(57)【要約】【課題】光学的特性を始めとする諸特性に優れ、軽量で安価な位相差板（異方性位相差板および等方性位相差板）を提供する。【解決手段】基板にスピネルを用いている異方性位相差板。基板にスピネルを用い、異方性の位相差を与える層は液晶層である異方性位相差板。基板にスピネルを用いている等方性位相差板。基板にスピネルを用い、等方性の位相差を与える層は液晶層である等方性位相差板。前記異方性位相差板を用いているＤＶＤ読取装置、撮像装置または液晶表示装置。前記等方性位相差板を用いているＤＶＤ読取装置または位相差顕微鏡。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にスピネルを用いていることを特徴とする異方性位相差板。
【請求項２】
基板にスピネルを用い、異方性の位相差を与える層は液晶層であることを特徴とする請求項１に記載の異方性位相差板。
【請求項３】
基板にスピネルを用いていることを特徴とする等方性位相差板。
【請求項４】
基板にスピネルを用い、等方性の位相差を与える層は液晶層であることを特徴とする請求項３に記載の等方性位相差板。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の異方性位相差板を用いていることを特徴とするＤＶＤ読取装置、撮像装置または液晶表示装置。
【請求項６】
請求項３または請求項４に記載の等方性位相差板を用いていることを特徴とするＤＶＤ読取装置または位相差顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は異方性位相差板、等方性位相差板およびこれらを用いた装置に関し、特にスピネル製の基板を用いた異方性位相差板、等方性位相差板およびこれらを用いた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラなどに備えられている撮像装置には、複屈折率を有する層の作用で、輝度差が大きい（即ち、空間波長数が高い）被写体を写す際に、偽色やモアレ（干渉縞）等の発生の防止や、感光素子に悪影響を与える近赤外線の遮断のために、異方性の位相差板やこれを組み込んだ光学ローパスフィルター等が用いられている。
【０００３】
一方、ＤＶＤ等の光ピックアップでは光利用効率の向上のために、また位相差顕微鏡では視認性の向上等のために、等方性の位相差板やこれを組み込んだ光学系が用いられている。
【０００４】
これらの位相差板は、基本的に、基板表面あるいは２枚の基板の間に、異方性あるいは等方性の位相差を与える層を設けて構成されており、基板としては、従来、紫外領域での光の透過率が良好なこともあり水晶が広く用いられている。
【０００５】
水晶は比較的安価な材料であるが、一般的に用いられる単結晶の水晶材料には軸方位性や脈理があり、場所による屈折率異常を少なくするためには厚くする必要がある。その結果、重くなり、厚さと重さ、双方の面より、超精密な光学部品に使用することが困難となる。
【０００６】
近年、樹脂製の基板を用いた位相差板も提案されている（特許文献１）が、樹脂製の基板には、水晶製の基板のような軸方位性や脈理はないものの、耐熱性や短い波長の光の透過性等の点で水晶よりも劣っており、位相差板に要求される特性が満たされているとは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３１１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、位相差板の光学的特性やコスト等に対するユーザーからの要求は、近年、益々厳しくなってきている。このため、光学的特性を始めとする諸特性が現在以上に優れ、かつ安価な位相差板の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決することを目的としてなされたものであり、基板として、水晶に換えてスピネルを用いる様にしたものである。以下、各請求項の発明を説明する。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、
基板にスピネルを用いていることを特徴とする異方性位相差板である。
【００１１】
本請求項の発明においては、異方性位相差板の基板として、水晶製の基板に換えてスピネル製の基板を使用している。スピネル製の基板は、公知の方法により、安価に作製することができ、水晶製の基板と異なり、軸方位性や脈理による屈折率の異常がない。そのため、基板を厚くすることなく、また複雑な機械加工、切削、エッチング等を行なうことなく、安定した光学的特性を得ることができ、ＤＶＤ読取装置、撮像装置、液晶表示装置等の超精密な光学部品に好適に使用することができる。また、樹脂製の基板に比べて光学的特性に優れている。さらに、スピネル製の基板は耐薬品性にも優れており、汚れの洗浄に対しても優れた特性を示す。
【００１２】
このように、スピネル製の基板を用いた異方性位相差板とすることにより、光学的特性を始めとする諸特性に優れ、軽量で安価な異方性位相差板を提供することができる。
【００１３】
なお、本請求項において「スピネルを用いている」とは、スピネルの薄板そのものを加工している場合を始め、スピネルを基板として用い、その表面や裏面に異方性の位相差を与える他の物質層を形成している場合や、２枚のスピネル薄板の間に異方性の位相差を与える他の物質を挟み込んでいる場合、さらには２枚の基板の間に介在する物質が液晶であるためさらに周囲に枠が設けられている場合等も含む。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、
基板にスピネルを用い、異方性の位相差を与える層は液晶層であることを特徴とする請求項１に記載の異方性位相差板である。
【００１５】
本請求項の発明においては、異方性位相差板の基板にスピネルを採用し、光学的な異方性の位相差は液晶層で付与しているため、容易に所定の異方性の位相差を付与して異方性位相差板を作製することができる。具体的には、例えば、２枚のスピネル薄板の間に所定の液晶を満たし、電界や磁界を与えて整列させ、その状態で固化させる等の手段により異方性位相差板を作製することができ、スピネルに対して複雑な機械加工、切削、エッチング等を行なうことが不要になる。
【００１６】
このように、本請求項の発明によれば、光学的特性を始めとする諸特性に優れ、軽量で安価な異方性位相差板の作製を、高い生産効率で行うことができ、コスト的にもより優れた異方性位相差板を提供することができる。
【００１７】
なお、本請求項において、「液晶」とは、液体状のものに限定されず、光重合成液晶を重合させたような固体状のものであっても良い。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、
基板にスピネルを用いていることを特徴とする等方性位相差板である。
【００１９】
本請求項の発明においては、等方性位相差板の基板として、水晶製の基板に換えてスピネル製の基板を使用しているため、安価に作製することができ、軸方位性や脈理による屈折率の異常がないため、超精密な光学部品に好適に使用することができる。また、樹脂製の基板に比べて光学的特性に優れている。さらに、耐薬品性にも優れており、汚れの洗浄に対しても優れた特性を示す。
【００２０】
このように、スピネル製の基板を用いた等方性位相差板とすることにより、光学的特性を始めとする諸特性に優れ、軽量で安価な等方性位相差板を提供することができる。
【００２１】
なお、具体的な等方性位相差板としては、スピネル製の１枚の基板の表面に所定の屈折率を有する材料層を所定の厚さに形成したり、所定の屈折率を有し、所定の厚さの高分子製シートを２枚のスピネル製の基板に挟み込んだり、スピネルの薄板の表面に加工を施したりしたものがある。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、
基板にスピネルを用い、等方性の位相差を与える層は液晶層であることを特徴とする請求項３に記載の等方性位相差板である。
【００２３】
本請求項の発明においては、等方性位相差板の基板にスピネルを採用し、光学的な等方性の位相差は液晶層で付与しているため、一定の波長に対して所定の光学異方性を付与したい場合等において、容易に位相差板を作製することができる。
【００２４】
具体的には、２枚のスピネル薄板の間に所定の液晶を満たし、電界や磁界を与えて整列させ、その状態で固化させることにより等方性位相差板を作製することができるため、生産効率が高く、コスト的にも優れた等方性位相差板を提供することができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、
請求項１または請求項２に記載の異方性位相差板を用いていることを特徴とするＤＶＤ読取装置、撮像装置または液晶表示装置である。
【００２６】
本請求項の発明に係るＤＶＤ読取装置や撮像装置、液晶表示装置は、請求項１や請求項２に記載の異方性位相差板を用いているため、性能的にもコスト的にも優れたＤＶＤ読取装置や撮像装置、液晶表示装置を提供することができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、
請求項３または請求項４に記載の等方性位相差板を用いていることを特徴とするＤＶＤ読取装置または位相差顕微鏡である。
【００２８】
本請求項の発明に係るＤＶＤ読取装置や位相差顕微鏡は、請求項３や請求項４に記載の等方性位相差板を用いているため、性能的にもコスト的にも優れたＤＶＤ読取装置や位相差顕微鏡を提供することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、光学的特性を始めとする諸特性に優れ、軽量で安価な位相差板（異方性位相差板および等方性位相差板）およびこのような特徴を有した位相差板を用いた各種の装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明をその実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００３１】
１．スピネル製の基板の作製
最初に、スピネル製の基板の作製について説明する。
（１）スピネル焼結体の作製
スピネル粉末（ＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３；ｎ＝１．０５〜１．３０）を、プレスにて棒状に一次成形（成形条件：１９６ＭＰａ）し、さらにＣＩＰ（条件：１９６ＭＰａ）を用いて二次成形してスピネル成形体とした。
【００３２】
次いで、このスピネル成形体を真空焼結（条件：１６５０℃×４Ｈ）して、スピネル焼結体とした。さらにＨＩＰを用いて加圧、加熱した（条件：１７５０℃×２Ｈ、２００ＭＰａ）後に、表面を研削して、凹凸を除去して、最終的に、２０×１８×１３０ｍｍの棒状スピネル焼結体を得た。
【００３３】
（２）スピネル焼結体の切断
棒状スピネル焼結体を、マルチワイヤソー（ヤスナガ社製）を用いて、厚さ１．２ｍｍに切断し、８０枚のスピネル切断体を作製した。
【００３４】
（３）スピネル切断体の研磨
各スピネル切断体の切断面を、ラップ板を用いて研磨（条件：９、３、１μｍのダイヤモンド遊離砥粒使用）し、２０×１８×１ｍｍ厚みのスピネル研磨体を作製し、スピネル製の基板とした。なお、得られたスピネル製の基板の表面粗さはＲａ＝０．００７μｍ、平行度は５．２μｍ、反りは２．３μｍであった。
【００３５】
２．位相差付与層の形成と位相差板の作製
前記のスピネル製の基板に位相差付与層を設けることにより、位相差板が作製される。以下、異方性位相差付与層及び等方性位相差付与層に分けて説明する。
（１）異方性位相差付与層の形成
（イ）無機材料製異方性位相差付与層の形成
前記のスピネル製の基板の裏面を斜めに傾けた状態で、その裏面に水素化アモルファスシリコンを蒸着させ、斜影効果による針状構造と空隙を有する水素化アモルファスシリコン層を所定の厚さに形成し、さらに、複屈折率を有するフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を所定の厚さに蒸着させて、１／２波長、１／４波長の異方性位相差板を作製した。
【００３６】
（ロ）有機材料製複屈折率付与層の形成
前記のスピネル製基板を２枚用意し、それらの間に、例えば特開２００５−３１１７０号公報に開示されている材料、方法等によって製造した波長６００〜１２００ｎｍの光を遮断するコレステリック液晶よりなる複屈折率付与機能を有する所定の厚さのシートを２枚挟み込んで異方性位相差板を作製した。
【００３７】
コレステリック液晶層の厚さは、通常、１０〜５００μｍであり、前記第１の構成層および第２の構成層の厚さは、各々、１〜１００μｍである。なお、第１の構成層および第２の構成層の厚さは、異なっていてもよい。
【００３８】
コレステリック液晶層のような光学異方性高分子成形体としては、位相差付与層の厚みを小さくし、位相差板を薄くして軽量、小型化を十分に図る観点から、屈折率の異方性が大きいものが好ましく、具体的には、屈折率の異方性の下限値は、水晶の屈折率の異方性（０．００９）より大きい値、例えば０．０１以上、特に、０．０２以上であることが好ましい。
【００３９】
（２）等方性位相差付与層の形成
（イ）無機材料製等方性位相差付与層の形成
前記スピネル製基板に所定厚さ、所定形状、例えばリング状の別のスピネル製基板（薄い板）を付着して、等方性位相差板を作製した。
【００４０】
また、使用を予定しているレーザ光の波長と意図する位相差から定まる所定厚さ、所定形状のスピネル製薄板を製作し、その両面に反射防止層を形成して、スピネル製の１／２波長、１／４波長等の位相差を与える等方性位相差板を作製した。
【００４１】
（ロ）有機材料製等方性位相差付与層の形成
前記スピネル製基板の上に所定厚さ、所定形状のプラスチック製シート層を形成し、さらにその上からスピネル製の薄板を貼り付けて、２枚のスピネル製基板の間にプラスチック製シートを挟み込んだ等方性位相差板を作製した。
【００４２】
（３）無機材料製反射防止膜の形成
上記で得られた各位相差板の表面には、必要に応じて、無機材料製反射防止膜を形成しても良い。本実施の形態においては、各位相差板の表面に対して、ＭｇＦ２の単層コートを、既知の真空蒸着法を用いて０．１μｍ施した。
【００４３】
３．位相差板を備えた装置
以下では、上記により得られたスピネル製の等方性の位相差板を用いた光学素子を備えたＤＶＤの読取装置について説明する。この読取装置は、ＤＶＤ用レーザダイオードからの光を回折格子、１／２波長板を介してダイクロイックプリズムに投射し、ＣＤ用レーザダイオードからの光を回折格子、１／４波長板を介してダイクロイックプリズムに投射し、さらにダイクロイックプリズムから出た光をコリメータレンズ、各種のミラー、１／４波長板、対物レンズ、開口制御素子等の光学素子を介してディスク面に投射し、さらにその反射光をＡＳ補正板等の光学素子を解して光センサーに入射させ、光ディスクの情報を読取るものである。この読取装置においては、位相差板の作用の下で、２種のディスクから良好に情報を読取ることが可能となっている。