JPH03179320A - 偏光素子及び光学ヘッド装置 - Google Patents
偏光素子及び光学ヘッド装置Info
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- JPH03179320A JPH03179320A JP2252408A JP25240890A JPH03179320A JP H03179320 A JPH03179320 A JP H03179320A JP 2252408 A JP2252408 A JP 2252408A JP 25240890 A JP25240890 A JP 25240890A JP H03179320 A JPH03179320 A JP H03179320A
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- optical head
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1365—Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
- G11B7/1369—Active plates, e.g. liquid crystal panels or electrostrictive elements
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3016—Polarising elements involving passive liquid crystal elements
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光の偏光状態を変換する偏光素子並びにそれ
を用いた光学ヘッド装置に関するものである。
を用いた光学ヘッド装置に関するものである。
従来の技術
従来、光の偏光状態を変換する偏光素子として、光学ヘ
ッド装置等の光学系では1/4波長板や1/2?ll長
板等の直線位相子が用いられてきたが、これらは光の偏
光状態を全面にわたって均一に変換するものであった。
ッド装置等の光学系では1/4波長板や1/2?ll長
板等の直線位相子が用いられてきたが、これらは光の偏
光状態を全面にわたって均一に変換するものであった。
一方、主にツイスト・ネマチック液晶(以下、TN液晶
とよぶ)を用いた表示装置等では 液晶の配列状態を変
化させ、画素単位で偏光状態の変換を行うが、 画素の
微細化(現在100〜200μm角程度)にも限界があ
った しかるに近風 光導波路やグレーティング等を組み合わ
せた光集積素子において、小面積内で、空間的に異なっ
た分布をもつ偏光状態を直線偏光などの均質な偏光状態
に また均質な偏光状態を空間釣具なったに分布をもつ
偏光状態に変換することが要求されつつある。
とよぶ)を用いた表示装置等では 液晶の配列状態を変
化させ、画素単位で偏光状態の変換を行うが、 画素の
微細化(現在100〜200μm角程度)にも限界があ
った しかるに近風 光導波路やグレーティング等を組み合わ
せた光集積素子において、小面積内で、空間的に異なっ
た分布をもつ偏光状態を直線偏光などの均質な偏光状態
に また均質な偏光状態を空間釣具なったに分布をもつ
偏光状態に変換することが要求されつつある。
特に 同心円形状のグレーティングカプラを用いて導波
光を導波路外部に放射する光集積素子の場合、同心円の
接線方向または動径方向に振動面をもつ偏光状態と均質
な偏光状態との変換を行なう必要があったパ この様な
偏光変換を実現する素子は過去にはなかっ?。
光を導波路外部に放射する光集積素子の場合、同心円の
接線方向または動径方向に振動面をもつ偏光状態と均質
な偏光状態との変換を行なう必要があったパ この様な
偏光変換を実現する素子は過去にはなかっ?。
そこで、本出願人は上記機能を有する偏光素子およびそ
れを用いた光学ヘッド装置を、本願出願に先行する国際
出願PCT−JP89−00796において提示した
以下、これを先行例と記九まず、第7図から第9図まで
を用いて、先行例における偏光素子およびそれを用いた
光学ヘッド装置を説明する。
れを用いた光学ヘッド装置を、本願出願に先行する国際
出願PCT−JP89−00796において提示した
以下、これを先行例と記九まず、第7図から第9図まで
を用いて、先行例における偏光素子およびそれを用いた
光学ヘッド装置を説明する。
第7図は先行例における光学ヘッド装置の構成図であも
図に於いて、Si基板1上に低屈折率の透明層2が形成
され その上に高屈折率の透明層3A、 3Bが形成さ
れている。透明層3Aは円形状であり、3Bは3Aを取
り巻く輪帯状であり、両者間は断絶している。透明層3
A、 3Bの表面には中心軸りに対し同心円状のグレー
ティングカプラ4A、4Bが形成されている。
され その上に高屈折率の透明層3A、 3Bが形成さ
れている。透明層3Aは円形状であり、3Bは3Aを取
り巻く輪帯状であり、両者間は断絶している。透明層3
A、 3Bの表面には中心軸りに対し同心円状のグレー
ティングカプラ4A、4Bが形成されている。
透明層3Aの表面には低屈折率の透明層5Aを挟んで高
屈折率の透明層3Cが形成され 透明層3Cは透明層3
Bとそのグレーティングカプラ4Bの内周側に面した領
域で接する。透明層3Cの表面には中心軸りに関し同心
円状のグレーティングカプラ4Cが形成されている。透
明層3Bの表面にはグレーティングカプラ4Bの領域を
覆う形で低屈折率の透明層5Bが形成されており、透明
層5Bの屈折率は透明層5Aに等し賎 Si基板Iには透明層3A、3B間の断絶部に相当する
位置に光検出器6A、 6Bが形成されており、検出器
6A、 6Bを覆う形で透明層5A内に反射膜7が形成
されている。Si基板1の中心軸り近傍部分はエツチン
グ等によって中空にされている。
屈折率の透明層3Cが形成され 透明層3Cは透明層3
Bとそのグレーティングカプラ4Bの内周側に面した領
域で接する。透明層3Cの表面には中心軸りに関し同心
円状のグレーティングカプラ4Cが形成されている。透
明層3Bの表面にはグレーティングカプラ4Bの領域を
覆う形で低屈折率の透明層5Bが形成されており、透明
層5Bの屈折率は透明層5Aに等し賎 Si基板Iには透明層3A、3B間の断絶部に相当する
位置に光検出器6A、 6Bが形成されており、検出器
6A、 6Bを覆う形で透明層5A内に反射膜7が形成
されている。Si基板1の中心軸り近傍部分はエツチン
グ等によって中空にされている。
半導体レーザー8を出射した直線偏光の光は集光レンズ
9により集光され 偏光素子10Aによって同心円接線
方向(または動径方向)の電界ベクトルをもつ光11に
変換されも この光11が同心円形状のグレーティング
4Cによって導波層3C内に入カレ 層内を外周方向に
向かって伝搬するTEモード(またはTMモード)の導
波光12Cとなる。
9により集光され 偏光素子10Aによって同心円接線
方向(または動径方向)の電界ベクトルをもつ光11に
変換されも この光11が同心円形状のグレーティング
4Cによって導波層3C内に入カレ 層内を外周方向に
向かって伝搬するTEモード(またはTMモード)の導
波光12Cとなる。
導波光12Cは導波層3Cの最外周領域で導波層3Cか
ら導波層3Bに移り導波光12Bとなも導波光12Bは
グレーティングカプラ4Bにより放射光13となる力丈
この放射光13は導波光12BがTEモードであれば
電界ベクトルが同心円接線方向を向く偏光状態(以下、
同心円偏光と称する)の光となり、TMモードであれば
電界ベクトルが動径方向を向く偏光状態(以下、放射偏
光と称する)の光となり、光ディスク15の反射面16
上の点Fに集光する。
ら導波層3Bに移り導波光12Bとなも導波光12Bは
グレーティングカプラ4Bにより放射光13となる力丈
この放射光13は導波光12BがTEモードであれば
電界ベクトルが同心円接線方向を向く偏光状態(以下、
同心円偏光と称する)の光となり、TMモードであれば
電界ベクトルが動径方向を向く偏光状態(以下、放射偏
光と称する)の光となり、光ディスク15の反射面16
上の点Fに集光する。
反射面16を反射する光は グレーティングカプラ4A
、 4Bにより導波層3A、 3B内に入力し それぞ
れ層内を外周方魚 内周方向に向かって伝搬するTEモ
ード(またはTMモード)の導波光18A、 18Bと
なる。導波光18A、18Bは導波層3A、 3Bの最
外端餓 最内端部で放射され それぞれ光検出器6A、
6Bに受光される。
、 4Bにより導波層3A、 3B内に入力し それぞ
れ層内を外周方魚 内周方向に向かって伝搬するTEモ
ード(またはTMモード)の導波光18A、 18Bと
なる。導波光18A、18Bは導波層3A、 3Bの最
外端餓 最内端部で放射され それぞれ光検出器6A、
6Bに受光される。
先行例の構成で1よ 高い集光性を実現するために可逆
的に直線偏光と同心円偏光(または放射偏光)の変換を
行う偏光素子10Bを集光点Fとグレーティングカプラ
4Bの間に設けている。また同心円形状のグレーティン
グカプラ4Cによる人力結合効率を高めるために半導体
レーザー8とグレーティングカブラ4Cの間にも可逆的
に直線偏光と同心円偏光の変換を行なう偏光素子10A
を設けている。
的に直線偏光と同心円偏光(または放射偏光)の変換を
行う偏光素子10Bを集光点Fとグレーティングカプラ
4Bの間に設けている。また同心円形状のグレーティン
グカプラ4Cによる人力結合効率を高めるために半導体
レーザー8とグレーティングカブラ4Cの間にも可逆的
に直線偏光と同心円偏光の変換を行なう偏光素子10A
を設けている。
第8図(a)〜(d)を用いて先行例における偏光素子
10A、 IOBの構成および同心円偏光の光と直線偏
光の光との変換原理を説明する。
10A、 IOBの構成および同心円偏光の光と直線偏
光の光との変換原理を説明する。
第8図(a)、 (b)に先行例におけて示された偏光
素子10A、IOBの詳細構成を示す。偏光素子210
は1/4波長板221とホモジェニアス液晶層224か
らなり、透明基板222、223の表面225、226
には同心円接線方向に対して45度の方向214A、
214B、 214C,214Dに液晶配向処理が
施されている。
素子10A、IOBの詳細構成を示す。偏光素子210
は1/4波長板221とホモジェニアス液晶層224か
らなり、透明基板222、223の表面225、226
には同心円接線方向に対して45度の方向214A、
214B、 214C,214Dに液晶配向処理が
施されている。
同心円接線方向の光213 (偏光方向213A、21
3B、 213C,213D)はホモジェニアス液晶
層224の光軸方向(液晶配向方向)214 (21
4A、 214B、 214C,214D)に対し
て45度をなす偏光方向の光であり、最適な厚みで形成
されたホモジェニアス液晶層224を透過することで円
偏光の光212(偏光方向212A、 212B、
212C,212D) となり、1/4波長板221
を透過することで直線偏光の光21’lとなる。
3B、 213C,213D)はホモジェニアス液晶
層224の光軸方向(液晶配向方向)214 (21
4A、 214B、 214C,214D)に対し
て45度をなす偏光方向の光であり、最適な厚みで形成
されたホモジェニアス液晶層224を透過することで円
偏光の光212(偏光方向212A、 212B、
212C,212D) となり、1/4波長板221
を透過することで直線偏光の光21’lとなる。
第8図(c)、 (d)は偏光素子10A、 IOBの
他の構成例として、先行例において示されたものである
。同図で、偏光素子21は1/4波長板及びTN型とホ
モジェニアス型の2層の液晶層によって構成され ホモ
ジエニアス液晶層22は透明基板21Aと21Bの間屹
TN液晶層23は透明基板21Bと2ICの間に設け
られている。
他の構成例として、先行例において示されたものである
。同図で、偏光素子21は1/4波長板及びTN型とホ
モジェニアス型の2層の液晶層によって構成され ホモ
ジエニアス液晶層22は透明基板21Aと21Bの間屹
TN液晶層23は透明基板21Bと2ICの間に設け
られている。
ホモジエニアス液晶層22は透明基板21A。
21Bの表面で同心円状(または放射状)に配向されて
おり、その光学軸も22Aのごとく同心円接線方向(ま
たは放射方向)となる。
おり、その光学軸も22Aのごとく同心円接線方向(ま
たは放射方向)となる。
T、N液晶層23は配向面の片側が同心円の接線方向の
配向 片側が同心円の接線方向と45度をなす方向に配
向処理されており、液晶層23透過前後で偏光方向が例
えば時計方向に45度回転する。
配向 片側が同心円の接線方向と45度をなす方向に配
向処理されており、液晶層23透過前後で偏光方向が例
えば時計方向に45度回転する。
従って同心円偏光の光20(偏光方向20A。
20B、 20C,20D)iよ 同心円接線方向と
45度をなす電界ベクトルをもつ偏光の光24 (偏光
方向24 A、 24 B、 24 C,24D
)となり、ホモジェニアス液晶層22kより1/4波長
の位相差が加えられ 円偏光の光25 (偏光方向25
A、 25B、 25C,25D)、となもこの円
偏光の光25は 光学軸が26A方向の1/4波長板2
6を透過することで直線偏光の光26Bとなる。逆に直
線偏光の光は偏光素子10Bを透過することで光の可逆
性により同心円偏光(または放射偏光)の光に変換され
る。
45度をなす電界ベクトルをもつ偏光の光24 (偏光
方向24 A、 24 B、 24 C,24D
)となり、ホモジェニアス液晶層22kより1/4波長
の位相差が加えられ 円偏光の光25 (偏光方向25
A、 25B、 25C,25D)、となもこの円
偏光の光25は 光学軸が26A方向の1/4波長板2
6を透過することで直線偏光の光26Bとなる。逆に直
線偏光の光は偏光素子10Bを透過することで光の可逆
性により同心円偏光(または放射偏光)の光に変換され
る。
な耘 これらの偏光素子で液晶層を透過する光に位相遅
れ(すなわち収差)が発生するが、 先行例ではこの収
差を透明基板222、223または21A、 21B、
2IC等の厚みを調整することで補正し 完全な(す
なわち無収差の)偏光変換を行なうものとしている。
れ(すなわち収差)が発生するが、 先行例ではこの収
差を透明基板222、223または21A、 21B、
2IC等の厚みを調整することで補正し 完全な(す
なわち無収差の)偏光変換を行なうものとしている。
次に 第7図に示すようにグレーティング4Bと集光点
との間に偏光素子10Bを配置することで生ずる効果に
ついて説明すも 第9図(a)、(b)は同心円形状のグレーティングカ
プラにより光を集光した場合の集光点での光強度分布断
面図の例を示しており、同図(a)は同心円偏光(また
は放射偏光)の光 同図(b)は直線偏光の光である。
との間に偏光素子10Bを配置することで生ずる効果に
ついて説明すも 第9図(a)、(b)は同心円形状のグレーティングカ
プラにより光を集光した場合の集光点での光強度分布断
面図の例を示しており、同図(a)は同心円偏光(また
は放射偏光)の光 同図(b)は直線偏光の光である。
同図(a)、(b)の比較から明らかなように同心円偏
光(または放射偏光) GEL 直線偏光に比べて良
好な集光性が得られな鶏 これは電界ベクトルが同心円
中心について対角位置で互いに逆ベクトルをなし 集光
点で打消し合うためである。
光(または放射偏光) GEL 直線偏光に比べて良
好な集光性が得られな鶏 これは電界ベクトルが同心円
中心について対角位置で互いに逆ベクトルをなし 集光
点で打消し合うためである。
従って偏光素子10Bをグレーティングカブラ4Bと集
光点との間に配置することで同心円偏光(または放射偏
光)が直線偏光に変換されるので、高い集光性が得られ
も・ −X jl!7図における反射光17のグレーティン
グカプラ4A、 4Bによる導波路3A、 3B内への
入力結合効率は反射光の偏光状態に関係し高い入力結合
効率を得るためには 反射光と放射光の偏光状態が同じ
であることが望ましく〜従って、偏光素子10Bが可逆
的に直線偏光と同心円偏光(または放射偏光)の変換を
行うことから、反射光の導波光への結合効率を高める効
果もある。
光点との間に配置することで同心円偏光(または放射偏
光)が直線偏光に変換されるので、高い集光性が得られ
も・ −X jl!7図における反射光17のグレーティン
グカプラ4A、 4Bによる導波路3A、 3B内への
入力結合効率は反射光の偏光状態に関係し高い入力結合
効率を得るためには 反射光と放射光の偏光状態が同じ
であることが望ましく〜従って、偏光素子10Bが可逆
的に直線偏光と同心円偏光(または放射偏光)の変換を
行うことから、反射光の導波光への結合効率を高める効
果もある。
発明が解決しようとする課題
しかし 先行例における偏光素子にはいくつかの問題点
がありtも すなわ板 第8図に示した偏光素子210または21で
1よ 円偏光の光がホモジエニアス液晶層224または
22を透過することで、光の位相は同心円中心に対する
偏角φの位置でφだけずれる。
がありtも すなわ板 第8図に示した偏光素子210または21で
1よ 円偏光の光がホモジエニアス液晶層224または
22を透過することで、光の位相は同心円中心に対する
偏角φの位置でφだけずれる。
従ってこの位相遅れ(収差)を透明基板の厚さ調整等で
補正しなければならずミ 部品点数や組立工数が多かっ
tも ま?=1/4波長板と1層または2層の液晶層からなる
ため構成が複雑であり、素子の小型化が困難であった あるい(よ 同心円接線方向と45度をなす液晶配向は
ラビング等の簡便な配向処理法では実現が困難であっt
も 本発明は第1に かかる問題点を解決できる偏光素子を
提供することを目的とする。すなわち、簡易な構成で安
価に製造できる偏光素子であって、液晶配向面が簡易な
ラビング工程により容易に実現できる1層のTN液晶層
を有する偏光素子を提供することを目的とする。
補正しなければならずミ 部品点数や組立工数が多かっ
tも ま?=1/4波長板と1層または2層の液晶層からなる
ため構成が複雑であり、素子の小型化が困難であった あるい(よ 同心円接線方向と45度をなす液晶配向は
ラビング等の簡便な配向処理法では実現が困難であっt
も 本発明は第1に かかる問題点を解決できる偏光素子を
提供することを目的とする。すなわち、簡易な構成で安
価に製造できる偏光素子であって、液晶配向面が簡易な
ラビング工程により容易に実現できる1層のTN液晶層
を有する偏光素子を提供することを目的とする。
また 上記の偏光素子を有し 簡易な構成で安価に製造
できる光学ヘッド装置を提供することを目的とする。
できる光学ヘッド装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
液晶配向面の一方が一直線方向、 もう一方が同心円の
接線方向の配向であるTN液晶層で偏光素子を構成L
TN液晶層の屈折率異方性Δn、液晶層厚d、光の波
長λの値を、 (4に2−1/4)−’ ”≦△nd/λ≦2k
・・−(1)(k; 自然数) の範囲に設定する。また 同心円配向中心を通り直線配
向方向に平行な直線状の境界をTN液晶層に設けること
で液晶層を2つに分割してもよい。
接線方向の配向であるTN液晶層で偏光素子を構成L
TN液晶層の屈折率異方性Δn、液晶層厚d、光の波
長λの値を、 (4に2−1/4)−’ ”≦△nd/λ≦2k
・・−(1)(k; 自然数) の範囲に設定する。また 同心円配向中心を通り直線配
向方向に平行な直線状の境界をTN液晶層に設けること
で液晶層を2つに分割してもよい。
あるい(よ 同心円中心を通り直線配向方向と略平行な
直線によって分け液晶層の領域をそれぞれ透過する光の
位相をπだけずらす位相補償手段と上記偏光素子を組合
わせた構成とする。
直線によって分け液晶層の領域をそれぞれ透過する光の
位相をπだけずらす位相補償手段と上記偏光素子を組合
わせた構成とする。
さらに 上記位相補償手段として、同心円中心を通り直
線配向方向と略平行な直線によって分け液晶層の領域の
一方に透明板を設置す、その透明板の屈折率をn、厚み
をt、光の波長をλとして、 (n−1)t=(2k−1)λ/2
・ ・ ・(2)(k; 自然数) の関係を満たすように設定すも まね レーザー光源からのレーザー光を導波層内に入力
して導波光とし 導波光を導波層内の一点○より層内に
沿って放射方向に導波させ、点○を中心にして導波層内
に設けられた同心円状の周期構造により導波光を放射さ
せ、導波路外の点に集光する光学ヘッド装置において、
上記偏光素子または上記偏光素子と上記位相補償手段と
を集光点と周期構造との間に設ける構成とする。
線配向方向と略平行な直線によって分け液晶層の領域の
一方に透明板を設置す、その透明板の屈折率をn、厚み
をt、光の波長をλとして、 (n−1)t=(2k−1)λ/2
・ ・ ・(2)(k; 自然数) の関係を満たすように設定すも まね レーザー光源からのレーザー光を導波層内に入力
して導波光とし 導波光を導波層内の一点○より層内に
沿って放射方向に導波させ、点○を中心にして導波層内
に設けられた同心円状の周期構造により導波光を放射さ
せ、導波路外の点に集光する光学ヘッド装置において、
上記偏光素子または上記偏光素子と上記位相補償手段と
を集光点と周期構造との間に設ける構成とする。
あるいは導波層に隣接して導波層より低屈折率の透明層
を設けた上記光学ヘッド装置において、上記透明板を設
ける代わりに 同心円中心を通り偏光素子の直線配向方
向に略平行な直線により分割される2つの領域で、導波
層とそれに隣接する透明層との点0を中心とする動径方
向の接触長を異ならせることで位相補償手段を構成L
2つの領域からの放射光にπの位相差を発生させてもよ
賎 また レーザー光源からのレーザー光を導波層内に入力
して導波光とする結合手段と、導波光を導波層内の一点
○より層内に沿って放射方向に導波させる導波路と、点
0を中心にして導波路内に設けられた同心円状の周期構
造とを有し 周期構造により導波光を放射させ導波路外
の点に集光する光学ヘッド装置において、集光点と周期
構造との間およびレーザー光源と結合手段の間にそれぞ
れ上記偏光素子を設(す、 2つの偏光素子の直線配向
方向を互いに平行させるととも番ヘ レーザ光の電気
振動面と平行または直交させる構成とする。
を設けた上記光学ヘッド装置において、上記透明板を設
ける代わりに 同心円中心を通り偏光素子の直線配向方
向に略平行な直線により分割される2つの領域で、導波
層とそれに隣接する透明層との点0を中心とする動径方
向の接触長を異ならせることで位相補償手段を構成L
2つの領域からの放射光にπの位相差を発生させてもよ
賎 また レーザー光源からのレーザー光を導波層内に入力
して導波光とする結合手段と、導波光を導波層内の一点
○より層内に沿って放射方向に導波させる導波路と、点
0を中心にして導波路内に設けられた同心円状の周期構
造とを有し 周期構造により導波光を放射させ導波路外
の点に集光する光学ヘッド装置において、集光点と周期
構造との間およびレーザー光源と結合手段の間にそれぞ
れ上記偏光素子を設(す、 2つの偏光素子の直線配向
方向を互いに平行させるととも番ヘ レーザ光の電気
振動面と平行または直交させる構成とする。
作用
上記の構成によれば 同心円偏光と直線偏光との変換を
行なう偏光素子の構成が簡素化されるとともに 素子の
作成が容易になる。
行なう偏光素子の構成が簡素化されるとともに 素子の
作成が容易になる。
また偏光素子の液晶配向状態力丈 より安定化され は
ぼ完全な同心円偏光と直線偏光との変換が行える。
ぼ完全な同心円偏光と直線偏光との変換が行える。
また 同心円形状のグレーティングカプラを用いた光学
ヘッド装置において、上記偏光素子または偏光素子と位
相補償手段とを集光点とグレーティングカプラの間およ
びレーザー光源と入力グレーティングカプラの間に配置
するに配置することで、高い集光性および導波層への高
い人力結合効率を実現できる。
ヘッド装置において、上記偏光素子または偏光素子と位
相補償手段とを集光点とグレーティングカプラの間およ
びレーザー光源と入力グレーティングカプラの間に配置
するに配置することで、高い集光性および導波層への高
い人力結合効率を実現できる。
実施例
本発明による偏光素子およびそれを用いた光学ヘッド装
置の実施例について、第1図から第6図に基づき説明す
も な耘 先行例と同一機能のものは同一番号を付し その
具体的な説明を省く。
置の実施例について、第1図から第6図に基づき説明す
も な耘 先行例と同一機能のものは同一番号を付し その
具体的な説明を省く。
第1図は本発明の光学ヘッド装置の実施例の要部断面図
である。
である。
第1固型 導波層100は同心円形状のグレーティング
カプラ4Cの中心を中心とする円形状の透明層からなる
。輪帯状のグレーティングカプラ4Bはグレーティング
カプラ4Cのまわりに形成されている。
カプラ4Cの中心を中心とする円形状の透明層からなる
。輪帯状のグレーティングカプラ4Bはグレーティング
カプラ4Cのまわりに形成されている。
番号110Aとll0Bは偏光素子を示L72A、 7
2Bは領域A、 Bをそれぞれ通過する光に相対的な
位相差を発生させる透明板を示す。な耘 この偏光素子
と透明板については後述する。
2Bは領域A、 Bをそれぞれ通過する光に相対的な
位相差を発生させる透明板を示す。な耘 この偏光素子
と透明板については後述する。
同図の光学ヘッド装置はさらに半導体レーザー8、集光
レンズ9を有すも また15は反射面16を有する光デ
ィスクを示す。
レンズ9を有すも また15は反射面16を有する光デ
ィスクを示す。
第2ffl(a)、(b)は偏光素子110Bと透明板
72Bによる光の偏光状態および位相の変化を示すもの
である。
72Bによる光の偏光状態および位相の変化を示すもの
である。
第2図(a)は偏光素子110Bによる偏光変換原理図
であも 偏光素子110Bは1層のTN液晶層で構成さ
れ このTN液晶層は 片側(集光点F側)が実線40
で示す一方向の液晶配向 他方側(グレーティングカブ
ラ4b側)が破線41で示す円の接線方向の液晶配向を
施すことで形成されている。
であも 偏光素子110Bは1層のTN液晶層で構成さ
れ このTN液晶層は 片側(集光点F側)が実線40
で示す一方向の液晶配向 他方側(グレーティングカブ
ラ4b側)が破線41で示す円の接線方向の液晶配向を
施すことで形成されている。
このような簡易な液晶配向処理を施すことで、液晶ツイ
スト角θが同心円周上の各位置で連続的に異なる分布を
持ったTN構造の液晶層を得る。
スト角θが同心円周上の各位置で連続的に異なる分布を
持ったTN構造の液晶層を得る。
すなわ板 図の同心円周上で(イ)から(ロ)を経て(
ハ)に至る各位置で、ツイスト角θがθ=−90°から
θ=O°を経てθ=90@へと線形的に変化した構造を
なしくただし紙面上反時計回りのツイストを右ねじれと
し そのツイスト角を負とすも )、(ニ)から(ホ)
を経て(へ)に至る各位置についてk 同様のTN構造
となん 一般にTN構造の液晶層に直線偏光の光が入射すると、
TN構造のねじれに沿って光の電界ベクトルが回転する
。
ハ)に至る各位置で、ツイスト角θがθ=−90°から
θ=O°を経てθ=90@へと線形的に変化した構造を
なしくただし紙面上反時計回りのツイストを右ねじれと
し そのツイスト角を負とすも )、(ニ)から(ホ)
を経て(へ)に至る各位置についてk 同様のTN構造
となん 一般にTN構造の液晶層に直線偏光の光が入射すると、
TN構造のねじれに沿って光の電界ベクトルが回転する
。
従って、グレーティングカプラ4Bより放射される同心
円偏光の光(破線矢印で示される電界ベクトル42)l
;L 素子の各位置での液晶ツイスト角とほぼ同じ角
度だけ旋光し 液晶層の直線配向方向に電界ベクトルを
もつ光(実線矢印の電界ベクトル43)となる。
円偏光の光(破線矢印で示される電界ベクトル42)l
;L 素子の各位置での液晶ツイスト角とほぼ同じ角
度だけ旋光し 液晶層の直線配向方向に電界ベクトルを
もつ光(実線矢印の電界ベクトル43)となる。
な耘 液晶層のねじれの向きが同心円中心を通り直線配
向方向に平行な直線で分け液晶層の領域A、 Bで互
いに逆であるか板 電界ベクトル81の向き板 領域A
、 Bで互いに逆向きとなる(すなわち位相がπだけ
ずれている)。
向方向に平行な直線で分け液晶層の領域A、 Bで互
いに逆であるか板 電界ベクトル81の向き板 領域A
、 Bで互いに逆向きとなる(すなわち位相がπだけ
ずれている)。
第2図(b)は本実施例における透明板72Bの位相補
償原理を示し 同心円中心を通り液晶層の直線配向方向
と略平行な直線で2つに分けられた領域九 Bの片側B
に透明板72Bを構成していも透明板72Bの屈折率を
nl、厚みをt、レーザー光の波長をλとすると、透明
板72Bを透過する側の光と透過しない側の光の位相差
酸 2π(n+−1)l/λであるか転 t−(2k−1)λ/2(r++−1) ・
・・(3)(k:自然数) の関係を満すように作成すれば 領域A、 Bを透過
する光の位相をπだけずらすことができる。
償原理を示し 同心円中心を通り液晶層の直線配向方向
と略平行な直線で2つに分けられた領域九 Bの片側B
に透明板72Bを構成していも透明板72Bの屈折率を
nl、厚みをt、レーザー光の波長をλとすると、透明
板72Bを透過する側の光と透過しない側の光の位相差
酸 2π(n+−1)l/λであるか転 t−(2k−1)λ/2(r++−1) ・
・・(3)(k:自然数) の関係を満すように作成すれば 領域A、 Bを透過
する光の位相をπだけずらすことができる。
従って、液晶層を通過した光(互いに向きの異なる電界
ベクトルa5、 a6の光)は透明板72Bを透過する
ことで、領域A、 Bの位相が揃l、\互いに向きの
等しい電界ベクトルa7.a8の九すなわち完全な直線
偏光の光となる。
ベクトルa5、 a6の光)は透明板72Bを透過する
ことで、領域A、 Bの位相が揃l、\互いに向きの
等しい電界ベクトルa7.a8の九すなわち完全な直線
偏光の光となる。
従って、偏光素子110Bと透明板72Bとを組み合わ
せることで同心円偏光を直線偏光に変換することができ
る。
せることで同心円偏光を直線偏光に変換することができ
る。
な抵 第1図における透明板?2Aおよび偏光素子11
0−Aは上記の透明板72Bおよび偏光素子110Bと
同じ構成である。
0−Aは上記の透明板72Bおよび偏光素子110Bと
同じ構成である。
すなわち偏光素子110.11 半導体レーザ8側が
一直線方向、 導波層100側が同心円の接線方向の配
向処理を施された1層のTN液晶層からなり、半導体レ
ーザー8から出射する直線偏光の光を完全な同心円偏光
に変換する。
一直線方向、 導波層100側が同心円の接線方向の配
向処理を施された1層のTN液晶層からなり、半導体レ
ーザー8から出射する直線偏光の光を完全な同心円偏光
に変換する。
ただし 透明板72Aは同心円中心を通り偏光素子11
0Aの直線配向方向と略平行な直線で2つに分けられた
領域の片側に構成されており、偏光素子1lOAの直線
配向方向はレーザー光の振動面に平行または直交すると
ともに直線配向面がレーザー光源側にある。
0Aの直線配向方向と略平行な直線で2つに分けられた
領域の片側に構成されており、偏光素子1lOAの直線
配向方向はレーザー光の振動面に平行または直交すると
ともに直線配向面がレーザー光源側にある。
ここで第1図に示す光学ヘッド装置における偏光状態の
変化および位相の変化に付いて順番に説明する。
変化および位相の変化に付いて順番に説明する。
半導体レーザー8を出射した直線偏光のレーザー光a1
は集光レンズ9により集光され平行光a11、 a12
となる。集光レンズ9を出た光allおよびa12のう
板 領域Aの光allは透明板72Aを透過して偏光素
子110Aに到達し 領域Bの光a12は直接偏光素子
110Aに到達する。
は集光レンズ9により集光され平行光a11、 a12
となる。集光レンズ9を出た光allおよびa12のう
板 領域Aの光allは透明板72Aを透過して偏光素
子110Aに到達し 領域Bの光a12は直接偏光素子
110Aに到達する。
従って透明板の屈折板 厚へ および光の波長が(3)
式の関係を満たしていれば 偏光素子110Aに到達す
る光は領域Aと領域Bで位相がπだけずれた光(a13
およびa14)となる。
式の関係を満たしていれば 偏光素子110Aに到達す
る光は領域Aと領域Bで位相がπだけずれた光(a13
およびa14)となる。
これらの光a13およびa141t それぞれの領域
A。
A。
Bで直線偏光であり、偏光素子110Aを透過すること
で同心円の接線方向に振動面をもつ同心円偏光の光とな
る。
で同心円の接線方向に振動面をもつ同心円偏光の光とな
る。
ここで、第2図(a)の説明で述べたように 偏光素子
110Aを透過する光の位相は領域Aと領域Bとでπだ
け位相差が生ずる。従ってa13とa14とで生じてい
たπの位相差が打ち消され 完全な同心円偏光a2が得
られる。
110Aを透過する光の位相は領域Aと領域Bとでπだ
け位相差が生ずる。従ってa13とa14とで生じてい
たπの位相差が打ち消され 完全な同心円偏光a2が得
られる。
この光a2はグレーティングカプラ4Cにより導波層1
00に人力し 導波光12Cとなる。
00に人力し 導波光12Cとなる。
導波層100内を内周から外周に向かって伝搬する導波
光はグレーティグカプラ4Bにより放射され放射光a3
となる。
光はグレーティグカプラ4Bにより放射され放射光a3
となる。
放射光a3は同心円偏光の光であり、偏光素子110B
を透過することで領域A、 Bでそれぞれ直線偏光の
光aa、 a5となる力丈 これらの位相はπだけず
れている。
を透過することで領域A、 Bでそれぞれ直線偏光の
光aa、 a5となる力丈 これらの位相はπだけず
れている。
ここで、領域Bの光a5のみが透明板72Bを透過する
ことでπの位相差が補償され 領域A、 Bで位相の
揃った完全な直線偏光の光a7、a8となり、光ディス
ク15の反射面16上の点Fに集光される。
ことでπの位相差が補償され 領域A、 Bで位相の
揃った完全な直線偏光の光a7、a8となり、光ディス
ク15の反射面16上の点Fに集光される。
反射面16を反射した光は透明板72Bおよび偏光素子
110Bを透過することで同心円偏光の光となり、同心
円形状のグレーティングカプラ4Bにより導波層+00
に人力し 第7図と同様に配置された光検出器によって
光量検出される。
110Bを透過することで同心円偏光の光となり、同心
円形状のグレーティングカプラ4Bにより導波層+00
に人力し 第7図と同様に配置された光検出器によって
光量検出される。
な抵 反射面16を反射した直線偏光の光が光の可逆性
により同心円偏光に変換されることでグレーティングカ
プラ4Bによる導波層への人力効率は高(1 また 円の接線方向の液晶配向処理は基板の配向面にラ
ビング布を接触させこれを回転する等の方法で容易に実
現できる。
により同心円偏光に変換されることでグレーティングカ
プラ4Bによる導波層への人力効率は高(1 また 円の接線方向の液晶配向処理は基板の配向面にラ
ビング布を接触させこれを回転する等の方法で容易に実
現できる。
第3図(a)は本発明による光学ヘッド装置の他の実施
例を示す構成国である。
例を示す構成国である。
本実施例が第1図と異なる点(よ 透明板72Aが省略
され 透明層5Aの代わりに透明層5A+が設けられて
いることである。ここで、透明層5A1は導波層3Cに
隣接して設けられており、導波層3Cと透明層5A+と
の同心円中心に対する放射方向の接触長を、第3図(b
)に示すように同心円中心を通り直線配向方向と略平行
な直線により分割される2つの領域A、 Bで異なら
せた構成としている。
され 透明層5Aの代わりに透明層5A+が設けられて
いることである。ここで、透明層5A1は導波層3Cに
隣接して設けられており、導波層3Cと透明層5A+と
の同心円中心に対する放射方向の接触長を、第3図(b
)に示すように同心円中心を通り直線配向方向と略平行
な直線により分割される2つの領域A、 Bで異なら
せた構成としている。
すなわち導波層3Cと接する低屈折率の透明層5Aの最
外周部の形状爪 同心円中心を通り直線配向方向と略平
行な直線により分け液晶層の領域A、 Bで導波光1
2Bと導波光12Cの位相差がπとなるように λ/2
1Ne−Ncl (ただしNe + N ’はそれぞれ
導波光12B、12Cの等偏屈折率)の段差が付けられ
ている。
外周部の形状爪 同心円中心を通り直線配向方向と略平
行な直線により分け液晶層の領域A、 Bで導波光1
2Bと導波光12Cの位相差がπとなるように λ/2
1Ne−Ncl (ただしNe + N ’はそれぞれ
導波光12B、12Cの等偏屈折率)の段差が付けられ
ている。
第3図(a)で、半導体レーザー8を出射した直線偏光
は集光レンズ9により平行光a20となる。
は集光レンズ9により平行光a20となる。
この直線偏光の光a 20 LL 上記した偏光素子
110Aを透過することで同心円偏光の光a2+となる
力t この同心円偏光の光a21は偏光素子110Aに
入射する直線偏光の光a20の位相が完全に揃っている
ことから、第3図(C)に示すような同心円の対角位置
で電界ベクトルの向きが互いに等しい同心円偏光の光a
21となる。
110Aを透過することで同心円偏光の光a2+となる
力t この同心円偏光の光a21は偏光素子110Aに
入射する直線偏光の光a20の位相が完全に揃っている
ことから、第3図(C)に示すような同心円の対角位置
で電界ベクトルの向きが互いに等しい同心円偏光の光a
21となる。
なおこの場合し 同心円偏光の光a21の電界ベクトル
は同心円接線方向であるから、同心円形状のグレーティ
ングカプラによる導波層への人力効率は高1.%
同心円偏光の光a21はグレーティングカプラ4Cによ
り導波層3C内に入力され導波光12cとなる。ここで
、領域Aと領域Bでの導波層3Cと透明層5A+との同
心円中心に対する放射方向の接触長の差により、 2つ
の領域を伝搬する導波光にπの位相差が生ずる。
は同心円接線方向であるから、同心円形状のグレーティ
ングカプラによる導波層への人力効率は高1.%
同心円偏光の光a21はグレーティングカプラ4Cによ
り導波層3C内に入力され導波光12cとなる。ここで
、領域Aと領域Bでの導波層3Cと透明層5A+との同
心円中心に対する放射方向の接触長の差により、 2つ
の領域を伝搬する導波光にπの位相差が生ずる。
従ってグレーティングカプラ4Bからの放射光13(よ
同心円の対角位置で電界ベクトルの向きが互いに逆の
同心円偏光 すなわち完全な同心円偏光の光となる。
同心円の対角位置で電界ベクトルの向きが互いに逆の
同心円偏光 すなわち完全な同心円偏光の光となる。
この同心円偏光の光13は本発明による偏光素子110
Bおよび透明板72Bを透過することで位相の揃った直
線偏光の光となん 本実施例によれ1′!、第1図の構
成より透明板72Aまたは72Bのいずれか一方を取り
除くことができる。
Bおよび透明板72Bを透過することで位相の揃った直
線偏光の光となん 本実施例によれ1′!、第1図の構
成より透明板72Aまたは72Bのいずれか一方を取り
除くことができる。
第4図は本発明による偏光素子を用いた光学ヘッド装置
の他の実施例の構成と偏光変換原理を示す図である。第
4図は第1図の構成から透明板72A、72Bを除いた
ものであり、他の構成は全て同一である。ただし 偏光
素子110Aと偏光素子110Bの直線配向方向はほぼ
平行である。
の他の実施例の構成と偏光変換原理を示す図である。第
4図は第1図の構成から透明板72A、72Bを除いた
ものであり、他の構成は全て同一である。ただし 偏光
素子110Aと偏光素子110Bの直線配向方向はほぼ
平行である。
透明板72Aを除くことで、偏光素子110Aを透過す
る光は同心円中心を通り直線配向方向と略平行な直線に
より分け液晶層の領域A、 Bで位相差がπだけずれ
た光となるバ この位相差はグレーティングカプラ4B
からの放射光が偏光素子110Bを透過することで補償
され 完全な直線偏光の光となって集光される。
る光は同心円中心を通り直線配向方向と略平行な直線に
より分け液晶層の領域A、 Bで位相差がπだけずれ
た光となるバ この位相差はグレーティングカプラ4B
からの放射光が偏光素子110Bを透過することで補償
され 完全な直線偏光の光となって集光される。
次に 上記各実施例におい、て、偏光素子で高い偏光変
換性能を得る条件を考察する。
換性能を得る条件を考察する。
一般に TN液晶層に入射側液晶分子軸と平行または直
交する電界ベクトルの直線偏光が入射し出射側分子軸と
平行または直交する電界ベクトルの直線偏光が出射する
ときQ ツイスト角θと光の波長λとの関係ill
Gooch−’I’arryの式(C,H,Go。
交する電界ベクトルの直線偏光が入射し出射側分子軸と
平行または直交する電界ベクトルの直線偏光が出射する
ときQ ツイスト角θと光の波長λとの関係ill
Gooch−’I’arryの式(C,H,Go。
ch and H,A、Tarry、 ’The o
ptical property of twiste
d nematic 1iquid crystal
5tructures with twist ang
les<90” ’、Appl、Phys、、Vol、
8,1975.参照)より、 θ[1+(yr dΔn/(θ λ ))’]””=2
kπ ・ ・ ・ (4)(k;整数) で表わされる。(4)式で△nは液晶の屈折率異方法d
は液晶層の厚みを表わす。
ptical property of twiste
d nematic 1iquid crystal
5tructures with twist ang
les<90” ’、Appl、Phys、、Vol、
8,1975.参照)より、 θ[1+(yr dΔn/(θ λ ))’]””=2
kπ ・ ・ ・ (4)(k;整数) で表わされる。(4)式で△nは液晶の屈折率異方法d
は液晶層の厚みを表わす。
(4)式を変形すると、(5)式のように表わせる。
λ=Δn、d(4に2−θ2/π2)−1″・・・(5
)(5)式よりλはθに対し θ=0を極小値とした下
に凸の曲線を描く。一方、本発明の偏光素子は液晶層の
ツイスト角θ爪 −π/2≦θ≦π/2の範囲で連続的
に分布しているので、θ=0のときλは極小値(=λ1
)、 θ雪±π/2のときλは極大値(=λ2)をとる
。従って、使用する光源の波長をλとすると、 λ1≦
λ≦λ2の関係を満たすように液晶層のand値を設定
すればよ(1 θ=0のとき(4)式(よ and(2k)−’=λ(=λ1)・・・(6〉(k;
自然数) θ=±π/2のとき(4)式Cよ and(4k”−1/4)−”’=λ(−λ2)・・・
(7)(k;自然数) すなわ板 次式の条件を満たすことで−π/2≦θ≦π
/2の全領域において良好な偏光変換が実現できも (4に2−1/4)’ ”≦And/ )l≦2k
−・・(8)(k; 自然数) 第6図は本発明の偏光素子の他の実施例を示す図である
。
)(5)式よりλはθに対し θ=0を極小値とした下
に凸の曲線を描く。一方、本発明の偏光素子は液晶層の
ツイスト角θ爪 −π/2≦θ≦π/2の範囲で連続的
に分布しているので、θ=0のときλは極小値(=λ1
)、 θ雪±π/2のときλは極大値(=λ2)をとる
。従って、使用する光源の波長をλとすると、 λ1≦
λ≦λ2の関係を満たすように液晶層のand値を設定
すればよ(1 θ=0のとき(4)式(よ and(2k)−’=λ(=λ1)・・・(6〉(k;
自然数) θ=±π/2のとき(4)式Cよ and(4k”−1/4)−”’=λ(−λ2)・・・
(7)(k;自然数) すなわ板 次式の条件を満たすことで−π/2≦θ≦π
/2の全領域において良好な偏光変換が実現できも (4に2−1/4)’ ”≦And/ )l≦2k
−・・(8)(k; 自然数) 第6図は本発明の偏光素子の他の実施例を示す図である
。
各実施例の偏光素子で(よ その液晶ツイスト角分布を
示す第5図かられかるように 図のXa、 Xbを結ふ
線34では互いに逆ねじれ(ツイスト角θ−90度とθ
−90度)のTN構造が隣接した領域 いわゆるディス
クリネーションラインが発生する。
示す第5図かられかるように 図のXa、 Xbを結ふ
線34では互いに逆ねじれ(ツイスト角θ−90度とθ
−90度)のTN構造が隣接した領域 いわゆるディス
クリネーションラインが発生する。
一般に このような領域では液晶の配向状態は乱れてお
り、透過光の偏光状態に乱れか生ずる。
り、透過光の偏光状態に乱れか生ずる。
さらに ディスクリネーションラインは温度上昇により
変移するた△ 安定性に欠ける。
変移するた△ 安定性に欠ける。
また ネマチック液晶に僅かでも旋回性物質が含まれて
いれば ディスクリネーションラインが完全に直線配向
方向と一致せずミ ツイスト角の分布に非対称性が生じ
る。
いれば ディスクリネーションラインが完全に直線配向
方向と一致せずミ ツイスト角の分布に非対称性が生じ
る。
第6図では ディスクリネーションによる偏光変換性能
の劣化を防止するために液晶層に分割手段を設けている
。図の液晶セル50はシール材51により液晶がセル内
に封入されている。一般にシール材は 2枚の基板を貼
合わせる前に熱硬化型の樹脂や紫外線硬化型の樹脂をス
クリーン印刷等により基板上にパターン形成する。
の劣化を防止するために液晶層に分割手段を設けている
。図の液晶セル50はシール材51により液晶がセル内
に封入されている。一般にシール材は 2枚の基板を貼
合わせる前に熱硬化型の樹脂や紫外線硬化型の樹脂をス
クリーン印刷等により基板上にパターン形成する。
このシールパターンとして、液晶層の直線配向方向に平
行かつ同心円の中心を通る幅の狭い直線パターン52を
形成する。その後基板を貼合わせ、注入口53より液晶
注入を行った後、注入口53に光硬化型樹脂等を塗布し
これを硬化させれば 2つの領域に同時に液晶注入が行
え かつ液晶層を2つに分断できる。このように液晶層
に分割線を設けることでディスクリネーションがなくな
り、ツイスト角分布が安定になるたム 偏光変換性能の
高い偏光素子が得られる。
行かつ同心円の中心を通る幅の狭い直線パターン52を
形成する。その後基板を貼合わせ、注入口53より液晶
注入を行った後、注入口53に光硬化型樹脂等を塗布し
これを硬化させれば 2つの領域に同時に液晶注入が行
え かつ液晶層を2つに分断できる。このように液晶層
に分割線を設けることでディスクリネーションがなくな
り、ツイスト角分布が安定になるたム 偏光変換性能の
高い偏光素子が得られる。
発明の詳細
な説明したように本発明によれば 1層のTN液晶層で
同心円偏光と直線偏光を相互に変換できるたべ 素子構
成が簡素化されるとともに液晶配向が片側同心円接線方
向(回転方向)、片側直線方向であるため簡易に作成で
きる。
同心円偏光と直線偏光を相互に変換できるたべ 素子構
成が簡素化されるとともに液晶配向が片側同心円接線方
向(回転方向)、片側直線方向であるため簡易に作成で
きる。
また偏光素子の液晶層を2つ以上の領域に分割する分割
手段を設けることによりディスクリネーション領域をな
くし 液晶ツイスト角が所定の位置でより安定した状態
を実現できる。さらに液晶層のレターデーションを最適
化することでほぼ完全な同心円偏光と直線偏光との変換
が行える。
手段を設けることによりディスクリネーション領域をな
くし 液晶ツイスト角が所定の位置でより安定した状態
を実現できる。さらに液晶層のレターデーションを最適
化することでほぼ完全な同心円偏光と直線偏光との変換
が行える。
また 同心円形状のグレーティングカプラを用いた光学
ヘッド装置において、集光点とグレーティングカブラの
間に本発明による偏光素子または偏光素子と位相補償手
段とを配置することでグレーティングカプラからの放射
光が直線偏光に変換され 高い集光性が実現できる。
ヘッド装置において、集光点とグレーティングカブラの
間に本発明による偏光素子または偏光素子と位相補償手
段とを配置することでグレーティングカプラからの放射
光が直線偏光に変換され 高い集光性が実現できる。
また 本発明における偏光素子または偏光素子と位相補
償手段とをレーザー光源と人力グレーティングカブラの
間に配置することで導波層への入力結合効率を高くする
ことができる。
償手段とをレーザー光源と人力グレーティングカブラの
間に配置することで導波層への入力結合効率を高くする
ことができる。
以上のことから、高い偏光変換性能の偏光素子か得られ
またこの素子を用いて高い集光性と高い光利用効率を
持つ光学ヘッド装置が実現されその効果は非常に太きL
℃
またこの素子を用いて高い集光性と高い光利用効率を
持つ光学ヘッド装置が実現されその効果は非常に太きL
℃
第1図(よ 本発明の光学ヘッド装置の実施例の要部側
断面は 第2図は同実施例における偏光変素子とそれを
用いた光学ヘッド装置の実施例の要部側断面阻 第5図
(よ 本発明の偏光素子の実施例におけるツイスト角分
布は 第6図は本発明の偏光素子の他の実施例の平面は
第7図は本願出願人が、 本願に先行した出願で提案
した先行例としての光学ヘッド装置の構成は 第8図は
同先行例において本出願人が提案した偏光素子の説明
は 第9図開先行例におけ衣 同心円偏光並びに直線偏
光の集光位置での光強度分布図である。
断面は 第2図は同実施例における偏光変素子とそれを
用いた光学ヘッド装置の実施例の要部側断面阻 第5図
(よ 本発明の偏光素子の実施例におけるツイスト角分
布は 第6図は本発明の偏光素子の他の実施例の平面は
第7図は本願出願人が、 本願に先行した出願で提案
した先行例としての光学ヘッド装置の構成は 第8図は
同先行例において本出願人が提案した偏光素子の説明
は 第9図開先行例におけ衣 同心円偏光並びに直線偏
光の集光位置での光強度分布図である。
Claims (14)
- (1)液晶配向面の一方が直線方向、もう一方が同心円
の接線方向の配向であるツイスト・ネマチック液晶層を
有することを特徴とする偏光素子。 - (2)ツイスト・ネマチック液晶層の直線配向方向に平
行かつ同心円中心を通る直線状の境界により液晶層を2
つの領域に分割する分割手段を具備した請求項1記載の
偏光素子。 - (3)ツイスト・ネマチック液晶層の屈折率異方性Δn
、液晶層厚d、光の波長λの値が、 (4k^2−1/4)^1^/^2≦Δnd/λ≦2k
(k;自然数) の関係を満たす請求項1記載の偏光素子。 - (4)同心円中心を通りツイスト・ネマチック液晶層の
直線配向方向と略平行な直線により分けられた2つの空
間領域を伝搬する光の位相差がπだけ発生する位相補償
手段と組合せたことを特徴とする請求項1から請求項3
のいずれかに記載の偏光素子。 - (5)同心円の中心を通りツイスト・ネマチック液晶層
の直線配向方向に略平行な直線により分けられる2つの
空間領域の一方に配置された透明板と組合せたことを特
徴とする請求項1記載の偏光素子であり、光の波長をλ
、前記透明板の屈折率をn、厚みをtとして、 (n−1)t=(2k−1)λ/2 (k;自然数) の関係を満たす請求項4記載の偏光素子。 - (6)2枚の透明基板間に液晶層が設けられており、前
記2枚の透明基板間に基板周辺の密封手段および前記分
割手段として直線状のシール材が設けられたことを特徴
とする請求項2記載の偏光素子。 - (7)レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザ
ー光を導波層内に入力して導波光とする結合手段と、前
記導波光を導波層内の一点Oより層内に沿って放射方向
に導波させる導波路と、前記導波路内に前記点Oを中心
として設けられた同心円状の周期構造と、前記導波層に
隣接して設けられた前記導波層より低屈折率の透明層と
、前記レーザー光源と前記結合手段との間に設けられた
第1の偏光素子と、前記周期構造と集光点との間に設け
られた第2の偏光素子とを有する光学ヘッド装置であっ
て、前記第1および第2の偏光素子が、一方が直線方向
、もう一方が前記同心円の接線方向の配向であるツイス
ト・ネマチック液晶層を有しており、前記透明層が前記
同心円の中心を通り前記ツイスト・ネマチック液晶層の
直線配向方向に略平行な直線により分けられる2つの領
域で、前記導波層とそれに隣接する前記透明層との点O
を中心とする動径方向の接触長を異ならせたことを特徴
とする光学ヘッド装置。 - (8)第1の偏光素子の直線配向面がレーザー光源側に
あるとともに第2の偏光素子の直線配向面が集光点側に
ある請求項7記載の光学ヘッド装置。 - (9)第1の偏光素子とレーザー光源または結合手段と
の間および第2の偏光素子と集光点または周期構造との
間で、前記2つの空間領域を伝搬する光の位相差がπだ
け発生する位相補償手段と組合せたことを特徴とする請
求項7記載の光学ヘッド装置。 - (10)位相補償手段が、同心円の中心を通りツイスト
・ネマチック液晶層の直線配向方向に略平行な直線によ
り分けられる2つの空間領域の一方に配置された透明板
であり、前記透明板は、その屈折率をn、その厚みをt
、光の波長をλとして、(n−1)t=(2k−1)λ
/2 (k;自然数) の関係を満たすことを特徴とする請求項9記載の光学ヘ
ッド装置。 - (11)レーザー光源と、前記レーザー光源からのレー
ザー光を導波層内に入力して導波光とする結合手段と、
前記導波光を導波層内の一点Oより層内に沿って放射方
向に導波させる導波路と、前記導波路内に前記点Oを中
心として設けられた同心円状の周期構造と、前記導波層
に隣接して設けられた前記導波層より低屈折率の透明層
と、前記レーザー光源と前記結合手段との間に設けられ
た第1の偏光素子と、前記周期構造と集光点との間に設
けられた第2の偏光素子とを有する光学ヘッド装置であ
って、前記第1および第2の偏光素子が、一方が直線方
向、もう一方が前記同心円の接線方向の配向であるツイ
スト・ネマチック液晶層を有しており、2つの偏光素子
の直線配向方向を互いに平行させるとともに、上記レー
ザ光の電気振動面と平行または直交させたことを特徴と
する光学ヘッド装置。 - (12)第1の偏光素子の直線配向面がレーザー光源側
にあるとともに、第2の偏光素子の直線配向面が集光点
側にある請求項11記載の光学ヘッド装置。 - (13)第1の偏光素子とレーザー光源または結合手段
との間および第2の偏光素子と集光点または周期構造と
の間で、前記2つの空間領域を伝搬する光の位相差がπ
だけ発生する位相補償手段と組合せたことを特徴とする
請求項11記載の光学ヘッド装置。 - (14)位相補償手段が、同心円の中心を通りツイスト
・ネマチック液晶層の直線配向方向に略平行な直線によ
り分けられる2つの空間領域の一方に配置された透明板
であり、前記透明板は、その屈折率をn、その厚みをt
、光の波長をλとして、(n−1)t=(2k−1)λ
/2(k;自然数) の関係を満たすことを特徴とする請求項13記載の光学
ヘッド装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24680889 | 1989-09-22 | ||
JP1-246808 | 1989-09-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03179320A true JPH03179320A (ja) | 1991-08-05 |
Family
ID=17153990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2252408A Pending JPH03179320A (ja) | 1989-09-22 | 1990-09-20 | 偏光素子及び光学ヘッド装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5142394A (ja) |
EP (1) | EP0419257A3 (ja) |
JP (1) | JPH03179320A (ja) |
KR (1) | KR930010473B1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013539061A (ja) * | 2010-07-19 | 2013-10-17 | オリバ ジョビン イボン エス. アー. エス. | 双方向円柱対称の偏光変換器およびデカルト−円柱偏光変換方法 |
US11947240B2 (en) | 2019-03-01 | 2024-04-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical apparatus |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW198114B (ja) * | 1991-04-23 | 1993-01-11 | Philips Nv | |
US5204516A (en) * | 1991-04-23 | 1993-04-20 | U.S. Philips Corporation | Planar optical scanning head having deficiency-correcting grating |
JP2823470B2 (ja) * | 1993-03-09 | 1998-11-11 | シャープ株式会社 | 光走査装置及びそれを用いた表示装置並びに画像情報入出力装置 |
JPH06324337A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-11-25 | Toshiba Corp | 液晶表示装置 |
EP0762398B1 (en) * | 1995-08-31 | 2003-05-07 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | Optical disk recording/reproducing apparatus recording/reproducing information to/from optical disks according to different standards |
DE19535392A1 (de) | 1995-09-23 | 1997-03-27 | Zeiss Carl Fa | Radial polarisationsdrehende optische Anordnung und Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage damit |
KR20030071992A (ko) * | 2002-03-05 | 2003-09-13 | 고석원 | 칼라 오징어의 제조방법 |
FI114946B (fi) * | 2002-12-16 | 2005-01-31 | Nokia Corp | Diffraktiivinen hilaelementti diffraktiohyötysuhteen tasapainottamiseksi |
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ES2302460B1 (es) * | 2006-12-15 | 2009-05-21 | Universidad De Zaragoza | Conversor de polarizacion acromatico y dispositivo de focalizacion basado en dicho conversor. |
US9162404B2 (en) * | 2011-03-05 | 2015-10-20 | Alcatel Lucent | Radial optical coupler |
US8682120B2 (en) | 2011-03-05 | 2014-03-25 | Alcatel Lucent | Polarization-independent grating optical coupler |
US9140854B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-09-22 | Alcatel Lucent | Spatial division multiplexing optical mode converter |
GB201603305D0 (en) | 2016-02-25 | 2016-04-13 | Isis Innovation | Method of designing an interferometer |
DE102020118871B3 (de) * | 2020-07-16 | 2021-07-15 | Technische Universität Dresden | Empfangsvorrichtung und Verfahren zum Ermitteln von Übertragungseigenschaften eines optischen Wellenleiters sowie Verfahren zum computergestützten Trainieren eines neuronalen Netzwerks |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2816851A1 (de) * | 1978-04-18 | 1979-10-31 | Agfa Gevaert Ag | Fotografische kamera mit einer blendenanordnung aus ferroelektrischem material oder aus fluessigkristall |
JPS5647021A (en) * | 1979-09-27 | 1981-04-28 | Seiko Epson Corp | Diaphragm device of electronic camera using liquid crystal panel |
JPS63306420A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-14 | Toshiba Corp | 電気−光学素子装置 |
WO1989006424A1 (en) * | 1987-12-29 | 1989-07-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head |
JPH01205123A (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-17 | Susumu Sato | 液晶素子 |
US5200939A (en) * | 1988-08-05 | 1993-04-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head apparatus including a waveguide layer with concentric or spiral periodic structure |
-
1990
- 1990-09-13 KR KR1019900014440A patent/KR930010473B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-09-14 US US07/582,418 patent/US5142394A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-20 JP JP2252408A patent/JPH03179320A/ja active Pending
- 1990-09-20 EP EP19900310295 patent/EP0419257A3/en not_active Ceased
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013539061A (ja) * | 2010-07-19 | 2013-10-17 | オリバ ジョビン イボン エス. アー. エス. | 双方向円柱対称の偏光変換器およびデカルト−円柱偏光変換方法 |
US11947240B2 (en) | 2019-03-01 | 2024-04-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR910006934A (ko) | 1991-04-30 |
KR930010473B1 (ko) | 1993-10-25 |
US5142394A (en) | 1992-08-25 |
EP0419257A3 (en) | 1992-03-04 |
EP0419257A2 (en) | 1991-03-27 |
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