素子として前述した第1実施形態に
おける光路切替素子1Aを装備した場合を例示したが、この光路切替素子1Aに代えて前述した第2実施形態における光路切替素子1Bを装備してもよい。
このようにしても、前述した光路切替素子1Aを装備した場合と同様に、入射光Lに対する反射若しくは透過の動作を有効に切り替え実施することができる。Here, in the third embodiment, the case where the optical
Even in this case, the reflection or transmission operation with respect to the incident light L can be effectively switched as in the case where the optical
又、上述した光路切替手段9Aは、前述した実施形態で開示した光路切替素子1A(又は1B)が備えている第1の特性(反射特性)と第2の特性(透過特性)との間で切り替えるための電気信号を外部から入力し前記光路切替素子の液晶層に印加するように構成してもよい。
このようにしても、入射光Lに対する反射若しくは透過の動作を有効に切り替え実施することができる。The optical path switching means 9A described above is between the first characteristic (reflection characteristic) and the second characteristic (transmission characteristic) included in the optical
Even in this case, the reflection or transmission operation for the incident light L can be switched effectively.
〔第4実施形態〕
次に、第4実施形態を図11に基づいて説明する。
この図11に示す第4実施形態は、前述した第1実施形態における光路切替素子1Aを、光ヘッド装置10について実施した場合の例を示すものである。[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
The fourth embodiment shown in FIG. 11 shows an example when the optical
この図11に示す光ヘッド装置10は、光学系の条件が異なる第1の光記録媒体であるBD(ブルーレイディスク)規格の光記録媒体と第2の光記録媒体であるHDーDVD規格の光記録媒体の両方に対して記録や再生を行うことを可能とした光ヘッド装置であり、前述した第1実施形態(図1)に開示した光路切替素子1Aを用いたものである。ここで、HDーDVDは、青色レーザを用いたDVDのハイビジョン版としての特性を備えている。
The
この両方の光記録媒体に対応可能な図11に示す光ヘッド装置10は、光源である半導体レーザ10Aと、この半導体レーザ10Aからの出射光をBD規格の光記録媒体であるディスク17a内に集光する第1の対物レンズであるBD用の対物レンズ16aと、この対物レンズ16aに併設され半導体レーザ10Aからの出射光をHD−DVD規格の光記録媒体であるディスク17b内に集光する第2の対物レンズであるHD−DVD用の対物レンズ16bとを備えている。
The
ここで、図11では、説明の便宜上、BD規格のディスク17aとHD−DVD規格のディスク17bとを同一のディスクで図示しているが、実際の使用に際しては着脱自在に取替え装備されて使用される。
In FIG. 11, for the sake of convenience of explanation, the BD
前述した光ヘッド装置10は、更に、ディスク17a(又は17b)からの反射光を受光する光検出器20と、出射光の光路から反射光の光路を分離する光分離手段である偏光ビームスプリッタ12と、偏光ビームスプリッタ12と対物レンズ16aとの間および偏光ビームスプリッタ12と対物レンズ16bとの間の共通位置に配設された光路切替素子1Aとを備えている。
The
前述したように、光路切替素子1Aは、制御用の電気信号に応じて、偏光ビームスプリッタ12からの光をその偏光状態に依存することなく反射して対物レンズ16aへ導くと共に対物レンズ16aからの光をその偏光状態に依存することなく反射して偏光ビームスプリッタ12へ導く第1の特性(反射特性)と、偏光ビームスプリッタ12からの光をその偏光状態に依存することなく透過させて対物レンズ16bへ導くと共に対物レンズ16bからの光をその偏光状態に依存することなく透過させて偏光ビームスプリッタ12へ導く第2の特性(透過特性)との間で、その特性が切り替わる特性(性質)を備えている。
As described above, the optical
そして、BD規格の光記録媒体であるディスク17aに対して記録や再生を行う場合、光路切替素子1Aの特性は第1の特性(反射特性)となっている。このとき、半導体レーザ10からの出射光は、回折光学素子11により0次光であるメインビームおよび±1次回折光である2つのサブビームに分割される。
When recording or reproduction is performed on the
続いて、メインビーム及び二つのサブビームは、偏光ビームスプリッタ12へP偏光として入射してほぼ100〔%〕が透過し、コリメータレンズ13により発散光から平行光へ変換され、光路切替素子1AへP偏光として入射してほぼ100〔%〕が反射され、次いで1/4波長板15aにより直線偏光から円偏光へ変換され、対物レンズ16aにより平行光から収束光へ変換され、ディスク17a内に集光される。
Subsequently, the main beam and the two sub beams are incident on the
BD規格のディスク17aで反射されたメインビームの反射光及び二つのサブビームの反射光は、対物レンズ16aにより発散光から平行光へ変換され、1/4波長板15aにより円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光へ変換され、光路切替素子1AへS偏光として入射してほぼ100〔%〕が反射され、コリメータレンズ13により平行光から収束光へ変換され、偏光ビームスプリッタ12へS偏光として入射してほぼ100〔%〕が反射され、非点収差レンズ18により非点収差が与えられ、凹レンズ19により収束の度合いが変換され、光検出器20で受光される。
The reflected light of the main beam and the reflected light of the two sub beams reflected by the BD
一方、HDーDVD規格の光記録媒体であるディスク17bに対して記録や再生を行う場合、光路切替素子1Aの特性は第2の特性(透過特性)となっている。このとき、半導体レーザ10Aからの出射光は、回折光学素子11により0次光であるメインビーム及び±1次回折光である二つのサブビームに分割される。
On the other hand, when recording or reproducing is performed on the
メインビーム及び二つのサブビームは、偏光ビームスプリッタ12へP偏光として入射してほぼ100〔%〕が透過し、コリメータレンズ13により発散光から平行光へ変換され、光路切替素子1AへP偏光として入射してほぼ100〔%〕が透過し、ミラー14へP偏光として入射してほぼ100〔%〕が反射され、1/4波長板15bにより直線偏光から円偏光へ変換され、対物レンズ16bにより平行光から収束光へ変換され、ディスク17b内に集光される。
The main beam and the two sub beams are incident on the
ディスク17bで反射されたメインビームの反射光および二つのサブビームの反射光は、対物レンズ16bにより発散光から平行光へ変換され、1/4波長板15bにより円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光へ変換され、ミラー14へS偏光として入射してほぼ100〔%〕が反射され、光路切替素子1AへS偏光として入射してほぼ100〔%〕が透過し、コリメータレンズ13により平行光から収束光へ変換され、偏光ビームスプリッタ12へS偏光として入射してほぼ100〔%〕が反射され、非点収差レンズ18により非点収差が与えられ、凹レンズ19により収束の度合いが変換され、光検出器20で受光される。
The reflected light of the main beam and the reflected light of the two sub beams reflected by the
光検出器20は、コリメータレンズ13,非点収差レンズ18,凹レンズ19により形成される二つの焦線(焦点)の中間に設けられており、メインビームの反射光に対応した四分割受光部と、二つのサブビームの反射光のそれぞれに対応した2つの二分割受光部とを有する。光検出器20の4分割受光部はディスク17a,17bの半径方向に対応する分割線および接線方向に対応する分割線で4つに分割されており、又2つの二分割受光部は、ディスク17a,17bの半径方向に対応する分割線で、それぞれ2つに分割されている。
The
そして、四分割受光部および2つの二分割受光部から出力される電圧信号に基づいて、フォーカス誤差信号,トラック誤差信号,およびディスク17a,17bに記録されたマーク/スペース信号である再生信号が検出される。
Based on the voltage signals output from the four-divided light receiving unit and the two two-divided light receiving units, a focus error signal, a track error signal, and a reproduction signal that is a mark / space signal recorded on the
フォーカス誤差信号は公知の非点収差法により検出され、トラック誤差信号はディスク17a又は17bが再生専用型のディスクである場合は公知の位相差法によって、ディスク17a又は17bが追記型或いは書換可能型のディスクである場合は公知の差動プッシュプル法によって、それぞれ検出される。再生信号は四分割受光部から出力される電圧信号の高周波成分から検出される。
The focus error signal is detected by a known astigmatism method, and the track error signal is recorded by a known phase difference method when the
以上のように、本第4実施形態にあっては、前述した光路切替素子1Aは、付勢される前記電気信号に応じて、前記光分離手段(偏光ビームスプリッタ12)からの光をその偏光状態に依存することなく反射して前記第1の対物レンズ16aへ導くと共に該第1の対物レンズ16aからの光をその偏光状態に依存することなく反射して前記光分離手段へ導く第1の特性と、前記光分離手段からの光をその偏光状態に依存することなく透過させて前記第2の対物レンズ16bへ導くと共に当該第2の対物レンズ16bからの光をその偏光状態に依存することなく透過させて前記光分離手段へ導く第2の特性との間で、その特性が切り替わる点に特徴を有する。
As described above, in the fourth embodiment, the optical
このため、かかる光路切替素子1Aを装備したこの第4実施形態にあっては、入射光の偏光状態に依存することなく光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対応して記録や再生駆動を円滑に成し得るという優れた光ヘッド装置を得ることができる。
更に、この第4実施形態によると、光ヘッド装置10に用いる光路切替素子1Aの液晶層3の厚さは薄すぎることがなく、液晶層3が含む液晶は配向方向が変化しやすいため、光路切替素子1Aの動作電圧を低くすることができる。また、光路切替素子1Aにブラッググレーティングを用いないため、光路切替素子1Aのコストを安くすることができる。For this reason, in the fourth embodiment equipped with such an optical
Furthermore, according to the fourth embodiment, the thickness of the
又、上記光ヘッド装置10においては、光路切替素子1Aの液晶層としてコレステリック液晶層を用いないため、前述したように光路切替素子1Aの光路切替機能を入射光の偏光状態に依存しないようにすることができ、また、光路切替素子1Aとして2つの光路切替素子を重ねる必要がないため、光路切替素子1Aの反射率および透過率を高くすることができ、光路切替素子1Aのサイズを小さくコストを安くすることができる。
In the
ここで、上記第4実施形態では、光路切替素子として前述した第1実施形態における光路切替素子1Aを装備した場合を例示したが、この光路切替素子1Aに代えて前述した第2実施形態における光路切替素子1Bを装備してもよい。
このようにしても、前述した光路切替素子1Aを装備した場合と同様に、入射光Lに対する反射若しくは透過の動作を有効に切り替え実施することができ、入射光の偏光状態に依存することなく光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対応して記録や再生動作を円滑に成し得るという優れた光ヘッド装置を得ることができる。Here, in the fourth embodiment, the case where the optical
Even in this case, as in the case where the optical
〔第5実施形態〕
次に、第5の実施形態を図12に基づいて説明する。
この図12に示す第5実施形態は、前述した第1実施形態における光路切替素子1Aを、光学式情報記録再生装置30について実施した場合の例を示すものである。[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG.
The fifth embodiment shown in FIG. 12 shows an example in which the optical
この図12において、本第5実施形態にかかる光学式情報記録再生装置30は、前述した第4実施形態における光ヘッド装置10と、この光ヘッド装置10の各構成要素を個別に駆動制御する複数の駆動回路とを備え、この光ヘッド装置10が備えている光検出器20からの情報を処理して再生データを出力するように構成されている。
In FIG. 12, an optical information recording / reproducing apparatus 30 according to the fifth embodiment includes a plurality of
ここで、上述した光学式情報記録再生装置30は、図12に示すように、本発明の光路切替素子の第4の実施形態における光路切替素子1aを用いた光ヘッド装置10に、光路切替素子駆動回路9A,変調回路31,記録信号生成回路32,半導体レーザ駆動回路33,増幅回路34,再生信号処理回路35,復調回路36,誤差信号生成回路37,対物レンズ駆動回路38を付加したものである。これらの回路は図示しないコントローラにより制御される構成されている。
Here, as shown in FIG. 12, the optical information recording / reproducing apparatus 30 described above includes an optical path switching element in the
前述した光ヘッド装置10の半導体レーザ10Aは、外部から入力される記録データに基づいて駆動される。具体的には、外部入力される記録データは、変調回路31で記録用として変調され、これに基づいて記録信号生成回路32で記録信号が生成され、この記録信号に基づいて半導体レーザ駆動回路33が作動し、前述した外部入力される記録データに対応した記録用のレーザビームを出力するようになっている。又、前述した光ヘッド装置10の光検出器20から出力される情報は、増幅回路34で増幅された後に再生信号処理回路35で再生処理され続いて復調回路36で復調処理された後に再生データとして外部出力されるようになっている。
The
これを更に詳述する。光路切替素子駆動手段である前述した光路切替素子駆動回路9Bは、BD規格の光記録媒体,およびHD−DVD規格の光記録媒体のどちらに対して記録や再生を行うかによって、光路切替素子1aの特性を第1の特性(反射特性)と第2の特性(透過特性)との間で切り替えるために、切り替え制御用の電気信号を生成し、その電気信号によりネマチック液晶層3のネマチック液晶を駆動する。
This will be described in further detail. The optical path switching
又、記録媒体であるディスク17a又は17bにデータを記録する場合、変調回路31は、ディスク17a又は17bに記録すべきデータを変調規則に従って変調する。記録信号生成回路32は、変調回路31で変調された信号に基づいて、記録ストラテジに従って半導体レーザ10Aを駆動するための記録信号を生成する。半導体レーザ駆動回路33は、記録信号生成回路32で生成された記録信号に基づいて、半導体レーザ10Aへ記録信号に応じた電流を供給して半導体レーザ10Aを駆動する。
When recording data on the
これに対し、ディスク17a,17bからデータを再生する場合、半導体レーザ駆動回路33は、半導体レーザ10Aからの出射光のパワーが一定になるように、半導体レーザ10Aへ一定の電流を供給して半導体レーザ10Aを駆動する。
On the other hand, when reproducing data from the
そして、増幅回路34は、光検出器20の4分割受光部および二つの2分割受光部から出力される電圧信号を増幅する。ディスク17a,17bからデータを再生する場合、再生信号処理回路35は、増幅回路24で増幅された電圧信号に基づいてディスク17a,17bに記録されたマーク/スペース信号である再生信号の生成,波形等化,及び2値化を行う。
The amplifying
復調回路36は、再生信号処理回路35で2値化された信号を復調規則に従って復調する。誤差信号生成回路37は、増幅回路34で増幅された電圧信号に基づいて、対物レンズ16a,16bを駆動するためのフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号を生成する。対物レンズ駆動回路38は、誤差信号生成回路37で生成されたフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号に基づいて、図示しないアクチュエータへフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号に応じた電流を供給して対物レンズ16a,16bを駆動する。
The
更に、本第5実施形態にあっては、ポジショナ制御回路やスピンドル制御回路(図示せず)を備えて構成されている。ポジショナ制御回路はディスク17a,17bを除く光ヘッド装置全体を図示しないモータによりディスク17a,17bの半径方向へ移動させる。又、スピンドル制御回路は図示しないモータによりディスク17a,17bを回転制御する機能を備えている。
Further, in the fifth embodiment, a positioner control circuit and a spindle control circuit (not shown) are provided. The positioner control circuit moves the entire optical head device excluding the
又、光路切替素子駆動回路9Bは、誤差信号生成回路37から入力されるフォーカス誤差信号に基づいて、切り替え制御用の電気信号を生成し、その電気信号によりネマチック液晶層3が含むネマチック液晶を駆動する。具体的には、ディスク17a,17bの表面からのフォーカス誤差信号のゼロクロス点とディスク17a,17bの記録面からのフォーカス誤差信号のゼロクロス点との間隔から、ディスク17a,17bの保護層の厚さを調べる。そして、保護層の厚さが0.1〔mm〕であれば、BD規格の光記録媒体であるディスク17aが装着されていると判断し、光路切替素子1Aの特性を第1の特性(反射特性)とする。
The optical path switching
一方、保護層の厚さが0.6〔mm〕であれば、HD−DVD規格の光記録媒体であるディスク17bが装着されていると判断し、前記光路切替素子1Aの特性を第2の特性(透過特性)とする。
On the other hand, if the thickness of the protective layer is 0.6 [mm], it is determined that the
光路切替素子1Aが図4(a)(b)に示す透過率スペクトルを有する場合、光路切替素子1Aの特性を第1の特性(反射特性)とするには、光路切替素子駆動回路9によりネマチック液晶3に所定の実効値を有する交流電圧を印加する。このとき、偏光ビームスプリッタ12からの光は光路切替素子1Aで反射されて対物レンズ16aへ導かれ、対物レンズ16aからの光は光路切替素子1Aで反射されて偏光ビームスプリッタ12へ導かれる。
When the optical
一方、光路切替素子1Aの特性を第2の特性(透過特性)とするには、光路切替素子駆動回路9Bによりネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない状態とする。このとき、偏光ビームスプリッタ12からの光は光路切替素子1Aを透過して対物レンズ16bへ導かれ、対物レンズ16bからの光は光路切替素子1Aを透過して偏光ビームスプリッタ12へ導かれる。
On the other hand, in order to set the characteristic of the optical
これに対し、光路切替素子1Aが図5に示す透過率スペクトルを有する場合、光路切替素子1Aの特性を第1の特性(反射特性)とするには、光路切替素子駆動回路9Bによりネマチック液晶層3に交流電圧を印加しない。このとき、偏光ビームスプリッタ12からの光は光路切替素子1Aで反射されて対物レンズ16aへ導かれ、対物レンズ16aからの光は光路切替素子1Aで反射されて偏光ビームスプリッタ12へ導かれる。
On the other hand, when the optical
一方、光路切替素子1Aの特性を第2の特性とするには、光路切替素子駆動回路9Bによりネマチック液晶3に所定の実効値を有する交流電圧を印加する。このとき、偏光ビームスプリッタ12からの光は光路切替素子1Aを透過して対物レンズ16bへ導かれ、対物レンズ16bからの光は光路切替素子1Aを透過して偏光ビームスプリッタ12へ導かれ、当該偏光ビームスプリッタ12で反射されて光検出器20へ送り出される。
On the other hand, in order to set the characteristic of the optical
このように、本第5実施形態によると、入射光の偏光状態に依存することなく光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対応して記録や再生駆動を円滑に成し得るという優れた光学式情報記録再生装置30を得ることができる。更に、この第5実施形態によると、光学式情報記録再生装置30に用いる光路切替素子の液晶層の厚さは薄すぎることがなく、液晶層が含む液晶は配向方向が変化しやすいため、光路切替素子の動作電圧を低くすることができる。また、光路切替素子にブラッググレーティングを用いないため、光路切替素子のコストを安くすることができる。 As described above, according to the fifth embodiment, recording and reproduction driving can be smoothly performed corresponding to two types of optical recording media having different optical system conditions without depending on the polarization state of incident light. In addition, the optical information recording / reproducing apparatus 30 can be obtained. Furthermore, according to the fifth embodiment, the thickness of the liquid crystal layer of the optical path switching element used in the optical information recording / reproducing device 30 is not too thin, and the alignment direction of the liquid crystal included in the liquid crystal layer is easily changed. The operating voltage of the switching element can be lowered. In addition, since no Bragg grating is used for the optical path switching element, the cost of the optical path switching element can be reduced.
又、上記光学式情報記録再生装置30においては、光路切替素子の液晶層としてコレステリック液晶層を用いないため、前述したように光路切替素子の光路切替機能を入射光の偏光状態に依存しないようにすることができ、また、光路切替素子として2つの光路切替素子を重ねる必要がないため、光路切替素子の反射率および透過率を高くすることができ、光路切替素子のサイズを小さくコストを安くすることができる。 Further, since the optical information recording / reproducing apparatus 30 does not use a cholesteric liquid crystal layer as the liquid crystal layer of the optical path switching element, the optical path switching function of the optical path switching element is not dependent on the polarization state of incident light as described above. Further, since it is not necessary to overlap two optical path switching elements as the optical path switching element, the reflectance and transmittance of the optical path switching element can be increased, the size of the optical path switching element is reduced, and the cost is reduced. be able to.
ここで、上記第5実施形態では、光路切替素子として前述した第1実施形態における光路切替素子1Aを装備した場合を例示したが、この光路切替素子1Aに代えて前述した第2実施形態における光路切替素子1Bを装備してもよい。
Here, in the fifth embodiment, the case where the optical
このようにしても、前述した光路切替素子1Aを装備した場合と同様に、入射光Lに対する反射若しくは透過の動作を有効に切り替え実施することができ、入射光の偏光状態に依存することなく光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対応して記録や再生動作を円滑に成し得るという優れた光学式情報記録再生装置30を得ることができる。
Even in this case, as in the case where the optical
以上のように、第1乃至第5の各実施形態を用いて、本発明にかかる光路切替素子,光路切替装置,光ヘッド装置,および光学式情報記録再生装置について詳述した。
これらの各発明についての効果をまとめると、以下のようになる。
本発明にかかる光路切替素子および光路切替装置の第一の効果は、光路切替素子の光路切替機能が入射光の偏光状態に依存しないことである。その理由は、液晶層としてコレステリック液晶層を用いないためである。As described above, the optical path switching element, the optical path switching apparatus, the optical head apparatus, and the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention have been described in detail using the first to fifth embodiments.
The effects of each of these inventions are summarized as follows.
The first effect of the optical path switching element and the optical path switching device according to the present invention is that the optical path switching function of the optical path switching element does not depend on the polarization state of incident light. This is because a cholesteric liquid crystal layer is not used as the liquid crystal layer.
本発明の光路切替素子および光路切替装置の第二の効果は、光路切替素子の動作電圧が低いことである。その理由は、液晶層の厚さは薄すぎることがなく、液晶層が含む液晶は配向方向が変化しやすいためである。本発明の光路切替素子および光路切替装置の第三の効果は、光路切替素子の反射率および透過率が高いことである。その理由は、2つの光路切替素子を重ねる必要がないためである。本発明の光路切替素子および光路切替装置の第四の効果は、光路切替素子のサイズが小さくコストが安いことである。その理由は、2つの光路切替素子を重ねる必要がないためと、ブラッググレーティングを用いないためである。 The second effect of the optical path switching element and the optical path switching apparatus of the present invention is that the operating voltage of the optical path switching element is low. The reason is that the thickness of the liquid crystal layer is not too thin, and the alignment direction of the liquid crystal contained in the liquid crystal layer is likely to change. The third effect of the optical path switching element and the optical path switching apparatus of the present invention is that the reflectance and transmittance of the optical path switching element are high. This is because it is not necessary to overlap two optical path switching elements. The fourth effect of the optical path switching element and the optical path switching apparatus of the present invention is that the size of the optical path switching element is small and the cost is low. The reason is that there is no need to overlap two optical path switching elements and no Bragg grating is used.
本発明の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置の第一の効果は、光ヘッド装置に用いる光路切替素子の光路切替機能が入射光の偏光状態に依存しないことである。その理由は、光路切替素子の液晶層としてコレステリック液晶層を用いないためである。本発明の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置の第二の効果は、光ヘッド装置に用いる光路切替素子の動作電圧が低いことである。その理由は、光路切替素子の液晶層の厚さは薄すぎることがなく、液晶層が含む液晶は配向方向が変化しやすいためである。 The first effect of the optical head device and the optical information recording / reproducing device of the present invention is that the optical path switching function of the optical path switching element used in the optical head device does not depend on the polarization state of incident light. This is because a cholesteric liquid crystal layer is not used as the liquid crystal layer of the optical path switching element. The second effect of the optical head device and the optical information recording / reproducing device of the present invention is that the operating voltage of the optical path switching element used in the optical head device is low. The reason is that the thickness of the liquid crystal layer of the optical path switching element is not too thin and the alignment direction of the liquid crystal contained in the liquid crystal layer is likely to change.
本発明の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置の第三の効果は、光ヘッド装置に用いる光路切替素子の反射率および透過率が高いことである。その理由は、光路切替素子として2つの光路切替素子を重ねる必要がないためである。本発明の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置の第四の効果は、光ヘッド装置に用いる光路切替素子のサイズが小さくコストが安いことである。その理由は、光路切替素子として2つの光路切替素子を重ねる必要がないためと、光路切替素子にブラッググレーティングを用いないためである。 The third effect of the optical head device and the optical information recording / reproducing device of the present invention is that the reflectance and transmittance of the optical path switching element used in the optical head device are high. This is because it is not necessary to overlap two optical path switching elements as the optical path switching element. The fourth effect of the optical head device and the optical information recording / reproducing device of the present invention is that the optical path switching element used in the optical head device is small in size and low in cost. The reason is that it is not necessary to overlap two optical path switching elements as the optical path switching element, and a Bragg grating is not used for the optical path switching element.
以上、実施形態(及び実施例)を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態(及び実施例)に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 While the present invention has been described with reference to the embodiments (and examples), the present invention is not limited to the above embodiments (and examples). Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
この出願は2007年5月18日に出願された日本出願特願2007−133520を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2007-133520 for which it applied on May 18, 2007, and takes in those the indications of all here.
光学系の条件が異なる二種類の光記録媒体に対応して記録や再生を行う全ての光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置に組み込んで使用することができる。 It can be used by being incorporated in all optical head devices and optical information recording / reproducing devices that perform recording and reproduction corresponding to two types of optical recording media having different optical system conditions.
1A,1B 光路切替素子
1Ab,1Ba 光路切替素子本体
2a,2b 基板
3 ネマチック液晶層
4a,4b 透明電極
5a〜5f 誘電体多層膜
5a,5c 第1の誘電体多層膜
5b,5d 第2の誘電体多層膜
5e 第3の誘電体多層膜
5f 第4の誘電体多層膜
6 高屈折率層
7 低屈折率層
8a,8b ポリマー層
9 光路切替装置
9A 光路切替手段
9B 光路切替素子駆動回路
10 光ヘッド装置
10A 半導体レーザ
20 光検出器
30 光学式情報記録再生装置
31 変調回路
32 記録信号生成回路
33 半導体レーザ駆動回路
34 増幅回路
35 再生信号処理回路
36 復調回路
37 誤差信号生成回路
38 対物レンズ駆動回路1A, 1B Optical path switching element 1Ab, 1Ba Optical path switching element
Claims (4)
前記第一,第二の各誘電体多層膜が、それぞれ高屈折率層と低屈折率層とが順次交互に積層された多層膜の積層構造を成し、
前記多層膜の積層構造が、前記入射光をその偏光状態に依存することなく前記入射光の方向と異なる方向へ反射する第一の特性と前記入射光をその偏光状態に依存することなく透過させる第二の特性とを有すると共に、前記電気信号に応じて前記第一の特性と第二の特性とが切り替わる特性を備えており、
前記液晶はネマチック液晶であり、前記電気信号に応じて、厚さ方向に垂直な面内でランダムな方向に配向される第一の配向状態と前記厚さ方向に沿って配向される第二の配向状態との間で、その配向状態が切り替わる特性を備えており、
さらに、前記第一,第二の各誘電体多層膜の外側に、第一,第二の中間層をそれぞれ対応して設けると共に、
前記第一,第二の各中間層の外側に、それぞれ高屈折率層と低屈折率層とが順次交互に積層された多層膜の積層構造を成す第三,第四の誘電体多層膜をそれぞれ対応して設け、
前記第一,第二の各中間層を、前記液晶の配向状態が前記第一又は第二の配向状態である場合の前記液晶層と屈折率及び厚さが等しい部材で形成したことを特徴とした光路切替素子。 A liquid crystal layer including a liquid crystal driven by an electric signal and disposed so that a thickness direction is inclined with respect to a direction of incident light; and a first dielectric multilayer film provided on one surface of the liquid crystal layer; And a second dielectric multilayer film provided on the other surface of the liquid crystal layer,
Each of the first and second dielectric multilayer films has a multilayer structure in which high-refractive index layers and low-refractive index layers are sequentially stacked alternately,
The multilayer structure of the multilayer film transmits the incident light without depending on the polarization state and the first characteristic that reflects the incident light in a direction different from the direction of the incident light without depending on the polarization state. A second characteristic, and a characteristic that the first characteristic and the second characteristic are switched according to the electrical signal ,
The liquid crystal is a nematic liquid crystal, and in accordance with the electric signal, a first alignment state aligned in a random direction within a plane perpendicular to the thickness direction and a second alignment aligned along the thickness direction. It has the property that the alignment state switches between the alignment state,
Further, outside the first and second dielectric multilayer films, the first and second intermediate layers are provided correspondingly, respectively.
Third and fourth dielectric multilayer films having a multilayer structure in which high-refractive index layers and low-refractive index layers are sequentially stacked alternately on the outside of the first and second intermediate layers, respectively. Provided for each,
Each of the first and second intermediate layers is formed of a member having the same refractive index and thickness as the liquid crystal layer when the alignment state of the liquid crystal is the first or second alignment state. Optical path switching element.
前記光路切替素子が、電気信号により駆動される液晶を含み厚さ方向が入射光の方向に対して傾斜するように設置された液晶層と、この液晶層の一方の面に設けられた第一の誘電体多層膜と、前記液晶層の他方の面に設けられた第二の誘電体多層膜とを有し、
前記第一,第二の各誘電体多層膜が、それぞれ高屈折率層と低屈折率層とが順次交互に積層された多層膜の積層構造を成し、
前記多層膜の積層構造が、前記入射光をその偏光状態に依存することなく前記入射光の方向と異なる方向へ反射する第一の特性と前記入射光をその偏光状態に依存することなく透過させる第二の特性とを有すると共に、前記電気信号に応じて前記第一の特性と第二の特性とが切り替わる特性を備えており、
前記液晶はネマチック液晶であり、前記電気信号に応じて、厚さ方向に垂直な面内でランダムな方向に配向される第一の配向状態と前記厚さ方向に沿って配向される第二の配向状態との間で、その配向状態が切り替わる特性を備えており、
さらに、前記第一,第二の各誘電体多層膜の外側に、第一,第二の中間層をそれぞれ対応して設けると共に、
前記第一,第二の各中間層の外側に、それぞれ高屈折率層と低屈折率層とが順次交互に積層された多層膜の積層構造を成す第三,第四の誘電体多層膜をそれぞれ対応して設け、
前記第一,第二の各中間層を、前記液晶の配向状態が前記第一又は第二の配向状態である場合の前記液晶層と屈折率及び厚さが等しい部材で形成したことを特徴とした光路切替装置。 An optical path switching element that generates an electrical signal for switching the characteristics of the optical path switching element between the first characteristic and the second characteristic and drives the liquid crystal by the generated electrical signal Driving means,
The optical path switching element includes a liquid crystal layer including a liquid crystal driven by an electric signal and disposed such that a thickness direction is inclined with respect to a direction of incident light, and a first surface provided on one surface of the liquid crystal layer A dielectric multilayer film, and a second dielectric multilayer film provided on the other surface of the liquid crystal layer,
Each of the first and second dielectric multilayer films has a multilayer structure in which high-refractive index layers and low-refractive index layers are sequentially stacked alternately,
The multilayer structure of the multilayer film transmits the incident light without depending on the polarization state and the first characteristic that reflects the incident light in a direction different from the direction of the incident light without depending on the polarization state. A second characteristic, and a characteristic that the first characteristic and the second characteristic are switched according to the electrical signal ,
The liquid crystal is a nematic liquid crystal, and in accordance with the electric signal, a first alignment state aligned in a random direction within a plane perpendicular to the thickness direction and a second alignment aligned along the thickness direction. It has the property that the alignment state switches between the alignment state,
Further, outside the first and second dielectric multilayer films, the first and second intermediate layers are provided correspondingly, respectively.
Third and fourth dielectric multilayer films having a multilayer structure in which high-refractive index layers and low-refractive index layers are sequentially stacked alternately on the outside of the first and second intermediate layers, respectively. Provided for each,
Each of the first and second intermediate layers is formed of a member having the same refractive index and thickness as the liquid crystal layer when the alignment state of the liquid crystal is the first or second alignment state. Optical path switching device.
一の光源と、この光源からの出射光を前記第一の光記録媒体内に集光する第1の対物レンズと、前記光源からの出射光を前記第二の光記録媒体内に集光する第2の対物レンズと、前記第一又は第二の光記録媒体からの反射光を前記第1又は第2の対物レンズを介して受光する光検出器と、前記出射光の光路から前記反射光の光路を分離する光分離手段とを備え、
前記光分離手段と前記第一及び第二の対物レンズとの間に一の光路切替素子を装備し、
前記光路切替素子が、電気信号により駆動される液晶を含み厚さ方向が入射光の方向に対して傾斜するように設置された液晶層と、この液晶層の一方の面に設けられた第一の誘電体多層膜と、前記液晶層の他方の面に設けられた第二の誘電体多層膜とを有し、
前記第一,第二の各誘電体多層膜が、それぞれ高屈折率層と低屈折率層とが順次交互に積層された多層膜の積層構造を成し、
前記多層膜の積層構造が、前記入射光をその偏光状態に依存することなく前記入射光の方向と異なる方向へ反射する第一の特性と前記入射光をその偏光状態に依存することなく透過させる第二の特性とを有すると共に、前記電気信号に応じて前記第一の特性と第二の特性とが切り替わる特性を備えており、
前記液晶はネマチック液晶であり、前記電気信号に応じて、厚さ方向に垂直な面内でランダムな方向に配向される第一の配向状態と前記厚さ方向に沿って配向される第二の配向状態との間で、その配向状態が切り替わる特性を備えており、
さらに、前記第一,第二の各誘電体多層膜の外側に、第一,第二の中間層をそれぞれ対応して設けると共に、
前記第一,第二の各中間層の外側に、それぞれ高屈折率層と低屈折率層とが順次交互に積層された多層膜の積層構造を成す第三,第四の誘電体多層膜をそれぞれ対応して設け、
前記第一,第二の各中間層を、前記液晶の配向状態が前記第一又は第二の配向状態である場合の前記液晶層と屈折率及び厚さが等しい部材で形成したことを特徴とする光ヘッド装置。 An optical head device including two optical systems for supporting a first optical recording medium and a second optical recording medium,
One light source, a first objective lens that condenses the light emitted from the light source in the first optical recording medium, and condenses the light emitted from the light source in the second optical recording medium A second objective lens; a photodetector that receives the reflected light from the first or second optical recording medium via the first or second objective lens; and the reflected light from the optical path of the emitted light. Light separating means for separating the optical path of
Equipped with one optical path switching element between the light separating means and the first and second objective lenses,
The optical path switching element includes a liquid crystal layer including a liquid crystal driven by an electric signal and disposed such that a thickness direction is inclined with respect to a direction of incident light, and a first surface provided on one surface of the liquid crystal layer A dielectric multilayer film, and a second dielectric multilayer film provided on the other surface of the liquid crystal layer,
Each of the first and second dielectric multilayer films has a multilayer structure in which high-refractive index layers and low-refractive index layers are sequentially stacked alternately,
The multilayer structure of the multilayer film transmits the incident light without depending on the polarization state and the first characteristic that reflects the incident light in a direction different from the direction of the incident light without depending on the polarization state. A second characteristic, and a characteristic that the first characteristic and the second characteristic are switched according to the electrical signal ,
The liquid crystal is a nematic liquid crystal, and in accordance with the electric signal, a first alignment state aligned in a random direction within a plane perpendicular to the thickness direction and a second alignment aligned along the thickness direction. It has the property that the alignment state switches between the alignment state,
Further, outside the first and second dielectric multilayer films, the first and second intermediate layers are provided correspondingly, respectively.
Third and fourth dielectric multilayer films having a multilayer structure in which high-refractive index layers and low-refractive index layers are sequentially stacked alternately on the outside of the first and second intermediate layers, respectively. Provided for each,
Each of the first and second intermediate layers is formed of a member having the same refractive index and thickness as the liquid crystal layer when the alignment state of the liquid crystal is the first or second alignment state. Optical head device.
前記光分離手段と前記第一及び第二の対物レンズとの間に一の光路切替素子を装備した光ヘッド装置と、
使用される光記録媒体が前記第一,第二の何れの光記録媒体であるかによって前記光路切替素子の特性を前記第一の特性と前記第二の特性との間で切り替えるための電気信号を生成し当該電気信号により前記液晶を駆動する光路切替素子駆動手段とを有し、
前記光路切替素子が、電気信号により駆動される液晶を含み厚さ方向が入射光の方向に対して傾斜するように設置された液晶層と、この液晶層の一方の面に設けられた第一の誘電体多層膜と、前記液晶層の他方の面に設けられた第二の誘電体多層膜とを有し、
前記第一,第二の各誘電体多層膜が、それぞれ高屈折率層と低屈折率層とが順次交互に積層された多層膜の積層構造を成し、
前記多層膜の積層構造が、前記入射光をその偏光状態に依存することなく前記入射光の方向と異なる方向へ反射する第一の特性と前記入射光をその偏光状態に依存することなく透過させる第二の特性とを有すると共に、前記電気信号に応じて前記第一の特性と第二の特性とが切り替わる特性を備えており、
前記液晶はネマチック液晶であり、前記電気信号に応じて、厚さ方向に垂直な面内でランダムな方向に配向される第一の配向状態と前記厚さ方向に沿って配向される第二の配向状態との間で、その配向状態が切り替わる特性を備えており、
さらに、前記第一,第二の各誘電体多層膜の外側に、第一,第二の中間層をそれぞれ対応して設けると共に、
前記第一,第二の各中間層の外側に、それぞれ高屈折率層と低屈折率層とが順次交互に積層された多層膜の積層構造を成す第三,第四の誘電体多層膜をそれぞれ対応して設け、
前記第一,第二の各中間層を、前記液晶の配向状態が前記第一又は第二の配向状態である場合の前記液晶層と屈折率及び厚さが等しい部材で形成したことを特徴とした光学式情報記録再生装置。 A two-system optical system for corresponding to the first optical recording medium and the second optical recording medium, one light source, and a first light collecting light emitted from the light source in the first optical recording medium. 1 objective lens, a second objective lens for condensing the light emitted from the light source in the second optical recording medium, and reflected light from the first or second optical recording medium for the first Or a photodetector that receives light through the second objective lens, and a light separation means that separates the optical path of the reflected light from the optical path of the emitted light,
An optical head device equipped with one optical path switching element between the light separating means and the first and second objective lenses;
An electric signal for switching the characteristic of the optical path switching element between the first characteristic and the second characteristic depending on whether the optical recording medium used is the first or second optical recording medium And an optical path switching element driving means for driving the liquid crystal by the electrical signal,
The optical path switching element includes a liquid crystal layer including a liquid crystal driven by an electric signal and disposed such that a thickness direction is inclined with respect to a direction of incident light, and a first surface provided on one surface of the liquid crystal layer A dielectric multilayer film, and a second dielectric multilayer film provided on the other surface of the liquid crystal layer,
Each of the first and second dielectric multilayer films has a multilayer structure in which high-refractive index layers and low-refractive index layers are sequentially stacked alternately,
The multilayer structure of the multilayer film transmits the incident light without depending on the polarization state and the first characteristic that reflects the incident light in a direction different from the direction of the incident light without depending on the polarization state. A second characteristic, and a characteristic that the first characteristic and the second characteristic are switched according to the electrical signal ,
The liquid crystal is a nematic liquid crystal, and in accordance with the electric signal, a first alignment state aligned in a random direction within a plane perpendicular to the thickness direction and a second alignment aligned along the thickness direction. It has the property that the alignment state switches between the alignment state,
Further, outside the first and second dielectric multilayer films, the first and second intermediate layers are provided correspondingly, respectively.
Third and fourth dielectric multilayer films having a multilayer structure in which high-refractive index layers and low-refractive index layers are sequentially stacked alternately on the outside of the first and second intermediate layers, respectively. Provided for each,
Each of the first and second intermediate layers is formed of a member having the same refractive index and thickness as the liquid crystal layer when the alignment state of the liquid crystal is the first or second alignment state. Optical information recording / reproducing apparatus.
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