(57)【要約】【課題】波長の異なる複数の光源を用いた場合にも波長板として機能する反射型波長板およびこれを用いた光ピックアップを提供する。【解決手段】反射型（１／４）波長板１５は、ガラス基板１５ｅ上に反射膜１５ｄ、（１／４）波長板機能のサブ波長凹凸構造１５ｃを有する。光源からの入射光ＬＩは、反射型（１／４）波長板１５の面１５ａから入射、屈折してサブ波長凹凸構造５ｃ内部を通過、反射膜１５ｄとの境界面で反射、再び内部を通過して面１５ａで屈折され出射光ＬＯとして出射する。反射型波長板１５の光学軸１５ｐは、ＸおよびＹ方向と４５度の方向に設定され、Ｘ方向の直線偏光は、円偏光に変換される。サブ波長凹凸構造１５ｃは、入射光の波長よりも短い周期構造では入射光を回折せずに透過し、入射光に対し複屈折特性を示す。この偏光方向に応じて異なる屈折率を示すことから、構造パラメータを調整し位相差を任意に設定して各種波長板を実現する。【選択図】図２
2010262725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数の入射光に対して、光路を偏向反射するとともに、位相差を付加する反射型波長板において、
前記反射型波長板は、基板の上に反射膜、複数の入射光で最短波長以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、波長の異なる複数の入射光に対して位相差：（ｋπ）／８（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定されていることを特徴とする反射型波長板。
【請求項２】
使用波長の異なる２種類の光記録媒体Ａと光記録媒体Ｂに対して、情報の記録もしくは再生もしくは消去を行うために用いられる光ピックアップにおいて、
前記光ピックアップは、波長λ１の光を出射する光源Ａと、波長λ２（＞λ１）の光を出射する光源Ｂと、前記光源Ａからの出射光と、前記光源Ｂからの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させるための集光手段と、前記集光手段と前記光源Ａ、光源Ｂの間の光路上に配置され、前記集光手段を介した戻り光束を分岐する分岐手段と、前記分岐手段で分岐された戻り光束を所定の受光位置で受光する受光手段と、前記集光手段と前記分岐手段の間の光路上に配置された反射型波長板と、を備え、
前記反射型波長板は、基板の上に反射膜、波長λ１以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、前記光源Ａおよび光源Ｂから出射された光に対して位相差：（ｋπ）／８（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
使用波長の異なる３種類の光記録媒体Ａと光記録媒体Ｂと光記録媒体Ｃに対して、情報の記録もしくは再生もしくは消去を行うために用いられる光ピックアップにおいて、
前記光ピックアップは、波長λ１の光を出射する光源Ａと、波長λ２（＞λ１）の光を出射する光源Ｂと、波長λ３（＞λ２）の光を出射する光源Ｃと、前記光源Ａからの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させるための集光手段Ａと、前記光源Ｂからの出射光と、前記光源Ｃからの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させるための集光手段ＢＣと、前記集光手段Ａと前記光源Ａの間の光路上に配置され、前記集光手段Ａを介した戻り光束を分岐する分岐手段Ａと、前記集光手段ＢＣと前記光源Ｂ、光源Ｃの間の光路上に配置され、前記集光手段ＢＣを介した戻り光束を分岐する分岐手段ＢＣと、前記分岐手段Ａで分岐された戻り光束を所定の受光位置で受光する受光手段Ａと、前記分岐手段ＢＣで分岐された戻り光束を所定の受光位置で受光する受光手段ＢＣと、前記集光手段ＢＣと前記分岐手段ＢＣの間の光路上に配置された反射型波長板ＢＣと、前記集光手段Ａと前記反射型波長板ＢＣの間の光路上に配置された反射型波長板Ａと、を備え、
前記反射型波長板ＢＣは、基板の上に反射膜、波長λ１以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、前記光源Ｂおよび光源Ｃから出射された光に対して位相差：（ｋπ）／８（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定され、かつ反射膜が波長λ２、λ３の光は反射し、波長λ１の光は透過して、
前記反射型波長板Ａは、基板の上に反射膜、波長λ１以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、前記反射型波長板ＢＣを波長λ１の光が通過するときに付加される位相差ΔＡとした場合、前記光源Ａから出射された光に対して位相差：（ｋπ）／８π−ΔＡ（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定されることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
使用波長の異なる３種類の光記録媒体Ａと光記録媒体Ｂと光記録媒体Ｃに対して、情報の記録もしくは再生もしくは消去を行うために用いられる光ピックアップにおいて、
前記光ピックアップは、波長λ１の光を出射する光源Ａと、波長λ２（＞λ１）の光を出射する光源Ｂと、波長λ３（＞λ２）の光を出射する光源Ｃと、前記光源Ａからの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させるための集光手段Ａと、前記光源Ｂからの出射光と、前記光源Ｃからの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させるための集光手段ＢＣと、前記集光手段Ａと前記光源Ａの間の光路上に配置され、前記集光手段Ａを介した戻り光束を分岐する分岐手段Ａと、前記集光手段ＢＣと前記光源Ｂ、光源Ｃの間の光路上に配置され、前記集光手段ＢＣを介した戻り光束を分岐する分岐手段ＢＣと、前記分岐手段Ａで分岐された戻り光束を所定の受光位置で受光する受光手段Ａと、前記分岐手段ＢＣで分岐された戻り光束を所定の受光位置で受光する受光手段ＢＣと、前記集光手段Ａと前記分岐手段Ａの間の光路上に配置された反射型波長板Ａと、前記集光手段ＢＣと前記反射型波長板Ａの間の光路上に配置された反射型波長板ＢＣと、を備え、
前記反射型波長板Ａは、基板の上に反射膜、波長λ１以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、前記光源Ａから出射された光に対して位相差：（ｋπ）／８（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定され、かつ反射膜が波長λ１の光は反射し、波長λ２、λ３の光は透過して、  前記反射型波長板ＢＣは、基板の上に反射膜、波長λ２以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、前記反射型波長板Ａを波長λ２、λ３の光が通過するときに付加される位相差ΔＢ、ΔＣとした場合、前記光源Ｂ、Ｃから出射された光に対して位相差：（ｋπ）／８π−（ΔＢ＋ΔＣ）／２（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定されることを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型波長板およびこれを備えた光ピックアップに係り、特に、光源からの出射光を適切な偏光状態に変換するのに好適な光学素子の反射型波長板およびそれを用いた光ピックアップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、採用されている光ピックアップは、図２７に示すように構成されている。図２７において、半導体レーザの光源１から出射されたコヒーレントな光である出射光は、直線偏光として出射され、往路光として、光学的情報記録媒体（光記録媒体８）に向かって進行することになる。まず、３ビーム用回折素子２に入射し回折される。これにより、往路光としての往路３ビームが発生して偏光ビームスプリッタ３に向かって出射される。往路光の偏光成分に対しては反射する偏光ビームスプリッタ３において反射し、光路を９０度変換する。続くコリメートレンズ４によって平行光に変換されて、偏向ミラー５によって光路を９０度偏向させ、（１／４）波長板６に入射し、この（１／４）波長板６によって直線偏光から円偏光に変換されて対物レンズ７側に出射される。対物レンズ７に入射し、この対物レンズ７によって光記録媒体８に集光される（往路）。
【０００３】
対物レンズ７から出射された往路３ビームは、光記録媒体８の記録面に入射して集光し、この記録面によって、入射方向と逆方向となる対物レンズ７側に、復路光としての復路３ビームとして反射する。これにより、往路３ビームにおけるメインビームは、例えば、記録面の情報を読み出したり、記録面に情報を書き込んだりするようになっている。また、往路３ビームにおけるサブビームは、トラックエラー信号の検出に用いられる。
【０００４】
光記録媒体８の記録面によって反射された復路３ビームは、対物レンズ７に入射し、この対物レンズ７によって平行光に変換されて（１／４）波長板６側に出射される。対物レンズ７から出射された復路３ビームは、（１／４）波長板６に入射し、この（１／４）波長板６によって円偏光から往路とは直交する偏向方向の直線偏光に変換されてコリメートレンズ４側に出射される。（１／４）波長板６から出射された復路３ビームは、コリメートレンズ４に入射し、このコリメートレンズ４によって収束光に変換される。往路と直交する偏光成分の光を透過する偏光ビームスプリッタ３を透過し、検出レンズ９を透過した後、受光素子１０に入射し、この受光素子１０によって電気信号に変換される（復路）。
【０００５】
しかし、このような光ピックアップの構成においては、対物レンズ７と偏向ミラー５の間に（１／４）波長板６を配置してなるため、光ピックアップの厚さ方向の寸法を低減して薄型化するときの障害となっている。そのような課題を解決したものが特許文献１に開示されている。
【０００６】
この特許文献１の発明は、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光を用いて光記録媒体にデータを記録／再生する光ピックアップ装置において、光源光を光記録媒体に集束する対物レンズの光軸に対して、略４５度傾斜させた態様に配設され、光源光を偏向する（１／７）波長板（反射型波長板）を備え、この（１／７）波長板により、直線偏光を円偏光に変換するようにしたものである。
【０００７】
したがって、（１／７）波長板を用いて光源光を対物レンズに偏向するとともに、光源光の偏光を直線偏光から円偏光に変換するようにしているので、従来必要であった偏向ミラー５と（１／４）波長板６を共通化して光学素子を省略でき、さらに、装置の薄型化が容易になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１の（１／７）波長板は、水晶板からなり、光源光の波長は７９０ｎｍである。一般に、人造または天然のルチル、方解石、水晶などの一軸異方性結晶はこのような波長板として使用できることが知られている。しかしながら、人造の結晶では均一な成長が難しく、また天然の結晶では光学的に均一で大きな形状のものは入手が困難であり、高価であるという課題があった。
【０００９】
さらに以下のような課題もある。ＤＶＤとＣＤの光記録媒体を１つの装置で再生できるようにした装置が知られている。この装置の場合、ＤＶＤ用の光と、それとは波長の異なるＣＤ用の光とをそれぞれ出射する光源が必要になる。この装置は、両者の兼用を達成するため、波長の異なる２つの光束を同じ光路で照射するいわゆるツインビーム方式の光源を用いている（例えば、特許文献２参照）。このツインビームの光学系に特許文献１の（１／７）波長板を設けようとした場合、ＤＶＤ、ＣＤの２波長対応とする必要がある。さらに、このような結晶を用いた材料を用いる波長板は、その動作波長範囲が狭いことが課題として知られている。
【００１０】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、ツインビーム方式の光源や、３波長の光源のような複数の光源を用いた場合においても機能する反射型波長板およびこれを用いた光ピックアップ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】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る反射型波長板は、波長の異なる複数の入射光に対して、光路を偏向反射するとともに、位相差を付加する反射型波長板において、反射型波長板は、ガラス基板の上に反射膜、複数の入射光で最短波長以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、波長の異なる複数の入射光に対して位相差：（ｋπ）／８（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定されていることを特徴とする。
【００１２】
この請求項１の構成によって、反射型波長板により、光源光の偏光を変換すると同時に光路を９０度偏向しているため、光ピックアップ光学系の薄型化、ならびに偏向ミラーなどを別途必要とせず、組付工数の削減、低コスト化ができる。
【００１３】
また、波長板機能をサブ波長の凹凸構造により実現しており、材料は任意に選択できるため、水晶などと比べ安価に作製ができる。
【００１４】
さらに、サブ波長凹凸構造を用いた波長板は非特許文献１の図４などに挙げられているとおり、従来の結晶を用いた波長板に比べて動作波長範囲が広いことが知られており、波長の異なる２つの光源を備えたツインビーム方式の光源を用いた場合にも反射型波長板の特性を確保することができる。
【００１５】
また、サブ波長凹凸構造を用いた波長板は、凹凸構造の溝深さと溝幅の比（溝深さ／溝幅）が小さい方が加工時間の短縮、容易化でき、一般にリタデーションは溝深さに比例することから、本発明においては反射型波長板の溝深さは略（１／８）波長板相当で良いため、従来の透過型（１／４）波長板に比べ半分の溝深さで済み、加工プロセス上の容易化が図れる。
【００１６】
また、反射型波長板の反射膜として、例えばＡｌ膜などを用いることができ、Ａｌ膜はサブ波長凹凸構造をエッチング・プロセスにより作製する場合のエッチングストップ層としても兼用させることが可能である。
【００１７】
さらに、反射膜をサブ波長凹凸構造とは反対側のガラス基板の裏面に設けた構成に比べ、ガラス基板内の吸収やたわみの影響を受けにくくできる。すなわちガラスの厚さやたわみなどがあると、それによっても位相差が発生しまうが、それらの影響を管理することは製造上好ましくない、これに対して、本発明はサブ波長凹凸構造に続いて反射面を有するため、これらの影響を除いた形で位相差の管理を行えば良い構成となっている。
【００１８】
また、請求項２に記載した光ピックアップは、使用波長の異なる２種類の光記録媒体Ａ（例えば、ＤＶＤ系光記録媒体）と光記録媒体Ｂ（例えば、ＣＤ系光記録媒体）に対して、情報の記録もしくは再生もしくは消去を行うために用いられる光ピックアップにおいて、光ピックアップは、波長λ１の光を出射する光源Ａ（例えば、赤色波長帯域（λ１＝６４０〜６７０ｎｍ）の半導体レーザ）と、波長λ２（＞λ１）の光を出射する光源Ｂ（例えば、赤外波長帯域（λ２＝７７０〜８００ｎｍ）の半導体レーザ）と、光源Ａからの出射光と、光源Ｂからの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させるための集光手段（例えば、ＤＶＤ系，ＣＤ系光記録媒体に集光可能な対物レンズ）と、集光手段と光源Ａ、光源Ｂの間の光路上に配置され、集光手段を介した戻り光束を分岐する分岐手段（例えば、ハーフミラーや偏光ビームスプリッタ）と、分岐手段で分岐された戻り光束を所定の受光位置で受光する受光手段（例えば、フォトダイオードからなる受光素子）と、集光手段と分岐手段の間の光路上に配置された反射型波長板（例えば、入射光の偏光を変換させるとともに、光路を９０度偏向させる光学素子）と、を備え、反射型波長板は、ガラス基板の上に反射膜、波長λ１以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、光源Ａおよび光源Ｂから出射された光に対して位相差：（ｋπ）／８（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項３に記載した光ピックアップは、使用波長の異なる３種類の光記録媒体Ａ（例えば、Blu-ray Disc（以下、ＢＤという）系光記録媒体）と光記録媒体Ｂ（例えば、ＤＶＤ系光記録媒体）と光記録媒体Ｃ（例えば、ＣＤ系光記録媒体）に対して、情報の記録もしくは再生もしくは消去を行うために用いられる光ピックアップにおいて、光ピックアップは、波長λ１の光を出射する光源Ａ（例えば、青色波長帯域（λ１＝４００〜４１５ｎｍ）の半導体レーザ）と、波長λ２（＞λ１）の光を出射する光源Ｂ（例えば、赤色波長帯域（λ１＝６４０〜６７０ｎｍ）の半導体レーザ）と、波長λ３（＞λ２）の光を出射する光源Ｃ（例えば、赤外波長帯域（λ２＝７７０〜８００ｎｍ）の半導体レーザ）と、光源Ａからの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させるための集光手段Ａ（例えば、ＢＤ系光記録媒体に集光可能な対物レンズ）と、光源Ｂからの出射光と、光源Ｃからの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させるための集光手段ＢＣ（例えば、ＤＶＤ系，ＣＤ系光記録媒体に集光可能な対物レンズ）と、集光手段Ａと光源Ａの間の光路上に配置され、集光手段Ａを介した戻り光束を分岐する分岐手段Ａ（例えば、ハーフミラーや偏光ビームスプリッタ）と、集光手段ＢＣと光源Ｂ、光源Ｃの間の光路上に配置され、集光手段ＢＣを介した戻り光束を分岐する分岐手段ＢＣ（例えば、ハーフミラーや偏光ビームスプリッタ）と、分岐手段Ａで分岐された戻り光束を所定の受光位置で受光する受光手段Ａ（例えば、フォトダイオードからなるＢＤ用の受光素子）と、分岐手段ＢＣで分岐された戻り光束を所定の受光位置で受光する受光手段ＢＣ（例えば、フォトダイオードからなるＤＶＤ，ＣＤ用の受光素子）と、集光手段ＢＣと分岐手段ＢＣの間の光路上に配置された反射型波長板ＢＣ（例えば、光源Ｂ、Ｃからの入射光の偏光を変換させるとともに、光路を９０度偏向させる光学素子）と、集光手段Ａと反射型波長板ＢＣの間の光路上に配置された反射型波長板Ａ（例えば、光源Ａからの入射光の偏光を変換させるとともに、光路を９０度偏向させる光学素子）と、を備え、反射型波長板ＢＣは、ガラス基板の上に反射膜、波長λ１以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、光源Ｂおよび光源Ｃから出射された光に対して位相差：（ｋπ）／８（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定され、かつ反射膜が波長λ２、λ３の光は反射し、波長λ１の光は透過して、反射型波長板Ａは、ガラス基板の上に反射膜、波長λ１以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、反射型波長板ＢＣを波長λ１の光が通過するときに付加される位相差ΔＡとした場合、光源Ａから出射された光に対して位相差：（ｋπ）／８π−ΔＡ（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定されることを特徴とする。
【００２０】
この請求項２，３の構成によって、従来のスリム型ドライブで３波長互換の光ピックアップ構成では、対物レンズと偏向ミラーの間に波長板が設置されてなる（非特許文献２の図２参照）。一方で、スリム型においてはピックアップ光学系の薄型の要求に応じて、前述の反射型波長板を備えることで光学系の薄型化が可能となる。
【００２１】
また、請求項４に記載した光ピックアップは、使用波長の異なる３種類の光記録媒体Ａ（例えば、ＢＤ系光記録媒体）と光記録媒体Ｂ（例えば、ＤＶＤ系光記録媒体）と光記録媒体Ｃ（例えば、ＣＤ系光記録媒体）に対して、情報の記録もしくは再生もしくは消去を行うために用いられる光ピックアップにおいて、光ピックアップは、波長λ１の光を出射する光源Ａ（例えば、青色波長帯域（λ１＝４００〜４１５ｎｍ）の半導体レーザ）と、波長λ２（＞λ１）の光を出射する光源Ｂ（例えば、赤色波長帯域（λ１＝６４０〜６７０ｎｍ）の半導体レーザ）と、波長λ３（＞λ２）の光を出射する光源Ｃ（例えば、赤外波長帯域（λ２＝７７０〜８００ｎｍ）の半導体レーザ）と、光源Ａからの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させるための集光手段Ａ（例えば、ＢＤ系光記録媒体に集光可能な対物レンズ）と、光源Ｂからの出射光と、光源Ｃからの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させるための集光手段ＢＣ（例えば、ＤＶＤ系，ＣＤ系光記録媒体に集光可能な対物レンズ）と、集光手段Ａと光源Ａの間の光路上に配置され、集光手段Ａを介した戻り光束を分岐する分岐手段Ａ（例えば、ハーフミラーや偏光ビームスプリッタ）と、集光手段ＢＣと光源Ｂ、光源Ｃの間の光路上に配置され、集光手段ＢＣを介した戻り光束を分岐する分岐手段ＢＣ（例えば、ハーフミラーや偏光ビームスプリッタ）と、分岐手段Ａで分岐された戻り光束を所定の受光位置で受光する受光手段Ａ（例えば、フォトダイオードからなるＢＤ用の受光素子）と、分岐手段ＢＣで分岐された戻り光束を所定の受光位置で受光する受光手段ＢＣ（例えば、フォトダイオードからなるＤＶＤ，ＣＤ用の受光素子）と、集光手段Ａと分岐手段Ａの間の光路上に配置された反射型波長板Ａ（例えば、光源Ａからの入射光の偏光を変換させるとともに、光路を９０度偏向させる光学素子）と、集光手段ＢＣと反射型波長板Ａの間の光路上に配置された反射型波長板ＢＣ（例えば、光源Ｂ、Ｃからの入射光の偏光を変換させるとともに、光路を９０度偏向させる光学素子）と、を備え、反射型波長板Ａは、ガラス基板の上に反射膜、波長λ１以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、光源Ａから出射された光に対して位相差：（ｋπ）／８（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定され、かつ反射膜が波長λ１の光は反射し、波長λ２、λ３の光は透過して、反射型波長板ＢＣは、ガラス基板の上に反射膜、波長λ２以下の周期をもつサブ波長凹凸構造が順次積層されてなり、反射型波長板Ａを波長λ２、λ３の光が通過するときに付加される位相差ΔＢ、ΔＣとした場合、光源Ｂ、Ｃから出射された光に対して位相差：（ｋπ）／８π−（ΔＢ＋ΔＣ）／２（ここで、ｋは整数）を付加するようにサブ波長凹凸構造のフィリングファクタと溝深さが決定されることを特徴とする。
【００２２】
この請求項４の構成によって、光ピックアップに配置する反射型波長板の順番として、光源からの波長λ１の光を反射する反射型波長板Ａを光源側に、波長λ２、λ３の光を反射する反射型波長板ＢＣをその次に配置し、これにより、反射型波長板ＢＣのサブ波長凹凸構造の周期は波長λ２（＞λ１）以下であれば良く、請求項３の反射型波長板よりも製造し易くでき、歩留まりの改善、低コスト化することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光源光の偏光状態を変換するとともに、その光路を偏向することができることから光ピックアップ光学系を薄型化でき、また波長板機能をサブ波長の凹凸構造により実現することから材料を任意に選択可能で、その溝深さが略（１／８）波長板相当で良いことから加工プロセスも容易となり、複数の光源を用いた場合にも特性を確保することが可能な反射型波長板およびこれを用いた光ピックアップを提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態における実施例１の光ピックアップの概略構成を示す図
【図２】本実施例１における反射型波長板のマクロ構造を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図
【図３】本実施例１の反射型波長板に形成されているサブ波長凹凸構造を示す拡大図
【図４】本実施例１の光ピックアップにおける別の概略構成を示す図
【図５】本実施形態における実施例２の光ピックアップの概略構成を示す図
【図６】本実施例２における反射型波長板のマクロ構造を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図
【図７】本実施形態における実施例３の光ピックアップの概略構成を示す図
【図８】本実施例３における反射型波長板のマクロ構造を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図
【図９】本実施形態における実施例４の光ピックアップの概略構成を示す図
【図１０】本実施例４における反射型波長板のマクロ構造を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図
【図１１】本実施例４の光ピックアップにおける別の概略構成を示す図
【図１２】本実施形態における実施例５の光ピックアップの概略構成を示す図
【図１３】本実施例５における反射型波長板のマクロ構造を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図
【図１４】本実施例５の光ピックアップにおける別の概略構成を示す図
【図１５】本実施形態における実施例６の光ピックアップの概略構成を示す図
【図１６】本実施例６における反射型波長板のマクロ構造を示す断面図
【図１７】反射型波長板の位相差を説明する図
【図１８】（ａ）は屈折率楕円体ＲＧ、（ｂ），（ｃ）は常光線屈折率Ｎｏと異常光線屈折率Ｎｅ，Ｎｅ’の関係を説明する図
【図１９】波長６６０ｎｍのフィリングファクタに対する偏光方向別の屈折率を示す図
【図２０】波長７８５ｎｍのフィリングファクタに対する偏光方向別の屈折率を示す図
【図２１】波長４０５ｎｍのフィリングファクタに対する偏光方向別の屈折率を示す図
【図２２】（ａ）〜（ｄ）は石英を基材とした型の作製方法を説明するための図
【図２３】（ａ）〜（ｄ）はシリコンを基材とした型の作製方法を説明するための図
【図２４】（ａ）〜（ｈ）はガラス基板上に金型を用いて波長板を形成する手順を示す図である。
【図２５】（ａ）〜（ｇ）はガラス基板上に金型を用いずに波長板を形成する手順を示す図である。
【図２６】本発明の光ピックアップを備えた光情報処理装置の概略構成を示すブロック図
【図２７】従来の光ピックアップの概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施形態における実施例１の光ピックアップの概略構成を示す図である。図１に示す光ピックアップは、共通パッケージに収納された２波長光源を用いており、図１において、２は３ビーム用回折素子、３は偏光ビームスプリッタ、４はコリメートレンズ、７は対物レンズ、８は光記録媒体、９は検出レンズ、１０は受光素子、１１は光源の半導体レーザ（ＤＶＤ用）、１２は光源の半導体レーザ（ＣＤ用）、１５は反射型（１／４）波長板である。
【００２７】
ここで、３ビーム用回折素子２は、３ビーム法やＤＰＰ方式などによりトラックエラー信号を検出するように、半導体レーザ１１，１２から出射される光を０次光（メイン光）および±１次光（サブ光）に分岐する。これにより、光記録媒体８で反射された０次光の検出信号から再生信号を得、光記録媒体８で反射された０次光および±１次光の検出信号の演算によりトラックエラー信号を得ることができる。
【００２８】
偏光ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１１，１２から出射された光を集束させて記録媒体、すなわち光記録媒体８に光スポットとして結ばせる対物レンズ７へ向かう往路光と、光記録媒体８から反射した復路光を受光素子１０に導くように進路を変えるための光路変換器であり、光学系での高効率要求を満足するように、入射光の進路を偏光によって変換するための偏光依存性光路変換器である。
【００２９】
コリメートレンズ４は、半導体レーザ１１，１２からの発散入射光を平行光束に変換するとともに、光記録媒体８から反射し受光素子１０へ向かう復路光に対しては集光レンズとして作用する。
【００３０】
対物レンズ７は、例えば、ＤＶＤ系光記録媒体、ＣＤ系光記録媒体のそれぞれに集光されるようなレンズであり、樹脂製の回折レンズである。レンズ表面に回折構造が形成されてなり、入射光の波長に応じて集光位置、開口数の切り替えが可能なレンズである。波長６６０ｎｍの入射光束に対しては開口数：ＮＡが０．６５でＤＶＤ系光記録媒体に集光し、波長７８５ｎｍの入射光束に対しては開口数：ＮＡが０．５０でＣＤ系光記録媒体に集光する。
【００３１】
光記録媒体８は、ＣＤ系光記録媒体およびＤＶＤ系光記録媒体である。
【００３２】
検出レンズ９は、非点収差法によりフォーカスエラー信号を検出できるように非点収差を発生させる非点収差レンズである。
【００３３】
受光素子１０は、光記録媒体８で反射された光を受光して情報信号および／または誤差信号を検出する。
【００３４】
半導体レーザ１１は、波長７８５ｎｍ帯域の光を出射するレーザダイオードからなるＣＤ用、半導体レーザ１２は、波長６６０ｎｍ帯域の光を出射するレーザダイオードからなるＤＶＤ用の光源１が共通パッケージに収納された２波長光源ユニットである。２波長光源としては、同一半導体基板上に２波長光源が形成されたモノリシックタイプ、または、個別チップを組み込んだハイブリットタイプを採用することができる。また本発明においてはＣＤ用光源から出射される光の偏光方向と、ＤＶＤ用光源から出射される光の偏光方向は同一とする。
【００３５】
反射型（１／４）波長板１５は、光学系での高効率要求を満足するように、偏光ビームスプリッタ３と対物レンズ７の間に配置され、入射光の偏光を変換させる手段として使用するとともに、光路を９０度偏向させる機能も有する。
【００３６】
そして、この光ピックアップは、光記録媒体８としてＣＤ系光記録媒体から情報を再生等するときは、半導体レーザ（ＣＤ用）１２から、波長が７８５ｎｍの光を出射する。３ビーム用回折素子２、偏光ビームスプリッタ３、コリメートレンズ４、反射型（１／４）波長板１５を介して対物レンズ７によって、ＣＤ系光記録媒体の記録面に光スポットとして収束し、ＣＤ系光記録媒体の記録面で反射した戻り光が、偏光ビームスプリッタ３を介して受光素子１０に集光し、受光素子１０検出された信号によりＣＤ系の情報再生が行われる。
【００３７】
これに対して、光記録媒体８としてＤＶＤ系光記録媒体から情報を再生等するときは、半導体レーザ（ＤＶＤ用）１１から、波長が６６０ｎｍの光を出射する。同様に、３ビーム用回折素子２、偏光ビームスプリッタ３、コリメートレンズ４、反射型（１／４）波長板１５を介して対物レンズ７によって、ＤＶＤ系光記録媒体の記録面に光スポットとして収束し、ＤＶＤ系光記録媒体の記録面で反射した戻り光が、偏光ビームスプリッタ３を介して受光素子１０に集光し、受光素子１０で検出された信号によりＤＶＤ系の情報再生が行われる。
【００３８】
以下、光ピックアップの光路の流れを、ＤＶＤ系光路を用いて説明する。ＤＶＤ系光記録媒体に対する情報の読み出し、書き込みを行うには、まず、半導体レーザ（ＤＶＤ用）１１から、往路光として、３ビーム用回折素子２に入射し回折される。これにより、往路光としてのＤＶＤ往路３ビームが発生して偏光ビームスプリッタ３に向かって出射される。往路光の偏光方向に対しては反射する偏光ビームスプリッタ３において反射し、光路を９０度変換する。続くコリメートレンズ４によって平行光に変換されて、反射型（１／４）波長板１５に入射し、この反射型（１／４）波長板１５によって直線偏光から円偏光に変換されるとともに、光路を９０度偏向させて対物レンズ７側に出射される。対物レンズ７に入射し、この対物レンズ７によってＤＶＤ系の光記録媒体８に集光される（往路）。
【００３９】
対物レンズ７から出射されたＤＶＤ往路３ビームは、光記録媒体８であるＤＶＤ系光記録媒体の記録面に入射して集光し、この記録面によって、入射方向と逆方向となる対物レンズ７側に、復路光としてのＤＶＤ復路３ビームとして反射する。これにより、ＤＶＤ往路３ビームにおけるメインビームは、例えば、記録面の情報を読み出したり、記録面に情報を書き込んだりするようになっている。
【００４０】
また、ＤＶＤ往路３ビームにおけるサブビームは、トラックエラー信号の検出に用いられる。光記録媒体８の記録面によって反射されたＤＶＤ復路３ビームは、対物レンズ７に入射し、この対物レンズ７によって平行光に変換されて反射型（１／４）波長板１５側に出射される。対物レンズ７から出射されたＤＶＤ復路３ビームは、反射型（１／４）波長板１５に入射し、この反射型（１／４）波長板１５によって円偏光から往路光とは直交する偏光成分の直線偏光に変換されてコリメートレンズ４側に出射される。
【００４１】
反射型（１／４）波長板１５から出射されたＤＶＤ復路３ビームは、コリメートレンズ４に入射し、このコリメートレンズ４によって収束光に変換される。往路光とは直交する偏光成分の光を透過する偏光ビームスプリッタ３を透過し、検出レンズ９を透過した後、受光素子１０に入射し、この受光素子１０によって電気信号に変換される（復路）。
【００４２】
ここで、本実施形態の実施例１に記載される光ピックアップに搭載されてなる反射型（１／４）波長板について詳述する。
【００４３】
図２（ａ）は本実施例１における反射型（１／４）波長板のマクロ構造を示す断面図、（ｂ）は斜視図である。図２（ａ）に示すとおり、反射型（１／４）波長板１５は、ガラス基板１５ｅの上に反射膜１５ｄ、さらにその上に（１／４）波長板機能を有するサブ波長凹凸構造１５ｃを有する。なお、本実施例１の構成では、反射膜１５ｄをサブ波長凹凸構造１５ｃとは反対側のガラス基板１５ｅの裏面に設けた裏面コートに比べ、ガラス基板１５ｅ内の吸収やたわみの影響を受けにくいなどの利点がある。なお、ここでは基板としてガラス基板１５ｅとしたがガラスに限定されるものでなく、樹脂や金属などであっても良い。
【００４４】
また、図２（ａ）は反射型（１／４）波長板１５での光の屈折および反射の状況を示している。光源からの往路光入射光ＬＩは、反射型（１／４）波長板１５の面１５ａから入射され、この面１５ａで屈折され、サブ波長凹凸構造１５ｃの内部を通過し、反射膜１５ｄとサブ波長凹凸構造１５ｃの境界面で反射され、サブ波長凹凸構造１５ｃの内部を通過し、面１５ａで屈折されて出射光ＬＯとして出射される。この出射光ＬＯは、入射光ＬＩと９０度の角度をなす。
【００４５】
また、図２（ｂ）に示すように、反射型（１／４）波長板１５の光学軸（ｆ軸）１５ｐは、Ｘ方向およびＹ方向と４５度の方向に設定されているため、Ｘ方向の直線偏光は、円偏光に変換される。
【００４６】
図３は反射型（１／４）波長板に形成されているサブ波長凹凸構造を示す拡大図であり、波長よりも短い周期Ｐを有するサブ波長凹凸構造１５ｃが形成されてなる。周期Ｐが入射光の波長よりも短い周期構造は入射光を回折することはなく（入射光はそのまま透過する）、入射光に対して複屈折特性を示すことが知られている。すなわち、入射光の偏光方向に応じて異なる屈折率を示す。結果、構造に関するパラメータを調整することにより位相差を任意に設定することができるため各種波長板を実現できる。
【００４７】
また、本発明の光ピックアップにおいては、前述した図１の実施例１に示したような２波長光源ユニット方式に限定されるものではなく、個別パッケージの半導体レーザを用いても良い。
【００４８】
図４は本発明の実施形態における実施例１の光ピックアップで他の構成を示す図である。図４においては、半導体レーザ（ＤＶＤ用）１１、半導体レーザ（ＣＤ用）１２を１つのパッケージに収めた半導体レーザ（光源１）の代わりに、それぞれを１パッケージに収めた光源１としたものを使用している。図２に示すように、１１は半導体レーザ（ＤＶＤ用）であり、１２は半導体レーザ（ＣＤ用）である。１３はダイクロイックプリズムであり、波長６６０ｎｍの光は透過し、波長７８５ｎｍの光は反射する多層膜１３ａを有している。多層膜１３ａにより、波長６６０ｎｍの光と波長７８５ｎｍの光を合成して光記録媒体８側に向かわせられる。
【００４９】
図５は本発明の実施形態における実施例２の光ピックアップの概略構成を示す図である。ここで、前記図１において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示す。本実施例２では、実施例１のＤＶＤ，ＣＤに加えて、近年普及し始めているBlu-ray Disc（以下、ＢＤという）の記録／再生を行う光ピックアップにも対応し、反射型（１／４）波長板を用いた例を示している。
【００５０】
図５において、２は３ビーム用回折素子、３は偏光ビームスプリッタ、４はコリメートレンズ、７は対物レンズ、８は光記録媒体、９は検出レンズ、１０は受光素子、１１は光源の半導体レーザ（ＤＶＤ用）、１２は光源の半導体レーザ（ＣＤ用）、１６は反射型（１／４）波長板であり、さらにＢＤ用として、２１は光源の半導体レーザ（ＢＤ用）、２２は３ビーム用回折素子、２３は偏光ビームスプリッタ、２４はコリメートレンズ、２５は反射型波長板、２７は対物レンズ、２９は検出レンズ、３０は受光素子、３３はダイクロイックプリズムである。
【００５１】
まず、ＤＶＤ系光記録媒体、ＣＤ系光記録媒体の記録／再生時に使用する部品について、前述した実施例１と同様である、３ビーム用回折素子２、偏光ビームスプリッタ３、コリメートレンズ４、対物レンズ７、検出レンズ９、受光素子１０、光源の半導体レーザ１１（ＤＶＤ用），１２（ＣＤ用）についての説明は省略する。
【００５２】
本実施例２の光記録媒体８は、ＣＤ系光記録媒体およびＤＶＤ系光記録媒体と、後述するＢＤ系光記録媒体であり、反射型（１／４）波長板１６は、光学系での高効率要求を満足するように、偏光ビームスプリッタ３と対物レンズ７の間に配置され、入射光の偏光を変換させる手段として使用するとともに、光路を９０度偏向させる機能も有する。そして、その反射面はダイクロイックコートであり、波長６６０ｎｍ，７８５ｎｍの光は反射し、波長４０５ｎｍの光は透過する。
【００５３】
また、ダイクロイックプリズム３３は、波長６６０ｎｍ，７８５ｎｍの光は透過し、波長４０５ｎｍの光は反射する誘電体多層膜がコートされたプリズムである。
【００５４】
ここで、ＢＤ系光記録媒体の記録／再生時に使用する部品について説明する。まず、半導体レーザ２１は、波長４０５ｎｍ帯域の光を出射する半導体レーザダイオードである。
【００５５】
３ビーム用回折素子２２は、３ビーム法やＤＰＰ方式などによりトラックエラー信号を検出するように、半導体レーザ２１から出射される光を０次光（メイン光）および±１次光（サブ光）に分岐する。これにより、光記録媒体８で反射された０次光の検出信号から再生信号を得、光記録媒体８で反射された０次光および±１次光の検出信号の演算によりトラックエラー信号を得ることができる。
【００５６】
偏光ビームスプリッタ２３は、半導体レーザ２１から出射された光を集束させて記録媒体、すなわち光記録媒体８に光スポットとして結ばせる対物レンズ２７へ向かう往路光と、光記録媒体８から反射した復路光を受光素子３０に導くように進路を変えるための光路変換器であり、光学系での高効率要求を満足するように、入射光の進路を偏光によって変換するための偏光依存性光路変換器である。
【００５７】
コリメートレンズ２４は、半導体レーザ２１からの発散入射光を平行光束に変換するとともに、光記録媒体８からの反射し受光素子３０へ向かう復路光に対しては集光レンズとして作用する。
【００５８】
反射型波長板２５は、光学系での高効率要求を満足するように、偏光ビームスプリッタ２３と対物レンズ２７の間に配置され、入射光の偏光を変換させる手段として使用するとともに、光路を９０度偏向させる機能も有する。
【００５９】
対物レンズ２７は、ＢＤ系光記録媒体に集光されるようなレンズであり、樹脂製あるいはガラス製の非球面モールドレンズである。レンズ前段には不図示の開口が形成されており波長４０５ｎｍの入射光束に対しては開口数：ＮＡが０．８５でＢＤ系光記録媒体に集光する。
【００６０】
検出レンズ２９は、非点収差法によりフォーカスエラー信号を検出できるように非点収差を発生させる非点収差レンズである。
【００６１】
受光素子３０は、光記録媒体８で反射された光を受光して情報信号および／または誤差信号を検出する。
【００６２】
この光ピックアップは、光記録媒体８としてＣＤ系光記録媒体から情報を再生等するときは、半導体レーザ（ＣＤ用）１２から、波長が７８５ｎｍの光を出射する。３ビーム用回折素子２、偏光ビームスプリッタ３、コリメートレンズ４、ダイクロイックプリズム３３、反射型（１／４）波長板１６を介して対物レンズ７によって、ＣＤ系光記録媒体の記録面に光スポットとして収束し、ＣＤ系光記録媒体の記録面で反射した戻り光が、偏光ビームスプリッタ３を介して受光素子１０に集光し、受光素子１０で検出された信号によりＣＤ系の情報再生が行われる。
【００６３】
また、光記録媒体８としてＤＶＤ系光記録媒体から情報を再生等するときは、半導体レーザ（ＤＶＤ用）１１から、波長が６６０ｎｍの光を出射する。同様に、３ビーム用回折素子２、偏光ビームスプリッタ３、コリメートレンズ４、ダイクロイックプリズム３３、反射型（１／４）波長板１６を介して対物レンズ７によって、ＤＶＤ系光記録媒体の記録面に光スポットとして収束し、ＤＶＤ系光記録媒体の記録面で反射した戻り光が、偏光ビームスプリッタ３を介して受光素子１０に集光し、受光素子１０で検出された信号によりＤＶＤ系の情報再生が行われる。
【００６４】
そして、光記録媒体８としてＢＤ系光記録媒体から情報を再生等するときは、半導体レーザ（ＢＤ用）２１から、波長が４０５ｎｍの光を出射する。同様に、３ビーム用回折素子２２、偏光ビームスプリッタ２３、コリメートレンズ２４、ダイクロイックプリズム３３、反射型（１／４）波長板１６、反射型波長板２５を介して対物レンズ２７によって、ＢＤ系光記録媒体の記録面に光スポットとして収束し、ＢＤ系光記録媒体の記録面で反射した戻り光が、偏光ビームスプリッタ２３を介して受光素子３０に集光し、受光素子３０で検出された信号によりＢＤ系の情報再生が行われる。
【００６５】
以下に、光ピックアップの光路の流れについて、ＤＶＤ系光路を用いて説明する。ＤＶＤ系光記録媒体に対する情報の読み出し、書き込みを行うには、まず、半導体レーザ（ＤＶＤ用）１１から、往路光として、３ビーム用回折素子２に入射し回折される。これにより、往路光としてのＤＶＤ往路３ビームが発生して偏光ビームスプリッタ３に向かって出射される。往路光の偏光方向に対しては反射する偏光ビームスプリッタ３において反射し、光路を９０度変換する。続くコリメートレンズ４によって平行光に変換されて、ダイクロイックプリズム３３を透過し、反射型（１／４）波長板１６に入射し、この反射型（１／４）波長板１６によって直線偏光から円偏光に変換されるとともに、光路を９０度偏向させて対物レンズ７側に出射される。対物レンズ７に入射し、この対物レンズ７によってＤＶＤ系の光記録媒体８に集光される（往路）。
【００６６】
対物レンズ７から出射されたＤＶＤ往路３ビームは、光記録媒体８であるＤＶＤ系光記録媒体の記録面に入射して集光し、この記録面によって、入射方向と逆方向となる対物レンズ７側に、復路光としてのＤＶＤ復路３ビームとして反射する。これにより、ＤＶＤ往路３ビームにおけるメインビームは、例えば、記録面の情報を読み出したり、記録面に情報を書き込んだりするようになっている。
【００６７】
また、ＤＶＤ往路３ビームにおけるサブビームは、トラックエラー信号の検出に用いられる。光記録媒体８の記録面によって反射されたＤＶＤ復路３ビームは、対物レンズ７に入射し、この対物レンズ７によって平行光に変換されて反射型（１／４）波長板１６側に出射される。対物レンズ７から出射されたＤＶＤ復路３ビームは、反射型（１／４）波長板１６に入射し、この反射型（１／４）波長板１６によって円偏光から往路光とは直交する偏光成分の直線偏光に変換されてコリメートレンズ４側に出射される。
【００６８】
反射型（１／４）波長板１６から出射されたＤＶＤ復路３ビームは、ダイクロイックプリズム３３を透過し、コリメートレンズ４に入射し、このコリメートレンズ４によって収束光に変換される。往路光とは直交する偏光成分の光を透過する偏光ビームスプリッタ３を透過し、検出レンズ９を透過した後、受光素子１０に入射し、この受光素子１０によって電気信号に変換される（復路）。
【００６９】
また、同様に半導体レーザ（ＣＤ用）１２から出射した波長７８５ｎｍの光も同様の光路をたどりＣＤ系光記録媒体の記録／再生が行われる。
【００７０】
続いて、本実施例２の光ピックアップにおけるＢＤ系光路の流れを説明する。ＢＤ系光記録媒体に対する情報の読み出し、書き込みを行うには、まず、半導体レーザ（ＢＤ用）２１から、往路光として、３ビーム用回折素子２２に入射し回折される。これにより、往路光としてのＢＤ往路３ビームが発生して偏光ビームスプリッタ２３に向かって出射される。往路光の偏光方向に対しては反射する偏光ビームスプリッタ２３において反射し、光路を９０度変換する。続くコリメートレンズ２４によって平行光に変換されて、ダイクロイックプリズム３３で反射し、反射型（１／４）波長板１６を透過し、反射型波長板２５に入射し、この反射型波長板２５によって直線偏光から円偏光に変換されるとともに、光路を９０度偏向させて対物レンズ２７側に出射される。対物レンズ２７に入射し、この対物レンズ２７によってＢＤ系の光記録媒体８に集光される（往路）。
【００７１】
対物レンズ２７から出射されたＢＤ往路３ビームは、光記録媒体８であるＢＤ系光記録媒体の記録面に入射して集光し、この記録面によって、入射方向と逆方向となる対物レンズ２７側に、復路光としてのＢＤ復路３ビームとして反射する。これにより、ＢＤ往路３ビームにおけるメインビームは、例えば、記録面の情報を読み出したり、記録面に情報を書き込んだりするようになっている。
【００７２】
また、ＢＤ往路３ビームにおけるサブビームは、トラックエラー信号の検出に用いられる。光記録媒体８の記録面によって反射されたＢＤ復路３ビームは、対物レンズ２７に入射し、この対物レンズ２７によって平行光に変換されて反射型波長板２５側に出射される。対物レンズ２７から出射されたＢＤ復路３ビームは、反射型波長板２５に入射し、この反射型波長板２５によって円偏光から往路光とは直交する偏光成分の直線偏光に変換されてコリメートレンズ２４側に出射される。
【００７３】
反射型波長板２５から出射されたＢＤ復路３ビームは、ダイクロイックプリズム３３で反射し、コリメートレンズ２４に入射し、このコリメートレンズ２４によって収束光に変換される。往路光とは直交する偏光成分の光を透過する偏光ビームスプリッタ２３を透過し、検出レンズ２９を透過した後、受光素子３０に入射し、この受光素子３０によって電気信号に変換される（復路）。
【００７４】
図６（ａ）は本実施例１における反射型（１／４）波長板のマクロ構造を示す断面図、（ｂ）は斜視図である。図６（ａ）に示すとおり、反射型（１／４）波長板１６は、ガラス基板１６ｅの上に反射膜１６ｄ、さらにその上に（１／４）波長板機能を有するサブ波長凹凸構造１６ｃを有する。反射膜１６ｄは、波長６６０ｎｍ，７８５ｎｍの光は反射し、波長４０５ｎｍの光は透過する誘電体多層膜からなるダイクロイックコートである。
【００７５】
また、図６（ａ）は反射型（１／４）波長板１６での光の屈折および反射の状況を示している。光源からの往路光入射光ＬＩは、反射型（１／４）波長板１６の面１６ａから入射され、この面１６ａで屈折され、サブ波長凹凸構造１６ｃの内部を通過し、波長６６０ｎｍの光と波長７８５ｎｍの光は反射膜１６ｄとサブ波長凹凸構造１６ｃの境界面で反射され、サブ波長凹凸構造１６ｃの内部を通過し、面１６ａで屈折されて出射光ＬＯとして出射される。この出射光ＬＯは、入射光ＬＩと９０度の角度をなす。一方、波長４０５ｎｍの光はそのまま反射型（１／４）波長板１６の構成要素である１６ｃ，１６ｄ，１６ｅを透過する。
【００７６】
また、図６（ｂ）に示すように、反射型（１／４）波長板１６の光学軸（ｆ軸）１６ｐは、Ｘ方向およびＹ方向と４５度の方向に設定されているため、Ｘ方向の波長６６０ｎｍと波長７８５ｎｍの直線偏光は、円偏光に変換される。
【００７７】
反射型（１／４）波長板１６に形成されているサブ波長凹凸構造１６ｃの拡大図は実施例１と同じであり、図３で表現できる。波長よりも短い周期Ｐを有するサブ波長凹凸構造が形成されてなる。周期が入射光の波長よりも短い周期構造は入射光を回折することはなく（入射光はそのまま透過する）、入射光に対して複屈折特性を示すことが知られている。すなわち，入射光の偏光方向に応じて異なる屈折率を示す。結果、構造に関するパラメータを調整することにより位相差を任意に設定することができるため各種波長板を実現できる。
【００７８】
なお、周期Ｐの目安としては、最も短い入射光の波長であるＢＤ用の波長４０５ｎｍより短い周期で、より望ましくは波長４０５ｎｍの半分以下の周期である必要がある。
【００７９】
また、本実施例２の反射型波長板２５のマクロ構造については、前記した図２と同じ構成である。ただし、波長４０５ｎｍの光は、反射型（１／４）波長板１６でも位相差を付加される（図５参照）ので、この位相差を考慮して位相差を付加する必要がある。よって、反射型波長板２５は、いわゆる１／４波長板としては機能しない。
【００８０】
図２（ａ）に示すとおり、本実施例２の反射型波長板２５（１５）は、ガラス基板１５ｅの上に反射膜１５ｄ、さらにその上に波長板機能を有するサブ波長凹凸構造１５ｃを有する。また、図２（ａ）は反射型波長板２５（１５）での光の屈折および反射の状況を示している。光源からの往路光入射光ＬＩは、反射型波長板２５（１５）の面１５ａから入射され、この面１５ａで屈折され、サブ波長凹凸構造１５ｃの内部を通過し、反射膜１５ｄとサブ波長凹凸構造１５ｃの境界面で反射され、サブ波長凹凸構造１５ｃの内部を通過し、面１５ａで屈折されて出射光ＬＯとして出射される。この出射光ＬＯは、入射光ＬＩと９０度の角度をなす。
【００８１】
同様に、反射型波長板２５（１５）に形成されているサブ波長凹凸構造１５ｃの拡大図は実施例１と同じであり、図３で表現できる。波長よりも短い周期Ｐを有するサブ波長凹凸構造が形成されてなる。周期が入射光の波長よりも短い周期構造は入射光を回折することはなく（入射光はそのまま透過する）、入射光に対して複屈折特性を示すことが知られている。すなわち，入射光の偏光方向に応じて異なる屈折率を示す。結果、構造に関するパラメータを調整することにより位相差を任意に設定することができるため各種波長板を実現できる。
【００８２】
なお、周期Ｐの目安としては、使用波長であるＢＤ用の波長４０５ｎｍより短い周期で、より望ましくは波長４０５ｎｍの半分以下の周期である必要がある。
【００８３】
図７は本発明の実施形態における実施例３の光ピックアップの概略構成を示す図である。ここで、前記図５において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示す。
【００８４】
また、３波長の光源を備えた光ピックアップとしては、前述した実施例２の構成に限定されるものではない。図７に示すように、反射型波長板の順番として、光源からの光のうち、半導体レーザ（ＢＤ用）２１の波長４０５ｎｍの光を反射する反射型（１／４）波長板２６を光源側に、半導体レーザ（ＤＶＤ用）１１の波長６６０ｎｍ、半導体レーザ（ＣＤ用）１２の波長７８５ｎｍを反射する反射型波長板３５をその次に配置してなる構成であっても良い。この場合、反射型波長板３５の周期（ピッチ）は波長６６０ｎｍ以下であれば良く、実施例２の反射型波長板２５よりも製造し易い。これにより歩留まりの改善、低コスト化が可能となる。
【００８５】
また、図８は本実施例３における反射型（１／４）波長板のマクロ構造を示す断面図、（ｂ）は斜視図である。図８（ａ）に示すとおり、反射型（１／４）波長板２６は、ガラス基板２６ｅの上に反射膜２６ｄ、さらにその上に（１／４）波長板機能を有するサブ波長凹凸構造２６ｃを有する。反射膜２６ｄは、波長６６０ｎｍ，７８５ｎｍの光は透過し、波長４０５ｎｍの光は反射する誘電体多層膜からなるダイクロイックコートである。
【００８６】
また、図８（ａ）は、反射型（１／４）波長板２６での光の屈折および反射の状況を示している。 光源からの往路光入射光ＬＩは、反射型（１／４）波長板２６の面２６ａから入射され、この面２６ａで屈折され、サブ波長凹凸構造２６ｃの内部を通過し、波長４０５ｎｍの光は反射膜２６ｄとサブ波長凹凸構造２６ｃの境界面で反射され、サブ波長凹凸構造２６ｃの内部を通過し、面２６ａで屈折されて出射光ＬＯとして出射される。この出射光ＬＯは、入射光ＬＩと９０度の角度をなす。一方、波長６６０ｎｍと波長７８５ｎｍの光はそのまま反射型（１／４）波長板２６の構成要素である２６ｃ，２６ｄ，２６ｅを透過する。
【００８７】
また、図８（ｂ）に示すように、反射型（１／４）波長板２６の光学軸（ｆ軸）２６ｐは、Ｘ方向およびＹ方向と４５度の方向に設定されているため、Ｘ方向の波長４０５ｎｍの直線偏光は、円偏光に変換される。
【００８８】
反射型（１／４）波長板２６に形成されているサブ波長凹凸構造２６ｃの拡大図は実施例１と同じであり、図３で表現できる。波長よりも短い周期Ｐを有するサブ波長凹凸構造が形成されてなる。周期が入射光の波長よりも短い周期構造は入射光を回折することはなく（入射光はそのまま透過する）、入射光に対して複屈折特性を示すことが知られている。すなわち，入射光の偏光方向に応じて異なる屈折率を示す。結果、構造に関するパラメータを調整することにより位相差を任意に設定することができるため各種波長板を実現できる。
【００８９】
なお、周期Ｐの目安としては、最も短い入射光の波長であるＢＤ用の波長４０５ｎｍより短い周期で、より望ましくは波長４０５ｎｍの半分以下の周期である必要がある。
【００９０】
また、本実施例３の反射型波長板３５のマクロ構造については、前記した図２と同じ構成である。ただし、波長６６０ｎｍ，７８５ｎｍの光は、反射型（１／４）波長板２６でも位相差を付加される（図７参照）ので、この位相差を考慮して位相差を付加する必要がある。よって、反射型波長板３５は、いわゆる１／４波長板としては機能しない。
【００９１】
図２（ａ）に示すとおり、本実施例３の反射型波長板３５（１５）は、ガラス基板１５ｅの上に反射膜１５ｄ、さらにその上に波長板機能を有するサブ波長凹凸構造１５ｃを有する。また、図２（ａ）は反射型波長板３５（１５）での光の屈折および反射の状況を示している。光源からの往路光入射光ＬＩは、反射型波長板３５（１５）の面１５ａから入射され、この面１５ａで屈折され、サブ波長凹凸構造１５ｃの内部を通過し、反射膜１５ｄとサブ波長凹凸構造１５ｃの境界面で反射され、サブ波長凹凸構造１５ｃの内部を通過し、面１５ａで屈折されて出射光ＬＯとして出射される。この出射光ＬＯは、入射光ＬＩと９０度の角度をなす。
【００９２】
同様に、反射型波長板３５（１５）に形成されているサブ波長凹凸構造１５ｃの拡大図は実施例１と同じであり、図３で表現できる。波長よりも短い周期Ｐを有するサブ波長凹凸構造が形成されてなる。周期が入射光の波長よりも短い周期構造は入射光を回折することはなく（入射光はそのまま透過する）、入射光に対して複屈折特性を示すことが知られている。すなわち、入射光の偏光方向に応じて異なる屈折率を示す。結果、構造に関するパラメータを調整することにより位相差を任意に設定することができるため各種波長板を実現できる。
【００９３】
なお、周期Ｐの目安としては、使用波長が短波長であるＤＶＤ用の波長６６０ｎｍより短い周期で、より望ましくは波長６６０ｎｍの半分以下の周期である必要がある。
【００９４】
図９は本発明の実施形態における実施例４の光ピックアップの概略構成を示す図である。ここで、前記図５において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示す。
【００９５】
また、３波長の光源を備えた光ピックアップとしては、前述した実施例２、３の構成に限定されるものではない。図９に示すように、反射型波長板３６として、光源からの光のうち、半導体レーザ（ＤＶＤ用）１１の波長６６０ｎｍ、半導体レーザ（ＣＤ用）１２の波長７８５ｎｍに対しては反射する反射型（１／４）波長板として機能し、半導体レーザ（ＢＤ用）２１の波長４０５ｎｍの光に対しては透過型（１／４）波長板として機能するもの配置してなる構成であっても良い。この場合、反射型波長板２５の代わりに、反射偏向のみを行う反射ミラー５ａを配置すればよくなり、３波長に対する波長板機能を有する部品を一つに集約できるため、光学軸の方向精度などに関わる部品の設置精度の管理を一部品に集約可能となる。これにより歩留まりの改善、低コスト化が可能となる。
【００９６】
また、図１０は本実施例４における反射型（１／４）波長板のマクロ構造を示す断面図、（ｂ）は斜視図である。図１０（ａ）に示すとおり、反射型（１／４）波長板３６は、ガラス基板３６ｅの上に反射膜３６ｄ、さらにその上に（１／４）波長板機能を有するサブ波長凹凸構造３６ｃを有するとともに、ガラス基板３６ｅを介して所定の位相差を付加するサブ波長凹凸構造３６ｆを有する。反射膜３６ｄは、波長６６０ｎｍ，７８５ｎｍの光は反射し、波長４０５ｎｍの光は透過する誘電体多層膜からなるダイクロイックコートである。
【００９７】
また、図１０（ｂ）に示すように、反射型（１／４）波長板３６の光学軸（ｆ軸）３６ｐは、Ｘ方向およびＹ方向と４５度の方向に設定されている。
【００９８】
さらに、図１０（ａ）は、反射型（１／４）波長板３６での光の屈折および反射の状況を示している。 光源からの往路光の入射光ＬＩは、反射型（１／４）波長板３６の面３６ａから入射され、この面３６ａで屈折され、サブ波長凹凸構造３６ｃの内部を通過し、波長６６０ｎｍと波長７８５ｎｍの光は反射膜３６ｄとサブ波長凹凸構造３６ｃの境界面で反射され、サブ波長凹凸構造３６ｃの内部を通過し、面３６ａで屈折されて出射光ＬＯとして出射される。この出射光ＬＯは、入射光ＬＩと９０度の角度をなす。一方、波長４０５ｎｍの光は反射型（１／４）波長板３６の構成要素である３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆを透過する。
【００９９】
反射型（１／４）波長板３６に形成されているサブ波長凹凸構造３６ｃの拡大図は実施例１と同じであり、図３で表現できる。波長よりも短い周期Ｐを有するサブ波長凹凸構造が形成されてなる。周期が入射光の波長よりも短い周期構造は入射光を回折することはなく（入射光はそのまま透過する）、入射光に対して複屈折特性を示すことが知られている。すなわち，入射光の偏光方向に応じて異なる屈折率を示す。結果、構造に関するパラメータを調整することにより位相差を任意に設定することができるため各種波長板を実現できる。
【０１００】
なお、周期Ｐの目安としては、最も短い入射光の波長であるＢＤ用の波長４０５ｎｍより短い周期で、より望ましくは波長４０５ｎｍの半分以下の周期である必要がある。
【０１０１】
ここで、本実施例４の反射型波長板３６の光源側とは反対側の面に形成されたサブ波長凹凸構造３６ｆについて説明する。波長４０５ｎｍの光は、サブ波長凹凸構造３６ｃ、およびサブ波長凹凸構造３６ｆの２箇所で位相差が付加される。そして反射型（１／４）波長板３６を透過した段階で波長４０５ｎｍの光を円偏光にするものである。すなわちサブ波長凹凸構造３６ｃは波長６６０ｎｍ、波長７８５ｎｍに対して反射型（１／４）波長板機能を有するように設計し、波長４０５ｎｍの光がサブ波長凹凸構造３６ｃを通過して付加される位相差に、さらに位相差を加減して透過後に円偏光をする役目をしているのがサブ波長凹凸構造３６ｆである。
【０１０２】
図１１は本発明の実施形態における実施例４の光ピックアップの他の概略構成を示す図である。反射型（１／４）波長板３６の偏向方向は光源からの光を光記録媒体８側に偏向するものに限られず光源や受光素子が配置されている光学系面内での偏向を行うものであっても良い。この場合、光記録媒体８側への偏向手段として反射ミラー５ｂや５ｃを介して、光学系のレイアウトが自由に行えるようになる。
【０１０３】
図１２は本発明の実施形態における実施例５の光ピックアップの概略構成を示す図である。ここで、前記図７において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示す。
【０１０４】
また、３波長の光源を備えた光ピックアップとしては、前述した実施例２、３、４の構成に限定されるものではない。図９の構成に対して、図１２に示すように、反射型波長板５６として、光源からの光のうち、半導体レーザ（ＢＤ用）２１の波長４０５ｎｍの光を反射する反射型（１／４）波長板として機能し、半導体レーザ（ＤＶＤ用）１１の波長６６０ｎｍ、半導体レーザ（ＣＤ用）１２の波長７８５ｎｍに対しては透過型（１／４）波長板として機能するもの配置してなる構成であっても良い。この場合、反射型（１／４）波長板５６の光源側とは反対側の面に形成されるサブ波長凹凸構造の周期（ピッチ）は波長６６０ｎｍ以下であれば良く、実施例４の反射型波長板４６よりも製造し易い。これにより歩留まりの改善、低コスト化が可能となる。
【０１０５】
また、図１３は本実施例５における反射型（１／４）波長板のマクロ構造を示す断面図、（ｂ）は斜視図である。図１３（ａ）に示すとおり、反射型（１／４）波長板５６は、ガラス基板５６ｅの上に反射膜５６ｄ、さらにその上に（１／４）波長板機能を有するサブ波長凹凸構造５６ｃを有するとともに、ガラス基板５６ｅを介して所定の位相差を付加するサブ波長凹凸構造５６ｆを有する。反射膜５６ｄは、波長４０５ｎｍの光は反射し、波長６６０ｎｍ、７８５ｎｍの光は透過する誘電体多層膜からなるダイクロイックコートである。
【０１０６】
また、図１３（ｂ）に示すように、反射型（１／４）波長板５６の光学軸（ｆ軸）５６ｐは、Ｘ方向およびＹ方向と４５度の方向に設定されている。
【０１０７】
さらに、図１３（ａ）は、反射型（１／４）波長板５６での光の屈折および反射の状況を示している。 光源からの往路光の入射光ＬＩは、反射型（１／４）波長板５６の面５６ａから入射され、この面５６ａで屈折され、サブ波長凹凸構造５６ｃの内部を通過し、波長４０５ｎｍの光は反射膜５６ｄとサブ波長凹凸構造５６ｃの境界面で反射され、サブ波長凹凸構造５６ｃの内部を通過し、面５６ａで屈折されて出射光ＬＯとして出射される。この出射光ＬＯは、入射光ＬＩと９０度の角度をなす。一方、波長６６０ｎｍ、７８５ｎｍの光は反射型（１／４）波長板５６の構成要素である５６ｃ、５６ｄ、５６ｅ、５６ｆを透過する。
【０１０８】
反射型（１／４）波長板５６に形成されているサブ波長凹凸構造５６ｃの拡大図は実施例１と同じであり、図３で表現できる。波長よりも短い周期Ｐを有するサブ波長凹凸構造が形成されてなる。周期が入射光の波長よりも短い周期構造は入射光を回折することはなく（入射光はそのまま透過する）、入射光に対して複屈折特性を示すことが知られている。すなわち，入射光の偏光方向に応じて異なる屈折率を示す。結果、構造に関するパラメータを調整することにより位相差を任意に設定することができるため各種波長板を実現できる。
【０１０９】
なお、サブ波長凹凸構造５６ｃの周期Ｐの目安としては、最も短い入射光の波長であるＢＤ用の波長４０５ｎｍより短い周期で、より望ましくは波長４０５ｎｍの半分以下の周期である必要がある。一方、サブ波長凹凸構造５６ｆの周期Ｐの目安としてはＤＶＤ用の波長６６０ｎｍより短い周期で、より望ましくは波長６６０ｎｍの半分以下の周期であれば良い。
【０１１０】
ここで、本実施例５の反射型波長板５６の光源側とは反対側の面に形成されたサブ波長凹凸構造５６ｆについて説明する。波長６６０ｎｍ、７８５ｎｍの光は、サブ波長凹凸構造５６ｃ、およびサブ波長凹凸構造５６ｆの２箇所で位相差が付加される。そして反射型（１／４）波長板５６を透過した段階で波長６６０ｎｍ、７８５ｎｍの光を円偏光にするものである。すなわちサブ波長凹凸構造５６ｃは波長４０５ｎｍに対して反射型（１／４）波長板機能を有するように設計し、波長６６０ｎｍ、７８５ｎｍの光がサブ波長凹凸構造５６ｃを通過して付加される位相差に、さらに位相差を加減して透過後に円偏光をする役目をしているのがサブ波長凹凸構造５６ｆである。
【０１１１】
図１４は本発明の実施形態における実施例４の光ピックアップの他の概略構成を示す図である。反射型（１／４）波長板５６の偏向方向は光源からの光を光記録媒体８側に偏向するものに限られず光源や受光素子が配置されている光学系面内での偏向を行うものであっても良い。この場合、光記録媒体８側への偏向手段として反射ミラー５ｄや５ｅを介して、光学系のレイアウトが自由に行えるようになる。
【０１１２】
図１５は本発明の実施形態における実施例６の光ピックアップの概略構成を示す図である。図１５に示す反射型（１／４）波長板６６は、図１６に示すように、ガラス基板６６ｅを介してその両面に、波長４０５ｎｍ用の反射型（１／４）波長板機能と、波長６６０ｎｍ、波長７８５ｎｍの反射型（１／４）波長板機能を有する波長板を配置した構成であっても良い。波長４０５ｎｍ用の反射型（１／４）波長板機能と、波長６６０ｎｍ、波長７８５ｎｍの反射型（１／４）波長板機能は実施例１で述べていたものを用いれば良い。
【０１１３】
次に、本実施形態の実施例１の光ピックアップに搭載されてなる反射型（１／４）波長板について詳述する。
【０１１４】
図２に示したマクロ構造を有する反射型（１／４）波長板１５は、ガラス基板１５ｅの上に反射膜１５ｄ、その上に（１／４）波長板機能を有するサブ波長凹凸構造１５ｃを有している。図２（ａ）の反射型（１／４）波長板１５の光の屈折および反射の状況を示し、光源からの往路光入射光ＬＩは、反射型（１／４）波長板１５の面１５ａから入射され、面１５ａで屈折され、サブ波長凹凸構造１５ｃの内部を通過し、反射膜１５ｄとの境界面で反射さら、またサブ波長凹凸構造１５ｃの内部を通過し、面１５ａで屈折され出射光ＬＯとして出射される。出射光ＬＯと入射光ＬＩとは９０度の角度をなす。
【０１１５】
また、図２（ｂ）に示すように、反射型（１／４）波長板１５の光学軸（ｆ軸）１５ｐは、Ｘ方向およびＹ方向と４５度の方向に設定されているため、Ｘ方向の直線偏光は、円偏光に変換される。
【０１１６】
図３に示す反射型（１／４）波長板１５のサブ波長凹凸構造１５ｃの拡大図では、波長よりも短い周期Ｐを有するサブ波長凹凸構造が形成されてなる。周期が入射光の波長よりも短い周期構造は入射光を回折することはなく（入射光はそのまま透過する）、入射光に対して複屈折特性を示す。すなわち、入射光の偏光方向に応じて異なる屈折率を示す。結果、構造に関するパラメータを調整することで位相差を任意に設定することができるため各種波長板を実現できる。
【０１１７】
以下、従来例の特許文献１を参考にして、必要な位相差を検討する。図１７に示すように、反射型（１／４）波長板１５の面１５ａで入射光ＬＩの入射点をＡ、反射膜１５ｄとサブ波長凹凸構造１５ｃの境界面での反射点をＢ、面１５ａからの出射光ＬＯの出射点をＣとすると、この場合、入射光ＬＩは、点Ａに入射角θ１＝４５度で入射して屈折する。
【０１１８】
このときの屈折角をθ２とすると、（数１）
【０１１９】
【数１】
2010262725.tif 000003
の関係が成り立つ。
【０１２０】
図１８（ａ）に、屈折率楕円体ＲＧを示す。反射型（１／４）波長板１５は、結晶軸ｚを含む面でカットして形成されているという水晶同様のモデルを想定した場合、反射型（１／４）波長板１５に直角に光を入射すると、図１８（ｂ）に示したように、常光線屈折率がＮｏでかつ異常光線屈折率がＮｅとなる。そして、本実施例１のように、反射型（１／４）波長板１５に対して、角度φで光を入射すると、この場合、結晶軸ｚに対してφの角度でカットして形成した反射型（１／４）波長板１５に対して光を直角に入射したことと等価となる。
【０１２１】
したがって、図１８（ｃ）に示したように、この場合、常光線屈折率がＮｏでかつ異常光線屈折率がＮｅ’となる。ここで、Ｎｅ’＜Ｎｅである。このようにして、反射型（１／４）波長板１５に光を斜め方向から入射したとき、異常光線の屈折率が小さくなる方向に変化する。この場合、反射型（１／４）波長板１５へ光を入射したときの屈折角がθ２なので、（数２）
【０１２２】
【数２】
2010262725.tif 000004
の関係が成立する。
【０１２３】
また、サブ波長凹凸構造１５ｃの厚みをｄ、光が光路ＡＢＣ（図１７参照）を進むときの光路長をｔとすると、この反射型（１／４）波長板１５の位相差Δ（θ２）は、（数３）
【０１２４】
【数３】
2010262725.tif 000005
のようになる。
【０１２５】
ここで、厚みｄと光路長ｔとの間には、（数４）
【０１２６】
【数４】
2010262725.tif 000006
なる関係が成り立つ。
【０１２７】
一方、反射型（１／４）波長板１５に光を垂直入射したときの位相差Δ（０）は、（数５）
【０１２８】
【数５】
2010262725.tif 000007
のようになる。
【０１２９】
したがって、（数３）〜（数５）より、（数６）
【０１３０】
【数６】
2010262725.tif 000008
が得られる。
【０１３１】
ここで、図３の反射型（１／４）波長板１５に形成されているサブ波長凹凸構造１５ｃの格子の拡大図に示す各符号について説明する。Ｐはサブ波長凹凸構造の凹凸周期（ピッチ）、ａはサブ波長凹凸構造の凸部のランド幅、ｄはサブ波長凹凸構造の溝深さを表す。また、ａ／Ｐは、フィリングファクタと呼んでおり、後述する有効屈折率の計算に用いる。
【０１３２】
図３のサブ波長凹凸構造１５ｃは、一般に知られている構造性複屈折を呈する（発現する）。構造性複屈折とは、屈折率の異なる２種類の媒質を光の波長よりも短い周期でストライプ状に配置したとき、ストライプに平行な偏光成分（ＴＥ波）とストライプに垂直な偏光成分（ＴＭ波）とで屈折率（有効屈折率と呼ぶ）が異なり、複屈折作用が生じることをいう。
【０１３３】
いま、屈折率の異なる２種類の媒質として、空気と屈折率ｎの媒質を想定して、サブ波長凹凸構造の周期よりも２倍以上の波長をもつ光が垂直入射したと仮定する。このときの入射光の偏光方向がサブ波長凹凸構造の溝に平行（ＴＥ方向）であるか垂直（ＴＭ方向）であるかによって、サブ波長凹凸構造の有効屈折率は（数７）、（数８）
【０１３４】
【数７】
2010262725.tif 000009
【０１３５】
【数８】
2010262725.tif 000010
で与えられる。
【０１３６】
入射光の偏光方向がサブ波長凹凸構造の溝に平行である場合をｎ（ＴＥ）、垂直である場合をｎ（ＴＭ）と表す。（数７）の左辺の符号はｎ（ＴＥ）を表し、（数８）の左辺の符号はｎ（ＴＭ）を表す。また、（数７），（数８）中の符号Ｆは前述のフィリングファクタを表す。
【０１３７】
図１９はフィリングファクタに対する偏光方向別の屈折率を示す図である。図１９はそれぞれの屈折率の計算結果の例を示している。計算にはＴａ２Ｏ５（５酸化タンタル）の波長６６０ｎｍの屈折率ｎ（ＤＶＤ）＝２．１４７を用いた。また、図２０はフィリングファクタに対する偏光方向別の屈折率を示す図である。図２０はそれぞれの屈折率の計算結果の例を示している。計算にはＴａ２Ｏ５の波長７８５ｎｍの屈折率ｎ（ＣＤ）＝２．１２４を用いた。
【０１３８】
そして、図３のフィリングファクタＦは（数９）
【０１３９】
【数９】
2010262725.tif 000011
のとおりとなる。
【０１４０】
よって、各サブ波長凹凸構造の有効屈折率は以下のとおりである。サブ波長凹凸構造１のＴＥ方向でのＤＶＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＥ，ＤＶＤ）は(数１０)
【０１４１】
【数１０】
2010262725.tif 000012
【０１４２】
サブ波長凹凸構造１のＴＭ方向でのＤＶＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＭ，ＤＶＤ）は（数１１）
【０１４３】
【数１１】
2010262725.tif 000013
【０１４４】
サブ波長凹凸構造１のＴＥ方向でのＣＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＥ，ＣＤ）は（数１２）
【０１４５】
【数１２】
2010262725.tif 000014
【０１４６】
サブ波長凹凸構造１のＴＭ方向でのＣＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＭ，ＣＤ）は（数１３）
【０１４７】
【数１３】
2010262725.tif 000015
である。
【０１４８】
また位相差は、以下のようになる。ＤＶＤ適用時、図３のＸ軸方向偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造１５ｃの位相差Δ（ＤＶＤ）は（数１４）
【０１４９】
【数１４】
2010262725.tif 000016
【０１５０】
ＣＤ適用時、図３のＸ軸方向偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造１５ｃの位相差Δ（ＣＤ）は（数１５）
【０１５１】
【数１５】
2010262725.tif 000017
である。
【０１５２】
ここで、ｄはサブ波長凹凸構造１５ｃの溝深さである。これからフィリングファクタ、および溝深さｄを適当に選択することで位相差を任意に調整可能である。
【０１５３】
以下に具体的な数値の一例を示す。まず、サブ波長凹凸構造１５ｃの周期Ｐは、使用波長よりも十分に小さい。短波長側のＤＶＤ用光源波長の６６０ｎｍよりも小さい。半波長の３３０ｎｍ以下であることが望ましい。
【０１５４】
波長６６０ｎｍで、ｎ＝２．１４７の媒質に、
サブ波長凹凸構造２のフィリングファクタ：Ｆ＝０．７とした場合、
サブ波長凹凸構造のＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ，ＤＶＤ）＝１．８７８
サブ波長凹凸構造のＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ，ＤＶＤ）＝１．４８８
また、波長７８５ｎｍで、ｎ＝２．１２４の媒質に、
サブ波長凹凸構造２のフィリングファクタ：Ｆ＝０．７とした場合、
サブ波長凹凸構造のＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ，ＣＤ）＝１．８５９
サブ波長凹凸構造のＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ，ＣＤ）＝１．４８２
となる。
【０１５５】
ここで、Ｎｏ＝ｎ（ＴＥ，ＤＶＤ）、Ｎｅ＝ｎ（ＴＭ，ＤＶＤ）とすると、
Δ（θ２）＝９０度
Ｎｏ＝１．８７８（λ＝６６０ｎｍ）
Ｎｅ＝１．４８８（λ＝６６０ｎｍ）
θ２＝２２．１１度
なので、ｄとして２２０ｎｍを選択すると、前述した（数２）より、
Ｎｅ’＝１．５２９
Δ（０）＝４６．８度≒λ／８
となる。すなわち、反射型（１／４）波長板１５としては、１／８波長板相当を用いることができる。
【０１５６】
同様にＣＤについて前記の値を用いると、Δ（θ２）が７２度程度となる。ＤＶＤ系の位相差を重視する場合はこの値を用いれば良く、ＣＤ系についても例えば９０度±１０％程度の範囲としたい場合は、ＤＶＤ系とＣＤ系の波長中心である７２２ｎｍ程度でΔ（θ２）が９０度となるように設計してやれば良い。
【０１５７】
また、本実施例１ではフィリングファクタ：Ｆ＝０．７の場合について記載したがこれに限定されるものでなく、他のフィリングファクタを用いても良い。すなわち、フィリングファクタ：Ｆ＝０．５の場合が最も溝深さが小さくなる点で加工に望ましく、フィリングファクタが小さすぎても大きすぎても加工は難しくなる。フィリングファクタが小さすぎると、構造が細いため加工中あるいは完成後に倒れ易く、またフィリングファクタが大きすぎると、エッチング・プロセスにて行う溝加工が途中で止まってしまう等の課題が生じ易くなる。このフィリングファクタとしてはＦ＝０．５±０．２くらいの範囲が加工性や、製品の信頼性上望ましい。
【０１５８】
なお、本実施例１では、光源からの出射光を円偏光に、光記録媒体からの反射光を直線偏光に変換させる（１／４）波長板の場合について説明したが、Δ（θ２）が１８０度となるように設計すれば、光源からの出射光の偏光方向を９０度回転させる（１／２）波長板が得られる。また、反射膜は特許文献１と同様に、位相差を配慮した設計が望まれる。
【０１５９】
次に、本実施形態の実施例２の光ピックアップに搭載されてなる反射型（１／４）波長板および反射型波長板について詳述する。
【０１６０】
図５に示す実施例２の反射型（１／４）波長板１６は、前述した実施例１の反射型（１／４）波長板１５の構成と同じであるが、反射膜１６ｄとして、波長６６０ｎｍ，７８５ｎｍの光は反射し、波長４０５ｎｍの光は透過する誘電体多層膜からなるダイクロイックコートとした点が異なる（図６参照）。
【０１６１】
サブ波長凹凸構造の周期Ｐとしては、使用波長よりも十分に小さい必要がある。本実施例２の波長板は波長４０５ｎｍの光も透過することから、波長４０５ｎｍの光が回折の影響を受けないように、半波長の２０２．５ｎｍ以下であることが望ましい。
【０１６２】
また、図５に示す反射型波長板２５についても説明しておく。反射型（１／４）波長板１６を通過して、反射型波長板２５に入射する波長４０５ｎｍの光は、反射型（１／４）波長板１６においても位相差が付加されてなる。そのため、反射型波長板２５は反射型（１／４）波長板１６で受ける位相差を考慮した構造とする必要がある。すなわち反射型（１／４）波長板１６の位相差と反射型波長板２５の位相差が合わさって１／４波長板として機能する必要がある。
【０１６３】
以下、波長４０５ｎｍの光が反射型（１／４）波長板１６を通過する際に受ける位相差を算出する。
【０１６４】
図２１はフィリングファクタに対する偏光方向別の屈折率を示す図である。図２１にはそれぞれの屈折率の計算結果の例を示している。計算にはＴａ２Ｏ５の波長４０５ｎｍの屈折率ｎ（ＢＤ）＝２．３１３を用いた。
【０１６５】
このときの位相差は、以下のようになる。
ＢＤ適用時、図２のＸ軸方向偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造の位相差Δ
（ＢＤ）は（数１６）
【０１６６】
【数１６】
2010262725.tif 000018
である。
【０１６７】
前述のとおり、反射型（１／４）波長板１６のサブ波長凹凸構造２のフィリングファクタは：Ｆ＝０．７、また溝深さは：ｄ＝２２０ｎｍを選択している。
波長４０５ｎｍ、ｎ＝２．３１３の場合は、
サブ波長凹凸構造のＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ，ＢＤ）＝２．０１１
サブ波長凹凸構造のＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ，ＢＤ）＝１．５２３
であり、位相差Δ（ＢＤ）は、Δ（ＢＤ）＝０．５３πとなる。
【０１６８】
また、反射型波長板２５の具体的数値について説明する。前記のとおり、波長４０５ｎｍの光は反射型（１／４）波長板１６を通過する際に位相差０．５３π（＝９５．４度）を受ける。そこで、この位相差を考慮して反射型波長板２５は構成する必要がある。
【０１６９】
まず、サブ波長凹凸構造の周期Ｐは、使用波長よりも十分に小さい。短波長側のＢＤ用光源の波長４０５ｎｍよりも小さい。半波長の２０２．５ｎｍ以下であることが望ましい。
【０１７０】
波長４０５ｎｍで、ｎ＝２．３１３の媒質に、
サブ波長凹凸構造２のフィリングファクタ：Ｆ＝０．７とした場合、
サブ波長凹凸構造のＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ，ＢＤ）＝２．０１１
サブ波長凹凸構造のＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ，ＢＤ）＝１．５２３
ここで、Ｎｏ＝ｎ（ＴＥ、ＢＤ）、Ｎｅ＝ｎ（ＴＭ，ＢＤ）とすると、
Ｎｏ＝２．０１１（λ＝４０５ｎｍ）
Ｎｅ＝１．５２３（λ＝４０５ｎｍ）
θ２＝２０．５９度
なので、前述した（数２）より、Ｎｅ’＝１．５６５
Δ（θ２）＝９５．４−９０より、ｄ＝１２．７ｎｍとなる。
【０１７１】
次に、本実施形態の実施例３の光ピックアップに搭載されてなる反射型（１／４）波長板および反射型波長板について詳述する。
【０１７２】
図７に示す実施例３の反射型（１／４）波長板２６は、前述した実施例２の反射型（１／４）波長板１６の構成と同じであるが、反射膜２６ｄとして、波長４０５ｎｍの光は反射し、波長６６０ｎｍ，７８５ｎｍの光は透過する誘電体多層膜からなるダイクロイックコートとした点が異なる（図８参照）。
【０１７３】
前述したように、図２１のフィリングファクタに対する偏光方向別の屈折率の計算結果の例から、計算にＴａ２Ｏ５の波長４０５ｎｍの屈折率ｎ（ＢＤ）＝２．３１３を用いている。
【０１７４】
このときの位相差は、以下のようになる。
ＢＤ適用時、図２のＸ軸方向偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造の位相差Δ（ＢＤ）は（数１７）
【０１７５】
【数１７】
2010262725.tif 000019
【０１７６】
波長４０５ｎｍ、ｎ＝２．３１３、
反射型（１／４）波長板２６のサブ波長凹凸構造２のフィリングファクタは：Ｆ＝０．７の場合は、
サブ波長凹凸構造のＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ，ＢＤ）＝２．０１１
サブ波長凹凸構造のＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ，ＢＤ）＝１．５２３
であり、前記実施例と同様に、（λ／８）板相当であれば良く、
溝深さは：ｄ＝２５６ｎｍを選択すれば良い。
【０１７７】
また、図７に示す反射型波長板３５についても説明しておく。反射型（１／４）波長板２６を通過して、反射型波長板３５に入射する波長６６０ｎｍ，７８５ｎｍの光は、反射型（１／４）波長板２６においても位相差が付加されてなる。そのため、反射型波長板３５は反射型（１／４）波長板２６で受ける位相差を考慮した構造とする必要がある。すなわち反射型（１／４）波長板２６の位相差と反射型波長板３５の位相差が合わさって１／４波長板として機能する必要がある。
【０１７８】
以下、波長６６０ｎｍ，波長７８５ｎｍの光が反射型（１／４）波長板２６を通過する際に受ける位相差を算出する。
【０１７９】
図１９はフィリングファクタに対する偏光方向別の屈折率を示す図である。図１９はそれぞれの屈折率の計算結果の例を示している。計算にはＴａ２Ｏ５の波長６６０ｎｍの屈折率ｎ（ＤＶＤ）＝２．１４７を用いた。
【０１８０】
図２０はフィリングファクタに対する偏光方向別の屈折率を示す図である。図２０はそれぞれの屈折率の計算結果の例を示している。計算にはＴａ２Ｏ５の波長７８５ｎｍの屈折率ｎ（ＣＤ）＝２．１２４を用いた。
【０１８１】
このときの位相差は、以下のようになる。
ＤＶＤ適用時、図２のＸ軸方向偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造の位相差Δ（ＤＶＤ）は（数１８）
【０１８２】
【数１８】
2010262725.tif 000020
【０１８３】
ＣＤ適用時、図２のＸ軸方向偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造の位相差Δ（ＣＤ）は（数１９）
【０１８４】
【数１９】
2010262725.tif 000021
である。
【０１８５】
前述のとおり、反射型（１／４）波長板２６のサブ波長凹凸構造２のフィリングファクタは：ｔ＝０．７、また溝深さは：ｄ＝２５６ｎｍで選択している。
波長６６０ｎｍで、ｎ＝２．１４７の媒質の場合、
サブ波長凹凸構造のＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ，ＤＶＤ）＝１．８７８
サブ波長凹凸構造のＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ，ＤＶＤ）＝１．４８８
波長７８５ｎｍで、ｎ＝２．１２４の媒質の場合、
サブ波長凹凸構造のＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ，ＣＤ）＝１．８５９
サブ波長凹凸構造のＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ，ＣＤ）＝１．４８２
であり、
位相差Δ（ＤＶＤ）は、Δ（ＤＶＤ）＝０．１５π
位相差Δ（ＣＤ）は、Δ（ＣＤ）＝０．１２π
となる。
【０１８６】
ここで、反射型波長板３５の具体的数値について説明する。前記のとおり、波長６６０ｎｍの光は反射型（１／４）波長板２６を通過する際に位相差０．１５π（＝２７度）を受ける。また波長７８５ｎｍの光は反射型（１／４）波長板２６を通過する際に位相差０．１２π（＝２１．６度）を受ける。そこで、この位相差を考慮して反射型波長板３５は構成する必要がある。
【０１８７】
例えば、波長６６０ｎｍの光を重視する場合は、反射型波長板３５を通過する際のＤＶＤ位相差：Δ（ＤＶＤ）＝９０−２７となるように構成すれば良い。また、波長７８５ｎｍの光を重視する場合は、反射型波長板３５を通過する際のＣＤ位相差：Δ（ＣＤ）＝９０−２１．６となるように構成すれば良い。
【０１８８】
あるいは、
Δ（ＤＶＤ）＝９０−（２７＋２１．６）／２
Δ（ＣＤ）＝９０−（２７＋２１．６）／２
を満たすように溝深さを選定してやれば良い。
【０１８９】
また、サブ波長凹凸構造の周期Ｐは、使用波長よりも十分に小さい。短波長側のＤＶＤ用光源波長の６６０ｎｍよりも小さい。半波長の３３０ｎｍ以下であることが望ましい。
【０１９０】
前述した実施例では、１／４波長板を実現する方法として、位相差９０度として説明してきたが、市販機器に搭載されている１／４波長板としては、一般には９０±５度程度であればその性能を満足するものとされている。また、１／４波長板の後段に光源のパワーコントロールを行うモニタ用受光素子を配置しても良く、この場合には、反射型波長板の反射膜の特性として、モニタ用受光素子へ入射させるための波長の光を５％程度透過させる誘電体多層膜を選択すれば良い。
【０１９１】
また、これまで反射膜面での位相差については触れてきていないが、実際には反射膜面でも材料に応じて位相差（例えば、位相差：Δ（Ｚ））がつく場合がある。この場合は、この値も含めた形で、１／４波長板としての位相差がつくように溝深さを決めれば良い。すなわち、サブ波長凹凸構造での位相差は（ｋπ）／８π−Δ（Ｚ）となるような溝深さとすれば良い。
【０１９２】
次に、本実施形態の実施例４の光ピックアップに搭載されてなる反射型（１／４）波長板３６について説明する。
【０１９３】
図９に示す実施例４の反射型（１／４）波長板３６は、両面にサブ波長凹凸構造３６ｃ、３６ｆが形成されてなる（図１０（ａ）参照）。光源側のサブ波長凹凸構造３６ｃは、実施例２のサブ波長凹凸構造１６ｃ（図６（ａ）参照）と同一の構成であり、光源側とは反対側の面に形成されてなるサブ波長凹凸構造３６ｆは実施例２の反射型波長板２５（図５参照）に形成されたサブ波長凹凸構造と溝深さのみ異なる構成となっている。
【０１９４】
実施例４において、波長４０５ｎｍに対して反射型（１／４）波長板３６は透過型（１／４）波長板として機能するため、サブ波長凹凸構造３６ｆの溝深さは実施例２の反射型波長板２５のサブ波長凹凸構造の２倍の深さとなる。
【０１９５】
次に、本実施形態の実施例５の光ピックアップに搭載されてなる反射型（１／４）波長板５６について説明する。
【０１９６】
図１２に示す実施例５の反射型（１／４）波長板５６は、両面にサブ波長凹凸構造５６ｃ、５６ｆが形成されてなる（図１３（ａ）参照）。光源側のサブ波長凹凸構造５６ｃは、実施例３のサブ波長凹凸構造２６ｃ（図８（ａ）参照）と同一の構成であり、光源側とは反対側の面に形成されてなるサブ波長凹凸構造５６ｆは実施例３の反射型波長板３５（図７参照）に形成されたサブ波長凹凸構造と溝深さのみ異なる構成となっている。
【０１９７】
実施例５において、波長６６０ｎｍ、波長７８５ｎｍの光に対して反射型（１／４）波長板５６は透過型（１／４）波長板として機能するため、サブ波長凹凸構造５６ｆの溝深さは実施例３の反射型波長板３５のサブ波長凹凸構造の２倍の深さとなる。
【０１９８】
次に、本実施形態による波長板の作製手順を説明する。ここで、素子の作製の説明に先立って型の作製方法を説明する。
【０１９９】
図２２（ａ）〜（ｄ）は石英を基材とした型の作製方法を説明するための図である。図２２（ａ）において、石英材料を基板とし、その表面に電子線描画用のレジストを所定の厚さに塗布し、プリベークする。予め設計されたプログラムにより、波長板の諸元に対応したピッチ（周期）・線幅に描画する。
【０２００】
図２２（ｂ）において、レジストに対し、現像およびリンスを行うことにより、レジスト上にサブ波長凹凸構造が形成される。溝の底は石英基材が露出している。
【０２０１】
図２２（ｃ）において、サブ波長凹凸構造のレジストパターンをマスクとして石英のドライエッチングを行う。エッチングには、ＲＩＥ、ＮＬＤ、ＴＣＰ等のエッチング装置にて、ＣＦ４、ＣＦ３ガスを用いる。基板にバイアスをかけることで、面に垂直にエッチングを進行させる。
【０２０２】
図２２（ｄ）において、レジストを剥離する。剥離の方法はドライエッチング装置内で、酸素ガスを導入し、酸素ガスプラズマ中でレジスト除去を行う方法と、基板を装置から取り出してＣＡＲＯＳ洗浄で除去する方法とがある。完成したものを石英型として用いる。
【０２０３】
また、図２３（ａ）〜（ｄ）はシリコンを基材とした型の作製方法を説明するための図である。以下に説明する方法は、必ずしもシリコン基板に限定されることはなく、石英基板上にスパッタリング、ＣＶＤ方式等で形成されたシリコン膜に対しても同様の方法で型の製作が可能である。
【０２０４】
図２３（ａ）において、シリコンを基板とし、その表面に電子線描画用のレジストを所定の厚さに塗布し、プリベークする。予め設計されたプログラムにより、波長板の諸元に対応したピッチ（周期）・線幅に描画する。
【０２０５】
図２３（ｂ）において、レジストに対し、現像およびリンスを行うことにより、レジスト上にサブ波長凹凸構造が形成される。溝の底はシリコン基材が露出している。
【０２０６】
図２３（ｃ）において、サブ波長凹凸構造のレジストパターンをマスクとしてシリコンのアルカリウェットエッチング（ＫＯＨ溶液使用）を行う。シリコン基板はシリコン面の壁として、ピッチを維持したまま深さ方向にエッチングされる。なお、前述した石英基板上にスパッタリング、ＣＶＤ方式等と同様の方法で形成されたシリコン膜に対しても型の製作が可能である。この場合、ボッシュプロセス用いたドライエッチングでも同様の構造を制作できる。
【０２０７】
図２３（ｄ）において、レジストを剥離する。完成したものをシリコン型として用いる。このようにして作られた石英型、あるいはシリコン型を便宜上、金型と呼ぶことがある。
【０２０８】
また、図２４（ａ）〜（ｈ）はガラス基板上に反射膜としてのＡｌ（アルミニウム）膜を形成し、この上に位相差を発現するためのＴａ２Ｏ５（５酸化タンタル）膜を成膜し、Ｔａ２Ｏ５膜に波長板を形成する手順を示す図である。
【０２０９】
図２４（ａ）において、ガラス基板表面にＡｌ膜とＴａ２Ｏ５膜を形成する。形成方法としては、（密着性向上膜としてＳｉＯ（一酸化ケイ素）下地膜を含む）Ａｌ膜は真空蒸着法、Ｔａ２Ｏ５膜はスパッタリング法を、次のような条件で用いる。
【０２１０】
Ａｌ膜のＳｉＯ下地膜（密着性向上膜を形成）
１．基板温度  ：４０℃以下
２．成膜時圧力：８×１０−２Ｐａ
３．成膜速度  ：３．０Å／ｓｅｃ
４．膜厚      ：１００〜１５０Å
５．電子銃（ＥＢ）蒸着法
Ａｌ膜（反射膜）
１．基板温度  ：４０℃以下
２．成膜時圧力：９×１０−３Ｐａ
３．成膜速度  ：８．０Å／ｓｅｃ
４．膜厚      ：１５００〜２０００Å
５．抵抗加熱蒸着法（電流値：４００〜４５０Ａ）
６．反射率    ：９１％以上
Ｔａ２Ｏ５膜
１．基板温度  ：７０〜１００℃
２．製膜時圧力：５〜８×１０−４Ｔｏｒｒ
３．成膜速度  ：０．７〜１．０Å／ｓｅｃ
４．ＲＦパワー：３００〜５００Ｗ
の条件を用いる。
【０２１１】
図２４（ｂ）において、Ｔａ２Ｏ５膜上にＵＶ硬化樹脂を塗布し、上からモールド型で押圧する。モールド型としてはシリコン型、石英型ともに使用しうるが、微細構造を形成するナノインプリントにおいては、石英金型の方が光透過性なので適している。ＵＶ硬化樹脂はＰＡＣ−０１（東洋合成（株）製）を用いる。また、熱硬化性転写材料を使用する場合は、シリコン製型も利用できる。
【０２１２】
図２４（ｃ）において、モールド型背面からＵＶ（紫外線）を照射し、樹脂を固める。また、モールド型としてシリコン金型を用いる場合は、ＵＶをガラス基板側から与える。
【０２１３】
図２４（ｄ）において、モールド型を離型する。ＵＶ硬化樹脂に凸状の微細構造のマスクパターンが形成されている。
【０２１４】
図２４（ｅ）において、Ｔａ２Ｏ５膜が露出するまでＵＶ硬化樹脂をドライエッチングする。この工程は、最下部に樹脂層がない状態でマスクパターンの型形状を転写できれば、省くことが可能である。
ドライエッチングは以下の
１．ガス種            ：酸素ガス（Ｏ２）
２．ガス流入量        ：２０ｓｃｃｍ
３．圧力              ：０．４Ｐａ
４．樹脂エッチング速度：３０ｎｍ／ｓｅｃ
５．上部バイアス電力  ：１ＫＷ
６．下部バイアス電力  ：１００Ｗ
条件で行う。
【０２１５】
図２４（ｆ）において、Ｔａ２Ｏ５膜の溝が所望の深さになるまでドライエッチングする。
ドライエッチングは以下の
・エッチング装置：ＲＩＥ（住友金属社製  Rainbow4500機  平行平板ＲＦ印加  Sprit Power方式）
・稼働条件
上部電極パワー：２００Ｗ
下部電極パワー：２００Ｗ
電極間隔      ：９．５ｍｍ
上部電極温度  ：１０℃
下部電極温度  ：１０℃
・ガス種
ＣＦ４＝３０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３＝６０ｓｃｃｍ
Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ、Ｈｅ＝５ｓｃｃｍ
反応室内圧力            ：３０Ｐａ
Ｔａ２Ｏ５膜エッチング速度：８ｎｍ／ｓｅｃ
条件で行う。
【０２１６】
このとき、Ｔａ２Ｏ５膜のパターン谷部は、完全にエッチングされずに僅かに残っていても良い（図２４（ｇ）参照）。この谷部の残膜量は位相差に影響するが、予め残膜量と位相差に与える影響の関係はシミュレーションによって算出可能である。したがって、Ｔａ２Ｏ５膜の残膜量、Ｔａ２Ｏ５膜の屈折率、フィリングファクタ、ピッチ（周期）、深さ等を最適化することによって、目的とする波長板の位相差を確保することができる。
【０２１７】
また、Ｔａ２Ｏ５膜のエッチングの際に、僅かにオーバーエッチングを行いＴａ２Ｏ５膜の谷部がなくなりＡｌ膜が現れても良い（図２４（ｈ）参照）。この場合は、前記のエッチング条件でドライエッチングを行うとＡｌ膜のエッチング速度は、Ｔａ２Ｏ５膜のエッチング速度に対して１／２０以上遅くなるように条件設定してある（すなわち、Ｔａ２Ｏ５膜が２０ｎｍエッチングされるときにＡｌ膜は１ｎｍ（１０Å以下）しかエッチングされない。反射膜として形成されたＡｌ膜は、Ｔａ２Ｏ５膜のエッチングの際エッチングストップ膜としても機能している）。この状態では、Ａｌ膜の反射率は影響されない状態で、Ｔａ２Ｏ５膜の谷部を完全に除去できる。
【０２１８】
最後に、最上部に残った樹脂マスクを酸素ガス（プラズマ）中でドライエッチングによる剥離処理により除去する。図２４（ｇ）の状態になって波長板が完成する。ガラス基板上のＴａ２Ｏ５膜が波長板を形成している。
【０２１９】
図２５（ａ）〜（ｇ）は金型を使用しない波長板の作製方法を説明するための図であり、ガラス基板上に反射膜としてのＡｌ膜を形成し、この上に位相差を発現するためのＴａ２Ｏ５（５酸化タンタル）膜を成膜し、Ｔａ２Ｏ５膜に波長板を形成する手順を示す図である。
【０２２０】
図２５（ａ）において、ガラス基板表面にＡｌ膜とＴａ２Ｏ５膜を形成する。形成方法としては、Ａｌ膜は真空蒸着法、Ｔａ２Ｏ５膜はスパッタリング法により、次のような条件で用いる。
【０２２１】
Ａｌ膜の下地膜（密着性向上膜）
１．基板温度  ：４０℃以下
２．成膜時圧力：８×１０−２Ｐａ
３．成膜速度  ：３．０Å／ｓｅｃ
４．膜厚      ：１００〜１５０Å
５．電子銃（ＥＢ）蒸着法
Ａｌ膜（反射膜）
１．基板温度  ：４０℃以下
２．成膜時圧力：９×１０−３Ｐａ
３．成膜速度  ：８．０Å／ｓｅｃ
４．膜厚      ：１５００〜２０００Å
５．抵抗加熱蒸着法（電流値：４００〜４５０Ａ）
６．反射率    ：９１％以上
Ｔａ２Ｏ５膜
１．基板温度  ：７０〜１００℃
２．製膜時圧力：５〜８×１０−４Ｔｏｒｒ
３．成膜速度  ：０．７〜１．０Å／ｓｅｃ
４．ＲＦパワー：３００〜５００Ｗ
の条件を用いる。
【０２２２】
さらに、Ｔａ２Ｏ５膜上にＣｒ（クロム）膜を形成する。Ｃｒ膜の形成方法としては、スパッタリング法を次のような条件
１．基板温度  ：７０〜１００℃
２．製膜時圧力：７〜８×１０−４Ｔｏｒｒ
３．成膜速度  ：０．５〜１．０Å／ｓｅｃ
４．ＲＦパワー：１００〜２００Ｗ
で用いる。
【０２２３】
図２５（ｂ）において、Ｃｒ膜上に電子線描画用のレジストを塗布する。
【０２２４】
図２５（ｃ）において、「高精度微細幅露光装置」によって、Ｉ線ステッパを使用する。露光後、現像工程を経て部分的にレジストを除去し、Ｃｒ膜を露出させる。残っているレジストは、以後のＣｒ膜エッチング用マスクパターンとなる。
【０２２５】
図２５（ｄ）において、Ｔａ２Ｏ５膜が露出するまでＣｒ膜をドライエッチングする。Ｃｒ膜のドライエッチングは以下の・エッチング装置：ＲＩＥ（住友金属社製  Rainbow4720機  平行平板ＲＦ印加  Plasma mode方式）
・稼働条件
上部電極パワー：４００Ｗ
下部電極パワー：８０Ｗ
電極間隔      ：１２ｍｍ
上部電極温度  ：０℃
下部電極温度  ：２０℃
・ガス種
Ａｒ＝５０ｓｃｃｍ
Ｏ２＝２０ｓｃｃｍ
Ｃｌ２＝８０ｓｃｃｍ
反応室内圧力：３５Ｐａ
条件で行う。
【０２２６】
図２５（ｅ）において、Ｔａ２Ｏ５膜が所望の溝深さになるまでドライエッチングする。Ｔａ２Ｏ５膜のドライエッチングは以下の・エッチング装置：ＲＩＥ（住友金属社製  Rainbow4500機  平行平板ＲＦ印加  Sprit Power方式）
・稼働条件
上部電極パワー：２００Ｗ
下部電極パワー：２００Ｗ
電極間隔      ：９．５ｍｍ
上部電極温度  ：１０℃
下部電極温度  ：１０℃
・ガス種
ＣＦ４＝３０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ３＝６０ｓｃｃｍ
Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ、Ｈｅ＝５ｓｃｃｍ
反応室内圧力          ：３０Ｐａ
Ｔａ２Ｏ５エッチング速度：８ｎｍ／ｓｅｃ
条件で行う。
【０２２７】
このとき、Ｔａ２Ｏ５膜のパターン谷部は、完全にエッチングされずに僅かに残っていても良い。この谷部の残膜量は位相差に影響するが、予め残膜量と位相差に与える影響の関係はシミュレーションによって算出可能である。したがって、Ｔａ２Ｏ５膜の残膜量、Ｔａ２Ｏ５膜の屈折率、フィリングファクタ、ピッチ（周期）、深さ等を最適化することによって、目的とする波長板の位相差を確保することができる。
【０２２８】
図２５（ｆ）において、最後に最上部に残ったＣｒマスクをＣｒ剥離液中でウェットエッチングにより除去する。
【０２２９】
図２５（ｇ）の状態になって波長板が完成する。ガラス基板の片面がＴａ２Ｏ５膜とＡｌ反射膜によって構成される波長板になっている。
【０２３０】
また、図２６は本発明の光学素子を用いる光ピックアップを備えた光情報処理装置の概略構成を示すブロック図である。以下に図２６を参照しながら構成を説明する。
【０２３１】
光記録媒体８に対して、情報信号の記録および再生を行う装置であり、前述した光ピックアップに相当する４１を備えて構成されている。そして光記録媒体８を回転操作するスピンドルモータ４３と、情報信号の記録／再生を行うに当たって使用される光ピックアップ４１と、光ピックアップ４１を光記録媒体８の内外周に移動操作するための送りモータ４２と、所定の変調および復調処理を行う変復調回路４５と、光ピックアップ４１のサーボ制御などを行うサーボ制御回路４４と、光情報処理装置の全体の制御を行うシステムコントローラ４７とを備えている。次にその動作を説明する。
【０２３２】
スピンドルモータ４３は、サーボ制御回路４４により駆動制御され、所定の回転数で回転駆動される。すなわち、記録／再生の対象となる光記録媒体８は、スピンドルモータ４３の駆動軸上にチャッキングされ、サーボ制御回路４４により駆動制御されるスピンドルモータ４３によって、所定の回転数で回転操作される。
【０２３３】
光ピックアップ４１は、光記録媒体８に対する情報信号の記録および再生を行うとき、前述したように、回転駆動される光記録媒体８に対してレーザ光を照射し、その戻り光を検出する。この光ピックアップ４１は、変復調回路４５に接続されている。そして、情報信号の記録を行う際には、外部回路４６から入力され変復調回路４５によって所定の変調処理が施された信号が光ピックアップ４１に供給される。光ピックアップ４１は、変復調回路４５から供給される信号に基づいて、光記録媒体８に対して、光強度変調が施されたレーザ光を照射する。また、情報信号の再生を行う際には、光ピックアップ４１は、回転駆動される光記録媒体８に対して、一定の出力のレーザ光を照射し、その戻り光から再生信号が生成され、当該再生信号が変復調回路４５に供給される。
【０２３４】
また、この光ピックアップ４１は、サーボ制御回路４４にも接続されている。そして、情報信号の記録再生時に、回転駆動される光記録媒体８によって反射されて戻ってきた戻り光から、前述したように、フォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号が生成され、それらのサーボ信号がサーボ制御回路４４に供給される。
【０２３５】
変復調回路４５は、システムコントローラ４７および外部回路４６に接続されている。この変復調回路４５は、情報信号を光記録媒体８に記録するときには、システムコントローラ４７による制御のもとで、光記録媒体８に記録する信号を外部回路４６から受け取り、当該信号に対して所定の変調処理を施す。変復調回路４５によって変調された信号は、光ピックアップ４１に供給される。また、この変復調回路４５は、情報信号を光記録媒体８から再生するときには、システムコントローラ４７による制御のもとで、光記録媒体８から再生された再生信号を光ピックアップ４１から受け取り、当該再生信号に対して所定の復調処理を施す。そして、変復調回路４５によって復調された信号は、変復調回路４５から外部回路４６へ出力される。
【０２３６】
送りモータ４２は、情報信号の記録および再生を行うとき、光ピックアップ４１を光記録媒体８の径方向で所定の位置に移動させるためのものであり、サーボ制御回路４４からの制御信号に基づいて駆動される。すなわち、この送りモータ４２は、サーボ制御回路４４に接続されており、サーボ制御回路４４により制御される。
【０２３７】
サーボ制御回路４４は、システムコントローラ４７による制御のもとで、光ピックアップ４１が光記録媒体８に対向する所定の位置に移動されるように、送りモータ４２を制御する。また、サーボ制御回路４４は、スピンドルモータ４３にも接続されており、システムコントローラ４７による制御のもとで、スピンドルモータ４３の動作を制御する。すなわち、サーボ制御回路４４は、光記録媒体８に対する情報信号の記録および再生時に、該光記録媒体８が所定の回転数で回転駆動されるように、スピンドルモータ４３を制御する。
【０２３８】
この光情報処理装置に用いる光ピックアップに前述の光学素子（反射型（１／４）波長板）を備えることによって、波長の異なる複数の光源を用いた場合にも反射型（１／４）波長板の特性を確保することがき、これに応じた波長の複数の光記録媒体に対して情報の記録、再生、消去が可能となり、光ピックアップの薄型化とともに、光情報処理装置も薄型および小型化ができる。
【産業上の利用可能性】
【０２３９】
本発明に係る反射型波長板は、光源光の偏光状態を変換するとともに、その光路を偏向することができることから光ピックアップ光学系を薄型化でき、また波長板機能をサブ波長の凹凸構造により実現することから材料を任意に選択可能で、その溝深さが略（１／８）波長板相当で良いことから加工プロセスも容易となり、複数の光源を用いた場合にも特性を確保することができ、光ピックアップ等に有用である。
【符号の説明】
【０２４０】
１  光源
２，２２  ３ビーム用回折素子
３，２３  偏光ビームスプリッタ
４，２４  コリメートレンズ
５  偏向ミラー
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ  反射ミラー
６  （１／４）波長板
７，２７  対物レンズ
８  光記録媒体
９，２９  検出レンズ
１０，３０  受光素子
１１  半導体レーザ（ＤＶＤ用）
１２  半導体レーザ（ＣＤ用）
１３  ダイクロイックプリズム
１３ａ  多層膜
１５，１６，２６，３６，５６，６６  反射型（１／４）波長板
１５ａ，１６ａ，２６ａ，３６ａ，５６ａ，６６ａ，６６ｂ  面
１５ｃ，１６ｃ，２６ｃ，３６ｃ，３６ｆ，５６ｃ，５６ｆ，６６ｃ，６６ｆ  サブ波長凹凸構造
１５ｄ，１６ｄ，２６ｄ，３６ｄ，５６ｄ，６６ｄ，６６ｇ  反射膜
１５ｅ，１６ｅ，２６ｅ，３６ｅ，５６ｅ，６６ｅ  ガラス基板
１５ｐ，１６ｐ，２６ｐ，３６ｐ，５６ｐ  ｆ軸
２１  半導体レーザ（ＢＤ用）
２５，３５  反射型波長板
３３  ダイクロイックプリズム
４１  光ピックアップ
４２  送りモータ
４３  スピンドルモータ
４４  サーボ制御回路
４５  変復調回路
４６  外部回路
４７  システムコントローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２４１】
【特許文献１】特許第３５４５００８号公報
【特許文献２】特開２００５−１４１８４９号公報
【非特許文献】
【０２４２】
【非特許文献１】菊田久雄，「構造性複屈折とその光学素子への応用」，回折光学素子入門，（社）応用物理学会  日本光学会  光設計研究グループ，オプトロニクス社，平成９年５月２０日，第１版第１刷，p158-167
【非特許文献２】堀之内昇吾，弓田昌平，松尾友裕，「１２．７ｍｍ厚スリム型ＢＤドライブ」，Panasonic Technical Journal  Vol.54  No.3，Panasonic社，Oct.2008，p15-20
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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