(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面もしくは射出面に、１次元格子状のサブ波長周期構造を有し、該サブ波長周期構造が、２つの基準波長：７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの入射光のそれぞれに対して、１／４波長分の位相差を付与する１／４波長板であって、
上記２つの基準波長の光に対して透明な基板の表面に形成された１次元格子状のサブ波長周期構造は、ピッチ：３００ｎｍの凹凸で、凸部は基板側からＴａ２Ｏ５の層、ＳｉＯ２の層を積層してなり、凹部は空隙であり、
上記Ｔａ２Ｏ５の層のピッチ方向の断面形状の光学的断面積：Ｓｔ１と、上記ＳｉＯ２の層の光学的断面積：Ｓｔ２の和である凸部の光学的断面積：Ｓｔ（＝Ｓｔ１＋Ｓｔ２）と、上記凹部の光学的断面積：Ｓｏとの比：Ｓｔ／Ｓｏが、条件：  
（１）      ３．７７＞Ｓｔ／Ｓｏ＞２．７０  
を満足することを特徴とする１／４波長板。  
【請求項２】
請求項１記載の１／４波長板において、
サブ波長周期構造のピッチ方向の断面形状における凸部の光学的断面積：Ｓｔと、凹部の光学的断面積：Ｓｏとの比：Ｓｔ／Ｓｏが、条件：  
（２）      Ｓｔ／Ｓｏ＞  ３．０２  
を満足することを特徴とする１／４波長板。
【請求項３】
請求項１または２記載の１／４波長板において、
サブ波長周期構造のＴａ２Ｏ５の層のピッチ方向の断面形状が、底部から離れるに従い幅が狭くなる形状であることを特徴とする１／４波長板。
【請求項４】
光を入射させる入射面と射出させる射出面とを有し、
入射面もしくは射出面の一方に、請求項１〜３の任意の１に記載のサブ波長周期構造が形成され、他方には、基準波長：４０５ｎｍの光に対して実質的に１／４波長分の位相差を付与するフォトニック結晶構造層が形成されていることを特長とする１／４波長板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は１／４波長板に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報記録媒体としての光ディスクは、コンパクトディスク（以下「ＣＤ」と略記する。）、デジタル・バーサタイル・ディスク（以下「ＤＶＤ」と略記する。）が広く普及し、近来、ブルーレイディスク（以下「ＢＤ」と略記する。）も普及しつつある。
【０００３】
光ディスクに対する情報の記録や再生を行なう光ピックアップ装置として、従来から、ＣＤとＤＶＤとに対して使用可能な光ピックアップ装置が知られている（特許文献１、２等）。  
このようにＣＤやＤＶＤに共通して使用可能な光ピックアップ装置において、対物レンズ等を共用して装置をコンパクト化することが行なわれるが、光ディスクからの戻り光の検出に必要な１／４波長板を「異なる光ディスク用に共用する」ことにより、装置のコンパクト性を一段と高めることができる。
【０００４】
ＣＤとＤＶＤとに共用できる１／４波長板は、従来から知られ、市販の機器においても使用されている。
【０００５】
ＣＤに対して情報の記録や再生を行なうのには波長：７８５ｎｍの光が用いられ、ＤＶＤに対しては波長：６６０ｎｍの光が用いられる。これら２波長の光に対して１／４波長分の位相差を与える「２波長共用１／４波長板」は、実際には「１／４波長に近い位相差を与えるもの」であり、厳密に両波長に対して１／４波長分の位相差を与えるものではない。
【０００６】
上記２波長の光に対して「共に１／４波長分の位相差」を与える２波長共用１／４波長板は、その製造が不可能ではないまでもコストが嵩み、実用的とは言いがたい。従来、実際に使用されている「２波長共用１／４波長板」では、２波長に与える位相差の差（以下「位相差隔差」という。）」が大きいものであることが多い。
【０００７】
例えば、石英板を貼り合わせた２波長共用１／４波長板の場合で、波長：６６０ｎｍに対する位相差を１（＝０．２５）と規格化したとき、波長：７８５ｎｍの光に対しては０．８±０．１（＝０．２２５〜０．１７５）であり、位相差隔差は０．０２５〜０．０７５にもなる。
【０００８】
位相差隔差が例えば０．０７５程度あったとしても、２波長共用１／４波長板としての実使用は可能であるが、所望の機能を実現するためには「取り付け位置精度」等に厳しい条件が要求され、例えば、２波長共用１／４波長板の取り付け等に必要な部品の点数が多くなったりする。
【０００９】
また、上記７８５ｎｍと６６０ｎｍの２波長に加え、ＢＤに用いられる波長：４０５ｎｍの光に対しても実質的に１／４波長板として機能する「３波長共用１／４波長板」の実現はきわめて困難であるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は上述したところの鑑み、波長：６６０ｎｍと波長：７８５ｎｍの光に対して共用でき、上記両波長に対する位相差隔差：０．０２３以下を実現できる１／４波長板の実現を課題とする。
【００１１】
この発明はまた、上記２波長とともに波長：４０５ｎｍの光に対しても共用できる３波長共用可能な１／４波長板の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の１／４波長板は「入射面もしくは射出面に、１次元格子状のサブ波長周期構造を有し、このサブ波長周期構造が、２つの基準波長：７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの入射光のそれぞれに対して、１／４波長分の位相差を付与する１／４波長板」であり、以下の点を特徴とする。
【００１３】
上記２つの基準波長：７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの光に対して透明な基板の表面に形成された１次元格子状のサブ波長周期構造は、ピッチ：３００ｎｍの凹凸で、凸部は基板側からＴａ２Ｏ５の層、ＳｉＯ２の層を積層してなり、凹部は空隙である。
【００１４】
凸部の基板側をなすＴａ２Ｏ５の層の「ピッチ方向の断面形状」の光学的断面積：Ｓｔ１と、凸部の頂部側のＳｉＯ２の層の光学的断面積：Ｓｔ２の和である「凸部の光学的断面積：Ｓｔ（＝Ｓｔ１＋Ｓｔ２）」と、上記凹部の光学的断面積：Ｓｏとの比：Ｓｔ／Ｓｏが、条件：  
（１）      ３．７７＞Ｓｔ／Ｓｏ＞２．７０  
を満足する。  
「光学的断面積」の定義は後述する。
【００１５】
請求項１記載の１／４波長板は、上記光学的断面積：ＳｔとＳｏとの比：Ｓｔ／Ｓｏが、条件：  
（２）      Ｓｔ／Ｓｏ＞  ３．０２  
を満足することがより好ましい（請求項２）。
【００１６】
請求項１または２記載の１／４波長板は、サブ波長周期構造のＴａ２Ｏ５の層のピッチ方向の断面形状が「底部から離れるに従い、幅が狭くなる形状」であることができる（請求項３）。
【００１７】
請求項４記載の１／４波長板は、光を入射させる入射面と射出させる射出面とを有し、入射面もしくは射出面の一方に、請求項１〜３の任意の１に記載のサブ波長周期構造が形成され、他方には、基準波長：４０５ｎｍの光に対して実質的に１／４波長分の位相差を付与するフォトニック結晶構造層が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
即ち、請求項４記載の１／４波長板は、２つの基準波長：７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの入射光のそれぞれに対して、サブ波長周期構造により１／４波長分の位相差を付与するとともに、フォトニック結晶構造層により基準波長：４０５ｎｍの入射光に対しても１／４波長板として機能する。
【００１９】
上記請求項１〜４の任意の１における１／４波長板のサブ波長周期構造の一部を構成するＳｉＯ２の層は「反射防止層」として機能する。
【００２０】
若干説明を補足する。  
「サブ波長周期構造」は、従来からＳＷＳとして知られたものである。  
この発明の「１／４波長板」におけるサブ波長周期構造は「光学素子としての１／４波長板」の入射面もしくは射出面として形成され、その形状は「１次元格子状」即ち、微小な凸部と凹部とが、１方向に交互に繰り返して形成されたものである。
【００２１】
上記微小な凸部と凹部とが繰り返される方向が「サブ波長周期構造のピッチ方向」である。このサブ波長周期構造の「ピッチ方向を含み、凸部の高さ方向に平行な断面（これが上述の「ピッチ方向の断面」であり、この断面における断面形状が「ピッチ方向の断面形状」である。）」を考えると、この断面における「断面形状」は、凸部と凹部の交互の繰り返しであるが、凸部の形状・凹部の形状は、上記断面に直交する方向には実質的に一定形状である。
【００２２】
従って、このような凸部と凹部との配列を、配列面に直交する方向から見れば、凸部と凹部の配列は「一定ピッチの１次元格子状」であることになる。
【００２３】
このサブ波長周期構造は、その名の示すように、凸部と凹部の配列ピッチが、使用波長よりも小さい。
【００２４】
上記「基準波長」は、１／４波長板に対する使用波長の設計値として与えられるものであり、上記の如く７８５ｎｍと６６０ｎｍであって、それぞれ、ＣＤおよびＤＶＤに対する光波長である。  
勿論、実際に使用される状態において、１／４波長板に入射する光は、７８５±１５ｎｍあるいは６６０ｎｍ±１５ｎｍ程度、さらには４０５ｎｍ±１５ｎｍ程度の公差を持っており、基準波長から若干ずれることはあり得るが、１／４波長板として付与する位相差は「波長に対して急激には変化しない」から、この発明の１／４波長板は、実際の使用条件において、入射する光の波長が基準波長から上記の程度ずれたとしても、所望の１／４波長板としての機能を果たすことができる。  
また、この発明の１／４波長板は、両基準波長の光に与える位相差が、入射角：０〜３５度程度の範囲では、入射角に殆ど依存しない。
【００２５】
１／４波長板は上記の如く「基準波長の光を透過させる基板の、入射側もしくは射出側の平坦な面に、基板と異なる屈折率を有する２種の材質（Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２）による２層が積層形成されてサブ波長周期構造形成層をなし、サブ波長周期構造が、サブ波長周期構造形成層に形成されている」構成である。  
基板に形成されたＴａ２Ｏ５層の上記断面における「断面積」をＳ１、ＳｉＯ２層の断面積をＳ２とする。
【００２６】
このとき、上記凸部の「光学的断面積：Ｓ１」は、上記Ｔａ２Ｏ５層の屈折率：Ｎ１、ＳｉＯ２層の屈折率：Ｎ２と上記断面積：Ｓ１、Ｓ２とにより、
Ｎ１・Ｓ１＋Ｎ２・Ｓ２
で定義される量であり、屈折率と距離の積を「光学的距離」というのと類似的に「光学的断面積」というのである。なお、上記屈折率：Ｎ１、Ｎ２は何れも「波長：６６０ｎｍの光に対する値を用いる。
【００２７】
「凹部の光学的断面積」も同様である。  
凹部は、この発明の１／４波長板では空隙であって、上記の如く「空気」で満たされており、凹部の断面形状の断面積が例えば「Ｓ」であるならば、空気の屈折率が１であるから、凹部の光学的断面積は、断面積：Ｓそのものが「凹部の光学的断面積」になる。  
請求項１における条件（１）は、請求項１の１／４波長板における基準波長：７８５ｎｍと６６０ｎｍの光に対して付与する位相差の差である「位相差隔差」が０．０２３以下となる条件である。
【００２８】
「位相差隔差」は、基準波長：７８５ｎｍの光に対して付与される位相差を「δ７８５」、基準波長：６６０ｎｍの光に対して付与される位相差を「δ６６０」とするとき、｜δ７８５―δ６６０」で与えられる数値である。勿論、δ７８５、δ６６０の少なくとも一方は「０．２５に近い値」である。
【００２９】
請求項２における条件（２）は、上記請求項１の１／４波長板における２つの基準波長に対する位相差隔差が０．０１以下となる条件である。
【００３０】
従来から知られている１／４波長板では基準波長：７８５ｎｍ、６６０ｎｍの光に対し、位相差隔差は一般に０．０２５〜０．０７５であるから、この発明の１／４波長板のように「０．０２３以下（請求項１）あるいは０．０１以下（請求項２）の位相差隔差」は、従来品に対して「より高性能」である。
【００３１】
請求項１および３における「２つの基準波長：７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの入射光のそれぞれに対して、１／４波長分の位相差を付与する」とは、このように、２つの基準波長のそれぞれに対して与えられる位相差が「１／４波長に近く、なおかつ、両波長に対する位相差の隔差が０．０２３以下（請求項１）、好ましくは０．０１以下（請求項２）である」ことを意味する。
【００３２】
この発明の１／４波長板は、光学的な機能面での高性能にとどまらず、この発明の１／４波長板を用いることにより、「取り付け位置精度」等に対する条件が緩和される。  
即ち、具体的には「入射角に対する依存性が小さいので、取り付け角度や取り付け回転精度（入射角：θ方向における回転）」に対する許容公差が大きくなる。
【００３３】
従って、１／４波長板の取り付け等に必要な部品の点数を削減して光ピックアップ装置のコストを低減化させることが可能になる。
【００３４】
サブ波長周期構造は「微小な凹凸の周期が使用波長より小さい」ことが条件であるから、１／４波長板のサブ波長周期構造のピッチは６６０ｎｍよりも小さいことが必要であるが、上記ピッチが６６０ｎｍに対して十分に小さくないと、サブ波長周期構造による１／４波長板としての機能のほかに、サブ波長周期構造による回折が生じ、光の利用効率を低下させるので、上記ピッチは、請求項１、２の３００ｎｍが良い。
【００３５】
「位相差隔差」は、サブ波長周期構造のピッチが小さくなるにつれて増大する傾向がある。従って、上記ピッチは基準波長：６６０ｎｍの光に対して回折を生じない範囲でできるだけ大きいのがよく。この点を考慮すると「ピッチの下限は２５０ｎｍ前後の値」となるものと考えられる。
【００３６】
ここで、請求項１における「基板」の形態について補足すると、基板の形態は「平行平板形状」で厚さ方向の一方の面が入射面、他方の面が射出面とされるのが最も一般的であるが、これに限らず基板の断面形状をプリズム状とし、入射面から入射した光がプリズム面で内部反射して射出面から射出するように構成することもできる。サブ波長周期構造は、その微細な凹凸構造を無視して巨視的にみれば「平面」である。
【００３７】
「サブ波長周期構造をなす部分の材質」は、上記の如くＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２であるが、Ｔａ２Ｏ５単独や、ＴｉＯ２、ＴｉＯ２−ｘ、Ｔａ２Ｏ５−ｘ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５−ｘ、ＳｎＯ２、ＳｎＯ２−ｘ、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３−ｘ、ＭｇＯ２、ＭｇＯ２−ｘ、ＣｅＯ２、ＣｅＯ２−ｘ、ＩＴＯ等によるサブ波長周期構造でも「この発明の１／４波長板と同様の機能を実現できる条件として、上記条件（１）、（２）と同様のものを設定可能であると考えられる。これらの場合にも、ＳｉＯ２は「反射防止膜の材料」として好適であるが、勿論、他の材料も可能である。
【００３８】
請求項４記載の１／４波長板は、上記の如く「光を入射させる入射面と、射出させる射出面とを有し、入射面もしくは射出面の一方に、請求項１〜３の任意の１に記載のサブ波長周期構造が形成され、他方には、基準波長：４０５ｎｍの光に対して実質的に１／４波長分の位相差を付与するフォトニック結晶構造層が形成された構成」である。
【００３９】
４０５ｎｍの光に対して実質的に１／４波長分の位相差を付与するフォトニック結晶構造層は、従来から知られた方法で設計・形成でき、このようなフォトニック結晶層は、波長：７８５ｎｍ、６６０ｎｍの光に対しては「位相板としても回折格子としても機能しない」ので、基準波長：４０５ｎｍの光に対してのみ１／４位相板として機能する。
【００４０】
従って、請求項４記載の１／４波長板は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤの３種の光ディスクに共用することができる。
【００４１】
なお、後述する基板材料：ＴＥＭＰＡＸ（商品名：ＳＣＨＯＴＴ社製）に、その表面形状として、ピッチ：４２０ｎｍの凹凸で、凹部は空隙であり、凸部の「ピッチ方向の断面形状」が、凸部の高さ方向において「凸部幅が直線的に変化する台形形状」であるものについて、凸部の光学的断面積：Ｓｔと凹部の光学的断面積：Ｓｏの比を  
（３）    １２．２４＞Ｓｔ／Ｓｏ＞  ７．３５  
とすることにより、基準波長：７８５ｎｍ、６６０ｎｍの両波長の光のそれぞれに対し、付与する位相差が０．２５λに近く、位相差隔差：０．０２以下の良好な２波長共用１／４波長板を実現できることをシミュレーション上確認された。
【発明の効果】
【００４２】
以上に説明したように、この発明によれば新規な１／４波長板を実現できる。この波長板は、基準波長：７８５ｎｍ、６６０ｎｍの両波長の光のそれぞれに対し、位相差隔差：０．０２３以下あるいは０．０１以下の良好な２波長共用１／４波長板として機能する。
【００４３】
この１／４波長板は、サブ波長周期構造の断面形状が「理想の設計形状」と異なっても条件（１）、好ましくは（２）を満足することにより実使用上十分な機能を実現できる、サブ波長周期構造警醒の際のエッチングの制御条件を緩和でき、製造上の歩留まりが高くなり、１／４波長板の製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】サブ波長周期構造を説明するための図である。
【図２】サブ波長周期構造を形成する形成方法の１例を説明するための図である。
【図３】凸部と凹部の光学的断面積を説明するための図である。
【図４】請求項４記載の１／４波長板を模式的に示す図である。
【図５】光学的断面積の比：Ｓ１／Ｓｏと、位相差隔差の関係に関するシミュレーション結果を示す図である。
【図６】光学的断面積の比：Ｓ１／Ｓｏと、位相差隔差の関係に関する別のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】サブ波長周期構造を基板表面に表面形状として直接形成した場合のシミュレーション結果の１例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、実施の形態を説明する。  
図１を参照して説明する。  
図１は、１／４波長板におけるサブ波長周期構造の「ピッチ方向の断面形状」を示している。混同の恐れはないと思われるので、繁雑を避けるため図１（ａ）〜（ｄ）において「同じ部分には同一の符号」を付した。
【００４６】
図１（ａ）〜（ｄ）において、符号１は「基板」を示し、符号１０は「サブ波長周期構造形成層」、符号３は基板１とサブ波長周期構造形成層１０との屈折率差による透過率低下を緩和するための「中間反射防止膜」を示す。この中間反射防止膜３は「省略することも可能」であるが、中間反射防止膜を形成する場合には、請求項１における「基板」の一部をなすものとする。
【００４７】
基板１は、基準波長（７８５ｎｍ、６６０ｎｍ）の光を透過させる材質で形成され、その（入射側もしくは射出側）の平坦な面に、基板１と異なる屈折率を有する材質によるサブ波長周期構造形成層１０が中間反射防止膜３を介して形成され、サブ波長周期構造形成層１０に、凸部１２と凹部１４の繰り返しによる「１次元の周期的構造」としてサブ波長周期構造が形成され、凸部１２は「頂部に反射防止膜１６を、凸部の一部として形成」されている。
【００４８】
図１（ａ）〜（ｄ）における左右方向が「ピッチ方向」であり、凸部１２、凹部１４はサブ波長周期構造の「ピッチ方向の断面形状」が示されており、これら断面形状は図１の「図面に直交する方向」へは実質的に同一である。
【００４９】
凸部１２および凹部１４に関して、図の左右方向の大きさを凸部または凹部の「幅」と呼び、凸部１２に関して図の上下方向を凸部の「高さ方向」と呼ぶ。
【００５０】
符号１５はサブ波長周期構造における「凸形状」を示し、反射防止膜１６は「サブ波長周期構造の凸部の一部」として形成されるものであるから、従って、凸部１２はサブ波長周期構造形成層１０に形成された凸形状１５と反射防止膜１６とにより形成される。
【００５１】
凸形状１５は「Ｔａ２Ｏ５の層」、反射防止膜１６は「ＳｉＯ２の層」であり、従って、凸部１２は、基板側からＴａ２Ｏ５の層である凸形状１５と、ＳｉＯ２の層である反射防止膜１６を積層してなる。凹部１４は空隙である。
【００５２】
図１（ａ）において、Ｔａ２Ｏ５の層である凸形状１５の「ピッチ方向の断面形状」は、凸部の高さ方向において「矩形形状」であり、反射防止層１６であるＳｉＯ２の層の断面形状は「凸形状１５の頂部を１辺とする矩形形状」である。
【００５３】
図１（ａ）に示すサブ波長周期構造は「形状の形態としては理想上の形態」であり、サブ波長周期構造の形成の際には、この形態のものが設計される。以下、この設計された形状を「設計形状」と呼ぶ。
【００５４】
図２を参照して、図１（ａ）に示すサブ波長周期構造を持つ１／４波長板の形成方法を説明する。  
図２（ａ）は、基板１の平坦な面に、中間反射防止膜３を介して薄膜状の材料層１０Ａを設け、材料層の上に反射防止膜となる層１６Ａを積層した状態を示している。
【００５５】
具体的な１例として説明すると、基板１は「ＴＥＭＰＡＸ（商品名：ＳＣＨＯＴＴ社製、屈折率：１．４６９１２（波長：６６０ｎｍ）」による板状の部材である。  
中間反射防止膜３は「薄膜状のＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２」で形成される。
【００５６】
材料層１０Ａは薄層状のＴａ２Ｏ５であり、層１６ＡはＳｉＯ２の薄層である。
【００５７】
図２（ｂ）は、層１６Ａの上に、マスク層１８Ａと樹脂層２０Ａとを形成した状態を示す。  
図２（ｃ）は、樹脂層２０Ａに対して周知の「ナノインプリント法」により１次元格子２０を形成した状態である。  
図２（ｃ）の状態において、１次元格子２０をマスクとしてエッチングを行い、マスク層１８Ａに１次元格子を転写する。  
マスク層１８Ａは、クロム（Ｃｒ）やタングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）等の薄膜である。
【００５８】
上記エッチングにより、図２（ｄ）に示すように「１次元格子を転写」されたマスク１８が形成される。
【００５９】
続いて、マスク１８を介して、層１６Ａと材料層１０Ａに対してエッチングを行い、１次元格子パターンを所望の深さに転写し、マスク１８を除去すれば、図２（ｅ）に示すように、凸部１２と凹部１４とによるサブ波長周期構造を持った１／４波長板が得られる。
【００６０】
凸部１２は、凸形状１５の頂部に、反射防止膜１６を「凸部の一部」として形成されている。
【００６１】
即ち、１／４波長板の製造は、基板１上に中間反射防止膜３を介して材料層１０Ａと反射防止膜になる層１６Ａを形成する第１工程（図２（ａ））と、第１工程後の層１６Ａ上にマスク層１８Ａと樹脂層２０Ａとを積層形成する第２工程（図２（ｂ））と、樹脂層２０Ａに対してナノインプリント法により「サブ波長周期構造に対応」する微小周期の１次元格子２０を形成する第３工程（図２（ｃ））と、１次元格子２０をマスクとしてマスク層１８Ａのエッチングを行い、マスク１８を形成する第４工程（図２（ｄ））と、マスク１８をマスクとして材料層１０Ａと層１６Ａとに対してエッチングを行い、マスク１８の有する１次元格子を転写してサブ波長周期構造を形成し、マスク１８を除去する第５工程（図２（ｅ））とを実行することにより行なわれる。
【００６２】
第５工程において行なわれる「材料層１０Ａと層１６Ａとに対するエッチング」の際には、エッチングを制御する制御パラメータ、即ち、「圧力」や「基板に印加するバイアス電圧」、導入ガスの「ガス種」等が調整されるが、現実の製造工程においては「エッチング工程における制御パラメータ」が微小範囲で経時的に変動し易い。
【００６３】
従って、形成されるサブ波長周期構造の断面形状を、図１（ａ）の理想形状に実現することは必ずしも容易ではない。  
高い歩留まりで、上記理想形状を実現するには上記制御パラメータの「極めて高精度」の調整が必要となり、得られる１／４波長板の製造コストの低減化が困難である。
【００６４】
発明者が調べたところでは、制御パラメータの経時的な変動がある場合、形成されるサブ波長周期構造の断面形状は、設計形状以外には、大別して図１（ｂ）〜（ｄ）に示す如きものとなることが分かった。
【００６５】
図１（ｂ）に示す断面形状は、凸部１５の幅が、高さ方向へ向かって直線的に減少する「台形形状」であり、同図（ｃ）は、凸部１５の斜辺部が、破線で示す台形形状斜辺よりも外側に張り出して「厚肉となった形状（以下「厚肉台形形状」と呼ぶ。）」であり、同図（ｄ）に示す形状は、凸部１５の斜辺部が、破線で示す台形形状斜辺よりも内側に窪んで「薄肉となった形状（以下「薄肉台形形状」と呼ぶ。）」である。
【００６６】
なお、図１（ｂ）〜（ｄ）で、反射防止膜１６の断面形状は「矩形形状」であるが、実際のものにおいては、反射防止膜１６の断面形状も「高さ方向に幅が減少する台形形状」となることもある。
【００６７】
図１（ｂ）〜（ｄ）に示すサブ波長周期構造は、その断面形状が「理想形状」とは異なるものであるので、当初は「不良品」であると考えられたが、これら不良品について、基準波長：７８５ｎｍ、６６０ｎｍの両波長の光のそれぞれに対する「位相差」を測定したところ、理想の断面形状でない断面形状であっても「２つの基準波長：７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの入射光のそれぞれに対して与えられる位相差が１／４波長に近く、なおかつ、両波長に対する位相差の隔差が０．０２３以下、好ましくは０．０１以下である」ものが存在することを見出した。
【００６８】
さらに、理想形状以外の断面形状を持つサブ波長周期構造において、２つの基準波長：７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの入射光のそれぞれに対して与えられる位相差、両波長に対する位相差隔差の変化を調べたところ、前記光学的断面積の比：Ｓｔ／Ｓｏの変化に応じて、上記位相差・位相差隔差が変化することを突き止めた。
【００６９】
そこで、図１（ｂ）に示すタイプ、即ち「台形形状の断面を持つ凸形状１５と、その頂部に形成された矩形形状の断面をもつ反射防止膜１６とを凸部１２とするサブ波長周期構造」に対し、図３（ａ）に示す長さ：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを変数として種々変化させ「基準波長：７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの光に対する位相差・位相差隔差と、上記比：Ｓｔ／Ｓｏとの対応」をシミュレーションにより調べた。
【００７０】
上記「Ａ」はサブ波長周期構造における凸部１２のピッチであり、「Ｂ」は凸形状１５の基部の長さ（台形形状の低辺長）で「ボトム幅」と呼ぶ。「Ｃ」は凸形状１５の頂部の長さ（台形形状の上辺長）で「ランド幅」と呼ぶ。「Ｄ」は反射防止膜１６の厚さ、「Ｅ」は凸形状１５の高さである。
【００７１】
このとき、凸形状１５の面積：Ｓ１は「Ｅ×（Ｂ＋Ｃ）／２」、反射防止膜１６の面積：Ｓ２は「Ｃ×Ｄ」である。凸形状１５を構成するＴａ２Ｏ５の屈折率：Ｎ１（＝２．１４７）、反射防止膜１６の材料であるＳｉＯ２の屈折率：Ｎ２（＝１．４５６）である。これらの屈折率は「基準波長：６６０ｎｍに対するもの」である。  
従って「サブ波長周期構造の凸部１２」の光学的断面積：Ｓｔは  
（Ｓ１×Ｎ１）＋（Ｓ２×Ｎ２）  
＝２．１４７・Ｓ１＋１．４５６・Ｓ２  
である。凹部１４は空気で満たされている。  
そうすると、凹部の面積は［｛Ａ×（Ｄ＋Ｅ）｝−（Ｓ１＋Ｓ２）］であり、凹部の屈折率は「１」であるから、この面積が「凹部の光学的断面積：Ｓｏ」である。
【００７２】
図５は、ピッチ：Ａを３００ｎｍに設定し、反射防止膜１６の厚さ：Ｄを１３０ｎｍとし、ボトム幅：Ｂ、ランド幅：Ｃ、凸形状１５の高さ：Ｅを変化させたときの、波長：６６０ｎｍ、７８５ｎｍの光に対して付与される位相差と位相差隔差（図中「位相差差」と示されている。）を、光学的断面積の比：Ｓ１／Ｓｏの値と共に示したものである。
【００７３】
図において「凸部分（ＳｉＯ２）」とあるのは反射防止膜の光学的断面積、「凸部分（Ｔｉ２Ｏ５）」とあるのは凸形状１５の光学的断面積であり、「比（凸／凹）」とあるのが光学的断面積の比：Ｓ１／Ｓｏである。
【００７４】
図６は、ピッチ：Ａを２５０ｎｍに設定し、反射防止膜１６の厚さ：Ｄを１３０ｎｍとし、ボトム幅：Ｂ、ランド幅：Ｃ、凸形状１５の高さ：Ｅを変化させたときの、波長：６６０ｎｍ、７８５ｎｍの光に対して付与される位相差と位相差隔差を、光学的断面積の比：Ｓ１／Ｓｏの値と共に示したものである。
【００７５】
図７は、参考例として、ＳｉＯ２反射防止膜を形成せず、前記ＴＥＭＰＡＸ基板の表面形状としてサブ波長周期構造を形成した場合の例であり、上図ではピッチ：Ａを４２０ｎｍに設定し、下図ではピッチ：Ａを３００ｎｍに設定し、ボトム幅：Ｂ、ランド幅：Ｃ、凸形状１５の高さ：Ｅを変化させたときの、波長：６６０ｎｍ、７８５ｎｍの光に対して付与される位相差と位相差隔差を、光学的断面積の比：Ｓ１／Ｓｏの値と共に示したものである。
【００７６】
これらのシミュレーションでは、波長：６６０ｎｍの光に対して、１／４波長の位相差が与えられるように条件を設定した。これは、昨今では情報記録媒体として、ＣＤよりもＤＶＤが主流となりつつあることを鑑みたものである。
【００７７】
「波長：６６０ｎｍの光に対して、１／４波長の位相差が与えられる」ように条件を設定したため、波長：７８５に対して与えられる位相差は、１／４波長よりも若干小さくなる。これは、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２における分散により波長：７８５ｎｍの光に対するこれらの材質の屈折率が減少し、凸部の光学的断面積が小さくなることに起因するものと考えられる。
【００７８】
これらの図から「２つの基準波長：７８５ｎｍおよび６６０ｎｍの入射光のそれぞれに対して与えられる位相差が「１／４波長に近く、なおかつ、両波長に対する位相差の隔差が０．０２３以下、より好ましくは０．０１以下である」ような光学的断面積の比：Ｓ１／Ｓｏの範囲が存在することがわかる。
【００７９】
例えば、図５において、ボトム幅：Ｂが２８０ｎｍである場合を考え、波長：７８５ｎｍの光に対して許容される位相差の最小値を０．２３５以上とすれば、シミュレーション上で、位相差隔差が０．０２３以下となるである場合であれば、光学的断面積の比：Ｓ１／Ｓｏの範囲として、
２．８２≦Ｓ１／Ｓｏ≦２９．３０  
の範囲であることになる。
【００８０】
また、図７によれば、ピッチ：３００ｎｍ、４２０ｎｍに対して、波長：λ＝６６０ｎｍに対して０．２５λの位相差を与え、波長：７８５ｎｍの光に対して０．２３５以上の位相差を与えるようにした場合、位相差隔差：０．０２３以下となる位相差を波長７８５ｎｍの光に対して実現できる「Ｓｔ／Ｓｏ」の範囲は存在しない。  
以上の結果はシミュレーションによる計算結果であり、実際のものではない。  
そこで、実際にシミュレーション条件に近い１／４波長板を作製し、形成されたサブ波長周期構造に対して、シミュレーション値と実測地とを比較した。
【００８１】
即ち、「ＴＥＭＰＡＸ」による板状の基板にＴａ２Ｏ５による凸形状とＳｉＯ２で反射防止膜を形成した１／４波長板を実作し、基準波長：６６０ｎｍ、７８５ｎｍに対する「位相差と位相差隔差」とを実測し、シミュレーション結果と比較した。  
結果を以下に示す。
【００８２】
Ａ〜Ｅは図３に即して上に説明した各量で、数値の単位は「ｎｍ」である。
【００８３】
サブ波長周期構造              位相差（Ｓ）            位相差（Ｒ）
Ａ   Ｂ   Ｃ   Ｄ   Ｅ     660nm   785nm   隔差       660nm   785nm   隔差
Ｉ  300  172  168  122  486    0.258   0.238   0.020     0.256    0.235   0.021
II  300  169  160  122  469    0.257   0.232   0.025     0.255    0.229   0.026
「位相差（Ｓ）」はシミュレーションにより算出された位相差、「位相差（Ｒ）」は実測された位相差を示し、「隔差」とあるのは「位相差隔差」である。
【００８４】
上記Ｉ、ＩＩは凸部の断面形状が、図３（ａ）のタイプのものである。  
上記Ｉ、ＩＩのうち、Ｉは、基準波長：６６０ｎｍの光に対する位相差が０．２５λに近く、基準波長：７８５ｎｍの光に対する位相差が０．２３５以上で、位相隔差が０．０２３以下である条件を、シミュレーション上も実測値でも満足している。この場合の、光学的断面積の比：Ｓ１／Ｓｏの値は２．６５である。
【００８５】
次に、図３（ｂ）（ｃ）のように長さ：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ、Ｆ、Ｇを定めた場合の凸部の断面形状の場合について、５例を示す。  
Ａ    Ｂ    Ｃ    Ｄ１   Ｄ２   Ｅ     Ｆ    Ｇ    
III    300   169   169   122    269    200    169   169    
IV     300   172   172   122    286    200    172   172   
Ｖ     300   187   175   123    306    218    180   174   
VI     300   188   174   119    316    209    182   167   
VII    300   250   175   128    363    233    180   160        。
【００８６】
これらIII〜VIIに対する、シミュレーション上の位相差（Ｓ）、実測値の位相差（Ｒ）と光学的断面積の比：Ｓ１／Ｓｏの値を示す。
【００８７】
位相差（Ｒ）                位相差（Ｓ）            比：Ｓ１／Ｓｏ  
660nm    785nm    隔差       660nm    785nm    隔差  
III  0.255    0.228    0.027      0.257    0.233    0.024           2.59    
IV   0.258    0.235    0.023      0.258    0.238    0.020           2.70   
Ｖ   0.244    0.235    0.009      0.255    0.242    0.013           3.02   
VI   0.253    0.243    0.010      0.253    0.241    0.012           3.04  
VII  0.257    0.247    0.010      0.257    0.245    0.012           3.77    。
【００８８】
基準波長：６６０ｎｍの光に対して許容される位相差を（０．２５±０．０１）λ、基準波長：７８５ｎｍの光に対して許容される位相差の下限値を０．２３５λとすると、これら両基準波長に対する位相差隔差が０．２３λ以下となるのは、シミュレーション上も実測値でも、比：Ｓ１／Ｓｏが２．７０〜３．７７の範囲（ＩＶ〜ＶＩＩ）であり、比：Ｓ１／Ｓｏの値が、３．０２〜３．７７の範囲（Ｖ〜ＶＩＩ）では、両基準波長に対する位相差隔差の実測値が０．１以下となることが分かる。
【００８９】
「透過率」は、いずれの場合とも各波長において９７．５％以上であった。
【００９０】
なお、実作された１／４波長板Ｉ、ＶＩ〜ＶＩＩにつき「入射角変化の影響」を実際に調べたところ、両基準波長の光に与える位相差が、入射角：０〜３５度程度の範囲では、入射角に殆ど依存しないことを確認した。
【００９１】
図４には、請求項４記載の１／４波長板の形態を模式的に示す。  
この１／４波長板は「光を入射させる入射面と射出させる射出面とを有する基板１００の入射面もしくは射出面の一方（図の上方の面）に、上に説明した如きサブ波長周期構造１１０が形成され、他方（図の下方の面）に、基準波長：４０５ｎｍの光に対して実質的に１／４波長分の位相差を付与するフォトニック結晶構造層１２０が形成された構成」である。
【００９２】
４０５ｎｍの光に対して実質的に１／４波長の位相差を付与するフォトニック結晶構造層１２０は、従来から知られた方法で設計・形成され、波長７８５ｎｍ、６６０ｎｍの光に対しては「位相板としても回折格子としても機能しない」ので、基準波長：４０５ｎｍの光に対してのみ１／４位相板として機能する。
【００９３】
従って、図４の１／４波長板は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤの３種の光ディスクに共用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１２      サブ波長周期構造の凸部  
１４      サブ波長周期構造の凹部  
１６      凸部１２の頂部に凸部１２の一部として形成された反射防止膜  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９５】
【特許文献１】特開２００８−２５７７７１号公報
【特許文献２】特開２００８−２９８８６９号公報
【図１】
0005444149.tif 000002
【図２】
0005444149.tif 000003
【図３】
0005444149.tif 000004
【図４】
0005444149.tif 000005
【図５】
0005444149.tif 000006
【図６】
0005444149.tif 000007
【図７】
0005444149.tif 000008