(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の位相板を重ね合わせることなく、広帯域波長板を達成することを可能とした光学素子及び光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】第１の種類の分子と第２の種類の分子を含む一層のフィルム３７を有し、フィルムが、利用波長帯域において、複屈折率値が正の位を有し且つ波長に対して正の傾きを有する複屈折率特性を有するか、または複屈折率値が負の位を有し且つ波長に対して負の傾きを有する複屈折率特性を有しており、６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、４分の１波長板として機能するように構成されていることを特徴とする光学素子３０、及びそのような光学素子を含む光ピックアップ装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の種類の分子と第２の種類の分子を含む一層のフィルムを有し、
前記第１及び第２の種類の分子は配向しており、
前記フィルムが、利用波長帯域において、複屈折率値が正の値を有し且つ波長に対して正の傾きを有する複屈折率特性を有するか、または複屈折率値が負の値を有し且つ波長に対して負の傾きを有する複屈折率特性を有しており、
６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、４分の１波長板として機能するように構成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１及び第２の種類の分子が液晶分子であることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、出射する光の楕円率が０．９以上となるように設定されている、請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
４０５ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光、６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、４分の１波長板として機能するように構成されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の光学素子。
【請求項５】
４０５ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光、６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、出射する光の楕円率が０．９以上となるように設定されている、請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１の種類の分子は正の一軸性屈折率体の分子であり、前記第２の種類の分子は負の一軸性屈折率体の分子である、請求項１〜５の何れか一項に記載の光学素子。
【請求項７】
６６０ｎｍ波長帯を出射する第１の光源と、
７８０ｎｍ波長帯を出射する第２の光源と、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学素子と、
を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
さらに、４０５ｎｍ波長帯を出射する第３の光源を有する、請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及び光ピックアップ装置に関し、特に、広帯域波長板として利用することが可能な光学素子及びそのような光学素子を用いた光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数種類の光記録媒体を利用可能な光ピックアップ装置では、ブルーレイ・ディスク用の４０５ｎｍのレーザ光、ＤＶＤ用の６６０ｎｍのレーザ光及びＣＤ用の７８０ｎｍのレーザ光を用いる場合がある。そこで、少なくとも、前記の３つの波長帯において、適切なリタデーションを得ることが可能な４分の１波長板等として機能する光学素子が求められていた。
【０００３】
そこで、２枚の位相板を積層し、光ピックアップ装置で利用する３波長帯（４０５ｎｍ、６６０ｎｍ及び７８０ｎｍ）の直線偏光が入射したときに４分の１波長板に相当するリタデーションを有する広帯域波長板が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、上記の例では、２枚の位相板を構成する液晶層の液晶分子の厚さ方向に対するツイスト角、入射する直線偏光の振動方向と直線偏光側の液晶分子の長軸方向とがなす角度、及び２枚の位相板のリタデーション値等を、それぞれ所定の値に設定している。
【０００４】
しかしながら、２枚の位相板をそれぞれ所定の条件になるように製造し、且つ２枚の位相板が所定のツイスト角等を有するように厳密に貼り合わせることは困難且つ複雑な製造プロセスを必要とする、という不具合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９８２４４号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決することを目的とした光学素子及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、複数の位相板を重ね合わせることなく、広帯域波長板を達成することを可能とした光学素子及び光ピックアップ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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る光学素子は、第１の種類の分子と第２の種類の分子を含む一層のフィルムを有し、第１及び第２の種類の分子は配向しており、フィルムが、利用波長帯域において、複屈折率値が正の値を有し且つ波長に対して正の傾きを有する複屈折率特性を有するか、または複屈折率値が負の値を有し且つ波長に対して負の傾きを有する複屈折率特性を有しており、６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、４分の１波長板として機能するように構成されている、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る光学素子では、第１及び第２の種類の分子は液晶分子であることが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明に係る光学素子では、６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、出射する光の楕円率が０．９以上となるように設定されていることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明に係る光学素子では、４０５ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光、６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、４分の１波長板として機能するように構成されていることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明に係る光学素子では、４０５ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光、６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、出射する光の楕円率が０．９以上となるように設定されていることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明に係る光学素子では、第１の種類の分子は正の一軸性屈折率体の液晶分子であり、第２の種類の分子は負の一軸性屈折率体の分子であることが好ましい。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係る光ピックアップ装置は、６６０ｎｍ波長帯を出射する第１の光源と、７８０ｎｍ波長帯を出射する第２の光源と、上記いずれかの光学素子とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る光ピックアップ装置は、さらに、４０５ｎｍ波長帯を出射する第３の光源を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の位相板を重ね合わせることなく、６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、４分の１波長板として機能する光学素子及びそのような光学素子を含む光ピックアップ装置を提供することが可能となった。
【００１６】
また、本発明によれば、複数の位相板を重ね合わせることなく、４０５ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光、６６０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光及び７８０ｎｍ波長帯に含まれる直線偏光が入射された場合に、４分の１波長板として機能する光学素子及びそのような光学素子を含む光ピックアップ装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】光学素子の概略断面図である。
【図３】光学素子のリタデーションと波長との関係を示す図である。
【図４】光学素子の楕円率等のデータを示す図である。
【図５】本発明に係る他の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図６】他の光学素子の概略断面図である。
【図７】他の光学素子のリタデーションと波長との関係を示す図である。
【図８】他の光学素子の楕円率等のデータを示す図である。
【図９】正の一軸性屈折率体の液晶分子を説明するための図である。
【図１０】負の一軸性屈折率体の液晶分子を説明するための図である。
【図１１】正の一軸性屈折率体の液晶分子と負の一軸性屈折率体の液晶分子を混合した液晶における全複屈折率を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面を参照して、本発明に係る光学素子及び光ピックアップ装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１９】
図１は、本発明に係る光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
【００２０】
図１では、ブルーレイ・ディスク６０からの再生を行う場合を示している。その場合、光ピックアップ装置１において、半導体レーザである第１光源１１から出射された４０５ｎｍ波長帯の青色レーザ光は、第１コリメートレンズ２１によって略平行光に変換され、ハーフミラー２４及び２５、偏光ビームスプリッタ２６を透過して、立ち上げミラー２７で反射され、光学素子３０に入射する。
【００２１】
光学素子３０は、ブルーレイ・ディスク用の４０５ｎｍのレーザ光、ＤＶＤ用の６６０ｎｍのレーザ光及びＣＤ用の７８０ｎｍのレーザ光に対して、４分の１波長板として機能する素子である。その具体的構成については後述する。
【００２２】
光学素子３０で、直線偏光から円偏光に変換された光ビーム（往路光）は、対物レンズ４０によってブルーレイ・ディスク６０上に集光される。ブルーレイ・ディスク６０からの反射光は対物レンズ４０を再度通過し、光学素子３０を通過して、円偏光から往路光に対して偏光方向が直交した直線偏光に変換される。光学素子３０から出射した光ビームは、立ち上げミラー２７で反射され、偏光ビームスプリッタ２６で反射され、集光レンズ５０によって光検出器５１上に集光される。
【００２３】
光検出器５１は、集光された光に基づいてＦＥ（フォーカスエラー）信号、ＴＥ（トラックエラー）信号、及びＲＦ信号を出力する。不図示の制御機構では、光検出器５１から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて駆動機構４１を制御し、対物レンズ４０のフォーカシング及びトラッキングを行い、ブルーレイ・ディスク６０上の所定の位置を対物レンズ４０による集光スポットが常に追従するように制御する。また、不図示の制御機構では、光検出器５１から出力されたＲＦ信号に基づいて、ブルーレイ・ディスク６０に記録された情報の再生を行う。
【００２４】
なお、ブルーレイ・ディスク６０への情報の書き込みを行う場合には、第１光源１１からの光ビームの出射を記録情報に応じて変調し、光検出器５１から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて対物レンズ４０のトラッキング及びフォーカシングを行いながら、書き込み可能なブルーレイ・ディスク６０の色素等をレーザ光の熱作用によりを分解、変形又は変質させることによって、情報の書き込みを行う。
【００２５】
図１に示す光ピックアップ装置１において、ＤＶＤ（不図示）からの情報の再生を行う場合には、半導体レーザである第２光源１２から出射された６６０ｎｍ波長の赤色レーザ光を、第２コリメートレンズ２２によって略平行光に変換し、ハーフミラー２４で反射して、ハーフミラー２５、偏光ビームスプリッタ２６を透過して、立ち上げミラー２７で反射され、光学素子３０に入射する。６６０ｎｍ波長の赤色レーザ光に対して４分の１波長板として機能する光学素子３０で直線偏光から円偏光に変換された光ビーム（往路光）は、対物レンズ４０によって不図示のＤＶＤ上に集光される。
【００２６】
ＤＶＤから反射した光ビームは対物レンズ４０を再度通過し、光学素子３０を通過して、円偏光から往路光に対して偏光方向が直交した直線偏光に変換される。光学素子３０から出射した光ビームは、立ち上げミラー２７で反射され、偏光ビームスプリッタ２６で反射され、集光レンズ５０によって光検出器５１上に集光される。
【００２７】
図１に示す光ピックアップ装置１において、ＣＤ（不図示）からの情報の再生を行う場合には、半導体レーザである第３光源１３から出射された７８０ｎｍ波長の赤色レーザ光を、第３コリメートレンズ２３によって略平行光に変換し、ハーフミラー２５で反射して、偏光ビームスプリッタ２６を透過して、立ち上げミラー２７で反射され、光学素子３０に入射する。７８０ｎｍ波長の赤色レーザ光に対して４分の１波長板として機能する光学素子３０で直線偏光から円偏光に変換された光ビーム（往路光）は、対物レンズ４０によって不図示のＣＤ上に集光される。
【００２８】
ＣＤから反射した光ビームは対物レンズ４０を再度通過し、光学素子３０を通過して、円偏光から往路光に対して偏光方向が直交した直線偏光に変換される。光学素子３０から出射した光ビームは、立ち上げミラー２７で反射され、偏光ビームスプリッタ２６で反射され、集光レンズ５０によって光検出器５１上に集光される。
【００２９】
なお、ＤＶＤ又はＣＤへの情報の書き込みを行う場合には、第２光源１２又は第３光源１３からの光ビームの出射を記録情報に応じて変調し、光検出器５１から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて対物レンズ４０のトラッキング及びフォーカシングを行いながら、書き込み可能なＤＶＤ又はＣＤの色素等をレーザ光の熱作用によりを分解、変形又は変質させることによって、情報の書き込みを行う。
【００３０】
なお、対物レンズ４０は、ブルーレイ・ディスク、ＤＶＤ及びＣＤのそれぞれに対応し、非球面ガラスを採用し、各波長にあわせた球面収差補正を行うホログラムレンズを採用した。しかしながら、他の方式による１つの対物レンズを利用しても良いし、記録媒体に応じて、複数の対物レンズを切替えるように構成しても良い。
【００３１】
図２は、光学素子３０の概略断面図である。光学素子３０は、第１透明基板３１、第２透明基板３６、シール部材３９、第１及び第２透明基板３１及び３６の間隔を保持するために複数配置されたスペーサ３８、第１及び第２透明基板３１及び３６とシール部材３９間に封入された液晶層３７等を有する液晶光学素子となっている。また、第１透明基板３１上には第１配向膜３３が形成され、第２透明基板３６上には第２配向膜３４が形成されている。なお、説明のために、縮尺が実際と異なる場合がある点に留意されたい。液晶層３７には、逆分散型液晶が用いられる。逆分散型液晶については後述する。
【００３２】
本実施形態における第１及び第２透明基板３１及び３６は透明ガラス基板であり、厚みは０．３ｍｍ程度である。しかしながら、第１及び第２透明基板３１及び３６は、ポリカーボネイト樹脂、変性アクリル樹脂、ポリメタクリル樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ノルボルテン樹脂等で形成されても良い。このような樹脂製基板のある場合は、その厚みを５０μｍ〜２５０μｍ程度とすることができる。
【００３３】
また、光学素子３０の液晶層の厚さ（セルギャップ）は、７．６μｍとした。
【００３４】
図３は光学素子３０のリタデーション値と波長との関係を示す図であり、図４は光学素子３０のリタデーション値と楕円率のデータを示す図である。
【００３５】
図３において、直線１００は、全ての波長において、理想的な４分の１波長板としての機能を達成するためのリタデーション値を示すものであり、曲線１０１は、図４に示す光学素子３０の各波長におけるリタデーション値をプロットして曲線で結んだものである。すなわち、曲線１０１は、複屈折率値（Δｎ＝ｎe-ｎo）が正の値を有し、且つ波長に対して正（ｄΔｎ／ｄλ＞０）の傾きを有している。なお、複屈折率値が負の値を有する液晶材料の場合は、直線１００に相当する直線は波長に対し負の傾きを有するので、曲線１０１に相当する曲線も波長に対し負の傾きを有する。
【００３６】
ここで、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ及び７８０ｎｍにおける楕円率は、全て０．９以上となっており、光学素子３０は、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ及び７８０ｎｍの波長帯の直線偏光に対して良好な円偏光への変換を可能とする４分の１波長板として機能する。即ち、光学素子３０は、ブルーレイ・ディスク、ＤＶＤ及びＣＤの書き込み及び／又は読み出し用の光ピックアップ装置において、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ及び７８０ｎｍの波長帯の３波長のレーザ光に対して、共通に利用することができる４分の１波長板として機能することが理解できる。
【００３７】
図３及び図４に示すリタデーション値の測定方法は、例えば入射偏光に対して、素子透過後の出射偏光を測定する回転検光子法である。なお、楕円率の計測についても、回転検光子法によって行うことができる。
【００３８】
図５は、本発明に係る他の光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
【００３９】
図５に示す光ピックアップ装置２と、図１に示す光ピックアップ装置１との差異は、光ピックアップ装置２がブルーレイ・ディスク６０専用の対物レンズ７０及び４分の１波長板８０と、ＤＶＤ６１及びＣＤ（不図示）専用の対物レンズ７２及び光学素子９０を有している点である。
【００４０】
図５では、ブルーレイ・ディスク６０からの再生を行う場合を示している。その場合、光ピックアップ装置２において、半導体レーザである第１光源１１から出射された４０５ｎｍ波長の青色レーザ光は、第１コリメートレンズ２１によって略平行光に変換され、ハーフミラー２４及び２５、偏光ビームスプリッタ２６を透過して、ダイクロイックミラー２８で反射され、一般の４分の１波長板８０に入射する。ダイクロイックミラー２８は、第１光源１１から出射された４０５ｎｍを反射し、第２光源１２から出射された６６０ｎｍのレーザ光及び第３光源１３から出射された７８０ｎｍのレーザ光を透過するように構成されている。
【００４１】
４分の１波長板８０で、直線偏光から円偏光に変換された光ビーム（往路光）は、対物レンズ７０によってブルーレイ・ディスク６０上に集光される。ブルーレイ・ディスク６０からの反射光は対物レンズ７０を再度通過し、４分の１波長板８０を通過して、円偏光から往路光に対して偏光方向が直交した直線偏光に変換される。４分の１波長板８０から出射した光ビームは、ダイクロイックミラー２８で反射され、偏光ビームスプリッタ２６で反射され、集光レンズ５０によって光検出器５１上に集光される。
【００４２】
光検出器５１は、集光された光に基づいてＦＥ（フォーカスエラー）信号、ＴＥ（トラックエラー）信号、及びＲＦ信号を出力する。不図示の制御機構では、光検出器５１から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて駆動機構７１を制御し、対物レンズ７０のフォーカシング及びトラッキングを行い、ブルーレイ・ディスク６０上の所定の位置を対物レンズ７０による集光スポットが常に追従するように制御する。また、不図示の制御機構では、光検出器５１から出力されたＲＦ信号に基づいて、ブルーレイ・ディスク６０に記録された情報の再生を行う。
【００４３】
なお、ブルーレイ・ディスク６０への情報の書き込みを行う場合には、第１光源１１からの光ビームの出射を記録情報に応じて変調し、光検出器５１から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて対物レンズ７０のトラッキング及びフォーカシングを行いながら、書き込み可能なブルーレイ・ディスク６０の色素等をレーザ光の熱作用によりを分解、変形又は変質させることによって、情報の書き込みを行う。
【００４４】
図５に示す光ピックアップ装置２において、ＤＶＤ６１からの情報の再生を行う場合には、半導体レーザである第２光源１２から出射された６６０ｎｍ波長の赤色レーザ光を、第２コリメートレンズ２２によって略平行光に変換し、ハーフミラー２４で反射して、ハーフミラー２５、偏光ビームスプリッタ２６、ダイクロイックミラー２８を透過して、立ち上げミラー２７で反射し、光学素子９０に入射する。６６０ｎｍ波長の赤色レーザ光に対して４分の１波長板として機能する光学素子９０で直線偏光から円偏光に変換された光ビーム（往路光）は、対物レンズ７２によってＤＶＤ６１上に集光される。
【００４５】
光学素子９０は、ＤＶＤ用の６６０ｎｍのレーザ光及びＣＤ用の７８０ｎｍのレーザ光に対して、４分の１波長板として機能する素子である。その具体的構成については後述する。
【００４６】
ＤＶＤ６１から反射した光ビームは対物レンズ７２を再度通過し、光学素子９０を通過して、円偏光から往路光に対して偏光方向が直交した直線偏光に変換される。光学素子９０から出射した光ビームは、立ち上げミラー２７で反射され、ダイクロイックミラー２８を透過し、偏光ビームスプリッタ２６で反射され、集光レンズ５０によって光検出器５１上に集光される。
【００４７】
ＤＶＤ６１を利用する場合、光検出器５１から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて駆動機構７３を制御し、対物レンズ７２のフォーカシング及びトラッキングを行い、ＤＶＤ６１上の所定の位置を対物レンズ７２による集光スポットが常に追従するように制御する。また、不図示の制御機構では、光検出器５１から出力されたＲＦ信号に基づいて、ＤＶＤ６１に記録された情報の再生を行う。
【００４８】
図５に示す光ピックアップ装置２において、ＣＤ（不図示）からの情報の再生を行う場合には、半導体レーザである第３光源１３から出射された７８０ｎｍ波長の赤色レーザ光を、第３コリメートレンズ２３によって略平行光に変換し、ハーフミラー２５で反射して、偏光ビームスプリッタ２６及びダイクロイックミラー２８を透過して、立ち上げミラー２７で反射され、光学素子９０に入射する。７８０ｎｍ波長の赤色レーザ光に対して４分の１波長板として機能する光学素子９０で直線偏光から円偏光に変換された光ビーム（往路光）は、対物レンズ７２０によって不図示のＣＤ上に集光される。
【００４９】
ＣＤから反射した光ビームは対物レンズ７２を再度通過し、光学素子９０を通過して、円偏光から往路光に対して偏光方向が直交した直線偏光に変換される。光学素子９０から出射した光ビームは、立ち上げミラー２７で反射され、ダイクロイックミラー２８を透過し、偏光ビームスプリッタ２６で反射され、集光レンズ５０によって光検出器５１上に集光される。
【００５０】
ＣＤを利用する場合、光検出器５１から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて駆動機構７３を制御し、対物レンズ７２のフォーカシング及びトラッキングを行い、ＣＤ上の所定の位置を対物レンズ７２による集光スポットが常に追従するように制御する。また、不図示の制御機構では、光検出器５１から出力されたＲＦ信号に基づいて、ＣＤに記録された情報の再生を行う。
【００５１】
なお、ＤＶＤ又はＣＤへの情報の書き込みを行う場合には、第２光源１２又は第３光源１３からの光ビームの出射を記録情報に応じて変調し、光検出器５１から出力されたＦＥ信号及びＴＥ信号を用いて対物レンズ４０のトラッキング及びフォーカシングを行いながら、書き込み可能なＤＶＤ又はＣＤの色素等をレーザ光の熱作用によりを分解、変形又は変質させることによって、情報の書き込みを行う。
【００５２】
また、対物レンズ７２は、ＤＶＤ及びＣＤのそれぞれに対応し、非球面ガラスを採用し、各波長にあわせた球面収差補正を行うホログラムレンズを採用した。しかしながら、他の方式による１つの対物レンズを利用しても良いし、ＤＶＤ及びＣＤに応じて、それぞれ別の対物レンズを切替えて使用するように構成しても良い。
【００５３】
図６は、光学素子９０の概略断面図である。光学素子９０は、第１透明基板９１、第２透明基板９６、シール部材９９、第１及び第２透明基板９１及び９６の間隔を保持するために複数配置されたスペーサ９８、第１及び第２透明基板９１及び９６とシール部材９９間に封入された液晶層９７等を有しており、上述した光学素子３０と同様に液晶光学素子となっている。また、第１透明基板９１上には第１配向膜９３が形成され、第２透明基板９６上には第２配向膜９４が形成されている。なお、説明のために、縮尺が実際と異なる場合がある点に留意されたい。液晶層９７には、逆分散型液晶が用いられる。逆分散型液晶については後述する。
【００５４】
第１及び第２透明基板９１及び９６も、上述した第１及び第２透明基板３１及び３６と同様に透明ガラス基板となっており、厚みも０．３ｍｍ程度となっている。また、第１及び第２透明基板９１及び９６は、ポリカーボネイト樹脂、変性アクリル樹脂、ポリメタクリル樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ノルボルテン樹脂等で形成されても良い。また、その場合の厚さも５０μｍ〜２５０μｍ程度とすることができる。
【００５５】
また、光学素子９０の液晶層の厚さ（セルギャップ）は、７．０μｍとした。
【００５６】
図７は光学素子９０のリタデーション値と波長との関係を示す図であり、図８は液晶光学素子９０のリタデーション値を示す図である。
【００５７】
図７において、直線１００は、全ての波長において、理想的な４分の１波長板としての機能を達成するためのリタデーション値を示すものであり、曲線１０２は、図８に示す光学素子９０の各波長におけるリタデーション値をプロットして曲線で結んだものである。
【００５８】
ここで、６６０ｎｍ及び７８０ｎｍにおける楕円率は、全て０．９以上となっており、光学素子９０は、６６０ｎｍ及び７８０ｎｍの波長帯の直線偏光に対して良好な円偏光への変換を可能とする４分の１波長板として機能する。即ち、光学素子９０は、ＤＶＤ及びＣＤの書き込み及び／又は読み出し用の光ピックアップ装置において、６６０ｎｍ及び７８０ｎｍの波長帯の２波長のレーザ光に対して、共通に利用することができる４分の１波長板として機能することが理解できる。
【００５９】
なお、図７及び図８に示すリタデーション値の測定方法は、図３及び４に示すリタデーション値の測定方法と同様の方法を用いた。また、図８に示した楕円率の計測方法は、図４に示した楕円率の計測方法と同様の方法を用いた。
【００６０】
以下、光学素子３０及び９０において利用した逆分散型液晶について説明する。
【００６１】
逆分散液晶には、正の一軸性屈折率体の液晶分子と、負の一軸性屈折率体の液晶分子が含まれている。逆分散液晶では、正の一軸性屈折率体の液晶分子と負の一軸性屈折率体の液晶分子を混合させることで、図３又は図７に示す曲線１０１及び１０２のような、波長に対するリタデーション値を有する逆分散液晶を合成した。
【００６２】
図９は、正の一軸性屈折率体の液晶分子２００を説明するための図である。図９（ａ）は正の一軸性屈折率体の液晶分子の一般的な概観を示し、図９（ｂ）は正の一軸性屈折率体の液晶分子の異常屈折率（ｎe1）と常屈折率（ｎo1）の波長に対する特性を示す図であり、図９（ｃ）は正の一軸性屈折率体の液晶分子の複屈折率（Δｎ1）の波長に対する特性を示す図である。
【００６３】
図９（ｂ）に示すように、正の一軸性屈折率体の液晶分子の場合、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域において、異常屈折率（ｎe1）の値（曲線２０１参照）の方が常屈折率（ｎo1）の値（曲線２０２参照）より大きい値を示す。また、複屈折率（Δｎ1）＝異常屈折率（ｎe1）−常屈折率（ｎo1）の関係がある。そこで、正の一軸性屈折率体の液晶分子の複屈折率（Δｎ1）は、図９（ｃ）に示す曲線２０３のような特性を示す。即ち、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域において、複屈折率（Δｎ1）の値は正であり、波長に対する複屈折率（Δｎ1）の傾き（ｄΔｎ1／ｄλ）は負となる。
【００６４】
図１０は、負の一軸性屈折率体の液晶分子２１０を説明するための図である。図１０（ａ）は負の一軸性屈折率体の液晶分子の一般的な概観を示し、図１０（ｂ）は負の一軸性屈折率体の液晶分子の異常屈折率（ｎe2）と常屈折率（ｎo2）の波長に対する特性を示す図であり、図１０（ｃ）は負の一軸性屈折率体の液晶分子の複屈折率（Δｎ2）の波長に対する特性を示す図である。
【００６５】
図１０（ｂ）に示すように、負の一軸性屈折率体の液晶分子の場合、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域において、常屈折率（ｎo2）の値（曲線２１２参照）の方が異常屈折率（ｎe2）の値（曲線２１１）より大きい値を示す。また、複屈折率（Δｎ2）＝異常屈折率（ｎe2）−常屈折率（ｎo2）の関係がある。そこで、負の一軸性屈折率体の液晶分子の複屈折率（Δｎ2）は、図１０（ｃ）に示す曲線２１３のような特性を示す。即ち、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域において、複屈折率（Δｎ2）の値は負であり、波長に対する複屈折率（Δｎ2）の傾き（ｄΔｎ2／ｄλ）は正となる。
【００６６】
ところで、混合物の屈折率を表すLorentz-Lorenzの式、微視的な物理量である分子分極率と巨視的な物理量である屈折率を結ぶLorentz-Lorenzの関係式等を考慮すると、多成分異方性媒体の全複屈折率ΔＮは、各成分の複屈折率Δｎｉに体積分率ｖｉをかけたものに等しいことが知られている。
【００６７】
したがって、混合された正の一軸性屈折率体の液晶分子と負の一軸性屈折率体の液晶分子を含む逆分散型液晶の全複屈折率ΔＮは、以下の式（１）で表すことができる。
ΔＮ  ＝  Δｎ1×ｖ1＋Δｎ2×ｖ2      （１）
ここで、ｖ１は正の一軸性屈折率体の液晶分子の体積分率を示し、ｖ２は負の一軸性屈折率体の液晶分子の体積分率を示している。
【００６８】
図１１は、正の一軸性屈折率体の液晶分子と負の一軸性屈折率体の液晶分子を混合した液晶における全複屈折率を説明するための図である。図１１（ａ）は、正の一軸性屈折率体の液晶分子の複屈折率Δｎ1と負の一軸性屈折率体の液晶分子の複屈折率Δｎ2を示す図であり、図１１（ｂ）は、混合された正の一軸性屈折率体の液晶分子と負の一軸性屈折率体の液晶分子を含む液晶における全複屈折率ΔＮを示す図である。
【００６９】
図１１（ａ）に示すように、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域において、正の一軸性屈折率体の液晶分子の複屈折率Δｎ1（曲線２０３参照）の値は正且つその傾き（ｄΔｎ1／ｄλ）は負であり、負の一軸性屈折率体の液晶分子の複屈折率Δｎ2（曲線２１３参照）の値は負且つその傾き（ｄΔｎ2／ｄλ）は正である。
【００７０】
図１１（ｂ）は、説明の簡略化のため、正の一軸性屈折率体の液晶分子と負の一軸性屈折率体の液晶分子の体積混合比を１：１と設定（ｖ1＝ｖ2＝１）した場合の全複屈折率ΔＮ（曲線２２０参照）を示している。即ち、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域において、全複屈折率ΔＮの値を式（１）に基づいて求めると、ΔＮの値は正となり、波長に対するΔＮの傾き（ｄΔＮ／ｄλ）は正となる。
【００７１】
リタデーション値は、複屈折率と液晶光学素子のセルギャップ（ｄ）との積であり、液晶光学素子のセルギャップ（ｄ）は液晶光学素子毎に固定された所定値である。よって、正の一軸性屈折率体の液晶分子と負の一軸性屈折率体の液晶分子との体積混合比、液晶の媒体等の設定を変えることによって、逆分散型液晶の波長に対するリタデーション値を、図３及び図７に示したリタデーション値の曲線１０１及び１０２の様に、様々に設計できることが理解できる。
【００７２】
ここで、分子には、一軸性屈折率体の他に二軸性屈折率体もある。一軸性屈折率体は、常屈折率（ｎe1），（ｎo2）が直交する二方向で同じ値であるのに対し、二軸性屈折率体は、常屈折率が直交する二方向で異なる値を示す点で異なる。二軸性屈折率体の場合、直交する二方向の常屈折率の平均値が、異常屈折率よりも小さくなれば正の二軸性屈折率体となり、異常屈折率よりも大きくなれば負の二軸性屈折率体となる。ここで、正負が同じであれば、二軸性屈折率体は、分子の異常屈折率と常屈折率の波長に対する特性や分子の複屈折率の波長に対する特性が一軸性屈折率体と同等のものとなる。したがって、一軸性屈折率体と二軸性屈折率体は均等なものであると言える。
【００７３】
なお、本発明に係る光学素子は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、光学素子が２枚の基板を備えから構成されているが、液晶層の一側にのみ基板を備えた１枚基板型の構成としてもよい。この場合、基板が１枚少ない分、素子の薄型化を図ることができる。
【００７４】
また、上記実施形態では、光学素子が、少なくとも２種の液晶分子を含む液晶層を備えた１層の光学素子となっているが、延伸することによりに内部の複数の分子を配向させてなる１層のフィルムであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係る光学素子は、複数の波長に対して４分の１波長板として機能する光学素子として、ブルーレイ・ディスク、ＤＶＤ及びＣＤの読み出し及び／書き込みを行うためのブルーレイ・ディスク再生器／レコーダ、ＤＶＤ再生器／レコーダ等に利用することが可能である。また、本発明に係る光ピックアップ装置は、ブルーレイ・ディスク、ＤＶＤ及びＣＤの読み出し及び／書き込みを行うための光ユニット等として、ブルーレイ・ディスク再生器／レコーダ、ＤＶＤ再生器／レコーダ等に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１、２    光ピックアップ装置
１１、１２、１３    半導体レーザ光源
３０、９０    光学素子
４０、７０、７２    対物レンズ
６０    ブルーレイ・ディスク
６１    ＤＶＤ
８０    ４分の１波長板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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